JP5242861B1 - 中綿 - Google Patents

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Abstract

吸湿発熱性と嵩高性を高いレベルで併せ持ち、人体に対して快適な環境を与えることができる、寝装品や衣料品に好適な中綿を提供する。本発明は、ポリエステル繊維を25〜85重量%含有する中綿において、Mg塩型および/またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維を15〜75重量%含有することを特徴とする中綿に関する。

Description

本発明は、低湿度の暖かい空気をもたらす吸湿発熱性と、保温性をもたらす嵩高性を高いレベルで併せ持ち、寝装品や衣料品などに快適に使用できる中綿に関する。
中綿は、一般に肌と接触される布団や座布団や衣料品などの中に封入されて使用される。例えば布団では、快適な温度と湿度の寝床内気候が得られることが重要であり、そのためには持続的な保温性と吸湿発熱性が得られることが好ましい。従来の中綿としては、ポリエステル等の汎用繊維を使用したものや架橋アクリル系吸放湿性繊維を使用したもの(特許文献1参照)などが多数提案されている。
しかし、ポリエステル等の汎用繊維を使用した中綿は、嵩高性については十分高く、空気を多く含むことで高い保温性を維持できるが、この取り込んだ空気中の湿気を吸着して快適な空気に変換することができない問題があった。また、従来のNa塩型の架橋アクリル系吸放湿性繊維を使用した中綿は、中綿に含んだ空気から湿気を吸着し発熱することで人体にとって快適な空気に変化させることは可能であるが、嵩高性が低いために保温性の効果の持続性に問題があった。
特開平10−313995号公報
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑み創案されたものであり、吸湿発熱性と嵩高性を高いレベルで併せ持ち、人体に対して快適な環境を与えることができる、寝装品や衣料品に好適な中綿を提供することを目的とする。
本発明者は、上述の目的を達成するために吸湿発熱性に優れる架橋ポリアクリレート系繊維について鋭意検討した結果、二価金属のMg塩型またはCa塩型の繊維が吸湿発熱性だけでなく、高い嵩高性を有し、その結果、ポリエステル繊維と併用することによって吸湿発熱性と嵩高性を高いレベルで達成できることを見出し、本発明の完成に至った。
即ち、本発明は、以下の(1)〜(7)の構成を有するものである。
(1)ポリエステル繊維を25〜85重量%含有する中綿において、Mg塩型および/またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維を15〜75重量%含有することを特徴とする中綿。
(2)ポリエステル繊維の単繊維弾性率が30cN/dtex以上であることを特徴とする(1)に記載の中綿。
(3)Mg塩型および/またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維の単繊維弾性率が20cN/dtex以上であることを特徴とする(1)または(2)に記載の中綿。
(4)中綿に使用される繊維の重量平均の単繊維弾性率が25cN/dtex以上であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の中綿。
(5)比容積が50〜100cm/gであることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の中綿。
(6)吸湿率が6.0〜40%であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の中綿。
(7)15℃、50%RHの条件下で10分後に発汗を開始して30分後に測定した寝床内温度が32℃以上であり、かつ寝床内湿度が70%以下であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の中綿。
本発明の中綿は、従来のポリエステル等の汎用繊維あるいはNa塩型等の架橋ポリアクリレート系繊維を使用した中綿では達成できなかった、吸湿発熱性と嵩高性を高いレベルで両立するという効果を有する。かかる効果は、ポリエステル繊維が持つ嵩高性だけでなく、Mg塩型またはCa塩型のポリアクリレート系繊維が持つ高い単繊維弾性率と吸湿発熱性からもたらされるものである。本発明の中綿は、その嵩高性により取り込んでいる大量の空気を吸湿発熱性により低湿度の暖かい空気に変化させることが可能であるため、寝装品の中綿、秋冬アウトドア衣料の中綿に好適に利用することができる。
実施例2,6、比較例3,5,6の寝床内温度の経過時間ごとの推移を示すグラフである。 実施例2,6、比較例3,5,6の寝床内湿度の経過時間ごとの推移を示すグラフである。
以下に本発明の中綿を詳細に説明する。
本発明の中綿は、ポリエステル繊維だけでなく、Mg塩型および/またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維を特定量以上含有することにより、低湿度の暖かい空気をもたらす吸湿発熱性と、持続的な保温性をもたらす嵩高性を高いレベルで両立したことを特徴とする。
本発明において使用するポリエステル繊維としては、通常綿用として使用されているポリエステル系ポリマーを使用することができるが、ポリエチレンテレフタレート繊維が好ましい。形態としては、特別な加工をしていないレギュラー品、コンジュ品、中空品、コンジュ中空品などが挙げられるが、吸湿性を有する架橋ポリアクリレート系繊維を含有させた中綿として高い嵩高性を得るためには特別な加工をしていないレギュラー品が好ましい。
中綿の高い嵩高性を得るためには、ポリエステル繊維は、単繊維繊度が5〜18dtexであることが好ましく、さらに好ましくは5〜14dtexである。また、繊維長は、40〜100mmであることが好ましく、さらに好ましくは50〜80mmである。ポリエステル繊維の単繊維弾性率は、中綿の高い嵩高性のためには28cN/dtex以上が好ましく、30cN/dtex以上がより好ましい。ポリエステル繊維の単繊維弾性率の上限は限定されないが、現実的には100cN/dtex程度である。単繊維弾性率の高いポリエステル繊維は、例えばポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートを用いることよって得ることができる。
本発明の中綿におけるポリエステル繊維の含有率は、25〜85重量%、好ましくは35〜80重量%、より好ましくは40〜75重量%である。ポリエステル繊維が上記範囲より少ないと、高い嵩高性を達成しにくくなり、中綿中に空気を多く含むことができず、高い保温性を維持できないおそれがある。また、ポリエステル繊維が上記範囲より多いと、架橋ポリアクリレート系繊維の含有率が低下するため、架橋ポリアクリレート系繊維の吸湿発熱性の効果を十分に享受できず、低湿度で保温性を維持できないおそれがある。本発明の中綿では、ポリエステル繊維以外の汎用繊維(アクリル、綿などの繊維)も使用することができるが、単繊維弾性率が10cN/dtex以上のものを選定することが好ましい。単繊維弾性率が低い繊維を多く使用すると、中綿全体の嵩高性が不十分となり、保温性が低くなるおそれがある。
本発明において使用する架橋ポリアクリレート系繊維は、二価金属のMg塩型またはCa塩型であることが必要である。Na塩型等の一価の金属塩型では、嵩高性が不足し、保温性が持続しないため、好ましくない。また、Zn塩型等の他の二価金属塩型では、吸湿発熱性に劣り、快適な環境が得られないため、好ましくない。Mg塩型またはCa塩型は、高い吸湿発熱性を持ちながら、嵩高性も適度に高いので、ポリエステル繊維の高い嵩高性の効果を十分に享受できる。Mg塩型またはCa塩型が嵩高性に優れている理由は、これらの二価金属の場合にはポリマー間でカルボキシル基とのイオン架橋構造を作ることにより弾性率が向上しているためであると推測される。本発明の架橋ポリアクリレート系繊維は、アクリル繊維の改質により繊維を超親水化、架橋化した繊維であり、親水性基としてMg塩型またはCa塩型のカルボキシル基を有する繊維である。Mg塩型またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維は、従来公知の繊維であり、Mg塩型については、例えば特許第4529145号を参照して、Ca塩型については、例えば特開平9−059872号を参照して容易に製造することができる。
本発明の中綿におけるMg塩型またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維の含有率は、15〜75重量%、好ましくは20〜65重量%、より好ましくは25〜60重量%である。含有率が上記範囲未満では、吸湿発熱性が十分に発揮されず、取り込んだ湿った空気を低湿度の暖かい空気に十分に変化させることができない。上記範囲を超えると、経済的に不利な割に効果の向上が認められなくなる。Mg塩型またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維の単繊維弾性率はNa塩型(約5cN/dtex)に比べてかなり高く、一般には20〜35cN/dtexである。従って、Mg塩型またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維は、従来使用されているNa塩型より極めて高い嵩高性を持つと言える。本発明の中綿では、嵩高性を高く維持するために、使用される全ての繊維の重量平均の単繊維弾性率は、好ましくは25cN/dtex以上、より好ましくは30〜100cN/dtexである。
本発明の中綿は、上記のようにポリエステル繊維に加えて、Mg塩型および/またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維を特定量以上含有しているので、6.0〜40%の範囲の20℃×65%RHにおける吸湿率を達成することができる。吸湿率がこの範囲にある場合、人間の肌が接触したときに素材の持つ低湿度の暖かさを実感することができる。
また、本発明の中綿は、上記のようにポリエステル繊維に加えて、Mg塩型および/またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維を特定量以上含有しているので、50〜100cm/gの範囲の比容積を達成することができる。このような高い嵩高性は、Mg塩型またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維やポリエステル繊維が持つ高い単繊維弾性率によってもたらされる。比容積が50cm/g未満の場合、十分な空気を取り込んでいないために保温性が不十分となるおそれがある。比容積が100cm/gより大きい場合、少しの力を加えただけで簡単に型崩れを起こしてしまい、保形性が不足するおそれがある。
さらに、本発明の中綿は、上記のようにポリエステル繊維に加えて、Mg塩型および/またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維を特定量以上含有しているので、実施例の測定方法に従って15℃、50%RHの条件下で10分後に発汗を開始して30分後に測定した寝床内温度を32℃以上(上限は限定されないが現実的には36℃以下)にし、かつ寝床内湿度を70%以下(下限は限定されないが現実的には20%以上)にすることができる。これは、Mg塩型またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維が持つ高い吸湿性と嵩高性、及びポリエステル繊維が持つ高い嵩高性によってもたらされる。寝床内温度及び湿度がこの範囲にある場合、人間の肌が接触したときに低湿度の快適な暖かさを実感することができる。
本発明の中綿の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の一般的な中綿の製造法を適用することができる。例えば、原料綿を解繊機で予備解繊・混合した後、カード機にてウェブ状に加工する方法を適用することができる。また、形態安定性を付与する目的でニードルパンチあるいはウォーターパンチ等の繊維を絡める工程、熱融着樹脂を使用した繊維間接着工程を追加してもよい。
以上説明してきた本発明の中綿は、吸湿性と嵩高性を高いレベルで兼ね備えるために従来にない低湿度の暖かさという快適性を有している。このため、本発明の中綿を使用した寝装品(掛け布団、敷き布団、枕など)あるいは秋冬用アウター衣料は、人体から放出される水分を吸着して発熱することで湿度を抑制して暖かくなり、またこの暖かさを嵩高性による保温性により持続して実感することが可能である。
以下の実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の比率は断りのない限り重量基準で示す。実施例中の特性の評価方法は以下の通りである。
(1)吸湿率
試料約2.5gを熱風乾燥機で105℃、16時間乾燥して重量を測定する(W1[g])。次に該試料を20℃×65%RHに調整した恒温恒湿器に24時間入れておく。このようにして吸湿させた試料の重量を測定する(W2[g])。これらの測定結果から、吸湿率を次式によって算出した。
吸湿率[%]={(W2−W1)/W1}×100
(2)比容積
試料50gを軽く開繊してから、カード機で開繊し、積層する。試験片は10cm×10cmの大きさになるように6個切り出し、バットに入れて恒温恒湿機内に24hr以上放置する。恒温恒湿機から取出し、質量が10.0g〜10.5gになるように積み重ね、作られた試験片を正確に秤量する。試験片に10cm×10cmのアクリル板を載せ、おもり500gを30秒間載せ、次にこのおもりを除き、30秒間放置する。この操作を3回繰り返し、おもり500gを除いて30秒間放置した後、四すみの高さを測定して平均値を求め、次式により比容積を算出する。
比容積(cm/g)=10×10×試料の四すみの高さの平均値(mm)/10/試験片の質量(g)
(3)寝床内温度及び寝床内湿度
発汗シミュレーション測定装置を用い、水供給量(発汗量):100g/m・h、熱板温度:37℃、試料−熱板距離:0.5cm、環境温湿度:15℃×50%RHの条件で試験開始より10分後に発汗を開始し、熱板と試料の間の空間の温度と湿度の変化を測定した。
なお、発汗シミュレーション装置は、発汗孔を有する基体及び産熱体からなる産熱発汗機構、発汗孔に水を供給するための送水機構、産熱体の温度を制御する産熱制御機構、温湿度センサーから構成されている。基体は黄銅製で面積120cmであり、発汗孔が6個設けられており、面状ヒーターからなる産熱体により一定温度に制御される。送水機構はチューブポンプを用いており、一定水量を基体の発汗孔に送り出す。基体表面には、厚み0.1mmのポリエステルマルチフィラメント織物からなる模擬皮膚が貼り付けられており、これにより発汗孔から吐出された水が基体表面に広げられ、発汗状態が作り出される。基体の周囲には高さ0.5cmの外枠が設けられており、試料を基体から0.5cm離れた位置にセットできる。温湿度センサーは基体と試料(中綿を入れた布団)との間の空間に設置され、基体が発汗状態の時の「基体と試料と外枠で囲まれた空間」の温度と湿度を測定する。なお、中綿を入れた布団は、側地としてポリエステル100%の織物を使用し、キルティングを施して作成した。
[実施例1]
Mg塩型架橋ポリアクリレート系繊維(単繊維繊度5.0dtex、繊維長48mm、単繊維弾性率26cN/dtex)とポリエステル繊維(ポリエチレンテレフタレート繊維、単繊維繊度7.8dtex、繊維長64mm、単繊維弾性率32cN/dtex、東レ株式会社の製品番201−7.8Tx64)を予備解繊機で20/80の重量比率となるよう解繊・混合してからカード機にて中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[実施例2]
実施例1においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維とポリエステル繊維の重量比率を30/70に変更した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。また、この中綿の寝床内温度及び湿度の経過時間ごとの推移をそれぞれ図1及び2に示す。
[実施例3]
実施例1においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維とポリエステル繊維の重量比率を50/50に変更した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[実施例4]
実施例1においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維とポリエステル繊維の重量比率を70/30に変更した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[実施例5]
実施例1においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維の代わりにCa塩型架橋ポリアクリレート系繊維(単繊維繊度5.0dtex、繊維長48mm、単繊維弾性率29cN/dtex)を使用した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[実施例6]
実施例2においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維の代わりにCa塩型架橋ポリアクリレート系繊維(単繊維繊度5.0dtex、繊維長48mm、単繊維弾性率29cN/dtex)を使用した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。また、この中綿の寝床内温度及び湿度の経過時間ごとの推移をそれぞれ図1及び2に示す。
[実施例7]
実施例3においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維の代わりにCa塩型架橋ポリアクリレート系繊維(単繊維繊度5.0dtex、繊維長48mm、単繊維弾性率29cN/dtex)を使用した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[実施例8]
実施例4においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維の代わりにCa塩型架橋ポリアクリレート系繊維(単繊維繊度5.0dtex、繊維長48mm、単繊維弾性率29cN/dtex)を使用した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[実施例9]
実施例1においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維とポリエステル繊維を20/80の重量比率で使用する代わりに実施例1と同じMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維と実施例1と同じポリエステル繊維とアクリル繊維(単繊維繊度4.8dtex、繊維長50mm、単繊維弾性率10cN/dtex)を30/60/10の重量比率で使用した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[実施例10]
実施例1においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維とポリエステル繊維を20/80の重量比率で使用する代わりに実施例1と同じMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維と実施例5と同じCa塩型架橋ポリアクリレート繊維と実施例1と同じポリエステル繊維を15/15/70の重量比率で使用した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[比較例1]
実施例1においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維とポリエステル繊維の重量比率を10/90に変更した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[比較例2]
比較例1においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維の代わりに実施例5と同じCa塩型架橋ポリアクリレート系繊維を使用した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[比較例3]
実施例1と同じポリエステル繊維を100重量%使用した以外は実施例1と同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。また、この中綿の寝床内温度及び湿度の経過時間ごとの推移をそれぞれ図1及び2に示す。
[比較例4]
実施例9と同じアクリル繊維を100重量%使用した以外は実施例1と同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。また、この中綿の寝床内温度及び湿度の経過時間ごとの推移をそれぞれ図1及び2に示す。
[比較例5]
実施例2においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維の代わりにNa塩型架橋ポリアクリレート系繊維(単繊維繊度5.0dtex、繊維長48mm、単繊維弾性率5cN/dtex)を使用した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
[比較例6]
実施例2においてMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維の代わりにZn塩型架橋ポリアクリレート系繊維(単繊維繊度5.0dtex、繊維長48mm、単繊維弾性率26cN/dtex)を使用した以外は同じ方法で中綿を作成した。この中綿の構成及び評価結果を表1に示す。
Figure 0005242861
表1からわかるように、実施例1〜10の中綿は、吸湿性と嵩高性(比容積)を高いレベルで両立しているので、高い寝床内温度を保持しながら寝床内湿度を低くすることができ、極めて快適に使用可能である。これに対してMg塩型架橋ポリアクリレート系繊維が少ない比較例1やCa塩型架橋ポリアクリレート系繊維が少ない比較例2やZn塩型架橋ポリアクリレート系繊維を使用した比較例6の中綿は、吸湿性に劣るので、寝床内湿度が高く、快適性に劣る。ポリエステル繊維のみを使用した比較例3の中綿は、吸湿性に劣るので、快適性に劣る。アクリル繊維のみを使用した比較例4の中綿は、吸湿性及び嵩高性の両方に劣るので、快適性に極めて劣る。Na塩型架橋ポリアクリレート系繊維を使用した比較例5の中綿は、嵩高性に劣るので、快適性に劣る。また、図1及び2からわかるように、本発明の範囲内の実施例2,6の中綿で作られた布団は、時間経過しても低い湿度下で高い保温性が維持できているが、本発明の範囲外の比較例3,5,6の中綿で作られた布団は、低い湿度と高い保温性が両立できず、人間にとって快適ではない。
本発明の中綿は、吸湿発熱性と嵩高性を高いレベルで併せ持つので、人肌に触れる寝装品や衣料品等で快適に使用することができる。

Claims (7)

  1. ポリエステル繊維を25〜85重量%含有する中綿において、Mg塩型および/またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維を15〜75重量%含有することを特徴とする中綿。
  2. ポリエステル繊維の単繊維弾性率が28cN/dtex以上であることを特徴とする請求項1に記載の中綿。
  3. Mg塩型および/またはCa塩型の架橋ポリアクリレート系繊維の単繊維弾性率が20cN/dtex以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の中綿。
  4. 中綿に使用される繊維の重量平均の単繊維弾性率が25cN/dtex以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の中綿。
  5. 比容積が50〜100cm/gであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の中綿。
  6. 吸湿率が6.0〜40%であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の中綿。
  7. 15℃、50%RHの条件下で10分後に発汗を開始して30分後に測定した寝床内温度が32℃以上であり、かつ寝床内湿度が70%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の中綿。
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