JP7167991B2

JP7167991B2 - アクリル繊維、該繊維を含む紡績糸及び編地

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Publication number: JP7167991B2
Application number: JP2020545367A
Authority: JP
Inventors: 達彦稲垣; 透雄小野原; 正樹藤江; 志茉中西
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2040-08-19
Also published as: CN114302985A; WO2021039528A1; JPWO2021039528A1

Description

本発明は、アクリル繊維、該繊維を含む紡績糸及び編地に関するものである。

アクリル繊維は従来、他の合成繊維に比べて最も羊毛に類似した柔軟な風合い、保温性、嵩高性、優れた保温性を活かし、セーター等の衣料用途、カーペット等のインテリア用途に広く利用されている。しかしながら、アクリル繊維の織物・編物はその表面に毛羽、短毛等の絡まりあったピリングと呼ばれる毛玉が発生しやすく、外観を著しく損ない商品性を低下させるという実用上の欠点がある。かかる状況を背景としてピリングの発生を防止するために多くの提案がなされている。

例えば特許文献１ではアクリロニトリル単位９４．０質量％以上、アクリロニトリル単位以外のビニル系モノマー単位４．０～５．８質量％、およびスルホン酸基含有ビニルモノマー単位０．２～２．０質量％からなり、三角断面形状とすることで、抗ピル性を向上させたアクリル繊維が提案されている。

一方、カーディガン、カットソーなど特に春夏用の外衣として用いられる薄手の衣料製品においては、日焼け予防としての紫外線遮蔽性や防透け性が求められる。繊維に紫外線遮蔽性や防透け性を付与する手段として、無機粒子を練り込む方法が提案されている。

例えば特許文献２では、平均二次粒子径が１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以下である酸化チタンを２～７質量％含むことで紫外線遮蔽性を向上させたアクリル繊維が提案されている。

例えば特許文献３では、特異な輝きと光沢を有し、吸塵性が少なく、耐汚染性に優れる、各角部が尖鋭な三角形状横断面を有するアクリロニトリル系重合体繊維が提案されている。

特開２００８－２８５７７８号公報特開２０１８－５３３７８号公報特公昭３９－２２６８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では抗ピル性は改善されるものの、酸化チタンを含有する示唆はなく、紫外線遮蔽効果が期待できるものではない。
特許文献２では、酸化チタンの粒子径が小さいので二次凝集が起こりやすく、繊維中の酸化チタンの含有量が多いため紡糸性が悪化するなどの問題が起こるという課題がある。加えて、特許文献２は、紡績糸に加工する際、カード工程のフライの発生を課題としているので、結節強度を高くする方向であり、結節強度を低くする抗ピル性は期待できるものではない。
特許文献３では、酸化チタンを少量含有させているが、この量では、紫外線防止効果が不足していると考えられるが、特許文献３は、輝きと光沢を与えることを課題としているため、酸化チタンの含有量を減少させる方向であり、紫外線防止効果が期待できるものではない。また、特許文献３には、結節強度と結節伸度の記載はあるが、その積（Ｋ積）は大きいものであり、抗ピル性にも課題があり、結節強度と結節伸度の調整方法も記載がないので、抗ピル性向上も期待できるものではない。

本発明の目的は編地にした時に優れた紫外線遮蔽性能及び抗ピル性が得られる三角断面形状を有するアクリル繊維を提供することにあり、その繊維を含む紫外線遮蔽性能と抗ピル性に優れた編地を提供することにある。

本発明の要旨は以下の通りである。
１．酸化チタンの含有量が０．３質量％以上１．９質量％以下であり、断面形状が三角形であるアクリル繊維。
２．酸化チタンの含有量が０．５質量％以上１．８質量％以下である前記１．に記載のアクリル繊維。
３．結節強度と結節伸度の積（Ｋ積）が１０以上３５以下である前記１．または２．に記載のアクリル繊維。
４．アクリロニトリル単位９０質量％以上９８質量％以下とアクリロニトリル単位以外のビニル系モノマー単位２質量％以上１０質量％以下との２種のモノマー単位からなる前記１．～３．のいずれかに記載のアクリル繊維。
５．単繊維繊度が０．６ｄｔｅｘ以上３．３ｄｔｅｘ以下である前記１．～４．のいずれかに記載のアクリル繊維。
６．単繊維の繊維長が２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である前記１．～５．のいずれかに記載のアクリル繊維。
７．前記酸化チタンがアナターゼ型であり、一次粒子径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下である前記１．～６．のいずれかに記載のアクリル繊維。
８．前記１．～７．のいずれかに記載のアクリル繊維の含有率が３０質量％以上である紡績糸であって、単糸、双糸または三子糸のいずれかであり、トータル番手が綿番手で１０番以上４０番以下である紡績糸。
９．前記１．～７．のいずれかに記載のアクリル繊維を４０質量％以上含有し、目付が５０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下であり、ＵＰＦが２５以上、紫外線遮蔽率が９０％以上である編地。
１０．前記８．に記載の紡績糸を８０質量％以上含有する編地。
１１．ＵＰＦが２５以上である前記１０．に記載の編地。
１２．紫外線遮蔽率が９０％以上である前記１０．または１１．に記載の編地。
１３．抗ピル性能が４級以上である前記１０．～１２．のいずれかに記載の編地。
１４．Ｌ^＊値が５０以上である前記１０．～１３．のいずれかに記載の編地。

本発明によれば、編地にした時に優れた紫外線遮蔽性能及び抗ピル性が得られる三角断面形状を有するアクリル繊維を得ることができ、その繊維を含む紫外線遮蔽性能と抗ピル性に優れた編地を得ることができる。

以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のアクリル繊維は、酸化チタンの含有量が０．３質量％以上１．９質量％以下であり、断面形状が三角形である。
酸化チタンの含有量が０．３質量％以上であれば、高い紫外線遮蔽性能を得られるので好ましく、１．９質量％以下であれば二次凝集などで紡糸性が悪化しないので好ましい。
上記観点から、酸化チタンの含有量は０．５質量％以上１．８質量％以下がより好ましく、１．１質量％以上１．７質量％以下がさらに好ましい。
断面形状が三角形であれば、繊維側面に平面の部分が多く、繊維に紫外線が当たった際に反射が起こりやすいため、高い紫外線遮蔽性能を得られるので好ましい。上記観点から頂点が欠けた欠三角形、各辺の長さは、同じ長さが好ましいが、辺同士の長さの差が５０％以内であれば、長さが異なる三角形であってもよい。また、各辺は直線状が好ましいが、辺の一部が曲線で合ってもよく、外に膨れてもよく、内側に凹んでいてもよい。
断面形状は、繊維軸方向に対する垂直方向の断面である。

本発明のアクリル繊維は、後述する結節強伸度における結節強度と結節伸度の積（Ｋ積）が１０以上３５以下であることが好ましい。Ｋ積が１０以上であれば紡績工程での折損が少なく工程通過性が良好となりやすく、Ｋ積が３５以下であれば高い抗ピル性を持ち商品性の高い編地とすることができやすくなる。上記観点からＫ積は１３以上３３以下がより好ましく、１５以上３０以下が更に好ましい。

本発明のアクリル繊維は、アクリロニトリル単位９０質量％以上９８質量％以下とアクリロニトリル単位以外のビニル系モノマー単位２質量％以上１０質量％以下との２種のモノマー単位からなることが好ましい。
アクリロニトリル単位が９０質量％以上であると良好な強度を有しやすく、紡績工程での工程通過性も良好で優れた紡績糸を得ることができやすく、９８質量％以下であると紡糸工程での延伸性が良好となりやすい。上記観点から、アクリロニトリル単位は９１質量％以上９７質量％以下がより好ましく、９２質量％以上９６質量％以下が更に好ましい。
アクリロニトリル単位以外のビニル系モノマー単位が２質量％以上であると紡糸工程での延伸性が良好となりやすいため好ましく、１０質量％以下であると優れた強度を得やすくなるので好ましい。
上記観点から、アクリロニトリル単位以外のビニル系モノマー単位は３質量％以上９質量％以下がより好ましく、４質量％以上８質量％以下が更に好ましい。

アクリロニトリル単位以外のビニル系モノマーとしてはアクリロニトリルと共重合可能な成分であればよく、アクリル酸、メタクリル酸、若しくはこれらのアルキルエステル類、酢酸ビニル、アクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、さらに目的によってはビニルベンゼンスルホン酸ソーダ、メタリルスルホン酸ソーダ、アリルスルホン酸ソーダ、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ソーダ、ソディウムパラスルホフェニールメタリルエ－テル等のイオン性不飽和単量体を用いることができる。
なかでもアクリル酸、メタクリル酸、若しくはこれらのアルキルエステル類、酢酸ビニル、アクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデンが取扱い性・重合安定性・コストの点で好ましい。

本発明のアクリル繊維は、単繊維繊度が０．６ｄｔｅｘ以上３．３ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。
前記単繊維繊度が０．６ｄｔｅｘ以上であると、紡績工程での通過性がよく高い生産性を出しやすく、３．３ｄｔｅｘ以下であるとソフトタッチで良好な風合いの編地が得られ易い。
これらの観点から、前記単繊維繊度は１．２ｄｔｅｘ以上３．０ｄｔｅｘ以下がより好ましく、１．７ｄｔｅｘ以上２．８ｄｔｅｘ以下がさらに好ましい。

本発明のアクリル繊維は、単繊維の繊維長が２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。
この範囲であれば、単繊維繊度が細くても紡績糸の製造がし易い。この観点から本発明のアクリル繊維の繊維長は、３０ｍｍ以上７０ｍｍ以下がより好ましく、３５ｍｍ以上５５ｍｍ以下がさらに好ましい。

本発明のアクリル繊維は、前記酸化チタンの一次粒子径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。前記一次粒子径が０．１μｍ以上であれば二次凝集が少ないので紡糸原液中の安定性がよく、１．０μｍ以下であれば十分に粒子径が小さいのでノズル詰り・糸切れなどが起こり難い。
前記酸化チタンの結晶構造は特に問わないが、アナターゼ型であると色味の違いから良好なダル感を持たせることができやすくなる。
したがって、前記酸化チタンは、アナターゼ型であり、一次粒子径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが特に好ましい。

本発明のアクリル繊維は、従来公知の重合方法、例えば、懸濁重合にてアクリロニトリル共重合体を合成する。アクリロニトリル共重合体を溶解する溶剤は、特に限定はなく、例えば、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、チオシアン酸ナトリウム、ロダンソーダが使用できる。中でも、凝固が早く、吐出孔の形状と同じ繊維断面にしやすい観点から、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドが好ましい。

紡糸方法は、特に限定はなく、例えば、湿式紡糸、乾式紡糸、乾湿式紡糸、溶融紡糸が使用できる。中でも、凝固が早い湿式紡糸が好ましい。以下、アクリル繊維を湿式紡糸にて製造する方法について説明するが、これに限定されるものではない。
例えば、懸濁重合にて得られたアクリロニトリル共重合体を、溶剤と水とが混合した凝固液中で紡糸して凝固糸を得る。

アクリロニトリル共重合体から凝固糸を得る過程において、凝固液に使用する溶剤は、アクリルニトリル共重合体を溶解する溶剤と同じが好ましい。また、凝固液の溶剤濃度は、２５質量％以上４５質量％以下が好ましい。溶剤濃度が２５質量％以上であれば、繊維を延伸し易く、４５質量％以下であれば、凝固が早くでき、吐出孔の形状と同じ繊維断面にし易い。これらの観点から、前記溶剤濃度は、３０質量％以上４０質量％以下がより好ましい。
凝固液の温度は、３０℃以上５０℃以下であることが好ましい。この温度範囲であれば、凝固が早くでき、吐出孔の形状と同じ繊維断面にし易い。この観点から、前記凝固液の温度は、３５℃以上４５℃以下であることがより好ましい。

次に、得られた凝固糸を延伸する。
凝固糸の延伸は、湿熱延伸と乾熱延伸の２段、例えば、９０℃以上の熱水（沸水）中で一段目の延伸（湿熱延伸）を施し、続いて油剤を付着させ熱ローラーで乾燥後、さらに乾熱状態で２段目の延伸（乾熱延伸）を施す。このように凝固糸の延伸を２段階で実施すると、Ｋ積の値をコントロールしやすいので好ましい。
湿熱延伸倍率は、３倍以上５倍以下、乾熱延伸は１．１倍以上１．５倍以下の範囲が好ましい。

凝固糸を延伸後、必要に応じ緩和処理を行い、アクリル繊維が得られる。
緩和処理は、加圧スチームで行うのが好ましく、その圧力は、抗ピル性向上の観点から、０．１０ＭＰａ以上０．１８ＭＰａ以下であることが好ましく、０．１１ＭＰａ以上０．１６ＭＰａ以下がさらに好ましい。

本発明の紡績糸は、前記アクリル繊維の含有率が３０質量％以上である。
前記アクリル繊維の含有率が３０質量％以上であれば、高い紫外線遮蔽性能と高い抗ピル性が得られる。前記観点から、前記アクリル繊維の含有率が３５質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることが更に好ましい。

本発明の紡績糸は単糸、双糸、三子糸のいずれかであり、それらのいずれでも良いが、紡績糸の強度と風合いの観点から、双糸が好ましい。

本発明の紡績糸は、トータル番手が、綿番手で１０番以上４０番以下である。前記綿番手が１０番以上であれば、糸が太くなり過ぎず、春夏向けの薄い生地を作りやすくでき、４０番以下であれば紫外線遮蔽効果を得られやすくなる。
これらの観点から、前記紡績糸のトータル番手は、１３番以上３５番以下がより好ましく、１５番以上３０番以下がさらに好ましい。
また、前記のとおり、本発明の紡績糸の番手は、トータル番手としていることから、双糸であれば、２０／２～８０／２の範囲となる。

本発明の編地の第一の形態は、前記アクリル繊維を４０質量％以上含有し、目付が５０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下であり、ＵＰＦが２５以上、紫外線遮蔽率が９０％以上である。
前記アクリル繊維を４０質量％以上含有する編地であれば、紫外線遮蔽性能と抗ピル性を高くできる。これらの観点から、前記アクリル繊維を４５質量％以上含有することがより好ましく、５０質量％以上含有することが更に好ましい。
前記記載の編地の目付は５０ｇ／ｍ^２以上であれば良好な紫外線遮蔽性能を示し、５００ｇ／ｍ^２以下であれば主な用途である夏用衣料に適している。上記観点から、編地の目付は７５ｇ／ｍ^２以上４５０ｇ／ｍ^２以下がより好ましく、１００ｇ／ｍ^２以上４００ｇ／ｍ^２以下がさらに好ましい。
紫外線遮蔽性としてＵＰＦが２５以上であれば十分な紫外線遮蔽性能を有しており、３０以上あればより好ましく、３５以上出ればさらに好ましい。同様に紫外線遮蔽率は９０％以上であればよく、９３％以上であればより好ましく、９５％以上であればさらに好ましい。

本発明の編地の第二の形態は、前記紡績糸の含有率が８０質量％以上である。
前記紡績糸の含有率が８０質量％以上であれば良好な紫外線遮蔽性能を示す。この観点から、前記紡績糸の含有率は８５質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることがさらに好ましい。

第二の形態の編地は、ＵＰＦが２５以上であることが好ましい。ＵＰＦが２５以上であれば十分な紫外線遮蔽性能を有しており、３０以上あればより好ましく、３５以上あればさらに好ましい。同様に紫外線遮蔽率は９０％以上であることが好ましく、９３％以上であればより好ましく、９５％以上であればさらに好ましい。

第二形態の編地は、抗ピル性が４級以上であることが好ましい。
抗ピル性が４級以上であれば、衣服に毛玉が付きにくくなる。
また、第二形態の編地は、Ｌ^＊値が５０以上であることが好ましい。Ｌ^＊値が５０以上であれば、淡色でも紫外線遮蔽効果が得られる効果を奏する。この観点から、Ｌ^＊値は７０以上であることがより好ましく、８５以上がさらに好ましい。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。尚、実施例における各項目の測定は次の方法に拠った。
（単繊維繊度の測定方法）
オートバイブロ式繊度測定器（サーチ制御電気社製、ＤｅｎｉｏｒＣｏｍｐｕｔｅｒＤＣ－１１）を使用し、温度２５℃、湿度６５％の条件下で単繊維繊度（ｄｔｅｘ）を測定した。測定は、２５回行い、平均値を使用した。

（強伸度、結節強伸度、及びＫ積の測定）
ＪＩＳ－Ｌ１０１５－８．７（引張強さ及び伸び率）、８．８（結節強さ）に準拠して、標準状態における強伸度（強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）、伸度（％））、結節強伸度（結節強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）と結節伸度（％））を求め、結節強度と結節伸度の積をＫ積とした。

（ＵＰＦ）
衣料品による紫外線防止効果を客観的に評価するために定めたれている指標ＵＰＦ（紫外線防止指数）のＡＳ／ＮＺＳ４３９９に準拠して編地を測定した。

（紫外線遮蔽率）
紫外線遮蔽率は、紫外線遮蔽率（％）＝１００－［波長２８０～４００ｎｍの平均透過率（％）］の式を用いて算出した。

（抗ピル性）
抗ピル性はＪＩＳ－Ｌ－１０７６Ａ法に準拠して測定した。

（目付）
目付はＪＩＳ－Ｌ－１０９６－８．３．２（標準状態における単位面積当たりの質量）に準拠して測定した。

（実施例１）
アクリロニトリル単位が９３質量％、酢酸ビニル単位が７質量％からなる共重合体を水系懸濁重合により得た。この共重合体の０．５質量％ジメチルホルムアミド溶液の２５℃における還元粘度は２．０であった。
この共重合体をジメチルアセトアミドに溶解して共重合体濃度２４質量％のアクリロニトリル共重合体溶液とした。このアクリロニトリル共重合体溶液に、ジメチルアセトアミドに平均粒径０．６μｍの６酸化チタンを２０質量％含有・分散した分散液を、最終のアクリル繊維中の酸化チタン含有率が１．７質量％となるように添加し紡糸原液とした。
前記紡糸原液を７５℃に調節し、ジメチルアセトアミド３５質量％、温度４０℃の凝固液中に、一辺８０μｍの正三角形の形状をした吐出孔から押し出して湿式紡糸し、次いで沸水中で溶剤を洗浄しながら３．５倍の延伸を施し、続いて油剤を付着させ、熱ローラーで乾燥後、さらに乾熱状態で１．３倍に延伸した。その後、０．１３ＭＰａ（１．３ｋｇ／ｃｍ^２）の加圧スチーム中で緩和処理を行って、単繊維繊度が２．２ｄｔｅｘの繊維を得た。
繊維物性を表１に示す。

（比較例１）
アクリロニトリル単位９５質量％、酢酸ビニル単位４．４質量％、メタリルスルホン酸ソーダ単位０．６質量％からなる共重合体を水系懸濁重合により得た。この共重合体の０．５質量％ジメチルホルムアミド溶液の２５℃における還元粘度は１．６であった。
この共重合体をジメチルアセトアミドに溶解して共重合体濃度２４質量％のアクリロニトリル共重合体溶液とした。このアクリロニトリル共重合体溶液を紡糸原液とした。
前記紡糸原液を７５℃に調節し、ジメチルアセトアミド３５質量％、温度４０℃の凝固液中に、直径４５μｍの丸形の形状をした吐出孔から押し出して湿式紡糸し、次いで沸水中で溶剤を洗浄しながら４．５倍の延伸を施し、続いて油剤を付着させ熱ローラーで乾燥後、０．２３ＭＰａ（２．３ｋｇ／ｃｍ^２）の加圧スチーム中で緩和処理を行って、単繊維繊度が２．２ｄｔｅｘの繊維を得た。

（比較例２）
アクリロニトリル単位が９３質量％、酢酸ビニル単位が７質量％からなる共重合体を水系懸濁重合により得た。この重合体の０．５質量％ジメチルホルムアミド溶液の２５℃における還元粘度は２．０であった。
この共重合体をジメチルアセトアミドに溶解して共重合体濃度２４質量％のアクリロニトリル共重合体溶液とした。このアクリロニトリル共重合体溶液に、ジメチルアセトアミドに平均粒径０．６μｍのアナターゼ型酸化チタンを２０質量％含有・分散した分散液を、最終のアクリル繊維中の酸化チタン含有率が１．７質量％となるように添加し紡糸原液とした。
前記紡糸原液を７５℃に調節し、ジメチルアセトアミド３５質量％、温度４０℃の凝固液中に、直径６０μｍの丸形の形状をした吐出孔から押し出して湿式紡糸し、次いで沸水中で溶剤を洗浄しながら４．５倍の延伸を施し、続いて油剤を付着させ熱ローラーで乾燥後、０．２３ＭＰａ（２．３ｋｇ／ｃｍ^２）の加圧スチーム中で緩和処理を行って、単繊維繊度が１．７ｄｔｅｘの繊維を得た。

（実施例２～５）
実施例１で得られた繊維を３８ｍｍにカットし、表２記載の混率にて、２インチ紡により綿番手で３０／２の紡績糸となし、１４ゲージ丸編み機を用いて、天竺組織に製編したのち、常法によりオフホワイトで染色を行い目付２５０ｇ／ｍ^２の編地を作製した。

（比較例３及び４）
比較例１及び２で得られた繊維を３８ｍｍにカットし、表２記載の混率にて、２インチ紡により３０／２の紡績糸となし、１４ゲージ丸編み機を用いて、天竺組織に製編したのち、常法により黄色に染色を行い目付２５０ｇ／ｍ^２の編地を作製した。
比較例３は、繊維に酸化チタンが含有されていないため、ＵＰＦ、紫外線遮蔽率は低いものであった。
また、比較例４は、酸化チタンが含有されているのもかかわらず、ＵＰＦ、紫外線遮蔽率は低いものであった。これは、繊維の断面形状が丸であることに起因するものと考えられる。

Claims

酸化チタンの含有量が０．５質量％以上１．９質量％以下であり、前記酸化チタンがアナターゼ型であり、断面形状が三角形であるアクリル繊維を４０質量％以上含有し、目付が５０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下であり、ＵＰＦが２５以上、紫外線遮蔽率が９０％以上である編地。
ＵＰＦが２５以上である請求項１に記載の編地。
抗ピル性能が４級以上である請求項１又は２に記載の編地。
Ｌ＊値が５０以上である請求項１～３のいずれか一項に記載の編地。
前記アクリル繊維が、結節強度と結節伸度の積（Ｋ積）が１０以上３５以下である請求項１～４のいずれか一項に記載の編地。
前記アクリル繊維が、アクリロニトリル単位９０質量％以上９８質量％以下とアクリロニトリル単位以外のビニル系モノマー単位２質量％以上１０質量％以下との２種のモノマー単位からなる請求項１～５のいずれか一項に記載の編地。
前記アクリル繊維の単繊維繊度が０．６ｄｔｅｘ以上３．３ｄｔｅｘ以下である請求項１～６のいずれか一項に記載の編地。
前記アクリル繊維の単繊維の繊維長が２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である請求項１～７のいずれか一項に記載の編地。
前記酸化チタンの一次粒子径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下である請求項１～８のいずれか一項に記載の編地。
前記アクリル繊維は、紡績糸として編地に含有し、前記紡績糸は、前記アクリル繊維の含有率が３０質量％以上であり、単糸、双糸または三子糸のいずれかであり、トータル番手が綿番手で１０番以上４０番以下である請求項１～９のいずれか一項に記載の編地。