JP2025045863A - 赤外線吸収繊維、繊維製品 - Google Patents
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Abstract
【課題】複合タングステン酸化物を含有する赤外線吸収粒子を含み、ニュートラルな色調とすることが可能な赤外線吸収繊維を提供することを目的とする。
【解決手段】繊維と、
赤外線吸収粒子と、を含み、
前記赤外線吸収粒子は、少なくとも、複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子とを含有する、赤外線吸収繊維。
【選択図】図2
【解決手段】繊維と、
赤外線吸収粒子と、を含み、
前記赤外線吸収粒子は、少なくとも、複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子とを含有する、赤外線吸収繊維。
【選択図】図2
Description
本発明は、赤外線吸収繊維、繊維製品に関する。
保温効果を高めた防寒衣料や、インテリア、レジャー用品が様々に考案され、実用化されてきた。保温効果を高める方法には、大別して2通りの方法ある。
第一の方法は、例えば防寒衣料において織り編みの構造を制御したり、用いられる繊維を中空や多孔質にしたりするなどして当該防寒衣料における空気層を物理的に多くし、人体から発生する熱の放散性を減少させて保温性を維持する方法である。
第二の方法は、例えば防寒衣料において、衣料全体、または防寒衣料を構成する繊維ヘ化学的・物理的な加工を施す方法である。第二の方法は、衣料の内部で、人体から発生する熱を再び人体へ向けて輻射したり、防寒衣料が受けた太陽光の一部を熱に変換したりするなどの積極的な方法により熱を蓄熱し、保温性を向上させる方法である。
上述した第一の方法を実施する具体的な方法として、衣料中の空気層を多くする、生地を厚くする、目を細かくする、あるいは色を濃くするといった方法が採られてきた。
例えば、セーターなどの冬期に用いられる衣料が第一の方法を用いた衣料に当たる。また、例えば、第一の方法を用いた冬期のスポーツ向け衣料によく用いられてきた衣料では、表地と裏地の間に中綿が入れられ、当該中綿の空気層の厚みで保温性を維持している。しかし、衣料の内部等に中綿が入れられると、衣料が重くかさばるために、動き易さを要求されるスポーツ向けでは不具合を生じていた。
これらの不具合を解消するために、近年では、上述した第二の方法である衣料の内部で、人体から発生する熱や、衣料の外部からの太陽光等に由来する熱を積極的に有効利用する方法がとられ始めている。
第二の方法を実施する具体的な方法の一つとして、アルミニウムやチタンなどの金属を衣料の裏地などに蒸着して金属蒸着面を形成し、人体から出る放射熱を当該金属蒸着面で反射することで、積極的に熱の発散を防ぐ方法などが知られている。しかし、衣料に金属蒸着面を形成する方法では、衣料に金属を蒸着加工するためにコストがかかるばかりか、蒸着むらの発生等により歩留まりが悪くなり、結果的に製品自体の価格アップにつながっていた。
第二の方法を実施する具体的な他の方法として、アルミナ系、ジルコニア系、マグネシア系などのセラミック粒子を繊維に混練して、セラミック粒子が持つ遠赤外線放射効果や光を熱に変える効果を利用する方法、すなわち積極的に外部のエネルギーを取り入れる方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、熱伝導率が0.3Kcal/m2・sec・℃以上の金属および金属イオンの少なくとも1種を含有させた熱線放射特性を有する無機微粒子の1種または2種以上を含有することを特徴とする熱線放射性繊維が記載されている。熱線放射特性を有する無機微粒子として、シリカまたは硫酸バリウムが挙げられている。
特許文献2には、融点が110℃以上の熱可塑性重合体Aと、融点が15~50℃、降温結晶化温度が40℃以下、結晶化熱が10mJ/mg以上である熱可塑性重合体Bとからなる複合繊維であって、繊維重量に対して0.1~20重量%の遠赤外線放射能力を有するセラミック微粒子を含有し、かつ、重合体Aが繊維表面を覆っていることを特徴とする保温性複合繊維が記載されている。
特許文献3には、繊維製品に、少なくとも1種類以上の所定の一般式で表されるアミノ化合物からなる赤外線吸収剤を含むバインダー樹脂を分散、固着させてなる赤外線吸収加工繊維製品が記載されている。
特許文献4には、直接染料、反応染料、ナフトール染料、バット染料の中から選定される、近赤外線領域の吸収が黒色染料よりも大きい特性を持つ染料と他の染料を組み合わせて染色することにより、近赤外線吸収程度として、750から1500nmの範囲内で生地の分光反射率が、65%以下であるセルロース系繊維構造物の近赤外線吸収加工方法が記載されている。
特許文献5~特許文献7において、本出願の出願人は、可視光の透過率が高くかつ吸収率が低いにも拘わらず、近赤外領域の光の透過率が低くかつ吸収率が高い材料としてタングステン酸化物微粒子および/または複合タングステン酸化物微粒子を選択し、これらの微粒子を近赤外線吸収成分として含有させた繊維、およびその繊維が加工されてなる繊維製品を提案している。上記繊維や繊維製品は、淡色にも拘わらず、太陽光の近赤外線を吸収して熱に変換し、保湿性のあるものであり、他の顔料の添加により様々な色へ彩ることも可能な意匠性の高いものであった。
特許文献5~特許文献7に開示されたタングステン酸化物微粒子や複合タングステン酸化物微粒子は、可視光の透過率が高くかつ吸収率が低いにも関わらず、赤外線領域の光の透過率が低くかつ吸収率が高い材料である。このため、複合タングステン酸化物微粒子等を含有する繊維は防寒衣料等の用途において特に有望な繊維である。
しかしながら、上記複合タングステン酸化物微粒子等は、可視光のうち長波長の光、すなわち赤色の光を優先的に吸収するため、青色の着色を伴っており、青色の度合いは複合タングステン酸化物微粒子等の添加量が増加すると強くなる。従って、複合タングステン酸化物微粒子等を赤外線吸収成分として含有させた繊維、およびその繊維を加工して得られる繊維製品は、青の着色を伴い、青の補色である黄系や青以外の淡色へ、他の顔料の添加により彩るのは困難な場合があった。そのため、赤外線吸収特性に優れた複合タングステン酸化物を含み、かつ補色や淡色に彩ることが可能なよりニュートラルな色調とすることができる繊維が求められていた。
そこで、本発明の一側面では、複合タングステン酸化物を含有する赤外線吸収粒子を含み、ニュートラルな色調とすることが可能な赤外線吸収繊維を提供することを目的とする。
本発明の一側面では、繊維と、
赤外線吸収粒子と、を含み、
前記赤外線吸収粒子は、少なくとも、複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子とを含有する、赤外線吸収繊維を提供する。
赤外線吸収粒子と、を含み、
前記赤外線吸収粒子は、少なくとも、複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子とを含有する、赤外線吸収繊維を提供する。
本発明の一側面では、複合タングステン酸化物を含有する赤外線吸収粒子を含み、ニュートラルな色調とすることが可能な赤外線吸収繊維を提供できる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
本開示の一実施形態(以下「本実施形態」と記す)に係る赤外線吸収繊維は、繊維と、赤外線吸収粒子と、を含む。
そして、本実施形態の赤外線吸収繊維が含有する赤外線吸収粒子は、少なくとも、複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子と、の双方を含有する。なお、赤外線吸収粒子は、複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子と、のみから構成されていてもよい。
本発明の発明者は、複合タングステン酸化物を含有する赤外線吸収粒子を含み、ニュートラルな色調とすることが可能な赤外線吸収繊維とするため、各種検討を行った。
なお、本明細書において「ニュートラルな色調」とは、青い色調を抑制できていることを意味する。このため、赤外線吸収繊維について、複合タングステン酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子以外に色調調製用の色素材料を含まない場合に、JIS Z 8729(2004)で定義されるL*a*b*色座標において、b*値が-3.0以上になることを意味する。
例えば、複合タングステン酸化物粒子に由来する青い色調を低減するだけであれば、繊維中における複合タングステン酸化物粒子の濃度(含有割合)を減少させればよいとも考えられる。
しかし、複合タングステン酸化物粒子の濃度を減少させた場合、赤外線吸収能力も同時に低下する。その結果、太陽光の赤外線を吸収して熱に変換するという、本来の目的とする効果を大幅に低減させることになってしまう。
また例えば、青い色調を低減するだけであれば、繊維中における複合タングステン酸化物粒子に対して、単純に一般的な有色の顔料や染料を併用し、青色を低減するための調色を行えばよいとも考えられる。しかし、一般的な有色の顔料や染料は、赤外線を吸収する能力を持たない。そのため、可視光の一部を吸収することで色を調整することはできても、赤外線吸収能力を期待することはできなかった。
一方、本発明の発明者は、新規な赤外線吸収粒子として、所定の組成を有する第5族元素複合酸化物粒子を発明した。当該赤外線吸収粒子は可視光領域の光の透明性が高く、赤外線吸収効果を有し、複合タングステン酸化物など従来の材料とは異なる光学特性と色調を有していた。しかし一方で、可視光の吸収能力を一定としたときの赤外線吸収能力は、従来の複合タングステン酸化物粒子よりは低くなっていた。
本発明の発明者が検討を進めていく中で、複合タングステン酸化物粒子と第5族元素複合酸化物をそれぞれ単独で使用するのではなく、両者を併用し、赤外線吸収繊維を製造するという、全く新規な発想に到達した。複合タングステン酸化物粒子と第5族元素複合酸化物を併用した赤外線吸収繊維は、赤外線吸収効果と、ニュートラルな色調の外観を同時に実現する、鮮烈な優位点を有していた。この結果、該赤外線吸収繊維は、前述した赤外線吸収効果と、よりニュートラルな色調というユーザのニーズを同時に実現する、産業上の利用価値の高い光学特性を実現可能であることを見出し、本発明を完成させたものである。
以下、本発明の実施の形態について、[a]複合タングステン酸化物粒子、[b]第5族元素複合酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子の製造方法、[c]赤外線吸収粒子分散液、[d]赤外線吸収繊維、[e]赤外線吸収繊維の製造方法の順に説明する。
[a]複合タングステン酸化物粒子
(組成について)
複合タングステン酸化物粒子としては、一般式:MxWO3-yで表記される複合タングステン酸化物を含有する粒子を好ましく用いることができる。なお、複合タングステン酸化物粒子は、上記一般式で表記される複合タングステン酸化物のみから構成することもできるが、不可避不純物を含有することを排除するものではない。
[a]複合タングステン酸化物粒子
(組成について)
複合タングステン酸化物粒子としては、一般式:MxWO3-yで表記される複合タングステン酸化物を含有する粒子を好ましく用いることができる。なお、複合タングステン酸化物粒子は、上記一般式で表記される複合タングステン酸化物のみから構成することもできるが、不可避不純物を含有することを排除するものではない。
ただし、上記一般式中のMは元素Mを、Wはタングステンを、Oは酸素を示している。
元素Mは、少なくともK(カリウム)、Rb(ルビジウム)、Cs(セシウム)、Tl(タリウム)から選択される1種類以上の元素であることが好ましい。
また、上記一般式中のx、yは、0.15≦x≦0.33、0<y≦0.46であることが好ましい。
複合タングステン酸化物粒子は赤外線吸収特性を有している。このため、赤外線吸収粒子が、複合タングステン酸化物粒子を含有することにより、赤外線領域、特に近赤外線領域の光の透過を抑制することができ、赤外線吸収能を発揮することができる。また、可視光領域の光の吸光係数が、赤外線領域の吸光係数と比較して非常に小さいため、赤外線領域の光の透過を十分に抑制したときでも、可視光領域の光に対して高い透過性を保つことができる。
複合タングステン酸化物は上述のように一般式:MxWO3-yで示され、タングステン酸化物(WO3-y)に元素Mを添加した組成を有している。
本発明の発明者らの検討によると、タングステン酸化物(WO3-y)も赤外線吸収特性を有している。もっとも、タングステン酸化物の場合、三酸化タングステン(WO3)中には有効な自由電子が存在しないため近赤外線領域の吸収反射特性が少ない。しかし、タングステン酸化物(WO3-y)のタングステンに対する酸素欠損量であるyを0より大きくすることによって、当該タングステン酸化物中に自由電子を生成し、効率の良い赤外線吸収粒子とすることができる。ただし、WO2の結晶相は可視光領域の光について吸収や散乱を生じさせ、近赤外線領域の光の吸収を低下させる恐れがある。従って、タングステン酸化物の粒子の場合、WO3-yで示される一般式中のyが、0<y≦0.46を満たすことにより、WO2の結晶相が生じることを抑制し、効率のよい赤外線吸収粒子とすることができる。
そして、赤外線吸収粒子で使用する複合タングステン酸化物粒子の場合、タングステン酸化物に元素Mを添加することにより、当該複合タングステン酸化物中に自由電子が生成され、赤外線領域に自由電子由来のより強い吸収特性が発現する。このため、複合タングステン酸化物粒子は、赤外線を吸収する赤外線吸収材料として特に高い特性を示す。
複合タングステン酸化物については、タングステン酸化物において説明した酸素欠損量の制御と、自由電子を生成する元素Mの添加とを併用することで、より効率の良い赤外線吸収材料とすることができる。酸素欠損量の制御と、自由電子を生成する元素Mの添加とを併用した場合、複合タングステン酸化物を示す一般式:MxWO3-yにおいて、0.15≦x≦0.33、0<y≦0.46の関係を満たすことが好ましい。
複合タングステン酸化物の一般式中の元素Mの添加量を示すxの値について説明する。xの値が0.15以上の場合、十分な量の自由電子が生成され、目的とする近赤外線吸収効果を得ることができるため好ましい。また、xの値が0.33以下であれば、複合タングステン酸化物粒子中に不純物相が生成されるのを回避できるので好ましい。
次に、酸素欠損量を示すyの値について説明する。一般式:MxWO3-yで表記される複合タングステン酸化物においても、上述したタングステン酸化物(WO3-y)におけるyの値の場合と同じ機構が働く。このため、yは、0<y≦0.46を満たすことが好ましい。
複合タングステン酸化物粒子に含まれる複合タングステン酸化物の結晶構造は特に限定されるものではなく、任意の結晶構造の複合タングステン酸化物を含有することができる。ただし、複合タングステン酸化物粒子に含まれる複合タングステン酸化物が六方晶の結晶構造を有する場合、複合タングステン酸化物粒子の可視光領域の光の透過率、および赤外線領域の光の吸収が、特に向上するため好ましい。
六方晶の結晶構造の模式的な平面図を図1に示す。図1は、六方晶構造を有する複合タングステン酸化物の結晶構造を(001)方向から見た場合の図を示しており、点線で単位格子10を示している。
図1において、WO6単位により形成される8面体11が、6個集合して断面形状が六角形の空隙(トンネル)12が構成されている。そして、6個の8面体11と、空隙12中に配置した元素M13と、で1つの単位(単位構造)を構成し、この1つの単位が多数集合して六方晶の結晶構造を構成する。
このように、複合タングステン酸化物粒子が、上記単位構造を含む複合タングステン酸化物を含有する場合、可視光領域の光の透過率および赤外線領域の光の吸収を特に向上できる。なお、複合タングステン酸化物粒子全体が図1に示した構造を有する結晶質の複合タングステン酸化物粒子により構成されている必要はなく、例えば局所的に係る構造を有する場合でも可視光領域の光の透過率および赤外線領域の光の吸収を向上する効果を得ることができる。このため、複合タングステン酸化物粒子全体としては、結晶質であっても非晶質であってもよい。
そして、複合タングステン酸化物の元素Mとして、イオン半径の大きな元素Mを添加したときに上述の六方晶が形成され易い。具体的には元素Mとして例えばK、Rb、Cs、Tlのうちの1種類以上を添加したとき六方晶が形成され易い。このため、元素MはK、Rb、Cs、Tlから選択された1種類以上を含むことが好ましく、元素MはK、Rb、Cs、Tlのうちから選択された1種類以上であることがより好ましい。
元素MがCs、Rbから選択された1種類以上を含む場合、複合タングステン酸化物は、特に六方晶を形成しやすい。このため、複合タングステン酸化物は、元素Mとして、Cs、Rbから選択された1種類以上を含むことがさらに好ましい。また、複合タングステン酸化物は、元素MがCs、Rbから選択された1種類以上とすることもできる。特に元素MがCsを含む場合、複合タングステン酸化物の耐候性が高くなることから、元素Mは、Csを含むことが特に好ましい。
なお、六方晶が形成されるためには、これら以外の元素でもWO6単位で形成される六角形の空隙に元素Mが存在すれば良く、元素Mとして上記元素を添加した場合に限定される訳ではない。
また、複合タングステン酸化物粒子に含まれる複合タングステン酸化物は、上述の六方晶以外に、正方晶、立方晶のタングステンブロンズの構造をとることもでき、係る構造の複合タングステン酸化物も赤外線吸収材料として有効である。すなわち、赤外線吸収粒子が含有する、複合タングステン酸化物粒子に含まれる複合タングステン酸化物は、六方晶の複合タングステン酸化物に限定されず、正方晶や、立方晶の複合タングステンも好適に用いることができる。
複合タングステン酸化物はその結晶構造によって、赤外線領域の光の吸収位置(吸収波長)が変化する傾向がある。例えば、赤外線領域の吸収位置は、立方晶よりも正方晶のときの方が長波長側に移動し、さらに六方晶のときは正方晶のときよりも長波長側に移動する傾向がある。また、上記結晶構造による光の吸収位置の変化に付随して、可視光領域の光の吸収は六方晶が最も少なく、次に正方晶であり、立方晶はこれらの中では可視光領域の光の吸収が最も大きい。すなわち、六方晶の複合タングステン酸化物においては、可視光領域の光の透過率と、赤外線領域の光の透過率とのコントラストが大きくなる。
よって、可視光領域の光の透過率が高く、赤外線領域の光の吸収率が高いことが特に求められる場合には、六方晶のタングステンブロンズを用いることが好ましい。ただし、ここで述べた光学特性の傾向は、あくまで大まかな傾向であり、添加した元素Mの種類や、添加量、酸素量によっても変化する。このため、赤外線吸収粒子が含有する複合タングステン酸化物粒子に含まれる複合タングステン酸化物が、六方晶の材料に限定されるわけではない。
複合タングステン酸化物粒子に含まれる複合タングステン酸化物の結晶構造は上述のように限定されず、例えば、異なる結晶構造の複合タングステン酸化物を同時に含んでいてもよい。
ただし、上述のように六方晶の複合タングステン酸化物は可視光領域の光の透過率と、赤外線領域の光の吸収を高めることができる。このため、複合タングステン酸化物粒子は、結晶系が六方晶の複合タングステン酸化物を含むことが好ましく、六方晶の複合タングステン酸化物から構成することもできる。
(複合タングステン酸化物粒子の粒子特性について)
複合タングステン酸化物粒子の平均粒径は特に限定されるものではなく、赤外線吸収繊維に要求される特性等に応じて任意に選択することができる。例えば赤外線吸収繊維において、可視光領域の光に関して特に高い透明性が求められる用途に使用する場合には、複合タングステン酸化物粒子は平均粒径が100nm以下であることが好ましい。これは、複合タングステン酸化物粒子の平均粒径が100nm以下の場合、光を散乱することを抑制することができ、可視光領域での意図しない光沢や、強度に波長依存性のある光散乱(レイリー散乱)による意図しない色調の発生を抑制することができるためである。
(複合タングステン酸化物粒子の粒子特性について)
複合タングステン酸化物粒子の平均粒径は特に限定されるものではなく、赤外線吸収繊維に要求される特性等に応じて任意に選択することができる。例えば赤外線吸収繊維において、可視光領域の光に関して特に高い透明性が求められる用途に使用する場合には、複合タングステン酸化物粒子は平均粒径が100nm以下であることが好ましい。これは、複合タングステン酸化物粒子の平均粒径が100nm以下の場合、光を散乱することを抑制することができ、可視光領域での意図しない光沢や、強度に波長依存性のある光散乱(レイリー散乱)による意図しない色調の発生を抑制することができるためである。
本明細書において平均粒径は、体積平均粒径を意味する。すなわち、本明細書における平均粒径は、粒子体積で重み付けした平均粒径であり、粒子の集合において、個々の粒子の直径にその粒子の体積を乗じたものの総和を粒子の総体積で割ったものである。体積平均粒径(MV)は、例えば、動的光散乱法に基づく粒度分布測定装置を用いて測定することが可能である。
また、本実施形態の赤外線吸収粒子を繊維に練り込む工程で粗大な粒子が存在すると、紡糸の際に糸が切断されてしまう恐れがある。係る観点からは、複合タングステン酸化物粒子の粒径を低減することが好ましい。具体的には、複合タングステン酸化物粒子の体積平均粒径は40nm以下であることがより好ましく、30nm以下であることがさらに好ましく、25nm以下であることが特に好ましい。
以上、説明したように、光の散乱を回避する観点からは、複合タングステン酸化物粒子の平均粒径は小さい方が好ましい。ただし、複合タングステン酸化物粒子の平均粒径が小さすぎる場合に、赤外線吸収粒子分散液を製造する際の取り扱いが困難になる場合や、赤外線吸収粒子分散液内で凝集を引き起こす場合がある。このため、複合タングステン酸化物粒子の平均粒径は0.1nm以上であることが好ましい。
このため、複合タングステン酸化物粒子の平均粒径は、0.1nm以上100nm以下であることが好ましく、0.1nm以上40nm以下であることがより好ましく、0.1nm以上30nm以下であることがさらに好ましく、0.1nm以上25nm以下であることが特に好ましい。
複合タングステン酸化物粒子の製造方法は特に限定されず、公知の各種方法により製造できる。
[b]第5族元素複合酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子の製造方法
[b-1]第5族元素複合酸化物粒子について
本発明の発明者は、新規な赤外線吸収粒子について検討を行った。新規な赤外線吸収粒子は、赤外線領域の中でも特に近赤外線領域の光を吸収する赤外線吸収粒子であることがより好ましい。
[b]第5族元素複合酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子の製造方法
[b-1]第5族元素複合酸化物粒子について
本発明の発明者は、新規な赤外線吸収粒子について検討を行った。新規な赤外線吸収粒子は、赤外線領域の中でも特に近赤外線領域の光を吸収する赤外線吸収粒子であることがより好ましい。
本発明の発明者は新たな赤外線吸収粒子を検討するに当たって、5族元素の酸化物に着目した。しかし、第5族元素の五酸化物(V2O5、Nb2O5、Ta2O5)中には有効な自由電子または正孔(ホール)が存在しないため、赤外線領域の吸収反射特性が少なく、赤外線吸収材料としては有効ではない。ところが、上記酸化物に陽性元素を添加した第5族複合酸化物とした場合、該複合酸化物中に自由電子または正孔が生成されるため、赤外線領域に自由電子または正孔由来の吸収特性が発現する。このため、新たな赤外線吸収粒子とすることができることを見出した。
さらに、本発明の発明者は、当該複合酸化物の組成範囲の特定部分において、赤外線吸収粒子として特に有効な範囲があることを見出した。具体的には、当該複合酸化物の組成範囲を所定の範囲内とすることで、可視光領域においては透明で、赤外線領域においては吸収をもつことを見出した。
(組成について)
第5族元素複合酸化物粒子は、第5族元素の酸化物に、陽性元素を添加した複合酸化物を含有できる。
(組成について)
第5族元素複合酸化物粒子は、第5族元素の酸化物に、陽性元素を添加した複合酸化物を含有できる。
第5族元素複合酸化物粒子が含有する複合酸化物は、以下のA1元素と、A2元素と、B元素と、を含有できる。
A1元素は、H(水素)およびアルカリ金属元素から選択される1種類以上の元素である。
A2元素は、Mg(マグネシウム)およびアルカリ土類金属元素から選択される1種類以上の元素である。
B元素は、V(バナジウム)、Nb(ニオブ)、Ta(タンタル)から選択される1種類以上の元素である。
そして、複合酸化物が含有するA1元素の物質量をx1、A2元素の物質量をx2、B元素の物質量をyとした場合に、0.002≦(x1+x2)/y≦1.5、0.001≦x1≦1、および0.001≦x2≦1の関係を満たすことが好ましい。
なお、第5族元素複合酸化物粒子は、上記複合酸化物のみから構成されていても良い。ただし、この場合でも、第5族元素複合酸化物粒子が、製造工程等で混入する不可避不純物を含有する場合を排除するものではない。
既述のように、B元素を含む酸化物に対して、陽性元素であるA1元素ならびにA2元素を添加し、上記複合酸化物とすることで、赤外線吸収特性を発揮できる。
さらに、B元素を含む酸化物に対して、A1元素とA2元素とを同時に添加し、所定の範囲内の組成とすることで、該複合酸化物を含有する第5族元素複合酸化物粒子について、波長1500nm以上2100nm以下の領域に光吸収のピークを有することができる。これは、A1元素とA2元素の組成が範囲内であれば、波長1500nm以上2100nm以下の領域に光吸収のピークを有するために適した密度の自由電子または正孔が生成されるためであると考えられる。
A1元素は、上述のようにHおよびアルカリ金属元素から選択される1種類以上の元素であることが好ましい。なお、本明細書において、アルカリ金属元素とは、Li(リチウム)、Na(ナトリウム)、K(カリウム)、Rb(ルビジウム)、Cs(セシウム)、Fr(フランシウム)を意味する。
特に複合酸化物の安定性を向上する観点から、A1元素は、H、Li、Na、K、Rb、Csから選択される1種類以上の元素であることが好ましく、Na、Kから選択される1種類以上の元素であることがより好ましい。
またA2元素は、上述のようにMgおよびアルカリ土類金属元素から選択される1種類以上の元素であることが好ましい。本明細書において、アルカリ土類金属元素とは、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Ra(ラジウム)を意味する。
特に複合酸化物の安定性を向上する観点から、A2元素は、アルカリ土類金属元素から選択される1種類以上の元素であることが好ましく、Ca、Sr、Baから選択される1種類以上の元素であることがより好ましい。
また、B元素は、上述のようにV、Nb、Taから選択される1種類以上の元素とすることができ、Nb、Taから選択される1種類以上の元素とすることが好ましく、Nbであることがより好ましい。
複合酸化物における、B元素に対するA1元素とA2元素との合計の物質量についての含有割合を示す(x1+x2)/yの値を0.002以上とすることで、複合酸化物において十分な量の自由電子または正孔が生成され、目的とする赤外線吸収効果が得られる。そして、A1元素およびA2元素の含有量が多いほど、自由電子の供給量が増加し、赤外線吸収効率も上昇するが、(x1+x2)/yの値が1.5程度で当該効果も飽和する。また、(x1+x2)/yの値が1.5以下であれば、当該赤外線吸収粒子中に不純物相が生成されるのを回避できる。このため、x1、x2、yは、上述のように(x1+x2)/yが0.002≦(x1+x2)/y≦1.5の関係を満たすことが好ましく、0.5≦(x1+x2)/y≦1.0の関係を満たすことがより好ましく、0.7≦(x1+x2)/y≦1.0の関係を満たすことがさらに好ましい。
上記複合酸化物は、例えば一般式A1x1A2x2ByOzと表記できる。係る一般式中の「A1」はA1元素を、「A2」はA2元素を、「B」はB元素を、「O」は酸素をそれぞれ示している。上記複合酸化物は、上記一般式で示すように、例えばA1元素と、A2元素と、B元素と、酸素とから構成されることが好ましい。
B元素を含む酸化物に対して、A1元素、A2元素を添加することで、複合酸化物に自由電子または正孔が供給され、赤外線吸収特性を発揮できるため、複合酸化物が含有する酸素量は特に限定されない。ただし、酸素量についても所定の範囲内とすることで、複合酸化物の自由電子または正孔の量を、赤外線吸収特性を高める観点から特に好適な範囲とすることができる。そこで、複合酸化物における、B元素に対する酸素の、物質量についての含有割合に相当するz/yは、1.0<z/y<3.5が好ましく、より好ましくは2.0<z/y<3.5、さらに好ましくは2.0<z/y≦3.0、最も好ましくは2.4≦z/y≦3.0である。
z/yは、上述のように、複合酸化物における、B元素に対する酸素の物質量についての含有割合に相当し、複合酸化物の酸素欠損量あるいは酸素過剰量に影響する値である。上述のように、酸素量によっても複合酸化物の自由電子または正孔の量を制御できる。このため、要求される赤外線吸収特性等に応じて、上記z/yの値も制御することが好ましい。z/yの値は、第5族元素複合酸化物粒子の合成条件等により容易に制御できる。
上記一般式A1x1A2x2ByOz中のx1、x2、y、zは、0<(x1+2x2+5y-2z)/y≦3を満たすことが好ましく、0<(x1+2x2+5y-2z)/y≦2を満たすことがより好ましく、0.1≦(x1+2x2+5y-2z)/y≦1を満たすことがさらに好ましい。上記(x1+2x2+5y-2z)/yは、B元素1個当たりの電子の過不足量の目安を示しており、上記範囲を充足する場合、特に高い赤外線吸収効果を発揮できるからである。
(複合酸化物の結晶構造、格子定数について)
本発明の発明者の検討によれば、複合酸化物が立方晶、正方晶、および斜方晶(直方晶)から選択されたいずれかの結晶構造を有する場合、特に可視光領域の光の透過が向上し、赤外線領域の光の吸収が向上する。ただし、可視光領域における光の透過を向上させ、赤外線領域における光の吸収を向上させる効果を得る為には、複合酸化物中に立方晶や、正方晶、斜方晶の結晶構造の単位構造が含まれていれば良く、当該複合酸化物が部分的に非晶質や他の構造を含んでいても構わない。
(複合酸化物の結晶構造、格子定数について)
本発明の発明者の検討によれば、複合酸化物が立方晶、正方晶、および斜方晶(直方晶)から選択されたいずれかの結晶構造を有する場合、特に可視光領域の光の透過が向上し、赤外線領域の光の吸収が向上する。ただし、可視光領域における光の透過を向上させ、赤外線領域における光の吸収を向上させる効果を得る為には、複合酸化物中に立方晶や、正方晶、斜方晶の結晶構造の単位構造が含まれていれば良く、当該複合酸化物が部分的に非晶質や他の構造を含んでいても構わない。
複合酸化物において、B元素に対するA1元素とA2元素との合計の物質量についての含有割合を示す(x1+x2)/yが1.0であり、B元素に対する酸素の物質量についての含有割合を示すz/yが3.0とする。この場合、該複合酸化物の結晶構造は立方晶ペロブスカイト構造となる。具体的には例えば、Na0.5Sr0.5NbO3、K0.5Ba0.5NbO3等は立方晶ペロブスカイト構造となる。
(x1+x2)/y=1.0、z/y=3.0の複合酸化物を基本構造として、(x1+x2)/yの値が1.0未満の複合酸化物は、A1元素およびA2元素から選択された1以上の元素について、欠損を有する立方晶ペロブスカイト構造となる場合がある。また、z/yの値が3.0未満の複合酸化物は、酸素欠損を有する立方晶ペロブスカイト構造となる場合がある。さらには、各元素の欠損状態によっては、複合酸化物が、(A1、A2)BO3ブロックとBOブロックが規則的に積み重なった正方晶、斜方晶や単斜晶の結晶構造となる場合もある。他にもz/yの値が3.0より大きく3.5未満の複合酸化物は、立方晶や、正方晶、斜方晶の結晶構造となる場合もある。
赤外線吸収粒子として、赤外線領域の光の吸収が大きく、可視光領域の光の吸収が小さい材料が求められることが多いが、用途等により要求される性能が異なるため、上述の結晶構造のうち、どれが好ましいかは一概に決められるものではない。
例えば、複合酸化物がNax1Srx2NbOz(2.0<z≦3.0)の場合、例えば(x1+x2)の値が0.8以上1.0未満のときにNa元素およびSr元素の欠損と、場合によってはさらに酸素欠損とを有する立方晶ペロブスカイト構造を取る場合がある。また、複合酸化物がNax1Srx2NbOz(2.0<z≦3.0)の場合、(Na、Sr)NbO3ブロックとNbOブロックが規則的に積み重なった正方晶や斜方晶の結晶構造となる場合もある。上記組成、結晶構造の複合酸化物においては、遮熱特性が高くなる傾向にある。なお、遮熱特性とは、可視光透明性と赤外線吸収性のバランスで決定される特性を意味する。
このように、複合酸化物の組成により、結晶構造と赤外線吸収特性との関係も変化するため、第5族元素複合酸化物粒子が含有する複合酸化物の結晶構造は特に限定されず、複合酸化物の組成や、要求される赤外線吸収特性等に応じて選択できる。
複合酸化物の格子定数は特に限定されないが、立方晶ペロブスカイト構造を基準とした場合のa軸の格子定数は、3.96Å以上4.14Å以下が好ましく、より好ましくは3.97Å以上4.14Å以下、さらに好ましくは3.98Å以上4.13Å以下である。格子定数は、リートベルト解析により算出できる。
なお、結晶構造が立方晶ではない場合(すなわち、直方晶、斜方晶等である場合)には、立方晶ペロブスカイト構造を基準とした場合のa軸の格子定数(以下、「擬立方晶格子定数」と記載する場合がある)は、当該結晶構造における格子定数の値から換算できる。具体的には、当該立方晶ではない結晶構造の単位胞の組成を特定する。そして、格子定数をもとに、単位胞体積を計算する。次いで、B元素1原子あたりの単位胞体積を計算する。算出したB元素1原子あたりの単位胞体積について三乗根を取ることで、擬立方晶格子定数に換算できる。
(第5族元素複合酸化物粒子の粒子特性について)
第5族元素複合酸化物粒子の平均粒径等の粒子特性は特に限定されず、要求される赤外線吸収特性等に応じて任意に選択できる。
(第5族元素複合酸化物粒子の粒子特性について)
第5族元素複合酸化物粒子の平均粒径等の粒子特性は特に限定されず、要求される赤外線吸収特性等に応じて任意に選択できる。
第5族元素複合酸化物粒子は、平均粒径が100nm以下であることが好ましい。
一般に、自由電子または正孔を含む材料は、プラズマ振動によって波長200nm以上2600nm以下の太陽光線の領域周辺の赤外線に反射吸収応答を示すことが知られている。そして、このような材料の粉末粒子を光の波長より小さい粒子とすると、可視光領域の幾何学散乱が低減されて可視光領域の透明性が得られることが知られている。
なお、本明細書において「透明性」とは、「可視光領域の光に対して散乱が少なく透過性が高い。」という意味で用いている。
そこで、第5族元素複合酸化物粒子は、粒度分布測定装置により測定した平均粒径が100nm以下であることが好ましい。これは、平均粒径が100nm以下の粒子は、散乱により光を完全に遮蔽することが無く、可視光領域の視認性を保持し、同時に効率良く透明性を保持することができるからである。特に可視光領域の透明性を重視する場合は、さらに粒子による散乱を考慮することが好ましい。
第5族元素複合酸化物粒子による散乱のさらなる低減が要求される場合、平均粒径は40nm以下であることがより好ましく、30nm以下であることがさらに好ましく、25nm以下であることが特に好ましい。第5族元素複合酸化物粒子の平均粒径が小さければ、幾何学散乱もしくはミー散乱による可視光領域の光の散乱が低減される。このため、第5族元素複合酸化物粒子の平均粒径を上記範囲とすることで、第5族元素複合酸化物粒子を赤外線吸収繊維に適用した場合に、繊維の色調等に与える影響を抑制できる。平均粒径が40nm以下になると、上記幾何学散乱もしくはミー散乱が低減し、レイリー散乱領域になる。そして、レイリー散乱領域では、散乱光は粒子径の6乗に比例しているため、平均粒径の減少に伴い散乱が低減し透明性が向上するからである。
さらに平均粒径が30nm以下になると、散乱光は非常に少なくなり好ましい。光の散乱を回避する観点からは、平均粒径は小さい方が好ましいため、平均粒径の下限値は特に限定されないが、平均粒径は0.1nm以上であることが好ましい。平均粒径が0.1nm以上あれば工業的な製造が容易なためである。
以上のように、第5族元素複合酸化物粒子の平均粒径は、0.1nm以上100nm以下であることが好ましく、0.1nm以上40nm以下であることがより好ましく、0.1nm以上30nm以下であることがさらに好ましく、0.1nm以上25nm以下であることが特に好ましい。
複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子との両粒子や、両粒子を含有する赤外線吸収粒子についても、複合タングステン酸化物粒子や、第5族元素複合酸化物粒子の場合と、同じ粒度特性を有することが好ましい。
このため、複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子との両方や、赤外線吸収粒子についても、平均粒径は、0.1nm以上100nm以下であることが好ましく、0.1nm以上40nm以下であることがより好ましく、0.1nm以上30nm以下であることがさらに好ましく、0.1nm以上25nm以下であることが特に好ましい。
[b-2]第5族元素複合酸化物粒子の製造方法
次に、第5族元素複合酸化物粒子の製造方法について説明する。以下に説明する第5族元素複合酸化物粒子の製造方法により、既述の第5族元素複合酸化物粒子を製造できるため、既に説明した事項については一部説明を省略する。
[b-2]第5族元素複合酸化物粒子の製造方法
次に、第5族元素複合酸化物粒子の製造方法について説明する。以下に説明する第5族元素複合酸化物粒子の製造方法により、既述の第5族元素複合酸化物粒子を製造できるため、既に説明した事項については一部説明を省略する。
第5族元素複合酸化物粒子は、固相反応法により製造できる。固相反応法で合成する際には、原料として例えばA1元素化合物やA1元素単体と、A2元素化合物やA2元素単体と、B元素化合物やB元素単体と、を用いることができる。
第5族元素複合酸化物粒子の製造方法は、A1元素化合物またはA1元素単体と、A2元素化合物またはA2元素単体と、B元素化合物またはB元素単体との混合粉体を調製する混合粉体調製工程(第1混合粉体調製工程)を有することができる。
A1元素を含有するA1元素源としては、A1元素化合物またはA1元素単体を用いることができる。原料となるA1元素化合物としては、A1元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、有機化合物、硫化物、塩化物、から選択される1種類以上であることが好ましい。
A2元素を含有するA2元素源としては、A2元素化合物またはA2元素単体を用いることができる。原料となるA2元素化合物としては、A2元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、有機化合物、硫化物、塩化物、から選択される1種類以上であることが好ましい。
なお、好適なA1元素、A2元素については既に説明したので、ここでは説明を省略する。
B元素を含有するB元素源となるB元素化合物またはB元素単体としては、B元素の、五酸化物(V2O5、Nb2O5、Ta2O5)、二酸化物(VO2、NbO2、TaO2)、三二酸化物(V2O3、Nb2O3)、単体金属(V、Nb、Ta)、硫酸塩、アンモニウム塩、有機化合物、硫化物、塩化物、塩化物をアルコール等の液体に溶解させた後に水を添加して加水分解し、溶媒を蒸発させて得られる酸化物の水和物、から選択される1種類以上であることが好ましい。なお、好適なB元素については既に説明したので、ここでは説明を省略する。
混合粉体調製工程において、A1元素化合物またはA1元素単体と、A2元素化合物またはA2元素単体と、B元素化合物またはB元素単体との混合粉体を得るための具体的な手順は特に限定されない。例えば、上記A1元素化合物等と、A2元素化合物等と、B元素化合物等と、を粉末状態で乾式混合して混合粉体を得る方法が挙げられる。また、A1元素化合物等を水に溶解させて、A2元素化合物等やB元素化合物等と湿式混合した後、乾燥することによって混合粉体を得ることもできる。
混合粉体調製工程において、得られる混合粉体中のA1元素と、A2元素と、B元素との物質量の比が、目的とする複合酸化物におけるA1元素と、A2元素と、B元素との比となるように混合することが好ましい。すなわち、目的とする複合酸化物におけるA1元素と、A2元素との合計の物質量と、B元素の物質量(B)との比である(A1+A2):B=(x1+x2):yを充足するように混合することが好ましい。x1、x2、yは、既述のように(x1+x2)/yが、0.002≦(x1+x2)/y≦1.5であることが好ましく、0.5≦(x1+x2)/y≦1.0であることがより好ましく、0.7≦(x1+x2)/y≦1.0であることがさらに好ましい。このため、上記好適な範囲となるよう、A1元素化合物等と、A2元素化合物等と、B元素化合物等とを混合することが好ましい。
なお、第5族元素複合酸化物粒子は、目的組成の複合酸化物を含有する第5族元素複合酸化物粒子とするために、多段階で合成することもできる。この場合、第1混合粉体調製工程では、上記A1元素化合物等と、A2元素化合物等と、B元素化合物等とを、中間生成物の組成となるように混合できる。
そして、第5族元素複合酸化物粒子の製造方法は、混合粉体調製工程(第1混合粉体調製工程)で得られた混合粉体を焼成する焼成工程(第1焼成工程)を有することができる。
焼成工程の条件は特に限定されない。焼成工程では、例えば上記混合粉体を、不活性ガス単独雰囲気、還元性ガス単独雰囲気、真空雰囲気、不活性ガスと還元性ガスとの混合ガス雰囲気、酸素を含有する酸化性雰囲気から選択されたいずれかの雰囲気下で焼成できる。
例えば複合酸化物について、酸素欠損を導入し、既述の一般式におけるz/yを量論比よりも小さくする場合には、焼成雰囲気は不活性ガスと還元性ガスとの混合ガス雰囲気であることが好ましい。還元性ガスは特に限定されないが、例えば水素ガスであることが好ましい。また、還元性ガスとして水素ガスを用いる場合、水素ガスの体積比率は1%以上であることが好ましく、3%以上であることがより好ましい。水素ガスの体積比率の上限は特に限定されず、還元性ガス単独とすることもできるため、最高100%にできる。
不活性ガスとしては特に限定されないが、窒素ガスや、希ガス等から選択された1種類以上を用いることができる。
酸化性雰囲気としては、酸素を含有する雰囲気であればよく、例えば体積比率で酸素を18%以上100%以下含有する雰囲気を用いることができる。例えば大気雰囲気とすることができる。
焼成工程における焼成温度の条件は特に限定されないが、焼成温度は生成した複合酸化物が結晶化し始める温度以上で、かつ該複合酸化物の融点以下が好ましい。具体的には例えば焼成温度を1000℃以上2100℃以下とすることが好ましい。
第5族元素複合酸化物粒子は、目的組成の複合酸化物を含有する第5族元素複合酸化物粒子とするため、多段階で合成を行うこともできる。多段階で合成を行う場合、上記焼成工程(第1焼成工程)で得られた中間生成物にさらに、B元素化合物や、B元素単体を添加、混合することができる(第2混合粉体調製工程)。なお、組成の異なる複数種類の中間生成物を調製し、第2混合粉体調製工程で、混合することもできる。この際必要に応じてさらにB元素化合物や、B元素単体を添加、混合することもできる。組成の異なる複数種類の中間生成物を調製する場合、中間生成物毎に、既述の混合粉体調製工程、焼成工程(第1焼成工程)を実施できる。
第2混合粉体調製工程で用いるB元素化合物等としては、特に限定されないが、例えば第1混合粉体調製工程で既述の化合物を用いることができる。第2混合粉体調製工程では、得られる混合粉体中のA1元素と、A2元素との合計の物質量と、B元素の物質量との比が、目的とする複合酸化物におけるA1元素と、A2元素との合計の物質量と、B元素の物質量との比となるように混合することが好ましい。すなわち、目的とする複合酸化物におけるA1元素と、A2元素との合計の物質量(A1+A2)と、B元素の物質量(B)との比である(A1+A2):B=(x1+x2):yを充足するように混合することが好ましい。混合は、混合粉体調製工程の場合と同様にして実施できるため、ここでは説明を省略する。
そして、得られた混合粉体について、焼成工程(第2焼成工程)に供して、第5族元素複合酸化物粒子を調製できる。第2焼成工程の条件は特に限定されないが、焼成雰囲気や、焼成温度は、例えば既述の焼成工程(第1焼成工程)で説明した場合と同様にして実施できるため、ここでは説明を省略する。なお、第1焼成工程と、第2焼成工程とは、焼成条件が同じであってもよく、異なっていても良い。
以上に説明した工程を行うことで、第5族元素複合酸化物粒子を得ることができる。なお、焼成工程終了後、必要に応じて得られた第5族元素複合酸化物粒子の解砕や、粉砕、篩かけ等を行い、所望の粒度分布とすることもできる。
[c]赤外線吸収粒子分散液
次に、本実施形態の赤外線吸収粒子分散液の一構成例について説明する。
[c]赤外線吸収粒子分散液
次に、本実施形態の赤外線吸収粒子分散液の一構成例について説明する。
本実施形態の赤外線吸収粒子分散液は、例えば後述する赤外線吸収繊維を製造する際に用いることもできる。
本実施形態の赤外線吸収粒子分散液は、赤外線吸収粒子と、水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状可塑剤から選択された1種類以上である液状媒体と、を含むことができる。
赤外線吸収粒子は、既述の複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子と、を含むことができる。
赤外線吸収粒子分散液は、液状媒体に、赤外線吸収粒子が分散された構成を有することが好ましい。
液状媒体としては、水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状可塑剤から選択された1種類以上を用いることができる。
有機溶媒としては、アルコール系、ケトン系、炭化水素系、グリコール系など、種々のものを選択することが可能である。具体的には、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール、1-メトキシ-2-プロパノールなどのアルコール系溶媒;ジメチルケトン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブロピルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン系溶媒;3-メチルーメトキシ-プロピオネ一卜、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテ一卜、プロピレングリコールエチルエーテルアセテ一卜などのグリコール誘導体;フォルムアミド、N-メチルフォルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセ卜アミド、N-メチル-2-ピロリドンなどのアミド類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;エチレンクロライド、クロルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類等から選択された1種類以上を挙げることができる。
もっとも、有機溶媒は、これらの中でも極性の低い有機溶媒が好ましく、特に、イソプロピルアルコール、エタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー卜、酢酸n-ブチルなどがより好ましい。これらの有機溶媒は、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
油脂としては例えば、アマニ油、ヒマワリ油、桐油等の乾性油、ゴマ油、綿実油、菜種油、大豆油、米糠油等の半乾性油、オリーブ油、ヤシ油、パーム油、脱水ヒマシ油等の不乾性油、植物油の脂肪酸とモノアルコールを直接エステル反応させた脂肪酸モノエステル、エーテル類、アイソパー(登録商標)E、エクソール(登録商標)Hexane、Heptane、E、D30、D40、D60、D80、D95、D110、D130(以上、エクソンモービル製)等の石油系溶剤から選択された1種類以上を用いることができる。
液状樹脂としては、例えば液状アクリル樹脂、液状エポキシ樹脂、液状ポリエステル樹脂、液状ウレタン樹脂等から選択された1種類以上を用いることができる。
液状可塑剤としては、例えばプラスチック用の液状可塑剤等を用いることができる。
赤外線吸収粒子分散液が含有する成分は、赤外線吸収粒子、および液状媒体のみに限定されない。赤外線吸収粒子分散液は、必要に応じてさらに任意の成分を添加、含有することもできる。
例えば、赤外線吸収粒子分散液に必要に応じて酸やアルカリを添加して、当該分散液のpHを調整してもよい。
また、上述した赤外線吸収粒子分散液中において、赤外線吸収粒子の分散安定性を一層向上させ、再凝集による分散粒径の粗大化を回避するために、各種の界面活性剤、カップリング剤等を分散剤として赤外線吸収粒子分散液に添加することもできる。
界面活性剤、カップリング剤等の分散剤は用途に合わせて選定可能であるが、分散剤は、アミンを含有する基、水酸基、カルボキシル基、およびエポキシ基から選択された1種類以上を官能基として有するものであることが好ましい。これらの官能基は、赤外線吸収粒子の表面に吸着して凝集を防ぎ、例えば赤外線吸収粒子を用いて形成した赤外線吸収繊維においても、赤外線吸収粒子を均一に分散させる効果をもつ。上記官能基(官能基群)から選択された1種類以上を分子中にもつ高分子系分散剤がさらに望ましい。
好適に用いることができる市販の分散剤としては、ソルスパース(登録商標)9000、12000、17000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、32000、35100、54000、250(日本ルーブリゾール株式会社製)、EFKA(登録商標)4008、4009、4010、4015、4046、4047、4060、4080、7462、4020、4050、4055、4400、4401、4402、4403、4300、4320、4330、4340、6220、6225、6700、6780、6782、8503(エフカアディティブズ社製)、アジスパー(登録商標)PA111、PB821、PB822、PN411、フェイメックスL-12(味の素ファインテクノ株式会社製)、DisperBYK(登録商標)101、102、106、108、111、116、130、140、142、145、161、162、163、164、166、167、168、170、171、174、180、182、192、193、2000、2001、2020、2025、2050、2070、2155、2164、220S、300、306、320、322、325、330、340、350、377、378、380N、410、425、430(ビックケミ一・ジャパン株式会社製)、ディスパロン(登録商標)1751N、1831、1850、1860、1934、DA-400N、DA-703-50、DA-725、DA-705、DA-7301、DN-900、NS-5210、NVI-8514L(楠本化成株式会社製)、アルフォン(登録商標)UC-3000、UF-5022、UG-4010、UG-4035、UG-4070(東亞合成株式会社製)等から選択された1種類以上が、挙げられる。
赤外線吸収粒子の液状媒体への分散処理方法は、赤外線吸収粒子を液状媒体中へ分散できる方法であれば、特に限定されない。この際、赤外線吸収粒子の平均粒径が200nm以下となるように分散できることが好ましく、0.1nm以上200nm以下となるように分散できることがより好ましい。また、複合タングステン酸化物粒子や、第5族元素複合酸化物粒子、赤外線吸収粒子等について、平均粒径が既述の好適な範囲を満たすように分散することが好ましい。
赤外線吸収粒子の液状媒体への分散処理方法としては、例えば、ビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー、超音波ホモジナイザーなどの装置を用いた分散処理方法が挙げられる。その中でも、媒体メディア(ビーズ、ポール、オタワサンド)を用いるビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー等の媒体撹拌ミルで粉砕、分散させることが所望とする平均粒径とするために要する時間を短縮する観点から好ましい。媒体撹拌ミルを用いた粉砕-分散処理によって、赤外線吸収粒子の液状媒体中への分散と同時に、赤外線吸収粒子同士の衝突や媒体メディアの赤外線吸収粒子への衝突などによる微粒子化も進行し、赤外線吸収粒子をより微粒子化して分散させることができる。すなわち、粉砕-分散処理される。
なお、赤外線吸収粒子分散液は、複合タングステン酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子の両方を、赤外線吸収粒子として含有する。このため、複合タングステン酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子とを同じ液状媒体に添加し、両粒子に対して、同時に粉砕・分散処理を行うことで、複合タングステン酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子の両方を含有する赤外線吸収粒子分散液を得てもよい。あるいは、複合タングステン酸化物粒子および第5族元素複合酸化物粒子をそれぞれ個別に液状媒体に添加し、各液状媒体について個別に粉砕・分散処理を行い、複合タングステン酸化物粒子分散液と第5族元素複合酸化物粒子分散液を得ることができる。そして、これら2種類の分散液を十分に混合することで、赤外線吸収粒子分散液を得てもよい。
赤外線吸収粒子の平均粒径は、上述のように0.1nm以上200nm以下であることが好ましい。これは、平均粒径が小さければ、幾何学散乱もしくはミー散乱による、可視光領域の光の散乱が低減されるからである。赤外線吸収粒子による光の散乱が低減される結果、例えば本実施形態の赤外線吸収粒子分散液を用いて得られる、赤外線吸収繊維等において、鮮明な透明性が得られなくなるのを回避できる。すなわち、平均粒径が200nm以下になると、光散乱は上記幾何学散乱もしくはミー散乱のモードが弱くなり、レイリー散乱モードになる。レイリー散乱領域では、散乱光は分散粒径の6乗に比例するため、分散粒径の減少に伴い散乱が低減し透明性が向上するからである。そして、平均粒径が100nm以下になると、散乱光は非常に少なくなり好ましい。
ところで、本実施形態の赤外線吸収粒子分散液を用いて得られる、赤外線吸収粒子が樹脂等の固体媒体中に分散した赤外線吸収粒子分散体内の赤外線吸収粒子の分散状態は、固体媒体への分散液の公知の添加方法を行う限り該分散液の赤外線吸収粒子の平均粒径よりも凝集することはない。
本実施形態の赤外線吸収粒子分散液中の赤外線吸収粒子の含有量は特に限定されないが、例えば0.01質量%以上80質量%以下であることが好ましい。これは赤外線吸収粒子の含有量を0.01質量%以上とすることで十分な日射吸収率を発揮できるからである。また、80質量%以下とすることで、赤外線吸収粒子を分散媒内に均一に分散させることができるからである。
なお、「赤外線吸収粒子分散液中の赤外線吸収粒子の含有量」は、既述の複合タングステン酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子のそれぞれの含有量を合計した量を指す。
本実施形態の赤外線吸収粒子分散液、ならびに後述する赤外線吸収繊維および繊維製品は、赤外線吸収粒子として、既述の複合タングステン酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子を、適切な割合で含有できる。
本実施形態の赤外線吸収粒子分散液、ならびに後述する赤外線吸収繊維および繊維製品は、赤外線吸収特性と、青みが抑制されたニュートラルな色調の2つの優位点を兼ね備える。赤外線吸収粒子が含有する複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子と、の含有割合により、赤外線吸収粒子の赤外線吸収特性や、色調の調整を行うこともできる。このため、赤外線吸収繊維や、繊維製品において要求される色調や、赤外線吸収特性に応じて複合タングステン酸化物粒子と、第5族複合酸化物粒子と、の混合比を選択できる。
例えば、赤外線吸収粒子や、赤外線吸収粒子を含む赤外線吸収粒子分散液、赤外線吸収繊維、および繊維製品における、赤外線吸収粒子が含有する複合タングステン酸化物粒子および第5族元素複合酸化物粒子の質量比の下限は、100:20以上であることが好ましく、100:25以上であることがより好ましく、100:30以上であることがより好ましく、100:50以上であることがさらに好ましい。
すなわち、赤外線吸収粒子中の、複合タングステン酸化物粒子の質量を100質量%とした場合、第5族元素複合酸化物粒子の質量割合は、20質量%以上が好ましく、25質量%以上がより好ましく、30質量%以上がさらに好ましく、50質量%以上が特に好ましい。
また、赤外線吸収粒子や、赤外線吸収粒子を含む赤外線吸収粒子分散液、赤外線吸収繊維、および繊維製品における、赤外線吸収粒子が含有する複合タングステン酸化物粒子および第5族元素複合酸化物粒子の質量比の上限は、100:500以下であることが好ましく、100:400以下であることがより好ましく、100:300以下であることがさらに好ましい。
すなわち、赤外線吸収粒子中の、複合タングステン酸化物粒子の質量を100質量%とした場合、第5族元素複合酸化物粒子の質量割合は、500質量%以下が好ましく、400質量%以下がより好ましく、300質量%以下がさらに好ましい。
複合タングステン酸化物粒子に対して第5族元素複合酸化物粒子を混合した場合の繊維製品の色調は、例えばJIS Z 8729(2004)で定義されるL*a*b*色座標で評価することができる。具体的には、複合タングステン酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子以外に色調調製用の色素材料(顔料、染料)を含まないときのb*値が、-3.0以上10.0以下であることが好ましく、-2.0以上4.0以下であることがより好ましく、-1.0以上2.0以下であることがさらに好ましい。b*値が-3.0以上であれば、繊維製品の青みを抑制でき、色調の自由度を高めることができる。またb*値が10.0以下であれば、繊維製品が黄色味を帯びるのを抑制でき、色調の自由度を高めることができる。また、複合タングステン酸化物粒子と第5族元素複合酸化物粒子以外に色調調製用の色素材料(顔料、染料)を含まないときのL*値が80.0以上であることが好ましく、85.0以上であることがより好ましい。L*値が80.0以上であれば、繊維製品の色が暗色(灰色、黒色)を帯びることを防止でき、色調の自由度を高めることができる。なおL*値は0以上100以下の値で表される指標であり、値が小さいほど暗色であり、値が大きいほど明色であることを示す。
[d]赤外線吸収繊維
本実施形態に係る赤外線吸収繊維について説明する。
[d]赤外線吸収繊維
本実施形態に係る赤外線吸収繊維について説明する。
図2に、本実施形態の赤外線吸収繊維の模式図を示す。図2は、赤外線吸収繊維20が有する繊維21の中心軸CAを通る面での断面図を模式的に示している。図2に示すように、本実施形態の赤外線吸収繊維20は、繊維21と、赤外線吸収粒子22と、を含むことができる。
赤外線吸収粒子22の配置は特に限定されないが、赤外線吸収粒子22は、例えば繊維21の表面21Aおよび内部21Bから選択された1以上の箇所に配置できる。なお、図2は模式的に示した図であり、繊維21の表面21Aおよび内部21Bの両方に赤外線吸収粒子22を配置した例を示しているが、係る形態に限定されない。赤外線吸収粒子22は、繊維21の表面21Aおよび内部21Bのいずれか一方にのみ配置されていても良い。また、図2において赤外線吸収粒子22を球状の粒子として記載しているが、赤外線吸収粒子22の形状は係る形態に限定されるものではなく、任意の形状を有することができる。
赤外線吸収粒子22としては複合タングステン酸化物粒子221および第5族元素複合酸化物粒子222を含有できる。
以下、本実施形態の赤外線吸収繊維が含有する部材について説明する。
(1)繊維
(1-1)繊維の種類について
本実施形態の赤外線吸収繊維が含有する繊維は、用途に応じて各種選択可能であり特に限定されない。繊維は例えば、合成繊維、半合成繊維、天然繊維、再生繊維、無機繊維から構成される繊維群、および上記繊維群から選択された2種類以上の繊維の混紡、合糸、混繊による混合糸から選択された1種類以上であることが好ましい。すなわち、上記繊維群から選択された繊維を用いることもでき、上記混合糸から選択された繊維を用いることもできる。
(1)繊維
(1-1)繊維の種類について
本実施形態の赤外線吸収繊維が含有する繊維は、用途に応じて各種選択可能であり特に限定されない。繊維は例えば、合成繊維、半合成繊維、天然繊維、再生繊維、無機繊維から構成される繊維群、および上記繊維群から選択された2種類以上の繊維の混紡、合糸、混繊による混合糸から選択された1種類以上であることが好ましい。すなわち、上記繊維群から選択された繊維を用いることもでき、上記混合糸から選択された繊維を用いることもできる。
中でも、赤外線吸収粒子を容易に繊維の内部等に含有させることや、保温持続性を考慮すると、繊維は合成繊維を含むことが好ましく、合成繊維から構成されていることがより好ましい。
以下、各繊維について説明する。
(1-1-1)合成繊維
合成繊維は、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、ポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリエーテルエステル系繊維等から選択された1種類以上を好適に用いることができる。
(1-1-1)合成繊維
合成繊維は、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、ポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリエーテルエステル系繊維等から選択された1種類以上を好適に用いることができる。
ポリアミド系繊維としては、例えばナイロン、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン610、ナイロン612、芳香族ナイロン、アラミド等が挙げられる。
アクリル系繊維としては、例えばポリアクリロニトリル、アクリロニトリル-塩化ビニル共重合体、モダクリル等が挙げられる。
ポリエステル系繊維としては、例えば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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。
ポリオレフィン系繊維としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が挙げられる。
ポリビニルアルコール系繊維としては、例えばビニロン等が挙げられる。
ポリ塩化ビニリデン系繊維としては、例えばビニリデン等が挙げられる。
ポリ塩化ビニル系繊維としては、例えばポリ塩化ビニル等が挙げられる。
ポリエーテルエステル系繊維としては、例えばレクセ、サクセス等が挙げられる。
(1-1-2)半合成繊維
半合成繊維は、例えばセルロース系繊維、タンパク質系繊維、塩化ゴム、塩酸ゴム等から選択された1種類以上であることが好ましい。
(1-1-2)半合成繊維
半合成繊維は、例えばセルロース系繊維、タンパク質系繊維、塩化ゴム、塩酸ゴム等から選択された1種類以上であることが好ましい。
セルロース系繊維としては、例えばアセテート、トリアセテート、酸化アセテート等が挙げられる。
タンパク質系繊維としては、例えばプロミックス等が挙げられる。
(1-1-3)天然繊維
天然繊維は、例えば植物繊維、動物繊維、鉱物繊維等から選択された1種類以上であることが好ましい。
(1-1-3)天然繊維
天然繊維は、例えば植物繊維、動物繊維、鉱物繊維等から選択された1種類以上であることが好ましい。
植物繊維としては、例えば綿、カポック、亜麻、大麻、黄麻、マニラ麻、サイザル麻、ニュージーランド麻、羅布麻、やし、いぐさ、麦わら等が挙げられる。
動物繊維としては、例えば羊毛、やぎ毛、モヘヤ、カシミヤ、アルパカ、アンゴラ、キャメル、ビキューナ等のウール、シルク、ダウン、フェザー等が挙げられる。
鉱物繊維としては、例えば石綿、アスベスト等が挙げられる。
(1-1-4)再生繊維
再生繊維は、例えばセルロース系繊維、タンパク質系繊維、アルギン繊維、ゴム繊維、キチン繊維、マンナン繊維等から選択された1種類以上であることが好ましい。
(1-1-4)再生繊維
再生繊維は、例えばセルロース系繊維、タンパク質系繊維、アルギン繊維、ゴム繊維、キチン繊維、マンナン繊維等から選択された1種類以上であることが好ましい。
セルロース系繊維としては、例えばレーヨン、ビスコースレーヨン、キュプラ、ポリノジック、銅アンモニアレーヨン等が挙げられる。
タンパク質系繊維としては、例えばカゼイン繊維、落花生タンパク繊維、とうもろこしタンパク繊維、大豆タンパク繊維、再生絹糸等が挙げられる。
(1-1-5)無機繊維
無機繊維としては、例えば、金属繊維、炭素繊維、けい酸塩繊維等から選択された1種類以上を用いることができる。
(1-1-5)無機繊維
無機繊維としては、例えば、金属繊維、炭素繊維、けい酸塩繊維等から選択された1種類以上を用いることができる。
金属繊維としては、例えば金属繊維、金糸、銀糸、耐熱合金繊維等が挙げられる。
けい酸塩繊維としては、例えばガラス繊維、鉱さい繊維、岩石繊維等が挙げられる。
(1-2)繊維の形状
繊維の断面形状は、特に限定されないが、例えば、円形、三角形、中空状、偏平状、Y型、星型、芯鞘型等から選択された1種類以上が挙げられる。
(1-2)繊維の形状
繊維の断面形状は、特に限定されないが、例えば、円形、三角形、中空状、偏平状、Y型、星型、芯鞘型等から選択された1種類以上が挙げられる。
繊維への赤外線吸収粒子の含有、配置形態は特に限定されない。例えば繊維の断面形状が芯鞘型の場合、赤外線吸収粒子を繊維の芯部に含有しても、鞘部に含有してもかまわない。また、繊維の形状は特に限定されず、フィラメント(長繊維)であっても、ステープル(短繊維)であってもかまわない。
(2)赤外線吸収粒子
赤外線吸収粒子としては、既述の赤外線吸収粒子を用いることができる。赤外線吸収粒子については既に説明したため、ここでは説明を省略する。
(2)赤外線吸収粒子
赤外線吸収粒子としては、既述の赤外線吸収粒子を用いることができる。赤外線吸収粒子については既に説明したため、ここでは説明を省略する。
本実施形態の赤外線吸収繊維における、赤外線吸収粒子の含有量は特に限定されず、赤外線吸収繊維に要求される特性等に応じて選択することができる。
本実施形態の赤外線吸収繊維は、例えば赤外線吸収粒子を、繊維の固形分に対して0.001質量%以上80質量%以下の割合で含有することが好ましく、0.005質量%以上50質量%以下の割合で含有することがより好ましい。
赤外線吸収粒子を、繊維の固形分に対して0.001質量%以上の割合で含有することで、該赤外線吸収繊維を含む生地が薄い場合でも、十分な赤外線吸収効果を得ることができる。また、赤外線吸収粒子を、繊維の固形分に対して80質量%以下の割合で含有することで、赤外線吸収繊維を紡糸する際にフィルターへの目塞がりや糸切れ等による可紡性の低下をより確実に回避できる。また、赤外線吸収粒子の上記含有量を80質量%以下とすることで、繊維の物性を損なうことをより確実に回避できる。
(3)遠赤外線放射物質、添加剤
本実施形態の赤外線吸収繊維は、上記繊維と赤外線吸収粒子とのみから構成することもできるが、さらに任意の成分を含有することもでき、例えば目的に応じて以下に説明する遠赤外線放射物質や、添加剤を含有することもできる。
本実施形態の赤外線吸収繊維は、上記繊維と赤外線吸収粒子とのみから構成することもできるが、さらに任意の成分を含有することもでき、例えば目的に応じて以下に説明する遠赤外線放射物質や、添加剤を含有することもできる。
なお、赤外線吸収繊維が、上述のように繊維と赤外線吸収粒子とのみから構成される場合でも、製造過程で混入する不可避成分等を含有することを排除するものではない。
(3-1)遠赤外線放射物質
遠赤外線放射物質は遠赤外線を放射する能力を有する材料であり、粒子状であることが好ましい。すなわち遠赤外線放射物質としては、遠赤外線放射物質粒子を好適に用いることができる。
(3-1)遠赤外線放射物質
遠赤外線放射物質は遠赤外線を放射する能力を有する材料であり、粒子状であることが好ましい。すなわち遠赤外線放射物質としては、遠赤外線放射物質粒子を好適に用いることができる。
遠赤外線放射物質は、繊維の表面、および内部から選択された1以上の場所に配置できる。
遠赤外線放射物質としては、例えばZrO2、SiO2、TiO2、Al2O3、MnO2、MgO、Fe2O3、CuO等の金属酸化物、ZrC、SiC、TiC等の炭化物、ZrN、Si3N4、AlN等の窒化物等から選択された1種類以上が挙げられる。
赤外線吸収粒子が含有する複合タングステン酸化物粒子として、例えばセシウムタングステン酸化物を含む粒子が挙げられる。セシウムタングステン酸化物は、波長0.3μm以上3μm以下の太陽光エネルギーを吸収する性質をもっており、特に波長0.9μm以上2.2μm以下の領域付近の赤外線領域を選択的に吸収して、熱に変換、もしくは再輻射する。
一方、遠赤外線放射物質の粒子は、赤外線吸収材料であるセシウムタングステン酸化物が吸収したエネルギーを受け取り、当該エネルギーを中・遠赤外線波長の熱エネルギーに転換、放射する能力を有している。例えば、ZrO2粒子は、このエネルギーを波長2μm以上20μm以下の熱エネルギーに転換、放射する。従って、当該遠赤外線を放射する能力を有する遠赤外線放射物質と、既述の赤外線吸収粒子とが、繊維の内部や表面で共存することにより、赤外線吸収粒子に吸収された太陽光エネルギーが繊維内部・表面で効率良く消費され、より効果的な保温がなされる。
赤外線吸収繊維における遠赤外線放射物質の含有量は特に限定されず、赤外線吸収繊維に要求される性能等に応じて選択できる。
本実施形態の赤外線吸収繊維は、遠赤外線放射物質を、例えば繊維の固形分に対して0.001質量%以上80質量%以下の割合で含有することが好ましい。
これは、遠赤外線放射物質の上記含有割合を0.001質量%以上とすることで、赤外線吸収繊維を含む生地が薄くても十分な熱エネルギー放射効果を得ることができるからである。また、遠赤外線放射物質の上記含有割合を80質量%以下とすることで、赤外線吸収繊維について、紡糸する際にフィルターへの目塞がりや糸切れ等により可紡性の低下をより確実に回避できるからである。
(3-2)添加剤
添加剤としては、例えば酸化防止剤、難燃剤、消臭剤、防虫剤、抗菌剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。添加剤は、例えば赤外線吸収繊維の性能を損なわない範囲内で含有させて使用することができる。
[e]赤外線吸収繊維の製造方法
本実施形態の赤外線吸収繊維の製造方法について説明する。本実施形態の赤外線吸収繊維の製造方法によれば、既述の赤外線吸収繊維を製造できるため、既に説明した事項については説明を省略する。
(3-2)添加剤
添加剤としては、例えば酸化防止剤、難燃剤、消臭剤、防虫剤、抗菌剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。添加剤は、例えば赤外線吸収繊維の性能を損なわない範囲内で含有させて使用することができる。
[e]赤外線吸収繊維の製造方法
本実施形態の赤外線吸収繊維の製造方法について説明する。本実施形態の赤外線吸収繊維の製造方法によれば、既述の赤外線吸収繊維を製造できるため、既に説明した事項については説明を省略する。
本実施形態の赤外線吸収繊維の製造方法は、繊維と赤外線吸収粒子とを含有する赤外線吸収繊維を調製する赤外線吸収繊維製造工程を有することができる。
赤外線吸収粒子、繊維については既に説明したため、ここでは説明を省略する。
赤外線吸収繊維製造工程では、具体的には例えば、繊維の表面、および内部から選択された1以上の場所に赤外線吸収粒子を配置できる。
繊維の表面および内部から選択された1以上の場所へ、赤外線吸収粒子を配置する方法は特に限定されない。例えば、以下の(a)~(d)のいずれかの方法を用いることができる。
(a)合成繊維の原料ポリマーへ、赤外線吸収粒子を混合して紡糸する方法。
(b)あらかじめ原料ポリマーの一部へ赤外線吸収粒子を高濃度に含有せしめたマスターバッチを製造し、マスターバッチを紡糸時に所定の濃度に希釈調整してから紡糸する方法。
(c)赤外線吸収粒子を、原料モノマーまたはオリゴマー溶液中に分散させた分散溶液を予め調製する。そして、該分散溶液を用いて目的とする原料ポリマーを合成すると同時に、赤外線吸収粒子を原料ポリマー中に分散せしめた後、紡糸する方法。
(d)あらかじめ紡糸して得られた繊維の表面へ、赤外線吸収粒子を、結合剤などを用いて付着させる方法。
(a)合成繊維の原料ポリマーへ、赤外線吸収粒子を混合して紡糸する方法。
(b)あらかじめ原料ポリマーの一部へ赤外線吸収粒子を高濃度に含有せしめたマスターバッチを製造し、マスターバッチを紡糸時に所定の濃度に希釈調整してから紡糸する方法。
(c)赤外線吸収粒子を、原料モノマーまたはオリゴマー溶液中に分散させた分散溶液を予め調製する。そして、該分散溶液を用いて目的とする原料ポリマーを合成すると同時に、赤外線吸収粒子を原料ポリマー中に分散せしめた後、紡糸する方法。
(d)あらかじめ紡糸して得られた繊維の表面へ、赤外線吸収粒子を、結合剤などを用いて付着させる方法。
ここで、上記(a)~(d)の方法について、具体的に例を挙げてさらに説明する。
(a)の方法:
繊維としてポリエステル繊維を用いる場合を例に説明する。
(a)の方法:
繊維としてポリエステル繊維を用いる場合を例に説明する。
まず熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットに赤外線吸収粒子分散液を添加し、ブレンダーで均一に混合した後、溶媒を除去する。当該溶媒を除去した混合物を二軸押出機で溶融混練することで、赤外線吸収粒子を含有するマスターバッチを得る。得られたマスターバッチを樹脂の溶融温度付近で溶融混合し、例えば公知の各種方法により紡糸することで赤外線吸収繊維を製造できる。
なお、上記マスターバッチの製造方法は特に限定されない。例えば、まず赤外線吸収粒子分散液と、熱可塑性樹脂の粉粒体またはペレットと、必要に応じて他の添加剤とを、混練機を使用して溶剤を除去しながら溶融混合することで、熱可塑性樹脂に赤外線吸収粒子を分散した混合物を調製できる。
混練機としては特に限定されないが、例えばリボブレンダー、タンブラー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサー等の混合機、およびバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、ニーダールーダー、一軸押出機、二軸押出機等から選択された1種類以上を用いることができる。
樹脂中に赤外線吸収粒子を分散した混合物の調製方法は上記形態に限定されない。
例えば、赤外線吸収粒子分散液を調製後、まず当該分散液の分散媒を公知の方法で除去する。そして、分散媒を除去することで得られた粉末と、熱可塑性樹脂の粉粒体またはペレットと、必要に応じて他の添加剤と、を均一に溶融混合し、熱可塑性樹脂に赤外線吸収粒子を分散した混合物を製造することもできる。この他、熱可塑性樹脂に赤外線吸収粒子を分散した混合物の製造には、赤外線吸収粒子を、直接、熱可塑性樹脂へ添加し、溶融混合する方法を用いることもできる。
上述した方法により得られた赤外線吸収粒子と、熱可塑性樹脂との混合物を、ベント式一軸もしくは二軸の押出機で混練し、ペレット状に加工することにより、赤外線吸収粒子を含むマスターバッチを得ることができる。
(b)の方法:
(a)と同様の方法などを活用して、赤外線吸収粒子を含有するマスターバッチを作製する。そして、該マスターバッチと、赤外線吸収粒子無添加のポリエチレンテレフタレートよりなるマスターバッチとを、所望の混合比となるように、樹脂の溶融温度付近で溶融混合し公知の方法に従って紡糸することで、赤外線吸収繊維を製造できる。
(c)の方法:
例えば、繊維としてウレタン繊維を用いる場合を例に説明する。
(b)の方法:
(a)と同様の方法などを活用して、赤外線吸収粒子を含有するマスターバッチを作製する。そして、該マスターバッチと、赤外線吸収粒子無添加のポリエチレンテレフタレートよりなるマスターバッチとを、所望の混合比となるように、樹脂の溶融温度付近で溶融混合し公知の方法に従って紡糸することで、赤外線吸収繊維を製造できる。
(c)の方法:
例えば、繊維としてウレタン繊維を用いる場合を例に説明する。
赤外線吸収粒子を含有した高分子ジオールと有機ジイソシアネートとを、二軸押出機内で反応させてイソシアネート基末端プレポリマーを合成した後、ここへ鎖伸長剤を反応させてポリウレタン溶液(原料ポリマー)を製造する。当該ポリウレタン溶液を各種公知の方法に従って紡糸することで赤外線吸収粒子を製造できる。
(d)の方法:
例えば、天然繊維の表面に赤外線吸収粒子を付着させる場合を例に説明する。
(d)の方法:
例えば、天然繊維の表面に赤外線吸収粒子を付着させる場合を例に説明する。
まず赤外線吸収粒子と、アクリル、エポキシ、ウレタン、ポリエステルから選択された1種類以上のバインダー樹脂と、水などの溶媒と、を混合した処理液を調製する。
次に、調製された処理液に天然繊維を浸漬させるか、調製された処理液をパディング、印刷またはスプレー等により当該天然繊維へ含浸させ、乾燥する。これにより、当該天然繊維に赤外線吸収粒子を付着させることができる。そして(d)の方法は、上述した天然繊維の他、半合成繊維、再生繊維、無機繊維、または、これらの混紡、合糸、混繊等のいずれにも適用することができる。
なお、上述の(a)~(d)の方法を実施する際に用いることができる、赤外線吸収粒子の分散液の調製方法は特に限定されず、例えば、赤外線吸収粒子分散液で既述の方法により調製できる。
また、赤外線吸収粒子分散液の分散媒は特に限定されるものではなく、混合する繊維に合わせて選択可能であり、例えば、アルコール、エーテル、エステル、ケトン、芳香族化合物などの一般的な各種有機溶媒や、水等を好適に用いることができる。
赤外線吸収粒子を繊維やその原料となるポリマー等に付着、混合させる際には、赤外線吸収粒子の分散液を、繊維やその原料となるポリマーに直接混合することもできる。また必要に応じて、赤外線吸収粒子分散液に酸やアルカリを添加してpHを調整しても良いし、赤外線吸収粒子の分散安定性を一層向上させるために、各種の界面活性剤、カップリング剤などを添加しても良い。
以上説明したように、本実施形態の赤外線吸収繊維は、繊維、および赤外線吸収粒子を含有し、赤外線吸収粒子がニュートラルな色調を有している。このため、赤外線吸収繊維についてもニュートラルな色調とすることが可能になる。また、赤外線吸収粒子が複合タングステン酸化物粒子を含有するため、本実施形態の赤外線吸収繊維は、保温性に優れた繊維とすることができる。その結果、該赤外線吸収繊維を用いた繊維製品の意匠性を損なうことがなく、補色や淡色に彩ることができる。
そして、本実施形態の赤外線吸収繊維は、保温性を必要とする防寒衣料、スポーツ用衣料、ストッキング、カーテン等の繊維製品やその他産業用繊維製品等の種々の用途に使用することができる。
[繊維製品]
本実施形態の繊維製品は、既述の赤外線吸収繊維を加工してなり、既述の赤外線吸収繊維を含むことができる。なお、本実施形態の繊維製品は既述の赤外線吸収繊維から構成することもできる。
[繊維製品]
本実施形態の繊維製品は、既述の赤外線吸収繊維を加工してなり、既述の赤外線吸収繊維を含むことができる。なお、本実施形態の繊維製品は既述の赤外線吸収繊維から構成することもできる。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(1)評価方法
ここでまず以下の実施例、比較例(以下、実施例、比較例をまとめて「実験例」と記載する場合もある)における評価方法について説明する。
(1-1)日射反射率、日射吸収率
各実験例で製造した繊維製品試料の波長300nm以上2100nm以下の光に対する透過率および反射率を、日立製作所(株)製の分光光度計UH4150を用いて測定した。そして、JIS A 5759(2016)に従って日射反射率、日射吸収率を算出した。当該日射吸収率は以下の式(1)から算出した。
(1)評価方法
ここでまず以下の実施例、比較例(以下、実施例、比較例をまとめて「実験例」と記載する場合もある)における評価方法について説明する。
(1-1)日射反射率、日射吸収率
各実験例で製造した繊維製品試料の波長300nm以上2100nm以下の光に対する透過率および反射率を、日立製作所(株)製の分光光度計UH4150を用いて測定した。そして、JIS A 5759(2016)に従って日射反射率、日射吸収率を算出した。当該日射吸収率は以下の式(1)から算出した。
日射吸収率(%)=100%-日射透過率(%)-日射反射率(%)・・・・・(1)
(1-2)平均粒径
平均粒径は、動的光散乱法に基づく粒径測定装置(大塚電子株式会社製ELS-8000)により測定した。そして、得られた粒度分布から、粒子体積で重み付けした平均粒径であり、粒子の集合において、個々の粒子の直径にその粒子の体積を乗じたものの総和を粒子の総体積で割った体積平均粒径である平均粒径を算出した。
(1-3)色味
各実験例で製造した繊維製品試料の色味値であるL*およびb*は、波長380nm以上780nm以下の範囲の光に対する反射率から、JIS Z 8701(1999)およびJIS Z 8729(2004)に基づいて求めた。このとき色味の計算に用いる重価係数は、光源がD65光、視野角が10度のものを用いた。
(1-4)粉末X線回折パターン
粉末XRD(X-ray Diffraction)測定は、卓上型XRD装置であるD2 PHASER(BRUKER社)を用いて実施した。
(2)実験例の条件、手順の説明
[実施例1]
(複合タングステン酸化物粒子の調製)
タングステン酸(H2WO4)と炭酸セシウム(Cs2CO3)の各粉末を、Cs/W(モル比)=0.33となる割合で秤量したのちメノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末を、N2ガスをキャリアーとした5体積%H2ガスを供給下で加熱し600℃の温度で1時間の還元処理を行った後、N2ガス雰囲気下で800℃、30分間焼成して、複合タングステン酸化物であるCs0.33WO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Cs0.33WO3結晶の単相からなることを確認した。
(複合タングステン酸化物粒子分散液の調製)
上記Cs0.33WO3粉末10質量%、官能基としてアミンを含有する基を有するアクリル系高分子分散剤(アミン価48mgKOH/g、分解温度250℃のアクリル系分散剤)(以下、「分散剤a」とも記載する。)10質量%、トルエン80質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、10時間粉砕・分散処理し、複合タングステン酸化物粒子分散液(以下、「Cs0.33WO3粒子分散液」とも記載する)を得た。
(第5族元素複合酸化物粒子の調製)
炭酸ナトリウム(Na2CO3)と酸化ニオブ(Nb2O5)の各粉末を、Na/Nb(モル比)=1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末を、大気雰囲気下、1000℃の温度で5時間の焼成処理を行い、NaNbO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、NaNbO3結晶の単相からなることを確認した。
(1-2)平均粒径
平均粒径は、動的光散乱法に基づく粒径測定装置(大塚電子株式会社製ELS-8000)により測定した。そして、得られた粒度分布から、粒子体積で重み付けした平均粒径であり、粒子の集合において、個々の粒子の直径にその粒子の体積を乗じたものの総和を粒子の総体積で割った体積平均粒径である平均粒径を算出した。
(1-3)色味
各実験例で製造した繊維製品試料の色味値であるL*およびb*は、波長380nm以上780nm以下の範囲の光に対する反射率から、JIS Z 8701(1999)およびJIS Z 8729(2004)に基づいて求めた。このとき色味の計算に用いる重価係数は、光源がD65光、視野角が10度のものを用いた。
(1-4)粉末X線回折パターン
粉末XRD(X-ray Diffraction)測定は、卓上型XRD装置であるD2 PHASER(BRUKER社)を用いて実施した。
(2)実験例の条件、手順の説明
[実施例1]
(複合タングステン酸化物粒子の調製)
タングステン酸(H2WO4)と炭酸セシウム(Cs2CO3)の各粉末を、Cs/W(モル比)=0.33となる割合で秤量したのちメノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末を、N2ガスをキャリアーとした5体積%H2ガスを供給下で加熱し600℃の温度で1時間の還元処理を行った後、N2ガス雰囲気下で800℃、30分間焼成して、複合タングステン酸化物であるCs0.33WO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Cs0.33WO3結晶の単相からなることを確認した。
(複合タングステン酸化物粒子分散液の調製)
上記Cs0.33WO3粉末10質量%、官能基としてアミンを含有する基を有するアクリル系高分子分散剤(アミン価48mgKOH/g、分解温度250℃のアクリル系分散剤)(以下、「分散剤a」とも記載する。)10質量%、トルエン80質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、10時間粉砕・分散処理し、複合タングステン酸化物粒子分散液(以下、「Cs0.33WO3粒子分散液」とも記載する)を得た。
(第5族元素複合酸化物粒子の調製)
炭酸ナトリウム(Na2CO3)と酸化ニオブ(Nb2O5)の各粉末を、Na/Nb(モル比)=1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末を、大気雰囲気下、1000℃の温度で5時間の焼成処理を行い、NaNbO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、NaNbO3結晶の単相からなることを確認した。
炭酸ストロンチウム(SrCO3)と酸化ニオブ(Nb2O5)の各粉末を、Sr/Nb(モル比)=1.25となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末を、大気雰囲気下、1300℃の温度で15時間の焼成処理を行い、Sr5Nb4O15の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Sr5Nb4O15結晶の単相からなることを確認した。
NaNbO3、Sr5Nb4O15、ニオブ(Nb)の各粉末を、Na/Sr/Nb(モル比)=0.75/0.25/1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末をペレット状に圧粉したのち、アルゴン雰囲気中、1400℃の温度で5時間の焼成処理を行い、第5族元素複合酸化物粒子であるNa0.75Sr0.25NbO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Na0.75Sr0.25NbO3結晶の単相からなることを確認した。
(第5族元素複合酸化物粒子分散液の調製)
上記Na0.75Sr0.25NbO3粉末10質量%、分散剤aを10質量%、トルエン80質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、15時間粉砕・分散処理し、第5族元素複合酸化物粒子分散液(以下、「Na0.75Sr0.25NbO3粒子分散液」とも記載する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液とNa0.75Sr0.25NbO3粒子分散液とを、分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子とNa0.75Sr0.25NbO3粒子の質量比が100:50となるよう十分に混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。
(第5族元素複合酸化物粒子分散液の調製)
上記Na0.75Sr0.25NbO3粉末10質量%、分散剤aを10質量%、トルエン80質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、15時間粉砕・分散処理し、第5族元素複合酸化物粒子分散液(以下、「Na0.75Sr0.25NbO3粒子分散液」とも記載する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液とNa0.75Sr0.25NbO3粒子分散液とを、分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子とNa0.75Sr0.25NbO3粒子の質量比が100:50となるよう十分に混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。
赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、25nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
スプレードライヤーを用いて、赤外線吸収粒子分散液からトルエンを除去し、赤外線吸収粒子分散粉を得た。得られた赤外線吸収粒子分散粉を、熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットに添加し、ブレンダーで均一に混合した後、二軸押出機で溶融混練して押し出し、当該押出されたストランドをペレット状にカットしてマスターバッチ(以下、「マスターバッチA」とも記載する)を得た。マスターバッチAは、赤外線吸収成分である赤外線吸収粒子を40重量%含有する。マスターバッチ中の赤外線吸収粒子の含有割合を、表1の「赤外線吸収粒子含有割合」の欄に示している。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
スプレードライヤーを用いて、赤外線吸収粒子分散液からトルエンを除去し、赤外線吸収粒子分散粉を得た。得られた赤外線吸収粒子分散粉を、熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットに添加し、ブレンダーで均一に混合した後、二軸押出機で溶融混練して押し出し、当該押出されたストランドをペレット状にカットしてマスターバッチ(以下、「マスターバッチA」とも記載する)を得た。マスターバッチAは、赤外線吸収成分である赤外線吸収粒子を40重量%含有する。マスターバッチ中の赤外線吸収粒子の含有割合を、表1の「赤外線吸収粒子含有割合」の欄に示している。
マスターバッチAを、ポリエステルマスターバッチと共に溶融紡糸し、続いて延伸を行ない、実施例1に係る赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸を製造した。このとき、マスターバッチAと、原料ポリマーであるポリエステルマスターバッチとの混合比率は、後述する繊維製品試料の日射反射率が8%となるように決定した。なお、上記ポリエステルマスターバッチは赤外線吸収粒子を含有しておらず、ポリエステル樹脂としてはポリエチレンテレフタレート樹脂を用いている。
得られたポリエステルマルチフィラメント糸を切断してポリエステルステープルを作製し、これを用いて紡績糸を製造した。そして、この紡績糸を用いて保温性を有する実施例1に係る繊維製品試料を得た。
既述のように、赤外線吸収繊維の製造時に、作製された繊維製品試料の日射反射率が8%となるよう調整した。赤外線吸収繊維を製造する際の、繊維製品試料における日射反射率の8%への調整は、比較例5を除く、以下の実施例および比較例の全てで行った。
作製された繊維製品試料の分光特性を測定し、日射吸収率を算出した。算出された日射吸収率は、49.5%であった。また、反射率から繊維製品試料の色指数を算出したところ、L*=87.3、b*=-2.1となり、色が明るく、またブルー色が非常に弱くニュートラルな色調であることが確認できた。以上の結果を表1に示す。
表1における各測定結果の「評価」欄は、隣接した欄に記載した日射吸収率、b*についての評価であり、◎(非常に良い)、○(良い)、×(悪い)の3段階で分類を行っている。すなわち、◎が最も高い評価であり、○、×の順に評価が下がることになる。
日射吸収率の評価基準は、47%以上を◎、43%以上47%未満を○、43%未満を×と評価した。
b*の評価基準は、-1.0以上+10.0以下を◎、-3.0以上-1.0未満を○、-3.0未満を×と評価した。b*は評価が高いほど、青みが抑制され、ニュートラルな色調になっていることを意味する。
次に、作製された繊維製品試料の生地裏面の温度上昇効果を、以下のようにして測定した。
20℃、60%RH環境下において、太陽光線近似スペクトルランプ(セリック株式会社製ソーラーシミュレータXL-03E50改)を用いて、繊維製品試料の生地から30cmの距離から光を照射した。そして、光の照射開始から一定時間毎(0秒、30秒、60秒、180秒、360秒、600秒)の、繊維製品試料の生地の光を照射している面とは反対側に位置する裏面の温度を、放射温度計(ミノルタ株式会社製HT-11)を用いて測定した。
評価結果を表2に示す。
表2における各測定結果の「評価」欄についても、◎(非常に良い)、○(良い)、×(悪い)の3段階で分類を行った。具体的には、25℃の状態にある繊維製品試料に対して、太陽光線近似スペクトルランプを用いて、600秒間光を照射したときの生地裏面の温度が、46℃以上を◎、44℃以上46度未満を○、44℃未満を×と評価した。
[実施例2~実施例4]
赤外線吸収粒子分散液の調製時、赤外線吸収粒子分散液中のCs0.33WO3粒子とNa0.75Sr0.25NbO3粒子の質量比が表1の「質量比」の欄に示した値となるように、Cs0.33WO3粒子分散液とNa0.75Sr0.25NbO3粒子分散液との混合比率を変更した。例えば実施例2の場合、赤外線吸収粒子分散液に含まれる、Cs0.33WO3粒子:Na0.75Sr0.25NbO3粒子(質量比)=100:100となるように各分散液を秤量、混合している。
[実施例2~実施例4]
赤外線吸収粒子分散液の調製時、赤外線吸収粒子分散液中のCs0.33WO3粒子とNa0.75Sr0.25NbO3粒子の質量比が表1の「質量比」の欄に示した値となるように、Cs0.33WO3粒子分散液とNa0.75Sr0.25NbO3粒子分散液との混合比率を変更した。例えば実施例2の場合、赤外線吸収粒子分散液に含まれる、Cs0.33WO3粒子:Na0.75Sr0.25NbO3粒子(質量比)=100:100となるように各分散液を秤量、混合している。
以上の点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例2~実施例4に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、各実施例で製造した紡績糸を用いている点以外は、実施例1と同じ条件、手順で、保温性を有する実施例2~実施例4に係る繊維製品試料を製造した。
各実施例で得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[実施例5]
赤外線吸収繊維を製造時、熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットに代えてナイロン6樹脂ペレットを用いた。
[実施例5]
赤外線吸収繊維を製造時、熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットに代えてナイロン6樹脂ペレットを用いた。
以上の点以外は実施例2と同じ条件、手順で、赤外線吸収粒子を30質量%含有したマスターバッチ(以下、「マスターバッチE」とも記載する)を調製した。
そして、マスターバッチとしてマスターバッチEを用い、原料ポリマーとしてポリエステルマスターバッチに代えてナイロン6マスターバッチを用いた。
以上の点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例5に係る赤外線吸収繊維であるナイロンマルチフィラメント糸を製造した。
得られたナイロンマルチフィラメント糸を切断してナイロンステープルを作製し、これを用いて紡績糸を製造した。この紡績糸を用いて保温性を有する実施例5に係る繊維製品試料を得た。
得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[実施例6]
赤外線吸収繊維を製造時、熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットに代えてアクリル樹脂ペレットを用いた。
[実施例6]
赤外線吸収繊維を製造時、熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットに代えてアクリル樹脂ペレットを用いた。
以上の点以外は実施例2と同じ条件、手順で、赤外線吸収粒子を40質量%含有したマスターバッチ(以下、「マスターバッチF」とも記載する)を調製した。
そして、マスターバッチとしてマスターバッチFを用い、原料ポリマーとしてポリエステルマスターバッチに代えてアクリルマスターバッチを用いた。
以上の点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例6に係る赤外線吸収繊維であるアクリルマルチフィラメント糸を製造した。
得られたアクリルマルチフィラメント糸を切断してアクリルステープルを作製し、これを用いて紡績糸を製造した。この紡績糸を用いて保温性を有する実施例6に係る繊維製品試料を得た。
得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[実施例7]
(第5族元素複合酸化物粒子の調製)
実施例1で作製したNaNbO3およびSr5Nb4O15、ならびにニオブ(Nb)の各粉末を、Na/Sr/Nb(モル比)=0.5/0.5/1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末をペレット状に圧粉したのち、真空中、1400℃の温度で5時間の焼成処理を行い、第5族元素複合酸化物粒子であるNa0.5Sr0.5NbO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Na0.5Sr0.5NbO3結晶の単相からなることを確認した。
(第5族元素複合酸化物粒子分散液の調製)
上記Na0.5Sr0.5NbO3粉末10質量%、分散剤aを5質量%、メチルイソブチルケトン85質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、15時間粉砕・分散処理し、第5族元素複合酸化物粒子分散液(以下、「Na0.5Sr0.5NbO3粒子分散液」とも記載する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液とNa0.5Sr0.5NbO3粒子分散液とを、分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子とNa0.5Sr0.5NbO3粒子の質量比が100:50となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。Cs0.33WO3粒子分散液は、実施例1で調製したものを用いている。
[実施例7]
(第5族元素複合酸化物粒子の調製)
実施例1で作製したNaNbO3およびSr5Nb4O15、ならびにニオブ(Nb)の各粉末を、Na/Sr/Nb(モル比)=0.5/0.5/1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末をペレット状に圧粉したのち、真空中、1400℃の温度で5時間の焼成処理を行い、第5族元素複合酸化物粒子であるNa0.5Sr0.5NbO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Na0.5Sr0.5NbO3結晶の単相からなることを確認した。
(第5族元素複合酸化物粒子分散液の調製)
上記Na0.5Sr0.5NbO3粉末10質量%、分散剤aを5質量%、メチルイソブチルケトン85質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、15時間粉砕・分散処理し、第5族元素複合酸化物粒子分散液(以下、「Na0.5Sr0.5NbO3粒子分散液」とも記載する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液とNa0.5Sr0.5NbO3粒子分散液とを、分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子とNa0.5Sr0.5NbO3粒子の質量比が100:50となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。Cs0.33WO3粒子分散液は、実施例1で調製したものを用いている。
赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、24nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例7に係るマスターバッチ、ポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。また、得られた紡績糸を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、保温性を有する実施例7に係る繊維製品試料を得た。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例7に係るマスターバッチ、ポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。また、得られた紡績糸を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、保温性を有する実施例7に係る繊維製品試料を得た。
得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[実施例8~実施例10]
赤外線吸収粒子分散液の調製時、赤外線吸収粒子分散液中のCs0.33WO3粒子とNa0.5Sr0.5NbO3粒子の質量比が表1の「質量比」の欄に示した値となるように、Cs0.33WO3粒子分散液とNa0.5Sr0.5NbO3粒子分散液との混合比率を変更した。例えば実施例8の場合、赤外線吸収粒子分散液に含まれる、Cs0.33WO3粒子:Na0.5Sr0.5NbO3粒子(質量比)=100:100となるように各分散液を秤量、混合している。
[実施例8~実施例10]
赤外線吸収粒子分散液の調製時、赤外線吸収粒子分散液中のCs0.33WO3粒子とNa0.5Sr0.5NbO3粒子の質量比が表1の「質量比」の欄に示した値となるように、Cs0.33WO3粒子分散液とNa0.5Sr0.5NbO3粒子分散液との混合比率を変更した。例えば実施例8の場合、赤外線吸収粒子分散液に含まれる、Cs0.33WO3粒子:Na0.5Sr0.5NbO3粒子(質量比)=100:100となるように各分散液を秤量、混合している。
以上の点以外は実施例7と同じ条件、手順で、実施例8~実施例10に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、各実施例で製造した紡績糸を用いている点以外は、実施例1と同じ条件、手順で、保温性を有する実施例8~実施例10に係る繊維製品試料を製造した。
各実施例で得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[実施例11]
(第5族元素複合酸化物粒子の調製)
酸化バリウム(BaO)と酸化ニオブ(Nb2O5)の各粉末を、Ba/Nb(モル比)=1.25となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。混合粉末を、大気雰囲気下、1400℃の温度で10時間の焼成処理を行い、Ba5Nb4O15の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Ba5Nb4O15結晶の単相からなることを確認した。
[実施例11]
(第5族元素複合酸化物粒子の調製)
酸化バリウム(BaO)と酸化ニオブ(Nb2O5)の各粉末を、Ba/Nb(モル比)=1.25となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。混合粉末を、大気雰囲気下、1400℃の温度で10時間の焼成処理を行い、Ba5Nb4O15の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Ba5Nb4O15結晶の単相からなることを確認した。
ニオブ酸カリウム(KNbO3、(株)高純度化学研究所製)、Ba5Nb4O15、ニオブ(Nb)の各粉末を、K/Ba/Nb(モル比)=0.33/0.67/1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。混合粉末をペレット状に圧粉したのち、アルゴン雰囲気中、1400℃の温度で6時間の焼成処理を行い、第5族元素複合酸化物粒子であるK0.33Ba0.67NbO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、K0.33Ba0.67NbO3結晶の単相からなることを確認した。
(第5族元素複合酸化物粒子分散液の調製)
上記K0.33Ba0.67NbO3粉末10質量%、分散剤aを5質量%、メチルイソブチルケトン85質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、15時間粉砕・分散処理し、第5族元素複合酸化物粒子分散液(以下、「K0.33Ba0.67NbO3粒子分散液」と略称する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液と、K0.33Ba0.67NbO3粒子分散液を、分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子とK0.33Ba0.67NbO3粒子の質量比が100:100となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。Cs0.33WO3粒子分散液は、実施例1で調製したものを用いている。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、29nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例11に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
(第5族元素複合酸化物粒子分散液の調製)
上記K0.33Ba0.67NbO3粉末10質量%、分散剤aを5質量%、メチルイソブチルケトン85質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、15時間粉砕・分散処理し、第5族元素複合酸化物粒子分散液(以下、「K0.33Ba0.67NbO3粒子分散液」と略称する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液と、K0.33Ba0.67NbO3粒子分散液を、分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子とK0.33Ba0.67NbO3粒子の質量比が100:100となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。Cs0.33WO3粒子分散液は、実施例1で調製したものを用いている。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、29nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例11に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、上記紡績糸を用いて、保温性を有する実施例11に係る繊維製品試料を製造した。得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[実施例12]
(第5族元素複合酸化物粒子の調製)
炭酸ナトリウム(Na2CO3)と炭酸ストロンチウム(SrCO3)、五酸化二バナジウム(V2O5)の各粉末を、Na/Sr/V(モル比)=0.75/0.25/1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。混合粉末を、3%水素/97%アルゴン(モル比)混合雰囲気下、1400℃の温度で3時間の焼成処理を行い、Na0.75Sr0.25VO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Na0.75Sr0.25VO3結晶の単相からなることを確認した。
(第5族元素複合酸化物粒子分散液の調製)
上記Na0.75Sr0.25VO3粉末10質量%、分散剤aを5質量%、メチルイソブチルケトン85質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、15時間粉砕・分散処理し、第5族元素複合酸化物粒子分散液(以下、「Na0.75Sr0.25VO3粒子分散液」と略称する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液と、Na0.75Sr0.25VO3粒子分散液を、分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子とNa0.75Sr0.25VO3粒子の質量比が100:100となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。Cs0.33WO3粒子分散液は、実施例1で調製したものを用いている。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、33nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例12に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
[実施例12]
(第5族元素複合酸化物粒子の調製)
炭酸ナトリウム(Na2CO3)と炭酸ストロンチウム(SrCO3)、五酸化二バナジウム(V2O5)の各粉末を、Na/Sr/V(モル比)=0.75/0.25/1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。混合粉末を、3%水素/97%アルゴン(モル比)混合雰囲気下、1400℃の温度で3時間の焼成処理を行い、Na0.75Sr0.25VO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Na0.75Sr0.25VO3結晶の単相からなることを確認した。
(第5族元素複合酸化物粒子分散液の調製)
上記Na0.75Sr0.25VO3粉末10質量%、分散剤aを5質量%、メチルイソブチルケトン85質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、15時間粉砕・分散処理し、第5族元素複合酸化物粒子分散液(以下、「Na0.75Sr0.25VO3粒子分散液」と略称する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液と、Na0.75Sr0.25VO3粒子分散液を、分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子とNa0.75Sr0.25VO3粒子の質量比が100:100となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。Cs0.33WO3粒子分散液は、実施例1で調製したものを用いている。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、33nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例12に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、上記紡績糸を用いて、保温性を有する実施例12に係る繊維製品試料を製造した。得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[実施例13]
(第5族元素複合酸化物粒子の調製)
炭酸ナトリウム(Na2CO3)と酸化タンタル(Ta2O5)の各粉末を、Na/Ta(モル比)=1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。混合粉末を、大気雰囲気下、800℃の温度で48時間の焼成処理を行い、引き続き800℃から1200℃に昇温してさらに48時間の焼成処理を行い、NaTaO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、NaTaO3結晶の単相からなることを確認した。
[実施例13]
(第5族元素複合酸化物粒子の調製)
炭酸ナトリウム(Na2CO3)と酸化タンタル(Ta2O5)の各粉末を、Na/Ta(モル比)=1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。混合粉末を、大気雰囲気下、800℃の温度で48時間の焼成処理を行い、引き続き800℃から1200℃に昇温してさらに48時間の焼成処理を行い、NaTaO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、NaTaO3結晶の単相からなることを確認した。
炭酸ストロンチウム(SrCO3)と酸化タンタル(Ta2O5)の各粉末を、Sr/Ta(モル比)=1.25となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。混合粉末を、大気雰囲気下、800℃の温度で48時間の焼成処理を行い、引き続き1200℃に昇温してさらに48時間の焼成処理を行い、Sr5Ta4O15の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Sr5Ta4O15結晶の単相からなることを確認した。
NaTaO3、Sr5Ta4O15、タンタル(Ta)の各粉末を、Na/Sr/Ta(モル比)=0.8/0.2/1.0となる割合で秤量したのち、メノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。混合粉末をペレット状に圧粉したのち、アルゴン雰囲気中でタンタル管内に封入した。当該封入試料に対して、1400℃の温度で20時間の焼成処理を行い、第5族元素複合酸化物粒子であるNa0.8Sr0.2TaO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Na0.8Sr0.2TaO3結晶の単相からなることを確認した。
(第5族元素複合酸化物粒子分散液の調製)
上記Na0.8Sr0.2TaO3粉末10質量%、分散剤aを5質量%、メチルイソブチルケトン85質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、15時間粉砕・分散処理し、第5族元素複合酸化物粒子分散液(以下、「Na0.8Sr0.2TaO3粒子分散液」と略称する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液と、Na0.8Sr0.2TaO3粒子分散液を、分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子とNa0.8Sr0.2TaO3粒子の質量比が100:25となるよう十分に混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。Cs0.33WO3粒子分散液は、実施例1で調製したものを用いている。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、30nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例13に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
(第5族元素複合酸化物粒子分散液の調製)
上記Na0.8Sr0.2TaO3粉末10質量%、分散剤aを5質量%、メチルイソブチルケトン85質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、15時間粉砕・分散処理し、第5族元素複合酸化物粒子分散液(以下、「Na0.8Sr0.2TaO3粒子分散液」と略称する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液と、Na0.8Sr0.2TaO3粒子分散液を、分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子とNa0.8Sr0.2TaO3粒子の質量比が100:25となるよう十分に混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。Cs0.33WO3粒子分散液は、実施例1で調製したものを用いている。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、30nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例13に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、上記紡績糸を用いて、保温性を有する実施例13に係る繊維製品試料を製造した。得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[実施例14]
(複合タングステン酸化物粒子の調製)
タングステン酸(H2WO4)と炭酸ルビジウム(Rb2CO3)の各粉末を、Rb/W(モル比)=0.33となる割合で秤量したのちメノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末を、N2ガスをキャリアーとした5体積%H2ガスを供給下で加熱し600℃の温度で1時間の還元処理を行った後、N2ガス雰囲気下で800℃、30分間焼成して、複合タングステン酸化物であるRb0.33WO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Rb0.33WO3結晶の単相からなることを確認した。
(複合タングステン酸化物粒子分散液の調製)
Rb0.33WO3粉末20質量%、分散剤a10質量%、メチルイソブチルケトン70質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、10時間粉砕・分散処理し、複合タングステン酸化物粒子分散液(以下、「Rb0.33WO3粒子分散液」と略称する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Rb0.33WO3粒子分散液と、実施例7で作製したNa0.5Sr0.5NbO3粒子分散液を、分散液中に含有されるRb0.33WO3粒子とNa0.5Sr0.5NbO3粒子の質量比が100:150となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、23nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例14に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
[実施例14]
(複合タングステン酸化物粒子の調製)
タングステン酸(H2WO4)と炭酸ルビジウム(Rb2CO3)の各粉末を、Rb/W(モル比)=0.33となる割合で秤量したのちメノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末を、N2ガスをキャリアーとした5体積%H2ガスを供給下で加熱し600℃の温度で1時間の還元処理を行った後、N2ガス雰囲気下で800℃、30分間焼成して、複合タングステン酸化物であるRb0.33WO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、Rb0.33WO3結晶の単相からなることを確認した。
(複合タングステン酸化物粒子分散液の調製)
Rb0.33WO3粉末20質量%、分散剤a10質量%、メチルイソブチルケトン70質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、10時間粉砕・分散処理し、複合タングステン酸化物粒子分散液(以下、「Rb0.33WO3粒子分散液」と略称する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Rb0.33WO3粒子分散液と、実施例7で作製したNa0.5Sr0.5NbO3粒子分散液を、分散液中に含有されるRb0.33WO3粒子とNa0.5Sr0.5NbO3粒子の質量比が100:150となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、23nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例14に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、上記紡績糸を用いて、保温性を有する実施例14に係る繊維製品試料を製造した。得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[実施例15]
(複合タングステン酸化物粒子の調製)
タングステン酸(H2WO4)と炭酸カリウム(K2CO3)の各粉末を、K/W(モル比)=0.33となる割合で秤量したのちメノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末を、N2ガスをキャリアーとした5体積%H2ガスを供給下で加熱し550℃の温度で1.5時間の還元処理を行った後、N2ガス雰囲気下で800℃、30分間焼成して、複合タングステン酸化物であるK0.33WO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、K0.33WO3結晶の単相からなることを確認した。
(複合タングステン酸化物粒子分散液の調製)
K0.33WO3粉末20質量%、分散剤a10質量%、メチルイソブチルケトン70質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、10時間粉砕・分散処理し、複合タングステン酸化物粒子分散液(以下、「K0.33WO3粒子分散液」と略称する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
K0.33WO3粒子分散液と、実施例7で作製したNa0.5Sr0.5NbO3粒子分散液を、分散液中に含有されるK0.33WO3粒子とNa0.5Sr0.5NbO3粒子の質量比が100:100となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、19nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例15に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
[実施例15]
(複合タングステン酸化物粒子の調製)
タングステン酸(H2WO4)と炭酸カリウム(K2CO3)の各粉末を、K/W(モル比)=0.33となる割合で秤量したのちメノウ乳鉢で十分混合して混合粉末とした。当該混合粉末を、N2ガスをキャリアーとした5体積%H2ガスを供給下で加熱し550℃の温度で1.5時間の還元処理を行った後、N2ガス雰囲気下で800℃、30分間焼成して、複合タングステン酸化物であるK0.33WO3の粉末を得た。当該粉末を粉末XRDで測定し、K0.33WO3結晶の単相からなることを確認した。
(複合タングステン酸化物粒子分散液の調製)
K0.33WO3粉末20質量%、分散剤a10質量%、メチルイソブチルケトン70質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、10時間粉砕・分散処理し、複合タングステン酸化物粒子分散液(以下、「K0.33WO3粒子分散液」と略称する)を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
K0.33WO3粒子分散液と、実施例7で作製したNa0.5Sr0.5NbO3粒子分散液を、分散液中に含有されるK0.33WO3粒子とNa0.5Sr0.5NbO3粒子の質量比が100:100となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、19nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、実施例15に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、上記紡績糸を用いて、保温性を有する実施例15に係る繊維製品試料を製造した。得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[比較例1]
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
赤外線吸収粒子分散液として、実施例1で作製したCs0.33WO3粒子分散液を用いた。以上の点以外は実施例1と同じ条件、手順で、比較例1に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
[比較例1]
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
赤外線吸収粒子分散液として、実施例1で作製したCs0.33WO3粒子分散液を用いた。以上の点以外は実施例1と同じ条件、手順で、比較例1に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、上記紡績糸を用いて、保温性を有する比較例1に係る繊維製品試料を製造した。得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[比較例2]
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
赤外線吸収粒子分散液として、実施例1で作製したNa0.75Sr0.25NbO3粒子分散液を用いた。以上の点以外は実施例1と同じ条件、手順で、比較例2に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
[比較例2]
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
赤外線吸収粒子分散液として、実施例1で作製したNa0.75Sr0.25NbO3粒子分散液を用いた。以上の点以外は実施例1と同じ条件、手順で、比較例2に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、上記紡績糸を用いて、保温性を有する比較例2に係る繊維製品試料を製造した。得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[比較例3]
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
赤外線吸収粒子分散液として、実施例7で作製したNa0.5Sr0.5NbO3粒子分散液を用いた。以上の点以外は実施例1と同じ条件、手順で、比較例3に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
[比較例3]
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
赤外線吸収粒子分散液として、実施例7で作製したNa0.5Sr0.5NbO3粒子分散液を用いた。以上の点以外は実施例1と同じ条件、手順で、比較例3に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、上記紡績糸を用いて、保温性を有する比較例3に係る繊維製品試料を製造した。得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
[比較例4]
(酸化鉄粒子分散液の調製)
酸化鉄(Fe2O3)からなる顔料粉末(大日精化工業(株)製TMレッド8270)を10質量%、分散剤aを5質量%、メチルイソブチルケトン85質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、6時間粉砕・分散処理し、酸化鉄粒子分散液を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液と、酸化鉄粒子分散液を、赤外線吸収粒子分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子と酸化鉄粒子の重量比が100:15となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、36nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、比較例4に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
[比較例4]
(酸化鉄粒子分散液の調製)
酸化鉄(Fe2O3)からなる顔料粉末(大日精化工業(株)製TMレッド8270)を10質量%、分散剤aを5質量%、メチルイソブチルケトン85質量%を秤量した。これらを、0.3mmφZrO2ビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、6時間粉砕・分散処理し、酸化鉄粒子分散液を得た。
(赤外線吸収粒子分散液の調製)
Cs0.33WO3粒子分散液と、酸化鉄粒子分散液を、赤外線吸収粒子分散液中に含有されるCs0.33WO3粒子と酸化鉄粒子の重量比が100:15となるように混合し、赤外線吸収粒子分散液を得た。赤外線吸収粒子分散液に含まれる赤外線吸収粒子の平均粒径を測定したところ、36nmであった。
(赤外線吸収繊維、繊維製品試料の製造)
調製した上記赤外線吸収粒子分散液を用いた点以外は実施例1と同じ条件、手順で、比較例4に係るマスターバッチ、赤外線吸収繊維であるポリエステルマルチフィラメント糸、紡績糸を製造した。
そして、上記紡績糸を用いて、保温性を有する比較例4に係る繊維製品試料を製造した。得られた繊維製品試料について、実施例1と同じ手順で評価を行った。評価結果を表1、表2に示す。
実施例1~実施例15に係る赤外線吸収繊維であるフィラメント糸を用いた繊維製品試料は、表1に示すように優れた赤外線吸収特性を発揮した。また、実施例1~実施例15に係る赤外線吸収繊維を用いた繊維製品は、色調がニュートラルで、かつ明るい色味を持っていた。さらに、表2に示すように、当該実施例に係る各繊維製品の生地裏面温度は、保温性に優れることが判明した。
これに対し、複合タングステン酸化物粒子を単独で用いた比較例1では、色調について、青みが強いという欠点があった。また、第5族元素複合酸化物粒子を単独で用いた比較例2および比較例3では、十分な赤外線吸収特性が発揮されず、当該比較例に係る各繊維製品の生地裏面温度は、保温性に劣ることが判明した。
また、複合タングステン酸化物粒子と、可視光の調色能力を持つ一方で赤外線吸収特性を持たない酸化鉄粒子を用い、第5族元素複合酸化物粒子を含有しない比較例4でも、十分な赤外線吸収特性が発揮されなかった。このため、比較例4に係る繊維製品試料の生地裏面温度は、保温性に劣ることが判明した。
10 単位格子
11 8面体
12 空隙(トンネル)
13 元素M
20 赤外線吸収繊維
21 繊維
21A 表面
21B 内部
22 赤外線吸収粒子
221 複合タングステン酸化物粒子
222 第5族元素複合酸化物粒子
CA 中心軸
11 8面体
12 空隙(トンネル)
13 元素M
20 赤外線吸収繊維
21 繊維
21A 表面
21B 内部
22 赤外線吸収粒子
221 複合タングステン酸化物粒子
222 第5族元素複合酸化物粒子
CA 中心軸
Claims (16)
- 繊維と、
赤外線吸収粒子と、を含み、
前記赤外線吸収粒子は、少なくとも、複合タングステン酸化物粒子と、第5族元素複合酸化物粒子とを含有する、赤外線吸収繊維。 - 前記第5族元素複合酸化物粒子は、
Hおよびアルカリ金属元素から選択される1種類以上の元素であるA1元素と、
Mgおよびアルカリ土類金属から選択される1種類以上の元素であるA2元素と、
V、Nb、Taから選択される1種類以上の元素であるB元素と、を含有し、
含有する前記A1元素の物質量をx1、前記A2元素の物質量をx2、前記B元素の物質量をyとした場合に、
0.002≦(x1+x2)/y≦1.5、0.001≦x1≦1、および0.001≦x2≦1の関係を満たす複合酸化物を含有する、請求項1に記載の赤外線吸収繊維。 - 前記A1元素が、H、Li、Na、K、Rb、Csから選択される1種類以上の元素である、請求項2に記載の赤外線吸収繊維。
- 前記A2元素が、Ca、Sr、Baから選択される1種類以上の元素である、請求項2に記載の赤外線吸収繊維。
- 前記A1元素が、Na、Kから選択される1種類以上の元素であり、
前記A2元素が、Ca、Sr、Baから選択される1種類以上の元素であり、
前記B元素が、Nb、Taから選択される1種類以上の元素であり、
前記x1、前記x2、前記yが、0.7≦(x1+x2)/y≦1.0の関係を満たす、請求項2に記載の赤外線吸収繊維。 - 前記複合タングステン酸化物粒子は、一般式:MxWO3-y(ただし、元素Mは少なくともK、Rb、Cs、Tlから選択された1種類以上を含み、0.15≦x≦0.33、0<y≦0.46)で表される複合タングステン酸化物を含有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の赤外線吸収繊維。
- 前記複合タングステン酸化物粒子および前記第5族元素複合酸化物粒子から選択された1種類以上の粒子の平均粒径が0.1nm以上100nm以下である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の赤外線吸収繊維。
- 前記赤外線吸収粒子を、前記繊維の固形分に対して0.001質量%以上80質量%以下の割合で含有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の赤外線吸収繊維。
- 前記繊維の表面、および内部から選択された1以上の場所に配置された遠赤外線放射物質をさらに含み、
前記遠赤外線放射物質を、前記繊維の固形分に対して0.001質量%以上80質量%以下の割合で含有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の赤外線吸収繊維。 - 前記繊維が合成繊維、半合成繊維、天然繊維、再生繊維、無機繊維から構成される繊維群、および前記繊維群から選択された2種類以上の繊維の混紡、合糸、混繊による混合糸から選択された1種類以上である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の赤外線吸収繊維。
- 前記合成繊維が、ポリウレタン繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、ポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリエーテルエステル系繊維から選択された1種類以上である、請求項10に記載の赤外線吸収繊維。
- 前記半合成繊維が、セルロース系繊維、タンパク質系繊維、塩化ゴム、塩酸ゴムから選択された1種類以上である、請求項10に記載の赤外線吸収繊維。
- 前記天然繊維が、植物繊維、動物繊維、鉱物繊維から選択された1種類以上である、請求項10に記載の赤外線吸収繊維。
- 前記再生繊維が、セルロース系繊維、タンパク質系繊維、アルギン繊維、ゴム繊維、キチン繊維、マンナン繊維から選択された1種類以上である、請求項10に記載の赤外線吸収繊維。
- 前記無機繊維が、金属繊維、炭素繊維、けい酸塩繊維から選択された1種類以上である、請求項10に記載の赤外線吸収繊維。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の赤外線吸収繊維を含む繊維製品。
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JP2025045863A true JP2025045863A (ja) | 2025-04-02 |
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