专利名称：远红外辐射发射材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及新的远红外辐射发射材料，还涉及用于干燥各种材料，用于赋予医疗设备和仪器以及衣服以功能(如隔热)，和用于空气调节以及头发护理和美容的远红外辐射发射材料。
为通过利用远红外辐射使热能对产品和人体组织起作用，必须根据包含在这些物体中的远红外辐射对其起作用的水分子的旋转振动波长，有效地辐射远红外辐射。然而，这些常规远红外辐射发射材料在适于水分子激发的远红外辐射的辐射效率上并不一定是很好的。
另一方面，本发明的发明人已经发明了能够有效发射要求用于包含在动物和植物体，包括人体组织中的水分子的激发的热能的远红外辐射发射材料(JP No.2137667)。然而此远红外辐射发射材料存在高生产成本的问题。
考虑到此状况，本发明的目的是提供一种新颖的远红外辐射发射材料，它可有效地发射要求用于包含在动物和植物体，包括人体组织中的水分子的激发的热能，可以在低成本下生产并且非常适用于通用应用。
发明概述能够达到以上目的的根据本发明的远红外辐射发射材料，是包含如下物质的材料60-90wt％的选自二氧化钛和碳化钛的至少一种类型，10-40wt％的选自二氧化硅和碳化硅的至少一种类型和0.01-0.5wt％稀土金属的氧化物。
同样，本发明的远红外辐射发射材料可以是由包含上述远红外辐射发射材料与合成树脂的组合物形成并可以通过加工此远红外辐射发射材料获得的具有板、圆筒体、片或纤维的形状的远红外辐射发射材料。
附图简述
图1显示表1，其说明了测量从本发明远红外辐射发射材料的试样发出的远红外辐射发射量的测试结果；图2显示表2，其说明了干燥测试材料木材的测试结果；和图3显示表3，其说明了具有更高体温保持效果的本发明远红外辐射发射材料。
实施方案的描述包含在本发明远红外辐射发射材料中的钛组分是选自二氧化钛和碳化钛的至少一种类型。钛组分的含量是60-90wt％。当含量超过90wt％时，远红外辐射发射的效率降低而当含量小于60wt％时，远红外辐射发射的效率也降低，因此不在上述范围内的含量不是所需的。
同样，包含在本发明远红外辐射发射材料中的硅组分是选自二氧化硅和碳化硅的至少一种类型。硅组分的含量是10-40wt％。当含量超过40wt％时，远红外辐射发射的效率降低而当含量小于10wt％时，远红外辐射发射的效率也降低，因此不在上述范围内的含量不是所需的。
此外，稀土金属的氧化物包括稀土金属如镧、钕和钇的氧化物。特别地当含量是0.01wt％或更高时，稀土金属的氧化物具有提高远红外辐射发射效率的效果。另一方面，当含量小于0.01wt％时，没有预期的在远红外辐射发射效率中的改进。同样，以大于0.05wt％或更高的量混合氧化物产生经济的问题和因此是不实际的。
即使少量的氧化铝、氧化锆、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、VIII族金属氧化物等进一步包含在根据本发明的远红外辐射材料中，如果这些材料的含量是5wt％或更低，不会产生特别严重的问题。尽管这些组分的每一种可以单一氧化物等的形式包含，每一种可以配位氧化物等的形式包含。
构成本发明远红外辐射发射材料的每种组分可以如下方式使用组合物，其中以粉末形式混合每种物质，或通过混合一些或所有这些组分，其后在高温下煅烧混合物和进一步粉碎煅烧的产物而获得的物质。当经受以下解释的各种加工时，从共混可操作性和模塑加工性方面来看，这样获得的远红外辐射发射材料优选具有足够小的颗粒直径以获得细颗粒。
通过使用例如合成树脂作为粘合物，可以将前述的本发明远红外辐射发射材料模塑成各种形式如膜、片材、板材和管子。同样，通过将它捏合入聚合物材料以纺丝，远红外辐射发射产物可以用作远红外辐射发射纤维。另外，当制备纸时，可以混合本发明的远红外辐射发射材料以形成远红外辐射发射的片材。可以将这样的片材或板材进行二次塑模以形成具有各种形状的模塑制品。此外，通过将它与合适的粘合剂或溶剂混合，本发明的远红外辐射发射材料可以用作远红外辐射发射涂料。
活体中的水与活体中的聚合物相联合以形成水合物簇，使得它容易吸收波长为6-12μm的远红外辐射。本发明的远红外辐射发射材料可有效地发射波长广泛地为4-20μm或更长的远红外辐射并因此可在用于加热和干燥食品和例如从动物和植物有效地获得的其它材料的设备中使用。本发明的远红外辐射发射材料可用于医疗仪器和设备以及衣服和建筑材料并且可比常规远红外辐射发射材料显示更优异的性能。(测试例1)根据表1所示的各种配方混合二氧化钛粉末(粒径0.15μm)，碳化钛粉末(粒径0.3μm)，二氧化硅粉末(粒径0.05μm)，碳化硅粉末(粒径0.1μm)，氧化镧粉末(粒径0.2μm)，氧化钕粉末(粒径0.15μm)和氧化钇粉末(粒径0.2μm)，以获得根据本发明的远红外辐射发射材料A-L和作为对照产物的远红外辐射发射材料M-Z。
以50重量份的量，将各种这些远红外辐射发射材料与100重量份高密度聚乙烯树脂混合，和使用由Toyo Tester制造的捏合挤出机(KCK型)，在150rpm的转速下，在200℃的树脂温度下，捏合混合物10分钟以获得粒料。将此粒料经挤出机以形成片，然后将它通过热压机加工以生产0.5mm厚的片体。
将7cm×7cm测试样从各个这些片体上切割出并通过使用远红外辐射功率仪(TMM-P-10，由FEROTEX制造)在36℃下，测量远红外辐射的发射量。结果见图1，它显示表1。
关于远红外辐射的发射量，超过根据由红外辐射学会(基金会)规定的量，从人体发射的远红外线的发射量(在36℃下4.5mW/cm2)10％的5mW/cm2或更高的数值定义为“有效的”。
(测试例2)以100重量份的数量，将根据本发明的远红外辐射发射材料B与100重量份聚丙烯树脂以上述相同方式混合以制造90cm长，90cm宽和0.8mm厚的远红外辐射发射树脂板PB。然后，通过使用耐热压敏粘合剂双涂敷胶带，将此树脂板施加到天花板表面上和宽度为2mm，长度为5.8m和高度为2.1m的IF型蒸汽木干燥仓库(steam wood dry warehouse)(由Hildebrandt制造)的左和右壁表面上。
其后，在以上干燥仓库中在横木上负载厚度为34mm，宽度为15-35cm和长度为180-160cm，总体积为6.2立方米的橡树木料，并将测试材料放入这些木料的中心。然后，在一定的干燥顺序上进行用于干燥木料的测试使得干球温度从50℃升高到70℃和湿球温度从39℃升高到68℃以测量如下每种水分倾度(moisture inclination)，干燥所需时间，能量消耗直到木料的水分含量达到目标水分含量，即，7-10％从30％损坏生成的比例。结果见表2。
使用电阻式湿度仪(resistance moisture meter)(HT-85，由GANN制造)，以如下方式测量水分倾度。当木料的水分含量为27％-25％的范围时，将电极针从表面层在测试材料中驱动到至多5mm的深度和至多其中心位置，以读出在干燥过程期间在两个位置的每个水分含量值(％)，以计算在获得水分含量之间的差值和将此差值定义为水分倾度(Δ％)。同样，在干燥完成的时间，当木料的水分含量达到7-5％时，以如上相同的方式读出每个位置水分含量值，以发现在此时的水分倾度(Δ％)。
另一方面，通过使用各种仪器，分别通过测量电能的量(kWH)和煤油的量(L)，发现干燥木料所必须消耗的能量。此外，通过目测确认在干燥之前和之后的所有木料上的小裂缝，前表面裂缝，内部裂缝和在干燥之前和之后在所有木料上的塌陷，并将具有由干燥引起的缺陷的木料体积比例定义为损坏生成率(％)。
以如上相同的方式生产具有相同形状的树脂板PM*，区别在于使用用于对照的远红外辐射发射材料M*代替远红外辐射发射材料B。以如上相同的方式制备干燥仓库，其中将此树脂板施加到其侧壁表面，天花板表面和左和右壁表面上。然后，以如上相同的方式进行用于干燥木料的测试和进行如上的相同测量。将结果与其它结果一起示于表2，表2示于图2。
从示于图2的表2可以理解，当与通过施加作为对照产品的树脂板PM*制备的干燥仓库比较时，通过施加树脂板PB使用本发明的远红外辐射发射材料B制备的干燥仓库降低水分倾度，降低损坏生成率，使干燥时间变短并且当干燥木料时仅要求小的能量消耗。(测试例3)在100重量份用于纤维纺丝的聚酯树脂中，混合一重量份的本发明远红外辐射发射材料K，以获得母料，然后将它熔融纺丝以生产1.25旦尼尔聚酯短纤维。通过纤维纺丝，通过以20％的量与棉纱混合生产的纱线支数30的棉混合纱用于通过使用圆形编织机编织成灰色薄片内衣(sheeting underwear)HK。
同样，以如上相同的方式生产聚酯短纤维，区别在于使用作为对照产品的远红外辐射发射材料代替本发明的远红外辐射发射材料K。此外，如上生产相同的棉混合纱以编织作为对照产物的灰色薄片内衣HS*。然后，通过编织使用纱线支数30棉纱，也制备作为标准产品的灰色薄片内衣Ha。
在保持在23±1℃的室内，在50％的湿度下，将这三种类型灰色薄片内衣的每一种穿着30分钟。使用温度记录仪(TVS-2000，由Abionix制造)，测量在就在脱下每个内衣之后的背部皮肤温度。然后，继续地，以如上相同的方式测量每次皮肤随时间的温度变化。注意到在该处测量温度的背部位置是五个位置，即，颈部，左肩和右肩和左腰和右腰。计算每个测量值的平均温度(℃)。结果示于表3，表3示于图3。
如在表3所见，可以理解与使用作为对照产物的远红外辐射发射材料S*的灰色薄片内衣HS*和与作为标准产物的灰色薄片内衣Ha相比，使用本发明远红外辐射发射材料K的灰色薄片内衣HK具有更高的体温保持效果。
本发明的远红外辐射发射材料由具有高通用性的材料构成，可以在相对低成本下提供并且也可有效地发射波长范围容易被包含在生物组织如动物，植物和人体组织中的水吸收的远红外辐射。因此，当它用于如下宽范围应用时本发明的远红外辐射发射材料具有优异的效果如，各种材料包括食品的干燥、冷藏和冷冻，农产品和海产品的生长，功能的赋予如对医疗机器和仪器、衣服等的隔热，空气调节和头发护理和美容。
权利要求
1.一种远红外辐射发射材料，包含60-90wt％选自二氧化钛和碳化钛的至少一种类型，10-40wt％选自二氧化硅和碳化硅的至少一种类型和0.01-0.5wt％稀土金属的氧化物。
2.一种远红外辐射发射材料，由包含合成树脂和权利要求1的远红外辐射发射材料的组合物形成并具有板、圆筒体、片或纤维的形状。
全文摘要
为提供新颖远红外辐射发射材料，其可有效地发射用于包含在动物和植物体、包括人体组织中的水分子的激发所需的热能，可以在低成本下生产并非常适用于通用应用。本发明的远红外辐射发射材料包括60－90wt％选自二氧化钛和碳化钛的至少一种类型，10－40wt％选自二氧化硅和碳化硅的至少一种类型和0.01－0.5wt％稀土金属的氧化物。此外，将包含此远红外辐射发射材料和合成树脂的组合物形成具有板、圆筒体、或纤维的形状的远红外辐射发射材料由并使用。
文档编号C09K3/00GK1470474SQ02144219
公开日2004年1月28日 申请日期2002年9月29日 优先权日2002年7月23日
发明者菊田俊一 申请人:福贝斯特株式会社