JPS602709A - 低温高収縮性繊維の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は３０〜４０℃と言う比較的低潟領域の温水又は
塩類を含む湛水に対し短時間に大きな収縮率と収縮力を
示すことを％、徴とする水膨潤高収縮性繊維及び当該ｆ
＆維よυなる構造物に関するものである。

従来よシ水に・浸漬すると吸水し膨潤或いは溶解する繊
維材料及びシート材料は知られている。例えば、親水基
をもつ樹脂よシ得られたポリビニルアルコール系の水溶
性繊維や繊維状で親水基を導入した高吸水性繊維等が広
く知られているが、これ等は他素材に対し繊維状接着材
として使用され、又他素材の加工性を保つのに用い、最
終的に溶解除去され、或いは吸水する事自体が目的とな
っている。従ってそれぞれの効果を発現する過程で収縮
することは目的遂行に対して阻害因子となる場合が多い
。

更に疎水性樹脂を用いた熱収縮性繊維が知られている。

これ等の繊維はいずれも６０℃以上比較的高温領域での
み収縮し、又冷却後は固化するので本発明の如くゴム状
弾性を示すことも不可能である。

本発明者は体温或いは風呂の温度程度の温水や血液、尿
等の塩類を含む温水に対し極めて敏感に大きな収縮挙動
を示す素材をうる可能性につき種々検討を行った結果、
ある特殊条件で作られたポリビニルアルコール（以下Ｐ
ＶＡと略称する）繊維を用いることで経済的にこれ等の
要求特性を満すことを見出した。

即ち、親水性のＰＶＡ繊維を用い比較的低温領域の温水
中で繊維表面の部分溶解を起さず収縮発現までの所要時
間を短縮し、大きな収縮力を得るためには、吸水膨潤に
よる繊維断面積の増大を図るよりも、あらかじめ繊維内
部の分子配向を不均一状態で可能な限シ進め、然も結晶
化を必要最低限に抑え、水と接触した瞬間における僅か
な膨潤作用で繊維内部に潜在する不均一な歪を緩和し、
この過程で発現する捲縮等の形態変化を利用する方がよ
シ有効であると言う考え方が当該繊維材料を発明するに
当って基本となっている。即ち本発明は、重合度１，２
００〜３，０００、鹸化度９８モルチ以上のＰＶＡ水溶
液を通常の方法によシ湿式紡糸を行い、当該糸篠が水分
及び塩類を含有した状態で１３０℃以下の雰囲気中で４
倍以上延伸した後絶乾し、水中における最大収縮温度が
６５℃以上８０℃以下の範囲となり、かつ最大収縮率が
５０チ以上となるよう緊張状態で適当な熱処理を行ない
、その後さらに塩＜ｎ除去等の精練処理を行って得られ
たＰＶＡ繊維と、当該繊維を用い、４０℃以下の水又は
５％以下の塩類を含有する水の中に浸漬したときに１０
〜６０係収縮する紡績糸、不織布等の繊＃構造物である
。

ＰＶＡの繊維製造には乾式と湿式紡糸法があるが湿式紡
糸法を採用する。その理由は不織布用繊維の製造に適し
ている点もあるが、凝固に際し繊維断面方向に不均一構
造をとりやすいことがあるからである。

ＰＶＡの重合度は３０００以上になると水溶液粘度が著
るしく上昇し生産性が大巾に低下するため好ましくない
。逆に１２００以下では延伸時の分子配向が劣シ、所定
の収縮力を得ることが困難となる。また鹸化度を９８モ
ル係以下にすると、繊維に付着した凝固液の塩類を水洗
によυ除去するのに必要な最低限の繊維中結晶化度が得
られにくい。

ＰＶＡ水溶液の湿式紡糸における凝固液としては、通常
硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム等の塩の良厚水溶液
が用いられ、又水酸化ナトリウムでモル化後中和凝固す
る方式もあシ、いずれでも良いが、前者が、Ｃシ好まし
い。

次に凝固浴を出たＰＶＡ繊維に対し膨潤水と凝固液より
もたらした塩の水溶液が存在する状態で１３０℃以下、
経済的には１００℃未満の雰囲気中において４倍以上延
伸することで繊維内部に不均一な歪を付与する。得られ
た繊維が比較的低温で吸水時強い収縮挙動を示すために
は、内部歪を可能な限如不安定な状態で保持しなければ
ならない。この目的を達成するには繊維の結晶化を抑え
分子配向を極力大きくする条件が望ましい。分子配向を
増大するために高い延伸率が必要であシ、この点繊維温
度の上昇が有効である。然し絶乾に近い状態で繊維温度
が１５０℃以上になると結晶化度が急増し、結果的に内
部歪は減少する。逆に繊維温度が低いと延伸倍率が減少
し必要な収縮力が得られなくなる。本発明者は、分子間
隔を大きくとって結晶化を防ぎしかも大きな延伸倍率を
とるために、ＰＶＡの溶媒である水を繊維内及び周囲に
対繊維４０％以上含む状態で１３０℃以下の雰囲気中に
おいて４倍以上延伸することによシ目的の収縮挙動を得
る可能性を見出した。延伸に際しては、付着する硫酸ナ
トリウム、硫酸アンモニヤ等の凝固能をもつ塩礒り繊細
の過度の膨潤による実延伸効率の低下を防ぐために、或
いは部分溶解による繊維間の膠着抑制のために十分な量
を必要とする。なお延伸時における繊維自体の温度は　
２多量の水分を伴うので７０℃以上１００℃未満、好ま
しくは８０℃〜９５℃の範囲に雰囲気温度を制御するの
が望ましい。

延伸された繊維に付着している塩類は、精練工程で０，
５％以下まで水洗除去し、紡績或いは不織工程に必要な
油剤を付与した後乾燥して吸水時の潜在収縮力をもちな
がら安定な形態の繊維を製造する事が前提となるが、上
記延伸後の繊維は、例え緊張状態に置いても繊維表面の
部分溶解なしに塩類の水洗除去を行ない、乾燥した繊維
を経済的に生産することは困難である。従って延伸され
た繊維は塩類が付着した状態のまま絶乾し、必要最低限
の結晶化をほどこす目的で熱処理が必要となる０ 熱処理条件を種々変化させ、繊維の収縮挙動を調査した
結果、極めて限られた条件において目的とする吸水収縮
性を示す繊維が得られることを確認した。水中で繊維の
収縮挙動を測定するには、先ず繊維を直線状にするため
繊維のデニール当たり１／５ｏｏ（ｆ）の初荷重をかけ
、２０℃の水中に入れ、１℃／分で昇温させながら各温
度における収縮率を読みとる方法を採用した。繊維は水
温の上昇に伴って収縮率を増大し最大収縮率を示す温度
で平衡となシ、この温度を過ぎると荷重に抗しきれず急
激に伸長を始め切断する。切断する温度を溶解温度と呼
ぶことにする。

本発明の目的は体温近傍の水温において極めて短時間に
１０％以上の収縮率と著るしいゴム弾性及び適度の使用
強度を示す繊維材料を提供することにある。したがって
少くとも５０℃までは問題となるようなＰＶＡの溶解が
生じてはならない。

この領域は最高収縮温度６５℃に対応する。然も前記延
伸条件を前提とした際この熱処理程度は繊維間の接着な
く経済的に付着塩類を定長下で水洗除去し定長熱風乾燥
しうる限界条件とたまたま一致する。次に熱処理効果を
高めて行くと最大収縮率の低下とその温度の上昇を伴う
ほか、繊維段階で必要とする必要最小限の収縮率１５係
と最高収縮率を示す両者の対応稠度の差が縮少して来る
。

また本発明の繊維を使用する紡績糸又は不織布が４０℃
の水又は５ダ以下の塩を含む水の中で１０チ以上の急激
な収縮挙動を発現させるためには、それを構成するＰＶ
Ａ繊維が、繊維段階で水に浸漬したとき約１５％の収縮
が必要となる。この物性を具備した繊維の最高収縮温度
は７５℃となる。

ただし、紡績糸、不織布を製造する過程で室温の牽切切
断方式（パーロック紡績等）を採用する場合、牽切時の
内部歪の増大を伴うので繊維の最高収縮温度は８０℃ま
で許容しうる。なお最大収縮率としては５０％以上が必
要となり、最高収縮温度６５℃より７５℃、（牽切切断
力式では７５℃を８０℃と読みかえる。）と言う三つの
制限条件を満足する範囲内の熱処理条件を選択しなけれ
ばならない。

前述のように熱処理された当該Ｐ　Ｖ　Ａ　１４２．紐
に付着している塩類は紡績或いは不織布化する１こめ除
去し、水系エマルジョン油剤処理を行う必要がるる。水
溶性の付着塩類を除去するためには水洗することが最も
経済的であるが水中膨潤で捲縮発現の原動力である繊維
内部歪を犬さく減少さす事は出来ない。本発明者は水洗
の可能性につき種々検討した結果、限定された条件下の
湿潤状態でも強い張力をかけると分子配向かあまシ乱れ
ないことを利用し、洗滌水及び油剤処理液温度を３５℃
以下に抑えると、熱処理工程と同様水洗、油剤処理、対
Ｒ＃水分が１０チ以下になるまでの乾燥は定長状態以上
の緊張下で処理可能なことを見出した。

特に塩類除去後の乾燥工程では対繊維水分が５０％以下
となるまで熱風温度を８０℃以下に抑えることが繊維間
の接着防止を図る上で有効である。

当該ＰＶＡＩ維の単繊度に関しては上記物性を満足する
限シ制約はない。然し通常生産される湿式紡糸法の条件
下では単繊度の増大に伴い凝固状態が低下し、延伸効果
が減少するため好ましくは７デニール（ｄｒ）以下の領
域である。

次に当該ＰＶＡ＠維からなる紡績糸及び不織布について
述べる。本発明の紡績糸は尿又は血液に触れた際０．］
ｊ’／ｄｒ以上の力で敏感に収縮することを前提として
おり、４０℃以下の水又は５係以下の塩を含有する水の
中で３０秒以内に１０〜６０チ収縮し湿潤状態において
ゴム状弾性を示す。測定法は３０℃の水、３０℃の５襲
塩化ナトリウム水溶液及び人工尿（尿素１．９４％、塩
化ナトリウム０．８０％、硫酸マグネシウム７水塩０．
１１弼、塩化カルシウム０．０６ｑ６の水溶液）　ノ中
、！＝　１１５００（ｒ／ｄｒ）の荷重をつけて浸漬し
収縮率の経時変化をそれぞれ読み取る。３０℃に比し４
０℃の場合収縮率はいずれも増大する。紡績糸の製造は
、捲縮を付与し紡績プロセスに適合する長さに切断した
上記繊維を用いカード方式により紡出しても良いが、ト
ウ状で牽切するパーロック方式の方が繊維内部歪の増大
、繊維長の上昇による撚数減少での構成密度低下等の点
で水中における収縮率及び収縮力を向上するのに効果的
である。

なお規定している収縮挙動の範囲内で他の繊維を混紡す
ることもできる。４０℃以下の水又は５チ以下の塩を含
有する水に接触すると３０秒以内に１０〜６０％収縮す
る機能を具備した本発明の吸水高収縮性不織布は前記紡
績糸と同様な効果を面状で提供するものである。従って
捲縮を効率よく発現さすためには実用性のある不織布の
物性を示す範囲内で繊維を一軸方向に可能な限シ配列す
ることがよシ望ましいが限定するものではない。本発明
のシート状物質を得るためにはカード又はランダムウニ
パー後のウェブをニードルパンチで固定するか、１５０
℃未満の溶融温度をもち、然も溶融に際し極めて僅かの
収縮率しか示さないバインダー繊維（例えば鐘紡製夫ル
コンビ等の複合型バインダー繊維）と混綿し熱接着させ
る等のプロセスを採用するのが望棟しい。吸水後の触感
は必要により１０〜２０チ近傍のポリエステル等疎水性
繊維を混ρｄすることで水中の収縮挙動、吸水時のゴム
弾性等目的とする物性を大きく損うことなく改良しうる
。

これ等の紡績糸或いは不熾布は比較的低温領域方向端Ｒ
部に固定し、通常は大晴部を締付けることなく、一旦尿
が排出され当該紡績糸（紡績糸を構成因子とする布状物
を含む）或いは不織布が濡れると迅速に収縮しおむつ外
に洩れることを防ぐ用途を始めとし、ギブスの補強布、
その細氷に濡れると急速に収縮する性能を要求される分
野に用いることかでさる。

本発明はまた、乾燥させた状態で比較的柔軟でかつ水の
存在下においては、即座に吸水して１００チ以上の伸び
のあるゴム弾性を示す、極めて柔軟な性能を示し、然も
乾湿側状態でこれ等の性能は可逆性を有するシート状或
いは塊状物質を提供することにある。

従来より吸水した場合柔軟なゴム状弾性忙示す素材とし
てホルマール化ＰＶＡ樹脂の発泡スポンジ或いはＰＶＡ
＠維を６０℃以上の高温で収縮させた不織布が存在して
いた。然しこれ等の素材はいずれも乾燥状態で著るしく
硬化するので用途が大巾に限定され市場ではこの物性の
改良要求が強い。硬化する原因としてホルマール化ＰＶ
Ａ樹脂スポンジの場合、可塑効果のある水が存在しなく
々ると樹脂自体非常に硬い性質をもち、かつスポンジ構
造のため自由度がなく、じん性が大巾に低下する。一方
高温収縮ＰＶＡ繊維よりなる不織布では、先に述べた如
く所定の収縮率を確保するに必要な水温と最高収縮率に
対応する水温或いは溶解温度が接近するため、繊維表面
において一部ＰＶＡの溶解又は溶解に近い局部的な過大
膨潤が発生し乾燥すると硬化する。この硬化現象は繊維
間の擬似接着に基づくものであシ１．もみ加工をほさこ
すとある程度の柔軟化効果がみられるが、再度吸水させ
た後は室温で乾燥してももみ加工前の硬さに復元する。

本、発明のＰＶＡ繊維よシなる不織布を３０〜５０℃と
いう比較的低温領域で面積を５０％以上収縮させること
によシ得られた高密度不織布は、上記従来品の欠点を改
善しうる事を見出した。この高密度不織布の表面は単繊
度が細い程平滑となるが、カードの通過性よｐ　Ｏ，５
ｄｒ以上が必要である。不織布の製造方式は乾式である
限り何ら制約するものでなく、使用目的に適合したもの
を選択すれば良い。収縮に方向性を与えないためには、
ランダムクエバー或いは４５　のクロス方式を採用し、
接着にはニードルパンチ、１５０℃以下の融点をもち溶
融時収縮の小さい熱接着繊維の混綿状態における熱処理
等いずれの方式でも構わない。

不織布の目付、厚さもシート状から塊状原料まで用途に
より設定することができる。得られた不織布は吸水時ゴ
ム弾性を示し極めて柔軟な物性を示し、かつ乾燥時にお
いても柔軟性を保つが、採用する条件によっては湿潤の
際若干のぬめり感を伴う場合がある。又湿潤時において
も積極的にさらりとした感じを要求される用途もある。

この対策としてはポリエステル、ポリアクリルニトリル
或いはポリプロピレン等の通常生産されている疎水性繊
維或いは疎水性複合繊維を１０〜２０ｑ６あらかじめ当
該ＰＶＡ繊維に混綿して置くと目的とする物性を殆んど
変えることなく改良可能である。

又目的により他の親水性繊維を混綿しても艮い。

然し他繊維の混綿率が増加し７０チを超えると不織布に
おいて所望の収縮性が得られなくなる。

前述の如く本発明の当該ＰＶＡ繊維よりなる不織布を３
０〜５０℃の比較的低い湛水中で充分収縮させた高密度
不織布は吸水時直ちにゴム状弾性を示し、極めてすぐれ
た柔軟性が得られかつ再び乾燥しても柔軟性を殆んど失
わない従来みられなかった物性を示す。この物性を利用
して顔面等に対する化粧の塗布或いはぬぐい落す用具類
、湿布等の基布、高級ワイパー、或いは海岸における埋
立時の洗掘防止用シート等の土木資材等に用いることが
できる。

以下本発明で得られる繊維および繊維構造物のすぐれた
性能を実施例により説明する０実施例１ 重合度１７００、ケン化度９９．９モルチのＰＶＡ水溶
液を飽和Ｎａ２ＳＯ４水溶液中で湿式紡糸後４０℃の空
気中及び９０℃の飽和Ｎａ２ＳＯ４水溶液中で４．５倍
に延伸し、その１まの定長状態において絶乾するまで１
３０℃の熱風乾燥と、水中での最大収縮温度が７０℃に
なるよう１７０℃の熱風により熱処理を行った。この繊
維は水による著るしい膨潤と収縮を伴うため定長を維持
するに十分な張力を与えた状態で、繊維付着Ｎａ２　Ｓ
Ｏ４除去を目的とする３０℃の水洗、給油等の湿潤処理
を実施し、更に対繊維水分が４０係に到達するまで８０
℃次に１２０℃の熱風により緊張下で乾燥した。得られ
た単繊度２　ｄｒのＭｌ、維は繊維間の接着が全くみら
れず良好な分繊性を示し、水中にトける最大収縮率７２
チ、溶解湿度は７９℃であった。又３０℃の蒸留水、人
工尿及び食塩水中に３０秒浸漬したときの収縮率はそれ
ぞ；ｉ、３１％、３０チ及び１６％と言う値を示した。

実施例２ 実施例１と同様の方式で最大収縮温度７％７５℃となる
よう熱処理され、Ｎａ２ＳＯ４水洗、給油乾燥した単繊
度１．５ｄｒの糸篠を用い、ノ（−ロック方式で牽切後
リング精紡機で紡出した綿紡番手６０／１撚数１７　ｔ
／ｉｎの紡績糸は、蒸留水、人工尿及び５チ食塩水中で
次光の如き収縮挙動を示した。

実施例３ 実施例１によって得られた糸篠に捲縮を付与し、繊維長
５］酬に切断したＰＶＡ繊維単独、及びＰＶＡ繊維に単
繊度２ｄｒｓ繊維長５１ｍ＋のポリエステル繊ｉ１０％
を混綿しランダムウエノ＜−、ニードルパンチ方式で目
付８０　ｆ／ｄ、針打数２００ｐ／ｄの乾式不織布を作
った。当該不織布は蒸溜水、人工尿及び５％食塩水中で
次表の如き収縮挙動が得られた。なお収縮後の湿潤状態
において不織布は極めてすぐれた柔軟性とゴム弾性を示
し、更にＰＶＡ繊維１００％の場合にみられる表面のぬ
めシ感は僅かのポリエステル繊維を混綿するこ注）収縮
率は不織布試作時の試料走行方向につき無荷重で測定し
た。

実施例４ 実施例】により得られた糸篠に捲縮を付与し、繊維長５
１ｍに切断したＰＶＡ繊維単独及びＰＶＡ繊維に単繊度
２ｄｒ１繊維長５１ｍのポリエステル繊維２０％を混綿
し−、ランダムウニパー、ニードルパンチ方式で目付８
０　ｔ／ｒｌ　、針打数２００ｐ／ｉの乾式不織布を作
った。更に当該不織布を４０℃の水中に１分間浸漬する
と前者の不織布面積は浸漬前の３５％、後者の場合でも
４１％にまで収縮し、いずれも極めてすぐれた柔軟性と
２００％近傍の湿潤切断伸度をもったゴム弾性を示す。

特に後者では吸水状態においてぬめシを感じさせない。

収縮によシ高密度化された不織布は８０℃の熱風で乾燥
したあとも柔軟で、水中（水温４０℃）への再浸漬と乾
燥を繰返した場合、再状態の触感は再現しうろことを確
認した。得られた高密度不織Ｊｔ較例 実施例１と同様の方式で湿式紡糸、延伸、乾燥後、得ら
れた繊維の最大収縮温度が８５℃となるよう熱処理を行
い、定長で水洗、給油、乾燥、捲縮及び切断処理をほど
こしたＰＶＡ繊維単独の不織布を試作した。不織布の試
作条件は実施例４に準する。

当該不織布の面積を水中で浸漬前の３５係まで収縮させ
るための水温は７１℃が必要となり、得られた高密度不
織布は吸水状態ですぐれた柔軟性とゴム弾性を示す反面
ぬめり感が非常に強く、特に乾燥させた場合、たとえ８
０℃以下の熱風を用いても非常に硬い板状を呈した。当
該ＰＶＡ繊維に２０％のポリエステル繊維を配合した高
密度不織布ではぬめシ感を軽減しうるが乾燥後における
硬さの改善効果は殆んど認められない。

乾燥状態で板状を呈する不織布をもみ加工するとある程
度柔軟となるが、４０℃以下の水に再浸漬の上乾燥する
と、その硬さはもみ加工前の水準まで復元した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重合度１，２００〜３，０００、鹸化度９８．０モ
   ルチ以上のポリビニルアルコール水溶液を用いて湿式紡
   糸を行い、当該糸篠が水分及び塩類を含有した状態で１
   ３０℃以下の雰囲気中において４倍以上延伸した後当該
   繊維の水中における最大収縮温度が６５℃以上８０℃以
   下の範囲となり、かつ最大収縮率が５０％以上となるよ
   う緊張下で熱処理して得られた吸水膨潤高収縮性ポリビ
   ニルアルコール繊維。 ２、重合度１，２００〜３，０００、鹸化度９８．０モ
   ルチ以上のポリビニルアルコール水溶液を用いて湿式紡
   糸を行い、当該糸篠が水分及び塩類を含有した状態で１
   ３０℃以下の雰囲気中において４倍以上延伸した後当該
   繊維の水中における最大収縮温度が６５℃以上ｓｏ’ｃ
   以下の範囲となシ、かつ最大収縮率が５０％以上となる
   よう緊張下で熱処理して得られた徴廟ＪＩＩＩＩＩＩ＆
   ポリビニルアルコール繊維からなシ、４０℃以下の水又
   は５％以下の塩を含有する水に浸漬したとき、３０秒以
   内に１０〜６０％収縮し、含水状態でゴム状弾性を示す
   ことを特徴とする紡績糸。 ３、重合度１，２００〜３，０００．鹸化度９８．０モ
   ルチ以上のポリビニルアルコール水溶液を用いて湿式紡
   糸を行い、当該糸篠が水分及び塩類を含有した状態で１
   ３０℃以下の雰囲気中において４倍以上延伸した後当該
   繊維の水中における最大収縮温度が６５℃以上８０℃以
   下の範囲となシ、かつ最大収縮率が５０多以上となるよ
   う緊張下で熱処理して得られたポリビニルアルコール繊
   維を３０％以上含み、４０°Ｃ以下の水又は５チ以下の
   塩を含有する水に浸漬したとき、少くとも一方向で３０
   秒以内に１０〜６０％収縮し、含水状態でゴム状弾性を
   示すことを特徴とする不織布。