JP3177210B2

JP3177210B2 - トルマリン粒子含有有機化学繊維

Info

Publication number: JP3177210B2
Application number: JP12828598A
Authority: JP
Inventors: 裕圀深谷; 宏昭福沢
Original assignee: 株式会社ファスニングニジュウイチ; 裕圀深谷
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 2001-06-18
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: JPH11302918A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トルマリン粒子を
繊維内部に含有する有機化学繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】トルマリン（ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ）
は、ホウ素を含むシクロケイ酸塩鉱物であり、特に花崗
岩ペグマタイトなどからは巨晶が産出される。トルマリ
ンは、その美麗なものが宝石として使用されているだけ
でなく、一般的に著しい圧電性を有し、焦電性も有して
いるので、測定計器や偏光板などに利用されている。ま
た、最近では、トルマリン微粒子を繊維表面に接着又は
付着させたエレクトレット繊維の形態で、遠赤外線放射
作用などを利用する技術も知られている。

【０００３】更に、特公平６−１０４９２６号公報に
は、粒径２μｍ以下のトルマリン微粒子を、有機質繊維
に対し３〜４重量％の割合で繊維内部に含有するエレク
トレット繊維、すなわち、トルマリン粒子含有有機化学
繊維が記載されている。また、この特許公報の実施例に
は、ナイロンの紡糸用融解液中に粒径２μｍ以下のトル
マリン粉末を３重量％の割合で加えてから、紡糸するこ
とによりナイロン繊維を製造し、その遠赤外線放射量を
測定したことが記載されている。

【０００４】また、特開平４−３２７２０７号公報に
は、繊維の内部に平均粒度０．５μｍの鉱物製エレクト
レットを含有する帯電性レーヨン繊維が記載されてお
り、この特許公報の実施例には、鉱物製エレクトレット
としてトルマリンを使用したトルマリン混入レーヨン繊
維を製造し、その遠赤外線放射量を測定したことが記載
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
なトルマリン粒子含有繊維から充分な遠赤外線放射量を
得るためには、トルマリン粒子含有繊維内において、ト
ルマリン粒子群が全体として或る程度以上の容量を占め
ていることが必要である。そして、トルマリン粒子含有
繊維の単位体積当たりに、全体として或る一定容量以上
のトルマリン粒子群を含有させる場合に、粒径が小さい
微粒子を用いると、それらの微粒子を繊維の構成樹脂内
に高密度で分散させる必要があるので、樹脂層の連続性
が妨げられ、繊維の風合の悪化や、溶融紡糸が困難化す
る原因となる。例えば、前記の各特許公報に記載のエレ
クトレット繊維に含まれているトルマリン微粒子は、粒
径が極めて小さいので、充分な遠赤外線放射量を得るた
めには、比較的多量のトルマリン微粒子を繊維に含有さ
せる必要があり、そのことにより種々の困難が発生す
る。すなわち、繊維内に含有させるトルマリン微粒子の
量が多くなると繊維の風合が悪化したり、紡糸による繊
維化が困難ないし不可能になるという欠点があり、逆
に、繊維の風合を悪化させない量のトルマリン微粒子を
含有させるだけでは、必ずしも充分な遠赤外線放射量を
得ることができないという欠点がある。

【０００６】本発明者は、前記の欠点を解消する手段を
鋭意研究していたところ、逆に粒径の比較的大きなトル
マリン粒子群を用いると、均一に分散させても、風合が
実質的に悪化することがなく、更に溶融紡糸による繊維
化の困難性も解消することができることを見出した。繊
維内部に含有させるトルマリン粒子の粒径については、
前記特公平６−１０４９２６号公報に、粒径が２μｍよ
り大きい微粒子では、エレクトレットとしての性能を充
分に発揮することができず、繊維の手触り感が損なわ
れ、製品に加工した場合の品質劣化を免れないとの記載
がある。従って、粒径が２μｍより大きいトルマリン粒
子を用いることにより、優れた品質を有するトルマリン
粒子含有有機化学繊維を簡便な方法で製造することがで
きることは予想外のことである。また、粒径の比較的大
きなトルマリン粒子を得る粉砕・分級コストは、粒径の
比較的小さなトルマリン粒子を得る粉砕・分級コストよ
りも廉価になるので、製造コストの点でも好ましい。

【０００７】更に、本発明者は、粒径の比較的大きなト
ルマリン粒子群を用いると、単位体積当たりのトルマリ
ン粒子の重量含有量を多くすることができ、その結果と
しても、充分な遠赤外線放射量を得ることができること
も見出した。繊維内部に含有させるトルマリン粒子の含
有量についても、前記特公平６−１０４９２６号公報
に、含有量が４重量％よりも多いと、隣接するトルマリ
ン同士の電荷が作用して見掛けの電荷を打ち消すおそれ
があるとの記載がある。従って、４重量％よりも多い含
有量でトルマリン粒子を用いることにより、優れた品質
を有するトルマリン粒子含有有機化学繊維を簡便な方法
で製造することができることも、同様に予想外のことで
ある。本発明は、こうした知見に基づくものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】従って、本発明は、３〜
９μｍの範囲の粒径の頻度が８０％以上であり、３μｍ
未満の粒径の頻度と９μｍを越える粒径の頻度との合計
が２０％以下であるトルマリン粒子を、繊維全体の合計
重量に対して４〜１０重量％の量で、繊維内に分散して
含有することを特徴とする、有機化学繊維に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明によるトルマリン粒子含有
有機化学繊維には、従来公知の任意のトルマリンを用い
ることができる。トルマリンは、３配位のホウ素を含む
シクロケイ酸塩鉱物であり、電気石又はアクローアイト
（ａｃｈｒｏｉｔｅ）とも呼ばれている。トルマリンの
代表例としては、化学組成の異なるドラバイト（ｄｒａ
ｖｉｔｅ）トルマリン、スコール（ｓｃｈｏｒｌ）トル
マリン、ウバイト（ｕｖｉｔｅ）トルマリン、又はエル
バイト（ｅｌｂａｉｔｅ）トルマリンなどが知られてい
る。本発明においては、種々の天然トルマリン及び／又
は人工トルマリンを用いることができる。天然トルマリ
ンは、例えば、結晶片岩、片麻岩、又は接触変成岩など
から産出され、花崗岩ペグマタイトからは巨晶が産出さ
れる。

【００１０】トルマリンは、極めて硬い（モース硬度＝
７〜７．５）鉱物であり、その鉱石を粉砕及び分級して
調製したトルマリン粒子は、ほとんどが針状、柱状、あ
るいは楕球状や楕円板状などの形状となり、球形粒子は
ほとんど含まれていない。そこで、本明細書において
は、本発明で用いるトルマリン粒子の粒径を、粒径頻度
によって規定する。ここで、粒径の頻度とは、粒径測定
室の気体内に無作為に分散させたトルマリン粒子に、一
方向からレーザーを当てて測定される粒径の頻度を意味
する。

【００１１】本発明で用いることのできるトルマリン粒
子は、前記のとおり、３〜９μｍの範囲の粒径の頻度が
８０％以上であり、３μｍ未満の粒径の頻度と９μｍを
越える粒径の頻度との合計が２０％以下（特には、３μ
ｍ未満の粒径の頻度が１０％以下であり、９μｍを越え
る粒径の頻度が１０％以下）である。好ましいトルマリ
ン粒子は、４〜８μｍの範囲の粒径の頻度が８０％以上
であり、４μｍ未満の粒径の頻度と８μｍを越える粒径
の頻度との合計が２０％以下（特には、４μｍ未満の粒
径の頻度が１０％以下であり、８μｍを越える粒径の頻
度が１０％以下）である。より好ましいトルマリン粒子
は、４〜８μｍの範囲の粒径の頻度が９０％以上であ
り、４μｍ未満の粒径の頻度と８μｍを越える粒径の頻
度との合計が１０％以下（特には、４μｍ未満の粒径の
頻度が５％以下であり、８μｍを越える粒径の頻度が５
％以下）である。最も好ましいトルマリン粒子は、４〜
８μｍの範囲の粒径の頻度が９５％以上であり、４μｍ
未満の粒径の頻度と８μｍを越える粒径の頻度との合計
が５％以下（特には、４μｍ未満の粒径の頻度が２．５
％以下であり、８μｍを越える粒径の頻度が２．５％以
下）である。

【００１２】３μｍ未満の粒径の頻度が１０％〜２０％
を越えると、充分な遠赤外線放射量を得るために必要な
単位体積当たりの粒子数が増加するため、繊維化が困難
になる。一方、９μｍを越える粒径の頻度が１０％〜２
０％を越えると、繊維の直径に対して比較的大きな粒径
を有するトルマリン粒子の量が増えるので、繊維の切断
が発生しやすくなる。

【００１３】本発明によるトルマリン粒子含有有機化学
繊維は、繊維全体の合計重量に対して、４〜１０重量
％、好ましくは５〜７重量％のトルマリン粒子を含有す
る。本発明によるトルマリン粒子含有有機化学繊維に含
有されるトルマリン粒子の量が４重量％未満であると、
充分な遠赤外線放射量を得ることができないことがあ
り、１０重量％を越えると、繊維化が困難になるか、あ
るいは繊維化することができても繊維が切断され易くな
る。

【００１４】本発明によるトルマリン粒子含有有機化学
繊維において基材として使用することのできる繊維材料
は、有機化学繊維である限り、特に限定されるものでは
ない。本明細書において「有機化学繊維」とは、繊維を
天然繊維と化学繊維とに大別した場合の化学繊維の内、
無機繊維（例えば、ガラス繊維又は炭素繊維）を除いた
繊維を意味する。それらの有機化学繊維の具体例として
は、再生繊維、例えば、セルロース系再生繊維（例え
ば、ビスコースレーヨン又は銅アンモニアレーヨン）、
又はタンパク質系再生繊維（例えば、牛乳タンパクカゼ
イン繊維）；半合成繊維、例えば、セルロース系半合成
繊維（例えば、アセテート）、又はタンパク質系半合成
繊維（例えば、プロミックス）；又は合成繊維、例え
ば、ポリアミド系合成繊維（例えば、ナイロン）、ポリ
エステル系合成繊維（例えば、ポリエチレンテレフタレ
ート又はポリブチレンテレフタレート）；ポリアクリロ
ニトリル系合成繊維（例えば、アクリル）；ポリビニル
アルコール系合成繊維（例えば、ビニロン）；ポリ塩化
ビニル系合成繊維；ポリ塩化ビニリデン系合成繊維；ポ
リオレフィン系合成繊維（例えば、ポリエチレン又はポ
リプロピレン）；ポリウレタン系合成繊維；ポリ塩化ビ
ニル−ポリビニルアルコール共重合系合成繊維（例え
ば、ポリクラール）；ポリアルキレンパラオキシベンゾ
エート系合成繊維；ポリフルオロエチレン系合成繊維
（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）；又はフェノ
ール系合成繊維を挙げることができる。

【００１５】本発明によるトルマリン粒子含有有機化学
繊維の形状（長さ及び太さなど）は、特に限定されるも
のではない。例えば、繊維の長さは、短繊維からフィラ
メントまでを含む所望の長さであることができる。ま
た、本発明によるトルマリン粒子含有有機化学繊維の太
さも特に限定されるものではないが、３デニール以上で
あることが好ましい。上限も特に限定されず、例えば、
９００デニール程度であることもできる。しかしなが
ら、３〜８デニールが好ましく、３〜６デニールがより
好ましい。

【００１６】本発明によるトルマリン粒子含有有機化学
繊維は、トルマリン粒子を繊維内に分散して（好ましく
は、実質的に均一に分散して）含有しており、例えば、
以下の製造方法によって調製することができる。すなわ
ち、本発明によるトルマリン粒子含有有機化学繊維は、
（１）前記の所定粒径頻度を有するトルマリン粒子と有
機化学樹脂材料とを、前記トルマリン粒子が前記有機化
学樹脂材料に固相にて実質的に均一に分散することので
きる量比で混合し、その混合物を溶融押出し、押出体を
乾燥してマスターバッチを製造する工程（以下、マスタ
ーバッチ製造工程と称する）、及び、（２）前記の有機
化学樹脂材料と前記マスターバッチとを、紡糸後のトル
マリン粒子の含有量が繊維全体の合計重量に対して４〜
１０重量％（好ましくは５〜７重量％）となるように混
合し、その混合物を溶融し、溶融体から紡糸する工程
（以下、紡糸工程と称する）を含む。

【００１７】本発明で使用するトルマリン粒子は、通常
の方法で粉砕し、分級して得ることができる。例えば、
直径が約５〜１５ｃｍのトルマリン鉱石を粗粉砕して米
粒程度の大きさのトルマリン粒とし、続いて、その粗粉
砕トルマリン粒から通常の粉砕・分級装置によって、前
記の所定粒径頻度を有する本発明で使用するトルマリン
粒子を得ることができる。

【００１８】次に、所定の粒径頻度を有するトルマリン
粒子と、基材となる有機化学樹脂材料とを別々に計量
し、適当量のトルマリン粒子及び有機化学樹脂材料を混
合する。両者の混合比は、使用する有機化学樹脂材料の
大きさによって異なるが、一般的な溶融紡糸法に用いる
チップ形状の有機化学樹脂材料を使用する場合には、ト
ルマリン粒子の含有量が、マスターバッチ全体の合計重
量に対して好ましくは１０〜９０重量％、より好ましく
は１０〜５０重量％となるように、トルマリン粒子と有
機化学樹脂材料チップとを混合すると、前記トルマリン
粒子を前記有機化学樹脂材料チップに固相にて実質的に
均一に分散することができる。この混合物から溶融押出
により、均一に分散されているトルマリン粒子を含有す
るマスターバッチを製造することができる。続いて、前
記のマスターバッチと、そのマスターバッチの製造に用
いた有機化学樹脂材料（好ましくはそのチップ）とを別
々に計量し、適当量のマスターバッチ及び有機化学樹脂
材料（好ましくはそのチップ）を混合する。次に、この
混合物から、溶融紡糸法により、均一に分散されている
トルマリン粒子を含有する繊維を製造することができ
る。必要により、紡糸後に延伸して繊維径を細くした
り、クリンピング処理を行うことができる。

【００１９】トルマリン粒子と有機化学樹脂材料とを、
前記のように２段階に分けて混合せずに、トルマリン粒
子と有機化学樹脂材料チップとを一度に混合した場合に
は、トルマリン粒子と有機化学樹脂材料チップとを均一
に分散させることは実質的に不可能である。これは、ト
ルマリンの比重（通常３．０〜３．３）が、基材となる
有機化学樹脂材料の比重よりもかなり高いので、トルマ
リン粒子と有機化学樹脂材料とを均一に混合することが
難しいからである。勿論、トルマリン粒子を溶融状態の
有機化学樹脂材料に加えても、均一に分散させることは
実質的に不可能である。

【００２０】本発明によるトルマリン粒子含有有機化学
繊維は、任意の形態の糸（例えば、フィラメント糸、紡
績糸、又は撚糸）であることができ、更にそれらの糸か
ら製造することのできる任意の繊維製品（織物、編物、
又は不織布）に適用することができる。特に、トルマリ
ンの特性（例えば、遠赤外線効果）を利用することによ
り有用性が向上する種々の糸や繊維製品、例えば、寝具
（例えば、布団、毛布、若しくは枕）の中綿若しくはカ
バー（シーツを含む）、服の芯地、パット（例えば、肩
パット）、又は湿布の基布などに使用することが好まし
く、更には、原綿状又は不織布として用いる繊維製品に
適用することが特に好ましい。

【００２１】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明の範囲を限定するものではな
い。

【実施例１】《トルマリン粒子含有ポリエステル繊維の
調製》黒色トルマリン（スコールトルマリン）の粗粉砕
粒（米粒大）を、分級機〔ＴＣ−２５型分級機；日清エ
ンジニアリング（株）〕に挿入して粉砕・分級し、所定
の粒径頻度を有するトルマリン粒子を得た。このトルマ
リン粒子の粒径頻度を前記の分級機にて測定した結果を
表１に示す。

【００２２】

【表１】粒径（μｍ）累積（％）頻度（％）３．２７０．０００．００３．８９２．０１２．０１４．６２１６．０８１４．０７５．５０５２．０５３５．９７６．５４８５．４６３３．４１７．７８９７．８３１２．３７９．２５１００．００２．１７１１．００１００．０００．００

【００２３】なお、粒径頻度の累積比率が１０％になる
粒径は４．４０μｍであり、粒径頻度の累積比率が５０
％になる粒径は５．４５μｍであり、そして粒径頻度の
累積比率が９０％になる粒径は６．８２μｍであった。
また、前記表１の結果をグラフ化して図１に示す。図１
において、棒グラフは粒径頻度（単位＝％）であり、折
れ線グラフは小粒径から大粒径への累積比率（単位＝
％）を示す。

【００２４】得られたトルマリン粒子３０重量部とポリ
エステルチップ７０重量部とを均一になるまで充分に混
合し、この混合物から溶融押出成形により、マスターバ
ッチを得た。続いて、得られたマスターバッチ１６．６
５重量部とポリエステルチップ８３．３５重量部とを、
両者が均一に分散するまで充分に混合し、この混合物か
ら溶融紡糸して、繊維径が２５μｍの繊維を得、これを
延伸して繊維径が１７μｍでトルマリン粒子５重量％を
含むポリエステル繊維を得た。こうして得られた本発明
によるトルマリン粒子含有ポリエステル繊維の顕微鏡写
真を図２（横断面）及び図３（縦断面）に示す。

【００２５】

【実施例２】《遠赤外線放射率の測定》本実施例では、
前記実施例１で製造したトルマリン粒子含有ポリエステ
ル繊維を用いて、常法に従ってニードルパンチ処理を行
い、トルマリン粒子含有ポリエステルパンチング綿（以
下、トルマリン粒子含有ポリエステル綿と称する）を製
造した。一方、比較用として、トルマリン粒子を含有し
ないポリエステルパンチング綿（以下、トルマリン粒子
不含ポリエステル綿と称する）を常法に従って別途製造
し、それぞれのポリエステル綿について、遠赤外線放射
率を測定した。なお、トルマリン粒子不含ポリエステル
綿の色が、白色であるのに対して、トルマリン粒子含有
ポリエステル綿の色は、グレー色であった。測定機器と
して、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）（日
本電子製；ＪＩＲ−３５０５）及び赤外放射ユニット
（日本電子製；ＩＲ−ＩＲＲ２００）を使用し、検出器
として、広帯域ＭＣＴを使用した。波長４．５〜２０．
０μｍの範囲で、かつ１６ｃｍ^-1の分解能で測定を実施
し、測定温度は４０℃であった。なお、前記の測定温度
は、測定対象の表面温度であって、Ｔ熱電対を用いて測
定した温度である。

【００２６】結果を図４に示す。図４は、トルマリン粒
子含有ポリエステル綿及びトルマリン粒子不含ポリエス
テル綿における分光放射エネルギー強度（分光放射輝
度）スペクトルを、黒体（標準試料）のスペクトルと一
緒に示すグラフである。図４において、曲線ａはトルマ
リン粒子含有ポリエステル綿の結果であり、曲線ｂはト
ルマリン粒子不含ポリエステル綿の結果であり、曲線ｃ
は黒体の結果である。図４において、横軸は波長（単位
＝μｍ）を示し、縦軸は分光放射輝度（ｓｐｅｃｔｒａ
ｌｒａｄｉａｎｃｅ；単位＝Ｗ・ｃｍ^-2・ｓｔｒ^-1・
μｍ^-1・１０^-2）を示す。これらの結果から算出した積
分放射率（４．５〜２０．０μｍ）は、トルマリン粒子
含有ポリエステル綿においては７４％であり、トルマリ
ン粒子不含ポリエステル綿では、６４％であった。

【００２７】

【発明の効果】本発明によるトルマリン粒子含有有機化
学繊維は、比較的大きな粒径のトルマリン粒子を含有し
ているので、製造コストが低廉になるだけでなく、単位
体積当たりに含まれるトルマリン粒子の容量が大きくな
り、充分な遠赤外線放射量を得ることができる。また、
比較的多量のトルマリン粒子を含有させた状態で溶融紡
糸することができ、この点からも充分な遠赤外線放射量
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で使用したトルマリン粒子の粒径頻度
及び粒径累積比率を示すグラフである。

【図２】実施例１で得られた本発明のトルマリン粒子含
有ポリエステル繊維の横断面の状態を示す、図面に代わ
る顕微鏡写真である。

【図３】本発明によるトルマリン粒子含有ポリエステル
繊維の縦断面の状態を示す、図面に代わる顕微鏡写真で
ある。

【図４】トルマリン粒子含有ポリエステル綿及びトルマ
リン粒子不含ポリエステル綿における分光放射エネルギ
ー強度（分光放射輝度）スペクトルを、黒体のスペクト
ルと一緒に示すグラフである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】３〜９μｍの範囲の粒径の頻度が８０％
以上であり、３μｍ未満の粒径の頻度と９μｍを越える
粒径の頻度との合計が２０％以下であるトルマリン粒子
を、繊維全体の合計重量に対して４〜１０重量％の量
で、繊維内に分散して含有することを特徴とする、有機
化学繊維。