JP2009138296A - アクリル系複合繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】染色鮮明性、光沢感を有し、かつ湿度や水分の変化に応じて可逆的に捲縮形態が変化するアクリル系複合繊維を提供する。
【解決手段】親水性の異なる２種のアクリロニトリル主体の共重合体からなる成分がサイドバイサイド構造に接合されたアクリル系複合繊維であって、高親水性成分が親水性ビニルモノマー２〜５質量％及び疎水性ビニルモノマー５〜８質量％を含むアクリロニトリル共重合体からなる高膨潤性の成分、低親水性成分が親水性ビニルモノマー０．２〜１質量％及び疎水性ビニルモノマー３〜７．８質量％を含むアクリロニトリル共重合体からなる低膨潤性の成分であり、捲縮伸張率が２％以上、光沢度が４０％以上なる要件を満足する。
【選択図】なし

Description

本発明は、染色性、光沢性に優れ、温度や水分の変化により捲縮特性が可逆的に迅速に変化するアクリル系複合繊維に関する。

従来より、多くの機能性繊維の開発がなされ、機能性商品にあってはさらに高度な機能を発現させるための繊維素材、布帛構造、機能付与加工を組み合わせた開発も積極的に進められている。近年の新たな機能性商品の提案は、複合化、高次化が進化し、さらに衣料においては、着用環境の変化に応じて機能性が変化する、いわゆる動的な機能発現といったものに視点がおかれている。また、一方ファッショントレンドや消費者ニーズも極めて多様化、高度化しており、消費者の要望に添った機能素材を提供するには、さらなる風合い改良や特化された機能の一つとして、衣服内気候調整機能が挙げられ、いわゆる呼吸する衣服が要望されている。

この衣服内気候調整機能は、衣服内の温度や湿度、水分等の変化に応じ、衣服の通気度が可逆的に変化し、衣服内の温湿度をコントロールすることにより、常に快適な着用状態に調整する機能である。このような呼吸する衣服を提供するためには、温度や湿度、発汗等による水分の変化に応じ可逆的に変化する繊維素材を用いた商品の開発もその手段の一つである。綿（木綿）やウール等に代表される天然繊維は、湿度や水分の変化に応じ可逆
的に変化する特性を有するが、これら天然繊維は、保水性が高く、乾燥時と湿潤時の変化が迅速でなく、衣服の通気度変化が遅くその差も小さい。

一方、合成繊維においては、湿度変化に応じて捲縮率が変化する繊維素材を用いることによって通気度が変化する織編物の提案がなされており、例えばアセテート繊維を用いる提案（特許文献１）や、変性ポリエステル繊維とナイロン繊維との複合素材を用いる提案（特許文献２）がある。しかしながら、前記提案でのアセテート繊維ではアルカリ処理を必須の要件とするため生産工程が複雑となり、また繊維強度が低く織編物での摩擦耐性に劣るといった欠点があり、前記提案での複合素材では２つの繊維素材の混繊工程が必要であり生産工程が煩雑となり、また両繊維素材の特性上、発色性良好な商品を得ることが困難である。

特開２００２−１８０３２３号公報 特開２００３−０４１４６２号公報

本発明は、従来技術における問題点を解決するものであり、本発明の目的は、アクリル系繊維本来の特徴である染色鮮明性、光沢性を有し、かつ湿度や水分の変化に応じて可逆的に捲縮形態が変化するアクリル系複合繊維を提供することにある。

本発明の要旨は、親水性の異なる２種のアクリロニトリル主体の共重合体からなる成分がサイドバイサイド構造に接合されたアクリル系複合繊維であって、高親水性成分がアクリロニトリル９０〜９３質量％、親水性ビニルモノマー２〜５質量％及び疎水性ビニルモノマー５〜８質量％の共重合体からなる下記の要件（１）を備えた成分、低親水性成分がアクリロニトリル９２〜９６質量％、親水性ビニルモノマー０．２〜１質量％及び疎水性ビニルモノマー３〜７．８質量％の共重合体からなる下記の要件（２）を備えた成分であり、下記の要件（３）、（４）を満足するアクリル系複合繊維、にある。
（１）高親水性成分のみを紡糸して得た繊維での膨潤度が４〜１０％
（２）低親水性成分のみを紡糸して得た繊維での膨潤度が２％未満
（３）捲縮伸張率が２％以上
（４）光沢度が４０％以上

本発明のアクリル系複合繊維は、アクリル系繊維本来の特徴である染色鮮明性、優雅な光沢感を有し、かつ吸湿、吸水時と乾燥時に捲縮形態及び長さが可逆的に変化し、またその変化量が大きい繊維であり、本発明は卓越した効果を奏するものです。本発明のアクリル系複合繊維は、吸湿、吸水時には構成成分の膨潤差により大きな捲縮が生じると共に繊維自体も径が太くなり長さも伸び、乾燥時には細かな捲縮になると共に繊維自体も径が元の太さになり長さも元に戻るという捲縮形態及び長さが可逆的に変化する。従い、本発明のアクリル系複合繊維を繊維素材として用いてなる衣料商品は、吸湿、吸水時には繊維間隙及び織編物の目を開き、乾燥時には元の状態に戻り、吸湿、吸水時と乾燥時の状態変化により衣服内気候を可逆的に調整可能で、常に快適な状態を保持することができる。

本発明のアクリル系複合繊維は、親水性の異なる２種の成分から構成され、親水性の異なる２種の成分のうちの高親水性成分は、アクリロニトリル９０〜９３質量％、親水性ビニルモノマー２〜５質量％及び疎水性ビニルモノマー５〜８質量％の共重合体からなる。また、親水性の異なる２種の成分のうちの低親水性成分は、アクリロニトリル９２〜９６質量％、親水性ビニルモノマー０．２〜１質量％及び疎水性ビニルモノマー３〜７．８質量％の共重合体からなる。

高親水性成分及び低親水性成分の各共重合体での親水性ビニルモノマーとしては、例えば、ビニルベンゼンスルホン酸ソーダ、メタリルスルホン酸ソーダ、アクリルアミドメチルスルホン酸ソーダ、ソディウムパラスルホフェニルメタリルエーテル等が挙げられる。特に、親水性ビニルモノマーのうち染色鮮明性を維持する点で、高親水性成分においてはソディウムパラスルホフェニルメタリルエーテルが好ましいものとして挙げられ、低親水性成分においてはメタリルスルホン酸ソーダが好ましいものとして挙げられる。
また、高親水性成分及び低親水性成分の各共重合体での疎水性ビニルモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン等が挙げられる。

高親水性成分及び低親水性成分の各共重合体の重合度は、それぞれの比粘度（重合体０．５ｇをジメチルホルムアミド１００ｍｌに溶解し、３０℃で測定）が０．１２〜０．２１の範囲にあることが好ましい。また、各共重合体の分子量は、通常のアクリル系繊維の製造に用いられる範囲であれば特に限定されるものではないが、それぞれ１０万〜１００万の範囲であることが好ましい。

本発明のアクリル系複合繊維を構成する２種の成分のうち、高親水性成分は、高親水性成分のみを紡糸して得た繊維での膨潤度が４〜１０％であり。低親水性成分は、低親水性成分のみを紡糸して得た繊維での膨潤度が２％未満であることが必要であり、高親水性成分の共重合体での親水性ビニルモノマーが２質量％未満であると、膨潤度が４％未満となり、低親水性成分との親水性の差が小さくなり、可逆的に捲縮形態を変化させる、いわゆる可逆的捲縮能を発現させることが困難となる。逆に、高親水性成分の共重合体での親水性ビニルモノマーが５質量％を超えると、染色性が高くなって低親水性成分との染色濃度差が大きくなり、複合繊維の表面に著しい染色濃淡斑を生じ好ましくない。また、低親水性成分の共重合体での親水性ビニルモノマーが１質量％を超えると、膨潤度が２％以上となり、高親水性成分との親水性の差が小さくなり、可逆的に捲縮形態を変化させる、いわゆる可逆的捲縮能を発現させることが困難となり、低親水性成分の共重合体での親水性ビニルモノマーが０．２質量％未満であると、染色性が低くなって高親水性成分との染色濃度差が大きくなり好ましくない。

可逆的捲縮能は、湿潤時と乾燥時との繊維長変化により示される捲縮伸張率により評価され、本発明のアクリル系複合繊維は、前記の高親水性成分と低親水性成分とが、可逆的捲縮能の発現の容易さの点から、好ましくは複合比（質量比）が２０：８０〜８０：２０で、繊維軸方向に２成分が貼り合わされたサイドバイサイド構造に接合されており、捲縮伸張率が２％以上、好ましくは３％以上である。かかる捲縮伸張率により、吸湿時と乾燥時の状態変化による衣服内気候を可逆的に調整することが可能である。また、本発明のアクリル系複合繊維は、繊維軸方向の光沢度が４０％以上、好ましくは５０％以上である。かかる光沢度を有することにより衣料製品としたときに、衣服内の湿度や水分率の変化によって捲縮が発現した場合でも、光沢が低下し難く、光沢感を有する。

次に、本発明のアクリル系複合繊維の製造方法について説明する。
本発明のアクリル系複合繊維は、親水性の異なる２種のアクリロニトリル主体の共重合体からなる成分を用い、高親水性成分と低親水性成分とをサイドバイサイド構造に複合紡糸することにより得られる。複合紡糸に用いる紡糸原液は、高親水性成分及び低親水性成分をそれぞれ通常のアクリロニトリル系重合体の溶剤、例えばジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等に溶解し、固形分濃度２０〜２８質量％、粘度（ＪＩＳ Ｚ８８０３落球粘度法、測定温度５０℃）５０〜１００ポイズに調製する。

２種の紡糸原液は、好ましくは複合比（質量比）２０：８０〜８０：２０にて、複合紡糸用ノズルよりサイドバイサイド構造に紡出する。複合紡糸用ノズルは、ノズルパック内に設置された分配板により、２種の紡糸原液を別々の流路からノズル孔へ導き、同時に紡出する構造をなしている。ノズル孔の形状、分配方式等は特に限定はなくサイドバイサイド構造にすることのできる公知の複合紡糸用ノズルが用いられる。本発明のアクリル系複合繊維の製造方法においては、光沢度が４０％以上である繊維表面を得るためには、高親水性成分と低親水性成分の各紡糸原液をサイドバイサイド状の接合状態にてノズル孔より紡出する際に、接合状態の紡糸原液を、一旦空気中に吐出し空気層を通過させた後に、凝固浴に導入して凝固させる乾湿式紡糸法を用いる。凝固浴条件は特に限定はないが、溶剤として例えばジメチルアセトアミドを用いた場合、温度０〜４５℃、溶剤濃度１０〜７５質量％水溶液を凝固浴とすることが好ましい。また、ノズル孔から凝固浴に至るまでの空気層は、紡糸延伸性、工程安定性、糸品質の観点から、３〜１５ｍｍの層厚であることが好ましい。

凝固浴中で形成された凝固糸条は、熱水洗浄、熱水中での湿熱延伸、乾燥、乾熱状態での乾熱延伸、更に緩和熱処理、油剤付与等通常のアクリル系繊維の製造工程と同様の工程を経てワインダーにて巻き取る。延伸条件、熱感和条件については、熱水中での湿熱延伸では延伸倍率を２〜４倍、加熱ロール、熱ピン等による乾熱延伸では延伸倍率を１．５〜３倍、緩和熱処理では緩和率を０〜３０％とすることが好ましく、特に可逆捲縮能の発現性の観点から、湿熱延伸での延伸倍率を３．５倍以上、緩和熱処理での緩和率を２０％以上とすることがより好ましい。

本発明においては、かかる乾湿式紡糸法を用いることにより、湿式紡糸法による場合に比べ染色鮮明性に優れ、かつ光沢度が４０％以上の光沢感に優れたアクリル系複合繊維を、乾式紡糸法に比べ経済的にかつ環境面でも有利に製造することができる。
本発明のアクリル系複合繊維は、公知の手段によって織物、編物とすることができ、また公知のカチオン染料にての染色加工、仕上げ加工が施される。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、各評価項目の測定は以下の方法に拠った。

（膨潤度）
高親水性成分及び低親水性成分をそれぞれ固形分濃度２６質量％となるようにジメチルアセトアミドに溶解して紡糸原液を調製し、各紡糸原液を用い、通常のノズルを用いて、乾湿式紡糸し、湿熱延伸倍率２倍、乾熱延伸倍率２倍、熱板緩和率１０％の条件でそれぞれ繊維を製造する。得られた繊維の末端に０．４ｍｇ／ｄｔｅｘの荷重をかけて繊維長Ｌ1を測定し、前記繊維から荷重を除いた後、３０℃の水中に１時間浸漬し、取り出して繊維表面に付着する水分を拭き取り、繊維長Ｌ2を測定する。Ｌ1、Ｌ2を用い、下記式より膨潤度を求めた。測定は、それぞれサンプル５点で行い、その平均値で求めた。
膨潤度（％）＝［（Ｌ2 −Ｌ1 ）／Ｌ1］×１００

（捲縮伸張率）
温度２０℃、湿度６５％に調整された室内で、垂直に吊り下げた繊維の末端に０．４ｍｇ／ｄｔｅｘの荷重をかけて繊維長Ｌ1を測定し、前記繊維から荷重を除いた後、３０℃の水中に１時間浸漬し、取り出して繊維表面に付着する水分を拭き取り、繊維長Ｌ2を測定する。Ｌ1、Ｌ2を用い、下記式より捲縮伸張率を求めた。測定は、３回行い、その平均値で求めた。
捲縮伸張率（％）＝［（Ｌ2 −Ｌ1 ）／Ｌ1］×１００

（光沢度）
温度２０℃、湿度６５％に調整された室内で、ＪＩＳ Ｚ８７４１（鏡面光沢度測定法）に準拠して測定した。測定は、アクリル板に２．８本／ｍｍの密度となるようにトラバースさせながら、張力０．３ｇ／ｄｔｅｘで繊維を５往復巻き付けたカード巻きを作成し、変角光度計（日本電色工業社製、ＶＧＳ−３００Ａ）を用い、繊維軸方向に対する４５°鏡面光沢度を測定した。測定は、５回行い、その平均値で求めた。

（染色性）
１０名の判定員による目視評価を行い、染色斑の有無を判定した。
◎：判定員全員が良好と判定
○：判定員１〜３名が不良と判定
×：判定員４名以上が不良と判定

（実施例１〜３、比較例１〜４）
表１、表２に示す組み合わせの共重合体からなる親水性の異なる２種の成分を各々固形分濃度２６質量％となるようにジメチルアセトアミドに溶解し２種の紡糸原液を調製した。これらの紡糸原液を複合比（質量比）５０：５０で孔径０．１５ｍｍ、孔数６０のサイドバイサイド複合紡糸用ノズルより吐出し、５ｍｍの空気層を介してジメチルアセトアミド７３質量％水溶液よりなる温度４０℃の凝固浴に導いて凝固させ、引き続き、水洗し、沸水中での湿熱延伸、乾燥後更に乾熱状態での乾熱延伸及び熱板による緩和熱処理を施し、油剤付与後、巻き取り速度２５０ｍ／分にてボビンに巻き取り、１６８ｄｔｅｘ／６０フィラメント（単繊維鮮度２．８ｄｔｅｘ）のアクリル系複合繊維を得た。得られた繊維の捲縮伸張率及び光沢度を測定し、更にこれらの繊維を用いて編地を作成し、カチオン染料（保土ケ谷化学工業社製、カチロン ブルーＢＲＬＨ）にて青色に染色し、染色性評価を行った。これらの評価結果を表１、表２に示した。

（比較例５、６）
実施例１、３において、複合紡糸用ノズルを凝固浴中に浸漬し、紡糸原液をノズルより凝固浴中に吐出する湿式紡糸法により紡糸し、巻き取り速度を６０ｍ／分とした以外は、実施例１、３と同様にしてアクリル系複合繊維を得た。 得られた繊維の捲縮伸張率及び光沢度を測定し、更にこれらの繊維を用いて編地を作成し、実施例１、３と同様にカチオン染料にて染色し、染色性評価を行った。これらの評価結果を表３に示した。

本発明により得られるアクリル系複合繊維は、アクリル繊維本来の特徴である染色鮮明性、優雅な光沢感を維持しつつ、吸湿、吸水時と乾燥時に繊維形態及び長さが可逆的に変化し、その変化量が大きい繊維素材であり、このアクリル系複合繊維を用いてなる衣料品は、吸湿時と乾燥時の状態変化により、衣服内気候を可逆的に調整可能で常に快適な状態を保つことができる衣料として、特にスポーツ衣料、夏物衣料等に有用なるものである。

Claims (2)

1. 親水性の異なる２種のアクリロニトリル主体の共重合体からなる成分がサイドバイサイド構造に接合されたアクリル系複合繊維であって、高親水性成分がアクリロニトリル９０〜９３質量％、親水性ビニルモノマー２〜５質量％及び疎水性ビニルモノマー５〜８質量％の共重合体からなる下記の要件（１）を備えた成分、低親水性成分がアクリロニトリル９２〜９６質量％、親水性ビニルモノマー０．２〜１質量％及び疎水性ビニルモノマー３〜７．８質量％の共重合体からなる下記の要件（２）を備えた成分であり、下記の要件（３）、（４）を満足するアクリル系複合繊維。
   （１）高親水性成分のみを紡糸して得た繊維での膨潤度が４〜１０％
   （２）低親水性成分のみを紡糸して得た繊維での膨潤度が２％未満
   （３）捲縮伸張率が２％以上
   （４）光沢度が４０％以上
2. 親水性の異なる２種のアクリロニトリル主体の共重合体からなる成分を用い、高親水性成分と低親水性成分の各紡糸原液をサイドバイサイドの接合状態にて紡糸すると共に、接合状態の紡糸原液を、一旦空気中に吐出した後、凝固浴に導入して凝固させることによって製造した請求項１に記載のアクリル系複合繊維。