JP2015227513A - ポリテトラフルオロエチレン繊維およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維に有害ガス分解粒子を担持させ、主にバグフィルターに好適に適用可能なＰＴＦＥ繊維と、そのＰＴＦＥ繊維を安定して生産するための製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明のポリテトラフルオロエチレン繊維は、有害ガス分解粒子がポリテトラフルオロエチレン繊維質量に対して、０．３質量％以上３０質量％以下担持されており、かつ、繊度ＣＶが１０％以下のポリテトラフルオロエチレン繊維である。このポリテトラフルオロエチレン繊維は、ポリテトラフルオロエチレン、マトリックスおよび有害ガス分解粒子を含む混合液を、凝固浴中に吐出して繊維化し、焼成し、延伸して得ることができる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ごみ焼却等において発生する有害ガスを分解する効果を有する粒子担持ポリテトラフルオロエチレン繊維およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと略すことがある。）の特性である耐熱性および耐薬品性に加え、有害ガス分解作用を有するＰＴＦＥ繊維とその製造方法に関するするものである。

一般的に、ごみ焼却場等で発生する煤塵の捕捉には、ＰＴＦＥ繊維製のバグフィルターが用いられている。これは、ごみ焼却等で発生する排ガスが高温であること、また燃焼反応によりダイオキシンやＮＯｘなどの有害ガスが排ガス中に含まれていることなどから、バグフィルターには耐熱性および耐薬品性が求められており、その両方を兼ねそろえていることで知られるＰＴＦＥ繊維がバグフィルターの素材に適しているからである。

一般的なバグフィルターは、有害ガスを分解する能力はなく、有害ガスの処理方法としては、焼却炉に活性炭などの薬剤を吹き込む方法、排ガスを触媒塔にて分解させる方法、および分解触媒を含むバグフィルターを適用する方法が知られている。
中でも、分解触媒を含むバグフィルターを適用する方法は、活性炭などの薬剤を必要とせず、また触媒塔の設置も不必要であるなど、コストおよび設備面で利点がある。しかしながら、ＰＴＦＥ繊維に分解触媒を担持させる方法として、接着剤を用いてＰＴＦＥ繊維表面へ分解触媒を付着させると、長期使用の際に触媒が脱落し易いという課題がある（特許文献１参照。）。

また、他の方法としては、ＰＴＦＥ樹脂と触媒粒子を混合し、触媒担持ＰＴＦＥ樹脂フィルムを形成後に、スリットすることによりＰＴＦＥ繊維を得る製法が提案されている（特許文献２参照。）。しかしながら、この提案の場合は、フィルムをスリットするという非常に煩雑な方法でＰＴＦＥ繊維を得ることから、繊維内部に存在する粒子も多いため、触媒機能が十分に活かされていないという課題がある。また、得られるＰＴＦＥ繊維の単繊維繊度は不均一であり、編物や織物など高次加工する場合に適していないという課題もある。

特表２００３−５０９２４６号公報 特許第３６１８７６１号公報

そこで本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決せんとするものであり、有害ガスを分解する能力を有する粒子が繊維表面に比較的多く露出した有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維を提供することにある。

本発明の他の目的は、上記の有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維を安定して生産するための製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、有害ガスを分解する能力を有する粒子を、マトリックス成分を用いたＰＴＦＥ繊維の紡糸工程に適用することにより課題解決を達成することができることを見出し、本発明に至った。

本発明のポリテトラフルオロエチレン繊維は、有害ガス分解粒子がポリテトラフルオロエチレン繊維質量に対して、０．３質量％以上３０質量％以下担持されており、かつ、繊度ＣＶ(Coefficient of variation、変動係数)が１０％以下であることを特徴とする有害ガス分解粒子担持ポリテトラフルオロエチレン繊維である。

また、本発明のポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法は、ポリテトラフルオロエチレン分散液３０〜７０質量％、マトリックス３０〜７０質量％および有害ガス分解粒子分散液０．１〜３０質量％を含む混合液を、凝固浴中に吐出して繊維化し、焼成し、延伸することを特徴とする前記の有害ガス分解粒子担持ポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法である。

本発明のポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法の好ましい態様によれば、前記の有害ガス分解粒子は二酸化マンガンであり、その二酸化マンガンの１次粒子径は５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、比表面積は１００ｍ²／ｇ以上５００ｍ²／ｇ以下であり、かつ、平均粒子径は０．１μｍ以上２．０μｍ以下である。

本発明のポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法の好ましい態様によれば、前記の二酸化マンガンがポリテトラフルオロエチレン繊維質量に対して、０．３質量％以上３０質量％以下担持されていることである。

本発明によれば、主にごみ焼却場等のバグフィルター用途として展開が期待でき、長期にわたって使用しても高い有害ガス分解効果を損なわないことが期待できる有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維が得られる。また、本発明により得られる有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維は、繊度均一性に優れるため、編物や織物などの高次加工品への展開も可能となる。

次に、本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維とその製造方法について、詳細に説明する。

本発明のポリテトラフルオロエチレン繊維は、有害ガス分解粒子がポリテトラフルオロエチレン繊維質量に対して、０．３質量％以上３０質量％以下担持されており、かつ、繊度ＣＶ(Coefficient of variation、変動係数)が１０％以下であることを特徴とする有害ガス分解粒子担持ポリテトラフルオロエチレン繊維である。

本発明の前記のポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法は、ポリテトラフルオロエチレン分散液３０〜７０質量％、マトリックス３０〜７０質量％および有害ガス分解粒子分散液０．１〜３０質量％を含む混合液を、凝固浴中に吐出して繊維化し、焼成の後、延伸して繊度ＣＶが１０％以下のポリテトラフルオロエチレン繊維とするものである。

フッ素系樹脂には、本発明で用いられる上記のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の他に、ＰＴＦＥを共重合成分とした４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、および４フッ化エチレンオレフィン共重合体（ＥＴＦＥ）などが挙げられるが、本発明では、耐熱性の観点から最も優れているＰＴＦＥが用いられる。

本発明で用いられるＰＴＦＥは、通常水分散液として用いられる。ＰＴＦＥ水分散液は、ＰＴＦＥ濃度が好ましくは４０〜７０質量％であり、より好ましくは５０〜６５質量％である。ＰＴＦＥ濃度が低すぎると、ＰＴＦＥ水分散液の必要量が多くなり、運送費などコストアップに繋がる傾向になる。一方、ＰＴＦＥ濃度が高すぎるとＰＴＦＥが凝集を起こしやすくなり、紡糸において口金詰まりが発生しやすくなるなど操業性の課題も発生することがある。

また、ＰＴＦＥ水分散液は、安定剤として非イオン活性剤またはアニオン活性剤をＰＴＦＥに対して３〜１０質量％含有するものが好ましい態様である。また、ＰＴＦＥ水分散液の分散粒子の大きさは、一般的に好ましくは０．１〜０．５μｍであり、より好ましくは０．２〜０．４μｍである。ＰＴＦＥの市販品としては、ダイキン工業株式会社製“ポリフロン”（登録商標）や、旭硝子株式会社製“フルオン”（登録商標）が挙げられる。

本発明で用いられるマトリックスとしては、ビスコース、ポリビニルアルコール、およびアルギン酸ナトリウムなどが挙げられるが、通常、レーヨンの製造に用いられるビスコースが好ましく用いられる。すなわち、セルロース濃度が５〜１０質量％であり、アルカリ濃度が４〜１０質量％であり、および二硫化炭素が２７〜３２質量％（セルロースに対し）であるビスコースを使用することが好ましく例示される。

本発明で用いられる有害ガス分解粒子としては、例えば、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、Ｖ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ゼオライト、および遷移金属化合物およびその酸化物などの粒子が挙げられる。

これらの有害ガス分解粒子は、単体または複数種を混合した粒子でも良く、中でも比較的安価に入手できる二酸化マンガンが好ましく、更に比表面積が大きい活性化二酸化マンガンが更に好ましく用いられる。二酸化マンガンの市販品としては、日本重化学工業株式会社製のＡＭＤが挙げられる。

有害ガス分解粒子である二酸化マンガンの１次粒子径は、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、より好ましくは６ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。また、二酸化マンガンの比表面積は、好ましくは１００ｍ²／ｇ以上５００ｍ²／ｇ以下であり、より好ましくは１５０ｍ²／ｇ以上４５０ｍ²／ｇ以下である。

二酸化マンガンの１次粒子径が５ｎｍ未満で、比表面積が５００ｍ²／ｇを超えるものを安定的に得ることは工業的に難しく、コスト悪化に繋がる場合がある。また、凝集もしやすくなることから、紡糸において口金詰まりが発生しやすくなるなど操業性の課題も発生することがある。また、二酸化マンガンの１次粒子径が５０ｎｍを超え、比表面積が１００ｍ²／ｇ未満のものは、有害ガス分解効果が非常に小さくなりやすい傾向がある。

また、二酸化マンガンの平均粒子径は、０．１μｍ以上２．０μｍ以下とすることが好ましく、さらに好ましくは０．２μｍ以上１．５μｍ以下である。平均粒子径が０．１μｍ未満の二酸化マンガンを得るには粉砕に時間を有するため、コスト悪化に繋がることがある。また、繊維表面に露出する二酸化マンガンが微小であると活性効果が小さく、有害ガス分解効果が得られにくい傾向がある。二酸化マンガンの平均粒子径が２．０μｍを超えると製糸での糸切れなど操業性の悪化に繋がることがある。

本発明で用いられる有害ガス分解粒子は、通常水分散液として用いられる。有害ガス分解粒子水分散液は有害ガス分解粒子濃度が、１０〜６０質量％であることが好ましく、より好ましくは２０〜５０質量％である。有害ガス分解粒子濃度が１０質量％未満であれば運送費などコストアップに繋がる傾向がある。６０質量％を超えるとその濃度が高くなり溶液の安定性が悪化することがある。

さらに、本発明の有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維の製造方法について、詳細に説明する。

ＰＴＦＥ繊維の製造方法としては、マトリックス紡糸法（マトリックス紡糸法は、エマルジョン紡糸法とも呼ばれる。）、スプリット剥離法およびペースト押出し法などが知られている。しかしながら、スプリット剥離法およびペースト押出し法では、いずれも最終繊維状物が細かく切り裂かれて得られるため、その断面が扁平形状であり、しかも単繊維繊度や繊維の断面形状などのばらつきが大きく、均一性に劣る。このため、これらの製法により得られるＰＴＦＥ繊維は、編み物や織物など高次加工する際の加工性や製品品位の点で好ましくない。このため、本発明に係る有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維の製造には、好適にはマトリックス紡糸法が用いられる。

マトリックス紡糸法は、ビスコースなどをマトリックスとしてＰＴＦＥ樹脂水分散液との混合液を凝固液中に吐出して繊維化し、次いで精練した後焼成を行い、未延伸糸を得る。このようにＰＴＦＥの融点以上の温度で焼成することにより、マトリックス（ポリマー）の大部分を焼成飛散させながら、ＰＴＦＥを溶融し、粒子間を融着することにより、はじめてその後の延伸性が付与される。焼成後、未延伸糸は直接１ステップもしくは２ステップに分けて延伸される。この製法により得られるＰＴＦＥ繊維（延伸糸）は、物性のバラツキが小さく、編み物や織物など高次加工する際の加工性や製品品位が良好となる。また、焼成によりマトリックスが飛散することで内部に存在していた有害ガス分解粒子が表面に露出しやすくなるという利点もある。

上記のマトリックス紡糸法の工程中、有害ガス分解粒子は、ＰＴＦＥ水分散液の中に、規定の量投入され、ビスコースなどのマトリックスとの混合液として吐出（紡出）することにより、有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維を得ることができる。

本発明で用いられるポリテトラフルオロエチレン分散液、マトリックスおよび有害ガス分解粒子分散液を含む混合液におけるＰＴＦＥ分散液の割合は、３０〜７０質量％であることが好ましく、より好ましくは４５〜５５質量％である。ＰＴＦＥ水分散液の割合が３０質量％未満では、混合液中のＰＴＦＥ濃度が低くなることから、生産性が低下し、エネルギーの悪化に繋がることがある。また、ＰＴＦＥ分散液の割合が７０質量％を超えると、混合液中のＰＴＦＥ濃度が高く、ＰＴＦＥが衝突し易くなることにより、凝集異物による欠点が発生し製糸性が悪化することがある。

本発明で用いられる前記の混合液におけるマトリックスの割合は、３０〜７０質量％であることが好ましく、より好ましくは４５〜５５質量％である。マトリックスの割合が３０質量％未満では、混合液中のＰＴＦＥ濃度が高く、ＰＴＦＥが衝突し易くなることにより、凝集異物による欠点が発生し製糸性が悪化する傾向がある。また、マトリックスの割合が７０質量％を超えると、混合液中のＰＴＦＥ濃度が低くなることから、生産性が低下し、エネルギーの悪化に繋がることがある。

また、本発明で用いられる前記の混合液における有害ガス分解粒子分散液の割合は、０．１〜３０質量％が好ましく、より好ましくは０．２％〜２０質量％である。有害ガス分解粒子分散液の割合が０．１質量％未満では、有害ガス分解粒子水溶液中の有害ガス分解粒子の濃度を高くする必要があり、その水溶液の安定性が悪化することがある。有害ガス分解粒子分散液の割合が３０質量％を超えると、有害ガス分解粒子水溶液中の有害ガス分解粒子の濃度が低くなるため、コストアップに繋がる傾向がある。

上記の混合原料（混合液）は、ビスコース中にＰＴＦＥ分散液と有害ガス分解粒子分散液の混合液を投入し、脱泡と攪拌を行い製造することができるが、ＰＴＦＥ分散液と有害ガス分解粒子分散液をそれぞれビスコースに投入した場合、混合原料の粘度が高くなるため、有害ガス分解粒子が均一に混合原料中に分散しないことがある。

また、この混合原料は、ビスコース中にＰＴＦＥ分散液と有害ガス分解粒子自体を混合した混合液を投入し、脱泡と攪拌を行い製造することができるが、ＰＴＦＥ分散液と有害ガス分解粒子をそれぞれビスコースに投入した場合、混合原料の粘度が高くなるため、有害ガス分解粒子が均一に混合原料中に分散しないことがある。

本発明において、上記の混合原料（混合液）は、紡糸混合液として用いられる。

これら紡糸混合液は、脱泡された後に紡糸に供されるが、脱泡時の温度が高過ぎるとビスコースが凝固してしまう懸念があり、また、水分が蒸発しＰＴＦＥが凝集してしまうという懸念がある。一方、温度が低すぎると混合液の粘度が上がり、脱泡が難しくなるため、脱泡時は１０℃以上１５℃以下の低温に制御することが好ましい態様である。また、その際の真空度は約１０Ｔｏｒｒ以下であることが好ましい。

次に、これら紡糸混合液は、凝固浴中に浸漬された複数の口金を有する紡糸用口金から凝固浴中に吐出され、凝固浴中で凝固される。

凝固浴としては、無機鉱酸または無機塩の水溶液が用いられるが、本発明では硫酸と硫酸ソーダとを含有する混合水溶液を用いることが好ましい態様である。

このとき硫酸濃度は、７〜１３質量％であることが好ましい。硫酸濃度が７質量％未満では、凝固浴中で吐出された糸条の凝固速度が非常に遅くなるため、製造能力の低下または浸漬ラインを長くする必要がある。一方、硫酸濃度が１３質量％を超えると、繊維表面に付着した硫酸が脱酸されにくく焼成工程で糸切れが多発することがある。

また、硫酸ソーダ濃度は、７〜１５質量％に調整することが好ましい。硫酸ソーダは、セルロースの急激な凝固を抑制する。硫酸ソーダ濃度が７質量％未満の場合、凝固浴中で吐出された糸条の凝固速度が非常に速くなり、繊維断面のコントロールが困難となることがある。一方、硫酸ソーダ濃度が１５質量％を超えると、凝固浴中で吐出された糸条の凝固速度が非常に遅くなるため、繊維断面のコントロールが困難となる。凝固浴として、上記した硫酸濃度および硫酸ソーダ濃度の両方を上記した特定の範囲内で含有する混合水溶液を用いることは、均一なＰＴＦＥ繊維を製造するために効果的である。

凝固された繊維は、次いで、精練された後、半焼成と焼成が行われる。精練としては、アルカリ塩を含有するアルカリ水溶液による洗浄を行うことが好ましい。このようなアルカリ洗浄浴には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、および重炭酸塩からなる群から選ばれた化合物の水溶液が用いられるが、一般にはアルカリ金属塩の水溶液、中でも苛性ソーダ水溶液が好適に用いられる。

これらアルカリ塩の濃度は、０．０８質量％以上０．１８質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１０質量％以上０．１６質量％以下である。濃度が０．０８質量％未満では、焼成時にセルロースが分解しにくく、その結果、焼成後の繊維に分解しきれないセルロース分が多く残存し、その後の延伸がしにくくなり、延伸工程で糸切れが頻発する傾向となる。一方、濃度が０．１８質量％を超えると、アルカリ洗浄時にセルロースが溶けだし、アルカリ浴中やガイドにカスが溜まりやすくなる。また、半焼成・焼成工程に入る際の未延伸糸強度が低くなり、糸切れによる工程通過トラブルが発生しやすくなる。

更に、アルカリ浴の温度は、２０℃以下であることが好ましく、より好ましくは１５℃以下である。アルカリ浴温度が２０℃を超えた場合も、アルカリ濃度が高すぎる場合と同様にアルカリ洗浄にセルロースが溶け出し、アルカリ浴中やガイドにカスが溜まりやすくなる他、半焼成・焼成工程に入る際の未延伸糸強度が低くなり、工程通過トラブルが発生しやすくなる。

精練に次いで、半焼成を行う。半焼成には、接触タイプの焼成ローラまたは非接触タイプの焼成ヒーターを用いることができるが、好ましくは、接触タイプの焼成ローラが用いられる。精練浴やアルカリ浴から導出された未延伸糸をそのまま、もしくはニップローラなどで絞った後、焼成ローラ間で、好ましくは１〜５％のリラックスを与えながら、好ましくは８０℃以上３２０℃未満の温度に保った接触タイプの半焼成工程を通過させることにより、好適に半焼成を行うことができる。

好ましくは８０℃以上３２０℃未満の温度に保った接触タイプの半焼成工程において、ローラに導かれた未延伸糸は、ローラ上で急速に収縮し張力を増す。リラックス率が１％未満であれば、張力が高くなりすぎて均一な繊維断面を保つことが困難となり、また、収縮による糸切れが多発しやすい。リラックス率が５％を超えると、糸が弛み工程通過性に問題が生じやすい。ただし、そのリラックスは、半焼成に入った直後のローラ間に１回だけ与えることでもよく、さらに、半焼成工程のローラ間や焼成工程のローラ間においても与えることができる。

半焼成工程は、次いで行われる焼成工程に入る前に行われる。半焼成工程のローラ温度が８０℃より低い場合は、次いで行われる焼成工程で一気に繊維に熱がかかるため、繊維断面が変形もしくは単繊維間で融着が発生することがある。一方、ローラ温度が３２０℃以上の場合は、半焼成工程で一気に繊維に熱がかかるため、繊維断面が変形もしくは単繊維間での融着が発生しやすい。従って、半焼成工程のローラは８０℃以上３２０℃未満の温度であることが好ましく、より好ましくは１５０℃以上３２０℃未満である。このとき、各ローラ温度は単独で変更することができる。また、焼成ローラの温度は、上記範囲内で個々に異なるようにすることもできる。

次いで、半焼成された糸条は、好ましくは３２０℃以上３８０℃以下の温度で焼成される。この段階でセルロースの大部分は分解されて気化飛散するので、セルロース中に分散していたＰＴＦＥ粒子は、熱融着して繊維状となりＰＴＦＥ未延伸糸が得られる。焼成温度が３２０℃より低いと、繊維内のＰＴＦＥ粒子同士の融着が不十分で、焼成後の延伸時に糸切れが頻発し、繊維強度も低くなる。一方、焼成温度が３８０℃を超えると、繊維断面形状が変形し、均一な断面形状が得られず、単繊維間に融着が生じて製品の開繊性に悪影響を及ぼす傾向がある。さらには、ＰＴＦＥが熱分解し、焼成後の延伸時に糸切れが頻発し、繊維強度も低くなる傾向がある。焼成時の各ローラ温度は、単独で変更してもよく、また、上記範囲内であれば特に限定なく設定することができる。

焼成雰囲気は大気中とすることができる。また、焼成時間は、好ましくは２０秒〜２分であり、より好ましくは３０秒〜１分である。焼成時間が２０秒未満になると焼成が不十分となり、焼成後の延伸時に糸切れが頻発し、繊維強度も低くなる。一方、焼成時間が２分を超えると、単繊維間に融着が生じて製品の開繊性に悪影響を及ぼす傾向がある。

焼成して得られたＰＴＦＥ未延伸糸は、いったん巻き取った後に延伸することができ、また、巻き取ることなく続けて延伸することもできる。

延伸は、３００℃以上３８０℃以下の温度での熱延伸することが好ましい。熱延伸温度は、さらに好ましくは３１０℃以上３７０℃以下である。延伸温度が３００℃未満では延伸切れが頻発し、工程トラブルによる収率悪化に繋がることがある。また、延伸温度が３８０℃を超えると、ＰＴＦＥが分解することで繊維引張強度の低下に繋がることがある。

延伸倍率は、好ましくは５〜９倍であり、より好ましくは６〜８倍である。延伸倍率が５倍未満になると、十分な繊維引張強度が得られない。また、延伸倍率が９倍を超えると、延伸切れが多発するため操業性悪化につながる。延伸手段としては、熱ピンにより延伸する方法と塩浴に通して延伸する方法があるが、安全上の観点から熱ピン延伸が好ましく用いられる。

このようにして、本発明の有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維が得られる。本発明で得られる有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維において、二酸化マンガン等の有害ガス分解粒子の担持量は、ＰＴＦＥ繊維質量に対して、０．３質量％以上３０質量％以下であることが重要であり、好ましくは０．５質量％以上２０質量％以下である。担持量が０．３質量％未満のものは有害ガス分解粒子としての活性効果が小さくなり、有害ガス分解粒子効果が得られない傾向を示す。また、担持量が２０質量％を超えると製糸での糸切れなど操業性の悪化に繋がることがある。
本発明において、有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維の繊度ＣＶは１０％以下であることが必要である。これは、繊度ＣＶが１０％を超えると、布帛などに高次加工する際に、布帛内部に局所的に細い繊維が存在することとなり、品位が悪くなることに加え、摩擦を受けた際に細い繊維から摩滅が進み、その部分を起点に布帛に穴が開きやすくなるため耐摩耗性が悪化するからである。ここで、上記の繊度ＣＶは、単繊維繊度の標準偏差を単繊維繊度の平均値で割って１００を掛けた値である。

本発明で得られる有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維の単繊維繊度は、１．５ｄｔｅｘ以上１８．０ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、より好ましくは３．０ｄｔｅｘ以上１０．０ｄｔｅｘ以下である。単繊維繊度が１．５ｄｔｅｘ未満のものは製造が難しく、コスト悪化に繋がり、１８．０ｄｔｅｘを超えると繊維表面積が小さくなり、十分な有害ガス分解効果が得られない傾向がある。

本発明で得られる有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維の強度は、０．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。強度が０．７ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合、その繊維を加工する際に単糸切れが発生し、工程通過性不良や製品の毛羽などの品位が悪化に繋がることがある。

本発明で得られる有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維の２１０℃×３０分における乾熱収縮率は、１２％以下であることが好ましく、更に好ましくは１０％以下である。乾熱収縮率が１２％を超えると製品としての寸法安定性に欠け、品位の悪化に繋がることがある。乾熱収縮率は、低いほど好ましくＰＴＦＥ繊維延伸糸の酸化処理条件により、ほぼ０％になる。

上記方法により製造された有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維（延伸糸）は、場合によっては、公知の方法で捲縮付与方法、例えばスタッフィングボックスで捲縮付与され、その後、所望の長さに切断されＰＴＦＥ短繊維製品に加工される。

本発明で得られた有害ガス分解粒子担持ＰＴＦＥ繊維の高次加工形態は、通常の布帛、織編物、不織布、フェルト、あるいはマットなどのいずれでもよく特に限定はされない。ごみ焼却場等で適用されるバグフィルターは、ＰＴＦＥ短繊維製品に加工後、フェルトにすることにより製品化される。

次に、実施例を挙げて本発明のポリテトラフルオロエチレン繊維とその製造方法について、具体的に説明する。繊維の各物性の測定方法は、次のとおりであり、３回測定し、その平均値を求めた。

（１）ＰＴＦＥ繊維の物性
ＪＩＳ Ｌ １０１３：２０１０に準じて測定した。総繊度は、８．３繊度、８．３．１正量繊度 Ｂ法（簡便法）により測定した。単繊維繊度は、８．４フィラメント数により測定し、総繊度から算出した。強度は、８．５引張強さおよび伸び率、８．５．１標準時試験により測定した。

（２）有害ガス分解性能評価
１０Ｌテドラーバック内に試料および対象ガスを入れ、２４時間放置後、ガス検知管によってガス濃度を測定し、ガス濃度減少率を求めた。
＜条件＞：
・対象ガスおよび濃度：硫化水素３．５ｐｐｍまたはオゾン１５０ｐｐｍ
・試料サイズ：ＰＴＦＥ繊維５ｇ
・測定温度：２５℃
（３）有害ガス分解粒子の一次粒子径
一次粒子径は、電子顕微鏡を用いて倍率を３０万に設定の上で観察し、無作為に粒子を１０個選択し、それぞれの粒子の直径の平均を一次粒子径とした。

（４）有害ガス分解粒子の比表面積
比表面積は、窒素ガス吸着法を用いて、有害ガス分解粒子の比表面積を測定した。

（５）有害ガス分解粒子の平均粒子径
平均粒子径は、レーザー回析散乱式粒度分布計を用いて、有害ガス分解粒子の平均粒子径を測定した。

［実施例１］
ビスコース熟成度（塩点）が８．０で、セルロース濃度が９．０％で、アルカリ濃度が６．２％のビスコース（Ａ）と濃度６０％のＰＴＦＥ水分散液（Ｂ）と濃度３５％の二酸化マンガン水分散体（Ｃ）を、（質量比）Ａ：Ｂ：Ｃ＝５０：４２：８の割合で混合した後、１０Ｔｏｒｒの減圧下で脱泡して紡糸混合液を得た。このようにして得られた紡糸混合液を、吐出孔数が４００Ｈの紡糸用口金に導き、凝固浴中に吐出した。

凝固浴は、硫酸濃度が９．８％で、硫酸ソーダ濃度が１１．１％の混合水溶液であり、温度は１４℃であった。次いで、凝固して得られた未焼成糸を温度８０℃の温水で洗浄した後、濃度０．１８％の苛性ソーダ水溶液を入れたアルカリ浴中に導いて精練し、酸成分を完全に除去した。その後、アルカリ浴から導かれた未焼成糸をニップローラで絞った後、４％のリラックスを与えながら２８０℃の温度で半焼成を行ない、次いで３５０℃の温度に保った焼成ローラを用いて焼成を行い、２６ｍ／分の速度で引き取り、未延伸糸を得た。次いで、得られた未延伸糸を温度３５０℃、倍率７．５倍で熱延伸し、ＰＴＦＥ延伸糸を得た。この紡糸工程と延伸工程において、工程通過性は良好で１錘当たりの糸切れ回数は約１２時間当たり１回の割合であった。

上記のマトリックス紡糸法によって、１次粒子径７ｎｍ、比表面積１５０ｍ²／ｇ、平均粒子径０．８μｍとする二酸化マンガンを６．０質量％担持させた、総繊度１３３０ｄｔｅｘ−４００フィラメントのＰＴＦＥ繊維（延伸糸）を得た。得られたＰＴＦＥ繊維の繊度ＣＶは６．５％であり、この繊維を試料として上記の有害ガス分解性能評価を実施した結果、硫化水素は８３％減少し、オゾンは７９％減少した。結果を、表１に示す。

［実施例２］
ビスコース熟成度（塩点）が８．０で、セルロース濃度が９．０％で、アルカリ濃度が６．２％のビスコース（Ａ）と濃度６０％のＰＴＦＥ水分散液（Ｂ）と濃度３５％の二酸化マンガン水分散体（Ｃ）を、（質量比）Ａ：Ｂ：Ｃ＝４９：４２：９の割合で混合した後、１０Ｔｏｒｒの減圧下で脱泡して紡糸混合液を得た。このようにして得られた紡糸混合液を、吐出孔数が４００Ｈの紡糸用口金に導き、凝固浴中に吐出した。

凝固浴は、硫酸濃度が９．８％で、硫酸ソーダ濃度が１１．１％の混合水溶液であり、温度は１４℃であった。次いで、凝固して得られた未焼成糸を温度８０℃の温水で洗浄した後、濃度０．１８％の苛性ソーダ水溶液を入れたアルカリ浴中に導いて精練し、酸成分を完全に除去した。その後、アルカリ浴から導かれた未焼成糸をニップローラで絞った後、４％のリラックスを与えながら２８０℃の温度で半焼成を行ない、次いで３５０℃の温度に保った焼成ローラを用いて焼成を行い、２６ｍ／分の速度で引き取り、未延伸糸を得た。次いで、得られた未延伸糸を温度３５０℃倍率７．５倍で熱延伸することによって、１次粒子径７ｎｍ、比表面積１５０ｍ²／ｇ、平均粒子径０．８μｍとする二酸化マンガンを１０質量％担持させた、繊度ＣＶが７．８％の総繊度１３３０ｄｔｅｘ−４００フィラメントのＰＴＦＥ繊維（延伸糸）を得た。上記で得られたＰＴＦＥ繊維の有害ガス分解性能評価を実施した結果、硫化水素は９０％減少し、オゾンは８４％減少した。結果を、表１に示す。

［実施例３］
ビスコース熟成度（塩点）が８．０で、セルロース濃度が９．０％で、アルカリ濃度が６．２％のビスコース（Ａ）と濃度６０％のＰＴＦＥ水分散液（Ｂ）と濃度３５％の二酸化マンガン水分散体（Ｃ）を、（質量比）Ａ：Ｂ：Ｃ＝４９：４２：９の割合で混合した後、１０Ｔｏｒｒの減圧下で脱泡して紡糸混合液を得た。このようにして得られた紡糸混合液を、吐出孔数が４００Ｈの紡糸用口金に導き、凝固浴中に吐出した。

凝固浴は、硫酸濃度が９．８％で、硫酸ソーダ濃度が１１．１％の混合水溶液であり、温度は１４℃であった。次いで、凝固して得られた未焼成糸を温度８０℃の温水で洗浄した後、濃度０．１８％の苛性ソーダ水溶液を入れたアルカリ浴中に導いて精練し、酸成分を完全に除去した。その後、アルカリ浴から導かれた未焼成糸をニップローラで絞った後、４％のリラックスを与えながら２８０℃の温度で半焼成を行ない、次いで３５０℃の温度に保った焼成ローラを用いて焼成を行い、２６ｍ／分の速度で引き取り、未延伸糸を得た。次いで、得られた未延伸糸を温度３５０℃倍率７．５倍で熱延伸することによって、１次粒子径７ｎｍ、比表面積２５０ｍ²／ｇ、平均粒子径０．８μｍとする二酸化マンガンを１０質量％担持させた、繊度ＣＶが６．８％の総繊度１３３０ｄｔｅｘ−４００フィラメントのＰＴＦＥ繊維（延伸糸）を得た。得られたＰＴＦＥ繊維の有害ガス分解性能評価を実施した結果、硫化水素は８６％であり、オゾンは８１％減少した。結果を、表１に示す。

［比較例１］
二酸化マンガン水分散液を混合させないこと以外は、上記の実施例１と同じマトリックス紡糸法によって、総繊度１３３０ｄｔｅｘ−４００フィラメントのＰＴＦＥ繊維（延伸糸）を得た。上記のＰＴＦＥ繊維について有害ガス分解性能評価を実施した結果、硫化水素は０％であり、オゾンは１３％減少した。結果を、表１に示す。

実施例１〜３では、有害ガスが大きく減少していることから、これらのＰＴＦＥ繊維をバグフィルターに加工し、ごみ焼却場等に適用した場合に、排気ガス中の有害ガスを分解する能力を有すると考えられる。しかしながら、比較例１では、有害ガスがほとんど減っていないことから、ＰＴＦＥ繊維をバグフィルターに加工しても、バグフィルター単体では排気ガス中の有害ガスを分解できないことが考えられる。

Claims (4)

1. 有害ガス分解粒子がポリテトラフルオロエチレン繊維質量に対して、０．３質量％以上３０質量％以下担持されており、かつ、繊度ＣＶが１０％以下であることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン繊維。
2. ポリテトラフルオロエチレン分散液３０〜７０質量％、マトリックス３０〜７０質量％および有害ガス分解粒子分散液０．１〜３０質量％を含む混合液を、凝固浴中に吐出して繊維化し、焼成し、延伸することを特徴とする請求項１記載のポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。
3. 有害ガス分解粒子が二酸化マンガンであることを特徴とする請求項２記載のポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。
4. 二酸化マンガンの１次粒子径が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、比表面積が１００ｍ²／ｇ以上５００ｍ²／ｇ以下であり、かつ平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載のポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。