光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維およびその製造方法
【課題】耐熱性、耐薬品性に優れ、かつ表面に吸着した物質を光触媒作用により分解する機能を有し、さらには長期にわたって使用しても強度劣化の少ないＰＴＦＥ繊維、およびその製造方法を提供するものである。
【解決手段】ＰＴＦＥ樹脂からなる繊維であって、光触媒機能を有する金属化合物を表層部に選択的に含有し、該金属化合物の少なくとも一部が繊維表面に露出していることを特徴とする光触媒担持ＰＴＦＥ繊維およびその製造方法。
【解決手段】ＰＴＦＥ樹脂からなる繊維であって、光触媒機能を有する金属化合物を表層部に選択的に含有し、該金属化合物の少なくとも一部が繊維表面に露出していることを特徴とする光触媒担持ＰＴＦＥ繊維およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性、耐薬品性に優れ、かつ表面に吸着した物質を光触媒作用により分解する機能を有し、さらには長期にわたって使用しても強度劣化の少ないポリテトラフルオロエチレン繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンをはじめとする光触媒粒子は、その物質の伝導帯と価電子帯の間のエネルギーギャップよりも大きなエネルギーを持つ光を照射されることにより、価電子帯中の電子が励起され、伝導帯に電子が、価電子帯に正孔が生成する。これらの電子および正孔が酸化還元反応を行うことで、接触する有機物などを分解する。このような現象を利用し、空気や水質の浄化、外装材等の防汚への応用が活発に行われている。
【０００３】
しかし、酸化チタン等の光触媒活性は非常に強力であり、表面に接触した有機物を分解すると同時に、担持体そのものも分解し、劣化させてしまうという問題点があった。例えば特許文献１では光触媒の表面を被覆することにより、繊維と光触媒の直接の接触を避け、繊維の劣化を抑えられると提案されているが、この被覆により光触媒自体の酸化還元の活性も低下してしまうという問題がある。
【０００４】
また特許文献２では、接着剤を用いて基材に光触媒性粒子を付着する方法が提案されているが、光触媒作用により接着剤が劣化してしまったり、またフッ素繊維の特性の一つである高い非粘着性のために、十分な担持が達成できず、長期使用する際に脱落するという問題がある。
【０００５】
特許文献３では、光触媒性粒子を含むフッ素樹脂スラリーを金属板に塗布し焼成することでフィルムを得るという製法で作られているが、一度に生産される繊維の量が短いため生産性が悪く、現実的ではない。
【０００６】
また特許文献４では、フッ素樹脂と光触媒を混合し、押し出し成形後に圧延してシート状にし加熱焼成することで光触媒担持フッ素樹脂フィルムを形成する方法が提案されており、これをスリットすることで繊維と成すことは可能である。しかし、この方法では内部に含まれる数多くの光触媒粒子は、外部の分解すべき有機物と接触することができず、光触媒として作用しないだけでなく、成形品の強度が十分に得られないという問題がある。
【０００７】
また特許文献５では、マトリックス紡糸法によるポリテトラフルオロエチレン繊維の製造において、光触媒を練りこむ方法が紹介されているが、練り込みの場合大半の光触媒は繊維内部に存在しているため、特許文献４の場合と同様に、内部に含まれる数多くの光触媒粒子は、外部の分解すべき有機物と接触することができず、光触媒として作用しないだけでなく、成形品の強度が十分に得られないという問題がある。
【０００８】
特許文献６では、金属繊維または炭素繊維にポリテトラフルオロエチレン樹脂を介して光触媒を担持する方法が提案されており、繊維の光触媒による劣化は少ないものの、バインダーであるフッ素樹脂と基材である金属繊維や炭素繊維との相性により簡単に脱落してしまうという問題があり、また金属繊維や炭素繊維では紡績加工や不織布化が困難であるため、応用範囲に限界がある。
【特許文献１】特開２００４−１９５４１６号公報
【特許文献２】特開平７−１０８１３８号公報
【特許文献３】特開平１０−２３０１３４号公報
【特許文献４】特開平１０−５５４５号公報
【特許文献５】特開平１０−５７８１６号公報
【特許文献６】特開平１１−５７３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、耐熱性、耐薬品性に優れ、かつ表面に吸着した物質を光触媒作用により分解する機能を有し、さらには長期にわたって使用しても強度劣化の少ないポリテトラフルオロエチレン繊維を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するにあたって以下のような手段を採用する。
すなわち、ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる繊維であって、光触媒機能を有する金属化合物を表層部に選択的に含有し、該金属化合物の少なくとも一部が繊維表面に露出していることを特徴とする光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、耐熱性、耐薬品性に優れ、かつ表面に吸着した物質を光触媒作用により分解する機能を有し、さらには長期にわたって使用しても強度劣化の少ないポリテトラフルオロエチレン繊維を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明はフッ素樹脂のひとつであるポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと略称することがある）樹脂からなる繊維に関するものである。
【００１３】
フッ素系樹脂にはＰＴＦＥの他にＰＴＦＥに共重合した４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン中剛体（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン−パーフロロアルコキシ基共重合体（ＰＦＡ）、４フッ化エチレンオレフィン共重合体（ＥＴＦＥ）などがあり、これらは溶融紡糸により生産されている。しかしながら、本発明では耐熱性の点から最も優れるＰＴＦＥ樹脂がもちいられる。
【００１４】
これまでＰＴＦＥ繊維の製造方法にはマトリックス紡糸法（エマルジョン紡糸法とも呼ばれる）、スプリット剥離法、ペースト押出し法などが知られている。スプリット剥離法とはＰＴＦＥの粉末をシリンダ圧縮せしめた後、燒結、スプリット剥離させた後、延伸する製法である。ペースト押出し法はマトリックスポリマーを用いずにＰＴＦＥの粉末をワックス状潤滑剤と混練し、棒状もしくはフィルム状に成形した後、該潤滑剤を除去し、延伸、焼成（焼成しない場合もある）する製法である。しかしながら、これら２つの製法ではどうしてもその製法上細かく切り裂いて得られる最終繊維状物の断面は扁平形状であり、しかもランダムで均一性に劣り、特に短繊維としてフェルト加工する際にはネップなどが生成されやすいという欠点があった。
【００１５】
本発明に係るＰＴＦＥ繊維を得るにはマトリックス紡糸法の実施が好ましい。マトリックス紡糸法とは、ビスコースなどをマトリックスとしてＰＴＦＥの水分散液との混合液を凝固液中に吐出して繊維化し、次いで精練した後焼成を行う。ポリマー融点以上で焼成することで、マトリックスポリマーの大部分を焼成飛散させながら、ＰＴＦＥを溶融し、粒子間を融着することではじめてその後の延伸性が付与される。焼成後、未延伸糸は直接１ステップもしくは２ステップに分けて延伸され、強度が実現する。またこの製法により得られるＰＴＦＥ繊維は物性のバラツキが均一であり、特に短繊維としてフェルト加工する際、加工性が良好である。
【００１６】
本発明において、ＰＴＦＥ繊維に担持される光触媒機能を有する金属化合物（以下「光触媒性金属化合物」という）とは、光を照射することによって物質表面で酸化還元が起こり、臭気成分や細菌、微生物等の有機化合物を分解する化合物である。このような化合物としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、および酸化タングステンなどを適用することができる。その中でも比較的安価に入手できる二酸化チタン（ＴｉＯ２）が最も好適であり、その結晶構造は、ブルッカイト型、ルチル型、アナターゼ型の３種のうち、光触媒活性の高いアナターゼ型が特に好ましい。
【００１７】
また、これら光触媒性金属化合物の表面にさらに金属粒子を付加担持させることで光触媒反応の速度をさらに増大させ得ることが知られており、付加させる金属粒子の材質としては、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、タンタル、銀、ニッケル、銅、ジルコニウム、クロム、バナジウム、酸化スズ、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化ルテニウムなどがある。
【００１８】
光触媒性金属化合物の粒径は、平均粒子径で０．５μｍ以下であることが好ましく、０．０１μｍ以下であることがさらに好ましい。これは、粒径が小さくなるほど表面積が増大し、臭気や有害成分を分解する活性点が多く存在するためである。通常粒径の下限値は０．００１μｍである。
【００１９】
本発明における、光触媒性金属化合物の担持形態は、繊維の表層部に選択的に含有されることを特徴とする。繊維の表層部とは、繊維表面及び、表面から５μｍの範囲を指す。本発明の光触媒性金属化合物は、好ましくは表面からの深さが１．０μｍ以下の位置、さらに好ましくは表面のみに付着していることを指す。表層部から１．０μｍよりも深い位置、すなわち表面からの深さが１．０μｍ以上の位置に光触媒性金属化合物を含有させた場合、分解すべき臭気や有害成分と接することができず光触媒作用が得られないだけでなく、繊維内の不純物になり、強度低下の原因となる。
【００２０】
さらには、光触媒性金属化合物は少なくともその一部が繊維表面に露出していることが必要である。表面に露出していることにより、外部の臭気や有害成分を効率的に分解することが可能になる。
【００２１】
ＰＴＦＥ繊維表層部に光触媒性金属化合物とともにガス吸着剤を共存させることもできる。ガス吸着剤としては、ゼオライトなどの無機多孔質物質が上げられるが、なかでも安価な活性炭が好ましい。このガス吸着剤により、夜間等の光が光触媒性金属化合物に照射されないときには汚染物質が吸着され、光が照射されたときに光触媒分解をすることができる。また、吸着により、汚染物質と光触媒性金属化合物との接触時間を長くすることができるため、光触媒を一層効果的に作用させることができる。
【００２２】
本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維の繊度は、１．５ｄｔｅｘ以上、１８．０ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、２．０ｄｔｅｘ以上、１０．０ｄｔｅｘ以下であることがさらに好ましい。繊度が１．５ｄｔｅｘ未満であると、繊維の表面積が増大し、光触媒作用は向上するが、繊維径が細いために光触媒担持ＰＴＦＥ繊維の強度が十分に得られない。また、１８．０ｄｔｅｘを超える繊度の場合、繊維の表面積が十分に得られないだけでなく、風合いが低下し、またフィルター用途などに用いる場合十分なダスト捕集性能が得られない場合がある。
【００２３】
次に本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維の繊度バラツキは該繊維の繊度の１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。繊度バラツキは該繊維の繊度の１０％を超えると、安定した加工を行うことが困難となり好ましくない。なお前述した通り、スプリット剥離法やペースト押出し法で得られる繊維の断面はランダムでその繊度も不均一である。したがってその繊度バラツキも非常に大きい。そのため、フェルト加工時にネップなどが生じやすく加工が困難という欠点があったが、本発明のように繊度バラツキは該繊維の繊度の１０％以下に抑えることにより問題が解消される。
【００２４】
光触媒性金属化合物を含有せしめる方法としては以下のような方法が挙げられるが、特に限定されない。
【００２５】
マトリックス紡糸法によりＰＴＦＥ繊維を製造する工程で、焼成する前のＰＴＦＥ繊維の表面に、光触媒機能を有する金属化合物粒子を粉末状もしくは分散液状にて付与した後、焼成、延伸する方法である。この方法によると光触媒性金属化合物が繊維内部に含有されず、表面のみに担持されるため、効果的な光触媒作用が得られるため、この方法を用いることが特に好ましい。
【００２６】
また、次のような方法を用いることもできる。すなわち、マトリックス紡糸法により得られたＰＴＦＥ繊維の表面に、光触媒機能を有する金属化合物の粒子を含むＰＴＦＥ樹脂分散液を塗布した後、ＰＴＦＥ樹脂の融点以上の温度で加熱焼成することで表層部が形成される。ここで使用する光触媒性金属化合物粒子とＰＴＦＥ樹脂との分散液の濃度や、光触媒性金属化合物粒子とＰＴＦＥ樹脂の比率、塗布する量を調整することにより、目的の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維が得られる。
【００２７】
別の方法としては、芯鞘口金を用い、以下に示す［Ａ］成分が芯部、［Ｂ］成分が鞘部として紡糸した後、焼成、延伸工程を経ることにより表層部に選択的に光触媒性金属化合物粒子が付与されたＰＴＦＥ繊維が得られる。
［Ａ］ＰＴＦＥ樹脂分散液およびマトリックスポリマーの混合液
［Ｂ］ＰＴＦＥ樹脂分散液および光触媒性金属化合物粒子、マトリックスポリマーの混合液。
【００２８】
ここで芯鞘口金の構成や、［Ｂ］成分の構成を調節することにより目的の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維が得られる。
【００２９】
本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維の破断強度は０．４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。破断強度が０．４ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合、加工する際に糸が容易に切れてしまい工程通過性が悪化するだけでなく、毛羽発生による品位低下、フライ発生による作業環境の悪化などの問題が発生する。
【００３０】
本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維の断面形状は特に限定されるものではないが、例えば丸断面、扁平断面、レンズ型断面、三葉断面、マルチローバル断面その他の公知の異型断面でもよい。
【００３１】
本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維は、公知の方法により加工を行い二次製品とすることができる。織物にしたてる場合は、本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維を縦糸および／又は横糸に用いることにより得ることができる。その際、他の天然繊維、化学繊維、金属繊維と交織することも可能である。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。なお、繊維の各物性の評価方法は以下のとおりである。
【００３３】
（１）繊度バラツキ
ＰＴＦＥ延伸糸からサンプルをランダムに抜き取り、下に記す包埋法により断面写真を撮影した。その上でそれぞれの断面写真を切り取り、重量を測定することで断面積を求め、ＰＴＦＥの比重２．３ｇ／ｃｍ３を用いて繊度を算出した。ランダムに３０本測定し、平均値を求め、その平均値と最小繊度、最大繊度の大きい方のバラツキの程度を測定した。
【００３４】
＜包埋法＞サンプル糸を形成枠にやや張力を加えセロハンテープで固定する。２００℃で加熱してパラフィンとステアリン酸の混合物を溶融させる。１３０℃になったらエチルセルロースを少量ずつ加え、撹拌しながら１時間保温して泡を抜く。１００℃まで落とした後、形成枠に流しこむ。冷却・固化させた後、適当な大きさのブロックに切り分ける。ミクロトームを用いて、ブロックから切片（厚さ７μｍ程度）を切りだし、スライドグラスの上にのせる。この時、スライドグラス上にアルブメンを薄く塗り伸ばしておく（アルブメンは卵の白身とグリセリン等量、防腐剤としてサリチル酸ソーダ１ｗｔ％添加したもの）。７０℃に保った乾燥機に２０分放置して熱処理を行い乾燥させた後、酢酸イソアミル浴に約１時間浸し、脱包埋を行い、その後風乾する。スライドグラスの上に流動パラフィンを一滴つけ、空気が入らないようにカバーグラスを静かに載せ、顕微鏡を用いて写真を撮影する。
◎（優秀）：５％未満
○（良好）：５％以上、１０％未満
△（不良）：１０％以上、１５％未満
×（不良）：１５％以上
【００３５】
（２）カード通過性
室内温度３０℃、相対湿度６０℃とし、カード機に２ｇ／ｍの原綿を投入しつつ、ウェブの様子を目視で観察し、３分間のネップの発生数を以下のように評価した。
◎（優秀）：ネップが発生しない
○（良好）：３分間でネップが１〜５個発生する
△（不良）：３分間でネップが６〜２０個発生する
×（不良）：３分間でネップが２０個以上発生する
【００３６】
（３）光触媒性能−１
光触媒製品協議会の光触媒性能評価試験法の、ガスバッグＡ法に準拠して、アセトアルデヒドの分解実験を行い、紫外線照射開始後２時間でのアセトアルデヒド除去率について以下のように評価した。
◎（優秀）：９０％以上
○（良好）：８０％以上、９０％未満
△（不良）：７０％以上、８０％未満
×（不良）：７０％未満。
【００３７】
（４）強度
ＪＩＳ Ｌ １０１５：１９９９に準拠してステープルの強度を測定し、以下のように評価した。
◎（優秀）：１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上
○（良好）：０．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満
△（不良）：０．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、０．７ｃＮ／ｄｔｅｘ未満
×（不良）：０．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満。
【００３８】
実施例１
マトリックスとして塩点８．０、セルロース濃度９．０重量％のビスコースを用い、濃度６０重量％のＰＴＦＥ水分散液と混合した後、硫酸濃度１０％、硫酸ソーダ濃度１１％を含有する凝固浴に複数の口金孔から吐出し、マトリックス紡糸法で紡糸した後、８０℃の温水で精練した。その後、光触媒性酸化チタン水分散液（酸化チタンと純水を重量比４：６で混合し、撹拌しながら水酸化カリウムを添加してｐＨ１２に調整したもの）を溜めた浴槽に浸漬し、ニップローラーで絞った後１〜５％のリラックスを与えながら８０℃以上３２０℃未満の温度で半焼成し、３２０℃〜３８０℃の温度で焼成を行い、ＰＴＦＥ未延伸糸を得た。その後、２つの速度の異なるローラー間で３３０℃の熱ピンに接触させながら７．５倍に延伸し、光触媒粒子を担持したＰＴＦＥ延伸糸を得た。得られたＰＴＦＥ延伸糸を合糸し、捲縮をかけた後、カットして光触媒粒子を担持したＰＴＦＥステープルを得た。該繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子が繊維表面にめり込んだ形で担持されており、全ての粒子が繊維表面に存在しており、繊維表面から５μｍ以内に存在していた。から上述の評価を行ったところ、表１に示すように良好な性能を示した。
【００３９】
実施例２
実施例１と同様のビスコースおよびＰＴＦＥ水分散液の混合物を吐出、精練した後、ニップローラーで絞り、１〜５％のリラックスを与えながら８０℃以上３２０℃未満の温度で半焼成し、３２０℃〜３８０℃の温度で焼成を行い、ＰＴＦＥ未延伸糸を得た。続いて２つの速度の異なるローラー間で実施例１と同様に延伸し、ＰＴＦＥ延伸糸を得た。その後、光触媒性酸化チタンとＰＴＦＥの混合水分散液（酸化チタンとＰＴＦＥ粒子と純水を重量比３：３：４で混合し、撹拌しながら水酸化カリウムを添加してｐＨ１２に調整したもの）を溜めた浴槽に浸漬し、ニップローラーで絞り、１〜５％のリラックスを与えながら３２０℃〜３８０℃の温度で再び焼成を行い、光触媒粒子を担持したＰＴＦＥ延伸糸を得た。実施例１と同様に合糸、捲縮、カットしステープルとして、該繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子が繊維表面から１．０μｍ以内の深さに担持されており、上述の評価を行ったところ、表１に示すように良好な性能を示した。
【００４０】
実施例３
実施例１と同様のビスコースおよびＰＴＦＥ水分散液の混合物Ａを用意した。それとは別にビスコース、ＰＴＦＥ水分散液および光触媒性酸化チタン水分散液の混合液Ｂを用意した。芯鞘口金を用いて、混合物Ａを芯部、混合物Ｂを鞘部になるように吐出し、精練した後、ニップローラーで絞り、１〜５％のリラックスを与えながら８０℃以上３２０℃未満の温度で半焼成し、３２０℃〜３８０℃の温度で焼成を行い、ＰＴＦＥ未延伸糸を得た。続いて２つの速度の異なるローラー間で実施例１と同様に延伸し、ＰＴＦＥ延伸糸を得た。該ＰＴＦＥ延伸糸を、合糸、捲縮、カットしステープルとして、繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子が繊維表面から１．０μｍ以内の深さに担持されており、上述の評価を行ったところ、表１に示すように良好な性能を示した。
【００４１】
実施例４
実施例１と同様のビスコースとＰＴＦＥ水分散液の混合液を、実施例１と同様の方法で紡糸、精練した。その後、光触媒性酸化チタンと活性炭の水分散液（酸化チタン、活性炭と純水を重量比２：２：６で混合し、撹拌しながら水酸化カリウムを添加してｐＨ１２に調整したもの）を溜めた浴槽に浸漬し、ニップローラーで絞った後実施例１と同様の方法で半焼成、焼成を行い、次いで合糸、捲縮、カット工程を経て光触媒粒子と活性炭粒子を担持したＰＴＦＥステープルを得た。該繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子および活性炭粒子が繊維表面にめり込んだ形で担持され、全ての粒子が繊維表面に存在しており、繊維表面から５μｍ以内に存在していた。上述の評価を行ったところ、表１に示すように良好な性能を示した。
【００４２】
比較例１
ＰＴＦＥステープル（東レ・ファインケミカル社製“トヨフロン”）を用いて上述同様の評価を行ったところ、表１に示すように加工性良好ながら、光触媒性は全く見られなかった。
【００４３】
比較例２
実施例１と同様のビスコース、ＰＴＦＥ水分散液および光触媒性酸化チタン水分散液を用い、その混合物を吐出し、精練した後、ニップローラーで絞り、１〜５％のリラックスを与えながら８０℃以上３２０℃未満の温度で半焼成し、３２０℃〜３８０℃の温度で焼成を行い、ＰＴＦＥ未延伸糸を得た。続いて２つの速度の異なるローラー間で実施例１と同様に延伸し、ＰＴＦＥ延伸糸を得た。続いて２つの速度の異なるローラー間で実施例１と同様に延伸し、ＰＴＦＥ延伸糸を得た。該ＰＴＦＥ延伸糸を、合糸、捲縮、カットしステープルとして、繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子が均一に練りこまれており、上述の評価を行ったところ、表１に示すように光触媒性は低く、また強度が低い、カード通過時にネップが発生するという結果となった。
【００４４】
【表１】
【００４５】
また、吸着剤を使用した実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。吸着剤を使用した繊維の評価方法は前述の（１）〜（４）に加え、次の項目も評価した。
【００４６】
（５）光触媒性能−２
光触媒製品協議会の光触媒性能評価試験法の、ガスバッグＡ法に準拠して、アセトアルデヒドの分解実験を行った。試験は開始後０〜２時間は暗室で、続く２〜４時間を紫外線照射下で実施し、２時間後および４時間後のアセトアルデヒド除去率を以下のように評価した。
◎（優秀）：９０％以上
○（良好）：８０％以上、９０％未満
△（不良）：７０％以上、８０％未満
×（不良）：７０％未満。
【００４７】
実施例４
実施例１と同様のビスコースとＰＴＦＥ水分散液の混合液を、実施例１と同様の方法で紡糸、精練した。その後、光触媒性酸化チタンと活性炭の水分散液（酸化チタン、活性炭と純水を重量比２：２：６で混合し、撹拌しながら水酸化カリウムを添加してｐＨ１２に調整したもの）を溜めた浴槽に浸漬し、ニップローラーで絞った後、実施例１と同様の方法で半焼成、焼成を行い、次いで合糸、捲縮、カット工程を経て光触媒粒子と活性炭粒子を担持したＰＴＦＥステープルを得た。該繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子および活性炭粒子が繊維表面にめり込んだ形で担持され、全ての粒子が繊維表面に存在しており、繊維表面から５μｍ以内に存在していた。上述の評価を行ったところ、表２に示すように、暗室でも分解対象物質を吸着しており、続く紫外線照射による光触媒分解によって分解対象物質を効率良く除去できるため、非常に良好な性能を示した。
【００４８】
比較例３
実施例１と同様に紡糸、精練した後、活性炭の水分散液（活性炭と純水を重量比４：６で混合し、撹拌しながら水酸化カリウムを添加してｐＨ１２に調整したもの）を溜めた浴槽に浸漬し、ニップローラーで絞った後、実施例１と同様の方法で半焼成、焼成を行い、次いで合糸、捲縮、カット工程を経て活性炭粒子を担持したＰＴＦＥステープルを得た。該繊維の断面写真を観察すると、活性炭粒子が繊維表面にめり込んだ形で担持され、全ての粒子が繊維表面に存在しており、繊維表面から５μｍ以内に存在していた。上述の評価を行ったところ、表２に示すように、暗室でも分解対象物質を吸着していたが、その吸着量は十分ではなく、また光触媒性能は無いため、満足できる除去率は得られなかった。
【００４９】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、触媒や吸着剤として利用できるだけでなく、これらの機能を付与したフィルターなどとしても利用できる。特に、本発明で得られる無機粒子担持ＰＴＦＥ繊維は高温雰囲気下でも実用に耐えうるという効果を奏する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性、耐薬品性に優れ、かつ表面に吸着した物質を光触媒作用により分解する機能を有し、さらには長期にわたって使用しても強度劣化の少ないポリテトラフルオロエチレン繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンをはじめとする光触媒粒子は、その物質の伝導帯と価電子帯の間のエネルギーギャップよりも大きなエネルギーを持つ光を照射されることにより、価電子帯中の電子が励起され、伝導帯に電子が、価電子帯に正孔が生成する。これらの電子および正孔が酸化還元反応を行うことで、接触する有機物などを分解する。このような現象を利用し、空気や水質の浄化、外装材等の防汚への応用が活発に行われている。
【０００３】
しかし、酸化チタン等の光触媒活性は非常に強力であり、表面に接触した有機物を分解すると同時に、担持体そのものも分解し、劣化させてしまうという問題点があった。例えば特許文献１では光触媒の表面を被覆することにより、繊維と光触媒の直接の接触を避け、繊維の劣化を抑えられると提案されているが、この被覆により光触媒自体の酸化還元の活性も低下してしまうという問題がある。
【０００４】
また特許文献２では、接着剤を用いて基材に光触媒性粒子を付着する方法が提案されているが、光触媒作用により接着剤が劣化してしまったり、またフッ素繊維の特性の一つである高い非粘着性のために、十分な担持が達成できず、長期使用する際に脱落するという問題がある。
【０００５】
特許文献３では、光触媒性粒子を含むフッ素樹脂スラリーを金属板に塗布し焼成することでフィルムを得るという製法で作られているが、一度に生産される繊維の量が短いため生産性が悪く、現実的ではない。
【０００６】
また特許文献４では、フッ素樹脂と光触媒を混合し、押し出し成形後に圧延してシート状にし加熱焼成することで光触媒担持フッ素樹脂フィルムを形成する方法が提案されており、これをスリットすることで繊維と成すことは可能である。しかし、この方法では内部に含まれる数多くの光触媒粒子は、外部の分解すべき有機物と接触することができず、光触媒として作用しないだけでなく、成形品の強度が十分に得られないという問題がある。
【０００７】
また特許文献５では、マトリックス紡糸法によるポリテトラフルオロエチレン繊維の製造において、光触媒を練りこむ方法が紹介されているが、練り込みの場合大半の光触媒は繊維内部に存在しているため、特許文献４の場合と同様に、内部に含まれる数多くの光触媒粒子は、外部の分解すべき有機物と接触することができず、光触媒として作用しないだけでなく、成形品の強度が十分に得られないという問題がある。
【０００８】
特許文献６では、金属繊維または炭素繊維にポリテトラフルオロエチレン樹脂を介して光触媒を担持する方法が提案されており、繊維の光触媒による劣化は少ないものの、バインダーであるフッ素樹脂と基材である金属繊維や炭素繊維との相性により簡単に脱落してしまうという問題があり、また金属繊維や炭素繊維では紡績加工や不織布化が困難であるため、応用範囲に限界がある。
【特許文献１】特開２００４−１９５４１６号公報
【特許文献２】特開平７−１０８１３８号公報
【特許文献３】特開平１０−２３０１３４号公報
【特許文献４】特開平１０−５５４５号公報
【特許文献５】特開平１０−５７８１６号公報
【特許文献６】特開平１１−５７３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、耐熱性、耐薬品性に優れ、かつ表面に吸着した物質を光触媒作用により分解する機能を有し、さらには長期にわたって使用しても強度劣化の少ないポリテトラフルオロエチレン繊維を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するにあたって以下のような手段を採用する。
すなわち、ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる繊維であって、光触媒機能を有する金属化合物を表層部に選択的に含有し、該金属化合物の少なくとも一部が繊維表面に露出していることを特徴とする光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、耐熱性、耐薬品性に優れ、かつ表面に吸着した物質を光触媒作用により分解する機能を有し、さらには長期にわたって使用しても強度劣化の少ないポリテトラフルオロエチレン繊維を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明はフッ素樹脂のひとつであるポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと略称することがある）樹脂からなる繊維に関するものである。
【００１３】
フッ素系樹脂にはＰＴＦＥの他にＰＴＦＥに共重合した４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン中剛体（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン−パーフロロアルコキシ基共重合体（ＰＦＡ）、４フッ化エチレンオレフィン共重合体（ＥＴＦＥ）などがあり、これらは溶融紡糸により生産されている。しかしながら、本発明では耐熱性の点から最も優れるＰＴＦＥ樹脂がもちいられる。
【００１４】
これまでＰＴＦＥ繊維の製造方法にはマトリックス紡糸法（エマルジョン紡糸法とも呼ばれる）、スプリット剥離法、ペースト押出し法などが知られている。スプリット剥離法とはＰＴＦＥの粉末をシリンダ圧縮せしめた後、燒結、スプリット剥離させた後、延伸する製法である。ペースト押出し法はマトリックスポリマーを用いずにＰＴＦＥの粉末をワックス状潤滑剤と混練し、棒状もしくはフィルム状に成形した後、該潤滑剤を除去し、延伸、焼成（焼成しない場合もある）する製法である。しかしながら、これら２つの製法ではどうしてもその製法上細かく切り裂いて得られる最終繊維状物の断面は扁平形状であり、しかもランダムで均一性に劣り、特に短繊維としてフェルト加工する際にはネップなどが生成されやすいという欠点があった。
【００１５】
本発明に係るＰＴＦＥ繊維を得るにはマトリックス紡糸法の実施が好ましい。マトリックス紡糸法とは、ビスコースなどをマトリックスとしてＰＴＦＥの水分散液との混合液を凝固液中に吐出して繊維化し、次いで精練した後焼成を行う。ポリマー融点以上で焼成することで、マトリックスポリマーの大部分を焼成飛散させながら、ＰＴＦＥを溶融し、粒子間を融着することではじめてその後の延伸性が付与される。焼成後、未延伸糸は直接１ステップもしくは２ステップに分けて延伸され、強度が実現する。またこの製法により得られるＰＴＦＥ繊維は物性のバラツキが均一であり、特に短繊維としてフェルト加工する際、加工性が良好である。
【００１６】
本発明において、ＰＴＦＥ繊維に担持される光触媒機能を有する金属化合物（以下「光触媒性金属化合物」という）とは、光を照射することによって物質表面で酸化還元が起こり、臭気成分や細菌、微生物等の有機化合物を分解する化合物である。このような化合物としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、および酸化タングステンなどを適用することができる。その中でも比較的安価に入手できる二酸化チタン（ＴｉＯ２）が最も好適であり、その結晶構造は、ブルッカイト型、ルチル型、アナターゼ型の３種のうち、光触媒活性の高いアナターゼ型が特に好ましい。
【００１７】
また、これら光触媒性金属化合物の表面にさらに金属粒子を付加担持させることで光触媒反応の速度をさらに増大させ得ることが知られており、付加させる金属粒子の材質としては、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、タンタル、銀、ニッケル、銅、ジルコニウム、クロム、バナジウム、酸化スズ、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化ルテニウムなどがある。
【００１８】
光触媒性金属化合物の粒径は、平均粒子径で０．５μｍ以下であることが好ましく、０．０１μｍ以下であることがさらに好ましい。これは、粒径が小さくなるほど表面積が増大し、臭気や有害成分を分解する活性点が多く存在するためである。通常粒径の下限値は０．００１μｍである。
【００１９】
本発明における、光触媒性金属化合物の担持形態は、繊維の表層部に選択的に含有されることを特徴とする。繊維の表層部とは、繊維表面及び、表面から５μｍの範囲を指す。本発明の光触媒性金属化合物は、好ましくは表面からの深さが１．０μｍ以下の位置、さらに好ましくは表面のみに付着していることを指す。表層部から１．０μｍよりも深い位置、すなわち表面からの深さが１．０μｍ以上の位置に光触媒性金属化合物を含有させた場合、分解すべき臭気や有害成分と接することができず光触媒作用が得られないだけでなく、繊維内の不純物になり、強度低下の原因となる。
【００２０】
さらには、光触媒性金属化合物は少なくともその一部が繊維表面に露出していることが必要である。表面に露出していることにより、外部の臭気や有害成分を効率的に分解することが可能になる。
【００２１】
ＰＴＦＥ繊維表層部に光触媒性金属化合物とともにガス吸着剤を共存させることもできる。ガス吸着剤としては、ゼオライトなどの無機多孔質物質が上げられるが、なかでも安価な活性炭が好ましい。このガス吸着剤により、夜間等の光が光触媒性金属化合物に照射されないときには汚染物質が吸着され、光が照射されたときに光触媒分解をすることができる。また、吸着により、汚染物質と光触媒性金属化合物との接触時間を長くすることができるため、光触媒を一層効果的に作用させることができる。
【００２２】
本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維の繊度は、１．５ｄｔｅｘ以上、１８．０ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、２．０ｄｔｅｘ以上、１０．０ｄｔｅｘ以下であることがさらに好ましい。繊度が１．５ｄｔｅｘ未満であると、繊維の表面積が増大し、光触媒作用は向上するが、繊維径が細いために光触媒担持ＰＴＦＥ繊維の強度が十分に得られない。また、１８．０ｄｔｅｘを超える繊度の場合、繊維の表面積が十分に得られないだけでなく、風合いが低下し、またフィルター用途などに用いる場合十分なダスト捕集性能が得られない場合がある。
【００２３】
次に本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維の繊度バラツキは該繊維の繊度の１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。繊度バラツキは該繊維の繊度の１０％を超えると、安定した加工を行うことが困難となり好ましくない。なお前述した通り、スプリット剥離法やペースト押出し法で得られる繊維の断面はランダムでその繊度も不均一である。したがってその繊度バラツキも非常に大きい。そのため、フェルト加工時にネップなどが生じやすく加工が困難という欠点があったが、本発明のように繊度バラツキは該繊維の繊度の１０％以下に抑えることにより問題が解消される。
【００２４】
光触媒性金属化合物を含有せしめる方法としては以下のような方法が挙げられるが、特に限定されない。
【００２５】
マトリックス紡糸法によりＰＴＦＥ繊維を製造する工程で、焼成する前のＰＴＦＥ繊維の表面に、光触媒機能を有する金属化合物粒子を粉末状もしくは分散液状にて付与した後、焼成、延伸する方法である。この方法によると光触媒性金属化合物が繊維内部に含有されず、表面のみに担持されるため、効果的な光触媒作用が得られるため、この方法を用いることが特に好ましい。
【００２６】
また、次のような方法を用いることもできる。すなわち、マトリックス紡糸法により得られたＰＴＦＥ繊維の表面に、光触媒機能を有する金属化合物の粒子を含むＰＴＦＥ樹脂分散液を塗布した後、ＰＴＦＥ樹脂の融点以上の温度で加熱焼成することで表層部が形成される。ここで使用する光触媒性金属化合物粒子とＰＴＦＥ樹脂との分散液の濃度や、光触媒性金属化合物粒子とＰＴＦＥ樹脂の比率、塗布する量を調整することにより、目的の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維が得られる。
【００２７】
別の方法としては、芯鞘口金を用い、以下に示す［Ａ］成分が芯部、［Ｂ］成分が鞘部として紡糸した後、焼成、延伸工程を経ることにより表層部に選択的に光触媒性金属化合物粒子が付与されたＰＴＦＥ繊維が得られる。
［Ａ］ＰＴＦＥ樹脂分散液およびマトリックスポリマーの混合液
［Ｂ］ＰＴＦＥ樹脂分散液および光触媒性金属化合物粒子、マトリックスポリマーの混合液。
【００２８】
ここで芯鞘口金の構成や、［Ｂ］成分の構成を調節することにより目的の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維が得られる。
【００２９】
本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維の破断強度は０．４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。破断強度が０．４ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合、加工する際に糸が容易に切れてしまい工程通過性が悪化するだけでなく、毛羽発生による品位低下、フライ発生による作業環境の悪化などの問題が発生する。
【００３０】
本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維の断面形状は特に限定されるものではないが、例えば丸断面、扁平断面、レンズ型断面、三葉断面、マルチローバル断面その他の公知の異型断面でもよい。
【００３１】
本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維は、公知の方法により加工を行い二次製品とすることができる。織物にしたてる場合は、本発明の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維を縦糸および／又は横糸に用いることにより得ることができる。その際、他の天然繊維、化学繊維、金属繊維と交織することも可能である。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。なお、繊維の各物性の評価方法は以下のとおりである。
【００３３】
（１）繊度バラツキ
ＰＴＦＥ延伸糸からサンプルをランダムに抜き取り、下に記す包埋法により断面写真を撮影した。その上でそれぞれの断面写真を切り取り、重量を測定することで断面積を求め、ＰＴＦＥの比重２．３ｇ／ｃｍ３を用いて繊度を算出した。ランダムに３０本測定し、平均値を求め、その平均値と最小繊度、最大繊度の大きい方のバラツキの程度を測定した。
【００３４】
＜包埋法＞サンプル糸を形成枠にやや張力を加えセロハンテープで固定する。２００℃で加熱してパラフィンとステアリン酸の混合物を溶融させる。１３０℃になったらエチルセルロースを少量ずつ加え、撹拌しながら１時間保温して泡を抜く。１００℃まで落とした後、形成枠に流しこむ。冷却・固化させた後、適当な大きさのブロックに切り分ける。ミクロトームを用いて、ブロックから切片（厚さ７μｍ程度）を切りだし、スライドグラスの上にのせる。この時、スライドグラス上にアルブメンを薄く塗り伸ばしておく（アルブメンは卵の白身とグリセリン等量、防腐剤としてサリチル酸ソーダ１ｗｔ％添加したもの）。７０℃に保った乾燥機に２０分放置して熱処理を行い乾燥させた後、酢酸イソアミル浴に約１時間浸し、脱包埋を行い、その後風乾する。スライドグラスの上に流動パラフィンを一滴つけ、空気が入らないようにカバーグラスを静かに載せ、顕微鏡を用いて写真を撮影する。
◎（優秀）：５％未満
○（良好）：５％以上、１０％未満
△（不良）：１０％以上、１５％未満
×（不良）：１５％以上
【００３５】
（２）カード通過性
室内温度３０℃、相対湿度６０℃とし、カード機に２ｇ／ｍの原綿を投入しつつ、ウェブの様子を目視で観察し、３分間のネップの発生数を以下のように評価した。
◎（優秀）：ネップが発生しない
○（良好）：３分間でネップが１〜５個発生する
△（不良）：３分間でネップが６〜２０個発生する
×（不良）：３分間でネップが２０個以上発生する
【００３６】
（３）光触媒性能−１
光触媒製品協議会の光触媒性能評価試験法の、ガスバッグＡ法に準拠して、アセトアルデヒドの分解実験を行い、紫外線照射開始後２時間でのアセトアルデヒド除去率について以下のように評価した。
◎（優秀）：９０％以上
○（良好）：８０％以上、９０％未満
△（不良）：７０％以上、８０％未満
×（不良）：７０％未満。
【００３７】
（４）強度
ＪＩＳ Ｌ １０１５：１９９９に準拠してステープルの強度を測定し、以下のように評価した。
◎（優秀）：１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上
○（良好）：０．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満
△（不良）：０．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、０．７ｃＮ／ｄｔｅｘ未満
×（不良）：０．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満。
【００３８】
実施例１
マトリックスとして塩点８．０、セルロース濃度９．０重量％のビスコースを用い、濃度６０重量％のＰＴＦＥ水分散液と混合した後、硫酸濃度１０％、硫酸ソーダ濃度１１％を含有する凝固浴に複数の口金孔から吐出し、マトリックス紡糸法で紡糸した後、８０℃の温水で精練した。その後、光触媒性酸化チタン水分散液（酸化チタンと純水を重量比４：６で混合し、撹拌しながら水酸化カリウムを添加してｐＨ１２に調整したもの）を溜めた浴槽に浸漬し、ニップローラーで絞った後１〜５％のリラックスを与えながら８０℃以上３２０℃未満の温度で半焼成し、３２０℃〜３８０℃の温度で焼成を行い、ＰＴＦＥ未延伸糸を得た。その後、２つの速度の異なるローラー間で３３０℃の熱ピンに接触させながら７．５倍に延伸し、光触媒粒子を担持したＰＴＦＥ延伸糸を得た。得られたＰＴＦＥ延伸糸を合糸し、捲縮をかけた後、カットして光触媒粒子を担持したＰＴＦＥステープルを得た。該繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子が繊維表面にめり込んだ形で担持されており、全ての粒子が繊維表面に存在しており、繊維表面から５μｍ以内に存在していた。から上述の評価を行ったところ、表１に示すように良好な性能を示した。
【００３９】
実施例２
実施例１と同様のビスコースおよびＰＴＦＥ水分散液の混合物を吐出、精練した後、ニップローラーで絞り、１〜５％のリラックスを与えながら８０℃以上３２０℃未満の温度で半焼成し、３２０℃〜３８０℃の温度で焼成を行い、ＰＴＦＥ未延伸糸を得た。続いて２つの速度の異なるローラー間で実施例１と同様に延伸し、ＰＴＦＥ延伸糸を得た。その後、光触媒性酸化チタンとＰＴＦＥの混合水分散液（酸化チタンとＰＴＦＥ粒子と純水を重量比３：３：４で混合し、撹拌しながら水酸化カリウムを添加してｐＨ１２に調整したもの）を溜めた浴槽に浸漬し、ニップローラーで絞り、１〜５％のリラックスを与えながら３２０℃〜３８０℃の温度で再び焼成を行い、光触媒粒子を担持したＰＴＦＥ延伸糸を得た。実施例１と同様に合糸、捲縮、カットしステープルとして、該繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子が繊維表面から１．０μｍ以内の深さに担持されており、上述の評価を行ったところ、表１に示すように良好な性能を示した。
【００４０】
実施例３
実施例１と同様のビスコースおよびＰＴＦＥ水分散液の混合物Ａを用意した。それとは別にビスコース、ＰＴＦＥ水分散液および光触媒性酸化チタン水分散液の混合液Ｂを用意した。芯鞘口金を用いて、混合物Ａを芯部、混合物Ｂを鞘部になるように吐出し、精練した後、ニップローラーで絞り、１〜５％のリラックスを与えながら８０℃以上３２０℃未満の温度で半焼成し、３２０℃〜３８０℃の温度で焼成を行い、ＰＴＦＥ未延伸糸を得た。続いて２つの速度の異なるローラー間で実施例１と同様に延伸し、ＰＴＦＥ延伸糸を得た。該ＰＴＦＥ延伸糸を、合糸、捲縮、カットしステープルとして、繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子が繊維表面から１．０μｍ以内の深さに担持されており、上述の評価を行ったところ、表１に示すように良好な性能を示した。
【００４１】
実施例４
実施例１と同様のビスコースとＰＴＦＥ水分散液の混合液を、実施例１と同様の方法で紡糸、精練した。その後、光触媒性酸化チタンと活性炭の水分散液（酸化チタン、活性炭と純水を重量比２：２：６で混合し、撹拌しながら水酸化カリウムを添加してｐＨ１２に調整したもの）を溜めた浴槽に浸漬し、ニップローラーで絞った後実施例１と同様の方法で半焼成、焼成を行い、次いで合糸、捲縮、カット工程を経て光触媒粒子と活性炭粒子を担持したＰＴＦＥステープルを得た。該繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子および活性炭粒子が繊維表面にめり込んだ形で担持され、全ての粒子が繊維表面に存在しており、繊維表面から５μｍ以内に存在していた。上述の評価を行ったところ、表１に示すように良好な性能を示した。
【００４２】
比較例１
ＰＴＦＥステープル（東レ・ファインケミカル社製“トヨフロン”）を用いて上述同様の評価を行ったところ、表１に示すように加工性良好ながら、光触媒性は全く見られなかった。
【００４３】
比較例２
実施例１と同様のビスコース、ＰＴＦＥ水分散液および光触媒性酸化チタン水分散液を用い、その混合物を吐出し、精練した後、ニップローラーで絞り、１〜５％のリラックスを与えながら８０℃以上３２０℃未満の温度で半焼成し、３２０℃〜３８０℃の温度で焼成を行い、ＰＴＦＥ未延伸糸を得た。続いて２つの速度の異なるローラー間で実施例１と同様に延伸し、ＰＴＦＥ延伸糸を得た。続いて２つの速度の異なるローラー間で実施例１と同様に延伸し、ＰＴＦＥ延伸糸を得た。該ＰＴＦＥ延伸糸を、合糸、捲縮、カットしステープルとして、繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子が均一に練りこまれており、上述の評価を行ったところ、表１に示すように光触媒性は低く、また強度が低い、カード通過時にネップが発生するという結果となった。
【００４４】
【表１】
【００４５】
また、吸着剤を使用した実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。吸着剤を使用した繊維の評価方法は前述の（１）〜（４）に加え、次の項目も評価した。
【００４６】
（５）光触媒性能−２
光触媒製品協議会の光触媒性能評価試験法の、ガスバッグＡ法に準拠して、アセトアルデヒドの分解実験を行った。試験は開始後０〜２時間は暗室で、続く２〜４時間を紫外線照射下で実施し、２時間後および４時間後のアセトアルデヒド除去率を以下のように評価した。
◎（優秀）：９０％以上
○（良好）：８０％以上、９０％未満
△（不良）：７０％以上、８０％未満
×（不良）：７０％未満。
【００４７】
実施例４
実施例１と同様のビスコースとＰＴＦＥ水分散液の混合液を、実施例１と同様の方法で紡糸、精練した。その後、光触媒性酸化チタンと活性炭の水分散液（酸化チタン、活性炭と純水を重量比２：２：６で混合し、撹拌しながら水酸化カリウムを添加してｐＨ１２に調整したもの）を溜めた浴槽に浸漬し、ニップローラーで絞った後、実施例１と同様の方法で半焼成、焼成を行い、次いで合糸、捲縮、カット工程を経て光触媒粒子と活性炭粒子を担持したＰＴＦＥステープルを得た。該繊維の断面写真を観察すると、光触媒粒子および活性炭粒子が繊維表面にめり込んだ形で担持され、全ての粒子が繊維表面に存在しており、繊維表面から５μｍ以内に存在していた。上述の評価を行ったところ、表２に示すように、暗室でも分解対象物質を吸着しており、続く紫外線照射による光触媒分解によって分解対象物質を効率良く除去できるため、非常に良好な性能を示した。
【００４８】
比較例３
実施例１と同様に紡糸、精練した後、活性炭の水分散液（活性炭と純水を重量比４：６で混合し、撹拌しながら水酸化カリウムを添加してｐＨ１２に調整したもの）を溜めた浴槽に浸漬し、ニップローラーで絞った後、実施例１と同様の方法で半焼成、焼成を行い、次いで合糸、捲縮、カット工程を経て活性炭粒子を担持したＰＴＦＥステープルを得た。該繊維の断面写真を観察すると、活性炭粒子が繊維表面にめり込んだ形で担持され、全ての粒子が繊維表面に存在しており、繊維表面から５μｍ以内に存在していた。上述の評価を行ったところ、表２に示すように、暗室でも分解対象物質を吸着していたが、その吸着量は十分ではなく、また光触媒性能は無いため、満足できる除去率は得られなかった。
【００４９】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、触媒や吸着剤として利用できるだけでなく、これらの機能を付与したフィルターなどとしても利用できる。特に、本発明で得られる無機粒子担持ＰＴＦＥ繊維は高温雰囲気下でも実用に耐えうるという効果を奏する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる繊維であって、光触媒機能を有する金属化合物を表層部に選択的に含有し、該金属化合物の少なくとも一部が繊維表面に露出していることを特徴とする光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維。
【請求項２】
光触媒機能を有する金属化合物が繊維表面から１．０μｍの深さにのみ含有されていることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維。
【請求項３】
表層部にさらにガス吸着剤を含有する請求項１または２記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維。
【請求項４】
繊維の繊度ばらつきが１０％以下であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維。
【請求項５】
マトリックス紡糸法によって製造することを特徴とする請求項１記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。
【請求項６】
焼成する前のポリテトラフルオロエチレン繊維の表面に、光触媒機能を有する金属化合物粒子を付与した後、焼成、延伸することを特徴とする請求項１記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。
【請求項７】
ポリテトラフルオロエチレン樹脂繊維の表面に、光触媒機能を有する金属化合物の粒子とポリテトラフルオロエチレン樹脂を含む分散液を塗布した後、ポリテトラフルオロエチレン樹脂の融点以上の温度で焼成することで表層部が形成されることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。
【請求項８】
以下の２成分［Ａ］および［Ｂ］を、芯鞘口金を用いて［Ａ］が芯部、［Ｂ］が鞘部として紡糸した後、焼成、延伸を経て製造されることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。
［Ａ］ポリテトラフルオロエチレン樹脂分散液およびマトリックスポリマーの混合液
［Ｂ］ポリテトラフルオロエチレン樹脂分散液および光触媒機能を有する金属化合物粒子、マトリックスポリマーの混合液
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる繊維であって、光触媒機能を有する金属化合物を表層部に選択的に含有し、該金属化合物の少なくとも一部が繊維表面に露出していることを特徴とする光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維。
【請求項２】
光触媒機能を有する金属化合物が繊維表面から１．０μｍの深さにのみ含有されていることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維。
【請求項３】
表層部にさらにガス吸着剤を含有する請求項１または２記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維。
【請求項４】
繊維の繊度ばらつきが１０％以下であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維。
【請求項５】
マトリックス紡糸法によって製造することを特徴とする請求項１記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。
【請求項６】
焼成する前のポリテトラフルオロエチレン繊維の表面に、光触媒機能を有する金属化合物粒子を付与した後、焼成、延伸することを特徴とする請求項１記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。
【請求項７】
ポリテトラフルオロエチレン樹脂繊維の表面に、光触媒機能を有する金属化合物の粒子とポリテトラフルオロエチレン樹脂を含む分散液を塗布した後、ポリテトラフルオロエチレン樹脂の融点以上の温度で焼成することで表層部が形成されることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。
【請求項８】
以下の２成分［Ａ］および［Ｂ］を、芯鞘口金を用いて［Ａ］が芯部、［Ｂ］が鞘部として紡糸した後、焼成、延伸を経て製造されることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持ポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法。
［Ａ］ポリテトラフルオロエチレン樹脂分散液およびマトリックスポリマーの混合液
［Ｂ］ポリテトラフルオロエチレン樹脂分散液および光触媒機能を有する金属化合物粒子、マトリックスポリマーの混合液
【公開番号】特開２００７−２０４８５８（Ｐ２００７−２０４８５８Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１９６９（Ｐ２００６−２１９６９）
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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