JP4866103B2

JP4866103B2 - 複合繊維

Info

Publication number: JP4866103B2
Application number: JP2006054684A
Authority: JP
Inventors: 正人吉本; 茂森岡; 聡安井; 卓中島
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Fibers Ltd
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: CN101395307A; JP2007231452A; CN101395307B

Description

本発明は、湿度により可逆的に捲縮率が大きく変化する複合繊維に関する。より詳しくは、染色や仕上げ工程を経ても優れた捲縮率変化特性を発揮し、湿潤時の空隙が乾燥時のそれよりも低下する布帛が得られる複合繊維に関する。

木綿・羊毛・羽毛等の天然繊維が湿度変化にて可逆的に形態・捲縮率が変化することは、従来良く知られている。合成繊維にかかる機能を持たせようとする検討が古くから行われており、ナイロン６と変性ポリエチレンテレフタレートとをサイドバイサイド型複合繊維での提案がすでに特許文献１及び２等でなされている。これら公知の複合繊維では湿度変化による可逆的な捲縮率の変化が小さいため実用に到っていない。

その後、熱処理条件を改良した特許文献３及び４等が提案されている。さらに、特許文献５〜８等、上記従来技術を応用したものが提案されている。しかしながら、上記の従来技術は、染色や仕上げといった工程を経ると、捲縮率の変化が小さくなり、実用的なレベルに到達していないのが実情である。

これに対して、特許文献９には、ポリエステル成分とポリアミド成分とが扁平状に接合され、且つ、ポリアミド成分をナイロン４の如く吸湿率の高いポリアミドを用い前述の課題を改善する試みもなされているが、ナイロン４の製糸安定性が悪く、捲縮性能が熱処理を経ての低下し、やはりかかる複合繊維でも実用面で限界がある。

一方、最近では上記の如く製糸性面及び仕上げ加工面からの安定品質確保の他、近年は要求特性の多様化において布帛とした際の『透け』が問題になってきている。すなわち、合成繊維や天然繊維などからなる通常の織編物を、スイミングウェアー、スポーツウェアーなどに使用すると、水や雨により湿潤することにより布帛が『透け』やすくなり、又、防風性、保温性が低下するといった問題も生じている。

特公昭４５−２８７２８号公報特公昭４６−８４７号公報特開昭５８−４６１１８号公報特開昭５８−４６１１９号公報特開昭６１−１９８１６号公報特開２００３−８２５４３号公報特開２００３−４１４４４号公報特開２００３−４１４６２号公報特開平３−２１３５１８号公報

本発明は、上記の従来の技術を背景になされたもので、その目的は、水にぬれても『透けない』特性を有しかつ布帛の空隙が減少することによって防風性、保温性が向上する布帛とすることができ、染色・仕上げなどの工程を経た後でもこれらの優れた特性を安定して発揮する複合繊維を提供することにある。

本発明者の研究によれば、上記目的は、ポリエステル成分とポリアミド成分とが接合された繊維横断面形状を有する複合繊維であって、該複合繊維を３０分間沸水処理し、さらに１００℃で３０分間乾熱処理して捲縮を発現させ、これを１６０℃で１分間乾熱処理した繊維の捲縮率ＤＣが０．２〜３．０％であり、さらに該繊維を水浸漬後の捲縮率ＨＣが０．５〜７．０％であり、下記式で表されるこれらの捲縮率の差ΔＣが０．３〜６．８％であることを特徴とする複合繊維、により達成できることを見出した。
ΔＣ（％）＝ＨＣ（％）−ＤＣ（％）

本発明によれば、水にぬれても『透けない』特性を有し、さらにその際、布帛の空隙が減少するため防風性、保温性も向上させることができる複合繊維を提供することができる。しかも、本発明の複合繊維は、染色、仕上げなどの工程を経てもこれらの優れた特性を安定して発揮することができるため極めて実用的であり、衣料などの最終製品として、従来にない優れた機能や快適性を提供できるといった効果をも奏するものである。

本発明の複合繊維を構成するポリエステル成分としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等を挙げることができ、中でもコスト及び汎用性の観点からポリエチレンテレフタレートがより好ましい。

本発明においては、上記ポリエステル成分は、５−スルフォイソフタル酸が共重合されている変性ポリエステルであることが好ましい。その際、５−ナトリウムスルフォイソフタル酸の共重合量が多すぎると、ポリアミド成分とポリエステル成分との接合界面にて剥離が生じ難くなる反面、優れた捲縮性能が得られなくなり、又、捲縮性能を上げるためには結晶化を促進する必要があるが、結晶化を促進するために延伸熱処理温度を上げると糸切れが発生し易くなり、製糸の面で好ましくない。逆に、上記共重合量が少なすぎると、延伸熱処理でポリエステル成分の結晶化が進み易くなり、優れた捲縮特性が得られる半面、ポリアミド成分とポリエステル成分との接合界面にて剥離が生じ易くなる傾向にあるので好ましくない。このため、５−ナトリウムスルフォイソフタル酸の共重合量は、２．０〜４．５モル％が好ましく、２．３〜３．５モル％がより好ましい。

また、ポリエステル成分の固有粘度が低すぎると、製糸性が低下すると共に毛羽が発生しやすくなり、工業的な生産および品質の面で好ましくない。逆に、上記固有粘度が高すぎても、５−ナトリウムスルフォイソフタル酸の共重合による増粘作用にてポリエステル成分側の紡糸性および延伸性が低下して、毛羽や断糸が発生しやすくなる。したがって、ポリエステル成分の固有粘度は、０．３０〜０．４３が好ましく、０．３５〜０．４１がより好ましい。

一方、ポリアミド成分は、主鎖中にアミド結合を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ナイロン４、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１２等が挙げられ、中でも、製糸安定性、汎用性の観点から特にナイロン６、ナイロン６６が好ましい。また、上記ポリアミド成分には、これらをベースに他の成分が共重合されていてもよい。
また、以上に説明した両成分には、酸化チタンやカーボンブラック等の顔料、公知の抗酸化剤、帯電防止剤耐光剤等がそれぞれ含有されていてもよい。

本発明の複合繊維は、上記のポリエステル成分と上記のポリエステル成分とポリアミド成分とが接合された繊維横断面形状を有する複合繊維である。ポリアミド成分とポリエステル成分との複合の形態としては、両成分がサイドバイサイド型に接合した形態が捲縮発現の観点から好ましい。上記複合繊維の断面形状としては、円形断面でも非円形断面でもよく、非円形断面では例えば三角断面や四角断面等を採用することができる。なお、上記複合繊維の断面内には中空部が存在していてもかまわない。

また、繊維横断面におけるポリエステル成分とポリアミド成分との比率としては、面積を基準として、ポリエステル成分／ポリアミド成分が３０／７０〜７０／３０が好ましく、６０／４０〜４０／６０がより好ましい。

本発明においては、上記複合繊維を３０分間沸水処理し、さらに１００℃で３０分間乾熱処理して捲縮を発現させ、これを１６０℃で１分間乾熱処理した繊維が、次に述べる、捲縮率ＤＣ、水浸漬後の捲縮率ＨＣ、およびこれらの捲縮率の差ΔＣに関する要件を同時に満足していることが肝要である。本発明者らの検討した結果、かかる捲縮特性を有する複合繊維は、吸湿によって捲縮率が増加し、水に濡れても布帛が『透ける』ことがなく、かつ布帛の目が詰まって空隙が少なくなり防風性、保温性が向上し、しかも染色や仕上げなどの工程を経た後でもかかる特性を安定して発揮することを見出した。

すなわち、捲縮率ＤＣは０．２〜３．０％、好ましくは０．３〜２．５％、より好ましくは０．４〜２．３％とする必要がある。上記捲縮率ＤＣが０．２％未満の場合は、フラットな繊維となり布帛としたとき風合いが悪くなる。一方、上記捲縮率ＤＣが３．０％を超える場合は、捲縮ＤＣが水浸漬後の捲縮率ＨＣより大きくなり、目的とする水に濡れて布帛が透け難く、かつ布帛の目が大きく開き空隙が大きくなるため防風性・保温性に優れた布帛を得ることができない。

水浸漬後の捲縮率ＨＣは０．５〜７．０％、好ましくは０．８〜６．５％、より好ましくは１．０〜６．０％である。ＨＣが０．５％未満の場合は水浸漬後の捲縮率自体が低すぎて目的とする透け防止効果や、防風性、保温性が不十分となるので好ましくない。一方、ＨＣの値が７．０％を越える場合は、水を含んだとき布帛が大きく収縮するため実用的でなく風合いも低下するので好ましくはない。

上記ＨＣとＤＣとの差ΔＣは０．３〜６．８％、好ましくは０．７〜５．５％、より好ましくは０．８〜５．０％である。ΔＣが０．３％未満の場合は、水浸漬後の捲縮率向上の効果が少なく、目的とする水に濡れて透け難く、防水性、保温性にも優れた布帛を得ることができない。一方、ΔＣが６．８％を超える場合は、水を含んだとき布帛が大きく収縮するため実用的でなく風合いも低下するので好ましくはない。

本発明の複合繊維の形態であるが、ポリエステル成分を捲縮形態の内側に配置し、ポリアミド成分を捲縮の外側に配置した形態とすることが望ましい。かかる形態では水を含むことによってポリアミド成分が伸長してより捲縮が増加するためである。その意味において、ポリエステル成分及びポリアミド成分共に余り結晶性を高めないほうが好ましい結果を与える。しかしながら、結晶性が低すぎると第２延伸ローラーでの熱処理に耐えることができなくなり、その結果、延伸性が低下するので好ましくない。

本発明の複合繊維の総繊度は、通常の衣料用素材として用いられるのは４０〜２００ｄｔｅｘ、単糸繊度は１〜６ｄｔｅｘのものを用いることができる。なお、必要に応じて交絡処理を施して良い。

本発明の複合繊維を製造するには例えば特開２０００−１４４５１８号公報に記載されているが如き、高粘度成分側と低粘度側の吐出孔を分離し且つ、高粘度側の吐出線速度を小さくした（吐出断面積を大きくした）紡糸口金を用い、高粘度側吐出孔に溶融ポリエステルを通過させ低粘度側吐出孔側に溶融ポリアミドを通過させて接合させ、冷却固化させることにて得ることができる。引き取った紡出糸条の延伸は、一旦これを巻き取った後延伸、必要に応じて熱処理する別延のほか、一旦巻き取らないで延伸、必要に応じて熱処理を行う直延のどちらの方法も採用することができる。紡糸速度としては、１０００〜３５００ｍ／分が好ましく採用することができる。また、例えば、２つのローラーを設置した延伸機で直延により延伸・熱セットを行う場合は、第１ローラーで５０〜１００℃として糸条を予熱し、次いで第２ローラーを８０〜１７０℃として熱セットする方法を採用することができる。また、第１ローラーと第２ローラー間で実施する延伸の倍率は前述の捲縮特性を満足すべき条件に合わすべきことによって目的を達成することができる。

本発明の複合繊維において、捲縮を発現させるためには、まずこれを沸騰水で処理する。これにて、ポリエステル成分が内側に配置された捲縮が得られる。ただ、この状態では水分を含んだ状態であるため、水の可塑化効果にてポリアミドが伸びてくるので捲縮自体は時間と共に変化して不安定なものとなるので、乾熱処理して水分を除き、捲縮を安定化させる。この捲縮特性の安定化の基準として、その捲縮特性は前述の如き複合繊維を３０分間沸水処理し、さらに１００℃で３０分間乾熱処理して捲縮を発現させ、これを１６０℃で１分間乾熱処理することが必要であり、かかる方法にて評価した複合繊維は通常実施される仕上げ工程での熱処理を施しても目的の性能を有する布帛を得ることができるのである。

本発明の複合繊維は単独で使用することができるのはもちろん、他繊維と混繊しての混繊糸としても使用できる。又、必要に応じて更に仮撚り加工を行い仮撚り加工糸としても使用することができる、又、伸度の異なる複合仮撚りとしても使用することができる。

本発明の複合繊維は衣料用の各種の用途に使用することができ、例えば、水着をはじめ各種のスポーツウェア、インナー素材、ユニフォーム等において防透性や、防風性、保温性といった快適性を要求される用途において、特に好ましく使用することができる。
勿論、本複合繊維と天然繊維との複合にてもより一層効果を発揮することができ、更に、ウレタンあるいはポリトリメチレンテレフタレートとの組み合わせにて更にストレッチ性を付与して用いても構わない。

以下実施例により、本発明を更に具体的に説明する。なお、実施例における各項目は次の方法で測定した。

（１）ポリアミド及びポリエステルの固有粘度
ポリアミドはｍ−クレゾールを溶媒として使用し３０℃で測定した。又、ポリエステルはオルソクロロフェノールを溶媒として使用し３５℃で測定した。

（２）製糸性
良好：１０時間連続紡糸を行い、糸切れが０〜１回と製糸性は良好である。
やや不良：１０時間連続紡糸を行い、糸切れが２〜４回と製糸性はやや悪い。
不良：１０時間連続紡糸を行い、糸切れが５回以上と製糸性は極めて悪い。

（３）ポリアミド成分とポリエステル成分との界面剥離
複合繊維の任意の断面について、１０７０倍のカラー断面写真をとり、フィラメント中のポリアミド成分とポリエステル成分との界面剥離の状況を調査した。
無：界面での剥離が殆ど（０〜１個）存在しなかった。
やや有：界面での剥離が２〜１０個のフィラメントに存在していた。
有：殆ど全てのフィラメントに界面での剥離が存在していた。

（４）強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）、伸度（％）
繊維試料を気温２５℃、湿度６０％の恒温恒湿に保たれた部屋に一昼夜放置した後、サンプルの長さ１００ｍｍを（株）島津製作所製引っ張り試験機テンシロンにセットし、２００ｍｍ／分の速度にて伸張し、破断時の強度、伸度を測定した。

（５）１０％伸長応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）
上記の強度及び伸度を測定した応力−伸度曲線において、１０％伸長時の応力を求め、その値を複合繊維の繊度にて除した値より求めた。

（６）捲縮率ＤＣ、水浸漬後の捲縮率ＨＣ、およびそれらの差ΔＣ
複合繊維にて２７００ｄｔｅｘのカセを作り、６ｇ（２．２ｍｇ／ｄｔｅｘ）の軽荷重の下で沸騰水中にて３０分間処理した。濾紙にて水分を軽くのぞき、次いで６ｇ（２．２ｍｇ／ｄｔｅｘ）の荷重下で１００℃の乾熱にて３０分間乾燥して水分を除去した。さらに、このカセを６ｇ（２．２ｍｇ／ｄｔｅｘ）の荷重下で１６０℃の乾熱にて１分間熱処理して測定試料とした。

（ａ）捲縮率ＤＣ（％）
上記の処理を行った測定資料（カセ）を６ｇ（２．２ｍｇ／ｄｔｅｘ）の荷重下にて５分処理し、次いで、このかせを取り出し、さらに６００ｇ（合計６０６ｇ：２．２ｍｇ／ｄｔｅｘ＋２２０ｍｇ／ｄｔｅｘ）の荷重をかけ１分放置しそのカセの長さＬ０を求めた。次いで、６００ｇの荷重を外し、６ｇ（２．２ｍｇ／ｄｔｅｘ）の荷重下にて１分放置しその長さＬ１を求めた。下記の計算式より、捲縮率ＤＣを求めた。
ＤＣ（％）＝Ｌ０−Ｌ１／Ｌ０×１００
（ｂ）水浸漬後の捲縮率ＨＣ（％）
捲縮率ＤＣを求めた後の同じカセを用い、６ｇ（２．２ｍｇ／ｄｔｅｘ）の荷重下で水中（室温）にて１０時間処理した。このカセを濾紙にて水をふき取り、更に６００ｇ（合計６０６ｇ：２．２ｍｇ／ｄｔｅｘ＋２２０ｍｇ／ｄｔｅｘ）の荷重を更にかけ１分放置し、そのカセの長さＬ２を求めた。次いで、６００ｇの荷重を外し、６ｇ（２．２ｍｇ／ｄｔｅｘ）の荷重下にて１分放置しその長さＬ３を求めた。下記の計算式より、水浸漬後の捲縮率ＤＣを求めた。
ＨＣ（％）＝Ｌ２−Ｌ３／Ｌ２×１００
（ｃ）ΔＣ（％）
上記の捲縮率ＤＣと水浸漬後の捲縮率ＨＣとの差ΔＣは次の式により求めた。
ΔＣ（％）＝ＨＣ（％）−ＤＣ（％）

（７）筒編の特性
複合繊維を筒編みし、カチオン染料にてボイル染色を行い、水洗後１６０℃の乾熱中にて１分セットし、測定試料とした。この筒編に水を滴下し、筒編の側面写真（倍率２００）にて水滴下部及びその周辺の状況を調査し、水滴下による編目の膨らみ或いは縮み状況、及び筒編の透け感を肉眼にて判定した。

（ａ）編目の縮み程度（空隙の減少の程度）
良好：水滴にて編目が顕著に縮んでいる（空隙が減少している）。
やや不良：水滴による編目変化は殆ど見られない（空隙の変化が殆ど無い）。
不良：水滴にて編目がむしろ伸びている（空隙が大きくなっている）。
（ｂ）透け防止（不透明感）
良好：水滴部の『透け』が減少している（不透明感が増加している）
やや不良：水滴による『透け』の変化は見られない。（不透明感は変わらず）
不良：水滴にて『透け』が大きくなっている。（不透明感が減少している）

［実施例１］
固有粘度［η］が１．３のナイロン６と、固有粘度［η］が０．３９で３．０モル％の５−ナトリウムスルフォイソフタル酸を共重合させた変性ポリエチレンテレフタレートとを夫々２７０℃、２９０℃にて溶融し、特開２０００−１４４５１８号公報記載の複合紡糸口金を用い、それぞれ１１．７ｇ／分の吐出量にて押し出しサイドバイサイド型複合糸条を形成させ、冷却固化・油剤を付与したあと、糸状を速度１０００ｍ／分、温度６０℃の第１ローラーにて予熱し、ついで、速度２８００ｍ／分、温度１３０℃に加熱された第２ローラー間で延伸熱処理（延伸倍率２．８０倍）を行い、巻き取り８３ｄｔｅｘ２４ｆｉｌの複合繊維を得た。製糸性は極めて良好であり、１０時間連続紡糸して、糸切れが全く無かった。結果を表１に示す。

［実施例２〜３、比較例１］
実施例１において第２ローラー温度を表１のように変更した以外は実施例１と同様にして複合繊維を得た。結果を表１に示す。

［実施例４〜６、比較例２〜３］
実施例１において第２ローラー速度を表１のように変更した以外は実施例１と同様にして複合繊維を得た。結果を表１に示す。

［実施例７〜８、比較例４］
実施例１において第２ローラー温度を表１のように変更した以外は実施例１と同様にして複合繊維を得た。結果を表１に示す。

［実施例９〜１０、比較例５〜６］
実施例１において変性ポリエチレンテレフタレートの５−ナトリウムスルフォイソフタル酸の共重合量を表１のように変更した以外は実施例１と同様にして複合繊維を得た。結果を表１に示す。

［実施例１１〜１２、比較例７〜８］
実施例１において変性ポリエチレンテレフタレートの固有粘度ηを表１のように変更した以外は実施例１と同様にして複合繊維を得た。結果を表１に示す。

本発明によれば、湿度により捲縮率が可逆的に変化する複合繊維を提供することができる。特に水にぬれても『透けない』特性を有し、吸湿によって布帛の目が詰まり、空隙が減少することによって防風性、保温性が向上するといった優れた機能を発揮する複合繊維を提供することができる。また、従来の複合繊維は染色・仕上げ工程の経た後捲縮率変化特性が著しく低下したのに対し、本発明の複合繊維は、かかる工程を通した後でも安定した捲縮率変化特性を維持しており、極めて実用的で、衣料などの最終製品として優れた快適性を発揮できるものであり、産業的価値が極めて高いものである。

Claims

ポリエステル成分とポリアミド成分とが接合された繊維横断面形状を有する複合繊維であって、該複合繊維を３０分間沸水処理し、さらに１００℃で３０分間乾熱処理して捲縮を発現させ、これを１６０℃で１分間乾熱処理した繊維の捲縮率ＤＣが０．２〜３．０％であり、さらに該繊維の水浸漬後の捲縮率ＨＣが０．５〜７．０％であり、下記式で表されるこれらの捲縮率の差ΔＣが０．３〜６．８％であることを特徴とする複合繊維。
ΔＣ（％）＝ＨＣ（％）−ＤＣ（％）
ポリエステル成分が、５−ナトリウムスルフォイソフタル酸が酸成分を基準として２．０〜４．５モル％共重合されている変性ポリエステルであり、その固有粘度（ＩＶ）が０．３０〜０．４３である請求項１記載の複合繊維。