JPWO2004052251A1 - 保冷袋 - Google Patents

Abstract

本発明は、０℃以上の融点を有する潜熱蓄熱材の水溶液に、無機微粒子及びアルコール類を添加した保冷材を合成樹脂製袋に充填してなることを特徴とする。本発明は、冷却しても板状にならず、柔軟性を保つことができ、室温で再生させることができる保冷袋を提供できる。

Description

本発明は、低温柔軟性を有し、かつ、保冷能力の大きい保冷袋に関する。

保冷材を内包した保冷袋は、従来から身体発熱時に頭を冷やしたり、患部を冷やすのに使用されてきた。保冷材としては、保冷時間が長く持続し、低温柔軟性に優れ、更に繰り返し使用しても柔軟性が落ちないよう、その内容物である保冷組成物に様々な提案が行われている。例えば、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子、グリセリン脂肪酸エステル等の界面活性剤、エチレングリコール等の凝固点降下剤を配合したもの（特公昭５９−３５９４４号公報）、ポリビニルアルコールと硼酸（塩）でアルコール溶液をゲル化させたもの（特開昭５６−３６５３８号公報）、ポリアクリル酸ナトリウムを水溶性エポキシでゲル化させたもの（特開昭５６−７９１２２号公報）、ポリビニルアルコールに塩化マグネシウムを配合したもの（特開昭５７−１９００７２号公報）、高分子吸収剤と多価アルコール水溶液を配合したもの（特開平１−２２３１９０号）、高吸水性樹脂、ポリビニルアルコール、水とを混練したもの（特開平５−２３９４４９号公報）、吸水性樹脂、アクリルアミド系共重合体、水及びグリセリン等の親水性アルコール類を配合したもの（特開平５−３２０６２７号公報）、水溶性高分子と多価アルコールを含有する水溶性ゲルに多価金属化合物の架橋剤を配合したもの（特開平６−２５６５７号公報）、分子状態で連続するマトリックス層を形成する吸水性樹脂に凝固点降下剤を配合したもの（特開平６−６５５６０号公報）、水不溶性吸水性ポリマーの吸水ゲル、水溶性ポリマーの水性ゲル及びグリセリン等の親水性アルコール類を配合したもの（特開平６−１２２８７１号公報）、Ｎ−ビニルアミド（共）重合体を使用するもの（特開平１１−８０７１６号公報、特開２０００−３１３８７６号公報、特開２００２−１６１１８３号公報等）、凝固点降下剤、ゲル化剤等を配合することにより、使用感を改良する試みがなされてきた。また、保冷袋にクッション材を貼ったり、不凍液との二重構造にするなど、包材の面からの改良もされてきている。
しかし、一般家庭用の冷蔵庫が次第に低温化の傾向にあり、特に冷凍庫が普及するにつれて、従来の保冷材組成物では凍結してしまい、柔軟性を保つことができなかった。そのため、これらの保冷材を充填した保冷袋は、頭部あるいは患部へのフィット性が悪くなるとともに、保冷材が０℃以下に冷却されることもあるので、冷やす頭部あるいは患部に直接当てると凍傷を起こす恐れもあった。
この問題を一時的に解決するために、これら保冷袋をタオル等でくるんで使用したりしたが、やはりフィット感は悪く、かといって保冷袋を厚く包みすぎると、頭部や患部を冷やすまでに時間がかかった。
このようなタイプの保冷袋を、スポーツの選手が患部を冷やすために使用したくても、手近なところに冷凍庫の無い野外のような所では使えなかった。
また、結晶性無機化合物の水溶液を冷媒として保冷袋に充填し、この結晶が外部熱源（例えば、人の発熱）から熱を吸収して融解し、保冷袋の表面で放熱し再び結晶となる際に、袋の内部で熱還流を生じ、融解と再結晶を繰り返すことにより常に熱源から熱を吸収し続けるという原理を利用して、例えば、これを枕等に使用すれば、人の頭が外部熱源となり、ここから熱を奪われるので、頭は冷やされ、冷却効果のある枕がえられる。この種の保冷袋には、リン酸ナトリウムや硫酸ナトリウムが使用されることは公知である（実開昭５８−１９６６７号公報、実開平６−５２８１５号公報）。
しかしながら、このような結晶性無機化合物の結晶は大きく、融解しにくいので冷却効果が低く、物理的にも流動性に乏しく感触的な違和感が大きい。さらに、結晶性無機化合物を密封している冷却袋にピンホールが生じやすく、寿命が短い等の欠点があり、実用上問題がある。
このような問題を解決するため、硫酸ナトリウムとアルミノ珪酸質からなるモンモリロナイト粘土を主成分とする活性ベントナイトを主成分として水を加えて調合し、好ましくはこれに炭素繊維を含む充填剤を混入したものを保冷袋に密封する提案がなされている（特開平９−２９６１６５号）。しかしながら、この提案によっても、上記したような欠点を完全に克服することはできない。
従って、本発明は頭部や患部へのフィット性を高め、冷えすぎない適度な温度を保つ保冷袋を提供することを目的とする。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、保冷袋に使用される保冷材について鋭意研究を重ねた結果、驚くべきことに、保冷材に高分子ポリマー等を使用せずに、０℃以上の融点を有する潜熱蓄熱材の水溶液に、無機微粒子及びアルコール類を添加することによって、潜熱蓄熱材が過冷却を起こさずに速やかに結晶を析出し、冷却時も柔軟性を保持し頭部や患部への感触やフィット性が一挙に改善されることを見出し、本発明を完成するに到ったものである。
すなわち、本発明の保冷袋は、０℃以上の融点を有する潜熱蓄熱材の水溶液に、無機微粒子及びアルコール類を添加した保冷材を合成樹脂製袋内に充填してなることを特徴とする。
０℃以上の融点を有する潜熱蓄熱材としては、硫酸ナトリウム水和物（芒硝）、亜硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等が挙げられる。
無機微粒子としては、微粉末シリカ（フュームドシリカ）、沈降シリカ（含水ケイ酸）、微粉末アルミナ、微粉末中空セラミックス等の微粒子が挙げられる。
アルコール類としては、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、プロピレングリコール等が挙げられる。

図１は、冷却した本発明の保冷袋の恒温槽内における温度変化を時系列で示したグラフである。

本発明の保冷袋は、０℃以上の融点を有する潜熱蓄熱材の水溶液に、無機微粒子及びアルコール類を添加した保冷材を合成樹脂製袋内に充填してなるものである。
０℃以上の融点を有する潜熱蓄熱材としては、硫酸ナトリウム水和物（芒硝）、亜硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等が挙げられる。潜熱蓄熱材は、保冷材１００重量部に対し、１０〜７０重量部、好ましくは、２０〜６０重量部使用される。凝固点は、公知のように、塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、尿素等を添加することによりさらに低下させることができる。したがって、このような凝固点降下剤を併用することも本発明の実施の一つの態様である。凝固点降下剤は、保冷材１００重量部に対して、５〜９０重量部、好ましくは、１０〜８０重量部使用される。
無機微粒子としては、微粉末シリカ（フュームドシリカ）、沈降シリカ（含水ケイ酸）、微粉末アルミナ、微粉末中空セラミックス等の微粒子が挙げられる。これら無機微粒子の粒径（一次粒子径、個数平均）は、５〜５０ｎｍ、好ましくは、８〜４０ｎｍである。これらの無機微粒子は、これらを混合して使用してもよい。無機微粒子は、保冷材１００重量部に対し、１〜２０重量部、好ましくは、２〜１０重量部を使用する。
アルコール類としては、潜熱蓄熱材を溶解しない、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等が挙げられる。これにより、保冷材水溶液の温度が低下したときに、溶液が過冷却を起こすことなく、容易に水和物の結晶を析出する。アルコール類は、潜熱蓄熱材の種類に応じてその使用量を適宜選択することができるが、潜熱蓄熱材１００重量部に対して、１〜２０重量部、好ましくは、１〜１０重量部使用される。
合成樹脂製袋の材質は、柔軟性を有するものであれば良い。好ましくは、ナイロン・ポリエチレンラミネートシート、エチレン・酢酸ビニル共重合体や、エチレン・メチルメタクリレート共重合体があげられる。その保冷袋をさらに合成樹脂製や布製の外装袋に収納して使用しても良い。

以下に本発明の構成を実施例により具体的に説明する。

水４００ｇに硫酸ナトリウム１６０ｇを加え、２８℃で攪拌しながら溶解させた。溶解液が透明になったところで、微粉末シリカ（フュームドシリカ、平均粒径４０ｎｍ）２０ｇを加え、攪拌を続けた、その時点で、エチルアルコール４０ｇを加えてすばやく攪拌し、合成樹脂製の袋に充填してシールした。この保冷袋を室温１８℃に放置した。３時間後には溶液は微細な結晶を析出し、内容物は、粘性を帯び、ゲル状になっていた。保冷袋の柔軟性及び触感は非常に良好だった。患部に当てたとき冷却効果は約５時間持続した。
上記保冷袋の保冷効果を見るために保冷袋を恒温槽に入れ、その表面温度の時間変化をプロットしたものを図１に示す。恒温槽は４０℃に設定した。保冷袋は予め−１０℃に冷却しておく。比較のため、水と微粉末シリカのみの保冷袋を準備し、同様に−１０℃に冷却しておいた。それぞれの保冷袋に温度センサーを貼り付け、恒温槽に入れて、温度の時間変化を測定した。横軸は時間、縦軸は温度で、線１は槽内の温度、線２は本発明の保冷袋、線３は比較のための保冷袋のそれぞれの温度変化を示す。
槽内の温度は、保冷袋を入れたために一旦下がるが、またもとの４０℃に戻っている。比較のための保冷袋は、０℃から１０℃の間で一旦温度上昇は緩やかになり、線に折れ曲がり部ができるが、これは氷が溶けるときに潜熱を奪うためである。その後温度は上昇し、３時間後には４０℃に達している。本発明の保冷袋は、０℃から１０℃にわたっての折れ曲がり部は無いが、３時間後にほぼ３０℃に達した後は４０℃にならず、緩やかにほぼ一定温度をとっていることが判る。これは硫酸ナトリウムの１０水和物が溶解する過程で潜熱を奪うためである。つまりこれを人体に使用した場合いつまでもひんやりした感じを保っていることになる。
比較例１
アルコールを使用しない以外は、実施例１と同様にして保冷袋を製作した。保冷材溶液は過冷却状態を続け、長時間結晶が室温では析出しないので、水和物の結晶を析出させるためには冷蔵庫に入れて冷却しなければならなかった。
比較例２
無水超微粒子シリカとアルコールを使用しない以外は実施例１と同様にして保冷袋を製作した。そもそも液がゲル化しないので、溶けているときは内容物が液状であるし、冷蔵庫に入れて冷やすと、析出した結晶同士が固まって板状になり、保冷袋としては使えないものとなった。

本発明の保冷袋は、冷却しても板状にならず、柔軟性を保ち、その感触は非常に良好である。設定温度を２０℃ぐらいにしたものは必ずしも冷蔵庫に入れて冷却しなくても、室温で保冷袋として再生することができる。また無機微粒子をゲル化させる物質として使用しているため、高分子ポリマーのときのように塩類を使用して融点を下げようとしたとき、その保水能力が低下してしまうことがない。

Claims (1)

1. ０℃以上の融点を有する潜熱蓄熱材の水溶液に、無機微粒子及びアルコール類を添加した保冷材を合成樹脂製袋内に充填してなることを特徴とする保冷袋。

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