(57)【要約】【課題】  痒みやチクチクする痛みとして表れる皮膚刺激を抑制した断熱材を提供する。【解決手段】  好適にはロックウール、セラミック繊維、及び生体溶解性繊維のうちのいずれか１つの無機質繊維を素材とする断熱材であって、繊維全体に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２５％以下であり、非繊維粒子全体に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子が１０質量％以下である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維全体に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２５質量％以下であり、かつ非繊維粒子全体に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子が１０質量％以下であることを特徴とする皮膚刺激を抑制した断熱材。
【請求項２】
前記断熱材が無機質繊維からなり、その素材が、ロックウール、セラミック繊維、及び生体溶解性繊維のうちのいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載の皮膚刺激を抑制した断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロックウール、セラミック繊維、生体溶解性繊維等の無機質繊維を素材とする断熱材の製造段階や施工段階で生じうる尖った繊維や非繊維粒子による皮膚刺激を抑制した断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロックウール、セラミック繊維、生体溶解性繊維等の無機質繊維を素材とする断熱材は、その製造段階において繊維以外に非繊維粒子が生じるため、製造後に得られる断熱材にはこの非繊維粒子が少なからず含まれている。また、断熱材は、加工時や施工時に行われる裁断により繊維が切断されるので、各繊維の末端が尖った形状になることが多い。上記のように、無機質繊維を素材に用いて断熱材を作製する場合は、その作製段階で、皮膚に触れた時に刺激を生じうる物質を生じうるため、施工時や運搬等のため断熱材を素手で取り扱う際に、該刺激により作業者が痒みやチクチクする痛みを感じることがあった。このような皮膚刺激のため、掻いたり擦ったり（掻破行動）すると皮膚に傷が生じ、継続的な場合は皮膚症状の悪化により身体的ストレスや精神的ストレスを増加させ、作業効率の低下につながるおそれがある。
【０００３】
上記のような断熱材による皮膚刺激を抑えるため、従来、断熱材の表面をアルミ等の金属フィルム、プラスチックフィルム、ガラス繊維等の織布からなる表層材によって被覆することが行われている。また、特許文献１に示すように有機繊維の不織布からなる表層材によって断熱材の表面を被覆したり、特許文献２に示すように断熱材にパラフィンを塗布したりする技術も提案されている。更に、樹脂等の有機コート剤やコロイダルシリカ等の無機コート剤等を断熱材に塗布することも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０３９１４３号公報
【特許文献２】特開平０６−２９４０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１や２等に示されているような表層材やコート剤は、材質によっては使用温度に上限があり、高温での使用はできなかった。また、有機系材質を用いた場合は加熱により焼失するため、炉解体時に飛散して皮膚刺激を生じることがあった。これらのことから、表層材やコート剤等を用いずに皮膚刺激を抑制した断熱材が要望されていた。本発明は上記の従来の断熱材が抱える問題点に鑑みてなされたものであり、皮膚刺激を抑制した断熱材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明者は無機質繊維に用いる素材の種類や含有率、それらの形状やサイズ等の形態と皮膚刺激との関係について鋭意検討を行ったところ、痒みやチクチクする痛みとして表れる皮膚刺激は原因が同一ではなく、痒みは特定範囲の繊維径を有する繊維が全繊維に対して一定以上含まれる場合に生じ、チクチクする痛みは特定範囲の粒径を有する非繊維粒子が全非繊維粒子に対して一定以上含まれる場合に生じることを見出し、これらの条件に該当しない断熱材を作製することで皮膚刺激を良好に抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明に係る皮膚刺激を抑制した断熱材は、繊維全体に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２５質量％以下であり、非繊維粒子全体に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子が１０質量％以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、痒みやチクチクする痛みとして表れる皮膚刺激を感じにくい断熱材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
皮膚には、触覚、圧覚、温度覚（温覚と冷覚）、痛覚を感知する多数の感覚受容器が存在し、身体の安全を守るために痛覚を優先に感じる必要性から痛点が最も多く存在する。非繊維粒子のような接触した際に刺激を受ける面積が広い異物が皮膚に接触した場合は刺激を受ける痛点が多いので「チクチクとした痛み」を感じやすくなる。つまり、粒径が大きい非繊維粒子が断熱材に多く含まれているほど、より強い痛みを感じると考えられる。逆に、繊維が皮膚に接触する場合のように刺激を受ける面積が狭いと刺激を受ける痛点が少ないので、「痛み」を感じるには至りにくい。
【００１０】
しかし、繊維であっても刺激が強いとヒスタミンがマスト細胞から放出されるため血管が拡張し、皮膚が赤みを帯びてかゆくなる。ここで刺激が強い場合とは、太い繊維が皮膚に突き刺さるときと考えられる。すなわち、繊維を円柱と仮定したとき、これを曲げるために要する力は繊維の直径の４乗に比例し、繊維の長さの３乗に反比例する。従って、繊維は太くて短いほど曲げに対する抵抗力は大きくなるので、折れずに皮膚に突き刺さって大きな皮膚刺激となる。このように、繊維の場合は太くて短いほど皮膚刺激が強くなり、また、皮膚に刺さった本数が多いほど刺激を受けた痛点が多くなるので皮膚刺激がより強くなる。つまり、太くて短い繊維が断熱材に多く含まれるほど数多くの繊維が皮膚に強く刺さるのでより激しい痒みを感じると考えられる。
【００１１】
上記のように、断熱材に触れた時に感じるチクチクする痛みは、特定範囲の粒径を有する非繊維粒子とその含有量に起因するものであり、よって本発明の実施形態においては、この痛みが顕著に表れる粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子の非繊維粒子全体に対する割合を１０質量％以下にしている。一方、断熱材に触れた時に感じる痒みは、特定範囲の繊維径を有する繊維とその含有量に起因するものであり、よって本発明の実施形態においては、この痒みが顕著に表れる繊維径６μｍ以上の繊維の繊維全体に対する割合を２５質量％以下にしている。
【００１２】
具体的に説明すると、皮膚刺激の評価試験として、繊維径分布と非繊維粒子分布の異なる１０種類のブランケットの形態を有する断熱材試料を用意し、官能試験を行った。官能試験の条件は「ＪＩＳＺ９０８０  官能評価−分析」に準じて４０名の評価者によるシングルブラインドにて下記に示す５段階の順位法で痒み及びチクチクする痛みを評価した。なお、これらの統計解析はｔ検定及び分散分析を行い、有意性があることを確認した。
【００１３】
「痒みの評価」
ブランケット形態の長さ６００ｍｍ、横６００ｍｍ、厚み２５ｍｍの断熱材を、ほぼ均等な大きさの３６個のブランケット片に裁断して全て袋に入れ、この袋を手に持って約３０往復／分程度の速度で１分間上下に振って袋の中に繊維が飛散して舞い上がった状態にした。その後、すぐにこの袋の中に片手を入れて飛散した繊維を手の表と裏の全体に擦り付けた。そして、このときの感触を、（１）痒みを非常に強く感じる、（２）痒みを強く感じる、（３）痒みを感じる、（４）痒みを僅かに感じる、（５）全く痒みを感じない、の５段階で評価した。痒みを感じた皮膚の付着物を撮影したところ、繊維が付着しており繊維径を測定したところ６μｍ以上であった。
【００１４】
「チクチクする痛みの評価」
ブランケット形態の断熱材の表面を手の平で撫でたときの感触を（１）痛みを非常に強く感じる、（２）痛みを強く感じる、（３）痛みを感じる、（４）痛みを僅かに感じる、（５）全く痛みを感じない、の５段階で評価した。痛みを感じた皮膚の付着物を撮影したところ、非繊維粒子が付着しており粒径や形状を測定したところ粒径２１２μｍ以上で尖った部分を有する形状を有していた。
【００１５】
なお、上記官能試験に用いたブランケット形態の１０種類の断熱材試料については、予めサンプリングして繊維径分布と非繊維粒子径分布とを下記の測定法で測定しておいた。すなわち、断熱材に含まれる繊維の繊維径分布については、測定対象となる繊維群からなるサンプルを電子顕微鏡で撮影し、得られた画像の中から任意に選択した２００本の繊維の長手方向の略中央部の幅を計測し、繊維径分布を解析した。一方、断熱材に含まれる非繊維粒子の粒径分布については、ＩＳＯ１０６３５の１０（Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｈｏｔ）に準拠して採取後、篩分級して各篩の重量を測定した。上記にて得た繊維径分布及び非繊維粒子径分布の結果を官能試験と共に下記表１に示す。なお、評価割合に示されている数値は、５段階のそれぞれに評価した人数の合計４０人に対する百分率である。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
上記表１の結果及び試験後の手の付着物の顕微鏡写真の確認結果から、チクチクする痛みは、非繊維粒子の粒径とその含有量に相関があることが分かり、特に、断熱材に含まれる粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子の割合が非繊維粒子全体に対して８質量％では、「全く痛みを感じない」と「痛みを僅かに感じる」が大多数を占めることが分かる。一方、１０質量％は、「痛みを感じる」が半数を占めるが、逆に「痛みを少し感じる」は少数だが３０％ある。これらのことから、痛みを抑制するためには非繊維粒子全体に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子の割合を１０質量％以下とし、８質量％以下が好ましい。
【００１８】
一方、痒みは繊維径とその含有率に相関があることが分かり、特に全繊維に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２５質量％以下であれば、「全く痒みを感じない」と「痒みを僅かに感じる」が大多数を占めることが分かる。すなわち、上記の両方条件を満たす場合は、チクチクする痛みや痒みも感じない人が多数を占めることになり、逆に少なくとも一方条件が満たされない場合は、チクチクする痛みや痒みを感じる人が多数を占めることになる。なお、断熱材のかさ密度と皮膚刺激との因果関係は特に見出せなかった。
【００１９】
本発明の実施形態の断熱材は、素材がロックウール、セラミック繊維、及び生体溶解性繊維のうちいずれか１つであるのが好ましい。これらのうち、特に生体溶解性繊維は、一般的に単繊維の引張強さが小さくて折れやすいので、繊維本数が多くなり皮膚刺激が多くなる傾向がある。従って、上記の本発明の実施形態の要件を満たすことで、皮膚刺激の抑制効果が大きくなる。
【００２０】
なお、上記のロックウールとは、けい酸分と酸化カルシウム分を主成分とする高炉スラグや玄武岩その他の天然鉱物などを主原料とし、これらを電気炉等で１５００〜１６００℃程度の高温で溶融状態にして遠心力などで吹き飛ばして繊維状にしたものである。また、セラミック繊維とは、高純度のアルミナ・シリカを主成分とした人造無機繊維であり、アルミナ含有量が４０〜６０％程度の原料を溶融繊維化させた非晶質リフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）やアルミナ含有量が７０％以上の原料をゾルゲル法や高温焼成により結晶化させた、より耐熱温度の高い多結晶質ファイバー（ＰＣＷ）を挙げることができる。
【００２１】
生体溶解性繊維は、アルカリアースシリケート（ＡＥＳ）繊維とも称され、高純度の二酸化ケイ素・酸化カルシウム・酸化マグネシウムを電機溶融し繊維化した人造鉱物繊維で、吸引等で人体に摂取されたとしても体内の水分によって分解・排出される特性があり、環境問題に厳しいヨーロッパでもＩＡＲＣ（国際癌研究機関）、ＥＵ指令（Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ  ９７／６９／ＥＣ）、ドイツ規制（ＴＲＧＳ  ９０５）で発癌性分類の適用から除外されており、安全性が確保された高温用の断熱材料である。
【００２２】
上記の断熱材の素材として用いるロックウール、セラミック繊維、生体溶解性繊維等は原料を溶融し繊維化する製法である溶融法で製造することができる。この繊維化には、高速回転体に溶融した原料を流して圧縮空気を合わせて飛ばすことで繊維化するスピニング法、又は溶融した原料に圧縮空気を当てることで飛ばし繊維化するブローイング法が好適に採用される。いずれもこの繊維化の際に、繊維だけでなく非繊維粒子が同時に生成される。断熱材に含まれる全非繊維粒子の含有率は、一般的には４０〜６０質量％程度である。
【００２３】
繊維の繊維径や含有率、非繊維粒子の粒子径や含有率は、原料の溶融温度、高速回転体の回転数、加速度、圧縮空気圧力、風速、風量等のパラメータやショット除去装置を用いての一般的な方法で適宜調整すればよく、原料の成分に制限されない。特に生体溶解性繊維は、繊維径を３μｍ以上と太くすることで体内への吸入を抑制し、そして体内に入り込んだ場合でも排出されやすいように設計されたアルカリアースシリケート（ＡＥＳ）繊維であるので、繊維径の許容範囲は狭いのが難点であるが、前述の製造方法を調整すれば可能である。
【００２４】
なお、全非繊維粒子に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子の割合が１０質量％を超えている場合は例えばショット除去装置を用いて調整することで１０質量％以下にすることができる。また、全繊維に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２５質量％を超えている場合は例えば圧縮空気圧力、風速、風量を調整することで２５質量％以下にすることができる。
【００２５】
上記にて得た繊維と非繊維粒子の混在物を集綿し、ニードリングマシンを用いて該集綿体を押えながらかぎ針を繰り返し打ち込むことで、繊維と繊維とを絡ませるニードリング加工を行う。このニードリング加工後は、例えば７００℃程度の大気雰囲気中で熱処理することで残存している有機物を除去する。これにより、ブランケット形態の断熱材が得られる。
【実施例】
【００２６】
［実施例１]
アルカリアースシリケート繊維の配合を用いて溶融法にて、高速回転体の回転数、加速度、圧縮空気圧力、風速、風量等調整しブランケットを作製した。繊維径分布と非繊維粒子分布を測定し、非繊維粒子全体に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子が１０質量％で、かつ繊維全体に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２５質量％であることを確認した。この皮膚刺激を官能試験で評価した結果、「痒みを僅かに感じる」と「痛みを僅かに感じる」であり、痒みと痛みは少ないと判断した。
【００２７】
［実施例２]
実施例１同様にブランケットを作製した。繊維径分布と非繊維粒子分布を測定し、非繊維粒子全体に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子が５質量％で、かつ繊維全体に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２０質量％であることを確認した。皮膚刺激を官能試験で評価した結果、「全く痒みを感じない」と「全く痛みを感じない」であり、痒みと痛みはないと判断した。
【００２８】
［比較例１]
実施例１同様にブランケットを作製した。繊維径分布と非繊維粒子分布を測定し、非繊維粒子全体に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子が１０質量％で、かつ繊維全体に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２６質量％であることを確認した。皮膚刺激を官能試験で評価した結果、「痒みを感じる」と「痛みを僅かに感じる」であり、痒みを感じ痛みは少ないと判断した。
【００２９】
［比較例２]
実施例１同様にブランケットを作製した。繊維径分布と非繊維粒子分布を測定し、非繊維粒子全体に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子が１２質量％で、かつ繊維全体に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２５質量％であることを確認した。皮膚刺激を官能試験で評価した結果、「痒みを僅かに感じる」と「痛みを感じる」であり、痒みを少ないが痛みはあると判断した。
【００３０】
［比較例３]
実施例１同様にブランケットを作製した。繊維径分布と非繊維粒子分布を測定し、非繊維粒子全体に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子が１２質量％で、かつ繊維全体に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２６質量％であることを確認した。皮膚刺激を官能試験で評価した結果、「痒みを感じる」と「痛みを感じる」であり、痒みと痛みを感じると判断した。
【００３１】
［比較例４]
実施例１同様にブランケットを作製した。繊維径分布と非繊維粒子分布を測定し、非繊維粒子全体に対して粒径２１２μｍ以上の非繊維粒子が１２質量％で、かつ繊維全体に対して繊維径６μｍ以上の繊維が２８質量％であることを確認した。皮膚刺激を官能試験で評価した結果、「痒みを感じる」と「痛みを強く感じる」であり、痒みと痛みを感じると判断した。上記にて得た繊維径分布及び非繊維粒子径分布の結果を官能試験と共に下記表２に示す。なお、官能試験は１名の評価者で行った。
【００３２】
【表２】
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