JP2000027063A - 蓄熱保温材及びそれを用いた繊維製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠赤外線放射による蓄熱保温性に優れ、かつ
繊維製品としてファッション性、風合いが良好で人体に
対して安全な蓄熱保温材を提供する。 【解決手段】 遠赤外線放射性繊維と高吸湿性繊維とを
併用することにより、遠赤外線放射能が安定かつ効率よ
く得られる蓄熱保温材及びそれを用いた繊維製品。使用
時の蒸れによる不快感がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高吸湿性繊維が有
する吸湿発熱特性を生かすことにより、蓄熱保温性に優
れる遠赤外線放射性繊維及び物質の放射能力を積極的に
高めて活用する肌着を中心とした防寒衣料、毛布等を含
む寝具類及び敷物類などの繊維製品に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】繊維製の蓄熱保温材として合成繊維また
は化学繊維に遠赤外線放射性セラミックスを練り込んだ
フィラメントヤーンや原綿を紡績した後、紡績糸を布
地、シート状にしたもの及び詰め物等に用いたものや、
遠赤外線放射セラミック物質を布地、シート状物あるい
は原綿等の表面に樹脂加工剤をバインダーとしてスプレ
ーや浸漬加工法により付与せしめたものがある。しかし
これらは、これら単独の効果を狙って用いられているも
のがほとんどである。

【０００３】物質の遠赤外線放射特性は物質が吸収する
熱エネルギー量により増減し、吸収熱エネルギーが多い
程遠赤外線放射量は増加する。繊維製品で遠赤外線放射
性を得るための熱エネルギー源は、一部を除き殆どのケ
ースは人体からの体温エネルギーである。

【０００４】他の熱エネルギー源利用方策としては、電
気毛布、電気カーペット、電気炬燵等での電熱エネルギ
ーを利用するか、電磁波の光熱変換能力や紫外線吸収能
力のあるカーボン、金属酸化物及び有機炭化物を繊維に
練り込むかそれら物質を樹脂加工剤のバインダーで繊維
表面に固定して電磁波光エネルギーを利用することが考
えられるが、電熱エネルギーは利用の用途範囲が限定さ
れ、カーボン、金属酸化物、有機炭化物等は黒色がほと
んどであることから繊維製品としてはファッション性面
で制約がある。

【０００５】遠赤外線放射能が安定かつ効率よく得ら
れ、遠赤外線放射による蓄熱保温性に優れ、繊維製品と
してファッション性をはじめ用途限定がなく、風合いが
良好で人体に対して安全な繊維製の蓄熱保温材を提供し
ようとするものである。さらには、着用・使用時の蒸れ
による不快感から開放する吸放湿性に優れる繊維製品を
提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】高吸湿性繊維及び遠赤外
線放射能を有する繊維とを含有するシート状の蓄熱保温
材であり、さらには、高吸湿性繊維がアクリル架橋型高
吸湿性繊維である蓄熱保温材である。

【０００７】

【発明の実施の形態】高吸湿性繊維とは、吸湿率が２０
％以上あり、水分を吸着することにより発熱が認められ
る繊維であれば、特に限定されるものではないが、例え
ばアクリル酸塩重合体架橋繊維、ビニルアルコール系共
重合体繊維、アクリル系繊維をヒドラジン架橋して窒素
含有量を増加させ、残存ニトリル基まにカルボキシル基
とアミド基を導入したもの（以下、アクリル架橋型繊
維）などが挙げられる。

【０００８】この高吸湿性繊維は２０℃、６５％標準相
対湿度下で２０〜５０％もの高い吸湿率を有しているか
ら、該高吸湿性繊維を用いることにより吸湿性、吸水性
と放湿性、乾燥性の優れた繊維製品とすることができ着
用時に蒸れるということがない。加えて上記高吸湿繊維
は吸湿時に吸着熱を発生するので遠赤外線放射能を有す
る物質及びそれらを有する繊維製品に対し安定した効率
の良い遠赤外線放射性能が期待出来、保温力を一層高め
ることが可能となる。

【０００９】物質からの遠赤外線放射量は、物質に対す
る熱エネルギー量、即ち供与される温度が高い程得られ
る放射量は高くなることから、遠赤外線放射物質から、
安定した効率の良い遠赤外線放射能を得るには、高い安
定した熱エネルギーを供与することが重要である。アク
リル架橋型繊維の、２０℃×６５％標準相対湿度下での
２０〜４０％の吸湿による発熱量は、Ｃ−８０熱量計＜
（仏）ＳＥＴＡＲＡＭ社製＞での測定では１３３ｃａｌ
／繊維１ｇ〜２６５ｃａｌ／繊維１ｇであり、相対湿度
が更に高い環境下では、吸湿量と発熱量が一次関数関係
にあることから更に高い発熱量がえられ、安定した効率
の良い遠赤外線放射量が得られる。

【００１０】前記アクリル架橋型繊維は、ｐＨ緩衝能力
があり、洗剤の残留によるアルカリ化や汗による酸性化
（若しくはアルカリ化）等を緩衝してｐＨ６前後の弱酸
性化に維持することができ、また人体から発生するアン
モニア等を吸着して消臭することが出来る。更に優れた
抗菌性、難燃性も有しており従って健康面、安全面に於
いても有用で清潔・健康・安全な繊維製品とすることが
できる。

【００１１】該アクリル架橋型繊維は、通常の紡績工
程、不織布（ニードル・パンチ、ウォータパンチ、サー
マルボンド等）工程、詰め綿用製綿工程・樹脂綿工程等
を適正条件下で通過させることが可能であり、紡績され
た紡績糸は、その後の布地化である編織工程を容易に通
過させることが出来る。

【００１２】実際の繊維製品化に於いて、吸湿発熱特性
の遠赤外線放射能を安定かつ効率よく得るための高吸湿
性繊維及び遠赤外線放射能を有する繊維の使用量は、製
品の着用方法、製品重量、用い方、加工内容差等もあり
一定ではないが、それぞれ製品総重量に対し１５〜５０
重量％用い、好ましくは３０〜５０重量％用いる。１５
重量％未満では、充分な遠赤外線放射能を安定かつ効率
よく得ることが出来ない。５０％以上用いれば効果は大
きくなるが経済的でない。

【００１３】紡績工程、不織布工程、詰め綿用製綿工程
・樹脂綿工程等で他繊維を用い混綿する場合、混綿する
繊維の種類は特に制限されるものでなく、通常の合成繊
維、化学繊維、天然繊維が使用可能である。遠赤外線放
射能を有する繊維とは、遠赤外線放射性能物質を紡糸前
に練り込んだ繊維や、遠赤外線放射性物質を樹脂等の固
着剤で固着した繊維である。

【００１４】遠赤外線放射物質としては遷移金属元素酸
化物系のセラミック、天然鉱石、天然炭化物、及び活性
化水等が知られている。遷移金属元素酸化物系のセラミ
ックスとしては、ＴｉＯ₂ 、ＳｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、Ａｌ
₂ Ｏ₂ 、ＭｇＯ、ＢａＳＯ₄、ＭｎＯ₂ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、
ＺｒＳｉＯ₂ 、ＣｏＯ、ＣｕＯ、ＣｒＯ₃ 、ＴｉＯ、Ｔ
ｉＮ、ＺｒＣ、ＴｉＣ、ＳｎＯ₂ が高放射体物質として
知られており、天然鉱石としては雲母、トリマリン（電
気石）、オーラストン等が知られている。天然炭化物と
しては海藻を炭化し微粉末にしたもの及び備長炭に代表
される炭類が知られている。

【００１５】それら遠赤外線放射物質は繊維に練り込む
場合は粒子の大きさと均一性、結晶形状、硬度、分散
性、使用する溶剤との相溶性等制約があるが、樹脂等固
着剤を用いて固着する場合には制約は少ない。

【００１６】繊維に練り込む場合の物質粒子の大きさ
は、繊維紡糸時のノズル昇圧他製造上使用制限があり、
一般には平均粒子は直径１μｍ以下、好ましくは最大粒
子径が１μｍ以下で粒子径分布幅が小さい均一なものが
良い。

【００１７】結晶形状は、鋭意な角度をもつ針状結晶体
状等は紡出後の繊維製造工程、更にはそれに続く紡績工
程を含むテキスタイル加工工程で金属摩耗によるトラブ
ルが生じやすい。そのため形状は、鈍角な球形に近いも
のほど良い。また硬度も同様な理由で柔らかなものの方
が良い。繊維ポリマー分散性、ポリマー溶剤との相溶性
が悪いものは繊維製造そのもので支障をきたすため使用
不可能である。

【００１８】化学繊維及び合成繊維に練り込んで遠赤外
線放射物質を用いる場合、及び繊維固着剤の樹脂に混合
し用いる場合にも、遠赤外線放射性能を高めるため遠赤
外線放射物質は１種かまたは２〜３種混合し用いられ
る。遠赤外線放射量は、フーリエ変換遠赤外線測定装置
（一般にはＦＴ−ＩＲ測定装置と呼ばれる。以下ＦＴ−
ＩＲ装置と称する。）を用いて理想黒体対比で測定する
ことが出来、この理想黒体に対して８０％以上の遠赤外
線放射能力を持つものが好ましい。遠赤外線放射量は、
温度が高い程放射量は多く放射されるが、繊維製品の場
合は低温近くの温度、即ち３０〜４０℃で高い放射能力
を持つものが良い。

【００１９】遠赤外線放射物質を繊維へ練り込む場合の
練り込み総量は、紡績他の加工性を維持するための繊維
物性を確保する必要があり、繊維重量に対して１〜１５
重量％、好ましくは３〜１０重量％練り込む。繊維固着
剤の樹脂等を用いて樹脂に混合して用いる場合は特に制
約される条件はなく、遠赤外線放射性能・製品での洗濯
耐久性・風合い等を考慮して繊維重量に対して１〜４０
重量％、好ましくは、３〜２０重量％付与する。

【００２０】アクリル架橋型高吸湿繊維を含む布地、不
織布、シート状物、詰め綿用樹脂綿などに遠赤外線放射
物質を繊維固着剤の樹脂で固着する場合、遠赤外線放射
物質を含むフイルムをラミネートする場合、遠赤外線放
射性繊維を含む布地、シート状物などを固着剤の樹脂で
張合わせる場合、アクリル架橋型高吸湿性繊維の性能を
損なわず該繊維の性能が充分発揮出来るよう配慮するこ
とが必要である。特に、固着剤の樹脂を用いる場合は製
品に必要な性能を維持出来る範囲で極力少なく用いる。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係わる高吸湿性繊維を含む布
地、不織布などのシート状物に遠赤外線放射能を有する
合成繊維、化学繊維を混紡・交編織・張合わせ等したも
の、または遠赤外線放射能を有する物質を樹脂加工剤等
の固着剤で固定したもの、フイルムをラミネートしたも
のの特徴は以下のとおりである。１．高吸湿性繊維が持
つ吸湿発熱特性により、遠赤外線放射能が高められ、安
定した効率の良い遠赤外線放射能が得られ蓄熱保温性に
優れる繊維製品が得られる。吸湿性、吸水性、放湿性及
び乾燥性に優れるため繊維製品として蒸れることがない
快適な製品が得られる。アクリル架橋型繊維は、ｐＨ緩
衝能力があり、洗剤の残留によるアルカリ化や汗による
酸性化（若しくはアルカリ化）等を緩衝ｐＨ６前後の弱
酸性化に維持することが出来、また人体から発生するア
ンモニア等を吸着して消臭することが出来る。更に優れ
た抗菌性、難燃性も有しており、従って健康面、安全面
に於いても有用で多機能な繊維製品が得られる。

【００２２】これらの特徴を利用して、様々な用途分野
に用いることが出来る。例えば、肌衣、靴下タイツなど
の防寒衣料品、布団、枕、シーツ、毛布、パットなどの
寝装寝具類、カーペット、マット、ぬいぐるみなどのイ
ンテリア用品、靴の中敷、長靴の内張り、スリッパ、ゴ
ム手袋の内張り、手袋などが挙げられる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明に係わる内容を実施例により具
体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例に限定
されるものではなく、前・後の趣旨に適合し得る範囲で
適当に変更を加えて実施することも可能であり、それら
はいずれも本発明の技術範囲に包含される。以下に記載
の部及び百分率は断りのない限り重量基準で示す。

【００２４】アクリル架橋型高吸湿性繊維の製造例−１
アクリロニトリル８９％及びアクリル酸メチル１１％の
アクリロニトリル系重合体を４８％のロダンソーダ水溶
液で溶解した紡糸原液を常法に従って紡糸、水洗、延
伸、捲縮、熱処理して０．８デニール×１０２ｍｍの原
料繊維と０．８デニール×８０ｍｍの原料繊維を得た。
これら原料繊維１Ｋｇに３０重量％の加水ヒドラジン
２．５Ｋｇを加え、１０２℃で３時間架橋処理した。窒
素増加量は、５．１％であった。該架橋繊維を水洗後、
更に３重量％の水酸化ナトリウム５Ｋｇを加え、９０℃
で２時間加水分解した。次いで、１規定ＨＮＯ₃ 水溶液
で処理して、カルボキシル基をＨ型に変更し、水洗後、
１規定ＮａＯＨでｐＨを６．５に調整し、塩化カルシウ
ム５５ｇを添加して、６０℃で２時間金属処理した。充
分水洗した後、脱水、油剤処理及び乾燥処理を行い、ア
クリル架橋型高吸湿性繊維を得た。繊維のカルボキシル
基量は、４．５ｍｅｑ／ｇ、全カルボキシル基中のＣａ
型カルボキシル基の割合は７０ｍｏｌ％であった。尚、
得られたアクリル架橋型高吸湿性繊維の繊度は１．８デ
ニール、長さは４７ｍｍでもう片一方は、１．８デニー
ル、長さ３７ｍｍであった。また、この繊維の飽和吸湿
率は２８重量％、２０℃、６５％標準相対湿度下でのＣ
−８０熱量計での吸着熱発生量は１８５ｃａｌ／繊維１
ｇ、繊維１ｇを５００ｍｌの蒸留水に分散させた時の平
衡ｐＨは５．８であった。

【００２５】＜各種特性の測定方法＞次に、下記実施例
１、２、及び比較例１、２に関して行なった各特性の測
定方法について述べる。

【００２６】＜評価に用いた試料の調整＞測定に用いた
試料は、総て恒温恒湿室にて２０℃、６０％相対湿度の
環境下で２４時間調整して用いた。

【００２７】＜遠赤外線放射特性の測定方法＞ （１）測定装置：ＦＴ−ＩＲ測定装置、＜島津製作所製
＞ （２）測定環境：２７℃、７５％相対湿度下 （３）測定時の試料表面温度：４０℃ （４）測定波長：１〜２０μｍ （５）評価：上記測定条件下で理想黒体対比の遠赤外線
放射率を測定、人体に最も効果のあるとされる波長９μ
ｍの遠赤外線放射率で評価した。

【００２８】＜蓄熱保温特性の測定方法＞ （１）温度測定装置：非接触型サーモグラフィック シ
ステム＜日本電気三栄（株）製医用計測用６Ｔ／６８＞ （２）測定環境：恒温恒湿部屋、２７℃、６５％相対湿
度下、風速０ｍ／ｓｅｃ （３）測定方法： ・測定対象（被験者）：４０歳男性、中肉中背、１人 ・方法：通常着（綿１００％肌着）を着衣し恒温恒湿部
屋の中央の椅子に腰掛け、３０分間安静を保ち通常衣を
脱衣し上半身裸となる。直ちに、調整した測定試料を着
衣し安静を保ち１５分後の背中上半身部の表面温度をサ
ーモグラフィックシステムで各部位１０点測定、その平
均温度を測定値とした。測定は、午前午後各２回行い午
後の測定は、昼食後２時間経過後実施した。また、各測
定間の間は通常衣を着衣し１時間恒温恒湿部屋で調整し
た。

【００２９】実施例１ 原料として、０．８デニール、繊維長５１ｍｍの定長ア
クリル短繊維である東洋紡績（株）製エクスランタイプ
Ｋ８１５とＴｉＯ₂ 微粉末をインクジェクション方式で
７％練り込んだ２デニール、繊維長５１ｍｍの定長アク
リル短繊維である東洋紡績（株）製エクスランタイプＫ
２５１と製造例１のアクリル架橋型高吸湿性繊維（１．
８デニール、４７ｍｍ定長短繊維）とを準備した。準備
した３種の短繊維を２０／５０／３０の重量比率で混綿
機にて混綿後、フラットカードに通過させ通常の短繊維
紡績法にて紡出し、メートル番手１／５２ ^s 、撚数５８
０回／ｍの単糸コーンを得た。得られた単糸を用い２０
ゲージ肌着用編機にてスムース組織で編成、編地幅４５
ｃｍ×２、目付１８０ｇ／ｍ² の生織反を作製した。生
織反を常圧型液流染色機（大島機械（株）タイプ名「ダ
ッシュライン」）にてｐＨ値４．５に酢酸で調整した浴
に赤色カチオン染料を用い定法にて染色、淡ピンク色の
染色反物を得た。染色反物に柔軟剤を施し、その後遠心
脱水、タンブラー乾燥を行った後、４５ｃｍ幅の丸セッ
ト機にて幅出しセットを施し仕上げ反物を得た。

【００３０】比較例１ 原料として、０．８デニール、繊維長５１ｍｍの定長ア
クリル短繊維である東洋紡績（株）製エクスランタイプ
Ｋ８１５とＴｉＯ₂ 微粉末をインジェクション方式で７
％練り込んだ２デニール、繊維長５１ｍｍの定長アクリ
ル短繊維である東洋紡績（株）製エクスランタイプＫ２
５１とを準備した。準備した２種のアクリル短繊維を５
０／５０の重量比率で混綿機にて混綿後、フラットカー
ドに通過させ通常の短繊維紡績法にて紡出し、メートル
番手１／５２^S 、撚数５８０回／ｍの単糸コーンを得
た。以下実施例１と同様の加工を施し仕上げ反物を得
た。

【００３１】実施例１及び比較例１で作製した反物に
て、被験者男性の体形サイズに合うよう裁断、丸首タイ
プの肌着を作製した。前述の＜遠赤外線放射特性の測定
方法＞、＜蓄熱保温特性の測定方法＞にて各試料を比較
測定した結果、実施例１及び比較例１の遠赤外線特性値
即ち波長９μｍでの遠赤外線放射率は、各々８３％、７
８％で実施例１が高い値を示した。また、蓄熱保温特性
値は、各々３３．４℃、３３．０℃で実施例１が高い値
を示した。

【００３２】実施例２ 原料として、市販米綿（銘柄：サンフォーキン）と製造
例１のアクリル架橋型高吸湿繊維（１．８デニール、３
７ｍｍ定長短繊維）を準備した。準備した２種の短繊維
を６０／４０の重量比率で混打綿機に投入ラップを作製
後、フラットカードに通過させ通常の綿紡績法にて紡出
し、綿番手３０／１^S 、撚数７２０回／ｍの単糸チーズ
を得た。更に得られた単糸をダブル撚糸機（村田機械
（株）製）にて双糸撚数４３０回／ｍを施し双糸コーン
を得た。得られた双糸を経糸に単糸を緯糸に用いるべく
製織準備を行なった。経糸は部分整経機で整経した後、
レピア織機（平岩製作所（株）製）にセットし、緯糸の
単糸をそのまま織機にセットした。経糸密度５６本／イ
ンチ、緯糸密度６８本／インチで織幅１６０ｃｍの平織
生織地を作製した。得られた目付は２００ｇ／ｍ² であ
った。

【００３３】得られた平織生織地を常圧液流染色機（大
島機械（株）製タイプ名「ダッシュライン」）を用い、
綿織物の常法であるＨ₂ Ｏ₂ にて下晒し加工を施した
後、赤色中性反応染料にて常法にて染色、淡ピンク色の
染色反物を得た。染色後酢酸浴ｐＨ５．３で中和したの
ち遠心脱水機で脱水後、ピンテンターにて幅出し乾燥を
行ない仕上げ反物を得た。得られた仕上げ反物は、幅１
５０ｃｍ、目付２１０ｇ／ｍ² であった。

【００３４】仕上げ反物に、市販の水溶性ウレタン樹脂
（第一工業製薬（株）製）中に遠赤外線放射物質として
ＴｉＯ₂ 、ＳｉＯ₂ を繊維重量に対して５％ｏｗｆ、１
％ｏｗｆ付着するよう分散調液し、その後調液した加工
液をピンテンターの前に設置されているスプレー装置に
て仕上げ反物裏面に付与した。付与後反物を１２０℃で
乾燥固着し遠赤外線加工反物とした。

【００３５】比較例２ 原料として、市販米綿（銘柄：サンフォーキン）と０．
８デニール、繊維長３８ｍｍの定長アクリル短繊維であ
る東洋紡績（株）製エクスランタイプＫ８１５を準備し
た。準備した２種の短繊維を６０／４０の重量比率で混
打機に投入ラップ作製後、フラットカードに通過させ通
常の綿紡績法にて紡出し、綿番手３０／１^S 、撚数７２
０回／ｍの単糸チーズを得た。更に得られた単糸をダブ
ル撚糸機（村田機械（株）製）にて双糸撚数４３０回／
ｍを施し双糸コーンを得た。得られた単糸、双糸を実施
例２同様の加工を施し遠赤外線加工反物を得た。

【００３６】実施例２及び比較例２で作製した反物に
て、被験者男性の体形・サイズに合う裁断、前開きボタ
ン付きパジャマを作製した。前述の＜遠赤外線放射特性
の測定方法＞、＜蓄熱保温特性の測定方法＞にて各試験
料を比較測定した結果、実施例２及び比較例２の遠赤外
線放射特性値即ち波長９μｍでの遠赤外線放射率は、各
々８２％、７８％で実施例２が高い値を示した。また、
蓄熱保温特性値は、各々３２．４℃、３１．９℃で実施
例２が高い値を示した。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高吸湿性繊維及び遠赤外線放射能を有す
   る繊維とを含有するシート状の蓄熱保温材。
2. 【請求項２】 高吸湿性繊維がアクリル架橋型高吸湿性
   繊維であることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱保温
   材。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の蓄熱保温材を用いた繊
   維製品。