JP2001040574A - 機能性繊維布帛 - Google Patents
機能性繊維布帛Info
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Abstract
樹脂や繊維自体の分解による悪臭の発生を防止した、優
れた消臭性、抗菌性などの機能を有する機能性繊維布帛
を、望ましくは1段加工方法により提供する。 【解決手段】 繊維布帛に酸化チタン光触媒がセルロー
ス系バインダーおよび/または多糖類バインダーで固着
されてなる機能性繊維布帛。
Description
関する。本発明は、特に、衣料用、カーテンなどのイン
テリア用、衛生材料用などに広く応用できる、消臭、抗
菌機能を有する、有機質繊維を含む機能性繊維布帛に関
する。
面に固定する場合に酸化チタン光触媒がバインダー樹脂
を劣化させ、脱落しやすくなる問題があり、また有機高
分子材料と接触した場合に材料自体を分解する問題があ
ることは一般的に知られているが、さらに光触媒の酸化
分解力により、有機高分子材料自体あるいはバインダー
樹脂から生成する低分子量物質が悪臭の原因物質となっ
てしまう問題があることを我々は見出した。光触媒を用
いて消臭性能を持たせた繊維材料を製造する場合に、繊
維自体あるいは光触媒を固定するバインダー樹脂が分解
して悪臭を発生すると、消臭繊維としての価値が完全に
なくなってしまう。とりわけ、繊維材料は生活空間で使
用されるため、光触媒加工繊維がタバコ臭気やホルマリ
ンなどの有害物質を分解する作用があったとしても別の
悪臭を発生する問題があれば実用性は全く無いことにな
る。
に固定する場合、一般的に次のような手法が用いられて
おり、その目的はバインダー樹脂の分解による光触媒の
脱落を防止することである。例えば、ポリエステルフィ
ルムの表面に酸化チタン光触媒をコート処理する場合、
酸化珪素ゾルからなる無機質のアンダーコートを行った
後、酸化珪素バインダーと酸化チタン光触媒とをコート
する2段コート法が提案されている。また、アンダーコ
ート剤にシロキサン系ポリマーを使用し、その上にシロ
キサン系ポリマーと酸化チタン光触媒とをコートする方
法も提案されている。このような2段コート法に使用さ
れる薬品は、日本曹達(株)や石原産業(株)から市販
されている。
2段処理されたフィルムにおいても、紫外線照射すると
悪臭が発生する問題は解決されていないことを見出し
た。すなわち、光触媒をコートしたポリエステルフィル
ムをガラス容器内に入れ、密閉状態で紫外線ランプを数
時間照射すると、かなり刺激性のある悪臭が発生する問
題があることを確認した。アンダーコートや酸化チタン
光触媒のバインダーには酸化珪素などの無機質樹脂やシ
ロキサン系樹脂、フッ素樹脂などの耐熱劣化し難い材料
が一般に使用されているが、上記の問題については必ず
しも満足できるものではない。
について、工業材料、vol.45,No.10,62
〜66頁に解説されている。もちろん、上記の2段処理
法で光触媒加工した繊維を密閉された室内で使用する
と、悪臭が発生して実用性がない。酸化チタン光触媒を
繊維に固定すれば、その酸化分解能により消臭や抗菌、
防汚などの機能を有する布帛が得られることは期待され
る。しかしながら、特許文献や一般文献等に記載された
バインダー樹脂や2段処理法などの手法を使用しても、
悪臭発生の問題の解決は容易ではない。繊維に適用する
場合、酸化チタン光触媒を固定すると紫外線照射により
繊維基材およびバインダー樹脂、染料や界面活性剤など
の染色助剤から低分子量の生成物が発生し、悪臭を発生
することが多く、消臭性の繊維を製造する場合などにお
いて、目的に反して、悪臭が発生する繊維材料になって
しまう。また、繊維材料は人間の生活空間で使用する場
合が多いため、悪臭の発生は不快な環境を作ることにな
り、全く実用性がないことになる。
触媒を付着させる2段処理法が常識的には望ましいが、
これとて上記の問題点は残っている。さらに、2段処理
法は製造工程が煩雑であるため、1段処理法で上記の悪
臭発生などの問題を解決することが望ましい。
布帛において、上記のバインダー樹脂や繊維自体の分解
による悪臭の発生を防止した、優れた消臭性、抗菌性な
どの機能を有する機能性繊維布帛を、望ましくは1段加
工方法により提供することを目的とする。
化チタン光触媒がセルロース系バインダーおよび/また
は多糖類バインダーで固着されてなる機能性繊維布帛を
提供する。
光触媒を付着させる繊維布帛を構成する繊維としては、
例えば、ポリエステル、ナイロン、アクリルなどの合成
繊維、レーヨンなどの再生セルロース繊維、綿や羊毛な
どの天然繊維などが考えられる。ポリエステルなどの合
成繊維に酸化チタン光触媒を樹脂バインダーを使用して
固定した場合に、繊維自体およびバインダー樹脂の分解
により臭気が発生して実用上問題になる場合があるが、
セルロース系バインダーまたは多糖類からなるバインダ
ーを使用して光触媒を固着させると、上記の問題が大幅
に解消され、消臭、抗菌などの機能に優れた布帛が得ら
れることが見出された。
ルロース系繊維もしくは紙にセルロース系バインダーま
たは多糖類からなるバインダーを使用して酸化チタン光
触媒を付着させた場合、同じ加工を合成繊維に適用した
場合よりも、さらに分解による臭気が軽減されて、より
優れた消臭、抗菌などの機能を有する繊維布帛が得られ
ることが見出された。
防炎性ポリエステル繊維からなる布帛を用いてもよく、
これにより防炎性と消臭性、抗菌性などの光触媒機能を
併せ持つ繊維布帛を提供することができる。ここで防炎
性ポリエステル繊維とは、リン酸エステル化合物を共重
合したポリエステルすなわちリン酸エステル化合物単位
を含むポリエステルからなる繊維およびリン酸エステル
系防炎剤を原料混練によりまたは後加工により適用した
ポリエステル繊維を言う。リン酸エステル化合物共重合
ポリエステルの具体的な商品名としては東洋紡(株)製
造のハイムやヘキスト社製造のトレビラCSがある。か
かる共重合に用いられるリン酸エステル化合物の例とし
ては、既存化学物質整理番号5−3777を挙げること
ができる。
しては、既存化学物質整理番号2−1961の環状脂肪
族ホスホネートオリゴマーがあり、明成化学工業(株)
製造の商品名K−19Aが知られている。この防炎剤
は、数%以下の水溶液として被処理繊維布帛にパッド
し、乾燥した後、190〜200℃で熱セットすること
により、繊維に固定される。固着しない過剰の剤はアル
カリ条件下で洗浄して除去するのがよい。また、防炎性
のポリエステルを得る別の方法としては、たとえば、ヘ
キサブロモシクロドデカンの水分散液を使用し、液流染
色機やサーモゾル法で防炎加工することも考えられる
が、光触媒とセルロース系バインダーもしくは多糖類バ
インダーを付着させると燃焼しやすく、この目的には適
さない。
に付着させる際のバインダーとしてセルロース系バイン
ダーまたは多糖類からなるバインダーを使用した場合、
分解による悪臭発生の問題が大幅に軽減される理由は明
確ではないが、セルロース系繊維そのものの酸化チタン
光触媒による分解に起因する臭気が少ないことが見出さ
れた。さらに、セルロース系バインダーも分解による臭
気が少ないのではないかと考え、確認したところ、悪臭
発生の問題が少ないことが認められた。酸化チタン光触
媒を有機高分子材料に付着させる場合、アンダーコート
剤もしくはバインダー樹脂として酸化珪素ゾル、シリコ
ン樹脂、フッ素樹脂などが使用されるが、これらに比較
してセルロース系バインダー樹脂の方が分解による臭気
が少ないということが見出された。
ル、ナイロン、アクリルなどの合成繊維、綿、麻、木材
パルプなどのセルロース繊維、レーヨンなどの再生セル
ロース繊維、トリアセテートなどの酢酸セルロース繊
維、羊毛、絹などのタンパク繊維もしくはこれらを混
紡、混織した有機質繊維を含むものであり、さらにこれ
らの有機質繊維に無機繊維等を含むものであってもよ
い。好ましくは、セルロース繊維、再生セルロース繊
維、酢酸セルロース繊維などのセルロース系繊維からな
るものであるのがよい。また、それらの布帛は、織物、
編物、不織布などのいずれの形態にあってもよい。ま
た、必要に応じて、これらの布帛は、分散染料、酸性染
料、直接染料、反応染料、顔料などにより着色されてい
てもよい。
に、1ミクロン以下の粒子径を有するものであり、酸
性、アルカリ性の水分散液、粉体などの形態にある。ま
た、酸化チタンの表面処理としてアパタイト表面処理、
シリカ表面処理などの有機物質と接触した時に材料を分
解しないための処理をしたものも使用できる。酸化チタ
ン光触媒の繊維布帛に対する付着量としては、0.4g
/m2 以上が好ましい。
がセルロース系バインダーおよび/または多糖類バイン
ダーで繊維布帛に固定されている。本発明に有用なセル
ロース系バインダーとしては、例えば、ヒドロキシエチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボ
キシメチルセルロース、メチルセルロースなどを挙げる
ことができるが、これらに限定されるものではない。
は、例えば、アルギン酸ソーダ、ローカスビーンガム、
グアーガム、デンプンなどが使用できるが、これらに限
定されるものではない。これらのセルロース系バインダ
ーや多糖類バインダーの酸化チタン光触媒に対する割合
としては重量で100%以下であるのが望ましく、より
少ない方が酸化チタン光触媒の機能を発揮できる。すな
わち、バインダーの量が酸化チタン光触媒の量を上回る
と、光触媒がバインダーに埋もれてしまい、紫外線に当
たる確率が低下して機能が低下する。
水に接触することのない場合はセルロース系バインダー
や多糖類バインダーのみで酸化チタン光触媒を固定して
もよいが、洗濯される場合にはこれらのバインダーのみ
では溶解脱落するため、架橋処理が行われるのがよい。
架橋剤としては、水酸基と反応する水可溶性もしくは水
分散性のイソシアネート類、またカルボキシル基と反応
するエポキシ化合物、アジリジン系化合物、オキサゾリ
ン系化合物、カルボジイミド系化合物が挙げられる。こ
れらの架橋剤の割合は、セルロース系バインダーもしく
は多糖類バインダーに対して重量で50%以下である。
これ以上使用しても架橋に寄与することはない。
で行われる。繊維布帛を酸化チタン光触媒、セルロース
系バインダーおよび/または多糖類バインダーおよび必
要に応じて架橋剤を含む水系の処理液に浸した後、必要
によりたとえばマングルロールで絞り、70〜150℃
で乾燥し、場合によっては150〜200℃で数分以内
の熱処理を行って反応を完結させる(パッド−キュアー
法)。
ティング処理する方法、さらにはスプレーする手法も使
用できる。また、酸化チタン光触媒、バインダー、架橋
剤を含む繊維布帛の処理液に抗菌や消臭などの機能を増
強する目的で銀ゼオライト微粒子あるいは酸化亜鉛微粒
子などを併用してもよい。さらに、未架橋のバインダー
を除去するためや繊維布帛の風合いが硬くなりすぎるこ
とを改良する目的で、水、温湯、酢酸などの水溶液を使
用して、繊維布帛の洗浄を行い、乾燥してもよい。
るのが好ましいが、保護層を設けた後、酸化チタン光触
媒をセルロース系および/または多糖類バインダーで固
着してもよい。
る。以下の例において、「%」は重量%を示す。 実施例1 綿100%からなる平織物(目付100g/m2 )を反
応染料を使用して、薄いブルーに染色したものを試験に
用いた。
ングルロールでピックアップ80%に絞り、130℃の
乾燥機で3分間乾燥した。次いで、ピンテンターを使用
して170℃で1分間ヒートセットした。得られた機能
性繊維布帛の分解による臭気を判定するため、10cm
平方のサンプルを300mlの三角フラスコの中に入れ
て密栓し、20Wのブラックライトの下30cmに置き
4時間放置した。
を判定したところ、臭気強度は2であった。また、さら
にサンプルを取り出し、機能性繊維布帛の臭気を判定し
たところ、臭気強度2であり、いずれも問題ない臭気で
あった。この機能性繊維布帛の汗臭気の分解性を下記の
手順で評価した。イソ吉草酸の0.005%イソプロピ
ルアルコール溶液を準備した。
ンプリングし、上記の溶液25μlを布帛の全面に滴下
した。次いで、蛍光灯の下に2時間放置した後、臭気を
嗅覚で判定した。比較のため、未加工の布帛についても
同じ評価を行った。結果を表1に示す。未加工の布帛の
場合には汗臭が強いのに対して、光触媒加工布帛では殆
ど臭気が無かった。
により行った。各臭気強度は、以下の通りである。6段階臭気強度表示法 0:無臭 1:やっと感知できるにおい 2:何のにおいであるかがわかる弱いにおい 3:楽に感知できるにおい 4:強いにおい 5:強烈なにおい 比較例1 実施例1と同じ綿布を試験に使用した。ただし、バイン
ダー樹脂としては酸化珪素ゾルを使用した。
り織物に付与し、機能性繊維布帛を得た。さらに、この
布帛の分解臭気を実施例1と同じ方法で評価したとこ
ろ、フラスコ内の臭気強度は4であり、取り出した布帛
のそれは3.5であって臭気が強く、実用上問題になる
レベルであった。
0g/m2 )を試験布に用いた。酸化チタン光触媒を含
む下記の処理液を準備した。 STS−21 10% (石原産業製、酸化チタン光触媒分散液、固形分40%) セロゲンPR 1% (第一工業製薬製、カルボキシメチルセルロース) CR−5L 0.2% (大日本インキ製、エポキシ架橋剤) 水を加えて100%とする。
ーターを使用し、塗布量1.5g/m2 (固形分)で片
面から付与し、150℃で2分間乾燥した。得られた機
能性繊維系布帛の分解による臭気を判定するため、10
cm平方のサンプルを300mlの三角フラスコの中に
入れて密栓し、20Wのブラックライトの下30cmに
置き4時間放置した。
を判定したところ、臭気強度は2であった。また、さら
にサンプルを取り出し、機能性繊維布帛の臭気を判定し
たところ、臭気強度1.5であり、いずれも問題ない臭
気であった。次いで、機能性繊維布帛のアセトアルデヒ
ド分解性を以下の手順で評価した。10cm平方のサン
プルを300mlの三角フラスコの中に入れ、アセトア
ルデヒド濃度が300ppmになるように添加し、密栓
した。次いで、20Wのブラックライトの下30cmに
置き、1時間後および3時間後のフラスコ内の濃度を検
知管法で測定した。
についても判定した。結果を表2に示す。得られた機能
性繊維布帛は、優れたアセトアルデヒド分解性能を有す
ることがわかる。
理液を調製した。 アパタイト被覆酸化チタン光触媒水分散液 15% (昭和電工製、固形分25%) メトローズSE 1% (信越化学製、ヒドロキシエチルメチルセルロース) 水を加えて100%とする。
した後、130℃の乾燥機で3分間乾燥し、機能性繊維
布帛(加工ろ紙)を得た。得られたサンプルの黄色ブド
ウ状球菌に対する抗菌性の評価を行った。培養時に20
W蛍光灯の30cm下で光を当てた状態で実施した。結
果を表3に示す。
対して、得られた機能性繊維布帛(加工ろ紙)には優れ
た抗菌性が認められた。
0g/m2 )を分散染料を使用してベージュ色に染色し
た。また、光触媒を含む下記の処理液を調製した。 キミツアルギンBL−2 0.5% (君津化学工業製、アルギン酸ソーダ) アパタイト被覆酸化チタン光触媒水分散液 4.0% (昭和電工製、固形分25%) カルボジライトV−02 0.1% (日清紡製、ポリカルボジイミド樹脂) 水を加えて100%とする。
ングルロールでピックアップ80%に絞り、130℃の
乾燥機で3分間乾燥した。さらに、ピンテンターを使用
して170℃で30秒間ヒートセットした。得られた機
能性繊維布帛のタバコ臭気に対する消臭効果を調べるた
めに、以下の実証試験を行った。
×奥行3.6m×高さ2.7m)を用いた。晴天で、強
度0.5〜0.8mW/cm2 の紫外線(ミノルタ製U
VRADIOMETE RUM−1(最大吸収波長36
7nm)にて測定)が窓から差し込む時間を選んだ。そ
れぞれの部屋に、機能性繊維布帛および未加工布帛から
なる幅3.0m×丈1.8mのカーテンを吊した。
0本のタバコを燃焼させた後、小型扇風機で部屋内の空
気を循環させながら、日中、閉め切った状態にしておい
た。5時間後、20人(男10人、女10人)の成人に
よりそれぞれの室内の臭気の嗅覚評価を行った。結果を
表4に示す。
固定された機能性繊維布帛からなるカーテンに、明らか
なタバコ臭気に対する消臭効果が現れた。 実施例5 ポリエステル繊維100%からなるカーテン用のサテン
織物を試験に用いた。防炎加工のため、明成化学製のリ
ン酸エステル系防炎剤K−19Aの4%水溶液を作成し
た。
ピックアップ80%に絞り、120℃で3分間乾燥し
た。次いで、ピンテンターを使用し、195℃で2分間
熱処理して固着した。未固着の防炎剤を、液流染色機を
用い、ソーダ灰の1%溶液を用いて50℃で10分間洗
浄したのち、水洗いして除去した。次いで、120℃で
3分間乾燥して防炎加工布帛を得た。
した。 アパタイト被覆酸化チタン水分散液 4.5% (昭和電工製、固形分25%) セロゲンPR 0.5% (第一工業製薬製、カルボキシメチルセルロース) CR−5L 0.2% (大日本インキ製、エポキシ架橋剤) 織物をこの溶液に浸した後、マングルロールでピックア
ップ80%に絞り、120℃で3分間乾燥した。次い
で、ピンテンターを使用して170℃で2分間熱処理し
た。未架橋のバインダー樹脂を、液流染色機を用い、酢
酸の0.5%溶液を用いて50℃で10分間洗浄したの
ち、水洗いして除去した。次いで、120℃で3分間乾
燥して機能性繊維布帛を得た。
た結果を表5に示す。この布帛の防炎性は、(財)日本
防炎協会のカーテン用の洗濯後(水洗い洗濯、ドライク
リーニング)再処理の必要がないものの分類に適合して
いた。
2と同じ方法で評価した。ただし、初期のアセトアルデ
ヒド濃度を70ppmとした。評価結果を表6に示す。
得られた布帛はアセトアルデヒドの分解作用を有する。
繊維布帛に固定するにあたり、従来の問題点であった繊
維布帛やバインダー樹脂の酸化チタン光触媒の酸化分解
力による悪臭の発生の問題を抑える方法を見出したこと
により、室内や人体の近くでの使用において、不快な思
いをせずに、かつ、酸化チタン光触媒の優れた消臭、抗
菌の機能を持ち、またさらに防炎性を備える繊維布帛を
提供することができる。また、この繊維布帛は、カーテ
ンなどのインテリア、衛生材料、衣料などに広く応用す
ることができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 繊維布帛に酸化チタン光触媒がセルロー
ス系バインダーおよび/または多糖類バインダーで固着
されてなる機能性繊維布帛。 - 【請求項2】 セルロース系バインダーおよび/または
多糖類バインダーが架橋されている、請求項1記載の機
能性繊維布帛。 - 【請求項3】 繊維布帛がセルロース系繊維からなる、
請求項1または2記載の機能性繊維布帛。 - 【請求項4】 繊維布帛がリン酸エステル化合物単位を
含むかまたはリン酸エステル系防炎剤が適用された防炎
性ポリエステル繊維からなる、請求項1または2記載の
機能性繊維布帛。
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