JP2715034B2 - 永久電極繊維およびその製造方法 - Google Patents

永久電極繊維およびその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電気石と呼ばれる永
久電極物質を再生繊維や合成繊維内に配合した永久電極
繊維およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、繊維に導電性などの電気的な
特性を与えようとする試みがなされているが、実用化さ
れているのは、実開昭61−180045号公報や東レ
(株)社内資料のトレミクロン(電石不織布)に見られ
る特殊極細繊維不織布をエレクトレット化して、厚み方
向に高度に配列した分極構造を持たせ、その表面電荷密
度は3x10-9〜1x10-10 クーロン/cm2 という
高い電気的作用によって優れた吸着性を示すフィルター
や、これが発生する静電界を布団に利用して血行促進を
図ったものである。
【0003】ここでは、半恒久的に電気分極を保持し、
周囲に対して電界を形成する物質をエレクトレットと呼
んでいるが、通常、これはエレクトレットに成り得る高
分子化合物あるいはセラミックス等にその製造工程にお
いて高圧の電圧を作用させたりしてエレクトレット化さ
せるものである。エレクトレットは表面から若干深いと
ころまで電荷が入りこんだ帯電現象であり、湿気や水中
で減衰してゆくので用途が限られ、磁気における永久磁
石と本質的に異なるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、天然の宝石
であるトルマリンは、その生成過程で電気的な特性を賦
与され、1880年にはキューリ兄弟によって、その圧
電性と焦電性が証明され、この圧電、焦電性とは別に最
近、この電気石が圧力や熱を加えられなくても元々微弱
な電極を持っていることが発明者の一人によって発見さ
れた。電気石は粉末にすることによって電極の数を大き
くし、弱い電極反応の効果を利用できる永久電極を持つ
地球上では唯一の鉱物と云える。従来は電気石を1ミク
ロン以下に粉砕して、再生繊維のレーヨンに5〜15%
レベルで分散配合させて紡糸し、トルマリンレーヨンと
して利用してきたが、トルマリン原石の種類、産地のち
がいやレーヨン生産の工程で、その電気的な特性に大き
な差異が生じており、工業的な製品としての信頼性に欠
けていた。
【0005】また、天然の宝石採取の残部とは云え、ト
ルマリン原石の価格は高く、宝石としての硬度が7.5
であることが示すように、粉砕も容易ではなく、特に、
繊維に練り込むには1ミクロン以下、望むべくは0.5
ミクロン平均に粉砕せねばならず、粉砕コストも高いも
のであった。従って、10%レベルで練り込むと通常の
繊維に比して数倍の原価となり、広汎な需要の喚起は困
難である。
【0006】この発明は上記のような従来の問題点を解
消するものであり、トロミルによる微粉末化した電気石
粉末を、再生繊維や合成繊維に配合するとともに、永久
電極物質としての上記電気石結晶を外部磁界と直角方向
への電荷の急速な流れによる電磁誘導を利用し、人体を
好適に刺激し、活性化することができる永久電極繊維お
よびこれの製造方法を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る永久電極
繊維は、結晶構造の両端に電極を有する永久電極物質が
再生繊維または合成繊維に配合されて、これらの繊維の
表層に永久電極を高度に偏在させたものである。
【0008】また、この発明に係る永久電極繊維の製造
方法は、1ミクロン以下に粉砕した天然または人工の永
久電極物質を、再生繊維または合成繊維の原料融液に1
〜5%の割合で均一に配合分散し、これらを磁力線に直
角放射状の外部磁界内を高速で通過させながら紡糸を行
って、上記永久電極物質を繊維の表層に高度に配向分布
させるようにしたものである。
【0009】さらに、この発明に係る永久電極繊維の製
造方法は、電気抵抗の低い半導体物質である酸化チタン
及び永久電極物質の粉末混合懸濁液を、再生繊維または
合成繊維の原料融液に混和し、これらを外部磁界内を高
速で通過させながら紡糸を行って、上記永久電極物質を
繊維の表層に高度に配向分布させるようにしたものであ
る。
【0010】
【作用】この発明における永久電極物質の結晶は、繊維
に配合されて、この繊維の表面に高い密度で分布してい
るので、この負極から人体に効果的に電子が流れると、
正極から電子が流入するように機能する。また、上記永
久電極物質は、外部磁界との電磁誘導によって繊維の表
面に偏在し高い密度で分布される。さらに、永久電極物
質を酸化チタンの粉末に分散させたものを原料として繊
維に配合することで、永久電極物質の結晶の電極からの
電流の電気抵抗を軽減させ、電気的特性を強化すること
を可能にする。
【0011】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。まず、電気石などの永久電極物質の電極力価の正
確な測定は、製造工程の改善や管理のみならず、製品の
持つ機能性を正しく評価する為にも必要である。電気的
な特性の測定法として、図1に示すように、1000m
l容のビーカー1に、蒸留水又は精製水900mlを取
り、希塩酸によってpH3.0に調整した上で、試験試
料3の一定量を採り、特殊な撹拌羽根2で150rpm
にて攪拌しながら、pH計4および電気伝導度計5によ
りpHと電気伝導度の変化を0分から30分に亘って測
定記録する。そしてそのグラフを比較すると共に、pH
の変化(上昇)と電気伝導度の変化(減少)を、それぞ
れΔpH、ΔECとして電極力価の比較を行う。なお、
同図において、6は駆動装置、7は駆動用の電源装置で
ある。また、ビーカー1中にステンレス金網のバスケッ
ト16を入れ、これの外周に20グラム前後の繊維を巻
きつける。
【0012】試料の採取量によっても、pH及び電気伝
導度の動きには影響があるので、永久電極物質である電
気石の原石粉末では5グラム、これをセラミック化した
ペレットでは100グラム、繊維では20グラムを試料
採取の目安とした。そして、この測定方法により、産地
や色彩の異なる電気石原石粉末について電気的な特性を
測定した結果を図2に示す。
【0013】電気石の中でも最も多量に産出する鉄電気
石(ショールSchorl)の化学式はNaFe2+ 3
63 Si627(O,OH)3 (OH,F)である
が、Fe2+の所がMn2+、Li2+、Cr2+などの2価金
属イオンで置換されて、多彩な色彩の宝石となる。
【0014】この鉄電気石を中心に繊維への練り込みを
実施するに当たって、3ミクロンまでの粉砕は従来の乾
式粉砕技術で達成されるが、直径10〜30ミクロンと
云う細い繊維に練り込むには、1ミクロン以下、望むべ
くは0.5ミクロン平均で1.5ミクロンを越える大き
さの結晶が存在しないことが必要であった。
【0015】そこで、アルミナ又はジルコンポールを使
用するトロミルに3ミクロンまで予備粉砕された電気石
粉末を水分散溶液として投入し、変質を防ぐ為のpH調
節として水酸化ナトリウムを使用し、24時間連続運転
で粉砕した結果、平均0.7ミクロン最大粒度1.5ミ
クロンの超微粉末分散溶液を得た。
【0016】この電気石粉末の分散した溶液を、計算上
生産された繊維の中に10%の電気石結晶が練り込まれ
るように、ビスコースレーヨンの融液に均一に混入し、
通常の口金を使用して紡糸して、トルマリン混入レーヨ
ンを製造した。このレーヨンファイバーの電気的な特性
を測定した結果は図3に示す通りである。
【0017】レーヨンは強度が劣り、洗濯による収縮が
著しいので、そのまま繊維製品に加工する事は不可能
で、レーヨン:綿:ポリエステル=3:4:3の綿混糸
やレーヨン:ウール:アクリル:ナイロン=3:1:
4:2のアクリル混糸としてから利用するので、綿混糸
やアクリル混糸の電気的な特性は図の如く低くなる。
レーヨンへの混率10%でも、レーヨンが弱くなって製
糸段階での機械適性が低下するのに、これ以上の混率と
して電気的な特性を高める方法は不可能である。そこ
で、電気石の混率を5%以下、望むべくは3%程度と
し、尚且つ、電気的な特性が高まる方法として、電気石
結晶の両端に存在する正極と負極が接触せず、均一に分
散し、レーヨンファイバー表層には電子を放出する負極
をより多く整列させる。
【0018】また、酸化チタンが含まれる電気石微粉末
懸濁液(全体の粒度分布が0.5ミクロン中心で上限は
1.2ミクロンである。)を、レーヨンファイバーへの
電気石混率が3%になるように、ビスコースレーヨン原
料融液に均一に混和し、紡糸口金へ至るパイプに500
0ガウスの磁力を発生するマグネットリングを外部から
巻き付け、このパイプライン通過の際に電気石の電極が
一定方向に配向するようにした。
【0019】更に、紡糸口金全体にはプラスの極が発生
するように電磁コイルを巻き付けて電気石混入ビスコー
スレーヨンの表層に電気石微粉末が引きつけられた状態
で紡糸液へと送り込まれ、負極が表層により多く整列さ
れた状態で固定化された、図4に示すような永久電極フ
ァイバーを製造した。
【0020】このようにして生産された電気石3%混入
レーヨンは、10%混入よりも優れた電気的な特性を示
し、このレーヨンを混糸とした製糸も同様であった(図
4)。勿論、ビスコースレーヨンのみならず、強力レー
ヨン、ポリノジックレーヨンや同系のキュプラでも同様
の効果がある。
【0021】再生繊維レーヨンでの成功により、従来、
5〜10%の電気石粉末を混入しても、殆ど電気的な特
性が具現しなかったナイロン、ポリエステル、アクリル
などの合成繊維やアセテートなどの半合成繊維でも、フ
ァイバー表層に永久電極を露出整列(あるいは露出に近
い状態に)させることにより、電気石の混率が3%レベ
ルで、図5に示すように、十分な電気的な特性を示し
た。
【0022】そこで、電気石練込みレーヨンによる綿混
糸を編み立てて、各種の下着類、特にシャツやソック
ス、更にサポーターなどを製造して、これら永久電極を
持つ繊維が人体の機能にどのような影響を及ぼすかの研
究を行った。永久電極が表層に配向した(勿論、100
%ではなく、一部には正極が存在する)永久電極繊維か
らは、負極から電子が放出され、これは人体体表面から
数十ミリアンペアの微弱電流として人体の神経系統を刺
激する。その結果、新陳代謝が促進され血行が良くなり
血液循環量は増加して、人体の機能にプラスの影響を与
える。
【0023】また、電気石は本来、4〜14μmの強い
遠赤外線を発生させており、皮膚の下部に遠赤外線が働
いて毛細血管を拡張して、血液が流れ易くして血液循環
量を増加させるが、両者の相乗作用によって、人体は芯
から温まり、全身の疲労感をも軽減させる。通常繊維に
よるシャツと電気石混入繊維によるシャツによる保温性
はサーモグラフィーによって、良好であることが確認さ
れた。
【0024】また、通常の繊維によるサポーターと電気
石混入繊維によるサポーターをそれぞれ左肘と右肘とに
着用した場合の血液循環量の変化について実験したとこ
ろ、後者のサポータがすぐれることを確認した。
【0025】電気石は天然の宝石であり、生成過程で結
晶構造は自発歪みをもった特殊なイオン結晶格子を持
ち、結晶両端に電極を発生させている。この電極は常温
では半永久的に保持される。
【0026】このように、この発明では、例えばビスコ
ースレーヨンの製造工程の最終段階に於いて、紡糸液へ
のレーヨン原液吹き出しの直前にて、強いプラスの磁場
を掛けることによって、レーヨン繊維の表層に電気石な
り酸化チタンの電極の内マイナス極を整列配向させる。
このため、ギアポンプから紡糸口金へのパイプラインに
外から強力なマグネットリングをセットして、粘性の高
いレーヨン原液内で電極の向きを予備的に整えて置くと
よい。
【0027】また、レーヨン製造に使用される紡糸口金
は、抗腐食性の高い白金、白金・金の合金あるいは最近
はセラミックス材料であるから、それ自体を帯磁させる
ことはできないので、腐食に耐えられるプラスチックの
保護カバーを用意し、その内部にて電磁コイルを紡糸口
金に巻き付けると共に、紡糸に当たって、電流を流して
強い磁場を形成させる。また、紡糸口金の孔が多い場合
には、電極コイル自体を回転させて、各口金の紡糸部分
に磁場が均一に及ぶようにする。
【0028】なお、ナイロンなどの合成繊維では、ステ
ンレス製のノズルが使用されるが、ステンレスの保磁力
も低いので、レーヨンの場合と同様に外周に電磁コイル
をセットする事で同様の効果が得られる。
【0029】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば結晶構
造の両端に電極を有する永久電極物質が再生繊維または
合成繊維に配合されて、これらの繊維の表面に永久電極
が高度に分布するように構成したので、人体に効率的に
電流刺激を与えることができる。
【0030】また、この発明によれば1ミクロン以下に
粉砕した天然または人工の永久電極物質を、再生繊維ま
たは合成繊維の原料融液に1〜5%の割合で均一に配合
分散し、外部磁界内を高速で通過させながら紡糸口金か
ら紡糸を行って、上記永久電極物質を繊維の表層に高度
に分布させるようにしたので、繊維に対する電極の付与
を容易かつ連続的に行えるとともに、これをローコスト
にて実現できる効果がある。
【0031】また、この発明によれば酸化チタンを含む
永久電極物質の粉末懸濁液を、再生繊維または合成繊維
の原料融液に混和し、外部磁界内を高速で通過させなが
ら紡糸口金から紡糸を行って、上記永久電極物質を繊糸
の表層に高度に分布させるようにしたので、永久電極物
質の結晶の電極が弱くても、酸化チタンを分散させるこ
とで、合成繊維の電気抵抗を下げて、これによって従来
におけるような電気的特性の劣化を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は永久電極物質の電気力価の測定方法を示
す概略図である。
【図2】図2は電気石粉末の電気力価を示す特性図であ
る。
【図3】常法によるトルマリンレーヨンの電気力価を示
す特性図である。
【図4】電気石が表面に配向したトルマリンレーヨンの
電気力価を示す特性図である。
【図5】常法および本発明による電気石練込による繊維
の電気力価を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ビーカー 2 撹拌羽根 3 試験試料 4 pH計 5 電気伝導計 6 駆動装置 20 繊維

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1.2ミクロン以下に粉砕した酸化チタ
    ンと、1ミ クロン以下に粉砕され、結晶構造の両端に電
    極を有する天然又は人工の永久電極物質が再生繊維また
    は合成繊維に配合され、前記繊維の表層に前記酸化チタ
    ン及び永久電極物質を偏在させて分布させたことを特徴
    とする永久電極繊維。
  2. 【請求項2】 1.2ミクロン以下に粉砕した酸化チタ
    ンと、1ミ クロン以下に粉砕した天然又は人工の永久電
    極物質の粉末懸濁液を、再 生繊維または合成繊維の原料
    融液に均一に混和し、前記原料融液を磁界 内を通過させ
    ながら紡糸を行い、前記酸化チタンおよび永久電極物質
    前記繊維の表層に偏在させて分布させたことを特徴と
    する永久電極繊維の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記繊維の表層側に永久電極物質のマイ
    ナス極を整 列配向させたことを特徴とする請求項1記載
    の永久電極繊維。
  4. 【請求項4】 前記繊維の表層側に永久電極物質のマイ
    ナス極を整 列配向させたことを特徴とする請求項2記載
    の永久電極繊維の製造方法
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