JP7085052B1 - エアロゲル含有生地及びエアロゲル含有生地の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、特許文献1に記載のエアロゲル入り保温衣服は、蓄熱層、緩衝層、保温層、固定相、保護層と複数層を積層して構成されるため、全体として厚く柔軟性に乏しく、嵩高で衣服に加工しにくく、かつ重たく着にくいという問題がある。
また、発泡材料に多量のエアロゲルを保持させることが難しく、エアロゲルの特徴を最大限に発揮させることが難しいという問題がある。
そこで、本発明ではより快適性を向上させるべく、エアロゲルの性能を最大限引き出して高い保温性を備えつつ、それでいて非常に薄く軽量で着やすく、汗をかいても衣服内が蒸れるようなことのない熱が内部に溜まらない通気性の高いものを提供することを課題とする。
〔1〕裏生地層と、粘着剤層と、エアロゲル中間層及び表生地層とが、この順で配置されて一体化してなるエアロゲル含有生地であって、前記エアロゲル中間層は、粉粒状のエアロゲルからなり、前記粘着剤層は、少なくとも熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤を含む混合物から構成され、全体が熱融着により一体化してなることを特徴とするエアロゲル含有生地。
〔3〕前記エアロゲル中間層の粉粒状のエアロゲルが、粒径1.0~50.0μmであることを特徴とする前記〔1〕又は〔2〕に記載のエアロゲル含有生地。
〔4〕前記エアロゲル含有生地の全体の厚さが1.0~10.0mmであることを特徴とする前記〔1〕~〔3〕のいずれか1に記載のエアロゲル含有生地。
〔6〕前記〔1〕乃至〔4〕のいずれか一項に記載のエアロゲル含有生地を、少なくとも一部に用いてなることを特徴とする寝装品。
(1)基台上に裏生地を配置し裏生地層を形成する工程と、
(2)前記裏生地層の上に、水と熱可塑性ポリウレタン樹脂と増粘剤を混合した粘着剤を塗布し粘着剤層を形成する工程と、
(3)前記裏生地層の上に粘着剤層が形成された積層体に、高電圧を印加して帯電させる工程と、
(4)前記帯電した積層体の粘着剤層の上に、粉粒状のエアロゲルを噴霧し、静電的に均一に吸着させて積層しエアロゲル中間層を形成する工程と
(5)前記エアロゲル中間層の上に、表生地を載せ、表生地層を形成する工程と、
(6)前記裏生地層、粘着剤層、前記エアロゲル中間層及び表生地層が順に積層された積層体を高温の圧縮機で加熱プレスし熱融着により一体化する工程、
を含むことを特徴とするエアロゲル含有生地の製造方法。
〔8〕前記粘着剤層を構成する水と熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤の総重量に対し、熱可塑性ポリウレタン樹脂が5~10重量%、増粘剤が1~2重量%であることを特徴とする前記〔7〕に記載のエアロゲル含有生地の製造方法。
本発明のエアロゲル含有生地は、裏生地層と、粘着剤層とエアロゲル中間層及び表生地層とが、この順で配置されて一体化してなるエアロゲル含有生地であって、前記エアロゲル中間層は、粉粒状のエアロゲルからなり、前記粘着剤層は、少なくとも熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤を含む混合物から構成され、全体が熱融着により一体化してなるので、粘着剤層がエアロゲルの粉粒体を大量に吸着しして付着させることができ、その機能を十分に発揮し高い保温性を備え、かつ軽量で極めて薄いエアロゲル含有生地を提供することができる。
そして極めて薄く構成できるので、嵩張ることがなく、コンパクトに畳むことができ、流通においては運搬しやすく保管もしやすい。
さらに、粘着剤層に熱可塑性ポリウレタン樹脂を含んでいるので、全体を熱溶着で一体化することができ、さらには、上下方向にも左右方向にも弾力性を備え、衣料品に使用した場合には高い通気性や保温性だけでなく、着やすさ動きやすさも備える。
そして、含有されているエアロゲルは、極めて軽量で、かつ高い断熱特性を有するため、本発明のエアロゲル含有生地も、軽くて断熱性が高いものとなる。
裏生地層と、粘着剤層とエアロゲル中間層及び表生地層とが、この順で配置されて一体化されてなり、前記エアロゲル中間層は粉粒状のエアロゲルからなり、前記粘着剤層は少なくとも熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤を含む混合物から構成され、全体が熱融着により一体化してなり、
(1)基台上に裏生地を配置し裏生地層を形成する工程と、
(2)前記裏生地層の上に、水と熱可塑性ポリウレタン樹脂と増粘剤を混合した液体粘着剤を塗布し粘着剤層を形成する工程と、
(3)前記裏生地層の上に粘着剤層が形成された積層体に、高電圧を印加して帯電させる工程と、
(4)前記帯電した積層体の粘着剤層の上に、粉粒状のエアロゲルを噴霧し、静電的に均一に吸着させて積層しエアロゲル中間層を形成する工程と
(5)前記エアロゲル中間層の上に、表生地を載せ、表生地層を形成する工程と、
(6)前記裏生地層、粘着剤層、前記エアロゲル中間層及び表生地層が順に積層された積層体を高温の圧縮機で加熱プレスし熱融着により一体化する工程、
により製造できるので、作業工程が少なく、ダウンプルーフ加工やキルティング加工など特殊な縫製や加工を必要とせず製造が容易である。
そして、水と熱可塑性ポリウレタン樹脂と増粘剤を含む加熱前の粘着剤層に静電的に粉粒状のエアロゲルが大量に吸着するので、軽くて固着させにくいエアロゲルをしっかりと均一に固着させることができ、高い断熱性、保温性を備えた、かつ非常に軽量で薄いエアロゲル含有生地を提供できる。
前記粘着剤層を、その総重量に対し、熱可塑性ポリウレタン樹脂が5~10重量%、増粘剤が1~2重量%で構成することで、エアロゲルが吸着されやすい粘性を備え、大量のエアロゲルをしっかり含有した生地を製造することができる。
図1は本発明にかかるエアロゲル含有生地の説明用断面図であり、図2及び3は本発明にかかるエアロゲル含有生地の製造方法の概要説明図である。
図において、1はエアロゲル含有生地、2は裏生地層、3は粘着剤層、4はエアロゲル中間層、5は表生地層、10は積層体である。
そして、エアロゲル中間層4は、粉粒状のエアロゲルで構成され、エアロゲル含有生地1中の粘着剤層は、少なくとも熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤を含む混合物から構成されている。
図1(b)は、(a)に示すエアロゲル含有生地1を加熱プレスして熱融着により一体化する前の積層体10である。
特に、保温性、断熱性の効果を高めたい場合には、再生繊維、半合成繊維、合成繊維、無機質繊維などの化学繊維で、特にポリエステル、ナイロン、ポリプロピレンなどの合成繊維が好適であり、複数の素材の繊維を複合したものであってもよい。
逆にエアロゲル含有生地1全体を厚く重量感を持たせて保温性をより高めるには、目付150~200g/m2程度にして厚さを持たせて、裏生地層2及び表生地層5をそれぞれ構成する。
裏生地層2及び表生地層5の目付を10g/m2以下とすると、薄すぎて満足する保温性が期待できず、目付200g/m2以上だと、厚くなりすぎ重くなり、特に衣料品に使用される場合には動きにくいという問題が生じる。
なお、裏生地層2及び表生地層5はそれぞれ、同じ素材であってもよく、異なった素材であってもよい。また、目付も裏生地層2及び表生地層5は同じであっても、一方を軽く他方を重くしてもよい。
着心地の観点から、裏生地層2及び表生地層5のいずれか一方又は両方の生地は、伸縮性の生地を用いることができる。
エアロゲル中間層4は、粉粒状のエアロゲルで構成され、粘着剤層3は、少なくとも熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤を含んだ混合物から構成されるものである。
本発明にかかるエアロゲル含有生地1におけるエアロゲルの材料の形状としては、細かい粒状(粉体状)のものが好ましく用いられる。前記エアロゲルの粒径は、およそ1.0~50.0μmであり、好ましくは、10.0~50.0μmであり、さらに好ましくは20.0~50.0μmである。
本実施例で使用されるエアロゲルは、非常に低密度な個体で、液体中で調製した多孔体、即ちゲルを、超臨界乾燥を用いて空隙を維持して乾燥多孔体としたもので、該エアロゲルを用いることにより、加熱圧縮後も、あたかも中空層を形成するように機能する。また、エアロゲルは極めて軽量の固体である。
そして、前記エアロゲルは熱伝導率が、空気の熱伝導率よりも低いため、高い断熱特性を有する。
そこで、本発明では、上記のような衣服品用の生地に使うのは難しいとされるエアロゲルの問題点を、本実施例の構成にすることにより解消している。
すなわち、本発明では、裏生地層2の上面に粘着剤層3を形成する。前記粘着剤層3は、少なくとも熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤を含んだ混合物から構成される。
そして、前記裏生地層2の上面に粘着剤層3を積層した積層体に静電高圧発生機で高電圧の印加をする。具体的には、裏生地層2を鉄板等の導電性のある板体の上面に配置し、前記裏生地層2と粘着剤層3の積層体の上面から、静電高圧発生機で高電圧を印加することにより、前記鉄板と静電高圧発生機間を帯電させる。
それにより粘着剤層3は静電を帯び、その状態で、上面に粉粒状のエアロゲルを噴霧すると、前記エアロゲルは前記粘着剤層3に静電的に吸着する。したがって、裏生地層2の上面に積層された粘着剤層3の上から、まんべんなく均一にエアロゲルを噴霧することで、裏生地層2の上面に液体粘着剤を介して大量のエアロゲルを固着することができる。液体粘着剤に高電圧を印加し、静電的に吸着させるので超軽量のエアロゲルであっても、確実に吸い込むように固着することができる。
熱可塑性ポリウレタン樹脂は、強度、耐摩耗性、耐屈折性や耐屈曲性能に優れていることから、熱可塑性ポリウレタン樹脂を含んだ液体粘着剤にエアロゲルを吸着させ、その後の加熱により裏生地層2及び表生地層5を融着することで、エアロゲルの保護するため、衝撃に強く、摩耗性、屈折性や屈曲性能を向上させ、粉砕されにくくする。また、柔軟性、弾力性があり、衣服に使用した場合にしなやかな動きに対応できる。
さらに熱可塑性であり、溶融しやすくエアロゲルと絡まりやすく、裏生地層2及び表生地層5と強固に接着する効果を発揮する。
したがって、さらに好ましくは、エアロゲル含有生地1の厚さαが2.0~6.0mm程度になるよう裏生地層2、粘着剤層3、エアロゲル中間層4及び表生地層5の構成材料の混合比率を調整すると、高い通気性を備え、軽量で嵩張らず、あたかも一枚の生地のように扱え、衣料品や寝装具の生地として使いやすく、裁断、縫製等の製造作業がしやすくなり好適である。
また、各種衣料品や寝装具の一部に本発明にかかるエアロゲル含有生地1を用いることもできる。例えば、ジャケットの前身頃と後身頃だけエアロゲル含有生地1を用いつつ、袖部を既存の薄手の生地を用いるなど組み合わせると、デザイン性の高い衣料品を製造することもできる。
同様に、寝装品についても側生地内の一部に本発明にかかるエアロゲル含有生地1を用いることもできる。
本発明にかかるエアロゲル含有生地1の製造方法の一例としては、
(1)基台上に裏生地を配置し裏生地層を形成する工程と、
(2)前記裏生地層の上に、水と熱可塑性ポリウレタン樹脂と増粘剤を混合した液体粘着剤を塗布し粘着剤層を形成する工程と、
(3)前記裏生地層の上に粘着剤層が形成された積層体に、高電圧を印加して帯電させる工程と、
(4)前記帯電した積層体の粘着剤層の上に、粉粒状のエアロゲルを噴霧し、静電的に均一に吸着させて積層しエアロゲル中間層を形成する工程と
(5)前記エアロゲル中間層の上に、表生地を載せ、表生地層を形成する工程と、
(6)前記裏生地層、粘着剤層、前記エアロゲル中間層及び表生地層が順に積層された積層体を高温の圧縮機で加熱プレスし熱融着により一体化する工程、
を含む。
粘着剤層3は、水と熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤を撹拌混合したもので、裏生地層2の上面に均一に塗布して形成する。
前記塗布する粘着剤層3は、前記粘着剤層3を構成する水と熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤の総重量に対し、熱可塑性ポリウレタン樹脂が5~10重量%、増粘剤が1~2重量%で構成される。本実施例では、水89重量%、熱可塑性ポリウレタン樹脂10重量%、増粘剤1重量%で構成している。
熱可塑性ポリウレタン樹脂と増粘剤は、粘着剤層3内に、好ましくは熱可塑性ポリウレタン樹脂:増粘剤が、10:1~1:1、より好ましくは7:1~2:1の割合で混合されると、増粘剤が最適な粘性を保持し、熱可塑性ポリウレタン樹脂がエアロゲルを吸着するので好適である。
静電気を帯びた粘着剤層3は、噴霧されたエアロゲルを静電的に吸着し、熱可塑性ポリウレタン樹脂と混ざった増粘剤による粘性でしっかりとエアロゲルを担持する。したがって、エアロゲル粉粒体は、粘着剤層3の上面に均一に満遍にムラなく固着し、断熱性、保温性、通気性が均一な形状に形成される。
前記裏生地層2及び表生地層5を構成する生地は、本発明においては特に限定されず、全体として薄いエアロゲル含有生地1としたい場合には、強度があって薄い生地を採用でき、高い断熱性及び保温性を備えた厚めのエアロゲル含有生地1としたい場合には、それに適した生地を選択することができる。また、必要により、羽毛からなる羽毛層をエアロゲル中間層に隣接するように配置してもよい。
本実施例では、粘着剤層3を構成する熱可塑性ポリウレタン樹脂や増粘剤の材料特性に合わせ、およそ200℃の高温で加熱し、高圧で圧縮をしている。高温で圧縮することで、粘着剤層3内の水の一部又は全てが蒸発し、粘着剤層3内の熱可塑性ポリウレタン樹脂が溶解し、これに吸着して固定されたエアロゲル粉粒体が含まれ、裏生地層2と表生地層5と一体に熱融着する。この方法であれば、大量のエアロゲルが破壊されることなく、均一に含有された生地を製造することができる。
また、一体に熱融着されたエアロゲル含有生地は、保温性を備えつつ、軽量で嵩張らず、高通気性を発揮できるおよそ1.0~10.0mm程度の厚さに形成されるので、あたかも一枚の生地のように取り扱うことができ、様々な衣服や寝装具等に加工が容易である。
2 裏生地層
3 粘着剤層
4 エアロゲル中間層
5 表生地層
10 積層体
α エアロゲル含有生地の厚さ
Claims (4)
- 裏生地層と、粘着剤層と、エアロゲル中間層及び表生地層とが、この順で配置されて一体化されてなり、前記エアロゲル中間層は粉粒状のエアロゲルからなり、前記粘着剤層は少なくとも熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤を含む混合物から構成され、全体が熱融着により一体化してなるエアロゲル含有生地の製造方法であって、
(1)基台上に裏生地を配置し裏生地層を形成する工程と、
(2)前記裏生地層の上に、水と熱可塑性ポリウレタン樹脂と増粘剤を混合した粘着剤を塗布し粘着剤層を形成する工程と、
(3)前記裏生地層の上に粘着剤層が形成された積層体に、高電圧を印加して帯電させる工程と、
(4)前記帯電した積層体の粘着剤層の上に、粉粒状のエアロゲルを噴霧し、静電的に均一に吸着させて積層しエアロゲル中間層を形成する工程と
(5)前記エアロゲル中間層の上に、表生地を載せ、表生地層を形成する工程と、
(6)前記裏生地層、前記粘着剤層、前記エアロゲル中間層及び前記表生地層が順に積層された積層体を高温の圧縮機で加熱プレスし熱融着により一体化する工程、
を含むことを特徴とするエアロゲル含有生地の製造方法。 - 前記粘着剤層を構成する水と熱可塑性ポリウレタン樹脂及び増粘剤の総重量に対し、熱可塑性ポリウレタン樹脂が5~10重量%、増粘剤が1~2重量%であることを特徴とする請求項1に記載のエアロゲル含有生地の製造方法。
- 前記エアロゲル中間層の粉粒状のエアロゲルが、粒径1.0~50.0μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載のエアロゲル含有生地の製造方法。
- 前記エアロゲル含有生地の全体の厚さが1.0~10.0mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載のエアロゲル含有生地の製造方法。
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