JP2000192368A

JP2000192368A - 繊維構造物

Info

Publication number: JP2000192368A
Application number: JP10367938A
Authority: JP
Inventors: Masao Seki; 昌夫関
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】繊維構造物の物理的、化学的性能が変化せずに
優れた防汚性、消臭性、抗菌性、防かび性を有する繊維
構造物を提供すること。【解決手段】繊維表面に金属からなる薄膜の金属層を有
し、該金属層表面にＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＳｉＯ
₂、ＳｒＴｉＯ₃、ＣｄＳ、ＣｄＯ、ＣａＰ、ＩｎＰ、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃、ＣａＡｓ、ＢａＴｉＯ₃、Ｋ₂ＮｂＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ
₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、ＳａＯ₂、Ｂｉ₂Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃ
ｕ₂Ｏ、ＳｉＣ、ＭｏＳ₃、ＭｏＳ₃、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ₂
およびＣｅＯ₂から選ばれる少なくとも１種以上の化合
物を含有する金属化合物が存在していることを特徴とす
る繊維構造物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維の物理的、化
学的特性を維持して、金属化合物、特に光半導体の光触
媒反応による優れた防汚性、消臭性、抗菌性、防かび性
および耐水性を有する繊維構造物を提供するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】繊維布帛等の繊維構造物は衣料用、産業
用に幅広く使用されている。衣料用、産業用を問わず、
それぞれの使用環境応じた防汚性、消臭性、抗菌性、防
かび性、耐水性等の機能向上が要求され種々の方法が提
案されている。例えば、防汚性向上についてはフッ素系
化合物やシリコン系化合物からなる撥水撥油剤での処理
やポリエチレングライコール成分を含む親水性化合物で
処理する方法が提案されているが化合物の種類により効
果を発揮しうる汚染物が決まってしまい、しかも洗濯な
どを実施すると該化合物が脱落して防汚性性能が低下す
る問題がある。消臭性を付与する方法としては活性炭や
多孔質シリカ等で物理的に悪臭を吸着する方法は雰囲気
にある悪臭成分の一部を吸着して雰囲気濃度を低下させ
るもので、飽和吸着に達すれば消臭機能はないに等しく
なる。また、悪臭成分を中和して消臭する方法は、例え
ば塩基性の酸化亜鉛は酸性の悪臭である硫化水素やメチ
ルメルカプタンを中和し、酸性の硫酸アルミは塩基性悪
臭のアンモニアを中和して消臭することは良く知られて
いるが、かかる方法も消臭剤が飽和すると消臭機能はな
くなる上、中性の悪臭に対しては全く消臭機能を発揮す
ることができない問題がある。好ましい消臭方法は悪臭
成分を無臭成分にに分解することであるが、例えば、ア
ンモニアを酸化分解する消臭剤として鉄／フタロシアニ
ンがある。また、硫化水素は硫黄に、メルカプタンはジ
スルフィドに、アルデヒドはカルボン酸に、アミンはケ
トンとアンモニアにそれぞれ分解するすることが知られ
ているがこれらの分解物に臭気を持つものがあり有効性
があるとはいえない。また他の悪臭成分、すなわちタバ
コ臭や汗の臭気にはほとんど効果がない。また、複合さ
れた悪臭、例えば、タバコの燃焼ガスは数千の成分を含
んでいるといわれ、これらを全て消臭することは困難で
ある。いずれの方法も消臭能力に問題があるのが現状で
ある。抗菌性能は、銀、銅などをセラミックスに担持
させたものや各種の有機系化合物が殺菌剤、忌避剤とし
て使用されているが、死滅できる菌種に限定があった
り、忌避剤そのものの安全性に問題がある場合がある。

【０００３】以上のように、防汚性、消臭性、抗菌性、
防かび性のそれぞれを単独に性能を付与することに多く
の問題を抱えているので、該４つの性能を同時に付与す
ることはきわめて困難である。

【０００４】近年、酸化チタンに代表される光半導体の
酸化・還元反応を利用して防汚性、消臭性、抗菌性、防
かび性等の機能を付与する技術が提案され、各種の有機
系不純物やＮＯｘ、ＳＯｘガス等の一部を分解すること
が実証され、セラミックスや硝子等の無機系基盤の表面
に酸化チタンを焼結した製品が商品化されている。該方
法は有機系基盤で行うと、防汚性、消臭性、抗菌性、防
かび性等作用とともに基盤そのものが分解されるため採
用しにくいという重大な問題がある。この問題を解を解
決するため、金属酸化物やシリコン系化合物等の光触媒
耐蝕性を有する物質を基盤と酸化チタンの間に形成する
事が提案されているが、繊維に利用した場合には、繊維
あるいはチタン層の界面の密着性、風合いの粗硬化に問
題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる現状
に鑑み、繊維表面に金属層と光触媒層が積層されたもの
からなり、光触媒反応による繊維劣化防止と電磁波シー
ルド性、防水性などに優れた衣料用、産業資材用等に用
いられる繊維構造物を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、次のような構成を採用する。「繊維表面
に金属からなるシート形態の薄膜層を有し、該金属層表
面にＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＳｉＯ₂、ＳｒＴｉ
Ｏ₃、ＣｄＳ、ＣｄＯ、ＣａＰ、ＩｎＰ、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｃ
ａＡｓ、ＢａＴｉＯ₃、Ｋ₂ＮｂＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ
₅、ＷＯ₃、ＳａＯ₂、Ｂｉ₂Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃｕ₂Ｏ、Ｓｉ
Ｃ、ＭｏＳ₃、ＭｏＳ₃、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ₂およびＣｅ
Ｏ₂から選ばれる少なくとも１種以上の化合物を含有す
る金属化合物層が形成されていることを特徴とする繊維
構造物。」、「衣類、寝装品、カーテン、カーペット、
畳、テーブルクロス、壁装材、建築工事用シート、帆
布、テント、旗、人工芝、保冷庫カバー、フィルター、
鞄、車両内装材、家具またはキッチン用品の形状を有す
る上記繊維構造物を用いてなる繊維製品。」

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳し
く説明する。

【０００８】本発明は、繊維の物理的、化学的特性が光
触媒反応で変化することなく優れた防汚性、消臭性、抗
菌性、防かび性などを付与する機能性構造物について鋭
意検討したところ、繊維表面と金属化合物層との間に金
属層を形成すれば目的を達成できることを究明したもの
である。

【０００９】本発明の繊維構造物とは、ポリエステル系
繊維、ポリアミド系繊維、ポリアクリルニトリル系繊
維、ポリプロピレン系繊維、ポリエチレン系繊維、ポリ
塩化ビニル系繊維、フッ素系繊維、アラミド系繊維、サ
ルフォン系繊維等の合成繊維、レーヨン、アセテート等
の半合成繊維、木綿、羊毛、絹、麻等の天然繊維、ガラ
ス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維等およびこれらの
混合された繊維からなる織物、編物、不織布、糸、ロー
プ、紐等である。かかる繊維に原糸糸条の製造工程や加
工工程での生産性や特性改善のために、通常使用されて
いる各種添加剤を含んでいても良い。例えば熱安定剤、
酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、帯電防止剤、可塑剤、
増粘剤、着色剤、平滑剤、抗菌剤、防かび剤等を含有せ
しめることができる。本発明は、光触媒反応で劣化しや
すい有機系高分子からなる繊維に特に効果を発揮でき
る。本発明のフィルム状物とはポリエステル系樹脂、ポ
リアミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン
系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、ポリイミド系
樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等からなるシート状のもの
で、かかるシートを形成する方法としては公知の方法を
使用できるが溶剤等に溶解したものをナイフコータ等で
コーティング製膜するか、熱で溶融してＴダイスから押
し出すかまたはカレンダーで製膜する方法などを採用す
ることができる。本発明のフィルム状物に生産性や特性
改善のために、通常使用されている各種添加剤を含んで
いても良い。例えば熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、
難燃剤、帯電防止剤、可塑剤、増粘剤、着色剤、平滑
剤、抗菌剤、防かび剤等を含有せしめることができる本
発明では、繊維表面に金属からなるシート形態の薄膜の
金属層を有する。金属としては、例えばアルミニュー
ム、銅、金、銀、亜鉛、ニッケル、白金などでありこれ
ら金属の一種または二種以上を混合物として使用するこ
とができる。

【００１０】これらの中でも本発明の金属種として性
能、加工性、コストなどが優れていることからアルミニ
ューム、銅、亜鉛、ニッケルが好ましく使用できる。

【００１１】本発明の金属層はシート形態を有すること
が好ましい。かかるシート状物の形成方法は蒸着あるい
はスパッタリングによって薄膜を形成するかまたは金属
を圧延して箔とするかまたは金属を高温ガスや電気アー
クの熱で溶かして吹き付けて皮膜を形成するかまたは無
電界メッキで薄膜を形成するなどの方法を採用すること
ができる。該薄膜の形成は繊維表面に直接形成してもよ
く、またはフィルム等のシート表面に形成したのち該フ
ィルムと繊維を接着してもよく、要は光触媒含有層を形
成させる面が金属面であればよい。該薄膜の厚みは光触
媒反応による劣化防止性、電磁波シールド性から０．０
１〜２００μｍ、好ましくは０．０５〜１００μｍであ
る。０．０１μｍ未満であると光触媒反応の遮断性、電
磁波シールド性が十分でない場合がある。また、２００
μｍを越えると光触媒による劣化防止性、電磁波シール
ド性は十分で好ましいが風合いが粗硬になったり、折り
曲げられたときに金属層に亀裂が入りやすくなる場合が
あり良くない。本発明は、上記金属層の上に、Ｔｉ
Ｏ₂、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＳｉＯ₂、ＳｒＴｉＯ₃、Ｃｄ
Ｓ、ＣｄＯ、ＣａＰ、ＩｎＰ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＣａＡｓ、Ｂ
ａＴｉＯ₃、Ｋ₂ＮｂＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、
ＳａＯ₂、Ｂｉ₂Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃｕ₂Ｏ、ＳｉＣ、ＭｏＳ
₃、ＭｏＳ₃、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ₂およびＣｅＯ₂から選ば
れる１種以上の金属化合物を有する。

【００１２】これらの金属化合物は、通常、光触媒とし
て機能することで共通するものである。光触媒とは、
光、特に好ましくは紫外線により励起し、電子／正孔対
が生成し、生成した電子は表面酸素を還元してスーパー
オキサイドイオンを生成し、正孔は表面水酸基を酸化し
て水酸ラジカルを生成し、これらの活性種の酸化・還元
反応によって物質を分解するもので、この反応によって
防汚性、消臭性、抗菌性および防かび性の効果を達成で
きるものである。上記のうち中でも、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂）が化学的に安定で、無害で、かつ安価であり特に
好ましい。酸化チタンにはアナターゼ型とルチル型があ
るがアナターゼ型が反応性が高く好ましい。

【００１３】金属化合物は粒子であって、さらに粒子径
は２０ｎｍ以下で、表面積が１００〜３００ｍ²／ｇで
あるのが目的とする性能を提供する上で好ましい。また
該粒子の付着量は繊維構造物に対して好ましくは０．０
５重量％以上、好ましくは１重量％以上である。

【００１４】本発明では光触媒反応の活性を高めたり、
抗菌作用を高めるために白金、パラジュム、銀、銅、亜
鉛のような金属をドーピングする事ができる。

【００１５】本発明の金属化合物を金属表面に被覆する
方法は、上記の方法で得られた繊維および金属層を有す
るものを、例えば酸化チタンの水分散液に浸漬してマン
グル等で絞り、乾燥、熱処理して金属層表面に固着する
ことができる。または、水系樹脂、溶剤系樹脂に光触媒
粒子を分散させて、浸積法、コーティング法、スプレー
法等公知の方法で付着させることができる。ここで使用
される水系樹脂および溶剤系樹脂の種類としては、シリ
コン系樹脂、フッ素系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ
系樹脂、アクリル系樹脂アクリルシリコン系樹脂等を使
用することができ、好ましくは光触媒反応で分解しにく
いシリコン系樹脂、フッ素系樹脂が好ましい。また、非
結晶質過酸化チタン、ゼオライト、アルキルシリケート
等も使用することができる。

【００１６】本発明の電磁波シールド性能はＫＦＣ法で
１ＭＨｚ〜１ＧＨｚの周波数で電界シールド性能を測定
して、５００ＭＨｚでのシールド性能が２０ｄＢ以上で
あることが好ましくは、さらに好ましくは３０ｄＢ以
上、またさらに好ましくは５０ｄＢ以上である。該性能
は使用する金属種およびその厚みにより目的とする効果
により設定することができる。

【００１７】なお２０ｄＢ未満であると電磁波シールド
性能が低く、十分な効果を発揮できない場合がある。

【００１８】本発明は、上記構成とすることにより、該
金属層が光触媒反応による繊維劣化を防止し、かつ電磁
波シールド性能を発揮するものであり、さらには防水性
をも付与できるものである。防水性能をさらに向上させ
るには、繊維布帛表面に第１層として樹脂層を、第２層
として金属層を第３層として金属化合物をを順次積層す
るか、繊維布帛の表面に金属層、光触媒層を順次積層
し、裏面に樹脂層を形成することができる。

【００１９】ここで、樹脂層としては、熱可塑性樹脂が
柔軟性などの点で好ましく、ポリエステル系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系
樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、ポリイミド系樹
脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等からなる一種以上のものを
使用することができるが、環境面から塩素、臭素等のハ
ロゲン元素を含まないものが好ましい。かかる樹脂層を
形成する方法としては公知の方法を使用できるが溶剤等
に溶解したものをナイフコータ等でコーティング製膜す
るか、熱で溶融してＴダイスから押し出すかまたはカレ
ンダーで製膜する方法などを採用することができる。本
発明の樹脂に生産性や特性改善のために、通常使用され
ている各種添加剤を含んでいても良い。例えば熱安定
剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、帯電防止剤、可塑
剤、増粘剤、着色剤、平滑剤、抗菌剤、防かび剤等を含
有せしめることができる本発明の繊維構造物は、ＪＩＳ
Ｌ１０９２５．１（１）耐水度試験Ａ法（低圧
法）の規定される方法で測定した耐水圧が３００ｍｍＨ
₂Ｏ以上であり、好ましくは５００ｍｍＨ₂Ｏ以上であ
り、かかる耐水圧があれば雨天時に雨水がしみこむこと
もない。本発明による繊維構造物は衣類、寝装品、カ
ーテン、カーペット、畳、テーブルクロス、壁装材、建
築工事用シート、帆布、テント、旗、人工芝、保冷庫カ
バー、フィルター、鞄、車両内装材、家具、フィルタ
ー、及びキッチン用品等に好ましく使用することができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。なお、実施例及び比較例に示す性能は次の方法で
測定した。

【００２１】（汚染物分解性）水性の赤インキ（パイロ
ット株式会社製）を２０％の濃度に水で希釈し、毛筆で
構造物表面に線を描いて風乾し、太陽光にさらしてイン
クが分解消色する時間を測定した。

【００２２】（汚染性、引っ張り強力保持率）ＪＩＳ
Ａ１４１０に規定される４５度曝露台で１５０日間曝
露した。（１）汚染性；汚染前及び汚染後の構造物の表面をデジ
タル測色色差計算機（スガ試験機株式会社製）によりＬ
値を測定し、次の計算式により汚染の程度を求めた。汚染度＝（ａ−ｂ）／ａ ×１００ここで、ａ：汚染試験前のＬ値、ｂ：汚染試験後のＬ値
であり、数値の大きいものほど汚染がひどいことを表
す。

【００２３】（引っ張り強力保持率）曝露前後の構造物
の３ｃｍ幅の引っ張り強力を測定し（ＪＩＳＬ１０
１７に準ず）曝露しないものに対する強力の保持率を計
算で求めた。

【００２４】（消臭性）紫外線を透過可能な石英ガラス
製の５００ｃｃ容器に０．３％のアンモニア水８０μｌ
を滴下し、該容器内に５ｃｍ×５ｃｍの試料を入れて密
閉し、３０分後の容器内の１００ｃｃ中に残存している
アンモニア量ガス検知管（ガステック社製）を使用して
測定し、スタート時のアンモニア濃度に対する除去率を
計算した。なを、試料から７ｃｍの距離から５ｍｗ／ｃ
ｍ2の紫外線強度で紫外線を照射するものとしないもの
で評価した。

【００２５】（抗菌性）試験体に黄色ブドウ状球菌（Ｓ
ｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓ１２７３２）
のブイヨン懸濁液を注加し、密閉容器内で３７℃、１８
時間の培養後の生菌数を計測し、植菌数に対する増減値
を求めた。なを、培養時に紫外線強度が０．８ｍｗ／ｃ
ｍ2の紫外線ランプを照射するものと、しないもので評
価した。

【００２６】（電磁波シールド性）スペクトロアナライ
ザー装置（（株）アドバンテスト社製）を用い、ＫＦＣ
法で１ＭＨｚ〜１ＧＨｚの周波数で測定し５００ＭＨｚ
の数値を表示した。

【００２７】実施例１〜１２、比較例１〜６経糸および緯糸に１００デニール４８フィラメントのポ
リエチレンテレフタレート繊維（東レ株式会社製）を使
用した平織りものを常法により精錬、ヒートセットした
（経糸／緯糸密度８９／７５本／インチ）。この織物を
次に示す方法で処理し、性能を評価した結果を表１およ
び２に示した。

【００２８】「金属層処理」（Ａ）無電界メッキ：銅を１．０μｍ厚みでメッキし、
さらにニッケルを０．３μｍの厚みでメッキし２層とし
た。

【００２９】（Ｂ）織物の表面にアルミニュームを０．
０７μｍの厚みで蒸着した。

【００３０】（Ｃ）１２μｍ厚みのポリエステルフィル
ムの片面にアルミニュームを０．０５μｍ厚みで蒸着し
たものの裏面と織物をウレタン系接着剤で接着した。

【００３１】（Ｄ）厚さが１０μｍのアルミニューム箔
をウレタン系接着剤で接着した。

【００３２】（Ｅ）厚さが１０μｍの銅箔をウレタン系
接着剤で接着した。

【００３３】（Ｆ）９０μｍの厚みで亜鉛を溶射した。

【００３４】「樹脂層処理」アクリル樹脂（クリスコー
トＰ１１３０大日本インキ株式会社製）を５μｍの厚
みでナイフコートした。

【００３５】「金属化合物設置」（Ｔ−１）酸化チタンの水分散液（石原産業株式会社製
光触媒チタン粒子系２０ｎｍ、固形分４０％）の水希
釈液に浸積し、マングルで絞り、１４０℃で乾燥し、酸
化チタンの付着量を２．０％とした。（Ｔ−２）チタン・ケイ素複合酸化物水分散液（日本触
媒株式会社製粒子系１２ｎｍ、比表面積１５０ｍ2／
ｇ）を用いて同様に処理し光触媒成分の付着量を１．９
％とした。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】表１および表２に結果を示す。これら表か
ら、本発明の金属層を形成したものは、光触媒による繊
維の劣化を抑え、光触媒の持つ本来の防汚性、汚染物分
解性、消臭性、抗菌性を発揮しうることがわかる。ま
た、繊維と金属層の間または布帛の裏面に樹脂層をコー
ティングすれば優れた耐水性をも兼ね備えたものを供給
することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、繊維構造物の物理的、
化学的性能が変化せずに優れた防汚性、消臭性、抗菌
性、防かび性を有する繊維構造物を提供することができ
る。本発明の構造物は衣料用途、産業用途に好適に使用
できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維表面に金属からなる薄膜の金属層を有
し、該金属層表面にＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＳｉＯ
₂、ＳｒＴｉＯ₃、ＣｄＳ、ＣｄＯ、ＣａＰ、ＩｎＰ、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃、ＣａＡｓ、ＢａＴｉＯ₃、Ｋ₂ＮｂＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ
₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、ＳａＯ₂、Ｂｉ₂Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃ
ｕ₂Ｏ、ＳｉＣ、ＭｏＳ₃、ＭｏＳ₃、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ₂
およびＣｅＯ₂から選ばれる少なくとも１種以上の化合
物を含有する金属化合物が存在していることを特徴とす
る繊維構造物。
【請求項２】繊維表面に第１層として樹脂層が、第２層
として金属層が、第３層として金属化合物層が、これら
の順に積層されている請求項１記載の繊維構造物。
【請求項３】繊維布帛の表面に第１層として金属層が、
第２層として金属化合物層、裏面に樹脂層が積層されて
いる請求項１または２記載の繊維構造物。
【請求項４】金属がアルミニューム、銅、金、銀、鉄、
ニッケル、亜鉛および白金から選ばれる少なくとも一種
である請求項１〜３いずれかに記載の繊維構造物。
【請求項５】金属層の厚さが、０．０１〜２００μｍで
ある請求項１〜４いずれかに記載の繊維構造物。
【請求項６】金属化合物層がＴｉＯ₂を必須成分とする
請求項１〜５いずれかに記載の繊維構造物。
【請求項７】電磁波シールド性能が５００ＭＨｚの周波
数で３０ｄＢ以上である請求項１〜６いずれかに記載の
繊維構造物。
【請求項８】ＪＩＳＬ１０９２耐水度試験Ａ法に
規定される方法で測定した耐水圧が３００ｍｍＨ₂Ｏ以
上である請求項１〜７いずれかに記載の繊維構造物。
【請求項９】繊維表面に金属からなる薄膜の金属層を有
し、該金属層表面に光触媒化合物が存在していることを
特徴とする繊維構造物。
【請求項１０】衣類、寝装品、カーテン、カーペット、
畳、テーブルクロス、壁装材、建築工事用シート、帆
布、テント、旗、人工芝、保冷庫カバー、フィルター、
鞄、車両内装材、家具またはキッチン用品の形状を有す
る、請求項１〜９のいずれかの繊維構造物を用いてなる
繊維製品。