(57)【要約】【課題】製造原価を低くでき、しかも性質が安定し、かつ人体の体温付近での遠赤外線放射性に優れた遠赤外線放射セラミックおよび該セラミックを含有する繊維、フィルムその他の成形物を提供する。【解決手段】ＳiＯ2４０〜５０重量％、Ａl2Ｏ3２５〜３５重量％、Ｆe2Ｏ3１５〜２５重量％、ＴiＯ2１〜５重量％、ＺrＯ2０．０１〜２重量％およびＰtＯ2０．０１〜１重量％の混合物で構成され、ケイ素原料としては珪石、珪砂、珪藻土、カオリナイト、モンモリナイト等を、アルミニウム原料としてはアルミナを、鉄原料としては酸化鉄を、チタン原料として酸化チタンを、白金原料として白金アルミナを、またジルコニウム原料としては酸化ジルコニウムを用いて製造される。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳiＯ2４０〜５０重量％、Ａl2Ｏ3２５〜３５重量％、Ｆe2Ｏ3１５〜２５重量％、ＴiＯ2１〜５重量％、ＺrＯ2０．０１〜２重量％およびＰtＯ2０．０１〜１重量％からなる遠赤外線放射セラミック。
【請求項２】
請求項１記載の遠赤外線放射セラミックの微粉末を繊維に付着させてなる遠赤外線放射繊維。
【請求項３】
請求項１記載の遠赤外線放射セラミックの微粉末を練り込んだ高分子材料からなる遠赤外線放射成形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動植物の生育や人体の健康に役立つ遠赤外線の体温付近における放射性に優れた遠赤外線放射性セラミックおよび該セラミックを含有する繊維その他の遠赤外線放射材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遠赤外線は、人体に照射することにより、身体内部に充血作用が起こり、血行を促進する等、温熱作用を有することが広く知られ、医療効果や健康促進の目的に使用され、また動植物の生育にも効果があるとされている。そして、かかる遠赤外線の放射材料としてアルミナ、ジルコニア、シリカ、マグネシア、チタニア等およびこれらの複合体からなるセラミックが種々提案されている。
【０００３】
上記の遠赤外線放射体としては、化学的に製造されたものや、天然石を利用したもの等が種々知られている。例えば、下記の特許文献１には、比較的低温度域で十分なエネルギー放射量が得られるものとして、アルミナおよびチタンに添加剤としてプラチナや窒化珪素を加えた遠赤外線微弱エネルギー放射用粉末が記載されている。また、下記の特許文献２には、アルミナ、チタン化合物、ジルコニウム化合物および希土類金属化合物を含む遠赤外線放射材料およびこの遠赤外線放射材料を含有させた合成樹脂からなる板状、筒状、シート状または繊維状の遠赤外線放射材料が記載されている。
【特許文献１】特公平５−４５６３７号公報
【特許文献２】特開平６−８０４６６号公報
【０００４】
また、下記特許文献３には、天然鉱石である角閃石の粉末を合成樹脂シートや天然繊維、合成繊維の表面に付着させた遠赤外線放射体が記載されている。また、下記特許文献４には、セラミックス遠赤外線放射材料の粉末と、トリウム及びウランのうちの少なくとも一種の自然放射性元素を含有する放射性鉱物からなる放射線源材料の粉末を含む混合物を焼成した遠赤外線放射体が記載されている。また、下記特許文献５には、品質の安定した遠赤外線放射体を、比較的入手が容易で、安価な原材料から得られ、室温付近の温度で高い遠赤外線放射率が得られるものとして、シリカ、酸化アルミナ、マグネシア、酸化鉄、酸化チタン、酸化銅、酸化カルシウム、酸化ナトリウムおよび酸化カリウムを含有する焼結セラミックスが記載されている。
【特許文献３】特開平９−１９４８１８号公報
【特許文献４】特開平９−２０８２９２号公報
【特許文献５】特開平１０−２９７９６１号公報
【０００５】
また、下記の特許文献６には、遠赤外線の常温付近における放射性に優れたセラミックとして、ケイ素４０〜６０％、アルミニウム２５〜３０％、鉄１５〜２０％、チタン１〜３０％およびプラチナ０．０１〜０．５％から遠赤外線放射セラミックが記載されている。この遠赤外線放射セラミックは、珪砂、アルミナ、ベンガラ、酸化チタン、白金アルミナ等の比較的入手の容易な材料を用い、これらを所定の割合で混合し、粉砕し、焼結し、更に粉砕することにより製造することができ、そのため製造原価を低くし、性質を安定させることができ、しかも得られたセラミックは、比較的低い温度での遠赤外線放射性に優れている。
【特許文献６】特開２００３−１７１１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の発明は、比較的低温度域において十分なエネルギー放射量が得られるとしているが、その温度域は７００Ｋすなわち４００℃以上の温度を含むものであり、繊維等に応用して効果を得るには加熱を必要とし、体温付近では効果が不十分となる。また、特許文献２記載の発明は、アルミナその他を含む遠赤外線放射材料を合成樹脂に混練するので、各粒子組成を均一に混合するのが難しく、均一に混練するには長時間が必要であった。
【０００７】
また、特許文献３に記載の発明は、角閃石を温度２５０℃で加熱して遠赤外線放射率を測定しており、体温付近でのものではなく、かつ天然石を用いるので、成分が変動し易く、放射量を一定に調整するのが困難である。また、特許文献４に記載の発明は、放射性鉱物を用いる点で規制上の問題がある。また、特許文献５に記載の発明は、室温付近で黒体に近い放射性能を有するというが、その常温とは４０℃であり、体温程度でなかった。
【０００８】
また、前記特許文献６に記載の発明は、その遠赤外線放射率を測定すると、温度４０℃では９０％前後の高い放射率を示したが、３５℃すなわち人体の体温付近では、８０％程度の低い放射率であり、このセラミックを繊維に付着したり、練り込んだりして衣類に加工し、人体にまとった際は、その遠赤外線放射性が不十分であった。
【０００９】
この発明は、製造原価を低くでき、性質が安定し、しかも人体の体温付近での遠赤外線放射性に優れた遠赤外線放射セラミックおよび該セラミックを含有する繊維、フィルムその他の遠赤外線放射材料を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る遠赤外線放射材料は、ＳiＯ2４０〜５０重量％、Ａl2Ｏ3２５〜３５重量％、Ｆe2Ｏ3１５〜２５重量％、ＴiＯ2１〜５重量％、ＺrＯ2０．０１〜２重量％およびＰtＯ2０．０１〜１重量％からなるセラミックである。ここで、ＰtＯ2は、配合量を０．０１重量％以上とすることにより、特に遠赤外線放射効率の向上に有効であるが、１重量％を超えると、不経済であり、実用的でない。また、ＺrＯ2は、配合量が０．０１重量％未満では、体温付近での遠赤外線放射性が不十分となり、反対に２重量％を超えると、体温付近での遠赤外線放射効率が飽和し、不経済である。なお、本発明では、上記以外の成分、例えば、ＭnＯ、ＣaＯ、Ｋ2Ｏ、ＺnＯ、ＣuＯ等の不純物の含有が許されるが、これらの不純物は少量であることが好ましい。
【００１１】
上記のセラミックを製造するには、種々の材料を用いることができる。例えば、ケイ素原料としては珪石、珪砂、珪藻土、カオリナイト、モンモリナイト等を用いることができ、アルミニウム原料としてはアルミナが、鉄原料としては酸化鉄が、チタン原料としては酸化チタンが、白金原料としてはヘキサクロロ白金酸や白金アルミナ等が、またジルコニウム原料としては酸化ジルコニウム等があげられる。これらは、いずれも容易に入手できる原料であるが、これら以外の天然原料および合成原料も使用可能であり、これらを適宜に配合して前記の組成を決定する。
【００１２】
この発明に係る遠赤外線放射セラミックは、上記のケイ素原料、アルミニウム原料、鉄原料、チタン原料、白金原料およびジルコニウム原料を適宜に配合し、これを粉砕、混合し、粒度を５００μｍ以下とし、しかるのち粒状物をプレス成型し、電気炉を用い大気中１０００〜１５００℃で焼結し、しかるのち再び粉砕し、粒度２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下の微粉末とする。特に、上記セラミック粉末の使用目的が合成繊維に対する練込みの場合は、粒度を１μｍ以下に設定することが好ましく、これによって繊維を溶融紡糸する際の糸切れが防止される。
【００１３】
得られた遠赤外線放射セラミックの微粉末は、繊維面に付着させて遠赤外線放射性繊維とし、これを用いて衣料品、インテリア製品および各種の産業資材その他の繊維製品に加工して用いることができる。繊維としては、従来から使用されている繊維がいずれも使用可能である。例えば、木綿、麻等のセルロース繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成繊維、ベンベルグ、レーヨン等の再生繊維および羊毛や絹等の蛋白質繊維等があげられる。これらの繊維は、単独で用いても、また２種以上の繊維を混紡、混繊、交撚、交編織等で混用してもよい。また、これらの繊維は、フィラメント、ステープル、編物、織物、不織布、縫製品等の任意の形態で利用することができる。
【００１４】
上記遠赤外線放射セラミックの微粉末を繊維に付着させる方法としては、水および分散剤を用い、必要に応じて分散助剤または増粘剤を加えて上記微粉末の含有量が３０〜５０％の水分散液を作り、これを更に水で希釈し、バインダーを加え、得られた希釈液をスプレー、パディング、プリント、コーティング等の方法で繊維に固着させる方法があげられる。なお、バインダーとしては、アクリル酸エステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アミノプラスト樹脂、エポキシ樹脂などが例示される。なかでも、風合いおよび洗濯耐久性の面からアクリル樹脂およびウレタン樹脂が好ましい。
【００１５】
また、上記の遠赤外線放射セラミックからなる微粉末は、成形可能な高分子材料に配合し、練り込んだ後、押出し成形により繊維やフィルム、シート、パイプ等を製造し、また金型を用いた圧縮成形、トランスファ成形、射出成形等でボトル、容器その他の成型品を製造することができる。上記の高分子材料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル、エポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等の熱硬化性樹脂、および天然ゴム、合成ゴム等のゴムが例示される。
【００１６】
上記の練り込みで製造する繊維は、合成繊維に限るものではなく、再生繊維でも可能であるが、合成繊維、特にポリエステル繊維が好ましく、この場合は、上記のセラミックを１μｍ以下に粉砕した後、これを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その他のポリエステルに５〜２０％添加、混合してマスターバッチを作り、これをポリエステルチップに混合し、溶融状態で押出す方法が好ましく、この押出し成形を行なったのち、必要に応じて延伸を行なう。なお、レーヨン等の再生繊維の場合は、１μｍ以下に水分散させた遠赤外線放射セラミックを練り込むことも可能である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明に係る遠赤外線放射セラミックは、入手の容易な材料を用いて製造することができ、かつ人体や動植物の生育に有効な遠赤外線を、人体の体温付近の低い温度において高い放射率で放射し、日本電子株式会社製の遠赤外線放射計（ＪＩＲ−Ｅ００）を用いた測定では、波長４〜２４μｍの範囲における積分放射率が９０％前後と極めて高い数値を示した。したがって、この発明の遠赤外線放射セラミックは、これを粉末にして繊維に付着させたり、合成樹脂に練り込んで繊維、フィルムその他の任意形状に成形して保温、抗菌性などの機能性付与に、また動植物の成長促進に利用することができる。
【００１８】
特に請求項２に係る発明は、上記請求項１の発明に係る遠赤外線放射セラミックを任意の繊維に付着したものであるから、この繊維を用いた衣料を着用することにより、人体に遠赤外線を効率的に放射することができる。また、請求項３に係る発明は、上記請求項１の発明に係る遠赤外線放射セラミック粉末を練り込んだ任意の成形物であるから、製造が容易であり、かつ使用中に遠赤外線放射セラミックの微粉末が摩擦等で脱落することがなく、しかも体温付近の温度で遠赤外線を効率的に放射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
シリカ、アルミナ、酸化鉄、酸化チタン、白金アルミナおよび酸化ジルコニウムを所定の比率で配合し、これらをボールミルに投入し、２〜１０時間粉砕、混合し、粒度５００μｍ以下の粉粒体とし、この粉粒体を用い、圧力１００kg／cm2 以上の乾式プレスでペレットを成型し、次いで電気炉を用い温度１０００〜１５００℃の大気中で３〜５時間焼結し、この焼結で得られたセラミックを再びボールミルやジエットミル等で粉砕し、粒度２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以下のセラミック微粉末とする。
【００２０】
得られたセラミック微粉末を繊維に付着させる場合は、分散剤としてポリカルボン酸系のものや無機系のものを用い、増粘剤としてポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどを併用して水に分散させる。この分散には、ロールミル、ビーズミル、ディスパー、ホモミキサーなどを用い、上記微粉末含有量が３０〜５０％の水分散液とし、この分散液を更に水で希釈し、バインダーとして好ましくはアクリル樹脂またはウレタン樹脂を加えて処理液を調製する。なお、この処理液における上記分散液の配合量は、１〜１０％が好ましい。
【００２１】
得られた処理液に任意の繊維布帛を浸漬し、絞り、乾燥する。この乾燥後、好ましくは、遠赤外線放射セラミックの洗濯耐久性を得るため、１２０〜１９０℃で０．５〜５分の熱処理を行なう。この処理温度または処理時間が不足した場合は、洗濯耐久性が得られず、反対に処理温度または処理時間が過剰の場合は、繊維材料の黄変や脆化が生じ易くなる。なお、セラミック分散液を水に希釈するとき、セラミックの凝集や沈降を防ぐため、増粘剤やメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等を併用することが好ましい。
【００２２】
また、上記の遠赤外線放射セラミック微粉末を熱可塑性合成繊維その他の高分子化合物、好ましくは熱可塑性合成樹脂に練り込みで含有させる場合は、上記微粉末として好ましくは粒度１μｍ以下のものを用意し、この微粉末とポリエステル樹脂その他の成形材料とを５／９５〜２０／８０の重量比で混合してマスターバッチを作り、これをポリエステルチップその他の成形材料に混合して成形する。特に繊維やフィルムを成形する際は、上記成形材料の溶融状態で押出し、延伸を加えて所望の繊度、厚み、強度および伸度を備えた繊維またはフィルムとする。
【実施例】
【００２３】
実施例１
３０％コロイダルシリカ１５０部、アルミナ粉末３０部、酸化鉄２０部、酸化チタン粉末２部、酸化ジルコニウム１部および白金アルミナ０．５部をボールミルに入れ、湿式粉砕を５時間行い、乾燥機で乾燥後、乾式プレスで圧力１００kg／ｃｍ2 を加え、２ｃｍ角の成型物を得た。この成型物を電気炉に入れ、大気雰囲気中、温度１３００℃で３時間焼結し、自然冷却により室温まで冷却した。得られた焼結成型物にロールクラッシャーで粗粉砕を加え、１ｍｍ以下の粉末とし、この粉末をボールミルで３時間粉砕し、分球して粒径１０μｍ以下の微粉末とし、この微粉末をさらにジェットミルで粉砕し、分球して１μｍ以下の超微粉末を得た。
【００２４】
得られた超微粉末の組成を蛍光Ｘ線測定で調べたところ、ＳiＯ2が４６．３％、Ａl2Ｏ3が３０．６％、Ｆe2Ｏ3が２０．３％、ＴiＯ2が２．１％、ＺrＯ2が１．０％、ＰtＯ2が０．０３％であった。また、この超微粉末の遠赤外線放射率を、３５℃において日本電子株式会社製遠赤外線分光放射計（ＪＩＲ−Ｅ５００）で測定したところ、図１に実線で示すとおり、波長４〜２４μｍの範囲で９０％前後のきわめて高い積分放射率が得られた。
【００２５】
比較例１
上記の実施例１において、その酸化ジルコニウムを省略する以外は実施例１と同様にして比較例１の遠赤外線放射セラミックの微粉末を得た。この比較例１の遠赤外線放射率を実施例１と同様に測定したところ、図１に点線で示すとおり、波長４〜２４μｍの範囲で約８０％であった。
【００２６】
実施例２
前記の実施例１で得られた遠赤外線放射セラミックからなる粒径１０μｍ以下の微粉末を、下記の配合で水に分散させた。すなわち、ディスパーを用いて水にポリカルボン酸系分散剤、ポリビニルアルコールおよびカルボキシメチルセルロースを溶解し、上記遠赤外線放射セラミックの微粉末を徐々に添加、攪拌し、該セラミック微粉末の含有量が５０％の分散液を得た。
ポリカルボン酸系分散剤              ０．５部
１０％ポリビニルアルコール            １０部
２％カルボキシメチルセルロース        １０部
水                                ２９．５部
【００２７】
上記の分散液５部に、アクリル酸エステルエマルジョン５部、２％カルボキシメチルセルロース２０部および水７０部を混合して処理液を調製した。この処理液に綿ブロードを浸漬し、マングルで絞り、１１０℃で１分間乾燥し、ピンテンターを用いて１４０℃で２分間の熱処理を行った。得られた処理布帛の遠赤外線放射率を、３５℃において前記の分光放射計で測定したところ、図２に示すとおり、波長４〜２４μｍの範囲で６０％前後の積分放射率が得られた。
【００２８】
実施例３
前記の実施例１で得られた遠赤外線放射セラミックからなる粒径１μｍ以下の超微粉末１０部とポリブチレンテレフタレート９０部とを混合してマスターバッチを作り、これをポリエステルチップに２０％ブレンドし、絶乾条件で乾燥し、ブレンドポリマーを溶融押出し機で溶融し、ノズルパックから紡糸し、続いて延伸して遠赤外線放射セラミック含有量が２％、繊度が６デシテックスのポリエステル繊維を製造し、これを切断して繊維長５０mmのポリエステル繊維綿を得た。
【００２９】
上記の遠赤外線放射セラミック超微粉末を練り込んだポリエステル繊維綿を原料とし、目付量１６０ｇ／ｍ2 のスパンボンド不織布を作り、レーザードップラー血流計にて血流速度および血流量を測定し、通常のポリエステル不織布と比較した。その結果は、下記の表１に示すとおりであり、上記の実施例３は、通常のポリエステル不織布と比較し、血流速度で８％、血流量で３％の増加が認められた。
【００３０】
表１
2006273590.tif 000002
【００３１】
また、上記の遠赤外線放射セラミック超微粉末を練り込んだポリエステル繊維綿および通常のポリエステル繊維綿とを用い、かいわれ大根の発芽状況および生育状況を比較した。すなわち、上記の繊維綿１０ｇをとり、これを約１５０ｃｍ2 の面積に広げ、その上にかいわれ大根の種子１００粒を置き、常に水を保った状態に維持し、２日後の発芽数と、４日後および６日後の平均成長高さを比較した。その結果は、下記の表２に示すとおりであり、実施例３は、通常のポリエステル繊維綿に比較し、発芽数が２倍以上となり、成長高さが６割増し以上であった。
【００３２】
表２
2006273590.tif 000003
【００３３】
実施例４
前記の実施例１で得られた遠赤外線放射セラミックからなる粒径１μｍ以下の超微粉末２０部とポリエチレン８０部とを混合してマスターバッチを作り、これをポリエチレンチップに２０％ブレンドし、溶融押出し、延伸して、遠赤外線放射セラミック含有量が    ％、厚さ０．１mmのポリエチレンフィルムを製造した。この遠赤外線放射フィルムの抗菌性をＪＩＳ  Ｌ−１９０２：１９９８にて測定した。その結果は、下記の表３に示すとおり、黄色ブドウ球菌および大腸菌において、十分な抗菌効果を備えていた。
【００３４】
表３
2006273590.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１および比較例１の遠赤外線放射率を示すグラフである。
【図２】実施例２の遠赤外線放射率を示すグラフである。
【図１】
2006273590.tif 000005
【図２】
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