JP4411524B2 - キルティングシート - Google Patents

Description

本発明は、繊維状活性炭シートによりガス状有害物質を吸着除去し、さらに液状有害物質に対してはっ水はつ油による耐浸透性を有するフィルターに関する。詳細には脱臭フィルター、防護衣服等に供するシート等に関するものである。

従来より、ガス吸着性を有するキルティングシートにはっ水はつ油性を付与する方法としては、キルティング加工後に、キルティングシートをはっ水はつ油加工剤浴中に浸漬し、乾燥・固着することにより繊維状活性炭シート保護層およびキルティングの縫い目部分にはっ水はつ油性を付与できることが特許文献１に報告されている。
特許第３４０７８０４号

しかしながら、この方法では材料の柔軟性が損なわれる他、加工により吸着材がはっ水はつ油加工剤を吸着するか、あるいは吸着材の表面がはっ水はつ油加工剤により被覆されて繊維状活性炭シートのガス吸着性能を低下させる問題がある。また繊維状活性炭シートの性能低下を抑制するためにはっ水はつ油加工剤の付与量を制限すると十分なはっ水はつ油性（初期性能）およびはっ水はつ油の耐久性が得られなくなる。

本発明は従来技術の課題を背景になされたもので、キルティングの縫い目部分からの液状有害物質の浸透を十分に防止し、かつ高いガス吸着性能、柔軟性、通気性に優れた繊維状活性炭シートを提供することにある。

本発明は上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、柔軟性、はっ水はつ油性を有する基材（繊維状活性炭シート保護層）を繊維状活性炭シートの少なくとも片面に積層し、はっ水はつ油加工剤を付与したミシン糸でキルティング加工したのち、該シートに熱処理を施したキルティングシートである。また本発明は、熱処理温度が５０℃以上である、キルティングシートである。また本発明は、ミシン糸にはっ水はつ油加工剤と共に、平滑剤が付与されている事を特徴とするキルティングシートである。また本発明は、ミシン糸において、上糸にシリコン系樹脂を主成分とする平滑剤、下糸にワックス系を主成分とする平滑剤が、付与されていることを特徴とするキルティングシートである。またさらに本発明は、キルティングの縫い目部分のはつ油度が３級以上であるキルティングシートである。

本発明によるキルティングシートは、はっ水はつ油加工剤を付与したミシン糸でキルティング加工したのち、該シートに熱処理を施すことにより、キルティングの縫い目部分のはっ水はつ油性（初期性能）およびはっ水はつ油の耐久性が優れ、さらに従来問題となっていたキルティングシートのはっ水はつ油加工における繊維状活性炭シートの性能低下やキルティングシートの硬化をなくすことができる利点がある。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に使用する繊維状活性炭シートは、綿、麻といった天然セルロース繊維の他、レーヨン、ポリノジック、溶剤紡糸法によるといった再生セルロース繊維、さらにはポリビニルアルコール繊維、アクリル系繊維、芳香族ポリアミド繊維、架橋ホルムアルデヒド繊維、リグニン繊維、フェノール系繊維、石油ピッチ繊維等の合成繊維を原料として製造することができる。具体的には、これら原料繊維の短繊維あるいは長繊維を用いて製織、製編、不織布化した布帛に必要に応じて適当な耐炎化剤を含有させた後、４５０℃以下の温度で耐炎化処理を施し、次いで５００℃以上１０００℃以下の温度で炭化賦活する公知の方法によって製造できる。

この際用いられる原料繊維は、得られる繊維状活性炭の物性（強度等）が高いこと、優れた吸着性能が得られること等から、再生セルロース繊維、フェノール系繊維、アクリル系繊維が好ましく、また賦活処理としては、水蒸気、二酸化炭素等の賦活ガスを１０〜７０容量％含有した状態で、７００℃以上に加熱することにより行うことが好ましい。賦活の温度、時間、賦活ガス濃度等の条件を選定することにより、比表面積が５００〜２５００ｍ2／ｇの任意の比表面積を有する繊維状活性炭シートが得られる。

繊維状活性炭シートの形態としては、織物状、編物状、不織布状、フェルト状、ペーパー状、フィルム状などを単独もしくは組み合わせて使用することができるが、通気性、積層の容易性、柔軟性などの面から勘案して、織物状または編物状であることが好ましい。また炭化賦活工程は前記原料繊維を炭化賦活した後、布帛状に形成することも可能であるが、ハンドリングの面からは、布帛形成後に炭化賦活処理を施すのが好ましい。

繊維状活性炭シート保護層としては、織物、編物、不織布、開孔フィルム等の材料があげられるが、通気性、柔軟性の面から粗い密度で製織あるいは製編された織物あるいは編物が好ましい。本繊維状活性炭シート保護層の目的としては、外部から与えられる機械的な力から繊維状活性炭シートを保護すること、また繊維状活性炭シートの機械的強度を補うことにある。

繊維状活性炭シートと繊維状活性炭シート保護層の積層手段としては、活性炭のガス吸着性能を損なわないこと、積層加工による質量の増大がほとんどないこと、通気性を損なわないこと、加工や補修が容易なことあるいは柔軟性の面からキルティング加工で積層する方法が好ましい。

キルティングに使用するミシン糸は、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＢＯ繊維等の合成繊維のフィラメントまたはスパンミシン糸、或いは、綿、絹等の天然繊維、或いは、合成繊維と天然繊維を複合した複合ミシン糸を用いることができる。

本発明で使用するミシン糸において、平滑剤を付与する前に、はっ水はつ油加工剤を付与しておくことが望ましい。ミシン糸にはっ水はつ油加工剤を付与する方法としては、スプレーによる噴霧あるいははっ水はつ油加工剤浴中にチーズまたは綛でミシン糸を浸漬処理し、脱水、乾燥後、１００℃以上の温度で固着する方法などが考えられるが、均一性、はっ水はつ油の耐久性などを考えると後者が好ましい。

又、はっ水はつ油加工剤としては、はつ油効果に優れまた耐久性にも優れるという点でフッ素系のはっ水はつ油加工剤が好ましい。必要に応じ架橋剤を併用することにより、少量で十分な効果が得られるとともに、はっ水はつ油の耐久性についても性能の向上が期待できる。ここで言うフッ素系はっ水はつ油加工剤とはフロロカーボン鎖を持つ共重合体のことであり、パーフロロアクリレートが一般的なはっ水はつ油加工剤としてあげることができる。

ミシン糸に付与するはっ水はつ油加工剤の付与量としては、樹脂固形分でミシン糸に対して０．１ｗｔ％以上付与されていることが好ましい。０．１ｗｔ％未満であれば、十分なはっ水はつ油性（初期性能）およびはっ水はつ油の耐久性が得られないためである。

次に、かかる処理をしたミシン糸に平滑剤を付与するが、その付着方法としては、巻き取り時に行うローラオイリングやチーズまたは綛で行う浸漬オイリング、また両方法を併用する方法が考えられるが、付着むらを少なくすること及び付着量を適正に制御するためには浸漬オイリングが好ましい。一方、パラフィンワックスなど固体状の平滑剤については直接糸に塗りつけることによりミシン糸に平滑剤を付与することができる。

平滑剤においては、後述の機能発現メカニズムとの関係で、加熱により軟化又は融解する物質が望ましく、熱可塑性樹脂が有効に使用できる、逆に熱硬化性の平滑剤は十分な効果が得られない場合が生じる。具体的に使用可能な平滑剤としては、シリコン系、脂肪酸系、ワックス系などを単独もしくは混合して使用することができる。シリコン系平滑剤としては、ジメチルポリシロキサン、高重合シリコン、変性アミノシリコン系、変性架橋性エポキシシリコン系、シリコン乳化物、シリコン油、架橋型シリコン樹脂などが使用でき、脂肪酸系平滑剤としては、脂肪酸ポリアミン、ポリアミド誘導体、鉱物油などが使用できる。またワックス系としては、動植物ワックス、鉱物ワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチエチレンワックスなどが使用できるが、活性炭への影響（吸着性能を低減させる）が少ないという点で石油ワックスが好ましい。

特に望ましい平滑剤の組み合わせとしては、ミシン糸の上糸にシリコン系平滑剤を使用し、下糸にワックス系平滑剤を組合わせることが望ましい。上糸は、針穴に通す糸で、フラメント状の細い糸が使用される場合が多く、シリコン系平滑剤を利用すると強度が良好に保持され、また糸のすべりが良くなり、糸切れのトラブルが低減できる。下糸には、比較的強度が大きい紡績糸が使用可能であるため、本発明の加熱処理による、浸透性防止効果がシリコン系平滑剤より出易いワックス系平滑剤が最適に利用でき、脂肪酸系も利用可能である。

このとき平滑剤は、ミシン糸に対して０．３ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下、好ましくは０．５ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下の割合で付与されることが好ましい。０．３ｗｔ％以下であると、キルティング加工時にミシン糸とガイド（糸案内）及び針との摩擦抵抗が大きくなり糸切れの頻度が高くなる。一方２．０ｗｔ％を越えると平滑剤の影響ではっ水はつ油性が損なわれることになる。

上記の平滑剤を付与したミシン糸を用い繊維状活性炭シートと繊維状活性炭シート保護層を積層するキルティング加工は、公知の方法によって行うことができ、キルティングのパターンや柄、打ち込み密度等はいずれでもよい。

はっ水はつ油加工剤を付与したミシン糸を用いてキルティング加工を行ったキルティングシートは、キルティング加工後に加熱処理することが好ましい。５０℃以上、好ましくは７０℃以上、特に好ましくは１００℃以上の温度で数分間（１分〜６０分の範囲）熱処理することにより、高いはっ水はつ油性を得ることができ、高い液状有害物質の浸透防止効果が得られる。上記熱処理温度は、フッ素系のはっ水はつ油加工剤が後述の機能を発現する温度であり、同時に平滑剤の軟化点以上の温度であることが望ましい。逆に加熱温度が３００℃を超える高温の場合は、平滑剤が過度に溶融し分散したり、分解する問題が生じるため望ましくなく、望ましくは２５０℃以下である。

加熱による性能向上の作用は、分析の結果以下のメカニズムが推定されている。ミシン糸表面のＥＳＣＡ（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）による元素分析により、熱処理後、繊維表面のフッ素元素比率は向上し、炭素、酸素、シリコンなどの元素比率は減少することが確認されている。このことからはっ水はつ油性の向上は、熱処理により付与した平滑剤が溶融し繊維表面上に広がるとともに、ミシン糸に付与されたはっ水はつ油加工剤のパーフロロロアルキル鎖が加熱により糸の表面近傍に集まり配向するためと推測される。

熱処理後の縫い目部分のはつ油度は３級以上であることが好ましく、２級以下であると液状の化学物質に対して十分な耐浸透性が得られない。

次に実施例及び比較例を用いて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。尚、実施例に記載の評価方法は以下に記す方法による。尚、実施例及び比較例の性能については、表１にまとめた。

ガス平衡吸着量：１／１０飽和度のトルエン蒸気に対する吸着量をＪＩＳ−Ｋ−１４７７に記載の方法により測定した（なお、ここでは吸着量の単位としてｗｔ％を割かえして、ｇ／ｍ２を用いた）。
剛軟性 ：ＪＩＳ−Ｌ−１０９６ ８．２２．２ Ｂ法（スライド法）による。
比表面積：窒素の吸着等温線を求め、これを基にしてＢＥＴ法により算出する。
通気性 ：ＪＩＳ−Ｌ−１０１８ ８．３３ による。
厚さ：ＪＩＳ−Ｌ−１０１８ ８．５ による。
はっ水度：ＪＩＳ−Ｌ−１０９２ ６．２による。
はつ油度：ＡＡＴＣＣ Test Method １１８による。
はつ油耐久性：ＪＩＳ−Ｌ−１０９６ ８−１７ Ａ−２（屈曲法）によりキルティングシートの縫い目部分を１５回摩耗した後、はつ油度をＡＡＴＣＣ Test Method １１８により測定する。

編物状活性炭布を次に記載した方法で作成した。即ち、単糸２．２ｄｔｅｘ２０ｓ／１のノボラック系フェノール樹脂繊維紡績糸からなる目付２２０ｇ／ｍ２
の丸編物を４００℃の不活性雰囲気中で３０分間加熱し、次に８９０℃まで２０分間、不活性雰囲気中で加熱し炭化を進行させ、次に水蒸気を１２容量％含有する雰囲気中、８９０℃の温度で２時間加熱賦活した。得られた編物状の繊維状活性炭の絶乾質量は１２５ｇ／ｍ２、比表面積１４００ｍ２／ｇ、厚さ０．８０ｍｍ、通気性は水位計１．２７ｃｍの圧力差で２００ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ、トルエンの平衡吸着量は５９ｇ／ｍ２であった。

トリコット編地（繊維状活性炭シート保護層）を以下の方法で作成した。２８ゲージ２枚筬トリコット機により、フロント筬にポリエステルフィラメント（８２．５ｄｔｅｘ、３６フィラメント）を、またバック筬にポリエステルフィラメント（２２ｄｔｅｘ、モノフィラメント）を各々フルセットして、フロント１−２／１−０、バック１−０／２−３の組織で経編地を編成後、定法により精練し、更に分散染料により染色した。次いで６ｗｔ％のフッ素系はっ水はつ油加工剤（明成化学工業（株）アサヒガードＡＧ９７０）の加工浴に浸漬、乾燥後、１８０℃で固着処理を施し、樹脂固形分で０．５４ｗｔ％付着させた。このようにして得られた編地は、厚み０．２８ｍｍ、目付６０ｇ／ｃｍ２、通気性５００ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ 、はっ水度５、はつ油度６級であった。

はっ水はつ油加工剤を付与したミシン糸は以下の方法で作成した。上糸はポリエステルフィラメントミシン糸＃５０（８３．３ｄｔｅｘ／１×３）を７ｗｔ％のフッ素系はっ水はつ油加工剤（明成化学工業（株）アサヒガードＡＧ９７０）の加工浴に浸漬後、脱水、乾燥し、１８０℃で固着処理を施し、樹脂固形分で０．３０ｗｔ％付着させた後、シリコン系オイルを浸漬法により１．１ｗｔ％付着させた。一方、下糸は、ポリエステルスパンミシン糸＃１３０（８０ｓ／１×２）を７ｗｔ％のフッ素系はっ水はつ油加工剤（明成化学工業（株）アサヒガードＡＧ９７０）の加工浴に浸漬後、脱水、乾燥し、１８０℃で固着処理を施し、樹脂固形分で０．４４ｗｔ％付着させた後、パラフィン系ワックスを０．８２ｗｔ％付着させた。

前記編物状活性炭布を中間層として、トリコット編地で両面を積層し、上記のポリエステルフィラメントミシン糸を上糸に，ポリエステルスパンミシン糸を下糸として使用し、打ち込み密度１本／ｉｎｃｈ、ダイヤ柄でキルティング縫合した。得られたキルティングシートは質量２５０ｇ／ｍ２、厚さ１．３６ｍｍ、通気性１８０ｃｍ３／ｃｍ２・ｓであった。

次いで、得られた複合材を１８０℃の雰囲気下で５分間熱処理を行った。得られたキルティングシートのトルエンの平衡吸着量、剛軟度、はっ水度、縫い目部分のはつ油度（初期性能）およびはつ油耐久性を表１に示す。

参考例１
熱処理する前の材料を参考例１とする。

参考例２
実施例のおけるキルティング加工において、はっ水はつ油加工剤が付与されていない一般的な市販ミシン糸（グンゼ（株）ポリエステル製グンゼミシン糸）で行った。得られた複合材料を３ｗｔ％のフッ素系はっ水はつ油加工剤（明成化学工業（株）アサヒガードＡＧ９７０）の加工浴に浸漬、乾燥後、１８０℃で固着処理を施し、樹脂固形分で０．１８ｗｔ％付着させた。

表１において、はつ油度及びはつ油耐久性は、キルティングの縫い目部分で測定を実施した。

実施例１は、活性炭の吸着性能および柔軟性を全く損なうことなく優れたはっ水性、はつ油性（初期性能）、はつ油耐久性を示している。それに対し参考例１は吸着性能および柔軟性を損なうことはないが、十分なはっ水性、はつ油性（初期性能）、はつ油耐久性が得られていない。参考例２については、十分なはつ油耐久性が得られない上に加工による吸着性能および柔軟性の低下が認められた。

本発明のキルティングシートは、繊維状活性炭シートによりガス状有害物質を吸着除去し、さらに液状有害物質に対してはっ水はつ油による耐浸透性を有するフィルターに関するものであり、脱臭フィルター、防護衣服、メディカル用品、スポーツ衣料等に利用することができ、産業界に寄与することが大である。

Claims (3)

1. はっ水はつ油性を有する繊維状活性炭シート保護層を、繊維状活性炭シートの少なくとも片面に積層し、はっ水はつ油加工剤を付与した後、さらに平滑剤を付与したミシン糸でキルティング加工したのち、該シートに５０℃以上の温度で、１〜６０分間熱処理を施したキルティングシート。
2. ミシン糸において、上糸にシリコン系樹脂を主成分とする平滑剤、下糸にワックス系を主成分とする平滑剤が、付与されていることを特徴とする請求項１記載のキルティングシート。
3. キルティングの縫い目部分のはつ油度が３級以上である請求項１または２に記載のキルティングシート。