光触媒混入メルトブロー不織布

【課題】繊維に光触媒を使用した場合に、触媒反応の効率を上げることである。
【解決手段】光触媒微粒子を混入したポリマー１０を紡糸して繊維１１を形成し、前記繊維を積層してメルトブロー不織布１２を形成したのである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光触媒を用いたメルトブロー不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を照射することで強い酸化力を発現し、この酸化力により有機物を分解することで抗菌、防臭等の効果を示す酸化チタン等の光触媒が近年注目されている。
【０００３】
光触媒は繊維分野にも利用の場を広げている。例えば特許文献１には、糸、布、織物、編物などの繊維製品原料に、光触媒酸化チタンの表面をアパタイトで被覆したアパタイト被覆型光触媒酸化チタン粒子を練り込み、その吸着作用と光触媒作用により抗菌、防臭機能を付加したことを特徴とする抗菌、防臭繊維製品が提案されている。
【０００４】
しかし上記したような通常の製法により形成された繊維は径が大きいため、繊維の体積に対し、光が当たることで有効に触媒反応を示す繊維の表面積の比率が小さいため、触媒反応の効率が悪い問題がある。
【特許文献１】特開２００４−５２１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこでこの発明の解決すべき課題は、繊維に光触媒を使用した場合に、触媒反応の効率を上げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するため、この発明は、光触媒微粒子を混入したポリマーを紡糸して繊維を形成し、前記繊維を積層してメルトブロー不織布を構成したのである。なお、ここで微粒子とは平均粒径が１μｍ以下の粒子をいう。
【０００７】
前記繊維は中空繊維であるかあるいは、ポリマーに光触媒微粒子を混入していない芯部と、ポリマーに光触媒微粒子を混入した鞘部とからなるのが好ましい。繊維径は、０．８μｍ〜２０μｍであるのがよく、光触媒微粒子のポリマーに対する混入率は、１容量％〜３容量％であるのが理想的である。
【発明の効果】
【０００８】
メルトブロー法により、光触媒微粒子を含んだ不織布を形成することで、繊維の径を非常に小さくできる。そのため、繊維の体積に対する表面積の割合を大きくすることができるので、光触媒反応の効率を飛躍的に上げることができる。また、繊維の径を小さくすることで繊維内部の無駄な光触媒粒子を節約することができ、コストダウンが図られる。さらに、不織布をバルキー性に富んだ風合いのよいものとすることができ、フィルター等に使用する場合に、空気が流通する際の抵抗を少なくすることができる。
【０００９】
繊維は中空とするか、ポリマーに光触媒微粒子を混入していない芯部と、ポリマーに光触媒を混入している鞘部とから形成することより、繊維の光触媒微粒子を含んだ部分における体積に対する表面積の割合をさらに大きくできるため、一層触媒反応の効率を上げることができる。また、繊維内部の無駄な光触媒微粒子をより一層節約することができる。
【００１０】
繊維径を０．８μｍ〜２０μｍとし、光触媒微粒子のポリマーに対する混入率を、１容量％〜３容量％とすることで、光触媒微粒子の混入量に対する触媒反応の効率のコストパフォーマンスをよりよいものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施形態について説明する。まず、この発明にかかる不織布の製法について述べる。
【００１２】
まず、平均粒径１μｍ以下の光触媒微粒子を練りこんだポリマーからなる原料チップ１０を用意する。光触媒としては酸化チタン、酸化亜鉛、硫化カドミウムなどが、ポリマーとしてはポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンなどが用いられる。光触媒粒子のポリマーに対する混入率は、コストパフォーマンスを考えると１容量％〜３容量％であるのが理想的である。なお、光触媒粒子を直接ポリマーに練りこむとポリマーを分解してしまう恐れがあるため、シリカかアパタイトの薄膜で覆っておくのが望ましい。アパタイトで被膜しておくと、アパタイトには悪臭などの原因となる有機物を吸着する作用があるため、光触媒の有機物等の分解効率がさらに上がる効果も得られる。
【００１３】
この原料チップ１０を図１に示すようにホッパ２０に投入し、押出機３０で加熱溶融し、ダイ４０に供給して繊維１１として紡出し、紡出した繊維１１を捕集ネットからなるコンベア５０上にシート状に堆積させこれをコンベア５０から剥離しながら、場合によりカレンダロール６０を通過させた後、巻取機７０で巻き取って不織布１２を製造するのがメルトブロー法の概略工程である。
【００１４】
ここで繊維１１を中実とするには、図２のようなダイ４１を用いる。図のようにダイ４１は、ポリマー導入口４１ａを経て紡糸口４１ｂから吐出された溶融した光触媒微粒子混入ポリマーを、熱風導入口４１ｃを経て熱風吐出スリット４１ｄから噴出した高温のエアーで紡出する仕組みとなっている。
【００１５】
また、繊維１１を中空とするには、図３（ａ）、（ｂ）のようなダイ４２を用いる。図のようにダイ４２は、２つのポリマー導入口４２ａを経て環状に形成された紡糸口４２ｂから吐出された、中空の溶融した光触媒微粒子混入ポリマーの中空部分に、空気導入口４２ｃを経て空気吐出口４２ｄから吐出される空気を挿通させて中空状態を保持しつつ、熱風導入口４２ｅを経て熱風吐出スリット４２ｆから噴出した高温のエアーで紡出する仕組みとなっている。
【００１６】
さらに、繊維１１を芯鞘状にするには、図４（ａ）、(ｂ)のようなダイ４３を用いる。図のようにダイ４３は、芯液導入口４３ａから導入された光触媒微粒子を混入していないポリマーを溶融してなる芯液と、鞘液導入口４３ｂから導入された光触媒粒子を混入したポリマーを溶融してなる鞘液とを芯鞘形成部４３ｃで合流させる。芯鞘形成部４３ｃでは直進する芯液流路４３ｄを取り囲むように環状に鞘液流路４３ｅが形成され、鞘液が芯液を取り巻くようになっている。こうしてできた芯鞘液を紡糸口４３ｆから吐出し、熱風導入口４３ｇを経て熱風吐出スリット４３ｈから噴出した高温のエアーで紡出する仕組みとなっている。
【００１７】
このようにして形成された繊維の径は、製品として使用に耐える十分な強度を保持しつつも、触媒効率を考えると可能な限り小さくすることが望ましいため、約０．８μｍ〜２０μｍとするのがよい。
【００１８】
次に、このようにして形成された不織布１２は、そのまま窓辺などに置いておくだけでも、自然光中の紫外線に光触媒微粒子が反応して、花粉やダニの糞、死骸等の有機物を分解するため手軽に抗菌、防臭効果が得られる。そのほかにも空気清浄機のフィルターや掃除機のフィルターに用いるなどさまざまな用途が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】メルトブロー法による不織布の製法の概略図
【図２】中実紡糸ダイの断面図
【図３】（ａ）は中空紡糸ダイの断面図、(ｂ)はその底面図
【図４】（ａ）は芯鞘紡糸ダイの断面図、(ｂ)はその矢印横断面図
【符号の説明】
【００２０】
１０原料チップ
１１繊維
１２不織布
２０ホッパ
３０押出機
４０ダイ
４１中実紡糸ダイ
４１ａポリマー導入口
４１ｂ紡糸口
４１ｃ熱風導入口
４１ｄ熱風吐出スリット
４２中空紡糸ダイ
４２ａポリマー導入口
４２ｂ紡糸口
４２ｃ空気導入口
４２ｄ空気吐出口
４２ｅ熱風導入口
４２ｆ熱風吐出スリット
４３芯鞘紡糸ダイ
４３ａ芯液導入口
４３ｂ鞘液導入口
４３ｃ芯鞘形成部
４３ｄ芯液流路
４３ｅ鞘液流路
４３ｆ紡糸口
４３ｇ熱風導入口
４３ｈ熱風吐出スリット
５０コンベア
６０カレンダロール
７０巻取機

【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒微粒子を混入したポリマーを紡糸した繊維を積層したメルトブロー不織布。
【請求項２】
前記繊維は中空繊維である請求項１に記載のメルトブロー不織布。
【請求項３】
前記繊維はポリマーに光触媒粒子を混入していない芯部と、ポリマーに光触媒を混入した鞘部とからなる請求項１に記載のメルトブロー不織布。
【請求項４】
前記繊維の径は、０．８μｍ〜２０μｍである請求項１から３のいずれかに記載のメルトブロー不織布。
【請求項５】
前記光触媒微粒子のポリマーに対する混入率は、１容量％〜３容量％である請求項１から４のいずれかに記載のメルトブロー不織布。

【図１】