JP5031917B1

JP5031917B1 - 合成繊維材料の製造法

Info

Publication number: JP5031917B1
Application number: JP2011137155A
Authority: JP
Inventors: 清和珠久; 憲明飯田
Original assignee: IIDA SENKO CO., LTD.; Mizuno Corp
Current assignee: IIDA SENKO CO., LTD.; Mizuno Corp
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: JP2012214955A; JP2012214940A; JP5705771B2

Abstract

【課題】スポーツや高温・高熱にさらされる作業現場において着用快適性、吸熱性、涼感性等の優れたウエアが求められていたが、従来公知の加工法では品質面、経済性等の面で不充分であった。
【解決手段】本発明者等は上記諸問題を解決し、肌に優しい合成繊維材料の改質加工法の実用化研究を進めた結果、水溶性ジルコニュウム化合物を付与するか、或いは、架橋剤と天然系蛋白質を併用して水溶性ジルコニュウム化合物を付与する事によって、合成繊維材料に吸熱性と涼感性を付与する事が出来る事を見出した。その結果、スポーツ選手や高温・高熱にさらされる作業現場など、発熱・発汗を伴う場合のウエアとして極めて有効で快適な合成繊維材料を提供できる。
【選択図】なし

Description

本発明は、合成繊維材料に対して水溶性ジルコニュウム化合物を付与する事によって機能性を付与する合成繊維材料の製造法に関するものである。更に詳しくは、本発明は、合成繊維材料に水溶性ジルコニュウム化合物を付与するか、或いは水溶性ジルコニュウム化合物を付与する際に合成繊維材料に有効な樹脂系架橋剤と天然系蛋白質を併用する事によって、合成繊維材料に対して吸熱性と涼感性を付与する事を目的とする機能性合成繊維材料の製造法である。

近年、生活の質の向上と環境・安全・健康問題への関心の高まりに伴って、形状記憶繊維、難燃・防炎繊維、紫外線遮蔽繊維、防虫・防ダニ繊維、抗菌繊維、消臭繊維、高質感・高風合繊維、皮膚障害予防繊維、湿潤発熱性繊維等の機能性繊維が次々と開発されており、繊維業界の注目を集めている。一方、中国に席捲されつつある日本の繊維産業が生き残り、中国と共生する為には、繊維に付加価値をつけた機能性繊維の開発が不可欠と考えられ、そのような観点からも機能性繊維の開発と実用化は日本の繊維業界の生き残りにとって極めて重要な課題となっている。

合成繊維材料に吸熱性を付与する事によって清涼感を付与する方法として、特開２００３−１５５６６９号公報（特許文献１）には親水性ウレタン樹脂、親水性ポリエステル樹脂を付着するか、或いはアクリル酸、アクリルアミド等のモノマー又はポリマーと化学結合させる方法が記載されており、特開２００４−９１９４９号公報（特許文献２）には多価アルコール基含有アクリル酸エステルモノマーと水溶性アクリル酸エステルモノマーとが含まれている繊維改質薬剤を使用する方法が開示されている。更に、特開２００７−８４９４４号公報（特許文献３）にはＰＶＡにビニルピロリドンが重合した重合体を使用して吸熱性と清涼感を付与する方法が開示されている。

しかしながら、これらの特許公報に記載された改質加工法は、特殊な薬剤を使用したり、合成繊維に対しては効果が不十分であったり、洗濯耐久性に問題があるなど、改質された繊維の品質上の問題や、経済性等に問題点が多い。即ち、工程が煩雑で、改質原材料が高価であったり、改質原材料の安全性に疑問が残ったりする為、加工コストが高くつく等の問題点も指摘されている。

一方、ジルコニュウム系化合物を繊維に付与する加工法は、１μｍ以下に微粉砕したゲルマニュウム鉱石と共に合成繊維に紡糸前に練りこみ機能性を付与する機能性合成繊維の製法が、特開２００５−２９９０２１号公報（特許文献４）に開示されている。

更に、特開２００７−５６４２９号公報（特許文献５）には、放射性鉱物を混入・紡糸した合成繊維に、チタン、シリコン、ジルコニュウム等を吹き付けて表面処理する事によって、汚れ防止、静電気発生予防、皮膚炎症予防等の目的を持った陰イオン発生繊維を製造する方法が開示されている。特開２００６−３０５３０４号公報（特許文献６）、特開２００４−５７５０４号公報（特許文献７）にも類似の機能性繊維の製法が開示されている。特許第３１９３６５３号公報（特許文献８）にはバインダー樹脂と共にジルコンセラミックスの様な鉱物を布帛にパッディングした後、乾燥・キュアリングする事によって、これらの鉱物を布帛に樹脂と共に接着する加工法が開示されている。

これらの機能性繊維の目的は、空気中にマイナスイオンを発生させる事による特殊な健康増進効果を狙った機能性繊維の製法であり、付与するジルコニュウム化合物の種類とその加工法、加工目的も本発明とは異なる発明である。

特開２００３−１５５６６９号公報特開２００４−９１９４９号公報特開２００７−８４９４４号公報特開２００５−２９９０２１号公報特開２００７−５６４２９号公報特開２００６−３０５３０４号公報特開２００４−５７５０４号公報特許第３１９３６５３号公報

前記した様に、繊維に吸熱性を付与して清涼感を与える加工法の特許が公開されているが、これらの特許に記載された方法では品質上、或いは経済性、安全性など多かれ少なかれ問題が残っている。本発明は、従来技術のこれらの課題を解決して、合成繊維に吸熱性と清涼感を付与する機能性合成繊維の製造法を提供する事を課題とする。

本発明者等は、経済性に優れるとともに、加工製品の風合・着用快適性、耐洗濯性、加工効果等、インナーウエアとしての品質に優れた肌に優しい機能性合成繊維の製造法に関する開発研究を推進した結果、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリアクリル系繊維材料と呼ばれる３大合成繊維、又は、ポリウレタン系、ポリ乳酸系、アセテート系等の合成繊維材料を、適量の水溶性ジルコニュウム化合物で処理するか、或いは、水溶性ジルコニュウム化合物で処理する際に同時に又はジルコニュウム処理の前工程若しくは後工程において合成繊維材料に有効な樹脂系架橋剤と天然系蛋白質類を用いて処理する事によって、吸熱性と涼感性、並びに柔軟性、風合いなど着用快適性の良好な合成繊維材料を製造できる事を見出した。特に本発明は、激しい運動と発熱・発汗を伴うスポーツウエア用の繊維材料の製造法として最適である。

本発明は、合成繊維の単独からなる繊維材料又は合成繊維の混紡、交織、編物若しくは不織布に、水溶性のジルコニュウム化合物を付与して処理する事を特徴とする合成繊維材料の製造法（請求項１）を提供する。

ここで、合成繊維としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリアクリル系繊維の３大合成繊維と呼ばれる合成繊維をその代表例として挙げることができるが、他の合成繊維にも本発明を適用することができる。又、合成繊維材料の混紡、交織、編物、不織布としては、合成繊維材料のみからなる場合の他、天然繊維を含めた他の繊維材料との組合せを挙げることができる。

水溶性のジルコニュウム化合物を付与して処理するとは、繊維材料と水溶性のジルコニュウム化合物を直接接触させて、繊維材料上にジルコニュウム化合物を付与することを意味し、例えば、水溶性のジルコニュウム化合物を加えた染浴中に、繊維材料を浸して加熱する方法等を挙げることができる。この製造法により、吸熱性と涼感性に優れた合成繊維材料を製造することができる。水溶性のジルコニュウム化合物とは、ジルコニュウム化合物であって、水に対する溶解度が０．５重量％以上のものを意味し、好ましくは、水に対する溶解度が３．０重量％以上のものである。

本発明は、又、合成繊維材料に、水溶性のジルコニュウム化合物を付与して処理する際に、樹脂系架橋剤及び水溶性の天然系蛋白質類を併用して処理する事を特徴とする請求項１に記載の合成繊維の製造法（請求項２）を提供する。ここで、合成繊維材料とは、合成繊維の単独からなる繊維材料又は合成繊維の混紡、交織、編物、不織布を意味する。又、樹脂系架橋剤とは、合成繊維材料に対して接着、架橋等の反応をする合成繊維用樹脂系架橋薬剤を意味する。樹脂系架橋剤及び水溶性の天然系蛋白質類を併用して処理する事により、吸熱性と涼感性により優れた合成繊維材料を製造することができる。

本発明は、更に、前記樹脂系架橋剤（合成繊維用樹脂系架橋薬剤）が、アルデヒド系、エポキシ系、イソシアネート系及び不飽和カルボン酸系架橋剤からなる群より選ばれる１種又は２種以上である事を特徴とする請求項２に記載の合成繊維材料の製造法（請求項３）を提供する。

本発明は、更に又、前記水溶性の天然系蛋白質類が、植物系蛋白質及び動物系蛋白質からなる群より選ばれる１種又は２種以上である事を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の合成繊維材料の製造法（請求項４）を提供する。

本発明は、更に、前記水溶性ジルコニュウム化合物が、酸塩化ジルコニュウム、水酸化塩化ジルコニュウム、硫酸ジルコニュウム、硝酸ジルコニュウム、燐酸ジルコニュウム、炭酸ジルコニュウム、酢酸ジルコニュウム及び脂肪酸ジルコニュウム、並びにそれら化合物のナトリュウム塩、カリウム塩、マグネシュウム塩、リチュウム塩、マグネシュウム塩、カルシュウム塩又はアンモニュウム塩からなる群より選ばれる１種又は２種以上である事を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の合成繊維材料の製造法（請求項５）を提供する。

本発明は、更に、合成繊維材料が、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル、ポリ乳酸、ポリウレタン及びポリアセテートからなる群より選ばれる単独又は２種以上、又は、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル、ポリ乳酸、ポリウレタン及びポリアセテートからなる群より選ばれる単独又は２種以上と天然繊維材料を含む繊維材料の混紡、交織、編物、不織布、複合繊維である事を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の合成繊維材料の製造法（請求項６）を提供する。

更に、本発明は、前記の請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の合成繊維材料の製造法により製造される吸熱性と涼感性を付与された機能性合成繊維材料（請求項７）を提供する。

本発明の合成繊維材料の製造法によれば、合成繊維材料に吸熱性と涼感性を付与する事が出来る。本発明により製造された合成繊維材料を用いれば、スポーツ選手や高温・高熱にさらされる作業現場など、発熱・発汗を伴う場合に極めて有効で快適なウエアを提供できる。

以下、本発明の実施形態をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を損ねない範囲で種々の変更を加えることができる。

本発明の具体的な実施方法としては、例えば、次の形態を挙げることができる。先ず、ウインス染色機を用いて、ポリエステルやナイロン生地をセットし、浴比１：１０〜１：３０の水の中に、０．５〜５％ｏｗｆの消泡剤或いは脱気剤、及び均染剤等の非イオン活性剤又はアニオン活性剤を１〜１０％ｏｗｆ加え、更に、酢酸ジルコニュウム溶液等の水溶性ジルコニュウム化合物を１〜１０％ｏｗｆを加えて、循環しながら１００〜１５０℃にて２０〜９０分間加熱処理する。次いで５０〜８０℃まで冷却して排液し、次いで常法で水洗、ソーピング、洗浄する。

ウインス型染色機の代わりに、ジッガー染色機、液流染色機、糸や綿の場合はチーズ染色機、オーバーマイヤー染色機等が使用できる。

前記の浸染法の他に、パッド・ドライ・キュア法も適用できる。パッド・ドライ・キュア法の場合は、濃度が１〜１０重量％水溶性ジルコニュウム化合物水溶液を使用し、絞り率６０〜８０％でパッドして絞った後、１００〜１５０℃、より好ましくは１００〜１２０℃で乾燥し、次いで１４０〜１８０℃で５分〜３０秒間キュアすればよい。

天然系蛋白質と樹脂系架橋剤を併用する場合は、天然系蛋白質を１〜５％ｏｗｆ、樹脂系架橋剤を１〜２０％ｏｗｆより好ましくは５〜２０％ｏｗｆ、及び架橋剤の種類によって触媒が必要な場合は架橋触媒を１〜１０％ｏｗｆ加えて同様に処理すればよい。

本発明で使用可能な水溶性ジルコニュウム化合物としては、第一希元素化学工業社製の酸塩化ジルコニュウム、ジルコゾールＺＣ、ジルコゾールＺＣ-２０、ジルコゾールＺＣ-２、硫酸ジルコニュウム、ジルコゾールＺＮ、ジルコゾールＡＣ-７、ジルコゾールＡＣ-２０、酢酸ジルコゾール、ジルコゾールＺＡ-２０、ジルコゾールＺＡ-３０、ステアリン酸ジルコニュウム、オクチル酸ジルコニュウム、燐酸ジルコニュウム銀等を具体例として挙げる事ができる。

本発明で使用される樹脂系架橋剤（合成繊維用樹脂系架橋薬剤）としては、少なくとも２個以上の反応性官能基を有する化合物であり、アルデヒド類、各種エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、不飽和カルボン酸類等の架橋機能と造膜機能を有する架橋剤が適用できる。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸類、マロンジアルデヒド、グルタルアルデヒド、テレフタルアルデヒド、アクロレイン等のアルデヒド類、基−Ｃ（Ｒ）＝ＣＨ_２（Ｒは水素原子、ハロゲン原子、メチル基等のアルキル基を表わす。）を有し且つ反応の際にエステル部のアルキル基が加水分解してカルボキシル基が生成する（メタ）アクリル酸アルキルエステル等も適用できる。

エポキシ系の架橋剤の具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル類等を挙げる事ができる。商品名ではナガセケムテックス社製のデナコール、共栄社化学社製のエポライト等が該当する。

イソシアネート系の架橋剤の具体例としては、４-トリレンジイソシアネート、メチレンビスフェニルイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス-４-シクロヘキシリックイソシアネート等を挙げる事が出来る。

本発明で使用できる天然系蛋白質としては、ゼラチン、コラーゲン、シルクフィブロイン、セリシン、大豆蛋白、カゼイン、キトサン等を具体例として挙げる事が出来る。

本発明の加工対象繊維材料とは、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル等の３大合成繊維の他に天然繊維との混紡・交織繊維にも適用可能であり、混紡・交織する場合の混合比率は特に問題としない。合成繊維の中にはポリ乳酸、アセテート系繊維、ポリウレタン系繊維を含んでいても良い。また、アクリル繊維の中にはアクリル酸メチルなどのアクリレートとの共重合繊維であっても良い。

本発明方法によって加工・改質された合成繊維系繊維材料は、吸熱性と涼感性が優れており、その上、風合良好性、着用快適性にも優れた機能性繊維となり、スポーツウエアとして最適の風合いが付与され、強度、しなやかさにも優れ、繰り返し洗濯耐久性にも優れた機能性繊維が得られる。

以下実施例によって本発明を詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、例中、部及び％は重量部及び重量％を意味する。

実施例１
ポリエステル１００％のサテン生地５ｋｇをウインス型染色機にセットして、浴比１：２０となる様に水１００ｋｇを仕込む。次いで生地を循環しながら、ＡＬＢＥＧＡＬＦＦＡ（ＣＩＢＡ社製、脱気剤）１％ｏｗｆ、ニッカサンソルト７０００（日華化学社製、均染剤）３％ｏｗｆ、及び酢酸ジルコニュウム溶液３％ｏｗｆを加える。２℃／分で１３０℃まで昇温して３０分間保温循環する。次いで８０℃まで徐冷して排液し、常法で水洗、ソーピング、水洗して乾燥した。

精練処理のみ行ったポリエステル１００％のサテン生地と上記の加工生地をそれぞれ５×１５ｃｍにカットし、温度センサーに同じように巻き付けて、デシケーター内で２４時間調湿後、人間の手によって巻き付けた生地を同時に握り、測定した結果、未加工生地に比べて本発明加工生地は最大２℃の吸熱性と涼感性を示した。この加工生地は洗濯を２０回繰り返した後も同様な涼感性を維持した。

なお、吸熱性と涼感性は、次に示す簡易測定法により測定した。
１）試験品を１０５℃以上の環境下にて４時間以上絶乾処理する。
２）絶乾処理した試験品を温度センサーに巻き付け温度測定器（おんどとりＴＲ−７１Ｕ）と接続する。
３）接続後、２４時間以上デシケーター内で放冷して調湿する。
４）放冷後、前記温度測定器をＲＥＣ状態（温度測定・記録のできる状態）にし、試験品を（片手毎に１点）手で握ったまま、２０〜３０分間保持する。
５）保持後、試験品を離し、温度測定器のＲＥＣ状態を解除し、解除した際の温度により吸熱性と涼感性を評価する。

実施例２
ナイロン-６１００％のタフタ生地５ｋｇをウインス染色機にセットして浴比１：２０となる様に水１００ｋｇを仕込んだ。ＡＬＢＥＧＡＬＦＦＡ(ＣＩＢＡ社製、脱気剤）１％ｏｗｆ、ニッカサンソルト７０００(日華化学社製、均染剤)６％ｏｗｆ、及び酢酸ジルコニュウム溶液６％ｏｗｆを加える。２℃/分で１３５℃まで昇温して３０分間保温循環する。次いで８０℃まで徐冷して排液し、常法で水洗、ソーピング、水洗して乾燥した。

精練処理のみ行ったナイロン-６１００％のタフタ生地と、上記の加工生地をそれぞれ５×１５ｃｍにカットし、温度センサーに同じように巻き付けて、デシケーター内で２４時間調湿後、人間の手によって巻き付けた生地を同時に握り、測定した結果、未加工生地に比べて本発明加工生地は最大１．８℃の吸熱性と涼感性が得られた。この加工生地は洗濯を２０回繰り返した後も同様な涼感性を維持した。

実施例３
ナイロン-６１００％のタフタ生地５ｋｇをウインス染色機にセットして浴比１：２０となる様に水１００ｋｇを仕込んだ。ＡＬＢＥＧＡＬＦＦＡ(ＣＩＢＡ社製、脱気剤）１％ｏｗｆ、ニッカサンソルト７０００(日華化学社製、均染剤)６％ｏｗｆ、フィッシュコラーゲン（旭陽化学工業社製、天然系蛋白質類）２％ｏｗｆ、酢酸ジルコニュウム溶液６％ｏｗｆ、エポライト４０Ｅ（共栄社化学社製、エポキシ系樹脂系架橋剤）１０％ｏｗｆ、触媒としてホウフッ化亜鉛３％ｏｗｆ、ギ酸３％ｏｗｆを加える。２℃／分で１３０℃まで昇温して６０分間保温循環する。次いで８０℃まで徐冷して排液し、常法で水洗、ソーピング、水洗して乾燥した。

精練処理のみ行ったナイロン-６１００％のタフタ生地と、上記の加工生地をそれぞれ５×１５ｃｍにカットし、温度センサーに同じように巻き付けて、デシケーター内で２４時間調湿後、人間の手によって巻き付けた生地を同時に握り、測定した結果、未加工生地に比べて本発明加工生地は最大２℃の吸熱性と涼感性が得られた。この加工生地は洗濯を２０回繰り返した後も同様な涼感性を維持した。

Claims

合成繊維の単独からなる繊維材料又は合成繊維の混紡、交織、編物若しくは不織布を、水溶性のジルコニュウム化合物を加えた染浴中に浸して、１００〜１５０℃にて加熱し、かつ、樹脂系架橋剤を１〜２０％ｏｗｆ及び水溶性の天然系蛋白質を１〜５％ｏｗｆを併用して、前記繊維材料又は混紡、交織、編物若しくは不織布に、水溶性のジルコニュウム化合物を付与して処理する事を特徴とする合成繊維材料の製造法。
前記樹脂系架橋剤（合成繊維用樹脂系架橋薬剤）が、アルデヒド系、エポキシ系、イソシアネート系及び不飽和カルボン酸系架橋剤からなる群より選ばれる１種又は２種以上である事を特徴とする請求項１に記載の合成繊維材料の製造法。
前記水溶性の天然系蛋白質類が、植物系蛋白質及び動物系蛋白質からなる群より選ばれる１種又は２種以上である事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の合成繊維材料の製造法。
前記水溶性ジルコニュウム化合物が、酸塩化ジルコニュウム、水酸化塩化ジルコニュウム、硫酸ジルコニュウム、硝酸ジルコニュウム、燐酸ジルコニュウム、炭酸ジルコニュウム、酢酸ジルコニュウム及び脂肪酸ジルコニュウム、並びにそれら化合物のナトリュウム塩、カリウム塩、マグネシュウム塩、リチュウム塩、マグネシュウム塩、カルシュウム塩又はアンモニュウム塩からなる群より選ばれる１種又は２種以上である事を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の合成繊維材料の製造法。
合成繊維材料が、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル、ポリ乳酸、ポリウレタン及びポリアセテートからなる群より選ばれる単独又は２種以上、又は、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル、ポリ乳酸、ポリウレタン及びポリアセテートからなる群より選ばれる単独又は２種以上と天然繊維材料を含む繊維材料の混紡、交織、編物、不織布、複合繊維である事を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の合成繊維材料の製造法。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の合成繊維材料の製造法により製造される吸熱性と涼感性を付与された機能性合成繊維材料。