(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物を含む中空微粒子と、カーボン微粒子と、樹脂基剤を含み、
前記カーボン微粒子は、組成物１，０００に対して、０．１〜０．２５の割合で配合されていること
を特徴とする遠赤外線放射性組成物。
【請求項２】
前記カーボン微粒子は、
煤であること
を特徴とする請求項１に記載の遠赤外線放射性組成物。
【請求項３】
前記金属酸化物は、
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）から選択されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の遠赤外線放射性組成物。
【請求項４】
前記樹脂基剤は、
アクリル系エマルジョン樹脂であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の遠赤外線放射性組成物。
【請求項５】
前記組成物は、
分散媒に分散された状態にあること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の遠赤外線放射性組成物。
【請求項６】
前記中空微粒子と、前記樹脂基剤と、前記分散媒の密度の比は、
０．２〜０．５：１．１〜１．５：１であること
を特徴とする請求項５に記載の遠赤外線放射性組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の遠赤外線放射性組成物を基材に担持したこと
を特徴とする遠赤外線放射性基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遠赤外線放射性組成物、およびこれを担持した遠赤外線放射性基材に関するものである。
より詳しくは、所定の波長範囲に亘る遠赤外線を、高い放射率で放射する遠赤外線放射性組成物、およびこれを担持した遠赤外線放射性基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、構造物や建造物に用いられる基材の表面を被覆する塗膜としては、基材が本来持つものとは異なる意匠を付与する目的以外に、構造物や建築物の内部から外部又は外部から内部への熱を遮断する目的で、断熱効果を有するものが用いられている。
このような断熱効果を有する断熱材については、種々のものが提案されている。
【０００３】
例えば、特開２０００−０７１３８９号公報（特許文献１）においては、夏でも屋内温度が涼しく保て、冷房等に要するエネルギーを削減することができる、断熱性壁材が提案されている。
【０００４】
この断熱性壁材は、少なくとも壁材本体の一方の面が、光線を反射する性質を有するセラミック微粉末と、断熱効果を備えたセラミック微粉末とを、塗膜形成剤中に分散混合させてなる塗料からなる断熱塗料によって被覆されているものである。
【０００５】
一方、特開２０００−２９０５９４号公報（特許文献２）においては、セラミックバルーンを主成分とする高性能断熱塗料を、所定の施工部位に、所定の厚さに、容易に施工することができる断熱性フィルムが提案されている。
【０００６】
この断熱性フィルムは、微小セラミックバルーンと接着性樹脂のエマルジョンからなる高性能断熱性塗料を、予めフィルムに塗布乾燥したものである。
【０００７】
さらに、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、セラミックスなどの遠赤外線放射材料を用いて熱エネルギーの吸収や放射の効率を高めることによって、物品の加熱、冷却や乾燥などの他、冷暖房や医療に応用することが行われている。
【０００８】
例えば、特開２００４−０５１８９６号公報（特許文献３）においては、汎用性の高い材料で構成されていて、比較的に低コストで提供でき、しかも動植物や人体などの生物組織中に含まれる水分に吸収され易い波長範囲の、遠赤外線を効率よく放射することができる遠赤外線放出材料が提案されている。
【０００９】
この遠赤外線放出材料は、二酸化チタン及び炭化チタンから選ばれた少なくとも１種６０〜９０重量％、二酸化珪素及び炭化珪素から選ばれた少なくとも１種１０〜４０重量％ならびに希土類金属酸化物０．０１〜０．５重量％を含むものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−０７１３８９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開２０００−２９０５９４号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開２００４−０５１８９６号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の断熱性塗料によって形成される塗膜では、熱エネルギーが与えられると熱が塗膜の深部に達し、塗膜の裏面に到達するので、塗膜の一方の側から塗膜に対して与えられた熱エネルギーの相当量が、塗膜の反対側まで移動するという問題があった。
【００１２】
かかる特許文献１及び２に記載された断熱性塗料は、断熱効果を有するとされてはいるが、遠赤外線の放出効果については、一切の開示も示唆もなされていない。
【００１３】
さらに、前記特許文献３に記載された遠赤外線放出材料は、動植物や人体などの生物組織中に含まれる水分に吸収され易い波長範囲の遠赤外線を、効率よく放射することができるとされているが、より高い放射率で遠赤外線を放射する、遠赤外線放出材料の提供が求められる。
【００１４】
この発明はかかる現状に鑑み、塗膜として形成された際には、深部への熱移動（熱伝達）を抑制でき、かつ所定の波長の範囲に亘る遠赤外線を、高い放射率で放射する遠赤外線放射性組成物、およびこれを担持した遠赤外線放射性基材を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、この発明にかかる請求項１に記載の発明は、
金属酸化物を含む中空微粒子と、カーボン微粒子と、樹脂基剤を含み、
前記カーボン微粒子は、組成物１，０００に対して、０．１〜０．２５の割合で配合されていること
を特徴とする遠赤外線放射性組成物である。
【００１６】
この発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の遠赤外線放射性組成物において、
前記カーボン微粒子は、
煤であること
を特徴とするものである。
【００１７】
この発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載の遠赤外線放射性組成物において、
前記金属酸化物は、
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）から選択されること
を特徴とするものである。
【００１８】
この発明の請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれかに記載の遠赤外線放射性組成物において、
前記樹脂基剤は、
アクリル系エマルジョン樹脂であること
を特徴とするものである。
【００１９】
この発明の請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれかにに記載の遠赤外線放射性組成物において、
前記組成物は、
分散媒に分散された状態にあること
を特徴とするものである。
【００２０】
この発明の請求項６に記載の発明は、
請求項５に記載の遠赤外線放射性組成物において、
前記中空微粒子と、前記樹脂基剤と、前記分散媒の密度の比は、
０．２〜０．５：１．１〜１．５：１であること
を特徴とするものである。
【００２１】
この発明の請求項７に記載の発明は、
請求項１〜６のいずれかに記載の遠赤外線放射性組成物を基材に担持したこと
を特徴とする遠赤外線放射性基材である。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の遠赤外線放射性組成物は、金属酸化物を含む中空微粒子と、カーボン微粒子と、樹脂基剤を含むもので、所定の波長の範囲、特に波長５〜２２μｍの範囲に亘る遠赤外線を、高い放射率で放射する。
したがって、前記遠赤外線放射性組成物によって形成される塗膜によれば、その表面から入った熱は、深部へ移動する前に、塗膜表面側の空間に熱放射によって戻されるため、塗膜の深部への熱移動（熱伝達）が抑制される。
【００２３】
さらに、前記遠赤外線放射性組成物は、遠赤外線を、高い放射率で放射するので、遠赤外線の吸収率（吸収性能）も高い。
したがって、これを担持させた構造物や建築物、前記遠赤外線放射性組成物を担持させた各種基材によって構成される構造物や建築物などでは、塗膜表面の温度が高いとき（暖房をかけたときなど）には、外部（特に人体）に効率的にエネルギーを放射し、塗膜表面温度が低いときは、（冷房をかけたときなど）には、外部（特に人体）から出た遠赤外線（エネルギー）を吸収するため、快適な空間が形成される。
【００２４】
さらにまた、前記遠赤外線放射性組成物は、上記優れた遠赤外線放射性能を有するもので、各種構造物や建築物、各種基材などに適用できるものである。
したがって、前記遠赤外線放射性組成物を担持させた構造物や建築物、各種基材なども、塗膜表面から遠赤外線を放射する性能に優れている。
【００２５】
特に、前記中空微粒子と、前記樹脂基剤と、前記分散媒を、０．０５〜０．３：０．９〜２．２：１の密度比で含む遠赤外線放射性組成物では、基材上に塗布して乾燥させることによって、形成された塗膜の表面に、遠赤外線の放射に寄与する前記中空微粒子が浮き出る、具体的には、塗膜表面の浅い位置に中空微粒子が緻密に分布する。
したがって、より優れた遠赤外線放射性能を有する塗膜、およびこれが表面上に形成された基材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の遠赤外線放射性組成物の分光赤外線放射率を示す図であって、縦軸に分光赤外線放射率、横軸に遠赤外線の波長をとったものである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明にかかる遠赤外線放射性組成物を実施するための形態を、詳細に説明するが、この発明は、これらに限定されるものではない。
なお、この発明において使用している密度は、嵩密度（ＪＩＳ  Ｋ  ５１０１、見かけ密度）である。
【００２８】
この発明の遠赤外線放射性組成物は、金属酸化物を含む中空微粒子と、カーボン微粒子と、樹脂基剤を含むものである。
かかる構成の遠赤外線放射性組成物は、遠赤外線を、特定の波長の範囲、具体的には、波長５〜２２μｍの範囲に亘って９０％以上、特に、波長１０〜２２μｍの範囲に亘って９０〜９８％の放射率で放射するという作用を有するものである。
【００２９】
この作用は、従来の、物質（塗膜）の両側に温度差があった際に、高温部から低温部に流れる熱量の大小を意味する「断熱性」とは、全く異なる概念である。
すなわち、前記遠赤外線放射性組成物によって形成される塗膜の表面に、熱エネルギーが与えられると、この塗膜の表面、具体的には、前記中空微粒子及び／又は樹脂基剤に熱エネルギーが吸収される。
そして、この熱エネルギーによって、前記塗膜の表面の温度が深部よりも上昇するとともに、この表面の浅い位置（特に表面から２０μｍ以内の位置）から外部の熱源方向（塗膜表面側の空間）に向かって、遠赤外線（熱）放射が効果的に行われる。
したがって、前記塗膜の深部への熱移動が抑制され、前記表面に与えられた熱エネルギーのほとんどは、深部にまで到達することがない。
【００３０】
前記金属酸化物としては、
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）など
が挙げられる。
これらは、単独で用いても混合物としてもよい。
なお、混合物として用いる場合には、金属酸化物の配合比が、ほぼ均等になるようにすることが好ましい。
【００３１】
なお、この発明においては、前記中空微粒子としては、前記金属酸化物を分子構造に含む中空構造を有するものを用いてもよい。
例えば、前記金属酸化物を含む、中空構造のアルミノ珪酸ソーダガラスを用いることができる。
【００３２】
前記中空微粒子の平均粒子径は、好ましくは１０〜１００μｍである。
【００３３】
前記中空微粒子の密度は、好ましくは０．０５〜０．３ｇ／ｃｍ３である。
前記中空微粒子としては、多孔質のものを選択することが好ましい。
このような中空微粒子を選択した場合には、さらに調湿効果が得られる。
【００３４】
前記中空微粒子の含有量については、好ましくは組成物全体に対し５０〜９５容積％、より好ましくは６０〜９５容積％である。
前記含有量が、５０容積％未満では十分な遠赤外線放射効果を発揮できず、９５容積％を超える場合には、前記樹脂基剤が前記中空微粒子を安定的に保持することができない傾向にある。
【００３５】
前記カーボン微粒子は、前記中空微粒子が有する遠赤外線放射性能を増強せしめるために配合されるものである。
前記カーボン微粒子としては、
例えば、カーボンブラック、炭ないし墨、煤など
が挙げられる。
これらの中では、前記中空微粒子が有する遠赤外線放射性能を増強せしめることに加えて、高い遠赤外線放射性能を有し、かつ中空微粒子の粒子間に入り込み、中空微粒子の配置を安定させることができることから、煤を選択することが好ましい。
【００３６】
前記カーボン微粒子の平均粒子径は、前記中空微粒子の平均粒子径より小さいことが好ましい。
より好ましくは０．０３〜０．６μｍ、さらに好ましくは０．０３〜０．３μｍ、さらに好ましくは０．０３〜０．０５μｍである。
【００３７】
前記カーボン微粒子の含有量は、後述する分散媒に前記遠赤外線放射性組成物を分散させたもの１，０００に対して、好ましくは０．１〜０．２５、より好ましくは０．１４〜０．２５となるような量にする。
含有量が０．１未満の場合には、この発明の効果が十分に得られず、０．２５を超える量を配合しても、配合に見合う効果が認められず不経済となる傾向にある。
【００３８】
前記樹脂基剤は、この樹脂基剤中に、前記中空微粒子を緻密かつ均一に分散させるためのものである。
これによって、空気を内部に含んだ中空微粒子が、前記樹脂基剤中に緻密かつ均一に分布するので、熱伝導率及び密度が小さくなる。
したがって、塗膜表面に照射された熱エネルギーは、その深部に到達せず、遠赤外線として塗膜表面から外部に効率的に放出されることとなる。
【００３９】
前記樹脂基剤としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。
【００４０】
前記樹脂基剤としては、エマルジョンの形態にあるものを選択することが好ましい。
このような樹脂エマルジョンとしては、例えば、アクリルエマルジョン樹脂、アクリルシリコーンエマルジョン樹脂などのアクリル系エマルジョン樹脂、ウレタンエマルジョン樹脂などのウレタン系エマルジョン樹脂、エポキシ系エマルジョン樹脂などを挙げることができる。
より好ましくは、アクリルエマルジョン樹脂や、アクリルシリコーンエマルジョン樹脂などのアクリル系エマルジョン樹脂が選択される。
これらは単独で用いても、混合物としてもよい。
【００４１】
なお、前記樹脂基剤の密度は、前記中空微粒子の密度より大きいことが好ましい。
より好ましくは０．９〜２．２ｇ／ｃｍ３、さらに好ましくは０．９〜１．５ｇ／ｃｍ３である。
【００４２】
この発明の遠赤外線放射性組成物には、前記中空微粒子を前記樹脂基剤中に一様に分散させるため、さらに、中空微粒子平準化剤を配合してもよい。
前記中空微粒子平準化剤としては、例えば、シランカップリング剤などの、有機材料と無機材料との界面における接着性の改良に効果的な成分が挙げられる。
【００４３】
この発明の遠赤外線放射性組成物には、前記中空微粒子の粒子間に入り込み、前記中空微粒子の配置を安定させることを目的として、二酸化チタンを配合することができる。
前記二酸化チタンとしては、各種結晶型のものを選択することができるが、光触媒としての効果を付与することができることから、光触媒活性を有するアナターゼ型の二酸化チタンを選択することが好ましい。
【００４４】
この発明の遠赤外線放射性組成物には、さらに、この発明の目的及び効果（遠赤外線放射効果）を阻害しない範囲で、各種添加剤、例えば、顔料、紫外線吸収剤、分散剤、増粘剤、消泡剤、湿潤剤、レベリング剤、増膜助剤などを適宜添加することができる。
【００４５】
かかる遠赤外線放射性組成物については、適当な分散媒に分散させて使用することができる。
前記分散媒としては、前記遠赤外線放射性組成物が分散し得るものであればよいが、好ましくは水やアルコール類などの水系分散媒、より好ましくは水が選択される。
前記分散媒の密度は、前記中空微粒子の密度より大きく、前記樹脂基剤の密度よりも小さいことが好ましい。
【００４６】
前記遠赤外線放射性組成物を前記分散媒に分散させて使用する場合においては、前記分散媒の密度を１としたときに、前記中空微粒子と、前記樹脂基剤と、前記分散媒の密度の比を０．０５〜０．３：０．９〜２．２：１とすることが好ましい。
このような密度比とした場合には、前記遠赤外線放射性組成物を前記基材に塗布して乾燥させると、形成された塗膜の表面に、遠赤外線の放射に寄与する前記中空微粒子が浮き出る、具体的には、塗膜表面の浅い位置に中空微粒子が緻密に分布するので、より優れた遠赤外線放射性能を有する塗膜およびこれが表面上に形成された基材が得られる。
【００４７】
この発明の遠赤外線放射性組成物を、適当な基材に担持させて使用することができる。
これによって得られる基材は、前記遠赤外線放射性組成物と同様、優れた遠赤外線放射性能を有する。
例えば、このような基材で構造物や建築物を構成した場合、基材の塗膜表面の温度が高いとき（冬季に暖房をかけたときなど）には、外部（特に人体）に効率的にエネルギーを放射する。
一方、前記基材の塗膜表面温度が低いときは、（夏季に冷房をかけたときなど）には、外部（特に人体）から出た遠赤外線（エネルギー）を吸収するため、快適な空間が形成される。
【００４８】
この発明の遠赤外線放射性組成物を担持可能な基材としては、金属、紙、繊維、樹脂、ガラス、タイル、陶磁器、木材、セメント、目地、コンクリート、石膏ボード又はそれらの複合体や積層体などが挙げられる。
前記基材の形態については特に制限はなく、シート状、粒状、ペレット状、粉末、繊維状、成形品、あるいはこれらを加工したものなどを適宜選択することができる。
【００４９】
前記基材として繊維を用いた場合、その繊維を紡績して糸とし、織って布とし、あるいは圧縮成形して繊維板として用いてもよい。
前記繊維の例としては、天然繊維及び合成繊維の何れでもよく、また、これら両方を用いた繊維でもよい。
さらに、織布、編布、不織布など、任意の状態のものを用いることができる。
【００５０】
この発明においては、シート状の不織布に用いることが好適である。
具体的には、靴の中敷きや、マット、マスク、サポーター、寝具、ひざ掛けなどに適用することができる。
この場合において、前記不織布としては、好ましくは平面が適度な柔らかさを有する不織布、より好ましくはウレタン樹脂含有ポリエステル不織布が選択される。
【００５１】
前記遠赤外線放射性組成物を、前記基材に担持させる方法としては、公知の方法を採用することができる。
例えば、刷毛、ローラー、スプレーなどを用いて、前記遠赤外線放射性組成物を前記基材に塗布又は噴霧する方法や、前記遠赤外線放射性組成物を前記基材に浸漬する方法などが挙げられる。
【００５２】
前記遠赤外線放射性組成物の前記基材への担持に際して、その膜厚は、所望の用途により選択すればよい。
前記遠赤外線放射性組成物の基材への担持量は、好ましくは２５０〜４００ｇ／ｍ２、より好ましくは３５０〜４００ｇ／ｍ２である。
【実施例】
【００５３】
以下、具体的な実施例によって、この発明の遠赤外線放射組成物をより詳細に説明する。
なお、この発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００５４】
［実施例１］
下記表１に示した組成に従い、各成分を混合し、攪拌して、目的とする遠赤外線放射組成物を得た。
【００５５】
【表１】
0006405584.tif 000002
【００５６】
［試験例１］遠赤外線放射率の評価
上記得られた組成物について、遠赤外線輻射率測定装置（日本電子（株）製ＪＩＲ−ＷＩＮＳＰＥＣ１００、赤外放射測定ユニットＩＲ−ＩＲＲ２００装備）を用いて、下記測定条件に基づき遠赤外線放射率（積分放射率）を測定した。
その結果を、図１に示す。
【００５７】
＜測定条件＞
標準黒体炉：温度４０℃及び１６０℃（２点温度標準検量法）
測定温度：４１．２℃
試料アパーチャー：１０ｍｍφ
トラップ温度：１１．９℃
検出器：ＭＣＴ（測定波長範囲５．００〜２２．５５μｍ）
【００５８】
＜結  果＞
この発明の遠赤外線放射組成物の積分放射率は、９４．６％であった。
さらに、この発明の遠赤外線放射組成物は、波長約５〜２２μｍ、特に５〜２０μｍの範囲に亘る遠赤外線を、９０％以上の放射率で放射することが示された。
一方、貴蛇紋石、ブラックシリカ、備長炭の積分放射率は、それぞれ９３％、８９．２％、８８％であることが知られている。
以上から、この発明の遠赤外線放射組成物は、優れた遠赤外線放射性能を有することは、明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
この発明の遠赤外線放射性組成物は、塗膜の深部への熱移動（熱伝達）を抑制するとともに、所定の波長の範囲に亘る遠赤外線を、高い放射率で放射することができる。
したがって、物品の加熱、冷却、乾燥などの他、冷暖房や医療に応用することができるので、遠赤外線放射性組成物のさらなる普及を図ることができる。
【図１】
0006405584.tif 000003