JP4518087B2

JP4518087B2 - 透湿防水性生地

Info

Publication number: JP4518087B2
Application number: JP2007056777A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎表; 右広西田; 哲朗古谷
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: JP2008213391A

Description

本発明は雨衣、登山衣、スポーツウェア、作業着等の各種衣料用として用いられる透湿防水性能に優れた極細繊維により形成された繊維構造体を有する透湿防水性生地に関するものである。

透湿性と防水性をあわせもつ透湿防水性の生地は、身体からの発汗による水蒸気を衣服外へ放出する機能と、雨が衣服内に進入するのを防ぐ機能とを有し、スポーツ衣料や防寒衣料等の素材として使用されている。中でも運動に伴う発汗量の比較的多いスポーツやアウトドア、外部での作業のための衣料用素材として多く用いられており、特に、スキー、スノーボード、アスレチック、登山分野においては、今や必要不可欠な衣料素材となっている。

このような透湿性と防水性をあわせもった生地として、糸を高密度に織り込んだ高密度織物や、ポリウレタン系樹脂やポリエステル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等の重合合成体よりなる樹脂膜を、生地片面にコーティングもしくはラミネートの手段で接着したんものが良く知られている。この中でも特に親水性を高めたポリウレタン系樹脂膜を生地片面に接着したものや、微多孔質のポリテトラフルオロエチレン系樹脂やポリウレタン系樹脂により形成された膜を生地片面に形成したものが、防水性、透湿性などの面で評価され、市場に多く受け入れられている。

具体的には親水性を高めたポリウレタン系樹脂膜を形成するため、フッ素編成性ポリウレタンと水不溶性、溶媒可溶性ポリアルキレンオキサイド編成物とを配合する方法（例えば特許文献１参照）等が試みられている。しかしながら、かかる透湿棒水膜は、吸水した場合の膜面の膨潤による触感や耐久性に問題があるし、透湿性も十分なものではない。

また、微多孔質のポリテトラフルオロエチレン膜を積層した透湿防水生地も開示されている（例えば特許文献２参照）。これらは、耐水、透湿共にすぐれた性能を持つが、風合いが堅く、伸縮性が不十分なため、ストレッチ性が要求される生地への応用が難しい。
また、湿式凝固法により微多孔質のポリウレタン膜をコーティングにより直接生地片面に形成する方法（例えば特許文献３参照）や同方法で形成した微多孔質ポリウレタンフィルムを接着する事による、透湿防水性生地を得る方法（例えば特許文献４参照）が発表されている。しかしながら、これらについても、耐水性。透湿性が十分とはいえない。このように、耐水性、透湿性に優れ、更にストレッチ性をも有する透湿防水生地は得られていないのが現状である。
特開平１１−４９８７５号公報特開平４−４１７７８号公報特公昭６０−４７９５５号公報特開昭５８−１６６０３６号公報

本発明はかかる事情を背景として鋭意検討した結果、達成されたものであり、雨衣、登山衣、スポーツウェア、作業着等の各種衣料用として用いられる優れた透湿性と防水性を兼ね備え、なおかつ風合いに優れた透湿防水性生地の提供を課題とするものである。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに到った。即ち本発明は、（１）平均繊維径０．０１〜１μｍの極細繊維からなる繊維構造が少なくとも１層基材に積層されてなることを特徴とする耐水度が５０ｋＰａ以上であり、透湿性が８０００ｇ／ｍ２・２４ｈｒ以上、通気度が０．２ｃｃ／ｍ^２・ｓ以上の透湿防水性生地、（２）前記極細繊維からなる繊維構造体が、厚み２μｍ〜３０μｍ、破断時の伸び率がタテ方向、ヨコ方向共に５０％以上、２０％伸長時のモジュラスがタテ方向、ヨコ方向共に０．７〜３．０Ｎであるであることを特徴とする（１）に記載の透湿防水性生地、（３）前記極細繊維が、ポリウレタン重合体を主体とする重合体から形成されていることを特徴とする（１）又は（２）記載の透湿防水性生地、（４）前記極細繊維からなる繊維構造体が不織布であることを特徴とする（１）〜（３）いずれかに記載の透湿防水性生地、（５）前記極細繊維からなる繊維構造体が荷電紡糸法により形成された事を特徴とする、（１）〜（４）いずれかに記載の透湿防水性生地、（６）前記極細繊維からなる繊維構造体と生地がラミネートにより接着された事を特徴とする（１）〜（５）いずれかに記載の透湿防水性生地、である。

本発明の透湿防水性生地は、透湿性、防水性に優れ、なおかつ積層体の優れた柔軟性、伸長特性により風合いにも優れた生地である。そのため、雨衣、登山衣、スポーツウェア、作業着等の伸縮性が要求される各種衣料用の生地として、非常に有用である。

以下本発明を具体的に説明する。
本発明の透湿防水性生地は、平均繊維径０．０１〜１μｍの極細繊維からなる繊維構造が少なくとも１層基材に積層されてなり、耐水度が５０ｋＰａ以上であり、透湿性が８０００ｇ／ｍ^２・２４ｈｒ以上、通気度が０．２ｃｃ／ｍ^２・ｓ以上の透湿防水性生地であることが好ましい。耐水圧が５０ｋＰａ以上であれば、実用上十分な防水性能が確保できる。また、透湿性は８０００ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上、通気度０．３ｃｃ／ｍ^２・ｓ以上であれば衣服として着用して活動時している状態での快適性が高くなる。特に、低発汗時の快適性への効果が大きい。そして、実質的に、透湿防水性を発揮する極細繊維構造体が、平均繊維径０．０１〜１μｍの極細繊維から構成されることにより、透湿防水性を発現する微細孔を形成することができる一方で、従来の透湿防水膜に比して、風合いが格段に向上し、更に欠点の伝播がし難いため実用時の使用期間が延長されるという有利な効果も発揮する。より好ましい平均繊維径は０．０５〜０．８μｍ、更に好ましくは０．１μｍ〜０．５μｍである。

耐水度は、膜厚の調整により上げる事は出来るが、風合いが堅くなる。また耐水度を上げると透湿性、通気性も下がる傾向である。その点も含めて考慮すると、耐水度は５００ｋＰａ以下である事がより望ましい。

本発明の透湿防水性基布は、前記極細繊維からなる繊維構造体が、厚みが２μｍ〜３０μｍ、破断時の伸び率がタテ方向、ヨコ方向共に５０％以上、２０％伸長時のモジュラスがタテ方向、ヨコ方向共に０．７〜３．０Ｎであるであることが好ましい。かかる範囲であれば、加工性、実用上必要とされる耐水性・透湿性・強度を損なうことなく、優れた着用時の快適性、特にストレッチ性のある生地が得られるからである。より望ましくはタテ方向、ヨコ方向共に伸度６０％以上、厚み３μｍ〜２５μｍである。

本発明の透湿防水性生地に用いる上記極細繊維からなる繊維構造体の素材としては、ポリウレタン系重合体、ポリエステル系重合体、ポリアミド系重合体、アクリル系重合体、シリコン系重合体、ポリオレフィン系重合体、ポリイミド系重合体などが挙げられる。物理特性や水分特性、柔軟性を考慮に入れると、ポリウレタン系重合体がより望ましい。

本発明の透湿防水性生地に用いる上記繊維構造体の具体的形態としては、編物、織物、不織布の形態が挙げられるが、特に不織布であることが好ましい。不織布であれば、３次元的に微細孔を形成し、柔軟性、風合いにも優れるからである。

本発明の透湿防水性生地に用いる上記繊維構造体の製造方法は特に限定されるものではないが、荷電紡糸法により紡糸することが好ましい。この方法により従来では製造出来なかったナノサイズの直径の繊維が作る事が可能である。この極細繊維を厚み方向に積層させる事により、防水性、透湿性に優れなおかつ、伸長性にも優れた多孔質積層体を作る事が出来る。これらの多孔質積層体は従来の多孔質膜に比べ、優れた耐水性、透湿性に加え、通気性も得る事が可能である。
複合紡糸法などによりえられた糸を不織布状に積層し、マトリクス層の洗浄処理や割線処理をする事によっても同様の積層体の製造は可能であるが、複雑な工程となり、非常に煩雑でなおかつ高コストとなり、コスト面においても、荷電紡糸法は有利な製造方法である。

また、荷電紡糸法により積層表面に位置する極細繊維がランダムに配向される事により、ポリウレタンの様な粘弾性の高いポリマーの積層体にもかかわらず、表面のタッチがべたつかず滑らかになる効果も確認される。これらの事からも荷電紡糸により形成されたものの方が透湿防水性生地用の積層体としては望ましい。

荷電紡糸による積層体の場合、積層状態によっては、摩擦耐久性に劣る場合があるが、その場合においても、積層体を熱プレス処理することにより、改善する事が可能である。この工程は、積層体の状態で行っても良いし、生地に接着させた後に行ってもよい。

本発明の透湿防水性生地に用いる上記極細繊維からなる繊維構造体と基材とはラミネート工程により接着される事が望ましい。接着剤をフィルム面に、全面もしくは、グラビア法やロータリー捺染法などにより非全面に均一に塗布し、生地と圧着させ接着する方法がある。極細繊維により形成された繊維構造体の特徴をより生かすためには、接着剤を非全面に均一に塗布した方法を用いる方が、透湿性や風合い面からも望ましい。例えばドット状、格子状に接着剤を塗布することが望ましい。

また、極細繊維からなる繊維構造体を接着した後に使用時の耐久性向上の目的で、生地を貼り付けても良い。生地としては、薄地のトリコットや薄地織物が厚みもあがらず、縫製時のシームテープ処理などが行いやすく望ましい。また、同様の目的で、ナノファイバー積層体面に、透湿性ウレタン等によるトップコート層を乗せたり、柄状にウレタンプリントを行ってもよい。

本発明により得られた透湿防水性生地は防水性を向上する目的で撥水加工を施していても良い。この工程は、生地の段階で行っても良いし、生地にナノファイバーを接着させた後に行ってもよい。

本発明の透湿防水性生地に用いる基材としては、織物でも丸編みや経編みの様なニットでもかまわない。織物の場合従来使用されている、透湿防水用の布帛同様、強力や摩耗性に優れた製品を得る事が出来る。また、ニットの場合、素材の持つ伸長性やソフト風合いを損なう事無く、透湿防水性を得る事ができる。

本発明に用いる基材の素材としては、合成繊維でも天然繊維でもかまわない。生地としての防水性能を考慮すると、合成繊維主体の生地の方が望ましい。合成繊維としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル繊維、ナイロン６、ナイロン６６、などのポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン繊維、ポリウレタン繊維、ポリイミド繊維などが考えられる。これらの単独もしくは組み合わせにより、作られた生地があげられる。

次に実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の布帛の評価については、以下の方法で測定したものである。

耐水度：ＪＩＳＬ１０９２Ｂ法

透湿性：ＪＩＳＬ１０９９Ａ−１法

通気度：ＪＩＳＬ１０９６Ａ法

繊維経：走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、ナノファイバーにより形成された積層体の表面写真を撮影し、ランダムに２０点の直径を測定し、平均値を算出した。

繊維構造体の厚み：電子マイクロメータミリトロン１２０２Ｄ（Ｍａｈｒ社製）により測定した。

破断時の伸び率、モジュラス：ＪＩＳＬ１０９６準用低速伸長法により破断時の伸び率および２０％伸長時のモジュラスを測定した。
引張速度：２０ｃｍ／ｍｉｎ掴み間１０ｃｍ×巾５ｃｍ

（繊維構造体製造例１〜３）
ポリウレタン系重合体をジメチルアセトアミドに溶解し、溶液の濃度が５０ｍｇ／ｍＬになるように調整し、塗出速度１０ｍＬ／ｈ・Ｎｚ、印加電圧２３ｋＶ、ノズルと離型紙の間の距離を２５ｃｍに設定し、荷電紡糸を行い、積層を繰り返し、極細繊維構造体を作成した。この極細繊維構造体を離型紙ごと熱プレス処理（約１２０℃）し、離型紙から剥がして極細繊維構造体を作成した。同方法により、極細繊維構造体を作成し、積層回数を変更する事により、３種類の厚みの積層体（極細繊維構造体）を作った。
（比較例１）
親水性成分としてポリエチレンオキサイドを共重合したポリウレタン系重合体をジメチルアセトアミドに溶解し、離型紙上にコンマコーターにより均一厚みに塗布し、さらに８０℃で１０分乾燥させ、離型紙を剥離する事により、ポリウレタン系無孔質フィルムを作った。

（比較例２）
潤滑剤を混合したポリテトラフルオロエチレンの樹脂を剪断変形させフィルム状にし、さらに熱処理する事によりポリテトラフルオロエチレン系多孔質フィルムを作った。

積層体とフィルムの性能比較を表１に記す。

（基材製造例１）
経糸及び緯糸の双方にポリエステルマルチフィラメント加工糸５６デシテックス／９６フィラメントを用い経糸密度１７０本／インチ緯糸密度１１０本／インチの１／２ツイル織物を製織し、通常の方法により精錬、染色、乾燥セットを行い、接着用の基材を得た。

（実施例１〜３）
グラビアロールを用いて熱溶融タイプのエステルポリウレタン系接着剤を上記（繊維構造体製造例１〜３）で製造した繊維構造体に非全面に均一に塗布し、上記（基材製造例１）で得られた接着用の基材に積層して、１２０℃のローラーを用２ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力をかけて接着し２日間放置した後、フッ素系撥水剤水溶液でマングルパッド−乾燥処理、仕上げセットを行い、透湿防水性生地を得た。

（実施例４）
経糸及び緯糸の双方にナイロンマルチフィラメント７８デシテックス／９６フィラメントを用い経糸密度１２０本／インチ緯糸密度１００本／インチの平織物を製織し、通常の方法により精錬、染色、乾燥セットを行い、接着用の基材を得た。それ以後の工程については、実施例１同様の方法により行い、透湿防水性生地を得た。

（実施例５）
常法に従って製造された４４デシテックスのポリエーテル系ポリウレタン糸及び、５０デシテックス／３６フィラメントのポリエステルマルチフィラメントを用いて、３２ゲージのトリコット編み機を使用し、ハーフ組織の２ＷＡＹトリコットを作成した。次いで、通常の方法により精錬、染色、仕上げセットを行い、接着用の基材を得た。この機材の密度は１１０コース／インチ、６５ウェール／インチであった。それ以後の工程については、実施例１同様の方法により行い、透湿防水性生地を得た

生地の性能を表２に記す。

本発明の透湿防水性生地は、防水性、透湿性に優れなおかつ、従来の透湿防水膜素材では難しかった通気度がある。また、伸長性、柔軟性にも優れ、非常に着用快適性に優れた生地となった。

本発明により、雨衣、登山衣、スポーツウェア、作業着等の各種衣料用に有用な、優れた透湿性、防水性、柔軟性を持つ生地の提供が可能となり、産業界に寄与すること大である。

Claims

ポリウレタン系重合体を素材とした平均繊維径０．０１〜１μｍの極細繊維からなり、厚みが２μｍ〜３０μｍ、破断時の伸び率がタテ方向、ヨコ方向共に５０％以上、２０％伸長時のモジュラスがタテ方向、ヨコ方向共に０．７〜３．０Ｎである荷電紡糸法により形成された繊維構造体が少なくとも１層、合成繊維主体の織物またはニットからなる基材に積層されてなることを特徴とする耐水度が５０ｋＰａ以上であり、透湿性が８０００ｇ／ｍ²・２４ｈｒ以上、通気度が０．２ｃｃ／ｍ²・ｓ以上の透湿防水性生地。
前記極細繊維の平均繊維径が、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下（０．２μｍを除く）である請求項１に記載の透湿防水性生地。
前記繊維構造体が、極細繊維を厚み方向に積層させた多孔質積層体であって、基材に積層される前に熱プレス処理されたものである請求項１または２に記載の透湿防水性生地。
前記極細繊維からなる繊維構造体が不織布であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の透湿防水性生地。
前記極細繊維から成る繊維構造体と基材がラミネートにより接着された事を特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の透湿防水性生地。