JP3468982B2 - 吸湿吸水性繊維および繊維製品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は乾燥剤、調湿剤とし
て使用される吸湿吸水性繊維およびそれを含有する繊維
製品、例えば不織布、編織物、布団、フィルター等に関
する。

【０００２】

【従来の技術】吸水性繊維は、既に鐘紡（株）よりポリ
アクリル酸ナトリウムからなる吸水繊維が「ベルオアシ
ス」という商標で市販されている。この繊維は吸湿率が
大きく、２０℃、相対湿度６０％で吸湿率が４０重量％
と他の繊維に比べると非常に大きい吸湿性を示してい
る。また、３０℃、相対湿度１００％で徐々に吸湿させ
ると５００重量％を超える非常に大きい最大吸湿率を示
す。また、この繊維は生理食塩水を遠心脱水後も１００
０重量％を超える程保持しているという非常に大きい吸
水性を示す。しかし、この吸水繊維は吸水すると繊維強
度が殆どなくなるという重大な欠点を持っている。従っ
て、洗濯する用途には適していない。

【０００３】ポリアクリロニトリル繊維を加水分解して
表面に近い部分をゲル化した吸水繊維が東洋紡績（株）
から「ランシール」という商標で市販されている。しか
し、この吸水繊維は吸湿性は大きくない。実測してみる
と「ベルオアシス」の約１／３以下の吸湿性である。

【０００４】吸湿性繊維としては東洋紡績（株）よりＮ
３８という繊維が市販されているが、上記の「ランシー
ル」と同様の改質繊維である。繊維学会誌、１９９５年
ＶＯＬ．５１、５月号２１１〜２１２頁にその概要が記
載されている。

【０００５】この繊維の特徴は吸湿性にあり、２０℃、
相対湿度６０％で吸湿率が３８重量％であり、優れた吸
湿性を持っていると記載されている。また、２５℃、相
対湿度８０．５％の条件でＣ−８０熱量計を使用して測
定した発熱量は、乾燥繊維１ｇ当り３４５ｃａｌであ
り、羊毛の１１４．８ｃａｌと較べて遥かに大きいと記
載されている。また、この発熱量は含水率に対応し、素
材による水１ｇ当りの吸着熱（発熱）はこの繊維が６７
９ｃａｌで、羊毛が６６３ｃａｌであると記載されてい
る。欠点としては色がピンクであると記載されている。
この繊維の生理食塩水の吸水率を測定した結果、標準状
態２３℃、相対湿度６５％で調湿した繊維は遠心脱水後
４８重量％と吸水率は小さかった。

【０００６】この繊維を使用した保温品が特公平７−５
９７６２号公報に記載されている。この繊維は絶乾状態
から水中または高湿度雰囲気下に移すと、水素結合や溶
解熱やファンデルワールス力に関与した発熱を有すると
記載されている。また、２０℃、相対湿度４０％の環境
下で２０℃に保たれた水１００ｇの水中に投入するとそ
の発熱量は熱量の単位が異なるが、この繊維は約６０Ｊ
／ｇ、羊毛は約１５Ｊ／ｇと記載され、湿度は８０．５
％から水中へと増大しているにもかかわらず上記の学会
発表の値より発熱量は小さい。これは２０℃、相対湿度
４０％の環境下でこの繊維は既に２２重量％の水分を含
有し、羊毛は１２重量％の水分を含有しているため、絶
乾状態と比較するとその分の発熱がないので発熱量が小
さくなるためである（この繊維の場合約３０Ｊ／ｇに相
当する）。しかし、逆に吸湿による発熱ａ以外に、吸水
および溶解による発熱ｂが加わるため、この値になって
いる。しかし、吸水量が小さいためその発熱ｂは小さ
い。従って、発汗量が大きい時やウエットスーツでの発
熱ｂは多くを期待できない欠点がある。

【０００７】また、この公報には例えば保温品としてス
キーウエアの場合、発熱量は１６〜２４ｋＪ程度が実用
的であると記載されている。この場合には衣料内気候と
して２０℃、相対湿度が４０→９０％に高まって行く場
合を想定している。従って汗が流れ、相対湿度が１００
％になるような状態は想定していない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は乾燥
剤、調湿剤、発熱剤として使用する吸湿吸水性繊維およ
びその繊維製品を廉価に提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは吸水繊維
「ベルオアシス」の欠点である吸水時の強力低下を改良
するための改質方法を研究し、本発明の完成に至った。
本発明の吸湿吸水性繊維は（メタ）アクリル酸を主成分
とし、吸水後も繊維形態を保持し、２０℃、相対湿度６
５％での吸湿率が３５重量％以上４４重量％以下であ
り、０．９％生理食塩水の吸水率が８００重量％以上１
２９０重量％以下である吸湿吸水性繊維である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の吸湿吸水性繊維としては
吸水性ポリマーと組成が類似したモノマーを使用する。
カルボン酸として例えば（メタ）アクリル酸、マレイン
酸、無水マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、ソルビ
ン酸、ケイ皮酸、クロトン酸、ベータアクリルオキシプ
ロピオン酸、およびこれらのアルカリ金属塩を用いるこ
とが出来る。好ましくは（メタ）アクリル酸が経済的に
推奨される。

【００１１】また、部分的にはスルホン酸として例えば
２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスル
ホン酸、（メタ）アクリルスルホン酸、スルホン酸エチ
ル（メタ）アクリレート、スチレンスルホン酸、ビニル
スルホン酸、２−（メタ）アクリロイルプロパンスルホ
ン酸およびこれらのアルカリ金属塩を用いることが出来
る。スルホン酸が含有されると生理食塩水の吸水率が向
上し、好ましい。

【００１２】架橋剤としては２−ヒドロキシプロピル
（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アク
リレートおよびそのエチレンオキサイド、プロピレンオ
キサイドの付加物等が用いられる。架橋剤の量が多すぎ
ると吸水率が低下するため適当に選択する必要がある。
吸水ポリマーの場合は多官能基を利用するが繊維の場合
は多官能基でない方がゲル化が発生し難く、紡糸上好ま
しい。

【００１３】架橋は紡糸が完了し、繊維形成が完了した
時点で行う。エステル結合による架橋であるので加熱に
よる脱水によって架橋は促進される。これに類似した吸
水繊維として鐘紡（株）製の「ベルオアシス」がある。
この吸水繊維の特徴は高吸水性であって、吸湿性は２次
的な効果である。逆に吸湿性が高いと紡績性等にとって
悪影響が及ぶので、吸湿性を抑え、吸水性をより大きく
するよう、架橋度を抑制する方向で種々の研究がなされ
ている。

【００１４】本発明の吸湿吸水性繊維はこの架橋を熱処
理条件の選択により適度に進行させることによって、吸
水時の形態を保ち、且つ吸湿率を保持することができ
た。この熱処理は多段に分割して行っても良く、上記の
「ベルオアシス」をさらに熱処理することによっても製
造することができる。しかし、過度に熱処理すると部分
的には架橋が進行するが、部分的には架橋が破壊され、
形態保持が悪くなることが判明した。本発明の吸湿吸水
性繊維の製造の際に用いる熱処理条件は２１０℃以上
で、温度Ｙ℃、処理時間Ｘ分とすると、 ２１０≦Ｙ＜３０８−（８０／１１０）Ｘ ５≦Ｘ≦１２０ の範囲で行うことが好ましい。熱処理温度と熱処理時間
がこの範囲より小さいと吸水時の強度低下が著しく、形
態安定性が十分ではない。熱処理温度と熱処理時間がこ
の範囲より大きいと形態保持性、吸湿率に悪影響を与え
る。

【００１５】この熱処理は熱風循環タイプのサクション
式熱風乾燥機で実施できるが、綿を積層し、熱風を綿の
上から吹き付け、下から吸引する場合には熱処理斑が小
さく好ましい。このタイプの熱処理機を使用する場合に
は処理時間を短縮できるが、適当な形態保持性を得るた
めには ２１０≦Ｙ≦２９５−Ｘ ５≦Ｘ≦８０ の範囲で行うことが好ましい。

【００１６】本発明の吸湿吸水性繊維は、吸湿性は原料
の「ベルオアシス」繊維と変わらず、２０℃、相対湿度
６５％で含水率が３５重量％以上である。徐々に吸湿さ
せると５００％以上の吸湿率を示す。また、架橋の程度
は進行しているにも拘らず、生理食塩水の吸水率は減少
傾向ではあるが８００重量％以上で殆ど減少しない。イ
オン交換水の吸水率は架橋の進行により著しく減少し、
原料の「ベルオアシス」繊維は４０００重量％以上であ
るが、本発明の吸湿吸水性繊維は２０００重量％以下に
低下する。

【００１７】本発明の吸湿吸水性繊維は吸湿、吸水によ
り発熱する。吸湿量、吸水量共に大きいため、絶乾サン
プルを水中に入れた時のトータル発熱量は大きく、１５
０Ｊ／ｇ以上発熱する。

【００１８】本発明の吸湿吸水性繊維製品は本発明の吸
湿吸水繊維を含有する繊維製品である。繊維製品には例
えば不織布、編織物、布団綿、中綿並びに紡績糸等があ
る。これらの繊維製品には本発明の吸湿吸水性繊維を５
重量％以上含有することが好ましい。この吸湿吸水性繊
維は天然繊維で最も吸湿性の大きいウールより２倍以上
の吸湿性を示す。例えば２０℃、６５％相対湿度で３５
％以上の吸湿性を示す。従って、例えば吸湿性の殆どな
い合成繊維のポリエステルに５％含有すると７％の吸湿
性を示すことになり、天然繊維のコットンと同程度の吸
湿性を示すことになる。

【００１９】上記の不織布の製造方法としては例えば上
記の吸湿吸水性繊維を混合し、カーディング、クロスレ
イによりウェッブを作成する方法がある。このウェッブ
をボンディングする方法として、サーマルとニードリン
グ法がある。

【００２０】サーマルボンディングするためには一般的
には熱融着繊維を混綿して用いるか、熱融着パウダー、
例えばポリエチレンパウダーを散布して用いても良い。
市販されている熱融着繊維の例としては、例えばチッソ
（株）製の芯にポリプロピレン、鞘にポリエチレンを用
いた「ＥＳ」（商標名）や、鐘紡（株）製の鞘にポリエ
チレン、または変性ポリエステル、芯にポリエステルを
用いた「ベルコンビ」等がある。

【００２１】サーマルボンディングするためには熱融着
繊維、及び／又は熱融着パウダーを５〜２０重量％混合
すれば良い。５重量％未満の場合はニードルパンチング
を併用すると良い。

【００２２】上記のカーディングを行う際には繊維強度
の小さい本発明の吸湿吸水性繊維は、単繊維を太く、ま
た混綿する他の繊維はその単繊維を細くするのが良い。
細い繊維がカードの針の下に沈み、針の上の方にある太
い繊維を包み込むようにしてウェッブを形成することが
出来る。このように混綿する繊維の単繊維の太さを選択
することにより、ウェッブを形成する際の繊維の脱落を
少なくすることが出来る。繊維強度の低い吸湿吸水性繊
維の太さは６デニール以上、１５デニール以下が好まし
く、繊維強度の大きい繊維の太さは２デニール以上、５
デニール以下が好ましい。ウェッブの均一性は余り重要
ではないので、シリンダーが１つの紡毛タイプのローラ
ーカードで良い。デニールが大きいためフラットカード
より、ローラーカードの方が好ましい。また、繊維長は
５０〜７５ｍｍが繊維損傷も少なく好ましい。同じ意味
で、通常とは逆に太くて繊維強度の低い繊維の繊維長を
短くする方が好ましい。

【００２３】また、上記の吸湿吸水性乾式不織布を製造
する別の方法として、エアレイ法を用いることが出来
る。サーマルボンディングの場合は熱融着繊維、及び／
又は熱融着パウダーからなるバインダーを５〜２０重量
％混合すれば良い。５重量％未満ではボンディングが不
十分となるので、取扱いのためには他の不織布または紙
で支持する必要がある。この支持体を用いると熱融着繊
維または熱融着パウダーを用いずに水分を付与すること
により、吸湿吸水性繊維または吸湿性ポリマーを相互に
自己接着することが出来る。従って、この場合には熱融
着繊維、及び／又は熱融着パウダーを用いずに脱落を防
止することが出来る。

【００２４】カードを用いないエアレイ法の場合は繊維
強度の低い吸湿吸水性繊維の太さは６デニール以上、１
５デニール以下が分散し易く好ましい。この吸湿吸水性
繊維の繊維長は４〜１５ｍｍが同じ意味で好ましい。こ
の方法で用いる他の繊維は主体となる吸湿吸水性繊維と
似通った性質を持っていることが好ましい。

【００２５】本発明の吸湿吸水性繊維は一般的な紡績方
法、例えば短紡、長紡、紡毛、セミソ毛、ラップヤー
ン、結束紡績等で紡績し、紡績糸を製造することができ
る。吸湿性が大きいため温湿度管理を十分に行うことが
好ましく、混紡率によっても異なるが、吸湿吸水性繊維
の含有量が３０重量％未満でも、相対湿度が６０％以下
の環境で紡績することが好ましい。より好ましくは５５
％以下である。調合率、撚数、構成本数等は吸湿吸水性
繊維の繊維強度が小さいため、吸湿吸水性繊維が含まれ
ていないものと計算から除外して設計する方が良い。

【００２６】上記の紡績糸を使用し一般的な編織物を容
易に製造することができる。また、交撚、交編、交織し
て編織物を製造することができる。さらには、布団綿等
は吹き込み成形にて本発明の吸湿吸水性繊維を混合し、
使用することができる。

【００２７】また、上記の繊維製品には抗菌性、消臭性
繊維等を混合する等によりその性能を付与したり、後加
工により種々の加工をすることができる。本発明の吸湿
吸水性繊維は吸水性をも保持しているため、上記の繊維
製品は吸水剤としての性能を併せ持つことができる。吸
水後も繊維強度は家庭洗濯に耐える程度は残っているた
め、水洗濯が可能であり、洗濯後も繰り返し使用するこ
とができる。

【００２８】さらに、本発明の吸湿吸水性繊維は繰り返
し、吸湿、脱湿することができ、吸湿率が９０％未満で
は非常に速やかに吸湿、脱湿を行うことができる。繊維
製品が薄い不織布状であれば風がなくても、１５分程度
で平衡値に到達する。

【００２９】本発明の繊維製品の吸湿・脱湿速度は繊維
製品の表面材を適宜選択することにより、適宜調節する
ことができる。即ち、速度を大きくするには空気との接
触面積、空気の透過速度を大きくすれば良い。逆に小さ
くするには透湿性のないフィルム等で被覆し、フィルム
に適正数穴を開ける等、空気との接触面積、空気の透過
速度を調整すれば良い。

【００３０】本発明の吸湿吸水性繊維製品には補助的に
吸湿性がある他の素材を組み合わせて使用することもで
きる。例えば、吸湿性の大きい天然繊維、シルク、ウー
ル、コットン、パルプ等、吸水ポリマー、吸水繊維及び
シリカゲル等がある。これらの素材は混合または、積層
等により併用することができる。

【００３１】本発明の吸湿吸水性繊維および吸湿吸水性
繊維製品の吸湿率は所定の温湿度にコントロールされた
人工気象室に試験品を置き、恒量になった重量と８０℃
の熱風乾燥機で恒量になった絶乾重量の差を絶乾重量で
除し、％で求めた。イオン交換水の吸水率は遠心脱水法
によりＤＩＮ５３８１４に準じて測定した。吸水後の繊
維形態の保持性の評価はポリエステルタフタ織物の袋に
試料を入れ、ＪＩＳに準じて家庭洗濯を５回繰り返し行
い、その後で開袋し、目視で評価した。不織布や紡績糸
の繊維形態の保持性の評価も同様にして行った。

【００３２】

【発明の効果】本発明の吸湿吸水性繊維は吸湿量が大き
く、吸水量も大きい。また、吸湿速度が大きいため、被
覆材を選定することにより、吸湿速度を自由に選定する
ことができる。さらに、繰り返し吸湿、脱湿が可能であ
り、調湿剤としても使用することができる。吸湿性と併
せ、吸水性もありながら水洗濯にも耐えられる。吸湿、
吸水の際に発熱し、発熱量が大きい。逆に放湿、乾燥の
際には吸熱し、吸熱量が大きい。

【００３３】

【実施例】

実施例１ 生理食塩水の吸水率が１３００重量％、２０℃、６５％
相対湿度での吸湿率が４４重量％の「ベルオアシス」９
デニール（以下ｄと記す）、５１ｍｍをサクション式熱
風乾燥機で温度と処理時間を変更して熱処理をし、架橋
を進行させた。熱処理後の吸水率、２０℃、６５％相対
湿度での吸湿率を測定し、表１に示した。試験Ｎｏ．１
〜６の吸湿吸水性繊維は家庭洗濯５回後も繊維形状を保
っていたが、試験Ｎｏ．７の参考例は家庭洗濯１回後に
繊維が３ｍｍ以下に切断され繊維形状を保っていなかっ
た。

【００３４】本発明の吸湿吸水性繊維は３０℃、相対湿
度１００％で１７０時間、徐々に吸湿させた結果、飽和
に達し、最大吸湿率は５２０重量％に達した。試験Ｎ
ｏ．３の本発明の吸湿吸水性繊維を絶乾状態に乾燥した
後、２０℃のイオン交換水、および０．９％生理食塩水
中に投入し、それぞれ発熱量を測定した。発熱量はそれ
ぞれ、１８５Ｊ／ｇ、１４５Ｊ／ｇと非常に大きい値を
示した。

【００３５】

【表１】

【００３６】実施例２ 実施例１のＮｏ．３の本発明の吸湿吸水性繊維９ｄ、６
ｍｍとパルプの重量比１対２の混合物を吸引ネット上の
坪量１５ｇ／ｍ² の紙の上に均一になるようにエアレイ
法により連続的に散布し、目付けが１００ｇ／ｍ² にな
るように積層した。目付けの調整はネットスピードと供
給量を連続的に計量して行った。次にこの第２層の上に
坪量１５ｇ／ｍ² の紙を積層し、３層構造とし、本発明
の吸湿吸水性繊維製品を製造した。この不織布の吸湿率
は２０℃、６０％相対湿度で１３．７％とパルプのみの
２倍以上の大きい吸湿性を示した。

【００３７】実施例３ 実施例１のＮｏ．３の本発明の吸湿吸水性繊維９ｄ、５
１ｍｍと鐘紡（株）製ポリエチレンテレフタレート繊維
ＳＤ２ｄ、５１ｍｍとを重量比１対２で混合し、短紡績
により本発明の吸湿吸水性繊維製品の１０番双糸を製造
した。この糸の吸湿率は２０℃、６０％相対湿度で１
２．８％とポリエステル繊維とコットン等量の糸の３倍
以上の大きい吸湿性を示した。

【００３８】実施例４ 実施例１のＮｏ．５の本発明の吸湿吸水性繊維９ｄ、５
１ｍｍと鐘紡（株）製ポリエチレンテレフタレート繊維
ＳＤ２ｄ、５１ｍｍとを重量比１対１で混合し、鐘紡
（株）製ポリエチレンテレフタレートフィラメントＦＤ
Ｙ７５Ｄ／２４Ｆを巻回し、ラップ紡績により本発明の
吸湿吸水性繊維製品の２０番単糸を製造した。この糸を
２０ゲージの丸編み機で天竺に編み上げた。この丸編地
の吸湿率は２０℃、６０％相対湿度で１９．８％とポリ
エステル繊維とコットン等量の編地の約５倍の大きい吸
湿性を示した。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （メタ）アクリル酸を主成分とし、吸水
   後も繊維形態を保持し、２０℃、相対湿度６５％での吸
   湿率が３５重量％以上４４重量％以下であり、０．９％
   生理食塩水の吸水率が８００重量％以上１２９０重量％
   以下である吸湿吸水性繊維。
2. 【請求項２】 請求項１記載の吸湿吸水性繊維を５重量
   ％以上含有する繊維製品。