JP2005290619A - 機能性繊維とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 繊維にポリフェノール処理の特徴を生かして新しい機能性を付与する。
【解決手段】 繊維表面をポリフェノール濃度が０．１％〜１０％ｏｗｆ、４０℃〜１００℃の範囲の水中であらかじめ修飾し、ついで天然タンパク質、あるいは合成ポリペプチドなどの機能性高分子を付着させることにより、保湿性、肌荒れ防止、抗菌性、抗アレルギー性、静電気発生抑制などの機能性が高く、風合いに優れた繊維、およびその製品とする。
【選択図】 なし

Description

この出願の発明は、機能性繊維とその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、ポリフェノールと機能性高分子とにより新しい機能性を付与した繊維とこれを利用した製品、そしてこの繊維の製造方法に関するものである。

近年、ライフスタイルやエコロジー感覚の変化に伴い、自然・健康志向型を反映して、繊維製品への天然物質、そのひとつにポリフェノールによる機能性の付与が注目されている。そしてポリフェノールの機能性を生かしながら、風合いの向上やさらなる機能性の追加向上に関する研究が進められている。また、これら機能性繊維は医用繊維材料の開発などにも応用が期待されており、その技術開発への潜在的なニーズは高い。

有用な機能性天然物質であるポリフェノールによる繊維への機能性付加は、例えば、茶由来ポリフェノールによる抗菌性（特許文献１）あるいは紫外線遮蔽性（特許文献２）を付与が公知である。しかし、ポリフェノール固着によって繊維は硬くなり、繊維本来が持つ良好な風合いを損ねるという問題があった。

一方、絹タンパク質や羊毛コラーゲンは、人体との相性が非常に優れ、親水性で保湿性を示す機能性天然物質である。例えば絹タンパク質のセリシンやフィブロリンによる機能性付与の方法としては、各種繊維素材に対して直接加工する方法（特許文献３〜５）やジクロロトリアジン系化合物を仲介する方法（特許文献６）などが知られている。また、コラーゲンに関しては、キトサン可溶化成分との併用による方法（特許文献７）が知られている。

これらの機能性の天然物質について、物理的あるいは化学的性質の異なる複数のものを同時に用いる例としては、ポリフェノール処理後に抗菌性金属イオンを配位する方法（特許文献８）やタンニン酸およびカフェインで処理する方法（特許文献９）が知られている。
特開２０００−３２８４４３号公報 特開２００１−３３６０６４号公報 特開２００３−１７１８７４号公報 特開２００３−１７１８７５号公報 特開２００３−１７１８７６号公報 特開２００２−３０２８７４号公報 特開２００１−１８１９７６号公報 特開２０００−７３２７７号公報 特開２００３−３１３７７５号公報

この出願の発明は、上記のとおりの背景から、ポリフェノール処理の特徴を生かしつつ、さらに複合的機能を付与した、新しい機能性繊維とその製造法、そしてその繊維を利用した製品を提供することを課題とする。

この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、ポリフェノール処理した繊維に、機能性高分子を付着させることを特徴とする機能性繊維の製造方法を提供する。また、第２には、ポリフェノール処理を、ポリフェノール濃度０．１％〜１０％ｏｗｆ（繊維に対しての重量）の水中で、４０℃〜１００℃の温度範囲で行うことを特徴とする前記の方法を提供する。第３には、機能性高分子が、少なくとも絹タンパク質、羊毛タンパク質などの天然タンパク質、あるいはポリリジン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸などの合成ポリペプチドまたはこれらのブロック共重合体からなる群より選択される１種以上のペプチドであることを特徴とする前記方法を提供する。また第４には、これらの方法によって提供される機能性繊維を提供し、加えて第５には、この繊維をその構成の少くとも一部とすることを特徴とする繊維製品を提供する。

以上のとおりのこの出願の発明は、発明者によって鋭意行われた検討の結果から導かれたものであって、以下のような知見に基づいて完成されている。

すなわち、まず、ポリフェノールは、水酸基、カルボキシル基等の官能基を多く含み、これら官能基は、繊維中の官能基、たとえば天然繊維であればセルロースやタンパク質の構成分子に、また合成繊維であれば高分子鎖に、それぞれ含まれる官能基と優れた反応性を示す。そこで、発明者は、ポリフェノールの官能基は同様に機能性高分子の担持にも有効ではないかと着想し、検証を進めてきた。そして実際に、繊維表面をポリフェノールであらかじめ修飾し、機能性高分子を付与することによって極めて特徴のある新しい繊維が実現されるとの知見を得た。

具体的には、ポリフェノール処理を行った繊維に対して、絹タンパク質や羊毛コラーゲンなどの天然ポリペプチド、あるいは合成ポリペプチド等の機能性高分子を付着させることで、ポリフェノール処理により損なわれた風合いの向上を実現するとともに、ポリフェノールの示す機能性に加え、機能性高分子の示す新たな機能性を付与した繊維が実現されることである。

この出願の発明により、従来のポリフェノール処理繊維より風合いの優れた繊維製品や、ポリフェノールの機能性と機能性高分子による機能性の複数の機能性を持つ繊維製品が提供される。具体的には、この出願の発明の機能性繊維は、保湿性、親水性、肌荒れ防止、抗菌性、抗アレルギー性、優れた光沢や手触り、静電気発生抑制等の機能性を備えた繊維製品として提供することができる。一例として、ポリフェノールの示す抗菌スペクトルを補完するような抗菌スペクトルを示す機能性高分子等の付与によって、より広範な抗菌スペクトルを示す抗菌性繊維が提供可能となる。さらに、この出願の発明の機能性繊維による医用繊維材料の開発も進展が期待される。

この出願の発明における「ポリフェノール」としては、同一分子内に複数のフェノール性水酸基（ＯＨ基）をもつ植物成分であって、代表的なものとして、植物に含まれるフラボノイド、茶葉に含まれるカテキンやタンニン、蕎麦に含まれるルチン、コーヒーに含まれるクロロゲン酸、玉葱に含まれるケルセチン、大豆に含まれるイソフラボン、紫芋に含まれるアントシアニンのほか、カカオマスやウーロン茶に含まれるポリフェノール成分などが利用できる。また、ポリフェノールはこれらの単一種でも複数種を組み合わせて使用してもよい。

また、例えば、機能性の観点から、抗菌性や紫外線遮蔽性の付与にはカテキン、を用いることができる。他の機能性高分子の担持を目的として、例えば、絹セリシンを用いる場合、これを不溶化する作用をもつタンニンやタンニン酸などを用いることが好ましい。

この出願の発明における「機能性高分子」としては、天然、化学合成を問わない。例えば、絹タンパク質、ケラチンやコラーゲンなどの羊毛タンパク質などの天然タンパク質、あるいはポリリジン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸などの合成ポリペプチドまたはこれらのブロック共重合体などを用いることができる。風合いの向上には、絹タンパク質や羊毛コラーゲンが好ましい。

そして、この出願の発明における「繊維」は、綿、麻などの植物繊維、羊毛、獣毛、絹などの動物繊維、ガラス繊維や金属繊維やセラミック繊維や炭素繊維などの無機繊維、レーヨンなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、ポリエステル、ナイロン、アクリルなどの化学合成繊維等であってよく、これらを紡いだ糸、織物、編物、不織布、紙、わたを含む。

この出願の発明の機能性繊維を製造する方法については、具体的には例えば次の形態を好適なものとしている。もちろんこれらに限定されることはない。
＜Ａ＞ポリフェノールを濃度０．１％〜１０％ｏｗｆ水溶液として、クエン酸あるいは酒石酸のような多塩基酸を０．０１％〜５％ｏｗｆ添加し、繊維重量：水重量＝１：５〜２００として、４０℃〜１００℃の温度範囲で１５分〜６０分間処理することによってポリフェノール処理繊維を作成する。これを１種類以上の機能性高分子を含む０．１％〜１０％ｏｗｆ機能性高分子水溶液中で、繊維重量：水重量＝１：５〜２００として、４０℃〜１３０℃、１５分〜６０分間処理する。

あるいは、別の方法として、
＜Ｂ＞前記と同様にポリフェノール処理繊維を作成し、これを１種類以上の機能性高分子を含む０．１〜１０％機能性高分子水溶液中に浸漬し、約１００％絞りとして、１２０℃〜１６０℃でキュアリングする。

例えば上記いずれの方法においても、好ましくはポリフェノール処理繊維の重量増加率は１％以下になるように適宜反応条件を設定することで、ポリフェノールは繊維表面にナノオーダーの微粒子が連続した薄い層を形成することができる。また、同様に機能性高分子処理においては、ポリフェノール処理繊維上に機能性高分子を、水への溶解や加工剤の分散条件や添加時の温度等を制御することにより、薄く固着させることが可能である。

この出願の発明の繊維製品については、従来の常識として理解されてよいものであって、糸、織物、不織布、編物、組物、そしてそれらが用途に応じて成形された衣服、下着をはじめ、敷物、カーテン、バック、小物入れ、包装材、医療用品、その他各種の家庭・生活用品、あるいは産業用品である。

そこで以下、実施例によりさらに詳細に説明する。当然にも、これらの例示によって発明が限定されることはない。

以下の実施例においては、タンニン酸の付着確認を繊維鑑別用染料、塩基性染料で染色試験を行った。具体的には分光光度計（ＣＯＬＯＲ−７Ｘ、倉敷紡績（株））で反射率を測定し、見かけの染色濃度を示すＫ／Ｓ値を求めた。また、ポリペプチドの付着の確認は、繊維鑑別用染料、酸性染料による染色試験により、上記と同様にＫ／Ｓ値を測定した。タンニン酸、ポリペプチド処理の表面分析はＳＰＭ（走査型プローブ電子顕微鏡）あるいはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で行った。繊維表面にナノオーダーの微粒子が連続した薄い層を形成する様子を観察した。

繊維の風合いの変化は未処理のコントロール繊維に対しての比較として、手触りを感覚で評価した。親水性の評価は、水滴の鏡面が消失するまでの拡散時間を測定し行った。洗濯試験は（ＪＩＳ Ｌ０２１７ １０４法 １０回 中性洗剤使用）に基づいて行った。
＜実施例１＞
ＪＩＳ染色堅ろう度試験添付白布のポリエステル布を用い、ポリフェノールの一種であるタンニン酸により処理を行った。タンニン酸濃度は繊維の重さに対して５％量の溶液（ｏ．ｗ．ｆ）とし、６０℃〜１００℃で処理した。この処理を行った繊維を親水性ポリペプチドである絹セリシンの５％ｏｗｆ水溶液を用い、４０℃〜１３０℃で処理した。得られた機能性ポリエステル布に対する各種試験結果を表１に示した。

染色試験により、繊維対してタンニン酸処理でタンニン酸が、ポリペプチド処理でポリペプチドがそれぞれ固着したことが確認された。
ＳＰＭによる表面分析では、未処理（図１）に比較して、タンニン酸処理（図２）およびポリペプチド処理（図３）において、繊維表面においてナノオーダーの微粒子が連続した薄い層を形成する様子が確認された。さらに、手触りによる風合いについては、タンニン酸処理ではごわごわした硬さが認められたのに対し、ポリペプチド処理によってポリエステル布本来の柔らかさや滑りを回復するという、風合いの向上がみられた。

いっぽう、洗濯試験では、１０回洗濯後の染色試験でも、見かけの染色濃度Ｋ／Ｓ値は変化しておらず、洗濯耐久性があることがわかった。親水性試験の結果、親水性ポリペプチド付与によってポリエステル布に親水性を示したことが確認された。

＜実施例２＞
羊毛ニット布に１％ｏｗｆタンニン酸水溶液を用い、４０℃〜８０℃でタンニン酸処理を行った。この処理を行った繊維を親水性ポリペプチドであるポリアスパラギン酸の５％ｏｗｆ水溶液を用い、４０℃〜８０℃で処理した。得られた機能性ポリエステル布に対する各種試験結果を表２に示した。

染色試験により、タンニン酸処理でタンニン酸が固着したことが、さらに後述のＳＥＭおよび親水性試験により、ポリペプチド処理でポリペプチドが繊維表層に担持されていることが確認された。

ＳＥＭによる表面分析では、未処理に比較して、タンニン酸処理およびポリペプチド処理において、表面沈着が確認された。さらに、手触りによる風合いについては、ポリペプチド処理によりコントロール布に比べて、かさ高性が増して、こしがでた。また、柔らかさが増し、風合いの向上がみられた。また、洗濯試験、親水性試験では、実施例１と同様、洗濯耐久性および親水性の獲得が認められ、良好な結果であった。

実施例１のコントロール用ポリエステル布のＳＰＭ表面分析写真 実施例１のタンニン酸処理布のＳＰＭ表面分析写真 実施例１のタンニン酸処理後、ポリペプチド処理布のＳＰＭ表面分析写真

Claims (5)

1. ポリフェノール処理した繊維に、機能性高分子を付着させることを特徴とする機能性繊維の製造方法。
2. ポリフェノール処理を、ポリフェノール濃度が０．１％〜１０％ｏｗｆ（繊維に対しての重量）の範囲の水中で、４０℃〜１００℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１の記載の製造方法。
3. 機能性高分子が、少なくとも絹タンパク質、羊毛タンパク質などの天然タンパク質、あるいはポリリジン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸などの合成ポリペプチドまたはこれらのブロック共重合体からなる群より選択される１種以上のペプチドであることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の方法によって製造されていることを特徴とする機能性繊維。
5. 請求項４記載の繊維をその構成の少くとも一部としていることを特徴とする繊維製品。