JP2006348414A

JP2006348414A - 熱線反射布帛およびその製造方法

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Publication number: JP2006348414A
Application number: JP2005175053A
Authority: JP
Inventors: Hidenobu Honda; 秀信本田; Ryosuke Kudo; 良祐工藤; Hiroyuki Kondo; 裕之近藤; Yasuhiro Shimizu; 靖博清水; Takayoshi Nakagawa; 貴義中川
Original assignee: Toray Industries Inc; Sakai Ovex Co Ltd
Current assignee: Toray Industries Inc; Sakai Ovex Co Ltd
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】熱線反射性に優れた防暑布帛とその製造方法を提供すること。
【解決手段】繊維布帛の表面に熱線反射金属粒子がバインダー樹脂を介して付与され、通気量が５〜３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃの範囲である熱線反射布帛であり、繊維布帛の表面に、捺染方式またはグラビアコーティング方式により、熱線反射金属粒子を含んでいる熱線反射加工剤を付与することを特徴とする熱線反射布帛の製造方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、太陽光やボイラー、溶鉱炉等の熱源から発生する熱線により体温に近い雰囲気環境、またはそれよりも高い温度での劣悪な雰囲気環境において、ある程度、熱線を反射させ暑さへの対応ができる布帛に関するものである。

熱線反射布帛の提案は種々なされていて、衣料用途として金属粒子を練り込んだ糸を用いた白色系衣類、アルミ等の金属薄膜をラミネートとした布帛を用いた衣類などを挙げることができる。また、衣料以外に飲料用クーラーの外装、冷凍食品用のバッグ、園芸ハウスの外装、ビール搬送用トラックの幌、カーテンなどを挙げることができる。

これらへの熱線反射加工方法は金属薄膜を布帛面に設ける方法や、バインダーを用いて微粒子を布帛面に設ける方法がある。

具体的方法として、金属薄膜を布帛面に設ける方法は、熱線反射性の高いアルミニウム、チタン、ステンレス、マグネシウム、ニッケル、銀などを用いて真空蒸着法やスパッタリング法により製造する方法が記載されている（例えば、特許文献１、２、３等）。

一方、バインダーを用いて微粒子を布帛面に設ける方法は、熱線反射性の高いアルミニウム、チタン、ステンレス、マグネシウム、ニッケル、銀などの金属粒子やガラスビーズ、アクリルビーズなどをポリウレタン、ポリアクリル、ビニル、シリコーン等の樹脂を用いて含浸やコーティング法により製造する方法が記載されている（例えば、特許文献１、３、４等）。

これらの方法で製造した布帛で外衣を作成し、太陽光やボイラー、溶鉱炉等の熱源から発生する熱線により体温に近い雰囲気環境、またはそれよりも高い温度での劣悪な雰囲気環境において着用した場合には、３０分程度以内の短時間では防暑効果が得られるものもあるが、長時間では衣服内気候がコントロールできず、汗による蒸れや、逆に熱線の侵入による体温上昇等の問題が発生し必ずしも快適な衣服素材が得られない状況である。衣服内気候をコントロールする意味で重要な点は通気量である。通気量に関し、特許文献１に記載されているのが、通風率が３０％以上の素材を用い衣服面積の２０％以上にこの生地を用いた防暑衣服が提案されているが、２種類以上の生地から縫製する必要があり現実的でなく、また、使用部位によって通気量が異なるので全体の換気ができなく部分的に大汗をかく状況が想定できる。

特許文献３には、ビーズクッションを長時間使用することにより人体の熱がクッションに蓄積され、生ぬるい感じになるのを防止するため扁平糸を用いたクッション側地の編地面に、金属膜を付着させた一定通気量以上の編地が提案されている。

この場合は、ビーズクッションが暖まるのを防止するため通気量を高目にし、熱気がこもらないようにしたものである。この編地を用いて防暑衣服に展開すれば通気量が非常に大きいので、外気からの熱気が侵入し体温の上昇をきたす問題がある。

一方、特殊な断熱作業服としては、太陽の輻射熱を反射する宇宙服や火災時の現場突入消防服などがあるが、これらは断熱効果はあるが、着用における衣類内部の汗処理ができず蒸れて暑く感じられ快適感が得られないものである。また、作業性、コストの面でも防暑作業服としては適さない。

現在、体温近くから体温より高い雰囲気の環境で、一定の熱線反射性があり、かつ、柔らかな風合いで作業性および着用性が良く、さらにコストの面で満足できる防暑衣類用の布帛はなかった。
特開昭６０−２４６８０４号公報特公昭６２−４５３５６号公報特開２００４−９７２５２号公報特開２００４−３４６４５０号公報

本発明の課題は、かかる従来技術の問題点を解決し、熱線反射性に優れた防暑布帛を提供せんとするものである。

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。

すなわち、繊維布帛の表面に熱線反射金属粒子がバインダー樹脂を介して付与され、通気量が５〜３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃの範囲であることを特徴とする熱線反射性に優れた布帛からなるものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の熱線反射布帛は、繊維布帛の表面に熱線反射金属粒子がバインダー樹脂を介して付与され、通気量が５〜３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃの範囲である熱線反射性に優れた布帛物からなるものである。

また、本発明の熱線反射布帛の製造方法は、繊維布帛の表面に捺染方式またはグラビアコーティング方式で、上記の熱線反射金属粒子を含む熱線反射加工剤を付与する方法である。

次に、本発明でいう繊維布帛とは、化学繊維、天然繊維からなる織物、編物、不織布であり素材は特に限定されないが、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の合成繊維が３０％以上含有した繊維構造物が使用耐久性、寸法安定性、耐熱性、コストの点でより好ましい。

熱線反射金属として特に限定はされないが、熱線反射率の高いアルミニウム、チタン、マグネシウム等であるが、価格、加工性などからチタンが好ましい。アルミニウム、チタン、マグネシウムは基本的に金属酸化物として用いるものである。

熱線反射金属粒子を布帛に付与する方法としてバインダーと熱線反射金属粒子を主体とした塗料を用いて各種のコーティング方式で加工すればよいが、より好ましい方法として、フラットスクリーンまたはロータリースクリーンを用いた捺染（プリント）方式またはグラビアコーティング方式が好ましい。

この方法は、ナイフコート、リバースロールコート等のように均一皮膜状にならず、詳細に観察すればドット状に付与されているので、ある程度通気が保たれ本発明に適している。スプレー方式でも可能であるが付着ドットの大きさのバラツキや均一散布性が不十分で目標とする品位、性能が得られにくいので好ましくない。この塗料の中には着色の目的で顔料や染料等の着色剤を含んでいてもよい。なるべく白色や淡色系の色を採用することにより熱線反射率が高くなるので好ましい。

本発明の熱線反射布帛は、熱線反射金属粒子が付与された面が熱線反射加工面を構成しているようにして用いられることが好ましいものである。この布帛は、製品（製品生地）上がりでの熱線反射加工面の明度Ｖ値は、３．０以上であることが特に好ましい。明度Ｖ値が３．０以上であるということは、中色から淡色、白色の範囲で熱線と言われる波長３〜５０μｍの赤外線を反射する割合（反射率）が高いからである。この熱線反射加工面の明度Ｖ値を３．０以上にするには、中色から淡色、白色に生地自体を染色等により着色するとともに、熱線反射加工面も、中色から淡色、白色にすることにより達成できる。熱線反射加工面の好ましい明度Ｖ値として、より好ましいのは淡色系と言われている５．０以上である。明度の表示方法はＪＩＳＺ８７２１に示されていて、理想的な黒を０、理想的な白を１０とし、その間を明度知覚の差がほぼ等歩度になるように分割して数字によって表すものとなっている。

結局、通常の場合は、熱線反射加工面の明度Ｖ値は、効果の点などから３．０以上１０．０（理想的な白）以下の範囲内とするのが実際的であり好ましい。

通気量は、熱線反射外衣として用いた場合、衣服内環境を快適な状態に保持する点で５〜３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃの範囲が好ましい。より好ましくは１０〜２０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃの範囲である。５ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以下であれば、暑さで発生した汗が衣服外に大気と共に放湿できず、蒸れ感が増し不快感が増す状態となる。一方、３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上であれば汗の蒸散はスムーズではあるが、外気が体温より高い場合は熱気が逆に衣服内に侵入し体温上昇につながり、不快感が増加する。汗の蒸散と外気侵入のバランスから通気量は５〜３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃの範囲が好ましい。

バインダーとして、特に限定されないが、ポリウレタン系重合体、ポリアクリル系重合体、ポリアミド系重合体、ポリエステル系重合体、ポリエチレン系重合体、ポリプロピレン系重合体、ポリ塩化ビニル系重合体、ポリ塩化ビニリデン系重合体、ポリフッ素系重合体、あるいはシリコーン系重合体等、更にあるいは上記各重合体のプレポリマーと架橋剤の組合せを用いればよい。特に、柔軟性、洗濯耐久性、耐加水分解性、コスト等の点からポリウレタン系重合体、ポリアクリル系重合体、ポリアミド系重合体、ポリエステル系重合体からなる群から選ばれる一種または二種以上の組合せで用いるものがより好ましい。

熱線反射金属粒子とバインダー樹脂の付着量（合計付着量）はコーティング前の生地重量に対して、乾燥状態で１０〜７０ｇ／ｍ²の範囲が熱線反射性能、風合い、通気量の点で好ましい。１０ｇ／ｍ²未満であれば熱線反射性能が不足しがちであり防暑効果が小さくなり好ましくない。７０ｇ／ｍ²を超える付着量であれば熱線反射性能は布帛状態では十分に得られるが、風合いが硬くなり、また通気量が小さくなる方向であり、極端な場合、通気量がゼロ近くとなる場合もあるので好ましくない。

より好ましい熱線反射金属粒子とバインダー樹脂の付着量は、生地の組織、目付によっても変わるが、おおよそ２０〜５０ｇ／ｍ²の範囲である。コーティング前の生地自体の通気量は製品上がりで５〜３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃの範囲が適しているので、樹脂付着量を考慮すると７０〜１３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃの範囲内とするのがよい。

熱線反射金属粒子とバインダー樹脂の割合は、コーティング剤の乾燥状態を１００％としたときの割合で、熱線反射粒子が５〜３０％、バインダー樹脂が７０〜９５％の範囲が好ましい。熱線反射金属粒子が５％以下であれば熱線反射性能が不足しがちであり、防暑効果が乏しくなってくる。

一方、３０％以上であれば、熱線反射効果は得られるが、金属粒子が多くなり表面が硬くなるのと、樹脂の割合が少なくなるためコーティング後の樹脂皮膜の物性が弱くなり、揉みによる脱落や洗濯による脱落が発生しやすくなり、耐久性に劣ってくる。

熱線反射金属粒子の大きさは、特に限定されないが、上記金属粒子が球状である場合、その直径は０．１〜１００μｍの範囲が好ましい。より好ましいのは１〜３０μｍの範囲である。０．１μｍ未満であれば熱線の波長からして熱線反射効果が小さくなるか、また製造コストがかかり、コスト面で採用がむずかしくなる。一方、１００μｍを超えると、熱線反射効果はある程度得られるが、金属粒子を加工剤として水または有機溶剤に分散させたときに自重が重く沈降し、安定した分散状態を保つことができないので、加工剤として用いることが比較的難しくなっていく。また、粒径があまり大きいと重量の割合に反比例して表面積が少なくなり、熱線反射効率が小さくなる方向であるので、効果的でなく好ましくない。

熱線反射金属粒子の形状は、特に限定されず、例えば、球状、破砕状、盤状、不定形状等任意の形状を挙げることができる。

本発明の製造方法として、本発明に用いる繊維には仮撚加工糸、インターレース加工糸、タスラン加工糸、捲縮加工糸などの任意の加工糸や通常糸などを用いればよい。帯電防止として後加工である帯電防止剤を付与するよりも編、織の段階で導電糸を用いる方法が洗濯耐久性の点で好ましい。織または編み上がり反を通常の精練工程を経て通常の染色を施すか、精練工程上がりの無色状態で用いてもよい。不織布の場合は、不織布上がりで用いるか、パッド法で顔料着色してもよい。染料や顔料での着色の場合は、なるべく白色や淡色系の色を採用し、熱線反射加工面と同じ色にすることにより熱線反射率が高くなるので好ましい。

本発明の熱線反射加工剤の付与で、捺染方式の場合は熱線反射金属粒子分散体とバインダー樹脂を主体とした塗料を捺染に適した２０００〜５００００ｃＰｓ程度の粘度に調合し、３００〜２０００メッシュのスクリーンを用いて捺染すればよい。このときのスクリーンはフラットまたはロータリー方式を採用すればよい。一方、グラビアコーティング方式の場合は、塗料粘度を１０〜１００００ｃＰｓ程度に調合し、２５〜１０００メッシュのグラビアロールを用いてコーティングすればよい。

なお、布帛として親水加工、撥水加工、防汚加工、抗菌加工、防縮加工など任意の加工を施してもよい。この場合、熱線反射加工前か後で行えばよい。

これらの方法で加工した熱線反射加工布は、特に用途が限定されるものではないが、これを用い熱線反射加工面を外側にして外衣として縫製し、着用すれば防暑効果が得られる。外衣としては、上着、ズボン、つなぎ服、シャツ、帽子、フード等が該当する。

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。また、実施例中の評価・測定は、次の方法で行ったものである。

＜通気量＞
ＪＩＳＬ１０９６通気性Ａ法（フラジール形法）にて測定する。測定サンプル数は１試料３点（ｎ数＝３）とし、その平均値を計算し代表値とした。

＜明度Ｖ値＞
熱線反射加工面を、ＪＩＳＺ８７２１明度表示に準じて評価する。明度Ｖ値の測定は、ＪＩＳＺ８７２２に準じる。測定計器の一例としてミノルタ（株）製ＣＭ−３６１０Ｔスペクトロフォトメーターを使用することができる。測定サンプル数は１試料３点（ｎ数＝３）とし、その平均値を計算し代表値とした。

＜近赤外線反射率＞
（株）島津製作所製自記分光光度計ＵＶ−３１０１ＰＣを用いて、波長１２００ｎｍの時の反射率を測定する。測定サンプル数は１試料３点（ｎ数＝３）とし、その平均値を計算し代表値とした。

＜レフランプによる熱線評価＞
１５×１５ｃｍの生地を採取し、その生地を同じサイズの高さ３ｃｍの幅２ｃｍの額縁状発泡スチロールにセットする。額縁を通して温度計感知部を生地の裏側中央１ｃｍ下にセットする。５００Ｗのレフランプを生地真上５０ｃｍの距離から３０分照射し、照射前の温度と３０分照射後の温度を記録しその差を昇温温度とする。測定サンプル数は１試料３点（ｎ数＝３）とし、その平均値を計算して代表値とした。

実施例１
＜染色布帛の製造＞
タテ糸に長手方向に解撚部分（約６０％）と未解撚部分（約４０％）が混在した特殊仮撚りした加工糸ポリエステル８４Ｔ−３６Ｆと、仮撚加工糸ポリエステル１１０Ｔ−４８Ｆと、８ｍｍ間隔にポリエステル５６Ｔ−２４Ｆと導電性のカーボン微粒子含有成分を芯成分とした芯鞘複合繊維ポリエステル２０Ｔ−１Ｆの合撚糸を用い、ヨコ糸にポリエステル６５／綿３５からなる紡績糸４５／２Ｓと消臭ナイロン５０／ポリエステル５０からなる紡績糸４２／２Ｓを用い、タテ１０７本／インチ、ヨコ６０本／インチの２／１綾織組織で織り上げた。

この生地を用い、通常の精練、乾燥工程を経てライトブルー色に染色を行った。

染色の条件は、ラピッド型液流染色機を使用して、レゾリンブルーＢＢＬＳ（ダイスター社製）１．０％ｏｗｆ、アニオン系界面活性剤１．０ｇ／ｌ、酢酸１．０ｇ／ｌを含む染液中で、１２５℃、３０分間行うものとする。この後、１００℃で乾燥した。

＜捺染剤の製造＞
酸化チタン含有アクリル樹脂４０部
（酸化チタン平均粒径：１０μｍ、酸化チタン固形分濃度：３０％、アクリル樹脂固形分濃度３０％）
アクリル系バインダー４０部
（アクリル樹脂固形分濃度：１５％）
架橋剤３部
水７部
両者をホモミキサーによって均一に混合し、ｏ／ｗ型エマルジョンの捺染剤を調製した。この捺染剤の粘度は、１００００ｃＰｓ（２５℃）であった。粘度は、粘度計（商品名：Ｂ型粘度計、（株）東京計器製）を用いて測定した。以下においても同様に粘度を測定した。

＜染色布帛への捺染処理＞
８００メッシュのロータリースクリーン捺染機で捺染し、１００℃で５分間乾燥し、さらに１５０℃で２分間熱処理し、本発明の布帛を製造した。
＜加工布の評価＞
この加工上がりの物性評価結果を表１に示した。比較例１、２に比較して近赤外線反射率が約３０％高く、レフランプ法での昇温温度も５℃以上の差があり熱線反射効果が見られた。

この生地を用いて、つなぎ服を作成し、４５℃×４０％に温調した部屋で、入室後１０分間安静にし、その後、踏み台昇降１５分を実施した。

そのときの胸、前腕、大腿部の皮膚温を連続記録した。入室５分後の温度を基準とし、踏み台昇降終了直後の３カ所平均皮膚温の上昇度合いを見た、その結果０．６℃の上昇であった。着用感は若干暑さを感じるが、我慢できる状況で汗もわずかにかいている状態であった。

実施例２
実施例１の染色工程まで同じ素材、同じ条件で加工を行った。

＜コーティング剤の製造＞
酸化チタン含有アクリル樹脂４０部
（酸化チタン平均粒径：１０μｍ、酸化チタン固形分濃度：３０％、アクリル樹脂固形分濃度３０％）
アクリル系バインダー４０部
（アクリル樹脂固形分濃度：１５％）
架橋剤３部
水４０部
この捺染剤の粘度は、２０００ｃＰｓであった。

＜染色布帛へのコーティング処理＞
７５メッシュのグラビアコーティング機でコーティングし、１２０℃で２分間乾燥し、再度、７５メッシュのグラビアコーティング機でコーティングし、１２０℃で２分間乾燥し、さらに１５０℃で２分間熱処理し、本発明の布帛を製造した。

＜加工布の評価＞
この加工上がりの物性評価結果を表１に示した。比較例１や比較例２品に比較して近赤外線反射率が約２５％高く、レフランプ法での昇温温度も４℃以上の差があり熱線反射効果が見られた。

比較例１
実施例１の染色工程まで同じ素材、同じ条件で加工を行った。この加工上がりの物性を表１に示した。この生地を用いてつなぎ服を作成し、実施例１と同じ着用テストを行ったそのときの平均皮膚温の上昇度合いは１．３℃の上昇であった。実施例１のつなぎ服に比較してかなり暑く、大量の汗をかき我慢できない状況であった。この加工上がりの物性評価結果を表１に示した。

比較例２
熱線反射加工において実施例１の塗料配合に熱線反射金属粒子の添加を行わず、バインダー樹脂のみとし、付着量を同じになるように捺染した。この加工上がりの物性評価結果を表１に示した。

Claims

繊維布帛の表面に熱線反射金属粒子がバインダー樹脂を介して付与され、通気量が５〜３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃの範囲であることを特徴とする熱線反射布帛。
用いられる熱線反射金属粒子が、アルミニウム、チタンおよびマグネシウムからなる群から選ばれる一種または二種以上であることを特徴とする請求項１に記載の熱線反射布帛。
バインダー樹脂が、ポリウレタン系重合体、ポリアクリル系重合体、ポリアミド系重合体およびポリエステル系重合体からなる群から選ばれる一種または二種以上の重合体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の熱線反射布帛。
熱線反射金属粒子とバインダー樹脂の合計付着量が、１０〜７０ｇ／ｍ²の範囲であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の熱線反射布帛。
熱線反射金属粒子が付与された面が熱線反射加工面として形成され、該熱線反射加工面の明度Ｖ値が３．０以上１０．０以下であることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の熱線反射布帛。
繊維布帛の表面に、捺染方式またはグラビアコーティング方式により、熱線反射金属粒子を含んでいる熱線反射加工剤を付与することを特徴とする請求項１に記載の熱線反射布帛の製造方法。
請求項１記載の熱線反射布帛が用いられ、熱線反射金属粒子が付与されてなる熱線反射加工面を外側にして構成してなることを特徴とする外衣。