JP2022058006A - 複合繊維及びそれからなる生地 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2、3では、パラフィンワックス組成物を芯成分として用いた温度調節性能に優れる複合繊維に関する技術も提案されている。
また、特許文献4では、結晶性ポリα-オレフィンとポリプロピレンを含む樹脂組成物を芯成分として用いた温度調節性能に優れる芯鞘型複合繊維が提案されている。
特許文献2、3のように、相転移材料としてパラフィンワックス組成物を芯成分として用いた複合繊維は、繊維作製時に熱などによりパラフィンワックスが飛散する等により、繊維の製造に困難が伴い、また得られた繊維は優れた温度調節性能が発揮されない等の問題があった。
特許文献4に記載の上記繊維に含まれる結晶性ポリα-オレフィンとポリプロピレンは、他の化合物との反応性が著しく乏しいため、酸性染料では染色が非常に困難である。特許文献4に記載の上記繊維は、結晶性ポリα-オレフィンとポリプロピレンが約5割を占めているため、衣料用途のポリエステル系やポリアミド系の一般的な繊維と比べて染色性が低く、濃染できない問題がある。
また、温度調節糸をより濃色に染色する場合は、カーボンブラックを練り込んだオレフィン樹脂ベースのマスターバッチを、結晶性ポリα-オレフィン、及び結晶性ポリα-オレフィン以外のオレフィン樹脂(以下、単にオレフィン樹脂と称する)に混練した混合樹脂を使用し、原着温度調節糸を作製することで、より濃染が可能な温度調節糸を得られることを見出した。
すなわち、本発明は、エチレンで構成される構成単位と式1で示される構成単位を有する結晶性ポリα-オレフィン、及び末端アミノ基量が60meq/kg以上のポリアミド樹脂を含む複合繊維である。
上記複合繊維は、上記結晶性ポリα-オレフィンを含む樹脂組成物に、カーボンブラックを含む芯鞘型複合繊維であることが好ましい。
上記複合繊維は、複合繊維中の結晶性ポリα-オレフィン含有量が5質量%以上、25質量%以下であり、末端アミノ基量が60meq/kg以上のポリアミド樹脂の含有量が40質量%以上、70質量%以下であることが好ましい。
上記複合繊維において、結晶性ポリα-オレフィンは、融点が、20℃以上、50℃以下、凝固点が、15℃以上、45℃以下、融解熱量(ΔHm)は、60J/g以上、100J/g以下、凝固熱量(ΔHc)は、60J/g以上、100J/g以下であることが好ましい。
上記複合繊維おいて、結晶性ポリαオレフィンを含む樹脂組成物が芯部、末端アミノ基量が60meq/kg以上のポリアミド樹脂が鞘部を形成する芯鞘型複合繊維であることが好ましい。
さらに、本発明は上記複合繊維を含む生地でもある。
また、衣料の着用を想定した際、夏場および冬場で、屋内から屋外への移動時等に生じる環境温度変化に対して、優れた温度調節性能を有しているため、染色性と温度調節性が良好な繊維およびその生地を提供できる。
また、結晶性ポリα-オレフィンの凝固点は、良好な温度調節性能を備える点から、15℃以上、45℃以下であることが好ましい。より好ましくは、17℃以上、40℃以下である。
尚、結晶性ポリα-オレフィンにおいて、融点は、凝固点より、3℃以上高いものであることが好ましい。
重合時間は、通常5分以上、10分以下であり、反応圧力は好ましくは常圧以上、20MPa以下、より好ましくは、常圧以上、10MPa以下である。
反応原料に対する触媒の使用割合は、原料モノマー100gあたり、有機金属錯体換算で、0.01μmol以上、20μmol以下、好ましくは、0.1μmol以上、15μmol以下、更に好ましくは、0.5μmol以上、10μmol以下である。
オレフィン樹脂は、樹脂組成物(A)に対し、60質量%以上、85質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、70質量以上、85質量%以下、さらに好ましくは、75質量%以上、85質量%以下である。
そのような場合、カーボンブラック()を練り込んだ樹脂組成物(A)を使用して原着温度調節糸にすることで、非常に濃い黒色に染色することが可能である。
カーボンブラックの練り込み量が多いほど、濃い色に染色することが可能であるが、多すぎると、染色での色調整ができずに表現できる色が限定されてしまう。
カーボンブラックの練り込み量としては、染色したい色に依るが、好ましくは樹脂組成物(A)中0.01質量%以上、3質量%以下、より好ましくは樹脂組成物(A)中0.01質量%以上~1質量%以下である。
ここで、MFRは、メルトフローレートであり、ノズル径φ1mm、260℃、5kgの荷重で測定した結果を示す。
樹脂組成物(A)とアミノリッチポリアミド樹脂との複合紡糸方法としては、樹脂組成物(A)とアミノリッチポリアミド樹脂を、押出機でそれぞれ溶融し、ギヤポンプを用いてそれぞれの樹脂を定量しながら口金から吐出し、冷却後巻き取る、溶融紡糸法が好適に挙げられる。紡糸温度としては、160℃以上、300℃以下が好ましい。巻き取り方法としては、例えば、400~1,200m/分程度の低速で未延伸糸を一度巻取り、延撚機を用いて熱延伸し延伸糸を得る方法(コンベンショナル法)や、3,000~5,000m/分の高速で巻き取り、半延伸糸を得る方法(POY法)や、800~1,200m/分の第一ローラ(GR1)と3,000~3,800m/分程度の第二ローラー(GR2)を用いてGR1とGR2の間で熱延伸を行い、直接延伸糸を得る方法(直接延伸法)等が好適に挙げられる。延伸倍率としては、特に限定されるものではないが、通常、2~4倍が好ましい。
本発明の複合繊維を用いる生地の織編物の組織としては、例えば、平織、朱子織、綾織の織物や、天竺編み、サーマル編み、スムース編み、裏パイル、裏起毛等の組織の編物などが好適に挙げられる。特に、本発明の複合繊維の良好な染色性を発揮する点からは、サーマル編み、裏パイル、裏起毛が好ましい。
以下に示す、融点、凝固点、融解熱量(ΔHm)、凝固熱量(ΔHc)は、示差走査熱量計(DSC8500:パーキンエルマージャパン社製)を用いて測定した。本発明において示差走査熱量計の測定は以下の条件で行った。
サンプルパン:Al
パージガス:N2
温度範囲:-50℃~60℃
加熱冷却速度:10℃/分
(2)紡糸性評価
実施例及び比較例のように複合紡糸を行った。以下の基準により紡糸性評価を行った。
○:24時間連続紡糸時、糸切れが0回の場合、または糸切れが1回発生し、かつ得られた繊維の毛羽等の不良が2個/100万m以下の場合
△:24時間連続紡糸時、上記○以外で、糸切れが3回以下で発生し、かつ得られた繊維の毛羽等の不良が5個/100万m以下の場合
×:24時間連続紡糸時、糸切れが3回を超える場合、または得られた繊維の毛羽等の不良が5個/100万mを超える場合
(3)温度調節性能評価
1)温度調節性能評価用の筒編布部材の作製
得られた繊維を、筒編試験機(英光産業株式会社製CR-B、24ゲージ)にて幅8cmの筒編地を作製した。その筒編地を長さ10cmにカットした部材を2枚作製し、得られた2枚の部材を重ねて、筒編布部材とした。対照糸についても同様に筒編布部材を得た。
2)温度調節性能評価方法
まず、得られた繊維からなる筒編布部材と、対照糸からなる筒編布部材にそれぞれ温湿度センサを包んだ。2つの筒編布部材を同時に25℃、30%RHに設定された恒温恒湿機で30分静置後、36℃、70%RHに設定された恒温恒湿機に筒編布部材を移動させ30分間静置した。(以下、昇温時と称することがある)
さらに、2つの筒編布部材を同時に36℃、70%RHに設定された恒温恒湿機から、25℃、30%RHに設定された恒温恒湿機に筒編布部材を移動させ30分間静置した。(以下、降温時と称することがある)
その間、温湿度センサは10秒に1回、温湿度を測定、記録しており、同一の時間での、2つの筒編布部材の温度差の絶対値を「性能温度差」とし、「性能温度差」が最大となる値を「最大性能温度差」、環境変化後から「性能温度差」が0℃になるまでの時間を「継続時間」とした。「最大性能温度差」は大きいほど温度調節性能が高く、「継続時間」は長いほど温度調節性能が高い。
以下の基準により、温度調節性能を評価した。
○:最大性能温度差が1.0℃以上2.0℃未満である
△:最大性能温度差が0.5℃以上1.0℃未満である
×:最大性能温度差が0.5℃未満である
(4)染色性評価
得られた複合繊維を、筒編試験機(英光産業株式会社製CR-B、24ゲージ)にて幅8cmの筒編地を作製した。得られた筒編地を70℃で精練後、青色酸性染料、及び、黒色酸性染料を用いて98℃で染色を実施し、染色後の筒編地のL*値とa*値とb*値を測色した。対照糸についても同様に作製した筒編地を染色し、染色後の筒編地のL*値とa*値とb*値を測色した。温度調節糸100%の筒編地と対照糸(ナイロン単独糸)の筒編地の色差(ΔE*)を算出し、求めた色差から染色性を評価した。
色差が小さいほど、染色性が良いことから、以下の基準により染色性を評価した。
◎:ΔE*が0.0以上、1.0未満である
○:ΔE*が1.0以上、2.0未満である
△:ΔE*が2.0以上、5.0未満である
×:ΔE*が5.0以上である
加熱乾燥した10リットルオートクレーブに、重合原料として1-ヘキサデセン(C16)1リットル、および1-オクタデセン(C18)1リットル、反応溶媒としてn-ヘプタン2リットルを加え、温度60℃にした後、触媒としてトリイソブチルアルミニウム40ミリモル、(1,2’-ジメチルシリレン)(2,1’-ジメチルシリレン)ビス(3-トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドを40マイクロモル、およびメチルアルミノキサン40ミリモルを加え、エチレン及び水素を連続供給し、0.05MPaで2時間共重合反応させた。
共重合反応終了後、反応物をアセトンにて沈殿させた後、加熱、減圧下、乾燥処理することにより、結晶性α-ポリオレフィン樹脂を920g得た。
得られた共重合体のDSCによる分析結果では、融点Tm=33℃、融解熱量ΔH=67J/g、凝固点Tc‘=25℃、凝固熱量66J/gであった。得られた結晶性α-ポリオレフィンをCPAO33とした。
上記方法で作製したCPAO33を、4.0kg/hrにて二軸押出混練機に添加しながら、及び、ポリプロピレン(日本ポリプロピレン製ノバテック(登録商標)SA01A(グレード名)MFR:11g/10min)を、フィーダーによって16.0kg/hrで二軸押出混練機に供給して、260℃にて溶融混練した。索状溶融物を水冷してペレタイザーによりペレット化して樹脂組成物(A-1)を得た。
ここで得られた樹脂組成物(A-1)を、示差走査熱量計を用いて測定したところ、樹脂組成物(A-1)中に含まれるCPAO33の融点が29.7℃、凝固点が24.3℃樹脂組成物(A-1)は融解熱量(ΔHm)が11.8 J/g、凝固熱量(ΔHc)が12.0 J/gであった。
CPAO33を、4.0kg/hrにて二軸押出混練機に添加しながら、ポリメチルペンテン(三井化学製TPX(登録商標)DX820(グレード名)MFR:180g/10min)、及び、ポリプロピレンを、質量比率1:7で混合したブレンドチップをフィーダーによって16.0kg/hrで二軸押出混練機に供給して、260℃にて溶融混練した。索状溶融物を水冷してペレタイザーによりペレット化して樹脂組成物(A-2)を得た。
CPAO33を、4.0kg/hrにて二軸押出混練機に添加しながら、ポリメチルペンテン、及び、ポリプロピレン、及び、カーボンブラックが30質量%含むポリプロピレンベースのマスターバッチ(DIC製、以下、黒MBと称することがある)を、質量比率1:6.9:0.1で混合したブレンドチップをフィーダーによって16.0kg/hrで二軸押出混練機に供給して、260℃にて溶融混練した。索状溶融物を水冷してペレタイザーによりペレット化することにより、カーボンブラックを0.3質量%含む樹脂組成物(A-3)を得た。
ポリメチルペンテンとポリプロピレンと黒MBを混合したブレンドチップの質量比率を1:6.8:0.2に変更し、樹脂組成物製造例3と同様の試作方法でカーボンブラックを0.6質量%含む樹脂組成物(A-4)を得た。
ポリメチルペンテンとポリプロピレンと黒MBを混合したブレンドチップの質量比率を1:6.95:0.05に変更し、樹脂組成物製造例3と同様の試作方法でカーボンブラックを0.15質量%含む樹脂組成物(A-5)を得た。
樹脂組成物(A-1)、およびアミノリッチポリアミド6(宇部興産製、1013A(グレード名)末端アミノ基量:94meq/kg)を紡糸原料としてエクストルーダ型複合紡糸機を用いて温度250℃で複合紡糸を行った。
樹脂組成物(A-1)を芯部、アミノリッチポリアミド6が鞘部となるように別々に溶融してから250℃の温度で芯鞘型紡糸用口金より紡出し、冷却、オイリングしつつ紡速800m/分で捲取った。その後、延伸機を用いて80℃で3.3倍に熱延伸し、プレートヒーターにて150℃で熱セットし、78dtex/24fの延伸糸である芯鞘型複合繊維を得た。この芯鞘型複合繊維の芯鞘比率は、50:50(質量比)である。得られた複合繊維を、示差走査熱量計を用いて測定したところ、融解熱量(ΔHm)が 5.8J/g、凝固熱量(ΔHc)が5.2J/gであった。
樹脂組成物を(A-2)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
樹脂組成物を(A-3)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
樹脂組成物を(A-4)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
樹脂組成物を(A-5)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
アミノリッチポリアミド6を、アミノリッチポリアミド6とポリアミド6(宇部興産製、1013B(グレード名)末端アミノ基量:34meq/kg)を1:1(質量比)で混合した樹脂(末端アミノ基量:64meq/kg)(以下、混合ポリアミド6と称する)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
アミノリッチポリアミド6を混合ポリアミド6とし、樹脂組成物を(A-2)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
アミノリッチポリアミド6を混合ポリアミド6とし、樹脂組成物を(A-3)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
アミノリッチポリアミド6を混合ポリアミド6とし、樹脂組成物を(A-4)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
アミノリッチポリアミド6を混合ポリアミド6とし、樹脂組成物を(A-5)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
アミノリッチポリアミド6を、実施例6で使用したポリアミド6とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
アミノリッチポリアミド6を、実施例6で使用したポリアミド6とし、樹脂組成物を(A-2)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
アミノリッチポリアミド6を、実施例6で使用したポリアミド6とし、樹脂組成物を(A-3)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
アミノリッチポリアミド6を、実施例6で使用したポリアミド6とし、樹脂組成物を(A-4)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
アミノリッチポリアミド6を、実施例6で使用したポリアミド6とし、樹脂組成物を(A-5)とする以外は、実施例1と同様の紡糸原料と紡糸条件で紡糸して芯鞘型複合繊維を得た。
芯部材としてCPAO33のみを用いて紡糸しようとしたが、ポリアミド6との粘度差が大きすぎるために、口金付近でCPAO33とポリアミド6が分離してしまい、芯鞘複合糸を形成することができなかった。
芯鞘比率(質量比)を20:80とし、鞘部の樹脂を実施例6で使用したポリアミド6とする以外は実施例1と同様に芯鞘型複合繊維を得た。ポリアミド6の比率が高いため染色性は良好であったが、CPAO33の比率が低いので温度調節性能は不良であった。
実施例6のポリアミド6を溶融してから250℃の温度で単独型紡糸用口金より紡出し、冷却、オイリングしつつ紡速800m/分で捲取った。その後、延伸機を用いて80℃で3.0倍に熱延伸し、プレートヒーターにて150℃で熱セットし、78dtex/24fの延伸糸であるナイロン6単独繊維を得た。得られた繊維を対照糸とした。これを、示差走査熱量計を用いてDSC評価したところ、20℃~40℃の範囲に融点ピーク及び凝固点ピークは観測されなかった。
以上から、濃い黒色に染色する場合には、アミノリッチポリアミド6とカーボンブラックを用いることが非常に有効であり、濃い黒色以外に染色する場合には、アミノリッチポリアミド6を用いれば、濃染できなかった問題を解決することができると理解できる。
Claims (6)
- 結晶性ポリα-オレフィンを含む樹脂組成物に、カーボンブラックを含む請求項1に記載の芯鞘型複合繊維。
- 結晶性ポリα-オレフィン含有量が5質量%以上、25質量%以下であり、末端アミノ基量が60meq/kg以上のポリアミド樹脂の含有量が40質量%以上、70質量%以下であることを特徴とする請求項1又は2項に記載の複合繊維。
- 結晶性ポリα-オレフィンの融点が20℃以上、50℃以下、凝固点が15℃以上、45℃以下、融解熱量(ΔHm)は、60J/g以上、100J/g以下、凝固熱量(ΔHc)は、60J/g以上、100J/g以下である請求項1~3のいずれか1項に記載の複合繊維。
- 結晶性ポリα-オレフィンを含む樹脂組成物が芯部、末端アミノ基量が60meq/kg以上のポリアミド樹脂が鞘部を形成する請求項1~4のいずれか1項に記載の芯鞘型複合繊維。
- 請求項1~5いずれか一項記載の複合繊維を含む生地。
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