JP3658467B2 - 蓄熱性複合構造加工糸およびこれを用いた布帛 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄熱性複合構造加工糸、さらに詳しくは美しい色彩と優れた蓄熱特性を示すスキーウェアなどのスポーツ衣料に適した蓄熱性複合構造加工糸およびこれを用いた布帛に関する。
【０００２】
【従来の技術】
衣料の分野では、ファッションの高度化やレジャーやスポーツの多様化・高度化に伴って、美しさや快適性の追求が行われており、衣料用の合成繊維にも美的要素と高度な機能性が要求されている。
また近年、ウィンタースポーツが盛んになり、スキーウェアやスケートウェアなどにも美しい色彩を有する快適性のあるものが好まれるようになっている。
ウインタースポーツ衣料の快適性を決める第一の機能は保温性（暖かさ）であり、近年、このような機能を有する繊維として、日光や人工光に曝された時に昇温する特性、すなわち蓄熱特性を有するカーボンブラックをポリマー中に練り込んだ合成繊維が提案されている（特開平７−８２６０７号公報、同７−９０７２３号公報等）。
【０００３】
しかし、カーボンブラックを含有する合成繊維は黒色を呈するため、このような繊維からは黒色の布帛しか得られず、またこのような黒色の布帛を他の色に染色しても美しい色に染色することができず、ファッション性を重視する衣料用途としては不十分なものであった。
また、美しい色彩と高度の保温性を両立させる目的で、蓄熱剤として炭化ジルコニウムを練り込んだ蓄熱糸”ソーラーα（商録登標）”が市販されている。しかし、炭化ジルコニウムが極めて高価であり、かつその色は黒色ではないものの灰色を呈しているため、美しさの点で十分ではないという問題があった。
このように従来の蓄熱特性を有する繊維は、快適性とファッション性を重視する衣料用途としては不充分なものであった。
さらに、従来の蓄熱特性を有する繊維は、光エネルギーを吸収し、それを熱エネルギーに変換して発熱するが、蓄熱繊維が直接外気に接するため放熱が大きく、特に低温の環境下や有風時には昇温効果の少ないものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前記従来技術の問題を解決し、スキーウェアなどウィンタースポーツ衣料を始めとするスポーツ衣料に、美しい色彩と快適性すなわち保温性の両方を与えることができ、また低温環境下や有風時でも高い昇温効果を得ることができる蓄熱性複合構造加工糸およびこれを用いた布帛を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意研究した結果、蓄熱剤を特定量含有した芯糸に特定の繊度比と特定周長比を有する異型断面形状の鞘糸を捲回させて鞘芯構造を有する加工糸とすることにより、芯糸による優れた蓄熱特性と、鞘糸による優れた染色性が同時に得られ、しかも昇温効果を高めることができることを見出し、本発明に到達したものである。
本発明で特許請求される発明は以下のとおりである。
【０００６】
（１）ポリエステル繊維糸条および／またはポリアミド繊維糸条からなる複合構造加工糸であって、鞘糸が芯糸に捲回している構造を有し、芯糸が蓄熱剤を複合構造加工糸全体に対して０．４重量％以上含有しており、かつ、鞘糸の繊度が複合構造加工糸全体の繊度の４０〜８０％であり、該鞘糸が下記式で求める周長比Ｌ r が１．２５以上である異型断面形状の単糸からなることを特徴とする蓄熱性複合構造加工糸。
Ｌ r ＝Ｌ 1 ／Ｌ 2
（ただし、Ｌ 1 は鞘糸の単糸周長 (cm) を表し、Ｌ 2 は鞘糸の単糸断面積Ｓ 1 (cm 2 ) と同一面積の円形断面糸の周長 (cm) を表し、Ｌ 2 ＝２×（π×Ｓ 1 ) 0.5 で算出される。）
（２）前記蓄熱剤がカーボンブラック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ハフニウム、珪化ジルコニウム、珪化チタン、チタンブラックおよび珪化ハフニウムから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする(1) 記載の蓄熱性複合構造加工糸。
（３）前記蓄熱剤がカーボンブラックであることを特徴とする(1) 記載の蓄熱複合構造加工糸。
（４）前記鞘糸の異型断面形状がＷ型であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蓄熱複合構造加工糸。
（５）前記鞘糸の総デニールが３０〜５００デニールであり、単糸デニールが０．５〜２．５デニールであることを特徴とする(1) 〜(4) のいずれかに記載の蓄熱性複合構造加工糸。
（６）(1) 〜(5) のいずれかに記載の蓄熱性複合構造加工糸を用いた布帛。
【０００７】
本発明において、蓄熱性複合構造加工糸は、芯糸に鞘糸が捲回されている鞘芯構造を有しているため、すなわち芯糸が光エネルギーを吸収して熱エネルギーに変化するカーボンブラックや炭化ジルコニウム等の蓄熱剤微粒子を含有する繊維糸条であり、また鞘糸が芯糸の周囲に蓄熱特性を阻害しない特定の繊度比と特定の周長比を有する異型断面形状糸で捲回されているため、優れた蓄熱特性を有し、かつ芯糸が黒色や灰色等の濃色を呈する蓄熱剤を含有していても、その周囲を捲回する鞘糸により黒色や灰色の芯糸の影響が最小限に抑えられ、美しい有彩色を呈することができる。さらに、蓄熱剤を含有する芯糸の周囲を鞘糸で覆うことができるため、低温環境下や有風時でも優れた昇温効果を得ることができる。
以下、本発明の蓄熱性複合構造加工糸を詳しく説明する。
【０００８】
本発明の複合構造加工糸は、ポリエステル繊維糸条および／またはポリアミド繊維糸条からなる。ポリエステルとしては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびそれらの共重合体などの公知のものが用いられ、艶消し剤、熱安定剤、制電剤などの添加剤を含んでいても良い。またポリアミドとしては、例えばポリヘキサメチレンアジパミド、ポリカプラミド、およびそれらの共重合体などの公知のものが用いられ、上記ポリエステルと同様に添加剤を含んでいても良い。繊維の種類としては、ＰＯＹ糸、ＦＯＹ糸等が好ましく用いられる。
また本発明の複合構造加工糸は、上述したように鞘糸が芯糸に捲回している構造を有しているが、鞘糸が芯糸に捲回していない場合には、芯糸の黒色等が見えやすく、芯糸の色による杢斑が現れ、加工糸を有彩色に染めても美しい色彩が得られない。鞘糸を芯糸に捲回させる方法としては、鞘糸と芯糸を複合仮撚する方法、鞘糸と芯糸をインターレースで混繊したのち撚糸する方法、芯糸に鞘糸をカバーリングする等の方法が挙げられる。
【０００９】
本発明に用いられる芯糸は、複合構造加工糸全体に対して０．４重量％以上の蓄熱剤を含有する。蓄熱剤の含有量が０．４重量％未満では十分な蓄熱特性が得られない。蓄熱特性と美しい発色のバランスの点からは蓄熱剤を０．４〜１．８重量％の範囲で含有させるのが好ましい。蓄熱剤としては、太陽光や人工光に曝された時に、光エネルギーを吸収し、これを熱エネルギーに変換して昇温する蓄熱特性を有するものであれば特に制限はなく、例えば、市販されているカーボンブラック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ハフニウム、珪化ジルコニウム、珪化チタン、チタンブラック、珪化ハフニウム等の微粒子を用いることができる。コストの点からは、光エネルギー吸収による蓄熱効果の高いカーボンブラックが好ましい。
【００１０】
芯糸に蓄熱剤を含有させる手段としては、公知の手段を採用することができる。例えば、ポリマーチップと蓄熱剤を必要な比率でブレンドし、押出機で溶融ブレンドし、高濃度の蓄熱剤含有チップを作り、再度蓄熱剤を含有していないポリマーと混ぜ合わせ、溶融紡糸する方法、重合段階で最終濃度と同等になるよう蓄熱剤を混入する方法、紡糸乾燥段階で蓄熱剤をまぶし、押出機で練り込む方法、重合段階で高濃度蓄熱剤含有ポリマーを重合し、含有していないポリマーと適当な割合でブレンドし、押出機にて練り込む方法等が挙げられる。
また芯糸の繊度は、布帛にしたときのハリやコシの点から、単糸デニールが１〜２０デニール、総デニールが３０〜５００デニールの範囲が好ましい。より好ましい芯糸の総デニールは３０〜１００デニールの範囲である。
【００１１】
本発明に用いられる鞘糸の繊度は、複合構造加工糸全体の繊度の４０〜８０％、好ましくは５０〜７０％の範囲とされる。鞘糸の繊度が複合構造加工糸全体の繊度の４０％未満では、芯糸の色が見えやすく、杢斑が現れ、有彩色に染めても、美しい色彩が得られず、さらに、芯糸の放熱を防ぐための有効な断熱層を形成することが困難となり、高い蓄熱特性が得られなくなる。また鞘糸の繊度が複合構造加工糸全体の繊度の８０％を超えると、光照射中の温度上昇速度および上昇温度が低くなる。これは鞘糸が多すぎるため、蓄熱剤を含有した芯糸に光が届きにくいためと考えられる。
【００１２】
本発明において、鞘糸の単糸断面は異型断面形状であり、三角型、Ｙ型、Ｗ型、Ｌ型、Ｉ型等やこれらの中空断面形状の繊維糸条を用いることができるが、鞘糸の単糸の断面形状が異型で、その周長比Ｌr が１．２５以上であることが必要であり、好ましくは１．３〜３の範囲である。鞘糸の周長比Ｌr を１．２５以上とすることにより、鞘糸による芯糸のカバリング効果が高くなり、蓄熱剤を含有させた芯糸の黒色等が見えにくくなり、美しい色彩が得られ、さらに芯糸の放熱を防ぐための有効な断熱層を形成することが可能となる。すなわち、周長比１．２５未満の単糸からなる鞘糸を用いると、蓄熱特性および発色性に劣るものとなる。なお、周長比Ｌr は以下の式で求められる。
Ｌr ＝Ｌ1 ／Ｌ2
（ただし、Ｌ1 は鞘糸の単糸周長(cm)を表し、Ｌ2 は鞘糸の単糸断面積Ｓ1(cm2)と同一面積の円形断面糸の周長(cm)を表し、Ｌ2 ＝２×（π×Ｓ1)0.5 で算出される。）
鞘糸の単糸断面の断面形状は、芯糸をカバリングする効果と繊維糸条の製造しやすさから、Ｗ型、Ｌ型、Ｉ型などが好ましい。
【００１３】
鞘糸の繊度は、芯糸への捲回のし易さから、単糸デニールが０．１〜５デニールで、総デニールが３０〜５００デニールの範囲が好ましい。また単糸デニールが０．５〜２．５デニールの範囲の鞘糸は、鞘糸が芯糸の周囲を被覆しやすく、かつデッドエアーによる断熱層が形成されやすくなるため、より好ましい。鞘糸の単糸の周長比Ｌrが１．０で円形である場合には、加工糸の単糸デニールを小さくし、総デニールを大とすることにより、上記異型断面の鞘糸を用いた場合と同様に加工糸の蓄熱特性、染色性および昇温効果を向上させることができる。
【００１４】
複合構造加工糸に用いられる芯糸および鞘糸の好ましい沸水収縮率は−１５〜７０％である。また複合構造加工糸中の芯糸および鞘糸の好ましい沸水収縮率は−１０〜１０％である。
また芯糸の破断強度は、布帛にしたときの強度の点から、３ｇ／ｄ以上が好ましく、鞘糸の破断強度は同じ理由で０．５ｇ／ｄ以上が好ましい。また加工安定性の点からは芯糸の破断伸度は１５〜６０％、鞘糸の破断伸度は０．５〜１８０％であることが好ましい。
本発明の蓄熱性複合構造加工糸は、公知の方法で布帛とされるが、布帛製造時には本発明の目的を損なわない範囲で他の繊維、加工糸等を併用することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面により説明する。
図１は本発明の一実施例を示す複合構造加工糸の製造装置（仮撚機）の説明図である。
図１において、鞘糸用供給糸１および芯糸用供給糸２は、フィードロール３、インタレーサ４、フィードロール５、チューブヒータ６、ツインターベルトおよびフィードロール８に順に導かれて複合構造加工糸９とされる。
鞘糸用供給糸１としては、例えばポリエステルの部分配向糸（ＰＯＹ）で、破断伸度が５０〜１８０％で、沸水収縮率が−１５〜７０％のものが用いられる。ここで、沸水収縮率が負の値を示すものは、沸水中で糸を処理した時に自発伸張するものである。また芯糸用供給糸２としては、カーボンブラックを例えば２．０重量％含有するポリエステル延伸糸またはポリアミド延伸糸が用いられる。
【００１６】
鞘糸および芯糸用の供給糸の繊度と芯糸中のカーボンブラックの含有率は、例えば、鞘糸７５ｄとし、芯糸２５ｄとした場合、芯糸のカーボンブラックの含有率は１．６重量％以上となる。
鞘糸用供給糸１と芯糸用供給糸２は、フィードロール３で合糸され、インターレーサー４で交絡が加えられる。続いて、合糸交絡後の供給糸を仮撚工程に導き、フィードロール５とフィードロール８にて−２．０〜−１０．０％のフィード率、ヒーター６にて１００〜１８０℃の温度および繊度に応じた適切な撚数の条件で複合仮撚が施され、巻取工程に導かれ、チーズ状パッケージに巻き取られて複合構造加工糸９とされる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、例中の鞘糸単糸の周長比おび複合構造加工糸の蓄熱特性は下記の方法で測定した。
（１）周長比Ｌr
複合構造加工糸の光学顕微鏡クロスセクション写真または同画像上から鞘糸側単糸の断面積Ｓ1 と周長Ｌ1 を画像解析にて測定し、下記式（ii）に従って周長比Ｌr を求める。尚、異型断面糸の面積Ｓ1 から同ーの断面積を持つ円形断面糸を想定し、その周長Ｌ2 を下記式（ｉ）にて算出する。
Ｌ2＝２×（π×Ｓ1）0.5 ……（ｉ）
周長比＝Ｌ1／Ｌ2 ……（ii）
【００１８】
（２）複合構造加工糸の蓄熱特性
環境１：温度２０℃、湿度６５％ＲＨ、風速０ｍ／ｓ
環境２：温度５℃湿度３３％ＲＨ、風速０ｍ／ｓ
環境３：温度５℃、湿度３３％ＲＨ、風速２．５ｍ／ｓ
の環境試験室内の各環境下で、１０ｃｍ四方に切った布帛試料に、５００Ｗレフランプの光を１ｍ離れた位置から、試料に垂直に照射して、試料の昇温の程度を測定することで蓄熱特性の尺度とする。温度測定は試料の裏の中心部に接触温度計を当てて行い、試料の温度が一定温になったところを測定値とする。
蓄熱特性（℃）＝光照射中温度（℃）−光照射前温度（℃）
【００１９】
実施例１〜４および比較例１〜２
図１に示す仮撚機を用いて、以下のように蓄熱性複合構造加工糸の製造試験を行った。すなわち、鞘糸用供給糸１と芯糸用供給糸２をフィードロール３で合糸し、インターレーサにて３０〜８０個／ｍの交絡を加える。続いて、合糸交絡後の供給糸を仮撚行程に導き、表１の条件で複合仮撚を施した。さらに得られた複合構造加工糸を巻き取り行程に導き、チーズ状パッケージに巻き取ってサンプルを得た。
【００２０】
【表１】
【００２１】
この時、複合構造加工糸中の蓄熱剤の含有率や周長比を種々変えて行った。
芯糸用供給糸に蓄熱剤を含有させる方法は、ポリマーチップ：蓄熱剤＝９：１の重量比で十分混ぜた後乾燥し、二軸押し出し機にて溶融状態にて練り込み、ストランド状に押し出した後、冷却し再度チップ状にカットした。そして蓄熱剤含有チップ：蓄熱剤無含有チップ＝１：４の比率でブレンドして溶融紡糸した後、通常の方法にて熱延伸して芯糸用供給糸を得た。
得られた複合仮撚糸を用いて作製した布帛の蓄熱特性・色調（杢の程度）を調べ、その結果を表２に示した。なお、鞘糸用供給糸および芯糸用供給糸には下記のものを使用した。
【００２２】
（１）鞘糸用供給糸
極限粘度［η］＝０．６５でＴｉＯ2 を０．５重量％含有するポリエチレンテレフタレートからなり、単糸の断面形状が図２に示すようにＷ型であって、以下の特性を有するＰＯＹ−Ａ、ＰＯＹ−Ｂを使用した。
【００２３】
ＰＯＹ−Ａ（Ｗ断面）
繊度： ７５／３０ ｄ／ｆ
破断強度： ２．５７ ｇ／ｄ
破断伸度： １１８ ％
沸水収縮率：６４．５ ％
ＰＯＹ−Ｂ
ＰＯＹ−Ａを２本合糸したもの。従って繊度が１５０／６０ ｄ／ｆとなる以外はＰＯＹ−Ａと同じ特性を有する。
【００２４】
（２）芯糸用供給糸
極限粘度［η］＝０．６５でカーボンブラックを２．０重量％含有するポリエチレンテレフタレートからなり、全単糸の断面形状が円形であって、以下の特性を有するＦＯＹ−ＡまたはＦＯＹ−Ｂを使用した。また、比較として、上記特性の内でカーボンブラックを含有しないＦＯＹ−Ｃを用いた。また、極限粘度［η］＝０．６５で炭化ジルコニウムを２．０重量％含有するポリエチレンテレフタレートからなり、全単糸の断面形状が円形であって、以下の特性を有するＦＯＹ−Ｄを用いた。
【００２５】
ＦＯＹ−Ａ（カーボンブラック含有糸）
繊度： ５０／３０ ｄ／ｆ
破断強度： ４．７０ ｇ／ｄ
破断伸度： ３２．８ ％
沸水収縮率：８．６ ％
ＦＯＹ−Ｂ
ＦＯＹ−Ａを２本合糸したもの。従って繊度が ９５．４／６０ｄ／ｆとなる以外はＦＯＹ−Ａと同じ特性を有する。
ＦＯＹ−Ｃ（蓄熱剤未含有）
繊度： ４０／２４ ｄ／ｆ
破断強度： ５．５８ ｇ／ｄ
破断伸度： ３２．３ ％
沸水収縮率：７．４５ ％
ＦＯＹ−Ｄ（炭化ジルコニウム含有糸）
繊度： ５０／３０ ｄ／ｆ
破断強度： ４．３０ ｇ／ｄ
破断伸度： ３２．０ ％
沸水収縮率：８．２ ％
【００２６】
【表２】
【００２７】
蓄熱特性は、環境１では蓄熱剤含有率０．５０重量％以上である比較例１、比較例２、実施例１〜４で良好であった。さらに環境２、環境３では蓄熱剤を含有した芯糸に鞘糸が捲回した実施例１〜４が良好で、特に鞘糸の周長比１．４４の実施例１〜３が優れた蓄熱特性であった。また、色調（杢の程度）は、鞘糸の周長比１．４４の実施例１〜３、比較例２で杢斑がほとんど感じられず良好であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の蓄熱性複合構造加工糸およびこれを用いた布帛によれば、黒色や灰色を呈する蓄熱剤を含有していても、赤や青などの有彩色に染めた時に、黒色の杢斑が少なく美しい色に染めることができ、かつ太陽光や人工光が照射されると５〜１８℃位に昇温し、優れた蓄熱特性を得ることができ、さらに低温の環境下や有風時に高い昇温効果を得ることができる。
本発明の複合構造加工糸を使用することによって、始めて有彩色の蓄熱性を示すウィンタースポーツウェアが得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す蓄熱性複合構造加工糸の製造装置の説明図。
【図２】本発明の実施例に用いた鞘糸の断面形状を示す図。
【符号の説明】
１…鞘糸用供給糸、２…芯糸用供給糸、３…フィードロール、４…インタレーサ、５…フィードロール、６…チューブヒータ、７…ツイスターベルト、８…フィードロール、９…複合構造加工糸
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄熱性複合構造加工糸、さらに詳しくは美しい色彩と優れた蓄熱特性を示すスキーウェアなどのスポーツ衣料に適した蓄熱性複合構造加工糸およびこれを用いた布帛に関する。
【０００２】
【従来の技術】
衣料の分野では、ファッションの高度化やレジャーやスポーツの多様化・高度化に伴って、美しさや快適性の追求が行われており、衣料用の合成繊維にも美的要素と高度な機能性が要求されている。
また近年、ウィンタースポーツが盛んになり、スキーウェアやスケートウェアなどにも美しい色彩を有する快適性のあるものが好まれるようになっている。
ウインタースポーツ衣料の快適性を決める第一の機能は保温性（暖かさ）であり、近年、このような機能を有する繊維として、日光や人工光に曝された時に昇温する特性、すなわち蓄熱特性を有するカーボンブラックをポリマー中に練り込んだ合成繊維が提案されている（特開平７−８２６０７号公報、同７−９０７２３号公報等）。
【０００３】
しかし、カーボンブラックを含有する合成繊維は黒色を呈するため、このような繊維からは黒色の布帛しか得られず、またこのような黒色の布帛を他の色に染色しても美しい色に染色することができず、ファッション性を重視する衣料用途としては不十分なものであった。
また、美しい色彩と高度の保温性を両立させる目的で、蓄熱剤として炭化ジルコニウムを練り込んだ蓄熱糸”ソーラーα（商録登標）”が市販されている。しかし、炭化ジルコニウムが極めて高価であり、かつその色は黒色ではないものの灰色を呈しているため、美しさの点で十分ではないという問題があった。
このように従来の蓄熱特性を有する繊維は、快適性とファッション性を重視する衣料用途としては不充分なものであった。
さらに、従来の蓄熱特性を有する繊維は、光エネルギーを吸収し、それを熱エネルギーに変換して発熱するが、蓄熱繊維が直接外気に接するため放熱が大きく、特に低温の環境下や有風時には昇温効果の少ないものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前記従来技術の問題を解決し、スキーウェアなどウィンタースポーツ衣料を始めとするスポーツ衣料に、美しい色彩と快適性すなわち保温性の両方を与えることができ、また低温環境下や有風時でも高い昇温効果を得ることができる蓄熱性複合構造加工糸およびこれを用いた布帛を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意研究した結果、蓄熱剤を特定量含有した芯糸に特定の繊度比と特定周長比を有する異型断面形状の鞘糸を捲回させて鞘芯構造を有する加工糸とすることにより、芯糸による優れた蓄熱特性と、鞘糸による優れた染色性が同時に得られ、しかも昇温効果を高めることができることを見出し、本発明に到達したものである。
本発明で特許請求される発明は以下のとおりである。
【０００６】
（１）ポリエステル繊維糸条および／またはポリアミド繊維糸条からなる複合構造加工糸であって、鞘糸が芯糸に捲回している構造を有し、芯糸が蓄熱剤を複合構造加工糸全体に対して０．４重量％以上含有しており、かつ、鞘糸の繊度が複合構造加工糸全体の繊度の４０〜８０％であり、該鞘糸が下記式で求める周長比Ｌ r が１．２５以上である異型断面形状の単糸からなることを特徴とする蓄熱性複合構造加工糸。
Ｌ r ＝Ｌ 1 ／Ｌ 2
（ただし、Ｌ 1 は鞘糸の単糸周長 (cm) を表し、Ｌ 2 は鞘糸の単糸断面積Ｓ 1 (cm 2 ) と同一面積の円形断面糸の周長 (cm) を表し、Ｌ 2 ＝２×（π×Ｓ 1 ) 0.5 で算出される。）
（２）前記蓄熱剤がカーボンブラック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ハフニウム、珪化ジルコニウム、珪化チタン、チタンブラックおよび珪化ハフニウムから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする(1) 記載の蓄熱性複合構造加工糸。
（３）前記蓄熱剤がカーボンブラックであることを特徴とする(1) 記載の蓄熱複合構造加工糸。
（４）前記鞘糸の異型断面形状がＷ型であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蓄熱複合構造加工糸。
（５）前記鞘糸の総デニールが３０〜５００デニールであり、単糸デニールが０．５〜２．５デニールであることを特徴とする(1) 〜(4) のいずれかに記載の蓄熱性複合構造加工糸。
（６）(1) 〜(5) のいずれかに記載の蓄熱性複合構造加工糸を用いた布帛。
【０００７】
本発明において、蓄熱性複合構造加工糸は、芯糸に鞘糸が捲回されている鞘芯構造を有しているため、すなわち芯糸が光エネルギーを吸収して熱エネルギーに変化するカーボンブラックや炭化ジルコニウム等の蓄熱剤微粒子を含有する繊維糸条であり、また鞘糸が芯糸の周囲に蓄熱特性を阻害しない特定の繊度比と特定の周長比を有する異型断面形状糸で捲回されているため、優れた蓄熱特性を有し、かつ芯糸が黒色や灰色等の濃色を呈する蓄熱剤を含有していても、その周囲を捲回する鞘糸により黒色や灰色の芯糸の影響が最小限に抑えられ、美しい有彩色を呈することができる。さらに、蓄熱剤を含有する芯糸の周囲を鞘糸で覆うことができるため、低温環境下や有風時でも優れた昇温効果を得ることができる。
以下、本発明の蓄熱性複合構造加工糸を詳しく説明する。
【０００８】
本発明の複合構造加工糸は、ポリエステル繊維糸条および／またはポリアミド繊維糸条からなる。ポリエステルとしては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびそれらの共重合体などの公知のものが用いられ、艶消し剤、熱安定剤、制電剤などの添加剤を含んでいても良い。またポリアミドとしては、例えばポリヘキサメチレンアジパミド、ポリカプラミド、およびそれらの共重合体などの公知のものが用いられ、上記ポリエステルと同様に添加剤を含んでいても良い。繊維の種類としては、ＰＯＹ糸、ＦＯＹ糸等が好ましく用いられる。
また本発明の複合構造加工糸は、上述したように鞘糸が芯糸に捲回している構造を有しているが、鞘糸が芯糸に捲回していない場合には、芯糸の黒色等が見えやすく、芯糸の色による杢斑が現れ、加工糸を有彩色に染めても美しい色彩が得られない。鞘糸を芯糸に捲回させる方法としては、鞘糸と芯糸を複合仮撚する方法、鞘糸と芯糸をインターレースで混繊したのち撚糸する方法、芯糸に鞘糸をカバーリングする等の方法が挙げられる。
【０００９】
本発明に用いられる芯糸は、複合構造加工糸全体に対して０．４重量％以上の蓄熱剤を含有する。蓄熱剤の含有量が０．４重量％未満では十分な蓄熱特性が得られない。蓄熱特性と美しい発色のバランスの点からは蓄熱剤を０．４〜１．８重量％の範囲で含有させるのが好ましい。蓄熱剤としては、太陽光や人工光に曝された時に、光エネルギーを吸収し、これを熱エネルギーに変換して昇温する蓄熱特性を有するものであれば特に制限はなく、例えば、市販されているカーボンブラック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ハフニウム、珪化ジルコニウム、珪化チタン、チタンブラック、珪化ハフニウム等の微粒子を用いることができる。コストの点からは、光エネルギー吸収による蓄熱効果の高いカーボンブラックが好ましい。
【００１０】
芯糸に蓄熱剤を含有させる手段としては、公知の手段を採用することができる。例えば、ポリマーチップと蓄熱剤を必要な比率でブレンドし、押出機で溶融ブレンドし、高濃度の蓄熱剤含有チップを作り、再度蓄熱剤を含有していないポリマーと混ぜ合わせ、溶融紡糸する方法、重合段階で最終濃度と同等になるよう蓄熱剤を混入する方法、紡糸乾燥段階で蓄熱剤をまぶし、押出機で練り込む方法、重合段階で高濃度蓄熱剤含有ポリマーを重合し、含有していないポリマーと適当な割合でブレンドし、押出機にて練り込む方法等が挙げられる。
また芯糸の繊度は、布帛にしたときのハリやコシの点から、単糸デニールが１〜２０デニール、総デニールが３０〜５００デニールの範囲が好ましい。より好ましい芯糸の総デニールは３０〜１００デニールの範囲である。
【００１１】
本発明に用いられる鞘糸の繊度は、複合構造加工糸全体の繊度の４０〜８０％、好ましくは５０〜７０％の範囲とされる。鞘糸の繊度が複合構造加工糸全体の繊度の４０％未満では、芯糸の色が見えやすく、杢斑が現れ、有彩色に染めても、美しい色彩が得られず、さらに、芯糸の放熱を防ぐための有効な断熱層を形成することが困難となり、高い蓄熱特性が得られなくなる。また鞘糸の繊度が複合構造加工糸全体の繊度の８０％を超えると、光照射中の温度上昇速度および上昇温度が低くなる。これは鞘糸が多すぎるため、蓄熱剤を含有した芯糸に光が届きにくいためと考えられる。
【００１２】
本発明において、鞘糸の単糸断面は異型断面形状であり、三角型、Ｙ型、Ｗ型、Ｌ型、Ｉ型等やこれらの中空断面形状の繊維糸条を用いることができるが、鞘糸の単糸の断面形状が異型で、その周長比Ｌr が１．２５以上であることが必要であり、好ましくは１．３〜３の範囲である。鞘糸の周長比Ｌr を１．２５以上とすることにより、鞘糸による芯糸のカバリング効果が高くなり、蓄熱剤を含有させた芯糸の黒色等が見えにくくなり、美しい色彩が得られ、さらに芯糸の放熱を防ぐための有効な断熱層を形成することが可能となる。すなわち、周長比１．２５未満の単糸からなる鞘糸を用いると、蓄熱特性および発色性に劣るものとなる。なお、周長比Ｌr は以下の式で求められる。
Ｌr ＝Ｌ1 ／Ｌ2
（ただし、Ｌ1 は鞘糸の単糸周長(cm)を表し、Ｌ2 は鞘糸の単糸断面積Ｓ1(cm2)と同一面積の円形断面糸の周長(cm)を表し、Ｌ2 ＝２×（π×Ｓ1)0.5 で算出される。）
鞘糸の単糸断面の断面形状は、芯糸をカバリングする効果と繊維糸条の製造しやすさから、Ｗ型、Ｌ型、Ｉ型などが好ましい。
【００１３】
鞘糸の繊度は、芯糸への捲回のし易さから、単糸デニールが０．１〜５デニールで、総デニールが３０〜５００デニールの範囲が好ましい。また単糸デニールが０．５〜２．５デニールの範囲の鞘糸は、鞘糸が芯糸の周囲を被覆しやすく、かつデッドエアーによる断熱層が形成されやすくなるため、より好ましい。鞘糸の単糸の周長比Ｌrが１．０で円形である場合には、加工糸の単糸デニールを小さくし、総デニールを大とすることにより、上記異型断面の鞘糸を用いた場合と同様に加工糸の蓄熱特性、染色性および昇温効果を向上させることができる。
【００１４】
複合構造加工糸に用いられる芯糸および鞘糸の好ましい沸水収縮率は−１５〜７０％である。また複合構造加工糸中の芯糸および鞘糸の好ましい沸水収縮率は−１０〜１０％である。
また芯糸の破断強度は、布帛にしたときの強度の点から、３ｇ／ｄ以上が好ましく、鞘糸の破断強度は同じ理由で０．５ｇ／ｄ以上が好ましい。また加工安定性の点からは芯糸の破断伸度は１５〜６０％、鞘糸の破断伸度は０．５〜１８０％であることが好ましい。
本発明の蓄熱性複合構造加工糸は、公知の方法で布帛とされるが、布帛製造時には本発明の目的を損なわない範囲で他の繊維、加工糸等を併用することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面により説明する。
図１は本発明の一実施例を示す複合構造加工糸の製造装置（仮撚機）の説明図である。
図１において、鞘糸用供給糸１および芯糸用供給糸２は、フィードロール３、インタレーサ４、フィードロール５、チューブヒータ６、ツインターベルトおよびフィードロール８に順に導かれて複合構造加工糸９とされる。
鞘糸用供給糸１としては、例えばポリエステルの部分配向糸（ＰＯＹ）で、破断伸度が５０〜１８０％で、沸水収縮率が−１５〜７０％のものが用いられる。ここで、沸水収縮率が負の値を示すものは、沸水中で糸を処理した時に自発伸張するものである。また芯糸用供給糸２としては、カーボンブラックを例えば２．０重量％含有するポリエステル延伸糸またはポリアミド延伸糸が用いられる。
【００１６】
鞘糸および芯糸用の供給糸の繊度と芯糸中のカーボンブラックの含有率は、例えば、鞘糸７５ｄとし、芯糸２５ｄとした場合、芯糸のカーボンブラックの含有率は１．６重量％以上となる。
鞘糸用供給糸１と芯糸用供給糸２は、フィードロール３で合糸され、インターレーサー４で交絡が加えられる。続いて、合糸交絡後の供給糸を仮撚工程に導き、フィードロール５とフィードロール８にて−２．０〜−１０．０％のフィード率、ヒーター６にて１００〜１８０℃の温度および繊度に応じた適切な撚数の条件で複合仮撚が施され、巻取工程に導かれ、チーズ状パッケージに巻き取られて複合構造加工糸９とされる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、例中の鞘糸単糸の周長比おび複合構造加工糸の蓄熱特性は下記の方法で測定した。
（１）周長比Ｌr
複合構造加工糸の光学顕微鏡クロスセクション写真または同画像上から鞘糸側単糸の断面積Ｓ1 と周長Ｌ1 を画像解析にて測定し、下記式（ii）に従って周長比Ｌr を求める。尚、異型断面糸の面積Ｓ1 から同ーの断面積を持つ円形断面糸を想定し、その周長Ｌ2 を下記式（ｉ）にて算出する。
Ｌ2＝２×（π×Ｓ1）0.5 ……（ｉ）
周長比＝Ｌ1／Ｌ2 ……（ii）
【００１８】
（２）複合構造加工糸の蓄熱特性
環境１：温度２０℃、湿度６５％ＲＨ、風速０ｍ／ｓ
環境２：温度５℃湿度３３％ＲＨ、風速０ｍ／ｓ
環境３：温度５℃、湿度３３％ＲＨ、風速２．５ｍ／ｓ
の環境試験室内の各環境下で、１０ｃｍ四方に切った布帛試料に、５００Ｗレフランプの光を１ｍ離れた位置から、試料に垂直に照射して、試料の昇温の程度を測定することで蓄熱特性の尺度とする。温度測定は試料の裏の中心部に接触温度計を当てて行い、試料の温度が一定温になったところを測定値とする。
蓄熱特性（℃）＝光照射中温度（℃）−光照射前温度（℃）
【００１９】
実施例１〜４および比較例１〜２
図１に示す仮撚機を用いて、以下のように蓄熱性複合構造加工糸の製造試験を行った。すなわち、鞘糸用供給糸１と芯糸用供給糸２をフィードロール３で合糸し、インターレーサにて３０〜８０個／ｍの交絡を加える。続いて、合糸交絡後の供給糸を仮撚行程に導き、表１の条件で複合仮撚を施した。さらに得られた複合構造加工糸を巻き取り行程に導き、チーズ状パッケージに巻き取ってサンプルを得た。
【００２０】
【表１】
この時、複合構造加工糸中の蓄熱剤の含有率や周長比を種々変えて行った。
芯糸用供給糸に蓄熱剤を含有させる方法は、ポリマーチップ：蓄熱剤＝９：１の重量比で十分混ぜた後乾燥し、二軸押し出し機にて溶融状態にて練り込み、ストランド状に押し出した後、冷却し再度チップ状にカットした。そして蓄熱剤含有チップ：蓄熱剤無含有チップ＝１：４の比率でブレンドして溶融紡糸した後、通常の方法にて熱延伸して芯糸用供給糸を得た。
得られた複合仮撚糸を用いて作製した布帛の蓄熱特性・色調（杢の程度）を調べ、その結果を表２に示した。なお、鞘糸用供給糸および芯糸用供給糸には下記のものを使用した。
【００２２】
（１）鞘糸用供給糸
極限粘度［η］＝０．６５でＴｉＯ2 を０．５重量％含有するポリエチレンテレフタレートからなり、単糸の断面形状が図２に示すようにＷ型であって、以下の特性を有するＰＯＹ−Ａ、ＰＯＹ−Ｂを使用した。
【００２３】
ＰＯＹ−Ａ（Ｗ断面）
繊度： ７５／３０ ｄ／ｆ
破断強度： ２．５７ ｇ／ｄ
破断伸度： １１８ ％
沸水収縮率：６４．５ ％
ＰＯＹ−Ｂ
ＰＯＹ−Ａを２本合糸したもの。従って繊度が１５０／６０ ｄ／ｆとなる以外はＰＯＹ−Ａと同じ特性を有する。
【００２４】
（２）芯糸用供給糸
極限粘度［η］＝０．６５でカーボンブラックを２．０重量％含有するポリエチレンテレフタレートからなり、全単糸の断面形状が円形であって、以下の特性を有するＦＯＹ−ＡまたはＦＯＹ−Ｂを使用した。また、比較として、上記特性の内でカーボンブラックを含有しないＦＯＹ−Ｃを用いた。また、極限粘度［η］＝０．６５で炭化ジルコニウムを２．０重量％含有するポリエチレンテレフタレートからなり、全単糸の断面形状が円形であって、以下の特性を有するＦＯＹ−Ｄを用いた。
【００２５】
ＦＯＹ−Ａ（カーボンブラック含有糸）
繊度： ５０／３０ ｄ／ｆ
破断強度： ４．７０ ｇ／ｄ
破断伸度： ３２．８ ％
沸水収縮率：８．６ ％
ＦＯＹ−Ｂ
ＦＯＹ−Ａを２本合糸したもの。従って繊度が ９５．４／６０ｄ／ｆとなる以外はＦＯＹ−Ａと同じ特性を有する。
ＦＯＹ−Ｃ（蓄熱剤未含有）
繊度： ４０／２４ ｄ／ｆ
破断強度： ５．５８ ｇ／ｄ
破断伸度： ３２．３ ％
沸水収縮率：７．４５ ％
ＦＯＹ−Ｄ（炭化ジルコニウム含有糸）
繊度： ５０／３０ ｄ／ｆ
破断強度： ４．３０ ｇ／ｄ
破断伸度： ３２．０ ％
沸水収縮率：８．２ ％
【００２６】
【表２】
蓄熱特性は、環境１では蓄熱剤含有率０．５０重量％以上である比較例１、比較例２、実施例１〜４で良好であった。さらに環境２、環境３では蓄熱剤を含有した芯糸に鞘糸が捲回した実施例１〜４が良好で、特に鞘糸の周長比１．４４の実施例１〜３が優れた蓄熱特性であった。また、色調（杢の程度）は、鞘糸の周長比１．４４の実施例１〜３、比較例２で杢斑がほとんど感じられず良好であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の蓄熱性複合構造加工糸およびこれを用いた布帛によれば、黒色や灰色を呈する蓄熱剤を含有していても、赤や青などの有彩色に染めた時に、黒色の杢斑が少なく美しい色に染めることができ、かつ太陽光や人工光が照射されると５〜１８℃位に昇温し、優れた蓄熱特性を得ることができ、さらに低温の環境下や有風時に高い昇温効果を得ることができる。
本発明の複合構造加工糸を使用することによって、始めて有彩色の蓄熱性を示すウィンタースポーツウェアが得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す蓄熱性複合構造加工糸の製造装置の説明図。
【図２】本発明の実施例に用いた鞘糸の断面形状を示す図。
【符号の説明】
１…鞘糸用供給糸、２…芯糸用供給糸、３…フィードロール、４…インタレーサ、５…フィードロール、６…チューブヒータ、７…ツイスターベルト、８…フィードロール、９…複合構造加工糸
Claims (6)
- ポリエステル繊維糸条および／またはポリアミド繊維糸条からなる複合構造加工糸であって、鞘糸が芯糸に捲回している構造を有し、該芯糸が蓄熱剤を複合構造加工糸全体に対して０．４重量％以上含有しており、かつ、該鞘糸の繊度が複合構造加工糸全体の繊度の４０〜８０％であり、該鞘糸が下記式で求める周長比Ｌ r が１．２５以上である異型断面形状の単糸からなることを特徴とする蓄熱性複合構造加工糸。
Ｌ r ＝Ｌ 1 ／Ｌ 2
（ただし、Ｌ 1 は鞘糸の単糸周長 (cm) を表し、Ｌ 2 は鞘糸の単糸断面積Ｓ 1 (cm 2 ) と同一面積の円形断面糸の周長 (cm) を表し、Ｌ 2 ＝２×（π×Ｓ 1 ) 0.5 で算出される。） - 前記蓄熱剤がカーボンブラック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ハフニウム、珪化ジルコニウム、珪化チタン、チタンブラックおよび珪化ハフニウムから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の蓄熱性複合構造加工糸。
- 前記蓄熱剤がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１記載の蓄熱複合構造加工糸。
- 前記鞘糸の異型断面形状がＷ型であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蓄熱複合構造加工糸。
- 前記鞘糸の総デニールが３０〜５００デニールであり、単糸デニールが０．５〜２．５デニールであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の蓄熱性複合構造加工糸。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の蓄熱性複合構造加工糸を用いた布帛。
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