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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024065394
(43)【公開日】2024-05-15
(54)【発明の名称】複合繊維の製造方法および複合繊維
(51)【国際特許分類】
D01D 5/08 20060101AFI20240508BHJP
D04H 1/728 20120101ALI20240508BHJP
D01F 6/62 20060101ALI20240508BHJP
D01F 8/14 20060101ALI20240508BHJP
【ＦＩ】
D01D5/08 D
D04H1/728
D01F6/62 305A
D01F8/14 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022174240
(22)【出願日】2022-10-31
(71)【出願人】
【識別番号】504255685
【氏名又は名称】国立大学法人京都工芸繊維大学
(71)【出願人】
【識別番号】304021417
【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100132883
【弁理士】
【氏名又は名称】森川 泰司
(74)【代理人】
【識別番号】100174388
【弁理士】
【氏名又は名称】龍竹 史朗
(72)【発明者】
【氏名】ホ ゾンズ
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼▲崎▼ 緑
(72)【発明者】
【氏名】鞠谷 雄士
(72)【発明者】
【氏名】宝田 亘
【テーマコード（参考）】
4L035
4L041
4L045
4L047
【Ｆターム（参考）】
4L035AA05
4L035CC13
4L035DD13
4L035FF05
4L041AA07
4L041BA16
4L041BC04
4L041BD11
4L041CA05
4L041DD14
4L045AA05
4L045AA08
4L045BA03
4L045BA17
4L045BA20
4L045CA01
4L045DB01
4L045DC01
4L045DC08
4L045DC09
4L047AA21
4L047AA27
4L047AB08
4L047CC14
4L047EA22
(57)【要約】
【課題】耐熱性、耐加水分解性が高められた複合繊維の製造方法および複合繊維を提供する。
【解決手段】複合繊維の製造方法では、ＰＤＬＡから形成された複数の第１繊維と、ＰＬＬＡから形成され且つ複数の第１繊維が内側に埋設された第２繊維と、を含む原料繊維Ｆ１０を、ノズル１２２の筒軸方向における一端側から挿通してノズル１２２の他端側に突出させ、ノズル１２２の他端側に突出した原料繊維Ｆ１０を加熱溶融しつつ、ノズル１２２に電気的に結合した電極１３とノズル１２２に対向して配置されたボビン１６との間に、ボビン１６の電位に比べてノズル１２２の電位が高くなるように電圧を印加することにより、ボビン１６に複合繊維Ｆ１１を捕集させる。
【選択図】図１
【解決手段】複合繊維の製造方法では、ＰＤＬＡから形成された複数の第１繊維と、ＰＬＬＡから形成され且つ複数の第１繊維が内側に埋設された第２繊維と、を含む原料繊維Ｆ１０を、ノズル１２２の筒軸方向における一端側から挿通してノズル１２２の他端側に突出させ、ノズル１２２の他端側に突出した原料繊維Ｆ１０を加熱溶融しつつ、ノズル１２２に電気的に結合した電極１３とノズル１２２に対向して配置されたボビン１６との間に、ボビン１６の電位に比べてノズル１２２の電位が高くなるように電圧を印加することにより、ボビン１６に複合繊維Ｆ１１を捕集させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリ（Ｌ－乳酸）およびポリ（Ｄ－乳酸）のうちのいずれか一方から形成された複数の第１繊維と、他方から形成され且つ複数の前記第１繊維が内側に埋設された第２繊維と、を含む原料繊維を、導電性材料から形成された筒状のノズルの筒軸方向における一端側から挿通して前記ノズルの他端側に突出させ、前記ノズルの他端側に突出した前記原料繊維を加熱溶融しつつ、前記ノズルと前記ノズルに対向して配置されたターゲットとの間に、前記ターゲットの電位に比べて前記ノズルの電位が高くなるように電圧を印加することにより、前記ターゲットに前記原料繊維から生成される複合繊維を捕集させる、
複合繊維の製造方法。
複合繊維の製造方法。
【請求項2】
前記ターゲットに捕集させた前記複合繊維を、１１０℃以上の予め設定された熱処理時温度に加熱する熱処理を更に行う、
請求項１に記載の複合繊維の製造方法。
請求項１に記載の複合繊維の製造方法。
【請求項3】
前記熱処理時温度は、１９０℃以上である、
請求項２に記載の複合繊維の製造方法。
請求項２に記載の複合繊維の製造方法。
【請求項4】
前記原料繊維は、前記第２繊維の延在方向に沿って複数の前記第１繊維が前記第２繊維に埋設された構造を有し、
前記第１繊維は、ポリ（Ｄ－乳酸）から形成され、
前記第２繊維は、ポリ（Ｌ－乳酸）から形成されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の複合繊維の製造方法。
前記第１繊維は、ポリ（Ｄ－乳酸）から形成され、
前記第２繊維は、ポリ（Ｌ－乳酸）から形成されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の複合繊維の製造方法。
【請求項5】
前記原料繊維に含まれる前記第２繊維に対する前記第１繊維の比率は、０．９以上１．１以下である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の複合繊維の製造方法。
請求項１から３のいずれか１項に記載の複合繊維の製造方法。
【請求項6】
前記加熱溶融は、前記ノズルの他端側に突出した前記原料繊維に、炭酸ガスレーザ装置から照射される赤外波長領域のレーザ光を照射することにより行われ、
前記原料繊維における前記レーザ光の照射部分の、前記原料繊維の延在方向における照射エネルギ密度分布の半値全幅は、０．０１ｍｍ以上且つ２.００ｍｍ以下に設定されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の複合繊維の製造方法。
前記原料繊維における前記レーザ光の照射部分の、前記原料繊維の延在方向における照射エネルギ密度分布の半値全幅は、０．０１ｍｍ以上且つ２.００ｍｍ以下に設定されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の複合繊維の製造方法。
【請求項7】
前記ターゲットは、回転することにより前記複合繊維を巻き取るボビンを有し、
前記ボビンの巻き取り速度は、前記原料繊維の前記ノズルからの送り出し速度に対する比率である延伸率が１０００以上となるように設定される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の複合繊維の製造方法。
前記ボビンの巻き取り速度は、前記原料繊維の前記ノズルからの送り出し速度に対する比率である延伸率が１０００以上となるように設定される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の複合繊維の製造方法。
【請求項8】
ポリ（Ｌ－乳酸）とポリ（Ｄ－乳酸）とから形成されるステレオコンプレックス型のポリ乳酸を含み、
繊維径の平均値は、１４μｍ以下である、
複合繊維。
繊維径の平均値は、１４μｍ以下である、
複合繊維。
【請求項9】
繊維径の平均値は、４μｍ以下であり、
複屈折値は、５．０×１０-３以上である、
請求項８に記載の複合繊維。
複屈折値は、５．０×１０-３以上である、
請求項８に記載の複合繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複合繊維の製造方法および複合繊維に関する。
【背景技術】
【0002】
少なくとも２成分のポリマーを含み、繊維断面から見ていわゆる海島型または芯鞘型の形状を有する原料複合繊維を、供給側電極と捕集側電極との間の領域で加熱溶融して、エレクトロスピニングにより伸長させて得られる極細複合繊維を集積する繊維集合物の製造方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１０／０２７０６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献１に記載されているような極細の繊維は、繊維径が小さく、例えばこれを用いた熱接着不織布は、衣料用材料、自動車用部材等として好適に使用される。このため、このような極細の繊維について耐熱性、耐加水分解性の向上が求められている。また、このような極細の繊維の原材料の候補として、ポリ乳酸が挙げられる。ポリ乳酸のエナンチオマとして、ポリ（Ｌ－乳酸）（以下、「ＰＬＬＡ」と称する。）と、ポリ（Ｄ－乳酸）（以下、「ＰＤＬＡ」と称する。）と、が存在し、これらを混合することにより、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸（以下、「ＳＣ－ＰＬＡ」と称する。）を形成する。このＳＣ－ＰＬＡは、ＰＬＬＡよりも融点が高く、生分解性が低い性質を有することから、このＳＣ－ＰＬＡを含む極細繊維の実現が要請されている。
【0005】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、耐熱性、耐加水分解性が高められた複合繊維の製造方法および複合繊維を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る複合繊維の製造方法は、
ポリ（Ｌ－乳酸）およびポリ（Ｄ－乳酸）のうちのいずれか一方から形成された複数の第１繊維と、他方から形成され且つ複数の前記第１繊維が内側に埋設された第２繊維と、を含む原料繊維を、導電性材料から形成された筒状のノズルの筒軸方向における一端側から挿通して前記ノズルの他端側に突出させ、前記ノズルの他端側に突出した前記原料繊維を加熱溶融しつつ、前記ノズルと前記ノズルに対向して配置されたターゲットとの間に、前記ターゲットの電位に比べて前記ノズルの電位が高くなるように電圧を印加することにより、前記ターゲットに前記原料繊維から生成される複合繊維を捕集させる。
ポリ（Ｌ－乳酸）およびポリ（Ｄ－乳酸）のうちのいずれか一方から形成された複数の第１繊維と、他方から形成され且つ複数の前記第１繊維が内側に埋設された第２繊維と、を含む原料繊維を、導電性材料から形成された筒状のノズルの筒軸方向における一端側から挿通して前記ノズルの他端側に突出させ、前記ノズルの他端側に突出した前記原料繊維を加熱溶融しつつ、前記ノズルと前記ノズルに対向して配置されたターゲットとの間に、前記ターゲットの電位に比べて前記ノズルの電位が高くなるように電圧を印加することにより、前記ターゲットに前記原料繊維から生成される複合繊維を捕集させる。
【0007】
本発明に係る複合繊維は、
ポリ（Ｌ－乳酸）とポリ（Ｄ－乳酸）とから形成されるステレオコンプレックス型のポリ乳酸を含み、
繊維径の平均値は、１４μｍ以下である。
ポリ（Ｌ－乳酸）とポリ（Ｄ－乳酸）とから形成されるステレオコンプレックス型のポリ乳酸を含み、
繊維径の平均値は、１４μｍ以下である。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、ステレオコンプレックス型ポリ乳酸を含むことにより、ポリ（Ｌ－乳酸）から形成された繊維に比べて、耐熱性、耐加水分解性が高められた複合繊維を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施の形態に係る複合繊維の製造装置の概略図である。
【図2】本実施の形態に係る原料繊維の断面図である。
【図3】比較例に係る原料繊維の断面図である。
【図4】（Ａ－１）は比較例１に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ａ－２）は比較例２に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ａ－３）は比較例３に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ｂ－１）は比較例８に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ｂ－２）は実施例１に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ｂ－３）は実施例２に係る複合繊維のＳＥＭ画像である。
【図5】（Ａ－１）は比較例４に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ａ－２）は比較例５に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ａ－３）は比較例６に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ａ－４）は比較例７に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ｂ－１）は比較例９に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ｂ－２）は実施例３に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ｂ－３）は実施例４に係る複合繊維のＳＥＭ画像であり、（Ｂ－４）は実施例５に係る複合繊維のＳＥＭ画像である。
【図6】（Ａ－１）は比較例１に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ａ－２）は比較例２に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ａ－３）は比較例３に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ｂ－１）は比較例８に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ｂ－２）は実施例１に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ｂ－３）は実施例２に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図である。
【図7】（Ａ－１）は比較例４に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ａ－２）は比較例５に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ａ－３）は比較例６に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ａ－４）は比較例７に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ｂ－１）は比較例９に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ｂ－２）は実施例３に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ｂ－３）は実施例４に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図であり、（Ｂ－４）は実施例５に係る複合繊維の繊維径の分布を示す図である。
【図8】（Ａ）は芯鞘型の原料繊維並びに芯鞘型の原料繊維から作製された複合繊維のＤＳＣサーモグラムであり、（Ｂ）は海島型の原料繊維並びに海島型の原料繊維から作製された複合繊維のＤＳＣサーモグラムである。
【図9】（Ａ）は芯鞘型の原料繊維から作製された複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＤＳＣサーモグラムであり、（Ｂ）は海島型の原料繊維から作製された複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＤＳＣサーモグラムである。
【図10】（Ａ）は芯鞘型の原料繊維並びに比較例１乃至３に係る複合繊維の複屈折値の繊維径依存性を示す図であり、（Ｂ）は芯鞘型の原料繊維並びに比較例５乃至７に係る複合繊維の複屈折値の繊維径依存性を示す図である。
【図11】（Ａ）は海島型の原料繊維並びに比較例８および実施例１、２に係る複合繊維の複屈折値の繊維径依存性を示す図であり、（Ｂ）は海島型の原料繊維並びに実施例３乃至５に係る複合繊維の複屈折値の繊維径依存性を示す図である。
【図12】（Ａ）は芯鞘型の原料繊維から作製された複合繊維の複屈折値のノズルと戊辰の周壁部分との間に印加する電圧の依存性を示す図であり、（Ｂ）は海島型の原料繊維から作製された複合繊維の複屈折値のノズルと戊辰の周壁部分との間に印加する電圧の依存性を示す図である。
【図13】（Ａ）は芯鞘型の原料繊維から作製された複合繊維の複屈折値のボビンによる巻き取り速度依存性を示す図であり、（Ｂ）は海島型の原料繊維から作製された複合繊維の複屈折値のボビンによる巻き取り速度依存性を示す図である。
【図14】（Ａ）は芯鞘型の原料繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ）は海島型の原料繊維のＸ線回折プロファイルを示す図である。
【図15】（Ａ－１）は比較例１に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ａ－２）は比較例２に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ａ－３）は比較例３に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ－１）は比較例８に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ－２）は実施例１に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ－３）は実施例２に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図である。
【図16】（Ａ－１）は比較例５に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ａ－２）は比較例６に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ａ－３）は比較例７に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ－１）は実施例３に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ－２）は実施例４に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ－３）は実施例５に係る複合繊維のＸ線回折プロファイルを示す図である。
【図17】（Ａ）は比較例１に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ）は比較例２に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｃ）は比較例３に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図である。
【図18】（Ａ）は比較例５に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ）は比較例６に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｃ）は比較例７に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図である。
【図19】（Ａ）は比較例８に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ）は実施例１に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｃ）は実施例２に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図である。
【図20】（Ａ）は実施例３に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ）は実施例４に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｃ）は実施例５に係る複合繊維の１２０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図である。
【図21】（Ａ）は比較例７に係る複合繊維の１９０℃での熱処理後におけるＳＥＭ画像であり、（Ｂ）は実施例５に係る複合繊維の１９０℃での熱処理後におけるＳＥＭ画像であり、（Ｃ）は実施例５に係る複合繊維の２００℃での熱処理後におけるＳＥＭ画像である。
【図22】実施例３乃至５に係る複合繊維の熱処理後におけるＤＳＣサーモグラムである。
【図23】（Ａ）は実施例３に係る複合繊維の１９０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ）は実施例４に係る複合繊維の１９０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図である。
【図24】（Ａ）は実施例５に係る複合繊維の１９０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ）は実施例５に係る複合繊維の２００℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図である。
【図25】（Ａ）は実施例３に係る複合繊維の１１０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図であり、（Ｂ）は実施例４に係る複合繊維の１１０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図である。
【図26】実施例５に係る複合繊維の１１０℃での熱処理後におけるＸ線回折プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態に係る複合繊維の製造方法および複合繊維について図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係る複合繊維の製造方法では、例えば図１に示すような複合繊維製造装置１を使用することができる。この複合繊維製造装置１では、原料繊維Ｆ１０が、レーザ光ＬＡ１が照射されて溶融した状態で、ノズル１２２とボビン１６との間に生じる電場によりボビン１６側に向かって伸長され、それにより形成される複合繊維Ｆ１１がボビン１６に巻き取られる。複合繊維製造装置１は、原料繊維Ｆ１０が巻回されたリール１７と、ノズルユニット１２と、ノズルユニット１２に固定された電極１３と、リール１７から導出された原料繊維Ｆ１０をノズルユニット１２側へ搬送するフィーダ１１と、生成された複合繊維Ｆ１１を巻き取るボビン１６と、を備える。また、複合繊維製造装置１は、レーザ光ＬＡ１を放射するレーザ源１４と、レーザ源１４から放射されるレーザ光ＬＡ１を、原料繊維Ｆ１０を加熱溶融する場所に向かう方向へ反射するミラー１５１と、レーザ光ＬＡ１のビームプロファイルを整形するためのアパーチャ１５２と、を備える。更に、複合繊維製造装置１は、ノズルユニット１２に固定された電極１３とボビン１６との間に電圧を印加する電圧印加部１８を備える。
【0011】
原料繊維Ｆ１０は、図２に示すように、ＰＤＬＡから形成された複数の第１繊維Ｆ１０１と、ＰＬＬＡから形成され且つ複数の第１繊維Ｆ１０１が内側に埋設された第２繊維Ｆ１０２と、を含むいわゆる海島型の複合繊維である。ここで、複数の第１繊維Ｆ１０１が原料繊維Ｆ１０におけるいわゆる島成分に対応し、第２繊維Ｆ１０２が、原料繊維Ｆ１０におけるいわゆる海成分に対応する。より詳細には、原料繊維Ｆ１０は、第２繊維Ｆ１０２の延在方向に沿って複数の第１繊維Ｆ１０１が第２繊維Ｆ１０２に埋設された構造を有する。この原料繊維Ｆ１０は、例えば溶融紡糸法により作製される。
【0012】
ノズルユニット１２は、板状であり厚さ方向に貫通する貫通孔１２１ａを有する本体部１２１と、長尺の筒状であり本体部１２１の厚さ方向における一面側における貫通孔１２１ａの外周部に連続し本体部１２１の一面側へ延在するノズル１２２と、を有する。ここで、貫通孔１２１ａおよびノズル１２２の内径は、原料繊維Ｆ１０の外径よりも大きくなるように設定されている。このノズルユニット１２は、金属のような導電性材料から形成されている。電極１３は、板状であり厚さ方向に貫通する貫通孔１３ａを有し、ノズル１２２が貫通孔１３ａに挿通された状態でノズルユニット１２に固定されている。ここで、電極１３は、ノズルユニット１２の本体部１２１の一面側に面接触しており、ノズルユニット１２に電気的に接続された状態となっている。そして、リール１７から導出された原料繊維Ｆ１０は、ノズル１２２の筒軸方向におけるリール１７側の一端側から挿通してノズル１２２の他端側に突出させた状態で維持される。
【0013】
フィーダ１１は、２つのローラ１１１ａと２つのローラ１１１ａ間に懸架された摩擦ベルト１１１ｂとを有するサブユニット１１１と、２つのローラ１１２ａと２つのローラ１１２ａ間に懸架された摩擦ベルト１１２ｂとを有するサブユニット１１２を有する。また、サブユニット１１１、１１２は、それぞれ、ローラ１１１ａ、１１２ａを回転駆動するローラ駆動部（図示せず）を有する。２つのサブユニット１１１、１１２は、それぞれの摩擦ベルト１１１ｂ、１１２ｂで原料繊維Ｆ１０が挟持されるように配置されている。そして、ローラ駆動部は、サブユニット１１１、１１２のローラ１１１ａ、１１２ａを同期して回転させることにより、リール１７から導出された原料繊維Ｆ１０を矢印ＡＲ１に示すようにノズルユニット１２側へ搬送する。ここで、フィーダ１１による原料繊維Ｆ１０の搬送速度は、例えば４０ｍｍ／ｍｉｎに設定される。また、原料繊維Ｆ１０のノズル１２２からの送り出し速度は、フィーダ１１による搬送速度と等しく、搬送速度が４０ｍｍ／ｍｉｎの場合、送り出し速度も４０ｍｍ／ｍｉｎとなる。
【0014】
レーザ源１４は、例えば炭酸ガスレーザ装置であり、赤外光の波長帯域のレーザ光ＬＡ１を放射する。ミラー１５１の配置および姿勢並びにアパーチャ１５２の配置は、レーザ源１４から放射されたレーザ光ＬＡ１が、ノズル１２２の他端側に突出した原料繊維Ｆ１０に照射されるように設定されている。これにより、ノズル１２２の他端側に突出した原料繊維Ｆ１０が、レーザ光ＬＡ１により加熱溶融される。アパーチャ１５２はスリット、集光レンズ等で構成され、レーザ光ＬＡ１の照射幅、即ち、原料繊維Ｆ１０におけるレーザ光ＬＡ１の照射部分の原料繊維Ｆ１０の延在方向における照射エネルギ密度分布の半値全幅を制御することができる。そのレーザ照射幅は、０．０１ｍｍ以上且つ２．００ｍｍ以下であることが好ましい。
【0015】
ボビン１６は、円筒状であり、少なくとも複合繊維Ｆ１１を巻き取る周壁部分が金属のような導電性材料から形成されており、ノズル１２２に対向して配置されたターゲットである。ボビン１６は、ボビン１６の回転中心Ｃ１６を通り、ボビン１６の筒軸方向に沿って延在するシャフト（図示せず）により軸支されており、シャフトは、シャフトを中心軸周りに回転駆動させるボビン駆動部（図示せず）に連結されている。ボビン駆動部は、シャフトおよびシャフトに軸支されたボビン１６を纏めて回転させることにより、複合繊維Ｆ１１を予め設定された速度で巻き取る。ここで、ボビン１６の巻き取り速度は、原料繊維Ｆ１０のノズル１２２からの送り出し速度に対する比率である延伸率が１０００以上となるように設定される。例えば原料繊維Ｆ１０のノズル１２２からの送り出し速度が４０ｍｍ／ｍｉｎに設定されている場合、巻き取り速度は、４０ｍ／ｍｉｎ以上に設定される。
【0016】
電圧印加部１８は、電極１３および電極１３と電気的に接続されたノズル１２２とボビン１６の周壁部分との間に、ボビン１６の周壁部分の電位に比べてノズル１２２の電位が高くなるように電圧を印加する。ここで、ボビン１６の周壁部分は、接地電位で維持されている。
【0017】
本実施の形態に係る複合繊維の製造方法では、前述の原料繊維Ｆ１０を、ノズル１２２の筒軸方向における一端側から挿通してノズル１２２の他端側に突出させ、ノズル１２２の他端側に突出した原料繊維Ｆ１０にレーザ光ＬＡ１を照射することにより原料繊維Ｆ１０を加熱溶融する。そして、原料繊維Ｆ１０を加熱溶融しつつ、ノズル１２２とボビン１６の周壁部分との間に、ボビン１６の周壁部分の電位に比べてノズル１２２の電位が高くなるように電圧を印加することにより、ボビン１６に原料繊維Ｆ１０から生成される複合繊維Ｆ１１を捕集させる。
【0018】
また、本実施の形態に係る複合繊維の製造方法では、更に、ボビン１６に捕集させた複合繊維を、１２０℃以上の予め設定された熱処理時温度に加熱する熱処理を行う。なお、熱処理では、複合繊維Ｆ１１を１９０℃以上の温度に加熱することが好ましい。
【0019】
本実施の形態に係る複合繊維Ｆ１１は、ポリ（Ｌ－乳酸）とポリ（Ｄ－乳酸）とから形成されるステレオコンプレックス型のポリ乳酸を含む。そして、複合繊維の繊維径の平均値は、１４μｍ以下である。更に、後述する複合繊維の示差走査熱量測定により得られるＤＳＣ（Differential Scanning Calorimetry）サーモグラムから求められる複合繊維に含まれるステレオコンプレックス型ポリ乳酸の結晶化度は、２８％以上である。また、複合繊維Ｆ１１の繊維径の平均値が４．０μｍ以下である場合、その複屈折値は、５．０×１０－３以上である。
【0020】
以上説明したように、本実施の形態に係る複合繊維の製造方法によれば、ステレオコンプレックス型ポリ乳酸を含むことにより、ＰＬＬＡから形成された繊維に比べて、耐熱性、耐加水分解性が高められた複合繊維Ｆ１１を作製することができる。
【0021】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば複合繊維の製造方法が、円筒状の第１サブノズルと、円筒状であり第１サブノズルに比べて開口径の小さく第１サブノズルの内側に配置された複数の第２サブノズルと、を有する二重構造ノズルを用いて、第１サブノズルから溶融したＰＬＬＡを押出すとともに、第２サブノズルから溶融したＰＤＬＡを押出ながら、ノズルの周囲からノズルから押し出された複合繊維に高温の気体を当てて引き延ばしながらボビン１６で巻き取る方法、即ち、メルトブローン法とエレクトロスピニング法とを組み合わせた方法であってもよい。或いは、複合繊維の製造方法が、前述の二重構造ノズルを用いて、第１サブノズルから溶融したＰＬＬＡを押出すとともに、第２サブノズルから溶融したＰＤＬＡを押出ながらボビン１６で巻き取る方法、即ち、溶融押出法とエレクトロスピニング法とを組み合わせた方法であってもよい。
【0022】
実施の形態並びに前述の変形例では、一本の複合繊維（いわゆるモノフィラメント）を製造する例について説明したが、モノフィラメントを製造する例に限定されるものではない。例えば実施の形態において、ノズルユニット１２が、複数のノズル１２２を有し、各ノズル１２２から原料繊維Ｆ１０が送り出される構成であってもよい。そして、複数のノズル１２２それぞれから送り出された原料繊維Ｆ１０から生成される複合繊維Ｆ１１をボビン１６で纏めて巻き取ることにより、複数本の複合繊維からなるいわゆるマルチフィラメントを製造するものであってもよい。或いは、前述の二重構造ノズルを複数用いて、複数の二重構造ノズルそれぞれから溶融したＰＬＬＡおよび溶融したＰＤＬＡを押し出しながら、押し出されたＰＬＬＡ、ＰＤＬＡそれぞれから生成された複合繊維をボビン１６で纏めて巻き取ることにより、複数本の複合繊維からなるいわゆるマルチフィラメントを製造するものであってもよい。
【実施例0023】
本発明に係る複合繊維の製造方法並びに複合繊維について、実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。
【0024】
比較例１乃至７に係る複合繊維の製造方法では、図３に示すような、ＰＤＬＡから形成された繊維Ｆ２０１を、ＰＬＬＡから形成された繊維Ｆ２０２で囲繞してなるいわゆる芯鞘型の原料繊維Ｆ２０を採用した。ここで、繊維Ｆ２０１が、原料繊維Ｆ２０におけるいわゆる芯成分に対応し、繊維Ｆ２０２が、原料繊維Ｆ２０におけるいわゆる鞘成分に対応する。比較例８並びに実施例１乃至６に係る複合繊維の製造方法では、実施の形態で説明したいわゆる海島型の原料繊維Ｆ１０を採用した。ここで、比較例８、９並びに実施例１乃至５に係る原料繊維Ｆ１０としては、いずれも、第２繊維Ｆ１０２中に、第１繊維Ｆ１０１が１５１９本埋設されたものを採用した。また、比較例１乃至７に係る原料繊維Ｆ２０、および、比較例８、９並びに実施例１乃至５に係る原料繊維Ｆ１０は、それぞれ、芯鞘型、海島型の構造に対応する口金を用いた溶融紡糸法により作製された。この溶融紡糸法には、分子量が１２００００ｇ／ｍｏｌであるＰＤＬＡを含み純度が９５％以上のＰＤＬＡペレットと、分子量が１３００００ｇ／ｍｏｌであるＰＬＬＡを含み純度が９５％以上であるＰＬＬＡペレットと、を、それぞれ、６０℃の温度環境下に２４時間放置することにより乾燥させた後、１２０℃の温度環境下に２４時間放置することにより結晶化させたものを使用した。
【0025】
比較例１乃至９並びに実施例１乃至５に係る複合繊維の製造方法では、いずれも、実施の形態で説明した複合繊維製造装置１を使用した。これらの複合繊維の製造方法では、いずれもノズル１２２の先端部からレーザ光ＬＡ１により加熱溶融される場所までの距離（図１の距離Ｌ１）を０．８ｍｍに設定した。また、ノズル１２２の先端部からボビン１６の回転中心（図１のＣ１６）までの距離（図１の距離Ｌ２）を５ｃｍに設定した。フィーダ１１による原料繊維Ｆ１０の搬送速度は、４０ｍｍ／ｍｉｎに設定した。比較例１乃至９並びに実施例１乃至５におけるボビン１６による巻き取り速度、原料繊維Ｆ１０、Ｆ２０に照射するレーザ光ＬＡ１のパワー、ノズル１２２とボビン１６との間に印加する電圧は、下記表１に示す通りである。
【0026】
【表1】
【0027】
次に、比較例１乃至９並びに実施例１乃至５に係る複合繊維の製造方法により作製された複合繊維のモフォロジの観察並びに繊維径の分布の解析を行った結果について説明する。ここで、複合繊維のモフォロジは、走査型電子顕微鏡(ＴＭ３０００、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、加速電圧１５ｋＶに設定したＳＥＭ（scanning electron microscopy）画像を撮像することにより行った。また、繊維径の分布の解析は、撮像したＳＥＭ画像について画像処理ソフトウェア（Image J version 1.8.0：米国国立衛生研究所製）を用いた画像処理により行った。ボビン１６を回転させて複合繊維を巻き取る比較例１乃至３、比較例５乃至７、比較例９並びに実施例１乃至５に係る製造方法により作製された複合繊維は、それぞれ、図４（Ａ－１）乃至（Ｂー３）並びに図５（Ａ－２）乃至（Ａ－４）および図５（Ｂ－２）乃至（Ｂ－４）に示すＳＥＭ画像のように、表面が比較的滑らかであり且つ互いに離間した状態で略一方向に配向している様子が観察された。一方、ボビン１６を回転させずに複合繊維を捕集する比較例４、８に係る製造方法により作製された複合繊維は、それぞれ、図５（Ａ－１）および（Ｂ－１）に示すように、ランダムに配向しており数箇所で互いに融着している様子が観察された。このことから、ボビン１６を回転させる複合繊維を巻き取ることにより、ノズル１２２とボビン１６との間に発生させる電界による原料繊維の伸長効果に加えて、ボビン１６で巻き取る力による原料繊維の伸長効果が生じることが判った。
【0028】
また、比較例１乃至９並びに実施例１乃至５に係る複合繊維の製造方法により作製された複合繊維の繊維径は、それぞれ、図６（Ａ－１）乃至（Ｂ－３）並びに図７（Ａ－１）乃至（Ｂ－４）に示すような分布を示した。比較例１乃至９並びに実施例１乃至５に係る複合繊維の製造方法により作製された複合繊維の繊維径の平均値および変動係数については、下記表２に示す結果が得られた。
【0029】
【表2】
【0030】
表２に示す比較例１乃至３並びに比較例８、実施例１および実施例２の平均繊維径から、ノズル１２２とボビン１６の周壁部分との間に印加する印加電圧を変化させても平均繊維径が大きく変化しないことが判った。一方、比較例４乃至７、比較例９および実施例３乃至５の平均繊維径から、複合繊維をボビン１６により巻き取る場合、ボビン１６を回転させずに複合繊維をウェブ状で捕集する場合に比べて、複合繊維の平均繊維径が小さくなることが判った。またボビン１６による複合繊維の巻き取り速度が大きいほど複合繊維の平均繊維径が小さくなることが判った。これらのことから、ボビン１６による複合繊維の巻き取り速度が、複合繊維の繊維径を決定する要因として支配的であることが判る。
【0031】
次に、比較例１乃至３、比較例５乃至８並びに実施例１乃至５に係る複合繊維の製造方法により作製された複合繊維の示差走査熱量測定を行った結果について説明する。示差走査熱量測定には、示差走査熱量計（ＤＳＣ６０Ａ－Ｐｌｕｓ：島津製作所製）を使用した。この測定では、まず、芯鞘型の原料繊維、海島型の原料繊維それぞれを１０ｍｇ、比較例１乃至３、比較例４乃至８並びに実施例１乃至５に係る複合繊維それぞれを１ｍｇ秤量した。そして、窒素雰囲気下において、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から２５０℃まで昇温させながらＤＳＣサーモグラムを測定した。また、比較例１乃至３、比較例４乃至８並びに実施例１乃至５に係る複合繊維に対して熱処理を行った後の複合繊維について示差走査熱量測定を行った結果についても説明する。
【0032】
図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、芯鞘型の原料繊維、海島型の原料繊維、比較例１乃至３、比較例５乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維それぞれについて、ガラス転移温度である６０℃で僅かな変化が観測された。また、芯鞘型の原料繊維、海島型の原料繊維、比較例１乃至３、比較例５乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維それぞれについて、７５℃乃至１０１℃の範囲で結晶化に伴う発熱ピークが観測された。このことから、芯鞘型の原料繊維、海島型の原料繊維、比較例１乃至３、比較例５乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維それぞれにおいて、結晶化プロセスが不完全であることが判る。また、比較例１乃至３、比較例５乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維それぞれの結晶化に伴うピークは、芯鞘型の原料繊維、海島型の原料繊維における結晶化に伴うピークに比べて低温側に現れている。また、比較例１乃至３、８および実施例１および２に係る複合繊維に対応する結晶化に伴うピークは、ノズル１２２とボビン１６の周壁部分との間に印加する電圧が高いほど低温側に現れることが判る。更に、比較例５乃至７および実施例３乃至５に係る複合繊維に対応する結晶化に伴うピークは、ボビン１６による巻き取り速度が大きい、即ち、複合繊維の巻き取り速度の原料繊維のノズル１２２からの送り出し速度に対する比率である延伸率が高いほど低温側に現れることが判る。これは、延伸率が高いほど、原料繊維の伸長に起因し分子配向が増大することに対応すると考えられる。
【0033】
また、芯鞘型の原料繊維、海島型の原料繊維、比較例１乃至３、比較例５乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維それぞれについて、１７３℃付近に結晶の融解に伴う吸熱ピークが観測された。また、海島型の原料繊維、比較例１乃至３、比較例５乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維それぞれについては、２２２℃付近にも結晶の融解に伴う吸熱ピークが観測された。ここで、１７３℃付近の吸熱ピークは、ポリ乳酸のα晶の融解に対応するものであり、２２２℃付近の吸熱ピークは、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の融解に対応するものである。更に、芯鞘型の原料繊維、海島型の原料繊維、比較例１乃至３、比較例５乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維それぞれについて、１７３℃付近の吸熱ピークの低温側に隣接して弱い発熱ピークが観測された。これは、ポリ乳酸のα’晶からα晶への転移に起因したものと考えられる。
【0034】
また、比較例１乃至３、比較例５乃至７に係る芯鞘型の原料繊維から作製された複合繊維では、いずれも、ポリ乳酸のα晶の融解に対応する吸熱ピークが、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の融解に対応する吸熱ピークに比べて高く観測された。これに対して、比較例８および実施例１乃至５に係る海島型の原料繊維から作製された複合繊維では、いずれも、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の融解に対応する吸熱ピークが、ポリ乳酸のα晶の融解に対応する吸熱ピークに比べて高く観測された。特に、実施例３乃至５に係る複合繊維では、実施例１および２に係る複合繊維に比べて、吸熱ピークの高さの差異がより顕著に現れた。これらの結果から、海島型の原料繊維は、芯鞘型の原料繊維に比べてＰＬＬＡから形成された繊維とＰＬＤＡから形成された繊維との接触面積が大きくこれらの繊維間でのＰＬＬＡとＰＤＬＡとの相互作用によるステレオコンプレックス型ポリ乳酸の形成が促進されることが判った。
【0035】
図８（Ａ）および（Ｂ）に示すＤＳＣサーモグラムから、芯鞘型の原料繊維、海島型の原料繊維、比較例１乃至３、５乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維それぞれのガラス転移に伴う熱流量変化点、結晶化に伴う発熱ピーク、融解に伴う吸熱ピーク、結晶化度について下記表３に示す結果が得られた。表３において、Ｔｇは、ガラス転移に伴う熱流量変化点、ＴＣは、結晶化に伴う発熱ピークの頂点に相当する温度、Ｔｍ１は、ポリ乳酸のα晶の融解に伴う吸熱ピークの頂点に相当する温度、Ｔｍ２は、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の融解に伴う吸熱ピークの頂点に相当する温度である。ＸＣは、結晶化度であり、下記式（１）乃至式（４）で表される関係式を用いて算出した。
【0036】
【数1】
【0037】
【数2】
【0038】
【数3】
【0039】
【数4】
【0040】
ここで、ΔＨｍ１は、ＤＳＣサーモグラムの１７３℃付近に現れる吸熱ピークの面積から算出されるポリ乳酸のα晶の融解エンタルピを示し、ΔＨｍ２は、ＤＳＣサーモグラムの２２２℃付近に現れる吸熱ピークの面積から算出されるステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の融解エンタルピを示す。また、ΔＨｍ１０は、ポリ乳酸のα晶の融解エンタルピの理論値を示し、ΔＨｍ２は、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の融解エンタルピの理論値を示し、ΔＨｍ
０（ｂｌｅｎｄ）は、α晶のポリ乳酸の結晶とステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶とをＸＨ：ＸＳの比率で含む完全な結晶の融解エンタルピの理論値を示す。ΔＨＣは、ＤＳＣサーモグラムの発熱ピークから算出されるエンタルピである。
【0041】
また、Ｘ（ＳＣ）Ｃは、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶化度であり、下記式（５）で表される関係式を用いて算出した。
【0042】
【数5】
【0043】
【表3】
【0044】
表３に示すように、原料繊維並びに比較例１乃至３、５乃至７に係る複合繊維では、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶化度が１４％未満であった。これに対して、比較例８および実施例１乃至５に係る複合繊維では、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶化度が２５％以上であった。このことから、海島型の原料繊維から作製された複合繊維は、芯鞘型の原料繊維から形成された複合繊維に比べて、それに含まれるステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶化度を２倍近くまで増加させることができるので、その分、耐熱性、耐加水分解性を大幅に高めることができることが判った。
【0045】
また、比較例１乃至３、比較例４乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維に対して前述の熱処理を行った後の複合繊維では、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、６０℃近傍のガラス転移に伴う変化、並びに、７５℃乃至１０１℃の範囲に現れる結晶化に伴う発熱ピークは、観測されなかった。これは、前述の熱処理により複合繊維に含まれるポリ乳酸の結晶化が進んだことを反映していると考えられる。また、比較例１乃至３、比較例５乃至７に係る熱処理後の複合繊維では、図９（Ａ）に示すように、いずれも、ポリ乳酸のα晶の融解に対応する吸熱ピークが、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の融解に対応する吸熱ピークに比べて高く観測された。これに対して、比較例８および実施例１乃至５に係る熱処理後の複合繊維では、図９（Ｂ）に示すように、いずれも、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の融解に対応する吸熱ピークが、ポリ乳酸のα晶の融解に対応する吸熱ピークに比べて高く観測された。また、特に、実施例３乃至５に係る複合繊維では、実施例１および２に係る複合繊維に比べて、吸熱ピークの高さの差異がより顕著に現れた。このように、ポリ乳酸のα晶の融解に対応する吸熱ピークと、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の融解に対応する吸熱ピークと、の大小関係の傾向は、熱処理前後で同じであった。
【0046】
また、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すＤＳＣサーモグラムから、比較例１乃至３、５乃至８および実施例１乃至５に係る熱処理後の複合繊維それぞれの融解に伴う吸熱ピーク、結晶化度について下記表４に示す結果が得られた。ここで、熱処理は、複合繊維を１２０℃に加熱した状態で１時間維持することにより行った。表４における、Ｔｍ１、Ｔｍ２、ＸＣ、ＸＣ（ＳＣ）は、いずれも表３の場合と同じ意味を示す。
【0047】
【表4】
【0048】
表４に示すように、比較例１乃至３、５乃至７に係る複合繊維では、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶化度が５％乃至１５％の範囲内であった。これに対して、実施例１乃至５に係る複合繊維では、ステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶化度が２５％以上であった。即ち、熱処理の前後において、各種の複合繊維に含まれるステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶化度は大きくは変化しないことが判った。このことから、複合繊維に含まれるポリ乳酸の結晶化度に対して、原料繊維の構造による影響が大きいことが判った。
【0049】
次に、比較例１乃至３、比較例４乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維の製造方法により作製された複合繊維の光学的特性について評価した結果について説明する。光学的特性の評価には、システム偏光顕微鏡（ＢＸ５３－Ｐ：オリンパス社製）を使用した。このシステム偏光顕微鏡では、光軸上に２枚の直線偏光板をクロスニコル配置し、それらの間にベレックコンペンセータを介挿した状態で対象物を観測できる。そして、このシステム偏光顕微鏡を使用して得られる顕微鏡画像に基づいて、複合繊維を透過する正常光と異常光との光学位相差を算出し、算出した光学位相差から複屈折値を算出した。複屈折値は、下記式（６）の関係式を用いて算出した。
【0050】
【数6】
【0051】
ここで、Δｎは、複屈折値であり、Ｒは、システム偏光顕微鏡を使用して得られる顕微鏡画像に基づいて算出された複合繊維を透過する正常光と異常光との光学位相差を示し、ｄは、複合繊維の繊維径を示す。
【0052】
原料繊維は、芯鞘型および海島型のいずれも、図１０（Ａ）および（Ｂ）並びに図１１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、１．９×１０－４程度の比較的低い複屈折値が得られた。そして、比較例１乃至３、比較例４乃至８および実施例１乃至５に係る複合繊維は、いずれも、原料繊維に比べて高い複屈折値が得られた。特に、実施例３乃至５に係る複合繊維の複屈折値は、５．０×１０－３以上となった。また、芯鞘型の原料繊維から作製された複合繊維並びに海島型の原料繊維から作製された複合繊維の両方において、繊維径が小さくなるほど複屈折値が増加する傾向が観測された。特に、比較例５乃至７並びに実施例３乃至５に係る複合繊維の測定結果から、前述の延伸率が１０００以上になると、繊維径が小さくなるほど、測定される複屈性値のバラツキが大きくなる傾向が顕著になることが判った。
【0053】
また、図１２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、芯鞘型の原料繊維から作製された複合繊維並びに海島型の原料繊維から作製された複合繊維の両方において、ノズル１２２とボビン１６の周壁部分との間に印加する電圧が２０ｋＶになると、複屈折値が増加する傾向が観測された。このことから、ノズル１２２とボビン１６の周壁部分との間に印加する電圧を２０ｋＶまで増加させることにより、複合繊維に含まれるポリ乳酸の分子配向率が増加することが判る。更に、図１３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、芯鞘型の原料繊維から作製された複合繊維並びに海島型の原料繊維から作製された複合繊維の両方において、ボビン１６の巻き取り速度の増加、即ち、延伸率の増加に伴い複屈折値が上昇する傾向が観測された。このことから、ＤＳＣサーモグラムにおける延伸率の増加に伴うポリ乳酸の結晶化に対応する発熱ピークの頂点に対応する温度の減少は、延伸率の増加に伴う分子配向率の増加に起因したものと考えられる。
【0054】
次に、比較例１乃至３、比較例４乃至８並びに実施例１乃至５に係る複合繊維の製造方法により作製された複合繊維に含まれるポリ乳酸結晶の結晶構造について評価した結果について説明する。結晶構造の評価は、ＣｕＫα線（波長：０．１５４９５６ｎｍ）を使用するＸ線回折測定装置（Ｍｉｎｉｆｌｅｘ６００：リガク社製）を使用して、印加電圧４０ｋＶ、印加電流１５ｍＡの条件で測定を行った。また、Ｘ線の照射方向は、複合繊維の繊維軸方向（０度）と、繊維軸と直交する方向（９０度）と、の２種類に設定した。また、検出器の走査は、ブラッグ角（２θ）で１０度から３０度の範囲内で、走査速度０．２度／ｍｉｎ、走査ステップ０．０１度の条件で行った。
【0055】
図１４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、芯鞘型の原料繊維および海島型の原料繊維のいずれについても、Ｘ線照射方向が０度の場合のプロファイルと９０度の場合のプロファイルとが略一致した。即ち、非晶質構造に特有のハローパターンを反映したプロファイルが観測された。このことと、前述の原料繊維が比較的低い複屈性値を示したことから、原料繊維の分子配向性が低いことが判った。一方、図１５（Ａ－１）乃至（Ｂ－３）並びに図１６（Ａ－１）乃至（Ｂ－３）に示すように、Ｘ線照射方向が０度の場合のプロファイルと９０度の場合のプロファイルとに比較的大きな差異が生じた。このことから、複合繊維に含まれるポリ乳酸の分子に配向性があることが判った。これらの結果から、複合繊維に含まれるポリ乳酸の結晶は、原料繊維を溶融紡糸法により作製する過程ではなく、前述の複合繊維製造装置１を用いて原料繊維から複合繊維を作製する過程で生成されることが判る。
【0056】
また、図１７（Ａ）乃至（Ｃ）並びに図１８（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、比較例１乃至３、比較例５乃至７に係る複合繊維に対して１２０℃に加熱した状態で１時間維持することにより熱処理を行うことにより得られた複合繊維については、ポリ乳酸のα晶に対応するピーク（１９．１度、２２．４度、２４．８度、２９．０度に現れたピーク）が観測された。なお、図１７（Ａ）乃至（Ｃ）並びに図１８（Ａ）乃至（Ｃ）において、右側のプロファイルは左側のプロファイルについて縦軸のダイナミックレンジを縮小したものに相当する。一方、図１９（Ａ）乃至（Ｃ）並びに図２０（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、比較例８並びに実施例１乃至５に係る複合繊維に対して前述の熱処理を行うことにより得られた複合繊維については、前述のポリ乳酸のα晶に起因するピークに加えて、ステレオコンプレックス側のポリ乳酸の結晶に対応するピーク（１２．０度に現れたピーク、図１９（Ａ）乃至（Ｃ）並びに図２０（Ａ）乃至（Ｃ）における破線で囲んだ部分）が観測された。なお、図１９（Ａ）乃至（Ｃ）において、右側のプロファイルは左側のプロファイルについて縦軸のダイナミックレンジを縮小したものに相当する。特に、実施例３乃至５に係る複合繊維では、ステレオコンプレックス側のポリ乳酸の結晶に対応する明確なピーク（１２．０度、２０．８度、２４．０度のピーク）が観測された。これらの結果から、熱処理によりステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の生成が促進されることが判る。
【0057】
次に、比較例７および実施例５に係る複合繊維に対して１９０℃以上に加熱した状態で１時間維持することにより熱処理を行った後の複合繊維のモフォロジの観察を行った結果について説明する。モフォロジの観察は、前述と同様にＳＥＭ画像を撮像することにより行った。比較例７に係る複合繊維に対して１９０℃に加熱した状態で１時間維持する熱処理を行った後の複合繊維については、図２１（Ａ）に示すように、複合繊維同士が融着している様子が観察された。一方、実施例５に係る複合繊維に対して１９０℃に加熱した状態で１時間維持する熱処理を行った後の複合繊維については、図２１（Ｂ）に示すように、複合繊維同士が離間した状態が維持されている様子が観察され、複合繊維同士の融着は確認されなかった。また、実施例５に係る複合繊維に対して２００℃に加熱した状態で１時間維持する熱処理を行った後の複合繊維についても、図２１（Ｃ）に示すように、複合繊維同士が離間した状態が維持されている様子が観察され、複合繊維同士の融着は確認されなかった。このことから、複合繊維に対して１９０℃以上の温度で熱処理を行う場合、複合繊維同士の融着を回避する観点から、海島型の原料繊維から形成された複合繊維を採用することが好ましいことが判った。
【0058】
次に、実施例３乃至５に係る複合繊維に対して１９０℃以上に加熱した状態で１時間維持することにより熱処理を行った後の複合繊維について示差走査熱量測定を行った結果についても説明する。示差走査熱量測定の方法および条件は、前述と同様である。また、実施例３乃至５に係る複合繊維に対して１９０℃に加熱した状態で１時間維持する熱処理を行った後の複合繊維、および、実施例５に係る複合繊維に対して２００℃に加熱した状態で１時間維持する熱処理を行った後の複合繊維では、図２２に示すように、いずれも、６０℃近傍のガラス転移に伴う変化、並びに、７５℃乃至１０１℃の範囲に現れる結晶化に伴う発熱ピークは、観測されなかった。そして、熱処理後の実施例３乃至５に係る複合繊維のいずれにおいてもステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の融解に対応する吸熱ピークが観測され、ポリ乳酸のα晶の融解に対応する吸熱ピークを明確に観測することができなかった。
【0059】
また、図２２に示すＤＳＣサーモグラムから、実施例３乃至５に係る前述の熱処理後の複合繊維それぞれの融解に伴う吸熱ピーク、結晶化度について下記表５に示す結果が得られた。表５における、Ｔｍ１、Ｔｍ２、ＸＣ、ＸＣ（ＳＣ）は、いずれも表４の場合と同じ意味を示す。
【0060】
【表5】
【0061】
表５に示すように、実施例３乃至５に係る複合繊維のステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶化度は、いずれも、表４に示す熱処理時の温度が１２０℃の場合のステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶化度に比べて大きくなった。また、実施例５に係る複合繊維では、熱処理時の温度を１９０℃から２００℃に上昇させることによりステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶化度が１％程度大きくなることが判った。
【0062】
次に、実施例３乃至５に係る複合繊維に対して１９０℃以上に加熱した状態で１時間維持することにより熱処理を行った後の複合繊維に含まれるポリ乳酸結晶の結晶構造について評価した結果について説明する。結晶構造の評価方法は、前述のようにＸ線回折測定により得られるＸ線回折プロファイルに基づいて行った。Ｘ線回折測定の測定条件は、前述と同様である。
【0063】
図２３（Ａ）および（Ｂ）、図２４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、前述の熱処理後の実施例３乃至５に係る複合繊維の全てについて、Ｘ線照射方向が０度の場合のプロファイルと９０度の場合のプロファイルとに比較的大きな差異が生じた。そして、前述の熱処理後の実施例３乃至５に係る複合繊維の全てについて、Ｘ線照射方向が０度の場合のプロファイルに、ステレオコンプレックス側のポリ乳酸の結晶に対応するピーク（２２．５度のピーク）が観測され、Ｘ線照射方向が９０度の場合のプロファイルに、ステレオコンプレックス側のポリ乳酸の結晶に対応する明確なピーク（１２．０度、２０．８度、２４．０度のピーク）が観測された。特に、Ｘ線照射方向が０度の場合のプロファイルには、図１９（Ａ）乃至（Ｃ）並びに図２０（Ａ）乃至（Ｃ）に示す熱処理時の温度が１２０℃の場合のプロファイルと比べて、ステレオコンプレックス側のポリ乳酸の結晶に対応するピーク（２２．５度のピーク）がより顕著に表れた。また、図２４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、熱処理時の温度が１９０℃から２００℃に上昇すると、それに伴い、Ｘ線照射方向が０度の場合のプロファイルに、ステレオコンプレックス側のポリ乳酸の結晶に対応するピークの面積が大きくなることが判った。これらの結果から、熱処理時における温度を上昇させることによりステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶の生成がより促進されることが判る。
【0064】
次に、実施例３乃至５に係る複合繊維に対して１１０℃に加熱した状態で１時間維持することにより熱処理を行った後の複合繊維に含まれるポリ乳酸結晶の結晶構造について評価した結果について説明する。結晶構造の評価方法は、前述のようにＸ線回折測定により得られるＸ線回折プロファイルに基づいて行った。Ｘ線回折測定の測定条件は、前述と同様である。
【0065】
図２５（Ａ）および（Ｂ）、図２６に示すように、前述の熱処理後の実施例３乃至５に係る複合繊維の全てについて、Ｘ線照射方向が０度の場合のプロファイルと９０度の場合のプロファイルとに比較的大きな差異が生じた。そして、前述の熱処理後の実施例３乃至５に係る複合繊維の全てについて、Ｘ線照射方向が０度の場合のプロファイルに、ステレオコンプレックス側のポリ乳酸の結晶に対応するピーク（２１．８乃至２２．５度のピーク）が観測され、Ｘ線照射方向が９０度の場合のプロファイルに、ステレオコンプレックス側のポリ乳酸の結晶に対応する明確なピーク（１２．０度、２０．８度、２４．０度のピーク）が観測された。これらの結果から、熱処理時における温度が１１０℃であってもステレオコンプレックス型のポリ乳酸の結晶が生成されていることが判った。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明は、食品包装材料、圧電材料、光学材料等の分野への応用可能な極細繊維の製造方法として好適である。
【符号の説明】
【0067】
１：複合繊維製造装置、１１：フィーダ、１２：ノズルユニット、１３：電極、１３ａ，１２１ａ：貫通孔、１４：レーザ源、１６：ボビン、１７：リール、１８：電圧印加部、１１１，１１２：サブユニット、１１１ａ，１１２ａ：ローラ、１１１ｂ，１１２ｂ：摩擦ベルト、１２１：本体部、１２２：ノズル、１５１：ミラー、１５２：アパーチャ、Ｆ１０：原料繊維、Ｆ１１：複合繊維、Ｆ１０１：第１繊維、Ｆ１０２：第２繊維、ＬＡ１：レーザ光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
