(57)【要約】【課題】冷感に優れながら、取扱い性や加工性に優れた衣料用途に好適に利用可能なポリエチレン繊維を提供すること。【解決手段】ポリエチレンを主たる構成成分とする繊維であって、該ポリエチレンの極限粘度が０．８〜１．７、破断強度が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘ、沸水収縮率が２〜５％の範囲にあることを特徴とするポリエチレン繊維。さらには繊維断面形状が扁平であることが好ましい。もう一つの本発明のポリエチレン繊維の製造方法は、極限粘度が０．８〜１．７のポリエチレンを主たる構成成分とする樹脂を、溶融紡糸、延伸し、熱媒に接触させて熱セットすることを特徴とする製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレンを主たる構成成分とする繊維であって、該ポリエチレンの極限粘度が０．８〜１．７、破断強度が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘ、沸水収縮率が２〜５％の範囲にあることを特徴とするポリエチレン繊維。
【請求項２】
繊維断面形状が扁平である請求項１記載のポリエチレン繊維。
【請求項３】
極限粘度が０．８〜１．７のポリエチレンを主たる構成成分とする樹脂を、溶融紡糸、延伸し、熱媒に接触させて熱セットすることを特徴とする請求項１記載のポリエチレン繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリエチレン繊維に関し、さらに詳しくは冷感に優れながら、取扱い性に優れた衣料用途に好適に利用可能なポリエチレン繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今の快適志向の増大に伴い、衣服として着用する際に、特に夏場など周囲の環境温度が比較的高い場合に、適度な冷感が感じられる繊維製品が開発されてきた。中でも、特許文献１の高結晶化度、高配向性を有する高強力ポリエチレンなどの繊維に代表されるものは、熱伝導率が高く、快適性が高いことが知られている。
【０００３】
しかしこのような高結晶性、高配向性の高強力ポリエチレン繊維からなる布帛は確かに接触冷感を得ることができるものの、通常の熱可塑性樹脂からなる汎用合成繊維と比較して繊維の生産性に劣るという問題があった。紡糸時の溶融温度が高く多くの熱量が必要であり、かつ紡糸速度も低く高効率な生産が困難なのである。さらに生産された繊維を衣料用の繊維として用いる際には、加工時の取り扱い性に劣るという問題があった。
【０００４】
他方、冷感を重視した繊維としては、特許文献２には繊維を構成するポリマーとして、吸湿性を有するポリマーを用いたものが、特許文献３には熱可塑性エラストマーを用いたものが提案されている。しかしながら吸湿性を有するポリマーは発汗時にべとつきの原因となり不快感を生じ、またエラストマーはそれ自体の粘着性もあり加工特性に劣るものであった。
【０００５】
また、特許文献４や特許文献５には、通常の合成繊維や天然繊維からなる布帛を形成した後に、後加工によって冷感を有する物質を付着させる技術が開示されている。しかし、繊維自体の熱伝導率が低いことに加えて、後加工による剤の付着は、接着剤となるバインダーによる風合いの悪化や洗濯耐久性の問題などを有し、取扱い性にも劣るものであった。
上述の通り、実用に足る十分な冷感を有しながら、取扱い易い繊維は得られておらず、その改善が望まれているのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２３６１３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２９３２２３号公報
【特許文献３】特開２００４−２７００７５号公報
【特許文献４】特開２００７−２２４４２９号公報
【特許文献５】特開２００６−１６１２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、冷感に優れながら、取扱い性や加工性に優れた衣料用途に好適に利用可能なポリエチレン繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のポリエチレン繊維は、ポリエチレンを主たる構成成分とする繊維であって、該ポリエチレンの極限粘度が０．８〜１．７、破断強度が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘ、沸水収縮率が２〜５％の範囲にあることを特徴とする。さらには繊維断面形状が扁平であることが好ましい。
もう一つの本発明のポリエチレン繊維の製造方法は、極限粘度が０．８〜１．７のポリエチレンを主たる構成成分とする樹脂を、溶融紡糸、延伸し、熱媒に接触させて熱セットすることを特徴とする製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷感に優れながら、取扱い性や加工性に優れた衣料用途に好適に利用可能なポリエチレン繊維が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の繊維の、繊維軸に直行する断面の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の繊維の、繊維軸に直行する断面の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のポリエチレン繊維は、ポリエチレンを主たる構成成分とする繊維であって、該ポリエチレンの極限粘度が０．８〜１．７、破断強度が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘ、沸水収縮率が２〜５％の範囲にあることを必須とする繊維である。
ここで主たる構成成分であるポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなどに分類することができる。中でも本発明にて用いられるポリエチレンとしては、高密度ポリエチレンであることが好ましく、より高い製糸性と共に高性能の高い熱伝導性を得ることが可能となる。
【００１２】
なお主成分のポリエチレンとしては単一成分からなることが好ましいが、５重量％未満の割合であれば、Ｃ３〜Ｃ１２の高級アルケンが、共重合体として含まれていることも好ましい。さらに本発明の繊維を構成するポリマー中には、従来公知の酸化防止剤、耐光剤、難燃剤、顔料などを、本発明の目的を損なわない範囲で含有させることができる。
【００１３】
そしてこのようなポリエチレンを主成分とする本発明のポリエチレン繊維は、その極限粘度が０．８〜１．７（ｄｌ／ｇ）であることが必要である。極限粘度が下がり、特に０．８未満であると、繊維とした際に、所望の強度など物性を得ることが困難となる。他方、極限粘度が高くなり、特に１．７を超えると流動性が低下し、かろうじて溶融紡糸は可能であるものの、溶融温度を上げざるを得ず、生産効率が低下することに加えてポリエチレンの熱分解も伴うこととなる。この極限粘度は繊維として後に測定したものであり、さらに好ましくは、０．９〜１．５（ｄｌ／ｇ）の範囲であり、特には１．０〜１．２（ｄｌ／ｇ）の範囲であることが好ましい。
【００１４】
また本発明のポリエチレン繊維は、破断強度（Ｓｔ）が２〜８ｃＮ／ｄｔｅｘであることが必要である。破断強度が２ｃＮ／ｄｔｅｘ未満となると、強度面で加工上や使用上の問題が発生するおそれがある。逆に８ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると裁断などの加工上の取り扱い性、生産性が低下する。好ましい範囲としては２．５〜６ｃＮ／ｄｔｅｘであり、特に加工性に優れた繊維となる。
【００１５】
さらにこの破断時の伸度としては、１０〜５０％の範囲であることが好ましい。さらには伸度が１５〜３０％であることが好ましい。ここで繊維の伸度が低すぎると取り扱い性が悪く、逆に伸度が高すぎると繊維構造が不安定となり、経時変化して物性が変動する可能性がある。繊維の生産性やその後の加工性を考慮すると、破断強度（Ｓｔ）が２．５〜６ｃＮ／ｄｔｅｘであり、その破断時の伸度が１５〜３０％であることが特に好ましい。
【００１６】
また、本発明のポリエチレン繊維は、沸水収縮率が２〜５％の範囲であることが必要である。沸水収縮率が低すぎて、特に２％未満では布帛の表面品位が低下するおそれがある。一方５％を越えるほど収縮が大きくなった場合には、特に他の繊維との交編、交織時に表面品位の低下を引き起こし、ソフトな風合いを得られ難くなる。
【００１７】
本発明の繊維は、その断面形状が扁平形状であることが好適である。扁平形状とすることにより、衣料用布帛とした際に、肌との接触面積を効果的に高めることができ、接触冷感をさらに十分に感じることができるようになる。
扁平形状の長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ１の比Ａ／Ｂ１としては、２〜１０の範囲であることが好ましい。長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ１の比Ａ／Ｂ１が小さすぎると、丸断面に近くなり扁平形状の効果が低くなり、一方大きすぎると扁平の効果が向上する以上に、製糸時の工程安定性が低下する懸念が増大する傾向にある。特に好ましいＡ／Ｂ１比の範囲としては、３〜８であることが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明の繊維の断面形状としては異型断面であることが好ましい。特には断面の長軸方向に丸断面単糸が直線状に連結した形状であり、くびれ部を２〜５個有する形状であることが好ましい。このような丸断面の単糸が直線的に連結した、全体として扁平の断面形状を採用することにより、通常の丸断面単糸が単独で存在する場合と比較して単糸間の空間が少なく、冷感効果を効果的に発現することが可能となる。また合せて繊維の曲げ特性が向上し、布帛とした場合に柔軟性に富むものとなる。
【００１９】
さらに本発明の繊維の断面形状としては、扁平形状であることに加えてくびれ部を有することによって、繊維表面での乱反射や光の屈折効果をより高め、防透性もある程度付与することが可能となる。通常は、無機化合物粒子の反射によってそのような効果を得るのであるが、その含有量を有効に減少しうる。もっともくびれ部の数としては少なすぎると上記効果が得られ難く、逆にくびれ部の数が多すぎると工程安定性が低下する傾向にあるため、３ないし４のくびれ部であることが特に好ましい。
【００２０】
このような丸断面単糸が直線状に連結した形状の場合には、扁平断面の長軸の幅Ａとそれに直交する短軸の最大幅Ｂ１の比Ａ／Ｂ１が２〜６の範囲であることが好ましい。扁平率が少なすぎる場合には扁平断面の効果が得られ難く、織編物などの布帛とした場合に長軸が布帛表面に平行に配列し難くなり遮熱性が低下することがある。一方該扁平率が大きすぎると製糸安定性が低下する傾向にあるため、さらに好ましい範囲としては３〜５であることが好ましい。
【００２１】
さらにこのように丸断面単糸が直線状に連結した形状の場合には、扁平形状断面の短軸の最大幅Ｂ１と、くびれ部に相当する短軸の最小幅Ｂ２の比Ｂ１／Ｂ２は１．０５以上２以下であることが好ましい。Ｂ１／Ｂ２が小さいと上述の丸断面が連結した効果が低下することがあり、また、Ｂ１／Ｂ２が大きすぎると、連結部（くびれ部）の厚みが薄くなり、冷感効果が低下する傾向にある。特に好ましいＢ１／Ｂ２の範囲としては１．１〜１．６の範囲である。
【００２２】
また、本発明の繊維の単糸繊度としては１〜１０ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。単糸繊度が小さすぎると製糸安定性が低下し、また、繊維間の微細空隙が増加して繊維間の断熱性が高まり冷感効果が減少する場合がある。逆に、単糸繊度が大きすぎると、織編物とした場合には繊維間距離が大きくなって接触面積が下がり、接触冷感効果が低下すると共に風合いも硬くなる場合がある。単糸繊度としては０．５〜８ｄｔｅｘの範囲がより好ましく用いられる。
【００２３】
もう一つの本発明のポリエチレン繊維の製造方法としては、極限粘度が０．８〜１．７のポリエチレンを主たる構成成分とする樹脂を、溶融紡糸、延伸し、熱媒に接触させて熱セットする製造方法である。さらには、紡糸速度が５００〜３０００ｍ／分で、延伸倍率が２〜８であることが好ましい。ここで、本発明の繊維の製造方法に用いられる、主たる構成成分であるポリエチレンとしては、上記の本発明のポリエチレン繊維に用いるポリエチレンを使用することができ、本発明の繊維を紡糸する方法は、コスト面に優れた溶融紡糸法であることが必要である。
【００２４】
さらに繊維を紡糸した繊維を延伸する方法としては、公知の熱ロール延伸や温水延伸を用いることができる。この延伸工程は、紡糸された糸条を一旦引き取ってから行っても良いし、巻き取らずに引き続き実施しても良い。その際、本発明の繊維の沸水収縮率を規定するためには、繊維の破断が起こる延伸倍率（破断延伸倍率）の７０〜９５％の倍率で延伸し、延伸後に熱セットを施すことが好ましい。延伸倍率が低すぎると、その後に熱セットを行ったとしても、その熱セット温度に関わらず収縮率は過大となる傾向にある。延伸倍率が大きすぎると、繊維の破断などが発生し工程安定性が不安定となる傾向にある。本発明の好ましい延伸倍率の範囲は破断延伸倍率の８０〜９０％であることである。延伸時の予熱温度としては８０〜１００℃の範囲であることが好ましい。延伸は２段以上で延伸することも好ましく、延伸後、弛緩処理を施すことも好ましい。延伸倍率としては、２〜８倍であることが好ましい。さらには延伸倍率としては４〜６倍であることが好ましく、紡糸倍率にもよるが、このような範囲の延伸倍率を採用することにより繊維の収縮率を有効に設定することが可能となる。
【００２５】
さらに本発明のポリエチレン繊維の製造方法では、延伸後にさらに熱セットを行うことが必要である。そして熱セットの方法としては、加熱媒体に直接接触させて行う方法であることが必要であり、接触時間の長いローラー熱セットが特に好ましい。非接触型のスリットヒーターで行う場合には、熱セットが不十分となり、斑の発生原因となる。熱セット温度としては融着や融解による破断が起こらない範囲で高い方が好ましい。熱セット温度としては１００〜１３０℃の範囲で、０．１〜０．５秒間処理することが好ましい。さらに熱セット温度としては１０５〜１２５℃の範囲が好ましい。熱セット温度が低すぎると物性の変動が大きくなりやすく、逆に温度が高すぎると繊維が加熱体のローラー等に融着しやすい傾向にある。熱セットの時間としては０．１５〜０．４秒の範囲であることが好ましい。時間が短かすぎると収縮率が低く本発明のポリエチレン繊維が得られにくい傾向にあり、時間が長い場合にスカムが発生するなど、工程通過性が悪化する傾向にある。
【００２６】
また本発明のポリエチレン繊維の製造方法では、巻き取り張力を調整したり、延伸後の熱セットローラーと冷却ローラーの間でオーバーフィード（弛緩）させたのちに巻き取ることが好ましい。
なお、繊維を紡糸、延伸する工程においては、公知の帯電防止剤、繊維仕上剤などを適宜必要に応じて用いることが好ましい。
【００２７】
このような本発明のポリエチレン繊維を布帛とする場合には、布帛全てに本発明の繊維を用いる以外に、部分的に本発明の繊維を用いることも好ましい。その布帛の組織は特に限定されるものではなく、織物、編物、不織布の形状にて用いることが可能であり、冷感に優れながら、高い生産性と加工性を合せもった布帛となる。
【実施例】
【００２８】
次に、本発明を実施例によって本発明を更に具体的に説明する。なお、実施例中の評価、測定は次のとおり実施した。
【００２９】
（１）極限粘度
ウベローデ型毛細粘度管を用いて、温度１３５℃のデカヒドロナフタレンにて種々の溶液濃度の還元粘度を自動粘度計装置（株式会社離合社製）にて測定し、溶液濃度と還元粘度の関係をプロットしたグラフから関係式を求め、試料溶液濃度をゼロに外挿した時の還元粘度を、極限粘度として求めた。測定溶液は、「ヨシノックスＢＨＴ」（株式会社エーピーアイコーポレーション製）１ｗｔ％を添加し、１４５℃で１時間振盪溶解して調整した。
【００３０】
（２）繊維の引張強度、沸水収縮率
ＪＩＳ  Ｌ１０１３記載の方法に準拠して測定を行った。
【００３１】
（３）繊維断面形状
倍率５００倍の、繊維の透過型電子顕微鏡による断面写真から、２０本の単糸につき「長軸の幅Ａ」、「長軸に直交する短軸の最大幅Ｂ１」、「くびれ部に相当する、長軸に直交する短軸の最小幅Ｂ２」の値を測定し、その平均値から、扁平率Ａ／Ｂ１、Ｂ１／Ｂ２の値を算出した。
【００３２】
（４）繊維密度（気体置換法）
得られた繊維の密度は、乾式自動密度計（マイクロメリティックス社製、「アキュビック１３３０−０３」）を用い、気体置換法にて測定した。測定温度は２５℃、充填ガスはヘリウムを使用した。
【００３３】
（５）接触冷感の評価
得られた繊維を用いて目付１５０ｇ／ｍ２の筒編みを作成し、被験者１０人が生地を触った瞬間の冷感の有無について以下の基準により評価を行い、１０人の点数の平均値を求め、評価した。
３点：明らかに体感できる冷感を感じた。
２点：少し冷感を感じた。
１点：わずかに冷感を感じた。
０点：全く冷感を感じなかった。
また、布帛を８ｃｍ×８ｃｍの大きさとし、あらかじめ４０℃に暖めた１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさの厚み０．５ｍｍのステンレス板に載せ、ステンレス板の中央部の温度を熱電対で測定して、最大降下温度を測定し、下記参考例との温度差にて評価した。
【００３４】
［参考例１、２］
下記の実施例１、２と同様にして、ただしポリエチレン樹脂に代えて、ポリエチレンテレフタレート（固有粘度；０．６３）を用いて同様の繊維を得た。それらを下記の実施例１、２と同様にして筒編みを作成し、冷感評価の基準とした。
なお冷感評価の温度差は、実施例１、比較例１については、参考例１の最大降下温度との温度差を、実施例２、比較例２〜４については、参考例２の最大降下温度との温度差を示した。
【００３５】
（６）製糸安定性
紡糸、延伸工程において、１日当りの断糸、単糸巻き付き回数が０〜１回を◎、２〜４回を○、５〜８回を△、９回以上を×として評価した。
【００３６】
［実施例１］
高密度ポリエチレン（ＪＩＳ  Ｋ−７２１０によるメルトフローレート；１９）を、２２０℃に設定したエクストルーダーで溶融し、丸断面の吐出孔を３６ホール有する口金から２１５℃の温度条件で吐出し、紡糸速度１５００ｍ／分で巻き取った。巻き取った未延伸糸を予熱温度１００℃、熱セット温度１２０℃、延伸倍率４．４倍の条件で延伸し、加熱ローラーに接触させて１２０℃、０．１８秒の熱セットを行い、６０ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌｓ．（単糸繊度１．７ｄｔｅｘ）、繊維密度０．９７のポリエチレン繊維を得た。
さらにこの得られた繊維を２本合糸して筒編みを作成し、冷感を評価した。得られた繊維の物性、評価結果を表１に示す。
【００３７】
［比較例１、２］
実施例１のポリエチレンを変えて、極限粘度が０．５２ｄｌ／ｇのポリエチレン繊維である比較例１と、極限粘度が１．８のポリエチレン繊維である比較例２を製造した。なお、比較例２の繊維の製造時には、溶融温度を２８０℃、口金からの吐出温度は２７０℃に変更して実施した。比較例１では６０ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌｓ．繊維密度０．９４のポリエチレン繊維を、比較例２では６０ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌｓ．繊維密度０．９８のポリエチレン繊維を得た。得られた繊維の物性、およびこの繊維を用いて作成した筒編みの評価結果を表１に併せて示す。
【００３８】
［比較例３、４］
実施例１の延伸後の熱セットを、接触型の加熱セットローラーに代えて非接触型のスリットヒーターセット（処理時間０．０４６秒）を用い、熱セット条件を、比較例３では１８０℃、比較例４では２００℃に変更して実施した。比較例３では、６０ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌｓ．のポリエチレン繊維を得られたが、比較例４では断糸が発生し、満足な繊維を得ることができなかった。得られた繊維の物性、およびこの繊維を用いて作成した筒編みの評価結果を表１に併せて示す。
【００３９】
［実施例２］
口金として実施例１の丸断面に代えて、図２に示す断面形状となる吐出孔を３６ホール有する口金を用いた以外は実施例１と同様にして、６０ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌｓ．  繊維密度０．９７のポリエチレン扁平断面繊維を得た。得られた繊維の断面形状は、くびれ数３、扁平率４、Ｂ１／Ｂ２＝１．５であった。得られた繊維の物性、およびこの繊維を用いて作成した筒編みの評価結果を表１に併せて示す。
【００４０】
【表１】
2015089980.tif 000002
【００４１】
表１に示す通り、本発明の範囲内である実施例１及び２は、製糸性、物性が良好で布帛とした場合の冷感にも優れたものであった。さらに実施例２の繊維を用いて無撚で８４ｄｅ／３６ｆｉｌｓ．のポリエステル繊維と丸編で交編してシャツを作成し、着用評価したところ、清涼感、品位共に優れるものであった。
極限粘度が低く０．５２ｄｌ／ｇしかない比較例１は強度に劣り、逆に極限粘度が１．８ｄｌ／ｇと大きい比較例２は、製糸性に難があり、工程安定性に劣るものであった。
【００４２】
一方、延伸後の熱セット時に非接触型のスリットヒーターを用いた比較例３では収縮率が高くなり、実施例２と同様に交編して作成したシャツはある程度の清涼感こそあるものの、布帛セット時に表面に凹凸が発生し、品位に劣るものとなった。また、同じく非接触型のスリットヒーターの温度を２００℃まで上げた比較例４では断糸が発生し、繊維を得ることができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のポリエチレン繊維は冷感に優れかつ生産性が高く、取扱い性が良好で、布帛とした場合に清涼感を有し、スポーツやアウターをはじめとする衣料、および産業資材などの多くの用途に利用可能であり、その工業的価値は極めて大である。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ  ：扁平形状繊維の断面における長軸の幅
Ｂ１：扁平形状繊維断面の長軸に直交する短軸の最大幅
Ｂ２：くびれ部に相当する、扁平形状繊維断面の長軸に直交する短軸の最小幅
【図１】
2015089980.tif 000003
【図２】
2015089980.tif 000004