JP2018100458A - 複合繊維及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合部の剥離の問題と高レベルの捲縮性能を両立させて、吸水すると捲縮が発現し見かけ糸長が収縮することによって織編組織の目が詰まり、透湿防水機能、透け防止性能、且つ吸湿性を有する布帛が製造可能な複合繊維を提供すること。
【解決手段】ポリエステル成分とポリアミド成分とがサイドバイサイド型に接合されている複合繊維であって、該複合繊維の断面において、ポリエステル成分とポリアミド成分とが接合されている境界線が、
（ａ）複合繊維中心部に存在する略直線部と、
（ｂ）複合繊維外周部に存在する、ポリエステル成分が複合繊維断面に占める面積が拡大する方向にポリアミド成分側へ突出した形状を形成する直線部又は曲線部
から構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿度変化により可逆的に顕在捲縮率が変化する複合繊維に関するものであり、更に詳しくはその捲縮率の変化が大きく、かつ繊維の構成成分の剥離に起因する毛羽の発生等が生じ難い複合繊維に関するものである。

綿や羊毛などの天然繊維の織編物を用いた衣料は、湿度変化に対して可逆的に顕在捲縮率が変化するため、周囲の湿度に応じて織編物の目が開いて通気性が向上し、衣料間にできた空気層の湿度を下げるといった特性、いわゆる通気性自己調節機能と、繊維自らが汗等の水分を吸着し、放湿する吸放湿性能有している。そのため、このような天然繊維を用いた衣料を着用すると、周囲の湿度変化や汗による不快を感じることは少ない。
このような天然繊維にならって、合成繊維にも吸湿による捲縮性自己調節機能を付与する試みがなされている。例えば、特許文献１〜２では、変性ポリエステルとポリアミドをサイドバイサイド型に接合し、湿度変化に対し可逆的な形態変化を付与する複合繊維が提案されている。

また、特許文献３には、疎水性ポリエステルと吸湿性ポリアミドをサイドバイサイド型に接合し、降雨等で濡れたときに、繊維径が可逆的に変化することによって織編物の目が閉じて、透湿防水性を発現するような通気性自己調節機能を有する複合繊維が提案されている。
しかしながら、上記の従来技術においては、単に２成分のポリマーが表面接合力により繊維断面において直線的に接合されているだけであるため、製糸過程や織編加工中に糸に加わる横方向からの力に対して弱く、接合部が容易に剥離して毛羽が発生する等の問題があった。

このような接合部の剥離の問題を解決するため、特許文献４には、複合繊維断面におけるポリアミド成分とポリエステル成分との接合部境界線を波形とした複合繊維が提案されているが、染色や仕上げといった後工程を経ると、上記特許文献１〜３に記載された複合繊維に比べて顕在捲縮率の変化が小さくなるという問題や、仕上げ工程における温度や荷重が変化すると、捲縮性能の低下又は逆転現象が起こるといった問題があった。特に織編物などの布帛では、その染色および仕上げ工程において、布帛を構成する単糸に掛かる荷重にばらつきがあるために、布帛全体に均一に捲縮性能を発現させることが困難なため、上記接合部の剥離の問題と高レベルの捲縮性能を実現した複合繊維は未だ得られていないのが実情である。

特開昭５８−４６１１８号公報 特開昭５８−４６１１９号公報 特開平３−２１３５１８号公報 特開２００４−３６００９４号公報

本発明の課題は、かかる従来技術における問題点を解消し、接合部の剥離の問題と高レベルの捲縮性能を両立させて、吸水すると捲縮が発現し見かけ糸長が収縮することによって織編組織の目が詰まり、透湿防水機能、透け防止性能、且つ吸湿性を有する布帛が製造可能な複合繊維及びその製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討をおこなった結果、複合繊維の断面におけるポリエステル成分とポリアミド成分との接合境界線を、繊維中心部は直線、繊維外周部は一方成分が他方成分側に突出する形状とするとき、接合部の剥離の問題と高レベルの捲縮性能が両立できることを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明によれば、ポリエステル成分とポリアミド成分とがサイドバイサイド型に接合されている複合繊維であって、該複合繊維の断面において、ポリエステル成分とポリアミド成分とが接合されている境界線が、
（ａ）複合繊維中心部に存在する略直線部と、
（ｂ）複合繊維外周部に存在する、ポリエステル成分が複合繊維断面に占める面積が拡大する方向にポリアミド成分側へ突出した形状を形成する直線部又は曲線部
から構成されていることを特徴とする複合繊維、及び
ポリエステル成分とポリアミド成分とを、ポリエステル成分側とポリアミド成分側の吐出孔が分離し、且つ、ポリエステル成分側の吐出孔面積ＳＡがポリアミド側の吐出孔面積ＳＢよりも大きい複合紡糸口金を用い、それぞれの吐出孔から吐出した後、それらを繊維断面に中空部が形成されない状態で接合し、次いで冷却固化することを特徴とする複合繊維の製造方法、が提供される。

本発明によれば、吸水すると捲縮が発現し見かけ糸長が収縮することによって織編組織の目が詰まり、透湿防水機能、透け防止性能、且つ吸湿性を有する布帛が製造可能な複合繊維及びその製造方法が提供される。

本願の複合繊維の断面形状の一例を示す模式図。 本願の複合繊維を紡糸するための紡糸口金の吐出孔の一例を示す模式図。 本願の複合繊維の断面形状の一例を示す模式図。 本願の複合繊維の断面における接合形状を示す断面写真。 従来の複合繊維の断面における接合形状を示す断面写真。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の複合繊維は、ポリエステル成分とポリアミド成分とがサイドバイサイド型に接合されている。該ポリアミド成分としては、主鎖中にアミド結合を有するものであり、例えば、ナイロン４、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１２等が挙げられる。特にコスト性、汎用性、製糸性等の観点からナイロン６、ナイロン６６が好ましい。なお、これらのオリマーをベースに公知の成分を共重合せしめても良く、酸化チタンやカーボンブラック等の顔料、公知の抗酸化剤、帯電防止剤、耐光剤等を含有していても良い。

一方、ポリエステル成分は、ポリエチレンテレフタレート等の公知のポリエステルを例示することができるが、ポリエチレンテレフタレートに５−ナトリウムスルホイソフタル酸成分が２．０〜５．０モル％共重合された変性ポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。この際、５−ナトリウムスルホイソフタル酸成分の共重合量が２．０モル％未満の場合は、ポリアミド成分との剥離が発生し十分な性能を発現することができなくなる場合がある。一方、５−ナトリウムスルホイソフタル酸成分の共重合量が５．０モル％を超える場合は、ポリエステル成分の溶融粘度が大きくなり製糸性が低下する場合がある。なお、上記ポリエステル成分は、必要に応じて各種の成分を共重合またはブレンドしていてもかまわない。

上記のポリアミド成分とポリエステル成分とから構成される本発明のサイドバイサイド複合繊維の捲縮は、該繊維を熱処理して、両成分に収縮率差及び熱収縮応力差が生じることによって発現する。つまり、ポリアミド成分は熱処理しても収縮率及び熱収縮応力が共に高いのに対し、ポリエステル成分は熱セットすれば容易に結晶化が進み、収縮率及び熱収縮応力が共に低いため、ポリアミド成分が内側に、ポリエステル成分が外側に配された捲縮が発現する。さらに、吸湿状態では内側のポリアミド成分が吸湿して伸長し、外側のポリエステル成分の長さ変化がほとんど起こらないので顕在捲縮率が低くなる。

本発明の複合繊維は、上記ポリエステル成分とポリアミド成分との繊維断面における接合形状に特徴を有しており、ポリエステル成分とポリアミド成分とが接合されている境界線が、例えば図１に示す如く、
（ａ）複合繊維中心部に存在する略直線部と、
（ｂ）複合繊維外周部に存在する、ポリエステル成分が複合繊維断面に占める面積が拡大する方向にポリアミド成分側へ突出した形状を形成する直線部又は曲線部
から構成されている。

ここで、「略直線部」とは、幾何学上の直線の定義からは外れて、若干の曲線を含む場合もあるものの、巨視的に観察した場合に直線と認識でき、しかも製造時にはそのような曲線の発現を意図できない部分を言う。
つまり、図１において、（ａ）は複合繊維中心部に存在する略直線部を示し、この略直線部は、図２に示す吐出孔のア及びイからのポリマー成分の吐出によって形成されるので、曲線が発現することは意図できないが、実際に得られた繊維断面を観察してみると、（ａ）の略直線部には若干の曲線が含まれる場合がある。

また、図１において、（ｂ）は複合繊維外周部に存在する、ポリエステル成分が複合繊維断面に占める面積が拡大する方向にポリアミド成分側へ突出した形状を形成する曲線部を示している。さらに、図３において、（ｂ）は複合繊維外周部に存在する、ポリエステル成分が複合繊維断面に占める面積が拡大する方向にポリアミド成分側へ突出した形状を形成する直線部を示している。

前述の如く、高レベルの捲縮性能を発現させるためには、繊維断面における、ポリエステル成分とポリアミド成分との接合境界線が、複合繊維の繊維径全体に亘って直線状であることが好ましいが、接合部がすべて直線状であると、この接合部が剥離しやすく、毛羽発生の原因となる。そこで、本発明においては、複合繊維中心部に略直線部を配し、一方、複合繊維外周部には、ポリエステル成分が複合繊維断面に占める面積が拡大する方向にポリアミド成分側へ突出した形状を形成する直線部又は曲線部を配することにより、接合部の剥離を防止し、接合部の剥離の問題と高レベルの捲縮性能を両立させているのである。

尚、上記の如く、接合部の剥離の問題と高レベルの捲縮性能を両立させるためには、複合繊維の繊維径（Ａ）、略直線部の長さ（Ｂ）、及びポリエステル成分のポリアミド成分側への突出長さ（Ｃ）が下記式（Ｉ）、（ＩＩ）を同時に満たすことが好ましい。
（Ｉ） ０．４≦Ｂ／Ａ≦０．６
（ＩＩ） ０．１≦Ｃ／Ａ≦０．２

本発明において、快適性に優れた布帛を得るためには、乾燥状態と吸湿状態における複合繊維の顕在捲縮率の差が５％以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜２０％である。顕在捲縮率の差が低すぎると衣類の性能が十分でなく快適性が感じられないし、一方、顕在捲縮率の差があまりにも高過ぎると生地の寸法変化が大きくなりすぎ、着用感をそこね、肌触り感が劣る。
本発明の複合繊維の総繊度は特に限定されないが、通常の衣料用素材として用いられるのは２０〜１００ｄｔｅｘ、単繊度は１〜６ｄｔｅｘのものを用いることができる。なお、必要に応じて本発明の複合繊維は交絡処理が施されていても良い。

本発明の複合繊維は、例えば以下の方法により製造することができる。つまり、図２に示すような、ポリエステル成分側とポリアミド成分側の吐出孔が分離し、且つ、ポリエステル成分側の吐出孔面積ＳＡがポリアミド側の吐出孔面積ＳＢよりも大きい複合紡糸口金を用い、それぞれの吐出孔からポリエステル成分とポリアミド成分とを吐出した後、それらを繊維断面に中空部が形成されない状態で接合し、次いで冷却固化する。上記紡糸口金
を用いる場合、ＳＡ／ＳＢを１．１〜１．８の範囲とするのが好ましい。
上記紡糸における紡糸速度としては、例えば、通常採用されている５００〜３５００ｍ／分程度の紡糸速度のものを採用することができる。

さらに、上記複合繊維を延伸する場合は、紡糸で得られた未延伸糸を一旦巻き取った後これを延伸し、さらに必要に応じて熱処理を行っても構わない。延伸は、いわゆる別延方式のほか、未延伸糸を一旦巻き取らないで延伸、さらに必要に応じて熱処理を行う、いわゆる直延方式のどちらの方法も採用することができる。
延伸、熱処理は、延伸後の伸度が２５〜５０％、延伸後の収縮率が５〜１５％程度になるように条件を設定するのが、捲縮の発現、製織編性などの観点からは好ましい。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。なお、実施例における各物性は下記方法により求めたものである。

（１）顕在捲縮率（ＶＣ）
３０００ｄｔｅｘの複合繊維マルチフィラメントを用いて長さ２５ｃｍの枷を作り、２．２ｍｇ／ｄｔｅｘの軽荷重をかけて沸水中で１０分間処理して捲縮発現させ、次いで軽荷重を掛けたままの状態で２時間自然乾燥を行い、軽荷重を除き１６０℃の温度下で１分間乾熱処理を行い１５分間放冷する。該枷に、２２０ｍｇ／ｄｔｅｘの重荷重をかけて、Ｌ１を測定した。該枷から重荷重を除き、５分後に糸長Ｌ２を測定する。下記計算式にて乾燥した状態の糸の顕在捲縮率を算出した。
ＶＣ（％）＝ （（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１）×１００
次に、吸水した状態の顕在捲縮率算出のため下記測定を実施する。
乾燥した状態の顕在捲縮率乾を測定した後の枷を１分間水に浸漬し、その後の糸長Ｌ３を測定する。下記計算式にて 吸水した状態の糸の顕在券縮率を算出した。
ＶＣ（％）＝ （（Ｌ１−Ｌ３）／Ｌ１）×１００

（２）繊維断面におけるポリエステル成分とポリアミド成分の接合形状
複合繊維の任意の断面について、１５００倍の繊維断面カラー写真をとり、フィラメント中のポリアミド成分とポリエステル成分との接合形状を調査した。

（３）複合繊維におけるポリエステル成分とポリアミド成分との剥離状況
複合繊維を約１ｍの筒編みとし、カチオン染料にてボイル染色後、１２０℃の高圧染色機中にて３０分湿熱処理した後、この筒編みを解きほぐして繊維を取り出し、（２）と同様にして繊維断面カラー写真をとり、その写真観察から剥離状況を以下の基準で判定した。
〇；剥離部分が１ヶ未満
△；剥離部分が１ヶ以上
×；剥離部分が１０ヶ以上

［実施例１］
固有粘度１．２７のナイロン６と、ナトリウムスルホイソフタル酸成分を３モル％共重合した固有粘度が０．３９の変性ポリエチレンテレフタレートを別々に溶融し、図２に示す口金を備えた複合紡糸機を用いて、ナイロン６の紡糸温度を２４５℃、変性ポリエチレンテレフタレートの紡糸温度を２８０℃として、紡糸速度９００ｍ／分、延伸倍率３．２９倍にて直延方式で紡糸、延伸する事により、総繊度３３ｄｔｅｘ、単糸数２４本の複合繊維を得た。この際のポリエステル成分側の吐出孔面積ＳＡと、ポリアミド側の吐出孔面積ＳＢとの比ＳＡ／ＳＢは１．４であった。
得られた複合繊維の断面形状を図４に、また物性の測定結果を表１に示す。

［比較例１］
実施例１において、図２に示す口金に代えて、従来公知の、ポリエステル成分側の吐出孔面積とポリアミド側の吐出孔面積が同じ複合紡糸口金を用いた以外は実施例１と同様に実施して、複合繊維を得た。得られた複合繊維の横断面は、図５に示す如く、ポリアミド成分がポリエステル成分側に凸状にせり出しており、複合繊維中心部に略直線部が存在しないものであった。得られた複合繊維の物性の測定結果を表１に併せて示す。

（Ａ）複合繊維の繊維径
（Ｂ）略直線部の長さ
（Ｃ）ポリエステル成分のポリアミド成分側への突出長さ

Claims (4)

1. ポリエステル成分とポリアミド成分とがサイドバイサイド型に接合されている複合繊維であって、該複合繊維の断面において、ポリエステル成分とポリアミド成分とが接合されている境界線が、
   （ａ）複合繊維中心部に存在する略直線部と、
   （ｂ）複合繊維外周部に存在する、ポリエステル成分が複合繊維断面に占める面積が拡大する方向にポリアミド成分側へ突出した形状を形成する直線部又は曲線部
   から構成されていることを特徴とする複合繊維。
2. ポリエステル成分が、５−ナトリウムスルホイソフタル酸成分が２．０〜５．０モル％共重合された変成ポリエチレンテレフタレートである請求項１記載の複合繊維。
3. 複合繊維の繊維径（Ａ）、略直線部の長さ（Ｂ）、及びポリエステル成分のポリアミド成分側への突出長さ（Ｃ）が下記式（Ｉ）、（ＩＩ）を同時に満たす請求項１又は２記載の複合繊維。
   （Ｉ） ０．４≦Ｂ／Ａ≦０．６
   （ＩＩ） ０．１≦Ｃ／Ａ≦０．２
4. ポリエステル成分とポリアミド成分とを、ポリエステル成分側とポリアミド成分側の吐出孔が分離し、且つ、ポリエステル成分側の吐出孔面積ＳＡがポリアミド側の吐出孔面積ＳＢよりも大きい複合紡糸口金を用い、それぞれの吐出孔から吐出した後、それらを繊維断面に中空部が形成されない状態で接合し、次いで冷却固化することを特徴とする複合繊維の製造方法。