JP5596743B2 - 中綿用セルロース繊維及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、洗濯耐久性のある柔らかい風合い、制電性に優れた嵩高反発性を有し、羽毛調で吸湿性に優れたふとん綿素材として最適な中綿用セルロース繊維とその製造方法に関する。

従来、合成繊維や再生セルロースを含むセルロース繊維、その他の天然繊維に洗濯耐久性、柔らかな風合い、制電性、嵩高反発性、吸湿性などを付与するために、中綿用に限らず各種の処理方法が提案されている。たとえば特公昭６３−５５１号公報（特許文献１）にはポリシロキサンとアミノシラン化合物及び金属塩を必須とした処理剤を用いて、洗濯による脱落の少ない羽毛調を呈する詰綿用合成繊維の処理剤が提案されている。

しかしながらこの方法による処理剤に含まれる金属塩は亜鉛や錫、鉛などの塩酸塩、硫酸塩などが使用されており、環境問題や、安全、安心の面での懸念が完全に払拭できない欠点がある。

また、アミノシリコーンとアミノシラン等を使用して、安全性を確保し、柔らかい風合いを持ちながら洗濯耐久性を併せ持つ処理方法も提案されている（特許文献２）。しかしながら、この方法による処理は、抗菌性を付与させるためにカチオン系界面活性剤を用いており、アルカリ性洗剤による洗濯耐久性に劣る欠点があると同時に、アクリル繊維には比較的好結果をもたらすが、セルロース系繊維には効果が少ない欠点を有する。

また、カルボキシ変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、アミノアルコキシシランを必須成分とした油剤により処理することで、洗濯後も易滑風合いに優れたポリエステル短繊維を得る方法が提案されている（特許文献３）。しかしながらこの方法では、繊維表面に樹脂化した被覆層が形成され、洗濯耐久性は向上するものの柔らかな風合いを損ねる欠点を有する。

さらにまた、一定条件でセルロース系繊維をクリンプ処理したのち、アミノ官能基を有するシリコーン油で処理して、羽毛との混合に最適な、改善された開繊特性を付与させる方法が提案されている（特許文献４）。しかしながらこの方法においてはクリンプによる機械的な強度劣化の問題が完全に払拭されないため、洗濯の繰り返しにより嵩高反発性が低下する欠点が解消されない。

安全性が高く、風合い及び洗濯耐久性を付与する繊維処理剤を提供する方法も、提案されている（特許文献５）。しかしながら、この方法においても、使用されるポリビニルアルコール系重合体とポリアクリル酸系共重合体が樹脂化して、繊維表面に硬い被覆層が形成され、洗濯耐久性は向上するものの柔らかい風合いが、やや犠牲にされる欠点を有する。

特公昭６３−５５１号公報 特開２００４−３００５９９号公報 特開２００６−４５７１５号公報 特表２０１０−５３２８２７号公報 特開２００８−２８０６５２号公報

特許文献１〜５に示された従来の方法では、環境問題や、安全、安心の面で懸念があったり、一定の合成繊維では効果があるがセルロース系繊維においては効果が低減したり、繊維表面に樹脂化した被覆層が形成され、洗濯耐久性は向上するものの柔らかな風合いを損ねたり、機械的な強度劣化の問題が完全に払拭されないため、嵩高反発性が、繰り返しにより低下する欠点など、問題点があった。

本発明の目的は、環境問題や、安全、安心の面で懸念がなく、洗濯耐久性を有しながらも、柔らかい風合いを併せ持ち、良好な制電性及び優れた嵩高反発性を有し、羽毛調で吸放湿性の優れたふとん綿素材として最適なセルロース繊維を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するものとして、以下のことを特徴とする。

１．中綿用セルロース繊維の製造方法であって、次の第１工程〜第３工程：
（第１工程）下記のＡ成分と下記のＢ成分をＡ成分／Ｂ成分＝９９／１〜９０／１０の質量比で含有する油剤の油剤濃度が０．１質量％〜２．０質量％の水中油滴エマルションを調製し、前記水中油滴エマルションをセルロース繊維に含浸させて給油する工程；
（第２工程）前記第１工程の後に、前記セルロース繊維を絞り率５０％〜１５０％にて遠心脱水し、前記油剤を前記セルロース繊維に対して０．２質量％〜１．５質量％の割合で付着させる工程；
（第３工程）前記第２工程の後に、前記セルロース繊維を減圧下で加熱処理する工程
を経ることを特徴とする前記製造方法。
Ａ成分：アミノ当量が３０００グラム／ｍｏｌ〜１５０００グラム／ｍｏｌである式（１）で示されるアミノ変性シリコーン

（式（１）中、Ｍは、水素又はメチル基であり、それぞれ同じでも異なっていてもよく、
Ｒは、式（２）

（式（２）中、Ｒ¹及びＲ²は、炭素数２〜４のアルキレン基であり、それぞれ同じでも異なっていてもよく、そして、ｚは、０又は１である。）
で示される有機基であり、
ｘは、１〜２０の整数であり、そして、
ｙは、４０〜１０００の整数である。
Ｂ成分：式（３）で示されるノニオン型界面活性剤

（式（３）中、ｎは、８〜１８の整数であり、ｍは、３〜３０の整数である。）
２．前記第２工程の後の前記セルロース繊維に対する前記油剤の付着量が０．５質量％〜１．０質量％である上記１記載の中綿用セルロース繊維の製造方法。
３．前記第３工程での圧力が７２０ｍｍＨｇ以下である上記１又は２に記載の中綿用セルロース繊維の製造方法。
４．前記第３工程での加熱温度が１１０℃〜１３０℃である上記１〜３のいずれかに記載の中綿用セルロース繊維の製造方法。
５．上記１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られる中綿用セルロース繊維。

本発明により、洗濯耐久性のある柔らかい風合い、良好な制電性及び優れた嵩高反発性を有するセルロース繊維、さらに詳しくは羽毛調で吸放湿性の優れたふとん綿素材として最適なセルロース繊維を提供することができる。

本発明は上記の特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
本発明の中綿用セルロース繊維の製造方法で、まず、第１工程で使用されるＡ成分のアミノ変性シリコーンの好ましいアミノ当量は３０００グラム／ｍｏｌ〜１５０００グラム／ｍｏｌであり、より好ましくは３５００グラム／ｍｏｌ〜１００００グラム／ｍｏｌである。３０００グラム／ｍｏｌ未満だと嵩高性が低下し、セルロース繊維が着色するという不具合が生じ、１５０００グラム／ｍｏｌを超えると嵩高性が低下し、セルロース繊維に十分な柔らかい風合いが得られないという不具合が生じる。
第１工程で使用されるＡ成分のアミノ変性シリコーンにおいて、式（１）のＭは、水素又はメチル基であり、それぞれ同じでも異なっていてもよい。

第１工程で使用されるＡ成分のアミノ変性シリコーンにおいて、式（１）のｘは、１〜２０の整数であり、より好ましくは１〜１０の整数であり、更に好ましくは１〜３の整数である。ｘが０だと嵩高性が低下し、セルロース繊維に柔らかい風合いが得られないという不具合が生じ、ｘが２０を超えると嵩高性が低下し、セルロース繊維が着色するという不具合が生じる。

第１工程で使用されるＡ成分のアミノ変性シリコーンにおいて、式（１）のｙは、４０〜１０００の整数であり、より好ましくは５０〜６００の整数であり、更に好ましくは５０〜４００の整数である。ｙが４０未満だと嵩高性が低下し、セルロース繊維に十分な柔らかい風合いが得られないという不具合が生じ、ｙが１０００を超えると水に溶解できず、水中油滴エマルションを作製できないため、セルロース繊維に給油することができないという不具合が生じる。

第１工程で使用されるＡ成分のアミノシリコーンにおいて、式（１）のＲは式（２）で示される有機基であり、式（２）のｚは、０又は１である。ｚが１を超えるとセルロース繊維が着色するという不具合が生じる。

式（２）で示される有機基のＲ¹及びＲ²は、炭素数２〜４のアルキレン基であり、それぞれ同じでも異なっていてもよい。アルキレン基の炭素数が２未満、或いは炭素数４を超えると油剤製品の安定性が保てないという不具合が生じる。

本発明の中綿用セルロース繊維の製造方法で、第１工程で使用されるＢ成分のノニオン型界面活性剤において、式（３）のｎは、８〜１８の整数であり、より好ましくは１０〜１５の整数である。ｎが８未満、或いはｎが１８を超えると、安定なエマルションを作製できないという不具合が生じる。同じく式（３）において、ｍは３〜３０の整数であり、より好ましくは３〜２０の整数である。ｍが３未満、或いはｍが３０を超えると、安定なエマルションを作製できないという不具合が生じる。

本発明の中綿用セルロース繊維の製造方法で使用されるＡ成分とＢ成分の質量比は、９９／１〜９０／１０であり、より好ましくは９６／４〜９０／１０である。質量比が９９／１よりもＡ成分が増大すると安定なエマルションを作製できないという不具合が生じ、９０／１０よりもＢ成分が増大するとセルロース繊維に十分な柔らかい風合いが得られないという不具合が生じる。

本発明の中綿用セルロース繊維の製造方法において、第１工程で、上記質量比で混合された油剤を、水に分散させ、油剤濃度が０．１〜２．０重量％の水中油滴エマルションを調製し、これをセルロース繊維に含浸させて給油する。エマルションの油剤濃度が０．１質量％未満だとセルロース繊維への給油量が少なくなり、セルロース繊維に十分な柔らかい風合いが得られない不具合が生じる。エマルションの油剤濃度が２．０質量％を超えると給油量が過大となり、嵩高性及び洗濯耐久性が低下する。

本発明において原料として使用できるセルロース繊維は、セルロースを主成分とする繊維である。具体的には、例えば、テンセル（登録商標）（レンチング社製）、レーヨン、ポリノジック、リネン、綿等が挙げられる。

本発明の中綿用セルロース繊維の製造方法で、第２工程でのセルロース繊維への油剤付着量は、該繊維に対し０．２質量％〜１．５質量％であり、より好ましくは０．５質量％〜１．０質量％である。０．２質量％未満だとセルロース繊維への給油量が少なくなり、セルロース繊維に十分な柔らかい風合いが得られず、嵩高性が低下し、制電性も不十分になる。１．５質量％を超えると給油量が過大となり、嵩高性及び洗濯耐久性が低下するという不具合が生じる。

本発明の中綿用セルロース繊維の製造方法において、第２工程で、セルロース繊維を絞り率５０％〜１５０％にて遠心脱水する。絞り率をこの範囲に制御することにより、最適の油剤付着量が得
られる。ここで、絞り率は次の式（４）で求めた。

遠心脱水することにより、上記油剤をセルロース繊維に対して０．２質量％〜１．５質量％の割合で付着させる。より好ましくは、セルロース繊維に対する油剤の付着量は、０．３質量％〜１．０質量％である。

本発明の中綿用セルロース繊維の製造方法において、次に第３工程で、油剤付着セルロース繊維を７６０ｍＨｇ未満の減圧下で加熱処理するが、その圧力は７２０ｍｍＨｇ以下であることが好ましい。７６０ｍＨｇを超える加圧下では、洗濯耐久性や風合いが不十分となり、嵩高反発性が低下し、制電性も不十分となる。

第３工程の加熱温度が、１１０℃〜１３０℃の範囲にあればセルロース繊維はより優れたものになる。１１０℃未満だと、洗濯耐久性や風合いが不十分となり、嵩高反発性が低下し、制電性が不十分となる。また、１３０℃を超えるとセルロース繊維が着色するという不具合が生じる。本発明における上記減圧下での熱処理の効果発現は、油剤が繊維表面層にとどまらず、一部が内部に浸潤するためであると推定される。

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は該実施例に限定されるものではない。尚、以下の実施例等において、別に記載しない限り部は質量部を示し、％は質量％を示す。

試験区分１（アミノ変性シリコーンの合成）
ハイドロジェンポリジメチルシロキサン（両末端ヒドロキシル基、ジメチルシロキサン単位５０個から構成されたもの）３７１８ｇ（１モル）、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン１６４ｇ（１モル）及び触媒として水酸化カリウム３．９ｇ（仕込み量の０．１質量％）を反応容器に仕込み、反応系の温度を１２０℃に保ち、２時間重合反応を行った後、１２０℃で２時間減圧脱水処理し、生成物を得た。これを分析したところ、ｘが１、ｙが５０、Ｍが水素、Ｒが３−アミノプロピル基である式（１）のアミノ変性シリコーン（Ｐ−１）であった。

アミノ変性シリコーン（Ｐ−１）と同様にして、アミノ変性シリコーン（Ｐ−２）〜（Ｐ−７）及び（ｐ−１）〜（ｐ−２）を合成した。合成した各アミノ変性シリコーンの内容を表１に示す。

表１において、ＡＭ−１は３−アミノプロピル基（式（２）中、Ｒ^１が炭素数３のプロピレン基、ｚ＝０）、ＡＭ−２はＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピル基（式（２）中、Ｒ^１が炭素数３のプロピレン基、Ｒ^２が炭素数２のエチレン基、ｚ＝１）を表す。

試験区分２（油剤の調製）
Ａ成分としてアミノ変性シリコーン（Ｐ−１）を３０部、アミノ変性シリコーン（Ｐ−２）を３０部、及びアミノ変性シリコーン（Ｐ−３）を３０部と、Ｂ成分として、式（３）で示されるノニオン型界面活性剤（Ｎ−１）を４部及び式（３）で示されるノニオン型界面活性剤（Ｎ−２）を６部とを２０℃〜２５℃の温度で均一になるまで混合した後、撹拌しながら２０℃〜２５℃の水を加え、均一に分散された分散液として油剤（Ｓ−１）を調製した。

油剤（Ｓ−１）と同様にして、油剤（Ｓ−２）〜（Ｓ−７）及び（ｓ−１）〜（ｓ−２）を調製した。これらの油剤の構成成分を表２に示す。

表２において、数字の単位は部であり、Ｎ−１は、ｎ＝１２、ｍ＝３である式（３）で示されるノニオン型界面活性剤であり、Ｎ−２は、ｎ＝１２、ｍ＝１０である式（３）で示されるノニオン型界面活性剤であり、Ｎ−３は、ｎ＝１２、ｍ＝２０である式（３）で示されるノニオン型界面活性剤である。

試験区分３（繊維への油剤の付着）
（１）セルロース繊維への油剤の付着
２０〜２５℃に温調した水を撹拌しておき、そこへ試験区分２で調製した等量の油剤を加え、均一な油剤水溶液となるまで撹拌を継続して５０質量％の油剤水溶液を調製し、その後更に水を添加して０．５重量％の水中油滴エマルションを調製した。その中にテンセル（登録商標）（レンチング社製）を含浸させて給油し、その後、遠心脱水させ、最後に密閉式の釜で７００ｍｍＨｇにて減圧し、１２０℃で１時間加熱処理した。

（２）ポリエステル繊維への油剤の付着
「テンセル（登録商標）」と同様にして、「テイジン（登録商標）テトロン（登録商標）」（帝人ファイバー社製）へ油剤を付着させた。

実施例１〜５、比較例１〜６
種々の油剤及び繊維を組み合わせて得られた本発明の実施例と比較例との比較を行った。各例における油剤の内容、繊維の種類、減圧加熱処理の有無、繊維に対する油剤の付着量を表３に示す。

表３において、ポリエステルは、帝人ファイバー社製のテイジン（登録商標）テトロン（登録商標）ＴＴ９４Ｖである。

実施例及び比較例により得られた繊維について、嵩高反発性、制電性、洗濯耐久性及び風合いについて以下の方法で評価した。
＜嵩高反発性＞
試験区分３で減圧下、加熱処理した試料綿をＪＩＳＬ１０９７−１９８２ ５．２及び５．３に記載の方法により比容積、圧縮率を測定して次の式（５）より嵩高反発度を求め、表４の基準で評価した結果を表５に示した。
嵩高反発度＝圧縮率／比容積 （５）

＜制電性＞
試験区分３で減圧下、加熱処理した試料綿１００ｇを温度２５℃、相対湿度４０％の条件下で１２時間静置した後、該温湿度条件で、繊維を平行にそろえる工程（カード工程）において５０ｍ／分の速度で走行しているウェブ上１０ｃｍの帯電圧を測定し、表４の基準で評価した結果を表５に示した。

＜洗濯耐久性及び風合い＞
試験区分３で減圧下、加熱処理した試料綿２０ｇを温度２５℃、相対湿度６５％の条件下で１２時間静置した後、該温湿度条件でのカード工程において５０ｍ／分の速度で走行して作製したウェブをコットン製の袋（１５ｃｍ×３０ｃｍ）に入れ、洗濯及び乾燥はＪＩＳＬ１０９６−１９９０ ６．２３．１のＡ法にて行い、１０回洗濯した後、風合いを触感により５段階で判定し、羽毛調のヌメリ感のあることを望ましいとした。触感評価は１０名で行い、５が最も羽毛調のヌメリ感があるとし、１０名の評価の平均値を求め、表４の基準で評価した結果を表５に示した。

表３の試料について上述の評価を行い、その結果を表４に示した。また、評価については、◎は優秀、○は良好、△はやや不良、×は不可とした４段階で判定を行った。

本発明のセルロース系繊維は、布団、枕、ぬいぐるみ、クッションなどの日用品や、ダウンジャケットなどの衣料分野など幅広い分野で利用できる。

Claims (5)

1. 中綿用セルロース繊維の製造方法であって、次の第１工程〜第３工程：
   （第１工程）下記のＡ成分と下記のＢ成分をＡ成分／Ｂ成分＝９９／１〜９０／１０の質量比で含有する油剤の油剤濃度が０．１質量％〜２．０質量％の水中油滴エマルションを調製し、前記水中油滴エマルションをセルロース繊維に含浸させて給油する工程；
   （第２工程）前記第１工程の後に、前記セルロース繊維を絞り率５０％〜１５０％にて遠心脱水し、前記油剤を前記セルロース繊維に対して０．２質量％〜１．０質量％の割合で付着させる工程；
   （第３工程）前記第２工程の後に、前記セルロース繊維を減圧下で加熱処理する工程
   を経ることを特徴とする前記製造方法。
   Ａ成分：アミノ当量が３０００グラム／ｍｏｌ〜１５０００グラム／ｍｏｌである式（１）で示されるアミノ変性シリコーン
   

   

   （式（１）中、Ｍは、水素又はメチル基であり、それぞれ同じでも異なっていてもよく、
   Ｒは、式（２）
   

   

   （式（２）中、Ｒ¹及びＲ²は、炭素数２〜４のアルキレン基であり、それぞれ同じでも異なっていてもよく、そして、ｚは、０又は１である。）
   で示される有機基であり、
   ｘは、１〜２０の整数であり、そして、
   ｙは、４０〜１０００の整数である。）
   Ｂ成分：式（３）で示されるノニオン型界面活性剤
   

   

   （式中、ｎは、８〜１８の整数であり、そしてｍは、３〜３０の整数である。）
2. 前記第２工程の後の前記セルロース繊維に対する前記油剤の付着量が０．５質量％〜１．０質量％である請求項１記載の中綿用セルロース繊維の製造方法。
3. 前記第３工程での圧力が７２０ｍｍＨｇ以下である請求項１又は２に記載の中綿用セルロース繊維の製造方法。
4. 前記第３工程での加熱温度が１１０℃〜１３０℃である請求項１〜３のいずれかに記載の中綿用セルロース繊維の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られる中綿用セルロース繊維。