JPH07197310A - 繊維配合用紫外線遮蔽剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紫外線遮蔽効果が低下することなく、繊維へ
の分散性も良好で、繊維自体の特性を損なうことのない
繊維配合用紫外線遮蔽剤を提供する。 【構成】 繊維配合用紫外線遮蔽剤は、コアとなる微粒
子上にチタン、鉄、鉛、ジルコニウム、バナジウム、セ
リウム、イットリウムよりなる群から選ばれる少なくと
も１種の金属酸化物の被覆層を有する複合粒子よりな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線遮蔽剤に関し、
さらに詳しくは、コア微粒子上に特定の金属酸化物の被
覆層を有する複合粒子よりなる繊維配合用紫外線遮蔽剤
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリアミド、ポリエステル等の合
成繊維は、吸水性の向上、風合いの改良等のための工夫
が種々行われている。現在、吸水性が改良され、軽量で
風合いも良好な合成繊維の１つとして、例えば繊維内部
を中空にした中空繊維が挙げられる。しかしながら、上
記中空繊維は繊維断面積が同じ非中空の繊維に比べ、紫
外線遮蔽効果が劣るという欠点を有する。中空度を上げ
て吸水能を向上させればさせるほど、また、軽量化すれ
ばするほど、繊維そのものが遮蔽する紫外線量は減少す
ることになる。一方、紫外線を遮蔽するために布地を厚
くすると、軽量性が損なわれて好ましくない等の問題が
生じる。この問題は中空繊維以外の繊維でも同様であ
る。そこで軽量性を損なわずに紫外線を吸収または、反
射するために、例えばベンゾトリアゾール、ベンゾフェ
ノン等の紫外線吸収剤や酸化チタン、タルク、カオリン
等の紫外線遮蔽剤を繊維に添加させることが行われてい
るが、前記紫外線吸収剤はある程度の紫外線吸収効果が
認められるものの、高濃度に添加すると変色したり、日
光によって劣化し、その分解生成物が皮膚障害を生起し
たりする恐れがある。また、前記紫外線遮蔽剤は、分散
性が悪いために繊維中に均一に配合できず、繊維加工中
に糸切れを生じたり、繊維の強度を低下させたりするこ
とが問題となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、紫外線遮蔽効果が低下することなく、繊維への
分散性も良好で、繊維自体の特性を損なうことのない繊
維配合用紫外線遮蔽剤を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、コア微
粒子上にチタン、鉄、鉛、ジルコニウム、バナジウム、
セリウム、イットリウムよりなる群から選ばれる少なく
とも１種の金属酸化物（以下、「特定金属酸化物」とい
う。）の被覆層を有する複合粒子よりなることを特徴と
する繊維配合用紫外線遮蔽剤によって達成される。

【０００５】以下、本発明について詳述する。本発明に
おいて用いられるコア微粒子としては、有機化合物であ
れば特に制限はなく、種々の重合体あるいは、天然高分
子を用いることができ、具体的にはポリスチレン、ポリ
スチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン、ポリカーボ
ネート、フッ素樹脂、ポリエステル系エラストマー、ポ
リアミド系エラストマー、スチレン系エラストマー、ブ
タジエン系エラストマー等の重合体、またはこれらと共
重合可能な単量体（ジビニルベンゼン、エチレングリコ
ールジメタクリレート等の架橋性単量体を含む）を共重
合させた共重合体；セルロース、天然ゴム等を挙げるこ
とができ、これらのコア微粒子は１種または２種以上を
組み合わせて用いることができる。また、コア微粒子の
形態は真球状のものだけでなく、凹部を有する偏平状の
もの、長軸と短軸を有する棒状のもの等の異形粒子であ
ってもよい。

【０００６】コア微粒子の被覆に用いられる特定金属酸
化物は、チタン、鉄、鉛、ジルコニウム、バナジウム、
セリウム、イットリウムよりなる群から選ばれる少なく
とも１種の金属酸化物であるが、好ましくは酸化チタン
と他の特定金属酸化物との組み合わせた複合粒子であ
り、特には特定金属酸化物中の酸化チタンの割合が３０
〜９５重量％であることが好ましい。

【０００７】本発明において、特定金属酸化物をコア微
粒子表面へ被覆する方法としては、例えば加水分解法、
機械的方法、真空法等、種々の方法が採用できる。加水
分解法は加水分解性の金属塩および／または金属アルコ
キシドの水溶液中にコア微粒子を均一に分散せしめ、次
いで室温であるいは４０℃以上の温度に加熱しながら、
必要に応じて尿素、炭酸等を供給源とする炭酸イオンの
存在下、加水分解反応を生起させて該コア微粒子上に塩
基性炭酸金属塩を形成した後、室温でアルカリ処理する
か、あるいは空気中で２００〜３００℃に加熱すること
により特定金属酸化物に変換する方法である。ここで、
加水分解反応液１リットルに対する加水分解性金属塩お
よび／まてゃ金属アルコキシドの使用量は０．０１〜１
００ミリモルが好ましく、０．１〜１００ミリモルがさ
らに好ましい。機械的方法は金属および／または金属ア
ルコキシドとコア微粒子とをヘンシェルミキサー、ハイ
ブリダイザー、オングミル等の高速回転羽根または回転
アームを有する混合機や粉砕機中に入れて、２００〜１
０，０００ｒｐｍ、好ましくは１，０００〜８，０００
ｒｐｍの回転数で１〜１２０分間、好ましくは３〜３０
分間、通常、室温下、必要に応じて加熱または冷却しな
がら高速攪拌することにより、コア微粒子上に金属およ
び／または金属酸化物を被覆する方法である。真空法は
金属および／または金属酸化物を蒸着源またはターゲッ
トとして１０^-5〜２Ｐａの真空度で被処理コア微粒子を
振動させながら通常、１〜３０分間、真空蒸着、スパッ
タリングまたはイオンプレーティング等の処理を行う方
法である。なお、金属を被覆させた場合には、前記処理
後、酸素または空気中で１００〜３００℃に加熱するこ
とにより金属酸化物に変換することもできる。

【０００８】なお、金属酸化物を被覆するに際しては、
コア微粒子表面を物理的方法（例えば短波長紫外線の照
射、プラズマ処理等）、あるいは化学的方法（例えば加
水分解、極性基の導入）により親水化した後、上記方法
により被覆してもよい。

【０００９】上述のようにして得られた複合粒子の平均
粒径は、通常、０．０１〜１０μｍのものが実用的であ
り、好ましくは、０．０２〜５μｍである。０．０１μ
ｍ未満であると粒子間の凝集性が強くなり、均質な複合
粒子を得ることができず、また、１０μｍを超えると、
これを配合した繊維の紡糸性が不良となり、糸切れを起
こしたり、繊維の風合いや強度を損ねる恐れがある。ま
た、複合粒子の外径に対する特定金属酸化物の被覆層の
厚さは、好ましくは０．１〜９０％であり、さらに好ま
しくは１〜８０％である。

【００１０】このようにして得られた複合粒子を繊維
（例えばポリアミド繊維（６−ナイロン、６，６−ナイ
ロン等）、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維等の合
成繊維）に配合する場合の複合粒子の使用量は、繊維１
００重量部に対し、通常、０．５〜３０重量部であり、
好ましくは１〜２０重量％部である。複合粒子の使用量
が０．５重量部未満であると十分な紫外線遮蔽効果が得
られず、３０重量部を超えると紡糸性が不良となった
り、繊維の強度低下を招く恐れがある。なお、従来用い
られている酸化チタンなどの無機粒子そのものを配合す
る場合には、配合量が５重量部を超えると紡糸性に影響
があるが、本発明の複合粒子は分散性に優れるため３０
重量部まで配合しても紡糸性に影響しない。また、多量
に配合する場合には、配合する繊維に相当する組成を有
するコア微粒子を使用するとよい。すなわち、アクリル
系繊維にはアクリル系重合体をコア微粒子として用いた
複合粒子を、ポリアミド系繊維にはナイロン６等のポリ
アミド系重合体をコア微粒子として用いた複合粒子を使
用することが好ましい。

【００１１】本発明の紫外線遮蔽剤を繊維に配合する際
には、通常、繊維に配合される他の成分を必要に応じて
適宜、配合することができる。例えば、より高い遮蔽性
を発現させるために少量の有機系紫外線吸収剤を添加し
たり、難燃剤、可塑剤、抗菌剤、消臭剤、蛍光増白剤、
安定剤等の添加剤が含有されていてもよい。

【００１２】

【実施例】以下、実施例および比較例により本発明を説
明するが、本発明はこれらによって限定されるものでは
ない。 耐光性試験；２０℃で６５重量％のジメチルホルムアミ
ド水溶液中に繊維原液を紡糸させながら延伸し、水洗
後、乾燥緻密化処理を施し、１２０℃で湿熱処理を行っ
た。得られた繊維を常法に従って不織布（１００ｇ／ｍ
²、厚さ１ｍｍ）とし、ＪＩＳ Ｌ−０８４２に準じて
耐光性試験を行った。

【００１３】紫外線透過率；耐光性試験前および試験後
９６時間後の不織布について、３６０ｎｍおよび３０５
ｎｍの紫外線透過率を日立製作所製分光光度計ｕ−３４
００を用いて測定した。

【００１４】合成例１ エチルアクリレート２００ｇ、多官能ウレタンアクリレ
ートＵＡ−１０１Ｈ（共栄社製）１００ｇ、エチレング
リコールジメタクリレート１０ｇ、２，２−アゾビス
（２，４−ジメチルバレロニトリル）１ｇ，ラウリル硫
酸ナトリウム０．０５ｇおよび水１５００ｇを混合し、
窒素雰囲気下で攪拌しながら４０℃で５時間、次いで６
５℃で５時間、そして８０℃で８時間重合させ、重合体
粒子を得た。この重合体粒子の平均粒子径は８μｍであ
った。得られた重合体粒子８０ｇと平均粒子径０．０５
μｍの酸化チタン粒子２０ｇとを内容積４ｌのＯＭダイ
ザー（奈良機械製作所製）を使用して室温で１，５００
ｒｐｍで３分間予備混合した後、さらに７，５００ｒｐ
ｍで５分間処理して酸化チタンが被覆された複合粒子
（以下、「複合粒子Ａ」という。）を得た。複合粒子Ａ
の平均粒子径は８．２４μｍであった。

【００１５】合成例２ 合成例１で得られた重合体粒子８０ｇと平均粒子径０．
０２μｍの酸化亜鉛粒子２０ｇとを合成例１と同様に混
合し、処理して酸化亜鉛粒子が被覆された複合粒子（以
下、「複合粒子Ｂ」という。）を得た。複合粒子Ｂの平
均粒子径は８．１２μｍであった。

【００１６】合成例３ 合成例１で得られた重合体粒子８０ｇ、平均粒子径０．
０５μｍの酸化チタン粒子５ｇおよび平均粒子径０．０
５μｍの酸化ジルコニウム１５ｇを合成例１と同様に混
合し、処理して酸化チタンと酸化ジルコニウムが被覆さ
れた複合粒子（以下、「複合粒子Ｃ」という。）を得
た。複合粒子Ｃの平均粒子径は８．２０μｍであった。

【００１７】実施例１ アクリロニトリル／エチルアクリレート／メタクリルス
ルホン酸ナトリウム＝９３．３／５．５／１．２（重量
比）からなるアクリル系繊維原液（ジメチルホルムアミ
ドの２５重量％溶液）中の繊維樹脂１００重量部に対
し、合成例１で得られた複合粒子Ａを５重量部添加した
繊維原液を用いて得られた不織布について、耐光性試験
および紫外線透過率の測定を行った。また、繊維原液中
に添加した複合粒子Ａの分散性を電子顕微鏡を用いて観
察した。

【００１８】比較例１ 平均粒子径０．０５μｍの酸化チタン粉末を繊維樹脂１
００重量部に対し、１重量部添加した以外は実施例１と
同様の繊維原液を用いて得られた不織布について耐光性
試験および紫外線透過率の測定を行った。また、繊維原
液中に添加した酸化チタン粉末の分散性を電子顕微鏡を
用いて観察した。

【００１９】実施例２ 合成例２で得られた複合粒子Ｂを複合粒子Ａに代えて使
用した以外は実施例１と同様の繊維原液を用いて得られ
た不織布について耐光性試験および紫外線透過率の測定
を行った。また、繊維原液中に添加した複合粒子Ｂの分
散性を電子顕微鏡を用いて観察した。

【００２０】実施例３ 合成例３で得られた複合粒子Ｃを複合粒子Ａに代えて使
用した以外は実施例１と同様の繊維原液を用いて得られ
た不織布について耐光性試験および紫外線透過率の測定
を行った。また、繊維原液中に添加した複合粒子Ｃの分
散性を電子顕微鏡を用いて観察した。

【００２１】比較例２ 複合粒子を配合しなかった以外は実施例１と同様の繊維
原液を用いて得られた不織布について、耐光性試験およ
び紫外線透過率の測定を行った。

【００２２】以上の結果をまとめて表１に示した。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、紫外線遮蔽効果が低下
することなく、繊維への分散性も良好で、繊維自体の特
性を損なうことのない繊維配合用紫外線遮蔽剤が提供さ
れる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コア微粒子上にチタン、鉄、鉛、ジルコニウム、バナジ
   ウム、セリウム、イットリウムよりなる群から選ばれる
   少なくとも１種の金属酸化物の被覆層を有する複合粒子
   よりなることを特徴とする繊維配合用紫外線遮蔽剤。