JP4911190B2 - 快適性布帛 - Google Patents

Description

本発明は、軽量で、かつ清涼性を有する快適性布帛に関する。

従来、夏場の暑熱感を解消するために用いられる快適性衣料は、地球温暖化、環境問題の加速により重要度を増しつつある。快適衣料用布帛については、これまで多くの研究、開発がなされてきている。布帛に快適性、清涼感を付与する検討手段は、（ａ）暑熱感を増大する因子の遮蔽、（ｂ）肌からの熱の除去、の効率化に大別される。

暑熱因子の除去としては、日光を遮蔽する方法があり、無機化合物の付与による光遮蔽、微粒子による光散乱などが提案されている（例えば、特許文献１）。

また、肌からの熱の除去としては、通気性を向上させる検討、繊維の吸湿特性など汗の蒸発潜熱を利用する方法（例えば、特許文献２〜４）、あるいは肌から繊維への熱伝達の利用、などが挙げられる。

肌から繊維への熱伝達向上の手段としては、肌と繊維との接触面積を増やす方法が検討され、例えば、使用繊維形状の検討（特許文献５）、布帛自体の熱伝導性の向上などが挙げられる。

光を遮蔽する方策を衣料として利用する場合、その快適化機能は日照状態に左右されるという問題点がある。また色合い、風合いなどに制限が求められる。

一方、汗の蒸発潜熱を利用する方法の場合、その機能は湿度などの天候、また利用者の体質に依存する。またカーテン、カーペットなど常に肌と密着していない状態で快適性が求められる布帛には適さない。

カーペットの場合、汗の蒸発潜熱の替わりに適切な温度で相転移を起す潜熱蓄熱材を利用する方法が提案されている（例えば、特許文献６）。しかしこの手法の場合、使用できる温度領域は、相転移温度近辺に限られる。

以上のように、肌から布帛への熱伝達以外の手法の場合、熱、温度以外の要因の影響を受けるという問題点がある。次の肌から布帛への熱伝達に関する検討について着目する。

先に述べた布帛と肌の接触面積を増やし、熱伝達効率を向上せしめる方法の場合、逆に通気性などの低下を招く可能性がある。

そのため、通気性の低下にともなう快適性の低下をしのぐ熱伝達や、あるいは通気性を重視し、接触面積を低減せしめてもなお天候に依存しない高い快適性を付与する方策が要望されている。

このような方策としては、布帛を構成する材料に熱伝導率の高い材料を利用する方法が挙げられる。例えば、繊維に熱伝導率の高い粒子を付着させる方法（特許文献７）、高熱伝導性無機粒子をポリマーに練りこんで繊維化する方法、また金属メッキする方法などが挙げられる。これらの手法は、布帛を構成する繊維自体に高熱伝導性を付与するため、湿度、日照などの外因の影響を受けないという長所がある。

しかしながら、これら無機材料を用いる方法の場合、比重が高いため十分な快適性を付与するには布帛の重量が大きくなるという問題点、また肌と接触するものが無機粒子である場合、風合いや肌触りに悪影響がでるという問題点がある。

一方、高熱伝導性繊維を用いる伝熱性に優れた布帛が提案されている（例えば、特許文献８）。この布帛は、半導体集積回路等の発熱体の放熱材としては有効である。しかしながら、衣料に用いた場合、着用直後には清涼感が得られるが、長時間着用するとムレ感が強まり、清涼感を長時間にわたって維持できるものではなく、衣料用としては着用快適性などの改善が必要であった。

特開２００４−２９２９８２号公報 特許第３７５８０７６号公報 特開２００２−２６６２０６号公報 特開２００２−２３５２７８号公報 特開２００９−２４２７２号公報 特開２００８−２８５８０３号公報 特許第４２２７８３７号公報 特開２００４−６０１１１号公報

本発明の目的は、軽量で、かつ清涼感を長時間にわたって維持することができる、清涼性を有する快適性布帛を提供することにある。

本発明の快適性布帛は、上記課題を達成するため、鋭意研究した結果得られたものであり、以下の構成を採用する。

すなわち、本発明は、２０℃から３０℃における繊維軸方向の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上の有機高分子繊維を少なくとも１種類含んでなる布帛であり、該布帛の２０℃から３０℃における布帛の厚み方向の熱伝導率（Ａ）が０．０８Ｗ／ｍＫ以上で、接触冷温感（Ｂ）が０．１３Ｗ／ｃｍ^２以上で、かつ、前記熱伝導率（Ａ）を目付け（ｇ／ｍ^２）で割った値が０．００１Ｗｍ／ｇＫ以上であることを特徴とする快適性布帛である。

前記の快適性布帛は、接触冷温感（Ｂ）を目付け（ｇ／ｍ^２）で割った値が８Ｗ／ｇ以上であることが好ましい。さらに、前記の有機高分子繊維が、高配向ポリエチレン繊維または高配向ポリベンズビスオキサゾール繊維であることが好ましい。また、前記有機高分子繊維の体積含有率が３０％以上であることが好ましい。また、前記の快適性布帛は、作業衣または寝装品の用途に好適である。

本発明の快適性布帛は、高い熱伝導性を有する有機高分子繊維を用いているため、軽量で、厚み方向の熱伝導率と接触冷温感が高く、しかも清涼感を長時間にわたって維持することができる。

繊維の熱伝導率測定装置の概略説明図である。 布帛の厚み方向の熱伝導率及び接触冷温感の測定装置の概略説明図である。

１ 冷凍機冷却ヘッド
２ 試料台
３ 熱電対
４ 試料繊維
５ 接着剤
６ ヒーター
７ 繊維測定距離：Ｌ
８ 布帛設置下面（２０℃）
９ 試料布帛
１０ 上面（３０℃）

本発明の快適性布帛は、２０℃から３０℃における繊維軸方向の熱伝導率が少なくとも５Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは８Ｗ／ｍＫ以上である少なくとも１種類の有機高分子繊維を用いてなることを特徴とする。本繊維の繊維軸方向の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ未満の場合、快適性布帛として要求される除熱量が不足し、接触冷温感が低くなり、快適性布帛として機能しなくなる。

本発明の快適性布帛は、２０℃から３０℃における繊維軸方向の熱伝導率が少なくとも５Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは８Ｗ／ｍＫ以上である、少なくとも１種類の有機高分子繊維から構成される。

上記の有機高分子繊維は、高結晶化度、高配向性を有する、高強力ポリエチレン繊維、高強度ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリアゾール系繊維などが好ましい。なお、軽量性、熱伝導性の観点から、高強力ポリエチレン繊維が最も望ましい。以下、これらの繊維を高熱伝導性繊維という。

本発明の快適性布帛は、これを構成する繊維の熱伝導によって、肌と接触した際の清涼感に優れ、快適性が得られる。よって、本発明の布帛の快適性能は、日照条件、湿度などによる影響を受けることがない。また、カーペット、カーテンなど肌への密着時間の短い布帛においても、快適性を発現することが可能となる。

また、本発明の快適性布帛は、有機高分子繊維によって熱伝導性を発現させているため、熱伝導性を付与するために、繊維に無機粒子を含有させる、あるいは布帛に金属メッキ加工することなどが不要である。そのため、肌触りへの悪影響がなく、軽量性に優れた快適性布帛が得られる。

本発明において、高熱伝導性繊維の横断面形状は、一般的な丸断面形状、三角断面形状、扁平断面形状、多葉断面形状、中空断面形状以外に、繊維表面に長手方向に沿って複数の凹溝を形成している繊維を使用することができる。例えば、横断面形状の例を、文字もしくは記号などでモデル的に示すと、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｍ、Ｎ、Ｏ，Ｔ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、＋などが挙げられる。

本発明の快適性布帛の形態は、織物、編物、不織布のいずれであってもよい。また、布帛を構成する糸や繊維は、上記の高熱伝導性繊維のみでもよいが、熱伝導率をさらに高めるために、あるいは他の機能を付与するために、他の種類の有機繊維を混用してもよい。他の有機繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、羊毛、アクリル繊維、アクリレート繊維、綿、ポリウレタン繊維、麻繊維、ビニロン繊維などが挙げられる。

本発明の快適性布帛において、他の種類の有機繊維を混用する場合、高熱伝導性繊維の比率は、体積比率として３０％以上であることが好ましく、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。高熱伝導性繊維の体積比率が３０％未満の場合、高熱伝導性繊維による効果が発現しにくくなる。

高熱伝導性繊維を主体とする糸の形態、混用の形態は特に限定されないが、一般的なマルチフィラメント糸、紡績糸、混紡糸や混繊糸、交絡糸、カバリング糸、芯鞘型複合糸などの複合糸を用いることができ、これらの糸を合撚したり、交織、交編することもできる。

マルチフィラメントの単繊維繊度やステープルの繊度は、特に限定されないが、０．１〜６ｄｔｅｘ程度が好ましい。

織物の場合、経糸緯糸の少なくとも一方に高熱伝導性繊維を用い、平織、綾織、朱子織、多重織などとすることができる。パイル二重織物のパイル糸に高熱伝導性繊維を用い、パイル二重織物の構造をそのまま利用して、パイル糸を切断せずにそのままパイル糸が表地と裏地の熱伝熱を担うようにした織物は好ましい態様である。

編物の場合、特に編組織等には限定されるものではない。例えば、丸編地であれば、シングルジャージ、ダブルジャージを使用することができ、経編地であれば、シングルトリコット、ダブルトリコット、シングルラッセル、ダブルラッセルを使用することができ、横編地であれば、シングルベットニット、ダブルベットニットを使用することができる。

本発明の布帛に凹凸を形成することは、衣服用の場合、かかる凹凸面を人体の肌側の面として用いることにより、布帛が乾燥状態で清涼感のある肌ざわりが得られるとともに、布帛が湿潤状態であっても布帛が肌に密着せず、汗や水が肌側にぬれ戻りにくい、凹凸の表面積効果により湿度移行性が向上する点で、好ましい実施態様である。

布帛に凹凸を形成させる方法としては、長さ方向の部位により太さが異なる糸を用いて凹凸を形成させる方法、撚糸による糸のねじれ及びうねりからなる凹凸を用いる方法（特に、凸部が疎水性繊維からなる場合に適する）、編組織により凹凸を形成させる方法（特に凸部が親水性繊維からなる場合に適する）等が挙げられる。また、複数の糸を用いて交編する場合には、太さの異なる糸を用いて編組織上に適切に配置することによっても凹凸を形成させることができる。

本発明の快適性布帛は、２０℃から３０℃におけるその厚み方向の熱伝導率（Ａ）が０．０８Ｗ／ｍＫ以上であり、好ましくは０．１Ｗ／ｍＫ以上である。熱伝導率（Ａ）が０．０８Ｗ／ｍＫ未満の場合、熱伝達による除熱が不足となり、十分な快適性が得られない。

本発明の快適性布帛は、２０℃から３０℃の厚み方向の熱伝導率（Ａ）を、布帛の目付け（ｇ／ｍ^２）で割った値が０．００１Ｗｍ／ｇＫ以上であり、好ましくは０．００１６Ｗｍ／ｇＫ以上である。厚み方向の熱伝導率（Ａ）を目付けで割った値が０．００１Ｗｍ／ｇＫ未満の場合、十分な快適性を得るにはその目付け量を大きくする必要があり、軽量性に優れる快適性布帛を得ることが困難になる。

本発明の快適性布帛は、２０℃から３０℃における接触冷温感（Ｂ）が０．１３Ｗ／ｃｍ^２以上であり、好ましくは０．１５Ｗ／ｃｍ^２である。接触冷温感（Ｂ）が０．１３Ｗ／ｃｍ^２未満である場合、熱伝達速度が不十分であり、十分な快適性が得られない。

また、本発明の快適性布帛は、２０℃から３０℃の接触冷温感（Ｂ）を、布帛の目付け（ｇ／ｍ^２）で割った値が８Ｗ／ｇ以上であることが好ましく、より好ましくは１０Ｗ／ｇである。接触冷温感（Ｂ）を目付けで割った値が、８Ｗ／ｇ未満の場合、十分な快適性が得られにくくなる。

以下、実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明の代表例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更実施することは、すべて本発明の技術範囲に包含される。なお、各特性値の測定方法は以下の通りである。

（１）繊維の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）
熱伝導率は、ヘリウム冷凍機付きの温度制御装置を有するシステムにて定常熱流法により測定した。また、試料繊維の長さは約２５ｍｍとし、繊維束は単繊維を約１０００本引き揃えて束ねた。

次いで、試料繊維の両端をスタイキャストＧＴにて固定し、試料台にセットした。温度測定にはＡｕ−クロメル熱電対を用いた。ヒーターには１ｋΩ抵抗を用い、これを繊維束端にワニスで接着した。測定温度領域は２７℃とした。測定は断熱性を保つため１０^−３Ｐａの真空中で行った。なお測定は試料を乾燥状態にするため１０^−３Ｐａの真空状態で２４時間経過した後開始した。

熱伝導率の測定は、２点間Ｌの温度差ΔＴが１Ｋとなるように、ヒーターに一定の電流を流して行った。これを図１に示す。ここで、繊維束の断面積をＳ、熱電対間の距離をＬ、ヒーターにより与えた熱量をＱ、熱電対間の温度差をΔＴとすると、求める熱伝導率κは下式により算出することができる。本実験方法を用いて測定した実施例を以下に示す。
κ（Ｗ／ｍＫ）＝（Ｑ／ΔＴ）×（Ｌ／Ｓ）

（２）布帛の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）
布帛の厚み方向の熱伝導率は、サーモラボＩＩ型を用いて定常熱流法にて測定した。これを図２に示す。なお、測定条件は、環境温度２０℃、湿度６５％ＲＨ、荷重６ｇｆ／ｃｍ^２、接触面積５０ｍｍ×５０ｍｍとした。

（３）布帛の接触冷温感（Ｗ／ｃｍ^２）
布帛の接触冷温感は、サーモラボＩＩ型を用いて最大熱流速度を測定した。これを図２に示す。なお測定条件は環境温度２０℃、湿度６５％ＲＨ、荷重６ｇｆ／ｃｍ^２、接触面積５０ｍｍ×５０ｍｍとした。

実施例１
超高強力ポリエチレン繊維（ダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０、東洋紡績（株）社製；繊度４４０ｄｔｅｘ、単糸繊度１．１ｄｔｅｘ）を用いて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１３０ｇ／ｍ^２であった。

実施例２
高強力ポリエチレン繊維（ツヌーガ（登録商標）、東洋紡績（株）社製；繊度４４０ｄｔｅｘ、単糸繊度１．２ｄｔｅｘ）を用いて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１３０ｇ／ｍ^２であった。

実施例３
ＰＢＯ繊維（ザイロン（登録商標）ＨＭ、東洋紡績（株）社製；繊度５４５ｄｔｅｘ、単糸繊度１．７ｄｔｅｘ）を用いて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１６１ｇ／ｍ^２であった。

実施例４
ＰＢＯ繊維（ザイロン（登録商標）ＡＳ、東洋紡績（株）社製；繊度５５５ｄｔｅｘ、単糸繊度１．７ｄｔｅｘ）を用いて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１６４ｇ／ｍ^２であった。

実施例５
超高強力ポリエチレン繊維（ダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０、東洋紡績（株）社製；繊度４４０ｄｔｅｘ、単糸繊度１．１ｄｔｅｘ）とナイロン繊維（繊度７８ｄｔｅｘ）をより合わせてなる繊維束を用いて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１５３ｇ／ｍ^２であった。

実施例６
超高強力ポリエチレン繊維（ダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０、東洋紡績（株）社製；単糸繊度１．１ｄｔｅｘ、平均繊維長５０ｍｍ）を用いて、不織布を作製した。目付けは１０５ｇ／ｍ^２であった。

実施例７
ラッピング糸に超高強力ポリエチレン繊維（ダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０、東洋紡績（株）社製；繊度４４０ｄｔｅｘ、単糸繊度１．１ｄｔｅｘ）を、芯糸にウレタン繊維１５６ｄｔｅｘからなるシングルカバリング糸を用いて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１８０ｇ／ｍ^２であった。

比較例１
ポリプロピレン短繊維（繊度：５３１ｄｔｅｘ、平均繊維長：３０ｍｍ）を用いて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１７３ｇ／ｍ^２であった。

比較例２
ポリプロピレン長繊維（繊度：１７０ｄｔｅｘ）を３本束ねて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１６５ｇ／ｍ^２であった。

比較例３
ポリエステル長繊維（繊度：３３０ｄｔｅｘ）を２本束ねて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１９５ｇ／ｍ^２であった。

比較例４
ポリエステル長繊維（繊度：１６７ｄｔｅｘ）を４本束ねてゲージ＝１０にてシングルニットを製編した。目付け１９５ｇ／ｍ^２であった。

比較例５
麻短繊維（ラミー、繊度：２５０ｄｔｅｘ、平均繊維長：６５ｍｍ） を２本束ねて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１６３ｇ／ｍ^２であった。

比較例６
綿短繊維（繊度：５３１ｄｔｅｘ、平均繊維長：３８ｍｍ）を、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１７３ｇ／ｍ^２であった。

比較例７
テンセル短繊維（繊度：２６６ｄｔｅｘ、平均繊維長：３６ｍｍ）を２本束ねて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１７３ｇ／ｍ^２であった。

比較例８
ナイロン長繊維（繊度：７８ｄｔｅｘ）を７本束ねて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１５９ｇ／ｍ^２であった。

比較例９
ウール短繊維（繊度：１５０ｄｔｅｘ、平均繊維長：４０ｍｍ）を４本束ねて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１９５ｇ／ｍ^２であった。

比較例１０
アクリル短繊維（繊度：４７０ｄｔｅｘ、平均繊維長：５０ｍｍ）を、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１６３ｇ／ｍ^２であった。
比較例１１
エチレンビニルアルコール繊維（繊度：１６７ｄｔｅｘ）を４本束ねて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１９５ｇ／ｍ^２であった。

比較例１２
レーヨン短繊維（繊度：１５０ｄｔｅｘ、平均繊維長：５６ｍｍ）を３本束ねて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１３３ｇ／ｍ^２であった。

比較例１３
バンブー短繊維（繊度：２５６ｄｔｅｘ、平均繊維長：３６ｍｍ）を２本束ねて、ゲージ１０にてシングルニットを製編した。目付けは１５１ｇ／ｍ^２であった。

実施例、比較例で得られた布帛の評価結果を表１に示す。表１に示すように、本発明で得られた快適性布帛は、軽量で清涼性に優れていた。

本発明の快適性布帛は、軽量性、清涼性を生かして、暑熱感の低減が特に要求される分野である、衣料、手袋、靴下などの作業衣類、防護衣類、夏場での快適性が要求される布団、枕、座布団、クッションなどの寝装品、カーペット、カーテン、マットなどのインテリア品、その他の家庭用や産業用の分野での繊維製品としてあるいは製品の一部として利用可能である。

Claims (7)

1. ２０℃から３０℃における繊維軸方向の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上の有機高分子繊維を少なくとも１種類含んでなる布帛であり、該布帛の２０℃から３０℃における布帛の厚み方向の熱伝導率（Ａ）が０．０８Ｗ／ｍＫ以上で、接触冷温感（Ｂ）が０．１３Ｗ／ｃｍ^２以上で、かつ、前記熱伝導率（Ａ）を布帛の目付け（ｇ／ｍ^２）で割った値が０．００１Ｗｍ／ｇＫ以上であることを特徴とする快適性布帛。
2. 前記接触冷温感（Ｂ）を布帛の目付け（ｇ／ｍ^２）で割った値が８Ｗ／ｇ以上である請求項１記載の快適性布帛。
3. 前記有機高分子繊維が、高配向ポリエチレン繊維である請求項１または２記載の快適性布帛。
4. 前記有機高分子繊維が、高配向ポリベンズビスオキサゾール繊維である請求項１または２に記載の快適性布帛。
5. 布帛における前記有機高分子繊維の体積含有率が３０％以上である請求項１〜４のいずれかに記載の快適性布帛。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の快適性布帛を用いた作業衣。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の快適性布帛を用いた寝装品。