黒色極細繊維、その製造方法及びそれに用いる海島型複合繊維
【課題】実用に耐えうる強度を持ち、濃い黒色を有する極細繊維及び該繊維を低コストで製造する手段を提供する。
【解決手段】島成分として平均１次粒径が５〜５０ｎｍのカーボンブラックを１〜２０重量％含むＴｇ６０℃以上の繊維形成性ポリマーを用い、海成分として該島成分よりも易溶解性のポリマーで海成分と島成分との溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０であるポリマーを用いて複合紡糸し、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上である海島型複合繊維とした後、該複合繊維の海成分を溶解除去して、直径１０〜１０００ｎｍ、ファイバーの強度が１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｌ値が１０〜４０の黒色極細繊維を得る。
【解決手段】島成分として平均１次粒径が５〜５０ｎｍのカーボンブラックを１〜２０重量％含むＴｇ６０℃以上の繊維形成性ポリマーを用い、海成分として該島成分よりも易溶解性のポリマーで海成分と島成分との溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０であるポリマーを用いて複合紡糸し、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上である海島型複合繊維とした後、該複合繊維の海成分を溶解除去して、直径１０〜１０００ｎｍ、ファイバーの強度が１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｌ値が１０〜４０の黒色極細繊維を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンブラックにより黒色に着色された極細繊維及びその製造方法、並びに該極細繊維製造用の複合繊維に関するものである。さらに詳しくは、実用に耐えうる強度を持ち、濃色に着色された黒色極細繊維及びその製造方法並びに該極細繊維の製造に用いる海島型複合繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリエステル（特にポリエチレンテレフタレート）は、耐熱性、耐薬品性などに優れており、合成繊維、ビデオやオーディオ用の２軸延伸テープ、そして食品容器としての透明ボトルなどに広く用いられている。合成繊維では、衣料繊維用途、そしてタイヤコードなどの産業資材用途がある。特に衣料繊維用途では、ウオッシュ・アンド・ウェア（Ｗ＆Ｗ）性、形状記憶安定性などに優れるため、大きいシェアを占めている。しかし、ポリエステル繊維は屈折率が非常に高いため、繊維表面での表面反射率が高く、染色性が良好とはいえないという問題点があった。
【０００３】
ポリエステルの染色性改良の目的で、ポリエステルポリマーの改質により染色性を向上させる方法は数多く提案されている。その１つに表面反射率を低下させるために、繊維表面に極細凹凸を形成させる技術がある。例えば特許文献１にはポリエステル繊維に粒子径１０ミクロン〜１５０ミクロンのシリカを含有せしめ、後に減量加工で繊維表面に凹凸を形成させる技術が提案されている。しかし、繊維径の非常に小さい極細繊維（微細繊維とも呼ばれる）の場合は、繊維径に比べて粒子径が大きくなることが多く、また、粒径が繊維径よりも小さい場合でも粒子の凝集などによって紡糸工程が不安定となる可能性が高いため、実用性に乏しい。
【０００４】
また、繊維が細くなるほど表面積が大きくなるため、濃色の極細繊維を得るためには、染料あるいは顔料の極細繊維に対する含有率を通常繊度の繊維と比べて相当大きくする必要がある。
しかしながら、極細繊維において上記のように染料又は顔料の含有率を増やすと、１ｄｔｅｘ以上の繊度を有する繊維と比べて強度が極端に低下し、用途によっては実用に十分耐えられないという問題がある。例えば、島成分のポリエチレンテレフタレートにカーボンブラックを１％添加した海島型複合繊維が特許文献２に提案されているが、この繊維はポリエステル繊維の発色が十分ではなかった。
【０００５】
また、特許文献３には、カーボンブラックの含有率が多く濃色性であるにもかかわらず高い強度を有する原着極細繊維として、ナイロン６又はポリエチレンテレフタレートを島成分としポリエチレンを海成分とする海島型複合繊維をポリエチレンの溶媒である熱トルエンで処理して海成分を除去したものが提案されているが、これは島成分の分散に限りがある上、製造コストが高くなるという問題がさけられない。
【０００６】
【特許文献１】特公昭４５−３９０５５号公報
【特許文献２】特公昭４８−１１９２５号公報
【特許文献３】特開２００２−１４６６２４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、上記背景技術に鑑みなされたもので、その主な目的は、実用に耐えうる強度を持ち、濃い黒色を有する極細繊維並びにそれを低コストで製造する方法を提供することにあり、さらには、このような極細繊維を製造するための海島型複合繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、海成分及び島成分として特定のポリマーの組合せからなり、且つ海成分と島成分の複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上である海島型複合繊維であって、該島成分に平均１次粒径が５〜５０ｎｍのカーボンブラックが島成分重量に対して１〜２０重量％含有されている海島型複合繊維から海成分を溶解除去することにより、直径１０〜１０００ｎｍのファイバーの強度が１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｌ値が１０〜４０の実用に耐えうる強度を持ち、且つ、濃い黒色の極細繊維を提供し得ることを見出し本発明に到達した。
【０００９】
かくして本発明によれば、以下の黒色極細繊維及びその製造方法、さらには黒色極細繊維製造用の海島型複合繊維が提供される。
（１）ガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃以上の繊維形成性ポリマーを島成分とし、該島成分よりも易溶解性のポリマーを海成分とする海島型複合構造を有し、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上であり、且つ島成分には平均１次粒径が５〜５０ｎｍのカーボンブラックが島成分重量に対して１〜２０重量％含有されている海島型複合繊維から、海成分を溶解除去して得られる、直径１０〜１０００ｎｍの極細繊維であって、強度が１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｌ値が１０〜４０であることを特徴とする黒色極細繊維。
（２）海島型複合繊維を形成する島成分が、芳香族ポリエステル系ポリマーであることを特徴とする上記（１）の黒色極細繊維。
（３）複合繊維を形成する海成分が、５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする上記（１）又は（２）の黒色極細繊維。
（４）島成分として平均１次粒径が５〜５０ｎｍのカーボンブラックが島成分重量に対して１〜２０重量％含有されているガラス転移点（Ｔｇ）６０℃以上の繊維形成性ポリマーを用い、海成分として該島成分よりも易溶解性のポリマーであって海成分と島成分との溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０であるポリマーを用いて複合紡糸し、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上である海島型複合繊維を形成した後、該複合繊維の海成分を溶解除去して、極細繊維とすることを特徴とする黒色極細繊維の製造方法。
（５）海島型複合繊維を形成する島成分が、芳香族ポリエステル系ポリマーであることを特徴とする上記（４）の黒色極細繊維の製造方法。
（６）複合繊維を形成する海成分として５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートを用いることを特徴とする上記（４）又は（５）の黒色極細繊維の製造方法。
（７）複合繊維の海成分を水酸化ナトリウム水溶液で処理して溶解除去することを特徴とする上記（６）の黒色極細繊維の製造方法。
（８） 島成分が平均１次粒径５〜５０ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して１〜２０重量％含有するガラス転移点６０℃以上の芳香族ポリエステル系ポリマーからなり、海成分が５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートからなり、且つ海成分と島成分の溶融紡糸温度における溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０の範囲にあるポリマーで構成された海島型複合繊維であって、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５であり、且つ島数が１００以上であることを特徴とする黒色極細繊維製造用の海島型複合繊維。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、特定の海島型複合繊維の海成分を溶解除去することにより、容易に実用に耐えうる十分な強度のある、濃い黒色の極細繊度の単糸（極細繊維）からなるハイマルチフィラメント糸が提供される。また、本発明の方法によれば、海島型複合繊維から容易にカーボンブラックの分散均一性に優れた黒色極細繊維からなるハイマルチフィラメント糸を、生産性よく且つ低コストで製造することができる。したがって、本発明による黒色極細繊維は、従来さらなる低コスト化、あるいは、さらなる極細化や濃色化が要求されている各種用途分野に好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明では、繊維断面においてマトリックスとなる海成分ポリマー中に極細繊維を構成する島成分ポリマーが多数の島となって繊維軸方向に連続して存在する海島型複合繊維から、極細繊維の単糸からなるハイマルチフィラメント糸が製造される。
【００１２】
本発明において海島型複合繊維を構成するポリマーの組合せは、海成分ポリマーの溶解性が島成分ポリマーの溶解性よりも高いことが必要であり、本発明では、特に海成分／島成分の溶解速度比が２００以上である組合せが好ましい。かかる溶解速度比が２００未満の場合には、繊維断面中央部の海成分を溶解させている間に繊維断面表層部の島成分の一部も溶解されるため、海成分を完全に溶解除去するためには、島成分の何割かも減量されてしまうことになり、島成分の太さ斑や溶剤浸食による強度劣化が発生して、色むらなどの品位に問題が生じやすくなる。
【００１３】
本発明における島成分のポリマーは、繊維形成性の良好なポリマーであって、且つそのガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃以上であることが、本発明の目的を達成する上で重要である。かかるポリマーの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステル系ポリマーがあげられる。
【００１４】
島成分ポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃以上であることは、海島両成分の溶融粘度の関係が、後述のごとく海＞島成分である場合に特に重要となる。海成分の溶融粘度が高い場合、海成分は島成分よりも固化しやすい傾向にあるが、島成分ポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃未満である場合は、溶融紡糸時に海成分が先に固化するために島成分の結晶配向が進まず、その結果、島成分の強度が弱くなり、海島型複合繊維の強度も低くなる。一方、ガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃以上であれば、海成分が固化すると同時に島成分の結晶配向も進むので、島成分の強度が保たれ、海島海島型複合繊維及びそれから得られる極細繊維の強度も保たれることとなる。
【００１５】
本発明では、島成分にはカーボンブラックが添加される。添加するカーボンブラックとしては、平均１次粒径が５〜５０ｎｍのものを使用する必要がある。カーボンブラックの平均１次粒径が５ｎｍ未満の場合は充分な濃色性が得られないという問題があり、５０ｎｍを超える場合はカーボンブラックが均一に分散されず、色むらが発現するという問題があるので、本発明の目的を達成し得ない。島成分に含まれるカーボンブラックの量は、島成分重量を基準にして１〜２０重量％とすべきである。カーボンブラックの量が１重量%より少ないと有用な濃色の黒色繊維となり難く、２０重量%を上回ると紡糸調子が不良となるという問題が生じる。なお、島成分には上記カーボンブラックのほかに、必要に応じて、安定剤、難燃剤などの添加剤を添加しても差し支えない。
【００１６】
一方、本発明における海成分ポリマーは、上記の島成分ポリマーに比べて易溶解性のポリマーであれば特に制限されないが、海島断面形成性とアルカリ易溶解性とを両立させるため、５−ナトリウムスルホイソフタル酸６〜１２モル％と分子量４０００〜１２０００のポリエチレングルコール（ＰＥＧ）１〜５重量％とを共重合させた固有粘度が０．４〜０．６のポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルを用いるのが好ましい。ここで、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寄与し、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は親水性を向上させる。なお、ＰＥＧは分子量が大きいほど、その高次構造に起因すると考えられる親水性増加効果が大きくなるが、反応性が悪くなってブレンド系になるため、耐熱性・紡糸安定性などの点から分子量４０００〜１２０００が好ましい。また、５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合量が５重量％を超えると、海成分の溶融粘度低下作用が大きくなり、紡糸調子が不良となるために、本発明の目的を達成することが困難になる。したがって、上記の範囲で、両成分を共重合することが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明における海島型複合繊維では、溶融紡糸時における海成分の溶融粘度が島成分ポリマーの溶融粘度よりも大きく、溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０であることが必要であり、特に１．２〜１．８の範囲であることが好ましい。溶融粘度がかかる関係にある場合には、海成分の複合重量比率が４０％以下と少なくなっても、複合繊維断面における個々の島が独立したものとなる。すなわち、島数が１００以上のように多くなっても、島同士の一部が接合したり島の大部分が接合することがなく、海島断面形成性が良好である。ところが、この比が１．１倍未満の場合には溶融紡糸時に島同士が接合しやすくなり、一方、２．０倍を越える場合には、粘度差が大きすぎるために紡糸調子低下・強度低下を招きやすい。
【００１８】
本発明では、複合繊維断面における島の数は多いほど、カーボンブラック含有島成分を複合繊維断面中に均一に分散できること及び海成分を溶解除去して極細繊維を製造する場合の生産性が高くなることから好ましく、しかも、得られる極細繊維の細さも顕著となって超極細繊維特有の柔らかさ、滑らかさ、光沢感などを表現することができるので、複合繊維断面における島の数は１００以上、好ましくは５００以上であることが重要である。ここで島数が１００未満の場合には、海成分を溶解除去しても極細繊度の単糸からなるハイマルチフィラメント糸を得ることができず、本発明の目的を達成することができない。ただし、島数があまりに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なく、加工精度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。
【００１９】
複合繊維断面における島の径は、製品繊維（延伸・熱セット後）の段階で１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１００〜７００ｎｍの範囲とする必要がある。該径が１０ｎｍ未満の場合には現時点で実際に本発明で使用できるカーボンブラックが存在せず、且つ繊維構造自身が不安定で物性や繊維形態が不安定で好ましくない。一方、１０００ｎｍを越える場合には超極細繊維特有の柔らかさや風合いが得られないので好ましくない。また、複合繊維断面内の各島は、その径が均一であるほど海成分を除去して得られる極細繊維からなるハイマルチフィラメント糸の品位や耐久性が向上するので好ましい。
【００２０】
さらに、本発明における海島型複合繊維は、その海島複合重量比率（海：島）は、４０：６０〜５：９５の範囲とすることが必要であり、特に３０：７０〜１０：９０の範囲が好ましい。かかる範囲であれば、カーボンブラックを含む多数の島成分を海成分中に均一に分散した状態で配置させることが可能となる。また、島間の海成分の厚みを薄くすることができ、海成分の溶解除去が容易となり、島成分の極細繊維への転換が容易になるので好ましい。ここで海成分の割合が４０重量％を越える場合には海成分の厚みが大きくなりすぎるためカーボンブラック含有島成分が複合繊維断面で均一に分散されない。一方、海成分の割合が５重量％未満の場合には海成分の量が少なくなりすぎて、複合繊維断面における島間に接合が発生しやすくなる。
【００２１】
以上に説明した本発明の極細繊維製造用の海島型複合繊維は、例えば以下の方法により容易に製造することができる。すなわち、まず溶融粘度が高く且つ易溶解性であるポリマーと溶融粘度が低く且つ難溶解性で特定のＴｇをもつポリマーとを、前者が海で後者が島となるように溶融紡糸する。すでに述べたとおり、海成分と島成分の融粘度の関係は重要で、海成分の比率が小さくなって島間の厚みが小さくなると、海成分の溶融粘度が小さい場合には島間の一部の流路を海成分が高速流動するようになり、島間に接合が起こりやすくなるので好ましくない。
【００２２】
溶融紡糸に用いられる紡糸口金としては、多数の島を形成するための中空ピン群や極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。例えば中空ピンや極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形成がなされるいかなる紡糸口金でもよい。好ましく用いられる紡糸口金例を図１及び図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、中空ピンのかわりに極細孔方式で島を形成する方法である。これらの図１及び図２において、１は分配前島成分ポリマー溜め部分、２は島成分分配用導入孔、３は海成分導入孔、４は分配前海成分ポリマー溜め部分、５は個別の海／島構造（鞘／芯構造）形成部、６は海島全体合流絞であり、このような構造の紡糸口金より海成分と島線成分を溶融吐出することによって、繊維横断面における海成分中に島成分が長さ方向に連続した島となって多数配置された海島型複合繊維が形成される。
【００２３】
そして、かかる紡糸口金から吐出された海島型断面複合繊維は、冷却風によって固化され、好ましくは４００〜６０００ｍ／分で溶融紡糸された後に巻き取られる。より好ましくは１０００〜３５００ｍ／分である。紡糸速度が４００ｍ／分以下では生産性が悪く、６０００ｍ／分以上では紡糸安定性が悪いので好ましくない。
【００２４】
得られた複合繊維未延伸糸は一旦巻き取り、別途延伸工程にて延伸・熱セットし、所望の強伸度・熱収縮特性などを有する複合繊維とするか、あるいは、一旦巻き取ることなく一定速度でローラーに引き取り、引き続いて延伸工程をとおした後に巻き取って所望の強伸度・熱収縮特性などを有する複合繊維とする方法のいずれも適用することが出来る。具体的には、該未延伸糸を６０〜１９０℃、好ましくは７５℃〜１８０℃の予熱ローラー上で予熱し、延伸倍率１．２〜６．０倍、好ましくは２．０〜５．０倍で延伸し、セットローラー１２０〜２２０℃、好ましくは１３０〜２００℃で熱セットを実施することが好ましい。予熱温度不足の場合には目的とする高倍率延伸を達成することができなくなる。セット温度が低すぎると収縮率が高すぎるため好ましくない。また、セット温度が高すぎると該繊維の物性が著しく低下するため好ましくない。
【００２５】
得られた複合繊維の海成分を溶解除去して極細繊維とするには、海成分ポリマーを溶解除去し得る液体で海成分を選択的に溶解させる方法であればいかなる方法も採用できる。海成分が、５−ナトリウムスルホイソフタル酸６〜１２モル％と分子量４０００〜１２０００のポリエチレングルコールを１〜５重量％共重合させた固有粘度が０．４〜０．６の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場合は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）濃度１〜１０重量％のアルカリ水溶液中で好ましくは温度８０〜１０５℃にて処理して海成分を溶解除去するのが好ましい。
海成分の溶解除去は、織編物などの布帛の段階で行うのがよいが、糸、紐、綿の段階や二次製品の段階で行っても差し支えない。
【００２６】
本発明の海島型複合繊維から海成分を溶解除去して得られる直径１０〜１０００ｎｍの極細繊維（ファイバー）の強度は１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘで、Ｌ値が１０〜４０であることが重要である。直径がこの範囲外或いは強度がこれよりも低いと用途が限定されてしまう。また、L値がこの範囲外では充分な濃色性が得られない場合があるという問題がある。本発明では、とりわけ、繊維直径１０〜１０００ｎｍ、強度１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘで、Ｌ値が１０〜４０であって、且つ伸度が１５〜６０％、乾熱収縮率が５〜１５％であるものが好ましい。これらの特性を全て兼ね備えるものは従来の極細繊維の製造方法で得られておらず、本発明の製造方法によって初めて製造し得るものである。
【００２７】
以上の如き本発明によれば、濃い黒色の極細繊維で、様々な用途に応用展開可能な十分な強度を持ち、且つ従来にない特徴、例えば繊維の繊度が細くても充分な濃色性を示し、且つ強度が低下しない、などの特性をもつ極細のファイバーを低コストで得ることができる。
【００２８】
かかる本発明の黒色極細繊維を少なくとも一部に有する繊維製品は、糸、組み紐状糸、短繊維からなる紡績状糸、織物、編物、フェルト、不織布、人工皮革などの中間製品とすることができる。これらをジャケット、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製品、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途に使うことができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例及び比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、各例中に示す各評価項目は下記の方法で測定した値である。
【００３０】
（１）溶融粘度
乾燥処理後のポリマーを、２７５℃に設定したオリフィスにセットして５分間溶融保持した後、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときの剪断速度と溶融粘度をプロットした。そのプロットをなだらかに繋いで、剪断速度−溶融粘度曲線を作成し、剪断速度が１０００秒−１の時の溶融粘度を見積った。なお、島成分はカーボンブラックを含む状態で測定した。
【００３１】
（２）ガラス転移点（Ｔｇ）
ペレット約１０ｍｇを測定用のアルミニウム製パンに封入してＴＡ−ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製の示差走査熱量計を使用し、昇温速度２０℃／分で測定した。
【００３２】
（３）海島型複合繊維の島数及び海成分／島成分の比率
透過型電子顕微鏡ＴＥＭで倍率３００００倍にて撮影した海島型複合繊維の断面写真を観察し、測定した。
【００３３】
（４）海溶解後の極細繊維（ファイバー）の強伸度
海島型複合繊維を用いて重量１ｇ以上の筒編みを作成し、海成分を溶解除去した。その後筒編みをほどき、室温で初期試料長＝１００ｍｍ、引っ張り速度２００ｍ／分の条件で荷重−伸長曲線を求めた。繊度はＪＩＳ−１０１５に記載の方法に準拠して測定した。強度は破断時の荷重値を算出した繊度で割った値、伸度は破断時の伸長値から求めた。
【００３４】
（５）海溶解後の極細繊維（ファイバー）径
海島型複合繊維を用いて重量１ｇ以上の筒編みを作成し、海成分を溶解除去した後、表面をＳＥＭ観察、１０点について繊維径測定し、平均値を算出した。
【００３５】
（６）明度（Ｌ値）
マクベス カラーアイ（Ｍａｃｂｅｔｈ ＣＯＬＯＲ―ＥＹＥ）モデルＭ―２０２０ＰＬを使用し、ＪＩＳ Ｚ ８７２９−１９８０に規定された、国際照明委員会（ＣＩＥ）推奨のＬ＊ａ＊ｂ＊系色表示により表される明度Ｌ値を測定した。
【００３６】
（７）海溶解後布帛の色むら
カーボンブラックの分散性の指標として、色むらがあるかどうか目視で確認し、色むらがあるものを×、色むらがないものを○と判定した。
【００３７】
［実施例１〜４、比較例１〜４］
海島型複合繊維の製造に当り、島成分ポリマー及び海成分ポリマーとして、それぞれ表１に示す各ポリマーのうちから、表２に記載のポリマーの組合せを選び、表２に示す島数の海島型複合未延伸繊維を、紡糸温度２８０℃で溶融紡糸して、１０００ｍ／分の巻取り速度で一旦巻き取った。この際、島成分ポリマーには、表２に示す平均粒径のカーボンブラック（ＣＢ）を表２に示す量添加した。その結果を表２に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
上記のごとく紡糸して得られた複合繊維未延伸糸を、表３記載の延伸温度及び倍率でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取った。
なお、実施例１〜４、比較例１〜４については、いずれも、得られる延伸糸が４４ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌとなるように、紡糸吐出量及び延伸倍率を調整した。
得られた海島型複合繊維及びこれを筒編みにして４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて３０
％減量して海成分を溶解除去した極細繊維の評価結果を表３に示す。
【００４１】
【表３】
【００４２】
実施例１は、ＰＥＴ１と島成分のベースポリマーとし改質ＰＥＴ２海成分として、島：海＝７０：３０の比率で複合紡糸したものである。この海島型複合繊維の１フィラメント当りの島数は８００個であり、島成分（ＰＥＴ１）には平均一次粒径が２０ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して８重量％含有させた。得られた海島型複合繊維は、島成分直径が均一な海島断面形成を達成していた。これを表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて３０重量％減量して海成分を溶解除去して得たハイマルチフィラメント糸の断面を観察したところ、ＰＥＴ１からなる極細繊維中にカーボンブラックが均一に分散されており、色むらは観察されなかった。海成分除去後のファイバー（極細繊維）のＬ値は２６で、強度は２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２１．５％であった。
【００４３】
実施例２では、島成分として同じカーボンブラックを島成分重量に対して５％含有させたＰＥＴ１を使用したこと以外は実施例１と同じ条件で海島型複合繊維を製造した。この繊維も均一な島直径をもつ海島断面形成を達成していた。これを表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて３０重量％減量して海成分を溶解除去した後の糸の断面を観察したところ、カーボンブラックが均一に分散されており、色むらは観察されなかった。海成分を除去後のファイバーのＬ値は２９で、強度は３．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２４．５％であった。
【００４４】
実施例３では、ＰＥＴ２と改質ＰＥＴ２をそれぞれ島成分のベースポリマーと海成分とし、島：海＝８０：２０の比率で用いた。複合繊維の１フィラメント当りの島数は５００個であり、島成分には、平均一次粒径が２５ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して１０重量％含有させた。得られた海島型複合繊維は、均一な島直径をもつ海島断面形成を達成していた。これを表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて２０％減量して海成分を溶解除去した後、糸の断面を観察したところ、カーボンブラックが均一に分散されており、色むらは観察されなかった。海成分の減量・除去後のファイバーのＬ値は２０で、強度は２．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２９．５％であった。
【００４５】
実施例４は、ＰＥＴ２を島成分のベースポリマーとしＮｙ−６を海成分として、島：海＝８０：２０の重量比率で複合紡糸したものである。繊維１フィラメント当りの島数は５００個であり、島成分には平均一次粒径が１５ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して６重量％含有させた。得られた海島型複合繊維は、均一な島直径をもつ海島断面形成を実現していた。これを表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて２０重量％減量して海成分を溶解除去した糸の断面を観察したところ、カーボンブラックが均一に分散されており、色むらは観察されなかった。海成分減量・除去後のファイバーのＬ値は２１で、強度は２．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は４５．８％であった。
【００４６】
これに対し、比較例１では、実施例１の海成分ポリマーを変更したために海／島溶融粘度比が０．８１となり、島成分の９０％以上が互いに接合して個々には存在せず、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、海成分をアルカリ減量で除去しても極細繊維群を形成することができなかったために、色むらが観察された。
【００４７】
比較例２は、ＰＥＴ１と改質ＰＥＴ２とをそれぞれ島成分のベースポリマーと海成分に５０：５０の比率で用いたものである。複合繊維１フィラメント当りの島数は１０００個であり、島成分として、平均一次粒径が４００ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して０．５重量％含有させた。得られた海島型複合繊維は、均一な島直径をもつ海島断面形成を達成していた。しかし、表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて５０％減量して海成分を溶解した糸の断面を観察したところ、ファイバーの単糸径に対するカーボンブラックの粒径が大きすぎるために、カーボンブラックが均一に分散されず、色むらが観察された。また、繊維径が細く、カーボンブラックが不均一分散し且つ添加量が少ないために海減量後のファイバーのＬ値は４２と不十分であった。さらに、海成分が多いために、延伸倍率を上げることができず、海成分減量・除去後のファイバー強度は０．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は１３．５％と低強度であり、実用に耐え難い繊維であった。
【００４８】
比較例３は、ＰＴＴと改質ＰＥＴ２とをそれぞれ島成分と海成分として、島：海＝８０：２０の比率で用いたものである。複合繊維１フィラメント当りの島数は７００個であり、島成分として、平均一次粒径が１５ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して６％含有させた。得られた海島型複合繊維は、均一な島直径をもつ海島断面形成を達成していた。表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて２０重量％減量して海成分を溶解除去した糸の断面を観察したところ、カーボンブラックが均一に分散されており、色むらは観察されなかった。しかし、島成分のベースポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が４５℃と低いために、強度は０．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は５３．４％と実用に耐えられないほど低い強度を示した。
【００４９】
比較例４は、Ｎｙ−６を島成分に用いＰＥＴ２を海成分に用いて８０：２０の比率で用いたものである。島成分として、平均一次粒径が１５ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して２重量％含有させた。比較例１と同様に、海／島溶融粘度比が０．８８であるために、島成分の９０％以上が互いに接合して個々には存在せず、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、海成分を４％ＮａＯＨ水溶液によるアルカリ減量で海成分を除去しても極細繊維群を形成することができなかったために、色むらが観察された。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の海島型複合繊維によれば、容易にカーボンブラックの均一性に優れた黒色極細繊維からなるハイマルチフィラメント糸を、生産性よく且つ低コストで提供することができる。したがって、従来さらなる低コスト化、あるいは、さらなる極細化且つ濃染化が要求されている各種用途分野に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の海島型複合繊維を溶融紡糸するために用いられる紡糸口金の構造を例示する一概略断面図である。
【図２】本発明の海島型複合繊維を溶融紡糸するために用いられる紡糸口金の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１：分配前島成分ポリマー溜め部分
２：島成分分配用導入孔
３：海成分導入孔
４：分配前海成分ポリマー溜め部分
５：個別海／島＝鞘／芯構造形成部
６：海島全体合流絞り部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンブラックにより黒色に着色された極細繊維及びその製造方法、並びに該極細繊維製造用の複合繊維に関するものである。さらに詳しくは、実用に耐えうる強度を持ち、濃色に着色された黒色極細繊維及びその製造方法並びに該極細繊維の製造に用いる海島型複合繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリエステル（特にポリエチレンテレフタレート）は、耐熱性、耐薬品性などに優れており、合成繊維、ビデオやオーディオ用の２軸延伸テープ、そして食品容器としての透明ボトルなどに広く用いられている。合成繊維では、衣料繊維用途、そしてタイヤコードなどの産業資材用途がある。特に衣料繊維用途では、ウオッシュ・アンド・ウェア（Ｗ＆Ｗ）性、形状記憶安定性などに優れるため、大きいシェアを占めている。しかし、ポリエステル繊維は屈折率が非常に高いため、繊維表面での表面反射率が高く、染色性が良好とはいえないという問題点があった。
【０００３】
ポリエステルの染色性改良の目的で、ポリエステルポリマーの改質により染色性を向上させる方法は数多く提案されている。その１つに表面反射率を低下させるために、繊維表面に極細凹凸を形成させる技術がある。例えば特許文献１にはポリエステル繊維に粒子径１０ミクロン〜１５０ミクロンのシリカを含有せしめ、後に減量加工で繊維表面に凹凸を形成させる技術が提案されている。しかし、繊維径の非常に小さい極細繊維（微細繊維とも呼ばれる）の場合は、繊維径に比べて粒子径が大きくなることが多く、また、粒径が繊維径よりも小さい場合でも粒子の凝集などによって紡糸工程が不安定となる可能性が高いため、実用性に乏しい。
【０００４】
また、繊維が細くなるほど表面積が大きくなるため、濃色の極細繊維を得るためには、染料あるいは顔料の極細繊維に対する含有率を通常繊度の繊維と比べて相当大きくする必要がある。
しかしながら、極細繊維において上記のように染料又は顔料の含有率を増やすと、１ｄｔｅｘ以上の繊度を有する繊維と比べて強度が極端に低下し、用途によっては実用に十分耐えられないという問題がある。例えば、島成分のポリエチレンテレフタレートにカーボンブラックを１％添加した海島型複合繊維が特許文献２に提案されているが、この繊維はポリエステル繊維の発色が十分ではなかった。
【０００５】
また、特許文献３には、カーボンブラックの含有率が多く濃色性であるにもかかわらず高い強度を有する原着極細繊維として、ナイロン６又はポリエチレンテレフタレートを島成分としポリエチレンを海成分とする海島型複合繊維をポリエチレンの溶媒である熱トルエンで処理して海成分を除去したものが提案されているが、これは島成分の分散に限りがある上、製造コストが高くなるという問題がさけられない。
【０００６】
【特許文献１】特公昭４５−３９０５５号公報
【特許文献２】特公昭４８−１１９２５号公報
【特許文献３】特開２００２−１４６６２４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、上記背景技術に鑑みなされたもので、その主な目的は、実用に耐えうる強度を持ち、濃い黒色を有する極細繊維並びにそれを低コストで製造する方法を提供することにあり、さらには、このような極細繊維を製造するための海島型複合繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、海成分及び島成分として特定のポリマーの組合せからなり、且つ海成分と島成分の複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上である海島型複合繊維であって、該島成分に平均１次粒径が５〜５０ｎｍのカーボンブラックが島成分重量に対して１〜２０重量％含有されている海島型複合繊維から海成分を溶解除去することにより、直径１０〜１０００ｎｍのファイバーの強度が１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｌ値が１０〜４０の実用に耐えうる強度を持ち、且つ、濃い黒色の極細繊維を提供し得ることを見出し本発明に到達した。
【０００９】
かくして本発明によれば、以下の黒色極細繊維及びその製造方法、さらには黒色極細繊維製造用の海島型複合繊維が提供される。
（１）ガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃以上の繊維形成性ポリマーを島成分とし、該島成分よりも易溶解性のポリマーを海成分とする海島型複合構造を有し、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上であり、且つ島成分には平均１次粒径が５〜５０ｎｍのカーボンブラックが島成分重量に対して１〜２０重量％含有されている海島型複合繊維から、海成分を溶解除去して得られる、直径１０〜１０００ｎｍの極細繊維であって、強度が１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｌ値が１０〜４０であることを特徴とする黒色極細繊維。
（２）海島型複合繊維を形成する島成分が、芳香族ポリエステル系ポリマーであることを特徴とする上記（１）の黒色極細繊維。
（３）複合繊維を形成する海成分が、５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする上記（１）又は（２）の黒色極細繊維。
（４）島成分として平均１次粒径が５〜５０ｎｍのカーボンブラックが島成分重量に対して１〜２０重量％含有されているガラス転移点（Ｔｇ）６０℃以上の繊維形成性ポリマーを用い、海成分として該島成分よりも易溶解性のポリマーであって海成分と島成分との溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０であるポリマーを用いて複合紡糸し、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上である海島型複合繊維を形成した後、該複合繊維の海成分を溶解除去して、極細繊維とすることを特徴とする黒色極細繊維の製造方法。
（５）海島型複合繊維を形成する島成分が、芳香族ポリエステル系ポリマーであることを特徴とする上記（４）の黒色極細繊維の製造方法。
（６）複合繊維を形成する海成分として５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートを用いることを特徴とする上記（４）又は（５）の黒色極細繊維の製造方法。
（７）複合繊維の海成分を水酸化ナトリウム水溶液で処理して溶解除去することを特徴とする上記（６）の黒色極細繊維の製造方法。
（８） 島成分が平均１次粒径５〜５０ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して１〜２０重量％含有するガラス転移点６０℃以上の芳香族ポリエステル系ポリマーからなり、海成分が５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートからなり、且つ海成分と島成分の溶融紡糸温度における溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０の範囲にあるポリマーで構成された海島型複合繊維であって、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５であり、且つ島数が１００以上であることを特徴とする黒色極細繊維製造用の海島型複合繊維。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、特定の海島型複合繊維の海成分を溶解除去することにより、容易に実用に耐えうる十分な強度のある、濃い黒色の極細繊度の単糸（極細繊維）からなるハイマルチフィラメント糸が提供される。また、本発明の方法によれば、海島型複合繊維から容易にカーボンブラックの分散均一性に優れた黒色極細繊維からなるハイマルチフィラメント糸を、生産性よく且つ低コストで製造することができる。したがって、本発明による黒色極細繊維は、従来さらなる低コスト化、あるいは、さらなる極細化や濃色化が要求されている各種用途分野に好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明では、繊維断面においてマトリックスとなる海成分ポリマー中に極細繊維を構成する島成分ポリマーが多数の島となって繊維軸方向に連続して存在する海島型複合繊維から、極細繊維の単糸からなるハイマルチフィラメント糸が製造される。
【００１２】
本発明において海島型複合繊維を構成するポリマーの組合せは、海成分ポリマーの溶解性が島成分ポリマーの溶解性よりも高いことが必要であり、本発明では、特に海成分／島成分の溶解速度比が２００以上である組合せが好ましい。かかる溶解速度比が２００未満の場合には、繊維断面中央部の海成分を溶解させている間に繊維断面表層部の島成分の一部も溶解されるため、海成分を完全に溶解除去するためには、島成分の何割かも減量されてしまうことになり、島成分の太さ斑や溶剤浸食による強度劣化が発生して、色むらなどの品位に問題が生じやすくなる。
【００１３】
本発明における島成分のポリマーは、繊維形成性の良好なポリマーであって、且つそのガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃以上であることが、本発明の目的を達成する上で重要である。かかるポリマーの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステル系ポリマーがあげられる。
【００１４】
島成分ポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃以上であることは、海島両成分の溶融粘度の関係が、後述のごとく海＞島成分である場合に特に重要となる。海成分の溶融粘度が高い場合、海成分は島成分よりも固化しやすい傾向にあるが、島成分ポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃未満である場合は、溶融紡糸時に海成分が先に固化するために島成分の結晶配向が進まず、その結果、島成分の強度が弱くなり、海島型複合繊維の強度も低くなる。一方、ガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃以上であれば、海成分が固化すると同時に島成分の結晶配向も進むので、島成分の強度が保たれ、海島海島型複合繊維及びそれから得られる極細繊維の強度も保たれることとなる。
【００１５】
本発明では、島成分にはカーボンブラックが添加される。添加するカーボンブラックとしては、平均１次粒径が５〜５０ｎｍのものを使用する必要がある。カーボンブラックの平均１次粒径が５ｎｍ未満の場合は充分な濃色性が得られないという問題があり、５０ｎｍを超える場合はカーボンブラックが均一に分散されず、色むらが発現するという問題があるので、本発明の目的を達成し得ない。島成分に含まれるカーボンブラックの量は、島成分重量を基準にして１〜２０重量％とすべきである。カーボンブラックの量が１重量%より少ないと有用な濃色の黒色繊維となり難く、２０重量%を上回ると紡糸調子が不良となるという問題が生じる。なお、島成分には上記カーボンブラックのほかに、必要に応じて、安定剤、難燃剤などの添加剤を添加しても差し支えない。
【００１６】
一方、本発明における海成分ポリマーは、上記の島成分ポリマーに比べて易溶解性のポリマーであれば特に制限されないが、海島断面形成性とアルカリ易溶解性とを両立させるため、５−ナトリウムスルホイソフタル酸６〜１２モル％と分子量４０００〜１２０００のポリエチレングルコール（ＰＥＧ）１〜５重量％とを共重合させた固有粘度が０．４〜０．６のポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルを用いるのが好ましい。ここで、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寄与し、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は親水性を向上させる。なお、ＰＥＧは分子量が大きいほど、その高次構造に起因すると考えられる親水性増加効果が大きくなるが、反応性が悪くなってブレンド系になるため、耐熱性・紡糸安定性などの点から分子量４０００〜１２０００が好ましい。また、５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合量が５重量％を超えると、海成分の溶融粘度低下作用が大きくなり、紡糸調子が不良となるために、本発明の目的を達成することが困難になる。したがって、上記の範囲で、両成分を共重合することが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明における海島型複合繊維では、溶融紡糸時における海成分の溶融粘度が島成分ポリマーの溶融粘度よりも大きく、溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０であることが必要であり、特に１．２〜１．８の範囲であることが好ましい。溶融粘度がかかる関係にある場合には、海成分の複合重量比率が４０％以下と少なくなっても、複合繊維断面における個々の島が独立したものとなる。すなわち、島数が１００以上のように多くなっても、島同士の一部が接合したり島の大部分が接合することがなく、海島断面形成性が良好である。ところが、この比が１．１倍未満の場合には溶融紡糸時に島同士が接合しやすくなり、一方、２．０倍を越える場合には、粘度差が大きすぎるために紡糸調子低下・強度低下を招きやすい。
【００１８】
本発明では、複合繊維断面における島の数は多いほど、カーボンブラック含有島成分を複合繊維断面中に均一に分散できること及び海成分を溶解除去して極細繊維を製造する場合の生産性が高くなることから好ましく、しかも、得られる極細繊維の細さも顕著となって超極細繊維特有の柔らかさ、滑らかさ、光沢感などを表現することができるので、複合繊維断面における島の数は１００以上、好ましくは５００以上であることが重要である。ここで島数が１００未満の場合には、海成分を溶解除去しても極細繊度の単糸からなるハイマルチフィラメント糸を得ることができず、本発明の目的を達成することができない。ただし、島数があまりに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なく、加工精度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。
【００１９】
複合繊維断面における島の径は、製品繊維（延伸・熱セット後）の段階で１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１００〜７００ｎｍの範囲とする必要がある。該径が１０ｎｍ未満の場合には現時点で実際に本発明で使用できるカーボンブラックが存在せず、且つ繊維構造自身が不安定で物性や繊維形態が不安定で好ましくない。一方、１０００ｎｍを越える場合には超極細繊維特有の柔らかさや風合いが得られないので好ましくない。また、複合繊維断面内の各島は、その径が均一であるほど海成分を除去して得られる極細繊維からなるハイマルチフィラメント糸の品位や耐久性が向上するので好ましい。
【００２０】
さらに、本発明における海島型複合繊維は、その海島複合重量比率（海：島）は、４０：６０〜５：９５の範囲とすることが必要であり、特に３０：７０〜１０：９０の範囲が好ましい。かかる範囲であれば、カーボンブラックを含む多数の島成分を海成分中に均一に分散した状態で配置させることが可能となる。また、島間の海成分の厚みを薄くすることができ、海成分の溶解除去が容易となり、島成分の極細繊維への転換が容易になるので好ましい。ここで海成分の割合が４０重量％を越える場合には海成分の厚みが大きくなりすぎるためカーボンブラック含有島成分が複合繊維断面で均一に分散されない。一方、海成分の割合が５重量％未満の場合には海成分の量が少なくなりすぎて、複合繊維断面における島間に接合が発生しやすくなる。
【００２１】
以上に説明した本発明の極細繊維製造用の海島型複合繊維は、例えば以下の方法により容易に製造することができる。すなわち、まず溶融粘度が高く且つ易溶解性であるポリマーと溶融粘度が低く且つ難溶解性で特定のＴｇをもつポリマーとを、前者が海で後者が島となるように溶融紡糸する。すでに述べたとおり、海成分と島成分の融粘度の関係は重要で、海成分の比率が小さくなって島間の厚みが小さくなると、海成分の溶融粘度が小さい場合には島間の一部の流路を海成分が高速流動するようになり、島間に接合が起こりやすくなるので好ましくない。
【００２２】
溶融紡糸に用いられる紡糸口金としては、多数の島を形成するための中空ピン群や極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。例えば中空ピンや極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形成がなされるいかなる紡糸口金でもよい。好ましく用いられる紡糸口金例を図１及び図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、中空ピンのかわりに極細孔方式で島を形成する方法である。これらの図１及び図２において、１は分配前島成分ポリマー溜め部分、２は島成分分配用導入孔、３は海成分導入孔、４は分配前海成分ポリマー溜め部分、５は個別の海／島構造（鞘／芯構造）形成部、６は海島全体合流絞であり、このような構造の紡糸口金より海成分と島線成分を溶融吐出することによって、繊維横断面における海成分中に島成分が長さ方向に連続した島となって多数配置された海島型複合繊維が形成される。
【００２３】
そして、かかる紡糸口金から吐出された海島型断面複合繊維は、冷却風によって固化され、好ましくは４００〜６０００ｍ／分で溶融紡糸された後に巻き取られる。より好ましくは１０００〜３５００ｍ／分である。紡糸速度が４００ｍ／分以下では生産性が悪く、６０００ｍ／分以上では紡糸安定性が悪いので好ましくない。
【００２４】
得られた複合繊維未延伸糸は一旦巻き取り、別途延伸工程にて延伸・熱セットし、所望の強伸度・熱収縮特性などを有する複合繊維とするか、あるいは、一旦巻き取ることなく一定速度でローラーに引き取り、引き続いて延伸工程をとおした後に巻き取って所望の強伸度・熱収縮特性などを有する複合繊維とする方法のいずれも適用することが出来る。具体的には、該未延伸糸を６０〜１９０℃、好ましくは７５℃〜１８０℃の予熱ローラー上で予熱し、延伸倍率１．２〜６．０倍、好ましくは２．０〜５．０倍で延伸し、セットローラー１２０〜２２０℃、好ましくは１３０〜２００℃で熱セットを実施することが好ましい。予熱温度不足の場合には目的とする高倍率延伸を達成することができなくなる。セット温度が低すぎると収縮率が高すぎるため好ましくない。また、セット温度が高すぎると該繊維の物性が著しく低下するため好ましくない。
【００２５】
得られた複合繊維の海成分を溶解除去して極細繊維とするには、海成分ポリマーを溶解除去し得る液体で海成分を選択的に溶解させる方法であればいかなる方法も採用できる。海成分が、５−ナトリウムスルホイソフタル酸６〜１２モル％と分子量４０００〜１２０００のポリエチレングルコールを１〜５重量％共重合させた固有粘度が０．４〜０．６の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場合は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）濃度１〜１０重量％のアルカリ水溶液中で好ましくは温度８０〜１０５℃にて処理して海成分を溶解除去するのが好ましい。
海成分の溶解除去は、織編物などの布帛の段階で行うのがよいが、糸、紐、綿の段階や二次製品の段階で行っても差し支えない。
【００２６】
本発明の海島型複合繊維から海成分を溶解除去して得られる直径１０〜１０００ｎｍの極細繊維（ファイバー）の強度は１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘで、Ｌ値が１０〜４０であることが重要である。直径がこの範囲外或いは強度がこれよりも低いと用途が限定されてしまう。また、L値がこの範囲外では充分な濃色性が得られない場合があるという問題がある。本発明では、とりわけ、繊維直径１０〜１０００ｎｍ、強度１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘで、Ｌ値が１０〜４０であって、且つ伸度が１５〜６０％、乾熱収縮率が５〜１５％であるものが好ましい。これらの特性を全て兼ね備えるものは従来の極細繊維の製造方法で得られておらず、本発明の製造方法によって初めて製造し得るものである。
【００２７】
以上の如き本発明によれば、濃い黒色の極細繊維で、様々な用途に応用展開可能な十分な強度を持ち、且つ従来にない特徴、例えば繊維の繊度が細くても充分な濃色性を示し、且つ強度が低下しない、などの特性をもつ極細のファイバーを低コストで得ることができる。
【００２８】
かかる本発明の黒色極細繊維を少なくとも一部に有する繊維製品は、糸、組み紐状糸、短繊維からなる紡績状糸、織物、編物、フェルト、不織布、人工皮革などの中間製品とすることができる。これらをジャケット、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製品、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途に使うことができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例及び比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、各例中に示す各評価項目は下記の方法で測定した値である。
【００３０】
（１）溶融粘度
乾燥処理後のポリマーを、２７５℃に設定したオリフィスにセットして５分間溶融保持した後、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときの剪断速度と溶融粘度をプロットした。そのプロットをなだらかに繋いで、剪断速度−溶融粘度曲線を作成し、剪断速度が１０００秒−１の時の溶融粘度を見積った。なお、島成分はカーボンブラックを含む状態で測定した。
【００３１】
（２）ガラス転移点（Ｔｇ）
ペレット約１０ｍｇを測定用のアルミニウム製パンに封入してＴＡ−ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製の示差走査熱量計を使用し、昇温速度２０℃／分で測定した。
【００３２】
（３）海島型複合繊維の島数及び海成分／島成分の比率
透過型電子顕微鏡ＴＥＭで倍率３００００倍にて撮影した海島型複合繊維の断面写真を観察し、測定した。
【００３３】
（４）海溶解後の極細繊維（ファイバー）の強伸度
海島型複合繊維を用いて重量１ｇ以上の筒編みを作成し、海成分を溶解除去した。その後筒編みをほどき、室温で初期試料長＝１００ｍｍ、引っ張り速度２００ｍ／分の条件で荷重−伸長曲線を求めた。繊度はＪＩＳ−１０１５に記載の方法に準拠して測定した。強度は破断時の荷重値を算出した繊度で割った値、伸度は破断時の伸長値から求めた。
【００３４】
（５）海溶解後の極細繊維（ファイバー）径
海島型複合繊維を用いて重量１ｇ以上の筒編みを作成し、海成分を溶解除去した後、表面をＳＥＭ観察、１０点について繊維径測定し、平均値を算出した。
【００３５】
（６）明度（Ｌ値）
マクベス カラーアイ（Ｍａｃｂｅｔｈ ＣＯＬＯＲ―ＥＹＥ）モデルＭ―２０２０ＰＬを使用し、ＪＩＳ Ｚ ８７２９−１９８０に規定された、国際照明委員会（ＣＩＥ）推奨のＬ＊ａ＊ｂ＊系色表示により表される明度Ｌ値を測定した。
【００３６】
（７）海溶解後布帛の色むら
カーボンブラックの分散性の指標として、色むらがあるかどうか目視で確認し、色むらがあるものを×、色むらがないものを○と判定した。
【００３７】
［実施例１〜４、比較例１〜４］
海島型複合繊維の製造に当り、島成分ポリマー及び海成分ポリマーとして、それぞれ表１に示す各ポリマーのうちから、表２に記載のポリマーの組合せを選び、表２に示す島数の海島型複合未延伸繊維を、紡糸温度２８０℃で溶融紡糸して、１０００ｍ／分の巻取り速度で一旦巻き取った。この際、島成分ポリマーには、表２に示す平均粒径のカーボンブラック（ＣＢ）を表２に示す量添加した。その結果を表２に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
上記のごとく紡糸して得られた複合繊維未延伸糸を、表３記載の延伸温度及び倍率でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取った。
なお、実施例１〜４、比較例１〜４については、いずれも、得られる延伸糸が４４ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌとなるように、紡糸吐出量及び延伸倍率を調整した。
得られた海島型複合繊維及びこれを筒編みにして４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて３０
％減量して海成分を溶解除去した極細繊維の評価結果を表３に示す。
【００４１】
【表３】
【００４２】
実施例１は、ＰＥＴ１と島成分のベースポリマーとし改質ＰＥＴ２海成分として、島：海＝７０：３０の比率で複合紡糸したものである。この海島型複合繊維の１フィラメント当りの島数は８００個であり、島成分（ＰＥＴ１）には平均一次粒径が２０ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して８重量％含有させた。得られた海島型複合繊維は、島成分直径が均一な海島断面形成を達成していた。これを表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて３０重量％減量して海成分を溶解除去して得たハイマルチフィラメント糸の断面を観察したところ、ＰＥＴ１からなる極細繊維中にカーボンブラックが均一に分散されており、色むらは観察されなかった。海成分除去後のファイバー（極細繊維）のＬ値は２６で、強度は２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２１．５％であった。
【００４３】
実施例２では、島成分として同じカーボンブラックを島成分重量に対して５％含有させたＰＥＴ１を使用したこと以外は実施例１と同じ条件で海島型複合繊維を製造した。この繊維も均一な島直径をもつ海島断面形成を達成していた。これを表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて３０重量％減量して海成分を溶解除去した後の糸の断面を観察したところ、カーボンブラックが均一に分散されており、色むらは観察されなかった。海成分を除去後のファイバーのＬ値は２９で、強度は３．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２４．５％であった。
【００４４】
実施例３では、ＰＥＴ２と改質ＰＥＴ２をそれぞれ島成分のベースポリマーと海成分とし、島：海＝８０：２０の比率で用いた。複合繊維の１フィラメント当りの島数は５００個であり、島成分には、平均一次粒径が２５ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して１０重量％含有させた。得られた海島型複合繊維は、均一な島直径をもつ海島断面形成を達成していた。これを表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて２０％減量して海成分を溶解除去した後、糸の断面を観察したところ、カーボンブラックが均一に分散されており、色むらは観察されなかった。海成分の減量・除去後のファイバーのＬ値は２０で、強度は２．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２９．５％であった。
【００４５】
実施例４は、ＰＥＴ２を島成分のベースポリマーとしＮｙ−６を海成分として、島：海＝８０：２０の重量比率で複合紡糸したものである。繊維１フィラメント当りの島数は５００個であり、島成分には平均一次粒径が１５ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して６重量％含有させた。得られた海島型複合繊維は、均一な島直径をもつ海島断面形成を実現していた。これを表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて２０重量％減量して海成分を溶解除去した糸の断面を観察したところ、カーボンブラックが均一に分散されており、色むらは観察されなかった。海成分減量・除去後のファイバーのＬ値は２１で、強度は２．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は４５．８％であった。
【００４６】
これに対し、比較例１では、実施例１の海成分ポリマーを変更したために海／島溶融粘度比が０．８１となり、島成分の９０％以上が互いに接合して個々には存在せず、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、海成分をアルカリ減量で除去しても極細繊維群を形成することができなかったために、色むらが観察された。
【００４７】
比較例２は、ＰＥＴ１と改質ＰＥＴ２とをそれぞれ島成分のベースポリマーと海成分に５０：５０の比率で用いたものである。複合繊維１フィラメント当りの島数は１０００個であり、島成分として、平均一次粒径が４００ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して０．５重量％含有させた。得られた海島型複合繊維は、均一な島直径をもつ海島断面形成を達成していた。しかし、表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて５０％減量して海成分を溶解した糸の断面を観察したところ、ファイバーの単糸径に対するカーボンブラックの粒径が大きすぎるために、カーボンブラックが均一に分散されず、色むらが観察された。また、繊維径が細く、カーボンブラックが不均一分散し且つ添加量が少ないために海減量後のファイバーのＬ値は４２と不十分であった。さらに、海成分が多いために、延伸倍率を上げることができず、海成分減量・除去後のファイバー強度は０．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は１３．５％と低強度であり、実用に耐え難い繊維であった。
【００４８】
比較例３は、ＰＴＴと改質ＰＥＴ２とをそれぞれ島成分と海成分として、島：海＝８０：２０の比率で用いたものである。複合繊維１フィラメント当りの島数は７００個であり、島成分として、平均一次粒径が１５ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して６％含有させた。得られた海島型複合繊維は、均一な島直径をもつ海島断面形成を達成していた。表２記載の延伸温度、延伸倍率でローラー延伸して得られた延伸糸を用いて筒編みを作成し、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて２０重量％減量して海成分を溶解除去した糸の断面を観察したところ、カーボンブラックが均一に分散されており、色むらは観察されなかった。しかし、島成分のベースポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が４５℃と低いために、強度は０．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は５３．４％と実用に耐えられないほど低い強度を示した。
【００４９】
比較例４は、Ｎｙ−６を島成分に用いＰＥＴ２を海成分に用いて８０：２０の比率で用いたものである。島成分として、平均一次粒径が１５ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して２重量％含有させた。比較例１と同様に、海／島溶融粘度比が０．８８であるために、島成分の９０％以上が互いに接合して個々には存在せず、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、海成分を４％ＮａＯＨ水溶液によるアルカリ減量で海成分を除去しても極細繊維群を形成することができなかったために、色むらが観察された。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の海島型複合繊維によれば、容易にカーボンブラックの均一性に優れた黒色極細繊維からなるハイマルチフィラメント糸を、生産性よく且つ低コストで提供することができる。したがって、従来さらなる低コスト化、あるいは、さらなる極細化且つ濃染化が要求されている各種用途分野に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の海島型複合繊維を溶融紡糸するために用いられる紡糸口金の構造を例示する一概略断面図である。
【図２】本発明の海島型複合繊維を溶融紡糸するために用いられる紡糸口金の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１：分配前島成分ポリマー溜め部分
２：島成分分配用導入孔
３：海成分導入孔
４：分配前海成分ポリマー溜め部分
５：個別海／島＝鞘／芯構造形成部
６：海島全体合流絞り部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移点が６０℃以上の繊維形成性ポリマーを島成分とし、該島成分よりも易溶解性のポリマーを海成分とする海島型複合構造を有し、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上であり、且つ島成分には平均１次粒径５〜５０ｎｍのカーボンブラックが島成分重量に対して１〜２０重量％含有されている海島型複合繊維から、海成分を溶解除去して得られる、直径１０〜１０００ｎｍの極細繊維であって、強度が１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｌ値が１０〜４０であることを特徴とする黒色極細繊維。
【請求項２】
海島型複合繊維を形成する島成分が、芳香族ポリエステル系ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の黒色極細繊維。
【請求項３】
海島型複合繊維を形成する海成分が、５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の黒色極細繊維。
【請求項４】
島成分として平均１次粒径５〜５０ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して１〜２０重量％含有するガラス転移点６０℃以上の繊維形成性ポリマーを用い、海成分として該島成分よりも易溶解性のポリマーであって、海成分と島成分との溶融紡糸温度における溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０であるポリマーを用いて、複合紡糸し、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上である海島型複合繊維を形成した後、該複合繊維の海成分を溶解除去して、極細繊維とすることを特徴とする黒色極細繊維の製造方法。
【請求項５】
海島型複合繊維を形成する島成分が、芳香族ポリエステル系ポリマーであることを特徴とする請求項４に記載の黒色極細繊維の製造方法。
【請求項６】
複合繊維を形成する海成分として５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートを用いることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の黒色極細繊維の製造方法。
【請求項７】
複合繊維の海成分を水酸化ナトリウム水溶液で処理して溶解除去することを特徴とする請求項６に記載の黒色極細繊維の製造方法。
【請求項８】
島成分が平均１次粒径５〜５０ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して１〜２０重量％含有するガラス転移点６０℃以上の芳香族ポリエステル系ポリマーからなり、海成分が５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートからなり、且つ海成分と島成分の溶融紡糸温度における溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０の範囲にあるポリマーで構成された海島型複合繊維であって、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５であり、且つ島数が１００以上であることを特徴とする黒色極細繊維製造用の海島型複合繊維。
【請求項１】
ガラス転移点が６０℃以上の繊維形成性ポリマーを島成分とし、該島成分よりも易溶解性のポリマーを海成分とする海島型複合構造を有し、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上であり、且つ島成分には平均１次粒径５〜５０ｎｍのカーボンブラックが島成分重量に対して１〜２０重量％含有されている海島型複合繊維から、海成分を溶解除去して得られる、直径１０〜１０００ｎｍの極細繊維であって、強度が１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｌ値が１０〜４０であることを特徴とする黒色極細繊維。
【請求項２】
海島型複合繊維を形成する島成分が、芳香族ポリエステル系ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の黒色極細繊維。
【請求項３】
海島型複合繊維を形成する海成分が、５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の黒色極細繊維。
【請求項４】
島成分として平均１次粒径５〜５０ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して１〜２０重量％含有するガラス転移点６０℃以上の繊維形成性ポリマーを用い、海成分として該島成分よりも易溶解性のポリマーであって、海成分と島成分との溶融紡糸温度における溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０であるポリマーを用いて、複合紡糸し、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５、島数が１００以上である海島型複合繊維を形成した後、該複合繊維の海成分を溶解除去して、極細繊維とすることを特徴とする黒色極細繊維の製造方法。
【請求項５】
海島型複合繊維を形成する島成分が、芳香族ポリエステル系ポリマーであることを特徴とする請求項４に記載の黒色極細繊維の製造方法。
【請求項６】
複合繊維を形成する海成分として５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートを用いることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の黒色極細繊維の製造方法。
【請求項７】
複合繊維の海成分を水酸化ナトリウム水溶液で処理して溶解除去することを特徴とする請求項６に記載の黒色極細繊維の製造方法。
【請求項８】
島成分が平均１次粒径５〜５０ｎｍのカーボンブラックを島成分重量に対して１〜２０重量％含有するガラス転移点６０℃以上の芳香族ポリエステル系ポリマーからなり、海成分が５−ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％及び分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを１〜５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートからなり、且つ海成分と島成分の溶融紡糸温度における溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０の範囲にあるポリマーで構成された海島型複合繊維であって、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が４０：６０〜５：９５であり、且つ島数が１００以上であることを特徴とする黒色極細繊維製造用の海島型複合繊維。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−８８５６２（Ｐ２００８−８８５６２Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６６８５９（Ｐ２００６−２６６８５９）
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【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２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【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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