JP2006188803A - Functional fiber, functional thread and fabric material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠赤外線放射機能を付与した繊維に関し、詳しくは、遠赤外線放射物質を繊維に付着させて、保温性、脱臭性、抗菌性等を付与した機能性繊維に関する。なお、本発明において対象とする繊維は、短繊維からなるワタと、このワタからつくられる糸であり、本発明においては、この両者を総称して繊維という。 The present invention relates to a fiber imparted with a far-infrared radiation function, and more particularly to a functional fiber imparted with heat retention, deodorizing property, antibacterial property, etc. by attaching a far-infrared radiation material to the fiber. In addition, the fiber made into object in this invention is the cotton which consists of cotton which consists of a short fiber, and this cotton, and in this invention, both are named generically and are called a fiber.
例えば寝具においては、快適な眠りを得るために、保温性、消臭性、抗菌性等の機能が求められており、このような機能を寝具に持たせるために、様々な機能を有する物質が利用されている。寝具に保温性を持たせるためには、遠赤外線を放射するセラミックス等を利用した詰めワタが使用されており、例えば、特許文献１には、遠赤外線放射セラミックスを繊維に練り込んだポリエステル綿を詰めワタとして使用した寝具が記載されている。また、特許文献２にも、遠赤外線放射能を有する合成繊維の詰めワタを使用した寝具が記載されている。
For example, in bedding, functions such as heat retention, deodorization, and antibacterial properties are required in order to obtain a comfortable sleep. Substances having various functions are required to provide such functions in bedding. It's being used. In order to give the bedding warmth, stuffed cotton using ceramics that emits far-infrared rays is used. For example, in Patent Document 1, polyester cotton in which far-infrared emitting ceramics are kneaded into fibers is used. The bedding used as stuffed cotton is described.
一方、セラミックス等を詰めワタの繊維に保持させる方法として、例えば特許文献３に記載の方法がある。この方法では、セラミックス液にアルカリ材、ネオゲン、非イオン界面活性剤及び水を混合した液に繊維を浸して所定値に加圧昇温し、膨潤した繊維にセラミックス微粒子を添加したのち、降圧降温して、繊維にセラミックスを添加している。 On the other hand, there is a method described in Patent Document 3, for example, as a method for holding ceramics or the like and holding them in cotton fibers. In this method, the fiber is immersed in a solution obtained by mixing an alkali material, neogen, nonionic surfactant and water in a ceramic solution, heated to a predetermined value by pressurization, and after adding ceramic fine particles to the swollen fiber, the temperature is lowered. Thus, ceramics are added to the fiber.
また、この種の詰めワタにおいては、遠赤外線を高く安定して放射する特性を有した詰めワタが望まれており、前述の特許文献２に記載の詰めワタにおいても概ね８０％以上の遠赤外線放射率が実現されている。さらに、このような遠赤外線の放射機能を改良する目的で、様々なセラミックス等の遠赤外線放射物質を利用した布帛等の発明もなされている。ここで、遠赤外線の放射率（％）とは、対象物質と理想黒体とを同一温度にして、それぞれから放射される遠赤外線量を測定した理想黒体比（理想黒体の放射強度を１００％とした場合の対象物質の放射強度の割合（％））である。また、本明細書でいう放射特性とは、放射率の高低と特定波長域における安定性を意味しており、良好な放射特性とは、遠赤外線を高く安定して放射する特性を意味する。
Further, in this type of stuffed cotton, a stuffed cotton having a characteristic of stably emitting far infrared rays with high stability is desired, and the stuffed cotton described in
例えば特許文献４には、シリカを主成分とする特定組成の白色の無機材料Ａと酸化鉄を主成分とする特定組成の黒色の無機材料Ｂと焼成ドロマイトの無機材料Ｃよりなる無機材料Ａ主成分のセラミックスを樹脂バインダーにより布帛に塗布した布帛材料が記載されている。この布帛材料は、３種類の無機材料を組合せることにより、遠赤外線放射による保温特性が優れるものである。
For example,
また特許文献５には、酸化物換算値として珪素４５％〜６０％、アルミニウム１５％〜３０％、鉄５％〜２０％、チタン０．５％〜３％、マグネシウム２％〜５％などに成分調整された原料粉末を、水分調整し、８００℃〜１０５０℃の温度で焼成した多孔性の焼結体で、赤外線分光放射率が９７％以上である機能性焼結体の粉末を、糊剤を用いて布材の少なくとも片面に付着させた機能性布体が記載されている。
Further, in
特許文献１および特許文献２に記載の寝具に使用されている詰めワタは、合成繊維にセラミックス等を練り込んだワタであり、合成繊維にセラミックス等を練り込むためには、合成繊維の原料にセラミックス等を混合して繊維を製造しなければならず、大掛かりな設備が必要となる。
The stuffed cotton used in the beddings described in Patent Document 1 and
また、特許文献２に記載の合成繊維寝具の詰めワタは、セラミックスとして酸化チタンが使用されているため、繊維に含有させると寝具全体の重量が重くなる。ここで、チタン（酸化チタン）の密度は４．５４（４．２６）ｇ／ｃｍ3であり、例えば珪素（シリカ）の密度２．３４（約２．５）ｇ／ｃｍ3よりも重い。このため、就寝中に人体への負担が増大するという問題がある。
Further, since the cotton filled with synthetic fiber bedding described in
特許文献３に記載の繊維にセラミックスを添加する方法では、加圧昇温装置が必要となる。また、繊維をセラミックス液の混合液に浸す方法であるため、繊維に付着させる液量を調整することが困難である。また、繊維に付着させるセラミックスの種類については特に記載されておらず、繊維からの放射される遠赤外線の放射率については改良の余地があと推察される。 In the method of adding ceramics to the fiber described in Patent Document 3, a pressure raising device is required. Moreover, since it is a method of immersing a fiber in a mixed solution of ceramic liquid, it is difficult to adjust the amount of liquid adhered to the fiber. In addition, there is no particular description about the type of ceramic attached to the fiber, and there is still room for improvement in the emissivity of far infrared rays emitted from the fiber.
特許文献４に記載の布帛材料においては、使用されるセラミックスは多種類選定されており、セラミックス原料が均一に混合されずに遠赤外線の放射特性が不安定になる恐れがある。また、セラミックスには酸化鉄等の重量の大きいものが使用されており、繊維製品全体に機能性布体を使用した場合には、その重量が大きくなり、人体への負担が増大することとなる。
In the fabric material described in
特許文献５に記載の機能性布体においては、セラミックスの種類と混合割合について検討されて、混合したセラミックス焼結体自体の遠赤外線の分光放射率は、８μｍ以上の波長においては高く安定したものとなっているが、脱臭性や抗菌性については兼ね備えていないと推察される。また、酸化鉄や酸化チタン等、重量の大きいものが使用されており、特許文献２，４の場合と同様に、繊維製品全体に機能性布体を使用した場合にはその重量が大きくなり、人体への負担が増大する。
In the functional fabric described in
さらに、特許文献４に記載の布帛材料や特許文献５に記載の機能性布体は、遠赤外線放射機能を改良しているものの、他の機能、特に脱臭性や抗菌性の効果については不明であり、保温性の機能向上を追及すると、遠赤外線放射物質が優先的に使用されることになり、結果として他の機能を持つ物質の使用割合が減少して、脱臭性や抗菌性の効果は必ずしも良好ではないと推察される。
Furthermore, although the fabric material described in
ここで、遠赤外線を放射するセラミックスについて、その物質毎の特性を図９に示す。図９は、物質単体の放射率を示す図であり、縦軸は放射率、横軸は波長である。多くのセラミックスは、波長８μｍ以下の遠赤外線の放射率は低くなって不安定であり、人間が暖かいと感じることのできる６μｍ〜１２μｍの波長域においては放射率は不安定となり、高効率に放射しないものが多い。全体として放射率の高いシリカは、５μｍ〜１２μｍの波長域では放射率は安定しているが、そのなかで９μｍ前後の波長域においては、放射率特性は不安定となる。また、酸化アルミニウム（アルミナ）の放射率は、８μｍ〜１０μｍの波長域では高効率に安定するが、それ以外の波長域においては低くなっている。更に、酸化鉄の放射率は、５μｍ〜１５μｍの波長域において安定しているが、そのピークはシリカや酸化アルミニウムよりも低い。このように、セラミックスの種類によって遠赤外線の放射特性は大きく異なることが知られている。 Here, about the ceramics which radiates | emits far infrared rays, the characteristic for every substance is shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing the emissivity of a single substance, where the vertical axis represents the emissivity and the horizontal axis represents the wavelength. Many ceramics are unstable because the emissivity of far-infrared rays with a wavelength of 8 μm or less is low and unstable, and the emissivity becomes unstable in the wavelength range of 6 μm to 12 μm that humans can feel warm. There are many things that do not. Silica with high emissivity as a whole has stable emissivity in the wavelength range of 5 μm to 12 μm, but emissivity characteristics become unstable in the wavelength range of about 9 μm. Further, the emissivity of aluminum oxide (alumina) is stable with high efficiency in the wavelength range of 8 μm to 10 μm, but is low in the other wavelength ranges. Furthermore, the emissivity of iron oxide is stable in the wavelength range of 5 μm to 15 μm, but its peak is lower than that of silica or aluminum oxide. Thus, it is known that the radiation characteristics of far infrared rays vary greatly depending on the type of ceramic.
以上のように、セラミックス等の遠赤外線放射物質を繊維に付着させるには、その付着方法に問題があったり、素材の選定についての検討が充分でなかったりして、遠赤外線を必ずしも高く安定して放射させることができないという問題がある。更に、寝具等には、遠赤外線の放射特性以外の性質として匂い等の吸着性（脱臭性）や、抗菌性も併せ持つことが望ましく、遠赤外線の放射特性をより向上させようとすると、その反面、脱臭性や抗菌性等の機能は劣るかまたは改善されないという問題があり、さらには寝具等の軽量化を図れないという問題もある。 As described above, in order to attach far infrared radiation materials such as ceramics to fibers, there is a problem in the attachment method, and examination of selection of materials is not sufficient, and far infrared rays are not always highly stable. There is a problem that it cannot be emitted. Furthermore, it is desirable that bedding and the like have both absorptive properties (deodorization) such as odors and antibacterial properties as properties other than the far-infrared radiation characteristics, and when trying to further improve the far-infrared radiation characteristics, on the other hand In addition, there is a problem that functions such as deodorization and antibacterial properties are inferior or cannot be improved, and there is also a problem that weight reduction of bedding and the like cannot be achieved.
本発明の目的は、セラミックス等の遠赤外線放射物質を繊維に付着させて、人間が暖かいと感じる特定の波長域において遠赤外線を高く安定して放射させ、さらに脱臭性、抗菌性等を併せ持つ繊維および糸並びに布帛材料を提供することにある。 The object of the present invention is to attach a far-infrared radiation material such as ceramics to the fiber, to radiate far-infrared light stably and stably in a specific wavelength range that humans feel warm, and to further have a deodorizing property, an antibacterial property, etc. And providing yarn and fabric materials.
本発明の機能性繊維は、遠赤外線放射機能と脱臭性、抗菌性を付与した機能性繊維であって、繊維の一部または全部に遠赤外線を放射する無機物質のなかの１種以上からなるセラミックスと珪藻土とトルマリンとを含む微粉が付着していることを特徴とする。なお、本発明において繊維とは、短繊維（ステープル）からなるワタと、このワタからつくられる糸を指す。 The functional fiber of the present invention is a functional fiber imparted with a far-infrared radiation function, a deodorizing property, and an antibacterial property, and is composed of one or more inorganic substances that radiate far-infrared rays to part or all of the fiber. It is characterized in that fine powders containing ceramics, diatomaceous earth and tourmaline are adhered. In the present invention, the fiber refers to a cotton made of short fibers (staples) and a thread made from the cotton.
遠赤外線を放射する無機物質のなかの１種以上からなるセラミックスと珪藻土とトルマリンとを含む微粉を繊維に付着させることにより、人間が暖かいと感じる６μｍ〜１２μｍの波長域において、遠赤外線を高く安定して放射する機能性繊維とすることができ、寝具や防寒衣料の詰めワタとして使用したときに保温性を高いものとすることができる。ワタは短繊維が３次元に絡んで嵩が大きな状態となっているものであり、空隙が多く、この短繊維に、セラミックスと珪藻土とトルマリンとを含む微紛をバインダー液に混合した液状混合物を付着させることにより、容易に機能性ワタとすることができる。また、このワタから糸をつくることで容易に機能性糸を得ることができる。この機能性糸は、短繊維の表面に付着している微紛が、糸の内部および表面に位置することとなり、全体に渡り保温性、脱臭性、抗菌性を備えた織物用糸等として好適に利用できる。 By attaching fine powder containing ceramics, diatomaceous earth and tourmaline, which are one or more of the inorganic substances that emit far infrared rays, to the fibers, the far infrared rays are highly stable in the 6 μm to 12 μm wavelength range where humans feel warm. Thus, it is possible to provide functional fibers that radiate, and when used as stuffed cotton for bedding or cold clothing, the heat retaining property can be increased. Cotton is a three-dimensional tangled short fiber with a large volume, and there are many voids. A liquid mixture in which fine powder containing ceramics, diatomaceous earth, and tourmaline is mixed with a binder liquid is added to this short fiber. By attaching it, functional cotton can be easily obtained. Moreover, a functional yarn can be easily obtained by making a yarn from this cotton. This functional yarn has fine particles adhering to the surface of the short fiber located inside and on the surface of the yarn, and is suitable as a yarn for textiles having heat retention, deodorization and antibacterial properties throughout. Available to:
さらに、珪藻土は後述するように多孔質であるため吸着機能が大で脱臭性を備え、選定するセラミックスによっては後述するように抗菌性を備えることができ、脱臭性と抗菌性を併せ持った機能性繊維とすることができ、寝具の詰めワタとして最適に利用することができる。 Furthermore, since diatomaceous earth is porous as described later, it has a large adsorption function and has deodorizing properties, and depending on the selected ceramics, it can have antibacterial properties as described later, and has both deodorizing and antibacterial properties. It can be used as a fiber, and can be optimally used as stuffing cotton for bedding.
上記のセラミックスとしては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の粉砕物と酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ2Ｏ3）の粉砕物とを主体とする混合物を焼結したものとすることが望ましい。これらの粉砕物を焼結することにより、多孔性の焼結体が得られ、空気との接触面積が大きくなって良好な遠赤外線の放射特性を得ることができると推察される。また、酸化亜鉛を使用することにより、良好な遠赤外線放射特性とともに優れた抗菌性を持つものとすることができる。 As the ceramics, it is desirable to sinter a mixture mainly composed of a pulverized product of zinc oxide (ZnO) and a pulverized product of aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ). By sintering these pulverized products, a porous sintered body is obtained, and it is presumed that the contact area with air becomes large and good far-infrared radiation characteristics can be obtained. Further, by using zinc oxide, it can have excellent antibacterial properties as well as good far-infrared radiation characteristics.
ここで、セラミックスと珪藻土とトルマリンとを含む微粉全体に含まれる珪藻土の質量割合を７０％〜８５％とすることが望ましく、７５％〜８０％とすることがより望ましい。このような割合とすることにより、珪藻土の主成分はシリカであるので、珪藻土の質量割合を上記のようにすることで、シリカの遠赤外線放射特性を充分に発揮させて６μｍ〜１２μｍの波長域において良好な放射特性とすることができる。また、珪藻土の吸着機能に基づく脱臭性をも充分に発揮させることができる。また、珪藻土は比重が小さいため、繊維に付着させたときの繊維の重量増を軽減することができる。 Here, the mass ratio of diatomaceous earth contained in the entire fine powder containing ceramics, diatomaceous earth, and tourmaline is desirably 70% to 85%, and more desirably 75% to 80%. By setting such a ratio, since the main component of diatomaceous earth is silica, by setting the mass ratio of diatomaceous earth as described above, the far-infrared radiation characteristics of silica are sufficiently exhibited, and a wavelength range of 6 μm to 12 μm. It is possible to obtain good radiation characteristics. Moreover, the deodorizing property based on the adsorption function of diatomaceous earth can fully be exhibited. Moreover, since the specific gravity of diatomaceous earth is small, the weight increase of the fiber when it is made to adhere to a fiber can be reduced.
なお、前述のように繊維を短繊維からなるワタとすれば、本発明の機能性繊維は、この短繊維に微粉が付着した機能性短繊維を有している。そして機能性繊維を解して得られる機能性短繊維からは、機能性糸を製造することができる。さらに、この機能性糸から布帛材料を製造すれば、衣類や寝具等の材料となる。 In addition, if the fiber is cotton made of short fibers as described above, the functional fiber of the present invention has functional short fibers in which fine powder adheres to the short fibers. A functional yarn can be produced from the functional short fiber obtained by breaking the functional fiber. Furthermore, if a fabric material is produced from this functional yarn, it becomes a material such as clothing and bedding.
本発明の最大の特徴は、繊維に対して、遠赤外線を放射する無機物質のなかの１種以上からなるセラミックスと珪藻土とトルマリンとを含む微粉を付着させたことにある。このような遠赤外線放射物質を組合せて繊維に付着させることにより、人間が暖かいと感じる６μｍ〜１２μｍの波長域において、遠赤外線を高く安定して放射することができ、併せて脱臭性と抗菌性を兼ね備えた機能性ワタ及び機能性糸を得ることができる。 The greatest feature of the present invention resides in that fine powder containing ceramics, diatomaceous earth and tourmaline made of one or more inorganic substances emitting far infrared rays are adhered to the fibers. By combining these far-infrared emitting materials and attaching them to the fibers, far-infrared rays can be emitted stably and stably in the wavelength range of 6 μm to 12 μm that humans feel warm. A functional cotton and a functional yarn having both of the above can be obtained.
以下、図１〜図３に基づいて本発明の第１の実施形態である機能性繊維について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の機能性繊維である機能性ワタ１を示す図、図２は図１のＡ部を拡大して示した概略図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
Hereinafter, based on FIGS. 1-3, the functional fiber which is the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 1 is a diagram showing a functional cotton 1 which is a functional fiber according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing an enlarged view of part A in FIG. 1, and FIG. FIG.
図１〜図３に示すように、機能性ワタ１は、遠赤外線放射物質を微粉砕し、この微紛をワタ１ａの短繊維２ａ（図３参照）に付着させた機能性短繊維２から構成されている。遠赤外線放射物質である微紛５として、セラミックス５ａと珪藻土５ｂとトルマリン５ｃが使用されており、この微紛５をバインダー液４に混合して得た液状混合物をワタ２の表面全体に吹き付けて、短繊維２ａに付着させている。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the functional cotton 1 is composed of a functional
この時、ワタ１ａの表面に吹き付けられた液状混合物は、ワタ１ａの空隙に浸入して、ワタ１ａの内部の短繊維２ａに付着する。このため、ワタ１ａ全体に渡って微紛５であるセラミックス５ａと珪藻土５ｂとトルマリン５ｃとが付着した機能性短繊維２を得ることができ、繊維全体に微紛５が付着した機能性繊維である機能性ワタ１となる。また、微紛５は種類数が少ないため、バインダー４中に均一に混合されて短繊維２ａに塗布されることとなり、微紛５をバインダー４の乾燥後に均一に短繊維２ａの表面に付着させることができる。
At this time, the liquid mixture sprayed on the surface of the
また、本実施形態の短繊維２ａとして、ポリエステル繊維が使用されており、この短繊維２ａの太さは１．５〜３デニール、繊維長が３８ｍｍ〜５１ｍｍである。セラミックス、珪藻土、トルマリンの粒径は１０μｍ〜２０μｍに調整して使用しているが、更に小さい粒径とすることもできる。
Moreover, the polyester fiber is used as the
ここで、セラミックスとしては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の粉砕物と酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ2Ｏ3）の粉砕物とを主体とする混合物を焼結したもの（焼結体）が使用されている。酸化亜鉛と酸化アルミニウムとの焼結体は、これらを焼結しない場合に比べて、ぞれぞれの粒子が互いに接近して結合して結晶性が得られ、多孔性の焼結体となり、空気との接触面積が大きくなって遠赤外線を放射しやすい状態になり、良好な遠赤外線の放射特性を得ることができると推察される。ここで、焼結温度は１０００℃〜１２００℃が望ましく、本実施形態では約１０５０℃とした。焼結温度が１０００℃未満では、焼結が進みにくく、１２００℃を超えると部分溶融が進み、得られた結晶内部の気孔が消滅して放射特性が不良となる。 Here, as the ceramic, a sintered product is used which is a mixture of a pulverized product of zinc oxide (ZnO) and a pulverized product of aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ). . Compared to the case where zinc oxide and aluminum oxide are not sintered, the particles are close to each other and bonded to each other to obtain crystallinity, resulting in a porous sintered body. It is presumed that the contact area with the air becomes large and it becomes easy to radiate far infrared rays, and good far infrared radiation characteristics can be obtained. Here, as for sintering temperature, 1000 to 1200 degreeC is desirable, and it was about 1050 degreeC in this embodiment. When the sintering temperature is less than 1000 ° C., the sintering is difficult to proceed, and when it exceeds 1200 ° C., partial melting proceeds, the pores inside the obtained crystal disappear, and the radiation characteristics become poor.
また、酸化亜鉛を使用することにより、良好な放射特性とともに優れた抗菌性を持つものとすることができる。ここで、バインダー４としては合成樹脂または天然樹脂を使用することができるが、前述の機能性を発揮させるために、ワタ２への強固な接着性を持つものを使用している。
Further, by using zinc oxide, it can have excellent antibacterial properties as well as good radiation characteristics. Here, a synthetic resin or a natural resin can be used as the
また、機能性ワタ１において厚みが大きい場合、ワタの内部まで浸透させないで表面付近にのみ微紛５を付着させることもできる。このように、各機能を保つことができれば、必要最低限の量の微紛５を繊維の一部に付着させた機能性繊維とすることもできる。
Further, when the functional cotton 1 has a large thickness, the
微紛５である珪藻土５ｂ、セラミックス５ａ、トルマリン５ｃをバインダー液に混合するとき、珪藻土５ｂ：セラミックス５ａ：トルマリン５ｃ：バインダー液の重量比は、５〜２０：０．７５〜３：０．７５〜３：７４〜９３．５が望ましい。この微紛５を含むバインダー液を、ワタ１ａに吹き付け加工器で塗布して機能性ワタ１を得ることができる。
When the
更に、微紛５中における最適な割合として、珪藻土５ｂ，セラミックス５ａ，トルマリン５ｃの質量の合計を１００％とすると、珪藻土５ｂを７０％〜８５％、セラミックス５ａが７．５％〜１５％、トルマリン５ｃが７．５％〜１５％であり、更に好ましくは、珪藻土５ｂを７５％〜８０％、セラミックス５ａが１０％〜１２．５％、トルマリン５ｃが１０％〜１２．５％である。このような割合とすることにより、珪藻土５ｂの主成分であるシリカの特性である遠赤外線放射特性，吸着機能による脱臭性を充分に発揮させることができるとともに、珪藻土は比重が小さいため、繊維に付着させたときの繊維の重量増を軽減することができる。従って、良好な放射特性，脱臭性，抗菌性を併せ持ち、且つ、軽量な機能性ワタ１とすることができる。
Furthermore, as an optimal ratio in the
ここで、珪藻土５ｂの混合割合が８５％を超えると、他の２種類の混合割合が減少し、珪藻土５ｂの主体であるシリカ（ＳｉＯ2）の不安定となる波長９μｍ付近を安定なものとすることができない。珪藻土５ｂの混合割合が７０％未満となると、珪藻土５ｂの特性を充分に活かすことができず、汗や汗の成分であるアンモニア等の脱臭性が劣る。更に、遠赤外線放射物質の重量が増え、人体にとって負担となり不快なものとなる。また、酸化鉄等の他の物質の使用割合が増えることにより、肌触りが悪くなる場合もある。珪藻土５ｂの特性を更に活かすために、珪藻土５ｂの混合割合を７５％以上とすることがより好ましい。
Here, when the mixing ratio of the
セラミックス５ａの混合割合が１５％を超えると、他の２種類の使用量が減少するため脱臭性等が劣り、セラミックス５ａの混合割合が７．５％未満であれば、抗菌性が劣る。
トルマリン５ｃの混合割合が１５％を超えると、他の２種類の使用量が減少するため脱臭性が劣り、トルマリン５ｃの混合割合が７．５％未満であれば、遠赤外線の放射特性が高く安定したものとすることができず、更に、トルマリン５ｃにはマイナスイオン放射特性もあるため、副次的な効果が得られなくなる。
If the mixing ratio of the ceramic 5a exceeds 15%, the other two types of use amount are reduced, so that the deodorizing property and the like are inferior. If the mixing ratio of the ceramic 5a is less than 7.5%, the antibacterial property is inferior.
If the mixing ratio of
珪藻土の大きさは様々であるが、本実施形態の珪藻土５ｂとしては、２０μｍ〜１００μｍのものを微粉砕して使用している。この珪藻土５ｂの主成分は前述の通りシリカであり、表面には無数の孔が存在して多孔質（ポーラス状）であるため、この孔が吸着機能を持ち脱臭性として有効である。更に、一旦孔に吸着した物質が再度放出される性質（呼吸性）があり、長期間に渡って脱臭性を維持することができる。この脱臭性は、脱臭と吸湿が可能となるため、機能性ワタ１を使用した寝具等は、匂いや汗を吸着して脱臭することができるため、使用者は快適に使用することができる。
Although the size of diatomaceous earth is various, as
更に、天然の珪藻土は、単細胞生物が海底や湖底に堆積してできたものであり、珪藻土には、わずかながら生物由来の有機物が含まれ、また、匂いの元となる気体が吸着されている。本実施形態では珪藻土を高温で加熱（焼成）して、これらの不純物を除去した珪藻土を使用している。ここで、珪藻土の焼成温度は、５００℃〜１０００℃が好ましく、７００℃〜９００℃がより好ましい。焼成温度が５００℃未満であれば不純物が除去されにくくなり、１０００℃を超えると、珪藻土の粒子同士が反応して互いに結合（焼結）し始め、粒子の表面積が低下して後述する珪藻土の微細な孔が失われるため、珪藻土の吸着機能による脱臭性が劣るとともに、遠赤外線の放射特性を良好なものとすることができない。 In addition, natural diatomaceous earth is a product of single-cell organisms deposited on the sea floor and lake bottom. The diatomaceous earth contains a small amount of biological organic matter and adsorbs gases that cause odors. . In this embodiment, diatomaceous earth obtained by heating (baking) diatomaceous earth at a high temperature to remove these impurities is used. Here, the firing temperature of diatomaceous earth is preferably 500 ° C to 1000 ° C, more preferably 700 ° C to 900 ° C. If the firing temperature is less than 500 ° C., impurities are difficult to remove. If the firing temperature exceeds 1000 ° C., the diatomaceous earth particles react with each other and start to bond (sinter) to each other. Since the fine pores are lost, the deodorizing property due to the adsorption function of diatomaceous earth is inferior, and the far-infrared radiation characteristics cannot be improved.
次に、本発明の第１の実施形態である機能性繊維である機能性糸について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、本発明の機能性糸１１の断面を示す模式図である。機能性糸１１は、機能性ワタ１を解して得た機能性短繊維２を紡績したものであり、機能性糸１１の内部に渡って微紛５が含有されている。機能性糸１１は、機能性ワタ１の機能性短繊維２を解して、短繊維から糸をつくる通常の方法によりつくることができ、回旋機等を用いて解された一本一本の機能性短繊維２を長さ方向に平行に揃えてから、太いロープ状にまとめ、これを引き伸ばして細くして、捻りをかけて機能性糸１１となる。
Next, the functional yarn which is the functional fiber which is the 1st Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. Fig.4 (a) is a schematic diagram which shows the cross section of the functional thread |
一方、図４（ｂ）は、微紛２５を付着させた従来の機能性糸２１の断面を示す模式図であり、従来の機能性糸２１は、短繊維２２ａからつくられた糸２０に、目的の物質を含む微紛２５をバインダー液と混合して、その混合物を吹き付けたものである。従来の機能性糸２１は、表面にしか微紛２５を付着させることができず、糸２０の内部にまで微紛２５を付着させることができないのに対し、本発明の機能性糸２１は、機能性短繊維２からつくられているため、短繊維２ａの表面に付着している微紛５が、糸の内部および表面に位置することとなる。機能性糸２１の内部に渡って微紛５を付着させることができる。従って、全体に渡り保温性、脱臭性、抗菌性を備えた織物用糸等として好適に利用できる。
On the other hand, FIG. 4B is a schematic view showing a cross section of the conventional
次に、本発明の第２の実施形態の機能性繊維である機能性糸について説明する。図５は、本発明の第２の機能性短繊維１２の断面を示す模式図である。機能性短繊維１２は、機能性短繊維２と同様に微紛１５である珪藻土１５ｂ、セラミックス１５ａ、トルマリン１５ｃをバインダー液と混合してワタに付着させて得られたものであり、粒径が略１μｍの微紛１５を使用している。このように短繊維２ａに対して付着させる微紛１５を小さくすれば、より均一に短繊維２ａに付着させることができる。
Next, the functional yarn which is the functional fiber of the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 5 is a schematic view showing a cross section of the second functional
また、図６（ａ）は、本発明の機能性糸３１の断面を示す模式図であり、機能性糸３１は、機能性糸１１と同様に、機能性短繊維１２からつくられたものである。このため、図４（ａ）と同様に、機能性糸３１の内部に渡って微紛１５が含有されている。また、微紛１５の粒径が第１の実施形態よりも小さいことから、より安定して微紛１５を付着させた機能性糸３１とすることができる。
FIG. 6A is a schematic view showing a cross section of the
一方、図６（ｂ）は、微紛４５を付着させた従来の機能性糸４１の断面を示す模式図であり、図４（ｂ）と同様に短繊維４２ａからつくられた糸４０に、目的の物質を含む微紛４５をバインダー液と混合して、その混合物を吹き付けたものである。従来の機能性糸４１は、表面にしか微紛４５を付着させることができず、糸４０の内部にまで微紛４５を付着させることができないのに対し、本発明の機能性糸３１は、機能性短繊維１２からつくられているため、短繊維２ａの表面に付着している微紛１５が、糸の内部および表面に位置することとなる。このように、機能性糸３１の内部に渡って均一に微紛１５を付着させることができる。
On the other hand, FIG. 6B is a schematic view showing a cross section of a conventional
本発明の第１の実施形態の機能性繊維である機能性ワタ１の遠赤外線の放射特性について試験を行った。測定に際しては、日本電子（株）製遠赤外線分光放射計（ＪＩＥ−Ｅ５００）を使用し、ヒーター温度７０℃にて、波長域３．５μｍ〜２５μｍにおいて放射率を連続計測し、試験波長域における積分放射率と放射曲線を得た。試験区１として、使用した珪藻土＋セラミックス＋トルマリンの合計：バインダー液を重量比で２６：７４とし、珪藻土，セラミックス，トルマリンの割合として、重量割合で珪藻土７７％、セラミックス１１．５％、トルマリン１１．５％として試験を行った。試験区２は、試験区１の状態からトルマリンを除いた区、対照区は遠赤外線放射物質を使用しない区とした。ここで、微粉の原料毎の特性をみるために、試験区３（珪藻土のみ）、試験区４（セラミックスのみ）、試験区５（トルマリンのみ）を設けて試験を行った。なお、試験区３〜５で使用する各原料の重量は同一とした。測定結果を表１、図７に示した。
A test was conducted on the far-infrared radiation characteristics of the functional cotton 1 which is the functional fiber of the first embodiment of the present invention. For measurement, a far infrared spectroradiometer (JIE-E500) manufactured by JEOL Ltd. is used, and the emissivity is continuously measured at a heater temperature of 70 ° C. in a wavelength range of 3.5 μm to 25 μm. The integral emissivity and radiation curve were obtained. As test section 1, the total of used diatomaceous earth + ceramics + tourmaline: binder solution in a weight ratio of 26:74, and the ratio of diatomaceous earth, ceramics, tourmaline, diatomaceous earth 77%, ceramics 11.5%,
対照区の積分放射率は４７．７％と低いのに対し、試験区１では８１．７％、試験区２では７９．９％であり、珪藻土，セラミックス，トルマリンを付着させることにより放射特性を良好にすることができた。特に、６μｍ以上の波長域においては高く安定し、特に試験１においては、放射率は８０％以上と高く安定した。また、トルマリンを含む試験１とトルマリンを含まない試験２とを比較すると、試験区１は試験区２よりも約２％高く、トルマリンの効果が確認された。
なお、試験区３〜５においては、積分放射率は６２〜７１％であり、原料単独による効果は小さかった。従って、珪藻土，セラミックス，トルマリンの３種を使用することによって遠赤外線の放射特性への相乗効果が確認された。
ここで、積分放射率とは、測定した波長域における放射率の平均値である。
The integral emissivity of the control group is as low as 47.7%, while that of the test group 1 is 81.7% and that of the
In the test sections 3 to 5, the integrated emissivity was 62 to 71%, and the effect of the raw material alone was small. Therefore, a synergistic effect on the radiation characteristics of far-infrared rays was confirmed by using three kinds of diatomaceous earth, ceramics and tourmaline.
Here, the integrated emissivity is an average value of emissivities in the measured wavelength region.
良好な放射特性を有するセラミックス等は、素材単体では８０％以上の放射率を示すものがあるものの、加工品については、例えば、付着層の厚さや、使用量により放射率が不安定となって低くなることが知られている。本発明の機能性ワタ１においては、概ね８０％以上の放射率が安定して得られ、付着量も充分であり、好適な製造条件を提供することができた。 Some ceramics with good radiation characteristics exhibit an emissivity of 80% or more when used alone. However, for processed products, for example, the emissivity becomes unstable depending on the thickness of the adhesion layer and the amount used. It is known to be lower. In the functional cotton 1 of the present invention, an emissivity of approximately 80% or more was stably obtained, the amount of adhesion was sufficient, and suitable manufacturing conditions could be provided.
ここで、機能性ワタ１に使用した珪藻土，セラミックスの放射特性について図９を用いて説明する。図９は一般的なセラミックスの放射特性を示す図である。図９に示すように、珪藻土については、主成分はシリカ（ＳｉＯ2）であり、前述のようにシリカの放射特性は８μｍ〜１０μｍの波長域において、特に９μｍ付近で不安定であり、放射率が低くなる。これに対し、セラミックスの主体である（ＺｎＯ）と酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ2Ｏ3）は８μｍ〜１０μｍの波長域において、高く安定したものとなっており、これらの焼結体も同様に高く安定していると推察され、この範囲におけるシリカの不安定性を補うことが可能となると考えられる。トルマリンの放射特性については、先述の試験区２によって確認されたことから、珪藻土とセラミックスとトルマリンを使用することにより、良好な放射特性とすることができる。
Here, the radiation characteristics of diatomaceous earth and ceramics used for the functional cotton 1 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing the radiation characteristics of general ceramics. As shown in FIG. 9, as for diatomaceous earth, the main component is silica (SiO 2 ), and as described above, the radiation characteristics of silica are unstable in the wavelength region of 8 μm to 10 μm, particularly near 9 μm, and the emissivity. Becomes lower. In contrast, (ZnO) and aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ), which are the main components of ceramics, are highly stable in the wavelength range of 8 μm to 10 μm, and these sintered bodies are similarly high. It is presumed that it is stable, and it is thought that the instability of silica in this range can be compensated. About the radiation characteristic of tourmaline, since it was confirmed by the above-mentioned
ここで、珪藻土，セラミックス，トルマリンを含むバインダー液の塗布（付着）量は、目的に応じて調整することが可能であり、塗布量が多ければ、内部に浸透して付着層が厚くなって、付着量も多くなり、遠赤外線の放射特性は更に高めることができる。バインダー液と混合する微紛量においても、任意に調整することができる。 Here, the amount of application (adhesion) of the binder liquid containing diatomaceous earth, ceramics, and tourmaline can be adjusted according to the purpose, and if the application amount is large, the adhesion layer penetrates into the inside and becomes thicker. The amount of adhesion increases, and the far infrared radiation characteristics can be further enhanced. The amount of fine powder mixed with the binder liquid can also be arbitrarily adjusted.
本発明の機能性糸１１の放射特性について試験を行った。試験を行うために、この機能性糸１１から衣料を想定した布地（布帛材料）を製造し、この布地の放射特性について調べた。試験方法として、日本電子（株）製遠赤外線分光放射計（ＪＩＥ−Ｅ５００）を使用し、ヒーター温度１００℃にて、３．５μｍ〜２５μｍの波長域において衣服の放射率を連続計測した。ここで、機能性糸１１に付着させる珪藻土，セラミックス，トルマリンとバインダー液の混合条件として、表２の試験区を設けて行った。ここで、珪藻土，セラミックス，トルマリンを含まない対照区は表１の対照区のデータを用いた。
The radiation characteristic of the
表２に示すように、対照区の積分放射率は４７．７％であるのに対し、珪藻土，セラミックス，トルマリンを含んだ試験区１では、７８．２％と高かった。また、珪藻土，セラミックス，トルマリンの混合量を試験区１の半量とした試験区２では、積分放射率は７２．９％であり、試験区１よりも劣るものの、対照区よりも高い結果となった。
As shown in Table 2, the integral emissivity of the control group was 47.7%, whereas in test group 1 containing diatomaceous earth, ceramics, and tourmaline, it was as high as 78.2%. Moreover, in the
次に、図８は、表２の試験区１，２における３．５μｍ〜２５μｍの波長域における放射特性を示している。対照区と比べて、試験区１においては、約６μｍ以上の波長域において、放射率が高まり安定したものとなっている。また、試験区２においても同様に、試験区１の放射率よりは低いものの、対照区よりも放射率を高く安定なものとすることができる。
以上のことから、機能性ワタ１より製造した機能性糸１１を用いて作られた布地は、放射特性が良好となり、保温性が高められることが示された。
Next, FIG. 8 shows the radiation characteristics in the wavelength region of 3.5 μm to 25 μm in the
From the above, it was shown that the fabric made using the
さらに、表２の試験区１、試験区２において、アンモニアガスの吸着（脱臭）試験を行った。試験方法は、前述の機能性糸１１より作成した衣服を１０ｃｍ四方に型取り、１０Ｌサンプリングバッグに密閉し、このサンプリングバッグ内のアンモニアガス濃度を約２０ｐｐｍに調整した。このサンプリングバッグ内にアンモニア検知管を挿入し、この直後（０分後）〜６０分後までのサンプリングバッグ内のアンモニア濃度を適宜測定した（表３）。なお、サンプルを入れないブランク区（ＢＬ）を設け、対照区として、珪藻土，セラミックス，トルマリンを付着させていない糸より作成した１０ｃｍ四方の布地を使用した区を設けた。
Further, an adsorption (deodorization) test of ammonia gas was conducted in Test Zone 1 and
表３に示すように、試験区１，２において、測定開始後からアンモニア濃度の急激な減衰が確認でき、試験開始１５分後に１／３以下となり、試験区１においては１時間後にアンモニアガスを検出できなかった。対照区においてもアンモニアガスは減少しているものの、その速度は遅く、両試験区におけるアンモニア吸着力による脱臭効果が確認された。更に、珪藻土，セラミックス，トルマリンの使用量が多い試験区１の方が、これらの使用量が少ない試験区２よりも、脱臭性が高いことが確認された。
As shown in Table 3, in
また、機能性糸１１は、軽量な珪藻土を使用しているため、機能性を持った軽量な衣料の材料とすることができる。また、短繊維２ａはポリエステル繊維に限定するものではなく、その他の化学繊維や、綿・羊毛等の天然繊維を利用することもでき、機能性糸１１は、衣料をはじめカーペット等の他の産業にも利用可能である。
Moreover, since the functional thread |
さらに、本発明の機能性糸１１（表２の試験区１の混合条件で製造）を原料として布帛材料（布地）を製造し、この布帛材料によりマットを製造した。そして布団上にこのマットを敷き、この上に長期間入院している患者が寝た結果、使用後約１ヶ月半から、患者の床擦れ現象が改善された。床擦れ現象とは、長く病気で床についていて、体の一部が圧迫されることで血流が悪くなり、床に当たる体の部分が擦れて爛れる現象である。本発明の布帛材料により作られたマットを使用したことにより、これに含まれる珪藻土が多孔質であることから、患者の体の汗等の水分を吸着させて外部に放出させることができる。これにより、床に当たる体の部分を乾燥させることが可能となり、この部分の酸欠を抑制することができると推察される。従って、患者の細胞が壊死することを防止することができ、さらに、機能性糸１１の前述した種々の作用も重なって細胞が活性化されると推察される。なお、本発明の布帛材料は、マットのみならず布団等の寝具に適用しても効果が期待できる。
Furthermore, a fabric material (fabric) was produced using the
本発明の機能性繊維である機能性ワタおよび機能性糸は、保温性、脱臭性、抗菌性等を併せ持った寝具、衣料等に広く利用することができる。 The functional cotton and functional yarn, which are the functional fibers of the present invention, can be widely used for bedding, clothing and the like having heat retention, deodorization, antibacterial properties and the like.
１ 機能性ワタ
１ａ ワタ
２，１２ 機能性短繊維
２ａ，２２ａ，４２ａ 短繊維
４ バインダー
５，１５，２５，４５ 微紛
５ａ，１５ａ セラミックス
５ｂ，１５ｂ 珪藻土
５ｃ，１５ｃ トルマリン
１１，３１ 機能性糸
２０，４０ 糸
２１，４１ 従来の機能性糸
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