JP2004091949A

JP2004091949A - 繊維改質用組成物およびそれを用いた繊維改質方法

Info

Publication number: JP2004091949A
Application number: JP2002252598A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tanno; 丹野　正宏; Yasuhiro Takahara; 高原　康博
Original assignee: Kyoeisha Chemical Co Ltd
Current assignee: Kyoeisha Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】
衣服の原材料である繊維に優れた吸湿性と吸熱性とを発現させ、衣服に清涼感と柔軟性とを持たせる繊維用改質組成物を提供する。
【解決手段】
繊維改質用組成物は、下記化学式
【化１】

（式中、−Ａ−は炭素数３〜６の多価アルコールの脱水酸基残基、ｐ＋ｓ＝３〜６でｐ，ｓは正数、ｑ＝１〜４、ｒ＝１〜２、−Ｒは水素原子またはメチル基）で示される多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーと、水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーとが含まれている。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然繊維、半合成繊維、合成繊維や、それらが複合された繊維製品に、吸湿性と吸熱性とを発現させて清涼感を持たせるために使用される繊維改質用組成物、およびこの組成物を用いた繊維改質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地肌に直接触れる衣服には、綿や麻のようなセルロース繊維製のものが汎用される。
【０００３】
セルロース繊維製の衣服は、汗等の水分の吸収性が優れているため着心地がよい反面、一旦、汗や雨等でひどく濡れてしまうと乾燥し難いため不快に感じてしまう。
【０００４】
そこで、予めセルロース繊維に、ソルビトールのような親水性化合物とバインダーとの混合物を塗布し、吸熱性を付与して清涼感を持たせる改質処理が施される。このような処理のされたセルロース繊維は、親水性化合物が洗濯によって洗い流され易いため、清涼感が持続しない。また、予めセルロース繊維に、アクリルモノマーを浸潤させて重合させて疎水性を付与し、吸水性を抑え、乾燥し易くする改質処理が施されることもある。このような処理のされたセルロース繊維は、吸熱性がないため清涼感がないうえ、柔軟性が悪い。
【０００５】
また、ポリエステル繊維のような合成繊維やそれを高比率で含む混紡でできた衣服は、汗等の水分の吸収性が低いため、蒸れ易く、いつまでも不快に感じてしまう。そこで、吸水性化合物とバインダーとの混合物を塗布する改質処理や、吸水ポリマーを含浸させる改質処理が施される。これにより吸水性は改善されるが、吸熱性がないため清涼感がないうえ、柔軟性も悪い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記の課題を解決するためになされたもので、天然繊維、半合成繊維、合成繊維やそれらが複合された繊維製品に優れた吸湿性と吸熱性とを発現させ、清涼感と柔軟性とを持たせる繊維用改質組成物、およびそれを用いた改質方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の繊維改質用組成物は、下記化学式（Ｉ）
【０００８】
【化２】

【０００９】
（式（Ｉ）中、−Ａ−は炭素数３〜６の多価アルコールの脱水酸基残基、ｐ＋ｓ＝３〜６でｐ，ｓは正数、ｑ＝１〜４、ｒ＝１〜２、−Ｒは水素原子またはメチル基）で示される多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーと、水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーとが含まれているというものである。
【００１０】
前記式（Ｉ）のモノマーを構成する多価アルコールは、１分子中に（ｐ＋ｓ）個の水酸基を有するもので、例えばソルビトール、マンニトール、グリセロール、キシリトール、エリスリトールで例示される糖アルコール；ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール、マルチトールが挙げられる。多価アルコールは吸湿性と吸熱性とを有しているので、多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーが重合すると、吸湿性と吸熱性とを発現する。このような多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーとして、例えばエリスリトール基含有メタクリレートであるグラセットＫＥ、キシリトール基含有メタクリレートであるグラセットＫＸ、ソルビトール基含有メタクリレートであるグラセットＫＳ（いずれも共栄社化学（株）製の商品名）が挙げられる。
【００１１】
組成物中、この多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーは、０．５〜５０重量％含まれていることが好ましく、１〜３０重量％含まれていると一層好ましい。
【００１２】
水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーが、（メタ）アクリル酸エステル配糖体モノマー、（メタ）アクリル酸水酸基含有アルキルエステルモノマー、および／または多官能（メタ）アクリル酸アルキルエステルモノマーであることが好ましい。水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーは、水酸基のような極性基を有している。水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーが重合すると、極性基と水分との相互作用により吸湿性を発現する。
【００１３】
（メタ）アクリル酸エステル配糖体モノマーは、例えばグリコシド（メタ）アクリレート、グリコシル（メタ）アクリレート、グリコシルエチル（メタ）アクリレート、グリコシルプロピル（メタ）アクリレート、グリコシルブチル（メタ）アクリレート、グリコシルエトキシエチル（メタ）アクリレート、Ｄ−マンノシルエチル（メタ）アクリレート、Ｄ−フルクトシルエチル（メタ）アクリレート、ガラクトシルエチル（メタ）アクリレート、キシロシルエチル（メタ）アクリレート、マルトシルエチル（メタ）アクリレート、ラクトシルエチル（メタ）アクリレートが挙げられる。（メタ）アクリル酸エステル配糖体モノマーは、組成物中、０．５〜５０重量％含まれることが好ましく、１〜２０重量％含まれると一層好ましい。
【００１４】
（メタ）アクリル酸水酸基含有アルキルエステルモノマーや多官能（メタ）アクリル酸アルキルエステルモノマーは、単官能（メタ）アクリレートや多官能（メタ）アクリレートであって例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレートであるライトエステルＨＯＡや２−ヒドロキシエチルメタクリレートであるライトエステルＨＯ（共栄社化学（株）製の商品名）のような２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレートであるライトエステルＨＯＰや２−ヒドロキシプロピルアクリレートであるライトエステルＨＯＰ−Ａ（共栄社化学（株）製の商品名）のような２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、数平均分子量９０〜３５０のポリエチレングリコールを用いて調製されたポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、グリシジルエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレートであるライトエステルＨＯＢ（共栄社化学（株）製の商品名）のような２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートが挙げられる。また、ポリエチレングリコール−３００　ジ（メタ）アクリレートやポリエチレングリコール−４００　ジ（メタ）アクリレートのようなポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート、およびグリセロールジ（メタ）アクリレートが挙げられ、より具体的には、ポリエチレングリコール−４００　ジメタクリレートであるライトエステル９ＥＧ、ポリエチレングリコール−４００　ジアクリレートであるライトエステル９ＥＧＡ、ポリエチレングリコール−６００　ジメタクリレートであるライトエステル１４ＥＧ、ポリエチレングリコール−６００　ジアクリレートであるライトエステル１４ＥＧＡ、グリセロールメタクリレートであるライトエステルＧ−１０１Ｐ、エチレンオキサイド付加トリメチロールプロパンアクリレートであるライトエステルＴＭＰ６ＥＯ−３Ａ（いずれも共栄社化学（株）製の商品名）が挙げられる。（メタ）アクリル酸水酸基含有アルキルエステルモノマーや多官能（メタ）アクリル酸アルキルエステルモノマーは、組成物中、０．５〜３０重量％含まれていることが好ましく、１〜２０重量％含まれていると一層好ましい。
【００１５】
この組成物には、ラジカル発生剤が含まれていることが好ましい。ラジカル発生剤は、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過炭酸ナトリウム、過酸化水素、過酸化ベンゾイルで例示される酸化系ラジカル発生剤；アゾビスブチルニトリル、４，４−アゾビス−４−シアノ吉草酸、２，２−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩で例示されるアゾ系ラジカル発生剤が挙げられる。
【００１６】
この組成物は、水溶液であることが好ましい。水溶液であると、繊維へ多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーと、水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーとを浸潤させ易い。
【００１７】
本発明の繊維改質方法は、前記の繊維改質用組成物を、天然繊維、半合成繊維、合成繊維のいずれかの繊維またはそれらが複合された繊維製品に浸潤させた後、該多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーと、該水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーとを、該繊維または該繊維製品の表面でグラフト重合させるというものである。
【００１８】
繊維改質用組成物の水溶液に、繊維や繊維製品を１０〜４０℃で１〜３０秒間浸漬し、マングルで５０〜１８０％に絞った後、９０〜１３０℃の蒸気で処理するパット−スチーム法；繊維改質用組成物の水溶液に繊維や繊維製品を１０〜４０℃で１〜３０秒間浸漬し、マングルで５０〜１８０％に絞った後、１００〜１５０℃で乾燥し、９０〜１３０℃の蒸気で処理するパット−ドライ−スチーム法で行われることが好ましい。繊維改質用組成物の水溶液に繊維や繊維製品を浸漬したまま、加熱処理する吸尽法、低温プラズマ照射する低温プラズマ法、電子線を照射する電子線法で行われてもよい。
【００１９】
天然繊維、半合成繊維、合成繊維やそれらが複合された繊維製品は、例えば綿や麻のような天然セルロース繊維、レーヨンやキュプラのような再生セルロース繊維、天然または再生セルロース繊維と合成繊維との混紡である。繊維原材、それを紡いだ糸、糸を製織した織物、それを縫製した衣服のいずれの製造工程で繊維改質方法を施してもよい。
【００２０】
このグラフト重合により、繊維が改質される機構は、詳細が明らかではないが、以下のように推察される。例えばセルロース繊維に、繊維改質用組成物を浸潤させると、繊維の隙間に、前記式（Ｉ）の多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーと、（メタ）アクリル酸エステル配糖体モノマーや（メタ）アクリル酸水酸基含有アルキルエステルモノマーとが入り込む。これらモノマーの極性基と、繊維表面のセルロース分子の極性基とが水素結合のような緩やかな相互作用により引き寄せあっている。この繊維を加熱すると、モノマーはその（メタ）アクリロイル基同士の架橋により高分子量化して、セルロース繊維の表面に、薄い樹脂を形成する。
【００２１】
このような樹脂を形成しても、モノマー由来の極性基とセルロース繊維由来の極性基とが相互作用により引き寄せあったままであるので、樹脂は強固に繊維表面に固着している。そのため、繊維を洗濯しても樹脂が洗い流されない。
【００２２】
この樹脂は、前記式（Ｉ）で示される（メタ）アクリル酸エステルモノマー由来の多価アルコールが吸湿性と吸熱性とを発現し、水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマー由来の極性基が吸湿性を発現している。その結果、繊維は吸湿性と吸熱性とが相俟って作用し、汗等を吸収したときでも冷感が得られ、清涼感がある。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２４】
先ず、本発明を適用する繊維改質用組成物を用いて、セルロール繊維製の生成り綿ニット天竺である天然繊維製試験用布帛に対して、繊維改質を施した例を、実施例１〜４に示す。また、本発明を適用外の組成物を用いて綿ニット天竺に対して繊維改質を施した例を、比較例１〜３に示す。
【００２５】
（天然繊維製試験用布帛の作製）
３５％過酸化水素３ｇ／Ｌ、苛性ソーダ１ｇ／Ｌ、メタケイ酸ソーダ１ｇ／Ｌ、精練剤であるライトステップＳＫＹ（共栄社化学（株）製の商品名）１ｇ／Ｌ、および繊維保護剤であるスレノンＰ−４８７１（共栄社化学（株）製の商品名）１ｇ／Ｌの水溶液の濃度に調製した精練漂白浴で、生成り綿ニット天竺を、浴比１：２０、９５℃で３０分間精練漂白処理した後、水洗し、１２０℃で乾燥して、実施例１〜４および比較例１〜３に用いる天然繊維製試験用布帛を作製した。
【００２６】
（天然繊維改質用組成物の調製）
表１のように、前記式（Ｉ）で示される多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーとして、エリスリトール基含有メタクリレートであるグラセットＫＥ、キシリトール基含有メタクリレートであるグラセットＫＸ、ソルビトール基含有メタクリレートであるグラセットＫＳ；水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーである（メタ）アクリル酸エステル配糖体モノマーとして、グリコシルエチルメタクリレートであるライトエステルＧＥＭＡ；水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーである（メタ）アクリル酸水酸基含有アルキルエステルモノマーとして、２−ヒドロキシエチルメタクリレートであるライトエステルＨＯ；水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーである多官能（メタ）アクリル酸アルキルエステルモノマーとして、ポリエチレングリコール−６００ジメタクリレートであるライトエステル１４ＥＧ（いずれも共栄社化学（株）製の商品名）を用いて、夫々表１に記載されたとおりの濃度となるように、実施例１〜４の天然繊維改質用組成物の水溶液を調製した。
【００２７】
また、糖アルコールであるキシリトールまたはグラセットＫＸと、耐久アクリルバインダーであるライトエポックＳ−６０ＮＦ（共栄社化学（株）製の商品名）とを用いて、夫々表１に記載されたとおりの濃度となるように、比較例１〜３の組成物の水溶液を調製した。
【００２８】
（天然繊維製試験用布帛の繊維改質）
実施例１〜４の組成物の水溶液の各々に、２０℃で重合開始剤である過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）を添加した。この水溶液に前記の天然繊維製試験用布帛を浸漬し、この水溶液が１００〜１２０％程度含浸した状態となるようにマングルで絞った布帛を、蒸気で一定時間、加熱するパット−スチーム法を施した。次いで、湯洗い、水洗、ソーピング、湯洗い、水洗、乾燥の順で処理して、繊維改質された実施例１〜４の天然繊維製布帛を得た。
【００２９】
また、比較例１〜３の組成物の水溶液の各々に、前記の天然繊維製試験用布帛を浸漬し、この水溶液が１００％程度含浸した状態にまでマングルで絞った布帛を１１０℃で乾燥した。その後、１６０℃で加熱するパット−ドライ−キュア法を施して、繊維改質された比較例１〜３の天然繊維製布帛を得た。
【００３０】
【表１】

【００３１】
次に、本発明を適用する繊維改質用組成物を用いて、ポリエステル製のトロピカルである合成繊維製試験用布帛に対して繊維改質を施した例を、実施例５〜８に示す。また、本発明を適用外の組成物を用いてポリエステル製トロピカルに対して繊維改質を施した例を、比較例４〜６に示す。
【００３２】
（合成繊維製試験用布帛の作製）
精練剤であるライトステップＲＵＮ（共栄社化学（株）製の商品名）２ｇ／Ｌ、ソーダ灰１ｇ／Ｌの水溶液の濃度に調製した精練漂白浴で、ポリエステル製トロピカルを、浴比１：２０、７０℃で３０分間精練漂白処理した後、水洗し、乾燥機により７０℃で３０分間乾燥して、実施例５〜８および比較例４〜６に用いる合成繊維製試験用布帛を作製した。
【００３３】
（合成繊維改質用組成物の調製）
各々の組成成分が表２に記載されたとおりの濃度となるように、実施例５〜８の合成繊維改質用組成物の水溶液を調製した。なお、（メタ）アクリル酸水酸基含有アルキルエステルモノマーとして、ライトエステルＨＯＡ（共栄社化学（株）製の商品名）を用いた。
【００３４】
また、各々の組成成分が表２に記載されたとおりの濃度となるように、比較例４〜６の組成物の水溶液を調製した。
【００３５】
（合成繊維製試験用布帛の繊維改質）
実施例５〜８の組成物の水溶液の各々に、２０℃で重合開始剤である過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）を添加した。前記の合成繊維製試験用布帛を浸漬し、この水溶液が５０〜８０％程度含浸した状態となるようにマングルで絞った布帛を、乾燥機により１００〜１３０℃で乾燥してから、蒸気で一定時間、加熱するパット−ドライ−スチーム法を施した。次いで、湯洗い、水洗、ソーピング、湯洗い、水洗、乾燥の順で処理して繊維改質された実施例５〜８の合成繊維製布帛を得た。
【００３６】
また、比較例４〜６の組成物の水溶液の各々に、前記の合成繊維製試験用布帛を浸漬し、この水溶液が７０％程度含浸した状態にまでマングルで絞った布帛を、１１０℃で乾燥した。その後、１６０℃で加熱するパット−ドライ−キュア法を施して、繊維改質された比較例４〜６の合成繊維製布帛を得た。
【００３７】
【表２】

【００３８】
実施例１〜４および比較例１〜３で繊維改質された天然繊維製布帛と、実施例５〜８および比較例４〜６で繊維改質された合成繊維製布帛とについて、グラフト率測定試験、清涼感を評価する吸熱性試験および柔軟性試験を行った。
【００３９】
試験に先立ち、各繊維改質された布帛を洗濯した。
【００４０】
（繊維改質された天然繊維性布帛および合成繊維製布帛の洗濯）
ＪＩＳ　Ｌ−０２１７　１０３の試験法に従い、家庭用洗濯機により、業務用洗剤（共栄社化学（株）製）２ｇ／Ｌを用い、浴比１：３０で、４０℃にて５０分間この繊維改質された布帛を洗濯し、５分間づつ２回濯ぎ、脱水した後、乾燥機により１１０℃で５分間乾燥した。
【００４１】
（グラフト率測定試験）
グラフト率は、重量法により測定し、下記式
グラフト率（％）＝｛（繊維改質後の絶乾重量／繊維改質前の絶乾重量）−１｝×１００
により換算した。その結果を表１および２に示す。
【００４２】
（吸熱性試験）
精練漂白処理がされただけの天然繊維製試験用布帛と、それが繊維改質された天然繊維製布帛で未洗濯のものおよび洗濯済みのものとを、各々、順次半分に３回折り畳んで８層に重ね、熱風循環式乾燥機により、１０５℃で６０分間乾燥した後、デシケータ中で２４時間放置した。これらの各々の折り畳んだ中程に温度センサーを差込み、温度３０℃、相対湿度９０％に調整された恒温恒湿槽に入れた。この時、精練漂白処理がされただけの天然繊維製試験用布帛の温度と比較して、繊維改質された天然繊維製布帛で未洗濯のものと洗濯済みのものとの温度がどの程度低くなっているか測定した。精練漂白処理がされただけの天然繊維製試験用布帛に比べ、繊維改質された天然繊維製布帛の温度が２℃以上低くて優れた吸熱性を示したものを◎、２℃未満の低い吸熱性を示したものを○、吸熱性を示さなかったものを×とする３段階で評価した。その結果を表１に示す。
【００４３】
合成繊維製布帛も同様に評価した。その結果を表２に示す。
【００４４】
（柔軟性試験）
また繊維改質された天然繊維製および合成繊維製の布帛で洗濯済みのものの柔軟性について、目視による観察、および手による触感について調べた。その結果を表１および２に示す。
【００４５】
さらに、実施例５〜８および比較例４〜６で繊維改質された合成繊維製布帛について、吸水性試験と、摩擦帯電性試験との評価試験を行った。
【００４６】
（吸水性試験）
繊維改質された合成繊維製布帛に、水滴を垂らし、水が吸収される時間を測定した。その結果を表２に示す。
【００４７】
（摩擦帯電性試験）
繊維改質された合成繊維製布帛について、２０℃、湿度４０％における摩擦帯電電圧を、ロータリースタティックテスター（（株）京大化研製の商品名）により測定した。その結果を表２に示す。
【００４８】
表１および２から明らかなように、本発明の繊維改質用組成物を用いて繊維改質された天然繊維製および合成繊維製の布帛はいずれも、洗濯前後ともに吸熱効果および柔軟性が優れていた。さらに繊維改質された合成繊維製布帛は、吸水性に優れ、摩擦による静電気の帯電が抑制されている。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の繊維改質用組成物は、衣服用生地である天然繊維、半合成繊維、合成繊維やそれらが複合された繊維製品に、吸湿性と吸熱性とを付与することができる。この繊維改質用組成物を用い改質が施された繊維は、吸湿性と吸熱性とを有しているから、清涼感があり、快適である。また、優れた柔軟性を有しているので、着心地がよい。この繊維を繰り返して洗濯しても、清涼感や柔軟性が損なわれない。さらに合成繊維であっても摩擦帯電し難い。

Claims

下記化学式（Ｉ）

（式（Ｉ）中、−Ａ−は炭素数３〜６の多価アルコールの脱水酸基残基、ｐ＋ｓ＝３〜６でｐ，ｓは正数、ｑ＝１〜４、ｒ＝１〜２、−Ｒは水素原子またはメチル基）で示される多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーと、水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーとが含まれていることを特徴とする繊維改質用組成物。
前記多価アルコールは、ソルビトール、マンニトール、グリセロール、キシリトール、エリスリトール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール、およびマルチトールから選ばれる少なくとも一種類であることを特徴とする請求項１に記載の繊維改質用組成物。
前記水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーが、（メタ）アクリル酸エステル配糖体モノマー、（メタ）アクリル酸水酸基含有アルキルエステルモノマー、および／または多官能（メタ）アクリル酸アルキルエステルモノマーであることを特徴とする請求項１に記載の繊維改質用組成物。
ラジカル発生剤が含まれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維改質用組成物。
水溶液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維改質用組成物。
請求項１〜５のいずれかに記載の繊維改質用組成物を、天然繊維、半合成繊維、合成繊維のいずれかの繊維またはそれらが複合された繊維製品に浸潤させた後、該多価アルコール基含有（メタ）アクリル酸エステルモノマーと、該水溶性（メタ）アクリル酸エステルモノマーとを、該繊維または該繊維製品の表面でグラフト重合させることを特徴とする繊維改質方法。