JP3715279B2 - 超微粒子チタン分散水よりなる毛髪修復液及びその製造方法と装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、超微粒子チタンが分散したチタン分散液よりなる毛髪修復液に関する。
また、本発明は、金属チタンを含む毛髪修復液のような生理活性機能の高い高機能水、それを製造する方法及び装置に関する。
背景技術
金属チタンは、鉄、銅、アルミニウムなどに比して比較的新しく見つけ出された金属材料であり、その軽くて高温でも強さを発揮できる物性を利用して、工業的にはジェットエンジンなどの航空機宇宙産業、原子力発電又は火力発電における熱交換器の管や管板などのエネルギー関連分野、さらには眼鏡フレーム、ゴルフクラブヘッドなどの日用品分野で多用されており、利用分野はますます拡大する方向にある。
従来、金属チタンを、日用品、健康医療又は化粧品への活用は比較的多く知られており、例えばチタン薄膜を表面に有する理容鋏（特開昭６２−２６８５８４号公報）、金属チタン溶融物による遠赤外線利用（特開昭６１−５９１４７号公報、特開平１−１５５８０３号公報、特開平３−１１２８４９号公報）、寝具（特開平８−３２２６９５号公報）、調理用具（特開平９−１４０５９３号公報）、アイマスク（特開平１０−７１１６８号公報）、健康維持用具（特開平１１−２８５５４１号公報、特開平１１−２８５５４３号公報）、健康バンド（実用登録第３０４５８３５号）、健康スリッパ（実用登録第３０６１４６６号）、などがある。
また、チタン化合物、特に酸化チタンを含む染毛剤、毛髪化粧料、毛髪保護剤のような毛髪処理に用いることも公知である。例えば、酸化チタンを含む酸化染毛組成物（特開昭５７−１８６０６号公報）、酸化チタン、酸化ケイ素や酸化ジルコニウムあるいは高分子シリコーン組成物を含む毛髪化粧料（特開昭６３−２７０６２０号公報、特開平１−１１３３１３号公報）、雲母チタンを含む水不溶性シリコーンからなる毛髪化粧料（特開平１−２２４３１０号公報）、微粒子チタンを含む毛髪の紫外線保護剤（特開昭６３−２７０６２０号公報、特開平５−１７０６３５号公報、特表公６−５０１９６３号公報、特表公６−５１０７４７号公報）、酸化チタンに加えて着色雲母を含む毛髪着色着色組成物（特開平１１−１３９９４６号公報）が知られるが、金属チタンを含む液によって毛髪を修復することは知られていなかった。一方、金属チタンを陰極に使用してアルカリイオン濃度の高い飲料水の製造装置（特開昭５０−４０７７９号公報）も知られているが、金属チタンを含む毛髪修復液に関するものではなかった。
従来、チタンの無限とも言える有用性を活かして、生理活性材料、食品材料又は医療品などの分野への応用は、非常に発展が期待されているが、未だその実態の解明もなされていない。
発明の開示
本発明では、金属チタンの生理活性機能を活用して、金属チタンを含む微分散液が各種の生理活性材料や健康医療品の分野、特に毛髪修復液としてきわめて有用な修復効果を発揮することを見いだした。
本発明は、高圧水中で金属チタンを水素と酸素の燃焼ガスで溶融することにより、溶融チタンが高圧水と衝突して超微粒子チタンが生成し、これが微分散した状態で含まれる高機能水よりなる毛髪修復液、それを製造する方法及びその装置を提供するものである。
なお、本発明において、「チタン微分散水」とは、超微粒子チタンを水中に微分散した状態で含み、且つ若干のチタンが溶解した水を意味する。
本発明の特徴は、高圧水中で金属チタンを酸素と水素の混合ガスの燃焼熱で溶融し、チタンの超微粒子が水中に分散した高機能水よりなる毛髪修復液及び他の用途、それらの製造方法及び装置にあり、具体的には、次の（１）〜（４）に示されるものである。
（１）高圧水中で酸素と水素の混合ガスを燃焼させ、その燃焼ガスで金属チタンを溶融し、高圧水中に超微粒子チタンを分散させてなることを特徴とする毛髪修復液。
（２）高圧水中で酸素と水素の混合ガスを燃焼させ、その燃焼ガスで金属チタンを溶融し、高圧水中に超微粒子チタンを分散させることを特徴とする水中に超微粒子チタンを分散してなるチタン微分散水であることを特徴とする毛髪修復液を製造する方法。
（３）高圧水収容タンク、酸素と水素の混合ガス噴射ノズル、金属チタン棒、点火装置及び燃焼室を備えた耐圧容器より構成されることを特徴とする水中に超微粒子チタンを分散してなるチタン微分散水であることを特徴とする毛髪修復液を製造する装置。
（４）酸素と水素の混合ガスの製造のための水電気分解装置を付設した上記（３）の水中に超微粒子チタンを分散してなるチタン微分散水であることを特徴とする毛髪修復液を製造する装置。
通常、チタンの微粒子又はチタン酸化物が単に分散した水分散液又は混合液では、チタン分が短時間のうちに沈殿分離を起すことが知られているが、本発明のチタン微分散水の最も重要な特徴は、上述するような手段によって燃焼熱で溶融したチタンは高圧水中に微分散した超微粒子状態であるために、長期間に亘って沈殿などの分離を起さず、安定した状態を保持し、しかも若干量のチタンが溶解された状態にあることである。
このように本発明のチタン微分散水は、水分子と超微粒子チタンとが相関作用して、生理活性作用を有する高機能水よりなる毛髪修復液になるという予期し得ない顕著な効果を発揮する。
一般に、毛髪は、摩擦、日光の熱、あるいはパーマ剤、カットの不良などの外部刺激や、偏食、ダイエットなどの栄養状態不良から損傷するものであり、このように損傷を受けた毛髪には自己修復力がないため、それ以上の損傷が進行しないように、外部から保護をしてやることが必要であり、このような目的に使用されるのがトリートメント剤であるが、毛髪にとってもっとも大切な成分は皮膚と同様に水と油であり、特に水分は毛髪を構成する毛皮質のなかに取り込まれ、毛髪に潤いとしなやかな風合いや、体の動きにあわせて揺れ動く柔軟性を与える。また、油は毛小皮に油膜を作り、艶と光沢を与えて摩擦を少なくし、毛小皮の損傷を防いでいる。
本発明で得られる高機能性のチタン微分散水は、従来使用されている市販のトリートメント剤にはみられない、優れたトリートメント効果を備えていることは、後述するようなモニター試験でも確認されており、損傷された毛髪に対して著しい修復効果を発揮する。
また、本発明で得られる高機能性のチタン微分散水は、毛髪修復液以外にも運動機能増進クリームのような健康用品、抗菌剤などの医療品、ＵＶカット製品、健康飲料水、健康増進剤、化粧品、食品防腐剤、食品鮮度保持剤、害虫忌避剤又は消臭剤などとしても使用できる。
なお、本発明のチタン微分散水は、現在のところ上記の用途に好適に使用されているが、最近の社会の健康志向に対して十分に応えられる画期的な生理活性材料になるものと確信される。
なお、超微粒子チタンが分散したチタン微分散水が、何故に優れた生理活性の効能を有するかのメカニズムは不明であるけれども、本発明者らはこれら機能の科学的解明をするべく、現在、鋭意研究中である。
発明を実施するための最良の形態
本発明のチタン微分散水よりなる毛髪修復液は、従来、製造されていない新規の生産物である。また、本発明では、チタン微分散水製造のための金属チタンの溶融には、通常の金属熔解のための汎用手段である熱溶融、アーク放電やレーザ光照射による手法を使用することなく、酸素と水素の燃焼熱によって溶融した金属チタンを、高圧水中に分散させ、超微粒子状態で含む水よりなる毛髪修復液を製造する新しい方法及び装置を開示するものである。
すなわち、本発明者らは、チタン微分散水よりなる毛髪修復液を効率的かつ経済的に製造することと、それを生理活性用途に供することについて検討した結果、水素と酸素を燃焼させ、その雰囲気中に純粋な金属チタン棒を挿入し、加熱することによってチタン溶融物を、高圧水に衝突させ、水中に超微細粒子チタンを分散状態で含ませる方法を着想し、水と金属チタン以外の物質を作らないようにするために、水中で水素と酸素を燃焼させるべく、高圧水中で燃焼させる工夫を講じたものである。
本発明の方法では、製品に対して優れた生理活性能を付与するため、燃焼させる水素と酸素の量、反応圧力や金属チタンの供給量の制御が必要である。また、上記製造方法では、水中に超微粒子チタンばかりではなく、若干の酸化チタン微粒子も生成されるので、適宜なろ過システムの使用も必要である。
本発明のチタン微分散水よりなる毛髪修復液を、上述するように高圧水中で製造する方法及びそれを実施するための装置を図面によって説明する。
図１は、本発明のチタン微分散水よりなる毛髪修復液製造のフローチャート、図２は、本発明のチタン微分散水よりなる毛髪修復液の製造装置を示す。
図２における本発明のチタン微分散水製造装置１は、チタン溶融物が高圧水中に分散した水の製造のための耐圧容器２、電気分解・原料ガス発生装置３及びチタン微分散水のろ過装置（図示せず）より構成されている。
本発明の耐圧容器２の基本構造は、高圧水収容タンク５、酸素と水素の混合ガス噴射ノズル１４、燃焼室６、及び金属チタン棒１０を備えた、超微粒子チタンが分散したチタン微分散水を製造する装置である。付設するものとして、原料の水素と酸素を供給するための水の電気分解装置３及び生成されたチタン微分散水のろ過システムより構成されている。
本発明の耐圧容器２は、金属製の、好ましくはスチール製の高圧水収容タンク５からなっており、この高圧水収容タンク５において、電気分解装置３で発生した水素供給路１６と酸素供給路１７から供給された水素と酸素の混合ガスを、噴射ノズル１４から燃焼室６に高圧で吹き出すようにしている。燃焼室６内部に金属チタン棒１０が供給シリンダー１３から溶解量に応じて漸次送出されるようになっている。水素と酸素の混合ガスは、点火装置１１により点火され、金属チタンの溶融物が高圧水９中に放出される。溶融チタンは高圧水と衝突して超微粒子状態となり、これらを含む高圧水９は、高圧水収容タンクの底部の取出し口８より外部に取り出し、適宜のろ過装置（図示せず）で順次ろ過される。
このうち、原料ガス発生装置３に替えて、水素及び酸素の各高圧ボンベを用いることも可能であるが、本発明におけるように水の電気分解により供給される酸素と水素は全く純粋なガスであり、酸素・水素の混合比が、１：２の理論値の燃料ガスを効率良く供給できるという利点がある。
本発明では、チタン微分散水製造の原料としての原料ガス発生装置３において、水２０の電気分解によって水素及び酸素を発生させる１例であり、１８及び１８'は、それぞれ陰極板、陽極板を示す。上述するように水素及び酸素として、各収納ボンベより直接的に高圧水収容タンク５内に供給することも、勿論可能である。
本装置では、電気分解により発生した水素供給路１６と酸素供給路１７から供給された水素と酸素を、ポンプを介してノズル１４より燃焼室６に噴射して、混合ガスを完全に燃焼し、完全な超高温の燃焼水蒸気ガス状態とする。この燃焼ガス中に純粋な金属チタン棒１０を挿入して、加熱、溶融させる。金属チタン棒は、溶融量に応じて一定量づつシリンダー１３内より挿入される。溶融に際しては、水素と酸素の混合比が厳格に２対１になるように制御する必要である。また、圧力調節弁７を設けて高圧水収容タンク内の圧力を調整する必要がある。
燃焼室６内で高温に加熱、溶融された溶融チタン１２は、燃焼室６から高圧水９中に放出され、高圧水と衝突して超微粒子を生成する。この時、チタンの一部は結晶構造をとるようになるものと考えられる。
このような状態の超微粒子チタンが水中に生じた結果、疎水性の非常に強いチタン粒子が安定した状態で水中に分散した状態となっており、凝集剤を使用しても、沈澱することはない。
本発明の製造方法によれば、例えば１トンのチタン微分散水を製造する生産スケールでは、混合ガスのガス圧は3.5気圧程度で、水圧1.5〜2.5気圧程度の高圧水収容タンク内への混合ガスの噴射量毎秒4〜6L（リットル）程度がよい。ガス圧力が大きすぎると、装置の構造が破壊される危険がある。また、圧力が小さいと、燃焼室からガスが吹き上ってしまい、加熱・溶融されたチタンがそのまま気泡に包まれて水上に発散してしまって、超微粒子チタン微分散水の生成状態が悪くなる。
この装置の操作は、高圧水収容タンク５内に高圧の水素、酸素をポンプを介してノズル１４より噴射し、点火装置１１によって点火して超高温の燃焼水蒸気ガス状態とし、その燃焼ガス中に純粋な金属チタン棒１０を順次挿入して溶解させる。
なお、この装置においては、水と超微粒子チタン以外の物質を発生しないようにするため、水中で水素と酸素を燃焼させることを必須としているのであり、このとき不純物を含むことなく、純粋に水中で水素と酸素を燃焼させるために、高圧下で燃焼させることが必要である。また、金属チタン棒を挿入する位置を、混合ガスが完全に燃焼し、完全な超高温の水蒸気ガスになる領域としなければならない。
本発明の他の特徴は、上述のようにして製造された、超微粒子チタンが水中に分散したチタン微分散水を、適宜、精製して、毛髪修復液あるいはその他の健康用品、化粧品、食品、医薬品、同部外品などの原料とする点にあるが、生成したチタン微分散水には酸素との結合による酸化チタン微粒子が若干含まれているため、適宜、ろ過、精製の必要がある。
このときのろ過は、生成した超微粒子チタンを必要以上に除去しないようにするために、イオン交換や逆浸透膜などの方法を使わず、目的に適したチタン微分散水を作るために次のようなフィルター装置の使用が好ましい。すなわち、フィルターには中空糸膜が好適であり、高圧水収容タンクより排出された高圧水を順次ろ過を行なうと、チタン微分散水の特性上及びフィルターの寿命からも好ましく、これにより食品衛生、化粧品、医薬品などの規格に合致したチタン微分散水が製造できる。
また、本発明で得られたチタン超微分散水を使用して毛髪を処理したときの毛髪の表面状態を図３に示す。
図３の左端写真の上下は、本発明のチタン超微分散水を用いて毛髪を処理したときの表面状態で、上写真は700倍、下写真は1000倍を示す。また、中央写真上下は、蒸留水を用いたときの表面状態で、上写真は700倍、下写真は1200倍、右端写真上下は、毛髪未処理の状態のときの表面状態で、上写真は700倍、下写真は1200倍のときの状態を示す。
「実施例」
実施例に基いて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図２に、本発明の製造装置の代表的な実施例が示されており、高圧水収容タンク５、酸素と水素の混合ガス噴射ノズル１４、及び、金属チタン棒１０を備え、溶融チタンが高圧水と衝突して生成した超微粒子チタンが分散した、チタン微分散水よりなる毛髪修復液の製造装置が示される。
高圧水収容タンク５は、金属製の超高圧に耐性を有する耐圧タンクであり、水素供給路１６と酸素供給路１７から供給された水素と酸素の混合ガスの噴射ノズル１４より燃焼室６に噴射し、燃焼室内部には金属チタン棒１０がシリンダー１３より供給されている。高圧水収容タンク５内は、圧力調節弁７で圧力制御することが必要である。混合ガスは点火装置１１により点火され、溶融チタン１２が高圧水中に放出され、高圧水と衝突して超微粒子チタンが生成される。超微粒子チタンが分散したチタン微分散水は、取出し口８より外部に取り出す。
この装置の操作は、上述するように高圧水収容タンク５内に、高圧下で水素と酸素を供給して混合ガスをノズル１４から噴射して、点火装置１１によって点火して混合ガスを完全に燃焼し、完全な超高温の燃焼水蒸気ガス状態とする。その燃焼ガス中に金属チタン棒１０を挿入し、溶融させる。ノズル内で高温に加熱・溶融されたチタン１２が高圧水中に放出され、高圧水と衝突して超微細粒子が生成される。その時、チタンの一部が結晶構造をとり、これにチタン原子が再配列して球状に近くなり、エネルギー的に安定した状態となるもとの考えられる。
生成したチタン微分散水では、チタンが水中に微分散し、活性剤を使わなくても分散した状熊になり、製造されたチタン微分散水は取出し口より排出し、適宜、ろ過装置に送る。ろ過装置は、フィルターで50ミクロン、25ミクロン、3ミクロン、0.5ミクロン及び0.1ミクロンと順次ろ過することによって、最終的に、所定量の超微粒子チタンと、極く微量のチタンの溶解したチタン微分散水が得られる。
実施条件（例）
製造タンク内圧；圧力2気圧
混合ガス；5L/sec（3.5気圧）
金属チタン供給量；0.5kg/2h
生成チタン微分散水；1000kg
上記条件で、超微粒子チタンが分散したチタン微分散水よりなる毛髪修復液を得た。
なお、生成したチタン微分散水は、適宜、ろ過（50ミクロン、25ミクロン、3ミクロン、0.5ミクロン、0.1ミクロンの中空糸膜による逐次ろ過）する。
「使用例」
チタン微分散水よりなる毛髪修復液の使用テスト；
成人男女10人のモニターにより、本発明における水分に超微粒子チタンが分散したチタン微分散水による毛髪トリートメント処理を実施し、その効果と効能を確認した。
上記製造条件で得られたチタン微分散水よりなる毛髪修復液を使用し、洗髪、噴霧及び塗布の各条件によりモニターテストをした。
使用条件とモニター結果
使用条件：洗面器による洗髪（3リットル／毎回）
：噴霧器による毛髪への吹き付け（10cc/回）
：ブラシ使用による毛髪への塗布（10cc/回）
１．モニター男女10人（随時試用）
２．効能例
毛髪のもつれが軽減 ５人
抜け毛が減少した ８人
毛髪の艶がよくなった ７人
毛髪の色が濃くなった １人
毛髪の密度が多くなった ６人
頭の皮膚がすべすべになる ７人
ふけが減少した ７人
上記モニターの結果、本発明で得られるチタン微分散水によって洗髪、あるいは毛髪に塗布若しくは噴霧した人の中では、毛髪の損傷回復、毛髪の性質改善ないしは頭の皮膚のすべすべ向上、ふけの減少などでの改善効果を挙げている人が多いことからみて、人体又はその接触製品にも優れた効果を発揮できることがわかった。
産業上の利用可能性
本発明は、以上説明したように構成されており、新規なチタン微分散水よりなる高機能水、その製造方法及び装置を提供するもので、本発明で得られる超微粒子チタンが分散状態で含まれるチタン微分散水は、生理活性機能が高く、モニターテストの結果、優れた毛髪修復効果を発揮する毛髪修復液であることが確認できた。
また、本発明で得られたチタン微分散水よりなる高機能水は、毛髪修復液の外に、健康飲料水、健康増進剤、化粧品、食品防腐剤、食品鮮度保持剤、害虫忌避剤又は消臭剤の用途にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
図１
本発明のチタン微分散水よりなる毛髪修復液の製造フローチャートである。
図２
本発明のチタン微分散水よりなる毛髪修復液製造装置を示す概略図である。
図３
本発明のチタン微分散水又は水を使用したときの毛髪状態顕微鏡図。
符号の説明
１；本発明のチタン微分散水製造装置
２；チタン微分散水製造耐圧容器
３；電気分解装置／原料ガス発生装置
５；高圧水収容タンク
６；燃焼室
７；圧力調節弁
８；チタン微分散水取出し口
９；高圧水
１０；金属チタン棒
１１；点火装置
１２；溶融金属チタン
１３；供給シリンダー
１４；混合ガス噴射ノズル
１６；水素供給路
１７；酸素供給路
１８；電極
１８'；電極
１９；仕切板
２０；水

Claims (2)

1. 高圧水収容タンク内に配置された燃焼室内で酸素と水素の混合ガスを燃焼させ、その燃焼ガスで金属チタンを溶融せしめて、水中に超微粒子チタンを分散させてなることを特徴とする毛髪修復液。
2. 高圧水中で酸素と水素の混合ガスを燃焼させ、その燃焼ガスで金属チタンを溶融して、水中に超微粒子チタンを分散させることを特徴とする水中に微粒子チタンが分散してなる毛髪修復液の製造方法。

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