JP5746493B2 - 立体捲縮短繊維及び詰綿並びに繊維製品 - Google Patents

Description

本発明は、中空でなくても放射状に突出するフィン部を有する繊維であって、捲縮を有する事を特徴とした繊維であり、優れた嵩高性および保温性を有する詰綿、および該詰綿を用いてなる繊維製品を提供することができる繊維に関する。

従来、ふとん、まくら、ぬいぐるみ、衣料、およびクッション構造体などの分野で詰綿が使用されている。そして、詰綿の嵩高性及び保温性を高めるため中空繊維が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。しかしながら、従来の中空繊維では、中空率に上限があり、嵩高性および保温性を出すにはまだ十分とはいえなかった（例えば、特許文献３参照。）。また、三角や多角などの異型断面の繊維でも、嵩高性および保温性を出すにはまだ十分とはいえなかった（例えば、特許文献４参照）。

特開平０４−３２７８８０号公報 特開２００７−１２５１５３号公報 特開平０５−３０２２６７号公報 特開昭６３−３０３１１２号公報

本発明は上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、中空でなくても放射状に突出するフィン部を有する繊維において、捲縮を有する事を特徴とした、優れた嵩高性および保温性を有する詰綿、および該詰綿を用いてなる繊維製品を提供することにある。

本発明者らは上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、中空でなくても放射状に突出するフィン部を有する事を特徴とする短繊維で詰綿を構成すると、単糸繊維中だけでなく単糸繊維間にも空隙ができるため、十分な嵩高性および保温性を見出し、さらに鋭意検討を重ねることにより本発明を完成するに至った。

かくして、本発明により「繊維軸に対して直交する断面形状において、コア部とフィン部を有し、コア部から放射状に突出するフィン部を有する繊維であって、捲縮を有し、捲縮数が３〜２０山／２５ｍｍ、捲縮率が６〜５０％であり、下記式で示すフィン倍率が０．４〜１．４の範囲であり、前記フィン部の枚数が８〜１２枚であり、前記繊維の繊維軸に対して直交する断面において、下記式で示す繊維充填率が３０〜８０％である短繊維。
フィン倍率 ＝ Ｂ／Ａ
Ａ；コア部サイズ
Ｂ；フィン部長さ
［コア部サイズとは、繊維断面形状におけるコア部が円形の場合にはその円の直径を、三角形以上の多角形の場合にはその多角形の内接円の直径を表し、楕円形状の場合には短半径側の直径を表す。］
繊維充填率（％）＝ （Ｃ／Ｄ） ×１００
Ｃ；繊維軸に直交する断面面積
Ｄ；繊維軸に直交する最外周面積 」が提供され、上記課題を解決することができる。

本発明によれば、中空でなくても放射状に突出するフィン部を有することで優れた嵩高性および保温性を有する事を特徴とする短繊維で、詰綿を構成する詰綿、および該詰綿を用いてなる繊維製品に好適に用いることができる繊維が得られる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明の詰綿に含まれる短繊維において、繊維軸に対して直交する断面形状において、コア部とフィン部を有し、そのコア部から放射状に突出するフィン部とを有することが肝要である。通常、異方冷却により捲縮を発現させる効果は、繊維横断面形状に中空部を有する形状でなければ効果が発現しにくい。しかし、前記短繊維においては、繊維軸に対して直交する断面が、中空でなくてもコア部から放射状に突出するフィン部を有する繊維において、フィン部により単繊維表面積が増加するため、異方冷却された面とその反対面の粘度差が大きくなり、捲縮が発現しやすく、単繊維内および単繊維間に形成される空隙により、優れた嵩高性および保温性を有する詰綿が得られる。その「捲縮」とはΩ型捲縮とスパイラル型捲縮があり、そのスパイラル型捲縮にはコイル状捲縮がある。

また、かかるコア部の形状としては、四角だけでなく、丸、三角、多角形などいずれでもよい。なかでも、紡糸の際に貼り合せ不良を防止する上で四角がより好ましい。また、前記コア部は上述した捲縮を発現しやすくするために中空であることがさらに好ましいが、かかるコア部の形状としては、四角中空だけでなく、丸中空、三角中空、多角形中空などいずれでもよい。なかでも、紡糸の際に中空割れを防止する上で四角中空が特に望ましい。なお、中空である前記コア部において、中空割れが発生していてもよいが、優れた嵩高性および保温性を得る上で中空割れが発生していないことが好ましい。またコア部サイズとは、上述の列挙したような繊維断面形状におけるコア部が円形の場合にはその円の直径を、三角形以上の多角形の場合にはその多角形の内接円の直径を表し、楕円形状の場合には短半径側の直径を表すものとする。

次に、かかるコア部から放射状に突出するフィン部の個数は特に限定されないが、優れた嵩高性および保温性を得る上で、３枚以上であることが好ましく、より好ましくは４枚以上、さらに好ましくは６〜１２枚、特に好ましくは８〜１０枚である。該フィン部の個数が３枚未満の場合、単繊維間に形成される空隙が小さくなり、優れた嵩高性および保温性が得られないおそれがある。また、かかるフィン部は、繊維の長さ方向（繊維軸方向）に延在していると、優れた嵩高性および保温性が得られやすく好ましい。また該フィン部は上記の効果を発現するうえで、その厚さ（Ｄ）に対して長さ（Ｌ）の比率（Ｌ／Ｄ）が１．０〜１０．０であることが好ましい。

前記短繊維において、捲縮数は少なすぎても嵩高性が低くなり、一方、多過ぎてもカードの通過性が低下する傾向にあるため、捲縮数は３〜２０山／２５ｍｍの範囲が好ましく、５〜１５山／２５ｍｍの範囲であることがより好ましい。また、捲縮率が低すぎると繊維同士の絡合性が弱くなり、カード通過性や紡績性が低下するとともに、嵩高性の低下する。一方、捲縮率が高すぎると、繊維同士の絡合性が強くなりすぎて、もつれが生じやすく、カード通過性が低下して得られたウェブや紡績糸が不均一なものとなりやすい。このため、捲縮率は６〜５０％の範囲が好ましく、１２〜４０％の範囲であることがさらに好ましい。このような捲縮特性を有する繊維を得るには、当業者であれば捲縮付与工程における条件を適宜設定する事で可能となる。

前記短繊維において、繊維径が細すぎるとフィンのサイズが小さくなり、スパイラル捲縮が発現しにくくなる。一方、繊維径が太すぎると、単繊維当たりの自重によりスパイラル捲縮が発現しにくくなる。このため、捲縮を付与する点では、繊維径が１０〜２００μｍの範囲が可能であるが、より捲縮を発現させるためには１５〜９５μｍの範囲がより好ましい。

また、前記短繊維において、繊維長が短かすぎる場合には繊維交絡性が悪く嵩高性が出にくくなる。一方、長すぎる場合には開繊工程（ローラーカード等）をはじめ工程通過性が不良となり好ましくない。このため、繊維の形態としては、優れた嵩高性および保温性を得るためには繊維長が３０〜１００ｍｍの範囲であることが好ましい。

前記短繊維において、フィン倍率は０．４〜１．４である事が好ましく、０．６〜１．２が更に好ましい。０．４未満ではコア部に対してフィン部の長さが短くなる為、実質的にはコア部の形状の殆どそのままが、短繊維の繊維軸に直交する断面形状となる事から、立体捲縮が発現する事は難しく、発明の効果が発現しにくい。一方、１．４を越えると、コア部に対してフィン部が長過ぎる為、開繊工程において、フィン折れ等が発生し、ネップやスカム発生の問題が発生する為、好ましくない。なおフィン部倍率は下記式で表される。
フィン倍率 ＝ Ｂ／Ａ
Ａ；コア部サイズ
Ｂ；フィン部長さ
［コア部サイズとは、繊維断面形状におけるコア部が円形の場合にはその円の直径を、三角形以上の多角形の場合にはその多角形の内接円の直径を表し、楕円形状の場合には短半径側の直径を表す。］

上記計算式によるとフィン倍率は、繊維軸に対して直交する断面形状においてフィンが複数枚あるときには、フィンの枚数分のフィン倍率が存在することになるが、フィン倍率が複数ある際にはそれらの平均値をその繊維におけるフィン倍率と定義することにする。

本発明における繊維充填率は３０〜８０％である事が好ましく、４０〜６０％である事が更に好ましい。３０％未満では、繊維としては高空隙を有しているものの、不織布製造工程通過時に断面潰れ等が生じる為、好ましくない。一方、８０％を越えると、改善効果が小さい繊維構造体しか得られない為、好ましくない。なお繊維充填率は下記式で表される。
繊維充填率（％）＝ （Ｃ／Ｄ） ×１００
Ｃ；繊維軸に直交する断面面積
Ｄ；繊維軸に直交する最外周円の面積

上述のような複数のパラメータを有する繊維断面形状を有する単繊維を製造するに際には、紡糸を行う際のポリマーの吐出部の形状（紡糸口金の吐出部の形状）を試行錯誤しつつ適宜設定する事で、適正な断面形状を有する繊維に適した紡糸口金の吐出部の形状を設計することができる。

前記短繊維を形成するポリマーの種類としては特に限定されず、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどの通常の繊維形成性ポリマーなどでよい。なかでも、ポリエチレンテレフタレートや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、ポリ乳酸、ステレオコンプレックスポリ乳酸などのポリエステルや、第３成分を共重合させた共重合ポリエステルなどが好ましく例示される。かかるポリエステルとしては、マテリアルリサイクルまたはケミカルリサイクルされたポリエステルや、特開２００９−０９１６９４号公報に記載された、バイオマスすなわち生物由来の物質を原材料として得られたモノマー成分を使用してなるポリエチレンテレフタレートであってもよい。なかでも、ポリトリメチレンテレフタレートがソフト性の点で特に好ましい。さらには、特開２００４−２７００９７号公報や特開２００４−２１１２６８号公報に記載されているような、特定のリン化合物およびチタン化合物を含む触媒を用いて得られたポリエステルでもよい。該ポリマー中には、本発明の目的を損なわない範囲内で必要に応じて、微細孔形成剤、カチオン染料可染剤、着色防止剤、熱安定剤、蛍光増白剤、艶消し剤、着色剤、吸湿剤、無機微粒子が１種または２種以上含まれていてもよい。

前記短繊維は、例えば、固有粘度（オルソクロロフェノールを溶媒として使用し３５℃で測定）０．５５〜０．９０ｄＬ／ｇのポリエステルポリマーを用いて、例えば図３に模式的に示す吐出形状を有する口金を用いて常法により紡糸、延伸した後、必要に応じて油剤を付与し、次いで、必要に応じて押し込みクリンパーで捲縮を付与し、必要に応じて所定の繊維長に切断することにより得られる。

本発明の詰綿は前記短繊維のみで構成することが最も好ましいが、前記短繊維と、セルロース系短繊維、丸中空ポリエステル短繊維、丸中実ポリエステル短繊維、異型ポリエステル短繊維などとを混ぜて構成してもよい。その際、前記の短繊維が詰綿全重量対比３０重量％以上含まれることが好ましい。本発明の詰綿は、コア部から放射状に突出するフィン部を有する事を特徴とする前記短繊維含んでいるので、単糸繊維中だけでなく単糸繊維間にも空隙ができるため嵩高性および保温性がさらに向上する。

次に、本発明の繊維製品は、前記の詰綿を含む、ふとん、まくら、ぬいぐるみ、衣料、およびクッション構造体からなる群より選択されるいずれかの繊維製品である。通常、これらの繊維製品は前記詰綿と側地とで構成される。その際、側地を構成する布帛としては、前記のようなポリエステルや綿などからなる繊維で構成された通常の織編物でよい。本発明の繊維製品は、前記の詰綿を含んでいるので、優れた嵩高性および保温性を有する。

次に本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
＜嵩高性＞
各実施例・比較例で得られた短繊維から定法により詰綿を作成し、その詰綿を１４．１ｃｍ×１４．１ｃｍの大きさでカットし、重量が２０ｇとなるように試験サンプルを作製した。次いで、該サンプルに０．５ｇ／ｃｍ²の荷重板を載せ、おもり２ｋｇを３０秒間載せ次にこのおもり２ｋｇを除き３０秒間放置した。この操作を３回繰返しおもり２ｋｇを除いて３０秒間放置後、４隅の高さを測定して平均値を求め下記式により嵩高性（ｃｍ^３／ｇ）を算出した。嵩高性が８５ｃｍ^３／ｇ以上であれば良好とする。
嵩高性（ｃｍ^３／ｇ）＝（１４．１×１４．１×ｈ／１０）／Ｗ
ｈ：サンプルの４隅の高さの平均値（ｍｍ）
Ｗ：サンプルの質量（ｇ）
＜保温性＞
ＡＳＴＭ Ｄ−１５１８−５７Ｔにより放熱量を測定し、下記式により保温性（％）を算出した。保温性が７５％以上であれば良好とする。
保温性（％）＝（１−（（発熱体に試験片を取り付けたときの放熱量［Ｗ／ｈ］）／（発熱体の空試験の放熱量［Ｗ／ｈ］））×１００
＜フィン倍率・繊維充填率＞
繊維軸に直交する繊維断面形状を光学顕微鏡にて観察し、その観察した映像からフィン部長さ、コア部サイズ、繊維軸に直交する断面面積、繊維軸に直交する最外周円の半径を算出してこれらの値からフィン倍率と繊維充填率を算出した。
＜捲縮数・捲縮率・繊維長＞
捲縮数・捲縮率はＪＩＳ Ｌ １０１５ ７．１２に記載の方法により、繊維長はＪＩＳ Ｌ １０１５ ７．４．１ Ｃ法に記載の方法それぞれ測定した。
＜繊度・強伸度＞
繊度はＪＩＳ Ｌ−１０１５：２００５ ８．５．１ Ａ法に記載の方法により、強伸度はＪＩＳ Ｌ−１０１５：２００５ ８．７．１に記載の方法により測定した。

［参考例１］
固有粘度が０．８５ｄＬ／ｇ、融点２２５℃のポリトリメチレンテレフタレートを用いて、表１に示した「断面形状算出基準」の「断面」の欄に記載の繊維断面形状となるような紡糸口金を用い紡糸し、その際、片側から風をあてた原糸を得た。この原糸を定法によって延伸処理を施した後に、弛緩熱処理を施すことで立体スパイラル捲縮が発現し、その後、５１ｍｍにカットをした（４フィン丸断面繊維）。この繊維をローラーカードにて開繊処理を施した後に嵩高性を評価するとともに、綿平織物（１００ｇ／ｍ^２）を袋状に縫製し、開繊したウェブを１００ｇ／ｍ^２になるように調整し、保温性評価を実施した、得られた物性を表１に示した。

［参考例２］
参考例１とは異なる紡糸口金（表１に示した「断面形状算出基準」の「断面」の欄に記載の繊維形状となるような紡糸口金）を用いる以外は同様の方法で繊維を得た（繊維断面形状は４フィン付き丸断面）。開繊処理を施した後に物性を表１に示した。

［参考例３］
参考例１とは異なる紡糸口金（表１に示した「断面形状算出基準」の「断面」の欄に記載の繊維形状となるような紡糸口金）を用いる以外は同様の方法で繊維を得た（繊維断面形状は３フィン付き丸断面）。開繊処理を施した後に物性を表１に示した。

［参考例４］
参考例１とは異なる紡糸口金（表１に示した「断面形状算出基準」の「断面」の欄に記載の繊維形状となるような紡糸口金）を用いる以外は同様の方法で繊維を得た（繊維断面形状は４フィン付き中空断面）。開繊処理を施した後に物性を表１に示した。

［実施例５］
参考例１とは異なる紡糸口金（表１に示した「断面形状算出基準」の「断面」の欄に記載の繊維形状となるような紡糸口金）を用いる以外は同様の方法で繊維を得た（繊維断面形状は８フィン付き中空断面）。開繊処理を施した後に物性を表１に示した。

［実施例６］
参考例１とは異なる紡糸口金（表１に示した「断面形状算出基準」の「断面」の欄に記載の繊維形状となるような紡糸口金）を用いる以外は同様の方法で繊維を得た（繊維断面形状は８フィン付き中空断面）。開繊処理を施した後に物性を表１に示した。

［比較例１］
参考例１とは異なる紡糸口金（表１に示した「断面形状算出基準」の「断面」の欄に記載の繊維形状となるような紡糸口金）を用いる以外は同様の方法で繊維を得た（繊維断面形状は４フィン付き丸断面）。開繊処理を施した後に物性を表１に示した。

［比較例２］
参考例１とは異なる紡糸口金（表１に示した「断面形状算出基準」の「断面」の欄に記載の繊維形状となるような紡糸口金）を用いる以外は同様の方法で繊維を得た（繊維断面形状は４フィン付き丸断面）。開繊処理を施した後に物性を表１に示した。

［比較例３］
参考例１とは異なる紡糸口金（表１に示した「断面形状算出基準」の「断面」の欄に記載の繊維形状となるような紡糸口金）を用いる以外は同様の方法で繊維を得た（繊維断面形状は中空丸断面）。開繊処理を施した後に物性を表１に示した。

なお上記表１において、断面形状算出基準の項目は上からそれぞれ繊維の断面形状、その断面形状におけるコア部（灰色で表示されている箇所）、その断面形状におけるフィン部（灰色で表示されている箇所）、その断面形状における最外周面積（破線部分）をそれぞれ表している。

上述のように本発明によれば、中空でなくても放射状に突出するフィン部を有することで優れた嵩高性および保温性を有する事を特徴とする短繊維で、詰綿を構成する詰綿、および該詰綿を用いてなる繊維製品が得られる。このような繊維製品が提供できることにおける産業上の意義は大きい。

Claims (8)

1. 繊維軸に対して直交する断面形状において、コア部を有し、該コア部から放射状に突出するフィン部を有する繊維であって、捲縮数が３〜２０山／２５ｍｍ、捲縮率が６〜５０％であり、下記式で示すフィン倍率が０．４〜１．４の範囲であり、前記フィン部の個数が８〜１２枚であり、前記繊維の繊維軸に対して直交する断面において、下記式で示す繊維充填率が３０〜８０％である短繊維。
   フィン倍率 ＝ Ｂ／Ａ
   Ａ；コア部サイズ
   Ｂ；フィン部長さ
   ［コア部サイズとは、繊維断面形状におけるコア部が円形の場合にはその円の直径を、三角形以上の多角形の場合にはその多角形の内接円の直径を表し、楕円形状の場合には短半径側の直径を表す。］
   繊維充填率（％）＝ （Ｃ／Ｄ） ×１００
   Ｃ；繊維軸に直交する断面面積
   Ｄ；繊維軸に直交する最外周面積
2. 前記フィン部の個数が８〜１０枚である請求項１記載の短繊維。
3. 前記短繊維を構成するポリマーがポリエステルである請求項１〜２のいずれかに記載の短繊維。
4. 前記短繊維の繊維長が３０〜１００ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の短繊維。
5. 前記短繊維が中空部を有している請求項１〜４のいずれかに記載の短繊維。
6. 中空部の形状が実質的に四角形である請求項５に記載の短繊維。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の短繊維を含む詰綿。
8. 請求項７記載の詰綿を含む、ふとん、まくら、ぬいぐるみ、衣料およびクッション構造体からなる群より選択されるいずれかの繊維製品。