JP3912578B2 - 吸湿／吸水発熱性芯地用構造体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、衣服内の汗、湿気を吸い取り、蓄熱保温性を高めることで衣服内を快適にする芯地用に好適な吸湿／吸水発熱性構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
保温性に着目した一般衣料、防寒衣料、スポーツ衣料や低温倉庫用ユニホームなどが種々実用化されている。従来の保温性改善手段としては、熱伝導度の小さい空気層を増やすための中空断面繊維や極細繊維を活用する方法、体熱を反射するアルミ蒸着、コーティングもしくは金属スパッタリングの活用する方法、金属酸化物やセラミックス練り込みによる遠赤外線効果を期待する方法（特開昭６３−１０５１０７号、特開平７−３３１５８４号など）、吸湿発熱性繊維を紡績、混繊等により布帛、中綿に混用する方法（特開平６−２９４００６号、特開平８−１９７６６１号ほか）やアクリル酸、メタクリル酸などのビニル系モノマーのグラフト重合法でカルボン酸末端を繊維表面もしくは内部に導入し、ナトリウム塩化など金属塩化することで吸湿発熱性を付与する方法などが種々提案されている。しかしながらこれらの方法はいずれも、発熱加温性が不十分であり、加えて、かかる吸湿／吸水発熱性を切り口とした効果的な蓄熱保温性を発現する芯地に最適な編物、織物、不織布、フリースまたは樹脂成形品は提案されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、吸湿もしくは吸水時の発熱速度、発熱温度、発熱保持性に優れる芯地用に適正な吸湿／吸水発熱性構造体を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するための技術構成は次のとおりである。すなわち、１．高吸湿性微粒子が付着されてなる構造体であり、吸湿及び／又は吸水時の最大温度上昇が３℃以上であることを特徴とする吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
【０００５】
２．吸湿時の発熱が３０分以上、及び／又は吸水時の発熱が１分以上保持されることを特徴とする第１に記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
【０００６】
３．吸水時の最大温度上昇が８℃以上であることを特徴とする第１又は２に記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造物。
【０００７】
４．高吸湿性微粒子が有機微粒子であることを特徴とする第１〜３のいずれかに記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
【０００８】
５．高吸湿性有機微粒子がポリスチレン系、ポリアクリロニトリル系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系のいずれかのビニル系重合体で、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基あるいは、それらの金属塩の少なくとも１種の親水基を有し、かつジビニルベンゼン、トリアリルイソシアネートまたはヒドラジンのいずれかで架橋された架橋重合体である第４に記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
【０００９】
６．高吸湿性微粒子の平均粒子径が２μｍ未満であることを特徴とする第１〜５のいずれかに記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
【００１０】
７．高吸湿性微粒子が親水性樹脂を介して構造体に固定化されていることを特徴とする第１〜６のいずれかに記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
【００１１】
８．高吸湿性微粒子と親水性樹脂の質量比が１／１〜１９／１であることを特徴とする第１〜７のいずれかに記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
【００１２】
９．構造体が天然繊維、化合繊もしくはこれらの混用繊維で構成される編物、織物、不織布、フリースまたは樹脂成形体であることを特徴とする第１〜８のいずれかに記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する．
本発明に用いる構造体とは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレートなどに代表されるポリエステル系、ポリエステル系、ナイロン６、ナイロン６６に代表されるポリアミド系、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるポリオレフィン系、ポリアクリルニトリル系、ポリウレタン系、ポリフェニレンサルファイド系等の合成繊維、レーヨン、アセテート等の化学繊維、木綿、麻、シルク、ウール、羽毛などの天然繊維もしくはこれらの混用素材からなる編物、織物、不織布、フリース、または樹脂成形体などで構成される構造体である。
【００１４】
本発明の高吸湿性微粒子（以下、高吸湿／吸水発熱性微粒子とも表記する。）とは、吸湿又は吸水時に発熱性を示す微粒子であれば、特に化学構造的に限定されるものではない。例えば、吸湿性シリカなどの無機系、もしくは吸湿性ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリエステル系およびポリアクリレート系などの種々の有機系微粒子の適用が可能であるが、特に、高吸湿／吸水発熱性有機微粒子が好ましく、例えば、ポリスチレン系、ポリアクリロニトリル系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系のいずれかのビニル系重合体で、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基あるいは、それらの金属塩の少なくとも１種の親水基を有し、かつジビニルベンゼン、トリアリルイソシアネートまたはヒドラジンのいずれかで架橋された架橋重合体微粒子である。
【００１５】
高吸湿性微粒子の粒度は、吸湿／吸水発熱速度／発熱効率、均一付着性、風合い及び耐磨耗性の点から細かいほど望ましく、平均粒子径２μｍ未満がより好ましい。
【００１６】
本発明の高吸湿／吸水発熱性微粒子の付与方法は、繊維、フィルムもしくは樹脂層に直接練り込む方法や編物、織物、不織布、フリース、紐状物、フィルム及び樹脂成形品などの表層にバインダー樹脂を介して付着させる方法が挙げられるが、吸湿／吸水発熱速度／発熱効率の点から後者のバインダー樹脂を介する付着方法が好ましい。
【００１７】
バインダー樹脂としては、通常の含浸法、パディング法、コーティング法、スプレー法に適用できるシリコン系、ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系などの樹脂が挙げられ、特に限定されないが、親水性、透湿性に優れ、高吸湿／吸水発熱性微粒子の吸湿性を阻害しないものが好ましい。また、これら高吸湿／吸水発熱性微粒子と親水性樹脂バインダーの系に耐久性向上のため各種架橋剤を併用しても良い。
【００１８】
本発明における高吸湿／吸水発熱性微粒子と親水性樹脂の配合比及びこれらの付着量は、吸湿／吸水発熱性に大きく影響する。親水性樹脂の親水レベルにより高吸湿／吸水発熱性微粒子と親水性樹脂の配合比は多少異なるが、１／１〜１９／１の配合使用が望ましく、特に、親水性樹脂の配合比率の小さいものほど、優れた吸湿／吸水発熱性を発現させることができる。但し、親水性樹脂が極端に少ない場合、もしくは併用しない場合は構造物表面に付着した高吸湿／吸水発熱性微粒子の磨耗耐久性が低下し、脱落し易くなる。
【００１９】
本発明の吸湿／吸水発熱性構造体の発熱性は、物湿の吸湿もしくは吸水時に産出する吸着反応熱に基くもので、構造体に含まれる高吸湿／吸水性微粒子の吸湿性能力及び又は吸水性能力及び付着量に依存する。すなわち、高吸湿／吸水性微粒子で、しかも細かいほど吸着水分による産熱は大きく、発熱速度も早くなる。もちろん、かかる吸湿／吸水性は構造体基材単独でも保有するため、より効果的な吸湿／吸水発熱性を実現させるためには適用吸湿／吸水発熱性微粒子の吸湿性は２５％以上が望ましく、さらに好ましくは４０％以上である。したがって、
効果的な吸湿／吸水発熱性を得るためには、本発明の吸湿／吸水発熱性構造体を出来るだけ低吸湿率、更に好ましくは完全乾燥（絶乾）状態に近い状態で保管することが肝要である。逆に、飽和吸湿率以上に水分を吸着し、発熱が完了した構造体は、放熱冷却され当初の温度まで低下するが、再度、乾燥して吸着水を取り除けば、元来の優れた吸湿／吸水発熱性が再発現する。
【００２０】
気相状態の吸湿発熱性が適度な速度で発熱し、比較的長く発熱性を維持するのに対して、液相の吸水発熱性は急速な発熱性が得られる反面、付着水の量が多すぎると顕著な発熱効果が得られない場合もあるので、付着水量の管理が重要となる。
【００２１】
本発明によれば、高吸湿／吸水発熱性微粒子種類及び付着量を最適化し、適正な親水性樹脂バインダーを介して付着させた構造体は、吸湿及び又は吸水時の最大温度上昇が３℃以上、好ましくは４℃以上、より好ましくは５℃以上であり、さらには吸水時の最大温度上昇が８℃以上であり、しかも吸湿時の発熱が３０分以上、吸水時の発熱が３０秒以上より好ましくは１分以上保持される優れた吸湿／吸水発熱性が得られる。
【００２２】
本発明の構造体は、これらの優れた高吸湿／吸水発熱性に加えて、抗菌防臭性、制菌性、消臭性、ノネナール消臭性、ｐＨ緩衝性、制電性、ＳＲ防汚性、耐酸性雨性の多機能性を発現させることもできる。
【００２３】
【実施例】
以下に実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は、何らこれらに限定するものではない。以下で、単に部、％と記載したものは、質量基準を意味する。また、本実施例における構造体の測定、評価は次の方法で行った。
【００２４】
＜絶乾質量＞
サンプルを１１０℃×６時間乾燥後、シリカゲル入りデシケータに入れ、２０℃、６５％ＲＨ環境下で調温後、質量測定を行った。
＜吸湿性＞
２０℃、６５％ＲＨ環境下で２４時間調温調湿後の質量測定を行い、下記式から算出した。
吸湿率（％）＝｛（吸湿質量−絶乾質量）／絶乾質量｝×１００
【００２５】
＜吸湿発熱性＞
１１０℃×６時間乾燥後、シリカゲル入りデシケータに入れ、絶乾状態とした５ｃｍ×５ｃｍの測定サンプルに温度センサー（例えば安立計器（株）製；５４０Ｋ ＭＤ−５型）を装着後、２０℃、９５％ＲＨ環境下（例えば硫酸カリウム飽和水溶液入りデシケータ）での吸湿発熱性を温度記録計（例えば安立計器（株）製；ＤＡＴＡ ＣＯＬＬＥＣＴＯＲ ＡＭ−７０５２型）で計測した。
＜吸水発熱性＞
前記絶乾状態の５ｃｍ×５ｃｍの測定サンプルに温度センサーを装着後、２０℃、６５％ＲＨ環境下で、サンプル質量の５０％相当量のイオン交換水を３〜５秒の間に均一に噴霧後、吸水発熱性を温度記録計にて計測した。最大吸水発熱温度及び吸水前サンプル温度以上の吸水発熱保持時間（分）で評価した。
【００２６】
＜結露性＞
１０〜１５リットルの内体積を有するデシケーターに５ｃｍ×５ｃｍのサンプルを投入し、ふたを開けた状態で２０℃、８０％の室内に放置し、調温・調湿した。２４時間後、デシケーターのふたを閉めて１０℃に保たれた環境下に５分以内に移動させる。その１時間後にふたを開けサンプルの結露状態を確認した。
【００２７】
［実施例１］
ポリエチレンテレフタレート長繊維加工糸（３４Ｔ／２４ｆ）からなるヒラ織物（目付＝８０ｇ／ｍ²）を通常リラックス精練、分散染色、乾燥後、本発明の芯地用高吸湿／吸水発熱性構造体の基布として用いた。
【００２８】
次に高吸湿／吸水発熱性有機微粒子の製造を次の方法で行った。
メタクリル酸／ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ＝７０／３０の水溶性重合体３５０部及び硫酸ナトリウム３５部を６５００部の水に溶解し、櫂型攪拌機付きの重合槽に仕込んだ。次に、アクリル酸メチル２７５０部及びジビニルベンゼン３３０部に２，２'−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）１５部を溶解して重合槽に仕込み、４００ｒｐｍの攪拌下、６０℃で２時間重合し、重合率８８％の共重合体を得た。該重合体１００部を水９００部中に分散し、これに１１０部の苛性ソーダを添加し、９０℃、２．５時間反応を行い、アクリル酸メチルのメチルエステル部を加水分解することによりカルボキシル基４．６ミリ当量／ｇを有した架橋重合体を得た。得られた重合体を水中に分散し、洗浄、脱水後、粉砕、分級し、高吸湿／吸水発熱性微粒子を得た。得られた高吸湿／吸水発熱性有機微粒子の２０℃、６５％ＲＨ下での吸湿性は５０％、平均粒子径は０．８μｍであった。
【００２９】
かかる高吸湿／吸水発熱性微粒子２０％を含む水分散体９５部に親水性樹脂バインダーとして、ＴＦ−３５００（花王社製親水性シリコン系バインダー；固形分４０％）４部およびアクアプレンＷＳ１０５（明成化学工業社製親水性ウレタン系バインダー；固形分４０％）１部を加えた加工パディング液に基布を浸漬し、マングルにて加工液ウエットピックアップ率１００％になるよう絞った後、１２０℃で乾燥後、１８０℃で１分間乾熱セットして構造体を得た。
得られた構造体の吸湿／吸水発熱性の特性を表１に示す。未加工品に比べ優れた吸湿発熱性／吸水発熱性が得られた。
【００３０】
［実施例２］
実施例２で用いる基布は、前記実施例１と同じものを用いた。
【００３１】
実施例２で用いる高吸湿／吸水発熱性有機微粒子の製造を次の方法で行った。アクリロニトリル４５０部、アクリル酸メチル４０部、ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ１６部及び水１１８部をオートクレーブに仕込み、重合開始剤としてジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイドを単量体全体に対して０．５％添加した後、密閉し、次いで攪拌下において１５０℃で２０分間重合反応後、攪拌しながら約９０℃まで冷却し、平均粒子径１．４μｍ（光散乱光度計測定）の原料微粒子の水分散体を得た。この水分散体に浴中濃度が３５％になるようヒドラジンを加え、１０２℃で２時間架橋処理を行い、続いて浴中濃度が１０％になるよう苛性ソーダを加えて、１０２℃で５時間加水分解処理を行った後、流水中で透析、脱塩、乾燥、粉砕、分級後、高吸湿／吸水発熱性有機微粒子を得た。得られた高吸湿／吸水発熱性有機微粒子の２０℃、６５％ＲＨ下での吸湿性は４５％、平均粒子径は０．９μｍであった。
【００３２】
かかる高吸湿／吸水発熱性微粒子２０％を含む水分散体９５部に親水性樹脂バインダーとして、ＴＦ−３５００（花王社製親水性シリコン系バインダー；固形分４０％）５部を加えた加工パディング液に基布を浸漬し、マングルにて加工液ウエットピックアップ率１２０％になるよう絞った後、１２０℃で乾燥後、１７０℃で１分間乾熱セットして構造体を得た。得られた構造体の吸湿／吸水発熱性の特性を表１に示す。未加工品に比べ優れた吸湿発熱性／吸水発熱性が得られた。
【００３３】
［実施例３］
２．２デシテックス、繊維長３８ｍｍカットの中空ポリエステル短繊維（機械捲縮糸）を開繊、カード後、通常のニードルパンチ不織布（目付け＝８０ｇ／ｍ²）を得た。
【００３４】
次いで、実施例１で得られた高吸湿／吸水発熱性有機微粒子２０％を含む水分散体９５部に、親水性バインダーとして、ＴＦ−３５００（花王社製造親水性シリコン系バインダー；固形分４０％）５部を加えた加工パディング液に基布を浸漬し、マングルにて加工液ウエットピックアップ率１００％になるよう絞った後、１２０℃で乾燥後、１７０℃で１分間乾熱セットして芯地用構造体を得た。得られた構造体の吸湿／吸水発熱性の特性を表１に示す。未加工品に比べ優れた吸湿発熱性／吸水発熱性が得られた。
【００３５】
［実施例４］
４０番手綿紡績糸１００％からなるヒラ織物を通常のり抜き精練、過酸化水素漂白、シルケット加工後、反応染料により染色、洗浄、乾燥セットした織物を構造体基布として用いた。
【００３６】
次いで、実施例１で得られた高吸湿／吸水発熱性有機微粒子２０％を含む水分散体９０部に、親水性バインダーとして、ＴＦ−３５００（花王社製造親水性シリコン系バインダー；固形分４０％）３．５部および繊維素反応型グリオキザール系樹脂（ジメチロールヒドロキシエチレン尿素；固形分８０％）６部、塩化マグネシウム系酸性触媒０．５部を加えた加工パディング液に基布を浸漬し、マングルにて加工液ピックアップ率１００％になるよう絞った後、１２０℃で乾燥後、１７０℃で１分間乾熱セットして芯地用構造体を得た。得られた構造体の吸湿／吸水発熱性の特性を表１に示す。未加工品に比べ優れた吸湿発熱性／吸水発熱性が得られた。
【００３７】
［比較例１］
実施例１に記載のポリエステル長繊維加工糸使い織物単独での結果を表１に示す。実施例１、２に比べ吸湿／吸水発熱効果は見られなかった。
【００３８】
［比較例２］
実施例３に記載の中空ポリエステル短繊維製ニードルパンチ不織布単独での結果を表１に示す。実施例３に比べ吸湿／吸水発熱効果は見られなかった。
【００３９】
［比較例３］
実施例４に記載の綿紡績糸１００％ヒラ織物単独での結果を表１に示す。多少の吸湿／吸水発熱性が見られるものの実施例４に比べ劣るものであった。
【００４０】
［比較例４］
実施例１のポリエステル織物を用い、高吸湿／吸水発熱性微粒子２０％を含む水分散体９５部にアミノ変成シリコン樹脂バインダー（固形分４０％）５部を加えた加工液に基布を浸漬し、マングルにて加工液ウエットピックアップ率１００％になるよう絞った後、１２０℃で乾燥後、１８０℃で１分間乾熱セットして構造体を得た。得られた構造体の吸湿／吸水発熱性の特性を表１に示す。実施例に比べ吸湿発熱性／吸水発熱性が劣るものであった。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、高吸湿発熱性微粒子を少量の親水性樹脂を介して編物、織物、不織布、フリース、もしくは樹脂成形品に付着させ、外部環境、人体もしくは人工的な湿気（水蒸気）や水分（液体）を吸収して迅速かつ安定に発熱することで、芯地用に好適な吸湿／吸水発熱性構造体を簡便に、かつ安定に得ることができる。

Claims (7)

1. 高吸湿性微粒子が少なくとも親水性シリコーン樹脂を含む親水性樹脂を介して固定化されている構造体であり、高吸湿性微粒子と親水性樹脂の質量比が１／１〜１９／１であるように付着してなる、吸湿及び／又は吸水時の最大温度上昇が３℃以上であることを特徴とする吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
2. 吸湿時の発熱が３０分以上、及び／又は吸水時の発熱が１分以上保持されることを特徴とする請求項１に記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
3. 吸水時の最大温度上昇が８℃以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造物。
4. 高吸湿性微粒子が有機微粒子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
5. 高吸湿性有機微粒子がポリスチレン系、ポリアクリロニトリル系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系のいずれかのビニル系重合体で、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基あるいは、それら金属塩の少なくとも１種の親水基を有し、かつジビニルベンゼン、トリアリルイソシアネートまたはヒドラジンのいずれかで架橋された架橋重合体である請求４に記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
6. 高吸湿性微粒子の平均粒子径が２μｍ未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。
7. 構造体が天然繊維、化合繊もしくはこれらの混用繊維で構成される編物、織物、不織布、フリース、紐状体またはフィルムまたは樹脂成形体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の吸湿／吸水発熱性芯地用構造体。