JP7799343B2 - 生地、衣服、及び、生地の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、衣服などに用いられる生地等に関する。

従来から、様々な機能を有する生地が開発されている。特許文献１には、冷感作用がより長く持続できるようにした冷感生地が記載されている。この冷感生地は、冷感材料層として、融点が２０～３９℃である相転移物質を含有するマイクロカプセルの他に、吸水性樹脂、ジェル状物質、及びシリコン樹脂から選ばれた少なくとも１種からなる接触冷感材料を含有するものを使用するので、身体が接触したとき、マイクロカプセルに含まれる相転移物質の溶解による吸熱と、接触冷感材料による吸熱とが両方作用する。特許文献１の冷感生地は、他の生地などが積層された紡織品（敷きパッドや布団カバー、布団など）に用いられる。

特開２０２１－６６９９５号公報

ところで、本願の発明者は、人が着用する状態で生地に熱がほとんど溜まらない衣服を実現するために、ベース生地に対し、熱を逃がす機能（以下「逃熱機能」という場合がある。）を有する機能材料粉末を含む印刷層を設けることを考えた。この場合、ベース生地における印刷層の面積割合の増加に比例して逃熱機能が高まる。しかし、印刷層の面積割合を大きくしすぎたり、印刷層を構成する個々の印刷部を大きくしすぎたりすると、生地の伸縮性（特に、伸ばした後に縮むストレッチバック性）が低下する虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、生地から熱を逃がす機能と生地の伸縮性とを両立させた生地を実現することを目的とする。

本願の発明者は、生地から熱を逃がす機能と生地の伸縮性とを両立させるために、ベース生地の表側において、印刷層の面積割合を確保しつつ、印刷層を構成する多数の印刷部が二次元に繰り返し配列された図柄を形成して、個々の印刷部の面積を小さくすることを思いついた。この着想に基づく第１の発明は、ベース生地と、ベース生地の表側に印刷された印刷層とを備えた生地であって、印刷層には、当該生地から熱を逃がす機能を有する機能材料粉末が含まれ、ベース生地の表側では、印刷層を構成する多数の印刷部が二次元に繰り返し配列された図柄が形成され、図柄の形成領域では、印刷層の面積割合が３５％以上６５％以下であると共に、印刷部について個々の面積が７ｍｍ^２以下である、生地である。

第２の発明は、第１の発明において、印刷層は、当該生地から熱を逃がす機能を有する機能材料粉末として、多結晶ポリシリコンのみを含む。

第３の発明は、第１の発明において、図柄の形成領域の生地部分は、保温率が６．０％以上８．２％以下である。

第４の発明は、第１の発明において、ベース生地の表側には、図柄が全面に亘って形成されている。

第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明の生地を用いた、衣服である。

第６の発明は、生地から熱を逃がす機能を有する機能材料粉末と、バインダーとが少なくとも配合されたインクを用いて、印刷装置によってベース生地の表側に印刷を行い、ベース生地の表側に印刷層を形成する印刷工程を行う、生地の製造方法であって、印刷工程は、ベース生地の表側において、印刷層を構成する多数の印刷部が二次元に繰り返し配列された図柄を形成する工程であって、印刷装置の入力データとして用いる印刷用データ上の図柄は、図柄の形成領域において、印刷層の面積割合が３０％以上６０％以下であると共に、印刷部について個々の面積が６ｍｍ^２以下である、生地の製造方法である。

本発明では、ベース生地の表側において図柄の形成領域では、印刷層の面積割合（図柄の形成領域の面積に対する、印刷部の合計面積の割合）が３５％以上６５％以下であると共に、印刷部について個々の面積が７ｍｍ^２以下である。つまり、本発明に係る生地は、図柄の形成領域（逃熱機能が付与された領域）において、印刷層の面積割合として３５％以上６５％以下を確保しつつ、面積が７ｍｍ^２以下の小さめの印刷部（例えば、印刷部の平面形状が正方形である場合、一辺の長さは２．６５ｍｍ以下の印刷部）が二次元に繰り返し配列されている。従って、生地から熱を逃がす機能と生地の伸縮性とを両立させた生地を実現することができる。

図１は、実施形態に係る生地の表側の斜視図である。 図２は、実施形態に係る生地の表側の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

［生地について］
本実施形態は、熱を逃がすための逃熱加工が施された生地１である。生地１は、図１及び図２に示すように、ベース生地２と、ベース生地２の表側に印刷された印刷層３とを備えている。印刷層３には、当該生地１から熱を逃がす機能（逃熱機能）を有する機能材料粉末が含まれている。印刷層３は、逃熱機能を有する機能材料粉末として、多結晶ポリシリコンのみを含む。

ベース生地２は、衣服などの材料に用いられる生地である。ベース生地２の表裏について、ベース生地２が衣服に使用された場合に、ベース生地２の表側が衣服の外側となる。シャツなど直接着用する衣服（１枚の生地１からなる衣服）の場合、着用者の体がベース生地２の裏側に接触する。

ベース生地２には、接触冷感値（ＱＭＡＸ）が大きい織布又は不織布を用いることができる。接触冷感値（ＱＭＡＸ）としては、例えば０．２Ｗ／ｃｍ^２以上である。接触冷感値（ＱＭＡＸ）は、ＪＩＳ Ｌ１９２７に基づいて測定される。

ベース生地２には、植物繊維（綿、麻など）、動物繊維（シルクなど）、合成繊維（ナイロン、ポリエステル、アクリルなど）、再生繊維（テンセルなど）もしくは半合成繊維を用いた糸、又は、これらの繊維などから選択した２種類以上の繊維を混紡した糸などを用いて、製造された織布を用いることができるし、上述の繊維などを１種類もしくは複数種類を用いた不織布を用いることができる。ベース生地２を具体的に例示すると、高分子ポリエチレンの繊維を用いた生地、ナイロンの繊維を用いた生地を用いることができる。

印刷層３は、多数の印刷部３ａからなる。生地１の表側では、印刷層３を構成する多数の印刷部３ａが二次元に繰り返し配列された図柄５が形成されている。すなわち、多数の印刷部３ａにより、所定の図柄５が描かれている。図柄５において、印刷部３ａは１つの図形を表す。この図形（印刷部３ａ）の平面形状は特に限定されないが、例えば矩形、円形としてもよいし、動物を模した形状などとしてもよい。

図柄５は、図１（ａ）に示すように、多数の印刷部３ａが規則的に配列されたものとすることができる。この場合、多数の印刷部３ａは、二次元に一定のピッチＰで繰り返し配列される。なお図柄５は、多数の印刷部３ａが不規則に配列されたものであってもよい。

印刷部３ａの配列は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す千鳥配列を採用してもよいし、それ以外の配列（ブロック調、並列配列など）を採用してもよい。例えば千鳥配列などの場合において、印刷部３ａの配列方向は、縦方向及び横方向の２方向であってもよいし、それ以外（斜め方向の組み合わせ）であってもよい。配列方向（縦方向又は横方向）に隣り合う印刷部３ａは、互いに間隔を隔てて配置されるが、図１（ａ）に示すように、一列隣の印刷部３ａと部分的に重なってもよいし、図１（ｂ）に示すように、一列隣の印刷部３ａと重ならないようにしてもよい。

図柄５の形成領域（印刷層３）では、縦方向及び横方向の各々において、図柄５の各パターン（印刷部３ａ）の繰り返しピッチ（リピート）が、比較的短く、例えば３ｍｍ以下（好ましくは２．５ｍｍ以下）となっている。また図柄５の形成領域では、印刷部３ａについて各々の面積が７ｍｍ^２以下（好ましくは５ｍｍ^２以下）である。印刷層３（各印刷部３ａ）の色には、生地１が涼しげに見えるように、グレー系の色が採用されている。但し、印刷層３の色はグレー系に限定されない。

ベース生地２の表側では、図柄５が全面に亘って形成されている。つまり、図柄５は、生地１の表側の全面（ベース生地２の全面積）に亘って描かれている。なお、衣服の生地１の表側の全面積に対し、図柄５が大部分（例えば７０％以上）を占めるが、部分的に印刷層３（図柄５）がない領域を設けてもよい。

また図柄５の形成領域では、その領域の面積に対する、印刷層３の面積割合（面積率）は、例えば３５％以上６５％以下である。図柄５の形成領域の生地部分は、印刷層３の面積割合が確保されているため、逃熱機能が高く、保温率は６．０％以上８．２％以下（好ましくは６．０％以上８．０％以下）である。

本実施形態では、印刷層３が、生地１から熱を逃がす機能（逃熱機能）を有する機能材料粉末（セラミック粉末）として、ポリシリコンのみを含む。ここで、ポリシリコンは、ケイ素を原料とした半導体の一つであり、熱伝導率が良く、熱拡散率が高い。なお逃熱機能を有する機能材料とは、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上の物質をいう。

［生地の製造方法について］
続いて、生地１の製造方法について説明を行う。生地１の製造方法は、インクを製造するインク製造工程と、インク製造工程で得られたインクによりベース生地２の片面（表側面）への印刷を行う印刷工程とを、この順番で行うものである。

インク製造工程では、インクの材料として、生地１から熱を逃がすための機能材料粉末（有効成分の粉末）と、機能材料以外の材料とを準備する。機能材料粉末としては、ポリシリコン粉末を準備する。機能材料以外の材料としては、バインダー（プリント糊）を準備する。そして、インクの全材料においてポリシリコン粉末が３重量％～５重量％を占めるようにした配合比にて、ポリシリコン粉末をバインダーに練り込むことにより、インクを製造する。

多結晶ポリシリコンの微粉化により樹脂被膜を薄くしたバインダーを使用することが可能であるため、バインダーとして、ソフトタイプのバインダーを用いる。ソフトタイプのバインダーとは、柔らかい風合いを持つ樹脂である。ソフトタイプのバインダーを用いることで、触り心地のよい生地１となる。ソフトタイプのバインダーとしては、アクリル酸エステルを用いることができる。

印刷工程では、印刷装置に対しベース生地２をセッティングし、インク製造工程で得られたインクを用いて、印刷装置によってベース生地２の表側に印刷を行い、ベース生地２上に印刷層３からなる図柄５を形成する。印刷装置としては、マシンプリント機、ロータリープリント機、スクリーン台又はオートスクリーン機などを用いることができる。以上の工程により、実施形態に係る生地１は完成する。

なお印刷装置の入力データとして用いる印刷用データ上の図柄５の各印刷部３ａの寸法に比べて、ベース生地２に印刷された印刷部３ａの寸法の方が大きくなる。その理由は、印刷装置による捺染の際に、インクがベース生地２で少し拡散するためである。例えば、印刷用データ上の図柄５は、図柄５の形成領域において、印刷層の面積割合が３０％以上６０％以下であると共に、印刷部３ａについて各々の面積が６ｍｍ^２以下（好ましくは４．５ｍｍ^２以下）である。なおベース生地２におけるインクの拡散度合いはベース生地２の種類などによって異なる。

生地１は、衣服の生地全般に用いることができる。例えば、生地１は、１枚の生地からなるシャツ（Ｔシャツ、長袖Ｔシャツなど）、スーツの上着の裏地、スーツのズボン、薄手のブルゾンなどの生地として用いることができる。また、生地１は、テントの生地としても用いることができる。

［実施形態の効果等］
本実施形態では、ベース生地２の表側における図柄５の形成領域において、印刷層３の面積割合が３５％以上６５％以下であると共に、印刷部３ａについて個々の面積が７ｍｍ^２以下である。つまり、本実施形態に係る生地１は、図柄５の形成領域（逃熱機能が付与された領域）において、印刷層３の面積割合として３５％以上６５％以下を確保しつつ、面積が７ｍｍ^２以下の小さめの印刷部３ａが二次元に繰り返し配列されている。従って、生地１から熱を逃がす機能と生地の伸縮性とを両立させた生地１を実現することができる。

本実施形態では、印刷層３に用いる上述の機能材料粉末は、多結晶のポリシリコンのみとしている。ベース生地２の印刷に用いるインクに、機能材料粉末として多結晶のポリシリコンのみが配合されている。

ここで、本願の発明者は、半導体の一つで有るポリシリコン（多結晶シリコン）の持つ性質に注目し、生地１から熱を効果的に逃がすことができる生地１の加工方法について鋭意研究を行った結果、ポリシリコンのみを有効成分とするインクを用いて、ベース生地２の表側に印刷を行うことで、生地１から熱を逃がす逃熱効果が良好に得られることを見出した。ポリシリコンは、ケイ素を原料とした半導体の一つであり、熱伝導率が良く熱拡散率が高い上に、入手がしやすい原料で、人体にも安全である。ポリシリコンのみが有効成分として配合された印刷層３は、熱源側の熱を、電磁波のエネルギーに置き換えて、生地１の反対方向に移動吸収拡散させる。生地１は、冷たくなるのではなく、熱エネルギーを生地１の外側に継続して放出する機能（つまり、生地１の内側に溜まる熱エネルギーをそのまま滞在させず、外側に逃がし続ける機能）を持つ。本実施形態によれば、シンプルな配合でありながら、生地１から熱を効果的に逃がす（生地１の繊維の内側に溜まる熱を外側に逃がす）ことができる生地１の製造方法等を提供することができる。

本実施形態に係る生地１は、その内側に溜まる熱を取り除くことで、生地１を用いた衣服では、人体と衣服の間に溜まる熱が電磁波に変換されて衣服の外側に逃げる。そのため、衣服内の不快感を抑制することができる。本実施形態によれば、シンプルな配合でありながら、例えば暑さ対策の１つとして、熱を効果的に逃がすことができる生地１の製造方法等を提供することができる。

なおポリシリコンは、様々な光線を防ぐ特性を持つ。そのため、生地１は、紫外線を防ぐ効果、及び、遠赤外線を防ぐ効果も有するものにもなり得る。後者の効果により、生地１を用いた衣服では、体感温度が低下する。ここで、熱伝導率のよい接触冷感生地は、時間の経過と共に、機能が低下するという弱点を有する。それに対し、本実施形態では、この弱点である機能低下を防ぎ、冷感機能を持続させることができる。

本発明の実施例について説明を行う。なお本発明は、その主旨を超えない限り、実施例に限定されるものではない。

［試験１：４５度パラレル再放射法を模した試験方法を用いた比較試験］
機能材料粉末としてポリシリコンのみが配合されたインクを用いて印刷を行う印刷加工について、その効果を検証するために、４５度パラレル再放射法を模した試験方法を用いた比較試験を行った。この試験では、表１に示す３種類のベース生地の各々について、印刷加工ありの試験試料（実施例１－３）と、印刷加工なしの対照試料（比較例１－３）とを準備した。表１において「Ny」はナイロン、「PE」はポリエステル、「Pu」はポリウレタンを表す。

なお印刷加工ありの試験試料は、ベース生地の表側に印刷層を形成したものであった。ベース生地の表側では、印刷層を構成する多数の印刷部が二次元に繰り返し配列された図柄が、全面に亘って描かれていた。そして、図柄が描かれた領域では、ベース生地の表側の全面積に対する印刷層の面積割合が５０％であり、図形について個々の面積（印刷部の面積）が５ｍｍ^２であった。一方、印刷加工なしの対照試料は、試験試料と同じベース生地で、印刷層を設けていないものであった。この点は後述する試験２以降も同じである。

ここで、本実施例で用いた試験方法は、４５°に傾斜した試料台に、試験試料（実施例）と対照試料（比較例）を並べて取り付け、その１５ｃｍ前に９０℃の熱板を平行にセットし、サーモビュアにより両試料の表面温度を測定し、温度差を求めるものである。

表２に、試料の各々について、経過時間ごとに、実施例の表面温度、比較例の表面温度、及び、これらの温度差を示す。本試験により、印刷加工を行うことで、逃熱効果が良好に得られることを確認できた。なお本願の発明者は、表１に示すベース生地以外に、綿１００％の生地、テンセル（登録商標）の混紡生地、接触冷感のナイロン生地でも、印刷加工あり／印刷加工なしの比較試験を行い、逃熱効果が良好に得られることを確認している。

［試験２：保温率、熱抵抗などの試験］
生地の逃熱効果が高い場合、保温率が低くなり、熱抵抗を表すＣＬＯ値（ｃｌｏ）が小さくなる。そこで、逃熱機能を有する機能材料粉末としてポリシリコンのみが配合されたインクを用いて印刷層を形成した生地の逃熱効果を検証するために、印刷加工ありの試験試料（実施例４－５）と、印刷加工なしの対照試料（比較例４－５）との各試料について、ＡＳＴＭ形保温性試験機を使用して、ＡＳＴＭ Ｄ １５１８－８５に準拠して、保温率、ＣＬＯ値、及び、固有熱伝達率を測定した。この測定試験は、室温２０℃、相対湿度６５％の環境下で行った。この測定結果を表３に示す。

なお印刷加工ありの試験試料は、ベース生地の表側に印刷層を形成したものであった。ベース生地の種類について、実施例４及び比較例４ではナイロンスムース素材を用い、実施例５及び比較例５ではポリエステルタルフ素材を用いた。ベース生地の表側では、多数の印刷部が二次元に繰り返し配列された図柄が、全面に亘って描かれていた。なおこの点は後述する比較例６も同じである。そして、図柄の形成領域では、ベース生地の表側の全面積に対する印刷層の面積割合が５０％であり、各印刷部の面積が５ｍｍ^２であった。印刷用データ上の図柄は、図柄の形成領域において、印刷層の面積割合が４０％であり、印刷部３ａについて個々の面積が４ｍｍ^２であった。

表３によれば、保温率について、比較例４－５では８．２％を超えたのに対し、実施例４－５では８．２％以下となった。また固有熱伝達率について、比較例４－５では１３０Ｗ／ｍ^２・Ｋ未満であったのに対し、実施例４－５では１３０Ｗ／ｍ^２・Ｋ以上となった。

［試験３：官能試験］
実施例４－５及び比較例４－５の各生地について、被験者が感じる逃熱度合いを調べるための官能試験を行った。また官能試験では、印刷加工はあるものの印刷層の面積割合が２０％の対照試料（比較例６）も試験対象とした。比較例６は、ベース生地として、実施例４などと同じナイロンスムース素材を用いた。被験者は３名であった。官能試験では、実施例４－５及び比較例４－６の各生地について２５ｃｍ角の大きさのもの（ハンカチ程度の大きさのもの）を準備し、両足の太股に上側から被せた。何れの被験者も、比較例４－６では生地に熱が溜まって太股が暖められたと感じたのに対し、実施例４－５では太股が暖められたと感じることはなく、高い逃熱効果が得られることが確認された。比較例６は、保温率８％の実施例４に比べて印刷層の面積割合がかなり小さいため、保温率は８．２％を超えると推測される。官能試験によれば、保温率６％以上８．２％以下の生地は、人が着用する状態で生地に熱がほとんど溜まらない衣服の生地として、逃熱効果が十分であることを確認することができた。

ここで、逃熱効果をさらに高めるために（保温率をさらに低下させるために）、印刷層の面積割合をさらに大きくしたり、印刷部について個々の面積をさらに大きくしたりすることが考えられるが、この場合は、生地の伸縮性（特にストレッチバック性）が低下する虞がある。それに対し、保温率６％以上８．２％以下の生地は、印刷層の面積割合が５０％（３５％以上６５％以下）、印刷部について個々の面積が５ｍｍ^２（７ｍｍ^２以下）とすることで実現することができ、生地から熱を逃がす機能に加え、生地の伸縮性（特にストレッチバック性）も良好である。

本発明は、衣服などに用いられる生地等に適用可能である。

１ 生地
２ ベース生地
３ 印刷層
３ａ 印刷部
５ 図柄

Claims (6)

1. ベース生地と、
   前記ベース生地の表側に印刷された印刷層とを備えた生地であって、
   前記印刷層には、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上で当該生地から熱を逃がす機能を有する機能材料粉末が含まれ、
   前記ベース生地の表側では、前記印刷層を構成する多数の印刷部が二次元に繰り返し配列された図柄が形成され、前記図柄において前記印刷部は１つの図形を表し、
   前記図柄の形成領域では、前記印刷層の面積割合が３５％以上６５％以下であると共に、前記印刷部について個々の面積が７ｍｍ^２以下であり、
   前記印刷層は、前記機能材料粉末として、ポリシリコン粉末のみを含む、生地。
2. 前記図柄の形成領域の生地部分は、保温率が６．０％以上８．２％以下である、請求項１に記載の生地。
3. 前記ベース生地の表側には、前記図柄が全面に亘って形成されている、請求項１に記載の生地。
4. 請求項１乃至３の何れか１つの記載の生地が、前記ベース生地の裏側が着用者に接触する内側となるように用いられた、衣服。
5. 熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上で生地から熱を逃がす機能を有する機能材料粉末と、バインダーとが少なくとも配合されたインクを用いて、印刷装置によってベース生地の表側に印刷を行い、前記ベース生地の表側に印刷層を形成する印刷工程を行う、生地の製造方法であって、
   前記印刷工程は、前記ベース生地の表側において、前記印刷層を構成する多数の印刷部が二次元に繰り返し配列された図柄を形成する工程であって、
   前記図柄において前記印刷部は１つの図形を表し、
   前記印刷装置の入力データとして用いる印刷用データ上の前記図柄は、前記図柄の形成領域において、前記印刷層の面積割合が３０％以上６０％以下であると共に、前記印刷部について個々の面積が６ｍｍ^２以下であり、
   前記印刷層は、前記機能材料粉末として、ポリシリコン粉末のみを含む、生地の製造方法。
6. 熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上で生地から熱を逃がす機能を有する機能材料粉末としてのポリシリコン粉末と、樹脂バインダーとが少なくとも配合されたインクを用いて、印刷装置によってベース生地の表側に印刷を行い、前記ベース生地の表側に印刷層を形成する印刷工程を行う、生地の製造方法であって、
   前記印刷工程は、前記ベース生地の表側において、前記印刷層を構成する多数の印刷部が二次元に繰り返し配列された図柄を形成する工程であって、
   前記図柄において前記印刷部は１つの図形を表し、
   前記印刷装置の入力データとして用いる印刷用データ上の前記図柄は、前記図柄の形成領域において、前記印刷層の面積割合が３０％以上６０％以下であると共に、前記印刷部について個々の面積が６ｍｍ^２以下であり、
   前記インクの全材料において前記ポリシリコン粉末が３重量％～５重量％を占める、生地の製造方法。