JP3375993B2 - 光熱変換シート状物の製造方法 - Google Patents

光熱変換シート状物の製造方法

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  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光熱変換シート状物に
関し、更に詳しくは、太陽光中の近赤外線を吸収して熱
エネルギーに変換して放出する発熱性の光熱変換シート
状物と、そのような光熱変換シート状物を工業的に量産
することができる方法に関するものであり、例えば、防
寒衣料材などの衣料分野や、熱線としての赤外線遮断用
の室内カーテンなどの如きインテリア材料の分野、さら
にはそのような面状の光熱変換作用を利用して融雪資材
としての分野に活用することが可能である。
【0002】
【従来の技術】布や編物に代表される面状の繊維構造物
は、古くから身体を被包する衣料素材として、寒冷を遮
断する断熱材料として使用されてきているが、近来では
これに加えて合成樹脂シートも広く使用されるようにな
っている。
【0003】ところが、これら従来のシート状物は内部
の熱を外部に逃さないように遮断するか、あるいは外部
の寒冷を遮断して内部に入れないようにするといった機
能があるのみで、自ら発熱して積極的に昇温させるとい
った暖房機能は全く期待できなかった。従来のシート状
物に暖房機能を付加するためには、電気的に発熱する電
熱ヒーターを内蔵させるか、鉄粉などが化学反応する際
の反応熱によって発熱する化学反応発熱材を内装させる
しか方法がなかったのであるが、何れの場合も耐久性と
移動性の面で難点があった。
【0004】もっとも、アルミなどの軽金属が有する反
射保温力を衣料や建材に利用して、身体または室内から
放射される熱を遠赤外線として反射せしめる面状の遠赤
外線反射素材も提案されてはいるけれども、外観・耐久
性および汎用性の面において満足のできるものとは言い
難く、日常的に使用することは困難である。
【0005】ところで、地球上を照らす太陽の放射エネ
ルギーの分布は 0.5μm付近にピークがあり、0.3 〜
2.0μmの波長領域内に全エネルギー量の 95%が集中し
ているのであって、それ以外の波長領域に分布するエネ
ルギー量は極めて少ない。しかして、このように豊富に
地球上へ降りそゝがれる 0.3〜2.0 μm領域の太陽光を
熱エネルギーとして効率的に活用できるような光熱変換
シート状物を実現できるならば、移動性を制約すること
がなくて衣類に暖房機能を付与することができるはずで
ある。そして、このような光熱変換シート状物があった
とするならば衣料用素材としてだけでなく、建築その他
の分野にも産業的に利用することが可能である。
【0006】
【解決すべき技術的課題】本発明は、 0.5μm付近にピ
ークを有する豊富な太陽の放射エネルギー、特に0.5 〜
1.5μmの波長領域の光を効率的に熱エネルギーに変換
して放出することができる光熱変換シート状物の新しい
製造方法を提供することを技術的課題とするものであ
る。
【0007】また、本発明の他の技術的課題は、そのよ
うに効率的に光熱変換できるシート状物を工業的に量産
することができる新方法を提供するにある。
【0008】本発明の更に他の技術的課題とメリット
は、以下の説明をもって一層明確にしてゆきたい。
【0009】
【課題解決のために採用した手段】本発明者が上記技術
的課題を解決するために採用した手段を説明すれば、次
のとおりである。
【0010】即ち、本発明は、0.5 〜 1.5μmの波長領
域の光が当たることによって熱エネルギーを放出する近
赤外線吸収性物質を含む分散液を調製し、この分散液を
使用して繊維構造物から成るシート状物を固着するとい
う手段を採用したこと、また、0.5 〜 1.5μmの波長領
域の光が当たることによって熱エネルギーを放出する近
赤外線吸収性物質を平均粒径が 1.0μm以下に細分化し
て、この細分化された近赤外線吸収性物質を含む分散液
を調製し、この分散液を使用して繊維構造物から成るシ
ート状物に熱固着するという手段を採用したことによっ
て、前述の技術的課題を解決した点に要旨がある。
【0011】しかして、本発明において採択可能な近赤
外線吸収性物質としては、例えば、9,10−アントラセ
ンディオン;9,10−アントラキノン;9,10−ジオソ
アントラセンなどの如きアントラキノン系物質、フタロ
シアニン錯塩のごときフタロシアニン系物質、o,o-ジヒ
ドロキシアゾベンゼン構造を持つ金属錯塩体系物質、X
−CH=(CH − CH)n =Yの如きメチン鎖で結合されたポ
リメチン系物質、トリ−p−トリルアミニウムの過塩素
酸塩[(p−CH3 6 4 3 N ]+ ClO 4 - である如き
アミニウム系物質、その他ジインモニウム系物質などを
例示できる。
【0012】これらの近赤外線吸収性物質は、何れも平
均粒径を 1.0μm以下に微粉化し、これをそのまゝ使用
するか、または界面活性剤にて分散化して使用すること
が望ましく、また使用量はシート状物の白色度を落さ
ず、かつ生地の風合を損うことがないように出来るだけ
少ないことが好ましいのであるけれども、被覆した際の
昇温効果を生ぜしめる上には 0.1〜3.0 w%、理想的には
0.3〜1.5 w%が必要であり、当該製品の使用目的に応じ
て適宜に配合比を決定するものとする。
【0013】次に、本発明が適用されるシート状物は、
織物地、編物地、不織布等の形態の繊維構造物にとして
はポリエステル、ポリアミド、ポリアクリルニトリル、
ポリウレタンの如き合成繊維、アセテート等の如き半合
成繊維、レーヨンなどの如き再生繊維、綿や麻または羊
毛などのごとき天然繊維を挙げることができる。
【0014】このように、近赤外線吸収性物質をシート
状物に保持せしめると、シート状物の素材が本来的に有
する柔軟性・風合・美観を生かして0.5 〜 1.5μmの波
長領域の太陽光を光熱変換して適度の昇温作用を生ぜし
めることが可能になる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて、更に詳しく
説明する。
【0016】実施例 1 ポリエステル加工糸織物地を、次の配合比の処理液をも
って浴比 1:20、温度135 ℃で15分間高圧で染色処理を
施して試作品1を得た。 イ.アントラキノン系近赤外線吸収性物質(SIR-114三井東圧染料製) 0.3 wt% ロ.ポリオキシエチレングリコールアルキルエステル 0.5 g/l ハ.酢 酸 0.5 g/l ニ.酢酸ナトリウム 0.5 g/l
【0017】比較品 1 上記実施例1と比較のために、実施例1と同じポリエス
テル加工糸織物地を、上記ロのポリオキシエチレングリ
コールアルキルエステル 0.5 g/lと、上記ハの酢酸 0.5
g/lと、上記ニの酢酸ナトリウム 0.5 g/lとを含む処理
液を使用して、浴比 1:20、温度135 ℃で15分間高圧で
染色処理を施し比較品1を作った。
【0018】実施例 2 ポリエステル加工糸織物地を、次の配合比の処理液をも
って浴比 1:20、温度135 ℃で15分間高圧で染色処理を
施して試作品2を得た。 イ.金属錯体系近赤外線吸収性物質(SIR-132三井東圧染料製) 0.3 wt% ロ.ポリオキシエチレングリコールアルキルエステル 0.5 g/l ハ.酢 酸 0.5 g/l ニ.酢酸ナトリウム 0.5 g/l
【0019】比較品 2 上記実施例2と比較のために、実施例2と同じポリエス
テル加工糸織物地を、上記ロのポリオキシエチレングリ
コールアルキルエステル 0.5 g/lと、上記ハの酢酸 0.5
g/lと、上記ニの酢酸ナトリウム 0.5 g/lとを含む処理
液を使用して、浴比 1:20、温度135 ℃で15分間高圧で
染色処理を施し比較品2を作った。
【0020】実施例 3 ポリエステル加工糸織物地を、次の配合比の処理液をも
って浴比 1:20、温度135 ℃で15分間高圧で染色処理を
施して試作品3を得た。 イ.近赤外線吸収性物質として、 アントラキノン系近赤外線吸収性物質(SIR-114三井東圧染料製) 0.15wt% 金属錯体系近赤外線吸収性物質(SIR-132三井東圧染料製) 0.15wt% ロ.ポリオキシエチレングリコールアルキルエステル 0.5 g/l ハ.酢 酸 0.5 g/l ニ.酢酸ナトリウム 0.5 g/l
【0021】比較品 3 上記実施例3と比較のために、実施例3と同じポリエス
テル加工糸織物地を、上記ロのポリオキシエチレングリ
コールアルキルエステル 0.5 g/lと、上記ハの酢酸 0.5
g/lと、上記ニの酢酸ナトリウム 0.5 g/lとを含む処理
液を使用して、浴比 1:20、温度135 ℃で15分間高圧で
染色処理を施し比較品3を作った。
【0022】
【比較試験】上記のようにして得た各実施例に係る試作
品1〜4を、各々の比較品1〜3に対照して陽光照射試
験を行ったところ、各試作品と対照される比較品との間
に、以下のような温度差が生ずることが判明した。な
お、この比較試験は、恒湿恒温の室内(温度20℃:湿度
60%)において、DR 125/TL 反射形陽光ランプ(東芝
ライテック製)を安定器(1.25 MTP-105 H:東芝ライテ
ック製)にて電圧を一定に保ちながら120mm の間隔を空
けて各試作品と比較品とに照射して、当該試作品および
比較品の温度上昇を経時的に比較したところ、以下に示
すような結果が得られた。
【0023】 比較試験 1 陽光ランプ照射時間 試作品1(実施例1) 比較品1 1分後 27.9 ℃ 27.6 ℃ 2分後 30.6 ℃ 29.9 ℃ 3分後 32.9 ℃ 31.9 ℃ 4分後 34.9 ℃ 33.7 ℃ 5分後 36.6 ℃ 35.3 ℃ 6分後 38.2 ℃ 36.7 ℃ 7分後 39.5 ℃ 37.9 ℃ 8分後 40.7 ℃ 39.0 ℃ 9分後 41.8 ℃ 39.8 ℃ 10分後 42.7 ℃ 40.7 ℃ 11分後 43.6 ℃ 41.2 ℃ 12分後 44.2 ℃ 41.8 ℃ 13分後 44.7 ℃ 42.3 ℃ 14分後 45.2 ℃ 42.8 ℃ 15分後 45.6 ℃ 43.3 ℃ 16分後 45.8 ℃ 43.6 ℃ 17分後 46.2 ℃ 43.8 ℃ 18分後 46.4 ℃ 44.2 ℃ 19分後 46.8 ℃ 44.4 ℃ 20分後 47.1 ℃ 44.6 ℃ 21分後 47.2 ℃ 44.8 ℃ 22分後 47.3 ℃ 44.8 ℃ 23分後 47.6 ℃ 44.8 ℃ 24分後 47.8 ℃ 44.8 ℃ 25分後 47.8 ℃ 44.8 ℃ 26分後 47.8 ℃ 44.8 ℃ 比較試験1の結果によれば、比較品1は照射時間が21分
で温度上昇が止まったのに対して、試作品1(実施例
1)にあっては照射時間が24分になるまで温度の上昇が
続き、最終的には試作品1の方が比較品1よりも3℃昇
温した。このような温度上昇は、試作品1に保持された
近赤外線吸収性物質の作用に基因するものと推測され
る。
【0024】 比較試験 2 陽光ランプ照射時間 試作品2(実施例2) 比較品2 1分後 28.1 ℃ 27.6 ℃ 2分後 30.7 ℃ 29.8 ℃ 3分後 32.8 ℃ 31.8 ℃ 4分後 34.7 ℃ 33.5 ℃ 5分後 36.4 ℃ 35.0 ℃ 6分後 37.9 ℃ 36.3 ℃ 7分後 39.2 ℃ 37.3 ℃ 8分後 40.3 ℃ 38.3 ℃ 9分後 41.3 ℃ 39.2 ℃ 10分後 42.2 ℃ 39.9 ℃ 11分後 42.9 ℃ 40.6 ℃ 12分後 43.5 ℃ 41.2 ℃ 13分後 44.1 ℃ 41.6 ℃ 14分後 44.6 ℃ 42.1 ℃ 15分後 45.1 ℃ 42.4 ℃ 16分後 45.3 ℃ 42.7 ℃ 17分後 45.7 ℃ 42.9 ℃ 18分後 45.9 ℃ 43.2 ℃ 19分後 46.2 ℃ 43.4 ℃ 20分後 46.2 ℃ 43.6 ℃ 21分後 46.4 ℃ 43.7 ℃ 22分後 46.6 ℃ 43.8 ℃ 23分後 46.7 ℃ 43.9 ℃ 24分後 46.8 ℃ 43.8 ℃ 25分後 46.9 ℃ 43.9 ℃ 26分後 46.9 ℃ 44.1 ℃ 27分後 46.9 ℃ 44.3 ℃ 28分後 46.9 ℃ 44.3 ℃ 上記比較試験2の結果によれば、比較品2は照射時間が
27分で温度上昇が止まり、試作品2(実施例2)は照射
時間が25分で温度上昇が止まったのであるが、最終の上
昇温度差は試作品2の方が比較品2に比較して 2.6℃高
くなっていた。このような温度上昇差は、試作品2に保
持せる近赤外線吸収性物質の作用に基因するものと推測
される。
【0025】 比較試験 3 陽光ランプ照射時間 試作品3(実施例3) 比較品3 1分後 28.4 ℃ 27.6 ℃ 2分後 31.3 ℃ 29.9 ℃ 3分後 33.6 ℃ 31.9 ℃ 4分後 35.7 ℃ 33.7 ℃ 5分後 37.8 ℃ 35.3 ℃ 6分後 39.2 ℃ 36.7 ℃ 7分後 40.6 ℃ 37.9 ℃ 8分後 41.8 ℃ 39.0 ℃ 9分後 42.9 ℃ 39.8 ℃ 10分後 43.8 ℃ 40.7 ℃ 11分後 44.7 ℃ 41.2 ℃ 12分後 45.4 ℃ 41.8 ℃ 13分後 46.0 ℃ 42.3 ℃ 14分後 46.5 ℃ 42.8 ℃ 15分後 47.0 ℃ 43.3 ℃ 16分後 47.4 ℃ 43.6 ℃ 17分後 47.7 ℃ 43.8 ℃ 18分後 48.1 ℃ 44.2 ℃ 19分後 48.3 ℃ 44.4 ℃ 20分後 48.6 ℃ 44.6 ℃ 21分後 48.7 ℃ 44.8 ℃ 22分後 48.8 ℃ 44.8 ℃ 23分後 49.0 ℃ 44.8 ℃ 24分後 49.1 ℃ 44.8 ℃ 25分後 49.2 ℃ 44.8 ℃ 26分後 49.3 ℃ 44.8 ℃ 27分後 49.4 ℃ 44.8 ℃ 28分後 49.5 ℃ 44.8 ℃ 上記の比較試験3の結果によれば、比較品3は照射時間
が21分で温度の上昇が止まったのに対し、試作品3(実
施例3)にあっては照射時間が28分になるまで温度の上
昇が続き、最終的には試作品3の方が比較品3よりも
4.7℃昇温した。このような温度上昇は、試作品3が保
持せる近赤外線吸収性物質の作用に基因するものと推測
される。
【0026】本願明細書に例示する実施例の内容および
上記実施例1の光熱変換作用による昇温効果は概ね上記
のとおりであるが、本発明は先に例示した実施例に限定
されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載
内において種々の変更が可能であり、例えばシート状物
に用いる近赤外線吸収性物質としても生地の物性や使用
目的に反しない限り、光熱変換作用を有するものと知ら
れるコージライト(菫青石)や、βスポジューメン(リ
チア輝石)などの遠赤外線放射物質の細粉を微細粉化ま
たは微細粉を分散化して採択することができることは言
うまでもない。
【0027】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明が提供する
光熱変換シート状物には、0.5 〜 1.5μmの波長領域の
光が当たることによって熱エネルギーを放出する近赤外
線吸収性物質が含ませてあるので、日照中、絶え間なく
豊富に地球上へ降りそゝがれる0.3 〜 2.0μm領域の太
陽光を熱エネルギー源として効率的に活用することがで
きる。
【0028】したがって、本発明の光熱変換シート状物
を生地として用いて登山服やスキー服、あるいは防寒衣
料を縫製すると、単なる保温材(中綿)を使用したもの
とは異なって、0.5 〜 1.5μmの波長領域の太陽光を積
極的に熱エネルギーに変換して身体を温めることがで
き、しかも電熱ヒーターや化学反応発熱材のような重量
や嵩高になる特別の発熱器が不要なので、移動性に秀れ
た暖房機能性衣料が得られる。
【0029】また、本発明の光熱変換シート状物は、積
雪した屋根の上に拡展して布置しておくと、太陽の光を
効率的に熱エネルギーに変換して当該屋根面の温度を上
昇させて融雪を促進することになるので、豪雪地帯の融
雪資材として非常に役立つ。
【0030】このように本発明によれば、従来電熱ヒー
ターや化学反応発熱材のような特別の発熱器を使用しな
ければ積極的昇温(暖房)を行うことができなかったシ
ート状物の使用分野から発熱器の使用を不要ならしめた
もので、しかもその熱源としては無尽蔵ともいうべき太
陽光を利用するものであるので、ランニングコストも極
めて安くなるのみならず、製造も簡単で安価に提供する
ことが可能であって、その産業上の利用価値は頗る大き
いものと言える。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 5/18 D06M 13/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 0.5 〜 1.5μmの波長領域の光が当たる
    ことによって熱エネルギーを放出する近赤外線吸収性物
    質を含む分散液を調製し、この分散液を使用して繊維構
    造物から成るシート状物を染色処理することを特徴とし
    た光熱変換シート状物の製造方法。
  2. 【請求項2】 0.5 〜 1.5μmの波長領域の光が当たる
    ことによって熱エネルギーを放出する近赤外線吸収性物
    質を平均粒径が 1.0μm以下に細分化して、この細分化
    された近赤外線吸収性物質を含む分散液を調製し、この
    分散液を使用して繊維構造物から成るシート状物に熱固
    着することを特徴とした光熱変換シート状物の製造方
    法。
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