JP3703775B2 - 吸熱性複合繊維 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衣料用に適した吸熱性複合繊維に関する。詳細には、冷感が良好で、かつハリコシ、ドライ感、ふくらみ感のある良好な風合を有する繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、合成繊維、例えばポリエステルやナイロン６、ナイロン66等のポリアミド等の繊維は優れた物理的特性および化学的特性を有しており、衣料用途のみならず広く産業用途にも使用されており、工業的に貴重な価値を有している。
しかしながらこれら合成繊維は、吸湿・吸水性が低いため肌着、中衣、シーツ、タオル等の吸湿、吸水性が要求される分野への進出は限定されているのが実情である。例えばポリエステル繊維の場合には、従来から最大の欠陥とも云える吸湿・吸水性を改善する提案が種々なされている。具体的には、ポリエステル繊維を親水性後加工剤で後処理する方法やポリエステル繊維表面又は繊維内部を多孔質化して吸湿・吸水性を付与する方法などが提案されている。
しかしながら、これらの手法はいずれも吸湿・吸水性が不十分であり、かつ洗濯により付与された性能が低下するという問題があつた。近年これらの問題点を改善するために、エチレン−酢酸ビニル系共重合体のケン化物であるエチレン−ビニルアルコ−ル系共重合体を他の熱可塑性重合体、たとえばポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン等と複合化し繊維化することにより寸法安定性を改良しようとして各種の提案がなされている（特公昭５６−５８４６号公報、特公昭５５−１３７２号公報、特公平７−８４６８１号公報等）。しかしながらこれらの手法においても、吸湿性はあるものの、吸熱効果による冷感を感じるには不十分であった。
さらに、体温や外気温度の変化により吸熱または発熱する吸発熱性複合繊維が提案されている（特開平８−３１１７１６号公報）が、この繊維は高融点の熱可塑性重合体で覆っているため、吸熱効果による冷感を感じるには不十分であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来の合成繊維の欠点を解消し、これらの樹脂が本来備えている特性を損なうことなく、親水性に優れ、かつ冷感に優れた繊維を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、融点１５０℃以上の熱可塑性重合体（Ａ）を芯成分とし、エチレン含有量が３０〜７０モル％であるエチレン−ビニルアルコール系共重合体に融点が１５℃〜４０℃のパラフィンワックス（Ｃ）を５％〜５０％添加した混合体（Ｂ）を鞘成分とする複合繊維である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の複合繊維は、エチレン含有量３０〜７０モル％のエチレン−ビニルアルコール系共重合体が有する冷感を更に向上させるため、パラフィンワックスが融解する時に吸収する融解熱を利用することにより冷感の持続が可能となった。
【０００６】
本発明で使用されるパラフィンワックス（Ｃ）としては、炭素数２５以下のノルマルパラフィンで、融点が１５℃〜４０℃、好ましくは２０℃〜３５℃である。例えばヘキサデカン、ノナデカン、エイコサン、ドコサンなどが挙げられる。融点があまり低い場合には室温で融解状態となり、逆に高い場合には、体温や外気温で融解しないため本発明の目的を達成することが出来ない。さらに、融解熱のエネルギーを効率よく利用できるタイプとしては、炭素数が偶数のものがよい。
【０００７】
また、パラフィンワックスは、融解熱が３０mJ/mg以上、好ましくは５０mJ/mg以上のものが良い。融解熱が３０mJ/mg未満のものでは効果が得られにくい。
さらに本発明においては、十分な吸熱効果を得るために、融点の違った２種以上のパラフィンワックスを混合して利用する方が良い。１種のみでは、融解熱による吸熱効果が小さく持続性が不足する場合がある。
【０００８】
さらに、パラフィンワックスは、耐熱性を付与するためにマイクロカプセル化しても構わない。マイクロカプセル化には本発明の目的を損なわない程度に有機物・無機物いずれでも構わないが、より耐熱性の効果を大きくするためには、無機物の方が好ましい。
【０００９】
本発明において、エチレン−ビニルアルコール系共重合体に対するパラフィンワックスの添加量は、５重量％〜５０重量％とする必要がある。パラフィンワックスの添加量が５重量％未満では吸熱性能が劣ったものとなり、一方、５０重量％より多い場合はパラフィンワックスの溶融時の粘度が低いため、紡糸工程性が不調となる。
【００１０】
本発明において、エチレン−ビニルアルコール系共重合体のエチレン含有量は３０〜７０モル％であることが重要である。該共重合体中のビニルアルコール成分含量が低いと、水酸基（ＯＨ）の減少のために親水性などの特性が低下し、目的とする良好な天然繊維ライクの風合いが得られなくなる。また、ビニルアルコール成分含量が低い共重合体とポリエステルとを複合紡糸する場合は、紡糸温度を２５０℃以上に設定する必要があるが、かかる共重合体は高温下での耐熱性が不十分となる。
一方、エチレンの含有量が少なすぎると、 熱安定性が低いため紡糸工程性が悪化するという面で問題が生じる。
【００１１】
エチレン−ビニルアルコール系共重合体は、エチレンと酢酸ビニルの共重合体を苛性ソーダによりケン化して製造することができるが、この時のケン化度は９５％以上にすることが好ましい。ケン化度が低くなると、ポリマーの結晶性が低下し強度等の繊維物性が低下してくるのみならず、共重合体が軟化しやすくなり加工工程でトラブルが発生してくると共に得られた繊維構造物の風合いも悪化し好ましくない。
【００１２】
エチレン−ビニルアルコール系共重合体とパラフィンワックスの混合方法は特に制限はされないが、二軸混練機でまずエチレン−ビニルアルコール系共重合体を溶融し、次にパラフィンワックスを投入して混合する方法、エチレン−ビニルアルコール系共重合体（Ｂ）とパラフィンワックスを釜中に投入して加熱混合する方法等があるが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
融点１５０℃以上の熱可塑性重合体（Ａ）としては、基本的に繊維形成性を有するポリマーであれば特に限定されないが、たとえば、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を主成分とするポリエステルや、ナイロン６又はナイロン６６を主成分とするポリアミドであることが望ましい。
【００１４】
ポリエステルとしては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタリン２，６−ジカルボン酸、フタール酸、α，β−（４−カルボキシフエノキシ）エタン、４，４−ジカルボキシジフェニール、５ナトリウムスルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸もしくは、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸または、これらのエステル類と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン１，４−ジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのジオール化合物とから合成される繊維形成性ポリエステルであり、構成単位の８０モル％以上が、特には９０モル％以上がエチレンテレフタレート単位又はブチレンテレフタレート単位で構成されるポリエステルが好ましい。また、ポリエステル中には、少量の添加剤、蛍光増白剤、安定剤あるいは、紫外線吸収剤などを含んでいてもよい。
【００１５】
ポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２を主成分とするポリアミドであり、少量の第３成分を含むポリアミドでもよい。これらには少量の添加剤、蛍光増白剤、安定剤あるいは、紫外線吸収剤などが含まれていてもよい。
【００１６】
また、本発明の複合繊維における鞘成分であるパラフィンワックス（C）添加エチレンビニルアルコール系共重合体の混合物（Ｂ）と芯成分である熱可塑性重合体（Ａ）との複合比率は、２０：８０〜８０：２０の重量比率、特に３０:７０〜７０:３０の範囲にすることが好ましい。
エチレンビニルアルコール系共重合体の混合物（Ｂ）の複合比率が２０重量％未満になると、エチレンビニルアルコール系共重合体に基づく本発明の天然木綿風合が十分に顕在化しにくくなることと、さらにパラフィンによる吸熱効果が不十分になる場合がある。また８０重量％を越えると紡糸工程性、延伸工程性が低下するともに、繊維物性的にも本来のポリエステルの性能が低下し強度が低くなる場合がある。
また用いるエチレンビニルアルコール系共重合体の重合度は、あまり低くなると、紡糸時にポリエステルとの溶融粘度差が大きくなりすぎ、複合ポリマーのバランスが悪くなり、紡糸性が低下し好ましくない。ＪＩＳ−Ｋ−６７３０−１９７７に準拠した１９０℃下、２１６０ｇの荷重下でのメルトインデックスが２０以下が好ましい。
【００１７】
本発明の複合繊維は、特定のエチレン−ビニルアルコール系共重合体と、特定のパラフィンワックス組み合わせることによって達成されるものである。エチレン−ビニルアルコール系共重合体の存在によって、パラフィンワックスの吸熱効果がより顕著に現されるものである。エチレン−ビニルアルコール系共重合体の熱伝導度が高いことと、吸湿性と、パラフィンワックスの吸熱特性の相乗効果によって繊維としての優れた冷感が発現するものと推察されるが、理由は明確でない。
【００１８】
本発明の芯鞘型複合繊維の製造方法は、特に限定されないが、例えば、エチレン−ビニルアルコール系共重合体とパラフィンワックス（Ｃ）をチップブレンド、あるいはチップフィーダーを用いて混合し、混練効果の高いスクリュー構成にした二軸押出機で溶融押出し紡糸ヘッドに導入する。この時の押し出し条件としては、温度はエチレン−ビニルアルコール系共重合体の融点からプラス１０℃の範囲、滞留時間は２分〜３０分の範囲で設定する。一方の熱可塑性樹脂（Ａ）は、別の押出機で溶融押出し紡糸ヘッドに導入する。
【００１９】
エチレン−ビニルアルコール系共重合体とパラフィンワックス混合体（Ｂ）は、高温で長く滞留すると分解をはじめるため、ポリエステルなどの高融点ポリマーと複合紡糸する場合には、紡糸ヘッド温度を２６０〜３００℃に設定する必要があり、かかる高温紡糸が必要な場合は、押出機からヘッドまでのゾーン温度をそれぞれのポリマーの適正温度で設定することが好ましい。このことは、高重合度ポリプロピレンなどのように高粘度ポリマーと複合する場合にも留意することが必要である。
【００２０】
本発明の芯鞘型複合繊維は、エチレン−ビニルアルコール系共重合体とパラフィンワックス混合体（Ｂ）が、熱可塑性重合体（A）を覆うように配置して複合紡糸することにより製造することが出来る。溶融紡出速度（溶融紡出量）は約２０〜５０ｇ／紡糸孔１ｍｍ^２・分程度とすると、品質の良好な複合繊維を良好な紡糸工程性で得ることができるので好ましい。また、紡糸口金における紡糸孔の大きさや数、紡糸孔の形状などは、目的とする芯鞘複合繊維の単繊維繊度、マルチフィラメントのトータル繊度、断面形状などに応じて調節することができるが、紡糸孔（単孔）の大きさを約０．０１８〜０．０７ｍｍ^２程度にしておくのが望ましい。紡糸ヘッド温度条件によっては、紡糸口金の孔周囲にノズル汚れが堆積して糸切れが発生するので、ノズル孔出口がテーパー状に広がった形状にしたり、口金下の雰囲気をスチームシールして酸素を遮断する手法が好ましい。
【００２１】
そして、上記によって溶融紡出した複合繊維を、一旦複合成分ポリマーのうちガラス転移温度の低い方のポリマーのガラス転移温度以下の温度、好ましくはガラス転移温度よりも１０℃以上低い温度に冷却する。この場合の冷却方法や冷却装置としては、紡出した複合繊維をそのガラス転移温度以下に冷却できる方法や装置であればいずれでもよく特に制限されないが、紡糸口金の下に冷却風吹き付け筒などの冷却風吹き付け装置を設けておいて、紡出されてきた複合繊維に冷却風を吹き付けてガラス転移温度以下に冷却するようにすることが好ましい。
【００２２】
その際に冷却風の温度や湿度、冷却風の吹き付け速度、紡出繊維に対する冷却風の吹き付け角度などの冷却条件は、口金から紡出されてきた複合繊維を繊維の揺れなどを生じないようにしながら速やかに且つ均一にガラス転移温度以下にまでに冷却できる条件であればよい。そのうちでも、冷却風の温度を約２０〜３０℃、冷却風の湿度を２０〜６０％、冷却風の吹き付け速度を０．4〜１．０ｍ／秒程度として、紡出繊維に対する冷却風の吹き付け方向を紡出方向に対して垂直にして紡出した複合繊維の冷却を行うのが、高品質の複合繊維を円滑に得ることができるので好ましい。また、冷却風吹き付け筒を用いて前記の条件下で冷却を行う場合は、紡糸口金の直下にやや間隔をあけてまたは間隔をあけないで、長さが約８０〜１６０ｃｍ程度の冷却風吹き付け筒を配置するのが好ましい。また、引取り速度は、一旦巻き取ってから延伸処理を行う場合、紡糸直結の一工程で紡糸延伸して巻き取る場合、延伸を行わずに高速でそのまま巻き取る場合とで異なるが、おおよそ５００m/minから６０００m/minの範囲で引き取れる。５００m/min未満で紡糸できないことはないが、生産性の点からは意味が少ない。一方、６０００m/minを越えるような高速では、繊維の断糸が起こりやすい。生産性及び生産コストの面においては高速紡糸方式(延伸省略)、紡糸直結延伸方式で繊維化することが好ましい。
延伸は通常の乾熱延伸でも湿熱延伸でも良く、使用するエチレン−ビニルアルコール系共重合体が膠着しない温度で（Ａ）成分の延伸が可能な適正条件を選択すればよい。
【００２３】
このようにして得られる本発明の複合繊維の単繊維繊度は特に制限されず、用途に応じて適宜設定することができ、例えば、０.５〜５０dtexのものを製造することができる。そして、かかる本発明の複合繊維は、例えば、衣料用途や非衣料用途など各種の用途に好適に使用することができるものである。
【００２４】
【実施例】
次に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
実施例中のポリエステルの固有粘度は、フェノールとテトラクロロエタンの当量混合溶媒を用い３０℃恒温槽中でウベローデ型粘度計を用いて測定した。
【００２５】
ＤＳＣ：島津製作所製 ＤＳＣ６０を用い、窒素気流下で−３０℃から昇温速度５℃／分で１００℃まで昇温し測定した。融解温度ピークを融点（Ｔｍ）融解ピーク面積を融解熱（ΔＨ）とする。
【００２６】
吸熱性官能評価
平織物を１０人のパネラーにより官能評価した。その結果を、冷感に非常に優れるを２点、優れるを１点、冷感が劣るを０点とした。
◎：合計点が１５点以上
○：合計点が１１〜１４点
△：合計点が７点〜１０点
×：合計点が６点以下
〔繊維化工程性〕
１００ｋｇ紡糸した際の毛羽・断糸の発生状況で評価した。
○：毛羽、断糸の発生なく良好
△：断糸はなく、毛羽の発生が僅かに認められる
×：断糸が発生
【００２７】
実施例１
重合溶媒としてメタノールを用い、６０℃下でエチレンと酢酸ビニルをラジカル重合させ、エチレンの共重合割合が４４モル％のランダム共重合体を作製し、次いで苛性ソーダによりケン化処理を行い、ケン化度９９％以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物とした後、湿潤状態のポリマーを酢酸が少量添加されている大過剰の純水で洗浄を繰返した後、さらに大過剰の純水による洗浄を繰返し、ポリマー中のＫ，Ｎａイオン及びＭｇ，Ｃａイオンの含有量をそれぞれ約１０ｐｐｍ以下にし、その後、脱水機によりポリマーから水を分離した後、更に１００℃以下で真空乾燥を十分に実施して固有粘度〔η〕＝１．０５ｄｌ／ｇのポリマーを得、このポリマーにパラフィンワックス（日本精蝋社製 ＳＣＰ−００１８とＳＣＰ−００２８の１／１ブレンド品）を２０質量％ブレンドした混合物（Ｂ）を３０φ二軸押出機、２２０℃にて溶融混練させ、鞘成分用のポリマーとした。
【００２８】
一方、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を全酸成分に対して１．７モル％共重合したポリブチレンテレフタレートを、重合触媒としてテトライソプロピルチタネートを用い、チタン金属原子換算でポリマー中に３５ｐｐｍ添加し、常法により重合を行い、固有粘度〔η〕＝０．８５のポリマーを得、Ａ成分ポリマーとした。
【００２９】
Ｂ成分とＡ成分ポリマーの複合比率（質量比率）５０：５０の条件で、紡糸温度２６０℃、巻取り速度４５００ｍ／分で溶融複合紡糸し、芯鞘断面形状の複合フィラメント糸（８３ｄｔｅｘ／２４フィラメント）を得た。得られた繊維を用いて平織物を製織し、官能評価を実施した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
実施例２〜４
パラフィンワックスの種類と添加量を表１に示すごとく変更したこと以外は実施例１と同様にして評価した。
【００３２】
実施例５〜８
エチレン−ビニルアルコール系共重合体 エチレン含有量とパラフィンワックスの添加量とＡ成分のポリマー、複合比率を表１に示すごとく変更したこと以外は実施例１と同様にして評価した。
【００３３】
比較例１，２
パラフィンワックスの添加量を表１に示すごとく変更したこと以外は実施例１と同様にして評価した。

Claims (3)

1. 融点１５０℃以上の熱可塑性重合体（Ａ）を芯成分とし、エチレン含有量が３０〜７０モル％であるエチレン−ビニルアルコール系共重合体に融点が１５℃〜４０℃のパラフィンワックス（Ｃ）を５％〜５０％添加した混合体（Ｂ）を鞘成分とする複合繊維。
2. 熱可塑性重合体（Ａ）が、ポリエステル、ポリアミド又はポリオレフィンである請求項１に記載の複合繊維。
3. （A）の芯成分と（B）の鞘成分の比が２０／８０〜８０／２０である請求項１又は２に記載の複合繊維。