(57)【要約】【目的】ポリエステル繊維などにおける紫外線遮蔽効果を向上すると共に、紡糸生産性、繊維強度、繊維色彩、糸道の磨耗低減などを改善する。【構成】紫外線遮蔽効果を有する繊維を提供するもので、該繊維内に１重量％以下の平均粒径１００ナノメートル（ｎｍ）より小さい無機二酸化チタン微粒子を添加して紫外線遮蔽効果をもたせた繊維、および該繊維を用いて製造した織物。トリポリ燐酸カリウム分散剤を加えることにより、二酸化チタン微粒子の凝集を防止して、均一一様に分散させ、紫外線遮蔽効果向上と共に糸道の磨耗を低減する。添加紫外線遮蔽効果を有する繊維の重量は織物全重量の５０％以上であり、且つ該織物の開孔率が０．７％以上２５％以下のときには、ＵＰＦ（紫外線防護ファクター）は４０％以上となる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維に１重量％以下の平均粒径が１００ナノメートル（ｎｍ）より小さい紫外線反射効果を有する無機二酸化チタン微粒子を添加することを特徴とする紫外線遮蔽効果を有する繊維。
【請求項２】
前記無機二酸化チタン微粒子の製造時にさらにトリポリ燐酸カリウムの分散剤を加える請求項１に記載の紫外線遮蔽効果を有する繊維。
【請求項３】
請求項１に記載の紫外線遮蔽効果を有する繊維を使用して製造した織物。
【請求項４】
織物中の紫外線遮蔽効果を有する繊維の重量が織み物全体の重量の５０％以上であり、該織物の開孔率が０．７％以上２５％以下であるときにはＵＰＦ（紫外線防護ファクター）が４０％以上である請求項３に記載の紫外線遮蔽効果を有する繊維を使用して製造した織物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線遮蔽効果を有する繊維および織物に関するもので、特に、該繊維内に１重量％以下の平均粒径が１００ナノメートル（ｎｍ）より小さい無機二酸化チタン微粒子を添加して紫外線遮蔽効果をもたせた繊維、および該繊維を用いて製造した織物に関する。紫外線遮蔽効果を有する繊維の重量は織物全重量の５０％以上であり、且つ該織物の開孔率が０．７％以上２５％以下のときには、ＵＰＦ（紫外線防護ファクター）は４０％以上となる。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
近年、屋外での活動量が大幅に増えてきたことにより、市場では紫外線遮蔽効果を有する織物、特に運動着、ゴルフウェア、釣り用ウェア、ユニフォーム、帽子、傘、カーテンなどに対するニーズが拡大している。
【０００３】
紫外線遮蔽効果を有する繊維および織物の開発面では、織物の組織密度を高める、或いは蛍光増白剤などを添加するといった紫外線遮蔽効果を改善する技術がすでに出現しているが、織物の組織密度を高めると通気性が悪くなり、紫外線遮蔽効果に対する要求が強くなる夏季の織物に不適であった。また蛍光増白剤を使用することは、蛍光増白剤の紫外線反射効率が悪いため、皮膚に直接触れる織物の用途として適当でなかった。
【０００４】
近年よく使用されているのは、繊維中に紫外線反射剤または紫外線吸収剤を添加する、或いは紫外線反射剤および紫外線吸収剤を合わせて使用する技術である。紫外線反射剤および紫外線吸収剤の成分は、無機化合物または有機化合物に分かれるが、有機化合物を用いると染色時に繊維の物性が影響を受けやすいため、無機化合物がよく使われている。無機化合物のうち滑石、カオリン、酸化亜鉛、酸化鉄、二酸化チタンは紫外線反射剤として使用され、なかでも可視光線や紫外線の反射効果が優れた二酸化チタンがよく使用されている。またアルフォール、ベンゾフェノン（Ｂｅｎｚｏｐｈｅｎｏｎｅ）、ベンゾトリアゾール（Ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ）、シアノアクリレート（Ｃｙａｎｏａｃｒｙｌａｔｅ）といった化合物が紫外線吸収剤として用いられている。
【０００５】
紫外線反射剤および紫外線吸収剤は紡糸の際に直接繊維中に加えても、或いは後処理の段階で織物の表面に塗布する方式で加えてもよいが、塗布方式では織物の隙間を塞いでしまうため、通気性が悪くなり、着用時に暑く感じられ、また直接繊維に加えるわけではないので、幾度か洗濯しているとその表面上の処理剤が落ちて、紫外線遮蔽効果が薄れるため、通常この方式の使用はあまり提唱されていない。
【０００６】
紫外線の遮蔽効果改善に関する発明では、例えば日本特開平５−１４８７３４号公報、名称：「紫外線遮蔽性を有する繊維構造体および該構造体を用いた繊維製品」が、繊維中に１重量％以上の紫外線反射剤または吸収剤を添加した通気度が５ｍｌ／ｃｍ２以上の繊維構造体を開示しており、波長２９０〜３２０ｎｍの紫外線に対する透過率は５％以下、波長２９０〜４００ｎｍの紫外線に対する透過率は１０％以下、波長４００〜１２００ｎｍの可視光線に対する反射率は６０％以上となっている。
【０００７】
日本特開平５−９３３４３号公報、名称：「紫外線遮蔽性に優れた布帛」では、芯部に５〜４０重量％の金属酸化物を含んだ紫外線遮蔽性を有する芯／鞘構造の繊維および該繊維を使用して製造した布帛を開示している。該織物のカバーファクター（ｃｏｖｅｒ　ｆａｃｔｏｒ）は７００〜１３００で、編み物のカバーファクターは２００〜５００、布帛の紫外線透過率は１０％以下である。
【０００８】
また日本特開平５−１８６９４２号公報、名称：「編み物」では、繊度が１ｄｐｆ（ｄｅｎｉｅｒ　ｐｅｒ　ｆｉｌａｍｅｎｔ）以上の疎水性繊維を主体とする表面層と、可視光線および近赤外線を反射できる３重量％以上の無機化合物を含む繊維を編んだ裏面層および接結層からなる二重構造をもった編み物を開示している。
【０００９】
上記３つの発明で開示された繊維の紫外線遮蔽性を改善する技術は、いずれも重量比で少なくとも１％以上、高いものでは４０％に至る紫外線反射性または吸収性を備えた金属化合物を添加することにより達成されているが、大量の金属化合物が繊維内に入ると、紡糸の生産性が落ち、繊維の強度が低下し、繊維の色彩が黄色に変色するといった問題が発生する以外に、大量の金属化合物が繊維表面に分散されるため、後段階で繊維を使って製織、染色する加工過程において、加工機械の糸道が極めて磨耗しやすく、製品の品質に影響するほか、加工機械の使用寿命が大幅に縮まり、製造コストが増大するといった問題を有していた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明者は研究と改善を重ね、繊維中に紫外線反射効果を有する平均粒径が１００ナノメートル（ｎｍ）より小さい無機二酸化チタン微粒子を加え、また例えばトリポリ燐酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ　ｔｒｉｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ）などの分散剤を加えると、繊維上の分布面積が増大し、二酸化チタン微粒子が凝集する現象を防ぐことができ、紫外線反射効果が明らかに向上するほか、紡糸生産性、繊維強度、繊維色彩、糸道の磨耗などが改善できることに気づき、本発明を完成した。
【００１１】
本発明は繊維中に平均粒径が１００ナノメートル（ｎｍ）より小さい紫外線反射効果を有する無機二酸化チタン微粒子を加えるもので、使用する二酸化チタン微粒子がナノメートル級であるため粒径が極めて微細であり、繊維中に加えられると繊維上の分布面積が増大し、分布面積が増大すると紫外線反射効果は当然顕著に向上するので、紫外線の遮蔽効果が上がり、従って添加量を減らすことができ、生産コストの低下につながるほか、紡糸生産性、繊維強度、繊維色彩、糸道に対する磨耗性を改善できる。本発明において繊維中に加えるナノメートル級の二酸化チタン微粒子の添加量は１重量％以下である。洗濯を重ねるうちに紫外線遮蔽効果が薄れてくることを防ぐため、二酸化チタン微粒子を繊維中に加える際には直接加えることとし、後処理において塗布する方式を用いない。繊維中に直接加える方式は重合の過程で加えるか、または二酸化チタン微粒子のマスターバッチ（ｍａｓｔｅｒｂａｔｃｈ）を作製し紡糸の過程で加えるかするが、いずれを採っても、二酸化チタン微粒子が凝集しないように注意が必要である。凝集現象が発生すると、紡糸生産性に大きく影響するほか、二酸化チタン微粒子の繊維上の分布面積が減少し、紫外線遮蔽性が低下する。二酸化チタン微粒子の凝集を防ぐため、二酸化チタン微粒子の溶液を調合する際にトリポリ燐酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ　ｔｒｉｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ）などの分散剤を加入するとよい。
【００１２】
公知技術からわかるように、織み物の組織および厚さは紫外線遮蔽効果に影響する。織み物の組織が密であるほど、その通気度や開孔率は低くなり、或いは織み物の厚さが厚くなるほど、その紫外線遮蔽性は向上するが、一般に紫外線遮蔽性が要求される織み物の用途はほとんどが夏季に使用されるものであり、織み物の通気度や開孔率が低すぎたり、または厚さが厚いと、着用したときの快適性に影響する。オーストラリア／ニュージーランド規格ＡＳ／ＮＺＳ４３９９：１９９６　Ｓｕｎ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　Ｃｌｏｔｈｉｎｇ−Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ基準における紫外線防護ファクターＵＰＦ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　Ｆａｃｔｏｒ、以下「ＵＰＦ」）と紫外線遮蔽効果に関する評価に基づくと、ＵＰＦが１５〜２４のときには、その紫外線遮蔽効果は「良い」（Ｇｏｏｄ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）で、ＵＰＦが２５〜３９では「大変良い」（Ｖｅｒｙ　Ｇｏｏｄ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）、ＵＰＦが４０〜５０または５０以上になると「特に優れている」（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）となる。
【００１３】
織物を着用したときの快適性をさらに向上させるため、本紫外線遮蔽効果を有する繊維を生産する際に紡糸段階において、例えば十字型、Ｙ字型、Ｗ字型などの異型断面をもつ紡糸口金（ｓｐｉｎｎｅｒｅｔ）を使用し、かかる異型断面の繊維の導水溝や大きな表面積を利用して紫外線遮蔽性および吸湿排汗効果をもつ織物を製造することもでき、該織物は特に夏季のカジュアル用に適している。
【００１４】
測定方法
（１）ＵＰＦの測定
オーストラリア／ニュージーランド規格ＡＳ／ＮＺＳ４３９９：１９９６基準で測定する。
（２）織物の開孔率の測定
測定方法は、織物を倍率１０〜５０倍の光学顕微鏡下におき、光源を織物の内側に置いて織物に光を通して写真をとると、写った写真の白色部分が織物の開孔部となる。写真中の被測定織物全体の総面積に占める白色部分の総面積を計算し、そのパーセンテージが織物の開孔率である。
（３）ヤーンの磨耗性の測定
測定するヤーンを３００ｍ／分の速度で、０．５グラム／デニール（ｇｍ／ｄｅｎｉｅｒ）の張力下において、直径０．２５ｍｍの銅線と摩擦させ、銅線がヤーンの摩擦によって断裂したときのヤーンが通過した長さを記録する。ヤーンの通過した長さが長いほど、被測定ヤーンの磨耗性が高くないことを示す。
【００１５】
【実施例】
実施例１
平均粒径１００ナノメートル（ｎｍ）以下で０．５重量％および平均粒径０．３μｍ以上で０．４重量％の、紫外線反射効果を有する無機二酸化チタン微粒子含有のポリエステルチップを添加し、紡温２９０℃、紡速３０００ｍ／分でＰＯＹ（Ｐａｒｔｉａｌｌｙ　Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｙａｒｎ）を製造し、さらにＰＯＹを仮撚りして、６００ｍ／分の速度で紫外線遮蔽効果を有するＤＴＹ（Ｄｒａｗ　Ｔｅｘｔｕｒｅｄ　Ｙａｒｎ）を製造する。
【００１６】
実施例２
紡糸および仮撚りの条件は実施例１と同様にして、紫外線遮蔽効果を有するＤＴＹを生産するが、使用するポリエステルチップ中に、平均粒径が１００ナノメートル（ｎｍ）以下の紫外線反射効果を有する無機二酸化チタン微粒子を添加し、添加量を０．９重量％に増加させる。
【００１７】
比較例１
紡糸および仮撚りの条件は実施例１と同様にして、紫外線遮蔽効果を有するＤＴＹを製造するが、使用するポリエステルチップ中に、平均粒径が０．３μｍ以上の紫外線反射効果を有する無機二酸化チタン微粒子だけを添加して、添加量を０．９重量％にする。
【００１８】
比較例２
紡糸および仮撚りの条件は実施例１と同様にして、紫外線遮蔽効果を有するＤＴＹを製造するが、使用するポリエステルチップ中に、平均粒径が０．３μｍ以上の紫外線反射効果を有する無機二酸化チタン微粒子だけを添加して、添加量を１．６重量％に増加させる。
【００１９】
「評価結果」
実施例１、実施例２、比較例１、比較例２で生産した紫外線遮蔽効果を有するＤＴＹの規格は、繊度がいずれも７５デニール（Ｄｅｎｉｅｒ）、糸条数がいずれも７２本で、それを経緯として一般的な７５デニール７２本のＤＴＹを用いて杼織１／１の平織組織にし、縦糸密度＝１１２本／インチ、横糸密度＝１１２本／インチ、坪量＝９２ｇ／ｍ２、布の厚さ＝０．２８ｍｍ、織物の開孔率＝１０．６％となる。それぞれのヤーン磨耗性（ｍ）及び織物ＵＰＦ（％）の結果を表１に示す。
【表１】
2004044040.tif 000002
【００２０】
実施例１、実施例２、比較例１、比較例２で製造した紫外線遮蔽効果を有するＤＴＹの規格は、繊度がいずれも１５０デニール、糸条数がいずれも１４４本で、編織２２ＧＰＫで編み、坪量＝２２０ｇ／ｍ２、布の厚さ＝１．０ｍｍ、織物の開孔率＝５．３％となる。それぞれの織物ＵＰＦ（％）の結果を表２に示す。
【表２】
2004044040.tif 000003
【００２１】
上記実験の結果からわかるように、織物の開孔率が大きいほど紫外線遮蔽効果が劣り、開孔率が比較的大きいときに、本発明を使用した繊維中に１．０重量％以下の平均粒径が１００ナノメートル（ｎｍ）より小さい紫外線反射効果を有する無機二酸化チタン微粒子を添加し、該紫外線遮蔽効果を有する繊維を用いて製造した織物は、該織物の紫外線防護ファクターＵＰＦが、同じ添加量で平均粒径が０．３μｍ以上の紫外線反射効果を有する無機二酸化チタン微粒子の繊維で製造した織物より明らかに優れている。平均粒径が１００ナノメートル（ｎｍ）以下の無機二酸化チタン微粒子の繊維を使用して製造した織物と同じＵＰＦを求めるのであれば、平均粒径が０．３μｍ以上の紫外線反射効果を有する無機二酸化チタン微粒子の添加量を増加させる必要があるが、添加量を増加させると、ヤーンの磨耗性が明らかに劣り、加工機械の糸道が磨耗しやすくなり、加工機械の使用寿命が縮まり、製品の品質が低下する。
【００２２】
本発明に関する紫外線遮蔽効果を有する繊維で製造した織物は、織物の開孔率が２５％のときにはそのＵＰＦが４０％を超えるため、夏季に本発明による繊維で製造した織物を使用すれば、優れた紫外線遮蔽性を有するだけでなく、皮膚の老化や日焼け、発癌性を防止できるほか、通気性がよく、着用時の快適性が向上する。