JP2005307378A - 芯鞘中空型複合繊維および繊維構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面品位に優れた製品を容易に製造できる芯鞘中空型複合繊維および繊維構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】芯成分Ａがポリエステルであり、鞘成分Ｂがポリアミドからなる複合繊維であり、かつ、該繊維断面において中空率が３％以上２０％以下の中空部分を有することを特徴とする芯鞘中空型複合繊維。前記の芯鞘中空型複合繊維からなる繊維構造体を、アルカリ処理して、該芯鞘中空型複合繊維の芯成分Ａを溶出除去することを特徴とする繊維構造体の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空繊維を短時間かつ低コストで得ることができる上に、表面品位に優れた最終製品を容易に製造することができる芯鞘中空型複合繊維に関する。

従来より、複合繊維、中空断面繊維、異形断面繊維などの特殊な繊維はポリエステルを始めとし、ポリアミド、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン等あらゆる繊維素材で生産されており、国内外を問わず様々な研究開発がされている。

中でも保温性、軽量感、嵩高性を併せ持った中空断面繊維は布団綿等の寝装具（ファイバーフィル）用途、ジャンパーやコートなどの中入れ綿等の衣料用途等に幅広く用いられている。近年、防寒着としての保温性を重視しながら、且つ動き安さを保持した軽量繊維が望まれる傾向にあり、該用途に適した合成繊維素材としては、その優れた強さ、取り扱いの容易さからポリエステル、ポリアミドが好ましく用いられる。

しかしながら、ポリエステルは中空繊維としても嵩が高くボリュームがあるというメリットを有する反面、吸放湿性に乏しく、触感としてドライ感が有り、風合いも硬い。
一方、ポリアミド繊維は、触感及び風合いがソフトであり、適度な吸湿性による独特のぬめり感を有しており、アウターやジーンズあるいはスキーウエアなどの様々な衣料用途に好適に用いられている。しかし、その反面、ポリアミド繊維は、中空繊維とする際にポリマ自体の比熱が高いために紡糸製造時において中空部が熱によって融着し、高中空構造になりにくい。これに加えて、ポリマー自体のモジュラスが低いことから、高次加工（紡績工程、製織工程、染色工程等）を通過する際に中空構造が潰れてしまうという問題点があった。

そのため、高い中空率を持ったポリアミド繊維を得るには、例えばイソフタル酸、アルキレングリコール、スルホン化芳香族ジカルボン酸のアルカリ金属塩などを共重合させたポリエステルを芯成分とする芯鞘複合繊維を紡糸した後、アルカリ水溶液で処理して芯成分を除去させるという方法が用いられている。この様な中空繊維及びその製造方法が提案されている（特許文献１、２参照）。

しかしながら、この方法においては、アルカリ処理後の最終製品における軽量感及び保温性に関しては満足な性能が得られているものの、アルカリ処理加工の際に、芯部を溶出するために必要な溶解時間が長いため、加工のコストが高くなり、最終製品とした後のポリアミド布帛の風合及び製品の表面品位が低下するという問題があった。

なお、芯鞘中空複合繊維そのものは、従来から提案されている（特許文献３参照）が、アルカリ処理による高中空化を目的とした組成を有する繊維は、未だかつて無かった。
特開２００３−１０５６３６ 特開２００３−１４７６３９ 特開平１１−２９３５２４

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、中空繊維を短時間かつ低コストで得られる上に、表面品位に優れた繊維構造体を容易に製造することができる芯鞘中空型複合繊維を提供することを目的とする。

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の芯鞘中空型複合繊維は、芯成分Ａがポリエステルであり、鞘成分Ｂがポリアミドからなる複合繊維であり、かつ、該繊維断面において中空率が３％以上２０％以下の中空部分を有することを特徴とするものである。また、本発明の繊維構造体の製造方法は、かかる芯鞘中空型複合繊維の短繊維からなる繊維構造体を、アルカリ処理して、該芯鞘中空型複合繊維の芯成分Ａを溶出除去することを特徴とするものである。

本発明によれば、芯成分のアルカリ溶出の加工時間を減少させ高中空繊維を容易に得ることができ、加工時間の短縮による高次加工コストの低減、加工時に発生するアルカリ廃液中に含まれるポリエステルに対する処理負担の軽減及び繊維製造時のポリエステル原料コストの低減を実現することができ、最終製品のアルカリによる表面品位低下を防ぐことが出来る。

本発明の芯鞘中空型複合繊維は、芯成分Ａがポリエステルであり、鞘成分Ｂがポリアミドからなる複合繊維であることが必要である。芯成分Ａのポリエステルとは特に限定されるものではないが、アルカリに対する溶解性と繊維形成性を同時に満たすもの、すなわちイソフタル酸やスルフォン化芳香族ジカルボン酸のアルカリ金属塩あるいはポリアルキレングリコールなどのアルカリ溶液との親和性が高い成分を共重合させたポリエチレンテレフタレートやポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの一般に繊維製造に用いられるポリエステルであることが好ましい。また、ポリ乳酸などの生分解ポリエステルもアルカリ溶出性が高く、好ましく用いることができる。

鞘成分Ｂのポリアミドとは特に限定されるものではないが、一般的に繊維製造に用いられるポリアミドを用いることができ、例えばナイロン６やナイロン６６あるいは両者の共重合体や、ナイロン１２などが好適に用いられる。

芯鞘中空型複合繊維は、溶出する芯成分ポリエステルの一部を中空化することで、溶出すべきポリマー量を低減することが出来る。このため、繊維製造時におけるポリエステル原料コストの低減につながり、アルカリ溶出処理を行う上でも、加工時間の低減、廃液処理負担が軽減できるという効果を有する。それに加え、芯成分に空洞を有することで、繊維内部へのアルカリ溶液の浸透を促進し、芯成分ポリエステルの易溶出化を実現するという効果を奏するものである。

本発明の芯鞘中空型複合繊維を図面を参照して説明する。本発明の芯鞘中空型複合繊維は、芯鞘構造であり中空部を有していれば、繊維断面形状に関しては特に限定されるものではないが、図１のような同心円状であることが紡糸生産性の観点から好ましい。しかしながら、芯部分と鞘部分、あるいは中空部が相対的に偏心している図２のような断面形状や、全体が楕円形である図３の断面形状のものや、三角形、四角形、五角形またはそれ以上の多角形や、十字型、雲形等のいずれの形状でも採用することができる。また中空部が、単一の円でなく、複数の円からなる図４のような断面形状であってもよい。本発明の芯鞘中空型複合繊維は、図から明らかなように、１の鞘成分Ｂの内側に、２の芯成分Ａが配置されており、その２の芯成分Ａに空洞を有する形、つまり、３の中空部が存在する断面構造を有するものである。

かかる芯鞘中空型複合繊維の中空率は３％以上２０％以下であることが必要である。中空率とは、繊維の断面を顕微鏡付きカメラで約４００倍の倍率で撮影し、出来上がった写真から面積比により算出した値をいう。中空率が３％未満であると繊維内部へのアルカリ溶液の浸透を促進するという効果が僅かとなり、易溶出化のメリットは得られないため好ましくない。また２０％以上となると、紡糸時に中空構造が潰れてしまい好ましくない。

かかる芯鞘中空型複合繊維の芯成分Ａ／鞘成分Ｂの複合比率（重量％）としては、（Ａ）／（Ｂ）が、２０／８０〜８０／２０の範囲であることが好ましく、より好ましくは４０／６０〜６０／４０の範囲であるのが、紡糸生産性が良好で、かつ、良好な軽量感または保温性を得られる観点からよい。かかる芯成分のポリエステルの割合及び中空部分の割合が大であるほど、アルカリによる溶出除去後に、より高い中空率を有するポリアミド繊維を得ることができる。

本発明の芯鞘中空型複合繊維は、平均繊維長が２０ｍｍ以上１１５ｍｍ以下の短繊維であることが好ましい。これは、短繊維とすることで繊維末端が多量に露出することとなり、アルカリ処理時に、中空部からのアルカリ溶液浸透を促進化することができる。また、短繊維であれば、捲縮加工により優れたボリューム感と風合いが得られる。

本発明でいう繊維構造体には、糸、織物、編物、不織布、フェルト、植毛加工品（立毛品）、毛皮ライクなパイル立毛品、モケット（カーシート）等が挙げられるが、軽量感、保温感を兼ね備えた素材であるため、織物が好ましい。

用途としては、衣料用途や、資材用途に好適に用いられる。本発明でいう衣料用途とは、身体に着用する布地製品を指し、冬物を始めとし春物、秋物のカジュアル衣料、防寒着、キャンプ衣料や登山服等のアウトドアー衣料、バイクなどのモータースポーツ衣料、帽子生地、スラックスやジーンズなどにより好適に用いられる。軽量感、保温性、耐摩耗性に優れている点からスキー、スノーボード等のウインタースポーツ衣料用途にも好ましく用いることができる。また本発明でいう資材用途とは衣料用途以外で、全てのものを作る材料となり得るものを示し、具体的には側地（布団カバー、枕カバー、シーツ等）、タオル（ハンドタオル、ハンカチ、バスタオル等）、椅子やソファーのカバー、椅子やソファーの表層材等に好ましく用いることが出来る。また、触感、風合いが良好であり、軽量感に優れていることから、鞄地用途にも好適に用いることが出来る。

本発明の芯鞘中空型複合繊維の製造方法に関しては、特に限定されるものではない。一般的な芯鞘中空繊維用の口金を用い、通常の製糸方法で紡糸、延伸して得ることが好ましい。

次に、本発明の芯鞘中空型複合繊維からなる繊維構造体の製造方法の一態様について説明する。

本発明に係る芯鞘中空型繊維を用いた紡績糸を使用して布帛を形成した後に、アルカリ処理を行うことが取扱性の点から好ましく、染色加工時にアルカリ処理を行う製造方法も好ましい。また、この製造方法によると、芯部のポリエステルを溶出して中空構造を形成した際に、単位面積あたりの繊維構造体（織物等）の重さ（目付）が軽く、かつ中空部に熱伝導率の小さい空気層が存在することによって、軽量かつ保温性に優れた繊維構造体（織物等）を得ることが可能である。

芯成分のポリエステルを溶出除去するためのアルカリ処理に用いる薬剤としては特に限定されないが、苛性アルカリ、例えば、苛性ソーダ、苛性カリ等を好ましく用いることができる。その処理条件は芯鞘複合比率などの繊維の構成によっても異なるが、一般的には苛性アルカリ濃度は１．０〜８．０重量％、処理温度は８０〜１２０℃の条件を用いればよい。染色はポリアミド染着のための通常用いられる染料及び染色条件を用いればよい。

本発明により得られる織物などの繊維構造体は、その軽量感・保温性を兼ね備えた特徴から、カジュアル衣料や冬季のスポーツ衣料用途や鞄地等の資材用途等に好適に用いられ、その機能特性を十分に発揮できるものである。すなわち、これらの用途に使用される織物などの繊維構造体について、従来は高密度太番手で形成されることから必然的に高重量となり、一般的には４００ｇ／ｍ²前後の目付が普通であったが、重量感は快適性を著しく損ねる結果となっていた。本発明によれば、例えば３０％のポリエステル成分と１０％の中空部を有する芯鞘中空型複合繊維の複合比率に設定した場合、アルカリ溶出後には中空率４０％という中空率の高い中空繊維が得られ、４０％程度の軽量化を実現することができ、軽量及び保温性との両方を有する繊維構造体を提供することができる。

以下、本発明を実施例を挙げてさらに具体的に説明する。

中空率は、繊維の断面を顕微鏡付きカメラで約４００倍の倍率で撮影し、出来上がった写真から下記式に従い算出した。

中空率（％）＝（中空部分の面積）×１００／（繊維断面全体の面積）
実施例１
芯成分Ａとしてポリエチレンテレフタレートに５−スルホキシイソフタル酸のナトリウム塩を６．０モル％共重合した変性ポリエステルを、鞘成分Ｂとしてポリヘキサメチレンアジパミドにカプロラクタムを１．０重量％共重合されたポリアミドを用い、芯成分Ａ／鞘成分Ｂの複合割合（重量％）を４０（Ａ）／６０（Ｂ）とし、中空芯鞘複合繊維用の口金を用い、１３００ｍ／分の紡糸速度で紡糸した後、３．０倍の延伸倍率で延伸を行い、捲縮付与を行った後、４４ｍｍのカット長に切断し、繊度１．５ｄｔｅｘ、中空率１５％の中空芯鞘型の複合短繊維を得た。該繊維を１００％用い、通常の紡績方式にて紡績糸と成した。この紡績糸を経糸と緯糸に使用して製織し、３８０ｇ／ｍ²目付の織布を得た。

こうして得られた織布を染色加工において精錬、リラックス後に５重量％濃度の苛性ソーダ水溶液を用い、処理温度１１０℃で液流染色機を用いて芯成分Ａの共重合ポリエステルの溶出除去を行い、該織布の構成繊維を中空率４５％の中空繊維とした。このとき、共重合ポリエステルを１００％溶出したときの時間を計測したところ、３０分と従来品（比較例１）よりも短時間であった。

また、加工後の織布は、軽量感、保温性に優れたものであり、アルカリ処理による表面品位の低下した箇所は見られなかった。

比較例１
芯成分Ａとしてポリエチレンテレフタレートに５−スルホキシイソフタル酸のナトリウム塩を６．０モル％共重合した変性ポリエステルを、鞘成分Ｂとしてポリヘキサメチレンアジパミドにカプロラクタムを１．０重量％共重合されたポリアミドを用い、芯成分Ａ／鞘成分Ｂの複合割合（重量％）を４５（Ａ）／５５（Ｂ）とし、通常の中実の芯鞘複合繊維用の口金を用いた以外は、実施例１と同様の製糸方法、紡績方法、製織方法にて、４２５ｇ／ｍ²目付の織布を得た。

こうして得られた織布を処理温度１１０℃で液流染色機を用いて芯成分Ａの共重合ポリエステルの溶出除去を行い、該織布の構成繊維を中空率４５％の中空繊維とした。このとき、共重合ポリエステルを１００％溶出したときの時間を計測したところ、６５分であった。

また、加工後の織布は、軽量感、保温性に優れていたが、アルカリ処理時間が長かったたため、表面品位が低下している箇所がみられた。

本発明の芯鞘中空型複合繊維の一例（断面形状が同心円状のもの）を示す概略図である。 本発明の芯鞘中空型複合繊維の他の例（断面形状が芯部分と鞘部分、あるいは中空部が相対的に偏心しているもの）を示す概略図である。 本発明の芯鞘中空型複合繊維のさらに他の例（断面形状が楕円形状のもの）を示す概略図である。 本発明の芯鞘中空型複合繊維のまた別の一例（断面形状が複数の円からなるもの）を示す概略図である。

符号の説明

１：鞘成分Ｂ
２：芯成分Ａ
３：中空部分

Claims (4)

1. 芯成分Ａがポリエステルであり、鞘成分Ｂがポリアミドからなる複合繊維であり、かつ、該繊維断面において中空率が３％以上２０％以下の中空部分を有することを特徴とする芯鞘中空型複合繊維。
2. 該芯成分Ａ／鞘成分Ｂの複合比率（重量％）（Ａ）／（Ｂ）が２０／８０〜８０／２０の範囲である請求項１に記載の芯鞘中空型複合繊維。
3. 平均繊維長が２０ｍｍ以上１１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の芯鞘中空型複合繊維。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の芯鞘中空型複合繊維からなる繊維構造体を、アルカリ処理して、該芯鞘中空型複合繊維の芯成分Ａを溶出除去することを特徴とする繊維構造体の製造方法。

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