(57)【要約】【課題】厚手のもので、軽量化を図るとともに、断熱性等の機能性を向上させることができる機能性マットを提供する。【解決手段】機能性マット１１は、ポリエステル繊維と、ケナフ繊維との混合繊維より構成された上下一対の上側綿材１１ａ及び下側綿材１１ｂを重ね合わせることにより形成され、圧縮加工することによって凡そ１０ｃｍの厚さになっている。機能性マット１１の中央部を中心として表層部を除く両綿材１１ａ、１１ｂ内には水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性を有するシリカゲル１２が包含されている。このシリカゲル１２及び前記ケナフ繊維は、熱融着によりそれぞれ接着されるポリエステル繊維間に挟着されている。そして、上記機能性マット１１は、断熱材として建築用壁材に使用されるようになっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱融着性繊維を含む繊維よりなる綿材から形成され、その内部には粒状をなし、少なくとも水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性を有する機能性物質が包含され、圧縮及び加熱加工により綿材が圧縮されるとともに、前記熱融着性繊維同士が融着されていることを特徴とする機能性マット。
【請求項２】
前記圧縮後の綿材の密度は１５〜２５ｋｇ／ｍ３に設定されている請求項１に記載の機能性マット。
【請求項３】
前記機能性物質はシリカゲルである請求項１又は請求項２に記載の機能性マット。
【請求項４】
前記シリカゲルの密度は５〜７ｋｇ／ｍ３に設定されている請求項３に記載の機能性マット。
【請求項５】
前記シリカゲルの粒径は３〜６ｍｍに設定されている請求項３又は請求項４に記載の機能性マット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば断熱材として建築用壁材等に用いられるとともに、シックハウス症候群の原因物質の吸着性に優れた機能を発揮することができる機能性マットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、室内の水分を吸収するため、又は断熱材として建築用壁材に使用するためのマットとしては以下に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。すなわち、特許文献１においては、不織布からなる上下一対のマット体の対向面間全体に亘ってシリカゲルが挟持されるとともに、両マット体のウェブを構成する繊維同士がニードルパンチにより互いに絡み合うことによって両マット体の対向面間が縫合されているタイプのものである（第１従来例）。
【０００３】
一方、特許文献２においては、不織布からなる上下一対のマット体の対向面間全体に亘ってシリカゲル及びホットメルトパウダーが均一に分布されているタイプのものである（第２従来例）。なおこの種のマットでは、シリカゲルの表面には加熱溶融されたホットメルトパウダーが、シリカゲルの機能を十分に発揮できる程度に付着され、これに伴ってシリカゲル同士が接着されるとともに、同シリカゲルを挟持した状態でマット体の対向面間が接着されるようになっている。
【０００４】
上記２つのタイプのマットは所定の大きさに切断されて壁裏に取り付けられ、その結果、マット内のシリカゲルの機能性により室内の湿度が調節される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０―５０９３号公報  （第２〜４頁、図２）
【特許文献２】
特開２００１―３３４５９６号公報  （第２〜３頁、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記２つの従来例では、マット全体が薄手（第１従来例では凡そ７ｍｍ、第２従来例では凡そ３ｍｍ）となり、その結果、断熱効果が低下するおそれがあった。また、施工上、十数センチの幅を要する壁空間内においては、マットを複数枚重ねて厚手とした状態で壁空間内に設置する作業が必要である。このため、マット全体が相当重いものとなり、壁空間内にマットを設置する作業に手間がかかるという問題点があった。
【０００７】
この発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、厚手のもので、軽量化を図るとともに、断熱性等の機能性を向上させることができる機能性マットを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の機能性マットは、熱融着性繊維を含む繊維よりなる綿材から形成され、その内部には粒状をなし、少なくとも水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性を有する機能性物質が包含され、圧縮及び加熱加工により綿材が圧縮されるとともに、前記熱融着性繊維同士が融着されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明の機能性マットは、請求項１に記載の発明において、前記圧縮後の綿材の密度は１５〜２５ｋｇ／ｍ３に設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明の機能性マットは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記機能性物質はシリカゲルであることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明の機能性マットは、請求項３に記載の発明において、前記シリカゲルの密度は５〜７ｋｇ／ｍ３に設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明の機能性マットは、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記シリカゲルの粒径は３〜６ｍｍに設定されていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、機能性マット１１は、熱融着性繊維としてのポリエステル繊維と、天然繊維としてのケナフ繊維との混合繊維より構成された上下一対の上側綿材１１ａ及び下側綿材１１ｂを重ね合わせることにより形成され、圧縮加工することによって凡そ１０ｃｍの厚さになっている。機能性マット１１の中央部を中心として表層部を除く両綿材内には水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性を有する機能性物質としてのシリカゲル１２が包含されている。このシリカゲル１２及び前記ケナフ繊維は、熱融着によりそれぞれ接着されるポリエステル繊維間に挟着されている。上記機能性マット１１は、断熱材として建築用壁材に使用されるようになっている。
【００１３】
機能性マット１１を構成するポリエステル繊維の含有量は好ましくは２５〜５０質量％となっている。ポリエステル繊維の含有量が２５質量％未満の場合には、ケナフ繊維及びシリカゲル１２の一部がポリエステル繊維間に挟着されず、その結果、機能性マット１１の表面からシリカゲル１２が脱落し、その機能が十分に発揮されない可能性がある。一方、ポリエステル繊維の含有量が５０質量％を越える場合には、ポリエステル繊維同士が密に接着された状態で同ポリエステル繊維間にケナフ繊維及びシリカゲル１２が挟着される。このため、機能性マット１１の柔軟性が低下するとともに、厚みが小さくなる傾向がある。
【００１４】
また、各綿材の密度は好ましくは１５〜２５ｋｇ／ｍ３に設定されている。綿材の密度が１５ｋｇ／ｍ３未満の場合には各繊維間の空隙面積が大きくなるため、断熱効果及び形状保持性が低下するおそれがある。一方、２５ｋｇ／ｍ３を越える場合には柔軟性が低下するとともに、通気性が低下し、水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性が著しく低下するおそれがある。なお、両綿材には三酸化アンチモンが含有されることにより難燃処理が施されている。
【００１５】
前記シリカゲル１２は粒状をなし、その表面にはそれぞれ図示しない多数の微細孔を有している。そして、高湿度雰囲気下では表面吸着又は毛細管現象により空気中の水分等を吸収し、乾燥雰囲気下では吸収した水分等を放出しうる機能及び有機溶剤を微細孔内に吸着する機能を有している。このシリカゲル１２は、Ａ形、Ｂ形、ＡＢ形、Ｎ形、ＲＤ形、ＩＤ形等のいずれの種類であってもよく、特に水分の吸放出能に優れたＢ形シリカゲルが好ましい。
【００１６】
シリカゲル１２の粒径は、好ましくは１〜１０ｍｍ、さらに好ましくは３〜６ｍｍに設定される。この粒径が１ｍｍ未満の場合には綿材の通気性が低下し、一方１０ｍｍを越える場合には、それに伴って表面積が小さくなるため水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性が低下する傾向がある。
【００１７】
また、上記機能性マット１１内のシリカゲル１２の密度は好ましくは５〜７ｋｇ／ｍ３に設定される。この密度が５ｋｇ／ｍ３未満の場合にはシリカゲル１２の機能が低下し、水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性を低下させるおそれがある。一方、７ｋｇ／ｍ３を越える場合には綿材の通気性が低下し、これに伴って水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性が著しく低下する傾向がある。加えて、シリカゲル１２がポリエステル繊維間から抜け出し、機能性マット１１の表面から脱落するおそれがある。
【００１８】
この機能性マット１１は用途に応じてそのいずれの箇所でも切断でき、図４に示すように、縦桟１３及び横桟１４が取り付けられた外壁１５、図示しない柱及び内装材１６によって形成される空間内に配設されるようになっている。
【００１９】
次に、上記機能性マットを製造するための製造装置及び製造方法について説明する。
図２及び図３に示すように、製造ラインの上流側には上側綿材１１ａを繰り出す上側綿材用ローラ２１が回転可能に支持されるとともに、下側綿材１１ｂを繰り出すカード装置２２が設置されている。なお、両綿材１１ａ、１１ｂは、ポリエステル繊維とケナフ繊維との混合繊維からなるウェブを所定幅となるように折り返して往復動させるとともに、その方向と直交する方向に移動させ、上下に積層させることによって形成されているものである。
【００２０】
カード装置２２の下流側には、同カード装置２２から繰り出される下側綿材１１ｂの搬送経路の上方に位置するようにホッパー２３が設けられている。同ホッパー２３の端部にはピニオン２３ａが取り付けられ、カード装置２２の下流側においてその幅方向に延びるように設けられたラック２４に前記ピニオン２３ａが噛合することによりホッパー２３が往復動するようになっている。また、ホッパー２３の下部には、シリカゲル１２の散布量を回転速度によって調整する散布用ギヤ２５が設けられている。そして、下側綿材１１ｂがホッパー２３の下方に位置したとき、同ホッパー２３が移動するとともに、散布用ギヤ２５が回転し、下側綿材１１ｂ上へシリカゲル１２が適量散布されるようになっている。
【００２１】
ホッパー２３によりシリカゲル１２が散布された下側綿材１１ｂは第１コンベア２６により移送される。図２に示すように、第１コンベア２６の下流側には上下一対の挟圧ローラ２７が回転可能に支持されている。一方、上側綿材用ローラ２１から繰り出された上側綿材１１ａは案内ローラ２８により斜め下方へ導かれ、挟圧ローラ２７間を通過する前に下側綿材１１ｂ上へ重ね合わせられる。なおこのとき、上側綿材１１ａと下側綿材１１ｂとの厚みの比は凡そ３：７となっている。
【００２２】
そして、上側綿材１１ａと下側綿材１１ｂとが挟圧ローラ２７間で加圧され、これらの厚みが上下両挟圧ローラ２７間の間隔に相当する厚みに調整される。すなわち、挟圧ローラ２７間を通過した時点で上下両綿材はシリカゲル１２を上下両側から挟持するように重ね合わされた状態で圧縮され、その結果、両綿材１１ａ、１１ｂ内にシリカゲル１２が入り込むこととなる。このとき、シリカゲル１２は上下両綿材１１ａ、１１ｂの中央部を中心として表層部を除く部分に包含される。
【００２３】
挟圧ローラ２７の下流側にはヒータボックス２９が設けられ、その内部には前後一対の加熱ローラ３０が水平方向に回転可能に支持されている。該加熱ローラ３０は、綿材を構成するポリエステル繊維が融着可能な温度（凡そ２７０℃）に加熱保持されている。そして、両綿材１１ａ、１１ｂはこれら加熱ローラ３０の間を通って前進するようになっている。このとき、ポリエステル繊維同士が融着され、これに伴ってケナフ繊維及びシリカゲル１２がポリエステル繊維間に挟着される。
【００２４】
また、ヒータボックス２９の内部において、加熱ローラ３０の下流側には、ローラ表面が図示しないゴム等の弾性体で覆われた上下一対の圧着ローラ３１が回転可能に支持され、これらの圧着ローラ３１により上下両綿材１１ａ、１１ｂの対向面間が接着されるようになっている。
【００２５】
ヒータボックス２９を通過した両綿材１１ａ、１１ｂは冷却されて所望の機能性マット１１となり、ヒータボックス２９の下流側に回転可能に支持された巻取ローラ３２に巻き取られる。その結果、凡そ１０ｃｍの厚さを有する機能性マット１１が得られる。この機能性マット１１は、その長さ方向に沿って両側部を切断することにより各用途に応じて使用される。
【００２６】
さて、上記製造装置により得られた機能性マット１１を図４に示すように断熱材として建築用壁材に使用する際には、まず機能性マット１１を任意の箇所で所定の大きさに切断し、外壁１５に沿ってその横桟１４の前面に機能性マット１１の後面を順次貼り付ける。次いで、機能性マット１１の前面を覆うように内装材１６を取り付ける。
【００２７】
この機能性マット１１の厚みは従来のマットの厚みよりも大きいため断熱効果が高まり、その結果、室内の保温性が向上する。加えて、壁裏に施工する場合には、所定の厚みをもたせて断熱性を向上させるために複数枚重ねて使用する必要がなく、軽量化が図られる。また、上記綿材１１ａ、１１ｂの密度は従来のマットを構成する薄手の不織布の密度よりも小さいため、通気性が良く、有機溶剤の吸着性が向上するとともに、空気中の水分が綿材１１ａ、１１ｂ内を透過し易くなる。
【００２８】
そして、雨天時等に室内の湿度が増すときには、空気中の水分は綿材１１ａ、１１ｂ内を容易に透過し、シリカゲル１２の表面に吸着され、その結果、室内の除湿が行われる。このとき、室内のダニ及びカビ等の発生も抑制される。一方、晴天時等に室内の湿度が下がり、乾燥する際には、シリカゲル１２の表面に吸着された水分が綿材１１ａ、１１ｂ内を容易に透過して放出され、その結果、室内の加湿が行われる。加えて、建築物の合板を製造するための接着剤に使用されるホルムアルデヒド、トルエン、キシレン及びジクロルベンゼン等の有機溶剤がシリカゲル１２の微細孔内に吸着され、その結果、シックハウスが防止される。
【００２９】
前記の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・  実施形態の機能性マット１１は、ポリエステル繊維とケナフ繊維との混合繊維よりなる綿材１１ａ、１１ｂで構成され、その厚みは凡そ１０ｃｍとなっている。すなわち、上記従来のマットに比べて厚手のものとなり、これに伴って断熱効果を向上させることができる。加えて、施工の際には複数枚重ねて使用する必要がなく、その結果、軽量化が図られ、容易に取り扱うことができる。
【００３０】
・  また、綿材１１ａ、１１ｂの密度は１５〜２５ｋｇ／ｍ３に設定されている。すなわち、上記従来のマットを構成する薄手の不織布の密度よりも小さくなっており、このため、機能性マット１１の通気性及び柔軟性を向上させることができる。
【００３１】
・  さらに、実施形態の機能性マット１１にはシリカゲル１２が包含され、このシリカゲル１２により水分の吸放出が効果的に行われ、室内のダニ及びカビ等の発生を抑制することができる。加えて、シリカゲル１２の微細孔内にホルムアルデヒド、トルエン、キシレン及びジクロルベンゼン等の有機溶剤が吸着されることにより、シックハウスを防止することができる。
【００３２】
・  実施形態の機能性マット１１に用いたシリカゲル１２の密度は５〜７ｋｇ／ｍ３に設定されている。このため、シリカゲル１２により綿材１１ａ、１１ｂの通気性が低下することなく、水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性を効果的に発揮させることができる。
【００３３】
・  実施形態の機能性マット１１に用いたシリカゲル１２の粒径は３〜６ｍｍに設定されている。このため、綿材１１ａ、１１ｂの通気性が維持されるとともに、シリカゲル１２の表面積が十分に確保され、その結果、水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性をより効果的に発揮させることができる。
【００３４】
・  実施形態の機能性マット１１は、その中央部を中心として表層部を除く両綿材１１ａ、１１ｂ内にシリカゲル１２が包含されている。すなわち、上下一対のマット体間にシリカゲル１２が挟持されている上記従来例に比べて、広範囲に亘って水分の吸放出及び有機溶剤の吸着がなされる。このため、水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性をさらに効果的に発揮させることができる。加えて、機能性マット１１の表面からシリカゲル１２がこぼれ落ちることがなく、その機能性を十分に発揮させることができる。
【００３５】
・  実施形態の機能性マット１１の綿材１１ａ、１１ｂは熱融着により接着されるポリエステル繊維間にケナフ繊維及びシリカゲル１２が挟着されている。すなわち、ポリエステル繊維間が高強度繊維であるケナフ繊維により繋がれた状態で綿材１１ａ、１１ｂが構成されているため、腰の強い機能性マット１１が得られ、その結果、同機能性マット１１の形状保持性を向上させることができる。
【００３６】
加えて、上記第２従来例のように接着剤（ホットメルトパウダー）を用いる構成に比べて衛生的であり、またシリカゲル１２及びホットメルトパウダーの散布量を調整する等の工程が省かれるため、製造工程の省力化を図ることができる。
【００３７】
・  実施形態の機能性マット１１を構成するポリエステル繊維の含有量は２５〜５０質量％となっている。このため、機能性マット１１の機能を維持することができるとともに、綿材１１ａ、１１ｂの柔軟性が向上し、所定の厚みを有する機能性マット１１を製造することができる。
【００３８】
・  実施形態の機能性マット１１の綿材１１ａ、１１ｂには、生産性に優れ、比較的安価な天然繊維であるとともに、二酸化炭素の吸収能を有するケナフ繊維が用いられている。このため、製造コストを低減させることができるとともに、地球温暖化の防止に頁献することができる。
【００３９】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  熱融着性繊維としてポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維及びナイロン繊維等を用いてもよく、また、天然繊維として麻、ウール又は木綿等を用いてもよい。
【００４０】
・  本実施形態の機能性物質はＢ形シリカゲルのみに限定されるものではなく、Ａ形、Ｂ形、ＡＢ形、Ｎ形、ＲＤ形、ＩＤ形等のうち、少なくとも２種類のシリカゲル１２を包含してもよい。
【００４１】
・  本実施形態の機能性マット１１を床下及び天井裏等に配置することにより、調湿材として利用してもよい。
・  本実施形態の機能性マット１１を吸放湿効果に加えて脱臭効果を目的として、床張り用カーペット等の建物用内装材、車のマット及び布団のマット等に使用してもよい。この場合、包含されたシリカゲル１２によって吸放湿及び脱臭が効果的に行われる。
【００４２】
・  機能性マット１１の厚みを用途に応じて適宜変更してもよい。またこのとき、機能性マット１１の柔軟性を維持するため、その厚みに応じてポリエステル繊維の含有量を変化させてもよい。すなわち、機能性マット１１の厚みが大きくなるに従ってポリエステル繊維の含有量は、機能性マット１１の機能を低下させない程度に小さくなる。
【００４３】
・  上側綿材用ローラ２１及びカード装置２２から繰り出される上側綿材１１ａ及び下側綿材１１ｂの厚みの比を、例えば１：１、２：８等に適宜変更してもよい。
【００４４】
・  上下一対の挟圧ローラ２７の間隔を適宜変更してもよい。このように構成した場合、各綿材１１ａ、１１ｂの厚み及び密度を変更して機能性マット１１を製造することができる。
【００４５】
・  図２に二点鎖線で示すように、本実施形態のカード装置２２に並列して上側綿材用カード装置１０１を設け、これにより上側綿材１１ａが下側綿材１１ｂ上に供給される構成を採用してもよい。すなわち、上側綿材用カード装置１０１の下流部は前記ホッパー２３よりも上流側に隣接している。そして、ホッパー２３によって下側綿材１１ｂ上にシリカゲル１２が散布された後、上側綿材用カード装置１０１から繰り出された上側綿材１１ａが下側綿材１１ｂ上へ継続的に重ね合わされる。このように構成した場合、所定の長さを有する上側綿材１１ａを容易に供給でき、機能性マット１１の生産性を向上させることができる。
【００４６】
・  また、上記上側綿材用カード装置１０１とカード装置２２との間にさらに中間綿材用カード装置を両カード装置２０、１０１と並列して設け、この中間綿材用カード装置により中間綿材が下側綿材１１ｂ上に供給される構成を採用してもよい。このとき、ホッパー２３は、中間綿材用カード装置から繰り出される中間綿材の搬送経路の上方に位置するように設けられている。すなわち、下側綿材１１ｂ上に載せられた中間綿材上にシリカゲル１２が散布された後、上側綿材用カード装置１０１から繰り出された上側綿材１１ａが中間綿材上へ継続的に重ね合わされる。このように構成した場合、機能性マット１１は３層の綿材から構成されるため、より大きい厚みを有する機能性マット１１を効率良く生産することができる。
【００４７】
・  また、製造過程において所定の厚みを有する各ウェブ１０５間にシリカゲル１２を包含して綿材を製造してもよい。すなわち、図５に示すように、カード装置２２の下流側には進行方向斜め上方へ延びる第２コンベア１０２が設けられるとともに、この下流側には下方へ延びる揺動コンベア１０３が設けられる。揺動コンベア１０３の下端には本実施形態と同様にホッパー２３が配設され、図５に二点鎖線で示すように、同ホッパー２３は揺動コンベア１０３と連動してその揺動方向（前後方向）に往復動するようになっている。
【００４８】
揺動コンベア１０３の下方には第３コンベア１０４が配設され、この第３コンベア１０４に載せられたウェブ１０５は揺動方向と同一方向に搬送されることにより、その重なりを前後方向に少しずつずらされながら徐々に折り重ねられる。このとき、ホッパー２３によりウェブ１０５上にシリカゲル１２が散布される。このように構成した場合、綿材内により均一にシリカゲル１２が包含されるため、機能性マット１１の機能をさらに向上させることができる。
【００４９】
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１）  前記綿材は熱融着性繊維と天然繊維との混合繊維により構成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の機能性マット。このように構成した場合、形状保持性を向上させることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【００５０】
（２）  前記綿材は上下一対の上側綿材及び下側綿材から構成され、両綿材間に機能性物質が散布された状態で圧縮及び加熱加工されることにより、機能性物質が両綿材の中央部を中心として表層部を除く内部に包含されるとともに、上側綿材及び下側綿材の対向面間同士が接着されるように構成されている請求項１に記載の機能性マットの製造方法。このように構成した場合、機能性物質の機能をより効果的に発揮させることができる。
【００５１】
（３）  前記下側綿材又は上下両綿材はカード装置により供給され、下側綿材の表面上に機能性物質を散布し、下側綿材上に上側綿材を重ね合わせた後、両綿材を圧縮するとともに、加熱加工を施すことによって熱融着性繊維同士を融着させ、同熱融着性繊維間に機能性物質を挟着させるようにした前記（２）に記載の機能性マットの製造方法。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明の機能性マットによれば、厚手のもので、軽量化を図るとともに、断熱性等の機能性を向上させることができる。
【００５３】
請求項２に記載の発明の機能性マットによれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、通気性及び柔軟性を向上させることができる。
請求項３、請求項４及び請求項５に記載の発明の機能性マットによれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、水分の吸放出性及び有機溶剤の吸着性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の機能性マットの斜視図。
【図２】機能性マットの製造ラインを示す概略説明図。
【図３】機能性マットの製造ラインの概略を示す部分平面図。
【図４】機能性マットを建築用壁材として使用した状態を示す側断面図。
【図５】別例の製造ラインを示す要部概略説明図。
【符号の説明】
１１…機能性マット、１１ａ…綿材としての上側綿材、１１ｂ…綿材としての下側綿材、１２…機能性物質としてのシリカゲル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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