JP2017127524A - 網状構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】使用時の体の蒸れを抑えつつ、冬場の使用にも適した網状構造体を提供する。【解決手段】マット１は、弾性を有する複数の線状体１０で構成される。マット１の線状体１０は、ポリプロピレン樹脂などの可塑性樹脂と、単結晶シリコン粒子とを少なくとも含む。また、マット１を構成する複数の線状体１０は、それぞれが絡み合いながら互いに重ね合されており、これにより厚みを有する網状構造を形成している。また、マット１の線状体１０には、マイナスイオンを発生させるマイナスイオン源が含まれていてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、線状体で構成され、通気性及び温熱性を有する網状構造体に関する。

近年、高齢化社会の進行を受け、高齢者に適した寝具の必要性が高まっている。特に、寝たきり状態の高齢者は、長時間にわたって同じ姿勢で床に伏しているため、床ずれ（褥瘡）が体に生じる場合がある。床ずれの原因としては、寝返りを打てないことにより寝具からの圧が身体の一定箇所に集中して血行不良が生じることや、体力の衰えや栄養状態の悪化、あるいは汗等による過湿による細菌の繁殖等が原因といわれている。

例えば、特許文献１には、蒸れ難さや寝心地の良さを追求するために、熱可塑性弾性樹脂からなる線径が数ミリ以下の連続した線条を曲がりくねらせランダムループが形成され、それぞれのループの接触部の大部分が融着されてなる三次元立体構造網状体で形成されたクッション層を有するマットレスが開示されている。

また、特許文献２には、通気性が良好で患者の体が蒸れることなく、患者が快適に使用できることを目的とした介護用補助具が開示されている。この介護用補助具は、全体が合成樹脂製の複数の線状繊維を皺曲させて互いに絡ませ且つ接触部位を互いに接着させながらその間に空隙を形成するように集合させて形成した立体網状構造を有している。

特開２０１５−３９６１９号公報 特開２００１−３７５９１号公報

上述した特許文献１のマットレス及び特許文献２の介護補助具では、使用者の体の蒸れを抑えるための構造上の工夫は施されているものの、肌がマットレス等に触れた際の感覚が冷たく、冬場の使用には適さないという欠点がある。

そこで、本発明では、使用時の体の蒸れを抑えつつ、冬場の使用にも適した網状構造体を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る網状構造体は、弾性を有する複数の線状体で構成され、前記線状体は、可塑性樹脂と、単結晶シリコン粒子とを少なくとも含むとともに、前記複数の線状体は、それぞれが絡み合いながら互いに重ね合されており、これにより厚みを有する網状構造を形成している。また、本発明の網状構造体は、マイナスイオンを発生するものであってもよい。

以上のように、本発明の網状構造体は、可塑性樹脂を含んで形成された複数の線状体のそれぞれが、絡み合いながら互いに重ね合されており、これにより厚みを有する網状構造を形成している。したがって、本発明の網状構造体は、良好な通気性を有することができる。また、本発明の網状構造体は、単結晶シリコン粒子を含む線状体によって形成されている。これにより、網状構造体に温熱性及び保温性を付与することができる。

したがって、本発明によれば、使用時の体の蒸れを抑えつつ、冬場の使用にも適した網状構造体を提供することができる。そのため、本発明の網状構造体を利用して、一年を通して快適に使用することのできるマットなどを作製することができる。

本発明の一実施形態に係る網状構造体（マット）の構成を示す斜視図である。 実施例のマットの温熱性評価試験２の結果を示す図である。 比較例のマットの温熱性評価試験２の結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明に係る網状構造体は、樹脂などの弾性を有する複数の線状体が絡み合いながら重ね合されて所定の厚みを有する、３次元の網状構造体である。本実施形態では、本発明の網状構造体の一例として、マットを例に挙げて説明する。但し、本発明はこれに限定はされない。

＜マットの全体構成について＞
図１には、本実施形態に係るマット１の外観構成を示す。本実施形態のマット１は、例えば、ベッドマット、マットレス、並びに、敷布及び座布団などのクッション材として利用することができる。マット１は、ランダムな曲線形状（ランダムループ形状ともいう）を有する複数の線状体１０で構成されている。複数の線状体１０は、ランダムな曲線を有しながらそれぞれ異なる方向に延び、それぞれが絡み合いながら互いに重ね合されている。これにより、所定の厚みを有する略矩形状の網状構造体が形成され、マット１を構成している。

例えば、マット１は、図１に示すように、線状体１０を不織布のようにランダムに織り込んで形成されている。このようにランダムループ形状の線状体１０を複数本絡み合わせて所定の厚さを有するマット１を形成することで、通気性を向上させることができる。

そのため、本実施形態に係るマット１を寝具のマットレスとして使用すれば、体の蒸れを抑えることができ、特に夏場の快適性を向上させることができる。また、マット１が上記のような構造を有することにより、マット１上に人が横になった場合に、体圧分散を良好にし、身体に負担がかかりにくくなる。そのため、寝たきり状態の高齢者や、長時間同じ姿勢を維持しなければならない患者などがマット１を使用することで、床ずれや褥瘡の発生を緩和することができる。

なお、図１に示すマット１では、ランダムループ形状の線状体１０を複数本絡み合わせて所定の厚さの網状構造体を形成しているが、本発明は必ずしもこのような構成に限定はされない。例えば、直線状に縦横に延びた複数の線状体を互いに織り合せて、所定の厚みを有する網状構造体を形成し、マットを構成してもよい。

＜線状体の構造及び組成について＞
線状体１０は、可塑性樹脂を主成分として含んで形成され、弾性及び柔軟性を有する。線状体１０が主として可塑性樹脂で形成されていることで、マット１は、優れた透水性を有する。これにより、マット１を水に浸した際に、布製の生地あるいは綿などを用いて形成されているマットと比較して、より短時間で乾燥させることができるため、丸洗いが可能となり、清潔性を保つことができる。

また、線状体１０は、機能性成分として単結晶シリコン粒子を含有している。単結晶シリコン粒子は、可塑性樹脂に混ぜ込まれている。線状体１０に単結晶シリコン粒子が含まれていることにより、マット１に温熱性を付与することができる。また、線状体１０に単結晶シリコン粒子が含まれていることにより、マット１に、マイナスイオンなどの抗酸化性成分の発生機能も付与することができる。

以下では、本実施形態のマット１を形成する線状体１０に含まれる各種材料について説明する。マット１を構成している線状体１０には、可塑性樹脂及び単結晶シリコン粒子が少なくとも含まれている。また、線状体１０には、さらなる添加材料として、マイナスイオン石などが含まれている。

（可塑性樹脂）
マット１の線状体１０に含まれる可塑性樹脂は、加熱により軟化する性質を有する熱可塑性樹脂であることが好ましい。熱可塑性樹脂を主成分として含むことで、樹脂材料を加熱溶融した後、押し出し成型などの成形方法によって、繊維状の線状体１０を容易に成形することができる。

線状体１０の材料として用いられる可塑性樹脂としてより具体的には、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニルなどのビニル系ポリマー樹脂、ポリエステル系樹脂、並びに、ポリアミド系樹脂などを挙げることができる。

これらの可塑性樹脂の中でも、線状体１０にはポリプロピレン樹脂を用いることが好ましい。主成分としてポリプロピレン樹脂を含むことにより、線状体１０に適度な柔軟性を付与することができる。また、ポリプロピレン樹脂は、薬剤耐性が高いため、例えば、マット１の消毒剤として次亜塩素酸などの塩素系消毒剤を使用した場合にも、マット１の劣化を抑えることができる。また、線状体１０の材料としてポリプロピレン樹脂を用いることにより、マット１の使用後に一般ゴミとして廃棄することができる。

（単結晶シリコン粒子）
マット１の線状体１０には、単結晶シリコン粒子が含まれている。単結晶シリコン粒子は、マット１に温熱性及び保温性などの機能を付与する。ここでいう温熱性とは、人の肌などと接触することにより、血行を促進して身体を温める効能のことである。マット１が温熱性を有することで、マット１の表面を手で触れた際に、温かさを感じることができる。また、マット１が保温性を有していることで、マット１を使用する人から伝わった熱を適度に保持することができる。そのため、マット１は、冬場の使用にも適している。なお、マット１は、熱伝導性及び熱拡散性にも優れているため、夏場に使用した場合には、使用者は涼しい体感を得ることができる。

単結晶シリコン粒子は、単結晶シリコンのインゴットから得られる。単結晶シリコンのインゴットは、例えば、シーメンス法によって製造された純度の高い鉱石から製造することができる。また、単結晶シリコンウエハは、単結晶シリコンのインゴットをダイヤモンドブレードなどによってスライスすることによって得ることができる。

以上のようにして、単結晶シリコンのインゴットからウエハを製造することができる。そして、ウエハをカットして得られた端材を、ジェットミルなどを用いて粉砕することで、単結晶シリコン粒子が製造される。マット１の線状体１０に用いられる単結晶シリコン粒子の粒径は特に限定はされないが、線状体１０を構成する可塑性樹脂中に均一に粒子を分散させるために、例えば、１００ｎｍから１．５μｍの範囲内であることが好ましく、２００ｎｍから４００ｎｍの範囲内であることがより好ましい。

また、線状体１０中の単結晶シリコン粒子の含有量は、線状体１０の全体重量に対して、１０重量％以上１８重量％以下の範囲内であることが好ましい。単結晶シリコン粒子の含有量が、１０重量％以上であることで、マット１に適切な温熱性を付与することができる。また、単結晶シリコン粒子の含有量が、１８重量％以下であることで、線状体１０の製造時に、比較的比重の高い単結晶シリコン粒子が液状原料の下方に沈殿することを抑えることができる。

（マイナスイオン発生源）
本実施形態に係るマット１は、マイナスイオンを発生させることもできる。つまり、マット１は、マイナスイオンの発生源としてマイナスイオン石を含んでいる。マイナスイオン石は、九州地方あるいは四国地方の岩盤帯で採れる天然石であり、約１億３前年前の白亜紀の堆積岩がマグマの働きで変成したものである。このマイナスイオン石は、ケミカルメーカーより入手することができる。

マット１がマイナスイオン石を含んでいることで、マット１からマイナスイオンを発生させることができる。マイナスイオンは、抗菌効果や、抗酸化機能及び免疫向上機能などの生理活性機能を有する。そのため、マット１がマイナスイオンを発生することで、使用者はこれらの生理活性機能を享受することができる。

また、マイナスイオン石は、遠赤外線を放射することもできる。そのため、本実施形態のマット１が、単結晶シリコン粒子に加えてマイナスイオン石を含むことで、マット１の温熱効果、保温効果をより向上させることができる。

マイナスイオン石をマット１に使用する際には、従来公知の方法によってマイナスイオン石を粉砕して粒状化する。そして、得られたマイナスイオン石の粒子を、単結晶シリコン粒子とともに、線状体１０の材料として可塑性樹脂に混合させればよい。

マット１の線状体１０に用いられるマイナスイオン石の粒子の粒径は特に限定はされないが、線状体１０を構成する可塑性樹脂中に均一に粒子を分散させるために、例えば、１０μｍから２０μｍの範囲内であることが好ましく、１５μｍ程度であることがより好ましい。また、線状体１０に含まれるマイナスイオン石の粒子径は均一になっていることが好ましい。

線状体１０中のマイナスイオン石の含有量は、線状体１０の全体重量に対して、３重量％以上５重量％以下の範囲内であることが好ましい。マイナスイオン石の含有量を、この範囲内とすることで、マット１に適度な量のマイナスイオンを発生させることができ、血流促進や疲労回復などの効果を高めることができる。

なお、本実施の形態では、マイナスイオンの発生源としてマイナスイオン石を含有させているが、本発明はこれに限定されない。

また、マット１を構成している線状体１０は、上述の可塑性樹脂、単結晶シリコン粒子、及びマイナスイオン石以外に、遠赤外線を発生させる発生源などを含んでいてもよい。

＜マットの製造方法について＞
マット１を製造する場合には、先ず、上記のような組成を有する線状体１０を作製する。線状体１０は、その主成分である可塑性樹脂を溶融させた液状原料をフィラメント状に成形することによって作製される。具体的には、線状体１０の液状原料は、熱可塑性樹脂を加熱して溶融し、当該溶融物に単結晶シリコン粒子及びマイナスイオン石の粒子などの添加物を加え、攪拌することによって得られる。

その後、線状体１０の液状原料は、例えば、複数の下向きノズルを設けた押し出し機によってフィラメント状に成形される。すなわち、液状原料を押し出し機のノズルから下方へ向けて連続的に押し出すことにより、複数の線状体１０を形成する。そして、押し出された複数の線状体１０が硬化する前に、各ノズルから押し出された線状体１０をランダムな曲線形状に成形するとともに、各線状体１０を互いに絡み合わせながら重ね合わせる。

そして、各ノズルを移動させながら液状原料の押し出しを続け、所定の大きさ（表面の面積）及び厚みを有する構造体を形成する。得られた構造体は、冷水などに浸すことで冷却され硬化する。

以上のような方法でマット１を製造することができる。なお、冷却することで構造体の硬度は増大し、その形状は安定化する。そのため、冷却後の構造体は、所望の大きさ及び所望の形状に切断することができる。これにより、マット１の大きさ及び形状を適宜変更することができる。

上述したマット１の製造方法は、一例であり、本発明の網状構造体の製造方法はこれに限定はされない。例えば、繊維状の可塑性樹脂をランダムに織り合せて形成される従来の三次元網状構造体の製造方法を利用して、マット１を製造してもよい。

＜本発明の網状構造体の他の用途＞
本発明に係る網状構造体は、マットとしての用途の他に、例えば、手術や治療などを受ける患者のための医療用の姿勢補助具、腰痛対策のための自動車用シートクッション、電車のシート用基材などとして利用することもできる。

さらに、本発明に係る網状構造体は、空気及び水などの流体のフィルタとして利用することもできる。本発明の網状構造体は、整流効果を有するとともに、マイナスイオンを発生させる機能も付加できるため、空気清浄器の高機能一次フィルタとして利用することもできる。

＜実施例＞
続いて、本発明の実施例について説明する。本実施例では、本発明の一例のマットを作製した。そして、このマットを用いて種々の機能性評価を行った。

本実施例において作製したマットの組成は表１に示す通りである。各材料を表１に示す配合割合で含む線状体１０の液状原料を調製した。この液状原料から、押し出し機を用いてランダムな曲線形状を有する線状体１０を形成するとともに、各線状体１０を互いに絡み合わせながら重ね合わせて、網状構造体を成形した。そして、この網状構造体を冷却して、図１に示すようなマット１を得た。

なお、比較のために、単結晶シリコン粒子を含有しないマットを作製し、比較例とした。比較例のマットを構成する線状体の組成は以下の通りである。

（温熱性評価試験１）
上記のようにして作製した本実施例のマットを用いて、温熱性の評価を行った。比較のために、比較例のマットについても同様の評価を行った。

具体的には、健常な成人男性を被験者とし、先ず、室温２２℃、湿度４５％の環境にて２０分間生体を環境温度に慣らした後、マットを使用する前の手のひらの皮膚表面温度をサーモグラフィにより測定した。その後、実施例のマットを使用し、２０分経過後の手のひらの皮膚表面温度をサーモグラフィにより測定した。また、比較例のマットについても同様に使用し、２０分経過後の手のひらの皮膚表面温度をサーモグラフィにより測定した。

サーモグラフィによって得られた皮膚表面温度の測定結果を以下の表３に示す。

表３に示すように、実施例のマットを２０分間使用した場合、平均温度は０．５℃上昇した。一方、比較例のマットの場合は、平均温度の上昇は０．３℃であった。このことから、本実施例のマットは、比較例のマットよりも温熱特性に優れているといえる。

（温熱性評価試験２）
上記のようにして作製した本実施例のマットを用いて、試験１とは異なる方法で温熱性の評価を行った。なお、この試験２では、比較のために、市販のウレタンフォームのマットを用いて同様の試験を行った。

具体的には、本実施例のマット（厚さ４ｃｍ）と、比較例のマット（厚さ５ｃｍ）とを準備した。これらのマットに成人男子がそれぞれ横臥し１０分経過した後、マットから起きた状態で、マットの温度がどのように変化していくかをサーモグラフィでそれぞれ観察した。試験を行ったサーモグラフィ試験室の温度は２５．４℃、湿度は４５．８％であった。また、被験者である成人男子の体温は、３５．６℃であった。

結果を図２及び図３に示す。図２は、本実施例のマットでの試験結果を示す。具体的には、図２（ａ）は、マットから起き上がった直後、図２（ｂ）は、起き上がってから３分経過後、図２（ｃ）は、起き上がってから１０分経過後の結果を示す。図３は、比較例のマットでの試験結果を示す。具体的には、図３（ａ）は、マットから起き上がった直後、図３（ｂ）は、起き上がってから３分経過後の結果を示す。

図２（ａ）に示すように、実施例のマットから起き上がった直後では、背中から腹まわりにかけて、体温と同程度の温度がマットに移り、体の輪郭に沿って高温の温度範囲が広がっている。図２（ｂ）に示すように、実施例のマットから起き上がって３分経過後においても、マットはかなり高い温度状態を保ち、体が載置されていた場所は、他の場所（体が載置されていない場所）と比較して、手及び腕の跡が明確に分かる程度の温度差となっている。図２（ｃ）に示すように、実施例のマットから起き上がって１０分経過後においても、マットには体から伝わった温度が残っており、他の場所と比較して高い温度となっている。

これに対して、比較例のマットの場合は、図３（ａ）に示すように、マットから起き上がった直後では、背中から腹まわりにかけて、体温と同程度の温度がマットに移り、体の輪郭に沿って温度範囲が広がっている。しかし、実施例と比較して、体温及びマットの温度は低い。また、図３（ｂ）に示すように、マットから起き上がって３分経過後には、マットには、体から伝わった温度がほとんど残っておらず、他の場所（体が載置されていない場所）とほとんど温度差がなくなっている。また、被験者の体温自体も下がっていることが確認された。

（抗酸化性評価）
上記のようにして作製した本実施例のマットを用いて、抗酸化性の評価を行った。比較のために、比較例のマットについても同様の評価を行った。

先ず、本実施例のマットから重量１．０ｇ分の断片を採取し、１ｃｍ角に細断した。比較例のマットについても同様に１ｃｍ角に細断した。これらの試料にＤＰＰＨ（１，１−ジフェニル−２−ピクリルヒドラジル）溶液１０ｍｌを加えて密栓し、温度２０℃、湿度６５％ＲＨの環境下で２４時間放置し、抽出液を得た。その後、分光光度計を用いて、波長５１７ｎｍにおける抽出液の吸光度を測定し、以下の式でラジカル減少率（％）を算出した。

実施例及び比較例それぞれのマットのラジカル減少率（％）の算出結果を以下の表４に示す。
以上の結果から、本実施例のマットは、比較例のマットよりも抗酸化性に優れていることが確認された。

（単結晶シリコン粒子の抗酸化性評価）
さらに、本実施例では、本発明に係る線状体に添加する単結晶シリコン粒子について、抗酸化性の評価を行った。具体的には、水道水１００ｃｃを含むビーカー中に単結晶シリコン粒子の粉末１．１ｇを添加し、２０℃で３６時間放置した（実施例）。また、比較のために、水道水１００ｃｃを含むビーカーに単結晶シリコン粒子を添加することなく、２０℃で３６時間放置した（比較例）。

実施例及び比較例の水道水について、３６時間経過後のＯＲＰ値（酸化還元電位）をＯＲＰメータにより測定した。結果を以下の表５に示す。

表５に示すように、本実施例の水道水のＯＲＰ値は、比較例の水道水のＯＲＰ値よりも低かった。これにより、単結晶シリコン粒子が抗酸化機能を有することが確認された。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ：マット
１０ ：線状体

Claims (2)

1. 弾性を有する複数の線状体で構成され、
   前記線状体は、可塑性樹脂と、単結晶シリコン粒子とを少なくとも含むとともに、
   前記複数の線状体は、それぞれが絡み合いながら互いに重ね合されており、これにより厚みを有する網状構造を形成している網状構造体。
2. マイナスイオンを発生する、請求項１に記載の網状構造体。