JP7008480B2 - 熱応答性布帛 - Google Patents
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Description
温度変化に応じて液晶相と等方相との間で可逆的に伸縮する熱応答性液晶性繊維と、前記熱応答性液晶性繊維とは異なる吸水性を有する吸水性繊維とを含む熱応答性布帛であって、
前記熱応答性液晶性繊維が液晶相にあるとき、前記熱応答性液晶性繊維及び前記吸水性繊維の糸間の空隙と、前記吸水性繊維とに水分を保持し、
前記熱応答性液晶性繊維が液晶相から等方相に転移するときに、前記熱応答性液晶性繊維の変形によって前記吸水性繊維を圧搾し、前記空隙と前記吸水性繊維とに保持している水分を外部へ排出するように構成されていることにある。
気温30℃及び相対湿度90%において、前記熱応答性液晶性繊維の吸水率をAL(%)とし、前記吸水性繊維の吸水率をAR(%)としたときに、以下の関係式(1)で定義する吸水性指標値Iが、
(1) I = (AR-AL)/AR × 100 ≧ 10
を満たすように構成されていることが好ましい。
布帛を構成する複数の経糸又は複数の緯糸のうち、一方の糸が前記熱応答性液晶性繊維を含むように構成され、他方の糸が前記吸水性繊維を含むように構成されていることが好ましい。
前記熱応答性液晶性繊維が液晶相にあるときの平面視における前記熱応答性液晶性繊維を含む糸とそれに隣接する糸との平均距離である糸間隔をBL(μm)とし、前記熱応答性液晶性繊維が等方相にあるときの前記糸間隔をBI(μm)としたとき、以下の関係式(2)~(4):
(2) 10 ≦ BL ≦ 3000
(3) 0 ≦ BI ≦ 2000
(4) 0 ≦ BI/BL ≦ 0.5
を満たすように構成されていることが好ましい。
前記熱応答性液晶性繊維が液晶相にあるとき、平面視における前記吸水性繊維を含む糸とそれに隣接する糸との平均距離である糸間隔が、平面視における前記吸水性繊維を含む糸の平均太さより小さく構成されていることが好ましい。
前記熱応答性液晶性繊維は、活性水素基を有するメソゲン基含有化合物と、イソシアネート化合物と、アルキレンオキシド及び/又はスチレンオキシドと、架橋剤との反応物である液晶性ポリウレタンを含むことが好ましい。
前記熱応答性液晶性繊維は、モノフィラメント又はマルチフィラメントとして構成されていることが好ましい。
前記液晶相と前記等方相との境界となる相転移温度(Ti)は、前記熱応答性液晶性繊維のガラス転移温度(Tg)以上かつ100℃以下であることが好ましい。
前記相転移温度(Ti)と前記ガラス転移温度(Tg)との差は、20℃以上であることが好ましい。
初めに、本発明の熱応答性布帛の主要な構成である織物の経糸及び緯糸の素材について説明する。熱応答性布帛を使い勝手の良いものとするためには、特に常温付近において、布帛の強度(耐久性)を一定以上に維持しながら、温度変化に応じて布帛の形態や特性の変位量を任意に変化させることが求められる。このような現象を発現する材料として、本発明では、分子構造内にメソゲン基を有する液晶性ポリマーを紡糸して得られる液晶性繊維を使用した。液晶性繊維は、温度によって液晶相と等方相との間で可逆的に相転移し(すなわち、熱応答性を有し)、液晶相と等方相とでは液晶(メソゲン基)の配向度が異なる。液晶性繊維の配向度が変化すると、当該液晶性繊維を含む経糸又は緯糸の状態が変化し、それが織物の形態に現れ、ひいては熱応答性布帛の特性の変化をもたらす。従って、このような熱応答性を有する液晶性繊維(以下、「熱応答性液晶性繊維」と称する。)は、本発明の熱応答性布帛の原材料として好適に使用することができる。
配向度=(A-B)/(A+2B)
A:0°で測定したときの芳香族エーテルの逆対称伸縮振動の吸光度/0°で測定したときのメチル基の対称変角振動の吸光度
B:90°で測定したときの芳香族エーテルの逆対称伸縮振動の吸光度/90°で測定したときのメチル基の対称変角振動の吸光度
熱応答性布帛は、当該布帛を構成する織物が上述の熱応答性液晶性繊維と、吸水性を有する吸水性繊維とを含み、熱応答性液晶性繊維が液晶相から等方相に転移するときに、熱応答性液晶性繊維の変形によって吸水性繊維を圧搾するように構成されることで、排水機能を発現することができる。織物は、複数の経糸と複数の緯糸とを織り込んで構成されるものであるが、効果的に吸水性繊維を圧搾するには、複数の経糸又は複数の緯糸のうち、一方の糸の少なくとも一部が熱応答性液晶性繊維を含む伸縮性糸で構成され、他方の糸が熱応答性液晶性繊維を含まず、吸水性を有する吸水性繊維を含む糸(以下、「吸水性糸」と称する。)で構成されることが好ましい。
(1) I = (AA-AL)/AA × 100 ≧ 10
を満たすことが好ましい。
(2) 10 ≦ BL ≦ 3000
(3) 0 ≦ BI ≦ 2000
(4) 0 ≦ BI/BL ≦ 0.5
を満たすように構成されることが好ましい。なお、BLとBIとは異なるものとする。関係式(2)において、BLが10未満の場合、糸間隔が小さいために熱応答性液晶性繊維が液晶相にあるときの空隙30が小さくなり、吸水量が不足する可能性がある。BLが3000を超える場合、織物中に空隙30が過剰に存在することになるため、織物の剛性が低下し、布帛としての形状を維持することが困難となる。関係式(3)において、BIが2000を超える場合、熱応答性液晶性繊維が等方相に転移したときに吸水性糸が圧搾されない領域が多くなり、吸水性糸に多くの水分が残留する虞がある。関係式(4)において、BI/BLが0.5を超える場合、熱応答性液晶性繊維が液晶相から等方相へ相転移しても、当該相転移に伴う空隙30のサイズ変化が小さく、空隙30に多くの水分が残留する虞がある。
20 緯糸(吸水性繊維)
30 空隙
100 熱応答性布帛
Claims (8)
- 温度変化に応じて液晶相と等方相との間で可逆的に伸縮する熱応答性液晶性繊維と、前記熱応答性液晶性繊維とは異なる吸水性を有する吸水性繊維とを含む熱応答性布帛であって、
当該熱応答性布帛は、複数の経糸と複数の緯糸とを織り込んで構成された織物であり、
前記複数の経糸又は前記複数の緯糸のうち、一方の糸の少なくとも一部が前記熱応答性液晶性繊維を含む伸縮性糸で構成され、他方の糸が前記熱応答性液晶性繊維を含まず、前記吸水性繊維を含む糸で構成され、
前記熱応答性液晶性繊維が液晶相にあるとき、前記熱応答性液晶性繊維及び前記吸水性繊維の糸間の空隙と、前記吸水性繊維とに水分を保持し、
前記熱応答性液晶性繊維が液晶相から等方相に転移するときに、前記熱応答性液晶性繊維の変形によって前記吸水性繊維を圧搾し、前記空隙と前記吸水性繊維とに保持している水分を外部へ排出するように構成されている熱応答性布帛。 - 気温30℃及び相対湿度90%において、前記熱応答性液晶性繊維の吸水率をAL(%)とし、前記吸水性繊維の吸水率をAA(%)としたときに、以下の関係式(1)で定義する吸水性指標値Iが、
(1) I = (AA-AL)/AA × 100 ≧ 10
を満たすように構成されている請求項1に記載の熱応答性布帛。 - 前記熱応答性液晶性繊維が液晶相にあるときの平面視における前記熱応答性液晶性繊維を含む糸とそれに隣接する糸との平均距離である糸間隔をBL(μm)とし、前記熱応答性液晶性繊維が等方相にあるときの前記糸間隔をBI(μm)としたとき、以下の関係式(2)~(4):
(2) 10 ≦ BL ≦ 3000
(3) 0 ≦ BI ≦ 2000
(4) 0 ≦ BI/BL ≦ 0.5
を満たすように構成されている請求項1又は2に記載の熱応答性布帛。 - 前記熱応答性液晶性繊維が液晶相にあるとき、平面視における前記吸水性繊維を含む糸とそれに隣接する糸との平均距離である糸間隔が、平面視における前記吸水性繊維を含む糸の平均太さより小さく構成されている請求項1~3の何れか一項に記載の熱応答性布帛。
- 前記熱応答性液晶性繊維は、活性水素基を有するメソゲン基含有化合物と、イソシアネート化合物と、アルキレンオキシド及び/又はスチレンオキシドと、架橋剤との反応物である液晶性ポリウレタンを含む請求項1~4の何れか一項に記載の熱応答性布帛。
- 前記熱応答性液晶性繊維は、モノフィラメント又はマルチフィラメントとして構成されている請求項1~5の何れか一項に記載の熱応答性布帛。
- 前記液晶相と前記等方相との境界となる相転移温度(Ti)は、前記熱応答性液晶性繊維のガラス転移温度(Tg)以上かつ100℃以下である請求項1~6の何れか一項に記載の熱応答性布帛。
- 前記相転移温度(Ti)と前記ガラス転移温度(Tg)との差は、20℃以上である請求項7に記載の熱応答性布帛。
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