88
愛知県産業技術研究所 研究報告2010●───────────────────────────────────────────────

研究論文

天然繊維１００％のエコストレッチ織物の開発
三 浦 健 史 ＊ 1、 大 野博＊1

Development of Eco Stretch Fabrics Made of Natural fibers
Kenji MIURA *1 and Hiroshi Ohno *1
Owari Textile Research Center, AITEC * 1
通常のストレッチ織物は合成繊維を使用して伸縮性を発現させているが、合成繊維製造過程における環境負荷や紫外線劣化による伸縮性能の低下が問題となっている。また、近年、地球環境保護を始めとする環境意識の高まりによって、ポリウレタン繊維をはじめとする合成繊維よりも、生分解可能な天然素材の方が市場で好まれる傾向にある。
このため、本研究では、消費者の天然素材志向に対応するエコストレッチ織物の開発を目指し、石油原料 の ポ リ ウ レ タ ン な ど の 合 成 繊 維 を 使 用 せ ず に 、 ウ ー ル 、 綿 、 シ ル ク 、 麻 と い っ た 「 天 然 繊 維 100%の ス
トレッチ織物」を開発した。

１．はじめに

2.2 強撚糸加工実験

快適で洗練された質感のある織物として、しなやかな高い伸縮性能を得るため、撚糸加工における撚数、張触感素材が注目され、伸縮糸使いの薄地軽量織物が浸透力、糸の挙動の関係を検証し、以下の撚糸条件で糸開発してきている。しかし、しなやかさを得るための一般的を行った。

なストレッチ織物では、合成繊維を使用して伸縮性を発現させているため、合成繊維製造過程での環境負荷や、試料：梳毛糸 2/72

紫外線劣化による伸縮性能の低下等が課題となっている。

絹紡糸 40/2，120/2

さらに、地球環境保護への意識の高まりによって、ポ

綿糸 20/2～100/2

リウレタン繊維をはじめとする合成繊維よりも、生分解綿・麻混紡糸 40/2可能な天然素材の方が市場で好まれる傾向にある。
そこで、本研究では、地球にも人にも優しい、合成繊維を使用しない、「天然繊維 100%のエコストレッチ織物」の開発を目指す。天然繊維であれば、綿、ウール、麻などほとんどの繊維に応用できることを目標とした。

２．エコストレッチ織物の開発
青山繊維加工(有)が独自で開発した強撚糸加工技術に、センターのストレッチ織物製造技術を複合し、ストレッチ糸の最適製造条件を見出し、天然繊維 100%のエコストレッチ織物を開発する。
2.1 エコストレッチ糸の開発

撚糸条件設定：撚係数 140～200 の範囲内
（単位長間の撚数＝撚係数×√単糸番手）
2.3 撚セット加工実験
強撚糸は解撚トルクを減少させるため、撚りセットを行う必要がある。通常は水蒸気で糸を蒸すことによってセットするが、本研究では効果的にストレッチ性を向上させるため、薬剤処理による撚りセット加工を行った。
処理液組成や温度・時間等の処理条件を素材や撚糸条件に合わせ加工条件を変化させたところ、以下の条件が最適であることがわかった。
加工条件：アルカリ処理

青山繊維加工(有)は、天然繊維の強撚糸加工にアルカ5～40g/l

温度 50℃、30 分リ処理を行い、糸に伸縮性を付与する技術開発を進めている。本研究では、ストレッチ糸としての伸長率、伸長回復率の向上を得るため、使用素材として、梳毛糸、絹紡糸、綿糸、綿・麻混紡糸を用いて糸加工実験を行った。

2.4 製織実験
上記の工程を経て作られたストレッチ糸は全て緯糸に用いて、緯ストレッチ織物として製織した。
糸が最大の伸縮性能を発揮できる織物構造を探るため、＊

1 尾張繊維技術センター

開発技術室

●89
───────────────────────────────────────────────

３．結果と考察

次の条件による製織実験を行った。

3.1 エコストレッチ糸の開発
製織条件設定(Ⅰ)

3.1.1 強撚糸加工技術

使用織機：レピア織機(平岩式 HUS)
経密度：48 本/inch

糸は撚数の増加とともに、トルク(ねじりモーメント)

緯密度：50 本/inchが増加し、強撚糸の領域になるとエネルギー的に安定す

組織：2/2 斜紋

る二重らせん構造に変化することが知られている 1)~4)。

経糸：梳毛糸 2/60

この強撚領域での糸トルクは、撚係数と糸の張力とに

緯糸：綿糸 20/2、30/2、40/2、80/2、100/2

相関し、その構造変化によって収縮力が発生するが、糸の張力が大きくなると図 1 に示すようにクリープ現象にさらに、ストレッチ性能として必要な伸長回復率の向上を目指し、素材、糸形状、ストレッチ性の違いによる評価を行うため、次の条件設定での製織実験を行った。

より収縮力が減少する。
効率的な収縮力を得るためには、張力はできる限り大きくならないように管理する必要がある。
14.8

製織条件設定(Ⅱ)
経密度：48 本/inch

14.6

緯密度：50 本/inch

14.4

組織：2/2 斜紋

収14.2
縮力1460/2g

梳毛糸1/34

絹紡糸40/2、120/2

綿･麻混紡糸13.8)

緯糸：綿糸(経糸：梳毛糸 2/72 （強撚糸）

13.6
13.4

40/2

13.2
020406080100120時間(sec)

上記条件結果を踏まえ、量産化を目指し、さらに次の図１

条件で製織実験を行った。

張力（15gf）をかけた 20/2 綿糸の収縮力の時間変化

3.1.2 撚セット加工技術

製織条件設定(Ⅲ)

強撚された糸は撚りのほどける方向に強い解撚トル

使用織機：ドルニエ織機
経密度：60 本/inch

緯密度：60 本、90 本/inch

クが発生するため、製織工程に入る前に薬剤による撚り

組織：3/2 斜紋、変化斜紋セット加工を行った。シルク、綿麻、綿やウールなどの経糸：梳毛糸 2/72（強撚糸）各素材と処理液組成や温度・時間等の処理条件の関係を緯糸：綿糸検討したところ、低温・強アルカリによる処理が望まし

60/2、100/2

梳毛糸2/72

いことが分かった。最適条件下でセット加工された糸で絹紡糸40/2、120/2作られた生地の伸長率、伸長回復率を図 2 に示す。（製綿・麻混紡糸織条件設定(Ⅱ)）

40/2

2.5 ストレッチ毛織物の伸長特性および収縮特性の評価方法
上記の方法で開発したストレッチ織物の物性評価試シ4) プレス収縮率；JIS L1096 H-2 法

ル

界面活性剤 0.05%、25℃、30 分間浸漬

綿60/23) 収縮率；JIS L1096 C 法（浸透浸漬法）

ク120/2
綿麻40/2ウール
1/34
シル
ク40/2L1096 B-1 法

試験片幅 5cm×20cm 荷重 1.5kg）

試験片幅 5cm×20cm 荷重 1.5kg2) 伸長回復率および残留ひずみ率；JIS（）

1) 伸長率；JIS L1096 B 法（定荷重法）（定荷重法）

10090
伸80 長70 回
60 復50 率40％3020100（験を行った。

20.0
18.016.0
伸長 14.0率 12.0
10.0％ 8.0
6.0
4.0
2.00.0オープンスチーム 15 秒後バキューム 15 秒
図２

各素材の伸縮性能の関係

伸長率
伸長回復率

90
愛知県産業技術研究所 研究報告2010●───────────────────────────────────────────────
ウールやシルクのようなたんぱく質系繊維は、伸長率

図４に示すように、緯糸の密度を大きくすると伸長回は低いが伸長回復率が高くなるという特徴があった。そ復率は増加するが、ある程度以上に大きくすると回復率れに対し、綿や綿麻といったセルロース系繊維ではこれの増加は小さくなっていく。とは逆の傾向があることが分かる。

3.2.2 整理方法とストレッチ特性との関係

3.2 織物構造とストレッチ性能

整理方法の違いがストレッチ性にどのような影響を3.2.1 織物密度とストレッチ特性との関係与えるか検討した。製織条件(Ⅲ)に従って作られた織物

ストレッチ性能として伸長率・伸長回復率を向上させの整理仕上げ加工を下記の（Ⅰ）（Ⅱ）の 2 通りの方法

るためには、使用するストレッチ糸の番手に適した密度で行い、仕上げ方法と伸長率・伸長回復率の関係を検討で配列することにより、織物内のひずみを少なくする必した。図５にその結果を示す。

要がある。
そこで、綿ストレッチ糸の番手、織物密度と伸長率・仕上げ条件（Ⅰ)

伸長回復率の関係を調べた（製織条件設定(Ⅰ)）。この結

表毛焼き→煮絨セット→熱水処理（90℃、30 分）

果を図３、図４に示す。

→タンブラー乾燥→蒸絨
仕上げ条件（Ⅱ）

45.080

表毛焼き→熱水処理（90℃、30 分）→煮絨セット

40.070→タンブラー乾燥→蒸絨

35.010.060 伸長50 回
復40率30％205.0100.00（伸 30.0
長率 25.016.090

伸 12.0
長率 10.080
伸長60 回
復50 率70（14.0）

15.0100（20.0）％

18.0

伸長率8.040 ％）40/2（30/2）

20/2％

6.0

80/2 100/230

4.020

伸長回復率
2.0

図３番手と伸縮性能の関係

100.00
綿60/2

4580

4070

（35伸
長 30率 25

綿麻40/2シルク40/2

伸長率（Ⅰ）

伸長率（Ⅱ）

伸長回復率（Ⅰ）

伸長回復率（Ⅱ）

仕上げ加工方法による伸縮性能の変化

伸60 長50 回
復40 率て緯幅をセットする（Ⅰ）の方が、続く熱水処理での緯30糸の収縮力が低下するので、（Ⅱ）よりも伸長率が小さく（% 2015

図５ウール2/72））%

条件（Ⅰ）と（Ⅱ）を比較すると、最初に煮絨を行っなると考えられる。特に、綿麻でそのような傾向が大き1020510く見られた。このことから、シルク、ウールのような伸0長率は低いが伸長回復率の高い素材は、伸長率の向上す

0506070
緯密度（本/inch）80る。逆に、綿麻のような伸長回復性の低い素材は、煮絨

伸長率

綿 40/2

綿 100/2

伸長率回復率綿 40/2

綿 100/2

図４る条件（Ⅱ）による仕上げの方が適していると考えられ

緯糸密度と伸縮性能の関係

図３から番手を大きくするほど伸長率は増加するが、伸長回復率は低下していくことが分かる。

によってあらかじめ緯幅をセットしておくと伸長率が低くなり、残留ひずみが小さくなる傾向があるため、条件（Ⅰ）の方が有用であると考えられる。
仕上げ条件（Ⅲ）
熱水処理（90℃、30 分）→タンブラー乾燥→蒸絨●91───────────────────────────────────────────────
また、本節以外の生地は全て上の条件（Ⅲ）で仕上げ

これらの糸の中で、シルク（120/2）は伸長率 15%以しているが、フリーの状態で最大限縮むため、伸長率は上、伸長回復率 85%以上と実用化の基準を満たしており（Ⅰ）（Ⅱ）の場合よりも大きくなるが伸長回復率は低く商品化可能である。

なる傾向にある。
3.2.3

緩和収縮による残留ひずみの変化○収縮率

織物は水に浸漬させると膨潤し、外力などによって生綿（100/2）とシルク(120/2)の生地(製織条件（Ⅲ)）にじたひずみが緩和する非可逆変化を起こす。そこで、残対して、浸透浸漬法とプレス収縮試験を行った。その結留ひずみの大きかった綿ストレッチ織物の伸縮性能が緩果を表 1 に示す。

和収縮によってどのように変化するかを調べた。
表１

まず、伸長率・伸長回復率試験を行って荷重をかけた後、室温程度の水に 30 分間浸漬し自然乾燥させた。そ

緩和収縮試験結果

浸透浸漬法収縮率 (%)の後、初荷重をかけて標準区間の長さを測定して伸長回プレス収縮率 (%)

経緯

経緯復率を求め、伸縮特性の変化を測定した。この操作を 3

綿-1.30.80.70.5回繰り返し、得られた伸長率・伸長回復率の関係を図６

シルク-1.50.80.20.3にその変化を示す。
織物の基準として経緯それぞれ-3%~+1.0％以内であ100ることが望ましいが、どちらの素材もプレス収縮、浸透90浸漬法の両試験において基準値を満たしている。

8070５．結び60(% 50本研究は、独立行政法人科学技術振興機構 平成 20 年)

40度ニーズ即応試験研究により実施した。

3020

本試験研究により開発したシルク織物は、ウレタンな10

どの合成繊維を使用せずに、天然繊維 100％で作られて0いるが、伸長率・伸長回復率などにおいてストレッチ織
1回目

伸長率(%)

図６

2回目

伸長回復率(%)

3回目

緩和後の伸長回復率

綿（60/2）織物の緩和収縮による変化物の基準を満たしている。
また、今回使用した糸加工技術は伸縮性を持つ様々な天然繊維に対しても適用できるものと考えられ、更なる市場展開を望むことが可能である。

上記の結果より、荷重によって残留ひずみが生じても、湿潤緩和させると荷重を加える前の状態に戻り、その後謝辞の操作でも同程度のストレッチ性能を発揮することが分

本研究の実施にあたり、ストレッチ織物の試織に協力かる。これは強撚糸を経緯に使用しているので、湿潤さしてくださった中伝毛織(株)様とストレッチ糸加工技術

せると解撚トルクによる強い収縮力が働き、生地が最もについて多大なご支援をいただきました青山繊維加工安定な状態まで縮むためだと考えられる。この作用によ(有)様には心より感謝致します。って一度糸が伸び切ってしまっても、湿潤させることによってストレッチ性能が回復すると推察される。

文献1） 山本孝：繊学誌，48, 149 (1992)

４．ストレッチ織物評価試験結果
上記で開発したストレッチ織物について、実用化レベルの性能かどうか検証した。
○伸長率・伸長回復率
上記の結果をまとめると、綿や綿麻の糸を使用した場
合、伸長率は大きいが伸長回復率が低く、ひずみが残ることが分かる。ウールの場合は、回復率は良いが伸長率は 12％前後と低く、ストレッチ性があるとはいいにくい。

2） 石倉弘樹：繊機誌，45, 154 (1992)
3） 中田英俊：繊機誌，28, 471 (1976)
4） 源間一郎：繊機誌，14(3), 188 (1961)