JP2642106B2 - 消臭繊維とその製造方法 - Google Patents

消臭繊維とその製造方法

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  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、消臭性能を有し詰綿、カーペット、フィル
ターなどに用いられる消臭繊維とその製造方法に関する
ものである。
従来の技術 従来、一般的に用いられている消臭剤は、活性炭に代
表されるような臭いの分子を吸着するものと、他の臭い
を使って感覚的に中和もしくはマスキングする芳香剤型
のものが主であった。また酸化剤、還元剤を利用して化
学反応を起こさせ、分解脱臭する装置も用いられてい
る。これらの脱臭剤の種類と作用等をまとめると次のと
おりである。
A.感覚的消臭 芳香系(シトラール、シンナミックアルデヒド、ヘリ
オトロピン、カンファ、ボルニルアセーテート等) マスキング系(木酢液、パラジクロールベンゼン等) 中和系(テレピン油、ユーカリ油、ビャクダン油等テ
レピン化合物、有機酸化等の混合) B.化学脱臭 脱硫作用(硫酸第1鉄等の硫酸鉄や塩化鉄などで、硫
化水素などを除去) 酸化還元作用(オゾン、二酸化塩素、過酸化水素等の
酸化剤、亜硫酸ソーダ等の還元剤) 付加・縮合作用(付加剤…メタクリル酸エステル、マ
レイン酸エステル、縮合剤…グリオキシザール等) イオン交換作用(イオン交換樹脂の両性活性剤、カチ
オン剤、アニオン剤) C.物理・化学脱臭 薬剤添着吸着作用(アルカリ性または酸性添着活性
炭、活性炭と化学反応剤の混合物) D.物理吸着脱臭 吸着作用(中性活性炭、繊維化炭素吸着剤、ゼオライ
ト、活性白土等多孔質の吸着) 吸収作用(水やアルコール、ヘキサン等の有機溶剤系
および界面活性などの表面被覆) E.生物脱臭 酸素作用(消化酸素や最近および酵母によるし尿など
の分解、土壌細菌の利用) 防腐・殺菌作用(クロラミンTなどの塩素系、パラベ
ン類、フェノール系、紫外線など) 上記のような脱臭剤およびそれを用いる脱臭方法は、
持続性に乏しい、ランニングコストが高い、消臭効果が
劣るなどの何らかの欠点がある。たとえば活性炭や芳香
剤は持続性が乏しく、また芳香剤などはその芳香剤の臭
いが存在する間しか消臭効果が認められず、酸化還元剤
を用いる脱臭装置では効果を持続するためにはたえず薬
剤を補給しなければならずランニングコストが高く、さ
らに界面活性剤を用いた脱臭剤は弱い臭気にしか効果が
無い、などである。
一方、上記のような欠点が無く、使用が安全容易な消
臭剤として、金属ポルフィリン、金属ポルフィラジンと
それ等の誘導体が知られている(特開昭56−63355号公
報)。これ等の金属ポリフィリン類、金属ポルフィラジ
ン類は、悪臭分子を酸化あるいは還元して分解する触媒
として働くという性質を有するものであり、常温常圧下
で永久的に消臭剤としての機能を発揮するという利点が
ある。
発明が解決しようとする問題点 ところで上記の金属ポリフィリン類、金属ポリフィラ
ジン類は単分子の状態でないと触媒活性がないが、分子
が平面構造のため自己会合や酸素分子を介してオキソダ
イマーが生成しやすく、使用量に対する消臭効果が低
い。そこで前記特開昭56−63355号公報では、活性炭、
シリカゲル、セルロース、ポリビニル、アルコール、ポ
リアクリル酸などの高分子物質に担持させて用いると、
金属ポリフィリン類や金属ポルフィラジン類をそれぞれ
単独で使用するよりも数倍有効であることが記載されて
いる。
しかしながら、上記の高分子物質では、金属ポリフィ
リン類や金属ポルフィラジン類を少量しか担持できなか
ったり、十分に活性な状態で担持できなかったりして、
必ずしも金属ポリフィリン類や金属ポルフィラジン類が
有する本来の性能を十分に発揮するに至っていない。
本発明は、消臭剤として持続性と簡便性のすぐれた金
属ポルフィラジン類に着目し、この金属ポルフィラジン
類を用いる際の上記のような問題点を解決して、金属ポ
ルフィラジン類を単分子の状態で、かつ活性な状態で担
持した消臭繊維とその製造方法を提供することを目的と
するものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題点を解決するもので、カチオン
化剤によりカチオン性基が導入されてなる蛋白質繊維に
下記(1)式の金属ポルフィラジン類を少なくとも0.3
重量%(対繊維)担持させたことを特徴とする消臭繊維
とその製造方法である。
(ただし、Xは水素、もしくはカルボキシル基またはそ
の金属塩、もしくはスルホン酸基またはその金属塩、も
しくはアミノ基であって、少なくとも1個がカルボキシ
基またはその金属塩、もしくはスルホン酸基またはその
金属塩であり、Meは2価または3価の鉄イオン、もしく
は2価または3価のコバルトイオンである。) 本発明で用いる消臭用薬剤は、上記(1)式で示され
る構造の金属ポルフィラジン類で、(1)式中Xは水
素、もしくはカルボキシル基またはその金属塩、もしく
はスルホン酸基またはその金属塩、もしくはアミノ基で
あり、かつ少なくとも1個がカルボキシル基またはその
金属塩、もしくはスルホン酸基またはその金属塩であ
り、またMeは2価または3価の鉄もしくは2価または3
価のコバルトである誘導体であることが必要である。上
記の誘導体以外のものは所期の消臭効果が得られない。
また上記金属ポルフィラジン類と類似の化合物に金属ポ
ルフィリン類があるが、本発明の目的である消臭繊維と
して適用する場合取扱の難易、消臭効果の点から好まし
くない。
上記の金属ポルフィラジン類を担持させる繊維は、
羊、らくだ、兎などの動物の獣毛繊維、家蚕糸、野蚕糸
などの絹繊維その他コラーゲン繊維、再生繊維などの分
子中にペプチッド結合を有する蛋白質繊維であることが
必要であり、他の木綿、麻、レーヨンなどの繊維素系繊
維、エステル、ナイロン、アクリルなどの合成繊維を用
いた場合に比べて、金属ポルフィラジン類の担持量、消
臭効果の強さおよびその持続性が格段にすぐれている。
蛋白質繊維には、後に述べる方法によりカチオン化剤で
カチオン性基を導入してから金属ポルフィラジン類を担
持させる。蛋白質繊維にあらかじめカチオン性基を導入
しておくと担持収率を高めることができる。
カチオン化剤によりカチオン性基が導入されてなる蛋
白質繊維に担持させる金属ポルフィラジン類の量は、繊
維に対して少なくとも0.3重量%であることが必要であ
り、0.3重量%より少ない場合消臭効果は著しく小さ
い。また金属ポルフィラジン類は2重量%程度担持させ
れば十分な消臭性能が得られ、かつ2重量%より多量に
担持させても効果はあまり変化せずコストなどの点から
も得策ではない。
次に上記の消臭繊維は、カチオン化剤によりカチオン
性基が導入されてなる蛋白質繊維を上記(1)式で示さ
れる金属ポルフィラジン類の水溶液中でPH10以下、温度
30℃〜110℃の条件で処理することにより得られる。PH
は10以下で処理することが必要で、6以下が処理効率
(担持収率)の点で好ましい。PHが10より高い場合、担
持量が少なく、しかも繊維が損傷を得ける恐れがあり好
ましくない。温度30℃〜110℃で30〜120分間処理する。
高温ほど処理時間を短縮できるが、繊維が損傷を受けな
い範囲の温度を選定する必要がある。所定条件で処理し
た繊維を処理液から取出し、乾燥すれば消臭繊維が得ら
れる。
蛋白質繊維にカチオン化剤によりカチオン性基を導入
するには以下の方法による。たとえば3−クロロ−2−
ヒドロキシプロピル−トリメチルアンモニウムクロライ
ド〔CI・CH2・CH(OH)・CH2・N(CH33 +CI-〕、また
はビス(3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル−ジメチ
ルアンモニウム)アルキルクロライド〔CI・CH2・CH(O
H)・CH2N+(CH3・(CH2nN+(CH3・CH2・CH
(OH)CH2・CI〕などのカチオン化剤をアルカリ触媒下
で蛋白質繊維に反応させることにより、蛋白質繊維にカ
チオン性基が容易に導入される。このようなカチオン性
基が導入されている蛋白質繊維は、金属ポルフィラジン
類の水溶液による処理をすることにより金属ポルフィラ
ジン類を担持させることができ、未導入繊維の担持収率
が60から70%であるのに対し、担持収率は90%を超える
結果が得られる。
本発明の消臭繊維は、金属ポルフィラジン類単独で用
いた場合に比べて約20倍の消臭効果と約5倍の持続性が
認められ、かつこの金属ポルフィラジン類を木綿やレー
ヨンなどの繊維素繊維に担持させたものに比べて約3
倍、ポリエステル繊維に混合紡糸したものに比べて10倍
以上の効果が認められる。またカチオン性基が導入され
ていない場合に比べて担持収率および消臭性能ともにさ
らに1.5倍以上の効果が認められた。
作用 上記のように、カチオン化剤によりカチオン性基が導
入されてなる蛋白質繊維に(1)式に示す特定の金属ポ
ルフィラジン誘導体を少なくとも0.3重量%担持させた
本発明の消臭繊維は、すぐれた消臭効果を示すが、その
理由について概略次のように推論することができる。
金属ポルフィラジン類は、上記のごとく分子構造が平
面的なため、自己会合による二量化や酸素が中心金属に
橋かけ的に配位結合したオキソダイマーが生成しやすい
ことはよく知られている。このような状態においては、
中心金属が低スピン状態にあるため活性な状態にはな
く、悪臭分子の分解触媒とはなり得ず消臭効果が無く、
金属ポルフィラジン類を高分子支持体上に固走化して、
高分子マトリックスにより上記のような二量化生成によ
る不活性構造化を防止すると触媒活性種の比率が高くな
ることも知られている。そして金属ポルフィラジン類の
中心金属の第5配位座に窒素原子が配位すると中心金属
が高スピンの状態に励起され、かつ窒素原子の量が多い
程金属ポルフィラジン類の活性種が多くなることも報告
されている。
ところで蛋白質繊維は多種類のアミノ酸がペプチッド
結合により縮合したものであり、その側鎖にさまざまな
原子団を有している。すなわち、プロリン、アルギニ
ン、リジン、トリプトファン、ヒスチジンなどの窒素原
子を有する側鎖をもったアミノ酸が構成要素となってい
る。蛋白質分子鎖内に取り込まれた金属ポルフィラジン
類の中心金属の第5配位座に、前記側鎖の窒素原子が配
位する確率はかなり高いと考えられる。特に水中では前
記側鎖等の自由度が高く、金属ポルフィラジン類が吸着
されると同時に、上記のような配位構造を取り易いと思
われる。このように蛋白質繊維に取り込まれた金属ポリ
フィラジン類が、単分子の状態で存在するとともに窒素
原子が配位して中心金属が高スピン状態にある確率が高
いことにより、他の高分子支持体に担持させた場合に比
べて卓越した消臭効果とその持続性が得られるものと考
えられる。さらにカチオン性基を導入した蛋白質繊維に
吸着した金属ポルフィラジン類は、未導入の蛋白質繊維
に比べて蛋白質繊維の分子主鎖とより距離を置いて吸着
するので、自由度が高く、蛋白質のアミノ基との配位が
一層容易となり、格段に優れた消臭性能を発揮するもの
と思われる。
実施例 比較例1 金属ポルフィラジン類として鉄(III)フタロシアニ
ンオクタカルボン酸3.36gを1.0の0.1%の水酸化ナト
リウム水溶液に溶解し、塩酸でPH3.5に調整した後、羊
毛繊維100gを浸漬し均一に混合して80℃に昇温し、60分
間撹拌しつつ恒温で処理し、その後繊維を取り出し、水
洗、乾燥して消臭繊維約100gを得た。金属定量により分
析した結果、2.35重量%(対羊毛繊維)の鉄(III)フ
タロシアニンオクタカルボン酸が担持されていた。
上記で得られた消臭繊維をポリフッ化ビニル樹脂製の
袋に入れ、所定濃度に希釈した一定量の悪臭ガスを封入
して密封し、所定時間後に袋から袋内の空気を採取して
悪臭ガスの濃度を測定して、消臭性能を測定した。悪臭
ガスとして硫化水素(H2S)、アンモニア(NH3)、メル
カプタン(CH3SH)を用いた。その結果を第1表に示
す。
別の比較例として、上記比較例1で用いたのと同様の
鉄(III)フロタロシアニンオクタカルボン酸をそれぞ
れ1.5重量%担持したポリエステル繊維および木綿につ
いて、比較例1の消臭繊維と全く同様の方法で消臭性能
を測定し第1表に示す結果を得た。
第1表に示すとおり、比較例1の消臭繊維の消臭性能
は、別の比較例のポリエステル繊維または木綿を用いた
ものに比べて、鉄(III)フタロシアニンオクタカルボ
ン酸の担持量がほぼ等しいにもかかわらず、各ガスに対
して格段にすぐれた性能を有していた。
実施例1 羊毛繊維100gを25gのビス(3−クロロ−2−ヒドロ
キシプロピルジメチルアンモニウム)アルキルクロライ
ド25gを含む2.0の水溶液によりPH8,70℃の条件で処理
して、1.0×10-3mol/gのカチオン性基を導入した。金属
ポルフィラジン類として鉄(III)フタロシアニンオク
タカルボン酸2.6gを1.0の0.1%水酸化ナトリウム水溶
液に溶解し、酢酸でPH8に調整した後、上記のカチオン
性基を導入した羊毛繊維100gを浸漬し、均一に混合して
90℃に昇温し、60分間撹拌しつつ恒温で処理し、その後
繊維を取り出し、水洗、乾燥して消臭繊維約100gを得
た。金属定量により分析したところ2.35重量%(対羊毛
繊維)の鉄(III)フタロシアニンオクタカルボン酸が
担持されていた。
上記で得られた消臭繊維について、比較例1の消臭繊
維と全く同様の方法で消臭性能を測定した。その結果を
第1表に示す。
第1表に示す結果から明らかなように、本実施例1の
消臭繊維は比較例1の消臭繊維よりさらにすぐれた消臭
性能を有していた。
実施例2 羊毛繊維100gを3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル
トリメチルアンモニウムクロライド20gを2.0の水溶液
によりPH9,70℃の条件で処理して7.0×10-4mol/gのカチ
オン性基を導入した。金属ポルフィラジン類として鉄
(III)フタロシアニンジスルホン酸5gを1.0の0.1%
水酸化ナトリウム水溶液に溶解し、酢酸でPH9に調整し
た後、上記のカチオン性基を導入した羊毛繊維100gを浸
漬し、均一に混合して80℃に昇温し、60分間撹拌しつつ
恒温で処理し、その後繊維を取り出し、水洗、乾燥して
消臭繊維約100gを得た。金属定量により分析したとこ
ろ、4.52重量%(対羊毛繊維)の鉄(III)フタロシア
ニンジスルホン酸が担持されていた。この消臭繊維は各
種の悪臭ガスに対してすぐれた消臭作用を働き、かつそ
の効果の持続性も非常に良好であった。
発明の効果 上記のように本発明の消臭繊維は製造も容易で金属ポ
ルフィラジン類の担持収率も良好で、かつ消臭性能も各
種の悪臭ガスに対して極めてすぐれており、その効果も
長期にわたって接続され、詰綿、カーペット、フィルタ
ーその他の広い用途に用いることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 武彦 大阪府三島郡島本町山崎2―1―1 (72)発明者 丸山 尚夫 大阪府茨木市稲葉町14番21号 (56)参考文献 特開 昭63−135572(JP,A) 特開 昭61−258078(JP,A) 特開 昭62−33854(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カチオン化剤によりカチオン性基が導入さ
    れてなる蛋白質繊維に下記式の金属ポルフィラジン類を
    少なくとも0.3重量%(対繊維)担持させたことを特徴
    とする消臭繊維。 (ただし、Xは水素、もしくはカルボキシル基またはそ
    の金属塩、もしくはスルホン酸基またはその金属塩、も
    しくはアミノ基であって、少なくとも1個がカルボキシ
    ル基またはその金属塩もしくはスルホン酸基またはその
    金属塩であり、Meは2価または3価の鉄イオン、もしく
    は2価または3価のコバルトイオンである。)
  2. 【請求項2】カチオン化剤によりカチオン性基が導入さ
    れてなる蛋白質繊維を下記式の金属ポルフィラジン類の
    水溶液中でPH10以下、温度30℃〜110℃の条件で処理す
    ることを特徴とする消臭繊維の製造方法。 (ただし、Xは水素、もしくはカルボキシル基またはそ
    の金属塩、もしくはスルホン酸基またはその金属塩、も
    しくはアミノ基であって、少なくとも1個がカルボキシ
    ル基またはその金属塩、もしくはスルホン酸基またはそ
    の金属塩であり、Meは2価または3価の鉄イオン、もし
    くは2価または3価のコバルトイオンである。)
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