CN114729474A - 纱线 - Google Patents

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CN114729474A
CN114729474A CN202080081753.3A CN202080081753A CN114729474A CN 114729474 A CN114729474 A CN 114729474A CN 202080081753 A CN202080081753 A CN 202080081753A CN 114729474 A CN114729474 A CN 114729474A
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椿信人
辻雅之
田口英治
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Abstract

一种纱线，具备：具有在长度方向伸长的至少1个槽部(12)的第1纤维(10)、和利用来自外部的能量而产生电位的至少1个第2纤维(20)。而且，该纱线的特征在于，第2纤维(20)配置在形成于第1纤维(10)的槽部(12)的区域，在第1纤维(10)的槽部(12)与对应槽部(12)配置的第2纤维(20)之间形成有空间(SP)。

Description

纱线
技术领域
本发明涉及将不同纤维捻合而成的纱线。
背景技术
近年来，为了实现舒适健康的生活方式，设计了提高舒适性、健康或者卫生方面的各种生活制品。特别是设计了由具有抗菌性的纤维构成的衣料。具有抗菌性的纤维例如为利用因压电效应产生的电荷而发挥抗菌性的产生电荷纤维。专利文献1中公开的压电纱线为产生电荷纤维的一个例子。如果对压电纱线施加张力，则在压电纱线的表面产生电荷，利用电荷在纤维彼此之间形成的空间产生电场。压电纱线利用产生的电场发挥抗菌等效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2017/212836号
发明内容
从在产生电场的空间的附近限制菌的观点考虑，现有的产生电荷纤维尚有改善的余地。
因此，本发明的目的在于提供具有比现有的具有抗菌性的电荷产生纱线更良好的抗菌效果的纱线。
本发明的纱线具备：具有在长度方向伸长的至少1个槽部的第1纤维、和利用来自外部的能量而产生电位的至少1个第2纤维。而且，该纱线的特征在于，第2纤维配置在第1纤维的形成于槽部的区域，在第1纤维与第2纤维之间形成空间。
本发明的纱线中，由于第2纤维配置在第1纤维的形成于槽部的区域，在第1纤维与第2纤维之间形成有空间，所以能够在该空间产生电场。另外，由于在第1纤维形成有槽部，所以第1纤维的表面积变大，菌容易附着于第1纤维。由此，由第1纤维和第2纤维构成的纱线发挥良好的抗菌效果。
根据该发明，能够实现创造出产生良好的电场的空间的纱线。
附图说明
图1中的(A)是表示本发明的一个实施方式所涉及的纱线的构成的图。图1中的(B)是图1中的(A)的沿I－I线的截面图。图1中的(C)是表示对纱线的第1纤维和第2纤维实施加捻的图。
图2中的(A)～图2中的(C)分别是表示第1纤维的截面形状的图。
图3中的(A)和图3中的(B)是表示第2纤维为经单轴拉伸的聚乳酸(PLLA)时，第2纤维的变形和单轴拉伸方向与电场方向的关系的图。
图4中的(A)是表示本发明的一个实施方式所涉及的纱线的构成的图。图4中的(B)是图4中的(A)的沿II－II线的截面图。图4中的(C)是表示对纱线的第1纤维和第2纤维实施加捻的图。
图5是表示纱线中的电场的图。
图6是本发明的一个实施方式所涉及的纱线的截面图。
图7是本发明的一个实施方式所涉及的纱线的截面图。
具体实施方式
图1中的(A)是表示本发明的一个实施方式所涉及的纱线1的构成的图。图1中的(B)是图1中的(A)的沿I－I线的截面图。图1中的(C)是表示对纱线1的第1纤维10和第2纤维20实施加捻的图。
纱线1由第1纤维10和第2纤维20构成。第1纤维10具有在长度方向伸长的至少1个槽部12，且被多个第2纤维20包围。若对第2纤维20施加能量，则产生电荷。本实施方式的纱线1中，第2纤维20对应第1纤维10的槽部12而配置，与第1纤维10一起加捻。应予说明，图1中的(B)中，作为一个例子，在I－I线的截面示出了1根第1纤维10和6根第2纤维20的截面，但第1纤维10的根数和第2纤维20的根数并不局限于此，可以实际根据用途等而适当地设定。
一直以来已知利用电场能够抑制细菌和真菌等的繁殖或转移(例如，参照土戸哲明、高丽宽纪、松岗英明、小泉淳一著，讲谈社：微生物控制－科学与工学。另外，例如，参照高木浩一，高电压·等离子体技术在农业·食品领域的应用，J.HTSJ，Vol.51，No.216)。另外，有时利用产生该电场的电位，在由湿气等形成的电流路径或者因微小的放电现象等形成的电路中流通电流。认为利用该电流使菌弱化而抑制菌的繁殖或转移。
本实施方式的纱线1从外部接收能量时(例如，在纱线1的轴向施加张力时)，产生电荷，生成电场。或者使从外部接收能量的纱线1接近人体等具有规定电位(包括接地电位)的物体时，在纱线1与该物体之间也产生电场。另外，从外部接收能量且纱线1接近人体等具有规定电位(包括接地电位)的物体时，电流介由汗等液体在本发明的纱线1与该物体之间流动。
电场或电流引起菌的细胞的破坏或细胞质的变性。因此，用于维持菌的细胞或菌的生命的电子传递系统产生阻碍，从而菌死亡或者菌本身弱化。另外，有时汗、水等液体中含有的氧利用电场或电流变化成活性氧簇。活性氧簇中存在氧自由基，利用这些作用，菌死亡或弱化。如此，纱线1具有显著的抗菌效果。应予说明，本发明中，“抗菌效果”是包括杀死菌的效果和菌弱化的效果这两者的概念。
本实施方式中，第1纤维10为由聚酯、尼龙或丙烯酸等纤维材料构成的异形截面纤维(异形长丝)。图2中的(A)～图2中的(C)分别是表示第1纤维10的截面形状的图。如图2中的(A)～图2中的(C)所示，第1纤维10的截面形状为十字形、星形多角形或者凹多角形。在任一例中，第1纤维10均具有在长边方向伸长的槽部12和突起部14。
此外，本实施方式中，第2纤维20例如由压电性聚合物构成。作为压电性聚合物，例如可举出聚偏氟乙烯(PVDF)或聚乳酸(PLA)，均可用作第2纤维20的原料。其中，聚乳酸(PLA)为不具有热释电性的压电性聚合物。聚乳酸通过进行单轴拉伸而产生压电性。聚乳酸中存在PLLA和PDLA，该PLLA具有L体单体聚合而成的右手螺旋结构，该PDLA具有D体单体聚合而成的左手螺旋结构且压电常数的极性与PLLA相反。
图3中的(A)和图3中的(B)是表示第2纤维20为经单轴拉伸的聚乳酸(PLLA)时，第2纤维20的变形和单轴拉伸方向与电场方向的关系的图。应予说明，图3中的(A)和图3中的(B)是将第2纤维20假定为膜形状的情况作为典型例的图。在本实施方式中，第2纤维20为圆形截面纤维(圆形长丝)。
聚乳酸(PLA)为手性高分子，主链具有螺旋结构。如果聚乳酸被单轴拉伸而分子进行取向，则呈现压电性。如果进一步施加热处理而提高结晶度，则压电常数变高。对于由经单轴拉伸的聚乳酸构成的第2纤维20，将厚度方向定义为第1轴，将拉伸方向900定义为第3轴，将与第1轴和第3轴这两者正交的方向定义为第2轴时，具有压电应变常数为d14和d25的张量成分。因此，由经单轴拉伸的聚乳酸构成的第2纤维20在相对于单轴拉伸的方向为45度的方向产生应变时，产生电荷。
如图3中的(A)所示，如果第2纤维20在第1对角线910A的方向收缩且在与第1对角线910A正交的第2对角线910B的方向伸长，则在从纸面的背面侧向表面侧的方向产生电场。即，以图3中的(A)的状态，在纸面表面侧产生负电荷。另外，如图3中的(B)所示，第2纤维20在第1对角线910A的方向伸长且在第2对角线910B的方向收缩时，也产生电荷。此时，极性相反，在从纸面的表面向背面侧的方向产生电场。即，以图3中的(B)的状态，在纸面表面侧产生正电荷。
聚乳酸在拉伸引起的分子的取向中产生压电性，因此不需要像PVDF等其它的压电性聚合物或压电陶瓷那样进行极性处理(ポーリング)。经单轴拉伸的聚乳酸的压电常数为5～30pC/N左右，在高分子中具有非常高的压电常数。并且，聚乳酸的压电常数不会经时变动，极其稳定。
如图1中的(C)所示，通过将具有上述特性的第2纤维20与第1纤维10一起进行左旋加捻而得到纱线1。在此，纱线1为S捻(右捻)。在图1的(A)中，由于多个第2纤维20被加捻，所以各第2纤维20的拉伸方向(长度方向)900相对于纱线1的拉伸方向倾斜。换言之，第2纤维20的拉伸方向900相对于纱线1的拉伸方向，在纸面上向左倾斜。
理想的是第2纤维20的拉伸方向900与纱线1的拉伸方向之间的角度(第2纤维20的加捻角度)优选为45度。如果对这样的纱线1施加张力使其拉伸，则第2纤维20沿着纱线1的轴向产生伸长，沿着纱线1的宽度方向产生收缩。因此，纱线1的轴向相当于图3中的(A)所示的第2对角线910B，纱线1的宽度方向相当于图3中的(A)所示的第1对角线910A。而且，第2纤维20如图3中的(A)所示的例子那样，在相当于第2对角线910B的方向伸长，在相当于第1对角线910A的方向的方向收缩。因此，在第2纤维20的表面产生负电荷，在内侧产生正电荷。即，第2纤维20利用来自外部的能量而产生电荷。
当然，第2纤维20相对于纱线1的轴向的倾斜并不限于向左45度。对第2纤维20施加剪切应力时，产生电荷。因此，第2纤维20的拉伸方向900相对于至少纱线1的轴向交叉即可。考虑到这一点，第2纤维20的加捻角度可以大于0度且向左小于90度。一般而言，第2纤维20的加捻角度越接近向左45度，电荷产生的效率越高。但是，通常，纱线用于针织物、机织物、缝制等用途，纱线伸长的方向有时并非一定的。也就是说，未必在纱线的长轴方向施加外力，所以对于第2纤维20的加捻角度不限于上述的记载。
在本实施方式中，第1纤维10具有槽部12，与没有槽部的情况相比，第1纤维10的表面积变大，菌附着于第1纤维10的可能性相对变高。另外，如图1中的(C)所示，如果在长度方向对具有槽部12的第1纤维10加捻，则该槽部12成螺旋状伸长。另外，槽部12的形状为依照第2纤维20的表面的形状。在这样的构成中，对第2纤维20实施加捻时，第2纤维20以沿着第1纤维10的槽部12的方式加捻。换言之，第2纤维20以被第1纤维10的槽部12引导的状态加捻。在此，槽部12的开口宽度与第2纤维20的直径的长度几乎一致，或者大于第2纤维20的直径的长度。此时，通过提高第1纤维10或第2纤维20中的一方的摩擦系数，从而在第1纤维10和第2纤维20相互施加应力时，能够高效地对另一方施加应力，能够提高电荷的产生。
此外，如图1中的(C)所示，本实施方式中，在第1纤维10的槽部12与配置在形成于该槽部12的区域的第2纤维20之间形成有空间SP。在图1的(C)中，槽部12的截面为V字，但第2纤维20的截面为圆形。因此，由于第2纤维20与槽部12没有完全啮合，所以产生空间SP。如果存在这样的空间SP，则容易形成漏电场。因此，纱线1发挥良好的抗菌等效果。另外，通过改变第1纤维10的槽部12的形状，能够改变空间SP的形状，在与第2纤维20的组合中，能够改变最适的漏电场。
空间SP的截面积比纱线1的截面积小。另外，空间SP可以比第1纤维10的截面积小，也可以比第2纤维20的截面积小。
图4中的(A)是表示本发明的一个实施方式所涉及的纱线2的构成的图。图4中的(B)是图4中的(A)的沿II－II线的截面图。图4中的(C)是表示对纱线2的第1纤维10和第2纤维20实施加捻的图。本实施方式的纱线2中，第2纤维20与第1纤维10一起右旋加捻。即，纱线2为Z捻(左捻)。在图4的(A)中，第2纤维20的拉伸方向900相对于纱线2的拉伸方向，在纸面上向右倾斜。
像上述的纱线1那样，在纱线2中，理想的是第2纤维20的拉伸方向900与纱线2的拉伸方向之间的角度优选为45度。如果在这样的纱线2的轴向施加张力使其拉伸，则第2纤维20沿着纱线2的轴向产生伸长，沿着纱线2的宽度方向产生收缩。因此，纱线2的拉伸方向相当于图3中的(B)所示的第1对角线910A，纱线2的宽度方向相当于图3中的(B)所示的第2对角线910B。而且，第2纤维20如图3中的(B)所示的例子那样，在相当于第1对角线910A的方向伸长，在相当于第2对角线910B的方向的方向收缩。因此，在纱线2的表面产生正电荷，在内侧产生负电荷。
应予说明，由于对第2纤维20施加剪切应力而产生电荷，所以相对于纱线2的拉伸方向的倾斜并不限于向右45度，只要相对于至少纱线2的拉伸方向交叉即可。但是，第2纤维20的加捻角度越接近向右45度，电荷产生的效率越高。在本实施方式中，第1纤维10的槽部12为V槽，第2纤维20的表面为圆弧状。即，第1纤维10的槽部12的形状为没有依照第2纤维20的表面的形状。但是，在其它的实施方式中，第1纤维10的槽部12的形状可以为依照第2纤维20的表面的形状。例如，第1纤维10的槽部12为半圆槽，第2纤维20的表面为圆弧状。此外，通常，纱线用于针织物、机织物、缝制等用途，纱线伸长的方向有时并非一定的。即，未必在纱线的长轴方向施加外力，所以对于第2纤维20的加捻角度不限于上述的记载。
另外，如图4中的(C)所示，由于在第1纤维10的槽部12与对应该槽部12配置的第2纤维20之间具有空间SP，所以容易形成漏电场。由此，纱线2具有与纱线1相同的良好的抗菌效果。
图5是表示纱线1和纱线2中的电场的图。纱线1单独时，施加张力时表面变成负电位，内部变成正电位。纱线2单独时，施加张力时表面变成正电位，内部变成负电位。在纱线1与纱线2接近时，接近的部分(表面)要成为相同电位。此时，纱线1与纱线2的接近部变成0V，为了保持原来的电位差，纱线1的内部的正电位进一步变高。同样地纱线2的内部的负电位进一步变低。
在纱线1的截面中，主要形成从纱线1的内向外的电场，在纱线2的截面中主要形成从外向内的电场。使纱线1与纱线2接近时，这些电场漏出到空气中而合成，利用纱线1与纱线2之间的电位差，如图5所示形成电场。或者纱线1(或纱线2)与例如人体等具有规定电位(包括接地电位)的物体接近时，在纱线1(或纱线2)与接近的物体之间产生电场。
或者，有时电流在由纱线1与纱线2之间的湿气等形成的电流路径或者因微小的放电现象等形成的电路中电流。即便在纱线1或纱线2与接近的具有规定电位的物体接近时，有时在由湿气等形成的电流路径或者因微小的放电现象等形成的电路中也会流通电流。
另外，纱线1和纱线2无需具有彼此相反的极性的电位。即便纱线1和纱线2具有相同极性的电位的情况下，只要两者存在电位差，也会产生电场或电流。即，纱线1和纱线2只要在产生电荷时成为不同的电位即可。
应予说明，作为在表面产生负电荷的纤维，除使用PLLA的S纱线以外，也可以考虑使用PDLA的Z纱线。另外，作为在表面产生正电荷的纤维，除使用PLLA的Z纱线以外，也可以考虑使用PDLA的S纱线。
在上述的实施方式中，仅第2纤维20含有聚乳酸。但是，在其它的实施方式中，第1纤维10也可以含有聚乳酸。由此，对第1纤维10加捻时，产生电荷。
在上述的实施方式中，纱线1或纱线2中的第1纤维10的数目为1，但在其它的实施方式中，第1纤维10的数目可以为多个。图6是本发明的一个实施方式所涉及的纱线的截面图。如图6所示，多个第1纤维10以被第2纤维20包围的方式配置。第1纤维10的束中存在比单一的第1纤维10更多的槽部12。在这样的构成中，对第1纤维10和第2纤维20加捻时，第1纤维10的束能够引导更多的第2纤维20。
在上述的实施方式中，第1纤维10和第2纤维20为长纤维(长丝)，纱线1和纱线2为长纤维的捻纱。但是，纱线1和纱线2不限于长纤维的捻纱。在另一个实施方式中，第1纤维10和第2纤维20为短纤维(短纤维纱)，纱线1和纱线2可以为短纤维的纺织纱。另外，在其它的实施方式中，第1纤维10和第2纤维20分别为长纤维和短纤维(或短纤维和长纤维)，纱线1和纱线2可以为两种纤维的捻纱。
在上述的实施方式中，第1纤维10为异形截面纤维(异形长丝)，第2纤维20为圆形截面纤维(圆形长丝)。但是，第2纤维20不限于圆形截面纤维。在另一个实施方式中，第2纤维20与第1纤维10相同，为异形截面纤维。
另外，在其它的实施方式中，第1纤维10和第2纤维20这两者可以为产生电荷的产生电荷纤维。此外，第1纤维10或第2纤维20这两者为产生电荷纤维的情况下，任一者的弹性模量可以比另一者低，第1纤维10或第2纤维20中的仅一者为产生电荷纤维时，另一者的弹性模量可以比一者的弹性模量低。此时，利用弹性模量低的纤维，纱线容易伸长，容易对产生电荷纤维施加剪切应力。另外，第1纤维10或第2纤维20这两者为产生电荷纤维时，任一者的静摩擦系数可以比另一者低，第1纤维10或第2纤维20中的仅一者为产生电荷纤维时，另一者的静摩擦系数可以较高。此时，容易对产生电荷纤维施加剪切应力。
图7是本发明的一个实施方式所涉及的纱线3的截面图。该实施方式中，纱线3由为异形截面纤维的第1纤维10和第2纤维20构成，第1纤维10和第2纤维20具有相同的截面形状。但是，在其它的实施方式中，纱线3中的第1纤维10和第2纤维20可以具有不同的截面形状。
如图7所示，第2纤维20具有在长度方向伸长的至少1个突起部24。以第2纤维20的突起部24与第1纤维10的槽部12啮合的方式配置第2纤维20。在这样的构成中，对第2纤维20实施加捻时，以第2纤维20的突起部24沿着第1纤维10的槽部12的方式加捻，呈螺旋状伸长。即，第2纤维20以被第1纤维10的槽部12引导的状态加捻。
根据实施加捻的方向，纱线3变成S捻或Z捻。在本实施方式中，通过利用第1纤维10的槽部12和第2纤维20的突起部24，能够使第2纤维20的加捻角度接近优选的角度(向左45度或者向右45度)，也能够使纱线3成为中捻纱或强捻纱。另外，由于槽部12的内部空间的形状、大小与突起部24的形状、大小并非完全一致，所以在第1纤维10与第2纤维20之间存在空间SP。因此，容易形成漏电场。这样的纱线3具有与纱线1和纱线2相同的良好的抗菌效果。
在上述的实施方式中，如图1中的(C)所示，第1纤维10的槽部12与第1纤维10的长度方向平行。但是，槽部12不限于直线槽。在另一个实施方式中，第1纤维10的槽部12为相对于第1纤维10的轴向形成为螺旋状的槽部。如果将第2纤维20沿着螺旋槽卷绕，则得到具有与捻纱类似的外观的纱线。该实施方式中，无需对第1纤维10加捻。另外，第2纤维20的卷绕数或螺旋角度由螺旋槽的设置状态决定。因此，如果具有适当的卷绕数和螺旋角度，则该实施方式中得到的纱线也能够发挥良好的抗菌效果。
上述的纱线(纱线1、纱线2或纱线3等)可适用于医疗部件、衣料等生活制品。例如，上述的纱线(纱线1、纱线2或纱线3等)可适用于口罩、贴身衣物(尤其是袜子)、毛巾、靴和长筒靴等的鞋垫、运动服整体、帽子、寝具(被褥、床垫、床单、枕头、枕头套等)、牙刷、牙线、净水器、空调或空气净化器的过滤材料等、布偶玩具、宠物用品(宠物垫、宠物服、宠物服的内衬)、各种垫品(脚垫、手垫或者马桶座垫等)、帘子、厨房用品(海绵或抹布等)、座椅(车、电车或飞机等的座椅)、摩托车用头盔的缓冲材料及其外饰材料、沙发、绷带、纱布、缝合线、医生和患者的服装、护具、卫生用品、运动用品(运动服和手套的内衬、或者武术中使用的护具等)、空调或空气净化器等的过滤材料、或者包装材料、纱窗等。
衣料中尤其是袜子(或者护具)由于行走等动作必然沿着关节产生伸缩，因此上述的纱线(纱线1、纱线2、纱线3等)以高频率产生电荷。另外，袜子吸取汗等水分，成为菌繁殖的温床，但上述的纱线(纱线1、纱线2、纱线3等)能够抑制菌的繁殖，因此作为用于防臭的抗菌用途，产生显著的效果。
最后，本实施方式的说明应该理解为所有点只是例示，并不是限制条件。本发明的范围不限于上述的实施方式，而是由权利要求书表示。并且，本发明的范围中包含与权利要求书等同的意思和范围内的全部变更。
符号说明
1、2、3…纱线
10…第1纤维
20…第2纤维
12…槽部
14、24…突起部
SP…空间
900…拉伸方向
910A…第1对角线
910B…第2对角线

Claims (12)

1.一种纱线，具备：具有在长度方向伸长的至少1个槽部的第1纤维、和利用来自外部的能量而产生电位的至少1个第2纤维，
所述第2纤维配置在形成于所述第1纤维的所述槽部的区域，
在所述第1纤维的所述槽部与对应所述槽部配置的所述第2纤维之间形成有空间。
2.根据权利要求1所述的纱线，其中，在所述第1纤维与所述第2纤维之间形成的所述空间的截面积小于所述纱线的截面积。
3.根据权利要求1或2所述的纱线，其中，所述第1纤维的所述槽部的形状为依照所述第2纤维的表面的形状。
4.根据权利要求1或2所述的纱线，其中，所述第1纤维的所述槽部的形状为不依照所述第2纤维的表面的形状。
5.根据权利要求1或2所述的纱线，其中，所述第1纤维和所述第2纤维为异形截面纤维，所述第2纤维具有在所述长度方向伸长的至少1个突起部，以所述突起部与所述第1纤维的所述槽部啮合的方式配置所述第2纤维。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的纱线，其中，所述第1纤维的弹性模量比所述第2纤维低。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的纱线，其中，所述第1纤维的静摩擦系数比所述第2纤维高。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的纱线，其中，所述槽部的开口宽度与所述第2纤维的直径的长度几乎一致。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的纱线，其中，所述槽部的开口宽度比所述第2纤维的直径的长度大。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的纱线，其中，所述第2纤维含有聚乳酸。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的纱线，其中，所述第1纤维或所述第2纤维为长纤维。
12.根据权利要求1～10中任一项所述的纱线，其中，所述第1纤维或所述第2纤维为短纤维。
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