JP2987605B2 - セラミック微粒子を化学結合により含有させた繊維とその製法 - Google Patents

セラミック微粒子を化学結合により含有させた繊維とその製法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック微粒子を含
有させた繊維とその製法に関し、特に動物繊維、植物繊
維、合成繊維、再生繊維、半合成繊維に関係なく、これ
ら繊維にセラミックの微粒子を化学結合により強固に含
有結合させた繊維とその製法に関する。
【0002】
【従来の技術】加熱されることにより遠赤外線を放射す
るセラミックが開発されてから、該セラミックの粉末を
繊維に付着させて糸とし、これを織布としたものを用い
て寝具類や衣料品等が商品として出回るようになった。
【0003】上記のような糸の製法の一例は、例えば特
開昭64ー6170号公報に記載されている。この公開
公報に記載されている糸は繊維の中にセラミック微粒子
が閉じ込められている。この繊維は、素材として羊毛繊
維を用い、これを苛性ソーダ水溶液に入れ、羊毛繊維の
表面のスケールを膨潤・開口させた後、上記セラミック
微粒子を分散させた水溶液の中に上記処理した羊毛繊維
を侵漬する。この作用によりセラミック微粒子は膨潤・
開口したスケールの中に入り込むと同時に、温度の低下
で開口したスケールが閉じ、セラミック微粒子が閉じ込
められるというものである。
【0004】別の例として、特開昭63ー42970号
公報に記載されているものを挙げることができる。これ
に記載されている糸は、天然繊維又は化学繊維による原
糸に遠赤外線放射セラミック微粒子を接着剤で接着させ
たものである。
【0005】更に、別の例として、多孔質セラミック微
粒子を動物繊維のスケール内に封入して、吸湿性と断熱
性に優れたセラミック微粒子を含む繊維が、特開昭64
ー68571号公報に記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記したようなセラミ
ック微粒子を含む繊維は、いずれもセラミック微粒子を
物理的に繊維に付着せしめたものであるため、繊維とセ
ラミック微粒子との接着力が弱く、繊維とセラミック微
粒子間に衝撃が加わったり、また洗濯などで化学的な作
用が加わるとセラミック微粒子が繊維から簡単に剥離す
るという大きな欠点を有する。
【0007】本発明は、上記のような従来装置の欠点を
改善しようとするものであり、その目的は、内部にセラ
ミック微粒子を含有させた繊維において、セラミック微
粒子と繊維間に衝撃が加わってもまた化学的作用が加わ
ってもセラミック微粒子が繊維から容易に剥離すること
がないような、セラミック微粒子を化学結合により含有
させた繊維とその製法を提供することにある。
【0008】また他の目的は、内部にセラミック微粒子
を含有させた繊維において、セラミック微粒子と繊維間
に衝撃が加わってもまた化学的作用が加わってもセラミ
ック微粒子が繊維から容易に剥離することがなく、かつ
水分を大量に吸収し、吸収した水分を放出することがで
きるセラミック微粒子を化学結合により含有させた繊維
とその製法を提供することにある。
【0009】上述のような発明の目的を達成するため
に、本発明は、内部にセラミック微粒子を含有させた繊
維において、繊維とこれに含有せしめた、多孔質で直径
が60オングストローム乃至10000オングストロー
ムであるセラミック微粒子をシランカップリング剤にて
化学的に結合せしめた繊維を提供する。繊維の種類は、
動物繊維、植物繊維、合成繊維、再生繊維、半合成繊維
を用いることができ、セラミック微粒子は多孔質の微粒
子とすることができる。
【0010】又、セラミック微粒子をシランカップリン
グ剤にて表面処理するステップと、シランカップリング
剤にて表面処理された前記セラミック微粒子と被加工繊
維とを所定溶液内に混合し加圧加熱して前記セラミック
微粒子を被加工繊維に化学結合させるステップとを有す
るセラミック微粒子を化学結合により含有させた繊維の
製法及びセラミック微粒子をシランカップリング剤にて
表面処理するステップと、シランカップリング剤にて表
面処理された前記セラミック微粒子と繊維原料溶液とを
混練するステップと、繊維素材とセラミック微粒子とを
混練した混練物を繊維状に紡糸するステップと、前記混
練過程でセラミック微粒子と繊維素材とを化学結合させ
るステップとを有することを特徴とするセラミック微粒
子を化学結合により含有させた繊維の製法も提供する。
【0011】セラミック微粒子の材質は二酸化ケイ素か
又はこの中に塩素又は硫黄分を含むものを使用すれば抗
菌効果を持った繊維とすることができる。
【0012】前記シランカップリング剤は、有機材料で
ある有機繊維と無機材料であるセラミック微粒子とを化
学的に結合する働きのある有機ケイ素化合物であり、そ
の分子中に有機材料と親和性または反応性のある有機官
能基と、無機材料と親和性または反応性のある加水分解
基を持っており、その化学構造は一般式(YRSiX3
)で表わされる。ここで、Yは有機材料に親和性又は
反応性のある有機官能基であり、たとえば図1に示すよ
うなものを挙げることができる。Rはアルキルグループ
である。Xは無機材料に親和性または反応性のある加水
分解基であり、たとえば図2に示すようなものを挙げる
ことができる。
【0013】有機材料の繊維と無機材料のセラミック微
粒子とを結合するにあたり、シランカップリング剤は加
水分解を受け、これのーOR基が無機材料表面(M−O
H)とオキサン結合(M−0−Si)を作る一方、有機
官能基(Y)が有機材料と反応して有機材料と無機材料
の架橋の掛け橋をする。
【0014】この振舞を更に説明すると、シランカップ
リング剤の無機材料であるセラミック微粒子表面への移
行が図3のように行われ、その表面での配向を図4で示
す。このシランカップリング剤のセラミック微粒子表面
での加水分解基の反応の進行にはセラミック微粒子の表
面にシランカップリング剤と反応する官能基が存在する
必要がある。シランは最初の段階で水溶液の形とし、
[−Si(OH)]としておくと、容易にセラミック微
粒子表面の(Si−OH)と縮合反応を起こし、シロキ
サン結合を形成する形となる(図5参照)。最終的には
図6に示すようにシランカップリング剤は、有機材料で
ある繊維と無機材料であるセラミック微粒子との間の結
合の橋渡しとなる。
【0015】
【作用】前述のようなシランカップリング剤を用いてセ
ラミック微粒子の表面を処理する。処理の方法として
は、ミキサー内でセラミック微粒子を攪拌している中に
シランカップリング剤の水溶液を噴霧あるいは点滴によ
り添加し、更によく攪拌して、シランカップリング剤を
全部のセラミック微粒子表面に行き渡らせた後乾燥する
乾式法、セラミック微粒子を水中に分散させ、高速攪拌
してスラリー状とした後、シランカップリング剤の水溶
液をこの中に添加し、よく攪拌の後、セラミック微粒子
を沈降させ、上澄み液を分離廃棄して後、沈澱したセラ
ミック微粒子を乾燥させる湿式法、セラミック微粒子を
高温状態に保ち、このセラミック微粒子に対してシラン
カップリング剤の水溶液をスプレーにより噴霧添加する
スプレー法などがあるが上記のいずれの方法を採用して
もよい。
【0016】上記のような表面を改質したセラミック微
粒子を、加工する繊維と共に所定の溶液内に入れ、高温
下で高圧処理を行い、セラミック微粒子を繊維の表面又
は繊維内部に繊維化学的に結合付着させる。また、液状
の繊維素材とセラミック微粒子とを混練したビスコース
を繊維状に紡糸するものにあっては、繊維素材とセラミ
ック微粒子とを混練する際にセラミック微粒子と繊維素
材とを化学結合させるものである。
【0017】
【実施例】本発明の実施例を詳細に説明する。 1、セラミック微粒子の表面処理 水を回転数300rpm〜600rpmのホモミキサー
に注入して撹拌しながら水量の10パーセントの多孔質
二酸化ケイ素セラミック微粒子(平均粒径6μm)を添
加し15分間撹拌を継続した後、多孔質二酸化ケイ素セ
ラミック微粒子の25パーセント乃至50パーセントの
シランカップリング剤である3ーアミノプロピルトリエ
トキシランを10分程度かけて滴下添加し、15分〜3
0分撹拌を続行する。撹拌を停止してセラミック微粒子
である多孔質二酸化ケイ素セラミック微粒子を沈降さ
せ、上澄み液を分離して残存した多孔質二酸化ケイ素セ
ラミック微粒子を乾燥させる。
【0018】2、動物性繊維の加工 予めよく精練された羊毛を高温高圧密閉染色機の中に水
とともに入れる。さらにこの中に、次に示す添加物を添
加する。 表面改質セラミック 2.0%o.w.f (上記1にて加工したもの) (セラミック固形換算) アンモニア 0.3%o.w.f 非イオン界面活性剤 0.1%o.w.f 浴比 1:15 処理圧力 4〜6kg/平方センチメートル 処理温度 95℃ 処理時間 45分 上記条件で植物繊維を染色機の中で処理後、羊毛を染色
機から取出して水洗乾燥を行う。上記処理条件の中で羊
毛を加圧高温処理する意味は、羊毛繊維を十分に膨潤さ
せ、羊毛繊維の表面にあるスケールを十分開鱗させて、
繊維の内部に迄セラミック微粒子を結合付着させるため
である。
【0019】3、植物性繊維の加工 植物性繊維(綿)を高温高圧密閉染色機の中に水ととも
に入れる。さらにこの中に、次に示す添加物を添加す
る。 表面改質セラミック 2.0%o.w.f (上記1にて加工したもの) (セラミック固形換算) 苛性ソーダ(38°Be) 3.0%o.w.f 過酸化水素 2.0%o.w.f 非イオン界面活性剤 0.1%o.w.f 浴比 1:15 処理圧力 4〜6kg/平方センチメートル 処理温度 110℃ 処理時間 45分 上記条件で植物繊維を染色機の中で処理後、植物繊維を
染色機から取出して水洗乾燥を行う。上記処理条件の中
で植物繊維を加圧高温処理する意味は、植物繊維を十分
に膨潤させ、表面にある気孔あるいは割れ目を十分開口
させて、繊維の内部に迄セラミック微粒子を結合付着さ
せるためである。
【0020】4、合成繊維の加工 予めよく精練された合成繊維(ポリエステル樹脂繊維)
を高温高圧密閉染色機の中に水とともに入れる。さらに
この中に、次に示す添加物を添加する。 表面改質セラミック 2.0%o.w.f (上記1にて加工したもの) (セラミック固形換算) 非イオン界面活性剤 0.1%o.w.f 浴比 1:15 処理圧力 5〜6kg/平方センチメートル 処理温度 130℃ 処理時間 45分 上記条件で合成繊維を染色機の中で処理後、これを染色
機から取出して水洗乾燥を行う。なお、上記処理条件の
中で処理温度は、合成繊維の種類に適合する軟化点温度
を選択する。
【0021】5、半合成繊維の加工 予めよく精練された酢酸セルロースまたはセルローズ銅
アンモニア紡糸原液から湿式防止した再生繊維を高温高
圧密閉染色機の中に水とともに入れる。さらにこの中
に、次に示す添加物を添加する。 表面改質セラミック 2.0%o.w.f (上記1にて加工したもの) (セラミック固形換算) 非イオン界面活性剤 0.1%o.w.f 浴比 1:15 処理圧力 5〜6kg/平方センチメートル 処理温度 130℃ 処理時間 45分 上記条件で合成繊維を染色機の中で処理後、これを染色
機から取出して水洗乾燥を行う。なお、上記処理条件の
中で処理温度は、合成繊維の種類に適合する軟化点温度
を選択する。
【0022】6、練り込み方式によるセラミック微粒子
含有繊維の加工 繊維原料となるポリエステル樹脂溶液100部に対して
上記表面改質セラミック2部添加し、よく混練してビス
コースを形成し、溶融紡糸する。前記混練工程の時、セ
ラミック微粒子と合成繊維とが架橋結合する。その後必
要により繊維の表面を物理的あるいは化学的な適当な方
法で削って減量処理を行い、セラミック微粒子を繊維表
面に露出させる。この種の繊維は、上記のようにセラミ
ック微粒子と合成繊維とが架橋結合しているので、従来
のような無機物混練繊維のようにセラミックを混練した
ことによる強度、伸度の低下を招くようなことはない。
【0023】上記セラミック微粒子は、塩素、硫黄など
を含有する天然セラミック微粒子を用いることができ
る。このようなセラミック微粒子を使用した場合、この
繊維を肌着や靴下に使用すれば、皮膚上にある分泌物に
繁殖する大腸菌、黄色ブドウ状球菌などに対して抗菌効
果を発揮し、防臭効果も発揮する。
【0024】また上記セラミック微粒子を遠赤外線放射
セラミック微粒子とすれば、保温効果のほか、種々人体
の健康増進に大きな影響を与える。
【0025】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、無機物であるセラミック微粒子と有機物である繊
維は、シランカップリング剤を介して架橋結合している
ので、化学的に強固に接着している。そのため、両者間
に大きな衝撃力や化学的な作用力が加わっても両者は容
易に剥離することがない。
【0026】また、使用されているセラミック微粒子に
多孔質セラミックを使用すれば、毛細管現象により水分
をセラミック微粒子内に蓄えることができ、更に水分を
繊維内に拡散せしめるので、繊維全体の含水量を多くす
ると同時に吸水性に富んだ繊維となる。このためこの繊
維にて製作された肌着を着用したとき、汗を素早く肌着
に吸収し、皮膚がべとつかない。更にセラミック微粒子
内に水分が吸収されて飽和状態となると、水分が空気中
に発散するようになり、その際に気化熱が奪われて皮膚
表面の温度を下げ、発汗を抑制する方向に働くため、肌
着着用者に対して爽やかな感触を与えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】シランカップリング剤の有機官能基の一例を示
す分子式図
【図2】シランカップリング剤の加水分解基の一例を示
す分子式図
【図3】シランカップリング剤のセラミック微粒子表面
への移行を示す分子式図
【図4】シランカップリング剤のセラミック微粒子表面
での配向を示す分子式図
【図5】シランカップリング剤のセラミック微粒子表面
での加水分解基の反応を示す分子式図
【図6】セラミック微粒子と有機繊維との間に介在する
シランカップリング剤の結合状態を示す分子式図

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部にセラミック微粒子を含有させた繊維
    において、繊維とこれに含有せしめた、多孔質で直径が
    60オングストローム乃至10000オングストローム
    であるセラミック微粒子とをシランカップリング剤にて
    化学的に結合せしめたことを特徴とする繊維。
  2. 【請求項2】上記セラミック微粒子は、二酸化ケイ素が
    主体として形成されるセラミック微粒子であることを特
    徴とする請求項1記載の繊維。
  3. 【請求項3】上記繊維は、動物繊維であることを特徴と
    する請求項1記載の繊維。
  4. 【請求項4】上記繊維は、植物繊維であることを特徴と
    する請求項1記載の繊維。
  5. 【請求項5】上記繊維は、合成繊維であることを特徴と
    する請求項1記載の繊維。
  6. 【請求項6】上記繊維は、再生セルロースであることを
    特徴とする請求項1記載の繊維。
  7. 【請求項7】上記繊維は、半合成繊維であことを特徴と
    する請求項1記載の繊維。
  8. 【請求項8】内部にセラミック微粒子を含有させた繊維
    の製法において、セラミック微粒子をシランカップリン
    グ剤にて表面処理するステップと、シランカップリング
    剤にて表面処理されたセラミック微粒子と被加工繊維と
    を水を媒体として混合し加圧加熱して前記セラミック微
    粒子を被加工繊維に化学結合させるステップとを有する
    ことを特徴とするセラミック微粒子を化学結合により含
    有させた繊維の製法。
  9. 【請求項9】内部にセラミック微粒子を含有させた繊維
    の製法において、セラミック微粒子をシランカップリン
    グ剤にて表面処理するステップと、シランカップリング
    剤にて表面処理されたセラミック微粒子と繊維を所定の
    溶液内で反応させるステップと、繊維素材とセラミック
    微粒子とを混練した混練物を繊維状に紡糸するステップ
    と、前記混練過程で、セラミック微粒子と繊維素材とを
    化学結合させるステップとを有することを特徴とするセ
    ラミック微粒子を化学結合により含有させた繊維の製
    法。
  10. 【請求項10】前記セラミック微粒子と繊維素材とを化
    学結合させた繊維の表面を減量することを特徴とする請
    求項10記載のセラミック微粒子を化学結合により含有
    させた繊維の製法。
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