JP3723713B2

JP3723713B2 - 発泡体

Info

Publication number: JP3723713B2
Application number: JP2000044959A
Authority: JP
Inventors: 達雄坂口; 毅荻野
Original assignee: Mizuno Corp
Current assignee: Mizuno Corp
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2020-02-22
Also published as: JP2001233984A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸放湿性に優れ、水分を吸湿または吸水して発熱し、なおかつ抗菌防臭性を有するポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ゴム系スポンジ等の連続気泡又は半連続気泡を有する発泡体に関するものである。該発泡体は、特に衣料品、帽子の保温材、クッション材及び補形材、靴の中敷き、アッパー部の保温材又はクッション材、ベッド、椅子、ソファ等の保温材、クッション材及び芯材等、あるいは化粧用のパフ等に用いられた場合、人体からの不感蒸泄や水蒸気等の気相の水分を吸湿したり、人体からの汗や外部から浸入する水などの液相の水分を吸水して発熱し、温感を生じるとともにこれら部材を衛生的に保つことが可能である。
【０００２】
【従来の技術】
水分を吸湿、吸水する発泡体については、各種技術が開示されている。たとえば、特開昭55−151034号公報には、保水性発泡ポリウレタンフォームが開示されており、吸水性樹脂として、アクリル系やポリビニルアルコール系等の不溶性の樹脂あるいはヒドロゲルの粉粒体をポリウレタンフォーム生成前の各成分もしくはそれらの混合物中に分散混合し、次いで反応せしめて、気泡壁に上記樹脂粉粒体を分散内臓する連続気泡を有するポリウレタンフォームを得る技術が開示されている。この技術によって得られるポリウレタンフォームは、従来のウレタンフォームと比較して吸水、保水、吸湿、給湿性に優れるとしている。
【０００３】
特開昭63-33434号公報には、フォームラバーの製造法として、ゴムラテックスと吸水性繊維と疎水性繊維とゴムラテックス用の常用配合薬品とを一定割合に配合し、発泡加硫して吸湿、通気性等を保持し、クッション性に優れたフォームラバーを得る技術が開示されている。前記吸水性繊維として、粉砕パルプ、レーヨン等のセルロース系繊維、綿、ビニロン等の親水性繊維、ケン化デンプンポリアクリロニトリルグラフト重合体、デンプンポリアクリル酸グラフト共重合体、架橋セルロース、架橋ポリアクリル酸塩、ケン化酢酸ビニルアクリル酸共重合体、デンプングラフトポリ酢酸ビニル、架橋変性ポリビニルアルコール、架橋ポリエチレンオキシド等の超親水性樹脂の繊維状体、またはこれらの超親水性樹脂を構成する樹脂のモノマーまたはポリマーをポリアミド系、ポリエステル系、アクリル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、塩化ビニリデン系等の疎水性繊維の分子中に導入したもの、またはこれらの疎水性繊維を超親水性樹脂で処理したものが使用されている。
【０００４】
また、特開平9-109305号公報には、吸放湿吸水発熱性繊維と高融点繊維と低融点繊維とからなる複合繊維とを混合してウェブを形成し、このウェブを軟質ポリウレタンフォームシートに重ね、ニードルパンチにより繊維同士及び繊維と軟質ポリエステルウレタンフォームシートを絡ませた後、低融点繊維の融点以上に加熱して繊維相互及び繊維と軟質ポリウレタンフォームシートを融着により結合させる技術が開示されている。この技術により、吸放湿性と保温性に優れ、吸水及び吸湿によって発熱して保温効果をより高め、クッション性も良好な複合材が提案されている。この発明では、使用するポリウレタンフォームシートは厚みが１〜５０mmの範囲で、シートの表面と裏面に吸放湿吸水発熱性繊維が存在し、表面と裏面の吸放湿発熱性繊維がシートの厚み方向につながっている形になっている。
【０００５】
また、従来、架橋アクリル系繊維は、特開平５−１３２８５８：高吸放湿性繊維及びその製造方法（東洋紡績（株））、特開平９−５９８７２：吸湿性架橋アクリル系繊維及び該繊維を用いた繊維構造体（日本エクスラン工業（株））、特開平９−１５８０４０：改善された高吸放湿性繊維及びその製造方法（東洋紡績（株））、特開平１１−８１１３０：架橋アクリル系吸湿繊維及びその製造方法（東邦レーヨン（株））等に開示され、公知である。
【０００６】
上記のうち、特開平９−１５８０４０：改善された高吸放湿性繊維及びその製造方法（東洋紡績（株））では、該繊維が吸湿することで発熱するとしており、標準状態において吸湿した時の発熱量が乾燥繊維１gあたり１３０〜８００calであるとしている。また、特開平５−１３２８５８：高吸放湿性繊維及びその製造方法（東洋紡績（株））、特開平９−５９８７２：吸湿性架橋アクリル系繊維及び該繊維を用いた繊維構造体（日本エクスラン工業（株））、特開平９−１５８０４０：改善された高吸放湿性繊維及びその製造方法（東洋紡績（株））で該繊維は抗菌性を有することが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の技術においては、以下に示す問題があった。すなわち、前記保水性に優れる吸水性樹脂は、ある程度、吸放水の可逆性を有し、加圧下での水分保持性も優れている反面、膨潤しやすい材料であり、一度水分を保持すると、乾燥状態に戻るのに時間がかかり、吸放湿のレスポンスは悪いという問題があった。また、前記吸水性樹脂や親水性繊維、超親水性樹脂の繊維状体、超親水性樹脂を構成する樹脂のモノマーまたはポリマーを含有する疎水性繊維は、吸水、保水、吸放湿については優れているが、樹脂又は繊維自体に着用者が体感できる程度の発熱性が無い。従って、得られるポリウレタンフォーム等は、吸水しやすいが乾燥しにくく、保温性についても気泡中のデッドエアのみに頼ったものであり、寒冷環境下での吸湿、吸水時に冷感を感じるという問題点があった。さらに、衣服、靴、椅子等人体に着用又は接触する用途に用いる場合、人体から排出される物質が前記樹脂中に残留した場合、細菌が発生しやすく、それらの細菌によって不快な臭いが発生するおそれがあった。
【０００８】
また、吸放湿吸水発熱性繊維と軟質ポリウレタンフォームシートとを組み合わせた複合材においては、該吸放湿吸水発熱性繊維がウェブを形成しており、しかもニードルパンチ製法により一体化されるため、使用されるポリウレタンフォームの形状の制約を受ける。すなわち、使用されるポリウレタンフォームは、その厚さが、５０ｍｍを越えると、ニードルパンチ機によるニードリングがほとんど不能になることから、シート状にしか形成できないといった問題があった。従って、シート状ではなく、例えば、ソファーのクッション材の様な１００ｍｍ前後の厚みを有するものや、各種グリップ部に適用されるチューブ状のもの、その他任意の立体形状を得るための加工性等が非常に悪いばかりではなく、該吸放湿吸水発熱性繊維が複合材表面をウェブ状に被覆しているために、フレームラミや接着剤による接着加工が困難であるという問題点を有し、発泡体としての汎用性に欠ける。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決しようとしたものであり、吸放湿性に優れ、水分を吸湿または吸水して発熱し、加工性が良く、汎用性がありなおかつ抗菌防臭性に優れたポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ゴム系スポンジ等の連続気泡又は半連続気泡を有する発泡体を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る発泡体は、吸放湿吸水発熱性繊維を含有する未発泡合成樹脂を発泡させてなる連続気泡または半連続気泡を有する発泡体であって、前記吸放湿吸水発熱性繊維の少なくとも一部が、気泡を形成している樹脂骨格外部、すなわち気泡部表面に露出していることを特徴とする。
【００１１】
このように、本発明に係る発泡体は、吸放湿吸水発熱性繊維を含有する未発泡合成樹脂を発泡させ、繊維を連続気泡または半連続気泡を有する発泡体樹脂内部に分散内蔵させ、それらの少なくとも一部が気泡を形成している樹脂骨格外部に露出しているため、外気中の水分を吸収することが可能であり、シート状または立体的形状を問わず任意形状に形成することができる。
【００１２】
また、前記吸放湿吸水発熱性繊維は、公定水分率が１６％以上であって、羊毛繊維以上の吸湿発熱性を有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記吸放湿吸水発熱性繊維が、抗菌防臭性を有するため、該発泡体内における細菌の繁殖を抑制することができ、吸放湿吸水発熱性を損なうことなく長期間清潔に使用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の吸放湿吸水発熱性繊維は、アクリル系繊維にヒドラジン系化合物を用いて架橋構造を導入し、窒素含有量を増加した後、繊維中に残存するニトリル基をカルボシキル基又はカルボシキル基の金属塩に変換することで架橋アクリル系繊維にしたものを繊維のまま使用する。本発明に係る吸放湿吸水発熱性繊維に該架橋アクリル系繊維を用いた場合、該アクリル系繊維自体が抗菌性を有するため、別途抗菌剤等を添加する必要がない。なお、抗菌性を検証する方法としては、従来一般に用いられているシェークフラスコ法にて、白癬菌、大腸菌、緑濃菌、ＭＲＳＡ、レジオネラ等について検証した。
【００１５】
本発明に用いる発泡体の種類は、特に限定されるものではなく、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ゴム系スポンジ等用途により使い分けることが可能である。しかし、湿気や水分がセルを通って内部まで浸透し、内部に分散存在している上記吸放湿吸水発熱性繊維に触れさせる必要があるので、連続気泡又は半連続気泡を有することが必要である。
【００１６】
上記吸放湿吸水発熱性繊維を発泡体の内部に分散存在させ、少なくとも一部が気泡を形成している樹脂骨格外部に露出させるためには、上記各種フォームの液体状の主原料及び整泡剤、発泡剤、触媒、着色剤等の添加剤のいずれかもしくは複数に上記吸放湿吸水発熱性繊維を添加し分散させ発泡させる。
【００１７】
この場合、吸放湿吸水発熱性繊維の繊維長が長すぎると、該繊維同士が絡まり合い、気泡の生成を阻害するおそれがある。従って、前記繊維の繊維長を１０ｍｍ以下にすると、該繊維は均一に発泡樹脂内に分散し、気泡の生成を妨げることなく発泡させることができる。
【００１８】
このように製造した発泡体は、スラブ発泡等の連続法で製造した後にシート状、ブロック状にした後に、抜き加工、グラインダー加工等で任意形状に形成することができる。
【００１９】
また、他の製法として前記発泡体の液体状原料を金型に注入し、金型内で発泡させる不連続法等の方法で所望の形状の発泡体を得ることもできる。この場合、発泡体の表面にいわゆるスキン層が形成され、外気との通気性が低下するおそれがある。従って、金型条件や添加剤を工夫することによってスキン層の形成を押さえたり、形成されたスキン層を除去する方策を採ることが好ましい。
【００２０】
このように、本発明により、吸放湿性に優れ、水分を吸湿または吸水して発熱し、加工性が良く、汎用性がありなおかつ抗菌防臭性に優れた発泡体を得ることができ、広範な分野に応用することが可能である。
【００２１】
【実施例】
本発明の実施例について、適宜図面を用いて説明する。本発明に係る吸放湿吸水発熱性繊維の一つに、東洋紡績（株）製の架橋アクリル系繊維であるブレスサーモ（商標）がある。このブレスサーモの綿状繊維の状態における発熱量を測定した。具体的には、綿状の繊維を８０℃で約６時間乾燥した後に双子型伝導熱量計（仏 SETARAM社製、Ｃ８０熱量計）を使用し、２５℃、８０．５％RHの湿度条件下で測定した。結果は繊維１ｇあたりの熱量は８３８J/g{２００cal/g}で、羊毛綿、ダウン羽毛の３９２〜４６１J/g{８０〜１１０cal/g}と比較してもかなり大きな吸湿熱を得ることができることがわかった。
【００２２】
さらに、ブレスサーモの抗菌性をシェークフラスコ法にて検証した。具体的には、ブレスサーモ綿状繊維を０．７５ｇとリン酸緩衝液（１／１５Ｍｐｈ７．２）７０ｍｌが入った２００ｍｌ容積の三角フラスコに試験菌懸濁液を１０4ＣＦＵ／ｍｌになるように５ｍｌ加え、この三角フラスコを２５℃で振とうし、経時的に菌数を測定し、減菌率を算出した。対象とした菌種は白癬菌、大腸菌、緑濃菌、ＭＲＳＡ、レジオネラである。その結果を示す表１からわかるように、これらすべての菌種に対して抗菌効果があることがわかった。
【表１】

【００２３】
次に、本発明に係る発泡体の状態における吸湿発熱性と抗菌性を検証した。本実施例で用いた発泡体は、主成分が変性ポリオールである主剤と主成分が４、４ジフェニルメタンジイソシアネートである硬化剤を混合して発泡させる二液性発泡ウレタン（国際ケミカル（株）社製）を用いた。
【００２４】
該主剤に、約３mmにカットしたブレスサーモ繊維を前記原料溶液全体の重量に対し１０％の重量になるように調整したものを試料２とする。また、比較試料として、約３mmにカットしたポリエステル繊維を原料溶液全体の重量に対し１０％の重量になるように調整したものを試料３、同様の方法で繊維を含まないポリウレタンフォームを試料４とする。
【００２５】
次に、スライサーを用いて各試料から厚み１０ｍｍの測定用試料を得た。測定用試料２〜３については、裁断面を顕微鏡で観察したところ、前記繊維が均一に発泡体内に分散し、気泡を形成している樹脂骨格表面の一部に、繊維が露出していることが確認できた。各試料の吸湿による発熱量をみるために、図１に示す衣服内シミュレーター装置を用いて吸湿時の発熱量を測定した。
【００２６】
該衣服内シミュレーター装置１は、衣服を着用した人の衣服内の環境を人工的に作りだし、衣服に用いられる生地等の挙動等を測定することができる。該装置は、台２の上面に温湿度センサー３と調温調湿空気８を送り込むホース４と排気するホース４を備えた枠体５を固定し、該枠体５の上部開口部に試料生地６を張着する。なお、本実験においては試料ポリウレタンフォームの裏面の温度変化を測定するために、裏面に温度センサー７が貼着されている。
【００２７】
各測定用資料を該衣服内シミュレーター内に装着後、２０℃、５０％RH環境下において、３０℃、３５％RHの空気を１００００ｃｍ3／分の流量で該シミュレーター内に流し、シミュレーター内温湿度を安定させる。計測を開始５分後に３０℃、９０％RHの空気を同様の流量で１５分間流し続ける。この間試料生地裏面に装着した温度センサーで生地裏面温湿度を１０秒ごとに記録した。その結果を図２に示す。
【００２８】
図２からわかるように、試料２の裏面温度の方が常に高く、ブレスサーモが本来有する吸湿発熱性を発泡体の形態においても有していることがわかる。一方、試料３と４は、ほとんど発熱性を有していないことがわかる。
【００２９】
次に、測定用試料２〜４の抗菌性を前記方法で評価した結果を表２に示す。表２からわかるように、試料３、４は効果がないが、試料２は繊維単体で評価したとき同様に、前記すべての菌種に対して抗菌性を有することがわかる。
【表２】

【００３０】
本実施例においては、発泡体にポリウレタンフォームを用いたが、吸放湿吸水発熱性繊維等が発泡体内部に均一に分散し、その一部が気泡を形成している樹脂骨格表面に露出していれば、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ゴム系スポンジ等の連続気泡又は半連続気泡を有する発泡体すべてにおいて同様の効果が得られると考えられる。
【００３１】
本発明に係る発泡体は、吸放湿吸水発熱性繊維をほぼ均一に分散内包しているので、スラブ発泡等の連続法で製造した後に、二次加工用にシート状、ブロック状にした後に、抜き加工、グラインダー加工等で任意形状を得ることができる。さらに、金型を用いた原料注入発泡等の不連続法等で所望の形状を得ることもできるため、複雑な形状にも適用することが出来る。さらに発泡体樹脂をフレームラミネートが可能なものにすると、生地等との接着加工においても接着手法の選択肢が広がることになり、非常に加工性に優れたものとなる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る吸放湿吸水発熱性発泡体は、吸放湿性に優れ、水分を吸湿または吸水して発熱し、加工性が良く、汎用性がありなおかつ抗菌防臭性に優れた発泡体である。また、発泡体内に樹脂内部に吸放湿吸水発熱性繊維がほぼ均一に分散内蔵しているので、一次加工後の形状であるシート状、ブロック状のものから、最終製品の用途に応じて、抜き加工、グラインダー加工等で任意形状に形成されたものであっても、均一な発熱性を発揮し得る。
【００３３】
また、該発泡体は、金型を用いた原料注入発泡等の不連続法等で比較的複雑な形状をも得ることもでき、加工性に優れ、非常に広範な用途を有する。従って、該発泡体は、使用時に冷感を感ずることなく、暖かく快適な製品の部材として、衣料品、下着、帽子の保温材、クッション材及び補形材、靴の中敷き、アッパー部の保温材、クッション材、ベッド、椅子、ソファ等の保温材、クッション材及び芯材等、化粧用のパフ等に使用される。
【００３４】
さらに、吸放湿吸水発熱性繊維自体が抗菌防臭性を有している場合において、本発明に係る吸放湿吸水発熱性発泡体は、非常に優れた衛生性をも有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】衣服内シミュレーターの概略図
【図２】ポリウレタンフォームの吸湿発熱の経時的変化を示すグラフ
【符号の説明】
１衣服内シミュレーター装置
２台
３温湿度センサー
４ホース
５枠体
６試料
７温度センサー
８調温調湿空気

Claims

吸放湿吸水発熱性繊維を含有する未発泡合成樹脂を発泡させてなる連続気泡または半連続気泡を有する発泡体であって、前記吸放湿吸水発熱性繊維の繊維長は３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、前記吸放湿吸水発熱性繊維の少なくとも一部が、気泡を形成している樹脂骨格外部に露出していることを特徴とする発泡体。
前記吸放湿吸水発熱性繊維は、公定水分率が１６％以上であって、羊毛繊維以上の吸湿発熱性を有することを特徴とする請求項１記載に記載の発泡体。
前記吸放湿吸水発熱性繊維が、抗菌防臭性を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡体。