光触媒担持布帛
【課題】摩耗強度が高く、高温雰囲気下でも溶融することのない、実用性に適した光触媒担持布帛の提供。
【解決手段】光触媒担持フッ素繊維と、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維とが混合されてなることを特徴とする光触媒担持布帛であり、フッ素樹脂以外の素材が、少なくともガラス、炭素、シリカのうちの一種を含み、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維に、酸化チタン、酸化チタン変性物等の光触媒が担持されていることが好ましい。
【解決手段】光触媒担持フッ素繊維と、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維とが混合されてなることを特徴とする光触媒担持布帛であり、フッ素樹脂以外の素材が、少なくともガラス、炭素、シリカのうちの一種を含み、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維に、酸化チタン、酸化チタン変性物等の光触媒が担持されていることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒を担持したフッ素繊維を含む光触媒担持布帛に関するものである。さらに詳しくは、光触媒担持フッ素繊維と他素材とを混合してなり、光触媒担持フッ素繊維単体よりも摩耗強度等の物性が向上した光触媒担持布帛に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化チタン等の光触媒は、空気や水の浄化や抗菌用途に活用できる有効な物質として注目を集めており、この光触媒を利用する様々な技術が開発されている。
【０００３】
特に、フッ素樹脂は光触媒により侵されない有機物であることから、光触媒の担持体として注目されており、これに関連する従来技術としては、光触媒を担持したポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと呼ぶ）繊維（例えば、特許文献１参照）、および光触媒を担持したＰＴＦＥ繊維の形状を幹繊維から枝繊維が分岐した形状としたＰＴＦＥ繊維（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００４】
しかしながら、上記従来の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維からなる布帛では、摩耗強度が低いこと、および高温雰囲気下では溶融してしまって形状が保てないことなどの問題があった。
【特許文献１】特開平１０−０５７８１６号公報
【特許文献２】特開平０９−２５６２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果、達成されたものであり、摩耗強度が高く、高温雰囲気下でも溶融することのない、実用性に適した光触媒担持布帛の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明によれば、光触媒担持フッ素繊維と、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維とが混合されてなることを特徴とする光触媒担持布帛が提供される。
【０００７】
また、本発明の光触媒担持布帛においては、
前記フッ素樹脂以外の素材が無機物であること、
前記フッ素樹脂以外の素材が、少なくともガラス、炭素、シリカのうちの一種を含むこと、
前記フッ素樹脂以外の素材からなる繊維に、光触媒が担持されていること、
前記光触媒担持フッ素繊維が、吸着剤を含有すること、
前記光触媒が、少なくとも酸化チタンおよび酸化チタン変性物のうちの一種を含むこと、
前記フッ素繊維がポリテトラフルオロエチレン繊維であること、
前記ポリテトラフルオロエチレン繊維が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末とセルロース系とを含む分散液を、口金から凝固浴中に吐出して紡糸し凝固することにより繊維状物を得る湿式紡糸法で得られたものであること、および
前記フッ素繊維の断面が略丸型であること
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、以下に説明するとおり、優れた光触媒効果を持つと共に、摩耗強度が高く、高温雰囲気下でも溶融することのない実用に適した布帛を得ることができる。また、特に光触媒担持フッ素繊維と無機繊維との混合布帛とすることにより、無機繊維のみからなる布帛では得られない、耐屈曲性に優れた光触媒担持布帛を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【００１０】
本発明が目的とする効果を得るために、本発明の光触媒担持布帛は、光触媒がフッ素樹脂中に分散担持されてなるフッ素繊維（光触媒担持フッ素繊維）と、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維とが混合されてなることが必要である。
【００１１】
光触媒担持フッ素繊維とフッ素樹脂以外の素材からなる繊維との混合方法としては、特に限定するものではないが、織物のタテとヨコとで異なる繊維を用いてもよいし、あるいは織物や編物で糸を交互、あるいは数本おき、あるいはランダムに用いてもよいし、交撚、あるいは混紡した糸を用いて布帛化してもよいし、混合した不織布の形態を取っていてもよい。
【００１２】
また、光触媒の担持方法としては、フッ素樹脂の中に光触媒を練り込んで繊維状にする練り込みのものでもよい。練り込む場合には、繊維内に均一に担持されていてもよいし、芯鞘構造になっていて、鞘の部分に多く光触媒が担持されていてもよい。また、フッ素繊維の表面に光触媒を接着剤等で接着するか、あるいは、フッ素繊維の表面を熱溶融して光触媒を熱接着する等の表面で担持する方法であってもよい。
【００１３】
光触媒担持フッ素繊維における光触媒の担持量は、０．５ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下がよい。０．５ｗｔ％未満では光触媒の効果が充分に得られないし、８０ｗｔ％以上になると光触媒の量が多すぎて繊維の風合いが悪くなることがある。好ましくは、練り込みで担持する場合には０．５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下がよい。３０ｗｔ％より多いと生産するときに糸切れを頻繁に起こしてしまい、生産性が悪化する傾向となる。さらには、０．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下が良い。また、表面で担持する場合には、０．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下、さらには５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下が好ましい。
【００１４】
フッ素樹脂以外の素材からなる繊維としては、有機物素材を原料とするポリアリーレンスルフィド繊維、メタアラミド繊維、液晶ポリエステル繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、高強度ポリエチレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリ乳酸繊維、ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維、ポリビニルアセテート繊維など、天然有機物素材を原料とする木綿繊維、羊毛繊維など、無機物素材を原料とするガラス繊維、炭素繊維、シリカ繊維、バサルト繊維、耐炎化繊維などが挙げられる。なかでも、光触媒による劣化を受けにくい無機物素材を原料とする繊維が好ましく、特にガラス繊維、炭素繊維などが入手、加工などが容易なため好ましい。
【００１５】
ここで、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維として、無機繊維を用いた場合には、無機繊維のみからなる布帛では得られない耐屈曲性に優れた光触媒担持布帛を得ることができ、また、有機繊維を用いた場合には、フッ素繊維以外の有機繊維のみからなる布帛とは違った、光触媒による劣化を受けない光触媒担持布帛を得ることができる。
【００１６】
光触媒担持フッ素繊維とフッ素樹脂以外の素材からなる繊維との混合比率は、目的に応じて種々選ぶことができるが、光触媒担持フッ素繊維の比率が１０％以上１００％未満であることが好ましい。１０％未満であると、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維が有機繊維の場合には、光触媒により劣化してしまい光触媒担持布帛としての機能を果たさなくなることがある。また、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維が無機繊維の場合には、耐屈曲性が悪く、高次加工中に穴が開いてしまうことも考えられる。
【００１７】
また、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維に、光触媒が担持されていてもよい。担持方法としては、繊維への練り込み、繊維への接着剤を介したコーティング、繊維への熱接着などが挙げられるが、この他に、光触媒担持フッ素繊維と、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維との混合布帛に、接着剤を介して光触媒をコーティング、あるいは熱接着することによっても達成できる。
【００１８】
さらに、光触媒が混合されてなる繊維、特に光触媒担持フッ素繊維は、吸着剤を含有することが好ましい。吸着剤としては、活性炭、ゼオライト、アパタイト、多孔シリカ、などいかなるものでもよい。吸着剤は、空気中や水中に含まれる汚染物質を吸着する作用がある。光が当たらず光触媒作用が発生しないときにも、吸着剤による汚染物質吸着作用が持続的に発揮される。そして、光が照射されて光触媒効果により、吸着剤に吸着された汚染物質を分解することで、再び吸着剤が吸着できるようになる。よって、光触媒担持布帛が吸着剤を含有すると、光が当たらないときも汚染物質の除去ができるため、光の有無に関わらず連続的に効果が発揮でき、光触媒で吸着物質を分解するので吸着剤の効果を長く保つことができて、空気や水等の浄化に一層効果的に使用することができる。
【００１９】
本発明で使用する光触媒としては、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３等の金属酸化物やＣｄＳ、ＣｄＳｅ、さらに、ＴｉＯ２にＣｕやＣｒ、Ｖ、Ｓｒ、Ｐｔ等の金属をともに含有するＴｉＯ２変性物などのいかなるものを用いてもよいが、中でも酸化力が強いＴｉＯ２、ＴｉＯ２変性物が好ましく、その中でも最もＴｉＯ２が好ましい。また、これらの光触媒は単体で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いても良い。
【００２０】
本発明で使用するフッ素樹脂とは、重合体の繰り返し構造単位の９０％以上が、主鎖または側鎖にフッ素原紙を１個以上含むモノマーで構成された樹脂であれば、いずれのものでも使用することができるが、フッ素原子数の多いモノマーで構成された繊維ほど好ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）またはエチレン−４フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）を用いることがさらに好ましい。さらには、光触媒により発生するラジカルでは侵されない、ＰＴＦＥ樹脂を用いることが最も好ましい。
【００２１】
ここで、光触媒担持フッ素繊維の断面は略円形であることが好ましい。略円形であるということは、単位重量当たりの表面積が大きくなる繊維形状であり、表面積が大きいということは、表面に担持される光触媒の量も多くなり、必然的に光触媒の反応表面積も大きくなり、汚染物質との反応効率が高まるため好ましい。また、光触媒担持フッ素繊維の断面が略円形の形状であることは、不織布化、織布化などの高次加工通過性が良くなることからも、非常に好ましい。
【００２２】
上述の通り、本発明においては、フッ素繊維としてＰＴＦＥ繊維を好ましく使用することができる。ＰＴＦＥ繊維の製法は、ＰＴＦＥ樹脂粉末と潤滑剤とを混合し、ペースト押し出しし、シート状物を得て、延伸してフィルム状にし、それをスリットしてフィラメントを得るスリット法や、前記フィルムを擦過して開繊するスカイブ法、あるいは、ＰＴＦＥ樹脂粉末を含む分散液とビスコース等セルロース系樹脂とを含む分散液を減圧、脱泡しながら混合、撹拌し、口金から硫酸等の酸性の水溶液中に吐出した糸状物を加熱ロールに接触させて焼成して得る湿式凝固法などのいかなる手段を用いることができる。
【００２３】
ＰＴＦＥ繊維に光触媒を練り込み担持することもできる。その方法としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂粉末に潤滑剤と酸化チタン等の光触媒を混合して、ペースト押し出しし、シート状物を得て、それを延伸してフィルムを得てそれをスリットしてフィラメントを得るスリット法や、前記光触媒を含有するフィルムを擦過して開繊するいわゆるスカイブ法などでもよい。
【００２４】
さらに好ましい方法としては、ＰＴＦＥ樹脂粉末を含む分散液とビスコース等セルロース系樹脂と光触媒粉末を含む分散液を減圧、脱泡しながら混合、撹拌し、口金から硫酸等の酸性の水溶液中に吐出した糸状物を加熱ロールに接触させて焼成して得る湿式凝固法が挙げられる。この湿式凝固法で得たＰＴＦＥ繊維を用いることにより、スリット法やスカイブ法よりも単糸が細く、かつ、繊度が均一な糸を得ることができて、後加工が施し易くなるからである。
【００２５】
かくして得られる本発明の光触媒担持布帛は、優れた光触媒効果を持つと共に、摩耗強度が高く、高温雰囲気下でも溶融することのない実用に適した布帛であることから、空気浄化、水質浄化、抗菌、消臭などを目的とした各種の用途に広く使用することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明に関する実施例を記す。ただし、下記する実施例は本発明の一例であって、これに限定されるものではない。
【００２７】
なお、光触媒担持布帛の性能評価方法は以下の通りとした。
【００２８】
［目付］
布帛を４００ｍｍ角にカットして、布帛重量から算出した。
【００２９】
［光触媒性能評価］
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評価した。評価として、紫外線照射開始後２時間でのアセトアルデヒド除去率が７０％以上であれば○、７０％未満であれば×とした。
【００３０】
［摩耗強度］
ＪＩＳ Ｌ１０９６：１９９９の８．１７．３のＣ法である、テーバー形法に基づいた。摩耗輪としてＣＳ−１０を用い、荷重は４．９０Ｎとし、１０００回の摩耗を行った。評価基準として、表面状態を○（良好）、×（不良）の２段階で評価した。
【００３１】
［耐屈曲性］
布帛を２つ折りにした後、０．７３ＭＰａの圧力で布帛を上下から挟み込み、５分間放置後取り出す。折り目部分の穴あきの状況を目視で確認し、穴が開いていない様子を○（良好）、×（不良）の２段階で評価した。
【００３２】
［紫外線照射による形態保持］
アイＵＶテスター（岩崎電気製）により、１００ｍＷ／ｃｍ２、６３℃の条件で、１００時間紫外線を照射した。この条件下では、紫外線により光触媒が活性化し布帛を劣化させる働きがあると共に、紫外線そのものによる劣化も判断できる。評価として、紫外線照射後の強度保持率が８０％以上であれば○、８０％未満であれば×とした。
【００３３】
［耐熱処理による形態保持性能］
３３０℃に温度保持した熱風乾燥機中に２４ｈｒ投入し、投入前後の形態保持の様子を○（良好）、×（不良）の２段階で評価した。
【００３４】
［実施例１］
分散剤としてアルキルアリルエーテルアルコールを用いて純水に分散されたＰＴＦＥ系樹脂を６０％含有するエマルジョン（Ａ）と、ビスコース（Ｂ）（セルロース１０％と苛性ソーダ５％、二硫化炭素２９％／セルロース量、残りイオン交換水）と、酸化チタンエマルジョン（Ｃ）（酸化チタン４０％と純水６０％とを撹拌しながら水酸化カリウムを添加しｐＨ１２に調整したもの）とを、Ａ：Ｂ：Ｃ＝５５：５：４０の割合で混合し、８℃、１０Ｔｏｒｒで２４時間脱泡混合して原液を得た。これを口金から凝固浴（硫酸１０％、硫酸ソーダ１５％を純水にて溶解した水溶液入り）中に吐出て得た凝固繊維を、純水の入った洗浄浴で洗浄し、これを３７０℃に加熱されたロールに接触させて焼成し、続いて３５０℃に加熱されたロールに接触させて延伸することにより、単糸繊度７．４ｄｔｅｘ、フィラメント数６０本、総繊度４４０ｄｔｅｘの光触媒担持フッ素繊維を得た。
【００３５】
上記光触媒担持フッ素繊維と、炭素繊維（東レ株式会社製トレカ（Ｒ）、品番Ｔ３００−１０００、総繊度６６０ｄｔｅｘ）とを、一本交互に配列させ、タテ糸およびヨコ糸の密度がそれぞれ２．５本／ｃｍの交織平織物を作製した。なお、この織物における繊維目付は４６０ｇ／ｍ２であり、光触媒担持フッ素繊維の被覆割合は４２％であった。
【００３６】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００３７】
［実施例２］
フッ素繊維（東レ株式会社製トヨフロン（Ｒ）、 Ｔ２０１−７．４Ｔ７０ｍｍ、ＰＴＦＥ製、繊度７．４ｄｔｅｘ、カット長７０ｍｍ）７５％、ガラス繊維（ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＧＬＡＳＳＦＩＢＥＲ ＹＡＲＮＳ ＬＬＣ“ＤＥ ＧＬＡＳＳ”、（Ｒ）、繊度０．７５ｄｔｅｘ、カット長５０ｍｍ）２５％を用いて、ニードルパンチにより不織布を作製した。 なお、この不織布の繊維目付は２０９ｇ／ｍ２であった。
【００３８】
この不織布に、酸化チタンエマルジョン（Ｃ）（酸化チタン４０％と純水６０％とを撹拌しながら水酸化カリウムを添加しｐＨ１２に調整したもの）をディップし、ローラーで絞り、３５０℃、０．７３ＭＰａ、３分の条件で熱プレスを行うことにより、光触媒担持布帛を得た。
【００３９】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００４０】
［実施例３］
フッ素繊維（東レ株式会社製トヨフロン（Ｒ）、 Ｔ２０１−７．４Ｔ７０ｍｍ、ＰＴＦＥ製、繊度７．４ｄｔｅｘ、カット長７０ｍｍ）５０％、ポリエステル繊維（東レ株式会社製テトロン（Ｒ）、２０１−６．６Ｔ５１ｍｍ、ポリエチレンテレフタレート製、繊度６．６ｄｔｅｘ、カット長５１ｍｍ）５０％を用いて、ニードルパンチにより不織布を作製した。なお、この不織布の繊維目付は１８７ｇ／ｍ２であった。
【００４１】
この不織布に、酸化チタンエマルジョン（Ｃ）（酸化チタン４０％と純水６０％とを撹拌しながら水酸化カリウムを添加しｐＨ１２に調整したもの）をディップし、ローラーで絞り、３５０℃、０．７３ＭＰａ、３分の条件で熱プレスを行うことにより、光触媒担持布帛を得た。
【００４２】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００４３】
［比較例１］
実施例１と同様の方法を用いて、単糸繊度７．４ｄｔｅｘ、フィラメント数６０本、総繊度４４０ｄｔｅｘの光触媒担持フッ素繊維を得た。
【００４４】
上記光触媒担持フッ素繊維を用いて、タテ糸およびヨコ糸の密度がそれぞれ２．５本／ｃｍの交織平織物を作製した。なお、この織物における繊維目付は５２０ｇ／ｍ２であった。
【００４５】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００４６】
［比較例２］
フッ素繊維（東レ株式会社製トヨフロン（Ｒ）、 Ｔ２０１−７．４Ｔ７０ｍｍ、ＰＴＦＥ製、繊度７．４ｄｔｅｘ、カット長７０ｍｍ）１００％を用いて、ニードルパンチにより不織布を作製した。なお、この不織布の繊維目付は２００ｇ／ｍ２であった。
【００４７】
この不織布に、酸化チタンエマルジョン（Ｃ）（酸化チタン４０％と純水６０％とを撹拌しながら水酸化カリウムを添加しｐＨ１２に調整したもの）をディップし、ローラーで絞り、３５０℃、０．７３ＭＰａ、３分の条件で熱プレスを行うことにより、光触媒担持布帛を得た。
【００４８】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００４９】
［比較例３］
炭素繊維（東レ株式会社製トレカ（Ｒ）、品番Ｔ３００−１０００、総繊度６６０ｄｔｅｘ）を用いて、タテ糸およびヨコ糸の密度がそれぞれ２．５本／ｃｍの平織物を作製した。なお、この織物における繊維目付は３８０ｇ／ｍ２であった。
【００５０】
この織物に、酸化チタンエマルジョン（Ｃ）（酸化チタン４０％と純水６０％とを撹拌しながら水酸化カリウムを添加しｐＨ１２に調整したもの）をディップし、ローラーで絞り、３５０℃、０．７３ＭＰａ、３分の条件で熱プレスを行うことにより、光触媒担持布帛を得た。
【００５１】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１の評価結果から明らかなように、実施例１〜３の光触媒担持布帛は、光触媒性能を持ちながら、摩耗強さと耐屈曲性を兼ね備えた布帛となる。また、フッ素繊維以外の繊維として無機繊維を用いた実施例１〜２の光触媒担持布帛は、耐熱処理による形態保持性能や、紫外線照射による形態保持性をも兼ね備えることがわかり、より劣悪な環境下で布帛を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の光触媒担持布帛は、優れた光触媒効果を持つと共に、摩耗強度が高く、高温雰囲気下でも溶融することのない実用に適した布帛であることから、空気浄化、水質浄化、抗菌、消臭などを目的とした各種の用途に広く使用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒を担持したフッ素繊維を含む光触媒担持布帛に関するものである。さらに詳しくは、光触媒担持フッ素繊維と他素材とを混合してなり、光触媒担持フッ素繊維単体よりも摩耗強度等の物性が向上した光触媒担持布帛に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化チタン等の光触媒は、空気や水の浄化や抗菌用途に活用できる有効な物質として注目を集めており、この光触媒を利用する様々な技術が開発されている。
【０００３】
特に、フッ素樹脂は光触媒により侵されない有機物であることから、光触媒の担持体として注目されており、これに関連する従来技術としては、光触媒を担持したポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと呼ぶ）繊維（例えば、特許文献１参照）、および光触媒を担持したＰＴＦＥ繊維の形状を幹繊維から枝繊維が分岐した形状としたＰＴＦＥ繊維（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００４】
しかしながら、上記従来の光触媒担持ＰＴＦＥ繊維からなる布帛では、摩耗強度が低いこと、および高温雰囲気下では溶融してしまって形状が保てないことなどの問題があった。
【特許文献１】特開平１０−０５７８１６号公報
【特許文献２】特開平０９−２５６２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果、達成されたものであり、摩耗強度が高く、高温雰囲気下でも溶融することのない、実用性に適した光触媒担持布帛の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明によれば、光触媒担持フッ素繊維と、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維とが混合されてなることを特徴とする光触媒担持布帛が提供される。
【０００７】
また、本発明の光触媒担持布帛においては、
前記フッ素樹脂以外の素材が無機物であること、
前記フッ素樹脂以外の素材が、少なくともガラス、炭素、シリカのうちの一種を含むこと、
前記フッ素樹脂以外の素材からなる繊維に、光触媒が担持されていること、
前記光触媒担持フッ素繊維が、吸着剤を含有すること、
前記光触媒が、少なくとも酸化チタンおよび酸化チタン変性物のうちの一種を含むこと、
前記フッ素繊維がポリテトラフルオロエチレン繊維であること、
前記ポリテトラフルオロエチレン繊維が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末とセルロース系とを含む分散液を、口金から凝固浴中に吐出して紡糸し凝固することにより繊維状物を得る湿式紡糸法で得られたものであること、および
前記フッ素繊維の断面が略丸型であること
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、以下に説明するとおり、優れた光触媒効果を持つと共に、摩耗強度が高く、高温雰囲気下でも溶融することのない実用に適した布帛を得ることができる。また、特に光触媒担持フッ素繊維と無機繊維との混合布帛とすることにより、無機繊維のみからなる布帛では得られない、耐屈曲性に優れた光触媒担持布帛を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【００１０】
本発明が目的とする効果を得るために、本発明の光触媒担持布帛は、光触媒がフッ素樹脂中に分散担持されてなるフッ素繊維（光触媒担持フッ素繊維）と、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維とが混合されてなることが必要である。
【００１１】
光触媒担持フッ素繊維とフッ素樹脂以外の素材からなる繊維との混合方法としては、特に限定するものではないが、織物のタテとヨコとで異なる繊維を用いてもよいし、あるいは織物や編物で糸を交互、あるいは数本おき、あるいはランダムに用いてもよいし、交撚、あるいは混紡した糸を用いて布帛化してもよいし、混合した不織布の形態を取っていてもよい。
【００１２】
また、光触媒の担持方法としては、フッ素樹脂の中に光触媒を練り込んで繊維状にする練り込みのものでもよい。練り込む場合には、繊維内に均一に担持されていてもよいし、芯鞘構造になっていて、鞘の部分に多く光触媒が担持されていてもよい。また、フッ素繊維の表面に光触媒を接着剤等で接着するか、あるいは、フッ素繊維の表面を熱溶融して光触媒を熱接着する等の表面で担持する方法であってもよい。
【００１３】
光触媒担持フッ素繊維における光触媒の担持量は、０．５ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下がよい。０．５ｗｔ％未満では光触媒の効果が充分に得られないし、８０ｗｔ％以上になると光触媒の量が多すぎて繊維の風合いが悪くなることがある。好ましくは、練り込みで担持する場合には０．５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下がよい。３０ｗｔ％より多いと生産するときに糸切れを頻繁に起こしてしまい、生産性が悪化する傾向となる。さらには、０．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下が良い。また、表面で担持する場合には、０．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下、さらには５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下が好ましい。
【００１４】
フッ素樹脂以外の素材からなる繊維としては、有機物素材を原料とするポリアリーレンスルフィド繊維、メタアラミド繊維、液晶ポリエステル繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、高強度ポリエチレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリ乳酸繊維、ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維、ポリビニルアセテート繊維など、天然有機物素材を原料とする木綿繊維、羊毛繊維など、無機物素材を原料とするガラス繊維、炭素繊維、シリカ繊維、バサルト繊維、耐炎化繊維などが挙げられる。なかでも、光触媒による劣化を受けにくい無機物素材を原料とする繊維が好ましく、特にガラス繊維、炭素繊維などが入手、加工などが容易なため好ましい。
【００１５】
ここで、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維として、無機繊維を用いた場合には、無機繊維のみからなる布帛では得られない耐屈曲性に優れた光触媒担持布帛を得ることができ、また、有機繊維を用いた場合には、フッ素繊維以外の有機繊維のみからなる布帛とは違った、光触媒による劣化を受けない光触媒担持布帛を得ることができる。
【００１６】
光触媒担持フッ素繊維とフッ素樹脂以外の素材からなる繊維との混合比率は、目的に応じて種々選ぶことができるが、光触媒担持フッ素繊維の比率が１０％以上１００％未満であることが好ましい。１０％未満であると、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維が有機繊維の場合には、光触媒により劣化してしまい光触媒担持布帛としての機能を果たさなくなることがある。また、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維が無機繊維の場合には、耐屈曲性が悪く、高次加工中に穴が開いてしまうことも考えられる。
【００１７】
また、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維に、光触媒が担持されていてもよい。担持方法としては、繊維への練り込み、繊維への接着剤を介したコーティング、繊維への熱接着などが挙げられるが、この他に、光触媒担持フッ素繊維と、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維との混合布帛に、接着剤を介して光触媒をコーティング、あるいは熱接着することによっても達成できる。
【００１８】
さらに、光触媒が混合されてなる繊維、特に光触媒担持フッ素繊維は、吸着剤を含有することが好ましい。吸着剤としては、活性炭、ゼオライト、アパタイト、多孔シリカ、などいかなるものでもよい。吸着剤は、空気中や水中に含まれる汚染物質を吸着する作用がある。光が当たらず光触媒作用が発生しないときにも、吸着剤による汚染物質吸着作用が持続的に発揮される。そして、光が照射されて光触媒効果により、吸着剤に吸着された汚染物質を分解することで、再び吸着剤が吸着できるようになる。よって、光触媒担持布帛が吸着剤を含有すると、光が当たらないときも汚染物質の除去ができるため、光の有無に関わらず連続的に効果が発揮でき、光触媒で吸着物質を分解するので吸着剤の効果を長く保つことができて、空気や水等の浄化に一層効果的に使用することができる。
【００１９】
本発明で使用する光触媒としては、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３等の金属酸化物やＣｄＳ、ＣｄＳｅ、さらに、ＴｉＯ２にＣｕやＣｒ、Ｖ、Ｓｒ、Ｐｔ等の金属をともに含有するＴｉＯ２変性物などのいかなるものを用いてもよいが、中でも酸化力が強いＴｉＯ２、ＴｉＯ２変性物が好ましく、その中でも最もＴｉＯ２が好ましい。また、これらの光触媒は単体で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いても良い。
【００２０】
本発明で使用するフッ素樹脂とは、重合体の繰り返し構造単位の９０％以上が、主鎖または側鎖にフッ素原紙を１個以上含むモノマーで構成された樹脂であれば、いずれのものでも使用することができるが、フッ素原子数の多いモノマーで構成された繊維ほど好ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）またはエチレン−４フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）を用いることがさらに好ましい。さらには、光触媒により発生するラジカルでは侵されない、ＰＴＦＥ樹脂を用いることが最も好ましい。
【００２１】
ここで、光触媒担持フッ素繊維の断面は略円形であることが好ましい。略円形であるということは、単位重量当たりの表面積が大きくなる繊維形状であり、表面積が大きいということは、表面に担持される光触媒の量も多くなり、必然的に光触媒の反応表面積も大きくなり、汚染物質との反応効率が高まるため好ましい。また、光触媒担持フッ素繊維の断面が略円形の形状であることは、不織布化、織布化などの高次加工通過性が良くなることからも、非常に好ましい。
【００２２】
上述の通り、本発明においては、フッ素繊維としてＰＴＦＥ繊維を好ましく使用することができる。ＰＴＦＥ繊維の製法は、ＰＴＦＥ樹脂粉末と潤滑剤とを混合し、ペースト押し出しし、シート状物を得て、延伸してフィルム状にし、それをスリットしてフィラメントを得るスリット法や、前記フィルムを擦過して開繊するスカイブ法、あるいは、ＰＴＦＥ樹脂粉末を含む分散液とビスコース等セルロース系樹脂とを含む分散液を減圧、脱泡しながら混合、撹拌し、口金から硫酸等の酸性の水溶液中に吐出した糸状物を加熱ロールに接触させて焼成して得る湿式凝固法などのいかなる手段を用いることができる。
【００２３】
ＰＴＦＥ繊維に光触媒を練り込み担持することもできる。その方法としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂粉末に潤滑剤と酸化チタン等の光触媒を混合して、ペースト押し出しし、シート状物を得て、それを延伸してフィルムを得てそれをスリットしてフィラメントを得るスリット法や、前記光触媒を含有するフィルムを擦過して開繊するいわゆるスカイブ法などでもよい。
【００２４】
さらに好ましい方法としては、ＰＴＦＥ樹脂粉末を含む分散液とビスコース等セルロース系樹脂と光触媒粉末を含む分散液を減圧、脱泡しながら混合、撹拌し、口金から硫酸等の酸性の水溶液中に吐出した糸状物を加熱ロールに接触させて焼成して得る湿式凝固法が挙げられる。この湿式凝固法で得たＰＴＦＥ繊維を用いることにより、スリット法やスカイブ法よりも単糸が細く、かつ、繊度が均一な糸を得ることができて、後加工が施し易くなるからである。
【００２５】
かくして得られる本発明の光触媒担持布帛は、優れた光触媒効果を持つと共に、摩耗強度が高く、高温雰囲気下でも溶融することのない実用に適した布帛であることから、空気浄化、水質浄化、抗菌、消臭などを目的とした各種の用途に広く使用することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明に関する実施例を記す。ただし、下記する実施例は本発明の一例であって、これに限定されるものではない。
【００２７】
なお、光触媒担持布帛の性能評価方法は以下の通りとした。
【００２８】
［目付］
布帛を４００ｍｍ角にカットして、布帛重量から算出した。
【００２９】
［光触媒性能評価］
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評価した。評価として、紫外線照射開始後２時間でのアセトアルデヒド除去率が７０％以上であれば○、７０％未満であれば×とした。
【００３０】
［摩耗強度］
ＪＩＳ Ｌ１０９６：１９９９の８．１７．３のＣ法である、テーバー形法に基づいた。摩耗輪としてＣＳ−１０を用い、荷重は４．９０Ｎとし、１０００回の摩耗を行った。評価基準として、表面状態を○（良好）、×（不良）の２段階で評価した。
【００３１】
［耐屈曲性］
布帛を２つ折りにした後、０．７３ＭＰａの圧力で布帛を上下から挟み込み、５分間放置後取り出す。折り目部分の穴あきの状況を目視で確認し、穴が開いていない様子を○（良好）、×（不良）の２段階で評価した。
【００３２】
［紫外線照射による形態保持］
アイＵＶテスター（岩崎電気製）により、１００ｍＷ／ｃｍ２、６３℃の条件で、１００時間紫外線を照射した。この条件下では、紫外線により光触媒が活性化し布帛を劣化させる働きがあると共に、紫外線そのものによる劣化も判断できる。評価として、紫外線照射後の強度保持率が８０％以上であれば○、８０％未満であれば×とした。
【００３３】
［耐熱処理による形態保持性能］
３３０℃に温度保持した熱風乾燥機中に２４ｈｒ投入し、投入前後の形態保持の様子を○（良好）、×（不良）の２段階で評価した。
【００３４】
［実施例１］
分散剤としてアルキルアリルエーテルアルコールを用いて純水に分散されたＰＴＦＥ系樹脂を６０％含有するエマルジョン（Ａ）と、ビスコース（Ｂ）（セルロース１０％と苛性ソーダ５％、二硫化炭素２９％／セルロース量、残りイオン交換水）と、酸化チタンエマルジョン（Ｃ）（酸化チタン４０％と純水６０％とを撹拌しながら水酸化カリウムを添加しｐＨ１２に調整したもの）とを、Ａ：Ｂ：Ｃ＝５５：５：４０の割合で混合し、８℃、１０Ｔｏｒｒで２４時間脱泡混合して原液を得た。これを口金から凝固浴（硫酸１０％、硫酸ソーダ１５％を純水にて溶解した水溶液入り）中に吐出て得た凝固繊維を、純水の入った洗浄浴で洗浄し、これを３７０℃に加熱されたロールに接触させて焼成し、続いて３５０℃に加熱されたロールに接触させて延伸することにより、単糸繊度７．４ｄｔｅｘ、フィラメント数６０本、総繊度４４０ｄｔｅｘの光触媒担持フッ素繊維を得た。
【００３５】
上記光触媒担持フッ素繊維と、炭素繊維（東レ株式会社製トレカ（Ｒ）、品番Ｔ３００−１０００、総繊度６６０ｄｔｅｘ）とを、一本交互に配列させ、タテ糸およびヨコ糸の密度がそれぞれ２．５本／ｃｍの交織平織物を作製した。なお、この織物における繊維目付は４６０ｇ／ｍ２であり、光触媒担持フッ素繊維の被覆割合は４２％であった。
【００３６】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００３７】
［実施例２］
フッ素繊維（東レ株式会社製トヨフロン（Ｒ）、 Ｔ２０１−７．４Ｔ７０ｍｍ、ＰＴＦＥ製、繊度７．４ｄｔｅｘ、カット長７０ｍｍ）７５％、ガラス繊維（ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＧＬＡＳＳＦＩＢＥＲ ＹＡＲＮＳ ＬＬＣ“ＤＥ ＧＬＡＳＳ”、（Ｒ）、繊度０．７５ｄｔｅｘ、カット長５０ｍｍ）２５％を用いて、ニードルパンチにより不織布を作製した。 なお、この不織布の繊維目付は２０９ｇ／ｍ２であった。
【００３８】
この不織布に、酸化チタンエマルジョン（Ｃ）（酸化チタン４０％と純水６０％とを撹拌しながら水酸化カリウムを添加しｐＨ１２に調整したもの）をディップし、ローラーで絞り、３５０℃、０．７３ＭＰａ、３分の条件で熱プレスを行うことにより、光触媒担持布帛を得た。
【００３９】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００４０】
［実施例３］
フッ素繊維（東レ株式会社製トヨフロン（Ｒ）、 Ｔ２０１−７．４Ｔ７０ｍｍ、ＰＴＦＥ製、繊度７．４ｄｔｅｘ、カット長７０ｍｍ）５０％、ポリエステル繊維（東レ株式会社製テトロン（Ｒ）、２０１−６．６Ｔ５１ｍｍ、ポリエチレンテレフタレート製、繊度６．６ｄｔｅｘ、カット長５１ｍｍ）５０％を用いて、ニードルパンチにより不織布を作製した。なお、この不織布の繊維目付は１８７ｇ／ｍ２であった。
【００４１】
この不織布に、酸化チタンエマルジョン（Ｃ）（酸化チタン４０％と純水６０％とを撹拌しながら水酸化カリウムを添加しｐＨ１２に調整したもの）をディップし、ローラーで絞り、３５０℃、０．７３ＭＰａ、３分の条件で熱プレスを行うことにより、光触媒担持布帛を得た。
【００４２】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００４３】
［比較例１］
実施例１と同様の方法を用いて、単糸繊度７．４ｄｔｅｘ、フィラメント数６０本、総繊度４４０ｄｔｅｘの光触媒担持フッ素繊維を得た。
【００４４】
上記光触媒担持フッ素繊維を用いて、タテ糸およびヨコ糸の密度がそれぞれ２．５本／ｃｍの交織平織物を作製した。なお、この織物における繊維目付は５２０ｇ／ｍ２であった。
【００４５】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００４６】
［比較例２］
フッ素繊維（東レ株式会社製トヨフロン（Ｒ）、 Ｔ２０１−７．４Ｔ７０ｍｍ、ＰＴＦＥ製、繊度７．４ｄｔｅｘ、カット長７０ｍｍ）１００％を用いて、ニードルパンチにより不織布を作製した。なお、この不織布の繊維目付は２００ｇ／ｍ２であった。
【００４７】
この不織布に、酸化チタンエマルジョン（Ｃ）（酸化チタン４０％と純水６０％とを撹拌しながら水酸化カリウムを添加しｐＨ１２に調整したもの）をディップし、ローラーで絞り、３５０℃、０．７３ＭＰａ、３分の条件で熱プレスを行うことにより、光触媒担持布帛を得た。
【００４８】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００４９】
［比較例３］
炭素繊維（東レ株式会社製トレカ（Ｒ）、品番Ｔ３００−１０００、総繊度６６０ｄｔｅｘ）を用いて、タテ糸およびヨコ糸の密度がそれぞれ２．５本／ｃｍの平織物を作製した。なお、この織物における繊維目付は３８０ｇ／ｍ２であった。
【００５０】
この織物に、酸化チタンエマルジョン（Ｃ）（酸化チタン４０％と純水６０％とを撹拌しながら水酸化カリウムを添加しｐＨ１２に調整したもの）をディップし、ローラーで絞り、３５０℃、０．７３ＭＰａ、３分の条件で熱プレスを行うことにより、光触媒担持布帛を得た。
【００５１】
得られた布帛の性能を表１に示した。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１の評価結果から明らかなように、実施例１〜３の光触媒担持布帛は、光触媒性能を持ちながら、摩耗強さと耐屈曲性を兼ね備えた布帛となる。また、フッ素繊維以外の繊維として無機繊維を用いた実施例１〜２の光触媒担持布帛は、耐熱処理による形態保持性能や、紫外線照射による形態保持性をも兼ね備えることがわかり、より劣悪な環境下で布帛を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の光触媒担持布帛は、優れた光触媒効果を持つと共に、摩耗強度が高く、高温雰囲気下でも溶融することのない実用に適した布帛であることから、空気浄化、水質浄化、抗菌、消臭などを目的とした各種の用途に広く使用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒担持フッ素繊維と、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維とが混合されてなることを特徴とする光触媒担持布帛。
【請求項２】
前記フッ素樹脂以外の素材が、無機物であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒担持布帛。
【請求項３】
前記フッ素樹脂以外の素材が、少なくともガラス、炭素、シリカのうちの一種を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光触媒担持布帛。
【請求項４】
前記フッ素樹脂以外の素材からなる繊維に、光触媒が担持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒担持布帛。
【請求項５】
前記光触媒担持フッ素繊維が、吸着剤を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光触媒担持布帛。
【請求項６】
前記光触媒が、少なくとも酸化チタンおよび酸化チタン変性物のうちの一種を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光触媒担持布帛。
【請求項７】
前記フッ素繊維がポリテトラフルオロエチレン繊維であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光触媒担持布帛。
【請求項８】
前記ポリテトラフルオロエチレン繊維が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末とセルロース系とを含む分散液を、口金から凝固浴中に吐出して紡糸し凝固することにより繊維状物を得る湿式紡糸法で得られたものであることを特徴とする請求項７に記載の光触媒担持布帛。
【請求項９】
前記フッ素繊維の断面が略丸型であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光触媒担持布帛。
【請求項１】
光触媒担持フッ素繊維と、フッ素樹脂以外の素材からなる繊維とが混合されてなることを特徴とする光触媒担持布帛。
【請求項２】
前記フッ素樹脂以外の素材が、無機物であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒担持布帛。
【請求項３】
前記フッ素樹脂以外の素材が、少なくともガラス、炭素、シリカのうちの一種を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光触媒担持布帛。
【請求項４】
前記フッ素樹脂以外の素材からなる繊維に、光触媒が担持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒担持布帛。
【請求項５】
前記光触媒担持フッ素繊維が、吸着剤を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光触媒担持布帛。
【請求項６】
前記光触媒が、少なくとも酸化チタンおよび酸化チタン変性物のうちの一種を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光触媒担持布帛。
【請求項７】
前記フッ素繊維がポリテトラフルオロエチレン繊維であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光触媒担持布帛。
【請求項８】
前記ポリテトラフルオロエチレン繊維が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末とセルロース系とを含む分散液を、口金から凝固浴中に吐出して紡糸し凝固することにより繊維状物を得る湿式紡糸法で得られたものであることを特徴とする請求項７に記載の光触媒担持布帛。
【請求項９】
前記フッ素繊維の断面が略丸型であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光触媒担持布帛。
【公開番号】特開２００７−３１８４４（Ｐ２００７−３１８４４Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１２２６６（Ｐ２００５−２１２２６６）
【出願日】平成１７年７月２２日（２００５．７．２２）
【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２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２２日（２００５．７．２２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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