JP2003166115A - Extremely fine fiber, method for producing the same and device for the same - Google Patents
Extremely fine fiber, method for producing the same and device for the sameInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、極細繊維及び繊維
の延伸方法並びに極細繊維を製造するための製造装置に
関し、更に詳細には、高強度の極細繊維及びその極細の
繊維を極めて簡単に作製する方法並びにそれを実現する
ための製造装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrafine fiber, a method for drawing the fiber, and a production apparatus for producing the ultrafine fiber. More specifically, it is very easy to produce an ultrafine fiber having high strength and the ultrafine fiber. And a manufacturing apparatus for realizing the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】合成繊維の紡糸技術の発展により、1D
(デニール)(直径約10μm〜12μm)以下の極細
繊維を製造するための研究開発が盛んに行われている。
極細繊維は、例えば、人工スエードやワイピングクロス
などに使用されており、繊維径が小さいことから、織物
や衣料以外に、例えば、空気浄化や液体分離、医療など
のフィルターなどにも多用されている。2. Description of the Related Art With the development of spinning technology for synthetic fibers, 1D
Research and development for producing ultrafine fibers of (denier) (diameter of about 10 μm to 12 μm) or less have been actively conducted.
Ultrafine fibers are used, for example, in artificial suede and wiping cloths, and because of their small fiber diameter, they are also widely used, for example, in air purification, liquid separation, medical filters, etc., in addition to textiles and clothing. .
【0003】このような極細繊維を製造する方法とし
て、直接紡糸法や多成分紡糸法などが知られている。直
接紡糸法により極細繊維を製造する場合は、粘度を低く
し、冷却速度を速めるなどの方法が用いられる。しか
し、直接紡糸法のみでは極細化に限界があるため、多成
分紡糸法や特殊紡糸法などの方法が開発されている。多
成分紡糸法は、主として二つの成分を用いて極細繊維を
作製する方法であり、溶解型と剥離分割型とに分類され
る。溶解型では、例えば、特殊な紡糸口金を用いて製糸
することにより、二つの成分のうち、一方の成分からな
る領域内に他方の成分からなる微小な領域が多数独立し
て存在するような海島型繊維と呼ばれる繊維に紡糸し、
海成分を溶解して島成分からなる極細繊維を得ている。
剥離分割型では、二成分が放射状、中空環状または多層
並列状に隣接した繊維を機械的刺激や薬品処理によって
剥離・分離させて極細繊維を製造している。Direct spinning methods and multi-component spinning methods are known as methods for producing such ultrafine fibers. When producing ultrafine fibers by the direct spinning method, a method of lowering the viscosity and increasing the cooling rate is used. However, the direct spinning method alone has a limit to the ultrafine size, and thus methods such as the multi-component spinning method and the special spinning method have been developed. The multi-component spinning method is a method of producing ultrafine fibers mainly using two components, and is classified into a dissolution type and a separation split type. In the dissolution type, for example, by spinning using a special spinneret, a sea-island in which a large number of minute regions consisting of one component of the two components independently exist Spinning into fibers called mold fibers,
Ultrafine fibers composed of island components are obtained by dissolving sea components.
In the separation-division type, fibers having two components that are adjacent to each other in a radial shape, a hollow ring shape, or a multi-layered parallel shape are separated and separated by mechanical stimulation or chemical treatment to produce ultrafine fibers.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】かかる多成分紡糸法に
おいては、上述のいずれの方法も、紡糸口金及び紡糸技
術に高い精度が要求されるために、特殊な装置が必要と
なり、製造コストが高く、また、二つの成分を混合また
は複合する必要があるため、使用する材料も限定される
という問題があった。それゆえ、極細繊維を低コストで
簡易に製造する方法が望まれていた。In any of the above-mentioned multi-component spinning methods, since high precision is required for the spinneret and the spinning technique, a special apparatus is required and the manufacturing cost is high. Further, there is a problem that the materials to be used are limited because it is necessary to mix or combine the two components. Therefore, a method for easily producing ultrafine fibers at low cost has been desired.
【0005】また、延伸により繊維を細くする方法も知
られているが、繊維径が小さくなるにしたがって断糸し
やすくなるという問題があり、延伸法による極細繊維の
作製は事実上不可能とされていた。Further, a method of making a fiber fine by drawing is also known, but there is a problem that as the fiber diameter becomes smaller, it becomes easier to break the fiber, and it is virtually impossible to make an ultrafine fiber by the drawing method. Was there.
【0006】本発明は、かかる要望に応えるためになさ
れたものであり、本発明の第1の目的は、極細繊維を低
コストで簡易に製造することが可能な新規な製造方法を
提供することにある。The present invention has been made to meet such a demand, and a first object of the present invention is to provide a novel manufacturing method capable of easily manufacturing ultrafine fibers at low cost. It is in.
【0007】本発明の第2の目的は、延伸法による新規
な極細繊維の製造方法を提供することにある。A second object of the present invention is to provide a novel method for producing ultrafine fibers by the drawing method.
【0008】本発明の第3の目的は、高結晶化度及び高
配向性を有する極細繊維を提供することにある。A third object of the present invention is to provide ultrafine fibers having high crystallinity and high orientation.
【0009】本発明の第4の目的は、高い複屈折を有す
る極細繊維を低コストで製造するための製造装置を提供
することにある。A fourth object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus for manufacturing ultrafine fibers having high birefringence at low cost.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様に従
えば、繊維に1MPa以下の張力を与えながらレーザ光
を照射することによって繊維を延伸する方法が提供され
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for drawing a fiber by irradiating the fiber with laser light while applying a tension of 1 MPa or less.
【0011】本発明者らは、1MPa以下の微小な張力
が与えられた繊維にレーザ光を照射して加熱延伸したと
ころ、レーザ光が照射された部分の繊維は延伸され、直
径が5μm以下の極細繊維が得られることを見出した。
得られた極細繊維の複屈折は極めて高いものであった。
これは、流動による延伸のみならず、配向結晶化が生じ
ていることを示唆しており、結晶性及び配向性の高い、
高強度の繊維が得られていることを意味している。延伸
前後の繊維径から下記式(1)に基づいて延伸倍率を求
めると、従来の延伸による方法では延伸倍率は5〜7倍
であったのに対し、本発明では1000倍以上と極めて
高い延伸倍率を得ることができた。The inventors of the present invention radiated a laser beam to a fiber to which a minute tension of 1 MPa or less was applied and heat-stretched the fiber. The fiber irradiated with the laser beam was stretched and had a diameter of 5 μm or less. It has been found that ultrafine fibers can be obtained.
The birefringence of the obtained ultrafine fibers was extremely high.
This suggests that not only stretching by flow but also oriented crystallization occurs, and the crystallinity and orientation are high,
This means that high strength fibers are obtained. When the draw ratio was determined from the fiber diameter before and after drawing based on the following formula (1), the draw ratio was 5 to 7 times in the conventional drawing method, whereas in the present invention, the draw ratio is 1000 times or more, which is extremely high. I was able to get the magnification.
【0012】
延伸倍率λ=(d0/d)2・・・・・(1)
(式中、d0は延伸前の原繊維の直径であり、dは延伸
後の繊維の直径であり、延伸の前後で繊維の密度が一定
としている)Draw ratio λ = (d 0 / d) 2 (1) (where, d 0 is the diameter of the fibril before stretching, d is the diameter of the fiber after stretching, (Fiber density is constant before and after drawing)
【0013】また、延伸により得られた極細繊維の直径
は均一であり、レーザアブレーションによる表面の劣化
もなかった。このように本発明の製造方法では、繊維に
微小な張力を与えながらレーザ光を照射して加熱し延伸
するという極めて簡単な方法で、結晶性及び力学的性質
に優れた極めて良質の極細繊維を得ることができる。こ
れにより良質で安価な極細繊維を提供できる。本明細書
において、繊維にレーザ光を照射して加熱し延伸する方
法を「レーザ加熱延伸法」と称する。The diameter of the ultrafine fibers obtained by drawing was uniform, and the surface was not deteriorated by laser ablation. As described above, in the production method of the present invention, an extremely high-quality ultrafine fiber excellent in crystallinity and mechanical properties is obtained by an extremely simple method of irradiating with laser light and heating and stretching while applying a minute tension to the fiber. Obtainable. This makes it possible to provide high quality and inexpensive ultrafine fibers. In this specification, a method of irradiating a fiber with a laser beam to heat and draw the fiber is referred to as a “laser heating drawing method”.
【0014】本発明において、繊維に与える張力は1M
Pa以下であり、繊維は縒りがなくなり、ほぼ無緊張の
状態である。繊維に与える張力は、繊維が直線状に延在
する程度であればよく、より好ましくは0.66MPa
以下である。繊維に張力をかけるには、繊維の一端(上
端)を支持して鉛直に吊り下げ、他端(下端)に錘をつ
けるのが好適であり、場合によっては錘をかけずに繊維
の自重により張力をかけても良い。In the present invention, the tension applied to the fiber is 1M.
It is not more than Pa, the fibers are not twisted, and the fibers are almost tensionless. The tension applied to the fibers may be such that the fibers extend linearly, more preferably 0.66 MPa.
It is the following. To apply tension to the fiber, it is preferable to support one end (upper end) of the fiber and suspend it vertically and attach a weight to the other end (lower end). You may apply tension.
【0015】本発明の製造方法を用いて極細化される繊
維は、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリプ
ロピレンなどの結晶性高分子及び非晶質高分子などの合
成繊維(人造繊維)が好ましい。なお、絹などの天然繊
維にも本発明を適用し得る。The fibers to be ultrafine by the manufacturing method of the present invention are preferably synthetic fibers (artificial fibers) such as crystalline polymers such as polyethylene terephthalate, nylon and polypropylene, and amorphous polymers. The present invention can also be applied to natural fibers such as silk.
【0016】本発明の製造方法において、繊維に照射す
るレーザ光には任意のレーザ光を用い得、例えば、炭酸
ガスレーザのような気体レーザや、半導体レーザなどの
固定レーザ、及び色素レーザなどの液体レーザを用いる
ことができる。レーザ光はパルスでもDC光(CWレー
ザ)でもよい。レーザ波長は、遠紫外から赤外領域の種
々の波長を選択し得る。レーザ光は、繊維のレーザ光照
射部のレーザパワー密度が15W/cm3以上になるよ
うに出力及び集光度を調整することが好ましく、一般に
レーザパワー密度が高い程、細い繊維が得られることが
わかった。In the manufacturing method of the present invention, any laser light can be used as the laser light for irradiating the fiber, and for example, a gas laser such as a carbon dioxide gas laser, a fixed laser such as a semiconductor laser, and a liquid such as a dye laser. A laser can be used. The laser light may be pulsed or DC light (CW laser). As the laser wavelength, various wavelengths in the far ultraviolet to infrared region can be selected. It is preferable to adjust the output power and the focusing degree of the laser light so that the laser power density of the laser light irradiation portion of the fiber is 15 W / cm 3 or more. Generally, the higher the laser power density, the finer the fiber can be obtained. all right.
【0017】本発明の方法により延伸される繊維は、予
め、熱延伸やゾーン延伸によって延伸された繊維である
ことが好ましく、特にゾーン延伸により延伸された繊維
であることが好ましい。ゾーン延伸は、未延伸の繊維
を、例えば、ヒータなどの加熱体を繊維に対して一定速
度で移動させながら延伸する方法であり、かかる延伸に
より繊維を所定の細さにしてから、本発明のレーザ加熱
延伸を適用することが好ましい。このようにゾーン延伸
した繊維にレーザ加熱延伸を行なうことにより超極細繊
維を得ることができる。かかる方法は、繊維径の比較的
太い繊維を極細化する方法として好適である。ゾーン延
伸法については、特許第1343924号に具体的に開
示されているので、これを参照することができる。The fiber drawn by the method of the present invention is preferably a fiber previously drawn by hot drawing or zone drawing, and particularly preferably a fiber drawn by zone drawing. Zone drawing is a method of drawing an undrawn fiber, for example, while moving a heating body such as a heater at a constant speed with respect to the fiber. It is preferable to apply laser heating stretching. Ultrafine fibers can be obtained by subjecting the fibers thus zone-drawn to laser heating drawing. Such a method is suitable as a method for making a fiber having a relatively large fiber diameter extremely thin. The zone stretching method is specifically disclosed in Japanese Patent No. 1343924, which can be referred to.
【0018】また、本発明の製造方法においては、繊維
にレーザ光を段階的に照射して延伸することができる。
すなわち、所定の張力下の繊維にレーザ光を少なくとも
1回照射して繊維を所定の細さに延伸した後、その繊維
を1MPa以下の張力下でレーザ光を照射して延伸する
ことができる。このように、繊維にレーザ光を複数回照
射して繊維を延伸することにより、極細の繊維を得るこ
とができる。Further, in the manufacturing method of the present invention, the fiber can be irradiated with laser light in a stepwise manner to be drawn.
That is, it is possible to irradiate a fiber under a predetermined tension with laser light at least once to draw the fiber to a predetermined thinness, and then irradiate the fiber with a laser light under a tension of 1 MPa or less to draw. As described above, by irradiating the fiber with the laser light a plurality of times to draw the fiber, an ultrafine fiber can be obtained.
【0019】このようにレーザ光照射による繊維の延伸
を数回に分けて行なうことにより、極細繊維が得られる
のは、つぎの原理に基づくと考えられる。すなわち、レ
ーザ光照射による繊維の延伸を数回に分けて行なう場
合、最初のレーザ光照射による延伸により繊維はある程
度結晶化され、繊維の結晶性が高められていると考えら
れる。ここで、結晶性が高い繊維(以下、高結晶性繊維
という)は、結晶性が低い繊維(以下、低結晶性繊維と
いう)に比べて融点が高くなっていると考えられる。す
なわち、高結晶性繊維と低結晶性繊維とにおいて、レー
ザ光照射により溶融している部分の温度を比べると前者
のほうが後者よりも温度が高い。したがって、高結晶性
繊維の溶融部分は低結晶性繊維の溶融部分に比べて低粘
度であるために、高結晶性繊維の方が延伸が一層容易と
なる。それゆえ、複数回レーザ光を照射することによ
り、一回のみレーザ光を照射した場合に比べて一層細い
繊維得ることができる。なお、複数回のレーザ光を照射
した繊維においては、延伸が開始した部分において繊維
の膨張が確認されており、その理由についてはまだ明ら
かではないが、繊維が極細化することと関係があるもの
と思われる。一回のみレーザ光を照射して極細繊維を得
た場合は、延伸開始部分において繊維の膨張は確認され
なかった。The reason why ultrafine fibers can be obtained by performing the drawing of the fibers by laser light irradiation several times in this way is considered to be based on the following principle. That is, when the fiber drawing by laser light irradiation is performed several times, it is considered that the fiber is crystallized to some extent by the first drawing by laser light irradiation, and the crystallinity of the fiber is enhanced. Here, it is considered that the fiber having high crystallinity (hereinafter referred to as high crystallinity fiber) has a higher melting point than the fiber having low crystallinity (hereinafter referred to as low crystallinity fiber). That is, comparing the temperatures of the high-crystallinity fiber and the low-crystallinity fiber that are melted by laser light irradiation, the temperature of the former is higher than that of the latter. Therefore, since the melted portion of the highly crystalline fiber has a lower viscosity than the melted portion of the low crystalline fiber, the highly crystalline fiber is easier to draw. Therefore, by irradiating the laser light a plurality of times, a finer fiber can be obtained as compared with the case of irradiating the laser light only once. Incidentally, in the fiber irradiated with the laser light a plurality of times, the expansion of the fiber has been confirmed in the portion where the stretching has started, and the reason for this is not clear yet, but it is related to the fiber becoming extremely fine. I think that the. When the ultrafine fibers were obtained by irradiating the laser light only once, the expansion of the fibers was not confirmed in the drawing start portion.
【0020】本発明の製造方法においては、延伸倍率を
一層高めるために、レーザ光に対して繊維を相対的に移
動させることが好ましい。かかる相対移動速度は、極細
繊維を得るために、300mm/min〜3000mm
/minが好ましい。In the manufacturing method of the present invention, it is preferable to move the fiber relatively to the laser beam in order to further increase the draw ratio. The relative moving speed is 300 mm / min to 3000 mm in order to obtain ultrafine fibers.
/ Min is preferable.
【0021】本発明の第2の態様に従えば、本発明の第
1の態様の方法を用いて得られた延伸繊維が提供され
る。かかる延伸繊維としては、例えば熱可塑性ポリマー
から構成されている繊維であることが好ましく、例え
ば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナ
イロン6、ナイロン66、ポリエチレン、ポリビニルア
ルコール、ポリアクリルニトリル、ポリスチレン、ポリ
アミド、ポリ塩化ビニル、ポリオキシエチレン、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、
ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン2,6ナフタレ
ート(PEN)などの繊維を用いることができ、特にポ
リエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン
6が好適である。かかる延伸繊維は、5μm以下と極め
て極細であっても、25×10−3〜120×10−3
の高い複屈折を有するため、強度的に優れ、加工しやす
い。According to a second aspect of the present invention there is provided a drawn fiber obtained using the method of the first aspect of the present invention. The stretched fiber is preferably a fiber composed of a thermoplastic polymer, for example, polyethylene terephthalate, polypropylene, nylon 6, nylon 66, polyethylene, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polystyrene, polyamide, polychlorinated material. Vinyl, polyoxyethylene, polytetrafluoroethylene, polyether ether ketone,
Fibers such as polymethyl methacrylate and polyethylene 2,6 naphthalate (PEN) can be used, and polyethylene terephthalate, polypropylene and nylon 6 are particularly preferable. Even if such a drawn fiber has an extremely fine thickness of 5 μm or less, it is 25 × 10 −3 to 120 × 10 −3.
Since it has a high birefringence, it is excellent in strength and easy to process.
【0022】本発明の第3の態様に従えば、ナイロン6
繊維において、2μm以下の直径を有し且つ複屈折が4
0×10−3〜50×10−3の範囲内にあることを特
徴とするナイロン6繊維が提供される。このような高い
複屈折を有する直径2μm以下の超極細ナイロン6繊維
は、本発明者の知る限り存在しない。かかる超極細繊維
は、例えば、本発明の製造方法を用いて低コストで製造
することができる。According to a third aspect of the present invention, nylon 6
The fiber has a diameter of 2 μm or less and a birefringence of 4
Nylon 6 fibers are provided that are in the range of 0 × 10 −3 to 50 × 10 −3 . To the inventor of the present invention, there is no ultrafine nylon 6 fiber having a diameter of 2 μm or less having such high birefringence. Such ultrafine fibers can be manufactured at low cost using the manufacturing method of the present invention, for example.
【0023】本発明の第4の態様に従えば、ポリプロピ
レン繊維において、2μm以下の直径を有し且つ複屈折
が25×10−3〜35×10−3の範囲内にあること
を特徴とするポリプロピレン繊維が提供される。このよ
うな高い複屈折を有する直径2μm以下の超極細ポリプ
ロピレン繊維もまた本発明者の知る限り存在しない。か
かる超極細のポリプロピレン繊維は、例えば、本発明の
製造方法を用いて低コストで製造することができる。According to a fourth aspect of the present invention, the polypropylene fiber has a diameter of 2 μm or less and a birefringence in the range of 25 × 10 −3 to 35 × 10 −3. Polypropylene fibers are provided. To the inventors' knowledge, there is no such ultrafine polypropylene fiber having a diameter of 2 μm or less having such a high birefringence. Such ultrafine polypropylene fibers can be manufactured at low cost using the manufacturing method of the present invention, for example.
【0024】本発明の第5の態様に従えば、ポリエチレ
ンテレフタレート繊維において、5μm以下の直径を有
し且つ複屈折が70×10−3〜120×10−3の範
囲内にあることを特徴とするポリエチレンテレフタレー
ト繊維が提供される。このような高い複屈折を有する直
径5μm以下の超極細ポリエチレンテレフタレート繊維
もまた本発明者の知る限り存在しない。かかる超極細ポ
リエチレンテレフタレート繊維は、例えば、本発明の製
造方法を用いて低コストで製造することができる。According to a fifth aspect of the present invention, the polyethylene terephthalate fiber has a diameter of 5 μm or less and a birefringence of 70 × 10 −3 to 120 × 10 −3. Polyethylene terephthalate fibers are provided. To the inventor of the present invention, there is no superfine polyethylene terephthalate fiber having a diameter of 5 μm or less having such a high birefringence. Such ultrafine polyethylene terephthalate fiber can be manufactured at low cost using, for example, the manufacturing method of the present invention.
【0025】本発明の第3〜第5の態様の極細繊維は、
いずれも従来の極細繊維よりも高い複屈折を有してい
る。このように高い複屈折を有する極細繊維は一般に強
度性に優れるため加工しやすいという利点を有する。本
発明の極細繊維において複屈折が高くなっている原因
は、レーザ加熱延伸により繊維を構成する高分子鎖に応
力が加わって分子鎖が所定の方向に選択的に配向したこ
とによって、結晶の配向度も非晶の配向度もともに高ま
っているためであると考えられる。また、後述する実施
例の広角X線回折写真の観察結果からわかるように結晶
に基づく回折スポットが明確に観察されることから、結
晶化度もまた高くなっていると考えられる。The ultrafine fibers of the third to fifth aspects of the present invention are
All have higher birefringence than conventional ultrafine fibers. Such ultrafine fibers having a high birefringence generally have excellent strength and thus have an advantage of being easily processed. The reason for the high birefringence in the ultrafine fibers of the present invention is that the molecular chains are selectively oriented in a predetermined direction by applying stress to the polymer chains constituting the fibers by laser heating and drawing, and thus the orientation of crystals. It is thought that this is because both the degree of orientation and the degree of amorphous orientation are increasing. Further, as can be seen from the observation results of wide-angle X-ray diffraction photographs of Examples described later, diffraction spots based on crystals are clearly observed, and thus it is considered that the crystallinity is also high.
【0026】繊維の複屈折は、通常、繊維軸方向の屈折
率と繊維軸に垂直な方向の屈折率との差として定義され
る。また、結晶性の繊維の複屈折Δnは、一般に、次式
で表すことができる。The birefringence of a fiber is usually defined as the difference between the refractive index in the direction of the fiber axis and the refractive index in the direction perpendicular to the fiber axis. The birefringence Δn of the crystalline fiber can be generally expressed by the following equation.
【0027】
Δn=XVfcΔnc 0+(1−X)faΔna 0
式中、XVは体積結晶化度を示し、Δnc 0及びΔna
0はそれぞれ結晶部及び非晶部に対する固有複屈折を示
し、fcは結晶部の配向度(結晶配向係数ともいう)
を、faは非晶部の配向度をそれぞれ示す。固有複屈折
は、繊維を構成する分子鎖が完全に配向したときの複屈
折である。繊維の結晶部が完全に配向している場合の結
晶部の配向度fcは1であり、本発明のポリプロピレン
繊維においては、後述の実施例の広角X線回折写真の結
果からすると、結晶部の配向度が0.9以上と極めて高
い値であると考えられる。[0027]
Δn = XVfcΔnc 0+ (1-X) faΔna 0
Where XVIndicates volume crystallinity, and Δnc 0And Δna
0Indicate the intrinsic birefringence for the crystalline and amorphous parts, respectively.
And fcIs the degree of orientation of the crystal part (also called the crystal orientation coefficient)
FaIndicates the orientation degree of the amorphous part. Intrinsic birefringence
Is the birefringence when the molecular chains that make up the fiber are perfectly oriented.
Occasionally. The result when the crystal parts of the fiber are perfectly oriented
Orientation degree f of crystal partcIs 1, and the polypropylene of the present invention
For the fibers, the results of wide-angle X-ray diffraction photographs of Examples described later
As a result, the degree of crystal orientation is 0.9 or higher, which is extremely high.
It is considered to be a high value.
【0028】また、繊維を構成している高分子材料の結
晶部の固有複屈折から繊維の配向性を評価することがで
きる。すなわち、固有複屈折は上述したように分子鎖が
完全に配向したときの極限の複屈折であることから、繊
維の複屈折の値が、固有複屈折に近い値になるほど繊維
の配向性が高くなっていると評価できる。例えば、ナイ
ロン6繊維の場合、固有複屈折は、種々の報告例による
と、最大で0.096程度である。一方、本発明のナイ
ロン6繊維の複屈折は0.040〜0.050であり、
本発明のナイロン6繊維は高い配向性を有していること
がわかる。The orientation of the fiber can be evaluated from the intrinsic birefringence of the crystal part of the polymer material constituting the fiber. That is, since the intrinsic birefringence is the ultimate birefringence when the molecular chains are completely oriented as described above, the birefringence value of the fiber becomes higher as the value approaches the intrinsic birefringence. You can evaluate it. For example, in the case of nylon 6 fiber, the intrinsic birefringence is about 0.096 at maximum according to various reports. On the other hand, the birefringence of the nylon 6 fiber of the present invention is 0.040 to 0.050,
It can be seen that the nylon 6 fiber of the present invention has high orientation.
【0029】また、ポリプロピレン繊維の固有複屈折は
種々の報告例によると最大で0.064である。一方、
本発明のポリプロピレン極細繊維の複屈折は0.025
〜0.035であり、本発明の超極細ポリプロピレン繊
維は従来のポリプロピレン繊維よりも高い配向性を有し
ている。Further, the intrinsic birefringence of polypropylene fiber is 0.064 at maximum according to various reported examples. on the other hand,
The birefringence of the polypropylene ultrafine fibers of the present invention is 0.025.
.About.0.035, and the ultrafine polypropylene fiber of the present invention has higher orientation than the conventional polypropylene fiber.
【0030】また、PET繊維の固有複屈折は種々の報
告例によると最大で0.290程度である。一方、本発
明のPET繊維の複屈折は0.070〜0.120であ
り、本発明の超極細PET繊維は従来よりも高い配向性
を有している。The intrinsic birefringence of PET fiber is about 0.290 at maximum according to various reports. On the other hand, the birefringence of the PET fiber of the present invention is 0.070 to 0.120, and the ultrafine PET fiber of the present invention has higher orientation than before.
【0031】本発明の第6の態様に従えば、極細繊維を
製造するための製造装置であって、上記繊維にレーザ光
を照射するためのレーザ光源と、上記繊維を上記レーザ
光に対して相対移動させるための繊維移動装置とを備え
る製造装置が提供される。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a manufacturing apparatus for manufacturing an ultrafine fiber, which comprises a laser light source for irradiating the fiber with a laser beam, and the fiber for the laser beam. A manufacturing apparatus including a fiber moving device for relative movement is provided.
【0032】かかる製造装置は、本発明の第1の態様の
製造方法を実現することができるので、高複屈折の極細
繊維を容易に且つ低コストで製造できる。Since such a manufacturing apparatus can realize the manufacturing method of the first aspect of the present invention, it is possible to easily manufacture ultrafine fibers having high birefringence at low cost.
【0033】本発明の製造装置において、レーザ光源に
は、例えば、炭酸ガスレーザやArガスレーザなどの気
体レーザ光源や半導体レーザなどを用いることができ
る。レーザ光源は、繊維軸方向に対して垂直にレーザ光
が照射されるように配置されていることが好ましい。或
いは、ミラーなどを設けて、レーザ光源からのレーザ光
が繊維の軸方向に対して垂直に照射させるようにしても
よい。また、製造装置は、レーザ光源から出射したレー
ザ光を繊維に集光するためのレンズを備えていてもよ
い。In the manufacturing apparatus of the present invention, a gas laser light source such as a carbon dioxide gas laser or an Ar gas laser, a semiconductor laser or the like can be used as the laser light source. The laser light source is preferably arranged so that the laser light is emitted perpendicularly to the fiber axis direction. Alternatively, a mirror or the like may be provided so that the laser light from the laser light source is emitted perpendicularly to the axial direction of the fiber. Further, the manufacturing apparatus may include a lens for condensing the laser light emitted from the laser light source on the fiber.
【0034】本発明の製造装置は、延伸前の原繊維の一
端を支持する支持部を備えることができる。かかる支持
部は、例えば、原繊維を固定して支持する場合はチャッ
クなどを用いて構成することができ、後述する繊維送出
装置から送り出された原繊維を支持する場合には滑車等
を用いることができる。支持部は、例えば、原繊維が鉛
直方向に延在するように原繊維を支持することができ
る。この場合、繊維移動装置は、かかる支持部に連結さ
れた可動部と、可動部を移動可能にガイドするガイド部
を含んで構成することができる。ガイド部としては、例
えば、ラックアンドピニオン、ボールねじ、タイミング
ベルトまたはリニアモータを用いることができる。支持
部に連結された可動部を、ガイド部により例えば鉛直方
向に移動させることにより、支持部で支持された原繊維
を鉛直方向に移動させることができる。The production apparatus of the present invention can be provided with a supporting portion for supporting one end of the fibril before drawing. Such a supporting portion can be configured, for example, by using a chuck or the like when fixing and supporting the fibrils, and by using a pulley or the like when supporting the fibrils sent from the fiber delivery device described later. You can The support part can support the fibrils so that the fibrils extend in the vertical direction, for example. In this case, the fiber moving device can be configured to include a movable portion connected to the support portion and a guide portion that movably guides the movable portion. As the guide portion, for example, a rack and pinion, a ball screw, a timing belt or a linear motor can be used. By moving the movable portion connected to the support portion in the vertical direction by the guide portion, the fibril supported by the support portion can be moved in the vertical direction.
【0035】また、本発明の製造装置は、繊維に1MP
a以下の張力が与えられるように、原繊維の他端を保持
するための保持部を備えることができる。かかる保持部
として、例えば、チャックや固定滑車、動滑車等を用い
ることができる。チャックにより原繊維を保持させた場
合は、原繊維に与える張力を制御するために錘などを取
り付けることができる。Further, the production apparatus of the present invention uses 1MP for a fiber.
A holding portion for holding the other end of the fibril can be provided so that a tension of a or less is applied. As the holding portion, for example, a chuck, a fixed pulley, a moving pulley, or the like can be used. When the fibrils are held by the chuck, a weight or the like can be attached to control the tension applied to the fibrils.
【0036】本発明の製造装置において、繊維移動装置
は、レーザ加熱延伸される原繊維を送り出すための繊維
送出装置と、繊維送出装置から送り出された後、レーザ
加熱延伸により延伸された極細繊維を巻取るための繊維
巻取装置とを含み得る。繊維送出装置から送り出された
原繊維は、例えば、滑車などの支持部により支持された
後、固定滑車や動滑車などの保持部を介して繊維巻取装
置により巻き取られる。この場合、繊維送出装置の繊維
の送り出す速度と、繊維巻取装置で繊維を巻取る速度と
をそれぞれ制御することによって、レーザ光に対する繊
維の相対速度を制御することができる。In the manufacturing apparatus of the present invention, the fiber moving device includes a fiber delivery device for delivering the raw fiber to be laser-heated and drawn, and an ultrafine fiber delivered from the fiber delivery device and then drawn by laser-heated drawing. And a fiber winding device for winding. The raw fiber delivered from the fiber delivery device is supported by a supporting portion such as a pulley, and then wound by a fiber winding device through a holding portion such as a fixed pulley or a moving pulley. In this case, the relative speed of the fiber to the laser light can be controlled by controlling the speed at which the fiber is delivered by the fiber delivery device and the speed at which the fiber is wound by the fiber winding device.
【0037】上述のように保持部として動滑車を用いた
場合、動滑車の高さ位置を測定するためのセンサーを備
え得る。この場合、センサーにより測定された動滑車の
高さ位置に基づいて動滑車の高さ位置が一定になるよう
に繊維巻取装置の繊維の巻取り速度を制御することが好
ましい。動滑車自体の荷重或いは動滑車に一定の荷重を
与えることにより、繊維に常に一定の張力を与えること
ができる。また、動滑車をガイドするためのガイドレー
ルを設け、動滑車のガイドレール上の位置が一定になる
ように、繊維巻取装置により繊維の巻取り速度を制御し
ても、繊維に一定の張力を与えることが可能となる。When the moving pulley is used as the holding portion as described above, a sensor for measuring the height position of the moving pulley can be provided. In this case, it is preferable to control the fiber winding speed of the fiber winding device so that the height position of the moving pulley becomes constant based on the height position of the moving pulley measured by the sensor. By applying the load of the moving pulley itself or a constant load to the moving pulley, it is possible to always give a constant tension to the fiber. In addition, a guide rail for guiding the moving pulley is provided, and even if the winding speed of the fiber is controlled by the fiber winding device so that the position of the moving pulley on the guide rail is constant, the tension of the fiber is kept constant. Can be given.
【0038】本発明の製造装置において、支持部は複数
の繊維を同時に支持するように構成することができる。
この場合、支持部により支持された複数の繊維にレーザ
光源からのレーザ光がそれぞれ照射されるように、シリ
ンドリカルレンズまたはポリゴンミラーを備えることが
好ましい。In the manufacturing apparatus of the present invention, the supporting section can be configured to simultaneously support a plurality of fibers.
In this case, it is preferable to provide a cylindrical lens or a polygon mirror so that the plurality of fibers supported by the supporting unit are respectively irradiated with the laser light from the laser light source.
【0039】[0039]
【発明の実施の形態】以下、本発明に従う極細繊維、製
造方法及び製造装置について実施例により具体的に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The ultrafine fibers, the manufacturing method and the manufacturing apparatus according to the present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
【0040】[0040]
【実施例1】まず、本発明に従う製造装置について説明
する。図5に、製造装置の概略構成図を示した。装置5
00は、主に、連続炭酸ガスレーザ発振器51、パワー
メーター53、シャッター54、繊維移動装置55及び
一対の滑車56から構成される。繊維移動装置55は、
ラックアンドピニオン方式で移動するクロスヘッド57
と、鉛直方向に延在し且つ螺旋ねじが形成された2本の
ガイドレール58と、モータ(不図示)を有しており、
モータでガイドレール58を回転させることにより、ク
ロスヘッド57は2本のガイドレール58上を一定の速
度で摺動することができる。クロスヘッド57には水平
方向に延在した支持棒59が設けられている。支持棒5
9の先端には原繊維の一端が取り付けられ、原繊維を吊
り下げることができる。原繊維の他端には、所定の重量
の錘60が取り付けられ、錘60の重量を変更すること
によって繊維に与える張力(以下、印加張力という)を
調整することができる。また、支持棒59の先端から吊
り下げられた原繊維は、2つの滑車56により直線状に
整列されるとともにレーザ光の所定のターゲット位置に
位置付けられる。クロスヘッド57を上昇または降下さ
せることにより、支持棒59の先端の取り付けられた繊
維が連続炭酸ガスレーザ発振器51からのレーザ光に対
して一定の速度で相対的に移動される。First Embodiment First, a manufacturing apparatus according to the present invention will be described. FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of the manufacturing apparatus. Device 5
00 is mainly composed of a continuous carbon dioxide laser oscillator 51, a power meter 53, a shutter 54, a fiber moving device 55, and a pair of pulleys 56. The fiber moving device 55 is
Cross head 57 that moves by rack and pinion system
And two guide rails 58 extending in the vertical direction and formed with a spiral screw, and a motor (not shown),
By rotating the guide rail 58 with a motor, the crosshead 57 can slide on the two guide rails 58 at a constant speed. The cross head 57 is provided with a support rod 59 extending in the horizontal direction. Support rod 5
One end of the fibrils is attached to the tip of 9 so that the fibrils can be suspended. A weight 60 having a predetermined weight is attached to the other end of the fibril, and the tension applied to the fiber (hereinafter referred to as applied tension) can be adjusted by changing the weight of the weight 60. Further, the fibrils suspended from the tip of the support rod 59 are linearly aligned by the two pulleys 56 and positioned at a predetermined target position of laser light. By raising or lowering the crosshead 57, the fiber attached to the tip of the support rod 59 is moved relatively at a constant speed with respect to the laser light from the continuous carbon dioxide gas laser oscillator 51.
【0041】連続炭酸ガスレーザ発振器51は、10.
6μmの発振波長を有し、最大出力は10W、ビーム径
は4.3mmである。パワーメーター53は、ディテク
ター52を有する。ディテクター52は、連続炭酸ガス
レーザ発振器51から出射したレーザ光のパワーを測定
するときにレーザ光の光路上に配置されてレーザ光の光
強度を検出し、ディテクター52に接続されたパワーメ
ーター53によってレーザ光のパワーが読み出される。The continuous carbon dioxide gas laser oscillator 51 is 10.
It has an oscillation wavelength of 6 μm, the maximum output is 10 W, and the beam diameter is 4.3 mm. The power meter 53 has a detector 52. The detector 52 is arranged on the optical path of the laser light when measuring the power of the laser light emitted from the continuous carbon dioxide laser oscillator 51, detects the light intensity of the laser light, and uses a power meter 53 connected to the detector 52 to detect the laser light. The light power is read out.
【0042】また、レーザ光の光路上にシャッター54
が設けられており、シャッター54を開閉することによ
って原繊維へのレーザ光照射のオン・オフを制御するこ
とができる。Further, a shutter 54 is provided on the optical path of the laser light.
Is provided, and by opening and closing the shutter 54, it is possible to control the on / off of laser light irradiation to the fibrils.
【0043】[レーザ加熱延伸]つぎに、かかる装置5
00を用いてPET繊維をレーザ加熱延伸することによ
り極細繊維を製造する方法について説明する。[Laser Heating Stretching] Next, the device 5
A method for producing ultrafine fibers by laser-drawing PET fibers using No. 00 will be described.
【0044】まず、原繊維としてPET繊維を用意し
た。PET繊維は、鐘紡合成株式会社製のペレット(数
平均分子量:約3万)を溶融紡糸機(不図示)を用いて
270℃で溶融紡糸することにより作製した。作製され
た原繊維は、直径約130μm、複屈折0.7×10
−3、結晶化度4.5%であり、ほぼ非晶質の無配向の
繊維であった。First, PET fibers were prepared as raw fibers. The PET fiber was produced by melt spinning a pellet (number average molecular weight: about 30,000) manufactured by Kanebo Gosei Co., Ltd. at 270 ° C. using a melt spinning machine (not shown). The prepared fibrils have a diameter of about 130 μm and a birefringence of 0.7 × 10.
-3 , the crystallinity was 4.5%, and the fiber was a substantially amorphous non-oriented fiber.
【0045】次いで、かかる原繊維を図5に示した装置
に装着し、クロスヘッド57を500mm/minの速
度で降下させながらレーザ光を原繊維の所定部分に原繊
維に対して垂直に照射した。この場合、レーザ光が照射
されている繊維部分のレーザのパワー密度は21W/c
m2であった。かかるレーザ光照射による加熱によって
原繊維のレーザ光照射部が瞬時(ミリ秒オーダー)に延
伸し、延伸と同時にレーザ光の照射を停止した。この
際、繊維の下端が約150m/minの速度で降下した
ことがわかった。原繊維のレーザ光照射部を観察すると
延伸して極細化していた。Next, the fibrils were mounted on the apparatus shown in FIG. 5, and while the crosshead 57 was lowered at a speed of 500 mm / min, a predetermined portion of the fibrils was irradiated with laser light perpendicularly to the fibrils. . In this case, the laser power density of the fiber portion irradiated with the laser light is 21 W / c.
It was m 2 . The laser light irradiation portion of the fibril was instantaneously (millisecond order) stretched by the heating by the laser light irradiation, and the laser light irradiation was stopped simultaneously with the stretching. At this time, it was found that the lower end of the fiber descended at a speed of about 150 m / min. When the laser light irradiation part of the fibril was observed, it was drawn and extra fine.
【0046】[直径及び複屈折の測定]更に、原繊維へ
の印加張力及び原繊維のレーザ光照射部におけるレーザ
パワー密度を種々の値に変更して同様のレーザ加熱延伸
を行って種々の極細繊維を作製した。そして、各極細繊
維について直径及び複屈折の測定並びにSEM観察を行
った。極細繊維の直径は、顕微鏡を用いて測定し、複屈
折は、ベレックコンペンセーターを装着した偏光顕微鏡
を用いて測定した。[Measurement of Diameter and Birefringence] Furthermore, the tension applied to the fibrils and the laser power density of the fibrils at the laser light irradiation portion were changed to various values, and the same laser heating drawing was performed to obtain various ultrafine fibers. Fibers were made. Then, the diameter and birefringence of each ultrafine fiber were measured and SEM observation was performed. The diameter of the ultrafine fibers was measured using a microscope, and the birefringence was measured using a polarizing microscope equipped with a Berek compensator.
【0047】図1に、レーザパワー密度PDがそれぞれ
11.8W/cm2、14.2W/cm2、15.8W
/cm2及び21.0W/cm2の場合における加えた
張力に対する極細繊維の直径のグラフを示す。また、図
2には、上記各レーザパワー密度PDにおける印加張力
に対する極細繊維の複屈折の変動を示す。In FIG. 1, the laser power densities PD are 11.8 W / cm 2 , 14.2 W / cm 2 and 15.8 W, respectively.
2 shows a graph of the diameter of the ultrafine fibers against the applied tension in the cases of / cm 2 and 21.0 W / cm 2 . Further, FIG. 2 shows a change in birefringence of the ultrafine fibers with respect to the applied tension in each of the laser power densities PD.
【0048】図1に示すように、印加張力が1.6MP
a以上の場合、極細繊維の直径はレーザパワー密度にか
かわらずほぼ一定の値を示している。しかしながら、印
加張力が1MPa以下になると、極細繊維の直径は小さ
くなっており、印加張力が小さいほど、得られる極細繊
維の直径も小さい。特に、印加張力σaが0.66MP
a以下で、レーザパワー密度PDが15.8W/cm2
及び21.0W/cm 2と比較的高い場合、直径が5μ
m以下の極細繊維が得られた。なお、レーザパワー密度
PD=15.8W/cm2及びPD=21.0W/cm
2の場合、張力が0.66〜1.6MPaの張力をかけ
たときは繊維が十分に延伸する前に切断された(図1
中、破線部分)。As shown in FIG. 1, the applied tension is 1.6MP.
If it is a or more, the diameter of the ultrafine fiber depends on the laser power density.
Nevertheless, it shows almost constant value. However, the sign
When the tension is 1 MPa or less, the diameter of the ultrafine fibers is small.
The smaller the applied tension, the finer the resulting fiber.
The diameter of the fibers is also small. In particular, applied tension σaIs 0.66MP
Laser power density PD is 15.8 W / cm at a or less.Two
And 21.0 W / cm TwoIs relatively high, the diameter is 5μ
Ultrafine fibers of m or less were obtained. Laser power density
PD = 15.8 W / cmTwoAnd PD = 21.0 W / cm
TwoIn case of, apply tension of 0.66 to 1.6 MPa
Fiber was cut before it was fully drawn (Fig. 1
(Middle, broken line part).
【0049】一方、極細繊維の複屈折は、図2に示すよ
うに、印加張力σaの減少及びレーザパワー密度PDの
増大に伴って低下している。しかし、レーザパワー密度
が15.8W/cm2及び21.0W/cm2と比較的
高い場合においては、印加張力σaが0.66MPa以
下になると極細繊維の複屈折は減少から増大に転じてお
り、複屈折が高くなっている。すなわち、極細繊維が高
い配向性を示している。図1及び図2の結果から、レー
ザパワー密度が15.8W/cm2及び21.0W/c
m2と比較的高く、印加張力が0.66MPa以下のと
きには、直径5μm以下で且つ高結晶性及び高配向性の
極細繊維が得られていることがわかる。On the other hand, the birefringence of the ultrafine fibers decreases as the applied tension σa decreases and the laser power density PD increases, as shown in FIG. However, when the laser power density is relatively high at 15.8 W / cm 2 and 21.0 W / cm 2 , the birefringence of the ultrafine fibers starts to decrease and then increases when the applied tension σa becomes 0.66 MPa or less. , The birefringence is high. That is, the ultrafine fibers show high orientation. From the results shown in FIGS. 1 and 2, the laser power densities were 15.8 W / cm 2 and 21.0 W / c.
It can be seen that when the applied tension is relatively high as m 2 and the applied tension is 0.66 MPa or less, ultrafine fibers having a diameter of 5 μm or less and having high crystallinity and high orientation are obtained.
【0050】また、レーザパワー密度PDが21.0W
/cm2で、印加張力が0.17MPaのときに繊維は
最も延伸されており、直径は4.5μm、複屈折は0.
112であった。延伸前後において繊維の密度が一定で
あるものとして、繊維径から延伸倍率λを前述の式
(1)に基づいて算出したところ1060倍と極めて高
い値を示した。The laser power density PD is 21.0W.
/ Cm 2 and the applied tension is 0.17 MPa, the fiber is most drawn, the diameter is 4.5 μm, and the birefringence is 0.
It was 112. Assuming that the density of the fiber was constant before and after the stretching, the stretching ratio λ was calculated from the fiber diameter based on the above formula (1), and it was 1060 times, which was a very high value.
【0051】また、レーザパワー密度PDが21.0W
/cm2で、印加張力が0.17MPaのときに得られ
た極細繊維の配向を調べるために広角X線回折を行った
ところ回折スポットが僅かに観察されており、図2の結
果と同様に、繊維を構成している微結晶が配向している
ことが確認された。The laser power density PD is 21.0W.
Wide-angle X-ray diffraction was performed to investigate the orientation of the ultrafine fibers obtained when the applied tension was 0.17 MPa / cm 2 and a slight diffraction spot was observed, similar to the results in FIG. It was confirmed that the microcrystals forming the fiber were oriented.
【0052】[走査型電子顕微鏡(SEM)による観
察]図3(A)に、原繊維と、σa=0.17MPa、
PD=21.0W/cm2の条件により延伸された極細
繊維それぞれの350倍のSEM写真を示し、図3
(B)に、極細繊維の10000倍のSEM写真を示
す。極細繊維の表面にはレーザアブレーションは見られ
ず、繊維径及び繊維表面は均一であった。また、FT−
IR(Fourier Transform Infrared Spectrometer)測
定からもアブレーションが発生していないことを確認し
た。[Observation with Scanning Electron Microscope (SEM)] FIG. 3A shows the fibrils and σ a = 0.17 MPa.
The SEM photograph of 350 times each of the ultrafine fibers drawn under the condition of PD = 21.0 W / cm 2 is shown in FIG.
(B) shows a SEM photograph of the ultrafine fibers at 10000 times. No laser ablation was observed on the surface of the ultrafine fibers, and the fiber diameter and the fiber surface were uniform. Also, FT-
It was also confirmed from IR (Fourier Transform Infrared Spectrometer) measurement that ablation did not occur.
【0053】[移動速度依存性]つぎに、印加張力を
0.17MPaに固定し、レーザ光に対する原繊維の移
動速度とレーザパワー密度を種々の値に変化させてレー
ザ加熱延伸を行い、レーザ光に対する原繊維の移動速度
と、それにより得られる極細繊維の直径との関係を調べ
た。図4に、移動速度が300mm/min、600m
m/min、900mm/min及び1800mm/m
inのときのレーザパワーに対する繊維の直径の変化の
グラフを示す。図4に示すように、レーザパワー密度の
増大とともに、得られた繊維の直径は低減しており、レ
ーザパワー密度が10〜60W/cm 2の範囲内で移動
速度が600mm/minの場合に繊維が微細化されて
いる。レーザパワー密度が55.4W/cm2のときに
最も細い(直径4.72μm)の繊維が得られた。ま
た、かかる極細繊維の複屈折は0.107であり、延伸
倍率は1051倍であった。[Movement speed dependence] Next, the applied tension is
Fix the fiber at 0.17 MPa and transfer the fibrils to the laser light.
The laser speed and laser power density were changed to various values and laser
The heating and drawing are performed, and the moving speed of the fibrils with respect to the laser light
And the relationship between the diameter of the ultrafine fibers obtained by
It was In FIG. 4, the moving speed is 300 mm / min, 600 m
m / min, 900 mm / min and 1800 mm / m
of the change in fiber diameter with laser power at in
A graph is shown. As shown in FIG.
With increasing diameter, the diameter of the obtained fiber decreases,
Laser power density is 10 ~ 60W / cm TwoMove within
When the speed is 600 mm / min, the fibers become fine
There is. Laser power density is 55.4 W / cmTwoAt
The finest fibers (diameter 4.72 μm) were obtained. Well
The birefringence of such ultrafine fibers is 0.107, and
The magnification was 1051 times.
【0054】[極細繊維の直径と複屈折の変化]つぎ
に、印加張力を0.17MPa、レーザ光に対する原繊
維の移動速度を500mm/min、レーザパワー密度
を21W/cm2にしてレーザ加熱延伸を行うことによ
り得られた極細繊維について、図18に示すように原繊
維部分から細くなり始めた部分(以下、ネック部とい
う)からの距離ΔLに対する直径及び複屈折の変化の様
子を調べた。図14に、極細繊維のネック部からの距離
ΔLと、距離ΔLの位置における直径及び複屈折を示
す。[Change in Diameter and Birefringence of Ultrafine Fiber] Next, laser heating drawing was carried out with an applied tension of 0.17 MPa, a moving speed of the fibril with respect to laser light of 500 mm / min, and a laser power density of 21 W / cm 2. With respect to the ultrafine fibers obtained by performing the above, the change of the diameter and the birefringence with respect to the distance ΔL from the portion (hereinafter referred to as the neck portion) where the fibril portion began to become thin as shown in FIG. 18 was examined. FIG. 14 shows the distance ΔL from the neck portion of the ultrafine fibers and the diameter and birefringence at the position of the distance ΔL.
【0055】図14からわかるように、得られた繊維
は、ネック部からの距離ΔLが20mm〜820mmの
範囲において直径が5μm以下に極細化されている。一
方、複屈折は、ネック部からの距離ΔLが50mm〜7
50mmの範囲において70×10−3以上の高い値を
示していることがわかる。特に、ネックに近い部分にお
いては150×10−3の極めて高い複屈折が得られて
いる。As can be seen from FIG. 14, the diameter of the obtained fiber is extremely thinned to 5 μm or less when the distance ΔL from the neck is in the range of 20 mm to 820 mm. On the other hand, the birefringence has a distance ΔL from the neck of 50 mm to 7 mm.
It can be seen that a high value of 70 × 10 −3 or more is shown in the range of 50 mm. Particularly, in the portion near the neck, an extremely high birefringence of 150 × 10 −3 is obtained.
【0056】[0056]
【実施例2】この実施例では、ナイロンに本発明のレー
ザ加熱延伸を適用する例について説明する。Example 2 In this example, an example of applying the laser heating drawing of the present invention to nylon will be described.
【0057】原繊維として東レ株式会社製の未延伸ナイ
ロン6繊維を用いた。かかる繊維は、直径0.189m
m、複屈折6.25×10−3、結晶化度は27.6%
であった。かかる原繊維を実施例1と同様に図5に示し
た装置に装着し、原繊維への印加張力及びレーザパワー
密度を種々の値に変更して原繊維をレーザ加熱延伸し
た。本実施例では、図5に示した装置のクロスヘッドの
移動速度、すなわち、レーザ光に対する原繊維の移動速
度を300mm/minとした。こうして得られた種々
の極細繊維について直径及び複屈折の測定を行った。An unstretched nylon 6 fiber manufactured by Toray Industries, Inc. was used as the raw fiber. Such fibers have a diameter of 0.189 m.
m, birefringence 6.25 × 10 −3 , crystallinity 27.6%
Met. The fibrils were mounted on the apparatus shown in FIG. 5 in the same manner as in Example 1, and the tension applied to the fibrils and the laser power density were changed to various values, and the fibrils were laser-heated and drawn. In this example, the moving speed of the crosshead of the apparatus shown in FIG. 5, that is, the moving speed of the fibrils with respect to the laser light was set to 300 mm / min. The diameter and birefringence of the various ultrafine fibers thus obtained were measured.
【0058】図6(A)及び(B)に、種々の印加張力
及びレーザパワー密度でレーザ加熱延伸したときのレー
ザパワー密度に対する繊維の直径と複屈折をそれぞれ示
す。図6(A)からわかるように、印加張力σaを0.
18MPa及び0.37MPaにし、レーザパワー密度
PDを25.9W/cm2以上にしてレーザ加熱延伸を
行ったときに極細繊維が得られ、図6(B)に示すよう
に、その極細繊維の複屈折は約30×10−3である。
印加張力σaを0.18MPaにし、レーザパワー密度
PDを69W/cm2にしたときに最も細い繊維が得ら
れた。その極細繊維の直径は4.7μmであり、複屈折
は29×10−3であった。また、繊維径から算出した
延伸倍率は1617倍にも達していた。図7に、かかる
極細繊維のSEM写真を示す。繊維の表面にはレーザア
ブレーションは認められず、繊維径および繊維表面は均
一であった。FIGS. 6 (A) and 6 (B) show the fiber diameter and birefringence with respect to the laser power density when laser heating and drawing are performed at various applied tensions and laser power densities, respectively. As can be seen from FIG. 6A, the applied tension σ a is 0.
Ultrafine fibers were obtained when laser heating and drawing were performed at 18 MPa and 0.37 MPa and the laser power density PD was 25.9 W / cm 2 or more. As shown in FIG. 6 (B), as shown in FIG. The refraction is about 30 × 10 −3 .
The finest fibers were obtained when the applied tension σ a was set to 0.18 MPa and the laser power density PD was set to 69 W / cm 2 . The ultrafine fibers had a diameter of 4.7 μm and a birefringence of 29 × 10 −3 . In addition, the draw ratio calculated from the fiber diameter reached 1617 times. FIG. 7 shows an SEM photograph of such ultrafine fibers. Laser ablation was not observed on the surface of the fiber, and the fiber diameter and the fiber surface were uniform.
【0059】一方、印加張力σaを1.1MPa以上に
設定し、レーザパワー密度PDを25.9W/cm2以
上に設定した場合は、繊維が切断されてしまい、延伸す
ることができなかった。また、印加張力σaを1.1M
Pa以上に、レーザパワー密度PDを25.9W/cm
2以下に設定してレーザ加熱延伸を行った場合、極細繊
維を得ることができなかった。On the other hand, when the applied tension σ a was set to 1.1 MPa or more and the laser power density PD was set to 25.9 W / cm 2 or more, the fiber was cut and could not be stretched. . Also, the applied tension σ a is 1.1 M
Laser power density PD of 25.9 W / cm
When laser heating drawing was performed under the setting of 2 or less, ultrafine fibers could not be obtained.
【0060】本実施例に示したように、ナイロン6繊維
を微小な印加張力下でレーザ加熱延伸することによりナ
イロン6繊維の極細化を容易に行なうことができる。As shown in this example, the nylon 6 fibers can be easily ultrafine by laser heating and drawing the nylon 6 fibers under a minute applied tension.
【0061】[0061]
【変形例1】実施例2では、ナイロン6繊維にレーザ光
を1回だけ照射してナイロン6繊維をレーザ加熱延伸し
たが、ナイロン6繊維にレーザ光を2回に分けて照射し
てレーザ加熱延伸することにより更に極細繊維を得るこ
とができる。[Modification 1] In Example 2, the nylon 6 fiber was irradiated with the laser beam only once to heat and stretch the nylon 6 fiber. However, the nylon 6 fiber was irradiated with the laser beam in two steps to perform the laser heating. Ultrafine fibers can be obtained by stretching.
【0062】まず、図5に示した装置を用いて、ナイロ
ン6繊維を、印加張力σa=36.7MPa、レーザパ
ワー密度=17.3W/cm2の条件にてレーザ加熱延
伸を行った。かかるレーザ加熱延伸により得られた繊維
の直径は87.5μmであり、複屈折は56.7×10
−3であった。First, using the apparatus shown in FIG. 5, nylon 6 fibers were subjected to laser heating drawing under the conditions of applied tension σ a = 36.7 MPa and laser power density = 17.3 W / cm 2 . The diameter of the fiber obtained by such laser heating drawing was 87.5 μm, and the birefringence was 56.7 × 10 5.
It was -3 .
【0063】次いで、かかる繊維を、印加張力σa=
0.18MPa、レーザパワー密度=51.8W/cm
2の条件にてレーザ加熱延伸を行った。得られた繊維の
直径は1.9μmであり極めて極細の繊維を得ることが
できた。また、複屈折も46.8×10−3であった。
図8に、かかる極細繊維のSEM写真を示した。図8に
示すように、ナイロン6繊維が極めて極細化されている
ことがわかる。この例のように、所定の張力の繊維にレ
ーザ光を照射して延伸した後、微小な張力を繊維に与え
て繊維にレーザ光を照射し延伸することにより、更に繊
維の極細化が可能である。この実施例では、所定の張力
の下で繊維をレーザ加熱延伸した後、得られた繊維を微
小張力下でレーザ加熱延伸したが、所定の張力下での繊
維のレーザ加熱延伸を2回以上行なった後、微小張力下
でのレーザ加熱延伸を行なってもよい。Then, the applied tension σ a =
0.18 MPa, laser power density = 51.8 W / cm
Laser heating drawing was performed under the conditions of 2 . The diameter of the obtained fiber was 1.9 μm, and an extremely fine fiber could be obtained. The birefringence was also 46.8 × 10 −3 .
FIG. 8 shows an SEM photograph of such ultrafine fibers. As shown in FIG. 8, it can be seen that the nylon 6 fiber is extremely fine. As shown in this example, after irradiating a fiber with a predetermined tension with a laser beam to stretch it, a minute tension is applied to the fiber to irradiate the fiber with a laser beam to stretch the fiber, whereby the fiber can be made even finer. is there. In this example, the fiber was laser-heated and drawn under a predetermined tension, and then the obtained fiber was laser-heated and drawn under a slight tension. However, the fiber was laser-heated and drawn twice under a predetermined tension. After that, laser heating and stretching may be performed under a slight tension.
【0064】[極細繊維の直径と複屈折の変化]つぎ
に、上述のようにレーザ加熱延伸を2回行なうことによ
り得られた繊維について、実施例1と同様に、ネック部
からの距離ΔLに対する直径及び複屈折の変化の様子を
調べた。図15に、極細繊維のネック部からの距離ΔL
と、距離ΔLの位置における直径及び複屈折を示す。[Change in Diameter and Birefringence of Ultrafine Fiber] Next, regarding the fiber obtained by performing the laser heating drawing twice as described above, as in Example 1, the distance ΔL from the neck portion was measured. The changes in diameter and birefringence were examined. Fig. 15 shows the distance ΔL from the neck of the ultrafine fibers.
And the diameter and birefringence at the distance ΔL.
【0065】図15からわかるように、得られた繊維
は、ネック部からの距離ΔLが60mm〜1500mm
の範囲において直径が2μm以下に極細化されている。
特に、60mm〜1200mmの範囲においては、直径
の変化は殆ど無く極めて均一な極細繊維が得られている
ことがわかる。一方、複屈折は、ネック部からの距離Δ
Lが60mm〜1480mmの範囲において40×10
−3以上の高い値を示していることがわかる。特に、ネ
ック部からの距離ΔLが200mm〜1200mmの範
囲においては45×10−3程度の高い値を示してい
る。また、かかる範囲では、直径の変化が殆ど無いこと
から、均一で複屈折変化の少ない極細繊維が得られてい
ることがわかる。また、図15中には繊維のネック部の
写真を示した。かかる写真から分かるように、ネック部
は溶融して球状に膨張しており、かかる球状部から急激
に繊維が先細りになっている。As can be seen from FIG. 15, the obtained fiber has a distance ΔL from the neck of 60 mm to 1500 mm.
In the range, the diameter is extremely thinned to 2 μm or less.
In particular, in the range of 60 mm to 1200 mm, it can be seen that extremely uniform ultrafine fibers are obtained with almost no change in diameter. On the other hand, the birefringence is the distance Δ from the neck.
40 × 10 in the range of L from 60 mm to 1480 mm
It can be seen that it shows a high value of -3 or more. Particularly, when the distance ΔL from the neck portion is in the range of 200 mm to 1200 mm, it shows a high value of about 45 × 10 −3 . Further, in this range, there is almost no change in the diameter, so it can be seen that ultrafine fibers that are uniform and have a small change in birefringence are obtained. Further, FIG. 15 shows a photograph of the neck portion of the fiber. As can be seen from the photograph, the neck portion is melted and expanded into a spherical shape, and the fiber is rapidly tapered from the spherical portion.
【0066】[0066]
【実施例3】この実施例では、it(isotacti
c)−ポリプロピレン(it−PP)に本発明のレーザ
加熱延伸を適用した例について説明する。Third Embodiment In this embodiment, it (isotacti
An example in which the laser heating drawing of the present invention is applied to c) -polypropylene (it-PP) will be described.
【0067】まず、エースポリマー株式会社製のit−
PPペレット(Mw=3×105、Mn=5×104)
を溶融紡糸することによって原繊維を作製した。原繊維
の直径は408.6μm、複屈折は0.3×10−3、
結晶化度は43.8%であった。かかる原繊維について
広角X線回折を行ったところ、広角X線回折写真からデ
バイ環が観測されたことから原繊維が無配向であること
を確認した。First, it- manufactured by Ace Polymer Co., Ltd.
PP pellets (Mw = 3 × 10 5 , Mn = 5 × 10 4 )
A fibril was prepared by melt spinning. The diameter of the fibrils is 408.6 μm, the birefringence is 0.3 × 10 −3 ,
The crystallinity was 43.8%. When wide-angle X-ray diffraction was performed on the fibrils, it was confirmed from the wide-angle X-ray diffraction photograph that a Debye ring was observed, so that the fibrils were not oriented.
【0068】次いで、かかる原繊維を図5に示した装置
を用いてレーザ加熱延伸した。レーザパワー密度を3
1.66W/cm2に固定し、印加張力を0.022M
Pa、0.030MPa、0.037MPa、0.04
5MPa及び0.06MPaの5種類の繊維を得た。そ
して、得られたそれぞれの極細繊維(SD(Small Diam
eter)繊維)について直径と複屈折を測定した。下記表
1に測定結果を示す。Next, the fibrils were laser heated and drawn using the apparatus shown in FIG. Laser power density 3
Fixed to 1.66 W / cm 2 and applied tension of 0.022M
Pa, 0.030 MPa, 0.037 MPa, 0.04
Five types of fibers of 5 MPa and 0.06 MPa were obtained. Then, each of the obtained ultrafine fibers (SD (Small Diam
eter) fiber) and the diameter and birefringence were measured. The measurement results are shown in Table 1 below.
【0069】[0069]
【表1】 [Table 1]
【0070】この表からわかるように、印加張力が低く
なるに従って、繊維径の小さな繊維が得られている。ま
た、複屈折も繊維径の細い繊維ほど高くなっており、結
晶性に優れた繊維であることがわかる。また、繊維径か
ら求めた延伸倍率も表に示した。延伸倍率は800倍以
上であり、印加張力が低くなるに従って延伸倍率は増加
している。このようにポリプロピレンも本発明のレーザ
加熱延伸法により極細化することができた。As can be seen from this table, fibers having a smaller fiber diameter are obtained as the applied tension becomes lower. Further, the birefringence also becomes higher as the fiber diameter becomes smaller, and it can be seen that the fiber has excellent crystallinity. The table also shows the draw ratio obtained from the fiber diameter. The draw ratio is 800 times or more, and the draw ratio increases as the applied tension decreases. Thus, polypropylene could also be made extremely fine by the laser heating drawing method of the present invention.
【0071】[0071]
【実施例4】この実施例では、it−ポリプロピレン
(it−PP)繊維をゾーン延伸した後、本発明のレー
ザ加熱延伸を適用した例について説明する。Example 4 In this example, an example will be described in which the laser heating drawing of the present invention was applied after zone drawing of it-polypropylene (it-PP) fiber.
【0072】まず、実施例3と同様に、エースポリマー
株式会社製のit−PPペレット(Mw=3×105、
Mn=5×104)を溶融紡糸することによって原繊維
を作製した。原繊維の直径は408.6μm、複屈折は
0.3×10−3、結晶化度は43.8%であった。か
かる原繊維について広角X線回折を行ったところ、広角
X線回折写真からデバイ環が観測されたことから原繊維
が無配向であることを確認した。First, as in Example 3, it-PP pellets (Mw = 3 × 10 5 , manufactured by Ace Polymer Co., Ltd.,
The fibrils were prepared by melt spinning Mn = 5 × 10 4 ). The diameter of the fibrils was 408.6 μm, the birefringence was 0.3 × 10 −3 , and the crystallinity was 43.8%. When wide-angle X-ray diffraction was performed on the fibrils, it was confirmed from the wide-angle X-ray diffraction photograph that a Debye ring was observed, so that the fibrils were not oriented.
【0073】かかる原繊維に、図9に示すようなゾーン
延伸装置90を用いてゾーン延伸を行った。ゾーン延伸
装置90において、原繊維は、その一端に錘が取り付け
られて支持台91の右端に設けられた滑車96により支
持された後、原繊維の他端が、支持台91の左端に設け
られている壁部材95に取り付けられる。これにより原
繊維は支持台91の上方で水平に所定の張力で張られ
る。ゾーン延伸装置90には、支持台91上にリニアド
モーター92が設けられており、リニアドモーター92
は、レール94を水平方向に移動させることができる。
図9に示すように、レール94の左端にはゾーンヒータ
ー93が設けられており、リニアドモーター92を駆動
することにより、ゾーンヒーター93を原繊維に対して
所定の速度で相対的に移動させながら原繊維を所定の温
度で加熱することができる。ゾーンヒーター93には、
図13に示すように、長さ方向に対して垂直な断面がコ
字状の加熱体を用いた。ゾーンヒーター93のスリット
部93aの幅d及び長さはともに約5mmであり、スリ
ット部93a内を繊維が移動する。ゾーンヒーター93
の内部には、ニクロム線が設けられており、ニクロム線
を通電することにより繊維を加熱することができる。か
かるゾーン延伸装置を用いて、延伸温度を140℃、印
加張力(σa)を7.8MPa、原繊維に対する加熱体
の移動速度(処理速度)を100mm/minとしてゾ
ーン延伸を行なった。かかるゾーン延伸により得られた
繊維(以下、ZD(Zone Drawing)繊維という)の直径
は131.1μmであり、複屈折は34.0×10−3
である。Zone-stretching was performed on the fibrils by using a zone-stretching device 90 as shown in FIG. In the zone stretching device 90, the fibrils are supported by a pulley 96 provided at the right end of the support 91 with a weight attached to one end thereof, and then the other end of the fibril is provided at the left end of the support 91. Attached to the wall member 95. As a result, the fibrils are horizontally stretched above the support base 91 with a predetermined tension. The zone stretching device 90 is provided with a linear motor 92 on a support base 91.
Can move the rail 94 in the horizontal direction.
As shown in FIG. 9, a zone heater 93 is provided at the left end of the rail 94. By driving the linear motor 92, the zone heater 93 is moved relative to the fibrils at a predetermined speed. However, the fibrils can be heated at a predetermined temperature. The zone heater 93 has
As shown in FIG. 13, a heating body having a U-shaped cross section perpendicular to the length direction was used. Both the width d and the length of the slit portion 93a of the zone heater 93 are about 5 mm, and the fibers move inside the slit portion 93a. Zone heater 93
A nichrome wire is provided inside the fiber, and the fiber can be heated by energizing the nichrome wire. Using such a zone drawing apparatus, zone drawing was carried out at a drawing temperature of 140 ° C., an applied tension (σ a ) of 7.8 MPa, and a moving speed (processing speed) of the heating element with respect to the fibrils of 100 mm / min. The fiber obtained by such zone drawing (hereinafter referred to as ZD (Zone Drawing) fiber) has a diameter of 131.1 μm and a birefringence of 34.0 × 10 −3.
Is.
【0074】つぎに、図5に示した装置を用い、レーザ
パワー密度PDを39.57W/cm2に固定し、印加
張力σaを種々変化させてZD繊維をレーザ加熱延伸し
て極細繊維(以下、SD(Small Diameter)繊維とい
う)を得た。下記表2に、原繊維、ZD繊維及びSD繊
維のそれぞれの直径、複屈折及び延伸倍率を示す。Next, using the apparatus shown in FIG. 5, the laser power density PD was fixed at 39.57 W / cm 2 , the applied tension σ a was variously changed, and the ZD fiber was laser-heated and drawn to obtain an ultrafine fiber ( Hereinafter, SD (Small Diameter) fiber was obtained. Table 2 below shows the diameter, birefringence and draw ratio of each of the fibril, ZD fiber and SD fiber.
【0075】[0075]
【表2】 [Table 2]
【0076】表2からわかるように、ゾーン延伸の後、
レーザ加熱延伸を行なうことによって得られたSD繊維
は、直径1.8μm以下の極めて極細の繊維であり、実
施例3においてゾーン延伸を行なわずにレーザ加熱延伸
のみで作製した繊維よりも細くなっている。また、SD
繊維の延伸倍率は50000倍を超えていた。ZD繊維
をσa=0.145MPa、PD=39.57W/cm
2の延伸条件下でレーザ加熱延伸を行ったときに、最も
細い直径1.61μmのSD繊維が得られ、その複屈折
は28.4×10−3であった。かかるSD繊維のSE
M写真と原繊維のSEM写真を図10に示す。図10に
示すように、SD繊維が極めて極細化されていることが
わかる。SD極細繊維は、レーザアブレーションによる
表面の劣化は確認されず、また、その繊維径は均一であ
った。As can be seen from Table 2, after zone stretching,
The SD fiber obtained by performing the laser heating drawing is an extremely fine fiber having a diameter of 1.8 μm or less, and is finer than the fiber produced in Example 3 only by the laser heating drawing without zone drawing. There is. Also, SD
The draw ratio of the fiber was more than 50,000 times. ZD fiber with σ a = 0.145 MPa, PD = 39.57 W / cm
When the laser heating drawing was carried out under the drawing conditions of No. 2 , the finest SD fiber having a diameter of 1.61 μm was obtained, and its birefringence was 28.4 × 10 −3 . SE of such SD fiber
The M photograph and the SEM photograph of the fibrils are shown in FIG. As shown in FIG. 10, it can be seen that the SD fiber is extremely thin. No surface deterioration due to laser ablation was confirmed for the SD ultrafine fibers, and the fiber diameter was uniform.
【0077】図11に、原繊維と、ZD繊維と、SD繊
維と、ゾーン延伸せずにレーザ加熱延伸のみで作製した
極細繊維の広角X線回折写真を示す。原繊維ではデバイ
環が観測され、無配向であることがわかる。かかる原繊
維をゾーン延伸して得られたZD繊維では鋭い回折点が
観察され、微結晶が高度に配向していることが確認され
た。ZD繊維をレーザ加熱延伸して得られた極細繊維で
はZD繊維に比べて回折強度は弱くなっているが、ZD
繊維と同様に回折点が観察されており、配向した微結晶
の存在が確認できた。FIG. 11 shows wide-angle X-ray diffraction photographs of the fibrils, ZD fibers, SD fibers, and ultrafine fibers produced only by laser heating drawing without zone drawing. Debye rings are observed in the fibrils, indicating that they are non-oriented. Sharp diffraction points were observed in the ZD fiber obtained by zone-drawing such a raw fiber, and it was confirmed that the fine crystals were highly oriented. Ultrafine fibers obtained by laser heating and drawing ZD fibers have weaker diffraction intensity than ZD fibers.
Diffraction points were observed similarly to the fibers, and the presence of oriented fine crystals could be confirmed.
【0078】図12(B)に、SD繊維のネック部の偏
光顕微鏡写真を示す。また、図12(A)には、実施例
3で作製した繊維のネック部の偏光顕微鏡写真を示す。
図12(A)からわかるように、実施例3のレーザ加熱
延伸のみの場合は、原繊維のネック部から先細りになっ
ているが、本実施例のゾーン延伸して得られた繊維にレ
ーザ加熱延伸を行なった場合、図12(B)に示すよう
に、ネック部に球状の溶融部が形成されており、かかる
球状部から急激に先細りになっている。このことから、
ゾーン延伸により繊維がある程度結晶化されたために、
前述した原理に従って繊維が極細化したものと考えられ
る。FIG. 12B shows a polarization microscope photograph of the neck portion of the SD fiber. Further, FIG. 12 (A) shows a polarization microscope photograph of the neck portion of the fiber produced in Example 3.
As can be seen from FIG. 12 (A), in the case of only the laser heating drawing of Example 3, the fiber was tapered from the neck portion of the fibril, but the fiber obtained by the zone drawing of the present example was laser-heated. When stretching is performed, as shown in FIG. 12B, a spherical fused portion is formed in the neck portion, and the spherical portion is sharply tapered. From this,
Since the fiber was crystallized to some extent by zone drawing,
It is considered that the fibers are extra fine according to the above-mentioned principle.
【0079】[極細繊維の直径と複屈折の変化]つぎ
に、上述のSD繊維について、実施例1と同様に、ネッ
ク部からの距離ΔLに対する直径及び複屈折の変化の様
子を調べた。図16に、SD繊維のネック部からの距離
ΔLと、距離ΔLの位置における直径及び複屈折を示
す。[Changes in Diameter and Birefringence of Ultrafine Fibers] Next, with respect to the above-mentioned SD fibers, as in Example 1, changes in diameter and birefringence with respect to the distance ΔL from the neck portion were examined. FIG. 16 shows the distance ΔL from the neck portion of the SD fiber and the diameter and birefringence at the position of the distance ΔL.
【0080】図16からわかるように、SD繊維は、ネ
ック部からの距離ΔLが60mm〜800mmの範囲に
おいて直径が2μm以下に極細化されている。特に、6
0mm〜800mmの範囲においては、直径の変化は殆
ど無く極めて均一な極細繊維が得られていることがわか
る。また、2μm以下の直径が得られた範囲においてS
D繊維の複屈折は、25×10−3以上の高い値を示し
ていることがわかる。また、かかる範囲では、直径の変
化が殆ど無いことから、均一で複屈折変化の少ない極細
繊維が得られていることがわかる。また、図16中には
繊維のネック部の写真を示した。かかる写真から分かる
ように、ネック部は溶融により球状に膨張しており、か
かる球状部から急激に繊維が先細りになっている。As can be seen from FIG. 16, the SD fiber has an extremely fine diameter of 2 μm or less when the distance ΔL from the neck portion is in the range of 60 mm to 800 mm. Especially 6
It can be seen that in the range of 0 mm to 800 mm, there is almost no change in diameter, and extremely uniform ultrafine fibers are obtained. In the range where a diameter of 2 μm or less is obtained, S
It can be seen that the birefringence of the D fiber shows a high value of 25 × 10 −3 or more. Further, in this range, there is almost no change in the diameter, so it can be seen that ultrafine fibers that are uniform and have a small change in birefringence are obtained. In addition, FIG. 16 shows a photograph of the neck portion of the fiber. As can be seen from the photograph, the neck portion expands into a spherical shape due to melting, and the fiber is sharply tapered from the spherical portion.
【0081】本実施例のように、ゾーン延伸により高度
に配向させたit−PP繊維にレーザ加熱延伸を適用す
ることによって、配向性が高く、繊維径の極めて小さい
極細繊維を容易に作製することができる。By applying laser heating drawing to it-PP fibers highly oriented by zone drawing as in this example, it is possible to easily produce ultrafine fibers having high orientation and extremely small fiber diameter. You can
【0082】[0082]
【実施例5】図17に、本発明に従う製造装置の別の具
体例を示す。製造装置600は、主に、繊維送出装置6
1、動滑車65、繊維巻取装置67、制御装置70及び
レーザ光源71を備える。繊維送出装置61は、原繊維
が巻きつけられたリール63と、リール63を回転駆動
させる回転駆動装置62を備えており、リール63を回
転駆動装置62により所定の速度で回転駆動することに
より、リール63に巻きつけられている原繊維を所定の
速度で送り出すことができる。Fifth Embodiment FIG. 17 shows another specific example of the manufacturing apparatus according to the present invention. The manufacturing apparatus 600 mainly includes the fiber delivery device 6
1, a moving pulley 65, a fiber winding device 67, a control device 70, and a laser light source 71. The fiber delivery device 61 includes a reel 63 around which the fibrils are wound, and a rotation drive device 62 that rotationally drives the reel 63. By rotating the reel 63 at a predetermined speed by the rotation drive device 62, The fibrils wound around the reel 63 can be sent out at a predetermined speed.
【0083】繊維送出装置61から送り出された繊維
は、支持用の固定滑車64により支持された後、固定滑
車64の下方に配置された動滑車65に巻きつけられて
固定滑車64と動滑車65の間で鉛直方向に張った状態
に付勢される。繊維の他端は動滑車65により方向転換
された後、動滑車65の上方に設けられた整列支持部6
6を介して繊維巻取装置67により巻き取られる。The fibers delivered from the fiber delivery device 61 are supported by a fixed pulley 64 for support, and then wound around a moving pulley 65 arranged below the fixed pulley 64 to be fixed pulleys 64 and 65. It is urged to stretch in the vertical direction between. The other end of the fiber is diverted by the moving pulley 65, and then the alignment support portion 6 provided above the moving pulley 65.
It is wound by the fiber winding device 67 via 6.
【0084】繊維巻取装置67は、繊維を巻き取るため
のリール68と、リール68を回転駆動させる回転駆動
装置69を備えている。リール68には、繊維送出装置
61から送り出された原繊維の他端が取り付けられてお
り、回転駆動装置69によりリール68を所定の回転速
度で回転駆動することによりリール68に繊維を巻き付
けることができる。制御装置70は、繊維送出装置61
の回転駆動装置62と繊維巻取装置67の回転駆動装置
69を制御して、繊維送出装置61のリール63から送
り出す繊維の速度と、繊維巻取装置67のリール68で
巻き取る繊維の速度を調整することができる。これによ
りレーザ光源71から出射したレーザ光に対する繊維の
相対速度、及び、固定滑車64と動滑車65の間に張ら
れた繊維にかかる張力を調整することができる。The fiber winding device 67 includes a reel 68 for winding the fiber, and a rotation drive device 69 for rotating the reel 68. The other end of the raw fiber sent from the fiber delivery device 61 is attached to the reel 68, and the fiber can be wound around the reel 68 by rotationally driving the reel 68 at a predetermined rotational speed by the rotary drive device 69. it can. The control device 70 uses the fiber delivery device 61.
By controlling the rotation driving device 62 of the fiber winding device 67 and the rotation driving device 69 of the fiber winding device 67, the speed of the fiber sent from the reel 63 of the fiber feeding device 61 and the speed of the fiber wound by the reel 68 of the fiber winding device 67 are controlled. Can be adjusted. Thereby, the relative speed of the fiber with respect to the laser light emitted from the laser light source 71 and the tension applied to the fiber stretched between the fixed pulley 64 and the moving pulley 65 can be adjusted.
【0085】動滑車65は、その回転軸がガイド部72
の鉛直方向のガイド溝73にスライド可能に係合されて
いる。動滑車65は、その重力と繊維の張力のバランス
により所定の高さhに保持される。したがって、動滑車
65の高さ位置を一定に維持することにより固定滑車6
4と動滑車65との間に張られた繊維に一定の張力を与
えることができる。また、動滑車65の重量は、繊維に
与えられる張力が1MPa以下になるように適宜選択す
ることができる。また、動滑車65には、床面からの高
さを測定するためのセンサー(不図示)が設けられてい
る。制御装置70は、センサーにより測定された動滑車
65の床面からの高さ位置に基づいて繊維巻取装置67
を制御し、動滑車65の床面からの高さhが常に一定に
なるようにリール68の回転速度を調整することができ
る。これにより繊維に常に一定の張力を与えることがで
きる。動滑車65の回転軸とガイド溝との間で生じる摩
擦力は可能な限り小さいほうが好ましく、例えば、動滑
車65をリニア式でガイド溝上を移動させるように構成
してもよい。In the movable pulley 65, the rotation axis thereof is the guide portion 72.
Is vertically slidably engaged with the guide groove 73. The movable pulley 65 is held at a predetermined height h by the balance between the gravity and the tension of the fiber. Therefore, by maintaining the height position of the moving pulley 65 constant, the fixed pulley 6
It is possible to apply a constant tension to the fiber stretched between 4 and the movable pulley 65. Moreover, the weight of the movable pulley 65 can be appropriately selected so that the tension applied to the fibers is 1 MPa or less. Further, the movable pulley 65 is provided with a sensor (not shown) for measuring the height from the floor surface. The controller 70 controls the fiber winding device 67 based on the height position of the movable pulley 65 from the floor measured by the sensor.
The rotation speed of the reel 68 can be adjusted so that the height h of the moving pulley 65 from the floor surface is always constant. As a result, a constant tension can always be applied to the fiber. The frictional force generated between the rotating shaft of the movable pulley 65 and the guide groove is preferably as small as possible. For example, the movable pulley 65 may be configured to move linearly on the guide groove.
【0086】レーザ光源71、シャッター74、パワー
メーター76及びディテクター75は、それぞれ、図5
に示した製造装置500と同様のものを用いて構成する
ことができる。The laser light source 71, the shutter 74, the power meter 76 and the detector 75 are respectively shown in FIG.
The manufacturing apparatus 500 shown in FIG.
【0087】かかる製造装置600において、原繊維に
レーザ光源71によりレーザ光を照射すると原繊維は延
伸する。繊維が延伸すると動滑車65は重力により鉛直
下向きに移動する。このとき、制御装置70は、動滑車
65の鉛直下向きへの移動を動滑車65に設けられたセ
ンサーにより感知し、動滑車65が床面からの高さ位置
が一定になるように繊維巻取装置のリールの回転速度を
調整する。こうして、レーザ加熱延伸した極細繊維を繊
維巻取装置のリールに巻き取ることができる。In the manufacturing apparatus 600, when the fibril is irradiated with the laser light from the laser light source 71, the fibril is stretched. When the fiber is stretched, the movable pulley 65 moves vertically downward due to gravity. At this time, the control device 70 detects the movement of the moving pulley 65 in the vertically downward direction by a sensor provided in the moving pulley 65, and winds the fiber so that the moving pulley 65 has a constant height position from the floor surface. Adjust the rotation speed of the device reel. In this way, the ultrafine fibers heated and stretched by laser can be wound on the reel of the fiber winding device.
【0088】以上、本発明について実施例により具体的
に説明したが、本発明はこれに限定されない。上記実施
例では、原繊維を吊り下げた状態でレーザ光を照射した
が、原繊維を例えば水平な載置台上に載置し、原繊維を
水平にして本発明のレーザ加熱延伸を行なうこともでき
る。Although the present invention has been specifically described with reference to the examples, the present invention is not limited to these. In the above example, the laser light was irradiated in a state where the fibrils were suspended, but the fibrils may be placed, for example, on a horizontal mounting table, and the fibrils may be horizontal to perform the laser heating drawing of the present invention. it can.
【0089】また、実施例5で示した製造装置において
は、動滑車65自体の重量を調整することによって繊維
に与える張力が1MPa以下になるように制御したが、
例えば、動滑車に対してカウンターバランス(釣合い重
り)を設け、カウンターバランスの重量を調整すること
により、動滑車により与えられる繊維への張力を微調整
することができる。すなわち、図19のガイド部の断面
模式図に示すように、ガイド部72の上部に固定滑車9
1、92をそれぞれ設け、カウンターバランス93を一
端に接続したロープ94を固定滑車91、92に掛け渡
し、動滑車65の回転を妨げないように、ロープ94の
他端を動滑車65の回転軸部分に接続する。このような
カウンターバランス93を設けることにより、繊維に一
定の張力を与えるために動滑車65の重量が制限される
ことがなくなり、任意の重量の動滑車を用いることが可
能となる。例えば、動滑車の重量とカウンターバランス
の重量の差が僅かになるように、カウンターバランスの
重量を選択することにより、繊維に1MPa以下の極め
て微小な張力を与えることが可能となる。また、かかる
カウンターバランスの代わりに、例えば、バネなどを用
いて動滑車を上方に付勢して動滑車の下向きの力を低減
することによっても、繊維に微小な張力を与えることが
可能である。In the manufacturing apparatus shown in the fifth embodiment, the tension applied to the fibers is controlled to 1 MPa or less by adjusting the weight of the movable pulley 65 itself.
For example, by providing a counterbalance (balance weight) to the moving pulley and adjusting the weight of the counterbalance, the tension applied to the fibers by the moving pulley can be finely adjusted. That is, as shown in the schematic sectional view of the guide portion of FIG.
1, 92 are respectively provided, and the rope 94 having the counter balance 93 connected to one end is hung on the fixed pulleys 91 and 92, and the other end of the rope 94 is attached to the rotation shaft of the movable pulley 65 so as not to prevent the rotation of the movable pulley 65. Connect to the part. By providing such a counter balance 93, the weight of the moving pulley 65 is not limited in order to give a constant tension to the fibers, and it is possible to use a moving pulley having an arbitrary weight. For example, by selecting the weight of the counterbalance so that the difference between the weight of the movable pulley and the weight of the counterbalance is small, it is possible to apply extremely minute tension of 1 MPa or less to the fiber. Further, instead of such counter balance, it is possible to give a minute tension to the fiber by, for example, using a spring or the like to urge the moving pulley upward to reduce the downward force of the moving pulley. .
【0090】また、実施例5で示した製造装置は、1本
の極細繊維を製造する装置の具体例だが、かかる装置
を、以下に説明するように変更することにより、複数の
極細繊維を同時に製造させることができる。すなわち、
繊維を支持するための固定滑車を、複数の繊維を一定間
隔で支持できるように、例えば、複数の繊維巻渡領域に
区画された幅の広い固定滑車を用いて構成する。また、
繊維送出装置は、同軸の複数のリールを設けて各リール
から繊維を送り出すように構成する。或いは、繊維送り
出し部分が軸方向に区画された幅の広いリールを用いて
複数の繊維を一定間隔ごとに個別に送り出すようにして
もよい。かかる繊維送出装置から送り出された複数の原
繊維は、上述の幅広の固定滑車で支持される。動滑車も
また複数の繊維が一定間隔で並んで保持されるように、
例えば軸方向に幅広の動滑車を用いて構成し得る。繊維
巻取装置もまた、同軸の複数のリールを用いて各リール
で動速度で繊維を巻き取るように構成し得る。或いは、
繊維巻取り部分が軸方向に区画された幅広のリールを用
いて一定間隔で複数の繊維を個別に巻き取るように構成
してもよい。それぞれの原繊維にレーザ光を照射するた
めに複数台のレーザ光源を用いてもよいが、例えば、1
台のレーザ光源を用いてレーザ光の光路上に複数の繊維
が配列された方向に回転軸を有するシリンドリカルレン
ズを設けることにより、レーザ光は、繊維の軸方向に対
して垂直な方向に細長くなるため、それぞれの繊維にレ
ーザ光を照射することができる。かかるシリンドリカル
レンズの代わりに、ポリゴンミラーを用いて各繊維に順
次レーザ光を照射させるようにしてもよい。以上のよう
に装置を改良することにより複数の繊維を一度にレーザ
加熱延伸させることが可能となる。かかる構成の製造装
置は生産性に優れる。The production apparatus shown in Example 5 is a specific example of an apparatus for producing one ultrafine fiber. However, by changing such an apparatus as described below, a plurality of ultrafine fibers can be simultaneously produced. It can be manufactured. That is,
The fixed pulley for supporting the fibers is configured by using, for example, a wide fixed pulley divided into a plurality of fiber winding regions so that the plurality of fibers can be supported at regular intervals. Also,
The fiber delivery device is configured to provide a plurality of coaxial reels and deliver the fiber from each reel. Alternatively, a plurality of fibers may be individually delivered at regular intervals by using a wide reel whose fiber delivery portion is partitioned in the axial direction. The plurality of fibrils fed from the fiber feeding device are supported by the wide fixed pulley described above. Movable pulleys also hold multiple fibers side by side at regular intervals,
For example, it may be configured by using a movable pulley that is wide in the axial direction. The fiber take-up device may also be configured to use a plurality of coaxial reels to wind the fiber at a moving speed on each reel. Alternatively,
A wide reel whose fiber winding portion is partitioned in the axial direction may be used to individually wind a plurality of fibers at regular intervals. A plurality of laser light sources may be used to irradiate each fibril with a laser beam.
By providing a cylindrical lens having a rotation axis in the direction in which a plurality of fibers are arranged on the optical path of the laser light using a laser light source of a table, the laser light becomes elongated in the direction perpendicular to the axial direction of the fibers. Therefore, each fiber can be irradiated with laser light. Instead of such a cylindrical lens, a polygon mirror may be used to sequentially irradiate each fiber with laser light. By improving the apparatus as described above, it becomes possible to draw a plurality of fibers by laser heating at one time. The manufacturing apparatus having such a configuration is excellent in productivity.
【0091】[0091]
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、配向性及び
結晶性に優れた極細繊維を極めて簡単に製造することが
できるので、強度の高い極細繊維を安価に提供すること
ができる。According to the production method of the present invention, ultrafine fibers having excellent orientation and crystallinity can be produced extremely easily, so that ultrafine fibers having high strength can be provided at low cost.
【0092】本発明のナイロン6繊維、ポリプロピレン
繊維及びPET繊維は、極めて極細であるにもかかわら
ず高い複屈折を有するので従来の極細繊維よりも高強度
であり、取扱い性及び加工性に優れる。The nylon 6 fiber, polypropylene fiber and PET fiber of the present invention have high birefringence even though they are extremely fine, and therefore have higher strength than conventional ultrafine fibers and are excellent in handleability and processability.
【0093】本発明の製造装置は、本発明の製造方法を
実現することができるので、配向性及び結晶性に優れた
極細繊維を極めて簡単に製造することができる。Since the manufacturing apparatus of the present invention can realize the manufacturing method of the present invention, it is possible to extremely easily manufacture ultrafine fibers having excellent orientation and crystallinity.
【図1】レーザ加熱延伸の際にPET原繊維に与える印
加張力に対する繊維の直径のグラフである。FIG. 1 is a graph of fiber diameter versus applied tension applied to PET fibrils during laser heating drawing.
【図2】レーザ加熱延伸の際にPET原繊維に与える印
加張力に対する繊維の複屈折のグラフである。FIG. 2 is a graph of fiber birefringence against applied tension applied to PET fibrils during laser heating drawing.
【図3】図3(A)は、PET原繊維と、本発明のレーザ
加熱延伸により得られた極細繊維の350倍のSEM写
真であり、図3(B)は極細繊維の10000倍のSE
M写真である。FIG. 3 (A) is a 350 times SEM photograph of PET fibrils and ultrafine fibers obtained by laser heating and drawing of the present invention, and FIG. 3 (B) is 10,000 times SE of ultrafine fibers.
It is an M photograph.
【図4】レーザ光に対する繊維の移動速度を種々変更し
たときのレーザパワー密度に対する繊維の直径の変化を
示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing changes in fiber diameter with respect to laser power density when various fiber moving speeds with respect to laser light are changed.
【図5】本発明に従う製造装置の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a manufacturing apparatus according to the present invention.
【図6】図6(A)は、ナイロン6繊維のレーザパワー
密度に対する繊維の直径の変化を示すグラフであり、図
6(B)は、レーザパワー密度に対する繊維の複屈折の
変化を示すグラフである。FIG. 6 (A) is a graph showing changes in fiber diameter with respect to laser power density of nylon 6 fibers, and FIG. 6 (B) is a graph showing changes in fiber birefringence with respect to laser power density. Is.
【図7】実施例2において作製されたナイロン6極細繊
維のSEM写真を示す。FIG. 7 shows an SEM photograph of nylon 6 ultrafine fibers produced in Example 2.
【図8】変形例1においてレーザ光を2回照射すること
によって作製されたナイロン6極細繊維のSEM写真を
示す。FIG. 8 shows an SEM photograph of nylon 6 ultrafine fibers produced by irradiating laser light twice in Modification 1.
【図9】実施例4において用いたゾーン加熱延伸装置の
概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a zone heating and stretching apparatus used in Example 4.
【図10】ポリプロピレン原繊維と、その原繊維をレー
ザ加熱延伸して得られたSD繊維のSEM写真である。FIG. 10 is a SEM photograph of polypropylene fibrils and SD fibers obtained by laser heating and drawing the fibrils.
【図11】ポリプロピレン原繊維と、その原繊維をゾー
ン延伸して作製したZD繊維と、ZD繊維をレーザ加熱
延伸して作製したSD繊維と、原繊維をゾーン延伸せず
にレーザ加熱延伸のみで作製した極細繊維の広角X線回
折写真を示す。FIG. 11: polypropylene fibrils, ZD fibers produced by zone-drawing the fibrils, SD fibers produced by laser-drawing the ZD fibers, and laser-drawing without zoning the fibrils. The wide-angle X-ray-diffraction photograph of the produced ultrafine fiber is shown.
【図12】図12(A)は、実施例3で作製したPP極
細繊維のネック部の偏光顕微鏡写真であり、図12
(B)は、実施例4で作製したSD繊維のネック部の偏
光顕微鏡写真である。12 (A) is a polarization microscope photograph of the neck portion of the PP ultrafine fiber produced in Example 3, and FIG.
(B) is a polarization microscope photograph of the neck portion of the SD fiber produced in Example 4.
【図13】図9に示したゾーン延伸装置のゾーンヒータ
ーの概略構成図である。13 is a schematic configuration diagram of a zone heater of the zone stretching apparatus shown in FIG.
【図14】実施例1で製造した極細繊維のネック部から
の距離ΔLに対する直径及び複屈折の変化を示すグラフ
である。FIG. 14 is a graph showing changes in diameter and birefringence with respect to the distance ΔL from the neck portion of the ultrafine fibers manufactured in Example 1.
【図15】変形例4で製造した極細繊維のネック部から
の距離ΔLに対する直径及び複屈折の変化を示すグラフ
である。FIG. 15 is a graph showing changes in diameter and birefringence with respect to the distance ΔL from the neck portion of the ultrafine fibers manufactured in Modification 4.
【図16】実施例4で製造したit−ポリプロピレン極
細繊維のネック部からの距離ΔLに対する直径及び複屈
折の変化を示すグラフである。16 is a graph showing changes in diameter and birefringence with respect to the distance ΔL from the neck portion of the it-polypropylene ultrafine fiber produced in Example 4. FIG.
【図17】実施例5で用いた本発明に従う製造装置の概
略構成図である。FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a manufacturing apparatus according to the present invention used in Example 5.
【図18】レーザ加熱延伸により作製された極細繊維に
おいて原繊維部分から細くなり始めた部分からの距離Δ
Lを説明するための図である。FIG. 18 is a distance Δ from a fibril portion of the ultrafine fiber produced by laser heating and drawing, which starts to become thin.
It is a figure for explaining L.
【図19】図17に示した製造装置の動滑車に対するカ
ウンターバランスを設けた場合の構成例である。FIG. 19 is a structural example in which a counterbalance is provided for the moving pulley of the manufacturing apparatus shown in FIG.
51 炭酸ガスレーザ発振器 52 ディテクター 53 パワーメーター 54 シャッター 55 繊維移動装置 56 滑車 57 クロスヘッド 58 ガイドレール 59 支持棒 60 錘 90 ゾーン延伸装置 93 ゾーンヒーター 500、600 製造装置 51 Carbon dioxide laser oscillator 52 detector 53 power meter 54 shutter 55 Fiber moving device 56 pulley 57 Crosshead 58 Guide rail 59 Support rod 60 weights 90 zone stretching device 93 zone heater 500,600 Manufacturing equipment
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) D01F 6/62 303 D01F 6/62 303J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) D01F 6/62 303 D01F 6/62 303J
Claims (26)
レーザ光を照射することによって繊維を延伸する方法。1. A method of drawing a fiber by irradiating the fiber with a laser beam while applying a tension of 1 MPa or less.
ワー密度が15W/cm2以上である請求項1に記載の
方法。2. The method according to claim 1, wherein the power density of the laser light with which the fiber is irradiated is 15 W / cm 2 or more.
動させる請求項1または2に記載の方法。3. The method according to claim 1, wherein the laser light is moved relative to the fiber.
〜3のいずれか一項に記載の方法。4. A vertical support for the fibers.
4. The method according to any one of 3 to 3.
る請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the fiber is irradiated with the laser light a plurality of times.
ザ光を照射する請求項1に記載の方法。6. The method according to claim 1, wherein the laser light is irradiated after the fiber is zone-stretched.
ト、ナイロン6及びポリプロピレンからなる群から選ば
れた一種である請求項1〜6のいずれか一項に記載の方
法。7. The method according to claim 1, wherein the fiber is one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, nylon 6 and polypropylene.
伸繊維。8. A drawn fiber obtained by the method according to claim 1.
れている請求項8に記載の延伸繊維。9. The drawn fiber according to claim 8, wherein the fiber is composed of a thermoplastic polymer.
有し且つ複屈折が25×10−3〜120×10−3の
範囲内にある請求項9に記載の延伸繊維。10. The drawn fiber according to claim 9, wherein the drawn fiber has a diameter of 5 μm or less and has a birefringence within a range of 25 × 10 −3 to 120 × 10 −3 .
6、ポリプロピレン及びポリエチレンテレフタレートか
らなる群から選択された一種である請求項10に記載の
延伸繊維。11. The stretched fiber according to claim 10, wherein the thermoplastic polymer is one selected from the group consisting of nylon 6, polypropylene and polyethylene terephthalate.
50×10−3の範囲内にあることを特徴とするナイロ
ン6繊維。12. Nylon 6 fiber having a diameter of 2 μm or less and a birefringence of 40 × 10 −3 or more.
Nylon 6 fiber characterized by being in the range of 50 × 10 −3 .
35×10−3の範囲内にあることを特徴とするポリプ
ロピレン繊維。13. A polypropylene fiber having a diameter of 2 μm or less and a birefringence of 25 × 10 −3 or more.
A polypropylene fiber characterized by being in the range of 35 × 10 −3 .
項13に記載のポリプロピレン繊維。14. The polypropylene fiber according to claim 13, which has a crystal orientation coefficient of 0.9 or more.
いて、 5μm以下の直径を有し且つ複屈折が70×10−3〜
120×10−3の範囲内にあることを特徴とするポリ
エチレンテレフタレート繊維。15. A polyethylene terephthalate fiber having a diameter of 5 μm or less and a birefringence of 70 × 10 −3 to.
A polyethylene terephthalate fiber characterized by being in the range of 120 × 10 −3 .
あって、 上記繊維にレーザ光を照射するためのレーザ光源と、 上記繊維を上記レーザ光に対して相対移動させるための
繊維移動装置とを備える製造装置。16. A manufacturing apparatus for manufacturing ultrafine fibers, comprising a laser light source for irradiating the fibers with laser light, and a fiber moving device for moving the fibers relative to the laser light. Manufacturing apparatus comprising.
維に1MPa以下の張力を与えるための保持部を備える
請求項16に記載の製造装置。17. The manufacturing apparatus according to claim 16, further comprising a holding portion for holding a part of the fibers and applying a tension of 1 MPa or less to the fibers.
を支持する支持部を備え、該支持部を上記レーザ光に対
して相対移動させる請求項16に記載の製造装置。18. The manufacturing apparatus according to claim 16, wherein the fiber moving device includes a supporting portion that supports one end of the fiber, and the supporting portion is moved relative to the laser light.
持し、上記繊維移動装置は、上記繊維を鉛直方向に移動
させる請求項18に記載の製造装置。19. The manufacturing apparatus according to claim 18, wherein the supporting portion supports the fibers in the vertical direction, and the fiber moving device moves the fibers in the vertical direction.
結された可動スライダと、当該可動部を移動可能にガイ
ドするガイド部とを備えるスライダ装置である請求項1
8または19に記載の製造装置。20. The slider device according to claim 1, wherein the fiber moving device includes a movable slider connected to the support portion and a guide portion for movably guiding the movable portion.
The manufacturing apparatus according to 8 or 19.
するための支持部であり、更に、当該支持部により支持
された複数の繊維に上記レーザ光源からのレーザ光をそ
れぞれ照射させるためのシリンドリカルレンズまたはポ
リゴンミラーを備える請求項18〜20のいずれか一項
に記載の製造装置。21. The supporting part is a supporting part for supporting a plurality of fibers at the same time, and further, the cylindrical part for irradiating the plurality of fibers supported by the supporting part with a laser beam from the laser light source, respectively. The manufacturing apparatus according to claim 18, further comprising a lens or a polygon mirror.
出すための繊維送出装置と、送り出された繊維を巻取る
ための繊維巻取装置とを含み、上記繊維送出装置から繊
維を送り出す速度と、繊維巻取装置で繊維を巻取る速度
とをそれぞれ制御してレーザ光に対する繊維の相対速度
を制御する請求項16または17に記載の製造装置。22. The fiber moving device includes a fiber delivery device for delivering the fiber, and a fiber winding device for winding the delivered fiber, and a speed for delivering the fiber from the fiber delivery device, The manufacturing apparatus according to claim 16 or 17, wherein the relative speed of the fiber with respect to the laser light is controlled by controlling the speed at which the fiber is wound by the fiber winding device.
装置により送り出された繊維が該動滑車を介して繊維巻
取装置により巻き取られる請求項22に記載の製造装
置。23. The manufacturing apparatus according to claim 22, wherein the holding portion is a moving pulley, and the fiber delivered by the fiber delivery device is wound by the fiber winding device via the moving pulley.
のセンサーを備え、該センサーにより測定された動滑車
の高さ位置に基づいて動滑車の高さ位置が一定になるよ
うに、上記繊維巻取装置により繊維の巻取り速度を制御
する請求項23に記載の製造装置。24. A sensor for measuring the height position of the moving pulley is provided, and the height position of the moving pulley becomes constant based on the height position of the moving pulley measured by the sensor. The manufacturing apparatus according to claim 23, wherein the winding speed of the fiber is controlled by the fiber winding device.
レールを備え、上記繊維巻取装置は、上記動滑車のガイ
ドレール上における位置が一定になるように、繊維の巻
取り速度を制御する請求項23に記載の製造装置。25. A guide rail for guiding the moving pulley is provided, and the fiber winding device controls the winding speed of the fiber so that the position of the moving pulley on the guide rail becomes constant. Item 23. The manufacturing apparatus according to Item 23.
に送り出し、上記繊維巻取装置は複数の繊維を巻取り、
更に、上記繊維送出装置から送出された複数の繊維に上
記レーザ光源からのレーザ光をそれぞれ照射させるため
のシリンドリカルレンズまたはポリゴンミラーを備える
請求項22〜25のいずれか一項に記載の製造装置。26. The fiber delivery device delivers a plurality of fibers individually, and the fiber winding device winds a plurality of fibers,
The manufacturing apparatus according to any one of claims 22 to 25, further comprising a cylindrical lens or a polygon mirror for irradiating each of the plurality of fibers delivered from the fiber delivery device with a laser beam from the laser light source.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005083165A1 (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-09 | Yamanashi Tlo Co., Ltd. | Drawn extremely fine biodegradable filament |
| JP2006057228A (en) * | 2004-07-21 | 2006-03-02 | Gunze Ltd | Extra fine fiber and method for producing the same |
| US7101504B2 (en) | 2002-09-17 | 2006-09-05 | Yamanashi Tlo Co. | Highly oriented super microfilaments |
| WO2006095661A1 (en) * | 2005-03-11 | 2006-09-14 | University Of Yamanashi | Means for producing extremely fine filament of wholly aromatic polyester |
| WO2008084797A1 (en) | 2007-01-09 | 2008-07-17 | University Of Yamanashi | Production method and production device of ultrafine filament |
| JP2010185162A (en) * | 2009-01-16 | 2010-08-26 | Univ Of Yamanashi | Multi-spindle drawing machine for ultrafine filament |
| JP2010196228A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Univ Of Yamanashi | Method for producing ultrafine filament, ultrafine filament, and nonwoven fabric |
| US7794220B2 (en) | 2003-03-07 | 2010-09-14 | University Of Yamanashi | Apparatus for manufacturing oriented sheath-core type filaments |
| JP2010270423A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Shinshu Univ | Method for producing extra fine fibers |
| JP2011179126A (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Univ Of Yamanashi | Pfa porous sheet |
| JP4887501B2 (en) * | 2005-02-16 | 2012-02-29 | 国立大学法人山梨大学 | Method for producing nonwoven fabric comprising ultrafine filaments |
| JP2013224505A (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Shinshu Univ | Method and apparatus for producing fiber having diameter gradient |
| WO2014129264A1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-08-28 | 国立大学法人山梨大学 | Heat-resistant nanofilament web obtained by high-speed winding, and means for manufacturing same |
| US9074308B2 (en) | 2010-04-30 | 2015-07-07 | University Of Yamanashi | Battery separator comprising a polyolefin nanofilament porous sheet |
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2001
- 2001-11-19 JP JP2001353781A patent/JP3918987B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7101504B2 (en) | 2002-09-17 | 2006-09-05 | Yamanashi Tlo Co. | Highly oriented super microfilaments |
| US7794220B2 (en) | 2003-03-07 | 2010-09-14 | University Of Yamanashi | Apparatus for manufacturing oriented sheath-core type filaments |
| WO2005083165A1 (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-09 | Yamanashi Tlo Co., Ltd. | Drawn extremely fine biodegradable filament |
| US8178021B2 (en) | 2004-02-26 | 2012-05-15 | University Of Yamanashi | Method of manufacturing a drawn biodegradable micro-filament |
| JP2006057228A (en) * | 2004-07-21 | 2006-03-02 | Gunze Ltd | Extra fine fiber and method for producing the same |
| JP4887501B2 (en) * | 2005-02-16 | 2012-02-29 | 国立大学法人山梨大学 | Method for producing nonwoven fabric comprising ultrafine filaments |
| WO2006095661A1 (en) * | 2005-03-11 | 2006-09-14 | University Of Yamanashi | Means for producing extremely fine filament of wholly aromatic polyester |
| WO2008084797A1 (en) | 2007-01-09 | 2008-07-17 | University Of Yamanashi | Production method and production device of ultrafine filament |
| US8057730B2 (en) | 2007-01-09 | 2011-11-15 | University Of Yamanashi | Microfilament manufacturing method and manufacturing apparatus therefor |
| JP2010185162A (en) * | 2009-01-16 | 2010-08-26 | Univ Of Yamanashi | Multi-spindle drawing machine for ultrafine filament |
| JP2010196228A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Univ Of Yamanashi | Method for producing ultrafine filament, ultrafine filament, and nonwoven fabric |
| JP2010270423A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Shinshu Univ | Method for producing extra fine fibers |
| JP2011179126A (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Univ Of Yamanashi | Pfa porous sheet |
| US9074308B2 (en) | 2010-04-30 | 2015-07-07 | University Of Yamanashi | Battery separator comprising a polyolefin nanofilament porous sheet |
| JP2013224505A (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Shinshu Univ | Method and apparatus for producing fiber having diameter gradient |
| WO2014129264A1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-08-28 | 国立大学法人山梨大学 | Heat-resistant nanofilament web obtained by high-speed winding, and means for manufacturing same |
| JPWO2014129264A1 (en) * | 2013-02-20 | 2017-02-02 | 国立大学法人山梨大学 | Manufacturing method of heat-resistant nanofilament web yarn by high-speed winding |
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| Publication number | Publication date |
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