JP2011042909A

JP2011042909A - 消臭性繊維およびその製造方法

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Publication number: JP2011042909A
Application number: JP2009193159A
Authority: JP
Inventors: Masami Ota; 雅巳太田
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2009-08-24
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2029-08-24
Also published as: JP5341673B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、優れた消臭性能を有し、長期間の使用や繰返しの洗濯等によっても初期の消臭性能や強度劣化が少ない繊維とその製造方法を提供することにある。
【解決手段】消臭性物質を含む消臭性繊維であって下記要件を満足する消臭性繊維。
ａ）消臭性物質を繊維全重量あたり０．５〜４重量部含むこと。
ｂ）単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ〜３ｄｔｅｘであること。
ｃ）消臭性物質により繊維表面に凸部が形成され、該凸部が繊維軸方向長さ１μｍあたり０．１個以上存在すること。
ｄ）消臭性物質の平均粒子径が０．１〜２．５μｍであること。
【選択図】なし

Description

本発明は、優れた吸着機能を発現可能な消臭性繊維に関する。更に詳しくは消臭機能を効果的に発現すると共に優れた強度を有し、かつ長期間に亘る使用においても繊維強度の低下が少ない消臭性繊維およびその製造方法に関するものである。

近年、快適生活を指向する生活環境の多様化に伴い、家庭だけでなく、オフィスや病院などにおいても種々の臭いに対する関心が高くなってきている。また、住宅の気密性の向上に伴い、顕在化してきた問題として、住居内における悪臭や有害な成分、例えばホルムアルデヒドのような成分への対応が迫られてきている。

このような状況において、消臭性能を有する繊維構造物を使用して悪臭を取り除く試みが種々提案されており、単なる吸着機能だけでなく、光触媒など分解機能も有しているものが永続的な消臭性能を発揮し続けることができるものとして提案されている。

従来、光触媒消臭性能の繊維構造物への付与方法は、例えば繊維構造物に後加工を施して消臭性分を付着させる方法（特開２００１−２５４２８１号公報など）が提案されているが、この方法では消臭性能を有する機能剤粒子が繊維表面に存在する為に機能剤粒子の脱落が起こりやすく、付着の為にバインダーを用いる為繊維布帛そのものの風合いが硬くなるなどの問題を有している。

これらの耐久性や風合いの問題を解決する為に、光触媒を繊維中に練り込んだものが種々提案されている（特開２００５−２２０４７１号公報など）。しかしこの方法では光触媒が繊維に埋没する為、臭い成分と光触媒の反応が繊維構成ポリマーによって制限され、光触媒の性能が発揮され難いという問題を有する。また、光触媒自身による基材の劣化により繊維強度が経時的に低下するという問題があった。その対策として、特開２００４−１６９２１７号公報などの様に、芯鞘型複合繊維の鞘部にのみ光触媒を担持させ、芯部で強度を確保する方法が提案されている。

しかしこの方法では強度の問題は解決されるものの、光触媒が鞘部に埋没し機能が発現しにくい問題があった。これらの問題を解決する為に、光触媒を練り込んだ剥離分割型複合繊維を分割することにより、繊維表面への光触媒の露出割合を増やし、性能の発現を容易にする方法が提案されている（特開平１０−２０４７２７号公報）。この方法により露出割合は増加するが、依然として埋没している光触媒は存在し、また、分割極細化する為に複合繊維は互いに非相溶性のポリマーに限定され、さらには極細化することによる糸条強力の大幅な低下が起こるなどの問題がある他、光触媒自身による繊維基材の分解も同時に促進され、長期間に亘る強度保持に劣るという問題があった。

特開２００１−２５４２８１号公報特開２００５−２２０４７１号公報特開２００４−１６９２１７号公報特開平１０−２０４７２７号公報

本発明の目的は、従来技術の有する課題を克服し、優れた消臭性能を有し、長期間の使用や繰返しの洗濯等によっても初期の消臭性能や強度劣化が少ない繊維とその製造方法を提供することにある。

本発明者等は、このような問題を解決するため検討した結果、本発明に到達したものであり、
即ち本発明によれば、
消臭性物質を含む消臭性繊維であって下記要件を満足することを特徴とする消臭性繊維、
ａ）消臭性物質を繊維全重量あたり０．５〜４重量部含むこと。
ｂ）単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ〜３ｄｔｅｘであること。
ｃ）消臭性物質により繊維表面に凸部が形成され、該凸部が繊維軸方向長さ１μｍあたり０．１個以上存在すること。
ｄ）消臭性物質の平均粒子径が０．１〜２．５μｍであること。
また、繊維を構成するポリマーが、平均粒子径が０．１〜２．５μｍの消臭性物質を含有する状態で紡糸し、延伸して０．５ｄｔｅｘ〜３ｄｔｅｘとすることにより繊維表面に消臭性物質による凸部を特定量以上形成する消臭性繊維の製造方法、
が提供される。

本発明により、消臭性物質の吸着機能を効果的に発現できると共に優れた強度を有し、かつ長期間に亘る使用においても繊維強度の低下が少ない繊維を提供できる。消臭性物質が繊維表面にむき出し、あるいは非常に薄く繊維を形成するポリマーによって被覆されている状態であり、繊維中に埋没している従来の消臭性物質練り込み型繊維と比較して圧倒的に消臭効率が向上する。

本発明の消臭性繊維を構成するポリマーは、繊維形成能を有する結晶性熱可塑性ポリマーであれば特に制限されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミドなどを挙げることができ、なかでも汎用的に用いられ、コスト面や性能のバランスのとれたポリエチレンテレフタレートを使用することが好ましい。

本発明の消臭性繊維は平均粒子径が０．１μｍ〜２．５μｍの消臭性物質を０．５重量部〜４重量部含有してなる単糸繊度０．５ｄｔｅｘ〜３ｄｔｅｘである。この組み合わせにて、紡糸、延伸することで、繊維表面に凸部が形成されてなることが重要である。
消臭性物質の平均粒子径が０．１μｍ未満であれば繊維表面の凸部が形成されず、２μｍを超える場合は単糸強度が著しく低下、あるいは単糸切れする。

消臭性物質含有量は、０．５重量部未満の場合は繊維表面の凸部の存在数が減少し、消臭性能が低下し、４重量部を超える場合は単糸強度が著しく低下し、単糸切れが生じる。
単糸繊度としては、０．５ｄｔｅｘより小さいと単糸強度が著しく低下し、単糸切れが生じ、３ｄｔｅｘより大きいと、繊維表面の凸部が形成されにくくなる。

消臭性物質はその表面積の効果によって臭気成分を吸着及び／又は分解消臭する機能を有するものを指すが、繊維に練り込むと繊維を構成するポリマー自身が消臭性物質の表面を被覆し、効率が落ちてしまう。そこで本発明においては、消臭性物質の効率を上げるために、凸部形状は消臭性物質がむき出し、あるいは非常に薄く繊維を形成するポリマーによって被覆されている状態であり、繊維中に埋没している従来の消臭性物質練り込み型繊維と比較して圧倒的に消臭効率が向上する。
凸部は繊維軸方向長さ１μｍ当たり０．１個以上存在することが必要である。０．１個未満であると消臭機能が十分に発現できない。好ましくは０．５個／１μｍ以上である。

本発明の消臭性繊維は、消臭性物質を含むポリマーによる中実繊維であるが、繊維の断面形状は特に限定されず異形断面でも良い。異形断面の具体例としてはＴ字形、Ｕ字形、Ｖ字形、Ｈ字形、Ｙ字形、Ｗ字形、３〜１４葉型、多角形等を挙げることができるが、本発明においてはこれらの形状に限定されるものではない。また、中空繊維であってもよい。

本発明で使用される消臭性物質とは、消臭機能を有する吸着剤や消臭剤を意味し、どちらか或いは両方含んでいても良い。
消臭性物質としては特に限定しないが、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化珪素からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属酸化物を含んでいることが重要である。例えば、水澤化学製“ミズカナイト”はこの点で有用である。また、これら金属酸化物の１種以上を含んでいれば、消臭性能は高く、例えば、ライオン製“ライオナイト”、協和化学工業製“ハイドロタルサイト類化合物”、東亞合成製“ケスモン”、ラサ工業製“ＫＤ−２１１ＧＦ”、チタン工業製“ＴＺ−１００”、“ＳＺ−１００Ｓ”などから選ばれる一種以上を混合して使用可能である。

これらの剤を繊維中に含有させる方法としては、
１．繊維のベースポリマーの重合時または重合直後に消臭性物質を添加含有させる方法、
２．繊維のベースポリマーをベースとする消臭性物質を含有するマスターバッチを作製しておき、それを使用する方法、
３．紡糸するまでの任意の段階（例えば、ポリマーのペレットの作製段階、溶融紡糸段階など）でこれらの剤を添加させる方法
などを挙げることができるが重合時の触媒活性による副反応の防止などの観点からマスターバッチ添加法が好ましく用いられる。

本発明の消臭性繊維は公知の方法により製糸することができる。例えば、消臭性繊維として溶融状態で繊維状に押出し、それを５００〜３５００ｍ／分の速度で溶融紡糸後、一旦巻き取らず直接延伸、熱処理する方法などが挙げられる。その他１０００〜５０００ｍ／分の速度で溶融紡糸し延伸する方法、５０００ｍ／分以上の高速で溶融紡糸し、用途によっては延伸工程を省略する方法などが好ましく挙げられ、細繊度の繊維の生産性、安定性に優れたものとできる。ここで平均粒子径が０．１〜２．５μｍの消臭性物質を含有させた後紡糸延伸し単糸繊度を０．５ｄｔｅｘ〜３ｄｔｅｘとすることが重要で、本方法により繊維表面に該消臭性物質による凸部を繊維軸方向長さ１μｍあたり０．１個以上形成させることが可能となる。

本発明の消臭性繊維は、繊維の長さ方向の形態が特に制限されるものではない。すなわち、繊維の長さ方向にほぼ同じ直径を有する繊維であってもよく、太細を有するシックアンドシン繊維であってもよく、それ以外の繊維であってもよい。さらに繊維は短繊維または長繊維のいずれであってもよく、繊維製品が糸である場合、紡績糸、マルチフィラメント糸、短繊維と長繊維との複合糸であってもよい。さらに本発明の繊維には、用途や繊維の種類に応じて、仮撚加工、インターレース加工などの空気絡合処理、捲縮加工、防縮処理、防皺処理、親水加工、防水加工、防染加工などの任意の加工・処理が施されてもよい。

本発明の消臭性繊維は上述の消臭剤の他に、繊維の種類に応じて繊維に用いられている各種の添加剤、たとえば酸化防止剤、難燃剤、帯電防止剤、着色剤、滑剤、抗菌剤、防虫・防ダニ剤、防カビ剤、紫外線吸収剤、艶消剤等を含有してもよい。

また本発明の消臭性繊維は種々の繊維製品として利用することができ、糸、織布、編布、不織布等の布帛、パイル織物、パイル編物等のパイル布帛、これらのものから形成された衣類やその他の身体着用品、インテリア製品類、寝具類、食品用包装材などを挙げることができる。具体的には下着、セーター、ジャケット、パジャマ、浴衣、白衣、スラックス、靴下、手袋、ストッキング、エプロン、マスク、タオル、ハンカチ、サポーター、ヘッドハンド、帽子、靴のインソール、芯地等の衣類や身体着用品；各種カーペット、カーテン、のれん、壁紙、障子紙、襖、繊維製ブラインド、人工観葉植物、椅子等の布張用生地、テーブルクロス、電気製品カバー、畳、布団の中詰材（詰綿等）、布団の側地、シーツ、毛布、布団カバー、枕、枕カバー、ベッドカバー、ベッドの中詰材、マット、衛生材料、便座カバー、ワイピングクロス、空気清浄機やエアーコンディショナー等のフィルターなどを挙げることができる。

本発明の消臭性繊維および該繊維を用いた繊維製品の性能として、例えば、太陽光、蛍光灯、紫外線ランプ等の照射下あるいは無光下において、アンモニア、アミン類等の塩基性臭気成分、酢酸等の酸性臭気成分、ホルマリン、アセトアルデヒド等の中性臭気成分などの多くに臭気成分を速やかに、しかも長期に亘り吸着およびまたは分解し、無臭化することができる。そのため、多数の臭気成分を含むたばこ臭等であっても効率よく除去でき、室内や車内の消臭に有効である。また家具や新建材などから発生するホルマリン、アセトアルデヒド等のアルデヒド類の消臭に対しても有効である。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における各項目は下記の方法で測定した。

（１）消臭性能
消臭性繊維の消臭性能は下記の測定法により消臭率で評価した。
臭気成分の初期濃度をアンモニア１００ｐｐｍとした総量３リットルと、試料量１．３ｇの筒網状試料と共にテドラーバッグ内に封入し、２時間後の容器中の臭気成分の残存濃度を検知管を用いて測定して求めた（Ｗ１）。消臭率を算出するための空試験として、臭気成分の初期濃度をアンモニア１００ｐｐｍとした総量３リットルのみをテドラーバッグ内に封入し、２時間後の容器中の臭気成分の残存濃度を検知管を用いて測定して求めた（Ｗ２）。これらの測定値を元に、消臭率（％）＝（Ｗ２−Ｗ１）×１００／Ｗ２の式により消臭率を算出した。

（２）単位長さ当たりの凸部の量
延伸糸の側面を走査型電子顕微鏡にて２０００倍にて撮影し、明らかに粒子によって突起状に生じている繊維表面の箇所を凸部とし、１０μｍ当たりの個数をｎ＝１０にて測定し、繊維軸方向長さ１μｍ当たりの平均値として算出した。

（３）繊維強度
２０℃、６５％ＲＨの雰囲気下で、引張試験機により、試料長２０ｃｍ、速度２０ｃｍ／分の条件で破断時の強度を測定した。測定数は１０とし、その平均をそれぞれの強度とした。

（４）消臭性物質の平均粒子径
消臭性物質の平均粒子径は下記の装置により測定した。動的光散乱式粒度分布測定装置によって測定することができ、この動的光散乱式粒度分布測定装置として日機装株式会社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣＵＰＡ（ｍｏｄｅｌ：９３４０−ＵＰＡ１５０）を使用した。

［実施例１］
消臭性物質として、平均粒子径が２．７μｍの水澤化学工業株式会社製ミズカナイトＨＦを株式会社セイシン企業製ジェットミル（ｍｏｄｅｌ：ＳＴＪ−２００）で粉砕し、平均粒子径を２．２μｍとしたものを用いた。平均粒子径は日機装株式会社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣＵＰＡ（ｍｏｄｅｌ：９３４０−ＵＰＡ１５０）で測定した。粉砕した消臭性物質は固有粘度０．６４（３５℃、オルソクロロフェノール中）のポリエチレンテレフタレートをベースポリマーとし、消臭性物質が固形分全重量当たり１０重量％含むマスターバッチを作成した。ポリエチレンテレフタレートに対してマスターバッチを３０重量％チップブレンドし、溶融温度２７５℃で押出機にて溶融し、３６孔の円形の吐出孔を有する口金を用い、紡糸速度１０００ｍ／分にて引き取った後、一旦巻き取ることなく、予熱温度９０℃、熱セット温度１４０℃、延伸倍率３．７倍で延伸し、３７００ｍ／分の速度で巻き取った。得られたポリエステルマルチフィラメントは、繊度４０ｄｔｅｘ、単糸繊度１．１ｄｔｅｘ、強度４．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２８％であった。この繊維の側面を観察したところ、凸部が多数形成されており、筒編を作成して消臭性の評価をおこなったところ、表１に示す通り共に優れた性能を有することが確認された。

［実施例２〜３、比較例１〜２］
実施例１において、使用するマスターバッチを１０重量％としたものを実施例２、０．２重量％としたものを比較例１、実施例２において紡糸時に７２孔の口金を用いたものを実施例３、吐出量を増やし、繊度を１４４ｄｔｅｘ（単糸繊度４ｄｔｅｘ）としたものを比較例２とし、上記変更点以外は実施例１と同様の方法で繊維を得た。得られた消臭性繊維の物性を表１に示す。

本発明の範囲内である実施例２、３においては、繊維強度も高く、消臭性を両立する優れたものを得ることができたが、消臭性物質の含有量の少ない比較例１、単糸繊度の太い比較例２においては繊維表面にみられる凸部の量が少なく、消臭性に劣るものとなった。

耐久性を有する消臭性を有し、かつ強度や風合いにも優れるポリエステル布帛として、スポーツ用、カジュアル用、紳士婦人スーツ等の衣料用途をはじめ、メディカル用途、インテリア用途、などに対しても有用である。

Claims

消臭性物質を含む消臭性繊維であって下記要件を満足することを特徴とする消臭性繊維。
ａ）消臭性物質を繊維全重量あたり０．５〜４重量部含むこと。
ｂ）単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ〜３ｄｔｅｘであること。
ｃ）消臭性物質により繊維表面に凸部が形成され、該凸部が繊維軸方向長さ１μｍあたり０．１個以上存在すること。
ｄ）消臭性物質の平均粒子径が０．１〜２．５μｍであること。
消臭性物質が酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化珪素からなる群から選ばれる少なくとも一種の成分を主成分とする複合金属酸化物である請求項１記載の消臭性繊維。
請求項１記載の消臭性繊維の製造方法であって、繊維を構成するポリマーに平均粒子径が０．１〜２．５μｍの消臭性物質を含有させた後紡糸延伸し単糸繊度を０．５ｄｔｅｘ〜３ｄｔｅｘとし、繊維表面に該消臭性物質粒子による凸部を繊維軸方向長さ１μｍあたり０．１個以上形成させることを特徴とする消臭性繊維の製造方法。