JP2006291402A - 感温性合成繊維およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度によってその物性が変化し、衣服内の環境を快適にする感温性合成繊維およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の感温性合成繊維は、高分子ポリマーからなる合成繊維であって、２０℃での２５％伸長応力Ａが７０ｃＮ以上であり、５０℃での２５％伸長応力Ｂの値が伸長応力Ａの値より４０ｃＮ以上小さい値であることを特徴とする。さらには伸長応力Ｂが６０ｃＮ以下であることや、高分子ポリマーのガラス転移点が２０〜５０℃であること、高分子ポリマーがポリウレタン系であることが好ましい。またもう一つの感温性合成繊維の製造方法は、高分子ポリマーを紡糸する方法であって、該高分子ポリマーのガラス転移点温度が２０℃〜５０℃であり、ガラス転移点温度の−２０℃〜０℃の範囲で冷延伸することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、伸長応力可変性の合成繊維に関し、さらに詳しくは温度によって物性が可逆的に変化する感温性合成繊維に関する。

従来から合成繊維は、その優れた汎用性と高い物性により、多方面に渡り利用されている。しかし衣料用の布帛とした場合、綿や羊毛等の天然繊維を用いた衣料用布帛が、着用中の温度や湿度の変化によりその物性が変化し、着心地が常に良好に保たれているのに対し、合成繊維では物性の変化が少なく、どうしても着用しているうちに衣服内の温度、湿度が上がり、快適性において劣っているという問題があった。

そこで、例えば変性ポリエチレンテレフタレートとナイロンをサイドバイサイド型に張り合わせた複合繊維で、ナイロンの吸湿による伸び縮みを利用して捲縮を変化させる感湿捲縮複合繊維が提案されている（特許文献１、特許文献２など）。合成繊維に吸湿によって捲縮性自己調整機能を発揮させ、衣服を構成する繊維間の空隙を変化させ、衣服内を快適にする試みである。
しかし、これらは湿度によって衣服内の環境を変えようとする繊維であって、その衣服内において発汗した後にのみ機能するという問題があった。

特公昭６３−４４８４４号公報 特開２００３−２３９１４０号公報

本発明は、上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、温度によってその物性が変化し、衣服内の環境を快適にする感温性合成繊維およびその製造方法を提供することにある。

本発明の感温性合成繊維は、高分子ポリマーからなる合成繊維であって、２０℃での２５％伸長応力Ａが７０ｃＮ以上であり、５０℃での２５％伸長応力Ｂの値が伸長応力Ａの値より４０ｃＮ以上小さい値であることを特徴とする。さらには伸長応力Ｂが６０ｃＮ以下であることや、高分子ポリマーのガラス転移点が２０〜５０℃であること、高分子ポリマーがポリウレタン系であること、単糸繊度が１〜５ｄｔｅｘであることが好ましい。

またもう一つの本発明の感温性合成繊維の製造方法は、高分子ポリマーを紡糸する方法であって、該高分子ポリマーのガラス転移点温度が２０℃〜５０℃であり、ガラス転移点温度の−２０℃〜０℃の範囲で冷延伸することを特徴とする。さらには延伸倍率が最大延伸倍率の６０〜７５％であることや、冷延伸後の熱セット温度が、冷延伸温度以下であること、さらには熱セット倍率が９５〜１４０％であることが好ましい。
そして本発明のマルチフィラメント糸条は、本発明の感温性合成繊維を含むことを特徴とする。

本発明による感温性合成繊維は、温度によってその物性が変化し、その繊維を用いた衣服内環境を快適にするものである。

本発明の感温性合成繊維は、高分子ポリマーからなる合成繊維であって、２０℃での２５％伸長応力Ａが７０ｃＮ以上であり、５０℃での２５％伸長応力Ｂの値が伸長応力Ａの値より４０ｃＮ以上小さい値である繊維である。さらには２０℃での２５％伸長応力Ａは９０ｃＮ以上であることが好ましく、上限としては３００ｃＮ以下、さらには２００ｃＮ以下であることが好ましい。２０℃での伸長応力が７０ｃＮより小さい場合には、繊維が容易に伸び衣服としての形態安定性を保つことができない。逆に大きすぎたり、断糸する場合には、伸びが無く伸縮性に富んだ布帛とすることができない。

そして５０℃での２５％伸長応力Ｂの値は、２０℃の伸長応力Ａの値より４０ｃＮ以上小さい値であることが必須である。さらには差が４５ｃＮ以上、特には５５ｃＮ以上であることが好ましい。差の上限としては１００ｃＮ以下、さらには８０ｃＮ以下であることが好ましい。伸長応力ＡとＢの差が４０ｃＮより小さい場合には、布帛にした場合の温度変化による有効な繊維間空隙を形成することができない。また大きすぎる場合には、伸長応力Ｂの値が小さくなりすぎ繊維が容易に伸び衣服としての形態安定性を保つことができない。
さらに伸長応力Ｂの値は６０ｃＮ以下であることが、さらには５５ｃＮ以下であることが好ましい。また２０ｃＮ以上、さらには４０ｃＮ以上であることが好ましい。

本発明の繊維は、このように温度によって２５％伸長応力が変化することにより、感温性合成繊維を含む布帛は、その外部温度上昇によって伸長応力が小さく、変形しやすくなり、引っ張る力がかかることによって布帛における繊維間空隙が広がり、布帛の通気性が増し、温度、湿度の、布帛の両側での差が小さくなるのである。

また本発明の繊維は１５０％伸長後の残存伸長率が４０％以下、さらには３０〜５％の範囲であることが好ましい。このように残存伸長率が低い場合には、過伸長した際の歪み回復力が強く、布帛にした場合に繰り返し変形を受けても形状が変化せず、長期にわたって効果を持続することが可能となる。このとき残存伸長率とは、初期の長さをＬ_０とし、荷重をかけて試験長の１５０％（２．５倍）まで伸ばした後、荷重をなくした時の長さがＬ_１のとき、（Ｌ_１−Ｌ_０）×１００／Ｌ_０（単位％）で計算される値である。

このような本発明の感温性合成繊維は高分子ポリマーからなる繊維であれば特に制限は無いが、特には高分子ポリマーのガラス転移点が２０℃〜５０℃の範囲であることが好ましい。さらには２５℃〜４０℃の範囲であることが好ましい。このようなガラス転移点を有することによって、そのガラス転移点の上下の温度である２０℃と５０℃の伸長応力を容易にコントロールすることができる。またいわゆる形状記憶性の高分子であることが好ましく、このような樹脂はガラス転移点を容易にこのような範囲に調整できる。

高分子ポリマーとしてはウレタン系、スチレン−ブタジエン系、結晶ジエン系、ノルボルネン系等の高分子であることが好ましいが、中でもポリウレタン系高分子であることが好ましい。ポリウレタンとしては２官能ジイソシアネート、２官能ポリオール、及び活性水素基を含む２官能鎖延長剤からなるエーテル系またはエステル系のポリウレタンであることが好ましい。たとえば、ジイソシアネート：ポリオール：鎖延長剤＝２．０〜１．１：１．０：１．０〜０．１となるように配合し、プレポリマ法により重合したものが好適に用いられ、末端にＮＣＯ基とＯＨ基をおおよそ同量有し、結晶化度が３〜５０重量％のものであることが好ましい。このような直線状のポリマーであることと、適度な結晶化度を有することにより熱可塑性を有し、良好に紡糸することが可能である。

本発明の感温性合成繊維は、その単糸繊度が１〜５ｄｔｅｘであることが、さらには２〜４ｄｔｅｘであることが好ましい。このような繊度範囲をとることにより、風合い、物性綿から衣料用途に好適に用いることができる。

もう一つの本発明の感温性合成繊維の製造方法は、高分子ポリマーを紡糸する方法であって、該高分子ポリマーのガラス転移点温度が２０℃〜５０℃であり、ガラス転移点温度の−２０℃〜０℃の範囲で冷延伸する方法である。ここで用いられる高分子ポリマーとしては、先の感温性合成繊維で述べた高分子を用いることができ、特に好ましくはポリウレタン系の高分子ポリマーが用いられる。

但しこのとき該高分子ポリマーのガラス転移点温度は２０℃〜５０℃の範囲であることが必要である。さらにはガラス転移温度が２５℃〜４０℃であることが好ましい。そして本発明の製造方法ではガラス転移点温度の−２０℃〜０℃の範囲で冷延伸することを必須とする。さらには−１５℃〜−５℃の範囲であることが好ましい。このような温度で冷延伸することによって、本発明の製造方法で得られた繊維は、ガラス転移点の前後で物性が大きく変化し、低い温度では伸びにくく、高い温度では容易に伸長する繊維となる。このとき冷延伸する倍率は最大延伸倍率の６０〜７５％であることが、物性および生産性の点からも好ましい。

さらには冷延伸後に冷延伸温度以下で熱セットを行うことが好ましく、伸長応力の温度感受性を向上させることができる。また熱セット倍率は９５〜１４０％であることが好ましく、特には１２０〜１４０％であることが好ましい条件である。熱セット倍率を上げることによって、伸長応力の値の絶対値や温度による差を大きくすることができ、より温度感受性を高くすることができる。

またもう一つの本発明は、上記感温性合成繊維を含んだマルチフィラメント糸条である。糸条の総繊度としては１０〜２００ｄｔｅｘの範囲であり、さらには２０〜１５０ｄｔｅｘであることが好ましい。この糸条には、感温性を調整するために、あるいは他の風合い、質感を得るために、感温性合成繊維以外の他の合成繊維や天然繊維を合撚、または撚糸したものであることも好ましい。このような繊維、糸条を用いることにより腰のある風合いの良好な布帛とすることが可能となる。

このような本発明の感温性合成繊維、あるいは糸条を含んだ布帛を衣服として用いた場合には、着用者の動きによって繊維間空隙が生まれ、衣服内気候を快適に保つことが出来る。動きが激しくなるほど、そして温度が高くなるほど、布帛の繊維間空隙が広がるので、特に運動を行う際に用いる衣服において最適に用いられる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、実施例中の各物性は下記の方法により測定したものである。

（１）２５％伸長応力
温度２５℃および５０℃において、テンシロン引張試験機を使用して、糸長２５０ｍｍ、引張速度２５０ｍｍ／分で２５％伸長したときの応力を測定した。

（２）残存伸長率
２５％伸長応力と同じ条件にて、初期の長さをＬ_０とし、荷重をかけて試験長の１５０％（２．５倍）まで伸ばした後、荷重をなくした時の長さがＬ_１を測定した。このとき、
（Ｌ_１−Ｌ_０）×１００／Ｌ_０（単位％）
で計算される値を残存伸長率とした。

（３）着用試験
得られた感熱性合成繊維糸条を緯糸、ポリエステルテレフタレート繊維糸条を経糸に用いた布帛を作成し、上着に縫製した。着用テストを行い、運動し体温が上昇した際の快適性を、良いものから順に◎、〇、△、×で評価した。

［実施例１］
４,４’ジフェニルメタンジイソシアネート１．７部、ポリプロピレングリコール１．０部、エチレングリコール０．７１部からなるポリウレタン系高分子（ガラス転移温度３５℃）を用いて、紡糸温度が２１０℃、紡糸速度１０００ｍ／分にて紡糸を行い、１７０ｄｔｅｘ／２４フィラメントの原糸を得た。この原糸の最大延伸倍率は３．３倍、ガラス転移温度Ｔｇは３５℃であった。得られた原糸を表１の条件にて冷延伸、熱セットを行い、感温性合成繊維からなる７５ｄｔｅｘ／２４フィラメントの糸条を得た。この糸条の１５０％伸長後の残存伸長率は２５％であった。またこの繊維の２５％伸長応力、および着用テストの結果を表１に併せて示した。

［実施例２、３、４、比較例１］
延伸条件、熱セット条件を表１記載の条件に変更した以外は、実施例１と同様に行い感温性合成繊維からなる糸条を得た。この繊維の２５％伸長応力、および着用テストの結果も表１に併せて示した。

Claims (10)

1. 高分子ポリマーからなる合成繊維であって、２０℃での２５％伸長応力Ａが７０ｃＮ以上であり、５０℃での２５％伸長応力Ｂの値が伸長応力Ａの値より４０ｃＮ以上小さい値であることを特徴とする感温性合成繊維。
2. 伸長応力Ｂが６０ｃＮ以下である請求項１記載の感温性合成繊維。
3. 高分子ポリマーのガラス転移点が２０〜５０℃である請求項１または２記載の感温性合成繊維。
4. 高分子ポリマーがポリウレタン系である請求項１〜３のいずれか１項記載の感温性合成繊維。
5. 単糸繊度が１〜５ｄｔｅｘである請求項１〜４のいずれか１項記載の感温性合成繊維。
6. 高分子ポリマーを紡糸する方法であって、該高分子ポリマーのガラス転移点温度が２０℃〜５０℃であり、ガラス転移点温度の−２０℃〜０℃の範囲で冷延伸することを特徴とする感温性合成繊維の製造方法。
7. 延伸倍率が最大延伸倍率の６０〜７５％である請求項６記載の感温性合成繊維の製造方法。
8. 冷延伸後の熱セット温度が、冷延伸温度以下である請求項６または７記載の感温性合成繊維の製造方法。
9. 熱セット倍率が９５〜１４０％である請求項８記載の感温性合成繊維の製造方法。
10. 請求項１〜５のいずれか１項記載の感温性合成繊維を含むことを特徴とするマルチフィラメント糸条。