專利名稱：遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料，還涉及用于干燥各種材料，用于賦予醫(yī)療設(shè)備和儀器以及衣服以功能(如隔熱)，和用于空氣調(diào)節(jié)以及頭發(fā)護(hù)理和美容的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料。
為通過利用遠(yuǎn)紅外輻射使熱能對(duì)產(chǎn)品和人體組織起作用，必須根據(jù)包含在這些物體中的遠(yuǎn)紅外輻射對(duì)其起作用的水分子的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)波長(zhǎng)，有效地輻射遠(yuǎn)紅外輻射。然而，這些常規(guī)遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料在適于水分子激發(fā)的遠(yuǎn)紅外輻射的輻射效率上并不一定是很好的。
另一方面，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)明了能夠有效發(fā)射要求用于包含在動(dòng)物和植物體，包括人體組織中的水分子的激發(fā)的熱能的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料(JP No.2137667)。然而此遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料存在高生產(chǎn)成本的問題。
考慮到此狀況，本發(fā)明的目的是提供一種新穎的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料，它可有效地發(fā)射要求用于包含在動(dòng)物和植物體，包括人體組織中的水分子的激發(fā)的熱能，可以在低成本下生產(chǎn)并且非常適用于通用應(yīng)用。
發(fā)明概述能夠達(dá)到以上目的的根據(jù)本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料，是包含如下物質(zhì)的材料60-90wt％的選自二氧化鈦和碳化鈦的至少一種類型，10-40wt％的選自二氧化硅和碳化硅的至少一種類型和0.01-0.5wt％稀土金屬的氧化物。
同樣，本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料可以是由包含上述遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料與合成樹脂的組合物形成并可以通過加工此遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料獲得的具有板、圓筒體、片或纖維的形狀的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料。
附圖簡(jiǎn)述

圖1顯示表1，其說明了測(cè)量從本發(fā)明遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料的試樣發(fā)出的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射量的測(cè)試結(jié)果；圖2顯示表2，其說明了干燥測(cè)試材料木材的測(cè)試結(jié)果；和圖3顯示表3，其說明了具有更高體溫保持效果的本發(fā)明遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料。
實(shí)施方案的描述包含在本發(fā)明遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料中的鈦組分是選自二氧化鈦和碳化鈦的至少一種類型。鈦組分的含量是60-90wt％。當(dāng)含量超過90wt％時(shí)，遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射的效率降低而當(dāng)含量小于60wt％時(shí)，遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射的效率也降低，因此不在上述范圍內(nèi)的含量不是所需的。
同樣，包含在本發(fā)明遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料中的硅組分是選自二氧化硅和碳化硅的至少一種類型。硅組分的含量是10-40wt％。當(dāng)含量超過40wt％時(shí)，遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射的效率降低而當(dāng)含量小于10wt％時(shí)，遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射的效率也降低，因此不在上述范圍內(nèi)的含量不是所需的。
此外，稀土金屬的氧化物包括稀土金屬如鑭、釹和釔的氧化物。特別地當(dāng)含量是0.01wt％或更高時(shí)，稀土金屬的氧化物具有提高遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射效率的效果。另一方面，當(dāng)含量小于0.01wt％時(shí)，沒有預(yù)期的在遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射效率中的改進(jìn)。同樣，以大于0.05wt％或更高的量混合氧化物產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)的問題和因此是不實(shí)際的。
即使少量的氧化鋁、氧化鋯、堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、VIII族金屬氧化物等進(jìn)一步包含在根據(jù)本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射材料中，如果這些材料的含量是5wt％或更低，不會(huì)產(chǎn)生特別嚴(yán)重的問題。盡管這些組分的每一種可以單一氧化物等的形式包含，每一種可以配位氧化物等的形式包含。
構(gòu)成本發(fā)明遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料的每種組分可以如下方式使用組合物，其中以粉末形式混合每種物質(zhì)，或通過混合一些或所有這些組分，其后在高溫下煅燒混合物和進(jìn)一步粉碎煅燒的產(chǎn)物而獲得的物質(zhì)。當(dāng)經(jīng)受以下解釋的各種加工時(shí)，從共混可操作性和模塑加工性方面來看，這樣獲得的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料優(yōu)選具有足夠小的顆粒直徑以獲得細(xì)顆粒。
通過使用例如合成樹脂作為粘合物，可以將前述的本發(fā)明遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料模塑成各種形式如膜、片材、板材和管子。同樣，通過將它捏合入聚合物材料以紡絲，遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射產(chǎn)物可以用作遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射纖維。另外，當(dāng)制備紙時(shí)，可以混合本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料以形成遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射的片材?？梢詫⑦@樣的片材或板材進(jìn)行二次塑模以形成具有各種形狀的模塑制品。此外，通過將它與合適的粘合劑或溶劑混合，本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料可以用作遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射涂料。
活體中的水與活體中的聚合物相聯(lián)合以形成水合物簇，使得它容易吸收波長(zhǎng)為6-12μm的遠(yuǎn)紅外輻射。本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料可有效地發(fā)射波長(zhǎng)廣泛地為4-20μm或更長(zhǎng)的遠(yuǎn)紅外輻射并因此可在用于加熱和干燥食品和例如從動(dòng)物和植物有效地獲得的其它材料的設(shè)備中使用。本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料可用于醫(yī)療儀器和設(shè)備以及衣服和建筑材料并且可比常規(guī)遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料顯示更優(yōu)異的性能。(測(cè)試?yán)?)根據(jù)表1所示的各種配方混合二氧化鈦粉末(粒徑0.15μm)，碳化鈦粉末(粒徑0.3μm)，二氧化硅粉末(粒徑0.05μm)，碳化硅粉末(粒徑0.1μm)，氧化鑭粉末(粒徑0.2μm)，氧化釹粉末(粒徑0.15μm)和氧化釔粉末(粒徑0.2μm)，以獲得根據(jù)本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料A-L和作為對(duì)照產(chǎn)物的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料M-Z。
以50重量份的量，將各種這些遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料與100重量份高密度聚乙烯樹脂混合，和使用由Toyo Tester制造的捏合擠出機(jī)(KCK型)，在150rpm的轉(zhuǎn)速下，在200℃的樹脂溫度下，捏合混合物10分鐘以獲得粒料。將此粒料經(jīng)擠出機(jī)以形成片，然后將它通過熱壓機(jī)加工以生產(chǎn)0.5mm厚的片體。
將7cm×7cm測(cè)試樣從各個(gè)這些片體上切割出并通過使用遠(yuǎn)紅外輻射功率儀(TMM-P-10，由FEROTEX制造)在36℃下，測(cè)量遠(yuǎn)紅外輻射的發(fā)射量。結(jié)果見圖1，它顯示表1。
關(guān)于遠(yuǎn)紅外輻射的發(fā)射量，超過根據(jù)由紅外輻射學(xué)會(huì)(基金會(huì))規(guī)定的量，從人體發(fā)射的遠(yuǎn)紅外線的發(fā)射量(在36℃下4.5mW/cm2)10％的5mW/cm2或更高的數(shù)值定義為“有效的”。
(測(cè)試?yán)?)以100重量份的數(shù)量，將根據(jù)本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料B與100重量份聚丙烯樹脂以上述相同方式混合以制造90cm長(zhǎng)，90cm寬和0.8mm厚的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射樹脂板PB。然后，通過使用耐熱壓敏粘合劑雙涂敷膠帶，將此樹脂板施加到天花板表面上和寬度為2mm，長(zhǎng)度為5.8m和高度為2.1m的IF型蒸汽木干燥倉(cāng)庫(kù)(steam wood dry warehouse)(由Hildebrandt制造)的左和右壁表面上。
其后，在以上干燥倉(cāng)庫(kù)中在橫木上負(fù)載厚度為34mm，寬度為15-35cm和長(zhǎng)度為180-160cm，總體積為6.2立方米的橡樹木料，并將測(cè)試材料放入這些木料的中心。然后，在一定的干燥順序上進(jìn)行用于干燥木料的測(cè)試使得干球溫度從50℃升高到70℃和濕球溫度從39℃升高到68℃以測(cè)量如下每種水分傾度(moisture inclination)，干燥所需時(shí)間，能量消耗直到木料的水分含量達(dá)到目標(biāo)水分含量，即，7-10％從30％損壞生成的比例。結(jié)果見表2。
使用電阻式濕度儀(resistance moisture meter)(HT-85，由GANN制造)，以如下方式測(cè)量水分傾度。當(dāng)木料的水分含量為27％-25％的范圍時(shí)，將電極針從表面層在測(cè)試材料中驅(qū)動(dòng)到至多5mm的深度和至多其中心位置，以讀出在干燥過程期間在兩個(gè)位置的每個(gè)水分含量值(％)，以計(jì)算在獲得水分含量之間的差值和將此差值定義為水分傾度(Δ％)。同樣，在干燥完成的時(shí)間，當(dāng)木料的水分含量達(dá)到7-5％時(shí)，以如上相同的方式讀出每個(gè)位置水分含量值，以發(fā)現(xiàn)在此時(shí)的水分傾度(Δ％)。
另一方面，通過使用各種儀器，分別通過測(cè)量電能的量(kWH)和煤油的量(L)，發(fā)現(xiàn)干燥木料所必須消耗的能量。此外，通過目測(cè)確認(rèn)在干燥之前和之后的所有木料上的小裂縫，前表面裂縫，內(nèi)部裂縫和在干燥之前和之后在所有木料上的塌陷，并將具有由干燥引起的缺陷的木料體積比例定義為損壞生成率(％)。
以如上相同的方式生產(chǎn)具有相同形狀的樹脂板PM*，區(qū)別在于使用用于對(duì)照的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料M*代替遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料B。以如上相同的方式制備干燥倉(cāng)庫(kù)，其中將此樹脂板施加到其側(cè)壁表面，天花板表面和左和右壁表面上。然后，以如上相同的方式進(jìn)行用于干燥木料的測(cè)試和進(jìn)行如上的相同測(cè)量。將結(jié)果與其它結(jié)果一起示于表2，表2示于圖2。
從示于圖2的表2可以理解，當(dāng)與通過施加作為對(duì)照產(chǎn)品的樹脂板PM*制備的干燥倉(cāng)庫(kù)比較時(shí)，通過施加樹脂板PB使用本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料B制備的干燥倉(cāng)庫(kù)降低水分傾度，降低損壞生成率，使干燥時(shí)間變短并且當(dāng)干燥木料時(shí)僅要求小的能量消耗。(測(cè)試?yán)?)在100重量份用于纖維紡絲的聚酯樹脂中，混合一重量份的本發(fā)明遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料K，以獲得母料，然后將它熔融紡絲以生產(chǎn)1.25旦尼爾聚酯短纖維。通過纖維紡絲，通過以20％的量與棉紗混合生產(chǎn)的紗線支數(shù)30的棉混合紗用于通過使用圓形編織機(jī)編織成灰色薄片內(nèi)衣(sheeting underwear)HK。
同樣，以如上相同的方式生產(chǎn)聚酯短纖維，區(qū)別在于使用作為對(duì)照產(chǎn)品的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料代替本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料K。此外，如上生產(chǎn)相同的棉混合紗以編織作為對(duì)照產(chǎn)物的灰色薄片內(nèi)衣HS*。然后，通過編織使用紗線支數(shù)30棉紗，也制備作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的灰色薄片內(nèi)衣Ha。
在保持在23±1℃的室內(nèi)，在50％的濕度下，將這三種類型灰色薄片內(nèi)衣的每一種穿著30分鐘。使用溫度記錄儀(TVS-2000，由Abionix制造)，測(cè)量在就在脫下每個(gè)內(nèi)衣之后的背部皮膚溫度。然后，繼續(xù)地，以如上相同的方式測(cè)量每次皮膚隨時(shí)間的溫度變化。注意到在該處測(cè)量溫度的背部位置是五個(gè)位置，即，頸部，左肩和右肩和左腰和右腰。計(jì)算每個(gè)測(cè)量值的平均溫度(℃)。結(jié)果示于表3，表3示于圖3。
如在表3所見，可以理解與使用作為對(duì)照產(chǎn)物的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料S*的灰色薄片內(nèi)衣HS*和與作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)物的灰色薄片內(nèi)衣Ha相比，使用本發(fā)明遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料K的灰色薄片內(nèi)衣HK具有更高的體溫保持效果。
本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料由具有高通用性的材料構(gòu)成，可以在相對(duì)低成本下提供并且也可有效地發(fā)射波長(zhǎng)范圍容易被包含在生物組織如動(dòng)物，植物和人體組織中的水吸收的遠(yuǎn)紅外輻射。因此，當(dāng)它用于如下寬范圍應(yīng)用時(shí)本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料具有優(yōu)異的效果如，各種材料包括食品的干燥、冷藏和冷凍，農(nóng)產(chǎn)品和海產(chǎn)品的生長(zhǎng)，功能的賦予如對(duì)醫(yī)療機(jī)器和儀器、衣服等的隔熱，空氣調(diào)節(jié)和頭發(fā)護(hù)理和美容。
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料，包含60-90wt％選自二氧化鈦和碳化鈦的至少一種類型，10-40wt％選自二氧化硅和碳化硅的至少一種類型和0.01-0.5wt％稀土金屬的氧化物。
2.一種遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料，由包含合成樹脂和權(quán)利要求1的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料的組合物形成并具有板、圓筒體、片或纖維的形狀。
全文摘要
為提供新穎遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料，其可有效地發(fā)射用于包含在動(dòng)物和植物體、包括人體組織中的水分子的激發(fā)所需的熱能，可以在低成本下生產(chǎn)并非常適用于通用應(yīng)用。本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料包括60－90wt％選自二氧化鈦和碳化鈦的至少一種類型，10－40wt％選自二氧化硅和碳化硅的至少一種類型和0.01－0.5wt％稀土金屬的氧化物。此外，將包含此遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料和合成樹脂的組合物形成具有板、圓筒體、或纖維的形狀的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射材料由并使用。
文檔編號(hào)C09K3/00GK1470474SQ02144219
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2002年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月23日
發(fā)明者菊田俊一 申請(qǐng)人:福貝斯特株式會(huì)社