JP2020002485A - 紙撚糸、紙撚糸の製造方法、及び紙撚糸を用いた織物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、紙撚糸、並びに紙撚糸製造方法、及び紙撚糸を用いた、長期的な光触媒効果が得られる織物を提供する。【解決手段】セルロース繊維２の集合体によって形成された糸状体に、接着剤で光触媒粒子１を付着させるだけではなく、光触媒粒子１を、糸状体の表面よりも、内部に多く付着させた紙撚糸。糸状体は、表面側と裏面側に光触媒粒子を付着させた帯状の紙材を撚って形成される。糸状体に、他のものがこすれたり、あるいは洗濯したりしても、糸状体内部に多く設けた光触媒粒子１が脱落することは極めて少なく、これにより、糸状体は長期的に、大量の光触媒粒子を保持した状態となる。また、紫外線の糸状体内部への浸透性は高いので、糸状体の内部に多く保持された光触媒粒子による光触媒効果が長期的に発揮される。【選択図】図２

Description

本発明は、紙撚糸、紙撚糸の製造方法、及び紙撚糸を用いた織物に関するものである。

セルロース繊維の集合体によって形成された帯状の紙材を撚ることで糸状体とし、この糸状体を用いて形成した織物は、軽く、吸湿性、速乾性が高く、しかも風合いも良いとされ、脚光を浴びている。
また、紙材の表面に、光触媒粒子を付着させることで、抗菌、殺菌、脱臭効果を持たせることも知られている（特許文献１、２）。

特開２００１−３０２２２０号公報 特開２００５−３０７４０６号公報

しかしながら、上記した特許文献１、２は、紙材の表面に、光触媒粒子を付着させる技術である。このため、この技術を利用して前記糸状体に光触媒粒子を付着させることを考えた場合、光触媒粒子を、糸状体の表面に塗布することになる。

そして、この糸状体を用いて織物を作成すると、糸状体が織物の表面に位置するため、糸状体の表面に塗布された光触媒粒子も織物の表面に露出することになる。この結果、光触媒による光触媒効果（抗菌、殺菌、脱臭効果）も期待できる。

しかしながら、光触媒粒子を、糸状体の表面に塗布した場合、糸状体の表面に光触媒粒子が付着しただけの状態であるので、例えば、糸状体に他のものがこすれたり、あるいは洗濯をしたりすると、糸状体の表面に付着させた光触媒粒子は、糸状体の表面から剥がれ落ちてしまい、その結果として、長期的な光触媒効果が期待出来ないものとなる。

本発明は、上記課題を解決し、長期的な光触媒効果が得られるようにすることを目的として成されたもので、この目的を達成するために本発明の紙撚糸は以下の構成を備える。
即ち、セルロース繊維の集合体によって形成された糸状体と、該糸状体に付着された複数の光触媒粒子とを備え、前記光触媒粒子は、粒子数として前記糸状体の表面よりも、糸状体の内部に多く付着していることを特徴とする。

そして例えば、前記糸状体は、表面側と裏面側に光触媒粒子を付着させた帯状の紙材を撚って形成されることを特徴とする。
また例えば、前記帯状の紙材を構成する複数のセルロース繊維の表面、および、隣接するセルロース繊維間の隙間に、光触媒粒子を付着させることを特徴とする。

更に例えば、前記帯状の紙材の密度は、０．３ｇ／ｍ３〜０．６５ｇ／ｍ３であることを特徴とする。
また例えば、前記帯状の紙材は、表面側よりも裏面側の平滑度を小さくしたことを特徴とする。
更に例えば、前記光触媒粒子は、接着剤により前記糸状体に付着させ、前記接着剤はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために本発明の紙撚糸の製造方法は以下の構成を備える。
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の紙撚糸の製造方法であって、紙状体の表面に、光触媒粒子を付着させる第１の工程と、前記第１の工程後前記紙状体を切断して帯状の紙材を形成する第２の工程と、前記第２の工程後、前記紙材に撚りをかけ糸状にする第３の工程とを有することを特徴とする。

そして例えば、前記第１の工程は、前記紙状体の表面の各面に前記光触媒粒子と接着差異としてのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含む塗工液を、前記紙状体の表面側と裏面側の少なくとも一方に塗布する塗布行程と、該塗布行程に続き前記塗布した塗工液を乾燥させる乾燥行程とを含み、前記乾燥工程は、室温〜６０度の温風で、前記塗工液を塗布した紙状体が半乾燥状態となるまで乾燥させ、続いて半乾燥状態の前記紙状体を前記温風よりも高温の加熱部の加熱面に接触させ、前記塗工液を塗布した紙状体を乾燥させることを特徴とする。
また例えば、前記第３の工程は、前記紙材を湿らせながら撚りをかけることを特徴とする請求項８記載の紙撚糸の製造方法。

また、本発明に係る紙撚糸の製造方法であって、セルロース繊維を用いた抄紙法により紙状体を形成する第１の工程と、前記第１の工程後、光触媒粒子と接着剤を含む塗工液を前記紙状体の裏面側に塗布する第２の工程と、前記第２の工程後、前記塗工液を乾燥させる第３の工程と、前記第３の工程後に、紙状体を切断して帯状の紙材を形成する第４の工程と、前記第４の工程後、前記帯状の紙材に撚りをかける第５の工程とを有することを特徴とする紙撚糸の製造方法とする。

そして例えば、前記第２の工程において、前記接着剤にはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含むことを特徴とする。
また例えば、前記第３の工程は、室温〜６０度の温風で前記塗工液を塗布した紙状体が半乾燥状態となるまで乾燥させ、次に、前記紙状体を、前記温風よりも高温の加熱部加熱面に接触させて前記塗工液を塗布した紙状体を乾燥させることを特徴とする。

前記第５の工程は、前記紙材を湿らせながら撚りをかけることを特徴とする。
また、以上のいずれかの紙撚糸を少なくとも横糸として織られた織物であることを特徴とする。

以上のように本発明の紙撚糸によれば、長期的な光触媒効果が得られ、該紙撚糸を用いた織物とすれば、同様に長期的な光触媒効果を得ることが出来る。

図１は本実施形態の紙撚糸及び該糸を用いた織物の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図２は本発明に係る一実施形態にかかる紙撚糸の一部拡大断面図である。

１ 光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）
２ セルロース繊維

以下、本発明の一実施形態を、添付図面も参照して詳細に説明する。本実施の形態によれば、例えば、糸状体に接着剤で複数の光触媒粒子を付着させるだけではなく、この光触媒粒子は、糸状体の表面よりも、内部に多く配設しているため、糸状体に、他のものがこすれたり、あるいは洗濯したりしても、糸状体内部に多くの光触媒粒子を保持させた状態を維持でき、脱落することは極めて少なく、これにより、糸状体は長期的に、大量の光触媒粒子を保持した状態となる。

また、紫外線の糸状体内部への浸透性は高いので、糸状体の内部に多く保持された光触媒粒子による光触媒効果が長期的に発揮されることになる。
（実施の形態１）

本実施形態の紙撚糸は、例えば、複数の光触媒粒子を、接着剤などにより付着させた帯状の紙材を、撚りをかけて形成した、直径が１００μｍ〜４００μｍの糸状である。
図１に示すフローチャートに従って具体的な製造方法を説明する。図１は本実施形態の紙撚糸及び該糸を用いた織物の製造方法を説明するためのフローチャートである。

先ず、ステップＳ１において紙状体を形成する紙状体形成工程を実行する。例えば、マニラ麻パルプを用い、一般的な抄紙法で、厚さが、１５μｍ〜５０μｍの紙状体を形成する。

この紙状体は十分に乾燥したものとし、次に、ステップＳ３に示す塗工液塗布工程を行う。具体的には、紙状体の裏面側から、光触媒粒子と接着剤を含む塗工液を塗布する。
光触媒粒子としては、例えば、富士化学社製チタンアパタイト（商品名：ハウトフォームＴＡ）を０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下（最適には例えば５％〜１０％ｗｔ％）用いる。また、接着剤としては、架橋性ポリビニルアルコール（以下「ＰＶＡ」と称す。）を、０．０５ｗｔ％以上５ｗｔ％以下（最適には１％〜２％ｗｔ％）を用いる。

そして、これらの光触媒粒子と接着剤を、イオン交換水に溶解・分散し、全量３０Ｌ〜１００Ｌ用意する。その後、塗工直前にＰＶＡ架橋反応剤を、ＰＶＡ量に対し有効性分量５ｗｔ％となるように添加し、塗工液とする。

チタンアパタイトの分散については特に手法は指定しないが、例えば日本スピンドル社製の粉体吸引連続溶解分散装置（商品名：ジェットペースタＪＰ−Ｓ）を用い、一次粒子の凝集を防止しながら分散・溶解するのが好ましい。
この塗工液を、ロール状原紙１，０００〜２５，０００ｍに対してダイレクトグラビア塗工装置を用い、湿潤重量１０ｇ／ｍ²以上となるように塗工する。

ステップＳ１で形成する本実施形態の紙状体の紙は、「ＪＩＳ Ｃ２３００−２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ７．０Ａ 密度」のＢ法に規定された方法で絶乾状態のセパレータの密度を測定している。本実施形態の紙状体の紙は密度が０．３ｇ／ｍ³〜０．６５ｇ／ｍ³となっているので、セルロース繊維間の隙間から塗工液が表面側へと浸透するが、この浸透を助けるためにも、紙状体の裏面側から、塗工液を、塗布することとしている。しかし、裏面のみでなく、表面から塗布してもよい。

次にステップＳ５の乾燥工程に移行し、塗工液の乾燥を行う。
具体的には、まず第一段階として、室温〜６０°Ｃで熱風乾燥することで、紙状体として水分含有量を３０％以下の半乾燥状態とする。
その後、第２段階として、前記第一段階の熱風乾燥温度よりも高い温度に表面温度（例えば１２０〜１６０°Ｃ）に加熱した加熱面（ヤンキードライヤー）に紙状体を接触させ、架橋反応を促進してチタンアパタイトを展着させる。

このときＰＶＡは分子中の水酸基を中心とした脱水縮合反応を起こすことによって分子同士が化学結合しポリマー化する。
ポリマー化することにより紙状体としての強度増加、耐水性向上及びチタンアパタイトの紙への接着効果が発現する。この反応は不可逆的であるためこの工程後に水にさらされても再溶解してチタンアパタイトが脱落することはなくなる。つまり製造工程の後半に存在する撚糸で、水撚糸が可能な強度となるのに加え、紙撚糸とした場合十分な洗濯耐性を有する紙撚糸とすることが出来る。

次に、ステップＳ７の帯状紙形成工程に移行し、乾燥後の紙状体を巻き取り、この塗工紙を用いて紙撚糸とするためスリッターを用いて１〜１０ｍｍ幅で裁断し、帯状の紙材（紙テープ）とする。裁断幅は使用する糸の仕様によって様々であるが、アパレル用途の場合は例えば１．５ｍｍ、２．０ｍｍが最適である。

次に、ステップＳ１０の紙材の撚り工程に移行し、裁断加工した帯状の紙材（紙テープ）を、立撚機あるいは並撚機のような撚糸機器を用いて撚糸して紙撚糸とする。撚糸は主に水撚糸を行なうことでアパレル用途として微細でキンクの無い高強度な糸とすることができる。水撚糸とは撚糸時に例えば水をつけて湿らせてから加工する手法を指す。ここで水につける方法に限定されるものではなく、紙状体に水を吹き付けて湿らせてもよい更に人水に限定されるものではなく、他の溶剤であっても良い。

図２、本実施形態の帯状の紙材の拡大断面図を示している。
図２に示すように本実施の形態においては、光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）１が、糸状体の表面部おいて、セルロース繊維２の表面に、接着剤（ＰＶＡ）によって、接着された状態であり、ＰＶＡは光触媒粒子１とセルロース繊維２と一体となっているため観察のみで見える状態ではない。

本実施形態の紙撚糸は、セルロース繊維２の集合体によって形成された糸状体と、この糸状体に接着剤（ＰＶＡ）で付着された複数の光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）１とを備え、前記光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）１は、前記糸状体の表面よりも、内部に多く設けたものであるので、長期的な光触媒効果が得られるようになる。

すなわち、本実施形態の紙撚糸は、糸状体に接着剤で複数の光触媒粒子を付着させるだけではなく、帯状の紙材（紙テープ）を、立撚機あるいは並撚機のような撚糸機器を用いて撚糸して紙撚糸としたものである。
つまり、光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）１を付着させた帯状の紙材（紙テープ）を、撚糸工程により、何度も折りたたんでいく状態となるので、表面や裏面の光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）１も、紙撚糸の内部に折りたたまれた状態となる。

その結果、本実施形態の紙撚糸においては、光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）１が、糸状体の表面よりも、内部に多く含まれる状態となり、これにより、糸状体に、他のものがこすれたり、あるいは洗濯したりしても、糸状体内部に多く含まれている光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）１が脱落することは極めて少なく、糸状体は長期的に、大量の光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）１を保持した状態となる。

また、紫外線の糸状体内部への浸透性は高いので、糸状体の内部に多く保持された光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）１による光触媒効果が長期的に発揮されることになる。
そして、この様にして製造された紙撚糸は、ステップＳ１２の織り工程において例えば横糸として用いられ、縦糸と共に織物に仕上げられる。

また、帯状の紙材として、密度が０．３ｇ／ｍ³〜０．６５ｇ／ｍ³としているので、糸としての風合いが良く、しかも強度も維持できるものとなる。
なお、上記実施形態では、製造方法として、セルロース繊維を用いた抄紙法により紙状体を形成することも説明したが、紙状体を、他社から購入する場合には、自社においての

抄紙工程は不要となる。
このようにして製造した紙撚糸を少なくとも横糸として用いているため、光触媒粒子（チタンアパタイト粒子）１は織物の内部に多く配設・保持された状態に維持できるため、長期的な光触媒効果が得られる。

本発明に係る紙撚糸は、例えば、織物に使用される。

Claims (14)

1. セルロース繊維の集合体によって形成された糸状体と、
   該糸状体に付着された複数の光触媒粒子とを備え、
   前記光触媒粒子は、粒子数として前記糸状体の表面よりも、糸状体の内部に多く付着していることを特徴とする紙撚糸。
2. 前記糸状体は、表面側と裏面側に光触媒粒子を付着させた帯状の紙材を撚って形成されることを特徴とする請求項１記載の紙撚糸。
3. 前記帯状の紙材を構成する複数のセルロース繊維の表面、および、隣接するセルロース繊維間の隙間に、光触媒粒子を付着させることを特徴とする請求項２記載の紙撚糸。
4. 前記帯状の紙材の密度は、０．３ｇ／ｍ³〜０．６５ｇ／ｍ³であることを特徴とする請求項２または３に記載の紙撚糸。
5. 前記帯状の紙材は、表面側よりも裏面側の平滑度を小さくしたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の紙撚糸。
6. 前記光触媒粒子は、接着剤により前記糸状体に付着させ、前記接着剤はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の紙撚糸。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の紙撚糸の製造方法であって、
   紙状体の表面に、光触媒粒子を付着させる第１の工程と、
   前記第１の工程後前記紙状体を切断して帯状の紙材を形成する第２の工程と、
   前記第２の工程後、前記紙材に撚りをかけ糸状にする第３の工程とを有することを特徴とする紙撚糸の製造方法。
8. 前記第１の工程は、前記紙状体の表面の各面に前記光触媒粒子と接着剤としてのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含む塗工液を、前記紙状体の表面側と裏面側の少なくとも一方に塗布する塗布行程と、
   該塗布行程に続き前記塗布した塗工液を乾燥させる乾燥行程とを含み、
   前記乾燥工程は、室温〜６０度の温風で、前記塗工液を塗布した紙状体が半乾燥状態となるまで乾燥させ、続いて半乾燥状態の前記紙状体を前記温風よりも高温の加熱部の加熱面に接触させ、前記塗工液を塗布した紙状体を乾燥させることを特徴とする請求項７記載の紙撚糸の製造方法。
9. 前記第３の工程は、前記紙材を湿らせながら撚りをかけることを特徴とする請求項８記載の紙撚糸の製造方法。
10. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の紙撚糸の製造方法であって、
    セルロース繊維を用いた抄紙法により紙状体を形成する第１の工程と、
    前記第１の工程後、光触媒粒子と接着剤を含む塗工液を前記紙状体の裏面側に塗布する第２の工程と、
    前記第２の工程後、前記塗工液を乾燥させる第３の工程と、
    前記第３の工程後に、紙状体を切断して帯状の紙材を形成する第４の工程と、
    前記第４の工程後、前記帯状の紙材に撚りをかける第５の工程とを有することを特徴とする紙撚糸の製造方法。
11. 前記第２の工程において、前記接着剤にはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含むことを特徴とする請求項１０記載の紙撚糸の製造方法。
12. 前記第３の工程は、室温〜６０度の温風で前記塗工液を塗布した紙状体が半乾燥状態となるまで乾燥させ、次に、前記紙状体を、前記温風よりも高温の加熱部加熱面に接触させて前記塗工液を塗布した紙状体を乾燥させることを特徴とする請求項１１に記載の紙撚糸の製造方法。
13. 前記第５の工程は、前記紙材を湿らせながら撚りをかけることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一つに記載の紙撚糸の製造方法。
14. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の紙撚糸を少なくとも横糸として織られたことを特徴とする織物。