JP6078191B1

JP6078191B1 - 寝具用中綿

Info

Publication number: JP6078191B1
Application number: JP2016085873A
Authority: JP
Inventors: 清輝土久岡; 佑輔赤木
Original assignee: Japan Exlan Co Ltd; Toyobo Co Ltd
Current assignee: Japan Exlan Co Ltd; Toyobo Co Ltd
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2036-04-22
Also published as: JP2017193805A

Abstract

【課題】幅広い種類の臭気原因物質を効果的かつ持続的に分解除去する能力を有する寝具用中綿を提供する。【解決手段】鉄、アルミニウム、カリウム、及びチタンを含む金属組成物からなり、かつ金属組成物中の金属含有割合が鉄１００ｐｐｍに対してアルミニウム１００〜５００ｐｐｍ、カリウム０．５〜５０ｐｐｍ、チタン０．１〜５０ｐｐｍである空気触媒を繊維表面に付着した短繊維、及び架橋アクリレート系吸放湿性短繊維からなる物質分解除去短繊維と、物質分解除去短繊維以外の短繊維とからなる中綿であって、物質分解除去短繊維中の金属組成物の含有量が０．０１質量％以上であり、架橋アクリレート系吸放湿性短繊維の含有量が５０質量％以上である。【選択図】なし

Description

本発明は、空気触媒を付着した短繊維と架橋アクリレート系吸放湿性短繊維を併用して臭気原因物質を分解除去する能力を飛躍的に高めた寝具用中綿に関する。

近年の快適性、健康に対する意識の高まりから、汚染物質を分解または除去する機能を有する素材の開発が強く求められており、これらの機能に基づいて消臭性や抗菌性を有する物質分解除去剤が数多く提案されている。

特許文献１では、架橋構造およびカルボキシル基を有する重合体から形成され、かつ光触媒活性を有する金属酸化物微粒子を含有する光触媒含有繊維が提案されている。かかる金属酸化物微粒子は、悪臭物質、アレルゲン、菌、ウイルス等がカルボキシル基に吸着されるとともに光触媒で分解される機能を有するが、その機能を発揮するためには十分な光照射が必要であり、しかもカルボキシル基による吸着だけでは分解除去が不十分な物質が存在する問題があった。

特許文献２では、光照射なしで水酸化ラジカル、オゾン又は過酸化物を発生する空気触媒が固着された繊維構造体が提案されている。空気触媒は物質の分解除去の効果に優れるが、その機能を効果的に発揮するためには周囲に十分な量の水蒸気が持続的に存在することが必要であり、また、空気触媒だけでは分解除去が不十分な物質が存在する問題があった。

特許文献３では、鉄とアルミニウムとカリウムを含む金属組成物、および水を含有する水性組成物からなる消臭剤、抗菌剤、または防カビ剤が提案されている。この水性組成物は、対象物に固着すると水分が蒸発するため、その機能の持続的な発揮には限界があり、また、空気触媒だけでは分解除去が不十分な物質が存在する問題があった。

上述の特許文献１〜３の問題を解消するために、出願人は、幅広い種類の物質を効果的かつ持続的に分解除去する能力を有する物質分解除去剤を提案した（特許文献４参照）。しかしながら、特許文献４では、これらの物質分解除去剤の機能を寝具用中綿において具体的に実現する方法までは提案していなかった。

特開２０１４−７４２４３号公報特開２００５−６０９０４号公報特開２００７−２１５９８８号公報ＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７９５８１

本発明は、上述の特許文献４の技術をさらに進めるために創案されたものであり、その目的は、幅広い種類の臭気原因物質を効果的かつ持続的に分解除去する能力を有する寝具用中綿を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、寝具用中綿において空気触媒を付着した短繊維と架橋アクリレート系吸放湿性短繊維を併用することにより、架橋アクリレート系吸放湿性短繊維によって空気触媒の周囲の水蒸気濃度が持続的に高まり、これにより空気触媒から多量のＯＨラジカルが発生されて空気触媒の物質分解除去能力を最大限発揮させることができるとともに、これに架橋アクリレート系吸放湿性短繊維の物質吸着能力が加わって、幅広い種類の臭気原因物質を分解除去する能力が相乗的に高まることを見い出し、本発明の完成に至った。

即ち、本発明は、以下の（１）〜（４）の構成を有するものである。
（１）鉄、アルミニウム、カリウム、及びチタンを含む金属組成物からなり、かつ金属組成物中の金属含有割合が鉄１００ｐｐｍに対してアルミニウム１００〜５００ｐｐｍ、カリウム０．５〜５０ｐｐｍ、チタン０．１〜５０ｐｐｍである空気触媒を繊維表面に付着した短繊維、及び架橋アクリレート系吸放湿性短繊維からなる物質分解除去短繊維と、物質分解除去短繊維以外の短繊維とからなる中綿であって、物質分解除去短繊維中の金属組成物の含有量が０．０１質量％以上であり、架橋アクリレート系吸放湿性短繊維の含有量が５０質量％以上であることを特徴とする寝具用中綿。
（２）物質分解除去短繊維以外の短繊維がポリエステル短繊維、アクリル短繊維、及び再生セルロース短繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種の短繊維であることを特徴とする（１）に記載の寝具用中綿。
（３）空気触媒を繊維表面に付着した短繊維がポリエステル短繊維及び／又はアクリル短繊維であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の寝具用中綿。
（４）掛け布団又は敷き布団又は枕の中綿として使用されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の寝具用中綿。

本発明の寝具用中綿は、架橋アクリレート系吸放湿性短繊維の存在により空気触媒の周囲の水蒸気濃度を持続的に高めているので、空気触媒による有機物質及び無機物質（金属を除く）の分解・除去能力を十分に発揮することができ、また架橋アクリレート系吸放湿性短繊維による物質の吸着効果も存在するため、幅広い種類の有機物質及び無機物質（金属を除く）に対する分解・除去能力が極めて優れている。従って、本発明の寝具用中綿を人間の身体が直接接触する掛け布団又は敷き布団又は枕などに使用した場合、人間由来の臭気原因物質を効果的に分解除去することができる。

本発明の寝具用中綿は、特定の金属組成物からなる空気触媒を繊維表面に付着した短繊維と、架橋アクリレート系吸放湿性短繊維とからなる物質分解除去短繊維を含むものであり、空気触媒と架橋アクリレート系吸放湿性短繊維の相乗効果により物質の分解・除去能力を飛躍的に高め、消臭性、抗菌性、抗ウイルス性、防カビ性などを持続的に高いレベルで発揮するものである。

本発明の物質分解除去短繊維において短繊維に付着される空気触媒は、化学薬品を使用せずに、触媒効果により空気中の水分と反応してヒドロペルオキシルラジカル及びスーパーオキシドイオンを生成し、有害物質を分解し、さらに抗菌や消臭などの優れた効果を発揮するものである。

空気触媒は、鉄、アルミニウム、カリウム、及びチタンを含む金属組成物からなるものであり、例えば土壌から無機酸または硫酸によって抽出される鉄、アルミニウム、およびカリウムに、四水酸化チタン塩酸塩からのチタンを配合することにより製造されることができる。空気触媒自体は、その作用機序を含め、従来から広く知られており、市販品から入手することが可能である。

空気触媒中のカリウムは、空気触媒が物質を分解・除去する効果を奏するためのエネルギー源である。カリウムから放出される電子線等が周囲の水分子と衝突し、水和電子、原子状水素、水素ガス、ヒドロキシルラジカル、過酸化水素が生成される。水和電子及び原子状水素は酸化され、ヒドロペルオキシルラジカル及びスーパーオキシドイオンを生成し、ヒドロペルオキシルラジカルは原子状水素とともに過酸化水素を生成する。過酸化水素は鉄により還元され、ヒドロキシラジカル及び水酸化物イオンを生成する（フェントン反応）。過酸化水素は鉄により酸化され、ヒドロペルオキシルラジカル及び水素イオンが生成される。ヒドロキシラジカルとスーパーオキシドイオンは、強い酸化力を有し、これにより物質を分解・除去するとともに、微生物の増殖を阻害する効果を奏する。

鉄は、上述のようにヒドロキシラジカル及び水酸化物イオンの生成反応（フェントン反応）、並びにヒドロペルオキシルラジカル及び水素イオンの生成反応を促進する。アルミニウムは、対象物または担体への固着・固定のための結合材として機能する。チタンは、アルミニウム、鉄、及びカリウムによる物質分解・除去効果をさらに高める役割を有する。アルミニウム、カリウム及びチタンの含有量は、鉄１００ｐｐｍに対してそれぞれ１００〜５００ｐｐｍ、０．５〜５０ｐｐｍ、０．１〜５０ｐｐｍの割合であることが好ましい。さらに好ましくは、鉄１００ｐｐｍに対してそれぞれ１００〜３００ｐｐｍ、１〜１０ｐｐｍ、０．１〜５ｐｐｍの割合である。また、金属組成物中の鉄含有量は１０〜１００ｐｐｍ、アルミニウム含有量は１０〜１００ｐｐｍ、カリウム含有量は０．１〜１０ｐｐｍ、チタン含有量は０．０１〜１ｐｐｍであることが好ましい。

空気触媒が表面に付着される短繊維は、繊維長が３０〜７０ｍｍで単糸繊度が２．０〜１１．０ｄｔｅｘであることが好ましい。また、かかる短繊維としては、特に限定されないが、ポリエステル短繊維及び／又はアクリル短繊維を使用することが好ましい。短繊維への空気触媒の付着方法としては、従来公知の方法を適宜採用することができるが、例えば空気触媒の成分を短繊維の周囲表面にスプレーで塗布して乾燥する方法や空気触媒の成分を溶解した溶液中に短繊維を浸漬して乾燥する方法が挙げられる。

本発明の物質分解除去短繊維で使用する架橋アクリレート系吸放湿性短繊維は、架橋構造と０．１〜１０ｍｍｏｌ／ｇのカルボキシル基を有するアクリレート系重合体を構成成分とする従来公知の短繊維が使用可能である。かかる短繊維としては、例えば特開２０００−３１４０８２号公報に記載のように、アクリロニトリル含有率が８５〜９５重量％であるアクリル系繊維に対するヒドラジン系化合物による架橋処理によって導入される窒素含有量の増加が、１．０〜５．０重量％である架橋アクリレート系短繊維であって、残存ニトリル基の一部が３．０〜６．０ｍｅｑ／ｇのアルカリ金属塩型カルボキシル基に変換されており、しかも２０℃×５０％ＲＨ条件と２０℃×９５％ＲＨ条件との吸湿率差が５０重量％以上１５０重量％以下である吸放湿性繊維が挙げられる。架橋アクリレート系短繊維は、上述のようにＮａ塩、Ｍｇ塩、Ｃａ塩などの塩型カルボキシル基に変換されたもの以外に、塩型に変換されていないＨ型カルボキシル基タイプのものがある。いずれのタイプも使用可能である。架橋アクリレート系短繊維は、繊維長が３０〜７０ｍｍで単糸繊度が２．０〜１１．０ｄｔｅｘであることが好ましい。

本発明の物質分解除去短繊維は、上述の空気触媒を繊維表面に付着した短繊維と架橋アクリレート系吸放湿性短繊維とを質量比で５：９５〜５０：５０の割合で混綿機などを使用して均一に混合して使用することが好ましい。本発明の寝具用中綿における空気触媒を繊維表面に付着した短繊維と架橋アクリレート系吸放湿性短繊維の割合は、それぞれ３〜２０質量％、５〜５０質量％であることが好ましい。

本発明の物質分解除去短繊維における空気触媒の金属組成物の含有量は、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０３質量％以上、さらに好ましくは０．０５質量％以上であり、上限は特に限定されないが、経済的な観点から２０質量％である。また、本発明の物質分解除去短繊維における架橋アクリレート系吸放湿性短繊維の含有量は、５０質量％以上、好ましくは６０質量％以上であり、上限は特に限定されないが、経済的な観点から９５質量％である。

本発明の寝具用中綿では、加工の容易性、コスト、及び嵩高性の点から、上述の物質分解除去短繊維以外の短繊維を使用する。寝具用中綿中の物質分解除去短繊維以外の短繊維の使用割合は、２０〜８０質量％であることが好ましい。物質分解除去短繊維以外の短繊維としては、特に限定されないが、ポリエステル短繊維、アクリル短繊維、及び再生セルロース短繊維からなる群から選ばれる短繊維を使用することが好ましい。これらの短繊維は、単独で又は複数種の組み合わせで使用することができる。かかる短繊維は、繊維長が３０〜７０ｍｍで単糸繊度が２．０〜１１．０ｄｔｅｘであることが好ましい。

上述の物質分解除去短繊維と、物質分解除去短繊維以外の短繊維とを均一に混合した短繊維は、従来公知の一般的な中綿の製造方法によって中綿に加工することができる。例えば、原料短繊維を解繊機で予備解繊混合した後、カード機にてウェブ状に加工する方法を適用することができる。このようにして得られた本発明の中綿は、厚み２０〜１５０ｍｍ、目付２００〜６００ｇ／ｍ^２、比容積２０〜４００ｃｍ^３／ｇであることが好ましい。

本発明の寝具用中綿は、様々な用途に展開することができるが、その物質分解除去性能から人体が長時間密着する掛け布団又は敷き布団又は枕の中綿として使用することが好ましい。掛け布団又は敷き布団又は枕の中綿としての使用方法は、特に限定されず、従来公知の方法を採用することができる。

本発明の寝具用中綿は、アンモニア、酢酸、イソ吉草酸、硫化水素、インドール、トルエン、一酸化窒素、二酸化窒素などの幅広い有機及び無機物質（金属を除く）を持続的に分解除去することができる。また、菌やウイルスやカビの増殖を抑制する抗菌機能も有する。さらに、タバコのヤニなどの汚れ物質や花粉へも適応可能である。また、果物や野菜などの生鮮食品より生成する成長促進ホルモン（エチレンガス）の分解も可能である。

本発明の寝具用中綿の効果を実施例によって以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
（１）空気触媒を繊維表面に付着した短繊維Ａの準備
空気触媒として市販の「ＴｉＯＴｉＯ」（（株）サンワード商会製）を用意した。この「ＴｉＯＴｉＯ」の金属組成を分析したところ、鉄１７ｐｐｍ、アルミニウム２４ｐｐｍ、カリウム０．２２ｐｐｍ、チタン０．０８ｐｐｍであり、鉄１００ｐｐｍに対してアルミニウム１４１ｐｐｍ、カリウム１．２９ｐｐｍ、チタン０．４７ｐｐｍの含有割合であった。繊維長６４ｍｍ、単糸繊度６．６ｄｔｅｘの開繊したポリエステル短繊維をベルトコンベヤーに乗せ、スプレーを用いて空気触媒の付着量が２．０質量％となるように塗布した。塗布したポリエステルを１２０℃で３分間乾燥処理し、空気触媒を繊維表面に付着した短繊維Ａを得た。

（２）架橋アクリレート系吸放湿性短繊維Ｂの準備
架橋アクリレート系吸放湿性短繊維Ｂとして「モイスファイン」（東洋紡（株）製）を使用した。この短繊維Ｂの繊維長は４８ｍｍ、単糸繊度は５．１ｄｔｅｘであった。

（３）短繊維Ａ及び短繊維Ｂ以外の短繊維Ｃの準備
短繊維Ｃとして繊維長６４ｍｍ、単糸繊度６．６ｄｔｅｘの汎用ポリエステル短繊維を用意した。

（４）中綿の作成
短繊維Ａと短繊維Ｂと短繊維Ｃを予備解繊機でそれぞれ１：２：２の質量比となるように解繊・混合してからカード機にてウェブ状に加工し、目付３５４ｇ／ｍ^２の中綿を得た。得られた中綿の比容積は、２８３ｃｍ^３／ｇであった。

（５）掛け布団の作成
上記のようにして得られた中綿をポリエステル１００％の織物からなる側地の中に入れ、キルティング機械を用いて格子状に加工し、掛け布団を得た。

実施例２
空気触媒として、市販品ではなく、特開２００７−２１５９８８号公報の製造例１（金属組成物製造）に記載の方法に従って作製した土壌由来の金属組成物からなる空気触媒を使用した以外は、実施例１と同様にして中綿及び掛け布団を作成した。なお、ここでの空気触媒の金属組成物中の金属元素の種類と含有量について同様に分析したところ、鉄、アルミニウム、カリウム、チタンはそれぞれ２３ｐｐｍ、３３ｐｐｍ、０．８１ｐｐｍ、０．０７ｐｐｍであり、鉄１００ｐｐｍに対してアルミニウム１４３ｐｐｍ、カリウム３．５２ｐｐｍ、チタン０．３０ｐｐｍの含有割合であった。

実施例３
架橋アクリレート系吸放湿性短繊維Ｂとして「ベルオアシス」（帝人（株）製）を使用した以外は、実施例１と同様にして中綿及び掛け布団を作成した。この短繊維Ｂの繊維長は５１ｍｍ、単糸繊度９．０ｄｔｅｘであった。

実施例４，５
表１に記載の中綿の構成比率にそれぞれ変更した以外は、実施例１と同様にして中綿及び掛け布団を作成した。

実施例６
目付を変更した以外は実施例１と同様にして敷き布団用中綿を製造し、目付が５１８ｇ／ｍ^２の中綿を得た。得られた中綿をポリエステル１００％の織物からなる側地の中に入れ、キルティング機械を用いて格子状に加工し、敷き布団を得た。

比較例１
空気触媒を繊維表面に付着した短繊維Ａの構成分を全て架橋アクリレート系吸放湿性短繊維Ｂにした以外は、実施例１と同様にして中綿及び掛け布団を作成した。

比較例２
架橋アクリレート系吸放湿性短繊維Ｂの構成分を全て空気触媒を繊維表面に付着した短繊維Ａにした以外は、実施例１と同様にして中綿及び掛け布団を作成した。

上記のようにして得られた実施例１〜５の掛け布団、実施例６の敷き布団及び比較例１、２の掛け布団は、いずれも使用感や嵩高性に関して良好であった。さらに、実施例１〜５の掛け布団、実施例６の敷き布団及び比較例１、２の掛け布団を１０ｃｍ×１０ｃｍに切断した試料を用いてアンモニア、酢酸、イソ吉草酸、ノネナールの臭気成分に関して経時的な分解・除去効果を確認するためにＳＥＫマーク繊維製品認証基準（ＪＥＣ３０１）（一般社団法人繊維評価技術協議会）の消臭性試験に従って二時間後の臭気成分の減少率を測定した。

具体的には、各試料を用意し、これらの試料を２０℃×６５％ＲＨの条件下で２４時間調湿した後、５リットルのサンプリングバッグにそれぞれ封入した。試料を封入したテドラバッグ中に３リットルの２０℃×６５％ＲＨの空気と所定の初発濃度となるようにした所定の物質（アンモニア、酢酸、イソ吉草酸、ノネナール）を添加し、２０℃×６５％ＲＨの条件で２時間経過後の添加物質の濃度（質量％）を検知管で測定し、臭気減少率（％）を算出した。なお、各試料の臭気減少率（％）は、洗濯回数０回及び５回後の試料の両方で確認した。洗濯は、ＪＩＳＬ０２１７１０３法に従ってＪＡＦＥＴ標準配合洗剤を使用して行ない、吊干しで乾燥させた。それらの結果を表１に示す。

表１の結果からわかるように、空気触媒と架橋アクリレート系吸放湿性短繊維を併用した物質分解除去短繊維を含む中綿から構成される実施例１〜５の掛け布団及び実施例６の敷き布団は、いずれもアンモニア、酢酸、イソ吉草酸、ノネナールに対して高い消臭効果（物質分解・除去効果）を示した。これに対して架橋アクリレート系吸放湿性短繊維のみを使用した比較例１や空気触媒のみを使用した比較例２の掛け布団は、実施例１〜５の掛け布団及び実施例６の敷き布団より明らかに劣る消臭効果（物質分解・除去効果）であった。

本発明の寝具用中綿は、幅広い種類の物質に対して高い分解・除去する能力を持続的に有するので、人間の身体が密着する掛け布団や敷き布団や枕などの寝具の中綿として極めて有用である。

Claims

鉄、アルミニウム、カリウム、及びチタンを含む金属組成物からなり、かつ金属組成物中の金属含有割合が鉄１００ｐｐｍに対してアルミニウム１００〜５００ｐｐｍ、カリウム０．５〜５０ｐｐｍ、チタン０．１〜５０ｐｐｍである空気触媒を繊維表面に付着した短繊維、及び架橋アクリレート系吸放湿性短繊維からなる物質分解除去短繊維と、物質分解除去短繊維以外の短繊維とからなる中綿であって、物質分解除去短繊維中の金属組成物の含有量が０．０１質量％以上であり、架橋アクリレート系吸放湿性短繊維の含有量が５０質量％以上であることを特徴とする寝具用中綿。
物質分解除去短繊維以外の短繊維がポリエステル短繊維、アクリル短繊維、及び再生セルロース短繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種の短繊維であることを特徴とする請求項１に記載の寝具用中綿。
空気触媒を繊維表面に付着した短繊維がポリエステル短繊維及び／又はアクリル短繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載の寝具用中綿。
掛け布団又は敷き布団又は枕の中綿として使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の寝具用中綿。