(57)【要約】【課題】接触、摩擦又は体温により帯電してマイナスイオンを発生する健康増進マットであって、特別な発生物質を使用することなく、使用素材自体のもつ特性を利用して発生させ、しかもその能力を長期間持続し、これにより交感神経と副交感神経とのバランスを保ち、多量の遠赤外線を発生して身体の深部まで温めるという特性を有し、かつ通気性、消臭性及び吸湿性がよく、さらに体重を特定部分に集中することなく、均一に分散させることができるマットを提供する。【解決手段】三次元立体織物層、天然タンパク繊維と負電荷が帯電されたポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなる不織布層、マイナスイオン発生能力をもつ炭素繊維からなるフェルト層及び通気性ポリウレタン発泡体層を順次積層してなる積層体を、表生地及び裏生地で被覆した構造を有する健康増進マットとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元立体織物層、天然タンパク繊維と負電荷が帯電されたポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなる不織布層、マイナスイオン発生能力をもつ炭素繊維からなるフェルト層及び通気性ポリウレタン発泡体層を順次積層してなる積層体を、表生地及び裏生地で被覆した構造を有することを特徴とする健康増進マット。
【請求項２】
上記天然タンパク繊維が羊毛繊維、最外層のエピキューティクル層を除去した羊毛繊維及び絹繊維の中から選ばれた少なくとも１種である請求項１記載の健康増進マット。
【請求項３】
マイナスイオン発生能力をもつ炭素繊維がピッチ系炭素繊維である請求項１又は２記載の健康増進マット。
【請求項４】
通気性ポリウレタン発泡体が反発弾性率３０〜６０％を有し、かつ表面に多数の三角錐型突起を備えた構造である請求項１ないし３のいずれかに記載の健康増進マット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用時において、摩擦及び体温によりマイナスイオンと遠赤外線を発生する機能を有し、かつ優れた消臭性、吸湿性、通気性を示すとともに、体重を分散して支持するように三角錐型突起を形成することにより、安眠性を付与する新規な健康増進マットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
天然の滝や噴水の環境下で発生するマイナスに荷電した空気イオンは、マイナスイオンと呼ばれ、人間の健康維持の上で重要な役割を果すことが知られて以来、これを人工的に発生させる方法についての研究が盛んに行われるようになった。特に、近年健康医学の急速な進展により、マイナスイオンの人体への作用機序が解明された結果、健康の障害の原因の１つである人体内の活性酸素の消去にマイナスイオンの発生源である電子が有効であることが判明し、それを利用したマイナスイオンの発生手段に対する関心が高まってきている。
【０００３】
ところで、このマイナスイオンの発生手段の１つとして、マイナスイオンを発生する機能を付与した繊維を形成させ、これを衣料品や布団カバーに加工して利用する方法が知られている。そして、このような繊維としては、例えば超微粒状トルマリンをアルカリセルロースに混練し、紡糸した帯電性レーヨン繊維（特許文献１参照）、トルマリン微粉末を混入した合繊糸とシルク糸との混紡糸（特許文献２参照）、炭素繊維が、天然繊維中に混合されるようにして含ませ炭素繊維のマイナスイオンを発現させるようにした綿（特許文献３参照）、マイナスイオンを発生する無機物微粒子及びケラチン化した羊毛溶解物質を分散した水溶液と羊毛繊維製品とを接触させたのち、熱処理して得られるマイナスイオンを発生する羊毛繊維製品（特許文献４参照）、ポリアミド合成繊維又は羊毛或いは両者の混紡繊維からなる表地とポリ塩化ビニル繊維からなる裏地との二重構造編成物からなる保温サポータ用マイナスイオン発生布地（特許文献５参照）、遠赤外線放射性化合物を５〜１５質量％含有するポリエステル繊維の繊維表面に、マイナスイオンを発生させるエネルギーを放射する天然放射性稀有元素を含有する無機物の微粒子が固着されたマイナスイオン放射繊維（特許文献６参照）、セラミック粉末と、炭粉末とを含むマイナスイオン発生組成物（特許文献７参照）などがこれまで提案されており、また寝具類としては、吸湿によって発熱する繊維層と、芯材層と、カーボン綿層とを重層した健康寝具（特許文献８参照）、長辺の長さが１０ｍｍ以下に粉砕された微粉状木炭と微粉状トルマリンとを混合した断熱透湿層を備えた布団類（特許文献９参照）、綿及び自然素材で形成された織物を炭化させて得られる植物性炭素繊維材料を用いた寝具（特許文献１０参照）などが提案されている。
そのほか、マイナスイオン発生方法として、マイナス静電気を帯びやすい素材を８重量％以上含む材料を、それに比べてマイナス静電気を帯びにくい材料で摩擦するマイナスイオン発生方法（特許文献１１参照）が提案されている。
【０００４】
しかしながら、トルマリンのようなマイナスイオンを発生する無機物微粒子を繊維素材中に練り込んで紡糸する方法では、乾式粉砕と湿式粉砕とを併用して、粒径０．８μｍ以下に微粉砕しなければならないため、技術的に煩雑である上に、微粒子を混入しているため紡糸に際し紡糸ノズルが損傷するなどの欠点がある。また、マイナスイオンを発生する無機質微粒子をケラチン化した羊毛溶解物質に分散させた水溶液と羊毛繊維とを接触させる方法では、羊毛溶解物質をケラチン化するために特殊で煩雑な処理を必要とする上に、この分散物を羊毛繊維表面に付着させてもマイナスイオン発生性能の安定性が低く、長期間の使用に耐えないという欠点がある。
【０００５】
このように、マイナスイオンを発生する無機微粒子又は炭素粉末を固体表面に付着させる方法は、いずれも物理的吸着力のみによって結合しているので、安定性を欠くという共通した欠点を有している。
【０００６】
さらに、マイナス静電気を帯びやすい材料をマイナス静電気を帯びにくい材料で摩擦してマイナスイオンを発生する方法は、長期間にわたってマイナスイオンを発生させることができない。
そのほか、前記の方法においてマイナスイオンを帯びやすい素材としてポリ塩化ビニリデンを用いることも知られているが（特許文献１２参照）、ポリ塩化ビニリデンは、成形性が低く、摩擦帯電性が大きいため、これを繊維状に成形することができず、これを用いたマットは知られていなかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３２７２０７号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献２】特開平１０−３３１０４２号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献３】特開２００１−３５５１８２号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献４】特開２００１−３５５１８２号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献５】特開２００３−２４７１５１号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献６】特開２００４−６８２１５号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献７】特開２００５−９７４０７号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献８】特開平９−５１８３９号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献９】特開平１０−３０９２２５号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献１０】特開２００４−２２３１８８号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献１１】特開２００２−９５９６０号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献１２】特開２００４−４３９８８号公報（特許請求の範囲その他）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、接触、摩擦又は体温により帯電してマイナスイオンを発生する健康増進マットであって、マイナスイオンを、トルマリンのような特別のマイナスイオン発生物質を使用することなく、使用素材自体のもつ特性を利用して発生させる能力を有し、しかもこの能力が長期間にわたって持続し、このマイナスイオンにより安眠に重要な役割を果す交感神経と副交感神経とのバランスが保たれる上に、多量の遠赤外線を発生して身体の深部まで温めるという特性を有し、かつ通気性、消臭性及び吸湿性がよく、さらに体重を特定部分に集中することなく、均一に分散させることができるマットを提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、優れた性能を有する健康増進マットを開発するために鋭意研究を重ねた結果、２種類の帯電特性の異なる繊維で、かつプラスに帯電する繊維として親水性の大きい繊維を用いると、それぞれの繊維上に摩擦により生じたプラスとマイナスの荷電が、火花放電により消滅することがなく、マイナスイオンを生じること、炭素材料が同様にマイナスイオンと遠赤外線とを発生すること、及び特定のプラスチック材料を用いると、通気性の向上、体圧分散性が得られること、したがって、これらの性質を組み合わせて利用すれば、前記の目的が達成しうることを見出し、これらの知見に基づいて本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、三次元立体織物層、天然タンパク繊維と負電荷が帯電されたポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなる不織布層、マイナスイオン発生能力をもつ炭素繊維からなるフェルト層及び通気性ポリウレタン発泡体層を順次積層してなる積層体を、表生地及び裏生地で被覆した構造を有することを特徴とする健康増進マットを提供するものである。
【００１１】
次に、本発明を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明のマットの構造の１例を示す部分的に破断した斜面図、図２は斜視図である。
これらの図において、本発明の健康増進マットを構成する積層体は、三次元立体織物層１、不織布層２、フェルト層３及び通気性ポリウレタン発泡体層４を順次積層した構造を有している。
【００１２】
上記の三次元立体織物層は、平織り状布地からなる上下生地の間に縦糸を林立させて織成又は編成した構造でもよいし、１種又は２種以上の織糸を用いて三次元立体織成したものでもよい。この際の上下生地又は立体織成用織糸としては、必要に応じ１〜２ｍｍの細孔を穿孔したポリエステル生地、綿生地、ポリエステルと綿との混紡生地のように、水分をある程度吸収又は透過させうる素材からなるものが好ましい。また、これらの生地間に林立させる縦糸は、ポリアミド繊維例えばナイロン繊維のように、剛性を有する素材からなるものが好ましい。
この上生地の厚さは０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは１．１〜１．２ｍｍ、中間の縦糸層の厚さは６〜９ｍｍ、好ましくは７〜８ｍｍ、下生地の厚さは０．１〜０．２ｍｍの範囲にするのがよい。
【００１３】
次に、上記の三次元立体織物層に隣接して積層される不織布層は、天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維で構成されている。この天然タンパク繊維としては、羊毛繊維及び絹繊維が好適である。
羊毛繊維は、繊維表面のエピキューティクル層のために摩擦で生じる荷電が繊維上に滞留しやすく、火花放電による荷電消滅が起りやすいので、繊維の最外層のエピキューティクル層を除去し、吸湿速度を大きくして用いるのが好ましい。このエピキューティクル層の除去は、例えば塩素のような酸化剤で処理することによって行うことができるが、このような化学的処理を行うと内部に存在するケラチン分子を損傷するおそれがあるので、薄板などを用いて最外層を削り取る物理的処理の方が好ましい。
【００１４】
他方、絹繊維は、親水性であるので、特に前処理を行うことなく、そのまま用いることができる。この絹繊維は、通常家蚕が作出した生糸を原料としたものが用いられるが、繊度の大きい柞蚕も使用することができる。
【００１５】
次に、これらの天然タンパク繊維と混紡するポリ塩化ビニリデン系繊維は、塩化ビニリデン単独の重合体からなるものでもよいし、塩化ビニリデンと塩化ビニルとの共重合体であってもよい。このポリ塩化ビニリデン系繊維の繊維径としては、１０〜３０μｍの範囲が好ましい。
【００１６】
そして、本発明においては、天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合割合は、質量比で８０：２０ないし１０：９０の範囲内で選ばれるが、多量のマイナスイオンを長時間にわたって発生させるためには、この質量比を４０：６０ないし２０：８０の範囲内で選ぶのが好ましい。
【００１７】
このポリ塩化ビニリデンは、本来成形性に欠くため、布状に織成することはできなかったが、本発明においては、天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン繊維のステープルファイバーをそれぞれ１０〜１００ｍｍ、好ましくは３０〜８０ｍｍのシート状に成形し、解繊しながら均一に混合しながら、不織布を形成したのち、ニードルパンチングすることにより所望の不織布を調製することができる。
【００１８】
このようにして形成された不織布は、機械的に摩擦を加えるか、空気流により繊維相互の接触を行わせ、負電荷を帯電させることにより、マイナスイオン発生能力を付与することができる。
【００１９】
例えば、帯電列の最下位にあるポリ塩化ビニリデン系繊維と、帯電列の上位でかつ含水率約１６％の羊毛繊維又は含水率約１１％の絹繊維を混合した不織布においては、摩擦により生じた荷電は、多量に含まれる天然タンパク繊維の水分のため、火花放電により消滅することなく、コロナ放電及び水との作用によりマイナスイオン及びプラスイオンを発生させることができる。
【００２０】
次に、この不織布層に接触させて積層するフェルト層３は、マイナスイオン発生能力をもつピッチ系炭素繊維からなっている。このピッチ系炭素繊維は、石炭タールを精製して得られた等方性ピッチを原料として、紡糸、不融化、炭化の工程を経て得られた等方性の炭素繊維であり、繊維径１０〜１５μｍ、引張強度７００〜１０００ＭＰａ、引張り伸度１．５〜２．５％、飽和水分率８〜１０％であり、吸湿性、防臭性に優れたものである。
これをフェルト状に加工するには、原繊維を積み重ねたのち、ニードルパンチにより均一化する。このフェルト層の厚さとしては、５〜１０ｍｍが適当である。
【００２１】
本発明で用いる前記の不織布及びピッチ系炭素繊維を加工して得られるフェルトにより発生するマイナスイオン濃度は、ゲルディエン法による測定原理に基づいて作製された空気イオン測定装置を用いることにより測定することができる。
【００２２】
図３は、ゲルディエン法原理に基づいて作製された空気イオン測定装置の説明図である。この装置は、たがいに電気的に絶縁された外筒（印加電圧筒）１１と内筒（集電極円筒）１２から構成されている。そして、この外筒１１は直流電源１４に、内筒１２はエレクトロメーター１３にそれぞれ接続している。この外筒１１と内筒１２の間隙に、軸方向に空気イオンを含む空気を一定流速で通しながら、外筒１１に負電流を印加すると、円筒間を通過する空気中のマイナスイオンは内筒１２に捕捉され、内筒１２に流れる電流は次第に増大する。そして、Ｐ点を通過するイオンがすべてＴ点で捕捉可能な印加電圧下では、内筒１２内に入ってくるイオンはすべて内筒１２に捕捉され、印加電圧がこれ以上になると内筒２に流れる電流は一定値となる。
【００２３】
図４は、外筒１１への印加電圧と内筒１２に流れる電流との関係を示すグラフである。この図４において印加電圧とともに増大する内筒１２に流れる電流（オーム電流）は、ある時点で印加電圧を上げても内筒１２に流れる電流が一定値を示し飽和する（飽和電流）。
また、すべてのマイナスイオンが捕捉されるイオンの移動度すなわち臨界移動度をｋｃとすると、このｋｃは次の式（１）で示される。
ｋｃ＝［Ｆ／（４π・ａＶ）］  （１）
ただし、Ｆ：空気流の流量（ｃｍ3／ｓｅｃ）
Ｖ：印加電圧（Ｖ）
ａ：装置定数
【００２４】
また、飽和電流において一定時間に流れた平均電流から、１ｃｍ3当りのマイナスイオン数密度［Ｄ］は次式（２）で与えられる。
［Ｄ］＝［Ｉ／（ｅ・Ｆ）］  （２）
ただし、ｅは１個の電子の荷電量（１．６×１０-17クローン／秒）
式（２）のＩの値は、一定時間ｔ秒に内筒１２に蓄積される荷電量Ｑより次式（３）に従って求めることができる。
Ｉ＝（Ｑ／ｔ）  （３）
【００２５】
そして、ゲルディエン法空気イオン測定装置から得られる測定値を代入することにより、上記の式に基づいてマイナスイオン数密度を求めることができる。この測定に際しては、マイナスイオンを測定しようとする試料を４０℃で２時間乾燥したのち、１２時間デシケーターに保管する。
【００２６】
最後に積層する通気性ポリウレタン発泡体層は、反発弾性率３０〜６０％、好ましくは４５〜５０％の発泡ポリウレタンからなっている。このものは、板状体でもよいが、シート基部上に多数の三角錐状凹凸を設けたものが好ましい。このような形状に構成すれば、いっそう通気性を向上させることができ、また体圧分散性も良好になる。このポリウレタン発泡体層の厚さは、基部において５〜１５ｍｍ、高さ１５〜２０ｍｍの錐体を設けたものが好ましい。
【００２７】
本発明の健康増進マットは、このような構造の積層体の三次元立体織物層側を表生地５で、またポリウレタン発泡体層側を裏生地６で被覆されている。この表生地及び裏生地としては、ポリエステル又は木綿の織布又は不織布が用いられる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、接触又は摩擦、あるいは使用する人の体温により繊維が帯電し、次いでマイナスイオンを発生するもので、トリマリンのようなマイナスイオンを発生させるための物質を混入することなく、素材自体のもつ特性を利用してマイナスイオンを発生させ、かつこの能力を長期間にわたって持続させることができる。
このマイナスイオンは安眠に重要な交感神経と副交感神経とのバランスを調整する。そして、多量な遠赤外線を発生し、身体の深部まで暖かくすることができ、さらに、良好な通気性を確保し、消臭性と吸湿性とを保有し、さらに中程度の弾性率のポリウレタンを使用するので、人体の特定個所に圧力が集中することを防止して、体圧分散性を向上することにより寝具中の人をとりまく環境を調え、安眠と健康の促進に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に実施例により本発明を実施するための最良の形態を説明するが本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【００３０】
図３に示す構造のゲルディエン法測定装置の試料挿入部に、試料（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）を４０℃で１２時間乾燥して装入する。次に、測定用空気Ｆ（リットル／ｍｉｎ）を送入し、装置の二重円筒の外筒に、０、−４０、−６０、−８０、−１００、−１２０、−１４０及び−１６０Ｖの電圧を逐次印加し、これらの電圧に対応して内筒に流れる電流値Ｉ（ａｍｐ）を測定する。この際の測定室内の温度は２５℃、相対湿度は３０％、空気の流速は２．０１リットル／分に保った。
次いで、横軸にＶ値、縦軸にＩ値をプロットして得られるＶ−Ｉ曲線の飽和電流値（Ｉsat）を求め、前記式（２）により試料を通過する空気中のマイナスイオン数密度Ｄを計算する。
【実施例１】
【００３１】
三次元立体織物層１として、１〜２ｍｍの少孔を有し、厚さ１ｍｍのポリエステル織布からなる上層と、長さ７〜８ｍｍの縦に林立したナイロン繊維からなる中間層と厚さ０．１ｍｍのポリエステル織布からなる下層で構成されたもの（旭化成せんい株式会社製、商品名「フュージョン６４０９４」）を用いた。また、不織布層２として、羊毛表面のキューティクルを削り取ったステープルファイバー（新潟大東紡株式会社製、商品名「Ｅ−ウールスライバー」を長さ５１ｍｍにカットしたもの）３０質量部とポリ塩化ビニリデン繊維ステープルファイバー（旭化成ライフ＆リビング株式会社製、繊維度７デニールのポリ塩化ビニリデン繊維を長さ５１ｍｍにカットしたもの）７０質量部とを混合し、次いで開繊カーディングすることにより得られた５３０ｇ／ｍ2のシート状ウェブをニードルパンチして得た不織布を用いた。この不織布のマイナスイオン数密度［−Ｄ］は、６２，５８０個／ｍｌであった。参考のために、同じ条件下で測定したトルマリン微粉末５質量％を練り込んだビスコース繊維のマイナスイオン数密度は５１，３００個／ｍｌであった。
この数値から、本発明で用いる不織布２は、従来使用されているマイナスイオン発生用不織布よりも高いマイナスイオン数密度を有することが分かる。
【００３２】
次に、マイナスイオンを発生するピッチ系炭素繊維のフェルト層３としては、厚さ７ｍｍ、目付け３００ｇ／ｍ2のフェルト（大阪ガスケミカル株式会社製、商品名「ドナカーボ、フェルトＳ−２２３」）を用いた。このフェルト層のマイナスイオン数密度は６１，０５７個／ｍｌであった。
また、通気性を有するポリウレタン層４としては、アキレス株式会社製の反発弾性率４６％のポリウレタンを、厚さ１０ｍｍの基部上に、高さ２０ｍｍの錐体状凹凸２０００個／ｍ2を設けた形状に形成して用いた。
以上の三次元立体織物層１、不織布層２、炭素繊維フェルト層３及びポリウレタン発泡体層４を順次積層し、ポリエステル１００％の織布からなる表生地５及び裏生地６で被覆して健康増進マットを製造した。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の健康増進マットは、体温及び使用時に生じる摩擦によりマイナスイオンを発生し、しかもこのマイナスイオンの発生を長時間にわたって持続することができ、また使用中に、人体の特定個所に圧力が集中することなく、体圧が分散して支持されるので、安眠性を高めることができるので、健康増進のための寝具として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の健康増進マットの構造の１例を示す一部切欠した斜視図。
【図２】図１と同じものの断面図。
【図３】本発明の実施例でマイナスイオンの測定に用いたゲルディエン法測定装置の説明図。
【図４】図３の装置の外筒への印加電圧と内筒に流れる電流との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３５】
１  三次元立体織物層
２  天然タンパク質繊維とポリ塩化ビニリデン繊維との不織布層
３  炭素繊維フェルト層
４  ポリウレタン層
５  表生地
６  裏生地
１１  外筒
１２  内筒
１３  エレクトロメーター
１４  直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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