JPS6227191B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微細な連結した孔を有するウルトラ
フアイン（超微細な）プラスチツク・チユーブの
製法に関するものである。

普通の太さの中空繊維は、既に公知である。シ
ルクライク風合を出すための繊維やふとん綿用の
繊維として既に考えられた経緯もみられる。

しかし乍ら、非常に細い、非常に均質なウルト
ラフアイン・プラスチツクチユーブは知られてい
ない。デニール単位でみて、１デニール、好まし
くは0.7デニールにも満たない程細い繊維であ
り、しかもその中に微細な、均一な連続孔を有し
ている繊維は、いまだ知られていない。

かかる超極細のプラスチツクチユーブは、その
製法があまりにも難しく、実現不可能のためであ
つたためと思われる。

本発明者は、かかる超微細なチユーブは、各種
の分離操作、例えば、工業用の粒子の分離、特定
ゴミの分離、フイルター、医学面での分離例えば
血液中の特定粒子の分離、また別の角度から保温
保冷などを考えるとはかり知れない程の応用が考
えられ、ひいては、人類に多大の貢献することに
なり、産業上利用また医学上幾多の生命を救うこ
とに結びつくものである。かかる基本的素材を提
供することを本発明の目的とするものである。

他の目的とする所は後の説明で明らかになるで
あろう。

本発明の骨子とする所は、次の通りである。

少なくとも３つの構成部分からなる繊維の少な
くとも２つは断面において海島構造を有し、残り
の少なくとも１つは島成分中に存在して芯さや状
に長手方向に連なつており、更に少なくとも島中
の芯成分は常温で液状を有し、島中のさや成分が
100℃より高温の融点又は軟化点を有する海島型
複合繊維をつくり、海成分と芯成分を除去する方
法であつて、海成分の除去前または除去後に島中
の芯成分を一方からの加圧または遠心力によつて
除去することを特徴とするウルトラフアインプラ
スチツクチユーブの製法。

これらの全く新しい素材及びその製法について
更に詳しく説明する。

ウルトラフアイン（超極細）フアイバーそれ自
身従来からの製法はかなり難しく、最近それがか
なり打破れて来たとは言うものの特殊な製糸法に
依ることは事実である。まして、それを中空にす
るということは、一段と難しく、全くそのような
考えすら出されなかつた。

本発明は、ウルトラフアインプラスチツクチユ
ーブの有効性に着目し、そのものを現実に得る製
法を明らかにするものである。

本発明は空気やガスをだきこませつつポリマを
吐出するという従来の中空紡糸法は、太デニール
繊維には有効であつても、ウルトラフアイン・デ
ニールに対して、その試みすら見当らず、かつ試
みても殆ど無力であり、まして均一性、安定性、
再現性の観点を加えてみると、困難そのものであ
つた。本発明者は、３成分複合紡糸技術に着目
し、本発明の目的を容易に達成し、その画期的製
法をも明らかにすることに成功した。

本発明は、もちろん、従来の太さの中空繊維及
びそれより細い太さの中空繊維に有効であるばか
りでなく、それらよりはるかに細い中空繊維ある
いはチユーブに有効であることに特に注目されね
ばならない。

本発明は、少なくとも３つの成分からなる３成
分複合紡糸技術を巧みに利用しつつ、従来の発想
を全くかえて、従来全く得られなかつた基本素材
を得ることに成功したものである。３成分紡糸技
術は、既に本発明者らが、別の特許出願（特開昭
54―116417号公報、特開昭56―20608号公報）に
より明らかにした。

それによつて得られる繊維断面は、例えば第１
図の如きもので、海成分（図中Ｃ）中に島成分Ｂ
が多数存在し、さらにその島Ｂの中に芯成分Ａが
存在するというもの（島芯さや型の高分子相互配
列体繊維の一つとも言える）である。

ここで、Ｃ成分とＡ成分が除去されれば、Ｂ成
分から成るウルトラフアインプラスチツクチユー
ブがえられることを見出したものである。

太さに相当するものは繊維では、デニールとい
うものが用いられ、本発明では１デニール以下が
好ましく用いられ、更に好ましくは0.7デニール
以下である。孔の直径や、変形したものに対して
は、最大さしわたし径が用いられ、その最大は10
ミクロン以下、更に好ましくは６ミクロン以下、
0.01ミクロン以上が好ましい。

孔は、10ミクロンよりも更に１〜２桁小さい孔
も可能である。島の数は１〜10000、好ましくは
５〜1000、更に好ましくは10〜250である。

第１図の断面例は、長手方向に連続であるから
それから得られるウルトラフアインプラスチツク
チユーブは、第２図に例示（断面）されるように
長手方向に実質的連続かつ均一なウルトラフアイ
ンプラスチツクチユーブである。

この方法であると極めてそろつたものがえられ
所定の分離操作（化学工学的には広い意味で分級
ということがある）、が行なえる特徴がある。例
えば、孔径を５ミクロンに統一したければ、紡糸
成分の密度と紡糸口金に送り込むポリマーポン
プ、引取速度、延伸倍率と後収縮を加味して、コ
ントロールすることにより、所望の直径に統一す
ることができるという所が注目される。

素材の例としては、島成分Ｂとしては、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート、ナイロン６，66，610，11，12、PACMを
重合一成分としたナイロン、ポリプロピレン、ポ
リエチレン、ポリウレタンなどがあげられ、更に
以上ポリマの他成分共重合ポリマも勿論含まれる
ことは申すまでもない。一々ここであげればきり
がなく、かつその時々のポリマの特徴が生かされ
るように選ばれる。

他方、海成分Ｃは、例えばポリスチレン、２エ
チルヘキシルアクリレートを共重合したポリスチ
レンの如き、ポリスチレン共重合体、５ソデイウ
ムスルホイソフタレートの如き共重合ポリエチレ
ンテレフタレートの如き、共重合ポリエステル、
ポリエチレン、ポリウレタン、シリコーン、ポリ
アルキレンオキシドなどがあげられる。

かくして得られたウルトラフアインプラスチツ
クチユーブは、分離に用いられるときは、その微
粒子が変形しなければ、所定の大きさ以外はすべ
て通すが、それより大きいものは、全て通さない
ことになる。また全て所定より大きくても、変形
して通過するものの混合の場合は、そのもののみ
が通過することになる。血液の効率的分離も該当
する。また保温、保冷に用いられるときは、一般
に極細繊維は群として非常に保温性に富むが、本
発明によるとその極細繊維群の中まで空気層を含
むので一層断熱性に富むことになる。またこの毛
細管を利用して、通気性に富み乍ら、水を通さな
いものが作れたり、保水性の高いものも作りう
る。

かかる要求は、産業分野、生活資材分野、医療
分野、衣料分野、農業分野にみられる。

上記の３成分複合繊維は全体として普通のデニ
ールの繊維として紡糸され、普通、引取、延伸、
必要により熱固定され、カツトされる。

かかる成分繊維からウルトラフアインプラスチ
ツクチユーブを得る手段には、 (イ) 海成分を除去し、更に芯成分Ａを除去し、選
択的にＢ成分を残す方法（尚、海成分は、すべ
て島成分をおおつているタイプの繊維に、本発
明では限定されないことを、ここで特にことわ
つておく）。または、 (ロ) 芯成分を除去し、海成分を除去する方法、 のいずれかの方法を行なうことによつて得られる
ことを考へついた。これらの除去には、物理的、
化学的手段があるが普通は、溶解除去及び分解除
去が考えられるが、溶解や分解除去が全てではな
く、他の新しい方法があり、それらについては、
後に述べる。

更に本発明のウルトラフアインプラスチツクチ
ユーブを得るのに特に好適な製法について述べ
る。

本発明は島成分中の芯成分Ａが100℃以下で非
固体であり、常温で液状を有するものを用いてこ
れを海成分の除去前または除去後に島中の芯成分
Ａを一方からの加圧または遠心力によつて除去す
る方法である。この方法によると、芯成分Ａは
100℃以下の加熱（普通スチームバス）または常
温で極めて容易に流し出すことができるという工
業的価値の高い画期的特長がある。その理由は例
えば特開昭53―78323号公報の如く、芯成分の流
動性成分を溶剤のみで除去する方法が考えられる
が、芯成分に相当する孔はきわめて細く長いた
め、流動性成分を溶剤のみで除去する方法では溶
剤の出入りが極めて困難である。そのため、芯成
分は、実質上極めて長時間の洗浄が必要となり、
工業的価値がない。その後、更に必要に応じて溶
剤の助けをかりて、更に加圧などにより洗浄を加
えることができる。いずれにせよ、切断端は必要
であることは申すまでもない。このときプラスチ
ツク島成分が100℃以下の加熱で溶けてしまう
程、島成分は低い融点や軟化点のものであつては
ならない。芯が液状であると吸引や、一方からの
加圧、更には、有効にしてやり易い遠心力によつ
て除去できるという好ましい性質が備わつている
ことに注目されねばならない。

芯成分Ａとして紡糸もしやすく、熱に対し安定
で、常温液状または半固体状にある代表的なもの
は、シリコーンである。

シリコーンは、各種の重合度（粘度）のものも
色々入手できるので、この目的の達成に好ましい
ポリマーの例である。ポリアルキレングリコール
のごとく、熱により分解しがたい点でも優れてい
る。更に他の手段も見出したことを説明してお
く。その一つは、芯をポリウレタンのごとき弾性
体としておくことである。かかるものは、切断面
から引き出しのきつかけさえつけば、引張り出し
により、弾性体の直径が細くなり、引張り出すこ
とができる。かかるものは、あまり長くないとき
に有効に用いることができる。

他方は、紡糸がかなり難しいが、昇華性の物質
を芯に用いて昇華させることである。

本発明で得られるウルトラフアインプラスチツ
クチユーブは実質的に分離用に用いられるとき優
れた態様は束状にまとめられ、かつ両方に切断端
を持つことが極めて有効であることを知つた。こ
のものは、チユーブにする前のトウを束ね、固定
断後、各々をチユーブにするか、或いはチユーブ
を束ね、固定、切断などして作られる。

トウは、引張つたり、そろえ（並べ）たり、巻
いたりすることができるので、優れている。

また、この様なチユーブをバインダーや充填材
などにより結束させた状態で用いることができる
ことはいうまでもない。そして、この様な結束物
を得る方法として、前述の如き島芯さや型の海島
型繊維の芯成分のみを除去する方法が最も経済的
で好ましい。

更に、違つた用途において、かかるチユーブを
束状にしつつ、かつ強く曲げた用途とか、曲げる
ときに強い抵抗力を示しては困る用途には、海Ｃ
成分をウレタンゴムシリコーンゴム、フツ素ゴ
ム、各種天然或いは合成ゴムなどの弾性体として
おき、この成分を除去しない方法が極めて優れて
いる。３成分紡糸のときに既に揃えられているの
みならず、さらにこのフレキシブルなチユーブ束
繊維を再度束ねて、より高度の束とすることが出
来るからである。

更に前述の複合繊維の不織布を作り、繊維間の
空隙を樹脂で充填（接着）した後、スライスして
２つ以上の切断面を形成すれば、該チユーブの中
空孔が両面間を多数貫通した分離用構造物が得ら
れる。また織布や編布を積層接着し、積層面に直
角にスライスしたシートとすれば、幾何学的組織
をもつ分離用構造物となる。かかる方法により、
該チユーブは面に直角に配列し、補強繊維は平面
方向に配列した構造物もできる。もちろん、それ
らを積層して、タテ、ヨコ共高強度のシート状構
造物とすることもできる。かかる構造物の製造に
おいて、芯成分の除去はシート形成前後、スライ
ス前後のいずれの段階においても採用しえる。海
成分も必要に応じて除去される。

図を用いて更に理解しやすくしよう。第１図は
本発明を最も好適に達成するのに合致した海島型
繊維の断面の一例である。第１図でＣは海成分、
Ｂは島成分、その中に芯成分としてＡが入つてい
る。（Ｂ＋Ａ）／Ｃの比率は1/99〜99/1までとり
うるが、より安定的には1/99〜97/4であり、収率
面から50/50〜97/4が好ましい。90/10以上になる
と、最密充填の関係から、島成分は角型を示し、
３〜８角、普通略４，５，６角型を示す。３成分
紡糸によると芯の径は非常によくコントロールで
きる。

Ａ／Ｂの比率は1/99〜99/1までとりうるが、よ
り安定的には、1/99〜95/5であり、目的とする孔
径に応じて、Ａ／Ｂの比を決めればよい。

島成分Ｂは、海成分Ｃによつて、完全にとり囲
まれているとは限らない（剥離タイプの複合状態
も含むということ）。少なくとも数本の束として
紡出されるのが好ましいのである。

第１図から、CA両成分が除去されると、第２
図の如き、ウルトラフアインプラスチツクチユー
ブがえられる。

（注：ミクロフアインなる用語は、電気植毛や
紙用に非常に細かく切断されたパウダーの如きも
のを一般に指し、長さ面での細かさを指す） 第２図は、非常に細く、かつある長さを有する
中空のウルトラフアインプラスチツクチユーブの
切断を示している。

かかるものは、第３図の如く束ねられて分離用
途などに用いられる。このとき、孔径（最大の部
分のさしわたし）は、束と束との間にできる空間
の最大のさしわたし径と同じか、より大きいこと
が好ましい。なぜなら分離用途には、径のコント
ロールされた孔で分離し、他は通過しない方が良
いからである。

さもないときは、これらの束間間隙がうずまる
ようにバイダーなり、充填材が用いられることが
好ましい。

第４図は、元のチユーブ束のままの状態を示し
（例えば、Ａ成分のみが除去されたものを示す）
している。

特にＣ成分が弾性高分子であると、曲げの面で
非常に優れていることは、既に述べた。かかる特
に第１図の状態から、第４図状態へ一挙に加工す
ることが好ましい。

Ａ成分を最初からガスとして作ることも、十分
考えられたが、かかるウルトラフアインプラスチ
ツクチユーブの製造には、極めて難しいことがわ
かつた。それのみならず、均一性、安定性、径の
コントロール性、安定生産性、細く紡糸すること
の点でガスのままとすることは、極めて劣つてお
り、頭の中で後から考え得ても、現実に誰も成功
していない。特に、島数が３以上で、Ａ＋Ｂ／Ａ
＋Ｂ＋Ｃが0.30好ましくは0.50以上で、しかも本
発明は極めて細く、孔径が10μ以下のものは、想
像さえつかなかつたものである。

これらのウルトラフアインチユーブは、極めて
保温性に富むのみならず、軽く、つめ綿、紙、不
織布として断熱用途などに使用され、孔径を細く
しうるので、更に下げてゆくことによつて、血液
分離、煙や煙状物質の分離、細菌やヴイルスの分
離、特定物の吸着、収着、各種の過、エマルジ
ヨンやコロイドの分離にも応用せられるものであ
る。

なおＣ成分或いは、Ａ成分の分離、除去に際し
Ｂ成分が一部除去されることがあつても、何ら本
発明の有効性をそこなうことはない。またＣ成分
またはＡ成分が完全に除去（理論的に100％とい
うことは極めて難しい）されなくても、実質的
に、本発明の目的を満足するものであれば十分で
ある。

前者の例で説明すれば、ポリエチレンテレフタ
レートがＢ成分で、５ソデイウム（またはリチウ
ムまたはカリウム）スルホイソフタレートの共重
合体がＣ成分のとき、アルカリで除去洗浄する場
合、Ａ及びＣは極めてすみやかに溶解しやすいと
は言うものの、Ｂ成分も少なからず同時に除去さ
れるのである。ポリブチレンテレフタレートにＢ
成分をすれば、その時、一層Ｂ成分は溶けにくく
なるが、それでも少しは、Ｂ成分も除去されると
言わねばならぬことになるからである。好ましく
は、前記のポリマ群の中から溶解或いは分解性の
差の大なるものを選ぶのは容易である。

次に実施例を示すが、本発明は、これらの実施
例によつて限定されたり、有効性を制約されるも
のではなく、むしろ次の応用展開を一層もたらす
ものである。

実施例 １ 島成分が芯さや型の構造を有する海島型の３成
分複合紡糸口金（特開昭54―116417に開示）を用
いて、次の３成分複合繊維を得た。

紡糸温度 ：280℃ 引取速度 ：1000ｍ／min 延伸倍率 ：2.8 芯成分(A) ：常温で粘性流動性のあるシリコー
ンオイル 島成分（芯を除く）(B)：ポリエチレンテレフタ
レート 島 数 ：16島 海成分 ：２―エチルヘキシルアクリレートを
22wt％共重合したポリスチレン 芯成分比率 ：20 島成分比率（芯成分を除く） ：40 海成分比率 ：40 得られた繊維デニール ：約４ このフイラメントをかせにとり、トウ状にし、
海成分をトリクロールエチレンで洗浄除去した。
トウを束のまま端をエポキシ樹脂で固定し、２日
放置して固化させ、繊維の両端に開孔部ができる
ように鋭利な刃で切断し、これの１組約９cmを遠
心分離した。

これにより溶剤なしで芯部分のシリコーン液状
物は、ほぼ除去され（第４図のモデル図の如く）
結束状のウルトラフアインプラスチツクチユーブ
を得た。

更にこのウルトラフアインプラスチツクチユー
ブを何度も何度も片側から圧力をかけてトリクロ
ールエチレンで孔内外を洗浄し、ウルトラフアイ
ンプラスチツクチユーブを得た。このものの直径
は約41ミクロンで、内径は約2.7ミクロンであつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を達成するのに最も好適な海
島型繊維断面のモデル図の一例である。第２図
は、本発明に係るウルトラフアインプラスチツク
チユーブの断面のモデル図の１例である。第３図
は、発明に係るウルトラフアインプラスチツクチ
ユーブが束状に束ねられ、かつ分離操作などに必
要な切断面をもつモデル図である。第４図は、他
成分によりウルトラフアインプラスチツクチユー
ブが束状にまとめられたままの状態を示すモデル
図で（島中空高分子相互配列体繊維といえる）あ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも３つの構成部分からなる繊維の少
   なくとも２つは断面において海島構造を有し、残
   りの少なくとも１つは島成分中に存在して芯さや
   状に長手方向に連なつており、更に少なくとも島
   中の芯成分は常温で液状を有し、島中のさや成分
   が100℃より高温の融点又は軟化点を有する海島
   型複合繊維をつくり、海成分と芯成分を除去する
   方法であつて、海成分の除去前または除去後に島
   中の芯成分を一方からの加圧または遠心力によつ
   て除去することを特徴とするウルトラフアインプ
   ラスチツクチユーブの製法。