JP2007321263A - 光触媒を担持した、消臭機能を有する繊維布帛及びその製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】
繊維布帛の柔らかな風合いを維持し、光触媒の酸化作用による繊維布帛の変色や劣化を完全に防ぎ、光触媒の酸化能力を十分発揮させるようにした消臭繊維布帛を提供する。
【解決手段】
アクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂により、光触媒を繊維布帛に一旦固定し、その後、水またはアルコール溶媒でこの繊維布帛を洗うことにより光触媒表面から水溶性バインダー樹脂を取り除くことによって、柔らかな風合いのままで消臭機能等を十分発揮する繊維布帛が得られることを見出し、本発明に至ったものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、衣料や、カーテン、カーペット、壁紙等のインテリア用品、衛生材料などに広く応用でき、消臭機能を有するようにした繊維布帛に関する技術である。

従来技術として、消臭、抗菌および防汚等の機能に関する技術は多く知られている。例えば、活性炭の優れた吸着作用を利用した消臭剤が市場に多く出されているが、これらは悪臭成分を素早く吸着し、周辺の臭気濃度を短期的に低下さす働きには優れているが、悪臭成分の量が減少するわけではなく、悪臭成分が再放出されることもあり有効期間に限りのある消臭方法とされている。

また、消臭スプレーを、直接臭気を発するものに吹きつけ消臭するものも市場に多く出されているが、この方法は、芳香剤等の働きにより、一時的に臭いは消えるものの、時間がたてば再び臭気が発生し根本的な解決には到っていない。

次ぎに、悪臭成分を分解して消臭する方法としては、フタロシアニンが良く知られているが、全ての悪臭に有効なものではなく、タバコ臭や、人体の汗の臭いであるイソ吉草酸等の悪臭に対しては有効な消臭方法とは言いがたいものである。

その他では、悪臭成分を分解して消臭する方法として、光触媒が良く知られている。光触媒のなかでも酸化チタン光触媒は、水中のハロゲン含有有機物を炭酸ガスと水に分解したり、たばこ臭や人体の汗の臭いであるイソ吉草酸等の悪臭を消臭したり、布に付着したたばこのヤニ等の着色物質を分解する防汚効果もあることがよく知られている。

また、酸化チタン光触媒は、その強力な酸化力によって、大腸菌などを殺す機能もあることは確認されており、抗菌効果のあることも知られている。

しかしながら、光触媒はそのような有益な機能を有する反面、光触媒を直接繊維布帛等の有機物にバインダー樹脂等によって担持させると、光触媒の強い酸化分解力によって、バインダー樹脂や繊維布帛が有機質の炭化水素を含む樹脂であるため分解されたり中間生成物を発生して、着色したり、異臭が発生するなどの諸問題が生じていた。そのため、使用が限定され、酸化に強いタイルやガラス等の無機の担持素材で使用されることが多かった。

これを改善するため特許文献１においては、繊維布帛に酸化チタン光触媒をシリコーン架橋型樹脂で固定することにより、使用に際して繊維布帛に変色や劣化がなく、持続性のある優れた消臭、抗菌および防汚機能を有する繊維布帛の技術を開示している。

また、出願人は特許文献２において、バインダー樹脂としてアクリルシリコン系バインダー樹脂を使用することにより、繊維布帛に変色や劣化がなく、持続性のある優れた消臭、抗菌および防汚機能を有する繊維布帛の技術を開示している。

特開平１０−１８７９ 特開２００５−０９７７７３

しかしながら、上記方法は、バインダー樹脂を使用することから、繊維布帛に固定する光触媒の表面をバインダー樹脂が覆いながら担持することになるので、光触媒の能力が百パーセント発揮されるものとはなっていなかった。本発明の課題は、上述の事情に鑑み、繊維布帛の柔らかな風合いを維持し、光触媒の酸化作用による変色や劣化を防いだ上に、光触媒が持つ消臭、抗菌および防汚機能等を十分発揮しうる繊維布帛を提供することにある。

本発明は、繊維布帛の柔らかな風合いを維持し、変色や劣化を完全に防いだ消臭、抗菌および防汚機能等を有する繊維布帛を提供すべく検討を行なった結果、アクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂により光触媒を繊維布帛に固定し、その後、水またはアルコール溶媒でこの繊維布帛を洗うことにより光触媒表面から水溶性バインダー樹脂を取り除くことによって、柔らかな風合いのままで消臭機能等に優れた繊維布帛が得られることを見出し、本発明に至ったものである。上記課題を達成するために以下の手段を提供する。

［１］繊維布帛に光触媒がアクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂により固定されてなる繊維布帛であって、前記水溶性バインダー樹脂を水またはアルコール溶媒で洗い落としたことに特徴のある消臭機能を有する繊維布帛。

［２］前記光触媒の粒径が５ｎｍ〜２０μｍである前項１記載の消臭機能を有する繊維布帛。

［３］前記光触媒の繊維布帛への付着量が、繊維布帛１００重量部に対し、０．５〜２５重量％である前項１又は２記載の消臭機能を有する繊維布帛。

［４］前記アクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂の混合比率は、９０：１０〜５０：５０であることを特徴とする前項１乃至３に記載の消臭機能を有する繊維布帛。

［５］繊維布帛に光触媒をアクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂により固定する工程と、その後水溶性バインダー樹脂を水またはアルコール溶媒で洗いとる工程とからなることを特徴とする消臭機能を有する繊維布帛の製造方法。

［１］の発明によれば、光触媒は、アクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂により繊維布帛に固定されるので、アクリルシリコン系バインダー樹脂のシリコン基と光触媒、アクリル基と繊維布帛がそれぞれ選択的に結合しやすいことから、繊維布帛に直接光触媒が結合することが少なくなるため、繊維布帛への光触媒の強い酸化作用の影響が回避され、繊維布帛の変色や劣化がなく、かつ持続性のある優れた消臭能を有する繊維布帛を得ることができる。また一方、水溶性バインダー樹脂は、アクリルシリコン系バインダー樹脂の間にあって、光触媒や繊維布帛を覆うようにして光触媒を繊維布帛に固定している。このように光触媒を繊維布帛に固定した後、水またはアルコール溶媒で洗ってやれば、光触媒表面に付いた水溶性バインダー樹脂のみが取り除かれて、光触媒に直接光が照射される量が増え、バインダー樹脂で覆われた状態よりも悪臭ガスと接触する面積が大きくなり、消臭機能を十分発揮することができるようになる。

［２］の発明によれば、光触媒の粒径が５ｎｍ〜２０μｍであるので、手触り感のよい消臭機能を有する繊維布帛とすることができる。

［３］の発明によれば、光触媒の繊維布帛への付着量が、繊維布帛１００重量部に対し、０．５〜２５重量％であるので、十分な消臭機能を発揮する繊維布帛とすることができる。

［４］の発明によれば、アクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂の混合比率を９０：１０〜５０：５０とするので、光触媒の繊維布帛への固着力が確保され、光触媒の酸化力も十分発揮することができる。

［５］の発明によれば、消臭、抗菌、および防汚機能を有する繊維布帛の製造方法は、繊維布帛に光触媒をアクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂により固定する工程と、その後水溶性バインダー樹脂を水またはアルコール溶媒で洗いとる工程とからなるので、光触媒表面や繊維布帛に付いた水溶性バインダー樹脂のみが取り除かれることから、光触媒に直接光が照射される量が増え、バインダー樹脂で覆われた状態よりも悪臭ガスと接触する面積が大きくなり、消臭機能を十分発揮しうる繊維布帛の製造方法とすることができる。

本発明の消臭機能を有する繊維布帛について詳細に説明する。本発明のメカニズムは十分解明されていないが、光触媒は、アクリルシリコン系バインダー樹脂のシリコン基とシラノール結合で接合し、又アクリルシリコン系バインダー樹脂のアクリル基は、繊維布帛と強力に接合する。このように、光触媒が繊維布帛に直接結合するのではなく、シリコン基と酸化チタン光触媒、アクリル基と繊維布帛がそれぞれ選択的に結合することから、光触媒の酸化作用から繊維布帛の変色や劣化を防ぐことができるものである。また、アクリル基を介して繊維布帛と光触媒とが間接的に接合することから、繊維の柔らかい風合いが守られるものである。光触媒をアクリルシリコン系バインダー樹脂のシリコン基を介して、繊維布帛と間接的に固定することにより、光触媒によって繊維やバインダー樹脂が侵されない状態を確保したうえで、従来消臭が困難であったタバコ臭、汗臭なども簡単に消臭することができ、また付着したタバコのヤニなどの着色物質を分解して、防汚効果も得ることができるものである。

また、水溶性バインダー樹脂はアクリルシリコン系バインダー樹脂の間にあって、光触媒と繊維布帛に共通に結合する。即ち光触媒表面と繊維布帛表面は、アクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂の薄膜に覆われ、光触媒が繊維布帛に固定される。その後、水またはアルコール溶媒で洗ってやれば、アクリルシリコン系バインダー樹脂のみが残り、光触媒が繊維布帛に固定され、かつ光触媒表面の水溶性バインダー樹脂のみが取り除かれることから、光触媒への光の照射量が増大し、元々持っている光触媒の酸化力を十分発揮させることができるようになる。

本発明に用いる光触媒としては、例えば酸化チタン、酸化タングステン等を挙げることができるが特に限定されない。中でも酸化チタン光触媒は、市場に多く使われていることからコストも安く、入手しやすい。また、酸化チタン光触媒は、その酸化力により、黄色ブドウ球菌などに殺菌力があることは知られており、菌が人体代謝物などを分解する時に発生する悪臭を抑制し、抗菌効果も得ることができるものである。

前記光触媒の粒径は、５ｎｍ〜２０μｍであるものが好ましい。光触媒の粒径が２０μｍを越えると悪臭の分解速度が遅くなり、またざらつき感が発現したり、繊維布帛が白くなり好ましくない。また、５ｎｍを下回る粒径とすることは技術的に製造することは困難で、コスト的にも採算が合わず好ましくない。より好ましくは７ｎｍ〜５μｍがよい。

また、前記光触媒の繊維布帛への付着量は、繊維布帛１００重量部に対し、０．５〜２５重量％が好ましい。光触媒の繊維布帛への付着量が２５重量％を越えると風合いが硬くなり、また繊維布帛が白化して好ましくない。また、０．５重量％を下回ると悪臭の分解速度が遅く、消臭効果が弱くなり好ましくない。より好ましくは０．７〜１０重量％である。

次に、アクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂の混合比率は９０：１０〜５０：５０とするのが好ましい。アクリルシリコン系バインダー樹脂が５０を下回ると、繊維布帛と光触媒との接着力が弱くなり好ましくない。また逆にアクリルシリコン系バインダー樹脂が９０を上回ると、光触媒の消臭効果が弱くなり好ましくない。さらに好ましい混合比率は８０：２０〜６０：４０である。

アクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂と光触媒の混合溶液を作るには、例えば、まず水に光触媒を加え、よく攪拌して光触媒分散液を作成する。次にアクリルシリコン系バインダー樹脂を加え攪拌しながら、さらに水溶性バインダー樹脂を混入し光触媒混合バインダー樹脂溶液を作る。この時、選択的にシリコン基が光触媒とシラノール結合するため、酸化チタン光触媒の表面にはアクリルシリコン系バインダー樹脂のシリコン基と水溶性バインダー樹脂が混同して接合していることになる。このようにした後、繊維布帛に浸漬・塗布されることにより、アクリルシリコン系バインダー樹脂のアクリル基と水溶性バインダー樹脂が混同して繊維と接合することから、酸化チタン光触媒が繊維と直接接合するのを防ぎ、さらに柔軟性を保ちながら繊維と接合するものである。

酸化チタン光触媒の混入した混合バインダー樹脂溶液によって酸化チタン光触媒を繊維布帛に担持させる方法は、浸漬法とコーティング法を例示できる。

浸漬法は、繊維布帛をアクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂と酸化チタン光触媒の混合液に浸漬した後マングルで絞り、これを乾燥させることによって繊維布帛に酸化チタン光触媒を担持させるもので均一に担持することができる。

コーティング法は、繊維布帛にアクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂と酸化チタン光触媒の混合液をコーティングした後乾燥させることによって繊維布帛に酸化チタン光触媒を担持させるもので、生産性を顕著に向上でき、担持量も精度高く制御できる。前記コーティング方法は、特に限定されるものではないが、例えばグラビアロール加工、スプレー加工、ロールコーター加工、ジェットプリント加工、転写プリント加工、スクリーンプリント加工等を例示することができる。

コーティング法は、混合バインダー樹脂溶液を繊維布帛上に皮膜状に層となって全面接着するよりも、網目状に接着させることが可能な加工方法として有用な加工である。これは、混合バインダー樹脂が層となって全面接着するのではなく、網目状に接着させることにより、繊維布帛を構成する糸が相対的に動きうることから、繊維布帛の柔軟性が確保されることと、繊維布帛に消臭、抗菌、防汚以外の機能性を付与する部分としての空間を残すことができ、難燃、撥水、撥油等の機能をさらに付与することができる。

光触媒の粒径は酸化作用の効果から小さいほど好ましく、また繊維径の１０分の１以下の粒径のものが、繊維からの脱落のし易さの面から好ましく、２０μｍ以下が推奨される。

本発明に使用されるアクリルシリコン系バインダー樹脂は、共栄社化学製Ｓ−６０ＮＦＥを使用した。

シリコン基の末端が

であるため、光触媒と優先的にシラノール結合で強く接合する。

また、アクリル基は繊維との密着性に富み、物理的に強く結合する。特に、有機繊維であるアクリル、ナイロン、ポリエステル等の繊維との結合力は非常に強く、アクリル基が優先的に繊維布帛に結合し、接着部の柔軟性が確保され、耐久性も十分なものとなる。

本発明に使用される水溶性バインダー樹脂としては、アクリル酸樹脂、セルロース樹脂等を挙げることができる。

このようにして第一工程として繊維布帛にアクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂で光触媒を担持させ、乾燥してし繊維布帛を得る。次に第二工程として、この繊維布帛を水洗して水溶性バインダー樹脂を取り除き、アクリルシリコン系バインダー樹脂で光触媒を担持させた繊維布帛を得、再び乾燥して、消臭機能等を十分発揮する繊維布帛を得るものである。

次ぎに実施例により、本発明を具体的に説明する。なお実施例における各種消臭性能の測定は次のように行った。
（アンモニア消臭性能）
酸化チタン光触媒を担持した繊維布帛（１０×１０ｃｍ角）を内容量２リットルのテトラバッグ袋内に入れた後、袋内において濃度が１００ｐｐｍとなるようにアンモニアガスを注入し、この袋を紫外線ランプ（ナショナル・ブラックライト・ブルーＦＬ２０Ｓ・ＢＬ−Ｂ・２０ワット）の直下３０ｃｍに設置し、紫外線照射強度が３．０ｍワット／ｃｍ^２になるように微調整を行なった。二時間経過後にアンモニアガスの残存濃度を測定し、この測定値よりアンモニアガスを除去した総量を算出し、これよりアンモニアガスの除去率（％）を算出した。

（硫化水素消臭性能）
アンモニアガスに代えて硫化水素ガスを用いて袋内において濃度が１０ｐｐｍとなるように注入した以外は、上記アンモニア消臭性能測定と同様にして硫化水素ガスの除去率（％）を算出した。

（メチルメルカプタン消臭性能）
アンモニアガスに代えてメチルメルカプタンガスを用いて袋内において濃度が１０ｐｐｍとなるように注入した以外は、上記アンモニア消臭性能測定と同様にしてメチルメルカプタンガスの除去率（％）を算出した。

（酢酸消臭性能）
アンモニアガスに代えて酢酸ガスを用いて袋内において濃度が１０ｐｐｍとなるように注入した以外は、上記アンモニア消臭性能測定と同様にして酢酸ガスの除去率（％）を算出した。

（アセトアルデヒド消臭性能）
アンモニアガスに代えてアセトアルデヒドガスを用いて袋内において濃度が１０ｐｐｍとなるように注入した以外は、上記アンモニア消臭性能測定と同様にしてアセトアルデヒドの除去率（％）を算出した。

（ホルムアルデヒド消臭性能）
アンモニアガスに代えてホルムアルデヒドガスを用いて袋内において濃度が１０ｐｐｍとなるように注入した以外は、上記アンモニア消臭性能測定と同様にしてホルムアルデヒドの除去率（％）を算出した。

（トルエン消臭性能）
アンモニアガスに代えてトルエンガスを用いて袋内において濃度が１０ｐｐｍとなるように注入した以外は、上記アンモニア消臭性能測定と同様にしてトルエンの除去率（％）を算出した。

そして、除去率が９５％以上であるものを「◎」、除去率が９０％以上９５％未満であるものを「○」、除去率が８５％以上９０％未満であるものを「△」、除去率が８５％未満であるものを「×」と評価した。

＜実施例１＞
粒径１０ｎｍの酸化チタン光触媒１重量部を７９重量部の水に加えた後、攪拌機により攪拌を行ない、分散液を得た。この分散液にさらに１０重量部のアクリルシリコン系バインダー樹脂（固形分５０％)を加え良く攪拌し、さらに１０重量部の澱粉糊を混入して均一な分散液（処理液)を得た。この処理液に、ポリエステル製のスパンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ^２)
を浸漬した後、取り出してマングルで絞って乾燥させて、消臭性スパンボンド不織布を得た。次にこの消臭性スパンボンド不織布を水洗いし、澱粉糊を除去し再度乾燥して消臭性スパンボンド不織布を得た。前記酸化チタン光触媒のスパンボンド不織布への付着量は１．５重量％であった。次にこの酸化チタン光触媒の付着した繊維布帛を、上記の各種ガスの消臭試験をおこない除去率を表に記載した。

＜実施例２＞
次に、実施例１において、酸化チタン光触媒２重量部を７８重量部の水に加えた以外は実施例１と同様にして、消臭繊維布帛を得た。酸化チタン光触媒のスパンボンド不織布への付着量は３．０重量％であった。

＜実施例３＞
次に、実施例１において、粒径１０ｎｍの酸化チタン光触媒を粒径５μｍとした以外は実施例１と同様にして、消臭繊維布帛を得た。酸化チタン光触媒のスパンボンド不織布への付着量は１．５重量％であった。

＜実施例４＞
実施例１において、粒径１０ｎｍの酸化チタン光触媒を粒径５０μｍとした以外は実施例１と同様にして、消臭繊維布帛を得た。酸化チタン光触媒のスパンボンド不織布への付着量は１．５重量％であった。

＜比較例１＞
実施例１において、バインダー樹脂として２０重量部のアクリルシリコン系バインダー樹脂（固形分５０％)のみとし、澱粉糊を使用しなかった以外は実施例１と同様にして、消臭繊維布帛を得た。酸化チタン光触媒のスパンボンド不織布への付着量は１．５重量％であった。

本発明の技術は、光触媒と繊維とを、光触媒の能力が下がることを防ぎながら結合させるもので、利用される分野は広く、衣料や、カーテン、カーペット、壁紙等のインテリア用品、車両等のシート地、天井材、衛生材料などに広く利用される。

Claims (5)

1. 繊維布帛に光触媒がアクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂により固定されてなる繊維布帛であって、前記水溶性バインダー樹脂を水またはアルコール溶媒で洗い落としたことに特徴のある消臭機能を有する繊維布帛。
2. 前記光触媒の粒径が５ｎｍ〜２０μｍである請求項１記載の消臭機能を有する繊維布帛。
3. 前記光触媒の繊維布帛への付着量が、繊維布帛１００重量部に対し、０．５〜２５重量％である請求項１又は２記載の消臭機能を有する繊維布帛。
4. 前記アクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂の混合比率は、９０：１０〜５０：５０であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の消臭機能を有する繊維布帛。
5. 繊維布帛に光触媒をアクリルシリコン系バインダー樹脂と水溶性バインダー樹脂の混合バインダー樹脂により固定する工程と、その後水溶性バインダー樹脂を水またはアルコール溶媒で洗いとる工程からなることを特徴とする消臭機能を有する繊維布帛の製造方法。