JPWO2012090942A1 - 疎水化吸湿発熱繊維及びこれを用いた繊維構造物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明において高架橋ポリアクリレート系繊維を選択したのは、表1(前記非特許文献1から転載)に示すとおり、他の繊維に比べて吸着熱が高いからである。
(備考)C80熱量計を用いて、試料を絶乾から25℃、80.5%RHの条件下で測定した値(前記非特許文献1の465頁表3・14,但しコットンについては熱量単位がcalで示されており、J/gに換算して修正した)。
本発明の繊維は、開繊した繊維を静水に落下させたとき、10分以上水に沈まない。すなわち、自重では10分以上、好ましくは20分以上、さらに好ましくは30分以上、とくに好ましくは60分以上水に沈まない。この疎水性の付与により、本発明の繊維は多量発汗や雨がかかっても繊維の吸湿発熱は持続し、温かく、保温性も高く、着心地は良いものとなる。
本発明の疎水化吸湿発熱繊維は、開繊した前記繊維を静水に落下させたときの水分付着量が自重の400%以下であることが好ましい。従来の高架橋ポリアクリレート系繊維は水分との親和性が高いため、自重の400%を越える吸水率となるものもあるが、本発明の疎水化処理により吸水率を低くすることができる。吸水率を低くすると乾き易くなる利点がある。
疎水剤の種類や加工条件によっては、繊維の風合いが粗硬になる場合もあるので、このような場合には柔軟剤と併用しても良い。柔軟剤は公知のいかなるものも使用できる。例えば市販品として明成化学社製、商品名“メイシリコーンSF”(アミノ変性シリコーン)がある。柔軟剤の付着量は、0.01〜2.00omf%が好ましく、さらに好ましくは0.1〜1.0omf%である。
本発明の疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維は気体の水分を吸湿する性質が高い。すなわち、疎水加工しないものとほぼ同様に吸湿性を発揮する。一例として、温度20℃、相対湿度65%の雰囲気での吸湿率が自重の21.6%以上、61.8%以下が好ましい。吸湿率が高いと、発汗時の気相の汗を吸収しやすく、着心地は良好となる。
本発明の疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維が5〜100質量%、その他の繊維が0〜95質量%であってもよい。その他の繊維としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ナイロン、ポリプロピレン、レーヨン(レンチング社製、商品名“テンセル”を含む)、キュプラ、アセテート、エチレンビニルアルコール(一例としてクラレ社製、商品名“ソフィスタ”)、コットン(木綿)、麻、絹、ウール(羊毛)に代表される獣毛繊維、及び一般アクリル繊維、高架橋ポリアクリレート系繊維などいかなる繊維であっても良い。羽毛のような詰め物も含む。
(1)混紡:混紡は綿段階において2種以上の繊維の混合である。例えば混打綿、カード、練条、スライバーなどでの混合である。紡績糸、不織布、詰め綿の主に均一混合の場合に使用される。
(2)合糸:合糸は2種以上の糸を撚り合わせる混合である。例えば双糸の場合、本発明の繊維糸と他の繊維糸とを撚り合せる混合である。紡績糸同士、紡績糸とフィラメント糸、フィラメント糸同士の撚り合わせに使用される。
(3)混繊:混繊は、フィラメント糸同士の単繊維を混合するときに使用される。
(4)交織:交織は、織物を構成する糸を複数種類使用して織物にする場合の混合である。例えば、経糸と緯糸を別な種類の糸にするとか、経糸、緯糸をそれぞれ複数種使用することもできる。
(5)交編:交編は編物を製造する際に複数種類の糸を使用する場合の混合である。
(6)不織布製造におけるニードルパンチ、水流交絡によって、積層した複数種類の繊維層を混合する。
本発明の疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維を含む繊維構造物について説明する。本発明の繊維構造物は、本発明の繊維を5質量%以上含むことが好ましい。他の繊維と混合するのはさらに好ましい。他の繊維は前記したとおりである。他の繊維と混合するのが好ましい理由は、多量の発汗や雨で濡れたときには他の繊維に液相の水分を保持させ、本発明の繊維の吸湿発熱を持続させるためである。このようにすると、繊維全体としては濡れた状態になるが、本発明の繊維の吸湿発熱は持続するため、繊維は温かく、保温性は高く、着心地は良好となる。
1.原綿の吸湿発熱テストの測定方法
(1)開繊した原綿、及び水を温度20℃、45%RHの室内環境に2時間以上放置した。これにより、測定環境下で原綿の吸湿を終了させた。水は試験中に温度が変動しないように室温に合わせておいた。
(2)直径75mmのシャーレに水16gを入れた。
(3)原綿を1g取り出した。
(4)ピンセットで原綿をつかみ、シャーレの水に載せた。
(5)サーモグラフィ(例えばNEC Avio赤外線テクノロジー社製、商品名“H2630”)で熱履歴を計測した。
(6)5秒間隔で発熱終了まで観察し、発熱をカメラで撮影しデータをパソコンに記憶させた。発熱終了はサンプルの最高温度が21℃未満とした。
(7)以上の条件下(サーモグラフィ測定結果を解析)し、温度20℃、湿度45%RHの室内環境下で発熱持続時間を計測した。
水との接触時間及び質量を一定にした試料の質量増加率(吸水率)を測定した。測定方法は次のとおりである。
(1)開繊した原綿を1g秤量した(A)。
(2)温度20℃、湿度45%RHの室内環境下で、300ccビーカーに水200gを入れ、原綿を水面に浮かべた。判定は次のとおりとした。
浮き:発熱持続時間中、浮いていたもの。
半沈み:発熱持続時間中、繊維が部分的に水中に沈むが、全体としては浮いていたもの。
沈み:発熱持続時間内に繊維全体が沈んだもの。沈むまでの時間を測定した。
(3)1分経過後、ネットに全量移し替え余剰水を除去した。
(4)1分経過後、質量測定し(B)、下記式より質量増加率(吸水率)を算出した。
質量増加率(吸水率)=(B−A)×100/A
前記の発熱測定(サーモグラフィ測定結果を解析)した後、サンプルの浮沈状況を観察した。
(1)図1に示す方法で測定した。紡績糸1を160本束ねて幅約100mmとし、質量を測定した(A)。両端をクリップ2,3で挟み、一方の端は棒4とともに挟み、他方の端はクリップ3を錘にして下に吊り下げた。下には水6を入れたビーカー5を置き、水6の中に紡績糸1のクリップ3側の端が1cm漬かるまで下ろした。
(2)環境条件、サーモグラフィ測定条件は、前記原綿の場合と同様である。試験終了後の試験体質量(B)を測定した。下記式より質量増加率(吸水率)を算出した。
質量増加率(吸水率)=(B−A)×100/A
更に紡績糸の場合は、気化冷却時の温度を表3に示した。この気化冷却温度は、環境温度20℃を基準にした温度である。
試料約5.0gを熱風乾燥器で105℃、16時間乾燥して質量を測定した(a)。次に該試料を温度20℃、45%RH,65%RHあるいは95%RHに調節した恒温恒湿器に24時間入れた。このようにして吸湿した試料の質量を測定した(b)。以上の測定結果から、次式によって算出した。
吸湿率[%]={(b−a)/a}×100
2分30秒経過時の水面から、上部クリップ2までの試料全面の平均温度をサーモグラフィで計測した。
本実施例で使用するカチオン系疎水剤(例:カチオン系フッ素含有シリコーン化合物)は、高架橋ポリアクリレート系繊維表面の塩型カルボキシル基に選択的にイオン吸着結合するため、次式により存在量の差を算出して結合量とした。
(繊維浸漬前のエマルジョン液中の疎水剤の存在量)−(繊維浸漬後エマルジョン液中の存在量)=(繊維吸着量)
(備考:疎水剤の存在量は濃度(質量%)×液量によって算出する。前記濃度は重量分析により求めた。)
官能検査により手で触って触感で評価し、柔軟か粗硬かを調べた。
原綿をカードにより開繊してウェブとし、練条、粗紡、リング精紡工程によって紡績糸を製造する際に、各工程を円滑に通過するかを判断した。工程通過性が良好でないと実用的な物つくりは困難である。評価は下記によって行った。
A 紡績工程通過性は問題ない
B 紡績工程通過性に問題があり、実生産できない。
1.高架橋ポリアクリレート系繊維
特開平5−132858に記載されている公知の方法に従い、塩型カルボキシル基量3.1mmol/g及び4.8mmol/g及び7.7mmol/gの高架橋ポリアクリレート系繊維を製造した。
2.疎水加工
疎水化剤としては下記に示すものを使用した。疎水加工も併せて記載した。
(1)実験番号1−1〜1−4、1−8〜1−9
カチオン系フッ素シリコーン疎水剤として、日華化学社製、商品名“S−09”をエマルジョン水溶液にして使用した。前記水溶液エマルジョンに浸漬後、脱水機で脱水し、105℃、30分間乾燥後、170℃で30分間キュアセットした。
(2)実験番号1−5
カチオン系アミノ変性シリコーンとして、信越シリコーン社製、商品名“KF−8012”をエマルジョン水溶液にして使用した。繊維を浸漬後、脱水機で脱水し、105℃、30分間乾燥後、170℃で30分間キュアセットした。
(3)実験番号1−6
カチオン系高融点ワックスとして、日華化学社製、商品名“TH−44”をエマルジョン水溶液にして使用した。繊維を浸漬後、脱水機で脱水し、105℃、30分間乾燥後、170℃で30分間キュアセットした。
(4)実験番号1−7
疎水化処理をしない繊維(未処理品)とした。
実施例1の全実験番号の繊維を30質量%と、ポリエチレンテレフタレート繊維(PET綿,単繊維繊度:1.1dtex、繊維長:35mm)70質量%をカード装置で混紡し、通常のリング紡績装置でZ撚り(890回/m)をかけてメートル番手40番の紡績糸を製造した。実験番号1−1〜1−9の繊維に対応する実験を実験番号2−1〜2−9とする。以上のようにして得られた紡績糸の各種測定結果を下記の表3にまとめた。
1.高架橋ポリアクリレート系繊維
特開平5−132858に記載されている公知の方法に従い、塩型カルボキシル基量4.8mmol/gの高架橋ポリアクリレート系繊維を製造した。
2.疎水加工
疎水化剤としては下記に示すものを使用した。疎水加工も併せて記載した。
(1)実験番号3−1
疎水化剤である側鎖両末端型エポキシ変性シリコーンとして、信越シリコーン社製、商品名“X−22−9002”をエマルジョン水溶液にして使用した。繊維を浸漬後、脱水機で脱水し、105℃、30分間乾燥後、170℃で30分間キュアセットした。
(2)実験番号3−2〜3−3
疎水化剤としてカチオン型両末端型アミノ変性シリコーンとして、信越シリコーン社製、製品名“KF−8012”を使用した以外は実験番号3−1と同様に処理した。
(3)実験番号3−4
疎水化剤として旭硝子社製、カチオン系フッ素系疎水剤のエマルジョン“アサヒガードAG−E082”(商品名)を使用した以外は実験番号3−1と同様に処理した。
(4)実験番号3−5
疎水化剤として日華化学社製、商品名“S−09”(カチオン型フッ素シリコーン疎水剤)を使用した以外は実験番号3−1と同様に処理した。
(5)実験番号3−6
疎水化処理をしない繊維(未処理品)を使用した。
実施例3の実験番号3-1〜3-6の繊維を30質量%と、ポリエチレンテレフタレート繊維(単繊維繊度:1.1dtex、繊維長:35mm)70質量%をカード装置で混紡し、通常のリング紡績装置でZ撚り(890回/m)をかけてメートル番手40番の紡績糸を製造した。実験番号3-1〜3-6の繊維に対応する実験を実験番号4-1〜4-6とする。以上のようにして得られた紡績糸の各種測定結果を下記の表5にまとめた。
2,3 クリップ
4 棒
5 ビーカー
6 水
Claims (9)
- 気相の水分を吸着して発熱する高架橋ポリアクリレート系繊維に、疎水化剤が0.2omf%以上2.5omf%以下の範囲で結合しており、液相の水分に対しては疎水性であり、液相の水分と接触しても水分をはじき、気相の水分を吸着して吸湿発熱し、
温度20℃、湿度45%RHの雰囲気下にある液相水分(水)に浮べた時、21℃以上の温度に発熱している持続時間が10分以上である疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維。 - 前記疎水性は、高架橋ポリアクリレート系繊維の表面にカチオン系フッ素含有シリコーン化合物、カチオン系フッ素含有化合物、カチオン系アミノ変性シリコーン化合物及びカチオン系炭化水素化合物から選ばれる少なくとも一つの疎水化剤がイオン吸着結合して発現している請求項1に記載の疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維。
- 前記疎水性は、高架橋ポリアクリレート系繊維の表面にフッ素及びエポキシ変性シリコーン化合物から選ばれる少なくとも一つの疎水化剤が結合して発現している請求項1に記載の疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維。
- 前記疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維を開繊し、静水に落下させたとき、10分以上水に沈まない請求項1〜3のいずれか1項に記載の疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維。
- 前記疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維は、開繊した前記繊維を静水に落下させたときの水分付着量が自重の400%以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維。
- 前記疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維は、温度20℃、湿度65%RHの雰囲気下での吸湿率が自重の21.6%以上61.8%以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の疎水化高架橋ポリアクリレート系繊維が5質量%以上100質量%未満、その他の繊維が0質量%を超え95質量%以下含む繊維構造物。
- 前記繊維構造物が、糸、織物、編物、不織布又は詰め物である請求項7に記載の繊維構造物。
- 前記繊維構造物を温度20℃の静水に2分30秒間浸漬後のサーモグラフィ測定により、気化冷却がないか又は0℃を超え−1.2℃以下である請求項7又は8に記載の繊維構造物。
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