JPH05140868A - Production of acrylic fiber having antimicrobial activity - Google Patents

Production of acrylic fiber having antimicrobial activity

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JPH05140868A
JPH05140868A JP33395691A JP33395691A JPH05140868A JP H05140868 A JPH05140868 A JP H05140868A JP 33395691 A JP33395691 A JP 33395691A JP 33395691 A JP33395691 A JP 33395691A JP H05140868 A JPH05140868 A JP H05140868A
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JP
Japan
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fiber
fibers
antibacterial
amino group
alkyl
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Application number
JP33395691A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Sato
正明 佐藤
Masayasu Hoten
正靖 甫天
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Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject acrylic fibers of high safety by quaternizing the fibers from an acrylonitrile-amino group nitrogen-containing acrylic ester copolymer with an alkyl halide. CONSTITUTION:The acrylic fiber from a copolymer comprising acrylonitrile and an antifungal amino group nitrogen atom-containing acrylic ester of formula I [R1 is H, CH3; R2 is CH3, C2H5; R3 is CH3, C2H5; R4 is (CH2)n where n is 2 to 3 or CH2CH(OH)CH2] is coated with an emulsion of an alkyl halide of formula II (R5 is CnH2n+1 where n is 1 to 20 or C6H5CH2; X is Cl, Br, I), then heat-treated to quaternize the nitrogen atom of the amino group to give the subject acrylic fibers having effective antifungal activity against various kinds of fungi.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ポリアクリロニトリル
共重合体からなる合成繊維に抗菌活性固定化基を導入す
ることによって、人体に対して安全性が高く、広範な菌
種に対し有効な抗菌活性を有する繊維を製造する方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention has an antibacterial activity-immobilizing group introduced into a synthetic fiber composed of a polyacrylonitrile copolymer, which is highly safe for the human body and effective for a wide variety of bacterial species. It relates to a method for producing active fibers.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、豊かで快適な生活環境を求めるニ
ーズは益々高まり、社会の成熟化、高令化の進展とと
も、健康維持と増進に対する要求とも関連して、より清
潔で快適な衣料、寝装ホーム製品等の開発ニーズを生ん
でいる。また、我国のような高温多湿な環境において
は、細菌やカビなどの微生物の繁殖がとくに活発であ
り、例えば細菌、バクテリアによる腐敗による不快臭な
ど衣食住の生活環境へ悪影響を及ぼし、要求される快適
で衛生的な生活環境、健康が脅かされている。そこで、
我々の生活環境に悪影響をおよぼす微生物の生育、繁殖
を抑え、また除外し、衛生的で清潔な生活環境を維持す
る一助としての繊維製品の抗菌活性の付与は、社会的ニ
ーズであり、幾多の技術開発が行なわれてきた。従来、
ポリアクリロニトリル繊維製品に抗菌活性を付与する方
法としては、(1)低分子の抗菌剤を紡糸時に繊維中に
含有させる。あるいは、加工剤等とともに繊維に付与さ
せる。(2)抗菌活性を有するアルコキシシラン第4級
アンモニウム塩化合物類を繊維上に結合させる。(3)
抗菌活性を示すアミノ基、第4級アンモニウム塩を含有
する共重合成分を共重合体として紡糸する等が公知であ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, the need for a rich and comfortable living environment has increased more and more, and in connection with the maturity of society and the advancement of age, and the demand for maintaining and promoting health, cleaner and more comfortable clothing. , Bedding home products are being developed. In a hot and humid environment such as our country, the reproduction of microorganisms such as bacteria and mold is particularly active.For example, bacteria and bacteria adversely affect the living environment of food, clothing and housing, such as the unpleasant odor caused by decay due to bacteria, and the required comfort. The hygienic living environment and health are threatened. Therefore,
It is a social need to add antibacterial activity to textiles as a way to prevent and prevent the growth and reproduction of microorganisms that adversely affect our living environment and to maintain a hygienic and clean living environment. Technological development has taken place. Conventionally,
As a method of imparting antibacterial activity to the polyacrylonitrile fiber product, (1) a low molecular weight antibacterial agent is contained in the fiber during spinning. Alternatively, it is applied to the fiber together with a processing agent or the like. (2) An alkoxysilane quaternary ammonium salt compound having antibacterial activity is bonded on the fiber. (3)
It is known to spin a copolymer component containing an amino group exhibiting antibacterial activity and a quaternary ammonium salt as a copolymer.

【0003】紡糸時に添加剤として、低分子の抗菌剤を
含有させる方法では、添加剤は移動性であり、その毒性
が重大な問題に直面させられる。また、合成繊維の製造
工程、その後テキスタイル 加工工程で、かなりの高温
での、長時間の熱工程、特殊な溶媒、 化学薬品との接触
により、添加剤が毒性の副生成物(たとえば、ダイオキ
シン類)に変性されたり、変性して抗菌活性が失われる
ような望ましくない副反応に露呈されることがある。一
方、移動性の添加剤は、洗濯の繰り返しで、繊維上から
溶出して失われ、抗菌活性を持続し難い。また、低分子
の抗菌剤を加工剤等とともに付与させる方法では、移動
性添加剤と同じ問題点を有することは言うまでもない。
直接に、あるいはある種の加工剤とともに付与された添
加剤は、表面摩耗により、脱落する機会が多く、洗濯等
による脱落も容易に行なわれる。その結果抗菌活性の持
続性が、一層難しい。また、加工剤の付与により、最終
製品が生来保持していた製品性能、たとえば外観、風
合、色、その他の重要機能が損なわれることがある。
In the method of incorporating a low molecular weight antibacterial agent as an additive during spinning, the additive is mobile and its toxicity causes serious problems. In addition, during the synthetic fiber manufacturing process, followed by textile processing, the additive may be a toxic by-product (e.g., dioxins) due to long-term heat treatment at extremely high temperatures, contact with special solvents and chemicals. ) Or exposed to undesirable side reactions that result in loss of antibacterial activity. On the other hand, the mobile additive is eluted from the fiber and lost after repeated washing, and it is difficult to maintain the antibacterial activity. Further, it goes without saying that the method of applying a low-molecular weight antibacterial agent together with the processing agent and the like has the same problems as those of the mobile additive.
Additives applied directly or together with a certain kind of processing agent often drop off due to surface abrasion, and are easily removed by washing or the like. As a result, the sustainability of antibacterial activity is even more difficult. Further, the application of the processing agent may impair the product performance originally held in the final product, such as appearance, texture, color, and other important functions.

【0004】抗菌活性を有するアルコキシシラン第4級
アンモニウム塩化合物類を繊維上に結合させる方法で
は、アルコキシシラン化合物類の加水分解により生じた
反応基がさらに縮合反応で結合する官能基を持たない合
成繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊
維ではその繊維表面で縮合反応によって結合できないの
で、耐久性に乏しいという問題点を有する。すなわち、
洗濯などの繰り返しに対して耐久性に欠ける。
In the method of bonding the alkoxysilane quaternary ammonium salt compounds having antibacterial activity onto the fiber, the reaction group produced by the hydrolysis of the alkoxysilane compound does not have a functional group which bonds by a condensation reaction. Fibers, acrylic fibers, polyester fibers, and nylon fibers have the problem of poor durability because they cannot be bonded by a condensation reaction on the fiber surface. That is,
Lack of durability against repeated washing.

【0005】ポリエステル、ナイロン、アクリル繊維等
の合成繊維を形成するポリマーに、特定のアミノ基を導
入することにより抗菌活性を付与されることはよく知ら
れている。アクリル繊維についても、アミノ基を含有す
る単量体の共重合によってポリマー中に導入され、非移
動性の抗菌活性が付与される。従って、抗菌活性を示す
アミノ基部分は繊維を形成するポリアクリロニトリル共
重合体の一部を成しており、最終製品での耐久性は摩
耗、洗濯の頻度と度合に依存しない。しかし、その反
面、抗菌活性点となるアミノ基は繊維に全体に分布して
いて、微生物と接触する繊維表面で有効に利用される割
合は、おお雑把にみてその十分の一に近く、きわめて低
いために抗菌活性は弱められる。これを補強するため
に、必要量の十倍相当のアミノ基部分を単量体を共重合
することによって導入した場合は、共重合成分の含有量
が多くなりすぎるために一般の繊維物性を逸脱したアク
リル繊維となってしまうばかりか、高価な単量体の多量
の使用により経済性が著しく損なわれる。
It is well known that antibacterial activity is imparted by introducing a specific amino group into a polymer forming a synthetic fiber such as polyester, nylon or acrylic fiber. Acrylic fibers are also introduced into the polymer by copolymerization of a monomer containing an amino group, and impart a non-migrating antibacterial activity. Therefore, the amino group portion exhibiting antibacterial activity forms a part of the polyacrylonitrile copolymer forming the fiber, and the durability of the final product does not depend on the frequency and degree of abrasion and washing. However, on the other hand, the amino groups, which are the antibacterial active sites, are distributed throughout the fiber, and the rate of effective use on the fiber surface in contact with microorganisms is roughly one tenth, which is extremely high. Antibacterial activity is weakened due to low activity. In order to reinforce this, when an amino group portion equivalent to ten times the required amount is introduced by copolymerizing a monomer, the content of the copolymerization component becomes too large and deviates from general fiber physical properties. In addition to the above acrylic fibers, the economical efficiency is significantly impaired by the use of a large amount of expensive monomers.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】抗菌活性を示すアミノ
基等を含有する共重合成分からなるポリアクリロニトリ
ル繊維の抗菌活性が、抗微生物作用の前提となる繊維表
面での有効な接触では著しく減殺される問題点があるの
で、安定で高効率な微生物の捕捉活性を補強するために
繊維上のアミノ基の4級化を行なう。通常液相など均一
系におけるアミノ化合物のアルキル化反応は知られてい
るが、繊維固相における反応は未知の事項であり、さら
に工業的に行なう事例、知見に欠け、着手する糸口すら
ない。
The antibacterial activity of polyacrylonitrile fiber composed of a copolymer component containing an amino group or the like exhibiting antibacterial activity is remarkably diminished by effective contact on the fiber surface, which is a prerequisite for antimicrobial action. Therefore, the amino group on the fiber is quaternized in order to enhance the stable and highly efficient scavenging activity of microorganisms. Alkylation reaction of amino compounds in a homogeneous system such as a liquid phase is generally known, but the reaction in a fiber solid phase is an unknown matter. Further, there are no cases or knowledge to carry out industrially, and there is no clue to undertake.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明においては、抗菌
活性を有するアミノ基として、下記の一般式(A)の共
重合成分が導入されたポリアクリロニトリル共重合体繊
維において、その繊維のもつアミノ基を下記の一般式
(B)のアルキルハライドで4級化して、抗菌活性を選
択的に強化することを最も主要な特徴とする。その製造
方法として、鋭意に研究した結果、乳化されたアルキル
ハライドを繊維上に付与したのち、熱処理する方法によ
って繊維上のアミノ基をアルキル4級化することができ
ることを見出した。この方法によって抗菌活性の補強が
可能となり、耐久性と安全性の高い抗菌活性付与の目的
を実現した。またこの方法によると多くの共重合成分を
導入することを要しないので本来アクリル繊維のもつ繊
維物性を損なうこともなくその特徴を発揮することがで
きる。
In the present invention, a polyacrylonitrile copolymer fiber in which a copolymerization component of the following general formula (A) is introduced as an amino group having antibacterial activity is used. The most main feature is that the group is quaternized with an alkyl halide of the following general formula (B) to selectively enhance antibacterial activity. As a method for producing the same, as a result of diligent research, it was found that an amino group on the fiber can be alkyl-quaternized by a method of applying an emulsified alkyl halide on the fiber and then performing a heat treatment. By this method, the antibacterial activity can be reinforced and the purpose of imparting the antibacterial activity with high durability and safety is realized. Further, according to this method, it is not necessary to introduce many copolymerization components, so that the characteristics can be exhibited without deteriorating the fiber physical properties originally possessed by the acrylic fiber.

【0008】一般式(A):General formula (A):

【化3】 [Chemical 3]

【0009】一般式(B):General formula (B):

【化4】 [Chemical 4]

【0010】一般に、アミン類の4級化の反応速度はア
ミンの塩基性度、ハライドの反応性、反応溶媒の極性な
ど多くの要因が影響する。4級化に用いるアルキルハラ
イドは水に不溶であり、極性の高い反応溶媒にも溶解の
限度がある。一方、ハライドのアルキル鎖長は長いほど
反応性も乏しくなることも知られている。反応温度は高
温ほど加速されるが常圧下では溶媒の沸点からの制限を
受ける。水は極性が高いうえに、沸点が高い反応媒体と
いえるが、アルキルハライドは鎖長の長短にかかわりな
く水には不溶である。他方、反応性の乏しい長鎖アルキ
ルハライドを繊維上のアミノ基に反応させることは事例
もなく、既存の技術手段では至難であった。この固相上
でのアミノ基とアルキルハライドとの反応を行なうにあ
たり、被反応繊維のガラス転移温度以上を選ぶ必要性と
該当の繊維が変質して繊維特性が著しい劣化をみるに至
る温度を避ける必要性を考慮し、水を媒体にする場合に
は、反応に有効な高温条件を設定することができること
に着目し、アルキルハライドを水へ可溶化、乳化、いい
換えるなら懸濁液化することにより反応媒体を形成し、
懸濁粒子に含まれるアルキルハライドを懸濁液体ととも
に、被反応繊維上に付与、付着あるいは接触させて、上
記の範囲の温度を選んで反応させる方法を、多くの試行
錯誤の繰り返しのなかから見出したのである。アルキル
ハライドの懸濁液化は、 一般式(C): RO(C2 4 O)nH R=
-C12〜C18, n=5〜30 で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル類、 一般式(D): RC6 4 O(C2 4 O)nH R=
-C8H17 ,-C9H19, n=5〜30で表されるポリオキシエチレ
ンアルキルフェノールエーテル類、 一般式(E): RCOO(C2 4 O)nH R=
-C12〜C18, n=3〜45 で表されるポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソ
ルビタンアルキルエステル類、あるいはポリオキシエチ
レンソルビタンアルキルエステル類の1種、あるいは複
数種の混合物に上記のアルキルハライドを混ぜ練り合わ
せて、可溶化したのち、必要量を水中に投入、よく攪拌
することにより達成でき、通常乳化液(エマルジョン)
として得られる。所定の濃度に調整されたアルキルハラ
イド乳化液をアミノ基を有する繊維束に付与したのち、
所定の絞り率にピックアップさせ、加圧釜内にて130 ℃
までの温度に加熱する。その結果、繊維表面部分を主体
に高率に反応が進行することが明らかとなり、水系から
繊維上アミノ基をアルキル4級化する本発明に到達し
た。この方法は非水の極性溶剤による反応系と異なり、
比較的取扱いの安易な水系での反応を可能とした点、工
業的な実用性においても優れている。
Generally, the reaction rate of quaternization of amines is affected by many factors such as basicity of amine, reactivity of halide and polarity of reaction solvent. The alkyl halide used for quaternization is insoluble in water and has a limit of solubility even in a highly polar reaction solvent. On the other hand, it is also known that the longer the alkyl chain length of the halide, the poorer the reactivity. The reaction temperature is accelerated as the temperature increases, but under normal pressure it is limited by the boiling point of the solvent. Although water is a reaction medium having a high boiling point and high polarity, an alkyl halide is insoluble in water regardless of the length of the chain. On the other hand, there is no case of reacting a long-chain alkyl halide having poor reactivity with an amino group on the fiber, and it has been extremely difficult by the existing technical means. When carrying out the reaction between the amino group and the alkyl halide on this solid phase, it is necessary to select a temperature above the glass transition temperature of the fiber to be reacted and to avoid the temperature at which the fiber is deteriorated and the fiber characteristics are significantly deteriorated. Considering the necessity, when water is used as a medium, paying attention to the fact that high temperature conditions effective for the reaction can be set, and by solubilizing the alkyl halide in water, emulsifying, or in other words, forming a suspension, Forming a reaction medium,
The method of applying the alkyl halide contained in the suspended particles together with the suspension onto the fiber to be reacted, adhering to or contacting the fiber to be reacted, and selecting a temperature within the above range to cause the reaction was found out through repeated trial and error. It was. The suspension of an alkyl halide is prepared by the general formula (C): RO (C 2 H 4 O) nHR =
-C 12 -C 18, polyoxyethylene alkyl ethers represented by n = 5 to 30, Formula (D): RC 6 H 4 O (C 2 H 4 O) nH R =
-C 8 H 17, polyoxyethylene alkyl phenol ethers represented by -C 9 H 19, n = 5~30 , the general formula (E): RCOO (C 2 H 4 O) nH R =
-C 12 ~C 18, n = polyoxyethylene alkyl ester represented by 3 to 45, sorbitan alkyl esters, or polyoxyethylene sorbitan one or the above-described alkyl halide in more mixtures of alkyl esters After solubilizing by mixing and kneading, it can be achieved by pouring the necessary amount into water and stirring well, usually an emulsion (emulsion)
Obtained as. After applying an alkyl halide emulsion adjusted to a predetermined concentration to a fiber bundle having an amino group,
Pick up at a specified squeezing ratio and 130 ℃ in the pressure pot
Heat to a temperature of up to. As a result, it became clear that the reaction proceeded at a high rate mainly on the surface portion of the fiber, and the present invention reached the present invention in which an amino group on the fiber was alkyl-quaternized from an aqueous system. This method is different from the reaction system using a non-aqueous polar solvent,
It is excellent in industrial practicality because it allows a reaction in an aqueous system that is relatively easy to handle.

【0011】本発明には、抗微生物作用に対して必須の
前提条件となる抗菌活性基と微生物との有効な接触につ
いての改良が含まれる。その1はアミノ基の4級化であ
り、その2はアミノ基を4級化するアルキル鎖長の選
択、その3は抗菌活性における抗菌スペクトルの観察に
基づいて、特定の菌種に有効な活性を示すアルキル鎖長
の選別と除去すべく特定した菌種に対して選択的な活性
を有するアルキル鎖長を選んで組み合わせる(選択活性
の複合化)ことに特徴を有するが、本発明に係る製造方
法によるとアルキル鎖長と関連する反応性を充分に満足
させる反応温度を設定できる温度を、上記のごとく、水
系であるがゆえに選ぶことができた。微生物と抗菌活性
基との接触において、抗菌活性基は微生物の表層構造お
よび代謝作用に係わる部分に作用するとされているが、
定説もなく、作用効果も系の活性剤濃度、pH、電解質、
溶剤、作用温度等に関係してきわめて複雑である。一
方、一般的には、微生物細胞の表層は細胞壁で覆われて
いて、構成タンパク質分子の残基により陰電荷に帯電し
ており、その細胞質膜や外膜はタンパク質と脂質の弱い
相互作用によって形成されているとされている。
The present invention includes improvements in the effective contact of antimicrobial active groups with microorganisms, which is an essential prerequisite for antimicrobial action. The first is the quaternization of the amino group, the second is the selection of the alkyl chain length that quaternizes the amino group, and the third is the activity effective for a specific bacterial species based on the observation of the antibacterial spectrum in the antibacterial activity. Which is characterized by selecting and combining alkyl chain lengths having a selective activity for the bacterial species specified for removal and removal of alkyl chain lengths (complexing of selective activity). According to the method, the temperature at which the reaction temperature at which the reactivity associated with the alkyl chain length is sufficiently satisfied can be set can be selected because it is an aqueous system as described above. In contacting the microorganism with the antibacterial active group, the antibacterial active group is said to act on the surface layer structure of the microorganism and the part relating to the metabolism,
There is no definite theory, and the action and effect are the active agent concentration, pH, electrolyte,
It is extremely complicated in relation to the solvent and working temperature. On the other hand, in general, the surface layer of microbial cells is covered with a cell wall, which is negatively charged by the residues of constituent protein molecules, and its cytoplasmic membrane and outer membrane are formed by weak interactions between proteins and lipids. It is said to have been done.

【0012】抗菌活性基がアミノ基である場合は、その
塩基性度(pKb) に依存して、プロトンが付加され、陽電
荷を帯びるようになるpHの範囲が定まるので、微生物に
作用する系のpH、温度等媒体の条件に強い影響を受け
る。一方、4級化されたアミノ基は微生物に作用する系
のpH、電解質、温度等媒体の条件に関係なく、陽電荷を
帯びていて、陰電荷に帯電している微生物を、荷電的に
安定して確実に捕捉することができる。
When the antibacterial active group is an amino group, depending on its basicity (pKb), the range of pH at which a proton is added and it becomes positively charged is determined. It is strongly affected by the medium conditions such as pH and temperature. On the other hand, the quaternized amino group is positively charged and negatively charged against microorganisms that have a negative charge regardless of the conditions of the medium such as pH, electrolyte and temperature that act on the microorganisms. Can be reliably captured.

【0013】繊維上のアミノ基を4級化するアルキルハ
ライドのアルキル鎖長は、抗菌活性基の微生物との接触
において、その細胞質膜や外膜を形成するタンパク質や
脂質との作用によって微生物の発育を阻害することに関
して、またその細胞質膜や外膜を形成するタンパク質や
脂質との作用によって壁膜を破壊して微生物を死滅せし
めることに関して、深い関連性がある。また、アルキル
鎖の長大による疎水性の増加、たとえは、ヒドロキシプ
ロピル基による親水性の導入は、それぞれが接触する微
生物の表層、壁膜の疎水性度/親水性度に度合によっ
て、接触して作用するためのアクセッシビリティにも関
係するとの学説もある。ここに記述したことが相互に関
連して、本発明の方法により、導入される鎖長の異なる
アルキル基が、異なる菌種の抗菌活性において選択的な
活性を示す結果をもたらすと考えられる。
The alkyl chain length of the alkyl halide which quaternizes the amino group on the fiber is such that the contact between the antimicrobial active group and the microorganism causes the growth of the microorganism by the action of the protein or lipid forming its cytoplasmic membrane or outer membrane. It has a deep relevance with respect to the inhibition of erythrocyte, and the destruction of the wall membrane to kill the microorganism by its action with the proteins and lipids forming the cytoplasmic membrane and outer membrane. In addition, the increase in hydrophobicity due to the length of the alkyl chain, for example, the introduction of hydrophilicity due to the hydroxypropyl group, depends on the degree of hydrophobicity / hydrophilicity of the surface layer and wall membrane of the microorganism with which they are in contact. There is also a theory that it is also related to the accessibility to work. It is believed that, in conjunction with what is described here, the methods of the present invention result in alkyl groups of different chain lengths being introduced that exhibit selective activity in the antimicrobial activity of different bacterial species.

【0014】また、本発明において導入される長鎖アル
キル基の特徴的な効果は洗濯によって失活し難いことで
ある。繊維表面に結合されたアルコキシシラン第4級ア
ンモニウム塩化合物が洗濯によって容易に失活されるこ
とに比して安定である。洗剤として使用される長鎖アル
キルアニオン界面活性剤によるマスキング現象が導入さ
れた長鎖長アルキルにより立体的に阻害されるため微生
物との接触が妨げられないと推察される。
The characteristic effect of the long-chain alkyl group introduced in the present invention is that it is difficult to deactivate by washing. The alkoxysilane quaternary ammonium salt compound bonded to the fiber surface is more stable than being easily deactivated by washing. It is speculated that the contact with microorganisms is not hindered because the masking phenomenon of the long-chain alkyl anion surfactant used as a detergent is sterically hindered by the introduced long-chain alkyl.

【0015】本発明の方法によれば抗菌活性を強化する
ことができる。上述のごとく異なる鎖長のアルキル4級
化繊維を選んで、選択的な抗菌活性を示す菌種を定め、
複数種の菌種に対しては選択的な抗菌活性を示す繊維の
組合わせを選定して、複合化させる方法によるもので、
選択的な抗菌活性を複合して広範囲に抗菌性スペクトル
をカバーさせ、強化する。本発明はそのための異なる鎖
長のアルキル4級化繊維を提供する。
According to the method of the present invention, the antibacterial activity can be enhanced. By selecting alkyl quaternized fibers with different chain lengths as described above, the bacterial species showing selective antibacterial activity is determined,
It is based on the method of selecting a combination of fibers that show selective antibacterial activity against multiple species of bacteria and compounding it.
Combines selective antibacterial activity to cover and enhance a broad spectrum of antibacterial properties. The present invention provides alkyl quaternized fibers of different chain lengths therefor.

【0016】本発明において、本来アクリル繊維のもつ
繊維物性を損なうことなく、抗菌活性基を強化する方法
として、抗菌活性基と微生物との接触を有効にするため
繊維の表層部分に固定化活性基量として少なくとも繊維
重量(Kg)あたり 5〜30 mmolに存在させることである。
繊維の表層部分に存するアミノ基窒素をアルキルハライ
ドにより4級化する方法によって達成される。
In the present invention, as a method of strengthening the antibacterial active group without deteriorating the physical properties of the acrylic fiber, the active group immobilized on the surface layer of the fiber is effective for effective contact between the antibacterial active group and the microorganism. The amount should be at least 5 to 30 mmol per fiber weight (Kg).
This is achieved by a method of quaternizing an amino group nitrogen existing in the surface layer portion of the fiber with an alkyl halide.

【0017】本発明における非移動性抗菌活性とは、ポ
リアクリロニトリル共重合体自身に固定化された抗菌活
性を有する官能基があり、該共重合体からなる繊維を加
水分解または酸化、還元分解など厳しい化学反応に曝ら
すことでもないかぎり、繊維から離脱されることがな
い、繊維自身が抗菌活性の成分を保有することをいう。
The non-migratory antibacterial activity in the present invention is a functional group having an antibacterial activity immobilized on the polyacrylonitrile copolymer itself, and the fiber made of the copolymer is hydrolyzed or oxidized, or reductively decomposed. Unless the fiber is exposed to a harsh chemical reaction, the fiber itself has an antibacterial active ingredient that is not detached from the fiber.

【0018】本発明において、抗菌活性は繊維製品衛生
加工協議会による「抗菌防臭加工製品の加工効果評価試
験」シェークフラスコ法(以下SF法と略記する)によ
り測定を行ない、菌減少率で表示する。また、抗菌防臭
加工繊維製品の抗菌力新評価法(以下NAP法と略記す
る)により抗菌力の定量評価を行なった。NAP法にお
いては、初発菌数をa、培養後の未加工品の菌数をb、
加工品の菌数をcとしたとき、a<c<bであれば、静
菌作用を示すとして、静菌活性(Bacterio-static Activ
ity[SA])を次式で算定して評価する。 SA= 100 × (b−c) /( b−a) また、a>cは殺菌作用を示し、殺菌活性(Bactericida
l Activity[CA]) を次式によって算定、評価する。 CA= 100 × (a−c) /a 上記の2つの式により、求めた値が、0 <SA<100 と
なり、SAが100 に近いほど高い静菌活性を表す。ま
た、0<CA<100 で、CAが100 に近いほど、高い殺
菌活性を表す。これらの評価試験法は加工製品にとどま
らず、本発明に係る種々の共重合体繊維、種々の方法で
アルキル鎖で4級化されたアミノ基、4級アンモニウム
塩が導入された繊維、それらの繊維からなる製品、中間
製品について、広い範囲の菌種、微生物に対して相対的
な抗菌活性、抗微生物活性に関する有効な評価結果を提
示した。これらの評価試験法については、SF法は上記
の同協議会「抗菌防臭加工製品の加工効果評価試験」マ
ニュアルに、NAP法は高麗寛紀、中河貴世の防菌防黴
学会誌16巻1988年2月49〜57頁に記載されている。
In the present invention, the antibacterial activity is measured by the Shake flask method (hereinafter abbreviated as SF method) by the "Fabric Products Hygiene Processing Council""Evaluation test of antibacterial and deodorant processed products", and is displayed as a bacterial reduction rate. .. Further, the antibacterial activity of the antibacterial and deodorant processed textile product was quantitatively evaluated by a new antibacterial activity evaluation method (hereinafter abbreviated as NAP method). In the NAP method, the initial bacterial count is a, the raw bacterial count after culturing is b,
If the number of bacteria of the processed product is c, and if a <c <b, it is considered that the product has a bacteriostatic action and the bacteriostatic activity (Bacterio-static Activ
ity [SA]) is calculated by the following formula and evaluated. SA = 100 × (bc) / (ba) In addition, a> c indicates a bactericidal action, and bactericidal activity (Bactericida)
l Activity [CA]) is calculated and evaluated by the following formula. CA = 100 × (a−c) / a The value determined by the above two equations is 0 <SA <100, and the closer the SA is to 100, the higher the bacteriostatic activity. Further, when 0 <CA <100, the closer the CA is to 100, the higher the bactericidal activity. These evaluation test methods are not limited to processed products, and various copolymer fibers according to the present invention, amino groups quaternized with an alkyl chain by various methods, fibers into which a quaternary ammonium salt is introduced, For the products made of fiber and the intermediate products, the effective evaluation results on the relative antibacterial activity and antimicrobial activity against a wide range of bacterial species and microorganisms were presented. Regarding these evaluation test methods, the SF method is described in the above-mentioned "Condition Evaluation Test for Antibacterial and Deodorant Products" manual of the same conference, and the NAP method is Hironori Komali and Takayo Nakagawa, Journal of Antibacterial and Antifungal Society, Volume 16 1988. February 49-57.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明に係る抗菌活性が付与されたアク
リル繊維は、抗菌防臭の機能が要求される商品分野、た
とえばスポーツ衣料、ソックス、台所、バス、トイレタ
リー用マット、便座カバー、老人用衣料、寝具類、非移
動性であり固定化された抗菌活性基を有するポリマー分
子自身により形成された繊維で、きわめて安全性が高い
という特長が活かされる商品分野、たとえば乳幼児、子
供向けの肌着、おむつ、衛生ナプキンなど衛生用品、病
院内での病源菌感染予防のための医用衣料、材料類たと
えば包帯、創傷保護布、治療用衣、手術用ガウン、バリ
ヤー布、医師、看護婦等の外衣、セーター、ガウン、タ
イツ、ソックス、除菌、分離精製を目的とする抗菌性の
水および空気のフィルター、果物や高級野菜の鮮度保持
や貯蔵寿命を長くするためおよび微生物と接触するその
他多くの用途での抗微生物包装材料に有効に使用され
る。
EFFECT OF THE INVENTION The acrylic fiber with antibacterial activity according to the present invention is used in a product field requiring antibacterial and deodorant functions, for example, sports clothing, socks, kitchen, bath, toilet mat, toilet seat cover, clothing for the elderly. , Bedding, fibers formed by polymer molecules themselves that have immobility and immobilized antibacterial active groups, and product fields that take advantage of their extremely high safety, such as underwear and diapers for infants and children. , Sanitary goods such as sanitary napkins, medical clothes for preventing pathogen infection in hospitals, materials such as bandages, wound protection cloths, therapeutic clothes, surgical gowns, barrier cloths, outerwear for doctors and nurses, sweaters , Antibacterial water and air filters for gowns, tights, socks, sterilization, separation and purification, freshness and long shelf life of fruits and vegetables It is effectively used in the antimicrobial packaging material in many other contact applications because and microorganisms.

【0020】実施例1 アクリロニトリル(AN)/酢酸ビニル(VAc) /2-メチル−
5−ビニルピリジン(MVP) =85.0/7.5/7.5[組成A]、
AN/VAc/N,N−ジメチルアミノエチルメタクリル酸エステ
ル(MADM)= 85.6/12.1/2.3[組成B]、同左= 85.6/1
1.4/3.0[組成C]、同左= 85.6/ 9.2/5.2[組成D]
からなる共重合体を、50% ロダンソーダ水溶液に、ポリ
マー濃度10% になるように溶解して紡糸原液を作製し
た。該紡糸原液を-3℃、10%ロダンソーダ水溶液凝固浴中
に穴径 0.06mm、穴数50の紡糸口金を通じて紡糸、凝固
せしめて繊糸となし、水洗後、原長の10倍に沸騰水中で
延伸した。ついで相対湿度60%、105℃にて恒湿乾燥し
た。ここで、それぞれの繊維を元試料A〜Dと呼ぶ。元
試料A〜Dについて、それぞれの繊維の長さが恒湿乾燥
後の長さに対して30%収縮する温度を105 〜 120℃の範
囲で選び、蒸気熱処理を行なって、それぞれの組成のポ
リマーから繊維a〜dを得た。
Example 1 Acrylonitrile (AN) / vinyl acetate (VAc) / 2-methyl-
5-vinylpyridine (MVP) = 85.0 / 7.5 / 7.5 [composition A],
AN / VAc / N, N-dimethylaminoethyl methacrylic acid ester (MADM) = 85.6 / 12.1 / 2.3 [Composition B], same as the left = 85.6 / 1
1.4 / 3.0 [composition C], same as the left = 85.6 / 9.2 / 5.2 [composition D]
The copolymer consisting of was dissolved in a 50% aqueous solution of rodan soda to a polymer concentration of 10% to prepare a spinning dope. The spinning dope is spun through a spinneret having a hole diameter of 0.06 mm and a number of holes of 50 in a coagulation bath of a 10% aqueous solution of rodan soda at -3 ° C to form a fiber by coagulating, and after washing with water, it is 10 times the original length in boiling water. It was stretched. Then, it was dried under constant humidity at a relative humidity of 60% and 105 ° C. Here, the respective fibers are referred to as original samples A to D. For the original samples A to D, the temperature at which each fiber length shrinks by 30% with respect to the length after constant humidity drying is selected in the range of 105 to 120 ° C., and steam heat treatment is performed to obtain a polymer of each composition. Fibers a to d were obtained from

【0021】実施例2 組成Dの共重合体(成分A)およびAN/ アクリル酸メチ
ル(MA)/メタリルスルホン酸ソーダ(MAS) =91.0/8.7/0.
3の組成からなる共重合体E(成分B)について、上記
のアクリル繊維製造方式によって複合紡糸する。成分A
が繊維断面積あたり5〜 50%、好ましくは10〜35% の範
囲となるよう、とくに微生物と接触する表面に成分Aを
偏在させる。その偏在手法として、成分Aを鞘側とし、
成分Bを芯とする鞘芯型の複合紡糸が、最も望ましい
が、サンドイッチ型あるいはサイド・バイ・サイド型の
複合紡糸法によっても目的とするところに到達すること
ができる。すなわち、複合紡糸法においてAB両成分の
紡糸原液の重合体濃度や粘度を調整することによって、
成分Aが凹状(3ヶ月形)に、成分Aが成分Bを包囲す
るように2成分を貼り合わせることができる。共重合体
D(成分A)/組成Eの共重合体(成分B)からなるサ
イド・バイ・サイド型(複合比 A/B=35/65、Aが3ヶ月
型にカバー)の繊維(繊維f)を作製した。
Example 2 Copolymer of composition D (component A) and AN / methyl acrylate (MA) / sodium methallyl sulfonate (MAS) = 91.0 / 8.7 / 0.
The copolymer E having the composition of 3 (component B) is subjected to composite spinning by the above-mentioned acrylic fiber production method. Ingredient A
Is distributed in the range of 5 to 50%, preferably 10 to 35% per fiber cross-sectional area, especially component A on the surface which comes into contact with microorganisms. As the uneven distribution method, the component A is on the sheath side,
Although the sheath-core type composite spinning using the component B as the core is the most preferable, the intended point can be reached also by the sandwich type or the side-by-side type composite spinning method. That is, in the composite spinning method, by adjusting the polymer concentration and viscosity of the stock solution of both components AB,
The two components can be laminated so that the component A is concave (three-month shape) and the component A surrounds the component B. Side-by-side type (composite ratio A / B = 35/65, A covers 3 month type) consisting of copolymer D (component A) / copolymer of composition E (component B) (fiber) f) was produced.

【0022】実施例3 元試料繊維Cをアルキル鎖長のことなるハライドによっ
て4級アルキル化した。塩化ブチル(MW 92.2) 、塩化オ
クチル(MW 148.7)、塩化ラウリル(MW 205)及び塩化ベン
ジル(MW126.6) をそれぞれ、82部(重量比)づつポリオ
キシエチレンヒマシ油エステル10部/ポリオキシエチレ
ンノニルフェニールエーテル 5部/ラウリル酸グリセラ
イド3部の混合物によく練り合わせて可溶化した。塩化
アルキルおよび塩化ベンジルそれぞれ純分換算濃度1%
(重量)を2g/1の重炭酸ナトリウム水溶液によく攪拌
しながら注入して、乳化液として、それぞれの乳化液に
繊維を浸責した後、60〜70%(重量)に絞り込んだ。60
〜70%の乳化液を付着させたそれぞれの繊維を加圧釜に
入れて115 ℃で10分間、蒸熱処理を施した。その結果、
それぞれ、塩化ブチル(繊維G)、塩化オクチル(繊維
H)、塩化ラウリル(繊維I)および塩化ベンジル(繊
維J)によりアルキル4級化した各繊維を得た。
Example 3 Original sample fiber C was quaternary alkylated with halides having different alkyl chain lengths. Butyl chloride (MW 92.2), octyl chloride (MW 148.7), lauryl chloride (MW 205) and benzyl chloride (MW 126.6), 82 parts (weight ratio) of polyoxyethylene castor oil ester 10 parts / polyoxyethylene It was solubilized by thoroughly kneading it with a mixture of 5 parts of nonylphenyl ether / 3 parts of lauric acid glyceride. Alkyl chloride and benzyl chloride each 1% pure concentration
(Weight) was poured into a 2 g / 1 aqueous solution of sodium bicarbonate with good stirring to dip the fibers into each emulsion as an emulsion and then squeezed to 60-70% (weight). 60
Each fiber to which ˜70% emulsion was attached was put in a pressure cooker and subjected to steam heat treatment at 115 ° C. for 10 minutes. as a result,
Alkyl quaternized fibers were obtained with butyl chloride (fiber G), octyl chloride (fiber H), lauryl chloride (fiber I) and benzyl chloride (fiber J), respectively.

【0023】実施例4 組成A、B、Dからなる繊維a、b、dおよび共重合体
D/組成Eの共重合体からなるサイド・バイ・サイド型
の繊維fを塩化オクチルによってアルキル4級化を行な
う。ポリオキシエチレン(5) ラウリルエーテル/ポリオ
キシエチレン(15)ラウリルエーテル/ポリオキシエチレ
ン(5) ソルビタンモノオレエートを40/20/40(重量比)
の混合物10部(重量)に、塩化オクチル90部(重量)を
煉合して可溶化した。これを 0.10%の炭酸ナトリウム水
溶液に、塩化オクチル重量純分換算で、2%となるよう
に、よく攪拌しながら滴下して乳化懸濁液を作成した。
繊維a、b、dおよびfをそれぞれ乳化懸濁液に浸責し
たのち、絞り率30〜50%に脱水した。乳化懸濁液を付着
した繊維a、b、dは105 ℃で、繊維fは127 ℃で加圧
釜内で、蒸気熱処理して、4級アルキル化した繊維A、
B、DおよびFを得た。
Example 4 Fibers a, b and d of compositions A, B and D and side-by-side type fiber f of copolymer D / copolymer of composition E were alkyl quaternized with octyl chloride. Make a change. 40/20/40 (weight ratio) of polyoxyethylene (5) lauryl ether / polyoxyethylene (15) lauryl ether / polyoxyethylene (5) sorbitan monooleate
90 parts (by weight) of octyl chloride was solubilized in 10 parts (by weight) of the mixture. This was added dropwise to a 0.10% aqueous sodium carbonate solution so as to be 2% in terms of octyl chloride weight pure content while being well stirred to prepare an emulsion suspension.
The fibers a, b, d and f were immersed in the emulsified suspension and then dehydrated to a squeezing ratio of 30 to 50%. The fibers a, b, and d to which the emulsified suspension is attached are 105 ° C., and the fibers f are 127 ° C. in a pressure cooker by steam heat treatment to obtain a quaternary alkylated fiber A,
B, D and F were obtained.

【0024】実施例5 実施例1および3において準備された繊維試料について
SF法により、抗菌効果の試験を行った。評価は振とう
前の生菌数Aと被検体の繊維試料を加え、振とうしたの
ちに測定した生菌数Bとから次式により、減菌率%を求
める。 減菌率 = 100 X (A−B)/B (%) N,N-ジメチルメタアクリロキシエチルアミノ基(第3級
アミン)を有する(繊維C)と該繊維を実施例3におい
て塩化ブチル(繊維G)、塩化オクチル(繊維H)、塩
化ラウリル(繊維I)あるいは塩化ベンジル(繊維J)
によって4級化した繊維についてSF法による減菌率を
求めた。その結果を表1に示した。表1は、いずれの繊
維試料においても菌の減少は認められるが、繊維cにお
いては乏しく、4級化された繊維G、H、IおよびJに
おいては、いずれも90%を越えるきわめて顕著な菌の減
少率をもたらす。
Example 5 The fiber samples prepared in Examples 1 and 3 were tested for antibacterial effect by SF method. For the evaluation, the sterilization rate% is obtained from the following equation based on the viable cell count A before shaking and the fiber sample of the test sample, and the viable cell count B measured after shaking. Sterilization rate = 100 X (AB) / B (%) N, N-dimethylmethacryloxyethylamino group (tertiary amine) having (fiber C) and the fiber obtained in Example 3 with butyl chloride ( Fiber G), octyl chloride (fiber H), lauryl chloride (fiber I) or benzyl chloride (fiber J)
The sterilization rate by the SF method was obtained for the quaternized fiber. The results are shown in Table 1. Table 1 shows that although a decrease in the number of bacteria was observed in all the fiber samples, it was poor in the fiber c, and in the quaternized fibers G, H, I and J, all the bacteria were extremely remarkable exceeding 90%. Result in a reduction rate of.

【0025】実施例6 実施例3において調製された(繊維G)及びHについ
て、段落番号17に記載したNAP法により菌数a、b、
cを測定して抗菌力評価を試みた。その結果を表2に示
した。アルキル4級化前の繊維cでは、初発菌数より増
殖がみられるが、通常アクリルに比べると増殖は抑えら
れている。アルキル基の導入により抗菌活性は増しオク
チル化繊維Hでは顕著な殺菌活性が示された。
Example 6 Regarding the (fiber G) and H prepared in Example 3, the numbers of bacteria a, b, and b were measured by the NAP method described in paragraph No. 17.
The antibacterial activity was evaluated by measuring c. The results are shown in Table 2. Fiber c before quaternization of alkyl shows growth from the initial number of bacteria, but growth is usually suppressed compared to acrylic. The antibacterial activity was increased by the introduction of the alkyl group, and the octylated fiber H showed remarkable bactericidal activity.

【0026】実施例7 実施例4で4級アルキル化した繊維A、B、DおよびF
について、繊維表面に存すると考えられる塩基性窒素基
(活性アミノ基)を定量して、抗菌性との関連を検討し
た。Acid Orange IIの所定量を溶解した溶液(溶液1;
炭酸水素ナトリウムで染色浴のpHを 8.5以上に保持す
る)(溶液2;硫酸で染色浴のpHを3に調整する)を用
いて、70℃、30分の染色を行い、十分な水洗の後、乾燥
した繊維の染着量から固定化アミノ(抗菌)活性基量を
決定する。繊維表面の染着量は予め既知量が染着された
繊維によって作成された検量線により推定した。その結
果を表3に示した。系のpHに係わりなく繊維表面でカチ
オン化されている活性化基量が、5mmol/Kg を上回る試
料、繊維A、B、D及びFのいずれにおいても良好な抗
菌活性が示された。
Example 7 Quaternary alkylated fibers A, B, D and F from Example 4
The basic nitrogen groups (active amino groups) that are thought to exist on the fiber surface were quantified, and the relationship with the antibacterial property was examined. A solution in which a predetermined amount of Acid Orange II is dissolved (Solution 1;
Use sodium hydrogen carbonate to keep the pH of the dyeing bath at 8.5 or higher) (Solution 2; adjust the pH of the dyeing bath to 3 with sulfuric acid), dye at 70 ° C for 30 minutes, and wash thoroughly with water. Determine the amount of immobilized amino (antibacterial) active groups from the amount of dyed dry fiber. The dyed amount on the surface of the fiber was estimated from a calibration curve prepared from fibers dyed with a known amount in advance. The results are shown in Table 3. Good antibacterial activity was shown in all of the samples, in which the amount of activating groups cationized on the fiber surface exceeds 5 mmol / Kg, regardless of the pH of the system, and fibers A, B, D and F.

【0027】実施例8 実施例4に記載した同様の方法によって塩化ラウリルを
可溶化し、また同じ方法によって繊維c及びdにラウリ
ル基を導入、4級化した繊維CL 及びDL を得た。ここ
で作製した繊維CL 、繊維DL をアニオン活性の中性洗
剤(モノゲンユニ)による洗濯試験を行い、洗濯による
抗菌活性の変化を調べた。洗濯試験の処方と手順は JIS
L 0217, 103号による。その結果を表4に示した。繊維
CL 及びDL においては、洗濯後も高い減菌率を示す。
繊維を形成するポリマー自身が抗菌活性の成分を保有す
るという堅牢性を発揮する特長を顕示している。アルコ
キシシラン第4級アンモニウム塩化合物による加工製品
で問題視されている洗濯による機能低下は、加工剤の脱
着の他に、アニオン活性洗剤分子によるマスキングと云
われているが、ここでは、かような機能低下はみられな
いことから、繊維分子に適当量導入された特徴的な基、
アルキル基がそれを阻害する役割を果たしているものと
思われる。
Example 8 Lauryl chloride was solubilized by the same method as described in Example 4, and lauryl groups were introduced into fibers c and d by the same method to obtain quaternized fibers CL and DL. The fibers CL and DL prepared here were subjected to a washing test with an anion-active neutral detergent (Monogen Uni) to examine changes in antibacterial activity due to washing. Washing test prescription and procedure are JIS
According to L 0217, 103. The results are shown in Table 4. The fibers CL and DL show a high sterilization rate even after washing.
It demonstrates the robustness of the fiber-forming polymer itself, which possesses antibacterial components. The functional deterioration due to washing, which has been a problem in processed products using alkoxysilane quaternary ammonium salt compounds, is said to be masking by anion-active detergent molecules in addition to desorption of the processing agent. Since no functional deterioration is seen, a characteristic group introduced into the fiber molecule in an appropriate amount,
It seems that the alkyl group plays a role of inhibiting it.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】[0030]

【表3】 [Table 3]

【0031】[0031]

【表4】 [Table 4]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記の一般式(A)の共重合成分が導入
されたポリアクリロニトリル共重合体からなる繊維のア
ミノ基窒素を、一般式(B)のアルキルハライドで4級
化することを特徴とする抗菌活性アクリル繊維の製造方
法。 一般式(A): 【化1】 一般式(B): 【化2】
1. An amino group nitrogen of a fiber made of a polyacrylonitrile copolymer into which a copolymerization component of the following general formula (A) is introduced is quaternized with an alkyl halide of the general formula (B). A method for producing an antibacterial active acrylic fiber. General formula (A): General formula (B):
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