JP2023027915A - 衣料用低放射構造及び衣料用低放射マット - Google Patents

Abstract

【課題】肌に触れた瞬間に温かく、かつ保温性を高めることができる衣料用低放射構造及び衣料用低放射マットを提供する。【解決手段】衣料用低放射構造１は衣料品に構築され、少なくとも食物繊維、動物繊維、樹脂繊維の何れかを含む繊維層５と、繊維層５の片面に蒸着されたアルミニウム層３とを備え、アルミニウム層３が繊維層５よりも外皮側に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、衣料用低放射構造及び肌に触れた瞬間に温かい低放射マットをケープやガウン或いは膝掛け等の衣料品に使用する衣料用低放射マットを提供するものである。

年々、地球温暖化の進行速度は早くなり、気温はどんどん上昇傾向にある。それに伴い、室内のエアコンの使用頻度や使用時間が多くなっている。又、断熱性の悪い建物では、エアコンの設定温度も低くなり、体に異常を感じる人も増えつつある。特に、冷え性の人には、エアコンから吹き出す風がたまらなくつらいのである。このような環境でも、寒さを気にせず過ごしたいものである。又、災害の発生も多くなってきていているが、緊急時に、少しでも寒さを解消できるものが欲しいという要望も多くある。

従来から、着用者の体温を調整する衣服が開示されている（例えば、特許文献１及び２）。これらの特許文献に記載された衣服以外にも、ベストの内部に遮熱材を入れて保温性を高め使用するものがある。

特開２０２０－１９６９８３号公報 特開２０２０－１１１８３８号公報

上述したベストには、次のような問題があった。ベスト等の衣服の布地の中に遮熱材を入れると、遮熱材の両面が布地と接触する為、伝導熱の影響を受け、遮熱材特有の輻射熱に対する反射性能は極端に低下してしまう。又、遮熱材は１００％空気を通さないので風よけの効果はあるが、空気を通さないが故にムレ易い構造となる。勿論、遮熱材自体に通気口を設けることもできるが、通気口は相当数必要であり、満足できるまでには至らない。しかも、遮熱材はゴアゴア感が有ったり、異音がしたり、衣服としては着心地が悪い。

本発明は上記の問題を解決する為になされたものであり、肌に触れた瞬間に温かくかつ保温性を高めることができる衣料用低放射構造及び衣料用低放射マットを提供することを目的とする。

本発明に係る衣料用低放射構造は、衣料品に構築され、少なくとも食物繊維、動物繊維、樹脂繊維の何れかを含む繊維層と、この繊維層の片面に蒸着されたアルミニウム層と、を備え、アルミニウム層が繊維層よりも外皮側に形成されていることを特徴とする。

本発明に係る衣料用低放射構造は、アルミニウムカラー着色層が、アルミニウム層よりも外皮側に形成されていることを特徴とする。

本発明に係る衣料用低放射構造は、樹脂繊維が超低密度のポリエステル繊維であることを特徴とする。

本発明に係る衣料用低放射マットは、上記の衣料用低放射構造を備えることを特徴とする。

本発明に係る衣料用低放射構造は、アルミニウム層が繊維層よりも外皮側に形成されているため、この衣料用低放射構造を備える衣料品が肌に触れた瞬間に温かく感じる。これは、繊維層の保温力が非常に高い上に、輻射熱に対する反射率が高い為である。特に寒い時など、膝掛け等に使用すると瞬間に温かさを感じる。また、この衣料用低放射構造は、アルミニウムが蒸着されているため、衣料品として利用した場合、ゴアゴア感は解消される。

また、本発明に係る衣料用低放射マットは、基材の密度が非常に低いので収縮して保管でき、緊急避難用にも利用できる。

本発明の実施形態に係る衣料用低放射構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る衣料用低放射構造を示す部分拡大図である。 本発明の実施形態に係る衣料用低放射構造を備えるケープ（衣料用低放射マット）の外観図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１から図３を参照し説明する。

本発明に係る衣料用低放射構造１は、図１に示す様に、樹脂繊維６からなる繊維層５と、この繊維層５の片面に蒸着されたアルミニウム層（アルミニウム蒸着層）３とを備えている。そして、このアルミニウム層３は、繊維層５よりも外皮側に形成されている。繊維層５は超低密度樹脂繊維層であり、この衣料用低放射構造１は、ケープやガウン、或いは膝掛け等の低放射衣料品や衣料用低放射マットに利用できる。
本実施形態における衣料用低放射構造１等の放射率は、例えば、波長８００ｎｍに対し放射率１６～３５％、波長１４００ｎｍに対し放射率１～１０％、波長１８００ｎｍに対し放射率２２～３２％である。
なお、本実施形態において、「超低密度樹脂繊維層」とは、１ｍ厚で２４．０ｋｇ／ｍ^３から２８．０ｋｇ／ｍ^３であるものをいう。また、「外皮側」とは、太陽光側を意味し、例えば、服ではおもて側（屋外側）を意味する。

少なくとも食物繊維、動物繊維、樹脂繊維の何れかを含む繊維層５は、綿や化学繊維等の長繊維を綿状にして低放射マット１０の基材として使用するものである（図３）。本実施形態では、ポリエステル１００％の長繊維を綿状にして使用している。繊維を綿状にして使用する事により、密度が低く、軽量で、空気を沢山含む高断熱マットとする事が出来る。即ち、空気を沢山含む事が出来る様ことで、断熱性の最も好ましい方法である空気断熱が利用できる。繊維の種類には特に拘らないが、繊維径がより細いものが好ましい。

又、長繊維を綿状にする事により、図２に示す様に、衣料用低放射マット１０内の界壁が無くなり、高温の空気は低温側に容易に移動でき、その結果、湿気を含んだ水蒸気等は繊維の間を通って簡単に排出される（図２：矢印Ｆ１）。つまり、衣料用低放射構造１を備えることで、衣料用低放射マット１０を蒸れにくい構造とする事ができる。
また、衣料用低放射マット１０に向う体から放射された輻射熱の一部は内皮側に反射して戻され（図２：矢印Ｆ３）、大半は低温の外皮側（屋外側）に二次輻射熱として放射される。ところが、衣料用低放射マット１０の外皮側にアルミニウム蒸着層３がある為、二次輻射熱の大半はアルミニウム蒸着層３の表面で反射され再び体に戻ってくる（図２：矢印Ｆ２）。この様に、繊維層５やアルミニウム蒸着層３から反射された輻射熱は、内皮側に戻される。

アルミニウム蒸着層３の形成は、一般的な真空蒸着で、特に工法には拘らない。高純度のアルミニウムは輻射熱に対して高反射率の素材で、多くの所で使用されている。但し、その性能を十分発揮させるには、アルミニウム蒸着層３が大気に接している事が最も好ましい。しかし、殆どのアルミニウム蒸着マットは、剛性が高く衣料品には不向きである。蒸着させるアルミニウムは、高純度（純度９９．５％）のアルミニウムである。

本発明に係る衣料用低放射マット１０は、上述した衣料用低放射構造１を備えている。基材に超低密度繊維を使用し、柔軟性が有る為、衣料品として使用する事が出来る。しかも、輻射熱に対して低放射性能が高いアルミニウム蒸着層３が繊維層５よりも、衣料品の外皮側になる様に使用する。本発明の衣料用低放射構造１や衣料用低放射マット１０の様に、超低密度樹脂繊維層を利用し、衣料品として使用された例はこれまでにない。
尚、本発明ではアルミニウム蒸着を施した衣料用低放射マット１０として使用しているが、低放射の素材であれば同様の効果が期待できる。

この様にして、樹脂繊維層５の片面に、アルミニウム蒸着層３が繊維層５よりも外皮側になる様に、しかも外気と接する最外部に成る様にして使用する衣料用低放射マット１０が実現した。
衣料用低放射マット１０は使用時に、当然、樹脂繊維層５が人体側に位置するが、人体との接触でほつれ等が生じることが危惧される場合は、人体側に別の布等を重ねて設けてもよい。

以上説明した衣料用低放射構造１は、衣料用低放射マット１０に応用することができ、例えば、図３に示すように、ケープ１１として使用できる。
以下、本実施形態に係る衣料用低放射構造を備えたケープ１１の暖かさのメカニズムを説明する。

体から、外側に伝達される熱は伝導熱、対流熱及び輻射熱の３つの形態で移動するが、一番大きな熱は輻射熱である。従って、この輻射熱をどの様に利用するかが重要である。体から放射された輻射熱はケープ１１側に向うが、衣料用低放射マット１０の樹脂繊維層５の繊維６に照射され熱を発生、一部は人体側に反射して戻されるが、大半は低温の外皮側（屋外側）に二次輻射熱として放射される。ところが、衣料用低放射マット１０の外皮にアルミニウム蒸着層３がある為、二次輻射熱の大半はアルミニウム蒸着層３の表面で反射され再び体に戻ってくる。この様に、繊維層５やアルミニウム蒸着層３から反射された輻射熱は、体に戻され再び熱を発し体温を上昇させる。

ここで、アルミニウム蒸着層３は粒状のアルミニウムが蒸着したもの（以下、アルミニウム粒子３Ａ）で、図２に示すように、細部を見るとアルミニウム粒子３Ａ間に隙間４が生じている。従って、体から放射された輻射熱の全てが反射される訳ではなく、アルミニウム蒸着層３の間である隙間４を透過してそのまま外皮側に放射される。仮に、体温から放射された輻射熱の全てが人体に戻されると、体は熱くなりすぎて汗が出るほどになり、ケープ１１を着続けることはできなくなる。これは、伝導熱や対流熱が空気の分子に熱が伝達された状態で移動するのに対し、輻射熱は熱を持たない電磁波の形態で移動、照射された物体の分子を振動させて熱を発生するものである。即ち、伝導熱や対流熱は熱移動する前に熱量が決まっているのに対し、輻射熱は照射された物体の状態によって発生熱量が変わり、両者の熱移動量には大きな違いがある為である。しかし、殆どの場合、輻射熱による熱移動の方が大きい事が解っている。この結果、多くの場合、人体から放射された輻射熱をそのまま戻すと、体温が上昇しすぎて暑さを感じる。
従って、本発明の様に一部の輻射熱が屋外側に放射されてしまう事により人体側に戻る輻射熱の量は減少、適度な温度環境が出来上がる事になる。

一方、体が衣料用低放射マット１０の樹脂繊維層５の繊維６と接触すると、体温が伝導熱の形態をとって衣料用低放射マット１０に伝達される。しかし、その熱量はわずかである。この伝導熱は、衣料用低放射マット１０の樹脂繊維層５に含まれる空気に伝達され、主として衣料用低放射マット１０の樹脂繊維層５の保温用の熱になると考えられる。

又、体から空気に伝達されケープ１１と体との間を上昇する対流熱は、衣料用低放射マット１０の樹脂繊維層５に吸収され、この樹脂繊維層５の保温用の熱になると考えられる。
この様な原理で作られたケープ１１が温かいのは、体から放射された輻射熱が再び体に戻される事と、衣料用低放射マット１０の樹脂繊維層５に含まれる空気に多くの熱が蓄えられ、熱バリアーの様になっているからである。
仮に、発泡樹脂マット等を基材として使用した場合は、人体に戻される輻射熱は極わずかで、心地よさはあまり感じられなくなる。

一方、アルミニウム蒸着層３は、樹脂繊維層５からアルミニウム蒸着層３に熱移動はするものの、アルミニウムの放射率は概ね数パーセントと非常に低く、衣料用低放射マット１０から外皮側（屋内側）に伝達される熱量は非常に少なく、大半は樹脂繊維層５に保温される。こうして、衣料用低放射マット１０内は非常に温かい環境となる。

若し、人体から汗等水蒸気が発生した場合、水蒸気は樹脂繊維層５側に移動するが、樹脂繊維層５は長繊維が縦横にあり、熱移動を阻害する仕切りは無い。従って、圧力の関係で次第に低圧の大気側に移動し、蒸れ等は発生しにくくなる。
外皮側（屋内側）が高温の場合は、外皮側からケープ１１側に輻射熱が照射される。しかし、ケープ１１の外皮には輻射熱に対して高反射率の素材であるアルミニウム蒸着層３が形成されているため、大半は屋内側に反射される。そして、残りの熱は、衣料用低放射マット１０に吸収されるが、高温の熱は人体と衣料用低放射マット１０との間の空間に放出される。従って、衣料用低放射マット１０が極端に暑くなると言う事はない。
以上の理由により、本発明のケープ１１が心地よい温度となる。

本発明の衣料用低放射構造１及び衣料用低放射マット１０は、アルミニウム蒸着層の外皮側にアルミニウムカラー着色層を設けた低放射マット１０を、アルミニウムカラー着色層（蒸着層）が屋外側になる様に、形成することもできる。

アルミニウム蒸着層３は、輻射熱に対する反射率が非常に高く、高純度のものなら９８％反射する。しかし、高反射率が故に太陽光もそのまま反射、屋外側では鏡と同様の状態となる。その結果、太陽の反射光が人間の目に当たって障害を起こす可能性もある。
そこで、アルミニウム蒸着層３の外皮側にアルミニウムカラー着色層を施し、太陽光を乱反射させる。勿論、アルミニウムカラー着色層を施す事により、輻射熱に対する反射率は若干低下するが、その量は数パーセントである。
又、アルミニウムカラー着色層の色は自由度があり、衣料品に使用する本発明の商品にはファッション性も高める事が出来る。

［単重測定］
基材の種類による、単位面積当たりの重量について調べた。
具体的には、布製のアルミニウム蒸着品（ＴＨＢ-Ｊ）（試料１）、樹脂発泡シートのアルミニウム蒸着品（試料２）及び本発明の衣料用低放射マット（ＴＨＢ-Ｊ３）（試料３）の重量を測定し、単位面積当たりの重量（単重）を比較した。

［結果］
各試料の測定結果を［表１］に示した。
衣料用低放射マットが、単位面積当たりの重量が最も小さいことが解り、衣料用低放射マットと布製アルミニウム蒸着品を比較すると、衣料用低放射マットは布製アルミニウム蒸着品の僅か５．１％程度の重さであることが解った。

［考察］
イ）布製のアルミニウム蒸着品と比較すると単重は約５％程度、明らかに軽量である事が解った。
ロ）又、樹脂発砲シートのアルミニウム蒸着品と比較しても、更に軽い事が解った。

［遮熱試験１］
８００Ｗ遠赤外線ヒーターの前方３００ミリメートルの位置に、本発明に係る衣料用低放射マット（ＴＨＢ-Ｊ３）を、縦２０ｃｍ、横１５ｃｍに２枚切断し、表と裏になる様にセットした。室温２５℃の状態で、衣料用低放射マットを体温と粗同等の３６．５℃位に上昇させ、熱源側の表面温度（アルミニウム蒸着面温度）と反対側の表面温度（樹脂繊維層面温度）を、それぞれサーモグラフィーで測定した。

［結果１］
アルミニウム蒸着面温度は３６．６℃であり、樹脂繊維層面温度は３６．４℃であり、両者の温度は、僅か０．２℃であった。

［考察１］
体温から放射される輻射熱も、外皮側（屋外側）から照射される輻射熱も粗同等に反射している事が解る。即ち、体温からの熱は輻射熱の形態で再び体に戻されることが解る。

［遮熱試験２］
衣料用低放射マット（ＴＨＢ-Ｊ３）、布製のアルミニウム蒸着品（ＴＨＢ-Ｊ）、一般遮熱材の３種類を縦２０ｃｍ、横１５ｃｍに切断し、８００Ｗ遠赤外線ヒーターの前方３００ｍｍの位置に、アルミニウム蒸着面が熱源と反対側になる様にセットした。
そして、室温２５℃の状態で、熱源と反対側の温度を体温と粗同等の約３６．５℃まで昇温させ、サーモグラフィーで表面温度を測定した。

［結果２］
衣料用低放射マット（ＴＨＢ-Ｊ３）では３４．９℃、布製のアルミニウム蒸着品（ＴＨＢ-Ｊ）では３６．０℃、一般遮熱材では３６．９℃であった。

［考察２］
本発明に係る衣料用低放射マットが一番低温であった。放射側の表面温度が低いと言う事は、放射率が低く、保温性能が高い事を意味する。即ち、本発明の衣料用低放射マットは、非常に性能が良い事が解る。また、衣料用低放射マットにアルミニウム着色層（ピンク色）を設けた場合でも、放射率が低い事も確認した。

以上、本実施形態について説明したが、これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１ 衣料用低放射構造
３ アルミニウム層（アルミニウム蒸着層）
３Ａ アルミニウム粒子
４ 隙間
５ 繊維層（樹脂繊維層）
６ 繊維
１０ 衣料用低放射マット
１１ ケープ

Claims (4)

1. 衣料品に構築される衣料用低放射構造であって、
   少なくとも食物繊維、動物繊維、樹脂繊維の何れかを含む繊維層と、前記繊維層の片面に蒸着されたアルミニウム層と、を備え、
   前記アルミニウム層が前記繊維層よりも外皮側に形成されている、
   ことを特徴とする衣料用低放射構造。
2. アルミニウムカラー着色層が、前記アルミニウム層よりも外皮側に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の衣料用低放射構造。
3. 前記樹脂繊維は、超低密度のポリエステル繊維である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の衣料用低放射構造。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の衣料用低放射構造を備える、
   ことを特徴とする衣料用低放射マット。

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