マイナスイオン発生可能な繊維布
【課題】トルマリンのようなマイナスイオンを発生させるための物質を混入することなく、素材自体のもつ特性を利用してマイナスイオンを発生させ、かつこの能力を長期間にわたって持続させることができる新規な繊維材料を提供する。
【解決手段】天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなり、該ポリ塩化ビニリデン系繊維に負電荷が帯電されているマイナスイオン発生性繊維布とする。
【解決手段】天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなり、該ポリ塩化ビニリデン系繊維に負電荷が帯電されているマイナスイオン発生性繊維布とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦により帯電し、マイナスイオンを発生可能な新規な繊維布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイナスの荷電をもつ空気イオン、いわゆるマイナスイオンは、人間の健康維持上、重要な役割を果し、また癒しの効果を奏することから以前から注目され、人工的にマイナスイオンを発生するための技術が多数開発されている。特に、近年治療医学の急速な進展により、マイナスイオンの人体への作用機序が解明された結果、健康をそこなう原因となる人体内の活性酸素の消去にマイナスイオンの発生源であるエレクトロンが有効であることが明らかになり、マイナスイオンの発生技術についての関心は益々高まってきている。
【０００３】
このマイナスイオンの発生技術の１つとして、マイナスイオンを発生する機能をもつ繊維を製造し、これで衣料品や布団カバーを作製してマイナスイオンを発生させ、利用する方法が知られている。そして、このような繊維としては、これまでに超微粒状トルマリンをアルカリセルロースに混練し、紡糸して製造した帯電性レーヨン繊維（特許文献１参照）、トルマリン微粉末を混入した合繊糸とシルク糸との混紡糸（特許文献２参照）、マイナスイオンを発生する無機物微粒子及びケラチン化した羊毛溶解物質を分散した水溶液と羊毛繊維製品とを接触させたのち、熱処理して得られるマイナスイオンを発生する羊毛繊維製品（特許文献３参照）、ポリアミド合成繊維又は羊毛或いは両者の混紡繊維からなる表地とポリ塩化ビニル繊維からなる裏地との二重構造編成物からなる保温サポータ用マイナスイオン発生布地（特許文献４参照）、溶融粘度の異なる２種のポリエステルが偏心的に複合され、潜在捲縮能をもつポリエステル複合繊維からなる医療用貼付剤基布（特許文献５参照）、導電性成分例えば導電性粉末状金属酸化物を芯部に含有する芯鞘型アクリル系複合導電性繊維と他の繊維との混紡糸からなるマイナスイオンを発生する繊維製品（特許文献６参照）、竹を原料とするセルロース系繊維と２種以上のポリエステル系重合体のサイドバイサイド型又は偏心芯鞘型複合繊維からなるマイナスイオンを発生する複合編成物（特許文献７参照）などが提案されている。
【０００４】
しかしながら、トルマリンのようなマイナスイオンを発生する無機物微粒子を繊維原料中に練り込んで紡糸するには、０．８μｍ以下の粒径にまで微粉化しなければならないが、これには乾式粉砕と湿式粉砕とを併用するなどの特殊な技術を必要とする上に、微粒子を混入した原料を紡糸すると紡糸ノズルが損傷しやすいなどの不都合を生じる。また、マイナスイオンを発生する無機質微粒子をケラチン化した羊毛溶解物質に分散させる場合、羊毛溶解物質をケラチン化するためには煩雑な処理を必要とする上に、この分散物を羊毛繊維表面に付着させてマイナスイオン発生能力を付与させても安定性が低く、長期間その能力を保持することが困難であるという欠点がある。
【０００５】
さらに、異なった生地からなる表地と裏地で二重構造編成物を形成させたり、偏心的に複合させた複合繊維を形成させるには、特殊な編成技術を使用しなければならないので、コスト高になるのを免れないし、芯部に導電性粉末を含有する芯鞘型アクリル系複合導電性繊維を製造するにも特殊な装置を用いる煩雑な操作を必要とするなどの問題を伴う。
【０００６】
その外、マイナス静電気を帯びやすい素材を８質量％以上含む材料を、マイナス静電気を帯びにくい材料で摩擦することによりマイナスイオンを発生する方法において、マイナス静電気を帯びやすい素材としてポリ塩化ビニリデンを用いることも知られているが（特許文献８参照）、ポリ塩化ビニリデンは、成形性が低く、摩擦帯電性が大きいため、これを繊維状に成形し、他の繊維と混合して布帛としたものは知られていない。
したがって、容易に入手し得る素材を用い、煩雑な処理を必要とせずに、効率よくマイナスイオンを発生し得る材料の出現が要望されていた。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３２７２０７号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献２】特開平１０−３３１０４２号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献３】特開２００１−３５５１８２号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献４】特開２００３−２４７１５１号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献５】特開２００４−４３９８８号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献６】特開２００４−９１９８４号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献７】特開２００４−１２４３４８号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献８】特開２００２−９５９６０号公報（特許請求の範囲その他）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、トルマリンのようなマイナスイオンを発生させるための物質を混入することなく、素材自体のもつ特性を利用してマイナスイオンを発生させ、かつこの能力を長期間にわたって持続させることができる新規な繊維材料を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、特にマイナスイオンを発生する物質を混入することなく、素材の特性を利用し、効果的にマイナスイオンを発生する繊維を得るために鋭意研究の結果、帯電特性の異なるそれぞれの繊維上の摩擦により生じたプラスとマイナスの荷電が、火花放電により消滅することがない、２種類の繊維の組合せを用いるとマイナスイオンを生じる繊維が得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなり、該ポリ塩化ビニリデン系繊維に負電荷が帯電されていることを特徴とするマイナスイオン発生性繊維布を提供するものである。
例えば、帯電列の最下位にあるポリ塩化ビニリデン系繊維と、帯電列の上位で且つ水分率１６％の羊毛、或いは水分率１１％の絹をブレンドした繊維においては、摩擦により生じた荷電は、著しく大きなタンパク系繊維の水分のために火花放電により消滅することなく、コロナ放電及び水との作用によりマイナスイオン及びプラスイオンを生じる。
ここでマイナスイオンの移動度は６ｍｍ／秒、プラスイオンの移動度は２ミクロン／秒と格段に大きな差があり、実用上プラスイオンの影響は考慮の必要はない。
【００１１】
本発明における天然タンパク繊維としては、羊毛繊維や絹繊維が用いられる。
しかしながら、未処理の羊毛は、親水性が小さいので、繊維の最外層のエピキューティクル層を除去し、吸湿速度を大きくしたものが好ましい。このエピキューティクル層の除去は、例えば塩素のような酸化剤で処理することによって行うことができるが、このような化学的処理を行うと内層のケラチン分子を損傷するおそれがあるため、物理的に最外層を削り取る方法が好ましい。この羊毛としては、繊維径１０〜３０μｍのものが好ましい。
【００１２】
また、絹繊維は、本来親水性であるので、そのまま用いることができる。この絹繊維としては、家蚕が作出した生糸を用いることもできるが、繊度の大きい柞蚕が作出したものが好ましい。この絹繊維の繊維径としては、２０〜４０μｍの範囲が適当である。
【００１３】
一方、これらの天然タンパク繊維と混紡するポリ塩化ビニリデン系繊維は、塩化ビニリデン単独の重合体からなるものでもよいし、塩化ビニリデンと塩化ビニルとの共重合体からなるものであってもよい。このポリ塩化ビニリデン系繊維の繊維径としては、１０〜３０μｍの範囲が好ましい。
【００１４】
本発明においては、天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合割合は、質量比で８０：２０ないし１０：９０の範囲内で選ばれるが、ポリ塩化ビニリデン系繊維を合計質量に基づき５０質量％以上にするのが好ましい。これよりもポリ塩化ビニリデン系繊維の割合が少ないとマイナスイオンの発生量を長時間にわたって高く維持することができない。ポリ塩化ビニリデン系繊維との特に好ましい混合割合は質量比で４０：６０ないし２０：８０である。
【００１５】
天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなる繊維布は、両者を１０〜１００ｍｍ、好ましくは３０〜８０ｍｍにカットし、解繊しながら均一に混合したのち、紡出して混紡糸とし、これを繊成又は編成するか或いはそのまま不織布として形成することにより布帛状に成形する。
【００１６】
このようにして得られた繊維布に、次いで機械的に摩擦を加え、その中の塩化ビニリデン系繊維に対し、負電荷を帯電させることにより、目的とするマイナスイオン発生能力をもつ繊維布が得られる。
【００１７】
製品において効果的にマイナスイオンを発生させるためには、使用時において人体の動きを効率的に繊維の動きとそれによる繊維間の摩擦に変換できるように、製品中の繊維の自由度の大きな構造をとらせることが望ましい。製品の横造設計がマイナスイオンの発生に重要であり、例えば平面状の繊維構造体ではウェブ、ニードルパンチの密度の少ない不織布、ニードルパンチ密度の大なる不織布、ウォータージェットでウェブを固定した不織布の順に繊維の動きの自由度が低下し、マイナスイオンの発生も減少する。
【００１８】
本発明の繊維布より発生するマイナスイオンは、例えばゲルディエン法原理に基づいて製作された空気イオン測定装置を用いることにより容易に測定することができる。
図１は、この測定装置の説明図であって、これはたがいに電気的に絶縁された外筒（印加電圧筒）１と内筒（集電極円筒）２から構成されている。そして、この外筒１は直流電源４に、内筒２はエレクトロメーター３にそれぞれ接続している。この外筒１と内筒２の間隙に、軸方向に空気イオンを含む空気を一定流速で通しながら、外筒１に負電流を印加すると、円筒間を通過する空気中のマイナスイオンは内筒２に捕捉され、内筒２に流れる電流は次第に増大する。そして、Ｐ点を通過するイオンがすべてＴ点で捕捉可能な印加電圧下では、内筒２内に入ってくるイオンはすべて内筒２に捕捉され、印加電圧がこれ以上になると内筒２に流れる電流は一定値となる。
【００１９】
図２は、外筒１への印加電圧と内筒２に流れる電流との関係を示すグラフである。この図２において印加電圧とともに増大する内筒２に流れる電流（オーム電流）は、ある時点で印加電圧を上げても内筒２に流れる電流が一定値を示し飽和する（飽和電流）。
また、すべてのマイナスイオンが捕捉されるイオンの移動度すなわち臨界移動度をｋｃとすると、このｋｃは次の式（１）で示される。
ｋｃ＝［Ｆ／（４π・ａＶ）］ （１）
ただし、Ｆ：空気流の流量（ｃｍ3／ｓｅｃ）
Ｖ：印加電圧（Ｖ）
ａ：装置定数
【００２０】
また、飽和電流において一定時間に流れた平均電流から、１ｃｍ3当りのマイナスイオン数密度［Ｄ］は次式（２）で与えられる。
［Ｄ］＝［Ｉ／（ｅ・Ｆ）］ （２）
ただし、ｅ：１個の電子の荷電量（１．６×１０-17クローン／秒）
【００２１】
式（２）のＩの値は、一定時間ｔ秒に内筒２に蓄積される荷電量Ｑより次式（３）に従って求めることができる。
Ｉ＝（Ｑ／ｔ） （３）
【００２２】
そして、ゲルディエン法空気イオン測定装置から得られる測定値を代入することにより、上記の式に基づいてマイナスイオン数密度を求めることができる。この測定に際しては、マイナスイオンを測定しようとする試料を４０℃で２時間乾燥したのち、１２時間デシケーターに保管する。
【００２３】
図３は、測定装置の全体構造を示す側面略解図であり、測定する場合、上記の試料を試料筒６に装入し、吸引機９を作動させ、一定量の空気を装置内に流し、試料上を通過させる。試料上を通過した空気は、外筒１と内筒２の間を通り、排気口１０より排出される。空気量が定常状態に達したならば、外筒１に以下に示すサイクルで電圧をｔ秒間印加する。なお、５は絶縁板、７は空気流入口、８は流量計を示す。
０→４０Ｖ→０→６０Ｖ→０→８０Ｖ→０→１００Ｖ→０→１２０Ｖ→０→１４０Ｖ→０→１６０Ｖ
【００２４】
このようにして繰り返し電圧を印加し、このｔ秒間に蓄積された荷電量Ｑ（クーロン）を測定する。
そして、式（３）により内筒２に流れる電流Ｉを計算し、あらかじめ作成された電流Ｉと加電圧との関係グラフより飽和電流値Ｉｓを求め、式（２）に従い、マイナスイオン数密度［Ｄ］を計算する。
本発明の繊維布は、このようにして計算されたマイナスイオン数密度が８５００以上であり、多量のマイナスイオンを発生することが分る。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、従来知られているマイナスイオン発生材料例えばトルマリンを練り込んだビスコース繊維からなる繊維布のマイナスイオン発生量に比べ、著しく大きい発生量を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に実施例により本発明を実施するための最良の形態を説明するが本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、各実施例における羊毛繊維、絹繊維及びポリ塩化ビニリデン繊維としては以下に示すものを用いた。
【００２７】
天然羊毛繊維；オーストラリア産ミディアム・ウール・メリノの６４デニールＳ（２２．０μｍ）の梳毛糸スライバー。
【００２８】
親水性処理羊毛繊維；新潟大東紡績株式会社から商品名Ｅ−ウールとして市販されている物理的方法により最外層のエピキューティクル層を削り取った羊毛（繊維径１９μｍ）から調製した２５ｇ／ｍのスライバー。
【００２９】
絹繊維；中国産柞蚕糸のトウ（絹の繊度として２１デニール以上）を長さ７１ｍｍにカットしたわた状物。
【００３０】
ポリ塩化ビニリデン系繊維；旭化成株式会社製の塩化ビニリデンと塩化ビニルとの共重合体（軟化点１５０〜１６５℃）に可塑剤を加えて溶融紡糸した、繊度７デニールのフィラメントを長さ５１ｍｍにカットしたステープルファイバー。
【００３１】
また、マイナスイオンの測定は、試料１０ｇを切り取り、４０℃で２時間乾燥したものを用い、温度２１〜２２℃、湿度６３〜６５％、気圧１０３１ミリバールの環境条件下、流速６リットル／分で６０秒間空気を通して摩擦によりマイナスイオンを発生させて行った。
【００３２】
実施例１
天然羊毛繊維２．４ｋｇとポリ塩化ビニリデン系繊維０．６ｋｇとを混ぜ合わせ、解繊機により両者を空気中に飛散解繊して、均一な混合状態のわた状物とする。次にこのわた状物を移動する金網上に集めて層状体を形成したのち、回転シリンダー上に鋸歯ワイヤー付カード機に送入し、移動方向に櫛削ってウェブ（目付３００ｇ／ｍ2）を形成させる。得られたウェブはニードルパンチング方式により不織布とする。
このようにして得たウェブを空気流により摩擦して発生させたマイナスイオンのイオン数密度を測定し、その結果を表１に示す。
【００３３】
実施例２〜５
天然羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との質量比を６０：４０、４０：６０、２０：８０及び１０：９０に変えた４種の混合物繊維を用い、実施例１と同様にしてマイナスイオン発生性不織布を作製した。これらのマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表１に示す。
【００３４】
比較例１〜３
天然羊毛繊維単独（比較例１）、ポリ塩化ビニリデン系繊維単独（比較例２）及び市販されている粉末状トルマリンを練り込んだビスコース繊維単独（比較例３）を用いて実施例１と同様にして不織布を作製した。これらのマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
この表から分るように、天然羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン繊維との混合繊維からなる不織布は、各繊維を単独で用いて作製した不織布及び市販品よりも多くのマイナスイオンを発生する。また、天然羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなる不織布においては、特に天然羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維の混合割合が４０：６０と２０：８０の範囲のもののマイナスイオン発生量が多い。
【００３７】
実施例６〜１０
親水性処理羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維とを表２に示す割合で混合した混合繊維を用い、実施例１と同様にしてマイナスイオン発生性不織布を作製した。これらのマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表２に示す。
【００３８】
比較例４
親水性処理羊毛繊維単独を用いて、実施例１と同様にして不織布を作製した。この不織布についてマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表２に示す。
なお、表２には比較のために、比較例２及び３のマイナスイオン数密度を併記する。
【００３９】
【表２】
【００４０】
この表から分るように、親水性処理羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなる不織布は、それぞれの繊維単独からなる不織布及び市販品よりも多くのマイナスイオンを発生する。また、親水性処理繊維との混合繊維からなる不織布においては、特に両者の混合割合が４０：６０と２０：８０の範囲のもののマイナスイオン発生量は１０，０００以上という高い数値を示している。
【００４１】
実施例１１〜１５
絹繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との質量比を８０：２０、６０：４０、４０：６０、２０：８０及び１０：９０に変えた５種の混合繊維を用い、実施例１と同様にしてマイナスイオン発生性不織布を作製した。これらについてマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表３に示す。
【００４２】
比較例５
絹繊維単独を用いて、実施例１と同様にして不織布を作製した。このもののマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表３に示す。
なお、表３には比較のために、比較例２及び３の結果も併記した。
【００４３】
【表３】
【００４４】
この表から分るように、絹繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維から得られた不織布は、それぞれの繊維を単独で用いて得られる不織布及び市販品を用いて得られる不織布よりも多量のマイナスイオンを発生する。
また絹繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維から得られた不織布においては、両者の混合割合が４０：６０と２０：８０の範囲のもののマイナスイオン発生量は１０，０００以上という高い数値を示している。
【００４５】
参考例
上記の各実施例におけるマイナスイオン発生性繊維布におけるマイナスイオンの発生は、空気の流れにより生じる繊維同士の摩擦に基づくので、空気の流れ速度が増大すると、マイナスイオン発生量は多くなるという関係がある。このことを明らかにするために、以下の実験を行った。
すなわち、印加電圧を１００ｍＶとし、実施例４、９及び１４の３種類の不織布と比較例３の不織布について、空気の流れ速度を６リットル／分、４リットル／分、２リットル／分及び１リットル／分に変えて、それぞれのマイナスイオン数密度を測定した。その結果をグラフとして図４に示す。この際の測定条件は、温度２２℃、湿度３４％であった。
なお、図中−□−は柞蚕／ポリ塩化ビニリデン系繊維のブレンドウェブ、−○−はＥ−ウール／ポリ塩化ビニリデン系繊維ウェブ、−●−はメリノ種羊毛／ポリ塩化ビニリデン系繊維ウェブ、−△−は電気石を練り込んだビスコース繊維ウェブを示す。
この図から分るように、流れ速度については１リットル／分から２リットル／分までは流れ速度が増大するとともに、マイナスイオン発生量は増加するが、２リットル／分を超えるとほぼ一定になる。
また、絹繊維又は親水性化処理した羊毛繊維、すなわち親水性天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維から得られる不織布は、天然羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維及び市販品から得られる不織布に比べ、多量のマイナスイオンを発生する。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によると、人間の健康維持に重要な役割を果すマイナスイオン発生性繊維布が得られ、これは衣料、寝具、インナー等として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】マイナスイオンを定量するために用いられるケルディエン方に基づく空気イオンの測定装置の原理を説明するための説明図。
【図２】外筒１への印加電圧と内筒２に流れる電流との関係を示すグラフ。
【図３】測定装置の全体構造を示す側面略解図。
【図４】試料中を通過する空気量の減少に伴う繊維の動きとマイナスイオン数の減少を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４８】
１ 外筒
２ 内筒
３ エレクトロメーター
４ 直流電源
５ 絶縁板
６ 試料筒
７ 空気流入口
８ 流量計
９ 排風機
１０ 空気排出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦により帯電し、マイナスイオンを発生可能な新規な繊維布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイナスの荷電をもつ空気イオン、いわゆるマイナスイオンは、人間の健康維持上、重要な役割を果し、また癒しの効果を奏することから以前から注目され、人工的にマイナスイオンを発生するための技術が多数開発されている。特に、近年治療医学の急速な進展により、マイナスイオンの人体への作用機序が解明された結果、健康をそこなう原因となる人体内の活性酸素の消去にマイナスイオンの発生源であるエレクトロンが有効であることが明らかになり、マイナスイオンの発生技術についての関心は益々高まってきている。
【０００３】
このマイナスイオンの発生技術の１つとして、マイナスイオンを発生する機能をもつ繊維を製造し、これで衣料品や布団カバーを作製してマイナスイオンを発生させ、利用する方法が知られている。そして、このような繊維としては、これまでに超微粒状トルマリンをアルカリセルロースに混練し、紡糸して製造した帯電性レーヨン繊維（特許文献１参照）、トルマリン微粉末を混入した合繊糸とシルク糸との混紡糸（特許文献２参照）、マイナスイオンを発生する無機物微粒子及びケラチン化した羊毛溶解物質を分散した水溶液と羊毛繊維製品とを接触させたのち、熱処理して得られるマイナスイオンを発生する羊毛繊維製品（特許文献３参照）、ポリアミド合成繊維又は羊毛或いは両者の混紡繊維からなる表地とポリ塩化ビニル繊維からなる裏地との二重構造編成物からなる保温サポータ用マイナスイオン発生布地（特許文献４参照）、溶融粘度の異なる２種のポリエステルが偏心的に複合され、潜在捲縮能をもつポリエステル複合繊維からなる医療用貼付剤基布（特許文献５参照）、導電性成分例えば導電性粉末状金属酸化物を芯部に含有する芯鞘型アクリル系複合導電性繊維と他の繊維との混紡糸からなるマイナスイオンを発生する繊維製品（特許文献６参照）、竹を原料とするセルロース系繊維と２種以上のポリエステル系重合体のサイドバイサイド型又は偏心芯鞘型複合繊維からなるマイナスイオンを発生する複合編成物（特許文献７参照）などが提案されている。
【０００４】
しかしながら、トルマリンのようなマイナスイオンを発生する無機物微粒子を繊維原料中に練り込んで紡糸するには、０．８μｍ以下の粒径にまで微粉化しなければならないが、これには乾式粉砕と湿式粉砕とを併用するなどの特殊な技術を必要とする上に、微粒子を混入した原料を紡糸すると紡糸ノズルが損傷しやすいなどの不都合を生じる。また、マイナスイオンを発生する無機質微粒子をケラチン化した羊毛溶解物質に分散させる場合、羊毛溶解物質をケラチン化するためには煩雑な処理を必要とする上に、この分散物を羊毛繊維表面に付着させてマイナスイオン発生能力を付与させても安定性が低く、長期間その能力を保持することが困難であるという欠点がある。
【０００５】
さらに、異なった生地からなる表地と裏地で二重構造編成物を形成させたり、偏心的に複合させた複合繊維を形成させるには、特殊な編成技術を使用しなければならないので、コスト高になるのを免れないし、芯部に導電性粉末を含有する芯鞘型アクリル系複合導電性繊維を製造するにも特殊な装置を用いる煩雑な操作を必要とするなどの問題を伴う。
【０００６】
その外、マイナス静電気を帯びやすい素材を８質量％以上含む材料を、マイナス静電気を帯びにくい材料で摩擦することによりマイナスイオンを発生する方法において、マイナス静電気を帯びやすい素材としてポリ塩化ビニリデンを用いることも知られているが（特許文献８参照）、ポリ塩化ビニリデンは、成形性が低く、摩擦帯電性が大きいため、これを繊維状に成形し、他の繊維と混合して布帛としたものは知られていない。
したがって、容易に入手し得る素材を用い、煩雑な処理を必要とせずに、効率よくマイナスイオンを発生し得る材料の出現が要望されていた。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３２７２０７号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献２】特開平１０−３３１０４２号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献３】特開２００１−３５５１８２号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献４】特開２００３−２４７１５１号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献５】特開２００４−４３９８８号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献６】特開２００４−９１９８４号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献７】特開２００４−１２４３４８号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献８】特開２００２−９５９６０号公報（特許請求の範囲その他）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、トルマリンのようなマイナスイオンを発生させるための物質を混入することなく、素材自体のもつ特性を利用してマイナスイオンを発生させ、かつこの能力を長期間にわたって持続させることができる新規な繊維材料を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、特にマイナスイオンを発生する物質を混入することなく、素材の特性を利用し、効果的にマイナスイオンを発生する繊維を得るために鋭意研究の結果、帯電特性の異なるそれぞれの繊維上の摩擦により生じたプラスとマイナスの荷電が、火花放電により消滅することがない、２種類の繊維の組合せを用いるとマイナスイオンを生じる繊維が得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなり、該ポリ塩化ビニリデン系繊維に負電荷が帯電されていることを特徴とするマイナスイオン発生性繊維布を提供するものである。
例えば、帯電列の最下位にあるポリ塩化ビニリデン系繊維と、帯電列の上位で且つ水分率１６％の羊毛、或いは水分率１１％の絹をブレンドした繊維においては、摩擦により生じた荷電は、著しく大きなタンパク系繊維の水分のために火花放電により消滅することなく、コロナ放電及び水との作用によりマイナスイオン及びプラスイオンを生じる。
ここでマイナスイオンの移動度は６ｍｍ／秒、プラスイオンの移動度は２ミクロン／秒と格段に大きな差があり、実用上プラスイオンの影響は考慮の必要はない。
【００１１】
本発明における天然タンパク繊維としては、羊毛繊維や絹繊維が用いられる。
しかしながら、未処理の羊毛は、親水性が小さいので、繊維の最外層のエピキューティクル層を除去し、吸湿速度を大きくしたものが好ましい。このエピキューティクル層の除去は、例えば塩素のような酸化剤で処理することによって行うことができるが、このような化学的処理を行うと内層のケラチン分子を損傷するおそれがあるため、物理的に最外層を削り取る方法が好ましい。この羊毛としては、繊維径１０〜３０μｍのものが好ましい。
【００１２】
また、絹繊維は、本来親水性であるので、そのまま用いることができる。この絹繊維としては、家蚕が作出した生糸を用いることもできるが、繊度の大きい柞蚕が作出したものが好ましい。この絹繊維の繊維径としては、２０〜４０μｍの範囲が適当である。
【００１３】
一方、これらの天然タンパク繊維と混紡するポリ塩化ビニリデン系繊維は、塩化ビニリデン単独の重合体からなるものでもよいし、塩化ビニリデンと塩化ビニルとの共重合体からなるものであってもよい。このポリ塩化ビニリデン系繊維の繊維径としては、１０〜３０μｍの範囲が好ましい。
【００１４】
本発明においては、天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合割合は、質量比で８０：２０ないし１０：９０の範囲内で選ばれるが、ポリ塩化ビニリデン系繊維を合計質量に基づき５０質量％以上にするのが好ましい。これよりもポリ塩化ビニリデン系繊維の割合が少ないとマイナスイオンの発生量を長時間にわたって高く維持することができない。ポリ塩化ビニリデン系繊維との特に好ましい混合割合は質量比で４０：６０ないし２０：８０である。
【００１５】
天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなる繊維布は、両者を１０〜１００ｍｍ、好ましくは３０〜８０ｍｍにカットし、解繊しながら均一に混合したのち、紡出して混紡糸とし、これを繊成又は編成するか或いはそのまま不織布として形成することにより布帛状に成形する。
【００１６】
このようにして得られた繊維布に、次いで機械的に摩擦を加え、その中の塩化ビニリデン系繊維に対し、負電荷を帯電させることにより、目的とするマイナスイオン発生能力をもつ繊維布が得られる。
【００１７】
製品において効果的にマイナスイオンを発生させるためには、使用時において人体の動きを効率的に繊維の動きとそれによる繊維間の摩擦に変換できるように、製品中の繊維の自由度の大きな構造をとらせることが望ましい。製品の横造設計がマイナスイオンの発生に重要であり、例えば平面状の繊維構造体ではウェブ、ニードルパンチの密度の少ない不織布、ニードルパンチ密度の大なる不織布、ウォータージェットでウェブを固定した不織布の順に繊維の動きの自由度が低下し、マイナスイオンの発生も減少する。
【００１８】
本発明の繊維布より発生するマイナスイオンは、例えばゲルディエン法原理に基づいて製作された空気イオン測定装置を用いることにより容易に測定することができる。
図１は、この測定装置の説明図であって、これはたがいに電気的に絶縁された外筒（印加電圧筒）１と内筒（集電極円筒）２から構成されている。そして、この外筒１は直流電源４に、内筒２はエレクトロメーター３にそれぞれ接続している。この外筒１と内筒２の間隙に、軸方向に空気イオンを含む空気を一定流速で通しながら、外筒１に負電流を印加すると、円筒間を通過する空気中のマイナスイオンは内筒２に捕捉され、内筒２に流れる電流は次第に増大する。そして、Ｐ点を通過するイオンがすべてＴ点で捕捉可能な印加電圧下では、内筒２内に入ってくるイオンはすべて内筒２に捕捉され、印加電圧がこれ以上になると内筒２に流れる電流は一定値となる。
【００１９】
図２は、外筒１への印加電圧と内筒２に流れる電流との関係を示すグラフである。この図２において印加電圧とともに増大する内筒２に流れる電流（オーム電流）は、ある時点で印加電圧を上げても内筒２に流れる電流が一定値を示し飽和する（飽和電流）。
また、すべてのマイナスイオンが捕捉されるイオンの移動度すなわち臨界移動度をｋｃとすると、このｋｃは次の式（１）で示される。
ｋｃ＝［Ｆ／（４π・ａＶ）］ （１）
ただし、Ｆ：空気流の流量（ｃｍ3／ｓｅｃ）
Ｖ：印加電圧（Ｖ）
ａ：装置定数
【００２０】
また、飽和電流において一定時間に流れた平均電流から、１ｃｍ3当りのマイナスイオン数密度［Ｄ］は次式（２）で与えられる。
［Ｄ］＝［Ｉ／（ｅ・Ｆ）］ （２）
ただし、ｅ：１個の電子の荷電量（１．６×１０-17クローン／秒）
【００２１】
式（２）のＩの値は、一定時間ｔ秒に内筒２に蓄積される荷電量Ｑより次式（３）に従って求めることができる。
Ｉ＝（Ｑ／ｔ） （３）
【００２２】
そして、ゲルディエン法空気イオン測定装置から得られる測定値を代入することにより、上記の式に基づいてマイナスイオン数密度を求めることができる。この測定に際しては、マイナスイオンを測定しようとする試料を４０℃で２時間乾燥したのち、１２時間デシケーターに保管する。
【００２３】
図３は、測定装置の全体構造を示す側面略解図であり、測定する場合、上記の試料を試料筒６に装入し、吸引機９を作動させ、一定量の空気を装置内に流し、試料上を通過させる。試料上を通過した空気は、外筒１と内筒２の間を通り、排気口１０より排出される。空気量が定常状態に達したならば、外筒１に以下に示すサイクルで電圧をｔ秒間印加する。なお、５は絶縁板、７は空気流入口、８は流量計を示す。
０→４０Ｖ→０→６０Ｖ→０→８０Ｖ→０→１００Ｖ→０→１２０Ｖ→０→１４０Ｖ→０→１６０Ｖ
【００２４】
このようにして繰り返し電圧を印加し、このｔ秒間に蓄積された荷電量Ｑ（クーロン）を測定する。
そして、式（３）により内筒２に流れる電流Ｉを計算し、あらかじめ作成された電流Ｉと加電圧との関係グラフより飽和電流値Ｉｓを求め、式（２）に従い、マイナスイオン数密度［Ｄ］を計算する。
本発明の繊維布は、このようにして計算されたマイナスイオン数密度が８５００以上であり、多量のマイナスイオンを発生することが分る。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、従来知られているマイナスイオン発生材料例えばトルマリンを練り込んだビスコース繊維からなる繊維布のマイナスイオン発生量に比べ、著しく大きい発生量を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に実施例により本発明を実施するための最良の形態を説明するが本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、各実施例における羊毛繊維、絹繊維及びポリ塩化ビニリデン繊維としては以下に示すものを用いた。
【００２７】
天然羊毛繊維；オーストラリア産ミディアム・ウール・メリノの６４デニールＳ（２２．０μｍ）の梳毛糸スライバー。
【００２８】
親水性処理羊毛繊維；新潟大東紡績株式会社から商品名Ｅ−ウールとして市販されている物理的方法により最外層のエピキューティクル層を削り取った羊毛（繊維径１９μｍ）から調製した２５ｇ／ｍのスライバー。
【００２９】
絹繊維；中国産柞蚕糸のトウ（絹の繊度として２１デニール以上）を長さ７１ｍｍにカットしたわた状物。
【００３０】
ポリ塩化ビニリデン系繊維；旭化成株式会社製の塩化ビニリデンと塩化ビニルとの共重合体（軟化点１５０〜１６５℃）に可塑剤を加えて溶融紡糸した、繊度７デニールのフィラメントを長さ５１ｍｍにカットしたステープルファイバー。
【００３１】
また、マイナスイオンの測定は、試料１０ｇを切り取り、４０℃で２時間乾燥したものを用い、温度２１〜２２℃、湿度６３〜６５％、気圧１０３１ミリバールの環境条件下、流速６リットル／分で６０秒間空気を通して摩擦によりマイナスイオンを発生させて行った。
【００３２】
実施例１
天然羊毛繊維２．４ｋｇとポリ塩化ビニリデン系繊維０．６ｋｇとを混ぜ合わせ、解繊機により両者を空気中に飛散解繊して、均一な混合状態のわた状物とする。次にこのわた状物を移動する金網上に集めて層状体を形成したのち、回転シリンダー上に鋸歯ワイヤー付カード機に送入し、移動方向に櫛削ってウェブ（目付３００ｇ／ｍ2）を形成させる。得られたウェブはニードルパンチング方式により不織布とする。
このようにして得たウェブを空気流により摩擦して発生させたマイナスイオンのイオン数密度を測定し、その結果を表１に示す。
【００３３】
実施例２〜５
天然羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との質量比を６０：４０、４０：６０、２０：８０及び１０：９０に変えた４種の混合物繊維を用い、実施例１と同様にしてマイナスイオン発生性不織布を作製した。これらのマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表１に示す。
【００３４】
比較例１〜３
天然羊毛繊維単独（比較例１）、ポリ塩化ビニリデン系繊維単独（比較例２）及び市販されている粉末状トルマリンを練り込んだビスコース繊維単独（比較例３）を用いて実施例１と同様にして不織布を作製した。これらのマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
この表から分るように、天然羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン繊維との混合繊維からなる不織布は、各繊維を単独で用いて作製した不織布及び市販品よりも多くのマイナスイオンを発生する。また、天然羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなる不織布においては、特に天然羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維の混合割合が４０：６０と２０：８０の範囲のもののマイナスイオン発生量が多い。
【００３７】
実施例６〜１０
親水性処理羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維とを表２に示す割合で混合した混合繊維を用い、実施例１と同様にしてマイナスイオン発生性不織布を作製した。これらのマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表２に示す。
【００３８】
比較例４
親水性処理羊毛繊維単独を用いて、実施例１と同様にして不織布を作製した。この不織布についてマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表２に示す。
なお、表２には比較のために、比較例２及び３のマイナスイオン数密度を併記する。
【００３９】
【表２】
【００４０】
この表から分るように、親水性処理羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなる不織布は、それぞれの繊維単独からなる不織布及び市販品よりも多くのマイナスイオンを発生する。また、親水性処理繊維との混合繊維からなる不織布においては、特に両者の混合割合が４０：６０と２０：８０の範囲のもののマイナスイオン発生量は１０，０００以上という高い数値を示している。
【００４１】
実施例１１〜１５
絹繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との質量比を８０：２０、６０：４０、４０：６０、２０：８０及び１０：９０に変えた５種の混合繊維を用い、実施例１と同様にしてマイナスイオン発生性不織布を作製した。これらについてマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表３に示す。
【００４２】
比較例５
絹繊維単独を用いて、実施例１と同様にして不織布を作製した。このもののマイナスイオン数密度を測定し、その結果を表３に示す。
なお、表３には比較のために、比較例２及び３の結果も併記した。
【００４３】
【表３】
【００４４】
この表から分るように、絹繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維から得られた不織布は、それぞれの繊維を単独で用いて得られる不織布及び市販品を用いて得られる不織布よりも多量のマイナスイオンを発生する。
また絹繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維から得られた不織布においては、両者の混合割合が４０：６０と２０：８０の範囲のもののマイナスイオン発生量は１０，０００以上という高い数値を示している。
【００４５】
参考例
上記の各実施例におけるマイナスイオン発生性繊維布におけるマイナスイオンの発生は、空気の流れにより生じる繊維同士の摩擦に基づくので、空気の流れ速度が増大すると、マイナスイオン発生量は多くなるという関係がある。このことを明らかにするために、以下の実験を行った。
すなわち、印加電圧を１００ｍＶとし、実施例４、９及び１４の３種類の不織布と比較例３の不織布について、空気の流れ速度を６リットル／分、４リットル／分、２リットル／分及び１リットル／分に変えて、それぞれのマイナスイオン数密度を測定した。その結果をグラフとして図４に示す。この際の測定条件は、温度２２℃、湿度３４％であった。
なお、図中−□−は柞蚕／ポリ塩化ビニリデン系繊維のブレンドウェブ、−○−はＥ−ウール／ポリ塩化ビニリデン系繊維ウェブ、−●−はメリノ種羊毛／ポリ塩化ビニリデン系繊維ウェブ、−△−は電気石を練り込んだビスコース繊維ウェブを示す。
この図から分るように、流れ速度については１リットル／分から２リットル／分までは流れ速度が増大するとともに、マイナスイオン発生量は増加するが、２リットル／分を超えるとほぼ一定になる。
また、絹繊維又は親水性化処理した羊毛繊維、すなわち親水性天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維から得られる不織布は、天然羊毛繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維及び市販品から得られる不織布に比べ、多量のマイナスイオンを発生する。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によると、人間の健康維持に重要な役割を果すマイナスイオン発生性繊維布が得られ、これは衣料、寝具、インナー等として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】マイナスイオンを定量するために用いられるケルディエン方に基づく空気イオンの測定装置の原理を説明するための説明図。
【図２】外筒１への印加電圧と内筒２に流れる電流との関係を示すグラフ。
【図３】測定装置の全体構造を示す側面略解図。
【図４】試料中を通過する空気量の減少に伴う繊維の動きとマイナスイオン数の減少を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４８】
１ 外筒
２ 内筒
３ エレクトロメーター
４ 直流電源
５ 絶縁板
６ 試料筒
７ 空気流入口
８ 流量計
９ 排風機
１０ 空気排出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなり、該ポリ塩化ビニリデン系繊維に負電荷が帯電されていることを特徴とするマイナスイオン発生性繊維布。
【請求項２】
天然タンパク繊維が親水性天然タンパク繊維である請求項１記載のマイナスイオン発生性繊維布。
【請求項３】
ポリ塩化ビニリデン系繊維の含有割合が全質量の５０質量％以上である請求項１又は２記載のマイナスイオン発生性繊維布。
【請求項４】
天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との質量比が４０：６０ないし２０：８０の範囲にある請求項３記載のマイナスイオン発生性繊維布。
【請求項１】
天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との混合繊維からなり、該ポリ塩化ビニリデン系繊維に負電荷が帯電されていることを特徴とするマイナスイオン発生性繊維布。
【請求項２】
天然タンパク繊維が親水性天然タンパク繊維である請求項１記載のマイナスイオン発生性繊維布。
【請求項３】
ポリ塩化ビニリデン系繊維の含有割合が全質量の５０質量％以上である請求項１又は２記載のマイナスイオン発生性繊維布。
【請求項４】
天然タンパク繊維とポリ塩化ビニリデン系繊維との質量比が４０：６０ないし２０：８０の範囲にある請求項３記載のマイナスイオン発生性繊維布。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１９１８３４（Ｐ２００７−１９１８３４Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３１４９（Ｐ２００６−１３１４９）
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（５０６０２２８０９）ヴィゴール株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（５０６０２２８０９）ヴィゴール株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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