JP5224249B2

JP5224249B2 - 伸縮性布帛の製造方法

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Publication number: JP5224249B2
Application number: JP2009162427A
Authority: JP
Inventors: 裕邦井上; 宏子田中
Original assignee: Toray Opelontex Co Ltd
Current assignee: Toray Opelontex Co Ltd
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-07-09
Also published as: JP2011017099A

Description

本発明は、実質的に弾性繊維で構成され、優れた伸縮性とグリップ性をもつ布帛の製造方法に関する。

ポリウレタン系繊維などの弾性繊維は、その優れた伸縮特性からレッグウエア、インナーウエア、スポーツウエアなどの伸縮性衣料用途や産業資材用途に幅広く使用されている。一般的に弾性繊維は様々な素材に混用して用いられ、例えばナイロン糸やポリエステル糸のような合成繊維だけでなく、綿やウールといった天然繊維、半合成繊維等とも組み合わされ、最近ますます広範に使用されている。

ところで、弾性繊維は、下記するような理由から、弾性繊維の機能性評価等の研究開発目的以外の工業用途では伸縮性布帛への混用率が50%以下となっており、具体的にはその範囲内で使用用途に応じた布帛の設計が行われている。
（１）弾性繊維は伸縮性を有するため、張力変動が大きく、布帛にするための編織工程や生地性量を安定化させるためのヒートセット工程を単独で通過することができない。
（２）他繊維と組み合わせて布帛にした後に他繊維を溶解する工業的生産方法が提案されていない。
（３）弾性繊維を堅牢に染色することができない。

例えば、ポリウレタン系弾性繊維の染色性評価目的に弾性繊維を生地化した例として、１口筒編機を用い筒編編成することが提案されている（特許文献１）。しかしながら、このような方法で実質的に弾性繊維のみからなる布帛を工業的に生産しようとすると、ポリウレタン系弾性繊維は一般に粘着性が高いため、低速でしか解舒、編成することができず、少量しか生産できないばかりか、糸切れや編傷が発生しやすく、得られた布帛における品位等においても問題があった。

また、弾性繊維とポリビニールアルコール系繊維等の水溶性繊維を組み合わせて織物を製織し、染色加工工程で熱水処理することで伸縮性の高い織物を得る方法も提案されている（特許文献２）。しかしながら、水溶性繊維は高価格であり、布帛の製造コストの問題がある。そのため、工業的に適用可能な方法とはいえない。

さらに別の技術として、常圧可染型変性ポリエステル繊維とエーテル系ポリウレタン弾性繊維を組み合わせて布帛化し、減量促進剤として第４級アンモニウム塩を付与した後、蒸熱処理し、アルカリ減量加工することを特徴とする繊維布帛の抜蝕加工方法が提案されている（特許文献３）。しかしながら、特許文献３は、意匠性を得ることを目的に、生地布帛のごく一部分を抜蝕加工するための製造方法について言及しているものであって、減量促進剤に第４級アンモニウム塩等を使用するため、弾性繊維の強度低下や変色が避けられず、実用的強度を持つ、実質的に弾性繊維で構成される伸縮性布帛を製造することができるものではない。

特開２００１−２１４３４１号公報特開平９−２５００４０号公報特開２０００−２８２３７７号公報

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決し、実用的強度、弾力性を有しながら、優れた伸縮性を発現することができる、実質的に弾性繊維で構成される布帛を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、以下のいずれかの手段を採用する。
（１）易アルカリ溶解性繊維と弾性繊維との混用布帛にアルカリ減量加工を施して易アルカリ溶解性繊維を実質的に完全溶解し、実質的に弾性繊維から構成される布帛を得る伸縮性布帛の製造方法であって、アルカリ減量加工を施す前に、混用布帛に、ｐＨ４以下、処理温度１００〜１２０℃で酸処理を施すことを特徴とする伸縮性布帛の製造方法。
（２）易アルカリ溶解性繊維が、スルホイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート繊維またはポリ乳酸繊維である、前記（１）に記載の伸縮性布帛の製造方法。
（３）弾性繊維が、ポリエーテル系ポリウレタン弾性繊維である、前記（１）または（２）に記載の伸縮性布帛の製造方法。
（４）アルカリ減量加工を施す前に、混用布帛に、１４０〜１９５℃で９０秒以下の乾熱ヒートセット処理を施す、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の伸縮性布帛の製造方法。
（５）アルカリ減量加工を、７０〜１２０℃、かつアルカリ濃度１〜５０グラム／リットル以下の条件で施す、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の伸縮性布帛の製造方法。

本発明によれば、実用的強度・弾力性を有しながら優れた伸縮性を発現することが可能な、実質的に弾性繊維のみから構成される布帛を工業的に生産することが可能となる。そして、そのような布帛を使用した衣服などは、フィット性、着用感などに優れ、あたかも皮膚のごとき風合いを有するものとなる。さらに、弾性繊維にポリエーテル系ポリウレタン弾性繊維などを用いる場合には、他の生地に貼り合わせたりすることで、当該弾性繊維の摩擦係数の高さにともないグリップ性を高めたりクッション性を高めることができるので、伸縮性以外の性能をもった製品を得ることもできる。例えば、人間の皮膚と同等に伸縮することを特徴とする、ずれにくいレッグウエア、インナーウエアを開発することができる。また、ロボットや義足・義手等の表面の人工皮膚材料としても、使用することができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明の製造方法は、易アルカリ溶解性繊維と弾性繊維との混用布帛にアルカリ減量加工を施すことで易アルカリ溶解性繊維を実質的に完全溶解し、弾性繊維からで構成される伸縮性布帛を得るものである。

本発明において易アルカリ溶解性繊維は特に限定されないが、実質的に完全溶解されることを前提に選択するので、アルカリ溶解速度が速く、安価で、溶解物が廃液に及ぼす影響が少ないものが望ましい。易アルカリ溶解性とは、３％水酸化ナトリウム水溶液で９８℃×６０分間処理したときのアルカリ溶解速度が、ポリエチレンテレフタレートに対して、１０倍以上速く溶解する繊維と定義される。

例えば、最も一般的に入手できる易アルカリ溶解性繊維として易アルカリ溶解性ポリエステルや易アルカリ溶解性アクリル繊維がある。易アルカリ溶解性ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレートにスルホイソフタル酸を例えば４．０〜１０．０モル共重合した共重合ポリエステル、スルホイソフタル酸にポリエチレングリコールを例えば１〜１０ｗｔ％さらに共重合した共重合ポリエステル等がある。また、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸等の酸成分およびポリプロピレングリコールなどのジオールを適量、共重合させたものも用いることができる。このほか、ポリ乳酸、易アルカリ溶解性アクリル系繊維等を例示することができる。

かかる易アルカリ溶解性繊維には、必要に応じて熱可塑性ポリマー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、蛍光増白剤、酸化チタン、着色剤、不活性微粒子などを添加してもよい。また、易アルカリ溶解性繊維の形状は特に限定されず、フィラメント、ウーリー加工糸、紡績糸を問わない。

易アルカリ溶解性繊維の単糸繊度は、好ましくは０．５〜２．０デシテックスである。０．５デシテックス未満では、編成や製織でネップが多く発生し、生産性が悪化するため好ましくない。一方、２．０デシテックスを超えると、繊維表面積に比例するアルカリ溶解速度の観点から好ましくない。

また、本発明で使用する易アルカリ溶解性繊維のトータル繊度は５〜１０００デシテックスの糸であることが好ましい。５デシテックスより小さいと、編成や製織で糸切れが多く発生し、生産性が悪化するため好ましくない。また、１０００デシテックスより大きいと、溶解する易アルカリ溶解性繊維の重量混率が多くなり、原料、使用アルカリ量の消費が増大するだけでなく、実質的に弾性繊維で構成される布帛の緻密化を阻害するため好ましくない。

次に、本発明が対象とする弾性繊維は特に限定されないが、ポリエーテル系ポリウレタン弾性繊維、ポリエステル系ポリウレタン弾性繊維、ポリエーテルエステル共重合弾性繊維、ポリオレフィン系弾性繊維を例示することができる。中でも耐アルカリ性に優れるポリエーテル系ポリウレタン弾性繊維が好ましく用いられる。

弾性繊維は、アルカリ減量加工に耐性を有していることが好ましく、耐アルカリ性としては、１グラム／リットル水酸化ナトリウム水溶液で９８℃×６０分間処理したときの破断強力保持率が６０％以上であることが好ましい。破断強力保持率が６０％未満であると、本発明により得られる布帛は実質的に弾性繊維で構成されるため、布帛としての実用的な強度が得られなくおそれがある。

本発明で使用する弾性繊維は、トータル繊度１０〜１０００デシテックスの糸であることが好ましい。１０デシテックスより小さいと伸度が損なわれ、布帛の実用的強度が得られなくなるおそれがある。また、１０００デシテックスより大きいと、布帛の伸縮パワーが増大し、通常の染色加工設備で加工できなくなるおそれがある。

本発明では、アルカリ減量加工により混用布帛中の易アルカリ溶解性繊維を溶解し、実質的に弾性繊維のみで構成される布帛を得るため、最終的に得られる伸縮性布帛の色相は弾性繊維の色相となる。このため、本発明で用いる弾性繊維は、市販の直接染料、建染染料、アゾイック染料、硫化染料、反応性染料、酸性染料、カチオン染料、分散染料等によって染色することができ、実用上問題のない染色堅牢度を有しているものが好ましい。また、あらかじめ着色顔料を含有した原着弾性繊維であることも好ましい。

また、本発明においては、アルカリ減量加工を施す混用布帛が、前記易アルカリ溶解性繊維と前記弾性繊維を使用した布帛であればよい。そのため、易アルカリ溶解性繊維および弾性繊維を、それぞれ裸糸として用いて混用布帛を構成してもよいし、弾性繊維を易アルカリ溶解性繊維で被覆した加工糸で混用布帛を構成してもよい。なお、本発明においては、前記易アルカリ溶解性繊維と前記弾性繊維以外の他繊維が少量交用されていてもよい。

本発明において、アルカリ減量加工を施す混用布帛が織物の場合、その組織は、平織、斜文織、朱子織等の三原組織、変化平織、変化斜文織、変化朱子織等の変化組織、蜂の巣織、模紗織、梨地織等の特別組織、たて二重織、よこ二重織等の片二重組織、風通織、袋織、二重ビロード等の二重織組織、ベルト織等の多層組織、たてパイル織、よこパイル織、絽、紗、紋紗等のからみ組織等が好ましい。製織は有杼織機（フライシャットル織機等）または無杼織機（レピア織機、グリッパー織機、ウォータージェット織機、エアージェット織機等）等によって行われるのが好ましい。

混用布帛が編物の場合、編物の種類は、よこ編物であってもよく、また、たて編物等であってもよい。編物の組織は、よこ編は、平編、ゴム編、両面編、パール編、タック編、浮き編、片畦編、レース編、添毛等が好ましく、たて編は、シングルデンビー編、シングルアトラス編、ダブルコード編、ハーフトリコット編、裏毛編、ジャカード編等が好ましい。製編は、丸編機、横編機、コットン式編機のような平型編機、トリコット編機、ラッシェル編機、ミラニーズ編機等によって行われるのが好ましい。

なお、最終的に得られる実質的に弾性繊維で構成される伸縮性布帛は、弾力性、ドレープ性に優れる反面、布帛の剛直性が得にくいため、布帛が丸まってしまう現象（以下、カーリング現象）が発生しやすい。この観点から、織物、編物ともにカーリング現象を起こさない組織を適宜選択して布帛にすることが好ましい。

さらに、本発明において、製編織後に得られた上述の混用布帛は弾性繊維を含むものであるので、伸縮性をコントロール、品位を安定化するためにプレヒートセットを実施することが好ましい。具体的には、１４０℃〜１９５℃で９０秒以下の乾熱ヒートセットや、１００℃〜１３０℃で９０秒以下のスチームヒートセットを行うことが好ましく、特に１８０℃〜１９５℃で９０秒以下の乾熱ヒートセットが特に好ましい。

本発明においては、以上のような構成の混用布帛にアルカリ減量加工を施すが、アルカリ減量加工で用いるアルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等を適宜使用することができる。アルカリ剤の使用濃度は浴比（アルカリ減量を実施する前の布帛重量と処理水溶液の重量比）によっても変わる。当該浴比を１：１０〜１：３０とした場合で、１〜５０グラム／リットルが適当であるが、弾性繊維の強度低下を避けるため１〜２０グラム／リットル以下で処理することがより好ましい。処理温度は７０〜１２０℃の範囲が適当であるが、弾性繊維の強度低下を避けるため８０〜１００℃の範囲が特に好ましい。

アルカリ減量処理装置としては、連続式、バッチ式のいずれも採用することができる。例えば吊り練り法、ウィンス法、液流式、ビーム染色機法、ジッカー法などの他に、コールドバッチ長時間法、ホットバッチ法などのバッチ式法等、また連続式としては、アルカリ浴パッドスチーム法、アルカリ浴パッド熱シリンダー焼き付け法などを挙げることができ、処理条件を適宜選択設定することにより使用することができる。本発明では、アルカリ減量により易アルカリ溶解性繊維を溶解し、実質的に弾性繊維で構成される布帛を得るので、極めて伸長率が大きく、張力変動し易い布帛となる。このため上記加工設備の選定においては加工張力が小さく、かつ変動しにくい装置が望ましい。

本発明におけるアルカリ減量加工では、易アルカリ溶解性繊維を実質的に完全溶解しなくてはならないので、減量速度を高め、減量加工に要する時間を短縮化できる加工を行うことが望ましい。一般的には、第４級アンモニウム塩、トリエチルアミン、エチレングリコールジメチルエーテル等の減量促進剤がアルカリ減量加工時の助剤として併用されているが、これらの減量促進剤は、弾性繊維の強度低下を起こすために使用しないほうがよい。本発明では、易アルカリ溶解性繊維のアルカリ溶解性をさらに高めるために、アルカリ減量加工する前の段階で、前記混用布帛を高温酸性浴で処理し、ダメージを与えることで加水分解しやすくする。高温酸性浴の処理条件は、弾性繊維の強度低下を起こさないように適宜調整すればよいが、ｐＨは４以下、処理温度は１００〜１２０℃の範囲が適当である。使用する酸としては有機酸、無機酸のいずれも採用することができ、例えば、マレイン酸、酢酸、蓚酸、リンゴ酸等が上げられるが、酸性度が高く取り扱いしやすいマレイン酸が好ましい。

なお、本発明において「易アルカリ溶解性繊維を実質的に完全溶解」とは、伸縮性布帛における易アルカリ溶解性繊維の混繊率が１ｗｔ％以下になることを示す。

上記アルカリ減量加工後は十分な洗浄により溶解物を除去する必要がある。まず湯洗いにより分解生成物を除去した後、酸中和・水洗を行う。一部の溶解物は冷水に難溶性であるから、アルカリ性での湯洗いを十分に行うのが効果的である。必要に応じてアニオン活性剤による洗浄が好ましい。洗浄方法はこれら方法に限定されるわけではないが、溶解物を完全に除去するように十分洗浄することが必要である。

以上のようにして得られた伸縮性布帛は、例えば染色をせず、そのまま乾燥して製品にしてもよいし、市販の液流染色機、ウインス染色機、ジッガー染色機、パドル染色機等を用い、市販の直接染料、建染染料、アゾイック染料、硫化染料、反応性染料、酸性染料、カチオン染料、分散染料等によって染色を実施してもよい。

以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。

（実施例１）
易アルカリ溶解性繊維であるポリエチレンテレフタレートに５ナトリウムスルホイソフタル酸を共重合したカチオン可染型ポリエステル繊維（東レ(株)製ロックＩ）５６デシテックス２４フィラメントとカチオン染料可染型ポリエーテル系ポリウレタン弾性繊維（オペロンテックス(株)製ライクラＴ９０９Ｂ）４４デシテックスを用いたカバリング加工糸を、ヨリ数８００回／メートルで作り、上記カバリング加工糸をタテ糸、ヨコ糸両方に用いた平織物（生機幅１８０センチメートル、長さ５０メートル、重量５．６キログラム、横糸密度８３本／インチ、経糸密度１１０本／インチ）を製織した。

上記平織物を連続精練し、乾燥した後、１９０℃で３０秒間、乾熱ヒートセットした。次いで、マレイン酸５グラム／リットルの水溶液（ｐＨ２．０）を用いて１２０℃で６０分間、液流染色機中で高温酸性処理し、水洗した後、水酸化ナトリウム１０グラム／リットルの水溶液を用いて１００℃で６０分間、液流染色機中でアルカリ減量処理し、カチオン可染性ポリエステル繊維が実質的に完全溶解したことを確認した。次いでカチオン染料（日本化薬製カチオン染料カヤクリルブルーＧＳＬ−ＥＤ）を生地重量に対し０．５重量％の割合で用い、１２５℃の液流染色機中で３０分間染色した。次いで、水洗、湯洗し、液流染色機から取り出した後、タンブラー乾燥機を用い、８０℃で６０分乾燥し、実質的に弾性繊維で構成される平織物の染色布（生地幅８８センチメートル、長さ２２．８メートル、重量１．０キログラム、生地横糸密度１６８本／インチ、経糸密度２３０本／インチ、生地目付４９グラム／平方メートル）を得た。

得られた布帛は、アルカリ減量率１００％の実質的に弾性繊維から構成される伸縮性布帛であり、生地として実使用できるものであった。

（実施例２）
易アルカリ溶解性繊維としてポリ乳酸繊維（東レ(株)製エコディア）５６デシテックス２４フィラメントを用いた以外、実施例１と同様に平織物を製織、加工し、実質的に弾性繊維で構成される平織物の染色布（生地幅８７センチメートル、長さ２３．０メートル、重量１．０キログラム、生地横糸密度１６８本／インチ、経糸密度２３０本／インチ、生地目付４９グラム／平方メートル）を得た。

（比較例１）
易アルカリ溶解性繊維であるポリエチレンテレフタレートに５ナトリウムスルホイソフタル酸を共重合したカチオン可染型ポリエステル繊維（東レ(株)製ロックＩ）５６デシテックス２４フィラメントとカチオン染料可染型ポリエーテル系ポリウレタン弾性繊維（オペロンテックス(株)製ライクラＴ９０９Ｂ）４４デシテックスを用いたカバリング加工糸を、ヨリ数８００回／メートルで作り、上記カバリング加工糸をタテ糸、ヨコ糸両方に用いた平織物（生機幅１８０センチメートル、長さ５０メートル、重量５．６キログラム、横糸密度８３本／インチ、経糸密度１１０本／インチ）を製織した。

上記平織物を連続精練し、乾燥した後、１９０℃で３０秒間、乾熱ヒートセットした。次いで、水酸化ナトリウム１０グラム／リットル、減量促進剤（第４級アンモニウム塩、一方社油脂工業（株）社製ＤＹＫ−１１２５）２グラム／リットルの水溶液を用いて１００℃で６０分間、液流染色機中でアルカリ減量処理したところ、弾性繊維もダメージを受けており、織物の状態を保っておらず、実質的に弾性繊維からなる伸縮性布帛を得ることはできなかった。

（比較例２）
ポリエステル繊維（東レ(株)製テトロン）５６デシテックス２４フィラメントとカチオン染料可染型ポリエーテル系ポリウレタン弾性繊維（オペロンテックス(株)製ライクラＴ９０９Ｂ）４４デシテックスを用いたカバリング加工糸を、ヨリ数８００回／メートルで作り、上記カバリング加工糸をタテ糸、ヨコ糸両方に用いた平織物（生機幅１８０センチメートル、長さ５０メートル、重量５．６キログラム、横糸密度８３本／インチ、経糸密度１１０本／インチ）を製織した。

上記平織物を連続精練し、乾燥した後、１９０℃で３０秒間、乾熱ヒートセットした。次いで、マレイン酸５グラム／リットルの水溶液（ｐＨ２．０）を用いて１２０℃で６０分間、液流染色機中で高温酸性処理し、水洗した後、水酸化ナトリウム１０グラム／リットルの水溶液を用いて１００℃で６０分間、液流染色機中でアルカリ減量処理したが、ポリエステル繊維を実質的に完全溶解することはできなかった（アルカリ減量率５％）。

（比較例３）
ポリエステル繊維（東レ(株)製テトロン）５６デシテックス２４フィラメントとカチオン染料可染型ポリエーテル系ポリウレタン弾性繊維（オペロンテックス(株)製ライクラＴ９０９Ｂ）４４デシテックスを用いたカバリング加工糸を、ヨリ数８００回／メートルで作り、上記カバリング加工糸をタテ糸、ヨコ糸両方に用いた平織物（生機幅１８０センチメートル、長さ５０メートル、重量５．６キログラム、横糸密度８３本／インチ、経糸密度１１０本／インチ）を製織した。

上記平織物を連続精練し、乾燥した後、１９０℃で３０秒間、乾熱ヒートセットした。次いで、水酸化ナトリウム１０グラム／リットル、減量促進剤（第４級アンモニウム塩、一方社油脂工業（株）社製ＤＹＫ−１１２５）２グラム／リットルの水溶液を用いて１００℃で６０分間、液流染色機中でアルカリ減量処理したが、ポリエステル繊維を実質的に完全溶解することはできなかった（アルカリ得減量率２０％）。

本発明によって得られる実質的に弾性繊維で構成される布帛は、実用的強度・弾力性を有しながら優れた伸縮性を発現することができるので、ずれにくいレッグウエア、インナーウエアの生地として、さらにロボットや義足・義手等の表面の人工皮膚材料として、使用することができる。

Claims

易アルカリ溶解性繊維と弾性繊維との混用布帛にアルカリ減量加工を施して易アルカリ溶解性繊維を実質的に完全溶解し、実質的に弾性繊維から構成される布帛を得る伸縮性布帛の製造方法であって、アルカリ減量加工を施す前に、混用布帛に、ｐＨ４以下、処理温度１００〜１２０℃で酸処理を施すことを特徴とする伸縮性布帛の製造方法。
易アルカリ溶解性繊維が、スルホイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート繊維またはポリ乳酸繊維である、請求項１に記載の伸縮性布帛の製造方法。
弾性繊維が、ポリエーテル系ポリウレタン弾性繊維である、請求項１または２に記載の伸縮性布帛の製造方法。
アルカリ減量加工を施す前に、混用布帛に、１４０〜１９５℃で９０秒以下の乾熱ヒートセット処理を施す、請求項１〜３のいずれかに記載の伸縮性布帛の製造方法。
アルカリ減量加工を、７０〜１２０℃、かつアルカリ濃度１〜５０グラム／リットル以下の条件で施す、請求項１〜４のいずれかに記載の伸縮性布帛の製造方法。