JP2015089981A - 仮撚ポリオレフィン繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】冷感などの触感に優れながらさらに風合いに優れた、衣料用途に好適に利用可能な仮撚ポリオレフィン繊維を提供する。【解決手段】ポリエチレンを主たる構成成分とするポリオレフィン繊維であって、該ポリオレフィン繊維は仮撚されており、全捲縮率（ＴＣ）が２〜２０％、破断強度（Ｓｔ）が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度が１０〜５０％であることを特徴とする仮撚ポリオレフィン繊維。さらには総フィラメント数が１０〜３００本、総繊度が１０〜３００ｄｔｅｘであることや、繊維を構成する単糸の断面形状が扁平であり、単糸繊度が１〜１０ｄｔｅｘであることが好ましい。もう一つの本発明は、ポリエチレンを主たる構成成分とする樹脂を、溶融紡糸し、仮撚り加工することを特徴とする仮撚ポリオレフィン繊維の製造方法である。さらには、仮撚り加工がピン仮撚方式であることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は仮撚ポリオレフィン繊維に関し、さらに詳しくは冷感などの触感に優れながらさらに風合いに優れた、衣料用途に好適に利用可能な仮撚ポリオレフィン繊維に関するものである。

昨今の快適志向の増大に伴い、衣服として着用する際に、特に夏場など周囲の環境温度が比較的高い場合に、適度な冷感が感じられる繊維製品が開発されてきた。中でも、特許文献１の高結晶化度、高配向性を有する有機高分子繊維を用いたものは、熱伝導率が高く、快適性が高いことが知られている。
しかしこのような高結晶性、高配向性の繊維からなる布帛は確かに接触冷感を得ることができるものの、通常の熱可塑性樹脂からなる汎用合成繊維と比較すると、特に衣料用途に用いる場合に強度が高すぎて取扱い性が悪く、さらに風合いが悪くなるという問題があった。

他方、冷感を重視した繊維としては、特許文献２には繊維を構成するポリマーとして、吸湿性を有するポリマーを用いたものが、特許文献３には熱可塑性エラストマーを用いたものが提案されている。しかしながら吸湿性を有するポリマーは発汗時にべとつきの原因となり、またエラストマーはそれ自体の粘着性もあり、共に触感に劣るという問題があった。これらの繊維では、冷感などの触感に優れながら、風合いの優れた繊維は得られなかったのである。
また、特許文献４や特許文献５には、通常の合成繊維や天然繊維からなる布帛を形成した後に、後加工によって冷感を有する物質を付着させる技術が開示されている。しかし、繊維自体の熱伝導率が低いことに加えて、後加工による剤の付着は、接着剤となるバインダーによる風合いや触感の悪化の問題などを有していた。

特開２０１０−２３６１３０号公報 特開２００３−２９３２２３号公報 特開２００４−２７００７５号公報 特開２００７−２２４４２９号公報 特開２００６−１６１２２６号公報

本発明の目的は、上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、冷感などの触感に優れながらさらに風合いに優れた、衣料用途に好適に利用可能な仮撚ポリオレフィン繊維を提供することにある。

本発明の仮撚ポリオレフィン繊維は、ポリエチレンを主たる構成成分とするポリオレフィン繊維であって、該ポリオレフィン繊維は仮撚されており、全捲縮率（ＴＣ）が２〜２０％、破断強度（Ｓｔ）が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度が１０〜５０％であることを特徴とする。
さらには総フィラメント数が１０〜３００本、総繊度が１０〜３００ｄｔｅｘであることや、繊維を構成する単糸の断面形状が扁平であることが好ましい。
もう一つの本発明の仮撚ポリオレフィン繊維の製造方法は、ポリエチレンを主たる構成成分とする樹脂を、溶融紡糸し、仮撚り加工することを特徴とする製造方法である。さらには、仮撚り加工がピン仮撚方式であることが好ましい。

本発明によれば、冷感などの触感に優れながらさらに風合いに優れた、衣料用途に好適に利用可能な仮撚ポリオレフィン繊維を提供される。

本発明の繊維の、繊維軸に直行する断面の一例を示す模式図である。 本発明の繊維の、繊維軸に直行する断面の他の例を示す模式図である。

本発明の仮撚ポリオレフィン繊維は、ポリエチレンを主たる構成成分とするポリオレフィン繊維であって、該ポリオレフィン繊維は仮撚されており、全捲縮率（ＴＣ）が２〜２０％、破断強度（Ｓｔ）が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度が１０〜５０％であることを必須とする繊維である。

ここで本発明の仮撚ポリオレフィン繊維の主たる構成成分となるポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなどを適用することができる。中でも本発明にて用いられるポリエチレンとしては、高密度ポリエチレンであることが好ましく、より高い製糸性と共に高性能の高い熱伝導性を得ることが可能となる。具体的なこのような高密度ポリエチレンの好ましい密度としては０．９２〜０．９８の範囲にあることが好ましい。

なお主成分のポリエチレンとしては単一成分からなることが好ましいが、５重量％未満の割合であれば、Ｃ３〜Ｃ１２の高級アルケンが、共重合体として含まれていることも好ましい。さらに本発明の繊維を構成するポリマー中には、従来公知の酸化防止剤、耐光剤、難燃剤、顔料などを、本発明の目的を損なわない範囲で含有させることができる。
そしてこのようなポリエチレンを主成分とする本発明のポリオレフィン繊維は、仮撚り加工されていることが必要であり、全捲縮率（ＴＣ）が２〜２０％、破断強度（Ｓｔ）が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度が１０〜５０％であることを特徴とする冷感と風合いに優れたポリオレフィン繊維である。

全捲縮率としてはさらには５〜１８％の範囲であることが好ましく、この全捲縮率が小さすぎる場合には、風合いが硬くなり、特に本発明の繊維を布帛にした場合に、十分なソフト感や伸縮性を与えることができなくなる。逆に全捲縮率が大きすぎる場合には、繊維の質感が低下し、取扱い性に劣るものとなる。

また本発明のポリオレフィン繊維は、破断強度（Ｓｔ）が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘであることが必要である。破断強度が２ｃＮ／ｄｔｅｘ未満となると、品質が充分ではなく、強度面で加工上や使用上の問題が発生するおそれがある。逆に８ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると裁断などの加工上の取り扱い性、生産性が低下する。好ましい範囲としては２．５〜６ｃＮ／ｄｔｅｘであり、特に加工性に優れた繊維となる。

さらにこの破断時の伸度としては、１０〜５０％の範囲であることが好ましい。さらには伸度が１５〜３０％であることが好ましい。ここで繊維の伸度が低すぎると取り扱い性が悪く、該繊維の取り扱い時に毛羽や断糸が発生しやすい。さらに風合いも硬くなる。逆に伸度が高すぎると品質の安定性が低下し、実用上十分な強度を得ることもできなくなる。風合い面やその取扱い性を考慮すると、破断強度（Ｓｔ）が２．５〜６ｃＮ／ｄｔｅｘであり、その破断時の伸度が１５〜４０％であることが特に好ましい。

また、本発明のポリオレフィン繊維は、上記の特性に加えて、繊維の沸水下での収縮率（ＦＳ）が２〜１５％であることが好ましい。さらには沸水収縮率が３〜１２％の範囲であることが好ましい。繊維の収縮率（ＦＳ）が小さすぎる場合には、例え仮撚りがされていても、風合いが硬くなりやすい。一方大きすぎる場合も、加工工程等での収縮により、特に布帛とした際のソフトな風合いが阻害される傾向にある。

さらに本発明の仮撚ポリオレフィン繊維の単糸繊度としては１〜１０ｄｔｅｘであることが好ましい。単糸繊度が細すぎると製糸安定性が低下し、また、繊維間の微細空隙が増加して繊維間の断熱性が高まり冷感効果が減少する場合がある。逆に、単糸繊度が大きすぎると、織編物とした場合には繊維間距離が大きくなって接触面積が下がり、接触冷感効果が低下すると共に風合いも硬くなる場合がある。単糸繊度としては０．５〜８ｄｔｅｘの範囲が、より好ましく用いられる。

そして本発明の仮撚ポリオレフィン繊維はこのような単繊維（フィラメント）が多数集合した繊維糸条形態をとるものであるが、その総フィラメント数は１０〜３００本、総繊度が１０〜３００ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。このように多数のポリオレフィン繊維が仮撚りされていることにより、冷感などの触感と共に風合いに優れた繊維となるのである。
さらに本発明の仮撚ポリオレフィン繊維を構成する各単繊維は、その断面形状が扁平形状であることが好ましい。扁平形状とすることにより、衣料用布帛とした際に、肌との接触面積を効果的に高めることができ、接触冷感をさらに十分に感じることができるようになる。

扁平形状の長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ_１の比Ａ／Ｂ_１としては、２〜１０の範囲であることが好ましい。長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ_１の比Ａ／Ｂ_１が小さすぎると、丸断面に近くなり扁平形状の効果が低くなり、一方大きすぎると扁平の効果が向上する以上に、製糸時の工程安定性が低下する懸念が増大する傾向にある。特に好ましいＡ／Ｂ_１比の範囲としては、３〜８であることが好ましい。

さらに、本発明のポリオレフィン繊維を構成する単繊維の断面形状としては異型断面であることが好ましい。特には断面の長軸方向に丸断面単糸が直線状に連結した形状であり、くびれ部を２〜５個有する形状であることが好ましい。このような丸断面の単糸が直線的に連結した、全体として扁平の断面形状を採用することにより、通常の丸断面単糸が単独で存在する場合と比較して単糸間の空間が少なく、冷感効果を効果的に発現することが可能となる。また合せて繊維の曲げ特性が向上し、布帛とした場合に柔軟性に富むものとなる。

さらにこの単繊維の断面形状としては、扁平形状であることに加えてくびれ部を有することによって、繊維表面での乱反射や光の屈折効果をより高め、防透性もある程度付与することが可能となる。通常は、無機化合物粒子の反射によってそのような効果を得るのであるが、その含有量を有効に減少しうる。もっともくびれ部の数としては少なすぎると上記効果が得られ難く、逆にくびれ部の数が多すぎると工程安定性が低下する傾向にあるため、３ないし４のくびれ部であることが特に好ましい。

このような丸断面単糸が直線状に連結した形状の場合には、扁平断面の長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ１の比Ａ／Ｂ_１が２〜６の範囲であることが好ましい。扁平率が少なすぎる場合には扁平断面の効果が得られ難く、織編物などの布帛とした場合に長軸が布帛表面に平行に配列し難くなり遮熱性が低下することがある。一方該扁平率が大きすぎると製糸安定性が低下する傾向にあるため、さらに好ましい範囲としては３〜５であることが好ましい。

さらにこのように丸断面単糸が直線状に連結した形状の場合には、扁平形状断面の短軸の最大幅Ｂ_１と、くびれ部に相当する短軸の最小幅Ｂ_２の比Ｂ_１／Ｂ_２は１．０５以上２以下であることが好ましい。Ｂ_１／Ｂ_２が小さいと上述の丸断面が連結した効果が低下することがあり、また、Ｂ_１／Ｂ_２が大きすぎると、連結部（くびれ部）の厚みが薄くなり、冷感効果が低下する傾向にある。特に好ましいＢ_１／Ｂ_２の範囲としては１．１〜１．６の範囲である。

もう一つの本発明の仮撚ポリオレフィン繊維の製造方法として、ポリエチレンを主たる構成成分とする樹脂を溶融紡糸し、仮撚り加工する製造方法であり、このような製造方法を採用して、全捲縮率（ＴＣ）が２〜２０％、破断強度（Ｓｔ）が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度が１０〜５０％である仮撚ポリオレフィン繊維を得る製造方法である。
ここで、本発明のポリオレフィン繊維の製造方法に用いられる、主たる構成成分となるポリエチレンとしては、上記の本発明のポリオレフィン繊維に用いるポリエチレンを使用することができる。そして本発明の繊維を製造する方法は、コスト面に優れた溶融紡糸法を採用し、それを引き続き仮撚り加工する方法である。

そして溶融紡糸する際には、溶融した樹脂を紡糸口金から吐出後に一般には延伸されるが、その繊維を延伸する方法としては、公知の方法を用いれば良く、公知の熱ロール延伸や温水延伸を用いることができる。なお、繊維を紡糸、延伸する工程において公知の帯電防止剤、繊維仕上剤などを適宜必要に応じて用いることができる。延伸は紡糸された複数の繊維からなる糸条を一旦引き取ってから行っても良いし、巻き取らずに引き続き実施しても良い。

また、本発明の仮撚ポリオレフィン繊維を得るためには、延伸時にあらかじめ繊維に熱セットを施すことが好ましい。熱セットの温度としては、１００℃以上繊維の融点以下の範囲であることが好ましい。さらには繊維が溶断しない程度の高温とすることが好ましい。このような熱セットを十分に行うことにより、後の仮撚加工時における繊維の破断や、全捲縮率の低下などの問題を有効に解消しうる。
また、延伸を行うことにより、繊維の強度は２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度は１０〜１００％の範囲にコントロールすることが好ましい。強度が小さすぎたり、伸度が小さすぎる場合には、仮撚加工工程において繊維が破断しやすい傾向にある。逆に繊維の伸度が大きすぎる場合には、繊維の変形が大きく、仮撚加工による賦形が困難となる傾向にある。

本発明の製造方法における仮撚り加工としては、仮撚加工装置の前後における張力比が１以上であることが好ましく、特には１．１〜３．０の範囲にあることが好ましい。このような条件を採用するためには、ピン仮撚方式やベルト方式による仮撚加工であることが好ましく、特にはピン仮撚り方式を採用することが好ましい。ディスク仮撚方式などの、工程装置前後の張力差が小さすぎる場合には、本発明のポリエチレンからなる繊維に適用した場合には、十分な撚りを入れることが困難な傾向にある。撚りが不十分であると未解撚部の発生を伴いやすく、得られる繊維の品位が劣る傾向にある。延伸工程と同様に仮撚加工時にも所定の温度を付与することが好ましく、十分な捲縮率を有する繊維を製造することが可能となる。温度を付与する装置としては接触型のヒーターであることが好ましく、例えばプレートヒーターが使用される。この時の加工温度としては８０℃以上であることが好ましく、特には１００℃以上融点以下の温度範囲であることが好ましい。

ポリオレフィンからなる繊維は、融点が低く結晶化速度も速いため、捲縮加工が困難であると考えられてきたが、本発明の製造方法では上記のような加工方法を採用することにより、冷感などの触感と共に風合いに優れた仮撚ポリオレフィン繊維を得ることが可能となった。
そしてこのような本発明の仮撚ポリオレフィン繊維を布帛とする場合には、布帛全てに本発明の繊維を用いる以外に、部分的に本発明の繊維を用いることも好ましい。その布帛の組織は特に限定されるものではなく、織物、編物、不織布の形状にて用いることが可能であり、冷感などの触感と共に風合いに優れた布帛となる。

次に、本発明を実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の評価、測定は次のとおり実施した。

（１）繊維の破断強度（Ｓｔ）、破断伸度（Ｅｌ）
ＪＩＳ Ｌ１０１３に準拠し、掴み間隔２００ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分の定速伸長形条件で、温度２５℃にて引張破断試験を行い、繊維の破断強度（Ｓｔ）（ｃＮ／ｄｔｅｘ）、および破断伸度（Ｅｌ）（％）を測定した。

（２）繊維の沸水収縮率（ＦＳ）、全捲縮率（ＴＣ）
仮撚捲縮加工糸に０．０４４ｃＮ／ｄｔｅｘ（５０ｍｇ／ｄｅ）の張力を掛けて約３３００ｄｔｅｘのカセをカセ枠に巻き取る。カセの一端に０．００１７７ｃＮ／ｄｔｅｘ（２ｍｇ／ｄｅ）＋０．１７７ｃＮ／ｄｔｅｘ（２００ｍｇ／ｄｅ）の２種の合計荷重を負荷し、１分間経過後の長さＬ_０（ｃｍ）を測定する。
次いで、一方の０．１７７ｃＮ／ｄｔｅｘ（２００ｍｇ／ｄｅ）の荷重をはずした状態で、１００℃の沸水中にて２０分間処理する。この沸水処理後、今度は０．００１７７ｃＮ／ｄｔｅｘ（２ｍｇ／ｄｅ）の荷重もはずし、２４時間自由な状態で自然乾燥する。自然乾燥した試料に再び０．００１７７ｃＮ／ｄｔｅｘ（２ｍｇ／ｄｅ）＋０．１７７ｃＮ／ｄｔｅｘ（２００ｍｇ／ｄｅ）の２種の合計荷重を負荷し、１分間経過後の長さＬ_１（ｃｍ）を測定する。
最後に、０．１７７ｃＮ／ｄｔｅｘ（２００ｍｇ／ｄｅ）の荷重を取りはずし、１分間経過後の長さＬ_２（ｃｍ）を測定した。
この測定を１０回実施し、次の式から沸水収縮率及び捲縮率を算出した。なお値は１０回の平均値である。
沸水収縮率（ＦＳ）（％）＝［（Ｌ_０−Ｌ_１）／Ｌ_０］×１００
全捲縮率 （ＴＣ）（％）＝［（Ｌ_１−Ｌ_２）／Ｌ_０］×１００

（３）繊維断面形状
倍率５００倍の、繊維の透過型電子顕微鏡による断面写真から、２０本の単糸につき「長軸の幅Ａ」、「長軸に直交する短軸の最大幅Ｂ_１」、「くびれ部に相当する、長軸に直交する短軸の最小幅Ｂ_２」の値を測定し、その平均値から、扁平率Ａ／Ｂ_１、Ｂ_１／Ｂ_２の値を算出した。

（４）接触冷感の評価
得られた繊維を用いて目付１５０ｇ／ｍ^２の筒編みを作成し、被験者１０人が生地を触った瞬間の冷感の有無について以下の基準により評価を行い、１０人の点数の平均値を求め、評価した。
３点：明らかに体感できる冷感を感じた。
２点：少し冷感を感じた。
１点：わずかに冷感を感じた。
０点：全く冷感を感じなかった。
また、布帛を８ｃｍ×８ｃｍの大きさとし、あらかじめ４０℃に暖めた１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさの厚み０．５ｍｍのステンレス板に載せ、ステンレス板の中央部の温度を熱電対で測定して、最大降下温度を測定し、下記参考例との温度差にて評価した。

［参考例１、２］
下記の実施例２、３と同様にして、ただしポリエチレン樹脂に代えて、ポリエチレンテレフタレート（固有粘度；０．６３）を用いて同様の繊維を得た。それらを下記の実施例２、３と同様にして筒編みを作成し、冷感評価の基準とした。
なお冷感評価の温度差は、実施例１、３、比較例１、２については、参考例１の最大降下温度との温度差を、実施例２については、参考例２の最大降下温度との温度差を示した。

（５）風合い評価
接触冷感の評価に用いた筒編みを使用し、その触感及び風合いについて、被験者１０人が触った際の官能評価を以下の基準により行い、１０人の点数の平均値を求め、評価した。
３点：嵩高感があり柔らかい。
２点：柔らかいが嵩高感があまり感じられない。
１点：嵩高感を感じない。

［実施例１］
高密度ポリエチレン（ＪＩＳ Ｋ−７２１０によるメルトフローレート；１９）を、２２０℃に設定したエクストルーダーで溶融し、丸断面の吐出孔を３６ホール有する口金から２１５℃の温度条件で吐出し、紡糸速度１５００ｍ／分で巻き取った。巻き取った未延伸糸を予熱温度１００℃、熱セット温度１２０℃、延伸倍率４．０倍の条件で延伸し、さらに、１２０℃のプレートヒーターとサファイアピンを有するピン仮撚機を仮撚加工機として用い、撚数３４００Ｔ／ｍにてピン仮撚加工を行った。この時の仮撚加工機の前後の張力比は１．８（後／前）の条件であった。得られた仮撚ポリオレフィン繊維は６４ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌｓ．の繊維であった。
さらにこの得られた繊維を２本合糸して筒編みを作成し、冷感を評価した。得られた繊維は物性が良好で布帛とした場合の冷感等の触感や風合いに優れたものであった。得られた繊維の物性、評価結果を表１に示す。

［実施例２］
口金として実施例１の丸断面に代えて、図２に示す断面形状となる吐出孔を３６ホール有する口金を用いた以外は実施例１と同様にして、６４ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌｓ．扁平率４（Ａ／Ｂ_１）、Ｂ_１／Ｂ_２比が１．５の仮撚ポリオレフィン扁平断面繊維を得た。ちなみに仮撚加工機の前後の張力比は１．８（後／前）の条件であった。
得られた繊維は物性が良好で布帛とした場合の冷感等の触感や風合いに優れたものであった。さらにこの繊維を用いて無撚で１１０本／２．５４ｃｍの織密度で平織物を製織してシャツを作成し着用評価したところ、風合い、清涼感共に優れるものであった。
得られた繊維の物性、およびこの繊維を用いて作成した筒編みの評価結果を表１に併せて示す。

［比較例１］
実施例２において、仮撚加工を施さなかったこと以外は実施例２と同様に実施し、繊維及び筒編みを得た。得られた繊維は、風合いに劣るものであった。得られた繊維の物性、評価結果を表１に併せて示す。

［比較例２］
実施例２において、仮撚加工機をピン加工機からディスク型仮撚機に変更し、仮撚加工機の前後の張力比を０．９５（後／前）とした以外は実施例２と同様に実施したが、未解撚部が多発し、断糸が発生し、繊維の製造ができなかった。評価結果を表１に併せて示す。

［実施例３］
口金として実施例１の丸断面に代えて、図１に示す断面形状となる吐出孔を１２ホール有する口金を用いた以外は実施例１と同様にして、８４ｄｔｅｘ／１２ｆｉｌｓ．扁平率４（Ａ／Ｂ_１）、Ｂ_１／Ｂ_２比が１．５の仮撚ポリオレフィン扁平断面繊維を得た。ちなみに仮撚加工機の前後の張力比は１．８（後／前）の条件であった。得られた繊維は物性が良好で布帛とした場合の冷感等の触感や風合いに優れたものであった。得られた繊維の物性、およびこの繊維を用いて作成した筒編みの評価結果を表１に併せて示す。

本発明の仮撚ポリオレフィン繊維は冷感に優れかつ風合いが良好で、布帛とした場合に清涼感を有し、スポーツやアウターをはじめとする衣料、および産業資材などの多くの用途に利用可能であり、その工業的価値は極めて大である。

Ａ ：扁平形状繊維の断面における長軸の幅
Ｂ_１：扁平形状繊維断面の長軸に直交する短軸の最大幅
Ｂ_２：くびれ部に相当する、扁平形状繊維断面の長軸に直交する短軸の最小幅

Claims (5)

1. ポリエチレンを主たる構成成分とするポリオレフィン繊維であって、該ポリオレフィン繊維は仮撚されており、全捲縮率（ＴＣ）が２〜２０％、破断強度（Ｓｔ）が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度が１０〜５０％であることを特徴とする仮撚ポリオレフィン繊維。
2. 総フィラメント数が１０〜３００本、総繊度が１０〜３００ｄｔｅｘである請求項１記載の仮撚ポリオレフィン繊維。
3. 繊維を構成する単糸の断面形状が扁平である請求項１または２記載の仮撚ポリオレフィン繊維。
4. ポリエチレンを主たる構成成分とする樹脂を、溶融紡糸し、仮撚り加工する請求項１記載の仮撚ポリオレフィン繊維の製造方法。
5. 仮撚り加工がピン仮撚方式である請求項４記載の仮撚ポリオレフィン繊維の製造方法。

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