JP4698930B2 - Fiber structures containing nanofibers - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水蒸気や有害物質の吸着能力に優れたナノファイバーを含む繊維構造体とその繊維構造体を含む繊維(利用)製品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、住宅の高気密化や高断熱化が進み、一見住環境の快適性が高くなったように見えるが、実は室内の通気性が悪化したり、家屋自身が自律的な調湿機能を失ったため種々の問題が発生している。具体的には、床や天井、室壁面等に湿気が溜まりやすく、ダニやカビが発生しやすく、さらには室壁と外壁の間等に結露が発生しやすく、建物そのものの腐食が進み、大きな社会問題になっている。
【0003】
一方、伝統的な日本家屋では、木材や畳あるいは土壁等の自律的な調湿機能を有する材料がふんだんに使用されており、いわば家屋が呼吸し湿度を整えていた。しかしながら、最近は調湿機能を有しない合成樹脂等の化学製品からなる建築材料や壁紙が、木材や土壁に取って代わっている。また、洋風化の進んだ近年の住宅では、床材として木材を使用していても表面に透湿性の無い塗料が塗られていたり、化学加工されていたりして十分な調湿機能を発揮できなくなっていた。さらに、室内のインテリアに目を向けても、伝統的な日本家屋では障子やふすま、木製家具のような木材の加工品がふんだんに使用されていたが、これらも同様に調湿機能を有しない合成樹脂等の化学製品からなるものに取って代わられている。 このため、一般的にはエアコンを用い温度や湿度を整えようとしているが、実際にはエアコン風が当たるところとそうでないところで、温度と湿度に大きな違いが生じやすく、十分な効果が得られないばかりか、過度の冷房や暖房を誘発しさらに住環境を悪化させてしまう問題があった。加えて、過度の乾燥により、風邪等のウイルスが増加したり、静電気が発生し易くなり住人の健康に障害をもたらすこともあった。
【0004】
このため、自律的な調湿機能を有するメソポーラスシリカを含有した調湿層を基材の上に有する調湿性シートが提案されている。これによれば、自律的に湿度を50〜65%の間に調整できることが示されている(特許文献1参照。)。しかしながら、この提案では、メソポーラスシリカを含有する調湿層と基材の剥離が発生しやすく、耐久性が悪いという問題があった。さらに、メソポーラスシリカを含有する調湿層を80μmもの厚さでコーティングするため、例えば、衣料やカーテン、カーペット、寝具あるいは詰め綿のようなソフト性や風合いが要求される繊維製品分野には展開不可能であり、適用用途に大きな制限があった。また、カーシートと人体の間のムレ感低減を狙い、メソポーラスシリカを高分子ラテックスを用いて布地に塗布したシート表皮材が提案されている(特許文献2参照。)。しかしながら、特許文献1と同様に、メソポーラスシリカを含有する高分子ラテックス層と布地の間の剥離による耐久性不良や、風合い硬化による用途展開に大きな制限があるという問題があった。
【0005】
ところで、近年の住宅環境は上記した調湿の問題以外にもシックハウス症候群という大きな問題が発生している。これは、建材や塗料等に含まれるホルムアルデヒド等の揮発性有害物質(VOC)が徐々に揮発するのであるが、高気密住宅ではこのVOCが戸外に排出されず、住宅内に高濃度に充満してしまい、それを吸入した人間が化学物質過敏症やめまい等の体調不良を訴えるものである。これについては、壁に珪藻土等を塗り込むという工夫もされているが、このような塗り壁は、近年の洋風化した住宅にはなじまないため、一戸あたりに占める塗り壁の割合は十分ではなく、シックハウス症候群の解決には至っていないのが現状である。
【0006】
このため、優れた吸湿・吸着性能を持ちながら、近年の洋風化された住宅にも自然に溶け込め、また耐久性にも優れた材料が望まれていた。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−43179号公報(1〜5ページ)
【0008】
【特許文献2】
特開平9−310282号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、優れた吸湿・吸着性能を持ちながら、近年の洋風化された住宅にも自然に溶け込むことができ、また耐久性にも優れた材料としてのナノファイバーを含む繊維構造体を提供することにある。また、本発明の他の目的は、これを用いて、住宅環境の改善にとどまらず、快適衣料や産業資材やメディカル材料の性能向上等、現代社会の様々なニーズに応えられる材料を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、下記繊維構造体により達成される。すなわち、本発明の繊維構造体は、有機ポリマーからなる下記特性のナノファイバーを少なくとも10重量%含有し、繊維の目付が20〜2000g/m2であるナノファイバーを含む繊維構造体である。
【0011】
数平均による単繊維繊度=1×10-7〜1×10-4dtex
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の繊維構造体は、有機ポリマーからなるナノファイバーを含有している。 本発明でいう有機ポリマーとは、ポリエステルやポリアミド、またポリオレフィンに代表される熱可塑性ポリマーや、フェノール樹脂等のような熱硬化性ポリマー、あるいはDNAのような生体ポリマーのことを言うが、成形性の点から熱可塑性ポリマーが好ましく用いられる。中でも、ポリエステルやポリアミドに代表される重縮合系ポリマーは融点が高いものが多く、ポリマーの融点は165℃以上であるとナノファイバーの耐熱性が良好であり好ましい。例えば、ポリ乳酸(PLA)の融点は170℃、ポリエチレンテレフタレート(PET)は255℃、ナイロン6(N6)は220℃である。また、ポリマーには、粒子、難燃剤あるいは帯電防止剤等の添加物を含有させていても良い。また、ポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていても良い。
【0013】
本発明で言うナノファイバーとは、単繊維直径が1〜250nmの繊維を言うものであり、それが集合したものをナノファイバー集合体と言う。そして、本発明では、このナノファイバー集合体中の単繊維繊度の平均値が重要である。これは、ナノファイバー集合体の横断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、同一横断面内で無作為抽出した300本以上の単繊維直径を測定するが、これを少なくとも5カ所以上で行い、合計1500本以上の単繊維直径を測定することで求めることができる。これらの測定においては、ナノファイバー集合体から得られる繊維構造体あるいは繊維製品の均一性を保証する観点から、別々の場所をサンプリングすることが好ましい。
【0014】
ここで、単繊維繊度の平均値(数平均)は以下のようにして求める。すなわち、測定した単繊維直径から繊度を計算し、それの単純な平均値を求める。本発明では、これを「数平均による単繊維繊度」と呼ぶ。本発明では、数平均による単繊維繊度は1×10-7〜1×10-4dtex(単繊維直径で1〜100nm相当)であることが重要である。これは、通常の繊維に比べて繊度で1/1000000程度、従来の海島複合紡糸による超極細糸に比べても1/1000〜1/10000という細さであり、従来の繊維はおろか、従来の超極細糸とも全く異なる質感を持った衣料用布帛やインテリア用布帛とすることができる。数平均による単繊維繊度は、好ましくは1×10-5〜6×10-5dtex(単繊維直径で40〜80nm相当)である。
【0015】
また、ナノファイバーの単繊維繊度ばらつきは、以下のようにして評価する。すなわち、ナノファイバーそれぞれの単繊維繊度をdtiとしその総和を総繊度(dt1+dt2+…+dtn)とする。また、同じ単繊維繊度を持つナノファイバーの頻度(個数)を数え、その積を総繊度で割ったものをその単繊維繊度の繊度比率とする。これは全体(ナノファイバー集合体)に対する各単繊維繊度成分の重量分率(体積分率)に相当し、これが大きい単繊維繊度成分がナノファイバー集合体の性質に対する寄与が大きいことになる。本発明では、繊度比率の60%以上が1×10-7〜1×10-4dtex(単繊維直径で1〜100nm相当)の範囲にあることが好ましい。すなわち、1×10-4dtex(単繊維直径で100nm相当)より大きいナノファイバーの存在がゼロに近いことを意味するものである。これにより、ナノファイバーの機能を十分発揮することができ、また製品の品質安定性も良好とすることができ、例えば、産業資材の一種であるハードディスク用の表面研磨布に用いた場合、繊度ばらつきが小さいため、ナノファイバーでも砥粒を均一坦持することが可能となり、結果的にハードディスク表面の平滑性を飛躍的に向上することができるのである。さらに、従来よりも圧倒的に細いナノファイバーにより繊維構造体表面が覆われると気体や液体のバリア性が高くなる場合もある。より好ましくは、繊度比率の60%以上が1×10-7〜6×10-5dtex(単繊維直径で1〜80nm相当)の範囲である。さらに好ましくは、繊度比率の75%以上が1×10-7〜6×10-5dtex(単繊維直径で1〜80nm相当)の範囲である。
【0016】
また、繊度ばらつきのもう一つの指標は、単繊維直径差が30nmの幅に入る単繊維の繊度比率であるが、これは、中心繊度付近へのばらつきの集中度を意味しており、この繊度比率が高いほどばらつきが小さいことを意味している。本発明では、単繊維直径差が30nmの幅に入る繊維糸の繊度比率が50%以上であることが好ましい。より好ましくは70%以上である。
【0017】
また、本発明ではナノファイバー集合体は、長繊維および/または紡績糸形状となっていることが好ましい。ここで、長繊維および/または紡績糸形状とは、以下の状態を言うものである。すなわち、ナノファイバー同士が1次元で配向した集合体が有限の長さで連続している状態を言うものである。本発明の長繊維および/または紡績糸形状のナノファイバー集合体の長さは、通常の長繊維や紡績糸同様に数m以上であると好ましい。これにより、織物や編物はもとより短繊維や不織布、あるいは熱圧縮成形体等の様々な繊維製品とすることができる。
【0018】
また、本発明のナノファイバーは、単繊維直径が従来繊維よりも圧倒的に細いため、比表面積が飛躍的に大きくなるという特徴がある。このため、次のように通常の繊維では見られなかったナノファイバー特有の性質を示す。
【0019】
例えば、吸着特性の大幅な向上が挙げられる。実際に、水蒸気の吸着、すなわち吸湿性能を本発明の単繊維繊度10-5detxレベルのポリアミドナノファイバー集合体と単繊維繊度10-2dtexレベルの通常のポリアミド超極細糸で比較してみると、通常のポリアミド超極細糸では吸湿率が2%程度なのに比べ本発明のポリアミドナノファイバー集合体では吸湿率が6%に達する場合もあった。この吸湿性能は、住宅環境の調湿という意味合いだけでなく快適・高級衣料でも非常に重要な特性であり、本発明では4%以上とすることが好ましい。なお、繊維学会誌、vol.57、69(2001).には、ナイロン繊維の吸湿の寄与は、繊維全体としての吸湿量の1/1000程度であることが記載されており、本発明のナノファイバーのように比表面積を従来よりも飛躍的に大きくすることで、従来考えられなかった吸着性能を引き出すことができるのである。
【0020】
また、吸着した物質の脱着性能も重要であるが、本発明のナノファイバーでは、吸着された分子はナノファイバー表面に緩く束縛されているだけであり、乾燥機や天日干しで簡単に脱着し、吸着材料として再使用可能である。
【0021】
さらに、本発明のナノファイバー集合体では、ナノファイバー同士に多数の数nm〜100nm程度の隙間が生まれるため、吸着される分子が自由に出入りでき、吸脱着が容易となることを助けている。
【0022】
なお、本発明のナノファイバーを含む繊維構造物には、必要に応じて吸着剤を含有させることも可能である。これは、有害物質を選択的に吸着させるときに有効である。吸着剤としては、例えば、金属ハロゲン化物のような酸性物質を用いると、トリメチルアミンのような塩基性物質の吸着効率が向上する。逆に、ポリアミン系のような塩基性物質を用いると、イソ吉草酸のような酸性物質やアルデヒドガス類の吸着効率が向上する。
【0023】
なお、本発明のナノファイバー集合体を衣料用途に用いると、絹のようなきしみ感やレーヨンのようなドライ感のある優れた風合いの繊維製品を得ることができる。さらに、バフィング処理やシリコーン等の薬剤処理等により、ナノファイバー集合体からナノファイバーを開繊させることにより、従来では考えられなかった超ピーチ感や人肌のようなしっとりとしたタッチの優れた風合いの繊維製品を得ることもできる。
【0024】
本発明で言う繊維構造体とは、主として繊維からなる1次元、2次元、3次元の構造体一般のことを言うが、1次元の例としては長繊維、短繊維、紡績糸、ロッド等、2次元の例としては織編物や不織布等の布帛、シート等、3次元の例としては布帛から成るモジュールや組み紐、熱成形体、綿等が挙げられる。また、本発明では、この繊維構造体からなる衣料品、カーテン、カーシートおよびカーペット等を繊維製品と呼ぶ。また、本発明では、この繊維構造体とフィルムや筒等の他の材料を組み合わせたものは繊維構造体を用いた繊維利用製品と呼ぶ。この例としては空気清浄機、浄水器、建材、細胞吸着カラムおよび自動車部品等が挙げられる。
【0025】
本発明の繊維構造体は、上記したようなナノファイバーによって、従来考えられなかった種々の機能や風合いを発現させることができるが、ナノファイバーの特徴を十分発揮させるためには、繊維構造体全体に対してナノファイバーを10重量%以上含むことが重要である。ナノファイバーの含有量の最適値は繊維製品の種類によって異なってくるが、吸湿・吸着機能を十分発現させるためには50重量%以上とすることが好ましい。
【0026】
また、本発明の繊維構造体の繊維目付は、20〜2000g/m2とすることが重要である。ここで、繊維目付とは繊維重量を繊維部分の面積で割った値であり、目付が小さいほど軽くできるが構造がルーズとなり寸法安定性や耐久性に劣り、目付が大きいほど重くなるが構造がしっかりし寸法安定性や耐久性が向上する。特に本発明では、ナノファイバーを用いているために寸法安定性や耐久性が悪化しがちであるため、目付を20g/m2以上として寸法安定性や耐久性を確保することが特に重要である。また、目付を2000g/m2以下とすることによってある程度の軽さも確保することができる。目付の最適値は繊維製品の種類によって異なってくるが、包装用の不織布等では25〜40g/m2程度と軽く、衣料用では50〜200g/m2程度、カーテン等では100〜250g/m2程度、カーシート等では100〜350g/m2程度、カーペット等の重量品では1000〜1500g/m2程度とすることが好ましい。特に、洗濯を要する製品では洗濯時の形くずれを防止するために50g/m2以上であることが好ましい。
【0027】
また、本発明のナノファイバーは寸法安定性を向上させるために、有機カプセルに閉じこめられていたり、他の繊維と混用されていても良い。有機カプセルとして中空繊維を用いるとナノファイバーを中空部に含むために、吸着性能を保持したまま寸法安定性や製品の取り扱い性が格段に向上する。また、ナノファイバーを他の繊維と混用する場合は、混繊や交織・交編のような衣料用の手法以外に、布帛の貼り合わせのような不織布の手法や、他の基質(膜・フィルムや板・棒等)で固定する手法等も用いることができる。
【0028】
本発明のナノファイバー集合体の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、以下のような方法を採用することができる。
【0029】
すなわち、溶剤に対する溶解性の異なる2種類以上のポリマーをアロイ化したポリマーアロイ溶融体となし、これを紡糸した後、冷却固化して繊維化する。そして必要に応じて延伸・熱処理を施しポリマーアロイ繊維を得る。そして、易溶解性ポリマーの方をその溶剤で溶解除去することにより、本発明のナノファイバー集合体を得ることができる。
【0030】
ここで、ナノファイバー集合体の前駆体であるポリマーアロイ繊維中で易溶解性ポリマーを海(マトリックス)、難溶解性ポリマーを島(ドメイン)となし、その島サイズを制御することが重要である。ここで、島サイズは、ポリマーアロイ繊維の横断面を透過型電子顕微鏡(TEM)観察し、直径換算で評価したものである。前駆体中での島サイズによりナノファイバーの直径がほぼ決定されるため、島サイズの分布は本発明のナノファイバーの直径分布に準じて設計される。このため、アロイ化するポリマーの混練が非常に重要であり、本発明では混練押出機や静止混練器等によって高混練することが好ましい。なお、単純なチップブレンドでは混練が不足するため、本発明のような数十nmサイズで島を分散させることは困難である。
【0031】
具体的に混練を行う際の目安としては、組み合わされるポリマーにもよるが、混練押出機を用いる場合は、2軸押出混練機を用いることが好ましく、また静止混練器を用いる場合は、その分割数は100万以上とすることが好ましい。
【0032】
また、島を数十nmサイズで超微分散させるには、ポリマーの組み合わせも重要である。
【0033】
島ドメイン(ナノファイバー断面)を円形に近づけるためには、島ポリマーと海ポリマーは非相溶であることが好ましい。しかしながら、単なる非相溶ポリマーの組み合わせでは島ポリマーが十分超微分散化し難い。このため、組み合わせるポリマーの相溶性を最適化することが好ましいが、このための指標の一つが溶解度パラメータ(SP値)である。SP値とは(蒸発エネルギー/モル容積)1/2で定義される物質の凝集力を反映するパラメータであり、SP値が近い物同士では相溶性が良いポリマーアロイが得られる可能性がある。SP値は、種々のポリマーで知られているが、例えば、「プラスチック・データブック」旭化成アミダス株式会社/プラスチック編集部共編、189ページ等に記載されている。2つのポリマーのSP値の差が1〜9(MJ/m3)1/2であると、非相溶化による島ドメインの円形化と超微分散化が両立させやすく好ましい。例えば、N6とPETはSP値の差が6(MJ/m3)1/2程度であり好ましい組合せの例であるが、N6とポリエチレン(PE)はSP値の差が11(MJ/m3)1/2程度であり好ましくない例として挙げられる。
【0034】
ポリマー同士の融点差が20℃以下であると、特に押出混練機を用いた混練の際、押出混練機中での融解状況に差を生じにくいため高効率混練しやすく、好ましい態様である。また、熱分解や熱劣化し易いポリマーを1成分に用いる際は、混練や紡糸温度を低く抑える必要があるが、これにも有利となるのである。ここで、ポリマーが非晶性ポリマーの場合は、融点が存在しないためガラス転移温度や熱変形温度あるいはビカット軟化温度でこれに代える。
【0035】
さらに、溶融粘度も重要であり、島を形成するポリマーの方の溶融粘度を低く設定すると剪断力による島ポリマーの変形が起こりやすいため、島ポリマーの微分散化が進みやすくナノファイバー化の観点からは好ましい態様である。ただし、島ポリマーを過度に低粘度にすると海化しやすくなり、繊維全体に対するブレンド比を高くできないため、島ポリマー粘度は海ポリマー粘度の1/10以上とすることが好ましい。
【0036】
また、島ポリマーのブレンド比は繊維構造体の目付を高くする観点から重要である。例えば、島ポリマーのブレンド比が10重量%であると、残りの90重量%の海ポリマーを全て除去すると、繊維構造体の目付は最初の1/10程度となるため、繊維構造体がルーズな構造となり寸法安定性が大きく低下してしまう。繊維構造体の寸法安定性を向上させるためには、島ポリマーのブレンド比はポリマーアロイ繊維全体に対し20重量%以上であることが好ましく、より好ましくは40重量%以上である。ただし、島ポリマーのブレンド比を大きくすると島化しにくくなるため、海ポリマーとの溶融粘度バランスにもよるが島ポリマーのブレンド比を60重量%以下とすることが好ましい。
【0037】
ポリマーアロイ中では、島ポリマーと海ポリマーが非相溶であるため、島ポリマー同士は凝集した方が熱力学的に安定である。しかしながら、島ポリマーを無理に超微分散化するために、このポリマーアロイでは通常の分散径の大きいポリマーブレンドに比べ、非常に不安定なポリマー界面が多くなっている。このため、このポリマーアロイを単純に紡糸すると、不安定なポリマー界面が多いため、口金からポリマーを吐出した直後に大きくポリマー流が膨らむ「バラス現象」が発生したり、ポリマーアロイ表面の不安定化による曳糸性不良が発生し、糸の太細斑が過大となるばかりか、紡糸そのものが不能となる場合がある(超微分散ポリマーアロイの負の効果)。このような問題を回避するため、口金から吐出する際の、口金孔壁とポリマーとの間の剪断応力を低くすることが好ましい。ここで、口金孔壁とポリマーとの間の剪断応力はハーゲンポワズユの式(剪断応力(dyne/cm2)=R×P/2L)から計算する。ここでR:口金吐出孔の半径(cm)、P:口金吐出孔での圧力損失(dyne/cm2)、L:口金吐出孔長(cm)である。またP=(8LηQ/πR4)であり、η:ポリマー粘度(poise)、Q:吐出量(cm3/sec)、π:円周率である。CGS単位系の1dyne/cm2はSI単位系では0.1Paとなる。
【0038】
例えば、通常のポリエステルの溶融紡糸では、口金孔壁とポリマーとの間の剪断応力は1MPa以上であるが、本発明のようなポリマーアロイを溶融紡糸する際は0.3MPa以下とすることが好ましい。このためには、口金孔径は大きく、口金孔長は短くする傾向であるが、過度にこれを行うと口金孔でのポリマーの計量性が低下し、繊度斑や紡糸性悪化が発生してしまうため、吐出孔より上部にポリマー計量部を有する口金を用いることが好ましい。ポリマー計量部は、具体的には孔径を吐出孔より絞った部位とすることが好ましい。
【0039】
また、溶融紡糸での曳糸性や紡糸安定性を十分確保する観点から、口金面温度は海ポリマーの融点から25℃以上とすることが好ましい。
【0040】
上記したように、本発明で用いる超微分散化したポリマーアロイを紡糸する際は、紡糸口金設計が重要であるが、糸の冷却条件も重要である。上記したようにポリマーアロイは非常に不安定な溶融流体であるため、口金から吐出した後に速やかに冷却固化させることが好ましい。このため、口金から冷却開始までの距離は1〜15cmとすることが好ましい。ここで、冷却開始とは糸の積極的な冷却が開始される位置のことを意味するが、実際の溶融紡糸装置ではチムニー上端部でこれに代える。
【0041】
紡糸速度は特に限定されないが、紡糸過程でのドラフトを高くする観点から高速紡糸ほど好ましい。紡糸ドラフトとしては100以上とすることが、得られるナノファイバー直径を小さくする観点から好ましい態様である。
【0042】
また、紡糸されたポリマーアロイ繊維には、延伸と熱処理を施すことが好ましいが、延伸の際の予熱温度は島ポリマーのガラス転移温度(Tg)以上の温度することで、糸斑を小さくすることができる。
【0043】
このナノファイバー集合体の製造方法は、以上のようなポリマーの組み合わせ、紡糸と延伸条件の最適化を行うことで、島ポリマーが数十nmに超微分散化し、しかも糸斑の小さなポリマーアロイ繊維を得ることを可能にするものである。このようにして糸長手方向に糸斑の小さなポリマーアロイ繊維を前駆体とすることで、ある断面だけでなく長手方向のどの断面をとっても単繊維繊度ばらつきの小さなナノファイバー集合体とすることができるのである。前駆体であるポリマーアロイ繊維のウースター斑は15%以下とすることが好ましく、より好ましくは5%以下である。
【0044】
このようにして得られたポリマーアロイ繊維から海ポリマーである易溶解ポリマーを溶剤で溶出することで、ナノファイバー集合体を得るのであるが、その際、溶剤としては水溶液系の溶剤を用いることが環境負荷を低減する観点から好ましい。具体的には、アルカリ水溶液や熱水を用いることが好ましい。このため、易溶解ポリマーとしては、ポリエステル等のアルカリ加水分解されるポリマーやポリアルキレングリコールやポリビニルアルコールおよびそれらの誘導体等の熱水可溶性ポリマーが好ましく用いられる。
【0045】
このような製造方法により、繊維長が数十μmから場合によってはcmオーダー以上のナノファイバーがところどころ接着したり絡み合った紡績糸形状のナノファイバー集合体が得られるのである。また、上記製造方法において、特に口金直上に静止混練器を位置させた場合には、ナノファイバーが理論上無限に伸びた長繊維形状のナノファイバー集合体が得られる場合もある。
【0046】
本発明では、従来のナノファイバーとは全く異なり、前駆体であるポリマーアロイ繊維を延伸・熱処理することにより、ナノファイバーも延伸・熱処理することが初めて可能となったため、引っ張り強度や収縮率を自由にコントロールできるようになった。ここで、本発明のナノファイバー集合体の強度は、1cN/dtex以上であれば繊維製品の力学物性を向上できるため好ましい。ナノファイバー集合体の強度は、より好ましくは2cN/dtex以上である。また、前駆体であるポリマーアロイ繊維を捲縮加工することも可能である。
【0047】
本発明のナノファイバーを含む繊維構造体は、織編物や不織布のような布帛にとどまらず、熱成形体等様々な繊維製品形態を採ることができるため、布帛として使用すること以外にモジュール化したり、他の材料に張り合わせる等広汎な応用展開が可能である。そして、住宅環境を改善するためにカーテン、壁紙、カーペット、マットおよび家具等のインテリア用品に利用したり、クリーンルーム用のケミカル汚染物質除去のためのケミカルフィルターに利用することも可能である。また、トイレや室内の消臭シートや、車両内環境を改善するための車両内装材、より具体的には座席のイス張りや天井用表皮材等として利用することも可能である。さらに、快適で消臭性能のある衣料、より具体的にはインナー、シャツやブルゾン、パンツ、コート、人工皮革や、カップやパッド等の衣料資材用途にも利用可能である。さらにワイピングクロス、研磨布およびフィルター等の産業資材用途、細胞吸着材のようなメディカル用途にも好適に用いることができる。
【0048】
【実施例】
以下、本発明のナノファイバーを含む繊維構造体について、実施例を用いて詳細に説明する。なお、実施例中の特性等の測定方法は以下の方法を用いた。
【0049】
A.ポリマーの溶融粘度
東洋精機製キャピログラフ1Bにより、ポリマーの溶融粘度を測定した。なお、サンプル投入から測定開始までのポリマーの貯留時間は10分とした。
【0050】
B.融点
Perkin Elmaer DSC−7を用いて、2nd runでポリマーの融解を示すピークトップ温度をポリマーの融点とした。このときの昇温速度は16℃/分、サンプル量は10mgとした。
【0051】
C.口金吐出孔での剪断応力
口金孔壁とポリマーとの間の剪断応力は、ハーゲンポワズユの式(剪断応力(dyne/cm2)=R×P/2L)から計算する。ここで、R:口金吐出孔の半径(cm)、P:口金吐出孔での圧力損失(dyne/cm2)、L:口金吐出孔長(cm)である。また、P=(8LηQ/πR4)であり、η:ポリマー粘度(poise)、Q:吐出量(cm3/sec)、π:円周率である。ここで、ポリマー粘度は、口金吐出孔の温度と剪断速度での値を用いた。また、混練部分を紡糸工程に組み込んだ場合は、口金下5cmで吐出ポリマーアロイを急冷してガットをサンプリングし、これをカッティング後、あらためて乾燥してポリマーアロイの粘度をキャピログラフで測定した。
【0052】
D.ポリマーアロイ繊維のウースター斑(U%)
ツェルベガーウスター株式会社製USTER TESTER 4を用いて給糸速度200m/分でノーマルモードで測定を行った。
【0053】
E.TEMによる繊維横断面観察
繊維の横断面方向に超薄切片を切り出し、透過型電子顕微鏡(TEM)で繊維横断面を観察した。また、ナイロンはリンタングステン酸で金属染色した。
TEM装置 : 日立社製H−7100FA型。
【0054】
F.ナノファイバーの数平均による単繊維繊度と直径
単繊維繊度の平均値は以下のようにして求める。すなわち、TEMによる繊維横断面写真を画像処理ソフト(WINROOF)を用いて単繊維直径および繊度を計算し、それの単純な平均値を求めた。これを「数平均による単繊維繊度」とした。このとき、平均に用いるナノファイバー数は同一横断面内で無作為抽出した300本以上の単繊維直径を測定したが、サンプリングは5カ所で行い、合計1500本以上の単繊維直径を用いて計算した。
【0055】
G.ナノファイバーの単繊維繊度ばらつき
ナノファイバーの単繊維繊度ばらつきは、以下のようにして評価する。すなわち、上記数平均による単繊維繊度を求める際に使用したデータを用い、ナノファイバーそれぞれの単繊維繊度をdtiとしその総和を総繊度(dt1+dt2+…+dtn)とする。また、同じ単繊維繊度を持つナノファイバーの頻度(個数)を数え、その積を総繊度で割ったものをその単繊維繊度の繊度比率とする。
【0056】
H.ナノファイバーの直径ばらつき幅
ナノファイバーの直径ばらつき幅は以下のようにして評価する。すなわち、ナノファイバーの単糸直径の中心値付近で単繊維直径差が30nmの幅に入る単繊維の繊度比率で評価する。これは、中心繊度付近へのばらつきの集中度を意味しており、この繊度比率が高いほどばらつきが小さいことを意味している。これも上記数平均による単繊維繊度を求める際に使用したデータを用いた。
【0057】
I.SEM観察
繊維に白金−パラジウム合金を蒸着し、走査型電子顕微鏡で繊維側面を観察した。
SEM装置 : 日立社製S−4000型。
【0058】
J.力学特性
ナノファイバー集合体10mの重量をn=5回測定し、これの平均値からナノファイバー集合体の繊度(dtex)を求めた。そして、室温(25℃)で、初期試料長=200mm、引っ張り速度=200mm/分とし、JIS L1013に示される条件で荷重−伸長曲線を求めた。次に、破断時の荷重値を初期の繊度で割り、それを強度とし、破断時の伸びを初期試料長で割り伸度として強伸度曲線を求めた。
【0059】
K.吸湿性(ΔMR)
サンプルを秤量瓶に1〜2g程度はかり取り、110℃に2時間保ち乾燥させ重量を測定し(W0)、次に対象物質を20℃、相対湿度65%に24時間保持した後重量を測定する(W65)。そして、これを30℃、相対湿度90%に24時間保持した後重量を測定する(W90)。そして、以下の式にしたがい計算を行う。
MR65=[(W65−W0)/W0]×100% ・・・・・ (1)
MR90=[(W90−W0)/W0]×100% ・・・・・ (2)
ΔMR=MR90−MR65 ・・・・・・・・・・・・ (3)。
【0060】
L.有害・悪臭物質ガスの除去試験
サンプル3.0gを500mlのポリエチレン製容器内に固定した後、悪臭物質を容器内に導入した。そして、密栓後、容器を50℃で1分間保持し、悪臭物質を十分気化させた。そして、30℃で所定時間放置後、容器内の空気をサンプリングし、株式会社ガステック社製のガス検知管で悪臭物質濃度を測定した。
【0061】
(実施例1)
溶融粘度530poise(262℃、剪断速度121.6sec-1)、融点220℃のN6(20重量%)と溶融粘度3100poise(262℃、剪断速度121.6sec-1)、融点225℃のイソフタル酸を8mol%、ビスフェノールAを4mol%共重合した融点225℃の共重合PET(80重量%)を、2軸押し出し混練機で260℃で混練してポリマーアロイチップを得た。このポリマーアロイチップをホッパー1から275℃の溶融部2で溶融し、紡糸温度280℃のスピンブロック3に導いた。そして、限界濾過径15μmの金属不織布でポリマーアロイ溶融体を濾過した後、口金面温度262℃とした紡糸パック4の口金5から溶融紡糸した(図11参照。)。このとき、口金としては図12に示すように吐出孔上部に直径0.3mmの計量部12を備えた、吐出孔径14が0.7mm、吐出孔長13が1.75mmの口金を用いた。そして、このときの単孔あたりの吐出量は1.0g/分とした。このときの口金孔壁とポリマーの間の剪断応力は、0.058MPa(ポリマーアロイの粘度は1400poise、262℃、剪断速度416sec-1)と十分低いものであった。さらに、図11において、口金下面から冷却開始点(チムニー6の上端部)までの距離は9cmであった。吐出された糸条7は20℃の冷却風で1mにわたって冷却固化され、口金5から1.8m下方に設置した集束給油ガイド8で給油された後、非加熱の第1引き取りローラー9および第2引き取りローラー10を介して900m/分で巻き取り糸として11巻き取られた。このときの紡糸性は良好であり、24時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。そして、得られた未延伸し15をフィードローラ16で給糸し、第1ホットローラー17の温度を90℃、第2ホットローラー18の温度を130℃、第3ローラー19(室温)として延伸熱処理し、延伸糸20を得た(図13参照。)。このとき、第1ホットローラー17と第2ホットローラー18間の延伸倍率を3.2倍とした。得られたポリマーアロイ繊維は、120dtex、36フィラメント、強度4.0cN/dtex、伸度35%、U%=1.7%の優れた特性を示した。また、得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、共重合PETが海(薄い部分)、N6(濃い部分)が島の海島構造を示し(図2参照。)、島N6の数平均による直径は53nmであり、N6が超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0062】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を3本合糸し丸編みにより編地を作製し、これを3%の水酸化ナトリウム水溶液(90℃、浴比1:100)で2時間浸漬することで、ポリマーアロイ繊維中の共重合PETの99%以上を加水分解除去した。この結果、得られた、N6単独糸からなる丸編み地の目付は60g/m2であった。この丸編み地では、海ポリマーである共重合PETが除去されたにもかかわらず、マクロに見るとあたかも長繊維や紡績糸のように連続しており、丸編み地形状を保っていた。そして、この丸編み地は通常のN6繊維からなる丸編み地とは全く異なり、ナイロン特有の「ヌメリ感」が無く、逆に絹のような「きしみ感」やレーヨンのような「ドライ感」を有する編地であった。
【0063】
このN6ナノファイバーからなる丸編み地から糸を引きだし、まず光学顕微鏡で繊維側面観察を行ったところ、アルカリ処理前の繊維に比べ繊維径が約2/3程度になっており、海ポリマーを除去することによって繊維半径方向に収縮が起こっていることが分かった(図4参照。)。次に、これの繊維側面をSEMにより観察したところ、この糸は1本の糸ではなく無数のナノファイバーがところどころ接合しながら繋がったナノファイバー集合体であることが分かった(図3参照。)。また、このN6ナノファイバー集合体のナノファイバー同士の間隔は1〜数百nm程度であり、極めて微小な空隙が存在していた。さらにこれの繊維横断面をTEMによって観察した結果を図1に示すが、このN6ナノファイバーは単繊維直径が数十nm程度であることがわかった。そして、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は56nm(3×10-5dtex)と従来にない細さであった。また、単繊維繊度が1×10-7〜9×10-5dtex(単繊維直径で1〜100nm)の繊度比率は99%であり、特に単繊維直径で55〜84nmの間に入る単繊維繊度比率は71%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。TEM写真から解析したナノファイバーの単繊維直径および単繊維繊度のヒストグラムを図5と図6に示すが、このとき、単繊維直径で10nm刻みで本数(頻度)および繊度比率を数えた。単繊維直径で10nm刻みとは、例えば、単繊維直径55〜64nmのものは単繊維直径60nm、また、糸直径75〜84nmのものは単繊維直径80nmとして数えたことを意味している。
【0064】
また、このN6ナノファイバーからなる丸編み地の吸湿率(ΔMR)を測定したところ、6%と綿を凌駕する優れた吸湿性を示した。また、このN6ナノファイバー集合体からなる糸の力学特性を測定したところ、強度2.0cN/dtex、伸度50%であった。
【0065】
さらに、この丸編み地にバフィングを施したところ、従来の超極細繊維では到達し得なかった超ピーチ感や人肌のようなしっとりとしたみずみずしい優れた風合いを示した。また、バフィングを施していない丸編み地をシルコートPP(特殊変性シリコーン/松本油脂(株)製商品名)の10wt%水溶液に浸漬し、水溶液のピックアップ率が150%となるよう処理液を丸編み地に付与した。処理液を付与後、110℃で3分間、リラックス状態でオーブン中で乾燥した。乾燥後、揉布処理を行ったところ、バフィングとはまた異なる繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。さらに接触冷感もあるものであった。また、これらの丸編み地を家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0066】
(実施例2)
溶融粘度5000poise(262℃、剪断速度121.6sec-1)、融点220℃のN6をポリマーアロイ全体に対し50重量%のブレンド比、36ホールの口金を用いて、実施例1と同様に溶融紡糸を行った。このときの口金孔壁とポリマーの間の剪断応力は0.15MPaであった。このときの紡糸性は良好であり、24時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。そして、これを実施例1と同様に延伸・熱処理して128dtex、36フィラメント、強度4.3cN/dtex、伸度37%、U%=2.5%の優れた特性を有するポリマーアロイ繊維を得た。得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、実施例1同様、共重合PETが海、N6が島の海島構造を示し、島N6の数平均による直径は80nmであり、N6が超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0067】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を2本合糸して実施例1同様に、アルカリ処理により紡績糸形状のN6ナノファイバー集合体からなる目付150g/m2の丸編み地を得た。さらにこれらのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は84nm(6×10-5dtex)と従来にない細さであった。また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。また、このN6ナノファイバー集合体からなる糸は、強度2.6cN/dtex、伸度50%であった。
【0068】
また、この丸編み地をシルコートPP(特殊変性シリコーン/松本油脂(株)製商品名)の10wt%水溶液に浸漬し、水溶液のピックアップ率が150%となるよう処理液を丸編み地に付与した。処理液を付与後、110℃で3分間、リラックス状態でオーブン中で乾燥した。乾燥後、揉布処理を行ったところ、バフィングとはまた異なる繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。さらに接触冷感もあるものであった。また、この丸編み地を家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0069】
(実施例3)
実施例2で作製したポリマーアロイ繊維に、図18の装置を用いて仮撚り加工を施した。すなわち、ポリマーアロイ繊維の原糸29をフィードローラー30で供給し、ヒーター31で加熱し、冷却板32で冷却し、回転子33で撚糸し仮撚り加工糸35とする。このとき、回転子33としてスピンドルを用い、ヒーター31の温度は180℃、フィードローラー30とデリバリーローラー34の周速差である延伸倍率は1.01倍とした。ここで、得られた仮撚り加工糸35を用い、実施例1同様に、アルカリ処理により紡績糸形状のナノファイバー集合体からなる目付100g/m2の丸編み地を得た。さらにこれらのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は84nm(6×10-5dtex)と従来にない細さであり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。また、このN6ナノファイバー仮撚り加工糸は、強度2.0cN/dtex、伸度45%であった。
【0070】
また、この丸編み地に実施例2同様にシリコーン処理を施したところ繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。さらに接触冷感もあるものであった。この丸編み地を家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0071】
(実施例4)
実施例3で作製したポリマーアロイ仮撚り加工糸に300ターン/mの甘撚りを施し、S撚り/Z撚り双糸で経緯使いで2/2ツイル織物を作製した。そして、実施例1同様に、アルカリ処理により紡績糸形状のナノファイバー集合体からなる目付150g/m2のツイルを得た。さらにこれらのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は84nm(6×10-5dtex)と従来にない細さであり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。また、このN6ナノファイバー仮撚り加工糸は、強度2.0cN/dtex、伸度45%であった。
【0072】
また、この2/2ツイル織物に実施例2同様にシリコーン処理を施したところ、繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。さらに接触冷感もあるものであった。また、この2/2ツイル織物を家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0073】
(比較例1)
溶融粘度1800poise(290℃、剪断速度121.6sec-1)、融点255℃のPETを島成分に、溶融粘度1000poise(290℃、剪断速度121.6sec-1)、ビカット軟化温度107℃のポリスチレン(PS)を海成分に用いて、特開昭53−106872号公報の実施例1記載に従い海島複合糸を得た。そして、これを特開昭53−106872号公報の実施例記載のようにトリクロロエチレン処理によりPSを99%以上除去して超極細糸を得た。得られた超極細糸の繊維横断面をTEM観察したところ、超極細糸の単繊維直径は2.0μm(0.04dtex)と大きいものであった。この超極細糸を用いた丸編み地の吸湿性は0.1%と低いものであった。また、有害・悪臭物質ガスの除去試験としてアンモニアの消臭試験を行ったが、初期濃度200ppmに対し、10分間で180ppmまでしか消臭せず、消臭能力がほとんど無いものであった。
【0074】
(比較例2)
溶融粘度500ポイズ(280℃、121.6sec-1)、融点220℃のN6と溶融粘度2100ポイズ(280℃、121.6sec-1)、融点255℃のPETをN6ブレンド比を20重量%となるようにチップブレンドした後、290℃で溶融し、紡糸温度を296℃、口金面温度280℃、口金孔数36、吐出孔径0.30mm、吐出孔長.50mmのずん胴口金として実施例1と同様に溶融紡糸を行い、紡糸速度1000m/分で未延伸糸を巻き取った。ただし、単純なチップブレンドであり、ポリマー同士の融点差も大きいためN6とPETのブレンド斑が大きく、口金下で大きなバラスが発生しただけでなく、曳糸性にも乏しく、安定して糸を巻き取ることはできなかったが、少量の未延伸糸を得て、第1ホットローラー17の温度を85℃、延伸倍率3倍として実施例1と同様に延伸を行い、100dtex、36フィラメントの延伸糸を得た。
【0075】
この延伸糸を用いて実施例1と同様に丸編み地となし、アルカリ処理によりPET成分を99%以上除去した。得られた丸編み地からN6単独糸を引き出し、TEMにより繊維横断面観察を行ったところ、単繊維直径が400nm〜4μm(単繊維繊度1×10-3〜1×10-1dtex)の超極細糸が生成していることを確認した。しかしながら、これの数平均による単繊維繊度は9×10-3dtex(単繊維直径1.0μm)と大きいものであった。さらにN6超極細糸の単繊維繊度ばらつきも大きいものであった。この超極細糸を用いた丸編み地の吸湿性は2%と低いものであった。また、有害・悪臭物質ガスの除去試験としてアンモニアの消臭試験を行ったが、初期濃度200ppmに対し、10分間で100ppmまでしか消臭せず、消臭能力は不満足なものであった。
【0076】
(比較例3)
溶融粘度3950ポイズ(262℃、121.6sec-1)、融点220℃のN6と溶融粘度560ポイズ(262℃、121.6sec-1)、融点105℃のPEとをN6ブレンド比を65重量%となるようにチップブレンドした後、図14の装置を用い、1軸押出混練機21の温度を260℃として溶融した後、口金孔数12、吐出孔径0.30mm、吐出孔長.50mmのずん胴口金として実施例1と同様に溶融紡糸を行った。ただし、N6とPEのブレンド斑が大きく、口金下で大きなバラスが発生しただけでなく、曳糸性にも乏しく、安定して糸を巻き取ることはできなかったが、少量の未延伸糸を得て、実施例1と同様に延伸・熱処理を行い、82dtex、12フィラメントの延伸糸を得た。このときの延伸倍率は2.0倍とした。
【0077】
この延伸糸を用いて実施例1と同様に丸編み地となし、85℃のトルエンにより1時間以上PEを溶出処理しPEの99%以上を除去した。得られた丸編み地からN6単独糸を引き出し、TEMにより繊維横断面観察を行ったところ、単繊維直径が500nm〜3μm(単繊維繊度2×10-3〜8×10-2dtex)の超極細糸が生成していることを確認した。これの数平均による単繊維繊度は9×10-3dtex(単糸直径1.0μm)と大きいものであった。さらにN6超極細糸の単繊維繊度ばらつきも大きいものであった。この超極細糸を用いた丸編み地の吸湿性は2%と低いものであった。また、有害・悪臭物質ガスの除去試験としてアンモニアの消臭試験を行ったが、初期濃度200ppmに対し、10分間で100ppmまでしか消臭せず、消臭能力は不満足なものであった。
【0078】
(比較例4)
溶融粘度1500ポイズ(262℃、121.6sec-1)、融点220℃のN6と溶融粘度1450ポイズ(262℃、121.6sec-1)、融点105℃のPEとをN6ブレンド比を20重量%となるようそれぞれのポリマーをチップ計量装置24をもちいて計量しながら2軸押出混練機23に導く図16の装置を用い、比較例3と同様に溶融紡糸を行った。ただし、N6とPEのブレンド斑が大きく、口金下で大きなバラスが発生しただけでなく、曳糸性にも乏しく、安定して糸を巻き取ることはできなかったが、少量の未延伸糸を得て、実施例1と同様に延伸・熱処理を行い、82dtex、12フィラメントの延伸糸を得た。このときの延伸倍率は2.0倍とした。
【0079】
この延伸糸を用いて実施例1と同様に丸編み地となし、85℃のトルエンにより1時間以上PEを溶出処理しPEの99%以上を除去した。得られた丸編み地からN6単独糸を引き出し、TEMにより繊維横断面観察を行ったところ、単繊維直径が100nm〜1μm(単繊維繊度9×10-5〜9×10-3dtex)の超極細糸が生成していることを確認した。しかしながら、これの数平均による単繊維繊度は1×10-3dtex(単繊維直径384nm)と大きいものであった。さらに、これは超極細糸の単繊維繊度ばらつきも大きいものであった(図7と図8参照。)。この超極細糸を用いた丸編み地の吸湿性は2%と低いものであった。また、有害・悪臭物質ガスの除去試験としてアンモニアの消臭試験を行ったが、初期濃度200ppmに対し、10分間で105ppmまでしか消臭せず、消臭能力は不満足なものであった。
【0080】
(比較例5)
特公昭60−28922号公報第11図記載の紡糸パックおよび口金を用いて、比較例1記載のPSおよびPETを用い、比較例1と同様にして海島複合糸を得た。このとき、海島複合糸の島成分はPSとPETの2:1(重量比)のブレンドポリマー、海成分としてPSを用いた(海島複合比は重量比で1:1)。具体的には、該公報第11図においてA成分をPET、BおよびC成分をPSとした。そして、これを比較例1と同様にトリクロロエチレン処理してPSを99%以上除去して超極細糸を得た。この繊維横断面を観察したところ、最小で単繊維直径100nm程度の単繊維もごく微量存在したが、PS中へのPETの分散が悪いため、これの数平均による単繊維繊度は9×10-4dtex(単繊維直径326nm)と大きいものであり、超極細糸の単繊維繊度ばらつきも大きなものであった(図9と図10参照。)。この超極細糸を用いた丸編み地の吸湿性は0.1%と低いものであった。また、有害・悪臭物質ガスの除去試験としてアンモニアの消臭試験を行ったが、初期濃度200ppmに対し、10分間で180ppmまでしか消臭せず、消臭能力がほとんど無いものであった。
【0081】
(比較例6)
編み密度を甘くして実施例1で得られたポリマーアロイ繊維を丸編み地にした後、実施例1と同様にアルカリ処理によりN6ナノファイバーからなる目付15g/m2の丸編み地を得た。これを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、顕著な形くずれが発生し寸法安定性に劣るものであった。
【0082】
【表1】
【0083】
【表2】
【0084】
(実施例5)
実施例1で用いたN6と共重合PETを、図15の装置を用いて別々に270℃で溶融した後、1軸混練器21を通してポリマー融液を紡糸温度280℃のスピンブロック3に導いた。そして、紡糸パック4内に装着した静止混練器22(東レエンジニアリング社製商品名“ハイミキサー”)を用いて2種のポリマーを104万分割して十分混合した後、実施例と1同様に溶融紡糸を行った。このときのポリマーのブレンド比は、N6が20重量%、共重合PETが80重量%であった。この未延伸糸に実施例1と同様に延伸・熱処理を施した。得られたポリマーアロイ繊維は、120dtex、36フィラメント、強度3.9cN/dtex、伸度38%、U%=1.7%の優れた特性を示した。このポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、実施例1同様、共重合PETが海、N6が島の海島構造を示し、島N6の数平均による直径は52nmであり、N6が超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0085】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を用いて実施例と1同様に、アルカリ処理により紡績糸形状のナノファイバー集合体からなる目付60g/m2の丸編み地を得た。さらにこれらのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は54nm(3×10-5dtex)と従来にない細さであり、単繊維繊度ばらつきも非常に小さいものであった(表4参照。)。
【0086】
また、このナノファイバー集合体からなる丸編み地の吸湿率(ΔMR)は6%であった。また、このN6ナノファイバー集合体からなる糸は、強度2.0cN/dtex、伸度50%であった。さらに140℃乾熱での収縮率は3%であった。さらに、この丸編み地にバフィングを施したところ、従来の超極細繊維では到達し得なかった超ピーチ感や人肌のようなしっとりとしたみずみずしい優れた風合いを示した。また、バフィングを施していない丸編み地をシルコートPP(特殊変性シリコーン/松本油脂(株)製商品名)の10wt%水溶液に浸漬し、水溶液のピックアップ率が150%となるよう処理液を丸編み地に付与した。処理液を付与後、110℃で3分間、リラックス状態でオーブン中で乾燥した。乾燥後、揉布処理を行ったところ、バフィングとはまた異なる繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。さらに接触冷感もあるものであった。また、これらの丸編み地を家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが形くずれは発生せず、良好な寸法安定性を示した。
【0087】
(実施例6)
実施例1で用いたN6と共重合PETを、図16の装置を用いて270℃の2軸押出混練機23で溶融混練した後、ポリマー融液を紡糸温度280℃のスピンブロック3に導いた。そして、実施例1同様に溶融紡糸を行った。このときのポリマーのブレンド比はN6が20重量%、共重合PETが80重量%であった。この未延伸糸に実施例1同様に延伸・熱処理を施した。得られたポリマーアロイ繊維は、120dtex、36フィラメント、強度3.9cN/dtex、伸度38%、U%=1.7%の優れた特性を示した。このポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、実施例1と同様、共重合PETが海、N6が島の海島構造を示し、島N6の数平均による直径は54nmであり、N6が超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0088】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を用いて実施例と1同様に、アルカリ処理により紡績糸形状のナノファイバー集合体からなる目付60g/m2の丸編みを得た。さらにこれらのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は56nm(3×10-5dtex)と従来にない細さであり、単繊維繊度ばらつきも非常に小さいものであった(表4参照。)。
【0089】
また、このナノファイバー集合体からなる丸編み地の吸湿率(ΔMR)は6%であった。また、このN6ナノファイバー集合体からなる糸は、強度2.0cN/dtex、伸度50%であった。さらに140℃乾熱での収縮率は3%であった。さらに、この丸編み地にバフィングを施したところ、従来の超極細繊維では到達し得なかった超ピーチ感や人肌のようなしっとりとしたみずみずしい優れた風合いを示した。また、バフィングを施していない丸編み地をシルコートPP(特殊変性シリコーン/松本油脂(株)製商品名)の10wt%水溶液に浸漬し、水溶液のピックアップ率が150%となるよう処理液を丸編に付与した。処理液を付与後、110℃で3分間、リラックス状態でオーブン中で乾燥した。乾燥後、揉布処理を行ったところ、バフィングとはまた異なる繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。さらに接触冷感もあるものであった。
【0090】
また、これらの丸編みを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが形くずれは発生せず、良好な寸法安定性を示した。
【0091】
【表3】
【0092】
【表4】
【0093】
(実施例7)
共重合PETをポリアルキレングリコール誘導体の熱水可溶性ポリマーである第一工業製薬株式会社製登録商標“パオゲンPP−15”(溶融粘度3500poise、262℃、121.6sec-1、融点55℃)に代え、口金孔壁とポリマーの間の剪断応力を0.075MPa、紡糸速度を5000m/分として、実施例1と同様に混練し、溶融紡糸を行った。得られたポリマーアロイ繊維は、70dtex、36フィラメント、強度3.8cN/dtex、伸度50%、U%=1.7%の優れた特性を示した。このポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、熱水可溶性ポリマーが海、N6が島の海島構造を示し、島N6の数平均による直径は53nmであり、N6が超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0094】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を用いて実施例1同様に、アルカリ処理により目付60g/m2のN6ナノファイバー集合体からなる丸編み地を得た。さらにこれらのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は56nm(3×10-5dtex)と従来にない細さであり、単繊維繊度ばらつきも非常に小さいものであった(表6参照。)。また、このナノファイバー集合体からなる丸編み地の吸湿率(ΔMR)は6%であった。また、このN6ナノファイバー集合体からなる糸は、強度2.0cN/dtex、伸度60%であった。
【0095】
さらに、この丸編み地にバフィングを施したところ、従来の超極細繊維では到達し得なかった超ピーチ感や人肌のようなしっとりとしたみずみずしい優れた風合いを示した。また、バフィングを施していない丸編み地をシルコートPP(特殊変性シリコーン/松本油脂(株)製商品名)の10wt%水溶液に浸漬し、水溶液のピックアップ率が150%となるよう処理液を丸編み地に付与した。処理液を付与後、110℃で3分間、リラックス状態でオーブン中で乾燥した。乾燥後、揉布処理を行ったところ、バフィングとはまた異なる繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。さらに接触冷感もあるものであった。また、これらの丸編み地を家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0096】
(実施例8)
N6の代わりに、溶融粘度1000poise(280℃、121.6sec-1)、融点250℃のN66を用い、図15の装置を用いてN66を270℃、実施例7で用いた熱水可溶性ポリマーを80℃で溶融した後、ポリマー融液を紡糸温度を280℃のスピンブロック3に導いた。そして、実施例と5同様に溶融紡糸を行った。このときのポリマーのブレンド比はN66が20重量%、熱水可溶性ポリマーが80重量%、単孔あたりの吐出量は1.0g/分とした。このときの紡糸速度は5000m/分、口金孔壁とポリマーの間の剪断応力は0.062MPaと充分低いものであった。そして、70dtex、36フィラメント、強度4.5cN/dtex、伸度45%のポリマーアロイ繊維を得た。得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、熱水可溶性ポリマーが海、N66が島の海島構造を示し、島N66の数平均による直径は58nmであり、N66が超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0097】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を用いて実施例と1同様に、アルカリ処理により目付60g/m2のN6ナノファイバー集合体からなる丸編み地を得た。さらにこれらのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は62nm(3×10-5dtex)と従来にない細さであり、単繊維繊度ばらつきも非常に小さいものであった(表6参照。)。
【0098】
また、このナノファイバー集合体からなる丸編み地の吸湿率(ΔMR)は6%であった。また、このN6ナノファイバー集合体からなる糸は、強度2.5cN/dtex、伸度60%であった。さらに、この丸編み地にバフィングを施したところ、従来の超極細繊維では到達し得なかった超ピーチ感や人肌のようなしっとりとしたみずみずしい優れた風合いを示した。また、バフィングを施していない丸編み地をシルコートPP(特殊変性シリコーン/松本油脂(株)製商品名)の10wt%水溶液に浸漬し、水溶液のピックアップ率が150%となるよう処理液を丸編み地に付与した。処理液を付与後、110℃で3分間、リラックス状態でオーブン中で乾燥した。乾燥後、揉布処理を行ったところ、バフィングとはまた異なる繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。さらに接触冷感もあるものであった。また、これらの丸編み地を家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0099】
(実施例9)
溶融粘度3000poise(262℃、121.6sec-1)、融点225℃の共重合PET(PEG1000を8重量%、イソフタル酸を7mol%共重合)と実施例8で用いた熱水可溶性ポリマーを、実施例6と同様に混練、溶融紡糸した。このときのポリマーのブレンド比は共重合PETが20重量%、熱水可溶性ポリマーが80重量%、単孔あたりの吐出量は1.0g/分、紡糸速度は6000m/分とした。このときの口金孔壁とポリマーの間の剪断応力は0.078MPaと十分低いものであった。そして、60dtex、36フィラメント、強度3.0cN/dtex、伸度55%のポリマーアロイ繊維を得た。得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、熱水可溶性ポリマーが海、共重合PETが島の海島構造を示し、島共重合PETの数平均による直径は52nmであり、共重合PETが超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0100】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を用いて実施例1同様に丸編み地作製後、100℃の熱水で熱水可溶性ポリマーを溶出することにより、絹のような「きしみ感」やレーヨンのような「ドライ感」を有するナノファイバー集合体からなる目付60g/m2の丸編み地を得た。そして、ナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は54nm(3×10-5dtex)と従来にない細さであり、単繊維繊度ばらつきも非常に小さいものであった(表6参照。)。この共重合PETナノファイバー集合体からなる丸編み地をジエチレントリアミン3%水溶液に50℃で1分間浸漬することにより、ナノファイバーにジエチレントリアミンを担持させた。これの硫化水素除去を評価したところ、10分間で30ppmから1ppmまで濃度が低下し、優れた除去能力を示した。また、この丸編み地を用いてA4サイズの消臭シートを作製し、家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0101】
(実施例10)
溶融粘度1900poise(280℃、121.6sec-1)、融点255℃のPETと実施例7で用いた熱水可溶性ポリマーを、実施例9同様に混練、溶融紡糸した。このときのポリマーのブレンド比はPETが20重量%、熱水可溶性ポリマーが80重量%、PETの溶融温度は285℃、熱水可溶性ポリマーの溶融温度は80℃、単孔あたりの吐出量は1.0g/分とした。このときの口金孔壁とポリマーの間の剪断応力は0.080MPaと十分低いものであった。そして、60dtex、36フィラメント、強度3.0cN/dtex、伸度45%のポリマーアロイ繊維を得た。得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、熱水可溶性ポリマーが海、PETが島の海島構造を示し、島PETの数平均による直径は62nmであり、PETが超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0102】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を用いて、実施例9と同様の操作により、ナノファイバー集合体からなる目付60g/m2の丸編み地を得た。このナノファイバーの数平均による単糸直径は65nm(3×10-5dtex)と従来にない細さであり、単糸繊度ばらつきも非常に小さいものであった(表6参照。)。このPETナノファイバー集合体からなる丸編み地をジエチレントリアミン3%水溶液に50℃で1分間浸漬することにより、ナノファイバーにジエチレントリアミンを担持させた。これの硫化水素除去を評価したところ、10分間で30ppmから1ppmまで濃度が低下し、優れた除去能力を示した。また、この丸編み地を用いてA4サイズの消臭シートを作製し、家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0103】
(実施例11)
溶融粘度1200poise(262℃、121.6sec-1)、融点225℃のPBTと実施例7で用いた熱水可溶性ポリマーを、実施例9同様に混練、溶融紡糸した。このときのポリマーのブレンド比はPETが20重量%、熱水可溶性ポリマーが80重量%、PBTの溶融温度は255℃、熱水可溶性ポリマーの溶融温度は80℃、紡糸温度は265℃、単孔あたりの吐出量は1.0g/分とした。このときの口金孔壁とポリマーの間の剪断応力は0.075MPaと十分低いものであった。そして、60dtex、36フィラメント、強度3.0cN/dtex、伸度45%のポリマーアロイ繊維を得た。得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、熱水可溶性ポリマーが海、PBTが島の海島構造を示し、島PBTの数平均による直径は62nmであり、PBTが超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0104】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を用いて、実施例9と同様の操作により、ナノファイバー集合体からなる目付60g/m2の丸編み地を得た。このナノファイバーの数平均による単繊維直径は65nm(4×10-5dtex)と従来にない細さであり、単繊維繊度ばらつきも非常に小さいものであった(表6参照。)。このPBTナノファイバー集合体からなる丸編み地をジエチレントリアミン3%水溶液に50℃で1分間浸漬することにより、ナノファイバーにジエチレントリアミンを担持させた。これの硫化水素除去を評価したところ、10分間で30ppmから1ppmまで濃度が低下し、優れた除去能力を示した。また、この丸編み地を用いてA4サイズの消臭シートを作製し、家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0105】
(実施例12)
溶融粘度2200poise(262℃、121.6sec-1)、融点225℃のPTTと実施例7で用いた熱水可溶性ポリマーを、実施例9同様に混練、溶融紡糸した。このときの口金孔壁とポリマーの間の剪断応力は0.073MPaと十分低いものであった。そして、60dtex、36フィラメント、強度3.0cN/dtex、伸度45%のポリマーアロイ繊維を得た。得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、熱水可溶性ポリマーが海、PTTが島の海島構造を示し、島PTTの数平均による直径は62nmであり、PTTが超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0106】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を用いて、実施例9と同様の操作により、ナノファイバー集合体からなる目付60g/m2の丸編み地を得た。このナノファイバーの数平均による単繊維直径は65nm(4×10-5dtex)と従来にない細さであり、単繊維繊度ばらつきも非常に小さいものであった(表6参照。)。このPTTナノファイバー集合体からなる丸編み地をジエチレントリアミン3%水溶液に50℃で1分間浸漬することにより、ナノファイバーにジエチレントリアミンを担持させた。これの硫化水素除去を評価したところ、10分間で30ppmから1ppmまで濃度が低下し、優れた除去能力を示した。また、この丸編み地を用いてA4サイズの消臭シートを作製し、家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0107】
(実施例13)
溶融粘度3500poise(220℃、121.6sec-1)、融点170℃のPLAと実施例7で用いた熱水可溶性ポリマーを、実施例9同様に混練し、溶融紡糸した。このときのポリマーのブレンド比はPLAが20重量%、熱水可溶性ポリマーが80重量%、紡糸温度235℃、口金面温度220℃、単孔あたりの吐出量は1.0g/分とした。このときの口金孔壁とポリマーの間の剪断応力は0.080MPaと十分低いものであった。そして、60dtex、36フィラメント、強度2.5cN/dtex、伸度35%のポリマーアロイ繊維を得た。得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、熱水可溶性ポリマーが海、PLAが島の海島構造を示し、島PLAの数平均による直径は48nmであり、PLAが超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
【0108】
ここで得られたポリマーアロイ繊維を用いて、実施例9と同様の操作により、ナノファイバー集合体からなる目付60g/m2の丸編み地を得た。このナノファイバーの数平均による単糸直径は50nm(2×10-5dtex)と従来にない細さであり、単糸繊度ばらつきも非常に小さいものであった(表6参照。)。このPLAナノファイバー集合体からなる丸編み地をジエチレントリアミン3%水溶液に50℃で1分間浸漬することにより、ナノファイバーにジエチレントリアミンを担持させた。これの硫化水素除去を評価したところ、10分間で30ppmから1ppmまで濃度が低下し、優れた除去能力を示した。また、この丸編み地を用いてA4サイズの消臭シートを作製し、家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが形くずれは発生せず、良好な寸法安定性を示した。
【0109】
【表5】
【0110】
【表6】
【0111】
(比較例7)
比較例1で作製したPS/PET海島複合糸を用いて丸編み地を作製し、比較例1と同様にPSを除去し、単繊維繊度0.04dtexのPET超極細糸からなる丸編み地(目付150g/m2)を得た。このPET超極細糸からなる丸編み地をジエチレントリアミン3%水溶液に50℃で1分間浸漬することにより、PET超極細糸にジエチレントリアミンを担持させたが、ほとんど坦持できなかった。これの硫化水素除去を評価したところ、10分間で30ppmから15ppmまでしか濃度が低下せず硫化水素除去能力が不十分であった。
【0112】
(実施例14)
実施例2で作製したシリコーン処理された目付150g/m2のN6ナノファイバーからなる丸編み地を用いてTシャツを作製したが、人肌のようなタッチのため非常に快適で、しかもヒーリング効果もあるものであった。また、これを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0113】
(実施例15)
実施例3で作製したシリコーン処理された目付100g/m2のN6ナノファイバーからなる丸編み地を用いて女性用のショーツを作製したが、人肌のようなタッチのため非常に快適で、しかもヒーリング効果もあるものであった。また、これを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0114】
(実施例16)
実施例4で作製したシリコーン処理された目付150g/m2のN6ナノファイバーからなる織物を用いて女性用のシャツを作製したが、人肌のようなタッチのため非常に快適で、しかもヒーリング効果もあるものであった。また、これを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
した。
【0115】
(実施例17)
実施例1および実施例2で作製したN6ナノファイバーからなる丸編み地および実施例4で作製した織物を用いて、A4サイズの消臭シートを作製し、有害・悪臭物質ガスの除去試験としてアンモニア、酢酸および硫化水素の消臭試験を行ったところ、通常繊度のナイロン糸(44dtex、12フィラメント)に比べ、優れた消臭能力(有害物質吸着能力)を示した(表7〜表9参照。)。
【0116】
【表7】
【0117】
【表8】
【0118】
【表9】
【0119】
(実施例18)
実施例3で作製したN6/共重合PETアロイ仮撚り加工糸を鞘糸として用いて、東レ(株)製ポリウレタン繊維糸である“ライクラ”(登録商標)をカバリングした。そして、このカバリング糸を用いてタイツ用の編み地を作製した後、実施例3と同様にアルカリ処理を行いナノファイバーからなるタイツ用編み地を作製した。このタイツ用編み地の目付は100g/m2でああり、N6ナノファイバーとポリウレタン繊維糸の重量比率はそれぞれ90%と10%であった。これをシルコートPP(特殊変性シリコーン/松本油脂(株)製商品名)の10wt%水溶液に浸漬し、水溶液のピックアップ率が150%となるように処理液を編み地に付与した。処理液を付与後、110℃で3分間、リラックス状態でオーブン中で乾燥した。乾燥後、揉布処理を行った。そして、このタイツ用編み地を縫製し、タイツを作製した。このタイツは繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示し、非常に着用快適性の高いものであった。
【0120】
(実施例19)
第1引き取りローラー9の速度(紡糸速度)を3500m/分として実施例2と同様に溶融紡糸を行い、400dtex、96フィラメントのN6/共重合PETポリマーアロイ繊維を得た。このポリマーアロイ繊維の強度は2.5cN/dtex、伸度は100%、U%は1.9%であった。そして、これに図18の装置を用いて延伸仮撚りを施し、333dtex、96フィラメントの仮撚り加工糸を得た。このとき回転子33としてウレタンディスクを使用し、ヒーター31の温度を180℃、延伸倍率を1.2倍とした。得られた仮撚り加工糸は、強度3.0cN/dtex、伸度32%であった。
【0121】
この仮撚り加工糸に300ターン/mの甘撚りを施し、S撚り/Z撚り双糸で経糸および緯糸に用いて、2/2のツイル織物を作製した。そして、得られたツイル織物に実施例1と同様にアルカリ処理を施し、N6ナノファイバーからなる目付150g/m2のカーテン用生地を得た。さらに、これらのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は86nm(6×10-5dtex)と従来にない細さであり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。また、このN6ナノファイバー仮撚り加工糸は、強度2.0cN/dtex、伸度40%であった。
【0122】
また、このカーテン生地に実施例2同様にシリコーン処理を施したところ、繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。さらに接触冷感もあるものであった。また、これの吸湿率(ΔMR)は6%と十分な吸湿性を示し、酢酸の消臭試験を行ったところ10分間で濃度が100ppmから1ppmまで低下し、優れた消臭性を示した。そして、この生地を用いてカーテンを作製し6畳間に吊したところ、爽やかな室内環境とすることができ、さらに結露も抑制できるものであった。このカーテンを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが形くずれは発生せず、良好な寸法安定性を示した。
【0123】
(実施例20)
実施例2で用いたN6/共重合PETアロイポリマーと同じく実施例2で用いた溶融粘度5000poise(262℃、剪断速度121.6sec-1)、融点220℃のN6を別々に溶融し、吐出孔をY型とした口金を用いて芯鞘複合紡糸を実施例2と同様に行った。このとき、芯成分をアロイポリマー、鞘成分をN6とし、芯成分複合比を50重量%とした。紡出糸は800m/分で引き取り、次いで、1段目の延伸倍率を1.3倍、トータル倍率を3.5倍の条件で2段延伸を行い、さらにジェットノズルを用いて捲縮を付与してから500dtex、90フィラメントの嵩高加工糸を巻き取った。この嵩高加工糸の強度は5.2cN/dtex、伸度は25%であった。
【0124】
得られた嵩高加工糸を2本引き揃えて合糸し、下撚り(200T/m)し、それを2本用いて上撚り(200T/m)で撚り合わせ、乾熱170℃で撚り止め処理を施した後、カットパイルカーペットとして公知の方法にてタフトした。このときには、通常のレベルカットにて、1/10ゲージ、目付が1500g/m2 となるようにステッチを調節してタフトした。その後、バッキングを実施した。タフトに際し、基布にはアクリル繊維とポリエステル繊維の混紡糸を用いた織り基布を使用した。さらにカットパイル部分のみをアルカリ処理し、カットパイル部分がN6ナノファイバーがN6に包まれた構造を発現させた。また、得られたN6ナノファイバーの数平均による単繊維直径は86nm(6×10-4dtex)であり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。これにより、カットパイル部分の目付は1200g/m2 となり、N6ナノファイバーの重量分率はカットパイル部分に対しては33重量%、カーペット全体に対しては15重量%であった。このカーペットは、カットパイル部分が鞘成分N6によりN6ナノファイバーを保持してるため毛倒れ性に問題はないものであった。また、カーペット全体に対してN6ナノファイバーが15重量%含有されているため、十分な調湿性・消臭性を示し、爽やかな室内環境とすることができ、さらに結露も抑制できるものであった。
【0125】
(実施例21)
実施例19で得られたN6/共重合PETアロイ仮撚加工糸を4本合糸した後、これを経糸と緯糸に用い、2/2ツイル織物を製織し、その後、実施例21と同様にアルカリ処理することにより、N6ナノファイバー仮撚り加工糸からなる目付200g/m2のインテリア用シート表皮を作製した。さらに、NN6ナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は86nm(6×10-5dtex)と従来にない細さであり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。これを椅子の表皮に用いたところ、風合いがソフトで快適であるだけでなく、十分な調湿性・消臭性を示し、爽やかな室内環境とすることができるものであった。
【0126】
(実施例22)
実施例2で用いたN6/共重合PETアロイポリマーと同じく、実施例2で用いた溶融粘度5000poise(262℃、剪断速度121.6sec-1)、融点220℃のN6を別々に溶融し、丸孔口金を用いて芯鞘複合紡糸を実施例2と同様に行った。このとき、芯成分をアロイポリマー、鞘成分をN6とし、芯成分複合比を30重量%とした。これを1600m/分で引き取り一旦巻き取った後、第1ホットローラー17の温度を90℃、第2ホットローラー18の温度を130℃、延伸倍率を2.7倍として延伸した。得られたポリマーアロイ繊維は220dtex、144フィラメント、強度=4.8cN/dtex、伸度=35%、U%=1.9%であった。そして、これに300ターン/mの甘撚りを施し、経緯使いで平織物を作製した。そして、実施例2と同様にアルカリ処理を施し、N6ナノファイバーが鞘成分N6で覆われた繊維から成る目付220g/m2の織物を得た。また、得られたN6ナノファイバーの数平均による単繊維直径は86nm(6×10-4dtex)であり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。さらに、これに実施例2と同様にシリコーン処理を施したところ繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。そして、これを用いて布団カバーとシーツを作製したが、優れた風合いと吸湿性のため非常に快適なものであった。さらに、優れた消臭性のため失禁等があっても臭いを抑えることができた。また、これらの寝装具を家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが形くずれは発生せず、良好な寸法安定性を示した。
【0127】
(実施例23)
第1引き取りローラー9の速度を3500m/分として、実施例22と同様に芯鞘複合紡糸を行い、264dtex、144フィラメントのN6/共重合PETポリマーアロイ繊維を得た。このポリマーアロイ繊維の強度は3.5cN/dtex、伸度は110%、U%は1.9%であった。そして、これに図18図11の装置を用いて延伸仮撚りを施し、220dtex、144フィラメントの仮撚り加工糸を得た。このとき、回転子33としてウレタンディスクを使用し、ヒーター31の温度を180℃、延伸倍率を1.2倍とした。得られた仮撚り加工糸は強度4.1cN/dtex、伸度32%であった。
【0128】
この仮撚り加工糸に300ターン/mの甘撚りを施し、これを経糸および緯糸に用いて平織物を作製した。そしてこれに実施例1と同様にアルカリ処理を施し、N6ナノファイバーからなる目付100g/m2のN6ナノファイバーが鞘成分N6で覆われた繊維からなる織物を得た。さらに、これらのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は86nm(6×10-5dtex)と従来にない細さであり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。この織物はN6中空糸中によりN6ナノファイバーがカプセル化された構造となり、マシュマロのような柔らかで弾力性のある優れた風合いを示した。また、このN6ナノファイバーを含む仮撚り加工糸は、強度2.9cN/dtex、伸度41%であった。
【0129】
また、この織物に実施例2同様にシリコーン処理を施したところ、繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示した。さらに接触冷感もあるものであった。また、これの吸湿率(ΔMR)は6%と十分な吸湿性を示した。そして、この織物を用いて女性用のシャツを作製したが、非常に快適であり、ヒーリング効果もあるものであった。このシャツを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れずに洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず、N6ナノファイバーをN6中空糸でカプセル化することでさらに良好な寸法安定性を示した。
【0130】
(実施例24)
実施例2で作製したポリマーアロイ繊維を経糸および緯糸に用いて平織物を作製した。そして、実施例2と同様にアルカリ処理を行い、ナノファイバー集合体からなる目付250g/m2の平織物を得た。さらにこれのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は86nm(6×10-5dtex)と従来にない細さであり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。この織物は水に浸漬すると特異な粘着性を示すものであった。そして、これにバフィングを施した。これは、従来の極細糸を用いたワイピングクロスよりも拭き取り性が良く、ワイピングクロスとして好適なものであった。また、これを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが形くずれは発生せず、良好な寸法安定性を示した。
【0131】
(実施例25)
実施例2で作製したポリマーアロイ繊維に機械捲縮を施した後、繊維長51mmにカットし、カードで解繊した後クロスラップウェーバーでウェッブとした。次に、ニードルパンチを用い、目付750g/m2の繊維絡合不織布とした。さらに、ポリエーテル系ポリウレタン(PU)を主体とする13重量%のポリウレタン組成物(PU)と87重量%のN,N’−ジメチルホルムアミド(DMF)からなる液を繊維絡合不織布に含浸させ、DMF40重量%水溶液中でPUを凝固後、水洗した。さらに、この不織布に3%の水酸化ナトリウム水溶液(60℃、浴比1:100)でアルカリ処理を2時間施し、共重合PETの99%以上を除去し、PU含有率が40重量%のN6ナノファイバー集合体とPUからなるナノファイバー構造体からなる研磨基材を得た。さらに、これのナノファイバーの単繊維繊度ばらつきを実施例1同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は86nm(6×10-5dtex)と従来にない細さであり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。研磨基材中のN6ナノファイバーの含量は70重量%、N6ナノファイバー不織布の目付は325g/m2であった。これを2分割するように切断した後、表面をJIS#240、#350、#500番のサンドペーパーでバフイングした。さらに、これを隙間が1.0mmの表面温度150℃の上下2本のフッ素加工した加熱ローラーでニップし、0.7kg/cm2の圧力でプレスした後、表面温度15℃の冷却ローラーで急冷し表面を平滑化した研磨布を得た。そして、この研磨布を以下の方法で評価した結果を表10に示すが、従来超極細糸を用いたものに比べ被研磨物の平滑性が高くまた欠点であるスクラッチ数も少なく、優れた研磨特性を示した。さらに、目付が十分大きいため研磨時の研磨布の破れも無く、加工性も良好であった。
【0132】
<研磨評価:ハードディスクのテキスチャリング>
被研磨物:市販アルミニウム板にNi−Pメッキ後ポリッシュ加工した基板
(平均表面粗さ=0.28nm)
研磨条件:以下の条件で、該基板をテキスチャー装置に取り付け研磨を行った。 砥粒 :平均粒径0.1μmダイヤモンドの遊離砥粒スラリー
滴下速度 :4.5ml/分
回転数 :1000rpm
テープ速度:6cm/分
研磨条件 :振幅1mm−横方向振動300回/分
評価枚数 :該基板30枚/水準
<被研磨物の平均表面粗さRa>
温度20℃、相対湿度50%のクリーン室に設置された防音装置付きのVeeco社製原糸間力顕微鏡(AFM)を用いて、基板30枚/水準の表面粗さを測定し、その平均表面粗さRaを求める。測定範囲は、各基板のディスク中心を基準とし半径の中央点2カ所を対称に選定し、各点5μm×5μmの広さで測定を行う。
【0133】
<スクラッチ数>
ZYGO社製干渉型顕微鏡で表面観察し、各サンプルの表面スクラッチ数(X)を測定する。スクラッチは、0.1μm×100μm以上の大きさのものをカウントする。これを基板30枚/水準測定し、傷の数による点数yからスクラッチ数βを定義する。
X≦4のとき y=X
X≧5のとき y=5
β=Σyi (i=1〜30)
ここでΣyiは、サンプル30枚分のスクラッチ総数である。
【0134】
(比較例8)
不織布作成時のウエッブの密度を甘くすることによりN6ナノファイバーの目付を15g/m2(繊維絡合不織布の目付を30g/m2)として、実施例25と同様に研磨布を作製し研磨試験を行ったが、目付が小さすぎるため研磨時に破れが発生するトラブルがあった。
【0135】
(比較例9)
比較例3で作製したN6/PEブレンド繊維に機械捲縮を施した後、繊維長51mmにカットし、カードで開繊した後クロスラップウェーバーでウェッブとした。次に、ニードルパンチを用い、目付500g/m2の繊維絡合不織布とした。さらにポリエーテル系ポリウレタン(PU)を主体とする13重量%のポリウレタン組成物と87重量%のN,N’−ジメチルホルムアミド(DMF)からなる液を含浸させ、DMF40重量%水溶液中でPUを凝固後、水洗した。さらに、この不織布にパークレン処理を行い、N6超極細糸とPUからなるナノファイバー構造体からなる研磨基材を得た。これを用い、実施例25と同様の操作により研磨布を得た。そして、この研磨布の評価を行ったが、Ra=1.6nm、β=32とナノファイバー集合体を用いたものに比べ被研磨物の平滑性が低くまた欠点であるスクラッチ数も多くなり、劣った研磨特性を示した。結果を表10に示す。
【0136】
【表10】
【0137】
(実施例26)
実施例1および実施例2、5、6で作製したポリマーアロイ繊維に機械捲縮を施した後、繊維長51mmにカットし、カードで解繊した後クロスラップウェーバーでウェッブとした。次にニードルパンチを用い、目付750g/m2の繊維絡合不織布とした。さらに、ポリエーテル系ポリウレタン(PU)を主体とする13重量%のポリウレタン組成物と87重量%のN,N’−ジメチルホルムアミド(DMF)からなる液を含浸させ、DMF40重量%水溶液中でPUを凝固後、水洗した。さらに、この不織布に3%の水酸化ナトリウム水溶液(60℃、浴比1:100)でアルカリ処理を2時間施し、共重合PETの99%以上を除去し、N6ナノファイバー集合体とPUからなる厚さ約1mmのナノファイバー構造体を得た。N6ナノファイバーの数平均直径は、それぞれ60、86、61および61nmであった。この構造体中のN6ナノファイバーの含量は、それぞれ50、70、50および50重量%、N6ナノファイバー不織布の目付は、それぞれ150、325、150および150g/m2であった。この不織布の1面をサンドペーパーでバフィング処理して厚さを0.8mmとした後、他面をエメリーバフ機で処理してナノファイバー集合体立毛面を形成し、さらに染色した後、仕上げを行いスエード調人工皮革を得た。得られた製品は、外観が極めて良好で染色斑もなく、力学特性にも問題はなかった。また、従来の超極細糸を用いた人工皮革に比べ、さらに柔らかできめの細かいタッチであった。また、吸湿性にも優れるため、従来の人工皮革では持ち得なかった人肌のようなみずみずしさも併せ持つ優れた風合いであった。
【0138】
(比較例10)
比較例3で作製したN6/PEブレンド繊維に機械捲縮を施した後、繊維長51mmにカットし、カードで解繊した後クロスラップウェーバーでウェッブとした。次に、ニードルパンチを用い、目付500g/m2の繊維絡合不織布とした。さらに、ポリエーテル系ポリウレタン(PU)を主体とする13重量%のポリウレタン組成物と87重量%のN,N’−ジメチルホルムアミド(DMF)からなる液を含浸させ、DMF40重量%水溶液中でPUを凝固後、水洗した。さらに、この不織布にパークレン処理を行い、N6超極細糸とPUからなる厚さ約1mmのナノファイバー構造体を得た。このナノファイバー構造体の1面をサンドペーパーでバフィング処理して厚さを0.8mmとした後、他面をエメリーバフ機で処理してナノファイバー集合体立毛面を形成し、さらに染色した後、仕上げを行いスエード調人工皮革を得た。これの風合いは、単なるスエードの模造品であり従来の超極細繊維を用いた人工皮革を超えるものではなかった。
【0139】
(実施例27)
実施例2で作製したポリマーアロイ繊維に機械捲縮を施した後、繊維長51mmにカットし、カードで解繊した後クロスラップウェーバーでウェッブとした。次にニードルパンチを用い、目付400g/m2の繊維絡合不織布とした後、3%の水酸化ナトリウム水溶液(60℃、浴比1:100)でアルカリ処理を2時間施し、共重合PETの99%以上を除去し、目付200g/m2のN6ナノファイバー不織布を得た。得られたN6ナノファイバーの数平均による単繊維直径は86nm(6×10-4dtex)であり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。これを直径4.7cmの円形に切断したもの5枚を重ねて円形のフィルターカラムを作製し、白血球(5700個/μリットル)を含む牛血を2mリットル/分の流速で通液したところ、圧力損失が100mmHgに達するまでの時間は100分間であり、そのときの顆粒球除去率は99%以上、リンパ球除去率は60%と炎症性の白血球である顆粒球を選択できるものであった。これは、ナノファイバー同士の隙間による効果であると考えられる。また、目付が十分大きいため試験中のフィルター破れ等のトラブルは発生しなかった。
【0140】
(実施例28)
実施例27で作製したナノファイバー不織布0.5gをオートクレーブで減菌し、15mリットルのエンドトキシンを含む牛血清で吸着能力の評価(37℃、2時間)をしたところ、エンドトキシン濃度LPSが10.0ng/mリットルから1.5ng/mリットルまで減少しており、優れた吸着能力を示した。これは、N6ナノファイバーは活性表面が通常のナイロン繊維に比べはるかに多いため、アミノ末端が通常よりもはるかに多く存在しているためと考えられる。
【0141】
(実施例29)
実施例13と同様のポリマーの組み合わせで、図17の装置を用いてスパンボンド不織布を得た。すなわち、糸条7をイジェクター25を通して開繊板26に衝突させて開繊糸条27とし、捕集装置28で引き取り捕集した。このとき、2軸押出混練機23での溶融温度は225℃、紡糸温度は230℃、口金面温度は217℃とした。また、口金は実施例1で用いたものと同スペックとし、単孔吐出量は0.8g/分、口金下面から冷却開始までの距離は12cmとした。得られたポリマーアロイ不織布を60℃の温水で2時間処理することにより、熱水可溶性ポリマーを99%以上溶解除去し、PLAナノファイバーからなる目付20g/m2の不織布を得た。この不織布のナノファイバー単繊維直径の数平均は50nm(2×10-5dtex)、繊度比率の98%以上が単繊維繊度1×10-7〜1×10-4dtexの範囲に在り、ナノファイバーの単繊維直径が45〜74nmの範囲にあるものの繊度比率が70%であった。このPLA不織布は軽く、しかも使用に際して不織布の破れ等は発生せずラッピング用として好適であった。
【0142】
(実施例30)
実施例1および実施例2で作製したナノファイバー集合体からなる丸編み地を、ヘキサメチレンジイソシアネートと分子量1000のヘキサメチレンポリカーボネートからなるポリウレタンプレポリマー(分子量3000〜4000)の15重量%水溶液に30分間浸漬した。その後、丸編み地を引き上げ120℃、20分間ポリウレタンプレポリマーを架橋させた。この操作により、ナノファイバー同士の空隙に侵入したポリウレタンプレポリマーが架橋反応により不溶化し、架橋ポリウレタンとN6ナノファイバーからなる複合体が生成した。得られた丸編み地形状の複合体は、大きなストレッチ性を有すると共に粘着質の得意な表面タッチを有するものであった。また、この複合体中のN6ナノファイバーの比率は、それぞれ50重量%と60重量%であった。
【0143】
(実施例31)
実施例1および実施例2で作製したナノファイバー集合体からなる丸編み地をイオン交換水に浸漬し、その後1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタンを加え、3時間攪拌した。室温で14時間静置後、さらに13時間攪拌し、さらに室温で14時間静置後、さらに7時間攪拌し、シリカを重合した。その後、丸編み地をイオン交換水で洗浄後、風乾した。この操作により、N6ナノファイバーを鋳型とした、布帛形状のN6/シリカ複合体が得られた。これは、十分な剛性としなやかさを併せ持つ優れた材料であった。また、優れた難燃性を持つハイブリッド材料でもあった。また、この複合体中のN6ナノファイバーの比率はそれぞれ40、50重量%であった
(実施例32)
実施例9〜実施例13で作製したポリエステルナノファイバー集合体からなる編地に、吸湿剤である高松油脂(株)製商品名“SR1000”(10%水分散品)を吸尽させた。このときの、加工条件は吸湿剤は固形分として20%owf、浴比1:20、処理温度130℃、処理時間1時間とした。この吸湿剤の通常のポリエステル繊維への吸尽率はほぼ0%であるが、このポリエステルナノファイバー集合体への吸尽率は10%以上であり、ΔMR=4%以上と綿同等以上の優れた吸湿性を有するポリエステル編地を得ることができた。
【0144】
(実施例33)
実施例26で作製した目付750g/m2のポリマーアロイ短繊維不織布を、3%の水酸化ナトリウム水溶液(90℃、浴比1:50)で2時間浸漬することにより、共重合PETの99%以上を除去し、N6ナノファイバー集合体からなる目付150および375g/m2の不織布を得た。N6ナノファイバーの数平均直径は、それぞれ60、86、61および61nmであった。そして、メチルトリメトキシシランオリゴマー(n=3〜4)をイソプロピルアルコール/エチレングリコール=1/1混合溶液に溶解し、シロキサン結合を有するシリコーンポリマーの重合触媒としてジブチルスズジアセテートをシランオリゴマーに対して4重量%加え、シリコーンポリマーのコート液を調整した。これに、N6ナノファイバー集合体からなる不織布を30℃で20分間で浸漬し、十分コート液を含浸させた。そして、この不織布をコート液から引き上げ、60℃で2分間、80℃で2分間、100℃で2分間乾燥させるとともに、シリコーンの重合を進め、N6ナノファイバーがシリコーンポリマーでコーティングされた不織布を得た。これは優れた撥水性と難燃性を示す不織布であった。このコーティング不織布中のN6ナノファイバーの含有率は、85重量%であった。
【0145】
(実施例34)
実施例33で作製したN6ナノファイバー集合体からなる目付150および375g/m2の不織布は、自重160%以上の含水率と自重の80%以上の保水率を示し、吸水性と保水性に優れたものであった。ここで、含水率と保水率はサンプルを60分間水槽に十分浸漬した後、これを引き上げ表面付着水を除去したサンプルの重量(Ag)を測定し、その後これを遠心脱水機(3000rpmで7分間)で脱水したサンプルの重量(Bg)を測定し、さらにこれを105℃で2時間乾燥させたサンプルの重量(Cg)を測定し、以下の式で計算した。
含水率(%)=(A−C)/C×100(%)
保水率(%)=(B−C)/C×100(%)
さらに、このN6ナノファイバー集合体からなる不織布は、特に水を15%以上含んだ状態では特異的な粘着性が発現した。
【0146】
(実施例35)
実施例33で作製したN6ナノファイバー集合体からなる不織布を用いてパップ材基布を作製した。これに薬剤を塗布したところ、薬剤の吸尽性は良好であり、しかも優れた粘着性を示し、優れたパップ材とすることができた。このパップ材中のN6ナノファイバーの含有率は75重量%であった。
【0147】
(実施例36)
実施例3で作製したN6/共重合PETアロイ仮撚加工糸を地組織に用い、100dtex、36フィラメントのポリブチレンテレフタレート(PBT)糸を立毛パイル部とするトリコット編物を、28ゲージの編機を用いて64コースの編密度で製編し、次いで、これを3%の水酸化ナトリウム水溶液(70℃、浴比1:100)に1時間浸漬して、ポリマーアロイ繊維中の共重合PETの99%以上を加水分解除去し、自動車内装用布帛を得た。この結果、得られた自動車内装用布帛の目付は130g/m2であり、N6ナノファイバーの含有率は40重量%であった。また、N6ナノファイバー部分の目付は120g/m2であった。また、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は84nm(6×10-5dtex)と従来にない細さであり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。そして、これをジエチレントリアミン3%水溶液に50℃で1分間浸漬することにより、N6ナノファイバーにジエチレントリアミンを担持させた。これのアセトアルデヒド除去能力を評価したところ、10分間で30ppmから1ppmまで濃度が低下し、優れた除去能力を示した。
【0148】
(実施例37)
実施例2で用いたN6/共重合PETアロイポリマーと溶融粘度2400poise(262℃、剪断速度121.6sec-1)、融点220℃のPBTを別々に溶融し、海島複合紡糸をホール数24、吐出孔径1.0mm、吐出孔長1.0mmの口金を用いて実施例2と同様に行った。このとき、海成分をアロイポリマー、島成分をPBT、島成分複合比を35重量%、1ホールあたりの島数を36島とした。紡出糸は900m/分で引き取り、次いで、第1ホットローラー17の温度を85℃、第2ホットローラー18の温度を130℃、延伸倍率を3.0倍として延伸・熱処理を行い240dtex、24フィラメント、強度3.0cN/dtex、伸度40%、U%2.0%のポリマーアロイが海、PBTが島の海島複合糸を得た。そして、これに300ターン/mの甘撚りを施した後、これを経糸および緯糸に用いて2/2のツイル織物を製織した。次いで、この織物を3%の水酸化ナトリウム水溶液(70℃、浴比1:100)に浸漬して、ポリマーアロイ繊維中の共重合PETの99%以上を加水分解除去した。これにより、N6ナノファイバーとPBTの重量比が55重量%:45重量%であるN6ナノファイバーとPBT超極細糸(0.08dtex)の混繊糸からなる目付200g/m2の織物を得た。また、N6ナノファイバーの数平均による単繊維直径は84nm(6×10-5dtex)と従来にない細さであり、また、単繊維繊度が1×10-7〜1×10-4dtexの繊度比率は78%であり、特に単繊維直径で75〜104nmの間に入る単繊維繊度比率は64%であり、単繊維繊度ばらつきはごく小さいものであった。
【0149】
この織物は、N6とPBTの帯電性の違いに起因した静電反発により、N6ナノファイバーが開繊し、バフィング処理やシリコーン処理無しでも超ソフトでしかも超ピーチ感があり、人肌のようなみずみずしさを持った優れた風合いを示した。さらに、PBTが織物骨格を支えるため、寸法安定性が向上するだけでなく反発感にも優れるものであった。この織物を用いてウィンドブレーカーを作製したが、N6ナノファイバーが開繊する事により優れた防風性が発現しただけでなく、超ソフトな風合いのためスポーツで激しく動いても“ガサガサ”音が無く、さらにN6ナノファイバーにより優れた吸湿性が発現するため着用快適性に非常に優れるものであった。また、これを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れずに洗濯・脱水したが、形くずれは発生せず良好な寸法安定性を示した。
【0150】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた吸湿・吸着性能を持ちながら、耐久性にも優れた材料としてのナノファイバーを含む繊維構造体を得ることができる。
【0151】
また、本発明のナノファイバーを含む繊維構造体によって、住宅環境の改善ができるのみならず、優れた特性の産業資材や快適衣料分野等、現代社会の様々なニーズに応えることができる繊維製品や繊維利用製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1のナイロンナノファイバーの集合体繊維横断面を示すTEM写真である。
【図2】 実施例1のポリマーアロイ繊維の横断面を示すTEM写真である。
【図3】 実施例1のナノファイバー集合体の繊維側面の状態を示すSEM写真である。
【図4】 実施例1のナノファイバー集合体の繊維側面の状態を示す光学顕微鏡写真である。
【図5】 実施例1のナノファイバーの単糸繊度ばらつきをあらわす図である。
【図6】 実施例1のナノファイバーの単糸繊度ばらつきをあらわす図である。
【図7】 比較例4の超極細糸の単繊維繊度ばらつきをあらわす図である。
【図8】 比較例4の超極細糸の単繊維繊度ばらつきをあらわす図である。
【図9】 比較例5の超極細糸の単繊維繊度ばらつきをあらわす図である。
【図10】 比較例5の超極細糸の繊維糸繊度ばらつきをあらわす図である。
【図11】 紡糸機の一例を示す概略模式図である。
【図12】 口金を示す側断面図である。
【図13】 他の延伸機の一例を示す概略模式図である。
【図14】 他の紡糸機の一例を示す概略模式図である。
【図15】 他の紡糸機の一例を示す概略模式図である。
【図16】 他の紡糸機の一例を示す概略模式図である。
【図17】 スパンボンド紡糸装置の一例を示す概略模式図である。
【図18】 仮撚り装置の一例を示す概略模式図である。
【符号の説明】
1:ホッパー
2:溶融部
3:スピンブロック
4:紡糸パック
5:口金
6:チムニー
7:糸条
8:集束給油ガイド
9:第1引き取りローラー
10:第2引き取りローラー
11:巻き取り糸
12:計量部
13:吐出孔長
14:吐出孔径
15:未延伸糸
16:フィードローラー
17:第1ホットローラー
18:第2ホットローラー
19:第3ローラー(室温)
20:延伸糸
21:1軸押出混練機
22:静止混練器
23:2軸押出混練機
24:チップ計量装置
25:イジェクター
26:開繊板
27:開繊糸条
28:捕集装置
29:原糸
30:フィードローラー
31:ヒーター
32:冷却板
33:回転子
34:デリバリーローラー
35:仮撚り加工糸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fiber structure including nanofibers excellent in adsorption ability of water vapor and harmful substances, and a fiber (utilization) product including the fiber structure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, housing has become highly airtight and highly insulated, and at first glance it seems that the comfort of the living environment has increased, but in fact the air permeability of the room has deteriorated and the house itself has lost its autonomous humidity control function. Therefore, various problems have occurred. Specifically, moisture tends to accumulate on the floor, ceiling, room walls, etc., mites and molds are likely to occur, and condensation is likely to occur between the room walls and the outer walls. It is a problem.
[0003]
On the other hand, traditional Japanese houses used abundant materials with autonomous humidity control functions such as wood, tatami mats, and earth walls, and so to speak, the houses breathed and adjusted the humidity. However, recently, building materials and wallpaper made of chemical products such as synthetic resins that have no humidity control function have been replaced by wood and earth walls. Also, in modern homes that have become westernized, even if wood is used as a flooring material, the surface has been coated with a non-moisture permeable material or has been chemically processed to provide a sufficient humidity control function. It was gone. Furthermore, even if we look at the interior of a room, traditional Japanese houses used plenty of processed products such as shoji, bran, and wooden furniture. It has been replaced by chemicals such as resins. For this reason, we are generally trying to adjust the temperature and humidity using an air conditioner, but in reality, there is a big difference between temperature and humidity where the air conditioner hits and where it is not, and sufficient effects cannot be obtained. In addition, there was a problem of inducing excessive cooling and heating and further worsening the living environment. In addition, due to excessive drying, viruses such as colds may increase, and static electricity may be easily generated, resulting in damage to residents' health.
[0004]
For this reason, the humidity control sheet | seat which has a humidity control layer containing the mesoporous silica which has an autonomous humidity control function on a base material is proposed. According to this, it is shown that humidity can be adjusted autonomously between 50 to 65% (refer to Patent Document 1). However, this proposal has a problem in that the humidity control layer containing mesoporous silica and the substrate are easily peeled off and the durability is poor. Furthermore, since the humidity control layer containing mesoporous silica is coated with a thickness of 80 μm, it cannot be developed in the field of textile products that require softness and texture such as clothing, curtains, carpets, bedding, and padded cotton. It was possible and there was a great limitation on application. In addition, a sheet skin material in which mesoporous silica is applied to a fabric using a polymer latex has been proposed with the aim of reducing the stuffiness between the car seat and the human body (see Patent Document 2). However, similarly to
[0005]
By the way, the housing environment in recent years has a big problem of sick house syndrome in addition to the above-mentioned problem of humidity control. This is because volatile harmful substances (VOC) such as formaldehyde contained in building materials and paints gradually evaporate. However, in highly airtight houses, this VOC is not discharged outdoors and the house is filled with high concentration. The person who inhaled it complains of poor physical condition such as chemical sensitivity and dizziness. About this, although the idea of smearing diatomaceous earth etc. on the wall has been devised, such a painted wall is not compatible with recent Western-style houses, so the proportion of painted wall per unit is not enough The current situation is that the sick house syndrome has not been solved.
[0006]
For this reason, there has been a demand for a material that has excellent moisture absorption / adsorption performance, can be naturally dissolved in recent Western-style houses, and has excellent durability.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2000-43179 A (1-5 pages)
[0008]
[Patent Document 2]
JP-A-9-310282
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fiber structure including nanofibers as a material that can be naturally blended into a recent Western-style house while having excellent moisture absorption / adsorption performance and also has excellent durability. Is to provide. Another object of the present invention is to provide a material that can meet various needs of modern society, such as improving the performance of comfortable clothing, industrial materials and medical materials, as well as improving the housing environment. It is in.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following fiber structure. That is, the fiber structure of the present invention contains at least 10% by weight of nanofibers having the following characteristics made of an organic polymer, and the basis weight of the fibers is 20 to 2000 g / m. 2 It is the fiber structure containing the nanofiber which is.
[0011]
Number average single fiber fineness = 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four dtex
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The fiber structure of the present invention contains nanofibers made of an organic polymer. The organic polymer in the present invention means a thermoplastic polymer typified by polyester, polyamide or polyolefin, a thermosetting polymer such as phenol resin, or a biopolymer such as DNA. From this point, a thermoplastic polymer is preferably used. Among them, many polycondensation polymers represented by polyesters and polyamides have a high melting point, and the melting point of the polymer is preferably 165 ° C. or higher because the heat resistance of the nanofiber is good. For example, polylactic acid (PLA) has a melting point of 170 ° C, polyethylene terephthalate (PET) has a temperature of 255 ° C, and nylon 6 (N6) has a temperature of 220 ° C. The polymer may contain additives such as particles, a flame retardant, or an antistatic agent. Further, other components may be copolymerized as long as the properties of the polymer are not impaired.
[0013]
The nanofiber referred to in the present invention refers to a fiber having a single fiber diameter of 1 to 250 nm, and a collection of the fibers is referred to as a nanofiber aggregate. In the present invention, the average value of the single fiber fineness in the nanofiber aggregate is important. This is done by observing the cross section of the nanofiber assembly with a transmission electron microscope (TEM) and measuring the diameter of 300 or more single fibers randomly extracted within the same cross section. And can be obtained by measuring a total of 1500 or more single fiber diameters. In these measurements, it is preferable to sample different locations from the viewpoint of ensuring the uniformity of the fiber structure or fiber product obtained from the nanofiber aggregate.
[0014]
Here, the average value (number average) of the single fiber fineness is obtained as follows. That is, the fineness is calculated from the measured single fiber diameter, and a simple average value is obtained. In the present invention, this is called “number average single fiber fineness”. In the present invention, the number average single fiber fineness is 1 × 10. -7 ~ 1x10 -Four It is important to be dtex (corresponding to 1 to 100 nm in terms of single fiber diameter). This is a fineness of about 1 / 1,000,000 compared to ordinary fibers, and a fineness of 1/1000 to 1/10000 compared to conventional ultra-thin yarns by sea-island composite spinning. It can be set as the cloth for clothes and the cloth for interiors which have the completely different texture from a super fine thread. The number average single fiber fineness is preferably 1 × 10 -Five ~ 6 × 10 -Five dtex (corresponding to 40 to 80 nm in terms of single fiber diameter).
[0015]
Moreover, the single fiber fineness variation of a nanofiber is evaluated as follows. That is, the single fiber fineness of each nanofiber is set to dt. i And the sum of the total fineness (dt 1 + Dt 2 + ... + dt n ). The frequency (number) of nanofibers having the same single fiber fineness is counted, and the product divided by the total fineness is defined as the fineness ratio of the single fiber fineness. This corresponds to the weight fraction (volume fraction) of each single fiber fineness component with respect to the whole (nanofiber aggregate), and the single fiber fineness component having a large value contributes greatly to the properties of the nanofiber aggregate. In the present invention, 60% or more of the fineness ratio is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four It is preferably in the range of dtex (corresponding to 1 to 100 nm in terms of single fiber diameter). That is, 1 × 10 -Four This means that the presence of nanofibers larger than dtex (corresponding to a single fiber diameter of 100 nm) is close to zero. As a result, the function of the nanofiber can be fully exhibited and the product quality stability can also be improved. For example, when used in a surface polishing cloth for hard disks, which is a kind of industrial material, the fineness varies. Therefore, even nanofibers can uniformly carry abrasive grains, and as a result, the smoothness of the hard disk surface can be dramatically improved. Furthermore, when the surface of the fiber structure is covered with nanofibers that are much thinner than before, the barrier property of gas or liquid may be increased. More preferably, 60% or more of the fineness ratio is 1 × 10 -7 ~ 6 × 10 -Five It is a range of dtex (corresponding to 1 to 80 nm in terms of single fiber diameter). More preferably, 75% or more of the fineness ratio is 1 × 10 -7 ~ 6 × 10 -Five It is a range of dtex (corresponding to 1 to 80 nm in terms of single fiber diameter).
[0016]
Another index of variation in fineness is the fineness ratio of single fibers in which the single fiber diameter difference is in the range of 30 nm. This means the concentration of variation near the central fineness. The higher the ratio, the smaller the variation. In the present invention, the fineness ratio of the fiber yarn having a single fiber diameter difference of 30 nm is preferably 50% or more. More preferably, it is 70% or more.
[0017]
In the present invention, the nanofiber aggregate is preferably in the form of long fibers and / or spun yarn. Here, the long fiber and / or spun yarn shape refers to the following state. That is, it means a state in which an assembly in which nanofibers are oriented one-dimensionally is continuous with a finite length. The length of the long fiber and / or spun yarn-shaped nanofiber assembly of the present invention is preferably several meters or more as in the case of ordinary long fibers and spun yarn. Thereby, it can be set as various fiber products, such as a short fiber, a nonwoven fabric, or a heat compression molding object as well as a textile fabric and a knitted fabric.
[0018]
Further, the nanofiber of the present invention has a feature that the specific surface area is remarkably increased because the single fiber diameter is much thinner than that of the conventional fiber. For this reason, the characteristic characteristic of the nanofiber which was not seen with the normal fiber as follows is shown.
[0019]
For example, a significant improvement in adsorption characteristics can be mentioned. Actually, the adsorption of water vapor, i.e., the hygroscopic performance, is equivalent to the single fiber fineness of 10 -Five Detx level polyamide nanofiber aggregate and
[0020]
In addition, although the desorption performance of the adsorbed substance is important, in the nanofiber of the present invention, the adsorbed molecules are only loosely bound to the nanofiber surface, and can be easily desorbed with a dryer or sun-dried, It can be reused as an adsorbing material.
[0021]
Furthermore, in the nanofiber aggregate of the present invention, a large number of gaps of several nanometers to 100 nm are created between the nanofibers, so that the adsorbed molecules can freely enter and exit, and the adsorption / desorption is facilitated.
[0022]
In addition, the fiber structure containing the nanofiber of the present invention can contain an adsorbent as necessary. This is effective when a harmful substance is selectively adsorbed. For example, when an acidic substance such as a metal halide is used as the adsorbent, the adsorption efficiency of a basic substance such as trimethylamine is improved. On the other hand, when a basic substance such as polyamine is used, the adsorption efficiency of acidic substances such as isovaleric acid and aldehyde gases is improved.
[0023]
In addition, when the nanofiber aggregate of the present invention is used for clothing, it is possible to obtain a fiber product having an excellent texture with a squeaky feeling like silk and a dry feeling like rayon. Furthermore, by opening the nanofibers from the nanofiber assembly by buffing treatment or chemical treatment with silicone, etc., an excellent texture of super peach feeling and a moist touch like human skin, which was not previously thought of Can also be obtained.
[0024]
The fiber structure referred to in the present invention refers to a general one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional structure mainly composed of fibers, but examples of one-dimensional include long fibers, short fibers, spun yarn, rods, etc. Two-dimensional examples include fabrics and sheets such as woven and knitted fabrics and nonwoven fabrics, and three-dimensional examples include fabric modules and braids, thermoformed bodies, and cotton. In the present invention, clothing, curtains, car seats, carpets and the like made of this fiber structure are called fiber products. Moreover, in this invention, what combined this fiber structure and other materials, such as a film and a cylinder, is called the fiber utilization product using a fiber structure. Examples of this include air purifiers, water purifiers, building materials, cell adsorption columns and automobile parts.
[0025]
The fiber structure of the present invention can express various functions and textures that have not been conceived by the nanofiber as described above. However, in order to fully exhibit the characteristics of the nanofiber, the entire fiber structure In contrast, it is important to contain 10% by weight or more of nanofibers. The optimum value of the nanofiber content varies depending on the type of the fiber product, but it is preferably 50% by weight or more in order to fully express the moisture absorption / adsorption function.
[0026]
The fiber basis weight of the fiber structure of the present invention is 20 to 2000 g / m. 2 Is important. Here, the fiber basis weight is a value obtained by dividing the fiber weight by the area of the fiber part. The smaller the basis weight, the lighter the weight, but the structure becomes loose and the dimensional stability and durability are inferior. Firmly improve dimensional stability and durability. In particular, in the present invention, the use of nanofibers tends to deteriorate the dimensional stability and durability, so the basis weight is 20 g / m. 2 As described above, it is particularly important to ensure dimensional stability and durability. In addition, the basis weight is 2000 g / m. 2 A certain amount of lightness can be secured by the following. The optimum weight per unit area varies depending on the type of fiber product, but it is 25-40 g / m for non-woven fabrics for packaging. 2 Light and moderate, 50-200 g / m for clothing 2 About 100 to 250 g / m for curtains 2 About 100 to 350 g / m for car seats 2 In the case of heavy goods such as carpet, 1000-1500 g / m 2 It is preferable to set the degree. Especially for products that require washing, 50 g / m to prevent deformation during washing. 2 The above is preferable.
[0027]
Moreover, in order to improve the dimensional stability, the nanofiber of the present invention may be enclosed in an organic capsule or mixed with other fibers. When hollow fibers are used as the organic capsule, the nanofibers are contained in the hollow portion, so that the dimensional stability and the handleability of the product are greatly improved while maintaining the adsorption performance. In addition, when nanofibers are mixed with other fibers, in addition to methods for clothing such as mixed fiber, union and union, non-woven methods such as bonding of fabrics and other substrates (films / films) For example, a method of fixing with a plate, a bar, or the like can also be used.
[0028]
Although the manufacturing method of the nanofiber aggregate of the present invention is not particularly limited, for example, the following method can be employed.
[0029]
That is, a polymer alloy melt obtained by alloying two or more kinds of polymers having different solubility in a solvent is formed, and after spinning, it is solidified by cooling and fiberized. Then, stretching and heat treatment are performed as necessary to obtain polymer alloy fibers. And the nanofiber aggregate of the present invention can be obtained by dissolving and removing the easily soluble polymer with the solvent.
[0030]
Here, it is important to control the island size by making the easily soluble polymer into the sea (matrix) and the hardly soluble polymer into the island (domain) in the polymer alloy fiber that is the precursor of the nanofiber assembly. . Here, the island size is obtained by observing the cross section of the polymer alloy fiber with a transmission electron microscope (TEM) and evaluating it in terms of diameter. Since the diameter of the nanofiber is almost determined by the island size in the precursor, the distribution of the island size is designed according to the diameter distribution of the nanofiber of the present invention. For this reason, kneading of the polymer to be alloyed is very important, and in the present invention, high kneading is preferably performed by a kneading extruder, a stationary kneader or the like. In addition, since kneading is insufficient with simple chip blending, it is difficult to disperse islands with a size of several tens of nm as in the present invention.
[0031]
Specific guidelines for kneading depend on the polymer to be combined, but when using a kneading extruder, it is preferable to use a twin-screw extrusion kneader, and when using a static kneader, splitting is preferred. The number is preferably 1 million or more.
[0032]
In addition, a combination of polymers is also important for ultra-fine dispersion of islands with a size of several tens of nanometers.
[0033]
In order to make the island domain (cross section of the nanofiber) close to a circle, the island polymer and the sea polymer are preferably incompatible. However, it is difficult for the island polymer to be sufficiently finely dispersed by a simple combination of incompatible polymers. For this reason, it is preferable to optimize the compatibility of the polymer to be combined, but one index for this purpose is the solubility parameter (SP value). What is SP value (evaporation energy / molar volume) 1/2 It is a parameter that reflects the cohesive strength of the substance defined by the above, and there is a possibility that a polymer alloy having good compatibility can be obtained between materials having close SP values. The SP value is known for various polymers, and is described, for example, in “Plastic Data Book”, edited by Asahi Kasei Amidus Co., Ltd./Plastics Editorial Department, page 189. The difference in SP value between the two polymers is 1-9 (MJ / m Three ) 1/2 When it is, it is easy to make both the island domain circularization and ultrafine dispersion by incompatibility easy, and is preferable. For example, the difference in SP value between N6 and PET is 6 (MJ / m Three ) 1/2 However, N6 and polyethylene (PE) have a difference in SP value of 11 (MJ / m Three ) 1/2 This is an unfavorable example.
[0034]
When the difference in melting point between polymers is 20 ° C. or less, it is easy to knead highly efficiently because it is difficult to cause a difference in the melting state in the extrusion kneader, particularly when kneading using an extrusion kneader. In addition, when a polymer which is easily decomposed or thermally deteriorated is used as one component, it is necessary to keep the kneading and spinning temperature low, which is also advantageous. Here, when the polymer is an amorphous polymer, since there is no melting point, it is replaced with a glass transition temperature, a heat distortion temperature, or a Vicat softening temperature.
[0035]
Furthermore, the melt viscosity is also important. If the melt viscosity of the polymer that forms the island is set low, the island polymer is likely to be deformed by shearing force. Is a preferred embodiment. However, if the island polymer is excessively low in viscosity, it tends to be seamed and the blend ratio with respect to the whole fiber cannot be increased. Therefore, the island polymer viscosity is preferably 1/10 or more of the sea polymer viscosity.
[0036]
In addition, the blend ratio of the island polymer is important from the viewpoint of increasing the fabric weight of the fiber structure. For example, if the blend ratio of the island polymer is 10% by weight and the remaining 90% by weight of the sea polymer is removed, the basis weight of the fiber structure becomes about 1/10 of the initial, so the fiber structure is loose. It becomes a structure and the dimensional stability is greatly reduced. In order to improve the dimensional stability of the fiber structure, the blend ratio of the island polymer is preferably 20% by weight or more, more preferably 40% by weight or more based on the entire polymer alloy fiber. However, when the blend ratio of the island polymer is increased, it is difficult to form an island. Therefore, the blend ratio of the island polymer is preferably 60% by weight or less, although it depends on the melt viscosity balance with the sea polymer.
[0037]
In the polymer alloy, since the island polymer and the sea polymer are incompatible with each other, the island polymers are more stably aggregated to be thermodynamically stable. However, in order to forcibly disperse the island polymer by ultra-fine dispersion, this polymer alloy has a much more unstable polymer interface than a normal polymer blend having a large dispersion diameter. For this reason, when this polymer alloy is simply spun, there are many unstable polymer interfaces, so the “ballus phenomenon” occurs where the polymer flow swells immediately after the polymer is discharged from the die, or the surface of the polymer alloy becomes unstable. As a result, the yarn may become unsatisfactory, resulting in an excessively large and uneven thread, and the spinning itself may become impossible (a negative effect of the ultrafine dispersion polymer alloy). In order to avoid such a problem, it is preferable to reduce the shear stress between the base hole wall and the polymer when discharging from the base. Here, the shear stress between the base hole wall and the polymer is the Hagen Poisyu equation (shear stress (dyne / cm 2 ) = R × P / 2L). Where R: radius of the nozzle discharge hole (cm), P: pressure loss at the nozzle discharge hole (dyne / cm) 2 ), L: Base discharge hole length (cm). P = (8LηQ / πR Four ): Η: polymer viscosity (poise), Q: discharge amount (cm Three / Sec), π: pi. 1 dyne / cm of CGS unit system 2 Is 0.1 Pa in the SI unit system.
[0038]
For example, in ordinary polyester melt spinning, the shear stress between the hole wall of the die and the polymer is 1 MPa or more, but when melt spinning the polymer alloy as in the present invention, it is preferably 0.3 MPa or less. . For this purpose, the diameter of the die hole is large and the length of the die hole tends to be shortened. However, if this is done excessively, the meterability of the polymer in the die hole will be reduced, resulting in fineness spots and poor spinnability. For this reason, it is preferable to use a die having a polymer measuring part above the discharge hole. Specifically, it is preferable that the polymer metering section is a portion whose hole diameter is narrowed from the discharge hole.
[0039]
Further, from the viewpoint of sufficiently ensuring spinnability and spinning stability in melt spinning, the die surface temperature is preferably 25 ° C. or higher from the melting point of the sea polymer.
[0040]
As described above, when spinning the ultrafinely dispersed polymer alloy used in the present invention, the spinneret design is important, but the cooling condition of the yarn is also important. As described above, since the polymer alloy is a very unstable molten fluid, it is preferable to quickly cool and solidify after discharging from the die. For this reason, it is preferable that the distance from a nozzle | cap | die to the cooling start shall be 1-15 cm. Here, the start of cooling means a position where positive cooling of the yarn is started, but in the actual melt spinning apparatus, it is replaced with this at the upper end of the chimney.
[0041]
The spinning speed is not particularly limited, but high speed spinning is more preferable from the viewpoint of increasing the draft in the spinning process. The spinning draft is preferably 100 or more from the viewpoint of reducing the diameter of the obtained nanofiber.
[0042]
The spun polymer alloy fibers are preferably subjected to stretching and heat treatment. The preheating temperature during stretching is the glass transition temperature (T g ) By setting the temperature above, the yarn unevenness can be reduced.
[0043]
In this nanofiber assembly manufacturing method, the combination of polymers as described above, spinning and stretching conditions are optimized, so that the island polymer is ultrafinely dispersed to several tens of nanometers, and the polymer alloy fibers with small thread irregularities are formed. It is possible to get. In this way, by using polymer alloy fibers with small thread irregularities in the longitudinal direction of the yarn as a precursor, it is possible to obtain a nanofiber aggregate with small single fiber fineness variation not only in a certain section but also in any section in the longitudinal direction. is there. It is preferable that the Worcester plaque of the polymer alloy fiber which is a precursor is 15% or less, more preferably 5% or less.
[0044]
The nanofiber aggregate is obtained by eluting the readily soluble polymer, which is a sea polymer, from the polymer alloy fiber thus obtained with a solvent. In this case, an aqueous solvent may be used as the solvent. It is preferable from the viewpoint of reducing the environmental load. Specifically, it is preferable to use an alkaline aqueous solution or hot water. For this reason, as the easily soluble polymer, a polymer that is hydrolyzed by alkali such as polyester, or a hot water-soluble polymer such as polyalkylene glycol, polyvinyl alcohol, or a derivative thereof is preferably used.
[0045]
By such a production method, a nanofiber aggregate in the form of a spun yarn in which nanofibers having a fiber length of several tens of μm or more in some cases are in some cases bonded or entangled can be obtained. Further, in the above production method, particularly when a stationary kneader is positioned directly above the die, a nanofiber aggregate having a long fiber shape in which nanofibers are theoretically extended infinitely may be obtained.
[0046]
In the present invention, unlike conventional nanofibers, nanofibers can be stretched and heat-treated for the first time by stretching and heat-treating polymer alloy fibers, which are precursors. Can now be controlled. Here, the strength of the nanofiber aggregate of the present invention is preferably 1 cN / dtex or more because the mechanical properties of the fiber product can be improved. The strength of the nanofiber aggregate is more preferably 2 cN / dtex or more. It is also possible to crimp the polymer alloy fiber as a precursor.
[0047]
The fiber structure containing the nanofiber of the present invention is not limited to fabrics such as woven and knitted fabrics and non-woven fabrics, and can take various fiber product forms such as thermoformed products. A wide range of applications such as bonding to other materials is possible. In order to improve the housing environment, it can be used for interior products such as curtains, wallpaper, carpets, mats, and furniture, and can also be used for chemical filters for removing chemical contaminants for clean rooms. Further, it can be used as a deodorant sheet in a toilet or a room, a vehicle interior material for improving a vehicle interior environment, more specifically, as a seat upholstery or a ceiling skin material. Furthermore, it can be used for clothing having comfortable and deodorizing performance, more specifically, for clothing materials such as inners, shirts, blousons, pants, coats, artificial leather, cups and pads. Furthermore, it can be suitably used for industrial materials such as wiping cloths, polishing cloths and filters, and medical uses such as cell adsorbents.
[0048]
【Example】
Hereinafter, the fiber structure containing the nanofiber of the present invention will be described in detail using examples. In addition, the following methods were used for the measuring method of the characteristic etc. in an Example.
[0049]
A. Polymer melt viscosity
The polymer melt viscosity was measured with a Capillograph 1B manufactured by Toyo Seiki. The polymer storage time from sample introduction to measurement start was 10 minutes.
[0050]
B. Melting point
Using Perkin Elmaer DSC-7, the peak top temperature indicating the melting of the polymer at 2nd run was taken as the melting point of the polymer. At this time, the rate of temperature increase was 16 ° C./min, and the sample amount was 10 mg.
[0051]
C. Shear stress at the nozzle discharge hole
The shear stress between the base wall and the polymer is expressed by the Hagen Poisyu equation (shear stress (dyne / cm 2 ) = R × P / 2L). Here, R: radius of the nozzle discharge hole (cm), P: pressure loss at the nozzle discharge hole (dyne / cm) 2 ), L: Base discharge hole length (cm). Also, P = (8LηQ / πR Four ): Η: polymer viscosity (poise), Q: discharge amount (cm Three / Sec), π: pi. Here, as the polymer viscosity, a value at the temperature and shear rate of the die discharge hole was used. When the kneaded portion was incorporated into the spinning process, the discharged polymer alloy was rapidly cooled at 5 cm below the die, the gut was sampled, and after cutting this, it was dried again and the viscosity of the polymer alloy was measured with a capillograph.
[0052]
D. Worcester spots of polymer alloy fibers (U%)
Measurement was performed in the normal mode at a yarn feeding speed of 200 m / min using a
[0053]
E. Fiber cross-sectional observation by TEM
An ultrathin section was cut in the cross-sectional direction of the fiber, and the fiber cross-section was observed with a transmission electron microscope (TEM). Nylon was metal dyed with phosphotungstic acid.
TEM apparatus: H-7100FA type manufactured by Hitachi.
[0054]
F. Single fiber fineness and diameter by number average of nanofibers
The average value of the single fiber fineness is obtained as follows. That is, the fiber cross-sectional photograph by TEM was used to calculate the single fiber diameter and fineness using image processing software (WINROOF), and a simple average value was obtained. This was defined as “number average single fiber fineness”. At this time, the number of nanofibers used for the average was measured on the diameter of 300 or more single fibers randomly selected in the same cross section, but sampling was performed at 5 locations and calculated using a total diameter of 1500 or more single fibers. did.
[0055]
G. Single fiber fineness variation of nanofiber
The single fiber fineness variation of the nanofiber is evaluated as follows. That is, using the data used when determining the single fiber fineness by the above number average, the single fiber fineness of each nanofiber is expressed as dt. i And the sum of the total fineness (dt 1 + Dt 2 + ... + dt n ). The frequency (number) of nanofibers having the same single fiber fineness is counted, and the product divided by the total fineness is defined as the fineness ratio of the single fiber fineness.
[0056]
H. Diameter variation width of nanofiber
The diameter variation width of the nanofiber is evaluated as follows. That is, the evaluation is performed based on the fineness ratio of single fibers in which the single fiber diameter difference falls within the width of 30 nm near the center value of the single fiber diameter of the nanofiber. This means the degree of concentration of variation around the central fineness, and the higher the fineness ratio, the smaller the variation. The data used when obtaining the single fiber fineness by the above number average was also used.
[0057]
I. SEM observation
A platinum-palladium alloy was deposited on the fiber, and the fiber side surface was observed with a scanning electron microscope.
SEM apparatus: Hitachi S-4000 type.
[0058]
J. et al. Mechanical properties
The weight of the nanofiber aggregate 10m was measured n = 5 times, and the fineness (dtex) of the nanofiber aggregate was determined from the average value. Then, at room temperature (25 ° C.), an initial sample length = 200 mm, a pulling rate = 200 mm / min, and a load-elongation curve was obtained under the conditions shown in JIS L1013. Next, the load value at the time of breaking was divided by the initial fineness, which was used as the strength, and the elongation at break was divided by the initial sample length to obtain a strength / elongation curve.
[0059]
K. Hygroscopicity (ΔMR)
The sample is weighed in a weighing bottle of about 1 to 2 g, dried at 110 ° C. for 2 hours, dried, and weighed (W0). (W65). And this is hold | maintained at 30 degreeC and relative humidity 90% for 24 hours, Then, a weight is measured (W90). The calculation is performed according to the following formula.
MR65 = [(W65−W0) / W0] × 100% (1)
MR90 = [(W90−W0) / W0] × 100% (2)
ΔMR = MR90−MR65 (3).
[0060]
L. Removal test for harmful and offensive odor gas
After fixing 3.0 g of a sample in a 500 ml polyethylene container, a malodorous substance was introduced into the container. And after sealing, the container was hold | maintained at 50 degreeC for 1 minute, and the malodorous substance was fully vaporized. And after leaving for a predetermined time at 30 degreeC, the air in a container was sampled and the malodorous substance density | concentration was measured with the gas detection tube made from Gastec Corporation.
[0061]
Example 1
Melt viscosity 530 poise (262 ° C., shear rate 121.6 sec -1 ), N6 (20 wt%) with a melting point of 220 ° C. and a melt viscosity of 3100 poise (262 ° C., shear rate of 121.6 sec) -1 ) Copolymerized PET (80 wt%) having a melting point of 225 ° C. and 8 mol% of isophthalic acid having a melting point of 225 ° C. and 4 mol% of bisphenol A was kneaded at 260 ° C. with a twin-screw extruder kneader to obtain a polymer alloy chip. Obtained. This polymer alloy chip was melted from the
[0062]
Three polymer alloy fibers obtained here were mixed together to produce a knitted fabric by circular knitting, and this was immersed in a 3% aqueous sodium hydroxide solution (90 ° C., bath ratio 1: 100) for 2 hours, 99% or more of the copolymerized PET in the polymer alloy fiber was hydrolyzed and removed. As a result, the weight of the obtained circular knitted fabric made of N6 single yarn is 60 g / m. 2 Met. In this circular knitted fabric, even though the copolymerized PET, which is a sea polymer, was removed, it was continuous like a long fiber or a spun yarn when viewed macroscopically, and maintained a circular knitted fabric shape. And this circular knitted fabric is completely different from the circular knitted fabric made of normal N6 fiber, and there is no “smoothness” peculiar to nylon, conversely, “squeezed feeling” like silk and “dry feeling” like rayon. The knitted fabric with
[0063]
The yarn was pulled out from this circular knitted fabric made of N6 nanofibers, and the fiber side surface was first observed with an optical microscope. The fiber diameter was about 2/3 of the fiber before alkali treatment, and the sea polymer was removed. It was found that the shrinkage occurred in the fiber radial direction (see FIG. 4). Next, when the side surface of the fiber was observed by SEM, it was found that this yarn was not a single yarn but a nanofiber aggregate in which numerous nanofibers were joined together in some places (see FIG. 3). . Moreover, the space | interval of the nanofibers of this N6 nanofiber aggregate is about 1 to several hundreds nm, and extremely fine voids existed. Further, the result of observing the cross section of the fiber by TEM is shown in FIG. 1, and it was found that the N6 nanofiber has a single fiber diameter of about several tens of nanometers. The single fiber diameter based on the number average of the nanofibers is 56 nm (3 × 10 -Five dtex), which is a fineness not found in the past. The single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 9x10 -Five The fineness ratio of dtex (1-100 nm in terms of single fiber diameter) is 99%, in particular, the single fiber fineness ratio that falls between 55-84 nm in terms of single fiber diameter is 71%, and the single fiber fineness variation is very small. there were. The single fiber diameter and single fiber fineness histograms analyzed from the TEM photographs are shown in FIGS. 5 and 6. At this time, the number (frequency) and fineness ratio of the single fiber diameter were counted in increments of 10 nm. The single fiber diameter in increments of 10 nm means that, for example, a single fiber diameter of 55 to 64 nm was counted as a single fiber diameter of 60 nm, and a single fiber diameter of 75 to 84 nm was counted as a single fiber diameter of 80 nm.
[0064]
Further, when the moisture absorption rate (ΔMR) of the circular knitted fabric made of this N6 nanofiber was measured, it showed an excellent moisture absorption of 6%, surpassing that of cotton. Further, when the mechanical properties of the yarn comprising this N6 nanofiber aggregate were measured, the strength was 2.0 cN / dtex and the elongation was 50%.
[0065]
Furthermore, when buffing was performed on this circular knitted fabric, it showed a super peach feeling that was not possible with conventional ultra-fine fibers and a moist and fresh texture like human skin. Further, the circular knitted fabric without buffing is immersed in a 10 wt% aqueous solution of Silcote PP (specially modified silicone / trade name, manufactured by Matsumoto Yushi Co., Ltd.), and the processing liquid is circular knitted so that the pickup rate of the aqueous solution is 150%. Granted to the ground. After applying the treatment liquid, it was dried in an oven at 110 ° C. for 3 minutes in a relaxed state. After drying, the cloth was treated and showed a delicate touch different from buffing and a moist and fresh texture like human skin. Further, there was a feeling of cool contact. In addition, these circular knitted fabrics were put into a washing net by a household washing machine and washed and dehydrated. However, they did not lose shape and showed good dimensional stability.
[0066]
(Example 2)
Melt viscosity 5000 poise (262 ° C., shear rate 121.6 sec -1 ), Melt spinning was performed in the same manner as in Example 1 using a blending ratio of N6 having a melting point of 220 ° C. of 50% by weight with respect to the whole polymer alloy and a 36-hole die. At this time, the shear stress between the die hole wall and the polymer was 0.15 MPa. The spinnability at this time was good, and there was no yarn breakage during continuous spinning for 24 hours. This was then stretched and heat-treated in the same manner as in Example 1 to obtain a polymer alloy fiber having excellent characteristics of 128 dtex, 36 filament, strength 4.3 cN / dtex, elongation 37%, U% = 2.5%. It was. When the cross section of the obtained polymer alloy fiber was observed with a TEM, as in Example 1, copolymer PET was the sea, N6 was the island-island structure, and the number average diameter of the island N6 was 80 nm. An ultrafinely dispersed polymer alloy fiber was obtained.
[0067]
Two polymer alloy fibers obtained here were combined, and in the same manner as in Example 1, a basis weight of 150 g / m consisting of an aggregate of spun yarn-shaped N6 nanofibers was obtained by alkali treatment. 2 I got a circular knitted fabric. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of these nanofibers in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter based on the number average of the nanofibers was 84 nm (6 × 10 6 -Five dtex), which is a fineness not found in the past. The single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four The fineness ratio of dtex was 78%, in particular, the single fiber fineness ratio falling between 75 and 104 nm in terms of single fiber diameter was 64%, and the single fiber fineness variation was very small. Further, the yarn comprising this N6 nanofiber aggregate had a strength of 2.6 cN / dtex and an elongation of 50%.
[0068]
Further, this circular knitted fabric was dipped in a 10 wt% aqueous solution of Silcote PP (specially modified silicone / trade name, manufactured by Matsumoto Yushi Co., Ltd.), and the treatment liquid was applied to the circular knitted fabric so that the pickup rate of the aqueous solution was 150%. . After applying the treatment liquid, it was dried in an oven at 110 ° C. for 3 minutes in a relaxed state. After drying, the cloth was treated and showed a delicate touch different from buffing and a moist and fresh texture like human skin. Further, there was a feeling of cool contact. Moreover, this circular knitted fabric was put into a washing net with a household washing machine and washed and dehydrated. However, it did not lose its shape and showed good dimensional stability.
[0069]
(Example 3)
The polymer alloy fiber produced in Example 2 was subjected to false twisting using the apparatus shown in FIG. Specifically, polymer alloy fiber
[0070]
Further, when this circular knitted fabric was treated with silicone in the same manner as in Example 2, it showed a delicate touch and a moist and fresh texture like human skin. Further, there was a feeling of cool contact. This circular knitted fabric was put into a washing net with a household washing machine and washed and dehydrated, but it did not lose its shape and showed good dimensional stability.
[0071]
Example 4
The polymer alloy false twisted yarn produced in Example 3 was subjected to a sweet turn of 300 turns / m, and a 2/2 twill woven fabric was produced using an S twist / Z twist double yarn. As in Example 1, the basis weight is 150 g / m consisting of a spun yarn-shaped nanofiber assembly by alkali treatment. 2 Of twill. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of these nanofibers in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter based on the number average of the nanofibers was 84 nm (6 × 10 6 -Five dtex) and unprecedented fineness, and the single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four The fineness ratio of dtex was 78%, in particular, the single fiber fineness ratio falling between 75 and 104 nm in terms of single fiber diameter was 64%, and the single fiber fineness variation was very small. Moreover, this N6 nanofiber false twisted yarn had a strength of 2.0 cN / dtex and an elongation of 45%.
[0072]
Further, when this 2/2 twill fabric was subjected to silicone treatment in the same manner as in Example 2, it showed a delicate touch and a moist and fresh texture like human skin. Further, there was a feeling of cool contact. Further, this 2/2 twill fabric was put in a washing net by a household washing machine and washed and dehydrated. However, the shape did not deform and showed good dimensional stability.
[0073]
(Comparative Example 1)
Melt viscosity 1800 poise (290 ° C., shear rate 121.6 sec -1 ), With a melting point of 255 ° C PET as an island component, a melt viscosity of 1000 poise (290 ° C, shear rate of 121.6 sec) -1 ), Using a polystyrene (PS) having a Vicat softening temperature of 107 ° C. as a sea component, a sea-island composite yarn was obtained according to the description in Example 1 of JP-A-53-106872. Then, as described in Examples in JP-A-53-106872, PS was removed by 99% or more by trichlorethylene treatment to obtain a super fine yarn. When the fiber cross section of the obtained ultrafine yarn was observed by TEM, the single fiber diameter of the ultrafine yarn was as large as 2.0 μm (0.04 dtex). The hygroscopic property of the circular knitted fabric using this super extra fine yarn was as low as 0.1%. In addition, an ammonia deodorization test was performed as a test for removing harmful and offensive odorous substances. However, the deodorization test was performed only up to 180 ppm in 10 minutes against the initial concentration of 200 ppm, and there was almost no deodorizing ability.
[0074]
(Comparative Example 2)
[0075]
Using this drawn yarn, a circular knitted fabric was formed in the same manner as in Example 1, and 99% or more of the PET component was removed by alkali treatment. N6 single yarn was pulled out from the obtained circular knitted fabric, and the cross section of the fiber was observed with TEM. The single fiber diameter was 400 nm to 4 μm (
[0076]
(Comparative Example 3)
Melt viscosity 3950 poise (262 ° C, 121.6 sec -1 ), N6 with a melting point of 220 ° C. and a melt viscosity of 560 poise (262 ° C., 121.6 sec) -1 ), And after PE blending with PE having a melting point of 105 ° C. so that the N6 blend ratio is 65% by weight, using the apparatus shown in FIG. 14, the temperature of the single-
[0077]
Using this drawn yarn, a circular knitted fabric was formed in the same manner as in Example 1, and PE was eluted with toluene at 85 ° C. for 1 hour or more to remove 99% or more of PE. N6 single yarn was pulled out from the obtained circular knitted fabric, and the cross section of the fiber was observed by TEM. The single fiber diameter was 500 nm to 3 μm (
[0078]
(Comparative Example 4)
Melt viscosity 1500 poise (262 ° C, 121.6 sec -1 ), N6 with a melting point of 220 ° C. and a melt viscosity of 1450 poise (262 ° C., 121.6 sec) -1 16) A comparative example using the apparatus of FIG. 16 that leads PE to a
[0079]
Using this drawn yarn, a circular knitted fabric was formed in the same manner as in Example 1, and PE was eluted with toluene at 85 ° C. for 1 hour or more to remove 99% or more of PE. N6 single yarn was pulled out from the obtained circular knitted fabric, and the cross section of the fiber was observed by TEM. The single fiber diameter was 100 nm to 1 μm (
[0080]
(Comparative Example 5)
A sea-island composite yarn was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 using PS and PET described in Comparative Example 1, using the spinning pack and base shown in FIG. 11 of JP-B-60-28822. At this time, 2: 1 (weight ratio) blend polymer of PS and PET was used as the island component of the sea-island composite yarn, and PS was used as the sea component (the sea-island composite ratio was 1: 1 by weight). Specifically, in FIG. 11 of the publication, the A component is PET and the B and C components are PS. Then, this was treated with trichlorethylene in the same manner as in Comparative Example 1 to remove 99% or more of PS to obtain a super fine yarn. When the cross section of the fiber was observed, there was a very small amount of single fiber having a single fiber diameter of about 100 nm. However, since the dispersion of PET in PS was poor, the single fiber fineness based on the number average was 9 × 10. -Four The dtex (single fiber diameter: 326 nm) was large, and the single fiber fineness variation of the ultrafine yarn was also large (see FIGS. 9 and 10). The hygroscopic property of the circular knitted fabric using this super extra fine yarn was as low as 0.1%. In addition, an ammonia deodorization test was performed as a test for removing harmful and offensive odorous substances. However, the deodorization test was performed only up to 180 ppm in 10 minutes against the initial concentration of 200 ppm, and there was almost no deodorizing ability.
[0081]
(Comparative Example 6)
After making the knitting density sweet and making the polymer alloy fiber obtained in Example 1 into a circular knitted fabric, the basis weight is 15 g / m made of N6 nanofibers by alkali treatment as in Example 1. 2 I got a circular knitted fabric. This was put in a washing net with a household washing machine and washed and dehydrated. However, it was noticeably deformed and inferior in dimensional stability.
[0082]
[Table 1]
[0083]
[Table 2]
[0084]
(Example 5)
The N6 and copolymerized PET used in Example 1 were separately melted at 270 ° C. using the apparatus of FIG. 15, and then the polymer melt was guided to the
[0085]
Using the polymer alloy fiber obtained here, in the same manner as in Example 1, the basis weight of the nanofiber aggregate in the form of spun yarn by alkali treatment was 60 g / m. 2 I got a circular knitted fabric. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of these nanofibers in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter by the number average of the nanofibers was 54 nm (3 × 10 -Five dtex), which is an unprecedented fineness, and the single fiber fineness variation was very small (see Table 4).
[0086]
Further, the moisture absorption rate (ΔMR) of the circular knitted fabric made of the nanofiber aggregate was 6%. Further, the yarn composed of this N6 nanofiber aggregate had a strength of 2.0 cN / dtex and an elongation of 50%. Furthermore, the shrinkage percentage at 140 ° C. dry heat was 3%. Furthermore, when buffing was performed on this circular knitted fabric, it showed a super peach feeling that was not possible with conventional ultra-fine fibers and a moist and fresh texture like human skin. Further, the circular knitted fabric without buffing is immersed in a 10 wt% aqueous solution of Silcote PP (specially modified silicone / trade name, manufactured by Matsumoto Yushi Co., Ltd.), and the processing liquid is circular knitted so that the pickup rate of the aqueous solution is 150%. Granted to the ground. After applying the treatment liquid, it was dried in an oven at 110 ° C. for 3 minutes in a relaxed state. After drying, the cloth was treated and showed a delicate touch different from buffing and a moist and fresh texture like human skin. Further, there was a feeling of cool contact. Moreover, these circular knitted fabrics were put into a washing net by a household washing machine and washed and dehydrated, but they did not lose shape and showed good dimensional stability.
[0087]
(Example 6)
N6 and copolymerized PET used in Example 1 were melt-kneaded with a 270 ° C.
[0088]
Using the polymer alloy fiber obtained here, in the same manner as in Example 1, the basis weight of the nanofiber aggregate in the form of spun yarn by alkali treatment was 60 g / m. 2 Got a circular knitting. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of these nanofibers in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter based on the number average of the nanofibers was 56 nm (3 × 10 -Five dtex), which is an unprecedented fineness, and the single fiber fineness variation was very small (see Table 4).
[0089]
Further, the moisture absorption rate (ΔMR) of the circular knitted fabric made of the nanofiber aggregate was 6%. Further, the yarn composed of this N6 nanofiber aggregate had a strength of 2.0 cN / dtex and an elongation of 50%. Furthermore, the shrinkage percentage at 140 ° C. dry heat was 3%. Furthermore, when buffing was performed on this circular knitted fabric, it showed a super peach feeling that was not possible with conventional ultra-fine fibers and a moist and fresh texture like human skin. Further, the circular knitted fabric without buffing is immersed in a 10 wt% aqueous solution of Silcote PP (specially modified silicone / trade name, manufactured by Matsumoto Yushi Co., Ltd.), and the treatment liquid is circular knitted so that the pickup rate of the aqueous solution is 150%. Was granted. After applying the treatment liquid, it was dried in an oven at 110 ° C. for 3 minutes in a relaxed state. After drying, the cloth was treated and showed a delicate touch different from buffing and a moist and fresh texture like human skin. Further, there was a feeling of cool contact.
[0090]
Moreover, these circular knittings were put into a washing net by a household washing machine and washed and dehydrated. However, they did not deform and showed good dimensional stability.
[0091]
[Table 3]
[0092]
[Table 4]
[0093]
(Example 7)
Copolymerized PET is a hot water-soluble polymer of a polyalkylene glycol derivative, registered trademark “Paogen PP-15” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. (melt viscosity 3500 poise, 262 ° C., 121.6 sec. -1 The melting point was changed to 55 ° C., the shear stress between the base wall and the polymer was 0.075 MPa, the spinning speed was 5000 m / min, and the mixture was kneaded and melt-spun in the same manner as in Example 1. The obtained polymer alloy fiber showed excellent properties of 70 dtex, 36 filaments, strength 3.8 cN / dtex, elongation 50%, U% = 1.7%. When the cross section of this polymer alloy fiber was observed with a TEM, it was found that the hot water soluble polymer was the sea, N6 was the island-island structure, the number average diameter of the island N6 was 53 nm, and the polymer with N6 ultra-dispersed. Alloy fibers were obtained.
[0094]
Using the polymer alloy fiber obtained here, the basis weight was 60 g / m by alkali treatment in the same manner as in Example 1. 2 A circular knitted fabric composed of N6 nanofiber aggregates was obtained. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of these nanofibers in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter based on the number average of the nanofibers was 56 nm (3 × 10 -Five dtex), which is an unprecedented fineness, and the single fiber fineness variation was very small (see Table 6). Further, the moisture absorption rate (ΔMR) of the circular knitted fabric made of the nanofiber aggregate was 6%. Further, the yarn composed of this N6 nanofiber aggregate had a strength of 2.0 cN / dtex and an elongation of 60%.
[0095]
Furthermore, when buffing was performed on this circular knitted fabric, it showed a super peach feeling that was not possible with conventional ultra-fine fibers and a moist and fresh texture like human skin. Further, the circular knitted fabric without buffing is immersed in a 10 wt% aqueous solution of Silcote PP (specially modified silicone / trade name, manufactured by Matsumoto Yushi Co., Ltd.), and the processing liquid is circular knitted so that the pickup rate of the aqueous solution is 150%. Granted to the ground. After applying the treatment liquid, it was dried in an oven at 110 ° C. for 3 minutes in a relaxed state. After drying, the cloth was treated and showed a delicate touch different from buffing and a moist and fresh texture like human skin. Further, there was a feeling of cool contact. In addition, these circular knitted fabrics were put into a washing net by a household washing machine and washed and dehydrated. However, they did not lose shape and showed good dimensional stability.
[0096]
(Example 8)
Instead of N6,
[0097]
Using the polymer alloy fiber obtained here, the basis weight was 60 g / m by alkali treatment in the same manner as in Example 1. 2 A circular knitted fabric composed of N6 nanofiber aggregates was obtained. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of these nanofibers in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter by the number average of the nanofibers was 62 nm (3 × 10 -Five dtex), which is an unprecedented fineness, and the single fiber fineness variation was very small (see Table 6).
[0098]
Further, the moisture absorption rate (ΔMR) of the circular knitted fabric made of the nanofiber aggregate was 6%. Further, the yarn composed of this N6 nanofiber aggregate had a strength of 2.5 cN / dtex and an elongation of 60%. Furthermore, when buffing was performed on this circular knitted fabric, it showed a super peach feeling that was not possible with conventional ultra-fine fibers and a moist and fresh texture like human skin. Further, the circular knitted fabric without buffing is immersed in a 10 wt% aqueous solution of Silcote PP (specially modified silicone / trade name, manufactured by Matsumoto Yushi Co., Ltd.), and the processing liquid is circular knitted so that the pickup rate of the aqueous solution is 150%. Granted to the ground. After applying the treatment liquid, it was dried in an oven at 110 ° C. for 3 minutes in a relaxed state. After drying, the cloth was treated and showed a delicate touch different from buffing and a moist and fresh texture like human skin. Further, there was a feeling of cool contact. In addition, these circular knitted fabrics were put into a washing net by a household washing machine and washed and dehydrated. However, they did not lose shape and showed good dimensional stability.
[0099]
Example 9
Melt viscosity 3000 poise (262 ° C, 121.6 sec -1 ), A copolymerized PET having a melting point of 225 ° C. (8% by weight of
[0100]
After the circular knitted fabric was prepared in the same manner as in Example 1 using the polymer alloy fibers obtained here, the hot water soluble polymer was eluted with hot water at 100 ° C. 60g / m with a nanofiber aggregate having a dry feeling 2 I got a circular knitted fabric. As a result of analyzing the single fiber fineness variation of the nanofiber in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter by the number average of the nanofiber is 54 nm (3 × 10 -Five dtex), which is an unprecedented fineness, and the single fiber fineness variation was very small (see Table 6). The circular knitted fabric composed of this copolymerized PET nanofiber assembly was immersed in a 3% aqueous solution of diethylenetriamine at 50 ° C. for 1 minute to support the diethylenetriamine on the nanofiber. When this hydrogen sulfide removal was evaluated, the concentration decreased from 30 ppm to 1 ppm in 10 minutes, and an excellent removal capability was exhibited. Moreover, an A4-sized deodorizing sheet was produced using this circular knitted fabric, and was washed and dehydrated by putting it in a washing net with a household washing machine. However, it did not deform and showed good dimensional stability.
[0101]
(Example 10)
Melt viscosity 1900 poise (280 ° C., 121.6 sec -1 ), PET having a melting point of 255 ° C. and the hot water-soluble polymer used in Example 7 were kneaded and melt-spun in the same manner as in Example 9. At this time, the polymer blend ratio was 20% by weight for PET, 80% by weight for hot water-soluble polymer, the melting temperature for PET was 285 ° C, the melting temperature for hot water-soluble polymer was 80 ° C, and the discharge amount per single hole was 1%. 0.0 g / min. At this time, the shear stress between the die hole wall and the polymer was 0.080 MPa and sufficiently low. A polymer alloy fiber having 60 dtex, 36 filaments, a strength of 3.0 cN / dtex, and an elongation of 45% was obtained. When the cross section of the obtained polymer alloy fiber was observed with a TEM, the water-soluble polymer was the sea, and PET was the island-island structure. The number average diameter of the island PET was 62 nm, and the PET was finely dispersed. A polymer alloy fiber was obtained.
[0102]
Using the polymer alloy fiber obtained here, the basis weight of 60 g / m consisting of a nanofiber aggregate was obtained in the same manner as in Example 9. 2 I got a circular knitted fabric. The number average single fiber diameter of the nanofiber is 65 nm (3 × 10 -Five dtex), which is an unprecedented fineness, and the single yarn fineness variation was very small (see Table 6). The circular knitted fabric made of this PET nanofiber assembly was immersed in a 3% aqueous solution of diethylenetriamine at 50 ° C. for 1 minute, thereby supporting the diethylenetriamine on the nanofiber. When this hydrogen sulfide removal was evaluated, the concentration decreased from 30 ppm to 1 ppm in 10 minutes, and an excellent removal capability was exhibited. Moreover, an A4-sized deodorizing sheet was produced using this circular knitted fabric, and was washed and dehydrated by putting it in a washing net with a household washing machine. However, it did not deform and showed good dimensional stability.
[0103]
(Example 11)
Melt viscosity 1200 poise (262 ° C, 121.6 sec -1 ), PBT having a melting point of 225 ° C. and the hot water-soluble polymer used in Example 7 were kneaded and melt-spun in the same manner as in Example 9. At this time, the polymer blend ratio was 20% by weight of PET, 80% by weight of hot water soluble polymer, the melting temperature of PBT was 255 ° C, the melting temperature of hot water soluble polymer was 80 ° C, the spinning temperature was 265 ° C, and the single pore The per unit discharge amount was 1.0 g / min. At this time, the shear stress between the base hole wall and the polymer was sufficiently low at 0.075 MPa. A polymer alloy fiber having 60 dtex, 36 filaments, a strength of 3.0 cN / dtex, and an elongation of 45% was obtained. When the cross section of the obtained polymer alloy fiber was observed by TEM, the hydrothermally soluble polymer was the sea, the PBT was the island-island structure, the number average diameter of the island PBT was 62 nm, and the PBT was finely dispersed. A polymer alloy fiber was obtained.
[0104]
Using the polymer alloy fiber obtained here, the basis weight of 60 g / m consisting of a nanofiber aggregate was obtained in the same manner as in Example 9. 2 I got a circular knitted fabric. The number average single fiber diameter of this nanofiber is 65 nm (4 × 10 4 -Five dtex), which is an unprecedented fineness, and the single fiber fineness variation was very small (see Table 6). The circular knitted fabric composed of the PBT nanofiber aggregate was immersed in a 3% aqueous solution of diethylenetriamine at 50 ° C. for 1 minute to support the diethylenetriamine on the nanofiber. When this hydrogen sulfide removal was evaluated, the concentration decreased from 30 ppm to 1 ppm in 10 minutes, and an excellent removal capability was exhibited. Moreover, an A4-sized deodorizing sheet was produced using this circular knitted fabric, and was washed and dehydrated by putting it in a washing net with a household washing machine. However, it did not deform and showed good dimensional stability.
[0105]
(Example 12)
Melt viscosity 2200 poise (262 ° C., 121.6 sec -1 ), PTT having a melting point of 225 ° C. and the hot water-soluble polymer used in Example 7 were kneaded and melt-spun in the same manner as in Example 9. At this time, the shear stress between the die hole wall and the polymer was 0.073 MPa, which was sufficiently low. A polymer alloy fiber having 60 dtex, 36 filaments, a strength of 3.0 cN / dtex, and an elongation of 45% was obtained. When the cross section of the obtained polymer alloy fiber was observed with TEM, the water-soluble polymer showed the sea-island structure, the PTT was the island-island structure, the diameter of the island PTT was 62 nm, and the PTT was very finely dispersed. A polymer alloy fiber was obtained.
[0106]
Using the polymer alloy fiber obtained here, the basis weight of 60 g / m consisting of a nanofiber aggregate was obtained in the same manner as in Example 9. 2 I got a circular knitted fabric. The number average single fiber diameter of this nanofiber is 65 nm (4 × 10 4 -Five dtex), which is an unprecedented fineness, and the single fiber fineness variation was very small (see Table 6). The circular knitted fabric made of the PTT nanofiber aggregate was immersed in a 3% aqueous solution of diethylenetriamine at 50 ° C. for 1 minute to support the diethylenetriamine on the nanofiber. When this hydrogen sulfide removal was evaluated, the concentration decreased from 30 ppm to 1 ppm in 10 minutes, and an excellent removal capability was exhibited. Moreover, an A4-sized deodorizing sheet was produced using this circular knitted fabric, and was washed and dehydrated by putting it in a washing net with a household washing machine. However, it did not deform and showed good dimensional stability.
[0107]
(Example 13)
Melt viscosity 3500 poise (220 ° C, 121.6 sec -1 ) PLA having a melting point of 170 ° C. and the hot water-soluble polymer used in Example 7 were kneaded and melt-spun in the same manner as in Example 9. The polymer blend ratio was 20 wt% PLA, 80 wt% hot water soluble polymer, spinning temperature 235 ° C., die surface temperature 220 ° C., and the discharge rate per single hole was 1.0 g / min. At this time, the shear stress between the die hole wall and the polymer was 0.080 MPa and sufficiently low. A polymer alloy fiber having 60 dtex, 36 filaments, a strength of 2.5 cN / dtex, and an elongation of 35% was obtained. When the cross section of the obtained polymer alloy fiber was observed with TEM, the hydrothermally soluble polymer was the sea, PLA was the island-island structure, the number average diameter of the island PLA was 48 nm, and the PLA was finely dispersed. A polymer alloy fiber was obtained.
[0108]
Using the polymer alloy fiber obtained here, the basis weight of 60 g / m consisting of a nanofiber aggregate was obtained in the same manner as in Example 9. 2 I got a circular knitted fabric. The number average single fiber diameter of the nanofiber is 50 nm (2 × 10 -Five dtex), which is an unprecedented fineness, and the single yarn fineness variation was very small (see Table 6). The circular knitted fabric composed of this PLA nanofiber aggregate was immersed in a 3% aqueous solution of diethylenetriamine at 50 ° C. for 1 minute to support the diethylenetriamine on the nanofiber. When this hydrogen sulfide removal was evaluated, the concentration decreased from 30 ppm to 1 ppm in 10 minutes, and an excellent removal capability was exhibited. Moreover, an A4 size deodorant sheet was produced using this circular knitted fabric, and it was put into a washing net and washed and dehydrated by a household washing machine. However, it did not deform and showed good dimensional stability.
[0109]
[Table 5]
[0110]
[Table 6]
[0111]
(Comparative Example 7)
A circular knitted fabric is produced using the PS / PET sea-island composite yarn produced in Comparative Example 1, and PS is removed in the same manner as in Comparative Example 1, and a circular knitted fabric made of PET ultrafine yarn having a single fiber fineness of 0.04 dtex ( 150 g / m 2 ) This circular knitted fabric made of PET ultrafine yarn was immersed in a 3% aqueous solution of diethylenetriamine at 50 ° C. for 1 minute to carry diethylenetriamine on the PET ultrafine yarn, but it could hardly be carried. When this hydrogen sulfide removal was evaluated, the concentration decreased only from 30 ppm to 15 ppm in 10 minutes, and the hydrogen sulfide removal ability was insufficient.
[0112]
(Example 14)
Silicone-treated basis weight 150 g / m prepared in Example 2 2 T-shirts were produced using circular knitted fabric made of N6 nanofibers, but they were very comfortable due to the touch like human skin and had a healing effect. Moreover, this was put into a washing net with a household washing machine and washed and dehydrated, but it did not lose its shape and showed good dimensional stability.
[0113]
(Example 15)
Silicone-treated basis weight 100 g / m prepared in Example 3 2 Women's shorts were made using circular knitted fabric made of N6 nanofiber, but it was very comfortable due to the touch like human skin and had a healing effect. Moreover, this was put into a washing net with a household washing machine and washed and dehydrated, but it did not lose its shape and showed good dimensional stability.
[0114]
(Example 16)
Silicone-treated basis weight 150 g / m prepared in Example 4 2 A shirt for women was produced using a fabric made of N6 nanofiber, but it was very comfortable due to the touch like a human skin, and also had a healing effect. Moreover, this was put into a washing net with a household washing machine and washed and dehydrated, but it did not lose its shape and showed good dimensional stability.
did.
[0115]
(Example 17)
Using a circular knitted fabric made of N6 nanofibers produced in Example 1 and Example 2 and the fabric produced in Example 4, an A4-sized deodorant sheet was produced, and ammonia and a test for removing harmful and offensive odorous substance gases were made. When the deodorization test of acetic acid and hydrogen sulfide was conducted, it showed an excellent deodorization ability (toxic substance adsorption ability) as compared with a normal fineness nylon thread (44 dtex, 12 filaments) (see Tables 7 to 9). ).
[0116]
[Table 7]
[0117]
[Table 8]
[0118]
[Table 9]
[0119]
(Example 18)
Using the N6 / copolymerized PET alloy false twisted yarn produced in Example 3 as a sheath yarn, “Lycra” (registered trademark), which is a polyurethane fiber yarn manufactured by Toray Industries, Inc., was covered. And after producing the knitted fabric for tights using this covering yarn, the alkali treatment was performed like Example 3 and the knitted fabric for tights which consists of nanofibers was produced. The fabric weight of this tights knitted fabric is 100g / m 2 The weight ratios of N6 nanofibers and polyurethane fiber yarns were 90% and 10%, respectively. This was immersed in a 10 wt% aqueous solution of Silcote PP (specially modified silicone / trade name, manufactured by Matsumoto Yushi Co., Ltd.), and the treatment solution was applied to the knitted fabric so that the pickup rate of the aqueous solution was 150%. After applying the treatment liquid, it was dried in an oven at 110 ° C. for 3 minutes in a relaxed state. After drying, a spreading treatment was performed. And this knitted fabric for tights was sewn, and tights were produced. The tights had a delicate touch and a moist and fresh texture like human skin, and were extremely comfortable to wear.
[0120]
(Example 19)
Melt spinning was carried out in the same manner as in Example 2 at a speed (spinning speed) of the first take-up
[0121]
The false twisted yarn was subjected to a sweet twist of 300 turns / m, and a 2/2 twill woven fabric was produced by using an S twist / Z twist double yarn for warp and weft. Then, the twill fabric obtained was subjected to alkali treatment in the same manner as in Example 1, and the basis weight was 150 g / m made of N6 nanofibers. 2 The curtain fabric was obtained. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of these nanofibers in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter based on the number average of nanofibers was 86 nm (6 × 10 6 -Five dtex) and unprecedented fineness, and the single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four The fineness ratio of dtex was 78%, in particular, the single fiber fineness ratio falling between 75 and 104 nm in terms of single fiber diameter was 64%, and the single fiber fineness variation was very small. The N6 nanofiber false twisted yarn had a strength of 2.0 cN / dtex and an elongation of 40%.
[0122]
Further, when this curtain fabric was subjected to silicone treatment in the same manner as in Example 2, it showed a delicate touch and a moist and fresh texture like human skin. Further, there was a feeling of cool contact. Further, the moisture absorption rate (ΔMR) thereof was 6%, indicating sufficient moisture absorption. When the deodorization test for acetic acid was performed, the concentration decreased from 100 ppm to 1 ppm in 10 minutes, and excellent deodorization property was exhibited. And when this fabric was used to produce a curtain and suspended between 6 tatami mats, it was possible to create a refreshing indoor environment and to suppress condensation. The curtain was put into a washing net with a household washing machine and washed and dehydrated, but it did not deform and showed good dimensional stability.
[0123]
(Example 20)
Similar to the N6 / copolymerized PET alloy polymer used in Example 2, the melt viscosity of 5000 poise (262 ° C., shear rate of 121.6 sec) used in Example 2 was used. -1 ), N6 having a melting point of 220 ° C. was melted separately, and core-sheath composite spinning was carried out in the same manner as in Example 2 using a die having a discharge hole of Y type. At this time, the core component was alloy polymer, the sheath component was N6, and the core component composite ratio was 50% by weight. The spun yarn is taken up at 800 m / min, then stretched in two stages under the condition that the first stage draw ratio is 1.3 times and the total ratio is 3.5 times, and further crimped using a jet nozzle. Thereafter, a bulky processed yarn of 500 dtex and 90 filaments was wound up. The bulky processed yarn had a strength of 5.2 cN / dtex and an elongation of 25%.
[0124]
Two of the resulting bulky processed yarns are drawn together and twisted, then twisted at the bottom (200 T / m), twisted together with the two at the top twist (200 T / m), and twisted at a dry heat of 170 ° C. Then, it was tufted by a known method as a cut pile carpet. At this time, with a normal level cut, 1/10 gauge, basis weight 1500 g / m 2 The stitch was adjusted so that Thereafter, backing was performed. At the time of tufting, a woven base fabric using a blended yarn of acrylic fiber and polyester fiber was used as the base fabric. Furthermore, only the cut pile portion was treated with alkali to develop a structure in which the cut pile portion was wrapped with N6 nanofibers. In addition, the number average single fiber diameter of the obtained N6 nanofibers was 86 nm (6 × 10 6 -Four dtex), and the single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four The fineness ratio of dtex was 78%, in particular, the single fiber fineness ratio falling between 75 and 104 nm in terms of single fiber diameter was 64%, and the single fiber fineness variation was very small. As a result, the basis weight of the cut pile portion is 1200 g / m. 2 Thus, the weight fraction of N6 nanofibers was 33% by weight for the cut pile portion and 15% by weight for the entire carpet. This carpet had no problem in hair fall because the cut pile portion held the N6 nanofibers by the sheath component N6. In addition, since N6 nanofibers contained 15% by weight with respect to the entire carpet, sufficient humidity control and deodorization were exhibited, a refreshing indoor environment could be achieved, and condensation could also be suppressed. .
[0125]
(Example 21)
After four N6 / copolymerized PET alloy false twisted yarns obtained in Example 19 were combined, they were used as warps and wefts to weave a 2/2 twill fabric, and then as in Example 21 200g / m per unit area of N6 nanofiber false twisted yarn by alkali treatment 2 A seat skin for interior was prepared. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of the NN6 nanofiber in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter by the average number of nanofibers was 86 nm (6 × 10 -Five dtex) and unprecedented fineness, and the single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four The fineness ratio of dtex was 78%, in particular, the single fiber fineness ratio falling between 75 and 104 nm in terms of single fiber diameter was 64%, and the single fiber fineness variation was very small. When this was used for the skin of a chair, it was not only soft and comfortable, but also showed sufficient humidity control and deodorization, and a refreshing indoor environment could be achieved.
[0126]
(Example 22)
As with the N6 / copolymerized PET alloy polymer used in Example 2, the melt viscosity of 5000 poise (262 ° C., shear rate of 121.6 sec) used in Example 2 was used. -1 ), N6 having a melting point of 220 ° C. was melted separately, and core-sheath composite spinning was carried out in the same manner as in Example 2 using a round hole cap. At this time, the core component was alloy polymer, the sheath component was N6, and the core component composite ratio was 30% by weight. This was taken up at 1600 m / min and wound up once, and then stretched at a temperature of the first
[0127]
(Example 23)
Core-sheath composite spinning was carried out in the same manner as in Example 22 at a speed of the first take-up
[0128]
The false twisted yarn was subjected to a sweet turn of 300 turns / m, and a plain fabric was produced using the warp and the weft. Then, this was subjected to alkali treatment in the same manner as in Example 1, and a basis weight of 100 g / m made of N6 nanofibers. 2 A woven fabric composed of fibers in which N6 nanofibers were covered with a sheath component N6 was obtained. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of these nanofibers in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter based on the number average of nanofibers was 86 nm (6 × 10 6 -Five dtex) and unprecedented fineness, and the single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four The fineness ratio of dtex was 78%, in particular, the single fiber fineness ratio falling between 75 and 104 nm in terms of single fiber diameter was 64%, and the single fiber fineness variation was very small. This woven fabric had a structure in which N6 nanofibers were encapsulated in N6 hollow fibers, and exhibited a soft and elastic excellent texture like marshmallow. Further, the false twisted yarn containing this N6 nanofiber had a strength of 2.9 cN / dtex and an elongation of 41%.
[0129]
When this fabric was treated with silicone in the same manner as in Example 2, it showed a delicate touch and a moist and fresh texture like human skin. Further, there was a feeling of cool contact. Further, the moisture absorption rate (ΔMR) of this was 6%, indicating a sufficient moisture absorption. A shirt for women was produced using this fabric, which was very comfortable and had a healing effect. This shirt was washed and dewatered without putting it in a washing net with a household washing machine. However, it did not lose its shape, and N6 nanofibers were encapsulated with N6 hollow fibers, which showed even better dimensional stability.
[0130]
(Example 24)
A plain woven fabric was produced using the polymer alloy fibers produced in Example 2 as warp and weft. Then, the alkali treatment is performed in the same manner as in Example 2, and the basis weight of the nanofiber aggregate is 250 g / m. 2 A plain woven fabric was obtained. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of these nanofibers in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter by the average number of nanofibers was 86 nm (6 × 10 6 -Five dtex) and unprecedented fineness, and the single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four The fineness ratio of dtex was 78%, in particular, the single fiber fineness ratio falling between 75 and 104 nm in terms of single fiber diameter was 64%, and the single fiber fineness variation was very small. This fabric exhibited unique tackiness when immersed in water. And this was buffed. This has better wiping performance than the conventional wiping cloth using ultrafine yarn, and is suitable as a wiping cloth. In addition, this was put into a washing net with a household washing machine and washed and dehydrated, but it did not deform and showed good dimensional stability.
[0131]
(Example 25)
The polymer alloy fiber produced in Example 2 was subjected to mechanical crimping, then cut to a fiber length of 51 mm, defibrated with a card, and then made into a web with a cross wrap weber. Next, using a needle punch, the basis weight is 750 g / m. 2 The fiber entangled nonwoven fabric. Further, a fiber entangled nonwoven fabric is impregnated with a liquid comprising 13% by weight of a polyurethane composition (PU) mainly composed of polyether polyurethane (PU) and 87% by weight of N, N′-dimethylformamide (DMF), The PU was coagulated in a 40% by weight aqueous solution of DMF and then washed with water. Further, this non-woven fabric was subjected to an alkali treatment with a 3% aqueous sodium hydroxide solution (60 ° C., bath ratio 1: 100) for 2 hours to remove 99% or more of the copolymerized PET, and N6 having a PU content of 40% by weight. A polishing substrate comprising a nanofiber structure composed of a nanofiber assembly and PU was obtained. Furthermore, as a result of analyzing the single fiber fineness variation of these nanofibers in the same manner as in Example 1, the single fiber diameter by the average number of nanofibers was 86 nm (6 × 10 6 -Five dtex) and unprecedented fineness, and the single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four The fineness ratio of dtex was 78%, in particular, the single fiber fineness ratio falling between 75 and 104 nm in terms of single fiber diameter was 64%, and the single fiber fineness variation was very small. The content of N6 nanofibers in the polishing substrate is 70% by weight, and the basis weight of the N6 nanofiber nonwoven fabric is 325 g / m. 2 Met. After cutting this into two parts, the surface was buffed with JIS # 240, # 350, # 500 sandpaper. Further, this was nipped by two upper and lower heated rollers with a surface temperature of 150 ° C. with a gap of 1.0 mm, and 0.7 kg / cm 2 Was pressed with a cooling roller having a surface temperature of 15 ° C. to obtain a polishing cloth having a smooth surface. The results of evaluation of this polishing cloth by the following method are shown in Table 10. The polishing cloth has a higher smoothness of the object to be polished and has fewer scratches, which is a defect, as compared with the conventional method using super extra fine yarn. The characteristics are shown. Furthermore, since the basis weight was sufficiently large, the polishing cloth was not torn during polishing and the workability was good.
[0132]
<Polishing Evaluation: Hard Disk Texturing>
Object to be polished: Substrate obtained by polishing a commercially available aluminum plate after Ni-P plating
(Average surface roughness = 0.28 nm)
Polishing conditions: The substrate was attached to a texture device and polished under the following conditions. Abrasive grain: Free abrasive slurry of diamond with an average particle diameter of 0.1 μm
Drip rate: 4.5 ml / min
Rotation speed: 1000rpm
Tape speed: 6 cm / min
Polishing conditions:
Number of evaluation sheets: 30 substrates / level
<Average surface roughness Ra of the object to be polished>
Using a Veeco original yarn force microscope (AFM) with a soundproofing device installed in a clean room with a temperature of 20 ° C and a relative humidity of 50%, the surface roughness of 30 substrates / level was measured and the average surface was measured. The roughness Ra is obtained. The measurement range is based on the center of the disk of each substrate, two central points of the radius are selected symmetrically, and the measurement is performed at an area of 5 μm × 5 μm.
[0133]
<Number of scratches>
The surface is observed with an interference microscope manufactured by ZYGO, and the number of surface scratches (X) of each sample is measured. Scratches with a size of 0.1 μm × 100 μm or more are counted. This is measured for 30 substrates / level, and the number of scratches β is defined from the score y based on the number of scratches.
When X ≦ 4 y = X
When X ≧ 5, y = 5
β = Σy i (I = 1-30)
Where Σy i Is the total number of scratches for 30 samples.
[0134]
(Comparative Example 8)
N6 nanofiber weight per unit area of 15g / m 2 (The basis weight of the fiber-entangled nonwoven fabric is 30 g / m 2 As in Example 25, a polishing cloth was prepared and a polishing test was performed. However, since the basis weight was too small, there was a problem that tearing occurred during polishing.
[0135]
(Comparative Example 9)
The N6 / PE blend fiber produced in Comparative Example 3 was subjected to mechanical crimping, then cut to a fiber length of 51 mm, opened with a card, and then made into a web with a cross wrap weber. Next, using a needle punch, the basis weight is 500 g / m. 2 The fiber entangled nonwoven fabric. Furthermore, 13% by weight polyurethane composition mainly composed of polyether polyurethane (PU) and 87% by weight N, N'-dimethylformamide (DMF) are impregnated to solidify PU in 40% by weight DMF aqueous solution. After washing with water. Further, this nonwoven fabric was subjected to Parkren treatment to obtain an abrasive base material composed of a nanofiber structure composed of N6 ultrafine yarn and PU. Using this, a polishing cloth was obtained in the same manner as in Example 25. And when this abrasive cloth was evaluated, Ra = 1.6 nm, β = 32 and the smoothness of the object to be polished was lower than that using the nanofiber assembly, and the number of scratches, which is a defect, increased. Inferior polishing characteristics. The results are shown in Table 10.
[0136]
[Table 10]
[0137]
(Example 26)
The polymer alloy fibers produced in Example 1 and Examples 2, 5, and 6 were subjected to mechanical crimping, then cut to a fiber length of 51 mm, defibrated with a card, and then made into a web with a cross-wrap weber. Next, using a needle punch, the basis weight is 750 g / m. 2 The fiber entangled nonwoven fabric. Further, a 13% by weight polyurethane composition mainly composed of polyether polyurethane (PU) and 87% by weight N, N′-dimethylformamide (DMF) were impregnated, and PU was added in a 40% by weight DMF aqueous solution. After coagulation, it was washed with water. Furthermore, this nonwoven fabric was subjected to an alkali treatment with a 3% aqueous sodium hydroxide solution (60 ° C., bath ratio 1: 100) for 2 hours to remove 99% or more of the copolymerized PET, and consisted of an N6 nanofiber aggregate and PU. A nanofiber structure having a thickness of about 1 mm was obtained. The number average diameters of N6 nanofibers were 60, 86, 61 and 61 nm, respectively. The N6 nanofiber content in this structure is 50, 70, 50 and 50% by weight, respectively, and the basis weight of the N6 nanofiber nonwoven fabric is 150, 325, 150 and 150 g / m, respectively. 2 Met. After buffing one side of this nonwoven fabric with sandpaper to a thickness of 0.8 mm, the other side is treated with an emery buffing machine to form nanofiber aggregate raised surfaces, and further dyeing and finishing. Suede-like artificial leather was obtained. The obtained product had a very good appearance, no staining spots, and no problem in mechanical properties. In addition, the touch was softer and finer than the conventional artificial leather using ultra-fine yarn. Moreover, since it is also excellent in hygroscopicity, it has an excellent texture that also has a freshness like human skin that cannot be possessed by conventional artificial leather.
[0138]
(Comparative Example 10)
The N6 / PE blend fiber produced in Comparative Example 3 was subjected to mechanical crimping, then cut to a fiber length of 51 mm, defibrated with a card, and then made into a web with a cross wrap weber. Next, using a needle punch, the basis weight is 500 g / m. 2 The fiber entangled nonwoven fabric. Further, a 13% by weight polyurethane composition mainly composed of polyether polyurethane (PU) and 87% by weight N, N′-dimethylformamide (DMF) were impregnated, and PU was added in a 40% by weight DMF aqueous solution. After coagulation, it was washed with water. Further, the nonwoven fabric was subjected to a parkren treatment to obtain a nanofiber structure having a thickness of about 1 mm made of N6 superfine yarn and PU. After buffing one side of this nanofiber structure with sandpaper to a thickness of 0.8 mm, the other side is treated with an emery buffing machine to form a nanofiber aggregate raised surface, and further dyed, Finished to obtain a suede-like artificial leather. The texture of this is simply a suede imitation and does not exceed the conventional artificial leather using ultra-fine fibers.
[0139]
(Example 27)
The polymer alloy fiber produced in Example 2 was subjected to mechanical crimping, then cut to a fiber length of 51 mm, defibrated with a card, and then made into a web with a cross wrap weber. Next, using a needle punch, the basis weight is 400 g / m. 2 After the fiber entangled nonwoven fabric was made, it was subjected to an alkali treatment with a 3% aqueous sodium hydroxide solution (60 ° C., bath ratio 1: 100) for 2 hours to remove 99% or more of the copolymerized PET, and a basis weight of 200 g / m 2 N6 nanofiber nonwoven fabric was obtained. The number average single fiber diameter of the obtained N6 nanofibers was 86 nm (6 × 10 6 -Four dtex), and the single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four The fineness ratio of dtex was 78%, in particular, the single fiber fineness ratio falling between 75 and 104 nm in terms of single fiber diameter was 64%, and the single fiber fineness variation was very small. A circular filter column was prepared by stacking 5 pieces of this cut into a 4.7 cm diameter circle, and bovine blood containing white blood cells (5700 / μl) was passed at a flow rate of 2 ml / min. The time required for the pressure loss to reach 100 mmHg was 100 minutes, and the granulocyte removal rate at that time was 99% or more, and the lymphocyte removal rate was 60%, and granulocytes, which are inflammatory leukocytes, could be selected. . This is considered to be an effect due to the gap between the nanofibers. Moreover, since the basis weight was sufficiently large, troubles such as filter breakage during the test did not occur.
[0140]
(Example 28)
When 0.5 g of nanofiber nonwoven fabric prepared in Example 27 was sterilized by autoclave and the adsorption ability was evaluated with bovine serum containing 15 ml of endotoxin (37 ° C., 2 hours), the endotoxin concentration LPS was 10.0 ng. / Ml and reduced to 1.5 ng / ml and showed excellent adsorption capacity. This is presumably because N6 nanofibers have much more active surfaces than normal nylon fibers, so that there are much more amino ends than usual.
[0141]
(Example 29)
A spunbonded nonwoven fabric was obtained with the same polymer combination as in Example 13 using the apparatus of FIG. That is, the
[0142]
(Example 30)
The circular knitted fabric composed of the nanofiber assembly produced in Example 1 and Example 2 was placed in a 15% by weight aqueous solution of a polyurethane prepolymer (molecular weight 3000 to 4000) composed of hexamethylene diisocyanate and a
[0143]
(Example 31)
The circular knitted fabric made of the nanofiber aggregate produced in Example 1 and Example 2 was immersed in ion-exchanged water, and then 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane was added and stirred for 3 hours. The mixture was allowed to stand at room temperature for 14 hours, further stirred for 13 hours, further allowed to stand at room temperature for 14 hours, and further stirred for 7 hours to polymerize silica. Thereafter, the circular knitted fabric was washed with ion-exchanged water and then air-dried. By this operation, a fabric-shaped N6 / silica composite using N6 nanofibers as a template was obtained. This was an excellent material having both sufficient rigidity and flexibility. It was also a hybrid material with excellent flame retardancy. The ratio of N6 nanofibers in this composite was 40 and 50% by weight, respectively.
(Example 32)
The knitted fabric composed of the polyester nanofiber aggregates produced in Examples 9 to 13 was exhausted with a trade name “SR1000” (10% aqueous dispersion) manufactured by Takamatsu Yushi Co., Ltd. as a hygroscopic agent. The processing conditions at this time were 20% owf as the solid content of the hygroscopic agent, a bath ratio of 1:20, a processing temperature of 130 ° C., and a processing time of 1 hour. The exhaust rate of this hygroscopic agent to normal polyester fibers is almost 0%, but the exhaust rate to this polyester nanofiber aggregate is 10% or more, and ΔMR = 4% or more, which is equal to or better than cotton. A polyester knitted fabric having high hygroscopicity could be obtained.
[0144]
(Example 33)
750 g / m per unit area produced in Example 26 2 The polymer alloy short fiber nonwoven fabric was immersed in a 3% sodium hydroxide aqueous solution (90 ° C., bath ratio 1:50) for 2 hours to remove 99% or more of the copolymerized PET, and from the N6 nanofiber aggregate. The
[0145]
(Example 34)
The
Water content (%) = (A−C) / C × 100 (%)
Water retention rate (%) = (BC) / C × 100 (%)
Furthermore, the non-woven fabric composed of this N6 nanofiber aggregate exhibited specific adhesiveness particularly in a state containing 15% or more of water.
[0146]
(Example 35)
A poultice base fabric was produced using the nonwoven fabric made of the N6 nanofiber aggregate produced in Example 33. When a drug was applied to this, the exhaustion of the drug was good, and it showed excellent adhesiveness, and an excellent poultice material could be obtained. The content of N6 nanofibers in this patch material was 75% by weight.
[0147]
(Example 36)
Using a N6 / copolymerized PET alloy false twisted yarn produced in Example 3 as a ground structure, a tricot knitted fabric having a 100 dtex, 36 filament polybutylene terephthalate (PBT) yarn as a raised pile part, And knitting with a knitting density of 64 courses, and then immersed in a 3% aqueous sodium hydroxide solution (70 ° C., bath ratio 1: 100) for 1 hour to obtain 99 of copolymerized PET in polymer alloy fibers. % Or more was removed by hydrolysis to obtain a fabric for automobile interior. As a result, the basis weight of the obtained fabric for automobile interior is 130 g / m. 2 The N6 nanofiber content was 40% by weight. The basis weight of the N6 nanofiber part is 120 g / m 2 Met. Moreover, the single fiber diameter by the number average of nanofibers is 84 nm (6 × 10 -Five dtex) and unprecedented fineness, and the single fiber fineness is 1 × 10 -7 ~ 1x10 -Four The fineness ratio of dtex was 78%, in particular, the single fiber fineness ratio falling between 75 and 104 nm in terms of single fiber diameter was 64%, and the single fiber fineness variation was very small. Then, this was immersed in a 3% aqueous solution of diethylenetriamine at 50 ° C. for 1 minute, thereby supporting diethylenetriamine on N6 nanofibers. When this acetaldehyde removal ability was evaluated, the concentration decreased from 30 ppm to 1 ppm in 10 minutes, and an excellent removal ability was shown.
[0148]
(Example 37)
N6 / copolymerized PET alloy polymer used in Example 2 and melt viscosity 2400 poise (262 ° C., shear rate 121.6 sec) -1 ), PBT having a melting point of 220 ° C. was melted separately, and sea-island composite spinning was performed in the same manner as in Example 2 using a die having 24 holes, a discharge hole diameter of 1.0 mm, and a discharge hole length of 1.0 mm. At this time, the sea component was alloy polymer, the island component was PBT, the island component composite ratio was 35% by weight, and the number of islands per hole was 36 islands. The spun yarn is taken up at 900 m / min, then stretched and heat-treated at a temperature of the first
[0149]
This fabric has N6 nanofibers opened due to electrostatic repulsion due to the difference in chargeability between N6 and PBT, and is super soft and super peachy without buffing or silicone treatment. Excellent texture with freshness. Furthermore, since the PBT supports the fabric skeleton, not only the dimensional stability is improved but also the rebound is excellent. A windbreaker was made using this fabric, but not only did the N6 nanofibers open, but also an excellent windproof property was exhibited, and there was no “gutter” sound even when moving violently in sports due to the super soft texture. In addition, since excellent hygroscopicity is exhibited by the N6 nanofibers, the wearing comfort is very excellent. Moreover, it was washed and dehydrated without putting it in a washing net with a household washing machine, but it did not lose its shape and showed good dimensional stability.
[0150]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a fiber structure including nanofibers as a material excellent in durability while having excellent moisture absorption / adsorption performance.
[0151]
In addition, the fiber structure containing the nanofibers of the present invention can not only improve the housing environment, but also textile products that can meet various needs of modern society, such as industrial materials and comfortable clothing fields with excellent characteristics. A fiber utilization product can be obtained.
[Brief description of the drawings]
1 is a TEM photograph showing a cross-section of an aggregate fiber of nylon nanofibers of Example 1. FIG.
2 is a TEM photograph showing a cross section of the polymer alloy fiber of Example 1. FIG.
3 is a SEM photograph showing the state of the fiber side surface of the nanofiber assembly of Example 1. FIG.
4 is an optical micrograph showing the state of the fiber side surface of the nanofiber assembly of Example 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a single yarn fineness variation of the nanofiber of Example 1.
FIG. 6 is a diagram showing a single yarn fineness variation of the nanofiber of Example 1.
FIG. 7 is a diagram showing a variation in single fiber fineness of the ultrafine yarn of Comparative Example 4.
FIG. 8 is a diagram showing a variation in single fiber fineness of the ultrafine yarn of Comparative Example 4.
FIG. 9 is a diagram showing a variation in single fiber fineness of the ultrafine yarn of Comparative Example 5.
FIG. 10 is a diagram showing a variation in the fiber yarn fineness of the super extra fine yarn of Comparative Example 5.
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a spinning machine.
FIG. 12 is a side sectional view showing a base.
FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of another stretching machine.
FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of another spinning machine.
FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of another spinning machine.
FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of another spinning machine.
FIG. 17 is a schematic diagram showing an example of a spunbond spinning apparatus.
FIG. 18 is a schematic diagram showing an example of a false twisting device.
[Explanation of symbols]
1: Hopper
2: Melting part
3: Spin block
4: Spin pack
5: Cap
6: Chimney
7: Yarn
8: Focused lubrication guide
9: First take-up roller
10: Second take-up roller
11: Winding yarn
12: Measurement unit
13: Discharge hole length
14: Discharge hole diameter
15: Undrawn yarn
16: Feed roller
17: First hot roller
18: Second hot roller
19: Third roller (room temperature)
20: drawn yarn
21: 1-axis extrusion kneader
22: Static kneader
23: Biaxial extrusion kneader
24: Chip weighing device
25: Ejector
26: spread plate
27: Open yarn
28: Collection device
29: Raw yarn
30: Feed roller
31: Heater
32: Cooling plate
33: Rotor
34: Delivery roller
35: False twisted yarn
Claims (13)
数平均による単繊維繊度=1×10−7〜1×10−4dtexA fiber structure comprising nanofibers comprising at least 10% by weight of nanofibers having the following characteristics made of an organic polymer and having a fiber basis weight of 20 to 2000 g / m 2 .
Number average single fiber fineness = 1 × 10 −7 to 1 × 10 −4 dtex
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