JP2006161226A - 接触冷感性能を有する繊維構造物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維製品に優れた接触冷感を賦与する。
【解決手段】 融点が２５〜３７℃であり、潜熱の放出・吸収を伴って可逆的に固液相転移する潜熱蓄熱材を封入してなるマイクロカプセルが繊維に固着されてなることを特徴とする接触冷感性能を有する繊維構造物。
【効果】繊維構造物は、接触冷感特性に優れ、皮膚との接触時に心地よい冷感を与え、暑さによる不快感等を低減することができる。繊維構造物を用いることにより、涼感を与える快適な繊維製品を得ることができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、接触冷感性能に優れた繊維構造物及びその製造方法に関する。

生地に接触したときに冷たいと感じるのは、皮膚から生地への熱移動が生じるからであり、この熱移動量が多いほど冷たいと感じる。このように皮膚温とは異なる温度の生地に接触したとき、瞬時に発生する皮膚から生地への熱移動現象を接触冷温感としてとらえている。

衣服着用時に適度な冷感が得られる繊維製品としては、熱伝導率の高いセラミックス微粒子を繊維に固着させて繊維製品の熱伝導性能を向上させ、生地の放熱効果を高めた繊維製品（特許文献１：特開平６−３１３２６７号公報）や、吸水性ポリマーを内包させた無機粉末粒子を繊維に付着させ、この吸水性ポリマーに予め含まれる水分が蒸発する気化熱を利用して接触冷感を与える繊維製品（特許文献２：特開２００２−２３５２７８号公報）等が提案されている。また、セルロースアセテートマルチフィラメント糸とポリエステルマルチフィラメント糸との複合糸を用いた織編物であって、皮膚から生地への熱移動量を示すｑｍａｘの値が０．１２９Ｊ／ｃｍ²・ｓｅｃ程度のものが提案されている（特許文献３：特開２００２−２６６２０６号公報）。
しかし、これらの繊維製品では、接触冷感効果は明らかに不十分であった。

ところで、物質の相変化に伴う潜熱を利用した蓄熱材を用いた製品も開発されており、特開平５−１５６５７０号公報（特許文献４）には、パラフィンを封入したマイクロカプセルを繊維に固着させることで蓄熱作用を発現する繊維製品が提案されている。
しかし、この場合も接触冷感効果を向上させるための工夫はなされておらず、単にパラフィンを封入したマイクロカプセルを生地に付与しただけであり、心地よい冷感を与える快適性に優れた繊維製品は得られていないのが現状であった。

特開平６−３１３２６７号公報 特開２００２−２３５２７８号公報 特開２００２−２６６２０６号公報 特開平５−１５６５７０号公報 特許第３０５９５５８号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、皮膚に接触したときに心地よい冷感を与え、接触時の暑さによる不快感等を低減することができる快適性に優れた接触冷感性繊維構造物及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、潜熱の放出・吸収を伴って可逆的に固液相転移する潜熱蓄熱材を利用することで、接触冷感性能に優れた繊維構造物が得られることを知見した。即ち、使用される環境温度下においては固体であり、皮膚に接触したときに皮膚温によって融解する潜熱蓄熱材を含有するマイクロカプセルを固着させた繊維構造物であり、好ましくは減量加工又はカレンダー加工を施すことで繊維表面を平滑にする加工を併用することで、皮膚が繊維構造物に接触する時、皮膚と繊維構造物との接触面積が大きくなり、これに応じて皮膚と蓄熱材を含有するマイクロカプセルとの接触面積を増大させることができ、その結果、この繊維構造物に皮膚が接触した際、蓄熱材が皮膚からより多くの熱を奪って固体から液体に相変化するため、接触冷感を有効に向上させ、繊維構造物との接触時に生じる暑さによる不快感を低減させることができる、快適性に優れた繊維構造物が得られることを見出し、本発明をなすに至った。

即ち、本発明は、
（１）融点が２５〜３７℃であり、潜熱の放出・吸収を伴って可逆的に固液相転移する潜熱蓄熱材を封入してなるマイクロカプセルが繊維に固着されてなることを特徴とする接触冷感性能を有する繊維構造物、
（２）前記蓄熱材が、硫酸ナトリウム１０水和物、塩化カルシウム６水和物、炭酸ナトリウム１０水和物及びパラフィンからなる群より選ばれることを特徴とする（１）記載の繊維構造物、
（３）前記繊維が、マイクロカプセルの固着前又は後に、減量加工又はカレンダー加工により表面の平滑性を高めたものである（１）又は（２）記載の繊維構造物、
（４）繊維に対する蓄熱材の固着量が１ｇ／ｍ²以上である（１）乃至（３）のいずれかに記載の繊維構造物、
（５）融点が２５〜３７℃であり、潜熱の放出・吸収を伴って可逆的に固液相転移する潜熱蓄熱材を封入してなるマイクロカプセルを含む加工液を、パッド・ドライ法、スプレー法、捺染式方法、コーティング法のいずれかの方法で繊維に付着させることを特徴とする繊維構造物の製造方法、
（６）加工液を繊維に付着させる前又は後に、減量加工又はカレンダー加工を行うようにした（５）記載の製造方法
を提供する。

本発明の繊維構造物は、接触冷感特性に優れ、皮膚との接触時に心地よい冷感を与え、暑さによる不快感等を低減することができる。本発明の繊維構造物を用いることにより、涼感を与える快適な繊維製品を得ることができる。

本発明に係る繊維構造物は、融点が２５〜３７℃であり、潜熱の放出・吸収を伴って可逆的に固液相転移する潜熱蓄熱材を封入してなるマイクロカプセルが繊維に固着されてなるものである。

ここで、本発明の繊維構造物において用いられる繊維材料は、特に制限されず、例えば糸、織編物、不織布及びこれらの縫製品等が挙げられる。これら繊維構造物を構成する繊維も特に制限されず、綿、麻、絹、羊毛等の天然繊維、レーヨン、キュプラ、ポリノジック、テンセル（商品名）、リヨセル（商品名）等の再生繊維、アセテート等の半合成繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の化学合成繊維等の繊維を挙げることができ、これらは１種単独で又は２種以上を混用した混紡、交織繊維等として用いることができる。

上記繊維に固着させるマイクロカプセルは、内包物質として融点が２５〜３７℃であり、潜熱の放出・吸収を伴って可逆的に固液相転移する潜熱蓄熱材を含有する。

本発明で用いられる蓄熱材の融点は２５〜３７℃であることが求められる。本発明の繊維構造物は、皮膚と接触したとき、繊維表面に固着された蓄熱材が皮膚の熱を吸収して固体から液体に相変化し、人間の皮膚表面から繊維構造物へと熱移動が生じることによって冷感効果をもたらすものであり、かかる点から本発明で使用される蓄熱材は、繊維構造物が使用される環境温度下において固体のものである。

更に詳述すると、一般に環境温度が２５℃を超えると人は暑さを不快に感じ、涼しさ・冷たさが快適と感じられるようになる。従って、本発明で用いられる蓄熱材は２５℃環境で固体である。即ち、蓄熱材の融点は２５℃以上であり、更には２８℃以上であることが好ましい。
また、本発明で使用される蓄熱材は皮膚から熱を受け取り、固体から液体に変化するため、蓄熱材の融点は皮膚温以下であることが必要である。人の深部体温は約３７℃であり、一般環境で皮膚温がこれを超えることはほとんどない。従って、本発明で用いられる蓄熱材の融点は３７℃以下であり、好ましくは３３℃以下である。

ここで、蓄熱材の融点が低すぎると、冷感を快適と感じる暑い環境下では、皮膚との接触前に蓄熱材が溶けてしまい、皮膚が接触しても冷感効果は発現しない。一方、融点が高すぎると、接触したときに蓄熱材が溶けないため、この場合も冷感効果は発現しない。

上記範囲の融点を有する蓄熱材としては、無機水和物系、有機系のいずれも用いることができる。無機水和物系としては硫酸ナトリウム１０水和物（融点３２．４℃）、塩化カルシウム６水和物（２９．７℃）、炭酸ナトリウム１０水和物（３２℃）等が挙げられ、有機系としては、脂肪族炭化水素（パラフィン）、芳香族炭化水素、脂肪酸、エステル化合物等が例示される。これらのなかでも特に、比較的容易かつ任意に融点を設定できることからパラフィンが好ましく用いられる。パラフィンとしては、ｎ−エイコサン、ｎ−ノナデカン、ｎ−オクタデカン等がある。

上記蓄熱材を内包する壁膜形成物質としては特に制限されず、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素−ホルマリン樹脂、メラミン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等を挙げることができるが、これらのなかでも特に強度等の点から尿素−ホルマリン樹脂やメラミン樹脂を用いたものが好ましい。

上記蓄熱材を封入したマイクロカプセル全質量に対する蓄熱材の割合（内包率）は、５〜９５質量％であることが好ましく、より好ましくは３０〜８０質量％である。

また、マイクロカプセルの平均粒子径は、特に限定されないが、加工液に用いる際の分散性の点や、繊維に付着させて加工する際、圧力負荷によるカプセル破損を防ぐという点、また風合いの硬化を少なくする点等から、２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以下、更に好ましくは５μｍ以下である。

上記マイクロカプセルは、内包する蓄熱材の固着量が繊維に対して１ｇ／ｍ²以上となるように使用することが好ましく、より好ましくは５ｇ／ｍ²以上、更に好ましくは１０ｇ／ｍ²以上である。蓄熱材の固着量が少なすぎると、蓄熱材の熱吸収量が少なくなり接触冷感が不十分となる場合がある。マイクロカプセルの固着量は、多いほど接触冷温感が向上するが、多すぎると風合いの硬化等が起こるため、１００ｇ／ｍ²以下が好ましい。

上記マイクロカプセルの製造方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができる。例えば、特開昭６２−１４５２号、同６２−４５６８０号、同６２−１４９３３４号、同６２−２２５２４１号、同６３−１１５７１８号、同６３−２１７１９６号公報、特開平２−２５８０５２号公報、特許第３０５９５５８号公報等に記載の方法を採用することができる。

このようなマイクロカプセルとしては、これを分散させた繊維加工剤の市販品を用いることができ、例えばリケンレヂンＰＭＣＤ−３２（商品名、三木理研工業（株）製）、プレサーモＣ−３１（商品名、大和化学工業（株）製）等を好適に使用することができる。

本発明の繊維構造の製造方法は、上述した潜熱蓄熱材を封入したマイクロカプセルを分散させた加工液を繊維構造物に付着させた後、熱処理（乾燥）し、マイクロカプセルを繊維に固着させるものである。

上記マイクロカプセルを分散させた加工液を繊維に付着させる方法は、特に制限されず、パッド・ドライ法、スプレー法、捺染式方法、コーティング法等を挙げることができる。これらのなかでも特に、パッド・ドライ法、捺染式方法やコーティング法が好ましいが、特にコーティング法が繊維構造物の片面にのみ効率よく蓄熱材を付与することができるため接触冷感効果が高い繊維構造物が得られる上に経済的であり、好ましく採用することができる。

パッド・ドライ法の場合、上述した潜熱蓄熱材を封入したマイクロカプセルを含む加工液に繊維を含浸させ、乾燥させてマイクロカプセルを繊維に固着させる。この時、バインダー樹脂を併用するのが、洗濯耐久性を得るために好ましい。

コーティング法の場合、ナイフ式、ロール式、グラビア式等の方法がある。例えば、潜熱蓄熱材を封入したマイクロカプセル、及び必要に応じて増粘剤、バインダー樹脂等を加えた加工液を片面から塗り、余分の薬剤をドクターナイフで掻き落した後、乾燥させて、マイクロカプセルを繊維に固着させる。
捺染式方法の場合、例えばメッシュ状に穴が開いたスクリーンを介して、潜熱蓄熱材を封入したマイクロカプセル、及び必要に応じて増粘剤、バインダー樹脂等を加えた加工液を片面から塗り、乾燥させて、マイクロカプセルを繊維に固着させる。

バインダー樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂等を１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、市販品を用いることもでき、例えばアクリル系樹脂加工剤としては、ライトエポックＴ−２３Ｍ（商品名、共栄社化学製）等、ポリウレタン系樹脂加工剤としては、パラゾールＰＮ−１ｄ、パラゾールＰＮ−２０（商品名、大原パラジウム製）等がある。

加工液中の上記バインダー樹脂の濃度は、マイクロカプセル１００質量部に対して０．０１〜５０質量部が好ましく、より好ましくは１〜１０質量部となるように加工液の濃度を調製する。

この加工液には、本発明の効果を妨げない範囲で、柔軟剤、風合調整剤、その他機能性加工剤等を含有させてもよい。

繊維構造物を加工液で処理して通常の条件で乾燥した後、更に、繊維にマイクロカプセルを強固に固着させるために、１４０〜１８０℃で３０秒〜５分程度、特に１５０〜１６０℃で２〜３分程度のベーキングを行ってもよい。但し、マイクロカプセルの材質や内包成分によっては、熱処理により昇華等が生じて性能低下をきたす場合があるので、ベーキングの乾燥温度は低いほうがよく、好ましくは１３０℃以下、更に好ましくは１００℃以下が良い。乾燥時間も好ましくは２分以下、更に１分以下が好ましい。

また、マイクロカプセルを含む加工液を繊維構造物に付着させる前又は後に、減量加工やカレンダー加工を行い繊維の表面を平滑にすると、皮膚に繊維構造物が接触する時の接触面積が大きくなり、これに応じて皮膚がマイクロカプセルと接触する面積が大きくなることにより接触冷感効果をより向上させる。

減量加工には、例えば、バイオ加工やアルカリ減量加工がある。バイオ加工は、酵素を用いた加工である。
バイオ加工は、例えば、セルラーゼ、アミラーゼ、プロテアーゼ、ペクチナーゼ、ヘシセルラーゼ等の酵素を０．１〜５質量％程度含む処理液に繊維構造物を浸漬し、酵素が活性する温度（約４０℃以上）にて１時間程度処理を行う。その後、繊維構造物を十分に水洗し、乾燥させる。酵素を含む処理液に繊維構造物を適度な温度及び時間で浸漬することで、毛羽を取り除き、表面を平滑にする。

カレンダー加工は、ローラー間に連続して布帛を通し、例えば温度１８０℃、圧力４０ｋｇｆ／ｃｍ²の条件で加圧・加熱しながら、布帛を押し固める加工である。
カレンダー加工をすることで、繊維構造物の表面を平滑にしたり、光沢を与えることができる。

このようにして得られる本発明の繊維構造物の接触冷温感性能は、例えば、図１に示す装置を用いて評価することができる。即ち、図１において、恒温槽１は注水口２と排水口３を備え、常時通水することで一定温度に保たれている。この上に試料４が設置される。試料４の上には銅板５が接触され、この銅板５を覆ってフード６が配設されており、環境温度より高い任意の温度に保持された銅板５を接触させたときの銅板５から試料４に移動した熱量を熱量計（図示せず）により測定する。ｑｍａｘ（接触冷温感）は、単位面積当たりの熱移動量の最大値（ｑｍａｘ）で示される。この場合、銅板を皮膚と考えると、ｑｍａｘが大きいほど皮膚から奪われる熱量が多く、冷たく感じることになる。このような装置としては、例えばサーモラボII（（株）カトーテック製）を使用することができる。

本発明の繊維構造物は、後述する実施例に示すように、環境条件が、２５℃，６５％ＲＨ、熱板温度３５℃におけるｑｍａｘの値が、マイクロカプセルを付着処理しない繊維構造物に比べて０．０１Ｗ／ｃｍ²以上大きく、皮膚に接触したときに心地よい冷感が得られ、快適性に優れるものである。この差が０．０１Ｗ／ｃｍ²より小さいと実質的に冷感を感じ取れないおそれがある。

本発明の繊維構造物は、例えば肌着類、シャツ、スポーツウェア、ユニホーム、パジャマ等の衣類、布団、布団側地、シーツ、枕、枕カバー等の寝装品、スカーフ、ハンカチ等の小物類、その他のインテリア製品等として利用することができるものである。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の例に限定されるものではない。

〔実施例１〜３、比較例１〜３〕
綿１００％の平織物（５０×５０（番手）／１４８×８０（本／インチ））を常法により精練・漂白後、シルケット加工を行った。この織物を表１に示す方法で加工した。実施例３は、実施例２のパッド・ドライ加工前にバイオ加工を行った。

＊実施例１，２，３及び比較例１，２には、加工液に下記バインダー樹脂及び柔軟剤を併用した。

マイクロカプセル分散液１
パラフィンの融点：約３２℃
マイクロカプセル粒径：約５μｍ
マイクロカプセル中のパラフィン内包率：８０質量％
商品名：プレサーモＣ−３１（大和化学工業（株）製）
マイクロカプセル分散液２
パラフィンの融点：約２１℃
マイクロカプセル粒径：約１０μｍ
マイクロカプセル中のパラフィン内包率：７０質量％
商品名：リケンレジンＰＭＣＤ−２０（三木理研工業（株）製）
バインダー樹脂：商品名 ライトエポックＴ−２３Ｍ，（共栄社化学（株）製）
使用濃度 １質量％
柔軟剤：商品名 サンシリコンＰＳ−８９５，（三洋化成工業（株）製）
使用濃度 １質量％

コーティング法
実施例１及び比較例２のコーティング加工は、ロータリースクリーンにて生地に加工液を塗布した後、１３０℃で２分間乾燥した。
図２は、コーティング法によりマイクロカプセルを織物に固着させた拡大写真である（実施例１）。図中、表面はバインダーに覆われており、丸い突起部分がマイクロカプセルであり、また図中、上下の筋のように見られるものが繊維である。
パッド・ドライ法
実施例２，３、比較例１，３のパッド・ドライ加工は、生地を加工液に浸漬した後、絞り率６５％で絞り、１２０℃で１分間乾燥した。
図３は、パッド・ドライ法によりマイクロカプセルを織物に固着させた拡大写真である（実施例２）。図中、７は繊維、８はカプセルである。
バイオ加工方法
セルラーゼ０．２質量％水溶液に５０℃で１時間織物を浸漬した後、湯洗し、乾燥した。

得られた加工済みの織物について、下記方法によりｑｍａｘ（接触冷温感）値を測定し、冷感について官能評価を行った。結果を表２に示す。
ｑｍａｘ（接触冷温感）評価方法
図１に示す装置（名称：サーモラボII（（株）カトーテック製））を用い、環境温度２５℃、湿度６５％ＲＨ、銅板温度３５℃の条件下でｑｍａｘを測定した。

官能評価方法
実施例１〜３及び比較例１，２で得られたそれぞれの生地が、マイクロカプセルを固着させていない生地（比較例３）より冷たいと感じるかどうかを一対比較法により評価した。被験者２０人中、比較例３よりも冷たいと感じた被験者数の割合を示す。

本発明で用いられる接触冷温感値の測定装置を示す概略図である。 本発明のコーティング加工品の拡大写真である。 本発明のパッド・ドライ加工品の拡大写真である。

符号の説明

１ 恒温槽
２ 注水口
３ 排水口
４ 試料
５ 銅板
６ フード
７ 繊維
８ カプセル

Claims (6)

1. 融点が２５〜３７℃であり、潜熱の放出・吸収を伴って可逆的に固液相転移する潜熱蓄熱材を封入してなるマイクロカプセルが繊維に固着されてなることを特徴とする接触冷感性能を有する繊維構造物。
2. 前記蓄熱材が、硫酸ナトリウム１０水和物、塩化カルシウム６水和物、炭酸ナトリウム１０水和物及びパラフィンからなる群より選ばれることを特徴とする請求項１記載の繊維構造物。
3. 前記繊維が、マイクロカプセルの固着前又は後に、減量加工又はカレンダー加工により表面の平滑性を高めたものである請求項１又は２記載の繊維構造物。
4. 繊維に対する蓄熱材の固着量が１ｇ／ｍ²以上である請求項１乃至３のいずれか１項記載の繊維構造物。
5. 融点が２５〜３７℃であり、潜熱の放出・吸収を伴って可逆的に固液相転移する潜熱蓄熱材を封入してなるマイクロカプセルを含む加工液を、パッド・ドライ法、スプレー法、捺染式方法、コーティング法のいずれかの方法で繊維に付着させることを特徴とする繊維構造物の製造方法。
6. 加工液を繊維に付着させる前又は後に、減量加工又はカレンダー加工を行うようにした請求項５記載の製造方法。