(57)【要約】【課題】均一性の高い極細繊維を製造することを目的し、海島断面における海成分を溶解除去する方式において、島径がナノオーダーで、かつ島比率の高いすなわち溶解除去される海成分が少ない断面繊維を形成することが可能な海島複合繊維、さらに繊維密度の小さい低密度極細繊維を得ること。【解決手段】島数が極めて多い海島複合繊維未延伸糸条を第１引き取りローラーとこれより周速の早い第２引き取りローラーに供給し、第１引き取りローラーと第２引き取りローラーとの間にある該糸条に赤外線光束を照射して加熱し、流動延伸させるか、あるいは、流動延伸後の延伸糸条にさらに延伸もしくは熱処理を施し、海島複合繊維を製造し、次いで海成分を除去して、低密度の極細繊維を得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
島数が極めて多い海島複合繊維未延伸糸条を流動延伸させるか、あるいは、流動延伸後の延伸糸条にさらに延伸もしくは熱処理を施すことを特徴とする海島複合繊維の製造方法。
【請求項２】
島数が極めて多い海島複合繊維未延伸糸条を第１引き取りローラーとこれより周速の早い第２引き取りローラーに供給し、第１引き取りローラーと第２引き取りローラーとの間にある該糸条に赤外線光束を照射して加熱し、流動延伸させるか、あるいは、流動延伸後の延伸糸条にさらに延伸もしくは熱処理を施す請求項１記載の海島複合繊維の製造方法。
【請求項３】
海成分と島成分との重量比が４０：６０〜５：９５である請求項１または２記載の海島複合繊維の製造方法。
【請求項４】
得られる海島複合繊維の島成分が直径１０〜１，０００ｎｍである請求項１〜３いずれかに記載の海島複合繊維の製造方法。
【請求項５】
得られる海島複合繊維の、強度×〔1＋伸度（％）／１００〕で表される破断時に作用する真応力が５００Ｎ／ｔｅｘを超える請求項１〜４いずれかに記載の海島複合繊維の製造方法。
【請求項６】
赤外線光束が炭酸ガスレーザー光である請求項２〜５いずれかに記載の海島複合繊維の製造方法。
【請求項７】
第１引き取りローラーへの海島複合繊維未延伸糸条の供給速度が０．００１〜１００ｍ／秒であり、かつ第１ローラーと第２ローラーとの間での延伸倍率が１０〜１０，０００倍である請求項２〜６いずれかに記載の海島複合繊維の製造方法。
【請求項８】
流動延伸時の糸条温度が島成分を構成するポリマーの融点以下である請求項１〜７いずれかに記載の海島複合繊維の製造方法。
【請求項９】
流動延伸を複数回繰り返す請求項１〜８いずれかに記載の海島複合繊維の製造方法。
【請求項１０】
海島複合繊維未延伸糸条が、紡糸口金より溶融紡糸した糸条を冷却して固化され、一旦巻き取ることなく第１ローラーに供給されたものである請求項２〜９いずれかに記載の海島複合繊維の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０いずれかに記載の海島複合繊維の製造方法によって得られた海島複合繊維。
【請求項１２】
請求項１〜１０いずれかの海島複合繊維の製造方法により得られた海島複合繊維の海成分を除去することを特徴とする低密度極細繊維の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２の製造方法によって得られる、低密度極細繊維。
【請求項１４】
繊維直径が１０〜１，０００ｎｍである請求項１３記載の低密度極細繊維。
【請求項１５】
繊維直径が１０〜１，０００ｎｍ、かつ繊維密度が１．1  ｇ／ｃｍ3以下である請求項１４記載の低密度極細繊維。
【請求項１６】
繊維直径が１０〜３００ｎｍ、かつ繊維密度が０．6  ｇ／ｃｍ3以下である請求項１５記載の低密度極細繊維。
【請求項１７】
海成分としてナイロン、島成分としてポリエステルを用い、海成分を溶解するための溶媒として蟻酸を用いて得られる請求項１３〜１６いずれかに記載の低密度極細ポリエステル繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、島数が極めて多くかつ極細な海島複合繊維であって、海成分が少ないことを特徴とする海島複合繊維の製造方法に関するものであり、また、該海成分を溶解除去した際の島成分の均一性に優れる極細繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融紡糸に引き続いて延伸することによって合成繊維を製造する工程において、超極細な繊維径を得るための技術として、海島複合紡糸、紡糸時のノズル径を小さくする、押出し後の総延伸倍率を増すなどの方法がある。このうち、ノズル径を小さくすると、押出圧力が大きくなり、結果として押出し状態が不安定になるため、均一な繊維が得られなくなる。これを防ぐため、原料高分子の分子量を小さくするか紡糸温度を上げることにより溶融粘度を下げることが行われるが、これらは結果として得られた繊維の分子量を小さくし、繊維の強度を落とすため、好ましくない。
【０００３】
従来、海島繊維の製法や装置は極めて多数ある。あるものは、島数を増加させることができるが、海成分に対する島成分の占める割合、すなわち島比率を増加するこができない。
すなわち、島比率を増加しようとすると、海島関係が逆転してしまい、島成分を目的としているポリマーが連続状態になってしまい海成分となってしまう欠点のあるタイプや、島数を増加させることはできても１吐出孔当たりの口金が巨大な面積を占めるものになってしまったりした。また、島の位置や数をコントロールできず、不均質なものとなってしまうなど、種々問題があった。
【０００４】
例えば、特許文献１（特公昭５８−１２３６７号公報）は、海島複合繊維の紡糸方法において、上流で海島複合流を作り、それを第１次ロート状部で集合させ該集合した流れを下流において他の海島流れをさらに下流側の第２次ロート状部で集合させ、吐出孔から紡出することを特徴とする超多島型複合繊維の紡糸方法が紹介されている。この方式により、島の数は増加するが、口金吐出孔が複雑かつ高コストで製造工程でのハンドリングが困難であるうえに、２３３本の０．００８５２デニールの極細繊維を作成するために、やはり海成分と島成分の比率は１：１であって、溶解廃棄する海ポリマーが多いという問題があった。
【０００５】
一方、特許文献２（特公昭６０−２８９２２号公報）には、スタティックミキサーで混合した複合ポリマーを島成分として用いて、海島断面を形成し、微細なポリマー短繊維の集合体からなる繊維の製造方法が提案されている。この製造方法は、ブレンドによる島相形成により、その均質性は不十分であるとともに、微細フィブリルからなる集合体繊維であるため、強度に問題があった。
【０００６】
一方で、総延伸倍率を大きくするためには、延伸工程でいかに大きな延伸倍率を達成するかが必要である。ポリエステル類（後述）の繊維における通常の延伸は、ポリマー分子を適宜延伸張力によって引きそろえながら繊維を細化するプロセスであり、必然的に総延伸倍率が増加するのに伴って分子配向が増加し、ある程度の配向度を超えると配向結晶化して延伸性がほとんどなくなるため、総延伸倍率は高々十数倍に制限される。
【０００７】
これを解決するため、強力な赤外線光束もしくは炭酸ガスレーザー光を照射することによって、超高倍率の流動延伸が可能になり、結果として極細繊維を作成できることが、特許文献３（特開２００２−１１５１１７号公報）、および特許文献４（特開２００３−１６６１１５号公報）に提案されている。これらの方法は、極細化に応用できるプロセスであるといえるが、複数ポリマー成分からなる断面繊維を均一にしかも超高倍率に延伸するために、どのようなポリマー性質が好ましいのか、またこのために適したレーザー延伸条件に関する技術の開示はない。
【０００８】
さらに、ナノオーダー（数十〜数百ｎｍ）の繊維径をもつ不織布を作成する方法として、希薄なポリマー溶液や溶融状態のポリマーを用いて、高電圧によりチャージ流体として噴射し、微細な繊維構造体を作成するエレクトロスピニング法が検討されているが（例えば、非特許文献５；G.M.H.Meers, P.H.W.Vercoulen, J.C.M.marijnssen and B.Scarlett, J.Aerosol Sci., 23(1),37(1992)）、繊維径の均一性に乏しく、また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、好ましくない。
【０００９】
【特許文献１】特公昭５８−１２３６７号公報
【特許文献２】特公昭６０−２８９２２号公報
【特許文献３】特開２００２−１１５１１７号公報
【特許文献４】特開２００３−１６６１１５号公報
【非特許文献５】G.M.H.Meers, P.H.W.Vercoulen, J.C.M.marijnssen and B.Scarlett, J.Aerosol Sci., 23(1),37(1992)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、均一性の高い極細繊維を製造することを目的し、海島断面における海成分を溶解除去する方式において、島径がナノオーダーで、かつ島比率の高いすなわち溶解除去される海成分が少ない断面繊維を形成することが可能な海島複合繊維、さらに繊維密度の小さい低密度極細繊維を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、島数が極めて多い海島複合繊維未延伸糸条を流動延伸させるか、あるいは、流動延伸後の延伸糸条にさらに延伸もしくは熱処理を施すことを特徴とする海島複合繊維の製造方法に関する。
ここで、上記海島複合繊維の製造方法の具体例としては、島数が極めて多い海島複合繊維未延伸糸条を第１引き取りローラーとこれより周速の早い第２引き取りローラーに供給し、第１引き取りローラーと第２引き取りローラーとの間にある該糸条に赤外線光束を照射して加熱し、流動延伸させるか、あるいは、流動延伸後の延伸糸条にさらに延伸もしくは熱処理を施す海島複合繊維の製造方法が挙げられる。
ここで、上記海島複合繊維未延伸糸条は、海成分と島成分との重量比が４０：６０〜５：９５であることが好ましい。
また、得られる海島複合繊維の島成分の直径は、好ましくは１０〜１，０００ｎｍである。
さらに、得られる海島複合繊維の、強度×〔1＋伸度（％）／１００〕で表される破断時に作用する真応力は、５００Ｎ／ｔｅｘを超えることが好ましい。
さらに、赤外線光束としては、炭酸ガスレーザー光が好ましい。
さらに、本発明の製造方法にあっては、第１引き取りローラーへの海島複合繊維未延伸糸条の供給速度は０．００１〜１００ｍ／秒であり、かつ第１ローラーと第２ローラーとの間での延伸倍率が１０〜１０，０００倍であることが好ましい。
さらに、上記流動延伸時の糸条温度は、島成分を構成するポリマーの融点以下であることが好ましい。
さらに、本発明の製造方法では、上記流動延伸を複数回繰り返すこともできる。
さらに、本発明の製造方法に適用される海島複合繊維未延伸糸条としては、紡糸口金より溶融紡糸した糸条を冷却して固化され、一旦巻き取ることなく第１ローラーに供給されたものが好ましい。
次に、本発明は、上記海島複合繊維の製造方法によって得られた海島複合繊維に関する。
次に、本発明は、上記海島複合繊維の製造方法により得られた海島複合繊維の海成分を除去することを特徴とする低密度極細繊維の製造方法に関する。
また、本発明は、上記低密度極細繊維の製造方法によって得られる低密度極細繊維に関する。
ここで、得られる低密度極細繊維の繊維直径（島成分の直径）は、通常、１０〜１，０００nmである。
この低密度極細繊維としては、通常、繊維直径が１０〜１，０００ｎｍ、かつ繊維密度が１．1  ｇ／ｃｍ3以下であり、好ましくは、繊維直径が１０〜３００ｎｍ、かつ繊維密度が０．6  ｇ／ｃｍ3以下である。
また、本発明の低密度極細繊維としては、海成分としてナイロン、島成分としてポリエステルを用い、海成分を溶解するための溶媒として蟻酸を用いて得られる低密度極細ポリエステル繊維が挙げられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、極細でありながら、均一かつ低密度である繊維を高速かつ安価に製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明について詳細に説明する。 
本発明は、島成分の数（島数）が極めて多い超多島海島複合繊維未延伸糸条に赤外線光束を照射するなどの加熱手段を用いて流動延伸し、その後、島成分を除去することにより超極細かつ低密度の超極細な繊維を得ることを最大の特徴とするものである。
【００１４】
本発明に用いられる海島複合繊維未延伸糸条は、島数が極めて多く、その島数は多い方が極細繊維の生産性が高く、しかも海溶解後の島成分からなる極細繊維の細さが顕著であり、極細繊維特有の柔らかさ、滑らかさ、光沢感が表現できる。したがって、その島数は、海島複合繊維未延伸糸条の１断面あたり、１００島以上であることが好ましい。１００島未満の場合は、島比率が小さい場合に、極細繊維としての性質が不十分である。さらに好ましくは、海島複合繊維未延伸糸条の１断面あたり、５００島〜１，０００島である。１，０００島を超える場合、口金製造コストや加工精度自身にも問題がある。
【００１５】
海成分と島成分との重量比は、島−島間の海成分の厚みを薄くするために、海成分の重量比率が４０重量％〜５重量％（島成分としては、６０重量％〜９５重量％）が好ましい。これは、海成分の厚みが薄い方が、溶解自身を容易にし、海島の分離に好ましいからである。海成分比率が４０重量％を超えると、海成分の厚みが厚くなり、一方５重量％未満では、ポリマー量が少なすぎて、多数の島間に均一に分配することが困難である。海成分の比率は、さらに好ましくは、１０〜３０重量％の範囲である。
【００１６】
なお、抽出溶剤に対する、海成分の島成分に対する溶解速度の比率は、３０倍以上であることが好ましい。３０倍未満の場合は、抽出溶剤に対する溶解速度差が小さいために、繊維断面中央の海成分を溶解している間に、繊維表面の島成分の減量も進行してしまい、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、毛羽やピリング、品位に問題がある。
【００１７】
海成分ポリマーは、島成分との溶剤溶解速度差が３０倍以上であれば、いかなる繊維形成性ポリマーであってもよく、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエチレンなどいずれのポリマーでもよい。
例えば、アルカリ水溶液減量性ポリマーの場合は、ポリ乳酸、超高分子量ポリアルキレンオキサイド縮合系ポリマー、ポリエチレングルコール系共重合ポリエステル、ポリエチレングリコール系化合物および５−ナトリウムスルホン酸イソフタル酸の共重合ポリエステルが最適である。また、ナイロン６は、ギ酸溶解性があり、ポリスチレン・ポリエチレンはトルエンなど有機溶剤に非常によく溶ける。
【００１８】
一方、島成分に関しても、海成分との溶解速度差が十分あれば、いかなる繊維形成性ポリマーであってもよく、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエチレンなどいずれのポリマーでもよい。衣料製品などでは、ポリエステルの場合、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などが好ましく、ポリアミドの場合は、ナイロン６がよい。一方、極細繊維織物など、産業資材・医療素材・フィルターなどの浄化デバイスへの適応に関しては、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耐久性があり好ましい。
なお、低密度の極細繊維を得るためには、海成分にナイロン６などのポリアミド、島成分にポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、海成分の溶解にはギ酸を用いる系が好ましい。
【００１９】
本発明の海島複合繊維未延伸糸条の製造に関しては、島成分を形成するために、中空ピン群および微細孔群を用いる方法などがある。紡糸口金としては、中空ピンおよび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を合流し、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。
【００２０】
本発明の口金例を図１〜２に示すが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
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、中空ピンの代わりに微細孔方式で島を形成する方法である。
未延伸糸条の紡糸は、上記に例示した口金を用いて、紡糸速度５００〜６，０００ｍ／ｍｉｎで得られるものを用いることが可能である。海島複合繊維未延伸糸条の単糸繊度は、特に限定されるものではないが、１０〜３,０００ｄｔｅｘ（直径３０〜５００μｍ）程度が好ましい。さらに好ましくは、４０〜４００ｄｔｅｘ（直径６０〜２００μｍ）である。
繊度が小さすぎると、レーザー加熱などの流動延伸による流動状態開始期において切れやすく工程の安定化が難しいし、一方、大きすぎると目的の微細繊度繊維が得られないことと、均一な加熱が難しくなる。
【００２１】
本発明では、以上の海島複合繊維未延伸糸条を流動延伸する。流動延伸の具体例としては、第１引き取りローラーとこれより周速の早い第２引き取りローラーに供給し、第１引き取りローラーと第２引き取りローラーとの間にある該糸条に赤外線光束を照射して加熱し、流動延伸する。
【００２２】
本発明の延伸工程において、糸条供給速度（上記第１引き取りローラーへの供給速度）は、好ましくは毎秒０．００１ｍ〜１００ｍ、さらに好ましくは０．０１〜５０ｍであり、また、延伸倍率は好ましくは１０〜１０，０００倍、さらに好ましくは１５〜１，０００倍である。ここで、延伸倍率は、第２引き取りローラー周速度／第１引取りローラー周速度により定義される。糸条供給速度が０．００１ｍ／秒未満では、加わる延伸応力が小さすぎて延伸状態が不安定になり、一方、１００ｍ／秒を超えると、空気抵抗による延伸応力増加が大きくなるために流動延伸倍率が制約を受けるようになる。また、延伸倍率が１０倍未満では、流動延伸工程を加える効果が小さく、一方、１０，０００を超えると、糸条の巻き取り速度が増すため、空気抵抗による延伸応力増加が大きくなり、結果として糸切れを生じるようになる。
【００２３】
本発明では、上記第１ローラーと第２ローラーの間で流動延伸する際に、走行糸条に炭酸ガスレーザーによる赤外線光束を照射して、加熱することが好ましい。赤外線光束の光源として、好ましくは合成繊維である海島複合繊維未延伸糸条が赤外線を吸収し軟化に資する赤外線波長０．７〜１００μｍを発するもの、具体的には高温の発熱体を利用した連続スペクトル光源、アーク放電を利用したキセノンランプを含むアーク光源、レーザー発振を利用したコヒーレント光源を用いることができる。レーザーは、光線の平行性が高いために集光や平行光束の形成が容易であること、および大きな出力が得られることから本発明において適している。レーザーには、気体、固体、半導体、色素、エキシマー、自由電子を放出源としたものが使用可能であるが、気体の炭酸ガスを放出源とする発振波長９〜１２μｍのもの、Nd3+を微量加えたイットリウムアルミニウムガーネット（３Y2Ｏ3・５Ａｌ2Ｏ3）を放出源とする発振波長０．９〜１．２μｍのものが特に優れている。このうち、炭酸ガスレーザーは、ポリエステル、ナイロンなどの合成繊維材料が強い吸収を示す波長帯であるため、これらの材料からなる合成繊維の延伸において特に有効である。発振方式は連続発振が好ましいが、糸条がレーザー照射領域を通過するのに要する時間に比較して十分に高周波数であればパルス発振でも差し支えない。
【００２４】
ここで、赤外線光束の照射条件としては、好ましくは赤外線強度１０3〜１０6Ｗ／ｍ2、照射時間０．０００１〜１０秒、さらに好ましくは赤外線強度１０4〜１０5Ｗ／ｍ2、照射時間０．００１〜０．１秒である。
【００２５】
上記流動延伸時の糸条温度は、好ましくは島成分を構成するポリマーの融点以下、さらに好ましくは１６０〜２４０℃である。流動延伸時の糸条温度が島成分を構成するポリマーの融点を超えると、延伸時に島成分どうしが融着して分離性が低下するため、好ましくない。流動延伸時の糸条温度は、未延伸糸条の繊度や走行速度、赤外線光束の照射量やビーム強度プロフィール、照射方向や照射回数によって、容易に調整することができる。
【００２６】
なお、上記流動延伸は、複数回繰り返すことができる。これにより、島繊維の分離性を確保しつつ、より細い繊維を得ることができる。
【００２７】
また、本発明は、いわゆる直紡−直延、すなわち、紡糸口金より溶融紡糸した未延伸糸条を冷却して固化し、一旦巻き取ることなく第１ローラーに供給すると、生産効率よく、本発明の海島複合繊維が得られるので好ましい。
【００２８】
さらに、本発明では、以上の流動延伸後に、延伸糸条をさらに再延伸するか、熱処理を施すこともできる。
この場合の再延伸条件は、延伸倍率１．５〜１０倍、延伸温度６０〜２２０℃である。
また、熱処理条件は、熱処理温度１６０〜２５０℃、伸長率−１０〜＋２０％である。
例えば、延伸温度８０〜２００℃で、３〜７倍まで延伸することが好ましく、これを１６０〜２４０℃で３０秒〜１時間熱処理することがさらに好ましい。
【００２９】
以上のようにして得られる本発明の海島複合繊維は、島成分の直径が、通常、１０〜１，０００nm（１0-6 〜1.2×１０-2dtex）、好ましくは１０〜５００ｎｍ（１0-6 〜３×１０-3ｄｔｅｘ）、さらに好ましくは１００〜３００ｎｍ（１０-4〜１０-3ｄｔｅｘ）である。１０ｎｍ未満では、独立した繊維形状を保持するのが難しく、一方、１，０００ｎｍを超えると、極細繊維としての利用価値が乏しくなる。
上記島成分の直径は、紡糸時の島数、海島分率、吐出速度および直径、巻き取り速度、延伸・熱処理時の総延伸倍率、抽出時の処理時間、処理温度により調整することができる。
【００３０】
また、本発明の海島複合繊維は、強度×〔1＋伸度（％）／１００〕で表される破断時に作用する真応力が、好ましくは５００Ｎ／ｔｅｘを超え、さらに好ましくは５５０〜１２００Ｎ／ｔｅｘである。５００Ｎ／ｔｅｘ以下では、通常の布帛用途に使用する際に強度もしくは伸度が不足するために加工性が制限され、また使用可能な用途も制限されるため、好ましくない。本発明の流動延伸を用いることによって、必要充分な強伸度を保ったまま、超極細な島成分を含む海島複合繊維を作成することが可能になった。本発明の海島複合繊維における真応力は、紡糸時の島数、海島分率、吐出速度および直径、巻き取り速度、総流動延伸倍率、延伸応力，レーザー照射条件によって制御できる延伸時の糸条温度プロフィール、延伸熱処理時の総延伸倍率、抽出時の処理時間、処理温度により、調整することができる。
【００３１】
かくして得られる海島複合繊維は、海成分の抽出溶剤を用いて、常法に従い、海成分を該抽出溶剤で溶解除去する。
例えば、島成分にポリエチレンテレフタレート、海成分にナイロン６を具体例にとると、抽出溶剤としては、ナイロン６の溶剤であるフェノール、ｍ−クレゾールなどのフェノール類、濃ギ酸などが挙げられる。また、島成分にポリエチレンテレフタレート、海成分にポリスチレンを用いた具体例では、抽出溶剤としては、トルエン、メチルエチルエーテルなどが挙げられる。また、海成分の易アルカリ減量ポリエステルを用いた場合は、１〜１０％アルカリ水溶液を用いる。
そのほか、抽出条件としては、抽出温度が室温〜沸点もしくは引火点以下（どちらか低い方）℃、抽出時間は、温度により任意である。
濃ギ酸を用いた場合の処理温度としてさらに好ましくは，２０〜８０℃であり，処理時間として好ましくは２０℃で２〜４８時間、８０℃で３０秒〜３０分である。
【００３２】
かくして得られる低密度極細繊維は、繊維密度が好ましくは１．１ｇ／ｃｍ3以下の場合、繊維直径（島成分の直径）が好ましくは１００〜１，０００nm、、さらに好ましくは１００〜１，０００nm（１0-4 〜1.2×１０-2ｄｔｅｘ）、特に好ましくは２００〜５００nm（４×１0-4 〜３×１０-3ｄｔｅｘ）である。
また、本発明の低密度極細繊維は、好ましくは繊維密度が０．６ｇ／ｃｍ3以下である場合、繊維直径は好ましくは１０〜３００ｎｍ（１0-6 ×１０-3ｄｔｅｘ）、さらに好ましくは５０〜３００ｎｍ（２．５×１0-5 ×１０-3ｄｔｅｘ）である。
本発明の低密度極細繊維における繊維密度は、さらに好ましくは０．３〜０．６ｇ／ｃｍ3である。
本発明の低密度極細繊維における密度と繊維直径は、海成分と島成分の種類と組成、紡糸時の島数、海島分率、吐出速度および直径、巻き取り速度、総流動延伸倍率、延伸応力、レーザー照射条件によって制御できる延伸時の糸条温度プロフィール、延伸熱処理時の総延伸倍率、熱処理温度および時間，抽出に用いる溶媒の種類および組成，抽出時の処理時間、処理温度により、調整することができる。
【００３３】
以下に、本発明の海島複合繊維の製造方法について、図面を用いてさらに具体的に説明する。
図３は、本発明の極細繊維用の海島複合繊維を製造するために好適な延伸工程の一形態を示す。第１引き取りローラー２から一定の供給速度ｖで未延伸糸条１を供給し、レーザーを含む赤外線照射手段４を用いて赤外線光束を糸条１に照射することにより糸条１を加熱して軟化させ、供給速度ｖよりも早い速度Ｖで第２引き取りローラー３に糸条１を巻き取ることで延伸する。
【００３４】
また、図４は、本発明の延伸工程における赤外線照射手段の一例を示す。同図ではレンズ７により赤外線を焦点８に集光しているが、集光手段には反射鏡または光ファイバーなどの導波路を用いてもよい。糸条自体の直径および糸条のぶれ範囲９を考慮し、糸条１の位置は焦点８から離してある。また、糸条１の位置は焦点８の後方だが、前方であってもかまわない。遮光板１０は糸条に吸収されなかった赤外線を吸収するために設けてあり、空冷もしくは水冷されている。遮光板の材料としては、煉瓦などの耐熱素材、もしくは表面を粗面化し、耐熱塗料を塗布した金属などが適している。
【００３５】
本発明の流動延伸工程は、紡糸口金より溶融紡糸した糸条を一旦冷却して固化する工程に引き続いていてもよい。図５は、本発明の低分子配向繊維の製造工程の他の形態を示す。
海島複合繊維の原材料である溶融高分子を溶融紡糸ノズル５から押出し、一旦、ガラス転移温度以下まで冷却して固化させた糸条１の引き取り速度を、回転するゴデッドローラー（第１引き取りローラー）２で決定し、速度ｖで引き取り送り出し、赤外線照射手段４で糸条１を軟化させ、供給速度ｖよりも速い速度Ｖで第２引き取りローラー３に糸条１を巻き取り延伸することもできる。
【００３６】
本発明において、糸条の好ましくは走行方向０．１〜１００mmの区間にわたり赤外線光束を照射して糸条４を急速に加熱し、糸条温度を好ましくは２０〜３００K上昇させて軟化させ、延伸する。繊維温度の上昇が２０Ｋ未満では延伸点位置が安定しにくく、一方３００Ｋを超えると熱分解が進行するため好ましくない。また、本発明においては、延伸時の糸条温度は島成分高分子の融点を超えないことが好適である。赤外線照射により瞬間的かつ均一に加熱された糸条を高倍率に延伸することにより、極細繊維を高速に生産することができる。
【００３７】
本発明においては、流動延伸後の糸条を一旦巻き取って、あるいは引続きネック延伸工程に用い、また熱処理を施して、配向結晶化の高い繊維構造を有する極細繊維を作成することもできる。延伸温度は、糸温度が海および島ポリマーのいずれか高いほうのガラス転移温度になるように設定するが好ましく、予熱には、ローラーおよびスリットヒーターを用いることができる。また、延伸速度は、数十ｍから数百ｍの範囲を任意に設定できる。さらに、熱処理温度は、１００℃〜２００℃の範囲で、ローラー・スリットヒーターを用いることができる。摩擦の影響により、延伸時に破断が発生する際には、非接触式のスリットヒーターを用いるほうが好ましい。
【実施例】
【００３８】
以下に本発明の実施例を示す。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
実施例１〜３、比較例１、実施例４〜６、比較例２
延伸実験に用いた未延伸繊維糸条の紡糸にはいずれも図１の装置を使用した。島数が繊維横断面あたり４００で、ＩＶ＝０．６４で酸化チタンが０．３重量％入っているポリエチレンテレフタレートと、ＩＶ＝１．７のナイロン６ポリマーをそれぞれ島・海に用いて、島：海重量比率が７５：２５で紡糸速度１，０００ｍ／ｍｉｎで未延伸糸条を得た。この未延伸糸条のフィラメント数は１２、単糸繊度（直径）は、６９ｄｔｅｘ（８１μｍ）であり、実施例１〜３、比較例1に用いた。
また、繊維横断面あたり島数１，０００で、ＩＶ＝０．６４で酸化チタンが０．３重量％入っているポリエチレンテレフタレートと５−ナトリウムスルホイソフタル酸を６ｍｏｌ％、分子量６，０００のポリエチレングルコールを３％共重合したポリエチレンテレフタレートをそれぞれ島・海成分に用いて、島：海重量比率が７５：２５で紡糸速度１，０００ｎ／ｍｉｎで未延伸糸条を得た。この未延伸糸条のフィラメント数は１０、単糸繊度（直径）は５９ｄｔｅｘ（７５μｍ）で、実施例４〜６、比較例2に用いた。
レーザー延伸は、いずれも、図３の工程にて行い、第1ローラーから表に示した速度で未延伸繊維糸条を送り出し、赤外線を照射して加熱、延伸後、第２ローラーに巻き取った。
いずれも、赤外線照射は、赤外線レーザー（鬼塚硝子社製、PIN30S）を用い、走行中の糸条に直接照射した。糸条に照射される位置におけるこのレーザーのビーム直径は5ｍｍである。ここで、レーザービーム直径とは、強度が光軸の１／ｅ2になる位置の直径を意味する。レーザービームはいずれも糸条の走行方向に対して垂直な方向から照射した。
実施例４〜６では、レーザービームを1方向から1回だけ照射した。照射後のレーザービームは水冷した金属板に当てて吸収した。一方、実施例1−3では、照射後のレーザービームをミラーで反射することにより、糸条の走行方向と垂直な面内でほぼ均等に分布した9方向から合計９回照射した。この照射方法をとることにより、前者の照射方法で延伸した場合と比べて、高倍率まで安定した流動延伸が可能になった。走行する糸条の糸温度を赤外温度計にて測定することより、後者の照射方式では前者の照射方式と比較して、単位時間当たり約3倍のエネルギーを照射できることを確認してある。
実施例４と５においては、レーザー延伸工程に引続き、表面温度８０℃のローラーで予熱し、それぞれ表２に記載の延伸倍率で延伸配向させた。
実施例3で得られた繊維をギ酸に室温下1時間浸漬してナイロン成分を抽出することにより、見かけ直径３５０ｎｍの極細繊維が得られた。また、実施例３は、温水中で５倍の延伸が可能であった（推定島成分直径＝１５０ｎｍ）。さらに、この繊維をギ酸に室温下1時間浸漬してナイロン成分を抽出することにより、直径２５０ｎｍの極細繊維が得られた。
また、実施例６の繊維を４％アルカリ水溶液中に５分浸漬して易減量ＰＥＴ成分を抽出することにより、見かけ直径２００ｎｍの極細繊維が得られた。
さらに、比較例の１，２は、上記海島複合紡糸によって得られた未延伸糸条である。
【００３９】
【表１】
2005325494.tif 000002
【００４０】
【表２】
2005325494.tif 000003
【００４１】
＊）推定最高温度は、延伸条件より、エネルギー保存則を用いて算出した値である。
延伸倍率を高くするには、延伸温度は高い方が望ましい。一方で延伸温度が高すぎると、延伸時に島成分同士が融着して分離性が低下するため、好ましくない。種々の条件で検討した結果、延伸温度は島成分高分子のガラス転移温度を超え、融点を超えないことが好ましいことを見いだした。
【００４２】
一般に、合成繊維を延伸して分子を配向させると、繊維強度は増加するが伸度が減少する。この際、破断時の真強度、すなわち強度×（1＋伸度/100%）で与えられる量は分子配向・結晶化によってもあまり変化しないため、超高倍率延伸した繊維をさらに延伸・熱処理して得られる繊維の強伸度を支配するパラメータとして好適である。実施例に示された繊維では、この値がいずれも0.5N/etxを超える。この値は汎用繊維として充分使用に耐えるものであり、超極細でありながら充分な強伸度を持つ繊維が作成できた。
従って、超海島溶融紡糸により繊維化し、強力な赤外線光束を照射して流動延伸（超高倍率延伸）することにより、強伸度の低下を極力抑えつつ、超極細な繊維を作成することが示された。
【００４３】
実施例７〜８、比較例３
延伸実験に用いた未延伸繊維の紡糸にはいずれも図１の装置を使用した。島数が繊維横断面あたり５００（ただし、比較例３は４００）で、ＩＶ＝０．６４で酸化チタンが０．３重量％入っているポリエチレンテレフタレートと、ＩＶ＝１．７のナイロン６ポリマーをそれぞれ島・海に用いて、島：海重量比率が７５：２５で紡糸速度１，０００ｍ／ｍｉｎで未延伸糸条を得た。この未延伸糸条のフィラメント数は１２、単糸繊度（直径）は、６６．５  ｄｔｅｘ（８１μｍ）であり、これを実施例７〜８、比較例３に用いた。
【００４４】
実施例７では、上記の未延伸繊維を、図３の工程にて延伸した。第1ローラーから表に示した速度で未延伸糸条を送り出し、赤外線を照射して加熱、延伸後、第２ローラーに巻き取った。いずれも、赤外線照射は、赤外線レーザー（鬼塚硝子社製,PIN30S）を用い、走行中の糸条に直接照射した。糸条に照射される位置におけるこのレーザーのビーム直径は5ｍｍである。ここで、レーザービーム直径とは、強度が光軸の１／ｅ2になる位置の直径を意味する。レーザービームはいずれも糸条の走行方向に対して垂直な方向から照射した。照射後のレーザービームは水冷した金属板に当てて吸収した。照射後のレーザービームをミラーで反射することにより、糸条の走行方向と垂直な面内でほぼ均等に分布した9方向から合計９回照射した。この方法で８６倍まで流動延伸した。この繊維を160℃で1時間熱処理し、熱処理後の繊維をギ酸に室温下1時間浸漬してナイロン成分を抽出後、1時間水洗、乾燥することにより、直径３８０ｎｍ、見かけ密度１．０２ｇ／ｃｍ3の超極細繊維が得られた。通常のポリエステル繊維の密度が１．３８ｇ／ｃｍ3程度であることを考えると、この値はかなり小さいことが分かる。
【００４５】
また、実施例８では、実施例７の流動延伸繊維を、８０℃の温水中でさらに４倍延伸することが可能であった。この繊維を２００℃で1分間熱処理した後、ギ酸に室温下２４時間浸漬してナイロン成分を抽出し、２４時間水洗，乾燥することにより、直径２７０ｎｍ、見かけ密度０．５１ｇ／ｃｍ3の低密度極細繊維が得られた。驚くべきことに、この繊維の密度は、通常の方法で製造されたポリエステル繊維の密度の３７％に過ぎず、たいへんに低密度である。
一方、比較例３は、上記海島複合紡糸によって得られた未延伸糸条である。結果を表３に示す。
【００４６】
【表３】
2005325494.tif 000004
【００４７】
表３には、ナイロン成分抽出前後の繊維直径およびこれらから算出した密度を掲げてある。
繊維直径はいずれもＳＥＭ像より１０本を選んで測定し、平均した。また、密度は得られた繊維直径と繊度から算出した。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明により得られる低密度極細繊維は、繊維直径が１０〜１，０００ｎｍ、好ましくは１０〜３００ｎｍ、かつかつ繊維密度が１．1  ｇ／ｃｍ3以下、好ましくは０．6  ｇ／ｃｍ3以下であるので、例えば軽量・保温・吸湿衣料などの用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の海島複合繊維を得るための一例を示す紡糸口金構成断面図である。
【図２】本発明の海島複合繊維を得るための他の一例を示す紡糸口金構成断面図である。
【図３】本発明の海島複合繊維の製造工程の一形態を示す概略図である。
【図４】本発明の海島複合繊維の製造工程の異なる形態を示す概略図である。
【図５】本発明の海島複合繊維の製造工程のさらに異なる形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
図１〜２における符号の説明は、それぞれの図面に付記してある。
また、図３〜５における符号の説明は、以下のとおりである。
１：糸条
２：第１引取りローラー
３：第２引き取りローラー
４：赤外線照射手段
５：溶融紡糸ノズル
６：赤外線源
７：レンズ
８：焦点
９：糸条のぶれ範囲
10：遮光板
【図１】
2005325494.tif 000005
【図２】
2005325494.tif 000006
【図３】
2005325494.tif 000007
【図４】
2005325494.tif 000008
【図５】
2005325494.tif 000009