WO2009101889A1 - 繊維及びその製造方法 - Google Patents
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- WO2009101889A1 WO2009101889A1 PCT/JP2009/051911 JP2009051911W WO2009101889A1 WO 2009101889 A1 WO2009101889 A1 WO 2009101889A1 JP 2009051911 W JP2009051911 W JP 2009051911W WO 2009101889 A1 WO2009101889 A1 WO 2009101889A1
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- D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
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- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
Definitions
- the present invention relates to a fiber having excellent lightness and antireflection properties and a method for producing the same.
- the hollow fiber production method described in Patent Document 1 is a technique for bonding a polymer that is melted and discharged from a discharge hole of a die in order to achieve a high hollow ratio in order to reduce the weight of the fiber. Is necessary and the process is complicated. Moreover, since the hollow structure was employ
- Patent Document 2 can also be applied to clothing that requires aesthetics, but since it is not intended for weight reduction, it is difficult to be applied to clothing that uses a large amount of fiber. There were drawbacks.
- An object of the present invention is to provide a fiber that exhibits a sufficient metallic luster as an aesthetic property, is light in weight, has high heat insulation properties, and an efficient method for producing the fiber.
- Means for solving the problems are as follows. That is, ⁇ 1> A fiber comprising only a polymer having crystallinity and having a cavity inside. ⁇ 2> L / r when the average length of the cavity in the thickness direction perpendicular to the orientation direction of the cavity is r ( ⁇ m) and the average length of the cavity in the orientation direction of the cavity is L ( ⁇ m)
- the average (Y / X) ratio of the cross-sectional area Y ( ⁇ m 2 ) of the cavity to the cross-sectional area X ( ⁇ m 2 ) of the fiber in the direction orthogonal to the length direction is 0.05 or more and 0.4 or less.
- ⁇ 4> Permeation of a fiber having the same transmittance as M (%) of the fiber and having the same crystallinity as the polymer having the crystallinity of the fiber and having the same thickness as the fiber and having no cavity
- M (%) Permeation of a fiber having the same transmittance as M (%) of the fiber and having the same crystallinity as the polymer having the crystallinity of the fiber and having the same thickness as the fiber and having no cavity
- ⁇ 5> The average number of cavities in an arbitrary cross section in the thickness direction orthogonal to the orientation direction of the cavities is P, the refractive index of the polymer part having crystallinity is N1, the refractive index of the cavities is N2, and N1
- the fiber according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein a product of ⁇ N and P is 2 or more, where ⁇ N ( N1 ⁇ N2) is a difference from N2.
- ⁇ 6> The fiber according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the polymer having crystallinity includes only one kind.
- the present invention it is possible to solve various problems in the prior art, and to provide a fiber that exhibits a sufficient metallic luster as an aesthetic property, is light in weight, and has high heat insulation properties, and an efficient method for producing the fiber.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of a spinning step in the fiber production method of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a stretching process in the fiber manufacturing method of the present invention.
- FIG. 3A is a diagram for explaining an aspect ratio and is a perspective view of a fiber.
- FIG. 3B is a diagram for explaining the aspect ratio, and is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the fiber in FIG. 3A.
- FIG. 3C is a diagram for explaining the aspect ratio, and is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of the fiber in FIG. 3A.
- FIG. 4 is a photographic image of a cross section of the fiber of Example 1.
- FIG. 1 is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the length direction of the fiber of the present invention.
- the fiber 10 of the present invention has a cavity 100 therein.
- the fiber 10 of the present invention is produced by melt spinning a resin composition composed only of a polymer having crystallinity and drawing at high speed. Specifically, the resin composition is dried, melted with an extruder, melted and discharged from a melt spinneret, cooled with cooling air, and then wound up and subjected to high-speed stretching.
- the resin composition is formed of a polymer having crystallinity, and the polymer component is only the polymer having crystallinity, but the component other than the polymer includes an additive component appropriately selected as necessary. May be.
- the polymer component is only the polymer having crystallinity, but the component other than the polymer includes an additive component appropriately selected as necessary. May be.
- the structure of the resin composition may be a single material or a composite material of two or more materials.
- a section of the resin composition is incorporated into another sheet and integrated into a resin. It is good also as a composition.
- polymers are divided into crystalline polymers and amorphous (amorphous) polymers.
- the crystalline polymer is not usually 100% crystalline, a crystalline region in which long chain molecules are regularly arranged in a molecular structure, and an amorphous region that is not regularly arranged. Is included.
- the polymer having crystallinity may include at least the crystalline region in the molecular structure, and the crystalline region and the amorphous region may be mixed.
- the polymer having crystallinity is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
- the polymer having at least one selected from polyolefins, polyesters and polyamides for example, a polyolefin (for example, High density polyethylene, polypropylene, etc.), polyamide (PA) (eg, nylon-6), polyacetal (POM), polyester (eg, PET, PEN, PTT, PBT, PBN, etc.), syndiotactic polystyrene (SPS) , Polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK), liquid crystal polymer (LCP), fluororesin, and the like.
- a polyolefin for example, High density polyethylene, polypropylene, etc.
- PA polyamide
- POM polyacetal
- polyester eg, PET, PEN, PTT, PBT, PBN, etc.
- SPS syndiotactic polystyrene
- polyester syndiotactic polystyrene (SPS), and liquid crystal polymer (LCP) are preferable from the viewpoint of mechanical strength and production, and polyester is more preferable. Two or more of these polymers may be blended or copolymerized.
- SPS syndiotactic polystyrene
- LCP liquid crystal polymer
- the melt viscosity of the crystalline polymer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 50 Pa ⁇ s to 1,000 Pa ⁇ s, more preferably 70 Pa ⁇ s to 750 Pa ⁇ s. 80 Pa ⁇ s to 450 Pa ⁇ s is more preferable.
- the melt viscosity of 50 Pa ⁇ s to 1,000 Pa ⁇ s is preferable in that the shape of the melt spun discharged from the die at the time of melt spinning is stable and uniform yarn production is facilitated.
- melt viscosity of 50 Pa ⁇ s to 1,000 Pa ⁇ s is preferable from the viewpoint that the viscosity at the time of melt spinning becomes appropriate and the extrusion becomes easy and the diameter at the time of spinning becomes stable.
- the melt viscosity can be measured by, for example, a plate type rheometer or a capillary rheometer.
- the intrinsic viscosity (IV) of the crystalline polymer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.4 to 1.5, preferably 0.6 to 1. .2 is more preferable, and 0.7 to 1.0 is still more preferable.
- the IV can be measured by, for example, an Ubbelohde viscometer.
- the melting point (Tm) of the crystalline polymer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 40 ° C to 350 ° C, more preferably 100 ° C to 300 ° C, and more preferably 150 ° C More preferred is ⁇ 260 ° C.
- the melting point of 40 ° C. to 350 ° C. is preferable in that the diameter can be easily maintained in a temperature range expected for normal use, and a special technique required for processing at a high temperature is not particularly required. It is preferable in that uniform yarn production is possible.
- the melting point can be measured by, for example, a differential thermal analyzer (DSC).
- the weight average molecular weight of the polymer having crystallinity is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5,000 to 1,000,000, and 10,000 to 800,000. More preferred is 15,000 to 700,000. If the weight average molecular weight is 5,000 or less, there is a fear of breaking at the time of stretching. If the weight average molecular weight is 1,000,000 or more, it may be difficult to stretch. There are concerns that it is difficult, and 15,000 to 700,000 is preferable in terms of both the ease of the stretching process and the ease of expression of cavities.
- the weight average molecular weight can be measured by, for example, a gel permeation chromatography (GPC Gel Permeation Chromatography) method.
- polyester resin particularly preferably used in the present invention will be described from the viewpoint of mechanical strength and production.
- the polyester resin is a polymer having an ester bond as a main bond chain of the main chain. Therefore, as the polyester suitable as the polymer having the crystallinity, the exemplified PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PTT (polytrimethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PBN Not only (polybutylene naphthalate) but all polymer compounds obtained by polycondensation reaction of a dicarboxylic acid component and a diol component are included.
- the dicarboxylic acid component is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include aromatic dicarboxylic acids, aliphatic dicarboxylic acids, alicyclic dicarboxylic acids, oxycarboxylic acids, and polyfunctional acids. Among them, aromatic dicarboxylic acids are preferable.
- aromatic dicarboxylic acid examples include terephthalic acid, isophthalic acid, diphenyldicarboxylic acid, diphenylsulfone dicarboxylic acid, naphthalenedicarboxylic acid, diphenoxyethanedicarboxylic acid, and 5-sodium sulfoisophthalic acid.
- Acid, diphenyldicarboxylic acid, and naphthalenedicarboxylic acid are preferable, and terephthalic acid, diphenyldicarboxylic acid, and naphthalenedicarboxylic acid are more preferable.
- Examples of the aliphatic dicarboxylic acid include oxalic acid, succinic acid, eicoic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, dodecanedioic acid, maleic acid, and fumaric acid.
- Examples of the alicyclic dicarboxylic acid include cyclohexyne dicarboxylic acid.
- Examples of the oxycarboxylic acid include p-oxybenzoic acid.
- Examples of the polyfunctional acid include trimellitic acid and pyromellitic acid.
- the diol component is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include aliphatic diols, alicyclic diols, aromatic diols, diethylene glycol, and polyalkylene glycols. Aliphatic diols are preferred.
- Examples of the aliphatic diol include ethylene glycol, propane diol, butane diol, pentane diol, hexane diol, neopentyl glycol, and triethylene glycol. Among them, propane diol, butane diol, pentane diol, and hexane diol are exemplified. Particularly preferred. Examples of the alicyclic diol include cyclohexanedimethanol. Examples of the aromatic diol include bisphenol A and bisphenol S.
- the melt viscosity of the polyester resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 50 Pa ⁇ s to 700 Pa ⁇ s, more preferably 70 Pa ⁇ s to 500 Pa ⁇ s, and more preferably 80 Pa ⁇ s. More preferably, it is ⁇ 300 Pa ⁇ s.
- the higher the melt viscosity the easier it is to develop cavities during stretching.
- the melt viscosity is 50 Pa ⁇ s to 700 Pa ⁇ s, extrusion becomes easier during melt spinning, and the resin flow stabilizes and stays. This is preferable in that the quality becomes stable.
- the melt viscosity of 50 Pa ⁇ s to 700 Pa ⁇ s is preferable in that the drawing tension is appropriately maintained at the time of drawing, and it becomes easy to draw uniformly and is difficult to break. Further, when the melt viscosity is 50 Pa ⁇ s to 700 Pa ⁇ s, it becomes easy to maintain the form of melt spinning discharged from the die during melt spinning, so that stable molding can be achieved and the product is less likely to be damaged. It is preferable in terms of improving physical properties.
- the intrinsic viscosity (IV) of the polyester resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.4 to 1.2, more preferably 0.6 to 1.0, More preferred is 0.7 to 0.9.
- IV is larger, cavities are more likely to be generated during stretching.
- the IV is 0.4 to 1.2, extrusion tends to occur during melt spinning, and the resin flow is stably retained. This is preferable in that the quality becomes stable.
- the IV is 0.4 to 1.2, even when a molten resin filter is installed at the time of melt spinning, it is difficult to apply a load to the filter, and the flow of the resin is stable and stagnation occurs. It is preferable in that it becomes difficult to do.
- the stretching tension is appropriately maintained at the time of stretching, so that it is easy to stretch uniformly and it is preferable in that a load is not easily applied to the apparatus.
- the product is less likely to be damaged, which is preferable in terms of improving physical properties.
- the melting point of the polyester resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 150 ° C. to 300 ° C., more preferably 180 to 270 ° C. from the viewpoints of heat resistance and yarn forming properties. .
- the dicarboxylic acid component and the diol component may each be polymerized as a single polymer to form a polymer, and the dicarboxylic acid component and / or the diol component may be used in combination of two or more. It may be polymerized to form a polymer. Further, as the polyester resin, two or more kinds of polymers may be blended and used.
- the polymer added to the main polymer has a melt viscosity and an intrinsic viscosity that are close to those of the main polymer, and the addition amount is smaller when the film is formed or melted. It is preferable in that the physical properties are enhanced during extrusion and the extrusion becomes easy.
- a resin other than polyester may be added to the polyester resin.
- the fiber of the present invention can form cavities in a simple process even without adding a cavity forming agent such as inorganic fine particles and incompatible resins added in the prior art. Furthermore, no special equipment for dissolving the inert gas in the resin in advance is required. The fiber manufacturing method will be described later.
- the fiber of the present invention may contain other components as needed as long as it does not contribute to the development of the cavity.
- the other components include fillers, heat stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, organic lubricants, nucleating agents, dyes, pigments, flame retardants, mold release agents, dispersants, and coupling agents. .
- Whether or not the other component contributed to the development of the cavity can be determined by whether or not a component other than the polymer having crystallinity (for example, each component described later) is detected in the cavity or at the interface portion of the cavity. .
- antioxidant for example, a phenolic compound, a sulfur type compound, a phosphorus type compound is mentioned, Especially, a well-known hindered phenol is mentioned.
- the hindered phenol include antioxidants commercially available under trade names such as Irganox 1010, Sumilyzer BHT, Sumilyzer GA-80.
- the antioxidant can be used as a primary antioxidant and further combined with a secondary antioxidant.
- the secondary antioxidant include antioxidants commercially available under trade names such as Sumilizer TPL-R, Sumilizer TPM, Sumilizer TP-D, and the like.
- the release agent examples include plant waxes such as carnauba wax, animal waxes such as beeswax and lanolin, mineral waxes such as montan wax, petroleum waxes such as paraffin wax and polyethylene wax, castor oil and derivatives thereof, fatty acids and Examples of the fatty acid derivatives include esters of higher fatty acids such as lauric acid, stearic acid, and montanic acid, and monohydric or dihydric or higher alcohols.
- the flame retardant is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but a brominated flame retardant is particularly preferable.
- organic halogen flame retardants such as high molecular weight organic halogen compounds and low molecular weight organic halogen compounds may be used alone or in combination of two or more.
- flame retardants such as a phosphorus type and an inorganic type.
- the fiber of the present invention has a cavity and is characterized by the aspect ratio of the cavity.
- the cavity means a vacuum domain or a gas phase domain existing inside the resin molded body.
- FIG. 3A to 3C are diagrams for explaining the aspect ratio, in which FIG. 3A is a perspective view of the fiber of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the fiber of the present invention along AA ′ in FIG. 3A.
- FIG. 3C is a BB ′ cross-sectional view of the fiber of the present invention in FIG. 3A.
- the aspect ratio is defined as an average length of the cavity 100 in a direction perpendicular to the surface 10a of the fiber 10 of the present invention and perpendicular to the orientation direction of the cavity, r ( ⁇ m) (see FIG. 3B). It means L / r ratio when the average length of the cavity 100 in the orientation direction of the cavity is L ( ⁇ m) (see FIG. 3C), which is orthogonal to the surface of the fiber of the invention.
- the aspect ratio is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and can be appropriately selected according to the purpose.
- the aspect ratio is preferably 10 or more and 100 or less, more preferably 15 or more and 100 or less. 20 or more and 90 or less are more preferable.
- the aspect ratio When the aspect ratio is less than 10, the reflectivity may be lowered, and when it exceeds 100, the heat insulating property may be lowered and the mechanical properties may be lowered.
- the aspect ratio is 10 or more and 100 or less, it is advantageous in terms of both performance such as reflection and heat insulation and mechanical properties.
- the fiber permeability is literally the apparent transmission when the fibers are bundled such as clothes, and the assumed plane when the transmittance of the resin composition is N (%) and the fibers are bundled.
- the M / N ratio was calculated with M (%) as the light transmittance with respect to.
- the M / N ratio is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.2 or less. 0.19 or less is more preferable, and 0.18 or less is particularly preferable. If the M / N ratio exceeds 0.2, the reflectivity may drop, and the appearance impression when made into fibers may be lowered.
- the transmittance can be measured by, for example, a spectrophotometer.
- the glossiness of the fiber is literally the glossiness of the appearance when the fibers are bundled together such as clothes.
- the glossiness is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 50 or more, more preferably 60 or more, still more preferably 70 or more, and particularly preferably 90 or more.
- the glossiness can be measured by, for example, a gonioglossmeter.
- the orientation direction of the cavities indicates the uniaxial stretching direction (first stretching direction) when stretching is uniaxial.
- first stretching direction corresponds to the orientation direction of the cavities (first stretching direction).
- stretching is biaxial or more, at least one direction is shown among the extending directions aiming at cavity formation.
- longitudinal stretching is performed along the flow direction of the molded body during production, and a cavity can be formed by this longitudinal stretching. It corresponds to the orientation direction of the cavity (first stretching direction).
- the fiber of the present invention is such that when the cross-sectional area of the fiber in an arbitrary cross-section orthogonal to the length direction is X ( ⁇ m 2 ) and the cross-sectional area of the cavity in the cross-section is Y ( ⁇ m 2 )
- the average ratio (Y / X) is preferably 0.05 or more and 0.4 or less.
- each cross-sectional area in the said cross section can be measured with the image of an optical microscope or an electron microscope.
- the fiber of the present invention is characterized by the average number P of cavities in the film thickness direction, the refractive index difference ⁇ N between the polymer part having crystallinity and the cavities, and the product of ⁇ N and P. ing.
- the number of cavities in the film thickness direction is a film on a plane (AA ′ cross section in FIG. 3A) perpendicular to the surface 10a of the fiber 10 of the present invention and including a direction perpendicular to the orientation direction of the cavities. It means the number of cavities 100 included in the thickness direction.
- the polymer part having crystallinity refers to a part other than the cavity (part made of a polymer having crystallinity) in the fiber.
- the average number P of cavities in the film thickness direction is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and can be appropriately selected according to the purpose, preferably 5 or more, more preferably 10 or more. Preferably, 15 or more are more preferable.
- the number of cavities in the film thickness direction can be measured by an image of an optical microscope or an electron microscope.
- the refractive indexes N1 and N2 of the crystalline polymer part and the cavity can be measured by an Abbe refractometer or the like.
- the product of ⁇ N and P is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 2 or more, more preferably 2.5 or more, 3 The above is more preferable. When the product of the ⁇ N and the P is less than 2, the reflectance may be lowered or the heat insulation may be lowered.
- the fiber of the present invention has various excellent characteristics in, for example, reflectivity and glossiness due to the presence of the cavity therein.
- characteristics such as reflectance and gloss can be adjusted by changing the mode of the internal cavity of the fiber of the present invention.
- the fiber of the present invention is excellent because it has the above-mentioned cavities but has not been added with inorganic fine particles for expressing the cavities, incompatible resin, or inert gas, which has been added in the prior art.
- the surface smoothness of the fiber of the present invention is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose.
- the surface roughness (Ra) is preferably 0.3 ⁇ m or less, more preferably 0.25 ⁇ m or less, 0.1 ⁇ m or less is particularly preferable.
- the fiber production method of the present invention includes at least a melt spinning process for melt spinning a resin composition and a stretching process for stretching the spun resin composition, and further a film forming process as necessary.
- the other process of is comprised.
- the material of the resin composition is formed of a polymer having crystallinity, and the polymer component is only the polymer having the crystallinity, but the components other than the polymer are appropriately selected as necessary.
- An additive component may be included.
- the structure of the resin composition is not particularly limited as long as no cavity is formed therein, and can be appropriately selected depending on the purpose. Moreover, there is no restriction
- the melt spinning step is a step of extruding the resin composition from a nozzle having a large number of small holes to form a fiber, and examples of the spinning method include melt spinning, wet spinning, dry spinning, and the like. Of these, melt spinning is preferred.
- the melt spinning is a process in which a polymer is heated and melted to form a high-temperature viscous liquid, which is spun into a cold atmosphere (usually cold air), stretched and solidified into a fiber.
- a cold atmosphere usually cold air
- the process is simpler and the spinning speed can be significantly increased, but it is limited to polymers that melt at about 300 ° C or less, such as polyester, nylon, polypropylene, PBT, PTT, and polylactic acid. It is done.
- an undrawn yarn (UDY) is produced in order to stretch the resin composition spun in the stretching process, which is a subsequent process.
- the undrawn yarn means a yarn that is in the form of a fiber but has a low degree of molecular chain orientation and can be easily stretched from 3 to 4 times and cannot be restored. It is produced at a spinning speed of about 1,000 m / min or less.
- the melt-spun raw yarn 21 obtained as described above is inserted into a heating furnace 30 adjusted to 25 ° C. to 150 ° C., for example, and the rotational speed difference between the nip rolls 41 and 42 is changed.
- a fiber having a cavity is produced by stretching by applying a tensile force and applying necking and causing necking.
- the same fiber 10 of the present invention can be produced simply by heating the nip roll (25 to 150 ° C.) except for the heating furnace.
- 31 represents an annealing furnace
- 32 represents a winding device.
- the spun resin composition (undrawn yarn) is drawn at least uniaxially.
- cavities are formed by stretching.
- the resin having at least one crystallinity constituting the resin composition is a phase containing crystals that are difficult to stretch during stretching, and the resin between hard crystals is torn. It is considered that a cavity is formed by being peeled and stretched in a shape to serve as a cavity forming source.
- Such void formation by stretching is possible not only when there is only one kind of crystalline polymer, but also when two or more kinds of crystalline polymers are blended or copolymerized. is there.
- the necking means a constriction-like deformation that occurs when the polymer molded body is stretched (Polymer Engineering Lecture 6 Edited by Plastics Society of Japan, published by Jigoku Shoin, first published on April 25, 1966) Issue reference).
- the phenomenon that the polymer formed body deforms while constricted at the time of stretching and the cross section rapidly decreases at the constricted portion is defined as “the necking is expressed”.
- the stretching speed of the longitudinal stretching is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 10 m / min to 2,000 m / min, preferably 15 m / min. Is more preferably from 1,000 m / min, even more preferably from 20 m / min to 1,000 m / min.
- the stretching speed is 10 m / min or more, it is preferable in that sufficient necking can be easily expressed.
- the stretching speed is 2,000 m / min or less, uniform stretching is facilitated, the yarn is not easily broken, and a large-scale stretching apparatus for high-speed stretching is not particularly required, and the cost is reduced. Is preferable in that it can be reduced.
- Extension temperature-- The temperature during stretching is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
- T (° C) and the glass transition temperature is Tg (° C), (Tg-30) ⁇ T ⁇ (Tg + 50) It is preferable to stretch at a stretching temperature T (° C.) in the range indicated by (Tg ⁇ 25) ⁇ T ⁇ (Tg + 45) It is more preferable to stretch at a stretching temperature T (° C.) in the range indicated by (Tg ⁇ 20) ⁇ T ⁇ (Tg + 40) More preferably, the film is stretched at a stretching temperature T (° C.) in the range indicated by.
- the stretching temperature (° C.) the lower the stretching tension, and the easier it can be stretched.
- the stretching temperature (° C.) is ⁇ glass transition temperature (Tg) +50 ⁇ ° C. or less, cavities are formed.
- the volume ratio is high, and the aspect ratio is preferably 10 or more.
- the stretching temperature (° C.) is ⁇ glass transition temperature (Tg) ⁇ 30 ⁇ ° C. or more from the standpoint that cavities are sufficiently developed.
- the stretching temperature T (° C.) can be measured by, for example, a non-contact thermometer.
- the glass transition temperature Tg (° C.) can be measured by, for example, a differential thermal analyzer (DSC).
- the stretched resin composition may be further subjected to a treatment such as heat shrinkage by applying heat or applying tension for the purpose of shape stabilization.
- the production of the resin composition may be performed independently of the stretching step or may be performed continuously.
- Example 1 Preparation of resin composition (undrawn yarn)-
- the intrinsic viscosity (IV) of 100% polybutylene terephthalate resin PBT1 (produced in FUJIFILM Corporation) was measured with an Ubbelohde viscometer and found to be 0.8.
- the PBT1 was extruded from the die at 245 ° C. using a melt spinning machine to obtain a resin composition (undrawn yarn).
- FIG. 4 shows a cross-sectional photograph of the manufactured fiber of Example 1 at a magnification of 1,500 times. From FIG. 4, a cavity was confirmed inside the fiber.
- Example 2 Preparation of resin composition (undrawn yarn)-
- the intrinsic viscosity (IV) of 100% polybutylene terephthalate resin PBT2 (produced in FUJIFILM Corporation) was measured in the same manner as in Example 1, and was 1.0.
- the PBT2 was extruded from the die at 260 ° C. using a melt spinning machine to obtain a resin composition (undrawn yarn).
- the obtained resin composition (undrawn yarn) was drawn (magnification: 5.5 times) at a speed of 300 m / min in a heated atmosphere at 50 ° C. to produce a fiber.
- Example 3 Preparation of resin composition (undrawn yarn)-
- the intrinsic viscosity (IV) of 100% polyethylene terephthalate resin PET1 (produced in FUJIFILM Corporation) was measured in the same manner as in Example 1. As a result, it was 0.67.
- a mixture of PBT1 used in Example 1 and the above PET1 at PBT1: PET1 90: 10 was extruded from a die at 285 ° C. using a melt spinning machine to obtain a resin composition (undrawn yarn). .
- Example 1 the obtained resin composition (undrawn yarn) was drawn (longitudinal drawing, magnification) by changing the drawing temperature from 45 ° C. to 60 ° C. in Example 1 and changing the drawing speed to 250 m / min. : 5 times)
- a fiber was produced in the same manner as in Example 1 except that.
- Comparative Example 1 (Comparative Example 1) -Fabrication of fiber- As Comparative Example 1, a fiber was produced based on the description in Example 2 of JP-A-2005-256243.
- Comparative Example 2 (Comparative Example 2) -Fabrication of fiber- As Comparative Example 2, a fiber was produced based on the description in Example F-1 of Japanese Patent No. 3356438.
- Comparative Example 3 (Comparative Example 3) -Fabrication of fiber- As Comparative Example 3, a fiber was produced in the same manner as in Example 2 except that the same polymer as in Example 2 was used and the stretching temperature was changed to 50 ° C. and the stretching was performed at 100 ° C.
- Comparative Example 1 is a fiber having a hollow structure and a void structure.
- Comparative Example 2 is a fiber that does not have a cavity.
- Comparative Example 3 is a fiber that uses the same material as that of the present invention but does not generate cavities because the stretching temperature was changed.
- the transmittance N (%) was measured using a spectrophotometer (U-4100, manufactured by Hitachi, Ltd.). Light was incident at an angle of 5 degrees from the normal direction of the surface of the obtained resin composition, and the intensity of the light transmitted through the resin composition was compared with the value of a blank that did not transmit the resin composition. A wavelength of 550 nm was used. Further, the transmittance M (%) was measured for the obtained fiber in the same manner as the transmittance of the resin composition. As for the ratio (M / N) between the transmittance of the resin composition and the transmittance of the fiber, according to Lambert-Beer's law, the transmittance of the resin composition is determined as the fiber thickness (cross-sectional diameter). Calculated by converting to the same dimensions.
- the filter used was L2 (filter center-of-gravity wavelength 540 to 550 nm), and the brightness H0 when the rotation angle ⁇ was 0 degree and the brightness H1 when the rotation angle 22.5 degrees were measured.
- K ⁇ correction coefficient for the gloss of the standard white plate
- K ⁇ (22. 5 degrees) 1.037.
- a cross section perpendicular to the surface of the fiber and perpendicular to the longitudinal stretching direction (see FIG. 3B) and a cross section perpendicular to the surface of the fiber and parallel to the longitudinal stretching direction (see FIG. 3C)
- the microscope was examined at an appropriate magnification of 300 to 3,000 times, and a measurement frame was set in each cross-sectional photograph. This measurement frame was set so that 50 to 100 cavities were included in the frame.
- the number of cavities included in the measurement frame is measured, and the number of cavities included in the measurement frame having a cross section perpendicular to the longitudinal stretching direction (see FIG. 3B) is m, and the cross section parallel to the longitudinal stretching direction is measured.
- ⁇ Average number P of cavities in the film thickness direction First, a cross section perpendicular to the fiber surface and perpendicular to the longitudinal stretching direction was photographed with a scanning electron microscope. In the cross-sectional photograph, a straight line was drawn in the film thickness direction (from the bottom surface to the top surface of the fiber), and the number of cavities in contact with the straight line was measured. This operation was performed for 20 straight lines, and the average was obtained.
- the fiber of the present invention and the fiber produced by the method of producing the fiber of the present invention exhibit sufficient metallic luster as an aesthetic property, are lightweight and have high heat insulation properties, and can be suitably used for various uses such as clothing. .
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Abstract
結晶性を有するポリマーのみからなり、内部に空洞を有する繊維、及び該繊維を製造する方法であって、結晶性を有するポリマーのみからなる樹脂組成物を溶融紡糸する溶融紡糸工程と、10~2,000m/minの速度で、かつ延伸温度をT(°C)、該結晶性を有するポリマーのガラス転移温度をTg(°C)としたときに、(Tg-30)≦T≦(Tg+50)で表される延伸温度T(°C)で延伸する延伸工程とを含む繊維の製造方法を提供する。
Description
本発明は、軽量感に優れ、対反射性を有する繊維及びその製造方法に関する。
近年、繊維の機能性や審美性を向上させるべく、様々な努力がなされている。例えば、繊維の断面形状を変化させ、吸水性を向上させたり、ポリマーを改質させることで、軽量性を高めたり、フィブリル性を向上させたり、深色性を向上させたりしている(特許文献1参照)。
一方、繊維の審美性を向上させるために、屈折率の異なる二種類のポリマーを交互に積層し、それらを保護層で被覆して、構造性発色を発現する機能を有する複合繊維などが各種提案されている(特許文献2参照)。
一方、繊維の審美性を向上させるために、屈折率の異なる二種類のポリマーを交互に積層し、それらを保護層で被覆して、構造性発色を発現する機能を有する複合繊維などが各種提案されている(特許文献2参照)。
しかし、前記特許文献1に記載された中空構造の繊維の製糸方法は、繊維の軽量化のために、高い中空率を達成しようとすると、口金の吐出孔から溶融吐出されるポリマーを貼り合せる技術が必要であり、工程が煩雑であった。
また、繊維の強度を保ちながら、軽量化を目的として中空構造を採用しているため、断熱性が低かった。そのため、混紡して衣料などに用いる場合、断熱性を必要とされる衣料には採用されにくいという欠点があった。
また、繊維の強度を保ちながら、軽量化を目的として中空構造を採用しているため、断熱性が低かった。そのため、混紡して衣料などに用いる場合、断熱性を必要とされる衣料には採用されにくいという欠点があった。
また、前記特許文献2に記載の複合繊維においても審美性が要求される衣料に適用することができるが、軽量化を目的としていないので、大量の繊維が使用される衣料には採用されにくいという欠点があった。
本発明は、審美性として充分な金属光沢を示し、軽量で、断熱性が高い繊維及び該繊維の効率的な製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 結晶性を有するポリマーのみからなり、内部に空洞を有することを特徴とする繊維である。
<2> 空洞の配向方向に直交する厚み方向における前記空洞の平均長さをr(μm)とし、前記空洞の配向方向における前記空洞の平均長さをL(μm)とした際のL/r比が10以上、100以下である前記<1>に記載の繊維である。
<3> 長さ方向に直交する方向における該繊維の断面積X(μm2)に対する空洞の断面積Y(μm2)の比(Y/X)の平均が0.05以上、0.4以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載の繊維である。
<4> 該繊維の透過率をM(%)とし、該繊維の結晶性を有するポリマーと同一の結晶性を有するポリマーからなり、該繊維と同じ厚みであってかつ空洞を有しない繊維の透過率をN(%)としたときのM/N比が0.2以下であり、かつ、該繊維の光沢度が50以上である前記<1>から<3>のいずれかに記載の繊維である。
<5> 空洞の配向方向に直交する厚み方向の任意の断面における空洞の平均の個数をP個とし、結晶性を有するポリマー部の屈折率をN1とし、空洞の屈折率をN2とし、N1とN2との差をΔN(=N1-N2)とするとき、ΔNとPとの積が2以上である前記<1>から<4>のいずれかに記載の繊維である。
<6> 結晶性を有するポリマーが一種のみからなる前記<1>から<5>のいずれかに記載の繊維である。
<7> 結晶性を有するポリマーが、ポリオレフィン類、ポリエステル類及びポリアミド類から選択される少なくとも1種である前記<1>から<6>のいずれかに記載の繊維である。
<8> 結晶性を有するポリマーのみからなる樹脂組成物を溶融紡糸し、10~2,000m/minの速度で、かつ、
延伸温度をT(℃)、該結晶性を有するポリマーのガラス転移温度をTg(℃)としたときに、
(Tg-30)≦T≦(Tg+50)
で表される延伸温度T(℃)で延伸して得られた前記<1>から<7>のいずれかに記載の繊維である。
<9> 前記<1>から<8>のいずれかに記載の繊維の製造方法であって、
結晶性を有するポリマーのみからなる樹脂組成物を溶融紡糸する溶融紡糸工程と、
10~2,000m/minの速度で、かつ、
延伸温度をT(℃)、該結晶性を有するポリマーのガラス転移温度をTg(℃)としたときに、
(Tg-30)≦T≦(Tg+50)
で表される延伸温度T(℃)で延伸する延伸工程と、を含むことを特徴とする繊維の製造方法である。
<1> 結晶性を有するポリマーのみからなり、内部に空洞を有することを特徴とする繊維である。
<2> 空洞の配向方向に直交する厚み方向における前記空洞の平均長さをr(μm)とし、前記空洞の配向方向における前記空洞の平均長さをL(μm)とした際のL/r比が10以上、100以下である前記<1>に記載の繊維である。
<3> 長さ方向に直交する方向における該繊維の断面積X(μm2)に対する空洞の断面積Y(μm2)の比(Y/X)の平均が0.05以上、0.4以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載の繊維である。
<4> 該繊維の透過率をM(%)とし、該繊維の結晶性を有するポリマーと同一の結晶性を有するポリマーからなり、該繊維と同じ厚みであってかつ空洞を有しない繊維の透過率をN(%)としたときのM/N比が0.2以下であり、かつ、該繊維の光沢度が50以上である前記<1>から<3>のいずれかに記載の繊維である。
<5> 空洞の配向方向に直交する厚み方向の任意の断面における空洞の平均の個数をP個とし、結晶性を有するポリマー部の屈折率をN1とし、空洞の屈折率をN2とし、N1とN2との差をΔN(=N1-N2)とするとき、ΔNとPとの積が2以上である前記<1>から<4>のいずれかに記載の繊維である。
<6> 結晶性を有するポリマーが一種のみからなる前記<1>から<5>のいずれかに記載の繊維である。
<7> 結晶性を有するポリマーが、ポリオレフィン類、ポリエステル類及びポリアミド類から選択される少なくとも1種である前記<1>から<6>のいずれかに記載の繊維である。
<8> 結晶性を有するポリマーのみからなる樹脂組成物を溶融紡糸し、10~2,000m/minの速度で、かつ、
延伸温度をT(℃)、該結晶性を有するポリマーのガラス転移温度をTg(℃)としたときに、
(Tg-30)≦T≦(Tg+50)
で表される延伸温度T(℃)で延伸して得られた前記<1>から<7>のいずれかに記載の繊維である。
<9> 前記<1>から<8>のいずれかに記載の繊維の製造方法であって、
結晶性を有するポリマーのみからなる樹脂組成物を溶融紡糸する溶融紡糸工程と、
10~2,000m/minの速度で、かつ、
延伸温度をT(℃)、該結晶性を有するポリマーのガラス転移温度をTg(℃)としたときに、
(Tg-30)≦T≦(Tg+50)
で表される延伸温度T(℃)で延伸する延伸工程と、を含むことを特徴とする繊維の製造方法である。
本発明によると、従来における諸問題を解決することができ、審美性として充分な金属光沢を示し、軽量で、断熱性が高い繊維及び該繊維の効率的な製造方法を提供することができる。
(繊維)
図1は、本発明の繊維の長さ方向に直交する方向における断面図である。図1に示すように、本発明の繊維10は、内部に空洞100を有する。
本発明の繊維10は、結晶性を有するポリマーのみからなる樹脂組成物を溶融紡糸し、高速延伸することによって作製される。具体的には、前記樹脂組成物を乾燥し、押出成型機で溶融し、溶融紡糸口金から溶融吐出し、冷却風で冷却し、その後、巻き取って、高速延伸を行うことにより作製される。
図1は、本発明の繊維の長さ方向に直交する方向における断面図である。図1に示すように、本発明の繊維10は、内部に空洞100を有する。
本発明の繊維10は、結晶性を有するポリマーのみからなる樹脂組成物を溶融紡糸し、高速延伸することによって作製される。具体的には、前記樹脂組成物を乾燥し、押出成型機で溶融し、溶融紡糸口金から溶融吐出し、冷却風で冷却し、その後、巻き取って、高速延伸を行うことにより作製される。
<樹脂組成物>
前記樹脂組成物は、結晶性を有するポリマーで形成され、ポリマー成分としては、該結晶性を有するポリマーのみであるが、ポリマー以外の成分としては、必要に応じて適宜選択した添加成分を含んでいてもよい。
前記樹脂組成物の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フィルム状やシート状が挙げられる。
また、前記樹脂組成物の構造としては、1種を単独、又は2種以上の材料で複合材料としてもよく、この例として、該樹脂組成物の切片を他のシートに組み込み、一体化して樹脂組成物としてもよい。
前記樹脂組成物は、結晶性を有するポリマーで形成され、ポリマー成分としては、該結晶性を有するポリマーのみであるが、ポリマー以外の成分としては、必要に応じて適宜選択した添加成分を含んでいてもよい。
前記樹脂組成物の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フィルム状やシート状が挙げられる。
また、前記樹脂組成物の構造としては、1種を単独、又は2種以上の材料で複合材料としてもよく、この例として、該樹脂組成物の切片を他のシートに組み込み、一体化して樹脂組成物としてもよい。
<<結晶性を有するポリマー>>
一般に、ポリマーは、結晶性ポリマーと非晶性(アモルファス)ポリマーとに分けられる。前記結晶性ポリマーは、通常、100%結晶ということはなく、分子構造の中に長い鎖状の分子が規則的に並んだ結晶性領域と、規則的に並んでいない非結晶(アモルファス)領域とを含んでいる。
本発明において、前記結晶性を有するポリマーは、分子構造の中に少なくとも前記結晶性領域を含んでいればよく、結晶性領域と非結晶領域とが混在していてもよい。
一般に、ポリマーは、結晶性ポリマーと非晶性(アモルファス)ポリマーとに分けられる。前記結晶性ポリマーは、通常、100%結晶ということはなく、分子構造の中に長い鎖状の分子が規則的に並んだ結晶性領域と、規則的に並んでいない非結晶(アモルファス)領域とを含んでいる。
本発明において、前記結晶性を有するポリマーは、分子構造の中に少なくとも前記結晶性領域を含んでいればよく、結晶性領域と非結晶領域とが混在していてもよい。
前記結晶性を有するポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ポリオレフィン類、ポリエステル類及びポリアミド類から選択される少なくとも1種であって、例えば、ポリオレフィン(例えば、高密度ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリアミド(PA)(例えば、ナイロン-6など)、ポリアセタール(POM)、ポリエステル(例えば、PET、PEN、PTT、PBT、PBNなど)、シンジオタクチック・ポリスチレン(SPS)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、液晶ポリマー(LCP)、フッ素樹脂、などが挙げられる。その中でも、力学強度や製造の観点から、ポリエステル、シンジオタクチック・ポリスチレン(SPS)、液晶ポリマー(LCP)が好ましく、ポリエステルがより好ましい。また、これらのうちの2種以上のポリマーをブレンドしたり、共重合させたりして使用してもよい。
前記結晶性を有するポリマーの溶融粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50Pa・s~1,000Pa・sが好ましく、70Pa・s~750Pa・sがより好ましく、80Pa・s~450Pa・sが更に好ましい。前記溶融粘度が、50Pa・s~1,000Pa・sであると、溶融紡糸時に口金から吐出される溶融紡糸の形状が安定し、均一に製糸しやすくなる点で好ましい。また、前記溶融粘度が、50Pa・s~1,000Pa・sであると、溶融紡糸時の粘度が適切になって押出ししやすくなったり、製糸時の径が安定する点で好ましい。
ここで、前記溶融粘度は、例えばプレートタイプのレオメーター、キャピラリーレオメーターにより測定することができる。
ここで、前記溶融粘度は、例えばプレートタイプのレオメーター、キャピラリーレオメーターにより測定することができる。
前記結晶性を有するポリマーの極限粘度(IV:Intrinsic Viscosity)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.4~1.5が好ましく、0.6~1.2がより好ましく、0.7~1.0が更に好ましい。前記IVが、0.4~1.5であると、製糸された糸の引っ張り強度が高くなり、効率よく延伸することができる。
ここで、前記IVは、例えばウベローデ型粘度計により測定することができる。
ここで、前記IVは、例えばウベローデ型粘度計により測定することができる。
前記結晶性を有するポリマーの融点(Tm)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、40℃~350℃が好ましく、100℃~300℃がより好ましく、150℃~260℃が更に好ましい。前記融点が、40℃~350℃であると、通常の使用で予想される温度範囲で径を保ちやすくなる点で好ましく、高温での加工に必要とされる特殊な技術を特に用いなくても、均一な製糸ができる点で好ましい。
ここで、前記融点は、例えば示差熱分析装置(DSC)により測定することができる。
ここで、前記融点は、例えば示差熱分析装置(DSC)により測定することができる。
前記結晶性を有するポリマーの重量平均分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5,000~1,000,000が好ましく、10,000~800,000がより好ましく、15,000~700,000が更に好ましい。前記重量平均分子量が、5,000以下だと延伸時に破断する懸念があり、前記重量平均分子量が1,000,000以上になると延伸しにくい可能性があること、延伸しても空洞が発現しにくい懸念があり、15,000~700,000であると、延伸プロセスの容易性と空洞の発現容易性の両立という点で好ましい。
ここで、前記重量平均分子量は、例えばゲル浸透クロマトグラフィー(GPC Gel Permeation Chromatography)法により測定することができる。
ここで、前記重量平均分子量は、例えばゲル浸透クロマトグラフィー(GPC Gel Permeation Chromatography)法により測定することができる。
-ポリエステル樹脂-
ここで、前記結晶性を有するポリマーのうち、力学強度や製造の観点から、本発明において特に好ましく用いられるポリエステル樹脂について説明する。
前記ポリエステル樹脂は、エステル結合を主鎖の主要な結合鎖とするポリマーである。したがって、前記結晶性を有するポリマーとして好適な前記ポリエステルとしては、前記例示したPET(ポリエチレンテレフタエレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PTT(ポリトリメチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PBN(ポリブチレンナフタレート)だけでなく、ジカルボン酸成分とジオール成分との重縮合反応によって得られる高分子化合物が全て含まれる。
ここで、前記結晶性を有するポリマーのうち、力学強度や製造の観点から、本発明において特に好ましく用いられるポリエステル樹脂について説明する。
前記ポリエステル樹脂は、エステル結合を主鎖の主要な結合鎖とするポリマーである。したがって、前記結晶性を有するポリマーとして好適な前記ポリエステルとしては、前記例示したPET(ポリエチレンテレフタエレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PTT(ポリトリメチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PBN(ポリブチレンナフタレート)だけでなく、ジカルボン酸成分とジオール成分との重縮合反応によって得られる高分子化合物が全て含まれる。
前記ジカルボン酸成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、オキシカルボン酸、多官能酸などが挙げられ、中でも、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
前記芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸などが挙げられ、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸が好ましく、テレフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸がより好ましい。
前記脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、エイコ酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、ドデカンジオン酸、マレイン酸、フマル酸が挙げられる。前記脂環族ジカルボン酸としては、例えば、シクロヘキシンジカルボン酸などが挙げられる。前記オキシカルボン酸としては、例えば、p-オキシ安息香酸などが挙げられる。前記多官能酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸などが挙げられる。
前記ジオ-ル成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、脂肪族ジオール、脂環族ジオール、芳香族ジオール、ジエチレングリコール、ポリアルキレングリコールなどが挙げられ、中でも、脂肪族ジオールが好ましい。
前記脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコールなどが挙げられ、中でも、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオールが特に好ましい。前記脂環族ジオールとしては、例えば、シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。前記芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールSなどが挙げられる。
前記ポリエステル樹脂の溶融粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50Pa・s~700Pa・sが好ましく、70Pa・s~500Pa・sがより好ましく、80Pa・s~300Pa・sが更に好ましい。前記溶融粘度が大きいほうが延伸時に空洞を発現しやすいが、前記溶融粘度が50Pa・s~700Pa・sであると、溶融紡糸時に押出しがしやすくなったり、樹脂の流れが安定して滞留が発生しづらくなり、品質が安定する点で好ましい。また、前記溶融粘度が50Pa・s~700Pa・sであると、延伸時に延伸張力が適切に保たれるために、均一に延伸しやすくなり、破断しづらくなる点で好ましい。更に、前記溶融粘度が50Pa・s~700Pa・sであると、溶融紡糸時に口金から吐出される溶融紡糸の形態が維持しやすくなって、安定的に成形できたり、製品が破損しにくくなったりするなど、物性が高まる点で好ましい。
前記ポリエステル樹脂の極限粘度(IV)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.4~1.2が好ましく、0.6~1.0がより好ましく、0.7~0.9が更に好ましい。前記IVが大きいほうが延伸時に空洞を発現しやすいが、前記IVが、0.4~1.2であると、溶融紡糸時に押出しがしやすくなったり、樹脂の流れが安定して滞留が発生しづらくなり、品質が安定する点で好ましい。また、前記IVが、0.4~1.2であると、溶融紡糸時に溶融樹脂のフィルターを設置した場合であっても、フィルターに負荷がかかりにくく、樹脂の流れが安定して滞留が発生しづらくなる点で好ましい。更に、前記IVが、0.4~1.2であると、延伸時に延伸張力が適切に保たれるために、均一に延伸しやすくなり、装置に負荷がかかりにくい点で好ましい。加えて、前記IVが、0.4~1.2であると、製品が破損しにくくなって、物性が高まる点で好ましい。
前記ポリエステル樹脂の融点としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、耐熱性や製糸性などの観点から、150℃~300℃が好ましく、180~270℃がより好ましい。
なお、前記ポリエステル樹脂として、前記ジカルボン酸成分と前記ジオール成分とが、それぞれ一種で重合してポリマーを形成していてもよく、前記ジカルボン酸成分及び/又は前記ジオール成分が、二種以上で共重合してポリマーを形成していてもよい。また、前記ポリエステル樹脂として、2種以上のポリマーをブレンドして使用してもよい。
前記2種以上でのポリマーのブレンドにおいて、主たるポリマーに対して添加されるポリマーは、前記主たるポリマーに対して、溶融粘度及び極限粘度が近く、添加量が少量であるほうが、製膜時や溶融押出し時に物性が高まり、押出ししやすくなる点で好ましい。
また、前記ポリエステルの流動特性の改良、光線透過性の制御、塗布液との密着性の向上などを目的として、前記ポリエステル樹脂に対してポリエステル系以外の樹脂を添加してもよい。
このように、本発明の繊維は、従来技術において添加されていた無機系微粒子、相溶しない樹脂などの空洞形成剤を特に添加しなくても、簡便な工程で空洞を形成させることができる。更に、不活性ガスを予め樹脂の中に溶け込ませるための特殊な設備も必要としない。なお、繊維の製造方法については、後記する。
ここで、本発明の繊維は、空洞の発現に寄与しない成分であれば、必要に応じてその他の成分を含んでいてもよい。前記その他の成分としては、フィラー、耐熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、有機の易滑剤、核剤、染料、顔料、難燃剤、離型剤、分散剤、カップリング剤などが挙げられる。前記その他の成分が空洞の発現に寄与したかどうかは、空洞内又は空洞の界面部分に、結晶性を有するポリマー以外の成分(例えば、後記する各成分など)が検出されるかどうかで判別できる。
前記酸化防止剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェノール系化合物、イオウ系化合物、リン系化合物が挙げられ、中でも、公知のヒンダードフェノールが挙げられる。前記ヒンダードフェノールとしては、例えば、イルガノックス1010、同スミライザーBHT、同スミライザーGA-80などの商品名で市販されている酸化防止剤が挙げられる。
また、前記酸化防止剤を一次酸化防止剤として利用し、更に二次酸化防止剤を組み合わせて適用することもできる。前記二次酸化防止剤としては、例えば、スミライザーTPL-R、同スミライザーTPM、同スミライザーTP-Dなどの商品名で市販されている酸化防止剤が挙げられる。
また、前記酸化防止剤を一次酸化防止剤として利用し、更に二次酸化防止剤を組み合わせて適用することもできる。前記二次酸化防止剤としては、例えば、スミライザーTPL-R、同スミライザーTPM、同スミライザーTP-Dなどの商品名で市販されている酸化防止剤が挙げられる。
前記離型剤としては、カルナバワックス等の植物系ワックス、蜜蝋、ラノリン等の動物系ワックス、モンタンワックス等の鉱物系ワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス等の石油系ワックス、ひまし油及びその誘導体、脂肪酸及びその誘導体等の油脂系ワックスが挙げられ、高級脂肪酸誘導体としては、ラウリン酸、ステアリン酸、モンタン酸等の高級脂肪酸と一価又は二価以上のアルコールとのエステル等が挙げられる。
前記難燃剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、臭素系難燃剤が特に好ましい。臭素系難燃剤としては、高分子量有機ハロゲン化合物、低分子量有機ハロゲン化合物等の有機ハロゲン系難燃剤を単独で使用しても、2種以上併用してもよい。また、リン系、無機系等の難燃剤を用いてもよい。
<空洞>
本発明の繊維は、空洞を有し、前記空洞のアスペクト比に特徴を有している。
前記空洞とは、樹脂成形体内部に存在する、真空状態のドメインもしくは気相のドメインを意味する。
本発明の繊維は、空洞を有し、前記空洞のアスペクト比に特徴を有している。
前記空洞とは、樹脂成形体内部に存在する、真空状態のドメインもしくは気相のドメインを意味する。
図3A~3Cは、アスペクト比を説明するための図であって、図3Aは、本発明の繊維の斜視図であり、図3Bは、図3Aにおける本発明の繊維のA-A’断面図であり、図3Cは、図3Aにおける本発明の繊維のB-B’断面図である。
前記アスペクト比とは、本発明の繊維10の表面10aに直交し、かつ、前記空洞の配向方向に直交する方向における空洞100の平均の長さをr(μm)(図3B参照)とし、本発明の繊維の表面に直交し、かつ、前記空洞の配向方向における空洞100の平均の長さをL(μm)(図3C参照)とした際のL/r比を意味する。
前記アスペクト比としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、10以上、100以下であることが好ましく、15以上100以下がより好ましく、20以上90以下が更に好ましい。
前記アスペクト比が、10未満であると反射率が低下することがあり、100を超えると断熱性が低下、力学特性の低下がおこることがある。前記アスペクト比が10以上、100以下であると、反射、断熱などの諸性能と力学特性の両立の点で有利である。
前記アスペクト比としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、10以上、100以下であることが好ましく、15以上100以下がより好ましく、20以上90以下が更に好ましい。
前記アスペクト比が、10未満であると反射率が低下することがあり、100を超えると断熱性が低下、力学特性の低下がおこることがある。前記アスペクト比が10以上、100以下であると、反射、断熱などの諸性能と力学特性の両立の点で有利である。
<繊維の透過性>
繊維の透過性とは、文字通り繊維を衣服などの束ねたときの見た目の透過のことであって、樹脂組成物の透過率をN(%)とし、繊維を束ねた平面にしたときの想定平面に対する光の透過率をM(%)とし、M/N比を算出した。
前記M/N比は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.2以下が好ましい。0.19以下がより好ましく、0.18以下が特に好ましい。
前記M/N比が、0.2を超えると反射率が落ちて、繊維にしたときの見た目の印象が低下することがある。
なお、前記透過率は、例えば分光光度計により測定することができる。
繊維の透過性とは、文字通り繊維を衣服などの束ねたときの見た目の透過のことであって、樹脂組成物の透過率をN(%)とし、繊維を束ねた平面にしたときの想定平面に対する光の透過率をM(%)とし、M/N比を算出した。
前記M/N比は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.2以下が好ましい。0.19以下がより好ましく、0.18以下が特に好ましい。
前記M/N比が、0.2を超えると反射率が落ちて、繊維にしたときの見た目の印象が低下することがある。
なお、前記透過率は、例えば分光光度計により測定することができる。
<繊維の光沢度>
繊維の光沢度とは、文字通り繊維を衣服などの束ねたときの見た目の光沢性のことである。
前記光沢度は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50以上が好ましく、60以上がより好ましく、70以上が更に好ましく、90以上が特に好ましい。
ここで、前記光沢度は、例えば変角光沢計により測定することができる。
繊維の光沢度とは、文字通り繊維を衣服などの束ねたときの見た目の光沢性のことである。
前記光沢度は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50以上が好ましく、60以上がより好ましく、70以上が更に好ましく、90以上が特に好ましい。
ここで、前記光沢度は、例えば変角光沢計により測定することができる。
なお、前記空洞の配向方向とは、延伸が一軸のみの場合には、その一軸の延伸方向(第一の延伸方向)を示す。通常は、製造時に成形体の流れる方向に沿って縦延伸を行うため、この縦延伸の方向が前記空洞の配向方向(第一の延伸方向)に相当する。
また、延伸が二軸以上の場合には、空洞形成を目的とした延伸方向のうち少なくとも一方向を示す。通常は、二軸以上の延伸においても、製造時に成形体の流れる方向に沿って縦延伸が行われ、かつ、この縦延伸により空洞を形成することが可能であるため、この縦延伸の方向が前記空洞の配向方向(第一の延伸方向)に相当する。
また、延伸が二軸以上の場合には、空洞形成を目的とした延伸方向のうち少なくとも一方向を示す。通常は、二軸以上の延伸においても、製造時に成形体の流れる方向に沿って縦延伸が行われ、かつ、この縦延伸により空洞を形成することが可能であるため、この縦延伸の方向が前記空洞の配向方向(第一の延伸方向)に相当する。
<空洞の占有面積>
また、本発明の繊維は、その長さ方向に直交する任意の断面における繊維の断面積をX(μm2)とし、前記断面における空洞の断面積をY(μm2)としたとき、これらの比(Y/X)の平均が0.05以上、0.4以下であることが好ましい。
なお、前記断面における各断面積は、光学顕微鏡や電子顕微鏡の画像により測定することができる。
また、本発明の繊維は、その長さ方向に直交する任意の断面における繊維の断面積をX(μm2)とし、前記断面における空洞の断面積をY(μm2)としたとき、これらの比(Y/X)の平均が0.05以上、0.4以下であることが好ましい。
なお、前記断面における各断面積は、光学顕微鏡や電子顕微鏡の画像により測定することができる。
また、本発明の繊維は、膜厚方向の空洞の平均の個数P、結晶性を有するポリマー部と空洞との屈折率差ΔN、及び、前記ΔNと前記Pとの積に、特徴を有している。
前記膜厚方向の空洞の個数とは、本発明の繊維10の表面10aに直交し、かつ、前記空洞の配向方向に直交する方向を含む面(図3AにおけるA-A’断面)において、膜厚方向に含まれる空洞100の個数を意味する。
また、前記結晶性を有するポリマー部とは、前記繊維において空洞以外の部分(結晶性を有するポリマーよりなる部分)を指す。
前記膜厚方向の空洞の平均の個数Pとしては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、5個以上が好ましく、10個以上がより好ましく、15個以上が更に好ましい。
ここで、前記膜厚方向の空洞の個数は、光学顕微鏡や電子顕微鏡の画像により測定することができる。
前記膜厚方向の空洞の個数とは、本発明の繊維10の表面10aに直交し、かつ、前記空洞の配向方向に直交する方向を含む面(図3AにおけるA-A’断面)において、膜厚方向に含まれる空洞100の個数を意味する。
また、前記結晶性を有するポリマー部とは、前記繊維において空洞以外の部分(結晶性を有するポリマーよりなる部分)を指す。
前記膜厚方向の空洞の平均の個数Pとしては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、5個以上が好ましく、10個以上がより好ましく、15個以上が更に好ましい。
ここで、前記膜厚方向の空洞の個数は、光学顕微鏡や電子顕微鏡の画像により測定することができる。
前記結晶性を有するポリマー部と空洞との屈折率差ΔNとは、具体的には、を有するポリマー部の屈折率をN1として、空洞の屈折率をN2とした際に、N1とN2との差であるΔN(=N1-N2)の値を意味する。
ここで、結晶性を有するポリマー部や空洞の屈折率N1、N2は、アッベ屈折計などにより測定することができる。
前記ΔNと前記Pとの積は、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2以上が好ましく、2.5以上がより好ましく、3以上が更に好ましい。
前記ΔNと前記Pとの積が、2未満であると反射率が低下したり、断熱性が低下することがある。
ここで、結晶性を有するポリマー部や空洞の屈折率N1、N2は、アッベ屈折計などにより測定することができる。
前記ΔNと前記Pとの積は、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2以上が好ましく、2.5以上がより好ましく、3以上が更に好ましい。
前記ΔNと前記Pとの積が、2未満であると反射率が低下したり、断熱性が低下することがある。
このように、本発明の繊維は、その内部に前記空洞を有していることにより、例えば、反射率や光沢性などにおいて、様々な優れた特性を有している。言い換えると、本発明の繊維の内部の空洞の態様を変化させることで、反射率や光沢性などの特性を調節することができる。
本発明の繊維は、前記空洞を有しつつも、従来技術において添加されていた、空洞を発現するための無機系微粒子、相溶しない樹脂などや不活性ガスを添加されていないため、優れた表面平滑性を有している。
本発明の繊維の表面平滑性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、表面粗さ(Ra)は0.3μm以下が好ましく、0.25μm以下が更に好ましく、0.1μm以下が特に好ましい。
本発明の繊維の表面平滑性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、表面粗さ(Ra)は0.3μm以下が好ましく、0.25μm以下が更に好ましく、0.1μm以下が特に好ましい。
<本発明の繊維の製造方法>
本発明の繊維の製造方法としては、少なくとも樹脂組成物を溶融紡糸する溶融紡糸工程と、紡糸された該樹脂組成物を延伸する延伸工程とを含んでなり、更に必要に応じて製膜工程などのその他の工程を含んでなる。
なお、前記樹脂組成物の材料としては、結晶性を有するポリマーで形成され、ポリマー成分としては、該結晶性を有するポリマーのみであるが、ポリマー以外の成分としては、必要に応じて適宜選択した添加成分を含んでいてもよい。
また、前記樹脂組成物の構造としては、その内部に空洞が形成されていなければ、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、前記樹脂組成物の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばフィルム状や、シート状などが挙げられる。
本発明の繊維の製造方法としては、少なくとも樹脂組成物を溶融紡糸する溶融紡糸工程と、紡糸された該樹脂組成物を延伸する延伸工程とを含んでなり、更に必要に応じて製膜工程などのその他の工程を含んでなる。
なお、前記樹脂組成物の材料としては、結晶性を有するポリマーで形成され、ポリマー成分としては、該結晶性を有するポリマーのみであるが、ポリマー以外の成分としては、必要に応じて適宜選択した添加成分を含んでいてもよい。
また、前記樹脂組成物の構造としては、その内部に空洞が形成されていなければ、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、前記樹脂組成物の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばフィルム状や、シート状などが挙げられる。
<<溶融紡糸工程>>
前記溶融紡糸工程は、前記樹脂組成物を、小さな孔が多数形成されたノズルから押し出して繊維状にする工程であり、紡糸方法として、例えば、溶融紡糸、湿式紡糸、乾式紡糸などが挙げられるが、これらの中でも、溶融紡糸が好ましい。
前記溶融紡糸工程は、前記樹脂組成物を、小さな孔が多数形成されたノズルから押し出して繊維状にする工程であり、紡糸方法として、例えば、溶融紡糸、湿式紡糸、乾式紡糸などが挙げられるが、これらの中でも、溶融紡糸が好ましい。
前記溶融紡糸は、ポリマーを加熱溶融させて高温の粘稠な液状にしたものを、冷たい雰囲気(通常は冷空気)中へ紡出して引き伸ばし、固化させて繊維にする工程である。湿式紡糸や乾式紡糸に比べて工程が簡素であり、紡糸速度も格段に速くすることができるが、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、PBT、PTT、ポリ乳酸など、約300℃以下で溶融するポリマーに限られる。
本発明における紡糸工程では、後工程である延伸工程にて紡糸された樹脂組成物の延伸を行うため、未延伸糸(UDY:undrawn yarn)を作製する工程とする。ここで、未延伸糸とは、繊維の形をしているが、分子鎖の配向度が低く、3倍~4倍まで容易に伸ばすことができて元に戻らない糸をいい、通常、2,000m/分程度以下の紡糸速度で製造される。
<<延伸工程>>
図2に示すように、上記のようにして得られた溶融紡糸した原糸21は、たとえば、25℃~150℃に調整された加熱炉30内に挿入され、ニップロール41と42の回転速度差をつけて引張力を付与することにより延伸し、ネッキングを起こすことにより空洞を有する繊維が作製される。場合によっては、加熱炉を除き、ニップロールを加温(25~150℃)するだけでも同様の本発明の繊維10を作製できる。図2中31はアニーリング処理炉、32は巻き取り装置を表す。
具体的には、紡糸された前記樹脂組成物(未延伸糸)が少なくとも一軸に延伸される。そして、前記延伸工程により、樹脂組成物が延伸されるとともに、その内部に第一の延伸方向を長軸とした空洞が形成されることで、本発明の繊維10が得られる。
図2に示すように、上記のようにして得られた溶融紡糸した原糸21は、たとえば、25℃~150℃に調整された加熱炉30内に挿入され、ニップロール41と42の回転速度差をつけて引張力を付与することにより延伸し、ネッキングを起こすことにより空洞を有する繊維が作製される。場合によっては、加熱炉を除き、ニップロールを加温(25~150℃)するだけでも同様の本発明の繊維10を作製できる。図2中31はアニーリング処理炉、32は巻き取り装置を表す。
具体的には、紡糸された前記樹脂組成物(未延伸糸)が少なくとも一軸に延伸される。そして、前記延伸工程により、樹脂組成物が延伸されるとともに、その内部に第一の延伸方向を長軸とした空洞が形成されることで、本発明の繊維10が得られる。
延伸により空洞が形成される理由としては、前記樹脂組成物を構成する少なくとも一種類の結晶性を有するポリマーが、延伸時に伸張し難い結晶を含む相で、硬い結晶間の樹脂が引きちぎられるような形で剥離延伸されることにより、これが空洞形成源となって空洞が形成されるものと考えられる。
なお、このような延伸による空洞形成は、結晶性を有するポリマーが一種類の場合だけではなく、二種類以上の結晶性を有するポリマーが、ブレンド又は共重合されている場合であっても可能である。
なお、このような延伸による空洞形成は、結晶性を有するポリマーが一種類の場合だけではなく、二種類以上の結晶性を有するポリマーが、ブレンド又は共重合されている場合であっても可能である。
一般に、延伸においては、ロールの組合せやロール間の速度差により、縦延伸の段数や延伸速度を調節することができる。
ここで、前記ネッキングとは、前記ポリマー成形体の延伸時に生じるくびれ状の変形を意味する(高分子工学講座6 プラスチック成形加工 高分子学会編集、地人書院発行、昭和41年4月25日初版発行参照)。また、前記延伸時において、前記ポリマー形成体がくびれながら変形し、くびれ部分では急激に断面が減少する現象を「ネッキングが発現した」と定義する。
ここで、前記ネッキングとは、前記ポリマー成形体の延伸時に生じるくびれ状の変形を意味する(高分子工学講座6 プラスチック成形加工 高分子学会編集、地人書院発行、昭和41年4月25日初版発行参照)。また、前記延伸時において、前記ポリマー形成体がくびれながら変形し、くびれ部分では急激に断面が減少する現象を「ネッキングが発現した」と定義する。
--延伸速度--
前記縦延伸の延伸速度としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10m/min~2,000m/minが好ましく、15m/min~1,000m/minがより好ましく、20m/min~1,000m/minが更に好ましい。前記延伸速度が、10m/min以上であると、充分なネッキングを発現させやすい点で好ましい。また、前記延伸速度が、2,000m/min以下であると、均一な延伸がしやすくなり、糸が破断しづらくなり、特に、高速延伸を目的とした大型な延伸装置を必要とせず、コストを低減できる点で好ましい。
前記縦延伸の延伸速度としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10m/min~2,000m/minが好ましく、15m/min~1,000m/minがより好ましく、20m/min~1,000m/minが更に好ましい。前記延伸速度が、10m/min以上であると、充分なネッキングを発現させやすい点で好ましい。また、前記延伸速度が、2,000m/min以下であると、均一な延伸がしやすくなり、糸が破断しづらくなり、特に、高速延伸を目的とした大型な延伸装置を必要とせず、コストを低減できる点で好ましい。
--延伸温度--
延伸時の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、
延伸温度をT(℃)、ガラス転移温度をTg(℃)としたときに、
(Tg-30)≦T≦(Tg+50)
で示される範囲の延伸温度T(℃)で延伸することが好ましく、
(Tg-25)≦T≦(Tg+45)
で示される範囲の延伸温度T(℃)で延伸することがより好ましく、
(Tg-20)≦T≦(Tg+40)
で示される範囲の延伸温度T(℃)で延伸することが更に好ましい。
延伸時の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、
延伸温度をT(℃)、ガラス転移温度をTg(℃)としたときに、
(Tg-30)≦T≦(Tg+50)
で示される範囲の延伸温度T(℃)で延伸することが好ましく、
(Tg-25)≦T≦(Tg+45)
で示される範囲の延伸温度T(℃)で延伸することがより好ましく、
(Tg-20)≦T≦(Tg+40)
で示される範囲の延伸温度T(℃)で延伸することが更に好ましい。
一般に、延伸温度(℃)が高いほど延伸張力も低めに抑えられて容易に延伸できるが、前記延伸温度(℃)が、{ガラス転移温度(Tg)+50}℃以下であると、空洞が形成される体積割合が高くなり、アスペクト比が10以上になりやすい点で好ましい。また、前記延伸温度(℃)が、{ガラス転移温度(Tg)-30}℃以上であると、充分に空洞が発現する点で好ましい。
ここで、前記延伸温度T(℃)は、例えば非接触式温度計により測定することができる。また、前記ガラス転移温度Tg(℃)は、例えば示差熱分析装置(DSC)により測定することができる。
なお、前記延伸工程において、延伸後の樹脂組成物は、形状安定化などの目的で、更に熱を加えて熱収縮させたり、張力を加える等の処理をしたりしてもよい。
また、前記樹脂組成物の製造は、前記延伸工程と独立に行ってもよく、連続的に行ってもよい。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、下記実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
-樹脂組成物(未延伸糸)の作製-
ポリブチレンテレフタレート100%樹脂PBT1(富士フイルム株式会社内で作製)の極限粘度(IV)をウベローデ型粘度計により測定したところ、0.8であった。
前記PBT1を、溶融紡糸機を用いて245℃で口金から押出し、樹脂組成物(未延伸糸)を得た。
-樹脂組成物(未延伸糸)の作製-
ポリブチレンテレフタレート100%樹脂PBT1(富士フイルム株式会社内で作製)の極限粘度(IV)をウベローデ型粘度計により測定したところ、0.8であった。
前記PBT1を、溶融紡糸機を用いて245℃で口金から押出し、樹脂組成物(未延伸糸)を得た。
-延伸工程-
次に、得られた(未延伸糸)を45℃の加温雰囲気下で、200m/minの速度で一軸延伸(倍率:5倍)し、ネッキングが発生したことを確認した後、200m/minの速度で、初めと同一方向に同一倍率で繊維を作製した。
作製した実施例1の繊維の1,500倍の断面写真を図4に示す。この図4から、繊維内部には空洞が確認できた。
次に、得られた(未延伸糸)を45℃の加温雰囲気下で、200m/minの速度で一軸延伸(倍率:5倍)し、ネッキングが発生したことを確認した後、200m/minの速度で、初めと同一方向に同一倍率で繊維を作製した。
作製した実施例1の繊維の1,500倍の断面写真を図4に示す。この図4から、繊維内部には空洞が確認できた。
(実施例2)
-樹脂組成物(未延伸糸)の作製-
ポリブチレンテレフタレート100%樹脂PBT2(富士フイルム株式会社内で作製)の極限粘度(IV)を実施例1と同様にして測定したところ、1.0であった。
前記PBT2を、溶融紡糸機を用いて260℃で口金から押出し、樹脂組成物(未延伸糸)を得た。
-樹脂組成物(未延伸糸)の作製-
ポリブチレンテレフタレート100%樹脂PBT2(富士フイルム株式会社内で作製)の極限粘度(IV)を実施例1と同様にして測定したところ、1.0であった。
前記PBT2を、溶融紡糸機を用いて260℃で口金から押出し、樹脂組成物(未延伸糸)を得た。
次に、得られた樹脂組成物(未延伸糸)を、50℃の加温雰囲気下で、300m/minの速度で、延伸(倍率:5.5倍)して繊維を作製した。
(実施例3)
-樹脂組成物(未延伸糸)の作製-
ポリエチレンテレフタレート100%樹脂PET1(富士フイルム株式会社内で作製)の極限粘度(IV)を実施例1と同様にして測定したところ、0.67であった。
実施例1で使用したPBT1と、前記PET1とを、PBT1:PET1=90:10で混合したものを、溶融紡糸機を用いて285℃で口金から押出し樹脂組成物(未延伸糸)を得た。
-樹脂組成物(未延伸糸)の作製-
ポリエチレンテレフタレート100%樹脂PET1(富士フイルム株式会社内で作製)の極限粘度(IV)を実施例1と同様にして測定したところ、0.67であった。
実施例1で使用したPBT1と、前記PET1とを、PBT1:PET1=90:10で混合したものを、溶融紡糸機を用いて285℃で口金から押出し樹脂組成物(未延伸糸)を得た。
次に、得られた樹脂組成物(未延伸糸)を、実施例1における、延伸温度を45℃から60℃にしたこと、延伸速度を、250m/minに代えて、延伸(縦延伸、倍率:5倍)したこと以外は、実施例1と同様にして繊維を作製した。
(比較例1)
-繊維の作製-
比較例1として、特開2005-256243号公報の実施例2の記載に基づき、繊維を作製した。
-繊維の作製-
比較例1として、特開2005-256243号公報の実施例2の記載に基づき、繊維を作製した。
(比較例2)
-繊維の作製-
比較例2として、特許第3356438号公報の実施例F-1の記載に基づき、繊維を作製した。
-繊維の作製-
比較例2として、特許第3356438号公報の実施例F-1の記載に基づき、繊維を作製した。
(比較例3)
-繊維の作製-
比較例3として、実施例2と同じポリマーを用いて、延伸温度を、50℃に変えて、100℃で延伸した以外は、実施例2と同様にして繊維を作製した。
-繊維の作製-
比較例3として、実施例2と同じポリマーを用いて、延伸温度を、50℃に変えて、100℃で延伸した以外は、実施例2と同様にして繊維を作製した。
実施例1~3及び比較例1~3において作製した繊維について、表1にまとめて示す。
表1中、「―」は、測定していないことを示す。
比較例1は、中空構造と空隙構造を有する繊維である。
比較例2は、空洞を有さない繊維である。
比較例3は、本発明と同じ材料を用いるが、延伸温度を変えたため、空洞が発生しなかった繊維である。
比較例1は、中空構造と空隙構造を有する繊維である。
比較例2は、空洞を有さない繊維である。
比較例3は、本発明と同じ材料を用いるが、延伸温度を変えたため、空洞が発生しなかった繊維である。
次に、前記実施例1~3及び比較例1~3の繊維について、以下のようにして評価を行った。測定結果を表2に示し、評価結果を表3に示す。
<空洞の占有面積の測定>
<<空洞の断面積比>>
芯材層の断面SEMの写真を用いて画像処理を行い、全ての空洞を用いて、全体断面積と空洞部の断面積を別々に求め、空洞の断面積比を算出、評価した。
<<空洞の断面積比>>
芯材層の断面SEMの写真を用いて画像処理を行い、全ての空洞を用いて、全体断面積と空洞部の断面積を別々に求め、空洞の断面積比を算出、評価した。
<透過率の測定>
分光光度計(U-4100、日立製作所製)を用いて透過率N(%)を測定した。前記得られた樹脂組成物の表面の法線方向から5度傾けて光を入射させ、該樹脂組成物を透過する光の強度を、該樹脂組成物を透過させないブランクの値と比較した。波長は550nmを使用した。
また、得られた繊維に対しても、前記樹脂組成物の透過率の測定と同様にして透過率M(%)を測定した。
なお、前記樹脂組成物の透過率と、繊維の透過率との比(M/N)については、Lambert-Beerの法則に従い、前記樹脂組成物の透過率を、繊維の厚み(断面径)と同じ寸法に換算して、算出した。
分光光度計(U-4100、日立製作所製)を用いて透過率N(%)を測定した。前記得られた樹脂組成物の表面の法線方向から5度傾けて光を入射させ、該樹脂組成物を透過する光の強度を、該樹脂組成物を透過させないブランクの値と比較した。波長は550nmを使用した。
また、得られた繊維に対しても、前記樹脂組成物の透過率の測定と同様にして透過率M(%)を測定した。
なお、前記樹脂組成物の透過率と、繊維の透過率との比(M/N)については、Lambert-Beerの法則に従い、前記樹脂組成物の透過率を、繊維の厚み(断面径)と同じ寸法に換算して、算出した。
<光沢度の測定>
(A)試料板の作製
試料約0.3gをコームで繊維をくしけずり平行に引きそろえ、4.5cm平方の黒ビロード板に試料全部押さえつけながら表面が均整になるように平行に並べた。
(B)測定
プルリッヒホトメーターの回転台に試料板を置き、開閉ワクで押さえ、回転台が方向角δ=0度の位置のときの繊維の方向が光源の方に向くように取り付け、他方に標準白色板をとりつけた。フィルターはL2(フィルターの重心波長540~550nm)を使用し、回転角δを0度とした場合の輝度H0と回転角22.5度とした場合の輝度H1を測定いた。
(C)算出
つぎの式で光沢度θを求め、2回の平均値に示した。
光沢度θ=(H1/H0)×Kδ
ここで、H0:試料の基準値(δ=0度)における輝度、H1:試料の回転位置(δ=22.5度)における輝度、Kδ:標準白色板の光沢に対する補正係数、Kδ(22.5度)=1.037とした。
(A)試料板の作製
試料約0.3gをコームで繊維をくしけずり平行に引きそろえ、4.5cm平方の黒ビロード板に試料全部押さえつけながら表面が均整になるように平行に並べた。
(B)測定
プルリッヒホトメーターの回転台に試料板を置き、開閉ワクで押さえ、回転台が方向角δ=0度の位置のときの繊維の方向が光源の方に向くように取り付け、他方に標準白色板をとりつけた。フィルターはL2(フィルターの重心波長540~550nm)を使用し、回転角δを0度とした場合の輝度H0と回転角22.5度とした場合の輝度H1を測定いた。
(C)算出
つぎの式で光沢度θを求め、2回の平均値に示した。
光沢度θ=(H1/H0)×Kδ
ここで、H0:試料の基準値(δ=0度)における輝度、H1:試料の回転位置(δ=22.5度)における輝度、Kδ:標準白色板の光沢に対する補正係数、Kδ(22.5度)=1.037とした。
<アスペクト比の測定>
繊維の表面に直交し、かつ、縦延伸方向に直交する断面(図3B参照)と、前記繊維の表面に直交し、かつ、前記縦延伸方向に平行断面(図3C参照)を、走査型電子顕微鏡を用いて300~3,000倍の適切な倍率で検鏡し、前記各断面写真において測定枠をそれぞれ設定した。この測定枠は、その枠内に空洞が50~100個含まれるように設定した。
次に、測定枠に含まれる空洞の数を計測し、前記縦延伸方向に直交する断面の測定枠(図3B参照)に含まれる空洞の数をm個、前記縦延伸方向に平行断面の測定枠(図3C参照)に含まれる空洞の数をn個とした。
そして、前記縦延伸方向に直交する断面の測定枠(図3B参照)に含まれる空洞の1個ずつの長さ(ri)を測定し、その平均の長さをrとした。また、前記縦延伸方向に平行断面の測定枠(図3C参照)に含まれる空洞の1個ずつの長さ(Li)を測定し、その平均の長さをLとした。
即ち、r及びLは、それぞれ下記の(1)式及び(2)式で表すことができる。
r=(Σri)/m ・・・(1)
L=(ΣLi)/n ・・・(2)
そして、L/rを算出し、アスペクト比とした。
繊維の表面に直交し、かつ、縦延伸方向に直交する断面(図3B参照)と、前記繊維の表面に直交し、かつ、前記縦延伸方向に平行断面(図3C参照)を、走査型電子顕微鏡を用いて300~3,000倍の適切な倍率で検鏡し、前記各断面写真において測定枠をそれぞれ設定した。この測定枠は、その枠内に空洞が50~100個含まれるように設定した。
次に、測定枠に含まれる空洞の数を計測し、前記縦延伸方向に直交する断面の測定枠(図3B参照)に含まれる空洞の数をm個、前記縦延伸方向に平行断面の測定枠(図3C参照)に含まれる空洞の数をn個とした。
そして、前記縦延伸方向に直交する断面の測定枠(図3B参照)に含まれる空洞の1個ずつの長さ(ri)を測定し、その平均の長さをrとした。また、前記縦延伸方向に平行断面の測定枠(図3C参照)に含まれる空洞の1個ずつの長さ(Li)を測定し、その平均の長さをLとした。
即ち、r及びLは、それぞれ下記の(1)式及び(2)式で表すことができる。
r=(Σri)/m ・・・(1)
L=(ΣLi)/n ・・・(2)
そして、L/rを算出し、アスペクト比とした。
<膜厚方向の空洞の平均の個数P>
まず、走査型電子顕微鏡により、繊維の表面に直交し、かつ、縦延伸方向に直交する断面を撮影した。
そして、断面写真において膜厚方向に(繊維の底面から上面にかけて)直線を引き、前記直線に接する空洞の個数を計測した。この作業を20本の直線について行い、平均を求めた。
まず、走査型電子顕微鏡により、繊維の表面に直交し、かつ、縦延伸方向に直交する断面を撮影した。
そして、断面写真において膜厚方向に(繊維の底面から上面にかけて)直線を引き、前記直線に接する空洞の個数を計測した。この作業を20本の直線について行い、平均を求めた。
<結晶性を有するポリマー部と空洞との屈折率差ΔN>
結晶性を有するポリマー部の屈折率N1及び空洞の屈折率N2をアッベ屈折計により測定し、その差ΔN(=N1-N2)を算出した。
結晶性を有するポリマー部の屈折率N1及び空洞の屈折率N2をアッベ屈折計により測定し、その差ΔN(=N1-N2)を算出した。
<軽量性の評価>
繊維の密度を概算して軽量性の指標とし、下記評価基準に基づき評価した。空洞部は空気と仮定した。
〔評価基準〕
◎:良好
○:普通
△:やや劣る
×:不良
繊維の密度を概算して軽量性の指標とし、下記評価基準に基づき評価した。空洞部は空気と仮定した。
〔評価基準〕
◎:良好
○:普通
△:やや劣る
×:不良
<反射率の評価>
分光光度計(V-570、日本分光製)と積分球ILN-472を用いて550nmの波長で光線反射率を測定し、下記評価基準に基づき評価した。
[評価基準]
◎:反射率が80%以上
○:反射率が65%以上
△:反射率が50%以上、65%未満
×:反射率が50%未満
分光光度計(V-570、日本分光製)と積分球ILN-472を用いて550nmの波長で光線反射率を測定し、下記評価基準に基づき評価した。
[評価基準]
◎:反射率が80%以上
○:反射率が65%以上
△:反射率が50%以上、65%未満
×:反射率が50%未満
<保温性の評価>
保温性の評価は、本発明の織編物を製造し、熟練者5名にて以下の評価基準に基づき評価した。
[評価基準]
○:かなり暖かいと感じる
△:暖かくなったと感じる
×:変化無し
保温性の評価は、本発明の織編物を製造し、熟練者5名にて以下の評価基準に基づき評価した。
[評価基準]
○:かなり暖かいと感じる
△:暖かくなったと感じる
×:変化無し
本発明の繊維及び本発明の繊維の製造方法により製造された繊維は、審美性として充分な金属光沢を示し、軽量で、断熱性が高いので、衣料等の各種用途に好適に用いることができる。
Claims (9)
- 結晶性を有するポリマーのみからなり、内部に空洞を有することを特徴とする繊維。
- 空洞の配向方向に直交する厚み方向における前記空洞の平均長さをr(μm)とし、前記空洞の配向方向における前記空洞の平均長さをL(μm)とした際のL/r比が10以上、100以下である請求の範囲第1項に記載の繊維。
- 長さ方向に直交する方向における該繊維の断面積X(μm2)に対する空洞の断面積Y(μm2)の比(Y/X)の平均が0.05以上、0.4以下である請求の範囲第1項から第2項のいずれかに記載の繊維。
- 該繊維の透過率をM(%)とし、該繊維の結晶性を有するポリマーと同一の結晶性を有するポリマーからなり、該繊維と同じ繊度であってかつ空洞を有しない繊維の透過率をN(%)としたときのM/N比が0.2以下であり、かつ、該繊維の光沢度が50以上である請求の範囲第1項から第3項のいずれかに記載の繊維。
- 空洞の配向方向に直交する直径方向の任意の断面における空洞の平均の個数をP個とし、結晶性を有するポリマー部の屈折率をN1とし、空洞の屈折率をN2とし、N1とN2との差をΔN(=N1-N2)とするとき、ΔNとPとの積が2以上である請求の範囲第1項から第4項のいずれかに記載の繊維。
- 結晶性を有するポリマーが、一種のみからなる請求の範囲第1項から第5項のいずれかに記載の繊維。
- 結晶性を有するポリマーが、ポリオレフィン類、ポリエステル類及びポリアミド類から選択される少なくとも1種である請求の範囲第1項から第6項のいずれかに記載の繊維。
- 結晶性を有するポリマーのみからなる樹脂組成物を溶融紡糸し、
10~2,000m/minの速度で、かつ、
延伸温度をT(℃)、該結晶性を有するポリマーのガラス転移温度をTg(℃)としたときに、
(Tg-30)≦T≦(Tg+50)
で表される延伸温度T(℃)で延伸して得られた請求の範囲第1項から第7項のいずれかに記載の繊維。 - 請求の範囲第1項から第8項のいずれかに記載の繊維の製造方法であって、
結晶性を有するポリマーのみからなる樹脂組成物を溶融紡糸する溶融紡糸工程と、
10~2,000m/minの速度で、かつ、
延伸温度をT(℃)、該結晶性を有するポリマーのガラス転移温度をTg(℃)としたときに、
(Tg-30)≦T≦(Tg+50)
で表される延伸温度T(℃)で延伸する延伸工程と、を含むことを特徴とする繊維の製造方法。
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