JP2022014841A - 感温性繊維構造物とその製造方法及びレースカーテン - Google Patents

Abstract

【課題】サーモクロミック機能を良好に維持する耐久性を有する感温性繊維構造物とその製造方法の提供。【解決手段】サーモクロミック材料を内包した微小カプセル３が、架橋構造を有する紫外線吸収性高分子２で被覆され、紫外線吸収性高分子２を介して繊維基材４の表面に固着されている感温性繊維構造物１、及びサーモクロミック材料を内包した微小カプセル３、紫外線吸収性高分子２および架橋剤を少なくとも含有する混合液を繊維基材４に塗布し、乾燥および／又は熱処理を行う製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、感温性繊維構造物とこれを使用したレースカーテン、および感温性繊維構造物の製造方法に関する。

従来から、温度変化に応じて色が可逆的に変化するサーモクロミック材料を繊維基材に加工した繊維製品がある。

サーモクロミック材料を繊維基材に加工する方法としては、サーモクロミック材料を内包した微小カプセルとバインダー樹脂を含む処理液を、浸漬法、パディング法、ブレードコーティング法、スクリーンプリントなどの方法によって塗布し、乾燥及び熱処理工程を経て繊維基材の表面に微小カプセルを固着させる方法がある。あるいは、これらの方法を行う前段階として、微小カプセルを吸着しやすくする表面処理を繊維基材に施すことで、微小カプセルを繊維基材に固着させる方法がある。

例えば、特開平５－３３２７６号によれば、セルロース繊維製品をカチオン性化合物で処理し、続いて可逆変色性微粒子を含む分散液に浸漬する処理方法が開示されている。また、特開平６－７３６６７号では、サーモクロミック材料を内包した微小カプセル、カチオン系界面活性剤及びノニオン系界面活性剤を含む水浴にセルロース系繊維を主体とした繊維基材を投入し、さらに吸尽付与剤を加えることにより、前記水浴中で微小カプセルを繊維基材に吸尽させる感温性繊維構造物の製造方法が記載されている。特開平７－４２０７０では、サーモクロミック液晶を含有する水溶性ポリエステル合成樹脂の水浴中に、糸を一定速度で浸漬して通した後、絞り、乾燥及び熱処理の工程を経て、サーモクロミック機能を付与した加工糸を製造する方法が例示されている。

また、サーモクロミック材料は紫外線に対する耐久性が低いため、特開平６－７３６６７号では、サーモクロミック材料を内包する微小カプセルを繊維基材に塗布する際に、同一浴あるいは別浴においてウレタン系樹脂とともに紫外線吸収剤を付与する製造方法が提案されている。この方法では、ＪＩＳ Ｌ ０８４２に準拠したカーボンアーク灯光による５時間の紫外線照射に対して、良好な耐久性が得られたことが示されている。

特開平５－３３２７６号 特開平６－７３６６７号 特開平７－４２０７０号

サーモクロミック材料をインテリア関連の繊維製品に応用することで、室内の温度上昇を視覚的に知覚できるようになり、熱中症に対する危険性を知らせることができる。そのため、室内にあって大面積で色変化が目立ちやすいレースカーテンへの応用が望まれている。

サーモクロミック材料の繊維製品への応用で、特に問題となるのが紫外線に対する耐久性である。繊維製品の中でもレースカーテンなどの長時間太陽光に晒されるインテリア製品では、紫外線によって短期間でサーモクロミック機能が消失してしまうことが課題として残されていた。インテリア製品にサーモクロミック材料を応用するためには、ＪＩＳ Ｌ ０８４２に準拠したカーボンアーク灯光による２０時間の紫外線照射に対して、サーモクロミック機能を良好に維持できる耐久性を実現する必要があった。

また、レースカーテンなどのインテリア製品では、洗濯処理に対するサーモクロミック機能の耐久性も要求される。特許文献２に例示されている紫外線吸収剤は低分子量であるため、ブリードアウト現象が起こることで洗濯等の処理により紫外線吸収剤が脱落し、紫外線に対するサーモクロミック機能の耐久性が低下することが問題であった。

本発明の感温性繊維構造物は、サーモクロミック材料を内包した微小カプセルが、架橋構造を有する紫外線吸収性高分子で被覆され、前記紫外線吸収性高分子を介して繊維基材の表面に固着されているものである。さらに、前記紫外線吸収性高分子が、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン又はトリアジンから選ばれる化学構造の紫外線吸収基を有するアクリル系ポリマーである。

本発明の感温性繊維構造物の繊維基材が、染料による染色若しくは顔料の練り込みにより、サーモクロミック材料とは異なる色彩で着色された糸である。また、本発明のレースカーテンは、糸である感温性繊維構造物を少なくとも一部に使用することにより、室内の温度変化を色彩変化として知覚できる。さらには、糸である感温性繊維構造物が、異なる温度範囲で変色するサーモクロミック材料を内包した微小カプセルが固着された２種以上であり、前記感温性繊維構造物を少なくとも一部に使用することにより、室内の温度変化を２段階以上の色彩変化として知覚できる。

本発明の感温性繊維構造物の製造方法としては、サーモクロミック材料を内包した微小カプセル、紫外線吸収性高分子および架橋剤を少なくとも含有する混合液を繊維基材に塗布し、乾燥および／又は熱処理を行う。

本発明の感温性繊維構造物では、架橋構造を有する紫外線吸収性高分子がサーモクロミック材料を内包した微小カプセルを被覆し、さらに繊維基材の表面に固着している。さらに、前記紫外線吸収性高分子としては、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン又はトリアジンから選ばれる化学構造の紫外線吸収基を有するアクリル系ポリマーを利用している。上記の本発明には、低分子の紫外線吸収剤を樹脂で固着する従来技術と比較すると、以下のいくつかの優位性がある。

本発明では、紫外線吸収基が強固な共有結合でポリマー主鎖と結合しているため、ブリードアウト現象によって脱落することはない。また、サーモクロミック材料を内包した微小カプセルを被覆した状態で、紫外線吸収基をサーモクロミック材料の微小カプセル近傍に確実に留まらせることができる。さらに、一般的な樹脂を使用する従来技術よりも紫外線吸収基の含有濃度を増大できる。

以上の本発明の優位性により、ＪＩＳ Ｌ ０８４２に準拠したカーボンアーク灯光による２０時間の紫外線照射に対して、サーモクロミック機能を良好に維持する耐久性を実現できる。また、洗濯処理に対するサーモクロミック機能の耐久性も良好となる。これにより、繊維製品の中でも長時間太陽光に晒されるインテリア製品へのサーモクロミック材料の応用が可能となる。

インテリア製品として、サーモクロミック材料の色変化が目立ちやすいレースカーテンに応用することで、室内の温度上昇を大面積で視覚的に知覚できる。これにより、サーモクロミック材料を応用したレースカーテンは、熱中症に対する注意を喚起する繊維製品となる。

本発明の実施形態に係る感温性繊維構造物を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本発明に用いるサーモクロミック材料を内包した微小カプセル３としては、例えば、（株）松井色素化学工業所製の「クロミカラー」、パイロットインキ（株）製の「メタモカラー」、大日精化工業（株）製の「ダイサーモ」などの市販品が挙げられる。サーモクロミック材料を内包した粒径０．１～５０μｍ程度の微小カプセル３が使用可能であり、１～１０μｍ程度の微小カプセル３がより好ましく利用できる。その具体例としては、例えば、特公昭５１－４４７０８号公報に記載の電子供与性呈色性有機化合物とフェノール性水酸基を有する化合物とアルコール類、エステル類、ケトン類、エーテル類の何れかより選ばれた化合物の３成分を必須成分とし、これを公知の製法により微小カプセル３に内包したものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明に用いる繊維基材４は、処理液の塗布および熱処理を問題なく行えるものであれば、形態において特に制限なく利用でき、糸、布帛、不織布などの形態が好適に用いられる。また、繊維基材４の素材としては、例えば綿、麻などの植物繊維、絹、ウールなどのタンパク質繊維、レーヨン、ポリノジック、キュプラなどの再生繊維、ジアセテート、トリアセテートなどの半合成繊維、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートの総称）、ナイロン、アクリル、ポリ乳酸などの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維を利用することができる。なお、上記繊維基材４を単独で用いてもよく、２種類以上の混合体であってもよい。レースカーテンなどインテリア用途においては、ポリエステルなどの合繊繊維がより好ましく利用できる。

また、本発明に用いる繊維基材４としては、染料による染色若しくは顔料の練り込みにより、サーモクロミック材料とは異なる色彩で着色された糸が利用できる。着色された糸を繊維基材４として利用することにより、感温時に有色から有色への鮮やかな色彩変化が得られる。この糸を少なくとも一部に使用したレースカーテンは、３０℃を超える温度範囲で鮮やかな色彩変化を起こすことにより、室内にいる人に温度変化を知覚させて熱中症に対する注意を喚起できる。また、異なる温度範囲で変色するサーモクロミック材料を内包した微小カプセル３が固着された２種類以上の糸を用いることにより、室内の温度変化を２段階以上の色彩変化として知覚できるレースカーテンとなる。

本発明に用いる紫外線吸収性高分子２とは、紫外線吸収性を有する重合性モノマーおよび他の重合性モノマーから公知の方法により得られる重合体である。紫外線吸収性を有する重合性モノマーの具体例としては、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン又はトリアジンから選ばれる化学構造の紫外線吸収基を有するアクリル系モノマーが例示できるが、これらに限定されるものではない。また、これらを単独又は複数種組み合わせて使用することが可能である。前記の他の重合性モノマーの少なくとも一種は、重合体の形態になった際に、次に記載する架橋剤と混合されることで、重合体分子内あるいは分子間で架橋構造を形成できるものが利用できる。上記の紫外線吸収性を有する重合性モノマーおよび他の重合性モノマーからなる紫外線吸収性高分子２の具体例としては、新中村化学工業（株）製の「ニューコートＵＶＡ－１０４」が例示できるが、これらに限定されるものではない。

本発明に用いる架橋剤とは、紫外線吸収性高分子２を構成する少なくとも一種類のモノマー成分がもつ官能基と反応する官能基を分子内に複数個有する化合物である。紫外線吸収性高分子２に架橋構造が形成されることにより、サーモクロミック材料を内包した微小カプセル３を被覆して繊維基材４に固着させることが可能となる。具体例としては、紫外線吸収性高分子２の官能基がカルボキシル基、水酸基、アルデヒド基、アミノ基、チオール基、フェノール基である場合、架橋剤としてはオキサゾリン基含有化合物、イソシアネート基含有化合物、アルデヒド基含有化合物、カルボジイミド基含有化合物、エポキシ基含有化合物、アルコキシシリル基含有化合物、酸無水物、メラミン化合物、尿素化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明の感温性繊維構造物１の製造方法としては、サーモクロミック材料を内包した微小カプセル３、紫外線吸収性高分子２および架橋剤を少なくとも含有する混合液を繊維基材４に塗布し、続いて４０～２００℃の温度範囲で乾燥および／又は熱処理させる方法が実施可能である。また、前記混合液には、必要に応じて、分散剤、界面活性剤、増粘剤などの添加物を添加してもよい。繊維基材４への混合液の塗布方法としては、公知の技術が制限なく利用可能であり、具体例として浸漬法、パディング法、ローラータッチ法、グラビアコーティング、スクリーンプリントなどが例示できるが、これらに限定されるものではない。

以下、本発明を実施例及び比較例を挙げて説明するが、本発明はこれら実施例および比較例によって限定されるものではない。

（株）松井色素化学工業所製のサーモクロミック材料を内包した微小カプセル３「クロミカラーＡＱインキ（カラータイプ：Ｇｏｌｄ Ｏｒａｎｇｅ、温度タイプ：＃３７）」５重量部、新中村化学工業（株）製の紫外線吸収性高分子２「ニューコートＵＶＡ－１０４」１０重量部、日本触媒（株）製のオキサゾリン基含有架橋剤「エポクロスＷＳ－３００」１０重量部を７５重量部の水に投入し、撹拌して混合液を得た。「クロミカラーＡＱインキ（カラータイプ：Ｇｏｌｄ Ｏｒａｎｇｅ、温度タイプ：＃３７）」には、３１～４１℃の温度範囲でオレンジ色から無色に変色するサーモクロミック材料が内包されている。

４０番手双糸のポリエステル紡績糸を０．５ｍ／分で走行させて、上記の混合液中を通過させた後、熱風乾燥が可能な加熱器内で１１０～１３０℃の温度により３分間の乾燥および熱処理を行った。得られた感温性繊維構造物１である糸は、３１～４１℃の温度範囲でオレンジ色から白色に鮮やかに色彩変化することが確認された。

（紫外線耐久性評価）
実施例１で得られた感温性繊維構造物１である糸に対して、ＪＩＳ Ｌ０８４２に準拠したカーボンアーク灯光による２０時間の紫外線照射を行った。照射後の露光面および遮光面について、分光測色計（コニカミノルタジャパン（株）製ＣＭ－３７００Ａ）を用いて測色を行い、露光面と遮光面の色差を求めた。その結果、実施例１の糸の色差は８．８であり、２０時間の紫外線照射に対してもインテリア製品として好ましいレベルの紫外線耐久性を有していることが確認された。

（洗濯耐久性評価）
実施例１で得られた感温性繊維構造物１である糸に対して、ＪＩＳ Ｌ０８４４のＢ－１号に準拠した洗濯堅ろう度試験を行った。ただし、石けんの代わりに市販の洗剤（商品名：スーパーナノックス）を１ｇ／Ｌの濃度で使用し、ステンレス鋼球は使用しなかった。洗濯後の感温性繊維構造物１を目視で確認し、発色具合を５段階で評価した。５級が発色良好でサーモクロミック材料の脱落がないことを示し、等級が低下するにしたがい脱落が起こったことを示す。その結果、実施例１の糸は４－５級で良好な洗濯耐久性を有していることが確認された。

（株）松井色素化学工業所製のサーモクロミック材料を内包した微小カプセル３「クロミカラーＡＱインキ（カラータイプ：Ｔｕｒｑｕｏｉｓｅ Ｂｌｕｅ、温度タイプ：＃３７）」１０重量部、新中村化学工業（株）製の紫外線吸収性高分子２「ニューコートＵＶＡ－１０４」１０重量部、日本触媒（株）製のオキサゾリン基含有架橋剤「エポクロスＷＳ－３００」１０重量部を７０重量部の水に投入し、撹拌して混合液を得た。「クロミカラーＡＱインキ（カラータイプ：Ｔｕｒｑｕｏｉｓｅ Ｂｌｕｅ、温度タイプ：＃３７）」には、３１～４１℃の温度範囲で青色から無色に変色するサーモクロミック材料が内包されている。

ピンク色に染色した４０番手双糸のポリエステル紡績糸を０．５ｍ／分で走行させて、上記の混合液中を通過させた後、熱風乾燥が可能な加熱器内で１１０～１３０℃の温度により３分間の乾燥および熱処理を行った。得られた感温性繊維構造物１である糸は、３１～４１℃の温度範囲で青色からピンク色に鮮やかに色彩変化することが確認された。

ラッシェル機を用いて、上記の糸を柄糸として約５ｃｍ間隔にストライプ柄で配置したレースカーテン生地を製編した。この生地で作製したレースカーテンは、柄糸が３１～４１℃の温度範囲で青色からピンク色に鮮やかに色彩変化し、室内にいる人に温度変化を知覚させて熱中症に対する注意を喚起できた。

（株）松井色素化学工業所製のサーモクロミック材料を内包した微小カプセル３「クロミカラーＡＱインキ（カラータイプ：Ｔｕｒｑｕｏｉｓｅ Ｂｌｕｅ、温度タイプ：＃２７）」１０重量部、新中村化学工業（株）製の紫外線吸収性高分子２「ニューコートＵＶＡ－１０４」１０重量部、日本触媒（株）製のオキサゾリン基含有架橋剤「エポクロスＷＳ－３００」１０重量部を７０重量部の水に投入し、撹拌して混合液を得た。「クロミカラーＡＱインキ（カラータイプ：Ｔｕｒｑｕｏｉｓｅ Ｂｌｕｅ、温度タイプ：＃２７）」には、２４～３３℃の温度範囲で青色から無色に変色するサーモクロミック材料が内包されている。

ピンク色に染色した４０番手双糸のポリエステル紡績糸を０．５ｍ／分で走行させて、上記の混合液中を通過させた後、熱風乾燥が可能な加熱器内で１１０～１３０℃の温度により３分間の乾燥および熱処理を行った。得られた感温性繊維構造物１である糸は、２４～３３℃の温度範囲で青色からピンク色に鮮やかに色彩変化することが確認された。

ラッシェル機を用いて、上記の糸と実施例２の糸を柄糸として約５ｃｍ間隔にストライプ柄で交互に配置したレースカーテン生地を製編した。この生地で作製したレースカーテンは、柄糸の一種が２４～３３℃の温度範囲で青色からピンク色に、柄糸のもう一種が３１～４１℃の温度範囲で青色からピンク色に鮮やかに色彩変化し、室内にいる人に温度変化を２段階の色彩変化として知覚させて熱中症に対する注意を喚起できた。

１ 感温性繊維構造物
２ 紫外線吸収性高分子
３ 微小カプセル
４ 繊維基材

Claims (6)

1. サーモクロミック材料を内包した微小カプセルが、架橋構造を有する紫外線吸収性高分子で被覆され、前記紫外線吸収性高分子を介して繊維基材の表面に固着されていることを特徴とする感温性繊維構造物。
2. 前記紫外線吸収性高分子が、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン又はトリアジンから選ばれる化学構造の紫外線吸収基を有するアクリル系ポリマーであることを特徴とする、請求項１に記載の感温性繊維構造物。
3. 前記繊維基材が、染料による染色若しくは顔料の練り込みにより、サーモクロミック材料とは異なる色彩で着色された糸であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の感温性繊維構造物。
4. 請求項３に記載の糸である感温性繊維構造物を少なくとも一部に使用することにより、室内の温度変化を色彩変化として知覚できるレースカーテン。
5. 請求項３に記載の糸である感温性繊維構造物が、異なる温度範囲で変色するサーモクロミック材料を内包した微小カプセルが固着された２種以上であり、前記感温性繊維構造物を少なくとも一部に使用することにより、室内の温度変化を２段階以上の色彩変化として知覚できるレースカーテン。
6. サーモクロミック材料を内包した微小カプセル、紫外線吸収性高分子および架橋剤を少なくとも含有する混合液を繊維基材に塗布し、乾燥および／又は熱処理を行うことを特徴とする請求項１、２及び３のいずれか一項に記載の感温性繊維構造物の製造方法。

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