JP2023164379A - 中綿及び中綿の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 環境負荷の小さい再生ポリエステル繊維及びカポック繊維を使用した環境配慮型の中綿を提供する。【解決手段】本発明の中綿は、カポック繊維２５～６０％、再生ポリエステル繊維１５～５０％、低融点ポリエステル繊維２０～３０％を含有し、目付が４０～１１０ｇｓｍである。これにより、カポック繊維及び再生ポリエステル繊維を合計で７０～８０％使用した中綿を製造することができ、これまで使用が要望されていた繊維を多く使用した中綿を実現できる。【選択図】なし

Description

本発明は、主に衣料や寝具に用いられる中綿及び中綿の製造方法に関する。

従来から、冬の防寒のために、表地布帛などの間に、羽毛や中綿といった保温材などを使用し、外気と内衣や肌との間に空気層を有する断熱構造とした防寒衣服を使用している。また、中綿は、保温性が高いことから、寝具としても広く利用されており、その使用量は多い。

ところで、昨今の時流として、持続可能な社会の実現に向けて、環境負荷の小さいリサイクル繊維が注目されている。特に再生ポリエステル繊維は、ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）ボトルなどを原料にするため、原料が大量に存在する。このため、再生ポリエステル繊維を有効活用できる用途が要望されていた。

一方、カポックは、東南アジアを中心に広く生育されるパンヤ科の木であり、その果実から採れる繊維（中綿毛）を利用する目的で広く栽培されている。天然植物繊維カポックは、繊維長２～５０ｍｍ、平均繊維長５～３０ｍｍほどの比較的短い植物繊維であり、極めて軽くて、緻密であるうえに、中空率約８０％という高中空構造であることを特徴とする。

カポックは従前より知られているものの、繊維長が短く加工がし難いため、ほとんど活用されておらず、有効活用できる用途が要望されていた。

特開２０２１－６６９６１号

かかる従来技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、環境負荷の小さい再生ポリエステル繊維及びカポック繊維を使用した環境配慮型の中綿を提供することである。

かかる課題を解決するため、本発明の中綿は、カポック繊維２５～６０％、再生ポリエステル繊維１５～５０％、低融点ポリエステル繊維２０～３０％を含有し、目付が４０～１１０ｇｓｍであることを特徴とする。

さらに、本発明の中綿の製造方法は、カポック繊維２５～６０％、再生ポリエステル繊維１５～５０％、低融点ポリエステル繊維２０～３０％を混合して繊維集合体を形成する繊維集合体形成ステップと、
前記繊維集合体を加熱してシート状に成形し、目付を４０～１１０ｇｓｍに調整するシート成形ステップとを有することを特徴とする。

本発明は、環境負荷の小さい再生ポリエステル繊維及びカポック繊維を使用した環境配慮型の中綿及び中綿の製造方法を実現できる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本願出願人は、カポック繊維と再生ポリエステル繊維とを有効活用した中綿を実現できることを見出した。

再生ポリエステル繊維は、他のポリエステル繊維と同様、型崩れしにくい、シワになりにくい、耐久性が高い、軽量で、伸縮性や速乾性が高いという特徴を有する。

カポック繊維は天然の中空構造により他の綿繊維と比して軽く、繊細でソフトであるが、繊維長が短く、捲縮がなく、繊維そのものが軽いものの嵩は低いという特徴がある。また、カポックは吸湿発熱性に優れており、衣服や寝具内の温度を高く維持できる。言い換えると、吸湿発熱性を有し保温性が高くて軽量、嵩が低く、繊維長が短いため紡績には不向きである。また、他のセルロース繊維と比較して防ダニ、抗菌作用が優れている。

本実施形態の中綿は、カポック繊維が、２５重量％～６０重量％であり、かつ、ポリエステル繊維の混率が４０重量％～７５重量％であり、ポリエステル繊維のうち、再生ポリエステル繊維が１０～５５重量％、低融点ポリエステル繊維が２０～３０重量％である。

言い換えると、低融点ポリエステル繊維の混率を２０～３０重量％とし、残りの７０～８０重量％の繊維を１００％とすると、再生ポリエステル繊維が１２．５重量％～７８．６重量％、カポック繊維が３５．７重量％～８５．７重量％の比率範囲に含まれている。

中綿の目付は、４０～１１０ｇｓｍである。寝具及び衣料に適した保温性と軽さを担保するためである。

低融点ポリエステルとしては、前記低融点を有するポリエステルを含有する限り、その繊維構造は特に制限されるものではなく、３デニール～６デニール、繊維長の平均が４０～６０ｍｍのものが好適に使用される。また、低融点ポリエステルの融点は、１００～１５０℃、より好ましくは１１５℃～１４０℃である。

再生ポリエステルとしては、その繊維構造は特に制限されるものではないが、ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）から製造された再生ポリエステル繊維が好適に使用される。強度が高く、原料としての供給量が多いからである。再生ポリエステルとしては、２デニール～５デニール、繊維長の平均５０～７０ｍｍのものが好適に使用される。再生ポリエステルの融点は、特に限定されないが、２００℃以上、特に２２０℃以上であることが好ましい。サーマルボンドにおける加熱工程時において、熱に影響されにくくするためである。

本明細書中、ポリエステルとは、化学構造単位が主としてエステル結合で結合されてなる高分子を意味し、製造法は特に限定されるものではい。例えば、ジカルボン酸成分とジオール成分との反応により得られるポリエステルであってもよいし、または一分子中にヒドロキシル基とカルボキシル基とを有するヒドロキシカルボン酸成分同士の反応により得られるポリエステルであってもよい。ポリエステルの具体例として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレンテレフタレート、ポリアリレートなどが挙げられる。例えば、ＰＥＴは、テレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）とエチレングリコール（ＥＧ）またはテレフタル酸（ＴＰＡ）とＥＧとの反応等により得られ、ＰＢＴはＤＭＴとテトラメチレングリコール（ＴＭＧ）またはＴＰＡとＴＭＧとの反応等により得られる。ポリエステルは量産性及びコストの観点から、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。

本発明において、上記のようなカポック繊維、低融点ポリエステル繊維および再生ポリエステル繊維を含む繊維集合体（中綿）は、混繊後、サーマルボンド法によりシート状に加工される。

カポック繊維、低融点ポリエステル繊維および再生ポリエステル繊維を混繊する順序に制限はないが、例えば低融点ポリエステル繊維および再生ポリエステル繊維を混繊後にカポック繊維が加えられて混繊したり、３つの繊維を同時に混繊して繊維集合体を形成してもよい。

「シート状」とはいわゆる平板形状を有しているという意味である。繊維集合体をそのままのわた状態で使用する場合など、中綿がシート状でないと、中綿の取り扱い性・作業性が低下するので中綿を外包材へ収納する工程が煩雑になりすぎ、作業性が悪化する。特に繊維集合体をそのままのわた状態で使用することは、生産性を考慮すると現実的に採用できない。

サーマルボンド法による加工性向上の観点から、サーマルボンド法による加工に先立って、繊維集合体を予めニードルパンチ法により予備的にシート状に加工しておくことが一般的に行われるが、本発明においてニードルパンチ法は使用しないことが好ましい。

カポック繊維は、平均繊維長が５～３０ｍｍの針状の短い繊維であり、再生ポリエステル繊維と混繊したときに、カポック繊維が再生ポリエステル繊維の隙間から抜け落ちてしまう。このため、再生ポリエステル繊維と低融点ポリエステル繊維とカポック繊維とを混繊後、速やかに次工程である加熱工程へ移行することが好ましい。カポック繊維の繊維長としては特に制限はないが、平均繊維長が１３ｍｍ以上、最小値が３．０ｍｍ以上のものが好適に使用される。平均繊維長が短すぎると脱落割合が大きくなるからである。

カポック繊維は、平均繊維長が１０ｍｍ以上、さらには１５ｍｍ以上に選別されたものが好適に使用される。選別方法に制限はないが、例えば、回転による遠心力を利用し、遠くに飛ばされたものを選別したり、直上にカポック繊維及び風を吹き上げ真上及び斜め上にに設置された吹き込み口に吸い込ませることによって選別したりする（ＣＮ106435844A参照）ことができる。

サーマルボンド法では、繊維集合体に対し、２個のローラ間で熱と圧を付与し、低融点ポリエステル繊維の低融点ポリエステル部分を溶融させることによって、繊維の表面同士を接着し、シート状に賦形・加工する。ニードルパンチ法に比較して、より形状保持性が高く、外包材への収納性が格段に良くなる。本発明においては繊維集合体に低融点ポリエステル繊維を含有させるため、当該加工時の加熱温度を有効に低減できる。そのため、アウトガスの発生を有効に防止しながら、中綿の取扱い性・作業性を向上できる。

シート状への加工を、例えば、一般的な低融点有機バインダーを用いるケミカルボンド法により行うと、リサイクル性が低下するとともに、アウトガスによる断熱性能の低下が生じるため、好ましくない。また、ケミカルボンドを吹付けると、吹付け時の風によってカポック繊維が繊維集合体から離脱する恐れがある。

すなわち、本発明では、再生ポリエステル繊維と低融点ポリエステル繊維とカポック繊維とを混繊後、速やかに次工程である加熱工程へと移行することにより、低融点ポリエステル繊維の溶着によってカポック繊維を再生ポリエステル繊維及び低融点ポリエステル繊維の繊維集合体中に留めることが可能である。

本発明では、再生ポリエステル繊維及びカポック繊維の有効活用を目的とするため、低融点ポリエステル繊維の混合率をできるだけ少なく抑えることが好ましい。カポック繊維を離脱させないために必要な低融点ポリエステル繊維の混合率は、２０％以上、好ましくは２３％以上である。

再生ポリエステル繊維は、比較的固く、綿（繊維集合体）にすると隙間が比較的多くなる繊維である。カポック繊維はこの再生ポリエステル繊維の隙間に入り込み、かさをほとんど変えずに保温性だけを向上させることが可能である。言い換えると、再生ポリエステル繊維の集合体と比して、ほぼ同じかさで保温性を高めた中綿の製造が可能となる。

再生ポリエステル繊維及び低融点ポリエステル繊維とカポック繊維の混合率としては、カポック繊維が２５重量％～６０重量％の比率範囲で含まれていることが好ましい。カポック繊維が６０重量％以上であると、繊維集合体中におけるカポック繊維の比率が高くなりすぎ、繊維集合体からのカポック繊維が離脱しやすくなる。一方、カポック繊維が２５重量％未満であると、上述した保温性向上の効果が十分に得られない。

本発明においてそのようなシート状繊維集合体（中綿）の厚みは本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではなく、通常は真空断熱材としたときに１ｍｍ～５０ｍｍ程度、特に５ｍｍ～２０ｍｍ程度であればよい。本発明においてシート状中綿は表面に起毛がほとんどなく取扱い性・作業性に優れるので、中綿を外包材に挿入するに際して２層以上積層して使用されることに有利である。また大気圧下での厚みが５０ｍｍ程度以上のシート状中綿は製造が困難である。よって、シート状中綿の大気圧下での厚みは０．１～２０ｍｍ、特に１～１０ｍｍであることが好ましい。なお本発明は、中綿を外包材に挿入するに際してシート状中綿を１層単独で使用することを妨げるものではない。

本発明において使用されるカポック繊維の公定水分率に制限はないが、１０～１４％以下のものが好適に使用される。公定水分率が高すぎると腐りやすいなど特性に問題が生じ、公定水分率が低すぎると空隙が少なく保温性を担保できない可能性があるからである。

以下、実施例、比較例により本発明を具体的に説明する。
尚、以下の実施例では、具体的な材料名や数値等を挙げて説明しているが、本発明はこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。各繊維の公定水分率（温度２０℃湿度６５％の環境における繊維内の水分率）としては、ＪＩＳ ０１０５ 繊維製品の物理試験方法通則記載の測定方法で測定した値を採用した。

天然植物繊維カポック（繊維長の平均１６．８ｍｍ、最小値４．０ｍｍ、最大値４０．５ｍｍ、公定水分率１２．１％、見掛繊度０．８３ｄｔｅｘ）、低融点ポリエステル繊維（４デニール、繊維長５１ｍｍ、公定水分率０．４％、中空コンジュゲート、シリコンなし、融点１２０℃）、再生ポリエステル繊維（４デニール、繊維長５１ｍｍ、中空コンジュゲート、シリコンなし）を以下の比率で、混綿、カーディング、シート状に積層させ、サーマルボンド法（加熱温度１２０℃）にて、シート状に形成された中綿を得た。また、比較例３として、カポック繊維の代わりに綿花から製造されたインド産の綿であるインド綿（繊維長２０～３０ｍｍ）を使用した。

目付は、ＪＩＳ Ｌ１０９６（見かけ重さ 標準状態）に準拠して測定した。サンプルは５つ作製し、平均値を表１に示す。

実施例１～３では、カポック繊維、再生ポリエステル繊維、低融点ポリエステル繊維の３者が適当に混繊された状態のシートを得られた。比較例１では、加熱加工後における繊維集合体における繊維の混合が不均一であった。比較例２では、加熱加工後における繊維集合体からのカポック繊維の離脱が多くなった。比較例３では、加熱加工後における繊維集合体における繊維の混合が不均一であり、また繊維集合体における結合が不足していた。

なお、表には示さないが、再生ポリエステル繊維及び低融点ポリエステル繊維の比率に拘わらず、カポック繊維を６０％含有させた場合には、加熱加工後における繊維集合体からのカポック繊維の離脱が多くなった。これは、低融点ポリエステルの溶融による接着が不十分なためと考えられる。また、低融点ポリエステル繊維の混合率が１５％の場合には、カポック繊維及び再生ポリエステル繊維の混合率に関係なく加熱加工後における繊維集合体からのカポック繊維の離脱が多かった。

また、目付けが４０ｇｓｍ未満になると、カポック繊維が加熱工程の前に繊維集合体からすり抜けて下に溜まってしまい、１１０ｇｓｍを超えると、カポック繊維が沈んでしまい繊維集合体中の繊維が不均一になった。

＜動作及び効果＞
以下、上記した実施形態から抽出される発明群の特徴について、必要に応じて課題及び効果等を示しつつ説明する。なお以下においては、理解の容易のため、上記各実施形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。また、各特徴に記載した用語の意味や例示等は、同一の文言にて記載した他の特徴に記載した用語の意味や例示として適用しても良い。

以上の構成によれば、本発明の中綿は、カポック繊維２５～６０％、再生ポリエステル繊維１５～５０％、低融点ポリエステル繊維２０～３０％を含有し、目付が４０～１１０ｇｓｍであることを特徴とする。

これにより、寝具や衣料として使用しやすい目付の範囲内で、環境負荷の低い再生ポリエステル繊維及びカポック繊維とを７０～８０％使用することが可能となる。

中綿において、前記再生ポリエステル繊維が、２ｄ～５ｄ、５０～７０ｍｍであることを特徴とする。これにより、環境負荷の低い再生ポリエステル繊維及びカポック繊維とを使って良好な特性を呈する中綿を製造することができる。

中綿において、前記低融点ポリエステル繊維が３ｄ～６ｄ、４０～６０ｍｍであることを特徴とする。これにより、環境負荷の低い再生ポリエステル繊維及びカポック繊維とを使って良好な特性を呈する中綿を製造することができる。

前記中綿は、シート状であることを特徴とする。これにより、カポック繊維を離脱させることなく、次工程を行うことができる。

本発明の中綿の製造方法では、カポック繊維２５～６０％、再生ポリエステル繊維１５～５０％、低融点ポリエステル繊維２０～３０％を混合して繊維集合体を形成する繊維集合体形成ステップと、
前記繊維集合体を加熱してシート状に成形し、目付を４０～１１０ｇｓｍに調整するシート成形ステップとを有することを特徴とする。

これにより、繊維が短く脱離しやすい特性を有するカポック繊維を再生ポリエステル繊維及び低融点ポリエステル繊維に包含させた状態で加熱して繊維間を接合できるため、カポック繊維を使った中綿を形成することができる。なお、混繊機において繊維集合体を形成後、繊維集合体は単位時間あたりの吐出重量が均一になるよう吐出されて所定速度で移動するライン（コンベアベルトなど）上に載置される。この繊維集合体がそのまま載置された状態でラインが動き、シート整形ステップへ移ってローラ間によって加熱圧着されることが好ましい。カポック繊維の離脱が極力少なく済むからである。

前記繊維集合体形成ステップと前記シート成形ステップとの間に、前記繊維集合体に対して前加工処理を実行しないことを特徴とする中綿の製造方法。なお、前加工処理とは、ニードルパンチや接着剤噴霧などの、繊維集合体に対して物理的、化学的な処理動作を加える加工工程である。すなわち、シート成形ステップは繊維集合体形成ステップの次工程として実行される。

これにより、加熱工程の前段となる前加工処理によってカポック繊維が脱離してしまうことを未然に防止することができる。

本発明に係る中綿は、例えば、防寒衣類や寝具に好適に利用可能である。

Claims (6)

1. カポック繊維２５～６０％、再生ポリエステル繊維１５～５０％、低融点ポリエステル繊維２０～３０％を含有し、目付が４０～１１０ｇｓｍである
   ことを特徴とする中綿。
2. 前記再生ポリエステル繊維が、
   ２ｄ～５ｄ、５０～７０ｍｍである
   ことを特徴とする請求項１に記載の中綿。
3. 前記低融点ポリエステル繊維が
   ３ｄ～６ｄ、４０～６０ｍｍである
   ことを特徴とする請求項１に記載の中綿。
4. 前記中綿は、
   シート状である
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の中綿。
5. カポック繊維２５～６０％、再生ポリエステル繊維１５～５０％、低融点ポリエステル繊維２０～３０％を混合して繊維集合体を形成する繊維集合体形成ステップと、
   前記繊維集合体を加熱してシート状に成形し、目付を４０～１１０ｇｓｍに調整するシート成形ステップと
   を有することを特徴とする中綿の製造方法。
6. 前記繊維集合体形成ステップと前記シート成形ステップとの間に、前記繊維集合体に対して前加工処理を実行しない
   ことを特徴とする請求項５に記載の中綿の製造方法。