JPH073529A - 複合繊維、これから形成されるミクロファイバーおよびこれらの製造方法 - Google Patents

複合繊維、これから形成されるミクロファイバーおよびこれらの製造方法

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JPH073529A
JPH073529A JP6063668A JP6366894A JPH073529A JP H073529 A JPH073529 A JP H073529A JP 6063668 A JP6063668 A JP 6063668A JP 6366894 A JP6366894 A JP 6366894A JP H073529 A JPH073529 A JP H073529A
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fiber
etching
polymer
soluble polymer
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Jeffrey S Dugan
ジェフリー、エス、ダガン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アイランド、イン、ザ、シー型の横断面が
均斉であり、加水分解によりミクロファイバーになされ
るべき、非水溶性「アイランド」繊維が全長にわたり連
続している2種類のポリマーから成る複合繊維を提供す
ること。 【構成】 一方が水不溶性ポリオレフィン、他方が水
溶性重合体である、少なくとも2種類の相違する重合体
から成る複合繊維16であって、繊維横断面に均斉に分
配された、水不溶性ポリオレフィン17Aの少なくとも
19の複数区分を有し、かつ水溶性重合体17Bで包囲
されている複合繊維。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は複合繊維、これから得られるポリ
オレフィンミクロファイバー、複合繊維の製造方法なら
びにポリオレフィンミクロファイバーの製造方法、こと
に水不溶性ポリオレフィンと水溶性重合体を有する複合
繊維に関するものである。
【0002】
【従来技術】複合繊維、これから形成されるミクロファ
イバーならびにこれらを製造する種々方法は公知であ
る。
【0003】複合繊維は、一般的に、少なくとも2種類
の相容性繊維形成重合体を押出しにより合体させ、生成
繊維から重合体の一方を選択的に溶解させてミクロファ
イバーを形成することにより製造させる。
【0004】米国特許3700545号は、相互に不規
則、不均斉な横断面形状および面積の、少なくとも10
個の微小区分を有する、多重区分ポリエステルもしくは
ポリアミド繊維を開示している。紡糸繊維をアルカリも
しくは酸で処理して分解させ、ポリエステルもしくはポ
リアミドの少なくとも一部が除去される。このような繊
維を製造するための複合紡糸口金が開示されている。
【0005】米国特許3382305号は、2種類の相
容性重合体をブレンドし、得られた混合物を押出してフ
ィラメントとし、さらに重合体の一方をフィラメントか
ら溶出させることにより、平均直径0.01から3ミク
ロンのミクロファイバー形成方法を開示している。しか
しながら、この方法の欠点は、フィラメント横断面が著
しく不規則、不均斉であり、従って形成されるミクロフ
ァイバーも不規則、不均斉であり、多様な直径を示す。
【0006】また米国特許5120598号明細書に
は、油滴洗浄用の超微細重合体繊維が記載されている。
この繊維はポリオレフィンをポリビニルアルコールと混
合し、これをダイを経て押出し、次いで配向することに
より製造される。次いでポリビニルアルコールを水で抽
出して超微細重合体繊維をもたらす。この方法の欠点は
繊維横断面が不規則、不均斉(溶融押出しに基因する)
であり、これは不規則、不均斉なミクロファイバーをも
たらし、加水分解後にミクロファイバーを形成するアイ
ランド(横断面においてポリビニルアルコール部分が海
であるのに対し、ポリオレフィン部分は島のように見え
る)が非連続的であり、複合繊維全長にわたり連続して
いないことである。
【0007】ヨーロッパ特許出願公開498672号公
報には、2種類の重合体、すなわち海重合体は溶媒に可
溶性であり、0.01デニール以下の不溶性「島」繊維
をもたらす2種類の重合体混合物を溶融押出しして得ら
れる、ミクロファイバー形成用のアイランド、イン、
ザ、シー型の繊維が記載されている。「海」重合体とし
てはポリビニルアルコールが使用されている。この欠点
は、溶融体混合によるアイランド、イン、ザ、シー横断
面が不規則、不均斉であり、加水分解によりミクロファ
イバーを形成するアイランドが同じく非連続的であり、
複合繊維全長にわたり連続していないことである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、一方が水不溶性ポリオレフィン、他方が水溶性重合
体である、少なくとも2種類の相違する重合体から成る
複合繊維であって、繊維横断面に均斉に分配された、水
不溶性ポリオレフィンの少なくとも19の複数区分を有
し、かつ水溶性重合体で包囲されている複合繊維を提供
することである。
【0009】他の目的は、このような複合ポリオレフィ
ン繊維の製造方法を提供することである。
【0010】さらに他の目的は、この複合繊維から0.
3デニールより太くないポリオレフィンミクロファイバ
ーを製造する方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】しかるに、これら目的
は、少なくとも2種類の異なる重合体、すなわちそのう
ちの1種類が水不溶性のポリオレフィン、すなわちポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニル
アセテート、ポリブチレン、あるいはこれらの共重合
体、ブレンド混合物であり、他の重合体が水溶性であっ
て、形成される繊維の横断面に均斉に分配されている、
少なくとも19の、複数のポリオレフィン区分を有し、
かつ水溶性重合体により包囲されて成る複合繊維により
達成されることが本発明者らにより見出された。
【0012】複合繊維は、2種類の繊維形成重合体を、
2個の別個の押出機で溶融させ、2種類の溶融流動体
を、例えば穿孔により形成される、小さく細い管状体の
形態における多数の分配流動路により、1個の紡糸口金
に給送することにより形成される。このような複合口金
自体は、米国特許3700545号明細書に記載されて
いる。
【0013】このように複雑で、高コストの従来技術に
よる機械工作金属板に対し、本発明の口金パック集合体
は、米国特許5162074号明細書に記載されている
ように、エッチング処理板体を使用する。
【0014】1枚の分配板体ないし紡糸パックにおける
複数枚の隣接配置分配板体は、1枚の薄い金属板にエッ
チング処理で分配流動路を形成し、精密に形成され、か
つ高密度に密集した流動路を提供する。分配流動路は、
またエッチング処理して浅い分配導渠を分配板表面に配
列し、溶融重合体流動体を紡糸口金パックの網状流動路
に対して横方向に誘導し、分配孔隙を分配板体にエッチ
ング処理により形成してもよい。光化学的エッチングな
どのエッチング処理は、ドリリング、ミリング、リーシ
ングなどの機械工作により厚い金属板分配流動路を形成
するのにくらべて、はるかに低コストである。また従来
使用されていた比較的厚い分配板体にくらべて、0.1
0インチ(0.25cm)より薄い、一般に0.030
インチ(0.08cm)より厚くない分配板体は、それ
自体がはるかに廉価である。
【0015】エッチング処理により直径(D)に対する
長さ(L)の割合が1.5以下、一般的に0.7以下の
分配孔隙が精密に形成される。複数種類の個々の重合体
溶融体を、非廃棄性1次板体のそれぞれの1群の孔隙を
経て使捨て分配板体に流し込むことにより、分配板体上
流の横方向圧力変動が最小限度に抑えられ、従って小さ
いL/D率が実現され得る。横方向圧力変動は、1次板
体とエッチング処理板体の間に恒久的な計測板体を挿置
することにより、さらに緩和される。非廃棄性1次板体
に穿設された各孔隙群は少なくとも2個の孔隙を有し、
それぞれの特定種類の重合体溶融体を案内する。各孔隙
群の孔隙は、他の孔隙群の孔隙に対して交錯せしめら
れ、あるいは交互に配置され、従って隣接する2孔隙が
同種類の溶融体を案内することはない。複数種類の繊維
押出し用に必要な、紡糸パックにおける溶融体の横方向
分配は、エッチング処理で形成され得る浅い導渠により
促進され、簡単化される。典型的な導渠深とは、0.0
4cm(0.016インチ)以下、多くの場合0.02
5cm(0.010インチ)以下である。従ってポリマ
ー溶融体は、紡糸パック内の網状流動方向に対し直交し
て効率的に分配され、長い流動路を必要としない。これ
により紡糸パックの流動方向における全体的厚さを薄く
することができる。エッチング処理法は、また分配流動
路と孔隙の高密度配置を可能とし、その結果紡糸パック
の生産性(すなわち紡糸口金表面面積1平方センチメー
トル当たりの紡糸ポリマーグラム)を高くすることがで
きる。エッチング処理、ことに光化学エッチングは、前
述したように、比較的低コストであり、また処理される
金属分配板体自体が薄く、廉価である。従って、形成さ
れる分配板体は使い捨て可能であり、紡糸パックの定期
的洗浄時に、新たな分配板体と交換され得る。この新品
分配板体は、使い捨てられた分配板体と同じパターンの
ものであるが、異なるポリマー繊維形状を押出し紡糸す
べき場合には、当然のことながらこれに対応して異なる
分配流動路の板体と交換され得る。
【0016】本発明の複合繊維を製造するための方法
を、添付図面の図1から図7を参照しつつ、以下に説明
する。
【0017】図1は、本発明複合繊維を製造するための
紡糸パック集合体(1)を示すものであって、これは分
配板体(2)を有し、これには水不溶性の、従ってミク
ロファイバー形成ポリオレフィン用のポリマー流動路
(3)、(3A)、水溶性ポリマー用流動路(3B)、
水不溶性、ミクロファイバー形成ポリオレフィン用の孔
隙(4)、(4A)、水散逸性ポリマー用の孔隙(4
B)が形成されている。この分配板体(2)の下方に
は、エッチング処理部分(6)とエッチング貫通孔部分
(7)を有する上方エッチング処理板体5、次いでエッ
チング処理部分(9)とエッチング処理貫通孔部分(1
0)を有する中間エッチング処理板体、次いでエッチン
グ処理部分(12)とエッチング処理貫通孔部分(1
3)を有する下方エッチング処理板体(11)、次いで
バックホール(15)を有する紡糸口金板体(14)が
順次に積層されている。
【0018】図2は上方エッチング処理板体(5)を示
し、これは紡糸パックにおける網目状流動方向に直交し
て溶融ポリマーが流動するエッチング処理部分(6)
と、ポリマーが網目状流動方向に流動するエッチング処
理貫通孔部分(7)とを有する。エッチング貫通孔部分
(7A)は、水不溶性、ミクロファイバー形成オレフィ
ン用、エッチング処理貫通孔部分(7B)は、水溶性ポ
リマー用である。
【0019】図3はエッチング処理部分(9)と、エッ
チング処理貫通孔部分(10)を有する中間エッチング
処理板体(8)を示し、(10A)は水不溶性ポリオレ
フィン用、(10B)は水溶性ポリマー用である。
【0020】図4はエッチング処理部分(12)と、エ
ッチング処理貫通孔部分(13)を有する下方エッチン
グ処理板体(11)を示し、(13A)は水不溶性ポリ
オレフィン用、(13B)は水溶性ポリマー用である。
【0021】図5は下方エッチング処理板体(11)の
「ハニカム」孔隙パターンを示すものであって、孔隙
(13B)を流れる水溶性ポリマーの海に対して、島を
形成する水不溶性ポリオレフィン用の19個の孔隙(1
3A)を有する。
【0022】図6は「ハニカム」パターンにおける水溶
性ポリマー(17B)の海に対して、水不溶性ポリオレ
フィン(17A)の19の島を有する本発明複合繊維
(16)の横断面を示す。
【0023】図7は水不溶性ポリオレフィン用の37個
の孔隙(13A)と、水溶性ポリマー用のその他の孔隙
(13B)を有する、下方エッチング処理板体(11)
の孔隙パターンを示す。
【0024】図8は水不溶性ポリオレフィン用61個の
孔隙(13A)と、水不溶性ポリマー用のその他の孔隙
(13B)を有する下方エッチング処理板体(11)の
孔隙パターンを示す。
【0025】図4の板体は水不溶性ポリオレフィンが流
れる、少なくとも19個、好ましくは少なくとも30
個、ことに少なくとも50個のエッチング処理貫通孔部
分(12)を有し、従ってこのような紡糸パックで形成
される複合繊維は、水不溶性ポリオレフィンから成る少
なくとも19区分、好ましくは30区分、ことに50区
分を、水溶性ポリマーの海に対し島として有する。
【0026】図4および図5は、水不溶性ポリオレフィ
ン用の19個の孔隙(13A)を有し、これら各孔隙が
水溶性ポリマー用の6個の孔隙(13B)で包囲されて
いる「ハニカム」孔隙パターンを有するエッチング処理
板体を示す。結果的に「島」材料と「海」材料の割合に
ついて理論的な制約はない。この割合が例えば30:7
0から70:30まで増大するのに対応して、「島」ミ
クロファイバーは可溶性ポリマーの「海」において、円
形状から引きしまった五角形で、隣接五角形間に可溶性
壁が介在する状態に移行する。この割合がさらに増大す
ると、壁体はこれに対応して薄くなる。
【0027】事実上の極限では、これら壁体の多くが破
断し、隣接ミクロフィラメントが融合する。しかしなが
ら、理論的限度の撤去は未だ行われていない。例えばミ
クロフィラメントが方形格子になされると、融合点にお
ける最大限残留ポリマー量は78.5%になる。
【0028】島の数を増大させて繊維太さをできるだけ
細くし、ミクロファイバー中における残留「海」ポリマ
ー量を提言させることにより、このポリマー量を節減
し、費消されるポリマーコストを節約することは、経済
的に極めて重要である。
【0029】このようなハニカムパターンを有するエッ
チング処理板体を使用して、水溶性ポリマーにより包囲
された、水不溶性ポリオレフィンから成る60個以上の
区分ないし島を有する横断面の複合繊維が得られる。
【0030】この水不溶性ポリオレフィンとしては、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニ
ルポリマー、ポリブチレン、これらの共重合体およびブ
レンド混合物が使用される。
【0031】適当なポリエチレンは、高密度ポリエチレ
ン、低密度ポリエチレン、線形低密度ポリエチレン、超
低密度線形ポリエチレン、エチレン/プロピレン共重合
体、エチレン/ビニルアセテート共重合体、エチレン/
エチルアクリレート共重合体、エチレン/メチルアクリ
レート共重合体、エチレン/アクリル酸共重合体、エチ
レン/メタクリル酸共重合体などである。
【0032】適当なポリプロピレンとしては、ポリプロ
ピレンおよびポリプロピレン/ポリエチレン共重合体
が、また適当なポリスチレンとしては、ポリスチレン、
ポリスチレン/アクリロニトリル共重合体、ポリスチレ
ン/アクリレート/アクリロニトリル3元共重合体が、
また適当なポリビニルポリマーとしてはポリビニルアセ
テートが挙げられる。
【0033】ことに好ましいのは、ポリエチレン、ポリ
プロピレンおよびこれらの共重合体である。
【0034】本発明に使用される水溶性ポリマーは、ポ
リビニルアセテートを70から100%、ことに75か
ら95%加水分解して得られるポリビニルアルコールで
ある。この適当なポリビニルアルコールは、例えば米国
特許5137969号、5051222号各明細書に記
載されている。ポリビニルアルコールは、可塑剤のよう
な添加剤、ポリビニルピロリドン、ポリエチルオキサゾ
リン、ポリエチレンオキサイドのような他の水溶性ポリ
マーを含有し得る。
【0035】本発明による複合繊維製造方法において、
水不溶性ポリオレフィンと水溶性ポリマーは、工程
(a)において、2台の別個の押出し機において溶融さ
れて2種類のポリマー溶融流動体になされ、ポリオレフ
ィン流動体は紡糸口金集合体の流路(3A)に誘導さ
れ、孔隙(4A)を経て、紡糸口金集合体のエッチング
処理板体(5)、(8)、(11)に給送され、また水
溶性ポリマー流動体は、流路(3B)に誘導され、孔隙
(4B)を経て、同じくエッチング処理板体(5)、
(8)、(11)に給送される。この口金集合体から複
合繊維が紡出される。この紡糸は約1000から約10
000m/分、ことに約800から約2000m/分の
速度で行われる。
【0036】押出された複合繊維は、工程(b)におい
て、空気流により急冷され、固化される。工程(c)に
おいて紡糸仕上げ剤により繊維を処理する間において、
水溶性ポリマーが仕上げ剤中の水に過早に溶出しないよ
うにすることが極めて重要である。本発明方法のための
仕上げ剤は、ブチルステアレート、トリメチロールプロ
パンのカプリル酸トリエステル、トリデシルステアレー
ト、鉱油のような100%オイル(もしくはニート)と
して調製され、約3から約25重量%、ことに約5から
約10重量%の水溶液および/あるいは水性乳濁液の場
合の速度よりはるかに遅い速度で処理される。この無水
オイルは、繊維重量に対し約0.1から約5重量%、こ
とに約0.5から約1.5重量%で施され、複合繊維表
面に付与される。この被覆により、水溶性ポリマーが大
気中水分ないし湿気を吸着する量を低減する。これはま
た次のドローイング工程においてポリマーが軟化した場
合、隣接複合フィラメント間の融着を阻止する。
【0037】乳化剤、帯電防止剤、消泡剤、熱安定剤、
UV安定剤などの添加剤は、それぞれの有効量で、紡糸
仕上げ剤中に混和され得る。
【0038】繊維ないしフィラメントは、本発明の1実
施態様において、次いで工程(d)でテクスチャー処理
され、巻回されて嵩高連続フィラメント(BCF)にな
される。BCF製造の1工程技術は、スピン、ドロー、
テクスチャリング(SDT)として公知である。スピニ
ングに次いで行われるテクスチャリングから成る2工程
法も、本発明複合繊維の製造に適当である。
【0039】得られる繊維は0.3より大きくないフェ
ラメント当たりデニール(dpf)、好ましくは0.1
dpf、ことに0.02dpfより大きくない平均デニ
ールを示す。
【0040】他の実施態様として、扁平フィラメントヤ
ーン(テクスチャー処理せず)、カットステープルファ
イバー、巻縮ないし非巻縮ファイバーに加工され得る。
【0041】これからミクロファイバー製品を製造する
方法は、上記複合繊維ないしヤーンを、公知の繊維製品
形成法、例えば編成、ニードルパンチングなどにより繊
維製品化する工程(e)を含む。
【0042】加水分解工程(f)において、上記繊維製
品を、約1℃から約100℃の温度、ことに約50から
約80℃の温度で、約1から約180秒間水で処理し
て、水溶性ポリマーを溶出させる。
【0043】繊維製品中のミクロファイバーは、0.3
デニール/フィラメント(dpf)、好ましくは0.1
dpf、ことに0.01dpfの極細度を有し、絹様の
手触りを示す。
【0044】
【実施例】ポリプロピレン(PP)(Soltex F
ortilene XM−3907、MFI=36.5
g/10分、ASTMD−1238、230℃における
見掛け比重、剪断速度10/s(10往復秒)において
245パスカル/秒、100/sにおいて150パスカ
ル/秒、1000/sにおいて62パスカル/秒)を、
押出機において溶融し、19アイランドのアイランド、
イン、ザ、シー横断面を形成するように構成された、エ
ッチング処理板体を有する紡糸パック頂部に給送した。
次いでこのPPを紡糸パックの「アイランド」ポリマー
用導入口に誘導した。同時にポリビニルアルコール(P
VOH)(エアプロダクツのUinex V2025、
MFI=17g/10分、230℃、負荷2.16K
g)を青色顔料と共に、別個の押出機で溶融し、同じ紡
糸パックに「シー」ポリマー用導入口から給送した。両
押出機とも圧力を1500psig(10.3MPa)
に設定し、温度分布を以下の通りに設定した。
【0045】 PP PVOH 押出機第1帯域 220℃ 155℃ 〃 第2帯域 225℃ 160℃ 〃 第3帯域 230℃ 165℃ ダイヘッド 235℃ 170℃ ポリマーヘダー 240℃ 180℃ ポンプブロック 240℃ 240℃
【0046】計量ポンプで溶融PPを21.6g/分の
割合で、PVOHを9.2g/分の割合で紡糸パックに
圧入した。37孔隙の紡糸パック紡出口から、それぞれ
19本のPPフィラメントがPVOHで包囲合体された
37本の断面円形フィラメントが紡出された。これら溶
融フィラメントを、急冷室通過の間に毎分3.11m3
の空気流をフィラメントに対し側方から吹付け冷却して
固化させた。この急冷固化ヤーンを仕上げ剤処理圏に給
送し、これに毎分0.30cm3 の割合で100%オイ
ル仕上げ剤を施し、毎分1250mの速度で巻上げた。
ここでヤーンは37本のフィラメントを有し、合計デニ
ールは222であった。次いでヤーンを毎分625mの
速度でSZ−16タイプのドローツウイスターによりド
ロー率3.0でドローイング処理した。スピンドル回転
速度7600rpm、レイレイル速度18アップ/18
ダウン、使用ビルダーギヤ36/108、36/10
8、48/96、85/80、タングルジェット圧30
psigとした。なおゴデット、ホットプレートは加熱
しなかった。ドローイング処理のヤーンは全部で約75
デニールであった。
【0047】このヤーンを筒体状に編成し、この編成製
品をポリエステル用標準スクアでスクアリング水洗し
た。このスクアリング処理剤、編成品は、PVOHを青
に染色したので、均斉な青色を示したが、この処理後、
編成品は白色を呈した。前後の顕微鏡検査により、PV
OH全部を溶出するために標準スクア装置で充分である
ことが確認された。スクアリング水洗処理前にヤーンは
約25%のPVOHを含有していたので、この処理でヤ
ーンのデニールは約56低減したことになる。PVOH
の溶出は、個々のPPフィラメントを遊離させ、スクア
リング水洗処理したヤーンは703本のPPフィラメン
トを有し、平均PPフィラメントは0.08デニールの
線形密度を示した。
【図面の簡単な説明】
【図1】紡糸パック集合体の斜視図である。
【図2】表面エッチングパターンが形成された頂部板体
の平面図である。
【図3】同様の中間板体の平面図である。
【図4】アイランド孔隙を有する、同様の底部板体の平
面図である。
【図5】19個のアイランドを有する繊維の横断面図で
ある。
【図6】「ハニカム」パターンの19個のアイランドを
有する複合繊維の横断面図である。
【図7】37アイランドパターンを有する複合繊維の横
断面図である。
【図8】61アイランドパターンを有する複合繊維の横
断面図である。
【符号の説明】
1‥‥紡糸パック集合体 2‥‥分配板体 3、3A、3B…ポリマー流動路 4、4A、4B…孔隙 5‥‥上方エッチング処理板体 6、9、12‥‥エッチング処理部分 7、10、13…エッチング処理貫通孔部分 8‥‥中間エッチング処理板体 11…下方エッチング処理板体 14…紡糸口金板体 15…バックホール 16…複合繊維 17A‥‥‥‥水不溶性ポリオレフィン 17B‥‥‥‥水溶性ポリマー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 D06M 11/05 // D06M 101:18

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方が水不溶性ポリオレフィン、他方が
    水溶性重合体である、少なくとも2種類の相違する重合
    体から成る複合繊維であって、繊維横断面に均斉に分配
    された、水不溶性ポリオレフィンの少なくとも19の複
    数区分を有し、かつ水溶性重合体で包囲されている複合
    繊維。
  2. 【請求項2】 (a)2個の別個の押出機において水不
    溶性ポリオレフィンと水溶性重合体とを溶融させて2種
    類の溶融流動体とし、これら溶融流動体を2本の導管を
    経て1個の紡糸口金に給送し、この紡糸口金から、繊維
    横断面に均斉に分配された、水不溶性ポリオレフィンの
    少なくとも19の複数区分を有し、かつ水溶性重合体で
    包囲されている複合繊維を紡糸し、 (b)この繊維を急冷し、 (c)この繊維を無水紡糸仕上げ剤で処理し、 (d)この繊維をドローイング処理する各工程を有す
    る、複合繊維の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項(1)による複合繊維を水中にお
    いて加水分解させる工程を有するミクロファイバーの製
    造方法。
  4. 【請求項4】 (e)請求項(1)による複合繊維を繊
    維製品に形成し、 (f)この繊維製品を水中において加水分解させる工程
    を有する、ミクロファイバー製品製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項(3)による製造方法で得られる
    ミクロファイバー。
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