JP2015030925A - 抗菌防臭性、消臭性を有するアクリル系複合繊維並びにそれを含む紡績糸および織編物 - Google Patents

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Abstract

【課題】繊維上の菌の増殖を抑制し、汗や汚れの分解に起因する悪臭の発生を防止する抗菌防臭効果と、人体から汗臭・加齢臭の原因とされている酢酸、イソ吉草酸、ノネナールおよびアンモニアに消臭効果を有するアクリル系複合繊維それを含む織編物を提供。
【解決手段】アクリロニトリル系重合体60〜90質量%、セルロースアセテート9〜39質量%、消臭性微粒子0.5〜2.5質量%、抗菌剤0.05〜2.0質量%から構成され、連続相がアクリロニトリル系重合体、分散相がセルロースアセテートである繊維構造を有するアクリル系複合繊維。
【選択図】なし

Description

本発明は繊維上の菌の増殖を抑制し、汗や汚れの分解に起因する悪臭の発生を防止する抗菌防臭効果と、人体から汗臭・加齢臭の原因とされている酢酸、イソ吉草酸、ノネナールおよびアンモニアに消臭効果を有するアクリル系複合繊維並びにそれを含む織編物に関する。
アクリル繊維は、ソフトで暖か味のある風合いを有し、また染色鮮明性に優れているため、衣料や建寝装分野等に幅広く用いられている。また近年では、毛布、モケット、マット、カーペット、靴下、肌着、シーツ、カーテンなどの編織物製品に抗菌防臭効果や消臭効果を有するものが強く要望されてきている。
繊維製品に抗菌防臭効果や消臭効果を付与する手段としては、これまでも多数提案されている。例えば、抗菌防臭効果を付与する方法としては、銀−ゼオライト系に代表される無機金属系物質、四級アンモニウム塩の誘導体、脂肪酸エステル系化合物等の抗菌剤を繊維中に添加する方法(特許文献1)や、これらの抗菌剤を後加工により繊維表面に付着させる方法(特許文献2)等が知られている。
また、消臭効果を付与する方法としては、既知の消臭剤を使用して、繊維中に消臭剤を添加するか、または後加工により機能付与する方法(特許文献3)や、繊維自体を改質し機能付与する方法(特許文献4)等が知られている。
しかしながら、後加工により機能付与する方法では、抗菌防臭効果や消臭効果の耐久性が低く、染色や洗濯を繰り返すことにより性能が低下するといった問題がある。耐久性を維持するためにバインダー樹脂を併用する方法も提案されているが、この方法では繊維製品の風合いが低下するといった問題がある。また、抗菌剤や消臭剤を繊維中に添加する方法では、耐久性は向上するものの、十分な性能を得ようとするためには繊維中に添加する機能剤の含有率を高くする必要があり、紡糸工程での糸切れ発生による生産性の低下や、機能剤自体のコストアップに繋がるといった問題がある。また、繊維自体を改質する方法であっても、一旦紡糸した繊維を改質する工程が必要であり、加工コストの増加が問題である。
特開2009−235641号公報 特開2009−293147号公報 特開2008−88591号公報 特開2009−114556号公報
本発明は、上記従来の問題点を解消することを目的としており、繊維上の菌の増殖を抑制し、汗や汚れの分解に起因する悪臭の発生を防止する抗菌防臭効果と、人体から汗臭・加齢臭の原因とされている酢酸、イソ吉草酸、ノネナールおよびアンモニアに消臭効果を有するアクリル系複合繊維それを含む織編物を提供することにある。
本発明の要旨は、アクリロニトリル系重合体60〜90質量%、セルロースアセテート9〜39質量%、消臭性微粒子0.5〜2.5質量%、抗菌剤0.05〜2.0質量%から構成され、連続相がアクリロニトリル系重合体、分散相がセルロースアセテートである繊維構造を有するアクリル系複合繊維にある。
本発明により、繊維上の菌の増殖を抑制し、汗や汚れの分解に起因する悪臭の発生を防止する抗菌防臭効果と、人体から汗臭・加齢臭の原因とされている酢酸、イソ吉草酸、ノネナールおよびアンモニアに消臭効果を有するアクリル系複合繊維それを含む織編物が提供される。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
<アクリロニトリル系重合体>
本発明のアクリル系複合繊維は、アクリロニトリル系重合体を60〜90質量%を含み、好ましくは65〜75質量%含むと良い。アクリロニトリル系重合体の含有率が60質量%以上であることで、アクリル系複合繊維を紡糸する際の糸切れおよび巻き付きなどが少なくなるとともに、繊維物性が向上し紡績工程通過性が良好となり、さらには、当該繊維を使用した織編物のソフト感が良好となる。また、アクリロニトリル系重合体の含有率が90質量%以下であることで、当該繊維を使用した織編物のドライ感が良好となる。
本発明において、アクリロニトリル系重合体は、アクリロニトリル及びこれと共可能な不飽和単量体からなる。このような不飽和単量体として、アクリル酸、メタクリル酸、若しくはこれらのアルキルエステル類、酢酸ビニル、アクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、さらに目的によってはビニルベンゼンスルホン酸ソーダ、メタリルスルホン酸ソーダ、アリルスルホン酸ソーダ、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ソーダ、ソディウムパラスルホフェニールメタリルエーテル等のイオン性不飽和単量体を用いることができる。
<セルロースアセテート>
本発明のアクリル系複合繊維は、セルロースアセテートを9〜39質量%含み、好ましくは15〜35質量%含むと良い。セルロースアセテートの含有率が9質量%以上であることで、酢酸、イソ吉草酸およびノネナールに対する消臭性能が良好となり、さらには、当該繊維を使用した織編物のドライ感が良好となる。また、セルロースアセテートの含有率が39質量%以下であることで、アクリル系複合繊維を紡糸する際の糸切れおよび巻き付き等が少なくなるとともに、繊維物性が良好となり、紡績工程通過性が良好となる。
本発明のアクリル系複合繊維に添加されるセルロースアセテートは、アクリル繊維の紡糸で一般的に用いられる溶剤への溶解性を考慮して、水酸基の74%以上92%未満が酢酸化されているセルロースアセテート(エステル化度は、2.22以上2.76未満)を用いることが好ましい。
<消臭性微粒子>
本発明のアクリル系複合繊維は、セルロースアセテートを9〜39質量%含むとともに、消臭性微粒子を0.5〜2.5質量%、好ましくは消臭性微粒子を1.0〜2.0質量%含むと良い。消臭性微粒子の含有率が0.5質量%以上であることで、セルロースアセテートを含有することでは得られない、アンモニアに対する消臭性能が良好となる。消臭性微粒子の含有率が2.5質量%以下であることで、アクリル系複合繊維を紡糸する際の糸切れおよび巻き付き等が少なくなるとともに、繊維物性が良好となり、紡績工程通過性が良好となる。
また、本発明に使用する消臭性微粒子としては、Ti、Zn、Al、Sn、Si、Fe、Ca、Mg、Ba、Zr 等の金属酸化物、これら金属及び/または金属酸化物を含む無機化合物を主成分とする微粉末、及び水に難溶性の固体酸の微粒子等を用いることが出来る。
<抗菌剤>
本発明のアクリル系複合繊維は、抗菌剤を0.05〜2.0質量%含み、好ましくは抗菌剤を0.1〜1.0質量%含むと良い。抗菌剤の含有率が0.05質量%以上であることで、黄色ブドウ球菌等の細菌に対する抗菌性が良好となる。抗菌剤の含有率が2.0質量%以下であることで、アクリル系複合繊維を紡糸する際の糸切れおよび巻き付き等が少なくなるとともに、繊維物性が良好となり、紡績工程通過性が良好となる。
本発明に使用する抗菌剤としては、無機系(抗菌性ゼオライト)、金属系(銀スルホネート)、有機シリコン第4級アンモニウム塩系、第4級アンモニウム塩系、グアニジン系(グルコン酸ヘキシジウム)、フェノール系、脂肪酸エステル系、銅化合物系、フェニルアミド系、天然物系(キトサン)の抗菌剤等を用いることが出来る。
本発明のアクリル系複合繊維の繊維構造は、連続相がアクリロニトリル系重合体、分散相がセルロースアセテートにより形成することが重要である。アクリル系複合繊維がこのような繊維構造を採ることで、脆弱なセルロースアセテートの周囲をアクリロニトリル系重合体が被覆化し、結果として繊維が補強され、単繊維強度が1.8cN/dtex以上および単繊維伸度が30%以上となり、通常のアクリル繊維と同等の紡績工程通過性が得られる。また、分散相のサイズは何ら限定されるものではないが、上述の繊維物性を得るためには、分散相のサイズは小さいほうが有利である。
<セルロースアセテートが連通した構造>
本発明のアクリル系複合繊維において、繊維軸方向の断面(繊維縦断面)において分散相を形成するセルロースアセテートが全て又は部分的に連通していることが消臭性能を向上する上で好ましい。
<繊維内部構造>
本発明のアクリル系複合繊維は、繊維内部に空孔を有することが好ましい。本発明において空孔とは、繊維内部に形成される空隙を示すものであり、空孔の一部が繊維表面に開口していてもよく、また空孔は分散相同士を連結していてもよい。空孔の形態及びサイズは何ら限定されるものではないが、繊維強度が1.8CN/dtex以上を維持することが好ましいことから、空孔形態によっても異なるが約2〜5μm未満のものが好ましい。
<紡績糸>
本発明の紡績糸は、アクリル系複合繊維を20質量%以上含み、30質量%以上含むことが好ましい。アクリル系複合繊維を20質量%以上含むことで、酢酸に対する消臭率を80%以上、イソ吉草酸に対する消臭率を85%以上、ノネナールに対する消臭率を75%以上、アンモニアに対する消臭率を70%以上、黄色ブドウ球菌に対する静菌活性値を2.2以上とすることができる。
<織編物>
本発明の織編物は、アクリル系複合繊維を20質量%以上含み、30質量%以上含むことが好ましい。アクリル系複合繊維を20質量%以上含むことで、酢酸に対する消臭率を80%以上、イソ吉草酸に対する消臭率を85%以上、ノネナールに対する消臭率を75%以上、アンモニアに対する消臭率を70%以上、黄色ブドウ球菌に対する静菌活性値を2.2以上とすることができる。
<織編物の消臭性能および抗菌防臭性能>
本発明の織編物は、以下の(1)〜(5)を満足する織編物である。織編物がこれらの消臭率および静菌活性値を満たすことで、汗臭・加齢臭に対する消臭効果および抗菌防臭効果を有することの目安となる。
(1)酢酸に対する消臭率が80%以上
(2)イソ吉草酸に対する消臭率が85%以上
(3)ノネナールに対する消臭率が75%以上
(4)アンモニアに対する消臭率が70%以上
(5)黄色ブドウ球菌に対する静菌活性値が2.2以上
<アクリル系複合繊維の製造方法>
本発明に係るアクリル系複合繊維の製造方法の一例を説明する。
本実施形態におけるアクリル系複合繊維の製造方法では、まずアクリロニトリル系重合体の原液、セルロースアセテートの原液、消臭性微粒子のマスターバッチ、抗菌剤のマスターバッチを調製する。このときに、原液またはマスターバッチに使用する溶剤は、共通の溶剤とする。さらに、この溶剤は、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、アセトン、ジメチルスルホキシド等の有機溶剤や、ロダン塩、硝酸などの無機溶剤、その他アクリル繊維の紡糸で一般的に用いられる溶剤の何れの溶剤でも使用することができるが、溶剤回収の容易さを考慮すると有機溶剤を用いることが好ましい。また、このとき用いるアクリロニトリル系重合体、セルロースアセテート、消臭性微粒子、抗菌剤については、上記で説明したものを好適に使用することができる。
次に、アクリロニトリル系重合体の原液、セルロースアセテートの原液、消臭性微粒子のマスターバッチ、抗菌剤のマスターバッチを十分に攪拌混合し、紡糸原液を調製する。紡糸原液における固形分濃度若しくは温度、または、溶剤の種類については特に限定されず、必要に応じて適宜変更して紡糸原液の調製を行うことができる。具体的には、紡糸原液における固形分濃度については、紡糸性、生産性などを考慮し、例えば15〜35質量%程度の濃度にすることが好ましい。
次に、上記のように準備した紡糸原液を、紡糸口金を用いてアクリル系複合繊維中に含まれる消臭性微粒子の含有率が0.5〜2.5質量%、好ましくは1.0〜2.0質量%で、抗菌剤の含有率が0.05〜2.0質量%、好ましくは0.1〜1.0質量%で、且つセルロースアセテートの含有率が9〜39質量%、好ましくは15〜35質量%となるように紡糸を行う。
紡糸を行う方法に関しては、溶液紡糸であれば特に制限されず、湿式紡糸法、乾湿式紡糸法、乾式紡糸法のいずれの方法でも用いることができる。例えば、湿式紡糸法により紡糸を行う場合は、紡糸原液を紡糸口金から有機溶剤と水からなる凝固液中に吐出し、凝固液中にて凝固糸を形成する。
そして、上記紡糸によって得られた凝固糸は、その後、延伸、脱溶剤、油剤付与等の各処理が施された後、乾燥緻密化を施すといった従来と同様の工程を行うことができる。さらにその後、必要に応じて、例えば加圧水蒸気下で繊維を熱収縮させる緩和熱処理を行う
こともできる。
以上のようにしてアクリル系複合繊維を製造することにより、紡糸時の濾過圧上昇やノズル孔詰まりを防止して優れた紡糸操業性で繊維製造を行うことができる。また、アクリル繊維が本来有する優れた物性を損なわせることなく、優れた消臭効果と抗菌防臭効果を付与することができる。
<紡績糸の製造方法>
本発明のアクリル系複合繊維はカットして短繊維とされた後、紡績される。紡績糸の構成は、本発明のアクリル系複合繊維を100%としても良いし、他の繊維、例えば通常のアクリル繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維等の合成繊維または綿、ウール、絹等の天然繊維と混紡して、アクリル系複合繊維を20質量%以上含む紡績糸としてもよい。本発明の紡績糸の製造方法は、特に限定はなく公知の紡績方式によって、本発明の紡績糸を製造することができる。
<織編物の製造方法>
さらに、前述のようにして製造された本発明の紡績糸は、織編物の構成糸として用いられる。本発明の織編物を得るに当たっては、織組織、編組織、或いは製織方法、編成方法、織機、編機等については特に限定はない。
また、本発明の織編物は、酢酸に対する消臭率が80%以上、イソ吉草酸に対する消臭率が85%以上、ノネナールに対する消臭率が75%以上、アンモニアに対する消臭率が70%以上、黄色ブドウ球菌に対する静菌活性値が2.2以上を満足することから、例えば、毛布、モケット、マット、カーペット、靴下、肌着、シーツ、カーテンなどに使用される。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。尚、実施例中の測定項目は次の方法に拠った。
(アンモニアまたは酢酸の消臭率測定(検知管法))
テドラーパックに試料(わたは2.4g、編地は100cmに切り取ったもの)を入れ、アンモニアの場合は初発濃度が100ppm、酢酸の場合は初発濃度が50ppmとなるように臭気ガスを3L入れ、2時間後の臭気成分濃度を検知管により測定し、次の式より算出した。
消臭率(%)=((2時間後の空試験濃度−2時間後の試料試験濃度)/2時間後の空試験濃度)×100
(イソ吉草酸またはノネナールの消臭率測定評価(ガスクロマトグラフィー法))
三角フラスコ(内容量:500ml)に試料(編地を6cm×8cmに切り取ったもの)を入れ、イソ吉草酸の場合は初発濃度を38ppm、ノネナールの場合は初発濃度を14ppmとなるように臭気成分の溶液を滴下し、封をし、2時間後シリンジによりフラスコ内ガスをサンプリングし、ガスクロマトグラフでピーク面積を測定し、次の式より算出した。
消臭率(%)=((Sb−Sm)/Sb)×100
ただし、Sb=2時間後の空試験のピーク面積
Sb=2時間の試料試験のピーク面積
(黄色ブドウ球菌に対する静菌活性値)
JIS L 1902(菌液吸収法)の方法により、対象菌種を黄色ブドウ球菌として試験を行い、次の式より静菌活性値を算出した。
静菌活性値=(Mb−Ma)−(Mc−Mo)
ただし、Ma=標準布の試験菌接種直後の生菌数の常用対数値
Mb=標準布の18時間培養後の生菌数の常用対数値
Mo=試験試料の試験菌接種直後の生菌数の常用対数値
Mc=試験試料の18時間培養後の生菌数の常用対数値
また、試験成立条件として増殖値(F)が次の条件を満たすこととした。
F=Mb−Ma≧1.0
(実施例1)
アクリロニトリル93質量%と、酢酸ビニル7質量%からなるアクリロニトリル系重合体を固形分濃度が24質量%となるようにジメチルアセトアミド(以下、「DMAc」という。)に溶解して、アクリロニトリル系重合体の原液を調製した。
これとは別に、水酸基の74%以上92%未満が酢酸化されているセルロースアセテート(株式会社ダイセル社製)を固形分濃度が18質量%となるようにDMAcに溶解して、セルロースアセテートの原液を調製した。
更に消臭性微粒子として商品名「ケスモン」(東亞合成株式会社製)をDMAc溶液中にビーズミルにて均一分散して消臭性微粒子の濃度が20質量%のマスターバッチを調製し、抗菌剤として「フローナック」(日本水産株式会社製)をDMAc溶液中に攪拌機で均一分散し、抗菌剤濃度15質量%のマスターバッチを調製した。
上記アクリロニトリル系重合体の原液と、セルロースアセテートの原液、消臭性微粒子のマスターバッチ、抗菌剤のマスターバッチを、各成分が以下の表1に示す割合となるようにホモミキサーにて十分に攪拌混合し、紡糸原液を調製した。
このようにして得られた紡糸原液を用いて、孔数20,000で孔径0.06mmφのノズルより、40℃、55質量%のDMAc水溶液中に吐出し、凝固糸とした。この凝固糸に、95℃の熱水中での延伸(延伸倍率5倍)、脱溶剤、油剤付与、乾燥緻密化の各処理を施した。その後、繊維を加圧水蒸気下120℃で緩和熱処理させることにより、単繊維繊度が1.7dtexのアクリル系複合繊維を得た。
(実施例2)
消臭性微粒子として商品名「ミズカナイト」(水澤化学工業株式会社製)を用い、抗菌剤として「ダイキトサン」(大日精化工業株式会社製)を用いた以外、実施例1と同様の方法でアクリル系複合繊維を得た。
(実施例3)
消臭性微粒子として商品名「ゼオミック」(シナネンゼオミック株式会社製)を用い、抗菌剤として「ニッカノン」(日華化学株式会社製)を用いた以外、実施例1と同様の方法でアクリル系複合繊維を得た。
(実施例4)
消臭性微粒子として商品名「ミズカナイト」(水澤化学工業株式会社製)を用い、抗菌剤として「フローナック」(日本水産株式会社製)を用いた以外、実施例1と同様の方法でアクリル系複合繊維を得た。
(比較例1〜3)
実施例1〜4で調製したアクリロニトリル系重合体の原液と、セルロースアセテートの原液、および消臭性微粒子のマスターバッチ、抗菌剤のマスターバッチを、各成分が以下の表1に示す割合となるようにホモミキサーにて十分に攪拌混合し、紡糸原液を調製し、実施例1と同様の方法でアクリル系複合繊維を得た。
(比較例4、5)
実施例1〜4で調製したアクリロニトリル系重合体の原液と、セルロースアセテートの原液、および消臭性微粒子のマスターバッチ、抗菌剤のマスターバッチを、各成分が表2に示す比率となるようにホモミキサーにて十分に攪拌混合し、芯成分の紡糸原液Aを調製した。
実施例1で調製したアクリロニトリル系重合体の原液を単体で鞘成分の紡糸原液Bとして用い、孔数5,000で孔径0.07mmφの芯鞘型複合紡糸ノズルより、アクリル系消臭繊維中のセルロースアセテートおよび消臭性微粒子の含有率がそれぞれ表2に示す割合となるように、芯成分および鞘成分の紡糸原液吐出比率を設定し、40℃、55質量%のDMAc水溶液中に吐出し凝固させた。この凝固糸に、95℃の熱水中での延伸(延伸倍率5倍)、脱溶剤、油剤付与、乾燥緻密化の各処理を施した。その後、繊維を加圧水蒸気下120℃で緩和熱処理させることにより、単繊維繊度が1.7dtexのアクリル系複合繊維を得た。
このようにして得られた実施例1〜4、比較例1〜5の各アクリル系複合繊維について、アンモニアおよび酢酸の消臭率、および黄色ブドウ球菌に対する静菌活性値を測定し、その結果を表1および表2に示した。更に、繊維製造時の糸切れの発生具合などから、紡糸操業性についても評価を行い、その評価結果を表1および表2に示した。
尚、紡糸操業性の判定は以下により行った。
○:糸切れ、巻付きなどがなく、紡糸性良好
△:糸切れはないが、巻付きが発生し、紡糸性やや不良
×:糸切れが多発し、紡糸性不良
表1から明らかなように、実施例1〜4の各アクリル系複合繊維は、消臭性能と抗菌性能に優れており、また紡糸操業性も良好であった。
一方、芯鞘型複合繊維とした場合(比較例4、5)は、満足する消臭性能を得るために消臭性微粒子の含有率を高くする必要があるが、消臭性微粒子の含有率を高くするに従い、紡糸操業性が低下する傾向である。
また、消臭性微粒子を含有していない場合(比較例1)はアンモニア消臭性能が低く、セルロースアセテートを含有しない場合(比較例2、3)はアンモニアおよび酢酸の両方の消臭性能が満足するレベルに達していない。
(実施例5)
実施例1のアクリル系複合繊維と、単繊維繊度1.3dtexのビスコースレーヨン繊維を、混紡率60%/40%の割合で紡績し、毛番手で1/68の紡績糸Aを得た。この紡績糸を用いて22ゲージ丸編み機でフライス生地を編成した。
(実施例6)
アクリル系複合繊維を実施例4のアクリル系複合繊維とした以外、実施例5と同様の方法で紡績糸Bを得た。
この紡績糸Bを表5に示す配列で交編し、22G丸編機でフライス交編生地を編成した。
(実施例7)
綿100%からなる綿番手で40/1の紡績糸Cを得た。
実施例6に記載した紡績糸Bと紡績糸Cとを表5に示す配列で交編し、22G丸編機でフライス交編生地を編成した。
(比較例6)
単繊維繊度1dtexの抗ピルアクリル繊維と、綿繊維を混紡率55%/45%の割合で紡績し、毛番手で1/68の紡績糸Dを得た。
実施例6に記載した紡績糸Bと紡績糸Dとを表5に示す配列で交編し、22G丸編機でフライス交編生地を編成した。
このようにして得られた実施例5〜7、比較例6の編地を、アンモニア、酢酸、イソ吉草酸、ノネナールの消臭率、および黄色ブドウ球菌に対する静菌活性値について、上記で説明した方法に従って評価した。その評価結果を以下の表3に示した。

本発明のアクリル系複合繊維は、繊維上の菌の増殖を抑制し、汗や汚れの分解に起因する悪臭の発生を防止するとともに、日常生活で発生する酢酸、イソ吉草酸、ノネナールおよびアンモニア等の悪臭に対して良好な消臭性能を有し、例えば、サニタリー分野等における、毛布、モケット、マット、カーペット、靴下、肌着、シーツ、カーテンなどに有用である。

Claims (6)

  1. アクリロニトリル系重合体60〜90質量%、セルロースアセテート9〜39質量%、消臭性微粒子0.5〜2.5質量%および抗菌剤0.05〜2.0質量%から構成され、連続相がアクリロニトリル系重合体であり、分散相がセルロースアセテートである繊維構造を有するアクリル系複合繊維。
  2. セルロースアセテートが連通した構造を有する請求項1に記載のアクリル系複合繊維。
  3. 繊維内部に空孔を有する請求項1又は2に記載のアクリル系複合繊維。
  4. 請求項1〜3いずれか一項に記載のアクリル系複合繊維を20質量%以上含む紡績糸。
  5. 請求項1〜3いずれか一項に記載のアクリル系複合繊維を20質量%以上含む織編物。
  6. 以下の(1)〜(5)を満足する請求項5に記載の織編物。
    (1)酢酸に対する消臭率が80%以上
    (2)イソ吉草酸に対する消臭率が85%以上
    (3)ノネナールに対する消臭率が75%以上
    (4)アンモニアに対する消臭率が70%以上
    (5)黄色ブドウ球菌に対する静菌活性値が2.2以上
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