JP5993196B2

JP5993196B2 - 冷感に優れた複合繊維

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Publication number: JP5993196B2
Application number: JP2012107574A
Authority: JP
Inventors: 森島　一博; 一博森島
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: JP2013234407A

Description

本発明は冷感に優れた複合繊維に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、夏場における着用時の快適性、および風合いに優れた、衣料用途に好適に利用可能な冷感に優れた複合繊維に関するものである。

昨今の快適志向の増大に伴い、衣服として着用する際に、特に夏場など周囲の環境温度が比較的高い場合に、適度な冷感が感じられる繊維製品が開発されてきた。
例えば、繊維を構成するポリマーとして吸湿性を有するポリマーを用いたもの（特許文献１）や、熱可塑性エラストマーを用いたもの（特許文献２）、さらには熱伝導性に優れた無機粒子などを練りこんだものが提案されている。

しかしながら吸湿性を有するポリマーは発汗時にべとつきの原因となり不快感を生じ、またエラストマーはそれ自体の粘着性に加え、染色堅牢性の低さなど加工特性に劣るものであった。
また、布帛を形成した後に、後加工によって冷感を有する物質を付着させる技術も開示されているが（特許文献３、４）、後加工による付着は、接着剤となるバインダーによる風合いの悪化や洗濯耐久性の問題などを有するものであった。

これらの従来技術に対し、芯部を構成するポリオレフィンポリマーを繊維外周の一部に露出させた冷感を有する織編物が提案されている（特許文献５）。該方法によりある程度の冷感は確保可能であるものの、繊維外周の一部のみに可染性ポリマーが配されていることから色斑が生じ易く、加工工程や着用時に芯鞘の剥離なども生じ易い為、取り扱い性や外観の審美性に劣る問題があった。
上述の通り、従来の方法では冷感と加工性、耐久性を十分両立する繊維は得られておらずその改善が望まれていた。

特開２００３−２９３２２３号公報特開２００４−２７００７５号公報特開２００７−２２４４２９号公報特開２００６−１６１２２６号公報特開２００２−６１０４９号公報

本発明の目的は、上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、布帛とした際に優れた接触冷感、風合いを呈し、加工性に優れた複合繊維を提供することにある。

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、芯鞘型複合繊維の芯成分として主たる構成成分がポリエチレンであるポリマーを使用し、且つ該芯成分を繊維形成性ポリマーからなる鞘成分が覆っている複合繊維を形成させるとき、上記目的が達成できることを究明し、本発明に到達した。

即ち、本発明によれば、繊維形成性ポリマーを鞘成分とし、主たる構成成分が高密度ポリエチレンであるポリマーを芯成分とする、鞘成分が実質的に芯成分を覆っている断面形状の芯鞘型複合繊維であって、鞘成分の繊維形成性ポリマーがポリエステル系ポリマーであり、鞘成分ポリマーと芯成分ポリマーとの重量比が鞘／芯＝１／９〜７／３であることを特徴とする冷感に優れた複合繊維が提供される。

本発明によれば、布帛とした際に優れた接触冷感、風合いを発現することが可能な、加工性に優れた複合繊維を提供することができる。

（ａ）本発明の複合繊維の、繊維軸に直行する断面の一例を示す模式図である。（ｂ）本発明の複合繊維の、繊維軸に直行する断面の他の例を示す模式図である。（ｃ）本発明の複合繊維の、繊維軸に直行する断面の他の例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の複合繊維は、芯鞘型の複合繊維であり、鞘成分を構成するポリマーは、繊維形成性ポリマーからなる。
該繊維形成性ポリマーとしては、成形性、取り扱い性、染色性の点からポリエステル系ポリマーであることが好ましく、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートなどの繊維形成性ポリエステルが好ましい。すなわち、テレフタル酸を主たる二官能性カルボン酸成分とし、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコールなどを主たるグリコール成分とするポリアルキレンテレフタレート系ポリエステルが好ましい。さらには、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、ポリ乳酸やステレオコンプレックスポリ乳酸などの脂肪族ポリエステルでもよい。

また、テレフタル酸成分の一部を他の二官能性カルボン酸成分で置換えたポリエステルであってもよく、及び／又はグリコール成分の一部を他のジオール化合物で置換えたポリエステルであってもよい。
ここで、使用されるテレフタル酸以外の二官能性カルボン酸としては、例えばイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、β−ヒドロキシエトキシ安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸、アジピン酸、セバシン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸の如き芳香族、脂肪族、脂環族の二官能性カルボン酸をあげることができる。

また、上記グリコール以外のジオール化合物としては例えばシクロヘキサン−１，４−メタノール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳの如き脂肪族、脂環族、芳香族のジオール化合物及びポリオキシアルキレングリコール等をあげることができる。
さらに、ポリエステルが実質的に線状である範囲でトリメリット酸、ピロメリット酸のごときポリカルボン酸、グリセリン、トリメチｐ−ルプロパン、ペンタエリスリトールのごときポリオールなどを使用することができる。

本発明の複合繊維の芯成分を構成するポリマーは、ポリエチレンを主たる構成成分とする必要がある。ポリエチレンは大きく、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンに分類され、なかでも製糸性が良好で熱伝導性が高い高密度ポリエチレンが好ましい。該ポリエチレンは単独であることが好ましいが５重量％未満までの割合でＣ３〜Ｃ１２の高級アルケンが共重合体として含まれていても良い。
また本発明の繊維に用いる原料樹脂には、従来公知の酸化防止剤、耐光剤、難燃剤、顔料などを本発明の目的を損なわない範囲で含有させることができる。

本発明の複合繊維は、芯鞘型であり鞘成分は芯成分を完全に覆い、芯成分が繊維表面に露出していないことが必要である。芯成分が繊維表面に露出すると、製糸後布帛化し、染色や熱セット処理を行う過程で、その処理温度条件によっては芯成分同士の融着が発生することがあり、風合いの硬化の原因となる。また、芯成分と鞘成分の剥離も起こり易くなり、さらには露出したポリエチレン成分が染色困難であることから色斑や審美性低下の原因となる。
ここで鞘成分と芯成分は重量比で１／９〜７／３である必要がある。鞘成分が芯成分に対し重量比率で７／３を超えると、芯成分の有する冷感効果が繊維表面において発現困難となり十分な効果を得られ難くなり、逆に１／９より小さいと鞘部の破れによる芯部露出などの問題が発生し好ましくない。好ましい範囲は２／８〜５／５である。

さらに本発明の複合繊維の断面形状は、扁平形状で該扁平形状断面の長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ１の比が２〜１０であることが好ましい。扁平形状であることにより、衣料用布帛とした際、肌との接触面積を効果的に取ることができ、接触冷感を十分に感じることができるようになる。長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ１の比が２未満であると、丸断面に近くなり扁平形状の効果が低くなり、１０を超えると扁平の効果が飽和し、また製糸時の工程安定性が低下する。好ましい範囲は３〜８である。

さらに本発明の複合繊維の該断面形状は、断面の長軸方向に丸断面単糸が直線状に連結した形状であり、くびれ部を２〜５個有する形状がより好ましい。丸断面単糸が直線的に連結した、全体として扁平の断面形状により、該丸断面単糸が単独で存在する場合と比較して単糸間の空間が少なく、冷感効果を効果的に発現することが可能となり、合せて繊維の曲げ特性が向上し、布帛とした場合に柔軟性に富むものとなる。さらに単なる扁平形状ではなくくびれ部を有することによって、無機化合物粒子の反射に過大に頼ることなく、繊維表面での乱反射や光の屈折効果をより高め、防透性もある程度付与することが可能となる。くびれ部の数は２個未満となると上記効果が得られ難く、逆にくびれ部の数が５個を超えると工程安定上好ましくない。

また該丸断面単糸が直線状に連結した形状の場合は、扁平断面の長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ１の比（扁平率）が２〜６であることが好ましい。該扁平率が２未満であると扁平断面の効果が得られ難く、織編物などの布帛とした場合に長軸が布帛表面に平行に配列し難くなり遮熱性が低下する。一方該扁平率が６を越えると製糸安定性が低下する為、さらに好ましい範囲は３〜５である。
さらに該丸断面単糸が直線状に連結した形状の場合、扁平形状断面の短軸の最大幅Ｂ１と、くびれ部に相当する短軸の最小幅Ｂ２の比（Ｂ１／Ｂ２）は１．０５以上１．６以下であることが好ましい。Ｂ１／Ｂ２が１．０５未満となると上述の丸断面が連結した効果が低下し、また、Ｂ１／Ｂ２が１．６を超えると、連結部の厚みが薄くなり冷感効果が低下する。好ましい範囲は１．１〜１．４である。

本発明の複合繊維を紡糸する方法としては、従来公知の方法を任意に採用すれば良いが溶融紡糸法がコスト面で優れており好ましい。また延伸する方法としては、公知の熱ロール延伸や温水延伸を用いることができる。なお本発明の繊維には、繊維を紡糸、延伸する工程において公知の帯電防止剤、繊維仕上剤などを適宜必要に応じて用いることができる。

本発明の複合繊維の単糸繊度は０．１〜１０ｄｔｅｘであることが好ましい。０．１ｄｔｅｘ未満となると製糸安定性が低下し、また、繊維間の微細空隙が増加して繊維間の断熱性が高まり冷感効果が減少する。逆に１０ｄｔｅｘを超えると織編物ととした場合には繊維間の空隙が大きくなって接触面積が下がり、接触冷感効果が低下すると共に風合いも硬くなる。単糸繊度は０．５〜８ｄｔｅｘがより好ましく用いられる。
また、強度は１．５ｃＮ／ｄｔ以上であることが好ましい。強度が１．５ｃＮ／ｄｔ未満であると耐久性に劣るものとなる。
本発明の繊維を布帛とする場合は、布帛全てに用いてもよく、部分的に用いても良い。その組織は特に限定されず、織物でもよいし編物でもよいし不織布でもよい。

次に、本発明を実施例によって本発明を更に具体的に説明する。なお、実施例中の評価、測定は次のとおり実施した。

（１）繊維断面形状
倍率５００倍の、繊維の透過型電子顕微鏡による断面写真から、２０本の複合繊維単糸につきＡ、Ｂ１、Ｂ２の値を測定し、その平均値から、扁平率Ａ／Ｂ１、Ｂ１／Ｂ２の値を算出した。

（２）繊維の引張強度
ＪＩＳＬ１０７０記載の方法に準拠して測定を行った。

（３）接触冷感の評価
得られた複合繊維を用いて目付１５０ｇ／ｍ^２の筒編みを作成し、被験者１０人が生地を触った瞬間の冷感の有無について以下の基準により評価を行い、１０人の点数の平均値を求め、評価した。
３点：明らかに体感できる冷感を感じた
２点：少し冷感を感じた
１点：わずかに冷感を感じた
０点：全く冷感を感じなかった
また、布帛を８ｃｍ×８ｃｍの大きさとし、予め４０℃に暖めた１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさの厚み０．５ｍｍのステンレス板に載せ、ステンレス板の中央部の温度を熱電対で測定して、最大降下温度を測定し、参考例との温度差にて評価した。

（４）製糸安定性
紡糸、延伸工程において、１日当りの断糸、単糸巻き付き回数が０〜１回を◎、２〜４回を○、５〜８回を△、９回以上を×とした。

（５）風合い及び染色性
得られた複合繊維を用いて目付１５０ｇ／ｍ^２の筒編みを作成し、分散染料で常圧にて染色し、８０℃で精錬後、１３０℃にて熱セットを行った。この筒編みを触った際の触感、および外観について次の基準により風合い、染色性を評価した。風合いは、柔軟で滑らかで良好なものを○、ある程度柔軟だが若干硬目のものを△、単糸同士が融着し柔軟性がなく硬いものを×とした。また、染色性は、良く染まっておりかつ斑がなく均一なものを○、単糸間で染色性に斑があり筋が見えるものを△、染着度合いが極めて低く斑も大きいものを×とした。

参考例１
固有粘度０．６４ｄＬ／ｇ（３５℃、オルトクロロフェノール中）であるポリエチレンテレフタレートを、２９０℃に設定したエクストルーダーで溶融し、ギヤポンプで計量した後パック内へ導入し、実施例１と同じ繊度となる吐出孔を３６ホール有する口金から２８５℃の温度条件で吐出し、紡糸速度１０００ｍ／分で巻き取った。巻き取った未延伸糸を予熱温度９０℃、熱セット温度１６０℃、延伸倍率３．４倍の条件で延伸し、８４ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌｓ．の丸断面繊維を得た。得られた繊維を用いて筒編みを作成し、冷感評価の基準とした。

実施例１
固有粘度０．６４ｄＬ／ｇ（３５℃、オルトクロロフェノール中）であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と、高密度ポリエチレン（ＰＥ、ＪＩＳＫ−７２１０によるメルトフローレート；１９）を、それぞれ２９０℃および２３０℃に設定したエクストルーダーで別々に溶融し、それぞれをギヤポンプで計量した後パック内へ導入し、パックに取り付けた吐出口金内でポリエチレンが芯部に配される様に合流させ、図１（ａ）に示す断面形状となる吐出孔を３６ホール有する口金から２８５℃の温度条件で吐出し、紡糸速度１０００ｍ／分で巻き取った。巻き取った未延伸糸を予熱温度９０℃、熱セット温度１６０℃、延伸倍率３．４倍の条件で延伸し、８４ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌｓ．の芯鞘型複合繊維を得た。得られた繊維を用いて筒編みを作成し、冷感を評価した。得られた繊維の物性、評価結果を表１に示す。

実施例２、３
吐出孔を３６ホール有し、図１（ｂ）、（ｃ）に示す断面形状となる口金を用いた以外は実施例１と同様にして８４ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌｓ．の扁平断面芯鞘型複合繊維を得た。得られた繊維の物性およびこの繊維を用いて作成した筒編みの評価結果を表１に示す。

比較例１、２
実施例１において、鞘部と芯部の比率を表１に示す如く変更したこと以外は実施例１と同様に実施した。得られた繊維の物性、評価結果を表１に示す。

比較例３
実施例１において、鞘部にポリエチレンが配される様に繊維の断面形状を変更したこと、以外は実施例１と同様に実施した。得られた繊維の物性、評価結果を表１に示す。

表１に示す通り、本発明の範囲内である実施例１〜３は、製糸性、物性が良好で、布帛とした場合の冷感にも優れたものであり、実施例２の繊維を用いて無撚で１１０本／２．５４ｃｍの織密度で平織物を製織してシャツを作成し着用評価したところ、清涼感に優れるものであった。この平織物を分散染料で常圧にて染色し、さらに１１０℃の熱セットを行ったところ、染色性も良好で柔らかい風合いのものが得られた。

一方、鞘部の比率が大きい比較例１は冷感に劣り、鞘部の比率が小さい比較例２は冷感には優れるものの、工程調子が悪く、鞘部剥離に伴う染色斑が生じた。
また、鞘部にポリエチレンを配した比較例３では冷感には優れるが染色不可であり、１１０℃の熱セットで単糸同士の融着が発生し風合いが硬化し、着用には不適なものとなった。

本発明の複合繊維は冷感に優れかつ風合いが良好で、布帛とした場合に清涼感を有し、スポーツやアウターをはじめとする衣料、および産業資材などの多くの用途に利用可能であり、その工業的価値は極めて大である。

Ａ：扁平形状断面の長軸の幅
Ｂ１：扁平形状断面の長軸に直交する短軸の最大幅
Ｂ２：くびれ部に相当する短軸の最小幅

Claims

繊維形成性ポリマーを鞘成分とし、主たる構成成分が高密度ポリエチレンであるポリマーを芯成分とする、鞘成分が実質的に芯成分を覆っている断面形状の芯鞘型複合繊維であって、鞘成分の繊維形成性ポリマーがポリエステル系ポリマーであり、鞘成分ポリマーと芯成分ポリマーとの重量比が鞘／芯＝１／９〜７／３であり、複合繊維が下記（１）〜（３）の要件を同時に満たすことを特徴とする冷感に優れた複合繊維。
（１）複合繊維の繊維軸に直行する断面の形状が扁平形状で、断面の長軸方向に丸断面単糸が直線状に連結した形状であり、くびれ部を２〜５個有すること。
（２）扁平形状断面の長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ１の比Ａ／Ｂ１が２〜６であること。
（３）扁平形状断面の短軸の最大幅Ｂ１と、くびれ部に相当する短軸の最小幅Ｂ２の比比Ｂ１／Ｂ２が１．０５以上１．６以下であること。
複合繊維の繊維軸に直行する断面が扁平形状であり、該扁平形状断面の長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ１の比Ａ／Ｂ１が２〜１０である請求項１記載の冷感に優れた複合繊維。
複合繊維の単糸繊度が０．１〜１０ｄｔｅｘ、強度が１．５ｃＮ／ｄｔ以上である請求項１又は２記載の冷感に優れた複合繊維。