JP4552935B2 - 衣料用布帛の製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながらその一方で、可塑剤を含有するセルロース混合エステルは、ガラス転移点Tgが低いために、日常衣料に用いるには耐熱温度が低く、アイロン等で加熱した場合、容易に融着を起こしやすいという問題があった。また、可塑剤を含有しているため繊維の強度が低く、その結果該繊維を用いてなる布帛を衣料用に用いようとしても、強力が低く引き裂けやすいのが現状であった。
(式中、R1とR2は、H、アルキル基およびアシル基からなる群から選ばれた同一または異なる基を表す。nとmは、0以上100以下の整数であり、次式4≦n+m≦100を満足する。/はランダム共重合またはブロック共重合した構造であることを示すが、nまたはmが0の場合にはホモポリマーを示す。EはCH2−CH2 を表し、PはCHCH3−CH2を表す。)
また、本発明のセルロース混合エステル繊維を含有する布帛の製造方法においては、可塑剤を除去した後の繊維のガラス転移点Tgが可塑剤除去前に比べて60℃以上高くなること、可塑剤を除去した後の強度が可塑剤除去前に比べて0.2cN/dtex以上大きくなること、5分以内の水系処理によって繊維中の可塑剤含有量の70%以上を除去すること、精練剤を含有しない水系の処理液により可塑剤を除去した後に、精練剤を含有する処理液により処理を行うこと、および、繊維を布帛に形成した後、水系処理により可塑剤を除去することが、好ましい態様として含まれている。
例えば一般的な溶融紡糸法からなるポリエチレンテレフタレート繊維では5%以下であるのに対し、メルトブロー方式からなる繊維であれば、繊度CVは大きく、30〜40%が一般的である。
(式中、R1とR2は、H、アルキル基およびアシル基からなる群から選ばれた同一または異なる基を表す。nとmは、0以上100以下の整数であり、次式4≦n+m≦100を満足する。/はランダム共重合またはブロック共重合した構造であることを示すが、nまたはmが0の場合にはホモポリマーを示す。EはCH2−CH2 を表し、PはCHCH3−CH2を表す。)
これらの可塑剤は、セルロース混合エステルとの相溶性に優れているため、溶融紡糸を行う際の組成物の熱流動性が顕著に良好となり、繊維からのブリードアウトなども起こらないため好適である。そして、本発明における水溶性可塑剤の分子量は、水溶性であれば特に限定されないが、200〜1,000であることが好ましい。分子量をこの範囲とすることで、溶融紡糸を行う際の揮発が抑えられ、セルロース混合エステルとの相溶性も良好である。水溶性可塑剤の分子量は、さらに好ましくは300〜800である。
(1)セルロース混合エステルの置換度
乾燥したセルロース混合エステル0.9gを秤量し、アセトン35mlとジメチルスルホキシド15mlを加え溶解した後、さらにアセトン50mlを加えた。撹拌しながら0.5N−水酸化ナトリウム水溶液30mlを加え、2時間ケン化した。熱水50mlを加え、フラスコ側面を洗浄した後、フェノールフタレインを指示薬として0.5N−硫酸で滴定した。別に試料と同じ方法で空試験を行った。滴定が終了した溶液の上澄み液を100倍に希釈し、イオンクロマトグラフを用いて、有機酸の組成を測定した。測定結果とイオンクロマトグラフによる酸組成分析結果から、下記式により置換度を計算した。
DSace=(162.14×TA)/
[{1−(Mwace−(16.00+1.01))×TA}+{1−(Mwacy−(16.00+1.01))×TA}×(Acy/Ace)]
DSacy=DSace(Acy/Ace)
TA:全有機酸量(ml)
A:試料滴定量(ml)
B:空試験滴定量(ml)
F:硫酸の力価
W:試料重量(g)
DSace:アセチル基の置換度
DSacy:プロピオニル基またはブチリル基の置換度
Mwace:酢酸の分子量
Mwacy:プロピオン酸または酪酸の分子量
Acy/Ace:酢酸(Ac)とプロピオン酸(Pr)または酪酸(Bt)とのモル比
162.14:セルロースの繰り返し単位の分子量
16.00:酸素の原子量
1.01:水素の原子量。
オリエンテック社製テンシロンUCT−100型を用い、試料長20cm、引張速度20mm/minの条件で引張試験を行って、最大荷重を示した点の応力を繊維の強度(cN/dtex)とした。また初期引張抵抗度(cN/dtex)は、JIS L 1013(1999年)(化学繊維フィラメント糸試験方法)8.10(初期引張抵抗度)に基づいて算出した。
60℃の温度の熱風乾燥機により、試料を3時間乾燥させた後秤量し、処理前後の重量減少量を処理前の重量に対して、百分率で示した。
布帛をポリイミドシート(カプトン(登録商標)東レデュポン製)に挟み、10℃刻みで昇温した加熱プレス機で15秒間熱プレスを行い、布帛の変形状態を観察した。布帛の繊維が変形して、てかるまで温度を上げ、変形しない限界の温度を求めて、耐熱性を評価した。
得られた布帛の風合いを官能検査によって評価した。衣料用として十分に柔らかく感じるものを3、やや硬いと感じるものを2、衣料として用いるには硬く感じるものを1とした。なお、3は好ましく、2は許容できる範囲であるが、1は問題がある。
布帛中の20本のセルロース混合エステル繊維の側面を走査型電子顕微鏡を用いて観察し、繊維軸直角方向の繊維の幅を実測した平均値により求めた。
上記の20本測定した繊維直径の標準偏差と平均値から、変動係数(CV)を次のように計算した。繊度CV(%)=(標準偏差/平均値×100)。
繊維を室温から20℃/分の割合で昇温させ、示差走査熱量計にて発熱量を測定し、得られた吸熱曲線からガラス転移点Tgを求めた。
繊維をエポキシ樹脂にて包埋固定後、クライオミクロトームにより超薄切片を作成して、透過型電子顕微鏡で観察し、繊維内部において長径が0.01〜2μmの空洞の有無を確認した。5個以上の空孔がある場合を空孔ありとした。
セルロース(日本製紙(株)溶解パルプ、α−セルロース92wt%)100重量部に、酢酸240重量部とプロピオン酸67重量部を加え、50℃の温度で30分間混合した。得られた混合物を室温まで冷却した後、氷浴中で冷却した無水酢酸172重量部と無水プロピオン酸168重量部をエステル化剤として、硫酸4重量部をエステル化触媒として加えて、150分間撹拌を行い、エステル化反応を行った。エステル化反応において、40℃の温度を越えるときは、水浴で冷却した。反応後、反応停止剤として酢酸100重量部と水33重量部の混合溶液を20分間かけて添加して、過剰の無水物を加水分解した。その後、酢酸333重量部と水100重量部を加えて、80℃の温度で1時間加熱撹拌した。反応終了後、炭酸ナトリウム6重量部を含む水溶液を加えて、析出したセルロースエステルを濾別し、続いて水で洗浄した後、60℃の温度で4時間乾燥した。得られたセルロース混合エステルの置換度は2.6(アセチル基1.9、プロピオニル基0.7)、重量平均分子量は12.0万であった。置換度と置換基の割合から、1グルコース単位あたりのアシル基の総分子量は、あたりの122であった。
(実施例2)
実施例1と同様のセルロース混合エステルと可塑剤からなる繊維(100T−24f)を経糸に、ポリエステル繊維(50T−22f)を緯糸に用いて、エアジェットルームで5枚朱子のサテン織物とした。
(チバスペシャリティケミカルズ株式会社 製)
染色後は、下記条件でRC洗浄を行った。
ハイドロサルファイト 2g/l
ソフタノールEP12030(日本触媒株式会社 製) 0.2g/l
さらに、乾燥後150℃の仕上げセットを行った。
実施例1で作成した繊維について、可塑剤を除去しないままの状態でインターロック編地を作成したものを比較例1とし、同様にして耐熱性を調べた。結果を表1に示す。この編物は、110℃の温度の処理により融着が発生し、一部変形してフィルム化していた。
セルロース混合エステルとして、プロピオン酸の代わりに酪酸を用いて作成したセルロースアセテートブチレート90重量%と可塑剤としてポリオキシエチレンジステアレート10重量%を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ペレットを作成した。得られたペレットを実施例1と同様にして紡糸したところ、紡出糸の細化変形性は良好であり、口金には汚れは付着しなかった。また、紡出糸からの発煙は認められず、紡糸糸切れは認めらなかった。本組成物の製糸性は非常に良好であった。得られた繊維は、強度が1.2cN/dtex、伸度が26%であった。
染色後は、下記条件でRC洗浄を行った。
ハイドロサルファイト 2g/l
ソフタノールEP12030(日本触媒株式会社 製) 0.2g/l
得られた染色布を分解し、糸物性を測定したところ、強度は1.5cN/dtex、初期引張抵抗度は39cN/dtexで、平均繊維直径は21μmであった。また、繊度CVは4%であった。
セルロース混合エステルとして、実施例1の酢酸とプロピオン酸の比率を変え、置換度2.8(アセチル基1.5、プロピオニル基1.3)のセルロースアセテートプロピオネートを得た。1グルコース単位あたりのアシル基の総分子量は139であった。このセルロースアセテート82重量%と、可塑剤としてポリエチレングリコール(分子量600)18重量%を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ペレットを作成した。得られたペレットを紡糸したところ、紡出糸の細化変形性は良好であり、口金には汚れは付着しなかった。また、紡出糸からの発煙は若干認められたが、紡糸糸切れは認めらなかった。本組成物の製糸性は良好であった。得られた繊維は、強度が1.3cN/dtex、伸度が28%であった。
実施例4で作成したものと同じ筒編みを、非イオン系界面活性剤ソフタノールEP12030を0.5g/l含有する60℃の温度の水処理液に投入し、30分攪拌後の重量の変化を調べた。実施例4で30分処理したサンプルの重量減少率が17.6%であるのに対し、実施例5のサンプルは14.2%で、重量減少が少ないことから、界面活性剤の吸尽が認められた。しかしながら、耐熱性と強度は、実施例4と変わらなかった。結果を表1に示す。
実施例4と同じセルロースアセテートプロピオネート70重量%に対し可塑剤としてポリエチレングリコール(分子量800)30重量%を配合したこと以外は、実施例1と同様にして、ペレットを作成し、溶融紡糸により繊維を得た。得られた繊維は、強度が0.6cN/dtexであり、強度不足から編製が困難であった。この繊維をかせにして、60℃の温度の温水に浸漬し、ゆっくり攪拌しながら30分間可塑剤を除去した後、引き上げて、重量変化を調べたところ、28.2重量%減量していた。可塑剤の除去率は、94%であった。また、平均繊維直径は30μmであった。可塑剤除去後の強度は0.7cN/dtexしかなかった。可塑剤溶出前後のTgを測定したところ、除去前は90℃であるのに対し、除去後は185℃で、95℃上昇していた。得られた繊維の断面をSEMで観察したところ、断面には空孔が発生していた。この繊維を、低強度の糸に合わせて設定されたレピア織機を用いてポリエステルの経糸に対して緯打ちし、平織物を得た。この織物の緯糸引き裂き強力は450gしかなく、手で簡単に裂ける状況で、とても着用に耐えうる強度ではなかった。結果を表1に示す。
置換度2.4のセルロースジアセテート70重量%に対し可塑剤としてポリエチレングリコール(分子量600)を30重量%配合したものをペレット化し、実施例1と同様にして溶融紡糸を行った。しかしながら、溶融粘度が高すぎて流動性が悪く紡出糸の細化が起こらず、引き取ることができなかった。そこで、紡糸ドラフトを下げ、実施例1より太繊度の繊維を作成した。強度は0.3cN/dtexであった。この繊維を用いて、編物を作成しようとしたが、単糸が太すぎるため屈曲部で糸切れが多発し、編物を構成することは困難であった。この繊維をかせ取りし、70℃の温度の温水に2時間浸漬して、可塑剤の除去を行った。処理前後の重量減少率は25.8%で可塑剤の除去率は、86%であった。平均繊維直径は70μmであった。得られた繊維の断面を観察したところ、繊維内部に多数の空孔が確認された。また、可塑剤除去後の強度は、0.4cN/dtexと低く、摩擦に弱いため容易にフィブリル化する状態であった。結果を表1に示す。
(比較例4)
実施例4と同じセルロースアセテートプロピオネート75重量%に対し可塑剤としてポリエチレングリコール(分子量800)25重量%を配合し、実施例1と同様にしてペレットを得た。このペレットを、紡出口に高温高圧の空気流を配して繊維を延伸、開繊させ、シート状に捕集するメルトブロー方式により紡糸した。
Claims (8)
- セルロース混合エステル70〜95重量%と、水溶性可塑剤5〜20重量%を少なくとも含む組成物を、溶融紡糸法によって5〜50μmの繊維とした後、布帛の形態に成形した後および/または成形する前の段階で、水系処理によって該可塑剤を繊維から溶出することを特徴とするセルロース混合エステル繊維を少なくとも一部に含有する衣料用布帛の製造方法。
- 該水溶性可塑剤が、下記一般式(1)で示されるポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(エチレン−プロピレン)グリコールおよびこれらの末端封鎖ポリマーからなる群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記載の衣料用布帛の製造方法。
R1−O−[(PO)n /(EO)m ]−R2 ・・・(1)
(式中、R1とR2は、H、アルキル基およびアシル基からなる群から選ばれた同一または異なる基を表す。nとmは、0以上100以下の整数であり、次式4≦n+m≦100を満足する。/はランダム共重合またはブロック共重合した構造であることを示すが、nまたはmが0の場合にはホモポリマーを示す。EはCH2−CH2を表し、PはCHCH3−CH2を表す。) - 該可塑剤を除去した後のセルロース混合エステル繊維のガラス転移点Tgが、可塑剤除去前に比べて60℃以上高くなることを特徴とする請求項1に記載のセルロース混合エステル繊維を少なくとも一部に含有する衣料用布帛の製造方法。
- 該可塑剤を除去した後のセルロース混合エステル繊維の強度が、可塑剤除去前の繊維の強度に比べて0.2cN/dtex以上高くなることを特徴とする請求項1に記載の衣料用布帛の製造方法。
- 5分以内の水系処理によって、繊維中の可塑剤含有量の70%以上が除去されることを特徴とする請求項2に記載の衣料用布帛の製造方法。
- 精練剤を含有しない水系の処理液により可塑剤を除去した後に、精練剤を含有する処理液により処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の衣料用布帛の製造方法。
- 繊維を布帛に形成した後に水系処理を施して可塑剤を除去することを特徴とする請求項2に記載の衣料用布帛の製造方法。
- 得られた布帛のガラス転移温度Tgが160℃以上であり、強度が1.3〜1.4cN/dtexであることを特徴とする請求項1に記載の衣料用布帛の製造方法。
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