JPS6228229B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、合成繊維形成性ポリマーに直径が80
ミリミクロン以下好ましくは50ミリミクロン以下
の極めて微細な粒子を添加し、紡糸延伸等繊維形
成後に該合成繊維に可溶性ないしは分解性を有す
る溶剤にて繊維表面層を溶出処理せしめることに
より得られる微細かつ複雑な凹凸形状を有する合
成繊維の製造方法に関するものである。 従来各種有機合成繊維とりわけ溶融紡糸による
合成繊維は繊維表面のなめらかさのために特有の
ワキシー感があつたりまた特有の鏡面光沢があ
り、さらにまた羊毛や絹にくらべて色の深みが得
られないなどの欠点を有している。 これらの欠点を解消する目的で各種の方法が開
示されている。例えば繊維表面に突起部を形成せ
しめる思想として特公昭45―39055には粒子径10
ミクロン〜150ミクロンのシリカを重合体重量に
対し30〜0.05％含有せしめ、突起部を形成せしめ
ることが開示されている。また特公昭46―26887
では無定形の未延伸繊維に結晶化剤を接触せし
め、結晶化剤を除去することにより無定形の芯部
と、結晶化したスキン部を形成し、延伸すること
により繊維表面に微細な凹凸を得る方法が開示さ
れている。 しかしこれ等方法で得られる繊維はその表面の
凹凸が大きく、密度も粗であるため、光沢と透明
性が著しく欠け、染色すると通常のなめらかな繊
維より鮮明度が欠け、換言すればパステル調の色
となり、深みある色は得られなかつた。 一方合成繊維を形成した後、内部に存在する異
物を除去しようとする考えも各種試みられてい
る。ポリマーブレンドや複合紡糸による２成分系
の一部を抽出する方法や、特公昭43―14186、特
公昭43―16665のように微粒子状不活性物質を含
有せしめ、繊維がおかされず、微粒子状不活性物
質の可溶性能を有する酸やアルカリで除去する方
法などである。しかしポリマーブレンドでは抽出
後の内部の空洞により失透した光沢のない状態で
染色後色の深みのないものになり、複合紡糸では
凹凸変化が粗となり期待する良好な光沢や色の深
みが得られなかつた。また微粒子を除去する公知
の方法においても艷消しの効果はあるものの、冷
却延伸により空洞を生じ、さらに粒子の除去によ
り空洞も増大するため、透明性が欠けた繊維とな
り、染色すると白つぽい染色、いいかえればパス
テルカラーとなつてしまう。これら公知の方法に
おいては微細な凹凸形状を付与するといつても、
どの程度の凹凸形状があれば繊維製品としての品
質メリツトが発揮されるのか不明確であつたため
か、いずれも光沢、染色物の鮮明性、色の深味を
不良とする結果にしかなり得なかつた。一方工業
的生産性や技術的安定性経済的制約などからみて
も工業化への実現性にとぼしいものであつた。 本発明はかかる品質の問題から、各種の繊維表
面凹凸化の技術を検討し、品質メリツトの特長と
そのための凹凸形状の問題について鋭意研究を重
ね、他方より一層工業的生産方法として安定な方
法を見い出すべく探求したものである。 本発明においては上記目的を完逐するため、合
成繊維に内部微細構造オーダーの微粒子が繊維中
に存在するとき合成繊維の繊維表面を溶出する
と、ポリマー内部の微細高次構造に変化を与え、
繊維表面の溶出の仕方が不均質になることを着目
し、極めて微細なかつ複雑な凹凸形状を有する合
成繊維としたものである。 従来ポリアミド系繊維の鉱酸処理や、ポリエス
テル系繊維のアルカリ加水分解などにより、繊維
表面を溶出する方法は柔軟性を付与する効果はあ
るが、繊維表面の微細な凹凸化により粗面化効果
はとぼしいものと信じられてきた。実際にポリエ
ステル繊維物のアルカリ減量は工業的に広く実施
されており、その繊維の表面形態は大きな穴はで
きるが、品質効果として柔軟化以外には多くは見
い出されていなかつた。 また溶融紡糸して成る合成繊維には従来から艷
消し効果として酸化チタン、カオリナイト、炭酸
カルシユーム等、数多くの例とその効果把握がな
されているが、前記のように艷消し効果はあるも
のの染色すると白つぽさがつきまとい、合成繊維
単独で例えば礼服等に満足のゆく程度に色の深み
のあるものは得られていない。 本発明者等は鏡面光沢を消しなおかつ色の深み
を出させることを狙つて、繊維改質用として従来
用いられている微粒子状不活性物質より、より高
度に微粒化した即ち、繊維内部の高次微細構造オ
ーダーに微粒化した微粒子の使用に着目し、該微
粒子を添加した繊維の表面を溶出処理する場合の
繊維表面の不均質な溶出にて出現する表面凹凸と
繊維改質との関係について検討した結果、重大な
事実を見い出したものである。 即ち微粒子径が80ミリミクロン以下、好ましく
は50ミリミクロン以下の微粒子状不活性物質を
0.5〜10重量％含有せしめたポリマーを熔融紡
糸、延伸等の後に該合成繊維に可溶性ないしは分
解性を有する溶剤で繊維表面層を溶出せしめる
と、微粒子を含む繊維内部の微細高次構造部分で
不均一な溶出となり、極めて微細で、かつ複雑な
凹凸形状を繊維表面全体に発現することがわかつ
たのである。とりわけ微粒子としてシリカゾルが
極微細な凹凸の出現と紡糸、延伸等工程の安定性
の面からも良好な性質を有することを見い出し
た。 例えば粒子径30ミリミクロン、比重2.2ｇ／cm³
のシリカが比重1.39のポリエステル繊維中に３重
量％均一に分散した場合の１ケの微粒状単粒子が
占めるポリエステル体積は単純計算すると１辺が
約900オングストロームの立方体となり、又粒子
径15ミリミクロンのシリカが同様にポリエステル
繊維中に３重量％均一に分散した場合の１ケの単
粒子が占めるポリエステル体積は１辺が約450オ
ングストロームの立方体と計算される。このよう
な数百オングストロームから千オングストローム
前後の微細高次構造が繊維表面層の溶出の際の不
均一性溶出となつて、繊維表面が微細かつ複雑な
凹凸形状の合成繊維となつたのであろうと考えら
れる。 かく微細な凹凸がどの程度であれば合成繊維特
有のワキシー感が無くなり、光沢が改良され、色
の深みのある染色物となしうる繊維が得られるか
という点について、各種の凹凸形状を有する繊維
とその効果を検討した結果本発明に致つたのであ
る。 すなわち本発明者らは、50〜200ミリミクロン
の粒状構造を有する繊維表面が不規則な凹凸のラ
ンダム表面を形成している微細かつ複雑な凹凸形
状を有する合成繊維、好ましくは、ランダム表面
を形成する凹凸が、その凹部の最底点と隣りあう
凸部の頂点までの平面上の距離をｘとするとき
0.2ミクロン＜2x＜0.7ミクロンを満足する凹凸で
あり、該凹凸が１平方ミクロン当り10〜200個の
密度で存在する合成繊維とすれば、上記効果が達
成されることを見出したもので、本発明はその製
造法に関するものである。 ここで繊維表面の凹凸状態の定義についてより
明確にするため図面を用いて示す。表面の断面曲
線の一般的な例を第１図と第２図に示す。一般に
表面は大別して規則的な凹凸の形の並んだ面（第
１図）と不規則なもの（第２図）とになり、これ
を規則的表面およびランダム表面と名づけられて
いる。 規則的表面は旋鎖面のような一定の形の先端を
もつ刃物で切つた表面で、ランダム表面は研削ま
たはラツプ面のように不規則な形をした砥粒でみ
がかれた表面、または鋳物の面などを云い、本明
細書でいうランダム表面はこれを指す。本発明者
らによれば、熔融紡糸による合成繊維特有の鏡面
光沢を消失せしめ、尚かつ色の深みを増加させる
には、50〜200ミリミクロンの粒状構造を有する
繊維表面が、不規則な凹凸のランダム表面を形成
していることが重要であることがわかつた。第３
図には凹凸状態を断面より模式的に例示したもの
である。繊維表面は50〜200ミリミクロンの粒状
構造を有しているが、その構造より大きな凹凸が
ランダムに形成してなるものである。 ランダム表面を形成する凹凸は、より好ましく
は凹部の最底点と隣接する凸部の最頂点との平面
上の距離をｘとするとき0.2ミクロン＜2x＜0.7ミ
クロンの範囲に存在する凹凸である。凹凸の深さ
や高さは、0.05ミクロンから繊維表面の損傷によ
つては繊維直径の1/3程度まで生じうるが、凹部
と凸部の位置関係は平面上の距離ｘで表示でき
る。単繊維表面の凹凸を2xで表示すると、2xが
0.2ミクロン以下のものしかない場合には鏡面的
反射率の低下が認められず、染色後の色の深みも
従来のものと大差なく品質改良効果は認めがた
い。 又2xが0.7ミクロンより大であれば可視光線の
反射率が高くなり、色がくすみ白つぽくなりやす
く、かえつて効果がなくなる。2xが0.2ミクロン
より大きく0.7ミクロンよりも小さい範囲の凹凸
を有していても、その密度が凹部（あるいは凸
部）が一平方ミクロン当り10以上の密度とならな
い場合は、合成繊維の光沢改良効果や色の深みの
改良効果が不十分である。200個より多いと2xが
結果的に小さくなり、改良効果が少なかつた。 第４図並びに第５図は本発明の方法で得られた
代表的な例としてのポリエステル繊維についての
表面状態を示す走査型電子顕微鏡写真を示し、第
４図は2400倍の、又第５図は36000倍の例をそれ
ぞれ示す。これら２例の写真で見られるように、
本発明で得られる繊維は、従来公知の粗面化繊維
とは異なり、50〜200ミリミクロンの粒状構造が
繊維の表面全体に分布して存在し、かつその粒状
構造の存在する表面が不規則な凹凸のランダム表
面を形成していることが特異的である。 ついでこのような合成繊維を得る本発明方法に
ついて説明する。 本発明は熔融紡糸可能な繊維形成性ポリマーに
直径が80ミリミクロン以下好ましくは50ミリミク
ロン以下更に好ましくは30ミリミクロン以下の微
粒子を添加し、常法により紡糸し、延伸等を行な
つて繊維を得る。この場合ポリマーに添加する微
粒子が80ミリミクロンを超えると繊維表面溶出後
の凹凸を表示する前記2xが大きくなり、ランダ
ム表面を形成する凹凸が少なくなり、色のくすみ
や、染色後の白つぽさが目立つてきて望ましくな
い。したがつて微粒子を均一に分散させ、紡糸延
伸時の工程安定性を良好ならしめ、光沢や色の深
みの効果をより良好にならしめるには微粒子径が
80ミリミクロン以下好ましくは50ミリミクロン以
下が望ましい。 このような微粒子としては、例えばシリカゾ
ル、微粒子状シリカ、アルミナゾル、粒子状アル
ミナ、極微粒酸化チタン、炭酸カルシユーム、分
散安定性が良好に改質された変性シリカゾル、あ
るいはその他合成繊維の屈折率に近い微粒状不活
性物質のコロイド等が用いられるが、繊維の透明
性、色の鮮明性、良好な光沢という点ではシリカ
ゾルが最も効果があつた。該微粒子の添加量につ
いて検討した結果、0.5重量％未満の場合は、表
面層溶出後の凹凸状態が不十分となり色の深さや
光沢の改良効果は認められない。微粒子を10重量
％を越えて添加した場合、紡糸は極めて困難とな
り事実上不可能な実施範囲となる。当該微粒子を
0.5〜10重量％含有せしめたポリマー成分を熔融
紡糸してなる合成繊維は、延伸後の繊維表面形状
が繊維軸方向にはしる筋は認められるものの、微
細な凹凸表面になり得ないが、該合成繊維の可溶
性あるいは分解性を有する溶剤にて繊維表面層を
溶出処理せしめることにより、前述した表面凹凸
が達成されるのである。繊維表面の溶出処理は織
編物状で染色する場合は染色前に溶出処理する方
が望ましく、また糸、綿状で染色する場合には染
色の前に綿あるいは糸、あるいはトウの状態で溶
出処理する方が染色の色合わせの点で望ましい。
しかし染色後に実施しても表面の微細かつ複雑な
凹凸形状が得られることは変わりなく、表面溶出
の処理は適宜所望の工程で選択すればよい。 ポリアミド系合成繊維には鉱酸処理が、ポリエ
ステル系合成繊維には苛性ソーダ等アルカリ処理
が上げられるが、その他有機重合体に応じた適性
な溶剤が選ばれ、これに限定されるものではな
い。 これまでの説明で理解されるように本発明方法
は繊維表面を特異な構造とすることにより所期の
目的を達せんとするものであり、本発明方法が芯
鞘構造の繊維に適用されることも無論である。こ
の場合直径が80ミリミクロン以下、好ましくは50
ミリミクロン以下の微粒子、好ましくはシリカゾ
ルを、0.5〜10重量％含有せしめたポリマーを鞘
成分として、又芯成分としては上記微粒子を含有
するか、含有率の異なるポリマーないしは異種ポ
リマーを配置せしめた繊維とし、該繊維に、当該
鞘成分ポリマーの可溶性あるいは分解性を有する
溶剤にて、繊維表面層を溶出処理せしめることに
より微細かつ複雑な凹凸形状を有する合成繊維と
なし、風合の変化や光沢、質感の差により特徴を
より一層発揮せしめることもできる。 またさらに本発明は、仮撚捲縮加工の高次加工
により五角、六角に類似した形状になつたり、紡
糸時の異形断面ノズルにより三葉形、Ｔ形、４葉
形、５葉形、６葉形、７葉形、８葉形等多葉形や
各種の断面形状とする異形断面繊に適用できるこ
とはいうまでもない。 次に実施例をもつて本発明を説明する。 実施例 １ ポリエステルのポリマー重合時に、エチレング
リコールに粒子径20〜10ミリミクロンのシリカゾ
ルを分散させて投入しポリマーを得た。このとき
のシリカゾルの添加量を0.1重量％から15重量％
まで変え、各ポリマーを作成し、各々紡糸、延伸
を行つた。シリカゾル12重量％と15重量％の場合
は紡糸が不良で、全く試料が得られなかつた。得
られた延伸糸に仮撚加工を実施し、得られた各試
料を用い、編地を作成した。各々の編地を４重量
％の苛性ソーダ溶液95℃にてアルカリ減量処理を
行つた。アルカリ減量率は各々のサンプル毎にチ
エツクし３％以上６％以下におさまるよう留意し
た。 各編地を次の処法で染色した後、編物の反射率
を日立自記分光光度計EPR―２型を使用して測
定し、反射率の変化から色の深み変化、走査型電
子顕微鏡写真から繊維表面の凹凸形状を求めその
結果を第１表に示す。

【表】

【表】

【表】 シリカゾル0.1％のものは繊維表面がランダム
表面とはならず、凹凸形状を表わす2xが0.2ミク
ロン以下であつた。また反射率の低下も少なく、
色の深みも発現せず、かつ光沢の改良も認めがた
い。これに対し0.5％以上のシリカゾルを添加し
たものは50〜200ミリミクロンの粒状構造を有
し、繊維表面は不規則な凹凸のランダム表面を形
成し、凹凸形状を表わす2xが0.2ミクロン以上の
凹凸となり、その凹凸が１平方ミクロン当たり16
〜120個の密度で存在していた。又これ等の場合
反射率の低下が認められ、かつ色の深みが増し、
光沢もしつとりとした良好なものとなつた。尚第
１表ではシリカゾル含有量が0.5重量％以上の場
合は、色の深み、光沢につき互いにその差が区別
されて表わされてはいないが、添加量が多ければ
多い程色の深みが増し、良好な光沢となつた。 実施例 ２ ポリエステルのポリマー重合時にエチレングリ
コールに分散させた各種の微粒子を1.5重量％添
加し、各々ポリマーを作成し、紡糸後水浴延伸を
行い、2.5デニール、51mmのカツトステープルを
作成し30′S/1の紡績糸を作成し、編地とした。 実施例１で示したアルカリ減量と染色を行い、
繊維表面の凹凸形状と染色後の編地の色の深みと
光沢の変化を調べ、その結果を第２表に示す。粒
子径が大きくなると、色の深みや光沢の良さがな
くなり、最も不良の例は酸化チタン（約200ミリ
ミクロン）の場合であつた。粒径約150ミリミク
ロン〜120ミリミクロンのシリカゾルや粒径約80
ミリミクロン〜100ミリミクロンの炭酸カルシウ
ムでも一応色の深み効果はあるものの、粒子径の
小さいものにくらべると品位が劣り、アルカリ減
量率を多くすると0.7ミクロン以上の大きな凹凸
の発生にもとづく色のくすみが発生しはじめてい
る。アルミナ粉体の場合は単粒子径が約20ミリミ
クロンの大きさであるが、実際の紡糸状況からみ
ると、圧力上昇が激しく、ポリマー中の微粒子の
良好な分散状態が得られなかつたためか、結果的
には凹凸形状を表わす2xが0.7ミクロン以上とな
り、色の深みや光沢に改良効果がなかつた。粒子
径が約７ミリミクロンのシリカの粉体や約30ミリ
ミクロンの微粒酸化チタンの粉末を用いた場合は
いづれも深みのある黒色や良好な光沢であつた
が、紡糸時の圧力上昇やフイルターづまり毛羽発
生等紡糸、延伸の安定性の点からはシリカゾルの
場合に比して一歩譲り、結局全ての点で粒子径80
〜90ミリミクロンまでのシリカゾルが好適で、そ
の内でもとりわけ粒子径10〜20ミリミクロンのシ
リカゾルが優れていた。

【表】 実施例 ３ ポリエチレンテレフタレートのポリマー重合時
にエチレングリコールに粒子径約45ミリミクロン
のシリカゾルを分散せしめて投入し、シリカゾル
の添加量３重量％のポリマー（Ａ）を得た。これ
をオルソクロロフエノール25℃溶液として測定し
た固有粘度は0.51であつた。これとは別に添加物
の入らない固有粘度0.75のポリエチレンテレフタ
レート（Ｂ）を作成した。またナイロン６の重合
時に粒子径約20ミリミクロンのシリカゾルを３重
量％添加してポリマー（Ｃ）を得、ナイロン66に
は粒子径約200ミリミクロンの酸化チタン約４重
量％含有せしめてポリマー（Ｄ）を用意した。 Ａ成分とＢ成分、Ｃ成分とＤ成分を組み合わせ
て偏心型の芯鞘複合紡糸を行つた。この際各々Ａ
成分、Ｃ成分を鞘成分とし、Ｂ成分、Ｄ成分を偏
心させた芯成分とした。複合紡糸後延伸して引続
き185℃の中空ヒーターをオーバーフイードして
通過処理せしめ潜在巻縮を発現処理せしめ各々75
デニール36フイラメントの巻縮糸条を得た。対照
サンプルとして酸化チタン（粒径約200ミリミク
ロン）0.02重量％添加したポリエステルフイラメ
ント75デニール36フイラメントの仮撚加工糸を準
備した。 これら３種の糸条を各々別々にタテ密度125
本／吋、ヨコ密度95本／吋の2/2綾織物を作成し
た。各々通常の染色加工工程において、ヒートセ
ツト後繊維表面の溶出処理を行つた。ポリエステ
ルについては苛性ソーダを用いポリアミドについ
ては硫酸を用い、各約15％の減量処理により表面
溶出処理とした。これに引き続ぎ通常の染色仕上
を実施し、風合と外観の評価を行つた。 Ａ成分―Ｂ成分を用いたポリエステル偏心芯鞘
複合糸は風合がソフトでかつしなやかなもので正
絹綾羽二重に類似し、発色性と色の深みの点で対
照サンプルのポリエステル仮撚加工系よりはるか
にすぐれていた。Ｃ成分―Ｄ成分を用いたポリア
ミド偏心芯鞘複合糸の方は発色の点では一番良い
ものとなつたが、しなやかすぎるきらいがあつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は表面の断面曲線の一般的な例
とし示し第１図が規則的表面、第２図がランダム
表面を例示したものである。第３図には本発明で
いう凹凸形状を模式的に示したもので、第４図に
は本発明方法で得られた繊維の走査電顕による写
真2400倍を例示し、又第５図は他の本発明方法で
得られた繊維の36000倍の写真を例示したもので
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直径が80ミリミクロン以下の微粒子を0.5〜
   10重量％含有せしめたポリマー成分を溶融紡糸し
   てなる合成繊維に、該合成繊維の可溶性あるいは
   分解性を有する溶剤で繊維の表面を溶出処理せし
   めることを特徴とする微細かつ複雑な凹凸形状を
   有する合成繊維の製造方法。 ２ 微粒子がシリカゾルであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の微細かつ複雑な凹凸
   形状を有する合成繊維の製造方法。 ３ 微粒子の直径が50ミリミクロン以下であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第２
   項のいずれか記載の微細かつ複雑な凹凸形状を有
   する合成繊維の製造方法。 ４ 合成繊維がポリエステル系合成繊維であるこ
   とを特徴とする特許請求の第１項ないし第３項の
   いずれか記載の微細かつ複雑な凹凸形状を有する
   合成繊維の製造方法。 ５ 少くとも鞘成分を構成するポリマー成分に微
   粒子を含有せしめて芯鞘構造で溶融紡糸すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項
   のいずれか記載の微細かつ複雑な凹凸形状を有す
   る合成繊維の製造方法。