(57)【要約】【課題】            吸湿による高い発熱性と機械的強度、圧縮性、耐久性、かさ高性などの物性を兼ね備えたシート状保温綿を提供することを目的とする。【解決手段】        標準状態における吸湿率がそれぞれ１０％以上４５％以下と４５％以上７０％以下である吸湿率が異なる２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維と、前記２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維よりも引張強度が強く且つかさ高性を有する１種類以上の繊維との、合計３種類以上の繊維で構成したシート状保温綿である。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状保温綿の少なくとも一部を、標準状態における吸湿率が異なる２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維で構成したことを特徴とするシート状保温綿。
【請求項２】
請求項１に記載のシート状保温綿であって、前記標準状態における吸湿率が異なる２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維と、前記２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維よりも引張強度が強く且つかさ高性を有する１種類以上の繊維とで構成したことを特徴とするシート状保温綿。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシート状保温綿であって、前記吸湿率が異なる２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の標準状態における吸湿率が、それぞれ１０％以上４５％以下と４５％以上７０％以下であることを特徴とするシート状保温綿。
【請求項４】
前記標準状態での吸湿率が１０％以上４５％以下のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維をＡ、標準状態での吸湿率が４５％以上７０％以下のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維をＢ、前記２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維よりも引張強度が強く且つかさ高性を有する１種類以上の繊維をＣとした場合、
前記シート状保温綿内のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維中におけるＡとＢとの重量比率が９０：１０〜４０：６０の範囲内にあり、
前記ＡとＢとの２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の合計とＣの繊維との重量比率が７０：３０〜５：９５の範囲内であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシート状保温綿。
【請求項５】
前記Ａのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の引張強度が０．８〜２．０ｇｆ／ｄ、前記Ｂのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の引張強度が０．１〜０．８ｇｆ／ｄであり、６０ｇ／ｍ２のシート状保温綿にした場合の破裂強度が１０ｋＰａ以上であることを特徴とする請求項１から４記載のいずれかに記載のシート状保温綿。
【請求項６】
前記Ａのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維と前記Ｂのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維を用いてシート状保温綿にした場合、かさ高保持率が７０％以上であり、かさ高が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のシート状保温綿。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸湿による高い発熱性を有し、且つ機械的強度、圧縮性、耐久性、かさ高性などの物性を兼ね備えたシート状保温綿に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
衣服の保温性を高めるために、シート状保温綿を衣服の保温材として使用する方法は古くから用いられてきた。例えば繊維をからめ合わせ、繊維間に微細な空気の層、いわゆるデッドエア層を多数設け、シート自体に厚みを持たせることで、空気の熱伝導率の低さを利用し断熱性を高めて体熱の衣服外への放散を妨げ、衣服内温度の低下を防いで温度を保つ方法は周知である。
【０００３】
他にも太陽光からの遠赤外線を衣服に蓄積させることにより保温性を高める方法がある。例えば下記特許文献１には繊維にセラミックスや金属を練りこむことで遠赤外線を蓄積するシート状保温綿が開示されている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、繊維塊中の繊維上に透湿性接着剤を介して、高吸放湿吸湿発熱性有機微粒子を繊維重量に対し１〜１００重量％固着した高吸放湿吸湿発熱性繊維塊が開示されている。
【０００５】
また、下記特許文献３には、動物性を除く吸放湿吸水発熱性繊維を中綿に入れることにより、人体から発生する気相及び液相の汗を吸放湿吸水発熱性繊維が吸水することで発熱し、保温効果を高めた吸放湿吸水発熱性繊維が開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−１０５１０７号公報
【特許文献２】特開２０００−３２８４５７号公報
【特許文献３】特開平６−２９４００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、デッドエアを用いたシート状保温綿は、全般的に厚みが大きいため、ウエアを着用することによって動きが制限されるという欠点がある。
【０００７】
前記特許文献１の方法では遠赤外線を蓄積し、動きが妨げられない程度の厚みのウエアでも十分な保温効果を得ることができる。しかしながら、セラミックスや金属を練りこむことで繊維の強度が低下する欠点がある。また気象状況が曇りや雨のときには遠赤外線を蓄積できないため保温性が低下するので、全ての環境において対応できるものではなかった。つまり前記素材は受動的構造の保温であるため、条件によっては暖かさを感じることがほぼ不可能な場合があった。
【０００８】
前記特許文献２に示された方法では、人体から発生する汗を吸放湿吸湿発熱性繊維が吸水することで発熱するので、環境に左右されない保温効果を得ることができる。しかしながら、耐久性に乏しいために洗濯や着用を繰り返すことにより吸放湿吸湿発熱性有機微粒子が脱落してしまい、半永久的に保温効果を得ることは不可能であった。
【０００９】
前記特許文献３に示したようなアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維を用いた保温品は人体から出る気相の汗により発熱をするため、気象状況に左右されず、コンパクトな衣服にできる。また、繊維自身が発熱するため半永久的に効果を得ることができる。
アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維を用いたシート状保温綿は、さらに高い発熱量を持つことが市場で求められている。発熱性を上げるためにシート状保温綿内のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の混率を高くした場合には、混在している他の繊維に比べて、アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の引張強度が弱いため、シート状保温綿全体の破裂強度が低下するといった不具合や、かさ高性が低下するので熱拡散性が高くなり保温性が悪くなるといった不具合が生じる。
しかしながら、アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の混率を下げてしまうと、当然ながらシート状保温綿全体の発熱量も低下してしまう。
【００１０】
そこで本発明は、前記従来の問題を解決するため、吸湿による高い発熱性と機械的強度、圧縮性、耐久性、かさ高性などの物性を兼ね備えたシート状保温綿を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のシート状保温綿は、シート状保温綿内の少なくとも一部を、標準状態における吸湿率が異なる２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維で構成したことを特徴とするシート状保温綿である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシート状保温綿は、吸放湿吸水発熱量の異なる２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維と、引張強度が強く且つかさ高性を有する他の繊維で構成されるので、製品の実用に必要なレベルの機械的強度、かさ高性などの物性を有すると共に、高い発熱性を持った保温品を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に用いられるアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維について説明する。アクリロニトリル（以下、ＡＮという）を４０重量％以上、好ましくは５０重量％以上含有するＡＮ系重合体により形成された繊維を出発繊維として、ニトリル基をアルカリまたは酸で加水分解し、カルボキシル基等の親水性の官能基に置換するのと同時に、ヒドラジン等で架橋してつくられている。ここで、ＡＮ重合体は、ＡＮ単重合体、ＡＮと他の単量体との共重合体のいずれでも良い。
【００１４】
ＡＮ共重合体に用いられる他の単量体としては、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、アクリル酸エステル、メタクリルスルホン酸、ｐ−スチレンスルホン酸などのスルホン酸含有単量体およびその塩、メタアクリル酸、イタコン酸などのカルボン酸含有単量体およびその塩、アクリルイミド、スチレン、酢酸ビニルなどの単量体をあげることができるが、ＡＮと共重合可能な単量体であれば特に限定されない。
以上のアクリル酸系繊維に、ヒドラジン系化合物を架橋剤として導入する方法が適用される。この方法においては、窒素含有量の増加を１．０〜１０．０重量％に調整し、ヒドラジン系化合物の濃度を５〜６０重量％、温度を５０〜１２０℃、５時間以内の条件で処理する。この方法は工業的に好ましい。
【００１５】
ここで、窒素含有量の増加とは、原料のアクリル酸系繊維の窒素含有量と、ヒドラジン系化合物を架橋剤として導入された状態のアクリル酸系繊維の窒素含有量との差をいう。この窒素含有量の増加が、前記の下限（１．０重量％）に満たない場合は、最終的に満足し得る物性の繊維を得ることができず、さらに難燃性、抗菌性などの特性を得ることができない。また、窒素含有量の増加が前記の上限（１０．０重量％）を超えた場合には、高吸湿性は得られない。
したがって、ここで使用するヒドラジン系化合物としては、窒素含有量の増加が上記の範囲となるような化合物であれば特に限定されない。このようなヒドラジン系化合物としては、例えば、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジン、塩酸ヒドラジン、臭素酸ヒドラジン、ヒドラジンカーボネイト等や、エチレンジアミン、硫酸グアニジン、塩酸グアニジン、リン酸グアニジン、メラミン酸のアミン基を複数個含有する化合物を挙げることができる。
【００１６】
なお、この架橋工程においては、ヒドラジン系化合物が加水分解反応により架橋されずに残存した状態のニトリル基を実質的に消失させるとともに、１．０〜４．５ｍｅｑ／ｇの塩型カルボキシル基と残部にアミド基を導入する方法が適用される。その方法としては、アルカリ金属水酸化物、アンモニア等の塩基性水溶液、あるいは硝酸、硫酸、塩酸などの鉱酸の水溶液を含浸させるか、またはその水溶液中に原料繊維を浸漬した状態で加熱処理する方法、あるいは、上記した架橋剤の導入と同時に加水分解を起す方法を用いることができる。
このアクリル酸系繊維で、繊維自体が高架橋構造になっており非晶領域が小さく、隙間の少ない繊維構造となっており、吸湿時に膨潤しにくく、吸放湿性が大きい特徴を有している。架橋度の強弱、親水性官能基の多寡で吸放湿性、繊維強度をある程度制御することが可能である。親水性官能基が多ければ吸放湿性は高いが繊維強度は弱くなる。このアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維は、吸湿時に吸湿発熱するので、衣類にしたとき、常時汗をかいた場合でも吸放湿を繰り返し、発熱することにより暖かさを持続させることができる。この繊維そのものは、東洋紡績社製アクリル酸系繊維（商品名“Ｎ−３８”）として販売されており、また、スポーツ衣類としては美津濃社製商品名“ブレスサーモ”として販売されている。
【００１７】
アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維は、人体から発生する気相または液相の水分が付着することで発熱する。発熱のメカニズムは、繊維分子内の官能基（−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２）が水分子と水素結合をすることによって発生する反応熱が影響している。また、アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維は、繊維の膨潤度が低いためエネルギーロスが少ない。水素結合による反応熱と膨潤抑制力のトータルエネルギーが発熱には大きく寄与している。
【００１８】
本発明のシート状保温綿は、吸湿率が異なる２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維と、前記２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維よりも引張強度が強く且つかさ高性を有する１種類以上の繊維との、合計３種類以上の繊維で構成することが好ましい。
【００１９】
前記吸湿率が異なる２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維は、標準状態における吸湿率がそれぞれ１０％以上４５％以下と４５％以上７０％以下であることが好ましい。
アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維は吸湿率が高くなると引張強度が低下する傾向にあるが、シート状保温綿では吸湿率と引張強度の両方の性能が要求される。
そこで、吸湿率が１０％以上４５％以下のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維と吸湿率が４５％以上７０％以下のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維とを混合してシート状保温綿を構成する。
吸湿率が１０％以上４５％以下のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維は、吸湿率がやや劣るが引張強度に優れており、また吸湿率が４５％以上７０％以下のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維は引張強度がやや劣るが吸湿率に優れている。
両者を混合して用いることで、吸湿率と引張強度の両方に優れたシート状保温面とすることが可能となる。
【００２０】
吸湿率の高いアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維は、かさ高性と引張強度が低い傾向にあるが、本発明のシート状保温綿では、標準状態において（イ）吸湿率が高いアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維と、（ロ）吸湿率が低いアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維と、（ハ）前記２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維よりも引張強度が強く且つかさ高性を有する繊維を均一に分布させることで、（イ）吸湿率が高い（具体的には吸湿率４５％以上７０％以下）アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の周りに、（ロ）吸湿率が低い（具体的には吸湿率１０％以上４５％以下）アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維と（ハ）前記２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維よりも引張強度が強く且つかさ高性を有する繊維とがまとわりつき、補強剤としての役割を果たすため、シート状保温綿は実用に必要な破裂強度を有すると共に、保温に充分なかさ高さを得ることができる。
【００２１】
本発明でいう標準状態とは、気温２０℃、湿度６５％ＲＨにおける状態のことである。
【００２２】
本発明において、アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維以外に使用される繊維としては、熱可塑性繊維、たんぱく質系繊維、セルロース系繊維が挙げられる。
熱可塑性繊維の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレンターポリマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性ポリアミド、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等が挙げられる。
たんぱく質系繊維の例としては、羊毛、カシミヤ、モヘア、アルパカ、兎毛、アンゴラ、らくだ、絹等が挙げられる。
セルロース系繊維の例として、綿、麻、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、アセテート、トリアセテート、プロミックス等が挙げられる。
これらの繊維は標準状態において引張強度が４．０ｇｆ／ｄ以上であることが望まれる。
【００２３】
シート状保温綿には繊維以外に、撥水剤、防水剤、着色剤、耐久性向上剤等が添加されてもよい。
【００２４】
本発明のシート状保温綿の製造方法について以下に示す。
アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の原綿とそれ以外の繊維の原綿をベルトコンベア上に配置し、攪拌機で原綿を均一に混合する。このとき原綿を無作為にベルトコンベア上に配置すると、攪拌機内で散乱している繊維にムラができるため、均一な性能を持ったシート状保温綿を得ることができない。これはアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の吸湿性能が非常に大きいので、空気中の水分を吸うことで繊維同士が塊になりやすいために起こる。
そこで、アクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維とそれ以外の繊維を均一に混合するため、ベルトコンベア上にアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の原綿とそれ以外の繊維の原綿を積層になるように配置する。こうすることで繊維の均一な攪拌が可能となる。
【００２５】
レイカーと呼ばれる串状ロールで厚みをある程度均一に揃え、更にスプレッタロールと呼ばれる引っ掻きロールにてある程度均一にマット状となった原綿混合物を掻きほぐして再度粉砕して型板上や熱間ロールコンベアにつながる圧延ロールコンベア上に掻き飛ばして散布し、マットをフォーミングする。
【００２６】
このフォーマー（レイカー、スプレッタロール）を通して一度マット状にすることで混合物の比重むらをなくすことが出来る。製造された成形物に樹脂剤を吹き付けることにより、繊維間のつながりを強化することもできる。
【００２７】
本発明のシート状保温綿の各繊維の混合比は、標準状態での吸湿率が１０％以上４５％以下のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維をＡ、標準状態での吸湿率が４５％以上７０％以下のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維をＢとした場合に、ＡとＢとの重量比率は９０：１０〜４０：６０の範囲内にあることが好ましい。
吸湿による高い発熱性と機械的強度及びかさ高性を得るためである。
また、前記ＡとＢの２種類のアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の合計とその他の繊維との重量比率は７０：３０〜５：９５の範囲内が好ましい。
製品にした場合に必要な耐久性と保温に充分なかかさ高性を得るためである。
【００２８】
また、前記Ａのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の引張強度は、０．８〜２．０ｇｆ／ｄ、前記Ｂのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維の引張強度が０．１〜０．８ｇｆ／ｄであることが好ましい。
この場合、６０ｇ／ｍ２のシート状保温綿にした場合の破裂強度は、製品にした場合の強度を考慮すると、１０ｋＰａ以上であることが好ましい。
【００２９】
前記Ａのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維と前記Ｂのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維を用いてシート状保温綿にした場合、かさ高保持率が７０％以上であり、かさ高が５ｍｍ以上であることが好ましい。熱拡散性が抑えられ、十分な保温性を得られるからである。
かさ高保持率の求め方については後述する。
【実施例】
【００３０】
（実施例１）
標準状態で吸湿率３０％、引張強度１．０ｇｆ／ｄのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維（製品名Ｎ３８Ｂ）の原綿を１５重量％、
標準状態で吸湿率５０％、引張強度０．５ｇｆ／ｄのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維（製品名Ｎ３８Ｕ）の原綿を２０重量％、
引張強度４．７ｇｆ／ｄのポリエステル繊維の原綿を６５重量％、
以上３種類の繊維をベルトコンベア上に原綿が積層になるように配置する。ベルトコンベア上の積層された原綿を攪拌機で均一に混合し、レイカーで厚みをある程度均一に揃え、更にスプレッタロールによって均一にマット状となった原綿混合物を掻きほぐして再度粉砕して型板上や熱間ロールコンベアにつながる圧延ロールコンベア上に掻き飛ばして散布して、シート状の中綿を形成した。目付けは６０ｇ／ｍ２とした。
【００３１】
（比較例１）
標準状態で吸湿率３０％、引張強度１．０ｇｆ／ｄのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維（製品名Ｎ３８Ｂ）の原綿を４０重量％、
引張強度４．７ｇｆ／ｄのポリエステル繊維の原綿を６０重量％、
以上２種類の繊維を用いて、実施例１と同様の製法でシート状の中綿を形成した。目付けは６０ｇ／ｍ２とした。
【００３２】
（比較例２）
標準状態で吸湿率５０％、引張強度０．５ｇｆ／ｄのアクリル酸系吸放湿吸水発熱性繊維（製品名Ｎ３８Ｕ）の原綿を３０重量％、
引張強度４．７ｇｆ／ｄのポリエステル繊維の原綿を７０重量％
以上２種類の繊維を用いて、実施例１と同様の製法でシート状の中綿を形成した。目付けは６０ｇ／ｍ２とした。
【００３３】
実施例１、比較例１、比較例２の中綿の発熱温度試験、破裂強度試験、かさ高性試験を行った。
【００３４】
発熱温度試験にはサーモグラフィーを用いて計測した。絶乾させた試料を温度２０℃湿度６５％の環境において断熱材でできた台の上に置き、試験を開始して５分後の試料の平均温度を計測した。
【００３５】
破裂強度試験はミューレン形破裂強度試験機(低圧形)を用いてＪＩＳ  Ｌ  １０１８．８．１７．１Ａ法に従って破裂試験を行った。約１５ｃｍ×１５ｃｍの試験片を試験機の上部締め付けクランプと下部締め付けクランプの間に取り付ける。加圧用油を約９８ｍｌ／ｍｉｎの速度でゴム膜が試験片を突き破るまで加圧し、破れたら停止用スイッチを押し、すみやかに上部締め付けクランプを緩め、試験片を取り除いた後でゴム膜の強さを読み取る。その後、減圧を行いゴム膜が試験片を突き破る強さを読み取る。ゴム膜が試験片を突き破る強さからゴム膜の強さを引いたものを破裂強さとしている。
【００３６】
かさ高性試験は卓上型厚み計を使用する。卓上型厚み計に中綿を設置し、３ｇ／ｃｍ２の荷重をかけたときの厚みを計測する。
【００３７】
かさ高保持率試験は以下のようにして行う。中綿をポリエステル製織物で挟み、周囲をオーバーロックミシンで縫製した３００ｍｍ×３００ｍｍの試験品の洗濯前、洗濯後のかさ高を卓上型厚み計にて計測する。洗濯後の厚みを洗濯前の厚みで割り、１００をかけることでかさ高保持率を出すことができる。
【００３８】
発熱温度試験結果を図１、破裂強度試験の結果を図２、かさ高性試験の結果を図３、かさ高保持率試験の結果を図４に示す。
【００３９】
図１より、比較例１は他の中綿よりも発熱温度が低いことが分かる。これはＮ３８ＢがＮ３８Ｕよりも発熱性が低いためである。実施例１はＮ３８Ｕの混率が比較例１よりも低いがＮ３８Ｂが入っているため、発熱温度はほぼ同等となった。
【００４０】
図２より、比較例２は破裂強度が低いため、実際に製品として用いることは困難である。実施例１は比較例１よりも強度は低いが、使用時に中綿にかかる力に耐えられるほどの強度は持っているため問題は無い。
【００４１】
図３より、比較例２はかさ高性が低いため、熱の拡散性が大きくなり、発熱量が高くても保温性が低くなる。また、比較例１はかさ高性があるため、熱の拡散は防ぐことができるが、発熱量が実施例１、比較例２よりも低く、十分なほどの発熱量を得ることができない。実施例１では適度なかさ高性と発熱量を持っているため、非常に暖かさを感じることができる。
【００４２】
かさ高保持率は７０％以上でないと実用には難しいと考えられ、図４より比較例２は使用することができない。実施例１、比較例１は７０％を超えていることから実用には問題が無いことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の実施例１、比較例１、比較例２の各中綿の発熱温度試験の結果ある。
【図２】図２は、本発明の実施例１、比較例１、比較例２の各中綿の破裂強度試験の結果である。
【図３】図３は、本発明の実施例１、比較例１、比較例２の各中綿のかさ高性試験の結果である。
【図４】図４は、本発明の実施例１、比較例１、比較例２の各中綿のかさ高保持率比較の結果である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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