JP2011240109A - 吸熱性マット - Google Patents
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- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Abstract
【解決手段】本発明の吸熱性マットは、い草、竹、ラタンから選ばれる1種以上の材料からなる表面材に吸熱シートが積層されてなることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
このような植物製のマットは、体に優しい材料であるとともに、耐久性に優れ、かつ、繊維方向に対し優れた熱伝導性を有するため、体温を奪いやすく、また、熱を放熱しやすい性質を持つため、該マット表面はひんやりとした自然の涼感が持続され、夏場の暑さや就寝中の不快さを解消し、快適に過ごすことができる。
1.い草、竹、ラタンから選ばれる1種以上の材料からなる表面材に吸熱シートが積層されてなることを特徴とする吸熱性マット。
2.表面材と吸熱シートの間に、金属製シートが積層されてなることを特徴とする1.に記載の吸熱性マット。
3.表面材が、竹製表面材であることを特徴とする1.または2.に記載の吸熱性マット。
4.吸熱シートが、蓄熱材を含有することを特徴とする1.から3.のいずれかに記載の吸熱性マット。
5.吸熱シートが、有機潜熱蓄熱材(a)、有機処理された層状粘土鉱物(b)、1分子中に3以上のOH基を有し、水酸基価が15KOHmg/g以上40KOHmg/g以下であるポリオール(c−1)、イソシアネート化合物(c−2)を混合し、(c−1)と(c−2)の混合比率が、NCO/OH比率で1.5以上8.0以下で、(c−1)と(c−2)を反応させて得られることを特徴とする1.から4.のいずれかに記載の吸熱性マット。
このような表面材は、例えば、ラグ、茣蓙(ござ)等に使用されているものが代表的なものであり、表面材に接触するとひんやりとした自然の涼感が感じられ、夏場や就寝中を快適に過ごすことができる。さらに、表面材は、体に優しい材料であるとともに、植物の独特の香りのリラックス効果も有する。本発明では、特に竹製の表面材を使用することが好ましい。竹は、い草やラタンよりも、自然の涼感が感じられ、さらに、耐久性に優れるとともに、熱伝導性にも優れている。
さらに、表面材の表面は、凹凸を有するものであることが好ましい。凹凸を有することによって、表面材に体が接触した場合、凹凸部の凸部とは接触しているが、凹部とは非接触となるため、凹部には熱を外部へと逃がす通気孔の役割を果たすことができる。よって、長時間接触したとしても、表面材表面でも蓄熱されにくく、より長時間涼感を感じることができる。さらに凹凸を有することによって、マッサージ効果も得られる。
また、本発明の表面材としては、い草、竹、ラタンが混在したものでもよいし、他の材料が混在したものでもよい。混在する場合は、い草、竹、ラタンの合計量が、表面材全体の50重量%以上(好ましくは80重量%以上、さらに好ましくは100重量%)であればよい。中でも、竹の合計量が、表面材全体の50重量%以上(さらには80重量%以上、さらには100重量%)であることが好ましい。
さらに、表面材は、2層以上が積層されたものでもよく、2層以上が積層された場合、い草、竹、ラタンの合計量が、表面材全体の50重量%以上(好ましくは80重量%以上、さらに好ましくは100重量%)であればよい。中でも、竹の合計量が、表面材全体の50重量%以上(好ましくは80重量%以上、さらに好ましくは100重量%)であることが好ましい。(なお、表面材の接続、連結、固定化のための材料、例えば、糸、紐、藁や、接着剤、あるいは、ピン等の通常考えうる材料は、表面材材料の比率計算から除外するものとする。)
また、ひんやり感や刺激性を制御するため、表面材の上に、通常使用されるカバーが掛けられていてもよい。
(c−1)成分と(c−2)成分と反応させることにより、適度な3次元架橋構造を形成することができ、該架橋構造内に多量の(a)成分を担持・保持可能な吸熱シートを得ることができ、また多量の(a)成分を含んだとしても(a)成分の漏れを抑制することが可能である。また、得られた吸熱シートは柔軟性に優れ、変形・折り曲げが可能であるため、凹凸を有する場所でもマットを広げることができ、また収納性(巻き収納)にも優れている。
さらに、吸熱シートの柔軟性により、衝撃や押圧を和らげる効果があり、表面材の微細な凹凸と吸熱シートの柔軟性により、身体に心地よい刺激を与えるマッサージ効果も有する。
また、1分子中に3以上のOH基を有し、水酸基価が15KOHmg/g以上40KOHmg/g以下であるポリオールを用いることにより、イソシアネート化合物と反応して、より多くの蓄熱材を吸熱シート中に担持・保持することができるとともに、蓄熱材の漏れを抑制するのに最適な架橋構造を得ることができる。1分子中のOH基が3未満のポリオールでは、3次元架橋構造を形成し難く、多量の(a)成分の担持・保持ができない場合がある。水酸基価が高すぎる場合は、蓄熱材を多く含ませることが困難であり、柔軟性に劣る場合がある。また、水酸基価が低すぎる場合は、蓄熱材を十分に保持できない場合がある。
なお、水酸基価は、中和滴定法により算出される値である。
このような(b)成分と(a)成分を混合することにより、結果として、(a)成分の粘度を上昇させ、後述する(c)成分内に(a)成分を担持し、より保持し続けることができる。そのため、(a)成分が吸熱シート外部へ漏れ出すのを防ぎ、吸熱性に優れ、加工性、施工性に優れた吸熱シートを得ることができる。
また、(b)成分は、(a)成分とほとんど反応することがなく、(a)成分の融点やその他の各種物性に影響を与えない。そのため、(a)成分の蓄熱材としての性能を効率よく発揮することができ、相変化温度(融点)の設定が容易である。
また、(a)成分と(b)成分混合時のTI値は、4.0〜9.0程度とすればよい。なお、TI値は、B型回転粘度計を用い、下記式1により求められる値である。
TI値=η1/η2 (式1)
(但し、η1:2rpmにおける粘度(Pa・s:2回転目の指針値)、η2:20rpmにおける粘度(Pa・s:4回転目の指針値))
層状粘土鉱物としては、例えば、スメクタイト、バーミキュライト、カオリナイト、アロフェン、雲母、タルク、ハロイサイト、セピオライト等が挙げられる。また、膨潤性フッ素雲母、膨潤性合成マイカ等も利用できる。
有機処理としては、例えば、層状粘土鉱物の層間に存在する陽イオンを長鎖アルキルアンモニウムイオン等でイオン交換(インターカレート)すること等が挙げられる。
本発明では、特に、スメクタイト、バーミキュライトが有機処理されやすい点から、好適に用いられる。さらに、スメクタイトの中でも、特に、モンモリロナイトが好適に用いられ、本発明では、特に、有機処理されたモンモリロナイトを好適に用いることができる。
本発明では、特に、ポリエーテルポリオールを用いることが好ましく、さらには、グリセリンを開始剤とするポリエーテルポリオールを用いることが好ましい。
1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;
テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、無水フタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、パラフェニレンジカルボン酸、トリメリット酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
3種類の成分による反応物において、多価アルコール、多価カルボン酸、環状エステルとしては、前記例示のものなどを用いることができる。
ポリエステルポリオールの製造方法は、常法により行うことができ、必要に応じ、公知の硬化剤、硬化触媒等を用いてもよい。
グリセリンやトリメチロールプロパン等のトリオールの(メタ)アクリル酸モノエステル類;
上記(メタ)アクリル酸エステル類とポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリエーテルポリオール類とのモノエーテル類;
(メタ)アクリル酸グリシジルと酢酸、プロピオン酸、p−tert−ブチル安息香酸等の一塩基酸との付加物;
上記(メタ)アクリル酸エステル類と、ε−カプロラクタム、γ−バレロラクトン等のラクトン類の開環重合により得られる付加物;
等が挙げられ、これらを単独重合または共重合することにより得ることができる。
(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、イソクロトン酸、サリチル酸、けい皮酸等のカルボキシル基含有単量体;
ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロプロピルトリメトキシシラン等の加水分解性シリル基含有単量体;
アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル基含有単量体;
N−メチロ−ル(メタ)アクリルアミド等のメチロール基含有単量体;
ビニルオキサゾリン、2−プロペニル2−オキサゾリン等のオキサゾリン基含有単量体;
スチレン、2−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、ビニルアニソール、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル系単量体;
エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン、酢酸ビニル、ビニルエーテル、ビニルケトン、シリコーンマクロマー等のその他の単量体;
等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。
具体的には、置換度が、1.8〜2.8、さらには2.2〜2.6であることが好ましい。なお、置換度とは、セルロースを構成するグリコースユニット中に存在する3つのヒドロキシル基が、アルコキシル基等で置換された割合を意味し、100%置換された場合で置換度は3となる。
置換度をこのような範囲で制御することにより、後述する(a)成分との相互作用を向上させることができ、多孔体内に、(a)成分を長期に亘り保持することができる。
置換度が、1.8より小さい場合は、(a)成分との相互作用が低下する場合があり、(a)成分を多孔体内に、十分保持できない場合がある。また、2.8より大きい場合は、セルロース中のヒドロキシル基が減少し、十分な強度を有する3次元架橋構造が得られない場合がある。
また、本発明で用いるポリオールのガラス転移温度は、特に限定されないが、−30℃〜80℃程度であることが好ましい。
通常NCO/OH比率は1付近に調整するものであるが、本発明のように(a)成分((b)成分を含む)を多量に含有する場合には、本発明特定の(c−1)成分、(c−2)成分を用い、NCO/OH比率が1.5以上8.0以下とすることで、(a)成分の含有率が高くても、(a)成分の保持力に優れ、優れた蓄熱性能及び持続性を有し、かつ、(a)成分の漏れも無く、柔軟性、加工性、施工性に優れる吸熱シートが得られる。NCO/OH比率が1.5未満では、(a)成分の保持力、柔軟性、加工性が低下する。また、NCO/OH比率が8.0よりも大きい場合は、(a)成分の保持力、柔軟性が低下する。
ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルドデシルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル、
テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット等のポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、
ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート等のポリオキシエチレン脂肪酸エステル、
ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタン等が挙げられ、特に、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルが好ましく用いられる。
このような(d)成分を含むことにより、(a)成分、(b)成分と、(c−1)成分、(c−2)成分の分離を防ぐことができ、(a)成分が均一に分散した吸熱シートを得ることができる。
(d)成分が0.01重量部より少ない場合は、(a)成分、(b)成分と(c−1)成分及び/または(c−2)成分が分離してしまうかまたはクリーミング現象を起こしやすく、効率よく分散させることが困難である。30重量部より多い場合は、得られる吸熱シートの耐水性等の物性に悪影響を及ぼす場合がある。
(e)成分としては、例えば、脂肪酸トリグリセリド、親水親油バランス(HLB)が1以上10未満(好ましくは1以上5以下)の非イオン性界面活性剤等が挙げられ、これらの1種または2種以上を混合し用いることができる。
ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリステアレート、ソルビタントリオレエート、ソルビタンセスキオレエート等のソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。
例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、トリエチルアミン、テトラメチルブタンジアミン、ジメチルアミノエタノール、ダイマージアミン、ダイマー酸ポリアミドアミン等のアミン類;
ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、錫オクテート等の錫カルボン酸塩類;
ナフテン酸鉄、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸亜鉛、オクチル酸鉄、オクチル酸コバルト、オクチル酸マンガン、オクチル酸亜鉛等の金属カルボン酸塩類;
ジブチルチンチオカルボキシレート、ジオクチルチンチオカルボキシレート、トリブチルメチルアンモニウムアセテート、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等のカルボキシレート類;
アルミニウムトリスアセチルアセテート等のアルミニウム化合物;
等が挙げられ、1種または2種以上を用いることができる。
トリクレジルフォスフェート、ジフェニルクレジルフォスフェート、ジフェニルオクチルフォスフェート、トリ(β−クロロエチル)フォスフェート、トリブチルフォスフェート、トリ(ジクロロプロピル)フォスフェート、トリフェニルフォスフェート、トリ(ジブロモプロピル)フォスフェート、クロロフォスフォネート、ブロモフォスフォネート、ジエチル−N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノメチルフォスフェート、ジ(ポリオキシエチレン)ヒドロキシメチルフォスフォネート等の有機リン系化合物;
水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、ヒドロキシスズ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化鉄、酸化銅、酸化モリブデン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ケイ素、ゼオライト、ホウ酸亜鉛、ホウ酸ソーダ、酸化ジルコニウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等の金属化合物;
天然鱗片状グラファイト、熱分解グラファイト、キャッシュグラファイト等の粉末を硫酸、硝酸、酢酸、過塩素酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩等で処理したもの等の膨張性黒鉛等が挙げられる。
例えば、予め作製しておいた吸熱シートと表面材を、接着剤等で積層する方法、表面材に上記吸熱シート形成成分を直接塗付積層する方法等が挙げられる。
予め吸熱シートを製造する方法では、特に限定されず、上記吸熱シート形成成分を用いて、型枠工法、フローコーター法、押出し形成法等公知の方法にて製造すればよいし、各種基材の上に塗付積層したものでもよい。
また、吸熱シート形成成分を塗付積層する場合は、スプレー塗装、ローラー塗装、刷毛塗り、コテ塗り、流し込み等の公知の方法で塗付積層すればよい。
製造方法としては、(a)成分、(b)成分、(c−1)成分、(c−2)成分、その他の成分を混合し、(c−1)成分と(c−2)成分を反応させる方法、(a)成分、(b)成分、(c−1)成分(または(c−2)成分)、その他の成分を混合し、(c−2)成分(または(c−1)成分)を添加することにより反応させる方法等が挙げられる。
反応温度は、特に限定されないが、(a)成分の相変化温度以上とすることが好ましく、使用する(a)成分の種類によって異なるが、通常20℃〜80℃程度であればよい。また、反応時間は通常0.2〜5時間程度とすればよい。
また、反応を促進するため、上記反応促進剤や、熱、光等のエネルギーを与えることができる。
このような方法では、(c−1)成分及び/または(c−2)成分中に(a)成分、(b)成分が、微細なコロイド状に分散した状態をつくりだし、そのような状態から(c−1)成分と(c−2)成分を反応させることにより、(c)成分中に(a)成分、(b)成分が、微細に分散した吸熱シートを製造することができる。
このような製造方法では、(a)成分の含有率をより高くすることができる。また、(a)成分が、微細に均一に分散した状態であるため、垂直に固定化した場合でも(a)成分の偏りがなく、(a)成分の固液変化に伴う体積変化による吸熱シート自体の形状変化を軽減することもできるため、好ましい。
吸熱性マットの大きさ・形状は、用途に合わせて適宜設定すればよいが、人が座れる大きさ、また、人が寝転べる大きさ等が好ましい。また、座布団や枕の材料としても有効である。
金属材料としては、例えば、銅、アルミニウム、鉄、真鍮、亜鉛、マグネシウム、ニッケル等、特に限定されず使用することができ、これら金属材料からなる金属鋼板・金属製シート、または、表面がなんらかの保護膜で積層されたものでもよい。
このような金属製シートは、熱伝導率が、10.0W/(m・K)以上(好ましくは20.0W/(m・K)以上、さらに好ましくは100W/(m・K)以上)であることが好ましい。
また、本発明では、特に、アルミニウムを含むアルミニウムシートを用いることが好ましい。
金属製シートの厚さは、特に限定されないが、通常5〜1000μm程度であることが好ましい。
なお、本発明における熱伝導率は、熱伝導率計(京都電子工業株式会社製、Kemtherm.QTM−D3(商品名))を用いて測定することができる。
表1に示す原料を用い、表2に示す配合量にて、反応促進剤以外の成分を温度35℃で均一に混合し、十分攪拌して、蓄熱材をコロイド分散させた。その後、反応促進剤を加え、フローコーターを用いて、ポリエチレンテレフタレートフィルムを敷いた幅300mmの型枠に順次流し込み、さらにポリエチレンテレフタレートフィルムを積層し、50℃で60分反応硬化させ、厚み3mmの吸熱シート1〜4を得た。
(吸熱シート5の作製)
表1に示す原料を用い、表2に示す配合量にて、反応促進剤以外の成分を温度35℃で均一に混合し、十分攪拌した。その後、反応促進剤を加え、フローコーターを用いて、ポリエチレンテレフタレートフィルムを敷いた幅300mmの型枠に順次流し込み、さらにポリエチレンテレフタレートフィルムを積層し、50℃で60分反応硬化させ、厚み3mmの吸熱シート5を得た。
(成形性評価)
吸熱シートを得る際の成形性について評価した。評価は次の通りである。結果は表3に示す。
◎:異常はみられず、優れた吸熱シートが得られた。
○:ほとんど異常はみられず、良好な吸熱シートが得られた。
×:硬化不良が見られた。
(試験1)収納性試験
表3に示す組み合わせにて、表面材と、金属製シート、吸熱シートをアクリル系接着剤を用いて貼りあわせ、試験マット(300×600mm)を得た。
該試験マットに対し、収納性について評価した。評価は次のとおりである。評価結果は表3に示す。
◎:可とう性に優れており、コンパクトに巻き収納することができた。
○:可とう性を有し、巻き収納が可能であった。
×:可とう性に乏しく、巻き収納ができなかった。
表3に示す組み合わせにて、表面材と、金属製シート、吸熱シート(あるいはポリスチレンフォーム)をアクリル系接着剤を用いて貼りあわせ、試験マット(300×300mm)を得、温度23度、相対湿度50%の雰囲気下で、300×180×10mmのポリウレタンフォームの上に、表面材が表面となるように試験マットを敷き、試験体を得た。
該試験体の表面材表面に手で接触し、その涼感について評価した。評価は次のとおりである。評価結果は表3に示す。
(体感温度1)涼感
◎:ひんやりとた自然な涼感に優れていた。
○:自然な涼感が感じられた。
×:自然な涼感が感じられなかった。
(体感温度2)涼感の持続性
◎:ひんやりとた自然な涼感が長期間持続していた。
○:自然な涼感が持続していた。
×:自然な涼感が持続しなかった。
(なお、体感温度1にて、自然な涼感が感じられなかったものについては実施していない。)
試験2と同様の方法で、ポリウレタンフォームの上に、表面材が表面となるように試験マットを敷いた。
次に、表面材表面に、温度計を設置し、体温に近似した温度領域に相変化温度を有するステアリン酸メチル(相変化温度(融点):38℃)300ml投入したステンレス缶(300×300×180mm)を、36℃にて一定温度を保持した状態で、該ステンレス缶を表面材表面(温度計の上)に載せ、表面材表面の温度を経時的に測定した。(試験例1、2、8、9)
測定結果は図1に示す。
Claims (5)
- い草、竹、ラタンから選ばれる1種以上の材料からなる表面材に吸熱シートが積層されてなることを特徴とする吸熱性マット。
- 表面材と吸熱シートの間に、金属製シートが積層されてなることを特徴とする請求項1に記載の吸熱性マット。
- 表面材が、竹製表面材であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の吸熱性マット。
- 吸熱シートが、蓄熱材を含有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の吸熱性マット。
- 吸熱シートが、有機潜熱蓄熱材(a)、有機処理された層状粘土鉱物(b)、1分子中に3以上のOH基を有し、水酸基価が15KOHmg/g以上40KOHmg/g以下であるポリオール(c−1)、イソシアネート化合物(c−2)を混合し、(c−1)と(c−2)の混合比率が、NCO/OH比率で1.5以上8.0以下で、(c−1)と(c−2)を反応させて得られることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の吸熱性マット。
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