JP7290330B2 - 消臭抗菌性シート状物及びその製造方法 - Google Patents
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〈減臭性・消臭性〉
容積5LのTedlar(登録商標)ガスバリヤーバッグを4個用意し、各々のバッグに濃度10ppmに調整した4種の化学物質ガス、1)アンモニア(塩基性)、2)イソ吉草酸(酸性)、3)硫化水素(酸性)、4)トルエン(VOC)を各々3L封入した4バッグを3セット準備した。
10cm×10cmサイズの試験シート状物(片面に多孔性配位高分子粒子が露出)を、1)→2)→3)→4)の順にバッグ内に入れ、各々ブラックライト(ピーク365nm)照射(多孔性配位高分子粒子露出面に照射:照射距離2.5cm:テドラーバッグ内に密封静置)の環境下、各々25℃×20分、25℃×40分、25℃×60分、の3水準を室内静置した後の各々のガス濃度をガス検知管(ガステック)で測定した。
※ブラックライト 機種SL-B01A5(オーム電機株式会社)
W55mm×H160mm×D25mm
<抗菌性>
抗菌性(JIS Z2801:2010年準拠)
シート状物試験片(実施例1~5,比較例1~5)の表面に菌液を滴下して植菌し(植菌数104)、試験片が菌液に接するように、菌液と試験片シートを密着させ、35℃、相対湿度90%以上の環境下、ブラックライト(ピーク365nm)照射(多孔性配位高分子粒子露出面に照射:照射距離2.5cm)条件下で24時間培養した。培養後、試験片シートを洗い流し1cm2あたりの生菌数を測定し、抗菌活性値(対象区における菌数対数値から実施例または比較例の試験片シートにおける菌数対数値を差し引いた値)を算出した。なお、対象区は多孔性配位高分子粒子を含有しないシートとした。
また実施例1~5のシート状物試験片にブラックライトの照射を行わず、ブラックライトの有無による抗菌効果の対比試験を行った結果を参考例1~5の扱いとした。
表中の数値は試験片1cm2当たりの生菌数であり、「ND」は生菌の不検出(Not Detected)とする。菌液調整溶液は1/200NB培地を用いた。使用した菌種を以下に示す。
黄色ぶどう球菌「Staphylococcus aureus subsp. aureus 12732」
大腸菌「Escherichia coli NBRC 3972」
※ブラックライト 機種SL-B01A5(オーム電機株式会社)
W55mm×H160mm×D25mm
<防黴性:JIS Z2911培養試験>
幅3cm×長さ3cmのシート状物(実施例1~5,比較例1~5)に、下記試験用黴の胞子を接種し、ポテト・デキストロース寒天培地上に置き、ブラックライト(ピーク365nm)照射(多孔性配位高分子粒子露出面に照射:照射距離2.5cm)条件下、28℃×7日間、及び14日間、黴の発生状況を観察し、以下の判定基準で評価した。
また実施例1~5のシート状物試験片にブラックライトの照射を行わず、ブラックライトの有無による防黴効果の対比試験を行った結果を参考例1~5の扱いとした。
1:接種部分に菌糸の発育が認められない
2:接種部分に認められる菌糸の発育部分の面積が全面積の1/3を超えない
3:接種部分に認められる菌糸の発育部分の面積が全面積の1/3を超える
〈試験用黴〉(A)+(B)+(C)の混合黴
(A)Aspergillus niger NBRC 105649(黒黴)
(B)Penicillium citrinum NBRC 6352(青黴)
(C)Cladosporium cladosporioides NBRC 6348(クロカワ黴)
※ブラックライト 機種SL-B01A5(オーム電機株式会社)
W55mm×H160mm×D25mm
〈織物〉
1000デニール(1111dtex)のポリエチレンテレタレート(PET)繊維(フィラメント数192本)からなり、S撚50T/mを施したPETマルチフィラメント糸条を経糸群及び緯糸群に用い、経糸群は1インチ間16本の織組織とし、また緯糸群は1インチ間16本の織組織とする平織物を用いた。この織物の質量は150g/m2、空隙率(目抜け部総和)は14%であった。
<シート基材>
この織物を基材として、その両面に下記〔配合1〕の軟質塩化ビニル樹脂組成物からなる厚さ0.2mmのカレンダー成型フィルムを表裏の被覆層として、ラミネーターでの熱圧着による溶融ラミネートを施して、厚さ0.7mm、質量830g/m2のシート基材を得た。
〔配合1〕:軟質塩化ビニル樹脂組成物(コンパウンド)
塩化ビニル樹脂(K値71.5) 100質量部
4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸ビス(2-エチルヘキシル)(可塑剤)
55質量部
リン酸トリクレジル(防炎可塑剤) 10質量部
エポキシ化大豆油(安定剤兼可塑剤) 5質量部
バリウム/亜鉛複合安定剤 2質量部
三酸化アンチモン(難燃剤) 10質量部
ルチル型酸化チタン(白顔料) 5質量部
ベンゾトリアゾール骨格化合物(紫外線吸収剤) 0.3質量部
<多孔性配位高分子粒子(1)>
下記有機錯体ユニット及び架橋性有機化合物との多角的交互連結体による粒子径0.5~1μmの結晶粒子
有機錯体ユニット:テレフタル酸銅「Cu2(C6H4CO2)4」
架橋性有機化合物:1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン「C6H12N2」
〈光触媒性金属酸化物の担持〉
多孔性配位高分子粒子(1)、酸化チタンゾル(1次粒子径5nm)、水(50質量%)/エタノール(50質量%)をこの順番に質量比率、2(固形分):1(固形分):10で配合した溶液を密閉容器内、80℃で2時間攪拌した後、ろ過物を乾燥し、光触媒性金属酸化物を表面及び内部に担持する多孔性配位高分子粒子(1a)を得た。
〈アルコキシシラン化合物による処理〉
多孔性配位高分子粒子(1a)、アルコキシシラン化合物(エポキシシラン:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、水をこの順番に質量比率、10(固形分):1(固形分):100で配合した溶液を密閉容器内、30℃で2時間攪拌した後、ろ過物を乾燥し、エポシシラン化合物の加水分解物が結合した多孔性配位高分子粒子(1b)を得た。
<シラノール基含有有機シラン化合物のゾルゲル縮合薄膜の形成>
下記〔配合2〕の組成を配合してゾルゲル縮合薄膜形成用組成物(1)を得た。
次にシート基材の片表面上に、このゾルゲル縮合薄膜形成用組成物(1)を100メッシユのグラビアロールによりグラビア塗工し、120℃の熱風炉で2分間加熱乾燥し、ゾルゲル縮合薄膜形成用組成物(1)をゾルゲル硬化させてシラノール基含有有機シラン化合物のゾルゲル縮合薄膜(1)を形成し、厚さ0.7mm、質量833g/m2の多孔性配位高分子粒子(1b)が表面に露出している消臭抗菌性シート状物(1)を得た。
〔配合2〕ゾルゲル縮合薄膜形成用組成物(1)
エチルシリケート(Si(OC2H5)4:SiO2換算40質量%)5質量%、及び
[Si5O4(OC2H5)12]のテトラエトキシシラン5量体が95質量%の混合体
25質量部
加水分解触媒:2%塩酸 1質量部
多孔性配位高分子粒子(1b) 10質量部
水(50質量%)/エタノール(50質量%) 100質量部
実施例1の多孔性配位高分子粒子(1)を多孔性配位高分子粒子(2)に変更した以外は実施例1と同様として、厚さ0.7mm、質量833g/m2の多孔性配位高分子粒子(2b)が表面に露出している消臭抗菌性シート状物(2)を得た。
<多孔性配位高分子粒子(2)>
下記有機錯体ユニット及び架橋性有機化合物との多角的交互連結体による粒子径0.5~1μmの結晶粒子
有機錯体ユニット:テレフタル酸亜鉛「Zn4O(C6H4CO2)6」
架橋性有機化合物:1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン「C6H12N2」
〈光触媒性金属酸化物の担持〉
多孔性配位高分子粒子(2)を用い、実施例1の多孔性配位高分子粒子(1a)の製造プロセスと同様に行い、光触媒性金属酸化物を表面及び内部に担持する多孔性配位高分子粒子(2a)を得た。
〈アルコキシシラン化合物による処理〉
多孔性配位高分子粒子(2a)を用い、実施例1の多孔性配位高分子粒子(1b)の製造プロセスと同様に行い、エポシシラン化合物の加水分解物が結合した多孔性配位高分子粒子(2b)を得た。
実施例1の多孔性配位高分子粒子(1)を多孔性配位高分子粒子(3)に変更した以外は実施例1と同様として、厚さ0.7mm、質量833g/m2の多孔性配位高分子粒子(3b)が表面に露出している消臭抗菌性シート状物(3)を得た。
<多孔性配位高分子粒子(3)>
下記有機錯体ユニット及び架橋性有機化合物との多角的交互連結体による粒子径0.5~1μmの結晶粒子
有機錯体ユニット:2,6-ナフタレンジカルボン酸銅「Cu2(C10H6CO2)4」
架橋性有機化合物:1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン「C6H12N2」
〈光触媒性金属酸化物の担持〉
多孔性配位高分子粒子(3)を用い、実施例1の多孔性配位高分子粒子(1a)の製造プロセスと同様に行い、光触媒性金属酸化物を表面及び内部に担持する多孔性配位高分子粒子(3a)を得た。
〈アルコキシシラン化合物による処理〉
多孔性配位高分子粒子(3a)を用い、実施例1の多孔性配位高分子粒子(1b)の製造プロセスと同様に行い、エポシシラン化合物の加水分解物が結合した多孔性配位高分子粒子(3b)を得た。
実施例1の多孔性配位高分子粒子(1)を多孔性配位高分子粒子(4)に変更した以外は実施例1と同様として、厚さ0.7mm、質量833g/m2の多孔性配位高分子粒子(4b)が表面に露出している消臭抗菌性シート状物(4)を得た。
<多孔性配位高分子粒子(4)>
下記有機錯体ユニット及び架橋性有機化合物との多角的交互連結体による粒子径0.5~1μmの結晶粒子
有機錯体ユニット:2,3-ピラジンジカルボン酸銅「Cu2(C4H2N2CO2)4」
架橋性有機化合物:ピリジン「C5H5N」
〈光触媒性金属酸化物の担持〉
多孔性配位高分子粒子(4)を用い、実施例1の多孔性配位高分子粒子(1a)の製造プロセスと同様に行い、光触媒性金属酸化物を表面及び内部に担持する多孔性配位高分子粒子(4a)を得た。
〈アルコキシシラン化合物による処理〉
多孔性配位高分子粒子(4a)を用い、実施例1の多孔性配位高分子粒子(1b)の製造プロセスと同様に行い、エポシシラン化合物の加水分解物が結合した多孔性配位高分子粒子(4b)を得た。
実施例1の多孔性配位高分子粒子(1)を多孔性配位高分子粒子(5)に変更した以外は実施例1と同様として、厚さ0.7mm、質量833g/m2の多孔性配位高分子粒子(5b)が表面に露出している消臭抗菌性シート状物(5)を得た。
<多孔性配位高分子粒子(5)>
下記有機錯体ユニット及び架橋性有機化合物との多角的交互連結体による粒子径0.5~1μmの結晶粒子
有機錯体ユニット:1,3,5-ベンゼントリカルボン酸銅「Cu3(C6H4CO2)6」
架橋性有機化合物:ピリジン「C5H5N」
〈光触媒性金属酸化物の担持〉
多孔性配位高分子粒子(5)を用い、実施例1の多孔性配位高分子粒子(1a)の製造プロセスと同様に行い、光触媒性金属酸化物を表面及び内部に担持する多孔性配位高分子粒子(5a)を得た。
〈アルコキシシラン化合物による処理〉
多孔性配位高分子粒子(5a)を用い、実施例1の多孔性配位高分子粒子(1b)の製造プロセスと同様に行い、エポシシラン化合物の加水分解物が結合した多孔性配位高分子粒子(5b)を得た。
実施例1の0.7mm、質量830g/m2のシート基材を用い、それ以降の実施例1の製造プロセスを変更した。
〈アルコキシシラン化合物による多孔性配位高分子粒子処理〉
実施例1の多孔性配位高分子粒子(1)、アルコキシシラン化合物(エポキシシラン:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、水をこの順番に質量比率、10(固形分):1(固形分):100で配合した溶液を密閉容器内、30℃で2時間攪拌した後、ろ過物を乾燥し、エポシシラン化合物の加水分解物が結合した多孔性配位高分子粒子(1c)を得た。
<シラノール基含有有機シラン化合物のゾルゲル縮合薄膜の形成>
下記〔配合3〕の組成を配合してゾルゲル縮合薄膜形成用組成物(2)を得た。
次にシート基材の片表面上に、このゾルゲル縮合薄膜形成用組成物(2)を100メッシユのグラビアロールによりグラビア塗工し、120℃の熱風炉で2分間加熱乾燥し、ゾルゲル縮合薄膜形成用組成物(2)をゾルゲル硬化させてシラノール基含有有機シラン化合物のゾルゲル縮合薄膜(2)を形成し、厚さ0.7mm、質量832g/m2のシート状物を得た。
〔配合3〕ゾルゲル縮合薄膜形成用組成物(2)
エチルシリケート(Si(OC2H5)4:SiO2換算40質量%)5質量%、及び
[Si5O4(OC2H5)12]のテトラエトキシシラン5量体が95質量%の混合体
25質量部
加水分解触媒:2%塩酸 1質量部
多孔性配位高分子粒子(1c) 10質量部
水(50質量%)/エタノール(50質量%) 100質量部
〈多孔性配位高分子粒子への光触媒性金属酸化物担持〉
多孔性配位高分子粒子(1c)、酸化チタンゾル(1次粒子径5nm)、水(50質量%)/エタノール(50質量%)をこの順番に質量比率、2(固形分):1(固形分):10で配合した溶液を、シート状物のシラノール基含有有機シラン化合物のゾルゲル縮合薄膜上に、100メッシユのグラビアロールによりグラビア塗工し、120℃の熱風炉で2分間加熱乾燥し、光触媒性金属酸化物を表面及び内部に担持する多孔性配位高分子粒子(1d)が表面に露出している厚さ0.7mm、質量833g/m2の消臭抗菌性シート状物(6)を得た。
実施例6において、多孔性配位高分子粒子(1)を多孔性配位高分子粒子(2)に変更した以外は実施例6と同様の製造プロセスとして、多孔性配位高分子粒子(2d)が表面に露出している厚さ0.7mm、質量833g/m2の消臭抗菌性シート状物(7)を得た。
実施例6において、多孔性配位高分子粒子(1)を多孔性配位高分子粒子(3)に変更した以外は実施例6と同様の製造プロセスとして、多孔性配位高分子粒子(3d)が表面に露出している厚さ0.7mm、質量833g/m2の消臭抗菌性シート状物(8)を得た。
実施例6において、多孔性配位高分子粒子(1)を多孔性配位高分子粒子(4)に変更した以外は実施例6と同様の製造プロセスとして、多孔性配位高分子粒子(4d)が表面に露出している厚さ0.7mm、質量833g/m2の消臭抗菌性シート状物(9)を得た。
実施例6において、多孔性配位高分子粒子(1)を多孔性配位高分子粒子(5)に変更した以外は実施例6と同様の製造プロセスとして、多孔性配位高分子粒子(5d)が表面に露出している厚さ0.7mm、質量833g/m2の消臭抗菌性シート状物(10)を得た。
実施例1~5で使用した光触媒性金属酸化物としての酸化チタンゾル(1次粒子径5nm)を、可視光応答型酸化チタンゾル(Si,N共ドープ:Feイオン担持)、及び可視光応答型酸化タングステンゾル(Cu/Ptイオン共担持)を50質量%:50質量%のブレンドにて、等量置換して用いた以外は、個々実施例1~10と同様として、多孔性配位高分子粒子(1e)~(5e)が表面に露出している、厚さ0.7mm、質量833g/m2の消臭抗菌性シート状物(11)~(20)を得た。この2種類の可視光応答型の光触媒性金属酸化物の併用によって、より広範囲の可視光領域の波長に対する光触媒活性を効果的とすることができる。
実施例1の消臭抗菌性シート状物(1)に用いる多孔性配位高分子粒子(1)から、酸化チタンゾルによる光触媒性金属酸化物の担持を省略し、光触媒性金属酸化物を担持しない多孔性配位高分子粒子(1)を用いた以外は実施例1と同様の製造プロセスとしてシート状物(21)を得た。得られたシート状物(21)は、光触媒性金属酸化物の担持を省略したことで、実施例1の消臭抗菌性シート状物(1)と比較して、消臭・減臭性、及び抗菌性・防黴性に劣るものであった。
実施例2の消臭抗菌性シート状物(2)に用いる多孔性配位高分子粒子(2)から、酸化チタンゾルによる光触媒性金属酸化物の担持を省略し、光触媒性金属酸化物を担持しない多孔性配位高分子粒子(2)を用いた以外は実施例2(実施例1)と同様の製造プロセスとしてシート状物(22)を得た。得られたシート状物(22)は、光触媒性金属酸化物の担持を省略したことで、実施例2の消臭抗菌性シート状物(2)と比較して、消臭・減臭性、及び抗菌性・防黴性に劣るものであった。
実施例3の消臭抗菌性シート状物(3)に用いる多孔性配位高分子粒子(3)から、酸化チタンゾルによる光触媒性金属酸化物の担持を省略し、光触媒性金属酸化物を担持しない多孔性配位高分子粒子(3)を用いた以外は実施例3(実施例1)と同様の製造プロセスとしてシート状物(23)を得た。得られたシート状物(23)は、光触媒性金属酸化物の担持を省略したことで、実施例3の消臭抗菌性シート状物(3)と比較して、消臭・減臭性、及び抗菌性・防黴性に劣るものであった。
実施例4の消臭抗菌性シート状物(4)に用いる多孔性配位高分子粒子(4)から、酸化チタンゾルによる光触媒性金属酸化物の担持を省略し、光触媒性金属酸化物を担持しない多孔性配位高分子粒子(4)を用いた以外は実施例4(実施例1)と同様の製造プロセスとしてシート状物(24)を得た。得られたシート状物(24)は、光触媒性金属酸化物の担持を省略したことで、実施例4の消臭抗菌性シート状物(4)と比較して、消臭・減臭性、及び抗菌性・防黴性に劣るものであった。
実施例5の消臭抗菌性シート状物(5)に用いる多孔性配位高分子粒子(5)から、酸化チタンゾルによる光触媒性金属酸化物の担持を省略し、光触媒性金属酸化物を担持しない多孔性配位高分子粒子(5)を用いた以外は実施例5(実施例1)と同様の製造プロセスとしてシート状物(25)を得た。得られたシート状物(25)は、光触媒性金属酸化物の担持を省略したことで、実施例5の消臭抗菌性シート状物(5)と比較して、消臭・減臭性、及び抗菌性・防黴性に劣るものであった。
実施例1~5の消臭抗菌性シート状物(1~5)の減臭性・消臭性試験、及び抗菌性・防黴性試験において、共にブラックライトの照射を省略した条件で試験した。ブラックライトの照射を省略したことで、多孔性配位高分子粒子が担持する光触媒性金属酸化物が不活性となり、消臭・減臭性、及び抗菌性・防黴性は比較例1~5並みに劣るものとなったが、何れも光触媒性金属酸化物を担持している分、室内光による光触媒性金属酸化物の活性化が進行したものと考察され、比較例1~5よりも消臭・減臭性、及び抗菌性・防黴性は上廻るものであった。
Claims (12)
- シート基材の少なくとも1面に多孔性配位高分子粒子が露出したシート状物であって、前記多孔性配位高分子粒子が、有機錯体ユニット及び架橋性有機化合物とで構成され、両者が多方向に交互に連結して空洞セル群を有する結晶構造を成し、前記有機錯体ユニットが2~4価の金属イオン1~6個、及び2~4個のカルボキシル基を有する化合物からなり、少なくとも前記空洞セル群が光触媒性金属酸化物を担持していることを特徴とする消臭抗菌性シート状物。
- 前記架橋性有機化合物が、構造中に2~4個の窒素原子を有する有機配位子、または構造中に1~2個のカルボキシル基及び1~2個の窒素原子を有する有機配位子、である請求項1に記載の消臭抗菌性シート状物。
- 前記光触媒性金属酸化物が、酸化チタン、過酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、チタン酸ストロンチウム、酸化タングステン、酸化ビスマス、及び酸化鉄、から選ばれた1種以上である請求項1または2に記載の消臭抗菌性シート状物。
- 前記シート基材、及び/または前記多孔性配位高分子粒子にアルコキシシラン化合物の加水分解物が結合している請求項1~3の何れか1項に記載の消臭抗菌性シート状物。
- 前記シート基材の表面が、シラノール基含有有機シラン化合物のゾルゲル縮合薄膜、またはチタノール基含有有機チタン化合物のゾルゲル縮合薄膜、で被覆されている請求項1~4の何れか1項に記載の消臭抗菌性シート状物。
- 前記シート基材が織物を芯材として含み、前記織物が、1)経糸及び緯糸からなる織物、または2)経糸及び左上バイアス糸/右上バイアス糸からなる三軸織物、または3)経糸、緯糸及び左上バイアス糸/右上バイアス糸からなる四軸織物、の何れかである請求項1~5の何れか1項に記載の消臭抗菌性シート状物。
- シート基材の少なくとも1面に、空洞セル群を有する多孔性配位高分子粒子を含むゾルゲル縮合薄膜を形成する工程、前記多孔性配位高分子粒子を含むゾルゲル縮合薄膜上に光触媒性金属酸化物を含む溶液を塗布し、前記多孔性配位高分子粒子の空洞セル群の一部または全部に前記光触媒性金属酸化物を担持させる工程、を含むことを特徴とする消臭抗菌性シート状物の製造方法。
- 前記多孔性配位高分子粒子が、有機錯体ユニット及び架橋性有機化合物とで構成され、両者が多方向に交互に連結して空洞セル群を有する結晶構造を成し、前記有機錯体ユニットが2~4価の金属イオン1~6個、及び2~4個のカルボキシル基を有する化合物である請求項7に記載の消臭抗菌性シート状物の製造方法。
- 前記シート基材が織物を芯材として含み、前記織物が、1)経糸及び緯糸からなる織物、または2)経糸及び左上バイアス糸/右上バイアス糸からなる三軸織物、または3)経糸、緯糸及び左上バイアス糸/右上バイアス糸からなる四軸織物、の何れかを含ませる請求項7または8に記載の消臭抗菌性シート状物の製造方法。
- 空洞セル群を有する多孔性配位高分子粒子、及び光触媒性金属酸化物を含む溶液を配合する工程、前記多孔性配位高分子粒子の空洞セル群の一部または全部に前記光触媒性金属酸化物を担持させる工程(攪拌工程、熟成工程:攪拌工程と熟成工程は兼用可能な工程)、シート基材の少なくとも1面に光触媒性金属酸化物を担持する多孔性配位高分子粒子を含むゾルゲル縮合薄膜形成溶液を塗布(乾燥工程を含む)し、光触媒性金属酸化物を担持する多孔性配位高分子粒子を含むゾルゲル縮合薄膜塗膜を形成する工程、を含むことを特徴とする消臭抗菌性シート状物の製造方法。
- 前記多孔性配位高分子粒子が、前記多孔性配位高分子粒子が、有機錯体ユニット及び架橋性有機化合物とで構成され、両者が多方向に交互に連結して空洞セル群を有する結晶構造を成し、前記有機錯体ユニットが2~4価の金属イオン1~6個、及び2~4個のカルボキシル基を有する化合物である請求項10に記載の消臭抗菌性シート状物の製造方法。
- 前記シート基材が織物を芯材として含み、前記織物が、1)経糸及び緯糸からなる織物、または2)経糸及び左上バイアス糸/右上バイアス糸からなる三軸織物、または3)経糸、緯糸及び左上バイアス糸/右上バイアス糸からなる四軸織物、の何れかを含ませる請求項10または11に記載の消臭抗菌性シート状物の製造方法。
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