特表 2024-544235 寸法安定性が向上したポリエチレン原糸およびこれを含む機能性生地

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-28

(54)【発明の名称】寸法安定性が向上したポリエチレン原糸およびこれを含む機能性生地

(51)【国際特許分類】

   D01F 6/04 20060101AFI20241121BHJP

   D03D 15/283 20210101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

D01F6/04 B

D03D15/283

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024534278

(86)(22)【出願日】2022-12-06

(85)【翻訳文提出日】2024-06-07

(86)【国際出願番号】 KR2022019719

(87)【国際公開番号】W WO2023106799

(87)【国際公開日】2023-06-15

(31)【優先権主張番号】10-2021-0175083

(32)【優先日】2021-12-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518215493

【氏名又は名称】コーロン インダストリーズ インク

(74)【代理人】

【識別番号】100121382

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 託嗣

(72)【発明者】

【氏名】イ，シノ

(72)【発明者】

【氏名】イ，ヨン ス

(72)【発明者】

【氏名】キム，ソン－ヨン

(72)【発明者】

【氏名】パク，ジョン ウン

【テーマコード（参考）】

4L035

4L048

【Ｆターム（参考）】

4L035AA05

4L035BB31

4L035BB55

4L035BB81

4L035BB89

4L035BB91

4L035CC07

4L035EE20

4L035HH01

4L035MA01

4L048AA15

4L048AB07

4L048AB11

4L048AC09

4L048AC10

4L048AC11

4L048CA00

4L048CA03

4L048DA01

(57)【要約】

本発明は、寸法安定性が向上したポリエチレン原糸およびこれを含む機能性生地に関するものであって、より詳しくは、製織および裁断などといった後加工の際に、形態の変形を防止することができる、寸法安定性が向上したポリエチレン原糸、および、これを含むことで冷感を使用者に提供することができる機能性生地に関するものである。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

最大熱収縮応力（ｍａｘｉｍｕｍ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｓｔｒｅｓｓ）が０．１～０．７ｇ／ｄであり、
溶融指数（ｍｅｌｔ ｉｎｄｅｘ：ＭＩ、＠１９０℃）が５～２５ｇ／１０ｍｉｎである、ポリエチレン原糸。

【請求項2】

前記原糸は、多分散指数（Ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ、ＰＤＩ）が５～２０であり、数平均分子量（Ｍｎ）が１，０００～１０，０００ｇ／ｍｏｌである、請求項１に記載のポリエチレン原糸。

【請求項3】

前記原糸は、ＡＳＴＭ Ｄ２２５６によって測定される強度が６～１７ｇ／ｄであり、伸び率が１０～２５％である、請求項１に記載のポリエチレン原糸。

【請求項4】

前記原糸は、結晶化度が６５～８５％である、請求項１に記載のポリエチレン原糸。

【請求項5】

前記原糸は、密度が０．９２～０．９７ｇ／ｃｍ³である、請求項１に記載のポリエチレン原糸。

【請求項6】

請求項１～５のうちのいずれか一つの請求項のポリエチレン原糸を含む機能性生地。

【請求項7】

前記生地は、２０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈで、２０±２℃の生地に対して３０±２℃の熱板（Ｔ－ｂｏｘ）を接触させて測定される接触冷感が０．０５～０．２５Ｗ／ｃｍ²である、請求項６に記載の機能性生地。

【請求項8】

前記生地は、２０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈで、２０±２℃の生地に対して３０±２℃の熱源板（ＢＴ－ｂｏｘ）を接触させて測定される厚さ方向熱伝導度（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が０．０５～０．２５Ｗ／ｍＫである、請求項６に記載の機能性生地。

【請求項9】

前記生地は、面密度が１５０～８００ｇ／ｍ²である、請求項６に記載の機能性生地。

【請求項10】

請求項６の生地から製造された冷感性製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、寸法安定性が向上したポリエチレン原糸、およびこれを含む機能性生地に関するものであって、より詳しくは、製織および裁断などといった後加工の際、寸法変形率が小さい、寸法安定性が向上したポリエチレン原糸、およびこれを含む機能性生地に関するものである。

【背景技術】

【0002】

最近、生活水準の向上、人口増加などにより、繊維の需要が、一般衣類用汎用糸および産業用繊維から、多様な機能を有する高機能性、高性能化された先端繊維素材へと変わっている。特に、夏季や高温の作業環境で、使用者の快適感を付与する冷感性を有する繊維素材の開発が活発に行われているのが実情である。

【0003】

冷感性繊維素材は、繊維自体の熱伝導性を用いて冷感性が付与されるか、または、熱伝導度が高い金属成分のコーティングなどを通じて繊維素材の表面の熱伝導度が調節されることで冷感性が付与された。特に、繊維自体の熱伝導性を用いた冷感性繊維素材は生地の製織工程のみで製造することができ、洗濯後にも冷感性を維持することができることから、現在、実質的に多様な産業分野で生産されている。

【0004】

従来、繊維自体の熱伝導性を用いた冷感性繊維素材は、日本公開特許公報ＪＰ２０１０－２３６１３０Ａおよび大韓民国公開特許公報第１０－２０１７－０１３５３４２号に開示されているように、高分子量ポリエチレン（ＨＭＷＰＥ）繊維が有する優れた熱伝導性を用いて、運動服、登山服、および作業服などの、高い冷感が要求されるファッション衣類およびテクニカル繊維分野に、多様に適用する試みが行われている。

【0005】

しかし、このような冷感性ポリエチレン原糸は、高粘度の高分子量ポリエチレンを含むことによって、原糸として製造される際、原料の低い溶融流れ性によって製造が難しいという短所がある。よって、原料の溶融流れ性を改善するために、高粘度の高分子ポリエチレンを含む原料を、溶媒に希釈させて原糸を生産したのであるが、工程が複雑になり、溶媒の管理および回収が難しいという追加的な問題点が発生する。

【0006】

一方、高粘度の高分子量ポリエチレン繊維に比べて、低粘度の低分子量ポリエチレン繊維は、低強度、高伸び率および低寸法安定性によって、製織、編み、および熱処理などの後加工において不利であるという短所がある。よって、低分子量ポリエチレン繊維は、高分子量ポリエチレン繊維に比べて産業利用性が低く、多様な用途に活用できずにいる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、製織および裁断などといった後加工の際、寸法変形率が小さい、寸法安定性が向上したポリエチレン原糸、および、これを含むことで冷感を使用者に提供することができる機能性生地を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によるポリエチレン原糸は、最大熱収縮応力（ｍａｘｉｍｕｍ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｓｔｒｅｓｓ）が０．１～０．７ｇ／ｄであり、溶融指数（ｍｅｌｔ ｉｎｄｅｘ：ＭＩ、＠１９０℃）が５～２５ｇ／１０ｍｉｎである。

【0009】

本発明の一実施形態によるポリエチレン原糸において、前記原糸は、多分散指数（Ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ、ＰＤＩ）が５～２０であり、数平均分子量（Ｍｎ）が１，０００～１０，０００ｇ／ｍｏｌであってもよい。

【0010】

本発明の一実施形態によるポリエチレン原糸において、前記原糸は、ＡＳＴＭ Ｄ２２５６によって測定される強度が６～１７ｇ／ｄであり、伸び率が１０～２５％であってもよい。

【0011】

本発明の一実施形態によるポリエチレン原糸において、前記原糸は、結晶化度が６５～８５％であってもよい。

【0012】

本発明の一実施形態によるポリエチレン原糸において、前記原糸は、密度が０．９２～０．９７ｇ／ｃｍ³であってもよい。

【0013】

本発明による機能性生地は、前述のポリエチレン原糸を含む。

【0014】

本発明の一実施形態による機能性生地において、前記生地は、２０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈで、２０±２℃の生地に対して３０±２℃の熱板（Ｔ－ｂｏｘ）を接触させて測定される接触冷感が０．０５～０．２５Ｗ／ｃｍ²であり得る。

【0015】

本発明の一実施形態による機能性生地において、前記生地は、２０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈで、２０±２℃の生地に対して３０±２℃の熱源板（ＢＴ－ｂｏｘ）を接触させて測定される厚さ方向熱伝導度（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が０．０５～０．２５Ｗ／ｍＫであってもよい。

【0016】

本発明の一実施形態による機能性生地において、前記生地は、面密度が１５０～８００ｇ／ｍ²であってもよい。

【0017】

本発明による冷感性製品は、前述の生地から製造されたものである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によるポリエチレン原糸は、低分子量ポリエチレン原糸であるにも拘わらず優れた寸法安定性を有し、優れた熱伝導度を有することができる。

【0019】

また、本発明による機能性生地は、優れた熱伝導度および高い寸法安定性を有するポリエチレン原糸を含むことによって、冷感性を有すると同時に、後加工の際にも形態変形が防止され、優れた品質を有することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】ポリエチレン原糸の製造装置を概略的に示した模式図である。

【図2】生地の接触冷感を測定する装置を概略的に示した模式図である。

【図3】生地の厚さ方向の熱伝導度を測定する装置を概略的に示した模式図である。

【図4】実施例１による生地の熱収縮応力グラフである。

【図5】実施例７による生地の熱収縮応力グラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本明細書で使用される、技術用語および科学用語においての他の定義がなければ、この発明の属する技術分野における、通常の知識を有する者が通常理解している意味を有し、下記の説明および添付図面にて本発明の要旨を不必要にぼやけさせうる公知の機能および構成に関する説明は省略する。

【0022】

また、本明細書で使用される単数の形態は、文脈で特別な指示がない限り複数の形態も含むと意図することができる。

【0023】

また、本明細書で特別な言及なく使用された単位は、重量を基準とし、一例として、％または比の単位は重量％または重量比を意味し、重量％は別途に定義されない限り、一つの全体組成物中のいずれか一つの成分が組成物内で占める重量％を意味する。

【0024】

また、本明細書で使用される数値範囲は、下限値と上限値と、その範囲内での全ての値、定義される範囲の形態と幅における論理的に誘導される増分、このうちの限定された全ての値、および、互いに異なる形態に限定された数値範囲についての上限および下限の、全ての可能な組み合わせを含む。本発明の明細書にて、特別な定義がない限り、実験誤差または値の丸めによって発生する可能性がある、数値範囲以外の値も、定義された数値範囲に含まれる。

【0025】

本明細書の用語、‘含む’は、‘備える’、‘含有する’、‘有する’または‘特徴とする’などの表現と等価の意味を有する、開放型(open-ended)記載であり、追加的な、列挙されていない要素、材料または工程を排除しない。

【0026】

従来の冷感性ポリエチレン原糸は、高粘度の高分子量ポリエチレンを含むことによって、原糸として製造される際、原料の低い溶融流れ性によって製造が難しいという短所がある。よって、ポリエチレン原糸原料の溶融流れ性を改善するために、高粘度の高分子ポリエチレンを含む原料を、溶媒に希釈させて原糸を生産したのであるが、工程が複雑になり、溶媒の管理および回収が難しいという追加的な問題点が発生する。

【0027】

一方、高粘度の高分子量ポリエチレン原糸に比べて、低粘度の低分子量ポリエチレン原糸は、低強度、高伸び率、および低寸法安定性によって、製織、編み、および熱処理など後加工において不利であるという短所がある。よって、低分子量ポリエチレン原糸は、高分子量ポリエチレン原糸に比べて産業利用性が低く、多様な用途に活用されていない。

【0028】

よって、本出願人は、低粘度の低分子量ポリエチレンを含むものの高い寸法安定性を有するポリエチレン原糸を開発することで、別途の溶媒に希釈する必要なしに、ポリエチレン固有の高い溶融流れ性によって、容易に紡糸工程を行うことができ、製織および裁断染色など後加工時、寸法変形率が小さい、優れた寸法安定性および機械的物性を有するポリエチレン原糸を提供する。

【0029】

本明細書でポリエチレン原糸は、ポリエチレンチップを原料にして、紡糸および延伸などの工程を通じて製造されたモノおよびマルチフィラメントを意味する。一例として、ポリエチレン繊維は、１～３デニールの繊度をそれぞれ有する４０～５００個のフィラメントを含むことができ、１００～１，０００デニールの総繊度を有することができる。

【0030】

本発明のポリエチレン原糸は、最大熱収縮応力（ｍａｘｉｍｕｍ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｓｔｒｅｓｓ）が０．１～０．７ｇ／ｄであり、溶融指数（ｍｅｌｔ ｉｎｄｅｘ：ＭＩ、＠１９０℃）が５～１０ｇ／１０ｍｉｎで、低粘度低分子量ポリエチレンを含むにも拘わらず優れた熱収縮率、即ち、優れた寸法安定性を有する。よって、高粘度高分子量ポリエチレンを含むときと異なり、紡糸工程の際、別途の溶媒に希釈する必要がなくて工程が単純になることによって、原糸の生産性が非常に高く、製織、撚りなどの後加工の際、形態が変形せずに優れた熱伝導度を有することができる。また、優れた熱伝導度および寸法安定性を有することによって、冷感性などの優れた物性を有する生地に製造できる。

【0031】

本発明によるポリエチレン原糸の寸法安定性は、原糸が生地として製織または編みといった後加工がさされる際、熱、圧力、および張力などによる寸法変形に対して抵抗する特性であって、形態安定性を意味することもありうる。寸法安定性が高いほど、後加工時に寸法変形率が小さい。

【0032】

本発明によるポリエチレン原糸を含む生地の冷感性は、原糸の高い熱伝導度を通じて生地を着用した使用者が適切な冷感、即ち、涼しさ（ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｅｅｌｉｎｇ）を感じることができる特性である。具体的に、高分子の場合、主にフォノン（ｐｈｏｎｏｎ）という格子振動（ｌａｔｔｉｃｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）を通じて熱が高分子内で（特に、共有結合を通じて連結された分子鎖方向に）伝達される。即ち、原糸の熱伝導度は、同一な樹脂から製造された原糸であっても、原糸の結晶化度および配向度など高分子自体の構造的特徴によって異なるように調節できる。

【0033】

前述のように、ポリエチレン原糸は、最大熱収縮応力が０．１～０．７ｇ／ｄ、具体的に、０．２～０．５ｇ／ｄであってもよく、溶融指数（ｍｅｌｔ ｉｎｄｅｘ：ＭＩ、＠１９０℃）が５～２５ｇ／１０ｍｉｎ、詳細に６～１５ｇ／１０ｍｉｎであってもよいが、これに限定されるのではない。但し、前記範囲で、さらに優れた寸法安定性および熱伝導度を有することができる。また、このようなポリエチレン原糸は、溶融時低粘度を有するもので、紡糸工程において、別途の溶媒なくても紡糸が可能で紡糸効率に優れる。

【0034】

特に、ポリエチレン原糸は、低分子量ポリエチレンを含むもので、多分散指数（Ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ、ＰＤＩ）が５～２０、具体的に８～１８、さらに具体的に、１０～１５であり、数平均分子量（Ｍｎ）が１０００～１０，０００ｇ／ｍｏｌ、具体的に、２０００～５０００ｇ／ｍｏｌであってもよい。前記範囲の多分散指数および数平均分子量を有するポリエチレン原糸は、原糸の溶融押出時における溶融物の流れ性が良く、熱分解発生を防止し、延伸時に糸切れが発生しないなどの工程性が確保されて、均一な物性の原糸を製造することができ、耐久性に優れた原糸を提供することができる。この時、重量平均分子量は、前述の数平均分子量に対して前述のＰＤＩ値を満足することができるものであれば限定されないが、通常の冷感用ポリエチレン原糸より低い重量平均分子量を有することができる。具体的に、２０，０００～９０，０００ｇ／ｍｏｌ、詳しくは３５，０００～７５，０００ｇ／ｍｏｌであってもよい。

【0035】

また、ポリエチレン原糸は、密度が０．９２～０．９７ｇ／ｃｍ³であり、紡糸を通じた結晶化度が６０～９０％、具体的に６５～８５％であってもよい。前記ポリエチレン原糸の結晶化度は、Ｘ線回折分析器を用いた結晶性分析の際、微結晶の寸法と共に導出できる。前述のように、結晶化度が前記範囲を満足する範囲にて、ポリエチレンの共有結合を通じて連結された分子鎖の方向に‘フォノン（ｐｈｏｎｏｎ）’という格子振動（ｌａｔｔｉｃｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）を通じて、熱が急速に拡散および発散され、汗および吐息などの水分の排出機能が向上して、冷感に優れた生地を提供することができる。

【0036】

そして、ポリエチレン原糸は、ＡＳＴＭ Ｄ２２５６によって測定される強度が６～１７ｇ／ｄ、具体的に１０～１５ｇ／ｄであり、伸び率が１０～２５％、具体的に１２～２０％であってもよい。前記範囲の強度および伸び率を有するポリエチレン原糸は、優れた熱伝導度だけでなく、比較的に柔軟性が高くて、優れた製織性を有することができることから、後で製織されて生地として製造される際、より優れた品質の生地を得ることができる。

【0037】

以下では、図１を参照して本発明の一態様によるポリエチレン原糸の製造方法を具体的に説明する。本発明のポリエチレン原糸は、ＰＤＩ、強度、および伸び率などの前記物性の範囲を満足するものであれば、その製造方法にについて制限されるわけではなく、以下は一態様を説明するものである。

【0038】

まず、チップ（ｃｈｉｐ）形態のポリエチレンを、エクストルーダー（ｅｘｔｒｕｄｅｒ）１００に投入して溶融させることによってポリエチレン溶融物を得る。

【0039】

溶融されたポリエチレンが、前記エクストルーダー１００内のスクリュー（図示せず）によって、口金１００を通じて運搬されるのであり、前記口金２００に形成された多数のホールを通じて押出される。前記口金２００のホールの個数は、製造される原糸のＤＰＦ（Ｄｅｎｉｅｒ Ｐｅｒ Ｆｉｌａｍｅｎｔ）および繊度によって決定されうる。例えば、７５デニールの総繊度を有する原糸を製造する場合、前記口金２００は２０～７５個のホールを有することができるのであって、４５０デニールの総繊度を有する原糸を製造する場合、前記口金２００は９０～４５０個、好ましくは１００～４００個のホールを有することができる。

【0040】

前記エクストルーダー１００内での溶融工程および口金２００を通じた押出工程は、ポリエチレンチップの溶融指数に応じて変更適用可能であるが、具体的に、例えば、１５０～３１５℃、好ましくは２５０～３１５℃、さらに好ましくは２６５～３１０℃で行われることが好ましい。即ち、エクストルーダー１００および口金２００が１５０～３１５℃、好ましくは２５０～３１５℃、さらに好ましくは２６５～３１０℃で維持されることが好ましい。

【0041】

前記紡糸温度が１５０℃未満である場合、低い紡糸温度によってポリエチレンの均一な溶融が行われなくて、紡糸が困難でありうる。反面、紡糸温度が３１５℃を超過する場合、ポリエチレンの熱分解が引き起こされて所望の強度を発現できないことがありうる。

【0042】

前記口金２００におけるホールの直径Ｄに対するホールの長さＬの比率であるＬ／Ｄは、３～４０であってもよい。Ｌ／Ｄが３未満であれば、溶融押出時に、ダイスウェル（Ｄｉｅ Ｓｗｅｌｌ）現象が発生して、ポリエチレンの弾性挙動の制御が困難になることによって紡糸性が良くないものとなり、Ｌ／Ｄが４０を超過する場合には、口金２００を通過する溶融ポリエチレンのネッキング（ｎｅｃｋｉｎｇ）現象による糸切れと共に、圧力降下による吐出不均一の現象が発生しうる。

【0043】

溶融されたポリエチレンが口金２００のホールから吐出されながら紡糸温度と室温との間の差によってポリエチレンの固化が始まり、半固化状態のフィラメント１１が形成される。本明細書では、半固化状態のフィラメントはもちろんのこと、完全固化されたフィラメントも、全て“フィラメント”と総称する。

【0044】

複数の前記フィラメント１１は、冷却部（または“ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｚｏｎｅ”）３００で冷却されることによって完全固化される。前記フィラメント１１の冷却は、空冷方式で行うことができる。

【0045】

前記冷却部３００での前記フィラメント１１の冷却は、０．２～１ｍ／ｓｅｃの風速の冷却風を用いて、１５～４０℃に冷却されるように行われることが好ましい。前記冷却温度が１５℃未満であれば、過冷却によって伸度が不足することから延伸過程で糸切れが発生しうるのであり、前記冷却温度が４０℃を超過すれば、固化の不均一によってフィラメント１１間の繊度偏差が大きくなり、延伸過程で糸切れが発生しうる。

【0046】

また、冷却部にて冷却する際に、多段冷却を行うことによって、より均一に結晶化が行われるようにすることができ、これにより、湿気および汗の排出をより円滑にし、冷感性に優れた原糸を製造することができる。より具体的には、前記冷却部は２つ以上の区間に分けられてもよい。例えば２つの冷却区間からなる場合、第１冷却部から第２冷却部に行くほど温度が次第に低くなるように設計されることが好ましい。具体的に、例えば第１冷却部は４０～９０℃に設定され、第２冷却部は１５～５０℃に設定されてもよい。

【0047】

また、第１冷却部で風速を最も高く設定することによって、表面が、より滑らかな繊維を製造することができる。具体的に、第１冷却部は０．８～１．２ｍ／ｓｅｃの風速の冷却風を用いて４０～９０℃に冷却されるようにするのであって、第２冷却部は０．３～１．０ｍ／ｓｅｃの風速の冷却風を用いて１５～５０℃に冷却されるようにするものであってもよく、このような条件に調節することによって、結晶化度が、より高く、表面が、より滑らかな原糸を製造することができる。

【0048】

次いで、集束機４００で、前記冷却および完全固化されたフィラメント１１を集束させてマルチフィラメント１０を形成させる。

【0049】

図１に例示されているように、本発明のポリエチレン原糸は、直接紡糸延伸（ＤＳＤ）の工程を通じて製造することができる。即ち、前記マルチフィラメント１０が、複数のゴデットローラー部ＧＲ１…ＧＲｎを含む多段延伸部５００に直接伝達されて、２～２０倍、好ましくは３～１５倍の総延伸比で多段延伸された後、ワインダー６００に巻き取られる。また、多段延伸時、最後の延伸区間では１～５％の収縮延伸（弛緩）を付与することによって、耐久性に、より優れた原糸を提供することができる。

【0050】

代替案として、前記マルチフィラメント１０を未延伸糸として一旦巻き取った後に、前記未延伸糸を延伸することによって、本発明のポリエチレン原糸を製造することもできる。即ち、本発明のポリエチレン原糸は、ポリエチレンを溶融紡糸して未延伸糸を一旦製造した後、前記未延伸糸を延伸するという２段階工程を通じて製造することもできる。

【0051】

延伸工程で適用される総延伸比が２未満であれば、最終的に得られるポリエチレン原糸が６０％以上の結晶化度を有することができず、前記原糸から製造される生地上に、羽毛（フィリング）が誘発される危険がある。

【0052】

反面、前記総延伸比が１５倍を超過すれば、糸切れが発生する可能性があり、最終的に得られるポリエチレン原糸の強度が適合しないことから、前記ポリエチレン原糸の製織性が良くないだけでなく、これを用いて製造された生地が、過度にごわごわして使用者が不便さを感じうる。

【0053】

本発明の溶融紡糸の紡糸速度を決定する一番目のゴデットローラー部ＧＲ１の線速度が決定されれば、前記多段延伸部５００で２～２０、好ましくは３～１５の総延伸比が前記マルチフィラメント１０に適用されるように、残りのゴデットローラー部の線速度が適切に決定される。

【0054】

本発明の一実施形態によれば、前記多段延伸部５００のゴデットローラー部ＧＲ１…ＧＲｎの温度を、４０～１４０℃の範囲に適切に設定することによって、前記多段延伸部５００を通じてポリエチレン原糸の熱固定（ｈｅａｔ－ｓｅｔｔｉｎｇ）が行われる。具体的に例えば、前記多段延伸部は、３つ以上、具体的に３～５個の延伸区間からなるものであり得る。また、各延伸区間は複数のゴデットローラー部からなるものであり得る。

【0055】

具体的に例えば、前記多段延伸部は４つの延伸区間からなり、第１延伸区間～第３延伸区間で総延伸比７～１５倍に延伸した後、第４延伸区間で１～３％の収縮延伸（弛緩）を行うものであり得る。前記総延伸比は、延伸を行う前の繊維に比べて、第１延伸区間から第３延伸区間を経た繊維の最終延伸比を意味する。

【0056】

さらに具体的に、第１延伸区間は、４０～１２０℃で行われ、総延伸比が２～５倍であるものであり得る。第２延伸区間は、前記第１延伸区間に比べて高い温度で行われ、具体的に９０～１４０℃で行われ、総延伸比が５～８倍になるように延伸するものであり得る。第３延伸区間は、９０～１４０℃で行われ、総延伸比が７～１５倍になるように延伸するものであり得る。第４延伸区間は、前記第３延伸区間と同一または低い温度で行われうるのであり、具体的に、９０～１４０℃で行われ、１～３％の収縮延伸（弛緩）を行うものであり得る。

【0057】

多段延伸部５００によって、前記マルチフィラメント１０の多段延伸と熱固定とが同時に行われ、多段延伸されたマルチフィラメント１０がワインダー６００に巻き取られることによって、本発明のポリエチレン原糸が完成される。

【0058】

本発明による機能性生地は、前述のポリエチレン原糸を含むもので、優れた熱伝導度および高い寸法安定性を有するポリエチレン原糸を含むことによって、冷感特性を有すると同時に優れた品質を有することができる。

【0059】

本発明による機能性生地は前記説明されたポリエチレン原糸を単独で使用するものであってもよく、他の機能性をさらに付与するために異種原糸をさらに含むこともできるが、冷感性および寸法安定性を同時に有することができる観点からは、前記ポリエチレン原糸を単独で使用することが好ましい。

【0060】

具体的に、機能性生地は、前述の原糸を含むことによって、優れた冷感性を有することができる。詳細に、２０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈで２０±２℃の生地に対して、３０±２℃の熱板（Ｔ－ｂｏｘ）を接触させて測定される接触冷感が０．０５～０．２５Ｗ／ｃｍ²であり、２０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈで、２０±２℃の生地に対して３０±２℃の熱源板（ＢＴ－ｂｏｘ）を接触させて測定される厚さ方向の熱伝導度（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が０．０５～０．２５Ｗ／ｍＫであり得る。より具体的に、接触冷感が０．０７～０．２０Ｗ／ｃｍ²であり、厚さ方向の熱伝導度（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が０．０７～０．２０Ｗ／ｍＫであり得る。このような冷感を有する機能性生地は、後で製品として製造または加工されて使用者に着用される際、高温環境下で使用者が快適感を感じることができる、適切な冷感を提供することができる。

【0061】

また、機能性生地は、前述のポリエチレン原糸を含むことによって優れた寸法安定性を有することができる。具体的に、機能性生地は、前述のポリエチレン原糸を通じて製織または製編されて製造される時、設計された寸法に対して、最終的に製造された生地の寸法変形率がほとんどなくいことから不良品がほとんどないのであり、優れた品質を有しうる。

【0062】

また、機能性生地は、前述のように特定熱収縮応力を有する原糸を含むことによって、高温の苛酷条件下でも、優れた寸法安定性を有することができる。具体的に、９０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈ条件下にて、下記式１で表現される生地の寸法変形率は、－２．０％～２．０％、好ましくは－１．８％～１．８％、さらに好ましくは－１．５％～１．５％であり得る。

【0063】

［式１］
寸法変形率（％）＝｛（ＦＳ₁－ＦＳ₀）／（ＦＳ₀）｝×１００

【0064】

（上記式中、ＦＳ₀は機能性生地を常温（２０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈ）で２４時間放置した後に測定した機能性生地の寸法（ｍｍ）であり、ＦＳ₁は、機能性生地を９０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈ条件下で２４時間放置した後に測定した機能性生地の寸法（ｍｍ）である）

【0065】

このように、機能性生地は、苛酷条件でも優れた寸法安定性を有することによって、熱、圧力などの多様な外力が作用する、後加工における寸法安定性が確保されることから優れた後加工性を有することができる。

【0066】

また、機能性生地は、１５０～８００ｇ／ｍ²の単位面積当りの重量（即ち、面密度）を有する織物または編物であり得る。生地の面密度が１５０ｇ／ｍ²未満であれば、生地の稠密性が不足し、生地内に多くの空隙が存在することになり、このような空隙は生地の冷感性を低下させる。反面、生地の面密度が８００ｇ／ｍ²を超過すれば、過度に稠密な生地構造によって、生地がごわごわになり、使用者が感じる触感に問題が発生し、高い重量によって使用上の問題点が誘発される。

【0067】

このような生地は、適切な冷感性が要求される冷感性製品として加工できる。製品は、従来の繊維製品は全て可能であるが、好ましくは人体に冷感性を付与するための夏季の夏服、スポーツウェア、マスク、および作業服であり得る。

【0068】

以下、実施例を通じて本発明についてさらに詳しく説明する。但し、下記実施例は本発明を詳しく説明するための一つの参照に過ぎず、本発明がこれに限定されるのではなく、様々の形態に実現できる。

【0069】

また、別途に定義されない限り、全ての技術的用語および科学的用語は、本発明の属する当業者の中の一人によって一般に理解される意味と同一の意味を有する。本願で説明に使用される用語は、単に特定の実施例を効果的に記述するためのものであり、本発明を制限するものと意図されない。また、明細書で特に記載していない添加物の単位は、重量％であり得る。

【実施例】

【0070】

物性は以下のように測定した。

【0071】

［原糸物性測定］
＜１．熱収縮応力＞
ポリエチレン原糸の両端を結んで、ループ（ｌｏｏｐ）の形態のサンプルを作った後、ループの形態のサンプルの両側を、熱応力試験機（日本Ｋａｎｅｂｏ Ｅｎｇ．、ＫＥ－２）のホットチャンバー（ｈｏｔ ｃｈａｍｂｅｒ）内に配置した後、ロードセルおよび初荷重環に、ループサンプルの両側をそれぞれ引っ掛けて、下記条件で最大熱収縮応力を測定した。ここで、ループの周りの長さは１０ｃｍであった。

【0072】

－ロードセル（ｌｏａｄ ｃｅｌｌ）：５００ｇｆまで測定可能なロードセル
－初期温度：室温（２０±２℃）
－昇温速度：３００℃／１２０ｓｅｃ
－初荷重：０．０６６６７ｇ／ｄ

【0073】

熱収縮応力値は、出力装置（Ｔｙｐｅ ３０８６ Ｘ－Ｔ Ｒｅｃｏｄｅｒ、Ｙｏｋｏｇａｗａ、Ｈｏｋｕｓｈｉｎ Ｅｌｅｔｒｉｃ、Ｔｏｋｙｏ、Ｊａｐａｎ）を通じて、グラフとして得た。

【0074】

＜２．数平均分子量（Ｍｗ）（ｇ／ｍｏｌ）重量平均分子量（Ｍｗ）（ｇ／ｍｏｌ）および多分散指数（ＰＤＩ）＞
ポリエチレン原糸を下記の溶媒に完全に溶解させた後、次のゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて、前記ポリエチレン原糸の重量平均分子量（Ｍｗ）および多分散指数（Ｍｗ／Ｍｎ：ＰＤＩ）をそれぞれ求めた。

【0075】

－分析機器：Ｔｏｓｏｈ社 ＨＬＣ－８３２１ ＧＰＣ／ＨＴ
－カラム：ＰＬｇｅｌ ｇｕａｒｄ（７．５×５０ｍｍ）＋２×ＰＬｇｅｌ ｍｉｘｅｄ－Ｂ（７．５×３００ｍｍ）
－カラム温度：１６０℃
－溶媒：トリクロロベンゼン（ＴＣＢ）＋０．０４ｗｔ．％ ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）（ａｆｔｅｒ ｄｒｙｉｎｇ ｗｉｔｈ ０．１％ ＣａＣｌ２）
－Ｉｎｊｅｃｔｏｒ、Ｄｅｔｅｃｔｏｒ温度：１６０℃
－Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＲＩ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ
－流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
－注入量：３００ｍＬ
－試料濃度：１．５ｍｇ／ｍＬ
－標準試料：ポリスチレン

【0076】

＜３．強度（ｇ／ｄ）および伸び率（％）＞
ＡＳＴＭ Ｄ２２５６方法によって、インストロン社（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐ、Ｃａｎｔｏｎ、Ｍａｓｓ）の万能引張試験機を用いてポリエチレン原糸の変形－応力曲線を得た。サンプル長さは２５０ｍｍであり、引張速度は３００ｍｍ／ｍｉｎであり、初期ロード（ｌｏａｄ）は０．０５ｇ／ｄに設定した。破断点での応力と伸長から強度（ｇ／ｄ）および伸び率（％）を求め、前記曲線の原点付近の最大勾配を付与する接線から初期モジュラス（ｇ／ｄ）を求めた。それぞれの原糸ごとに５回の測定の後、その平均値を算出した。

【0077】

＜４．結晶化度＞
ＸＲＤ機器（Ｘ－ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ）［製造社：ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社、モデル名：ＥＭＰＹＲＥＡＮ］を用いて、ポリエチレン原糸の結晶化度を測定した。具体的に、ポリエチレン原糸を切断して、２．５ｃｍの長さを有するサンプルを準備し、前記サンプルをサンプルホルダーに固定させた後、下記の条件下で測定を実施した。

【0078】

－光源（Ｘ－ｒａｙ Ｓｏｕｒｃｅ）：Ｃｕ－Ｋα ｒａｄｉａｔｉｏｎ
－電力（Ｐｏｗｅｒ）：４５ＫＶ×２５ｍＡ
－モード：連続スキャンモード
－スキャン角度範囲：１０～４０°
－スキャン速度：０．１°／ｓｅｃ

【0079】

［生地の物性測定］
＜１．接触冷感＞
韓国衣類試験研究院に依頼してＫＥＳ－Ｆ７（Ｔｈｅｒｍｏ Ｌａｂｏ ＩＩ）装置を用いて、試験環境２０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈで測定した。

【0080】

具体的に、２０ｃｍ×２０ｃｍのサイズの生地サンプルを準備した後、２０±２℃の温度および６５±２％のＲＨの条件下で２４時間放置した。次いで、２０±２℃の温度および６５±２％のＲＨのテスト環境で、ＫＥＳ－Ｆ７ ＴＨＥＲＭＯ ＬＡＢＯ ＩＩ（Ｋａｔｏ Ｔｅｃｈ Ｃｏ．， ＬＴＤ．）装置を用いて、生地の接触冷感（Ｑ ｍａｘ）を測定した。具体的に、図２に例示されているように、２０℃に維持されるベースプレート（‘Ｗａｔｅｒ－Ｂｏｘ’とも称される）２１上に、前記生地サンプル２３を載せて、３０℃で加熱された熱板（Ｔ－Ｂｏｘ）２２ａ（接触面積：３ｃｍ×３ｃｍ）を前記生地サンプル２３上に、１秒間のみ載せた。即ち、一面がベースプレート２１と接触している前記生地サンプル２３の他面を、Ｔ－Ｂｏｘ２２ａに瞬間的に接触させた。前記Ｔ－Ｂｏｘ２２ａによって、前記生地サンプル２３に加えられた接触圧力は、６ｇｆ／ｃｍ²であった。次いで、前記装置に連結されたモニター（図示せず）に表示されたＱ ｍａｘ値を記録した。このようなテストを１０回繰り返し、Ｑ ｍａｘ値の算術平均を算出した。

【0081】

＜２．熱伝導度＞
２０ｃｍ×２０ｃｍのサイズの生地サンプルを準備した後、２０±２℃の温度および６５±２％のＲＨの条件下で２４時間放置した。次いで、２０±２℃の温度および６５±２％のＲＨのテスト環境でＫＥＳ－Ｆ７ ＴＨＥＲＭＯ ＬＡＢＯ ＩＩ（Ｋａｔｏ Ｔｅｃｈ Ｃｏ．， ＬＴＤ．）装置を用いて生地の熱伝導度および熱伝達係数を求めた。具体的に、図３に例示されているように、２０℃に維持されるベースプレート２１上に、前記生地サンプル２３を載せて、３０℃で加熱されたＢＴ－Ｂｏｘ２２ｂ（接触面積：５ｃｍ×５ｃｍ）を、前記生地サンプル２３上に１分間載せた。前記ＢＴ－Ｂｏｘ２２ｂが、前記生地サンプル２３と接触する間にも、その温度が３０℃で維持されるように、前記ＢＴ－Ｂｏｘ２２ｂに熱が持続的に供給された。前記ＢＴ－Ｂｏｘ２２ｂの温度維持のために供給された熱量［即ち、熱流損失（（ｈｅａｔ ｆｌｏｗ ｌｏｓｓ））］が、前記装置に連結されたモニター（図示せず）に表示された。このようなテストを５回繰り返し、熱流損失の算術平均を算出した。次いで、生地の熱伝導度および熱伝達係数を、下記の式２および式３を用いて算出した。

【0082】

［式２］：Ｋ＝（Ｗ.Ｄ）／（Ａ.ΔＴ）
［式３］：ｋ＝Ｋ／Ｄ

【0083】

ここで、Ｋは熱伝導度（Ｗ／ｃｍ.℃）であり、Ｄは生地サンプル２３の厚さ（ｃｍ）であり、Ａは前記ＢＴ－Ｂｏｘ２２ｂの接触面積（＝２５ｃｍ²）であり、ΔＴは生地サンプル２３両面の温度差（＝１０℃）であり、Ｗは熱流損失（Ｗａｔｔ）であり、ｋは熱伝達係数（Ｗ／ｃｍ².℃）である。

【0084】

＜３．寸法安定性＞
２０ｃｍ×２０ｃｍのサイズの生地サンプルを準備した後、２０±２℃の温度および６５±２％のＲＨの条件下で２４時間放置した。その後、生地サンプルに対して、一側の稜部の寸法を測定した。

【0085】

その後、９０±２℃の温度および６５±２％のＲＨの条件下で、２４時間放置した後、前記方法で寸法を再び測定した。次いで、生地の寸法変形率を、下記式１を通じて算出した。

【0086】

［式１］
寸法変形率（％）＝｛（ＦＳ₁－ＦＳ₀）／（ＦＳ₀）｝×１００

【0087】

（上記式中、ＦＳ₀は機能性生地を製織した後、常温（２０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈ）で２４時間の放置後に測定した機能性生地寸法（ｍｍ）であり、ＦＳ₁は、機能性生地製織後、９０±２℃、６５±２％ Ｒ．Ｈ条件下で２４時間放置した後測定した機能性生地寸法（ｍｍ）である）

【0088】

［実施例１］
＜ポリエチレン原糸の製造＞
図１に例示された装置を用いて、２００個のフィラメントを含み総繊度が４００デニールであるポリエチレン原糸を製造した。

【0089】

まず、０．９３ｇ／ｃｍ³の密度、８，５００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有するポリエチレンチップを、エクストルーダー１００に投入して溶融させた。溶融されたポリエチレンは、２００個のホールを有する口金２００を通じて押出された。口金２００におけるホール直径（Ｄ）に対するホール長さ（Ｌ）の比率であるＬ／Ｄは、６であった。口金温度は２７０℃であった。

【0090】

口金２００のノズルホールから吐出されつつ形成されたフィラメント１１は、２つの区間からなる冷却部３００で、順次に冷却を行った。第１冷却部では１．０ｍ／ｓｅｃの風速の冷却風によって６０℃に冷却し、第２冷却部では０．５ｍ／ｓｅｃの風速の冷却風によって３０℃に最終冷却された。冷却された後、集束機４００によってマルチフィラメント糸１０として集束された。

【0091】

次いで、前記マルチフィラメント糸は延伸部５００に移動した。前記延伸部は、４つの区間からなる多段延伸部からなり、総４段のゴデットローラー部から構成されており、各ゴデットローラー部は、２つ～６つのゴデットローラーからなる。

【0092】

具体的に、第１延伸区間は最大延伸温度８０℃で総延伸比２倍に延伸され、第２延伸区間は最大延伸温度１２０℃で総延伸比１．５倍に延伸され、第３延伸区間は最大延伸温度１２０℃で総延伸比１．３倍に延伸され、第４延伸区間は最大延伸温度１２０℃で第３延伸区間に比べて２％収縮延伸（弛緩）されるようにして、延伸および熱固定された。

【0093】

次いで、前記延伸されたマルチフィラメント糸は、ワインダー６００に巻き取られた。巻取り張力は０．８ｇ／ｄであった。

【0094】

製造された原糸の物性を測定して下記表１に示した。

【0095】

測定された熱収縮応力グラフを図４に示した。

【0096】

＜機能性生地の製造＞
前記製造されたポリエチレン原糸を製織して、面密度５００ｇ／ｍ²の機能性生地を製造した。製造された機能性生地の物性を測定して、下記表３に示した。

【0097】

［実施例２～９］
下記表１のように原糸条件を変更したことを除いては、実施例１と同一に生地を製造した。また、実施例１と同一に製造された生地の物性を測定して、下記表３に示した。実施例７の場合の、測定された熱収縮応力グラフを、図５に示した。

【0098】

［比較例１～２］
下記表２のように原糸条件を変更したことを除いては、実施例１と同一に生地を製造した。また、実施例１と同一に製造された生地の物性を測定して、下記表４に示した。

【0099】

［比較例３］
下記表２のように原糸条件を変更し、延伸区間の個数を２にしたことを除いて、実施例１と同一に原糸および生地を製造した。また、実施例１と同一に製造された生地の物性を測定して、下記表４に示した。

【0100】

［比較例４］
下記表２のように原糸条件を変更し、延伸区間個数を６にしたことを除いて、実施例１と同一に原糸および生地を製造した。また、実施例１と同一に製造された生地の物性を測定して、下記表４に示した。

【0101】

【表1】

【0102】

【表2】

【0103】

【表3】

【0104】

【表4】

【0105】

上記表１～表４を参照すれば、実施例による生地の場合、適切な冷感を有し、優れた寸法安定性を有するのを確認することができた。特に、比較例４の場合、比較的に結晶化度の高い原糸を用いて生地を製造したにも拘わらず、生地の製造時に、多量の毛羽が発生して低い接触冷感および熱伝導度を有するのを確認することができた。

【0106】

以上のように、本発明では特定の事項と限定された実施例および図面によって説明されたが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、本発明は前記の実施例に限定されるのではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であればこのような記載から多様な修正および変形が可能である。

【0107】

したがって、本発明の思想は、説明された実施例に限定されて決められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等または等価的変形がある全てのものは、本発明思想の範疇に属するというべきである。

【符号の説明】

【0108】

１０：マルチフィラメント
１１：フィラメント
２１：ベースプレート
２３：生地
２２ａ：Ｔ－ｂｏｘ
２２ｂ：ＢＴ－ｂｏｘ
１００：エクストルーダー
２００：口金
３００：冷却部
４００：集束部
５００：延伸部
６００：ワインダー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】