JP7770974B2 - Method for producing metal carboxylate-grafted cellulose fiber and method for producing moisture-absorbing and heat-generating fiber structure - Google Patents
Method for producing metal carboxylate-grafted cellulose fiber and method for producing moisture-absorbing and heat-generating fiber structureInfo
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Description
本発明は、カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法及び吸湿発熱性繊維構造物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing metal carboxylate-grafted cellulose-based fibers and a method for producing moisture-absorbing and heat-generating fiber structures.
吸湿発熱は、乾燥した繊維が湿気(水分)を吸収する際に発熱する性質であり、例えば昼間天日に当てた布団を室内に取り込んで、数時間経過し室温と同じ温度になっていても、人体の皮膚を当てると暖かく感ずる現象として知られている。 Hygroscopic heat generation is the property of dry fabrics that generate heat when they absorb moisture (water). For example, if you bring a futon that has been exposed to the sun during the day into a room, even if it has cooled to the same temperature as the room after a few hours, it will still feel warm when you put your skin against it.
本出願人は、セルロース系繊維に吸湿発熱特性を付与する方法として、セルロース系繊維に、エチレン性不飽和二重結合を含む化合物をグラフトして、セルロース系繊維に、前記化合物に由来のカルボキシル基(-COOH)またはそのNa塩を導入することを提案している(特許文献1)。 The present applicant has proposed a method for imparting moisture-absorbing and heat-generating properties to cellulosic fibers by grafting a compound containing an ethylenically unsaturated double bond onto the cellulosic fibers and introducing a carboxyl group (-COOH) or its sodium salt derived from the compound into the cellulosic fibers (Patent Document 1).
しかし、セルロース系繊維に導入されたカルボキシル基のNa塩は、水分との親和性が高く、セルロース系繊維が水に濡れたときにべとつきを生じさせるという問題があった。 However, the sodium salt of the carboxyl group introduced into cellulosic fibers has a high affinity for water, causing the fiber to become sticky when wet.
本発明は、上記問題を解決するため、スライバー状のセルロース系繊維に導入されたカルボキシル基が、水との親和性が高いNa塩等のアルカリ金属塩となることが抑制された、カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法を提供する。
また、本発明は、本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維を用いた吸湿発熱性繊維構造物の製造方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing metal carboxylate-grafted cellulosic fibers, in which the carboxyl groups introduced into sliver-like cellulosic fibers are prevented from converting into alkali metal salts such as Na salts, which have a high affinity for water.
The present invention also provides a method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure using the metal carboxylate-grafted cellulosic fiber of the present invention.
本発明は、一態様において、
スライバー状のセルロース系繊維に、エチレン性不飽和二重結合を含むカルボキシル基含有化合物をグラフトしてカルボキシル基を導入するグラフト工程と、
グラフトされた前記セルロース系繊維を、Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも一つの金属イオンを含む処理液と接触させて、前記カルボキシル基をその金属塩とするブロック工程と、を含むカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法に関する。
The present invention, in one aspect, comprises:
a grafting step of grafting a carboxyl group-containing compound having an ethylenically unsaturated double bond onto a sliver-like cellulosic fiber to introduce a carboxyl group;
and a blocking step of contacting the grafted cellulosic fiber with a treatment liquid containing at least one metal ion selected from Ca, Mg, and Zn to convert the carboxyl groups into metal salts thereof.
本発明は、別の一態様において、
本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法によりカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維を準備する工程と、
前記カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維を含む繊維構造物を作製する工程と、
前記繊維構造物に対し吸湿発熱加工処理を行う吸湿発熱加工工程と、
を含む吸湿発熱性繊維構造物の製造方法に関する。
In another aspect, the present invention comprises:
a step of preparing a metal carboxylate-grafted cellulose fiber by the method of producing a metal carboxylate-grafted cellulose fiber of the present invention;
preparing a fiber structure comprising the metal carboxylate-grafted cellulosic fiber;
a moisture-absorbing and heat-generating processing step of subjecting the fiber structure to a moisture-absorbing and heat-generating processing;
The present invention relates to a method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure comprising the above-mentioned compound.
本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法では、スライバー状のセルロース系繊維に、エチレン性不飽和二重結合を含むカルボキシル基含有化合物をグラフトして、カルボキシル基を導入した後、Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも一種の金属イオンを含む処理液を接触させることにより、カルボキシル基をその金属塩としている。
そのため、本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維を含む吸湿発熱性繊維構造物の製造過程等で、カルボキシル基が水との親和性が高いNa塩等のアルカリ金属塩となることが防止でき、故に、水分接触によるべたつきの問題が低減される。
In the method for producing a metal carboxylate-grafted cellulosic fiber of the present invention, a carboxyl group-containing compound having an ethylenically unsaturated double bond is grafted onto a sliver-like cellulosic fiber to introduce a carboxyl group, and then the fiber is brought into contact with a treatment liquid containing at least one metal ion selected from Ca, Mg, and Zn, thereby converting the carboxyl group into its metal salt.
Therefore, during the manufacturing process of the moisture-absorbing and heat-generating fiber structure containing the metal carboxylate-grafted cellulose fiber of the present invention, the carboxyl groups can be prevented from converting into alkali metal salts such as Na salts, which have a high affinity for water, thereby reducing the problem of stickiness due to contact with moisture.
また、本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法では、本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維を含むので、上記べたつきの問題が低減されるので、工程通過性を改善できる。 Furthermore, the method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure of the present invention includes the carboxylate metal salt-grafted cellulosic fiber of the present invention, which reduces the stickiness problem and improves processability.
[カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造]
本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法の一態様では、図1に示すように、スライバー状のセルロース系繊維を用意し、当該セルロース系繊維に、エチレン性不飽和二重結合を含むカルボキシル基含有化合物をグラフトして、カルボキシル基含有化合物に由来のカルボキシル基を導入する(グラフト工程)。次いで、カルボキシル基含有化合物がグラフトされて、カルボキシル基が導入されたセルロース系繊維を、Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも一つの金属イオンを含む処理液と接触させて、導入されたカルボキシル基の一部または全部をその金属塩とする(ブロック工程)。
[Production of metal carboxylate-grafted cellulosic fibers]
In one embodiment of the method for producing a metal carboxylate-grafted cellulosic fiber of the present invention, as shown in Figure 1, a sliver of cellulosic fiber is prepared, and a carboxyl group-containing compound containing an ethylenically unsaturated double bond is grafted onto the cellulosic fiber to introduce carboxyl groups derived from the carboxyl group-containing compound (grafting step). Next, the cellulosic fiber to which the carboxyl group-containing compound has been grafted and into which carboxyl groups have been introduced is contacted with a treatment solution containing at least one metal ion selected from Ca, Mg, and Zn to convert some or all of the introduced carboxyl groups into their metal salts (blocking step).
<グラフト工程>
本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法の一態様では、例えば、スライバー(繊維束)状のコットンなどのセルロース系繊維に、エチレン性不飽和二重結合を含むカルボキシル基含有化合物(以下「カルボキシル基含有化合物」と略称する場合もある。)をグラフトして、前記カルボキシル基含有化合物に由来のカルボキシル基を導入する。
<Grafting step>
In one embodiment of the method for producing a metal carboxylate-grafted cellulosic fiber of the present invention, for example, a carboxyl group-containing compound containing an ethylenically unsaturated double bond (hereinafter, sometimes abbreviated as "carboxyl group-containing compound") is grafted onto a cellulosic fiber such as cotton in the form of a sliver (fiber bundle), thereby introducing a carboxyl group derived from the carboxyl group-containing compound.
カルボキシル基含有化合物としては、例えば、1つのエチレン性不飽和二重結合と、1または2つのカルボキシル基とを含む化合物が挙げられる。前記カルボキシル基含有化合物としては、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸から選ばれる少なくとも1種のカルボン酸が好ましい。これらの化合物をコットンなどのセルロース系繊維表面にグラフトさせると、吸湿発熱性繊維構造物の製造過程において、耐洗濯性のある吸湿発熱機能を付与できる。 Examples of carboxyl group-containing compounds include compounds containing one ethylenically unsaturated double bond and one or two carboxyl groups. Specifically, the carboxyl group-containing compound is preferably at least one carboxylic acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, and fumaric acid. Grafting these compounds onto the surface of cellulosic fibers such as cotton can impart washable moisture-absorbing and heat-generating properties during the manufacturing process of moisture-absorbing and heat-generating fiber structures.
セルロース系繊維へのカルボキシル基含有化合物のグラフトは常法にて行える。グラフト結合は、例えば、スライバー状態のセルロース系繊維に対して電子線を照射することにより、セルロース系繊維表面にラジカルを発生させる反応、発生したラジカルに前記カルボキシル基含有化合物を接触させることでセルロース系繊維の表面に前記カルボキシル基含有化合物に由来の化合物基としてカルボン酸基をグラフト鎖としてグラフトさせる反応等の様々な反応が関与して形成される。これにより、セルロース系繊維に、カルボキシル基が導入される。 Grafting of carboxyl group-containing compounds onto cellulosic fibers can be carried out using conventional methods. Graft bonds are formed through a variety of reactions, such as irradiating sliver-state cellulosic fibers with an electron beam to generate radicals on the surface of the cellulosic fibers, and then contacting the generated radicals with a carboxyl group-containing compound to graft carboxylic acid groups as graft chains onto the surface of the cellulosic fibers as compound groups derived from the carboxyl group-containing compound. This introduces carboxyl groups into the cellulosic fibers.
カルボキシル基含有化合物の付与量は、セルロース系繊維に対して、1~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。カルボキシル基が導入されたセルロース系繊維のうち、グラフト鎖であるカルボン酸基の質量割合は、1~30質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましい。付与量が前記範囲であれば、例えば、グラフト化されていない未処理コットン等の未処理繊維と混紡しても、後述する吸湿発熱性繊維構造物の製造方法における吸湿発熱加工工程を経て、優れた吸湿発熱機能を発揮できる。 The amount of the carboxyl group-containing compound added is preferably 1 to 30% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass, relative to the cellulosic fiber. The mass proportion of carboxylic acid groups, which are graft chains, in the cellulosic fiber into which carboxyl groups have been introduced is preferably 1 to 30% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass. If the amount added is within this range, even when blended with untreated fibers such as ungrafted untreated cotton, excellent moisture-absorbing and heat-generating functionality can be exhibited after the moisture-absorbing and heat-generating processing step in the manufacturing method for moisture-absorbing and heat-generating fiber structures described below.
次に、セルロース系繊維としてコットン(天然セルロース繊維)を使った場合を例に、グラフト結合のための処理の一例を説明する。紡績用コットンスライバーに対して、連続法の場合は窒素雰囲気下で電子線を照射し、コットン繊維の表面に、ラジカルを発生させ、直後に連続的にエチレン性不飽和二重結合を含むカルボキシル基含有化合物を接触させる。電子線照射直後に前記カルボキシル基含有化合物をコットン繊維の表面に接触させるのは、電子線照射により発生したラジカルを減衰させないためである。ラジカルは時間とともに失活していくので、電子線照射直後に前記カルボキシル基含有化合物をコットン繊維の表面に接触させるのが好ましい。 Next, an example of a graft-bonding process will be described using cotton (natural cellulose fiber) as the cellulosic fiber. In the case of a continuous process, cotton sliver for spinning is irradiated with an electron beam in a nitrogen atmosphere to generate radicals on the surface of the cotton fiber, and immediately thereafter, the cotton fiber is continuously contacted with a carboxyl group-containing compound containing an ethylenically unsaturated double bond. The reason for contacting the carboxyl group-containing compound with the surface of the cotton fiber immediately after electron beam irradiation is to prevent the radicals generated by electron beam irradiation from decaying. Because radicals are deactivated over time, it is preferable to contact the carboxyl group-containing compound with the surface of the cotton fiber immediately after electron beam irradiation.
また、電子線照射後、前記カルボキシル基含有化合物をコットン繊維の表面に接触させることを連続的に行うと、前記カルボキシル基含有化合物をコットン繊維の表面に発生したラジカルに効率的に接触できるため、好ましい。さらに、前記カルボキシル基含有化合物のコットン繊維の表面への接触を連続的に行うことは、長尺物の紡績用スライバーへのグラフト結合に好都合である。さらに、窒素雰囲気下で電子線を照射すると、発生したラジカルが失活しにくいので好ましい。なお、電子線照射法については、前記カルボキシル基含有化合物をコットン繊維の表面に接触させると同時に照射する、いわゆる同時照射法も可能である。 Furthermore, it is preferable to continuously bring the carboxyl group-containing compound into contact with the surface of the cotton fibers after electron beam irradiation, as this allows the carboxyl group-containing compound to efficiently come into contact with the radicals generated on the surface of the cotton fibers. Furthermore, continuously bringing the carboxyl group-containing compound into contact with the surface of the cotton fibers is advantageous for graft bonding to a long spinning sliver. Furthermore, irradiating with electron beams under a nitrogen atmosphere is preferable, as this makes it difficult for the generated radicals to be deactivated. Regarding the electron beam irradiation method, a so-called simultaneous irradiation method is also possible, in which the carboxyl group-containing compound is brought into contact with the surface of the cotton fibers and irradiated at the same time.
電子線が照射されるセルロース系繊維の形状は、連続加工の場合は、スライバーやラップのような連続したシート状が良いが、バッチ加工の場合は、そのような連続状には限らない。 In the case of continuous processing, the cellulosic fibers irradiated with the electron beam are preferably in the form of a continuous sheet such as a sliver or wrap, but in the case of batch processing, they are not limited to such a continuous form.
前記カルボキシル基含有化合物をコットン等のセルロース系繊維の表面に接触させる方法は、浸漬法又はスプレー法などのいかなる方法でも良い。例えば、カルボキシル基含有化合物の水溶液を調製し、スライバーを当該水溶液に浸漬させる方法、または、スライバーに当該水溶液をスプレーする方法が好ましい。 The carboxyl group-containing compound can be brought into contact with the surface of cellulosic fibers such as cotton by any method, such as immersion or spraying. For example, a preferred method is to prepare an aqueous solution of the carboxyl group-containing compound and immerse the sliver in the aqueous solution, or to spray the aqueous solution onto the sliver.
上記の通りグラフト工程で、スライバー状のセルロース系繊維にカルボキシル基含有化合物をグラフト結合させた後、好ましくは、水洗し、次いで乾燥させることにより、カルボキシル基が導入されたセルロース系繊維が得られる。 As described above, after grafting the carboxyl group-containing compound onto the sliver-like cellulosic fiber in the grafting process, the fiber is preferably washed with water and then dried to obtain cellulosic fiber with introduced carboxyl groups.
<ブロック工程>
グラフトされ前記カルボキシル基が導入されたセルロース系繊維を、Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも一種の金属イオンを含む処理液と接触させる。好ましくは、Ca、及びZnから選ばれる少なくとも一種の金属イオンを含む処理液と接触させる。この処理により、セルロース系繊維に導入されたカルボキシル基をその金属塩とする。当該金属塩の金属は、Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも1種であり、好ましくはCa、及びZnから選ばれる少なくとも1種である。これにより、前記カルボキシル基がNa塩等のアルカリ金属塩となることを防止できる。
<Blocking process>
The grafted cellulose-based fibers having the carboxyl groups introduced therein are contacted with a treatment solution containing at least one metal ion selected from Ca, Mg, and Zn. Preferably, the treatment solution contains at least one metal ion selected from Ca and Zn. This treatment converts the carboxyl groups introduced into the cellulose-based fibers into their metal salts. The metal of the metal salt is at least one selected from Ca, Mg, and Zn, preferably at least one selected from Ca and Zn. This prevents the carboxyl groups from becoming alkali metal salts such as Na salts.
セルロース系繊維上のカルボン酸基(グラフト鎖)に含まれる一つまたは複数のカルボキシル基の水素と、Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも一つの金属とが置き換わることにより得られる、カルボン酸Ca塩、カルボン酸Mg塩、およびカルボン酸Zn塩、特に、カルボン酸Ca塩およびカルボン酸Zn塩は、カルボン酸Na塩よりも、安定であり、水分と接触してもべとつきが出ず、吸湿発熱性繊維構造物の製造過程で行われる、精練処理、漂白処理、染色処理などの種々の処理及び加工において化学変化を起こし難い。 Calcium carboxylates, magnesium carboxylates, and zinc carboxylates, obtained by replacing the hydrogen atoms of one or more carboxyl groups contained in the carboxylic acid groups (graft chains) on cellulosic fibers with at least one metal selected from calcium, magnesium, and zinc, are more stable than sodium carboxylates, do not become sticky when in contact with moisture, and are less likely to undergo chemical changes during the various treatments and processes, such as scouring, bleaching, and dyeing, that are carried out in the manufacturing process of moisture-absorbing and heat-generating fiber structures.
前記処理液は、好ましくは、Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも一つの金属の化合物を水に溶解して得られる水溶液であり、当該水溶液における前記金属化合物の濃度は、好ましくは0.01~50g/L、より好ましくは0.1~20g/L、さらに好ましくは0.5~20g/L、さらにより好ましくは5~20g/Lである。Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも一つの金属イオンの供給源である前記金属化合物としては、例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、塩化亜鉛、酢酸亜鉛等の金属化合物が好ましく、より好ましくは、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、酢酸亜鉛である。故に、前記処理液は、好ましくは、塩化カルシウム水溶液、酢酸カルシウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、酢酸マグネシウム水溶液、塩化亜鉛水溶液、酢酸亜鉛水溶液、またはこれらの組み合わせである。より好ましくは、塩化カルシウム水溶液、酢酸カルシウム水溶液、酢酸亜鉛水溶液、またはこれらの組み合わせであり、さらに好ましくは、塩化カルシウム水溶液、酢酸カルシウム水溶液、またはこれらの組み合わせである。 The treatment solution is preferably an aqueous solution obtained by dissolving a compound of at least one metal selected from Ca, Mg, and Zn in water. The concentration of the metal compound in the aqueous solution is preferably 0.01 to 50 g/L, more preferably 0.1 to 20 g/L, even more preferably 0.5 to 20 g/L, and even more preferably 5 to 20 g/L. Examples of the metal compound that serves as a source of at least one metal ion selected from Ca, Mg, and Zn include metal compounds such as calcium chloride, calcium acetate, magnesium chloride, magnesium acetate, zinc chloride, and zinc acetate, and more preferably calcium chloride, calcium acetate, and zinc acetate. Therefore, the treatment solution is preferably an aqueous calcium chloride solution, calcium acetate solution, magnesium chloride solution, magnesium acetate solution, zinc chloride solution, zinc acetate solution, or a combination thereof. More preferably, it is an aqueous calcium chloride solution, calcium acetate solution, zinc acetate solution, or a combination thereof. Even more preferably, it is an aqueous calcium chloride solution, calcium acetate solution, or a combination thereof.
前記Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも一種の金属イオンを含む処理液には、べとつき防止の観点から、実質的にアルカリ金属イオンが含まれず、アルカリ金属が含まれないことが好ましい。Na等のアルカリ金属イオンが含まれ、これが、カルボン酸Na塩等のアルカリ金属塩を生成すると、糸や生地等の吸湿発熱性繊維構造物の製造過程での水分との接触時に、べとつきがでる傾向となる。故に、前記処理液または処理液(水溶液)を調整するための水としてNaなどのアルカリ金属イオンを比較的多く含む水を使用することは好ましくない。 From the perspective of preventing stickiness, the treatment solution containing at least one metal ion selected from Ca, Mg, and Zn preferably contains substantially no alkali metal ions, and preferably no alkali metals. If alkali metal ions such as Na are contained and these form alkali metal salts such as sodium carboxylates, stickiness tends to occur when the solution comes into contact with moisture during the manufacturing process of moisture-absorbing, heat-generating fiber structures such as yarns and fabrics. Therefore, it is not preferable to use water containing a relatively large amount of alkali metal ions such as Na as the water used to prepare the treatment solution or treatment solution (aqueous solution).
尚、ここで「実質的にアルカリ金属が含まれず」とは、生産性等の観点から、前記処理液に不可避的に少量のNaなどのアルカリ金属イオンが含まれることを許容する趣旨である。不可避的に含まれるアルカリ金属イオン濃度は、好ましくは200mg/L以下、より好ましくは100mg/L以下、さらに好ましくは40mg/L以下、さらにより好ましくは10mg/L以下である。不可避的に含まれるアルカリ金属イオン濃度の下限について特に制限はないが、通常1mg/L以上である。 The phrase "substantially free of alkali metals" here means that, from the standpoint of productivity and the like, it is acceptable for the treatment solution to inevitably contain small amounts of alkali metal ions such as Na. The concentration of the unavoidably contained alkali metal ions is preferably 200 mg/L or less, more preferably 100 mg/L or less, even more preferably 40 mg/L or less, and even more preferably 10 mg/L or less. There is no particular lower limit for the concentration of the unavoidably contained alkali metal ions, but it is usually 1 mg/L or more.
上記の通りブロック工程で、グラフトされたセルロース系繊維を前記処理液と接触させて、セルロース系繊維に導入されたカルボキシル基をその金属塩とした後、好ましくは、水洗し、次いで乾燥させることにより、カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維が得られる。 As described above, in the blocking step, the grafted cellulosic fibers are brought into contact with the treatment solution to convert the carboxyl groups introduced into the cellulosic fibers into their metal salts. The fibers are then preferably washed with water and then dried to obtain metal carboxylate-grafted cellulosic fibers.
[吸湿発熱性繊維構造物の製造]
本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法にて製造されたカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維(以下「処理繊維」とも呼ぶ。)を含む繊維構造物を作製する工程を含む。繊維構造物は、具体的には、糸または、編み物若しくは織物等の生地である。以下、繊維構造物が、生地である場合を例に挙げて説明する。
[Production of moisture-absorbing and heat-generating fiber structure]
The method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure of the present invention includes a step of producing a fiber structure containing a metal carboxylate-grafted cellulose fiber (hereinafter also referred to as a "treated fiber") produced by the method for producing a metal carboxylate-grafted cellulose fiber of the present invention. The fiber structure is specifically a yarn or a fabric such as a knitted or woven fabric. The following description will be given taking the case where the fiber structure is a fabric as an example.
(吸湿発熱性生地の製造)
本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、吸湿発熱性生地の製造方法である。本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、図2に示すように、本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法によりスライバー状の処理繊維を作製する工程と、上記処理繊維を含むスライバーを処理繊維含有紡績糸とする紡績工程と、少なくとも前記処理繊維含有紡績糸を用いて生地を作製する工程と、前記生地に対し吸湿発熱加工処理を行う吸湿発熱加工工程とを含む。
(Manufacturing of moisture-absorbing and heat-generating fabrics)
In one embodiment, the method for producing a moisture-absorbing, heat-generating fiber structure of the present invention is a method for producing a moisture-absorbing, heat-generating fabric. As shown in Figure 2, the method for producing a moisture-absorbing, heat-generating fiber structure of the present invention includes the steps of producing a sliver of treated fiber by the method for producing a metal carboxylate-grafted cellulosic fiber of the present invention, a spinning step of converting the sliver containing the treated fiber into a treated-fiber-containing spun yarn, a step of producing a fabric using at least the treated-fiber-containing spun yarn, and a moisture-absorbing, heat-generating processing step of subjecting the fabric to a moisture-absorbing, heat-generating processing.
本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、未処理繊維の糸を準備する工程を含んでいてもよく、処理繊維含有紡績糸と未処理繊維の糸の両方を用いて生地を作製してもよい。 In one embodiment, the method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure of the present invention may include a step of preparing a yarn of untreated fiber, and fabric may be produced using both the spun yarn containing treated fiber and the yarn of untreated fiber.
また、本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、繊維構造物(生地)に対して、精練処理、漂白処理、および染色処理から選ばれる1種の処理をする。これらの処理をする場合、好ましくは、いずれも、吸湿発熱加工工程の前に行う。 In one embodiment of the method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure of the present invention, the fiber structure (fabric) is subjected to one treatment selected from scouring, bleaching, and dyeing. If any of these treatments is performed, it is preferable that each be performed before the moisture-absorbing and heat-generating processing step.
本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、前記処理繊維とそれ以外の未処理繊維とを混紡し精紡することにより、前記処理繊維を含む紡績糸(混紡糸)を製造する工程を含む。処理繊維と未処理繊維との混紡は、通常はダブリング工程の入る練条工程にて行うのが好ましい。しかし、梳綿工程(カード処理)、粗紡工程、精紡工程にて行うことも可能である。例えば、ウエブ、スライバー、フリース、または粗紡糸を、各々複数引き揃え、所定倍率引き伸ばすことにより行える。粗紡工程や精紡工程では、撚り掛けする際に構成繊維のマイグレーションにより混紡できる。前記処理繊維(紡績用スライバー)を、混打綿工程にてそれ以外の未処理繊維(スライバー)と所望の混紡割合とすることも可能である。 In one embodiment, the method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure of the present invention includes a step of blending the treated fiber with other untreated fibers and spinning the blend to produce a spun yarn (blended yarn) containing the treated fiber. Blending of treated and untreated fibers is preferably carried out in a drawing process, which typically includes a doubling step. However, blending can also be carried out in a carding process, roving process, or spinning process. For example, blending can be carried out by aligning multiple webs, slivers, fleeces, or roving yarns and stretching them to a predetermined ratio in the roving and spinning processes. In the roving and spinning processes, blending can be achieved by migration of the constituent fibers during twisting. The treated fiber (spinning sliver) can also be blended with other untreated fibers (slivers) in the blending process to achieve the desired blend ratio.
本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、前記処理繊維として、例えば処理コットンと、前記未処理繊維として、例えば未処理コットンとを混紡した後、常法にしたがい混紡紡績糸とする。 In one embodiment of the method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure of the present invention, the treated fiber, for example, treated cotton, is blended with the untreated fiber, for example, untreated cotton, and then the blended spun yarn is produced in accordance with conventional methods.
本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法では、一態様において、常法にしたがい生地を作製した後、好ましくは、吸湿発熱性生地の製造過程の最終段階で、前記生地に対して吸湿発熱加工工程をする。吸湿発熱加工工程を経ることにより、前記処理繊維に吸湿発熱特性が付与される。ここで、最終段階とは、精練処理、漂白処理、および染色処理から選ばれる1種の処理をする場合は、これらの処理のいずれよりも後の段階であり、吸水性柔軟剤を含む水溶液で仕上げ加工する場合は、当該仕上げ加工よりも前の段階を意味する。 In one embodiment of the method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure of the present invention, after fabric is produced according to conventional methods, the fabric is subjected to a moisture-absorbing and heat-generating processing step, preferably at the final stage of the moisture-absorbing and heat-generating fabric manufacturing process. The moisture-absorbing and heat-generating processing step imparts moisture-absorbing and heat-generating properties to the treated fiber. Here, the "final stage" refers to a stage after any of the following treatments if a treatment selected from scouring, bleaching, and dyeing is performed; or, if a finishing process is performed with an aqueous solution containing a water-absorbing softener, refers to a stage before the finishing process.
前記吸湿発熱加工工程では、生地を、好ましくは、pH5以下で酸処理をした後、水洗する。次いで、pH7.5以上でアルカリ処理した後、水洗し、乾燥処理をする。これにより吸湿発熱機能を安定して発現させることができる。 In the moisture-absorbing, heat-generating processing step, the fabric is preferably treated with an acid at a pH of 5 or less, and then rinsed with water. It is then treated with an alkali at a pH of 7.5 or more, rinsed with water, and dried. This allows the fabric to stably exhibit its moisture-absorbing, heat-generating function.
前記酸処理は、クエン酸やリンゴ酸等を水に加えて得た水溶液に繊維構造物(生地)を浸漬する処理が好ましい。クエン酸は、上記水溶液において、1~10g/L程度、好ましくは2~8g/L程度となるように加える。前記水溶液のpHが5を超える場合は、5以下になるまでクエン酸を加えるのが好ましい。酸処理条件は、水溶液の温度が30~50℃、浸漬時間が10~30分であると好ましい。酸処理後の水洗は、常温(25℃)で5分間程度が好ましい。酸処理により、Ca,Mg,Zn等を除去できる。 The acid treatment is preferably a treatment in which the fiber structure (fabric) is immersed in an aqueous solution obtained by adding citric acid, malic acid, or the like to water. Citric acid is added so that the concentration of the aqueous solution is approximately 1 to 10 g/L, preferably approximately 2 to 8 g/L. If the pH of the aqueous solution exceeds 5, it is preferable to add citric acid until the pH becomes 5 or less. The acid treatment conditions are preferably an aqueous solution temperature of 30 to 50°C and an immersion time of 10 to 30 minutes. After the acid treatment, the fiber is preferably washed with water at room temperature (25°C) for approximately 5 minutes. Ca, Mg, Zn, and the like can be removed by the acid treatment.
アルカリ処理は、キレート剤(金属封鎖剤)と炭酸水素ナトリウム(重曹,NaHCO3)を水に加えて得た水溶液に繊維構造物(生地)を浸漬する処理である。キレート剤(金属封鎖剤)は、上記水溶液において、1.0g/L程度、特に0.3~1.5g/L程度となるように加えるのが好ましく、炭酸水素ナトリウム(重曹)は4g/L程度となるように加えるのが好ましい。なお、炭酸水素ナトリウム(重曹,NaHCO3)の代わりにソーダ灰(Na2CO3)も使用可能である。前記水溶液のpHが7.5未満の場合は、7.5以上になるまで重曹を加えるのが好ましい。アルカリ処理条件は、水溶液の温度が30~50℃、浸漬時間が10~30分であると好ましい。アルカリ処理後の水洗は、常温(25℃)で1回につき5分間程度、2回水洗するのが好ましい。 The alkali treatment involves immersing a fiber structure (fabric) in an aqueous solution prepared by adding a chelating agent (sequestering agent) and sodium bicarbonate (sodium bicarbonate, NaHCO 3 ) to water. The chelating agent (sequestering agent) is preferably added to the aqueous solution at a concentration of approximately 1.0 g/L, particularly approximately 0.3 to 1.5 g/L, and sodium bicarbonate (sodium bicarbonate) is preferably added at a concentration of approximately 4 g/L. Soda ash (Na 2 CO 3 ) can also be used instead of sodium bicarbonate (sodium bicarbonate, NaHCO 3 ). If the pH of the aqueous solution is less than 7.5, it is preferable to add sodium bicarbonate until the pH reaches 7.5 or higher. The alkali treatment is preferably performed under conditions where the aqueous solution temperature is 30 to 50°C and the immersion time is 10 to 30 minutes. After the alkali treatment, the fiber structure is preferably washed twice with water at room temperature (25°C), for approximately 5 minutes each time.
キレート剤(金属封鎖剤)としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、L-グルタミン酸二酢酸・四ナトリウム、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミン、ビピリジン、フェナントロリン、ポルフィリン、クラウンエーテルが使用できる。 Examples of chelating agents (sequestering agents) that can be used include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), tetrasodium L-glutamate diacetate, glycol ether diaminetetraacetic acid, ethylenediamine, bipyridine, phenanthroline, porphyrin, and crown ether.
以上の様にして、酸処理をした後アルカリ処理をすれば、前記ブロック工程にて、Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも一つの金属にて金属塩とされたカルボキシル基から、Ca,Mg,Znを除去でき、グラフト鎖において、カルボキシル基(―COOH)またはそのNa塩(―COONa)を存在させることができ、吸湿発熱性を維持できる。 By performing the acid treatment followed by the alkali treatment in this manner, it is possible to remove Ca, Mg, and Zn from the carboxyl groups that were converted into metal salts with at least one metal selected from Ca, Mg, and Zn in the blocking process. This allows the carboxyl group (-COOH) or its sodium salt (-COONa) to be present in the graft chains, thereby maintaining moisture-absorbing heat generation properties.
本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法において、精練、漂白、および染色のうちの少なくとも1種の処理をする場合、前記酸処理の前に、これらの処理をするのが好ましい。吸湿発熱性繊維構造物の製造過程で行われる処理および加工のうち特に精練、漂白、および染色のうちの少なくとも1種の処理において、カルボキシル基が化学変化を起こす可能性がある。そのため、従来、セルロース系繊維に付与された吸湿発熱特性が、その後に行われるこれらの処理によって劣化してしまう恐れがあった。吸湿発熱加工工程よりも前にこれらの処理を済ませておけば、吸湿発熱加工工程で導入されたカルボキシル基(-COOH)またはそのNa塩(-COONa)について、上記劣化の恐れの問題が解消され、良好な吸湿発熱性を有する吸湿発熱性繊維構造物を提供できる。 In the manufacturing method of the moisture-absorbing heat-generating fiber structure of the present invention, if at least one of the following treatments is performed: scouring, bleaching, and dyeing, it is preferable to perform these treatments before the acid treatment. Among the treatments and processes performed during the manufacturing process of the moisture-absorbing heat-generating fiber structure, at least one of scouring, bleaching, and dyeing, in particular, can cause chemical changes in carboxyl groups. Therefore, in the past, there was a risk that the moisture-absorbing heat-generating properties imparted to cellulosic fibers would be deteriorated by these subsequent treatments. By completing these treatments before the moisture-absorbing heat-generating processing step, the risk of deterioration of the carboxyl group (-COOH) or its sodium salt (-COONa) introduced during the moisture-absorbing heat-generating processing step is eliminated, and a moisture-absorbing heat-generating fiber structure with excellent moisture-absorbing heat-generating properties can be provided.
前記吸湿発熱性繊維構造物(生地)は、吸湿発熱加工されたセルロース系繊維、その他の繊維を含み、前記繊維構造物(生地)を100質量%としたとき、前記吸湿発熱加工したセルロース系繊維の含有量は5~40質量%であると好ましい。これにより、繊維構造物(生地)において十分な吸湿発熱機能が得られるとともに、電子線によるグラフト処理の際に傷むセルロース系繊維の割合を減らして、全体として強力を維持した生地とすることができる。 The moisture-absorbing, heat-generating fiber structure (fabric) contains cellulosic fibers that have been treated to absorb and generate heat, as well as other fibers. When the fiber structure (fabric) is taken as 100% by mass, the content of the moisture-absorbing, heat-generating fiber is preferably 5 to 40% by mass. This allows the fiber structure (fabric) to achieve sufficient moisture-absorbing and heat-generating functionality, while reducing the proportion of cellulosic fibers that are damaged during the electron beam grafting process, resulting in a fabric that maintains overall strength.
前記その他の繊維は、吸湿発熱加工していないセルロース系繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維及びポリウレタン弾性繊維から選ばれる少なくとも1種の繊維が好ましい。生地の製造においてポリウレタン弾性繊維からなる弾性糸を使用すると、得られた生地は、シャツ、パンツなどのインナーウエアに好適である。 The other fibers are preferably at least one type of fiber selected from cellulosic fibers that have not been subjected to moisture-absorbing and heat-generating processing, polyester fibers, nylon fibers, acrylic fibers, and polyurethane elastic fibers. When elastic yarn made of polyurethane elastic fibers is used in the production of fabric, the resulting fabric is suitable for innerwear such as shirts and pants.
上記の通り、精練処理、漂白処理、染色処理は、いずれも、吸湿発熱加工工程の前に行うのが好ましい。精練処理、漂白処理、染色処理は、各々常法にて行える。精練処理および漂白処理をすることにより、セルロース系繊維は白色となる。特にコットンは、精練処理および漂白処理をしないと、吸水性が低下し、くすんだ色調であり、染色の有無にかかわらず製品的価値は落ちてしまう。精練処理および漂白処理は、例えば、過酸化水素(H2O2)と水酸化ナトリウム(NaOH)を水に加えて得た水溶液に繊維構造物(生地)を浸漬することで行える。 As mentioned above, it is preferable to carry out the scouring, bleaching, and dyeing processes before the moisture-absorbing and heat-generating processing step. The scouring, bleaching, and dyeing processes can each be carried out by conventional methods. Cellulosic fibers become white through scouring and bleaching. In particular, cotton, if not scouring and bleaching, will have reduced water absorption, a dull color, and its product value will decrease regardless of whether it is dyed or not. The scouring and bleaching processes can be carried out, for example, by immersing the fiber structure (fabric) in an aqueous solution obtained by adding hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) to water.
染色処理は、好ましくは、精練処理および漂白処理の後、必要に応じて行われる。繊維構造物(生地)が白物である場合、染色しなくてもよいし蛍光白色剤で加工してもよい。繊維構造物(生地)が色物である場合、上記未処理繊維の種類に応じて、染料の種類を選択すればよい。繊維構造物(生地)が、上記処理繊維(カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維)と未処理のセルロース系繊維とからなる場合は、反応染料により染色するのが好ましく、繊維構造物(生地)が、前記処理繊維(カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維)とポリウレタン繊維とからなる場合は、反応染料及び分散染料から選ばれる少なくとも1種の染料(併用も可能)が好ましい。染色後は、常法にしたがって中和し、ソーピングし、水洗する。 Dyeing is preferably carried out as needed after scouring and bleaching. If the textile structure (fabric) is white, it may not be dyed or may be treated with a fluorescent whitening agent. If the textile structure (fabric) is colored, the type of dye should be selected depending on the type of untreated fiber. If the textile structure (fabric) is made of the treated fiber (metal carboxylate-grafted cellulose fiber) and untreated cellulose fiber, it is preferable to dye it with a reactive dye. If the textile structure (fabric) is made of the treated fiber (metal carboxylate-grafted cellulose fiber) and polyurethane fiber, it is preferable to dye it with at least one dye selected from reactive dyes and disperse dyes (they can be used in combination). After dyeing, the textile is neutralized, soaped, and washed in the usual manner.
本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、前記吸湿発熱加工工程の後に、吸水性柔軟剤を含む水溶液で仕上げ加工するのが好ましい。吸水性柔軟剤を使用すると、吸湿発熱特性を低下させることなく柔軟性を付与できる。撥水性柔軟剤は、吸水性が低下し、吸湿発熱性が低下してしまい好ましくない。 In one embodiment of the method for producing a moisture-absorbing heat-generating fiber structure of the present invention, it is preferable to perform a finishing process using an aqueous solution containing a water-absorbent softener after the moisture-absorbing heat-generating processing step. The use of a water-absorbent softener can impart softness without reducing the moisture-absorbing heat-generating properties. The use of a water-repellent softener is not preferable because it reduces water absorption and moisture-absorbing heat-generating properties.
吸湿発熱加工がなされたセルロース系繊維とその他の繊維とを含む吸湿発熱性繊維構造物(生地)において、前記吸湿発熱性繊維構造物(生地)の全質量を100質量%としたとき、前記吸湿発熱加工がなされたセルロース系繊維は5~40質量%であると好ましい。前記範囲であれば、繊維構造物(生地)について高い吸湿発熱特性を発揮できる。同様の理由から、吸湿発熱加工工程に供される繊維構造物(生地)における前記処理繊維の質量割合は、前記生地の全質量を100質量%としたとき、5~40質量%であると好ましい。 In a moisture-absorbing, heat-generating fiber structure (fabric) containing cellulose-based fibers that have been subjected to moisture-absorbing, heat-generating processing and other fibers, the moisture-absorbing, heat-generating processed cellulosic fibers preferably account for 5 to 40% by mass when the total mass of the moisture-absorbing, heat-generating fiber structure (fabric) is taken as 100% by mass. This range allows the fiber structure (fabric) to exhibit high moisture-absorbing, heat-generating properties. For the same reason, the mass proportion of the treated fibers in the fiber structure (fabric) subjected to the moisture-absorbing, heat-generating processing step is preferably 5 to 40% by mass when the total mass of the fabric is taken as 100% by mass.
繊維構造物(生地)が、インナーとして好ましい編み物である場合、例えば、供給糸として3本の糸を使用し、3本の糸を使用するうちの1本を、前記処理繊維(カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維)を30質量%、通常の未処理のセルロース系繊維を70質量%含む混紡紡績糸とし、残りの2本を未処理のセルロース系紡績糸とする。繊維構造物(生地)の全質量を100質量%とすると、前記処理繊維を10質量%含む繊維構造物(生地)が得られる。当該繊維構造物(生地)に対して上記の吸湿発熱加工処理を行えば、吸湿発熱加工がなされたセルロース繊維を10質量%含む吸湿発熱性繊維構造物(生地)が得られる。尚、インナーとして好ましい編み物生地を製造するための供給糸には、更に、ポリウレタン繊維のような弾性繊維からなる弾性糸を含めるのが好ましい。 When the fiber structure (fabric) is a knitted fabric suitable for use as an inner layer, for example, three yarns are used as supply yarns, one of which is a blended spun yarn containing 30% by mass of the treated fiber (metal carboxylate-grafted cellulose fiber) and 70% by mass of ordinary untreated cellulose fiber, and the remaining two are untreated cellulose spun yarns. If the total mass of the fiber structure (fabric) is taken as 100% by mass, a fiber structure (fabric) containing 10% by mass of the treated fiber is obtained. By subjecting this fiber structure (fabric) to the moisture-absorbing and heat-generating treatment described above, a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure (fabric) containing 10% by mass of moisture-absorbing and heat-generating cellulose fiber is obtained. It is preferable that the supply yarns used to produce knitted fabrics suitable for use as inner layers further include an elastic yarn made of an elastic fiber such as polyurethane fiber.
前記生地は編み物又は織物が好ましい。編み物及び織物はインナー衣料の生地として好適である。特に編み物は伸縮性があり、柔軟でインナー衣料の生地として好適である。生地を構成する糸3本に対して1~2本は前記混紡紡績糸であり、残りの糸は吸湿発熱加工していないコットン紡績糸であるのが好ましい。編み物は、丸編、緯編、経編(トリコット編、ラッセル編を含む)、パイル編等を含み、平編、天竺編、リブ編、スムース編(両面編)、ゴム編、パール編、デンビー組織、コード組織、アトラス組織、鎖組織、挿入組織、及びこれらを組み合わせた編み物等いずれでもよい。編地を作製するには種々の交編方法が用いられる。交編編地は、経編みでも緯編みでもよく、例えば、トリコット、ラッセル、丸編み等が挙げられる。また編組織は、ハーフ編み、逆ハーフ編み、ダブルアトラス編み、ダブルデンビー編み、及びこれらを組み合わせた編み物等いずれの編組織でもよい。織物組織としては、平織、斜文織、朱子織、変化平織、変化斜文織、変化朱子織、変わり織、紋織、片重ね織、二重組織、多重組織、経パイル織、緯パイル織、絡み織、またはこれらを組み合わせた組織が挙げられる。これらの中でも丸編みを含む緯編み生地、又は経編み生地が好ましい。 The fabric is preferably a knitted or woven fabric. Knitted and woven fabrics are suitable for use as innerwear. Knitted fabrics are particularly suitable for use as innerwear due to their stretchability and flexibility. It is preferable that one or two out of every three yarns constituting the fabric be the blended spun yarn, and the remaining yarn be a cotton spun yarn that has not been treated for moisture absorption and heat generation. Knitted fabrics include circular knitting, weft knitting, warp knitting (including tricot knitting and raschel knitting), and pile knitting, and may be plain knitting, jersey knitting, rib knitting, smooth knitting (double knitting), rib knitting, purl knitting, Denbigh knitting, cord knitting, atlas knitting, chain knitting, insertion knitting, or combinations thereof. Various interlacing methods are used to produce knitted fabrics. Interlacing knitted fabrics may be warp knitting or weft knitting, and examples include tricot, raschel knitting, and circular knitting. Furthermore, the knitting structure may be any of half knitting, reverse half knitting, double atlas knitting, double Denbigh knitting, and combinations thereof. Examples of woven fabrics include plain weave, twill weave, satin weave, varied plain weave, varied twill weave, varied satin weave, patterned weave, single-ply weave, double weave, multi-ply weave, warp pile weave, weft pile weave, leno weave, and combinations of these. Of these, weft knitted fabrics, including circular knitting, or warp knitted fabrics are preferred.
前記生地の単位面積当たりの質量は80~300g/m2が好ましく、より好ましくは90~250g/m2であり、さらに好ましくは100~200g/m2である。前記生地の単位面積当たりの質量が、前記範囲内の値であればインナー衣料として好適である。 The mass per unit area of the fabric is preferably 80 to 300 g/m 2 , more preferably 90 to 250 g/m 2 , and even more preferably 100 to 200 g/m 2. If the mass per unit area of the fabric is within the above range, it is suitable for use as innerwear.
(吸湿発熱性セルロース系紡績糸の製造)
本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、吸湿発熱性セルロース系紡績糸の製造方法である。本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、図3に示すように、本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法により処理繊維を作製する工程と、上記処理繊維を含むスライバーを処理繊維含有紡績糸とする紡績工程と、前記処理繊維含有紡績糸に対し吸湿発熱加工処理を行う吸湿発熱加工工程とを含む。
(Production of moisture-absorbing heat-generating cellulose-based spun yarn)
In one embodiment, the method for producing a moisture-absorbing, heat-generating fiber structure of the present invention is a method for producing a moisture-absorbing, heat-generating cellulosic spun yarn. As shown in Figure 3, the method for producing a moisture-absorbing, heat-generating fiber structure of the present invention includes a step of producing treated fiber by the method for producing a metal carboxylate-grafted cellulosic fiber of the present invention, a spinning step of converting a sliver containing the treated fiber into a treated-fiber-containing spun yarn, and a moisture-absorbing, heat-generating processing step of subjecting the treated-fiber-containing spun yarn to a moisture-absorbing, heat-generating processing.
本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、前記処理繊維含有紡績糸が、前記処理繊維(カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維)を100質量%含む紡績糸であってもよいし、前記処理繊維(カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維)と、未処理繊維との混紡紡績糸であってもよい。好ましい未処理繊維は、上記(吸湿発熱性生地の製造)にて説明した繊維と同じである。 In one embodiment of the method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure of the present invention, the treated fiber-containing spun yarn may be a spun yarn containing 100% by mass of the treated fiber (metal carboxylate-grafted cellulose fiber), or may be a blended spun yarn of the treated fiber (metal carboxylate-grafted cellulose fiber) and untreated fiber. Preferred untreated fibers are the same as those described above (Production of moisture-absorbing and heat-generating fabric).
また、本発明の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法は、一態様において、繊維構造物(紡績糸)に対して、精練処理、漂白処理、および染色処理から選ばれる1種の処理をする。これらの処理をする場合、好ましくは、いずれも、吸湿発熱加工工程の前に行う。これらの処理は、各々常法にて行える。吸湿発熱加工工程よりも前にこれらの処理を済ませておけば、良好な吸湿発熱性を有する吸湿発熱性繊維構造物(染色糸)を提供できる。 In one embodiment of the method for producing a moisture-absorbing heat-generating fiber structure of the present invention, the fiber structure (spun yarn) is subjected to one treatment selected from scouring, bleaching, and dyeing. When these treatments are performed, they are preferably performed before the moisture-absorbing heat-generating processing step. Each of these treatments can be performed using conventional methods. By completing these treatments before the moisture-absorbing heat-generating processing step, a moisture-absorbing heat-generating fiber structure (dyed yarn) with good moisture-absorbing heat-generating properties can be provided.
本発明の吸湿発熱性セルロース系紡績糸の製造方法における吸湿発熱加工工程は、吸湿発熱加工処理の対象を糸としたこと以外は上記(吸湿発熱性生地の製造)にて説明した方法と同じである。 The moisture-absorbing and heat-generating processing step in the method for producing moisture-absorbing and heat-generating cellulose-based spun yarn of the present invention is the same as the method described above (production of moisture-absorbing and heat-generating fabric), except that the moisture-absorbing and heat-generating processing is performed on yarn.
以下実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。なお本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
<吸湿発熱性>
(1)試料生地(編み物生地)を20cm×20cmに採取し、乾燥機において4時間処理し、シリカゲル入りのデシケーター内で一晩放置する。
(2)乾燥処理後の試料生地を二つ折りにし、その中心に熱電対温度センサーを取り付け、さらに二つ折りにし、試験体とする。
(3)恒温恒湿機を用いて試験体を20℃、40%RHの環境下で2時間処理した後、恒温恒湿機の設定を20℃、90%RHに変化させたときの温度変化を1分毎に15分間測定する。
(4)未処理コットンスライバーを使用した綿番手50番の糸からなる編み物生地(下記の比較例1)を基準生地とし、測定15分間における基準生地の最高温度と、同じく実施例1の生地の最高温度との差を、最大温度差(℃)として算出する。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, although the present invention is not limited to the following examples.
<Hygroscopic heat generation>
(1) A sample of fabric (knitted fabric) is taken to a size of 20 cm x 20 cm, dried in a dryer for 4 hours, and left overnight in a desiccator containing silica gel.
(2) After drying, the sample fabric is folded in half, a thermocouple temperature sensor is attached to the center, and the fabric is folded in half again to form a test specimen.
(3) After treating the test specimen in a thermo-hygrostat at 20°C and 40% RH for 2 hours, the thermo-hygrostat settings are changed to 20°C and 90% RH, and the temperature change is measured every minute for 15 minutes.
(4) A knitted fabric made of 50-count cotton yarn using untreated cotton sliver (Comparative Example 1 below) was used as the reference fabric, and the difference between the maximum temperature of the reference fabric and the maximum temperature of the fabric of Example 1 during the 15-minute measurement was calculated as the maximum temperature difference (°C).
(実施例1)
<スライバーの処理>
コットンスライバー(単位長さあたりの質量、単位ゲレン:25.0g/6yd(4.6g/m))に対し、エレクトロカーテン型電子線照射装置EC250/30/90L(岩崎電気社製)により、窒素雰囲気下で、電子線を、照射線量40kGy、加速電圧200kVで照射した。電子線が照射されたスライバーをその直後に0.5質量%の浸透剤を含有するアクリル酸(ナカライテスク株式会社製)の16質量%水溶液に浸漬し、マングルでスライバー重量に対して約100質量%のピックアップ率となるように絞った。アクリル酸の付与量は、カルボキシル基が導入されたコットンスライバーのうち、グラフト鎖であるアクリル酸基の質量割合が8質量%となる量とした。次に連続して未反応のアクリル酸を除去するために前記スライバーを水洗した後、塩化カルシウム水溶液(CaCl210g/L)に含浸させた。これにより、グラフト結合したアクリル酸のカルボキシル基をCa塩とした。その後、再度水洗し、ついで80℃で乾燥し、容器にコイリングして収納し、アクリル酸Ca塩グラフト化コットンを得た。このようにして得られたスライバーを“処理コットン”と呼ぶ。
Example 1
<Sliver processing>
Cotton sliver (mass per unit length, unit grain: 25.0 g/6 yd (4.6 g/m)) was irradiated with an electron beam at a dose of 40 kGy and an acceleration voltage of 200 kV under a nitrogen atmosphere using an electrocurtain-type electron beam irradiation device EC250/30/90L (manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.). The irradiated sliver was immediately immersed in a 16% by weight aqueous solution of acrylic acid (manufactured by Nacalai Tesque Inc.) containing 0.5% by weight of a penetrant and squeezed with a mangle to achieve a pickup rate of approximately 100% by weight of the sliver. The amount of acrylic acid added was such that the mass ratio of acrylic acid groups (graft chains) in the carboxyl-introduced cotton sliver was 8% by weight. The sliver was then washed with water to remove unreacted acrylic acid, and then impregnated with a calcium chloride aqueous solution ( 10 g/L of CaCl2). This converted the carboxyl groups of the grafted acrylic acid into calcium salts. The cotton was then washed again with water, dried at 80°C, and coiled and stored in a container to obtain cotton grafted with calcium acrylate. The sliver obtained in this way is called "treated cotton."
<紡績糸の製造>
(1)処理コットンを含む混紡糸
前記処理コットンと未処理コットンとを混打綿工程で混紡し、綿番手50番の糸を紡績した。混紡糸中の処理コットンの割合は30質量%となるようにした。
(2)未処理コットン紡績糸
未処理コットンを使用して糸番手50番の糸を紡績した。
<Production of spun yarn>
(1) Blended Yarn Containing Treated Cotton The treated cotton and untreated cotton were blended in a blending process to spin a yarn having a cotton count of 50. The proportion of treated cotton in the blended yarn was 30% by mass.
(2) Untreated Cotton Spun Yarn Untreated cotton was used to spun yarn having a yarn count of 50.
<編み物生地の製造>
前記処理コットンを含む混紡糸と未処理コットン紡績糸と弾性糸を用意し、未処理コットン紡績糸2本に対して処理コットンを含む混紡糸を1本の割合で供給し、弾性糸は生地の7質量%となるように挿入した。弾性糸には、市販のポリウレタン系弾性糸の22decitex品を用いた。なお、弾性糸は2.5倍に引き延ばされるようにテンションを加えた状態で、それぞれの糸に添え糸として挿入した。丸編機を使用して天竺編組織の編物を編成した。その後前記編物を200℃で90秒間加熱処理をした。
<Knitted fabric manufacturing>
The treated cotton blended yarn, untreated cotton spun yarn, and elastic yarn were prepared. The blended yarn containing the treated cotton was fed in a ratio of two untreated cotton spun yarns to one treated cotton blended yarn, and the elastic yarn was inserted so that it accounted for 7% by mass of the fabric. A commercially available polyurethane elastic yarn, 22 decitex, was used as the elastic yarn. The elastic yarn was inserted as a plated yarn to each yarn under tension so that it was stretched 2.5 times its original length. A plain knit fabric was knitted using a circular knitting machine. The knit fabric was then heat-treated at 200°C for 90 seconds.
<精練・漂白、染色>
得られた編み物に対して常法にしたがい精練処理、漂白処理、および反応染料を使用した染色処理を行った。
<Scouring, bleaching, dyeing>
The resulting knitted fabric was subjected to a conventional scouring treatment, a bleaching treatment, and a dyeing treatment using a reactive dye.
<吸湿発熱性加工工程(カルシウム脱離工程)>
染色処理後、吸湿発熱性加工工程として、下記の(1)酸処理および(2)アルカリ処理を行った。
(1)酸処理
クエン酸2g/Lの水溶液(pH5以下)を用意した。この水溶液中に、浴比1:15で前記編み物生地を浸漬し、40℃で20分間、酸処理をした。その後、常温(25℃)で5分間水洗した。
(2)アルカリ処理
次に、重曹(炭酸水素ナトリウム:NaHCO3)4g/Lとキレート剤(ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA))1g/Lとを含み、pH7.5以上となるように、水溶液を調整した。この水溶液中に、浴比1:15で前記編み物生地を浸漬し、40℃で20分間、アルカリ処理をした。その後、常温(25℃)で5分間の水洗を2回繰り返した。
その後、水洗した編み物生地を乾燥させて実施例1の吸湿発熱性生地を得た。
<Hygroscopic heat-generating processing step (calcium release step)>
After the dyeing treatment, the following (1) acid treatment and (2) alkali treatment were carried out as moisture absorbing and heat generating processing steps.
(1) Acid Treatment An aqueous solution of 2 g/L citric acid (pH 5 or less) was prepared. The knitted fabric was immersed in this aqueous solution at a bath ratio of 1:15 and subjected to an acid treatment at 40°C for 20 minutes. Thereafter, the fabric was washed with water at room temperature (25°C) for 5 minutes.
(2) Alkali Treatment Next, an aqueous solution containing 4 g/L of sodium bicarbonate ( NaHCO3 ) and 1 g/L of a chelating agent (diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA)) was prepared to have a pH of 7.5 or higher. The knitted fabric was immersed in this aqueous solution at a bath ratio of 1:15 and subjected to an alkali treatment at 40°C for 20 minutes. This was followed by two 5-minute water washes at room temperature (25°C).
Thereafter, the washed knitted fabric was dried to obtain the moisture-absorbing and heat-generating fabric of Example 1.
実施例1の吸湿発熱性生地において、吸湿発熱性生地の全質量を100質量%としたとき、吸湿発熱加工されたコットンの含有量は9質量%、未処理コットン全体の含有量は84質量%であった。また、生地の質量は170g/m2であった。
実施例1の吸湿発熱性生地の製造に用いた前記の処理コットンを含む混紡糸は、上記吸湿発熱性加工工程(カルシウム脱離工程)を経ることにより吸湿発熱性セルロース系紡績糸となっているが、吸湿発熱性セルロース系紡績糸を100質量%とすると、それに含まれる吸湿発熱加工されたセルロース繊維の含有量は30質量%である。
In the moisture-absorbing and heat-generating fabric of Example 1, when the total mass of the moisture-absorbing and heat-generating fabric was taken as 100 mass%, the content of the moisture-absorbing and heat-generating processed cotton was 9 mass%, and the content of the entire untreated cotton was 84 mass%. The mass of the fabric was 170 g/ m2 .
The blended yarn containing the treated cotton used in the production of the moisture-absorbing and heat-generating fabric of Example 1 has been subjected to the moisture-absorbing and heat-generating processing step (calcium release step) to become a moisture-absorbing and heat-generating cellulose-based spun yarn. If the moisture-absorbing and heat-generating cellulose-based spun yarn is taken as 100% by mass, the content of moisture-absorbing and heat-generating processed cellulose fiber contained therein is 30% by mass.
(比較例1)
処理コットンを含む混紡糸に代えて、未処理コットン紡績糸を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較例1の生地を得た。
(Comparative Example 1)
A fabric of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that untreated cotton spun yarn was used instead of the blended yarn containing treated cotton.
得られた実施例1の吸湿発熱性生地と比較例1の生地(基準生地)の各々について、上記<吸湿発熱性>に従って最高温度を測定し、実施例1の吸湿発熱性生地の吸湿発熱性を評価したところ、最大温度差(℃)は0.6℃であった。 The maximum temperature of the resulting moisture-absorbing and heat-generating fabric of Example 1 and the fabric of Comparative Example 1 (reference fabric) was measured according to the above <Moisture-absorbing and heat-generating properties>, and the moisture-absorbing and heat-generating properties of the moisture-absorbing and heat-generating fabric of Example 1 were evaluated. The maximum temperature difference (°C) was 0.6°C.
染色処理の後に吸湿発熱加工を行うことで、吸湿発熱特性が安定しており、吸湿発熱特性の評価指標である最大温度差(℃)が0.6℃であり、良好な吸湿発熱性を有するセルロース系繊維生地が得られた。 By performing moisture-absorbing and heat-generating processing after the dyeing process, the moisture-absorbing and heat-generating properties were stabilized, and the maximum temperature difference (°C), an evaluation index of moisture-absorbing and heat-generating properties, was 0.6°C, resulting in a cellulosic fiber fabric with good moisture-absorbing and heat-generating properties.
スライバーの状態でセルロース繊維表面にグラフト結合されたアクリル酸のカルボキシル基をCa塩とすることにより、カルボキシル基がNa塩等のアルカリ金属塩となることを防いでいるので、吸湿発熱性生地の製造過程中で水分に接触してもべたつきがなく、工程通過性が良好であった。 By converting the carboxyl groups of the acrylic acid grafted onto the surface of the cellulose fibers in the sliver state into calcium salts, the carboxyl groups are prevented from becoming alkali metal salts such as sodium salts. This means that the moisture-absorbing and heat-generating fabric does not become sticky even when it comes into contact with moisture during the manufacturing process, and it is easy to process.
実施例1の吸湿発熱性生地を使用してインナーシャツを縫製し、着用試験をしたところ、温かく、着心地の良さと共に、肌にやさしいシャツであることが確認できた。 An inner shirt was sewn using the moisture-absorbing and heat-generating fabric of Example 1, and a wear test was conducted, confirming that the shirt was warm, comfortable to wear, and gentle on the skin.
本発明のカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法により作製されるカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維を含む吸湿発熱性生地や吸湿発熱性セルロース系紡績糸は、シャツ、パンツ、靴下などのインナー衣料に好適である。また、Tシャツなどにも好適である。 The moisture-absorbing, heat-generating fabrics and moisture-absorbing, heat-generating spun cellulose yarns containing the metal carboxylate-grafted cellulose fibers produced by the method of the present invention for producing metal carboxylate-grafted cellulose fibers are suitable for use in innerwear such as shirts, pants, and socks. They are also suitable for use in T-shirts and other items.
Claims (11)
グラフトされた前記セルロース系繊維を、Ca、Mg及びZnから選ばれる少なくとも一つの金属イオンを含む処理液と接触させて、前記カルボキシル基をその金属塩とするブロック工程と、を含むカルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維の製造方法。 a grafting step of grafting a carboxyl group-containing compound having an ethylenically unsaturated double bond onto a sliver-like cellulosic fiber to introduce a carboxyl group;
a blocking step of contacting the grafted cellulosic fiber with a treatment liquid containing at least one metal ion selected from Ca, Mg, and Zn to convert the carboxyl groups into metal salts thereof.
前記カルボン酸金属塩グラフト化セルロース系繊維を含む繊維構造物を作製する工程と、
前記繊維構造物に対し吸湿発熱加工処理を行う吸湿発熱加工工程と、
を含む吸湿発熱性繊維構造物の製造方法。 A process for preparing a metal carboxylate-grafted cellulose fiber by the method for producing a metal carboxylate-grafted cellulose fiber according to any one of claims 1 to 3;
preparing a fiber structure comprising the metal carboxylate-grafted cellulosic fiber;
a moisture-absorbing and heat-generating processing step of subjecting the fiber structure to a moisture-absorbing and heat-generating processing;
A method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure, comprising:
前記繊維構造物に対して、精練・漂白処理をし、必要に応じて染色処理をする、請求項4に記載の吸湿発熱性繊維構造物の製造方法。 Before the moisture absorption and heat generation processing step,
The method for producing a moisture-absorbing and heat-generating fiber structure according to claim 4, wherein the fiber structure is subjected to a refining and bleaching treatment, and optionally a dyeing treatment.
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