-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Herstellen von feine Teilchen
enthaltenden Fasern. Das Einbringen von feinen Teilchen aus Metallen
und/oder schwerlöslichen
Metallverbindungen in Fasern kann den Fasern verschiedene Funktionen
verleihen, die solchen feinen Teilchen eigen sind, wie antibakterielle
Eigenschaft, Antipilzeigenschaft, Geruch abweisende Eigenschaft,
deodorierende Eigenschaft, flammhemmende Eigenschaft, Ultraviolettschutzeigenschaft,
Warmhalteeigenschaft, Oberflächen
verbessernde Eigenschaft, funktionelle Eigenschaft, Erneuerungseigenschaft,
elektroleitende Eigenschaft, Rostschutzeigenschaft, Schmiereigenschaft,
magnetische Eigenschaft, Lichtreflexionseigenschaft, selektive Lichtabsorptionseigenschaft,
Wärmeabsorptionseigenschaft,
Wärmeleiteigenschaft
und Wärmereflexionseigenschaft.
Deshalb können
feine Teilchen enthaltende Fasern mit solchen Funktionen in verschiedenen
Bereichen verwendet werden.
-
Stand der
Technik
-
Es
wurden zuvor schon Fasern mit verschiedenen Funktionen vorgeschlagen,
die feine Metallteilchen mit Partikelgrößen von nicht mehr als Mikrometergrößenordnung
oder dergleichen in Fasermatrices enthalten. Die am meisten verbreiteten
sind feine Metallteilchen enthaltende Fasern, die durch Hinzufügen und
Dispergieren von feinen Metallteilchen als solche in einem Polymer
gefolgt von einer Verarbeitung des erhaltenen Polymers zu Fasern
erhalten werden, wie es in den Japanischen Patentoffenlegungsschriften
Nr. 1-96244, 2-16940 und 6-293611
offenbart ist. Es sind auch feine Metallteilchen enthaltende Fasern
bekannt, die dadurch erhalten werden, dass feine anorganische Teilchen
mit feinen Metallpartikeln darauf hergestellt werden, die erhaltenen
feinen anorganischen Teilchen einem Harz zugesetzt werden, und das
erhaltene Harz geformt wird, wie es in den Japanischen Offenle gungsschriften
Nr. 7-165519 und 7-173392 offenbart ist. Bei diesen herkömmlichen
nach bekannten Verfahren herzustellenden feine Metallteilchen enthaltenden
Fasern ist es jedoch schwierig, die feinen Metallteilchen oder die
anorganischen Teilchen im Polymer gleichmäßig zu dispergieren, die das
spezifische Gewicht der Metallteilchen oder der anorganischen Teilchen
sich von dem des Polymers unterscheidet, da die Affinität der Teilchen
zum Polymer gering ist. Außerdem
sind diese Verfahren noch darin problematisch, dass bei den feinen
Metallteilchen, die zugesetzt werden sollen, feinere Metallteilchen
von nicht mehr als Submikrometergröße schwierig herzustellen sind,
dass die Kosten solcher feinerer Teilchen hoch sind und dass es
schwierig ist, solche feineren Teilchen sicher zu handhaben. Aus
diesen Gründen
sind die Teilchengrößen von
feinen Metallteilchen, die tatsächlich
in industriellen Anlagen verwendet werden können, begrenzt. Außerdem gibt
es noch ein anderes Problem bei den bekannten Verfahren, indem die
Fasern häufig eine
Wärmebeeinflussung
in den Formungs- und Verarbeitungsschritten erfahren, in denen die
Metalle selbst in den Fasern oft beeinträchtigt werden.
-
In
den Japanischen Offenlegungsschriften Nr. 6-287355 und 6-293611 sind geformte
Artikel offenbart, wie Fasern, die durch Einbringen eines Metallsalzes
oder dergleichen in eine Polymermatrix, dann Reduzieren des Metallsalzes
durch Wärmebehandlung
des Polymers, um dadurch ein Harz zu erhalten, das ultrafeine Partikel
gleichmäßig darin
dispergiert enthält,
und schließlich
Formen des Harzes produziert werden. Dieses Verfahren ist jedoch
problematisch, in dem (1) eine Wahrscheinlichkeit besteht, dass
der Metallkomplex oder das Metallsalz während des Vermischungsschrittes
nicht gleichmäßig in der
Polymermatrix dispergiert wird, (2) die Kosten des zu verwendenden
Metallkomplexes oder Metallsalzes hoch sind, (3) der Ligand des
verwendeten Metallkomplexes oder die Verbindung mit einem Gegenion
zum Metallion des Metallsalzes nach Umwandlung des Metallkomplexes
oder des Metall salzes in feine Metallteilchen überflüssig wird, und solche überflüssigen Substanzen,
die sich oft aus dem Endprodukt herauslösen, negativen Einfluss auf
die physikalischen Eigenschaften und andere Eigenschaften des Endprodukts
haben, (4) da das Endprodukt eine große Menge an Ligand des verwendeten
Metallkomplexes oder der Verbindung mit einem Gegenion zum Metallion
des verwendeten Metallsalzes enthält, das nach der Ausfällung der
feinen Metallteilchen überflüssig wird,
ist es unmöglich, den
Gehalt an feinen Metallteilchen im Endprodukt zu erhöhen, und
(5) da die in herkömmlichen
Techniken zu verwendende Matrix wie oben erwähnt ein thermoplastisches Harz
ist, das unter Wärme
geformt und verarbeitet werden kann, könnte das zu erhaltende Endprodukt
keine hohe Wärmebeständigkeit
aufweisen.
-
Die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 56-148965 offenbart feine Silberteilchen
enthaltende Fasern, in denen metallisches Silber in der Oberflächenschicht
jeder Faser vorhanden ist. Diese Methode aus dem Stand der Technik
ist jedoch auch problematisch, in dem (1) da eine Carbonsäure in der
kleinsten möglichen Fläche in der
Oberflächenschicht
jeder Faser gelegen ist, wird die Menge an polaren Gruppen reduziert,
die in der Lage sind, das Metall zu tragen, um zu verhindern, dass
die physikalischen Eigenschaften der Fasern beeinträchtigt werden,
mit der Folge, dass die Menge an feinen Metallteilchen, die in den
Fasern vorhanden sein können,
begrenzt ist; und (2) da Fasern, die allgemein in üblichen
industriellen Anlangen erhältlich
sind, eine Dicke von ungefähr
10 μm oder
mehr aufweisen und deshalb eine kleine Oberflächenausdehnung relativ zur Gewichtseinheit
aufweisen, ist die Effizienz zur Erfüllung der Funktionen der darin
enthaltenen feinen Metallteilchen gering, und außerdem können die feinen Metallteilchen,
die im Inneren der Fasern vorhanden sind, aber nicht auf der Oberfläche, nicht
effektiv genutzt werden. Aus Gründen
dieser Probleme (1) und (2), muss, wenn die Funktionen von Metallen
effektiv genutzt werden sollen oder wenn zum Beispiel eine große Menge an
Metall in die Fasern eingebracht werden soll, um den Fasern Antipilzwirkung
zu verleihen, die Menge an feine Metallteilchen enthaltenden Fasern
selbst zum Vermischen mit anderen Fasern erhöht werden, was zu einer Zunahme
der Kosten der Mischfasern führt.
Da außerdem
die Menge selbst des in den Fasern vorhandenen Metalls nicht ausreichend
hoch ist, könnten
die Fasern oft die beabsichtigten Funktionen nicht erfüllen. Zusätzlich zu
(1) und (2), ist der offenbarte Stand der Technik noch problematisch,
in dem (3) da die feinen Metallteilchen nur in der Oberfläche jeder
Faser gelegen sind, fallen die feinen Metallteilchen ab, wenn die
Fasern mechanisch belastet werden, zum Beispiel, in einem Nachbearbeitungsschritt,
was zu signifikanter Minderung der Funktionen der Fasern führt, obwohl
dies nicht so problematisch ist, wenn der Nachbearbeitungsschritt
unter relativ milden Bedingungen durchgeführt wird, und (4) da das ionenausgetauschte
Silberion einmal in Form einer Silberverbindung ausgefällt wird
und danach die Verbindung reduziert wird, wird die ausgefällte Silberverbindung
oft aus dem System entfernt, was zu einer Verringerung der Nutzung
der Silberionen führt,
und außerdem
ist die zweistufige Reaktion mühsam
und teuer.
-
Andererseits
wurden mit der jüngsten
Diversifizierung des Lebensstils und mit der jüngsten Zunahme der Dichte in
der Wohnumgebung und auch der jüngsten
Zunahme der luftdichten Zustände
in der Wohnumgebung, Gerüche
in der Wohnumgebung als problematisch betrachtet und die Notwendigkeit,
Gerüche
aus der Wohnumgebung zu entfernen, nimmt zu.
-
Es
sind einige herkömmliche
deodorierende Fasern bekannt, zum Beispiel Aktivkohle enthaltende
Fasern und auch Fasern mit einer deodorierenden Substanz, die auf
ihrer Oberfläche
anhaftet oder darauf fixiert ist oder durch Nachbehandlung in die
Fasern eingeknetet ist, die jedoch alle problematisch sind. Genauer
gesagt, da die Aktivkohle enthaltenden Fasern schwarz sind und außerdem niedrige
physikalische Eigenschaften aufweisen, ist ihre Verwendung eingeschränkt. Die
Fasern mit einer durch Nachbehandlung auf ihrer Oberfläche anhaftenden
oder darauf fixierten deodorierenden Substanz können im Grund keine große Deodorierungskapazität aufweisen.
Die Fasern mit einer durch Nachbehandlung in die Fasern eingekneteten
Substanz sind dadurch problematisch, dass wenn die Teilchen der
deodorierenden Substanz, die in die Fasern eingeknetet werden, hohe
Partikelgrößen aufweisen,
verschlechtern sie in starkem Maß die physikalischen Eigenschaften der
Fasern. Deshalb ist es wünschenswert,
dass in den Fasern mit eingekneteter deodorierender Substanz, die
Teilchen der deodorierenden Substanz kleine Partikelgrößen aufweisen.
Darin ist es außerdem
auch in Hinblick auf die Deodorierungskapazität der Fasern gewünscht, dass
die Teilchen der deodorierenden Substanz die kleinstmögliche Teilchengröße aufweisen.
Da jedoch die Teilchen der deodorierenden Substanz, die in die Fasern
eingeknetet werden soll, beim Reduzieren ihrer Teilchengröße eingeschränkt sind,
sind die Fasern mit eingekneteter deodorierender Substanz immer
noch problematisch, da sie den deodorierenden Effekt der Substanz
nicht ausreichend erfüllen
können.
-
Durch die
Erfindung zu lösende
Probleme
-
Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, leicht zu geringen Kosten feine
Teilchen enthaltende Fasern herzustellen, die keine Probleme aus
dem Stand der Technik aufweisen, wie sie oben erwähnt wurden.
-
Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, deodorierende Fasern
herzustellen, die ausgezeichnete Deodorierungskapazität für Stickstoff
enthaltende Verbindungen wie Ammoniak und auch für Schwefel enthaltende Verbindungen
wie Schwefelwasserstoff aufweisen, und die keine Probleme aus dem
Stand der Technik aufweisen, wie sie oben erwähnt wurden.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Fasern
zur Verfügung,
die präzipitierte
Partikel mit einer Partikelgröße von 10 μm oder weniger
enthalten, umfassend die folgenden Schritte:
- (1)
Bilden von Fasern aus Acrylonitrilpolymer;
- (2) Vernetzen der Acrylonitrilpolymerfasern mit Hydrazin, um
einen Anstieg des Stickstoffgehaltes des Polymers von 1,0 bis 15
Gew.-% zu bewirken;
- (3) Einführen
von Carboxylgruppen in die vernetzten Acrylonitrilpolymerfasern,
um vernetzte Acrylonitrilpolymerfasern mit 1 bis 16 mmol/g an Carboxylgruppen
zu erhalten;
- (4) Aufbringen von Metallionen auf die genannten vernetzen Acrylonitrilpolymerfasern
mit den Carboxylgruppen, um die genannten Metallionen mit den genannten
Carboxylgruppen einem Ionenaustausch oder einer Ionenkoordination
zu unterziehen, und dann
- (5) entweder (a) direktes Reduzieren der genannten ausgetauschten
oder koordinierten Metallionen zu präzipitierten Metallpartikeln
in den vernetzten Acrylonitrilpolymerfasern, oder (b) Zugeben einer
Verbindung, die mit den genannten ausgetauschten oder koordinierten
Metallionen reagiert, zu den vernetzten Acrylonitrilpolymerfasern,
um in den vernetzten Acrylonitrilpolymerfasern Metallverbindungspartikel
zu präzipitieren.
-
Die
Gegenionen oder Ligandenionen für
die Carboxylgruppen der Polymermatrix sind in der vorliegenden Erfindung
nicht spezifisch definiert und können
in geeigneter Weise entsprechend der Verwendung der Fasern ausgewählt werden.
Es ist auch möglich,
Gegenionen oder Ligandenionen mit vorteilhaften Funktionen vorzusehen.
Wenn zum Beispiel in der vorliegenden Erfindung eine Verbindung
mit einer quarternären
Kationgruppe als Gegenion eingesetzt wird, ist es möglich, die
Vorteile des Produkts zu verstärken,
zum Beispiel, indem die Fasern zusätzlich eine antibakterielle
Eigenschaft aufweisen oder indem die antibakterielle Eigenschaft
der Fasern verstärkt
wird.
-
Die
Menge an Carboxylgruppen, die die vernetzten Fasern aufweisen sollen,
kann auf geeignete Weise, in Abhängigkeit
von der Menge an feinen Teilchen aus Metall und/oder schwerlöslicher
Metallverbindung, die eingebracht werden soll, bestimmt werden.
-
Für das vernetzte
Polymer mit Fasereigenschaften beträgt die Menge an Carboxylgruppen
darin 16 mmol/g oder weniger, und für die Fasern mit ausreichend
erfüllten
Effekten der feinen Teilchen aus Metall und/oder schwerlöslicher
Metallverbindung, müssen
sie mindestens 1 mmol/g Carboxylgruppen enthalten. Die Mittel zum
Einführen
der Carboxylgruppen in das Polymer sind nicht spezifisch definiert.
-
Fasern
aus Polyacrylnitrilpolymeren vernetzt mit Hydrazin sind chemisch
und physikalisch stabil und weisen gute Fasereigenschaften auf.
Außerdem
können
die Fasern einen hohen Gehalt an feinen Teilchen aus Metall und/oder
schwerlöslichen
Metallverbindungen aufweisen, und hohe Wärmebeständigkeit aufweisen, während ihre
Kosten gering sind. Die Erfindung verwendet solche mit Hydrazin
vernetzten Polyacrylonitrilfasern, in denen die Erhöhung des
Stickstoffgehalts darin bedingt durch die Hydrazinvernetzung von
1,0 bis 15,0 Gewichts-% beträgt.
-
Die
hier angegebene Erhöhung
des Stickstoffgehalts gibt den Unterschied des Stickstoffgehalts
zwischen den ursprünglichen
nicht vernetzten Fasern und den mit Hydrazin vernetzten Fasern an.
-
Der
Vernetzungsgrad des Polymermatrixskeletts, der den Anteil der vernetzten
Struktur im Skelett angibt, ist nicht spezifisch definiert, vorausgesetzt,
dass das Polymermatrixskelett selbst nach der chemischen Reaktion,
die die Bildung der Teilchen aus Metall und/oder schwerlöslicher
Metallverbindung darin induziert, noch seine ursprüngliche
Form beibehalten kann.
-
Die
hier angegebenen ausgefällten
Teilchen aus Metallen und schwerlöslichen Metallverbindungen sind
nicht spezifisch definiert, mit der Ausnahme, dass schwerlösliche Metallverbindungen
ein Löslichkeitsprodukt
von 10–5 oder
weniger aufweisen. Bevorzugte Beispiele solcher Metalle und schwerlöslicher
Metallverbindungen sind ein oder mehrere Metalle ausgewählt aus
Cu, Fe, Ni, Zn, Ag, Ti, Co, Al, Cr, Pb, Sn, In, Zr, Mo, Mn, Cd,
Bi, Mg, V, Ga, Ge, Se, Nb, Ru, Rh, Pd, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os,
Ir, Pt, Au, Hg und Tl, und eine oder mehrere schwerlösliche Verbindungen
ausgewählt
aus Oxiden, Hydroxiden, Chloriden, Bromiden, Iodiden, Carbonaten,
Phosphaten, Chloraten, Bromaten, Iodaten, Sulfaten, Sulfiten, Thiosulfaten,
Thiocyanaten, Pyrophosphaten, Polyphosphaten, Silicaten, Aluminaten,
Wolframaten, Vanadaten, Molybdaten, Antimonaten, Benzoaten und Dicarboxylaten
solcher Metalle (z. B. die von Cu bis Mg in der obigen Auflistung).
Verwendung von zwei oder mehreren dieser Metalle zum Erhalt feiner
Teilchen von Legierungen überschreitet
nicht den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Die Menge an Metallen
und/oder schwerlöslichen
Metallverbindungen in den Fasern ist nicht spezifisch definiert
und kann frei bestimmt werden.
-
Die
Größe der feinen
Teilchen aus Metallen und/oder schwerlöslichen Metallverbindungen
in den Produktfasern beträgt
10 μm oder
weniger. Wo es jedoch gewünscht
ist, die Oberflächeneigenschaften
der Teilchen zu nutzen, ist es bevorzugt, dass ihre Größe so klein
wie möglich
ist, da feinere Teilchen größere Oberflächenausdehnungen
aufweisen können;
die Größe liegt
dann vorteilhaft im Submikrometerbereich von 1,0 μm oder kleiner.
Wo es gewünscht
ist, das Aussehen der Teilchen oder ihr Volumen zu nutzen, ist es
erforderlich, dass die Teilchen mit bis zu 10 μm etwas größer sind.
-
Die
Form der feinen Teilchen aus Metallen und/oder schwerlöslichen
Metallverbindungen in den Fasern ist nicht spezifisch definiert.
Die Teilchen können
jede gewünschte
Form aufweisen, zum Beispiel ausgewählt als kugelförmig, nadelförmig, konisch,
stabförmig,
säulenförmig, polyhedral
und mehrfach nadelförmig. Die
Dispersion der Teilchen im vernetzten Polymer ist ebenso nicht spezifisch
definiert und kann in Abhängigkeit
von der Verwendung der Fasern auf geeignete Weise bestimmt werden;
die Teilchen können
leicht vollständig
und gleichmäßig in den
ganzen Fasern dispergiert und getragen werden, aber es ist auch
möglich,
die Fasern mit einer sogenannten Domänenstruktur auszubilden, die
eine unterschiedliche Konzentration an Teilchen zwischen dem Oberflächenbereich
und dem mittleren Bereich aufweist. Die Modifikation solcher Fasern übersteigt
den Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht.
-
Die
Form der Fasern, die die feinen Teilchen aus Metallen und/oder schwerlöslichen
Metallverbindungen enthalten, ist nicht spezifisch definiert und
kann in Abhängigkeit
von der Verwendung der Fasern frei bestimmt werden. Aus dem Gesichtspunkt
der Erhöhung
der Oberfläche
pro Gewichtseinheit der Fasern, um dadurch ihre Fähigkeit
zum Erfüllen
ihrer Effekte zu erhöhen,
während
die Effekte der Metalle und/oder schwerlöslichen Metallverbindungen
in den Fasern effektiv genutzt werden, sind jedoch poröse Fasern
bevorzugt, da sie gute Ergebnisse liefern. Speziell bevorzugt sind
poröse
Fasern mit Porengrößen von
1,0 μm oder
weniger, in denen die Poren miteinander verbunden sind und Öffnungen
an den Oberflächen
der Fasern aufweisen. Unter solchen porösen Fasern sind diejenigen
bevorzugt, die eine größere Oberflächenausdehnung
und einen höheren
Porositätsgrad
aufweisen. In der Tat ergibt die Verwendung von porösen Fasern
mit einer Oberfläche von
1 m2/g oder mehr und einen Porositätsgrad von
0,05 cm3/g oder mehr gute Ergebnisse. Poröse Fasern
mit Porengrößen über 1,0 μm sind jedoch
unvorteilhaft, da ihre physikalischen Eigenschaften schlecht sind
und ihre Oberflächenausdehnung
verringert ist.
-
Die
hier genannten Oberflächenausdehnung,
Porositätsgrad
und Porengröße werden
aus dem kumulativen Porenvolumen (für den Porositätsgrad)
und der kumulativen Oberflächenausdehnung
(für die
innere Oberfläche)
erhalten, die bei 138 und 1,38 MPa (20000 und 200 psi) mit einem
Quecksilberporosimeter gemessen wurden. Genauer gesagt werden sie
durch Berechnen der Differenz zwischen den bei 138 MPa gemessenen
Daten und den bei 1,38 MPa gemessenen Daten erhalten. Der hier eingesetzte
Druckbereich kann Porengrößen zwischen
0,009 μm
und 0,85 μm
messen. Bei einem Druck in dem Bereich wird das Verhältnis Porenvolumen/Porenoberfläche ausgedrückt für zylindrische
Poren erhalten.
-
Beim
Verfahren der vorliegenden Erfindung ist der Schritt zum Ionenaustausch
oder zur Ionenkoordination der Carboxylgruppen mit Metallionen nicht
spezifisch definiert. Zum Beispiel kann der Schritt durch in Kontakt
bringen einer Verbindung mit einem Metallion mit der Polymermatrix
mit Carboxylgruppen durchgeführt
werden. Die Verbindung mit einem Metallion kann irgendeine anorganische
Verbindung oder organische Verbindung sein. In Hinblick auf die
Leichtigkeit des Ionenaustauschs oder der Ionenkoordination sind
anorganische Verbindungen bevorzugt, da sie gute Ergebnisse liefern.
Die Mittel zum in Kontakt bringen der Verbindung mit der Polymermatrix
sind auch nicht spezifisch definiert. Zum Beispiel ist ein Prozess
einsetzbar, der Auflösen
von Metallionen in einem organischen Lösemittel oder Wasser gefolgt
von in Kontakt bringen der Polymermatrix mit der erhaltenen Lösung umfasst.
-
Die
Reduktion beim Verfahren der vorliegenden Erfindung ist auch nicht
spezifisch definiert, vorausgesetzt, dass sie Metallionen in Metalle überführen kann.
Zum Beispiel ist ein Verfahren einsetzbar, das als Reduktionsmittel
eine Verbindung verwendet, die in der Lage ist, als Donor von Elektronen
an Metallionen zu wirken (z. B. ausgewählt aus Natriumborhydrid, Hydrazin,
Formalin, Verbindungen mit Aldehydgruppen, Hydrazinsulfat, Blausäure und
ihre Salze, Dithionsäure
und ihre Salze, Thiosulfate, Wasserstoffperoxid, Rochelleslaz, Glucose,
Verbindungen mit Alkoholgruppen, hypochlorige Säure und ihre Salze), und Reduzieren
der Metallionen in einer Lösung,
die ein solches Reduktionsmittel enthält; Reduzieren der Metallionen
durch Wärmebehandlung
in einer reduzierenden Atmosphäre
umfassend Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff oder dergleichen;
Reduzieren der Metallionen durch Lichteinstrahlung; und Kombinationen
dieser Mittel.
-
Zur
Durchführung
der Reduktion in Lösung
ist es möglich,
dem Reaktionssystem einen pH-Regulator zuzusetzen, zum Beispiel
basische Verbindungen wie Natriumhydroxid und Ammoniumhydroxid und
auch anorganische Säuren
und organische Säuren;
Puffer, zum Beispiel Hydroxycarboxylate wie Natriumcitrat und Natriumlactat,
Bor, anorganische Säuren
wie Kohlensäure,
organische Säuren
und Alkalisalze von anorganischen Säuren; Promotoren wie Sulfide
und Fluoride; Stabilisatoren wie Chloride, Sulfide und Nitride;
und Verbesserungsmittel wie oberflächenaktive Substanzen; solcher
Zusatz überschreitet
nicht den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Zur Wärmebehandlung
in einer reduzierenden Atmosphäre
kann ein Inertgas wie Stickstoff, Argon, Helium oder dergleichen
in der Atmosphäre
sein, ebenso ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu überschreiten.
-
Die
beim Verfahren der vorliegenden Erfindung durchzuführende Reduktion
ist nicht spezifisch definiert, vorausgesetzt, dass sie die Metallionen
reduziert, die einen Ionenaustausch oder eine Ionenkoordination erfahren
haben, um dadurch feine Metallteilchen in den Fasern auszufällen. Die
Reduktion erfolgt jedoch bevorzugt derart, dass die Metalli onen
gleich nachdem sie an den polaren Gruppen in den vernetzten Fasern durch
Ionenaustausch der Metallionen gegen die Ionen in den polaren Gruppen
fixiert wurden, direkt reduziert werden, was gute Ergebnisse liefert.
Daneben ist ein Prozess allgemein bekannt (z. B. aus JP-A-81 148965), der zunächst Ausfällen der
Metallionen nach Ionenaustausch als entsprechende Metallverbindungen
und danach Reduzieren der Verbindungen umfasst, um sie in feine
Metallteilchen zu überführen. Dieser
Prozess ist jedoch wirtschaftlich ungünstig, da die Metallverbindungen
oft nicht in der Polymermatrix ausgefällt werden, sondern außerhalb
und da die auf diese Weise außerhalb
der Polymermatrix ausgefällten
Metallverbindungen reduziert werden, so dass feine Metallteilchen
nicht in der Polymermatrix, sondern außerhalb davon entstehen. Es
wird angenommen, dass das Verhalten von Metallverbindungen und das
von feinen Metallteilchen in der Polymermatrix durch die Veränderung
der Größe der bei
der Reaktion ausgefällten
Verbindungen bedingt ist, wodurch das Herausfallen der Verbindungen
aus den Poren der Polymermatrix erfolgt. In Hinblick darauf ist
es besonders bevorzugt, die Reduktion durch Wärmebehandlung nach dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung vorzunehmen, was das vollständige Einbringen
der Metallionen nach Ionenaustauch in die vernetzten Fasern erleichtert
und das deshalb gute Ergebnisse liefert.
-
Die
Häufigkeit,
mit der der Vorgang zum Reduzieren der Metallionen nach Ionenaustausch
oder Ionenkoordination, der beim Verfahren der vorliegenden Erfindung
durchzuführen
ist, kann eins sein; das heißt,
die Reduktion kann nur einmal vorgenommen werden, wenn die vorgesehene
oder bestimmte Menge an feinen Metallteilchen durch eine Reduktion
in die Fasern eingebracht werden kann. Wenn es jedoch gewünscht ist, eine
größere Menge
an feinen Metallteilchen in die Fasern einzubringen, kann der Vorgang
zur Reduktion mehrere Male wiederholt werden, bis die vorgesehene,
größere Menge
an feinen Metallteilchen in die Fasern eingebracht ist. Jedenfalls
kann die Reduktion in Abhängig keit
vom Ziel und der Verwendung der Fasern auf irgendeine Weise vorgenommen
werden. Insbesondere ist eine Wiederholung der Reduktion oft bevorzugt,
um den Gehalt an feinen Metallpulvern pro Gewichtseinheit der Polymermatrix
zu erhöhen
und um gute Ergebnisse zu erzielen.
-
Die
Ionen oder Verbindungen, die in der Lage sind, Metallionen zu binden,
so dass sich in den Fasern ausgefällte schwerlösliche Metallverbindungen
ergeben, die beim Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, sind nicht spezifisch definiert, sondern beinhalten zum
Beispiel Hydroxidion, Chlor, Brom, Iod, Kohlensäure, Phosphorsäure, Chlorsäure, Bromsäure, Jodsäure, Schwefelsäure, schweflige
Säure,
Thioschwefelsäure,
Thiocyansäure,
Pyrophosphorsäure,
Polyphosphorsäure,
Kieselsäure,
Aluminiumsäure, Wolframsäure, Vanadiumsäure, Molybdänsäure, Antimonsäure, Benzoesäure und
Dicarbonsäuren.
Wo zunächst
Metallionen in die polaren Gruppen in den Fasern durch Ionenaustausch
oder Ionenkoordination eingeführt
werden, ergeben die erhaltenen Verbindungen schwerlösliche Metallverbindungen,
die in den vernetzten Fasern ausgefällt werden.
-
Beim
Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung deodorierender
Fasern ist es, wenn in den Fasern ausgefällte feine Metallteilchen und
feine Teilchen von schwerlöslichen
Metallverbindungen unterschiedliche Deodorierungseigenschaften für verschiedene
Geruchstoffe aufweisen, wünschenswert,
beide in den Fasern auszufällen.
Wenn zum Beispiel die ausgefällten
schwerlöslichen
Metallverbindungen zum Absorbieren von Stickstoffverbindungen besser
sind, während
die ausgefällten
Metalle zum Absorbieren von Schwefelverbindungen besser sind, ist
es bevorzugt, die vernetzten Fasern so auszubilden, dass die diese
beide tragen, so dass sie eine breitere Deodorierungskapazität zeigen.
Um feine Teilchen von schwerlöslichen
Metallverbindungen auszufällen
und diese teilweise zu Metallen zu reduzieren, werden beim Verfahren
der vorliegenden Erfindung, die selben Mittel wie oben ge nannt zur
Ausfällung
der schwerlöslichen
Metallverbindungen und zur Reduktion zu Metallen hierzu angewendet.
-
Beispiele
-
Die
vorliegende Erfindung wird konkret durch die folgenden Beispiele
erläutert,
die jedoch nicht dazu vorgesehen sind, den Rahmen der vorliegenden
Erfindung einzuschränken.
In den Beispielen sind alle Teile und Prozentanteile Gewichtsteile
und Gewichtsprozente, sofern nicht speziell etwas anderes angegeben
ist.
-
Beispiel 1
-
10
Teile eines AN-Polymers (mit einer Grenzviskosität [η] in Dimethylformamid von 1,2
bei 30°C),
gebildet aus 90% AN und 10% Methylacrylat (nachfolgend als MA bezeichnet)
wurden in 90 Teilen einer wässrigen
Lösung
von 48% Natriumrhodanat gelöst,
um eine Spinnlösung
herzustellen, die dann auf übliche
Weise versponnen und verstreckt wurde (auf einen 10-fachen Gesamtverstreckgrad),
und danach in einer Atmosphäre
bei Taupunkttemperatur/Feuchttemperatur 120°C/60°C (auf einen Schrumpfgrad von
14%) getrocknet, um eine rohe Faserprobe mit einer Einzelfaserfestigkeit
von 1,32 cN/dtex (1,5 gd) zu erhalten.
-
Die
Rohfaserprobe Ia wurde in eine wässrige
Lösung
von 10% Hydrazin überführt, in
der sie mit Hydrazin bei 120°C über 5 Stunden
vernetzt wurde. Die so erhaltene vernetzte Faserprobe wurden mit
Wasser gewaschen, entwässert
und dann in eine wässrige
Lösung
von 10% Natriumyhdroxid überführt, in
der sie 5 Stunden lang bei 120°C
hydrolysiert wurde. Nach Waschen mit Wasser, Entwässerung
und Trocknen, wurde eine verarbeitete Faserprobe Ib erhalten. Zur
Zunahme des Stickstoffs in der Probe Ib betrug 2,5%, und die Probe
Ib wies einen Carboxylgehalt von 4,2 mmol/g auf.
-
Die
Faserprobe Ib wurde in eine wässrige
Lösung
von 10% Silbernitrat überführt, dann
darin einer Ionenaustauschreaktion bei 80°C über 30 Minuten unterzogen,
danach gewaschen, entwässert
und getrocknet, so dass eine Faserprobe Ic mit Silberionenaustausch
erhalten wurde. Diese wurde danach bei 180°C 30 Minuten lang wärmebehandelt.
Als Produkt dieses erfindungsgemäßen Prozesses
wurde eine freien Metallteilchen enthaltende Faserprobe Id erhalten,
die 15% feine Silberpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 0,02 μm enthielt.
-
Beispiel 2
-
Auf
die selbe Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die einem
Silberionenaustausch unterzogene Faserprobe Ic in eine wässrige Lösung von
10% Hydrazin getaucht und bei 50°C
20 Minuten lang reduziert wurde, wurde eine feine Metallteilchen
enthaltende Faserprobe IId erhalten.
-
Beispiel 3
-
Ein
AN-Polymer, das so hergestellt wurde, dass es eine Zusammensetzung
von Acrylnitril/Methylacrylat/Natriumethallylsulfonat = 95/4,7/0,3
aufweist, wurde in einer wässrigen
Lösung
von 48% Natriumrhodanat gelöst,
um eine Spinnlösung
herzustellen. Danach wurde diese Spinnlösung in einer wässrigen
Lösung von
12% Natriumrhodanat bei 5°C
versponnen, dann mit Wasser gewaschen und 10-fach verstreckt. Die
so erhaltene, ungetrocknete Faserprobe wurde mit Dampf bei 130°C über 10 Minuten
nass erhitzt, und dann bei 100°C
20 Minuten lang getrocknet, um eine poröse rohe Faserprobe IIIa mit
einer mittleren Porengröße von 0,04 μm zu erhalten.
Danach wurde diese wie in Beispiel 1 verarbeitet, so dass sie in
eine feine Metallteilchen enthaltende Faserprobe IIId überführt wurde.
-
Beispiel 4
-
60
Teile DMF wurden mit 17,5 Teilen Glycerin in einem Behälter unter
Rühren
vermischt. Danach wurden 22,5 Teile eines Acrylnitrilpolymers gebildet
aus 93,6% Acrylnitril, 5,7% Methylacrylat und 0,7% Natriummetallallylsulfonat
unter Rühren
hinzugefügt,
und das Rühren
wurde bei 80°C
eine weitere Stunde fortgesetzt. Danach wurde nach Filtrieren die
erhaltene Flüssigkeit
trocken versponnen, wobei sie auf übliche Weise bei einer Spinnkanaltemperatur
von 180°C
durch eine Düse
mit 500 Öffnungen
geführt
wurde. Die Viskosität
der Flüssigkeit
mit einem Feststoffgehalt von 22,5% und einem Glyceringehalt von
17,5% betrug 85 Kugelfallsekunden. Danach wurde das so erhaltene
Kabel in siedendem Wasser in einem Verhältnis von 1 : 3,6 verstreckt, und
dann in siedendem Wasser 3 Minuten lang unter leichter Zugspannung
gewaschen. Danach wurde es in einem Siebtrommeltrockner mit einem
akzeptablen Schrumpf von 10% und bei einer Temperatur von 100°C getrocknet,
um eine poröse
Rohfaserprobe IVa mit einer mittleren Porengröße von 0,17 μm zu erhalten.
Danach wurde diese Faserprobe wie in Beispiel 1 verarbeitet, so
dass sie in eine feine Metallteilchen enthaltende Faserprobe überführt wird.
-
Die
charakteristischen Daten der in den Beispielen 1 bis 4 hergestellten
Faserproben und auch die Daten, die bei ihrer Prüfung erhalten wurden, sind
in Tabelle 1 gezeigt. Unten in den Tabellen 1, 2, 5 und 6 sind die
SI-Werte für
die Faser- und Knotenfestigkeiten in g/d wie folgt angegeben:
-
-
-
Tabelle
1 zeigt, dass die Proben der Beispiele 1 bis 4 der vorliegenden
Erfindung alle gute Fasereigenschaften, Faserfestigkeit, Dehnung
und Knotenfestigkeit in einem solchen Maß aufweisen, dass die Spinnfasern
nachbearbeitet werden können,
und alle enthalten äußerst feine
Metallteilchen in hohen Konzentrationen. Die Proben der Beispiele
3 und 4 sind poröse
Fasern, die feine Metallteilchen darin enthalten.
-
Beispiele 6 bis 10
-
In
der Weise wie in Beispiel 3, mit der Ausnahme, dass die feinen Metallteilchen,
die in den Fasern enthalten sein sollen, und das eingesetzte Reduktionsmittel
die aus Tabelle 2 waren, wurden die feine Me tallteilchen enthaltenden
Faserproben in den Beispielen 6 bis 10 der Erfindung erhalten.
-
Die
physikalischen Eigenschaften und Merkmale der Faserproben sind in
Tabelle 2 gezeigt.
-
-
Tabelle
2 zeigt, dass die in den Beispielen 6 bis 10 erhaltenen porösen Fasern
verschiedene feine Metallteilchen enthalten, und dass wie in Tabelle
1, sie alle gute Fasereigenschaften, Faserfestigkeit, Dehnung und
Knotenfestigkeit in einem solchen Maß aufweisen, dass die Spinnfasern
nachbearbeitet werden können.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Die
Rohfaserprobe Ia, die in Beispiel 1 erhalten wurde, wurde durch
Erwärmen
in einer wässrigen
Lösung,
die 3% Natriumyhdroxid und 0,01% Hydrazin enthält, bei 100°C 20 Minuten lang vernetzt und
hydrolysiert, dann mit Wasser gewaschen, mit einer wässrigen
Lösung
von 0,5% Essigsäure
bei 100°C
20 Minuten lang behandelt, dann wieder mit Wasser gewaschen und
getrocknet. Auf diese Weise wurde eine Rohmaterialfaserprobe ib
mit Carboxylgruppen auf ihrer Oberfläche erhalten. Diese Probe ib
wurde in eine wässrige
Lösung
von 0,5% Silbernitrat bei 40°C
10 Minuten lang eingetaucht, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet. Auf
diese Weise wurde eine mit Silberionen verbundene Acrylfaserprobe
ic erhalten, die Silberionen daran gebunden enthält. Danach wurde diese Probe
ic bei 70°C
30 Minuten lang in eine wässrige
0,5% Natriumcarbonatlösung
getaucht, um in der Faserprobe ausgefälltes Silbercarbonat herzustellen,
die dann mit Wasser gewaschen, entwässert, getrocknet und danach
in einem Heißlufttrockner
bei 130°C
30 Minuten lang heiß getrocknet
wurde. Auf diese Weise wurde eine Vergleichsfaserprobe id mit feinen
Silberteilchen auf ihrer Oberfläche
erhalten. Der Silbergehalt dieser Probe id betrug 1,5%. Die Größe der an
die Oberfläche
der Probe id gebundenen feinen Silberteilchen betrug 0,05 μm. Die Silberkonzentration
in der Acrylfaser mit durch Ionenaustausch daran gebundenen Silberionen
und die Silberionenkonzentration in der letztendlich erhaltenen,
feine Silberteilchen enthaltenden Faserprobe sind in Tabelle 3 im
Vergleich zu den Beispielen 1 und 3 gezeigt. In Tabelle 3 war die
Silberkonzentration in der Endfaserprobe des Vergleichsbeispiels
1, die durch zunächst
Ausfällen
der Metallverbindung in der Faser und danach Reduzieren der Verbindung
erhalten wurde, auf weniger als die Hälfte des Wertes in der Zwischenfaser
mit Silberionen durch Ionenaustausch darin verringert. Daher ist
das im Vergleichsbeispiel 1 eingesetzte Verfahren ungünstig, da
die Ausnut zung der Silberionen schlecht ist. Im Gegensatz dazu sind
alle durch Ionenaustausch in die Fasern eingebrachten Silberionen
in den Endfasern der Beispiele 1 und 3 der vorliegenden Erfindung
noch vorhanden. Daher ist die Ausnutzung der Silberionen im Verfahren
der vorliegenden Erfindung gut.
-
-
Die
Faserproben der Beispiele 1 und 3 und des Vergleichsbeispiels 1
wurden jeweils mit einem Mischungsverhältnis von 30% zur Mischfaser
versponnen, dann nachbearbeitet und verstrickt, so dass Maschenwaren
erhalten wurden. Der Silbergehalt jeder Faserprobe und der jeder
Maschenwarenprobe wurde gemessen, und die erhaltenen Daten sind
in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 zeigt, dass der Silbergehalt der
Maschenware des Vergleichsbeispiels 1 stark verringert ist. Dies
liegt daran, dass die feinen Silberteilchen auf der Oberfläche der
Faser im Nachbearbeitungsschritt, der dem Spinnschritt folgt, aufgrund
der Reibung der Faser gegen Metallteile wie Führungen in den verwendeten
Geräten
abgeschält
werden. Es ist offensichtlich, dass nicht nur die Effekte des Metalls
in der Faser des Vergleichsbeispiels 1 nicht zufriedenstellend genutzt
werden können,
sondern die Faser des Vergleichsbei spiels 1 ist auch vom Gesichtspunkt
der Kosten nachteilig. Andererseits wurde eine gewisse Verringerung
des Silbergehalts der Maschenware der Beispiele 1 und 3 gefunden, aber
der Grad der Verringerung war nur gering. Der endgültige Silbergehalt
der Maschenwaren in den Beispielen 1 und 3 ist daher zufriedenstellend
und diese Maschenwaren sind praktikabel.
-
Die
Fasern der Beispiele 1 und 3 und des Vergleichsbeispiels 1 wurden
jeweils in Mischpapier von 130 g/m2 eingebracht.
Das Mischpapier war gebildet aus Vinylon (1%), jeder Faser (ihr
Gehalt ist in Tabelle 4 angegeben) und der Rest Zellstoff. Jede
Papierprobe wurde auf Reduktion in Zellen von Klebsiella pneumoniae nach
einem Schüttelverfahren
geprüft,
und auf die Beständigkeit
gegen Pilze nach dem Nassverfahren von JIS Z 2911. Die Reduktion
der Zellen gibt den Prozentsatz der Reduktion in Zellen in Bezug
auf eine Kontrolle an. Je größer der
Wert, desto höher
ist die antibakterielle Eigenschaften der geprüften Probe. Bezüglich der
Beständigkeit
gegen Pilze wurden Pilze auf jeder Probe 14 Tage lang kultiviert,
und die Probe wurde nach den folgenden drei Klassierungen bewertet.
- 1: Pilze wachsen auf 1/3 oder mehr der Oberfläche der
Probe.
- 2: Pilze wachsen auf weniger als 1/3 der Oberfläche der
Probe.
- 3: Es wachsen keine Pilze.
-
-
Tabelle
4 zeigt, dass sowohl die antibakterielle Eigenschaft als auch die
Pilzbeständigkeit
der Proben des Vergleichsbeispiels 1 schlecht sind. Dies liegt daran,
dass da die feinen Silberteilchen nur auf der Oberfläche der
Faser vorhanden sind, der Silbergehalt der Proben gering ist. Die
Pilzbeständigkeit
erfordert speziell einen hohen Silbergehalt. Deshalb zeigt die Probe
des Vergleichsbeispiels 1, obwohl sie 50% der feine Silberteilchen
enthaltenden Faser enthält,
dennoch schlechte Pilzbeständigkeit.
Es kann angenommen werden, dass sowohl die antibakterielle Eigenschaft
wie die Pilzbeständigkeit
zunehmen, wenn der Gehalt an feine Silberteilchen enthaltender Faser
erhöht
wird, aber dies würde
zu erhöhten
Produktionskosten führen,
und das Produkt seine Praxistauglichkeit verlieren. Im Gegensatz
zu den Beispielen des Vergleichsbeispiels 1, zeigten die Proben
der Beispiele 1 und 3 gute antibakterielle Eigenschaften und Pilzbeständigkeit,
obwohl sie nur 2% der feine Silberteilchen enthaltenden Faser enthalten.
Dies liegt daran, dass die Proben der Beispiele 1 und 3 einen höheren Silbergehalt
aufweisen als die des Vergleichsbeispiels 1 und deshalb leichter
die Funktionen der feinen Silberpartikel ausdrücken. Die Wirkungen des Silbers
sind speziell bei den porösen
Proben des Beispiels 3 bemerkenswert. Obwohl die Probe des Beispiels
3 nur 2% der feine Silberteilchen enthaltenden Faser enthält, zeigte
sie die antibakterielle Eigenschaft und die Pilzbeständigkeit
fast vollständig.
Dies liegt daran, dass da die poröse Faser eine vergrößerte Oberfläche aufweist,
die Menge an feinen Silberteilchen in der Faser und die in der Lage
ist, mit den äußeren Substanzen
in Kontakt zu kommen, stark erhöht
ist, und da die poröse
Faser sogar auf ihrer Innenseite Poren aufweist, ist die Menge an
feinen Silberteilchen in der Faser und die in der Lage ist, ihre
Wirkungen auszuüben,
wesentlich erhöht.
-
Beispiele
deodorierender Fasern der vorliegenden Erfindung, die feine Teilchen
von Metallen und/oder schwerlöslichen
Metallverbindungen enthalten, werden unten beschrieben.
-
Der
Deodorierungsgrad, die Größe der Poren
in den porösen
Fasern und die Porosität
der Fasern wurden nach den unten genannten Verfahren erhalten.
-
(1) Deodorierungsgrad
(%)
-
2
g einer trockenen Faserprobe, die getestet werden soll, wurde bei
20°C und
bei einer relativen Feuchtigkeit von 65% konditioniert und in einen
Beutel TEDLAR® BAG
eingebracht, der dann verschlossen und entgast wurde. Ein Liter
Luft von 20°C
und einer relativen Feuchtigkeit von 65% wurde in den Beutel eingeführt und
dann ein Gas, das Geruchsstoffe enthält, eingespritzt, so dass 30
ppm erreicht wurden. Dann wurde der Beutel unter den oben genannten
Bedingungen gelagert. Nach 2 Stunden wurde die Konzentration des
Geruchsstoffe enthaltenden Gases im Beutel gemessen, wobei ein Messröhrchen (A
ppm) ver wendet wurde. Aus den Daten wurde der Deodorierungsgrad
nach der folgenden Gleichung erhalten. Der Test zur Bestimmung des
Deodorierungsgrads wurde insgesamt bei Atmosphärendruck (101 kPa – 1 atm)
durchgeführt. Deodorierungsgrad (%) = [(30 – A)/30] × 100
-
(2) Porengröße (μm)
-
Unter
Verwendung eines Porenmessgeräts
Simadzu Micromelitex Poresizer, Modell 9310, wurde die Porengröße einer
Faserprobe gemessen.
-
(3) Porosität (cm3/g)
-
Eine
zu prüfende
Faserprobe wurde in einem Vakuumtrockner bei 80°C 5 Stunden lang getrocknet
und ihr Trockengewicht (B g) wurde erhalten. Danach wurde die Probe
in reines Wasser von 20°C
30 Minuten lang eingetaucht und dann durch 2 Minuten Zentrifugieren
entwässert
und ihr Gewicht (C g) wurde erhalten. Die Porosität der Probe
wurde aus der folgenden Gleichung erhalten. Porosität (cm3/g) = (C – B)/B
-
Beispiel 1'
-
10
Teile eines AN-Polymers (mit einer Grenzviskosität [η] in Dimethylformamid von 1,2
bei 30°C),
gebildet aus 90% AN und 10% Methylacrylat (nachfolgend als MA bezeichnet)
wurden in 90 Teilen einer wässrigen
Lösung
von 48% Natriumrhodanat gelöst,
um eine Spinnlösung
herzustellen, die dann auf übliche
Weise versponnen und verstreckt wurde (auf einen 10-fachen Gesamtverstreckgrad),
und da nach in einer Atmosphäre
bei Taupunkttemperatur/Feuchttemperatur = 120°C/60°C (auf einen Schrumpfgrad von
14%) getrocknet, um eine rohe Faserprobe I'a mit einem Einzelfaserdurchmesser von
38 μm zu
erhalten.
-
Die
Rohfaserprobe I'a
wurde in eine wässrige
Lösung
von 10% Hydrazin überführt, in
der sie mit Hydrazin bei 120°C über 3 Stunden
vernetzt wurde. Die so erhaltene vernetzte Faserprobe wurden mit
Wasser gewaschen, entwässert
und dann in eine wässrige
Lösung
von 10% Natriumhydroxid überführt, in
der sie 1 Stunde lang bei 100°C
hydrolysiert wurde. Nach Waschen mit Wasser, Entwässerung
und Trocknen, wurde eine verarbeitete Faserprobe I'b erhalten. Die Zunahme
des Stickstoffs in der Probe I'b
betrug 1,7%, und die Probe I'b
wies einen Carboxylgehalt von 1,3 mmol/g auf.
-
Die
Faserprobe I'b wurde
in eine wässrige
Lösung
von 5% Silbernitrat überführt, dann
darin einer Ionenaustauschreaktion bei 80°C über 30 Minuten unterzogen,
danach gewaschen, entwässert
und getrocknet, so dass eine Faserprobe I'c mit Silberionenaustausch erhalten
wurde. Diese wurde danach bei 180°C
30 Minuten lang wärmebehandelt,
um durch die Erfindung eine feine Metallteilchen enthaltende Faserprobe
zu erhalten, die 1,6% feine Silberteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,02 μm enthält. Die
mittlere Teilchengröße der Silberteilchen
wurde durch Betrachten der Oberfläche und der Innenseite der
Faserprobe mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) berechnet.
Der Silbergehalt wurde nach dem Atomabsorptionsverfahren gemessen,
nachdem die Faserprobe in einer dicken Lösung von Salpetersäure, Schwefelsäure oder
Perchlorsäure
einer Nasszersetzung unterzogen wurde.
-
Beispiel 2'
-
Die
Faserprobe I'c wurde
nach Silberionenaustausch in eine wässrige Lösung von 5% Natriumhydroxid überführt und
darin bei 50°C
20 Minuten lang behandelt, um durch die Erfindung eine Faserprobe
II'd zu erhalten,
die 1,7% feine, schwerlösliche
Silberoxidpartikel enthält.
-
Beispiel 4'
-
Die
feine, schwerlösliche
Metallverbindungsteilchen enthaltende Faserprobe II'd wurde in eine wässrige Lösung von
1% Hydrazin getaucht, und darin bei 30°C über 10 Minuten reduziert, um
durch die vorliegende Erfindung eine Faserprobe zu erhalten, die
0,6% feine Silberteilchen und 1,3% feine, schwerlösliche Silberoxidteilchen
enthält.
Zur quantitativen Bestimmung des Silberoxidgehalts und des Silbergehalts
dieser Probe, wurde Silberoxid in der Probe durch Auflösen in wässrigem
Ammoniak abgetrennt.
-
Beispiel 5'
-
Auf
die selbe Weise wie in Beispiel 1', mit der Ausnahme, dass die einem Silberionenaustausch
unterzogene Faserprobe I'c
in eine wässrige
Lösung
von 10% Hydrazin getaucht und bei 50°C 20 Minuten lang reduziert
wurde, wurde eine feine Metallteilchen enthaltende Faserprobe erhalten.
-
Beispiel 6'
-
Ein
Acrylnitrilpolymer, so hergestellt, dass es eine Zusammensetzung
von Acrylnitril/Methylacrylat/Natriumethallylsulfonat = 95/4,7/0,3
aufweist, wurde in einer wässrigen
Lösung
von 48% Natriumrhodanat gelöst, um
eine Spinnlösung
herzustellen. Danach wurde diese Spinnlö sung in einer wässrigen
Lösung
von 12% Natriumrhodanat bei 5°C
versponnen, dann mit Wasser gewaschen und 10-fach verstreckt. Die
so erhaltene, ungetrocknete Faserprobe wurde in Dampf bei 130°C über 10 Minuten
nass erhitzt, und dann bei 100°C
20 Minuten lang getrocknet, um eine poröse rohe Faserprobe VI'a mit einer mittleren
Porengröße von 0,04 μm zu erhalten.
Danach wurde diese wie in Beispiel 1' verarbeitet, so dass sie in eine feine
Metallteilchen enthaltende Faserprobe überführt wurde.
-
Beispiel 7'
-
60
Teile DMF wurden mit 17,5 Teilen Glycerin in einem Behälter unter
Rühren
vermischt. Danach wurden 22,5 Teile eines Acrylnitrilpolymers gebildet
aus 93,6% Acrylnitril, 5,7% Methylacrylat und 0,7% Natriummetallallylsulfonat
unter Rühren
hinzugefügt,
und das Rühren
wurde bei 80°C
eine weitere Stunde fortgesetzt. Danach wurde nach Filtrieren die
erhaltene Flüssigkeit
trocken versponnen, wobei sie auf übliche Weise durch eine Düse mit 496 Öffnungen
geführt
wurde. Die Spinnkanaltemperatur betrug 180°C. Die Viskosität der Flüssigkeit
mit einem Feststoffgehalt von 22,5% und einem Glyceringehalt von
17,5% betrug 85 Kugelfallsekunden. Danach wurde das so erhaltene
Kabel in siedendem Wasser in einem Verhältnis von 1 : 3,6 verstreckt,
und dann in siedendem Wasser 3 Minuten lang unter leichter Zugspannung
gewaschen. Danach wurde es in einem Siebtrommeltrockner mit einem
akzeptablen Schrumpf von 10% und bei einer Temperatur von 100°C getrocknet,
um eine poröse
Rohfaserprobe mit einer mittleren Porengröße von 0,17 μm zu erhalten.
Danach wurde diese Faserprobe wie in Beispiel 1' verarbeitet, so dass sie in eine feine
Metallteilchen enthaltende Faserprobe überführt wird.
-
Beispiel 9'
-
Auf
die selbe Weise wie in Beispiel 1', mit der Ausnahme, dass eine Düse mit einem
kleineren Durchmesser beim Spinnen verwendet wurde, um eine Rohfaserprobe
mit einem Einzelfaserdurchmesser von 17 μm herzustellen, wurde eine feine
Metallteilchen enthaltende Faserprobe erhalten.
-
Vergleichsbeispiel 1'
-
Eine
Spinnlösung,
der Silberteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 4,6 μm zugesetzt
wurden, wurde wie in Beispiel 1' versponnen,
um eine Vergleichsprobe von Silberteilchen enthaltenden Fasern zu
erhalten. Diese Probe enthielt 1,8% Silberteilchen.
-
Vergleichsbeispiel 2'
-
Verspinnen
einer Spinnlösung,
der die selbe Menge an Silberteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 4,6 μm zugesetzt
wurde wie im Vergleichsbeispiel 1' wurde wie im Vergleichsbeispiel 1' behandelt, um Rohfasern
zu erhalten, mit der Ausnahme, dass die selbe Düse wie in Beispiel 9' verwendet wurde.
Die erhofften Fasern konnten jedoch nicht erhalten werden, die sie
beim Verspinnen zerteilt wurden.
-
Die
in den erfindungsgemäßen Beispielen
1', 2', 4' bis 7' und 9' und dem Vergleichsbeispiel
1' erhaltenen Faserproben
wurden geprüft,
um ihre Deodorierungswirkung und andere Merkmale zu bestimmen, und die
erhaltenen Daten sind in Tabelle 5 gezeigt. Die 2 g Proben der Erfindungsbeispiele
wiesen eine hohe Deodorierungsfähigkeit
auf und konnten in dem oben genannten Verfahren zur Bestimmung des
Deodorierungsgrads nicht voneinander unterschieden werden. Die Menge
jeder Probe wurde auf 0,5 g verändert
und die Deodorierungsdaten wurden auf die selbe Weise wie in Tabelle
5 gezeigt erhalten. Der Carboxylgruppengehalt jeder Probe wurde
durch Potentiometrie bestimmt.
-
-
-
Tabelle
5 zeigt, dass die Proben der Beispiele der vorliegenden Erfindung
gute Deodorierungsfähigkeit aufweisen,
bei guten Fasereigenschaften, Faserfestigkeit, Dehnung und Knotenfestigkeit
in solchem Maß, dass
die Fasern nachbearbeitet werden können. Insbesondere deodorieren
die porösen
Faserproben mit feinen Metallteilchen darin der Beispiele 6' und 7' viel besser als
die anderen, da Geruchskomponenten leicht die feinen Metallteilchen
in den Fasern erreichen können.
Im Gegensatz dazu weist jedoch die Probe des Vergleichsbeispiels
1' fast keine Deodorierungsfähigkeit
auf, da die Deodorierungsteilchen darin zu groß sind, während sie eine kleine Oberfläche aufweisen,
und können
deshalb nicht deodorieren. Im Vergleichsbeispiel 2' wurde keine Faser
erhalten und die Tests wurden nicht durchgeführt.
-
Beispiele 10' bis 15'
-
In
den Beispielen 10' bis
12' wurden feine
Metallteilchen enthaltende Faserproben nach der Erfindung wie in
Beispiel 6' erhalten,
mit der Ausnahme, dass die feinen Metallteilchen und das Reduktionsmittel
die von Tabelle 6 waren. Die Beispiele 13' bis 15' verwendeten die Rohfaser VI'a von Beispiel 6' und erhielten feine Teilchen
von schwerlöslichen
Metallverbindungen enthaltende Faserproben gemäß der vorliegenden Erfindung
wie in Beispiel 2',
mit der Ausnahme, dass das zum Ionenaustausch verwendete Metallsalz
und die zum Ausfällen
der schwerlöslichen
Metallverbindung verwendete Verbindung die von Tabelle 6 waren.
Die Deodorierungsfähigkeit
und weitere Merkmale der erhaltenen Faserproben sind in Tabelle
6 gezeigt.
-
-
Tabelle
6 zeigt, dass die porösen
Faserproben der Beispiele 10' bis
15' der vorliegenden
Erfindung alle darin feine Teilchen von Metall oder schwerlöslicher
Metallverbindung aufweisen und gute Deodorierungsfähigkeit
aufweisen, bei guten Fasereigenschaften, Kurzfaserfestigkeit, Dehnung
und Knotenfestigkeit in solchem Maß, dass die Fasern nachbearbeitet
werden können.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Die
Fasern der vorliegenden Erfindung, die darin feine Teilchen von
Metallen oder schwerlöslicher
Metallverbindungen aufweisen, besitzen verschiedene intrinsische
Funktionen der feinen Teilchen, wie antibakterielle Eigenschaft,
Antipilzeigenschaft, Geruch abweisende Eigenschaft, deodorierende
Eigenschaft, flammhemmende Eigenschaft, Ultraviolettschutzeigenschaft,
Warmhalteeigenschaft, Oberflächen
verbessernde Eigenschaft, funktionelle Eigenschaft, Erneuerungseigenschaft,
elektroleitende Eigenschaft, Rostschutzeigenschaft, Schmiereigenschaft,
magnetische Eigenschaft, Lichtreflexionseigenschaft, selektive Lichtabsorptionseigenschaft,
Wärmeabsorptionseigenschaft,
Wärmeleiteigenschaft
und Wärmereflexionseigenschaft.
Da die Fasern außerdem
gut verarbeitet und bearbeitet werden können, können sie zu Fertigprodukten
verarbeitet und bearbeitet werden wie Papier, Vliesstoffe, Maschenwaren
und Gewebe. Deshalb können
die Fasern der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Bereichen
verwendet werden, wobei diese Wirkungen genutzt werden.
-
Insbesondere
können
die Fasern, wenn sie sowohl Metalle als auch schwerlösliche Metallverbindungen
enthalten, eine breite Deodorierungswirkung zeigen. Wenn es zum
Beispiel gewünscht
ist, Geruchsstoffe, die sowohl Schwefelwasserstoff als auch Ammoniak
umfassen, zu entfernen, und speziell wenn es gewünscht ist, sauren Schwefelwas serstoffgeruch
zu entfernen, können
die Fasern so ausgebildet sein, dass sie basische, schwerlösliche Metallverbindungen
wie Silberoxid enthalten, wodurch eine viel bessere Deodorierung von
Schwefelwasserstoff erhalten wird. Wenn außerdem die Fasern so ausgebildet
sind, dass sie sowohl Silberoxid als auch Silber enthalten, können sie
sogar alkalischen Ammoniakgeruch deodorieren. Die Fasern der vorliegenden
Erfindung können
zum Beispiel nach den oben genannten Verfahren hergestellt werden,
die in Abhängigkeit
von den chemischen Eigenschaften der Rohfasern und der Verwendung
der herzustellenden Endprodukte in geeigneter Weise eingesetzt werden
können.
-
Mit
ihrer guten Verarbeitbarkeit und Bearbeitbarkeit können die
Fasern der vorliegenden Erfindung in verschiedene Arten von Produkten
verarbeitet und bearbeitet werden, wie Vliesstoffe, Gewebe, Maschenwaren
und Papier und können
auch auf verschiedene Substrate aufgebracht werden, so dass sie
mit faserigen Flauschoberflächen
versehen werden. Deshalb können
die Fasern der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Bereichen
verwendet werden, wo Deodorierung erforderlich ist. Zum Beispiel
können
die Fasern zur Herstellung von Wasserreinigungselementen verwendet
werden, wie Filtern in Abflüssen;
Elementen in Klimatisierungsanlagen, wie Filter in Klimaanlagen,
Filter in Luftreinigern, Luftfiltern in Reinräumen, Filter in Entfeuchtern,
Gasbehandlungsfilter in industriellen Anwendungen; Bekleidung wie
Unterwäsche,
Socken, Strümpfe, Bettwaren
wie Steppdecken, Kopfkissen, Betttücher, Decken, Kissen; Innenausstattung
wie Vorhänge,
Teppiche, Matten, Tapeten, Plüschspielzeug,
künstliche
Blumen, künstliche
Pflanzen; Sanitärprodukte
wie Masken, Inkontinenzhöschen,
Feuchttücher;
Fahrzeugprodukte wie Sitze, Polster, Toilettenprodukte wie Toilettenabdeckungen,
Toilettenmatten, Toiletten für
Haustiere; Küchenausstattungen
wie Auskleidungen für
Kühlschränke und
Abfallbehälter;
und auch Polster in Schuhen, Pantoffeln, Handschuhen, Handtücher, Wischtücher, Mops, Auskleidungen
von Gummihandschuhen, Auskleidungen von Stiefeln, Klebematerial,
Abfallzerkleinerer usw.
-
In
Kombination oder Mischung mit anderen Fasern können die Fasern der Erfindung
in verschiedenen Bereichen wie den oben genannten effektiver verwendet
werden. Wenn zum Beispiel die Fasern der vorliegenden Erfindung
als Polster in Steppdecken oder als Vliesstoffe verwendet werden,
können
sie mit anderen Fasern vermischt werden, zum Beispiel mit Polyesterfasern,
so dass es bauschig wird. Wenn die Fasern mit anderen Absorptionsmaterialien
vermischt werden, wie Absorptionsmittel für saure Gase, ist es möglich, absorbierende
Waren zu erhalten, die in viel breiteren Bereichen verwendbar sind.
Auf diese Weise können
die Fasern der vorliegenden Erfindung mit verschiedenen anderen
Materialien kombiniert werden, wodurch sie zusätzliche Funktionen erhalten,
während
der Anteil der Fasern in Produkten reduziert ist.
