JP2006022451A - 蓄熱保温性に優れた繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱保温性良好で、防寒衣料、スポーツ衣料、レジャー用品等の用途に好適な蓄熱保温性に優れる繊維を提供する。
【解決手段】平均粒径が１０μｍ以下のブラックシリカを０．１〜１５重量％有することを特徴とする繊維であり、更には芯成分中にブラックシリカを含有したローラーやガイド等の磨耗が全くない安定した生産が可能な芯鞘型複合繊維である。いずれの繊維も人工太陽光照射５分後の温度を測定した結果優れた蓄熱性を示す。
【選択図】 なし

Description

本発明は、蓄熱保温性良好な合成繊維に関するものであり、詳しくは、防寒衣料、スポーツ衣料、レジャー用品等の用途に好適な蓄熱保温性に優れる合成繊維に関するものである。

従来の防寒衣料、スキー、スケート、登山等のスポーツ衣料等には中綿等を用いた三層構造の衣料が多い。このような衣料は、表地、中綿、裏地の三層より構成され中綿により空気保温層を作り保温性能を高めるものであるが、該衣料は重く、自由な動きができず、スポーティ性に欠けるという欠点があった。また、アルミニウム、クロム等の金属を蒸着技術により布帛上にコーティングしたものを利用した保温用布帛も知られている。

例えば、実公昭５８−１０９１６号公報には、表面に金属蒸着したシートを薄いウェブ層に重ねニードルパンチし、両者を一体化した金属蒸着不織布を該金属蒸着面が外側になるように綿層と重ね、両側を側地で被ってなるこたつふとんが開示されている。

また特開昭６１−２５２３６４号公報には、繊維本体の表面にクロム、コバルト、銅、アルミニウムまたはそれらの金属酸化物を任意の厚さに塗布、スプレー、ディップ、貼合等の手段で被覆あるいは積層する例が開示されている。しかしながら、これらの金属蒸着技術では蒸着処理工程が不連続かつ長時間であるため生産性が低いこと、着用時の揉みや摩耗あるいは洗濯の繰り返し、揉み洗いの間に蒸着した金属が次第に剥離したり、仮に、蒸着金属の表面を樹脂で被覆して耐久性を高めた場合でも保温材にごわつき感を与え柔軟性を損ねるという欠点があった。また、特開平５−９８０４号公報には、金属珪化物、特に珪化ジルコニウムを含有させる提案がなされているが、蓄熱保温性の点で不十分であった。

実公昭５８−１０９１６号公報（実用新案登録請求の範囲） 特開昭６１−２５２３６４号公報（明細書第２頁右上欄〜左下欄） 特開平５−９８０４号公報（特許請求の範囲）

本発明は、上記したようなアルミニウムやクロムなどの金属の蒸着加工に伴うコストアップや、蒸着斑の発生、工程の複雑化、蒸着表面の剥離等の問題点を解決し、また、従来の三層構造よりなる保温衣料における着膨れ感を改良し、薄手の布帛でありながら防寒衣料として充分に機能を有する蓄熱保温性に優れた合成繊維を提供することを目的とするものである。

すなわち、本発明は、平均粒径が１０μｍ以下のブラックシリカを０．１重量％〜１５重量％有することを特徴とする繊維である。すなわち、本発明においては、繊維中に上記のようなブラックシリカが含有されていることが必要である。

ブラックシリカとは、黒鉛珪石のことであり、数億年に亘り海底の珪藻類が堆積し、そして地表に隆起した天然鉱石であると言われており、多数の天然ミネラルを多量に含んでいる。成分としては、ＳｉＯ_２を主成分とし、黒鉛結晶を多く含み（約５重量％）、その他に、アルミニウム（約６％）、カリウム、チタン、チタン、二酸化鉄、マグネシウムなどが含まれており、現在、北海道桧山郡上ノ国町神明地区で産出されている。

ブラックシリカの粒径は平均粒径１０μｍ以下であることが必要で、好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは０．４〜４μｍの範囲である。平均粒径が１０μｍを越えると紡糸フィルターの目詰まり、断糸等が発生し、また、延伸工程での糸切れ、あるいはガイド類の摩耗等種々の問題が発生する。

ブラックシリカの繊維中の含有量は０．１〜１５重量％であることが必要であり、好ましくは０．５〜１０重量％である。含有量が０．１重量％未満では十分な蓄熱保温性を得ることができず、１５重量％を越えると紡糸時の曵糸性が極端に悪化する。あるいは、紡糸できても延伸工程での糸切れ発生の問題が生じ、さらには延伸後の品質も満足なものを得ることができない場合がある。

なお、本発明の繊維として、ブラックシリカが含有されていることによる問題点を軽減するために、繊維の断面形状を芯鞘型の複合繊維とすることが好ましく、そして芯鞘型の複合繊維である場合には、芯成分ポリマーに上記範囲を越える量で添加し、芯鞘全体で見た場合にブラックシリカの添加量が上記範囲となるようにすればよい。

本発明の繊維を構成する重合体、すなわちブラックシリカを練りこむ重合体としては、繊維形成能を有するものであれば特別に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル類またはこれらのポリエステルを主体骨格とし、イソフタル酸、金属スルホネート基を有するイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバチン酸等の脂肪族ジカルボン酸、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡ、ポリアルキレングリコール、ペンタエリスリトール等の多価アルコール等の第３成分で変性した共重合ポリエステル類、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン１２、ナイロン１１などのポリアミド類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類が挙げられ、本発明においては、特に、紡糸時の曵糸性や糸物性の点からポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６等が好ましく用いられる。これらの重合体は、融点が１５０℃以上であることが好ましい。融点が１５０℃未満の場合には、耐熱性に劣るため、使用用途が限定されることとなる。また芯鞘型複合繊維とする場合にも、芯成分ポリマーとして、或いは鞘成分ポリマーとして、上記列記されているポリマーから２種類を選び、いずれかを芯ポリマー、他方を鞘ポリマーとすればよい。

なお、後述するように、本発明繊維が芯鞘型の複合繊維である場合には、ブラックシリカを添加する芯成分を構成するポリマーはそれ単独では繊維形成能を有していなくともよい。その場合には、鞘成分ポリマーは繊維形成能を有していることが必要である。

繊維の断面形状は、通常の丸断面の他に、ドッグボーン断面、三〜六角断面等の多角断面、三〜十葉断面等の多葉断面、Ｔ字型断面、Ｕ字型断面、Ｃ字型断面、Ｗ字型断面、Ｖ字型断面、中空断面等種々の断面形状を採ることが可能であり、これらの断面形状に対して、サイドバイサイド型、芯鞘型、多層積層型、ランダム複合型等の複合構造が組み合わされていてもよい。特に、ブラックシリカ粒子が繊維表面に多く存在していると工程中でのガイドやローラーの摩耗等が目立つため、本発明においては、ブラックシリカを芯成分重合体に配合し、その周りを鞘成分重合体で覆った、いわゆる芯鞘型の複合繊維とすることが好ましい。

芯鞘型の複合繊維とする場合には、芯成分と鞘成分の重量比率としては、８：２〜２：８の範囲が好ましく、芯は繊維中に一芯である必要はなく、２以上の多芯であってもよい。また芯成分は完全に鞘成分ポリマーに覆われている必要はなく、芯成分の一部が繊維表面に露出していてもよいが、好ましくは、繊維表面が完全に鞘成分で覆われている場合である。

本発明において、通常の繊維の表面にブラックシリカを含有する樹脂液を塗布する方法を用いても良い。しかしながら、摩擦耐久性の点からは、繊維構成ポリマー中に練りこまれているのが好ましく、より好ましくは、前記したように、芯鞘型の複合繊維であって、芯成分ポリマー中に練りこまれている場合である。

本発明のブラックシリカを熱可塑性重合体に添加する方法としては特に制限はないが、均一分散させるという点で二軸押出機を用いてマスタ−チップ化する方法が好ましい。また、従来公知の微粒子含有繊維の製法に従って製造することができる。ブラックシリカの添加時期については、重合初期に反応系に添加し、直接紡糸しても良いし、溶融状態にある重合体に微粒子を混練する、いわゆる後添加方式でもよく、更に、これらの微粒子を高濃度に含有させたマスターチップを用いる、いわゆるマスターバッチ方式であってもよい。

紡糸後は、通常の短繊維の製造工程またはフィラメント糸の製造工程をそのまま採用することが可能であるが、工程のガイドやローラーの摩耗が激しい場合は、前記のような構成の芯鞘型の複合繊維として紡糸することが好ましい。繊維の太さとしては、０．５〜１５デシテックスの範囲が好ましい。

本発明の繊維中には、ブラックシリカの他に、各種安定剤や顔料、染料、無機添加剤等が添加されていても良い。本発明の繊維は、それ単独で、あるいは他の繊維と混合、交撚、交編織して、織物、編物、不織布等の布帛に加工され、縫製されて製品となる。

このようにして得られる本発明の合成繊維は、優れた蓄熱保温性を有するので、手袋、靴下、ストッキング、帽子、マフラー、肌着、下着、ワイシャツ、セーター、作業服等の衣料、あるいはスキー、スケート、釣り、登山、トレーニングウェアー等のスポーツ用衣料、詰綿等に好適に用いることができる。

本発明によれば、紡糸調子が極めて良好で、得られた繊維の物性も殆ど損なわれず、しかも優れた蓄熱保温性能を有する合成繊維を得ることが可能である。

次に、実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例中、量比は重量に基づく値である。

尚、実施例中の平均粒径は、遠心沈降法によって得られた値であり、具体的には株式会社堀場製作所の超遠心式自動粒度分布測定装置を使用して測定する。
また、ポリエステルの極限粘度は、フェノールとテトラクロロエタンとの等重量混合物を溶媒として、温度３０℃で測定した溶液粘度から換算して求めた値である。

実施例１〜３、比較例１〜３
平均粒径０．６μｍのブラックシリカを所定の濃度となるように室温でエチレングリコールに混合し、十分撹拌した後、テレフタル酸を該テレフタル酸とのモル比が１．２となるように調整して混合し、スラリーを作製した。このスラリーをエステル化槽に連続的に供給してエステル化を行いエステル化率９８％のエステル化物を得、引き続き重合を行い微粒子含有量の異なるポリエチレンテレフタレートを得た（比較例１は無添加）。なお、重合触媒は、Ｓｂ_２Ｏ_３を使用した。ここで得られた重合体を用い、公知の方法に従って紡糸・延伸を行い、極限粘度〔η〕０．６３で８４デシテックス-２４フィラメントのマルチフィラメント糸を得た。

次に、蓄熱保温性を評価するため、該フィラメントを用いて目付２００g/m^２のニットを作製し、該ニットを１８０℃×１分の条件下で熱セットした後、人工太陽光を照射し、５分後の試料直下の温度を測定した。温度はタスコジャパン株式会社の貼付型センサーＴＮＡ−８ＡＯを用いて測定し、評価は、対照試料であるＴｉＯ_２を０．４重量％含有するポリエチレンテレフタレート繊維に対しどの程度高い温度を示すかを温度差（ΔＴ℃）で表した。各評価結果は表１に示した通りであり、本発明の合成繊維は良好な繊維物性を示し、紡糸時の糸切れも全く認められず、優れた蓄熱保温性を示すものであった。一方、比較例１、３は蓄熱保温特性に劣り、また、ブラックシリカの含有率が１５重量％を越えると紡糸調子が不調であった（比較例２）。

実施例４
平均粒径０．８μｍのブラックシリカ２０重量％含有した〔η〕０．５０のポリエチレンテレフタレートを均一に混練りしたマスターバッチ（Ａ）とＴｉＯ_２等の無機微粒子を全く含まない、スーパーブライトポリエチレンテレフタレートチップ（Ｂ）を（Ａ）／（Ｂ）＝１／７の割合で混合したものを芯部とし、〔η〕０．６３のポリエチレンテレフタレートを鞘部としたものを芯／鞘＝６／４として同心円型芯鞘構造となるように複合溶融紡糸し、公知の方法により、延伸を行い、８４デシテックス−２４フィラメントのマルチフィラメントを得た。

次いで、該フィラメントを用いて、実施例１〜３と同様にしてニットを作製し、比較例３のサンプルを対照とし、人工太陽光を照射し５分後の試料直下の温度を測定した結果、表２に示す如く本発明のものは優れた蓄熱性を示した。なお、本実施例で得られた繊維を製造するにあたっては、ローラーやガイド等の摩耗が全くない安定した生産が可能であった。

Claims (2)

1. 平均粒径が１０μｍ以下のブラックシリカを０．１〜１５重量％有することを特徴とする繊維。
2. 繊維断面が芯成分と鞘成分からなる芯鞘型複合構造であり、該芯成分中にブラックシリカが含有されている請求項１記載の繊維。