JP5369251B1 - 涼感性繊維布の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は太陽光からの紫外線・赤外線を効果的に乱反射させ、外部からの熱の侵入を阻止する涼感性繊維布の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、地球温暖化の影響によって気温の上昇や海水温の上昇に伴う異常気象による自然災害が多く発生して環境破壊や生態系への悪影響が深刻化し懸念されている。ことに、地震と津波による原子力発電所の事故に端を発して、複数の原子力発電所が運転停止したことによって電力不足が生じ、エネルギー問題が大きな社会問題になり、電気事情による節電対策が最優先課題として捉えられるようになった。そのために、夏季におけるエアコンの運転時間の短縮、就業中の服装を軽装としてエアコンの使用を控える活動(いわゆる「クールビズ」)や家庭内でのエアコンの使用を控えて着用する衣服によって温度調節を促す活動(いわゆる「うちエコ」)が行なわれるようになった。
【0003】
従来から、住宅関連分野での遮熱屋根、遮熱壁、遮熱シート、遮熱カーテンなど太陽光からの熱エネルギーを遮蔽することによりクーリング効果を出すことは知られているところである。一方、衣料品分野においても、清涼感を有する繊維布の製法が種々提案されている。例えば、レーヨンや綿などの高吸水率繊維を肌側に用いて人体から発生する汗を衣服外に放出する方法、あるいは高熱伝導率を有する繊維を肌側に用いたり、高熱伝導率を有する物質を含有する樹脂を繊維布の裏面にプリントしたりして体熱を奪い取り、体外へ逃がす方法などが知られている。しかしながら、夏季に暑さを感じるのは、衣服や人体が太陽光を吸収して昇温する原因が大きく、上記方法では優れた清涼感を得ることができなかった。
【0004】
また、衣料品における遮熱効果を出す別な方法として、衣類用の繊維を染める染料そのものに遮熱効果を持たせ、それにより染色加工された素材で構成された衣服の遮熱性を高めるというものが提案されている(例えば、特許文献1や特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−80319号公報
【特許文献2】国際公開第2009−118419号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記の染料自体に遮熱効果を持たせる場合、使用する繊維素材とそれを染める染料の選択を繊維組成に合わせて行う必要がある。特に、使用素材が多種類であれば、2浴染色、3浴染色というような極めて煩雑で、かつ手間のかかる工程を経なければならないという問題がある。さらに、使用する染料濃度によってばらつきが生じることもあり、染料濃度の高い生地、いわゆる濃色繊維布であれば効果が良くなるが、淡色や白色の繊維布のもの、つまり染料をあまり必要としないものでは明らかに遮熱効果が悪くなるという問題がある。
【0007】
本発明は、上記のような問題点を解決することを課題として研究開発されたもので、多くの素材、例えば綿、ポリエステル、毛、ナイロン、レーヨンなどに対応できるばかりでなく、あらゆる色目(白〜淡色〜中色〜濃色)、彩度(赤〜青〜黄〜緑)であっても、太陽光からの紫外線・赤外線の吸収を抑え、効率よく乱反射させて清涼感に優れる涼感性繊維布の製造方法を提供することを目的とする。また、これに加えて、抗菌消臭性能を有する涼感性繊維布の製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決し、その目的を達成するために、本発明に係る涼感性繊維布の製造方法は、紫外線波長領域の電磁波を反射する粒子径が150〜200nmの超微粒子の酸化チタン、および、赤外線領域の電磁波を反射する粒子径が1〜5μmの微粒子の酸化チタンの混合成分と、前記超微粒子の酸化チタンと微粒子の酸化チタンの混合比率が30:70〜35:65で、銀ゼオライトと、バインダー樹脂とを含有する加工剤処理液を作成する工程と、前記作成された加工剤処理液中に繊維布を浸漬する工程と、前記繊維布を熱乾燥させる工程と、前記繊維布に熱処理を施して、前記繊維布に酸化チタンの混合成分および銀ゼオライトを固着させる工程とからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明の涼感性繊維布の製造方法は、紫外線波長領域の電磁波を反射する粒子径が150〜200nmの超微粒子の酸化チタン、および、赤外線領域の電磁波を反射する粒子径が1〜5μmの微粒子の酸化チタンの混合成分と、前記超微粒子の酸化チタンと微粒子の酸化チタンの混合比率が30:70〜35:65で、銀ゼオライトと、バインダー樹脂とを含有する加工剤処理液を作成する工程と、前記作成された加工剤処理液中に繊維布を浸漬する工程と、前記繊維布を熱乾燥させる工程と、前記繊維布に熱処理を施して、前記繊維布に酸化チタンの混合成分および銀ゼオライトを固着させる工程とからなり、超微粒子と微粒子が含まれる加工処理液中に浸漬することにより、繊維布に粒子径が1〜5μmの微粒子と粒子径が150〜200nmの超微粒子とを斑なく均一に付着させることができると共に、加熱乾燥で超微粒子と微粒子の固着が強固になり、遮蔽効果の持続性を一段と向上させた涼感性繊維布が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】太陽光の電磁波分析を示す図表である。
【図2】赤外線遮熱測定装置の簡略側面図である。
【図3】赤外線遮熱測定装置の別の例を示す簡略正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明に係る涼感性繊維布の製造方法の実施形態について説明する。
太陽の光エネルギーは約50%が赤外線、47%が可視光線、残り3%が紫外線でなりたっている。特に熱に関係するのは赤外線の波長領域の電磁波であり、可視光線や紫外線の波長領域の電磁波は熱に関与しないとされている。本実施の形態に係る涼感性繊維布は太陽光からの放射線(赤外線)の吸収を抑え、効率よく反射させるものである。
【0011】
太陽光の電磁波として波長領域の分析から放射線、X線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波、電波等と区分される中で、人体の皮膚等へ悪影響を与える紫外線領域の電磁波と熱線エリアと称される赤外線波長領域の電磁波に対して、超微粒子と微粒子の混合成分の酸化チタンを涼感性繊維布に用いることにより効率的に紫外線および赤外線を乱反射させることができる。
【0012】
粒子径と光学特性の関係から推察するに、光(電磁波)の波長の約1/2の径の大きさを持つ粒子がその波長をもつ電磁波を最も効率よく乱反射させることができるというMIE散乱理論からの応用として赤外線遮蔽効果および紫外線遮蔽効果を出せるという知見を見出した。
【0013】
目標の電磁波群と比べ非常に小さいものであればレイリー散乱領域となり光散乱効果はきわめて低く、また非常に大きすぎても幾何学的領域となり同様にその効果はきわめて小さいものとなる。ゆえに紫外線対応としては粒子径150〜200nmの超微粒子の酸化チタンが望ましく、赤外線対応としても粒子径1〜5μmの微粒子の酸化チタンが望ましい。粒子径が150nm以下であれば、凝集力が増大して液中での分散が非常に困難になると共に、紫外線波長領域の電磁波群の光反射力が乏しくなり適さず、200nmを超えると光反射する波長の電磁波が可視光線波長領域となってしまい光反射率が低下することから、上記範囲の150〜200nmが適している。
【0014】
また、酸化チタンの粒子径を5μmより大きくすれば、加工された繊維布の生地の風合いがゴワゴワになりざらつき感が出てしまい適さない。また、耐洗濯性の観点からも粒子が大きすぎると外部からの圧力など物理的作用により酸化チタンが繊維布から脱落して効果を発揮できなくなる。したがって、酸化チタンの粒子径は、前述の150〜200nmおよび1〜5μmの範囲が好適である。
【0015】
酸化チタンとしては、結晶構造の異なる3種類の多形、すなわちルチル型(正方晶高温型)、アナターゼ型(正方晶低温型)、ブルッカイト型(斜方晶)があるが、物理的にも化学的にも最も安定性のあるルチル型の酸化チタンを使用するのが最適である。超微粒子と微粒子との混合比率は、30:70〜35:65の範囲が適している。この範囲を超えると紫外線と赤外線の遮蔽率が悪くなることから適さない。繊維布に酸化チタンを付着させる量は5〜10%owfが適している。
【0016】
紫外線の中でC波とよばれるものは200〜290nmであるが、地球の大気圏上層にあるオゾン層で遮蔽あるいは吸収されてほとんど地球上には到達しない。従って、本発明の対象となるのはB波と称される290〜320nm、A波と称される320〜380nmの波長の電磁波群である。なお、赤外線については780〜1100nmの近赤外線と生物との関係が深いとされており、生物育成成長波長領域とされる4〜14μmの波長領域の電磁波群と総じて熱エネルギーを有する電磁波群を乱反射させるものである。
【0017】
本発明に用いる繊維布としては、使用するバインダー樹脂の選択により、綿、麻、絹、羊毛などの天然繊維、レーヨン、キュプラ、ポリノジックの再生繊維、アセテート、トリアセテート、プロミックスの半合成繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの合成繊維を用いることができる。
【0018】
本実施の形態に係る涼感性繊維布用いるバインダー樹脂としては、耐水性のものであれば良く、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、塩化ビニロン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂などを挙げることができ、皮膜強度、接着性が良好のものであればいずれのバインダー樹脂でも良い。バインダー樹脂は30〜50g/リットル(L)配合量で配合されるのが好適であり、繊維布にバインダーを付着させる量は、3〜5%owfが適している。
【0019】
本実施の形態に係る涼感性繊維布に用いる銀ゼオライトは、アルカリまたはアルカリ土類元素の多孔質物質であるアミノケイ酸塩からなる沸石に銀をイオン交換によって担持した微粉末であり、ゼオライトの微細孔に臭気成分を引き寄せると共に、イオン交換によって微細孔内部で臭気成分を中和分解して消臭効果を発揮する。繊維布に銀ゼオライトを付着させる量は、0.03〜1%owfが適している。
【実施例】
【0020】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。実施例1〜4と比較例1〜5における繊維布の赤外線遮蔽測定は次の方法で行った。公的検査機関はユニチカガーメンテック株式会社が行い、測定器は株式会社島津製作所のUV−3100PCを用い、付属光量は積分球付属装置ISR−3100、積分球は内径60mm、測定波長が780nm〜10μm、標準白板は硫酸バリウムとした。
【0021】
測定装置としては、図2に示すように、8×8×0.7cmの断熱板1(発泡スチロール)に孔2を開口し、繊維布試料3を貼着すると共に、厚さt(0.7cm)の後方に黒体(黒台紙)4を貼り付けた。繊維布試料3の表面側より赤外線ライト5で光を照射する。
【0022】
この時に、後方の黒体4の表面温度をサーモグラフィー6で経時的に測定し、孔の表面側における繊維布の平均温度の温度差の最高温度をプロットしたサーモグラフィーとして測定した。なお、赤外線ライト5の照射時間を実施例1では8分とし、実施例2〜4では5分とした。
【0023】
また測定装置の赤外線ライト5と繊維試料布3の距離は約50cm、赤外線ライトは東芝ライテック株式会社製の赤外線乾燥用電球(IR100V250WRHE)を使用し、電圧は90Vとした。
(実施例1)
超微粒子と微粒子の比率が30:70〜35:65の酸化チタンを25〜30%、メタノールを0.3%および酸化亜鉛を0.3%含有の加工剤溶液7リットル(L)と、アクリル酸エステル化合物バインダー溶液3.5Lと、銀ゼオライト0.1Lと、水89.4Lとからなるトータル加工剤処理液100Lを作成し、加工浴槽に投入する。その加工浴槽にポリエステル55%、レーヨン45%のプレーティング天竺編みの繊維布を浸漬し、パディング法により加工剤を繊維布に付着させた後、105℃で2分間乾燥させる。さらに、140℃で2分間熱処理を施すことにより、加工剤の成分を繊維布に固着させる。このようにして、涼感性繊維布を得た。繊維布はプレーティング天竺編みの白地と黒地、また同一組成でフライス編みの白地の繊維布に加工した。
(実施例2)
超微粒子と微粒子の比率が30:70〜35:65の酸化チタンを25〜30%、メタノールを0.3%および酸化亜鉛を0.3%含有の加工剤溶液10Lと、アクリル酸エステル化合物バインダー溶液5Lと、銀ゼオライト0.1Lと、水84.9Lとからなるトータル加工剤処理液100Lを作成し、加工浴槽に投入する。その加工浴槽にポリエステル55%、レーヨン45%のプレーティング天竺編みの繊維布を浸漬し、パディング法により加工剤を繊維布に付着させた後、105℃で2分間乾燥させる。さらに、140℃で2分間熱処理を施すことにより、加工剤の成分を繊維布に固着させる。このようにして、涼感性繊維布を得た。繊維布はプレーティング天竺編みのピンク地と黒地、また同一組成でフライス編みの白地の繊維布に加工した。
(実施例3)
超微粒子と微粒子の比率が30:70〜35:65の酸化チタンを25〜30%、メタノールを0.3%および酸化亜鉛を0.3%含有の加工剤溶液7Lと、アクリル酸エステル化合物バインダー溶液3.5Lと、銀ゼオライト0.1Lと、水89.4Lとからなるトータル加工剤処理液100Lを作成し、加工浴槽に投入する。その加工浴槽に綿44%、レーヨン39%、ポリエステル17%の強撚フライス編みの白地、グレー地、ネイビー地の繊維布を浸漬し、パディング法により加工剤を繊維布に付着させた後、105℃で2分間乾燥させる。さらに、140℃で2分間熱処理を施すことにより、加工剤の成分を繊維布に固着させる。このようにして、涼感性繊維布を得た。
(実施例4)
超微粒子と微粒子の比率が30:70〜35:65の酸化チタンを25〜30%、メタノールを0.3%および酸化亜鉛を0.3%含有の加工剤溶液7Lと、アクリル酸エステル化合物バインダー溶液3.5Lと、銀ゼオライト0.1Lと、水89.4Lとからなるトータル加工剤処理液100Lを作成し、加工浴槽に投入する。その加工浴槽にポリエステル55%、レーヨン45%の針抜きのベージュ地からなる繊維布を浸漬し、パディング法により加工剤を繊維布に付着させた後、105℃で2分間乾燥させる。さらに、140℃で2分間熱処理を施すことにより、加工剤の成分を繊維布に固着させる。このようにして、涼感性繊維布を得た。
(比較例1)
ポリエステル55%、レーヨン45%のプレーティング天竺編みの繊維布を、遮熱性能を有する特殊染料の分散染料、および反応性染料を用いて実施例1の色目の黒色と同一になるように染色し、同時に上記繊維布を通常のレギュラー分散染料、レギュラー反応性染料を用いて同黒地の色合いの繊維布帛を得た。
(比較例2)
ポリエステル55%、レーヨン45%のフライス編みの繊維布を、遮熱性能を有する特殊染料の分散染料、および反応性染料を用いて実施例1の色目の黒色と同一になるように染色し、同時に上記繊維布を通常のレギュラー分散染料、レギュラー反応性染料を用いて同黒地の色合いの繊維布帛を得た。
(比較例3)
ポリエステル55%、レーヨン45%の針抜き編みの繊維布を、遮熱性能を有する特殊染料の分散染料、および反応性染料を用いて実施例1の色目の黒色と同一になるように染色し、同時に上記繊維布を通常のレギュラー分散染料、レギュラー反応性染料を用いて同黒地の色合いの繊維布帛を得た。
(比較例4)
ポリエステル55%、レーヨン45%のプレーティング天竺編みの繊維布を、遮熱性能を有する特殊染料の分散染料、および反応性染料を用いて実施例2の色目のピンク色と同一になるように染色し、同時に上記繊維布を通常のレギュラー分散染料、レギュラー反応性染料を用いて同ピンク色の色合いの繊維布帛を得た。
(比較例5)
綿44%、レーヨン39%、ポリエステル17%の強撚フライス編みの繊維布を、遮熱性能を有する特殊染料の分散染料と反応性染料を用いて実施例3の色目のグレー色とピンク色に染色する。同時に上記繊維布を通常のレギュラーの分散染料、レギュラー反応性染料を用いてグレー色とピンク色の繊維布帛を得た。
【0024】
上述のようにして得られた実施例1〜4と比較例1〜5の繊維布に赤外線を照射して遮蔽性能を測定し、その結果を表1に示した。
【表1】
【0025】
評価方法は、加工布と未加工布(ブランク)との温度差が2℃以上は◎、1〜2℃未満は○、0.5〜1℃未満は△、0.5℃未満は×としている。
【0026】
つぎに、実施例5,6で紫外線遮蔽測定を行った。測定方法は、上記の赤外線測定方法と比較して、光源を紫外線ライトとし、測定波長を280nm〜380nmに変更した点を除いて同じである。その結果を表2に示す。
(実施例5)
超微粒子と微粒子の比率が30:70〜35:65の酸化チタンを25〜30%、メタノールを0.3%および酸化亜鉛を0.3%含有の加工剤溶液7Lと、アクリル酸エステル化合物バインダー溶液3.5Lと、銀ゼオライト0.1Lと、水89.4Lのトータル加工剤処理液100Lを作成し、加工浴槽に投入する。その加工浴槽に綿44%、レーヨン39%、ポリエステル17%の強撚フライス編みの白地からなる繊維布を浸漬しパディング法により加工剤を繊維布に付着させた後、105℃で2分間乾燥させる。さらに、140℃で2分間熱処理を施すことにより、加工剤の成分を繊維布に固着させる。このようにして、涼感性繊維布を得た。
(実施例6)
超微粒子と微粒子の比率が30:70〜35:65の酸化チタンを25〜30%、メタノールを0.3%および酸化亜鉛を0.3%含有の加工剤溶液7Lと、アクリル酸エステル化合物バインダー溶液3.5Lと、銀ゼオライト0.1Lと、水89.4Lのトータル加工剤処理液100Lを作成し、加工浴槽に投入する。その加工浴槽にポリエステル55%、レーヨン45%のプレーティング天竺の白地からなる繊維布を浸漬しパディング法により加工剤を繊維布に付着させた後、105℃で2分間乾燥させる。さらに、140℃で2分間熱処理を施すことにより、加工剤の成分を繊維布に固着させる。このようにして、涼感性繊維布を得た。
【表2】
【0027】
評価は遮蔽率の改善率が5%以上を◎、0.5%以上5%未満を○、0.5%未満を△としている。
【0028】
なお、遮蔽率が90%以上の布地は遮蔽率が優れた区分(Aランク)に属するものである。もともと遮蔽率が優れた布地においても遮蔽率の向上が認められる。このことからみて、遮蔽率80〜90%の遮蔽率の良い区分(Bランク)に属する布地や、遮蔽率50〜80%の一般的な区分(Cランク)に属する布地に本発明を適用すれば、より遮蔽率向上の効果が高まるといえる。
【0029】
図3はインナー用繊維布に赤外線を通過させて繊維布の温度測定装置を示すものであり、図3に示すように、所定の間隔をあけて3個の断熱板11,11,11を立設し、その上端部に横長の断熱板12,12.12を設け、その断熱版11と12で囲まれた空間部13に温度センサー14を設置し、横長の断熱板12,12.12に加工布15と未加工布16を載置し、市販のブロードシャツ17で覆い被せ、その上方部の赤外線ライト18を20分照射して、加工布15と未加工布16の真下約5mmの位置に設けた温度センサー14により、赤外線が通過した各々の繊維布の温度を測定する。すなわち、繊維布をインナーとして使用した状態に近い環境での温度差を測定しようというものである。表3はその試験結果を示す表である。なお、外気温度(室内温度)27.4℃である。
【表3】
【0030】
上記の表3から明らかなように、照射時間を延ばして繊維布をインナーとして使用することを仮定した場面では、プレーティング天竺の黒地での加工布と未加工布の温度差Δtでは4.3℃、プレーティング天竺の白地ではΔt2.8℃を確認することができた。
【0031】
表4は実施例1〜6の抗菌性と消臭性能の評価結果を示すものである。
【表4】
【0032】
公的検査機関の抗菌試験は大和化学工業株式会社が行い、消臭試験は一般財団法人ボウケン品質評価機構が行った。
【0033】
抗菌性評価は、抗菌性能試験の菌液吸収法(JIS L1902準拠)により行った。ここでは、静菌活性値4以上が◎、2.2以上が○で合格、2.2以下は×で不合格としている。
【0034】
静菌活性値は次の計算式で求められる。
静菌活性値=(Mb−Ma)−(Mc−Mo)≧2.2
Mb=は未加工布の18時間培養後の生菌数の常用対数値の平均値
Ma=未加工布の試験菌接種直後の生菌数の常用対数値の平均値
Mc=抗菌加工布の18時間培養後の生菌数の常用対数値の平均値
Mo=抗菌加工布の試験接種直後の生菌数の常用対数値の平均値
【0035】
消臭性評価は、消臭性能試験のJAFET標準洗剤法の機器分析評価により行った。ここでは、減少率90%以上が◎、消臭率80〜90%が○、消臭率70〜80%が△で合格、消臭率70%以下は×で不合格としている。
【0036】
消臭率(減少率)は、次の計算式で求められる。
【0037】
アンモニア・酢酸減少率(%)={(A−B)/A}×100
A=空試験の測定値
B=試料の測定値
イソ吉草酸減少率(%)={(C−D)/C}×100
C=空試験のピーク面積
D=試料のピーク面積
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施例に限らず、本発明の目的を達成でき、かつ本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能であるのは勿論のことである。
【産業上の利用可能性】
【0038】
本発明の涼感性繊維布の製造方法は、シャツ、ブラウス、ワンピースなどの衣料品に限ることなく、帽子、手袋、ストッキングなどのファッション小物,カーテン,レース、ブラインドのインテリア製品、帆布、寒冷紗、工業用シートなどの産業資材品などを製造する方法に有効に利用できる。
Claims (1)
- 紫外線波長領域の電磁波を反射する粒子径が150〜200nmの超微粒子の酸化チタン、
および、赤外領域の電磁波を反射する粒子径が1〜5μmの微粒子の酸化チタンの混合成分と、
前記超微粒子の酸化チタンと微粒子の酸化チタンの混合比率が30:70〜35:65で、
銀ゼオライトと、バインダー樹脂とを含有する加工剤処理液を作成する工程と、
前記作成された加工剤処理液中に繊維布を浸漬する工程と、
前記繊維布を熱乾燥させる工程と、
前記繊維布に熱処理を施して、前記繊維布に酸化チタンの混合成分および銀ゼオライトを固着させる工程と
からなることを特徴とする涼感性繊維布の製造方法。
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