JP3005796B1 - 撥水吸放湿性加工布の製造法 - Google Patents

撥水吸放湿性加工布の製造法

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  • Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
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Abstract

【要約】 【課題】 吸湿性と放湿性に優れ、かつ撥水性を有する
撥水吸放湿性加工布の製造法を提供する。 【解決手段】 酸性不飽和単量体をグラフト重合した布
をアルカリ処理した後、ジアルキルアンモニウム塩水溶
液でポリイオンコンプレックスを形成することにより、
表面に疎水性基を導入した後、撥水加工するという織布
の後加工法で、撥水吸放湿性加工布を製造する。この後
加工法により製造された加工布は、表面張力で350μ
N/cm以下の撥水性を有し、かつ、繊維を絶乾状態か
ら30℃、95%RHの環境下に60分放置した後の水
分率が5重量%以上で、30℃、95%RHの環境下か
ら25℃、40%RHの環境下に60分放置した後の水
分率の減少率が80%以上である吸放湿性を有するもの
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸湿性と放湿性に
優れ、かつ撥水性を有する撥水吸放湿性加工布の製造法
に関する。
【0002】
【従来の技術】合成繊維は機械強度、耐薬品性、耐熱性
や耐洗濯性などに優れ、衣料、インテリア用途などに広
く利用されている。雨衣やスポーツウエアー等の用途で
は、雨など水の衣服内への浸透を防ぐ機能が、衣料の快
適性では、皮膚からの発汗作用で生じた汗を吸収し、外
気へ放湿する機能が求められる。また、産業資材として
は、調湿機能と防汚性を有する壁クロス材などが求めら
れている。これらの繊維に共通する機能は、撥水性と吸
放湿性を同時に有する機能である。これまで、撥水性付
与のためには、シリコーンやフッ素系ポリマーによるコ
ーテイングで高度の撥水加工が、また、吸湿性を付与す
るためには、親水性または吸水性樹脂のコーテイングに
より吸湿性加工が、それぞれ単独で施されてきた。
【0003】このような撥水性と吸湿性とは全く相反す
る機能であり、撥水性と吸湿性を併せ持つ繊維を製造す
ることは、従来、困難と考えられてきた。従って、従来
は、撥水性繊維と吸水性繊維を一緒に用いて編織するこ
とにより、また、繊維フィラメント自身に撥水性と吸放
湿性を与える方法として芯部に吸湿性重合体、鞘部に撥
水性重合体からなる芯鞘構造糸を用いることにより、さ
らに、織布の後加工法では、織布の表面に吸水性樹脂
を、裏面には撥水性樹脂をコーテングすることにより、
撥水性と吸湿性とを有する繊維製品を得る試みが行われ
てきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
方法ではその吸湿性は天然の綿布に比較すると低く、十
分に所期の目的が達成されない。とくに、後加工による
方法では、吸放湿性加工した布の表面を直接、公知の方
法により撥水加工を施しても、極性が全く相反し、密着
性の良好な撥水性は得られない。また、高度に撥水加工
を施し、繊維表面を厚く撥水性樹脂で覆うと、撥水性は
発現するが吸放湿性が極端に低下するという問題が残
る。以上のことから、撥水性と吸放湿性の相反する機能
を併せ有する後加工法の出現が待望されてきた。そこで
本発明者等は、高い吸放湿率を有し、かつ撥水性を有す
る後加工法を見い出し、本発明に至ったものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】撥水性が表面の化学的、
物理的構造に由来して発現すること、また、吸放湿性は
水蒸気の分子サイズが小さいことから、水分子は撥水性
層を容易に拡散し、内部の吸湿性層に吸着することが可
能であることを利用した後加工法を見出し、本発明に至
った。具体的には、酸性不飽和単量体をグラフト重合し
た織布をアルカリ処理し、吸放湿機能を発現させる。こ
の吸放湿機能を発現している官能基を利用して、長鎖ア
ルキル基を有するイオン性化合物であるジアルキルアン
モニウム塩とポリイオンコンプレックスを形成させるこ
とにより、吸湿性の親水性表面を疎水性に改質すること
に成功した。この疎水性表面に撥水加工を施すことで、
耐久性のある撥水性と吸放湿性を得ることができた。以
上の処理により、表面張力で350μN/cm以下の撥
水性を有し、かつ、織布を絶乾状態から30℃、95%
RHの環境下に60分放置した後の水分率が5重量%以
上で、30℃、95%RHの環境下から25℃、40%
RHの環境下に60分放置した後の水分率の減少率が8
0%以上である吸放湿性を有する撥水吸放湿性加工布の
製造が可能となった。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳述する。まず、
本発明に適用される織布は、酸性不飽和単量体のグラフ
ト重合が可能なものであれば、特に限定されないが、好
ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ナイロン、アクリロニトリル、アセテートの合成繊
維で、また、その形態は織布、不織布いづれでもよい。
また、吸放湿性を付与する酸性不飽和単量体としては、
酸性基を有する不飽和単量体でラジカル重合を行うもの
であればよく、好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸
またはp−スチレンスルホン酸あるいはこれらの混合物
が挙げられる。
【0007】本発明におけるグラフト重合の手段は、放
射線、紫外線、プラズマ、触媒などにより、ラジカルを
生成し、酸性不飽和単量体のグラフト重合を起こすもの
であれば、いづれでもよいが、好ましくは、種々の織布
基材にラジカルの生成が可能な放射線とくに電子線照射
を用いる方法が良好である。織布に電子線を10〜50
0kGy照射した後、酸性不飽和単量体の溶液に浸漬す
る前照射後重合法で、グラフト重合は容易に起こり、重
合時間および酸性不飽和単量体濃度の制御により、グラ
フト量を可変することが容易にできる。また、酸性不飽
和単量体溶液を含浸させた織布に電子線を10〜500
kGy照射する同時照射法でも、同様にグラフト重合が
可能である。
【0008】このグラフト重合した織布をアルカリ処理
することにより、織布は親水性となり、高い吸放湿性や
吸水性が得られる。アルカリ処理は0.02規定以上2
規定以下の水酸化アンモニウム、水酸化リチウム、水酸
化ナトリウムまたは水酸化カリウムの水溶液で、30分
以内の処理でよい。この処理により、織布はグラフト量
に比例し吸放湿性機能が高まるため、用途に応じて、グ
ラフト量を自由に可変すればよいが、本発明における酸
性基のグラフト量は1.5〜8meq/gの範囲であ
る。
【0009】次に、この吸放湿性を有する織布に撥水性
を付与する方法であるが、表面に撥水性を付与する加工
方法としては、シリコーンやパーフルオロアルキルアク
リレートを主成分とするフッ素系撥水加工剤のコーテイ
ング、またはフッ素系ガスを用いるプラズマ処理が良好
である。しかしながら、吸放湿性織布に直接、シリコー
ンやパーフルオロアルキルアクリレートを主成分とする
フッ素系撥水加工剤による加工を施しても、吸放湿性の
官能基とは反応せず、密着性のよい撥水性の付与ができ
ない。また、撥水加工剤で完全に覆うと、撥水性は発現
するが、吸放湿性は極端に低下する現象が起こる。
【0010】そこで、本発明者等は、吸放湿性を発現さ
せる官能基とイオン結合させる方法によりアルキル層の
導入を検討した。アルキル層を吸放湿性加工繊維の表面
に導入する方法として、グラフト鎖の官能基である酸性
基と4級アンモニウム塩とのポリイオンコンプレックス
の形成を検討し、種々の長鎖アルキル基を有する4級ア
ンモニウム塩型の化合物を用いて、水溶液中で反応さ
せ、繊維表面の濡れ性が大きく低下し疎水性となる化合
物を検討した。その結果、化1に示す二鎖型のC12〜
18のジアルキルジメチルアンモニウム塩が良好である
ことが分かった。一般にアルキルアンモニウム塩はグラ
フト鎖の酸性基とイオン結合し、ポリオンコンプレック
スを形成するが、一鎖型のC12〜18のアルキルトリ
メチルアンモニウム塩に比較して、二鎖型のC12〜1
8のジアルキルジメチルアンモニウム塩は、空気界面つ
まり表面にアルキル基を、内部に親水基を有する構造と
なるよう分子配向する性質が強いことから、表面は疎水
性で水に濡れにくい状態となり、内部のイオン結合部は
親水性の吸放湿性を発現することとなる。具体的には、
ジオクタデシルジメチルアンモニウムブロマイドの0.
5%水溶液に、吸放湿性加工布を40〜70℃で1〜1
5分間処理することで、織布表面の濡れ性は大きく変化
し、処理前の水濡れ性が良好な表面状態が、この処理に
より、疎水性となり、水に濡れにくくなる。また、この
とき、処理時間を可変することにより、ジアルキルジメ
チルアンモニウム塩のポリイオンコンプレックスの形成
量は制御可能で、その形成量は処理試料の乾燥後の重量
増加率で、5%以上必要とし、好ましくは5〜100%
である。
【0011】上記のように表面にアルキル層を導入した
後の撥水加工は、公知の方法でよいが、高い撥水性を得
る方法としては、パーフルオロアルキルアクリレートを
主成分とするフッ素系撥水加工剤のコーテイングまたは
テトラフルオロメチレンガスを用いたプラズマ処理を行
うことにより、容易に撥水性が得られる。このとき、撥
水性は、液体の濡れ性から試料の表面張力を測定し、そ
の値が水の表面張力である720μN/cmより大きい
場合は、その試料は水に濡れることとなり、また、この
値より低い場合は水に濡れにくくなる。良好な撥水性を
発現するには、この表面張力が少なくとも350μN/
cm以下であることが必要となる。
【0012】
【実施例】(実施例1) ポリプロピレン布に250k
Vの加速電圧を有する電子線照射装置を用いて、照射線
量で100kGyを照射することでラジカルを生成さ
せ、20%アクリル酸水溶液に40℃で照射繊維を浸せ
きすることでグラフト重合を行った。浸せき時間を0.
5、1.4、2.5時間と変化させることで、グラフト
率が18%(実施例1−1)、52%(実施例1−
2)、120%(実施例1−3)の試料布を得た。この
グラフト布を0.1N水酸化ナトリウム水溶液に60℃
20分処理した。このアルカリ処理布を0.5%ジオク
タデシルジメチルアンモニウムブロマイド水溶液に60
℃で5分間浸せきし、乾燥した後、外部電極方式のグロ
ー放電プラズマ処理装置を用いて、テトラフルオロメチ
レンガスを0.25torrの圧力になるよう導入し、
100Wの出力で15分間プラズマ処理を行い、撥水吸
放湿性加工布を得た。
【0013】
【実施例】(実施例2) アクリル酸とスチレンスルホ
ン酸をモル比で3:1になるよう20%水溶液を調整
し、ポリプロピレン布に実施例1と同様に、グラフト重
合し、グラフト率43%の試料を得た。実施例1と同様
にアルカリ処理した後、0.5%ジオクタデシルジメチ
ルアンモニウムブロマイド水溶液に60℃で処理し、浸
漬時間を1分、15分と変化させ、ポリイオンコンプレ
ックスをした後の乾燥試料の重量増加が6%(実施例2
−1)、78%(実施例2−2)である試料布を得た。
そして、実施例1と同様にプラズマ処理し、撥水吸放湿
性加工布を得た。
【0014】
【実施例】(実施例3) アクリル酸とスチレンスルホ
ン酸をモル比で3:1になるよう20%水溶液を調整
し、ポリプロピレン布に実施例1と同様に、グラフト重
合し、グラフト率43%の試料を得た。実施例1と同様
にアルカリ処理し、さらに、ジオクタデシルジメチルア
ンモニウムブロマイドによる処理を行った後、パーフル
オロアルキルアクリレート系の撥水加工剤であるNKガ
ードNDN(日華化学(株)製)の7%水溶液をパッデ
イングし、乾燥することにより撥水加工を行い、撥水吸
放湿性加工布を得た。
【0015】
【実施例】(実施例4) ナイロン布に、10%アクリ
ル酸水溶液を基材重量と同重量含浸させ、乾燥した後、
250kVの加速電圧を有する電子線照射装置を用い
て、照射線量で100kGyを照射することで、アクリ
ル酸をグラフト重合したナイロン布を得た。このグラフ
ト布を0.05N水酸化ナトリウム水溶液に40℃10
分処理した。このアルカリ処理布を0.5%ジオクタデ
シルジメチルアンモニウムブロマイド水溶液に5分間浸
せきし、乾燥した後、外部電極方式のグロー放電プラズ
マ処理装置を用いて、テトラフルオロメチレンガスを
0.25torrの圧力になるよう導入し、100Wの
出力で15分間プラズマ処理を行い、撥水吸放湿性加工
布を得た。
【0016】
【比較例】(比較例1) ポリプロピレン布に実施例1
と同様のグラフト重合により、グラフト率52%の試料
を得た。次に、実施例1と同様にアルカリ処理した布を
得た。得られた布の特性を調べ、その結果を表1に併記
した。
【0017】
【比較例】(比較例2) ポリプロピレン布に実施例1
と同様のグラフト重合により、グラフト率52%の試料
を得た。次に、実施例1と同様にアルカリ処理した後、
0.5%ジオクタデシルジメチルアンモニウムブロマイ
ド水溶液で処理した布を得た。得られた布の特性を調
べ、その結果を表1に併記した。
【0018】
【比較例】(比較例3) ポリプロピレン布に実施例1
と同様のグラフト重合により、グラフト率52%の試料
を得た。次に、実施例1と同様にアルカリ処理した布を
乾燥した後、外部電極方式のグロー放電プラズマ処理装
置を用いて、テトラフルオロメチレンガスを0.25t
orrの圧力になるよう導入し、100Wの出力で15
分間プラズマ処理を行った。得られた布の特性を調べ、
その結果を表1に併記した。
【0019】
【比較例】(比較例4) ナイロン布に実施例3と同様
のグラフト重合を行い、グラフト量16%の試料を得
た。アルカリ処理した布を乾燥した後、外部電極方式の
グロー放電プラズマ処理装置を用いて、テトラフルオロ
メタンガスを0.25torrの圧力になるよう導入
し、100Wの出力で15分間プラズマ処理を行った。
得られた布の特性を調べ、その結果を表1に併記した。
【0020】実施例1〜4、比較例1〜3の加工布の反
応量および特性は次の測定方法により評価した。 (1)グラフト率 酸性不飽和単量体のグラフト率は反応前の乾燥重量(W
1)とグラフト反応後の乾燥重量(W2)から以下のよ
うに算出した。 グラフト率=(W2−W1)/W1×100(%) (2)グラフト量 酸性不飽和単量体の布への導入量をグラフト量とし、処
理前後の重量変化および元素分析より、グラフト試料1
g当たりの酸性基の量をmmolで表した。 (3)PIC量 ジオクタデシルジメチルアンモニウムブロマイド水溶液
での処理前の乾燥重量を測定する(W3)。処理後の乾
燥重量を測定し(W4)、ポリイオンコンプレックスを
形成した後の重量増加率をPIC量として、次式により
算出した。 PIC量=(W4−W3)/W3×100(%)
【0021】(4)吸湿時水分率 吸湿水分率は試料加工布を真空乾燥機で50℃で5時間
乾燥して重量を測定する(W5)。次に試料を30℃、
95%RHの恒温恒湿器に60分入れておき、吸湿した
試料重量を測定する(W6)。以上の測定結果から、次
式により算出した。 吸湿時水分率(Abs)=(W6−W5)/W5×10
0(%) (5)放湿率 放湿時水分率は、30℃、95%RHの恒温恒湿器に6
0分放置した試料加工布を取り出し、その重量を測定す
る(W7)。その試料を25℃、40%RHの恒温恒湿
器内に60分放置し、その重量を測定する(W8)。以
上の測定結果から、放湿時の水分率を算出し、さらに吸
湿水分率(Ab)で割ることにより、次式のように、放
湿率を算出した。 放湿時水分率(Des)=(W8−W7)/W7×10
0 放湿率=(Des)/(Abs)×100(%)
【0022】(6)撥水性 撥水性は、和光純薬工業(株)の濡れ指標試薬や表面張
力の明確な有機溶剤を加工布表面に20マイクロリッタ
ーの液滴を滴下し、濡れるか否かを判定し、濡れ広がら
ない液体の表面張力(μN/cm)をもって、試料の表
面張力を撥水性の指標とした。
【0023】実施例1〜4、比較例1〜3で得られた布
について、吸湿時水分率、放湿率、撥水性などの測定し
た結果を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、織布の後加工法によ
り、高い吸湿性・放湿性に優れた性質と相反する撥水性
を同時に有する撥水吸放湿性加工布を製造することが可
能となり、衣料用やインテリアなど産業資材用等の素材
としての応用が可能となる。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸性不飽和単量体をグラフト重合した織
    布をアルカリ処理した後、ジアルキルアンモニウム塩水
    溶液でポリイオンコンプレックスを形成することによ
    り、表面に疎水性基を導入した後、撥水加工することを
    特徴とする撥水吸放湿性加工布の製造法。
  2. 【請求項2】 酸性不飽和単量体がアクリル酸、メタク
    リル酸またはスチレンスルホン酸あるいはこれらの混合
    物で、加工布の酸性基のグラフト量が1.5〜8meq
    /gである請求項1記載の撥水吸放湿性加工布の製造
    法。
  3. 【請求項3】 ジアルキルアンモニウム塩が下記一般式
    化1で示される化合物で、ポリイオンコンプレックスを
    形成した後の重量増加率が5〜100%である請求項1
    記載の撥水吸放湿性加工布の製造法。 【化1】
  4. 【請求項4】 請求項1記載の方法により、製造された
    撥水吸放湿性加工布が、表面張力で350μN/cm以
    下の撥水性を有し、かつ、加工布を絶乾状態から30
    ℃、95%RHの環境下に60分放置した後の水分率が
    5重量%以上で、30℃、95%RHの環境下から25
    ℃、40%RHの環境下に60分放置した後の水分率の
    減少率が80%以上である吸放湿性を有することを特徴
    とする請求項1記載の撥水吸放湿性加工布の製造法。
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