JPH09310278A - 中空繊維へのゲル充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】繊維表面から中空部への連通孔が散在する中空
繊維の中空部にゲルを充填するにあたり、該充填工程を
耐圧装置などの特別な装置を使用せずに行う。 【解決手段】繊維表面から中空部への連通孔が散在する
中空繊維の中空部にゲルを充填するに際し、該中空繊維
を、ゲル形成能を有する液体中に浸漬した後室温下に放
置し、該液体を該連通孔を介して中空部に充填した後、
ゲル化せしめる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空繊維の中空部
にゲルを充填する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維表面から中空部への連通孔が
散在する中空繊維の中空部に、機能剤等の物質を充填す
る方法に関してはいくつかの提案がある。

【０００３】例えば、特開平５−３３９８７８号公報、
特開平６−１７３７２号公報および特開平６−１７３７
３公報には、繊維表面に中空部への連通孔を有する中空
合成繊維の中空部内に天然蛋白質溶液を含浸させ、架橋
不溶化して、吸湿性能の耐久性を向上させることが開示
されている。

【０００４】しかし、天然蛋白質溶液は、一般に高粘度
で連通孔を介して中空部内に含浸させることは困難であ
る。粘度を下げる目的で濃度を下げると中空部内に含ま
れる天然蛋白質の量が少なくなり、発現する吸湿性能の
レベルが不十分になるという問題がある。

【０００５】また、特開平７−２６４６６号公報には、
単一ポリマーで構成され、少なくとも２０％の中空率を
有する中空繊維をアルカリ減量することにより、該ポリ
マーの除去痕としてのマイクログルーブが、幅０．２〜
１０μｍ、長さ５〜２００μｍの大きさで、主として織
物の経糸と緯糸との交叉部や編物の結接部近傍に、中空
部に連通した状態で形成、このマイクログルーブを介し
て、機能性付与剤を中空部に導入することが開示されて
いる。

【０００６】しかしながらこの方法では、織編物組織に
よってはマイクログルーブの数が不足する場合があり、
充分な量の機能性付与剤が、中空繊維の中空部内に導入
されないという問題が起こることがある。

【０００７】また、特開昭５５−２２０４２号公報に
は、中空状および／または多孔質の繊維の空隙部に、減
圧度が１００〜７５０ｍｍＨｇの条件下で、液状繊維改
質剤を充填することが開示されている。しかし、この方
法によって実際に実施例で示された水以外の処理液に適
用した場合には、中空繊維内への処理液の導入は充分と
は云えず、また液状改質剤を用いるため満足できる洗濯
耐久性は得られない。

【０００８】また、特開平６−１５８５５２号公報に
は、ゾル状態の混合物が入ったタンクに多孔質中空糸繊
維基材を通すことで含浸させ、該基材を引き上げて、減
圧下に保持することでゾルを中空部分に浸透含浸させ
る、次いで減圧下乾燥によってゾルをゲル化させる方法
が開示されている。

【０００９】しかし、この方法ではゾルを中空繊維の中
空部分に浸透含浸させる際に減圧下で保持するため、水
などの蒸散性の物質を含有する液体には適用不可能であ
り、また減圧する設備も生産量にみあっただけ必要であ
るので、使用する液体および経済的、スペース的な面か
らの制限により、この方法の適用範囲は自ずとかなり限
定される。

【００１０】また、特開平７−２６８７７２号公報に
は、断面方向に貫通孔を持たない中空繊維を薬物を含有
する５センチポイズ以下の低粘度液体に浸漬して中空繊
維の中空内部に該液体を導入することが開示されてい
る。

【００１１】しかし、この方法は断面方向に貫通孔を持
たない中空繊維を用いるため、繊維の末端から該液体を
導入するのでそれが完了するのに、断面方向に貫通孔を
持つ本発明で使用するような中空繊維対比でかなり時間
がかかる。また、薬剤は中空糸の素材中を拡散移動し、
管壁を通過して放出するので、薬剤および／または中空
糸の素材は自ずと限定されてしまう。

【００１２】また、該液体を中空繊維内に導入した後に
該液体をゲル化等の固形化は行わないので断面方向に貫
通孔を持つ本発明で使用するような中空繊維では、洗濯
中等に流出が非常に起こりやすく適用できない。

【００１３】一方、中空繊維の内壁を処理する方法とし
て、例えば、特開昭６１−２５２３６８号公報には、微
小空孔が中空糸の内壁面と外壁面を連通する多孔質中空
繊維のいずれか１つの壁面を撥水撥油性物質で被覆する
方法、特開平５−１７１５７１号公報には、繊維形成性
ポリマーからなる、繊維表面から中空部まで貫通する貫
通溝を有する中空繊維の内壁面を制電加工剤で被覆する
方法が開示されているが、これらは加工剤を含む液体を
中空内部に導入することは本発明と共通であるが、その
手段は加工剤を含む液体への浸漬のみである点や、その
目的が単なる壁面の処理であって中空内部への固形物質
の充填ではない点が大きく異なる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術の問題
点を解消して、中空繊維内に十分な量のゲルを充填する
方法として、本発明者らは、先に「繊維表面から中空部
への連通孔を有する中空繊維内に処理液を充填するに際
し、該中空繊維を減圧状態にした後処理液に浸漬する
か、あるいは該中空繊維を処理液に浸漬した状態で減圧
処理し、しかる後、加圧処理する方法」を提案してい
る。

【００１５】この方法は上記問題点の解消には有効であ
るものの、減圧および加圧の工程を経るためにそれ相当
の耐圧設備が必要であり、また、生産量を増やすには該
設備自体を大規模なものにするか、あるいは該設備を数
多く導入するかしなければならず、大量生産には不向き
であるといった欠点を有している。

【００１６】本発明はこの点を解消し、同時に上記問題
点も解消することを課題とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、繊維表面
から中空部への連通孔が散在する中空繊維の中空部に、
ゲルを充填するに際し、該中空繊維をゲル形成能を有す
る液体中に浸漬し、次いで必要ならば圧絞した後、室温
下で放置し、しかる後に該液体をゲル化せしめることで
上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達し
た。

【００１８】かくして本発明によれば、繊維表面から中
空部への連通孔が散在する中空繊維の中空部にゲルを充
填するに際し、該中空繊維を、ゲル形成能を有する液体
中に浸漬した後室温下に放置し、該液体を該連通孔を介
して中空部に充填した後、ゲル化せしめることを特徴と
する中空繊維へのゲル充填方法が提供できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明で用いる中空繊維として
は、レーヨン、アセテートなどの化学繊維、ポリエステ
ル、ポリアミドなどの合成繊維を適宜挙げることができ
る。また、これらの繊維は必要に応じて、安定剤、酸化
防止剤、難燃剤、帯電防止剤、蛍光増白剤、触媒、着色
防止剤、耐熱剤、着色剤、無機粒子等を含有していても
良い。

【００２０】上記中空繊維は、従来公知の方法によって
製造することができ、例えば実公平２−４３８７９号公
報に記載の方法などが任意に採用できる。中空繊維の中
空率は繊維としての必要な特性を維持し、且つ充分な量
のゲルを充填するうえで、５〜４０％であることが好ま
しく、２０〜４０％であることが更に好ましい。

【００２１】繊維表面から中空部への連通孔を形成させ
る方法としては、例えばポリエステル繊維の場合、有機
スルホン酸化合物を共重合したポリエステルを混合して
溶融紡糸し、中空繊維とした後、アルカリ減量処理する
ことにより多数の連通部（微細孔）を形成させる方法
（特開平１−２０３１９号公報など）が用いられる。

【００２２】また、有機スルホン酸金属塩を添加配合せ
しめたポリエステル中空繊維をアルカリ減量処理するこ
とにより、繊維表面から中空部への多数の連通部（微細
孔）を形成させる方法（特公昭６１−６０１８８号公
報、特公昭６１−３１２３１号公報）も採用することが
できる。

【００２３】更に中空率が２０％以上の中空繊維をアル
カリ減量処理すれば、上記のような有機スルホン酸塩を
使用しなくても、繊維の長手方法に沿った低配向部およ
び／または変形歪集中部の除去痕として、多数の連通孔
（マイクログルーブ）を形成することができる（特開平
７−２６４６６号公報）。

【００２４】また、芯鞘型複合繊維をアルカリ減量処理
し、芯部ポリマーを分解除去して、繊維の長手方向に繊
維表面から中空部に達する連通部（割裂溝）を有する中
空繊維を得る方法（特開平６−１７３１６７号公報）も
用いられる。

【００２５】本発明において、ゲル形成能を有する液体
とは、物理的あるいは化学的刺激を受けて、あるいは単
に時間を経過することで、その状態が液体からゲルへ可
逆的または不可逆的に変化しうるものをいう。

【００２６】具体的には、ポリエチレングリコールのジ
アクリレートと重合開始剤を含む水溶液などの、重合お
よび架橋反応が可能なモノマーを含む液体、コラーゲン
等の天然蛋白質の水溶液などのゾル−ゲル転移をする液
体等が挙げられる。

【００２７】また、この液体には、機能性付与剤を任意
に含んでいてもよい。機能性付与剤としては、アロエ、
カッコン、ニンニクなどの薬効、植物香を有する物質
（植物エキス、植物蛋白質）、コラーゲン、ケラチン、
セリシンなどの細菌培養、傷治療用等の医学的、生理学
的機能付与物質（動物蛋白質）、酸化チタン、シリカ、
アルミナ、ゼオライトなどの導電体用、 磁性体用等の電
気的機能付与物質（セラミックス微粒子）、オクタカル
ボ鉄フタロシアニン、フタル酸ジメチル、有機シリコン
系第４アンモニウム、有機窒素化合物などの抗菌性、消
臭性を有する物質、各種着香料（フレーバー、フレグラ
ンス）、ポリエチレングリコールなどの吸水性、吸湿
性、保水性を有する物質、パーフルオロアルキル基を有
する化合物などの撥水性、撥油性物質などを適宜挙げる
ことができる。

【００２８】本発明における、上記ゲル形成能を有する
液体を連通孔を介して中空繊維内に充填するには、中空
繊維を該液体中に浸漬し、次いで必要ならば圧絞した
後、室温下で放置する方法を用いる。

【００２９】そして、しかる後に該液体をゲル化せしめ
ることにより、中空繊維へのゲル充填が完了する。

【００３０】ゲル形成能を有する液体が中空繊維内に移
行するのは、主に室温下で放置している期間である。こ
こでいう室温とは、通年の通常作業を行う温度のことで
具体的には０〜５０℃の範囲であり、また、この範囲の
うち、該液体の特質によって決まる、該液体が中空繊維
内への移行が完了する前にゲル化が起こる温度は除かれ
る。

【００３１】また、該液体の種類によっては、液体自
体、またはその溶媒あるいは溶質などの物質が、室温下
での放置中に蒸散する場合があるが、その場合は必要に
応じてポリエチレン製の袋などでシールしておくことで
避けることができる。

【００３２】円管中を液体が流れる場合、その圧力損失
は、レイノルズ数が十分小さい場合、Hagen-Poiseuille
の式（式１）であらわされることは、周知のことであ
る。

【００３３】

【数１】ΔＰ＝８ηｌｕ／ｒ２ （１） ここで、ΔＰは圧力損失を、ηは流れる液体の粘度を、
ｌは円管内に移行し液体の長さを、ｕは流れる液体の平
均速度を、ｒは円管の内半径をそれぞれあらわす。

【００３４】（１）式でｕとは微小時間当りに移行する
液体の長さであるから時間をｔであらわせば、ｄｌ／ｄ
ｔと書ける。（１）式に代入して積分すれば（２）式が
得られる。

【００３５】

【数２】ｔ＝４ηｌ２ ／（ΔＰｒ２ ） （２） （２）式から、ゲル形成能を有する液体の中空繊維内へ
の移行が完了するのに要する時間は該液体の粘度に、連
通孔の間隔の二乗に比例し、中空繊維の内半径の二乗に
反比例することが判る。

【００３６】このことから本発明の方法によれば、繊維
表面から中空部への連通孔が散在する中空繊維を用いる
ことで、ゲル形成能を有する液体の中空繊維内への移行
が完了するのに要する時間が連通孔を有しない中空繊維
を用いる場合に比して格段に短縮されることが判る。

【００３７】このことは、連通孔が散在する程度が適切
であれば、比較的高粘度（粘度の上限３０センチポイ
ズ）の液体でも、内半径の小さい（内半径の下限４μ
ｍ）中空繊維内へ、現実的な時間内（期間の上限１２
日）にゲル形成能を有する液体の移行が完了することが
可能であることを示しており、特別な設備を必要としな
い本発明の方法によれば、大量生産が可能であることを
意味する。これは工業的に極めて有用である。

【００３８】以下実施例によって、本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

【００３９】

【実施例】

（１）被加工布の準備 固有粘度が０．６１のポリエチレンテレフタレートを溶
融し、中空紡糸口金を用いて、中空率４０％の中空繊維
の未延伸糸を得た。次いで、この糸を延伸して、丸中空
で５０デニール／２０フィラメント（酸化チタン量０．
３重量％）のマルチフィラメントを得た。電子顕微鏡に
よる断面撮影を行い、中空繊維の内半径を測定したとこ
ろ、平均８μｍであった。

【００４０】このマルチフィラメントで常法に従って、
編布（トリコット）を作成し、精練、プレセットを行っ
た（これを編布Ａとする）。

【００４１】編布Ａを５０ｇ／ｌの水酸化ナトリウムを
含む熱水（１０５℃）中で１０分処理して、減量率を２
０％とした（これを編布Ｂとする）。

【００４２】編布Ａおよび編布Ｂの電子顕微鏡による撮
影を行い中空繊維の内半径を測定したところ、いずれも
平均８μｍであった。また、編布Ｂには繊維表面から中
空部への連通孔の散在が確認された。

【００４３】（２）潜在ゲル化能を有する液体の準備 下記に処方にて準備した。なお、この液体は０℃以上で
は凝固せず、２０℃以下では少なくとも１０日はゲル化
せず、８０℃以上では２分以内にゲル化した。 アクリル酸［１５重量部］ （メトキノン２００ｐｐｍ含有品；株式会社日本触媒
製） 水酸化ナトリウム［７．５重量部］ （試薬１級；和光純薬工業株式会社製） ブレンマーＰＤＥ−４００［１重量部］ （ＰＥＧ４００ジメタクリレート；日本油脂株式会社
製） 過硫酸カリウム［０．５重量部］ （試薬１級；和光純薬工業株式会社製） 水［７６重量部］

【００４４】（３）加工手順 （２）で準備した液体中に（１）で準備した編布Ａまた
は編布Ｂを浸漬させ、液体の付着量が編布に対して１０
０％となるように圧絞し、ポリエチレン製の袋に入れて
シールし、２０℃雰囲気下で放置した。

【００４５】所定時間が経過した後、編布を袋から取り
出し、２０℃の水で軽く洗浄して、中空繊維内に移行せ
ずに編布の表面に付着している余分な液体を除去した
後、常圧スチーマーで１００℃で２０分間加熱した。

【００４６】以下に例示する実施例の加工布の風合いは
加工前と同様にソフトであった。また、電子顕微鏡写真
による観察結果から、加工布の表面に残留付着している
ゲルは殆どなく、下記に示す加工の前後の編布の重量変
化から算出されるゲルの付着率は、中空繊維内へのゲル
の充填率とみなすことができる。

【００４７】（４）評価方法 （３）における２０℃雰囲気下での放置時間を０分、６
０分、６時間、２４時間、３日、６日および１０日と
し、それぞれの場合について、加工の前後の編布の重量
変化からゲルの付着率（充填率）を算出した。なお、各
実施例および比較例の評価結果は、表１に示した。

【００４８】［実施例１］編布Ｂを用いた。

【００４９】［比較例１］編布Ａを用いた。

【００５０】［実施例２］編布Ｂを用い、（３）におけ
る２０℃雰囲気下での放置を１０℃雰囲気下での放置と
した。

【００５１】［実施例３］編布Ｂを用い、（３）におけ
る２０℃雰囲気下での放置を３０℃雰囲気下での放置と
した。

【００５２】［比較例２］編布Ｂを用い、（３）におけ
る２０℃雰囲気下での放置を５５℃雰囲気下での放置と
した。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、繊維表面から中空部へ
の連通孔が散在する中空繊維の中空部にゲルを導入する
にあたり、該中空繊維をゲル形成能を有する液体中に浸
漬し、次いで必要ならば圧絞した後、室温下で放置する
方法を用いるので、耐圧装置などの特別な装置を使用せ
ずに行うことが可能である。

【００５５】そのため、生産量を増加させることが経済
的、スペース的な面で格段に有利となり、工業的に非常
に有用である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維表面から中空部への連通孔が散在す
   る中空繊維の中空部にゲルを充填するに際し、該中空繊
   維を、ゲル形成能を有する液体中に浸漬した後室温下に
   放置し、該液体を該連通孔を介して中空部に充填した
   後、ゲル化せしめることを特徴とする中空繊維へのゲル
   充填方法。
2. 【請求項２】 ゲル形成能を有する液体が重合開始剤を
   含むモノマー溶液である請求項１記載の中空繊維へのゲ
   ル充填方法。
3. 【請求項３】 ゲル形成能を有する液体が対繊維機能付
   与剤を含有する請求項１または２記載の中空繊維へのゲ
   ル充填方法。
4. 【請求項４】 ゲル形成能を有する液体の溶媒が水であ
   る請求項１、２または３記載の中空繊維へのゲル充填方
   法。