JPH03199125A - 遠赤外線放射体用組成物及び遠赤外線放射体並びに遠赤外線放射塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、遠赤外線を放射する組成物ならびにこれを用
いた遠赤外線放射体あるいは遠赤外線放射塗料に関し、
より詳しくは４０℃程度の低い温度帯域からより高温の
領域において、遠赤外線を極めて高い放射率で放射する
物に関する。

［従来の技術］ 従来、セラミックス系遠赤外線放射性物質として、Ｆｅ
、○１、Ｓｉ○、及びＡＩ２Ｏ４に銅鉱石スラグを加え
たちのく特開昭５４−１０４３８号公報）、Ｚｒ○、・
Ｓｉｎ、を含有させたもの（特開昭６４−３５８８８号
公報）、酸化ケイ素とジルコンを主成分としたもの（特
開平１−１４４５８７号公報）、珪素粉末と炭化珪素と
Ｆｅ、ＡＩ、Ｔｉ、Ｍｇ又はＳｉのいずれかの酸化物を
反応焼結したセラミックス（特開昭６２−２０２８６５
号公報）等が提案されている。

これらは金属基体や石英ガラスの表面に塗布し、焼成し
表面に膜形成するものであり、ストーブやコタツなどの
ヒーターとして、すなわち７００〜１０００℃程度の高
温での使用での機械的強度や接着性、耐久性の向上を目
的とするものである。

一方、植物の粉末、動物又は植物の油脂又は火山灰を主
成分とするもの（特開昭６４−６７８号公報）或いはケ
イ石、ケイ砂、ケイ藻上等のセラミック材料の粉末（特
開昭６３−２７０７８７号公報）を合成ゴムやプラスチ
ックに混合したシート状の遠赤外線放射体が提案されて
いる。

しかしながら、これらは、１００℃以下の低い温度域で
、遠赤外線を効率良く放射する点で、いまだ充分とは言
えない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を進め
た結果、珪酸は石英やクリストバライト等の結晶の形態
で存在させると、約９μｍの波長領域で極端に放射効率
が悪くなるという遠赤外線放射特性を有するが、２　Ｆ
　ｅ　Ｏ−３Ｉ　Ｏ＊の形態にするとこの好ましくない
特性が消え、これに、さらにＦｅ２Ｏ４が含まれると比
較的低温領域において高い放射率で遠赤外線を放射する
ことを見出した。

本発明は、かかる知見に基づきなされたもので、本発明
の目的は、比較的低温領域で高い放射率を有する新らし
い遠赤外線放射組成物並びにこれを使用した遠赤外線放
射体並びに遠赤外線放射塗料を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための手段としての本発明は２Ｆｅ
Ｏ−８ｉＯ１とＦｅ２Ｏ４を主成分とする組成物及び当
該組成物を用いることから構成されるものである。

上記本発明の２ＦｅＯ・ＳｉＯ２とＦｅ２Ｏ４を主成分
とする組成物とは、２Ｆｅ（）Ｓｉｎ、とＦｅ２Ｏ４と
が含まれておれば良く、この両者は、両成分が単に物理
的に混合された状態のものでも、化学的に結合された状
態のものでも良いことは云うまでもない。ただし、Ｓｉ
ｎ、が単独で石英やクリストバライト等の結晶形態で存
在（でいると約９μｍの波長部分で極端に放射効率が低
下するので、このＳｉｎ、は２ＦｅＯ−８ＩＯ３の形態
で存在する必要がある。この２ＦｅＯ−８ｉＯ１とＦ−
ｅ２Ｏ．は、特には、鉄かんらん石とマグネタイトの結
晶構造を呈するものが遠赤外線を高効率で放射すること
ができるため好ましい。

前記組成物は、鉄分が３５〜６５重量％、５ｉＯ１が１
５〜３０重量％のものが放射効率の面から最適であり、
また、樹脂やゴム等と混練して放射体を製造するのに用
いるためには、アルカリ金属の酸化物及びアルカリ土類
金属の酸化物の含有量合計が１０重量２以下とすること
が、当該樹脂やゴム等との親和力を低下させないため好
ましい。

一方、この組成物中には、従来知られているＺｒ０−８
ｉＯ３やＺｒ０−ＴｉＯ，やＣｒ、Ｏ。

の存在を許容することができるが、放射効率や親和性等
の面から、これらの成分は全体の１０重量％以下とする
ことが好ましい。

このような組成物としては、銅精錬工程で副生される鉄
精鉱スラグが安価で、簡便に入手でき、特に好ましい。

この鉄精鉱スラグとは、銅精錬工程の溶炉から得られる
マットを転炉に入れ、Ｓｉｎ、と酸素を添加して、シリ
ケート化及び酸化を行い、生成したスラグを磁選し、得
られたスラグを浮遊選鉱し、銅精鉱を回収した後の残物
を脱水して得られるものである。この鉄精鉱スラグは、
２Ｆｅ（）Ｓ　ｔｏ、（Ｆｅ○として４０〜５０重量％
、Ｓ　ｉ　Ｏ，として１５〜３０重量％）、Ｆｅ２Ｏ４
１０〜３０重量％、Ｆｅ、２Ｏ．５重量％以下及びＭｇ
０５重量％以下で、ＣａＯは殆ど含まれていない。これ
は、鉄分として３８重量％〜６５重量％、Ｓｉｎ、とし
て１５〜３０重量％含まれている。また、この鉄精鉱ス
ラグはＸ線の回折パターンから、一部鉄かんらん石と磁
鉄鉱の結晶構造を呈していることが知られている。

これらの組成物は、放射体として成形して使用するため
に、粒径１〜４０ミクロンのものが好ましい。

本発明の上記組成物は、成型用樹脂もしくはゴムへ混合
することにより、シート状もしくは板状の成形体として
、また塗料用接着性樹脂へ混合することにより塗料とし
て使用できる。

このシート状もしくは板状の成形体とするためには、前
記遠赤外線放射物体用組成物を樹脂もしくはゴム１００
部当り３５〜５００部、好ましくは、６０〜４００、さ
らに好ましくは、１００〜４００部配合する。この組成
物の配合比を３５部以下とすると遠赤外線の放射率は８
０％以下に低下するので好ましくなく、また５００部以
上とすると成形体の柔軟性が乏しくなり、シート状や板
状としたとき、割れが出やすくなる。尚、本発明の組成
物は、高い赤外線放射率を有するのみならず、樹脂等と
の接着性が良い。すなわち、Ｆｅ２Ｏ４や石英、さらに
は銅鉱石スラグ（特開昭５４−１０４３８号公報）等に
比べ、樹脂等との親和性が良くため、樹脂等に対しての
配合量を多くできる。しかも得られる成形体は柔軟性に
富み、また機械的強度に優れている。

本発明の成形体を製造するのに使用される樹脂やゴムは
各種のものが使用できる。すなわち、可塑剤、安定剤を
添加したポリ塩化ビニル、ゴムラテックス、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル−塩
化ビニル共重合体等を例示できる。

本発明の組成物を、上記樹脂やゴムに上述の割合で配合
して混合し、必要に応じて加熱し、十分に混練した後、
シート状あるいは板状に加工成形することで柔軟性が高
く、高い放射率を有するシート状遠赤外線放射体が得ら
れる。この成形体の厚さには制限がないが、Ｏ６１〜５
ｍｍ程度とすることが好ましい。この成形体は、片方の
面に裏打ちあるいは化粧紙、エンボス加工を施してもよ
い。また、必要に応じて、難燃剤、酸化防止剤あるいは
酸化安定剤等を配合することができる。

また本発明の組成を塗料に配合することにより、塗布型
の遠赤外線放射塗料とすることができる。すなわち接着
性樹脂、例えば、フタル酸系樹脂、アクリル系樹脂等か
らなる塗料１００部当怠り３５〜５００重量部配合する
。３５部以下の配合であると遠赤外線の放射率が低くな
りすぎ、また５００重量部以上配合すると剥げが出やす
くなり好ましくない。

この遠赤外線放射塗料は、布など繊維にプリント印刷し
たり、木材、金属板、コンクリート、等あるいはこれら
のパネルやパイプなどに塗布し、乾燥することにより、
遠赤外線放射皮膜が形成できる。

以上のような本発明の遠赤外線放射体は、例えば、床、
壁や天井等のヒータの表面材、炬燵の掛けふとん等の熱
媒体用繊維製品、暖房器具や保温器具の熱媒体、さらに
は乾燥機内壁等に用いることができ、また遠赤外線放射
塗料は室内、浴室、サウナ室、プール、洗面所などの天
井、壁、床材あるいは暖房機械に塗布することにより利
用できる。

この使用方法のより具体的な例示を、図に基づいて説明
する。

第１図は、フロアヒーターの床面に板上に成形した放射
体２を取り付けた例で、１はその床面の一部を示す。ポ
リエチレン樹脂に、本発明の組成物を配合して成形した
放射体２を充填材３の上に接着剤で貼つける方法で用い
られる。

充填材３中に埋設された面状発熱体４から伝熱により熱
が伝わり、放射体２の表面より遠赤外線が放射される。

５は床基材である。

第２図は、炬燵の掛けふとんの布６に斑点状に、ゴムラ
テックスに本発明の組成物を配合して、スクリーン印刷
等の手段により放射体７を付着させたものである。炬燵
の発熱源の熱が放射、伝導、対流により放熱体７に伝わ
り、これから遠赤外線が放射される。

第３図は、スチームラジェーターの表面に赤外線放射塗
料８を塗布した例で、５０ｍμ程度以上のやや厚目に塗
布すると良い。フタル酸系樹脂塗料に本発明の組成物を
配合して用いることができる。

第４図は、衝立の内側に放射体９を貼つけた例である。

この種の放射体９はパルプを紙に挫く際に、本発明の組
成物を一緒に抄き込み、ペーパー状に形成することでも
良い。この場合の衝立は、基板１１の上にアルミ箔等で
裏打ちｌＯしたものを用いると衝立の裏面への遠赤外線
の放射を少なくすることができる。衝立の前面にストー
ブを置くと、ストーブからの放射エネルギーを放射体９
が吸収し、同時に遠赤外線を放射する。

［実施例コ 以下、本発明を実施例によりより具体的に説明する。

１豊班上 鉄分５０．１ｗｔ％、Ｓ　ｉ　０．１９．９ｗｔ％、Ｍ
ｇ００．３７ｗｔ％、Ｇａｏｌ、４８ｗｔ％、Ｚｎ２．
８６ｗｔ％、ＡＩ２Ｏ，１．７５ｗｔ％、ｐｂ○０．９
２ｗｔ％、ＣｕＯ０，４６ｗｔ％からなり、前記鉄分及
びＳ　ｉ　Ｏ，は２ＦｅＯ・ＳｉＯ２及びＦｅ２Ｏ４の
形態で存在し、真比重４．２５ｇ／ｄの鉄精鉱スラグを
、平均粒度２０μｍに揃えた。この組成物をディスク状
の圧粉体に成形して、４０℃及び２００℃での光放射率
スペクトルと分光放射エネルギー強度スペクトルを赤外
放射スペクトル測定１ＦＴ−ＩＲ型（日本電子株式会社
製）により測定した。

第５図（ａ）に４０℃での光放射率スペクトル、第５図
（ｂ）に４０℃での分光放射エネルギー強度スペクトル
の測定結果を、また第６図（ａ）に２００℃での光放射
率スペクトル、第６図（ｂ）に２００℃での分光放射エ
ネルギー強度スペクトルの測定結果をそれぞれ示した。

尚、第５図及び第６図の（ａ）では縦軸の分光放射率１
００％が黒体を示し、また第５図及び第６図の（ｂ）の
滑らかな線が黒体のスペクトルを示す。

これらの図から明らかなように、本発明の組成物は、４
０℃では、遠赤外線の全波長領域において、９０％以上
を示し、平均で９３％と極めて高い放射率を有すること
がわかる。このことは２００℃でもまったく同様である
。

失五班１ 市販の鉄かんらん石（２ＦｅＯ・ＳｉＯ２）６７重量部
と磁鉄鉱（ＦｅおＯ，）３３重量部とを混合した後、粉
砕し、鉄分５５．８ｗｔ％、５ｉＯ３２８，７ｗｔ％で
、平均粒度５μｍの組成物を調戸した。これについて、
実施例１と同様に４０℃で光放射率スペクトル測定を行
った。この結果、遠赤外線の全波長領域において、９０
％以上の放射率を示した。

失速且ユ 塩化ビニル樹脂１００重量部に実施例１で用いた組成物
を、それぞれ１５０重量部及び４００重量部配合し、１
７０℃に加熱して、混練し、前者を厚み０．９ｍｍ、後
者を厚み０．８ｍｍのシート状に成形した。塩化ビニル
樹脂と組成物とのなじみは非常に良く、出来上がったシ
ー卦は柔軟性に富んでいた。このシートの機械的強度を
ＪＩＳ　　Ｌ　　１０９６に基づいて測定した。この結
果を第１表に示した。

第１表 また、このシートについて、実施例１と同様に、４０℃
で光放射率スペクトルと分光放射エネルギー強度スペク
トルを測定した。

第７図（ａ）に１５０重量部配合シートの光放射率スペ
クトル、第７図（ｂ）に同じく分光放射エネルギー強度
スペクトルの測定結果を、また第８図（ａ）に４００重
量部配合シートの光放射率スペクトル、第８図（ｂ）に
同じく分光放射エネルギー強度スペクトルの測定結果を
それぞれ示した。

ユ較且上 鉄分３７．９ｗｔ％、Ｓ　ｉ　Ｏ，３３，０ｗｔ％、Ｍ
ｇ０１．５５ｗｔ％、ＣａＯ３，０１ｗｔ％、Ｚｎ　１
．２４ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ．４．６２ｗｔ％、ＰｂＯ０，
１８ｗｔ％、ＣｕＯ０，６４ｗｔ％、Ｓｏ、７４ｗｔ％
からなり、前記鉄分は２Ｆｅ（）Ｓｉｎ、及びＦｅ、Ｏ
。

としてのＸ線回折ピークが認められない銅スラグを、平
均粒度２０μｍに揃えた。この組成物について、実施例
１と同様に光放射率スペクトルと分光放射エネルギー強
度スペクトルを測定した。

第９図（ａ）に４０℃での光放射率スペクトル、第９図
（ｂ）に４０℃での分光放射エネルギー強度スペクトル
の測定結果を、また第１０図（ａ）に２００℃での光放
射率スペクトル、第１０図（ｂ）に２００℃での分光放
射エネルギー強度スペクトルの測定結果をそれぞれ示し
た。

これらの図から明らかなように、上記実施例に比べて、
明らかに悪いことが分かる。

崖藍盟又 赤鉄鉱（Ｆｅ２Ｏ４）　、クリストバライト（Ｓｉ０．
）及び磁鉄鉱（Ｆ　ｅ２Ｏ４）からなる鉄分４１．３ｗ
ｔ％、Ｓｉｎ、２６．８ｗｔ％、Ｎａ、Ｏとに３００．
３７ｗｔ％、ＭｇＯ０，３４ｗｔ％、ＣａＯ１゜３０ｗ
ｔ％、Ｚｎ２．２９ｗｔ％、ＡＩ２Ｏ，８．１６ｗｔ％
、ＰｂＯ０，６８ｗｔ％からなる組成物について、実施
例１と同様に４０℃で光放射率スペクトルと分光放射エ
ネルギー強度スペクトルを測定した。

ルの測定結果を示した。

これらの図から明らかなように、上記実施例に比べて、
明らかに悪いことが分かる。

［発明の効果］ 本発明の上記組成物は、温度約４０度の低温下でも、ま
た２００度でも、波長２〜２５ミクロンの全領域におい
てほぼ平均的に黒体に近い放射率（約９０％以上）で放
射する性能を有する。従って、他の遠赤外線放射物質に
比べて、小さな面積でより多くの熱エネルギーを放射で
き、また、同一面積では、同じエネルギーを放射するた
めに必要な表面温度を低くできるという効果を有する。

また、放射率は吸収率に等しいため、効率良く、非接触
熱源から熱エネルギーを吸収し、放射させることができ
、熱媒体として優れたものである。

さらに、本発明の組成物は、シートに成型することによ
り、機械強度の高い、柔軟性ある遠赤外線放射体を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明の遠赤外線放射体の応用例を
説明するための図である。 第５図〜第１１図は、本発明の実施例或いは比較例の測
定結果の光放射率スペクトル又は分光放射エネルギー強
度スペクトルを示すのもである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）２ＦｅＯ・ＳｉＯ＿２とＦｅ＿２Ｏ＿４を主成分
   とする遠赤外線放射体用組成物。（２）請求項（１）に
   おいて、２ＦｅＯ・ＳｉＯ＿２とＦｅ＿２Ｏ＿４が鉄か
   んらん石とマグネタイトの結晶構造を呈するものである
   遠赤外線放射体用組成物。 （３）請求項（１）又は（２）において、鉄分が３５〜
   ６５重量％、ＳｉＯ＿２が１５〜３０重量％で、アルカ
   リ金属の酸化物及びアルカリ土類金属の酸化物の含有量
   合計が１０重量％以下である遠赤外線放射体用組成物。 （４）請求項（１）において、２ＦｅＯ・ＳｉＯ＿２と
   Ｆｅ＿２Ｏ＿４を主成分とする組成物が鉄精鉱スラグで
   ある遠赤外線放射体用組成物。 （５）請求項（１）の遠赤外線放射物体用組成物を樹脂
   もしくはゴム１００部当り３５〜５００部配合し、混練
   後、成形したことを特徴とするシート状または板状遠赤
   外線放射体。 （６）請求項（１）の遠赤外線放射物体用組成物を塗料
   １００部当り３５〜４００部配合したことを特徴とする
   遠赤外線放射塗料。