JP2022178824A - 抗菌性織物 - Google Patents
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Abstract
絹、木綿、羊毛、麻などに代表される天然繊維は有史以来、人類が普遍的に用いて来た織物の素材であるが、基本的に抗菌性が無く、黄ばみ、臭い、腐食などの劣化を生じ易い。この為に種々の抗菌剤が提案されているが、こうした方法は、初期には効果を発揮するものの摩耗や洗濯によって脱落し、効果が早期に失われるという問題がある。
【解決手段】
本発明者らはポリアセタール樹脂(POM)50~100wt%と生分解性ポリエステル樹脂0~50wt%とのアロイ(POM単独を含む)から得られる繊維径0.5~100μmの単層あるいは多層の合成繊維が織物全体の30wt%~80wt%を占め、絹、木綿、羊毛、麻などの天然繊維が織物全体の20wt%~70%を占めているハイブリッド織物または不織布が高い抗菌性を有し、これが長時間の使用によって効果が失われないことを発見した。
本発明によるハイブリッド織物または不織布は天然繊維の持つ風合い、高級感、染色性、信頼性などを保持しなから、優れた抗菌性を維持し、経済的にも優れた製品を与える。
【選択図】なし
Description
1)POM50~100wt%と生分解性ポリエステル樹脂0~50wt%とのアロイ(POM単独を含む)から得られる繊維径0.5~100μmの単層あるいは多層の合成繊維が織物全体の30wt%~70wt%を占め、天然繊維が織物全体の30wt%~70%を占めている抗菌性ハイブリッド織物。
の30wt%~70%用いたPOM繊維と天然繊維を組み合わせたハイブリッド織物あるいは不織布は、天然繊維の持つ風合い、肌触り、つや、保湿性を
有し、人類が長く用いて来たという信頼性と抗菌性というPOM繊維の特徴を併せ持つ優れた織物あるいは不織布を提供出来る。
本発明の抗菌性織物あるいは不織布に用いられるPOM、あるいはPOMと生分解性ポリエステル樹脂、例えばPBS又はPBSの類似構造樹脂あるいはPLAのアロイよりなる繊維を製造するための方法は、公知の溶融紡糸法により製造することが出来る。即ち、あらかじめ所定の比率でPOMまたはPOMとPBS又はその類似構造樹脂、あるいはPOMとPLAを単軸または2軸押出機により溶融混練し、ペレットを製造する。この時、PBS又はPBSの類似構造樹脂あるいはPLAのアロイ100wt%に対して0.1から5wt%のカルボジイミド化合物を添加することが好ましい。合成繊維は単層または多層構造を取ることが出来る。多層構造を取る時は、最外層をPOM、あるいはPOMと生分解性ポリエステル樹脂、例えばPBS又はPBSの類似構造樹脂あるいはPLAのアロイよりなる樹脂とし、内層をポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、POMとすることが出来る。
次に、得られたPOM組成物を紡糸機によって溶融し繊維用ダイから押出し、巻取機にて引取り紡糸繊維を製造する。
こうして製造したPOM繊維あるいはPOMと生分解性ポリエステル樹脂のアロイから得られる合成繊維を糸巻(ボビン)に巻き取り、織機の経糸に天然繊維、緯糸にPOM繊維を用いるか、あるいはこの逆で用いればPOM繊維と天然繊維が縦横に織られたハイブリッド織物を作ることが出来る。縦横に用いる繊維の太さ(デシテックス)をほぼ同等にする方が織布として仕上がりが美しい。POM繊維と天然繊維の比率は縦横に用いるボビンの本数で調節することが出来る。
POM繊維あるいはPOM樹脂と生分解性ポリエステル樹脂のアロイから得られる合成繊維と天然繊維のハイブリッド不織布は、まずPOM樹脂50~100wt%、メルト・フロー・レート(MFR)が4~30g/10分のPBS又はPBSの類似構造樹脂あるいはPLAが0~50wt%である樹脂組成物から溶融紡糸して製造した20から100μmの繊維を延伸して0.5から20μmの繊維とし、これをボビンに巻き取る。所望の繊度の天然繊維を巻き取ったボビンを別途準備しておき、POM繊維あるいはPOMアロイ繊維と所望の比率で捲縮機に導入して原綿を製造する。次に原綿をカーディング装置にて繊維の配向方向を揃え、次にニードルパンチ装置によって繊維同士を絡め合うことにより、合成繊維と天然繊維の混ざった不織布を製造することが出来る。
あるいはPOM50~100wt%、メルト・フロー・レート(MFR)が4~30g/10分のPBS又はPBSの類似構造樹脂あるいはPLA樹脂0~50wt%である樹脂組成物を押出機で加熱溶融し、ノズルから押出す際に圧縮空気で勢いよく吹き飛ばして、金網で出来たコレクターで捕集し、こうして得られたPOMあるいはPOMアロイ繊維の綿と、別途用意した天然繊維の綿を所望の比率でカーディング装置に導入し、繊維同士を絡み合わせて繊維の配向方向を揃え、次にニードルパンチ装置にて繊維同士を絡め合うことによって不織布を製造することが出来る。
本発明におけるPOMとしては、POMのホモポリマー又はコポリマーが使用できる。POMコポリマーは、単独で又はコモノマーの種類、含有量の異なるPOMコポリマー同士を混合して使用することができる。POMコポリマーは、分子中にオキシメチレン単位以外に、下記式(1)で表されるオキシアルキレン単位を有する。尚、ポリアセタール樹脂とポリオキシメチレン樹脂は同義語である。
-CH2-O-(R3-O)P-R4 (2)
(式中、R3はアルキレン基であり、Pは0~20の整数を表し、R4は水素原子、アルキル基、フェニル基又はグリシジル基であり、ここで各(R3-O)単位は、同一であっても、異なっていてもよい)
-CH(CH3)-CHR5- (3)
(式中、R5は、下記式(4)で表される基である)
-O-(R3-O)P-R6 (4)
(式中、R6は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、フェニル基又はフェニルアルキル基であり、R3及びPは、式(2)で定義されたとおりである)
PBSは、コハク酸とブタンジオールとを原料として公知の方法で製造することができる。例えば、コハク酸とブタンジオールとのエステル化反応および/またはエステル交換反応を行った後、減圧下での重縮合反応を行うといった溶融重合の一般的な方法や、有機溶媒を用いた公知の溶液加熱脱水縮合方法によっても製造することができる。経済性や製造工程の簡略性の観点から、無溶媒下で行う溶融重合で製造する方法が好ましい。
PLAは、乳酸のL体のみを重合させたポリ-L-乳酸であるかD体のみを重合させたポリ-D-乳酸であるか、D体、L体がランダムに重合、あるいはブロック重合したポリ-DL-乳酸を用いることが出来る。PLAは、公知の方法で製造することができ、例えば、一般的に工業プロセスで採用されるラクチド法では乳酸を加熱脱水重合して得られるオリゴマーをさらに減圧下加熱分解して乳酸の二量体であるラクチドを得て、これを金属塩の触媒存在下で重合してPLAを得る。あるいは直接重合法ではジフェニルエーテルなどの溶媒中で乳酸を減圧化に加熱し、水を取り除きながら重合させることによりPLAを製造することが出来る。
る。カルボジイミド化合物としては、分子中に1個以上のカルボジイミド基を有するものであれば良い。例えばジシクロヘキシルカルボジイミド、ジメチル
カルボジイミド、ジイソブチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、t-ブチルイソプロピルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、ジーt
-ブチルカルボジイミドなどが挙げられる。
脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、POMの何れかである。ポリオレフィン樹脂としては、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂が
好適である。ポリエステル樹脂やポリアミド樹脂は融点が240℃以下である共重合体が好ましい。
絹とPOM繊維を組み合わせて、抗菌性とカジュアル感の両方を満たそうとする場合、合成繊維が、織物全体の40~60%を占め、天然繊維が織物全体の40~60%を占めている事が望ましい。動物性繊維である羊毛も同様の比率が推奨される。この様な混紡比率は天然繊維の持つ高級感を保持しつつ、扱いやすいカジュアル感のある感触を与える。
木綿や麻などの植物性繊維とPOM繊維の組み合わせではドレープ係数には大きな影響はないが、目視または手触りによる風合いの差が表れる。一方、抗菌性についてはPOM繊維が30%以下であると急激に下がる為に、望ましくはPOM繊維が50%~70%を占め、植物性天然繊維が30%から50%の領域が抗菌性と風合いの好ましい範囲となる。
尚、不織布のドレープ性は繊維素材の組み合わせよりも、繊維の太さや繊維同士の絡み合い、あるいが繊維の熱融着の影響が大きい為、本発明では不織布のドレープ性は測定しなかった。
<実施例及び比較例>
・ポリアセタール樹脂(POM)としては、
POM-1:ユピタールF20-02(三菱エンジニアリングプラスチックス社製)
POM-2:ユピタールF30-03(三菱エンジニアリングプラスチックス社製)を用いた。
POM-3:ユピタールF40-03(三菱エンジニアリングプラスチックス社製)を用いた。
・ポリブチレンサクシネート(PBS)樹脂としては、
PBS-1:MFRが22のバイオBPS FZ71(三菱ケミカル製)
PBS-2:MFRが5のバイオBPS FZ91(三菱ケミカル製)
PBS-3:MFRが1.5のビオノーレ#1001(昭和電工製)
PBS-4:バイオBPS FZ71に3重量%のステアリン酸カルシウム
を加えて、樹脂温度200℃で溶融押出して、MFRを35に調整した。
・PHBH樹脂としては、AONILEX(カネカ製)を用いた
・ポリ乳酸樹脂(PLA)としては、テラマックTP-4000(ユニチカ製)を用いた。
・ポリプロピレン(PP)樹脂としてはプライムポリプロF-730NV(プライムポリマー製)を、またポリエステル(PET)樹脂としてはMA-1
340(ユニチカ製)、またポリアミド(PA)樹脂としては、6/66共重合体の5034(宇部興産製)を用いた。
・カルボジイミド化合物としては、カルボジライト LA-1(日清紡ケミカル製)を用いた。
評価用サンプルの合成樹脂は市販のPOMは120℃で4時間熱風乾燥したものを紡糸機ホッパーに投入して溶融紡糸した。POMとPBS又はPBS
の類似構造樹脂あるいはPLAのアロイは表―1及び表―2に示した各成分を計量した後ドライブレンドを行ない、二軸混練機のホッパーに投入し、樹脂
温度205℃で溶融混練を行ない所望の組成物のペレットを製造した。得られたペレットを乾燥後、紡糸実験に使用した。尚、安定剤としてカルボジライ
ト LA-1をPBS樹脂又はPBSの類似構樹脂あるいはポリ乳酸樹脂に対して1.0wt%添加した。
溶融紡糸には縦型の単軸押出機が2台(A、B)組み合わされた紡糸機を用いた。単層の繊維を製造する時は、A、Bそれぞれに同じ材料を投入して押し出しを行い、二重構造の繊維を製造する際にはA、Bの押出機に違う材料を投入することによってコアシェルで性質の異なる繊維を製造することが出来る。A、Bの押出機は軸径25mmのスクリュウとその周りに加熱シリンダーを有し、溶融した樹脂はダイスに接続された流路を通りダイスに導かれる。ダイス穴は円型に配置された24個の穴を有し、1ケ1ケのダイ穴は2重構造となっており、Aの押出機からは内部のダイ穴へ、Bの押出機からは外周のダイ穴へ溶融樹脂は導かれてコアシェル型の溶融樹脂が糸状になって排出される。ダイ穴の外径は300μm、コア部の内径は200μmである。押出し機のスクリュウ、シリンダー、溶融樹脂が流れる流路内面、ダイス内面はクロムメッキ加工が施されている。
POMないしPOMアロイ樹脂を紡糸して製造した単層または多層繊維と組み合わせて用いる絹、木綿、羊毛、麻など天然繊維は市販の繊維を用いることが出来る。繊度は合成樹脂の繊度とほぼ等しい物を用いることが織物として平滑なものが得られるので好ましい。
POM、ないしPOMアロイ樹脂と天然繊維のハイブリッド織物は、経糸あるいは緯糸にそれぞれの繊維を用いるか、あるいはPOM樹脂、ないしPOMアロイ樹脂と天然繊維を一本の糸に撚りあわせて織ることによって製造できる。その比率は合成繊維が織物全体の30wt%~70wt%を占め、絹、木綿、羊毛、麻などの天然繊維が織物全体の30wt%~70%となる様に用いるそれぞれの比率を調整した。
不織布の製造法は溶融紡糸法による方法とメルトブロー法がある。繊維の繊維径を精密に制御するには溶融紡糸法が適し、それに対してメルトブルー法は不織布を比較的安価に製造することが出来る。但し、メルトブロー法に用いる樹脂は流動性が高い必要がある。溶融紡糸法ではPOMをコアに、シェルにPOM50~100wt%、メルト・フロー・レート(MFR)が4~30g/10分のPBS又はPBSの類似構造樹脂あるいはPLA0~50wt%である樹脂組成物を用いて、コアシェルの2重構造の繊維を溶融紡糸して製造した20から100μmの繊維を延伸して0.5から20μmの繊維としこれをボビンに巻き取った。所望の繊度の天然繊維を巻き取ったボビンを別途準備しておき、POMコアシェル繊維と天然繊維を所望の比率で捲縮機に導入して原綿を製造した。次に原綿をカーディング装置にて繊維の配向方向を揃え、次にニードルパンチ装置によって繊維同士を絡め合い、最後に100℃から150℃で加熱圧縮することにより、不織布を製造する。
メルトブロー法ではPOM樹脂をコアに、シェルにはPOM50~100wt%、メルト・フロー・レート(MFR)が4~30g/10分のPBS又はPBSの類似構造樹脂あるいはPLAが0~50wt%である樹脂組成物を用いて、押出機で加熱溶融し、ノズルから押出す際に圧縮空気で勢いよく吹き飛ばして、金網で出来たコレクターで捕集し、こうして得られたコアシェル型POM繊維の綿と、別途用意した天然繊維の綿を所望の比率でカーディング装置に導入し、繊維同士を絡み合わせて繊維の配向方向を揃え、次にニードルパンチ装置にて繊維同士を絡め合うことによって不織布を製造する。得られた綿を100℃から150℃、1分間熱圧縮して不織布を製造できる。
手触りの測定はJIS L1096の剛軟度測定法(ドレープ係数法)によって測定した。資料はまずハイブリッド織物、あるいは不織布から直径254mmの円形試験片を5枚切り出し、各試験片の中心に直径10mmの孔をあける。次に試験片の測定面を上にしてドレープテスターの試料台(直径127mm)の上に置き、試料押さえによって固定し、試料台を3回上下に振動させた後、1分間放置し、その時のドレープ形状面積を試料片の表裏について測定した。次の式によってドレープ係数を求めて表裏の平均値を算出し、小数点以下3桁に丸めた。
Df=Ad-S1/S2-S1
Df:ドレープ係数
Ad:試料台の垂直投影面積(ドレープ形状面積)(mm2)
S1:試料台の面積(mm2)
S2:試料の面積(mm2)
天然の絹の場合、ドレープ係数は、0.2から0.4程度で、感触としては柔らかで滑らかい。一方、絹とPOM繊維は経糸、緯糸に50:50の比率で用いられたハイブリッド織物はドレープ係数が0.7から0.9になり、感触として腰のあるしゃっきりとした感触となる。ドレープ係数は100倍して%で表示される。
JIS L1902に菌液吸収法が規定されている。この方法は衣類の着用時を想定した試験であり、標準布と試験布に対する菌の増殖性を比較することにより抗菌効果を評価するものである。試験菌としては、(1)黄色ぶどう球菌はStaphylococcusaureus NBRC12732 (2)大腸菌はEscherichia coli NBRC3301を用い、試験前の試料はオートクレーブ減菌を行った。接種菌液濃度(CFU/ml)は1.5*105である。繊維の抗菌性は、抗菌活性値[A]で示した。この抗菌活性値は(1)式で計算される。
A=(LogCb-LogCa)-(LogC2-LogC1) (1式)
Ca:標準布の生菌数 Cb:標準布での18時間培養後の生菌数
C1:評価試料の生菌数 C2:評価試料での18時間培養後の生菌数
実施例に用いた試料の表1-1中の1-aから1-iは、POM繊維と絹、木綿、羊毛、麻のハイブリッド織布を示し、表1-2はこれらの抗菌性試験結果である。POM繊維はPOM単独あるいはPOMアロイ樹脂繊維を用いた。いずれも抗菌活性値[A] は5以上と高い抗菌性を示している。JIS基準では[A]が2以上で、またSEK基準では[A]が2.2以上で抗菌加工製品とされており、その値よりも遥かに優れた抗菌性を示している。
この時シェルに用いたPOMアロイ樹脂は、POM樹脂の配合比が50~90wt%であり、メルト・フロー・レート(MFR)が4~30g/10分のPBS又はPBSの類似構造樹脂又はPLAが10~45wt%で、安定剤としてカルボジイミド化合物0~5wt%の範囲含んでいる。コアには通常の市販されているPOM樹脂を用いた。
POM繊維が天然繊維に対して70%以上用いられた場合には、天然繊維特有の風合いなどの特徴が少なくなり、本発明の目的である天然繊維の持つ、高級感、染色性、保湿性、信頼性を生かしつつ、ポリアセタール繊維の持つ、抗菌性を付与する事が達成されない。天然繊維の持つ高級感、風合いを維持するには天然繊維が少なくとも30%以上、望ましくは40%以上配合されることが望ましい。一方、その織物の抗菌性が発現されるのは少なくともPOM繊維の配合比率は30%以上、望ましくは50%以上あることが望ましい。この風合いと抗菌性の両立を勘案すると合成繊維50から70%、天然繊維が30から50%が望ましい比率ということになる。
Claims (5)
- ポリアセタール樹脂(以下POMと云う)50~100wt%と生分解性ポリエステル樹脂0~50wt%とのアロイ(POM単独を含む)から得られる繊維径0.5~100μmの単層あるいは多層の合成繊維が織物全体の30wt%~70wt%を占め、天然繊維が織物全体の30wt%~70%を占めている抗菌性ハイブリッド織物。
- 前記合成繊維が、織物全体の50~70%を占め、天然繊維が織物全体の30~50%を占めている請求項1記載の抗菌性ハイブリッド織物。
- 生分解性ポリエステル樹脂が、ポリ乳酸(以下PLAと云う)、ポリブチレンサクシネート(以下PBSと云う)、ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)、ポリヒドロキシブチレート(PHB)、ポリヒドロキシブチレート-コヒドロキシバレレート(PHBV)、ポリブチレンアジペート-テレフタレート(PBAT)、ポリヒドロキシ酪酸-ヒドロキシヘキサン酸(PHBH)からなる群から選ばれた1種以上の樹脂である請求項1~請求項3記載のハイブリッド織物。
- 合成繊維が芯鞘構造を有し、芯がポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、POMの何れかであり、鞘がPOM50~100wt%、生分解性ポリエステル樹脂が0~50wt%である請求項1から請求項4記載のハイブリッド織物。
- POM50~90wt%、メルト・フロー・レート(MFR)が4~30g/10分のPBS又はPBSの類似構造樹脂あるいはPLAが10~45wt%である請求項第項1記載の抗菌性ハイブリッド織物。
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