JP2002275727A

JP2002275727A - 有機化学繊維、布地及び衣類

Info

Publication number: JP2002275727A
Application number: JP2001083023A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujiyasu; 洋藤安; Shinichiro Ishigaki; 新一郎石垣; Takemitsu Ishigaki; 毅光石垣; Hiroyasu Nishizawa; 広保西沢
Original assignee: SOTA JAPAN KK
Current assignee: SOTA JAPAN KK
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2021-03-22
Also published as: JP3449994B2

Abstract

(57)【要約】【課題】遠赤外効果による健康増進、治療効果に優れ
た有機化学繊維、布地および衣類を提供する。【解決手段】特定粒径のゲルマニウム粉体を特定量含
有したゲルマニウム含有繊維は、ゲルマニウム粉体を含
有した繊維原料を、この繊維原料に適した紡糸方法で紡
糸することにより得られる。本発明の有機化学繊維の表
面に存在するゲルマニウムが肌と接触することにより、
遠赤外効果による健康増進、治療効果等を生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠赤外線による健
康増進、治療機能を持った有機化学繊維、布地及び衣類
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゲルマニウムには人肌に接して遠赤外線
を放射する効果があり、この遠赤外線による健康増進、
治療機能を持った衣類として、ゲルマニウムの粉末を内
側（肌側）に接着剤等で塗り込んだソックス、サポータ
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】遠赤外線効果を主役と
するゲルマニウム効果を、肌着のような衣類において好
適に発現させるためには、肌とのゲルマニウムの接触面
積を広くすることが必要であり、かつ、洗濯などでゲル
マニウムが抜け落ちたりしないように工夫することが大
切である。また、ゲルマニウムを付着させることで衣類
としての見栄えが悪くなってしまう、等の不具合が生じ
ないように工夫することも必要である。

【０００４】このような点で従来技術には種々の不具合
があり、より好適な遠赤外線による健康増進、治療機能
を持った有機化学繊維、布地及び衣類の開発が望まれて
いた。本発明は、このような課題を解決することを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る有機化学繊
維は、繊維中に、ゲルマニウムまたはゲルマニウムを含
む合金の微粒子が混ぜ込まれていることを特徴とする。
ここで、上記の繊維とは、再生繊維、半合成繊維または
合成繊維のいずれかであり、上記のゲルマニウムを含む
合金とは、銀とゲルマニウムを少なくとも含む合金、ま
たは金とゲルマニウムを少なくとも含む合金、またはク
ロムとゲルマニウムを少なくとも含む合金のいずれかで
ある事が望ましい。

【０００６】特に、ゲルマニウムまたはゲルマニウムを
含む合金の微粒子が、微量のインジウムを含有している
場合には、半導体であるゲルマニウムがＰ型の導電型を
示すので、遠赤外線の放射というゲルマニウム効果に特
に優れることとなる。

【０００７】ゲルマニウムまたはゲルマニウムを含む合
金の微粒子は、粒径が０．０２〜０．２μｍであること
が望ましく、粒径が０．２μｍを超えると繊維が紡糸中
に切れやすくなる。また、有機成分１００重量部に対し
て、微粒子は２重量部以下であることが望ましく、微粒
子が２重量部を超えると繊維が紡糸中に切れやすくな
る。

【０００８】本発明の有機化学繊維を素材として、織
布、編布、不織布等の布地を得ることができ、この布地
を縫製して肌着等の衣類を製造できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。図１は、実施形態に係るゲルマニウム微粒子入りの
合成繊維の断面構造を示す模式図である。合成繊維の一
例としてのポリエステル繊維１は外径が５μｍ程度であ
り、ここに粒径が０．０５μｍ、あるいは０．１０μ
ｍ、あるいは０．１５μｍのゲルマニウムの微粒子２が
多数、混ぜ込まれている。微粒子２はゲルマニウムの微
結晶を含んでおり、インジウムが微量添加されることで
Ｐ型半導体の性質を呈している。

【００１０】ゲルマニウム微粒子２の大部分はポリエス
テル繊維１の内部に埋没しているが、一部はポリエステ
ル繊維１の表面から外部に露出している。図１では、特
に一部が外部に露出した微粒子のみ斜線を付してある。
この外部に露出したゲルマニウム微粒子２が人肌と接触
し、遠赤外線によるゲルマニウム効果を奏する。また、
一部が外部に露出したゲルマニウム微粒子２の大部分
は、あたかも大半が海中に没する氷山のようにポリエス
テル繊維１の内部に埋没しているので、織布工程や洗濯
に際してゲルマニウム微粒子２がポリエステル繊維１か
ら脱落するような不具合が無い。

【００１１】ここで、実施形態に適用可能な有機化学繊
維とは、再生繊維、半合成繊維または合成繊維のいずれ
かであり、化学繊維であってもガラス繊維や炭素繊維の
ような無機質繊維は除かれる。再生繊維としては、例え
ばレーヨン、キュプラ等があり、半合成繊維としては、
例えばアセテート等があり、合成繊維としてはポリエス
テル、ナイロン、アクリル、ビニロン、ビニリデン、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン等がある。

【００１２】また、本実施形態では有機化学繊維中に、
ゲルマニウムまたはゲルマニウムを含む合金の微粒子が
混ぜ込まれていることを特徴とするが、ゲルマニウムは
広く知られた半導体材料であり、後述のように遠赤外線
によるゲルマニウム効果を奏する。上記の「ゲルマニウ
ムを含む合金」とは、銀とゲルマニウムを少なくとも含
む合金、または金とゲルマニウムを少なくとも含む合
金、またはクロムとゲルマニウムを少なくとも含む合金
のいずれかである事が望ましい。

【００１３】銀とゲルマニウムを少なくとも含む合金に
関して言えば、１重量％以上のゲルマニウムと、ゲルマ
ニウムに対して重量比で２〜２０％のインジウムとを含
み、残部が銀からなる合金である事が望ましい。ゲルマ
ニウムが１重量％未満ではゲルマニウム効果が薄れ、適
量のインジウムを含むことで半導体であるゲルマニウム
がＰ型の導電型を示し、遠赤外線の放射というゲルマニ
ウム効果に優れることとなるからである。

【００１４】金とゲルマニウムを少なくとも含む合金に
ついても、上記の銀・ゲルマニウム合金と同様である
が、クロムとゲルマニウムを少なくとも含む合金につい
ては、特にクロムを１２％以上含むものはステンレス鋼
と呼ばれ、同様に微量のインジウムを含有することでゲ
ルマニウム効果が増大する。

【００１５】ゲルマニウムまたはゲルマニウムを含む合
金の微粒子としては、粒径０．２μｍ以下のものを用い
る。このような微粒子は、本発明者による紆余曲折の試
作の後、爆発法により微粉末化に成功したものであり、
実施形態での０．２μｍという数値は平均粒径ではな
い。篩で０．２μｍ以下のものだけを採取して使用す
る。

【００１６】合成繊維は通常、外径が５μｍ程度なので
原理的にはこの大きさまでは可能である。しかし、粒径
が０．２μｍ超すと紡糸が困難になる（紡糸途中に繊維
が切れる）。したがって、粒径が０．０２〜０．２μｍ
の微粒子を少なくとも含むゲルマニウム粉末を用いるの
が望ましい。

【００１７】また、有機化学繊維成分１００重量部に対
して、微粒子は２重量部以下であることが望ましく、微
粒子が２重量部を超えると繊維が紡糸中に切れやすくな
る。ゲルマニウム分が２重量％を超えると、ゲルマニウ
ム微粒子（粉末体）の粒径に拘わらず繊維強度が不足し
て紡糸ができず、紡糸できても製織できない。

【００１８】ちなみに、ポリエステル繊維の強度は３．
５ｇ／ｄ（グラム/デニール、デニールとは９,０００
ｍ当たりの繊維のグラム数であり、繊維の太さの指標と
なる数値）であるが、２重量％のゲルマニウム粉体の添
加で３ｇ／ｄ程度まで落ちる。繊維強度は繊維の種類に
より異なるが、概ね２割強度が落ちると実用に適さな
い。

【００１９】ゲルマニウム微粒子（粉末体）の混ぜ込ま
せる量の下限は０．０５重量％程度と考えられる。ま
た、粒径０．２μｍ以下のゲルマニウムの粉体を２重量
％含有させると、繊維断面の約１０％をゲルマニウム粉
末が占めることになる。

【００２０】ゲルマニウム粉体の粒径は小さい方が好ま
しく、本発明者は０．１μｍ径と、０．０５μｍ径の試
作品を得ている。粒径が小さい場合は表面積が大きくな
り、ゲルマニウム粉体を同一重量％混ぜ込んだ場合で
も、ゲルマニウム効果が顕著に現われ、かつ、同程度の
効果を得るための混ぜ込み量を低減させることが可能で
ある。

【００２１】次に、実施形態に係る繊維の製造方法につ
いて概説すると、まず、溶融紡糸可能な繊維原料（ポリ
エステル、ナイロン、ポリプロピレン等）を用いる場合
には、ゲルマニウム粉末を含む樹脂ペレットを作製し、
これを公知の手法で溶融紡糸すれば良い。

【００２２】溶融紡糸不可能な繊維原料を用いる場合と
して、例えば再生繊維（レーヨン）の場合には、ビスコ
ースにゲルマニウム粉末を混ぜ込ませ、公知の手法でレ
ーヨン繊維にすれば良い。また、アクリル繊維等の場合
には、アクリル原料（アクリロニトリル等のアクリルモ
ノマー）中にゲルマニウム粉末を混ぜ込ませ、これを合
成して繊維化する。なお、この手法は溶融紡糸可能な繊
維原料にも適用可能である。

【００２３】ところで、肩凝り等を治療・治癒する健康
増進、治療効果をもたらすゲルマニウムの遠赤外効果
は、ゲルマニウムの微粒子中に微結晶が形成されている
とき、特に好適に発揮される。これは、ゲルマニウムの
微結晶は微小ながらも結晶であることから、半導体的な
性質を持つためであり、このような遠赤外効果が発現す
る仮設を説明すると、次の通りである。

【００２４】まず、遠赤外線のような電磁波の生体に対
する作用については、イオン化作用と非イオン化作用が
あり、非イオン化作用には熱作用と非熱作用が知られて
いる。イオン化作用は主としてエネルギーの大きい短波
長の電磁波（例えば放射線や紫外線）によりもたらさ
れ、長波長の電磁波（例えば赤外線）の場合には、非イ
オン化作用として熱作用と非熱作用がもたらされる。

【００２５】赤外線が生体に照射された場合には、吸収
したエネルギーにより生体内で温度上昇が起り、いわゆ
る温熱効果が発揮される。ところが、波長が１００ミク
ロン程度の遠赤外線の場合には、上記の熱作用に加え
て、照射された微弱な電磁波が生体に直接作用し、いわ
ゆる非熱作用が発揮される。

【００２６】ちなみにFrohlichは１９６０年代より、次
のようなモデルを提唱している。すなわち、生体にはコ
ヒーレントな多数の振動モードが存在しているが、エネ
ルギーが供給されると振動が特定のモードに集中し、マ
クロな秩序を持った励起が生じ得ること、同一振動数の
モード間に遠距離の相互作用が生じ得ること、を明らか
にしている。そして、このモデルに基づいて、遠赤外線
からマイクロ波にかけての波長領域で生体に非熱作用が
もたらされる可能性があることを示唆している。

【００２７】例えば、重要な生体構成物質であるミトコ
ンドリアは、電子伝達系およびこれに共役してＡＤＰか
らＡＴＰを合成するが、このＡＴＰの生成過程において
上記の非熱作用が関与することが予想される。ちなみ
に、布施正らは「赤外線技術」第１２号（１９９７年）
において、細胞内のオルガネラであるミトコンドリアに
対する波長１００ミクロン帯の遠赤外線の非熱作用を実
験的に確認・検討している。

【００２８】一方、ゲルマニウムは間接遷移型の半導体
であり、そのバンドギャップエネルギーは０．６７ｅＶ
（近赤外相当）であるが、ホール（正孔）には重いホー
ルと軽いホールの二種類があり、液体ヘリウム温度に冷
却して電場と磁場を印加すると、これらのホールに関係
した波長１００ミクロンオーダーの遠赤外線を放射する
ことが知られている。例えば、小宮山進はIII族原子の
不純物を含むＰ型ゲルマニウムを用いて半導体レーザー
を試作し、液体ヘリウムで冷却しながら波長８０〜１２
０ミクロンの遠赤外線レーザー発振を確認している
（「固体物理」第３１巻第４号（１９９６年））。

【００２９】ここで、上記論文の筆者（小宮山）が推測
する遠赤外線の放射メカニズムを概説すると、Ｐ型ゲル
マニウム（間接遷移型半導体）が極低温の状態では多量
のホールはガンマ点（バンドの頂上）に縮退している
が、直交する電場と磁場を印加すると、いわゆるサイク
ロトロン運動を始める。このとき、重いホールは軽いホ
ールに比べると８倍程度も有効質量が大きいため、短時
間で光学フォノンに等しい運動エネルギーを持つように
なる。すると、直ちに光学フォノンを放出して再び重い
ホール帯に戻るが、一部は軽いホール帯に散乱される。
このようにして軽いホールの蓄積が起り、重いホールに
対して反転分布が生じる。この軽いホールは電場により
運動エネルギーを得て、これが所定のエネルギーレベル
に達すると重いホール帯に直接光学遷移し、波長１００
ミクロン帯の遠赤外線を放射することとなる。

【００３０】本発明者は、かかる二つの実証された事実
に着目し、特に好適にはＰ型のゲルマニウム微結晶を含
む微粒子を人体に当接すれば、絶対温度３００度程度の
Ｐ型ゲルマニウムは波長１００ミクロン内外の遠赤外線
を放出することとなり、これが人体に対して熱作用と共
に非熱作用をもたらすのではないか、と考えた。

【００３１】本発明者が推測する遠赤外線の放射メカニ
ズムを概説すると、有機化学繊維の表面に露出するＰ型
ゲルマニウムの微結晶が極低温状態では、多量のホール
はガンマ点（バンドの頂上）に縮退しているが、温度が
上昇すると熱エネルギーを得てエネルギー分布が広が
り、揺らぎも生じる。つまり、ホールのフェルミレベル
が価電子帯の近くにあり、室温では２５ｍｅＶのエネル
ギーがあるため、波長１００ミクロン帯の遠赤外線に相
当する２．５ｍｅＶの準位には容易に励起される。この
ようにして重いホールは、そのバンドから軽いホールバ
ンドに熱的に容易に励起され、そのホールは遠赤外線を
放出して、元の重いホールバンドに戻る。つまり、波長
が１００ミクロン帯の遠赤外線を放射することとなる。

【００３２】以上、仮説で詳細に説明した通り、ゲルマ
ニウム効果は人肌に接触することにより効果が発揮され
る。ところで、肌に接触する衣類（下着等）で織物は稀
であり（男性用トランクス等に限られる）、殆どが編物
（ニット）である。編物は、繊維を短い幅で大きく湾曲
させて編むため、繊維表面にゲルマニウム粉末を付着さ
せたような従来品では、編む途中で繊維に付着させたゲ
ルマニウム粉体同士が接触し、繊維が切断したり絡まっ
たりして編物を作製できない。

【００３３】本発明のように、繊維内部にゲルマニウム
またはゲルマニウムを含む合金を混ぜ込ませた有機化学
繊維を用いることにより、ゲルマニウム微粒子は繊維中
に埋め込まれて脱落しにくくなり、初めてゲルマニウム
を含む編物を作ることが可能になった。そして、このよ
うな編物で作製された下着等を着用することにより、よ
り簡便且つ効果的に健康増進を達成することが可能とな
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明の有機化学繊維によれば、繊維の
内部に埋没したゲルマニウムを含む微粒子の一部が繊維
の表面から外部に露出するので、露出したゲルマニウム
が人肌と接触し、遠赤外線によるゲルマニウム効果を奏
する。また、一部が外部に露出した微粒子の大部分は繊
維の内部に埋没しているので、織布工程や洗濯に際して
繊維から脱落するような不具合が無い。

【００３５】このため、本発明の有機化学繊維を素材と
して、各種の織布、編布、不織布等の布地を得ることが
でき、特に肌着に好適な編布を得たときでも、ゲルマニ
ウムが繊維から脱落する不具合が生じない。したがっ
て、この布地を縫製して肌着等の衣類を製造すると、遠
赤外線によるゲルマニウム効果を好適に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る合成繊維の断面を説明する模式
図である。

【符号の説明】

１・・・ポリエステル繊維、２・・・ゲルマニウム微粒子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｄ０４Ｂ 1/16 Ｄ０４Ｂ 1/16 ４Ｌ０４８ 21/00 21/00 ＢＦターム(参考） 3B018 AC04 AD07 3B029 HA01 HB01 4C082 PA01 PC09 PE08 PG03 PJ15 4L002 AA00 AA05 AC00 EA00 FA01 4L035 BB31 EE20 FF05 JJ04 KK01 KK05 4L048 AA13 AA14 AA19 AA56 AC00 CA00 DA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維中に、ゲルマニウムまたはゲルマニウ
ムを含む合金の微粒子が混ぜ込まれていることを特徴と
する有機化学繊維。
【請求項２】前記繊維は、再生繊維、半合成繊維または
合成繊維のいずれかである請求項１記載の有機化学繊
維。
【請求項３】前記ゲルマニウムを含む合金は、銀とゲル
マニウムを少なくとも含む合金、または金とゲルマニウ
ムを少なくとも含む合金、またはクロムとゲルマニウム
を少なくとも含む合金のいずれかである請求項１または
２記載の有機化学繊維。
【請求項４】前記微粒子は、微量のインジウムを含有し
ている請求項１〜３のいずれか記載の有機化学繊維。
【請求項５】前記微粒子は、粒径が０．０２〜０．２μ
ｍである請求項１〜４のいずれか記載の有機化学繊維。
【請求項６】有機成分１００重量部に対して、前記微粒
子は２重量部以下である請求項１〜４のいずれか記載の
有機化学繊維。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか記載の有機化学繊
維を素材とする織布、編布、不織布等の布地。
【請求項８】請求項７記載の布地を縫製してなる衣類。