JP6426073B2 - 複合繊維及びそれを用いた布帛の製造方法 - Google Patents
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Description
従来より蓄熱性や透け防止性を有する布帛は、それぞれ数多く提案されている。例えば、繊維へ特定の添加剤を練り込む、繊維の断面形状を工夫する、繊維の繊度を工夫する、繊維の加工方法を工夫する、織編物の組織・加工を工夫する等により、布帛に蓄熱性を持たせることにより保温効果に優れた布帛を得たり、防透け性の優れた布帛を得たりする方法等がある。
透撮防止布帛としては、特許文献3では、赤外線吸収能又は赤外線反射能を有する部分を表面積に対して40〜80%偏在させてなる赤外線による透視を防ぐ肌面当接用繊維材料が提案されている。
また、特許文献4では、酸化アンチモンをドーピングした酸化第二スズからなる白色系微粒子、又は、酸化アンチモンをドーピングした酸化第二スズを他の無機微粒子にコーティングしたものからなる白色系微粒子を3.0〜12.0質量%含有する合成繊維を70質量%以上使用した布帛であって、該布帛の1000nmにおける赤外線透過率が40%以下であることを特徴とする赤外線透過撮影防止用布帛が提案されている。
そして、特許文献2記載の芯鞘複合糸は、透け防止性が十分なものではない。
また特許文献3に記載の繊維材料は、赤外線吸収剤又は赤外線反射剤を、後加工により固着して得ることが記載されているが、後加工による固着では、使用時に剥がれてしまう可能性があり、透撮防止性は優れているものの、その耐久性に問題がある。
そして、特許文献4記載の布帛は、透撮防止性は優れているものの、透け防止性や蓄熱性が十分なものとはならない。
したがって、本発明は、上記の課題を解決し、蓄熱性、透け防止性、透撮防止性とも優れた布帛を得るのに好適な合成繊維を得ることを、その目的とする。
すなわち、本発明は、上記目的を達成するため、本発明は、繊維横断面において、樹脂Aからなる複数のA層と、樹脂BからなるB層とを有する複合繊維であって、樹脂Aは、白色導電性粒子を2質量%以上、15質量%以下含む繊維形成性ポリマーであり、樹脂Bは、樹脂Aより溶解速度が大きい繊維形成性ポリマーであり、A層の層1個当たりの面積は0.8〜60μm2であり、A層とB層との面積比率は35:65〜85:15である複合繊維を要旨とする。
上記複合繊維は、白色導電性粒子が、アンチモンをドーピングしたスズ又はアンチモンをドーピングしたインジウムのいずれか一つ以上を被覆した無機粒子であることが好ましく、特に、白色導電性粒子が、アンチモンをドーピングしたスズを被覆した酸化チタンであることが好ましい。
上記複合繊維は、白色導電性粒子の平均粒子径が、1.5μm以下であることが好ましい。
また、本発明は、上記複合繊維を製編織した後、B層を溶解して除去することにより、単糸断面積が、0.8〜60μm2のマイクロファイバーからなる布帛を製造する方法でもある。
A層を形成する繊維形成性ポリマーとしては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリオレフィン等の繊維形成可能な熱可塑性樹脂を選択できる。ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアルキレンテレフタレートを主体とした芳香族ポリエステルや、ポリ乳酸のなどの脂肪族ポリエステルポリ乳酸等が挙げられる。ポリアミドとしては、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド6T、ポリアミド6I、ポリアミド9T,ポリメタキシレンアジパミド等が挙げられる。
衣料品、寝装品、インテリア用品等に用いる場合、染色性の点、白度が優れている点から、ATOの一種である酸化アンチモンをドーピングした第二酸化スズを被覆した酸化チタンが特に好適に用いられる。
尚、ホモのポリエステルと、上記のような変性ポリエステルの組み合わせは、ポリマー物性の性質が大きく変わらないため、紡糸条件、延伸条件、仮撚条件、及び製織編や染色等の後加工も安定した条件とすることが容易であり、好ましいものである。
A層とB層とを組合せて複合繊維を得る方法としては、例えば、樹脂Aと樹脂Bを別々の口金から押し出して複合紡糸して複合繊維を得る方法がある。
本発明の複合繊維は、B層を溶解することにより、適宜、特定の径を有するA層からなるマイクロファイバーを得ることができる。得られたマイクロファイバーからなる布帛は、蓄熱性、透け防止性及び透撮防止性に優れたものとなる。
樹脂Aに粒子径の大きい白色導電性粒子を含有させる場合、A層の繊維表面の露出率は、20%以下であることが好ましく、特に好ましくはA層を繊維表面へ露出させない形態とすることが好ましい。A層が島部、B層が海部の海島型複合繊維として、A層の繊維表面への露出を少なくしたり、A層が繊維表面へ露出しないようにすることにより、樹脂Aに粒子径の大きい白色導電性粒子を含有させた場合でも、複合繊維の紡糸操業性、工程通過性が良好となる。
例えば、図1(a)の繊維横断面は、7個のA層と1個のB層からなり、A層が丸断面の島部、B層がA層を取り囲む海部である海島構造である。図1(a)の島部は、丸断面であるが、三角や四角等の多角形等の異型でもよい。A層の数(島部の数)は、2個以上が好ましく、4個以上がより好ましく、さらに好ましくは、8個以上である。尚、白色導電性粒子等を高濃度に含有させ易い点、繊維物性を保持し易い点から、上限は、100個程度が好ましい。
図1(b)及び(d)の繊維横断面は、8個のA層と1個のB層からなり、A層が三角断面の島部、B層がA層を補完する放射状の海部である海島構造である。この図では、島部の断面形状は三角形であるが、四角形等の多角形やその他の異型断面であってもよい。図1(b)のB層は、繊維中心部から放射状に伸びた形状であり、繊維表面に露出している。図1(d)のB層は、繊維中心部から放射状に伸びた形状であり、B層がA層を覆い、A層は繊維表面に露出していないものである。尚、A層が繊維表面に露出する場合、ゴデッドロールなどの金属の摩耗防止の点から、A層の繊維表面への露出率は80%以下が好ましい。この形状の場合、A層の数(島部の数)は、3以上が好ましく、上限としては、30程度が好ましい。
図1(c)及び(e)の繊維横断面は、9個のA層と1個のB層からなり、A層が繊維中心部の丸断面の島部と、外周に近い四角形の断面の島部であり、B層はA層を補完する形状の海部であり、B層は中空形状でかつ放射状に伸びた形状の海島構造である。尚、A層の形状は丸、四角形であるが、三角形、五角形等の多角形や、その他異型断面でもよい。
図1(c)はA層が繊維表面に露出しており、図1(e)はA層が露出していない形状である。尚、A層が繊維表面に露出する場合、ゴデッドロールなどの金属の摩耗防止の点から、A層の繊維表面への露出率は80%以下が好ましい。この形状の場合、A層の数(島部の数)は、3以上が好ましく、上限としては、30程度が好ましい。
これらの中で、蓄熱性、透け防止性及び透撮防止性の点からは、図1(b、c、d、e)が好ましい。特に図1(b、c、d、e)のA層の個数が8以上で、A層の扁平率が高いものが好ましい。
A層の扁平率は、図2の記載を参照して、A層の長辺の長さをa、A層の短辺の長さをbとした場合、扁平率(%)=〔(a−b)×100/a〕として、算出される値である。
尚、蓄熱性は、白色導電性粒子が入っていない繊維からなる目付50g/m2の布帛(基準サンプル)と測定対象の繊維からなる布帛(比較サンプル)を用いて、レフランプによる照射により、基準サンプルに対して、基準サンプルの温度が何℃上昇するかを、後述のように測定して、「比較サンプル−基準サンプル」の値を蓄熱性の値(℃)とする。
本発明の複合繊維の蓄熱性(基準サンプルからの上昇温度)は1.5℃以上が好ましく、より好ましくは3℃以上であり、蓄熱性の値が高ければ高いほど、蓄熱効果に優れている。
溶解後のマイクロファイバーの単糸断面積は、0.8〜60μm2であることが好ましい。単糸断面積が0.8μm2未満では、蓄熱性の良好な粒径の白色導電性粒子を用いた場合、溶解後に繊維の毛羽立ちの発生、断糸、微粒子の放出による弱糸になるなどのおそれがある。また単糸繊維径が60μm2を超える場合には、布帛としたときの目開きが大きくなるため、良好な透過率が得られず、透けが生じ易く、良好な蓄熱性、透け防止性及び透撮防止性が得られない傾向がある。したがって、溶解後のマイクロファイバーの単糸断面積としては0.8〜60μm2が好ましく、さらに好ましくは、5〜30μm2である。
以下は、樹脂Aとして、白色導電性粒子を添加したポリエステル樹脂、樹脂Bとして、樹脂Aより溶解速度の大きい共重合ポリエステルを用いた複合繊維の製法の例である。
これらの樹脂をそれぞれ溶融して、紡糸口金から吐出する。引き続き糸条を冷却して、油剤を付与した後、第1ゴデッドロール(以下、GR1と呼ぶことがある)及び第2ゴデッドロール(以下、GR2と呼ぶことがある)間で延伸、熱処理し、ワインダーで捲き取り、本発明の複合繊維を得ることができる。
この場合、紡糸速度は、例えば、800〜1800m/minが好ましく、より好ましくは800〜1500m/minである。
延伸工程での熱処理温度は、例えば、100〜180℃が好ましく、より好ましくは120〜160℃である。
延伸速度としては、例えば、500〜1200m/minが好ましく、より好ましくは600〜1000m/minである。
JIS−L−1013に準じ、島津製作所製のAGS−1KNGオートグラフ引張試験機を用い、試料糸長20cm、定速引張速度20cm/minの条件で測定する。荷重−伸び曲線での荷重の最高値を繊度で除した値を破断強度(cN/dtex)とし、そのときの伸び率を破断伸度(%)とする。
B.平均粒子径
透過電子顕微鏡(日本電子社製 透過電子顕微鏡 JEM−1230)を用いて写真撮影し、自動画像処理装置(LUZEX AP(ニレコ(株)製)にて体積基準の水平方向等分径を測定し、比重を計算して、重量平均の平均粒子径を求めた。
C.紡糸操業性
工程の通過性が良好であれば○、工程通過性が若干悪いものを△、製糸不可であれば×とした。
D.蓄熱性評価
実施例及び比較例から得られた繊維を、糸試料とし、後述の方法Eにより、マイクロファイバー布帛を作製し、このマイクロファイバー布帛を比較サンプルとした。次いで、白色導電性粒子を含まない以外は比較サンプルと同じものを準備し、基準サンプルとした。 その後、温度22℃、湿度60%の室内にて、発砲スチロールの平坦面に温度計を配置し、その上方に基準サンプルを配置し、基準サンプルの上方50cmにレフランプを配置する。レフランプから500Wの光を照射し、10分経過したときの基準サンプルの温度を測定しA1とする。同様に、比較サンプルのレフランプ10分照射後の温度を測定し、S1とする。
以下の式にて蓄熱性を算出する。
蓄熱性(℃)=(S1)−(A1)
E.マイクロファイバー布帛の作製
糸試料を2本双糸として、筒編地を作製した後、アルカリ処理により得られた布帛の目付が50g/m2になるよう、ウェール数が30本/2.54cm、コース数が60本/2.54cmの筒編地を作製した筒編地を準備する。次いで、2質量%NaOH水溶液を温度98℃にし、浴比1:50の下で15分間処理し、アルカリ減量することにより、樹脂Bを溶解除去し、脱水、風乾し、マイクロファイバー布帛を作製する。
F.透過率評価
島津自記分光光度計(UV−3101PC/MPC−3100)で、波長領域400〜1200nmの透過率を測定した。以下の3領域について、平均値を算出した。
(1)波長領域 400〜600nm
(2)波長領域 600〜800nm
(3)波長領域 800〜1200nm
尚、(1)(2)は可視光領域であり、いずれも、20%以下であれば、透け防止性が良好と判断した。(3)は、近赤外線領域であり、20%以下であれば、透撮防止性が良好であると判断した。
樹脂Aとして、ポリエチレンテレフタレートに、白色導電性粒子として、平均粒子径0.6μmの酸化アンチモンをドーピングした酸化スズを被覆した酸化チタン(ATO被覆酸化チタン)を30質量%含有させたマスターバッチとホモのポリエチレンテレフタレート(極限粘度IV:0.670dl/g)を準備し、ATO被覆酸化チタンが濃度として2質量%となるようにチップブレンドしたものを準備した。また樹脂Bとして、樹脂Aより、2質量%NaOH水溶液による溶解速度が20倍大きいスルホイソフタル酸とポリエチレングリコールを共重合させたポリエチレンテレフタレート(アルカリ易溶PET)を準備した。これらの樹脂を用いて、紡糸温度295℃にて丸型の吐出孔を有する図1(a)に示す海島型の紡糸口金から海部に樹脂B、9個の島部に樹脂Aを、樹脂A:Bが、75:25(面積比)になるように吐出した。引き続き、糸条を冷却、給油し、GR1速度1000m/min、90℃で熱処理し、GR2速度3800m/min、135℃で熱処理し、延伸糸として巻き取り、繊度70dtex/25fの9個のA層とB層からなる複合繊維(A層の各セグメント径:4.8μm)を得た。
ATO被覆酸化チタンを含有していないポリエチレンテレフタレート(極限粘度IV=0.670dl/g)を、紡糸温度295℃にて丸型の吐出孔を有す紡糸口金から吐出した。引き続き糸条を冷却、油剤を付与し、GR1速度1000m/min、90℃で熱処理し、GR2速度3800m/min、135℃で熱処理し、延伸糸を巻き取り、繊度56dtex/24fの単独繊維を得た。
ATO被覆酸化チタン粒子の含有量を、5質量%、10質量%、15質量%、1.5質量%、20質量%と変更した以外は実施例1と同様に複合繊維を得た。樹脂Aに20質量%含有した比較例3は、複合繊維が得られなかった。
白色導電性粒子を、ATO被覆酸化チタンから、ITO被覆酸化チタンへ変更し、含有量を表1のように変更した以外は実施例1と同様に複合繊維を得た。
ATO被覆酸化チタン粒子の平均粒子径を表1のように変更した以外は実施例2と同様に複合繊維を得た。
上記実施例1〜9及び比較例1、2から得られた繊維の原料・物性、アルカリ処理後の繊維・布帛の物性、蓄熱性評価、透過率評価の結果を表1に示す。
比較例1から得られたポリエチレンテレフタレート単独の合成繊維は、良好な蓄熱性、透け防止性及び透撮防止性が得られなかった。
比較例2から得られた白色導電性粒子の濃度が1.5質量%と低い複合繊維は、実施例品に比べ、蓄熱性、透け防止性、透撮防止性に劣っていた。
実施例7〜9から得られた白色導電性粒子2μm未満の粒子を5質量%含有したA層の個数(島数)が9個の海島型複合繊維は、紡糸操業性及び繊維物性が良好で、蓄熱性、透け防止性、透撮防止性ともに優れていた。
芯部の樹脂として、ポリエチレンテレフタレートに、平均粒子径0.6μmのATOを30質量%含有させたマスターバッチと、ポリエチレンテレフタレート(極限粘度IV:0.670dl/g)を白色導電性粒子の含有量が5質量%となるようにチップブレンドしたものを準備した。また鞘部の樹脂として、平均粒子径0.3μmの酸化チタンが0.4質量%含有ポリエステルを準備した。これらの樹脂を用いて、紡糸温度295℃にて丸型の吐出孔を有する紡糸口金から芯:鞘(樹脂A:樹脂B)が3:1(面積比)となるようにて吐出した。引き続き糸条を冷却、給油し、GR1速度1000m/min、90℃で熱処理し、GR2速度3800m/min、135℃で熱処理し、延伸糸を巻き取り、繊度84dtex/24fの芯鞘型複合繊維を得た。
繊度及びフィラメント数を変更した以外は、比較例4と同様に芯鞘型複合繊維を得た。
繊維横断面を表2記載のように変更した以外は実施例2と同様に複合繊維を得た。
また、実施例2、11、12の透過率を参照すると、A層(島部)の断面は、丸断面より、多角形断面の方が、さらには、扁平率が高い方が、透け防止性及び透撮防止性に優れていた。
尚、扁平率は、実施例1(丸断面):0%(長辺a=短辺b=4.8μm)、実施例11(三角断面):35%(長辺a=7.4μm、短辺=4.8μm)、実施例12(四角断面):20%(長辺a=5μm、短辺=4μm)であった。扁平率が高いほど、蓄熱性が高くなり、波長400〜1200nmの全波長において透過率が低くなる傾向が見られ、透け防止性や透撮防止性が向上する結果となった。これは、扁平率が高くなることで、太陽光線などの光を効率的に吸収し、熱変換されて蓄熱性が上がり、かつ、扁平率が高くなることで肌との接触面積が向上することにより透け防止性や透撮防止性が向上すると推測できる。
比較例4、5から得られた複合繊維は、透け防止性及び透撮防止性が実施例品と比べて劣っていた。これは、マイクロファイバー化されていないため、布帛の目の空隙が大きくなり、可視光や近赤外線領域の光が透過し易くなり、可視光や近赤外線の透過率がともに20%を超え、透け防止性や透撮防止性の小さいものとなったと考えられる。
比較例6から得られた複合繊維は、毛羽や断糸が発生し、紡糸操業性が悪く、蓄熱性も劣っていた。また得られたマイクロファイバー布帛は、単糸の断糸や毛羽立ち、強度不足などが頻発した。
A層とB層の比率を変更した以外は実施例2と同様に複合繊維を製造した。
A層:B層が90:10の比較例7は、紡糸操業性が不良であり、また実施例品と比べて、透け防止性に劣っていた。
B:樹脂B(B層)
Claims (5)
- 繊維横断面において、樹脂Aからなる複数のA層と、樹脂BからなるB層とを有する複合繊維であって、樹脂Aは、白色導電性粒子を2質量%以上、15質量%以下含む繊維形成性ポリマーであり、樹脂Bは、樹脂Aより溶解速度が大きい繊維形成性ポリマーであり、A層の層1個当たりの面積は0.8〜60μm2であり、A層とB層との面積比率は35:65〜85:15である複合繊維。
- 白色導電性粒子が、アンチモンをドーピングしたスズ又はアンチモンをドーピングしたインジウムのいずれか一つ以上を被覆した無機粒子である請求項1記載の複合繊維。
- 白色導電性粒子が、アンチモンをドーピングしたスズを被覆した酸化チタンである請求項1又は2記載の複合繊維。
- 白色導電性粒子の平均粒子径が、1.5μm以下である請求項1〜3いずれか1項記載の複合繊維。
- 請求項1〜4記載の複合繊維を製編織した後、B層を溶解して除去することにより、単糸断面積が、0.8〜60μm2のマイクロファイバーからなる布帛を製造する方法。
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