(57)【要約】【課題】繊維におけるコーティングの脱離を抑制する。【解決手段】本発明の海島繊維は、繊維径Ｄが１００μｍ以上１０００μｍ以下であり、海成分および島成分を含む海島構造を有し、繊維長手方向に垂直な断面において断面中心から直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合が、直径２／３Ｄの円の面積に対して１０％以上５０％以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維径Ｄが１００μｍ以上１０００μｍ以下であり、
海成分および島成分を含む海島構造を有し、
繊維長手方向に垂直な断面において断面中心から直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合が、直径２／３Ｄの円の面積に対して１０％以上５０％以下である
海島繊維。
【請求項２】
前記海成分の４０質量％以上が粒子である請求項１に記載の海島繊維。
【請求項３】
前記島成分の６０質量％以上が熱可塑性樹脂である
請求項１または２に記載の海島繊維。
【請求項４】
前記島成分がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートおよびナイロンからなる群から選択される少なくとも１種のポリマーを含む、
請求項１〜３いずれか一項に記載の海島繊維。
【請求項５】
前記海成分の断面形状が異形断面である、
請求項１〜４のいずれかに記載の海島繊維。
【請求項６】
請求項１に記載の海島繊維の製造方法であって、
海島繊維の直径Ｄの８０％〜２００％である直径を有する導出口を備えるコーティングノズルに、
繊維径dが１μｍ〜５０μｍであるフィラメント数が１２以上のマルチフィラメントとコーティング原液とを通過させることで、島成分であるマルチフィラメントの周囲に海成分をコーティングするコーティング工程を有する
海島繊維の製造方法。
【請求項７】
前記コーティングノズルは、前記導出口に向かって内径が小さくなるテーパーを有する導出管を備える
請求項６に記載の海島繊維の製造方法。
【請求項８】
前記コーティングノズルの導出管が、静的せん断弾性率係数が０．５〜２ＭＰａの範囲内であり、かつ、破断時の伸び１５０〜４００％範囲内にある弾性樹脂で構成される
請求項６または７いずれかに記載の海島繊維の製造方法。
【請求項９】
前記コーティングノズルの導出管を構成する部材が、シリコーンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、およびエチレンプロピレンゴムから選ばれる弾性樹脂である
請求項６から８いずれかに記載の海島繊維の製造方法。
【請求項１０】
前記コーティング原液の溶液粘度が１Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓである
請求項６〜９いずれかに記載の海島繊維の製造方法。
【請求項１１】
前記コーティング工程の後、コーティング原液から溶媒を除去する工程をさらに備える
請求項６〜１０いずれかに記載の海島繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
機能性を有する海島繊維、特に、水中の有害物質の除去に好適な吸着性繊維、および該海島繊維を用いた浄水フィルタ、該浄水フィルタを用いた水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維は綿や麻等の天然繊維あるいはレーヨン等の化学繊維、ポリエステルやナイロンなどの合成繊維などがあり、細長い形状を活かして広く衣料や工業用途に用いられている。一方、近年ではその表面に様々な化学特性を付与した繊維が研究されている、例えば、衣料用途では猛暑時や運動時などの着用快適性を付与できる吸湿性機能（例えば特許文献１）や、極寒時の着用快適性を付与できる保温機能などが挙げられる（例えば特許文献２）。また、工業用途では混合流体から特定の物質を取り除くフィルタに付与された吸着機能（例えば特許文献３）が挙げられる。
【０００３】
これらの機能を繊維へ付与する手法として、上記の特許文献１には、ポリアクリル酸からなる微粒子をシリコン系バインダーと混合してポリエステル繊維を浸漬させた後に絞り、１２０℃、１８０℃と２段階で乾熱した繊維が開示されている。また、他の方法としては繊維のポリマー鎖に機能を有するモノマーをグラフトする方法であり、上記の特許文献３は、グラフト基材となるポリマーを鞘成分に用いた芯鞘繊維に電離性放射線を照射した後、その繊維にグリシジルメタクリレートをグラフトさせる分離機能性繊維の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４７６８０号
【特許文献２】特開２００６−４５７２０号
【特許文献３】特開平０８−１９９４８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術は、人体から発生する湿熱や流体中の微量な成分を繊維表面に取り込むことを課題としているので、機能を有する化合物が繊維の表面に薄い厚みで存在しており、その機能の大容量化は特に検討されていない。一方で、機能を有する物質を大量に繊維に付着させても、それだけではこの物質が剥離または脱落するという問題がある。
【０００６】
本発明は、芯材と芯材に付着した物質とを含む繊維において、芯材周囲の物質の剥離を抑制することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の海島繊維は、繊維径Ｄが１００μｍ以上１０００μｍ以下であり、海成分および島成分を含む海島構造を有し、繊維長手方向に垂直な断面において断面中心から直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合が、直径２／３Ｄの円の面積に対して１０％以上５０％以下である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の海島繊維において、中心付近の島成分の割合が上述の範囲となっているということは、島成分の間隙に存在する海成分によって、海島繊維の表面と島成分との間に存在する海成分が、島成分に強固に固定される。よって、海成分の剥離および脱落が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の海島繊維の一例のＳＥＭ断面写真である。
【図２】図２は、実施例1で得られる本発明の海島繊維を例示する模式図である。
【図３】図３は、実施例４で得られる本発明の海島繊維を例示する模式図である。
【図４】図４は、比較例４で得られる海島繊維を例示する模式図である。
【図５】図５は、比較例５で得られる海島繊維を例示する模式図である。
【図６】図６は、比較例６で得られる海島繊維を例示する模式図である。
【図７】図７は、比較例７で得られる海島繊維を例示する模式図である。
【図８】図８は、本発明の繊維のコーティング方法を例示する模式図である。
【図９】図９は、本発明の繊維のコーティング方法を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の海島繊維は繊維方向に垂直な断面において断面中心から直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合が全成分に対して１０％以上５０％以下である海島状の繊維であることを特徴としている。海成分に吸湿性、吸着性などの機能を有する物質を高い割合で付与された繊維を提供することができ、それは擦過などで剥離しにくい海島繊維である。
【００１１】
１−１．海島繊維の形状
本発明の海島繊維は海成分および島成分を含む海島構造を有する。海成分および島成分とは、繊維の長軸に対して垂直な断面（径方向の断面）において、互いに異なる組成を有する領域である。また、海島構造においては、海成分内に複数の島成分が点在する。
【００１２】
例えば、海成分に吸湿性、吸着性などの機能を有する特定の物質（以下、「機能性物質」と呼ぶ）を用い、島成分に柔軟かつ高強度の化学繊維を用いることで、高機能の繊維を提供することができる。従来の機能性繊維には、図６、図７に示すような吸湿性、吸着性などの機能を有する成分を鞘成分とした芯鞘繊維が知られているが、擦過などによって剥離・脱落することが問題となっており、本発明では図２、図３に示すような海島繊維とすることで、この問題を解決できることを見出した。島成分である芯繊維の間に海成分である機能性物質が入り込んで海成分が連結されることで剥離が抑制されているものと思われる。
【００１３】
その繊維の長軸方向に対して垂直な断面において、断面中心から直径２/３Ｄの円内において、島成分の占める面積が１０％以上５０％以下であることが好ましい。このように、島成分の間隙により多くの海成分（つまり機能性物質）が入り込んでいることで、海成分が剥離しにくくなり、かつ繊維において機能性物質の占める割合が高くなる。上述したように海島状繊維であることで海成分のポリマーが剥離・脱離しなくなる効果が得られるが、断面中心から直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合が１０％以上５０％以下であることで、剥離抑制の効果を十分に得ることができる。また、この面積割合が１５％以上４０％以下、さらには１７％以上２５％以下であると剥離抑制の効果がさらに高まるのでより好ましい。
【００１４】
なお、従来のディップニップ法によって芯繊維をコーティングすることで得られる繊維では、ニップ工程によって芯繊維が密集するので、図４または図５に示すように島成分が点在できない。本発明の海島繊維を製造する方法は後述する。
【００１５】
本発明の海島繊維は、図２のように全ての島成分が海成分で覆われていても良いし、図３のように海成分で覆われている島成分と、外周側が露出している島成分とで構成されていても良い。ただし、海成分に機能を有する化合物を用いる場合は、図２のように全ての島成分が海成分で覆われていた方が機能性を有する海成分の保持率が高まることから好ましい形態となる。
【００１６】
海島繊維において、（海成分の質量）÷（島成分の質量）で表わされる割合は、３０質量％以上であることが好ましく、１００質量％以上であることがより好ましく、３００質量％以上であることがさらに好ましい。割合が３０質量％以上であることで、海成分の保持率が高く、例えば特定物質の吸着機能を有する化合物を海成分にした場合には、高い吸着容量を達成することができる。一方、割合は、１０００質量％以下であることが好ましく、７００質量％以下であることがより好ましい。１０００質量％以下であると、高い柔軟性と強度を有するので、取り扱いが容易である。
【００１７】
本発明の海島繊維は海島繊維の径Ｄの下限が１００μｍ以上である必要があり、２００μｍ以上であることが好ましく、３００μｍ以上であることがより好ましい。５０μｍ以上であることで、十分な強度を得ることができる。上限としては、１０００μｍ以下である必要があり、８００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましい。３０００μｍ以下であることで繊維状としての効果を得ることができる。
【００１８】
１−２．海成分
海成分は、吸着性、吸湿性、発熱性、分子ふるい性などの機能を有する機能性物質で形成された含む構造体である。海成分が機能を、島成分が強度を担うことで、機能性と強度とを両立することができる。
【００１９】
「機能性物質」とは、機能を有する化合物のみを含有するだけでなく、機能を有する化合物と有さない化合物との混合物であってもよい。
【００２０】
「構造体」とは、多孔質または無孔質のいずれであってもよく、多孔質は、固体と空隙との共連続構造であってもよいし、粒子の集合体であってもよい。また、構造体は、多孔質または無孔質の母材とその内部に分散している粒子とを有してもよい。構成海成分が分子ふるい性を持つ多孔質であることも好ましい。
【００２１】
海成分における機能性を有する化合物の含有率は４０質量％以上であることが好ましい。
【００２２】
機能性を有する化合物のうち、樹脂としては、側鎖にカルボキシ基やスルホニル基などのカチオン性官能基やアミノ基などのアニオン性官能基またはヒドロキシル基などを有する樹脂が挙げられる。また、これらの樹脂は水などに溶解しない範囲まで架橋されていることが好ましい。
【００２３】
カルボキシ基を有する樹脂とは、分子内に複数のカルボキシ基を有する高分子化合物であり、その例として、アクリル酸もしくはメタクリル酸の重合体、またはこれらが含まれた共重合体が挙げられる。共重合体の例としては、アクリル酸およびメタクリル酸の少なくとも一方をモノマー成分として含有する共重合体、無水マレイン酸をモノマー成分として含有する共重合体、アクリル酸エステル並びにメタクリル酸エステルが挙げられる。より具体的には、カルボキシ基を有する高分子化合物の例としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸が挙げられる。
【００２４】
機能性を有する粒子としては、金属酸化物及びその水和物が挙げられる。その中でも特に、ホウ素、ヒ素、リン、フッ素イオンを吸着できることから希土類元素水酸化物、希土類元素含水酸化物が挙げられる。希土類元素としては、元素の周期表による原子番号２１番のスカンジウムＳｃと３９番のイットリウムＹ、５７番から７１番のランタノイド元素、すなわちランタンＬａ、セリウムＣｅ、プラセオジウムＰｒ、ネオジウムＮｄ、プロメチウムＰｍ、サマリウムＳｍ、ユウロピウムＥｕ、カドリニウムＧｄ、テルビウムＴｂ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウムＹｂ、ルテチウムＬｕが該当し、なかでも上記イオンの除去性能の観点から好ましい元素はセリウムであり、４価のセリウムが好ましい。これらの水酸化物及び／又は含水酸化物の混合体も有用である。吸着性粒子の含有率は高ければ高いほど吸着性能が高まるため、吸着性粒子と高分子樹脂の総質量における吸着性粒子質量割合ｒは３０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましい。一方で、高すぎると高分子樹脂の強度が低下し、変形や破断の原因となるため、上限は９９質量％以下、さらには９７質量％以下であることが好ましい。
【００２５】
粒子の含有率は、以下の手順で測定することが出来る。まず、繊維状吸着剤の質量（Ｗ１）を秤量する。次に、繊維状吸着剤から樹脂組成物を剥離し、樹脂組成物の質量（Ｗ２）を秤量する。次に、高分子樹脂を強アルカリ水溶液などの良溶媒に溶解するか、電気炉によって８００℃以上で熱する方法を組み合わせて吸着性粒子を取り出し、吸着性粒子の質量（Ｗ３）を秤量する。吸着性粒子質量割合ｒはＷ３とＷ２の比、すなわちｒ＝Ｗ３／Ｗ２の百分率である。
【００２６】
繊維状吸着剤から高分子樹脂が除去されたか確認する方法としては、マイクロスコープや走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）を用いて繊維状吸着剤表面、及び断面を観察することで確認できる。
【００２７】
該粒子の含水率は、１質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましい。１質量％以上であることで、粒子内部にも吸着サイトを付与でき、十分な吸着能を有する。また、３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。３０質量％以下であることで、粒子内部の吸着サイトの密度を大きくでき、十分な吸着能を有する。
【００２８】
これら微粒子は、粒子径が５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。粒子径が５０μｍ以下であることで、粒子外表面に存在する吸着サイトを多くでき、十分な吸着能を有する。また、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．０５μｍ以上であることがより好ましい。０．０１μｍ以上であることで、繊維状吸着剤の作製時の溶液において粒子が凝集しにくく、繊維上に均一に粒子をコーティングできる。
【００２９】
１−３．島成分
本発明の海島繊維において、島成分は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等のポリエステル、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、アクリル、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ＰＴＦＥ、ポリフッ化ビニリデン等のハロゲン化ポリオレフィンなどの合成樹脂、および、羊毛、絹、綿などの天然繊維を原料とする樹脂を用いることができる。これらの中でも特にポリアミド、ポリエステルが好ましく、ポリアミドでは特にナイロン６やナイロン６，６、ポリエステルでは特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が安価かつ強度が高いことから好ましい。
【００３０】
島成分の数は特に限定されないが４本以上が好ましく、１２本以上がより好ましく、３６本以上がさらに好ましい。島成分が４本以上であることによって、強度が高くなるとともに後述する製造時に海成分となる樹脂の保持率を高めてより高い機能を有する繊維とすることができる。一方、島成分に対する海成分の割合を高めるために、島成分は１０８本以下、さらには７２本以下であることが好ましい。
【００３１】
島成分の断面形状は、円状に限定されるものではなく、多角断面、偏平断面、レンズ型断面、三葉断面、六葉断面などいわゆるマルチローバル断面と呼ばれる３〜８ヶの凸部と同数の凹部を有する異形断面、中空断面その他公知の異形断面などでも構わない。マルチローバル断面の異形度は１．２以上６．０以下が好ましい。ここでいう異形度とは、断面形状の外接円径を断面形状の内接円径で除したものである。異形度が１．２以上であると異形断面の凹凸が大きいので、島成分と海成分の接触面積が大きくなっており、剥離が抑制される。一方、異形度が６．０以下であることには、強度が高くなる。
芯繊維におけるフィラメント１本の繊維径ｄは１μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。繊維径ｄが１μｍ以上であることで海島繊維の強度が高くなる。また、繊維径ｄの上限は５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。繊維径ｄの上限が５０μｍ以下であることで樹脂と芯繊維の剥離が抑制される。
【００３２】
２．製造方法
本発明の好ましい製造工程は、
（１）機能性物質を含有する溶液を準備する工程
（２）マルチフィラメントに溶液をコーティングする工程
（３）上記原液を固化する工程
を備える。本発明の海島繊維の製造工程を、セリウム粒子とPVDFの混合物を海成分、ポリエステルのマルチフィラメントを島成分とした場合を例にとって説明するが、以下に限定するものではない。
【００３３】
（２−１）機能性物質を含有した原液を準備する工程
まず、機能性物質を含有した原液の準備であるが、この原液は、４５℃における溶液粘度が０.１〜１００Ｐａ・ｓの範囲になるように調整されることが好ましく。さらには０.１〜５０Ｐａ・ｓの範囲になるように調整されることが好ましい。溶液粘度が上記範囲にあることで、後述するノズルによるコーティングでマルチフィラメント内部に溶液が入り込みやすくなることから、断面中心から直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合が全成分に対して１０％以上５０％以下である海島繊維を得ることができる。芯繊維にコーティングする場合、一般的にその原液の溶液粘度は０．１Ｐａ・ｓ以下の低い粘度の原液を用いる。この場合、図４または図７の様に樹脂の保持量が低い繊維となるが、１Ｐａ・ｓ以上の比較的高粘度の原液を用いることで樹脂の保持量が高くなる。一方、樹脂の粘度が高すぎるとコーティング時の液切り工程などで糸詰まりによる生産性低下が生じやすいため、１００Ｐａ・ｓ以下、さらには５０Ｐａ・ｓ以下とするのが良い。
【００３４】
ポリアクリル酸と架橋剤の混合物および／またはアクリル酸と架橋部部位が共重合されたポリアクリル酸共重合体などが考えられる。
【００３５】
海成分が上述のカルボキシ基を有する樹脂を含む場合、コーティング原液は、上述の樹脂と、その樹脂を溶解させる溶媒とを含む溶液である。カルボキシ基を有する化合物は水などに溶解しやすいため、上述したように架橋していることが好ましい。架橋の方法としては、分子内にヒドロキシル基、アミノ基、グリシジル基、オキサゾリン基、カルボジイミド基などカルボキシ基を有する化合物と反応させて共有結合を形成させる方法が挙げられる。これら、カルボキシ基と反応する官能基を２つ以上の有する化合物と分子間で架橋させても良いし、これらの官能基を有するモノマーとカルボキシ基を有するモノマーを共重合して直鎖状ポリマーとした後に、分子内で架橋させても良い。
【００３６】
２−２．マルチフィラメントに溶液をコーティングする工程
機能性物質を含有した溶液にマルチフィラメントを含浸させ、ついでノズルに通過させる。ここで用いるノズルとしては、例えば、特開２００４−３１４０５９号公報に記載のノズルを使用することが出来る。ノズルを通すコーティング法は中空糸膜と呼ばれるストロー状の多孔繊維を製造するときに用いられている。本発明は、マルチフィラメントにノズルコーティングを行うことでマルチフィラメント内部に溶液が浸入し、結果として海島繊維が得られることを見出したものである。従来のニップ法では、上下２点のロールで過剰な溶液の液切りをしており、マルチフィラメントが潰されながら溶液が左右に流れていき、図４、もしくは図５に示す繊維しか得られなかった。一方、図８、図９に示すようなノズルに通して液切りをすることで芯繊維が過剰に潰されたり、溶液が流れたりすることなく、マルチフィラメント内に溶液が入っていき、図２、図３に示す海島繊維が得られることを見出した。
【００３７】
本発明の海島繊維を製造するのに好適なノズルを図８、図９を例にとって説明する。導入口４から胴体５に導入されたマルチフィラメントは、注入口６から注入されたコーティング原液に浸漬される。その後、図８において９、図９において１３で示される導出口からマルチフィラメント内外にコーティング原液を付着されたコーティング繊維が導出される。その後、コーティング繊維に付着したコーティング原液を固化する工程を経て、本発明の海島繊維を得ることができる。
【００３８】
ノズルにおいて導出口の径が重要であり、導出口の径の下限は得られる海島繊維の径Ｄに対して７０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、１００％以上であることがさらに好ましい。マルチフィラメント内に原液を浸入させるには、マルチフィラメントを潰さずにフィラメントの間隙を維持することが重要であり、７０％以上であることでその間隙を維持して原液をマルチフィラメント内に浸入させることが容易となる。一方、上限としては２００％以下であることが好ましく、１８０％以下であることがより好ましく、１６０％以下であることがさらに好ましい。２００％以下であることでマルチフィラメント内に原液を侵入させ、また、マルチフィラメント周囲に付着した過剰な原液の液切りを行うことができる。
【００３９】
また、マルチフィラメント内に浸入する原液の量を増やすために、図９に示すように導出口に向かって徐々に細くなるテーパー状の構造である導出管７を備えているとより好ましい。流体力学における流体潤滑の原理によれば、２ つの面の間に潤滑物質を流し、しかも上記の２つの面の間隔が潤滑物質の流れ方向に沿って狭くなっている場合、流れている潤滑物質にはその流れと直交する方向に潤滑膜圧力が発生し、潤滑物質が幅方向に拡げられる。これを絞り膜圧作用（スクイーズ作用）というが、本発明においてもこれを利用する。すなわちテーパー状の導出管部の内表面とマルチフィラメント の外表面とが上述の２つの面に相当し、また用いる原液が潤滑物質に相当する。導出管部の内表面とマルチフィラメントの外表面で形成される隙間を流れる原液には、この隙間を通過するときにその流れ方向と直交する方向に押圧力が発生する。したがってマルチフィラメントと原液とを一緒にテーパー部を通過させるときに、原液が絞り押圧作用を受けてがマルチフィラメント内に原液が入り込む。この際、導出管が弾性部材で構成されていると導出口付近では、過大な外力(押圧)が働き、弾性部材で構成されている導出管部が変形して外力との平衡が保たれる。つまりの外径変動が起こっても可逆的に変形して均一な押圧が生じる。中空糸膜にこのノズルコーティングを行った場合には、外周部から均一な押圧がかかることからコーティング厚みが均一になるという効果が得られるが、マルチフィラメントにノズルコーティングを行うと外周部からの均一な押圧でマルチフィラメント内部に原液が入り込み、海島繊維が得られることになる。さらに導出管部が拡張することで糸詰まりも緩和され、連続コーティングにおける糸詰まりも防ぐことができる。
【００４０】
また、導出管と導出口の間に径調整部８を備えるとさらに好ましい。径調整部において液切りが均一になされ、得られる海島繊維の外径Ｄが均一となる。径調整部は導出管と同様に変形可能な弾性部材で攻勢されていることが好ましい。
【００４１】
導出管から導出口までを構成する弾性部材としては、反発力を示す弾性係数の指標の一つである引っ張りによる静的せん断弾性係数が０ .５ 〜 ２ Ｍ Ｐ ａ の範囲内で、かつ、破断時の伸びが１ ５ ０ 〜 ４ ０ ０ ％ の範囲内にあるものが好ましい。具体的には熱可塑性樹脂またはゴムが好ましく、中でも、コーティング原液に使用する溶媒に対する耐溶剤性と機械的強度を兼備するイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、及びシリコーンゴムなどを用いることがより好ましい。なお、静的せん断弾性係数は、Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ６ ２ ５ ４ の５ （ 低変形引張試験） によって、２ ５ ％伸長応力σ 2 5 （ Ｍ Ｐ ａ ） を測定し、次式により静的せん断弾性係数を算出し、破断時の伸びは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１（ 加硫ゴムの引張試験方法） による値をみる。
ＧS＝１．６３９σ2 5
ここで、Ｇ S ： 静的せん断弾性係数（ Ｍ Ｐ a）である。弾性部材の弾性係数が上記範囲であることで、均一な押し圧が生じることで、均一な外径を有する海島繊維が得られる。
【００４２】
また、ノズル胴体など導出管部から導出口以外の部分は、導出管部と同一部材で構成されていてもよいが、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのプラスチックスやステンレスなどの金属から、耐溶剤性や機械的強度などを考慮して選ぶことができる。
【００４３】
繊維本発明の海島繊維の製造する場合、原材料に用いられる芯繊維はマルチフィラメントである必要があり、そのフィラメント数は１２以上であることが好ましく、３６以上であることがより好ましい。フィラメント数が１２以上であることでノズルに芯繊維とコーティング原液を通過させたときにマルチフィラメント内部に原液を浸漬させた状態で保つことが容易となることから、海成分の割合が高い繊維を容易に製造することができる。また、芯繊維におけるフィラメント１本の繊維径ｄは１μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。繊維径ｄが１μｍ以上であることでコーティング時に糸切れすることがなくなり、生産効率が上昇するとともに、製造後の繊維の強度も高くなる。また、芯繊維径ｄの上限は５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。繊維径ｄの上限が５０μｍ以下であることでノズルを通過させるのが容易となって生産効率が上昇するとともに製造後の繊維の樹脂と芯繊維の剥離が抑制される。
【００４４】
（２−３）コーティングされた原液を固化する工程
ノズルを通過させたコーティング繊維に対し、コーティングされた原液を固化させて繊維を得る。固化させる方法としては、溶媒を除去して固形分の濃度を高めることで固化する方法、溶媒に溶解している固形分を溶媒から相分離させて固化する方法などが挙げられる。
溶媒を除去する方法としては、溶媒を加熱して蒸発させ、乾燥除去する方法が挙がられる。加熱する方法は特に限定されるものではないが、シーズヒーター、ラジエントヒーター、赤外線ヒーター、熱風などを用いることができる。この工程において、乾燥温度としては溶媒が水の場合は１００℃以上であることが好ましく、より好ましくは１１０℃以上であり、温度が高ければ乾燥工程の時間を短縮できて生産効率を上げることができる。一方で、温度が高すぎると水蒸気が発泡してボイドとなり、体積が増えることによって結果的に体積辺りのイオン交換容量が減少することになるため加熱温度は１５０℃以下であることが好ましく、１３０℃以下であることがより好ましい。また、温度を蒸気範囲に保つことに加え、熱風循環を行うと乾燥効率をさらに上げることができるので好ましい。加熱時間としては、適宜調整することが好ましいが、１分以上が好ましく、３分以上がより好ましい。また、加熱時間は１０分以下であることが好ましく、より好ましくは６分以下である。加熱時間が１０分以下であることで、本工程にかかるコストを低く抑えることができる。
【００４５】
特に、海成分を多孔質体とするには、相分離による固化が好ましい。相分離を利用して固化させる場合には、利用できる相分離は非溶媒誘起相分離法、熱誘起相分離法など、公知の方法が適用される。非溶媒誘起相分離の場合、コーティング後に非溶媒に浸漬することで相分離を行う。非溶媒としては、多くのポリマーは水が非溶媒となるため一般的に水を使用することが多い。また非溶媒と良溶媒を混合することで相分離挙動を変化させ、コーティング層の多孔構造を制御することができる。また温度もコーティング原液の相分離に影響して、構造が変化するため一定範囲内に保つ必要がある。熱誘起相分離法には、高分子の結晶化が生じる固−液相分離法、溶媒の結晶化が生じる液−固相分離法、液−液状態で相が分離する液−液相分離法が知られている。
【００４６】
３．浄水フィルタ
本発明において浄水フィルタとは、海島繊維を筒状の有孔芯材の外周に巻回したものである。有孔芯材としては、多孔質の合成樹脂製のものが好適であるが、緻密質の合成樹脂の筒体に穿孔したものであってもよい。合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンや、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどのフッ素樹脂が好適であるが、これに限定されない。有孔芯材の外周に繊維状吸着剤の織編物を巻回し、積層させることで浄水フィルタが得られる。
【００４７】
有孔芯材の直径（外径）は５ｍｍ〜５０ｍｍ特に２０ｍｍ〜４０ｍｍが好適である。有孔芯材の長さは特には限定されないが、通常は８０ｍｍ〜５００ｍｍのものが汎用性が高い。有孔芯材に巻き付けた海島繊維が巻かれている層の厚さは、濾過性能を確保すると共に濾過圧損を抑制するために、５ｍｍ〜５０ｍｍ特に１０ｍｍ〜４０ｍｍ程度が好適である。巻き付けた繊維状吸着剤の末端を溶着、接着などにより、織編物巻回体の外周面に対して固定するのが好ましい。巻き付けた端面については円板形のプレートなどにより封じるのが好ましい。
【００４８】
浄水フィルタの空隙率は１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましく、３０％以上であることがさらに好ましい。また、７０％以下であることが好ましく、６０％以下であることがより好ましく、５０％以下であることがさらに好ましい。３０％以上であることで、通水抵抗が低く透過水の流量が高くなるとともに、濁質などによる目詰まりがしにくく通水の経時による通水抵抗が大きくなりにくい。７０％以下であることで、液体濾過用フィルタにし原水を通水した際に原水がショートパスすることなく原水中の除去対象成分を好適に除去することができ、かつ、破過するまでの十分な量の透過液を得ることができる。
【００４９】
このように構成された浄水フィルタに対しては、例えば、被処理液を有孔芯材の内側から透過させ、織編物巻回体の外周面から透過液を取り出す。通常の場合、フィルタを円筒形のケーシング内に該ケーシングと同軸状に配置する。そして、有孔芯材の内側からフィルタの外周面の方向に被処理液を透過させ、透過液を、該ケーシングの一端面側の取出口からケーシング外へ流出させる。このとき、フィルタを構成する繊維に吸着効果を有するものであれば、特定の物質が吸着除去される。そのため、被処理液としてはホウ素、ヒ素、リン、フッ素などの有害物質が含まれた溶液を用い、これら有害物質の除去に用いるのが好的である。
【００５０】
４．水処理方法
前記浄水フィルタを用いた水処理方法について記載する。
【００５１】
水処理方法は、原水を膜エレメントに透過させる工程と、膜エレメントの透過水を浄水フィルタに透過させることで、ホウ素、ヒ素、リンおよびフッ素からなる群から選択される少なくとも一種の有害物質を除去する工程とを有する。膜エレメントの種類は限定されないが、逆浸透膜もしくはUF膜であると好適である。たとえば海水中のホウ素は、逆浸透膜エレメントで除去される成分であるが、逆浸透でもホウ素濃度を飲料水に適した値にまで低下させることは容易ではない。ホウ素を除去するために、逆浸透膜を緻密にすることでホウ素除去性能を向上させることも考えられる。しかし、逆浸透膜を緻密化すると透水性能が低下するので、緻密でない逆浸透膜を用いる場合と同等量の透過水を得るには、設備が大型化すると共に処理コストが増大する。これに対して、本願発明の浄水フィルタを用いることで、逆浸透膜を緻密化しなくても（つまり透水性能を低下させることなく）、最終的に得られる水のホウ素濃度を低減することができる。ここではホウ素を例に挙げたが、ヒ素、リンおよびフッ素についても同様である。
【００５２】
なお、「原水」とは、処理対象の水を指し、例えば海水、かん水、地下水、排水等を包含する文言であり、具体的な態様に限定されるものではない。
【００５３】
また、原水を逆浸透膜エレメントに透過する前に、プレフィルタに透過させてもよい。プレフィルタは主に原水中の微粒子などを除去し、逆浸透膜への負荷を低減する。
【実施例】
【００５４】
以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【００５５】
＜コーティング原液の溶液粘度＞
コーティング原液の溶液粘度は、溶液を５０℃に保温して回転式Ｂ型粘度計（型式：ＰＶ-II＋Ｐｒｏ，米国ブルックフィールド社製）で測定した。使用するローターや回転数は、測定対象の溶液粘度により適宜選択した。
【００５６】
＜海島繊維の径Ｄ＞
海島繊維の断面を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、日本電子製ＪＸＡ−８５３０Ｆ）で２０，０００倍で観察し、その断面画像における長径を測定した。同様の操作を２０本の繊維で実施し、その平均値を海島繊維の径Ｄとした。
【００５７】
＜断面中心部における島成分の割合＞
上記走査型電子顕微鏡で得られた断面画像において、その断面を外包するように円を画いたとき、その円の中心から直径２/３Ｄの円内において島成分の割合（％）を、（島成分の面積）／（円の面積）×１００で算出した。
【００５８】
＜耐擦過性試験＞
モジュール容器（内径１０ｃｍ、長さ１００ｃｍ）に充填率４０％になるように本発明の繊維を詰め込んだ。次にこのモジュール容器内に５０００ｐｐｍのカオリン水溶液で満たし、容器下部より１００Ｌ／分の空気を連続的に１０日間供給してエアスクラビングを行った。その結果より、エアスクラビング前後の質量の変化率（％）を１００−（エアスクラビング後の質量−芯繊維の質量）／（エアスクラビング前の質量−芯繊維の質量）×１００で算出した。
【００５９】
（実施例１）
エチレン共重合比率３２モル％のエチレン−ビニルアルコール共重合体（日本合成化学株式会社製、ソアノールＥタイプ）８質量％と１，３−プロパンジオール６０質量％を１５０℃で攪拌して溶解し、つづけて粒径４．５μｍの水酸化セリウム３２質量％を混合することで原液を得た。このコーティング原液の粘度は４５Ｐａ・Ｓであった。次いで、内径３．２ｍｍからテーパー状になっており、導出口が０．４ｍｍであるシリコーンゴム製からなる導出管を備えたコーティングノズルに繊維径d２０μｍ、３６フィラメント、異形度１．８の三角断面のＰＥＴからなるマルチフィラメントを通過させると同時にコーティング原液を注入してマルチフィラメントにコーティングした。続いて、温度が２５℃の水中へコーティング繊維を導き、非溶媒誘起相分離でコーティング原液を固化させる工程、水洗による脱溶媒工程を経て神津製作所製ワインダーで１０ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取ることで本発明の繊維を得た。得られた繊維は直径Ｄが０．４ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は４５％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は０．２％であった。
【００６０】
（実施例２）
コーティングノズルが内径３．２ｍｍから導出口が０．８ｍｍのテーパー状になっている導出管を備えている他は実施例１と同様にして本発明の繊維を得た。得られた海島繊維は直径Ｄが０．４４ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は３２％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は０．６％であった。
【００６１】
（実施例３）
コーティングノズルが内径３．２ｍｍからテーパー状になっており、導出口が１ｍｍである導出管を備える他は実施例１と同様にして本発明の繊維を得た。得られた繊維は直径Ｄが０．５２ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は１８％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は１．１％であった。
【００６２】
（実施例４）
コーティングノズルが導出口０．３ｍｍの単純孔になっている他は実施例１と同様にして本発明の繊維を得た。得られた繊維は直径Ｄが０．３８ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は４８％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は０．２％であった。
【００６３】
（比較例１）
コーティングノズルが内径３．２ｍｍからテーパー状になっており、導出口が１．５ｍｍの導出管を備えている他は実施例１と同様にして本発明の繊維を得た。得られた繊維は直径Ｄが０．６３ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は８％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は１２．２％であった。
【００６４】
（比較例２）
コーティングノズルが導出口１ｍｍの単純孔になっている他は実施例１と同様にして本発明の繊維を得た。得られた繊維は直径Ｄが０．４８ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は９％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は９．３％であった。
【００６５】
（比較例３）
コーティングノズルが導出口０．２ｍｍの単純孔になっている他は実施例１と同様にして本発明の繊維を得た。得られた繊維は直径Ｄが０．３４ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は６７％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は２２％であった。また、製造中に糸切れが多発した。
【００６６】
（実施例５）
フッ化ビニリデンホモポリマー(アルケマ社製、Ｋｙｎａｒ７６０)１５質量％、セルロースアセテート（イーストマンケミカル社製、ＣＡ−４３５−７５Ｓ）３質量％とＮ−メチル−２−ピロリドン８２質量％を１２０℃で攪拌して溶解し、つづけて粒径４．５μｍの水酸化セリウム（第一稀元素化学製）１３質量％を混合することでコーティング原液を得た。このコーティング原液の粘度は６４Ｐａ・Ｓであった。次いで、内径３．２ｍｍからテーパー状になっており、導出口が０．４ｍｍであるシリコーンゴム製の導出管を備えているコーティングノズルに繊維径d１５μｍ、３６フィラメント、異形度１．０の丸型断面のナイロン６からなるマルチフィラメントを通過させると同時にコーティング原液を注入してマルチフィラメントにコーティングした。続いて、温度が２５℃の水中へコーティング繊維を導き、非溶媒有機相分離でコーティング溶液を固化させる工程、水洗による脱溶媒工程を経て神津製作所のワインダーで１０ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取ることで本発明の繊維を得た。得られた繊維の断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は４５％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は０．４％であった。
【００６７】
（比較例４）
繊維径d３０μｍ、３６フィラメント、異形度１．８の三角断面のナイロン６からなるマルチフィラメントを平織り機で経糸および緯糸のメッシュ数が４０（個／ｉｎｃｈ）で繊維からなる織物を作製した。次いで、得られた織物を実施例1と同様のコーティング原液に浸漬した後、マングルで液切りし、水に浸漬した。得られた繊維は直径Ｄが０．２６ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は８４％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は１３％であった。
【００６８】
（比較例５）
比較例４において、コーティング原液への浸漬、マングルでの液切り、水浸漬の工程を３回繰り返した。得られた繊維は直径Ｄが０．４２ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は８１％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は３５％であった。
【００６９】
（比較例６）
繊維径d３００μｍの円形断面でＰＥＴからなるモノフィラメントを用いた以外は比較例４と同様にして繊維を得た。得られた繊維は直径Ｄが０．３４ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は８８％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は５４％であった。
【００７０】
（比較例７）
繊維径d１００μｍの円形断面でＰＥＴからなるモノフィラメントを用いた以外は比較例４と同様にして繊維を得た。得られた繊維を３６本束にして評価した。繊維は直径（束径）Ｄが０．５２ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は５９％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は６３％であった。
【００７１】
（実施例６）
フッ化ビニリデンホモポリマー(アルケマ社製、Ｋｙｎａｒ７６０)１３質量と、セルロースアセテート（イーストマンケミカル社製、ＣＡ−４３５−７５Ｓ）２質量％、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７０質量％％を１２０℃で攪拌して溶解し、つづけて粒径４．５μｍの水酸化セリウム１５質量％を混合することで得た。このコーティング原液の粘度は９４Ｐａ・Ｓであった。該原液を用いて実施例５と同様にして本発明の繊維を得た。得られた海島繊維は直径Ｄが０．４３ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は４１％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は１．３％であった。
【００７２】
（実施例７）
コーティング原液をＰＶＡ（ケン化度９８％、分子量１７００）１０質量部、含水酸化セリウム（平均粒径４．５μｍ）１０質量部、ジイソプロポキシ・ビス（トリエタノ−ルアミネ−ト）チタン（マツモトファインケミカル株式会社製、８０ｗｔ％イソプロパノール溶液）２質量部を水７８質量部で溶解して得た。  次いで、内径３．２ｍｍからテーパー状になっており、導出口が０．４ｍｍであるシリコーンゴム製コーティングノズルに繊維径d３０μｍ、３６フィラメント、異形度１．８の三角断面のＰＥＴからなるマルチフィラメントを通過させると同時にコーティング原液を注入してマルチフィラメントにコーティングした。つづけて、このコーティング繊維を熱風乾燥炉に通過させ、１１０℃で１分、１３０℃で０．５分乾燥し、神津製作所製ワインダーで４ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取った。次いで、巻き取った状態で１８０℃２０分で熱処理を行うことで本発明の繊維を得た。得られた繊維は直径Ｄが０．３８ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は３７％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は０．５％であった。
【００７３】
（実施例８）
アクリル酸（株式会社日本触媒製）１４質量％、ヒドロキシエチルメタクリレート（株式会社日本触媒製）１質量％を蒸留水８５質量％に溶解し、開始剤として過硫酸アンモニウム（関東化学株式会社製）を添加して５３℃で４時間攪拌して重合することで原液を得た。この原液は脱泡した後、６０℃で保温した。次いで、内径３．２ｍｍからテーパー状になっており、導出口が０．６ｍｍであるシリコーンゴム製からなる導出管を備えたコーティングノズルに繊維径d２０μｍ、１２フィラメント、異形度１．０の丸型断面のＰＥＴからなるマルチフィラメントを通過させると同時にコーティング原液を注入してマルチフィラメントにコーティングした。つづけて、このコーティング繊維を熱風乾燥炉に通過させ、１１０℃で１分、１３０℃で０．５分乾燥し、神津製作所製ワインダーで４ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取った。次いで、巻き取った状態で２００℃１０分で熱処理を行うことで本発明の繊維を得た。得られた繊維は直径Ｄが０．６８ｍｍ、断面において直径２/３Ｄの円内における島成分の面積割合は１７％であり、エアスクラビング前後の質量の変化率は０．２％であった。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の海島繊維は、機能性を有する海成分を有する繊維が得られ、特に、吸着性を有する化合物を海成分にすることで水中の有害物質の除去に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００７５】
１：海成分
２：島成分
３：芯繊維
４：コーティングノズルのマルチフィラメント導入口
５：コーティングノズルの胴体
６：コーティングノズルの原液注入口
７：コーティングノズルの導出管
８：コーティングノズルの径調整部
９：コーティングノズルの導出口
１０：コーティングされた繊維
１１：コーティング原液注入用チューブ
１２：送液ポンプ
１３：コーティングノズル導出口。胴体に孔が空いている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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