海島型複合繊維の製造方法
【課題】繊維径が均一な極細繊維が得られる海島型複合繊維を生産性よく製造する方法を提供する。
【解決手段】易溶解性ポリマーを海成分、難溶解性ポリマーを島成分として海島型に複合した溶融ポリマーを紡糸口金から溶融吐出し、海島型複合繊維を製造する方法において、海：島の面積比率が４０：６０〜１０：９０、易溶解性ポリマーを５−ナトリウムスルホイソフタル酸を６〜１２モル％および分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合したポリエチレンテレフタレート系ポリエステルとし、該複合繊維の繊維直径（Ｒ）、島成分の平均直径（ｒ）、該複合繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたときこの直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）、繊維外周に最も近い島成分と繊維外周との間隔（Ｓｏ）について特定の関係式を満足させ、引取り速度を２０００〜５０００ｍ／ｍｉｎとする。
【解決手段】易溶解性ポリマーを海成分、難溶解性ポリマーを島成分として海島型に複合した溶融ポリマーを紡糸口金から溶融吐出し、海島型複合繊維を製造する方法において、海：島の面積比率が４０：６０〜１０：９０、易溶解性ポリマーを５−ナトリウムスルホイソフタル酸を６〜１２モル％および分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合したポリエチレンテレフタレート系ポリエステルとし、該複合繊維の繊維直径（Ｒ）、島成分の平均直径（ｒ）、該複合繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたときこの直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）、繊維外周に最も近い島成分と繊維外周との間隔（Ｓｏ）について特定の関係式を満足させ、引取り速度を２０００〜５０００ｍ／ｍｉｎとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、易溶解性ポリマーを海成分、難溶解性ポリマーを島成分とする海島型複合繊維の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
極細繊維の実用化においては、極細繊維の繊維径の均一性と生産性の向上が課題となっている。かかる超極細繊維の製造方法としては、海島型複合紡糸法、直接紡糸法、さらに最近注目を集めているエレクトロスピニングなどがある。このうち、直接紡糸法は細繊度化が難しいという問題があり、エレクトロスピニングは数十ｎｍレベルの繊維径を持つ不織布を製造可能であるが、特許文献１に記載されているように繊維径のばらつきが大きく、強度が弱いために応用面で限界があり、製造方法も溶剤や高電圧を使用するなど、設備面の安全性や環境負荷の観点から問題がある。
【０００３】
これに対して、海島型複合紡糸法では、例えば、海成分と島成分となるポリマーをチップ状態でブレンドして紡糸した繊維から海成分を抽出除去して超極細繊維を得る方法（例えば、特許文献２、３など）が知られており、かかる方法は従来ある装置で容易に製造できることから広く利用されている。しかし、この方法により得られた極細繊維は繊維径のばらつきが大きいという問題点がある。
【０００４】
一方、繊維径の均一な超極細繊維を作成するためには、断面形状が海島型である複合繊維から１成分を溶解除去する方法が知られている。ここで重要なのは海ポリマーの溶解速度が速いことである。海成分ポリマーの溶解速度が遅いと繊維断面中央部の海成分を溶解する間に、分離した最外層にあった島成分が溶解されて、島成分の太さ斑などによる強度劣化が発生し、毛羽や染め斑が起こる。
【０００５】
かかる問題に対して海成分ポリマーの溶解速度を早くするために、特許文献４では、８〜１５ｍｏｌ％の５−ナトリウムスルホイソフタル酸、イソフタル酸やテレフタル酸を特定の範囲で共重合したポリエチレンテレフタレートを１成分に用いた複合繊維が提案されている。しかしながら、上記従来技術に具体的に例示されている紡糸速度は１０００〜１２００ｍ／ｍｉｎ程度である。また、現実的に５−ナトリウムスルホイソフタル酸を多く共重合したポリエチレンテレフタレートでは、高速紡糸性が悪くなり、生産性の向上につながらないといった問題点がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６８１６１号公報
【特許文献２】特開平３−１１３０８２号公報
【特許文献３】特開平４−１２６８１５号公報
【特許文献４】特公昭６１−２９６１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題点を克服し、繊維径が均一な極細繊維が得られる海島型複合繊維を生産性よく製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記の問題点を解決するために鋭意検討した結果、本発明に達した。すなわち、本発明によれば、易溶解性ポリマーを海成分、難溶解性ポリマーを島成分として海島型に複合した溶融ポリマーを紡糸口金から溶融吐出し、これを巻き取って海島型複合繊維を製造する方法において、海成分と島成分の重量比率が４０：６０〜１０：９０、海成分を構成する易溶解ポリマーが、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を６〜１２モル％および分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合したポリエチレンテレフタレートであり、かつ、該複合繊維の繊維直径（Ｒ）、該複合繊維横断面における島成分の平均直径（ｒ）、および、該複合繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたときこの直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）、および、繊維外周に最も近い島成分と繊維外周との間隔（Ｓｏ）が下記の関係式（Ｉ）〜（III）を満足しており、さらに引取り速度を２０００〜５０００ｍ／ｍｉｎとすることを特徴とする海島型複合繊維の製造方法が提供される。
ｒ／Ｒ≦０．０５ （Ｉ）
Ｓ／Ｒ≦０．１５ （II）
０．１≦Ｓｏ／Ｓ≦１．５ （III）
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、海成分の溶解速度が速く、繊維径が均一な極細繊維が得られる海島型複合繊維を高紡糸速度で安定して生産性よく製造することができる。このため、生産性の向上のみならず省エネルギー化につながり、コストパフォーマンスや環境の面でも優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、易溶解性ポリマーを海成分、難溶解性ポリマーを島成分として海島型に複合した溶融ポリマーを複合紡糸口金から溶融吐出し、これを巻き取って海島型複合繊維を製造する方法である。
本発明において、易溶解性ポリマー、難溶解性ポリマーとは、アルカリ水溶液に対して溶解性の異なる２種類のポリマーにおいて、溶解性の高い方を難溶解性ポリマー、他方を溶解し易いほうを易溶解性ポリマーという。
【００１１】
本発明においては、海島型複合繊維の海成分：島成分の重量比率を４０：６０〜１０：９０の範囲、好ましくは３０：７０〜１５：８５の範囲とする必要がある。海成分の割合が４０％を超える場合は、海成分の溶解に必要な溶剤の量が多くなり、生産性が低下するだけでなく、安全性や環境負荷の点でも好ましくない。一方、海成分の割合が１０％未満の場合には島同士が膠着する可能性が高くなり、均一な繊維径の極細繊維が得られにくくなる。
【００１２】
本発明においては、海成分を構成する易溶解性ポリマーが、次に述べる特定の共重合ポリエステルであること、上記海島型複合繊維において、該複合繊維の繊維直径（Ｒ）、該複合繊維横断面における島成分の平均直径（ｒ）、該複合繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたときこの直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）、および、および、繊維外周に最も近い島成分と繊維外周との間隔（Ｓｏ）が下記の関係式（Ｉ）〜（III）を満足していることが肝要である。これにより、繊維径が均一な極細繊維が得られる海島型複合繊維を、後述する速い引取り速度で、生産性よく製造することができる。
ｒ／Ｒ≦０．０８ （Ｉ）
Ｓ／Ｒ≦０．０２ （II）
０．１≦Ｓｏ／Ｓ≦１．５ （III）
【００１３】
すなわち、海島型複合繊維の海成分を構成する易溶解性ポリマーは、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を６〜１２モル％および分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合したポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルである必要がある。なお、５−ナトリウムスルホイソフタル酸は親水性と溶融粘度向上に、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は親水性の向上に寄与している。
【００１４】
この際、５−ナトリウムスルホイソフタル酸が６モル％未満であると海成分を構成する易溶解性ポリマーの溶解速度が低くなり、繊維断面中央部の海成分が完全に溶解除去されていないにもかかわらず、既に分離した繊維断面表層部の島成分がさらに侵食されるため、島成分の太さ斑が発生するだけでなく、強度劣化が発生して、毛羽や染め斑が起こるなどの問題が生じる。一方、１２モル％を超えると、固有粘度が低下し、高速紡糸性が悪くなる。
【００１５】
また、ＰＥＧの共重合量が３重量％を超えると海成分の溶解速度が低下し、５−ナトリウムスルホイソフタル酸が６モル％未満の場合と同様の問題が発生する。一方、ＰＥＧの共重合量が１０重量％を超えると、溶融粘度が低下し高速紡糸性が悪くなる。また、ＰＥＧの分子量は大きいほど、その高次構造に起因すると考えられる親水性増加作用があるが、反応性が悪くなってブレンド系になるため、紡糸における耐熱性や高速紡糸安定性の面で問題が生じるため、分子量は４０００〜１２０００の範囲とする必要がある。
【００１６】
本発明の海島型複合繊維を構成するポリマーの組み合わせは、以下の２点を満たしていることが好ましい。２点とは、（１）溶融紡糸時における海成分の溶融粘度が島成分の溶融粘度よりも大きい、（２）島成分を構成するポリマーに対する海成分を構成するポリマーの溶解速度比が５００倍以上であることである。
【００１７】
溶融紡糸時における海成分の溶融粘度が島成分の溶融粘度よりも大きいことにより、海島断面形成性が良好となる。この条件を満たしていれば、海成分の複合重量比率が５０％以下になっても、島同士が大部分膠着した繊維となりにくい。島同士が膠着すると、海成分を溶解除去した際に極細繊維だけではなく異形繊維まで作成されることとなり、染め斑やピリングなど品位に問題が生じやすくなる。特に好ましい溶融粘度比（海／島）は１．１〜２．０、特に１．３〜１．５の範囲である。この比が１．１未満の場合には溶融紡糸時に島成分が膠着しやすくなり、一方２．０を超える場合には粘度差が大きすぎるために紡糸調子が低下しやすい。なお、溶融紡糸時の温度としては、海成分または島成分を構成するポリマーのうち融点または軟化点の高い方の融点または軟化点の１０〜４０℃高い温度で紡糸することが想定される。
【００１８】
島成分を構成するポリマーに対する海成分を構成するポリマーの溶解速度比が５００倍以上であることにより、島分離性が良好となる。溶解速度比が５００倍未満の場合には、繊維断面中央部の海成分を溶解する間に、分離した繊維断面表層部の島成分が、繊維径が小さいために溶解されるため、海相当分が減量されているにもかかわらず、繊維断面中央部の海成分を完全に溶解除去できず、島成分の太さ斑や溶剤侵食による強度劣化が発生して、毛羽や染め斑が起こるなどの問題が生じる。なお、ここで溶解速度比は、それぞれのポリマーの溶解速度定数であり、溶解速度定数は、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて、減量時間に対する減量率（不溶解重量分率＝１−減量率）と処理時間、繊維半径から下記式より算出した。
【００１９】
【数１】
ｋは溶解速度定数、Ｒｗは不溶解重量分率、ｔは処理時間、ｒ0は繊維半径である。
【００２０】
島成分を構成するポリマーは上記の２点を満たしているものが好ましく、特に繊維形成性の良い、ポリエステル系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、ポリスチレン系ポリマー、ポリエチレン系ポリマーなどいずれのポリマーなどが例示できる。なかでも、衣料用途ではポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６が好ましい。一方、産業資材や医療用途では、水や酸、アルカリに強いポリスチレンやポリエチレンなどが耐久性の点で好ましい。さらに島成分は丸断面に限らず、異形断面であってもよい。
【００２１】
本発明においては、前述したように、海島型複合繊維が、該複合繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたときこの直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）が下記の関係式（Ｉ）〜（II）を満足している必要がある。
ｒ／Ｒ≦０．０８ （Ｉ）
Ｓ／Ｒ≦０．０２ （II）
０．１≦Ｓｏ／Ｓ≦１．５ （III）
【００２２】
ここで、ｒ／Ｒの値が０．０８を超えるか、Ｓ／Ｒの値が０．０２を超えるか、または、Ｓｏ／Ｓが、１．５を超える場合は、高速紡糸性が悪なる。より好ましくは、下記範囲である。また、Ｓｏ／Ｓが、０．１未満の場合は島成分同士が膠着し易くなり、均一な繊維径の極細繊維が得られない。
０．０１≦ｒ／Ｒ≦０．０６
０．００１≦Ｓ／Ｒ≦０．０１５
０．５≦Ｓｏ／Ｓ≦１．５
【００２３】
上記複合繊維において、島数は４００以上であることが特に好ましい。島数が多いことにより海成分が断面上に微細に分散するため高速紡糸性が良くなり、生産性が向上する。ここで重要なのは海成分が海島断面において均一に微分散していることである。海成分に偏りがあってはならない。これにより、高速紡糸性の悪さを克服することができる。また、島数を増やすことにより、海成分を溶解除去して得られる極細繊維の細さも顕著となって極細繊維特有の柔らかさ、光沢感などを表現することができる。ここで、島数４００未満の場合には、それほど分散されないために高速紡糸性が悪くなり、コストパフォーマンスが悪くなる。また、海成分を溶解除去しても繊維径の小さい極細繊維が得られない。島数が多くなりすぎると紡糸口金の製造コストが高くなるだけではなく、加工性自体も低下しやすくなるので１０００以下とするのが好ましい。
【００２４】
次に、島成分の径は１０〜１５００nm、好ましくは１００〜１０００nmの範囲とする必要がある。径が５０ｎｍ未満の場合には繊維構造の不安定さから物性や繊維形態が不安定で好ましくなく、一方１５００ｎｍを超える場合には極細繊維特有の柔らかさ、光沢感などが得られず好ましくない。
【００２５】
この極細繊維用海島型複合未延伸糸の、室温下での荷伸曲線において、海成分の部分破断に相当する降伏点が発現するものもある。これは海部が島部よりも早く固化することにより配向が進む、一方島部は海部の影響により配向が下がるために観察される現象である。第１次降伏点は海成分の部分破断点を意味し、降伏点以降は配向が低い島部が伸びる。そして荷重−伸長曲線の破断点では海島部がともに破断する。紡糸速度が高くなるほど第１次降伏点が初期段階へ移行することからもこれらの現象を説明できる。もちろん、室温下での荷伸曲線は上記したものに限らず通常の荷伸曲線を示してもよい。
【００２６】
本発明において溶融紡糸に用いられる紡糸口金としては、島成分を形成するための中空ピン群や微細孔群を有するものなど任意のものを用いることができる。例えば中空ピンや微細孔より押し出された島成分とその間を埋める形で流路を設計されている海成分流とを合流し、これを圧縮することにより海島断面が形成されるといった紡糸口金でもよい。好ましく用いられる紡糸口金例を図１および２に示すが、必ずしもこれらに限定されるものではない。なお図１は中空ピンを海成分樹脂貯め部分に吐出してそれを合流圧縮する方式であり、図２は微細孔方式で島を形成する方法である。
【００２７】
さらに具体的に各図について説明する。図１に示されている紡糸口金１においては、分配前の島成分用ポリマー溜め部２内の溶融された島成分ポリマーは、複数の中空ピンにより形成された島成分用ポリマー導入通路３中に分配され、一方、海成分用ポリマー導入通路４を通って、溶融された海成分ポリマーが、分配前海成分用ポリマー溜め部５に導入される。島成分用ポリマー導入通路３を形成している中空ピンは、それぞれ海成分用ポリマー溜め部５を貫通して、その下に形成された複数の芯鞘型複合流用通路６の各々の入り口の中央部分において下向きに開口している。島成分用ポリマー導入通路３の下端から、島成分ポリマー流が、芯鞘型複合流用通路６の中心部分に導入され、海成分用ポリマー溜め部の５中の海成分用ポリマー流は、芯鞘型複合流用通路６中に、島成分ポリマーをかこむように導入され、島成分ポリマー流を芯とし、海成分ポリマー流を鞘とする芯鞘型複合流が形成され、複数の芯鞘型複合流がロート状の合流通路７中に導入され、この合流通路７中において、複数の芯鞘型複合流は、それぞれの鞘部が互いに近接して、海島型複合流が形成される。この海島型複合流は、ロート状合流通路７中を流下する間に、次第にその水平方向の断面積を減少し、合流通路７の下端の吐出口８から吐出される。
【００２８】
また、図２に示されている紡糸口金１１においては、島成分ポリマー用溜め部２と、海成分ポリマー用溜め部５とが、複数の透孔からなる島成分ポリマー用導入通路１３に連結されていて、島成分用ポリマー溜め部２中の溶融された島成分ポリマーは、複数の島成分ポリマー用導入通路１３に分配され、それを通って、海成分用ポリマー溜め部５に収容されている溶融された海成分ポリマー中を貫いて、芯鞘型複合流通路６中に流入し、その中心部を流下する。一方、海成分ポリマー用溜め部５中の海成分ポリマーは、芯鞘型複合流用通路６中に、その中心部を流下する島成分ポリマーの周りをかこむように流下する。これによって、複数の芯鞘型複合流通路６中において、複数の芯鞘型複合流が形成され、ロート状合流通路６中において、複数の芯鞘型複合流が形成され、ロート状合流通路７中に流下し、図１と同様にして海島型複合流を形成しつつ流下し、さらにその水平方向の断面積を減少し、吐出口８から吐出される。
【００２９】
吐出された海島型複合繊維は冷却風により固化され、巻き取る。この巻取り速度は、２０００〜５０００ｍ／ｍｉｎであることが望ましい。特に好ましくは２５００〜４０００ｍ／ｍｉｎである。２０００ｍ／ｍｉｎ未満では生産性が十分でない。また、５０００ｍ／ｍｉｎを超えると紡糸安定性が悪い。
【００３０】
本発明で得られた海島型複合繊維の伸度は１００％以上であることが好ましい。これ以上であれば、高延伸倍率のため高強度極細繊維を作成することができ、繊維製品に限らず幅広い分野で応用展開が可能となる。
得られた未延伸糸は希望する強度・伸度・熱収縮特性に合わせることができる。延伸工程は一旦巻取り後別途延伸工程を行うかもしくは紡糸同時延伸を行い、延伸工程後に巻き取る方法などいずれでもかまわない。
得られた未延伸糸は仮撚り加工が可能であり、得られた加工糸は優れた加工物性を有している。
【００３１】
図３は、本発明の海島型複合繊維の一態様（２１）の横断面説明図であって、海成分２２とその中に互いに隔離して配置された多数の島成分２３とによって構成されている。この図により、島成分の間隔を測定する方法について説明する。図３においては、横断面２１に、その中心２４を通り、互いに４５度の角度をおいて、４本の直線２５−１、２５−２、２５−３、２５−４を引いたとき、この４本の直線上にある島成分の間隔を測定し、その中から最大値Ｓｍ、および繊維外周に最も近い島成分と繊維外周との間隔Ｓｏを定め、かつ、島成分間の間隔の平均値Ｓを算出する。図３においては、４本の直線状の島成分を出して記載したもので、その島成分の記載が省略されている。
【００３２】
本発明により製造された海島型複合繊維、または該複合繊維からから海成分を除去して得られる極細繊維束は、これらを少なくとも一部に用いた、糸、組み紐状糸、紡績糸、織物、フェルト、不織布、人工皮革などの中間製品として用いることができる。
【００３３】
また、上記の極細繊維束は高タフネスであるため、上記中間製品は、ジャケット、スカート、パンツ、下着などの衣料、スポーツ衣料、衣料資材、カーペット、ソファー、カーテンなどのインテリア、カーシートなどの車両内装品、化粧品、化粧品マスク、ワイピングクロス、健康用品などの生活用品や、研磨布、フィルター、有害物質除去製品、電池用セパレーターなどの環境・産業資材、縫合糸、スキャフォールド、人工血管、血液フィルターなどの医療用途などに幅広く用途展開が可能である。
【００３４】
さらに、上記極細繊維側は比面積が大きいため、吸着・吸収特性に優れているため、例えばたんぱく質、ビタミン類など健康・美容促進のための薬剤、抗炎症剤、消毒剤などの医薬品を吸着させて用いることができる。一方で除放性を有するためドラッグデリバリーシステムなど医薬・衛生用途にも用いることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。各評価項目は下記の方法で測定した。
（１）溶融粘度測定
乾燥処理後のポリマーを紡糸時のルーダー溶融温度に設定したオリフィスにセットして５分間溶融保持したのち、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときのせん断速度と溶融粘度をプロットする。そのプロットをなだらかにつないで、せん断速度−溶融粘度曲線を作成し、せん断速度が１０００秒−１の時の溶融粘度を見る。
（２）海島断面形成性
光学顕微鏡を用いて海島状態を観察し、２段階評価した。
○：島膠着部分なし
×：島膠着部分あり
（３）溶解速度測定
海・島成分の各々０．３φ−０．６Ｌ×２４Hの口金にて２０００m／ｍｉｎの紡糸速度で糸を巻取り、さらに残留伸度が３０〜６０％の範囲になるように延伸して、７５ｄｅ／２４ｆｉｌのマルチフィラメントを作成する。これを各溶剤にて溶解しようとする温度で浴比１００にて溶解時間と溶解量から、減量速度を算出した。
（４）繊維直径（Ｒ）、島成分の平均直径（ｒ）、該繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたとき、この直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）及び繊維外周に最も近い島成分と外周との間隔（Ｓｏ）
透過型電子顕微鏡ＴＥＭで、倍率３００００倍で繊維断面写真を撮影し、前述した方法により測定および算出した。
（５）荷重−伸長曲線
海島型複合繊維９０００ｍの重量を３回測定して平均値から繊度を求めた。そして、室温で初期試料長１００ｍｍ、引っ張り速度２００m／分として荷重−伸長曲線を求めた。荷重−伸長曲線に海成分の部分破断に相当する降伏点が発現した場合には、中間降伏点と破断伸度の差はチャート紙から求めた。
（６）高速紡糸性
実施例における半延伸糸を製造し、３０分間巻き取りできたものに○、巻取りできなかったものを×とする。
（７）極細繊維の繊維径と繊維径の均一性
海成分溶解除去後の極細繊維の３００００倍ＴＥＭ観察により、１本の複合繊維内の極細繊維について、平均繊維直径を算出し、その最大−最小幅が平均繊維直径の５０％よりも小さいものを○、大きいものを×とした。
（８）生産性
生産性の指標として、延伸倍率×紡糸速度が５０００以上を○、５０００以下を×とした。この指標は同じ伸度を持つＦＯＹを製造する場合の、単位時間あたりの巻き量を意味する。
（９）極細繊維の風合い
モニター７人に対して官能試験を実施し、２段階評価した。
○：極細繊維特有のぬめり感があると評価した人が５人以上
×：極細繊維特有のぬめり感があると評価した人が５人以下
【００３６】
［実施例１］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１２００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート、海成分に２８５℃での溶融粘度が１６００ｐｏｉｓｅである平均分子量４０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を４ｗｔ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸（ＳＩＰ）を８ｍｏｌ％共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを海成分：島成分を４０：６０の重量比率で、島数５００の図１に示す紡糸口金を用いて紡糸温度２８５℃で溶融吐出させた。溶融吐出糸条は巻取り速度３０００ｍ／ｍｉｎで安定して巻き取ること可能であった。結果を表１に示す。これにより、室温下での荷重−伸度曲線（以下、荷伸曲線と称することがある）において海成分の部分破断に相当する降伏点が発現している、伸度が３３０％の高延伸倍率可能な高伸度未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率２．４倍でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取り、２０ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌの延伸糸を得た。筒編みを作成し４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて４０％減量した。ここで、島成分ポリマーに対する海成分ポリマーの溶解速度比は１２００倍であった。繊維断面を観察したところ、均一な極細繊維群を形成していた。極細繊維直径の平均値は４７０ｎｍであった。また、生産性の指標は７２００であり、繊維径が均一な超極細繊維を高速紡糸により効率よく生産することが可能であった。表１にさらに結果を示すが、該表において海、島成分のポリマーの下の括弧内に記載されている数字はそれぞれ溶融粘度（ｐｏｉｓｅ）を示す。
【００３７】
［実施例２］
実施例１と同じ海島ポリマーを同じ海島比率で使用し、島数９８０の口金を用いて紡糸し、巻取り速度５０００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。これにより、室温下での荷伸曲線において、海成分の部分破断に相当する降伏点が発現している、伸度が２００％の高延伸倍率可能な高伸度未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率２．０倍でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取り、２０ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌの延伸糸を得た。筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて４０％減量した。結果を表１に示す。
【００３８】
［実施例３］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１２００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート、海成分に２８５℃での溶融粘度が１７００ｐｏｉｓｅである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを３ｗｔ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を１０ｍｏｌ％共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを使用し、海：島を１０：９０の比率とし、島数８００の口金を用いて紡糸し、巻取り速度４０００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。これにより、室温下での荷伸曲線においては、海成分の部分破断に相当する降伏点が発現しておらず、伸度は２５０％であり高延伸倍率可能な高伸度未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率２．２倍でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取り、２０ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌの延伸糸を得た。筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて１０％減量した。ここで、島成分ポリマーに対する海成分ポリマーの溶解速度比は１５００倍であった。結果を表１に示す。
【００３９】
［実施例４］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１３００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート、海成分に２８５℃での溶融粘度が１８００ｐｏｉｓｅである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを８ｗｔ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を７ｍｏｌ％共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを使用し、海：島を３０：７０の重量比率とし、島数５００の口金を用いて紡糸し、巻取り速度２０００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。これにより、室温下での荷伸曲線においては、海成分の部分破断に相当する降伏点が発現している、伸度が３５０％である未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率２．７倍でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取り、２０ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌの仮撚り糸を得た。筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて１０％減量した。ここで、島成分ポリマーに対する海成分ポリマーの溶解速度比は１２００倍であった。結果を表１に示す。
【００４０】
［比較例１］
実施例１と同じ海島ポリマーを使用し、島数は同じであるが異なる口金を用いて同じ海島比率で紡糸した。Ｓｏ／Ｓは３であり巻取り開始後、５分程度で単糸が紡糸筒から落ちてきたために巻き取りできず、高速紡糸性が悪く超極細繊維は作成できなかった。
【００４１】
［比較例２］
実施例１と同じ海島ポリマーを使用し、島数が１００島である口金を用いて海：島を３０：７０として紡糸した。海島断面形成性は良好であったが、ｒ／Ｒが０．０８、Ｓ／Ｒが０．０１５であり、巻取り開始後、１分程度で単糸が紡糸筒から落ちてきたために巻き取りできず、高速紡糸性が悪く超極細繊維は作成できなかった。
【００４２】
［比較例３］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１２００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート、海成分に２８５℃での溶融粘度が１６５０ｐｏｉｓｅである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを２ｗｔ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を３ｍｏｌ%共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを実施例３と同じ海島比率で、同じ島数の口金を用いて紡糸し、巻取り速度３０００ｍ／ｍｉｎで巻き取った、得られた未延伸糸を筒編し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて１０％減量した。島成分ポリマーに対する海成分ポリマーの溶解速度比は１００倍であり不十分であるため、海相当分が減量されているにもかかわらず、繊維表面の島も減量され、繊維断面中央の大部分の海が減量されないため、極細繊維は均一な繊維径とならず、特有の柔らかさが得られなかった。
【００４３】
［比較例４］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１２００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート、海成分に２８５℃での溶融粘度が９００ｐｏｉｓｅである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを２０ｗｔ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を８ｍｏｌ%共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを海：島を４０：６０の重量比率として、島数４００の口金を用いて紡糸し、巻取り速度４０００ｍ／ｍｉｎで巻き取ったが、海島断面形成性は不良であった。具体的には繊維表面部には島が独立して存在しているが、繊維中心部には接合した島の周囲を海成分が取り囲むような断面を形成していた。したがって、減量しても極細繊維は形成できなかった。
【００４４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、海成分の溶解速度が速く、繊維径が均一な極細繊維が得られる海島型複合繊維を高紡糸速度で安定して生産性よく製造することができる。このため、生産性の向上のみならず省エネルギー化につながり、コストパフォーマンスや環境の面でも優れた効果を発揮する。このため産業的価値が極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の海島型複合繊維を紡糸するために用いられる紡糸口金の一例の一部の断面説明図である。
【図２】本発明の海島型複合繊維を紡糸するために用いられる紡糸口金の他の一例の一部の断面説明図である。
【図３】本発明の海島型複合繊維の一実施態様の断面説明図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、易溶解性ポリマーを海成分、難溶解性ポリマーを島成分とする海島型複合繊維の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
極細繊維の実用化においては、極細繊維の繊維径の均一性と生産性の向上が課題となっている。かかる超極細繊維の製造方法としては、海島型複合紡糸法、直接紡糸法、さらに最近注目を集めているエレクトロスピニングなどがある。このうち、直接紡糸法は細繊度化が難しいという問題があり、エレクトロスピニングは数十ｎｍレベルの繊維径を持つ不織布を製造可能であるが、特許文献１に記載されているように繊維径のばらつきが大きく、強度が弱いために応用面で限界があり、製造方法も溶剤や高電圧を使用するなど、設備面の安全性や環境負荷の観点から問題がある。
【０００３】
これに対して、海島型複合紡糸法では、例えば、海成分と島成分となるポリマーをチップ状態でブレンドして紡糸した繊維から海成分を抽出除去して超極細繊維を得る方法（例えば、特許文献２、３など）が知られており、かかる方法は従来ある装置で容易に製造できることから広く利用されている。しかし、この方法により得られた極細繊維は繊維径のばらつきが大きいという問題点がある。
【０００４】
一方、繊維径の均一な超極細繊維を作成するためには、断面形状が海島型である複合繊維から１成分を溶解除去する方法が知られている。ここで重要なのは海ポリマーの溶解速度が速いことである。海成分ポリマーの溶解速度が遅いと繊維断面中央部の海成分を溶解する間に、分離した最外層にあった島成分が溶解されて、島成分の太さ斑などによる強度劣化が発生し、毛羽や染め斑が起こる。
【０００５】
かかる問題に対して海成分ポリマーの溶解速度を早くするために、特許文献４では、８〜１５ｍｏｌ％の５−ナトリウムスルホイソフタル酸、イソフタル酸やテレフタル酸を特定の範囲で共重合したポリエチレンテレフタレートを１成分に用いた複合繊維が提案されている。しかしながら、上記従来技術に具体的に例示されている紡糸速度は１０００〜１２００ｍ／ｍｉｎ程度である。また、現実的に５−ナトリウムスルホイソフタル酸を多く共重合したポリエチレンテレフタレートでは、高速紡糸性が悪くなり、生産性の向上につながらないといった問題点がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６８１６１号公報
【特許文献２】特開平３−１１３０８２号公報
【特許文献３】特開平４−１２６８１５号公報
【特許文献４】特公昭６１−２９６１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題点を克服し、繊維径が均一な極細繊維が得られる海島型複合繊維を生産性よく製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記の問題点を解決するために鋭意検討した結果、本発明に達した。すなわち、本発明によれば、易溶解性ポリマーを海成分、難溶解性ポリマーを島成分として海島型に複合した溶融ポリマーを紡糸口金から溶融吐出し、これを巻き取って海島型複合繊維を製造する方法において、海成分と島成分の重量比率が４０：６０〜１０：９０、海成分を構成する易溶解ポリマーが、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を６〜１２モル％および分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合したポリエチレンテレフタレートであり、かつ、該複合繊維の繊維直径（Ｒ）、該複合繊維横断面における島成分の平均直径（ｒ）、および、該複合繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたときこの直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）、および、繊維外周に最も近い島成分と繊維外周との間隔（Ｓｏ）が下記の関係式（Ｉ）〜（III）を満足しており、さらに引取り速度を２０００〜５０００ｍ／ｍｉｎとすることを特徴とする海島型複合繊維の製造方法が提供される。
ｒ／Ｒ≦０．０５ （Ｉ）
Ｓ／Ｒ≦０．１５ （II）
０．１≦Ｓｏ／Ｓ≦１．５ （III）
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、海成分の溶解速度が速く、繊維径が均一な極細繊維が得られる海島型複合繊維を高紡糸速度で安定して生産性よく製造することができる。このため、生産性の向上のみならず省エネルギー化につながり、コストパフォーマンスや環境の面でも優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、易溶解性ポリマーを海成分、難溶解性ポリマーを島成分として海島型に複合した溶融ポリマーを複合紡糸口金から溶融吐出し、これを巻き取って海島型複合繊維を製造する方法である。
本発明において、易溶解性ポリマー、難溶解性ポリマーとは、アルカリ水溶液に対して溶解性の異なる２種類のポリマーにおいて、溶解性の高い方を難溶解性ポリマー、他方を溶解し易いほうを易溶解性ポリマーという。
【００１１】
本発明においては、海島型複合繊維の海成分：島成分の重量比率を４０：６０〜１０：９０の範囲、好ましくは３０：７０〜１５：８５の範囲とする必要がある。海成分の割合が４０％を超える場合は、海成分の溶解に必要な溶剤の量が多くなり、生産性が低下するだけでなく、安全性や環境負荷の点でも好ましくない。一方、海成分の割合が１０％未満の場合には島同士が膠着する可能性が高くなり、均一な繊維径の極細繊維が得られにくくなる。
【００１２】
本発明においては、海成分を構成する易溶解性ポリマーが、次に述べる特定の共重合ポリエステルであること、上記海島型複合繊維において、該複合繊維の繊維直径（Ｒ）、該複合繊維横断面における島成分の平均直径（ｒ）、該複合繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたときこの直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）、および、および、繊維外周に最も近い島成分と繊維外周との間隔（Ｓｏ）が下記の関係式（Ｉ）〜（III）を満足していることが肝要である。これにより、繊維径が均一な極細繊維が得られる海島型複合繊維を、後述する速い引取り速度で、生産性よく製造することができる。
ｒ／Ｒ≦０．０８ （Ｉ）
Ｓ／Ｒ≦０．０２ （II）
０．１≦Ｓｏ／Ｓ≦１．５ （III）
【００１３】
すなわち、海島型複合繊維の海成分を構成する易溶解性ポリマーは、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を６〜１２モル％および分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合したポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルである必要がある。なお、５−ナトリウムスルホイソフタル酸は親水性と溶融粘度向上に、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は親水性の向上に寄与している。
【００１４】
この際、５−ナトリウムスルホイソフタル酸が６モル％未満であると海成分を構成する易溶解性ポリマーの溶解速度が低くなり、繊維断面中央部の海成分が完全に溶解除去されていないにもかかわらず、既に分離した繊維断面表層部の島成分がさらに侵食されるため、島成分の太さ斑が発生するだけでなく、強度劣化が発生して、毛羽や染め斑が起こるなどの問題が生じる。一方、１２モル％を超えると、固有粘度が低下し、高速紡糸性が悪くなる。
【００１５】
また、ＰＥＧの共重合量が３重量％を超えると海成分の溶解速度が低下し、５−ナトリウムスルホイソフタル酸が６モル％未満の場合と同様の問題が発生する。一方、ＰＥＧの共重合量が１０重量％を超えると、溶融粘度が低下し高速紡糸性が悪くなる。また、ＰＥＧの分子量は大きいほど、その高次構造に起因すると考えられる親水性増加作用があるが、反応性が悪くなってブレンド系になるため、紡糸における耐熱性や高速紡糸安定性の面で問題が生じるため、分子量は４０００〜１２０００の範囲とする必要がある。
【００１６】
本発明の海島型複合繊維を構成するポリマーの組み合わせは、以下の２点を満たしていることが好ましい。２点とは、（１）溶融紡糸時における海成分の溶融粘度が島成分の溶融粘度よりも大きい、（２）島成分を構成するポリマーに対する海成分を構成するポリマーの溶解速度比が５００倍以上であることである。
【００１７】
溶融紡糸時における海成分の溶融粘度が島成分の溶融粘度よりも大きいことにより、海島断面形成性が良好となる。この条件を満たしていれば、海成分の複合重量比率が５０％以下になっても、島同士が大部分膠着した繊維となりにくい。島同士が膠着すると、海成分を溶解除去した際に極細繊維だけではなく異形繊維まで作成されることとなり、染め斑やピリングなど品位に問題が生じやすくなる。特に好ましい溶融粘度比（海／島）は１．１〜２．０、特に１．３〜１．５の範囲である。この比が１．１未満の場合には溶融紡糸時に島成分が膠着しやすくなり、一方２．０を超える場合には粘度差が大きすぎるために紡糸調子が低下しやすい。なお、溶融紡糸時の温度としては、海成分または島成分を構成するポリマーのうち融点または軟化点の高い方の融点または軟化点の１０〜４０℃高い温度で紡糸することが想定される。
【００１８】
島成分を構成するポリマーに対する海成分を構成するポリマーの溶解速度比が５００倍以上であることにより、島分離性が良好となる。溶解速度比が５００倍未満の場合には、繊維断面中央部の海成分を溶解する間に、分離した繊維断面表層部の島成分が、繊維径が小さいために溶解されるため、海相当分が減量されているにもかかわらず、繊維断面中央部の海成分を完全に溶解除去できず、島成分の太さ斑や溶剤侵食による強度劣化が発生して、毛羽や染め斑が起こるなどの問題が生じる。なお、ここで溶解速度比は、それぞれのポリマーの溶解速度定数であり、溶解速度定数は、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて、減量時間に対する減量率（不溶解重量分率＝１−減量率）と処理時間、繊維半径から下記式より算出した。
【００１９】
【数１】
ｋは溶解速度定数、Ｒｗは不溶解重量分率、ｔは処理時間、ｒ0は繊維半径である。
【００２０】
島成分を構成するポリマーは上記の２点を満たしているものが好ましく、特に繊維形成性の良い、ポリエステル系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、ポリスチレン系ポリマー、ポリエチレン系ポリマーなどいずれのポリマーなどが例示できる。なかでも、衣料用途ではポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６が好ましい。一方、産業資材や医療用途では、水や酸、アルカリに強いポリスチレンやポリエチレンなどが耐久性の点で好ましい。さらに島成分は丸断面に限らず、異形断面であってもよい。
【００２１】
本発明においては、前述したように、海島型複合繊維が、該複合繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたときこの直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）が下記の関係式（Ｉ）〜（II）を満足している必要がある。
ｒ／Ｒ≦０．０８ （Ｉ）
Ｓ／Ｒ≦０．０２ （II）
０．１≦Ｓｏ／Ｓ≦１．５ （III）
【００２２】
ここで、ｒ／Ｒの値が０．０８を超えるか、Ｓ／Ｒの値が０．０２を超えるか、または、Ｓｏ／Ｓが、１．５を超える場合は、高速紡糸性が悪なる。より好ましくは、下記範囲である。また、Ｓｏ／Ｓが、０．１未満の場合は島成分同士が膠着し易くなり、均一な繊維径の極細繊維が得られない。
０．０１≦ｒ／Ｒ≦０．０６
０．００１≦Ｓ／Ｒ≦０．０１５
０．５≦Ｓｏ／Ｓ≦１．５
【００２３】
上記複合繊維において、島数は４００以上であることが特に好ましい。島数が多いことにより海成分が断面上に微細に分散するため高速紡糸性が良くなり、生産性が向上する。ここで重要なのは海成分が海島断面において均一に微分散していることである。海成分に偏りがあってはならない。これにより、高速紡糸性の悪さを克服することができる。また、島数を増やすことにより、海成分を溶解除去して得られる極細繊維の細さも顕著となって極細繊維特有の柔らかさ、光沢感などを表現することができる。ここで、島数４００未満の場合には、それほど分散されないために高速紡糸性が悪くなり、コストパフォーマンスが悪くなる。また、海成分を溶解除去しても繊維径の小さい極細繊維が得られない。島数が多くなりすぎると紡糸口金の製造コストが高くなるだけではなく、加工性自体も低下しやすくなるので１０００以下とするのが好ましい。
【００２４】
次に、島成分の径は１０〜１５００nm、好ましくは１００〜１０００nmの範囲とする必要がある。径が５０ｎｍ未満の場合には繊維構造の不安定さから物性や繊維形態が不安定で好ましくなく、一方１５００ｎｍを超える場合には極細繊維特有の柔らかさ、光沢感などが得られず好ましくない。
【００２５】
この極細繊維用海島型複合未延伸糸の、室温下での荷伸曲線において、海成分の部分破断に相当する降伏点が発現するものもある。これは海部が島部よりも早く固化することにより配向が進む、一方島部は海部の影響により配向が下がるために観察される現象である。第１次降伏点は海成分の部分破断点を意味し、降伏点以降は配向が低い島部が伸びる。そして荷重−伸長曲線の破断点では海島部がともに破断する。紡糸速度が高くなるほど第１次降伏点が初期段階へ移行することからもこれらの現象を説明できる。もちろん、室温下での荷伸曲線は上記したものに限らず通常の荷伸曲線を示してもよい。
【００２６】
本発明において溶融紡糸に用いられる紡糸口金としては、島成分を形成するための中空ピン群や微細孔群を有するものなど任意のものを用いることができる。例えば中空ピンや微細孔より押し出された島成分とその間を埋める形で流路を設計されている海成分流とを合流し、これを圧縮することにより海島断面が形成されるといった紡糸口金でもよい。好ましく用いられる紡糸口金例を図１および２に示すが、必ずしもこれらに限定されるものではない。なお図１は中空ピンを海成分樹脂貯め部分に吐出してそれを合流圧縮する方式であり、図２は微細孔方式で島を形成する方法である。
【００２７】
さらに具体的に各図について説明する。図１に示されている紡糸口金１においては、分配前の島成分用ポリマー溜め部２内の溶融された島成分ポリマーは、複数の中空ピンにより形成された島成分用ポリマー導入通路３中に分配され、一方、海成分用ポリマー導入通路４を通って、溶融された海成分ポリマーが、分配前海成分用ポリマー溜め部５に導入される。島成分用ポリマー導入通路３を形成している中空ピンは、それぞれ海成分用ポリマー溜め部５を貫通して、その下に形成された複数の芯鞘型複合流用通路６の各々の入り口の中央部分において下向きに開口している。島成分用ポリマー導入通路３の下端から、島成分ポリマー流が、芯鞘型複合流用通路６の中心部分に導入され、海成分用ポリマー溜め部の５中の海成分用ポリマー流は、芯鞘型複合流用通路６中に、島成分ポリマーをかこむように導入され、島成分ポリマー流を芯とし、海成分ポリマー流を鞘とする芯鞘型複合流が形成され、複数の芯鞘型複合流がロート状の合流通路７中に導入され、この合流通路７中において、複数の芯鞘型複合流は、それぞれの鞘部が互いに近接して、海島型複合流が形成される。この海島型複合流は、ロート状合流通路７中を流下する間に、次第にその水平方向の断面積を減少し、合流通路７の下端の吐出口８から吐出される。
【００２８】
また、図２に示されている紡糸口金１１においては、島成分ポリマー用溜め部２と、海成分ポリマー用溜め部５とが、複数の透孔からなる島成分ポリマー用導入通路１３に連結されていて、島成分用ポリマー溜め部２中の溶融された島成分ポリマーは、複数の島成分ポリマー用導入通路１３に分配され、それを通って、海成分用ポリマー溜め部５に収容されている溶融された海成分ポリマー中を貫いて、芯鞘型複合流通路６中に流入し、その中心部を流下する。一方、海成分ポリマー用溜め部５中の海成分ポリマーは、芯鞘型複合流用通路６中に、その中心部を流下する島成分ポリマーの周りをかこむように流下する。これによって、複数の芯鞘型複合流通路６中において、複数の芯鞘型複合流が形成され、ロート状合流通路６中において、複数の芯鞘型複合流が形成され、ロート状合流通路７中に流下し、図１と同様にして海島型複合流を形成しつつ流下し、さらにその水平方向の断面積を減少し、吐出口８から吐出される。
【００２９】
吐出された海島型複合繊維は冷却風により固化され、巻き取る。この巻取り速度は、２０００〜５０００ｍ／ｍｉｎであることが望ましい。特に好ましくは２５００〜４０００ｍ／ｍｉｎである。２０００ｍ／ｍｉｎ未満では生産性が十分でない。また、５０００ｍ／ｍｉｎを超えると紡糸安定性が悪い。
【００３０】
本発明で得られた海島型複合繊維の伸度は１００％以上であることが好ましい。これ以上であれば、高延伸倍率のため高強度極細繊維を作成することができ、繊維製品に限らず幅広い分野で応用展開が可能となる。
得られた未延伸糸は希望する強度・伸度・熱収縮特性に合わせることができる。延伸工程は一旦巻取り後別途延伸工程を行うかもしくは紡糸同時延伸を行い、延伸工程後に巻き取る方法などいずれでもかまわない。
得られた未延伸糸は仮撚り加工が可能であり、得られた加工糸は優れた加工物性を有している。
【００３１】
図３は、本発明の海島型複合繊維の一態様（２１）の横断面説明図であって、海成分２２とその中に互いに隔離して配置された多数の島成分２３とによって構成されている。この図により、島成分の間隔を測定する方法について説明する。図３においては、横断面２１に、その中心２４を通り、互いに４５度の角度をおいて、４本の直線２５−１、２５−２、２５−３、２５−４を引いたとき、この４本の直線上にある島成分の間隔を測定し、その中から最大値Ｓｍ、および繊維外周に最も近い島成分と繊維外周との間隔Ｓｏを定め、かつ、島成分間の間隔の平均値Ｓを算出する。図３においては、４本の直線状の島成分を出して記載したもので、その島成分の記載が省略されている。
【００３２】
本発明により製造された海島型複合繊維、または該複合繊維からから海成分を除去して得られる極細繊維束は、これらを少なくとも一部に用いた、糸、組み紐状糸、紡績糸、織物、フェルト、不織布、人工皮革などの中間製品として用いることができる。
【００３３】
また、上記の極細繊維束は高タフネスであるため、上記中間製品は、ジャケット、スカート、パンツ、下着などの衣料、スポーツ衣料、衣料資材、カーペット、ソファー、カーテンなどのインテリア、カーシートなどの車両内装品、化粧品、化粧品マスク、ワイピングクロス、健康用品などの生活用品や、研磨布、フィルター、有害物質除去製品、電池用セパレーターなどの環境・産業資材、縫合糸、スキャフォールド、人工血管、血液フィルターなどの医療用途などに幅広く用途展開が可能である。
【００３４】
さらに、上記極細繊維側は比面積が大きいため、吸着・吸収特性に優れているため、例えばたんぱく質、ビタミン類など健康・美容促進のための薬剤、抗炎症剤、消毒剤などの医薬品を吸着させて用いることができる。一方で除放性を有するためドラッグデリバリーシステムなど医薬・衛生用途にも用いることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。各評価項目は下記の方法で測定した。
（１）溶融粘度測定
乾燥処理後のポリマーを紡糸時のルーダー溶融温度に設定したオリフィスにセットして５分間溶融保持したのち、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときのせん断速度と溶融粘度をプロットする。そのプロットをなだらかにつないで、せん断速度−溶融粘度曲線を作成し、せん断速度が１０００秒−１の時の溶融粘度を見る。
（２）海島断面形成性
光学顕微鏡を用いて海島状態を観察し、２段階評価した。
○：島膠着部分なし
×：島膠着部分あり
（３）溶解速度測定
海・島成分の各々０．３φ−０．６Ｌ×２４Hの口金にて２０００m／ｍｉｎの紡糸速度で糸を巻取り、さらに残留伸度が３０〜６０％の範囲になるように延伸して、７５ｄｅ／２４ｆｉｌのマルチフィラメントを作成する。これを各溶剤にて溶解しようとする温度で浴比１００にて溶解時間と溶解量から、減量速度を算出した。
（４）繊維直径（Ｒ）、島成分の平均直径（ｒ）、該繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたとき、この直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）及び繊維外周に最も近い島成分と外周との間隔（Ｓｏ）
透過型電子顕微鏡ＴＥＭで、倍率３００００倍で繊維断面写真を撮影し、前述した方法により測定および算出した。
（５）荷重−伸長曲線
海島型複合繊維９０００ｍの重量を３回測定して平均値から繊度を求めた。そして、室温で初期試料長１００ｍｍ、引っ張り速度２００m／分として荷重−伸長曲線を求めた。荷重−伸長曲線に海成分の部分破断に相当する降伏点が発現した場合には、中間降伏点と破断伸度の差はチャート紙から求めた。
（６）高速紡糸性
実施例における半延伸糸を製造し、３０分間巻き取りできたものに○、巻取りできなかったものを×とする。
（７）極細繊維の繊維径と繊維径の均一性
海成分溶解除去後の極細繊維の３００００倍ＴＥＭ観察により、１本の複合繊維内の極細繊維について、平均繊維直径を算出し、その最大−最小幅が平均繊維直径の５０％よりも小さいものを○、大きいものを×とした。
（８）生産性
生産性の指標として、延伸倍率×紡糸速度が５０００以上を○、５０００以下を×とした。この指標は同じ伸度を持つＦＯＹを製造する場合の、単位時間あたりの巻き量を意味する。
（９）極細繊維の風合い
モニター７人に対して官能試験を実施し、２段階評価した。
○：極細繊維特有のぬめり感があると評価した人が５人以上
×：極細繊維特有のぬめり感があると評価した人が５人以下
【００３６】
［実施例１］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１２００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート、海成分に２８５℃での溶融粘度が１６００ｐｏｉｓｅである平均分子量４０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を４ｗｔ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸（ＳＩＰ）を８ｍｏｌ％共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを海成分：島成分を４０：６０の重量比率で、島数５００の図１に示す紡糸口金を用いて紡糸温度２８５℃で溶融吐出させた。溶融吐出糸条は巻取り速度３０００ｍ／ｍｉｎで安定して巻き取ること可能であった。結果を表１に示す。これにより、室温下での荷重−伸度曲線（以下、荷伸曲線と称することがある）において海成分の部分破断に相当する降伏点が発現している、伸度が３３０％の高延伸倍率可能な高伸度未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率２．４倍でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取り、２０ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌの延伸糸を得た。筒編みを作成し４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて４０％減量した。ここで、島成分ポリマーに対する海成分ポリマーの溶解速度比は１２００倍であった。繊維断面を観察したところ、均一な極細繊維群を形成していた。極細繊維直径の平均値は４７０ｎｍであった。また、生産性の指標は７２００であり、繊維径が均一な超極細繊維を高速紡糸により効率よく生産することが可能であった。表１にさらに結果を示すが、該表において海、島成分のポリマーの下の括弧内に記載されている数字はそれぞれ溶融粘度（ｐｏｉｓｅ）を示す。
【００３７】
［実施例２］
実施例１と同じ海島ポリマーを同じ海島比率で使用し、島数９８０の口金を用いて紡糸し、巻取り速度５０００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。これにより、室温下での荷伸曲線において、海成分の部分破断に相当する降伏点が発現している、伸度が２００％の高延伸倍率可能な高伸度未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率２．０倍でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取り、２０ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌの延伸糸を得た。筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて４０％減量した。結果を表１に示す。
【００３８】
［実施例３］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１２００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート、海成分に２８５℃での溶融粘度が１７００ｐｏｉｓｅである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを３ｗｔ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を１０ｍｏｌ％共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを使用し、海：島を１０：９０の比率とし、島数８００の口金を用いて紡糸し、巻取り速度４０００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。これにより、室温下での荷伸曲線においては、海成分の部分破断に相当する降伏点が発現しておらず、伸度は２５０％であり高延伸倍率可能な高伸度未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率２．２倍でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取り、２０ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌの延伸糸を得た。筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて１０％減量した。ここで、島成分ポリマーに対する海成分ポリマーの溶解速度比は１５００倍であった。結果を表１に示す。
【００３９】
［実施例４］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１３００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート、海成分に２８５℃での溶融粘度が１８００ｐｏｉｓｅである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを８ｗｔ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を７ｍｏｌ％共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを使用し、海：島を３０：７０の重量比率とし、島数５００の口金を用いて紡糸し、巻取り速度２０００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。これにより、室温下での荷伸曲線においては、海成分の部分破断に相当する降伏点が発現している、伸度が３５０％である未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率２．７倍でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取り、２０ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌの仮撚り糸を得た。筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて１０％減量した。ここで、島成分ポリマーに対する海成分ポリマーの溶解速度比は１２００倍であった。結果を表１に示す。
【００４０】
［比較例１］
実施例１と同じ海島ポリマーを使用し、島数は同じであるが異なる口金を用いて同じ海島比率で紡糸した。Ｓｏ／Ｓは３であり巻取り開始後、５分程度で単糸が紡糸筒から落ちてきたために巻き取りできず、高速紡糸性が悪く超極細繊維は作成できなかった。
【００４１】
［比較例２］
実施例１と同じ海島ポリマーを使用し、島数が１００島である口金を用いて海：島を３０：７０として紡糸した。海島断面形成性は良好であったが、ｒ／Ｒが０．０８、Ｓ／Ｒが０．０１５であり、巻取り開始後、１分程度で単糸が紡糸筒から落ちてきたために巻き取りできず、高速紡糸性が悪く超極細繊維は作成できなかった。
【００４２】
［比較例３］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１２００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート、海成分に２８５℃での溶融粘度が１６５０ｐｏｉｓｅである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを２ｗｔ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を３ｍｏｌ%共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを実施例３と同じ海島比率で、同じ島数の口金を用いて紡糸し、巻取り速度３０００ｍ／ｍｉｎで巻き取った、得られた未延伸糸を筒編し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて１０％減量した。島成分ポリマーに対する海成分ポリマーの溶解速度比は１００倍であり不十分であるため、海相当分が減量されているにもかかわらず、繊維表面の島も減量され、繊維断面中央の大部分の海が減量されないため、極細繊維は均一な繊維径とならず、特有の柔らかさが得られなかった。
【００４３】
［比較例４］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１２００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート、海成分に２８５℃での溶融粘度が９００ｐｏｉｓｅである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを２０ｗｔ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を８ｍｏｌ%共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを海：島を４０：６０の重量比率として、島数４００の口金を用いて紡糸し、巻取り速度４０００ｍ／ｍｉｎで巻き取ったが、海島断面形成性は不良であった。具体的には繊維表面部には島が独立して存在しているが、繊維中心部には接合した島の周囲を海成分が取り囲むような断面を形成していた。したがって、減量しても極細繊維は形成できなかった。
【００４４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、海成分の溶解速度が速く、繊維径が均一な極細繊維が得られる海島型複合繊維を高紡糸速度で安定して生産性よく製造することができる。このため、生産性の向上のみならず省エネルギー化につながり、コストパフォーマンスや環境の面でも優れた効果を発揮する。このため産業的価値が極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の海島型複合繊維を紡糸するために用いられる紡糸口金の一例の一部の断面説明図である。
【図２】本発明の海島型複合繊維を紡糸するために用いられる紡糸口金の他の一例の一部の断面説明図である。
【図３】本発明の海島型複合繊維の一実施態様の断面説明図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
易溶解性ポリマーを海成分、難溶解性ポリマーを島成分として海島型に複合した溶融ポリマーを紡糸口金から溶融吐出し、これを巻き取って海島型複合繊維を製造する方法において、海成分と島成分の重量比率が４０：６０〜１０：９０、海成分を構成する易溶解性ポリマーが、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を６〜１２モル％および分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合したポリエチレンテレフタレートであり、かつ、該複合繊維の繊維直径（Ｒ）、該複合繊維横断面における島成分の平均直径（ｒ）、該複合繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたときこの直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）、および、繊維外周に最も近い島成分と繊維外周との間隔（Ｓｏ）が下記の関係式（Ｉ）〜（III）を満足しており、さらに引取り速度を２０００〜５０００ｍ／ｍｉｎとすることを特徴とする海島型複合繊維の製造方法。
ｒ／Ｒ≦０．０８ （Ｉ）
Ｓ／Ｒ≦０．０２ （II）
０．１≦Ｓｏ／Ｓ≦１．５ （III）
【請求項２】
海島型複合繊維横断面において、島数が４００以上であり、島成分の平均直径（ｒ）が１０〜１５００ｎｍである請求項１記載の海島型複合繊維の製造方法。
【請求項３】
海島型複合繊維の伸度が１００％以上である請求項１記載の海島型複合繊維の製造方法。
【請求項４】
難溶解性ポリマーに対する易溶解性ポリマーの溶解速度比が５００倍以上である請求項１記載の海島型複合繊維の製造方法。
なお、上記の溶解速度比は、それぞれのポリマーの溶解速度定数であり、溶解速度定数は、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて、減量時間に対する減量率（不溶解重量分率＝１−減量率）と処理時間、繊維半径から下記式より算出した。
【数１】
ｋは溶解速度定数、Ｒｗは不溶解重量分率、ｔは処理時間、ｒ0は繊維半径である。
【請求項１】
易溶解性ポリマーを海成分、難溶解性ポリマーを島成分として海島型に複合した溶融ポリマーを紡糸口金から溶融吐出し、これを巻き取って海島型複合繊維を製造する方法において、海成分と島成分の重量比率が４０：６０〜１０：９０、海成分を構成する易溶解性ポリマーが、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を６〜１２モル％および分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合したポリエチレンテレフタレートであり、かつ、該複合繊維の繊維直径（Ｒ）、該複合繊維横断面における島成分の平均直径（ｒ）、該複合繊維横断面の中心を通り互いに４５度の角度毎に４本の直線を引いたときこの直線上にある島成分の間隔の平均値（Ｓ）、および、繊維外周に最も近い島成分と繊維外周との間隔（Ｓｏ）が下記の関係式（Ｉ）〜（III）を満足しており、さらに引取り速度を２０００〜５０００ｍ／ｍｉｎとすることを特徴とする海島型複合繊維の製造方法。
ｒ／Ｒ≦０．０８ （Ｉ）
Ｓ／Ｒ≦０．０２ （II）
０．１≦Ｓｏ／Ｓ≦１．５ （III）
【請求項２】
海島型複合繊維横断面において、島数が４００以上であり、島成分の平均直径（ｒ）が１０〜１５００ｎｍである請求項１記載の海島型複合繊維の製造方法。
【請求項３】
海島型複合繊維の伸度が１００％以上である請求項１記載の海島型複合繊維の製造方法。
【請求項４】
難溶解性ポリマーに対する易溶解性ポリマーの溶解速度比が５００倍以上である請求項１記載の海島型複合繊維の製造方法。
なお、上記の溶解速度比は、それぞれのポリマーの溶解速度定数であり、溶解速度定数は、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて、減量時間に対する減量率（不溶解重量分率＝１−減量率）と処理時間、繊維半径から下記式より算出した。
【数１】
ｋは溶解速度定数、Ｒｗは不溶解重量分率、ｔは処理時間、ｒ0は繊維半径である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１００２５３（Ｐ２００７−１００２５３Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９２８３０（Ｐ２００５−２９２８３０）
【出願日】平成１７年１０月５日（２００５．１０．５）
【出願人】（３０２０１１７１１）帝人ファイバー株式会社 (1,101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月５日（２００５．１０．５）
【出願人】（３０２０１１７１１）帝人ファイバー株式会社 (1,101)
【Ｆターム（参考）】
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