蓄熱性と耐洗紡績生地の研究新成果参考技術の追加

タングステン青銅ナノロッド（TBNRS）処理されたポリエステル織物の熱貯蔵と耐洗浄性能について分析研究し、光熱効果の最適濃度を決定した。平均長さ34.0±2.5 nm、直径2.3±0.4 nmのTBNRSは、オレイルアミン（OA）中でメタタングステン酸アンモニウム（AMT）を熱分解することにより、光を効率的に吸収して熱を発生できるTBNRS近赤外領域を生成する。太陽シミュレータを用いてTBNR濃度とシランカップリング剤がPET織物の光熱効果と耐洗浄性に与える影響を評価した。その結果、TBNRS濃度の増加に伴い光熱効果が増強され、5 wt%で最大光熱効果を示した。また、シランカップリング剤を0.5 wt%添加することにより、耐洗浄性がさらに向上した。総じて言えば、後加工処理は効率的に光熱効果を増加させたが、ポリエステルの物理的性能と色は顕著に変化しなかった。

紹介：最近のCovid-19の伝播により、消費者はより多くの時間を自然環境に費やし始め、同時に互いに安全な距離を維持している。アウトドア活動の増加に伴い、アウトドアスポーツウェアの需要も増加している（Han、2021）。また、気候や環境の急速な変化は人々の服装（Bae、2011）を根本的に変え、織物の断熱性に興味を持つようになった。そこで、軽量、断熱、蓄熱などの特性を持つ繊維や織物（Kooら、2007年）が開発された。最近使用されている断熱方法は、様々なセラミックを添加することによって達成されている（Choe et al.，2006）が、これらの生地の極端な環境下での保温能力には限界がある。そこで、本研究は、室外環境において光熱特性（光熱効果）を有するナノ粒子で織物を処理することにより、ポリエステル織物の断熱性能を向上させることを目的としている。

タングステン青銅やグラフェン酸化物などの導電性、半導体、磁性材料を含む光熱材料は、長波長近赤外（NIR、780〜3000 nm）波を照射する際にエネルギーを吸収し、熱に変換する。これらの材料のエネルギーレベルは紫外線または可視光よりも低い、したがって、それらは人体に無害な長波長近赤外波（Jeon et al.，2019）を吸収することができる。三酸化タングステン（WO 3）はNIR吸収に適さない、しかし、WO 3の結晶構造にアルカリ金属イオン（M＝Li＋、Na＋、K＋、Cs＋）が結合しているため、結晶中のW 6＋の一部がW 5＋に還元されて伝導帯を形成する。サブバンドはプラズマ領域に作成され、局所表面プラズモン共鳴（LSPR）とサブバンド遷移を形成する。これらにより、還元されたWO 3及びMxWO 3材料はNIRを強く吸収し、熱を放出することができる。（公園、2020年）。そのため、アルカリ金属をドープした三酸化タングステンなどのタングステン青銅ナノ粒子は近赤外領域で選択的な光吸収を有する。これにより、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノプレート（Leeら、2014年）を含む新しい化合物と様々な形態の合成がもたらされた。全ら人（2019）タングステン青銅ナノロッドとアルキル鎖を被覆したナノ粒子の合成によりエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（EPDM）ナノ化合物を研究し、機械的及び光熱的性能が増強されることを確認した。したがって、ナノ粒子を用いた研究は主にポリマー材料を混合することによって行われるが、このプロセスは織物製造段階ではなく、糸または織物段階に関連している。そのため、マルチステッププロセスを必要とするファッション感受性材料については、後整理方法を検討する必要がある。そこで、無機ナノ粒子を繊維表面に付着させる後処理プロセスを開発した。

シランカップリング剤は無機反応部位を含み、特に基材の構造にシリコン、アルミニウム、およびほとんどの重金属などの元素が含まれている場合には、ほとんどの無機基材（ガラス、金属、シリカを含む）と結合することができる。カップリング剤が界面で縮合すると、無機材料表面に架橋シロキサンの多分子構造が生成する。シランカップリング剤が無機材料の表面に結合されると、表面はシランカップリング剤に結合された有機基の表面化学的または表面反応特性を示す。処理された表面は、シランカップリング剤中の有機官能基の反応性によって決定される反応性表面であり得る上記有機基の表面エネルギーを示す（Kutz、2011年）。したがって、カップリング剤は、天然では会合しにくい有機材料と無機材料とを結合する仲介の役割を果たす（Song et al.，2011）。

）複合材料の形成過程でシランカップリング剤を用いて繊維表面を処理した研究を行い、その結果、複合材料の界面せん断強度、力学性能が改善されたことを表明した。ブセヘル（2019）は、シランカップリング剤として3−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（TMSPMA）を用いたポリスチレン複合材料の熱特性と機械特性を研究し、カップリング剤で処理した複合材料がより高い熱安定性を有することを証明した。したがって、シランカップリング剤は難結合材料の結合を実現することができる。本研究では、TMSPMAを用いてポリエステル織物表面のタングステン青銅ナノロッド（TBNRS）を処理し、得られた材料の物理的性質を評価した。

環境変化に伴う材料の需要に応じて、断熱及び加熱機能を有する各種材料がその用途に応じる様々な形で開発されている(Lee&Song、1994).光熱材料に関する研究が多い、しかし、繊維表面に光熱材料を付着させた後の繊維物性の変化を分析する実証的な研究は不足している。この技術を織物段階の様々な材料とプロセスに応用するには、機能材料を織物の外部に付着させる後整理方法を研究する必要がある。本研究では、タングステン青銅ナノロッド（光熱材料）がポリエステル表面に異なる濃度で付着している。さらに、ポリエステル表面処理においてTMSPMAを用いてTBNRの耐洗浄性を向上させた。

方法yu材料

メタタングステン酸アンモニウム水和物（AMT）、オレイルアミン及びメタクリル酸3−（トリメトキシシリル）プロピル（TMSPMA）は、Sigma−Aldrichから購入された。水酸化ナトリウム（NaOH）はSampun Chemicalから購入した。トルエンとアセトンは大中化学を購入した。白色100%ポリエステル生地（超微細繊維）はDouファブリックから購入した。

タングステン青銅ナノロッド（TBNRS）の製造方法

AMT（2.956 g）、オレイルアミン（160 mL）、NaOH（0.1584 g）を三首丸底フラスコに添加した。還流凝縮器、温度計及び長針をフラスコに接続した後、窒素ガスを注入することにより1時間攪拌し、フラスコ内を窒素ガス雰囲気にした。1時間後、フラスコを140°Cに加熱し、その後10分ごとに250°Cに徐々に昇温した。フラスコを250℃で8時間攪拌しながら加熱し、250℃未満の温度に維持した。8時間後、反応混合物を室温まで冷却した。沈殿物を遠心分離（8000 rpm、3回、毎回15分）により収集した。アセトンで処理して過剰のオレイルアミンを除去し、その後室温で乾燥した。アルカリ金属イオン（M＝Li＋、Na＋、K＋、Cs＋）を用いて三酸化タングステンを還元し、還元したWO 3及びMxWO 3材料がNIRを強く吸収し、熱を放出する（Park、2020）場合。したがって、TBNRSはOAにおけるAMTの熱分解によって合成される。

TBNRとシランを用いた機能的整理

すべての超微細繊維PETサンプルのサイズは2× 2 cm、重量0.0271 g、厚さ0.12 mm、浴比30：1に設定した。1、3、5及び10 wt%の布地コーティング。0.00813、0.02439、0.04065及び0.0813 gのTBNRS粉末をそれぞれトルエンに溶解し、攪拌してTBNRSを調製した。必要な寸法（2× 2 cm）のPETシートを溶液に約1時間浸漬した。布地にTBNRとシランをコーティングするために、0.04065 gのTBNR粉末と0.00406 gのシランを0.7684 gのトルエンに溶解し、その後、所望のサイズ（2× 2 cm）のPETシートを溶液中で400 rpmで1時間撹拌した。TBNRSとシランカップリング剤の濃度はそれぞれ5と0.5 wt%に設定され、予備実験ではこの2つの濃度が最適な光熱効果をもたらすことが分かった。コーティング布を室温で1日乾燥し、40℃の蒸留水で5分間洗浄し、21℃で調整した。TBNRS含有PET吸収率は3.32%、TBNRS及びシラン含有PET吸収率は4.06%であった。

特徴：FE−TEM（FEI Tecnai G 2 F 30 S−Twin）により測定された画像に対して、Gatan Microscopy Suite（Gatan Inc.、Pleasanton、CA、USA）を用いてTBNRのサイズを解析した。UV−Vis分光計（V−670、JASCO、東京、日本）を用いて300〜2100 nmの範囲で紫外−可視（UV−Vis）吸収スペクトルを得た。ポリエステル光熱効果に対するTBNRの影響を決定するために、白色光太陽シミュレータ（100 W、PEC-L 01、Peccell Technologies Inc.、Yokohama、Japan）を用いた照射後の表面温度変化を測定した。L*、a*、b*、およびΔEの値は、エネルギー分散Xを用いた電界放出走査電子顕微鏡によって試料ごとに3回測定され、クロマメータ（AMT 507）で測定された。−放射線分光法（FE-SEM-EDX、JSM 6701、JEOL、1）。整理前後のサンプルの延伸性能を比較するために、紡績ストリップ法（KSK 0520）に基づいて、延伸強度試験器を用いて織物の順方向に延伸強度を測定した。製造による寸法2.5×試験を行うために、15 cm 2の矩形ポリエステルサンプルを用いた。

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タングステン青銅ナノロッドの蓄熱性と耐洗浄性.pdf