(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内に綿を収納した後、該槽内を減圧し、該槽内の絶対圧力を１．３ｋＰａ以下とし、この状態で１２０℃以上の高温水を該槽内に導入することによって、該槽内の絶対圧力を４９０ｋＰａ〜１．２ＭＰａにし、この状態で２〜５分保持した後、該槽内の絶対圧力が２００ｋＰａ〜４９０ｋＰａになった時点で高温水を排水することを特徴とする綿繊維の形状変化による綿の嵩高加工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然繊維である綿繊維の集合体である綿の嵩高加工法に関し、特に綿繊維の横断面形状を変化させることによって、綿に嵩高性（バルキー性）を付与する嵩高加工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、合成繊維については、その熱可塑性を利用して、繊維に捲縮（クリンプ）を与えて、嵩高加工する方法が知られている。例えば、合成繊維糸条に仮撚加工等を施して、合成繊維に捲縮を付与することが知られている。しかし、天然繊維である綿繊維については、それが熱可塑性ではないため、合成繊維と同様の手法で嵩高加工することはできない。
【０００３】
綿を嵩高加工するには、例えば、綿を水で湿潤させた後、クリンプを与え、その状態を維持したまま乾燥して、その形態を保持させる方法が考えられる。しかしながら、このような方法では綿が再び水で湿潤すると、クリンプが消失し、綿の嵩高性は元に戻ってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、例えば、化粧綿（パフ）や布団の中綿に使用する綿を嵩高にすれば、綿の使用量を低減できることから、綿の嵩高加工法に関して、種々研究を行った。本発明者等は、綿繊維は、その横断面が扁平であり、更に中空部も押しつぶされて扁平になっていることから、この中空を拡げて、その状態で安定化させれば、綿が嵩高になるのではないかと考えた。そして、中空を拡げる方法や、その状態で安定化させる方法に関し、試行錯誤を重ねていた。綿を収納した槽内を減圧すれば、綿繊維の中空が拡がるのではないかとの推測や、綿を高温高圧下で処理すれば、そのときの状態が保持されるのではないかとの推測の下に、減圧した後、特定の高温高圧処理を行った。しかるに、このような推測が正しかったかどうか不明ではあるが、驚くべきことに、綿を嵩高にすることに成功した。本発明は、このような知見に基づくものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、槽内に綿を収納した後、該槽内を減圧し、該槽内の絶対圧力を１．３ｋＰａ以下とし、この状態で１２０℃以上の高温水を該槽内に導入することによって、該槽内の絶対圧力を４９０ｋＰａ〜１．２ＭＰａにし、この状態で２〜５分保持した後、該槽内の絶対圧力が２００ｋＰａ〜４９０ｋＰａになった時点で高温水を排水することを特徴とする綿繊維の形状変化による綿の嵩高加工法に関するものである。
【０００６】
まず、本発明においては、槽１内に綿２を収納する。この槽１としては、密閉しうるものであるれば、どのようなものであっても差し支えない。但し、後に高温高圧処理が施されるため、これに対して耐久性のあるものでなければならない。綿２を収納する方法は、任意ではあるが、一回で多くの量を処理するために、綿２を圧縮しながら収納する。具体的には、槽１内に内蓋３を設けておき、この内蓋３で押さえつけながら、綿２を収納するのが好ましい。なお、綿２としては、従来公知の綿を用いることができ、例えば、インド産，オーストラリア産，アメリカ産，エジプト産，中国産等の綿が用いられる。また、これらの綿を使用して繊維製品を製造する際に、製造過程で生じる落綿類も使用しうる。更に、綿２は晒綿でも生綿でもよい。
【０００７】
次に、槽１内に存在する空気を抜いて減圧する。具体的には、槽１を密閉しポンプ４を作動させて、槽１内の空気を抜く。減圧の程度については、なるべく真空に近づくようにするのが好ましい。減圧度が低いと、綿繊維の中空が拡がらないからであると推測しているが、現実に確認することができないので、詳細は不明である。また、減圧度が低いと、後に投入する高温水５が一気に入りにくいということもある。減圧度は、具体的には、槽１内の圧力が絶対圧力で１．３ｋＰａ以下になるようにするのが好ましく、０．８ｋＰａ程度が現実的である。
【０００８】
減圧後、高温水５を槽１内に導入する。高温水５は、別に設けられた貯温槽６に貯留させておき、減圧後に弁を開いて、ポンプ７によって槽１内に導入するのが一般的である。高温水５の導入量は任意であるが、通常、槽１の容積の１／２０〜１／５程度でよく、１／１０程度が現実的である。そして、高温水５を所定量導入した後、弁を閉じて、導入を終える。この高温水５は、貯温槽６内で１２０℃以上に加熱されている。加熱温度は、好ましくは１５０℃以上、より好ましくは１８０℃以上であるのがよい。高温水５の温度が１２０℃未満になると、槽１内で、綿２を高温高圧処理できなくなるので好ましくない。この高温水５が、槽１内に導入され、弁を閉じて槽１内が密閉状態になると、槽１内では、高温水５の蒸発と凝縮とが繰り返され、槽１内の圧力は一気に高まる。つまり、導入前は１．３ｋＰａ程度以下であった圧力が、４９０ｋＰａ〜１．２ＭＰａ程度まで上昇する。
【０００９】
このように槽１内の圧力を４９０ｋＰａ〜１．２ＭＰａ程度まで上昇させた後、一定時間保持する。このとき、槽１内は、高温で且つ高圧状態を維持しているため、綿２に高温高圧処理が施されるのである。保持する時間は、２〜５分で十分であり、３分程度が現実的である。保持時間が２分未満であると、綿の嵩高性が不十分となる傾向がある。また、保持時間が５分を超えると、綿繊維が損傷する恐れがある。また、この保持状態において、一般的に、槽１内の圧力は徐々に低下する。これは、槽１として特別なものを使用していないことが多く、槽１の壁等に高温水５の熱が徐々に奪われるからである。従って、保持が終わる段階では、２００ｋＰａ〜４９０ｋＰａ程度まで圧力が低下していることが多い。
【００１０】
そして、保持時間が経過すれば、直ちに、高温水５を槽１外へ排出する。高温水５を槽１外へ排出するには、槽１に設けられている排水管８の弁を開けばよい。そして、この弁を開いたことによって、槽１内は概ね大気圧雰囲気になる。その後、槽１内に収納されている綿２を取り出せばよい。そして、冷却や乾燥等を施して、嵩高性に優れた綿を得るのである。なお、上記した嵩高加工法において、槽１内の圧力変化の例を図示すれば、図２のとおりである。
【００１１】
以上のようにして綿の嵩高加工が行えるわけであるが、嵩高加工前と後の綿繊維の形状について説明しておく。図３は、嵩高加工前の綿繊維の形状を撮影した電子顕微鏡写真（倍率２０００倍）である。この綿繊維は従来周知のように、扁平な横断面を有しており、しかも綿繊維の長手方向に沿う若干の折り畳みが観察される。このような綿繊維を、上記に説明した嵩高加工を施すと、図４に示した状態となる。まず、綿繊維の横断面が扁平であったものが、扁平でなくなり、略円形状となって膨らんでいる。また、綿繊維の扁平な中空部が消失しており、この部分には綿繊維のフィブリルの如きものが緩く詰め込まれたような状態となっている。従って、本発明によれば、このような綿繊維自体の形状変化によって、綿の嵩高性が向上することが認められるのである。
【００１２】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本発明は、減圧した後、特定の高温高圧処理を行えば、綿繊維自体の形状が変化して、綿を嵩高にしうるという発見に基づくものとして解釈されるべきである。
【００１３】
実施例１
内容積が２０リットルの槽１を準備した。そして、槽内１に設けられた内蓋３で綿２を押さえ込んで、この槽１内に１ｋｇの綿を収納した。綿は、２００１年インド産のものを用いた。次いで、槽１内の圧力を０．８ｋＰａに減圧した。この後、１８０℃に加熱された高温水２リットルを一気に槽１内に導入し、直ちに槽１を密閉した。槽１内の圧力は６３０ｋＰａに上昇した。そして、この槽１を密閉した状態を維持したまま３分間保持した。３分後の槽１内の圧力は３６０ｋＰａとなった。３分後、直ちに高温水を排水し、槽１内の圧力を大気圧にした。そして、槽１内に収納されている綿を取り出し、乾燥して、嵩高加工が施された綿を得た。
【００１４】
実施例１で得られた綿を、カードで開繊した後、２０℃で６５％ＲＨに調整された恒温室内で、以下の方法で嵩高性の試験を行った。なお、比較のため、嵩高加工が施されていない未加工の２００１年インド産の綿の嵩高性についても、同時に試験を行った。
〔嵩の測定法〕
（ｉ）縦横共に１４．５ｃｍで高さ２９．０ｃｍの角柱透明アクリル容器に、綿７０ｇを入れた。
（ii）縦横共に１４．０ｃｍで厚み０．５ｃｍの透明アクリル板（１００ｇ）を、前記綿の上に乗せて、１分後に初期嵩Ａ（ｃｍ）を測定した。
（iii ）次に、荷重５００ｇを透明アクリル板上に乗せて、５分後に圧縮嵩Ｂ（ｃｍ）を測定した。
（iv）圧縮嵩Ｂを測定後、荷重５００ｇを除いて、１分後に除重嵩Ｃ（ｃｍ）を測定した。
（ｖ）その後、荷重１０００ｇを透明アクリル板上に乗せて、２４時間後に圧縮嵩Ｂ’（ｃｍ）を測定した。
（vi）圧縮嵩Ｂ’を測定後、荷重１０００ｇを除いて、１分後に除重嵩Ｃ’（ｃｍ）を測定した。
【００１５】
〔嵩高性の評価〕
（ｉ）反発率（％）：（除重嵩／初期嵩）×１００なる式で算出されるもので、初期嵩に対する除重後の反発力の程度を求めるものである。従って、その数値が大きいほど、除重後の綿の嵩が大きいことになり、嵩高性に優れていることになる。なお、（Ｃ／Ａ）×１００なる式で算出される反発率は、５分圧縮した後の反発率である。また、（Ｃ’／Ａ）×１００なる式で算出される反発率は、２４時間（１日）圧縮した後の反発率である。
（ii）圧縮率（％）：〔（初期嵩−圧縮嵩）／初期嵩〕×１００なる式で算出されるもので、初期嵩に対する圧縮の程度を求めるものである。従って、その数値が小さいほど、圧縮しても綿の嵩があることになり、嵩高性に優れていることになる。なお、〔（Ａ−Ｂ）／Ａ〕×１００なる式で算出される圧縮率は、５分圧縮した後の圧縮率である。また、〔（Ａ−Ｂ’）／Ａ〕×１００なる式で算出される圧縮率は、２４時間（１日）圧縮した後の圧縮率である。
（iii ）回復率（％）：〔（除重嵩−圧縮嵩）／（初期嵩−圧縮嵩）〕×１００なる式で算出されるもので、圧縮した後に除重したときの回復の程度を求めるものである。従って、その数値が大きいほど、回復の程度が大きいことになり、嵩高性に優れていることになる。
【００１６】
以上の試験の結果を表１に示した。
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表１の結果から明らかなように、嵩高加工した綿は、反発力（５分後及び１日後）及び回復率（５分後及び１日後）が、未加工の綿に比べて大きく、しかも圧縮率（５分後及び１日後）が、未加工の綿の比べて小さい。従って、実施例１に係る方法で得られた綿は、いずれの観点からも嵩高性に優れていることが分かる。
【００１７】
実施例２
２００１年オーストラリア産の綿を用いた他は、実施例１と同様にして、嵩高加工が施された綿を得た。そして、実施例１と同様にして嵩高性の試験を行った。また、比較のため、嵩高加工が施されていない未加工の２００１年オーストラリア産の綿の嵩高性についても、同時に試験を行った。その結果を表２に示した。
【００１８】
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表２の結果から明らかなように、嵩高加工した綿は、反発力（５分後及び１日後）及び回復率（５分後及び１日後）が、未加工の綿に比べて大きく、しかも圧縮率（５分後及び１日後）が、未加工の綿の比べて小さい。従って、実施例２に係る方法で得られた綿は、いずれの観点からも嵩高性に優れていることが分かる。
【００１９】
実施例３
２００１年産の綿で繊維製品を製造した際に生じた落綿類を用いた他は、実施例１と同様にして、嵩高加工が施された綿を得た。そして、実施例１と同様にして嵩高性の試験を行い、また、比較のため、嵩高加工が施されていない未加工の落綿類の嵩高性についても、同時に試験を行った。その結果を表３に示した。
【００２０】
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表３の結果から明らかなように、嵩高加工した綿は、反発力（５分後及び１日後）及び回復率（５分後及び１日後）が、未加工の綿に比べて大きく、しかも圧縮率（５分後及び１日後）が、未加工の綿の比べて小さい。従って、実施例３に係る方法で得られた綿は、いずれの観点からも嵩高性に優れていることが分かる。
【００２１】
【作用】
本発明に係る方法によって、綿繊維の形状が、例えば、図３に示した扁平な横断面から、図４に示した略円形状の横断面に変化する。そして、この変化した状態が維持される。綿繊維の形状が変化する作用は明らかではないが、綿が収納された槽内が減圧されることにより綿繊維が膨らむこと、及び、この状態で高温高圧処理が施されて安定化されることによるものと推定している。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る方法によれば、上記作用によって、また実施例で実証したように、綿を嵩高にすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る嵩高加工法を実施する際に用いられる装置の一例を示した模式図である。
【図２】本発明に係る嵩高加工法を実施した場合の槽１内の圧力変化の一例を、模式的に示したグラフである。
【図３】嵩高加工前の綿繊維の形状を撮影した電子顕微鏡写真（倍率２０００倍）である。
【図４】本発明の一例に係る嵩高加工を施した後の綿繊維の形状を撮影した電子顕微鏡写真（倍率２０００倍）である。
【符号の説明】
１    槽
２    綿
３    内蓋
５    高温水
８    排水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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