JPH0959868A - 機能性ポリエステル繊維及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、脱臭効果、抗菌効果が大きいにも拘
らず、洗濯耐久性に優れ、かつ、繊維強度の大きい機能
性ポリエステル繊維及びその製造法を提供せんとするも
のである。 【解決手段】本発明の機能性ポリエステル繊維は、Ｘ線
光電子分光法（ＸＰＳ）により光電子検出角度θ＝９０
°で測定したときの繊維表層部のカルボキシル基の濃度
が、全炭素数に対するカルボキシル基の炭素の割合の値
で０．０１以上であるポリエステル繊維であり、かつ、
該カルボキシル基がＺｎ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｍｎ²⁺、Ｆｅ²⁺、
Ａｇ⁺ 、Ｎｉ⁺ からなる群より選ばれた少なくとも一種
の金属イオンおよび／または第４級アンモニウムイオン
で置換されていることを特徴とするものであり、また、
かかる機能性ポリエステル繊維の製造法は、ポリエステ
ル繊維を紫外線照射した後、Ｚｎ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｍｎ²⁺、
Ｆｅ²⁺、Ａｇ⁺ 、Ｎｉ⁺ からなる群より選ばれた少なく
とも一種の金属イオンおよび／または第４級アンモニウ
ムイオンを含有する水溶液で処理することを特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐久性に優れた脱
臭性や抗菌性を有する上に、繊維強度の高い機能性ポリ
エステル繊維及びその製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、衣料分野、産業資材分野を問わ
ず、ポリエステル繊維に脱臭、抗菌、抗カビの機能を付
与する方法が数多く提案されている。機能付与の方法と
して、原糸段階で改質する方法と後加工で改質する方法
の二つに大別される。原糸改質のとしては、機能性セラ
ミックなどをポリマーに混合して製糸するものである
が、紡糸時の糸切れによるトラブルが発生しやすく、ま
た延伸性が低下するため十分な強度の糸が得られにくい
などの問題がある。後加工改質は現在、最も数多く検討
されており、例えば、銅化合物、シリコーンの第４級ア
ンモニウム塩、硫酸第一鉄とＬ−アスコルビン酸の混合
物、金属フタロシニアン化合物、また天然のツバキ科植
物からの抽出物等をバインダー樹脂を併用しながら繊維
表面に固着させるいわゆる樹脂加工方法は、洗濯等の耐
久性が劣るという欠点があり、耐久性を向上させるため
に架橋剤を併用すると風合いが粗硬化するという問題点
がある。近年、耐久性ある後加工法として、アクリル酸
やメタクリル酸などのビニルカルボン酸を過酸化物を併
用したり、または電子線照射を利用してグラフト重合し
て、カルボキシル末端を金属イオンで置換する方法が提
案されているが、かかる方法は、繊維の強度が著しく低
下するという重大な欠点を有するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な機能性繊維が有する欠点を解消し、脱臭効果、抗菌効
果が大きいにも拘らず、洗濯耐久性に優れ、かつ、繊維
強度の大きい機能性ポリエステル繊維及びその製造法を
提供せんとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するため、次の手段を採用する。すなわち、本発明
の機能性ポリエステル繊維は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰ
Ｓ）により光電子検出角度θ＝９０°で測定したときの
繊維表層部のカルボキシル基の濃度が、全炭素数に対す
るカルボキシル基の炭素の割合の値で０．０１以上であ
るポリエステル繊維であり、かつ、該カルボキシル基が
Ｚｎ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｍｎ²⁺、Ｆｅ²⁺、Ａｇ⁺ 、Ｎｉ⁺ から
なる群より選ばれた少なくとも一種の金属イオンおよび
／または第４級アンモニウムイオンで置換されているこ
とを特徴とするものであり、また、かかる機能性ポリエ
ステル繊維の製造法は、ポリエステル繊維を紫外線照射
した後、Ｚｎ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｍｎ²⁺、Ｆｅ²⁺、Ａｇ⁺ 、Ｎ
ｉ⁺ からなる群より選ばれた少なくとも一種の金属イオ
ンおよび／または第４級アンモニウムイオンを含有する
水溶液で処理することを特徴とするものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明は、従来、ポリエステル繊
維の物理的特性を維持して、風合いの変化が小さく、洗
濯耐久性に優れた機能性、特に脱臭性、抗菌性などの機
能を有するポリエステル繊維を得ることは極めて難しい
とされていた技術的背景に鑑み、鋭意検討したところ、
化学的な方法ではなく、物理的な方法によって繊維表層
部にカルボキシル基を形成することにより、かかる目的
を以外に簡単、合理的に達成することを究明したもので
ある。すなわち、かかる物理的に形成した該カルボキシ
ル基を金属イオンで置換することにより、繊維強度、風
合いの低下がなく、洗濯耐久性に優れた、高度な脱臭、
抗菌機能をポリエステル繊維付与することができること
を究明したものである。

【０００６】本発明でいうポリエステル繊維とは、たと
えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレートあるいはこれらに第３成分、例えばイソフタル
酸、アジピン酸、イソフタル酸スルホネート、ポリエチ
レングリコールなどを共重合またはブレンドして得られ
る繊維であり、これらの繊維からなる織編物、不織布、
ロープ、紐などの繊維構造物も含まれる。かかるポリエ
ステル繊維は、該ポリエステル繊維単独はもちろん、本
発明の効果を阻害しない範囲で、他の合成繊維、半合成
繊維、天然繊維を混合、含有するものであっても良い
し、また、かかるポリエステル繊維には、本発明の効果
を阻害しない範囲で、他の抗菌剤、防カビ剤、防臭剤、
さらに着色剤、帯電防止剤、防炎剤、防汚剤、柔軟剤、
撥水剤、高発色剤などをブレンドまたは付着させること
ができる。

【０００７】本発明のポリエステル繊維は、表層部にカ
ルボキシル基を物理的に形成して含有させた点に特徴を
有するものであり、かかるカルボキシル基を含有する該
表層部の厚みは、使用するポリマー、製糸条件、繊維の
熱履歴などにより一概にいえないが、繊維表面から２
μ、さらには０．５μの範囲であるのが好ましい。また
該カルボキシル基の濃度は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰ
Ｓ）により光電子の検出角度θ＝９０°で酸素濃度を測
定し、気相化学修飾法でカルボキシル基を測定したとき
の値として、全炭素数に対するカルボキシル基の炭素の
割合が０．０１以上、好ましくは０．０１５以上、さら
に好ましくは０．０２以上であるのがよい。

【０００８】本発明のポリエステル繊維は、脱臭性能お
よび／または抗菌性能を有するものであり、かかる機能
を付与するため、該カルボキシル基の水素イオンは、Ｚ
ｎ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｍｎ²⁺、Ｆｅ²⁺、Ａｇ⁺ 、Ｎｉ⁺ からな
る群より選ばれた少なくとも一種の金属イオンで置換し
たものである。

【０００９】かかる金属イオンによる置換量は、該カル
ボキシル基の水素イオンの全量の好ましくは２０〜９８
％であるのがよい。２０％より小さいと脱臭効果が不足
する場合があり、９８％より大きくても脱臭または抗菌
効果にほとんど差がない。また、本発明においては、所
定の金属イオンで置換されたカルボキシル基の他に、遊
離のカルボキシル基やＫ⁺ 、Ｎａ⁺ 、Ｃａ²⁺、Ｍｇ²⁺、
Ａｌ³⁺など他の金属イオンで置換されたものが一部混在
していてもよい。

【００１０】また、本発明のポリエステル繊維のカルボ
キシル基の水素イオンは、第４級アンモニウムイオンで
置換されるものである。かかる第４級アンモニウムイオ
ン源としては、飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基あ
るいは芳香族炭化水素基、あるいは該窒素化合物の窒素
の複素環を構成する炭化水素基およびこれらの基を組み
合わせた炭化水素基からなる第４窒素化合物であって、
抗菌性、抗カビ性を有するものであればとくに限定され
るものではない。なかでも、上記炭化水素基の総炭素数
が１０以上、好ましくは１５以上である第４窒素化合物
の代表的なものとして下記一般式で示される第４級アン
モニウム塩がある。

【００１１】

【化１】 ここでＲ１〜Ｒ４は１価の炭化水素基を表すが、これら
の炭化水素基のうち任意の２つまたは４つに代えて、窒
素を含む複素環を形成するような結合を有する２価の炭
化水素基を１つまたは２つ有する構造であっても良い。
またＸはハロゲンイオンを表し、一般的には、塩素イオ
ン、臭素イオンが用いられる。具体的には、ラウリルジ
メチルベンジルアンモニウムクロライド、セチルジメチ
ルベンジルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメ
チルアンモニウムクロライド、セチルピリジウムクロラ
イドなどを例示することができ、これらを単独あるいは
２種以上の混合物として使用することができる。

【００１２】本発明の機能性ポリエステル繊維を製造す
る際に照射される紫外線とは、光源として、高圧水銀ラ
ンプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、低圧水
銀ランプなどによって発生する３００ｎｍ以下の波長を
含む紫外線をいう。かかるランプによって発生される紫
外線のうち、３００ｎｍ以下の波長を含む紫外線以外
は、ポリエステル繊維との反応速度が早すぎるので、低
波長のものが好ましく使用される。かる紫外線のなかで
も、特に１８４．９ｎｍおよび２５３．７ｎｍにピーク
を持つ低圧水銀ランプによって発生した紫外線が好まし
く使用される。

【００１３】本発明の紫外線照射条件としては、空気、
酸素、窒素、アルゴンなどのガス雰囲気下で、好ましく
は酸素を含有する雰囲気下で、好ましくは２５３．７ｎ
ｍの波長の紫外線で、かつ、照度が、好ましくは３ｍＷ
／cm² 以上、さらに好ましくは１０ｍＷ／cm² 以上、特
に好ましくは３０ｍＷ／cm² 以上で、好ましくは数秒か
ら数分の処理時間のものを使用する。また、紫外線照射
雰囲気の温度は、好ましくは４０℃以上、さらに好まし
くは６０℃以上、特に好ましくは８０〜１００℃であ
る。かかる条件は、目的に応じて照度とガス雰囲気、雰
囲気温度および処理時間を決定することができる。ま
た、紫外線照射の雰囲気圧力は、常圧のみならず、減圧
あるいは加圧などいずれの条件でも実施することができ
る。

【００１４】本発明は、かかる紫外線照射により、ポリ
エステル繊維の繊維表層部にカルボキシル基を形成させ
たのち、上述の金属イオンおよび／または第４級アンモ
ニウムイオンを含有する水溶液中で、好ましくは２０〜
１３０℃、さらに好ましくは６０〜８０℃の温度で、数
分から数十分の処理を行う。かくして得られる水素イオ
ンの金属イオンへの置換量は中和滴定法で測定すること
ができる。

【００１５】なお、上述の金属イオンおよび第４級アン
モニウムイオンを、ポリエステル繊維の繊維表層部に同
時に存在させたい場合は、該繊維表層部に存在するカル
ボキシル基の水素イオン量の適宜の量だけ、金属イオン
を含有する水溶液で処理して、次いで、まだ置換可能な
水素イオンを残した状態にあるポリエステル繊維を、第
４級アンモニウムイオンを含有する水溶液で処理するこ
とによって達成することができる。すなわち、該繊維表
層部に存在するカルボキシル基の水素イオン量の何％を
どのイオンで置換するかによって、脱臭機能リッチに
も、また、抗菌機能リッチにもすることができ、もちろ
ん、単独機能のみを付与することもできる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１７】なお、実施例、比較例に示す性能は、次の
方法で測定した。

【００１８】（カルボキシル基濃度の測定） 手法：Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ） 装置：ＶＧ製ＥＳＣＡＬＡＢ−５ 測定条件：Ｘ線源〜Ｍｇｋα_1,2 Ｘ線出力〜１０ＫＶ、２０ｍＡ サンプリング〜両面テープで資料台に固定した。

【００１９】横軸補正：中性炭素の１ｓピークを２８
４．６ｅＶとした。

【００２０】光電子の検出角度〜θ＝９０° （θは試料表面に対する検出器の傾き角度） 気相化学修飾法解析：ポリアクリル酸標準試料から反応
率（ｒ）とジシクロヘキシルカルビジイミドの残留率
（ｍ）を求めた。各試料のＦ１ｓ、Ｃ１ｓピーク面積強
度にｒとｍを考慮して全炭素量に対するカルボキシル基
炭素の割合を求めた。

【００２１】（脱臭性Ａ：アンモニア脱臭）５００ｃｃ
のポリ容器に０．３％のアンモニア水８０μl 滴下し、
該容器内に繊維を３ｇ入れ、密閉し、２０分後の残存ア
ンモニア濃度をガステック社製のガス検知管を使用し、
容器内のガス１００ｃｃ中のアンモニア量を測定（ｐｐ
ｍ）した。なお、スタート時のアンモニア濃度は約２１
０ｐｐｍである。

【００２２】（脱臭性Ｂ：硫化水素脱臭）臭気成分を硫
化鉄３００ｍｇ、０．６％硫酸１００μl とした以外は
アンモニア脱臭と同一の方法で測定した。なお、スター
ト時の硫化水素濃度は約２５ｐｐｍである。

【００２３】（抗菌ａ）滅菌シートに黄色葡萄状球菌
（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓ １２７
３２）のブイヨン懸濁液を注加し、密閉容器内で３７
℃、１８時間培養後の生菌数を計測し、植菌数に対する
増減値を求めた。

【００２４】（抗菌ｂ）滅菌シートに、クレブシラ菌
（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ ＡＴＣ
Ｃ ４３５２）の懸濁液を注加し、密閉容器内で１５０
回／分、１時間振とう後の生菌数を計測し、注加懸濁液
の菌数に対する減少率を求めた。（繊維の物性）ＪＩＳ
Ｌ １０１７に基づき、織物の緯糸分解糸の強度（ｇ
／ｄ）を測定した。

【００２５】（洗濯耐久性）家庭用洗剤ザブ（花王株式
会社製）０．２％水溶液を用い、東芝株式会社製の家庭
用洗濯機で、浴比１／５０とし、４０℃で１０分間洗濯
後、５分間のオーバーフロー水洗２回を洗濯回数１回と
し、５回繰り返し洗濯した後、脱臭性能、抗菌性能を測
定した。

【００２６】実施例１〜１５、比較例１〜４ ７５デニール３６フィラメントのポリエチレンテレフタ
レート加工糸（東レ株式会社製）を経糸、緯糸に使用し
て平織物を製織し、常法により精練、乾燥し、１８０℃
の温度でヒートセットした。該織物を次に示す処理を行
い、性能を評価した結果を表１に示した。

【００２７】 ［紫外線処理］照射装置：低圧水銀ランプ ５００Ｗ 照度：３５ｍＷ／cm² 雰囲気ガス：空気 雰囲気温度：８０℃ 処理時間：１５〜１２０秒 ［金属塩処理］紫外線照射したものを２％濃度の各種金
属塩水溶液にて、浴比１／５０で、８０℃で３０分間処
理した後、水洗し、２ｃｃ／ｌの酢酸水溶液で２５℃で
５分間処理を行った。

【００２８】［処理あ：第４級アンモニウム塩処理］紫
外線照射したものを３％濃度のラウリルジメチルアンミ
ニウムクロライド水溶液で、浴比１／５０で、８０℃で
３０分間処理し、水洗した。

【００２９】比較例として、紫外線処理しないものと，
アクリル酸とベンゼンパーオキサイド、ジクロルベンゼ
ンの混合水溶液で１２０℃の温度で４５分間処理し、繊
維重量に対し１２％の重量増加になるグラフト加工した
ものを実施例と同様に評価した。

【００３０】

【表１】 表１から、本発明によるものは繊維強度の低下がなく、
耐久性に優れた脱臭性、抗菌性を有することが判る。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、繊維強度の低下がな
く、耐久性に優れた脱臭性、抗菌性を有するポリエステ
ル繊維を安定に供給し得る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により光電
   子検出角度θ＝９０°で測定したときの繊維表層部のカ
   ルボキシル基の濃度が、全炭素数に対するカルボキシル
   基の炭素の割合の値で０．０１以上であるポリエステル
   繊維であり、かつ、該カルボキシル基がＺｎ²⁺、Ｃ
   ｕ²⁺、Ｍｎ²⁺、Ｆｅ²⁺、Ａｇ⁺ 、Ｎｉ⁺ からなる群より
   選ばれた少なくとも一種の金属イオンおよび／または第
   ４級アンモニウムイオンで置換されていることを特徴と
   する機能性ポリエステル繊維。
2. 【請求項２】 ポリエステル繊維を紫外線照射した後、
   Ｚｎ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｍｎ²⁺、Ｆｅ²⁺、Ａｇ⁺ 、Ｎｉ⁺ から
   なる群より選ばれた少なくとも一種の金属イオンおよび
   ／または第４級アンモニウムイオンを含有する水溶液で
   処理することを特徴とする機能性ポリエステル繊維の製
   造法。
3. 【請求項３】 紫外線が３００ｎｍ以下の波長を含むも
   のである請求項２記載の機能性ポリエステル繊維の製造
   法。