JP2012192547A - 保温性が改良された透湿性シートおよび繊維製品 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の保温シートよりも保温性が改良され、繊維製品として着衣しても体が蒸れず快適に保温できる保温シートを提供する。
【解決手段】セラミックスを含む繊維から形成される布帛２および吸湿発熱繊維から形成される布帛２の少なくとも一方に透湿性アルミニウムシート１を積層してなる保温シートであり、透湿性アルミニウムシート１が、アルミニウムを蒸着した繊維から形成される布帛であると蒸れが少ないし、透湿性アルミニウムシート１が、アルミニウムの上にさらに樹脂コーティングがされている繊維から形成される布帛であると耐洗濯性がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、保温性が改良された透湿性シートおよび繊維製品に関する。詳しくは透湿性アルミニウムシートを含み、着衣しても体が蒸れることなく保温性が改良された透湿性シートおよび該シートを用いた繊維製品に関する。

従来、繊維製品に用いる体を保温するための着衣用シートとしては、セラミックスを練りこんだ繊維で形成される布帛（たとえば、特許文献１）や、吸湿発熱繊維で形成される布帛（たとえば、特許文献２）などが提案されている。

特開２００６−１３２０２１号公報 特開平９−３１７９６号公報

しかしながら、これらの積層シートの保温性はまだ十分ではなく、さらなる保温性の向上が求められている。
本発明は、従来の保温シートよりも保温性が改良され、繊維製品として着衣しても体が蒸れず快適に保温できる保温シートを提供することである。

本発明者は、上記の課題に鑑み、鋭意研究の結果、セラミックスを含む繊維から形成される布帛および吸湿発熱繊維から形成される布帛の少なくとも一方に透湿性アルミニウムシートを積層しても保温性がさらに向上でき、快適に保温できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、 セラミックスを含む繊維から形成される布帛および吸湿発熱繊維から形成される布帛の少なくとも一方に透湿性アルミニウムシートを積層してなる保温シートである。
また、本発明は透湿性アルミニウムシートが、アルミニウムを蒸着した繊維から形成される布帛であることを特徴とする。
また、本発明は上記の透湿性アルミニウムシートが、アルミニウムの上にさらに樹脂コーティングがされている繊維から形成される布帛であることを特徴とする。
さらに本発明は、上記の保温シートを含んで構成される繊維製品である。

本発明の保温シートは、体を蒸らすことなく従来の保温シートに比較して保温性が向上しているので快適に保温できる。また、透湿性アルミニウムシートが、アルミニウムを蒸着した繊維から形成される布帛であると、汗などが繊維の隙間で凝縮せず通気性を維持でき、長時間快適に保温できる。また、アルミニウムを蒸着した繊維のアルミニウムの上にさらに樹脂コーティングがされていると、洗濯してもアルミニウムが剥がれず、長期間快適に保温効果を奏する。

本発明における三つの例の実施形態の保温シートの断面図である。

以下、本発明の実施の形態につき、説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

本発明においてセラミックスを含む繊維から形成される布帛としては、セラミックスを繊維の内部に練りこんだ繊維で形成された布帛が好適に用いられる。
セラミックスは遠赤外線放射性能を有するが、中でも４〜１４ミクロンの波長帯（光電子育生光線）の電磁波放射性能を有するものが好ましい。４〜１４ミクロンの波長帯の電磁波は、遠赤外線の放射効率が極めて高く、しかも肌にやさしいことが知られており、人体に吸収された遠赤外線（光電子育生光線）は毛細血管まで達し、毛細血管をひろげて血行を良くして新陳代謝が活発にすると言われている。

セラミックスとしては、天然品・合成品のいずれも使用可能である。たとえば、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化セリウム、酸化クロム、酸化コバルト、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化タリウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、これらの複合酸化物、ホウ化アルミニウム、ホウ化バリウム、ホウ化カルシウム、ホウ化セリウム、ホウ化ハフニウム、ホウ化ランタン、ホウ化ストロンチウム、ホウ化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化クロム、窒化ケイ素、窒化チタン、炭化ホウ素、炭化クロム、炭化ハフニウム、炭化モリブデン、炭化ケイ素、炭化タンタル、炭化タリウム、炭化タングステン、炭化イットリウム、および炭化ジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種があげられる。また、具体的な天然品としては、タンパク石、蛇紋岩、アメジスト岩石、オパール原石、トルマリン、カオリン、アルミナ、炭化珪素、蛙目粘土、麦飯石、陶土珪素材料、ゼオライト、パミスなどの天然多孔質鉱物材料の粉砕物などが好適に用いられる。また、セラミックスは粉砕品を用いるが、遠赤外線放射の効率を高めるために、ナノオーダーの超微粒子状のセラミックスを用いるのが好ましい。

これらの微粒子状のセラミックスを繊維に練り込む方法としては、現在公知のあらゆる方法が採用可能であり、たとえば、溶融紡糸法、乾式紡糸法、湿式紡糸法或いは乾湿式紡糸法などの芯鞘複合紡糸法により行うことができる。
練り込まれる繊維は、従来公知の天然繊維、化学繊維及び合成繊維が対象となり得るが、化学繊維や合成繊維が練りこみやすいので好ましく、中でも保温性が期待できるアクリル繊維が特に好ましい。また、マイクロファイバーを用いたものが放射効率が特によいので最も好ましい。練りこまれる量は、繊維物性を確保する必要があり繊維重量に対して１〜１５重量％が好ましい。
セラミックスを含む繊維から形成される布帛は、微粒子状のセラミックスを練りこんだフィラメントヤーンや原綿を紡績した後、紡績糸を布帛にしたものである。このような市販品としてアクリル繊維にセラミックスを練りこんだ繊維からなる布帛の「セラム」、「ヒートチャージ」（商標、東洋紡績社製）などが使用できる。

本発明における吸湿発熱繊維とは、吸湿により発熱し且つダウン、ウールなどの天然繊維よりも吸湿率が高く、吸湿による発熱量が多い繊維である。たとえば、親水基を持つポリマーを架橋してなる化学変性体を有するポリアクリル酸系吸湿発熱繊維を挙げることができる。このポリアクリル酸系吸湿発熱繊維は、絶乾状態から水中又は高湿度雰囲気下に移すと、水和により水素結合や溶解熱やファンデルワールス力に関与した発熱を有する。たとえば、吸湿率４１％（２０℃、４５％Ｒ．Ｈ.）で吸湿発熱量３４５ｃａｌ／ｇ（２５℃、８０％Ｒ．Ｈ．）になる。その他の吸湿発熱繊維としては、合成品のシリカゲルや天然のシリカアルミナ系の乾燥剤やモレキュラシーブスなどのセラミック系の乾燥剤などのように、吸湿時及び吸水時に吸湿熱を発生するこれらの乾燥剤の微粉末を、各種繊維材料に混合したものが挙げられる。これらの吸湿発熱繊維の市販品として、親水基がカルボン酸ソーダとされたポリアクリル酸系吸湿発熱繊維の「エクス」（商標、東洋紡社製）、「ルネス」（商標、三菱レイヨン社製）などが使用できる。

本発明における透湿性アルミニウムシートとしては、たとえば、（１）金属アルミニウム箔や各種シートに金属アルミニウムを蒸着したシートに微細孔をあけたもの、（２）発泡した多孔質アルミニウムシート、（３）アルミニウムを蒸着した繊維で形成された布帛などが挙げられる。市販品として、たとえば、（１）はＡＬＰ２３０ＬＭ（倉敷繊維加工社）など、（２）は（２）発泡アルミ（三菱マテリアル社）など、（３）はタイベックシルバー（商標、デュポン社）などが使用できる。
透湿性アルミニウムシートは、アルミニウム金属による効率的な熱反射性能をもち、しかも透湿性を有するので汗などの湿気を通過させることができる。

また、透湿性アルミニウムシートのフラジ−ル法による通気度は０．１ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上であるのが好ましく、１０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上であるのがより好ましい。また、２００ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下であるのが好ましい。０．１ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上であると本発明の保温シートを着衣したとき非通気性アルミニウムシートに比較して「蒸れ」が少なくなる。１０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上であると明確に「蒸れ」の差がみとめられる。２００ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下であると保温効果が良好である。

本発明の保温シートは、セラミックスを含む繊維からなる布帛および吸湿発熱繊維からなる布帛の少なくとも一方に透湿性アルミニウムシートを積層してなる。積層されていればいずれの布帛およびシートの間に他の布帛が入っていたとしても問題はないが、効率的な保温シートを得るためには、直接積層されるのが好ましい。直接積層される場合には間に隙間や空間があっても問題ではないが、空間が少ない方が保温には良好である。
また、透湿アルミニウムの外側には、布帛や断熱シートをさらに積層するのが好ましい。繊維製品としての見栄えや、アルミニウムは熱伝導性がよいので、熱伝導により熱が外に出してしまうのを抑えるために、熱伝導性の悪い布帛や断熱シートを外側に積層するのがよい。たとえば、本発明の保温シートの片面がセラミックスを含む繊維から形成される布帛および吸湿発熱繊維から形成される布帛の少なくとも一方であり、片面が綿布などの布帛から偏平状袋を形成し、その中に透湿性アルミニウムシートを入れた構成のものが挙げられる。

積層方法は特に限定がなく、積層品全体の通気性が発揮できればよく、接着剤、縫製、ヒートシールなどの従来公知の方法が適用できる。積層されるシートの厚さは積層される布帛の厚み、繊維製品の種類などによって異なるが特に限定はない。
図１に、本発明の三つの例の実施形態の保温シートの断面図を示した。（ａ）は透湿性アルミニウムシート１とセラミックスを含む繊維からなる布帛（または吸湿発熱繊維からなる布帛）２との積層されたものであり、（ｂ）はさらに透湿性アルミニウムシート１の外側に綿布帛３が積層されたものであり、（ｃ）はセラミックスを含む繊維からなる布帛（または吸湿発熱繊維からなる布帛）２と綿布３からなる袋に透湿性アルミニウムシート１が入ったものである。

本発明の保温シートの保温性が向上する理由としては以下のように推定される。
セラミックスを含む繊維から形成される布帛や吸湿発熱繊維の保温機構はよく知られている。透湿性アルミニウムシートの側を外側にして着衣すると、セラミックスを含む繊維から形成される布帛により放射された遠赤外線は透湿性アルミニウムシートで反射され体の方に戻り保温性が向上する。吸湿発熱繊維は外からの水分や発汗した水分を吸着して発熱し、透湿性アルミニウムシートで反射され体の方に戻り保温性が向上する。また、セラミックスを含む繊維から形成される布帛と吸湿発熱繊維を積層した布帛に透湿性アルミニウムシートを組み合わせた場合も、同様に熱や遠赤外線は透湿性アルミニウムシートで反射され体の方に戻り保温性が向上する。

今まで、非通気性のアルミニウムシートは体を蒸らすので繊維製品には用いられにくかった。また、透湿性アルミニウムシートは温熱湿気を外に出すので保温性はよくないと考えられていた。しかしながら、本発明者らは透湿性アルミニウムシートを、セラミックスを含む繊維から形成される布帛および吸湿発熱繊維の少なくとも一方と組み合わせると、予測に反して保温性が向上し、通気性もあるので体を蒸らすことがなく快適な保温シートとなることを見出した。保温性が低下せず向上する理由としては、内部の熱を反射する効果が、外部からの湿気の侵入により内部の温度を下げる効果より大きいためであると考えられる。また、前記のように透湿性アルミニウムシートの外側をさらに熱伝導性の小さい布帛や断熱シートで覆えば、アルミニウムがもつ熱を熱伝導により外に逃がすことを抑えることができる。

さらに本発明の保温シートは、すべての布帛、シートが透湿性を有するので、汗などの湿気は隙間や孔を通り外に出るので、体が蒸れることがない。このように体を蒸らすことがなく快適に着衣できる。すなわち、本発明の保温シートは従来の非通気性のアルミニウムシートを用いた場合に比較して快適に保温性が向上できる。
透湿性アルミニウムシートが上記の（３）のタイプであると、繊維の１本１本にアルミニウムが蒸着されているので、布帛の繊維間には多くの隙間があり通気性が大きく、内部からの汗などの湿気が凝縮して繊維間の隙間を塞がないので蒸れさせることがない。また、繊維間の結合がないので、柔軟性が維持でき柔らかい布帛としても好適に使用できる。上記（１）〜（３）の内では（３）のタイプのアルミニウムシートが最も長期間快適な保温性が維持できる。

（３）のタイプに使用する繊維は特に限定はないが、アルミニウムを蒸着するので、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維およびアラミド繊維などの合成繊維が好ましい。繊維の断面形状は円形でも非円形でも任意の形状が可能である。繊維の太さも任意であるが、通常は単糸で０．１〜６０デニール程度が好ましく、特に０．１〜３０デニール程度が柔軟性に富むので布帛用として適しており、また後で樹脂コーティングをすることを考慮に入れると細い方が好ましく、極細繊維が特に好ましい。

アルミニウムの繊維への蒸着は従来公知の真空蒸着法によって行われるのが好ましい。真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線加熱方式や抵抗加熱方式、誘導加熱方式とすることが好ましく、蒸着アルミニウムの薄膜と基材の密着性及び薄膜の緻密性を向上させるために、プラズマアシスト法やイオンビームアシスト法を用いることも可能である。厚さは５〜１００ｎｍが好ましい。

また、このアルミニウムを蒸着した繊維の上に樹脂で被覆すると、金属アルミニウムの酸化が抑制でき、金属アルミニウムのまま長期間繊維に残り、熱反射の効率が低下しにくい。また、洗濯しても、蒸着アルミニウムが繊維から脱落しにくいので長期間上記効果を奏する。

樹脂としては、常温硬化型あるいは熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂若しくはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、およびポリビニルブチラール樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの内で好ましいのは、均一な被膜ができやすい熱可塑性樹脂である。特に好ましいのは柔軟性を有し抗酸化性のあるポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂などである。
被覆方法は従来公知の含浸法、電着法、塗装法などが適用できる。被覆層の厚さは数十ｎｍから１００μｍがコストパーフォーマンスの点から好ましい。

本発明の保温シートの使用方法は、セラミックスを含む繊維から形成される布帛および吸湿発熱繊維の少なくとも一方を体に近い方にし、透湿性アルミニウムシートを外側にして着衣すれば、本発明の効果を奏することができる。

本発明の保温シートは、様々な保温が要求される用途分野に用いることが出来る。たとえば、ブランケット、アームカバー、ストール、膝かけ、腹巻き、ネックウオーマー、ルームソックス、ルームシューズ、タイツ、マフラー、ショルダー、キルト、肩あて、帽子、足首カバー、レッグウオーマー、スヌード、サポーター、肌衣などの防寒衣料品、布団、枕、シーツ、毛布、パット、寝袋などの寝装寝具類、カーペット、マット、ぬいぐるみなどのインテリア用品、靴の中敷、長靴の内張り、スリッパ、ゴム手袋の内張り、手袋などが挙げられるが、これらに限定されない。

以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明するがこれに限定されるものではない。
[実施例]
「ヒートチャージ」（商標、東洋紡社製、Ｔ１７、アクリル／レーヨン（６２／３８）であり、アクリル繊維に遠赤外線放射セラミックスを練りこんだ糸で形成された布帛）、「エクス」（商標、日本エクスラン社製、吸湿発熱繊維から形成された布帛）、
「コアホット」（商標、日本エクスラン社製、遠赤外線照射型のアクリルをコアに吸水速乾性をもつ多孔質型のアクリルで被覆した二重構造状繊維から形成された布帛）、および目付４０ｇ／ｍ^２の綿不織布を準備し、それぞれの布帛を幅１０ｃｍ、長さ３０ｃｍの大きさに切り取り、片面を目付４０ｇ／ｍ^２の綿不織布とし、別の片面をそれぞれ「ヒートチャージ」、「エクス」、「コアホット」として積層して端を縫製して矩形扁平状の袋Ａ（「ヒートチャージ」製），Ｂ（「エクス」製）、Ｃ（「コアホット」製）を数個ずつ作成した。

また、「タイベックシルバー」（商標、デュポン社製、極細ポリエチレン繊維にアルミニウムを蒸着し、抗酸化樹脂をコーティングした繊維で形成された布帛）、非通気性のアルミニウム箔シート（厚さ１０μｍのアルミニウム箔をプラスティックフィルムに張り付けたもの）、微細な貫通孔が全面に開いているアルミニウム箔シート（前記のアルミニウム箔シートに微細な貫通孔を開けたもの）、目付４０ｇ／ｍ^２の綿不織布を準備し、それぞれの布帛を幅８ｃｍ、長さ２７ｃｍの大きさに数個ずつ切り取った。切り取った「タイベックシルバー」をＡ、Ｂ、Ｃの袋に入れた保温シートＤ、Ｅ、Ｆ、同じく切り取った微細な貫通孔が全面に開いているアルミニウム箔シート、非通気性のアルミニウム箔シート、目付４０ｇ／ｍ^２の綿不織布をそれぞれＡの袋に入れた保温シートＧ、Ｈ、Ｉを作成した。

（評価）
上記の袋の両側に「マジックテープ」（商標、クラレ社製）を付け、２０℃の室内において、右足のくるぶしの上に巻き、保温シートと皮膚の間に温度計をさし１０分後の温度を測定した。年齢６０〜６５歳の男性３人に測定してもらい平均温度を表１に記載した。
また、上記の袋を洗濯したものも前もって準備しておき、同様に温度測定をしてもらった。洗濯はＪＩＳ−Ｌ−０２１７−１０３法に則って３回行なった、洗剤は合成洗剤である「アタック」（商標、花王社製洗剤）を使用した。
さらに着衣したときに「蒸れ」を感じるかどうかを同じ室内において１０人に評価してもらい、「蒸れ」を感じた人の人数を記載した。これらの結果を表１に併せて記載した。

上記の表から、本発明の保温シートＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇは従来の保温シートＡ〜Ｃよりも１℃強の温度上昇がみられており、従来よりも保温効果が優れていることがわかった。
また、「蒸れ」の評価結果をみると、本発明の保温シートは、蒸れを生じず着衣する繊維製品としても好適に使用できることがわかる。また特に本発明の保温シートの透湿性アルミニウムシートが、アルミニウムの上にさらに樹脂コーティングがされている繊維から形成される布帛である「タイベックシルバー」を用いると、洗濯しても保温効果が低下せず耐洗濯性があることもわかる。また、保温シートＩと比較すると、本発明の保温シートは単にシートが増えたことによるものでないことも確認できる。

さらに保温シートＤとＡについて、赤外線熱画像装置（ＴＶＳ−２２００ＭＫIIＳＴ、ＮＥＣアビオ社製）を用いてサーモグラフィを測定した。前記と同様に両足のくるぶしの上にそれぞれの保温シートを巻き１０分後にはずし、はずした直後の足の温度のサーモグラフィを測定したとき、右足、左足のどちらの場合にも、Ｄの場合がＡの場合に比較して１〜２℃高いことが確認できた。

１ 透湿性アルミニウムシート
２ セラミックスを含む繊維からなる布帛（または吸湿発熱繊維からなる布帛）
３ 綿布帛

Claims (4)

1. セラミックスを含む繊維から形成される布帛および吸湿発熱繊維から形成される布帛の少なくとも一方に透湿性アルミニウムシートを積層してなる保温シート。
2. 前記透湿性アルミニウムシートが、アルミニウムを蒸着した繊維から形成される布帛であることを特徴とする請求項１記載の保温シート。
3. 前記透湿性アルミニウムシートが、アルミニウムの上にさらに樹脂コーティングがされている繊維から形成される布帛であることを特徴とする請求項１または２記載の保温シート。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の保温シートを含んで構成される繊維製品。
   

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