JP2024044941A - 消臭機能と除電機能を併せ持つウール系生地と製品 - Google Patents

Abstract

【課題】ウール１００％、或はウール／ポリエステル混生地（以後、ウール系生地という）は、銀陽イオンを担持した抗菌剤を練り込んだ糸を一部織込む、編込んでも当該生地は抗菌防臭機能も、静電気除電も発揮出来なかった。金属銀を少なくとも一部露した糸を一部に持つウール系生地、及び該生地から成る繊維製品に洗濯耐性のある前記両機能を有する生地、繊維製品の提供を可能にすることを課題としている。【解決方法】 ２枚のポリエステルフィルムで真空蒸着法による銀層（金属銀層）をサンドイッチ状に積層し、スリットした糸を撚糸してウール系生地に織込む、編込むと課題にある静電気除電機能と悪臭消臭機能を実現でき当該生地による繊維製品も製造出来て、両機能は洗濯耐性がある。【選択図】なし

Description

銀陽イオンを微細なゼオライトやガラス系多孔質担物質に担持させて、それらを練り込んだ抗菌糸を一部に有するウール１００％、或はポリエステルとウール混の生地は（以後、ウール系生地という。）、ウールに含まれるアミノ酸であるシステインが持つチオール基と該抗菌糸から溶出する銀陽イオンが素早く反応して硫化銀を形成し再イオン化出来ず抗菌防臭機能を発揮出来ないが、少なくとも一部に露出した金属銀を有する糸を一部に織込む、編込む事によりウール系生地がアンモニア、インドール、酢酸、トリメチルアミンなどの悪臭消臭機能を実現でき、露出した金属銀による静電気放電力を活かした静電気除電機能を併せ持つ、ウール系生地や該生地と該生地からなる繊維製品に関する。

銀陽イオンをゼオライトやガラス系多孔物質に担持させた銀系抗菌剤を練り込んだ抗菌糸を一部に有する生地から徐放されるのは、当然銀陽イオンである。又、ポリエステルフィルム２枚に金属銀層をサンドッチ状に有しスリットされた偏平糸や、水分含有量の少ない合繊糸に少し被膜を厚くして銀をメッキした糸から溶出する糸を一部に有する生地から溶出する銀イオンも銀陽イオンである。

ウール系の糸（ウール１００％、或はポリエステルが混紡された糸）にはウールなど動物性繊維に含まれるシステインというアミノ酸が（ウール単独で１０％程度）含まれていて、システインは水素と硫黄が結合しているチオール基を持っているので、銀陽イオンとは素早くチオール基と反応し硫化銀を形成するので、銀が再イオン化出来ずウール系生地は抗菌防臭性を発揮出来ない。

ウール系生地を対象に銀陽イオンによる抗菌防臭機能は上記のように実現しないし、銀陽イオンはカチオン染色するアクリル系、及びポリエステル系生地にも実現できない事が多い。悪臭ガス類であるアンモニア、トリメチルアミンといった窒素を持つ化合物なので、窒素は時に分子や原子と反応しない非共有電子対を持つので当該ガスに配位結合して分子構造を変えてしまうメカニズムがあり、金属銀の金属結合が弱い、或は原子単位のナノ銀とは弱酸であるガス状酢酸やイソ吉草酸とは化学反応による塩の形成というメカニズムにより分子構造を変える事が出来て消臭機能がある。尚、消臭試験は金属銀が銀陽イオン化出来るという環境下では実施されないので、銀陽イオン溶出による消臭機能とは消臭メカニズムが違うものである。

また、上記［０００１］に記載の金属銀を有する糸を一部に持つウール系生地は該糸が静電気放電に優れているので、静電気除電機能も併せ持つことが出来て、当該生地からなる繊維製品も上記消臭機能と併せ持つことができる。静電気除電は公定水分量の多いウール１００％生地よりウール系生地のポリエステル混率が高いほど除電能力が高くなる。

特許第４１９６１７５号 特許第５２８８５３１号

ウール１００％糸から成る生地、及びポリエステルが混紡されたウール系生地やそれらからなる繊維製品には銀がイオン化してもシステインの持つチオール基との反応で硫化銀を形成していまい抗菌防臭機能は発揮できない。また、銀イオンの抗菌防臭機能により防臭できる悪臭は主に細菌由来の臭気であり、ウール系以外の生地でもすでに発生しているアンモニアや酢酸といった悪臭を消臭できるとは限らない。勿論銀が陽イオン化すれば既に発生している悪臭も消臭できる臭気もあるが、着用衣服や肌着に銀陽イオンを溶出する糸が使用されていても、銀のイオン化には汗などの水分が必要であり、汗などで濡れた衣料を着用は避けたいのが常である。勿論汗が乾いた後に汗に含まれる尿素が化学変化してアンモニアになっても、消臭試験は銀陽イオンが溶出できない乾燥状態で実施されるので、既に生成された悪臭を消臭できるウール系生地と該生地を必要部分に使用した繊維製品を提供できる事を一つの課題としている。

また、金属銀を有する糸から銀陽イオンが溶出できなくても悪臭の消臭機能を発揮出来て、金属銀が露出する糸を一部に持つ生地の静電気放電力を利用し、静電気除電機能を活かしたウール系生地と当該生地を少なくとも一部に使用した繊維製品をも提供することをもう一つの課題としている。

本発明の課題の一つは、銀という抗菌性を持つ金属イオンによるウール系生地や繊維製品への抗菌防臭機能付与ではなく、該生地に金属銀を有する糸を一部に織込み、或は編込んで、アンモニア・トリメチルアミンといった悪臭を消臭できる事にある。前記悪臭ガスは分子構造の一つの元素である窒素が他の分子・原子と結合していない２つの電子（非共有電子対）により当該金属銀を有する糸の銀に配位結合する事により分子構造を変えて臭気を無くすというメカニズムにより消臭ができる。

汗には水分、塩分、マグネシウム、亜鉛、カリウム、重炭酸イオン、鉄などのミネラルや電解水、乳酸、尿素、有機物（タンパク質など）・その他ミネラル・油分や尿素などが含まれている。汗は水分蒸発により他温調節を行っているし、有効な成分は再吸収されているが、皮膚上に残った成分は抗菌性金属である銀からなる糸を持つ生地は水分により該金属がイオン化して細菌の増殖を抑制し、細菌による有機物や油分の分解による臭気を防げるので、これを抗菌防臭機能というが、ウール系生地には機能できない。よって体温や微生物、或は化学変化によりアンモニア、酢酸やイソ吉草酸が生成されることがある。

化学式に窒素を有する悪臭に付いては、全てではなくても段落［０００８］に記述したメカニズムが働きアミン系の臭気は消臭が可能であるが、２枚のポリエステルフィルムに銀をサンドイッチ状に有しスリットした糸は酢酸やイソ吉草酸は有機酸であり弱酸であっても、後述する金属銀の銀原子同士の結合が弱く、金属結合が弱い、或はナノ銀粒子の集団と上記有機が反応して銀塩を形成して消臭できる。

上記のような既に発生している悪臭と銀は配位結合や化学反応で分子構造を変化させて消臭できるので、水分をほぼ持たない合繊糸にメッキした金属銀を持つ糸を製造して生地を製造する、或は真空蒸着法によりポリエステルフィルム２枚で銀蒸着層をサンドイッチ状に内包してスリットして断面に銀を露出させた糸を製造して、該糸は強度が弱いので他の糸と撚糸して強度を上げて、必要な混率で織物に織込む、編物に編込むことで悪臭を消臭できる生地を作る事ができて、当該生地を必要な部分に使用する事で悪臭を消臭できる繊維製品を作る事が可能になる。

又、銀は金属の中でも最も導電性の良い金属であり、静電気放電力にも優れた金属である。前段落で述べたような金属銀で被覆膜を形成した銀メッキ糸、或は強度が弱く他の糸と撚糸した銀スリット糸を適度な混率で織込む、或は編込んだ生地は優れた静電気除電が可能になり、当該生地を必要な部分に使用する事で静電気除電も上記消臭機能と併せて可能な繊維製品を作る事が可能になる。

水分があれば銀陽イオンを溶出する金属銀からなる糸により、ウール系やカチオン染色を行うアクリルやポリエステル以外の生地は抗菌防臭機能と静電気除電機能を併せ持つができる。ただ、通常どのような生地による繊維製品、特に衣料は濡れて水分を含んだ状態での着用は避けたいのが当然である。銀陽イオンによる抗菌防臭機能は多くの場合、タオル、布巾のように乾燥状態でも防臭機能が評価されるが、抗菌防臭性のない繊維製品が再び濡れた時に細菌由来の悪臭が使用者に不快感を与える。本発明によるウール系生地は衣服用に供される事が多く、悪臭消臭機能と静電気除電機能を併せ持つ事ができて、当該生地を必要な部分に使用する事で悪臭消臭機能と静電気除電が併せて可能な繊維製品を作る事が出来る。

上記に述べたウール系以外のみではない例外になる生地の特徴を以下に述べる。銀陽イオンを溶出する糸を適した混率で織込む、或は編込んでもアクリル系の糸を併せて持つ生地、或はカチオン染色用ポリエステル糸を別に併せて持つ生地は、当該生地を製造され染色やプリントされると、使用される染料はカチオン染料であり、アクリル糸或は、カチオン染色用ポリエステルはアニオンを持っていて、カチオン染料と電気結合をして染着される。両糸何れにもアニオンが残留していると溶出した銀イオンはカチオンなので、アクリル糸、或はカチオン染色用ポリエステルに吸収され銀イオンでは無くなるので抗菌防臭機能は機能しない。本発明による悪臭消臭機能はカチオン染料でのみ染色される、アニオンを持つ糸から成る上記生地にも有効に機能する。

染色やプリント後のアクリル糸に、或はカチオン染色用ポリステルにアニオンが残留していると溶出する銀イオンに限らず、他の抗菌性金属のイオンもカチオンなので前記両繊維にアニオンが残留するような染色乃至はプリントを行った場合には、ほぼ生地に水分が無い場合には金属銀による糸を一部に持つ生地が臭防臭機能と静電気除電機能が機能する事になる。勿論、純銀以外に銀に亜鉛や銅といった合金による抗菌性金属から成る糸を一部に有する生地に付いても有効混率は違っても同様の本発明に言う２つの機能を持つことができる。

段落［００１１］、［００１２］に述べた、金属銀を持つ糸の詳細を以下簡単に述べる。
先ず、３３ｄｔｘ程度のナイロン糸に純度９９．９％の銀をメッキした糸（米国製：メーカー名不詳：商品名：Ｘ－ｓｔａｔｉｃ 又はｉｏｎｉｃ＋）は糸の表全面に露出している、横断面が丸い糸である。
ただ、メッキによるので、金属結合が戻ってしまい悪臭種の酢酸やイソ吉草酸とは常温では反応し難いと考えられる。アミン類の悪臭は窒素の非共有電子対は金属銀に配位結合が可能と思われる。

ただ、上記の金属銀による糸の表面にある銀は酸素と常温ではゆっくり反応して酸化銀化すると考えられるが、メッキ厚が厚いので銀の効果があるとされている。しかし糸自体は使用されるまで油分塗膜にて空気中への銀面露出を防がなければ徐々にではあるが少なくとも表面にある銀は酸化銀になってしまい、上記窒素の持つ非共有電子対とは反応できない。米国ではＦＤＡ認可を受けて綿ガーゼに使用されているが、本発明の解決すべき課題からはやや外れるので、第２位以下の位置づけとする。

本発明に最も有意な金属銀を使用した糸は、真空蒸着法による９～１２μ厚の２枚のポリエステルフィルムに銀蒸着層をサンドイッチ状に有する積層フィルムを巾０．１５～０．２３ｍｍにスリットして断面に銀を露出した糸である。
純銀を真空蒸着すると純銀原子が蒸気となって該原子一つ一つが個別にアスピリンスノーのように積もって原子単位で個々に層をなしているので金属結合が弱いので、アミン類のガスが配位結合しやすく、弱酸である酢酸やイソ吉草酸が当該ガスとも簡単に化学反応をして銀塩を生成し、いずれも分子の構造を変化させて臭気を消せる。

上記の銀スリット糸は熱可塑性のポリエステルフィルムが伸び縮みするし銀層は５０～６０ｎｍ厚なので、強度が織や編のテンションに弱いので補強のために他の糸と撚糸しなければならないことが弱点ではある。
当該スリット糸と撚糸して強度を上げるためには生地の主原料の糸の方が混率として遥かに高いので、主原料と同じ糸、或は相性の良い糸で撚糸する事が望ましい。実施例にはポリエステルとウールの混紡糸が主原料なので撚糸する糸は３３ｄｔｘのポリエステル長繊維糸を２本、左右逆に所謂Ｗカバーをした撚糸として織物・編物に織込む・編込むことが望ましい。

ポリエステルとウールの攻防糸による生地を実施例として、以下記載するので上記した銀スリット糸とその撚糸に付いて以下説明する。
９ミクロン厚のポリエステルフィルム１枚に、真空蒸着法によって純度９９．９９％の純銀を５０ｎｍ厚の層を形成して、銀層の上にもう１枚の同じポリエステルフィルムをラミネートして、それを巾０．１５ｍｍにスリットして、３３ｄｔｘのポリエステル長繊維糸を左右逆に各々２５０回／ｍ撚糸して、金属銀からなる糸の撚糸を得た。

ウール３５％／ポリエステル６５％を混綿して、毛番手６０番の混紡糸／双糸を経糸８３本／インチ、緯糸にも同じ混紡糸／双糸を７７本／インチを緯糸にする事を基本設計とて、染色後の仕上がり巾１４０ｃｍのギャバジン生地の生地重量比で５％になるように、上記のようにして得た金属銀からなる糸の撚糸（スリット撚糸）を等間隔で織込み（基本設計の混紡糸／緯糸７７本は基本設計なので検体生地はそれより減る）、所謂Ｔ／Ｗ混生地＋ミューファン糸の織物を得て、ウール染とポリエステル染の２浴染を行い黒い生地を得た。当該生地からは金属銀独特の銀光沢は隠れてくれていて、黒などの濃色なら金属銀からなるスリット糸のポリエステルフィルムも黒く染まり銀による光沢目立たなくなるが、淡色染でもジャバジン織なら金属銀からなる糸の撚糸（スリット撚糸）も目立つことはなく、男性用衣服に使用しても華美すぎることはなくなる。

実験例１

上記のようにして得た生地を以て１０回洗濯を公的試験機関で行って、それを検体にして、未だＪＩＳ化されていないのでＳＥＫ基準試験法により以下のような消臭試験を実施した。臭気の種類と２時間後の臭気減少率を以下に示す。（検体を洗濯０回での本試験も実施したがデータがほぼ同じなので記述を省く。）
アンモニア：減少率 ８９％
インドール：減少率 ９２％
酢酸：減少率 ９７％
イソ吉草酸：減少率 ７６％

上記の減少率ではイソ吉草酸のみが有効値に未達であったが、他の悪臭では有効値を得ている事もあり、金属銀からなる糸の撚糸の混率を上げる事で有効値を得る事が可能になると考えられる。

トリメチルアミンもアミン類の悪臭の代表例ではあるが、分子構造に窒素が含まれ、当該窒素は他の分子・原子と結合していない電子を２個（非共有電子対）持っているので、アンモニアと同様に配位結合するのは明らかなので、消臭試験は実施しなかった。

実験例２

上記段落［００２１］で得た生地を公的試験機関で洗濯３回行った後に検体として、ＪＩＳ－Ｌ―１０９４の静電気除電試験の摩擦帯電圧計測と帯電電荷量の計測を行った。試験条件は気温・湿度はＪＩＳに規定通りにして試験結果を以下に示す。

＜摩擦帯電圧測定＞
摩擦布：綿 （経方向）１，３００Ｖ （横方向） １，１００Ｖ
摩擦布：毛 （経方向）１，５００Ｖ （横方向） １，１００Ｖ
＜電荷量測定＞
摩擦布：アクリル （経方向）２．５μＣ／ｍ^２ （横方向） １．９μＣ／ｍ^２
摩擦布：ナイロン （経方向）２．６μＣ／ｍ^２ （横方向） １．３μＣ／ｍ^２
最大値 ２．７μＣ／ｍ^２
上記のように静電気除電の各試験に供した生地は作業着、制服や事務服などの業界基準である６．０μＣ／ｍ^２以下に適うし、悪臭消臭機能もあり、摩擦してもほぼ静電気を感じることのない生地とその生地による繊維製品も提供可能になる。

ウール１００％の生地やそれからなる繊維製品、或はポリエステル／ウール混生地やそれからなる繊維製品は従来からある銀系抗菌剤による抗菌防臭機能が機能しなかったが、５００種類以上あると言われる悪臭の全てではなくても、特に忌み嫌われるアンモニア、酢酸やインドールといった身近な悪臭を消臭できる機能と静電気除電機能が可能な上記生地は、身近な学生服やオフィスユニフォームに衣服として使用される事が非常に多く、アパレル業界とそれらの着用者に貢献できる。

Claims (2)

1. 銀陽イオンや亜鉛陽イオン等抗菌性金属陽イオンを担持させた抗菌剤を練り込んだ糸を使用するのではなく、純度の高い金属銀を一部の構成原料とする金属銀糸を生地の一部として織込むなり編込んで、洗濯耐性のある悪臭消臭機能を有し、且つ静電気除電機能を併せ持つ、ウール１００％から成る生地、或はポリエステルの混率が１０％から９０％程度のポリエステルとウール混紡の生地。
2. 請求項１に記載の生地が、構成原料の少なくとも一部に使用されている繊維製品。