TWI768013B

TWI768013B - 吸排濕性優異之聚醯胺纖維

Info

Publication number: TWI768013B
Application number: TW107109970A
Authority: TW
Inventors: 林剛史; 澤井由美子; 藤井一
Original assignee: 日商東麗股份有限公司
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2022-06-21
Also published as: TW201840712A; JP6996506B2; JPWO2018174106A1; WO2018174106A1; CN110462119B; CN110462119A

Abstract

本發明之目的在於提供一種使用了高吸排濕速度的聚醯胺纖維之無悶熱感的舒適衣料。本發明之聚醯胺纖維含有聚醯胺與3~15wt%的聚乙烯吡咯啶酮，且前述聚醯胺滿足以下之特徵：(1)分子量分布具有2個波峰，低分子量側之波峰的分子量為1000~2500；(2)於前述分子量分布中，低分子量側的波峰強度(I_L)與高分子量側的波峰強度(I_H)之比I_L/I_H為0.02~0.10。

Description

吸排濕性優異之聚醯胺纖維

本發明關於一種聚醯胺纖維，其係吸排濕性、尤其是高的吸排濕速度優異。

由聚醯胺或聚酯等的熱塑性樹脂而成的合成纖維，由於強度、耐藥品性、耐熱性等優異，而被廣泛使用於衣料用途或產業用途等。

尤其是聚醯胺纖維，除了其獨特的柔軟度、高拉伸強度、染色時的顯色性、高耐熱性等之特性之外，還吸濕性優異，而被廣泛使用於內衣、運動服等之用途。然而，聚醯胺纖維若與棉等的天然纖維相比，則難謂吸濕性充分，且有悶熱或發黏等問題點，被認為在舒適性方面遜於天然纖維，因此為回應對於顯示用以防止悶熱或發黏之優異的吸排濕性，且具有接近天然纖維的舒適性之合成纖維的要求，而持續地進行提案至今。

例如，至今檢討最多的是在聚醯胺纖維中添加親水性化合物之方法。專利文獻1中提案一種方法，係將聚乙烯吡咯啶酮當作親水性聚合物而摻合至聚醯胺，以特定的製造方法來進行紡絲，藉以生產性良好地製造吸濕性經提高的聚醯胺纖維。

又，專利文獻2中提案一種聚醯胺纖維，係在含有聚乙烯吡咯啶酮之外，還藉由含有一定量的吡咯啶酮，而黃色度小。以本纖維而可實現乾燥速度優異之布帛。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1 日本特開昭50-148626號公報

專利文獻2 日本特開平9-188917號公報

以習知技術可得到一定的吸排濕性，亦藉由其效果而謀求以內衣為中心之對於一般衣料的展開至今。又，實現了流汗時之擴散快的衣料。然而，隨著時代的變遷，要求亦高度化，僅單純地吸排濕性高、乾燥速度並不充分，有欲迅速地消除流汗前之濕度上升所造成的不舒適感之強烈要求。尤其是強烈要求立即吸收、擴散運動時所發生的悶熱感之即時反應性，也就是高的吸排濕速度。以往並未進行以此觀點的開發，而水分擴散與濕氣吸收被當作是不同的事物處理。因此，實情為實際上未提供能滿足吸排濕速度的纖維。

本發明係為了應付如前述之高度要求，以提供高吸排濕速度之聚醯胺纖維為目的，而包含下述之構成。

(1)一種聚醯胺纖維，其含有聚醯胺與3~15wt%的聚乙烯吡咯啶酮，前述聚醯胺滿足以下(a)、(b)之特徵：(a)分子量分布具有2個波峰，低分子量側之波峰的分子量為1000~2500；(b)分子量分布之低分子量側的波峰強度(I_L)與高分子量側的波峰強度(I_H)之比I_L/I_H為0.02~0.10。

(2)如(1)記載之聚醯胺纖維，其複絲(multifilament)之平均異形度為1.1~4。

(3)如(2)記載之聚醯胺纖維，其中複絲的至少1條長絲(filament)之剖面形狀為包含3個以上的凸部分與3個以上的凹部分之多葉形剖面。

(4)一種纖維製品，其係在至少一部分中包含如(1)~(3)中任一項記載之聚醯胺纖維。

依照本發明，可提供以往未有之高吸排濕速度的聚醯胺纖維。

A‧‧‧凸部

B‧‧‧凹部

圖1圖示了求出本發明的異形度之方法。

圖2圖示了求出本發明的剖面凹凸數之方法及顯示實施例16的剖面形狀。

圖3圖示了本發明之實施例17的剖面形狀。

用以實施發明的形態

本發明之聚醯胺纖維包含3~15wt%的聚乙烯吡咯啶酮(以下，亦簡稱PVP)、及聚醯胺。

由於將聚乙烯吡咯啶酮之含量設為3wt%以上，而吸排濕性的能力升高，由於設為15wt%以下，而可抑制發黏等的不舒適感。吸排濕性之能力能夠以在30℃×90%RH(相對濕度)之環境下放置了24小時之時的吸濕率與在20℃×65%RH之環境下放置了24小時之時的吸濕率之差來表現，記載為△MR。若PVP為3wt%以上，則△MR為良好之值。PVP係可用眾所周知之方法使其含於聚醯胺纖維中，較佳的一例為如專利文獻2所記載地，準備PVP，對聚醯胺進行混煉。PVP之含量的更佳範圍為3.5~15wt%，最佳為4~15wt%之範圍。

又，本發明之聚醯胺係沒有特別的限制，可舉出例如尼龍6、尼龍66、尼龍46、尼龍9、尼龍610、尼龍11、尼龍12、尼龍612等，或彼等與具有醯胺形成官能基之化合物，例如含有月桂內醯胺、癸二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、5-鈉磺基間苯二甲酸等之共聚合成分的共聚合聚醯胺。於聚醯胺中，除了聚乙烯吡咯啶酮以外，亦可視需要來共聚合或混合各種的添加劑，例如消光劑、難燃劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、結晶成核劑、螢光增白劑、抗靜電劑、碳等。即使添加10wt%左右，也不會對於吸濕性能造成大的影響。

本發明之聚醯胺纖維係必須其分子量分布具有2個波峰，低分子量側之波峰為分子量1000~2500，且低分子量側的波峰強度(I_L)與高分子量側的波峰強度(I_H)之比I_L/I_H為0.02~0.10。發現了若分子量分布在1000~2500具有波峰，則PVP在纖維中有效地作用，且吸排濕速度升高。由於PVP易溶於水中，因此以往增強PVP與聚醯胺之纏結，並藉此而抑制PVP對水中的溶出。可認為是由於此纏結為強固而吸排濕速度不上升，但暗示所謂若纏結弱則PVP溶出至水中，且吸濕性能本身會降低，稱為權衡(trade-off)之關係。為了消除此關係而專心致力地檢討，達成了本發明。

即，推測係即使是藉由低分子量物的胺基之作用，而將水分有效率地供給至PVP，且纏結為強之狀態，吸濕速度也會升高。因此，其低分子量側波峰係作為範圍而可舉出分子量1000~2500，且由於若分子量小於1000，則會阻礙PVP與聚醯胺之纏結，因此就會發生對水的溶出，吸排濕性不上升，由於若分子量大於2500，則無法使PVP有效地作用，因此吸濕速度不會上升。更佳的低分子量側波峰為分子量1200~2200，最佳為分子量1400~2000。再者，若低分子量側的波峰強度(I_L)與高分子量側的波峰強度(I_H)之比I_L/I_H為0.02~0.10，則會兼顧對水的溶出性抑制與吸排濕速度。若小於0.02，則吸排濕速度的提高效果會變得極少，而相反地若比0.10更大，則無法抑制對水的溶出性。更佳的波峰強度之比為0.03~0.10之範圍。

為了使波峰在低分子量側出現，而較佳為添加低分子量的聚醯胺之狀態。形成高分子量側之波峰的主要聚醯胺係如前所述，可採用各式各樣者，但低分子量側的聚醯胺，係可與主要聚醯胺相同，也可為不同的聚醯胺。只要是在最後的纖維之階段，為具有兩個波峰之分子量分布即可。認為於製絲前所添加的低分子量聚醯胺係會因製絲而分子量會位移。例如，若以熔融狀態長時間保持，則分子量會變高，且若在熔融狀態下給予水分，則分子量會降低。經過在此等之製絲條件的調整，而製造所欲的纖維。最單純的方法為將熔融狀態下會變高之部分的分子量相當量以水分來抵銷，而儘量不使所準備的聚醯胺與已成為纖維的聚醯胺之分子量分布發生變化。若為此方法，則藉由在製絲前對於會成為主要的聚醯胺添加所欲的低分子量之聚醯胺，而製造本發明之聚醯胺纖維就變得容易。

本發明之聚醯胺纖維的剖面形狀為一般的圓剖面或異形剖面、彼等的中空或與其它的聚醯胺纖維之複合等，任一者皆可，但進一步較佳的形態係複絲之平均異形度為1.1~4，再者複絲的至少1條長絲之剖面形狀為包含3個以上的凸部分與3個以上的凹部分之多葉形剖面。本發明中的異形度，就是如圖1所示，觀察複絲的任意1條之長絲的剖面形狀，其剖面之外接圓的直徑Do與內接圓的直徑Di之比。一般而言衣料用長絲為複絲，複數條的長絲成為束，但測定各自的剖面之異形度，並將其平均值規定為本發明之異形度。例如，橢圓形狀的剖面係可當作異形度為1.1以上者，但若為橢圓形狀，則由於表面積與真圓對比變大，因此吸排濕速度會提升。又，實施假撚亦有效果。由於藉由假撚加工，而剖面形狀會被壓潰，因此表面積會增加。不一定要全部的複絲成為相同的剖面形狀，即使使成為圓與異形剖面之混合，亦可得到同樣之效果。再者，最佳的形態是剖面形狀為具有凸部與凹部之所謂的多葉剖面。由於若為具有3個以上的凸部與3個以上的凹部之多葉剖面，則表面積會進一步增加，而吸排濕速度會提升。若使其增加為5葉、7葉，則可得到更佳的性能。凸部與凹部之數量計算係如圖2般實施。首先，畫出會成為如剖面圓滑的圓形或橢圓形之基線。以基線內的剖面積與實際剖面的剖面積成為相同之方式來畫出基線。其次，將對於基線而言連續地直徑大的部分(圖2之A部分)當作凸部，同樣地將連續地直徑小的部分(圖2之B部分)當作凹部。

本發明之聚醯胺纖維，其纖度或長絲數並沒有限制。例如，若為絲襪用途，則使用5dtex~22dtex程度之纖度，若為內衣則宜使用22dtex~56dtex，若為外衣則宜使用其以上的纖度，任一構成皆能夠使吸排濕速度提升。又，關於長絲數，亦能夠選擇任一者。為了使觸感良好，而較佳實施使單纖維纖度小到0.3dtex左右，即使於該情況下亦可提升吸排濕速度。從以強伸度特性為代表的物理特性或染色亦低分子量物為少量來看，影響小，且可在眾所周知之範圍進行調整。

於將本發明之聚醯胺纖維製絲之方法中，必須注意低分子量側波峰會移動，能夠藉由如前述之條件來控制，但其它的製絲條件係影響小。因此，以往較宜的使用之製絲方法皆可選擇，作為一例可舉出成本上優勢的1步驟法或習知法的2步驟法、用以進行假撚的POY紡絲、複合紡絲之方法。此外，所使用的噴嘴、冷卻、適用的油劑、交纏、捲取等可採用眾所周知之方法。

所得之纖維係可實施以假撚加工或撚紗加工、塔斯綸(Taslan)加工為代表的複合加工等眾所周知之紗加工，且沒有因其所致的吸濕速度之降低。相反地，剖面形狀成為異形的加工為較佳的加工。又，對編織的任一用途都可展開，較佳為對衣料用途展開。宜使用在絲襪或貼身衣物等之汗衫.內衣類、中間層、外衣等，尤其是要求吸排濕速度的運動用內衣為特佳的用途。

實施例

以下，舉出實施例而更具體地說明本發明。還有，實施例中的特性值之測定法等係如以下。

(1)相對黏度

將0.25g的試料以相對於濃度98重量%的硫酸100ml而成為1g之方式來溶解，使用奧士華(Ostwald)型黏度計，測定了25℃的流下時間(T1)。接著，測定了僅濃度98重量%的硫酸之流下時間(T2)。將T1相對於T2之比，即T1/T2當作硫酸相對黏度(有效數字2位數)。

(2)纖度

將纖維試料設置在1.125m/周的測長器上，使其200旋轉，製作線圈狀絞紗，並於熱風乾燥機中乾燥後(105±2℃×60分鐘)，用天平測量絞紗質量，從乘上了公定含水率之值來算出了纖度。再者，芯鞘複合絲的公定含水率設為4.5重量%。

(3)PVP含量

以聚醯胺纖維中的聚醯胺樹脂部分成為2.5mg之方式計量纖維，並以聚合物濃度6.2ppm來溶解於4ml的六氟異丙醇(添加0.005N-三氟乙酸鈉)中，使用以孔徑0.45μm的過濾器進行過濾所得之溶液來進行了HPLC測定。還有，泵係使用Waters 515(Waters製)，檢測器係使用示差折射率計Waters 410(Waters製)，管柱係使用Shodex HFIP-806M(2支)+HFIP-LG，以流速為0.5ml/min、試料注入量為0.1ml、溫度為40℃之條件進行了測定。預先準備PVP的校正曲線，並將含量予以定量(將小數點第2位四捨五入)。

(4)分子量分布測定

以聚醯胺纖維中的聚醯胺樹脂分成為2.5mg之方式計量纖維，並以聚合物濃度6.2ppm來溶解於4ml的六氟異丙醇(添加0.005N-三氟乙酸鈉)中，使用以孔徑0.45μm的過濾器進行過濾所得之溶液來進行了GPC測定。還有，泵係使用Waters 515(Waters製)，檢測器係使用示差折射率計Waters 410(Waters製)，管柱係使用Shodex HFIP-806M(2支)+HFIP-LG，以流速為0.5ml/min、試料注入量為0.1ml、溫度為40℃之條件進行了測定。分子量校正係使用聚甲基丙烯酸甲酯進行。藉由附屬的分析工具來讀取波峰位置、波峰強度，並界定了低分子量側波峰分子量(有效數字3位數)、低分子量側的波峰強度(I_L)與高分子量側的波峰強度(I_H)之比I_L/I_H(將小數點第3位四捨五入)。

(5)平均異形度、剖面凹凸數

拍攝聚醯胺纖維的全部複絲之剖面照片(2000倍)，算出各單絲之外接圓的直徑(Do)與內接圓的直徑(Di)之比Do/Di，將複絲的Do/Di之平均值當作平均異形度(有效數字2位數)。剖面凹凸數，係於全部複絲之中，將凹凸數最多者當作剖面凹凸數。例如，圓剖面的情形，剖面凹凸數為0，但圓剖面與6葉剖面之混纖的情形，剖面凹凸數成為6。

(6)△MR

以筒編機，以密度成為50的方式進行調整，而製作筒針織物。纖維的公量纖度低的情形，係以供紗至筒編機的纖維之總纖度成為50~100dtex之方式來適宜地併紗，總纖度超過100dtex的情形，係以1條進行對於筒編機的供紗，且與前述同樣地以密度成為50的方式進行調整而進行了製作。在秤量瓶中量取1~2g左右的此筒針織物，在110℃保持2小時而使其乾燥，測定了重量 (W0)。接著，將對象物質在20℃、相對濕度65%下保持了24小時後，測定了重量(W65)。然後，將此在30℃、相對濕度90%下保持了24小時後，測定了重量(W90)。然後，依照以下之式進行了計算(有效數字2位數)。若△MR為2.6%以上則為良好，以3%以上為非常良好。

MR1=[(W65-W0)/W0]×100%‧‧‧‧‧‧(A)

MR2=[(W90-W0)/W0]×100%‧‧‧‧‧‧(B)

△MR=MR2-MR1‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧(C)

(7)吸排濕速度

將與(6)同樣的筒針織物在20℃、相對濕度65%下放置24小時，並置入密閉容器內之後，移至30℃、相對濕度90%之環境下。在該環境下從密閉容器取出，讀取了5分鐘的重量變化。從由密閉容器取出後立即的重量(W1)與3分鐘後的重量(W2)來讀取每1分鐘的重量變化，用以下之式算出，當作吸排濕速度(ppm/分鐘，有效數字2位數)。吸排濕速度以750ppm/分鐘以上為良好，以900ppm/分鐘以上為非常良好。

吸排濕速度=[(W2)-(W1)]/3×1,000,000‧‧‧(D)

(8)溶出率

使與(6)同樣的筒針織物在110℃乾燥8小時之後，測定了重量(W3)。然後，以沸騰水進行了30分鐘處理之後，再度在110℃進行8小時的乾燥，然後測定了重量(W4)。依照以下之式計算了(有效數字2位數)處理前後的重量減少率作為溶出率(%)。溶出率以5%以下為良好，以4%以下為非常良好。

溶出率=[{(W3)-(W4)}/(W3)]×100

(9)綜合評價

綜合地評價△MR、吸排濕速度、溶出性，並區分成◎、○、×之3等級。◎為非常良好(合格)，○為良好(合格)，×為不合格。

實施例1

準備了在相對黏度2.7的尼龍6中混煉有2.0wt%的重量平均分子量1400之尼龍6、3.0wt%之PVP的聚醯胺樹脂。為了抑制在使其成為纖維後分子量會變化，而使樹脂之含水率為0.1wt%，且使從聚合物熔融到噴嘴吐出為止為13分鐘。依照1步驟法所規定的方法，製造了33dtex-26長絲、全部長絲為圓剖面之聚醯胺纖維。聚醯胺纖維的低分子量側波峰分子量為1430，波峰強度之比I_L/I_H為0.04。

所得之聚醯胺纖維的△MR為2.8%，吸排濕速度為780ppm/分鐘，溶出率為1.8%，顯示了優異的特性。

實施例2、3

除了於作為實施例2而使PVP為3.7wt%，作為實施例3而使PVP為4.1wt%以外，係與實施例1同樣地製造了聚醯胺纖維。得到了聚醯胺纖維，其低分子量側波峰分子量及波峰強度之比I_L/I_H，在實施例2中分別為1440、0.04，在實施例3中分別為1430、0.04。認定了藉由增加PVP量，而△MR亦提高到3.0%、3.1%，吸排濕速度亦提高到830ppm/分鐘。

比較例1

除了使PVP之量為2.5wt%以外，係與實施例1同樣地製造了聚醯胺纖維。PVP之量少，△MR為2.5%而不充分，吸排濕速度亦無法滿足。

實施例4、5

除了將聚醯胺纖維之I_L/I_H在實施例4中調整成0.02，在實施例5中調整成0.07以外，係與實施例3同樣地製造了聚醯胺纖維。雖然以往的指標之△MR並無大幅變化，但是藉由提高低分子量側波峰之強度，而吸排濕速度顯著地提升，於實施例5中得到了960ppm/分鐘之良好的結果。

比較例2、3

除了將聚醯胺纖維之I_L/I_H在比較例2中調整成0.01，在比較例3中調整成0.12以外，係與實施例3同樣地製造了聚醯胺纖維。雖然△MR為3.1%係良好，但比較例2中吸排濕速度並不充分，且比較例3中溶出性不充分，皆不合格。

實施例6~11

使混煉的PVP之量為6.0wt%，再變更低分子量尼龍6的分子量，並如表3所記載地，得到了低分子量側波峰的分子量為1000~2500之聚醯胺纖維。結果為分子量愈低，吸排濕性愈良好，而另一方面分子量愈高，則溶出性愈良好，皆優異特性的聚醯胺纖維。實施例6、7、9~11之結果係顯示於表3，實施例8之結果係顯示於表5。

比較例4、5

準備低分子量側波峰的分子量為790、2830之聚醯胺纖維，進行了評價。由於若分子量低則溶出性不充分，若分子量過高則吸排濕速度不充分，因此皆不合格。

實施例12

除了含有13.0wt%的PVP以外，係與實施例8同樣地製造聚醯胺纖維，得到了低分子量側波峰的分子量為1620、I_L/I_H為0.04之聚醯胺纖維。△MR為6.7%，吸排濕速度為1080ppm/分鐘，溶出率為4.3%而為良好。

實施例13

除了作為其它的添加劑而添加2.0wt%的二氧化鈦，且使成為了11dtex-10長絲之纖維以外，係與實施例8同樣地製造聚醯胺纖維。未見到有添加了二氧化鈦之影響，為良好之結果。

實施例14

除了使全部長絲的剖面形狀為25%的中空，且使成為了25dtex-26長絲之纖維以外，係與實施例8同樣地得到了聚醯胺纖維。即使是中空纖維，也發揮了良好的性能。

實施例15~18

除了將剖面形狀從圓剖面變更為如表5以外，係與實施例8同樣地製造了聚醯胺纖維。

實施例15係使全部長絲之異形度成為2.5之橢圓剖面。若與實施例8比較，則可見到若干吸排濕速度的提升，確認了異形化的效果。

實施例16係使全部長絲成為圖2之4葉的剖面。此時的平均異形度為1.5，剖面凹凸數為4。此聚醯胺纖維之吸排濕速度係上升到920ppm/分鐘，為良好的結果。

實施例17係使全部長絲成為圖3之扁平8葉的剖面。此時的平均異形度為3.7、剖面凹凸數為8。此聚醯胺纖維之吸排濕速度為1020ppm/分鐘，可確認到異形度、剖面凹凸數之效果。

實施例18係使13條長絲成為圓剖面，使剩餘的13條長絲成為異形度為1.4之6葉剖面，進一步添加2wt%的二氧化鈦而實施了試驗。平均異形度為1.2，剖面凹凸數為6。如表5顯示了良好的吸排濕速度。

實施例19

使與實施例8同樣的聚醯胺樹脂成為41dtex-26長絲之部分配向紗(POY)，實施假撚加工，而得到了33dtex-26長絲之聚醯胺纖維。由於實施了假撚加工，而剖面形狀崩潰，平均異形度成為1.3。由於無規地崩潰，而無法判斷剖面凹凸數，當作是零。所得之纖維的吸排濕速度比實施例8還要提升，以藉由假撚所致的異形化亦可見到效果。

比較例6

除了使低分子量側波峰的分子量為810，使波峰強度比I_L/I_H為0.01，使剖面形狀成為扁平8葉以外，係與實施例8同樣地製造了聚醯胺纖維。如由表5可明知地，雖然是扁平8葉剖面，但吸排濕速度並無法滿足。

本申請案係以2017年3月24日申請的日本發明專利申請案2017-059427為基礎，其內容係在此併入作為參照。

產業上的利用可能性

藉由發明的聚醯胺纖維，而可提供高吸排濕速度之聚醯胺纖維，可提供舒適的衣料。

Claims

一種聚醯胺纖維，其含有聚醯胺與3~15wt%的聚乙烯吡咯啶酮，且前述聚醯胺滿足以下之特徵：(1)分子量分布具有2個波峰，低分子量側之波峰的分子量為1000~2500；(2)於前述分子量分布中，低分子量側的波峰強度(I _L)與高分子量側的波峰強度(I _H)之比I _L/I _H為0.02~0.10。
如請求項1之聚醯胺纖維，其中構成聚醯胺纖維的長絲(filament)之平均異形度為1.1~4。
如請求項2之聚醯胺纖維，其中構成聚醯胺纖維的至少1條長絲之橫剖面形狀為具有3個以上的凸部與3個以上的凹部之多葉形剖面。
一種纖維製品，其係在至少一部分中包含如請求項1至3中任一項之聚醯胺纖維。