JP2020033683A - ウェアラブルデバイス用布帛及びこれを備えるウェアラブルデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
項1.繊維状炭素材料を含む、ウェアラブルデバイス用布帛。
項2.前記繊維状炭素材料が繊維状活性炭である、項1に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
項3.前記繊維状炭素材料が繊維状活性炭及び炭素繊維である、項1に記載のウェアラブルデバイス布帛。
項4.前記布帛が不織布である、項1〜3のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
項5.前記ウェアラブルデバイス用布帛の質量に対する前記繊維状炭素材料の含有割合が20〜90質量%である、項1〜4のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
項6.前記ウェアラブルデバイス用布帛の質量に対する前記繊維状炭素材料の含有割合が30〜60質量%である、項1〜5のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
項7.さらに、繊維状炭素材料以外の繊維を含む、項1〜6のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
項8.さらに、粒状又は粉末状のカーボンブラックを含む、項1〜7のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
項9.1m2あたりの質量が20g/m2以上である、項1〜8のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
項10.見かけ密度が0.05〜0.2g/cm3である、項1〜9のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
項11.体積抵抗率が100Ω・cm以下である、項1〜10のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
項12.項1〜11のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛を備える、ウェアラブルデバイス。
ミクロ細孔容積率(%)
=(直径2nm以下の細孔容積)/(全細孔容積)×100(%)・・・(1)
繊維状炭素材料の分布密度(g/cm3)=ウェアラブルデバイス用布帛1m2あたりに含まれる繊維状炭素材料の質量(g/m2)/ウェアラブルデバイス用布帛厚さ(mm)×1000−1 ・・・式(2)
抵抗値の測定機として株式会社マザーツール社製のカード型マルチメータMT−4050を用い、ウェアラブルデバイス用布帛を縦5mm、横150mmの長方形にカットしたものを測定サンプルとし、当該測定サンプルの縦方向の中央かつ横方向(長手方向)の一方の端から5mmの部分と、縦方向の中央かつ横方向(長手方向)の他方の端から5mmの部分とに、それぞれ上記測定機付属のテストリードを接続し、モードつまみを抵抗測定(Ω)に合わせ、そのときの抵抗値(kΩ)を測定する。そして、得られた抵抗値を用い、下記式(3)により体積抵抗率(Ω・cm)を算出する。
体積抵抗率(Ω・cm)
=抵抗値(kΩ)×50×布帛厚さ(mm)/15 ・・・式(3)
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−10)と、繊維状炭素材料以外の材料として、融点が200℃以下の合成樹脂を含む材料である芯鞘型繊維(ユニチカ株式会社製、品名;メルティ4080、芯部ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と略することがある。)、鞘部融点110℃の低融点ポリエステルである芯鞘型繊維)とを、質量比が(繊維状活性炭)/(芯鞘型繊維)=43/57の割合となるようにして、カーディングマシーンで開繊、混合し、次いでニードルパンチにより交絡させた後、熱ローラに通して上記芯鞘型繊維の鞘部の一部を溶融させ、1m2あたりの質量45g/m2、厚さ0.38mmのウェアラブルデバイス用布帛である乾式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−15)と、繊維状炭素材料以外の材料として、融点が200℃以下の合成樹脂を含む材料である芯鞘型繊維(ユニチカ株式会社製、品名;メルティ4080、芯部PET、鞘部融点110℃の低融点ポリエステルである芯鞘型繊維)とを、質量比が(繊維状活性炭)/(芯鞘型繊維)=58/42の割合となるように供給して、カーディングマシーンで開繊、混合し、次いでニードルパンチにより交絡させた後、熱ローラに通して上記芯鞘型繊維の鞘部の一部を溶融させ、1m2あたりの質量58g/m2、厚さ0.45mmのウェアラブルデバイス用布帛である乾式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−7)と、繊維状炭素材料以外の材料として、融点が200℃以下の合成樹脂を含む材料である芯鞘型繊維(ユニチカ株式会社、品名;メルティ4080、芯部PET、鞘部融点110℃の低融点ポリエステルである芯鞘型繊維)とを、質量比が(繊維状活性炭)/(芯鞘型繊維)=58/42の割合となるように供給して、カーディングマシーンで開繊、混合し、次いでニードルパンチにより交絡させた後、熱ローラに通して上記芯鞘型繊維の鞘部の一部を溶融させ、1m2あたりの質量56g/m2、厚さ0.32mmのウェアラブルデバイス用布帛である乾式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−10)と、繊維状炭素材料以外の材料として、融点が200℃以下の合成樹脂を含む材料である芯鞘型繊維(ユニチカ株式会社製、品名;メルティ4080、芯部PET、鞘部融点110℃の低融点ポリエステルである芯鞘型繊維)、融点が200℃を越える繊維であるPET繊維、及びパルプ(日本エクスラン株式会社製、品名;Bi−PUL)とを、質量比が(繊維状活性炭)/(芯鞘型繊維)/(PET繊維)/(パルプ)=60/30/7/3の割合となるようにして、パルパーを用いて混合し、均一に分散したスラリーを作製した。得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで坪量を調整した。その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥しつつ上記芯鞘型繊維の鞘部の一部を溶融させ、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、湿式抄紙法による1m2あたりの質量68g/m2、厚さ0.60mmのウェアラブルデバイス用布帛である湿式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−15)と、繊維状炭素材料以外の材料として、融点が200℃以下の合成樹脂を含む材料である芯鞘型繊維(ユニチカ株式会社製、品名;メルティ4080、芯部PET、鞘部融点110℃の低融点ポリエステルである芯鞘型繊維)、及びパルプ(日本エクスラン株式会社製、品名;Bi−PUL)とを、質量比が(繊維状活性炭)/(芯鞘型繊維)/(パルプ)=87/10/3の割合となるようにして、パルパーを用いて混合し、均一に分散したスラリーを作製した。得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで坪量を調整した。その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥しつつ上記芯鞘型繊維の鞘部の一部を溶融させ、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、湿式抄紙法による1m2あたりの質量83g/m2、厚さ0.87mmのウェアラブルデバイス用布帛である湿式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−10)と、繊維状炭素材料以外の材料として、木質パルプ、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリオレフィン系繊維を、質量比が、(繊維状活性炭)/(木質パルプ+ポリエチレンテレフタレート繊維+ポリオレフィン系繊維)=40/60の割合となるようにして、パルパーを用いて混合し、均一に分散したスラリーを作製した。得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで坪量を調整した。その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥し、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、湿式抄紙法による1m2あたりの質量60g/m2、厚さ0.31mmのウェアラブルデバイス用布帛である湿式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−7)と、繊維状炭素材料である炭素繊維(大阪ガスケミカル株式会社製、品名;ドナカーボS−232、繊維径13μm、繊維長5.5mm)と、繊維状炭素材料以外の材料として、木質パルプ、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリオレフィン系繊維を、質量比が、(繊維状活性炭)/(炭素繊維)/(木質パルプ+ポリエチレンテレフタレート繊維+ポリオレフィン系繊維)=20/20/60の割合となるようにして、パルパーを用いて混合し、均一に分散したスラリーを作製した。得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで坪量を調整した。その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥し、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、湿式抄紙法による1m2あたりの質量55g/m2、厚さ0.25mmのウェアラブルデバイス用布帛である湿式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−7)と、繊維状炭素材料である炭素繊維(大阪ガスケミカル株式会社製、品名;ドナカーボS−232、繊維径13μm、繊維長5.5mm)と、繊維状炭素材料以外の材料として、木質パルプ、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリオレフィン系繊維を、質量比が、(繊維状活性炭)/(炭素繊維)/(木質パルプ+ポリエチレンテレフタレート繊維+ポリオレフィン系繊維)=30/10/60の割合となるようにして、パルパーを用いて混合し、均一に分散したスラリーを作製した。得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで坪量を調整した。その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥し、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、湿式抄紙法による1m2あたりの質量63g/m2、厚さ0.25mmのウェアラブルデバイス用布帛である湿式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−7)と、繊維状炭素材料以外の材料として、粉末状のケッチェンブラック(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製、品名;カーボンECP)と、木質パルプ、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリオレフィン系繊維を、質量比が、(繊維状活性炭)/(ケッチェンブラック)/(木質パルプ+ポリエチレンテレフタレート繊維+ポリオレフィン系繊維)=30/10/60の割合となるようにして、パルパーを用いて混合し、均一に分散したスラリーを作製した。得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで坪量を調整した。その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥し、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、湿式抄紙法による1m2あたりの質量65g/m2、厚さ0.24mmのウェアラブルデバイス用布帛である湿式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−7)と、繊維状炭素材料以外の材料として、粉末状のケッチェンブラック(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製、品名;カーボンECP)と、木質パルプ、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリオレフィン系繊維を、質量比が、(繊維状活性炭)/(ケッチェンブラック)/(木質パルプ+ポリエチレンテレフタレート繊維+ポリオレフィン系繊維)=20/20/60の割合となるようにして、パルパーを用いて混合し、均一に分散したスラリーを作製した。得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで坪量を調整した。その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥し、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、湿式抄紙法による1m2あたりの質量62g/m2、厚さ0.21mmのウェアラブルデバイス用布帛である湿式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−15)と、繊維状炭素材料以外の材料として、融点が200℃以下の合成樹脂を含む材料である芯鞘型繊維(ユニチカ株式会社製、品名;メルティ4080、芯部PET、鞘部融点110℃の低融点ポリエステルである芯鞘型繊維)とを、質量比が(繊維状活性炭)/(芯鞘型繊維)=87/13の割合となるようにして、カーディングマシーンで開繊、混合し、次いでニードルパンチにより交絡させた後、熱ローラに通して上記芯鞘型繊維の鞘部の一部を溶融させ、1m2あたりの質量86g/m2、厚さ0.75mmのウェアラブルデバイス用布帛である乾式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−15)と、繊維状炭素材料以外の材料として、融点が200℃以下の合成樹脂を含む材料である芯鞘型繊維(ユニチカ株式会社製、品名;メルティ4080、芯部PET、鞘部融点110℃の低融点ポリエステルである芯鞘型繊維)とを、質量比が(繊維状活性炭)/(芯鞘型繊維)=82/18の割合となるようにして、カーディングマシーンで開繊、混合し、次いでニードルパンチにより交絡させた後、熱ローラに通して上記芯鞘型繊維の鞘部の一部を溶融させ、1m2あたりの質量130g/m2、厚さ1.50mmのウェアラブルデバイス用布帛である乾式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−15)と、繊維状炭素材料以外の材料として、融点が200℃以下の合成樹脂を含む材料である芯鞘型繊維(ユニチカ株式会社製、品名;メルティ4080、芯部PET、鞘部融点110℃の低融点ポリエステルである芯鞘型繊維)とを、質量比が(繊維状活性炭)/(芯鞘型繊維)=82/18の割合となるようにして、カーディングマシーンで開繊、混合し、次いでニードルパンチにより交絡させた後、熱ローラに通して上記芯鞘型繊維の鞘部の一部を溶融させ、1m2あたりの質量184g/m2、厚さ1.98mmのウェアラブルデバイス用布帛である乾式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−15)と、繊維状炭素材料以外の材料として、木質パルプ、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリオレフィン系繊維を、質量比が、(繊維状活性炭)/(木質パルプ+ポリエチレンテレフタレート繊維+ポリオレフィン系繊維)=60/40の割合となるようにして、パルパーを用いて混合し、均一に分散したスラリーを作製した。得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで坪量を調整した。その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥し、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、湿式抄紙法による1m2あたりの質量53g/m2、厚さ0.32mmのウェアラブルデバイス用布帛である湿式不織布を作製した。
繊維状炭素材料である繊維状活性炭(ユニチカ株式会社製、品名;アドールA−15)と、繊維状炭素材料以外の材料として、アクリル系ラテックス、木質パルプ、ポリエチレンテレフタレート繊維及びポリオレフィン系繊維を、質量比が、(繊維状活性炭)/(アクリル系ラテックス)/(木質パルプ+ポリエチレンテレフタレート繊維+ポリオレフィン系繊維)=87/5/8の割合となるようにして、パルパーを用いて混合し、均一に分散したスラリーを作製した。得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで坪量を調整した。その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥し、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、湿式抄紙法による1m2あたりの質量69g/m2、厚さ0.67mmのウェアラブルデバイス用布帛である湿式不織布を作製した。
粉末状活性炭(大阪ガスケミカル社製、品名;HG17−067)、アクリル系ラテックス、PET繊維、木質パルプ、及びポリオレフィン系繊維を、質量比が(粉末状活性炭)/(アクリル系ラテックス)/(PET繊維)/(木質パルプ)/(ポリオレフィン繊維)=70/5/8/11/6の割合となるようにして、パルパーを用いて混合し、均一に分散したスラリーを作製した。得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで坪量を調整した。その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥し、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、湿式抄紙法による1m2あたりの質量102g/m2、厚さ0.32mmの布帛である湿式不織布を作製した。
各実施例及び比較例につき、以下の方法により評価をおこなった。
窒素を被吸着物質として用いたBET法(1点法)により測定した。
JIS K 1477:2007 7.3.2に準じて測定して算出した。
Quantachrome社製「AUTOSORB−1−MP」を用いて窒素吸着等温線の測定、及びQSDFT法による細孔径分布解析をおこなった。77Kの温度において測定した窒素の脱着等温線に対し、Calculation modelとしてN2 at 77K on carbon[slit pore,QSDFT equilibrium model]を適用して細孔径分布を計算することで、特定の細孔径範囲の細孔容積を算出した。そして、上記QSDFT法で測定、算出された全細孔容積と、上記QSDFT法で測定、算出された直径2nm以下の細孔容積から、以下の式によりミクロ細孔容積率を求めた。
ミクロ細孔容積率(%)
=(直径2nm以下の細孔容積)/(全細孔容積)×100(%)
繊維状活性炭の繊維径は、JIS K 1477:2007 7.3.1に準じ、反射顕微鏡によって測定して算出した。
JIS L 1913:2010 6.2に準じて、布帛の単位面積当たりの質量(g/m2)を秤量した。
ウェアラブルデバイス用布帛を10cm×15cmmの長方形にカットしたものを測定サンプルとし、該サンプルの四隅において厚み測定器(株式会社ミツトヨ製ダイヤルシックネスゲージ)を用いて、該布帛の厚さを測定し、得られた四隅の厚さの測定値4点の平均値をシートの厚さ(mm)とした。
上記ウェアラブルデバイス用布帛の1m2あたりの質量の値及びウェアラブルデバイス用布帛の厚さの値を用い、下記式により算出した。
ウェアラブルデバイス用布帛の見かけ密度(g/cm3)
=ウェアラブルデバイス用布帛1m2あたりの質量(g/m2)/ウェアラブルデバイス用布帛厚さ(mm)×1000−1
ウェアラブルデバイス用布帛1m2あたりに含まれる繊維状炭素材料の質量(g/m2)及び上記ウェアラブルデバイス用布帛の厚さの値から、下記式により算出した。
繊維状炭素材料の分布密度(g/cm3)=ウェアラブルデバイス用布帛1m2あたりに含まれる繊維状炭素材料の質量(g/m2)/ウェアラブルデバイス用布帛厚さ(mm)×1000−1
抵抗値の測定機として株式会社マザーツール社製のカード型マルチメータMT−4050を用い、ウェアラブルデバイス用布帛を縦5mm、横150mmの長方形にカットしたものを測定サンプルとし、当該測定サンプルの縦方向の中央かつ横方向(長手方向)の一方の端から5mmの部分と、縦方向の中央かつ横方向(長手方向)の他方の端から5mmの部分とに、それぞれ上記測定機付属のテストリードを接続し、モードつまみを抵抗測定(Ω)に合わせ、抵抗値(kΩ)を測定した。そして、得られた抵抗値を用い、下記式により体積抵抗率(Ω・cm)を算出した。体積抵抗率が100Ω・cm以下のものを導電性能があるとして合格とした。
体積抵抗率(Ω・cm)
=抵抗値(kΩ)×50×布帛厚さ(mm)/15
上記官能評価は、得られた布帛を水平な台の上に展張し、10人のパネラーにより、手で触ったときの炭塵に起因するざらつき感を官能評価した。「炭塵に起因するざらつき感がある」「炭塵に起因するざらつき感がほとんど感じられない」の2段階で評価し、10人中9人以上が「炭塵に起因するざらつき感がほとんど感じられない」と評価した場合は○、10人中4〜8人が「炭塵に起因するざらつき感がほとんど感じられない」と評価した場合は△、10人中0〜3人が「炭塵に起因するざらつき感がほとんど感じられない」と評価した場合は×とした。△以上を「炭塵に起因するざらつき感がほとんど感じられない」として合格とした。
Claims (12)
- 繊維状炭素材料を含む、ウェアラブルデバイス用布帛。
- 前記繊維状炭素材料が繊維状活性炭である、請求項1に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
- 前記繊維状炭素材料が繊維状活性炭及び炭素繊維である、請求項1に記載のウェアラブルデバイス布帛。
- 前記布帛が不織布である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
- 前記ウェアラブルデバイス用布帛の質量に対する前記繊維状炭素材料の含有割合が20〜90質量%である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
- 前記ウェアラブルデバイス用布帛の質量に対する前記繊維状炭素材料の含有割合が30〜60質量%である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
- さらに、繊維状炭素材料以外の繊維を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
- さらに、粒状又は粉末状のカーボンブラックを含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
- 1m2あたりの質量が20g/m2以上である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
- 見かけ密度が0.05〜0.2g/cm3である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
- 体積抵抗率が100Ω・cm以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載のウェアラブルデバイス用布帛を備える、ウェアラブルデバイス。
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