JP4334543B2

JP4334543B2 - 温度調節機能を持つ布帛

Info

Publication number: JP4334543B2
Application number: JP2005511573A
Authority: JP
Inventors: 麻裕子千田; 敏裕伊黒; 繁喜本田
Original assignee: KB Seiren Ltd
Current assignee: KB Seiren Ltd
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2024-07-07
Also published as: JPWO2005005699A1; WO2005005699A1; TW200512323A

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度調節機能を持つ布帛に関するものである。例えば、肌着、裏地、セーター、シャツ、背広、パンティストッキング、靴下、帽子、マフラー、作業服、スキー・スケートウエア、ダイビングスーツ、釣り・登山等のウエア、トレーニングウエア等のスポーツ衣料品、シーツ、中綿等の寝具品、その他、手袋、靴内材、ヘルメット内材、車両内装材、室内用内装材、合成皮革基布等の製品、または保温・保冷が要求される食品包装材等の分野に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度変化が著しい環境で着用する防寒着、スポーツ衣料品等では、綿、ダウン、フェザー等の保温材料を用いて体温の低下を防ぐ方法が知られている。しかし、このような方法は衣料品の重量が増加したり、嵩高になってしまうという問題があるため、布地の一部にアルミニウム等の金属蒸着膜を形成し、保温材料とすることが具体化されている。さらに近年では、吸水すると発熱する材料を布地に付着させたスポーツ衣料品等が利用されている。
しかし、このような材料は、確かに保温材料とはなるが、温度調節機能を有していない。そこで、体温付近に融点を有する物質をマイクロカプセルに封入し、このマイクロカプセルを基材に付着させたり、繊維中にマイクロカプセルを混入した布地を用いた衣料品に関する技術が提案されている。（特許文献１、２、３）
このような布地によれば、体温付近に融点を有する物質の融解熱、凝固熱によって衣料品内部の温度変化を遅らせることができるため、衣類に温度調節機能を付与することができる。
しかしながら、マイクロカプセルを布地に付着させる方法は、布地等の基材上にドット状に付着せざるを得ず、温度調節機能を十分に発揮できないという問題がある。また、加工時に接着剤を使用するため、衣類の柔らかさ等を確保しにくいとともに、重量が大きくなり、透湿性が損なわれるという問題がある。（特許文献４）
さらに、マイクロカプセルを繊維に配合する方法は、カプセルの粒子径、配合量に基づく温度調節機能と、繊維強度とのバランスを保つことが難しく、実用的なものを製造することが困難である。
近年では、潜熱蓄熱剤の相転移による吸発熱を利用して温度調節を図る複合繊維も報告されている。しかし、この方法は芯鞘型複合繊維の芯部がポリエーテルポリオール及びその誘導体からなるポリオール類そのものであるため、特別な紡糸設備が必要であることに加え、繊維の強度を保つことが難しい。また、織編や染色の工程で芯部の潜熱蓄熱剤が表面に染み出してくるなど、製品としての価値を成さないものである。（特許文献５）また、繊維形成性熱可塑性重合体に潜熱蓄熱剤を練り込み、これを芯鞘型複合繊維の芯部に用いる方法が報告されている。しかし、この方法で潜熱蓄熱剤として用いられているパラフィン系炭化水素（パラフィンワックス）は融点が３０℃以下、即ち人間の皮膚表面温度以下であるので、この繊維で作られた衣料を身に付けた時点で相転移してしまい、温度調節の機能を果たさない。（特許文献６、７）
【０００３】
先行文献一覧
【特許文献１】
特開昭５８−５５６９９号公報
【特許文献２】
特開平１−８５３７４号公報
【特許文献３】
特開平２−１８２９８０号公報
【特許文献４】
特開２００２−２０１５７１号公報
【特許文献５】
特開平６−２００４１７号公報
【特許文献６】
特開平８−３１１７１６号公報
【特許文献７】
特開２００２−３１７３２９号公報
【発明の開示】
【０００４】
本発明の目的は、繊維の強度、柔らかさ、軽量性、透湿性、加工のしやすさ、洗濯耐久性など製品の扱いやすさを保持しながらも、実用に適する優れた温度調節機能を有する布帛を提供することにある。
本発明は、融点が３０℃〜５０℃の、アクリル酸もしくはメタクリル酸およびそれらの誘導体のエステルとワックスとの重合体（以下、「温調成分」と記す）０．２ｗｔ％〜４０ｗｔ％、および熱可塑性重合体６０ｗｔ％〜９９．８ｗｔ％で、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）による融解熱量が１Ｊ／ｇ〜９０Ｊ／ｇであることを特徴とする樹脂組成物からなる芯部が、繊維形成性重合体からなる鞘部で包み込まれた芯鞘構造で、ＤＳＣによる融解熱量が０．５Ｊ／ｇ〜６０Ｊ／ｇ、凝固熱量が０．１Ｊ／ｇ〜２０Ｊ／ｇである複合繊維で作られた布帛であることを特徴とし、これにより前記目標を達成する。
また、融点が３０℃〜５０℃の温調成分が繊維形成性重合体の中心部付近に分散され、ＤＳＣによる融解熱量が０．５Ｊ／ｇ〜６０Ｊ／ｇ、凝固熱量が０．１Ｊ／ｇ〜２０Ｊ／ｇである繊維で作られた布帛であることを特徴とし、これにより前記目標を達成する。
本発明によって得られる布帛は、優れた温度調節機能を有しているので、環境温度の変化による衣服内の急激な温度変化が少なく、快適性をもたらす効果が非常に高い。また、繊維の強度、柔らかさ、軽量性、透湿性、洗濯耐久性にも優れており、かつ、布帛に温度調節機能を持たせるためのコーティング処理が必要ないため、加工のし易さや製品の取り扱い易さも従来どおり保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明は、融点が３０℃〜５０℃の温調成分０．２ｗｔ％〜４０ｗｔ％、および熱可塑性重合体６０ｗｔ％〜９９．８ｗｔ％で、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）による融解熱量が１Ｊ／ｇ〜９０Ｊ／ｇである温度調節機能を持つ繊維からなることを特徴とする。
また、融点が３０℃〜５０℃の温調成分が繊維形成性重合体の中心部付近に分散され、ＤＳＣによる融解熱量が０．５Ｊ／ｇ〜６０Ｊ／ｇ、凝固熱量が０．１Ｊ／ｇ〜２０Ｊ／ｇである繊維を用いた布帛であることを特徴とする。
【０００６】
熱可塑性重合体に混合、または繊維形成性重合体の中心部付近に分散される温調成分に用いられるアクリル酸としては、ポリエイコシルアクリレート、ポリノナデシルアクリレート、ポリヘプタデシルアクリレート、ポリパルミチルアクリレート、ポリペンタデシルアクリレート、ポリステアリルアクリレート、ポリラウリルアクリレート、ポリミリスチルアクリレート等、またはこれらのアクリル酸の誘導体である。同じくメタクリル酸としては、ポリドコシルメタクリレート、ポリヘンエイコシルメタクリレート、ポリミリスチルメタクリレート、ポリペンタデシルメタクリレート、ポリパルミチルメタクリレート、ポリヘプタデシルメタクリレート、ポリノナデシルメタクリレート、ポリエイコシルメタクリレート、ポリヘステアリルメタクリレート、ポリ（パルミチル／ステアリル）メタクリレート等、またはこれらのメタクリル酸のエステルである。これらアクリル酸もしくはメタクリル酸およびそれらの誘導体のエステルは、単独で用いても、または２つ以上を組み合わせて用いても良い。
熱可塑性重合体に混合する上記温調成分は、０．２ｗｔ％未満では温度調節機能を十分に確保できず、４０ｗｔ％を超えると、繊維強度、紡糸性が低下する。好ましくは１．０ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは５ｗｔ％〜３０ｗｔ％とするのがよい。
【０００７】
温調成分を混合する熱可塑性重合体は、溶融紡糸可能な繊維形成性重合体であればよく、かかる重合体の具体例としてはナイロン６やナイロン６６等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、全芳香族ポリエステル等の芳香族ポリエステル、ポリ乳酸やポリブチレンサクシネート等の脂肪族ポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、又はこれらを主成分とする重合体、更にはポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の耐熱性熱可塑性重合体も挙げられるが、より好ましくはポリプロピレン、ナイロン６、ポリエチレンテレフタレートおよびポリ乳酸である。
【０００８】
複合繊維の鞘部を構成する繊維形成性重合体は、溶融紡糸可能な繊維形成性重合体であればよく、このような重合体の具体例としてはナイロン６やナイロン６６等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、全芳香族ポリエステル等の芳香族ポリエステル、ポリ乳酸やポリブチレンサクシネート等の脂肪族ポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、又はこれらを主成分とする重合体、更にはポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の耐熱性熱可塑性重合体も挙げられるが、より好ましくは、ナイロン６、ポリエチレンテレフタレートおよびポリ乳酸である。
【０００９】
前記複合繊維は、通常のコンジュゲート型複合紡糸装置を用いることにより、容易に製造することができる。通常の速度５００ｍ／分〜１５００ｍ／分程度で紡糸し、ついで延伸熱処理する方法、またスピンドロー法、高速紡糸法により製造することが可能である。
また、温調成分を繊維形成性重合体の中心部付近に分散させた繊維は、紡糸時に芯部用押出機として静止型混練装置（スタティックミキサー）を具備したコンジュゲート型複合紡糸装置を用いることにより、容易に製造することができる。通常の速度５００ｍ／分〜１５００ｍ／分程度で紡糸し、ついで延伸熱処理する方法、またスピンドロー法、高速紡糸法により製造することが可能である。
【００１０】
繊維の断面形状は円形、または多角形、多葉形などの非円形など問わないが、温調成分を混合した熱可塑性重合体からなる芯部を、繊維形成性重合体からなる鞘部で包み込んだ芯鞘構造を特徴とする。または、温調成分が、繊維形成性重合体の中心部付近に分散されていることを特徴とする。これによって、芯部または中心部付近の温調成分は、ギアポンプで設定された量が繊維中に保持される。
上記繊維形成性重合体には、少量の他の任意の重合体や酸化防止剤、制電剤、顔料、艶消し剤、抗菌剤、不活性微粒子その他の添加剤が含有されても良い。
さらに、前述した温度調節機能を持つ繊維は、繊維径方向断面の芯部の面積割合が８％〜６０％であるのが好ましい。芯部の面積割合が８％以上であれば、十分な温度調節機能を確保することができる。また、芯部の面積割合が６０％以下であれば、繊維強度を確保することができる。特に、ポリプロピレンのような染色性の悪い樹脂からなる樹脂組成物を芯部に用いる場合、繊維全体の染色性を考慮して、芯部の面積割合は２０％〜５０％であることが好ましい。
【００１１】
そして、前述した温調成分の融点は、３０℃〜５０℃であることが必要である。融点が３０℃未満だと、相転移温度が人体の皮膚表面温度以下となり、身に付けた時点で相転移をしてしまうので温度調節が機能せず、５０℃を超えると、相転移温度が日常の生活温度以上となり、同様に温度調節が機能しない。より好ましくは、３２℃〜４０℃である。
また、前述した温調成分と熱可塑性樹脂からなる樹脂組成物の、温調成分の融点付近における融解熱量は、１Ｊ／ｇ〜９０Ｊ／ｇであることが必要である。融解熱量を１Ｊ／ｇ未満とすると温度調節機能の低下を招き、９０Ｊ／ｇを超えると、紡糸した際の繊維物性が低下する。好ましくは、２Ｊ／ｇ〜５０Ｊ／ｇ、より好ましくは１０Ｊ／ｇ〜４０Ｊ／ｇである。
この樹脂組成物を芯部に配した温度調節機能を持つ繊維の融解熱量は、温調成分の融点付近において、０．５Ｊ／ｇ〜６０Ｊ／ｇ、さらには１．０Ｊ／ｇ〜３０Ｊ／ｇであることが好ましい。また、この複合繊維の凝固熱量は、温調成分の凝固点付近において、０．１Ｊ／ｇ〜２０Ｊ／ｇ、さらには０．５Ｊ／ｇ〜１０Ｊ／ｇであることが好ましい。
【００１２】
本発明の布帛を形成する温度調節機能を持つ繊維の単糸繊度は特に規定しないが、１ｄｔｅｘ〜２０ｄｔｅｘが好ましい。単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上であれば、繊維化は容易であるし、２０ｄｔｅｘ以下であれば衣類の柔らかさ等を確保できるからである。
また、本発明の布帛を形成する繊維の形態はマルチフィラメント、モノフィラメント、ステープルなどを問わない。フィラメントは仮撚り加工、エアー混繊、コアスパンヤーンなどの意匠糸、カバーリング糸であっても構わないし、ステープルは紡績糸として繊維化しても構わない。
本発明の布帛は、編物、織物の形態は規定しない。編組織は緯編、経編を問わないし、それぞれの変化組織でも構わない。織組織も、平織（プレーン）、綾織（ツィル）、朱子織（サテン）等、またはそれぞれの変化組織、さらにはドビーやジャカードなどでも構わない。また、レースや不織布、フェルトとして利用することも可能である。
上記布帛の形態において、目付け、ゲージなどは特に規定しない。また、上記複合繊維を１００％で用いても良いし、他の繊維と交編、交織して用いても良い。さらには、天然繊維と混紡して用いても構わない。使用割合も特に規定しないが、２０％〜１００％が好ましい。
このような温度調節機能を持つ布帛を、肌着、セーター、シャツ、パンティストッキング等の衣料品、スキー、スケートウエア、ダイビングスーツ等のスポーツ衣料品、シーツ、中綿等の寝具品、食品包装材等の材料とすることにより、これらの製品に温度調節機能を持たせることができる。
【実施例】
【００１３】
以下、実施例及び具体例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
−融解熱量および凝固熱量の測定方法−
示差走査熱量計（ＤＳＣ−７：パーキンエルマージャパン社製）にて、試料１０ｍｇ、昇温および降温速度５℃／分で測定し、温調成分の融点の±５℃の範囲においてそれぞれの熱量を求めた。
【００１４】
［実施例１〜６］
融点が３４℃であるメタクリル酸エステルとパラフィンとの重合体を混合したポリプロピレン、ナイロン６、ポリエチレンテレフタレート、およびポリ乳酸をそれぞれ芯部に、ナイロン６、ポリエチレンテレフタレートおよびポリ乳酸をそれぞれ鞘部に配した複合繊維を紡出した。組み合わせを表１に示す。これらの複合繊維における芯部の面積割合は４０％であった。次に、それぞれの複合繊維を丸編み機にかけて、温度調節機能を持つ繊維１００％の鹿の子組織の編地とし、肌着を縫製した。これらの肌着の融解熱量および凝固熱量を合わせて表１に示す。
【００１５】
【表１】

【００１６】
〔比較例１〜３〕
実施例１〜３に対してメタクリル酸エステルとパラフィンとの重合体を含まないポリプロピレンを芯部に、ナイロン６、ポリエチレンテレフタレートおよびポリ乳酸をそれぞれ鞘部に配した複合繊維を紡出した。組み合わせと評価結果を合わせて表１に示した。
【００１７】
［実施例７〜９］
融点が３４℃であるメタクリル酸とパラフィンとの重合体をナイロン６、ポリエチレンテレフタレート、およびポリ乳酸それぞれの中心部付近に分散させた複合繊維を紡出した。組み合わせを表２に示す。これらの複合繊維に含まれるメタクリル酸とパラフィンとの重合体は２０％であった。次に、それぞれの複合繊維を丸編み機にかけて、温度調節機能を持つ繊維１００％の鹿の子組織の編地とし、肌着を縫製した。これらの肌着の融解熱量および凝固熱量を合わせて表２に示す。
【００１８】
【表２】

【００１９】
〔比較例４〜６〕
実施例７〜８に対してナイロン６、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸がそれぞれ１００％の場合の評価結果を表２に合わせて示した。
【００２０】
［実施例１０〜１２］
融点が３４℃であるメタクリル酸エステルとパラフィンとの重合体を混合したポリプロ
ピレンを芯部、ナイロン６、ポリエチレンテレフタレートおよびポリ乳酸をそれぞれ鞘部に配した複合繊維を紡出した。組み合わせを表３に示す。これらの複合繊維における芯部の面積割合は４０％であった。次に、それぞれの複合繊維と綿とを丸編み機にかけて、温度調節機能を持つ繊維５０％および綿５０％の鹿の子組織の編地とし、肌着を縫製した。これらの肌着の融解熱量および凝固熱量を合わせて表３に示す。
【００２１】
【表３】

【００２２】
〔比較例７〜１０〕
実施例１０〜１２に対して、メタクリル酸エステルとパラフィンとの重合体を含まないポリプロピレンを芯部に、ナイロン６を鞘部に配した複合繊維、およびナイロン６、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸のそれぞれと綿を５０％用いた場合の評価結果を表３に合わせて示した。
【００２３】
−基本性能評価−
前述した実施例１〜実施例９の肌着において、繊維の強度、柔らかさ、透湿性についての評価を行なった。結果を表４に示す。
〔比較例１１〕
ナイロン６繊維を丸編み機にかけて、ナイロン６が１００％の鹿の子組織の編地を作製した。次に、この編地にメタクリル酸エステルとパラフィンとの重合体を封入したマイクロカプセルを透湿性ウレタン樹脂組成物で接着させ、温度調節機能を持つ布帛を得た。
【００２４】
【表４】

【００２５】
表中の物性評価は下記の通りに行った。
＜透湿度＞ＪＩＳＬ−１０９９（Ａ−１）に従って測定した。
＜柔らかさ評価＞手のひら全体で布地を握り込み、柔らかい、やや柔らかい、やや硬い、硬いの４段階で判定した。
また、前述した実施例１〜実施例９および比較例１１の肌着において、融解熱量の洗濯耐久性評価を行なった。結果を表５に示す。
【００２６】
【表５】

【００２７】
表中の物性評価は下記の通りに行った。
＜洗濯耐久性評価＞ＪＩＳＬ−０２１７１０３法に従って測定した。
実施例１〜実施例９の温度調節機能を持った肌着は、十分な強度を保持しながらも透湿性や柔らかさを損なうことがなく、洗濯による融解熱量の低下も見られないことがわかる。しかし比較例１１で示した、布帛表面にマイクロカプセルを接着させた構造では、手触りが硬く、かつ透湿性が低いだけでなく、洗濯による融解熱量の著しい低下が認められた。
前述した実施例１〜実施例１２、比較例１〜比較例１０について、以下のような評価を行なった。
【００２８】
−温度調節性能評価−
実施例１〜実施例１２および比較例１〜比較例１０で作製した肌着を１０ｃｍ四方の大きさに切り、熱電対型温度計を包んだ。１０℃に設定された恒温槽で熱電対型温度計が１０℃になるまで静置し、その後、４０℃に設定された恒温槽に試験体を移動して熱電対型温度計が４０℃に到達するまでの時間を測定した。
同様に、４０℃に設定された恒温槽で熱電対型温度計が４０℃になるまで静置し、その後、１０℃に設定された恒温槽に試験体を移動して熱電対型温度計が１０℃に到達するまでの時間を測定した。
また、実施例１〜実施例１２および比較例１〜比較例１０で作製した肌着を用いて実着用試験を行なった。評価方法は、２３℃、４０％ＲＨに保たれた部屋で１０分間椅子に座って安静にした後、３５℃、７０％ＲＨに調整された部屋へ入り、１０分間椅子に座って安静にする。その直後、１０℃、２０％ＲＨに調整された部屋へ入り、１０分間椅子に座って安静にしてもらい、衣服内の温度変化に伴う着用感の快／不快を非常に快適、快適、やや快適、やや不快、不快、非常に不快の６段階で判定した。
熱電対型温度計による評価および実着用試験の結果を下記表６に示す。
【００２９】
【表６】

【００３０】
実施例１〜実施例１２は、４０℃に設定された恒温槽中で熱電対型温度計が４０℃に到達するまでに７〜１６分かかるのに対し、比較例１〜比較例１０では３〜５分ほどで４０℃に達してしまう。また、実施例１〜実施例１２は、１０℃に設定された恒温槽中で熱電対型温度計が１０℃に到達するまでに１２〜２５分かかるのに対し、比較例１〜比較例１０では２．５〜４．５分ほどで１０℃に達してしまう。よって、実施例１〜実施例１２に係る肌着は、比較例１〜比較例８にはない温度調節機能を備えていることがわかる。
また、実着用試験結果からも、実施例１〜実施例１２の肌着は、比較例１〜比較例１０の肌着に比べて快適な着用感をもたらすことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の温度調節機能をもつ布帛は、優れた温度調節機能を有しているので、環境温度の変化による衣服内の急激な温度変化が少なく、快適性をもたらす効果が非常に高い。しかも、繊維の強度、柔らかさ、軽量性、透湿性、洗濯耐久性にも優れているので、取り扱いが容易である。よって、インナーウェア、アウターウェア、レッグ製品、スポーツウェアなどの衣料品はもちろん、寝具や車両内装材などの生活資材に幅広く利用することが可能である。

Claims

融点が３０℃〜５０℃の、アクリル酸もしくはその誘導体のエステル、あるいはメタク
リル酸もしくはその誘導体のエステルとワックスとの重合体（以下「温調成分」と記す）
０．２ｗｔ％〜４０ｗｔ％、および熱可塑性重合体６０ｗｔ％〜９９．８ｗｔ％で、示差
走査熱量測定法（ＤＳＣ）による融解熱量が１Ｊ／ｇ〜９０Ｊ／ｇである樹脂組成物から
なる芯部が、繊維形成性重合体からなる鞘部で包み込まれた芯鞘構造で、ＤＳＣによる温
調成分の融解熱量が０．５Ｊ／ｇ〜６０Ｊ／ｇ、凝固熱量が０．１Ｊ／ｇ〜２０Ｊ／ｇで
ある複合繊維を用いたことを特徴とする布帛。
融点が３０℃〜５０℃の温調成分が、繊維形成性重合体の中心部付近に分散され、ＤＳＣによる温調成分の融解熱量が０．５Ｊ／ｇ〜６０Ｊ／ｇ、凝固熱量が０．１Ｊ／ｇ〜２０Ｊ／ｇである繊維を用いたことを特徴とする布帛。
前記熱可塑性重合体がポリプロピレンである請求項１に記載の布帛。
前記熱可塑性重合体がポリアミドである請求項１に記載の布帛。
前記熱可塑性重合体がポリエステルである請求項１に記載の布帛。
前記熱可塑性重合体がポリ乳酸である請求項１に記載の布帛。
前記繊維形成性重合体がポリアミドである請求項１または請求項２に記載の布帛。
前記繊維形成性重合体がポリエステルである請求項１または請求項２に記載の布帛。
前記繊維形成性重合体がポリ乳酸である請求項１または請求項２に記載の布帛。