JP2016515171A - 伸縮性及び冷感に優れたナイロン潜在捲縮糸 - Google Patents

Abstract

本発明は伸縮性及び冷感に優れたナイロン潜在捲縮糸に関するもので、ナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）とナイロン６及びナイロン６６の中で選択された１種のポリマー（Ｂ）が原糸の断面上にサイドバイサイド形状に複合紡糸されていることを特徴とする。本発明に係るナイロン潜在捲縮糸は染色性、染色堅牢度及び伸縮性に優れ、公定水分率が高いので、良好な冷感を発現する。また、本発明に係るナイロン潜在捲縮糸は製造コストが低く、生産性が高いので、原糸均一性も優秀である。そのため、本発明に係るナイロン潜在捲縮糸は、伸縮性透湿防水ポリウレタンフィルムと共に使用するアウトドアウェア用生地素材として特に有用である。【選択図】図１

Description

本発明は伸縮性及び冷感に優れたナイロン潜在捲縮糸に関するものであり、より詳細には、原糸の断面上で（ｉ）ナイロン６４ランダムコポリマーと（ｉｉ）ナイロン６ポリマーまたは、ナイロン６６ポリマーがサイドバイサイド（ｓｉｄｅ ｂｙ ｓｉｄｅ）形状に複合紡糸されることで、染色性、染色堅牢度及び伸縮性に優れ、公定水分率が高いので、良好な冷感（ｃｏｏｌ ｔｏｕｃｈ）を発現する伸縮性ナイロン潜在捲縮糸に関するものである。

ナイロン伸縮糸はポリエステル系の伸縮糸に類似した生産技術を有している。しかし、使用用途において、ポリエステル系の伸縮糸は大部分ティーシャツ、ジャケット、ズボンなどの用途に広く使用され、最近は他の素材との複合糸用途に使用される。しかし、ナイロン伸縮糸は主にアウトドアウェア及びインナーウェア、靴下に主に用いられ、使用用途における差を有している。

しかし、ポリエステル高伸縮糸は伸縮性透湿防水ポリウレタンフィルムと共に用いる生地用素材として使用する場合は、染色堅牢度に問題が発生し、染色性、耐摩擦性、冷感などが低下する問題がある。

その結果、最近はアウトドアウェア用素材等には、ナイロン伸縮糸の使用が大きく増加する趨勢にある。

ナイロン伸縮糸を製造するために使用する第１番目の従来技術としは、ナイロン６６を仮撚工程のうち、高い温度で延伸、仮撚処理してナイロン６６伸縮糸を製造する方法がある。

前述の従来方法は、溶融点が高いナイロン６６半延伸糸（ＰＯＹ）を高温でピン仮撚方式またはディスク仮撚方式などで低速仮撚して未配向の原糸に物理的方法にてクリンプを形成する方法であり、製造したナイロン６６伸縮糸は高いクリンプ率を有し、生地上で伸縮性を発現する。

しかし、前述した第１番目の従来方法の場合、韓国では衣類用としてナイロン６６生産せず、高価の原料であるヘキサメチレンジアミンの使用によって、ナイロン６に比べて相対的に高価で輸入している。そのため、製造コストが上昇し、高温で低速仮撚するため生産性が低下する。また、高温で高いクリンプ率を有しなければならないため、原糸に不均一が発生する確率が高くなるなどの問題がある。

ナイロン伸縮糸を製造するために使用する第２番目の従来技術としては、収縮率において互いに４〜５％程度の差があるナイロン６６ポリマーとナイロン６ポリマーを原糸の断面上にサイドバイサイド形状に複合紡糸して、ナイロン潜在捲縮糸を製造する方法がある。

しかし、前述した第２番目の従来方法は、ナイロン６６ポリマーとナイロン６ポリマーとの間の収縮率差が４〜５％程度に低いため、自然にクリンプの発現が難しく、原糸状態のクリンプ発生より生地上でのクリンプ発生が著しく低下する問題がある。

ナイロン伸縮糸を製造するために使用するまた他の従来技術としては、相対粘度（ＲＶ）が相異なナイロンポリマーを原糸の断面上にサイドバイサイド形状に複合紡糸してナイロン潜在捲縮糸を製造する方法もある。しかし、ナイロンは３，０００ｍ／分以上の紡糸速度で高速紡糸する。そのため、相対粘度差によって紡糸口金の下部で糸の曲げ現象が発生したり、紡糸速度が低下して紡糸性及び製糸性が大きく低下して商業的な規模の生産が難しい問題がある。

本発明の目的は、染色性、染色堅牢度及び伸縮性に優れ、公定水分率が高いので、良好な冷感を発現し、原糸の均一性に優れたナイロン潜在捲縮糸を、低い製造コストと高い生産性で製造することができる、伸縮性及び冷感に優れたナイロン潜在捲縮糸を提供することにある。

前述したような目的を達成するために、本発明では、ナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）とナイロン６及びナイロン６６の中で選択された１種のポリマー（Ｂ）が原糸の断面上にサイドバイサイド形状に複合紡糸してナイロン潜在捲縮糸を製造する。

ナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）は、ナイロン４単量体であるピロリドン１０〜３０モル％と、ナイロン６単量体であるカプロラクタム７０〜９０モル％で構成される。

本発明に係るナイロン潜在捲縮糸は、染色性、染色堅牢度及び伸縮性に優れ、公定水分率が高いので、良好な冷感を発現する。

また、本発明に係るナイロン潜在捲縮糸は、製造コストが低く、生産性が高いと共に、原糸均一性にも優れている。

そのため、本発明に係るナイロン潜在捲縮糸は、伸縮性透湿防水ポリウレタンフィルムと共に使用するアウトドアウェア用生地素材として特に有用である。

以下、添付した図面などを通じて本発明を詳細に説明する。

本発明に係るナイロン潜在捲縮糸は、図１及び図２に示すように、ナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）とナイロン６及びナイロン６６の中で選択された１種のポリマー（Ｂ）が原糸の断面上にサイドバイサイド形状に複合紡糸されていることを特徴とする。

図１及び図２は本発明に係るナイロン潜在捲縮糸の断面を示す概略図である。

ナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）は、ナイロン４単量体であるピロリドン１０〜３０モル％と、ナイロン６単量体であるカプロラクタム７０〜９０モル％で構成され、分子量が７０，０００〜１２０，０００ｇ／モルであり、多分散指数（Ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）が１〜２である。

ナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）は、カプロラクタムと２−ピロリドン陰イオン添加重合に製造されて決定化度が５０％以下に低く、溶融点が低いと共に、水分率が高い。そのため、エンジニアリングプラスチックとして使用することが難しい。しかし、適正な強度及び伸度を備えて衣類用に用いるのに適している。

これに対して、ナイロン４６ポリマーは１、４−ジアミノブタンとアジピン酸の重縮合により製造されて常温加圧されたナイロンのうち、決定化度が最も高く、溶融点が高いと共に、摩擦抵抗性に優れ、変形係数が低く、オイル及びグリースに対する抵抗性に優れるので、エンジニアリングプラスチックに主に使用している。

本発明は原糸の断面上にサイドバイサイド形状に複合紡糸されているナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）に対する、ナイロン６及びナイロン６６の中で選択された１種のポリマー（Ｂ）の重量割合は、２５〜５０：７５〜５０であることが好ましい。

本発明に係るナイロン潜在捲縮糸は、沸騰水収縮率が３０〜５０％であり、クリンプ率が２０〜５０％であり、公定水分率が５〜８％である。

ナイロン６４ランダムポリマー（Ａ）は、硫酸粘度法で測定した相対粘度（ＲＶ）が２．４〜３．０で溶融点が１５０〜１９０℃であり、比重が１．１１〜１．１３ｇ／ｃｍ^３である。

ナイロン６及びナイロン６６の中で選択された１種のポリマー（Ｂ）は、硫酸粘度法で測定した相対粘度（ＲＶ）が２．４〜２．７である。

ナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）は、ナイロン６ポリマーの単量体であるカプロラクタムとナイロン４ポリマー単量体であるピロリドンの含量を７０〜９０モル％対１０〜３０モル％の比で陰イオンまたはバルク重合して得られる。カプロラクタムのモル比が増加するほどナイロン６の性質が強くなり、溶融点が上昇する効果を示すが、公定水分率が減少して前述の性質において一般ナイロン６及びナイロン６６と等しくなる短所を有している。ピロリドンはセルロースから酵素の分解により得ることができ、生化学系（ｂｉｏ−ｂａｓｅｄ）物質とも広く知られている。ナイロン４はブチロラクタム（ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔａｍ）の重合体（２−ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｏｎｅ或いはα−ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅとも呼ぶ）として特定条件下に２−ピロリドン（２−ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）環（ｒｉｎｇ）が開環しながら重合体を形成すると知られている。このように生成された高収縮ポリマーは、一般原糸で紡糸する際に、沸騰水収縮率が３０％〜６０％の収縮率を有し、溶融点１５が０〜１９０℃であり、硫酸粘度法を使用して測定した相対粘度（ＲＶ）が２．４〜３．０の範囲を有する。このような相手粘度は、ナイロン６、ナイロン６６に類似した相手粘度を有しているため、潜在捲縮糸を製造する際に、紡糸性を良好にさせ、既存の複合紡糸設備を用いても大きく改造することなく原糸を製造することが可能である。

ナイロン４単量体であるピロリドンは生花学界（ｂｉｏ−ｂａｓｅｄ）原料であり、親環境素材として使用が可能である。最近化石燃料の枯渇による高油価時代に、親環境素材に対して関心を有している消費者が急増している。また衣類用に使用することで、自然環境を破壊しないというイメージを有している物質であって、資源枯渇が予想される今後に使用する未来の纎維として適合である。

しかし、純粋ナイロン４は溶融点が高いため、溶融紡糸する際に、加工のためのプロセッシング温度と分解温度の範囲が非常に類似して、加工が不可能である短所を有している。また水分率が高いため、エンジニアリングプラスチックとしては不適合である。

ナイロン４を衣類用に使用する時には、アミド（ａｍｉｄｅ）基が一般ナイロンに比べて多く含有されているため、親水的性質が強い。従って、本発明はナイロン４とナイロン６を一定の割合で共重合させたナイロン６４ランダムコポリマーを用いて、溶融点を低くし、プロセッシング温度を確保して決定性をコントロールすることで、高収縮性能が発現できるようにした。ナイロン４とナイロン６の共重合体である高収縮ポリマーを使用し、サイドバイサイド複合紡糸を用いる場合、表面に現われる高収縮ポリマーによって水分含有量が増加する。従って、服が人肌に触れる時、肌触りを柔らかくし、高い水分含有率によって、快適さを感じることができる。また人肌の水分を吸収、維持することで、いつも快適さを感じるのみでなく、一般ナイロンに比べて高い水分含有率によって、夏季には冷感を発現することも可能である。一般的にセルロース系列の纎維がより優れた冷感を発現することも、これと同じ脈絡である。

またナイロン６４ランダムコポリマーは紡糸性が安定的であり、低い紡糸温度を有している。ナイロン６と複合紡糸する場合には、ナイロン６６より低い紡糸温度でも紡糸が可能であるため、エネルギー節減効果も提供することができる。

同一モル量のナイロン６とナイロン４が共重合されたナイロン６４、及びナイロン６１０の場合には、このような高収縮な特徴が現われなく、むしろ水分含有率が低下する。しかし、ナイロン６４ランダムコポリマーの場合は、ポリマー内の分子鎖の形成がランダに変えて、高収縮性が現われる。これによって、サイドバイサイド複合紡糸を行う時には、バイメタルの形態でナイロン４共重合体の方に収縮が多く進行され、潜在巻軸のような効果を示すことができる。加工によって、収縮率に差があれば、スパイラル構造の原糸を用いてスプリングのような構造を形成するようになり、生地の製織後加工する際には、収縮加工を通じて伸縮性能を有する生地の製造が可能である。また２個のポリマーがナイロン系列であるので酸性染料で染色が可能であり、染色サイトであるアミン基が多量含有されているので、染色性や堅牢度に優れた潜在捲縮糸の製造が可能である。

以下、実施例及び比較実施例を通じて本発明を具体的に説明する。

しかし、本発明の保護範囲が以下の実施例のみに限定して解釈されるものでない。

［実施例１］
ピロリドン３０モル％とカプロラクタム７０モル％を陰イオン重合して得て、溶融点が１７０℃であり、相対粘度（ＲＶ）が２．６であるナイロン６４ランダムコポリマー（ｒａｎｄｏｍ ｃｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）と相対粘度（ＲＶ）が２．６であるナイロン６をサイドバイサイド複合紡糸方式で、それぞれの圧出機を用いて、２６０℃の紡糸温度で吐出させた。紡糸パック内で５０：５０の重量比で複合されるように紡糸した後、冷却チャンバを用いて冷却／凝固させた。３０００ｍ／分の速度で第１ゴデットロールと第２ゴデットロールを通して巻き取って、８５デニール／２４フィラメント半延伸糸を製造した。

このように巻き取った半延伸糸を延伸巻取機を用いて、紡糸速度５００ｍ／分と延伸比１．２６で延伸させ、７０デニール／２４フィラメントスペックの延伸糸を巻き取ってナイロン潜在捲縮糸を製造した。

［比較実施例１］
ナイロン６６を一般的なナイロン第１ヒーター半延伸糸（ＰＯＹ）製造設備を用いて、紡糸速度３０００ｍ／分ので半延伸糸８５デニール／２４フィラメントを製造した。第１ヒーターの温度を２２０℃以上にセットして、延伸比１．３、紡糸速度３００ｍ／分でピン仮撚タイプの仮撚機を通過させて、７０デニール／２４フィラメントの高伸縮仮撚糸を製造した。

［比較実施例２］
ナイロン６とナイロン６６をそれぞれの圧出機を用いて吐出させ、紡糸パック内で５０：５０の面積比に複合されるように紡糸した。以後、冷却チャンバを用いて冷却／凝固させ、３０００ｍ／分の速度で第１ゴデットロールと第２ゴデットロールを通して巻き取って半延伸糸を製造した。

このように巻き取った半延伸糸を延伸巻取機を用いて、紡糸速度７００ｍ／分と延伸比１．２３で延伸し巻き取って高伸縮糸を製造した。

表１の物性はそれぞれ以下のような方法で評価した。

（沸騰水収縮率測定方法（自社方式））
１）枠体に測定しようとする試料を２０回巻き取った後、クリップを両方に挟んで試料を準備する。一つのサンプル当たり３個の試料を制作する。
２）両端を縛り５０ｃｍの長さになるようにし、一定の初期荷重を付与して長さを測定する。
−初期荷重は試験糸太さ（ｄｅｎｉｅｒ）の１／１０ｇにする。
−例えば、試験糸が５０デニールであれば、５ｇの重りを吊り下げる。
−測定長さ：Ｌ_０
３）恒温恒湿雰囲気下で２４時間放置する。
−約２５℃、６５％
−初期荷重はそのまま維持。
４）放置後試験糸の長さを測定する。
−測定長さ：Ｌ_１
−初期荷重はそのまま維持。
５）遅延計算式
−遅延（Ｌ_２）＝（Ｌ_０−Ｌ_１）／Ｌ_０×１００（％）
６）遅延試験糸（Ｌ_２）を沸騰水（９０〜９５℃）に３０分間浸漬させる。
−試験糸全体を沸騰水に浸漬する。
−初期荷重はそのまま維持（初期荷重における重りが底に触れないように注意）。
７）試験糸を取り出して水分を拭き取り、恒温恒湿雰囲気下で２４時間放置する。
−約２５℃、６５％
−初期荷重はそのまま維持。
８）放置後試験糸の長さを測定する。
−測定長さ：Ｌ３
−初期荷重はそのまま維持。
９）沸騰水計算式
沸騰水収縮率（Ｌ_４）＝（Ｌ_２−Ｌ_３）／Ｌ_２×１００（％）

（クリンプ率測定法）
１．試料準備−枠体に測定しようとする試料を１０回巻き取った後、クリップを両方に挟んで試料を準備する。一つのサンプル当たり３個の試料を制作する。
２．水蒸気槽（Ｓｔｅａｍ ｂａｔｈ）の温度が所定温度に到逹すると、クリップに輪を嵌めて、水蒸気槽に入れることができるようにしたグラスガイドに試料を入れて、水蒸気槽に慎重に持ち上げて入れる。
３．２０分間沸騰水で処理してから、試料を取り出して水分を取り除いて１２時間放置する。
４．初期荷重−表示ｄｅｎ／２５ｇ、静荷重−表示ｄｅｎ＊２ｇを計算して次のような式で測定する。
５．静荷重＋初期荷重を付与し、２分後に長さを測定する−Ｌ
６．静荷重を取り除いて初期荷重のみで３分後に長さを測定する−Ｌ_１
７．計算式
クリンプ率＝（Ｌ−Ｌ_１）／Ｌ×１００

（冷感測定法）
１．実験環境：２０℃、６５％ＲＨ
２．実験器機：ＫＥＳ−Ｆ７ Ｔｈｅｒｍｏ Ｌａｂｏ ＩＩ（Ｋａｌｔｏ Ｔｅｃｈ）
３．Ｑｍａｘ値：単位センサーに生地が接触する時、温度補正のために投入する瞬間電力量を測定した値。
４．試料準備：試験丸編機（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｋｎｉｔｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）を使用し、試験生地を編んで精錬、染色を同様に進行した後、改幅して、試験片を準備する。

本発明のナイロン潜在捲縮糸は衣類用原糸、特にアウトドアウェア用生地素材として有用である。

本発明に係るナイロン潜在捲縮糸の断面を示す概略図である。 本発明に係るナイロン潜在捲縮糸の断面を示す概略図である。 製織、加工前である本発明のナイロン潜在捲縮糸の電子顕微鏡写真である。 製織、加工処理された本発明ナイロン潜在捲縮糸の電子顕微鏡写真である。

Ａ ナイロン６４ランダムポリマー
Ｂ ナイロン６ポリマーまたはナイロン６６ポリマー

Claims (6)

1. ナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）とナイロン６及びナイロン６６の中で選択された１種のポリマー（Ｂ）が原糸の断面上にサイドバイサイド形状に複合紡糸されていることを特徴とする伸縮性及び冷感に優れたナイロン潜在捲縮糸。
2. ナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）は、ナイロン４単量体であるピロリドン１０〜３０モル％と、ナイロン６単量体であるカプロラクタム７０〜９０モル％で構成され、分子量が７０，０００〜１２０，０００ｇ／モルであり、多分散指数（Ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）が１〜２であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性及び冷感に優れたナイロン潜在捲縮糸。
3. 原糸の断面上にサイドバイサイド形状に複合紡糸されているナイロン６４ランダムコポリマー（Ａ）に対する、ナイロン６及びナイロン６６の中で選択された１種のポリマー（Ｂ）の重量割合が２５〜５０：７５〜５０であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性及び冷感に優れたナイロン潜在捲縮糸。
4. ナイロン潜在捲縮糸は、沸騰水収縮率が３０〜５０％であり、クリンプ率が２０〜５０％であり、公定水分率が５〜８％であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性及び冷感に優れたナイロン潜在捲縮糸。
5. ナイロン６４ランダムポリマー（Ａ）は、硫酸粘度法で測定した相対粘度（ＲＶ）が２．４〜３．０であり、溶融点が１５０〜１９０℃であり、比重が１．１１〜１．１３ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性及び冷感に優れたナイロン潜在捲縮糸。
6. ナイロン６及びナイロン６６の中で選択された１種のポリマー（Ｂ）は、硫酸粘度法で測定した相対粘度（ＲＶ）が２．４〜２．７であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性及び冷感に優れたナイロン潜在捲縮糸。

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