JPH09217268A

JPH09217268A - 吸湿機能性繊維及び繊維製品

Info

Publication number: JPH09217268A
Application number: JP8048264A
Authority: JP
Inventors: Yoshikatsu Mizukami; 義勝水上; Nobuyuki Numata; 長之沼田
Original assignee: Kanebo Ltd
Current assignee: Kanebo Ltd
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】乾燥剤、調湿剤としての吸放湿効果、吸水効果
と消臭性、抗菌性を具備する吸湿機能性繊維およびその
繊維製品を廉価に提供するる。【解決手段】吸水率が３００重量％以上で、吸水後も繊
維形態を保持し、２０℃、相対湿度６５％での水分率が
３５重量％以上で銀、銅、鉄、コバルト、ニッケルの少
なくとも１種を金属イオンとして含有することを特徴と
する吸湿機能性繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は乾燥剤、調湿剤とし
て使用される吸湿機能性繊維およびそれを含有する繊維
製品、例えば不織布、編織物、布団、フィルター等に関
する。

【０００２】

【従来の技術】既に鐘紡（株）より架橋ポリアクリル酸
ナトリウムからなる吸水性繊維が「ベルオアシス」とい
う商標で市販されている。この繊維は吸水率が４０００
重量％と大きい上に、吸湿率が大きく、２０℃、相対湿
度６５％で水分率が約３５重量％と他の繊維に比べると
非常に大きい吸湿性を示している。また、この吸水性繊
維は吸水すると繊維強度が殆どなくなるという欠点を持
っている。従って、洗濯する用途には適しておらず、含
有するカルボキシル基およびそのナトリウム塩基を水浴
中で金属イオンと中和、または置換することはできな
い。

【０００３】また、ポリアクリロニトリル繊維を加水分
解して表面に近い部分をゲル化した吸水性繊維が東洋紡
績（株）から「ランシール」という商標で市販されてい
る。しかし、この吸水性繊維は吸湿性は大きくない。実
測してみると「ベルオアシス」の半分以下の吸湿性であ
る。また、吸湿性繊維としては東洋紡績（株）よりＮ３
８という繊維が市販されている。この繊維は高架橋ポリ
アクリレート繊維で消臭性、抗菌性、防かび性があると
繊維学会誌Ｖｏｌ．５１、Ｎｏ．５、Ｐ２１１〜２１
２、１９９５に記載されている。

【０００４】しかし、ここで言う消臭性は分子の側鎖に
マイナスの官能基が付いているためにアンモニアやアミ
ンを吸着中和して消臭性を示すのみである。従って、官
能基の当量以上に消臭性は示さない。また、メルカプタ
ンにも効果はない。また、この繊維の吸水率は４８重量
％と小さい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は乾燥
剤、調湿剤としての吸放湿効果、吸水効果と消臭性、抗
菌性を具備する吸湿機能性繊維およびその繊維製品を廉
価に提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは吸水性繊維
「ベルオアシス」の欠点である吸水時の強力低下を改良
するための改質方法を研究し、本発明の完成に至った。
本発明の吸湿機能性繊維は吸水率が３００重量％以上
で、吸水後も繊維形態を保持し、２０℃、相対湿度６５
％での水分率が３５重量％以上で銀、銅、鉄、コバル
ト、ニッケルの少なくとも１種を金属イオンとして含有
することを特徴とする吸湿機能性繊維である。

【０００７】本発明の吸湿機能性繊維としては吸水性ポ
リマーと組成が類似したモノマーを使用する。カルボン
酸として例えば（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水
マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、ソルビン酸、ケ
イ皮酸、クロトン酸、ベータアクリルオキシプロピオン
酸、およびこれらのアルカリ金属塩を用いることが出来
る。好ましくは（メタ）アクリル酸が経済的に好まし
い。

【０００８】また、部分的にはスルホン酸として例えば
２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスル
ホン酸、（メタ）アクリルスルホン酸、スルホン酸エチ
ル（メタ）アクリレート、スチレンスルホン酸、ビニル
スルホン酸、２−（メタ）アクリロイルプロパンスルホ
ン酸およびこれらのアルカリ金属塩を用いることが出来
る。スルホン酸が含有されると吸水率が向上し、好まし
い。

【０００９】架橋剤としては２−ヒドロキシプロピル
（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アク
リレートおよびそのエチレンオキサイド、プロピレンオ
キサイドの付加物等が用いられる。架橋剤の量が多すぎ
ると吸水率が低下するため適当に選択する必要がある。
吸水性ポリマーの場合は多官能基を利用するが、繊維の
場合は多官能基でない方がゲル化が発生し難く、紡糸上
好ましい。

【００１０】架橋を行うのは紡糸が完了し、繊維形成が
完了した時点で行う。エステル結合による架橋であるの
で加熱による脱水によって架橋は促進される。本発明の
吸湿機能性繊維はこの架橋を熱処理により適度に進行さ
せることによって、繊維の吸水時の形態保持性、即ちゲ
ル強度の向上を達成することができた。しかし、過度に
熱処理すると部分的には架橋が進行するが、部分的には
架橋が破壊されてしまうことが判明した。本発明の際に
用いる熱処理条件は２１０℃以上で、温度Ｙ℃、処理時
間Ｔ分とすると、２１０≦Ｙ＜３０５−（８０／１１０）Ｔ５≦Ｔ≦１２０の範囲で行うことが好ましい。熱処理温度と熱処理時間
がこの範囲より小さいと大きな吸湿率が得られない。

【００１１】この熱処理は熱風循環タイプの熱処理機、
例えばサクション式熱風乾燥機等で実施できるが、綿を
積層し、熱風を綿の上から吹き付け、下から吸引するサ
クションタイプの場合には熱処理斑が小さく好ましい。
このタイプの熱処理機を使用する場合には処理時間を短
縮できるが、安定した吸湿率を得るためには２１０≦Ｙ≦２９５−Ｔ５≦Ｔ≦８０の範囲で行うことが好ましい。

【００１２】本発明の吸湿機能性繊維は上記の吸湿性繊
維を銀、銅、鉄、コバルト、ニッケルの少なくとも１種
を金属イオンとして含有する溶液に接触させることによ
り中和反応及び／又は平衡置換反応を生起し、機能性を
付与することができる。この金属イオンを含有する溶液
としては水溶液、極性有機溶媒、極性有機溶媒の水溶
液、逆相エマルジョン等を使用することができる。極性
有機溶媒としてはアルコール類（例えばメチルアルコー
ル、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−
プロピルアルコール、ブタノール等）、ケトン類（例え
ばアセトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン等）、ア
ミド類（例えばジメチルアセトアミド、ジメチルフォル
ムアミド等）等がある。

【００１３】またこれらの極性溶媒に水を混合すること
により金属イオンの溶解度を飛躍的に増大させることが
できる。金属イオンの濃度は大きい方が反応には有利で
ある。取扱いにも有利である。金属イオンとしては水溶
性の金属塩を使用することが経済的に有利である。塩化
物、硝酸塩、硫酸塩、燐酸塩、酢酸塩等があるが、溶解
性の大きい硝酸塩、硫酸塩が取扱い易い。金属イオンの
濃度は溶媒、処理方法により異なり、適宜選択すると良
い。

【００１４】金属イオンとの接触は浸漬法を使用するこ
とができる。浸漬後、未反応物の除去のために洗浄し、
乾燥することにより本発明の吸湿機能性繊維が得られ
る。金属イオンの種類により機能は異なる。金属イオン
が銀及び／又は銅の場合には本発明の吸湿機能性繊維に
抗菌性を付与することができる。また、金属イオンが
銅、鉄、コバルト、ニッケルの少なくとも１種を含有す
る場合には消臭性を付与することができる。

【００１５】本発明の吸湿機能性繊維製品の金属イオン
の含有量は大きい方が好ましい。抗菌性を付与する場合
には１００ＰＰＭ以上、好ましくは５００ＰＰＭ以上、
より好ましくは１０００ＰＰＭ以上である。本発明の吸
湿機能性繊維製品に消臭性を付与する場合には５０ＰＰ
Ｍ以上、好ましくは２００ＰＰＭ以上、より好ましくは
５００ＰＰＭ以上である。本発明の吸湿機能性繊維に上
記の機能を付与する場合には繊維製品として使用する混
合率を勘案し、適宜選択し、金属の種類および濃度を決
定すれば良い。

【００１６】本発明の吸湿機能性繊維製品は上記の本発
明の吸湿機能性繊維を含有する繊維製品である。繊維製
品の形態には例えば不織布、編織物、布団綿、中綿並び
に紡績糸等がある。これらの本発明の繊維製品の機能が
抗菌性の場合は、本発明の吸湿機能性繊維を２０重量％
以上含有させる。好ましくは３０重量％以上、より好ま
しくは５０重量％以上である。また、本発明の繊維製品
の機能が消臭性の場合は、本発明の吸湿機能性繊維を
０．５重量％以上含有させる。好ましくは１重量％以
上、より好ましくは５重量％以上である。

【００１７】この吸湿機能性繊維は天然繊維で最も吸湿
性の大きいウールより２倍以上の吸湿性を示す。例えば
２０℃、６５％相対湿度で３５重量％以上の吸湿性を示
す。従って、例えば吸湿性の殆どない合成繊維のポリエ
ステルに５％含有すると７％の吸湿性を示すことにな
り、天然繊維のコットンと同程度の吸湿性を示すことに
なる。

【００１８】本発明の不織布の製造方法としては例えば
上記の吸湿機能性繊維を混合し、カーディング、クロス
レイによりウェッブを作成する方法がある。このウェッ
ブをボンディングする方法として、サーマル法とニード
リング法がある。

【００１９】サーマルボンディングするためには一般的
には熱融着繊維を混綿して用いるか、熱融着パウダー、
例えばポリエチレンパウダーを散布して用いても良い。
市販されている熱融着繊維の例としては例えばチッソ
（株）製の芯にポリプロピレン、鞘にポリエチレンを用
いた「ＥＳ」（商標名）や、鐘紡（株）製の鞘にポリエ
チレンまたは変性ポリエステル、芯にポリエステルを用
いた「ベルコンビ」等がある。サーマルボンディングす
るためには熱融着繊維、及び／又は熱融着パウダーを５
〜３０重量％混合すれば良い。ボンディングを強固にす
るため、好ましくは１５重量％以上である。ニードルパ
ンチングを併用すると５重量％未満であってもボンディ
ングが強固となり好ましい。

【００２０】上記のカーディングを行う際には繊維強度
の小さい本発明の吸湿機能性繊維は単繊維の太さが大き
い方が良い。また、混綿する他の繊維の単繊維の太さは
細い方が良い。細い繊維がカードの針の下に沈み、針の
上の方にある太い繊維を包み込むようにしてウェッブを
形成することが出来る。このように混綿する繊維の単繊
維の太さを選択することによりウェッブを形成する際の
繊維の脱落を少なくすることが出来る。

【００２１】繊維強度の低い吸湿機能性繊維の太さは６
デニール以上、１５デニール以下が好ましく、繊維強度
の大きい繊維の太さは２デニール以上、５デニール以下
が好ましい。ウェッブの均一性は余り重要でないので、
シリンダーが１つの紡毛タイプのローラーカードで良
い。吸湿機能性繊維のデニールが大きいためフラットカ
ードより、ローラーカードが好ましい。また、繊維長は
５０〜７５ｍｍが繊維損傷も少なく好ましい。

【００２２】また、上記の吸湿機能性乾式不織布を製造
する別の方法として、エアレイ法を用いることが出来
る。サーマルボンディングの場合は熱融着繊維、及び／
又は熱融着パウダーからなるバインダーを５〜２０重量
％混合すれば良い。５重量％未満ではボンディングが不
十分となるので、取扱い易くするためには他の不織布ま
たは紙で支持する必要がある。この支持体を用いると熱
融着繊維または熱融着パウダーを用いずに水分を付与す
ることにより、吸湿機能性繊維を相互に自己接着するこ
とが出来る。従って、この場合には熱融着繊維、及び／
又は熱融着パウダー用いずに脱落を防止することが出来
る。

【００２３】カードを用いないエアレイ法の場合は繊維
強度の低い吸湿機能性繊維の太さは６デニール以上、１
５デニール以下が分散し易く好ましい。この吸湿機能性
繊維の繊維長は４〜１５ｍｍが同じ意味で好ましい。こ
の方法で用いる他の繊維は主体となる吸湿機能性繊維と
似通った性質を持っていることが好ましい。

【００２４】上記の吸湿機能性乾式不織布はプレスする
ことにより高密度となり、膨潤性が増大する。プレス圧
力は大きい方が吸湿性乾式不織布をより薄くできるので
好ましい。また、プレスすることにより、吸湿性不織布
の引張強力は向上する。プレス方法はローラープレスで
も一般的なプレス法でも良く、エンボス等の模様が入っ
ていても良い。

【００２５】本発明の吸湿機能性繊維は一般的な紡績方
法、例えば短紡、長紡、紡毛、セミソ毛、ラップヤー
ン、結束紡績等で紡績し、紡績糸を製造することができ
る。吸湿性が大きいため温湿度管理を十分に行うことが
好ましく、混紡率によっても異なるが、吸湿・消臭繊維
の含有量が３０重量％未満でも、相対湿度が６０％以下
の環境で紡績することが好ましい。より好ましくは５５
％以下である。調合率、撚数、構成本数等は吸湿・消臭
繊維の繊維強度が小さいため、吸湿機能性繊維が含まれ
ていないものと計算から除外して設計する方が良い。

【００２６】上記の紡績糸を使用し、一般的な編織物を
容易に製造することができる。また、交撚、交編、交織
して編織物を製造することができる。さらには、布団綿
等は吹き込み成形にて本発明の吸湿・消臭繊維を混合
し、使用することができる。

【００２７】また、本発明の吸湿機能性繊維製品は機能
を付与する以前の吸湿性繊維を使用した不織布、糸、編
み織物、縫製製品に後加工方法により機能を付与するこ
ともできる。その方法としては前記の浸漬法以外に、ス
プレー法、コーティング法等の一般的な加工方法が使用
できる。繊維の段階で機能を付与する方法は大量生産に
適しており、後加工方法は多品種小ロット生産に適して
いる。

【００２８】上記の繊維製品には難燃性の繊維を混合す
る等によりその性能を付与したり、後加工により種々の
加工をすることができる。本発明の吸湿機能性繊維は吸
水性をも保持しているため、上記の繊維製品は吸水剤と
しての性能を併せ持つことができる。吸水後も繊維強度
は洗濯に耐える程度には残っているため、水洗濯が可能
であり、洗濯後も繰り返し使用することができる。さら
に、本発明の吸湿・消臭繊維は繰り返し、吸湿、脱湿す
ることができ、吸湿率が９０％未満では非常に速やかに
吸湿、脱湿を行うことができる。繊維製品が薄い不織布
状であれば風がなくても、１５分程度で平衡値に到達す
る。

【００２９】本発明の繊維製品の吸湿・脱湿速度は繊維
製品の表面材を適宜選択することにより、決定すること
ができる。即ち、速度を大きくするためには空気との接
触面積、空気の透過速度を大きくすれば良い。逆に小さ
くするためには透湿性のないフィルム等で被覆し、フィ
ルムに穴を開ける等、空気との接触面積、空気の透過速
度を小さくすれば良い。

【００３０】本発明の吸湿機能性繊維製品には補助的に
吸湿性がある他の素材を組み合わせて使用することもで
きる。例えば、吸湿性の大きい天然繊維、シルク、ウー
ル、コットン、パルプ等、吸水ポリマー、吸水性繊維及
びシリカゲル等がある。これらの素材は混合または、積
層等により併用することができる。

【００３１】本発明の吸湿機能性繊維および吸湿機能性
繊維製品の吸湿率は、所定の温湿度にコントロールされ
た人工気象室に試験品を置き、恒量になった重量と８０
℃の熱風乾燥機で恒量になった絶乾重量の差を絶乾重量
で除し、％で求めた。吸湿機能性繊維等のイオン交換水
の吸水率は遠心脱水法によりＤＩＮ５３８１４に準じて
測定した。

【００３２】吸水後の繊維形態の保持性の評価はポリエ
ステルタフタ織物の袋に試料を入れ、ＪＩＳに準じて家
庭洗濯を５回繰り返し行い、その後で開袋し、目視で評
価した。不織布や紡績糸の繊維形態の保持性の評価も同
様にして行った。

【００３３】抗菌性はシェークフラスコ法により測定し
た。また、消臭性はガスクロマトグラフを使用し、アン
モニア、トリメチルアミン、メチルメルカプタンを所定
の濃度、バイエル瓶に注入して３０分後の濃度を測定
し、初期濃度との差を初期濃度で除した数値を１００倍
し、％で求めた。また、繊維および繊維製品中の金属の
定量は蛍光Ｘ線法により求めた。

【００３４】

【発明の効果】本発明の吸湿機能性繊維ならびに繊維製
品は吸湿量が大きい。また、吸湿速度が大きいため、被
覆材を選定することにより、吸湿速度を自由に選定する
ことができる。さらに、繰り返し吸湿、脱湿が可能であ
り、調湿剤としても使用することができる。吸湿性と併
せ、吸水性もありながら水洗濯にも耐えられる。その
上、抗菌性、消臭性の機能を有する。

【００３５】

【実施例】

実施例１イオン交換水の吸水率が４３００重量％の「ベルオアシ
ス」９ｄ、５１ｍｍを熱風乾燥機で温度、処理時間を変
化させ、熱処理により、架橋を進行させた。熱処理後、
浴比１：１００で硫酸銅０．５％水溶液に浸漬し、緩く
攪拌しつつ５０℃、３０分間処理した後、水洗し乾燥し
た。この本発明の吸湿機能繊維の吸水率、２０℃、６５
％相対湿度での吸湿率を測定し、表１に示した。また、
メチルメルカプタンの消臭性を測定し、表１に示した。
試験Ｎｏ．１〜７の繊維の中に含まれる銅は７２００〜
１２０００ｐｐｍの範囲であった。また、シェークフラ
スコ法で測定した黄色ブドウ球菌の菌減少率は試験Ｎ
ｏ．１〜７の繊維全て９５％以上の値を示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】実施例２実施例１のＮｏ．３の金属塩を硝酸コバルトにのみ変更
した本発明の吸湿・消臭繊維９ｄ、６ｍｍとパルプの重
量比１対２の混合物を吸引ネット上の坪量１５ｇ／ｍ²
の紙の上に均一になるようにエアレイ法により連続的に
散布し、目付けが１００ｇ／ｍ²になるように積層し
た。目付けの調整はネットスピードと供給量を連続的に
計量し行った。次にこの第２層の上に坪量１５ｇ／ｍ²
の紙を積層し、３層構造とし、本発明の吸湿機能性繊維
製品を製造した。この不織布の吸湿率は２０℃、６５％
相対湿度で１３．７％とパルプのみの約２倍の大きい吸
湿性を示した。この繊維のトリメチルアミンを用いた消
臭率は９９％であった。

【００３８】実施例３実施例１のＮｏ．３の金属塩を硝酸ニッケルにのみ変更
した本発明の吸湿・消臭繊維９ｄ、５１ｍｍと鐘紡
（株）製ポリエチレンテレフタレート繊維ＳＤ２ｄ、５
１ｍｍとを重量比１対２で混合し、短紡績により本発明
の吸湿機能性繊維製品の１０番双糸を製造した。この糸
の吸湿率は２０℃、６５％相対湿度で１２．８％とポリ
エステル繊維とコットン等量の糸の約２倍の大きい吸湿
性を示した。この繊維のトリメチルアミンを用いた消臭
率は９９％であった。

【００３９】実施例４実施例１のＮｏ．５の金属塩を硝酸銀にのみ変更した本
発明の吸湿・消臭繊維９ｄ、５１ｍｍと鐘紡（株）製ポ
リエチレンテレフタレート繊維ＳＤ２ｄ、５１ｍｍとを
重量比１対１で混合し、鐘紡（株）製ポリエチレンテレ
フタレートフィラメントＦＤＹ７５Ｄ／２４Ｆを巻回
し、ラップ紡績により本発明の吸湿機能性繊維製品の２
０番単糸を製造した。この糸を２０ゲージの丸編み機で
天竺に編み上げた。この丸編地の吸湿率は２０℃、６５
％相対湿度で１９．８％とポリエステル繊維とコットン
等量の編地の約４倍の大きい吸湿性を示した。この繊維
の黄色ブドウ状球菌を用いた菌減少率は９９％であっ
た。

【００４０】実施例５実施例１のＮｏ．３の吸湿機能性繊維を金属イオンで処
理せずに実施例４と同様にして丸編地を製造し、硝酸銀
水溶液に浸漬して緩く攪拌しつつ５０℃、３０分間処理
した後、水洗し乾燥した。硝酸銀水溶液の濃度、浸漬時
間を変更し、繊維製品中の銀の含有量を変化させ、黄色
ブドウ状球菌を用いた菌減少率を測定し、表２にその結
果を示した。

【００４１】

【表２】

【００４２】実施例６実施例１のＮｏ．３の吸湿機能性繊維を金属イオンで処
理せずに実施例４と同様にして丸編地を製造し、硝酸コ
バルト（Ｃｏ）水溶液に浸漬して緩く攪拌しつつ５０
℃、３０分間処理した後、水洗し乾燥した。硝酸銀水溶
液の濃度、浸漬時間を変更し、繊維製品中の銀の含有量
を変化させ、トリメチルアミンを用いた消臭率を測定
し、表３にその結果を示した。

【００４３】

【表３】

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年４月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】架橋を行うのは紡糸が完了し、繊維形成が
完了した時点で行う。エステル結合による架橋であるの
で加熱による脱水によって架橋は促進される。本発明の
吸湿機能性繊維はこの架橋を熱処理により適度に進行さ
せることによって、繊維の吸水時の形態保持性、即ちゲ
ル強度の向上を達成することができた。しかし、過度に
熱処理すると部分的には架橋が進行するが、部分的には
架橋が破壊されてしまうことが判明した。本発明の際に
用いる熱処理条件は２１０℃以上で、温度Ｙ℃、処理時
間Ｔ分とすると、２１０≦Ｙ＜３０５−（８０／１１０）Ｔ５≦Ｔ≦１２０の範囲で行うことが好ましい。熱処理温度と熱処理時間
がこの範囲より小さいと大きなゲル強度が得られない。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】この熱処理は熱風循環タイプの熱処理機、
例えばサクション式熱風乾燥機等で実施できるが、綿を
積層し、熱風を綿の上から吹き付け、下から吸引するサ
クションタイプの場合には熱処理斑が小さく好ましい。
このタイプの熱処理機を使用する場合には処理時間を短
縮できるが、ゲル強度を向上するためには２１０≦Ｙ＜２９５−Ｔ５≦Ｔ≦８０の範囲で行うことが好ましい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸水率が３００重量％以上で、吸水後も
繊維形態を保持し、２０℃、相対湿度６５％での水分率
が３５重量％以上で銀、銅、鉄、コバルト、ニッケルの
少なくとも１種を金属イオンとして含有することを特徴
とする吸湿機能性繊維。
【請求項２】請求項１記載の吸湿機能性繊維を０．５
重量％以上含有することを特徴とする繊維製品。