特表 2024-545893 異形断面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】2024-12-13

(54)【発明の名称】異形断面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 20060101AFI20241206BHJP

   D03D 15/283 20210101ALI20241206BHJP

   D03D 15/37 20210101ALI20241206BHJP

【ＦＩ】

D01F6/04 B

D03D15/283

D03D15/37

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024537463

(86)(22)【出願日】2022-12-19

(85)【翻訳文提出日】2024-06-20

(86)【国際出願番号】 KR2022020674

(87)【国際公開番号】W WO2023121164

(87)【国際公開日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】10-2021-0182731

(32)【優先日】2021-12-20

(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】パク，ジョン ウン

(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】イ，シノ

【テーマコード（参考）】

4L035

4L048

【Ｆターム（参考）】

4L035AA05

4L035BB31

4L035BB55

4L035BB89

4L035BB91

4L035DD02

4L035EE20

4L035HH01

4L035HH04

4L048AA15

4L048AA37

4L048AA38

4L048AB07

4L048AC09

4L048CA00

4L048CA07

4L048DA03

(57)【要約】

本発明は、異形断面ポリエチレン原糸およびこれを含む機能性生地に関し、より詳しくは、冷感性および吸汗速乾能を有する生地の製造が可能な、異形断面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。本発明によるポリエチレン原糸は、長手方向に垂直な断面を基準として、中心体と、前記中心体から突出した２個以上の突起とを含むフィラメントを含み、結晶化度が５６～８５％である。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向に垂直な断面を基準として、
中心体と、前記中心体から突出した２個以上の突起とを含むフィラメントを含み、
結晶化度が５６～８５％であるポリエチレン原糸。

【請求項2】

前記フィラメントの長手方向に垂直な断面を基準として、前記中心体において前記中心体が形成する内接円の第１半径（Ｒ１）と、前記中心体と突起とが形成する外接円の第２半径（Ｒ２）は、下記式を満足する、請求項１に記載のポリエチレン原糸。
[式]
１．２≦Ｒ２／Ｒ１≦５．０

【請求項3】

前記原糸は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８により、１９０℃、２．１６ｋｇで測定される溶融指数（ｍｅｌｔ ｉｎｄｅｘ：ＭＩ、＠１９０℃）が１～２５ｇ／１０ｍｉｎ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、多分散指数（Ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ、ＰＤＩ）が５～３０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、ＡＳＴＭ Ｄ２２５６で測定される強度が５～１０ｇ／ｄ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のいずれか１項に記載の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で測定された接触冷感（Ｑ－ｍａｘ）が０．１～０．５Ｗ／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で測定された熱流速（ｈｅａｔ ｆｌｕｘ）が９５～１５０Ｗ／ｍ²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、ＫＳ Ｋ０６４２ ８．２６のＢ法バイレック法による水分吸収速度が８０～１６０ｍｍ／１０ｍｉｎである、請求項６に記載の機能性生地。

【請求項10】

前記生地は、ＫＳ Ｋ０６４２ ８．２５のＡ法による水分乾燥速度が２０～５０ｍｍ／１０ｍｉｎである、請求項６に記載の機能性生地。

【請求項11】

請求項６に記載の機能性生地から製造された吸汗速乾製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異形断面ポリエチレン原糸およびこれを含む機能性生地に関し、より詳しくは、冷感性および吸汗速乾能を有する生地の製造が可能な、異形断面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。

【背景技術】

【0002】

最近、繊維業界では、高付加価値を有する差別化素材の開発の一環として繊維をなす重合体の改善だけでなく、原糸の断面の差別化などを研究している。そのうち、原糸の断面の差別化は、投資時間および費用との対比での繊維物性の改良の面で効果が大きいことから研究が活発に進められている。

【0003】

一方、最近、生活水準が向上し、健康な自己管理のために、年齢を問わず全世代で多様なスポーツ活動をしている。このため、スポーツウェアの需要が増えるにつれて、多様なスポーツウェアの開発が活発に行われているのが現状である。特に、軽量性と、通気性といった機能性とを結合して、軽いトレッキングからアクティブなスポーツ活動まで幅広く活用できるスポーツウェア用繊維素材の開発が切実に要求されている。

【0004】

そこで、大韓民国登録特許公報第１０－１８０８４５９号の「吸汗速乾性および耐摩耗性に優れたポリエステル異形断面糸およびその製造方法」および大韓民国公開特許公報第１０－２０１１－００７６１２２号の「優れた吸汗速乾性およびストレッチ特性を有するポリブチレンテレフタレート異形断面繊維」が開示されている。このような異形断面繊維（糸）は、原糸をなすフィラメントの断面を異形化して、フィラメント束からなる原糸内の空隙を形成し、フィラメントの間に形成された微細空隙による毛細管現象（微細空隙を通して吸収速度を速くし、水の拡散表面を大きくすること）により水分を吸収し排出するようにした。つまり、原糸内の毛細管現象を利用して、汗の吸収と発散を速くする機能、つまり、吸汗速乾能を付与した。

【0005】

しかし、従来の異形断面糸は、綿糸に比べて水分吸収率が良くなく、異形断面糸から製造された製品（生地）を着用した使用者が排出する汗または呼気を十分に吸収できないという短所がある。また、従来の異形断面糸から製造された製品は、水分吸収率が低いことによって、外部に排出される水分も小さくて、実質的に着用者が快適性を感じにくいという問題点がある。

【0006】

また、従来の異形断面糸から製造された製品は、外部に排出できなかった水分によって、人体の活動時、織物と皮膚との摩擦係数を増加させて、皮膚から熱を発生させうる。さらに、従来の異形断面糸は、ほとんどがポリエステル糸で、上述のように、既存のポリエチレン繊維に比べて冷感性がない。そこで、着用者がむしろさらなる熱感を感じ、多量の汗をさらに排出することによって、むしろ不快感を生じうるという短所がある。

【0007】

このため、迅速に多量の水分を吸収および排出し、冷感性を有する新たな繊維素材の開発がさらに必要なのが現状である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、冷感性および吸汗速乾能を有する生地の製造が可能な異形断面ポリエチレン原糸およびこれを含む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】

【0009】

本発明によるポリエチレン原糸は、長手方向に垂直な断面を基準として、中心体と、前記中心体から突出した２個以上の突起とを含むフィラメントを含み、結晶化度が５６～８５％である。

【0010】

本発明の一実施例によるポリエチレン原糸において、前記フィラメントの長手方向に垂直な断面を基準として、前記中心体において前記中心体が形成する内接円の第１半径（Ｒ１）と、前記中心体と突起とが形成する外接円の第２半径（Ｒ２）は、下記の式を満足することができる。

【0011】

[式]
１．２≦Ｒ２／Ｒ１≦５．０

【0012】

本発明の一実施例によるポリエチレン原糸において、前記原糸は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８により、１９０℃、２．１６ｋｇで測定される溶融指数（ｍｅｌｔ ｉｎｄｅｘ：ＭＩ、＠１９０℃）が１～２５ｇ／１０ｍｉｎであってもよい。

【0013】

本発明の一実施例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５～３０であってもよい。

【0014】

本発明の一実施例によるポリエチレン原糸において、前記原糸は、ＡＳＴＭ Ｄ２２５６で測定される強度が５～１０ｇ／ｄであってもよい。

【0015】

本発明による機能性生地は、上述したポリエチレン原糸を含む。

【0016】

本発明の一実施例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（Ｑ－ｍａｘ）が０．１～０．５Ｗ／ｃｍ²であってもよい。

【0017】

本発明の一実施例による機能性生地において、前記生地は、２０±２℃、６５±２％Ｒ．Ｈで測定された熱流速（ｈｅａｔ ｆｌｕｘ）が９５～１５０Ｗ／ｍ²であってもよい。

【0018】

本発明の一実施例による機能性生地において、前記生地は、ＫＳ Ｋ０６４２ ８．２６のＢ法バイレック法による水分吸収速度が８０～１６０ｍｍ／１０ｍｉｎであってもよい。

【0019】

本発明の一実施例による機能性生地において、前記生地は、ＫＳ Ｋ０６４２ ８．２５のＡ法による水分乾燥速度が２０～５０ｍｍ／１０ｍｉｎであってもよい。

【0020】

本発明による吸汗速乾製品は、上述した機能性生地から製造されたものである。

【発明の効果】

【0021】

本発明による異形断面ポリエチレン原糸は、水分が迅速に移動および排出することができ、優れた熱伝導度を有することによって、吸汗速乾および冷感性を同時に有する生地の製造が可能である。

【0022】

また、本発明による機能性生地は、優れた熱伝導度および吸汗速乾能を有するポリエチレン原糸を含むことによって、冷感性および吸汗速乾能を有し、汗や、湿気および呼気などによって発生する水分を迅速に排出し、熱を外部に放出可能で、ジメジメ感と熱感を減少させることによって、使用者に快適感を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１実施例による異形断面ポリエチレン原糸のフィラメントの断面図である。

【図2】本発明の第２実施例による異形断面ポリエチレン原糸のフィラメントの断面図である。

【図3】生地の接触冷感を測定する装置を概略的に示す模式図である。

【図4】生地の熱流速を測定するサーマルマネキン実験を示す写真である。

【図5】図１に示された異形断面ポリエチレン原糸のフィラメントの断面を拡大して示す光学顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

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、他に定義がなければ、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おいて、本発明の要旨を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。

【0025】

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

【0026】

さらに、本明細書において特別な言及なしに使用された単位は、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、他に定義されない限り、全体組成物中のいずれか１つの成分が組成物中に占める重量％を意味する。

【0027】

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すべての値、定義される範囲の形態と幅で論理的に誘導される増分、二重限定されたすべての値および互いに異なる形態に限定された数値範囲の上限および下限の、すべての可能な組み合わせを含む。本発明の明細書において、特別な定義がない限り、実験誤差または値の四捨五入により発生する可能性がある、数値範囲外の値も定義された数値範囲に含まれる。

【0028】

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、追加的に列挙されていない要素、材料または工程を排除しない。

【0029】

吸汗速乾は、汗、湿気および口気などのような水分を迅速に吸収し乾燥させることを意味するもので、スポーツウェア、作業服およびマスクなど人体に快適性を付与するために多様な分野で要求されている。

【0030】

従来は、原糸をなすフィラメントの断面を異形化して、フィラメント束からなる原糸内に空隙を形成し、フィラメントの間に形成された微細空隙による毛細管現象により原糸に吸汗速乾能を付与した。しかし、従来の異形断面糸は、綿糸に比べて水分吸収率が良くなく、異形断面糸から製造された製品（生地）を着用した使用者が排出する汗または口気を十分に吸収できないという短所がある。また、従来の異形断面糸から製造された製品は、水分吸収率が低いことによって、外部に排出される水分も小さくて、実質的に着用者が快適性を感じにくいという問題点がある。

【0031】

また、従来の異形断面糸から製造された製品は、外部に排出できなかった水分によって、人体の活動時、織物と皮膚との摩擦係数を増加させて皮膚から熱を発生させることがある。さらに、従来の異形断面糸はほとんどがポリエステル糸で、上述のように、既存のポリエチレン繊維に比べて冷感性がない。このため、従来の異形断面糸から製造された製品を着用した使用者がむしろさらなる熱感を感じ、多量の汗をさらに排出することによって、むしろ不快感を生じうるという短所がある。

【0032】

そこで、本出願人は、非常に優れた吸汗速乾能および冷感性を同時に有することができる高付加価値の原糸を開発すべく、長期間にわたって突っ込んだ研究を行った結果、特定の形状を有する異形断面ポリエチレン原糸が優れた吸汗速乾能を有し、ポリエチレン特有の冷感性を提供して、使用者の着用時、非常に優れた快適感を提供できる製品の製造を可能にすることを見出して、これに関する研究をさらに重ねた結果、本発明を完成するに至った。

【0033】

本発明のポリエチレン原糸は、長手方向に垂直な断面を基準として、中心体と、前記中心体から突出した２個以上の突起とを含むフィラメントを含むもので、結晶化度は５６～８５％、具体的には６０～８５％、さらに具体的には６５～７５％であってもよい。

【0034】

このようなポリエチレン原糸は、特定の異形断面を有する複数のフィラメントが束で具備された構造で、フィラメントの断面構造によって、原糸内のフィラメントの間に微細空隙が形成されることによって、微細空隙による毛細管現象により水分の吸収および排出が円滑に行われる。それだけでなく、ポリエチレン特有の優れた熱伝導度を有することによって、吸汗速乾および冷感性を同時に有する生地の製造が可能である。

【0035】

図１は、本発明の一実施例によるポリエチレン原糸のフィラメントが示されている。

【0036】

図１を参照すれば、ポリエチレン原糸は、長手方向に垂直な断面を基準として、中心体と、前記中心体から突出した２個以上の突起とを含むフィラメントを含むもので、上述のように、このような断面が異形化されたフィラメントを含むことによって、原糸内のフィラメントの間に微細空隙が形成される。

【0037】

本発明の一態様において、ポリエチレン原糸をなすフィラメントは非多孔質で、フィラメント間の間隔によってのみポリエチレン原糸に空隙が形成される。つまり、フィラメントの間に微細空隙によりポリエチレン原糸の空隙率が形成される。詳しくは、ポリエチレン原糸の長手方向に垂直な方向に、原糸の外形に沿って測定される原糸の断面を基準としてフィラメントの占める面積は５０～９９％、具体的には６０～９０％であってもよいし、これを除いた面積は、原糸に空隙が形成された面積で、原糸の断面空隙率であってもよい。このようにフィラメントの間に形成される微細空隙により空隙率が高く形成されたポリエチレン原糸は、ポリエチレン特有の冷感性を高く維持すると同時に、水分の速い吸収および乾燥が可能になる。

【0038】

具体的には、中心体は、フィラメントの長手方向に垂直な断面を基準として、三角形、四角形、五角形などの多角形、楕円形または円形など多様な断面形状を有することができるが、好ましくは、図１に示されているように、円形または円形に近い断面形状を有し、平均半径長さを形成することができる。この時、フィラメントの長手方向に垂直な断面において、中心体のなす半径は、フィラメントの内接円を意味する。

【0039】

あるいは、図２に示されているように、中心体は、フィラメントの長手方向に垂直な断面を基準として、楕円形であってもよい。この時、フィラメントの長手方向に垂直な断面において、中心体のなす半径は、フィラメントの内接円を意味するが、内接円が楕円形であることによって、楕円形の短半径および長半径から選択されるいずれか１つであってもよい。好ましくは、長半径を意味することができる。

【0040】

突起は、フィラメントの長手方向に垂直な断面を基準として、中心体から突出して形成されるもので、突起を含むフィラメントは、長手方向に垂直な断面が異形化された形状を有する。このようなフィラメントを含む原糸は、フィラメント間の微細空隙が形成されて、毛細管現象による水分の吸収できる流路、つまり、マイクロチャネル（微細空隙）が形成される。このため、原糸は、マイクロチャネルによって水分を吸収および排出可能で、優れた吸汗速乾能を有することができる。

【0041】

突起は、中心体から突出した形状であれば限定されないが、端部がラウンド状に緩やかに突出したものであってもよい。突起は、毛細管現象により水分が吸収できる程度に原糸内のフィラメントを離隔させることができる大きさ、つまり、中心体から突出する長さが限定されない。

【0042】

ただし、前記原糸、またはフィラメントの長手方向に垂直な断面を基準として、前記中心体において前記中心体が形成する内接円の第１半径（Ｒ１）と、前記中心体と突起とが形成する外接円の第２半径（Ｒ２）は、下記の式を満足することが、毛細管現象による水分吸収力において有利である。

【0043】

[式]
１．２≦Ｒ２／Ｒ１≦５．０

【0044】

さらに具体的には、上記式中、１．２≦Ｒ２／Ｒ１≦３．５または１．３≦Ｒ２／Ｒ１≦３であってもよい。前記範囲で、ポリエチレンが疎水性であるにもかかわらず、強い毛細管力により原糸の水分吸収が円滑に起こることができる。

【0045】

また、フィラメントの長手方向に垂直な断面において、中心体が形成するフィラメントの内接円の円周に対して、１つの突起の占める長さの比は１０％以上、具体的には２０～５０％であってもよい。ここで、突起の占める長さは、内接円の円周において、突起の両端部と、内接円とのそれぞれの接点を結ぶ弧の長さを意味する。具体的には、図１において、

を意味することができる。

【0046】

突起は、２個以上、具体的には２個～５個が備えられる。好ましくは、中心体が円形であるとき、３個備えられて、長手方向に垂直なフィラメントの断面が３葉形に形成されることが、内接円および外接円の長さ調節によるマイクロチャネルの大きさ調節が容易である。

【0047】

あるいは、中心体が楕円形の時、４個が備えられて、長手方向に垂直なフィラメントの断面が４葉形に形成されることが、マイクロチャネルの大きさの調節において有利である。

【0048】

突起は、中心体の円周方向に沿って、互いに同一の間隙で配列されうるが、これに限定されない。一例として、図１に示されているように、突起が３個備えられるとき、中心体の円周方向に沿って互いに同一間隔で配列されうるが、これとは異なり、突起が２個備えられるとき、中心体のいずれか一方の側に偏向して突起が位置することができる。

【0049】

あるいは、図２に示されているように、突起が４個備えられるとき、楕円形の中心体を基準として、一対の突起が互いに対称に配列される。

【0050】

上述のように、複数の突起が中心体に突出して形成されることによって、突起が形成された中心体の一表面の全体の面積に対して突起の占める面積比は６０％以上、具体的には８０～１００％であることが好ましい。このとき、１００％は、中心体の一表面の全体の面積に対して、突起が連続的に形成されたことを意味する。具体的には、図１に示されているように、隣接した突起の端部が、互いに接するように位置して、フィラメントの長手方向に垂直な断面を基準として、前記フィラメントの断面形状が、フィラメントの周方向に沿って波形であってもよい。

【0051】

このようなポリエチレン原糸は、上述のように、異形化された断面を有する複数のフィラメントが束をなすもので、長手方向に垂直な断面を基準として、前記フィラメントの占める面積が７０～９９％、さらに詳しくは８０～９５％であってもよい。フィラメントの占める面積以外の面積は、微細空隙の占める面積を意味することができ、マイクロチャネルが形成する面積を意味することができる。前記範囲で、マイクロチャネルによる十分な水分吸収および排出能を有することができる。

【0052】

ポリエチレン原糸は、複数のフィラメントを含むことができる。原糸は、微細空隙を形成できるフィラメントの個数であれば限定されない。一例として、ポリエチレン原糸は、１～３デニールの纎度をそれぞれ有する４０～５００本のフィラメントを含むことができ、１００～１，０００デニールの総纎度を有することができる。

【0053】

また、ポリエチレン原糸は、密度が０．９０～０．９９ｇ／ｃｍ³、または０．９３～０．９７ｇ／ｃｍ³であってもよい。さらに、ポリエチレン原糸は、紡糸による結晶化度が５６～８５％、具体的には６０～８５％、さらに具体的には６５～７５％であってもよく、前記ポリエチレン原糸の中心から外角まで均一な結晶化度を示すことができる。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時、未結晶の大きさとともに導出される。結晶化度が前記範囲を満足する範囲で高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の共有結合により連結された分子鎖方向に「フォノン（ｐｈｏｎｏｎ）」という格子振動（ｌａｔｔｉｃｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）により、熱が迅速に拡散および発散し、汗および呼気などの水分排出機能が向上して、冷感性に優れた生地を提供することができる。特に、一実施例によるポリエチレン原糸は、中が満たされていて、中の空いた原糸よりも、単位体積あたりの結晶化度が高く、実質的に同一の太さの原糸の場合、結晶部分をより多く含有できるという点で、本発明において目的とする優れた冷感性を有する生地を製造することができる。

【0054】

これとともに、ポリエチレン原糸は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８にしたがい、１９０℃、２．１６ｋｇで測定される溶融指数（ｍｅｌｔ ｉｎｄｅｘ：ＭＩ、＠１９０℃）が、１～２５ｇ／１０ｍｉｎ、具体的には３～１５ｇ／１０ｍｉｎ、さらに具体的には５～１０ｇ／１０ｍｉｎであってもよいが、これに限定されない。ただし、前記範囲で比較的優れた強度を有することができる。

【0055】

また、ポリエチレン原糸の多分散指数は、５～３０、具体的には１０～２０であってもよい。ここで、ＡＳＴＭ Ｄ２２５６により測定される強度は５～１０ｇ／ｄ、具体的には６～９ｇ／ｄ、さらに具体的には７～８ｇ／ｄであってもよい。前記範囲で、高い熱伝導度を有すると同時に、製織性に有利な適切な剛軟度を有することができる。

【0056】

以下、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、前記物性の範囲を満足するものであれば、その製造方法に制限されるわけではなく、以下、一態様を説明する。

【0057】

まず、チップ（ｃｈｉｐ）形態のポリエチレンを、エクストルーダ（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。

【0058】

溶融したポリエチレンが前記エクストルーダ１００内のスクリュー（図示せず）によって口金２００により運搬され、前記口金２００に形成された複数のホールを通して押出される。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）および纎度により決定できる。例えば、７５デニールの総纎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、４５０デニールの総纎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。

【0059】

前記エクストルーダ１００内での溶融工程および口金２００による押出工程は、ポリエチレンチップの溶融指数により変更適用可能であるが、具体的には、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。つまり、エクストルーダ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℃に維持されることが好ましい。

【0060】

前記紡糸温度が１５０℃未満の場合、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いので、紡糸が困難になる。これに対し、紡糸温度が３１５℃超過の場合、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のでありうる。

【0061】

溶融したポリエチレンが、異形断面用口金２００のホールから吐出されるに伴い、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開始され、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、完全固化したフィラメントをも総称して「フィラメント」とする。

【0062】

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する。前記フィラメント１１の冷却は、空冷方式で行われる。

【0063】

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の風速の冷却風を利用して、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、過冷却により伸度が不足して延伸過程で糸切れが発生しうるのであって、前記冷却温度が４０℃超過であれば、固化不均一によってフィラメント１１間の纎度偏差が大きくなり、延伸過程で糸切れが発生しうる。

【0064】

また、冷却部での冷却時に多段冷却を行うことによって、より均一に結晶化されるようにし、これによって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。さらに具体的には、前記冷却部は、２個以上の区間に分けられる。例えば、３個の冷却区間からなる場合、第１冷却部から第３冷却部へい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。具体的には、例えば、第１冷却部は４０～８０℃に設定され、第２冷却部は３０～５０℃に設定され、第３冷却部は１５～３０℃に設定されうる。

【0065】

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。具体的には、第１冷却部は０．８～１ｍ／ｓｅｃ、第２冷却部は０．４～０．６ｍ／ｓｅｃおよび第３冷却部は０．２～０．５ｍ／ｓｅｃの風速の冷却風を利用するものであってもよいし、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。

【0066】

次に、集束器４００で、前記冷却および完全固化したフィラメント１１を集束させて、マルチフィラメント１０を形成させる。

【0067】

図１に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）工程により製造できる。つまり、前記マルチフィラメント１０が複数のゴデットローラ部ＧＲ１．．．ＧＲｎを含む多段延伸部５００に直接伝達されて、２～２０剛軟度、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６００に巻取られる。また、多段延伸時の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、耐久性が、より優れた原糸を提供することができる。

【0068】

代案的に、前記マルチフィラメント１０を未延伸糸として一旦巻取った後、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が製造されてもよい。つまり、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段階の工程により製造されてもよい。

【0069】

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５６％以上、６０％以上の結晶化度を有することができず、前記原糸で製造される生地上に羽毛（ピリング）が誘発される危険がある。

【0070】

これに対し、前記総延伸比が１５倍超過であれば、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さず、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ついて使用者が不便さを感じることがある。

【0071】

本発明の溶融紡糸の紡糸速度を決定する第１ゴデットローラ部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に適用できるように、残りのゴデットローラ部の線速度が適切に決定される。

【0072】

本発明の一実施例によれば、前記多段延伸部５００のゴデットローラ部ＧＲ１．．．ＧＲｎの温度を４０～１４０℃の範囲で適切に設定することによって、前記多段延伸部５００によりポリエチレン原糸の熱固定（ｈｅａｔ－ｓｅｔｔｉｎｇ）が行われる。具体的には、例えば、前記多段延伸部は、３個以上、具体的には３～５個の延伸区間からなるものであってもよい。また、各延伸区間は、いくつかのゴデットローラ部からなるものであってもよい。

【0073】

具体的には、例えば、前記多段延伸部は、４個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倍に延伸後、第４延伸区間で１～３％収縮延伸（弛緩）を行うものであってもよい。前記総延伸比は、延伸をする前の繊維に比べて、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。

【0074】

さらに具体的には、第１延伸区間は、４０～１３０℃で行われ、総延伸比が２～５倍であってもよい。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、具体的には１００～１５０℃で行われ、総延伸比が５～８倍となるように延伸するものであってもよい。第３延伸区間は、１００～１５０℃で行われ、総延伸比が７～１５倍となるように延伸するものであってもよい。第４延伸区間は、前記第２延伸区間と同一または低い温度で行われ、具体的には８０～１４０℃で行われ、１～３％収縮延伸（弛緩）を行うものであってもよい。

【0075】

多段延伸部５００により、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６００に巻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する。

【0076】

本発明による機能性生地は、上述したポリエチレン原糸を含むもので、優れた熱伝導度および吸汗速乾能を有するポリエチレン原糸を含むことによって、冷感性および吸汗速乾能を有し、汗や、湿気および呼気などによって発生する水分を迅速に排出することができる。このような生地で製造された製品を使用者が着用する時、迅速に水分と熱を外部に放出可能であって、ジメジメ感と熱感を減少させることによって、使用者に快適感を提供することができる。

【0077】

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いし、他の機能性をさらに付与するために異種の原糸をさらに含んでもよいが、より優れた冷感性および吸汗速乾能を同時に有することができるという観点からは、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。

【0078】

具体的には、機能性生地は、２０±２℃、６５±２％Ｒ．Ｈで測定された接触冷感が０．１～０．５Ｗ／ｃｍ²、さらに具体的には０．１５～０．３Ｗ／ｃｍ²であってもよい。また、機能性生地は、２０±２℃、６５±２％Ｒ．Ｈで測定された熱流速（ｈｅａｔ ｆｌｕｘ）が９５～１５０Ｗ／ｍ²、具体的には１００～１２０Ｗ／ｍ²であってもよい。このような冷感を有する機能性生地は、後に製品に製造または加工されて使用者に着用される時、高温環境下で、使用者が快適感を感じられる優れた冷感を提供することができる。

【0079】

また、機能性生地は、ＫＳ Ｋ０６４２ ８．２６のＢ法バイレック法による水分吸収速度が８０～１６０ｍｍ／１０ｍｉｎ、具体的には１００～１３０ｍｍ／１０ｍｉｎであってもよい。このような機能性生地は、同一の条件で、水分吸収速度が５０ｍｍ／１０ｍｉｎ前後の綿糸よりも高い水分吸収速度を有するもので、非常に優れた水分吸収能を有する。

【0080】

さらに、機能性生地は、ＫＳ Ｋ０６４２ ８．２５のＡ法による水分乾燥速度が、２０～５０ｍｍ／１０ｍｉｎ、具体的には３０～４０ｍｍ／１０ｍｉｎと、比較的速い水分乾燥速度で、水分の排出が円滑に起こりうる。このように、速い水分吸収速度および水分乾燥速度を示す機能性生地は、汗、湿気および呼気などの水分を、迅速に吸収して排出できる吸汗速乾能が非常に優れている。

【0081】

機能性生地は、１５０～８００ｇ／ｍ²の単位面積あたりの重量（つまり、面密度）を有する織物または編物であってもよい。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が、このような空隙は生地の冷感性を低下させる。これに対し、生地の面密度が８００ｇ／ｍ²超過であれば、過度に密な生地構造によって生地がごわつき、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。

【0082】

このような生地は、吸汗速乾能および冷感性が同時に要求される吸汗速乾製品に加工される。製品は、従来の繊維製品はすべて可能であるが、好ましくは、人体に冷感性および吸汗速乾能を付与するための夏服、スポーツウェア、マスクおよび作業服であってもよい。

【0083】

以上、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、より全般的な理解のために提供されたものに過ぎず、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、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。

【0084】

したがって、本発明の思想は、説明された実施例に限られて定められてはならず、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すべてのものは、本発明の思想の範疇に属する。

【0085】

［原糸の物性の測定］
＜１．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した後、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。

【0086】

－分析機器：Ｔｏｓｏｈ社の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）（０．１％ＣａＣｌ₂での乾燥後；ａｆｔｅｒ ｄｒｙｉｎｇ ｗｉｔｈ ０．１％ＣａＣｌ₂）
－インジェクタ―、検出器(Ｉｎｊｅｃｔｏｒ、Ｄｅｔｅｃｔｏｒ)の温度：１６０℃
－検出器(Ｄｅｔｅｃｔｏｒ)：ＲＩ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ
－流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
－注入量：３００μｌ
－試料濃度：１．５ｍｇ／ｍＬ
－標準試料：ポリスチレン

【0087】

＜２．強度（ｇ／ｄ）＞
ＡＳＴＭ Ｄ２２５６方法により、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。サンプルの長さは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張から強度（ｇ／ｄ）を求めた。それぞれの原糸ごとに５回測定後、その平均値を算出した。

【0088】

＜３．結晶化度＞
ＸＲＤ機器（Ｘ線回析装置；Ｘ－ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ）［製造会社：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。具体的には、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に固定させた後、下記の条件下で測定を実施した。

【0089】

－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

【0090】

＜４．溶融指数＞
ＡＳＴＭ Ｄ１２３８により、１９０℃、２．１６ｋｇで測定した。

【0091】

［生地の物性の測定］
＜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。

【0092】

具体的には、２０ｃｍ×２０ｃｍ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。次に、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（Ｑｍａｘ）を測定した。具体的には、図３に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、３０℃に加熱されたＴ－Ｂｏｘ２２ａ（接触面積：３ｃｍ×３ｃｍ）を前記生地サンプル２３上に１秒間だけ載せた。つまり、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における他面を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。次に、前記装置に連結されたモニタ（図示せず）に表示されたＱｍａｘ値を記録した。このようなテストを１０回繰り返し、Ｑｍａｘ値の算術平均を算出した。

【0093】

＜２．熱流速（ｈｅａｔ ｆｌｕｘ）＞
サーマルマネキン（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍａｎｉｋｉｎ）を人工気候室内に位置させた後、試験環境２０±２℃、６５±２％Ｒ．Ｈで測定した。

【0094】

具体的には、図４に示されているように、２０±２℃、６５±２％Ｒ．Ｈの人工気候室の中央に男性サーマルマネキンを位置させた。次に、サーマルマネキンの温度を３３．７℃に設定した後、電源を供給してサーマルマネキンを加温させた。

【0095】

以後、男性９５ｓｉｚｅの上着サンプルを準備した後、加温されたサーマルマネキンに着衣させ、１分間隔で３０分間サーマルマネキンの表面温度およびサーマルマネキンの温度維持のための電力値により、単位時間（１ｍｉｎ）の単位面積１ｍ²あたりに消費された熱エネルギー量である熱流速（ｈｅａｔ ｆｌｕｘ、Ｗ／ｍ²）を測定した。

【0096】

＜３．水分吸収速度＞
ＫＳ Ｋ０６４２ ８．２６のＢ法（バイレック法）により、生地の水分吸収速度を測定した。

【0097】

具体的には、２０ｃｍ×２．５ｃｍサイズの同一の生地サンプル５個を準備した後、２０±２℃の蒸留水が入っている容器の水面にサンプルの一端が当たるようにして一定の高さに水平棒で固定させた。１０分経過後、毛細管現象により水が上昇する高さを測定して、その平均値で表示した。

【0098】

＜４．水分乾燥速度＞
ＫＳ Ｋ０６４２ ８．２５のＡ法により、生地の水分乾燥速度を測定した。

【0099】

具体的には、４ｃｍ×４ｃｍのサイズの試験片３個を準備した後、２０±２℃の蒸留水に広げた状態で浸漬させて十分に水分を試験片に吸収させた。この後、蒸留水から取り出して水滴がそれ以上落ちない時、乾燥時間測定装置に装着して、２０±２℃、６５±２％Ｒ．Ｈ条件下の試験室内で放置させた。自然乾燥して恒量になるまでの時間を測定した。

【0100】

［実施例１］
＜ポリエチレン原糸の製造＞
２００本のフィラメントを含み、総纎度が１５０デニールのポリエチレン原糸を製造した。

【0101】

まず、ポリエチレンチップをエクストルーダ１００に投入して溶融させた。溶融したポリエチレンは２００個のホールを有する口金２００により押出された。口金温度は２７０℃であった。この時、口金のノズルは「Ｙ」形であった。

【0102】

口金２００のノズルホールから吐出されながら形成されたフィラメント１１は、第１冷却部では０．９ｍ／ｓｅｃの風速の冷却風によって５０℃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３５℃に冷却し、第３冷却部で０．４ｍ／ｓｅｃの風速の冷却風によって２５℃に最終冷却された。冷却された後、集束器によってマルチフィラメント糸に集束された。

【0103】

次に、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個の区間からなる多段延伸部からなり、具体的には、第１延伸区間は最大延伸温度８０℃で総延伸比３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７倍に延伸され、第３延伸区間は最大延伸温度１３０℃で総延伸比１０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。

【0104】

次に、前記延伸されたマルチフィラメント糸はワインダ６００に巻取られた。巻取張力は０．８ｇ／ｄであった。

【0105】

製造された原糸の断面の光学顕微鏡写真を図５に示し、製造された原糸の物性を測定して下記表１に示した。

【0106】

＜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。

【0107】

［実施例２～５］
下記表１のように原糸条件を変更したことを除けば、実施例１と同様に生地を製造した。また、実施例１と同様に製造された生地の物性を測定して下記表３に示した。

【0108】

［実施例６］
実施例１において、口金ノズルについて「＞－＜」形ノズルを用いたことを除き、実施例１と同様に原糸および生地を製造した。また、製造された原糸および生地の物性を測定して下記表１および表３に示した。

【0109】

［比較例１］
実施例１において、口金ノズルについて円形ノズルを使用したことを除けば、実施例１と同様に原糸および生地を製造した。原糸の物性を下記表２に示し、また、実施例１と同様に製造された生地の物性を測定して下記表４に示した。

【0110】

［比較例２］
実施例１と同一の断面形状および大きさを有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を準備した後、実施例１と同様に生地を製造した。原糸の物性を下記表２に示し、実施例１と同様に製造された生地の物性を測定して下記表４に示した。

【0111】

［比較例３］
実施例１と同一の断面形状および大きさを有し、吸収用添加剤として二酸化チタン（ＴｉＯ₂）が添加されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を準備した後、実施例１と同様に生地を製造した。原糸の物性を下記表２に示し、実施例１と同様に製造された生地の物性を測定して下記表４に示した。

【0112】

［比較例４］
実施例１において、結晶化度が下記表２を満足するように、ポリエチレン原糸の延伸工程を多段延伸から単一延伸に変えたことを除き、実施例１と同様に原糸を製造し、製造された生地の物性を測定して下記表４に示した。

【0113】

［比較例５］
実施例１において、結晶化度が下記表２を満足するように、ポリエチレン原糸の冷却工程を多段冷却から単一冷却（０．５ｍ／ｓｅｃの風速の冷却風によって２５℃に冷却）に変えたことを除き、実施例１と同様に原糸を製造し、製造された生地の物性を測定して下記表４に示した。

【0114】

【表1】

【0115】

【表2】

【0116】

【表3】

【0117】

【表4】

【0118】

前記表１～表４を参照すれば、本発明の実施例による原糸から製造された生地は、高い接触冷感を有すると同時に、優れた吸汗速乾能を有することを確認することができた。これによって、実施例による原糸から製造された生地は、使用者に顕著に優れた冷感性を提供することができる。

【0119】

これに対し、比較例１による生地の場合、接触冷感は実施例と類似の数値を示したが、水分吸収速度および水分乾燥速度が低くて水分を迅速に除去できず、使用者に感じられる冷感性は低下するということが明らかになった。

【0120】

比較例２～３の場合、接触冷感および熱流速、そして水分吸収および乾燥速度がすべて低くて、冷感性製品および吸汗速乾能を有する製品としての活用の可能性が非常に低いことを確認することができた。

【0121】

以上、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、より全般的な理解のために提供されたものに過ぎず、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、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。

【0122】

したがって、本発明の思想は説明された実施例に限って定められてはならず、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すべてのものは本発明の思想の範疇に属する。

【符号の説明】

【0123】

１：フィラメント、１０：中心体
１０ａ：内接円、３０：突起
３０ａ：外接円

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】