JPH0459905B2

JPH0459905B2 -

Info

Publication number: JPH0459905B2
Application number: JP63098173A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kusaka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1992-09-24
Also published as: JPH01270867A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は、水分の蒸発潜熱利用の冷却部材に関
する。特に、水分の蒸発潜熱を直接利用した室温
より数度位低い程度の低い接触温度で冷気を感じ
る安眠可能な枕様部材或いは枕上に置く枕カバー
部材に適する冷却部材に関する。［従来の技術］従来就寝時に頭を冷やす方法として各種ゲル状
物を冷蔵又は冷凍して枕代わりにする方式がある
が、あまりに冷え過ぎることがあるために、病気
で発熱時に使用する等の特殊な条件下でしか用い
られていない。即ち、従来のものは、ゲル状固体を水蒸気難透
過性のプラスチツクフイルムで密閉し、内部ゲル
の伝熱のみを利用しているため始めは極端に冷た
く、かつ伝熱が悪く、次第に冷却効果が低下して
くる傾向がある。また、従来の冷却材は、０℃以
上のものでは、保冷効果が少なく、融解熱を利用
するためには０℃以下にしなければならない。また、従来公知のゲル体としてポリアクリルア
ミド、ポリビニールアルコールの低温処理ゲル化
物があるが、これらは一度放湿すると水に浸漬し
ても殆ど吸水せず、数日かけても復元が困難であ
る。一方、高吸水性樹脂は自重の数百倍の水分を吸
収するが、強度が弱くなり、また、蒸発すれば容
積が収縮し、単独では一定の形状を保持すること
はできないものである。［発明が解決しようとする問題点］上記のような状況において、本発明者らは、従
来の冷却部材と異なり、温和な状態で冷却できる
簡易冷却部材を提供する。即ち、本発明は、乾湿
球温度計の原理と同じく、直接蒸発潜熱を利用し
て、室温より数度から十度位低い接触温度により
冷気を感じ、安眠が可能とする枕或いは枕の上に
置くマクラカバーとして使用できる潜熱利用冷却
部材を提供することを目的とする。また、本発明
は、高い放湿速度、例えば、一夜の使用により約
100ｇ〜200ｇの水分を蒸発せしめ、且つ、毎日又
は隔日おきに水に浸漬して再生せしめるだけで十
分に冷却部材として使用できるものを提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、水分を蒸発し
ても殆ど形状を変化しなく、一定の強度と弾性を
有し、繰り返しの使用に耐える冷却部材を提供す
ることを目的とする。［問題点を解決するための手段］本発明は、ポリビニールアルコールと高吸水性
樹脂を、30〜90重量％：70〜10重量％の割合で混
合した混合物１重量部に対し、水４〜30重量部を
含有した組成のゲルを冷却凍結し、解凍した深冷
ゲル化体を有し、含有水分の蒸発潜熱を利用する
含水冷却部材である。そのゲル化体は、含水率80
％以上であり、高い吸水速度と高い放湿速度を有
するものが好適である。そして、ポリビニールア
ルコールは、88％以上の鹸化度と、1000以上の重
合度を有し、高吸水性樹脂は粉末状であるものが
好適である。用いるゲル化体は、上記のポリビニ
ールアルコールと高吸水樹脂とを含水させたまま
混合し、強く撹拌後に−10℃以下に冷却凍結した
後、解凍して得られるものである。また、そのゲ
ル化体は、防黴処理を施したものがよい。また、
そのゲル化体は、水蒸気透過性包材に入れられて
用いられ得る。また、紫外線遮断剤を該包材又は
ゲル化材内に包含せしめたものが好適である。本発明によると、吸水と放湿のリサイクル可能
な含水弾性体即ち、ゲル体で枕の代わり又は枕の
上に置いて、その蒸発潜熱を利用し室温より数度
〜十度位低い温度を得ることができる潜熱冷却部
材が得られる。このような冷却部材は、特に、夏
場に、快適な睡眠を得るために便利な含水枕を提
供し得るものである。本発明により利用するゲル体、即ち、含水弾性
体は、枕に必要な強度、弾性力、腰の強さ、吸水
と放湿を繰り返しても、一定の形状を長期に保持
することのできるものである。又、このようなゲル体は、容易に防黴処理を施
すことができ、取り扱い易いものである。そして、本発明によると、上記のような特質を
満足するものとして、ポリビニールアルコールと
高吸水性樹脂より主として形成され、含水率80％
以上を含み、適当な吸水と放湿の速度を有するも
のを用いると好適である。更に、本発明によると、ポリビニールアルコー
ル50〜80重量％と高吸水性樹脂50〜20重量％より
なる混合物１重量部に対して、水10重量部〜25重
量部の組成のものを深冷ゲル化せしめて得たゲル
体が、より好適である。更に、本発明によると、ポリビニールアルコー
ルは、88％以上の高鹸化度と1000以上の高重合度
を持つものが望ましく、高吸水樹脂は、40メツシ
ユ〜150メツシユの粒子のものが好適である。得られるゲル化体に適度な腰と強度を与えるた
めに、上記の範囲の鹸化度と重合度のポリビニー
ルアルコールを用いるものである。本発明により利用するゲル体は、ポリビニール
アルコールをその水溶液として適当な濃度とし、
高吸水樹脂は、そのまま或いは水分を含有せしめ
たものを混合し、強く撹拌した後、約零下10度以
下に冷却し、凍結したものを、温度を戻し、解凍
して得たものである。［作用］本発明によるゲル化体は、成分のポリビニール
アルコールと高吸水性樹脂の混合割合は、ポリビ
ニールアルコールの比率が高くなると、ゲル化体
の［腰］がなくなり、ポリビニールアルコールの
比率が低下すると、脆さが出てくるものである。
即ち、ポリビニールアルコールのゲルは、高吸水
性樹脂の粉体を保持する支持体の作用を有し、ポ
リビニールアルコールゲルが多くなると、吸水性
が低下し、引張り強度はあるが、腰がなくなつて
くる。また、ポリビニールアルコール水溶液と高吸水
性樹脂の含水物とを混合すると、夫々の水の含有
率は、異なつても、水分の総量が等しければ、作
業の難易度は別にして、双方を混合した後に、撹
拌時間を長くすると、最終的にはほとんど同じも
のになり、ゲルを凍結した後も、途中の水分含有
の配分は、ゲル化体の性能に影響を与えない。本発明の水分含有冷却部材では、上記で説明し
たゲル化体が、吸水と放湿を速度早く繰り返すも
のであるから、従来の冷却部材と異なり、水蒸気
易透性の特殊フイルム又は不織布、綿布などゲル
化体を包み、その水蒸気の発散を容易にする必要
がある。また、ゲル化体は、一夜の使用により、
約100〜200ｇの水分を蒸発するために、毎日或い
は隔日おきに水分を吸わせて、再生する必要があ
る。本発明に利用できるゲル化体の条件として、水
分を蒸発してもほとんど形状を変化することのな
いこと、一定の強度と弾性を有し、繰り返い使用
に耐えるものでなければ、ならない。従来の公知のゲル体としてのポリビニールアル
コール又はポリアクリルアミドの低温処理ゲル化
体があるが、これらは、一度放湿すると水に浸漬
してもほとんど吸水せずに、数日かけても、復元
は、困難である。これに対して、高吸水性樹脂は
自重の数百倍の水分を吸収するが、ゲル化体の強
度が弱くなり、また、蒸発すると容積が収縮し、
単独では、一定の形状を保持できなくなる。然し乍ら、本発明による含水冷却部材では、こ
の２つの成分（双方）を組合わせ、適当な配合比
率範囲内では、２つの成分の欠点を補完し合い、
利点のみが、発現される条件を見出しことができ
た。即ち、高吸水性樹脂は、ゲルに固化する前に吸
水させ、その粒子の大きさが決まる。次に、ポリ
ビニールアルコール水溶液と混合し、撹拌し、ポ
リビニールアルコール水溶液の中に、高吸水性樹
脂粒子が散布された形状になり、冷却凍結し、ゲ
ル化を促進せしめるときには、骨格はポリビニー
ルアルコールで連続形成され、高吸水性樹脂は球
状又は不定形の形で、連続又は単独的に分布する
こととなり、海と島の関係の形状で、ポリビニー
ルアルコールゲルの中に高吸水性樹脂の島が存在
する形状になる。従つて、本発明により利用するゲル化体は、海
のポリビニールアルコールゲルが多くなり、90重
量％以上になると、腰がなくなり、脆さがでる。
そして、高吸水性樹脂粒子は、ポリビニールアル
コールに引き付けられ、ある程度硬くゲルが組織
され、強度が保たれ、弾力が得られるものであ
る。70重量％まで含有するには、不都合が生じな
い。以上のような種々の考察の上に、ポリビニー
ルアルコールと高吸水性樹脂を、30〜90重量％：
70〜10重量％の割合のものを用いた。水分は、これらのポリビニールアルコールゲル
及び高吸水性樹脂の双方に含有され、配分される
が、その配分比は、撹拌に伴い、適当な配分が確
保されるものである。例えば、極端な場合、高い濃度の（例えば、15
〜20％）のポリビニールアルコール水溶液に数十
倍に含水した高吸水性樹脂を混合した場合、或い
は、数％と低い濃度のポリビニールアルコール水
溶液中に粉末として高吸水性樹脂を投入した場
合、十分に撹拌し、時間をかけると、ほとんど同
じゲル化体が得られる。作業の上、実際上では、
ママコ等の発生などの問題が生じる場合もある。含水ゲル化体の含水率は、80％以上のものが、
形成体にしたときに、放湿による体積減少が少な
く、放湿速度が早くでき、強い弾力性を有してお
り、特に好適である。また、壁面保冷材に好適に
応用できるものである。また、約95％前後の含水
率でも、板状、ブロツク状、棒或いは各種形状に
成形でき、保冷材として広く応用できる。以上の問題は、高吸水性樹脂の種類、形状等に
より、左右され、一概に言えないが、実際には水
分を２つの成分に適当な配分することが望ましい
ものである。更に、腰のある弾力性を得るようにするために
は、粘土としては、つき立て餅の程度のものに、
撹拌で微小泡を混入せしめ、ゲル化体の比重を、
0.7〜0.9の範囲になるように調整することによ
り、透水性、透湿性を改良することができる。更に、ポリビニールアルコールに対する高吸水
性樹脂としては、ポリアクリル酸塩を始めとし、
一般に市販されているポリエチレンオキシド、ポ
リビニールピロリドン、スルフオン化ポリエチレ
ン、澱粉−（メタ）アクリロニトリル共重合体鹸
化物、澱粉−アクリル酸共重合体、ポリアクリル
アミド、ビニールエステル−不飽和カルボン酸
（又はその誘導体）共重合鹸化物、即ち、アクリ
ル酸、メタクリル酸、クロトン酸などの不飽和モ
ノカルボン酸又はそのエステル、塩、マイレン
酸、フマール酸、イタコン酸などの不飽和ジカル
ボン酸又はその部分又は完全エステル、塩、無水
物等で変性されたポリビニールアルコールが典型
的なものとして上げられる。然し乍ら、本発明に
用いられる高吸水性樹脂はこれらに限定されるも
のでなく、本発明の目的に合致し、それを達成で
きるものであれば、どのような高吸水性樹脂も使
用できる。かかる高吸水樹脂に10倍から10倍程度
含水せしめて、ポリビニールアルコール水溶液を
固化に必要な最少量加えて混練し、型枠に詰めて
冷却凍結することによつても本発明のゲル化体を
製造できる。本発明の含水冷却部材は、蒸発潜熱を利用し
て、冷却するマクラ材ばかりでなく、保冷材料と
して、例えば、野菜等の保冷の必要のある物品の
保冷材としても利用できるものである。また、医
療材料としても、潜熱利用の保冷効果を利用でき
る。更に、紫外線遮断材を、包材又はゲル化体の中
に含有せしめて、紫外線の影響を防ぐことができ
る。その紫外線遮断材としては、例えば、超微粒
子TiO₂を用いることができる。即ち、TiO₂微粒
子は、包材中のポリエチレンフイルム中分散させ
て、紫外線遮断効果を得ることができる。即ち紫
外線遮断により、本発明の樹脂等による含水冷却
部材の耐候性を向上することができる。次に、実施例により、本発明の含水冷却部材を
説明するが、本発明は、これによつて限定される
ものではない。実施例１鹸化度98％、重合度1700のポリビニルアルコー
ル30ｇを、水170ｇに分散し、かけまぜながら加
温し、90℃で完全に溶解した後に、冷却する。更に、架橋ポリアクリル酸ソーダ15ｇを水500
ｇに投入した後に、撹拌し、粉末化せしめ、これ
に防黴剤0.7ｇとEDTA−2Na0.5ｇを加えた後
に、前記のようにして得た15％ポリビニールアル
コール溶液を撹拌しながら徐々に加える。混合終
了後に急に粘度が上昇し、餅状になるまでに至る
が、これを、縦180mm、横250mm、深さ20mmのバツ
トに泡混入状態のままで入れ、成形し、冷凍庫内
に一昼夜放置する。冷凍庫より取り出し解凍すると、ゲル体を得る
が、その比重は、0.85で、腰のある白色を帯びた
ゴム状の弾性体であり、次に示すような性状を有
する。 (1) 放湿性能：30℃で40％の相対湿度下での放湿
量は、次の通りである。上記のように製造した
700ｇのゲル体を、30℃で40％の相対湿度の雰
囲気中に放置すると、８時間後では、100ｇの
水分が放湿され、600ｇになり、次に、15℃60
％の相対湿度の室温雰囲気に14時間放置する
と、580ｇになり、次に、30℃40％の相対湿度
の雰囲気中に22時間置くと500ｇになつた。（尚、枕としてこの冷却部材を使用すると一夜
（８時間）で更に50ｇが体温で蒸発する） (2) 吸水性能：上気のようにして放湿した本発明
によるゲル体500ｇを15℃の水中に浸漬すると、
次の表に示すように、変化する。

【表】 (3) 放湿時の温度状況： 30℃40％相対湿度の雰囲気で１時間で10〜15
ｇ水分を放湿する場合には、外気温度30℃に対
しゲル体表面の温度は22℃で、ゲル体内部温度
は20℃でと約10℃程低い値を示した。ゲル体そのものに直接接触すると、ひんやり
と感じられる。また、ゲル体にタオルを二重巻
きにして同様にして測定した結果、タオルとゲ
ル体表面温度は21℃で、タオル表面温度は22℃
で湿度90％であつた。実施例２〜17 ポリビニールアルコールと高吸水性樹脂（架橋
ポリアクリル酸ソーダ）の組成変化による引張強
度、腰の強さ等のフアクターに対する影響、即
ち、実用化の場合の限界を調査した結果を示す。

【表】弾力性は、感触で観測した結果を示し、弾力性
の良好なものを○で、中程度のものを△で、不良
なものを×で示した。引張強度は、B5版の大きさで厚さ10mmのゲル
板を両手で持つて軽く引つ張つた場合に、ちぎれ
るものを×、変形するものを△、復元するものを
○とした。腰は、ゲル板の腰の強さを示し、50mm×50mm×
10mmのゲル板を片方端を固定し、他方端が垂れ下
がる距離を測定し、それが10mm以内を○、10〜20
mmを△、20mm以上を×とした。この結果、ポリビニールアルコール量を少なく
すると高吸水性樹脂相互の接着性が不良となり、
脆く、ちぎれ易くなり、ポリビニールアルコール
比率が30％以下は望ましくない。また、吸水性樹
脂の比率が10％以下にすると、腰が殆どなくな
り、且つ放湿後の吸湿機能がなくなるものである
ことが明らかにされた。実施例 18〜20 高吸水性樹脂として、架橋ポリアクリル酸ソー
ダ、酢酸ビニル−マレイン酸共重合体鹸化物、澱
粉−アクリル酸グラフト重合体の各々を使用し、
次のように、ゲル化を行ない、ゲル体を製造し
た。即ち、高吸水性樹脂30％と重合度1800で鹸化度
98％のポリビニールアルコール70％の比率で実施
例１と同様な手順でゲル体を製造し、その弾力
性、固さ、引張強度、腰の強さを上気の実施例２
〜17で測定したと同様な方法で測定し、その結果
を次の表に示す。

【表】フト重合体
第２表の評価の符号は、第１表と同じである。使用した高吸水性樹脂の種類により、多少性状
に差が生じるが、これは吸水能力の違いによるも
ので、本来の吸水生樹脂が水を数百倍吸収する能
力を有するものであるから、本発明に利用してい
る30倍以内の範囲内では大きな影響は生じない。実施例 21〜24 高吸水生樹脂の種類とその粒度の吸水速度に対
する影響を、調査した。即ち、本発明による冷却
部材を使用するときの、再生するための吸水の速
度の違いを調査した結果は次のようなものであつ
た。実施例21は、100メツシユ以下の粒度の架橋ポ
リアクリル酸ソーダを高吸水性樹脂として用い
て、実施例１と同様にゲル体を製造した。但し、
その使用した高吸収性樹脂の粒度を所定のものを
用いた。700ｇのゲル体を使用し、放湿し、500ｇ
になつたものを、室温の水中に入れ、12時間放置
し、吸水せしめると、270ｇの水を吸水し、770ｇ
のゲル体が得られた。実施例22は、100メツシユ以下の粒度の酢酸ビ
ニル−マレイン酸のグラフト共重合体を用いて、
実施例１と同様に製造したゲル体700ｇを放湿し、
480ｇとなつたものを、実施例21と同様に12時間
吸水せしめると、220ｇの水を吸水し、700ｇのゲ
ル体が得られた。同様に、実施例23として、42〜100メツシユの
粒度の酢酸ビニル−マレイン酸のグラフト共重合
体を用いて、実施例１と同様に製造した700ｇの
ゲル体は、放湿し、500ｇになり、同様に吸水せ
しめると、12時間で140ｇの水を吸水し、640ｇと
なつた。更に、実施例24として、７〜42メツシユの粒度
の酢酸ビニル−マレイン酸のグラフト共重合体を
用いて製造したゲル体700ｇは、放湿し、520ｇと
なり、12時間同様に吸水せしめると、80ｇの水を
吸水し、600ｇのゲル体が得られた。実施例 25〜27 高吸水性樹脂とポリビニールアルコールの混合
割合による吸水速度と吸水量への影響を調べた。
即ち、ポリビニールアルコールの凍結処理により
得られたゲル化体は、全く吸水性能がなく、それ
に対して、高吸水性樹脂は単体では数百倍の吸水
性能がある。本発明によれば、この双方を混合す
ることにより所定の吸水量を確保できる製品が得
られるものである。ここでは、双方の混合割合と吸水量、吸水速度
の関係を調べた。実施例25は、架橋ポリアクリル酸ソーダを高吸
水性樹脂として0.1部用い、残りの0.9部として鹸
化度97％で重合度1700のポリビニールアルコール
を用いて、水20部を有するゲルを−20℃で24時間
処理して得たものを、水に浸漬して、その吸水速
度と吸水量を測定したものである。同様に、実施例26は、高吸水性樹脂0.5部、ポ
リビニールアルコール0.5部に水20部を加えたも
のである。実施例27は、高吸水性樹脂0.7部にポ
リビニールアルコール0.3部としたものであるが、
これは水を吸収するに従い、殆ど強度が実質的に
なくなり、引つ張るとちぎれるようになる。一般には、水を多量に吸収するとゲル化体強度
が弱くなることが見られるが、ポリビニールアル
コールの割合量が少なくなつて保持単体の役目を
十分に為し得なくなるためと思われる。

【表】［発明の効果］本発明の冷却部材は、ポリビニールアルコール
水溶液と高吸水性樹脂とを適当な配合にして混合
撹拌し、深冷して得たゲル化体を利用する構成に
より次のごとき技術的効果があつた。即ち、 (1) 乾湿球温度計の原理と同じく、直接蒸発潜熱
を利用して、接触温度により冷気を感じ、安眠
ができるマクラ材に利用できる冷却部材を提供
する。 (2) 水分の蒸発による潜熱利用して冷却する例え
ば、含水マクラを提供できるもので、それによ
り、室温より数度〜十度位低い温度を得ること
により、温和な冷却を得、特に、夏場などの快
適な睡眠を得ることのできる冷却マクラ材に利
用する冷却部材を提供する。 (3) 容易に防黴処理を施すことができる冷却部材
であり、衛生的に安全なマクラ材を提供する。 (4) マクラ材として適当な強度、弾力性、腰の強
さがあり、且つ、吸水速度及び放湿速度が高
く、使用するに都合よく、一夜の使用で約100
〜200ｇの水分を蒸散し、それに水分補給する
ために、毎日或いは隔日の水への浸漬で再生で
きる実用の冷却性を備えた冷却部材を提供す
る。 (5) 利用する潜熱利用ゲル化体は、適当な形状に
成形でき、各種の形状に成形し、保冷材、壁面
保冷材として利用でき、放湿が早く、また、吸
湿も早いため、毎日或いは隔日の水への浸漬で
再生できる冷却部材を提供する。 (6) 利用するゲル化体は、水分を蒸発してもほと
んど形状を変化せしめることがなく、一定の強
度を保持し、一定の弾力性を保持できるもので
あり、繰り返し使用に耐える冷却部材を提供す
る。 (7) 紫外線遮断材を包材或いはゲル化体に包含せ
しめることにより、利用するゲル化体の耐候性
を向上せしめた冷却部材を提供する。

Claims

【特許請求の範囲】１ポリビニールアルコールと高吸水性樹脂を、
30〜90重量％：70〜10重量％の割合で混合した混
合物１重量部に対して、水４〜30重量部を含有し
た組成のゲルを冷却凍結し、解凍した深冷ゲル化
体を有し、含有水分の蒸発潜熱を利用する含水冷
却部材。２前記ゲル化体は、含水率80％以上であり、適
度な吸水速度と適度な放湿速度を有することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の含水冷却部
材。３前記ポリビニールアルコールは、88％以上の
鹸化度と、1000以上の重合度を有し、前記高吸水
性樹脂は、粉末或いは粒状であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の含水冷却部材。４前記ゲル化体は、ポリビニールアルコール水
溶液と含水した高吸水性樹脂とを混合し、強く撹
拌した後に、−10℃以下に冷却凍結した後、解凍
して得たものであることを特徴とする特許請求の
範囲第１〜３項のいずれかに記載の含水冷却部
材。５前記ゲル化体は、水蒸気透過性包材に入れら
れている特許請求の範囲第１〜４項いずれかに記
載の含水冷却部材。６紫外線遮断材を、前記包材又は前記ゲル化体
内に包含せしめたことを特徴とする特許請求の範
囲第５項記載の含水冷却部材。７前記ゲル化体は、防黴処理を施したものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項の
いずれかに記載の含水冷却部材。