JP3965083B2

JP3965083B2 - 繊維質機能基材の製造法

Info

Publication number: JP3965083B2
Application number: JP2002174868A
Authority: JP
Inventors: 寛之宮原
Original assignee: 有限会社みやはら
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP2003213553A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエステル、アクリル、ナイロンなどの合成繊維、レーヨン、スフなどの再生繊維、アセテート、シノンなどの半合成繊維、綿花、亞麻、マニラ麻、シュロ繊維、ココヤシ繊維などの植物繊維、羊毛、絹などの動物繊維、石綿、炭素繊維、ガラス繊維、スチール繊維などの無機繊維といったいわゆる繊維を材料とする糸、綿、乾式不織布、湿式不織布、織物、編物、フェルト、ニードルパンチなどの繊維質材を基材として、これに木炭、竹炭、活性炭のような炭類の粉末、貝殻粉末、麦飯石粉末、珪藻土粉末、シリカゲル、ゼオライト、アパタイト、酸化チタン、トルマリン、キチン、キトサンなどのような消臭、抗菌、殺菌、防カビ、有害気体あるいは有害化学物質の吸着分解、果物の鮮度保持、調湿、陰イオン発生、遠赤外線放射、土壌機能回復、脱臭、乾燥等の機能を有するいわゆる機能粉末、またはヒノキチオールや緑茶やハーブ類のように心や体に有益な臭いや成分を発散させるものの粉末やそれらの成分を染み込ませた粉末を吹き付けて製造する、機能粉末を吹き付けた繊維質材とそれを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ホタテ貝殻、ホッキ貝殻、モミガラ、間伐材、竹材等の天然素材廃棄物の加工品が、上記機能を有することが確認され、これらの天然素材廃棄物からの粉末を機能粉末として使用した塗料による居住室の壁、カーテン等への適用が、例えば、特開平２００１−１４５６９３号公報、特開平１１−２１２０８号公報にも開示されているように、多く試みられるようになった。
【０００３】
とくに、これらの機能材の繊維質材への適用に際しては、接着剤を繊維質材表面に散布し、この散布した接着剤が乾燥しない内に、その上に粉末を振りかけて乾燥し、その後、未接着の粉末を表面から払い落とす方法や、種々のシートに挟み込む方法、熱融着繊維中にまぶして織り込み加熱する方法が試みられている。
【０００４】
また、本願の発明者は、係る機能粉末を酢酸ビニールのような水性樹脂接着剤液（エマルジョン）に懸濁した懸濁液を調製し、この懸濁液に繊維質基材を浸漬するか、噴霧ノズルによって基材に吹き付ける手法の適用を試みた。
【０００５】
しかしながら、このような手法、特にエマルジョンの濃度が高い場合には、機能粉末のシートに対する固着は充分ではあっても、機能粉末の表面を接着剤が覆って塞いでしまうため、外気との接触をなくし、また接着剤が粉末の表面の微細孔にも浸入して、折角の多孔質であることによる粉末の機能性が大きく失われてしまうという問題が生じた。
【０００６】
エマルジョンの濃度を薄くした場合には、接着剤が網目状になって粉末を覆うため、粉末表面の露出部分を確保できるので、機能のかなりの部分が生かされる。しかし、一方で接着力が弱まり、剥離が容易になり、その用途が限定されてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明が解決しようとする課題は、上記従来の機能粉末を含有する繊維質材の問題点を解消することにあって、機能粉末が剥離されることがないように繊維に接着しておりながら繊維質材の通気性が失われることがなく、且つ、機能粉末の機能が充分に発揮できるようにする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、種々の機能を持ついわゆる前記機能粉末を、水性接着剤の懸濁液として懸濁し、この懸濁液を基材に噴霧して、微細な水滴状として基材に付着させ、この付着物を１００度以上の高温熱風を吹き付けて乾燥した基材とその製造方法である。
【０００９】
この発明においては、機能粉末を含む懸濁液を霧状の微細な水滴とすることによって、付着した懸濁液の乾燥を早める。又、高温熱風によって急速に乾燥することによって、接着剤中に懸濁され、付着直後は接着剤によって覆われた機能粉末の機能が劣化することはない。
【００１０】
これは、水性接着剤液に機能粉末を懸濁した懸濁液を、基材に噴霧して微細な霧状の水滴にして基材に付着させ、その未乾燥状態の微細な水滴を、吹き付け中あるいは、吹き付け後に、高温熱風によって急速に乾燥させることによって得られる。
【００１１】
高温熱風による急速な乾燥によって、水滴は急速に気化し、粉粒中に内蔵する空気や水分も急激に膨張気化する。その空気や水分は機能粉末を覆っていた未乾燥の皮膜を突き抜け噴出する。その痕跡が乾燥固化後に残ると想像されるとともに、接着剤表面の収縮によるひび割れによって、微粉末が直接外気と触れるようになるものと思われる。また、接着剤の濃度が比較的薄い場合には、機能粉末を覆う乾燥した接着剤の層が網目状に固化し、外部との接触が可能になると思われる。
【００１２】
吹き付けられた霧は、基材が平面のシート状の場合、水滴が重なり合って大きな塊になり乾燥に時間がかかり、機能粉末を接着剤の皮膜から露出させにくく、水滴の重なりを少なくするには噴霧量を減らさざるを得ない。
【００１３】
しかし、吹き付ける基材が綿状の繊維質の場合、吹き付けた懸濁液の霧は綿状の基材の内部にまで及んで繊維に立体的に付着し、面積当たりの霧の付着密度を比較的に高くすることが出来る。なお、空間が多く、熱風が通過しやすいので急速な乾燥に適しており、機能粉末を接着剤の皮膜から露出させやすい。
【００１５】
本発明の懸濁液の母液である水性接着剤としては、水性の酢酸ビニール・アクリル樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、合成ゴム、天然ゴム、ラテックス、セルロース、澱粉等のあらゆる水溶性接着剤、あるいはこれらの共重合体等を乾燥状態で３〜３０重量％含む水性エマルジョンを用いることができる。
【００１６】
このエマルジョンに配合する機能粉末は、単一の機能粉末に限らず、複数の機能粉末を混合して、それぞれの機能粉末による効果を複合的に発揮できるようにすることもできる。何れにせよ、機能粉末をできるだけ均一に、且つ、微細に粉砕した１００μｍ径以下、好ましくは、３０μｍ径以下の粒子とすることが望ましく、その配合量は、噴霧用ノズルの径にもよるが、エマルジョンに対して１〜３０容量％程度が、噴霧に際して均一な霧状態を維持するために都合がよい。また、その懸濁液の調製に際しては、適宜な分散剤を使用することができる。
【００１７】
この懸濁液の吹き付けに際しては、吹き付け対象の部位によって、霧状で吹き付ける機能粉末の種類を種々組み合わせて別々に吹き付け、吹き付け面のそれぞれの機能を変えることも可能となる。
【００１８】
未乾燥状態の微細な懸濁液の霧状の水滴を急速乾燥するためには、使用する接着剤のエマルジョンの特性にもよるが、１００〜２５０^ｏＣの熱風を繊維質基材の噴霧面に当てて使用する。
【００１９】
さらに、本願発明の機能粉末を含有する繊維質材を、そのまま、熱プレスして厚みが０．１ｍｍ〜３０ｍｍの高密度化された繊維質材とすることができる。この熱プレスによつて、厚さを薄くし、引張り強度を増し、腰を強くして、比較的硬いフェルト状の色々な機能を持ったフィルター、靴の中敷、被服の芯材、サポーター、野菜・果物の鮮度保持緩衝材等に適した機能材を含有した不織布を得ることができる。
【００２０】
さらに、熱プレスして高密度化するに際しては、
１．機能粉末を含む繊維質材と機能粉末を含まない素材の組合せ、
２．機能粉末を含む繊維質材の複数枚の組み合わせ、
３．異なった機能粉末を含む繊維質材の複数種類の組合わせ、
等、異なった機能を併せ持つ多層で多機能で且つ、薄くて高密度の繊維質材とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本願発明を、ポリエステル製布団用不織布に、無臭化機能を有する焼成ホタテ貝殻粉末を付着させることに適用した実施例によって実施の形態を説明する。
【００２２】
繊維質基材として、厚みが１０ｍｍ、密度が１００ｇ／ｍ^２の布団綿に、ホタテ貝殻を高温焼却して得た平均粒度が２０μｍの貝殻粉末を付着させた。
【００２３】
懸濁液の調製：
接着剤として、酢酸ビニール・アクリル共重合樹脂の重量比２０％のエマルジョンに、重量比２５％のホタテ貝殻粉末を懸濁調整した。
【００２４】
噴霧条件：
７ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で、口径１．０ｍｍのノズルを用いて、布団綿３ｍ^２当たり、１４０ｇの量を噴霧塗布した。
【００２５】
乾燥条件：
噴霧塗布後、直ちに、１４０°Ｃの熱風を、塗布全面に５分間吹き付けて乾燥した。
【００２６】
結果：
接着面を拡大して観察した結果、吹き付けられた布団綿とその拡大図を示す図１のように、吹き付けられた貝殻粉末１は、不織布の繊維２に接着剤３によって強力に接着されており、また、貝殻末粉１の表面は微細な多数の通気孔を有する接着剤４によって覆われており、接着した貝殻粉末は、不織布を捻っても、擦っても脱落することはなかった。そして、この不織布を掛け布団用に使用したところ貝殻粉末１の機能を永く維持できた。また、その不織布を洗濯しても付着粉末は脱落することはなかった。
【００２７】
さらに、上記不織布を３枚を重ね合わせて、２５０℃で熱プレスして、複数の機能を持つ高密度の多層板状体とした。これによって機能を保持したままで薄くするここが出来、同時に機能も濃縮でき、固くて板（フエルト）状にすることが出来る。プレスの型を替えることによつて色々な形状のシートを作ることが出来る。
【００２８】
図２〜図５は、この熱プレスに使用した装置の例を示す。図２は、３重ねの３枚の不織布ａ、ｂ、ｃ、をコンベアｄによって搬送し、２本の熱ローラｅによって上下から加熱プレスする方式を示す。図３はコンベアｄによって搬送されてきた３重ねの不織布を、支持ローラｈ上の熱ローラｅによって熱プレスする方式である。また、図４は、上下から熱板ｆによって３重ねの不織布を熱プレスする方式を示す。この方式のものは、上下の熱板に凸凹雌雄の型を取り付けることによって色々な立体の形状体の成形に使用できる。図５は、抑えベルトｇによる方式を示す。この熱プレスによって得られた多層板状体は、ろ過材、エアーフィルタ、靴の中敷に好適に使用できた。
【００２９】
例えば、焼成貝殻粉末を含有する不織布から得た多層板状体は、ろ過水を殺菌しようとした場合、水にカルシュウム分が溶解し、水がアルカリ性に傾く傾向がある。そのような場合、まず、焼成貝殻粉末不織布の後にカルシュウム分を吸着する機能を有する不織布を貼り付け、その後にアルカリ性を中和する不織布を貼り付け多層とすることによって、殺菌した中性の水を得ることができた。
【００３０】
エアーフィルターの場合には、除塵・殺菌の機能層の背後に消臭層を設け、さらに、その背後を芳香放出層を設けたものとした。
【００３１】
また、靴の中敷の場合には、１層目に殺菌機能のある層とし、２層目に消臭機能のある層とし、３層目に吸湿機能のある層とした。
【００３２】
これらの複数の機能を有する薄層として、それぞれの機能は、以下の機能粉末を含有した繊維質材を用いることができる。
【００３３】
竹炭・木炭粉末を含有する不織布の薄板は、集塵効果はもとより、臭いやある種のガスの吸着、陰イオン効果等環境改善・健康増進に優れており、清浄機やエアーコンディショナーのフィルターとして好適である。
【００３４】
ホッキ貝・帆立貝等の焼成貝殻粉末を含有する不織布の薄板は、空気の抗菌除菌や消臭、公衆浴場の循環湯のろ過と除菌、室内や寝具等の消臭除菌の機能を有する。
【００３５】
竹炭・木炭粉末を含有する靴の中敷は、吸湿による保温効果・水虫の予防、除菌・防カビ力による水虫の治療、消臭・防臭効果を持つ。
【００３６】
さらに、これらの機能粉末を含有する複合多層薄板は、各種のサポーターに利用し、肩こり・腰痛・筋肉痛の緩和等にも効果がある。
【００３７】
【発明の効果】
１．均一に機能粉末が付着した繊維質材を少ロットでも簡単に得ることができる。
【００３８】
２．機能粉末が付着しても、繊維質材を傷めることはなく、品質を低下させることはない。
【００３９】
３．付着した粉末の機能は減退することはなく、逆に、その機能を向上させることができる。
【００４０】
４．合成樹脂系接着剤を使用した場合、機能粉末が付着した繊維質材は洗濯することができ、洗濯によって付着した機能粉末が剥離しない。
【００４１】
５．通気性が良好で利用範囲が広い。
【００４２】
６．本発明による機能粉末を接着した繊維質材は、消臭、抗菌、除菌、殺菌、防かび、有害気体あるいは有害化学物質の吸着分解、果物の鮮度保持、吸水・吸着、調湿、陰イオン発生、遠赤外線放射、土壌機能回復、脱臭、乾燥等の機能を有するそれ等の機能を利用した置物・敷物・飾り等の中綿、フイルター、便器カバー、ペット・生ゴミ・腐敗物・家畜糞尿等の消臭シート、花、野菜、果物等の緩衝材兼鮮度保持材、抗菌消臭布団（とくに被介護高齢者用布団）、おむつやまくら、ベッドやソファーの緩衝材、靴の中敷き、畳の床材、下駄箱、冷蔵庫内、２４時間風呂や養魚池の殺菌ろ過、食油（テンプラや即席ラーメン）の再活性化フィルター、疲労回復、関節痛治療用パット、有機能の衣類の中綿又は中芯等に好適に使用できる。
【００４３】
７．綿状の機能性不織布を熱プレスすることにより、機能は単位体積当たりの機能を濃密にすることが出来、不織布の強度を増すことが出来る。
【００４４】
８．数種類の機能性不織布を重ねて同時に熱プレスすることにより、１枚で多数の機能を有したシートを作ることが出来、付着した粉末がより剥離しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による繊維材への機能粉末の接着状態を示す図である。
【図２】本発明による繊維材の熱プレスの方式を示すもので、３重ねの不織布を２本の熱ローラによって上下から加熱プレスする方式を示す。
【図３】同じく、支持ローラ上の熱ローラによって熱プレスする方式を示す。
【図４】上下から熱板によって熱プレスする方式を示す。
【図５】抑えベルトによる方式を示す。
【符号の説明】
１貝殻粉２不織布の繊維３接着剤４通気孔
ａ、ｂ、ｃ機能粉末を含有する不織布
ｄコンベアｅ熱ローラｆ熱板ｇ抑えベルト
ｈ支持ローラ

Claims

１００μｍ径以下の均一で且つ微細に粉砕した微細な機能粉末を水性の酢酸ビニール樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、合成ゴム、天然ゴム、ラテックス、セルロース、澱粉等の水溶性接着剤、あるいはこれらの共重合体等を乾燥状態で３〜８０重量％含む水性エマルジョンからなる水溶性接着剤に１〜６０重量％配合した懸濁液を、
ポリエステル、アクリル、ナイロンなどの合成繊維、レーヨン、スフなどの再生繊維、アセテート、シノンなどの半合成繊維、綿花、亞麻、マニラ麻、シュロ繊維、ココヤシ繊維などの植物繊維、羊毛、絹などの動物繊維、石綿、炭素繊維、ガラス繊維、スチール繊維などの無機繊維の中の何れか、または複数の繊維を材料とする綿状の繊維質基材に微細な水滴状として噴霧し付着させ、
同噴霧面に１００〜２５０℃の熱風を吹き付けて付着物を急速乾燥することにより、前記懸濁液中の粉粒中に内蔵する空気や水分の膨張気化し機能粉末を覆う未乾燥の皮膜を突き抜け噴出することを利用して、粉末表面を覆う接着剤皮膜に穴を開ける繊維質機能基材の製造法。
吹き付ける機能粉末の種類を繊維質基材の部位によって異なるようにする請求項１に記載の繊維質機能基材の製造方法。
請求項１または２に記載の製造法によって得られた繊維質機能質基材を熱プレスして高密度化および成形する繊維質機能基材の製造方法。
機能粉末が吹き付けられていない繊維質材と機能粉末を吹き付けた繊維質基材、または、機能粉末を吹き付けた繊維質基材のみを複数枚を重ね合わせて熱プレスする請求項３に記載の繊維質機能基材の製造方法。
複数枚の繊維質基材が、それぞれ、同じ機能を持つ粉末を吹き付けた繊維基材または異なった機能を持つ機能粉末を吹き付けた繊維質基材である請求項４に記載の繊維質機能基材の製造方法。