JP3165485B2 - 消臭繊維およびその製造方法 - Google Patents

消臭繊維およびその製造方法

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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気中に拡散した悪臭
成分を吸着消臭する繊維およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、繊維製品に消臭機能を持たせ
る加工方法は数多く提案されている。この種の加工方法
として代表的なものは、例えば、ゼオライト,活性炭,
シリカゲルなどの吸着性能を有する多孔質物質と、合成
樹脂原料を混合して溶融紡糸した後に、延伸して繊維表
面に多孔質物質を配置した繊維や、通常の製法で製造さ
れた合成繊維の表面に多孔質物質などの消臭性物質をコ
ーティングした繊維などが知られている。しかしなが
ら、これらの消臭繊維には、以下に説明する技術的課題
が指摘されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述した多
孔質物質を混合する消臭繊維の製造方法では、繊維の消
臭性能を向上させるには、多孔質物質の添加量を増すこ
とになる。ところが、このように多孔質物質の添加量を
増加させると、繊維の製造工程で紡糸性や延伸性が低下
し、その結果、比較的大径の繊維しか得られない上に、
内部に埋没している多孔質物質が消臭性能の向上に余り
寄与しないので、添加量の割りにはその消臭性能が低い
繊維しか得られない。
【0004】一方、合成樹脂繊維の表面に消臭物質をコ
ーティングする方法では、繊維の表面積に限りがあるの
で、一定以上の消臭性能の向上が望めないし、加工途中
などでコーティングされた消臭物質が脱落して、消臭性
能が低下するという問題もあった。本発明は、このよう
な従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的
とするところは、比較的細い繊維であっても大きな消臭
性能が得られる消臭繊維およびその製造方法を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の消臭繊維は、ポリオレフィン樹脂からなる
繊維本体と、前記ポリオレフィン樹脂とパラフィンワッ
クスとを混合し、溶融紡糸して、延伸,熱処理後に前記
パラフィンワックスを除去することにより形成される多
数の細孔と、前記繊維本体の表面と前記細孔の内面に付
着された消臭物質とを有し、前記細孔は、繊維断面にお
いて広くなったり狭くなったりを繰り返しながら、あた
かもへちまの孔のような形態で表面から内部まで連なっ
ていることを特徴とする。
【0006】また、上記消臭繊維の製造方法として、所
定量のポリオレフィン樹脂とパラフィンワックスとを溶
融下で混合し、この混合物を所定のドラフト率下で溶融
紡糸して未延伸繊維を得、次いで、この未延伸繊維を加
熱下で所定の倍率で延伸して、熱処理を施した後に、前
記パラフィンワックスを除去して多孔質繊維を得る工程
と、得られた多孔質繊維に消臭物質を付着する工程とか
なり、前記多孔質繊維は、細孔が繊維断面において広
くなったり狭くなったりを繰り返しながら、あたかもへ
ちまの孔のような形態で表面から内部まで連なっている
ことを特徴とする。
【0007】本発明に使用できるポリオレフィン樹脂と
しては、ポリエチレン,ポリプロピレンが好適であり、
ポリエチレンの場合は、メルトインデックス(MI)が
0.3〜20g/10分の高密度ポリエチレンが推奨さ
れる。また、ポリプロピレンとしては、密度が概ね0.
90以上のものであって、ASTM D1238に準じ
た測定方法によるメルトフローレート(MFR)値は、
0.5〜9.0 g/10分の範囲が好ましい。
【0008】MIないしはMFRが上記範囲を外れる
と、パラフィンワックスと混合した後における溶融紡糸
時の溶融粘度が不適性となり紡糸の際に問題が生じる。
本発明に使用するパラフィンワックスは、飽和脂肪族炭
化水素化合物を主体とするものであって、溶媒による易
溶出性の点から融点が概ね50〜70℃程度のものが好
ましい。
【0009】上記ポリオレフィン樹脂とパラフィンワッ
クスとを、ポリオレフィン樹脂100重量部に対してパ
ラフィンワックス30〜300重量部の割合で溶融して
混合し溶融紡糸用の原料とすることにより好適な結果が
得られる。溶融紡糸温度は上記混合原料の溶融粘度に応
じて決められる。溶融紡糸機は、ポリオレフィン樹脂と
パラフィンワックスとの混合混練を促進するため、スク
リュウ式押出機を使用することが望ましい。溶融紡糸時
のドラフト、すなわち未延伸繊維の巻取速度と紡糸ノズ
ルからの吐出線速度との比は、400以下にすることが
望ましい。
【0010】ドラフトが400を越えるとポリプロピレ
ン結晶のサイズが小さくなり、最終的に得られる多孔質
繊維の細孔径が小さくなりすぎて空隙率も低くなる。上
述の条件で得られた未延伸繊維は、引き続いて延伸され
るが、延伸条件は60〜120℃の範囲で歪速度、すな
わち、供給ローラー速度をGF (m/分)、延伸側ロー
ラー速度をGT (m/分)、これらのローラー間の距離
をL(m)とするときに次式で定義される値が400%
以下であることが望ましい。
【0011】 歪速度(%/分)=(GT −GF )/L×100 歪速度が400%/分を越えると、得られる多孔質繊維
の細孔径が不均一となり孔の潰れた箇所がかなり発生す
る。延伸温度が上記の範囲を外れる場合、すなわち、6
0℃未満では、冷延伸となりパラフィンワックス抽出後
の収縮率が大きくなって空隙率が低下する。また、12
0℃を越えると、未延伸繊維が軟化しすぎるので有効な
延伸ができず繊維強度が低くなる。延伸倍率は、1.4
〜4.5倍の範囲とすることが好ましい。延伸倍率が
1.4倍未満では、空隙率が低くなり、4.5倍を越え
ると延伸により細孔が潰れた状態になる。
【0012】上記延伸に引き続いて熱処理を施すが、こ
の熱処理は以降においてパラフィンワックスを溶剤によ
り抽出した後に、繊維が径方向及び軸方向に収縮して実
質的に空隙率を低下させるのを防ぐもので、熱処理温度
は上記延伸温度付近ないしそれ以上で行なうことが好ま
しい。パラフィンワックスの抽出はヘキサン、ヘプタン
等の炭化水素系溶剤で行なうことが、取扱い上、低毒性
などの点から好ましい。
【0013】
【作用】本発明の消臭繊維の製造方法では、ポリオレフ
ィン樹脂とパラフィンワックスとを所定の範囲の割合で
溶融混合し、これを所定のドラフト率で紡糸した未延伸
繊維を所定の延伸条件下で延伸し、熱処理を施した後に
パラフィンワックスを抽出除去している。
【0014】未延伸繊維は、ポリオレフィン樹脂(ポリ
エチレン,ポリプロピレン)の結晶間にパラフィンワッ
クスの層を充填した状態になっている。この未延伸繊維
の熱延伸によって得られる延伸繊維では、この結晶間が
拡げられ、延伸繊維の熱処理後にパラフィンワックスを
抽出すると、押し拡げられた結晶間に比較的大きい細孔
が数多く形成される。従って得られた多孔質繊維は、そ
の製法により非常に特殊な構造を有している。
【0015】つまり、熱延伸によってラメラ晶がジグザ
グに変形し、その後これらの結晶間に形成されたパラフ
ィンワックスの層が抽出除去されるため、細孔は繊維断
面において広くなったり狭くなったりを繰り返しなが
ら、あたかもへちまの孔のような形態で表面から内部ま
で連なった細孔を形成している。このため空隙率が高く
比表面積も大きな繊維が得られる。
【0016】このような形態の多孔質繊維に消臭物質を
付着すると、消臭物質が繊維本体の表面および細孔の内
面に薄く広がり、少ない量の消臭物質でも大きな消臭効
果が得られる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。
なお、実施例中に示した物性値の測定方法を予め示して
おく。
【0018】空隙率 繊維径から算出した直径デニール(D1)と重量から求
めた重量デニール(D2)とで次式により空隙率を算出
した。 D1=繊維の断面積(cm2 )×9×105 cm×密度
(g/cm3 ) D2=9000mの繊維の重量 空隙率(%)=(直径デニール−重量デニール)/直径
デニール×100 比表面積 JIS Z 8830に規定の窒素ガス吸着法により測
定した。
【0019】アンモニアおよびトリメチルアミン脱臭性
能試験 300mlフラスコに、アンモニアは1000ppm、
トリメチルアミンは30ppmの濃度に調整し、繊維2
gをその中に投入して、所定時間経過後のフラスコ内の
ガス濃度を北川式ガス検知器を用いて測定した。
【0020】実施例1 MI値が5.5g/10分のHDPE(三井石油化学株
式会社製:ハイゼックス2200J)100重量部と、
パラフィンワックス(日本石油株式会社製:145°パ
ラフィン)100重量部とが機械的に混合された原料
を、スクリュウ径25mm、0.40mmφ×160ホ
ールのノズルを取り付け、145℃〜180℃に設定さ
れた溶融紡糸機に供給し、巻取速度V1が200m/m
inで、紡糸ドラフト率80で10デニールの未延伸繊
維を得た。
【0021】得られた未延伸繊維からなるマルチフィラ
メントを12本集めローラー延伸機を用い、110℃の
雰囲気下で全延伸倍率3.0倍、歪速度40%/min
として延伸して巻き取った。引続き、この繊維を紙管に
巻いた状態で、110℃のオーブン中で1時間定長熱処
理し、さらに機械捲縮加工をして15個/インチの捲縮
を付与し、51mmにカットしてステープルファイバー
とした後、これらを室温のヘキサン中に浸漬してパラフ
ィンワックスを抽出した。
【0022】得られた多孔質繊維は、中実のものであっ
て、空隙率は45%、比表面積は39m2 /g、重量デ
ニールは2.3デニールで、繊維表面の細孔径は0.5
〜1μmであった。
【0023】このようにして得られたポリエチレン系多
孔質繊維2gをエタノール200mlで親水化し、次い
で、消臭物質としブナ科植物の抽出液であるウラジロガ
シエキス(大洋香料株式会社製:商品名オークリンE
X)の1.5%エタノール溶液200mlを入れた50
0mlビーカー中に加え、3分間放置した後、3分間遠
心脱水し、さらに55°Cに設定されたオーブン中で1
時間乾燥して多孔質繊維の外表面および細孔の内表面
が、それぞれウラジロガシエキスでコーティングされた
多孔質ポリエチレン系消臭繊維を得た。
【0024】このようにして得られた消臭繊維のウラジ
ロガシエキスの付着量は0.7%であった。図1には得
られた消臭繊維の脱臭性能の試験結果を示している。
【0025】実施例2 MFR値が3g/10分のポリプロピレン(宇部興産株
式会社製:YK121)100重量部とパラフィンワッ
クス(日本石油株式会社製:145°パラフィン)10
0重量部とが機械的に混合された原料を、スクリュウ径
25mm、0.4mmφ×160ホールのノズルを取り
付け、170℃〜200℃に設定された溶融紡糸機に供
給し、巻取速度V1が200m/minで紡糸ドラフト
率80で10デニールの未延伸繊維を得た。
【0026】得られた未延伸繊維をローラー延伸機を用
い、110℃の雰囲気下で、歪み速度40%/分、延伸
倍率2.9倍の条件で延伸し巻き取った。引続き、この
繊維を紙管に巻いた状態で、130℃のオーブン中で1
時間定長熱処理し、さらに機械捲縮加工をして15個/
インチの捲縮を付与し、51mmにカットしてステープ
ルファイバーとした後、これらを室温のヘキサン中に浸
漬してパラフィンワックスを抽出した。
【0027】得られた多孔質繊維は、中実のものであっ
て、空隙率は26%、比表面積は55m2 /g、重量デ
ニールは2.9デニールであった。
【0028】このようにして得られたポリプロピレン系
多孔質繊維2gをエタノール200mlで親水化し、次
いで、消臭物質としブナ科植物の抽出液であるウラジロ
ガシエキス(大洋香料株式会社製:商品名オークリンE
X)の1.0%エタノール溶液200mlを入れた50
0mlビーカー中に加え、3分間放置した後、3分間遠
心脱水し、さらに55°Cに設定されたオーブン中で1
時間乾燥して多孔質繊維の外表面および細孔の内表面
が、それぞれウラジロガシエキスでコーティングされた
多孔質ポリプロピレン系消臭繊維を得た。
【0029】このようにして得られた消臭繊維のウラジ
ロガシエキスの付着量は0.4%であった。図1には得
られた消臭繊維の脱臭性能の試験結果を示している。
【0030】実施例3 実施例1と同じ方法によって得られたポリエチレン系多
孔質繊維に、上記と同じ方法によりウラジロガシエキス
を付着させ、このときの付着量が0.4%になるように
調整した消臭繊維を得た。この消臭繊維の脱臭性能も図
1に示している。
【0031】比較例1 表面がほぼ平滑な2デニールの通常のポリプロピレン系
繊維に上記実施例と同様な方法によりウラジロガシエキ
スを付着させた。付着されたウラジロガシエキスは、実
施例1と同じ0.7%であった。この消臭繊維の脱臭性
能も図1に示している。
【0032】図1に示した脱臭性能試験の結果からも明
らかなように、本発明にかかる消臭繊維によれば、短時
間で悪臭物質を除去できることがわかる。この理由は、
本発明の多孔質繊維の細孔は、繊維断面において広くな
ったり狭くなったりを繰り返しながら、あたかもへちま
の孔のような形態で表面から内部まで連なった細孔を形
成しており、このため空隙率が高く比表面積も大きなっ
ている。
【0033】このような形態の多孔質繊維に消臭物質を
付着すると、消臭物質が繊維本体の表面および細孔の内
面に薄く広がる。ところが、比較例に示した繊維では、
消臭物質を同じ量だけ付着させたとしても、表面積が限
られているので、消臭物質はかなり厚く付着し、初期消
臭性能において、内部側の消臭物質が有効に機能しない
ため、悪臭物質の除去性能が劣ることになる。
【0034】これに対して、本発明の消臭繊維では、消
臭物質が薄い膜状に広く付着しているので、少ない量の
消臭物質でも大きな消臭効果が得られるものと考えられ
る。
【0035】なお、上記実施例では、消臭物質としてウ
ラジロガシエキスを例示したが、本発明の実施はこれに
限定されることはなく、例えば、ジャコウソウエキスな
どの植物抽出油なども適用できる。また、高い消臭性能
が要求されない用途では、繊維表面処理剤として用いら
れている界面活性剤でも消臭効果は得られる。さらに、
本発明の消臭繊維に付着させる消臭物質は、繊維に対し
て0.1〜10重量部%の範囲が実用的である。
【0036】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる消臭繊維によれば、細孔が繊維断面において広くな
ったり狭くなったりを繰り返しながら、あたかもへちま
の孔のような形態で表面から内部まで連なっているの
で、少ない量の消臭物質でも大きな消臭効果が得られ
ともに、このような効果が得られる細孔を有する多孔
質繊維も通常の紡糸機械により製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例および比較例の物性値と脱臭性
能試験の結果を示す図表である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // D01F 6/04 D01F 6/04 B D06M 7/02 A (56)参考文献 特開 昭61−8104(JP,A) 特開 平1−47533(JP,A) 特開 平1−33269(JP,A) 特開 平2−35918(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D06M 11/00 - 13/535 D01F 6/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオレフィン樹脂からなる繊維本体
    と、前記ポリオレフィン樹脂とパラフィンワックスとを
    混合し、溶融紡糸して、延伸,熱処理後に前記パラフィ
    ンワックスを除去することにより形成される多数の細孔
    と、前記繊維本体の表面と前記細孔の内面に付着された
    消臭物質とを有し、 前記細孔は、繊維断面において広くなったり狭くなった
    りを繰り返しながら、あたかもへちまの孔のような形態
    で表面から内部まで連なっている ことを特徴とする消臭
    繊維。
  2. 【請求項2】 所定量のポリオレフィン樹脂とパラフィ
    ンワックスとを溶融下で混合し、この混合物を所定のド
    ラフト率下で溶融紡糸して未延伸繊維を得、次いで、こ
    の未延伸繊維を加熱下で所定の倍率で延伸して、熱処理
    を施した後に、前記パラフィンワックスを除去して多孔
    質繊維を得る工程と、得られた多孔質繊維に消臭物質を
    付着する工程とからなり、 前記多孔質繊維は、細孔が繊維断面において広くなった
    り狭くなったりを繰り返しながら、あたかもへちまの孔
    のような形態で表面から内部まで連なっている ことを特
    徴とする消臭繊維の製造方法。
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