TW202035649A - 撥水性編織物、其製造方法及衣料 - Google Patents

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鳥谷部慧悟
藤田和哉
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Abstract

本發明係克服習知技術的問題，提供展現耐磨耗性及耐久性優異的撥水性能之撥水性編織物。 本發明之撥水性編織物係經使用全氟辛酸(PFOA)的濃度為5ng/g以下的撥水劑所撥水處理之編織物，包含具有複數個溝部存在於外周之橫剖面形狀的纖維作為構成纖維，該溝部具有寬幅部，且前述纖維的溝部之尺寸滿足下述式(式1)及(式2)： w2/w1≧1.3　・・・(式1) 0.15≦h/d≦0.25　・・・(式2) (其中，w1為溝部入口寬度，w2為溝部的寬幅部寬度，h為溝深度，d為纖維直徑)； 依照JIS L 0217 103法的洗濯20次後之該編織物與水的液滴接觸角為135°以上，且JIS L 1092噴霧法的撥水度為4級以上。

Description

撥水性編織物、其製造方法及衣料
本發明係關於編織物，關於即使洗濯後也能維持優異的撥水性之高耐久撥水性編織物。
撥水性編織物係藉由對於編織物施予撥水處理而得。如此的撥水性編織物係使用於登山用的外套、滑雪衣、風衣或泳衣等各種之用途，皆要求高的撥水性。
為了將撥水性賦予至此等的編織物，例如使用氟系撥水劑、聚矽氧系撥水劑或石蠟系撥水劑等。特別地，氟系撥水劑係具有優異的初期撥水性，而且對於洗濯亦具有撥水性能的耐久性，目前使用於各式各樣的纖維製品。
於使用氟系撥水劑的撥水處理中，以往，具有碳數為8個以上的全氟烷基之氟系化合物的所謂C8撥水劑，係因其撥水性能高而被使用。然而，C8撥水劑就雜質而言係包含全氟辛酸(PFOA)，因其化學結構的安定性而不易被分解，被指出因在人體中的蓄積及在外部環境中的殘留所造成之不良影響。因此，加速朝向無PFOA的碳數為6個以下的氟系撥水劑(C6撥水劑)之替換。
又，近年來，於對於環境負荷減低的進一步關懷之提高中，在纖維業界中亦進行朝向不含以全氟烷基為主體的氟化合物之非氟系撥水劑之更換。另一方面，C6撥水劑或非氟系撥水劑係撥水皮膜中之分子的規則排列容易紊亂，若不將各種的撥水處理條件或製程予以適當化，則無法成為撥水性能、其耐久性充分者。因此，於使用無PFOA的撥水劑所處理的撥水材料中，進行用於提升初期撥水性、其耐久性的技術開發。
至目前為止，正進行撥水劑的藥劑組成或用於提升耐久性的加工條件等高次加工技術之檢討(例如專利文獻1)。又，除此之外，正進行藉由控制編織物的表面形態而提升初期撥水性或其耐久性之關於以所謂蓮葉效果為目標之纖維的異型剖面化之檢討(例如專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-221952號公報 [專利文獻2]日本特開2005-350828號公報
[發明欲解決之課題]
然而，於專利文獻1記載之技術中，在洗濯20次後撥水性能係大幅降低，使用無PFOA的撥水劑時，得不到撥水性能之耐久性優異的編織物。於專利文獻2記載之技術中，雖然乾燥條件下的耐磨耗性及撥水性能之耐久性優異，但沒有考慮更嚴苛條件的濕潤狀態下之耐磨耗性。而且，此技術例如在運動衣料等穿用時的動作激烈且如衣服濕潤的環境下，由於重複施加強的摩擦，而壓潰用於展現撥水性能的異型剖面纖維，有撥水性能大幅降低之可能性。
如此地，於以往提案的特殊剖面之纖維中，多未考慮對於實際使用的摩擦之耐久性，在實際使用上留下課題。因此，要求開發出一種編織物，其消除此等之技術課題，能維持撥水性能的高耐久性。
本發明係克服習知技術之課題，目的在於提供一種撥水性編織物，其展現耐磨耗性及耐久性優異的撥水性能。 [用以解決課題之手段]
本發明係為了解決上述課題而具有以下之構成。
(1)一種撥水性編織物，其係經使用全氟辛酸的濃度為5ng/g以下的撥水劑所撥水處理之編織物，包含具有複數個溝部存在於外周之橫剖面形狀的纖維作為構成纖維，該溝部具有寬幅部，且前述纖維的溝部之尺寸滿足下述式(式1)及(式2)： w2/w1≧1.3　・・・(式1) 0.15≦h/d≦0.25　・・・(式2) (其中，w1為溝部入口寬度，w2為溝部的寬幅部寬度，h為溝深度，d為特殊剖面纖維直徑)； 依照JIS L 0217 103法的洗濯20次後之該編織物與水的液滴接觸角為135°以上，且JIS L 1092噴霧法的撥水度為4級以上。 (2)一種撥水性編織物，其係撥水劑附著而成的編織物，前述撥水劑係僅由包含具有碳數6以下的全氟烷基之氟化合物的氟系撥水劑或非氟系撥水劑所構成，包含具有複數個溝部存在於外周之橫剖面形狀的纖維作為構成纖維，該溝部具有寬幅部，且前述纖維的溝部之尺寸滿足下述式(式1)及(式2)： w2/w1≧1.3　・・・(式1) 0.15≦h/d≦0.25　・・・(式2) (其中，w1為溝部入口寬度，w2為溝部的寬幅部寬度，h為溝深度，d為特殊剖面纖維直徑)； 依照JIS L 0217 103法的洗濯20次後之該編織物與水的液滴接觸角為135°以上，且JIS L 1092噴霧法的撥水度為4級以上。 (3)如(1)或(2)記載之撥水性編織物，其濕潤條件下的白斑試驗(frosting test)後之變褪色的程度為4級以上。 (4)如(1)～(3)中任一項記載之撥水性編織物，其中撥水劑係以聚矽氧系或石蠟系化合物為主體的撥水劑。
(5)一種衣料，其係在至少一部分使用如(1)～(4)中任一項記載之撥水性編織物而成。 (6)一種如(1)～(4)中任一項記載之撥水性編織物之製造方法，其係使用全氟辛酸的濃度為5ng/g以下的撥水劑將編織物進行撥水處理，該編織物包含具有複數個溝部存在於外周之橫剖面形狀的纖維作為構成纖維，該溝部具有寬幅部，且前述纖維的溝部之尺寸滿足下述式(式1)及(式2)： w2/w1≧1.3　・・・(式1) 0.15≦h/d≦0.25　・・・(式2) (其中，w1為溝部入口寬度，w2為溝部的寬幅部寬度，h為溝深度，d為特殊剖面纖維直徑)。 (7)如(6)記載之撥水性編織物之製造方法，其中使用非氟系撥水劑作為撥水劑。 (8)如(6)或(7)記載之撥水性編織物之製造方法，其中作為撥水劑，使用以聚矽氧系或石蠟系化合物為主體的撥水劑。 [發明之效果]
若依據本發明，由於包含具有特定的溝部之纖維作為構成纖維，故可提供展現耐久性優異的撥水性能，同時耐磨耗性亦優異之編織物。而且，藉由將其使用於衣料用途，可成為展現耐久性優異的撥水性能，同時耐磨耗性亦優異之衣料。尤其於比較嚴苛的環境下，例如在登山、滑雪、溜冰等雪山或冰上等環境下使用之運動用、土木工程等的作業用之外衣或摩擦多的衣料用途中，可極為實用地使用。
[用以實施發明的形態]
以下，詳細說明本發明。
本發明之撥水性編織物係經使用全氟辛酸(PFOA)的濃度為5ng/g以下的撥水劑所撥水處理之編織物。
本發明之撥水性編織物包含具有複數個溝部存在於外周之橫剖面形狀的纖維(以下亦有稱為「特殊剖面纖維」的情況)作為構成纖維，該溝部具有寬幅部。前述特殊剖面纖維係如圖1所例示，為在外周形成有複數個具有寬幅部的溝部1(圖1之1)之特殊剖面纖維2(圖1之2)般的異型剖面形狀之纖維。又，該溝部入口寬度(w1) 3與溝的寬幅部寬度(w2) 4、及相對於特殊剖面纖維直徑(d)的溝深度(h) 5必須滿足下述式，此等滿足以下之式1、式2。 w2/w1≧1.3　・・・(式1) 0.15≦h/d≦0.25　・・・(式2)
作為構成本發明中使用的特殊剖面纖維之聚合物，例如可舉出聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚丙烯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醯胺、聚乳酸、熱塑性聚胺甲酸酯、聚苯硫(polyphenylene sulfide)等之能熔融成形的聚合物及彼等的共聚物。特別地，若聚合物的熔點為165℃以上，則耐熱性良好而較佳。又，亦可在聚合物中包含氧化鈦、氧化矽、氧化鋇等之無機質、碳黑、染料或顏料等之著色劑、阻燃劑、螢光增白劑、抗氧化劑或紫外線吸收劑等之各種添加劑。
於本發明使用的特殊剖面纖維中，具有特殊的溝，其具有入口窄、裏面變寬之部分(溝的寬幅部)。於自然界中，如以蓮葉為代表，係存在有結構撥水，其不依賴氟等的化學物質，利用表面的微細突起，在水滴與表面之間納入空氣層，藉此得到撥水性能。雖然迄今已完成有利用此現象，利用極細纖維等的各式各樣之提案，但因洗濯等來自外部之力而結構紊亂，有造成性能降低之虞。另一方面，本發明之特殊剖面纖維，由於在每一條纖維中安定地形成能納入空氣層之結構，故即使在洗濯等來自外部之力下也可維持結構。再者，藉由維持溝形狀，而溝內部不受到來自外部的摩擦等，故滲透至溝內部的撥水加工劑等係不易脫落，可實現性能的維持。關於其形狀，以下詳細說明。
於本發明之特殊剖面纖維中，溝部入口寬度(w1)與溝的寬幅部寬度(w2)、及相對於特殊剖面纖維直徑(d)的溝深度(h)係重要，其成為第1要件。此處，藉由溝的寬幅部寬度(w2)與溝部入口寬度(w1)之比為1.3以上，而當水滴接觸纖維時，由於溝的入口窄而水滴不易進入溝內，再者被納入的空氣由於具有將水滴上推之作用，故可維持空氣層，可得到撥水效果。較佳為1.5以上，更佳為1.8以上。又，為了抑制突起部的破裂，維持溝部入口的形狀之輪廓(邊緣)，較佳為3.0以下。藉由維持此輪廓，可維持撥水性能。
又，特殊剖面纖維直徑(d)與溝深度(h)之比(h/d)必須為0.15以上。藉此，即使施加水滴的本身重量或水壓，水滴也不到達溝的裏面，而維持性能。此外，從水滴侵入的觀點來看，此值愈大愈佳，但從可能因形成溝的突起部在受到外力時的變形或破壞而導致性能降低來看，本發明中就上限而言係設為0.25以下。較佳為0.17以上且小於0.22。
再者，溝深度(h)亦有助於撥水性能，就絕對值而言，較佳為2μm以上，更佳為3μm以上。一般而言，例如於約50～150dtex的單纖維之情況，相對於單纖維一條的直徑為10～23μm左右，雨滴的大小係過大且為100～1000μm左右。因此，附著於纖維的水滴係因本身重量而進入溝內，若到達溝之底面(底部)則水滴附著、潤濕。然而，於溝為深之情況，藉由水滴的表面張力而上推，不潤濕，發揮撥水性能。因此，為了利用水滴的表面張力而發揮撥水性能，如上述，溝深度較佳為2μm以上。
接著，此處所言的溝部入口寬度(w1)、溝的寬幅部寬度(w2)、特殊剖面纖維直徑(d)、溝深度(h)係如以下地求出。即，所謂溝部入口寬度(w1)，係設為在對於纖維軸呈垂直方向的纖維剖面中，將正交於溝部之中心線的長度沿著中心線朝向外周部測定時的最小處(圖2之3)。又，所謂溝的寬幅部寬度(w2)(圖2之4)，係設為將正交於溝部之中心線的長度沿著中心線，從外周部朝向纖維中心測定時的最大處。將突起部10的外接圓之直徑當作特殊剖面纖維直徑(d)。又，溝深度(h)意指於溝部中心線中，突起部外接圓及溝部內接圓之交點間距離(圖3之5)。此處所言之外接圓，係於特殊剖面纖維之剖面中，在突起部之前端以2點以上最多外接的真圓，即突起部外接圓(圖4之6)，所謂內接圓，意指在溝部之前端(底部)以2點以上最多內接的真圓，即溝部內接圓(圖4之7)。
又，於本發明之特殊剖面纖維中，溝部1(圖1之1)之數較佳為4～9個，更佳為6個至8個。藉由將溝部數設為4個以上，可有效地減低水滴與纖維表面之接觸面積，展現優異的撥水性。又，藉由將溝部數設為9個以下，可變得不易發生突起部的破裂，即使在更嚴荷的濕潤條件下也成為耐磨耗性優異之撥水性編織物。其結果，可抑制作為衣料使用時的品質降低，同時即使於嚴苛的條件下也維持特殊剖面形狀，藉此而成為撥水性能的耐久性優異者。
於本發明中，如後述為了得到特殊剖面纖維，理想係使用芯鞘複合纖維。本發明所言之芯鞘複合纖維，係指由2種類的聚合物所構成，於芯成分之剖面中，存在有複數具有寬幅部的溝之具有特殊剖面形態的纖維。將該芯鞘複合纖維用於編織物時，基本上係對纖維進行溶出操作。因此，於芯鞘複合纖維中，較佳係將該纖維之剖面中芯成分的面積比率設為50%至90%。若為該範圍，則例如即使作為織物時，纖維間的空隙亦為適度，可不需要與其它纖維進行混纖等而使用。又，於縮短溶出處理時間之觀點中，宜降低鞘成分之面積比率，於此觀點中，芯成分之面積比率更佳為70%至90%，特佳為80%至90%。
於芯鞘複合纖維中，芯成分的面積比率亦可超過90%，但作為可實質上使鞘成分安定地形成溝部之範圍，將比率之上限值設為90%。
於芯鞘複合纖維中的鞘成分之溶出中，一般而言活用液流染色機等來進行的情況多，於該處理步驟中，纖維係被重複施加複雜的變形。此時，在纖維最外層所形成的突起部係變成被重複施加複雜的變形，於相對於其之力學的耐久性低之情況中，突起部變得會簡單地剝離。如此的情況，因纖維之起毛所造成的手感降低係自不待言，而且有因溝部形狀而功能展現變得非常地降低，得不到所期待的效果的情況。若探究此耐久性，則其係起因於突起部之可動範圍大，且依賴突起部前端的寬度與溝部的寬度之關係。將相鄰的突起部前端之寬度當作Pout，將溝部的入口寬度當作w1時，Pout/w1較佳為2.0以上10.0以下。若為該範圍，則前述溶出處理中的耐久性係自不待言，由於溶出後的突起部係自立地存在，而對於依賴溝部形狀的功能展現係非常有效地作用，藉由在其纖維表層上形成的突起部(溝部)，可展現各式各樣的特性。若推行如此的觀點，則Pout/w1之值愈大耐久性愈優異，若考慮製造耐久性優異的芯鞘複合纖維，則Pout/w1較佳為3.0以上10.0以下。又，將芯鞘複合纖維使用於在比較嚴苛的環境下使用的運動之外衣或摩擦多的內衣時，Pout/w1特佳為4.0以上10.0以下，若為該範圍，則起因於溝部的性能係維持高的耐久性。
又，此自立的突起部即使在賦予摩擦等的應力時，突起部亦幾乎不活動而存在。因此，不易引起突起部的力學上的劣化，亦大幅影響實際使用時的耐久性。著眼於撥水性能時，由於必須在溝部納入空氣層，故突起部前端的寬度(Pout)與突起部底面的寬度(Pmin)之比(Pout/Pmin)較佳為1.3以上。更佳為2.3以上。此處所言之突起部前端的寬度(Pout)，意指相當於夾著突起部10而相鄰的溝部之與外接圓的接點之部分的點之距離(圖5之8)，所謂突起部底面的寬度(Pmin)，意指相當於夾著突起部10而相鄰的溝部之與內接圓的接點之部分的點之距離(圖5之9)。從撥水性能之觀點來看，Pout/Pmin係大者為佳，但在耐久性之觀點中變不利，故於本發明中，實施可能的上限值較佳為小於5.0。更佳為小於4.5。
本發明之撥水性編織物所用的特殊剖面纖維係如上述，藉由特殊的溝形狀而發揮撥水性能，在耐久性之維持上，理想係維持該溝形狀。亦因此，較佳係將原紗設為芯鞘複合纖維，藉此於撚紗步驟或假撚步驟等之紗加工步驟中，即使受到對於紗剖面的強變形，利用其後之溶出而亦可得到所欲的溝形狀。又，由於可維持溝部入口的形狀之輪廓(邊緣)而較佳。維持此輪廓亦大幅有助於撥水性之維持，形成溝之入口的突起部分較佳為銳角。此處所言之銳角，係指突起部中的突起部之纖維表面的邊之切線與突起部中的溝部的邊之切線所成的角(圖5之α)小於90度(deg)。較佳為80度以下。如此地，藉由突起部分係成為銳角，茲認為可抑制水滴往溝部之侵入。再者，即使於編織物形態中，也由於在編織物形成後進行溶出，而可適度地維持紗-紗間之間隙，藉由空氣層之確保而能有助於撥水性能之維持。
芯鞘複合纖維之橫剖面形狀除了真圓剖面之外，當然亦可為短軸與長軸之比(扁平率)大於1.0的扁平剖面，可採取三角形、四角形、六角形、八角形等之多角形剖面、在一部分具有凹凸部的不倒翁剖面、Y型剖面、星型剖面等各式各樣的剖面形狀。
於本發明中，當撥水性編織物為織物時，特殊剖面纖維較佳為使用於織物的經紗或緯紗之至少一者。
又，(式3)所示的覆蓋係數(cover factor)較佳為滿足下述範圍。 紗密度(條/2.54cm)×纖度(dtex)0.5 ≦1400　・・・(式3) (其中，紗密度係使用特殊剖面纖維的經紗或緯紗之紗密度，纖度係特殊剖面纖維的總纖度。) 更佳為： 200≦紗密度(條/2.54cm)×纖度(dtex)0.5 ≦1400　・・・(式4)； 進一步較佳為： 300≦紗密度(條/2.54cm)×纖度(dtex)0.5 ≦1400　・・・(式5)。
作為撥水劑，係使用：於使用高速液體層析儀-質譜儀(LC-MS)之測定中，全氟辛酸(PFOA)的濃度為5ng/g以下的撥水劑。較佳為小於1ng/g。該濃度大於5ng/g時，環境上不佳。所謂該撥水劑，例如可舉出C6撥水劑(亦稱為C6系撥水劑，但於本發明中稱為C6撥水劑)或非氟系撥水劑等。所謂C6撥水劑，係指包含具有全氟烷基的氟系化合物之氟系撥水劑，且係全氟烷基的碳數為6個以下者。所謂全氟烷基，係指烷基的氫原子之2個以上被取代成氟原子之基。又，所謂非氟系撥水劑，係不含以全氟烷基為主體的氟化合物之撥水劑。作為非氟系撥水劑，可舉出聚矽氧系撥水劑、石蠟系撥水劑等，此等之撥水劑可聚矽氧系化合物為主體，也可石蠟系化合物為主體。
作為滿足上述全氟辛酸(PFOA)濃度之條件的C6撥水劑，可適宜使用市售品，例如可舉出「AsahiGuard」AG-E082(明成化學工業公司製)等。C6撥水劑之附著濃度較佳為1重量%～10重量%。作為上限，更佳為8重量%以下，進一步較佳為6重量%以下，最佳為5重量%以下。作為下限，更佳為2重量%以上，進一步較佳為3重量%以上。
作為滿足上述全氟辛酸(PFOA)濃度之條件的非氟系撥水劑，可適宜使用市售品，例如可舉出「Neoseed」NR-158(日華化學公司製，以聚矽氧系化合物為主體之撥水劑)等。非氟系撥水劑的附著濃度較佳為1重量%～10重量%。作為上限，更佳為8重量%以下，進一步較佳為6重量%以下，最佳為5重量%以下。作為下限，更佳為2重量%以上，進一步較佳為3重量%以上。
為了提升撥水性能之耐久性，較佳為在撥水劑中併用交聯劑。作為交聯劑，可使用三聚氰胺系樹脂、封端異氰酸酯系化合物(聚合)、乙二醛系樹脂及亞胺系樹脂等之至少1種，該交聯劑沒有特別的限定。
以下，詳述本發明之撥水性編織物之製造方法的一例。
本發明所用之特殊剖面纖維可使用2種類的聚合物，將以特殊剖面纖維成分(芯成分)與溶出成分(鞘成分)並以能形成溝部的方式所配置之芯鞘複合纖維予以紡絲、編成、織造後，藉由溶出處理來溶解鞘成分，殘留芯成分而得。此處，作為將上述芯鞘複合纖維予以製紗之方法，利用熔融紡絲的複合紡絲係從提高生產性之觀點來看較佳。當然，亦可進行溶液紡絲等而得到芯鞘複合纖維。
選擇熔融紡絲時，作為芯成分及鞘成分，例如可舉出聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚丙烯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醯胺、聚乳酸、熱塑性聚胺甲酸酯、聚苯硫等之能熔融成形的聚合物及彼等的共聚物。特別地，若聚合物之熔點為165℃以上，則耐熱性良好而較佳。又，亦可在聚合物中包含氧化鈦、氧化矽、氧化鋇等之無機質、碳黑、染料或顏料等之著色劑、阻燃劑、螢光增白劑、抗氧化劑或紫外線吸收劑等之各種添加劑。
為了由芯鞘複合纖維來形成溝部，將鞘成分的易溶出成分予以溶出，具體而言只要在易溶出成分能溶解的溶劑等中浸漬纖維而去除鞘成分即可。易溶出成分為共聚合有5-鈉磺基間苯二甲酸(5-sodium sulfoisophthalic acid)或聚乙二醇等之聚對苯二甲酸乙二酯或聚乳酸等時，可使用氫氧化鈉水溶液等之鹼水溶液。作為以鹼水溶液處理此芯鞘複合纖維之方法，例如只要在成為複合纖維或由其所成的纖維結構體後，浸漬於鹼水溶液中即可。此時，鹼水溶液若加熱至50℃以上，則可加快水解之進行而較佳。又，若利用流體染色機等，則可一次大量地進行處理，故生產性亦良好，從工業的觀點來看較佳。
相對於用於鞘成分之溶出的溶劑，較佳為芯成分難溶出、鞘成分易溶出，宜因應用途而預先選定芯成分後，鑒於可使用的溶劑而從前述聚合物之中選定鞘成分。
芯鞘複合纖維之難溶出成分(芯成分)與易溶出成分(鞘成分)之對溶劑的溶出速度比愈大，可謂愈合適的組合，溶出速度比較佳為10倍以上，只要以3000倍為止的範圍為目標來選擇聚合物即可。更佳為100倍以上，進一步較佳為1000倍以上。作為鞘成分，例如宜從聚酯及其共聚物、聚乳酸、聚醯胺、聚苯乙烯及其共聚物、聚乙烯、聚乙烯醇等之能熔融成形且比其它成分更顯示易溶出性之聚合物中選擇。特別地，於將鞘成分的溶出步驟簡易化之觀點中，鞘成分較佳為在水系溶劑或熱水等中顯示易溶出性之共聚合聚酯、聚乳酸、聚乙烯醇等，尤其是使用聚乙二醇、鈉磺基間苯二甲酸單獨或組合而共聚合成的聚酯或聚乳酸，從操作性及在低濃度的水系溶劑中簡單地溶解之觀點來看較佳。
又，於對水系溶劑的溶出性及在溶出時所產生的廢液之處理的簡易化之觀點中，特佳為聚乳酸、共聚合有3mol%至20mol%之5-鈉磺基間苯二甲酸的聚酯、及除了前述5-鈉磺基間苯二甲酸之外亦以5wt%至15wt%之範圍共聚合有重量平均分子量500至3000的聚乙二醇的聚酯。特別地，於共聚合有前述5-鈉磺基間苯二甲酸單獨、及除了5-鈉磺基間苯二甲酸之外亦共聚合有聚乙二醇的聚酯中，維持結晶性的同時，亦對鹼水溶液等水系溶劑顯示易溶出性，故即使在加熱下給予摩擦的假撚加工等中，也不引起複合纖維間之熔黏等，從高次加工通過性之觀點來看較佳。
本發明中的紡絲溫度，較佳係設為在從前述觀點所決定使用的聚合物之中，主要高熔點或高黏度的聚合物顯示流動性之溫度。此顯示流動性的溫度，雖然亦取決於聚合物特性、其分子量而不同，但只要以該聚合物的熔點為目標，並以熔點+60℃以下來設定即可。只要為其以下之溫度，則在紡絲時聚合物不會熱分解等，而抑制分子量降低，可良好地製造芯鞘複合纖維。
本發明中使用的芯鞘複合纖維係由絲紗所構成。絲紗包含延伸紗及各種撚紗。撚紗之種類沒有特別的限定，例如可舉出假撚加工紗、假撚熔黏紗、中強撚紗等。
本發明中使用的特殊剖面纖維能以通常之方法進行織造、編成，且能以通常之方法進行染色。
又，當編織物為梭織物時，就梭織組織而言沒有特別的限定，例如可舉出平紋組織、斜紋組織、緞紋組織、變化平紋組織、變化斜紋組織、變化緞紋組織、花式組織、提花組織、單層組織、雙層組織、多層組織、經紗起毛組織、緯紗起毛組織、紗羅組織等。又，當編織物為針織物時，就針織組織而言沒有特別的限定，例如可舉出圓編、緯編、經編(包含翠可特經編、拉舍爾經編)、起毛編、平編、平針編、羅紋編、雙羅紋編(兩面編)、綾紋編、雙反面組織、單梳櫛經平組織(denbigh stitch)、凸紋組織、經緞組織、絞花組織(chain stitch)、夾紗組織(inlay stitch)等。梭織物、針織物皆可為任意組織，但相較於平紋組織，作成如斜紋組織之容易出現凹凸的組織者，有液滴接觸角、撥水度變大之傾向，當與其它的剖面纖維混用時，理想係特殊剖面纖維大量地出現在表面之組織。
將芯鞘複合纖維進行溶出操作而作成本發明之特殊剖面纖維後，作為編織物使用時，施予撥水加工，但因應需要可併用抗靜電、阻燃、吸濕、抗靜電、抗菌、軟化整理、其它眾所周知之後加工(包含樹脂塗布、薄膜積層、賦予其它功能之各加工等)，亦可提升此等抗靜電、阻燃、吸濕、抗靜電、抗菌、軟化整理劑等功能加工劑之洗濯耐久性。撥水加工步驟沒有特別限定於浸軋法、噴霧法、塗布法等。
於本發明之撥水性編織物中，與水滴的液滴接觸角為135°以上，較佳為140°以上，更佳為145°以上。所謂液滴接觸角，係水平地攤開的編織物之表面與滴下至此編織物的表面上之水滴所成之角度，接觸角愈大，為撥水性愈優異之指標。本發明中液滴接觸角係使用全自動接觸角計(DM-SA，協和界面科學股份有限公司製)，將3μL的水滴滴下至編織物表面上，藉由切線法測定。液滴接觸角小於135°則無法達成充分的撥水性，水滴容易殘留在編織物上。
又，本發明之撥水性織物，從洗濯耐久性優異來看，作為依照JIS L 0217 103法的洗濯20次後之與水滴的液滴接觸角係達成135°以上，於較佳的態樣中亦可能達成140°以上，甚至145°以上。
又，於本發明之撥水性編織物中，撥水度(級)係依照JIS L 0217 103法的洗濯20次後之JIS L 1092噴霧法測定為4級以上。一般而言，撥水材料係隨著洗濯而其撥水性能降低，尤其使用非氟系撥水劑作為撥水劑時，與使用氟系撥水劑時相比，撥水性的洗濯耐久性較差，但本發明中藉由使用特殊剖面纖維，可彌補撥水性之降低，在洗濯後亦能維持優異的撥水性。
為了使如上述之與水滴的液滴接觸角、撥水度成為如本發明之範圍的優異範圍，只要使用上述特殊剖面纖維，並且作成容易產生微細凹凸的編織組織，適宜調整梭織密度、針織密度即可。關於梭織密度、針織密度，藉由增大上述特殊剖面纖維之密度，有液滴接觸角、撥水度變大之傾向。
如此所得之撥水性編織物，由於耐磨耗性優異，故作為以後述方法所測定的利用濕潤條件下的白斑試驗之耐磨耗性，可達成4級以上，於更佳的態樣中可達成4-5級以上。若耐磨耗性小於4級，則有因縫製步驟、穿用時及洗濯時的摩擦等而發生白化現象，損害品質之可能性。
藉由使用本發明之撥水性編織物，可成為展現耐久性優異的撥水性能，同時耐磨耗性亦優異之衣料。尤其於比較嚴苛的環境下，例如在登山、滑雪、溜冰等雪山或冰上等環境下使用之運動用、土木工程等的作業用之外衣或摩擦多的衣料用途中，可極為實用地使用。 [實施例]
以下舉出實施例，具體地說明本發明之撥水性編織物。對於實施例及比較例，進行下述之評價。
A.纖度 本發明之撥水性編織物中使用的芯鞘複合纖維，係在溫度20℃濕度65% RH之氣體環境下測定每單位長度的重量，由其值算出相當於10000m的重量。將其重複10次來進行測定，以將其單純平均值的小數點以下四捨五入所得之值當作纖度。
B.液滴接觸角 使用全自動接觸角計(DM-SA，協和界面科學股份有限公司製)，將3μL的水滴滴下至編織物表面上，藉由切線法測定。液滴接觸角之值愈大，判斷為撥水性能愈優異。
C.撥水性能(噴霧法) 將施有撥水加工的布帛樣品，以成為20cm×20cm的樣品尺寸之方式切出，準備評價樣品。在中央描繪直徑11.2cm的圓，以該圓的面積被擴大80%之方式進行拉伸，並安裝於撥水度試驗(JIS L 1092)(2009)中使用的試驗片保持框，依照噴霧試驗(JIS L 1092(2009)「纖維製品的防水性試驗方法」)，實施等級判定，將撥水性能進行5等級評價。
D.撥水性能之洗濯耐久性 關於編織物之洗濯方法，使用JIS L 0217(1995)「纖維製品之處理表示符號及其表示方法」中記載之103法。洗濯次數設為0次、20次，撥水性能之洗濯耐久性係以上述B及C進行評價。
E.特殊剖面纖維之耐磨耗性(濕潤條件下的白斑試驗)評價 關於磨耗方法，使用JIS L 1076(2012)「梭織物及針織物的起毬試驗方法」中記載之外觀保持性型試驗機，將上部固定器底面積設定為約13平方公分，將摩擦次數設定為90rpm，將推壓荷重設定為7.36N，將已進行撥水處理的編織物固定於上部固定器及下部摩擦板之上，以蒸餾水潤濕安裝在上部固定器的編織物後，進行磨耗10分鐘。磨耗後，將安裝在上部固定器的編織物之變褪色的程度，使用變褪色用灰色分級卡，分成5等級進行等級判定。
F.特殊剖面纖維之剖面參數 將使用芯鞘複合纖維之編織物，在濃度10g/L的氫氧化鈉水溶液中，以100℃×60分鐘、浴比1：30，進行減量處理，成為僅將鞘部溶出而成的包含特殊剖面纖維之編織物。將該編織物之一部分，以能觀察特殊剖面纖維的橫剖面形狀之方式，垂直於纖維軸向而切斷，以Hitachi High-Tech(股)製掃描電子顯微鏡(SEM)，抽樣特殊剖面纖維，使用影像處理軟體(ImageJ)，測定溝部入口寬度(w1)、溝的寬幅部寬度(w2)、溝深度(h)及特殊剖面纖維直徑(d)。再者，關於特殊剖面纖維之突起部，對於突起部前端的寬度(Pout)及突起部底面的寬度(Pmin)亦同樣地測定。對於5條的特殊剖面纖維進行相同的操作，將平均值當作各自之值。此外，此等之值係以μm單位求出到小數點第2位為止，並將小數點2位以下四捨五入者。
G.織密度 對於已進行撥水處理的織物，使用袖山(股)製Lunometer織物密度測定器，測定經向及緯向之密度。在不同的5處進行相同測定，以將其單純平均值的小數點以下四捨五入所得之值當作織密度。
實施例1 使用以將尼龍6(N6)配置於芯部，且將共聚合有5-鈉磺基間苯二甲酸8.0莫耳%及分子量1000的聚乙二醇10wt%之聚對苯二甲酸乙二酯(共聚合PET1)配置於鞘部的方式設計的紡嘴，將芯部與鞘部在270℃分別地熔融後，使其流入噴嘴，從吐出孔吐出複合聚合物流，藉此得到芯鞘複合纖維(110dtex/36長絲)。此外，於吐出板正上方的分配板係將位於芯成分與鞘成分之界面的部分設為圖6中所示的排列圖案，以使在1條的芯鞘複合纖維中形成8處的溝部。藉由在芯成分用分配孔(圖6之11)之間配置鞘成分分配孔(圖6之12)，而以在由芯成分分配孔所吐出的芯成分之間被夾著之方式設置鞘成分，而形成經複合化成芯鞘型的聚合物流，該芯鞘型係被控制在本發明之特殊的溝形狀。又，吐出板係使用吐出導入孔長度5mm、縮小孔的角度60°、吐出孔徑0.3mm、吐出孔長度/吐出孔徑1.5者。芯鞘複合比係以重量比成為80：20之方式調整。
織造在經紗配置由尼龍6(N6)所構成的圓剖面形狀的複絲(56dtex/40長絲)且在緯紗配置上述的芯鞘複合纖維之1/3的斜紋組織之織物。經紗密度為136條/2.54cm，緯紗密度為120條/2.54cm。對於所得之織物，以碳酸鈉及界面活性劑進行精練後，在180℃藉由針梳拉幅機(pin tenter)定型。接著，於濃度10g/L的氫氧化鈉水溶液中，以100℃×60分鐘、浴比1：30進行減量處理，僅將鞘部溶出而成為特殊剖面纖維。接下來，依以下之方法進行染色。將染料(Archroma Japan公司製，商品名「Lanasyn Black M-DL p170」，酸性染料)設為5%оwf，以100℃×30分鐘、浴比1：30進行處理。接著，使用濃度1g/L的界面活性劑水溶液，於60℃×10分鐘之條件下進行皂洗處理。其次，以3%owf使用Nylonfix 501(SENKA公司製)，反應條件為80℃×20分鐘，以浴比1：30進行固著處理。進一步於4重量%的「Neoseed」NR-158(日華化學公司製，非氟系撥水劑)、0.2重量%的「Beckamine」M-3(DIC公司製)、0.15重量%的「Catalyst」ACX(DIC公司製)、1重量%的異丙醇、94.65重量%的水混合成的處理液中浸漬，利用軋液機以軋液率60%軋液後，藉由針梳拉幅機，以130℃×1分鐘進行乾燥，以170℃×1分鐘進行硬化(curing)，得到實施例1之撥水性編織物。
實施例2 使用摩擦假撚機，於加熱器溫度170℃、倍率1.15倍之條件下，將實施例1中記載之芯鞘複合纖維(110dtex/36長絲)延伸假撚，得到96dtex/36長絲的假撚紗。除了將緯紗設為該假撚紗，將緯紗密度變更為128條/2.54cm以外，與實施例1同樣地實施。
實施例3 除了將芯鞘複合纖維的纖度設為56dtex/36長絲，將緯紗密度變更為168條/2.54cm以外，與實施例1同樣地實施。
比較例1 作為芯成分及鞘成分，使用實施例1所用的N6與共聚合PET1，但於高次加工步驟中僅不進行減量處理，經紗、緯紗皆設為圓剖面形狀的複絲。其它的條件係與實施例1同樣地實施。
比較例2 作為芯成分及鞘成分，使用實施例2所用的假撚紗，但與比較例1同樣地僅不進行減量處理，其它的條件係與實施例2同樣地實施。
比較例3 作為芯成分及鞘成分，使用實施例3所用的N6與共聚合PET1，但不進行減量處理，且作為撥水劑，使用撥水性能比非氟系撥水劑優異的C6撥水劑。作為該C6撥水劑，係設為使用3.5重量%的「AsahiGuard」AG-E082(明成化學工業公司製)，其它的條件係與實施例3同樣地實施。
於實施例1～3中，可知由於在緯紗所用的特殊剖面纖維具有溝部，故即使於使用非氟系撥水劑之情況中，撥水性能之耐久性亦提高。又，即使於施加強制的磨耗之情況中，變褪色的程度亦為良好，耐磨耗性優異。再者，實施例3若與同纖度的比較例3比較，則在洗濯後的撥水性能中，比在經紗配置圓剖面形狀纖維之C6撥水劑處理樣品更優異。
於比較例1及2中，由於在緯紗所用的纖維為圓剖面形狀，故撥水性能的耐久性差。
在表1中彙總顯示實施例1～3所得的本發明之撥水性編織物及對於比較例1～3所得的撥水性編織物之評價。
[表1]
實施例1 實施例2 實施例3 比較例1 比較例2 比較例3
芯聚合物 - N6 N6 N6 N6 N6 N6
鞘聚合物 - 共聚合PET1 共聚合PET1 共聚合PET1 共聚合PET1 共聚合PET1 共聚合PET1
溶出前的芯鞘複合纖維之總纖度 dtex 110 96 56 110 96 56
特殊剖面纖維(溶出後) 溝部入口寬度(w1) μm 0.9 0.9 0.6 - - -
溝的寬幅部寬度(w2) μm 1.7 1.6 1.0 - - -
w2/w1 - 1.9 1.8 1.7 - - -
特殊剖面纖維直徑(d) μm 18.2 17.6 10.7 - - -
溝深度(h) μm 3.8 3.7 2.1 - - -
h/d - 0.21 0.21 0.20 - - -
突起部前端的寬度(Pout) μm 6.6 6.4 4.0 - - -
突起部底面的寬度(Pmin) μm 2.9 2.8 1.7 - - -
Pout/w1 - 7.3 7.1 6.7 - - -
Pout/Pmin - 2.3 2.3 2.4 - - -
撥水配方 撥水劑 - 非氟系 非氟系 非氟系 非氟系 非氟系 C6
撥水性能 液滴接觸角 初期 ° 143.8 145.2 147.0 136.4 145.2 148.2
洗濯20次後 ° 137.1 143.7 146.4 129.9 132.3 138.5
噴霧法 初期 級 4-5 4 4 4-5 4 4
洗濯20次後 級 4 4 4 3-4 2-3 2-3
耐磨耗性能 級 4-5 4-5 4 - - -
1:溝部 2:特殊剖面纖維 3:溝部入口寬度(w1) 4:溝的寬幅部寬度(w2) 5:溝深度(h) 6:突起部外接圓 7:溝部內接圓 8:突起部前端的寬度(Pout) 9:突起部底面的寬度(Pmin) 10:突起部 11:芯成分用分配孔 12:鞘成分用分配孔 α:突起部中的突起部之纖維表面的邊之切線與突起部中的溝部的邊之切線所成的角
圖1係用於說明本發明所用的纖維之橫剖面形狀之概要圖。 圖2係用於說明本發明所用的纖維之橫剖面中的溝部之放大示意圖。 圖3係用於說明本發明所用的纖維之橫剖面中的溝深度之放大示意圖。 圖4係用於說明本發明所用的纖維之橫剖面中的突起部之示意圖。 圖5係用於說明本發明所用的纖維之橫剖面中的突起部之放大示意圖。 圖6係分配板中的分配孔配置之一實施形態之一部分放大圖。
無。

Claims (8)

  1. 一種撥水性編織物，其係經使用全氟辛酸的濃度為5ng/g以下的撥水劑所撥水處理之編織物，包含具有複數個溝部存在於外周之橫剖面形狀的纖維作為構成纖維，該溝部具有寬幅部，且前述纖維的溝部之尺寸滿足下述式(式1)及(式2)： w2/w1≧1.3　・・・(式1) 0.15≦h/d≦0.25　・・・(式2) (其中，w1為溝部入口寬度，w2為溝部的寬幅部寬度，h為溝深度，d為特殊剖面纖維直徑)； 依照JIS L 0217 103法的洗濯20次後之該編織物與水的液滴接觸角為135°以上，且JIS L 1092噴霧法的撥水度為4級以上。
  2. 一種撥水性編織物，其係撥水劑附著而成的編織物，前述撥水劑係僅由包含具有碳數6以下的全氟烷基之氟化合物的氟系撥水劑或非氟系撥水劑所構成，包含具有複數個溝部存在於外周之橫剖面形狀的纖維作為構成纖維，該溝部具有寬幅部，且前述纖維的溝部之尺寸滿足下述式(式1)及(式2)： w2/w1≧1.3　・・・(式1) 0.15≦h/d≦0.25　・・・(式2) (其中，w1為溝部入口寬度，w2為溝部的寬幅部寬度，h為溝深度，d為特殊剖面纖維直徑)； 依照JIS L 0217 103法的洗濯20次後之該編織物與水的液滴接觸角為135°以上，且JIS L 1092噴霧法的撥水度為4級以上。
  3. 如請求項1或2之撥水性編織物，其在濕潤條件下的白斑試驗(frosting test)後之變褪色的程度為4級以上。
  4. 如請求項1至3中任一項之撥水性編織物，其中撥水劑係以聚矽氧系或石蠟系化合物為主體的撥水劑。
  5. 一種衣料，其係在至少一部分使用如請求項1至4中任一項之撥水性編織物而成。
  6. 一種如請求項1至4中任一項之撥水性編織物之製造方法，其係使用全氟辛酸的濃度為5ng/g以下的撥水劑將編織物進行撥水處理，該編織物包含具有複數個溝部存在於外周之橫剖面形狀的纖維作為構成纖維，該溝部具有寬幅部，且前述纖維的溝部之尺寸滿足下述式(式1)及(式2)： w2/w1≧1.3　・・・(式1) 0.15≦h/d≦0.25　・・・(式2) (其中，w1為溝部入口寬度，w2為溝部的寬幅部寬度，h為溝深度，d為特殊剖面纖維直徑)。
  7. 如請求項6之撥水性編織物之製造方法，其中使用非氟系撥水劑作為撥水劑。
  8. 如請求項6或7之撥水性編織物之製造方法，其中作為撥水劑，使用以聚矽氧系或石蠟系化合物為主體的撥水劑。
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