JPH03213509A - 抗菌性繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は抗菌性繊維の製造方法に関する。更に詳しくは
、抗菌性物質を表面に付着させたポリマーを用いた新規
な抗菌性繊維の製造方法に関する。

（従来技術及び発明が解決しようとする課題）生活２文
化水準の向上に伴い、保険・医療機関以外に於ても抗菌
性繊維及びその製造に大きな関心が払われる様になった
。

抗菌性付与の主な手段としては、 ■　繊維や繊維製品表面に抗菌性物質を付着させる方法
。例えば第４級アンモニウム化合物、芳香族ハロゲン化
合物、サイアベンダゾール、銅イオンや銀イオン系化合
物等をスプレー、コーティング、バッド−ドライ等の方
法にて繊維や繊維製品表面に付着させる（例えば特開昭
５７５１８７４号公報、特開昭５６−１２３４７号公報
）。この方法では耐久性や有効成分濃度の確保が困難で
ある。

■　銀、銅、亜鉛、錫といった抗菌性金属及びその化合
物の微粒子、粉体及びそれらを酸化チタン等の無機系微
粒子にコーティングした物或はそれらのイオンをゼオラ
イト、モンモリナイト等の無機系結晶の一部に置き換え
たもの等をポリマー中又はポリマー溶液中にブレンドし
紡糸或は成型する方法（例えば特開昭５４ １４７２２０号公報、特開昭５９ １３３２３５号公報、特開平１−２４２６６５号公報、
特開平１−２４２６６６号公報）。この方法も■の方法
と同じく広（実施されているが、微粒子や粉体が凝集し
易くポリマーとのブレンドが均一に出来ず、又大量にブ
レンドすると紡糸や成型時のトラブル及び繊維の繊度の
不拘−ペノシェ等品質問題がある。これまで金属、金属
化合物をポリマー中へブレンドし繊維化したものが使わ
れているが、その抗菌性は必ずしも良好ではない。この
原因は、ポリマー中へ抗菌性物質をブレンドする際、及
びポリマーチップを溶融紡糸或は溶融成型する場合、抗
菌性物質がポリマーに完全に包含され繊維の表面に抗菌
性を有する金属イオンの存在が極めて小さい為と思われ
る。

■　銅、銀等の抗菌性を有する金属細線の混紡。

交織、交編。この方法は一番古い方法であるが金属細線
の太さが大きく又クリンプ、形態が通常の繊維と異なる
為に良好な混紡、交織、交編が出来ず又風合、染色性の
低下や未染色部分の発生等生産性２品質の点での問題が
大きい。

また、従来、ポリマーの表面に物質を付着させるには例
えば抗菌性を有する粉体と一緒にポリマーを混ぜる方法
や被何着物質の溶液や融液をスプレー、デイツプ、コー
ティングする方法が行なわれている。この方法では均一
性、耐久性、付着濃度等に問題がある。又、更に大きな
問題であるが付着させる粉体自体の大きさが溶融紡糸す
るにはかなり大きいものであり、又混合中に巨大粒子に
凝集する傾向が有り前述した■の問題を生じる。

上述した様に、抗菌性繊維については従来より多くの提
案がなされているが、生産性２品質、抗菌効果を全て満
足する繊維は未だ得られていない。

特に、抗菌加工として重要な事は次の点である。

（１）　　効果が大きい。

（２）　　耐久性が良好。

（３）　　人体の生理機能に影響しない。

（４）　　処理材料の物性、風合を損なわない。

（５）　　加工性が容易である。

（６）　　処理剤の識別が容易。

本発明者らは抗菌性の大きい金属、金属化合物或は抗菌
性薬物をポリマーといかに良く混合させ如何に安定した
操業１品質の確保が出来るかを検討し且つ、より大きな
抗菌性を発現させる為にはポリマーと抗菌性物質が如何
に混合されるべきか、また繊維中に配置されるべきかを
鋭意検削の結果本発明を完成するに到った。

本発明の口約は、抗菌性、耐久性、風合等の効果、品質
や紡糸性、延伸性、及び後加工性等の生産性に優れた抗
菌性繊維の製造方法を提案するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明方法は、抗菌性物質を真空蒸着、溶射。

スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式加工に
より表面に付着させたポリマーを溶融紡糸する事を特徴
とする。

抗菌性は、例えばＡＡＴＣＣ法により評価出来る。菌種
としては通常黄色葡萄状球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃ
ｕｓ　ａｕｒｅｕｓ）、枯草菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　５
ｕｂｔｉｌｌｓ）等のダラム陽性菌、大腸菌（Ｅｓｃｈ
ｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ）緑膿菌（Ｐｓｕｄｏｍｏｎ
ａｓ　ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）、尿素分解菌（Ｐｒｏｔ
ｅｕｓ　ｖｕｌｇａｒｉｓ）　、肺炎棹菌（Ｋｌｅｂｓ
ｉｅｌｌａｏｎｅｕｍｏｎ　１ａｅ）等のダラム陰性菌
及び指間はくせん菌（Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｏｎ　ｉｎ
ｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ）、黒カビ菌（Ａｓｐｅｒｇｉｌ
ｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）等の真菌類を用いる。

本発明に使用する抗菌性物質としては、抗菌性を有し常
温で固体で、且つ加熱下或は真空加熱下にてガス化する
が使用するポリマーの融点にて分解しない物質を用いる
。例えば抗菌性を有する金属、金属化合物、有機化合物
、無機化合物等である。好ましくは、銀、銅、亜鉛、錫
、鉛等の金属及びそれらの硫化物２酸化物、沃化物、臭
化物。

水酸化物等の金属化合物である。特にその中でも、繊維
用、衣料用としては抗菌性に優れ白色又は淡色且つ安定
した物性を持つ沃化銀、沃化銅は好ましい。

本発明で使用するポリマーは、通常溶融紡糸法による繊
維製造に使用される物を用いる事が出来る。例えばポリ
エステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリウ
レタン、アクリル系ポリマ、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリ酢酸ビニル２ポリメチルメタクリレー
ト、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン等である。

該ポリマ７の形状としては、通常用いるチップ（ペレッ
ト）２粒子等通常の製法にて作られた物でよい　６ が、最も好ましいのはチップの形である。例えば、チッ
プはポリマーを溶融し直径数ｍｍの口金から押し出して
ストランドにしそれから所定の長さに切断して得る事が
出来る。ポリマーチップへは、酸化チタン、酸化アンチ
モン、カーボンブランク等、通常用いる添加剤の使用も
可能である。

ポリマーの表面への抗菌性物質の付着は従来にない全く
新しい真空蒸着、溶射、スパッタリング。

イオンプレーティング等の乾式加工により行なう。

このポリマーの表面のみに金属、金属化合物を薄膜状に
付着させる事がこれまでの数多くの困難点を突破した要
因である。

本発明方法の大きな特徴の一つは、真空中で抗菌性物質
を一度気化する事により極めて均一で薄い（例えば数人
から可能）薄膜をポリマーの上に形成する事が出来る事
である。従って、従来の微粒子を使用した場合の様に大
きさが大きくて紡糸が出来ないとか糸切れが生じるとか
品質が悪化するとか言う問題はない。特徴の二っめは、
ポリマー上に極めて均一な膜状に付着させる時点で言わ
ば金属とポリマーとの混合は完了しており、微粒子をブ
レンドする時の様な混合の不均一性とか凝集粒子の形成
等は全くない。特徴の３つめは金属。

金属化合物の繊維中への分散微粒子が極めて小さく均一
な為に抗菌性物質の含有率が少なくてすむ事である。特
徴の４つめは、溶融するポリマー上に密着した膜状に付
着しており、一部の金属、金属化合物では非晶質に近い
状態で付着している為にポリマーの変形に従って容易に
変形し成型性が非常に良く、且つ繊維中にまんべんなく
分散させる事が出来る為少量の含有率でも良好な抗菌性
が得られる。

真空蒸着、溶射、スパッタリング、イオンプレーティン
グ等は、従来の方法にて可能であるが、ポリマーチップ
を処理する為に例えば、抗菌性物質の蒸発方法、チップ
の撹拌、除熱方法等は後述の如き工夫をほどこす。即ち
、添付図−１〜３に示した様に真空容器中に設置した回
転可能なドラム１の中にポリマーチップ２を入れドラム
を回転させる事によりチップを常に撹拌しチップ全面に
まんべんなく抗菌剤皮膜の付着が出来る。又ドラムを水
冷する事により発生した熱を除去する事も可能である。

真空蒸着法では、例えば添付図−１に示す様な装置を用
いる。１０−’ｔｏｒｒ以下の真空中に置かれた回転可
能なドラム状の試料容器１にポリマーチップ２を入れ、
ドラムを回転させなから抗菌性物質３の入った抵抗加熱
フィラメント４に通電しながら抗菌性物質を蒸発させポ
リマーチップへ付着させる。付着率は処理前後のチップ
の重量変化より求める事が出来る。加熱源の熱による不
要なポリマーの分解、変質を極力抑える為にポリマーま
での距離を２０ｃｍ程度以上離したり、試料を入れる回
転ドラムは水等を通し冷却可能な方が良い。又、蒸発用
抗菌性物質は都度、供給できる様、供給装置が必要であ
る。

溶射（最も一般的にはプラズマ溶射）は例えば添付図−
２の装置を用いて可能である。真空空間に設置された回
転可能なドラム状の試料容器１にポリマーチップ２を入
れ、ドラムを回転させながら抗菌性物質の微粒子をプラ
ズマ発生空間６の中に噴射し一部溶融状態でチップの表
面に付着させる。プラズマ溶射の方が、真空蒸着、イオ
ンプレーティング、スパッタリングよりかなり付着速度
は大きいが発生熱が大きく、ポリマーの変質、チップ同
志の融着がおこりやすく処理の制御が幾分値しい。

スパッタリングは例えば添付図−３に示す装置を用いて
出来る。抗菌性物質をターゲット８として用い、ターゲ
ット物質の蒸発エネルギーとして低温プラズマ９を使用
する点が異なる。スパッタリングは低温プラズマの発生
下にて実施するものであり、抗菌性物質の付着速度は遅
いが真空度が１０−’ｔｏｒｒと他の方法に比べて低く
その分真空排気系が簡単になる。

イオンプレーティングは真空蒸着して気化した抗菌性物
質を低温プラズマ中にてイオン化しそれを加速してポリ
マーチップに付着させるものであり、付着強力としては
最も大きい。

ポリマーへの抗菌性物質の付着はポリマーの少０ なくとも−面、好ましくは全面に均一にイＮＪ着する。

イＮＪ着量としては、膜厚として、高々１０μｍ、好ま
しくは０．００１〜５μｍ、更に好ましくは０．０１〜
１μｍである。金属のように靭性の大きいものでは、被
膜は薄い方が好ましいが、金属化合物のよ・うな比較的
靭性の小さいものでは膜厚ＧＪ厚くてもよい。抗菌性物
質の膜厚が１０μｒｎを越えると特に金属皮膜形成チッ
プでは溶融紡糸の際にポリマーの変形が悪く、或はフィ
ルターへの目詰りが生じて良好な糸にならないか、或は
紡糸出来たとしても延伸の際に糸切れ、不均一延伸等の
トラブルの原因になったり、或は得られた糸の繊度の均
一性の不良９強伸度の低下等品質的に低下する。又、Ｏ
，ＯＯ１μｍより少ない場合は抗菌性物質の含有率が低
く抗菌性の発現が十分でない。

−船釣に付着させるポリマーチップ等の大きさが小さい
時は薄くても良いが、ポリマーチップが大きくなればよ
り厚く付着させる必要がある。ポリマーへの抗菌性物質
の付着状態はポリマーの一辺を切断しその断面を光学顕
微鏡や電子顕微鏡にて観察する事により知ることが出来
る。

本発明のポリマーの溶融特性はＭｌ値（ノル１〜インデ
ツクス値）に゛ζ評価出来る。未処理のポリマーのＭｌ
値を１０とした場合、処理チップのＭｌ値は小さくとも
２以上であり、５以−ヒであることが好ましい。Ｍｌ値
が２より低下すると溶融成型性、紡糸性の低下や品質の
低下が生じる。

ポリマー上への抗菌性物質の何着は、抗菌性物質の種類
、ポリマーの種類、チ・ノブ等の大きさ及び処理ポリマ
ーと他のポリマーを混合して使用するかどうかと言った
使用法、用途等によって方法付着率等を考慮する。

こうして得られたポリマーは、通常の溶融紡糸法、例え
ばチップ等を予備乾燥し次いでエクストルーダーにより
加熱撹拌、溶解し、必要ならばその後にスタティクミキ
サー（静的混合器）等を通し、フィルターを通して口金
より押しだし空気浴にて所定の紡糸延伸をかり冷却固化
後、ティクアップローラーにて巻き取る。溶融紡糸に際
しては、単独コーティングポリマーのみを使用する事も
出来るが、他のコーティングポリマーとの混合使用や未
処理ポリマーとの混合使用も抗菌性や抗菌剤含打率の制
御に必要である。例えば抗菌性を有するポリマーと抗菌
性は無いが抗菌性金属よりイオン化傾向の小さい金属の
コーティングポリマーを共存させる事により抗菌性金属
のイオン化を促進する事が出来る。溶融紡糸された未延
伸糸は、次いでガラス転移点付近で延伸する。延伸後は
必要があれば単独、或は他の糸と複合板撚をする事によ
り製品となす。

抗菌性物質は、ポリマーの表面に付着しており、溶融紡
糸中のポリマーの変形に応じて得られた繊維中にかなり
微小な微粒子として分散しているか或は細長く延伸され
て存在する。又、ポリマーに付着している物であり繊維
の内部外部を問わず均一に存在する。抗菌性物質の存在
形態は金属については、光学顕微鏡、電子顕微鏡にて観
察出来る。

繊維中への抗菌性物質の含有率の評価はポリマー」二へ
の抗菌性物質の付着率及び該ポリマーの使用率により決
定出来るが、化学分析法、原子吸光法。

３ 蛍光Ｘ線分析法、Ｘ線マイクロアナライザー法等によっ
ても可能である。通常、含有率としては高々１０重量％
、好ましくは５Ｘ１０−’〜５重量％、更に好ましくは
ｌＸｌ０−’〜１．０重量％である。

得られた繊維は通常の繊維と同様の糸質、染色性、加工
性、風合等を有し、織編、不織布、染色。

樹脂加工等のハンドリングでも全く問題ない。

（実施例） 以下、実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが何
等これに限定されるものではない。尚、実施例中の各項
目の評価は次の様に行なった。

１、　抗菌性物質の付着率 付着率（ｗｔ％） 未処理チップの重量 ２、　抗菌性の評価 ＡＡＴＣＣ法のシェイクフラスコ法に準じて実施した。

用いた菌は大腸菌である。まず、冷蔵保存した大腸菌を
一定量白金サジにて取り、２０ｍｊ２ブイヨン水溶液に
移し、常温にて１日程度培４ 養増殖させ原菌液を調製する。この原菌液を生理食塩水
で１００００倍に希釈した菌溶液をテスト用に用いた。

この菌液５０　ｍ　１２を密栓可能な三角フラスコに入
れ、その中に評価する布帛１ｇを約１ｃｍ角に切りよく
浸す。

次いで、横−縦２方向に振盪する振盪機にて１時間振盪
する。振盪後、この液１ｍβを生理食塩水で１００倍に
希釈し希釈後の液０．１　ｍ　ｌ！を１５ｍ１ｌのブイ
ヨン入りの寒天培地に接種する。これを３７℃のフラン
キ中にて１８時間培養し、寒天上の大腸菌のコロニーの
数をカウントし、抗菌性は下記式の菌死滅率（％）によ
り評価した。尚、ＣＯは試料布の入っていない物のコロ
ニー数、Ｃは試料布の入った物のコロニー数を表す。

菌死滅率（％）　−（Ｃｏ−Ｃ）／Ｃｏｘｌ　ｏ。

４、　色調 マクヘスカラーアイ　ＭＳ−２０２０を用いてＣＩＥ標
色系にてり、ａ、ｂ各々の値を測定した。

実施例１ 長径３　ｍ　ｍ　、短径２ｍ　ｍ　、長さ３ｍｍのポリ
エチレンテレフタレートチップ２００ｇを添付図１に示
す真空蒸着装置にてチップを回転しながら銀（Ａｇ）を
コーティングした。コーテイング量はチップの重量変化
で求め０．５％であった。コーティングしたチップを未
処理チップと第１表に示す分率にて混合し、次いで２０
ｍｍのスクリューを有する小型エクストルーダーを用い
て常法により紡糸し更に４倍の延伸をかけた。延伸上り
のフィラメントを２０ゲージの条件にて筒編布を得た。

尚、比較例として抗菌性ゼオライト（シナネンＺｅｏ−
Ａｇ、Ｃｕ）を１．５％ブレンドし上記の方法にて得た
繊維布の抗菌性を示す。第１表に結果を示す。本発明品
では繊維中に極めて微小な銀の微粒子が極めて良好な分
散状態で分散している事が観察された。又、染色前の布
の色目は繊維中の銀の含有率と共に黄味の増大があるが
抗菌性については少量の銀の含有率においても良好であ
った。

筒編布の抗菌性を前記の方法にて評価した。

尚、色調は本発明品が糸質がすぐれ、又ブライト調で発
色性が優れているのに対して、比較例は糸質の低下が見
られ、又ダル調であり発色性に乏し但し、ＡはＺｅｏ−
Ａｇ、Ｃｕを１．５％混入したポリエステル繊維、Ｂは
ナイロン繊維を示す。

実施例２ 添付図−２に示すスパッタリング装置により銀（Ａｇ）
、！ＰＪ　（Ｃｕ）、沃化銀（Ａｇｌ）、沃化鋼（Ｃｕ
Ｉ）をそれぞれ０．０５％ずつ付着させたポリエステル
チップを実施例１の方法にて紡糸延伸し、該フィラメン
トを用い筒編布を作り抗菌テスト、その他の物性を評価
した。結果を第２表に示す。

得られた繊維はいずれも糸質の低下はなく、かつブライ
ト調で発色性に優れていた。

第　　２　　表 尚、 第１〜２表にて抗菌性とは菌死滅率を表す。

９ （発明の効果） 本発明の大きな特徴の一つは、真空中で抗菌性物質を一
度気化する事により極めて微小な、或は分子・原子オー
ダーの大きさを有する薄膜をポリマーの上に形成する事
が出来る事である。従って、従来の微粒子の様に大きさ
が大きく、又小さくても凝集粒子が多い為に紡糸性が悪
いとか、糸切れが生じる様な操業性１品質の低下はない
。

特徴の二つめは、ポリマーと極めて均一な膜状に付着さ
せている為に微粒子をブレンドする時の様な混合の不均
一性とか凝集粒子の形成等は全くない。特徴の３つめは
、溶融するポリマー上に密着した膜状に付着している為
にポリマーの変形に従って変形し成型性が非常に良く、
繊維中に均一に分散させる事が出来る。

本発明により、任意の抗菌性物質を任意のポリマー中に
任意の割合で極めて均一にトラブルなく含有した抗菌性
繊維を製造する事が可能となった。

更に本発明の繊維は通常の繊維と何等変りのない物性、
加工性を有し混紡、交織、交編、染色、樹０ 指加工等が可能であり、且つ風合、物性に関しても通常
の繊維と変りない物である。

【図面の簡単な説明】

添付図−１〜３は本発明にかかるポリマー表面に抗菌性
物質の付着処理を行う装置の主要部分を示す。添付図−
１は真空蒸着装置であり、１は回転可能な試料容器、２
は試料、３は抗菌性物質、４は抵抗加熱用、フィラメン
トを示す。添イ］図−２はプラズマ溶射装置であり、１
は回転可能な試料容器、２は試料、５は抗菌性物質の粉
末又は微粒子の供給口、６はカソード電極、７はプラズ
マ用ガスの供給口である。添付図−３はスパッタリング
装置であり、１は回転可能な試料容器、２は試料、８は
抗菌性物質を有するターゲット、９はアノード電極、１
０は高周波電源を示す。 図−１ 真空蒸着 図− プラズマ溶射

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　抗菌性物質を真空蒸着、溶射、スパッタリング、イオ
   ンプレーティング等の乾式加工により表面に付着させた
   ポリマーを溶融紡糸する事を特徴とする抗菌性繊維の製
   造方法。