JP2013129938A - 機能性繊維布帛及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクリル酸等の単量体とアジリジン基を含む単量体とを用いることなく、耐久性に優れた制電性及び吸水性等の機能性を有するとともに絹に近い性質を有する機能性繊維布帛を提供する。
【解決手段】本発明に係る機能性繊維布帛は、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤を繊維布帛の表面で重合させてなるものである。さらに、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤に加えて、フィブロイン及び絹を水溶性化したペプチドの少なくとも一方をも前記繊維布帛の表面で重合させてもよい。
【選択図】なし

Description

本発明は、機能性繊維布帛及びその製造方法に関する。

ポリエステルをはじめとする合成繊維は、洗濯を行ってもしわになりにくく、また、収縮等も起こりにくい、乾燥が速い、強度が強い等のイージーケア性を有している。その一方で、静電気が発生しやすく、また、まとわりつきやすい、水（汗）を吸いにくい、脂汚れが付きやすいといった欠点を有している。

そこで、親水性を有するジビニルモノマーやアクリル酸等の単量体とアジリン基を含む単量体とを繊維布帛上で重合させることで、ポリエステル等の合成繊維に、制電性、吸水性、汚れ除去性を付与するという技術が知られている。

また、絹は、静かな深い光沢、柔らかい風合い、優美なドレープ性等の性質を有し、繊維の中でも頂点素材として高く評価されている。そのため、絹以外の繊維を用いて、絹の特性を有する繊維布帛を製造する技術が検討されており、上記ポリエステル等の合成繊維を用いて絹の特性を有する繊維布帛を製造する技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、絹フィブロインの水溶液又は分散液に、親水性を有するジビニルモノマーやアクリル酸等の単量体とアジリジン基を含む単量体とを添加することで処理液を作製し、この処理液を用い繊維布帛上でこれらの化合物を重合させることで、制電性、吸水性、汚れ除去性に加えて絹の特性を有する繊維布帛が得られることが開示されている。

特開平６−１５８５４５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された繊維布帛の製造方法は、アクリル酸等の単量体とアジリジン基を含む単量体とを含む処理液を用いなければならず、加工安定性に優れていないという問題がある。

本発明は、アクリル酸等の単量体とアジリジン基を含む単量体とを用いることなく、耐久性に優れた制電性及び吸水性等の機能性を有する機能性繊維布帛及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、種々の材料によって実験を重ねて鋭意検討した結果、アクリル酸等の単量体及びアジリジン基を含む単量体を用いることなく、絹に近い性質で、かつ、耐久性に優れた機能性を有する繊維布帛を製造する方法を見出した。すなわち、従来の繊維布帛の製造方法では、アクリル酸等の単量体及びアジリジン基を含む単量体を用いていたが、これらの単量体に代えてカルボジイミド系架橋剤を用いることにより、耐久性に優れた制電性及び吸水性等の機能性を有するとともに絹に近い性質を有する繊維布帛を得ることができるということを見出した。

本発明に係る機能性繊維布帛は、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤を繊維布帛の表面で重合させてなることを特徴とする。

また、本発明に係る機能性繊維布帛において、さらに、絹を水溶性化したペプチド及び絹フィブロインの少なくとも一方を、前記繊維布帛の表面で重合させてもよい。

また、本発明に係る機能性繊維布帛の製造方法は、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤を含む処理液を、繊維布帛に付与した後、前記繊維布帛上で重合せしめることを特徴とする。

また、本発明に係る機能性繊維布帛の製造方法において、前記処理液には絹を水溶性化したペプチド及び絹フィブロインの少なくとも一方が含まれていてもよい。

本発明によれば、アクリル酸等の単量体とアジリジン基を含む単量体とを用いることなく、耐久性に優れた制電性及び吸水性等の機能性を有する機能性繊維布帛を得ることができる。さらに、本発明によれば、絹に近い性質を有する機能性繊維布帛を得ることができる。これにより、加工安定性を向上させることができるので、得られる機能性繊維製品の性能を安定化させることができる。

以下、本発明に係る機能性繊維布帛及びその製造方法の実施形態について詳細に説明する。まず、本発明の実施の形態に係る機能性繊維布帛について説明する。

本実施の形態に係る機能性繊維布帛は、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤を繊維布帛の表面で重合させてなるものである。また、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤に加えて、さらに、絹を水溶性化したペプチド及び絹フィブロインの少なくとも一方をも繊維布帛の表面で重合させてもよい。すなわち、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤に加えて、絹を水溶性化したペプチドのみ、絹フィブロインのみ、又は、絹を水溶性化したペプチド及び絹フィブロインの両方を加えてもよい。

本発明に有用な親水性化合物としては、ポリオキシアルキレン基を含み、ラジカル重合可能な二重結合を２個以上有する親水性化合物が好ましく、例えば、下記の（１）又は（２）の一般式で表される化合物を用いることができる。

より具体的な親水性化合物としては、以下の（３）〜（６）で表される化合物を用いることができる。

また、カルボジイミド系架橋剤は、−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−で表されるカルボジイミド基の官能基を有するカルボジイミド化合物からなる架橋剤である。例えば、日清紡績ケミカル株式会社製のカルボジライトＶ−０１（イソシアネート基を有する）、カルボジライトＶ−０２あるいはＶ−０２−Ｌ２（親水性セグメント付与）、カルボジライトＶ−０３、カルボジライトＶ−０４（親水性セグメント付与）、カルボジライトＶ−０５（イソシアネート基を有する）、カルボジライトＶ−０５あるいはＶ−０５−０２（イソシアネート基を有する）、カルボジライトＶ−０６（親水性セグメント付与）等が挙げられ、特に好ましくは、カルボジライトＶ−０５−０２を用いることができる。

また、繊維布帛としては、ポリエステル、ナイロン、あるいはアクリル等の合成繊維、綿や麻等のセルロース繊維等の天然繊維、レーヨン、リヨセル（登録商標）、あるいはテンセル（登録商標）等の再生繊維、又は、トリアセテート、あるいはジアセテート等の半合成繊維を用いることができる。特に、その中でも特に、通常の加工方法では改質困難なナイロン等のポリアミド繊維を用いた繊維布帛やポリエステル布帛は、本発明による効果が顕著である。また、繊維布帛の形態としては、各種繊維の混紡、交織の織物、編物、不織布、又は糸状等とすることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る機能性繊維布帛の好ましい製造方法について説明する。

本実施の形態に係る機能性繊維布帛の製造方法は、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤を含む処理液（繊維処理液）を、繊維布帛に付与した後、繊維布帛上で重合せしめるものであり、処理液を繊維布帛に接触させることにより処理液を付与する接液工程と、繊維布帛上で親水性化合物とカルボジイミド系架橋剤とを重合させる重合工程とを含む。なお、本実施の形態では、親水性化合物とカルボジイミド系架橋剤とは繊維布帛上において同時に重合させている。

繊維布帛に処理液を接触させる方法としては、特に限定されるものではないが、浸漬処理法やパディング法等が挙げられる。例えば、パディング法では、繊維布帛に繊維処理液を接触させた後、必要に応じて繊維布帛を絞り、繊維処理液の付着量を調整する。乾熱処理だけでは重合反応は進行しにくいので、さらに必要に応じて、５０〜１３０℃程度で加熱乾燥（乾熱処理）してもよい。

親水性化合物とカルボジイミド系架橋剤との重合方法は、前記の熱処理に限定されるものではなく、乾熱処理を行った後、又は、乾熱処理を行わずに、例えば、処理液が付着した繊維布帛に対して、湿熱処理（水蒸気熱処理）、電子線照射処理、紫外線照射処理、又は、マイクロ波照射処理等の処理を施すことによって行うことができる。

このとき、湿熱処理を採用する場合には、例えば、水蒸気を満たした９０〜１４０℃程度の雰囲気中にて１〜９０分間程度処理すれば良い。また、電子線照射処理、紫外線照射処理、マイクロ波照射処理を採用する場合には、使用する繊維布帛及び処理液に合わせて、照射強度等の条件を適宜調整する。さらに、この場合、接液工程の前にあらかじめ電子線、紫外線、又はマイクロ波を照射しておいても良いし、接液工程の後に照射を行っても良い。また、電子線照射処理、紫外線照射処理、マイクロ波照射処理を採用する場合には、重合反応の際に周囲の雰囲気を窒素等により置換することが好ましい。これにより、発生したラジカルの消失を防ぎ、重合成分の有効利用率の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、この重合工程において、繊維の表面のみならず、繊維の内部（線異種にもよるが、主に繊維表面近傍）でも重合反応が進行する。また、重合反応終了後、繊維布帛に付着している未反応化合物を除去するために、所定の洗浄を行うことが好ましい。さらに、接液工程の前、同時あるいは重合工程の後に、繊維布帛に対して、抗菌剤、ＳＲ剤、防炎剤、帯電防止剤等を付与することも可能である。

また、本実施の形態において、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤は、上述した材料を用いることができる。この場合、処理液中における親水性化合物の使用量は、０．５〜１５重量％が好ましく、１．０〜１０．０質量％とすることがより好ましい。また、処理液中におけるカルボジイミド系架橋剤の使用量は、０．１〜３．０重量％が好ましく、０．３〜１．５質量％とすることがより好ましい。

また、この処理液には、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤に加えて、絹を水溶性化したペプチド及び絹フィブロインの少なくとも一方が含まれていてもよい。この場合、絹の水溶性化ペプチド及び／又は絹フィブロインは、重合工程において、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤ともに重合される。つまり、絹の水溶性化ペプチド及び／又は絹フィブロインは、親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤と同時に重合される。

ここで、絹フィブロインとしては、絹フィブロイン水溶液や絹フィブロイン分散液が挙げられ、これらは公知のものを用いることができる。例えば、絹フィブロイン水溶液として、銅−エチレンジアミン水溶液、水酸化銅−アンモニア水溶液（シュワイザー試薬）、水酸化銅−アルカリ−グリセリン水溶液（ローエ試薬）、臭化リチウム水溶液、カルシウムあるいはマグネシウム又は亜鉛の塩酸塩あるいは硝酸塩又はチオシアン酸塩の水溶液、チオシアン酸ナトリウムの水溶液に、生糸工場又は絹紡工場で副生する屑繊維をマルセル石けん及びソーダ灰を用いて通常の方法で精練し、残留セリシンを１質量％以下にしたシルク繊維を溶解したものが挙げられる。また、例えば、絹フィブロイン分散液として、特開平４−３３７３３１号公報に記載されたもの（発明や従来技術）等が挙げられる。

なお、絹フィブロイン水溶液は、上記のものをそのまま使用しても良いが、製品の品質上及び工程上の点で脱塩基及び／又は脱塩して使用することが好ましい。

さらに、絹を水溶性化したペプチドは、上記の絹フィブロインに限定されず、絹を原料として水溶性化したものをいう。

絹フィブロイン、及び絹を水溶性化したペプチドは、水溶液や分散液の状態で用いてもよく、また、これらを粉体の状態で保存しておいて、処理液とする際に水等に分散又は溶解して用いてもよい。

なお、処理液中における絹フィブロイン濃度は、溶媒の種類や付着量によっても異なるが、通常は０．１〜２０．０質量％、好ましくは０．５〜２０．０質量％、特に１．０〜１０．０質量％とすることが好ましい。

また、絹の水溶性化ペプチドを用いた場合、処理液中における使用量は、通常は０．１〜２０．０質量％、好ましくは０．５〜２０．０質量％、特に１．０〜１０．０質量％とすることが好ましい。

なお、処理液中には、従来のアクリル酸等の単量体や、イソシアネート系等の架橋剤、キャリア、浸透剤等を、本発明の効果に影響を及ぼさない範囲で含んでいてもよい。

以上、本発明の実施の形態に係る機能性繊維布帛によれば、アクリル酸等の単量体とアジリジン基を含む単量体とを用いることなく、耐久性に優れた制電性及び吸水性等の機能性を有するとともに絹に近い性質を有する機能性繊維布帛を得ることができる。また、本実施の形態に係る機能性繊維布帛は、従来の繊維布帛のように、アクリル酸等の単量体とアジリジン基を含む単量体とを用いる必要がないので、加工安定性を向上させることができる。これにより、得られる機能性繊維製品の性能を安定化させることができる。

このように得られる繊維布帛の用途（繊維製品）としては、例えば、肌着、衣服、マフラー、衣服等の裏地、手袋、靴、靴下、スポーツ衣料、シートカバー、タオル、バスタオル、寝具（シーツ、カバー、布団側等）、医療資材（包帯、三角巾、ガーゼ等）等の繊維製品が一例として挙げられる。特に、本実施の形態における機能性繊維布帛は、制電性及び吸水性等を有し、また、絹に近い性質を有するので、肌に直接的に且つ継続的に接触する用途に好適である。

以下、本発明に係る機能性繊維布帛（加工布帛）及びその製造方法の実施例について具体的に説明する。なお、実施例中の数値及び数値を求める試験方法は、次の通りである。
（１）固着率
固着率＝（処理後の質量−処理前の質量）／処理前の質量×１００（％）
（２）洗濯試験
ＪＩＳ Ｌ−０２１７ １０３法
（３）吸水性（吸水試験）
（Ｉ）滴下法 ＪＩＳ Ｌ−１９０７ Ａ法
（ＩＩ）バイレック法 ＪＩＳ Ｌ−１９０７ Ｂ法
（４）帯電性（摩擦帯電圧測定方法）
ＪＩＳ Ｌ−１０９４
（５）風合い
ＫＥＳ風合い試験機（カトーテック株式会社製）にて測定（婦人外衣用薄地の基準にてハンドバリュー値にて表示）
（６）接触温冷感
ＫＥ８−Ｆ７精密準熱製測定装置（カトーテック株式会社製）にて測定（ＴＨＥＲＭＯ ＬＡＢＯ ＩＩ ＴＹＰＥ）
（Ｉ）接触温冷感：ｑｍａｘ［Ｊ／ｃｍ^２ ｓｅｃ．］（接触温冷感は、触った瞬間に冷たく感じるものは大きな数値で暖かく感じるものは小さな数値で表される）
（ＩＩ）熱伝導率：Ｋ［Ｗ／ｃｍ・℃］

（実施例１）
実施例１では、下記の材料及び組成にて処理液を調製した。
・上記（３）の親水性化合物 ４．０質量％
・カルボジイミド系架橋剤 ０．６質量％
（日清紡績ケミカル株式会社製、カルボジライトＶ−０５−０２）
・アゾ系重合触媒 ０．３質量％
（和光純薬工業株式会社、Ｖ５０）
・水 残

そして、上記処理液を、ポリエステルファイユ織物（目付１１０ｇ／ｍ^２）に含浸させ、マングルで含浸率７０％に絞った後、水蒸気熱処理を１１０℃で１０分間行い、湯洗、乾燥、セットを行った。得られた加工布帛は処理前と比較して３．５％の固着率を示した。

（実施例２）
実施例２では、下記の材料及び組成にて処理液を調製した。
・上記（３）の親水性化合物 ４．０質量％
・カルボジイミド系架橋剤 ０．６質量％
（日清紡績ケミカル株式会社製、カルボジライトＶ−０５−０２）
・アゾ系重合触媒 ０．３質量％
（和光純薬工業株式会社、Ｖ５０）
・５重量％絹フィブロイン分散液 １５．０質量％
・水 残

そして、上記処理液を、ポリエステルカシミヤ織物（目付１１５ｇ／ｍ^２）に含浸させ、マングルで含浸率６８％に絞った後、マイクロ波処理装置アポロテックス（株式会社市金工業社製）で、マイクロ波周波数２４５０ＭＨｚ、出力６．０ＫＷで照射しながら、直接蒸気１．０ｋｇ／ｃｍ^２、間接蒸気３．０ｋｇ／ｃｍ^２の条件で１５分間水蒸気処理を行った。その後、湯洗、乾燥、セットを行った。得られた加工布帛は処理前と比較して３．９％の固着率を示した。

（実施例３）
実施例３では、下記の材料及び組成にて処理液を調製した。
・上記（３）の親水性化合物 ４．０質量％
・カルボジイミド系架橋剤 ０．６質量％
（日清紡績ケミカル株式会社製、カルボジライトＶ−０５−０２）
・アゾ系重合触媒 ０．３質量％
（和光純薬工業株式会社、Ｖ５０）
・過硫酸アンモニウム ０．５質量％
・絹フィブロインを水溶性化したペプチドの粉体 ０．７質量％
・水 残

そして、上記処理液を、ポリエステル羽二重織物に含浸させ、絞り率４０％にマングルで絞り、窒素雰囲気中でハンデグラフ型静電加速器により、１．５ＭｅＶ、５０μＡの電子線を３Ｍｒａｄ照射した。次いで、９０℃で１分間湯洗し、乾燥後、１８０℃で３０秒間セットし、固着率を求めたところ３．９％であった。

（比較例）
比較例１として、下記の材料及び組成にて処理液を調製した。
・上記（４）の親水性化合物 ４．０質量％
・下記（７）のアジリジン基を有する化合物 １．５質量％
（日本触媒株式会社製、ＰＡＺ−３３）
・メタクリル酸 ２．５質量％
・５．０重量％絹フィブロイン水溶液 １５．０質量％
・水 残

そして、上記処理液を、ポリエステルファイユ織物（目付１１０ｇ／ｍ^２）に含浸させ、マングルで含浸率７０％に絞った後、水蒸気熱処理を１１０℃で１０分間行い、湯洗、乾燥、セットを行った。得られた加工布帛は処理前と比較して１．５％の固着率を示した。

上記実施例１〜３及び比較例で得られた加工布帛について、前記の評価方法により性能評価を行った。この結果を表１及び表２に示す。

上記の表１及び表２の結果から、本発明における機能性繊維布帛（実施例１〜３の加工布帛）は、比較例１の繊維布帛と同等の性能を有することが分かった。すなわち、本発明における機能性繊維布帛は、加工前の繊維布帛と比べて、耐洗濯性に優れた制電性及び吸水性を有することが分かった。さらに、絹の風合い及び光沢を有し、さらに、張りや腰感が増し、絹特有のきしみ感も得られ、また、表面の水分の吸湿、放湿が絹に近いものであることも分かった。また、実施例１〜３で得られた加工布帛は、触った時の触感が暖かく感じられ、より絹に近い性能を低付着率にもかかわらず呈するものであることも分かった。このように、本発明によれば、耐久性に優れた制電性及び吸水性等の機能性を有するとともに絹に近い性質を有する機能性繊維布帛を得ることができる。

以上、本発明に係る機能性繊維布帛及びその製造方法について、実施の形態及び実施例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されるものではない。例えば、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態及び実施例における構成要素を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

本発明に係る機能性繊維布帛及びその製造方法は、例えば、肌着、衣服、マフラー、衣服等の裏地、手袋、靴、靴下、スポーツ衣料、シートカバー、タオル、バスタオル、寝具（シーツ、カバー、布団側等）、医療資材（包帯、三角巾、ガーゼ等）等、繊維布帛を用いた様々な繊維製品において広く利用することができる。

Claims (4)

1. 親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤を繊維布帛の表面で重合させてなる機能性繊維布帛。
2. さらに、絹を水溶性化したペプチド及び絹フィブロインの少なくとも一方を、前記繊維布帛の表面で重合させてなる請求項１に記載の機能性繊維布帛。
3. 親水性化合物及びカルボジイミド系架橋剤を含む処理液を、繊維布帛に付与した後、前記繊維布帛上で重合せしめる機能性繊維布帛の製造方法。
4. 前記処理液には絹を水溶性化したペプチド及び絹フィブロインの少なくとも一方が含まれている請求項３に記載の機能性繊維布帛の製造方法。