JPH0382811A

JPH0382811A - 合成繊維およびそれからなる布帛

Info

Publication number: JPH0382811A
Application number: JP1218185A
Authority: JP
Inventors: Hideyasu Ogawara; 大河原　秀康; Hiroshi Takahashi; 洋高橋; Hiroaki Tatsumi; 巽　弘明
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1989-08-23
Filing date: 1989-08-23
Publication date: 1991-04-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は合成繊維およびそれからなる布帛に関する。さ
らに詳細には、熱伝導性を大幅に向上せしめた合成繊維
およびそれからなる布帛に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］汎用的な
合成繊維である、ポリアミド、ポリエステル、アクリル
繊維等の熱伝導率は、たかだか０、　３　Ｗ／ｍ・Ｋ程
度である。清涼感のある素材と言われている天然繊維の
綿、ウール、あるいは絹、さらには、レーヨン、アセテ
ート繊維であっても、繊維自体の熱伝導性は、合成繊維
のそれとほぼ同じである。

これら繊維の熱伝導率は、金属などの高熱伝導素材の熱
伝導率の１０−３程度に過ぎない。

このため、衣料や産業用途において、保温を目的として
積極的に使用される繊維ではあるが、熱を効率よく移動
させるためには、不十分であった。

合成繊維の一般特性をそのまま維持させつつ、ポリマ素
材の改質のみによって、熱伝導性を大巾に向上せしめる
ことは、従来の技術では困難である。

このため、繊維材料と、高熱伝導性材料である金属その
他の無機材料との併用により、繊維特性を維持しつつ、
熱伝導性を改善することが考えられる。

従来より、繊維と無機材料との併用は一般的に行われて
きた。

例えば、合成繊維に酸化チタンの添加による光沢の改善
や、酸化ジルコニウム（ジルコニア）系粒子の添加によ
り、太陽エネルギーの吸収効果や遠赤外線の放射効果を
高めることによる保温性の向上、あるいは、金属イオン
を担持したセラミックス粒子の添加による抗菌性能のイ
」与などが知られている。

しかしながら、光沢の改善に用いられる酸化チタンは４
〜５　Ｗ／ｍ・Ｋであり、遠赤外線放射効果を狙った酸
化ジルコニウムは４　Ｗ／ｍ・Ｋ１酸化アルミニウムは
純度によっても異なるが、１０〜２０Ｗ／ｍ・Ｋ程度で
あることから、これらの無機粒子の添加では、本発明の
目的とする熱伝導性を得ることはできなかった。

さらには、繊維布帛に金属アルミニウムをコティングあ
るいは蒸着せしめ、人体からの赤外線を反射させ、保温
性を高める技術が知られているが、これによっても、熱
伝導性を高めることはできなかった。

ポリマに無機粒子を配合して製糸する場合、配合できる
粒子量には、おのずと限界がある。なぜなら、繊維は細
く、かつ、２〜３ｇ／ｃｌの強度を最低限補償しなけれ
ば、生産性、実用性に乏しいためである。そこで、少量
の配合でも、熱伝導性を高めることができる、熱伝導性
が非常に高い粒子を添加する必要がある。

また、繊維の直径は、たかだか１−００μ以下であり、
添加できる粒子の大きさにも、おのずと限界がある。

一般に、熱伝導性の高い粒子としては、金属単体粒子が
ある。しかし、金属粒子単体を繊維に添加したり、布帛
にコーティングすることは実用的ではない。なぜなら、
粒子の高活性に伴う２次凝集や、ポリマの分解等による
生産性の低下、あるいは、金属の種類によっては製品の
腐蝕の問題が発生する。

本発明は、上記問題点である生産性、あるいは実用上の
問題点を改善し、高い熱伝導性を有する繊維あるいは布
帛を提供することを課題とする。

Ｌ問題点を解決するための手段］上記課題を解決するために、本発明の合成繊維は、次の
構成を有する。すなわち、無機粒子を分散含有する合成繊維において、無機粒子の
熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）と該粒子の含有量（容量％）の
積が２５０以上であることを特徴とする合成繊維である
。

また、本発明の布帛は、次の構成を有する。すなわち、合成繊維からなる布帛において、合成繊維として、無機
粒子を分散含有し、無機粒子の熱伝導率（Ｗ／ｆｆｌ・
Ｋ）と該粒子の含有量（容量％）の積が２５０以上であ
る合成繊維を用いることを特徴とする布帛である。

以下、さらに、詳しく本発明について説明する。

本発明において、熱伝導率の値はいずれも室温における
値を意味する。

本発明の合成繊維は、無機粒子の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ
）と無機粒子の含有量（容量％）の積を２５０以上とす
るものであり、３００以上とすればさらに好ましい。こ
の無機粒子の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）と無機粒子の含有
量（容量％）の積が２５０に満たないときは、十分に高
い熱伝導性を付与することはできない。なお、無機粒子
の含有量の上限および入手可能な無機粒子の熱伝導率の
最大値から、上記熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）と無機粒子の
含有量（容量％）の積を２００００以上とするのは一般
に困難である。

無機粒子の含有量の上限は、生産性、強度保持、コスト
の面から一般に約１０容量％であり、これより、無機粒
子は熱伝導率は２５Ｗ／＋ｎ・Ｋ以上のものが選択され
、３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上がより好ましく、５０Ｗ／ｍ・Ｋ
以上が特に好ましい。

上記の熱伝導性を有する粒子の例として、アダマンタン
結晶構造を持つものがあげられる。

ここで、アダマンタン構造体とは、非金属材料であって
も高熱伝導性を持つ条件を満足できる構造体であり、具
体的にはダイヤモンド型、ウルツ鉱型、セン亜鉛鉱型な
どの比較的単純な構造の結晶体である。これらは、単位
格子の平均分子量が大きく、かつ、単位格子中の１一原
子当たりの占有体積が大きいことが特徴である。

具体的には、タイヤモンド、窒化ホウ素、炭化ケイ素、
酸化ベリリウム、窒化アルミニウム、硫化ベリリウムな
どが代表例としてあげられる。

これらの粒子の熱伝導率は、これら粒子中に含有される
不純物や緻密化助剤、あるいは製造条件等によって異な
るが、室温での平均的な熱伝導率は、ダイヤモンドが２
０００Ｗ／ｍ・Ｋ１窒化ホウ素が１３００　Ｗ／ｍ・Ｋ
、炭化ケイ素が４９０　Ｗ／ｍ・Ｋ。

酸化ベリリウムが３７０　Ｗ／ｍ・Ｋ１窒化アルミニウ
ムが３２０Ｗ／ｍ・Ｋ１硫化ベリリウムが３００Ｗ／ｍ
・Ｋである。これら粒子の熱伝導率は、市販のレーザー
フラッシュ法による測定装置によって測定することがで
きる。

上記粒子の熱伝導率は、合成繊維の添加剤とじてに一般
的に使用されている各種粒子の数倍から数十倍の高い値
である。

これらの粒子の中でも、特に、炭化ケイ素は微粒子化が
可能であり、かつ、ダイヤモンドはど高価ではないため
、実用的である。

ただし、黒色もしくは灰色であるため、衣料に利用する
場合、用途が限定される。

これに対して、窒化アルミニウムは、熱伝導性は炭化ケ
イ素より低いが、白色に近く、衣料用途での実用性は高
い。

また、ベリリウム系粒子は毒性を有するため、実用的で
ない。

これら高熱伝導性の無機粒子は単独でも複数種類を併用
してもよい。

次に、前記高熱伝導性の無機粒子を合成繊維に含有させ
る場合について述べる。

繊維の熱伝導性の評価は、単繊維の熱伝導率を直接測定
することが困難なため、実際には、後述の実施例に示し
たごとく、布帛の形態において熱伝導率を測定する。

第１図に合成繊維中の各種無機粒子の含有量と該合成繊
維からなる布帛の熱伝導性との関係を示す。

これから、従来繊維に含有されていた酸化チタン粒子や
酸化ジコニウム粒子の場合には工容量％含有させた繊維
からなる布帛の表面温度は、何も含有しない繊維からな
る布帛に比べ、たかだか０、］、’Ｃの温度上昇が認め
られるにすぎないが、炭化ケイ素粒子を同量の１−容量
％含有させた繊維からなる布帛では１．７℃もの温度上
昇が認められる。また、従来繊維に含有されていた酸化
チタン粒子や酸化ジコニウム粒子を紡糸可能な含有量の
上限に近い１０容量％添加したとしても、何も含有しな
い繊維からなる布帛に比べ、表面温度がたかだか０．６
〜０．８℃上昇するのがせいぜいであるのに対し、たと
えば炭化ケイ素粒子の場合には、わずか約０．　５容量
％の含有量であっても何も含有しない繊維からなる布帛
に比べ、表面温度が１１℃以上容易に上昇する。

繊維に配合する無機粒子の形状は特に限定されない。た
とえば、ウィスカー状でもさしつかえない。ただし、粒
子の大きさについては、前記のごとく、繊維の生産性を
確保するために、粒子径は単繊維径の１−０〜２０％の
大きさであることが好ましい。例えば、単繊維繊度２ｄ
の丸断面ポリエステル繊維の直径は約１４μであるが、
この場合、配合する粒子径は１．４〜２．８μ以下であ
ることが好ましい。

これら粒子の含有量および粒子径は、合成繊維の染色性
に大きな影響を与える。発色性が重要な用途つまりはフ
ァッション分野においても高発色性を維持しつつ、熱伝
導性の良好な繊維を得るためには、含有量は５容量％以
下、粒子径は１．５μ以下が好ましい。さらに好ましく
は、含有量は２容量％以下、粒子径は０，５μ以下であ
る。

炭化ケイ素や窒化アルミニウムなどの高熱伝導性粒子を
合成繊維に分散含有させる場合、分散含有されたポリマ
単独で製糸することができる。

繊維の断面形態は、丸、楕円、三葉以上の多葉あるいは
矩形、中空など自由に選択できる。

ただし、本発明に用いる無機粒子の多くは硬度が高く、
無機粒子の繊維表面における露出度が高いと、高磨耗性
により製糸工程での障害が発生しやすい。このため、複
合紡糸により、芯成分に炭０化ケイ素や窒化アルミニウムなどの無機粒子を分散した
ポリマを配置し、鞘成分に該粒子の含有量が少ないポリ
マを配置して被覆せしめ、製糸性を向上させることが好
ましい。

この場合、得られた繊維をそのまま使用しても良いが、
後の工程で鞘成分の被覆ポリマを酸、アルカリその他の
処理手段によって除去すると熱伝導率の高い繊維が得ら
れるので好ましい。

また、炭化ケイ素や窒化アルミニウムなどの無機粒子を
分散した部分と、該粒子の含有量が少ないポリマ部分と
からなる分割断面構造としても、製糸工程での障害を紡
糸できる。この場合にも、後の工程での分割処理や剥離
処理によって、高熱伝導性かつ単繊維繊度１ｄ以下の細
繊度の繊維を容易に製造することができ好ましい。

本発明の合成繊維素材は、ポリエステル、ポリアミド、
ポリアクリルニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン
、あるいはそれらポリマに他のモノマを共重合せしめた
共重合ポリマでもよい。

例えば、金属スルホネート基を有するカチオン１可染ポリエチレンテレフタレート、イソフタル酸等が共
重合された高収縮性ポリエチレンテレフタレート、リン
系化合物を配合せしめた難燃性ポリエステル、ナイロン
６とナイロン６６の共重合ポリマでも良い。

これらの組合せによって、それぞれの特性にさらに、高
熱伝導性を付与できる。

さらに、スルホン酸基またはその金属塩などを有する親
水性ポリマと併用する場合は、その後のアルカリ処理に
よって、繊維表面に微多孔、微細溝を形成せしめ、吸湿
・吸水性も付与された、高熱伝導性繊維を得ることがで
き好ましい。

また、合成繊維に高熱伝導性の無機粒子以外の粒子を同
時に含有させることによって、さらに別な性質を同時に
付加できる。たとえば、繊維表面を超微多孔にするため
のシリカ系微粒子、抗菌・防臭機能のあるセラミックス
、あるいは導電性付与のためのカーボンその他の導電性
粒子などを含有させることも好ましい。

このようにして得られた高熱伝導性繊維は、織２物、編み物、不織布、あるいはヒモ、ロープの類さらに
は、詰め綿として利用できる。さらに、これら高熱伝導
性繊維と、一般の繊維との混用も可能である。例えば、
ステープル化して、綿、ウル、その他の化・合繊との混
紡、あるいは、フィラメントとしての絹、レーヨン、ア
セテート等との交撚、さらにはフィラメント、紡績糸と
して、前記他素材との、交織、交編が可能である。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

［実施例］（実施例１〜６）実施例１どして、炭化ケイ素微粒子（イビデン■製、商
品名「ベータランダム」、平均粒子径０．２７μｍ１真
比重−３．　２　ｇ／ｃｍ３）　１．６重量部と、極限
粘度（オルトクロロフェノール中、２５℃での測定）が
０．６２ｄｌ／ｇのポリエチレンテレフタレート（真比
重−１，３８ｇ／ａｍ３）３３８重量部とを、エクスト
ル−グーで溶融混練して、炭化ケイ素微粒子を２．　０
容量％含有した３ポリエチレンテレフタレートのペレットを得た。

このペレットを用いて、通常の溶融紡糸法により未延伸
糸を得、さらに、３．５倍延伸して、７５デニール３６
フイラメントの延伸糸を得た。

この延伸糸を筒編みし、環境温度２０℃の無風室内にて
、表面温度３８．２℃のホットプレート上に設置し、１
．０分間放置した後、赤外線表面温度計（サーマルイメ
ージヤ−）により、布帛表面の温度を測定した。測定さ
れた表面温度は、３８．１〜３８．２℃であった。

さらに、実施例２．　３．　４として、同様の手法によ
り、炭化ケイ素の含有容量％を０．　５％、↓、０％、
５．　０％とする、７５デニール３６フイラメントのポ
リエチレンテレフタレートの延伸糸を得た。

さらに、実施例５として、炭化ケイ素１６重量部と、２
７９重量部のナイロン６をベースとするポリマを混練し
、７０デニール３６フイラメントのナイロン６のフィラ
メントを得た。

また、炭化ケイ素微粒子に代え、窒化アルミニ　４ラム微粒子を２．　０容量％含有させたほかは実施例１
と同様にして得たポリエチレンテレフタレト延伸糸を、
実施例６とした。

また、比較のために、炭化ケイ素を配合せずに紡糸され
た、前記同様のポリエチレンテレフタレト、ならびに、
従来から汎用的に合成繊維に配合されている酸化チタン
を、容量％でそれぞれ２．０％、６．０％配合せしめた
、７５デニール３６フイラメントのポリエチレンテレフ
タレートの延伸糸を得た。

これら実施例２〜６および比較例１〜３の延伸糸から実
施例１．と同様にして得た筒編地を、環境温度２０’Ｃ
の無風室内にて表面温度３８．２°Ｃのホットプレート
上に設置し１０分間放置した後、赤外線表面温度計によ
り布帛表面温度を測定した。

これらの結果を表１に示した。

また、これら実施例、比較例で得た試料の表面温度の測
定値と、それぞれ炭化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化
チタンの容量％との関係を第１図に示した。

５６表１．および第１図に示したとおり、炭化ケイ素添加の
場合、極少量の配合で表面温度は著しく増加し、２容量
％以上の添加量でホットプレート温度とほぼ同じ値の表
面温度にまで到達することが分かる。すなわち、ホット
プレートの熱が非常に効率よく、絹地の中を伝達されい
ることが分かる。

さらに、窒化アルミニウム添加の場合も、高い熱伝導性
を有していることが分かる。

一方、酸化チタン配合の例では、６．０％という高い配
合率にもかかわらず、表面温度は３６．８°Ｃにしか達
していない。これは、粒子無添加の場合である、比較例
１の３６．２℃に近い値でしかない。これに対して炭化
ケイ素の場合には、０．１８容量％の含有量で、３７℃
以上の表面温度が得られることが分かる。

［発明の効果コ本発明の繊維、布帛を、外着、あるいは肌着用途、さら
にはパンティースットッキング、ファンデーション、ラ
ンジェリ−等、また、スポーツ用のウェア、ソックス等
に適用することにより清涼７衣料を提供することができる。素利として利用できる。

特にワーキングウェア、ユニフォーム等において、体の
保護を目的とする清涼感が犠牲になりがちな厚手のウェ
アへの適用は効果的である。

また、衣料以外の用途として、放熱性素材として利用で
きる。清涼ふとん類、清涼クツション類として、寝具、
家具、自動車シート素材、法制、壁材、あるいは、電化
製品の保護材・クツション材で放熱性を特に要求される
部材にも適用できる。

前記とは逆に、熱源を有するふとん類、椅子などのクツ
ション類やコタツ布団、電気カーペット、電気毛布など
熱源の熱を素早く効率良く拡散して保温する用途にも有
効である。

【図面の簡単な説明】

第王図は、実施例１〜４，６および比較例工〜３におい
て得られた繊維からなる編地についての熱伝導性測定結
果であり、ホットプレート上に置かれた編地の表面温度
を縦軸に、繊維中の無機粒子配合比率を横軸にとったグ
ラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）無機粒子を分散含有する合成繊維において、無機
粒子の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）と該粒子の含有量（容量
％）の積が２５０以上であることを特徴とする合成繊維
。
（２）合成繊維からなる布帛において、合成繊維として
、無機粒子を分散含有し、無機粒子の熱伝導率（Ｗ／ｍ
・Ｋ）と該粒子の含有量（容量％）の積が２５０以上で
ある合成繊維を用いることを特徴とする布帛。