NASAも認めた保温性能を備える特許衣類

素材特許

米国シンシナティのLUKLA社は、宇宙服にも採用された保温性能に優れた特殊素材を一般的な衣類に採用する特許を米国特許商標庁(USPTO)に出願し、2020年8月4日に特許が認められた(特許番号:US10729194B2)。
この衣類はすでにOROSというブランド名で一般販売がされており、日本でも輸入販売がスタートしている。断熱効果に優れた素材を採用した衣類は、主として寒い時期のインナーとして活躍が期待できそうだ。
この特殊素材は「ソーラーコア」という商標で提供されており、このソーラーコアを衣類の適切な場所に配置することによって、着心地や防寒性を高めているという。

ソーラーコアとはどのような素材なのか?

従来、宇宙服などの高い断熱性が要求される場所には、優れた断熱性で知られるシリカ系エアロゲルが用いられてきた。エアロゲルとは、50ナノメートル未満の細かな穴(細孔)を有するポリマーのことを意味し、ポリマーのゾル-ゲル重合反応によって製造される。

しかし、このようなシリカ系エアロゲルは、すでにアパレル業界で防寒着等に一部採用されてはいるものの、素材の有する欠点として、通気性がほとんどなく、さらに柔軟性が低いことが挙げられた。そして、シリカ系エアロゲルの最大の欠点は、このエアロゲル自体が、細かなダストを放出する傾向があるということだ。このダストは人体に有害ではないが、きわめて疎水性であり、皮膚に接触すると、皮膚の過度な乾燥を引き起こす可能性があるという。このような問題点を踏まえ、NASAでは新たな形のエアロゲルとして、ポリイミドエアロゲルを開発し、このエアロゲルがダストを放出しないことを確かめ、この素材を「ソーラーコア」と命名した。だが、依然としてこのエアロゲルは通気性がなく、衣類として使うには柔軟性が充分とはいえなかった。

そこで、LUKLA社は、これら従来の問題点を解決するため、新素材であるソーラーコア(ポリイミドエアロゲル)を人体の熱特性に応じて衣類に複数配置して、エアロゲルの密度を調整することとした。

新素材ソーラーコアの長所と短所を活かす

すでに述べたとおり、エアロゲル素材は、衣類とするには通気性や柔軟性が充分とはいえないという欠点を持つ。しかし、ポリイミドエアロゲルであるソーラーコアは、ダストを出さないため、従来ダスト防止のために行われてきた、エアロゲルをウレタンなどでコーティングしたり、ファブリックと結合させる前のカプセル化などの追加的な処理が必要なくなり、衣類の全体的な厚さや重さを軽減させることができるという長所がある。また、ソーラーコアは従来のシリカ系エアロゲルと比べて、500倍もの物理的強度を持つ(逆にいえば、強度が高いためにダスト化しにくいといえる)。ソーラーコアの密度は0.08~0.2g/cm3であり、熱耐性は400℃(連続的には約250℃)にも達する。ソーラーコアは高い多孔度及び小さな孔直径を有するので、優れた断熱性と遮音性も特異な長所といえる。

人体の熱分布を科学的に分析して衣類化した

このようなソーラーコアを、衣服の中で人体から熱が逃げやすい部分に適切に間を空けて配置することで、衣類全体として通気性を確保した上で、適切な断熱性を維持することができた。これにより、高い断熱性によって衣類内に熱がこもることもなく、快適な着心地を提供できるようになった。このような断熱材の配置は、人間の体における位置特異的な熱損失の研究によって、科学的根拠に基づき行われた。例えば、身体のコア(体幹)から離れるほど、体温を維持するために断熱材が必要なこと、すなわち、下腕のほうが上腕よりも熱が逃げやすいこと、また、体幹内でも腹部よりも胸部のほうがより保温が必要なことなど、多くの研究に裏打ちされて製品開発が行われたのである。

現在、ソーラーコアを採用したOROSの衣類は、日本でも輸入代理店による販売がスタートし、また、並行輸入品も見られるようになった。これから寒い季節にモコモコとした動きにくいアウターを着ることは、時代遅れの「オールドファッション」となってしまうかもしれない。