JP5060399B2 - 産業資材用機能性布帛 - Google Patents

Description

本発明は、繊維基材の色柄など外観を損なうことなく、均一に撥水、抗菌、防カビのような機能性を付与された産業資材用機能性布帛に関するものである。

ポリエステルなどからなる繊維基材は、カーテンや鞄地、カーシートなどの用途において広く扱われている。これらの用途においては、風合いや色、柄といった外観に対する要求が大きい。ここで用いられる繊維の形状は、長繊維や短繊維が一般的であり、色や柄を発現するために、繊維基材に染色を行うか、または繊維に先染糸や原着糸が用いられ、経糸や緯糸の組合せにより色柄を発現させる方法が一般的に用いられる。加えて、これらの用途においては、必要とされる機能はさまざまであり、その用途に見合った機能加工が必要となることが多い。その機能の例としては、撥水、抗菌、防カビが挙げられる。そこで、これらの機能を有した機能剤を熱可塑性樹脂に添加し、コーティングやラミネートなどの加工方法によって両面塗布する方法が提案され、一般的にも実施されている（特許文献１）。しかし、これらの方法では確かに要求される機能を有した膜材を得ることが可能であるが、樹脂が最外層に位置するために繊維基材の持つ風合いや色柄が犠牲にされ、カーテンや鞄地、カーシートなどに要求される外観を満たすことができないことがある。

その他の加工方法として、水分散タイプの機能剤を液流によって、繊維基材に機能剤を固着する方法も一般的に行われている（特許文献２）。この方法においては、繊維基材の持つ外観、風合いを大きく変化させることなく機能を付与することができる。ここで、繊維が長繊維であるか、または短繊維でも後で染色を行う場合には、液流によって機能を付与することに何ら問題は発生しないが、繊維基材が先染または原着でかつ紡績糸からなる場合においては、脱落した糸毛羽が付着する問題が起こりやすく、大きく色・柄を損なう可能性が高く、加えて顔料および染料の移染問題が起こる可能性もある。
以上のように、原着や先染の紡績糸を使用した色柄を有する繊維基材に、その外観を大きく損なうことなく、機能加工を施す方法は、難解であり、以上の要求を満たした機能性布帛は未だ開発されていない。
特開平８−２６０３５８号公報 特開２００４−７６２１９号公報

本発明は、上記背景技術に鑑みなされたもので、その目的は、色柄を有する繊維基材において、その繊維が原着糸や先染糸で、かつ紡績糸であっても外観を大きく損なうことなく、均一に機能加工を施した産業資材用機能性布帛を提供することにある。

本発明は、原糸が原着および／または先染の紡績糸からなり、２色以上の色柄を有した繊維基材に、パディング加工によって撥水剤、抗菌剤、防カビ剤を単独または複合して塗布された産業資材用機能性布帛に関する。

本発明によれば、用いる繊維が原着糸や先染糸でかつ紡績糸であっても、外観を大きく損なうことなく、均一に機能を有した布帛を得ることができ、カーテンや鞄地、カーシートなどの用途に要求される風合い、色柄に加えて撥水、抗菌、防カビなどの機能を有した布帛を提供することができる。

本発明の繊維基材に好ましく用いられる繊維（原糸）は、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリアミド繊維、ビニロン繊維などの合成繊維であり、これらの糸を単独で、あるいは混合して製編織した織編物である。本発明の繊維基材は、カーテンや鞄地、カーシートなどの用途で使用することを目的としており、これら用途に必要な布帛の強度を発現しやすいという点で編物よりも織物の方が好ましい。好ましくは、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルからなる繊維基材である。
また、上記用途の外観に対する要求とは、具体的に色柄や風合いなどを指すことも考えられる。そのために、繊維基材に用いられる糸は、先染糸や原着糸であって、経糸や緯糸などの組合せによって色柄を発現できることが条件となる。さらには、この色柄には耐光性が必要とされる場合がある。これは、カーテンやカーシートなどのように太陽光に長期間曝される場合が考えられるからである。そのため、繊維が原着糸であることは、色あせが起こりにくく、先染糸よりも外観の面で有利となる。ここで述べる原着糸とは、着色剤を含有するものであるが、ここで用いられる着色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料を組み合わせて所望の色相や明度になるように使用割合を調整すれば良い。特に好ましくは着色剤が顔料であることである。

このうち、原着糸に用いられる顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン、チタンイエロー、ベンガラ、コバルトバイオレット、群青、コバルトブルー、クロムグリーンなどの無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ペリレン系、ペリノン系、ジオキサジン系、チオインジゴ系、イソインドリノン系などの有機顔料を用いることができる。

繊維に含有する顔料の添加量としては、好ましくは０．０５〜５重量％、さらに好ましくは０．１〜３重量％の範囲である。これ未満であると、色相が薄いため色相変動が起こり易くなる傾向にある。逆にこれを超える場合は、毛羽が増え、繊維強度が低くなる傾向にあり、製造工程においても顔料自体が異物となり、断糸が多くなる傾向にある。

また、先染めに用いられる染料としては、好ましくはカチオン染料、酸性染料、直接染料、分散染料、反応染料、酸性媒染染料から選択された染料を含み、特にカチオン染料、酸性染料、直接染料から選択される。また、カチオン染料、酸性染料、直接染料から少なくとも一以上選択すると共に、分散染料、反応染料、酸性媒染染料などを併用してもよい。

カチオン染料が選択された場合には、カチオン染料に対応する繊維群から繊維が選択され、好ましくはアクリル繊維、カチオン可染型ポリエステル（ＣＤＰ）が用いられる。酸性染料が選択された場合には、ポリアミド繊維などが選択され、好ましくはナイロン６、ナイロン６６が選択される。直接染料が選択された場合には、ビニロン繊維が好適に選択される。ポリエステル繊維の場合には、分散染料を好適に選択することができる。さらに、反応染料を選択した場合には、ポリアミド繊維などが選択される。酸性媒染染料（クロム染料）を選択した場合には、ナイロンなどが選択される。

本発明では、ファブリック調で柔らかな風合いを発現するために使用される原糸は短繊維の紡績糸である必要があり、十分な風合いを得るために、紡績糸の繊度として１０〜３０番手が好ましく用いられる。

本発明に適用される繊維基材は、以上のような原着や先染の紡績糸からなり、２色以上の色柄を有するものである。このような２色以上の色柄を有する繊維基材としては、例えば織物において、経糸の色を変えることで白赤白黄白緑白の順に１５cm間隔のストライプ柄を施したり、あるいは、経糸緯糸それぞれの色を変化させて格子柄の繊維基材を作製したり、場合によっては経糸緯糸の組み合わせによって任意の模様を繊維基材に発現すればよく、特に限定されるものではない。

本発明では、以上のような原糸が原着や先染の紡績糸からなり、２色以上の色柄を有した繊維基材に、パディング加工によって撥水剤、抗菌剤、防カビ剤をほどこす。

ここで、撥水剤としては、パーフルオロアルキル基やポリフルオロアルキル基を有する（メタ）アクリレートから形成される重合体を単独、もしくは、ビニールエステル、ビニールエーテルやアクリルアミドと共重合させたものと脂肪族イソシアネートのパーフルオロメタクリレートとの共重合体などの有機フッ素系撥水剤のほか、反応性基含有シリコーン樹脂などが用いられる。
撥水剤の使用量は、繊維基材重量に対し、通常、０．２〜３０重量％、好ましくは０．５〜１５重量％である。０．２重量％未満では、十分な撥水性が付与されない可能性があり、一方、３０％を超えた場合、これ以上の撥水剤を添加しても撥水性の向上は期待できない。

また、抗菌剤としては、市販されている無機系（抗菌性ゼオライト）、金属系（銀スルホネート）、有機シリコーン第４級アンモニウム塩系、第４級アンモニウム塩系、グアニジン系（グルコン酸ヘキシジウム）、フェノール系、脂肪酸エステル系、銅化合物系、フェニールアミド系、天然物系（キトサン）の抗菌剤のいずれを使用してもよい。
抗菌剤の使用量は、繊維基材重量対し、通常、０．１〜２０重量％、好ましくは０．２〜１０重量％である。０．１重量％未満では、十分な抗菌性が付与されない可能性があり、一方、２０％を超えた場合、これ以上の抗菌剤を添加しても抗菌性の向上は期待できない。

さらに、本発明において使用される防カビ剤は特に制限する必要はなく、無機系、有機系、天然物系のいずれの防カビ剤も用いることができる。例えば、パラヒドロキシ安息香酸エチルエステルなどのエステル系、２，４，４’−トリクロロ−２’−ヒドロキシジフェニルエーテルなどのエーテル系、α−クロロナフタレンなどのハロゲン系、３−トリフルオロメチル−４，４’−ジクロルカルバニリドなどのアニリド系、ポリヘキサメチレンビグアニジン塩酸塩などのビグアナイド系、アミノグルリコシドなどの糖質系、アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライドなどの４級アンモニウム塩系、３−ヨード−２−プロパギルブチルカーバメイトなどのアルキルカーバメイト系などがあげられる。これらの防カビ剤は、安全性、耐久性を高める目的で、ゼオライト、シリカなどに代表される多孔体物質に吸着させたものを用いてもよく、また、層状リン酸塩などに代表される層状物質にインターカレートしたものを用いてもよい。
上記防カビ剤の付着量は、繊維基材重量に対して０．１〜２０重量％の範囲が好ましく、特に０．２〜１０重量％の範囲が好適である。付着量が０．１重量％未満の場合には十分な防カビ性能を得ることが困難となる場合があり、一方２０重量％を超える場合には、基材に変色が発生する場合がある。

上記抗菌剤や防カビ剤を、繊維基材を構成する繊維の表面に付着させる方法は任意であるが、バインダー樹脂を介して繊維表面に固着させるのが好ましい。好ましく用いられるバインダー樹脂としては、例えばアクリル酸エステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂、またはこれらのプレポリマーなどをあげることができる。なかでも、ナイトカバーの収納性（巻き上げ性）向上の面から、アクリル酸エステル樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂などに代表される硬仕上げ剤と呼ばれる樹脂、およびこれらのプレポリマーが好ましい。

以上の撥水剤、あるいは、抗菌剤もしくは防カビ剤およびバインダー樹脂は、水、もしくは、ヘプタン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ミネラルターペン、イソプロピルアルコールなどの有機溶剤に溶解して使用してもよいし、そのまま水中に自己乳化するか、もしくは、適当な乳化剤、例えば高級アルコールの硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコールポリオキシアルキレン付加物、高級脂肪酸ポリオキシアルキレン付加物、高級脂肪酸ソルビタンエステルなどを用いて水中に乳化して使用することもできる。

これまで記載してきたように、カーテンや鞄地、カーシートなどの用途においては、風合いや色柄、耐光性などの外観の要求が存在するが、これらに加え、撥水や抗菌、防カビといった機能に対する要求も高く、繊維基材に機能を付与する方法の選択が非常に重要になってくる。それは、原着糸や先染糸を使用した色柄を有する繊維基材の場合、特に原着糸が短繊維である場合は、機能加工の途中で短糸や糸毛羽が脱落し、異なる色や柄の部分に付着する問題が発生するからである。特に液流加工のような加工途中に繊維基材が何度ももみ返される加工ではこのような問題が発生しやすく、発生した場合は布帛の外観を大きく損なうこととなる。

このような問題を解決するために、本発明では、機能加工の方法にパディング加工を選択した。ここで、パディング加工とは、ディッピングにより水分散された機能剤を繊維基材に付着させ、その後、乾燥と共に機能剤を繊維基材に熱固着させる方法である。このパディング加工によれば、加工途中に繊維基材が何度ももみ返されることはなく、繊維基材が2色以上の色柄を有するものであっても、短糸や糸毛羽の脱落が少なく、外観を大きく阻害しない。
上記ディッピングにおける加工速度は５〜３０ｍ／ｓ、かつ絞りローラーの圧力は２ｋｇｆ／ｃｍ^２〜６ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲であることが望まれる。これは、加工速度が５ｍ／ｓ未満であると加工効率が悪く、一方、３０ｍ／ｓを超えると短糸や糸毛羽の脱落が多くなり、外観を大きく阻害してしまう原因になる。一方、絞りローラーの圧力が２ｋｇｆ／ｃｍ^２未満であるとディップされた溶液が十分絞られず乾燥が不十分になる可能性があり、一方６ｋｇｆ／ｃｍ^２より高いとディップされた溶液が絞られ過ぎるため所望の薬剤量を付着させるには溶液の薬剤濃度を高濃度にする必要があり、溶液の安定性不良が懸念され、さらには、絞りローラーに負担がかかり破損の原因となり兼ねない。
また、固着温度は、１００〜１８０℃であることが望ましい。これは１００℃未満であると乾燥が不十分となり、十分な固着ができない可能性があり、一方１８０℃を超えると繊維基材に収縮などの熱的影響を与えてしまう可能性が考えられる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例中の糸毛羽付着は目視により判定し、各機能については以下に示す方法により評価した。
撥水性：
ＪＩＳ Ｌ１９０２（スプレー試験）に準拠し、判定した等級を示した。３級は全体的に撥水した状態であり、２級は撥水はしているものの３級より撥水の程度が低い状態を指す。また、１級はまったく撥水していない状態である。
抗菌性：
ＪＩＳ Ｌ１９０２（菌液吸着法）に準拠して測定した。数値は、静菌活性値を示す。静菌活性値が２以上で抗菌性ありと判断した。
防カビ性：
ＪＩＳ Ｚ２９１１（湿式法）に準拠して測定した。判定結果を示す。
糸毛羽付着：
目視によって判断した。
耐光性：
６ヶ月間の実曝露による色落ちを判定した。判定結果を示す。

［実施例１］
繊維基材には、１８番手のポリエステル原着紡績糸をそれぞれ経糸および緯糸に使用した、織密度が経６８本／インチ、緯３９本／インチの織物（帝人ファイバー（株）製、Ｔ７８１３）を用いた。この繊維基材には経糸の色を変えることで、原着により、白赤白黄白緑白の順に１５ｃｍ間隔のストライプ柄が施されている。さらに、この繊維基材に対し、パディング加工により撥水性を付与した。加工条件は、加工速度２０ｍ／ｍｉｎ、絞りローラーの圧力２．４ｋｇｆ／ｃｍ^２、固着温度１３０℃で行い、用いた装置はシュリンクサーファータイプの樹脂加工機である。なお、撥水剤には、日華化学社製ＮＫガード ＮＤＮ−７Ｅ（フッ素系撥水剤）をそのまま表１に示す割合でパディング溶液に添加して用いた。評価結果を表１に示す。

［実施例２］
繊維基材には、１８番手のポリエステル難燃原着紡績糸をそれぞれ経糸および緯糸に使用した、織密度が経６８本／インチ、緯３９本／インチの織物（帝人ファイバー（株）製、Ｔ７８１１）を用いた。この繊維基材には、実施例１と同様のストライプ柄が施されている。さらに、この繊維基材に対し、実施例１と同条件でパディング加工を行い、抗菌性を付与した。抗菌剤には、日本曹達社製、ＪＭＡＣ−ＬＰ（銀系抗菌剤）をそのまま表１に示す割合でパディング溶液に添加して用いた。評価結果を表１に示す。

［実施例３］
繊維基材には、１８番手のポリエステル難燃原着紡績糸をそれぞれ経糸および緯糸に使用した、織密度が経６８本／インチ、緯３９本／インチの織物（帝人ファイバー（株）製、Ｔ７８１１）を用いた。この繊維基材には、実施例１と同様のストライプ柄が施されている。さらに、この繊維基材に対し、実施例１と同条件でパディング加工を行い、防カビ性を付与した。防カビ剤には、日本曹達社製、バイオカット−ＢＭ３０をそのまま表１に示す割合でパディング溶液に添加して用いた。評価結果を表１に示す。

［実施例４］
繊維基材には、１８番手のポリエステル紡績糸（帝人ファイバー（株）製）をそれぞれ経糸および緯糸に使用した、織密度が経６８本／インチ、緯３９本／インチの織物を用いた。この繊維基材に用いた紡績糸は先染糸であり、経糸の色を変えることで白赤白黄白緑白の順に１５ｃｍ間隔のストライプ柄が施されている。さらに、この繊維基材に対し、実施例２と同条件のパディング加工により抗菌性を付与した。評価結果を表1に示す。

［比較例１］
繊維基材には、１８番手のポリエステル原着紡績糸（帝人ファイバー（株）製）をそれぞれ経糸および緯糸に使用した、織密度が経６８本／インチ、緯３９本／インチの織物を用いた。この繊維基材には、実施例１と同様にして、経糸の色を変えることで白赤白黄白緑白の順に１５ｃｍ間隔のストライプ柄が施されている。さらに、この繊維基材に対し、日坂製作所社製の液流染色機を用いて、液流加工し、防カビ性を付与したのち、実施例３と同じ条件で固着処理した。評価結果を表２に示す。
なお、液流加工の条件は、生地速度３００ｍ／分、温度１３０℃にて３０分間処理するものであった。

［比較例２］
繊維基材には、１８番手のポリエステル紡績糸（帝人ファイバー（株）製）をそれぞれ経糸および緯糸に使用した、織密度が経６８本／インチ、緯３９本／インチの織物を用いた。この繊維基材には、実施例４と同様に、先染糸の紡績糸を用い、経糸の色を変えることで白赤白黄白緑白の順に１５ｃｍ間隔のストライプ柄が施されている。さらに、この繊維基材に対し、比較例１と同じ液流加工により、実施例２と同じ抗菌剤を用い抗菌性を付与した。評価結果を表２に示す。

本発明は、色柄を有する繊維基材において、外観を大きく損なうことなく、均一に撥水や抗菌、防カビなどの機能加工を施した産業資材用機能性布帛を提供することにおいては利用価値が極めて高いものである。

Claims (6)

1. 原糸がポリエステル繊維からなる原着および／または先染の紡績糸からなり、かつ２色以上の色柄を有した繊維基材に、パディング加工によって撥水剤、抗菌剤または防カビ剤からなる機能剤を単独または複合して塗布された産業資材用機能性布帛。
2. 機能剤が抗菌剤または防カビ剤の単独または複合である、請求項1記載の産業資材用機能性布帛。
3. ２色以上の色柄を有した繊維基材材が織物である、請求項１または２記載の産業資材用機能性布帛。
4. ２色以上の色柄を有した繊維基材が織物であって、当該織物が、経糸の色を変えることによるストライプ柄を有するか、あるいは、経糸および緯糸それぞれの色を変化させて格子柄を有する、請求項３記載の産業資材用機能性布帛。
5. 撥水剤の使用量が繊維基材重量に対し０．２〜３０重量％であり、抗菌剤または防カビ剤の使用量が繊維基材重量に対し、それぞれ、０．１〜２０重量％である、請求項１に記載の産業資材用機能性布帛。
6. 抗菌剤または防カビ剤の使用量が繊維基材重量に対し、それぞれ、０．１〜２０重量％である、請求項２に記載の産業資材用機能性布帛。