冷却下着
【課題】人体を冷却可能な冷却下着であって、着用快適性を損なわず、高温環境での暑熱負荷を効果的に軽減可能な冷却下着、を提供する。
【解決手段】好ましくは単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸を用いて厚さ０．６ｍｍ以下の布帛を得た後、該布帛を用いて下着を得た後、冷媒を循環させるチューブを前記布帛に縫着させることにより、冷却下着を得る。
【解決手段】好ましくは単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸を用いて厚さ０．６ｍｍ以下の布帛を得た後、該布帛を用いて下着を得た後、冷媒を循環させるチューブを前記布帛に縫着させることにより、冷却下着を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体を冷却可能な冷却下着であって、着用快適性を損なわず、高温環境での暑熱負荷を効果的に軽減可能な冷却下着に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、バイオテロへの懸念や有毒ガス発生事故等への懸念から、夏期の高温環境下においても密封性の高い作業服を着用することが想定されている。このような暑熱に対して、保冷剤を保持するポケットを備えたベストなどが提案されている（例えば特許文献１、２参照）。しかしながら、かかるウェアでは、冷却が保冷剤周辺の部分的であり、かつ冷えすぎる等の問題があり、着用快適性が充分ではないという問題があった。
また、身体全体を冷却するような衣服も提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、かかるウェアでは、熱交換器が衣服外に設置されているため、着用者の移動が困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５５１５２号公報
【特許文献２】特開２００７−３１４９２４号公報
【特許文献３】特開２００１−１１５３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、人体を冷却可能な冷却下着であって、着用快適性を損なわず、高温環境での暑熱負荷を効果的に軽減可能な冷却下着を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、厚さの薄い布帛で下着を構成し、かつ該布帛に冷媒を循環させるチューブを縫着すると、冷媒と人体との熱交換効率が高くなることにより暑熱負荷を効果的に軽減可能であること、さらには、布帛表面の平滑性を向上させると、さらに暑熱負荷を効果的に軽減可能であること、また、厚さが薄く、布帛表面が平滑な布帛は単繊維径が極めて小さいフィラメント糸を用いることにより得られることを見出し、さらに鋭意検討を重ねることにより本発明を完成するに至った。
かくして、本発明によれば「厚さ０．６ｍｍ以下の布帛を含み、かつ冷媒を循環させるチューブが前記布帛に縫着してなることを特徴とする冷却下着。」が提供される。
その際、前記布帛に、単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａが含まれることが好ましい。また、前記フィラメント糸Ａがポリエステルからなることが好ましい。また、前記フィラメント糸Ａのフィラメント数が５００本以上であることが好ましい。また、前記フィラメント糸Ａが、海成分と島成分とからなる海島型複合繊維の海成分を溶解除去して得られた糸条であることが好ましい。
本発明の冷却下着において、前記チューブの縫着箇所が、頭部、首部、脇部、背中部、腰部、大腿部および手背部の群から選ばれた少なくとも数種の部位であることが好ましい。また、前記冷媒が氷水であることが好ましい。また、冷却下着の着用者が単独で移動・作業ができるように、さらに冷媒保管容器とポンプユニットを収納したキャリーバッグを備えてなることが好ましい。その際、前記キャリーバッグが防水処理を施されたバッグであることが好ましい。また、前記ポンプユニットにおいて、定格電圧が６〜２０でＶであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、人体を冷却可能な冷却下着であって、着用快適性を損なわず、高温環境での暑熱負荷を効果的に軽減可能な冷却下着が得られる。かかる冷却下着は、高温環境で密封性の高い作業服を着用しなければならない状況において特に好適に使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
まず、本発明の冷却下着は、厚さ０．６ｍｍ以下（より好ましくは０．１〜０．６ｍｍ）の布帛を含む。この冷却下着の厚さが０．６ｍｍよりも大きい場合、冷媒と人体との熱交換効率が低下するだけでなく、布帛の着用快適性が損なわれ好ましくない。なお、かかる布帛の目付けとしては、１００ｇ／ｍ２以下（より好ましくは３０〜１００ｇ／ｍ２）であることが好ましい。
【０００８】
前記布帛において、単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａ（本発明において、「ナノファイバー」ということもある。）が含まれていると、フィラメント糸の単繊維径が小さいため、布帛の厚さを小さくしやすく、また同時に布帛表面の平滑性が向上することにより、冷媒と人体との熱交換効率が高まり好ましい。
ここで、前記単繊維径が１０ｎｍよりも小さい場合は繊維強度が低下するため実用上好ましくない。逆に、前記単繊維径が１,０００ｎｍよりも大きい場合は、布帛の厚さが大きくなったり、布帛表面の平滑性が損なわれ、冷媒への熱移動を阻害する要因となるおそれがある。ここで、単繊維の断面形状が丸断面以外の異型断面である場合には、外接円の直径を単繊維径とする。なお、単繊維径は、透過型電子顕微鏡で繊維の横断面を撮影することにより測定が可能である。
【０００９】
前記フィラメント糸Ａにおいて、フィラメント数は特に限定されないが、人体から出た汗を速やかに吸い上げ、蒸発面積を広げ、速乾性を高める効果を向上させる上で５００本以上（より好ましくは２,０００〜５,００００本）であることが好ましい。また、フィラメント糸Ａの総繊度（単繊維繊度とフィラメント数との積）としては、５〜１５０ｄｔｅｘの範囲内であることが好ましい。
【００１０】
前記フィラメント糸Ａの繊維形態は特に限定されないが、布帛の厚さを薄くする上で長繊維（マルチフィラメント糸）であることが好ましい。単繊維の断面形状も特に限定されず、丸、三角、扁平、中空など公知の断面形状でよい。また、通常の空気加工、仮撚捲縮加工が施されていてもさしつかえない。
【００１１】
前記フィラメント糸Ａを形成するポリマーの種類としては特に限定されないが、ポリエステル系ポリマーが好ましい。特に、ポリエチレンテレフタレートやポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ステレオコンプレックスポリ乳酸、第３成分を共重合させたポリエステルなどが好ましく例示される。かかるポリエステルとしては、マテリアルリサイクルまたはケミカルリサイクルされたポリエステルであってもよい。また、特開２００９−９１６９４号公報に記載された、バイオマスすなわち生物由来の物質を原材料として得られたモノマー成分を使用してなるポリエチレンテレフタレートであってもよい。さらには、特開２００４−２７００９７号公報や特開２００４−２１１２６８号公報に記載されているような、特定のリン化合物およびチタン化合物を含む触媒を用いて得られたポリエステルでもよい。
【００１２】
前記ポリマー中には、本発明の目的を損なわない範囲内で、必要に応じて、微細孔形成剤、カチオン染料可染剤、着色防止剤、熱安定剤、蛍光増白剤、艶消し剤、着色剤、吸湿剤、無機微粒子が１種または２種以上含まれていてもよい。
【００１３】
また、前記フィラメント糸Ａが、海成分と島成分とからなる海島型複合繊維の海成分を溶解除去して得られた糸条であることが好ましい。例えば、まず下記のような海島型複合繊維用の海成分ポリマーと島成分ポリマーを用意する。
【００１４】
海成分ポリマーは、好ましくは島成分との溶解速度比が２００以上であればいかなるポリマーであってもよいが、特に繊維形成性の良好なポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエチレンなどが好ましい。例えば、アルカリ水溶液易溶解性ポリマーとしては、ポリ乳酸、超高分子量ポリアルキレンオキサイド縮合系ポリマー、ポリエチレングリコール系化合物共重合ポリエステル、ポリエチレングリコール系化合物と５−ナトリウムスルホン酸イソフタル酸の共重合ポリエステルが好適である。また、ナイロン６は、ギ酸溶解性があり、ポリスチレン・ポリエチレンはトルエンなど有機溶剤に非常によく溶ける。なかでも、アルカリ易溶解性と海島断面形成性とを両立させるため、ポリエステル系のポリマーとしては、５−ナトリウムスルホイソフタル酸６〜１２モル％と分子量４,０００〜１２,０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合させた固有粘度が０．４〜０．６のポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルが好ましい。ここで、５−ナトリウムイソフタル酸は親水性と溶融粘度向上に寄与し、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は親水性を向上させる。なお、ＰＥＧは分子量が大きいほど、その高次構造に起因すると考えられる親水性増加効果が大きくなるが、反応性が悪くなってブレンド系になるため、耐熱性・紡糸安定性などの点から好ましくなくなる。また、共重合量が１０重量％以上になると、本来溶融粘度低下作用があるので、本発明の目的を達成することが困難になる。したがって、上記の範囲で、両成分を共重合することが好ましい。
【００１５】
一方、島成分ポリマーは、海成分との溶解速度差があればいかなるポリエステルポリマーであってもよいが、前記のように繊維形成性のポリエチレンテレフタレートやポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ステレオコンプレックスポリ乳酸、ポリ乳酸、第３成分を共重合させたポリエステルなどのポリエステルが好ましい。
【００１６】
上記の海成分ポリマーと島成分ポリマーからなる海島型複合繊維は、溶融紡糸時における海成分の溶融粘度が島成分ポリマーの溶融粘度よりも大きいことが好ましい。かかる関係にある場合には、海成分の複合重量比率が４０％未満と少なくなっても、島同士が接合したり、島成分の大部分が接合して海島型複合繊維とは異なるものになり難い。
好ましい溶融粘度比（海／島）は、１．１〜２．０、特に１．３〜１．５の範囲である。この比が１．１倍未満の場合には溶融紡糸時に島成分が接合しやすくなり、一方２．０倍を超える場合には、粘度差が大きすぎるために紡糸調子が低下しやすい。
【００１７】
次に、島数は、多いほど海成分を溶解除去して極細繊維を製造する場合の生産性が高くなるので１００以上（より好ましくは３００〜１,０００）であることが好ましい。なお、島数があまりに多くなりすぎると紡糸口金の製造コストが高くなるだけでなく、加工精度自体も低下しやすくなるので１０,０００以下とするのが好ましい。
【００１８】
次に、島成分の径（直径）は、１０〜１,０００ｎｍ（好ましくは１００〜８００ｎｍ）の範囲とする必要がある。島成分の径を前記範囲内とすることにより、最終的に得られる織物に、単繊維径（単繊維の直径）が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａが含まれることになる。ここで、島成分の断面形状が丸断面以外の異型断面である場合には、外接円の直径を島成分の径とする。なお、島成分の径（直径）は、海島型複合繊維の海成分をアルカリ水溶液で溶解除去したのち、透過型電子顕微鏡で繊維の横断面を撮影することにより測定が可能である。
【００１９】
溶融紡糸に用いられる紡糸口金としては、島成分を形成するための中空ピン群や微細孔群を有するものなど任意のものを用いることができる。例えば、中空ピンや微細孔より押し出された島成分とその間を埋める形で流路を設計されている海成分流とを合流し、これを圧縮することにより海島断面形成がなされるいかなる紡糸口金でもよい。
吐出された海島型複合繊維は、冷却風によって固化され、好ましくは４００〜６,０００ｍ／分で溶融紡糸された後に巻き取られる。得られた未延伸糸は、別途、延伸工程をとおして所望の強度・伸度・熱収縮特性を有する複合繊維とするか、あるいは、一旦巻き取ることなく一定速度でローラーに引き取り、引き続いて延伸工程をとおした後に巻き取る方法のいずれでも構わない。
【００２０】
かくして得られた海島型複合繊維において、その海島複合重量比率（海：島）は、４０：６０〜５：９５の範囲が好ましく、特に３０：７０〜１０：９０の範囲が好ましい。かかる範囲であれば、島間の海成分の厚みを薄くすることができ、海成分の溶解除去が容易となり、島成分の極細繊維への転換が容易になるので好ましい。ここで、海成分の割合が４０％を超える場合には海成分の厚みが厚くなりすぎ、一方５％未満の場合には海成分の量が少なくなりすぎて、島間に接合が発生しやすくなる。
【００２１】
また、前記の海島型複合繊維において、その島間の海成分厚みが５００ｎｍ以下、特に２０〜２００ｎｍの範囲が適当であり、該厚みが５００ｎｍを超える場合には、該厚い海成分を溶解除去する間に島成分の溶解が進むため、島成分間の均質性が低下するだけでなく、毛羽やピリングなど着用時の欠陥や染め斑も発生しやすくなる。
【００２２】
次いで、前記海島型複合繊維にアルカリ水溶液処理を施し、海島型複合繊維の海成分をアルカリ水溶液で溶解除去することにより、海島型複合繊維を単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａとする。その際、アルカリ水溶液処理の条件としては、濃度３〜４％のＮａＯＨ水溶液を使用し５５〜６５℃の温度で処理するとよい。また、アルカリ水溶液処理は、布帛を織編成する前でもよいが、布帛を織編成した後のほうが好ましい。
【００２３】
本発明において、下着を構成する布帛は、前記フィラメント糸Ａのみで構成されていてもよいが、単繊維径が１,０００ｎｍより大（好ましくは２〜３３μｍ）のフィラメント糸Ｂと前記フィラメント糸Ａとで構成されることが、下着の保形性を向上させる上で好ましい。その際、前記布帛において、布帛の少なくとも表裏どちらかの表面に前記フィラメント糸Ａが露出していることが好ましい。特に、肌側に位置する裏面に前記フィラメント糸Ａが露出していることが好ましい。なお、３３μｍは繊度に換算すると約１０ｄｔｅｘである。フィラメント糸Ｂの単繊維径が１,０００ｎｍ（１μｍ）以下であると、冷却下着の保形性が損なわれるおそれがある。ここで、単繊維の断面形状が丸断面以外の異型断面である場合には、外接円の直径を単繊維径とする。なお、単繊維径は、前記と同様、透過型電子顕微鏡で繊維の横断面を撮影することにより測定が可能である。
【００２４】
前記フィラメント糸Ｂにおいて、フィラメント数は特に限定されないが、１〜３００本の範囲内であることが好ましい。また、かかるフィラメント糸Ｂの繊維形態は特に限定されず紡績糸でもよいが、長繊維（マルチフィラメント糸）であることが好ましい。単繊維の断面形状も特に限定されず、丸、三角、扁平、中空など公知の断面形状でよい。また、通常の空気加工、仮撚捲縮加工が施されていてもさしつかえない。
【００２５】
前記フィラメント糸Ｂを形成するポリマーの種類としては、ポリエステル系ポリマーであれば特に限定されず、ポリエチレンテレフタレートやポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、第３成分を共重合させたポリエステル、ポリエーテルエステル、ポリウレタンなどが好ましく例示される。かかるポリエステルとしては、マテリアルリサイクルまたはケミカルリサイクルされたポリエステルであってもよい。また、特開２００９−９１６９４号公報に記載された、バイオマスすなわち生物由来の物質を原材料として得られたモノマー成分を使用してなるポリエチレンテレフタレートであってもよい。さらには、特開２００４−２７００９７号公報や特開２００４−２１１２６８号公報に記載されているような、特定のリン化合物およびチタン化合物を含む触媒を用いて得られたポリエステルやポリ乳酸、ステレオコンプレックスポリ乳酸でもよい。特に、ポータブル冷却下着に弾性を付与する上で、ポリエーテルエステルやポリウレタンなどの弾性樹脂が好ましい。
【００２６】
前記ポリマー中には、本発明の目的を損なわない範囲内で必要に応じて、微細孔形成剤、カチオン染料可染剤、着色防止剤、熱安定剤、蛍光増白剤、艶消し剤、着色剤、吸湿剤、無機微粒子が１種または２種以上含まれていてもよい。
【００２７】
なお、前記フィラメント糸Ａおよび／またはフィラメント糸Ｂにおいて、繊維は１種類でもよいし、複数の組み合わせであってもよい。例えば、ポリウレタン繊維やポリエーテルエステル系繊維などからなる弾性繊維糸条と、ポリエステル系繊維糸条とをインターレース空気ノズルなどにより空気混繊させた複合糸や、弾性繊維糸条のまわりにポリエステル系糸条をカバリングした複合糸などや、紡績糸との複合糸でもよい。
【００２８】
かかる布帛は、例えば以下の製造方法により製造することができる。まず、前記フィラメント糸Ａ（またはフィラメント糸Ａ用海島型複合繊維）と、必要に応じて前記フィラメント糸Ｂとを用いて常法により布帛を織編成する。その際、布帛の組織は特に限定されず、よこ編組織としては、平編、ゴム編、両面編、パール編、タック編、浮き編、片畔編、レース編、添え毛編等が例示され、たて編組織としては、シングルデンビー編、シングルアトラス編、ダブルコード編、ハーフ編、ハーフベース編、サテン編、ハーフトリコット編、裏毛編、ジャガード編等などが例示され、織物組織としては、平織、綾織、朱子織等の三原組織、変化組織、たて二重織、よこ二重織等の片二重組織、たてビロードなどが例示されるがこれらに限定されない。層数も単層でもよいし、２層以上の多層でもよい。
【００２９】
前記布帛に前記海島型複合繊維が含まれている場合には、該布帛にアルカリ水溶液処理を施し、前記海島型複合繊維の海成分をアルカリ水溶液で溶解除去することにより、海島型複合繊維を単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａとする。その際、アルカリ水溶液処理の条件としては、濃度３〜４％のＮａＯＨ水溶液を使用し５５〜６５℃の温度で処理するとよい。
【００３０】
次いで、かかる布帛にスパンレース用のウオーターニードル装置で高圧水を噴射すると、布帛表面において、凝集密着しているフィラメント糸Ａをばらけさせることができ、布帛表面が平滑となり好ましい。その際、高圧水の水圧としては、２０ｋｇ／ｃｍ２以上（１９６Ｎ／ｃｍ２以上）であることが好ましく、３０〜２００ｋｇ／ｃｍ２（２９４〜１,９６０Ｎ／ｃｍ２）であることが特に好ましい。
【００３１】
また、前記布帛に、常法の起毛加工、撥水加工、さらには、紫外線遮蔽あるいは制電剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、蓄光剤、再帰反射剤、マイナスイオン発生剤等の機能を付与する各種加工を付加適用してもよい。
【００３２】
本発明の冷却下着は、前記の布帛を用いて縫製されたものである。その際、冷却下着を構成する布帛としては、前記の布帛のみであることが最も好ましいが、前記の布帛と他の布帛（例えば、ポリエステル繊維布帛、木綿布帛など）とで構成されていてもよい。
【００３３】
本発明の冷却下着において、冷媒を循環させるチューブが前記布帛に縫着されている。ここで、使用するチューブの材質は地上用装置であれば、特に指定しないが、シリコーン系、塩化ビニール系、ポリオレフィン系やオレフィン系エラストマーを用いることができる。また、チューブ径に関しても、特に指定しないが、内径と外径の差が小さいほど、効率よく人体から熱を奪うことができる。なお、チューブの形状も限定されず、丸中空、四角中空など冷媒を循環させることができるものであれば特に限定されない。
【００３４】
一方、チューブが配置される部位としては、頭部、首部、脇部、背中部、腰部、大腿部および手背部の群から選ばれた少なくとも１種の部位などであり、特に限定されない。なかでも、作業性を考慮し、手部及び足部はずした全身に配置することが好ましい。また、さらに作業効率と着用者の重量負担軽減を勘案し、より効率よく身体を冷却するため、人体の冷点分布の多い肩、背中、腰等といった体幹部に集中的に配置することが好ましい。他にも、発汗量が多いとされる頭部、体幹部、大腿部および手背部に集中的に配置することが好ましい。
【００３５】
本発明の冷却下着において、冷却下着がさらに、冷媒保管容器とポンプユニット（好ましくは電源を含めたポンプユニット）を収納したキャリーバッグを備えていることが好ましい。
その際、キャリーバッグは、汗を含む水濡れによるポンプユニットの不具合を防ぐ観点から、防水加工が施されていることが好ましい。また、冷媒を長時間低温で保持するために熱交換部分を収納する部分は、内面をアルミ箔もしくはアルミ蒸着フィルムを用いることが好ましい。これにより、冷媒を冷却する氷や保冷剤の輻射による冷却機能の低下を抑え、長時間にわたって冷媒を低温に維持することが可能になる。
【００３６】
本発明の冷却下着に用いる冷媒は、水を利用することが好ましい。この場合、冷媒を冷却する熱交換の方法としては氷を用いることが好ましい。これにより、冷媒を容器に封入したのち、冷凍し、容器にポンプユニットおよび冷却下着を接続することで、オープンサーキュレーションができ、安定的に着用者を冷却することが可能となる。また、冷媒は水の他にも、不凍性のクーラント液を使用することが可能である。この場合、冷媒を冷却する熱交換の方法として、保冷剤を用いることが好ましい。保冷剤にチューブを接触させることで、熱交換が可能で、熱交換量は保冷剤とチューブの接触長もしくは、送流量の調整により着用者の快適性に応じた冷却度合を選択できる。また、クローズドサーキュレーションにも変更可能である。
【００３７】
前記ポンプユニットは、定格電圧が６〜２０Ｖであることが好ましい。また、ポンプサイズが１,０００ｃｍ３以下（より好ましくは２００ｃｍ３以下）であることが好ましい。また、ポンプユニットの使用電源がリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、アルカリ電池、酸化銀電池、マンガン電池、空気電池、ニカド電池のいずれかであるが好ましい。特に爆発防止の観点からニカド電池、ニッケル水素電池を用いることが好ましい。
【００３８】
本発明の冷却下着において、厚さが小さい布帛が含まれ、かつ冷媒を循環させるチューブが前記布帛に縫着しているので、冷媒と人体との熱交換効率が高くなり暑熱負荷を効果的に軽減可能となる。また、前記布帛に、単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａが含まれていると、フィラメント糸の単繊維径が小さいため、布帛の厚さを小さくしやすく、また同時に布帛表面の平滑性が向上することにより、冷媒と人体との熱交換効率がさらに向上する。さらには、前記フィラメント糸Ａにおいて、フィラメント数が５００本以上であると、人体から出た汗を速やかに吸い上げ、蒸発面積を広げ、速乾性が高まり優れた着用快適性が得られる。
【００３９】
なお、本発明の冷却下着において、本発明の主目的が阻害されない範囲において、常法の染色加工、起毛加工、撥水加工、さらには、紫外線遮蔽あるいは制電剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、蓄光剤、再帰反射剤、マイナスイオン発生剤等の機能を付与する各種加工を付加適用してもよい。
本発明の冷却下着は、肌と直接接触する全ての下着に適用可能であるが、密封性の高い作業服の肌側に用いられる下着として特に好適である。
【実施例】
【００４０】
次に、本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
【００４１】
＜溶融粘度＞
乾燥処理後のポリマーを紡糸時のルーダー溶融温度に設定したオリフィスにセットして５分間溶融保持したのち、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときのせん断速度と溶融粘度をプロットした。そのプロットをなだらかにつないで、せん断速度−溶融粘度曲線を作成し、せん断速度が１,０００秒−１の時の溶融粘度を見た。
【００４２】
＜溶解速度＞
海・島成分の各々０．３φ−０．６L×２４Hの口金にて１,０００〜２,０００m/分の紡糸速度で糸を巻き取り、さらに残留伸度が３０〜６０％の範囲になるように延伸して、８４ｄｔｅｘ／２４ｆｉｌのマルチフィラメントを作製した。これを各溶剤にて溶解しようとする温度で浴比１００にて溶解時間と溶解量から、減量速度を算出した。
【００４３】
＜単繊維径＞
布帛を電子顕微鏡で写真撮影した後、ｎ数５で単繊維径を測定しその平均値を求めた。
＜ナノファイバーのばらけ状態＞
布帛を液体窒素に浸漬して固まらせた後カットし、断面（縦６１μｍ×横８０μｍ、面積４,８８０μｍ２）を電子顕微鏡で１０箇所撮影（倍率１,５００倍）し、１００本以上のナノファイバーが凝集密着したナノファイバー塊の合計個数をカウントした。合計個数が０個の場合を合格とし、１個以上の場合を不合格とした。
【００４４】
＜布帛表面の平均摩擦係数ＭＩＵ＞
布帛表面の平滑性の代用特性として、カトーテック社製、摩擦感テスター（ＫＥＳ−ＳＥ）を使用し、垂直荷重０．４９Ｎ、摩擦子の移動速度１ｍｍ／ｓで、布帛表面の平均摩擦係数ＭＩＵを測定した。平均摩擦係数ＭＩＵが０．１５であれば、布帛表面の平滑性が良好とする。
【００４５】
＜目付＞
ＪＩＳ Ｌ１０９６−１９９８ ６．４．２に従い目付を測定した。
＜厚さ＞
ＪＩＳ Ｌ１０１８−１９９８ ６．５に従い厚さを測定した。
【００４６】
［実施例１］
島成分としてポリエチレンテレフタレート（２８０℃における溶融粘度が１,２００ポイズ、艶消し剤の含有量：０重量％）、海成分として５−ナトリウムスルホイソフタル酸６モル％と数平均分子量４,０００のポリエチレングリコール６重量％を共重合したポリエチレンテレフタレート（２８０℃における溶融粘度が１,７５０ポイズ）を用い（溶解速度比（海／島）＝２３０）、海：島＝３０：７０、島数＝８３６の海島型複合未延伸繊維を、紡糸温度２８０℃、紡糸速度１,５００ｍ／分で溶融紡糸して一旦巻き取った。
得られた未延伸糸を、延伸温度８０℃、延伸倍率２．５倍でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取った。得られた海島型複合延伸糸（フィラメント糸Ａ用海島型複合繊維）は５５ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌであり、透過型電子顕微鏡ＴＥＭによる繊維横断面を観察したところ、島の形状は丸形状でかつ島の径は７００ｎｍであった。
一方、他の繊維として通常のポリウレタン弾性糸（総繊度２２ｄｔｅｘ／１ｆｉｌ）を用意した。
【００４７】
次いで、通常の２８ゲージ丸編ダブル機を使用してベア天編物を編成した。そして、海島型複合延伸糸の海成分を除去するために編地を２５ｇ／リットルＮａＯＨ水溶液で、７０℃にて３０％アルカリ減量した後、常法の染色加工を行った。
次いで、この編物に対し、スパンレース用のウオーターニードル装置（噴射孔径：０．１ｍｍ、孔ピッチ：１．０ｍｍ、孔配列：２列千鳥）を使用し、水圧６０ｋｇ／ｃｍ２（５８８Ｎ／ｃｍ２）、編地の送り速度２ｍ／分、編地の支持メッシュ：５０メッシュの条件で高圧水を噴射した。
得られた編物において、厚さは０．５３５ｍｍであり、目付は９６ｇ／ｍ２であった。また、単繊維径が７００ｎｍのフィラメント糸Ａが７５重量％、単繊維径が３０μｍのポリウレタン弾性糸が２５重量％含まれていた。この編物において、ナノファイバー（フィラメント糸Ａ）同士が凝集密着することなく、ばらけた状態で存在しており、ナノファイバー塊の個数は０個であった。
また、フィラメント糸Ａにおけるフィラメント数は、８,３６０であった。
【００４８】
また、この編物において、表裏の表面には、フィラメント糸Ａだけが露出していた。表面摩擦係数（ＭＩＵ）は表裏の表面ともに０．１８であり平滑性に優れるものであった。
この編物（布帛）を用いて、ノースリーブの下着を縫製した後、背中部にタイゴンラボチューブ（Ｒ−３６０３、内径２ｍｍ×外径４ｍｍ）を縫着し、冷却下着を得た。
また、ポンプユニットは、ラング社製ポンプ（ＤＤＣ−３．２５）を使用し、電源は充電式ニッケル水素電池（三洋電機製エネループ）を８本直列に接続し、ポンプと電源をパッケージングしポンプユニットを得た。ポンプユニットのサイズは、８ｃｍ×８ｃｍ×３ｃｍ（１９２ｃｍ３）であった。なお、このときのポンプユニットにおける定格電圧は9.6Vであった。
【００４９】
キャリーバッグは、アルミ蒸着が施されたポリエチレンフィルムを内面に配置し、ポリエステル繊維を使用した織物を外面に配置した袋をポンプユニット用および冷媒収納用の２バッグを作成した。得られたバッグをポリエステル製平織りテープを用いて、身体の腹背に設置できるキャリーバッグを得た。
冷媒は水を使用し、熱交換部はアズワン製スクエアボトル３リットル通常タイプ（サイズ６０×２５０×３５０ｍｍ）を使用し、あらかじめ２．５リットル分の水を封入し氷を作製した。
得られた冷却下着、キャリーバッグのポンプユニット、熱交換部を前記タイゴンチューブで接続し、冷却下着を得た。
この冷却下着を試験者が着用したところ、下記比較例１で得られた冷却下着と比較して、冷媒と人体との熱交換効率が高く、暑熱負荷を効果的に軽減可能なものであり、また、人体から出た汗を速やかに吸い上げ、蒸発面積を広げ、速乾性が高まり優れた着用快適性にも優れるものであった。
【００５０】
［比較例１］
実施例１において、海島型複合延伸糸のかわりにポリエチレンテレフタレートマルチフィラメント（総繊度３５ｄｔｅｘ／７２ｆｉｌ、単繊維径６μｍ）を用いることと、アルカリ減量しないこと以外は、実施例１と同様に編物（厚さ０．６４５ｍｍ、目付１０７ｇ／ｍ２）を得た。この編物において、表面摩擦係数（ＭＩＵ）は表裏の表面ともに０．０９であり平滑性に劣るものであった。
次いで、実施例１と同様に、この編物（布帛）を用いて、ノースリーブの下着を縫製した後、背中部にタイゴンラボチューブ（Ｒ−３６０３ 内径 ２ｍｍ×外径４ｍｍ）を縫着し、冷却下着を得た。
また、ポンプユニットは、ラング社製ポンプ（ＤＤＣ−３．２５）を使用し、電源は充電式ニッケル水素電池（三洋電機製エネループ）を８本直列に接続し、ポンプと電源をパッケージングしポンプユニットを得た。ポンプユニットのサイズは、８ｃｍ×８ｃｍ×３ｃｍ（１９２ｃｍ３）であった。
【００５１】
キャリーバッグは、アルミ蒸着が施されたポリエチレンフィルムを内面に配置し、ポリエステル繊維を使用した織物を外面に配置した袋をポンプユニット用および冷媒収納用の２バッグを作製した。得られたバッグをポリエステル製平織りテープを用いて、身体の腹背に設置できるキャリーバッグを得た。
冷媒は水を使用し、熱交換部はアズワン製スクエアボトル３リットル通常タイプ（サイズ６０×２５０×３５０ｍｍ）を使用し、あらかじめ２．５リットル分の水を封入し氷を作製した。
得られた冷却下着、キャリーバッグのポンプユニット、熱交換部を前記タイゴンチューブで接続し、冷却下着を得た。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、人体を冷却可能な冷却下着であって、着用快適性を損なわず、高温環境での暑熱負荷を効果的に軽減可能な冷却下着が提供され、高炉用作業衣の下着、消防服の下着、あらゆる熱中症予防及び宇宙船外活動用の宇宙服などの用途に有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体を冷却可能な冷却下着であって、着用快適性を損なわず、高温環境での暑熱負荷を効果的に軽減可能な冷却下着に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、バイオテロへの懸念や有毒ガス発生事故等への懸念から、夏期の高温環境下においても密封性の高い作業服を着用することが想定されている。このような暑熱に対して、保冷剤を保持するポケットを備えたベストなどが提案されている（例えば特許文献１、２参照）。しかしながら、かかるウェアでは、冷却が保冷剤周辺の部分的であり、かつ冷えすぎる等の問題があり、着用快適性が充分ではないという問題があった。
また、身体全体を冷却するような衣服も提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、かかるウェアでは、熱交換器が衣服外に設置されているため、着用者の移動が困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５５１５２号公報
【特許文献２】特開２００７−３１４９２４号公報
【特許文献３】特開２００１−１１５３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、人体を冷却可能な冷却下着であって、着用快適性を損なわず、高温環境での暑熱負荷を効果的に軽減可能な冷却下着を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、厚さの薄い布帛で下着を構成し、かつ該布帛に冷媒を循環させるチューブを縫着すると、冷媒と人体との熱交換効率が高くなることにより暑熱負荷を効果的に軽減可能であること、さらには、布帛表面の平滑性を向上させると、さらに暑熱負荷を効果的に軽減可能であること、また、厚さが薄く、布帛表面が平滑な布帛は単繊維径が極めて小さいフィラメント糸を用いることにより得られることを見出し、さらに鋭意検討を重ねることにより本発明を完成するに至った。
かくして、本発明によれば「厚さ０．６ｍｍ以下の布帛を含み、かつ冷媒を循環させるチューブが前記布帛に縫着してなることを特徴とする冷却下着。」が提供される。
その際、前記布帛に、単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａが含まれることが好ましい。また、前記フィラメント糸Ａがポリエステルからなることが好ましい。また、前記フィラメント糸Ａのフィラメント数が５００本以上であることが好ましい。また、前記フィラメント糸Ａが、海成分と島成分とからなる海島型複合繊維の海成分を溶解除去して得られた糸条であることが好ましい。
本発明の冷却下着において、前記チューブの縫着箇所が、頭部、首部、脇部、背中部、腰部、大腿部および手背部の群から選ばれた少なくとも数種の部位であることが好ましい。また、前記冷媒が氷水であることが好ましい。また、冷却下着の着用者が単独で移動・作業ができるように、さらに冷媒保管容器とポンプユニットを収納したキャリーバッグを備えてなることが好ましい。その際、前記キャリーバッグが防水処理を施されたバッグであることが好ましい。また、前記ポンプユニットにおいて、定格電圧が６〜２０でＶであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、人体を冷却可能な冷却下着であって、着用快適性を損なわず、高温環境での暑熱負荷を効果的に軽減可能な冷却下着が得られる。かかる冷却下着は、高温環境で密封性の高い作業服を着用しなければならない状況において特に好適に使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
まず、本発明の冷却下着は、厚さ０．６ｍｍ以下（より好ましくは０．１〜０．６ｍｍ）の布帛を含む。この冷却下着の厚さが０．６ｍｍよりも大きい場合、冷媒と人体との熱交換効率が低下するだけでなく、布帛の着用快適性が損なわれ好ましくない。なお、かかる布帛の目付けとしては、１００ｇ／ｍ２以下（より好ましくは３０〜１００ｇ／ｍ２）であることが好ましい。
【０００８】
前記布帛において、単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａ（本発明において、「ナノファイバー」ということもある。）が含まれていると、フィラメント糸の単繊維径が小さいため、布帛の厚さを小さくしやすく、また同時に布帛表面の平滑性が向上することにより、冷媒と人体との熱交換効率が高まり好ましい。
ここで、前記単繊維径が１０ｎｍよりも小さい場合は繊維強度が低下するため実用上好ましくない。逆に、前記単繊維径が１,０００ｎｍよりも大きい場合は、布帛の厚さが大きくなったり、布帛表面の平滑性が損なわれ、冷媒への熱移動を阻害する要因となるおそれがある。ここで、単繊維の断面形状が丸断面以外の異型断面である場合には、外接円の直径を単繊維径とする。なお、単繊維径は、透過型電子顕微鏡で繊維の横断面を撮影することにより測定が可能である。
【０００９】
前記フィラメント糸Ａにおいて、フィラメント数は特に限定されないが、人体から出た汗を速やかに吸い上げ、蒸発面積を広げ、速乾性を高める効果を向上させる上で５００本以上（より好ましくは２,０００〜５,００００本）であることが好ましい。また、フィラメント糸Ａの総繊度（単繊維繊度とフィラメント数との積）としては、５〜１５０ｄｔｅｘの範囲内であることが好ましい。
【００１０】
前記フィラメント糸Ａの繊維形態は特に限定されないが、布帛の厚さを薄くする上で長繊維（マルチフィラメント糸）であることが好ましい。単繊維の断面形状も特に限定されず、丸、三角、扁平、中空など公知の断面形状でよい。また、通常の空気加工、仮撚捲縮加工が施されていてもさしつかえない。
【００１１】
前記フィラメント糸Ａを形成するポリマーの種類としては特に限定されないが、ポリエステル系ポリマーが好ましい。特に、ポリエチレンテレフタレートやポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ステレオコンプレックスポリ乳酸、第３成分を共重合させたポリエステルなどが好ましく例示される。かかるポリエステルとしては、マテリアルリサイクルまたはケミカルリサイクルされたポリエステルであってもよい。また、特開２００９−９１６９４号公報に記載された、バイオマスすなわち生物由来の物質を原材料として得られたモノマー成分を使用してなるポリエチレンテレフタレートであってもよい。さらには、特開２００４−２７００９７号公報や特開２００４−２１１２６８号公報に記載されているような、特定のリン化合物およびチタン化合物を含む触媒を用いて得られたポリエステルでもよい。
【００１２】
前記ポリマー中には、本発明の目的を損なわない範囲内で、必要に応じて、微細孔形成剤、カチオン染料可染剤、着色防止剤、熱安定剤、蛍光増白剤、艶消し剤、着色剤、吸湿剤、無機微粒子が１種または２種以上含まれていてもよい。
【００１３】
また、前記フィラメント糸Ａが、海成分と島成分とからなる海島型複合繊維の海成分を溶解除去して得られた糸条であることが好ましい。例えば、まず下記のような海島型複合繊維用の海成分ポリマーと島成分ポリマーを用意する。
【００１４】
海成分ポリマーは、好ましくは島成分との溶解速度比が２００以上であればいかなるポリマーであってもよいが、特に繊維形成性の良好なポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエチレンなどが好ましい。例えば、アルカリ水溶液易溶解性ポリマーとしては、ポリ乳酸、超高分子量ポリアルキレンオキサイド縮合系ポリマー、ポリエチレングリコール系化合物共重合ポリエステル、ポリエチレングリコール系化合物と５−ナトリウムスルホン酸イソフタル酸の共重合ポリエステルが好適である。また、ナイロン６は、ギ酸溶解性があり、ポリスチレン・ポリエチレンはトルエンなど有機溶剤に非常によく溶ける。なかでも、アルカリ易溶解性と海島断面形成性とを両立させるため、ポリエステル系のポリマーとしては、５−ナトリウムスルホイソフタル酸６〜１２モル％と分子量４,０００〜１２,０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合させた固有粘度が０．４〜０．６のポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルが好ましい。ここで、５−ナトリウムイソフタル酸は親水性と溶融粘度向上に寄与し、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は親水性を向上させる。なお、ＰＥＧは分子量が大きいほど、その高次構造に起因すると考えられる親水性増加効果が大きくなるが、反応性が悪くなってブレンド系になるため、耐熱性・紡糸安定性などの点から好ましくなくなる。また、共重合量が１０重量％以上になると、本来溶融粘度低下作用があるので、本発明の目的を達成することが困難になる。したがって、上記の範囲で、両成分を共重合することが好ましい。
【００１５】
一方、島成分ポリマーは、海成分との溶解速度差があればいかなるポリエステルポリマーであってもよいが、前記のように繊維形成性のポリエチレンテレフタレートやポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ステレオコンプレックスポリ乳酸、ポリ乳酸、第３成分を共重合させたポリエステルなどのポリエステルが好ましい。
【００１６】
上記の海成分ポリマーと島成分ポリマーからなる海島型複合繊維は、溶融紡糸時における海成分の溶融粘度が島成分ポリマーの溶融粘度よりも大きいことが好ましい。かかる関係にある場合には、海成分の複合重量比率が４０％未満と少なくなっても、島同士が接合したり、島成分の大部分が接合して海島型複合繊維とは異なるものになり難い。
好ましい溶融粘度比（海／島）は、１．１〜２．０、特に１．３〜１．５の範囲である。この比が１．１倍未満の場合には溶融紡糸時に島成分が接合しやすくなり、一方２．０倍を超える場合には、粘度差が大きすぎるために紡糸調子が低下しやすい。
【００１７】
次に、島数は、多いほど海成分を溶解除去して極細繊維を製造する場合の生産性が高くなるので１００以上（より好ましくは３００〜１,０００）であることが好ましい。なお、島数があまりに多くなりすぎると紡糸口金の製造コストが高くなるだけでなく、加工精度自体も低下しやすくなるので１０,０００以下とするのが好ましい。
【００１８】
次に、島成分の径（直径）は、１０〜１,０００ｎｍ（好ましくは１００〜８００ｎｍ）の範囲とする必要がある。島成分の径を前記範囲内とすることにより、最終的に得られる織物に、単繊維径（単繊維の直径）が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａが含まれることになる。ここで、島成分の断面形状が丸断面以外の異型断面である場合には、外接円の直径を島成分の径とする。なお、島成分の径（直径）は、海島型複合繊維の海成分をアルカリ水溶液で溶解除去したのち、透過型電子顕微鏡で繊維の横断面を撮影することにより測定が可能である。
【００１９】
溶融紡糸に用いられる紡糸口金としては、島成分を形成するための中空ピン群や微細孔群を有するものなど任意のものを用いることができる。例えば、中空ピンや微細孔より押し出された島成分とその間を埋める形で流路を設計されている海成分流とを合流し、これを圧縮することにより海島断面形成がなされるいかなる紡糸口金でもよい。
吐出された海島型複合繊維は、冷却風によって固化され、好ましくは４００〜６,０００ｍ／分で溶融紡糸された後に巻き取られる。得られた未延伸糸は、別途、延伸工程をとおして所望の強度・伸度・熱収縮特性を有する複合繊維とするか、あるいは、一旦巻き取ることなく一定速度でローラーに引き取り、引き続いて延伸工程をとおした後に巻き取る方法のいずれでも構わない。
【００２０】
かくして得られた海島型複合繊維において、その海島複合重量比率（海：島）は、４０：６０〜５：９５の範囲が好ましく、特に３０：７０〜１０：９０の範囲が好ましい。かかる範囲であれば、島間の海成分の厚みを薄くすることができ、海成分の溶解除去が容易となり、島成分の極細繊維への転換が容易になるので好ましい。ここで、海成分の割合が４０％を超える場合には海成分の厚みが厚くなりすぎ、一方５％未満の場合には海成分の量が少なくなりすぎて、島間に接合が発生しやすくなる。
【００２１】
また、前記の海島型複合繊維において、その島間の海成分厚みが５００ｎｍ以下、特に２０〜２００ｎｍの範囲が適当であり、該厚みが５００ｎｍを超える場合には、該厚い海成分を溶解除去する間に島成分の溶解が進むため、島成分間の均質性が低下するだけでなく、毛羽やピリングなど着用時の欠陥や染め斑も発生しやすくなる。
【００２２】
次いで、前記海島型複合繊維にアルカリ水溶液処理を施し、海島型複合繊維の海成分をアルカリ水溶液で溶解除去することにより、海島型複合繊維を単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａとする。その際、アルカリ水溶液処理の条件としては、濃度３〜４％のＮａＯＨ水溶液を使用し５５〜６５℃の温度で処理するとよい。また、アルカリ水溶液処理は、布帛を織編成する前でもよいが、布帛を織編成した後のほうが好ましい。
【００２３】
本発明において、下着を構成する布帛は、前記フィラメント糸Ａのみで構成されていてもよいが、単繊維径が１,０００ｎｍより大（好ましくは２〜３３μｍ）のフィラメント糸Ｂと前記フィラメント糸Ａとで構成されることが、下着の保形性を向上させる上で好ましい。その際、前記布帛において、布帛の少なくとも表裏どちらかの表面に前記フィラメント糸Ａが露出していることが好ましい。特に、肌側に位置する裏面に前記フィラメント糸Ａが露出していることが好ましい。なお、３３μｍは繊度に換算すると約１０ｄｔｅｘである。フィラメント糸Ｂの単繊維径が１,０００ｎｍ（１μｍ）以下であると、冷却下着の保形性が損なわれるおそれがある。ここで、単繊維の断面形状が丸断面以外の異型断面である場合には、外接円の直径を単繊維径とする。なお、単繊維径は、前記と同様、透過型電子顕微鏡で繊維の横断面を撮影することにより測定が可能である。
【００２４】
前記フィラメント糸Ｂにおいて、フィラメント数は特に限定されないが、１〜３００本の範囲内であることが好ましい。また、かかるフィラメント糸Ｂの繊維形態は特に限定されず紡績糸でもよいが、長繊維（マルチフィラメント糸）であることが好ましい。単繊維の断面形状も特に限定されず、丸、三角、扁平、中空など公知の断面形状でよい。また、通常の空気加工、仮撚捲縮加工が施されていてもさしつかえない。
【００２５】
前記フィラメント糸Ｂを形成するポリマーの種類としては、ポリエステル系ポリマーであれば特に限定されず、ポリエチレンテレフタレートやポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、第３成分を共重合させたポリエステル、ポリエーテルエステル、ポリウレタンなどが好ましく例示される。かかるポリエステルとしては、マテリアルリサイクルまたはケミカルリサイクルされたポリエステルであってもよい。また、特開２００９−９１６９４号公報に記載された、バイオマスすなわち生物由来の物質を原材料として得られたモノマー成分を使用してなるポリエチレンテレフタレートであってもよい。さらには、特開２００４−２７００９７号公報や特開２００４−２１１２６８号公報に記載されているような、特定のリン化合物およびチタン化合物を含む触媒を用いて得られたポリエステルやポリ乳酸、ステレオコンプレックスポリ乳酸でもよい。特に、ポータブル冷却下着に弾性を付与する上で、ポリエーテルエステルやポリウレタンなどの弾性樹脂が好ましい。
【００２６】
前記ポリマー中には、本発明の目的を損なわない範囲内で必要に応じて、微細孔形成剤、カチオン染料可染剤、着色防止剤、熱安定剤、蛍光増白剤、艶消し剤、着色剤、吸湿剤、無機微粒子が１種または２種以上含まれていてもよい。
【００２７】
なお、前記フィラメント糸Ａおよび／またはフィラメント糸Ｂにおいて、繊維は１種類でもよいし、複数の組み合わせであってもよい。例えば、ポリウレタン繊維やポリエーテルエステル系繊維などからなる弾性繊維糸条と、ポリエステル系繊維糸条とをインターレース空気ノズルなどにより空気混繊させた複合糸や、弾性繊維糸条のまわりにポリエステル系糸条をカバリングした複合糸などや、紡績糸との複合糸でもよい。
【００２８】
かかる布帛は、例えば以下の製造方法により製造することができる。まず、前記フィラメント糸Ａ（またはフィラメント糸Ａ用海島型複合繊維）と、必要に応じて前記フィラメント糸Ｂとを用いて常法により布帛を織編成する。その際、布帛の組織は特に限定されず、よこ編組織としては、平編、ゴム編、両面編、パール編、タック編、浮き編、片畔編、レース編、添え毛編等が例示され、たて編組織としては、シングルデンビー編、シングルアトラス編、ダブルコード編、ハーフ編、ハーフベース編、サテン編、ハーフトリコット編、裏毛編、ジャガード編等などが例示され、織物組織としては、平織、綾織、朱子織等の三原組織、変化組織、たて二重織、よこ二重織等の片二重組織、たてビロードなどが例示されるがこれらに限定されない。層数も単層でもよいし、２層以上の多層でもよい。
【００２９】
前記布帛に前記海島型複合繊維が含まれている場合には、該布帛にアルカリ水溶液処理を施し、前記海島型複合繊維の海成分をアルカリ水溶液で溶解除去することにより、海島型複合繊維を単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａとする。その際、アルカリ水溶液処理の条件としては、濃度３〜４％のＮａＯＨ水溶液を使用し５５〜６５℃の温度で処理するとよい。
【００３０】
次いで、かかる布帛にスパンレース用のウオーターニードル装置で高圧水を噴射すると、布帛表面において、凝集密着しているフィラメント糸Ａをばらけさせることができ、布帛表面が平滑となり好ましい。その際、高圧水の水圧としては、２０ｋｇ／ｃｍ２以上（１９６Ｎ／ｃｍ２以上）であることが好ましく、３０〜２００ｋｇ／ｃｍ２（２９４〜１,９６０Ｎ／ｃｍ２）であることが特に好ましい。
【００３１】
また、前記布帛に、常法の起毛加工、撥水加工、さらには、紫外線遮蔽あるいは制電剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、蓄光剤、再帰反射剤、マイナスイオン発生剤等の機能を付与する各種加工を付加適用してもよい。
【００３２】
本発明の冷却下着は、前記の布帛を用いて縫製されたものである。その際、冷却下着を構成する布帛としては、前記の布帛のみであることが最も好ましいが、前記の布帛と他の布帛（例えば、ポリエステル繊維布帛、木綿布帛など）とで構成されていてもよい。
【００３３】
本発明の冷却下着において、冷媒を循環させるチューブが前記布帛に縫着されている。ここで、使用するチューブの材質は地上用装置であれば、特に指定しないが、シリコーン系、塩化ビニール系、ポリオレフィン系やオレフィン系エラストマーを用いることができる。また、チューブ径に関しても、特に指定しないが、内径と外径の差が小さいほど、効率よく人体から熱を奪うことができる。なお、チューブの形状も限定されず、丸中空、四角中空など冷媒を循環させることができるものであれば特に限定されない。
【００３４】
一方、チューブが配置される部位としては、頭部、首部、脇部、背中部、腰部、大腿部および手背部の群から選ばれた少なくとも１種の部位などであり、特に限定されない。なかでも、作業性を考慮し、手部及び足部はずした全身に配置することが好ましい。また、さらに作業効率と着用者の重量負担軽減を勘案し、より効率よく身体を冷却するため、人体の冷点分布の多い肩、背中、腰等といった体幹部に集中的に配置することが好ましい。他にも、発汗量が多いとされる頭部、体幹部、大腿部および手背部に集中的に配置することが好ましい。
【００３５】
本発明の冷却下着において、冷却下着がさらに、冷媒保管容器とポンプユニット（好ましくは電源を含めたポンプユニット）を収納したキャリーバッグを備えていることが好ましい。
その際、キャリーバッグは、汗を含む水濡れによるポンプユニットの不具合を防ぐ観点から、防水加工が施されていることが好ましい。また、冷媒を長時間低温で保持するために熱交換部分を収納する部分は、内面をアルミ箔もしくはアルミ蒸着フィルムを用いることが好ましい。これにより、冷媒を冷却する氷や保冷剤の輻射による冷却機能の低下を抑え、長時間にわたって冷媒を低温に維持することが可能になる。
【００３６】
本発明の冷却下着に用いる冷媒は、水を利用することが好ましい。この場合、冷媒を冷却する熱交換の方法としては氷を用いることが好ましい。これにより、冷媒を容器に封入したのち、冷凍し、容器にポンプユニットおよび冷却下着を接続することで、オープンサーキュレーションができ、安定的に着用者を冷却することが可能となる。また、冷媒は水の他にも、不凍性のクーラント液を使用することが可能である。この場合、冷媒を冷却する熱交換の方法として、保冷剤を用いることが好ましい。保冷剤にチューブを接触させることで、熱交換が可能で、熱交換量は保冷剤とチューブの接触長もしくは、送流量の調整により着用者の快適性に応じた冷却度合を選択できる。また、クローズドサーキュレーションにも変更可能である。
【００３７】
前記ポンプユニットは、定格電圧が６〜２０Ｖであることが好ましい。また、ポンプサイズが１,０００ｃｍ３以下（より好ましくは２００ｃｍ３以下）であることが好ましい。また、ポンプユニットの使用電源がリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、アルカリ電池、酸化銀電池、マンガン電池、空気電池、ニカド電池のいずれかであるが好ましい。特に爆発防止の観点からニカド電池、ニッケル水素電池を用いることが好ましい。
【００３８】
本発明の冷却下着において、厚さが小さい布帛が含まれ、かつ冷媒を循環させるチューブが前記布帛に縫着しているので、冷媒と人体との熱交換効率が高くなり暑熱負荷を効果的に軽減可能となる。また、前記布帛に、単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａが含まれていると、フィラメント糸の単繊維径が小さいため、布帛の厚さを小さくしやすく、また同時に布帛表面の平滑性が向上することにより、冷媒と人体との熱交換効率がさらに向上する。さらには、前記フィラメント糸Ａにおいて、フィラメント数が５００本以上であると、人体から出た汗を速やかに吸い上げ、蒸発面積を広げ、速乾性が高まり優れた着用快適性が得られる。
【００３９】
なお、本発明の冷却下着において、本発明の主目的が阻害されない範囲において、常法の染色加工、起毛加工、撥水加工、さらには、紫外線遮蔽あるいは制電剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、蓄光剤、再帰反射剤、マイナスイオン発生剤等の機能を付与する各種加工を付加適用してもよい。
本発明の冷却下着は、肌と直接接触する全ての下着に適用可能であるが、密封性の高い作業服の肌側に用いられる下着として特に好適である。
【実施例】
【００４０】
次に、本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
【００４１】
＜溶融粘度＞
乾燥処理後のポリマーを紡糸時のルーダー溶融温度に設定したオリフィスにセットして５分間溶融保持したのち、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときのせん断速度と溶融粘度をプロットした。そのプロットをなだらかにつないで、せん断速度−溶融粘度曲線を作成し、せん断速度が１,０００秒−１の時の溶融粘度を見た。
【００４２】
＜溶解速度＞
海・島成分の各々０．３φ−０．６L×２４Hの口金にて１,０００〜２,０００m/分の紡糸速度で糸を巻き取り、さらに残留伸度が３０〜６０％の範囲になるように延伸して、８４ｄｔｅｘ／２４ｆｉｌのマルチフィラメントを作製した。これを各溶剤にて溶解しようとする温度で浴比１００にて溶解時間と溶解量から、減量速度を算出した。
【００４３】
＜単繊維径＞
布帛を電子顕微鏡で写真撮影した後、ｎ数５で単繊維径を測定しその平均値を求めた。
＜ナノファイバーのばらけ状態＞
布帛を液体窒素に浸漬して固まらせた後カットし、断面（縦６１μｍ×横８０μｍ、面積４,８８０μｍ２）を電子顕微鏡で１０箇所撮影（倍率１,５００倍）し、１００本以上のナノファイバーが凝集密着したナノファイバー塊の合計個数をカウントした。合計個数が０個の場合を合格とし、１個以上の場合を不合格とした。
【００４４】
＜布帛表面の平均摩擦係数ＭＩＵ＞
布帛表面の平滑性の代用特性として、カトーテック社製、摩擦感テスター（ＫＥＳ−ＳＥ）を使用し、垂直荷重０．４９Ｎ、摩擦子の移動速度１ｍｍ／ｓで、布帛表面の平均摩擦係数ＭＩＵを測定した。平均摩擦係数ＭＩＵが０．１５であれば、布帛表面の平滑性が良好とする。
【００４５】
＜目付＞
ＪＩＳ Ｌ１０９６−１９９８ ６．４．２に従い目付を測定した。
＜厚さ＞
ＪＩＳ Ｌ１０１８−１９９８ ６．５に従い厚さを測定した。
【００４６】
［実施例１］
島成分としてポリエチレンテレフタレート（２８０℃における溶融粘度が１,２００ポイズ、艶消し剤の含有量：０重量％）、海成分として５−ナトリウムスルホイソフタル酸６モル％と数平均分子量４,０００のポリエチレングリコール６重量％を共重合したポリエチレンテレフタレート（２８０℃における溶融粘度が１,７５０ポイズ）を用い（溶解速度比（海／島）＝２３０）、海：島＝３０：７０、島数＝８３６の海島型複合未延伸繊維を、紡糸温度２８０℃、紡糸速度１,５００ｍ／分で溶融紡糸して一旦巻き取った。
得られた未延伸糸を、延伸温度８０℃、延伸倍率２．５倍でローラー延伸し、次いで１５０℃で熱セットして巻き取った。得られた海島型複合延伸糸（フィラメント糸Ａ用海島型複合繊維）は５５ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌであり、透過型電子顕微鏡ＴＥＭによる繊維横断面を観察したところ、島の形状は丸形状でかつ島の径は７００ｎｍであった。
一方、他の繊維として通常のポリウレタン弾性糸（総繊度２２ｄｔｅｘ／１ｆｉｌ）を用意した。
【００４７】
次いで、通常の２８ゲージ丸編ダブル機を使用してベア天編物を編成した。そして、海島型複合延伸糸の海成分を除去するために編地を２５ｇ／リットルＮａＯＨ水溶液で、７０℃にて３０％アルカリ減量した後、常法の染色加工を行った。
次いで、この編物に対し、スパンレース用のウオーターニードル装置（噴射孔径：０．１ｍｍ、孔ピッチ：１．０ｍｍ、孔配列：２列千鳥）を使用し、水圧６０ｋｇ／ｃｍ２（５８８Ｎ／ｃｍ２）、編地の送り速度２ｍ／分、編地の支持メッシュ：５０メッシュの条件で高圧水を噴射した。
得られた編物において、厚さは０．５３５ｍｍであり、目付は９６ｇ／ｍ２であった。また、単繊維径が７００ｎｍのフィラメント糸Ａが７５重量％、単繊維径が３０μｍのポリウレタン弾性糸が２５重量％含まれていた。この編物において、ナノファイバー（フィラメント糸Ａ）同士が凝集密着することなく、ばらけた状態で存在しており、ナノファイバー塊の個数は０個であった。
また、フィラメント糸Ａにおけるフィラメント数は、８,３６０であった。
【００４８】
また、この編物において、表裏の表面には、フィラメント糸Ａだけが露出していた。表面摩擦係数（ＭＩＵ）は表裏の表面ともに０．１８であり平滑性に優れるものであった。
この編物（布帛）を用いて、ノースリーブの下着を縫製した後、背中部にタイゴンラボチューブ（Ｒ−３６０３、内径２ｍｍ×外径４ｍｍ）を縫着し、冷却下着を得た。
また、ポンプユニットは、ラング社製ポンプ（ＤＤＣ−３．２５）を使用し、電源は充電式ニッケル水素電池（三洋電機製エネループ）を８本直列に接続し、ポンプと電源をパッケージングしポンプユニットを得た。ポンプユニットのサイズは、８ｃｍ×８ｃｍ×３ｃｍ（１９２ｃｍ３）であった。なお、このときのポンプユニットにおける定格電圧は9.6Vであった。
【００４９】
キャリーバッグは、アルミ蒸着が施されたポリエチレンフィルムを内面に配置し、ポリエステル繊維を使用した織物を外面に配置した袋をポンプユニット用および冷媒収納用の２バッグを作成した。得られたバッグをポリエステル製平織りテープを用いて、身体の腹背に設置できるキャリーバッグを得た。
冷媒は水を使用し、熱交換部はアズワン製スクエアボトル３リットル通常タイプ（サイズ６０×２５０×３５０ｍｍ）を使用し、あらかじめ２．５リットル分の水を封入し氷を作製した。
得られた冷却下着、キャリーバッグのポンプユニット、熱交換部を前記タイゴンチューブで接続し、冷却下着を得た。
この冷却下着を試験者が着用したところ、下記比較例１で得られた冷却下着と比較して、冷媒と人体との熱交換効率が高く、暑熱負荷を効果的に軽減可能なものであり、また、人体から出た汗を速やかに吸い上げ、蒸発面積を広げ、速乾性が高まり優れた着用快適性にも優れるものであった。
【００５０】
［比較例１］
実施例１において、海島型複合延伸糸のかわりにポリエチレンテレフタレートマルチフィラメント（総繊度３５ｄｔｅｘ／７２ｆｉｌ、単繊維径６μｍ）を用いることと、アルカリ減量しないこと以外は、実施例１と同様に編物（厚さ０．６４５ｍｍ、目付１０７ｇ／ｍ２）を得た。この編物において、表面摩擦係数（ＭＩＵ）は表裏の表面ともに０．０９であり平滑性に劣るものであった。
次いで、実施例１と同様に、この編物（布帛）を用いて、ノースリーブの下着を縫製した後、背中部にタイゴンラボチューブ（Ｒ−３６０３ 内径 ２ｍｍ×外径４ｍｍ）を縫着し、冷却下着を得た。
また、ポンプユニットは、ラング社製ポンプ（ＤＤＣ−３．２５）を使用し、電源は充電式ニッケル水素電池（三洋電機製エネループ）を８本直列に接続し、ポンプと電源をパッケージングしポンプユニットを得た。ポンプユニットのサイズは、８ｃｍ×８ｃｍ×３ｃｍ（１９２ｃｍ３）であった。
【００５１】
キャリーバッグは、アルミ蒸着が施されたポリエチレンフィルムを内面に配置し、ポリエステル繊維を使用した織物を外面に配置した袋をポンプユニット用および冷媒収納用の２バッグを作製した。得られたバッグをポリエステル製平織りテープを用いて、身体の腹背に設置できるキャリーバッグを得た。
冷媒は水を使用し、熱交換部はアズワン製スクエアボトル３リットル通常タイプ（サイズ６０×２５０×３５０ｍｍ）を使用し、あらかじめ２．５リットル分の水を封入し氷を作製した。
得られた冷却下着、キャリーバッグのポンプユニット、熱交換部を前記タイゴンチューブで接続し、冷却下着を得た。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、人体を冷却可能な冷却下着であって、着用快適性を損なわず、高温環境での暑熱負荷を効果的に軽減可能な冷却下着が提供され、高炉用作業衣の下着、消防服の下着、あらゆる熱中症予防及び宇宙船外活動用の宇宙服などの用途に有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ０．６ｍｍ以下の布帛を含み、かつ冷媒を循環させるチューブが前記布帛に縫着してなることを特徴とする冷却下着。
【請求項２】
前記布帛に、単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａが含まれる、請求項１に記載の冷却下着。
【請求項３】
前記フィラメント糸Ａがポリエステルからなる、請求項１または２に記載の冷却下着。
【請求項４】
前記フィラメント糸Ａのフィラメント数が５００本以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の冷却下着。
【請求項５】
前記フィラメント糸Ａが、海成分と島成分とからなる海島型複合繊維の海成分を溶解除去して得られた糸条である、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却下着。
【請求項６】
前記チューブの縫着箇所が、頭部、首部、脇部、背中部、腰部、大腿部および手背部の群から選ばれた少なくとも１種の部位である、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却下着。
【請求項７】
前記冷媒が水また不凍性のクーラント液である、請求項１〜６のいずれかに記載の冷却下着。
【請求項８】
冷却下着がさらに、冷媒保管容器とポンプユニットを収納したキャリーバッグを備えてなる、請求項１〜７のいずれかに記載の冷却下着。
【請求項９】
前記キャリーバッグが防水処理を施されたバッグである、請求項８に記載の冷却下着。
【請求項１０】
前記ポンプユニットにおいて、定格電圧が６〜２０Ｖである、請求項８または請求項９に記載の冷却下着。
【請求項１】
厚さ０．６ｍｍ以下の布帛を含み、かつ冷媒を循環させるチューブが前記布帛に縫着してなることを特徴とする冷却下着。
【請求項２】
前記布帛に、単繊維径が１０〜１,０００ｎｍのフィラメント糸Ａが含まれる、請求項１に記載の冷却下着。
【請求項３】
前記フィラメント糸Ａがポリエステルからなる、請求項１または２に記載の冷却下着。
【請求項４】
前記フィラメント糸Ａのフィラメント数が５００本以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の冷却下着。
【請求項５】
前記フィラメント糸Ａが、海成分と島成分とからなる海島型複合繊維の海成分を溶解除去して得られた糸条である、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却下着。
【請求項６】
前記チューブの縫着箇所が、頭部、首部、脇部、背中部、腰部、大腿部および手背部の群から選ばれた少なくとも１種の部位である、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却下着。
【請求項７】
前記冷媒が水また不凍性のクーラント液である、請求項１〜６のいずれかに記載の冷却下着。
【請求項８】
冷却下着がさらに、冷媒保管容器とポンプユニットを収納したキャリーバッグを備えてなる、請求項１〜７のいずれかに記載の冷却下着。
【請求項９】
前記キャリーバッグが防水処理を施されたバッグである、請求項８に記載の冷却下着。
【請求項１０】
前記ポンプユニットにおいて、定格電圧が６〜２０Ｖである、請求項８または請求項９に記載の冷却下着。
【公開番号】特開２０１３−１１２９２３（Ｐ２０１３−１１２９２３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６３３７９（Ｐ２０１１−２６３３７９）
【出願日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【出願人】（５０３３６１４００）独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 (453)
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【出願人】（５０３３６１４００）独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 (453)
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
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