JPH11335157A

JPH11335157A - 赤外線放射材料の製造方法

Info

Publication number: JPH11335157A
Application number: JP10183223A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi One; 彬豪大根; Jiro Hayashi; 二郎林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【目的】空気をマイナスイオン化し、水中金属を不動態
化させる静電能力を有し、かつ、長波長領域において、
強力な赤外線を放射して、動物（人を含む）の健康、植
物の育成、水の浄化、改質に貢献する赤外線放射材料を
提供する。【構成】珪酸塩系セラミックス赤外線放射原料を４０〜
６０重量％、モナザイト３０〜４０重量％、チタン酸バ
リウム１０重量％、多孔性原料２０重量％を混練、１１
８０°Ｃで６時間焼成して、一次原料を得る。当該一次
原料３５重量％、トルマリン３５重量％、低温粘土３０
重量％、混練、９３５゜Ｃ土５゜Ｃで１０時間焼成し
て、複合化したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子、分子間の励起
（励発）効果と静電効果を利用して、赤外線の放射効率
を高めた赤外線放射材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】（赤外線に関して）赤外線放射体の利
用は、新たなエネルギーを生み出すものでなく、本来、
そのものがもっているエネルギーを利用する技術であ
る。赤外線は可視光線（０．４μｍ〜０．７６μｍ）よ
りも長波長領域にあり、０．７６μｍ〜１０００μｍの
電磁波である。赤外線は、さらに近赤外線、通常赤外線
（中間赤外線）、遠赤外線等に分類されているが、未だ
明確な定義はなく、それを扱う分野に於て便宜的に定め
ているようである。本文では、０．７６μｍ〜４μｍま
での波長領域の電磁波を近赤外線、４μｍ〜１０００μ
ｍまでの波長領域の電磁波を遠赤外線として取り扱うこ
ととする。

【０００３】近年、遠赤外線に関する利用技術の進展は
著しく、その応用分野も食品の乾燥、木材、合板、プラ
スチック、塗料等の工業的加熱、家庭用調理器、温熱
器、医療用治療器等の医療、健康器具、さらには、水の
浄化、改善、農産種子の養成照射等と多岐に亘ってい
る。

【０００４】このように赤外線が注目され、高く評価さ
れて、広く利用されるようになった理由は、大別して次
のようである。（イ）ほとんどの物質の赤外線吸収特性は、長波長側
（４μｍ〜１０μｍ）付近に位置している。すなわち、
遠赤外線領域にある。（ロ）赤外線の熱の伝幡は、対流、伝導でなく放射（輻
射）であり、赤外線を受けた物質内の原子間運動を励起
（励発）させて、温度を上昇させる効果が非常に強いの
で「熱線」とも呼ばれている。（ハ）放射であるから、風の影響を受けないので熱効率
が良い。特に、水や動物（人を含む）は特異な吸収特性をもち、
例えば、水は短波長領域から長波長領域にかけて、スペ
クトル吸収のピークがある（３μｍ〜５．１μｍ，９μ
ｍ〜１０μｍ）、人の皮膚の吸収特性は、３μｍ〜３．
６μｍ、６μｍ〜１０μｍ付近にスペクトル吸収のピー
クがあり、人の皮膚の透過のスペクトルは、２μｍ、４
μｍ、１１．５μｍ付近にそのピークがある。

【０００５】製造技術に関しても、特許申請の主なもの
を抜粋してみると、チタニア系、ジルコニア系、アルミ
ナ系のセラミックス体があげられ、さらに、遷移元素酸
化物を添加することにより、遠赤外線の放射効率を高め
る各種の調合方法等の特許申請がなされている。特に、
近年は珪酸系セラミックスの遠赤外線放射材料および同
放射体についての研究開発が盛んになっており、最近で
は、放射性元素を配合して、赤外線材料物質の原子、分
子間運動を励起（励発）させて、赤外線放射効率を高め
る研究も進められており、特許を申請しているものも見
受けられる。

【０００６】｛トルマリン（電気石）に関して｝複雑な
化学組成をもつ「アルミノ硼珪酸塩」で、鉱物組成は、
ＮａＦｅ_３ ^２＋Ａｌ_６（ＢＯ_３）Ｓｉ_６Ｏ_１８（ＯＨ）
_４のようであり、比重３．２８〜３．３、９５０°Ｃ〜
９７０°Ｃで硼素が放失され、１０００゜Ｃ〜１１００
°Ｃで熔融する。物理的特性としては、圧電効果（ピエ
ゾ効果）により、圧電気（ピエゾ電気）を生ずる。ま
た、加熱すると、「ピロ電気」を生ずる焦電効果もあ
る。化学的特性としては、水中において、ヒドロキシル
イオン（Ｈ_３Ｏ_２ ⁻）を生成する。水（２Ｈ_２Ｏ）は、
一般的には、１１中にＨ_３Ｏ^＋（水素イオン濃度、ヒド
ロニウムイオン）が１０^−７モル、ＯＨ⁻（水酸イオン
濃度、水酸化物イオン）が１０^−７モル宛電離してお
り、そのイオン積は、Ｈ_３Ｏ^＋：（１０^−７）×Ｏ
Ｈ⁻：（１０^−７）＝Ｋ：（１０^−１４）であるが、ト
ルマリンを使用した場合のイオン積は、Ｈ_３Ｏ_２ ⁻：
（１０^−７）×Ｈ^＋：（１０^−７）＝Ｋ：（１
０^−１４）になることが知られている。この２Ｈ_２Ｏ→
Ｈ_３Ｏ_２ ⁻×Ｈ^＋に分解された結果、水は界面活性化さ
れ、水中にある金属を不動態化させて、スライム等を抑
制する（水道水の場合は、赤錆水が出ない）。その理由
は、水表面に単分子膜が形成されるので、微量な存在量
に比べて、効果が倍加される。最近では、トルマリンの
永久電極の応用が研究され、その応用例としては、マイ
ナス空気イオンの生成が確認されており、動物（人を含
む）の健康増進（血圧降下、快眠）等についての開発が
促進されつつあり、トルマリンに銀を添着した抗菌製品
等が発売されているが、いずれも開発途上のようであ
り、十分に満足するだけの技術的評価を得るまでには至
っていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】遠赤外線放射材料にピ
エゾ電気、ピロ電気等の静電気と放射性元素から発せら
れるα線、β線、γ線の作用効果を合併させて、その相
乗効果を期待した、赤外線放射材料は、未だ研究も開発
もされていない。

【０００８】米国の航空宇宙局（ＮＡＳＡ）などの研究
では、８μｍ〜１４μｍの電磁波を発する遠赤外線が人
体に対して、有効であると発表されている。これらの遠
赤外線は体内に浸透して内部で発熱するため身体を芯か
ら温める効果をもち微細血管を拡張し、血液循環を良く
して、新陳代謝を良好にすると言われている。人体の温
熱機構は体内の細胞の分子運動に依存するからである
が、放射波長と吸収波長との差によって、表面反射、浸
透力、内部吸収発熱等、種々影響するものと思われる
が、従来の遠赤外線放射材料および遠赤外線放射体は必
ずしも適当なものであるとは言えなかった。本発明は、
動物（人を含む）、植物等の生体内会合水および一般用
水並びに空気の浄化に主眼を置いて、鋭意研究の結果、
微量な放射線（α線、β線、γ線）とピロ電気、ピエゾ
電気等による原子、分子間の励起（励発）作用の相乗効
果により、赤外線放射物質からの赤外線および遠赤外線
の放射効率を高めようとするものであり、また併せて、
トルマリンの特性であるマイナス空気イオン生成作用に
よる空気の浄化をも促進させようとする、新規なセラミ
ックス赤外線放射材料の製造技術を提供することを目的
としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】放射性元素を含む材料を
原料として使用するため、関係藷法令の規律を遵守する
義務が生じてくる。すなわち、「原子力基本法」、「核
原料物質、核燃料物質および原子炉の規制に関する法
律」等によって、使用の届出を要しない核原料物質の放
射能濃度については、７４Ｂｑ／ｇ（固体状の核原料物
質にあっては３７０Ｂｑ／ｇ）。また、ウランあるいは
トリウムの数量については、ウランの量に３を乗じて得
られる数量、若しくはトリウムの量またはこれを合計し
た数量で９００ｇとする旨の規定がある。以上の諸法令
によって、放射能濃度の最大取扱数量が、規制されてお
り、その規制数量内で、いかに高効率に放射線を放射さ
せるかを研究する必要がある。

【００１０】本発明に係る赤外線放射材料の放射効率
は、その原料の配合比率および焼成工程によって、大き
く変化する。（イ）例えば、トルマリンは、９５０°Ｃ〜９７０°Ｃ
で硼素を放失するので、その電気的特性が失われる。従
って、その焼成温度は、９５０°Ｃ未満でなければなら
ず、好ましくは，９３５゜Ｃ±５゜Ｃ位である。（ロ）また、自然放射性元素を含む放射性鉱物として
は、比較的入手が容易である。希土類元素原料としての
モナザイト鉱石（鉱砂）を使用することとする。本鉱物
の化学的組成は、｛（Ｃｅ、Ｌａ、Ｔｈ）ＰＯ_４、Ｔｈ
Ｏ_２、Ｕ_３Ｏ_８｝であり、融点は１８４０°Ｃ、比重
４．１〜４．５である。（ハ）多孔性鉱物としては、珪藻土、沸石（ゼオライ
ト）、石綿、アタパルジャイト、セピオライト、モンモ
リロナイト、軽石、バーミキュライト、膨張頁岩等があ
るが、本実施例では、ゼオライトのうちモルデン沸石を
使用する。本鉱物の化学組成は、（Ｃａ・Ｋ_２・Ｎ
ａ_２）〔（ＡｌＳｉ_５Ｏ_１２〕_２・７Ｈ_２Ｏであり、融
点は実験の結果、１１５０°Ｃ〜１１７０°Ｃ、比重
２．２、嵩比重０．２５〜０．３。（ニ）セラミックス赤外線放射材料の使用に関しては、
トルマリン鉱石の電気特性を保持するために、絶縁性
（誘電性）があり、かつ、長波長領域に赤外線放射効率
の良い珪酸塩系セラミックス赤外線放射材料を使用する
こととした。本材料の構造組織は、重量％で、粘土３５
％、珪石４０％、長石２５％であり、融点は、Ｋ長石を
使用する場合は、１２２０°Ｃ、Ｎａ長石を使用する場
合は、１１８０°Ｃである。（ホ）チタン酸バリウムは、オルトチタン酸バリウム
（Ｂａ_２ＴｉＯ_４）とメタチタン酸バリウム（ＢａＴｉ
Ｏ_３）の２種類があるが、本発明の実施例では、ＢａＴ
ｉＯ_３を使用する。特性としては、キュリー温度１２０
°Ｃ以下では、強誘電体で残留分極の状態において、著
しい圧電効果を示し、圧電気（ピエゾ電気）を起こす。
キュリー温度以上でも電歪効果を表す。本発明では、ト
ルマリン鉱石の効能補肋剤として使用する。融点１６１
８°Ｃ。

【００１１】以上の諸原料を焼成の手段を経て、複合化
させることにより、従来の赤外線、遠赤外線放射材料よ
りも常温下において、一層高効率な赤外線および遠赤外
線を放射し、かつ、従来品にはない水中金属の不動態
化、Ｈ_３Ｏ_２ ⁻の発生による、水、空気のマイナスイオ
ン化を図る画期的な赤外線放射材料の製造技術を以下に
示す。

【００１２】請求項１に係る赤外線放射材料の製造方
法。（イ）カルボキシメチルセルローズ（以下ＣＭＣと称
す）溶液中に、珪酸塩系赤外線放射材料粉末とモナザイ
ト鉱石粉末を配合して入れ、これを混練し、乾燥後、高
温で焼成し、一体化したものを任意の粒度に粉砕、摩砕
する。−−−（Ａ）（ロ）上記（イ）で得た原料（Ａ）とトルマリン鉱石粉
末と低温可塑性材料を湿式混練し、乾燥後、低温焼成
し、複合化したものを、粗砕、粉砕、摩砕して、所望の
粒度に調整して、赤外線放射材料を得る。

【００１３】請求項２に係る多孔性赤外線放射材料の製
造方法。（イ）ＣＭＣ溶液中に、珪酸塩系赤外線放射材料粉末と
モナザイト鉱石粉末と多孔性鉱物原料（ゼオライト）粉
末を配合して入れ、これを混練し、乾燥後、高温焼成し
て、一体化したものを任意の粒度に粉砕、摩砕する。−
−−−−−（Ｂ）（ロ）上記（イ）で得た原料（Ｂ）とトルマリン鉱石粉
末と低温可塑性材料を湿式混練し、乾燥後、低温焼成
し、複合化したものを、粗砕、粉砕、摩砕して、所望の
粒度に調整して、多孔性赤外線放射材料を得る。

【００１４】請求項３に係る赤外線放射材料の製造方
法。（イ）ＣＭＣ溶液中に、珪酸塩系赤外線放射材料粉末と
モナザイト鉱石粉末とチタン酸バリウム（ＢａＴｉ
Ｏ_３）粉末を配合して入れ、これを混練し、乾燥後、高
温焼成して、一体化したものを任意の粒度に粉砕、摩砕
する。−−−−（Ｃ）（ロ）上記（イ）で得た原料（Ｃ）とトルマリン鉱石粉
末と低温可塑性材料を湿式混練し、乾燥後、低温焼成
し、複合化したものを、粗砕、粉砕、摩砕して、所望の
粒度に調整して、赤外線放射材料を得る。

【００１５】請求項４に係る多孔性赤外線放射材料の製
造方法。（イ）ＣＭＣ溶液中に、珪酸塩系赤外線放射材料粉末と
モナザイト鉱石粉末とチタン酸バリウム（ＢａＴｉ
Ｏ_３）粉末と、多孔性鉱物原料（ゼオライト）粉末を配
合して入れ、これを混練し、乾燥後、高温焼成して、一
体化したものを任意の粒度に粉砕、摩砕する。−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−（Ｄ）（ロ）上記（イ）で得た原料（Ｄ）とトルマリン鉱石粉
末と低温可塑性材料を湿式混練し、乾燥後、低温焼成し
て、複合化したものを、粗砕、粉砕、摩砕して、所望の
粒度に調整して、赤外線放射材料を得る。

【００１６】

【発明の実施の形態】

【実施例１】請求項１赤外線放射材料の製造。を乾式配合後に、ボールミルに入れ、ＣＭＣ１０％溶液
１０００ｍｌも同ボールミルに入れて、６時間混練し
て、取り出し、乾燥後、これを匣鉢に入れて、１１５０
°Ｃで６時間酸化焔焼成して、１０００ｇの原料を得
た。−−−−−（Ａ）上記配合原料合計１５００ｇと清水１５００ｍｌをボー
ルミルに入れて、１０時間混練し、乾燥後に、匣鉢に入
れて、９３５゜Ｃで１０時間酸化焔焼成して、１５００
ｇの赤外線放射材料を得た。さらに、これを粒度５０メ
ッシュ（２７９μｍ）を５００ｇ粒度、１００メッシュ
（１４０μｍ）を５００ｇ、粒度２００メッシュ（７４
μｍ）を５００ｇに粒度調整した。

【００１７】

【実施例２】請求項２の多孔性赤外線放射材料の製造。を乾式配合後に、ボールミルに入れ、ＣＭＣ１０％溶液
１０００ｍｌも同ボールミルに入れて、６時間混練し
て、取り出し、乾燥後、これを匣鉢に入れて、１１５０
°Ｃで６時間酸化焔焼成して、１０００ｇの原料を得
た。−−−−−（Ｂ）上記配合原料合計１５００ｇと清水１５００ｍｌをボー
ルミルに入れて、１０時間混練し、乾燥後に、匣鉢に入
れて、９３５゜Ｃで１０時間酸化焔焼成して、１５００
ｇの多孔性赤外線放射材料を得た。さらに、これを粒度
５０メッシュ（２７９μｍ）を５００ｇ、粒度１００メ
ッシュ（１４０μｍ）を５００ｇ、粒度２００メッシュ
（７４μｍ）を５００ｇに粒度調整した。

【００１８】

【実施例３】請求項３の赤外線放射材料の製造。を乾式配合後に、ボールミルに入れ、ＣＭＣ１０％溶液
１０００ｍｌも同ボールミルに入れて、６時間混練し
て、取り出し、乾燥後、これを匣鉢に入れて、１１５０
°Ｃで６時間酸化焔焼成して、１０００ｇの原料を得
た。−−−−−（Ｃ）上記配合原料合計１５００ｇと清水１５００ｍｌをボー
ルミルに入れて、１０時間混練し、乾燥後に、匣鉢に入
れて、９３５゜Ｃで１０時間酸化焔焼成して、１５００
ｇの赤外線放射材料を得た。さらに、これを粒度５０メ
ッシュ（２７９μｍ）を５００ｇ、粒度１００メッシュ
（１４０μｍ）を５００ｇ、粒度２００メッシュ（７４
μｍ）を５００ｇに粒度調整した。

【００１９】

【実施例４】請求項４の多孔性赤外線放射材料の製造。を乾式配合後に、ボールミルに入れ、ＣＭＣ１０％溶液
１０００ｍｌも同ボールミルに入れて、６時間混練し
て、取り出し、乾燥後、これを匣鉢に入れて、１１５０
°Ｃで６時間酸化焔焼成して、１０００ｇの原料を得
た。−−−−−（Ｄ）上記配合原料合計１５００ｇと清水１５００ｍｌをボー
ルミルに入れて、１０時間混練し、乾燥後に、匣鉢に入
れて、９３５゜Ｃで１０時間酸化焔焼成して、１５００
ｇの多孔性赤外線放射材料を得た。さらに、これを粒度
５０メッシュ（２７９μｍ）を５００ｇ、粒度１００メ
ッシュ（１４０μｍ）を５００ｇ、粒度２００メッシュ
（７４μｍ）を５００ｇに粒度調整した。

【００２０】上記に使用したゼオライト以外の多孔性原
料、例えば、石綿、アタバルジャイト、セピオライト、
モンモリロナイト、軽石、バーミキュライト、膨張頁岩
などにおいても、これ等の物理的、化学的特性を認識し
て、それに適合した配合方法、焼成方法を研究すれば、
高効率の赤外線放射材料を得ることができる。

【００２１】（赤外線放射材料の利用）本発明により、
赤外線放射材料は、加熱下でも非加熱下（常温）でも利
用することができる。特に非加熱下（常温）における使
用の場合は、他の同種材料に比べて、より効率的に赤外
線を放射する。主な使用例としては、水質浄化用（浴室
の使用を含む）、空気清浄用（マイナス空気イオンの発
生）、地質改良用、保健用（体内保温、新陳代謝、血流
促進、血圧降下、安眠等）、種苗の養生用および育成
用、繊維繊込用（繊維内に繊込んで、当該繊維より赤外
線を放射させる。主として保健用）等があげられる。以
下実施例と試験例について説明する。

【００２２】前記実施例１〜実施例４のとおり製造した
赤外線放射材料および多孔性赤外線放射材料を遠赤外線
分光放射計（日本電子製）を用いて、試料の表面温度１
００゜Ｃで、赤外線放射率の測定を行った。この赤外線
放射率の測定結果を図１に示す。（比較例は、同種配合
材料の未焼成のものである）

【００２３】本発明に係る赤外線放射材料および多孔性
赤外線放射材料につき非加熱下（常温下）における赤外
線放射効果を確認するために、藻の発生試験と大根の発
芽成育試験および活花の生育試験を行った試験結果を図
２に示す。

【００２４】

【試験例１】（藻の発生試験）１５００ｍｌポリエチレ
ン容器６個に池の水（鯉、ふな、金魚など生息してい
る）を各１０００ｍｌを入れ、これに本発明によって、
製造した実施例１〜実施例４の赤外線放射材料および多
孔性赤外線放射材料を各５０ｇを容器１個毎に入れ（容
器４個使用）、残りの２個の容器のうち１個の容器には
砂５０ｇと他の１個の容器は池の水だけの状態にして、
屋内の直射日光を避けた場所に静置して、藻の発生状況
を観察した。試験結果を図２に示す。

【００２５】

【試験例２】（大根の発芽試験と生育試験）２００ｍｌ
ポリエチレン容器６個に水道水１００ｍｌを入れ、実施
例１〜実施例４で得た赤外線放射材料と多孔性赤外線放
射材料を各１０ｇ入れ（計４個使用）、残りの２個のう
ち１個には、砂１０ｇ、他の１個には水道水だけとし
て、その上に脱脂綿を容器表面の全面に１ｃｍの厚さで
敷き、大根の種子２０粒を撒いた。その発芽と生育状況
を観察した。静置場所は、屋内の直射日光を避けた場所
である。試験結果を図２に示す。なお、大根の場合にお
ける評価は、水だけで発芽、生育させたものを基準とし
て、次のように評価した。Ａ：普通の生育状態である。Ｂ：良好な生育状態であ
る。Ｃ：極めて良好な生育状態である。

【００２６】

【試験例３】（生花の生育試験）１０００ｍｌポリエチ
レン筒形容器６本に水道水を各５００ｍｌを入れ、実施
例１〜実施例４で得た赤外線放射材料と多孔性赤外線放
射材料を各５０ｇ入れた（計４個使用）。残りの２本の
うち１本には砂５０ｇ、他の１本には水道水だけとし
た。合計６本の筒形容器に「つつじ」の花を各４本づつ
活けた。評価方法は、下記のとうりである。Ａ：つぼみふくらむ。Ｂ：開花始まる。Ｃ：開花。Ｄ：
満開。Ｅ：花弁落ちる。Ｆ：葉が枯れ始める。試験結果を図２に示す。

【００２７】

【発明の効果】請求項１および同２に係る赤外線放射材
料は、一般用水や動植物の生体会合水および人体の皮膚
等における赤外線放射に対する、反射、透過、吸収特性
を考慮した長波長領域に属する赤外線を黒体に近い放射
輝度で放射する赤外線であり、それに加えて、トルマリ
ンの有する静電気的特性を利用して、空気のマイナスイ
オン化、水のマイナスイオン化、水中金属の不動態化を
図った、画期的な赤外線放射材料である。請求項３およ
び同４に係る赤外線放射材料は、さらに、トルマリンの
静電能力を肋長するために、チタン酸バリウムを添加し
たものである。これによって、人を含む動物の健康、植
物の育成、水の浄化、改質等に利用して、優れた効果を
発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１〜実施例４の赤外線放射率を
示す特性図である。

【図２】本発明の試験例１〜試験例３の試験結果を示す
図である。

フロントページの続き (72)発明者林二郎東京都杉並区松ノ木３丁目24−13 株式会社エーワン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス赤外線放射材料とトルマリン
鉱石粉末を基材とし、１種以上の自然放射性元素を含む
放射性鉱物粉末とを配合、焼成して複合化した後に、任
意の粒度に調整して得ることを特徴とする赤外線放射材
料。
【請求項２】セラミックス赤外線放射材料とトルマリン
鉱石粉末を基材とし、１種以上の自然放射性元素を含む
放射性鉱物粉末と多孔性鉱物粉末を配合、焼成して、複
合化した後に、任意の粒度に調整して得ることを特徴と
する、多孔性赤外線放射材料。
【請求項３】セラミックス赤外線放射材料とトルマリン
鉱石粉末を基材とし、１種以上の自然放射性元素を含む
放射性鉱物粉末とチタン酸バリウム粉末を配合、焼成し
て、複合化した後に、任意の粒度に調整して得ることを
特徴とする、赤外線放射材料。
【請求項４】セラミックス赤外線放射材料とトルマリン
鉱石粉末を基材とし、１種以上の自然放射性元素を含む
放射性鉱物粉末とチタン酸バリウム粉末と多孔性鉱物粉
末を配合、焼成して、複合化した後に、任意の粒度に調
整して得ることを特徴とする、多孔性赤外線放射材料。