JPWO2012098742A1 - 抗菌性樹脂組成物の製造方法、抗菌性繊維および抗菌性フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
また、このような抗菌性樹脂組成物に含有される抗菌剤としては、有機系抗菌剤と比べて安全性が高く、抗菌作用が長期間持続し、かつ、耐熱性にも優れることから、無機系抗菌剤が好適に用いられており、中でも、水分との接触によって銀イオン等を溶出可能な抗菌性ガラスが広く用いられている。
そして、抗菌性樹脂組成物における樹脂成分としては、結晶性が比較的低く、繊維やフィルムへの加工が容易であるポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)や、結晶性は比較的高いものの、融点が比較的低く、プレートその他の成形品への加工が容易であるポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)が好適に用いられている(例えば、特許文献1および2)。
特に、抗菌性繊維や抗菌性フィルムに用いられる抗菌性ガラスは、粒径が非常に小さいため、比表面積が大きくなるという特徴がある。
そのため、かかる抗菌性ガラスの水分含有量は所定以上になりやすい傾向が見られる。
したがって、これに起因して特許文献1の抗菌性樹脂組成物におけるポリエチレンテレフタレート樹脂は、加熱溶融される際に加水分解を起こしやすいという問題が見られた。
その際、抗菌性樹脂組成物は、例えば、約270℃といった高温に加熱されながら成形されることになる。
したがって、特許文献1の抗菌性樹脂組成物においては、上述した抗菌性ガラスに含有された所定以上の水分によるポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解が、さらに促進されることになる。
すなわち、まず、抗菌性ガラスを抗菌性樹脂組成物の最終濃度よりも濃くなるように加熱溶融した状態の樹脂成分に対して含有させた、所謂、マスターバッチを製造し、次いで、得られたマスターバッチを樹脂成分に対して加え、混合・分散させ、最終濃度の抗菌性樹脂組成物を得るのが一般的である。
したがって、特許文献1の場合のように、樹脂成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂に対し、抗菌性ガラスが高濃度で含まれるマスターバッチにおいては、抗菌性ガラスの配合量の増加に伴って水分含有量も増加することになる。
その結果、特許文献1の抗菌性樹脂組成物においては、上述した抗菌性ガラスに含有された所定以上の水分によるポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解が、加熱溶融した際に、より一段と促進されることになる。
それに加え、抗菌性ガラスが高濃度で含まれるマスターバッチにおいては、抗菌性ガラスに含まれるリン酸等の酸成分により、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解が、さらに促進される。
また、ポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解を起こしてしまうと、それに伴い、ポリエチレンテレフタレート樹脂中への抗菌性ガラスの分散性が過度に低下してしまい、透明性や抗菌性に優れた抗菌性樹脂組成物を得ることが困難になるという問題も見られた。
しかしながら、樹脂成分としてポリエチレンテレフタレート樹脂を単独で用いた場合には、特許文献1の場合と同様に、抗菌性ガラスに含有された所定以上の水分によって、加熱溶融の際に、ポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解し易いという問題が見られた。
すなわち、ポリブチレンテレフタレート樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂と比較して、結晶性が高いことから、優れた柔軟性が要求される抗菌性繊維や抗菌性フィルムに加工することが困難になるという問題が見られた。
そればかりか、特許文献2の実施例においては、樹脂成分としてポリブチレンテレフタレート樹脂を単独で用いた例しか開示されておらず、混合樹脂を用いた抗菌性樹脂組成物については、具体的に開示されていない。
したがって、特許文献2においては、抗菌性繊維や抗菌性フィルムにも加工可能なポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分として用いつつも、耐加水分解性を有する抗菌性樹脂組成物については、何ら考慮がなされていなかった。
すなわち、本発明の目的は、抗菌性繊維や抗菌性フィルムにも加工可能なポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分としつつも、耐加水分解性を有し、ひいては抗菌性ガラスの分散性に優れたマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物、それを加工してなる抗菌性繊維、抗菌性フィルムおよびマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物の製造方法を提供することにある。
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部
すなわち、ポリブチレンテレフタレート樹脂と比較して、結晶性が低いポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分として含んでいることから、抗菌性樹脂組成物を、優れた柔軟性が要求される抗菌性繊維や抗菌性フィルム等に安定的に加工することができる。
また、ポリエチレンテレフタレート樹脂と比較して、耐加水分解性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂を所定の範囲内の値で含むことにより、抗菌性樹脂組成物の製造および成形における加熱溶融の際に、抗菌性ガラスに含まれる水分に起因してポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを、効果的に抑制することができる。
また、抗菌性ガラスを所定範囲内の値で含むことにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解をより効果的に抑制し、抗菌性ガラスを樹脂成分中に均一に分散させ、優れた抗菌効果を得ることができる。
したがって、本発明によれば、抗菌性繊維や抗菌性フィルムにも加工可能なポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分としつつも、耐加水分解性を有し、ひいては抗菌性ガラスの分散性に優れた抗菌性樹脂組成物を得ることができる。
このように構成することにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂の相溶性を向上させて、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制し、抗菌性ガラスをさらに均一に分散させることができる。
このように構成することにより、マスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物を製造する際に、抗菌性ガラスを乾燥させる工程を省略した場合であっても、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制し、抗菌性ガラスを均一に分散させることができる。
このように構成することにより、抗菌性ガラスをより均一に分散させることができるばかりか、抗菌性樹脂組成物を安定的に抗菌性繊維や抗菌性フィルムに加工することができる。
このように構成することにより、抗菌性樹脂組成物の変色を防ぎつつ、抗菌性樹脂組成物における銀イオン等の溶出量を好適な範囲に調節することができる。
このように構成することにより、抗菌性ガラスをさらに均一に分散させることができる。
すなわち、本発明の抗菌性繊維であれば、所定の抗菌性樹脂組成物を加工してなることから、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂を加水分解させることなく、抗菌性ガラスが均一に分散した高品質な抗菌性繊維を得ることができる。
すなわち、本発明の抗菌性フィルムであれば、所定の抗菌性樹脂組成物を加工してなることから、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂を加水分解させることなく、抗菌性ガラスが均一に分散した高品質な抗菌性フィルムを得ることができる。
(a)(C)成分としての抗菌性ガラスを、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、5〜40重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、マスターバッチを得る第1の工程
(b)マスターバッチを、(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.5〜25重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、下記配合組成を有するマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物を得る第2の工程
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部
すなわち、第1の工程(a)を含むことにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂よりも耐加水分解性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂を樹脂成分としたマスターバッチを製造することができる。
したがって、ポリエチレンテレフタレート樹脂を樹脂成分としてマスターバッチを製造した場合に生じ易いポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を、効果的に抑制することができる。
また、第2の工程(b)を含むことにより、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制し、最終濃度の抗菌性ガラスを均一に分散させた抗菌性樹脂組成物を得ることができる。
よって、本発明によれば、抗菌性繊維や抗菌性フィルムにも加工可能なポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分としつつも、耐加水分解性を有し、ひいては抗菌性ガラスの分散性に優れた抗菌性樹脂組成物を、安定的に製造することができる。
第1の実施形態は、(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂と、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂と、(C)成分としての銀イオンを溶出する抗菌性ガラスと、を含む抗菌性樹脂組成物であって、下記配合組成を有することを特徴とするマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物である。
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部
以下、第1の実施形態としてのマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物について、構成要件ごとに、具体的に説明する。
本発明のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物は、(A)成分としてポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分として含むことを特徴とする。
この理由は、ポリエチレンテレフタレート樹脂であれば、ポリブチレンテレフタレート樹脂と比較して、結晶性が低いため、抗菌性樹脂組成物を、優れた柔軟性が要求される抗菌性繊維や抗菌性フィルム等に安定的に加工することができるためである。
より具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂は、ポリブチレンテレフタレート樹脂と比較して、結晶化速度が小さく、かつ、高温でなければ結晶化が進まないという特徴がある。
したがって、ポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分とすることで、抗菌性樹脂組成物を製造および成形する過程における抗菌性樹脂組成物の結晶化を効果的に抑制して、抗菌性繊維や抗菌性フィルム等に安定的に加工することができる。
より具体的には、例えば、ペットボトルがそうであるように、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなるプラスチック製品は、現在、大量に流通している。
そのため、例えば、ポリブチレンテレフタレート樹脂等の他の樹脂材料と比較して、ポリエチレンテレフタレート樹脂は、非常に安価である。
さらに、ポリエチレンテレフタレート樹脂であれば、リサイクルが積極的に行われている現状からも明らかなように、他の樹脂材料と比較して再利用が容易であるため、このことが、ポリエチレンテレフタレート樹脂をより安価な樹脂材料としている。
この点、本発明のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物であれば、後述する(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂を所定の範囲内の値で含むことにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制することができ、ひいては抗菌性ガラスの分散性に優れた抗菌性樹脂組成物を得ることができる。
なお、かかる耐加水分解性についての詳細は、後述する(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂の項において説明する。
本発明におけるポリエチレンテレフタレート樹脂は、基本的に、酸成分としてのテレフタル酸、あるいはそのエステル形成性誘導体と、グリコール成分としてのエチレングリコール、あるいはそのエステル形成誘導体と、の重縮合反応によって得られる重合体を指す。
但し、酸成分の全体量を100モル%とした場合に、20モル%以下の範囲内の値であれば、他の酸成分を含んでもよい。
同様に、グリコール成分の全体量を100モル%とした場合に、20モル%以下の範囲内の値であれば、他のグリコール成分を含んでもよい。
また、その他のグリコール成分としては、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、分子量400〜6000のポリエチレングリコール、ポリ−1,3−プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
また、ポリエチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量を10,000〜80,000の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、ポリエチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量をかかる範囲内の値とすることにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂の相溶性を向上させて、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制し、抗菌性ガラスをさらに均一に分散させることができるためである。
すなわち、ポリエチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量が10,000未満の値となると、抗菌性樹脂組成物における引張強度や引裂強度等の機械的特性が過度に低下したり、加熱溶融時の粘度が小さくなって、加工性が過度に低下したりする場合があるためである。一方、ポリエチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量が80,000を超えた値となると、ポリエチレンテレフタレート樹脂の粘度が過度に大きくなって、抗菌性ガラスを均一に分散させることが困難になる場合があるためである。
したがって、ポリエチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量を20,000〜60,000の範囲内の値とすることがより好ましく、30,000〜50,000の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
このとき、ポリエチレンテレフタレート樹脂の溶媒としては、オルトクロロフェノール、メタクレゾールとテトラクロロエタンの混合溶媒等を用いることができる。
また、固有粘度と分子量との関係式としては、例えば、下記式(1)で表わされるI.M.Wardの式を用いることができる。
[η]=3.07×10-4Mn0.77 (1)
([η]:オルトクロロフェノール中、25℃にて測定)
その他、ポリエチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量は、ポリスチレン換算によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定することもできる。
また、ポリエチレンテレフタレート樹脂の融点を150〜350℃の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、ポリエチレンテレフタレート樹脂の融点が150°未満の値となると、抗菌性樹脂組成物における引張強度や引裂強度等の機械的特性が過度に低下したり、加熱溶融時の粘度が小さくなって、加工性が過度に低下したりする場合があるためである。一方、ポリエチレンテレフタレート樹脂の融点が350℃を超えた値となると、抗菌性樹脂組成物の成形性が過度に低下したり、後述するポリブチレンテレフタレート樹脂との混合性が過度に低下したりする場合があるためである。
したがって、ポリエチレンテレフタレート樹脂の融点を200〜300℃の範囲内の値とすることがより好ましく、230〜270℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、ポリエチレンテレフタレート樹脂の融点は、ISO 3146に準拠して測定することができる。
また、ポリエチレンテレフタレート樹脂の配合量を、抗菌性樹脂組成物の全体量を100重量%とした場合に、80〜99.4重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、ポリエチレンテレフタレート樹脂の配合量をかかる範囲内の値とすることにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制することができる一方で、抗菌性樹脂組成物を抗菌性繊維や抗菌性フィルムに加工することが容易になるためである。
すなわち、ポリエチレンテレフタレート樹脂の配合量が80重量%未満の値となると、結晶性の高いポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量が過度に増加して、抗菌性繊維や抗菌性フィルムに加工することが困難になる場合があるためである。また、抗菌性ガラスの配合量が過度に増加して、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を抑制することが困難になる場合があるためである。一方、ポリエチレンテレフタレート樹脂の配合量が99.4重量%を超えた値となると、耐加水分解性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量が過度に減少して、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を抑制することが困難になる場合があるためである。また、抗菌性ガラスの配合量が過度に減少して、十分な抗菌性を発揮することが困難になる場合があるためである。
したがって、ポリエチレンテレフタレート樹脂の配合量を、抗菌性樹脂組成物の全体量を100重量%とした場合に、85〜99重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、90〜98重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
本発明のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物は、主成分である(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂とは別に、他の樹脂成分である(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことを特徴とする。
この理由は、ポリエチレンテレフタレート樹脂と比較して、耐加水分解性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことにより、抗菌性樹脂組成物の製造および成形における加熱溶融の際に、抗菌性ガラスに含まれる水分に起因してポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制することができるためである。
より具体的には、ポリブチレンテレフタレート樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂と比較して親油性が高いことから、ポリエチレンテレフタレート樹脂よりも水との親和性が低く、加水分解を起こしにくいと考えられる。
また、ポリブチレンテレフタレート樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂と比較して、単位重量当たりに含まれるエステル結合の数が少ないことも、ポリエチレンテレフタレート樹脂よりも加水分解を起こしにくい原因と考えられる。
よって、ポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことにより、主成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制することができ、抗菌性ガラスの分散性に優れ、かつ、安価な抗菌性樹脂組成物を得ることができる。
本発明におけるポリブチレンテレフタレート樹脂は、基本的に、酸成分としてのテレフタル酸、あるいはそのエステル形成性誘導体と、グリコール成分としての1,4−ブタンジオール、あるいはそのエステル形成誘導体と、の重縮合反応によって得られる重合体を指す。
但し、酸成分の全体量を100モル%とした場合に、20モル%以下の範囲内の値であれば、他の酸成分を含んでもよい。
同様に、グリコール成分の全体量を100モル%とした場合に、20モル%以下の範囲内の値であれば、他のグリコール成分を含んでもよい。
また、その他のグリコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、分子量400〜6000のポリエチレングリコール、ポリ−1,3−プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
また、ポリブチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量を10,000〜50,000の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、ポリブチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量をかかる範囲内の値とすることにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂の相溶性を向上させて、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制し、抗菌性ガラスをさらに均一に分散させることができるためである。
すなわち、ポリブチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量が10,000未満の値となると、抗菌性樹脂組成物における引張強度や引裂強度等の機械的特性が過度に低下したり、加熱溶融時の粘度が小さくなって、加工性が過度に低下したりする場合があるためである。一方、ポリブチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量が50,000を超えた値となると、ポリブチレンテレフタレート樹脂の粘度が過度に大きくなって、ポリエチレンテレフタレート樹脂中に分散させることが困難になる場合があるためである。
したがって、ポリブチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量を20,000〜45,000の範囲内の値とすることが好ましく、25,000〜40,000の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
このとき、ポリブチレンテレフタレート樹脂の溶媒としては、オルトクロロフェノール、メタクレゾールとテトラクロロメチレンの混合溶媒、あるいはヘキサフロロイソプロパノール等を用いることができる。
また、固有粘度と分子量との関係式としては、例えば、下記式(2)で表わされるBormannの式を用いることができる。
[η]=1.29×10-4×Mn0.871 (2)
([η]:フェノール/テトラクロロエタン(=6/4)中、30℃にて測定)
その他、ポリブチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量は、ポリスチレン換算によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定することもできる。
また、ポリブチレンテレフタレート樹脂の融点を120〜320℃の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、ポリブチレンテレフタレート樹脂の融点が120℃未満の値となると、抗菌性樹脂組成物における引張強度や引裂強度等の機械的特性が過度に低下したり、加熱溶融時の粘度が小さくなって、加工性が過度に低下したりする場合があるためである。一方、ポリブチレンテレフタレート樹脂の融点が320℃を超えた値となると、抗菌性樹脂組成物の成形性が過度に低下したり、ポリエチレンテレフタレート樹脂との混合性が過度に低下したりする場合があるためである。
したがって、ポリブチレンテレフタレート樹脂の融点を、170〜270℃の範囲内の値とすることがより好ましく、200〜240℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、ポリブチレンテレフタレート樹脂の融点は、ISO 3146に準拠して測定することができる。
また、ポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量を、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.5〜25重量部の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、ポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量をかかる範囲内の値とすることにより、抗菌性繊維や抗菌性フィルムにも加工可能なポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分としつつも、耐加水分解性を有し、ひいては抗菌性ガラスの分散性に優れた抗菌性樹脂組成物を得ることができるためである。
すなわち、ポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量が0.5重量部未満の値となると、ポリブチレンテレフタレート樹脂の絶対量が不足して、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を抑制することが困難になる場合があるためである。一方、ポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量が25重量部を超えた値となると、比較的結晶性の低いポリエチレンテレフタレート樹脂の配合量が過度に減少して、抗菌性繊維や抗菌性フィルムにも加工可能な抗菌性樹脂組成物を得ることが困難になる場合があるためである。
したがって、ポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量を、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、2〜15重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、3〜10重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
すなわち、図1には、横軸にポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対する(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量(重量部)を採り、左縦軸にマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物における耐加水分解性(相対値)を採った特性曲線Aと、右縦軸にマスターバッチに由来した抗菌樹脂組成物を加工してなる抗菌性繊維の機械的機能性(相対値)を採った特性曲線Bとが示してある。
また、マスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物の耐加水分解性は、具体的には、抗菌性樹脂組成物のIV値等、樹脂成分の加水分解との間に相関関係を有する値を基に評価することができる。
また、抗菌性繊維の機械的機能性は、抗菌性繊維における引張強度や引裂強度等を基に評価することができ、抗菌性繊維の成形性等に基づいても評価することができる。
なお、マスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物や抗菌性繊維に関する詳細は、実施例において記載する。
また、そのままポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量を増加させた場合にも、優れた耐加水分解性を維持できることが分かる。
一方、特性曲線Bから理解されるように、ポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量が増加するのに伴って、抗菌性繊維の機械的機能性は低下する傾向がある。
より具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、25重量部以下の範囲であれば、実用上要求されるレベルの機械的機能性を維持することができるものの、25重量部を超えた値になると、機械的機能性が過度に低下してしまうことが分かる。
かかる機械的機能性低下は、ポリブチレンテレフタレート樹脂の結晶性が、ポリエチレンテレフタレート樹脂と比較して高いことに起因すると考えられる。
いずれにしても、特性曲線AおよびBにより、ポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量を、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.5〜25重量部の範囲内の値とすることで、マスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物における耐加水分解性を向上させつつ、機械的機能性に優れた抗菌性繊維等を安定的に得られることが理解される。
本発明のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物は、(C)成分として、抗菌成分が銀イオンである抗菌性ガラスを含むことを特徴とする。
この理由は、このような抗菌性ガラスであれば、安全性が高く、抗菌作用が長期間持続し、かつ、耐熱性も高いことから、抗菌性樹脂組成物に含有させる抗菌剤としての適性に優れるためである。
また、本発明における抗菌性ガラスを、リン酸系抗菌性ガラスおよび硼ケイ酸系ガラス、あるいはいずれか一方とすることが好ましい。
この理由は、リン酸系抗菌性ガラスや硼ケイ酸系ガラスであれば、抗菌性樹脂組成物の変色を防ぎつつ、抗菌性樹脂組成物における銀イオン等の溶出量を好適な範囲に調節することができるためである。
また、リン酸系抗菌性ガラスのガラス組成として、Ag2O、ZnO、CaO、B2O3およびP2O5を含み、かつ、全体量を100重量%としたときに、Ag2Oの配合量を0.2〜5重量%の範囲内の値、ZnOの配合量を2〜60重量%の範囲内の値、CaOの配合量を0.1〜15重量%の範囲内の値、B2O3の配合量を0.1〜15重量%の範囲内の値、およびP2O5の配合量を30〜80重量%の範囲内の値とするとともに、ZnO/CaOの重量比率を1.1〜15の範囲内の値とすることが好ましい。
また、Ag2Oの配合量を0.2〜5重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、Ag2Oの配合量が、0.2重量%未満の値となると、抗菌性ガラスの抗菌性が不十分となるためであり、所定の抗菌効果を得るためには、多量の抗菌性ガラスが必要となるためである。一方、Ag2Oの配合量が、5重量%を超えると、抗菌性ガラスがより変色しやすくなり、また、コストが高くなり経済的に不利となるためである。
また、P2O5の配合量を30〜80重量%の範囲内の値が好ましい。
この理由は、かかるP2O5の配合量が30重量%未満となると、抗菌性ガラスの透明性が低下したり、あるいはAgイオンの均一な放出性や機械的強度が乏しくなるおそれがあるためであり、一方、かかるP2O5の配合量が80重量%を超えると、抗菌性ガラスが黄変しやすくなったり、また硬化性に乏しくなり機械的強度が低下するおそれがあるためである。
また、ZnOの配合量を、全体量に対して、2〜60重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかるZnOの配合量が2重量%未満の値となると、黄変防止効果や、抗菌性の向上効果が発現しない場合があるためであり、一方、かかるZnOの配合量が60重量%を超えると、抗菌性ガラスの透明性が低下したり、機械的強度が乏しくなったりする場合があるためである。
また、ZnOの配合量を、後述するCaOの配合量を考慮して定めることが好ましい。具体的には、ZnO/CaOで表される重量比率を、1.1〜15の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる重量比率が1.1未満の値となると、抗菌性ガラスの黄変を効率的に防止することができない場合があり、一方、かかる重量比率が15を超えると、抗菌性ガラスが白濁したり、あるいは、逆に、黄変したりする場合があるためである。
また、CaOの配合量を全体量に対して、0.1〜15重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかるCaOの配合量が0.1重量%未満となると黄変防止機能や溶融温度低下効果が発揮されないおそれがあるためであり、一方、かかるCaOの配合量が15重量%を超えると、抗菌性ガラスの透明性が逆に低下するおそれがあるためである。
また、B2O3の配合量を0.1〜15重量%の範囲内の値が好ましい。
この理由は、かかるB2O3の配合量が0.1重量%未満となると、抗菌性ガラスの透明性が低下したり、あるいはAgイオンの均一な放出性や機械的強度が乏しくなるおそれがあるためであり、一方、かかるB2O3の配合量が15重量%を超えると、抗菌性ガラスが黄変しやすくなったり、また硬化性に乏しくなり機械的強度が低下するおそれがある。
また、リン酸系抗菌性ガラスのガラス組成として、ZnOを実質的に含まない代りにAg2O、CaO、B2O3およびP2O5を含み、かつ、全体量を100重量%としたときに、Ag2Oの配合量を0.2〜5重量%の範囲内の値、CaOの配合量を15〜50重量%の範囲内の値、B2O3の配合量を0.1〜15重量%の範囲内の値、およびP2O5の配合量を30〜80重量%の範囲内の値とするとともに、CaO/Ag2Oの重量比率を5〜15の範囲内の値とすることが好ましい。
また、抗菌性ガラスにCaOを用いることにより、基本的に網目修飾酸化物としての機能を果たすとともに、抗菌性ガラスを作成する際の、加熱温度を低下させたり、黄変防止機能を発揮させたりすることができる。
すなわち、CaOの配合量を全体量に対して、15〜50重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかるCaOの配合量が15重量%未満となると、ZnOを実質的に含んでいないために、黄変防止機能や溶融温度低下効果が発揮されない場合があるためであり、一方、かかるCaOの配合量が50重量%を超えると、抗菌性ガラスの透明性が逆に低下するおそれがあるためである。
なお、CaOの配合量をAg2Oの配合量を考慮して定めることが好ましく、具体的には、CaO/Ag2Oで表される重量比率を5〜15の範囲内の値とすることが好ましい。
また、B2O3およびP2O5に関しては、ガラス組成1と同様の内容とすることができる。
さらに、CeO2、MgO、Na2O、Al2O3、K2O、SiO2、BaO等の成分についても、ガラス組成1と同様の内容とすることができる。
また、硼ケイ酸ガラスのガラス組成として、B2O3、SiO2、Ag2O、アルカリ金属酸化物を含み、かつ、全体量を100重量%としたときに、B2O3の配合量を30〜60重量%の範囲内の値、SiO2の配合量を30〜60重量%の範囲内の値、Ag2Oの配合量を0.2〜5重量%の範囲内の値、アルカリ金属酸化物の配合量を5〜20重量%の範囲内の値、Al2O3の配合量を0.1〜2重量%の範囲内の値および、全体量が100重量%に満たない場合には、残余成分として、他のガラス成分(アルカリ土類金属酸化物、CeO2、CoO等)を0.1〜33重量%の範囲内の値で含むことが好ましい。
また、SiO2は、抗菌性ガラスにおける網目形成酸化物としての機能を果たすとともに、黄変を防止する機能を果たしている。
また、Ag2Oは、抗菌性ガラスにおける必須構成成分であり、ガラス成分が溶解して、銀イオンを溶出させることにより、優れた抗菌性を長期間発現することができる。
また、アルカリ金属酸化物、例えば、Na2OやK2Oは、基本的に網目修飾酸化物としての機能を果たす一方、抗菌性ガラスの溶解特性の調整機能を発揮し、抗菌性ガラスの耐水性を低減させて、抗菌性ガラスからの銀イオン溶出量を調整することができる。
さらに、アルカリ土類金属酸化物、例えば、MgOやCaOをさらに添加することにより、網目修飾酸化物としての機能を果たせる一方、アルカリ金属酸化物と同様に、抗菌性ガラスの透明性改善機能や溶融温度の調整機能についても発揮することができる。
その他、CeO2やAl2O3等を、別途添加することにより、電子線に対する変色性や透明性、あるいは機械的強度を向上させることもできる。
また、抗菌性ガラスの体積平均粒径(体積平均一次粒径、D50)を0.1〜10μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、抗菌性ガラスの体積平均粒径をかかる範囲内の値とすることにより、抗菌性ガラスをより均一に分散させることができるばかりか、抗菌性樹脂組成物を安定的に抗菌性繊維や抗菌性フィルムに加工することができるためである。
すなわち、抗菌性ガラスの体積平均粒径が0.1μm未満の値となると、樹脂成分中への混合・分散が困難になったり、光散乱が生じ易くなったり、あるいは透明性が低下したりする場合があるためである。一方、抗菌性ガラスの体積平均一次粒径が10μmを超えた値となると、樹脂成分への混合・分散が困難になったり、あるいは、抗菌性繊維や抗菌性フィルムを製造する場合には、表面平滑性や透明性、更には機械的強度が著しく低下したりする場合があるためである。
したがって、抗菌性ガラスの体積平均粒径を0.5〜5μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1〜3μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、抗菌性繊維および抗菌性フィルムにおいて、特に好ましい抗菌性ガラスの体積平均粒径については、後述する。
なお、抗菌性ガラスの体積平均粒径(D50)は、レーザ方式のパーティクルカウンター(JIS Z 8852−1に準拠)や沈降式の粒度分布計を用いて得られる粒度分布や、あるいは、抗菌性ガラスの電子顕微鏡写真をもとに画像処理を実施して得られる粒度分布から算出することができる。
また、抗菌性ガラスの比表面積を10,000〜300,000cm2/cm3の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる比表面積が10,000cm2/cm3未満の値となると、樹脂成分中への混合分散や取扱いが困難となったり、あるいは抗菌性繊維を製造する場合に、表面平滑性や機械的強度が低下したりする場合があるためである。一方、かかる比表面積が300,000cm2/cm3を超えると、逆に、取扱いが困難となって、樹脂成分中への混合・分散が容易となったり、あるいは、光散乱が生じやすくなって、透明性が低下したりするためである。
したがって、抗菌性ガラスの比表面積を15,000〜200,000cm2/cm3の範囲内の値とすることがより好ましく、18,000〜150,000cm2/cm3の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、抗菌性ガラスの比表面積(cm2/cm3)は、粒度分布測定結果より求めることができ、抗菌性ガラスを球状と仮定して、粒度分布の実測データから、単位体積あたり(cm3)の表面積(cm2)として算出することができる。
また、抗菌性ガラスの形状を、多面体、すなわち、複数の角や面から構成されており、例えば、6〜20面体からなる多面体とすることが好ましい。
この理由は、抗菌性ガラスの形状を多面体とすることにより、球状等の抗菌性ガラスと異なり、光が面内を一定方向に進行しやすくなるためである。したがって、抗菌性ガラスに起因した光散乱を有効に防止することができ、そのため、抗菌性ガラスの透明性を向上させることができる。
また、このように抗菌性ガラスを多面体とすることにより、樹脂成分中への混合・分散が容易となるばかりか、特に、紡糸装置等を用いて抗菌性繊維を製造した場合に、抗菌性ガラスが一定方向に配向しやすいという特徴がある。したがって、抗菌性ガラスを樹脂成分中に均一に分散させやすくなるとともに、樹脂成分中での抗菌性ガラスによる光の散乱を効果的に防止して、優れた透明性を発揮することができる。
さらに、このように抗菌性ガラスの形状が多面体であれば、後述する外添剤が付着しやすくなって、製造時や使用時等に再凝集しにくいため、抗菌性ガラスの製造時における平均粒径やばらつきの制御が容易となるためである。
また、抗菌性ガラスに対し、凝集シリカ粒子(乾式シリカ、湿式シリカ)を外添させることも好ましい。もちろん、凝集シリカ粒子を主成分としたものであれば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、シラスバルーン、石英粒子、ガラスバルーン等の一種単独又は二種以上の組合せであってもよい。
特に、これらのうち、凝集シリカ粒子(乾式シリカ、湿式シリカ)あるいは、その水分散体であるコロイダルシリカは、数平均一次粒径が小さく、抗菌性ガラスに対する分散性が極めて優れているために好ましい外添剤である。
すなわち、このような凝集シリカ粒子は、凝集状態がほぐれながら分散するため、抗菌性ガラスの周囲に付着して、樹脂成分中であっても、当該抗菌性ガラスを均一に分散させることができるためである。
この理由は、かかる外添剤の数平均二次粒径が1μm未満の値となると、抗菌性ガラスの分散性が乏しくなったり、光散乱が生じやすくなったりして、透明性が低下したりするためである。一方、かかる外添剤の数平均二次粒径が15μmを超えると、樹脂成分中への混合・分散や取扱いが同様に困難となったり、あるいは、抗菌性繊維や抗菌性フィルムを製造する場合に、表面平滑性や透明性、さらには機械的強度が著しく低下したりする場合があるためである。
したがって、外添剤の数平均二次粒径を5〜12μmの範囲内の値とすることがより好ましく、6〜10μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、外添剤の数平均二次粒径は、レーザ方式のパーティクルカウンター(JIS Z 8852−1に準拠)や沈降式の粒度分布計を用いて測定することができる。また、これらの電子顕微鏡写真から画像処理することによっても、外添剤の数平均二次粒径を算出することができる。
この理由は、外添剤の数平均一次粒径が0.005μm未満の値となると、抗菌性ガラスの分散性を向上させる効果が乏しくなったり、光散乱が生じやすくなったりして、透明性が低下したりするためである。一方、外添剤の数平均一次粒径が0.5μmを超えると、同様に、抗菌性ガラスの分散性を向上させる効果が乏しくなったり、抗菌性繊維や抗菌性フィルムを製造する際に、樹脂成分中への混合・分散や取扱いが同様に困難となったり、表面平滑性や透明性、さらには機械的強度が低下したりする場合があるためである。
したがって、外添剤の数平均一次粒径を0.01〜0.2μmの範囲内の値とすることがより好ましく、0.02〜0.1μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、外添剤の数平均一次粒径は、数平均二次粒径と同様の方法にて測定することができる。
この理由は、かかる外添剤の添加量が0.1重量部未満の値となると、抗菌性ガラスの分散性が著しく乏しくなるためである。一方、かかる外添剤の添加量が50重量部を超えた値となると、抗菌性ガラスと均一に混合することが困難となったり、あるいは得られる抗菌性樹脂組成物の透明性が低下したりする場合が生じるためである。
したがって、外添剤の添加量を、抗菌性ガラス100重量部に対して、0.5〜30重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜10重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、抗菌性ガラスが水分を含む場合であっても、当該水分の含有量を、抗菌性ガラスの固形成分100重量%に対して、1×10-4〜5重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、水分含有量をかかる範囲内の値とすることにより、抗菌性樹脂組成物を製造する際に、抗菌性ガラスを乾燥させる工程を省略した場合であっても、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制し、抗菌性ガラスを均一に分散させることができるためである。
すなわち、かかる水分含有量が1×10-4重量%未満の値となると、抗菌性ガラスの乾燥設備が過度に大掛かりになったり、乾燥工程に要する時間が過度に長くなったりする場合があり、著しく経済性に欠ける場合があるためである。一方、かかる水分含有量が5重量%を超えた値となると、ポリブチレンテレフタレート樹脂を用いた場合であっても、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を安定的に抑制することが困難になる場合があるためである。
したがって、抗菌性ガラスの水分含有量を、抗菌性ガラスの固形成分100重量%に対して、1×10-3〜1重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、1×10-2〜1×10-1重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、抗菌性ガラスにおける水分含有量の測定は、例えば、電子水分計で105℃における加熱減量法により行うことができ、あるいは、カールフィッシャー法を用いても行うことができる。
また、抗菌性ガラスの配合量を、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、抗菌性ガラスの配合量をかかる範囲内の値とすることにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制し、抗菌性ガラスを樹脂成分中に均一に分散させ、優れた抗菌効果を得ることができるためである。
すなわち、抗菌性ガラスの配合量が0.1重量部未満の値となると、抗菌性ガラスの絶対量が不足して、抗菌性樹脂組成物に対し、十分な抗菌性を付与することが困難になる場合があるためである。一方、抗菌性ガラスの配合量が10重量部を超えた値となると、抗菌性ガラスの配合量の増加に伴って、抗菌性ガラスに含有される水分量も増加するため、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を十分に抑制することが困難になる場合があるためである。また、抗菌性繊維や抗菌性フィルムに加工することが困難になる場合があるためである。
したがって、抗菌性ガラスの配合量を、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.15〜1重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.2〜0.5重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、抗菌性ガラスの配合量とは、抗菌性ガラスが水分を含有する場合には、その水分含有量を含めた配合量を意味する。
また、本発明のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物は、(D)成分として、抗菌性ガラスの分散助剤を含むことが好ましい。
この理由は、分散助剤を含むことにより、抗菌性ガラスをさらに均一に分散させることができるためである。
また、分散助剤の種類としては、特に限定されるものではなく、例えば、脂肪族アマイド系分散助剤、炭化水素系分散助剤、脂肪酸系分散助剤、高級アルコール系分散助剤、金属石けん系分散助剤、エステル系分散助剤等を用いることができるが、中でも、脂肪族アマイド系分散助剤が、特に好ましい。
また、脂肪族アマイド系分散助剤は、ステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド等の脂肪酸アマイドと、メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド等のアルキレン脂肪酸アマイドとに大別されるが、アルキレン脂肪酸アマイドを用いることがより好ましい。
この理由は、アルキレン脂肪酸アマイドであれば、脂肪酸アマイドと比較して、抗菌性樹脂組成物の熱安定性を低下させることなく、抗菌性ガラスの分散性を向上させることができるためである。
また、融点が141.5〜146.5℃であり、抗菌性樹脂組成物の成形時における安定性に優れることから、エチレンビスステアリン酸アマイドを用いることが、特に好ましい。
また、分散助剤の配合量を、抗菌性ガラス100重量部に対して、1〜20重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、分散助剤の配合量が1重量部未満の値となると、分散助剤の絶対量が不足して、樹脂成分に対する抗菌性ガラスの分散性を十分に向上させることが困難になる場合があるためである。一方、分散助剤の配合量が20重量部を超えた値となると、抗菌性樹脂組成物における引張強度や引裂強度等の機械的特性が過度に低下したり、分散助剤が抗菌性樹脂組成物からブリードアウトし易くなったりする場合があるためである。
したがって、分散助剤の配合量を、抗菌性ガラス100重量部に対して、3〜12重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、5〜8重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
第2の実施形態は、第1の実施形態としてのマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物を加工してなる抗菌性繊維および抗菌性フィルムである。
以下、第2の実施形態としての抗菌性繊維および抗菌性フィルムについて、第1の実施形態と重複する内容については省略しつつ、具体的に説明する。
(1)直径
抗菌性繊維の直径を10〜30μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる抗菌性繊維の直径が10μm未満の値となると、抗菌性繊維の機械的強度が低下したり、安定的な製造が困難になったりする場合があるためである。一方、かかる抗菌性繊維の直径が30μmを超えた値となると、抗菌性繊維の柔軟性が失われ、使用用途が過度に制限される場合があるためである。
したがって、抗菌性繊維の直径を12〜25μmの範囲内の値とすることがより好ましく、15〜20μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、このような抗菌性繊維の直径は、電子顕微鏡やマイクロメータ、あるいは、ノギスによって測定することができる。
なお、抗菌性繊維においては、その直径との関係を考慮して、使用する抗菌性ガラスの体積平均粒径(D50)を、特に、0.3〜3μmの範囲内の値とすることが好ましく、0.8〜1.5μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
また、抗菌性繊維の製造方法としては、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。
例えば、紡糸温度250〜350℃の条件下、抗菌性樹脂組成物をパック内で溶融した後に、例えば、36ホールの口金ノズル(直径:10〜30μm)より吐出させて、紡速2000〜5000m/分にて紡糸して得ることが好ましい。
なお、得られた抗菌性繊維は、撚糸をする際に、例えば、20本の非抗菌性繊維中に、1本の割合で用いることで、十分な抗菌性を得ることができる。
したがって、この場合、着色抗菌性糸を製造する場合であっても、非抗菌性繊維にのみ着色剤を含有させて、抗菌性繊維については、着色剤の含有を省略することができるため、多様な着色抗菌性糸を、容易に製造することが可能となる。
(1)厚さ
抗菌性フィルムの厚さを2〜2,000μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる抗菌性フィルムの厚さが2μm未満の値となると、抗菌性フィルムの機械的強度が低下したり、安定的な製造が困難になったりする場合があるためである。一方、かかる抗菌性フィルムの厚さが2,000μmを超えた値となると、抗菌性フィルムの柔軟性が失われ、使用用途が過度に制限される場合があるためである。
したがって、抗菌性フィルムが装飾用フィルム等に用いられる薄膜の場合には、その厚さを5〜200μmの範囲内の値とすることがより好ましく、10〜100μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
一方、抗菌性フィルムがタッチパネル等に用いられる成形用フィルムの場合には、その厚さを300〜1,500μmの範囲内の値とすることがより好ましく、500〜1,000μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、このような抗菌性フィルムの厚さは、電子顕微鏡やマイクロメータ、あるいは、ノギスによって測定することができる。
なお、抗菌性フィルムにおいては、その厚さとの関係を考慮して、使用する抗菌性ガラスの体積平均粒径(D50)を、特に、1〜8μmの範囲内の値とすることが好ましく、2〜5μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
また、抗菌性フィルムにおいては、耐久性を向上させる目的から、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂に加えて、さらなる樹脂成分として、ポリカーボネート樹脂を加えることも好ましい。
この場合、ポリカーボネート樹脂の配合量を、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.1〜50重量部の範囲内の値とすることが好ましく、1〜30重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、5〜25重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、抗菌性フィルムの製造方法としては、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。
例えば、溶融温度250〜350℃の条件下、溶融押出機にて抗菌性樹脂組成物を溶融し、ダイから押出して未延伸フィルムを得ることが好ましい。
次いで、得られた未延伸フィルムを30〜90℃の範囲で予熱し、低速ローラと高速ローラとの間で、赤外線ヒータにて加熱しながら製膜方向に延伸後、横方向にも延伸し、二軸延伸フィルムとしての抗菌性フィルムを得ることが好ましい。
第3の実施形態は、(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂と、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂と、(C)成分としての銀イオンを溶出する抗菌性ガラスと、を含むマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物の製造方法であって、下記第1の工程(a)および第2の工程(b)を含むことを特徴とするマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物の製造方法である。
(a)(C)成分としての抗菌性ガラスを、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、5〜40重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、マスターバッチを得る第1の工程
(b)マスターバッチを、(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.5〜25重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、下記配合組成を有するマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物を得る第2の工程
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部
以下、第3の実施形態としてのマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物の製造方法について、第1の実施形態と重複する内容については省略しつつ、具体的に説明する。
まず、ガラス原材料を正確に秤量した後、均一に混合する。
また、ガラス原材料を混合するに際して、万能攪拌機(プラネタリーミキサ)、アルミナ磁器潰らい機、ボールミル、プロペラミキサ等の混合機械(ミキサ)を使用することが好ましい。
なお、例えば、万能攪拌機を用いた場合、公転数を100rpm、自転数を250rpmとし、10分〜3時間の条件で、ガラス原材料を攪拌混合することが好ましい。
また、溶融条件としては、例えば、溶融温度を1100〜1500℃、溶融時間を1〜8時間の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、このような溶融条件であれば、ガラス融液の生産効率を高めるとともに、製造時における抗菌性ガラスの黄変性を可及的に少なくすることができるためである。
なお、このようなガラス融液を得た後、それを流動水中に注入して冷却し、水粉砕を兼ねてガラス体とすることが好ましい。
次いで、得られたガラス体を粉砕し、多面体であって、所定の平均粒子径を有する抗菌性ガラスとする。
具体的には、以下に示すような粗粉砕、中粉砕、および微粉砕を行う。
このように実施することで、均一な平均粒子径を有する抗菌性ガラスを効率的に得ることができる。
ただし、用途によっては平均粒径をより細かく制御するために、粉砕工程の後、分級工程をさらに設けて、ふるい処理等を実施することも好ましい。
粗粉砕は、体積平均粒径が10mm程度になるように、ガラス体を粉砕する工程である。
より具体的には、溶融状態のガラス融液をガラス体とする際に水砕したり、無定形のガラス体を素手やハンマー等を用いて粉砕したりして、所定の平均粒子径とする。
なお、粗粉砕後の抗菌性ガラスは、通常、角の無い塊状であることが電子顕微鏡写真から確認されている。
中粉砕は、体積平均粒径が1mm程度になるように、粗粉砕後の抗菌性ガラスを粉砕する工程である。
より具体的には、例えば、ボールミルを用いて、体積平均粒径が10mm程度の抗菌性ガラスを、体積平均粒径が5mm程度の抗菌性ガラスとし、次いで、回転ウスや回転ロール(ロールクラッシャ−)を用いて、体積平均粒径が1mm程度の抗菌性ガラスとすることが好ましい。
この理由は、このように多段階で中粉砕を行なうことにより、粒径が過度に小さい抗菌性ガラスが生じることなく、所定粒子径を有する抗菌性ガラスを効果的に得ることができるためである。
なお、中粉砕後の抗菌性ガラスは、角を有する多面体であることが電子顕微鏡写真から確認されている。
微粉砕は、体積平均粒径が0.1〜10μmになるように、体積平均粒径が1〜15μmの外添剤としての凝集シリカ粒子を添加した状態で、中粉砕後の抗菌性ガラスを粉砕する工程である。
より具体的には、例えば、回転ウス、回転ロール(ロールクラッシャ−)、振動ミル、縦型ミル、乾式ボールミル、遊星ミル、サンドミル、あるいはジェットミルを用いて抗菌性ガラスを粉砕する。
これらの乾式粉砕機のうち、特に、縦型ミル、乾式ボールミル、遊星ミル及びジェットミルを用いることが好ましい。
この理由は、縦型ミルや遊星ミル等を用いることにより、適度なせん断力を付与することができ、粒径が過度に小さい抗菌性ガラスが生じることなく、所定粒子径を有する多面体の抗菌性ガラスが効果的に得られるためである。
また、乾式ボールミルとは、容器内に、粉砕メディアと、被粉砕物とを仕込み、容器を回転させて被粉砕物を乾式状態で粉砕する乾式粉砕機の総称である。
また、遊星ミル1とは、図3に示すように、公転軸5と自転軸6の方向が共に鉛直方向である粉砕容器2に被粉砕物3を仕込み、それを回転させて粉砕を行う乾式粉砕機の総称である。さらに、ジェットミルとは、粉砕メディアを用いることなく、容器内で、被粉砕物同士を衝突させて、粉砕を行う乾式粉砕機の総称である。
より具体的には、縦型ミルや乾式ボールミル、遊星ミル等を用いた場合、ジルコニアボールまたはアルミナボールを粉砕メディア4として、容器を30〜100rpmで回転させ、中粉砕後の抗菌性ガラスを5〜50時間の間処理することが好ましい。また、ジェットミルを用いた場合、容器内で加速させて、0.61〜1.22MPa(6〜12Kgf/cm2)の圧力で、中粉砕後の抗菌性ガラス同士を衝突させることが好ましい。
なお、乾式ボールミルやジェットミル等を用いて微粉砕した後の抗菌性ガラスは、中粉砕後の抗菌性ガラスよりも多くの角を有する多面体であって、体積平均粒径(D50)や比表面積を所定範囲に調整しやすいことが電子顕微鏡写真および粒度分布測定により確認されている。
この理由は、遊星ミル等にサイクロン等の分級装置を取り付けて、抗菌性ガラスを凝集させることなく、循環させることができるためである。
したがって、循環回数を制御することによって、抗菌性ガラスにおける体積平均一次粒子径や粒度分布を所望範囲に容易に調整することができるとともに、微粉砕後の乾燥工程を省略することが可能となる。
一方、所定範囲以下の抗菌性ガラスについては、乾燥状態であれば、バグフィルターを用いて、容易に除去することができるためである。したがって、抗菌性ガラスにおける体積平均粒径や粒度分布の調整が、ますます容易となる。
次いで、第1の工程(a)として、得られた抗菌性ガラスを、ポリブチレンテレフタレート樹脂に対して添加した後、混合・分散させ、マスターバッチを得る工程を実施することを特徴とする。
この理由は、ポリエチレンテレフタレート樹脂よりも耐加水分解性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂に対して抗菌性ガラスを分散させ、マスターバッチを製造することにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂を樹脂成分としてマスターバッチを製造した場合に生じ易いポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を、効果的に抑制することができるためである。
すなわち、マスターバッチにおける抗菌性ガラスの濃度は、最終的に得られる抗菌性樹脂組成物における抗菌性ガラスの濃度よりも、例えば、50倍も大きな値となる。
したがって、マスターバッチにおいては、抗菌性ガラスの濃度の増加に伴って、抗菌性ガラスに含有された水分量も増加することになる。
その結果、ポリブチレンテレフタレート樹脂よりも耐加水分解性に劣るポリエチレンテレフタレート樹脂を樹脂成分としてマスターバッチを製造した場合、マスターバッチの樹脂成分が著しく加水分解を起こしやすくなる。
その結果、マスターバッチを介さない場合であっても、製造工程における過剰な熱量や混練時間に起因して、ポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解を起こしやすくなる場合がある。
そこで、ポリエチレンテレフタレート樹脂よりも耐加水分解性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂を樹脂成分としてマスターバッチを製造することにより、マスターバッチの樹脂成分が加水分解することを効果的に抑制することができる。
なお、一般に、ポリブチレンテレフタレート樹脂の融点の方が、ポリエチレンテレフタレート樹脂の融点よりも低いことが知られている。
このため、ポリブチレンテレフタレート樹脂を樹脂成分としてマスターバッチを製造することで、マスターバッチを製造する際に加えられる熱量や混練時間を抑制できることになる。
したがって、このことも、ポリブチレンテレフタレート樹脂を樹脂成分としてマスターバッチを製造した場合にマスターバッチの樹脂成分が加水分解を起こしにくい原因の一つと考えられる。
この理由は、マスターバッチを製造する際の抗菌性ガラスの添加量が5重量部未満の値となると、最終的に得られる抗菌性樹脂組成物における抗菌性ガラスの配合量が過度に少なくなって、十分な抗菌効果を得ることが困難になる場合があるためである。一方、マスターバッチを製造する際の抗菌性ガラスの添加量が40重量部を超えた値となると、マスターバッチの樹脂成分であるポリブチレンテレフタレート樹脂が加水分解を起こしやすくなる場合があるためである。また、最終的に得られる抗菌性樹脂組成物における主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解を起こしやすくなる場合もあるためである。
したがって、マスターバッチを製造する際の抗菌性ガラスの添加量を、ポリブチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、10〜30重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、20〜25重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、マスターバッチの製造は、従来公知の方法によって行うことができる。
より具体的には、ポリブチレンテレフタレート樹脂に対して抗菌性ガラスを添加しながら、二軸混練押出成形機を用いて、例えば、250〜350℃の温度条件下、スクリュー回転数150〜300rpmで混合・分散させ、自動供給速度20〜40kg/時の押出し速度にて、直径1〜5mmの円形小孔から押出すことによって行うことができる。
また、マスターバッチの形状は、特に限定されるものではないが、例えば、直径1〜5mm、長さ1〜10mmの円筒状のペレットとすることが好ましい。
次いで、得られたマスターバッチを、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.5〜25重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、下記配合組成を有するマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物を得ることを特徴とする。
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部
この理由は、第1の工程(a)で得られたマスターバッチを、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂に対して混合・分散することにより、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制し、最終濃度の抗菌性ガラスを均一に分散させた抗菌性樹脂組成物を得ることができるためである。
すなわち、水分を含有した高濃度の抗菌性ガラスが、比較的耐加水分解性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂中に分散された状態で、比較的耐加水分解性に劣った主成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂中に混合・分散されることになる。
したがって、加水分解の原因となる高濃度の抗菌性ガラスが、ポリブチレンテレフタレート樹脂によって、謂わば、コーティングされた状態で、ポリエチレンテレフタレート樹脂中に混合・分散されることになる。
よって、例えば、二軸混練機等により溶融混練されることにより、最もポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解が起こりやすい段階において、ポリエチレンテレフタレート樹脂と、抗菌性ガラスとが、程良く分離されることとなる。
その結果、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制し、最終濃度の抗菌性ガラスを均一に分散させた抗菌性樹脂組成物を得ることができる。
この理由は、マスターバッチの添加量が0.5重量部未満の値となると、最終的に得られる抗菌性樹脂組成物における抗菌性ガラスの配合量が過度に少なくなって、十分な抗菌効果を得ることが困難になる場合があるためである。また、ポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量が過度に少なくなって、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制することが困難になる場合があるためである。一方、マスターバッチの添加量が25重量部を超えた値となると、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂の配合量が過度に少なくなって、抗菌性樹脂組成物を抗菌性繊維や抗菌性フィルムに加工することが困難になる場合があるためである。
したがって、マスターバッチの添加量を、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、1〜20重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、2〜15重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、マスターバッチと、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂との混合・分散は、従来公知の方法によって行うことができる。
より具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂に対してマスターバッチを添加しながら、二軸混練押出成形機を用いて、例えば、250〜350℃の温度条件下、スクリュー回転数150〜300rpmで混合・分散させ、自動供給速度20〜40kg/時の押出し速度にて、直径1〜5mmの円形小孔から押出すことによって行うことができる。
1.抗菌性ガラスの製造
(1)溶融工程
抗菌性ガラスの全体量を100重量%としたときに、P2O5を50重量%、CaOを5重量%、Na2Oを1.5重量%、B2O3を10重量%、Ag2Oを3重量%、CeO2を0.5重量%、ZnOを30重量%となるように、それぞれのガラス原料を、万能混合機を用いて、回転数250rpm、30分の条件で、均一に混合されるまで撹拌した。
次いで、溶融炉を用いて、1280℃、3時間半の条件でガラス原料を加熱し、ガラス融液を得た。
次いで、ガラス溶融炉から取り出したガラス融液を、25℃の流動水中に流し込むことにより、ガラス体にすると同時に水砕し、体積平均粒径が約10mmの粗粉砕ガラスとした。
なお、この段階の粗粉砕ガラスを、光学顕微鏡で観察し、崩れやすい塊状であって、角や面が無いことを確認した。
次いで、ボールミル(メディア:直径10mmのジルコニアボール)を用いて、回転数120rpmで、粗粉砕ガラスをホッパーから自重を利用して供給しながら、一次中粉砕(体積平均粒径:1000μm)を実施した。
なお、二次中粉砕した後の粗粉砕ガラスを、電子顕微鏡で観察し、少なくとも50重量%以上の粗粉砕ガラスが、角や面のある多面体であることを確認した。
その後、粉砕機として、縦型ミル(宇部興産(株))を用いて、以下の処理条件で、微粉砕処理を実施した。次いで、微粉砕処理後、粉砕メディアを分離させて取り除き、凝集シリカ粒子が周囲に付着した抗菌性ガラスを得た。
そして、粒度分布計(堀場製作所(株)製、LA−300)を用いて、体積平均一次粒子径(D50)が1μm、比表面積が88,000cm2/cm3である抗菌性ガラスであることを確認した。
また、この段階での抗菌性ガラスを電子顕微鏡で観察し、少なくとも96重量%以上の抗菌性ガラスが、角や面のある多面体であることを確認した。また、多面体の抗菌性ガラスの面に、凝集シリカ粒子が付着していることを確認した。
さらにまた、以下、実施例1で用いた抗菌性ガラスを、「GL−A」と称する場合がある。
ミル容量 :4リットル
粉砕メディアの直径:20mm
粉砕メディアの種類:ジルコニアボール
粉砕メディアの量 :4kg
抗菌性ガラス :1kg
回転数 :56rpm
処理時間 :15時間
次いで、ポリブチレンテレフタレート樹脂(東レ(株)製、トレコン 1401X06)100重量部に対して、得られた抗菌性ガラス10重量部と、分散助剤としてのエチレンビスアマイド(花王(株)製、カオーワックスEB−FF)1.5重量部を添加した後、二軸押出成形機(ベルストルフ(株)製)を用いて、270℃の温度条件下、スクリュー回転数200rpmで混合・分散させ、自動供給速度30kg/時の押出し速度にて、直径2mmの円形小孔から押出すことによって、直径2mm、長さ3mmの円筒状のペレットを作製し、マスターバッチとした。
なお、二軸押出成形機において、加熱濾過用のフィルターとして、ステンレス製の織金網(400メッシュ)を用いた。
以下、実施例1で使用した、上記ポリブチレンテレフタレート樹脂を「PBT−a」と称する場合がある。
次いで、ポリエチレンテレフタレート樹脂(東レ(株)製、ルミラー)100重量部に対して、得られたマスターバッチ1.1重量部を添加した後、総吐出量45g/分の溶融ポリマーをスタティックミキサー(ケニックス(株)製)にてパック内で270℃の条件下で溶融ブレンドした後、36ホールの口金ノズル(直径:10μm)より吐出させて、紡速3000m/minで紡糸し、直径30μmの抗菌性繊維を得た。
なお、図4〜図6において、得られた抗菌性繊維のSEM写真(×30、×1,100および×3,000)の代用図を示す。
ここで、写真をそのまま図面として用いた場合、公報等において写真の画質が劣化し、不鮮明になる場合があるため、図面として、写真ではなく、写真代用図を用いた。
以下、実施例1で使用した、上記ポリエチレンテレフタレート樹脂を、「PET」と称する場合がある。
また、ポリエチレンテレフタレート樹脂(東レ(株)製、ルミラー)100重量部に対して、得られたマスターバッチ1.1重量部を添加した後、溶融温度270℃の条件下、溶融押出機にて抗菌性樹脂組成物を溶融し、ダイから押出して未延伸フィルムを得た。
次いで、得られた未延伸フィルムを60℃で予熱し、低速ローラと高速ローラとの間で、赤外線ヒータにて加熱しながら製膜方向に延伸後、横方向にも延伸し、二軸延伸フィルムとしての膜厚が25μmの抗菌性フィルムを得た。
(1)耐加水分解性・加工性の評価
(1)−1 マスターバッチ
(a)IV値の評価
得られたマスターバッチのIV値を評価した。すなわち、マスターバッチのIV値を、粘度管を用いて、フェノール/テトラクロロエタン(=6/4重量比)溶媒、25℃の条件下で測定し、下記基準に沿って評価した。得られた結果を表1に示す。
6:IV値が0.8以上の値である。
5:IV値が0.7〜0.8未満の値である。
4:IV値が0.6〜0.7未満の値である。
3:IV値が0.5〜0.6未満の値である。
2:IV値が0.4〜0.5未満の値である。
1:IV値が0.4未満の値である。
マスターバッチを製造する際のフィルターの詰まりを評価した。すなわち、マスターバッチを製造する際に、二軸押出成形機における加熱濾過用のフィルター(ステンレス製の400メッシュの織金網)において、詰まりが生じるまでの時間を測定し、下記基準に沿って評価した。得られた結果を表1に示す。
○:12時間以上、フィルターの詰まりが生じない。
△:4時間以上、12時間未満であればフィルターの詰まりが生じない。
×:4時間未満でフィルターの詰まりが生じる。
(a)IV値の評価
得られた抗菌性樹脂組成物(抗菌性繊維および抗菌性フィルム)のIV値を評価した。
すなわち、抗菌性樹脂組成物のIV値を、粘度管を用いて、フェノール/テトラクロロエタン(=6/4重量比)溶媒、25℃の条件下で測定し、下記基準に沿って評価した。得られた結果を表1に示す。
4:IV値が0.6以上の値である。
3:IV値が0.5〜0.6未満の値である。
2:IV値が0.4〜0.5未満の値である。
1:IV値が0.4未満の値である。
得られた抗菌性樹脂組成物(抗菌性繊維および抗菌性フィルム)の成形時における繊維切れおよびフィルム切れによる成形トラブルの発生頻度を評価した。
すなわち、抗菌性繊維および抗菌性フィルムを製造する際に、繊維加工およびフィルム加工時に、繊維が切れたり、フィルムが切れたりする成形トラブルが発生するまでの時間を測定し、下記基準に沿って評価した。得られた結果を表1に示す。
○:12時間以上、繊維切れおよびフィルム切れが生じない。
△:4時間以上、12時間未満であれば繊維切れおよびフィルム切れが生じない。
×:4時間未満で繊維切れあるいはフィルム切れが生じる。
また、抗菌性繊維における抗菌性を、JIS L 1902に準拠して評価した。
すなわち、得られた抗菌性繊維を用いて製造した編地試験品(50mm×50mm)をオートクレーブで滅菌した。
次いで、滅菌後の編地試験品に対し、約1×105CFU/mlになるように1/20ニュートリエント培地で調整した黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)NBRC−12732の菌液を0.4ml接種し、37℃、24時間保持した。
また、コントロールとして、抗菌性繊維を用いて製造した編地試験品の代わりに標準布を使用した場合の菌数についても測定した。
次いで、抗菌性繊維を用いて製造した編地試験品およびコントロールについて、菌液を接種する前の菌数(発育集落数)と試験後の菌数(発育集落数)をそれぞれ測定し、下記基準に沿って評価した。
なお、抗菌性繊維を用いて製造した編地試験品およびコントロールにおける菌液を接種する前の菌数(発育集落数)は、共に2.2×104(CFU/試験片)であった。
◎:試験後の菌数が、試験前の菌数の1/10000未満である。
〇:試験後の菌数が、試験前の菌数の1/10000以上〜1/1000未満である。
△:試験後の菌数が、試験前の菌数の1/1000以上〜1/100未満である。
×:試験後の菌数が、試験前の菌数の1/100以上である。
そして、上述した抗菌性繊維における抗菌性試験結果と、抗菌性フィルムにおける抗菌性試験結果のうち、コントロールの試験後菌数に対して試験後の菌数(発育集落数)が多かった方を代表として表1に示す。
実施例2〜4では、抗菌性繊維の製造工程において、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対するマスターバッチの添加量を、それぞれ3.3重量部、11重量部、22重量部としたほかは、実施例1と同様にマスターバッチおよび抗菌性繊維を製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例5〜6では、マスターバッチの製造工程において、ポリブチレンテレフタレート樹脂100重量部に対する抗菌性ガラスの添加量を、それぞれ6.7重量部、33.3重量部としたほかは、実施例2と同様にマスターバッチおよび抗菌性繊維を製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例7〜8では、マスターバッチの製造工程において、ポリブチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量を、それぞれ20,000、40,000としたほかは、実施例2と同様にマスターバッチおよび抗菌性繊維を製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
なお、以下において、実施例7および8で用いたポリブチレンテレフタレート樹脂を、それぞれ「PBT−b」、「PBT−c」と称する場合がある。
実施例9〜11では、マスターバッチの製造工程において、抗菌性ガラスの水分含有量を、それぞれ0.001重量%、0.01重量%、0.1重量%としたほかは、実施例2と同様にマスターバッチおよび抗菌性繊維を製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例12では、マスターバッチの製造工程において、抗菌性ガラスとして、以下のようにして得られた硼ケイ酸系抗菌性ガラスを用いたほかは、実施例2と同様にマスターバッチおよび抗菌性ガラスを製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
なお、以下において、実施例12で用いた抗菌性ガラスを、「GL−B」と称する場合がある。
実施例13〜14では、マスターバッチの製造工程において、抗菌性ガラスの体積平均粒径(D50)を、それぞれ0.5μm、3μmとしたほかは、実施例2と同様にマスターバッチおよび抗菌性ガラスを製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
なお、以下において、実施例13および14で用いた抗菌性ガラスを、それぞれ「GL−C」、「GL−D」と称する場合がある。
比較例1では、マスターバッチの製造工程において、ポリブチレンテレフタレート樹脂の代わりに、ポリエチレンテレフタレート樹脂を用いたほかは、実施例2と同様にマスターバッチおよび抗菌性ガラスを製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
比較例2〜3では、抗菌性繊維の製造工程において、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対するマスターバッチの添加量を、それぞれ0.11重量部、44重量部、66重量部としたほかは、実施例2と同様にマスターバッチおよび抗菌性ガラスを製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
比較例5〜6では、マスターバッチの製造工程において、ポリブチレンテレフタレート樹脂100重量部に対する抗菌性ガラスの添加量を、それぞれ1.6重量部、500重量部としたほかは、実施例2と同様にマスターバッチおよび抗菌性ガラスを製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
比較例7では、抗菌性繊維の製造工程において、ポリエチレンテレフタレート樹脂の代わりに、ポリブチレンテレフタレート樹脂を用いたほかは、実施例2と同様にマスターバッチおよび抗菌性ガラスを製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
その結果、抗菌性繊維や抗菌性フィルムにも加工可能なポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分としつつも、耐加水分解性を有し、ひいては抗菌性ガラスの分散性に優れた抗菌性樹脂組成物を得ることができるようになった。
したがって、本発明は、抗菌性樹脂組成物を用いて成形される抗菌性物品、特に、抗菌性繊維や抗菌性フィルムの高品質化に、著しく寄与することが期待される。
すなわち、本発明の目的は、抗菌性繊維や抗菌性フィルムにも加工可能なポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分としつつも、耐加水分解性を有し、ひいては抗菌性ガラスの分散性に優れた抗菌性樹脂組成物の製造方法、抗菌性樹脂組成物を加工してなる抗菌性繊維および抗菌性フィルムを提供することにある。
(a)(C)成分としての抗菌性ガラスを、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、5〜40重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、マスターバッチを得る第1の工程
(b)マスターバッチを、(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.5〜25重量部の範囲内の値で添加した後、混合分散させ、下記配合組成を有する抗菌性樹脂組成物を得る第2の工程
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部
すなわち、第1の工程(a)を含むことにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂よりも耐加水分解性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂を樹脂成分としたマスターバッチを製造することができる。
したがって、ポリエチレンテレフタレート樹脂を樹脂成分としてマスターバッチを製造した場合に生じ易いポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を、効果的に抑制することができる。
また、第2の工程(b)を含むことにより、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制し、最終濃度の抗菌性ガラスを均一に分散させた抗菌性樹脂組成物を得ることができる。
よって、本発明によれば、抗菌性繊維や抗菌性フィルムにも加工可能なポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分としつつも、耐加水分解性を有し、ひいては抗菌性ガラスの分散性に優れた抗菌性樹脂組成物を、安定的に製造することができる。
このように実施することにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂の相溶性を向上させて、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制し、抗菌性ガラスをさらに均一に分散させることができる。
このように実施することにより、抗菌性樹脂組成物を製造する際に、抗菌性ガラスを乾燥させる工程を省略した場合であっても、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制し、抗菌性ガラスを均一に分散させることができる。
このように実施することにより、抗菌性ガラスをより均一に分散させることができるばかりか、抗菌性樹脂組成物を安定的に抗菌性繊維や抗菌性フィルムに加工することができる。
このように実施することにより、抗菌性樹脂組成物の変色を防ぎつつ、抗菌性樹脂組成物における銀イオン等の溶出量を好適な範囲に調節することができる。
このように実施することにより、抗菌性ガラスをさらに均一に分散させることができる。
すなわち、本発明の抗菌性繊維であれば、所定の抗菌性樹脂組成物を加工してなることから、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂を加水分解させることなく、抗菌性ガラスが均一に分散した高品質な抗菌性繊維を得ることができる。
すなわち、本発明の抗菌性フィルムであれば、所定の抗菌性樹脂組成物を加工してなることから、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂を加水分解させることなく、抗菌性ガラスが均一に分散した高品質な抗菌性フィルムを得ることができる。
参考実施形態は、本発明の製造方法によって得られる(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂と、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂と、(C)成分としての銀イオンを溶出する抗菌性ガラスと、を含む抗菌性樹脂組成物であって、下記配合組成を有することを特徴とする抗菌性樹脂組成物である。
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部
以下、参考実施形態としての抗菌性樹脂組成物について、構成要件ごとに、具体的に説明する。
本発明の製造方法によって得られる抗菌性樹脂組成物は、(A)成分としてポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分として含むことを特徴とする。
この理由は、ポリエチレンテレフタレート樹脂であれば、ポリブチレンテレフタレート樹脂と比較して、結晶性が低いため、抗菌性樹脂組成物を、優れた柔軟性が要求される抗菌性繊維や抗菌性フィルム等に安定的に加工することができるためである。
より具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂は、ポリブチレンテレフタレート樹脂と比較して、結晶化速度が小さく、かつ、高温でなければ結晶化が進まないという特徴がある。
したがって、ポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分とすることで、抗菌性樹脂組成物を製造および成形する過程における抗菌性樹脂組成物の結晶化を効果的に抑制して、抗菌性繊維や抗菌性フィルム等に安定的に加工することができる。
この点、本発明の製造方法によって得られる抗菌性樹脂組成物であれば、後述する(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂を所定の範囲内の値で含むことにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制することができ、ひいては抗菌性ガラスの分散性に優れた抗菌性樹脂組成物を得ることができる。
なお、かかる耐加水分解性についての詳細は、後述する(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂の項において説明する。
本発明の製造方法によって得られる抗菌性樹脂組成物は、主成分である(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂とは別に、他の樹脂成分である(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことを特徴とする。
この理由は、ポリエチレンテレフタレート樹脂と比較して、耐加水分解性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことにより、抗菌性樹脂組成物の製造および成形における加熱溶融の際に、抗菌性ガラスに含まれる水分に起因してポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制することができるためである。
より具体的には、ポリブチレンテレフタレート樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂と比較して親油性が高いことから、ポリエチレンテレフタレート樹脂よりも水との親和性が低く、加水分解を起こしにくいと考えられる。
また、ポリブチレンテレフタレート樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂と比較して、単位重量当たりに含まれるエステル結合の数が少ないことも、ポリエチレンテレフタレート樹脂よりも加水分解を起こしにくい原因と考えられる。
よって、ポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことにより、主成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を効果的に抑制することができ、抗菌性ガラスの分散性に優れ、かつ、安価な抗菌性樹脂組成物を得ることができる。
すなわち、図1には、横軸にポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対する(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量(重量部)を採り、左縦軸に本発明の製造方法により得られる抗菌性樹脂組成物における耐加水分解性(相対値)を採った特性曲線Aと、右縦軸に本発明の製造方法により得られる抗菌樹脂組成物を加工してなる抗菌性繊維の機械的機能性(相対値)を採った特性曲線Bとが示してある。
また、本発明の製造方法により得られる抗菌性樹脂組成物の耐加水分解性は、具体的には、抗菌性樹脂組成物のIV値等、樹脂成分の加水分解との間に相関関係を有する値を基に評価することができる。
また、抗菌性繊維の機械的機能性は、抗菌性繊維における引張強度や引裂強度等を基に評価することができ、抗菌性繊維の成形性等に基づいても評価することができる。
なお、本発明の製造方法により得られる抗菌性樹脂組成物や抗菌性繊維に関する詳細は、実施例において記載する。
また、そのままポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量を増加させた場合にも、優れた耐加水分解性を維持できることが分かる。
一方、特性曲線Bから理解されるように、ポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量が増加するのに伴って、抗菌性繊維の機械的機能性は低下する傾向がある。
より具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、25重量部以下の範囲であれば、実用上要求されるレベルの機械的機能性を維持することができるものの、25重量部を超えた値になると、機械的機能性が過度に低下してしまうことが分かる。
かかる機械的機能性低下は、ポリブチレンテレフタレート樹脂の結晶性が、ポリエチレンテレフタレート樹脂と比較して高いことに起因すると考えられる。
いずれにしても、特性曲線AおよびBにより、ポリブチレンテレフタレート樹脂の配合量を、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.5〜25重量部の範囲内の値とすることで、本発明の製造方法により得られる抗菌性樹脂組成物における耐加水分解性を向上させつつ、機械的機能性に優れた抗菌性繊維等を安定的に得られることが理解される。
本発明の製造方法により得られる抗菌性樹脂組成物は、(C)成分として、抗菌成分が銀イオンである抗菌性ガラスを含むことを特徴とする。
この理由は、このような抗菌性ガラスであれば、安全性が高く、抗菌作用が長期間持続し、かつ、耐熱性も高いことから、抗菌性樹脂組成物に含有させる抗菌剤としての適性に優れるためである。
また、本発明の製造方法によって得られる抗菌性樹脂組成物は、(D)成分として、抗菌性ガラスの分散助剤を含むことが好ましい。
この理由は、分散助剤を含むことにより、抗菌性ガラスをさらに均一に分散させることができるためである。
第1の実施形態は、本発明の製造方法によって得られる抗菌性樹脂組成物を加工してなる抗菌性繊維および抗菌性フィルムである。
以下、第1の実施形態としての抗菌性繊維および抗菌性フィルムについて、参考実施形態と重複する内容については省略しつつ、具体的に説明する。
第2の実施形態は、(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂と、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂と、(C)成分としての銀イオンを溶出する抗菌性ガラスと、を含む抗菌性樹脂組成物の製造方法であって、下記第1の工程(a)および第2の工程(b)を含むことを特徴とする抗菌性樹脂組成物の製造方法である。
(a)(C)成分としての抗菌性ガラスを、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、5〜40重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、マスターバッチを得る第1の工程
(b)マスターバッチを、(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.5〜25重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、下記配合組成を有する抗菌性樹脂組成物を得る第2の工程
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部
以下、第2の実施形態としての抗菌性樹脂組成物の製造方法について、参考実施形態と重複する内容については省略しつつ、具体的に説明する。
次いで、得られたマスターバッチを、ポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.5〜25重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、下記配合組成を有する抗菌性樹脂組成物を得ることを特徴とする。
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部
この理由は、第1の工程(a)で得られたマスターバッチを、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂に対して混合・分散することにより、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制し、最終濃度の抗菌性ガラスを均一に分散させた抗菌性樹脂組成物を得ることができるためである。
すなわち、水分を含有した高濃度の抗菌性ガラスが、比較的耐加水分解性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂中に分散された状態で、比較的耐加水分解性に劣った主成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂中に混合・分散されることになる。
したがって、加水分解の原因となる高濃度の抗菌性ガラスが、ポリブチレンテレフタレート樹脂によって、謂わば、コーティングされた状態で、ポリエチレンテレフタレート樹脂中に混合・分散されることになる。
よって、例えば、二軸混練機等により溶融混練されることにより、最もポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解が起こりやすい段階において、ポリエチレンテレフタレート樹脂と、抗菌性ガラスとが、程良く分離されることとなる。
その結果、主成分であるポリエチレンテレフタレート樹脂が加水分解することを効果的に抑制し、最終濃度の抗菌性ガラスを均一に分散させた抗菌性樹脂組成物を得ることができる。
その結果、抗菌性繊維や抗菌性フィルムにも加工可能なポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分としつつも、耐加水分解性を有し、ひいては抗菌性ガラスの分散性に優れた抗菌性樹脂組成物を得ることができるようになった。
したがって、本発明は、抗菌性樹脂組成物を用いて成形される抗菌性物品、特に、抗菌性繊維や抗菌性フィルムの高品質化に、著しく寄与することが期待される。
Claims (9)
- (A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂と、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂と、(C)成分としての銀イオンを溶出する抗菌性ガラスと、を含むマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物であって、
下記配合組成を有することを特徴とするマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物。
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部 - 前記(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量を10,000〜80,000の範囲内の値とするとともに、前記(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂の数平均分子量を10,000〜50,000の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1に記載のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物。
- 前記(C)成分としての抗菌性ガラスが水分を含む場合であっても、当該水分の含有量を、前記(C)成分としての抗菌性ガラスの固形成分を100重量%とした場合に、1×10-4〜5重量%の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1または2に記載のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物。
- 前記(C)成分としての抗菌性ガラスの体積平均粒径を0.1〜10μmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物。
- 前記(C)成分としての抗菌性ガラスが、リン酸系抗菌性ガラスおよび硼ケイ酸系ガラス、あるいはいずれか一方であることを特徴とする請求項1〜4のいずか一項に記載のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物。
- (D)成分として、抗菌性ガラスの分散助剤としてのアルキレン脂肪酸アマイドを含むとともに、当該分散助剤の配合量を、前記抗菌性ガラス100重量部に対して、1〜20重量部の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物を加工してなる抗菌性繊維。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物を加工してなる抗菌性フィルム。
- (A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂と、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂と、(C)成分としての銀イオンを溶出する抗菌性ガラスと、を含むマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物の製造方法であって、
下記第1の工程(a)および第2の工程(b)を含むことを特徴とするマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物の製造方法。
(a)(C)成分としての抗菌性ガラスを、(B)成分としてのポリブチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、5〜40重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、マスターバッチを得る第1の工程
(b)前記マスターバッチを、(A)成分としてのポリエチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0.5〜25重量部の範囲内の値で添加した後、混合・分散させ、下記配合組成を有するマスターバッチに由来してなる抗菌性樹脂組成物を得る第2の工程
(A)ポリエチレンテレフタレート樹脂:100重量部
(B)ポリブチレンテレフタレート樹脂:0.5〜25重量部
(C)抗菌性ガラス :0.1〜10重量部
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