除静电性优异的远红外线放射用组合物及含该组合物的纤维及纤维制品制作方法

小室俊夫

2003年6月25日

2001年5月17日

2000年5月19日

小室俊夫

D01F1/09GK1426443SQ01808585

除静电 远红外线 放射 优异 组合

1.一种除静电性优异的远红外线放射用组合物，其特征在于，所述组合物含有(i)氧化铝，(ii)硅石和氧化钛中所选出的至少一种，(iii)铂或铂化合物、钯或钯化合物、铟或铟化含物及铑或铑化合物中所选出的至少一种元素或至少一种化合物，和(iv)银或银化合物中所选出的至少一种2.如权利要求1所述的除静电性优异的远红外线放射用组合物，其特征在于，其含有前述成分(i)20-60重量％，前述成分(ii)40-80重量％，前述成分(iii)0.0005-0.010重量％，和前述成分(iv)0.1-10重量％3.如权利要求1或2所述的除静电性优异的远红外线放射用组合物，其特征在于，前述成分(ii)为氧化钛4.如权利要求1-3中任何一项所述的除静电性优异的远红外线放射用组合物，其特征在于，前述成分(iii)为铂或铂化合物5.一种除静电性优异的远红外线放射用材料，其特征在于，所述材料含有如权利要求1-4中任一项所述的组合物，所述组合物为粉体6.一种除静电性和远红外线放射特性优异的材料，其特征在于，如权利要求1-5中任一项所述的组合物固粘到材料表面或内部空隙中7.一种除静电性优异的远红外线放射用混合物，其特征在于，所述混合物含有(A)0.1-25重量％的如权利要求1-5中任一项所述的组合物，和(B)75-99.9重量％的合成高分子材料8.一种合成纤维，其特征在于，其包含如权利要求7所述的混合物9.一种弹性海绵构造材料或板材，其特征在于，其含有如权利要求7所述的混合物10.一种衣类制品，其特征在于，其含有如权利要求8所述的合成纤维11.一种寝具制品，其特征在于，其含有如权利要求8所述的合成纤维12.一种包装制品，其特征在于，其含有如权利要求8所述的合成纤维13.一种除静电性优异的远红外线放射用组合物的制造方法，其特征在于，所述方法包括使氧化铝与硅石和氧化钛中所选出的至少一种分别与胶体分散的铂或铂化合物混合，使各粒子承载铂；将承载铂的粒子搅拌混合；然后，将银或银化合物的粉末混合形成组合物

本发明涉及以银或银化合物做为必须成分的除静电性优异的远红外线放射用组合物更详言之，本发明涉及以氧化铝、硅石和氧化钛所选出的至少一种、铂、钯、铟、铑及其化合物所选出的至少一种，及银和银化合物所选出的至少一种做为主成分的除静电性优异的远红外线放射用组合物、及混入此组合物的纤维及使用此纤维的纤维制品为了经远红外线予以加热、干燥，必须令远红外线放射材料为具有适于被辐射体吸收区域的波长例如，于人体的体温附近(34-37℃)，若波长的波峰为8-14μm则作用效果大因此，积极进行于广泛波长区域下，可放射出远红外线的高效率远红外线放射材料的发明，本发明的发明者为满足此类需要，迄今已进行加入铂的远红外线放射用陶瓷粉末(特开昭62-184088号公报、特开3-190990号公报等)的发明另外，此类远红外线放射用粉末陶瓷的用途已揭示于合成纤维中分散混入此陶瓷的发明(特开平3-190990号公报)，将远红外线放射用粉末于尼龙溶液或聚酯溶液中混合，并以管嘴喷射成形为线状物，并与现存的线材合股加捻形成织物用捻线的发明(特开平3-241025号公报、特开平4-73226号公报)本发明的发明者等人已发明的远红外线放射用的粉末陶瓷均于波长4μm或4μm以上的区域的能量比率高，且通常于3-12μm的波长区域中有效但是，期望具有更广的波长领域，且以更高效率放射远红外线，并且具有接近黑色体的均匀放射性能的远红外线放射用的陶瓷粉末或组合物另一方面，随着家庭环境的西洋化，冷暖房设备的普及，使得室内的干燥及其所引起的静电影响变得显著化学纤维等的合成树脂已广泛用做为住宅用品和家电制品这些合成树脂因为廉价且耐久性等优异，故具有更常被使用的倾向但是，此类合成树脂一般具有易经摩擦而带电的性质，特别于干燥状态下，易引起静电冲击、飞尘附着等现象，故发生各式各样的问题例如，人若于地毯上行走则带1000-4000V的静电，若穿着合成纤维的衣料由沙发站立，则带3000-5000V的静电于此类状态下，若接触金属把手等的导体，则静电为瞬间性放电，且对人体造成电击冲击，引起损害和障碍，有时更引起二次灾害为了解决此类静电的问题，已知有结合导电性物质的金属纤维的方法但是，具有难调整得到的纤维的电阻，呈不透明，且成型时易于变色等的缺点另外，也有于纤维中配合有机化合物所构成的防静电剂的方法但该防静电剂慢慢析出到表面，引起表面发粘及表面污染，而且除静电性经时恶化早的问题因此，本发明的目的是提供可解决含有此类金属纤维或有机化合物的防静电剂所伴随问题的除静电性优异的组合物、特别是可于纤维中混入的组合物更且，本发明的另一个目的是提供比公知的远红外线放射材料，于更广的波长领域下，高效率且均匀放射的远红外线放射用组合物另外，本发明的又一个目的是提供具有优良的远红外线放射效果且同时耐久性高、透明性优异的具有除静电性的组合物此外，本发明的再一个目的是提供将这些除静电性优异的远红外线放射用组合物混入的纤维及纤维制品另外，本发明为含有前述成分(i)20-60重量％，和前述成分(ii)40-80重量％，和前述成分(iii)0.0005-0.010重量％，和前述成分(iv)0.1-10重量％的除静电性优异的远红外线放射用组合物更且，根据本发明的制造方法，使氧化铝、和硅石及氧化钛中所选出的至少一种，分别与胶体状分散的铂或铂化合物混合，使各粒子承载铂且将承载铂的粒子予以搅拌混合，然后，将银或银化合物的粉末混入该粒子中，则可形成除静电性优异的远红外线放射用组合物图2为本发明的纤维与普通纤维之间的红外线放射强度的比较曲线图，在图2中，符号1表示实施例1、符号2表示实施例2、符号3表示比较例1图3为本发明的纤维与普通纤维之间的光子放射量的比较曲线图在图3中，符号1表示实施例1、符号2表示实施例2、符号3表示比较例1在本发明中，优选前述成分(ii)为氧化钛另外，优选前述成分(iii)为铂或铂化合物另外，本发明包括含有0.1-25重量％的上述组合物，和75-99.9重量％的合成高分子材料的除静电性优异的远红外线放射用混合物，含有此混合物的纤维，及使用此纤维的衣类、寝具制品、包装制品的纤维制品而且，本发明包括含有上述组合物的非纺织的弹力性海绵构造材料或板材还有，本发明中，所谓“除静电性”是指除去带电物质的静电的性质，即防静电性，所谓“除静电材料”是指具有除静电性的物质另外，本发明中，纤维包括丝(长丝、短纤维)、中空丝、织物、编物、非织造织物等而且，本发明中，构成组合物或混合物的各个物质总计的“重量％”当然为100％优选本发明的组合物以粉体型式使用，但并非限定于此，可根据所应用的制品而作成各种型态例如，可将膜状或层状或粉末状的组合物形成于其他材料的表面或夹于其它材料内部，形成所谓的被覆材料或层合材料或者，也可将流动状的组合物与合成高分子材料混合使用本发明组合物中所含有的成分(i)“氧化铝”(Al2O3)优选使用烧结性优良的纯度为99.9％或更高的高纯度氧化铝(氧化铝)氧化铝可使用市售的粉末状的高纯度氧化铝前述成分(i)的含有量为20-60重量％，优选为30-50重量％另外，前述成分(i)的粒径依赖于使用本发明组合物的制品及使用的态样当将组合物以粉体型式应用于远红外线放射用加热器等辐射加热器具时，粒径为通常的粒径，例如使用数μm左右的粒径但是，当将组合物作成粉体状于纤维中混入时，前述成分(i)的粒径为依赖其纤维径，最大为2μm或2μm以下，优选为最大1.5μm或1.5μm以下，更优选为最大1.0μm或1.0μm以下的粒径其理由为依赖于纤维直径，担心于纺丝工程中发生纺丝机内部堵塞，使丝的截面形状不良，及以粉体做为断裂起点令纤维丝断裂在本发明中，“硅石”(SiO2)优选纯度为99.8％或更高的高纯度硅石，且可使用市售例如超微粒子状无水硅石硅石的粒径为与前述成分(i)相同本发明组合物中的硅石含量为40-80重量％，优选为50-70重量％在本发明中，关于“氧化钛”(TiO2)，其纯度，粒径及配合量为与上述前述成分(i)相同所使用的氧化钛优选例如金红石型和/或锐钛矿型的二氧化钛或其混合物，且更优选锐钛矿型的二氧化钛可使用市售的超微粒子状无水氧化钛或者，可使用由纯度为80％或80％以上的二氧化钛粗粒子制粒精制所得的高纯度且微细的二氧化钛因此，由硅石或二氧化钛所选出的至少一种的成分(ii)，在本发明的组合物中的含量为40-80重量％在本发明中，含有的成分(iii)“铂或铂化合物、钯或钯化合物、铟或铟化合物及铑或铑化含物中所选出的至少一种元素或至少一种化合物”为胶体状态，并期望显示吸附氧和氢的所谓的胶体活性化优选铂或铂化合物成分(iii)于本发明的组合物中，按金属计，期望含有0.0005-0.010重量％，优选为0.001-0.004重量％另外，对于成分(iii)，优选使用其中具有分散的组分(iii)的胶体(以下，称为成分(iii)胶体)，该胶体是通过将粒径约0.7-4nm(7-40?)的成分(iii)分散于例如盐酸溶液中作为胶体制得的对于成分(iii)胶体，使用含有0.1-5重量％，优选0.5-2重量％，更优选0.8-1.2重量％的成分(iii)的胶体，可考虑胶体中的成分(iii)浓度，加入胶体使组合物中含有0.0005-0.010重量％的组分(iii)还有，成分(iii)胶体的调制方法可使用惯用的方法例如，可使用商业上出售的例如含有1重量％铂的铂胶体溶液在本发明中，优选使用的成分(iv)“银或银化合物”为粉末的型态，且可使用市售的银粉末于本发明的组合物中，按银计，期望组分(iv)的含量为0.1-10重量％，优选0.5-5重量％，更优选0.7-2.0重量％另外，本发明的组合物可含有氮化硅氮化硅可令氢的作用良好，并且担任令氢离子的移动方向限制于特定方向的职务但，在含有氮化硅的情况下，优选氮化硅的含量为3重量％或更低另外，在本发明中，银或银化合物的一部分或全部，可以被金或金化合物代替另外，除了含有下列组分的本发明的基本组分外(i)氧化铝，(ii)氧化硅及氧化钛中所选出的至少一种，(iii)铂或铂化合物、钯或钯化合物、铟或铟化合物及铑或铑化合物中所选出的至少一种元素或至少一种化合物，(iv)银或银化合物中所选出的至少一种，及任选含有的氮化硅，本发明也可含有不可避免含有的组分和不纯物另外，组合物可含有令组合物稳定的添加剂，例如粘合剂和用以赋于组合物新功能的添加剂而且，本发明含有的基本组分的范围落在上述范围内，而其总量当然为100重量％或100重量％以下在本发明的组合物中，使具有指定粒度的前述成分(i)和前述成分(ii)分别与例如铂胶体或铂化合物混合，则可使粒径为0.7-4nm(7-40?)的铂胶体沉积在其他粒子上此时铂胶体的添加量考虑到组合物中的前述成分(i)和其它组分间的配合比与胶体溶液中的铂量，在满足所需铂量下，使前述成分(i)和其它成分的粒子上承载铂接着，将承载铂的粒子依据各指定的配合比予以搅拌混合，并且混合指定量的银或银化合物的粉末另外，仅于指定量的氧化铝粒子中，加入指定量的铂胶体，然后于承载铂的氧化铝上，加入硅石和氧化钛并搅拌混合，加入银粉末，并再度搅拌混合，亦可生成另外，本发明的组合物可通过下列方法形成其中使铂胶体与包含前述成分(i)，前述成分(ii)，及前述成分(iv)中的一种或多种粉末原料混合，该混合物任选用一定量的溶剂等稀释至具有可喷雾的流动性的混合物为止，且喷雾令其均匀分散，其后，将混合物于约50-150℃下加热约10分钟-1小时最初未添加的粉末原料可在任意的阶段添加稀释的溶剂若为不阻碍本发明组合物效果的溶剂即可使用，且可列举例如纯水、醇类等的实例为了提高分散性，可添加公知的分散剂而且，使本发明的组合物与高分子化合物等的合成高分子材料混合，则可作成所谓的母炼胶混合的方法可列举使本发明的组合物作成粉体状并结合至合成高分子材料中的方法，或以分散液的状态与合成高分子材料混合的方法等此时，混合物中的本发明组合物的含量为0.1-25重量％，合成高分子材料的含量为75-99.9重量％由含有本发明组合物的一个母炼胶，就其原样纺丝取得合成纤维时，或准备含有本发明组合物的二种或二种以上的合成高分子材料的母炼胶，并将各个母炼胶纺丝的纤维混纺取得合成纤维时，本发明组合物于母炼胶中的含量为0.1-3重量％，优选为0.3-1.5重量％，并且该组合物可以相对少的量即可发挥其优良的效果另外，于含有本发明组合物的母炼胶中添加追加部分的合成高分子材料即可稀释将该母炼胶所制造的合成纤维与不含有本发明组合物的同种或其他纤维予以混纺，则亦可稀释所得纤维中的组合物浓度当如此稀释组合物时，优选令本发明组合物于母炼胶中的含量增加至3-25％即，本发明组合物的优选含量为依赖混纺纤维中的含有本发明组合物的纤维的混纺比率及所使用的合成高分子材料，例如聚酯或聚乙烯而变化合成高分子材料包括可可形成合成纤维的尼龙，维尼纶，酯、丙烯酸、氨基甲酸酯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、聚烯烃、醋酸酯等另外，母炼胶中视需要可结合例如氧化镁、云母、碳酸钙、沸石等的催化剂，和例如增塑剂、紫外线吸收剂、填料、着色剂、颜色保护剂、阻燃剂、防析出剂、稳定剂、耐热剂、萤光增白剂等的各种添加剂纤维可使用惯用的纺丝法，例如熔融纺丝法，由母炼胶纺丝成长丝和中空纤维等本发明中，纺丝前令本发明组合物与纤维原料的合成高分子材料预先混合此时，本发明的组合物，例如粉体形式强力固粘到纺丝纤维上，故可防止本发明组合物剥落掉另外，根据此类方法，可令本发明组合物的含量比常规方法更为增加另外，含有本发明组合物的如此纺丝的合成纤维，亦可与不含本发明组合物的其他纤维，例如棉花、大麻、丝、羊毛等的天然纤维或合成纤维混纺接着，含有本发明组合物的纤维或将其混纺的混纺纤维可通过缝制加工成各种纤维制品可发挥本发明组合物特征的纤维制品的实例包括例如衬衫、内衣、袜子、连裤袜等的衣类因为本发明的组合物可发挥本发明的除静电性和远红外线效果，并具有优异的热效果，并且不仅能促进血液的循环，还可防止人体带电，故可提供无金属接触时放电所伴随的不快感、和衣类脱衣时引起不快感的衣料另外，含有本发明组合物的纤维所作成的蒲团、毛巾、枕头等的寝具类、及三角带和绷带、沙发和椅子的覆被底层的包装制品具有优异的保暖性能，因为其具有优异的远红外线效果和除静电效果，并能抑制静电发生所伴随的尘埃附着，故可取得非常卫生的纤维制品本发明组合物的应用并不限定于上述的纤维及纤维制品，也可使用于弹性海绵构造材料或板材中弹性海绵构造材料的实例包括发泡聚氨酯，再发泡聚乙烯等，且可使用做为寝具或椅子等的床垫、椅垫材料和垫材本发明的组合物可形成为微粒子粉末型式，且粒径优选为0.1-2.0μm，更优选0.2-1.0μm(b)于上述(a)所得的组合物中混入5400重量份聚酯，使本发明组合物和聚酯的比例为约1∶9混合，以制备树脂片(母炼胶)(c)使用上述(b)所得的母炼胶，依据熔融纺丝法，纺丝成3旦的丝