JP2005246333A

JP2005246333A - 物質の分解作用が向上された基材の製造方法

Info

Publication number: JP2005246333A
Application number: JP2004063561A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Iwashige; 安泰岩重; Makoto Yoshida; 吉田　　誠
Original assignee: Teijin Techno Products Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料表面を被覆しているバインダーを除去することにより、その分解作用が可及的に向上された基材の製造方法を提供すること。
【解決手段】光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料を、バインダーを介して固着せしめた基材の表面を、プラズマエッジング処理する。
【選択図】なし

Description

本発明は、物質の分解作用が向上された基材の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料を固着せしめた基材表面をプラズマエッジング処理することにより、その分解作用を可及的に向上させた基材の製造方法に関するものである。

従来より、光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料を、バインダー層を介して固着させた基材が知られている（例えば、特開平７−２３２０８０号公報など）。

しかしながら、これらの基材においては、バインダーとして使用されている無機物質などが、光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料の表面を被覆している部分が存在するため、光のあたるみかけ面積が減少し、その分光励起が起こりにくくなるので、無機材料による物質の分解作用が損なわれる場合があるという問題があった。
特開平７−２３２０８０号公報

本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解決し、光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料表面を被覆しているバインダーを除去することにより、その分解作用が可及的に向上された基材の製造方法を提供することにある。

かくして本発明によれば、光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料を、バインダーを介して固着せしめた基材の表面を、プラズマエッジング処理することを特徴とする物質の分解作用が向上された基材の製造方法が提供される。

本発明によれば、光励起により物質を分解する作用が可及的に向上された基材が得られるので、消臭作用や抗菌作用等に優れた繊維製品等に好適に使用できる。

本発明において、プラズマエッジング処理を行う対象は、光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料を、無機化合物から成るバインダーを介して固着せしめた基材である。

ここで、基材とは、例えば、金属、セラミックス、ガラス、或いは繊維やフィルム、樹脂に代表されるプラスチックス、さらには木、石、セメント、コンクリートなどから構成される構造体、及びそれらの複合体を言う。

中でも、光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料を、タバコや汗の臭いを取り除く消臭剤や、細菌の繁殖を防ぐ抗菌剤として固着させて用いる、繊維構造体が基材の好ましい例として挙げられる。

尚、繊維構造体の具体例としては、繊維糸条、コード、ロープ、組紐などの他、織編物や不織布などの布帛、あるいはそれら布帛に樹脂を被覆させた膜材などを挙げることができる。

この際使用される繊維としては、木綿、麻などの天然繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維などの無機繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリオレフィン繊維などの合成繊維等、従来公知のものが例示される。

上記繊維の単繊維繊度は０．１〜１０ｄｔｅｘの範囲にあることが好ましい。また、繊維の形態は短繊維紡績糸条、長繊維糸条、スプリットヤーン、テープヤーンなどのいずれの形状であってもよい。

布帛に被覆させる樹脂には特に限定はないが、耐候性の優れた樹脂が好ましい。ここでいう耐候性に優れた樹脂とは、耐黄変性、保色性、光沢保持性、および耐薬品性等に優れた樹脂をいい、水溶性型溶剤型のいずれも用いることができる。具体的には、塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコン系樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂などが好ましく使用される。

また、樹脂層の表面に金属蒸着膜や金属箔を貼りあわせても構わない。また、これらの樹脂に添加する化合物としては顔料、難燃剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、安定剤、充填剤、潤滑剤、硬化剤、消泡剤、防カビ剤などが挙げられ、これらを単独、あるいは複合して樹脂に混合することができる。

これら樹脂層を形成させる方法としては、公知のコーティング法、トッピング法、ディッピング法、ラミネート法、グラビア法などが挙げられ、該樹脂層の厚みは用途に応じて適宜調整すれば良い。

本発明において、光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料とは、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３などから選ばれる無機材料であって、紫外光や可視光により光励起作用を発現するものを言う。

また、本発明において、上記無機材料を基材表面に固着させるためのバインダーとしては、シリコン原子に結合された有機基の少なくとも一部が水酸基に置換されたシリコーン樹脂が例示され、具体的には、オルガノアルコキシシランとして、例えば、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、ジメチルジイソプロポキシシラン、ジエチルジイソプロポキシシラン、フェニルメチルジイソプロポキシシラン等、及びそれらの混合物などが例示される。

さらに、本発明において、光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料を、上記のバインダーを介して基材に固着させる方法としては、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、ディップコーティング法の他公知のコーティング法等が例示される。

次に、本発明においては、上記無機材料を、上記バインダーを介して固着せしめた基材の表面をプラズマエッジング処理する。

この際、プラズマエッジング処理の雰囲気は、大気圧及びその近傍の圧力下で、少なくとも一方が固体誘電体で被覆された一つの電極間にパルス状電界を印加し、電極間に発生するプラズマで処理ガスを励起することで、電極間に設置された基材を処理する。

ここで、大気圧近傍の圧力下とは、１．３３３×１０^４〜１０．６４４×１０^４Paの圧力下を指す。中でも圧力調整が容易である９．３３１×１０^４〜１０．３９７×１０^４Paの範囲が好ましい。

低圧条件下における処理は、真空装置や処理容器等の設備が複雑な上、高価になり、基材自体が低圧に耐え得ることが前提となるので、工業生産上不利であり、電子部品などの高価な製品に対してしか適用されていないのが現状である。

一方、大気圧近傍の圧力下では、処理の際のガス雰囲気を問わずに均一なグロー放電プラズマを発生させることができ、さらに副反応物等の影響を避けながらプラズマ反応領域を広げることができる。

本発明において用いるプラズマエッジング処理方式は、連続式又はバッチ式のいずれも選択することが可能である。好ましくは、工業的にもコスト的にも有利な連続式処理が適している。

本発明における、上記基材に対するプラズマエッジング処理時間は、１秒〜３００秒の範囲が好ましく、より好ましくは１秒〜６０秒である。エッジング処理時間が長過ぎると、バインダーのエッジングだけに止まらず、基材までエッジングされ、脆化してしまう恐れがある。特に厚さの薄い基材では、貫通孔を形成してしまう恐れがある。

上記のような貫通孔の形成を防ぐために、本発明において用いるパルス電界の電界強度は、１０〜１０００ｋV／ｃｍの範囲が好ましい。電界強度が１０ｋV／ｃｍ未満であると処理に長時間要し、１０００ｋV／ｃｍを超えるとアーク放電を生じる。

また、本発明において用いるパルス電界の周波数は０．５ｋHz〜１００ｋHzの範囲が好ましい。０．５ｋHz未満の場合は、プラズマ密度が低いために処理に長時間を要し、一方、１００ｋHzを超える場合は、アーク放電を生じる。より好ましくは、１〜２０ｋHzであり、高周波のパルス電界を印加することで、処理速度を向上させることができる。

本発明においては、放電プラズマ空間に導入する処理用ガスの選択が必要である。処理用ガスとしては、Ｏ_２、Ｏ_３、水、空気等の酸素元素含有化合物、Ｎ_２やＮＨ_３等の窒素元素含有化合物、ＳＯ_２、ＳＯ_３等の硫黄元素含有化合物を用いることができ、本発明のようなプラズマエッジング処理には、酸素ガス、窒素ガス、不活性ガスであるアルゴンガスの使用がより好ましい。

また、経済性及び安全性の面からは、上記ガス単体の雰囲気より、以下に挙げるような希釈ガスによって希釈された雰囲気中での処理が好ましく、希釈ガスとしてはヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガスが挙げられる。これらは、単独でも２種類以上混合して用いても良く、処理用ガスの割合は１〜１０体積％であることが好ましい。雰囲気ガスとしては電子を多く有する化合物の方がプラズマ密度を高め、高速処理を行う上で有利である。入手の容易さと経済性、処理速度を考慮すると、アルゴン及び窒素を希釈ガスとして含有させた雰囲気での処理が好ましい。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。尚、下記実施例において、得られた基材による物質分解作用の確認に用いられた試験方法は下記の通りである。

（１）ガスバッグ法
試料を一フッ化ビニル製のテドラーバッグ（３Ｌ）内に入れた後、バッグ内を真空状態にし、評価ガスとしてアセトアルデヒドを封入し、ブラックライト（ＵＶ強度1ｍＷ/h）にて０時間〜６時間まで照射を行い、２時間毎にガステック（株）製：ガス検知管にてアセトアルデヒド濃度測定を行い、初期濃度３０ｐｐｍに対してどれだけ濃度低下したかをその濃度低下率で表した。

（２）水との接触角
試料と水との接触角は、協和界面科学株式会社製：ＣＯＮＴＡＣＴ−ＡＮＧＬＥＭＥＴＥＲ（ＣＡ−Ｄ）によって測定した。ただし、基材が織編物、不織布等の繊維構造体の場合、そのままでは正確な接触角を求める事は困難であるので、いずれも樹脂層を付与した繊維構造体を使用した。

［実施例１］
基材としてポリエステル繊維フィラメント（５５０ｄｔｅｘ／９６フィラメント）からなる平織物（経密度：３８本／ｉｎｃｈ、緯密度３８本／ｉｎｃｈ）を用い、この織物の両面に、塩化ビニル系樹脂をドクターナイフコーティング法により固着せしめた。尚、塩化ビニル樹脂には可塑剤、安定剤、防炎剤、充填剤を加え、バタフライミキサーにて荒練りし、３軸ロールでさらに均一混練した後、溶剤で粘度を調整してコーティングを行った。

得られた基材に、反応性シリコーンバインダー（固形分として７．０ｗｔ％）と、アナターゼ型酸化チタンエマルジョン（固形分として１．０ｗｔ％）とをミキサーにて混合して得た混合液を、スプレーガンにより塗布後、１００℃にて乾燥した。この際の混合液の塗布量は５ｇ／ｍ^２とした。

得られた基材の表面を、積水化学株式会社製：常圧プラズマ処理装置（ＡＰ−Ｔ０２−Ｓ３５０型）を使用し、電極間距離１．８ｃｍ、電圧１２ｋＶ、パルス電界周波数５ｋＨｚの条件下で、窒素ガスを１．０×１０^−３ｍ^３／ｓの流量にて供給しながら、３０秒間プラズマエッジング処理した。
得られた基材の物質分解作用の確認結果を表１に示す。

［実施例２］
実施例１において、パルス電界周波数を１０ｋＨｚに変更した以外は実施例１と同様に実施した。
得られた基材の物質分解作用の確認結果を表１に示す。

［実施例３］
実施例１において、パルス電界周波数を１５ｋＨｚに変更した以外は実施例１と同様に実施した。
得られた基材の物質分解作用の確認結果を表１に示す。

［実施例４］
実施例２において、処理時間を１５秒間に変更した以外は実施例２と同様に実施した。
得られた基材の物質分解作用の確認結果を表１に示す。

［実施例５］
実施例２において、処理時間を６０秒間に変更した以外は実施例２と同様に実施した。
得られた基材の物質分解作用の確認結果を表１に示す。

［比較例１］
実施例１において、プラズマエッジング処理を施さなかった以外は実施例１と同様に実施した。
得られた基材の物質分解作用の確認結果を表１に示す。

Claims

光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料を、バインダーを介して固着せしめた基材の表面を、プラズマエッジング処理することを特徴とする物質の分解作用が向上された基材の製造方法。
プラズマエッジング処理が、大気圧雰囲気下で行われる連続処理或いはバッチ処理である請求項１記載の物質の分解作用が向上された基材の製造方法。
プラズマエッジング処理の時間が１〜３００秒である請求項１記載の物質の分解作用が向上された基材の製造方法。
基材が繊維構造体又は繊維構造体に樹脂を固着させた複合繊維構造体である請求項１記載の物質の分解作用が向上された基材の製造方法。
光励起により物質を分解する作用を呈する無機材料が二酸化チタンである請求項１記載の物質の分解作用が向上された基材の製造方法。