機能性繊維とその製造方法及び繊維製品
【課題】機能性微粉末に対応した所望の機能を十分に得ることができる機能性繊維を提供する。
【解決手段】化学繊維３中に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末４を練り込んで成り、かつ機能性微粉末４に近接して微小空間５を形成することにより、所望の機能を十分に発揮する機能性繊維１が得られる。また、この機能性繊維１と天然繊維２を混ぜて紡糸した糸を用いて編成又は織成して繊維製品を構成することで、天然繊維に吸水した水分を速やかに発散させることができる等の効果を発揮して快適性を向上できるようにした。
【解決手段】化学繊維３中に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末４を練り込んで成り、かつ機能性微粉末４に近接して微小空間５を形成することにより、所望の機能を十分に発揮する機能性繊維１が得られる。また、この機能性繊維１と天然繊維２を混ぜて紡糸した糸を用いて編成又は織成して繊維製品を構成することで、天然繊維に吸水した水分を速やかに発散させることができる等の効果を発揮して快適性を向上できるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイナスイオン放射性、放射線放射性などの機能性を有する機能性繊維とその製造方法及びその機能性繊維を用いた繊維製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばマイナスイオン放射性繊維に、遠赤外線放射性、抗菌性、防虫性、脱臭性等の機能性物質を付着又は含有させ、それらの効果が相乗的に得られるようにした機能性繊維が古くから提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、高い遠赤外線放射性を呈するアルミナとシリカの微粉末の混合物を主成分とするセラミック粒子をバインダーにて付着させた保温衣料も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
また、マイナスイオン放射性を有する鉱物であるトルマリンを練り込んだり、塗布した繊維では、マイナスイオン放射効果が小さいという課題に対して、放射性物質などの励起剤粉体を併用したものも提案されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
また、トルマリンと電気絶縁性物質の微粉末の混合物を練り込むことにより、放射性物質などの励起剤粉体を用いることなく、実用レベルのマイナスイオン発生量を有する多孔性アクリル繊維が提案されている。具体的にはアクリル重合体溶液に酢酸セルローズ溶液を分散させ、それにトルマリンと電気絶縁性物質の混合物を加えて混合し、濃度調整して紡糸すると、繊維が延伸することでアクリル重合体と酢酸セルローズの界面に空隙ができて多孔性アクリル繊維となるとともに、その内部にトルマリンと電気絶縁性物質が存在する状態の繊維が得られる。これによると、トルマリンが発生させている電界が電気絶縁性物質で乱され、電荷バランスが崩れてマイナスイオンが放出され、また電気絶縁性物質にてトルマリン微粒子の二次凝集が防止され、トルマリンを微粒子のまま、通常のアクリル繊維に対して１０〜１００倍の表面積を有する多孔性アクリル繊維中に存在させることができ、マイナスイオン放出量の低下を防止できるとされている（例えば、特許文献５参照）。
【０００５】
また、角閃石と電気絶縁性物質の微粉末の混合物を練り込むことにより、放射性物質などの励起剤粉体を用いることなく、実用レベルのマイナスイオン発生量を有するマイナスイオン発生アクリル繊維も提案されている（例えば、特許文献６参照）。
【特許文献１】特開平７−２６８７６８号公報
【特許文献２】特開平１１−２６９７６１号公報
【特許文献３】特開２００１−２０１７７号公報
【特許文献４】特開２００１−２１１６５号公報
【特許文献５】特開２００３−１１９６１７号公報
【特許文献６】特開２００４−２７３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１や特許文献２に記載のように、化学繊維中に単純に様々な機能性微粉体を練り込んだ構成では、その機能性微粉体が化学繊維の材料の内部にほぼ完全に埋入した状態で分散しているので、比較的多量の機能性微粉体を用いても、マイナスイオンの発生などの機能が十分に得られ難く、そこで機能性微粉体を過剰に含有させると、繊維としての機能が欠損してしまうという問題があり、また表面に付着させただけでは、短期間でその機能が失われてしまうという問題がある。
【０００７】
また、特許文献３や特許文献４に記載のように、トルマリンと励起剤粉体を併用しても、繊維内に練り込んでいるので、繊維の材料中にほぼ完全に埋入した状態となっているため、所望の機能を十分に得るのが困難であるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献５や特許文献６に記載の構成では、電気絶縁性物質を用いることで放射性物質などの励起剤粉体を用いずに同様の効果が得られるとしているが、繊維の材料中にほぼ完全に埋入した状態で分散しているため、所望の機能を十分に得るのが困難であるという問題がある。また、特許文献５に記載の構成では、多孔性繊維を用いていることで通常の繊維の１０〜１００倍の表面積を有し、その表面積の増加に対応して大きな効果が発揮される可能性はあるが、表面積が増えてもトルマリンが繊維の材料中にほぼ完全に埋入した状態で分散していることに変わりはなく、所望の機能を十分に得るのはやはり困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、機能性微粉末に対応した所望の機能を十分に得ることができる機能性繊維とその製造方法及びそれを用いた繊維製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の機能性繊維は、化学繊維中に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末を練り込んで成り、かつ機能性微粉末に近接して微小空間を有しているものである。
【００１１】
この構成によると、所要の機能を有する機能性微粉末を、合成繊維や人造繊維（半合成繊維や再生繊維）から成る化学繊維の材料中に練り込んでいるので、化学繊維にそれらの機能を持たせることができるとともに、その機能性微粉末が微小空間に近接して臨んでいることで繊維からの放射性が高まって所望の機能を十分に得ることができ、また機能性微粉末の周囲に機能性微粉末と同一の熱空間が形成されることで繊維の熱伝導性を制御できるという効果が得られ、また繊維に機能性微粉末を練り込んでも微小空間によって弾性を持たせることができるので、繊維の風合いを確保できるとともにスリップ性や縫製時の針の穴明き防止に効果が発揮される。
【００１２】
また、機能性微粉末の持つ機能は、マイナスイオン放射性と放射線放射性と遠赤外線放射性と低熱伝導性と高熱伝導性の何れか１又は複数であるのが好適である。マイナスイオン放射性を有すると、人体に対して大脳皮質や血液中のセロトニン量を低下し、血液中の酸素量やＳＯＤ酵素を増加し、ストレス抑制ホルモンを増加させる等の効果を奏することができる。放射線放射性を有すると、放射線量が小さく、被爆線量が年間１〜１０ミリシーベルト未満の低線量の場合には、免疫機能を向上したり、ホルモン分泌を活性化し、老化を抑制したりする放射線ホルミシス効果を得ることができる。また、付着した水を単分子に分解させ、その蒸発・乾燥速度を向上することもできる。遠赤外線放射性を有すると、皮下深部での発熱により、保温効果を奏することができる。低熱伝導性を有すると、透湿性を確保しつつ蓄熱効果を奏することができる。高熱伝導性を有すると、放熱性能が高くなり、冷熱感を与えることができる。また、上記マイナスイオン放射性や遠赤外線放射性などは、放射線放射性を併用することによりその機能を励起して効果を増大させることができる。
【００１３】
また、本発明の機能性繊維の製造方法は、化学繊維原料に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末と、この機能性微粉末に対して０．００１〜０．３重量％の前記化学繊維原料を溶解する物質から成る微粒子との混合物を練り込んだ後、化学繊維原料を紡糸するものである。
【００１４】
この構成によると、紡糸時の熱を受けることで機能性微粉末に付着している化学繊維原料を溶解する物質から成る微粒子によって機能性微粉末の周囲がマイナスイオン（ＣＨ3 ＣＯＯ- ）化し、その後の冷却時に水素が発生し、気体化して放散することで機能性微粉末に近接して微小空間が形成されるので、上記効果を奏する機能性繊維を容易かつ生産性良く製造することができる。なお、上記化学繊維原料を溶解する物質に付加して、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムなどの塩を極少量添加すると、その効果がより大きく発揮されて好適である。
【００１５】
前記化学繊維原料を溶解する物質としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサノン、キシレン、テトラリン、シクロヘキサノン、四塩化炭素から選択された１又は複数の物質を用いるのが好適である。
【００１６】
また、本発明の繊維製品は、上記機能性繊維と天然繊維とを混合して紡糸した混紡糸を用いて編成又は織成したものである。この構成によると、機能性繊維と天然繊維が近接していることで、天然繊維によって吸水された人体からの水分に対して、例えば機能性繊維から放射線が放射されることで天然繊維中の水が単分子の水分子となって分散・拡散されるため、人体の熱によって簡単に発散・乾燥させることができる。遠赤外線が放射される場合も、その発熱によって天然繊維中の水を速やかに発散・乾燥させることができる。また、マイナスイオン放射性の場合は、天然繊維に吸水された水が近接して存在することでマイナスイオンの発生が促進され、低熱伝導性や高熱伝導性の場合は、近接した天然繊維に水分が吸水されることで、機能性繊維に水分が接触してそれぞれの特性発揮に悪影響を与えるのを効果的に抑制することができる。
【００１７】
また、上記機能性繊維と天然繊維とを混合して紡糸した混紡糸を撚糸した糸を用いて編成又は織成したものであると、撚糸によって機能性繊維と天然繊維が緊密に接触し合うので、上記作用が強く効果的に発揮され、より大きな効果を確実に得ることができる。
【００１８】
また、上記機能性繊維を紡糸した糸と天然繊維を紡糸した糸とを撚糸した糸を用いて編成又は織成したものも、撚糸によって同様に大きな効果を確実に得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の機能性繊維によれば、機能性微粉末を化学繊維の材料中に練り込んでいることで化学繊維にそれらの機能を持たせることができ、かつ機能性微粉末が微小空間に近接して臨んでいることで繊維からの放射性が高まって所望の機能を十分に得ることができ、また機能性微粉末の周囲に機能性微粉末と同一の熱空間が形成されることで繊維の熱伝導性を制御できるという効果が得られ、また繊維に機能性微粉末を練り込んでも微小空間によって弾性を持たせることができるなどの効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の機能性繊維を用いた繊維製品の一実施形態について、図１を参照して説明する。
【００２１】
図１は、繊維製品における単一の機能性繊維と天然繊維の絡み状態を拡大して示している。１は機能性繊維、２は天然繊維であり、これら機能性繊維１と天然繊維２とを混合して紡糸した混紡糸を用いて編成又は織成して衣服などの繊維製品が構成されている。また、好適には機能性繊維１と天然繊維２とを混合して紡糸した混紡糸をさらに撚糸した糸を用いて編成又は織成して繊維製品が構成される。また、機能性繊維１を紡糸した糸と天然繊維２を紡糸した糸とを撚糸した糸を用いて編成又は織成して繊維製品を構成しても良い。繊維製品における機能性繊維１と天然繊維２の組成比は、機能性繊維１が１５〜８５％、天然繊維２が８５〜１５％が適切で、特に機能性繊維１の含有量を、繊維製品の全体の３５％以上とすることで、その機能による効果が十分に発揮される。繊維製品の具体例としては、肌着、靴下、シャツ、ジャケット、中綿、シーツ、パジャマ、布布団など、幅広く展開できる。
【００２２】
機能性繊維１は、合成繊維や人造繊維（半合成繊維や再生繊維）の化学繊維３にて構成されている。具体的には、レーヨン、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニール、アクリル、アセテート、トリアセテート、ポリエチレン、ポリクラール、ビニロン、ビニリデン、キュプラ、ポリノジックなど、１４０℃以上で軟化し、３４０℃以下で溶解する繊維が好適に用いられる。この化学繊維３に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末４が練り込まれ、この機能性微粉末４に近接して微小空間５が形成されている。
【００２３】
機能性微粉末４としては、マイナスイオン放射性、放射線放射性、遠赤外線放射性、低熱伝導性、高熱伝導性などの機能を持つものが、単独で若しくは混合して用いられる。マイナスイオン放射性を有する微粉末４としては、電気石と呼ばれるトルマリンが最も一般的でかつ好適である。放射線放射性を有する微粉末４としては、ジルコニウム、インジウム、セシウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマジム、ホルシウム、インテルビウム、ルテニウム、タンコレ、イリジウム、タルマム、ラドン、トリウム、ウラン、プルトニウム、キュリウムなどの鉱石や鉱石元素が好適である。遠赤外線放射性を有する微粉末４としては、ピンクトルマリンやアルミナとシリカの混合物などが好適である。また、低い熱伝導性や高い熱伝導性を有する微粉末４としては、鉄、アルミ、チタン、銅、錫、モリブデン、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ニッケル、金、銀、プラチナ、鉛などの金属を含有している鉱石で、熱伝導性の高いものや低いものを選択して用いるのが好適である。低い熱伝導性を有するものとしては、特にチタン、大理石、メノウなどが好適である。また、チタンとアルミと鉄を混合したものは、蓄熱効果が得られて特に好適である。
【００２４】
化学繊維３の線径は５μｍ前後から３０μｍ程度であるため、この化学繊維３に練り込む機能性微粉末４の粒度は、平均粒径が０．０３〜１０μｍのものが用いられ、特に微粉末の形態の場合は１〜４μｍ、スラリーの形態の場合には０．０３〜０．７μｍのものが好適である。機能性微粉末４の粒径は、可能な限り小さい程より大きな効果が得られるので好ましい。機能性微粉末４の練り込み量は、化学繊維３の１〜５重量％程度とすることで効果が得られる。
【００２５】
機能性微粉末４に近接した微小空間５は、機能性微粉末４に対して化学繊維原料を溶解する物質からなる微粒子を混合し、又は化学繊維原料を溶解する物質が溶液の場合、機能性微粉末４に振りかけ、機能性微粉末４とともに化学繊維原料に練り込んだ後、紡糸することで形成することができる。化学繊維原料を溶解する物質としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサノン、キシレン、テトラリン、シクロヘキサノン、四塩化炭素などの溶剤が好適に用いられ、添加量は機能性微粉末４に対して０．００１〜０．３重量％が好適である。また、機能性微粉末４の練り込み時に、珪素、シリカゲルや各種の塩などを入れても良い。因みに、化学繊維３の紡糸時の温度は、アクリル：２００〜３００℃、ポリエチレン：１３０〜１８０℃、ポリプロピレン：１６０〜１８０℃、ポリウレタン：２００〜３００℃、ポリエステル：２００〜３００℃、ナイロン：２００〜２８０℃、ビニリデン：１６０〜２３０℃である。
【００２６】
天然繊維２は、木綿、羊毛、絹、麻などであり、人間の発散する水分の吸水性からセルロース系とタンパク系に分けられる。木綿、麻などのセルロース系は、直接の水分の吸収性が良い繊維であり、羊毛、絹などのタンパク系は、空気中に水蒸気のように小さい水分子の吸収性が良い繊維である。
【００２７】
天然繊維２がセルロース系である場合とタンパク系である場合とに応じて、機能性微粉末４として熱伝導性の高い微粉末、又は熱伝導性の低い微粉末を練り込んだ化学繊維１を選択的に組み合わせることにより、これらの繊維から成る衣服内気候を所望のものに変化させることができる。また、天然繊維２に対して、必要に応じてその表面に冷却効果を有するキシリトールや発熱効果を有する薬剤などの機能性表面処理剤を拠糸加工工程などに付着させることができる。
【実施例】
【００２８】
（実験例１）
鉄とアルミとチタンを混合した蓄熱効果を有する微粉末をポリエステルに練り込んで紡糸した機能性繊維を用意した。具体的には、０．３μｍ程度に粉砕した微粉末を、塩水とジメチルホルムアミドで洗った後、ポリエステル原料に３重量％練り込み、このポリエステル原料を紡糸し、溶けたポリエステル繊維を水で冷却し、繊度が３デニールとなるように紡糸し、繊維長６〜７．５ｃｍにスパンカットしてポリエステル繊維からなる機能性繊維を用意した。この機能性繊維を用いて、実施例１：綿３５％、機能性繊維６５％のジャージと、実施例２：毛３５％、機能性繊維６５％のジャージと、比較例１：綿１００％のジャージと、比較例２：ウール１００％のジャージから成るＴシャツを製造した。これらのＴシャツを、それぞれ体温３５．５〜３６．５℃の人が着用したときの着用後１０分、着用後３０分、着用後６０分の温度を、サーモグラフィーで測定し、その色の面積で計算して求めた。表１にその結果を示す。表１の結果は１０人の平均値である。
【００２９】
【表１】
表１から、機能性繊維を混紡したジャージのＴシャツを着用すると、その表面温度が体温より０．５〜１℃程度上がっていることが分かる。これは、機能性繊維に練り込まれた鉄、アルミに伝達した熱がチタンに吸収され、さらにチタンと微小空間に蓄熱されたことによると考えられる。
【００３０】
（実験例２）
上記実施例１、２と比較例１、２のＴシャツ着用の上にジャケットを着た時のジャケット内部の湿度を、着用後１０分、着用後３０分、着用後６０分にそれぞれ測定した。表２にその結果を示す。
【００３１】
【表２】
表２から、機能性繊維を混紡したジャージのＴシャツを着用していると、ジャケット内部の湿度が大幅に低下することが分かる。これにより、着用した人は、暖かくかつ快適性が向上することが分かる。
【００３２】
（実験例３）
放射線を発するレアーズ鉱石を粒径が０．３μｍ程度に粉砕した微粉末を、塩水とジメチルホルムアミドで洗った後、ポリエステル原料に３重量％練り込み、このポリエステル原料を紡糸し、溶けたポリエステル繊維を水で冷却し、繊度が３デニールとなるように紡糸するとともに、繊維長６〜７．５ｃｍにスパンカットした。そのポリエステル繊維を顕微鏡で観察したところ、微粉末の周囲に空間が観察された。このポリエステル繊維のわたをカーディングし、超長綿のわたと混紡して、ポリエステル繊維６５％、綿３５％のスライバーを作製した。次に、スライバーから３０／１のＺ撚りとＳ撚りで、１０ｃｍ当たり１８ツイストで撚った糸を作製した。この糸で、１４ゲージのニット編み機で、タートルのセーター（実施例３）を作成した。このセーターと市販の１００％綿のタートルのセーター（比較例３）について、着用試験を行った。これらのセーターを、それぞれ体温３５．５〜３６．５℃の人が着用したときの、着用時と、着用後２０分の温度を、サーモグラフィーで測定し、その色の面積で計算して求めた。表３にその結果を示す。表３の結果は１０人の平均値である。
【００３３】
【表３】
表３から、機能性繊維を混紡したセーターを着用すると、綿１００のセーターを着用した場合に比して表面温度が０．５℃程度上がっていることが分かる。なお、湿度試験はしなかったが、洗濯をして自然乾燥したところ、感触による乾燥状態の判定において実施例３にセーターは比較例３のセーターより１時間は早く乾燥した。
【００３４】
また、ポリウレタン繊維の混紡率を３０％とした以外、実施例３と同じ混紡糸で、手首、肘、膝のサポータを作製し、同タイプの綿１００％のサポータと比較したところ、実施例３に準じたサポータの方が暖かさが大きく体感された。
【００３５】
（実験例４）
粒径が１〜４μｍのヒスイの微粉末を上記実験例と同様に練り込んだ３デニールのポリエステル繊維（６５％）と綿（３５％）を撚糸し、その３０／２の糸を編んだものにキシリトールを付けたＴシャツ（実施例４）を作製した。また、綿１００％のスムスジャージのＴシャツ（比較例４）と、Ｔ／Ｃ１００％のスムスジャージのＴシャツ（比較例５）を作製した。これらのＴシャツを着用したときの着用後１０分、着用後３０分、着用後６０分の温度を測定した。表４にその結果を示す。表４の結果は６人の平均値である。
【００３６】
【表４】
表４から、ヒスイ入りの機能性繊維と綿の糸を編んで、キシリトールを付けたＴシャツを着用すると、表面温度が低くなり、着用時に冷却感が得られることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の機能性繊維によれば、機能性微粉末を化学繊維の材料中に練り込んでいることで化学繊維にそれらの機能を持たせることができ、かつ機能性微粉末が微小空間に近接して臨んでいることで繊維からの放射性が高まって所望の機能を十分に得ることができ、また機能性微粉末の周囲に機能性微粉末と同一の熱空間が形成されることで繊維の熱伝導性を制御できるという効果が得られ、また繊維に機能性微粉末を練り込んでも微小空間によって弾性を持たせることができるなどの効果が発揮されるので、各種繊維製品に効果的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の機能性繊維を適用した繊維製品における機能性繊維と天然繊維の絡み状態を示す拡大斜視図。
【符号の説明】
【００３９】
１ 機能性繊維
２ 天然繊維
３ 化学繊維
４ 機能性微粉末
５ 微小空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイナスイオン放射性、放射線放射性などの機能性を有する機能性繊維とその製造方法及びその機能性繊維を用いた繊維製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばマイナスイオン放射性繊維に、遠赤外線放射性、抗菌性、防虫性、脱臭性等の機能性物質を付着又は含有させ、それらの効果が相乗的に得られるようにした機能性繊維が古くから提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、高い遠赤外線放射性を呈するアルミナとシリカの微粉末の混合物を主成分とするセラミック粒子をバインダーにて付着させた保温衣料も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
また、マイナスイオン放射性を有する鉱物であるトルマリンを練り込んだり、塗布した繊維では、マイナスイオン放射効果が小さいという課題に対して、放射性物質などの励起剤粉体を併用したものも提案されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
また、トルマリンと電気絶縁性物質の微粉末の混合物を練り込むことにより、放射性物質などの励起剤粉体を用いることなく、実用レベルのマイナスイオン発生量を有する多孔性アクリル繊維が提案されている。具体的にはアクリル重合体溶液に酢酸セルローズ溶液を分散させ、それにトルマリンと電気絶縁性物質の混合物を加えて混合し、濃度調整して紡糸すると、繊維が延伸することでアクリル重合体と酢酸セルローズの界面に空隙ができて多孔性アクリル繊維となるとともに、その内部にトルマリンと電気絶縁性物質が存在する状態の繊維が得られる。これによると、トルマリンが発生させている電界が電気絶縁性物質で乱され、電荷バランスが崩れてマイナスイオンが放出され、また電気絶縁性物質にてトルマリン微粒子の二次凝集が防止され、トルマリンを微粒子のまま、通常のアクリル繊維に対して１０〜１００倍の表面積を有する多孔性アクリル繊維中に存在させることができ、マイナスイオン放出量の低下を防止できるとされている（例えば、特許文献５参照）。
【０００５】
また、角閃石と電気絶縁性物質の微粉末の混合物を練り込むことにより、放射性物質などの励起剤粉体を用いることなく、実用レベルのマイナスイオン発生量を有するマイナスイオン発生アクリル繊維も提案されている（例えば、特許文献６参照）。
【特許文献１】特開平７−２６８７６８号公報
【特許文献２】特開平１１−２６９７６１号公報
【特許文献３】特開２００１−２０１７７号公報
【特許文献４】特開２００１−２１１６５号公報
【特許文献５】特開２００３−１１９６１７号公報
【特許文献６】特開２００４−２７３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１や特許文献２に記載のように、化学繊維中に単純に様々な機能性微粉体を練り込んだ構成では、その機能性微粉体が化学繊維の材料の内部にほぼ完全に埋入した状態で分散しているので、比較的多量の機能性微粉体を用いても、マイナスイオンの発生などの機能が十分に得られ難く、そこで機能性微粉体を過剰に含有させると、繊維としての機能が欠損してしまうという問題があり、また表面に付着させただけでは、短期間でその機能が失われてしまうという問題がある。
【０００７】
また、特許文献３や特許文献４に記載のように、トルマリンと励起剤粉体を併用しても、繊維内に練り込んでいるので、繊維の材料中にほぼ完全に埋入した状態となっているため、所望の機能を十分に得るのが困難であるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献５や特許文献６に記載の構成では、電気絶縁性物質を用いることで放射性物質などの励起剤粉体を用いずに同様の効果が得られるとしているが、繊維の材料中にほぼ完全に埋入した状態で分散しているため、所望の機能を十分に得るのが困難であるという問題がある。また、特許文献５に記載の構成では、多孔性繊維を用いていることで通常の繊維の１０〜１００倍の表面積を有し、その表面積の増加に対応して大きな効果が発揮される可能性はあるが、表面積が増えてもトルマリンが繊維の材料中にほぼ完全に埋入した状態で分散していることに変わりはなく、所望の機能を十分に得るのはやはり困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、機能性微粉末に対応した所望の機能を十分に得ることができる機能性繊維とその製造方法及びそれを用いた繊維製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の機能性繊維は、化学繊維中に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末を練り込んで成り、かつ機能性微粉末に近接して微小空間を有しているものである。
【００１１】
この構成によると、所要の機能を有する機能性微粉末を、合成繊維や人造繊維（半合成繊維や再生繊維）から成る化学繊維の材料中に練り込んでいるので、化学繊維にそれらの機能を持たせることができるとともに、その機能性微粉末が微小空間に近接して臨んでいることで繊維からの放射性が高まって所望の機能を十分に得ることができ、また機能性微粉末の周囲に機能性微粉末と同一の熱空間が形成されることで繊維の熱伝導性を制御できるという効果が得られ、また繊維に機能性微粉末を練り込んでも微小空間によって弾性を持たせることができるので、繊維の風合いを確保できるとともにスリップ性や縫製時の針の穴明き防止に効果が発揮される。
【００１２】
また、機能性微粉末の持つ機能は、マイナスイオン放射性と放射線放射性と遠赤外線放射性と低熱伝導性と高熱伝導性の何れか１又は複数であるのが好適である。マイナスイオン放射性を有すると、人体に対して大脳皮質や血液中のセロトニン量を低下し、血液中の酸素量やＳＯＤ酵素を増加し、ストレス抑制ホルモンを増加させる等の効果を奏することができる。放射線放射性を有すると、放射線量が小さく、被爆線量が年間１〜１０ミリシーベルト未満の低線量の場合には、免疫機能を向上したり、ホルモン分泌を活性化し、老化を抑制したりする放射線ホルミシス効果を得ることができる。また、付着した水を単分子に分解させ、その蒸発・乾燥速度を向上することもできる。遠赤外線放射性を有すると、皮下深部での発熱により、保温効果を奏することができる。低熱伝導性を有すると、透湿性を確保しつつ蓄熱効果を奏することができる。高熱伝導性を有すると、放熱性能が高くなり、冷熱感を与えることができる。また、上記マイナスイオン放射性や遠赤外線放射性などは、放射線放射性を併用することによりその機能を励起して効果を増大させることができる。
【００１３】
また、本発明の機能性繊維の製造方法は、化学繊維原料に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末と、この機能性微粉末に対して０．００１〜０．３重量％の前記化学繊維原料を溶解する物質から成る微粒子との混合物を練り込んだ後、化学繊維原料を紡糸するものである。
【００１４】
この構成によると、紡糸時の熱を受けることで機能性微粉末に付着している化学繊維原料を溶解する物質から成る微粒子によって機能性微粉末の周囲がマイナスイオン（ＣＨ3 ＣＯＯ- ）化し、その後の冷却時に水素が発生し、気体化して放散することで機能性微粉末に近接して微小空間が形成されるので、上記効果を奏する機能性繊維を容易かつ生産性良く製造することができる。なお、上記化学繊維原料を溶解する物質に付加して、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムなどの塩を極少量添加すると、その効果がより大きく発揮されて好適である。
【００１５】
前記化学繊維原料を溶解する物質としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサノン、キシレン、テトラリン、シクロヘキサノン、四塩化炭素から選択された１又は複数の物質を用いるのが好適である。
【００１６】
また、本発明の繊維製品は、上記機能性繊維と天然繊維とを混合して紡糸した混紡糸を用いて編成又は織成したものである。この構成によると、機能性繊維と天然繊維が近接していることで、天然繊維によって吸水された人体からの水分に対して、例えば機能性繊維から放射線が放射されることで天然繊維中の水が単分子の水分子となって分散・拡散されるため、人体の熱によって簡単に発散・乾燥させることができる。遠赤外線が放射される場合も、その発熱によって天然繊維中の水を速やかに発散・乾燥させることができる。また、マイナスイオン放射性の場合は、天然繊維に吸水された水が近接して存在することでマイナスイオンの発生が促進され、低熱伝導性や高熱伝導性の場合は、近接した天然繊維に水分が吸水されることで、機能性繊維に水分が接触してそれぞれの特性発揮に悪影響を与えるのを効果的に抑制することができる。
【００１７】
また、上記機能性繊維と天然繊維とを混合して紡糸した混紡糸を撚糸した糸を用いて編成又は織成したものであると、撚糸によって機能性繊維と天然繊維が緊密に接触し合うので、上記作用が強く効果的に発揮され、より大きな効果を確実に得ることができる。
【００１８】
また、上記機能性繊維を紡糸した糸と天然繊維を紡糸した糸とを撚糸した糸を用いて編成又は織成したものも、撚糸によって同様に大きな効果を確実に得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の機能性繊維によれば、機能性微粉末を化学繊維の材料中に練り込んでいることで化学繊維にそれらの機能を持たせることができ、かつ機能性微粉末が微小空間に近接して臨んでいることで繊維からの放射性が高まって所望の機能を十分に得ることができ、また機能性微粉末の周囲に機能性微粉末と同一の熱空間が形成されることで繊維の熱伝導性を制御できるという効果が得られ、また繊維に機能性微粉末を練り込んでも微小空間によって弾性を持たせることができるなどの効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の機能性繊維を用いた繊維製品の一実施形態について、図１を参照して説明する。
【００２１】
図１は、繊維製品における単一の機能性繊維と天然繊維の絡み状態を拡大して示している。１は機能性繊維、２は天然繊維であり、これら機能性繊維１と天然繊維２とを混合して紡糸した混紡糸を用いて編成又は織成して衣服などの繊維製品が構成されている。また、好適には機能性繊維１と天然繊維２とを混合して紡糸した混紡糸をさらに撚糸した糸を用いて編成又は織成して繊維製品が構成される。また、機能性繊維１を紡糸した糸と天然繊維２を紡糸した糸とを撚糸した糸を用いて編成又は織成して繊維製品を構成しても良い。繊維製品における機能性繊維１と天然繊維２の組成比は、機能性繊維１が１５〜８５％、天然繊維２が８５〜１５％が適切で、特に機能性繊維１の含有量を、繊維製品の全体の３５％以上とすることで、その機能による効果が十分に発揮される。繊維製品の具体例としては、肌着、靴下、シャツ、ジャケット、中綿、シーツ、パジャマ、布布団など、幅広く展開できる。
【００２２】
機能性繊維１は、合成繊維や人造繊維（半合成繊維や再生繊維）の化学繊維３にて構成されている。具体的には、レーヨン、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニール、アクリル、アセテート、トリアセテート、ポリエチレン、ポリクラール、ビニロン、ビニリデン、キュプラ、ポリノジックなど、１４０℃以上で軟化し、３４０℃以下で溶解する繊維が好適に用いられる。この化学繊維３に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末４が練り込まれ、この機能性微粉末４に近接して微小空間５が形成されている。
【００２３】
機能性微粉末４としては、マイナスイオン放射性、放射線放射性、遠赤外線放射性、低熱伝導性、高熱伝導性などの機能を持つものが、単独で若しくは混合して用いられる。マイナスイオン放射性を有する微粉末４としては、電気石と呼ばれるトルマリンが最も一般的でかつ好適である。放射線放射性を有する微粉末４としては、ジルコニウム、インジウム、セシウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマジム、ホルシウム、インテルビウム、ルテニウム、タンコレ、イリジウム、タルマム、ラドン、トリウム、ウラン、プルトニウム、キュリウムなどの鉱石や鉱石元素が好適である。遠赤外線放射性を有する微粉末４としては、ピンクトルマリンやアルミナとシリカの混合物などが好適である。また、低い熱伝導性や高い熱伝導性を有する微粉末４としては、鉄、アルミ、チタン、銅、錫、モリブデン、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ニッケル、金、銀、プラチナ、鉛などの金属を含有している鉱石で、熱伝導性の高いものや低いものを選択して用いるのが好適である。低い熱伝導性を有するものとしては、特にチタン、大理石、メノウなどが好適である。また、チタンとアルミと鉄を混合したものは、蓄熱効果が得られて特に好適である。
【００２４】
化学繊維３の線径は５μｍ前後から３０μｍ程度であるため、この化学繊維３に練り込む機能性微粉末４の粒度は、平均粒径が０．０３〜１０μｍのものが用いられ、特に微粉末の形態の場合は１〜４μｍ、スラリーの形態の場合には０．０３〜０．７μｍのものが好適である。機能性微粉末４の粒径は、可能な限り小さい程より大きな効果が得られるので好ましい。機能性微粉末４の練り込み量は、化学繊維３の１〜５重量％程度とすることで効果が得られる。
【００２５】
機能性微粉末４に近接した微小空間５は、機能性微粉末４に対して化学繊維原料を溶解する物質からなる微粒子を混合し、又は化学繊維原料を溶解する物質が溶液の場合、機能性微粉末４に振りかけ、機能性微粉末４とともに化学繊維原料に練り込んだ後、紡糸することで形成することができる。化学繊維原料を溶解する物質としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサノン、キシレン、テトラリン、シクロヘキサノン、四塩化炭素などの溶剤が好適に用いられ、添加量は機能性微粉末４に対して０．００１〜０．３重量％が好適である。また、機能性微粉末４の練り込み時に、珪素、シリカゲルや各種の塩などを入れても良い。因みに、化学繊維３の紡糸時の温度は、アクリル：２００〜３００℃、ポリエチレン：１３０〜１８０℃、ポリプロピレン：１６０〜１８０℃、ポリウレタン：２００〜３００℃、ポリエステル：２００〜３００℃、ナイロン：２００〜２８０℃、ビニリデン：１６０〜２３０℃である。
【００２６】
天然繊維２は、木綿、羊毛、絹、麻などであり、人間の発散する水分の吸水性からセルロース系とタンパク系に分けられる。木綿、麻などのセルロース系は、直接の水分の吸収性が良い繊維であり、羊毛、絹などのタンパク系は、空気中に水蒸気のように小さい水分子の吸収性が良い繊維である。
【００２７】
天然繊維２がセルロース系である場合とタンパク系である場合とに応じて、機能性微粉末４として熱伝導性の高い微粉末、又は熱伝導性の低い微粉末を練り込んだ化学繊維１を選択的に組み合わせることにより、これらの繊維から成る衣服内気候を所望のものに変化させることができる。また、天然繊維２に対して、必要に応じてその表面に冷却効果を有するキシリトールや発熱効果を有する薬剤などの機能性表面処理剤を拠糸加工工程などに付着させることができる。
【実施例】
【００２８】
（実験例１）
鉄とアルミとチタンを混合した蓄熱効果を有する微粉末をポリエステルに練り込んで紡糸した機能性繊維を用意した。具体的には、０．３μｍ程度に粉砕した微粉末を、塩水とジメチルホルムアミドで洗った後、ポリエステル原料に３重量％練り込み、このポリエステル原料を紡糸し、溶けたポリエステル繊維を水で冷却し、繊度が３デニールとなるように紡糸し、繊維長６〜７．５ｃｍにスパンカットしてポリエステル繊維からなる機能性繊維を用意した。この機能性繊維を用いて、実施例１：綿３５％、機能性繊維６５％のジャージと、実施例２：毛３５％、機能性繊維６５％のジャージと、比較例１：綿１００％のジャージと、比較例２：ウール１００％のジャージから成るＴシャツを製造した。これらのＴシャツを、それぞれ体温３５．５〜３６．５℃の人が着用したときの着用後１０分、着用後３０分、着用後６０分の温度を、サーモグラフィーで測定し、その色の面積で計算して求めた。表１にその結果を示す。表１の結果は１０人の平均値である。
【００２９】
【表１】
表１から、機能性繊維を混紡したジャージのＴシャツを着用すると、その表面温度が体温より０．５〜１℃程度上がっていることが分かる。これは、機能性繊維に練り込まれた鉄、アルミに伝達した熱がチタンに吸収され、さらにチタンと微小空間に蓄熱されたことによると考えられる。
【００３０】
（実験例２）
上記実施例１、２と比較例１、２のＴシャツ着用の上にジャケットを着た時のジャケット内部の湿度を、着用後１０分、着用後３０分、着用後６０分にそれぞれ測定した。表２にその結果を示す。
【００３１】
【表２】
表２から、機能性繊維を混紡したジャージのＴシャツを着用していると、ジャケット内部の湿度が大幅に低下することが分かる。これにより、着用した人は、暖かくかつ快適性が向上することが分かる。
【００３２】
（実験例３）
放射線を発するレアーズ鉱石を粒径が０．３μｍ程度に粉砕した微粉末を、塩水とジメチルホルムアミドで洗った後、ポリエステル原料に３重量％練り込み、このポリエステル原料を紡糸し、溶けたポリエステル繊維を水で冷却し、繊度が３デニールとなるように紡糸するとともに、繊維長６〜７．５ｃｍにスパンカットした。そのポリエステル繊維を顕微鏡で観察したところ、微粉末の周囲に空間が観察された。このポリエステル繊維のわたをカーディングし、超長綿のわたと混紡して、ポリエステル繊維６５％、綿３５％のスライバーを作製した。次に、スライバーから３０／１のＺ撚りとＳ撚りで、１０ｃｍ当たり１８ツイストで撚った糸を作製した。この糸で、１４ゲージのニット編み機で、タートルのセーター（実施例３）を作成した。このセーターと市販の１００％綿のタートルのセーター（比較例３）について、着用試験を行った。これらのセーターを、それぞれ体温３５．５〜３６．５℃の人が着用したときの、着用時と、着用後２０分の温度を、サーモグラフィーで測定し、その色の面積で計算して求めた。表３にその結果を示す。表３の結果は１０人の平均値である。
【００３３】
【表３】
表３から、機能性繊維を混紡したセーターを着用すると、綿１００のセーターを着用した場合に比して表面温度が０．５℃程度上がっていることが分かる。なお、湿度試験はしなかったが、洗濯をして自然乾燥したところ、感触による乾燥状態の判定において実施例３にセーターは比較例３のセーターより１時間は早く乾燥した。
【００３４】
また、ポリウレタン繊維の混紡率を３０％とした以外、実施例３と同じ混紡糸で、手首、肘、膝のサポータを作製し、同タイプの綿１００％のサポータと比較したところ、実施例３に準じたサポータの方が暖かさが大きく体感された。
【００３５】
（実験例４）
粒径が１〜４μｍのヒスイの微粉末を上記実験例と同様に練り込んだ３デニールのポリエステル繊維（６５％）と綿（３５％）を撚糸し、その３０／２の糸を編んだものにキシリトールを付けたＴシャツ（実施例４）を作製した。また、綿１００％のスムスジャージのＴシャツ（比較例４）と、Ｔ／Ｃ１００％のスムスジャージのＴシャツ（比較例５）を作製した。これらのＴシャツを着用したときの着用後１０分、着用後３０分、着用後６０分の温度を測定した。表４にその結果を示す。表４の結果は６人の平均値である。
【００３６】
【表４】
表４から、ヒスイ入りの機能性繊維と綿の糸を編んで、キシリトールを付けたＴシャツを着用すると、表面温度が低くなり、着用時に冷却感が得られることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の機能性繊維によれば、機能性微粉末を化学繊維の材料中に練り込んでいることで化学繊維にそれらの機能を持たせることができ、かつ機能性微粉末が微小空間に近接して臨んでいることで繊維からの放射性が高まって所望の機能を十分に得ることができ、また機能性微粉末の周囲に機能性微粉末と同一の熱空間が形成されることで繊維の熱伝導性を制御できるという効果が得られ、また繊維に機能性微粉末を練り込んでも微小空間によって弾性を持たせることができるなどの効果が発揮されるので、各種繊維製品に効果的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の機能性繊維を適用した繊維製品における機能性繊維と天然繊維の絡み状態を示す拡大斜視図。
【符号の説明】
【００３９】
１ 機能性繊維
２ 天然繊維
３ 化学繊維
４ 機能性微粉末
５ 微小空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学繊維中に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末を練り込んで成り、かつ機能性微粉末に近接して微小空間を有していることを特徴とする機能性繊維。
【請求項２】
機能性微粉末の持つ機能は、マイナスイオン放射性と放射線放射性と遠赤外線放射性と低熱伝導性の何れか１又は複数であることを特徴とする請求項１記載の機能性繊維。
【請求項３】
化学繊維原料に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末と、この機能性微粉末に対して０．００１〜０．３重量％の前記化学繊維原料を溶解する物質から成る微粒子との混合物を練り込んだ後、化学繊維原料を紡糸することを特徴とする機能性繊維の製造方法。
【請求項４】
前記化学繊維原料を溶解する物質は、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサノン、キシレン、テトラリン、シクロヘキサノン、四塩化炭素から選択された１又は複数の物質であることを特徴とする請求項３記載の機能性繊維の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２記載の機能性繊維と天然繊維とを混合して紡糸した混紡糸を用いて編成又は織成したことを特徴とする繊維製品。
【請求項６】
請求項１又は２記載の機能性繊維と天然繊維とを混合して紡糸した混紡糸を撚糸した糸を用いて編成又は織成したことを特徴とする繊維製品。
【請求項７】
請求項１又は２記載の機能性繊維を紡糸した糸と天然繊維を紡糸した糸とを撚糸した糸を用いて編成又は織成したことを特徴とする繊維製品。
【請求項１】
化学繊維中に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末を練り込んで成り、かつ機能性微粉末に近接して微小空間を有していることを特徴とする機能性繊維。
【請求項２】
機能性微粉末の持つ機能は、マイナスイオン放射性と放射線放射性と遠赤外線放射性と低熱伝導性の何れか１又は複数であることを特徴とする請求項１記載の機能性繊維。
【請求項３】
化学繊維原料に、所要の機能を持つ鉱石又はセラミックスからなる機能性微粉末と、この機能性微粉末に対して０．００１〜０．３重量％の前記化学繊維原料を溶解する物質から成る微粒子との混合物を練り込んだ後、化学繊維原料を紡糸することを特徴とする機能性繊維の製造方法。
【請求項４】
前記化学繊維原料を溶解する物質は、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサノン、キシレン、テトラリン、シクロヘキサノン、四塩化炭素から選択された１又は複数の物質であることを特徴とする請求項３記載の機能性繊維の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２記載の機能性繊維と天然繊維とを混合して紡糸した混紡糸を用いて編成又は織成したことを特徴とする繊維製品。
【請求項６】
請求項１又は２記載の機能性繊維と天然繊維とを混合して紡糸した混紡糸を撚糸した糸を用いて編成又は織成したことを特徴とする繊維製品。
【請求項７】
請求項１又は２記載の機能性繊維を紡糸した糸と天然繊維を紡糸した糸とを撚糸した糸を用いて編成又は織成したことを特徴とする繊維製品。
【図１】
【公開番号】特開２００８−４５２４０（Ｐ２００８−４５２４０Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２２７３１（Ｐ２００６−２２２７３１）
【出願日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（３０１０５１８６２）株式会社シオンテック (1)
【出願人】（３９７０５８７０３）株式会社ヒラシオ (1)
【出願人】（５９９０１６４６４）
【出願人】（５０６２８１２８８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（３０１０５１８６２）株式会社シオンテック (1)
【出願人】（３９７０５８７０３）株式会社ヒラシオ (1)
【出願人】（５９９０１６４６４）
【出願人】（５０６２８１２８８）
【Ｆターム（参考）】
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