JP2003166115A

JP2003166115A - 極細繊維、その製造方法及び製造装置

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Publication number: JP2003166115A
Application number: JP2001353781A
Authority: JP
Inventors: Akiyasu Suzuki; 章泰鈴木; Noriaki Mochizuki; 典明望月
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2003-06-13
Anticipated expiration: 2021-11-19
Also published as: JP3918987B2

Abstract

(57)【要約】【課題】結晶性及び配向性に優れる極細繊維を極めて
簡単に作製する方法を提供する。【解決手段】繊維に、ほぼ無緊張状態の１ＭＰａ以下
の張力を与えながら当該繊維の所定領域にレーザ光を照
射する。これにより繊維のレーザ光照射部は延伸し、直
径５μｍ以下に極細化する。また、得られた極細繊維の
複屈折は高く、結晶性及び配向性に優れている。このよ
うに繊維に微小な張力を与えながらレーザ光を当該繊維
に照射するだけで極細繊維を得ることができるので安価
な極細繊維を提供できる。更に、ゾーン延伸して得られ
た繊維に、１ＭＰａ以下の張力を与えながらレーザ光を
照射することにより直径２μｍ以下の超極細繊維が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００１２】延伸倍率λ＝（ｄ_０／ｄ）^２・・・・・（１）（式中、ｄ_０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）

【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。

【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。

【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。

【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／ｃｍ^３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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００２７】 Δｎ＝Ｘ_Ｖｆ_ｃΔｎ_ｃ ^０＋（１−Ｘ）ｆ_ａΔｎ_ａ ^０式中、Ｘ_Ｖは体積結晶化度を示し、Δｎ_ｃ ^０及びΔｎ_ａ
^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、ｆ_ｃは結晶部の配向度（結晶配向係数ともいう）
を、ｆ_ａ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ｆ_ｃ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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
ｍ^２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。

【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。

【００４７】図１に、レーザパワー密度ＰＤがそれぞれ
１１．８Ｗ／ｃｍ^２、１４．２Ｗ／ｃｍ^２、１５．８Ｗ
／ｃｍ^２及び２１．０Ｗ／ｃｍ^２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。

【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σ_ａが０．６６ＭＰ
ａ以下で、レーザパワー密度ＰＤが１５．８Ｗ／ｃｍ^２
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／ｃｍ^２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）。

【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／ｃｍ^２及び２１．０Ｗ／ｃｍ^２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／ｃｍ^２及び２１．０Ｗ／ｃ
ｍ^２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。

【００５０】また、レーザパワー密度ＰＤが２１．０Ｗ
／ｃｍ^２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。

【００５１】また、レーザパワー密度ＰＤが２１．０Ｗ
／ｃｍ^２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。

【００５２】［走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観
察］図３（Ａ）に、原繊維と、σ_ａ＝０．１７ＭＰａ、
ＰＤ＝２１．０Ｗ／ｃｍ^２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。

【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／ｃｍ^２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。

【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／ｃｍ^２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。

【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。

【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。

【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。

【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σ_ａを０．
１８ＭＰａ及び０．３７ＭＰａにし、レーザパワー密度
ＰＤを２５．９Ｗ／ｃｍ^２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σ_ａを０．１８ＭＰａにし、レーザパワー密度
ＰＤを６９Ｗ／ｃｍ^２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。

【００５９】一方、印加張力σ_ａを１．１ＭＰａ以上に
設定し、レーザパワー密度ＰＤを２５．９Ｗ／ｃｍ^２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σ_ａ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。

【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。

【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。

【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σ_ａ＝３６．７ＭＰａ、レーザパ
ワー密度＝１７．３Ｗ／ｃｍ^２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。

【００６３】次いで、かかる繊維を、印加張力σ_ａ＝
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。

【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。

【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。

【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。

【００６７】まず、エースポリマー株式会社製のｉｔ−
ＰＰペレット（Ｍｗ＝３×１０^５、Ｍｎ＝５×１０^４）
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。

【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／ｃｍ^２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。

【００６９】

【表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。

【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。

【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＝３×１０^５、
Ｍｎ＝５×１０^４）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。

【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（σ_ａ）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。

【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／ｃｍ^２に固定し、印加
張力σ_ａ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。

【００７５】

【表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σ_ａ＝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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【図５】本発明に従う製造装置の概略構成図である。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── 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 ３０３Ｄ０１Ｆ 6/62 ３０３Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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。
【請求項２】上記繊維に照射されているレーザ光のパ
ワー密度が１５Ｗ／ｃｍ^２以上である請求項１に記載の
方法。
【請求項３】上記繊維に対して上記レーザ光を相対移
動させる請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】上記繊維を鉛直方向に支持する請求項１
〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】上記繊維に上記レーザ光を複数回照射す
る請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】上記繊維をゾーン延伸した後、上記レー
ザ光を照射する請求項１に記載の方法。
【請求項７】上記繊維が、ポリエチレンテレフタレー
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。
【請求項８】請求項１に記載の方法により得られた延
伸繊維。
【請求項９】上記繊維が熱可塑性ポリマーから構成さ
れている請求項８に記載の延伸繊維。
【請求項１０】上記延伸繊維は、５μｍ以下の直径を
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。
【請求項１１】上記熱可塑性ポリマーは、ナイロン
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。
【請求項１２】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４０×１０^−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。
【請求項１３】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。
【請求項１４】結晶配向係数が０．９以上である請求
項１３に記載のポリプロピレン繊維。
【請求項１５】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。
【請求項１６】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。
【請求項１７】上記繊維の一部を保持するとともに繊
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。
【請求項１８】上記繊維移動装置は、上記繊維の一端
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。
【請求項１９】上記支持部は上記繊維を鉛直方向に支
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。
【請求項２０】上記繊維移動装置が、上記支持部に連
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。
【請求項２１】上記支持部は複数の繊維を同時に支持
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。
【請求項２２】上記繊維移動装置は、上記繊維を送り
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。
【請求項２３】上記保持部が動滑車であり、繊維送出
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。
【請求項２４】上記動滑車の高さ位置を測定するため
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。
【請求項２５】上記動滑車をガイドするためのガイド
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。
【請求項２６】上記繊維送出装置は複数の繊維を個別
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。