JPS6212349B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は合成繊維の改質法に関するものであ
る。 その目的は、合成繊維に吸水性と嵩高性を付与
することができるという凍結による合成繊維の改
質方法を提供することにある。 従来、合成繊維の吸水性は天然繊維に比べてか
なり悪く、肌着としては汗を吸わないので不適切
であり、またこの吸水性が低いために静電気を帯
びやすいなどの欠点を生じ、合成繊維に吸水性を
付与することは大きな課題であつた。 さらに合成繊維は天然繊維に比べてバルキー性
つまり嵩高性が少ないものが多く風合上及び感触
上や保温上必ずしも満足すべきものではなかつ
た。 本発明者は、この合成繊維の二大欠点とも云う
べき低吸水性と低嵩高性を何らの吸水剤、風合改
良剤などの薬剤を付着させることなく改質できる
方法を得るべく研究を進めたのである。 ところで、本発明者は昭和56年９月に「凍結に
よる絹の改質方法」なる発明を特許出願（特願昭
56−150206号）した。この前出願のものは絹のセ
リシン部を水で膨潤させてこの水を凍結させ、そ
の後低温乾燥するという方法であり、絹にすぐれ
た嵩高性を付与することができるものであつた。 本発明者はこの前出願の技術を応用して合成繊
維に吸水性と嵩高性を付与するという研究を続け
た結果、本発明に達したのである。 すなわち、合成繊維、又は合成繊維からなる糸
若しくは布帛などを高温水に浸漬して該合成繊維
の表層部を膨潤せしめ、ついで冷却して前記表層
部を膨潤させている水分を凍結させ、その後前記
凍結した水分を低温乾燥して該表層部に多数の細
孔を形成せしめることを特徴とする凍結による合
成繊維の改質方法を発明するに至つたのである。 本発明における第１工程は合成繊維を高温水に
浸漬してこの合成繊維の表層部を膨潤させること
である。 この第１工程は吸水性の悪い合成繊維に吸水膨
潤加工を施こすということで、通常の常識では合
成繊維は吸水性が悪いためこの様な加工は困難で
あるとされやすいものであるが、合成繊維が低吸
水性であるのは常温における物性であり高温にお
ける染色加工が可能であることを想致すれば高温
水には膨潤するはずであると考えられ、実験した
結果これが可能であることを見い出したのであ
る。 つまり実験の結果、ポリエステル系合成繊維は
110〜140℃の高温水に、アクリル系合成繊維は85
〜120℃の高温水に、そしてポリアミド系合成繊
維は80〜110℃の高温水に、それぞれ約20〜90分
間浸漬することによつてこれら合成繊維の表層部
が水によつて膨潤することを知つたのである。 この膨潤工程の条件があまり強過ぎる（高温×
長時間）と合成繊維の中心部まで膨潤が進み最終
的に得られる改質繊維の強度が極端に低下する結
果となり、一方膨潤工程の条件が弱過ぎる（低温
×短時間）と本発明の目的が達成されないものと
なる。 この膨潤工程は合成繊維の種類により、また目
的とする吸水性や嵩高性により適当な条件を予備
試験により見い出してやればよく、さらに必要に
応じて膨潤を促進させるための助剤、例えば界面
活性剤や酸又はアルカリなどを添加してもよいも
のである。 なお、本発明において使用される合成繊維は合
成繊維のモノフイラメントのままのもの、これを
適宣の本数に撚り合せた合成繊維糸、さらに合成
繊維糸を素材とした織物や編物、或いはまた合成
繊維製の不織布、合成繊維とその他の繊維を混紡
又は混織した糸や布地、などあらゆる形態で供し
得るものである。 また、膨潤工程において高温水の温度が100℃
以上の場合は加圧状態にて処理することが必要で
あることは勿論である。 次に第２工程として膨潤した合成繊維を、この
膨潤状態を維持させつつ、つまり合成繊維の表層
部を膨潤させている水分を保持したまま、冷却し
てこの水分を凍結させるのである。 この水分の凍結において、その氷の結晶は微細
なもの程好ましい結果が得られるので、徐冷する
よりも急冷する方が望ましいものである。 この冷却は冷凍室で行なうのであるが、この冷
凍室の温度は０℃以下の温度であれば一応本発明
の目的は達成できるが、上記の理由により−10℃
よりも低温の方が望ましいのである。つまり氷の
結晶は−５℃で最も大きくなるとされており、こ
の−５℃に近い温度を経過する時間が短いほど良
好な結果が得られるものであり、望ましくは−20
℃位の低温室へ収納してやれば良いものである。 この冷凍処理は合成繊維の表層部を膨潤させて
いる水分をできるだけ細かく凍結させてやればよ
いものであり、例えば−20℃の冷凍室であれば８
〜15分間位収納すれば充分であり、低温な冷凍室
ほどその収納時間は短かくて良いことは勿論であ
る。 ついで第３工程としてこの合成繊維の表層部で
凍結した水分つまり氷の結晶をそのまま融解させ
ないで、低温乾燥によつて乾燥蒸発（昇華）させ
てやるのである。 この低温乾燥として望ましい方法は真空乾燥で
あり、０℃以下の温度で真空ポンプによつて氷の
結晶を昇華させて乾燥してやればよいのである。 また０℃以下の温度で塩化カルシウム等の乾燥
剤を収納した乾燥室で乾燥してもよいし、この乾
燥剤入りの乾燥室を真空ポンプで吸引しつつ乾燥
してやれば一層効率的な氷結晶の昇華乾燥が達成
されるものである。 この様にして得られた合成繊維は、その表層部
で凍結していた微細な氷の結晶がそのまま昇華し
て乾燥してしまうので、この氷の結晶があつた部
分に細孔が残る結果となり、膨化した表層部に多
数の細孔が形成され、吸水性と嵩高性が同時に付
与されることになるのである。 次に本発明による処理結果を、未処理のものと
比較しつつ走査型電子顕微鏡による拡大写真の図
面を示して説明する。 第１図〜第３図はポリエステル系合成繊維の
3600倍の拡大写真で、第１図は未処理のもの、第
２図及び第３図は本発明による改質処理を施こし
たものである。 第２図のものは膨潤条件が110℃×30分のもの
で、第３図のものは膨潤条件が120℃×30分のも
のである。 これらの図から判る様にポリエステル繊維の場
合は110℃×30分の高温水処理で一応の表層部の
膨潤が見られ、この膨潤部に細孔が形成されてい
ることが予測されるのである。そして120℃×30
分の高温水処理を施こしたものは表層部に膨潤に
よるかなりの凹凸が見られ、細孔形成は確実なも
のとなつているのである。 この処理後のポリエステル繊維の吸水性は未処
理のものに比べて５〜10％位増加しており、嵩高
性も未処理のものに対して５〜10％増加している
ことが認められたのである。 また、第４図〜第６図はアクリル系合成繊維の
走査型電子顕微鏡による3600倍の拡大写真で、第
４図は未処理のもの、第５図及び第６図は本発明
による改質処理を施こしたものである。 第５図のものは膨潤処理条件が95℃×30分のも
ので、第６図のものは膨潤処理条件が110℃×30
分のものである。 この第４図〜第６図から判断されることは、95
℃×30分の処理のものでもアクリル繊維の表面は
かなりの毛羽立ちが見られ膨潤による嵩高性が得
られていること及び氷の結晶の乾燥による細孔の
形成が見受けられるということである。また膨潤
処理条件が110℃×30分のものは表層部の凹凸は
かなり大きく細孔が多数形成されていると判断で
き、すぐれた嵩高性と吸水性が得られていること
が証明されている。 このアクリル繊維の吸水性と嵩高性を測定する
と未処理のものに比べて本発明処理を施こしたも
のは吸水性において30〜70％の増加が見られ、ま
た嵩高性においては70〜140％もの増加が認めら
れたのである。 次に第７図〜第９図はポリアミド系合成繊維の
走査型電子顕微鏡による3600倍の拡大写真で、第
７図は未処理のもの、第８図及び第９図は本発明
による改質処理を施こしたものである。 第８図のものはその膨潤処理条件が90℃×30分
のもので、第９図のものは膨潤処理条件が110℃
×30分のものである。 この第７図〜第９図から判断されることは、ポ
リアミド繊維は90℃×30分の膨潤処理でも表面に
微細な凹凸と所々には大きな穴が形成されている
が、繊維径自体はあまり増加していないものとな
つていること、そして110℃×30分の強い条件で
膨潤処理したものは表面層が完全に崩れて細孔は
極端に多く、バルキー性も大きくなり過ぎて強度
低下も大きいものと予測されることである。 つまりポリアミド繊維は処理条件がかなりシビ
ヤーであり条件コントロールがやや難かしいと考
えられるのである。 この第８図のポリアミド繊維の吸水性と嵩高性
を測定したところ吸水性の増加は未処理のものと
比べてほとんど同じであり、嵩高性は未処理のも
のに比べて10〜40％増加したものであつた。な
お、ポリアミド繊維は元来吸水性はあまり低いも
のではなく、したがつて本発明方法による吸水性
の増加はあまり期待できないものと判断される。 本発明方法は合成繊維の表層部を膨潤させて細
孔を形成させているため表層部はこの膨化により
強度上弱くなつており、全体としても引張強度は
やや低下すると考えられ、これを確認してみると
ポリエステル系繊維及びアクリル系繊維で約14〜
25％の強度低下があり、ポリアミド系繊維では強
度低下は第８図の場合のものではほとんど認めら
れなかつた。 しかし、強度低下があるとしても元来これら合
成繊維の強度は強く多少の強度を犠牲にしても、
吸水性や嵩高性が付与された方が全体としてはよ
り望ましい繊維となるものである。 なお、強度低下に伴なう伸度増加は当然予想さ
れるものであるが、測定結果においてもポリエス
テル系繊維で８〜20％、アクリル系繊維で70〜
150％、ポリアミド系繊維で２〜６％の伸度増加
が認められたのである。 以上、詳細に説明した様に本発明は合成繊維を
高温水にて膨潤させついで凍結して低温乾燥させ
るという合成繊維の改質法であり、これによつて
合成繊維の表層部を膨化させつつここに多数の細
孔を形成させるものであり、その結果吸水性と嵩
高性とを合成繊維に付与するというきわめてすぐ
れた効果を奏するものである。 本発明方法では処理される合成繊維によつてそ
の効果に差があることは勿論であり、本発明者の
実験によればアクリル系合成繊維においてその効
果は最も著るしく、ついでポリエステル系合成繊
維に良好な結果が得られるもので、ポリアミド系
合成繊維においては期待できる効果はやや低いも
のとなつたのである。 しかし、本発明方法はあらゆる合成繊維に処理
できる改質法であり、この効果の程度に差がある
としても、従来合成繊維の大きな欠点とされてい
た低吸水性と低嵩高性を何らの薬剤を付着させる
ことなく改善できることは明白な事実であり、吸
水性によつて合成繊維の肌着への利用や帯電防止
性の向上が図れるし、また嵩高性によつて風合や
感触さらには保温性の改良が達成されるものであ
る。 実施例 １ ポリエステル系合成繊維糸（モノフイラメント
62本×２の双糸）をオートクレーブ内にて120℃
の高温水で30分間膨潤処理し、ついでこのオート
クレーブから取出した膨潤繊維糸を−20℃の冷凍
室にただちに収納し10分間冷却して膨潤水分を凍
結させた。この凍結水分を保有したポリエステル
系合成繊維糸を−５℃の温度を保ちつつ真空乾燥
した。この真空乾燥を24時間続けたところ氷の結
晶は消失していた。 得られたものの諸物性を測定したところ第１表
の如き諸データーが得られた。 なお、吸水性は40℃の水に５分間浸漬したもの
の重量増加で比較した。また嵩高性は顕微鏡観察
による糸径増加率で示した。 さらに表のデーターは未処理品の値を100とし
て比較したもので、各々15点測定の平均値で示し
たものである。

【表】 この結果から、ポリエステル系合成繊維におい
ては、本発明方法による処理によつて、吸水性と
嵩高性が共に約５〜10％位増加し、強度低下と伸
度増加を伴なうものであることが判る。 したがつて強度が多少下がつても吸水性と嵩高
性が増加しているので全体としての繊維の評価は
当然改質されたものと判定できるのである。 実施例 ２ アクリル系合成繊維糸（モノフイラメント83本
×２の双糸）をオートクレーブ中にて110℃の高
温水で30分間膨潤処理し、ついで実施例１と同様
にして凍結及び冷凍を行なつた。 この様にして得られた改質アクリル系合成繊維
糸の諸物性を実施例と同様にして測定し、実施例
１と同様未処理品と比較した。 その結果第２表の如き諸データーが得られた。

【表】 この表からアクリル系合成繊維の場合は、本発
明の処理による顕著な物性変化が得られることが
判断され、吸水性は大幅に改善され、嵩高性にお
いてはきわめて大きな値を示し、しかも強度低下
は15％位と低くなつているのである。 この様に本発明改質方法はアクリル系合成繊維
において特にすぐれた効果を発揮するものであ
る。 実施例 ３ ポリアミド系合成繊維糸（モノフイラメント55
本×２の双糸）を90℃の高温水にて30分間浸漬
し、ついで実施例１と同様にして凍結及び冷凍を
行なつた。 この様にして得られたポリアミド系繊維糸を実
施例１と同様にして各種物性を測定し、実施例１
と同様未処理品と比較した。 その結果第３表の如き諸データーが得られた。

【表】 この表から判る様にポリアミド系合成繊維につ
いては、本発明方法による改質効果は比較的低く
嵩高性だけがやや増加しているものとなつてい
る。これはこの実施例３における高温水による処
理条件がやや低かつたことに起因するものと判断
されるが、この温度を110℃にすると前述の顕微
鏡写真の如く表層が強く侵される様な状態になる
心配があり、したがつてポリアミドについては適
切な処理条件を充分予備テストを行なうことによ
つて見い出す必要があるものと判断される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はポリエステル系合成繊維の走
査型電子顕微鏡による3600倍の拡大写真で、第１
図は未処理のもの、第２図及び第３図は本発明に
よる改質処理を施こしたものである。第４図〜第
６図はアクリル系合成繊維の走査型電子顕微鏡に
よる3600倍の拡大写真で、第４図は未処理のも
の、第５図及び第６図は本発明による改質処理を
施こしたものである。第７図〜第９図はポリアミ
ド系合成繊維の走査型電子顕微鏡による3600倍の
拡大写真で、第７図は未処理のもの、第８図及び
第９図は本発明による改質処理を施こしたもので
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 合成繊維、又は合成繊維からなる糸若しくは
   布帛などを高温水に浸漬して該合成繊維の表層部
   を膨潤せしめ、ついで冷却して前記表層部を膨潤
   させている水分を凍結させ、その後前記凍結した
   水分を低温乾燥して該表層部に多数の細孔を形成
   せしめることを特徴とする凍結による合成繊維の
   改質方法。