JPH03213516A - 抗菌性複合繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は抗菌性複合繊維の製造方法に関する。

更に詳しくは、抗菌性物質を表面に付着させたポリマー
を一成分として用いた新規な抗菌性複合繊維の製造方法
に関する。

（従来技術及び発明が解決しようとする課題）生活１文
化水準の向上に伴い、保険・医療機関以外に於ても抗菌
性繊維及びその製造に大きな関心が払われる様になった
。

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

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

■　銅、銀等の抗菌性を有する金属細線の混紡交織、交
編。この方法は一番古い方法であるが金属細線の太さが
大きく又クリンプ、形態が通常の繊維と異なる為に良好
な混紡、交織、交編が出来ず又風合、染色性の低下や未
染色部分の発生等生産性１品質の点での問題が大きい。

従来、ポリマーチップの表面に物質を付着させるには例
えば抗菌性を有する粉体と−・緒にポリマーチップを混
ぜる方法や被付着物質の溶液や融液をスプレー、デイツ
プ、コーティングする方法が行なわれている。この方法
では均一・性、耐久性付着濃度等に問題がある。又、更
に大きな問題であるがイ」着させる粉体自体の大きさが
溶融紡糸するにはかなり大きいものであり、又混合中に
巨大粒子に凝集する傾向か有り前述した■の問題を生じ
る。上述した様に、抗菌性繊維については従来より多く
の提案がなされているが、生産性１品質。

抗菌効果を全て満足する繊維は未だ得られていない。特
に、抗菌加工として重要な事は次の点である。

（１）　　効果が大きい。

（２）　　耐久性が良好。

（３）　　人体の生理機能に影響しない。

（４）　　処理材料の物性、風合を損なわない。

（５）　　加工性が容易である。

（６）　　処理剤の識別が容易。

本発明者らは抗菌性の大きい金属、金属化合物或は抗菌
性薬物をポリマーといかに良く混合させ如何に安定した
操業２品質の確保が出来るかを検討し且つ、又繊維とし
て通常要求される繊維の強度・伸度・弾性率等の物性や
白変・光沢等を維持しより大きな抗菌性を発現させる為
にはポリマーと抗菌性物質が如何に混合されるべきか、
また繊維中に配置されるべきかを鋭意検討の結果本発明
を完成するに到った。

本発明の目的は、抗菌性、耐久性、風合、糸物性、光沢
等の効果、品質や紡糸性、延伸性、及び後加工性等の生
産性に優れた抗菌性複合繊維の製造方法を提案するにあ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明方法は、抗菌性物質を真空蒸着、溶射。

スパッタリング、イオンブレーティング等の乾式加工に
より表面に付着させたポリマーを複合繊維の一成分とし
て形成し、且つ該成分の少なくとも一部が露出するよう
に複合紡糸することを特徴とする抗菌性複合繊維の製造
方法である。

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

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

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

本発明で使用するポリマーは、通常溶融紡糸法による繊
維製造に使用される物を用いる事が出来る。例えばポリ
エステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリウ
レタン、アクリル系ポリマポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメククリレート
、ポリカーボネート、ポリオキシメヂレン等である。該
ポリマーの形状としては、通常用いるチップ（ペレソ１
へ）９粒子等通常の製法にて作られた物でよいが、最も
好ましいのはチップの形である。例えば、チップはポリ
マーを溶融し直径数ｍｍの口金から押し出してストラン
ドにしそれから所定の長さに切断して得る事が出来る。

大きさは通常少なくとも０．５　ｍ　ｍ以上、好ましく
は少なくとも１ｍｍ以上である。ポリマーチップは小さ
い程抗菌性物質の付着は均一になるが、溶融紡糸の際の
トラブルも多くなる。更に好ましくは２ｍｍ以上である
。

ポリマーチップへは、酸化チタン、酸化アンチモン、カ
ーボンブランク等、通常用いる添加剤の使用も可能であ
る。

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

イオンブレーティング等の乾式加工により行なう。

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

本発明方法の大きな特徴の一つは、真空中で抗菌性物質
を一度気化する事により極めて均一で薄い（例えば数人
から可能）薄膜をポリマーの上に形成する事が出来る事
である。従って、従来の微粒子を使用した場合の様に大
きさが大きくて紡糸が出来ないとか糸切れが生じるとか
品質が悪化するとか言う問題はない。特徴の二つめは、
ポリマー上に極めて均一な膜状に付着させる時点で言わ
ば金属とポリマーとの混合は完了しており、微粒子をブ
レンドする時の様な混合の不均一性とか凝集粒子の形成
等は全くない。特徴の３つめは金属。

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

真空蒸着、溶射、スパッタリング、イオンブレーティン
グ等は、従来の方法にて可能であるが、ポリマーチップ
を処理する為に例えば、抗菌性物質の蒸発方法、チップ
の撹拌、除熱方法等は後述の如き工夫をほどこす。即ち
、添付図−２〜４に示した様に真空容器中に設置した回
転可能なドラム１の中にポリマーチップ２を入れドラム
を回転させる事によりチップを常に撹拌しチップ全面に
まんべんなく抗菌剤皮膜の付着が出来る。又ドラムを水
冷する事により発生した熱を除去する事も可能である。

真空蒸着法では、例えば添付図−２に示す様な装置を用
いる。ｌ　Ｏ’ｔ　ｏ　ｒ　ｒ以下の真空中に置かれた
回転可能なドラム状の試料容器１にポリマーチップ２を
入れ、ドラムを回転させながら抗菌性物質３の入った抵
抗加熱フィラメント４に通電しながら抗菌性物質を蒸発
させポリマーチップへ付着させる。付着率は処理前後の
チップの重量変化より求める事が出来る。加熱源の熱に
よる不要なポリマーの分解、変質を極力抑える為にポリ
マーまでの距離を２０ｃｍ程度以上離したり、試料を入
れる回転ドラムは水等を通し冷却可能な方が良い。又、
蒸発用抗菌性物質は都度、供給できる様、供給装置が必
要である。

溶射（最も一般的にはプラズマ溶射）は例えば添付図−
３の装置を用いて可能である。真空空間に設置された回
転可能なドラム状の試料容器１にポリマーチップ２を入
れ、ドラムを回転させながら抗菌性物質の微粒子をプラ
ズマ発生空間６の中に噴射し一部溶融状態でチップの表
面に付着させる。プラズマ溶射の方が、真空蒸着、イオ
ンブレーティング、スパッタリングよりかなり付着速度
は大きいが発生熱が大きく、ポリマーの変質、チップ同
志の融着がおこりやすく処理の制御が幾分能しい。

０ スパツタリングは例えば添付図−４に示す装置を用いて
出来る。抗菌性物質をターゲット８として用い、ターゲ
ット物質の蒸発エネルギーとして低温プラズマ９を使用
する点が異なる。スパツタリングは低温プラズマの発生
下にて実施するものであり、抗菌性物質の付着速度は遅
いが真空度が１０−’ｔｏｒｒと他の方法に比べて低く
その分真空排気系が簡単になる。

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

ポリマーへの抗菌性物質の付着はポリマーの少なくとも
一面、好ましくは全面に均一・に付着する。

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

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

本発明のポリマーチップの溶融特性はＭＩ値（メルトイ
ンデックス値）にて評価出来る。未処理のポリマーのＭ
Ｉ値を１０とした場合、処理チップのＭＩ値は小さくと
も２以上であり、５以上であることが好ましい。ＭＩ値
が２を下回ると溶融成型性、紡糸性の低下や品質の低下
が生じる。

ポリマー上への抗菌性物質の付着は、抗菌性物質の種類
、ポリマーの種類、チップ等の大きさ及び処理ポリマー
と他のポリマーを混合して使用するかどうかと言った使
用法、用途等によって方法。

付着率等を考慮する。

こうして得られたポリマーは、通常の溶融複合紡糸法、
例えばチップ等を予備乾燥し次いでエクストルーダーに
より加熱撹拌、溶解し、必要ならばその後にスタティク
ミキサー（静的混合器）等を通し、フィルターを通じて
口金より押しだし空気浴にて所定の紡糸延伸をかげ冷却
固化後、ティクアップローラーにて巻き取る。溶融紡糸
に際しては単独コーティングポリマーのみを使用する事
も出来るが、他のコーティングポリマーとの混合使用や
未処理ポリマーとの混合使用も抗菌性や抗菌剤含有率の
制御に必要である。溶融紡糸に際しては、抗菌性物質を
コーティングしたチップは単独で或は他の未処理ポリマ
ーチップ、他の物質をコーティングしたチップと混合し
て使用する事が出来る。

３ 本発明の抗菌性複合繊維の紡糸方法については、通常の
複合紡糸法を採用することができる。繊維表面に抗菌性
ポリマー成分の少なくとも一部が露出する様に複合紡糸
する事により良好な抗菌性を有し、且つ抗菌性物質によ
る繊維の着色の少ない繊維を得る事が出来る。図−１の
（１）〜（９）に本発明における複合繊維の繊維軸方向
に直角の断面の例を示す。抗菌性物質を含有するポリマ
ー成分は繊維の少なくとも表面にその一部が存在し、繊
維の表面層が平均して少なくとも５０ｐｐｍ、好ましく
は１０’　Ｏｐ　ｐ　ｍ、更に好ましくは１５０ｐｐｍ
の抗菌性成分を含有する。例えば繊維全表面に５０％の
抗菌性ポリマー成分の露出があるとする時、抗菌性成分
中の抗菌性物質の含有率は少なくとも１１００ｐｐ、好
ましくは２００ｐｐｍ、更に好ましくは３００ｐｐｍで
ある。

溶融紡糸された未延伸糸では、次いでガラス転移点付近
で延伸する。延伸後は必要があれば単独、或は他の糸と
複合板撚をする事により製品となす。

抗菌性物質は、ポリマーの表面に付着しており、４ 溶融紡糸中のポリマーの変形に応じて得られた繊維中に
かなり微小な微粒子として分散しているか或は細長く延
伸されて存在する。又、ポリマーに付着している物であ
り繊維の内部外部を問わず均一に存在する。抗菌性物質
の存在形態は金属については、光学顕微鏡、電子顕微鏡
にて観察出来る。

繊維中への抗菌性物質の含有率の評価はポリ゛７上への
抗菌性物質の付着率及び該ポリマーの使用率により決定
出来るが、化学分析法、原子吸光法。

蛍光Ｘ線分析法、Ｘ線マイクロアナライザー法等によっ
ても可能である。通常、抗菌性物質の含有率としては高
々１０重量％、好ましくは５×１０−４〜５重量％、更
に好ましくは１×１０−３〜１、０重量％である。得ら
れた繊維は通常の繊維と同様の染色性、加工性、風合等
を有し、織編、不織布、染色、樹脂加工等のハンドリン
グでも全く問題ない。特に従来の例えば抗菌性金属粒子
やセラミック（抗菌性ゼオライト）等を混合紡糸して得
られた糸の様に繊維の強度、伸度、耐摩耗性耐久性の低
下や繊維がダル調になる事もない。

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

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

用いた菌は大腸菌である。まず、冷蔵保存した大腸菌を
一定量白金サジにて取り、２０ｍ１ブイヨン水溶液に移
し、常温にて１日程度培養増殖させ原菌液を調製する。

この原菌液を生理食塩水で１ｏｏｏｏ倍に希釈した菌溶
液をテスト用に用いた。この菌液５０ｍｊ！を密栓可能
な三角フラスコに入れ、その中に評価する布帛１ｇを約
１ｃｍ角に切りよく浸す。

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

菌死滅率（％）＝　（Ｃｏ−Ｃ）／Ｃｏｘ１００Ｃｏ側
１ 長径３ｍｍ、短径２ｍｍ、長さ３　ｍ　ｍのポリエチレ
ンテレフタレートチップ２００ｇを添付図２に示す真空
蒸着装置にてチップを回転しなからｍ（Ａｇ）をコーテ
ィングした。コーテイング量はチップの重量変化で求め
１．０％であった。チップの表面は銀色に着色し良好な
コーティング層が形成している状態を示した。

該銀コーテイングしたチップ及び未処理チップを用いて
第１図（１）に示す様なシース／コアタイプのコンジュ
ゲート糸を紡糸した。シースとコアとの比は１：４とし
た。紡糸は２０　ｍ　ｍのエクス７ クルーグーを用いて０．２５ｍｍ、２４孔の口金より押
し出し巻き取った。紡糸した糸は、次いで４倍の倍率に
て延伸し、その後２０ゲージにて丸編布を作った。尚、
比較例（Ｎｏ、６）として銀コーテイングチップ／未処
理チップ−１／１のポリマー混合物を上記繊維と同じ繊
度の糸が取れる様に単独紡糸、延伸をし、得た丸編布の
例を示した。

比較例（Ｎｏ、　　７）としては抗菌性ゼオライト（シ
ナネンＺｅｏ−Ａｇ、Ｃｕ）を１．５％繊維に練り込ん
だ繊維を示した。

第１表に結果を示す。本発明品では複合繊維のシース部
に極めて微小な銀の微粒子が極めて良好な分散状態で分
散している事が観察された。又、染色前の布の色目は繊
維中の銀の含有率と共に黄味の増大があるが抗菌性につ
いては少量の銀の含有率においても良好であった。

筒編布の抗菌性を前記の方法にて評価した。

尚、色調は本発明品がプライト調で発色性が優れている
のに対して、比較例（Ｎｏ、　　７）では同し抗菌性を
有する銀の添加率に於て本発明品より黄８ 色の着色が大きく、又比較例（Ｎｏ、８）はダル調であ
り発色性に乏しい。

本発明繊維は、糸質・光沢・色等に於て比較例■ 実施例２ 実施例１のＮ００３のチップ及び未処理チップを用いて
添付図−１（５）に示す断面形状にて複合紡糸を行った
。紡糸条件は実施例１に準じて行なった。延伸上りで３
．１ｄ／２４ｆの糸が得られた。

光沢は良好であり、抗菌性は４０％の菌死滅率を示した
。

（発明の効果） 本発明の大きな特徴の一つは、真空中で抗菌性物質を一
度気化する事により極めて微小な、或は分子・原子オー
ダーの大きさを有する薄膜をポリマーの上に形成する事
が出来る事である。従って、従来の微粒子の様に大きさ
が大きく、又小さくても凝集粒子が多い為に紡糸性が悪
いとか、糸切れが生じる様な操業性２品質の低下はない
。

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

さらに、抗菌性ポリマー成分が繊維断面全部に入らず一
部にしか入らない為に抗菌性物質による着色や耐光性の
低下による色目の変化等がかなり緩和される事である。

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

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

【図面の簡単な説明】

添付図−１（１）〜（９）は本発明における複合繊維の
繊維軸方向に直角の断面の例を示す。ａは抗菌性物質を
有するポリマー成分を示す。ｂは抗菌性物質を有さない
ポリマー成分を示す。添付図２〜４は本発明のチップを
処理する装置の主要部分を示す。添付図−２は真空蒸着
装置であり、１は回転可能な試料容器、２は試料、３は
抗菌性物質、４は抵抗加熱用フィラメントを示す。添付
図３はプラズマ溶射装置であり、■は回転可能な試料容
器、２は試料、５は抗菌性物質の粉末又は微粒子の供給
口、６はカソード電極、７はプラズマ用ガスの供給口で
ある。添付図−４はスパッタリング装置であり、■は回
転可能な試料容器、２は試料、８は抗菌性物質を有する
ターゲット、９はアノード電極、１０は高周波電源を示
す。 図−１ （１） （２） （７） ｂ （８） （９） ×りＸ＼ ヵど一１＼、 図−２ 真空蒸着 図−４ スパッタリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　抗菌性物質を真空蒸着、溶射、スパッタリング、イオ
   ンプレーティング等の乾式加工により表面に付着させた
   ポリマーを溶融紡糸し複合繊維の一成分として使用し、
   且つ該成分の少なくとも一部が露出するように複合紡糸
   することを特徴とする抗菌性複合繊維の製造方法。