專利名稱：具有光催化劑活性的功能性纖維及包含這樣纖維的纖維結(jié)構(gòu)物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以充分地利用光催化劑活性、具有除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的性能、去臭性、抗菌·抗霉性、防污性等各種功能的功能性纖維。另外，本發(fā)明涉及利用這樣的功能性纖維的可以除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物、具有吸附和分解惡臭成分的去臭纖維結(jié)構(gòu)物和防污性纖維結(jié)構(gòu)物。
背景技術(shù)：
近年，氧化鈦等的具有光催化劑活性的金屬化合物引人注目，提出了應(yīng)用于去臭、抗菌、抗霉、防污等各種用途中。還提出了包含具有這樣的光催化劑活性的金屬化合物而獲取的纖維制品。但是，其現(xiàn)狀是，具有光催化劑活性的金屬化合物存在使成為母體的纖維自身被劣化或者含在纖維中卻不能顯現(xiàn)其功能等的問(wèn)題，還不能得到可以充分利用光催化劑活性的纖維。
例如，以去臭功能為例來(lái)看，如果是現(xiàn)有的不具有光催化劑活性的纖維，提出在纖維中擔(dān)載吸附劑的去臭性纖維或者具有微小空隙的活性碳纖維等。由于這些纖維在吸附劑和微小空隙內(nèi)吸附惡臭成分，所以存在超過(guò)飽和吸附量時(shí)就不能除去惡臭的問(wèn)題。
另外，作為除去揮發(fā)性有機(jī)化合物等的有害氣體和惡臭成分的纖維，眾所周知有活性碳纖維。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了使用低級(jí)醛類除去用活性碳纖維、堿性氣體除去用活性碳纖維、酸性氣體除去用活性碳纖維和芳香族化合物除去用活性碳纖維的惡臭除去用活性碳纖維棒狀集束吸附材料。但是，這樣的活性碳纖維是黑色的，作為纖維的加工性無(wú)言可談其優(yōu)勢(shì)，另外有超過(guò)飽和吸附量時(shí)就不能除去惡臭的問(wèn)題。
另外，近年因生活方式的變化、居住環(huán)境的高密度化和密閉性的提高等，惡臭成為問(wèn)題，對(duì)于氣味的要求增高。為了響應(yīng)這樣的要求，提出了各種去臭性纖維。例如，在專利文獻(xiàn)2中提出酸·堿性氣體吸收纖維、在專利文獻(xiàn)3中提出對(duì)于氨等氮系化合物和硫化氫等的硫系化合物具有優(yōu)良的去臭性、紡紗后可后加工的具有纖維物性的去臭性纖維。但是，由于這些纖維是化學(xué)地、物理地吸附惡臭成分，所以有超過(guò)飽和吸附量時(shí)就不能除去惡臭的問(wèn)題。
因此，近年提出在纖維中含有氧化鈦等的具有光催化劑活性的金屬化合物等而獲取的纖維。例如，在專利文獻(xiàn)4中公開(kāi)了含有光催化劑和吸附劑的去臭性纖維，優(yōu)選鞘部比芯部的光催化劑濃度高的具有芯鞘型結(jié)構(gòu)的纖維。用這樣的纖維時(shí)，由于惡臭成分被光催化劑分解，所以可以解決超過(guò)飽和吸附量時(shí)就不能除去惡臭的問(wèn)題。但是，在這樣的芯鞘型結(jié)構(gòu)的纖維中，由于只有纖維表面能夠吸附惡臭成分，吸附能力弱，因此難以說(shuō)有效地利用了光催化劑功能。
為了有效地利用光催化劑功能，還有在使多孔質(zhì)纖維中含有具有光催化劑活性的金屬氧化物等的提案(例如專利文獻(xiàn)5)。用該方法時(shí)，由于纖維的表面積增加，在表層部分存在的金屬氧化物增加，所以認(rèn)為可以有效地利用光催化劑功能，但是在紡紗加工性(發(fā)生靜電)、染色性(顯色性)等方面存在難點(diǎn)，另外，由于表層部的金屬氧化物微粒在紡紗、染色等過(guò)程或者洗滌等中容易脫落，同樣有不能得到充分的去臭效果的問(wèn)題。
另一方面，由于光催化劑也分解作為母體的纖維自身，還存在纖維變色或者強(qiáng)度降低的問(wèn)題。因此，在專利文獻(xiàn)6中使用含有氧化鈦和氧化硅的復(fù)合金屬氧化物微粒。通過(guò)使用這樣的微粒，可以某種程度地抑制纖維變色和強(qiáng)度降低。但是，因使用這樣的特殊的微粒其成本升高，另外對(duì)于去臭能力來(lái)說(shuō)，該微粒的量越多越好，量增加時(shí)，依然有纖維變色或者強(qiáng)度降低的問(wèn)題。
另外，還提出包含光催化劑纖維和具有由化學(xué)或者物理吸附產(chǎn)生的去臭功能的纖維而獲得的纖維制品(例如專利文獻(xiàn)7、8)。但是，由于可以用于這樣的纖維制品的光催化劑纖維也有上述的問(wèn)題，所以作為去臭纖維制品也是不能滿足要求的制品。
這里，具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒用光照射產(chǎn)生電子和空穴。由于產(chǎn)生的電子具有高的還原能力，另外空穴具有高的氧化能力，所以可以進(jìn)行有機(jī)物等的分解。近年正積極研究利用該性質(zhì)作為防污功能。
例如，在專利文獻(xiàn)9和10中，借助于硅烷耦合劑和有機(jī)物粘接劑使氧化鈦等的具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒固定在纖維結(jié)構(gòu)物的整個(gè)表面上，賦予防污性。但是，固定的金屬氧化物微粒在摩擦和洗滌等時(shí)容易脫落，耐久性方面受到限制。此外，由于纖維結(jié)構(gòu)物整體被硅烷耦合劑和有機(jī)物粘接劑覆蓋，所以存在該纖維結(jié)構(gòu)物不能充分利用本來(lái)具有的有用的功能或者在充分利用功能時(shí)需要采取一定辦法等的問(wèn)題。另外，纖維結(jié)構(gòu)物包含氧化·還原能力弱的纖維的場(chǎng)合，由于即使對(duì)于該纖維，也固定具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒，所以促進(jìn)該纖維的劣化，有可能使纖維結(jié)構(gòu)物整體的耐久性降低。
另外，專利文獻(xiàn)6中公開(kāi)了使含有具有光催化劑活性的氧化鈦和氧化硅的復(fù)合金屬氧化物微粒分散保持在人造絲纖維內(nèi)的纖維，含有該纖維的纖維結(jié)構(gòu)物顯示洗滌耐久性優(yōu)良。另外，還記載由100％該纖維構(gòu)成的纖維結(jié)構(gòu)物的防污性優(yōu)良，但是將該纖維與通用纖維等并用形成纖維結(jié)構(gòu)物的場(chǎng)合，由于不能賦予該通用纖維以防污功能，所以作為纖維結(jié)構(gòu)物全體的防污性就變得不夠充分。
對(duì)于這點(diǎn)，可以認(rèn)為，如果是專利文獻(xiàn)5中所述的在多孔質(zhì)纖維中含有具有光催化劑活性的金屬氧化物等的纖維，即使是對(duì)于與通用纖維并用的纖維結(jié)構(gòu)物，由于細(xì)孔多、表面積大的多孔質(zhì)纖維可以多吸附污穢物質(zhì)，而向通用纖維的污穢物質(zhì)的吸附量就少，所以作為纖維結(jié)構(gòu)物整體看時(shí)的防污性就高。但是，由于多孔質(zhì)纖維在紡紗加工性(發(fā)生靜電)、染色性(著色性)等方面存在難點(diǎn)，所以加工階段存在問(wèn)題。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的具有防污性的纖維結(jié)構(gòu)物在關(guān)于防污功能的耐久性、對(duì)于構(gòu)成纖維結(jié)構(gòu)物的纖維的功能方面、物性方面的影響、加工性等方面存在問(wèn)題。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-236373號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開(kāi)平9-228240號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開(kāi)平9-241967號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開(kāi)平8-284011號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5特開(kāi)平10-57816號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6特開(kāi)2004-162245號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7特開(kāi)平10-8376號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)8特開(kāi)平10-28640號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)9特開(kāi)2000-265364號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)10特開(kāi)2000-303352號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有的問(wèn)題點(diǎn)，本發(fā)明的課題在于，提供可以充分地利用光催化劑功能的功能性纖維、利用該功能性纖維的可以除去有害的揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物、通過(guò)化學(xué)和/或物理的吸附可以吸附和分解惡臭成分的纖維結(jié)構(gòu)物和防污性優(yōu)良的纖維結(jié)構(gòu)物。
為了達(dá)到上述目的本發(fā)明人進(jìn)行銳意研究的結(jié)果達(dá)到了以下所示的本發(fā)明。
(1)一種功能性纖維，其特征在于，是多孔質(zhì)層和致密層交互排列的多層結(jié)構(gòu)纖維，而且致密層中含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒。
(2)根據(jù)(1)所述的功能性纖維，其特征在于，纖維的細(xì)孔表面積在10～40m2/g的范圍內(nèi)。
(3)根據(jù)(1)或(2)所述的功能性纖維，其特征在于，金屬氧化物微粒是氧化鈦。
(4)根據(jù)(1)～(3)的任一項(xiàng)所述的功能性纖維，其特征在于，金屬氧化物微粒的粒徑在10～100nm的范圍內(nèi)。
(5)根據(jù)(1)～(4)的任一項(xiàng)所述的功能性纖維，其特征在于，相對(duì)于100重量份具有光催化劑活性的纖維母體，含有1～10重量份金屬氧化物粒子。
(6)根據(jù)(1)～(5)的任一項(xiàng)所述的功能性纖維，其特征在于，是含丙烯腈系聚合物的多層結(jié)構(gòu)纖維。
(7)一種除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物，是包含(1)～(6)的任一項(xiàng)所述的功能性纖維的除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物，其特征在于，揮發(fā)性有機(jī)化合物的除去率在80％或其以上。
(8)一種去臭性纖維結(jié)構(gòu)物，其特征在于，包含(1)～(6)的任一項(xiàng)所述的功能性纖維和具有利用化學(xué)和/或物理吸附的去臭功能的去臭性纖維。
(9)一種防污性纖維結(jié)構(gòu)物，其特征在于，包含(1)～(6)的任一項(xiàng)所述的功能性纖維。
本發(fā)明的功能性纖維由于在多孔質(zhì)層和致密層交互排列的多層結(jié)構(gòu)纖維的致密層中含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒，所以紡紗性、染色性等的加工性優(yōu)良而且可以有效地利用光催化劑功能。因此，可以有效地分解各種惡臭而去臭，另外，由于具有抗菌性、抗霉性、防污性等各種功能，所以可以應(yīng)用于多種用途。
由于本發(fā)明的除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒，所以可以除去有害的揮發(fā)性有機(jī)化合物，特別是還可以除去苯、甲苯、二甲苯等的芳香族化合物。
由于本發(fā)明的去臭纖維結(jié)構(gòu)物包含具有光催化劑活性的纖維及由化學(xué)和/或物理吸附產(chǎn)生的去臭功能的去臭纖維，所以即使在不被光照射的條件下，也可以通過(guò)化學(xué)和/或物理吸附迅速地使惡臭成分去臭，通過(guò)光照射可以更有效地分解和去臭。
由于本發(fā)明的防污性纖維結(jié)構(gòu)物作為防污性纖維采用含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒的纖維，所以通過(guò)光照射可以分解附著在纖維表面上的污穢物質(zhì)。另外，由于該防污性纖維具有多孔質(zhì)層和致密層交互排列的多層結(jié)構(gòu)，所以細(xì)孔多、表面積大的多孔質(zhì)層可以多吸附污穢物質(zhì)，其結(jié)果可以抑制污穢向構(gòu)成纖維結(jié)構(gòu)物的其它纖維的附著。另外，污穢物質(zhì)進(jìn)入多孔質(zhì)的細(xì)孔內(nèi)就變得不再顯眼。同時(shí)具有這些功能的本發(fā)明的防污性纖維結(jié)構(gòu)物可以發(fā)揮優(yōu)良的防污性。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。首先，本發(fā)明中成為具有光催化劑活性的纖維的母體的纖維是多孔質(zhì)層和致密層沿纖維斷面方向交互排列的多層結(jié)構(gòu)纖維。多層結(jié)構(gòu)纖維在二層的場(chǎng)合由一層多孔質(zhì)層和一層致密層構(gòu)成，在三層或其以上的場(chǎng)合，該多孔質(zhì)層和致密層必須交互排列。
另外，在致密層側(cè)必須含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒。只要致密層側(cè)含有，即使多孔質(zhì)層側(cè)含有也沒(méi)有關(guān)系，但是由于多孔質(zhì)側(cè)的微粒容易脫落，另外只要致密層側(cè)含有就可以得到充分的功能，所以從成本方面出發(fā)，優(yōu)選僅致密層側(cè)含有的一方。
本發(fā)明中成為具有光催化劑活性的纖維的母體的纖維是多孔質(zhì)層和致密層交互排列的多層結(jié)構(gòu)纖維，優(yōu)選該纖維的細(xì)孔表面積在10～40m2/g范圍內(nèi)，更優(yōu)選在20～40m2/g范圍內(nèi)。該纖維的細(xì)孔表面積低于10m2/g的場(chǎng)合，惡臭成分和揮發(fā)性有機(jī)化合物和污穢物質(zhì)的吸附面積變小等，有時(shí)不能充分利用光催化劑功能。另外，超過(guò)40m2/g的場(chǎng)合，紡紗性(靜電)、染色性(著色性)等的加工性可能會(huì)發(fā)生困難。
具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒是通過(guò)紫外線照射在其表面上產(chǎn)生電子和空穴，由周圍的水和氧可以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的活性氧的物質(zhì)。具體地說(shuō)可以舉出是Se、Ge、Si、Ti、Zn、Cu、Al、Sn、Ga、In、P、As、Sb、C、Cd、S、Te、Ni、Fe、Co、Ag、Mo、Sr、W、Cr、Ba、Pb等的氧化物等的化合物并且不溶于水。優(yōu)選將它們之中的從氧化鈦、氧化鋅和氧化鎢中選擇的1種單獨(dú)或者2種或其以上組合起來(lái)，另外從安全性和價(jià)格方面出發(fā)優(yōu)選使用氧化鈦。
另外，具有光催化劑的金屬氧化物微粒的粒徑不作特別地限定，但是作為平均初級(jí)粒徑優(yōu)選在10～100nm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在15～50nm、特別優(yōu)選在15～30nm的范圍內(nèi)。當(dāng)然，平均初級(jí)粒徑越小，作為光催化劑的活性就越高，但是平均初級(jí)粒徑低于10nm的場(chǎng)合，含在纖維中時(shí)有時(shí)有可能發(fā)生處理性(粉塵)和分散性(凝聚性)的問(wèn)題。另一方面，平均初級(jí)粒徑超過(guò)100nm的場(chǎng)合，可能不能得到充分的功能。
具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒的量可以根據(jù)必要的去臭性、揮發(fā)性有機(jī)化合物除去性、抗菌·抗霉性、防污性等的能力在廣泛的范圍內(nèi)選擇。該微粒的量少時(shí)，有時(shí)不能得到必要的能力，另外過(guò)多時(shí)，雖然作為能力優(yōu)良，但是由于擔(dān)心母體纖維劣化或者損害纖維的物性，所以優(yōu)選相對(duì)于100重量份纖維母體是1～10重量份，更優(yōu)選是1.5～5重量份。
如上所述那樣，本發(fā)明的功能性纖維是多孔質(zhì)層和致密層交互排列的多層結(jié)構(gòu)纖維，是由同種或者異種的聚合物構(gòu)成的所謂復(fù)合纖維。這樣的聚合物只要能形成纖維，既可以是單獨(dú)的聚合物，也可以是共聚物，例如可以例示出聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚烯烴系纖維、乙烯-乙烯醇系共聚物纖維、聚氯乙烯系纖維、聚偏氯乙烯系纖維、聚氨酯纖維、丙烯腈系纖維、聚乙烯醇系纖維、波萊克勒爾聚氯乙烯醇纖維、氟系纖維、蛋白-丙烯腈共聚物系纖維、聚乙二醇酸纖維、酚醛樹(shù)脂纖維等的合成纖維，醋酸酯纖維等的半合成纖維，形成人造絲、銅銨短纖維等的再生纖維的聚合物。其中，由于含丙烯腈系聚合物的丙烯腈系纖維對(duì)于光催化劑活性的耐性高，所以作為本發(fā)明纖維的母體纖維最佳。
作為用于得到多層結(jié)構(gòu)纖維的方法可以從其自身公知的復(fù)合纖維的制造方法(并列型(side by side)、無(wú)規(guī)復(fù)合型)中任意地選擇，但是優(yōu)選采用特公昭59-7802號(hào)公報(bào)所述的使2成分的紡紗原液通過(guò)設(shè)置任意的混合要素?cái)?shù)的注冊(cè)商標(biāo)名Kenics Mixer(美國(guó)ケニツクス公司制)、ISG Mixer后，用噴嘴導(dǎo)入孔的分流板引導(dǎo)噴出復(fù)合流的所謂無(wú)規(guī)則復(fù)合型，藉此可以有利地達(dá)到本發(fā)明的目的。
另外，本發(fā)明的功能性纖維必須具有多孔質(zhì)層和致密層。這樣結(jié)構(gòu)的纖維通過(guò)將制造公知的多孔質(zhì)纖維的方法和制造通常的致密纖維的技術(shù)組合起來(lái)就可以得到。例如，可以舉出以下方法將與成為母體纖維的聚合物相溶性低的聚合物添加到多孔質(zhì)層側(cè)的紡紗原液中，用相分離得到毛細(xì)管狀的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)；通過(guò)將非揮發(fā)性溶劑添加到多孔質(zhì)層側(cè)的紡紗原液中，紡紗后抽出該溶劑得到多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法；另外，將水溶性化合物填充到制造工序中的溶脹的凝膠纖維束中，干燥、后處理后使填充物溶出得到多孔質(zhì)的方法；或者使用致密化條件不同的同種或異種的聚合物，僅使一方的聚合物在致密化條件下進(jìn)行處理的方法等。
以下，作為本發(fā)明的功能性纖維的制法的一例詳述使用丙烯腈含有量不同的2種聚合物的丙烯腈系纖維的制法。首先，作為聚丙烯腈系聚合物可以使用單獨(dú)的聚合物、與公知的單體的共聚物，但共同混合而構(gòu)成纖維的2種聚合物的丙烯腈(以下稱為AN)比率在60重量％或其以上，更優(yōu)選在80重量％或其以上。另外，由于為了在相同的紡紗條件下使一方形成多孔質(zhì)層，另一方形成致密層，必須使各自的致密化條件有某種程度的差別，所以優(yōu)選2種聚合物的丙烯腈含量的差在1重量％或其以上，更優(yōu)選在2重量％或其以上。
作為共聚物所用的共聚用單體只要是聚合性不飽和乙烯基化合物等、可以與丙烯腈進(jìn)行共聚就不作特別的限制，例如可以使用烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、氯乙烯、溴乙烯、氟乙烯、偏氯乙烯、偏溴乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、甲代烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸鹽、烯丙基磺酸鹽、甲代烯丙基磺酸鹽、乙烯、丙烯等。
作為將以上那樣的2種丙烯腈系聚合物混合形成纖維的方法可以舉出采用將2種丙烯腈系共聚物分別單獨(dú)地在聚丙烯腈的溶劑中溶解后將該聚合物溶液導(dǎo)入特定的紡紗裝置·噴嘴的并列型的方法，采用使2種聚合物溶液通過(guò)原液多層形成裝置導(dǎo)入紡紗噴嘴的無(wú)規(guī)則復(fù)合型的方法。其中，由于無(wú)規(guī)則復(fù)合型可以得到超過(guò)2層的多層結(jié)構(gòu)的纖維而倍受推崇。另外，將具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒添加到致密層側(cè)的聚合物溶液中或者添加到聚合物中而制成紡紗原液。
這樣的無(wú)規(guī)則復(fù)合型的丙烯腈系纖維的制造，例如可以按照如下進(jìn)行。首先，將各自的聚合物溶解在溶劑中，形成2種紡紗原液(a、b)。將該2種原液a、b導(dǎo)入原液多層形成裝置中。作為這樣的裝置的例子可以舉出作為靜態(tài)混合器的注冊(cè)商標(biāo)名Kenics mixer或者ISGmixer等，通過(guò)使原液通過(guò)，該裝置可以形成供給側(cè)的原液層數(shù)的2～10倍的原液層數(shù)而從出口側(cè)送出。通過(guò)多段使用該裝置，可以自由地設(shè)定形成的原液的層數(shù)。
在原液多層形成裝置的出口側(cè)裝著紡紗噴嘴。將如a、b、a、b…那樣形成n層的原液供給具有孔數(shù)為H的紡紗噴嘴的場(chǎng)合，供給紡出孔1個(gè)孔的原液層數(shù)平均與n/H0.5成比例。由于比例系數(shù)依存于原液多層形成裝置和紡紗噴嘴的形狀(紡出孔的配置)、該噴嘴的安裝方向等的裝置條件，所以要根據(jù)1根纖維斷面要求的層數(shù)使這些條件最佳化。
從紡紗噴嘴噴出的紡紗原液經(jīng)過(guò)凝固、水洗、拉伸的各工序，接著進(jìn)行濕熱處理。此時(shí)，按照一方成為致密層，另一方成為多孔質(zhì)層那樣設(shè)定凝固條件、濕熱處理?xiàng)l件。另外，這里所謂濕熱處理是指在飽和水蒸氣和過(guò)熱水蒸氣的氣氛下進(jìn)行加熱的處理。其后，通過(guò)在多孔質(zhì)層不致密化的溫度下干燥，得到本發(fā)明的功能性纖維。
另外，即使AN含有率相同，例如通過(guò)按照使一方的AN系聚合物的共聚用單體具有親水性，另一方具有疏水性那樣使用不同的共聚用單體，也可以得到本發(fā)明的功能性纖維。
作為核心、得到的本發(fā)明的功能性纖維在多孔質(zhì)層和致密層交互排列的多層結(jié)構(gòu)纖維的致密層中含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒。因此，可以認(rèn)為，通過(guò)該多孔質(zhì)層吸附空氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物、惡臭成分和菌、污穢物質(zhì)等、由與該多孔質(zhì)層連接的致密層的具有光催化劑活性的金屬氧化物進(jìn)行分解而具有優(yōu)良的功能。另外，由于在致密層中含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒，所以可以抑制該微粒染色時(shí)的脫落，另外具有優(yōu)良的洗滌耐久性。此外，還可以抑制在僅有多孔質(zhì)層的纖維的場(chǎng)合所導(dǎo)致的由靜電造成的紡紗性惡化和染色性的惡化。
本發(fā)明的除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物或者防污性纖維結(jié)構(gòu)物是其至少一部分使用上述的功能性纖維的纖維結(jié)構(gòu)物，既可以僅由該功能性纖維構(gòu)成，也可以與棉、羊毛、聚酯纖維、丙烯腈纖維、尼龍纖維等的其它纖維混用。另外，與其它纖維混用的場(chǎng)合，對(duì)其它纖維的種類和混合比例不作特別的限定，只要根據(jù)最終制品必要的特性進(jìn)行適宜選擇就行，但是由于在該功能性纖維含有率小時(shí)揮發(fā)性有機(jī)化合物的除去性能和防污性能弱，優(yōu)選含有5重量％或其以上，更優(yōu)選含有10重量％或其以上。另外，作為這些結(jié)構(gòu)物的纖維的混用方式可以例示紡織中的混棉和精紡·捻紗工序中的交捻等，對(duì)此不作限定。
作為本發(fā)明的除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物或者防污性纖維結(jié)構(gòu)物的外觀形態(tài)有紗、線(也包括棉卷線)、長(zhǎng)絲、織物、編物、無(wú)紡布、紙狀物、片狀物、層疊體、棉狀體(包括球狀和塊狀)等。作為該結(jié)構(gòu)物內(nèi)的本發(fā)明纖維的含有方式有通過(guò)與其它原材料混合基本上均勻地分布的含有方式，具有多層結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，集中于任一層(既可以是單層，也可以是多層)而存在和以特定的比率分布于各層的含有方式等。
因此，本發(fā)明的除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物或者防污性纖維結(jié)構(gòu)物作為上述例示的外觀形態(tài)和含有方式的組合可以存在無(wú)數(shù)的組合。采用哪一種結(jié)構(gòu)物，要考慮本發(fā)明纖維對(duì)于最終制品的使用方式、要求的性能、顯現(xiàn)該性能的貢獻(xiàn)方式等而適宜地決定。
本發(fā)明的除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物或者防污性纖維結(jié)構(gòu)物可用于需要揮發(fā)性有機(jī)化合物的除去和防污性的各式各樣的用途之中，例如有用于以衣類、鞋類、窗簾和地毯等的室內(nèi)用品，椅子、沙發(fā)椅、車輛的座位等的片材，房屋的壁和家具等的壁裝材料，汽車、列車等的內(nèi)裝材料，空氣過(guò)濾器為代表的多種用途之中。
另外，本發(fā)明的除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物必須含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒，而且揮發(fā)性有機(jī)化合物的除去率在80％或其以上。該除去率是由以下的方法測(cè)定的值。除去率低于該范圍的場(chǎng)合，由于殘存的揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度高，所以在實(shí)用上不優(yōu)選。
除去率將0.1g試樣纖維與規(guī)定濃度(初期濃度)的揮發(fā)性有機(jī)化合物和空氣的混合氣體1000ml一起密閉TedlarBag(在テドラ-バツグ)中，由黑光熒光燈照射48小時(shí)紫外線后，由氣體檢測(cè)管測(cè)定TedlarBag內(nèi)的殘留揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度(殘留氣體濃度)，由該殘留氣體濃度和初期濃度計(jì)算除去率。
對(duì)于本發(fā)明的去臭性纖維結(jié)構(gòu)物中使用的具有由化學(xué)和/或物理吸附產(chǎn)生的去臭功能的去臭性纖維不作特別的限定，只要是所謂去臭性纖維就行。例如可以舉出將利用肼的交聯(lián)導(dǎo)入丙烯腈纖維中的酸·醛吸收纖維、將利用肼的交聯(lián)導(dǎo)入丙烯腈纖維中而且具有羧酸基的堿性氣體吸收纖維、作為該羧酸基是H型和/或從K、Na、Ca、Mg、Al中選擇的1種或其以上的金屬鹽型的酸·堿性氣體吸收纖維、在具有可離子交換或者離子配位的極性基并且具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的纖維中含有金屬和/或難溶性金屬鹽的微粒的去臭性纖維等。
對(duì)于本發(fā)明的去臭性纖維結(jié)構(gòu)物中使用的具有利用化學(xué)和/或物理吸附的去臭功能的去臭性纖維和具有光催化劑活性的纖維的比例不作特別的限定，另外，即使含有其它纖維也沒(méi)有關(guān)系，但是由于具有利用化學(xué)和/或物理吸附的去臭功能的去臭性纖維和具有光催化劑活性的纖維的含有量少，去臭效果就小，所以優(yōu)選兩纖維總計(jì)含有5重量％或其以上。
本發(fā)明的去臭性纖維結(jié)構(gòu)物包含具有由化學(xué)和/或物理吸附產(chǎn)生的去臭功能的去臭性纖維和具有光催化劑活性的纖維，例如作為以紗交錯(cuò)而形成的結(jié)構(gòu)可以舉出織物、編物、線繩類、飾帶、網(wǎng)等，另外，作為以紗并列層疊而形成的結(jié)構(gòu)可以舉出一個(gè)方向的層壓材料(pre-preg)等，作為粘接或者絡(luò)合層疊的纖維的結(jié)構(gòu)可以舉出針刺無(wú)紡布、紡粘型織物、紙、毛氈等。也可以組合其它各結(jié)構(gòu)，另外，也可以是除上述以外的例如棉絮、中棉等。
(實(shí)施例)以下，根據(jù)實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明不變實(shí)施例的限定。另外，以下實(shí)施例中所述的％或者份不特別說(shuō)明就是重量％或者重量份。另外，實(shí)施例和比較例中所用的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的方法如下所述。
(揮發(fā)性有機(jī)化合物除去率)將0.1g的試樣纖維放入1.5L容積的TedlarBag(注冊(cè)商標(biāo))內(nèi)，按照初期濃度成為60體積ppm那樣放入乙苯氣體并密閉。使用平行安裝有2根附有反射板的黑光熒光燈(松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社制，20瓦型FL20S·BLB)的光源，以距TedlarBag(注冊(cè)商標(biāo))20～30cm的距離照射紫外線。紫外線的強(qiáng)度用紫外線強(qiáng)度計(jì)使其成為0.25mW/cm2的條件那樣調(diào)節(jié)距光源的距離。照射48小時(shí)紫外線后，由乙苯檢測(cè)管測(cè)定TedlarBag(注冊(cè)商標(biāo))中的殘留乙苯氣體濃度，根據(jù)下式算出除去率(％)。
除去率(％)＝[(初期濃度-殘留氣體濃度)/初期濃度]×100以同樣的方法在甲苯氣體初期濃度為40體積ppm、二甲苯氣體初期濃度為30體積ppm的條件下測(cè)定各殘留氣體濃度，與上述同樣算出各自的除去率(％)。
(去臭性能評(píng)價(jià))將0.1g的試樣棉放入1.5L容積的TedlarBag(注冊(cè)商標(biāo))內(nèi)，按照初期濃度成為50體積ppm那樣放入乙醛氣體并密閉。使用平行安裝有2根附有反射板的黑光熒光燈(松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社制、20瓦型FL20S·BLB)的光源，以距TedlarBag(注冊(cè)商標(biāo))20～30cm的距離照射紫外線。紫外線的強(qiáng)度用紫外線強(qiáng)度計(jì)使其成為0.25mW/cm2的條件那樣調(diào)節(jié)距光源的距離。照射20小時(shí)紫外線后，由乙醛檢測(cè)管測(cè)定TedlarBag(注冊(cè)商標(biāo))中的殘留乙醛氣體濃度，根據(jù)下式算出氣體去臭率(％)。
氣體去臭率(％)＝[(初期濃度-殘留氣體濃度)/初期濃度]×100以同樣的方法在氨氣初期濃度為300體積ppm、醋酸氣體初期濃度為100體積ppm、硫化氫氣體初期濃度為15體積ppm、三甲胺氣體初期濃度為80體積ppm的條件下測(cè)定各殘留氣體濃度，與上述同樣算出各自的氣體去臭率(％)。
(去臭率1)將試樣切成10cm×10cm的大小，干燥后精確稱量。將該試樣放入1.5L容積的TedlarBag(注冊(cè)商標(biāo))內(nèi)，按照初期濃度成為45體積ppm那樣放入乙醛氣體并密閉。使用平行安裝有2根附有反射板的黑光熒光燈(松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社制，20瓦型FL20S·BLB)的光源，以距TedlarBag(注冊(cè)商標(biāo))20～30cm的距離照射紫外線。紫外線的強(qiáng)度用紫外線強(qiáng)度計(jì)使其成為0.25mW/cm2的條件那樣調(diào)節(jié)距光源的距離。照射規(guī)定時(shí)間的紫外線后，由乙醛檢測(cè)管測(cè)定TedlarBag(注冊(cè)商標(biāo))中的殘留乙醛氣體濃度，根據(jù)下式算出去臭率1(％)。
去臭率1(％)＝[(初期濃度-殘留氣體濃度)/初期濃度]×100以同樣的方法在氨氣初期濃度為42體積ppm、硫化氫氣體初期濃度為30體積ppm的條件下測(cè)定各殘留氣體濃度，與上述同樣算出各自的氣體去臭率1(％)。
(去臭率2)除了將附有反射板的黑光熒光燈變更為松下制的パルツクツイン1(3波長(zhǎng)型日光色ME27瓦)以外，用與去臭率1同樣的方法評(píng)價(jià)去臭率2(％)。光催化劑纖維由該評(píng)價(jià)幾乎不顯示活性。
(抗菌試驗(yàn))試驗(yàn)株黃色葡萄狀球菌Stapylococcus aureus ATCC 6538P試驗(yàn)方法用由纖維制品衛(wèi)生加工協(xié)議會(huì)(SEK)規(guī)定的方法，將試驗(yàn)菌的肉湯懸濁液注入到滅菌試樣布內(nèi)，在密閉容器中37℃下照射18小時(shí)紫外線(180～200μW/cm2)同時(shí)進(jìn)行培養(yǎng)，測(cè)定培養(yǎng)后的活菌數(shù)，使用從相對(duì)于植菌數(shù)A的由同樣試驗(yàn)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)布的菌數(shù)B和試樣布的菌數(shù)C以式靜菌活性值＝(logB-logA)-(logC-logA)求出的靜菌活性值。一般認(rèn)為，只要靜菌活性值在2.2或其以上就顯現(xiàn)抗菌性能，但是優(yōu)選為3.0或其以上。另外，為了評(píng)價(jià)洗滌耐久性，試樣布使用洗滌10次后之物。洗滌方法如下所述。
(洗滌方法)根據(jù)洗滌條件JIS-L-0213的103法(家庭用洗衣機(jī)用)，作為洗滌劑使用第一工業(yè)制藥(株)制モノゲンユニ，反復(fù)洗滌(10次)。
(細(xì)孔表面積評(píng)價(jià))
將10mg纖維切割成短纖維狀，用島津制作所制MICROMERITICSAuto Pore IV在4.14×10-2～4.14×102MPa范圍內(nèi)改變水銀壓力進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于得到的細(xì)孔表面積(A1)含有纖維間空隙，所以將由下式減去纖維間空隙部分(A2)的值作為纖維的細(xì)孔表面積。
纖維的細(xì)孔表面積＝A1-A2A1水銀壓力4.14×10-2～4.14×102MPa的細(xì)孔表面積A2水銀壓力4.14×10-2～1.38MPa的細(xì)孔表面積(多層化層數(shù)評(píng)價(jià))將200根纖維拉齊用臘固定后，用ライカ社制的ミクロト-ム2065制成沿纖維斷面方向厚度50nm的薄片試樣。用Nikon社制光學(xué)顯微鏡AFX-II觀察制成的薄片試樣，數(shù)出每1根纖維的層數(shù)，200根的平均層數(shù)作為多層化層數(shù)。另外，通過(guò)用染料等使薄片試樣涂以薄色，可以更容易地?cái)?shù)出層數(shù)。
(實(shí)施例A1)將包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為90重量％的包含丙烯腈共聚物的紡紗原液(AI)及包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為88重量％的包含丙烯腈共聚物和平均初級(jí)粒徑15nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制TK522)的紡紗原液(AII)以1∶1的比例供給ISG Mixer(理論原液層數(shù)432)進(jìn)行多層化混合，制成濕式紡紗。這里，作為丙烯腈系共聚物的溶劑使用硫氰酸鈉水溶液。另外，按照氧化鈦微粒相對(duì)于紡紗原液(AII)的丙烯腈聚合物100重量份為5重量％那樣進(jìn)行調(diào)整。
凝固液使用1.5℃下的12重量％濃度的硫氰酸鈉水溶液。然后實(shí)施水洗、熱拉伸，不干燥得到的纖維，在松弛的狀態(tài)下進(jìn)行115℃的蒸氣處理，然后在110℃下干燥15分鐘，得到作為無(wú)規(guī)則復(fù)合型的丙烯腈纖維的本發(fā)明的功能性纖維。另外，根據(jù)常法使得到的功能性纖維使用CIBA GEIGY社制Maxilon Blue GRL 300進(jìn)行染色，得到評(píng)價(jià)用功能性纖維。
對(duì)于由實(shí)施例A1得到的評(píng)價(jià)用功能性纖維評(píng)價(jià)相對(duì)于各惡臭成分的氣體去臭率時(shí)，在乙醛氣體、氨氣、醋酸氣體、硫化氫氣體、三甲胺氣體的全部氣體中去臭率都是100％。另外，細(xì)孔表面積、多層化層數(shù)示于表1。
如表1的結(jié)果表明的那樣，實(shí)施例A1的去臭性纖維由于在多孔質(zhì)層和致密層交互排列的多層結(jié)構(gòu)纖維的致密層中含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒，所以可以有效地利用光催化劑功能，有效地分解各種各樣類型的惡臭而進(jìn)行去臭。
(比較例A1)除了用包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為88重量％的包含丙烯腈共聚物構(gòu)成的紡紗原液(AIII)代替實(shí)施例A1的紡紗原液(AII)以外，用與實(shí)施例A1相同的方法得到評(píng)價(jià)用纖維。
(比較例A2)除了使用包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉構(gòu)成的丙烯腈含有率為90重量％的包含丙烯腈共聚物和平均初級(jí)粒徑15nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制TK522)構(gòu)成的紡紗原液(AIV)代替實(shí)施例A1中所用的紡紗原液(AI)，另外用紡紗原液(AIII)代替實(shí)施例A1中所用的紡紗原液(AII)以外，用與實(shí)施例A1相同的方法得到評(píng)價(jià)用纖維。另外，按照氧化鈦微粒相對(duì)于紡紗原液(AIV)的丙烯腈聚合物100重量份為5重量％那樣進(jìn)行調(diào)整。
(比較例A3)除了用紡紗原液(AII)代替實(shí)施例A1中所用的紡紗原液(AI)以外，用與實(shí)施例A1相同的方法得到評(píng)價(jià)用纖維。
(比較例A4)除了用紡紗原液(AIV)代替比較例A2中所用的紡紗原液(AIII)以外，用與比較例A2相同的方法嘗試制成纖維，但是由于不能充分的熱拉伸，只能得到脆性纖維，所以不能得到評(píng)價(jià)用纖維。
對(duì)于由實(shí)施例A1、比較例A1～A3中得到的各纖維評(píng)價(jià)乙醛氣體去臭率、細(xì)孔表面積和多層化層數(shù)，其結(jié)果示于表1。
表1

如表1的結(jié)果表明的那樣，由于比較例A1在纖維中不含有具有光催化劑活性的氧化鈦微粒，所以不能得到充分的去臭功能。由于比較例A2在多孔質(zhì)層中含有具有光催化劑活性的氧化鈦微粒，所以染色時(shí)微粒脫落，不能得到充分的去臭功能。另外，由于比較例A3全部是致密層，所以惡臭成分的吸附能力弱，不能得到充分的去臭性能。
(實(shí)施例A2)除了作為凝固液使用5℃下的12重量％濃度的硫氰酸鈉以外，用與實(shí)施例A1相同的方法得到評(píng)價(jià)用功能性纖維。
(實(shí)施例A3)除了使用平均初級(jí)粒徑5nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制氧化鈦AMT100)代替實(shí)施例A1中所用的テイカ株式會(huì)社制氧化鈦TK522以外，用與實(shí)施例A1相同的方法得到評(píng)價(jià)用功能性纖維。
(實(shí)施例A4)除了使用平均初級(jí)粒徑30nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制氧化鈦AMT600)代替實(shí)施例A1中所用的テイカ株式會(huì)社制氧化鈦TK522以外，用與實(shí)施例A1相同的方法得到評(píng)價(jià)用功能性纖維。
(實(shí)施例A5)除了使用按照氧化鈦微粒相對(duì)于紡紗原液(AII)中100重量份丙烯腈共聚物為1重量份那樣調(diào)整的紡紗原液(AV)代替實(shí)施例A1中所用的紡紗原液(AII)以外，用與實(shí)施例A1相同的方法得到評(píng)價(jià)用功能性纖維。
對(duì)于由實(shí)施例A2～A5中得到的評(píng)價(jià)用功能性纖維評(píng)價(jià)乙醛氣體去臭率，其結(jié)果一并示于表1。
如表的結(jié)果表明的那樣，與比較例A1～A3相比，實(shí)施例A2～A5的功能性纖維顯示出良好的乙醛氣體去臭率。但是實(shí)施例A2的功能性纖維在紡紗時(shí)因梳理等容易發(fā)生靜電，紡紗的加工性差，不過(guò)去臭性能優(yōu)良，通過(guò)加工時(shí)的溫度濕度或者混合率等的最佳化，仍是可充分實(shí)用的功能性纖維。另外，制成實(shí)施例A3的功能性纖維時(shí)，制成氧化鈦微粒的水分散液之際，氧化鈦微粒容易形成粉塵，必須佩帶防塵面具，另外，雖然氧化鈦微粒不易分散的初級(jí)粒子、在分散需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間等操作性、生產(chǎn)性方面存在若干問(wèn)題，但是具有優(yōu)良的去臭性能。
(實(shí)施例A6)將由實(shí)施例A1得到的功能性纖維與通常的3.3dtex丙烯腈纖維(東洋紡紗(株)エクスランK8-3.3)以50重量％對(duì)50重量％的比率根據(jù)常法進(jìn)行混紡，制作公制支數(shù)48支的雙紗紡織紗，以12隔距2股形成厚棉布的針織物。以該針織物作為試樣布評(píng)價(jià)抗菌性，靜菌活性值是4.6，顯示優(yōu)良的抗菌性。
(實(shí)施例A7)將由實(shí)施例A2得到的功能性纖維與通常的3.3dtex丙烯腈纖維(東洋紡紗(株)エクスランK8-3.3)以40重量％對(duì)60重量％的比率根據(jù)常法進(jìn)行混紡，制作公制支數(shù)48支的雙紗紡織紗，以12隔距2股形成厚棉布的針織品。以該針織物作為試樣布評(píng)價(jià)抗菌性，靜菌活性值是4.6，顯示優(yōu)良的抗菌性。
(實(shí)施例B1)將包含丙腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為90重量％的包含丙烯腈共聚物構(gòu)成的紡紗原液(BI)及包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為88重量％的包含丙烯腈共聚物和平均初級(jí)粒徑15nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制TK522)的紡紗原液(BII)以1∶1的比例供給ISG Mixer(理論原液層數(shù)432)而進(jìn)行多層化混合，進(jìn)行濕式紡紗。這里，作為丙烯腈系共聚物的溶劑使用硫氰酸鈉水溶液。另外，按照氧化鈦微粒相對(duì)于紡紗原液(BII)的丙烯腈聚合物100重量份為5重量％那樣進(jìn)行調(diào)整。
凝固液使用1.5℃下的12重量％濃度的硫氰酸鈉水溶液。然后實(shí)施水洗、熱拉伸，不干燥得到的纖維，在松弛的狀態(tài)下進(jìn)行115℃的蒸氣處理，然后在110℃下干燥15分鐘，得到作為無(wú)規(guī)則復(fù)合型的丙烯腈纖維的本發(fā)明的揮發(fā)性有機(jī)化合物除去纖維。
(比較例B1)除了只用包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為88重量％的包含丙烯腈共聚物的紡紗原液(BIII)以外，用與實(shí)施例B1相同的方法得到評(píng)價(jià)用纖維。
(比較例B2)除了用實(shí)施例B1的紡紗原液(BI)代替實(shí)施例B1的紡紗原液(BII)以外，用與實(shí)施例B1相同的方法得到評(píng)價(jià)用纖維。
(比較例B3)除了使用包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為88重量％的包含丙烯腈共聚物和平均初級(jí)粒徑100nm的氧化鈦微粒(富士鈦社制TAF-520J)的紡紗原液(BIV)代替實(shí)施例B1的紡紗原液(BII)以外，用與實(shí)施例B1相同的方法得到評(píng)價(jià)用纖維。另外，按照氧化鈦微粒相對(duì)于紡紗原液(BIV)的丙烯腈聚合物100重量份為0.5重量％那樣進(jìn)行調(diào)整。
(實(shí)施例B2)除了作為凝固液使用5℃下的12重量％濃度的硫氰酸鈉以外，用與實(shí)施例B1相同的方法得到評(píng)價(jià)用揮發(fā)性有機(jī)化合物除去纖維。
(實(shí)施例B3)除了使用平均初級(jí)粒徑5nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制氧化鈦AMT100)代替實(shí)施例B1中所用的テイカ株式會(huì)社制氧化鈦TK522、使用按照氧化鈦微粒相對(duì)于紡紗原液(BII)中的丙烯腈共聚物100重量份為2.5重量份那樣調(diào)整的紡紗原液(BV)代替紡紗原液(BII)以外，用與實(shí)施例B1相同的方法得到評(píng)價(jià)用揮發(fā)性有機(jī)化合物除去纖維。
(實(shí)施例B4)除了使用平均初級(jí)粒徑30nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制氧化鈦AMT600)代替實(shí)施例B1中所用的テイカ株式會(huì)社制氧化鈦TK522以外，用與實(shí)施例B1相同的方法得到評(píng)價(jià)用揮發(fā)性有機(jī)化合物除去纖維。
對(duì)于由各實(shí)施例和比較例得到的纖維評(píng)價(jià)揮發(fā)性有機(jī)化合物(乙苯、甲苯、二甲苯)的除去率、細(xì)孔表面積和多層化層數(shù)，其結(jié)果示于表2。
表2

如表的結(jié)果表明的那樣，與比較例B1～B3相比，實(shí)施例B1～B4的揮發(fā)性有機(jī)化合物除去纖維顯示出優(yōu)良的揮發(fā)性有機(jī)化合物除去率。但是，實(shí)施例B2的揮發(fā)性有機(jī)化合物除去纖維在紡紗時(shí)因梳理等容易發(fā)生靜電，紡紗的加工性差，可是去臭性能優(yōu)良，通過(guò)加工時(shí)的溫度濕度或者混合率等的最佳化，仍可充分實(shí)用。另外，在制成實(shí)施例B3的揮發(fā)性有機(jī)化合物除去纖維時(shí)、制成氧化鈦微粒的水分散液之際，氧化鈦微粒容易成為粉塵，必須安裝防塵屏蔽，另外，雖然在氧化鈦微粒連一次粒子都難以分散、分散需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間等的操作性、生產(chǎn)性方面存在若干問(wèn)題，但是具有優(yōu)良的除去性能。
(實(shí)施例C1)將包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為90重量％的包含丙烯腈共聚物的紡紗原液(CI)及由丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為88重量％的包含丙烯腈共聚物和平均初級(jí)粒徑15nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制TK522)的紡紗原液(CII)以1∶1的比例供給ISG Mixer(理論原液層數(shù)432)進(jìn)行多層化混合，進(jìn)行濕式紡紗。這里，作為丙烯腈系共聚物的溶劑使用硫氰酸鈉水溶液。另外，按照氧化鈦微粒相對(duì)于紡紗原液(CII)的丙烯腈聚合物100重量份為5重量份那樣進(jìn)行調(diào)整。
凝固液使用1.5℃下的12重量％濃度的硫氰酸鈉水溶液。然后實(shí)施水洗、熱拉伸，不干燥得到的纖維，在松弛的狀態(tài)下進(jìn)行115℃的蒸氣處理，然后在110℃下干燥15分鐘，得到作為無(wú)規(guī)則復(fù)合型的丙烯腈纖維的具有光催化劑活性的纖維(纖維1)。
該纖維的細(xì)孔表面積是30m2/g、多層化層數(shù)是2.5。
使具有光催化劑活性的纖維(纖維1)10重量％、作為酸·醛吸附纖維的東洋紡紗制セルフアインA10重量％、作為氨吸附纖維的東洋紡紗制セルフアインN10重量％、普通聚酯40重量％和聚酯熱粘結(jié)纖維40重量％混棉后，進(jìn)行梳理、針刺，進(jìn)行130℃的熱處理，得到目付37.0g/m2的無(wú)紡布。測(cè)定該無(wú)紡布的乙醛氣體去臭率，示于表3。另外，硫化氫氣體去臭率示于表4，氨氣去臭率示于表5。
表3

表4

表5

(實(shí)施例C2)除了將具有光催化劑活性的纖維(纖維1)取為20重量％、普通聚酯取為35重量％和聚酯熱粘結(jié)纖維取為35重量％以外，與實(shí)施例C1同樣制作無(wú)紡布。該無(wú)紡布的目付是38.9g/m2。去臭性能同時(shí)記于表3～5。
(實(shí)施例C3)除了將具有光催化劑活性的纖維(纖維1)取為40重量％、普通制聚酯取為25重量％和聚酯熱粘結(jié)纖維取為25重量％以外，與實(shí)施例C1同樣制作無(wú)紡布。該無(wú)紡布的目付是39.8g/m2。去臭性能同時(shí)記于表3～5。
如表3、4、5表明的那樣，可以看出，本發(fā)明的去臭纖維結(jié)構(gòu)物即使在不照射紫外線的條件下也顯示優(yōu)良的去臭功能，另外，在照射紫外線的場(chǎng)合可以得到更優(yōu)良的去臭能力。
(實(shí)施例D1)將包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為90重量％的包含丙烯腈共聚物的紡紗原液(DI)及包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為88重量％的包含丙烯腈共聚物和平均初級(jí)粒徑15nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制TK522)的紡紗原液(DII)以1∶1的比例供給ISG Mixer(理論原液層數(shù)432)進(jìn)行多層化混合，進(jìn)行濕式紡紗。這里，作為丙烯腈系共聚物的溶劑使用硫氰酸鈉水溶液。另外，按照氧化鈦微粒相對(duì)于紡紗原液(DII)的丙烯腈聚合物100份為5份那樣進(jìn)行調(diào)整。凝固液使用1.5℃下的12重量％的硫氰酸鈉水溶液。然后實(shí)施水洗、熱拉伸，不干燥得到的纖維，在松弛的狀態(tài)下進(jìn)行115℃的蒸氣處理，然后在110℃下干燥15分鐘，得到作為無(wú)規(guī)則復(fù)合型的丙烯腈纖維的本發(fā)明中采用的防污性纖維。得到的纖維的細(xì)孔表面積和多層化層數(shù)示于表6。
(比較例D1)除了只用包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為88重量％的包含丙烯腈共聚物的紡紗原液(DIII)以外，用與實(shí)施例D1相同的方法得到評(píng)價(jià)用纖維。得到的纖維的細(xì)孔表面積和多層化層數(shù)示于表6。
(比較例D2)除了用實(shí)施例D1的紡紗原液(DI)代替實(shí)施例D1的紡紗原液(DII)以外，用與實(shí)施例D1相同的方法得到評(píng)價(jià)用纖維。得到的纖維的細(xì)孔表面積和多層化層數(shù)示于表6。
(實(shí)施例D2)除了使用包含丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲代烯丙基磺酸鈉的丙烯腈含有率為88重量％的包含丙烯腈共聚物和平均初級(jí)粒徑100nm的氧化鈦微粒(富士鈦社制TAF-520J)的紡紗原液(DIV)代替實(shí)施例D1的紡紗原液(DII)以外，用與實(shí)施例D1相同的方法得到評(píng)價(jià)用纖維。另外，按照氧化鈦微粒相對(duì)于紡紗原液(DIV)的丙烯腈聚合物100份為0.5那樣進(jìn)行調(diào)整。得到的纖維的細(xì)孔表面積和多層化層數(shù)示于表6。
(實(shí)施例D3)除了作為凝固液使用5℃下的12重量％的硫氰酸鈉以外，用與實(shí)施例D1相同的方法得到評(píng)價(jià)用防污性纖維。得到的纖維的細(xì)孔表面積和多層化層數(shù)示于表6。
(實(shí)施例D4)除了使用平均初級(jí)粒徑5nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制氧化鈦AMT100)代替實(shí)施例D1中所用的テイカ株式會(huì)社制氧化鈦TK522、使用按照氧化鈦微粒相對(duì)于紡紗原液(DII)中100份丙烯腈共聚物為2.5份那樣調(diào)整的紡紗原液(DX)代替紡紗原液(DII)以外，用與實(shí)施例D1相同的方法得到評(píng)價(jià)用防污性纖維。得到的纖維的細(xì)孔表面積和多層化層數(shù)示于表6。
(實(shí)施例D5)除了使用平均初級(jí)粒徑30nm的氧化鈦微粒(テイカ株式會(huì)社制氧化鈦AMT600)代替實(shí)施例D1中所用的テイカ株式會(huì)社制氧化鈦TK522以外，用與實(shí)施例D1相同的方法得到評(píng)價(jià)用防污性纖維。得到的纖維的細(xì)孔表面積和多層化層數(shù)示于表6。
對(duì)于上述實(shí)施例和比較例中得到的各纖維，將該纖維40重量％、丙烯腈纖維NB8-3.3TV64(日本エクスラン工業(yè)(株)制)30重量％、K65-2.8TV64(日本エクスラン工業(yè)(株)制)30重量％進(jìn)行混棉，根據(jù)常法紡紗，得到公制支數(shù)2/10支的紡織紗，由得到的紡織紗用植絨地墊機(jī)制成絨頭長(zhǎng)度14mm、目付850g/m2的白色墊子。
將得到的墊子切斷成30cm×30cm的正方形，在設(shè)置熒光燈的無(wú)窗的吸煙室內(nèi)放置2周，以目視比較附著污穢后的墊子的污穢情況，得到表6所示的結(jié)果。
接著，將上述污穢的墊子在屋外放置2天，在日光下曝曬，由以下所示的3階段評(píng)價(jià)污穢分解的程度。
○與附著污穢前的狀態(tài)幾乎相同△殘留幾分污穢×與附著污穢后的狀態(tài)幾乎相同表6

如由表6的結(jié)果表明的那樣，實(shí)施例D1、D3、D4、D5的防污性纖維結(jié)構(gòu)物的纖維結(jié)構(gòu)物全體的污穢情況輕，另外通過(guò)在日光下曝曬污穢物質(zhì)可以分解，可謂恢復(fù)到與附著污穢前的狀態(tài)大體相同，具有優(yōu)良的防污性。另外，實(shí)施例D3的防污性纖維在紡紗時(shí)因梳理等容易發(fā)生靜電，紡紗的加工性稍稍差，但是通過(guò)加工時(shí)的溫度濕度或者混合率等的最佳化，仍是可充分實(shí)用的防污性纖染。另外，在制成實(shí)施例D4的防污性纖維時(shí)，制成氧化鈦微粒的水分散液之際，氧化鈦微粒容易形成粉塵，必須佩帶防塵面具等，另外，在操作上、生產(chǎn)上要充分注意在操作上、生產(chǎn)上要充分注意氧化鈦微粒不易分散為初級(jí)粒子、分散需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間等。
實(shí)施例D2的防污性纖維結(jié)構(gòu)物的纖維結(jié)構(gòu)物整體的污穢情況輕，另外通過(guò)在日光下曝曬引起的污穢物質(zhì)的分解也會(huì)發(fā)生因而是可實(shí)用的防污性纖維結(jié)構(gòu)物，但是對(duì)于污穢物質(zhì)的分解可以認(rèn)為，由于在采用的防污性纖維中含有的氧化鈦的粒徑為100nm大，含有量也小，所以作為光催化劑有效作用的部分就小，分解的程度也就稍稍低。
由于比較例D1中細(xì)孔表面積小，所以纖維結(jié)構(gòu)物整體的污穢情況重，由于不含有氧化鈦，所以即使在日光下曝曬，污穢也不能分解。雖然比較例D2中細(xì)孔表面積大、纖維結(jié)構(gòu)物全體的污穢情況輕，但是由于不含有氧化鈦，所以即使在日光下曝曬，污穢也不能分解。
權(quán)利要求
1.一種功能性纖維，其特征在于，是多孔質(zhì)層和致密層交互排列的多層結(jié)構(gòu)纖維，而且致密層中含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能性纖維，其特征在于，纖維的細(xì)孔表面積在10～40m2/g的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性纖維，其特征在于，金屬氧化物微粒是氧化鈦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)所述的功能性纖維，其特征在于，金屬氧化物微粒的粒徑在10～100nm的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的功能性纖維，其特征在于，相對(duì)于100重量份具有光催化劑活性的纖維母體，含有1～10重量份金屬氧化物粒子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的功能性纖維，其特征在于，是含丙烯腈系聚合物的多層結(jié)構(gòu)纖維。
7.一種除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物，其特征在于，是包含權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)所述的功能性纖維的除去揮發(fā)性有機(jī)化合物的纖維結(jié)構(gòu)物，揮發(fā)性有機(jī)化合物的除去率在80％或其以上。
8.一種去臭性纖維結(jié)構(gòu)物，其特征在于，包含權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)所述的功能性纖維和具有利用化學(xué)和/或物理吸附的去臭功能的去臭性纖維。
9.一種防污性纖維結(jié)構(gòu)物，其特征在于，包含權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)所述的功能性纖維。
全文摘要
本發(fā)明提供可以充分地利用具有光催化劑活性的金屬氧化物的光催化劑功能，具有揮發(fā)性有機(jī)化合物除去性、去臭性、抗菌性、抗霉性、防污性等各種功能的功能性纖維。該功能性纖維的特征在于，是多孔質(zhì)層和致密層交互排列的多層結(jié)構(gòu)纖維，而且致密層中含有具有光催化劑活性的金屬氧化物微粒。優(yōu)選其纖維的細(xì)孔表面積在10～40m
文檔編號(hào)D01F8/08GK1930331SQ200580007048
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月4日
發(fā)明者渡邊義弘, 田中孝一 申請(qǐng)人:日本愛(ài)克蘭工業(yè)株式會(huì)社