JP6844092B2 - 機能性綿状樹脂ファイバ - Google Patents

Description

本発明は、抗菌性、抗菌・防臭性、脱臭性、発熱性、保温性、導電性、非導電性、又は親水性などの機能を備えた機能性綿状樹脂ファイバに関する。

特許文献１は、高圧ガス流で熱可塑性樹脂を延伸させた極細長繊維である樹脂ファイバの製造方法を提案している。

特許第６１７１０７２号公報

特許文献１によれば、ミクロンオーダーから数百ナノメートル程度の直径を有する綿状樹脂ファイバを製造できる。
このような極細長繊維による綿状樹脂ファイバは、医療分野、衣料分野、スポーツ分野、食品分野、鉱業分野、住宅分野などでの利用が期待される。
しかし、これらの分野で利用する上では、綿状樹脂ファイバに各種機能性を持たせることが有効である。

本発明は、熱可塑性樹脂長繊維に各種機能を持たせた機能性綿状樹脂ファイバを提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の機能性綿状樹脂ファイバは、平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に、粘土鉱物粉末が埋もれることなく、前記熱可塑性樹脂長繊維が前記粘土鉱物粉末を溶融付着により担持し、樹脂ファイバが綿状であることを特徴とする。

本発明によれば、強アルカリ性による抗菌性、脱酸素による抗菌・防臭性、脱臭性、鉱物による発熱性や保温性、導電性、非導電性、親水性のいずれかの機能を持たせることができる。

本発明の実施例１、実施例２及び比較例による機能性綿状樹脂ファイバの写真 本発明の一実施例による機能性綿状樹脂ファイバの製造方法を示す構成図

本発明の第１の実施の形態による機能性綿状樹脂ファイバは、平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に、粘土鉱物粉末が埋もれることなく、熱可塑性樹脂長繊維が粘土鉱物粉末を溶融付着により担持し、樹脂ファイバが綿状である。本実施の形態によれば、粘土鉱物粉末が熱可塑性樹脂長繊維に埋もれることなく、熱可塑性樹脂長繊維が粘土鉱物粉末を担持した状態となるため、高い脱臭性を持たせることができる。

以下に本発明の一実施例による機能性綿状樹脂ファイバについて説明する。
本実施例による機能性綿状樹脂ファイバは、平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に、水酸化カルシウム粉末、ナノシルバー粒子、粘土鉱物粉末、導電性粉末、カーボン粉末、及び界面活性剤の少なくともいずれかを溶融付着させ又は混練させたものである。
本実施例に用いる熱可塑性樹脂は、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）が適している。
平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維による機能性綿状樹脂ファイバは、例えばメルトブロー法によって得ることができる。

水酸化カルシウム粉末は、高温焼成した貝殻又は鶏卵の殻を水和して得られる。貝殻には、ホタテ貝殻が適しているが、アワビ貝殻、サザエ貝殻、ホッキ貝殻、ウニ貝殻又は珊瑚を用いることができる。
貝殻又は鶏卵の殻は、洗浄して異物を除去し、回転式の焼成炉にて、炉内温度５００℃前後にて４０〜６０分焼成する。鶏卵の殻を用いる場合には、殻内部に付着しているタンパク質の皮を焼成前に除去しておく。焼成した貝殻は付着物を除去した後に、平均粒径３０ｍｍ程度に粉砕する。焼成した鶏卵の殻は付着物を除去した後に、５〜１０ｍｍ程度に粉砕する。粉砕した貝殻粉末又は鶏卵の殻粉末を更に９００℃〜１０００℃にて４０〜９０分再度焼成する。焼成後、水和化して微細化し、平均粒径が３．５μｍ〜３００μｍ、より好ましくは２０μｍ〜５０μｍでｐＨ１２〜１３の水酸化カルシウム粉末とする。

ナノシルバー粒子は、平均粒径が０．００１μｍ〜０．００５μｍであり、水溶液に分散させたものを用いる。
ナノシルバー粒子を付着させ又は混練させた場合には、脱酸素による抗菌・防臭性を持たせることができる。
ナノシルバー粒子は、水酸化カルシウム粉末に付着させて用いることが好ましい。すなわち、ナノシルバー粒子を付着させた水酸化カルシウム粉末を、熱可塑性樹脂長繊維に付着させ又は混練させる。

水酸化カルシウム粉末の表面にナノシルバー粒子が付着することで、ナノシルバーを分散させることができるとともにナノシルバーの抗菌・防臭性が発揮しやすい。
ナノシルバー粒子を付着させた水酸化カルシウム粉末を、熱可塑性樹脂長繊維に付着させ又は混練させた場合には、水酸化カルシウム粉末による抗菌性と、ナノシルバー粒子による抗菌・防臭性とを発揮でき、特に、湿度が高いと水酸化カルシウム粉末による抗菌性が高く、乾燥状態や高温状態ではナノシルバー粒子による抗菌・防臭性が高いため、使用条件にかかわらず抗菌性を発揮することができる。

平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に対して、高温焼成した貝殻又は鶏卵の殻を水和して得られる水酸化カルシウム粉末の平均粒径を０．３μｍ〜１００μｍとし、ナノシルバー粒子の平均粒径を０．００１μｍ〜０．００５μｍとすることで、水酸化カルシウム粉末による抗菌性と、ナノシルバー粒子による抗菌・防臭性とを発揮できる。
また、平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に対して、高温焼成した貝殻又は鶏卵の殻を水和して得られる水酸化カルシウム粉末の平均粒径を、熱可塑性樹脂長繊維の平均ファイバ径以上とすることで、水酸化カルシウム粉末が熱可塑性樹脂長繊維に埋もれることなく、熱可塑性樹脂長繊維が水酸化カルシウム粉末を担持した状態となるため、水酸化カルシウム粉末による抗菌性が高い。この場合にも、水酸化カルシウム粉末には、ナノシルバー粒子を付着させていることが好ましい。熱可塑性樹脂長繊維によって担持された状態にある水酸化カルシウム粉末の表面にナノシルバー粒子が付着しているため、ナノシルバー粒子による抗菌・防臭性が高い。

平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に、水酸化カルシウム粉末、ナノシルバー粒子、又は水酸化カルシウム粉末とナノシルバー粒子とを付着させ又は混練させた機能性綿状樹脂ファイバは、抗菌性や抗菌・防臭性を有することから、医療分野、衣料分野、スポーツ分野、及び食品分野において利用できる。医療分野では、医療用マスク、医療用手袋、医療用足袋、医療用シート、医療用シーツ、医療用作業衣、医療機器収納ケース、医療機器収納ボックス、医療用カバー、医療室壁材などに利用でき、衣料分野では、衣服、保温マット、シートなどに利用でき、スポーツ分野ではスポーツウェア、タオルなどに利用でき、食品分野では青果物、生花物、精肉、鮮魚、加工食品の包装材などに利用できる。

また、ゼオライト、ベントナイト、クレイミネラル泥、火山土などの粘土鉱物粉末を付着させ又は混練させた場合には、脱臭性を持たせたり、発熱性や保温性を持たせることができる。
平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に対して、平均粒径を６μｍ〜５０μｍの粘土鉱物を用いる場合には、発熱性や保温性を持たせることができる。
また、平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に対して、粘土鉱物粉末の平均粒径を、熱可塑性樹脂長繊維の平均ファイバ径以上とすることで、粘土鉱物粉末が熱可塑性樹脂長繊維に埋もれることなく、熱可塑性樹脂長繊維が粘土鉱物粉末を担持した状態となるため、高い脱臭性を持たせることができる。

平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に、水酸化カルシウム粉末、ナノシルバー粒子、又は水酸化カルシウム粉末とナノシルバー粒子とともに、粘土鉱物粉末を付着させ又は混練させた機能性綿状樹脂ファイバは、脱臭性、又は発熱性や保温性を有することから、医療分野、衣料分野、及びスポーツ分野、及び食品分野において利用できる。医療分野では、医療用マスク、医療用手袋、医療用足袋、医療用シート、医療用シーツ、医療用作業衣、医療機器収納ケース、医療機器収納ボックス、医療用カバー、医療室壁材などに利用でき、衣料分野では、衣服、保温マット、シートなどに利用でき、スポーツ分野ではスポーツウェア、タオルなどに利用でき、食品分野では青果物、生花物、精肉、鮮魚、加工食品の包装材などに利用できる。

銅、鉄、アルミ、クロム、銀などの金属粉末からなる導電性粉末を付着させ又は混練させた場合には、導電性を持たせることができる。
また、平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に対して、導電性粉末の平均粒径を、熱可塑性樹脂長繊維の平均ファイバ径以上とすることで、導電性粉末が熱可塑性樹脂長繊維に埋もれることなく、熱可塑性樹脂長繊維が導電性粉末を担持した状態となるため、高い導電性を持たせることができる。

カーボン粉末を付着させ又は混練させた場合には、繊維強度を高めたり、非導電性を高めることができる。
また、平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に対して、カーボン粉末の平均粒径を、熱可塑性樹脂長繊維の平均ファイバ径以上とすることで、カーボン粉末が熱可塑性樹脂長繊維に埋もれることなく、熱可塑性樹脂長繊維がカーボン粉末を担持した状態となるため、高い非導電性を持たせることができる。高い非導電性を持たせることで、精密機器の保管や搬送資材として利用できる。
カーボン粉末として、カーボンナノチューブを用いることで、電磁波遮断効果を持たせることができる。電磁波遮断効果を持たせることで、精密機器の保管や搬送資材として利用できる。

界面活性剤を混練させた場合には、親水性を持たせることができる。ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）は、親油性で疎水性であることから、親水性を持たせることで、衣料分野やスポーツ分野においては、例えば衣類における吸湿性を高めることができ、土木分野では吸水材として利用できる。
また、疎水性の機能性綿状樹脂ファイバと親水性を持たせた機能性綿状樹脂ファイバとを組み合わせることで、海水面で用いる吸油材や吸水材として利用できる。

図１は本実施例及び比較例による機能性綿状樹脂ファイバの写真である。
図１（ａ）は粘鉱物粉末を付着させた実施例１による機能性綿状樹脂ファイバの写真、図１（ｂ）は図１（ａ）の１５０倍顕微鏡写真、図１（ｃ）は熱可塑性樹脂長繊維だけの比較例による綿状樹脂ファイバの写真、図１（ｄ）は図１（ｃ）の１５０倍顕微鏡写真、図１（ｅ）は水酸化カルシウム粉末を混練した実施例２による機能性綿状樹脂ファイバの１５０倍顕微鏡写真、図１（ｆ）は水酸化カルシウム粉末を混練した実施例３による機能性綿状樹脂ファイバの６００倍顕微鏡写真である。

実施例１、実施例２、実施例３、及び比較例における熱可塑性樹脂長繊維の平均ファイバ径は５μｍ、実施例１で付着させた粘土鉱物粉末の平均粒径は１０μｍ、実施例２で混練させた水酸化カルシウム粉末の平均粒径は１０μｍ、実施例３で混練させた水酸化カルシウム粉末の平均粒径は０．３μｍである。
実施例１では、熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを用い、全重量に対して粘土鉱物粉末を５重量％、界面活性剤を８重量％としている。粘土鉱物粉末は、全重量に対して３重量％〜１５重量％の範囲とする。界面活性剤は、全重量に対して６重量％〜１２重量％の範囲とする。
実施例２及び実施例３では、熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを用い、全重量に対して水酸化カルシウム粉末を５〜１０重量％としている。
図１（ｂ）（ｅ）に示すように、機能性粉末の平均粒径を、熱可塑性樹脂長繊維の平均ファイバ径以上とすることで、機能性粉末が熱可塑性樹脂長繊維に埋もれることなく、熱可塑性樹脂長繊維が機能性粉末を担持した状態となる。
また、図１（ｆ）に示すように、機能性粉末の平均粒径を、熱可塑性樹脂長繊維の平均ファイバ径より小さくした場合でも、機能性粉末によって熱可塑性樹脂長繊維の径が不均一となることで、熱可塑性樹脂長繊維に撚れが多く生じ、機能性を高めることができる。

図２は本発明の一実施例による機能性綿状樹脂ファイバの製造方法を示す構成図である。
押出機１の一端側には原料となるペレット２を供給するホッパ３を、押出機１の他端にはノズルヘッド４を設けている。
ペレット２は、水酸化カルシウム粉末、ナノシルバー粒子、粘土鉱物粉末、導電性粉末、カーボン粉末、及び界面活性剤の少なくともいずれかを熱可塑性樹脂に混練している。熱可塑性樹脂に混練する、水酸化カルシウム粉末、ナノシルバー粒子、粘土鉱物粉末、導電性粉末、カーボン粉末、及び界面活性剤は、総重量に対して３重量％〜３０重量％の範囲とし、混練時の溶融温度は、１００℃〜２８０℃の範囲とする。
ペレット２は、押出機１によって加熱して溶融され、混練してノズルヘッド４に向けて搬送される。押出機１内で溶融状態にある熱可塑性樹脂は、ノズルヘッド４から吐出し、ノズルヘッド４から吐出させる熱可塑性樹脂を高圧ガス流で延伸させている。

水酸化カルシウム粉末、ナノシルバー粒子、粘土鉱物粉末、導電性粉末、カーボン粉末、及び界面活性剤の少なくともいずれかをあらかじめ熱可塑性樹脂に混練してペレット２としているため、水酸化カルシウム粉末、ナノシルバー粒子、粘土鉱物粉末、導電性粉末、カーボン粉末の平均粒径が、熱可塑性樹脂長繊維の平均ファイバ径以上の場合であっても、これらの粉末を熱可塑性樹脂長繊維が担持された状態で付着させることができる。
また、事前にナノシルバー粒子を付着させた水酸化カルシウム粉末を、熱可塑性樹脂に混練してペレット２を製造することで、水酸化カルシウム粉末の表面にナノシルバー粒子が付着するため、ナノシルバーを分散させることができるとともにナノシルバーの抗菌・防臭性が発揮しやすい。

本発明による機能性綿状樹脂ファイバによれば、医療分野、衣料分野、スポーツ分野、食品分野、鉱業分野、住宅分野などで、抗菌性、抗菌・防臭性、脱臭性、発熱性、保温性、導電性、非導電性、又は親水性などの機能を発揮できる。

１ 押出機
２ ペレット
３ ホッパ
４ ノズルヘッド

Claims (1)

1. 平均ファイバ径が１μｍ〜５０μｍである熱可塑性樹脂長繊維に、粘土鉱物粉末が埋もれることなく、前記熱可塑性樹脂長繊維が前記粘土鉱物粉末を溶融付着により担持し、
   樹脂ファイバが綿状である
   ことを特徴とする機能性綿状樹脂ファイバ。