(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維に１ＭＰａ以下の張力を与えながらレーザ光を照射することによって繊維を延伸する方法であって、
上記繊維に照射されているレーザ光のパワー密度が１５Ｗ／ｃｍ２以上であり、上記繊維の延在する方向に上記レーザ光を相対移動させ、繊維を延伸倍率８００倍以上で延伸することを特徴とする方法。
【請求項２】
繊維に１ＭＰａ以下の張力を与えながらレーザ光を照射することによって繊維を延伸する方法であって、
上記繊維を鉛直方向に支持することを特徴とする方法。
【請求項３】
繊維に１ＭＰａ以下の張力を与えながらレーザ光を照射することによって繊維を延伸する方法であって、
上記繊維をゾーン延伸した後、上記レーザ光を照射することを特徴とする方法。
【請求項４】
上記繊維に上記レーザ光を複数回照射する請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
上記繊維が、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６及びポリプロピレンからなる群から選ばれた一種である請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法により得られた延伸繊維。
【請求項７】
上記繊維が熱可塑性ポリマーから構成されている請求項６に記載の延伸繊維。
【請求項８】
上記延伸繊維は、５μｍ以下の直径を有し且つ複屈折が２５×１０−３〜１２０×１０−３の範囲内にある請求項７に記載の延伸繊維。
【請求項９】
上記熱可塑性ポリマーは、ナイロン６、ポリプロピレン及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択された一種である請求項８に記載の延伸繊維。
【請求項１０】
前記延伸繊維はナイロン６繊維であって、
２μｍ以下の直径を有し且つ複屈折が４０×１０−３〜５０×１０−３の範囲内にあることを特徴とする請求項８に記載の延伸繊維。
【請求項１１】
前記延伸繊維はポリプロピレン繊維であって、
２μｍ以下の直径を有し且つ複屈折が２５×１０−３〜３５×１０−３の範囲内にあることを特徴とする請求項８に記載の延伸繊維。
【請求項１２】
結晶配向係数が０．９以上である請求項１１に記載のポリプロピレン繊維。
【請求項１３】
前記延伸繊維はポリエチレンテレフタレート繊維であって、
５μｍ以下の直径を有し且つ複屈折が７０×１０−３〜１２０×１０−３の範囲内にあることを特徴とする請求項８に記載の延伸繊維。
【請求項１４】
極細繊維を製造するための製造装置であって、
上記繊維にレーザ光を照射するためのレーザ光源と、
上記繊維を上記レーザ光に対して相対移動させるための繊維移動装置と、
上記繊維の一部を保持するとともに繊維に１ＭＰａ以下の張力を与えるための保持部とを備える製造装置。
【請求項１５】
極細繊維を製造するための製造装置であって、
上記繊維にレーザ光を照射するためのレーザ光源と、
上記繊維を上記レーザ光に対して相対移動させるための繊維移動装置とを備え、
上記繊維移動装置は、上記繊維の一端を支持する支持部を備え、該支持部を上記レーザ光に対して相対移動させることを特徴とする製造装置。
【請求項１６】
上記支持部は上記繊維を鉛直方向に支持し、上記繊維移動装置は、上記繊維を鉛直方向に移動させる請求項１５に記載の製造装置。
【請求項１７】
上記繊維移動装置が、上記支持部に連結された可動スライダと、当該可動部を移動可能にガイドするガイド部とを備えるスライダ装置である請求項１５または１６に記載の製造装置。
【請求項１８】
上記支持部は複数の繊維を同時に支持するための支持部であり、更に、当該支持部により支持された複数の繊維に上記レーザ光源からのレーザ光をそれぞれ照射させるためのシリンドリカルレンズまたはポリゴンミラーを備える請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１９】
上記繊維移動装置は、上記繊維を送り出すための繊維送出装置と、送り出された繊維を巻取るための繊維巻取装置とを含み、上記繊維送出装置から繊維を送り出す速度と、繊維巻取装置で繊維を巻取る速度とをそれぞれ制御してレーザ光に対する繊維の相対速度を制御する請求項１４または１５に記載の製造装置。
【請求項２０】
上記保持部が動滑車であり、繊維送出装置により送り出された繊維が該動滑車を介して繊維巻取装置により巻き取られる請求項１９に記載の製造装置。
【請求項２１】
上記動滑車の高さ位置を測定するためのセンサーを備え、該センサーにより測定された動滑車の高さ位置に基づいて動滑車の高さ位置が一定になるように、上記繊維巻取装置により繊維の巻取り速度を制御する請求項２０に記載の製造装置。
【請求項２２】
上記動滑車をガイドするためのガイドレールを備え、上記繊維巻取装置は、上記動滑車のガイドレール上における位置が一定になるように、繊維の巻取り速度を制御する請求項２０に記載の製造装置。
【請求項２３】
上記繊維送出装置は複数の繊維を個別に送り出し、上記繊維巻取装置は複数の繊維を巻取り、更に、上記繊維送出装置から送出された複数の繊維に上記レーザ光源からのレーザ光をそれぞれ照射させるためのシリンドリカルレンズまたはポリゴンミラーを備える請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項２４】
上記繊維の一部を保持するとともに繊維に１ＭＰａ以下の張力を与えるための保持部を備える請求項１５に記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極細繊維及び繊維の延伸方法並びに極細繊維を製造するための製造装置に関し、更に詳細には、高強度の極細繊維及びその極細の繊維を極めて簡単に作製する方法並びにそれを実現するための製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合成繊維の紡糸技術の発展により、１Ｄ（デニール）（直径約１０μｍ〜１２μｍ）以下の極細繊維を製造するための研究開発が盛んに行われている。極細繊維は、例えば、人工スエードやワイピングクロスなどに使用されており、繊維径が小さいことから、織物や衣料以外に、例えば、空気浄化や液体分離、医療などのフィルターなどにも多用されている。
【０００３】
このような極細繊維を製造する方法として、直接紡糸法や多成分紡糸法などが知られている。直接紡糸法により極細繊維を製造する場合は、粘度を低くし、冷却速度を速めるなどの方法が用いられる。しかし、直接紡糸法のみでは極細化に限界があるため、多成分紡糸法や特殊紡糸法などの方法が開発されている。多成分紡糸法は、主として二つの成分を用いて極細繊維を作製する方法であり、溶解型と剥離分割型とに分類される。溶解型では、例えば、特殊な紡糸口金を用いて製糸することにより、二つの成分のうち、一方の成分からなる領域内に他方の成分からなる微小な領域が多数独立して存在するような海島型繊維と呼ばれる繊維に紡糸し、海成分を溶解して島成分からなる極細繊維を得ている。剥離分割型では、二成分が放射状、中空環状または多層並列状に隣接した繊維を機械的刺激や薬品処理によって剥離・分離させて極細繊維を製造している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる多成分紡糸法においては、上述のいずれの方法も、紡糸口金及び紡糸技術に高い精度が要求されるために、特殊な装置が必要となり、製造コストが高く、また、二つの成分を混合または複合する必要があるため、使用する材料も限定されるという問題があった。それゆえ、極細繊維を低コストで簡易に製造する方法が望まれていた。
【０００５】
また、延伸により繊維を細くする方法も知られているが、繊維径が小さくなるにしたがって断糸しやすくなるという問題があり、延伸法による極細繊維の作製は事実上不可能とされていた。
【０００６】
本発明は、かかる要望に応えるためになされたものであり、本発明の第１の目的は、極細繊維を低コストで簡易に製造することが可能な新規な製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、延伸法による新規な極細繊維の製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の第３の目的は、高結晶化度及び高配向性を有する極細繊維を提供することにある。
【０００９】
本発明の第４の目的は、高い複屈折を有する極細繊維を低コストで製造するための製造装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従えば、繊維に１ＭＰａ以下の張力を与えながらレーザ光を照射することによって繊維を延伸する方法が提供される。
【００１１】
本発明者らは、１ＭＰａ以下の微小な張力が与えられた繊維にレーザ光を照射して加熱延伸したところ、レーザ光が照射された部分の繊維は延伸され、直径が５μｍ以下の極細繊維が得られることを見出した。得られた極細繊維の複屈折は極めて高いものであった。これは、流動による延伸のみならず、配向結晶化が生じていることを示唆しており、結晶性及び配向性の高い、高強度の繊維が得られていることを意味している。延伸前後の繊維径から下記式（１）に基づいて延伸倍率を求めると、従来の延伸による方法では延伸倍率は５〜７倍であったのに対し、本発明では１０００倍以上と極めて高い延伸倍率を得ることができた。
【００１２】
延伸倍率λ＝（ｄ０／ｄ）２・・・・・（１）
（式中、ｄ０は延伸前の原繊維の直径であり、ｄは延伸後の繊維の直径であり、延伸の前後で繊維の密度が一定としている）
【００１３】
また、延伸により得られた極細繊維の直径は均一であり、レーザアブレーションによる表面の劣化もなかった。このように本発明の製造方法では、繊維に微小な張力を与えながらレーザ光を照射して加熱し延伸するという極めて簡単な方法で、結晶性及び力学的性質に優れた極めて良質の極細繊維を得ることができる。これにより良質で安価な極細繊維を提供できる。本明細書において、繊維にレーザ光を照射して加熱し延伸する方法を「レーザ加熱延伸法」と称する。
【００１４】
本発明において、繊維に与える張力は１ＭＰａ以下であり、繊維は縒りがなくなり、ほぼ無緊張の状態である。繊維に与える張力は、繊維が直線状に延在する程度であればよく、より好ましくは０．６６ＭＰａ以下である。繊維に張力をかけるには、繊維の一端（上端）を支持して鉛直に吊り下げ、他端（下端）に錘をつけるのが好適であり、場合によっては錘をかけずに繊維の自重により張力をかけても良い。
【００１５】
本発明の製造方法を用いて極細化される繊維は、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリプロピレンなどの結晶性高分子及び非晶質高分子などの合成繊維（人造繊維）が好ましい。なお、絹などの天然繊維にも本発明を適用し得る。
【００１６】
本発明の製造方法において、繊維に照射するレーザ光には任意のレーザ光を用い得、例えば、炭酸ガスレーザのような気体レーザや、半導体レーザなどの固定レーザ、及び色素レーザなどの液体レーザを用いることができる。レーザ光はパルスでもＤＣ光（ＣＷレーザ）でもよい。レーザ波長は、遠紫外から赤外領域の種々の波長を選択し得る。レーザ光は、繊維のレーザ光照射部のレーザパワー密度が１５Ｗ／ｃｍ３以上になるように出力及び集光度を調整することが好ましく、一般にレーザパワー密度が高い程、細い繊維が得られることがわかった。
【００１７】
本発明の方法により延伸される繊維は、予め、熱延伸やゾーン延伸によって延伸された繊維であることが好ましく、特にゾーン延伸により延伸された繊維であることが好ましい。ゾーン延伸は、未延伸の繊維を、例えば、ヒータなどの加熱体を繊維に対して一定速度で移動させながら延伸する方法であり、かかる延伸により繊維を所定の細さにしてから、本発明のレーザ加熱延伸を適用することが好ましい。このようにゾーン延伸した繊維にレーザ加熱延伸を行なうことにより超極細繊維を得ることができる。かかる方法は、繊維径の比較的太い繊維を極細化する方法として好適である。ゾーン延伸法については、特許第１３４３９２４号に具体的に開示されているので、これを参照することができる。
【００１８】
また、本発明の製造方法においては、繊維にレーザ光を段階的に照射して延伸することができる。すなわち、所定の張力下の繊維にレーザ光を少なくとも１回照射して繊維を所定の細さに延伸した後、その繊維を１ＭＰａ以下の張力下でレーザ光を照射して延伸することができる。このように、繊維にレーザ光を複数回照射して繊維を延伸することにより、極細の繊維を得ることができる。
【００１９】
このようにレーザ光照射による繊維の延伸を数回に分けて行なうことにより、極細繊維が得られるのは、つぎの原理に基づくと考えられる。すなわち、レーザ光照射による繊維の延伸を数回に分けて行なう場合、最初のレーザ光照射による延伸により繊維はある程度結晶化され、繊維の結晶性が高められていると考えられる。ここで、結晶性が高い繊維（以下、高結晶性繊維という）は、結晶性が低い繊維（以下、低結晶性繊維という）に比べて融点が高くなっていると考えられる。すなわち、高結晶性繊維と低結晶性繊維とにおいて、レーザ光照射により溶融している部分の温度を比べると前者のほうが後者よりも温度が高い。したがって、高結晶性繊維の溶融部分は低結晶性繊維の溶融部分に比べて低粘度であるために、高結晶性繊維の方が延伸が一層容易となる。それゆえ、複数回レーザ光を照射することにより、一回のみレーザ光を照射した場合に比べて一層細い繊維得ることができる。なお、複数回のレーザ光を照射した繊維においては、延伸が開始した部分において繊維の膨張が確認されており、その理由についてはまだ明らかではないが、繊維が極細化することと関係があるものと思われる。一回のみレーザ光を照射して極細繊維を得た場合は、延伸開始部分において繊維の膨張は確認されなかった。
【００２０】
本発明の製造方法においては、延伸倍率を一層高めるために、レーザ光に対して繊維を相対的に移動させることが好ましい。かかる相対移動速度は、極細繊維を得るために、３００ｍｍ／ｍｉｎ〜３０００ｍｍ／ｍｉｎが好ましい。
【００２１】
本発明の第２の態様に従えば、本発明の第１の態様の方法を用いて得られた延伸繊維が提供される。かかる延伸繊維としては、例えば熱可塑性ポリマーから構成されている繊維であることが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリオキシエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン２，６ナフタレート（ＰＥＮ）などの繊維を用いることができ、特にポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン６が好適である。かかる延伸繊維は、５μｍ以下と極めて極細であっても、２５×１０−３〜１２０×１０−３の高い複屈折を有するため、強度的に優れ、加工しやすい。
【００２２】
本発明の第３の態様に従えば、ナイロン６繊維において、２μｍ以下の直径を有し且つ複屈折が４０×１０−３〜５０×１０−３の範囲内にあることを特徴とするナイロン６繊維が提供される。このような高い複屈折を有する直径２μｍ以下の超極細ナイロン６繊維は、本発明者の知る限り存在しない。かかる超極細繊維は、例えば、本発明の製造方法を用いて低コストで製造することができる。
【００２３】
本発明の第４の態様に従えば、ポリプロピレン繊維において、２μｍ以下の直径を有し且つ複屈折が２５×１０−３〜３５×１０−３の範囲内にあることを特徴とするポリプロピレン繊維が提供される。このような高い複屈折を有する直径２μｍ以下の超極細ポリプロピレン繊維もまた本発明者の知る限り存在しない。かかる超極細のポリプロピレン繊維は、例えば、本発明の製造方法を用いて低コストで製造することができる。
【００２４】
本発明の第５の態様に従えば、ポリエチレンテレフタレート繊維において、５μｍ以下の直径を有し且つ複屈折が７０×１０−３〜１２０×１０−３の範囲内にあることを特徴とするポリエチレンテレフタレート繊維が提供される。このような高い複屈折を有する直径５μｍ以下の超極細ポリエチレンテレフタレート繊維もまた本発明者の知る限り存在しない。かかる超極細ポリエチレンテレフタレート繊維は、例えば、本発明の製造方法を用いて低コストで製造することができる。
【００２５】
本発明の第３〜第５の態様の極細繊維は、いずれも従来の極細繊維よりも高い複屈折を有している。このように高い複屈折を有する極細繊維は一般に強度性に優れるため加工しやすいという利点を有する。本発明の極細繊維において複屈折が高くなっている原因は、レーザ加熱延伸により繊維を構成する高分子鎖に応力が加わって分子鎖が所定の方向に選択的に配向したことによって、結晶の配向度も非晶の配向度もともに高まっているためであると考えられる。また、後述する実施例の広角Ｘ線回折写真の観察結果からわかるように結晶に基づく回折スポットが明確に観察されることから、結晶化度もまた高くなっていると考えられる。
【００２６】
繊維の複屈折は、通常、繊維軸方向の屈折率と繊維軸に垂直な方向の屈折率との差として定義される。また、結晶性の繊維の複屈折Δｎは、一般に、次式で表すことができる。
【００２７】
Δｎ＝ＸＶｆｃΔｎｃ０＋（１−Ｘ）ｆａΔｎａ０
式中、ＸＶは体積結晶化度を示し、Δｎｃ０及びΔｎａ０はそれぞれ結晶部及び非晶部に対する固有複屈折を示し、ｆｃは結晶部の配向度（結晶配向係数ともいう）を、ｆａは非晶部の配向度をそれぞれ示す。固有複屈折は、繊維を構成する分子鎖が完全に配向したときの複屈折である。繊維の結晶部が完全に配向している場合の結晶部の配向度ｆｃは１であり、本発明のポリプロピレン繊維においては、後述の実施例の広角Ｘ線回折写真の結果からすると、結晶部の配向度が０．９以上と極めて高い値であると考えられる。
【００２８】
また、繊維を構成している高分子材料の結晶部の固有複屈折から繊維の配向性を評価することができる。すなわち、固有複屈折は上述したように分子鎖が完全に配向したときの極限の複屈折であることから、繊維の複屈折の値が、固有複屈折に近い値になるほど繊維の配向性が高くなっていると評価できる。例えば、ナイロン６繊維の場合、固有複屈折は、種々の報告例によると、最大で０．０９６程度である。一方、本発明のナイロン６繊維の複屈折は０．０４０〜０．０５０であり、本発明のナイロン６繊維は高い配向性を有していることがわかる。
【００２９】
また、ポリプロピレン繊維の固有複屈折は種々の報告例によると最大で０．０６４である。一方、本発明のポリプロピレン極細繊維の複屈折は０．０２５〜０．０３５であり、本発明の超極細ポリプロピレン繊維は従来のポリプロピレン繊維よりも高い配向性を有している。
【００３０】
また、ＰＥＴ繊維の固有複屈折は種々の報告例によると最大で０．２９０程度である。一方、本発明のＰＥＴ繊維の複屈折は０．０７０〜０．１２０であり、本発明の超極細ＰＥＴ繊維は従来よりも高い配向性を有している。
【００３１】
本発明の第６の態様に従えば、極細繊維を製造するための製造装置であって、
上記繊維にレーザ光を照射するためのレーザ光源と、
上記繊維を上記レーザ光に対して相対移動させるための繊維移動装置とを備える製造装置が提供される。
【００３２】
かかる製造装置は、本発明の第１の態様の製造方法を実現することができるので、高複屈折の極細繊維を容易に且つ低コストで製造できる。
【００３３】
本発明の製造装置において、レーザ光源には、例えば、炭酸ガスレーザやＡｒガスレーザなどの気体レーザ光源や半導体レーザなどを用いることができる。レーザ光源は、繊維軸方向に対して垂直にレーザ光が照射されるように配置されていることが好ましい。或いは、ミラーなどを設けて、レーザ光源からのレーザ光が繊維の軸方向に対して垂直に照射させるようにしてもよい。また、製造装置は、レーザ光源から出射したレーザ光を繊維に集光するためのレンズを備えていてもよい。
【００３４】
本発明の製造装置は、延伸前の原繊維の一端を支持する支持部を備えることができる。かかる支持部は、例えば、原繊維を固定して支持する場合はチャックなどを用いて構成することができ、後述する繊維送出装置から送り出された原繊維を支持する場合には滑車等を用いることができる。支持部は、例えば、原繊維が鉛直方向に延在するように原繊維を支持することができる。この場合、繊維移動装置は、かかる支持部に連結された可動部と、可動部を移動可能にガイドするガイド部を含んで構成することができる。ガイド部としては、例えば、ラックアンドピニオン、ボールねじ、タイミングベルトまたはリニアモータを用いることができる。支持部に連結された可動部を、ガイド部により例えば鉛直方向に移動させることにより、支持部で支持された原繊維を鉛直方向に移動させることができる。
【００３５】
また、本発明の製造装置は、繊維に１ＭＰａ以下の張力が与えられるように、原繊維の他端を保持するための保持部を備えることができる。かかる保持部として、例えば、チャックや固定滑車、動滑車等を用いることができる。チャックにより原繊維を保持させた場合は、原繊維に与える張力を制御するために錘などを取り付けることができる。
【００３６】
本発明の製造装置において、繊維移動装置は、レーザ加熱延伸される原繊維を送り出すための繊維送出装置と、繊維送出装置から送り出された後、レーザ加熱延伸により延伸された極細繊維を巻取るための繊維巻取装置とを含み得る。繊維送出装置から送り出された原繊維は、例えば、滑車などの支持部により支持された後、固定滑車や動滑車などの保持部を介して繊維巻取装置により巻き取られる。この場合、繊維送出装置の繊維の送り出す速度と、繊維巻取装置で繊維を巻取る速度とをそれぞれ制御することによって、レーザ光に対する繊維の相対速度を制御することができる。
【００３７】
上述のように保持部として動滑車を用いた場合、動滑車の高さ位置を測定するためのセンサーを備え得る。この場合、センサーにより測定された動滑車の高さ位置に基づいて動滑車の高さ位置が一定になるように繊維巻取装置の繊維の巻取り速度を制御することが好ましい。動滑車自体の荷重或いは動滑車に一定の荷重を与えることにより、繊維に常に一定の張力を与えることができる。また、動滑車をガイドするためのガイドレールを設け、動滑車のガイドレール上の位置が一定になるように、繊維巻取装置により繊維の巻取り速度を制御しても、繊維に一定の張力を与えることが可能となる。
【００３８】
本発明の製造装置において、支持部は複数の繊維を同時に支持するように構成することができる。この場合、支持部により支持された複数の繊維にレーザ光源からのレーザ光がそれぞれ照射されるように、シリンドリカルレンズまたはポリゴンミラーを備えることが好ましい。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従う極細繊維、製造方法及び製造装置について実施例により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４０】
【実施例１】
まず、本発明に従う製造装置について説明する。図５に、製造装置の概略構成図を示した。装置５００は、主に、連続炭酸ガスレーザ発振器５１、パワーメーター５３、シャッター５４、繊維移動装置５５及び一対の滑車５６から構成される。繊維移動装置５５は、ラックアンドピニオン方式で移動するクロスヘッド５７と、鉛直方向に延在し且つ螺旋ねじが形成された２本のガイドレール５８と、モータ（不図示）を有しており、モータでガイドレール５８を回転させることにより、クロスヘッド５７は２本のガイドレール５８上を一定の速度で摺動することができる。クロスヘッド５７には水平方向に延在した支持棒５９が設けられている。支持棒５９の先端には原繊維の一端が取り付けられ、原繊維を吊り下げることができる。原繊維の他端には、所定の重量の錘６０が取り付けられ、錘６０の重量を変更することによって繊維に与える張力（以下、印加張力という）を調整することができる。また、支持棒５９の先端から吊り下げられた原繊維は、２つの滑車５６により直線状に整列されるとともにレーザ光の所定のターゲット位置に位置付けられる。クロスヘッド５７を上昇または降下させることにより、支持棒５９の先端の取り付けられた繊維が連続炭酸ガスレーザ発振器５１からのレーザ光に対して一定の速度で相対的に移動される。
【００４１】
連続炭酸ガスレーザ発振器５１は、１０．６μｍの発振波長を有し、最大出力は１０Ｗ、ビーム径は４．３ｍｍである。パワーメーター５３は、ディテクター５２を有する。ディテクター５２は、連続炭酸ガスレーザ発振器５１から出射したレーザ光のパワーを測定するときにレーザ光の光路上に配置されてレーザ光の光強度を検出し、ディテクター５２に接続されたパワーメーター５３によってレーザ光のパワーが読み出される。
【００４２】
また、レーザ光の光路上にシャッター５４が設けられており、シャッター５４を開閉することによって原繊維へのレーザ光照射のオン・オフを制御することができる。
【００４３】
［レーザ加熱延伸］
つぎに、かかる装置５００を用いてＰＥＴ繊維をレーザ加熱延伸することにより極細繊維を製造する方法について説明する。
【００４４】
まず、原繊維としてＰＥＴ繊維を用意した。ＰＥＴ繊維は、鐘紡合成株式会社製のペレット（数平均分子量：約３万）を溶融紡糸機（不図示）を用いて２７０℃で溶融紡糸することにより作製した。作製された原繊維は、直径約１３０μｍ、複屈折０．７×１０−３、結晶化度４．５％であり、ほぼ非晶質の無配向の繊維であった。
【００４５】
次いで、かかる原繊維を図５に示した装置に装着し、クロスヘッド５７を５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で降下させながらレーザ光を原繊維の所定部分に原繊維に対して垂直に照射した。この場合、レーザ光が照射されている繊維部分のレーザのパワー密度は２１Ｗ／ｃｍ２であった。かかるレーザ光照射による加熱によって原繊維のレーザ光照射部が瞬時（ミリ秒オーダー）に延伸し、延伸と同時にレーザ光の照射を停止した。この際、繊維の下端が約１５０ｍ／ｍｉｎの速度で降下したことがわかった。原繊維のレーザ光照射部を観察すると延伸して極細化していた。
【００４６】
［直径及び複屈折の測定］
更に、原繊維への印加張力及び原繊維のレーザ光照射部におけるレーザパワー密度を種々の値に変更して同様のレーザ加熱延伸を行って種々の極細繊維を作製した。そして、各極細繊維について直径及び複屈折の測定並びにＳＥＭ観察を行った。極細繊維の直径は、顕微鏡を用いて測定し、複屈折は、ベレックコンペンセーターを装着した偏光顕微鏡を用いて測定した。
【００４７】
図１に、レーザパワー密度ＰＤがそれぞれ１１．８Ｗ／ｃｍ２、１４．２Ｗ／ｃｍ２、１５．８Ｗ／ｃｍ２及び２１．０Ｗ／ｃｍ２の場合における加えた張力に対する極細繊維の直径のグラフを示す。また、図２には、上記各レーザパワー密度ＰＤにおける印加張力に対する極細繊維の複屈折の変動を示す。
【００４８】
図１に示すように、印加張力が１．６ＭＰａ以上の場合、極細繊維の直径はレーザパワー密度にかかわらずほぼ一定の値を示している。しかしながら、印加張力が１ＭＰａ以下になると、極細繊維の直径は小さくなっており、印加張力が小さいほど、得られる極細繊維の直径も小さい。特に、印加張力σａが０．６６ＭＰａ以下で、レーザパワー密度ＰＤが１５．８Ｗ／ｃｍ２及び２１．０Ｗ／ｃｍ２と比較的高い場合、直径が５μｍ以下の極細繊維が得られた。なお、レーザパワー密度ＰＤ＝１５．８Ｗ／ｃｍ２及びＰＤ＝２１．０Ｗ／ｃｍ２の場合、張力が０．６６〜１．６ＭＰａの張力をかけたときは繊維が十分に延伸する前に切断された（図１中、破線部分）。
【００４９】
一方、極細繊維の複屈折は、図２に示すように、印加張力σａの減少及びレーザパワー密度ＰＤの増大に伴って低下している。しかし、レーザパワー密度が１５．８Ｗ／ｃｍ２及び２１．０Ｗ／ｃｍ２と比較的高い場合においては、印加張力σａが０．６６ＭＰａ以下になると極細繊維の複屈折は減少から増大に転じており、複屈折が高くなっている。すなわち、極細繊維が高い配向性を示している。図１及び図２の結果から、レーザパワー密度が１５．８Ｗ／ｃｍ２及び２１．０Ｗ／ｃｍ２と比較的高く、印加張力が０．６６ＭＰａ以下のときには、直径５μｍ以下で且つ高結晶性及び高配向性の極細繊維が得られていることがわかる。
【００５０】
また、レーザパワー密度ＰＤが２１．０Ｗ／ｃｍ２で、印加張力が０．１７ＭＰａのときに繊維は最も延伸されており、直径は４．５μｍ、複屈折は０．１１２であった。延伸前後において繊維の密度が一定であるものとして、繊維径から延伸倍率λを前述の式（１）に基づいて算出したところ１０６０倍と極めて高い値を示した。
【００５１】
また、レーザパワー密度ＰＤが２１．０Ｗ／ｃｍ２で、印加張力が０．１７ＭＰａのときに得られた極細繊維の配向を調べるために広角Ｘ線回折を行ったところ回折スポットが僅かに観察されており、図２の結果と同様に、繊維を構成している微結晶が配向していることが確認された。
【００５２】
［走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察］
図３（Ａ）に、原繊維と、σａ＝０．１７ＭＰａ、ＰＤ＝２１．０Ｗ／ｃｍ２の条件により延伸された極細繊維それぞれの３５０倍のＳＥＭ写真を示し、図３（Ｂ）に、極細繊維の１００００倍のＳＥＭ写真を示す。極細繊維の表面にはレーザアブレーションは見られず、繊維径及び繊維表面は均一であった。また、ＦＴ−ＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectrometer）測定からもアブレーションが発生していないことを確認した。
【００５３】
［移動速度依存性］
つぎに、印加張力を０．１７ＭＰａに固定し、レーザ光に対する原繊維の移動速度とレーザパワー密度を種々の値に変化させてレーザ加熱延伸を行い、レーザ光に対する原繊維の移動速度と、それにより得られる極細繊維の直径との関係を調べた。図４に、移動速度が３００ｍｍ／ｍｉｎ、６００ｍｍ／ｍｉｎ、９００ｍｍ／ｍｉｎ及び１８００ｍｍ／ｍｉｎのときのレーザパワーに対する繊維の直径の変化のグラフを示す。図４に示すように、レーザパワー密度の増大とともに、得られた繊維の直径は低減しており、レーザパワー密度が１０〜６０Ｗ／ｃｍ２の範囲内で移動速度が６００ｍｍ／ｍｉｎの場合に繊維が微細化されている。レーザパワー密度が５５．４Ｗ／ｃｍ２のときに最も細い（直径４．７２μｍ）の繊維が得られた。また、かかる極細繊維の複屈折は０．１０７であり、延伸倍率は１０５１倍であった。
【００５４】
［極細繊維の直径と複屈折の変化］
つぎに、印加張力を０．１７ＭＰａ、レーザ光に対する原繊維の移動速度を５００ｍｍ／ｍｉｎ、レーザパワー密度を２１Ｗ／ｃｍ２にしてレーザ加熱延伸を行うことにより得られた極細繊維について、図１８に示すように原繊維部分から細くなり始めた部分（以下、ネック部という）からの距離ΔＬに対する直径及び複屈折の変化の様子を調べた。図１４に、極細繊維のネック部からの距離ΔＬと、距離ΔＬの位置における直径及び複屈折を示す。
【００５５】
図１４からわかるように、得られた繊維は、ネック部からの距離ΔＬが２０ｍｍ〜８２０ｍｍの範囲において直径が５μｍ以下に極細化されている。一方、複屈折は、ネック部からの距離ΔＬが５０ｍｍ〜７５０ｍｍの範囲において７０×１０−３以上の高い値を示していることがわかる。特に、ネックに近い部分においては１５０×１０−３の極めて高い複屈折が得られている。
【００５６】
【実施例２】
この実施例では、ナイロンに本発明のレーザ加熱延伸を適用する例について説明する。
【００５７】
原繊維として東レ株式会社製の未延伸ナイロン６繊維を用いた。かかる繊維は、直径０．１８９ｍｍ、複屈折６．２５×１０−３、結晶化度は２７．６％であった。かかる原繊維を実施例１と同様に図５に示した装置に装着し、原繊維への印加張力及びレーザパワー密度を種々の値に変更して原繊維をレーザ加熱延伸した。本実施例では、図５に示した装置のクロスヘッドの移動速度、すなわち、レーザ光に対する原繊維の移動速度を３００ｍｍ／ｍｉｎとした。こうして得られた種々の極細繊維について直径及び複屈折の測定を行った。
【００５８】
図６（Ａ）及び（Ｂ）に、種々の印加張力及びレーザパワー密度でレーザ加熱延伸したときのレーザパワー密度に対する繊維の直径と複屈折をそれぞれ示す。図６（Ａ）からわかるように、印加張力σａを０．１８ＭＰａ及び０．３７ＭＰａにし、レーザパワー密度ＰＤを２５．９Ｗ／ｃｍ２以上にしてレーザ加熱延伸を行ったときに極細繊維が得られ、図６（Ｂ）に示すように、その極細繊維の複屈折は約３０×１０−３である。印加張力σａを０．１８ＭＰａにし、レーザパワー密度ＰＤを６９Ｗ／ｃｍ２にしたときに最も細い繊維が得られた。その極細繊維の直径は４．７μｍであり、複屈折は２９×１０−３であった。また、繊維径から算出した延伸倍率は１６１７倍にも達していた。図７に、かかる極細繊維のＳＥＭ写真を示す。繊維の表面にはレーザアブレーションは認められず、繊維径および繊維表面は均一であった。
【００５９】
一方、印加張力σａを１．１ＭＰａ以上に設定し、レーザパワー密度ＰＤを２５．９Ｗ／ｃｍ２以上に設定した場合は、繊維が切断されてしまい、延伸することができなかった。また、印加張力σａを１．１ＭＰａ以上に、レーザパワー密度ＰＤを２５．９Ｗ／ｃｍ２以下に設定してレーザ加熱延伸を行った場合、極細繊維を得ることができなかった。
【００６０】
本実施例に示したように、ナイロン６繊維を微小な印加張力下でレーザ加熱延伸することによりナイロン６繊維の極細化を容易に行なうことができる。
【００６１】
【変形例１】
実施例２では、ナイロン６繊維にレーザ光を１回だけ照射してナイロン６繊維をレーザ加熱延伸したが、ナイロン６繊維にレーザ光を２回に分けて照射してレーザ加熱延伸することにより更に極細繊維を得ることができる。
【００６２】
まず、図５に示した装置を用いて、ナイロン６繊維を、印加張力σａ＝３６．７ＭＰａ、レーザパワー密度＝１７．３Ｗ／ｃｍ２の条件にてレーザ加熱延伸を行った。かかるレーザ加熱延伸により得られた繊維の直径は８７．５μｍであり、複屈折は５６．７×１０−３であった。
【００６３】
次いで、かかる繊維を、印加張力σａ＝０．１８ＭＰａ、レーザパワー密度＝５１．８Ｗ／ｃｍ２の条件にてレーザ加熱延伸を行った。得られた繊維の直径は１．９μｍであり極めて極細の繊維を得ることができた。また、複屈折も４６．８×１０−３であった。図８に、かかる極細繊維のＳＥＭ写真を示した。図８に示すように、ナイロン６繊維が極めて極細化されていることがわかる。この例のように、所定の張力の繊維にレーザ光を照射して延伸した後、微小な張力を繊維に与えて繊維にレーザ光を照射し延伸することにより、更に繊維の極細化が可能である。この実施例では、所定の張力の下で繊維をレーザ加熱延伸した後、得られた繊維を微小張力下でレーザ加熱延伸したが、所定の張力下での繊維のレーザ加熱延伸を２回以上行なった後、微小張力下でのレーザ加熱延伸を行なってもよい。
【００６４】
［極細繊維の直径と複屈折の変化］
つぎに、上述のようにレーザ加熱延伸を２回行なうことにより得られた繊維について、実施例１と同様に、ネック部からの距離ΔＬに対する直径及び複屈折の変化の様子を調べた。図１５に、極細繊維のネック部からの距離ΔＬと、距離ΔＬの位置における直径及び複屈折を示す。
【００６５】
図１５からわかるように、得られた繊維は、ネック部からの距離ΔＬが６０ｍｍ〜１５００ｍｍの範囲において直径が２μｍ以下に極細化されている。特に、６０ｍｍ〜１２００ｍｍの範囲においては、直径の変化は殆ど無く極めて均一な極細繊維が得られていることがわかる。一方、複屈折は、ネック部からの距離ΔＬが６０ｍｍ〜１４８０ｍｍの範囲において４０×１０−３以上の高い値を示していることがわかる。特に、ネック部からの距離ΔＬが２００ｍｍ〜１２００ｍｍの範囲においては４５×１０−３程度の高い値を示している。また、かかる範囲では、直径の変化が殆ど無いことから、均一で複屈折変化の少ない極細繊維が得られていることがわかる。また、図１５中には繊維のネック部の写真を示した。かかる写真から分かるように、ネック部は溶融して球状に膨張しており、かかる球状部から急激に繊維が先細りになっている。
【００６６】
【実施例３】
この実施例では、ｉｔ（ｉｓｏｔａｃｔｉｃ）−ポリプロピレン（ｉｔ−ＰＰ）に本発明のレーザ加熱延伸を適用した例について説明する。
【００６７】
まず、エースポリマー株式会社製のｉｔ−ＰＰペレット（Ｍｗ＝３×１０５、Ｍｎ＝５×１０４）を溶融紡糸することによって原繊維を作製した。原繊維の直径は４０８．６μｍ、複屈折は０．３×１０−３、結晶化度は４３．８％であった。かかる原繊維について広角Ｘ線回折を行ったところ、広角Ｘ線回折写真からデバイ環が観測されたことから原繊維が無配向であることを確認した。
【００６８】
次いで、かかる原繊維を図５に示した装置を用いてレーザ加熱延伸した。レーザパワー密度を３１．６６Ｗ／ｃｍ２に固定し、印加張力を０．０２２ＭＰａ、０．０３０ＭＰａ、０．０３７ＭＰａ、０．０４５ＭＰａ及び０．０６ＭＰａの５種類の繊維を得た。そして、得られたそれぞれの極細繊維（ＳＤ（Small Diameter）繊維）について直径と複屈折を測定した。下記表１に測定結果を示す。
【００６９】
【表１】
0003918987.tif 000002
【００７０】
この表からわかるように、印加張力が低くなるに従って、繊維径の小さな繊維が得られている。また、複屈折も繊維径の細い繊維ほど高くなっており、結晶性に優れた繊維であることがわかる。また、繊維径から求めた延伸倍率も表に示した。延伸倍率は８００倍以上であり、印加張力が低くなるに従って延伸倍率は増加している。このようにポリプロピレンも本発明のレーザ加熱延伸法により極細化することができた。
【００７１】
【実施例４】
この実施例では、ｉｔ−ポリプロピレン（ｉｔ−ＰＰ）繊維をゾーン延伸した後、本発明のレーザ加熱延伸を適用した例について説明する。
【００７２】
まず、実施例３と同様に、エースポリマー株式会社製のｉｔ−ＰＰペレット（Ｍｗ＝３×１０５、Ｍｎ＝５×１０４）を溶融紡糸することによって原繊維を作製した。原繊維の直径は４０８．６μｍ、複屈折は０．３×１０−３、結晶化度は４３．８％であった。かかる原繊維について広角Ｘ線回折を行ったところ、広角Ｘ線回折写真からデバイ環が観測されたことから原繊維が無配向であることを確認した。
【００７３】
かかる原繊維に、図９に示すようなゾーン延伸装置９０を用いてゾーン延伸を行った。ゾーン延伸装置９０において、原繊維は、その一端に錘が取り付けられて支持台９１の右端に設けられた滑車９６により支持された後、原繊維の他端が、支持台９１の左端に設けられている壁部材９５に取り付けられる。これにより原繊維は支持台９１の上方で水平に所定の張力で張られる。ゾーン延伸装置９０には、支持台９１上にリニアドモーター９２が設けられており、リニアドモーター９２は、レール９４を水平方向に移動させることができる。図９に示すように、レール９４の左端にはゾーンヒーター９３が設けられており、リニアドモーター９２を駆動することにより、ゾーンヒーター９３を原繊維に対して所定の速度で相対的に移動させながら原繊維を所定の温度で加熱することができる。ゾーンヒーター９３には、図１３に示すように、長さ方向に対して垂直な断面がコ字状の加熱体を用いた。ゾーンヒーター９３のスリット部９３ａの幅ｄ及び長さはともに約５ｍｍであり、スリット部９３ａ内を繊維が移動する。ゾーンヒーター９３の内部には、ニクロム線が設けられており、ニクロム線を通電することにより繊維を加熱することができる。かかるゾーン延伸装置を用いて、延伸温度を１４０℃、印加張力（σａ）を７．８ＭＰａ、原繊維に対する加熱体の移動速度（処理速度）を１００ｍｍ／ｍｉｎとしてゾーン延伸を行なった。かかるゾーン延伸により得られた繊維（以下、ＺＤ（Zone Drawing）繊維という）の直径は１３１．１μｍであり、複屈折は３４．０×１０−３である。
【００７４】
つぎに、図５に示した装置を用い、レーザパワー密度ＰＤを３９．５７Ｗ／ｃｍ２に固定し、印加張力σａを種々変化させてＺＤ繊維をレーザ加熱延伸して極細繊維（以下、ＳＤ（Small Diameter）繊維という）を得た。下記表２に、原繊維、ＺＤ繊維及びＳＤ繊維のそれぞれの直径、複屈折及び延伸倍率を示す。
【００７５】
【表２】
0003918987.tif 000003
【００７６】
表２からわかるように、ゾーン延伸の後、レーザ加熱延伸を行なうことによって得られたＳＤ繊維は、直径１．８μｍ以下の極めて極細の繊維であり、実施例３においてゾーン延伸を行なわずにレーザ加熱延伸のみで作製した繊維よりも細くなっている。また、ＳＤ繊維の延伸倍率は５００００倍を超えていた。ＺＤ繊維をσａ＝０．１４５ＭＰａ、ＰＤ＝３９．５７Ｗ／ｃｍ２の延伸条件下でレーザ加熱延伸を行ったときに、最も細い直径１．６１μｍのＳＤ繊維が得られ、その複屈折は２８．４×１０−３であった。かかるＳＤ繊維のＳＥＭ写真と原繊維のＳＥＭ写真を図１０に示す。図１０に示すように、ＳＤ繊維が極めて極細化されていることがわかる。ＳＤ極細繊維は、レーザアブレーションによる表面の劣化は確認されず、また、その繊維径は均一であった。
【００７７】
図１１に、原繊維と、ＺＤ繊維と、ＳＤ繊維と、ゾーン延伸せずにレーザ加熱延伸のみで作製した極細繊維の広角Ｘ線回折写真を示す。原繊維ではデバイ環が観測され、無配向であることがわかる。かかる原繊維をゾーン延伸して得られたＺＤ繊維では鋭い回折点が観察され、微結晶が高度に配向していることが確認された。ＺＤ繊維をレーザ加熱延伸して得られた極細繊維ではＺＤ繊維に比べて回折強度は弱くなっているが、ＺＤ繊維と同様に回折点が観察されており、配向した微結晶の存在が確認できた。
【００７８】
図１２（Ｂ）に、ＳＤ繊維のネック部の偏光顕微鏡写真を示す。また、図１２（Ａ）には、実施例３で作製した繊維のネック部の偏光顕微鏡写真を示す。図１２（Ａ）からわかるように、実施例３のレーザ加熱延伸のみの場合は、原繊維のネック部から先細りになっているが、本実施例のゾーン延伸して得られた繊維にレーザ加熱延伸を行なった場合、図１２（Ｂ）に示すように、ネック部に球状の溶融部が形成されており、かかる球状部から急激に先細りになっている。このことから、ゾーン延伸により繊維がある程度結晶化されたために、前述した原理に従って繊維が極細化したものと考えられる。
【００７９】
［極細繊維の直径と複屈折の変化］
つぎに、上述のＳＤ繊維について、実施例１と同様に、ネック部からの距離ΔＬに対する直径及び複屈折の変化の様子を調べた。図１６に、ＳＤ繊維のネック部からの距離ΔＬと、距離ΔＬの位置における直径及び複屈折を示す。
【００８０】
図１６からわかるように、ＳＤ繊維は、ネック部からの距離ΔＬが６０ｍｍ〜８００ｍｍの範囲において直径が２μｍ以下に極細化されている。特に、６０ｍｍ〜８００ｍｍの範囲においては、直径の変化は殆ど無く極めて均一な極細繊維が得られていることがわかる。また、２μｍ以下の直径が得られた範囲においてＳＤ繊維の複屈折は、２５×１０−３以上の高い値を示していることがわかる。また、かかる範囲では、直径の変化が殆ど無いことから、均一で複屈折変化の少ない極細繊維が得られていることがわかる。また、図１６中には繊維のネック部の写真を示した。かかる写真から分かるように、ネック部は溶融により球状に膨張しており、かかる球状部から急激に繊維が先細りになっている。
【００８１】
本実施例のように、ゾーン延伸により高度に配向させたｉｔ−ＰＰ繊維にレーザ加熱延伸を適用することによって、配向性が高く、繊維径の極めて小さい極細繊維を容易に作製することができる。
【００８２】
【実施例５】
図１７に、本発明に従う製造装置の別の具体例を示す。製造装置６００は、主に、繊維送出装置６１、動滑車６５、繊維巻取装置６７、制御装置７０及びレーザ光源７１を備える。繊維送出装置６１は、原繊維が巻きつけられたリール６３と、リール６３を回転駆動させる回転駆動装置６２を備えており、リール６３を回転駆動装置６２により所定の速度で回転駆動することにより、リール６３に巻きつけられている原繊維を所定の速度で送り出すことができる。
【００８３】
繊維送出装置６１から送り出された繊維は、支持用の固定滑車６４により支持された後、固定滑車６４の下方に配置された動滑車６５に巻きつけられて固定滑車６４と動滑車６５の間で鉛直方向に張った状態に付勢される。繊維の他端は動滑車６５により方向転換された後、動滑車６５の上方に設けられた整列支持部６６を介して繊維巻取装置６７により巻き取られる。
【００８４】
繊維巻取装置６７は、繊維を巻き取るためのリール６８と、リール６８を回転駆動させる回転駆動装置６９を備えている。リール６８には、繊維送出装置６１から送り出された原繊維の他端が取り付けられており、回転駆動装置６９によりリール６８を所定の回転速度で回転駆動することによりリール６８に繊維を巻き付けることができる。制御装置７０は、繊維送出装置６１の回転駆動装置６２と繊維巻取装置６７の回転駆動装置６９を制御して、繊維送出装置６１のリール６３から送り出す繊維の速度と、繊維巻取装置６７のリール６８で巻き取る繊維の速度を調整することができる。これによりレーザ光源７１から出射したレーザ光に対する繊維の相対速度、及び、固定滑車６４と動滑車６５の間に張られた繊維にかかる張力を調整することができる。
【００８５】
動滑車６５は、その回転軸がガイド部７２の鉛直方向のガイド溝７３にスライド可能に係合されている。動滑車６５は、その重力と繊維の張力のバランスにより所定の高さｈに保持される。したがって、動滑車６５の高さ位置を一定に維持することにより固定滑車６４と動滑車６５との間に張られた繊維に一定の張力を与えることができる。また、動滑車６５の重量は、繊維に与えられる張力が１ＭＰａ以下になるように適宜選択することができる。また、動滑車６５には、床面からの高さを測定するためのセンサー（不図示）が設けられている。制御装置７０は、センサーにより測定された動滑車６５の床面からの高さ位置に基づいて繊維巻取装置６７を制御し、動滑車６５の床面からの高さｈが常に一定になるようにリール６８の回転速度を調整することができる。これにより繊維に常に一定の張力を与えることができる。動滑車６５の回転軸とガイド溝との間で生じる摩擦力は可能な限り小さいほうが好ましく、例えば、動滑車６５をリニア式でガイド溝上を移動させるように構成してもよい。
【００８６】
レーザ光源７１、シャッター７４、パワーメーター７６及びディテクター７５は、それぞれ、図５に示した製造装置５００と同様のものを用いて構成することができる。
【００８７】
かかる製造装置６００において、原繊維にレーザ光源７１によりレーザ光を照射すると原繊維は延伸する。繊維が延伸すると動滑車６５は重力により鉛直下向きに移動する。このとき、制御装置７０は、動滑車６５の鉛直下向きへの移動を動滑車６５に設けられたセンサーにより感知し、動滑車６５が床面からの高さ位置が一定になるように繊維巻取装置のリールの回転速度を調整する。こうして、レーザ加熱延伸した極細繊維を繊維巻取装置のリールに巻き取ることができる。
【００８８】
以上、本発明について実施例により具体的に説明したが、本発明はこれに限定されない。上記実施例では、原繊維を吊り下げた状態でレーザ光を照射したが、原繊維を例えば水平な載置台上に載置し、原繊維を水平にして本発明のレーザ加熱延伸を行なうこともできる。
【００８９】
また、実施例５で示した製造装置においては、動滑車６５自体の重量を調整することによって繊維に与える張力が１ＭＰａ以下になるように制御したが、例えば、動滑車に対してカウンターバランス（釣合い重り）を設け、カウンターバランスの重量を調整することにより、動滑車により与えられる繊維への張力を微調整することができる。すなわち、図１９のガイド部の断面模式図に示すように、ガイド部７２の上部に固定滑車９１、９２をそれぞれ設け、カウンターバランス９３を一端に接続したロープ９４を固定滑車９１、９２に掛け渡し、動滑車６５の回転を妨げないように、ロープ９４の他端を動滑車６５の回転軸部分に接続する。このようなカウンターバランス９３を設けることにより、繊維に一定の張力を与えるために動滑車６５の重量が制限されることがなくなり、任意の重量の動滑車を用いることが可能となる。例えば、動滑車の重量とカウンターバランスの重量の差が僅かになるように、カウンターバランスの重量を選択することにより、繊維に１ＭＰａ以下の極めて微小な張力を与えることが可能となる。また、かかるカウンターバランスの代わりに、例えば、バネなどを用いて動滑車を上方に付勢して動滑車の下向きの力を低減することによっても、繊維に微小な張力を与えることが可能である。
【００９０】
また、実施例５で示した製造装置は、１本の極細繊維を製造する装置の具体例だが、かかる装置を、以下に説明するように変更することにより、複数の極細繊維を同時に製造させることができる。すなわち、繊維を支持するための固定滑車を、複数の繊維を一定間隔で支持できるように、例えば、複数の繊維巻渡領域に区画された幅の広い固定滑車を用いて構成する。また、繊維送出装置は、同軸の複数のリールを設けて各リールから繊維を送り出すように構成する。或いは、繊維送り出し部分が軸方向に区画された幅の広いリールを用いて複数の繊維を一定間隔ごとに個別に送り出すようにしてもよい。かかる繊維送出装置から送り出された複数の原繊維は、上述の幅広の固定滑車で支持される。動滑車もまた複数の繊維が一定間隔で並んで保持されるように、例えば軸方向に幅広の動滑車を用いて構成し得る。繊維巻取装置もまた、同軸の複数のリールを用いて各リールで動速度で繊維を巻き取るように構成し得る。或いは、繊維巻取り部分が軸方向に区画された幅広のリールを用いて一定間隔で複数の繊維を個別に巻き取るように構成してもよい。それぞれの原繊維にレーザ光を照射するために複数台のレーザ光源を用いてもよいが、例えば、１台のレーザ光源を用いてレーザ光の光路上に複数の繊維が配列された方向に回転軸を有するシリンドリカルレンズを設けることにより、レーザ光は、繊維の軸方向に対して垂直な方向に細長くなるため、それぞれの繊維にレーザ光を照射することができる。かかるシリンドリカルレンズの代わりに、ポリゴンミラーを用いて各繊維に順次レーザ光を照射させるようにしてもよい。以上のように装置を改良することにより複数の繊維を一度にレーザ加熱延伸させることが可能となる。かかる構成の製造装置は生産性に優れる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、配向性及び結晶性に優れた極細繊維を極めて簡単に製造することができるので、強度の高い極細繊維を安価に提供することができる。
【００９２】
本発明のナイロン６繊維、ポリプロピレン繊維及びＰＥＴ繊維は、極めて極細であるにもかかわらず高い複屈折を有するので従来の極細繊維よりも高強度であり、取扱い性及び加工性に優れる。
【００９３】
本発明の製造装置は、本発明の製造方法を実現することができるので、配向性及び結晶性に優れた極細繊維を極めて簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ加熱延伸の際にＰＥＴ原繊維に与える印加張力に対する繊維の直径のグラフである。
【図２】レーザ加熱延伸の際にＰＥＴ原繊維に与える印加張力に対する繊維の複屈折のグラフである。
【図３】図３(Ａ)は、ＰＥＴ原繊維と、本発明のレーザ加熱延伸により得られた極細繊維の３５０倍のＳＥＭ写真であり、図３（Ｂ）は極細繊維の１００００倍のＳＥＭ写真である。
【図４】レーザ光に対する繊維の移動速度を種々変更したときのレーザパワー密度に対する繊維の直径の変化を示すグラフである。
【図５】本発明に従う製造装置の概略構成図である。
【図６】図６（Ａ）は、ナイロン６繊維のレーザパワー密度に対する繊維の直径の変化を示すグラフであり、図６（Ｂ）は、レーザパワー密度に対する繊維の複屈折の変化を示すグラフである。
【図７】実施例２において作製されたナイロン６極細繊維のＳＥＭ写真を示す。
【図８】変形例１においてレーザ光を２回照射することによって作製されたナイロン６極細繊維のＳＥＭ写真を示す。
【図９】実施例４において用いたゾーン加熱延伸装置の概略構成図である。
【図１０】ポリプロピレン原繊維と、その原繊維をレーザ加熱延伸して得られたＳＤ繊維のＳＥＭ写真である。
【図１１】ポリプロピレン原繊維と、その原繊維をゾーン延伸して作製したＺＤ繊維と、ＺＤ繊維をレーザ加熱延伸して作製したＳＤ繊維と、原繊維をゾーン延伸せずにレーザ加熱延伸のみで作製した極細繊維の広角Ｘ線回折写真を示す。
【図１２】図１２（Ａ）は、実施例３で作製したＰＰ極細繊維のネック部の偏光顕微鏡写真であり、図１２（Ｂ）は、実施例４で作製したＳＤ繊維のネック部の偏光顕微鏡写真である。
【図１３】図９に示したゾーン延伸装置のゾーンヒーターの概略構成図である。
【図１４】
実施例１で製造した極細繊維のネック部からの距離ΔＬに対する直径及び複屈折の変化を示すグラフである。
【図１５】変形例４で製造した極細繊維のネック部からの距離ΔＬに対する直径及び複屈折の変化を示すグラフである。
【図１６】実施例４で製造したｉｔ−ポリプロピレン極細繊維のネック部からの距離ΔＬに対する直径及び複屈折の変化を示すグラフである。
【図１７】実施例５で用いた本発明に従う製造装置の概略構成図である。
【図１８】レーザ加熱延伸により作製された極細繊維において原繊維部分から細くなり始めた部分からの距離ΔＬを説明するための図である。
【図１９】図１７に示した製造装置の動滑車に対するカウンターバランスを設けた場合の構成例である。
【符号の説明】
５１  炭酸ガスレーザ発振器
５２  ディテクター
５３  パワーメーター
５４  シャッター
５５  繊維移動装置
５６  滑車
５７  クロスヘッド
５８  ガイドレール
５９  支持棒
６０  錘
９０  ゾーン延伸装置
９３  ゾーンヒーター
５００、６００  製造装置
【図１】
0003918987.tif 000004
【図２】
0003918987.tif 000005
【図３】
0003918987.tif 000006
【図４】
0003918987.tif 000007
【図５】
0003918987.tif 000008
【図６】
0003918987.tif 000009
【図７】
0003918987.tif 000010
【図８】
0003918987.tif 000011
【図９】
0003918987.tif 000012
【図１０】
0003918987.tif 000013
【図１１】
0003918987.tif 000014
【図１２】
0003918987.tif 000015
【図１３】
0003918987.tif 000016
【図１４】
0003918987.tif 000017
【図１５】
0003918987.tif 000018
【図１６】
0003918987.tif 000019
【図１７】
0003918987.tif 000020
【図１８】
0003918987.tif 000021
【図１９】
0003918987.tif 000022