JP6720911B2 - 機能性繊維の評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、機能性繊維の評価装置に関する。

近年、繊維構造物を化学的又は物理的に加工して本来ない機能を持たせた機能性繊維が市場に流通しており、特に、消臭、脱臭、吸着等の機能を付与したものが注目されている。そして、それらの機能評価するために、様々な方法がとられている。

例えば、特許文献１には、ｐＨ指示薬及び臭気形成物質を含有する臭気確認用試薬を繊維構造物に吹き付けることにより、消臭効果を確認する消臭効果確認方法が開示されている。また、特許文献２には、試料室内の気体を循環させる流路中に、二酸化炭素に反応して発色する発色装置を設け、当該発色装置の色の変化を視覚的に確認することが可能な消臭試験機が開示されている。

特開２０１０−１１２８４１号公報 特開２００７−０６４７０９号公報

しかしながら、上記特許文献１の消臭効果確認方法では、試薬が染み込みにくい繊維構造物に対しては消臭効果を確認することが困難である。更に、繊維上のｐＨ変化を見ることによる確認方法なので、対象の気体が消臭されたのか否かを直接判定することはできない。上記特許文献２の消臭試験機では、装置が大がかりとなり、また、一つの試薬に対し、対象となる気体を密閉空間にて循環させる構成のため、繰り返し検査を実施したい場合（例えば、複数の試薬に対する反応を見たい場合）には、容易に対応することができなかった。

そこで、本発明の目的は、簡易な構成かつ容易に検査を繰り返すことができる機能性繊維の評価装置を提供する。

本発明の機能性繊維の評価装置は、機能性繊維における機能の良否を評価する、機能性繊維の評価装置であって、少なくとも一部が弾性変形可能な材料によって形成されており、所定の気体粒子を放出する試料を収容する試料収容部と、所定の気体粒子と反応して呈色する試薬を収容する試薬収容部と、試料収容部と試料収容部の外気とを連通し、外気側に第一開口部を有する外気導入路と、試料収容部と試薬収容部とを連通し、試薬収容部側に第二開口部を有する通気路と、試薬が試薬収容部から通気路を介して試料収容部に移動することを防止する逆流防止機構と、試料収容部又は通気路に設けられ、評価対象となる機能性繊維を配置する配置部と、を備える。

この構成の機能性繊維の評価装置では、試料収容部の少なくとも一部が弾性変形可能な材料によって形成されているので、簡易な構成かつ作業者の手で試料収容部を押さえる（凹ます）だけの簡易な作業で、試料収容部の気体を試薬収容部へ送り込むことができる。また、試薬が通気路から試料収容部に移動することを防止する逆流防止機構を備えているので、試料収容部への加圧を解いた場合であっても試薬が試料収容部に逆流することを防止できる。したがって、試料収容部の加圧を解く度に通気路の第二開口部を試薬収容部から取り出す作業を省略できる。この結果、簡易な構成かつ容易に検査を繰り返すことができる。

本発明の機能性繊維の評価装置では、試薬が液状試薬であり、通気路における第二開口部が液状試薬の中に配置されていてもよい。この機能性繊維の評価装置では、気体粒子と試薬との反応を早めることができ、評価を迅速に行うことができる。また、この機能性繊維の評価装置では、液体の試薬が逆流することが防止されるので、繰り返し検査が実施される場合の効果が大きい。

本発明の機能性繊維の評価装置では、外気導入路における第一開口部以外の一部と、通気路における第二開口部以外の一部とは、一本の管として共有されていてもよい。この機能性繊維の評価装置では、作業者の手が試料収容部への加圧を解いた場合に、外気導入路から吸入された外気が通気路を流れるので、通気路内を新鮮な外気でリフレッシュすることができる。したがって、繰り返し検査を行う場合であっても、精度高く検査を実施することができる。

この構成の機能性繊維の評価装置では、逆流防止機構は、外気導入路における第一開口部に設けられると共に、試料収容部における気体粒子を含む気体が試薬収容部に移動する際に閉鎖する逆止弁であってもよい。この機能性繊維の評価装置では、作業者の手が試料収容部への加圧を解いた場合には、外気導入路から外気が吸入されて、試料収容部が陰圧になることが防止される。したがって、作業者の手が試料収容部への加圧を解いた場合であっても、試薬が通気路から試料収容部に移動することを防止できる。

本発明の機能性繊維の評価装置では、配置部は、通気路を遮ぎるように機能性繊維を配置可能に、通気路に設けられていてもよい。この機能性繊維の評価装置では、容易にワンパス試験を実施することが可能になる。

この構成の機能性繊維の評価装置では、気体粒子が塩基性物質又は酸性物質であり、試薬がｐＨ指示薬であってもよい。この機能性繊維の評価装置では、機能性繊維における塩基性物質又は酸性物質に対する分解性能又は吸着性能を確認することが容易になる。

本発明の機能性繊維の評価装置では、気体粒子が臭気粒子であり、機能が消臭機能であってもよい。この機能性繊維の評価装置では、機能性繊維における消臭性能を確認することが容易になる。

本発明によれば、簡易な構成かつ容易に検査を繰り返すことができる。

一実施形態に係る機能性繊維の評価装置の構成図である。 図１の機能性繊維の評価装置の動作を説明する説明図である。 図１の機能性繊維の評価装置の動作を説明する説明図である。 変形例１に係る機能性繊維の評価装置の構成図である。 変形例２に係る機能性繊維の評価装置の構成図である。

以下、図面を参照して一実施形態に係る機能性繊維の評価装置１について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

機能性繊維の評価装置１（以下、「評価装置１」と称する。）は、機能性繊維における機能の良否を評価する評価装置である。図１に示されるように、評価装置１は、試料収容部１０と、通気路２０と、試薬収容部３０と、外気導入路４０と、逆流防止機構５０と、配置部６０と、を備えている。

試料収容部１０は、少なくとも一部が弾性変形可能な材料によって形成されており、所定の気体粒子を放出する試料Ｓを収容する。本実施形態では、塩基性物質のアンモニアガス（気体粒子）を徐放する試料Ｓを収容する。試料収容部１０は、弾性変形可能な材料から形成され、試料Ｓを収容する空間Ａを形成する本体部１１と、本体部１１によって形成される空間Ａを密閉する蓋部１３と、を有している。

本体部１１を形成する素材は弾性変形すれば特に限定しないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ＡＢＳ、アクリル、フッ素、シリコーン、又はエポキシ等によって形成することができる。ここで、本体部１１を形成する素材は、容易な検査を実現するために、手の握力（例えば、２０〜６０ｋｇｗの握力）により弾性変形可能（例えば、１ｍｍ〜１００ｍｍ）であることが好ましい。本実施形態では、本体部１１全体が弾性変形可能な材料により形成されているが、例えば、側面の一部等、少なくとも一部が弾性変形可能な材料によって形成されていればよい。蓋部１３は、後述する通気路２０の一部を挿通可能に設けられている。

通気路２０は、試料収容部１０と試薬収容部３０とを連通する管である。通気路２０は、試料収容部１０側に設けられる開口部２０ａと、試薬収容部３０側に設けられる開口部（第二開口部）２０ｂと、を有し、試料収容部１０と試薬収容部３０とを連通している。通気路２０における一方の開口部２０ｂは、試料収容部１０の本体部１１によって形成される空間Ａに配置されている。通気路２０における一方の開口部２０ｂは、試薬収容部３０に収容される液状試薬Ｒの中に配置されている。通気路２０における開口部２０ａと開口部２０ｂとの間には分岐部２７が設けられており、分岐部２７よりも試料収容部１０側の第一管路部２１と、分岐部２７よりも試薬収容部３０側の第二管路部２３と、を有している。通気路２０は、特に限定はされないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ＡＢＳ、アクリル、フッ素、シリコーン、又はエポキシ等の材料により形成されており、可撓性を有している。

試薬収容部３０は、所定の気体粒子と反応して呈色する液状試薬Ｒを収容する。試薬収容部３０は、開口部３１ａを有する本体部３１を有する容器である。本実施形態では、開口部３１ａを有する例を挙げて説明したが、蓋部を有し、密閉空間を形成可能な容器であってもよい。本実施形態では、液状試薬ＲのｐＨ指示薬を用いている。ｐＨ指示薬の例には、フェノールフタレイン、ブロモチモールブルー、パラニトロフェノール、リトマス、メチルレッド、ブロムクレゾールグリーン、メチルオレンジ、チモールブルー等が含まれる。上述したとおり、通気路２０における開口部２０ｂは、液状試薬Ｒの中に配置されている。

外気導入路４０は、試料収容部１０と試料収容部１０の外気とを連通する。外気導入路４０は、試料収容部１０側に設けられる開口部４０ａと、試料収容部１０の外気側に設けられる開口部（第一開口部）４０ｂと、開口部４０ａと開口部４０ｂの間の管部４１と、を有することにより、試料収容部１０と試料収容部１０の外気とを連通する。本実施形態では、外気導入路４０における開口部４０ｂ以外の一部（管部４１及び開口部４０ｂ）と、通気路２０における開口部２０ｂ以外の一部（開口部２０ｂ、第一管路部２１、分岐部２７、及び第二管路部２３）とは、一本の管として共有されている。

逆流防止機構５０は、液状試薬Ｒが通気路２０を介して試料収容部１０に移動することを防止する。逆流防止機構５０は、外気導入路４０における開口部４０ｂに設けられる。逆流防止機構５０は、作業者の手によって試料収容部１０が加圧され（凹まされ）、試料収容部１０における所定の気体粒子を含む気体が試薬収容部３０に送り出される際に閉鎖し、作業者の手による試料収容部１０への加圧が解かれ、試料収容部１０に気体が吸引される際に開放される逆止弁である。

配置部６０は、試料収容部１０又は通気路２０に設けられ、評価対象となる機能性繊維Ｗを配置する部分である。本実施形態では、配置部６０は、試料収容部１０に設けられており、機能性繊維Ｗを配置可能な空間Ａである。機能性繊維Ｗは、試料Ｓに直接接触しないように配置される。なお、配置部６０は、機能性繊維Ｗを試料Ｓに直接接触させないような、機能性繊維Ｗを載置可能な架台等として構成されてもよい。

なお、機能性繊維Ｗは、繊維構造体に、例えば消臭、脱臭、吸着等の機能が付与されることにより製造される。当該繊維構造体の例には、例えば、糸、綿類、織編物、不織布（抄紙物を含む）、これらを用いた二次製品等が含まれる。また、繊維構造体を構成する繊維には、例えば、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、天然繊維、無機繊維、及び、これらの複合繊維等が含まれる。合成繊維の例には、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、及びポリイミド等が含まれる。半合成繊維の例には、アセテート、ジアセテート、トリアセテート等が含まれる。再生繊維の例には、ポリノジック、レーヨン、リヨセル、及びキュプラ等が含まれる。天然繊維の例には、綿、麻、絹及び毛等が含まれる。無機繊維の例には、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、及びボロン繊維等が含まれる。

次に、図２及び図３を参照しながら、上述した構成の評価装置１を使用する方法について説明する。ここでは、ポリエステル加工糸により形成される織物に消臭機能を付与した繊維構造体（以下、「機能性繊維Ｗ」として説明する。）における消臭機能の良否を評価する場合を例に挙げて説明する。

最初に、上述の評価装置１が準備される。すなわち、試料収容部１０と、通気路２０と、試薬収容部３０と、外気導入路４０と、逆流防止機構５０と、が準備され、評価装置１として組み立てられる（図１参照）。次に、試料収容部１０の蓋部１３が外され、試料Ｓと、評価対象となる機能性繊維Ｗが投入される。試料Ｓは、臭気ガス（臭気粒子）発生源としてのアンモニア水を含む脱脂綿等である。試料Ｓと機能性繊維Ｗとは直接接触しないように試料収容部１０に投入される。続いて、蓋部１３を装着することにより空間Ａが密閉され、通気路２０の一方の開口部２０ｂが、試薬収容部３０に収容された液状試薬Ｒの中に配置される。液状試薬Ｒは、フェノールフタレイン溶液であり、試薬収容部３０に収容した段階で無色透明である。

次に、試料収容部１０の中に試料Ｓと機能性繊維Ｗとが投入されてから所定時間放置される。その後、図２に示されるように、作業者の手によって試料収容部１０の本体部１１の一部が加圧され（凹まされ）、空間Ａに存在する気体が試料収容部１０から排出される。試料収容部１０から排出された気体は通気路２０を通り、試薬収容部３０に収容された液状試薬Ｒの中に排出される。

ここで、液状試薬Ｒに排出された気体の中に臭気ガスとしてのアンモニアガスが含まれていなければ、フェノールフタレイン溶液が無色透明のまま変化しない。このことは、試料Ｓから放出されるアンモニアガスが、機能性繊維Ｗによって十分に吸着され、試料収容部１０から排出される気体には、アンモニアガスが含まれていないことを示している。すなわち、機能性繊維Ｗが良好な消臭機能を有していることを示している。これに対し、液状試薬Ｒに排出された気体の中にアンモニアガスが含まれていれば、フェノールフタレイン溶液が赤色に呈色する。このことは、機能性繊維Ｗによって、アンモニアガスが十分に吸着されず、試料収容部１０から排出される気体にアンモニアガスが含まれていることを示している。

ここで、図３に示されるように、作業者の手によって試料収容部１０の本体部１１への加圧が解かれると、凹まされていた本体部１１の形状が元の形状に戻される。このとき、本体部１１によって形成される空間Ａが陰圧となり、通気路２０中の気体が吸引されるが、このタイミングで逆流防止機構５０としての逆止弁が開放されるので、試料収容部１０には外気が取り込まれる。これにより、通気路２０において分岐部２７よりも試薬収容部３０側にある気体が、試料収容部１０に吸引される（取り込まれる）ことが防止される。すなわち、試薬収容部３０に収容された液状試薬Ｒが試料収容部１０に逆流することが防止される。

なお、評価装置１では、作業者の手による試料収容部１０の本体部１１の加圧と当該加圧の開放とが繰り返し実施されることによって、液状試薬Ｒの呈色を促進させることが行われてもよい。また、上記加圧と加圧の開放とが繰り返されるタイミングで、異なる種類の試薬が収容された試薬収容部３０へ交換が実施されてもよい。

上記実施形態の機能性繊維Ｗの評価装置１では、試料収容部１０の本体部１１が手の握力により弾性変形可能な材料によって形成されているので、簡易な構成かつ作業者の手で試料収容部１０の本体部１１が押される（凹まされる）だけの簡易な作業で、試料収容部１０の気体を試薬収容部３０へ送り込むことができる。また、液状試薬Ｒが通気路２０から試料収容部１０に移動することを防止する逆流防止機構５０を備えているので、作業者の手が試料収容部１０の本体部１１への加圧を開放した場合であっても、液状試薬Ｒが試料収容部１０に逆流することを防止できる。したがって、試料収容部１０の本体部１１から加圧を解く度に通気路２０の開口部２０ｂを試薬収容部３０の液状試薬Ｒから引き上げる作業を省略できる。この結果、簡易な構成かつ容易に検査を繰り返すことができる。なお、手の握力により弾性変形可能な本体部１１は、本体部１１を形成する素材の種類、及び／又は、本体部１１の厚み等を適宜選択することによって形成することができる。

上記実施形態では、通気路２０における開口部２０ｂが液状試薬Ｒの中に配置されているので、所定の気体粒子と液状試薬Ｒとの反応を早めることができ、評価を迅速に行うことができる。また、この評価装置１では、液状試薬Ｒが試料収容部１０に逆流することが防止されるので、繰り返し検査が実施される場合には、特に簡便に検査を繰り返すことができる。

上記実施形態では、外気導入路４０における開口部４０ｂ以外の一部と、通気路２０における開口部２０ｂ以外の一部とが一本の管として共有されている。このため、作業者の手が試料収容部１０の本体部１１への加圧を解いた場合には、外気導入路４０から吸入された外気が通気路２０を流れるので、通気路２０内を新鮮な外気でリフレッシュすることができる。したがって、繰り返し検査を行う場合であっても、精度高く検査を実施することができる。

上記実施形態では、試料収容部１０における所定の気体粒子を含む気体が試薬収容部３０に移動する際に閉鎖する逆流防止機構５０としての逆止弁が設けられている。このため、作業者の手が試料収容部１０の本体部１１への加圧を開放した場合であっても、外気導入路４０から外気が吸入されて、試料収容部１０が陰圧になることが防止される。すなわち、作業者の手が試料収容部１０の本体部１１への加圧を開放した場合であっても、液状試薬Ｒが通気路２０から試料収容部１０に移動することを防止できる。

以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（変形例１）
上記実施形態では、外気導入路４０における開口部４０ｂ以外の一部と、通気路２０における開口部２０ｂ以外の一部とが一本の管として共有されている例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、図４に示されるように、変形例１に係る評価装置２００における外気導入路２４０は、試料収容部１０側に設けられる開口部２４０ａと、試料収容部１０の外気側に設けられる開口部（第一開口部）２４０ｂと、開口部２４０ａと開口部２４０ｂの間の管部２４１と、を有することにより、試料収容部１０と試料収容部１０の外気とを連通する点は変わりないが、通気路２２０とは完全に独立している。

同様に、通気路２２０も、試料収容部１０側に設けられる開口部２２０ａと、試薬収容部３０側に設けられる開口部（第二開口部）２２０ｂと、を有し、試料収容部１０と試薬収容部３０とを連通している点で変わりはないが、外気導入路２４０とは完全に独立している。すなわち、通気路２０には、外気導入路２４０の一部を形成するために分岐部が設けられることはなく、一方の開口部２２０ａから他方の開口部２２０ｂにまで延びる一本の管として形成される。

この構成の評価装置２００であっても、作業者の手が試料収容部１０の本体部１１への加圧を解いた場合には、外気導入路２４０から吸入された外気が直接試料収容部１０に吸入される。また、評価装置１と同様に、外気導入路２４０の開口部２４０ｂには、試料収容部１０における所定の気体粒子を含む気体が試薬収容部３０に移動する際に閉鎖する逆流防止機構５０としての逆止弁が設けられている。このため、作業者の手が試料収容部１０の本体部１１への加圧を開放した場合であっても、外気導入路２４０から外気が吸入されて、試料収容部１０が陰圧になることが防止される。すなわち、作業者の手が試料収容部１０の本体部１１への加圧を開放した場合であっても、液状試薬Ｒが通気路２２０から試料収容部１０に移動することを防止できる。

（変形例２）
上記実施形態では、図１に示されるように、機能性繊維Ｗを配置する配置部６０が試料収容部１０に配置される例を挙げて説明したがこれに限定されない。例えば、図５に示されるように、変形例に係る評価装置３００では、配置部３６０は、通気路２０に配置されてもよい。この場合であっても、上記の評価装置１，２００と同様の効果を得ることができる。なお、通気路２０は、配置部３６０への機能性繊維Ｗの配置を容易にするために、配置部３６０が設けられる部分に互いに着脱可能な着脱部が設けられてもよい。

また、配置部３６０は、配置部３６０に配置された機能性繊維Ｗによって通気路２０が遮られるように、通気路２０に設けられていてもよい。このように配置部３６０が設けられる場合には、いわゆるワンパス試験に対応することが可能になる。

（その他の変形例）
上記実施形態では、消臭機能が付与された機能性繊維Ｗを評価する際に、上述の評価装置１，２００，３００が用いられる例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、吸加熱機能又は分解機能を評価する際に、上述の評価装置１，２００，３００が用いられてもよい。吸加熱機能を評価する際には、試薬収容部３０に収容される試薬Ｒとして、例えば、サーモインク（登録商標）等、特定の温度になると変色する示温材、特に液状示温材を用いることができる。また、分解機能を評価する際には、試薬収容部３０に収容される試薬Ｒとして、例えば、各種分解生成物に対して反応する指示薬、特に液状指示薬を用いることができる。当該指示薬は、例えば分解生成物が二酸化炭素の場合、水酸化カルシウム水溶液を用いることができる。

上記実施形態では、作業者が試料収容部１０の本体部１１の一部を加圧して凹ませる例を挙げて説明したが、例えば、本体部１１の一部を加圧可能な加圧機構によって凹まされてもよい。また、試料収容部１０の空間Ａに存在する気体を送出するポンプ、ピストン等の送出機構を更に備え、当該送出機構によって空間Ａから気体が送出されてもよい。

上記実施形態では、塩基性物質の気体粒子を放出する試料としてアンモニアを例に挙げて説明したが、アンモニア以外の塩基性の気体粒子を放出する試料の例には、トリメチルアミン、イソプロピルアミン、又はピリジン等が挙げられる。また、酸性物質の気体粒子を放出する試料の例には、酢酸、イソ吉草酸、硫化鉄と希塩酸の混合物等が挙げられる。

１，２００，３００…評価装置、１０…試料収容部、１１…本体部、２０，２２０…通気路、２０ａ，２２０ａ…開口部、２０ｂ，２２０ｂ…開口部（第二開口部）、２１…第一管路部、２３…第二管路部、２７…分岐部、３０…試薬収容部、４０，２４０…外気導入路、４０ａ，２４０ａ…開口部、４０ｂ，２４０ｂ…開口部（第一開口部）、５０…逆流防止機構、６０，３６０…配置部、Ａ…空間、Ｒ…試薬、Ｓ…試料、Ｗ…機能性繊維。

Claims (7)

1. 機能性繊維における機能の良否を評価する、機能性繊維の評価装置であって、
   少なくとも一部が弾性変形可能な材料によって形成されており、所定の気体粒子を放出する試料を収容する試料収容部と、
   前記所定の気体粒子と反応して呈色する試薬を収容する試薬収容部と、
   前記試料収容部と前記試料収容部の外気とを連通し、前記外気側に第一開口部を有する外気導入路と、
   前記試料収容部と前記試薬収容部とを連通し、前記試薬収容部側に第二開口部を有する通気路と、
   前記試薬が前記試薬収容部から前記通気路を介して前記試料収容部に移動することを防止する逆流防止機構と、
   前記試料収容部又は前記通気路に設けられ、評価対象となる前記機能性繊維を配置する配置部と、
   を備える、機能性繊維の評価装置。
2. 前記試薬が液状試薬であり、前記通気路における前記第二開口部が前記液状試薬の中に配置されている、請求項１記載の機能性繊維の評価装置。
3. 前記外気導入路における前記第一開口部以外の一部と、前記通気路における前記第二開口部以外の一部とは、一本の管として共有されている、請求項１又は２記載の機能性繊維の評価装置。
4. 前記逆流防止機構は、前記外気導入路における前記第一開口部に設けられると共に、前記試料収容部における前記気体粒子を含む気体が前記試薬収容部に移動する際に閉鎖する逆止弁である、請求項１〜３の何れか一項記載の機能性繊維の評価装置。
5. 前記配置部は、前記通気路を遮ぎるように前記機能性繊維を配置可能に、前記通気路に設けられている、請求項１〜４の何れか一項記載の機能性繊維の評価装置。
6. 前記気体粒子が塩基性物質又は酸性物質であり、前記試薬がｐＨ指示薬である、請求項１〜５の何れか一項記載の機能性繊維の評価装置。
7. 前記気体粒子が臭気粒子であり、前記機能が消臭機能である、請求項１〜６の何れか一項記載の機能性繊維の評価装置。

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