JP5685889B2 - 吸透湿性クッション材 - Google Patents
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Description
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、吸湿速度、通気性及びクッション性に優れた吸透湿性クッション材を提供することを目的とする。
<クッション基材>
前記二重編地を構成する表面(寝具、座席のクッション材等に用いる場合に人体に接する側)の編地は、肌触りの快適性を向上させるため、吸湿性や吸水性に優れていることが好ましい。よって、表面の編地を構成する繊維には、綿、麻、絹、羊毛等の天然繊維;レーヨン、アセテート等のセルロール系繊維;W字型等の異形断面を有する合成繊維;吸湿性や吸水性を改質した合成繊維;等が好適である。裏面(表面の反対側)の編地については特に制限はなく、裏面の編地を構成する繊維には、クッション基材を構成する繊維として例示した繊維をいずれも好適に使用できる。
前記吸湿性微粒子は、本発明の目的を達成できるものであれば特に限定されないが、吸湿速度の観点から、化学的吸着作用により水分子を吸着するものが好ましい。化学的吸着作用を有するものを用いれば、吸透湿性クッション材の吸湿速度を向上させることができ、短時間使用時のむれ感を低減することができる。一方、活性炭のような細孔を有する材料等の物理的吸着作用により水分子を吸着するものでは、水分子の吸着に長時間を要するため、吸湿速度が遅く、短時間使用時のむれ感を充分に低減できないおそれがある。
吸放湿性微粒子は、塩型カルボキシル基量が、1.0mmol/g以上であることが好ましく、より好ましくは3.0mmol/g以上、さらに好ましくは5.0mmol/g以上である。塩型カルボキシル基量が1.0mmol/g以上であれば、吸透湿性クッション材の吸湿速度がより向上する。
吸湿性微粒子として有機系粒子を用いる場合、有機系粒子は耐熱性が劣り、繊維原料への溶融練り込みには適さないものが多いため、吸湿性微粒子はバインダー樹脂を用いて繊維表面に固着(接着)させることが好ましい。
1−1.通気度
JIS L1096(2010) 8.26.1 A法(フラジール法)により測定した。具体的には、200mm×200mmに切り出した試験片を、フラジール型試験機の円筒の一端に取り付けた後、加減抵抗器によって傾斜形気圧計が125Paの圧力を示すように吸込みファン及び空気孔を調整した。このときの垂直形気圧計の示す圧力を測定し、測定した圧力と使用した空気孔(46.5、36.0,25.7,18.3,15.0,12.0,11,8mm)の種類から、試験機に付属の換算表を用いて試験片を通過する空気量を求めた。試験は、異なる試験片について5回行い、その平均値を求めた。
JIS L1099(2006)A−1法により測定した。具体的には、40℃に温めた透湿カップ(深さ22mm、内径60mmの円筒形)に吸湿剤(塩化カルシウム)33gを入れ、吸湿剤と試験片の下面との距離が3mmとなるように調節した。次に、直径70mmの円形に切り出した試験片を、その表面を吸湿剤側に向け、且つ、透湿カップに対して同心円になるように載せて、さらにパッキン及びリングを順次装着し固定した後、装着側面を粘着テープでシールして試験体を作製した。
この試験体を温度40℃、湿度90%RHに設定した恒温恒湿槽内で1時間放置した後の質量を測定し、さらに高温恒湿槽内で1時間放置した後の質量を測定した。試験体の質量変化量から、試験片単位面積当たりの24時間当たりの透湿度を求めた。
試料を15cm×15cmの大きさに切断し、温度20℃、湿度65%RHで無荷重で24時間放置した後、4箇所の高さを測定し、その平均値を厚みとした。
また、24時間放置した後の試料質量を測定し、その質量を試料面積(=0.0225m2)×厚みから得られる試料体積で割った値を見掛け密度とした。
レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD(登録商標)−200V)を用い、水を分散媒として測定し、体積基準で表した粒子径分布から、体積平均粒子径を求めた。
十分乾燥した試料を精秤し(X(g))、これに200mlの水を加えた後、50℃に加温しながら1mol/l塩酸水溶液を添加してpH2とすることで、試料に含まれるカルボキシル基を全てH型カルボキシル基とした。次いで、0.1mol/lNaOH水溶液で常法に従って滴定曲線を求めた。該滴定曲線からH型カルボキシル基に消費されたNaOH水溶液消費量(Y(ml))を求め、次式によって試料中に含まれる全カルボキシル基量を算出した。
全カルボキシル基量(mmol/g)=0.1×Y/X
別途、上述の全カルボキシル基量測定操作中の1mol/l塩酸水溶液添加によるpH2への調整をすることなく同様に滴定曲線を求め、試料中に含まれるH型カルボキシル基量を求めた。これらの結果から次式により塩型カルボキシル基量を算出した。
塩型カルボキシル基量(mmol/g)=(全カルボキシル基量)−(H型カルボキシル基量)
試料を15cm×15cmの大きさに切断して試験片を作製した。この試験片を、温度33℃、湿度40%RHの環境下で24時間放置して調湿した後、調湿した試験片を温度33℃、湿度80%RH環境下で30分間放置して吸湿させた。調湿直後の試験片の質量と吸湿させた後の試験片の質量の差及び吸湿時間(30分間)から単位時間当たりの吸質量を求め、この単位時間当たりの吸質量を試験片の体積で除することにより吸湿速度を算出した。
なお、試験片の体積は、温度20℃、湿度65%RHで無荷重で24時間放置した後、4箇所の高さを測定し、その平均値を厚み×試料面積(=0.0225m2)により求めた。
発汗シミュレータ スキンモデルを使い、熱板温度を37℃、発汗量を200g/m2・h、試料と熱板を密着させて、試料と熱板の間の絶対湿度を測定した。具体的には、発汗量なしで温度の安定を10分間行ったのち、発汗を20分間行い、20分後の絶対湿度を測定した。
試料のむれ感低減効果は、20分後の絶対湿度が、20mmHgより小さい場合に「○」と、20mmHg以上25mmHg未満の場合に「△」と、25mmHg以上の場合に「×」と評価した。
なお、発汗シミュレータは、発汗孔を有する基体及び産熱体からなる産熱発汗機構、発汗孔に水を供給するための送水機構、産熱体の温度を制御する産熱制御機構、温湿度センサーから構成されている。基体は黄銅製で面積120cm2であり、発汗孔が6個設けられており、面状ヒーターからなる産熱体により一定温度に制御される。送水機構はチューブポンプを用いており、一定水量を基体の発汗孔に送り出す。基体表面には、ポリエステルマルチフィラメント織物からなる模擬皮膚が貼り付けられており、これにより発汗孔から吐出された水が基体表面に広げられ、発汗状態が作り出される。この基体表面に模擬皮膚を貼り付けたものを熱板とし、厚さ2mmのケース内で保護された温湿度センサーは、熱板と試料との間に設置され、熱板が発汗状態の時の「熱板と試料とケースで囲まれた空間」の湿度を測定する。
モニター10名に、クッション材上に5分間仰臥した際のクッション性を評価させた。モニター10名の評価結果を総合して、クッション性が優れるものを「○」、クッション性がやや劣るものを「△」、クッション性が劣るものを「×」と評価した。
2−1.ダブルラッセル生地
フロントオサ1,2として、常法にしたがって製造された167dtex/48フィラメントのポリエステル糸を1イン3アウトの糸入れで配置し、連結糸となるミドルオサ3,4に330dtex/1フィラメントのポリエステル系繊維(東洋紡績社製、ダイヤフローラ(登録商標)CS0330)を1イン3アウトの糸入れで配置し、バックオサ糸5,6に常法にしたがって製造された167dtex/48フィラメントのポリエステル糸を1イン1アウトで配置し、22ゲージの6枚オサダブルラッセル編機を使用し、機上コース35コース/インチとし、表裏がメッシュとなるダブルラッセル編地を作成した。
この時の編ランナー(480コース編むのに必要な糸量)は下記の通りであった。
フロントオサ1:198cm/ラック
フロントオサ2:198cm/ラック
ミドルオサ3:850cm/ラック
ミドルオサ4:850cm/ラック
バックオサ5:170cm/ラック
バックオサ6:108cm/ラック
この生機を用い仕上げ加工することで仕上げコース37コース/インチ、23ウェール/インチで巾148cm、目付333g/m2のダブルラッセル生地を得た。表裏のメッシュ編地は、メッシュ形状が六角形、メッシュの最大径が4.1mm、メッシュ間の編地幅が1.7mmである。
ポリエステル短繊維(東洋紡績社製、繊度2.4dtex、繊維長38mm)100質量%からなるステープルを用いて、ニードルパンチ法によって目付130g/m2、厚さ1.7mmのポリステルスパンボンド不織布を作製した。
3−1.アクリル系架橋重合体吸湿性微粒子A
アクリロニトリル450質量部、アクリル酸メチル50質量部及び水1181質量部を2リットルのオートクレーブ内に仕込み、更に重合開始剤としてジ−tert−ブチルパーオキサイドを2.5質量部(単量体全量100質量部に対して0.5質量部)添加した。オートクレーブを密閉し、攪拌下において120℃の温度にて30分間重合した。反応終了後、攪拌を継続しながら90℃まで冷却することにより体積平均粒子径が2μmの重合体粒子を得た。
次いで、得られた重合体粒子100質量部に60%水加ヒドラジン60質量部及び水850質量部を混合し、90℃、3時間の条件でヒドラジン処理を行うことにより架橋構造を導入した。さらに、112質量部の水酸化ナトリウムを添加し、120℃、2時間反応を行った。得られた粒子を水洗、洗浄、乾燥後、分級し、体積平均粒子径4μmのアクリル系架橋重合体吸湿性微粒子Aを得た。該粒子の塩型カルボキシル基量は7.0mmol/gであった。
アクリロニトリル55質量部、アクリル酸メチル10質量部、ジビニルベンゼン35質量部からなるモノマー混合物を、0.5質量部の過硫酸アンモニウムを含む水溶液300質量部に添加し、次いでピロ亜硫酸ナトリウム0.6質量部を加え、攪拌機つきの重合槽で65℃、2時間重合した。得られた粒子15質量部を水85質量部中に分散し、これに水酸化ナトリウム10質量部を添加し、90℃で2時間加水分解反応を行った後、洗浄、脱水、乾燥を行い、アクリル系架橋重合体吸湿性微粒子Bを得た。該粒子の体積平均粒子径は50μm、塩型カルボキシル基量は6.3mmol/gであった。
ガラス製で、上部に大気開放の水冷コンデンサが取り付けてある5Lセパラブルフラスコ(ジャケット付き)に、純水1000gを仕込んだ。80rpmで攪拌しながら、これにテトラメトキシシラン1400gを3分間かけて仕込んだ。水/テトラメトキシシランのモル比は約6/1である。セパラブルフラスコのジャケットには50℃の温水を通水した。引き続き攪拌を継続し、内容物が沸点に到達した時点で、攪拌を停止した。引き続き約0.5時間、ジャケットに50℃の温水を通水して、精製したゾルをゲル化させた。
その後、速やかにゲルを取り出し、目開き600μmのナイロン製網を通してゲルを粉砕し、粉体状のウェットゲル(シリカヒドロゲル)を得た。このヒドロゲル450gと純水450gとを1Lのガラス製オートクレーブに仕込み、180℃で3時間、水熱処理を実施した。その後、目開き100μmのナイロン製網を通して液を切り、濾滓を水洗いすることなく160℃で恒量となるまで減圧乾燥した。
得られたシリカゲルを粉砕機(ホソカワミクロン社製、AFG−200型)で粉砕し、更に気流分級を行うことによって、体積平均粒子径5μmのシリカゲルを得た。
4−1.実施例1
アクリル系架橋重合体吸湿性微粒子A10質量部、バインダー樹脂としてのポリカーボネート系ポリウレタン10質量部、ジメチルホルムアミド(有機溶媒A)90質量部を混合して、多孔質用バインダー溶液を調製した。
上記で作製したバインダー溶液にダブルラッセル生地を浸漬し、加圧力を0.3MPaに調整したマングルにて絞った後、25℃の水(溶媒B)に4分間浸漬して、バインダー樹脂を硬化させ、多孔質のバインダー硬化物とした。更に、40℃の温水中に15分間浸漬し、余剰の有機溶媒A(ジメチルホルムアミド)を洗い流し、加圧力を0.3MPaに調整したマングルにて、余剰の溶媒B(水)を絞った後、130℃の乾燥機にて5分間乾燥させ吸透湿性クッション材を作製した。得られた吸透湿性クッション材は、クッション基材を構成する繊維表面に、多孔質のバインダー硬化物によって吸湿性微粒子が固着されていた。
吸湿性微粒子をアクリル系架橋重合体吸湿性微粒子B10質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして吸透湿性クッション材を作製した。得られた吸透湿性クッション材は、クッション基材を構成する繊維表面に、多孔質のバインダー硬化物によって吸湿性微粒子が固着されていた。
シリカゲル35質量部、バインダーとしてのポリカーボネート型ポリウレタンエマルジョン(固形分濃度35質量%)100質量部、水250質量部、カルボジイミド系架橋剤2質量部、シリコーン系消泡剤0.1質量部を混合してポリウレタン樹脂溶液を調製した。
上記のように調製したポリウレタン樹脂溶液にダブルラッセル生地を浸漬し、加圧力を0.3MPaに調整したマングルにて絞った後、130℃の乾燥機にて乾燥させ吸透湿性クッション材を作製した。得られた吸透湿性クッション材は、クッション基材を構成する繊維表面に、バインダー硬化物によって吸湿性微粒子が固着されていたが、バインダー硬化物は多孔質ではなかった。
ダブルラッセル生地をそのまま吸透湿性クッション材とした。
吸湿性微粒子をアクリル系架橋重合体吸湿性微粒子A35質量部に変更したこと以外は比較例1と同様にして吸透湿性クッション材を作製した。得られた吸透湿性クッション材は、クッション基材を構成する繊維表面に、バインダー硬化物によって吸湿性微粒子が固着されていたが、バインダー硬化物は多孔質ではなかった。
アクリル系架橋重合体吸湿性微粒子Aとエチレン―アクリル共重合体粒子(融点106℃、体積平均粒子径10μm)の混合物(質量比=85/15)を、パウダー塗布機を用いてポリエステルスパンボンド不織布に塗布量が1000g/m2となるように塗布した後、更に上からポリエステルスパンボンド不織布を積層し、150℃でラミネート加工機を用いて、接着積層を行った。
クッション基材を厚さ10mm、目付け245g/m2のスラブウレタンに変更したこと以外は実施例1と同様にして吸透湿性クッション剤を作製した。
また、多孔質のバインダー硬化物は、非多孔質の場合よりも柔軟であり、クッション基材の風合いを損ねることなく、吸透湿性クッション材のクッション性にも優れるという効果が得られた。
実施例1、2の吸透湿性クッション材は、透湿性の高いダブルラッセル生地に吸湿性微粒子を付与することにより、クッション基材内部の吸湿性微粒子の吸湿性能も充分に発揮させることができる。これに対して、比較例4では不織布の透湿度が低いため、クッション基材に近接する吸湿性微粒子のみが吸湿に寄与し、内部の吸湿性粒子の吸湿性能が充分に発揮されなかったために、むれ感低減効果に違いが見られた。またポリエステルスパンボンド不織布は厚みが薄くクッション性に劣った。
Claims (5)
- 繊維からなるクッション基材と、該クッション基材を構成する繊維表面に固着された吸湿性微粒子とを有する吸透湿性クッション材であって、
前記繊維からなるクッション基材が、表裏二枚の地組織と、該二枚の地組織間を連結する連結糸からなる二重編地であり、
吸透湿性クッション材自体の単位体積当たりの吸湿速度が50g/m3・min以上、通気度が100cm3/cm2・s以上であることを特徴とする吸透湿性クッション材。 - 前記吸湿性微粒子が、多孔質のバインダー樹脂硬化物により繊維表面に固着されている請求項1に記載の吸透湿性クッション材。
- 前記吸湿性微粒子が、塩型カルボキシル基を1.0mmol/g以上含有するものである請求項1又は2に記載の吸透湿性クッション材。
- 前記吸湿性微粒子の体積平均粒子径が50μm以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の吸透湿性クッション材。
- 前記クッション基材をバインダー樹脂溶液中に浸漬してクッション基材を構成する繊維表面にバインダー樹脂を付与した後、吸湿性微粒子を吹付け、その後、バインダー樹脂を硬化させるか、又は
バインダー樹脂と吸湿性微粒子とを混合し、この混合液中に前記クッション基材を浸漬して、クッション基材を構成する繊維表面にバインダー樹脂及び吸湿性微粒子を付与した後、バインダー樹脂を硬化させる、
ことにより、前記吸湿性微粒子が、前記クッション基材を構成する繊維表面に固着されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の吸透湿性クッション材。
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