JP2007239133A - 繊維製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維製品や着用者への影響が少なく、特に完成された繊維製品にも適用可能で、しかも、機能性材料の作用効果を長期間維持することの可能な繊維製品の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の繊維製品の製造方法は、繊維にセルロース樹脂と機能性材料の微粒子の混合物を付着させ、γ−Ａｌ_２Ｏ_３を触媒として前記セルロース樹脂を架橋・不溶化させることを特徴とする。特に、繊維にγ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子を付着させる触媒付着工程と、その後、前記繊維にセルロース樹脂と機能性材料の微粒子の混合物を付着させる機能性材料付着工程とを具備し、これによって前記機能性材料を前記繊維に担持させることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は繊維製品の製造方法に係り、特に、無機微粒子を繊維に対して確実に担持させる方法に関する。

一般に、繊維に種々の機能性材料を付着させて繊維製品の機能を付加する手法が知られている。例えば、植物粉末や鉱物等からなるマイナスイオン発生物質とアクリル樹脂等からなるバインダー用樹脂を含む混合処理液中に中綿素材を投入し、攪拌しながら乾燥、熱処理することによってマイナスイオン発生物質が付与された中綿素材を製造する方法が知られている（例えば、以下の特許文献１参照）。

一方、セルロース樹脂を繊維に付着させた後に、アルミニウム、亜鉛、ジルコニウム等の硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩化物等を含む水溶液中に浸漬させてセルロース樹脂を架橋・不溶化させることによるセルロース樹脂の付着方法も知られている（例えば、以下の特許文献２及び３参照）。
特開２００５−８２９０１号公報 特開昭６３−６１７０号公報 特開２００５−３５０７７９号公報

しかしながら、前述のバインダー用樹脂を用いる方法では、繊維製品の繊維に付着させた機能性材料が洗濯等によって比較的容易に脱落し、機能性材料の作用効果を長期間維持することができないという問題点がある。

また、セルロース樹脂に金属塩や金属塩化物を作用させる方法では、繊維にダメージを与えたり、着用者に影響をあたえたりする虞があり、特に、編み上げ後のニット製品などに適用する場合、その風合いに影響を及ぼす虞もあるため、完成された繊維製品に処理を施すことが難しいという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、繊維製品や着用者への影響が少なく、特に完成された繊維製品にも適用可能で、しかも、機能性材料の作用効果を長期間維持することの可能な繊維製品の製造方法を提供することにある。

斯かる実情に鑑み、本発明の繊維製品の製造方法は、繊維にセルロース樹脂と機能性材料の微粒子の混合物を付着させ、γ−Ａｌ_２Ｏ_３を触媒として前記セルロース樹脂を架橋・不溶化させることを特徴とする。この発明によれば、セルロース樹脂が付着した機能性材料の微粒子を繊維に付着させ、セルロース樹脂をγ−Ａｌ_２Ｏ_３を触媒として架橋・不溶化させることによって、機能性材料の微粒子を繊維に強固に固着させることができる。このように固着された機能性材料は洗濯等によっても脱落しにくく、長期間安定した機能を発揮することが可能である。また、繊維にダメージを与えることがなく、風合いにも影響を与えないため、繊維製品の品質を劣化させることがない。さらに、着用者への悪影響もないため、安全性を確保できる。特に、完成された繊維製品にも容易に処理を施すことができる。

また、本発明の別の繊維製品の製造方法は、繊維にγ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子を付着させる触媒付着工程と、その後、前記繊維にセルロース樹脂と機能性材料の微粒子の混合物を付着させる機能性材料付着工程と、を具備し、これによって前記機能性材料を前記繊維に担持させることを特徴とする。本発明によれば、上記の効果に加えて、繊維に予めγ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子を付着させてからセルロース樹脂と機能性材料の微粒子を付着させることによって、架橋・不溶化したセルロース樹脂を繊維により強固に固着させることが可能になる。

ここで、上記の繊維としては、一般に繊維と称されるものであれば如何なるものであってもよいが、木綿、麻、絹、羊毛、或いはこれらの混合物等の天然繊維、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル等の合成繊維、レーヨン、アセテート等の半合成繊維、並びに、これらの２種以上を適宜に混合してなる繊維などを用いることができる。特に、固着力の強さから見ると天然繊維や天然繊維を含む混合物であることが好ましい。

また、セルロース樹脂としては、繊維に付着した後に架橋・不溶化させ得るものであれば如何なるものであってもよいが、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどが挙げられる。

さらに、γ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子としては、触媒活性を高める意味で、１〜１００ｎｍ程度の粒径を有するものであることが好ましく、特に、３〜３０ｎｍの範囲内の粒径を有するものを主体とすることが望ましい。さらに、５〜１５ｎｍの粒径を主体とすることがより望ましい。粒径がこの範囲を下回ると入手性が悪くなり、製造コストも増大し、粒径がこの範囲を上回ると触媒活性が低下する。

また、機能性材料の微粒子は、機能性材料の機能性を発現するに足る粒径であればよいが、付着性や機能性を勘案すると、一般的には、例えば、０．０１〜５０μｍ程度の範囲内の粒径を主体とすることが好ましく、特に、０．１〜５μｍの粒径範囲を主体とすることが望ましい。粒径がこれらの範囲を上回ると、付着性が悪化するとともに繊維製品の外観や風合いに影響を与えやすくなる。また、粒径がこれらの範囲を下回ると、充分な機能性を得ることができなくなる場合がある。機能性材料としては、繊維製品に対して、防汚性、抗菌性、芳香性、防水性、紫外線遮断性、遮熱性、帯電防止性などの種々の機能を付加するものであればよく、特に限定されない。一般的には無機物であることが好ましい。

本発明において、前記触媒付着工程では、前記繊維が前記γ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子を分散させた水溶液に浸漬されることが好ましい。これによれば、γ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子を繊維中にしっかりと含浸させることができるため、セルロース樹脂の架橋・不溶化を確実に行うことができる。

本発明において、前記機能性材料付着工程では、前記繊維が前記セルロース樹脂を付着させた前記機能性材料の微粒子を含む液体に浸漬されることが好ましい。これによれば、セルロース樹脂を付着させた機能性材料の微粒子を含む液体に浸漬されることにより、機能性材料の微粒子がセルロース樹脂を介して繊維に付着しやすくなるため、繊維に対する機能性材料の固着力を高めることができる。特に、機能性材料の微粒子がセルロース樹脂によって包み込まれた状態とされることが固着力を高める上でより望ましい。

本発明において、前記機能性材料が金属酸化物であることが好ましい。これによれば、金属酸化物からなる機能性材料は容易に入手できるとともに多くの機能を有するため、繊維製品に対して容易に種々の機能を付加することができる。このような金属酸化物としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等が挙げられる。

本発明において、前記機能性材料が導電性酸化亜鉛であることが好ましい。これによれば、導電性酸化亜鉛を用いることによって、繊維製品に対して、遮熱機能、帯電防止機能、紫外線遮断機能を付加することができる。

本発明において、前記セルロース樹脂がヒドロキシエチルセルロースであることが好ましい。これによれば、架橋・不溶化の処理が容易であるとともに人体にも悪影響がなく安全な繊維製品を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。最初に、繊維製品の製造方法の実施形態について説明する。本実施形態は天然繊維、化学繊維（合成繊維）、これらの混紡、交撚繊維等によって構成される繊維製品、特に、ニット製品（手編み、横編み、経編み、丸編みなどで編まれている繊維製品）に種々の機能を付加するための方法である。

本実施形態では、繊維製品の元になる繊維に対する処理であっても、或いは、機能が付加されていない繊維製品に対する処理であってもよいが、以下の説明では機能が付加されていない繊維製品に対する処理方法として説明する。

本実施形態の製造方法は、親水処理工程、脱水処理、触媒付与工程、脱水処理、機能材料付着工程、脱水処理、水洗処理、脱水処理、乾燥処理の順で行われる。

［親水処理工程］
最初に繊維製品の親水処理を行う。この親水処理は、繊維製品に対するものであり、繊維製品を形成する前の繊維に対して本実施形態を実施する場合には省略することができる。繊維製品、特にニット製品においては、製造工程中の繊維の滑りを良好にし、編み易くする目的で繊維自体に蝋引きが施されている場合が多く、また、編み上げ時にも編機によって若干の油脂分が付着するため、予め繊維表面に付着している油脂分を除去する目的で親水処理を施す。

この処理は、例えば、界面活性剤を０．０１〜０．５ｗｔ％、好ましくは０．０５〜０．２ｗｔ％程度分散させた水溶液中に繊維製品を浸漬させ、繊維製品を回転させるか、水溶液を攪拌することによって行う。界面活性剤は特に限定されないが、安全性を高める上で食品添加可能な界面活性剤（例えば、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ステアロイル乳酸カルシウム、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステルなど）とすることが好ましく、また、親水性を高めるためにＨＬＢが１０以上の界面活性材を用いることが好ましい。

上記界面活性剤の濃度が低いと繊維の親水性が弱くなり、後述するセルロース樹脂の固着力が低下する。また、界面活性剤の濃度が高いと繊維が乾燥しにくくなるとともに触媒反応を妨げる虞がある。処理時間は繊維の種類で変わるが３０秒〜１０分程度でよい。繊維の親水性を確保するためには２〜４分程度が好ましい。時間をかけすぎると繊維の毛羽立ちやフェルト化の虞がある。具体例では３分とした。

繊維を傷めずに処理するためには、液温は２０〜５０℃の範囲内で行うことが好ましく、３５〜４５℃の範囲内であることが望ましい。特に、繊維中の染料が溶出しないようにするためには温度管理が重要となる。具体例では４０℃の液温とした。

上記の親水処理を行った後には軽く脱水する。脱水は脱水機にかけてもよいが、手で軽く絞るだけでも構わない。

［触媒付与工程］
次に、繊維製品は触媒を分散させた水溶液中に浸漬され、繊維製品を回転させるか、或いは水溶液を攪拌させて、触媒を繊維中に含浸させる。この工程では、触媒となるγ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子を液体に分散させて用いる。微粒子の粒度は１〜１００ｎｍ程度の粒径を有するものを主体とすることが好ましく、３〜３０ｎｍの粒径を有するものを主体とすることが望ましい。特に、５〜１５ｎｍの粒径を主体とする粒度分布であることがさらに望ましい。粒径がこれらの範囲を下回ると入手が困難になったり製造コストが増大したりし、粒径が上記の範囲を上回ると触媒活性が低下する。具体例としては、７〜１０ｎｍの粒径を有するものを主体とするγ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子を用いた。

本実施形態では、γ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子１０ｇに対して１００ｃｃの脱水メチルアルコールを混合し、混練した後に、γ−Ａｌ_２Ｏ_３が０．１〜０．５ｗｔ％の濃度で分散した状態となるように水で希釈して水溶液を作成した。そして、この水溶液中に繊維製品を浸漬し、攪拌しながら１分〜５分程度、好ましくは２〜３分程度処理する。時間をかけすぎると繊維の毛羽立ちやフェルト化の虞がある。具体例では３分とした。また、この工程でも、液温は２０〜５０℃の範囲内で行うことが好ましく、３５〜４５℃の範囲内であることが望ましい。具体例では４０℃の液温とした。この後、上記と同様に軽く脱水する。

［機能性材料付着工程］
次に、機能性材料の微粒子をセルロース樹脂と混合してなる液体中に繊維製品を浸漬し、機能性材料を付着させる。この工程では、機能性材料の微粒子とセルロース樹脂の水溶液とを混合し、必要に応じて分散剤等を用いてゲル化させ、さらに水（脱イオン水）で希釈して機能性材料が１．０〜５．０ｗｔ％程度の濃度となるように分散された懸濁液を調製する。なお、機能性材料の微粒子としては無機物、特に金属酸化物の微粒子が好ましく、粒径としては０．０１〜５０μｍの範囲内を主体とすることが好ましく、特に、０．１〜５μｍの粒径範囲を主体とすることが望ましい。そして、この懸濁液に繊維製品を浸漬し、繊維製品を回転させるか、懸濁液を攪拌させる。この処理は１〜５分程度の時間行う。特に、処理時間は２〜３分程度であることが好ましい。具体例では２分とした。

具体例としては、機能性材料として導電性酸化亜鉛を用い、セルロース樹脂としてヒドロキシエチルセルロースを用いた。この場合、導電性酸化亜鉛は０．１〜０．５μｍの粒径を主体とするものを用いた。なお、この粉体をレーザー回折法（マイクロトラック粒度分析装置；日機装社製）で測定したところ、０．２５μｍの平均粒径（１次粒子径）が得られた。ここで用いた導電性酸化亜鉛はアルミニウム等の３価の金属元素を添加（ドープ）することにより高導電体化したものである。また、ヒドロキシエチルセルロースを０．２〜０．５ｗｔ％含む水溶液（湯）を調製し、この水溶液と同じ質量の上記導電性酸化亜鉛の微粒子を混合し、適宜の分散剤を用いてゲル状に形成し、これをさらに水で希釈して上記懸濁液を得た。この懸濁液中では、機能性材料（導電性酸化亜鉛）の微粒子がセルロース樹脂（ヒドロキシエチルセルロース）によってコーティングされた（包み込まれた）状態にある。

また、この工程でも、液温は２０〜５０℃の範囲内で行うことが好ましく、３５〜４５℃の範囲内であることが望ましい。具体例では４０℃の液温とした。この後、上記と同様に軽く脱水する。その後、さらに水洗によって余分な機能材料を除去してから、再度上記と同様に軽く脱水した。そして、最後に湿率が８％程度となるまで例えばタンブラー乾燥機で乾燥させた。

［実験結果］
上記の具体例に基づいて、木綿、綿・麻混合、アクリル系繊維、絹をそれぞれ用いた繊維製品（ニット）についてそれぞれ処理を行い、その後、機能性材料（導電性酸化亜鉛）の特性である遮熱効果、帯電防止効果、紫外線遮断効果などが得られることを確認した。ここで、機能性の判定は、赤外線照射装置を用いた赤外線照射による温度変化を熱画像撮影装置（サーモトレーサＴＨ５１００；ＮＥＣ社製）による温度分布測定で未加工の繊維製品と対比して調べた。また、高抵抗率計（ハイレジスタンスメータ４３３９Ｂ、レジスティビティセル１６００８Ｂ；ヒューレットパッカード社製）による抵抗率測定を実施した。そして、遮熱性及び帯電防止性について未加工のものを基準として評価し、これらを総合的に判断して機能性の高低を４段階で決定した。

また、処理直後と洗濯を１０回行った後とにおいてそれぞれ蛍光Ｘ線分析（蛍光Ｘ線分析装置ＪＳＸ−３２０２ＥＶ；日本電子社製）により機能性材料（導電性酸化亜鉛）の定量分析を行った。実際には亜鉛の対応ピークの積分強度から機能性材料の残存量を推定した。その結果を表１に示す。なお、洗濯はドライクリーニング加工を施すことによって実施した。

また、比較例として、木綿、絹をそれぞれ用いた繊維製品（ニット）にアクリル系バインダーを用いた機能性材料（導電性酸化亜鉛）のコーティング処理（スプレー法）を行い、その後、処理直後と上記と同様の洗濯を４回行った後とにおいてそれぞれ上記と同様の定量分析を実施した。その結果を表２に示す。

表２に示すように、比較例１及び２のアクリル系バインダーを用いたコーティング処理では、４回の洗濯で機能性が損なわれるとともに、ピークの積分強度が当初の７〜１０％程度に低下し、ほとんど機能性材料が残存していないことがわかった。

これに対して、表１に示すように、実施例１〜１２では、１０回の洗濯後でも機能性は維持され、木綿、綿・麻混合、絹で約５０〜９０％程度の残存率が認められ、アクリル繊維でも２０〜３５％程度の残存率が認められた。したがって、機能性材料に付着したセルロース樹脂は繊維中に含浸されたγ−Ａｌ_２Ｏ_３を触媒として架橋・不溶化され、繊維に強固に固着されたものと思われる。

以上のように、本実施形態を適用した繊維製品では、機能性材料の残存率が高く、１回の洗濯ではほとんど除去されず、１０回の洗濯後でも機能性が充分に維持されていることが判明した。

Claims (7)

1. 繊維にセルロース樹脂と機能性材料の微粒子の混合物を付着させ、γ−Ａｌ_２Ｏ_３を触媒として前記セルロース樹脂を架橋・不溶化させることを特徴とする繊維製品の製造方法。
2. 繊維にγ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子を付着させる触媒付着工程と、その後、前記繊維にセルロース樹脂と機能性材料の微粒子の混合物を付着させる機能性材料付着工程と、を具備し、
   これによって前記機能性材料を前記繊維に担持させることを特徴とする繊維製品の製造方法。
3. 前記触媒付着工程では、前記繊維が前記γ−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子を分散させた水溶液に浸漬されることを特徴とする請求項２に記載の繊維製品の製造方法。
4. 前記機能性材料付着工程では、前記繊維が前記セルロース樹脂を付着させた前記機能性材料の微粒子を含む液体に浸漬されることを特徴とする請求項２又は３に記載の繊維製品の製造方法。
5. 前記機能性材料が金属酸化物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の繊維製品の製造方法。
6. 前記機能性材料が導電性酸化亜鉛であることを特徴とする請求項５に記載の繊維製品の製造方法。
7. 前記セルロース樹脂がヒドロキシエチルセルロースであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の繊維製品の製造方法。