抗菌性繊維構造物およびその製造方法
【課題】 抗菌性および耐久性の高い繊維構造物を簡単な工程で製造することができる抗菌性繊維構造物の製造方法およびその製造方法によって製造された抗菌性繊維構造物を提供することを目的とする。
【解決手段】 密閉した容器内に流体を供給して、容器内の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にすることによって、容器内に超臨界流体を充填する充填工程と、超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させる含浸工程とを含む抗菌性繊維構造物の製造方法である。
【解決手段】 密閉した容器内に流体を供給して、容器内の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にすることによって、容器内に超臨界流体を充填する充填工程と、超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させる含浸工程とを含む抗菌性繊維構造物の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維構造物に抗菌性を付与した抗菌性繊維構造物の製造方法およびこの製造方法によって製造された抗菌性繊維構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、衛生指向の高まりに伴って、衣服などの繊維製品は、抗菌性を有する繊維製品が注目されている。また、医療現場においては、院内感染を防止するために、シーツなどの繊維製品は、抗菌性を有する繊維製品が用いられている。
【０００３】
抗菌性を有する繊維製品を製造する方法には、抗菌剤を練り込んだ糸を用いて繊維製品を製造する方法と、抗菌剤を繊維構造物に付着させた抗菌性繊維構造物を用いて繊維製品を製造する方法とがある。
【０００４】
抗菌剤を練り込んだ糸を用いて繊維製品を製造する方法は、抗菌剤を溶解または分散させた紡糸原液から抗菌性を有する糸を紡糸し、この抗菌性を有する糸を編織などによって、繊維製品を得る方法である。繊維製品の抗菌性は、糸の表面付近に存在する抗菌剤に大きく影響され、糸の内部に存在する抗菌剤にはほとんど影響されない。抗菌剤を練り込んだ糸は、糸の表面だけでなく、糸の内部にも抗菌剤が均一に分散してしまうので、糸に導入されている抗菌剤の量に対する抗菌性の効果は低い。充分な抗菌性を発揮させるためには、多量の抗菌剤を練り込む必要がある。このように多量の抗菌剤を練り込んだ場合、糸の強度などの物理的性質が低下してしまうし、多量の抗菌剤を用いるので、製造コストが高くなる。さらに、この方法は、繊維製品を構成する糸が、抗菌剤を練り込むことができる繊維からなる糸に限定されるので、得られた繊維製品の用途が限定されてしまう。また、紡糸時の処理温度が高く、耐熱性の低い抗菌剤を使用することができないので、使用できる抗菌剤も制限される。
【０００５】
抗菌剤を付着させた抗菌性繊維構造物を用いて繊維製品を製造する方法は、糸、織物、編物および不織布などの繊維構造物に、抗菌剤を付着させることによって、抗菌性繊維構造物を製造し、この抗菌性繊維構造物を縫製などによって、繊維製品を得る方法である。
【０００６】
抗菌性繊維構造物を製造する方法としては、バインダー固着法および吸尽法などがある。バインダー固着法は、抗菌剤を含むバインダー樹脂を繊維構造物上に皮膜状に形成させる方法である。この方法によって得られた抗菌性繊維構造物は、バインダー樹脂に含まれる抗菌剤によって、抗菌性をある程度示すが、バインダー樹脂によって抗菌性が阻害され、さらに、この抗菌性繊維構造物は、洗濯などによって、バインダー樹脂が脱落しやすく、バインダー樹脂の脱落とともに、抗菌剤が脱落するので、洗濯耐久性などの耐久性が低い。吸尽法は、界面活性剤などの分散剤によって、難水溶性の抗菌剤を水に分散させた処理液を製造し、この処理液を繊維構造物に含浸させる方法である。この方法は、水に、難水溶性の抗菌剤を分散させるために、多量の分散剤が必要であり、処理後の処理液から、抗菌剤および分散剤を回収することが困難である。したがって、処理後の処理液を廃液処理する必要がある。さらに、処理後の繊維構造物は、処理液によって湿潤しているので、乾燥させる必要がある。この方法によって得られた抗菌性繊維構造物は、繊維構造物内部に存在する抗菌剤は、抗菌性をあまり発揮することができず、繊維構造物表面付近に存在する抗菌剤は、抗菌性を発揮するが、繊維構造物には固定されておらず、洗濯などによって脱落しやすく、洗濯耐久性などの耐久性が低い。
【０００７】
抗菌性繊維構造物を製造する方法としては、バインダー固着法および吸尽法以外に、超臨界流体を用いて抗菌剤を繊維構造物に付着させて抗菌性繊維構造物を製造する方法があり、典型的な従来の技術は、特許文献１に記載されている。特許文献１には、超臨界状態の二酸化炭素中で、水、界面活性剤および水溶性または水分散性の抗菌剤を含む逆ミセルが形成している繊維処理剤を用い、抗菌剤の作用によって繊維製品を抗菌処理する方法が記載されている。
【０００８】
他の従来技術として、特許文献１の技術と類似の技術が特許文献２に記載されている。特許文献２には、超臨界状態の二酸化炭素と極性溶媒との混合流体中に抗菌剤を溶解させ、その溶媒と繊維とを接触させることによって繊維に抗菌加工する方法が記載されている。
【０００９】
さらに他の従来の技術は、特許文献３に記載されている。特許文献３には、難燃剤が超臨界流体に含有されてなる繊維用処理剤を用いて繊維構造物を処理する繊維構造物の製造方法が記載されている。
【００１０】
また、特許文献４には、繊維材料と抗菌剤であるヒバオイルおよびヒノキオイルとを超臨界状態の二酸化炭素流体中で反応させて、この繊維材料に抗菌性を付与させる方法が記載されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−７６１９０号公報
【特許文献２】特開２００２−４１６９号公報
【特許文献３】特開２００１−２９５１７５号公報
【特許文献４】特開２００２−２０１５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１によると、超臨界状態の二酸化炭素中で、水、界面活性剤および水溶性または水分散性の抗菌剤を含む逆ミセルが繊維製品表面に接触することによって、逆ミセルに内包されている抗菌剤が、繊維製品に供給されるので、繊維製品を抗菌処理することができる。
【００１３】
しかしながら、この方法は、抗菌剤を繊維製品に導入させるために、多量の界面活性剤を用いなければならない。繊維製品に付着した界面活性剤は、水洗によって除去する必要があり、繊維製品を乾燥させる必要もある。さらに、界面活性剤を含む廃液が生じるので、廃液処理をしなければならない。繊維製品に付着しなかった界面活性剤は、超臨界状態の二酸化炭素から分離する必要がある。また、水溶性または水分散性の抗菌剤を使用するので、繊維製品に付着した抗菌剤は、洗濯などによって脱落しやすく、耐久性が低い。
【００１４】
特許文献２によると、極性溶媒を添加することで、繊維と二酸化炭素との親和性および抗菌剤と二酸化炭素との親和性を制御することができるので、抗菌剤を溶解させた超臨界状態の二酸化炭素を繊維に接触させることによって、抗菌剤を繊維に付着させることができる。
【００１５】
しかしながら、この方法は、繊維と二酸化炭素との親和性および抗菌剤と二酸化炭素との親和性を制御するために、極性溶媒を用いなければならず、極性溶媒を含む廃液が生じるので、廃液処理をしなければならない。また、親水性が高い抗菌剤を使用するので、繊維製品に付着した抗菌剤は、洗濯などによって脱落しやすく、耐久性が低い。
【００１６】
特許文献３によると、難燃剤が超臨界流体に含有されてなる繊維用処理剤を用いて繊維構造物を処理することによって、難燃性を有する繊維構造物を製造することができる。しかしながら、抗菌剤を繊維構造物に導入させることについては、全く記載されていない。
【００１７】
特許文献４によると、繊維材料と抗菌剤であるヒバオイルおよびヒノキオイルとを超臨界状態の二酸化炭素流体中で反応させることによって、繊維材料に抗菌性を付与させる方法が記載されているが、界面活性剤および極性溶媒を用いるなどの抗菌剤の導入率を高める工夫が全くされておらず、得られた繊維材料は、抗菌剤の導入率が低く、さらに、洗濯などによって脱落しやすく、洗濯耐久性などの耐久性も低い。
【００１８】
本発明の目的は、抗菌性および耐久性の高い繊維構造物を簡単な工程で製造することができる抗菌性繊維構造物の製造方法およびその製造方法によって製造された抗菌性繊維構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、密閉した容器内に流体を供給して、前記容器内の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にすることによって、前記容器内に超臨界流体を充填する充填工程と、
前記超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させる含浸工程とを含むことを特徴とする抗菌性繊維構造物の製造方法である。
【００２０】
また本発明は、前記イソプロピルメチルフェノールは、３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールから選ばれる１種以上であることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記超臨界流体は、超臨界状態の二酸化炭素、窒素、水、炭化水素類およびアルコール類から選ばれる１種以上であることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記抗菌性繊維構造物の製造方法によって製造されることを特徴とする抗菌性繊維構造物である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、密閉した容器内に流体を供給して、容器内の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にすることによって、容器内に超臨界流体を充填する充填工程と、この超臨界流体中で、抗菌剤であるイソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させる含浸工程とを含む抗菌性繊維構造物の製造方法である。
【００２４】
充填工程で、容器内に超臨界流体を充填することができる。流体は、超臨界状態にすると、有機化合物であるイソプロピルメチルフェノールとの相溶性を高め、イソプロピルメチルフェノールを溶解させる力を向上させる。したがって、超臨界流体は、界面活性剤および極性溶媒などの助剤を用いずに、イソプロピルメチルフェノールを溶解させることができる。また、超臨界流体は、繊維構造物を構成する繊維を膨潤させることができる。特に、疎水性の繊維の場合、この膨潤させるという効果が大きい。
【００２５】
含浸工程で、超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させることによって、超臨界流体に溶解したイソプロピルメチルフェノールを、膨潤した繊維に接触させることができ、イソプロピルメチルフェノールを繊維に均一に付着させることができる。さらに、繊維は、膨潤しているので、イソプロピルメチルフェノールが繊維内に入り込む。
【００２６】
その際、容器内の温度および圧力を調整することによって、繊維の膨潤の度合を容易に調整することができ、その膨潤の度合を調整することによって、イソプロピルメチルフェノールを繊維表面付近に局所的に存在させることができるので、繊維に付着させたイソプロピルメチルフェノールの抗菌性を最大限発揮することができる。
【００２７】
超臨界流体は、たとえば、容器を開放して、容器内を常温常圧にすることによって、容易に除去することができる。その際、膨潤した繊維は、膨潤前の状態まで収縮する。膨潤している繊維に付着しているイソプロピルメチルフェノールが、繊維が収縮する際に、繊維を構成する高分子鎖に挟み込まれることによって、繊維表面に強固に保持される。つまり、イソプロピルメチルフェノールが、いわゆるアンカー効果によって、繊維表面に強固に保持される。
【００２８】
以上より、この製造方法で製造された抗菌性繊維構造物は、イソプロピルメチルフェノールが、アンカー効果によって、繊維表面付近に強固に保持されている。したがって、この抗菌性繊維構造物は、洗濯などによってイソプロピルメチルフェノールが脱落することのない耐久性の高いものである。また、この抗菌性繊維構造物は、繊維表面付近に局所的にイソプロピルメチルフェノールが存在するので、抗菌性の高いものである。さらに、この抗菌性繊維構造物を製造する際に、繊維構造物を水洗したり、乾燥させたりする必要がないので、簡単な工程で製造することができる。
【００２９】
また本発明によれば、イソプロピルメチルフェノールは、３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールから選ばれる１種以上であることが好ましい。３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールは、抗菌性が高く、繊維構造物に付着されてもその抗菌性が落ちないので、製造された抗菌性繊維構造物は抗菌性の高いものとなる。また、本発明によれば、従来の方法より低温度での処理が可能であるので、比較的耐熱性が低い２−イソプロピル−５−メチルフェノールであっても、容易に繊維構造物に付着させることができる。
【００３０】
また本発明によれば、超臨界流体は、超臨界状態の二酸化炭素、窒素、水、炭化水素類およびアルコール類から選ばれる１種以上であることが好ましい。そうすることによって、難水溶性であるイソプロピルメチルフェノールを、界面活性剤および極性溶媒などの助剤を用いずに溶解させることができるので、容易に抗菌性繊維構造物を製造することができる。さらに、超臨界流体は、イソプロピルメチルフェノールを溶解させる力が強いので、イソプロピルメチルフェノールとの相溶性が低い水であっても超臨界状態にすることで、イソプロピルメチルフェノールを溶解させることができ、抗菌性繊維構造物を製造することができる。
【００３１】
また本発明によれば、上記製造方法によって製造される抗菌性繊維構造物である。この抗菌性繊維構造物は、抗菌剤であるイソプロピルメチルフェノールが、アンカー効果によって、繊維表面付近に強固に保持されている。したがって、この抗菌性繊維構造物は、洗濯などによってイソプロピルメチルフェノールが脱落することのない耐久性の高いものである。また、この抗菌性繊維構造物は、繊維表面付近に局所的にイソプロピルメチルフェノールが存在するので、抗菌性の高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明である抗菌性繊維構造物の製造方法は、充填工程と含浸工程とを含む。充填工程では、密閉した容器内に流体を供給して、容器内の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にすることによって、容器内に超臨界流体を充填する。含浸工程では、充填工程で容器内に充填した超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させる。
【００３３】
充填工程は、上記のように容器内に超臨界流体を充填する。超臨界流体とは、超臨界状態の流体である。超臨界状態とは、流体の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にした状態であり、超臨界流体は、気体の性質および液体の性質の中間の性質を示す。たとえば、超臨界流体の密度は、気体の密度の数百倍であり、液体の密度に近い。粘度は、液体の粘度の１／１０〜１／１００であり、気体の粘度に近い。熱伝導度は、気体の熱伝導度の１００倍程度であり、液体の熱伝導度に近い。
【００３４】
超臨界流体は、温度および圧力の変化により、物質の溶解力、溶解特性を大幅に変化させることができる性質を有しており、反応溶媒および抽出溶媒などとして用いると、超臨界流体は非常に優れた溶媒である。流体は、超臨界状態にすると、有機化合物であるイソプロピルメチルフェノールとの相溶性を高め、イソプロピルメチルフェノールを溶解させる力を向上させる。たとえば、水は、超臨界状態の水にすると、無機化合物の溶解力は低下するが、有機化合物の溶解力が向上する。水は、イソプロピルメチルフェノールとの相溶性が低いが、超臨界状態にすることによって、有機化合物であるイソプロピルメチルフェノールとの相溶性が高まり、超臨界状態の水にイソプロピルメチルフェノールを溶解させることができる。したがって、超臨界流体は、界面活性剤および極性溶媒などの助剤を用いずに、イソプロピルメチルフェノールを溶解させることができる。さらに、超臨界流体は繊維構造物を構成する合成繊維および半合成繊維などの繊維を膨潤させることができる。その際、容器内の温度および圧力を調整することによって、繊維の膨潤の度合を容易に調整することができる。
【００３５】
また、超臨界流体は、気体と同様、拡散しやすい性質を有しているので、超臨界流体に溶解されたイソプロピルメチルフェノールは、容器内に均一に分散される。
【００３６】
含浸工程で、超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させることによって、超臨界流体に溶解したイソプロピルメチルフェノールを、膨潤した繊維に接触させることができ、イソプロピルメチルフェノールを繊維に均一に付着させることができる。さらに、繊維は、膨潤しているので、イソプロピルメチルフェノールが繊維内に入り込む。その際、膨潤の度合を調整することによって、イソプロピルメチルフェノールを繊維表面付近に局所的に存在させることができるので、繊維に付着させたイソプロピルメチルフェノールの抗菌性を最大限発揮することができる。
【００３７】
また、超臨界流体は、容器内の圧力および温度の少なくともいずれか一方が臨界圧力および臨界温度より低いと、液体または気体になる。たとえば、容器内の圧力を臨界圧力以上のままで、容器内の温度を臨界温度より低くすると、液体に変化する。また、超臨界流体は、容器内の温度を臨界温度以上のままで、容器内の圧力を臨界圧力より低くすると、気体になる。
【００３８】
含浸工程後、容器内の圧力または温度を臨界圧力または臨界温度以下にすること、たとえば、容器を開放して、容器内を常温常圧にすることによって、超臨界流体が気体または液体となり、超臨界流体で膨潤していた繊維は、膨潤前の状態まで収縮する。膨潤している繊維に付着しているイソプロピルメチルフェノールが、繊維が収縮する際に、繊維を構成する高分子鎖に挟み込まれることによって、繊維表面に強固に保持される。つまり、イソプロピルメチルフェノールが、いわゆるアンカー効果によって、繊維表面に強固に保持される。また、容器内の圧力または温度を臨界圧力または臨界温度以下にすることによって、容器内の超臨界流体を容易に除去することができる。
【００３９】
以上より、この製造方法で製造された抗菌性繊維構造物は、抗菌剤であるイソプロピルメチルフェノールが、アンカー効果によって、繊維表面付近に強固に保持されている。したがって、この抗菌性繊維構造物は、洗濯などによってイソプロピルメチルフェノールが脱落することのない耐久性の高いものである。また、この抗菌性繊維構造物は、繊維表面付近に局所的にイソプロピルメチルフェノールが存在するので、抗菌性の高いものである。さらに、抗菌性繊維構造物を製造する際に、繊維構造物を水洗したり、乾燥させたりする必要がないので、簡単な工程で製造することができる。
【００４０】
また、充填工程は、イソプロピルメチルフェノールと繊維構造物とを収容した容器内の温度を流体の臨界温度以上になるように、容器を加温する加温工程と、容器内に、流体を供給する供給工程とを含む。その際、供給工程は、加温工程後に行う。
【００４１】
そうすることによって、流体を供給する前に、繊維構造物を予め加温しておくことで、繊維がより膨潤し、アンカー効果をより発揮し、耐久性の高い繊維構造物が得られる。
【００４２】
イソプロピルメチルフェノールは、イソプロピルメチルフェノールの位置異性体であれば、公知のイソプロピルメチルフェノールを用いることができ、たとえば、３−メチル−４−イソプロピルフェノール［ビオゾール（登録商標）］および２−イソプロピル−５−メチルフェノール（チモール）が挙げられる。イソプロピルメチルフェノールは、単独で使用してもよいし、複数の水溶性高分子化合物を混合して使用してもよい。３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールは、抗菌性が高く、繊維構造物に付着されてもその抗菌性が落ちないので、製造された抗菌性繊維構造物は抗菌性の高いものとなる。また、３−メチル−４−イソプロピルフェノールの融点は、１１０〜１１３℃であり、２−イソプロピル−５−メチルフェノールの融点は、４９〜５２℃である。したがって、３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールの融点は、比較的低いので、比較的低温で加熱工程および含浸工程などの処理を行うことができるので、安全性の点で優れている。また、比較的低温で含浸工程を行うことができるので、繊維構造物が熱によって傷むことが少ない。また、本発明によれば、従来の方法より低温度での処理が可能であるので、比較的耐熱性が低い２−イソプロピル−５−メチルフェノールであっても、容易に繊維構造物に付着させることができる。
【００４３】
また、イソプロピルメチルフェノールの添加量は、繊維構造物に対して０．０１重量％以上２０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１重量％以上１０重量％以下である。０．０１重量％より少ないと、充分に抗菌性を発揮させることができず、２０重量％より多いと、繊維構造物に付着されないイソプロピルメチルフェノールが多くなり、製造コストが高くなってしまう。
【００４４】
超臨界流体は、超臨界状態であれば、公知の流体を用いることができ、たとえば、超臨界状態の二酸化炭素、窒素、水、炭化水素類およびアルコール類などが挙げられ、超臨界状態の二酸化炭素であることが好ましい。流体は、単独で使用してもよいし、複数の流体を混合して使用してもよい。そうすることによって、難水溶性であるイソプロピルメチルフェノールを、界面活性剤および極性溶媒などの助剤を用いずに溶解させることができるので、容易に抗菌性繊維構造物を製造することができる。二酸化炭素は、臨界圧力が７．３８ＭＰａと比較的低圧であり、臨界温度が３１．０℃と比較的低温であるので、超臨界状態の二酸化炭素は、安全性の点で優れている。さらに、超臨界状態の二酸化炭素を除去する際、気体になるので、容易にイソプロピルメチルフェノールを回収することができる。また、含浸工程を比較的低温度で行うことができるので、繊維構造物が熱によって傷むことが少ない。また、超臨界流体は、常温常圧状態の流体とは溶解特性が異なり、水は、イソプロピルメチルフェノールを溶解させにくいが、超臨界状態の水にすることで、イソプロピルメチルフェノールを溶解させることができ、超臨界状態の水に膨潤する繊維構造物を用いても、抗菌性繊維構造物を製造することができる。
【００４５】
繊維構造物とは、糸、織物、編物、不織布などのことであり、繊維構造物を構成する繊維としては、公知の繊維を用いることができる。たとえば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン６（ポリカプロラクタム）およびナイロン６６（ポリヘキサメチレンアジポアミド）などのポリアミドなどの合成繊維、酢酸セルロース（アセテートセルロース）などの半合成繊維などが挙げられ、ポリエステルおよびアセテートセルロースが好ましい。繊維は、単独で使用してもよいし、複数の繊維を混合して使用してもよい。また、繊維構造物を構成する繊維の１本のフィラメントの繊度は、０．０５デシテックス以上３０００デシテックス以下が好ましい。
【００４６】
加温工程では、流体として二酸化炭素を用いた場合、容器内の温度が４０℃以上１５０℃以下まで加温することが好ましい。より好ましくは、５０℃以上１３０℃以下まで加温することであり、さらに好ましくは、８０℃以上１３０℃以下まで加温することである。４０℃より低いと、加圧しても二酸化炭素が安定した超臨界状態にはならず、１５０℃より高いと、繊維構造物を傷めてしまうおそれがある。イソプロピルメチルフェノールの融点以上に加温することによって、イソプロピルメチルフェノールが融解されて液状になるので、超臨界流体に速やかに溶解させることができる。したがって、処理時間を短くすることができ、より好ましい。
【００４７】
含浸工程では、流体として二酸化炭素を用いた場合、容器内の温度が４０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。４０℃より低いと、加圧しても二酸化炭素が超臨界状態にはならず、１５０℃より高いと、繊維構造物を傷めてしまうおそれがある。さらに、含浸工程では、流体として二酸化炭素を用いた場合、容器内の圧力が、８ＭＰａ以上であることが好ましい。８ＭＰａより低いと、加温しても二酸化炭素が安定した超臨界状態にはならない。また、容器内の圧力は、高いほど好ましく、容器内の圧力に上限はないが、容器の耐圧性などから、６０ＭＰａを超える値となることはほとんどないので、６０ＭＰａが上限値となる。また含浸工程の処理時間（含浸時間）は、１分間以上２時間以下であることが好ましい。１分間より短いと、イソプロピルメチルフェノールが繊維構造物に充分に付着させることができず、２時間より長いと、イソプロピルメチルフェノールが繊維構造物に付着される量が変わらず、無駄である。
【００４８】
図１は、本発明である抗菌性繊維構造物の製造方法によって抗菌性繊維構造物を製造する製造装置１を示す概略図である。
【００４９】
製造装置１は、ボンベ１０と、ポンプ１１と、容器１２と、恒温槽１３と、バルブ１４，１５とを含んで構成される。ボンベ１０は、流体が充填されている。ポンプ１１は、ボンベ１０から所定の圧力に加圧した流体を容器１２に供給する。ポンプ１１は、たとえば、流体を冷却して液体状態の流体を送液するポンプである。容器１２は、圧力調整弁が備えられており、容器内の圧力を一定に保つことができる。恒温槽１３は、容器１２を収納して、容器１２内の温度を調整する。
【００５０】
まず、容器１２中に、繊維構造物およびイソプロピルメチルフェノールを収容しておく。恒温槽１３は、容器１２内の温度が所定の温度となるように加温する。その後、流体が充填されたボンベ１０からポンプ１１により所定の圧力に加圧した流体を容器１２に供給する。この流体は、バルブ１４を介して供給され、バルブ１５を介して排出される。また、容器１２は、圧力調整弁およびバルブ１４，１５などによって、内部の圧力が所定の圧力となるように調整される。容器１２内の温度および圧力は、温度計および圧力計などによって測定される。恒温槽１３は、マグネットスターラを備え、容器１２にスターラチップを入れることによって、容器１２内の流体を攪拌する。また、容器１２内の流体を攪拌するために、恒温槽１３にマグネットスターラを備える代わりに、流体を循環させる循環ポンプを備えてもよいし、容器１２を回転させる装置を備えてもよい。
【００５１】
そうすることによって、イソプロピルメチルフェノールを溶解した超臨界流体を、繊維構造物の繊維に接触させることができ、イソプロピルメチルフェノールを繊維に均一に付着させることができる。
【実施例】
【００５２】
［製造方法］
（実施例１）
図１に示すような製造装置を用いる。容器１２は、容積が５０ｍｌの超臨界流体処理容器（日本分光株式会社製）を用いた。容器１２には、圧力調整弁としてバックプレッシャーレギュレータ（ＳＣＦ−Ｂｐｇ／Ｍ型、日本分光株式会社製）を備えている。ポンプ１１は、超臨界二酸化炭素送液ポンプ（ＳＣＦ−Ｇｅｔ型、日本分光株式会社製）を用いた。恒温槽１２は、恒温槽（ＳＣＦ−Ｓｒｏ型、日本分光株式会社製）を用いた。
【００５３】
まず、容器１２中に、繊維構造物としてポリエチレンテレフタレート布２ｇおよび抗菌剤として３−メチル−４−イソプロピルフェノール０．１ｇ（ポリエチレンテレフタレート布に対して５重量％）を収容し、恒温槽１３によって、容器１２内の温度を１２０℃まで加温した。その後、ポンプ１１によって、二酸化炭素を容器１２内に供給することによって、容器１２内の圧力を、２５ＭＰａまで加圧し、圧力調整弁およびバルブ１４，１５によって、容器１２内の圧力が２５ＭＰａに１時間保持した。そうすることによって、３−メチル−４−イソプロピルフェノールを溶解した超臨界二酸化炭素に、ポリエチレンテレフタレート布を１時間含浸させた。ポリエチレンテレフタレート布は、経糸緯糸ともに１６７デシテックス４８フィラメント（４８本のフィラメントを１本に束ねた状態の太さが１６７デシテックス）のポリエチレンテレフタレート糸からなる布を用いた。
【００５４】
（実施例２）
繊維構造物としてポリエチレンテレフタレート布を用いる代わりに、アセテートセルロース布を用いたこと以外、実施例１と同様である。アセテートセルロース布は、経糸が８３デシテックス２０フィラメントのアセテートセルロース糸、緯糸が１１１デシテックス６４フィラメントのアセテートセルロース糸からなる布を用いた。
【００５５】
（比較例１）
３−メチル−４−イソプロピルフェノール０．１ｇと界面活性剤０．３３ｇとを水５０ｇに分散させて、分散液を製造した。その分散液に、ポリエチレンテレフタレート布２ｇを１時間含浸させた。その際、分散液の温度が１２０℃になるように加温した。
【００５６】
（比較例２）
抗菌剤して３−メチル−４−イソプロピルフェノールを用いる代わりに、ヒノキチオールを用いたこと以外、実施例１と同様である。
【００５７】
［評価方法］
実施例１，２および比較例１，２によって製造された抗菌性繊維構造物を、ＪＡＦＥＴ（繊維製品新機能評価協議会）標準洗剤を使用し、ＪＩＳ Ｌ０２１７ １０３に準拠した洗濯方法によって、１００回洗濯し、風乾させた。洗濯前の抗菌性繊維構造物を初期布とし、１００回洗濯した後、風乾させた抗菌性繊維構造物を洗濯布とする。
【００５８】
実施例１，２および比較例１，２によって製造された抗菌性繊維構造物について、重量増加率および抗菌剤保持率を下記に示すように求め、抗菌性を下記に示す評価方法により評価した。
【００５９】
（重量増加率）
処理前の繊維構造物の重量Ａ（ｇ）および初期布の重量Ｂ（ｇ）を測定し、次式によって、重量増加率Ｃ(重量％）を求めた。
Ｃ（重量％）＝［Ａ（ｇ）−Ｂ（ｇ）］／Ａ（ｇ）×１００
【００６０】
（抗菌剤保持率）
さらに、洗濯布の重量Ｄ（ｇ）を測定し、次式によって、抗菌剤保持率Ｅ（％）を求めた。
Ｅ（％）＝［Ｄ（ｇ）−Ａ（ｇ）］／［Ｂ（ｇ）−Ａ（ｇ）］×１００
【００６１】
（抗菌性）
ＪＩＳ Ｌ１０９２に準拠した菌液吸収法（ＪＡＦＥＴによる統一試験法）に準拠した方法に、供試菌として黄色ブドウ球菌を使用して、処理前の繊維構造物、初期布および洗濯布の静菌活性値をそれぞれ求めた。社団法人繊維評価技術協議会の基準に基づいて、静菌活性値が２．２以上を抗菌性あり（有効）と評価した。
【００６２】
（評価結果）
実施例１によって製造された抗菌性繊維構造物は、重量増加率が１．９重量％であり、抗菌剤保持率が７８％であった。このことは、含浸工程で、繊維構造物、イソプロピルメチルフェノールおよび二酸化炭素のみしか用いていないことから、イソプロピルメチルフェノールが繊維構造物の重量に対して１．９重量％付着され、その付着されたイソプロピルメチルフェノールが１００回洗濯されても７８％付着されていたままであることを示す。処理前の繊維構造物の静菌活性値が１．７以下であったのに対して、初期布の静菌活性値が３．２であり、洗濯布の静菌活性値が２．５である。このことから、初期布および洗濯布ともに抗菌性があり、高い抗菌性と耐久性とを有する抗菌性繊維構造物が得られたことがわかった。
【００６３】
実施例２によって製造された抗菌性繊維構造物は、重量増加率が２．４重量％であり、抗菌剤保持率が５１％であった。このことから、イソプロピルメチルフェノールが繊維構造物の重量に対して２．４重量％付着され、その付着されたイソプロピルメチルフェノールが１００回洗濯されても５１％付着されていたままであることを示す。さらに、初期布の静菌活性値が５．９であり、洗濯布の静菌活性値が２．５である。このことから、初期布および洗濯布ともに抗菌性があり、高い抗菌性と耐久性とを有する抗菌性繊維構造物が得られたことがわかった。
【００６４】
比較例１によって製造された抗菌性繊維構造物は、重量増加率が８．１重量％であり、初期布の静菌活性値が５．９である。このことから、洗濯前の初期布は、抗菌性を有していることを示す。イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に対して５重量％しか添加していないにも関わらず、重量増加率が８．１重量％であるということは、処理時に用いた界面活性剤が繊維構造物に付着していると考えられる。しかしながら、抗菌剤保持率が０％であり、洗濯布の静菌活性値が１．７以下と処理前の繊維構造物の静菌活性値と同様であった。このことは、１００回洗濯することで繊維構造物からイソプロピルフェノールがほぼすべて脱落したと考えられる。以上から、比較例１によって製造された抗菌性繊維構造物は、耐久性の低いものであった。
【００６５】
比較例２によって製造された抗菌性繊維構造物は、重量増加率が０．２５重量％であり、抗菌剤保持率が０％であった。このことから、抗菌剤としてヒノキチオールを使用した場合は、繊維構造物にほとんど付着しないことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明である抗菌性繊維構造物の製造方法によって抗菌性繊維構造物を製造する製造装置１を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 製造装置
１０ ボンベ
１１ ポンプ
１２ 容器
１３ 恒温槽
１４，１５ バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維構造物に抗菌性を付与した抗菌性繊維構造物の製造方法およびこの製造方法によって製造された抗菌性繊維構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、衛生指向の高まりに伴って、衣服などの繊維製品は、抗菌性を有する繊維製品が注目されている。また、医療現場においては、院内感染を防止するために、シーツなどの繊維製品は、抗菌性を有する繊維製品が用いられている。
【０００３】
抗菌性を有する繊維製品を製造する方法には、抗菌剤を練り込んだ糸を用いて繊維製品を製造する方法と、抗菌剤を繊維構造物に付着させた抗菌性繊維構造物を用いて繊維製品を製造する方法とがある。
【０００４】
抗菌剤を練り込んだ糸を用いて繊維製品を製造する方法は、抗菌剤を溶解または分散させた紡糸原液から抗菌性を有する糸を紡糸し、この抗菌性を有する糸を編織などによって、繊維製品を得る方法である。繊維製品の抗菌性は、糸の表面付近に存在する抗菌剤に大きく影響され、糸の内部に存在する抗菌剤にはほとんど影響されない。抗菌剤を練り込んだ糸は、糸の表面だけでなく、糸の内部にも抗菌剤が均一に分散してしまうので、糸に導入されている抗菌剤の量に対する抗菌性の効果は低い。充分な抗菌性を発揮させるためには、多量の抗菌剤を練り込む必要がある。このように多量の抗菌剤を練り込んだ場合、糸の強度などの物理的性質が低下してしまうし、多量の抗菌剤を用いるので、製造コストが高くなる。さらに、この方法は、繊維製品を構成する糸が、抗菌剤を練り込むことができる繊維からなる糸に限定されるので、得られた繊維製品の用途が限定されてしまう。また、紡糸時の処理温度が高く、耐熱性の低い抗菌剤を使用することができないので、使用できる抗菌剤も制限される。
【０００５】
抗菌剤を付着させた抗菌性繊維構造物を用いて繊維製品を製造する方法は、糸、織物、編物および不織布などの繊維構造物に、抗菌剤を付着させることによって、抗菌性繊維構造物を製造し、この抗菌性繊維構造物を縫製などによって、繊維製品を得る方法である。
【０００６】
抗菌性繊維構造物を製造する方法としては、バインダー固着法および吸尽法などがある。バインダー固着法は、抗菌剤を含むバインダー樹脂を繊維構造物上に皮膜状に形成させる方法である。この方法によって得られた抗菌性繊維構造物は、バインダー樹脂に含まれる抗菌剤によって、抗菌性をある程度示すが、バインダー樹脂によって抗菌性が阻害され、さらに、この抗菌性繊維構造物は、洗濯などによって、バインダー樹脂が脱落しやすく、バインダー樹脂の脱落とともに、抗菌剤が脱落するので、洗濯耐久性などの耐久性が低い。吸尽法は、界面活性剤などの分散剤によって、難水溶性の抗菌剤を水に分散させた処理液を製造し、この処理液を繊維構造物に含浸させる方法である。この方法は、水に、難水溶性の抗菌剤を分散させるために、多量の分散剤が必要であり、処理後の処理液から、抗菌剤および分散剤を回収することが困難である。したがって、処理後の処理液を廃液処理する必要がある。さらに、処理後の繊維構造物は、処理液によって湿潤しているので、乾燥させる必要がある。この方法によって得られた抗菌性繊維構造物は、繊維構造物内部に存在する抗菌剤は、抗菌性をあまり発揮することができず、繊維構造物表面付近に存在する抗菌剤は、抗菌性を発揮するが、繊維構造物には固定されておらず、洗濯などによって脱落しやすく、洗濯耐久性などの耐久性が低い。
【０００７】
抗菌性繊維構造物を製造する方法としては、バインダー固着法および吸尽法以外に、超臨界流体を用いて抗菌剤を繊維構造物に付着させて抗菌性繊維構造物を製造する方法があり、典型的な従来の技術は、特許文献１に記載されている。特許文献１には、超臨界状態の二酸化炭素中で、水、界面活性剤および水溶性または水分散性の抗菌剤を含む逆ミセルが形成している繊維処理剤を用い、抗菌剤の作用によって繊維製品を抗菌処理する方法が記載されている。
【０００８】
他の従来技術として、特許文献１の技術と類似の技術が特許文献２に記載されている。特許文献２には、超臨界状態の二酸化炭素と極性溶媒との混合流体中に抗菌剤を溶解させ、その溶媒と繊維とを接触させることによって繊維に抗菌加工する方法が記載されている。
【０００９】
さらに他の従来の技術は、特許文献３に記載されている。特許文献３には、難燃剤が超臨界流体に含有されてなる繊維用処理剤を用いて繊維構造物を処理する繊維構造物の製造方法が記載されている。
【００１０】
また、特許文献４には、繊維材料と抗菌剤であるヒバオイルおよびヒノキオイルとを超臨界状態の二酸化炭素流体中で反応させて、この繊維材料に抗菌性を付与させる方法が記載されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−７６１９０号公報
【特許文献２】特開２００２−４１６９号公報
【特許文献３】特開２００１−２９５１７５号公報
【特許文献４】特開２００２−２０１５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１によると、超臨界状態の二酸化炭素中で、水、界面活性剤および水溶性または水分散性の抗菌剤を含む逆ミセルが繊維製品表面に接触することによって、逆ミセルに内包されている抗菌剤が、繊維製品に供給されるので、繊維製品を抗菌処理することができる。
【００１３】
しかしながら、この方法は、抗菌剤を繊維製品に導入させるために、多量の界面活性剤を用いなければならない。繊維製品に付着した界面活性剤は、水洗によって除去する必要があり、繊維製品を乾燥させる必要もある。さらに、界面活性剤を含む廃液が生じるので、廃液処理をしなければならない。繊維製品に付着しなかった界面活性剤は、超臨界状態の二酸化炭素から分離する必要がある。また、水溶性または水分散性の抗菌剤を使用するので、繊維製品に付着した抗菌剤は、洗濯などによって脱落しやすく、耐久性が低い。
【００１４】
特許文献２によると、極性溶媒を添加することで、繊維と二酸化炭素との親和性および抗菌剤と二酸化炭素との親和性を制御することができるので、抗菌剤を溶解させた超臨界状態の二酸化炭素を繊維に接触させることによって、抗菌剤を繊維に付着させることができる。
【００１５】
しかしながら、この方法は、繊維と二酸化炭素との親和性および抗菌剤と二酸化炭素との親和性を制御するために、極性溶媒を用いなければならず、極性溶媒を含む廃液が生じるので、廃液処理をしなければならない。また、親水性が高い抗菌剤を使用するので、繊維製品に付着した抗菌剤は、洗濯などによって脱落しやすく、耐久性が低い。
【００１６】
特許文献３によると、難燃剤が超臨界流体に含有されてなる繊維用処理剤を用いて繊維構造物を処理することによって、難燃性を有する繊維構造物を製造することができる。しかしながら、抗菌剤を繊維構造物に導入させることについては、全く記載されていない。
【００１７】
特許文献４によると、繊維材料と抗菌剤であるヒバオイルおよびヒノキオイルとを超臨界状態の二酸化炭素流体中で反応させることによって、繊維材料に抗菌性を付与させる方法が記載されているが、界面活性剤および極性溶媒を用いるなどの抗菌剤の導入率を高める工夫が全くされておらず、得られた繊維材料は、抗菌剤の導入率が低く、さらに、洗濯などによって脱落しやすく、洗濯耐久性などの耐久性も低い。
【００１８】
本発明の目的は、抗菌性および耐久性の高い繊維構造物を簡単な工程で製造することができる抗菌性繊維構造物の製造方法およびその製造方法によって製造された抗菌性繊維構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、密閉した容器内に流体を供給して、前記容器内の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にすることによって、前記容器内に超臨界流体を充填する充填工程と、
前記超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させる含浸工程とを含むことを特徴とする抗菌性繊維構造物の製造方法である。
【００２０】
また本発明は、前記イソプロピルメチルフェノールは、３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールから選ばれる１種以上であることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記超臨界流体は、超臨界状態の二酸化炭素、窒素、水、炭化水素類およびアルコール類から選ばれる１種以上であることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記抗菌性繊維構造物の製造方法によって製造されることを特徴とする抗菌性繊維構造物である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、密閉した容器内に流体を供給して、容器内の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にすることによって、容器内に超臨界流体を充填する充填工程と、この超臨界流体中で、抗菌剤であるイソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させる含浸工程とを含む抗菌性繊維構造物の製造方法である。
【００２４】
充填工程で、容器内に超臨界流体を充填することができる。流体は、超臨界状態にすると、有機化合物であるイソプロピルメチルフェノールとの相溶性を高め、イソプロピルメチルフェノールを溶解させる力を向上させる。したがって、超臨界流体は、界面活性剤および極性溶媒などの助剤を用いずに、イソプロピルメチルフェノールを溶解させることができる。また、超臨界流体は、繊維構造物を構成する繊維を膨潤させることができる。特に、疎水性の繊維の場合、この膨潤させるという効果が大きい。
【００２５】
含浸工程で、超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させることによって、超臨界流体に溶解したイソプロピルメチルフェノールを、膨潤した繊維に接触させることができ、イソプロピルメチルフェノールを繊維に均一に付着させることができる。さらに、繊維は、膨潤しているので、イソプロピルメチルフェノールが繊維内に入り込む。
【００２６】
その際、容器内の温度および圧力を調整することによって、繊維の膨潤の度合を容易に調整することができ、その膨潤の度合を調整することによって、イソプロピルメチルフェノールを繊維表面付近に局所的に存在させることができるので、繊維に付着させたイソプロピルメチルフェノールの抗菌性を最大限発揮することができる。
【００２７】
超臨界流体は、たとえば、容器を開放して、容器内を常温常圧にすることによって、容易に除去することができる。その際、膨潤した繊維は、膨潤前の状態まで収縮する。膨潤している繊維に付着しているイソプロピルメチルフェノールが、繊維が収縮する際に、繊維を構成する高分子鎖に挟み込まれることによって、繊維表面に強固に保持される。つまり、イソプロピルメチルフェノールが、いわゆるアンカー効果によって、繊維表面に強固に保持される。
【００２８】
以上より、この製造方法で製造された抗菌性繊維構造物は、イソプロピルメチルフェノールが、アンカー効果によって、繊維表面付近に強固に保持されている。したがって、この抗菌性繊維構造物は、洗濯などによってイソプロピルメチルフェノールが脱落することのない耐久性の高いものである。また、この抗菌性繊維構造物は、繊維表面付近に局所的にイソプロピルメチルフェノールが存在するので、抗菌性の高いものである。さらに、この抗菌性繊維構造物を製造する際に、繊維構造物を水洗したり、乾燥させたりする必要がないので、簡単な工程で製造することができる。
【００２９】
また本発明によれば、イソプロピルメチルフェノールは、３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールから選ばれる１種以上であることが好ましい。３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールは、抗菌性が高く、繊維構造物に付着されてもその抗菌性が落ちないので、製造された抗菌性繊維構造物は抗菌性の高いものとなる。また、本発明によれば、従来の方法より低温度での処理が可能であるので、比較的耐熱性が低い２−イソプロピル−５−メチルフェノールであっても、容易に繊維構造物に付着させることができる。
【００３０】
また本発明によれば、超臨界流体は、超臨界状態の二酸化炭素、窒素、水、炭化水素類およびアルコール類から選ばれる１種以上であることが好ましい。そうすることによって、難水溶性であるイソプロピルメチルフェノールを、界面活性剤および極性溶媒などの助剤を用いずに溶解させることができるので、容易に抗菌性繊維構造物を製造することができる。さらに、超臨界流体は、イソプロピルメチルフェノールを溶解させる力が強いので、イソプロピルメチルフェノールとの相溶性が低い水であっても超臨界状態にすることで、イソプロピルメチルフェノールを溶解させることができ、抗菌性繊維構造物を製造することができる。
【００３１】
また本発明によれば、上記製造方法によって製造される抗菌性繊維構造物である。この抗菌性繊維構造物は、抗菌剤であるイソプロピルメチルフェノールが、アンカー効果によって、繊維表面付近に強固に保持されている。したがって、この抗菌性繊維構造物は、洗濯などによってイソプロピルメチルフェノールが脱落することのない耐久性の高いものである。また、この抗菌性繊維構造物は、繊維表面付近に局所的にイソプロピルメチルフェノールが存在するので、抗菌性の高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明である抗菌性繊維構造物の製造方法は、充填工程と含浸工程とを含む。充填工程では、密閉した容器内に流体を供給して、容器内の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にすることによって、容器内に超臨界流体を充填する。含浸工程では、充填工程で容器内に充填した超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させる。
【００３３】
充填工程は、上記のように容器内に超臨界流体を充填する。超臨界流体とは、超臨界状態の流体である。超臨界状態とは、流体の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にした状態であり、超臨界流体は、気体の性質および液体の性質の中間の性質を示す。たとえば、超臨界流体の密度は、気体の密度の数百倍であり、液体の密度に近い。粘度は、液体の粘度の１／１０〜１／１００であり、気体の粘度に近い。熱伝導度は、気体の熱伝導度の１００倍程度であり、液体の熱伝導度に近い。
【００３４】
超臨界流体は、温度および圧力の変化により、物質の溶解力、溶解特性を大幅に変化させることができる性質を有しており、反応溶媒および抽出溶媒などとして用いると、超臨界流体は非常に優れた溶媒である。流体は、超臨界状態にすると、有機化合物であるイソプロピルメチルフェノールとの相溶性を高め、イソプロピルメチルフェノールを溶解させる力を向上させる。たとえば、水は、超臨界状態の水にすると、無機化合物の溶解力は低下するが、有機化合物の溶解力が向上する。水は、イソプロピルメチルフェノールとの相溶性が低いが、超臨界状態にすることによって、有機化合物であるイソプロピルメチルフェノールとの相溶性が高まり、超臨界状態の水にイソプロピルメチルフェノールを溶解させることができる。したがって、超臨界流体は、界面活性剤および極性溶媒などの助剤を用いずに、イソプロピルメチルフェノールを溶解させることができる。さらに、超臨界流体は繊維構造物を構成する合成繊維および半合成繊維などの繊維を膨潤させることができる。その際、容器内の温度および圧力を調整することによって、繊維の膨潤の度合を容易に調整することができる。
【００３５】
また、超臨界流体は、気体と同様、拡散しやすい性質を有しているので、超臨界流体に溶解されたイソプロピルメチルフェノールは、容器内に均一に分散される。
【００３６】
含浸工程で、超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させることによって、超臨界流体に溶解したイソプロピルメチルフェノールを、膨潤した繊維に接触させることができ、イソプロピルメチルフェノールを繊維に均一に付着させることができる。さらに、繊維は、膨潤しているので、イソプロピルメチルフェノールが繊維内に入り込む。その際、膨潤の度合を調整することによって、イソプロピルメチルフェノールを繊維表面付近に局所的に存在させることができるので、繊維に付着させたイソプロピルメチルフェノールの抗菌性を最大限発揮することができる。
【００３７】
また、超臨界流体は、容器内の圧力および温度の少なくともいずれか一方が臨界圧力および臨界温度より低いと、液体または気体になる。たとえば、容器内の圧力を臨界圧力以上のままで、容器内の温度を臨界温度より低くすると、液体に変化する。また、超臨界流体は、容器内の温度を臨界温度以上のままで、容器内の圧力を臨界圧力より低くすると、気体になる。
【００３８】
含浸工程後、容器内の圧力または温度を臨界圧力または臨界温度以下にすること、たとえば、容器を開放して、容器内を常温常圧にすることによって、超臨界流体が気体または液体となり、超臨界流体で膨潤していた繊維は、膨潤前の状態まで収縮する。膨潤している繊維に付着しているイソプロピルメチルフェノールが、繊維が収縮する際に、繊維を構成する高分子鎖に挟み込まれることによって、繊維表面に強固に保持される。つまり、イソプロピルメチルフェノールが、いわゆるアンカー効果によって、繊維表面に強固に保持される。また、容器内の圧力または温度を臨界圧力または臨界温度以下にすることによって、容器内の超臨界流体を容易に除去することができる。
【００３９】
以上より、この製造方法で製造された抗菌性繊維構造物は、抗菌剤であるイソプロピルメチルフェノールが、アンカー効果によって、繊維表面付近に強固に保持されている。したがって、この抗菌性繊維構造物は、洗濯などによってイソプロピルメチルフェノールが脱落することのない耐久性の高いものである。また、この抗菌性繊維構造物は、繊維表面付近に局所的にイソプロピルメチルフェノールが存在するので、抗菌性の高いものである。さらに、抗菌性繊維構造物を製造する際に、繊維構造物を水洗したり、乾燥させたりする必要がないので、簡単な工程で製造することができる。
【００４０】
また、充填工程は、イソプロピルメチルフェノールと繊維構造物とを収容した容器内の温度を流体の臨界温度以上になるように、容器を加温する加温工程と、容器内に、流体を供給する供給工程とを含む。その際、供給工程は、加温工程後に行う。
【００４１】
そうすることによって、流体を供給する前に、繊維構造物を予め加温しておくことで、繊維がより膨潤し、アンカー効果をより発揮し、耐久性の高い繊維構造物が得られる。
【００４２】
イソプロピルメチルフェノールは、イソプロピルメチルフェノールの位置異性体であれば、公知のイソプロピルメチルフェノールを用いることができ、たとえば、３−メチル−４−イソプロピルフェノール［ビオゾール（登録商標）］および２−イソプロピル−５−メチルフェノール（チモール）が挙げられる。イソプロピルメチルフェノールは、単独で使用してもよいし、複数の水溶性高分子化合物を混合して使用してもよい。３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールは、抗菌性が高く、繊維構造物に付着されてもその抗菌性が落ちないので、製造された抗菌性繊維構造物は抗菌性の高いものとなる。また、３−メチル−４−イソプロピルフェノールの融点は、１１０〜１１３℃であり、２−イソプロピル−５−メチルフェノールの融点は、４９〜５２℃である。したがって、３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールの融点は、比較的低いので、比較的低温で加熱工程および含浸工程などの処理を行うことができるので、安全性の点で優れている。また、比較的低温で含浸工程を行うことができるので、繊維構造物が熱によって傷むことが少ない。また、本発明によれば、従来の方法より低温度での処理が可能であるので、比較的耐熱性が低い２−イソプロピル−５−メチルフェノールであっても、容易に繊維構造物に付着させることができる。
【００４３】
また、イソプロピルメチルフェノールの添加量は、繊維構造物に対して０．０１重量％以上２０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１重量％以上１０重量％以下である。０．０１重量％より少ないと、充分に抗菌性を発揮させることができず、２０重量％より多いと、繊維構造物に付着されないイソプロピルメチルフェノールが多くなり、製造コストが高くなってしまう。
【００４４】
超臨界流体は、超臨界状態であれば、公知の流体を用いることができ、たとえば、超臨界状態の二酸化炭素、窒素、水、炭化水素類およびアルコール類などが挙げられ、超臨界状態の二酸化炭素であることが好ましい。流体は、単独で使用してもよいし、複数の流体を混合して使用してもよい。そうすることによって、難水溶性であるイソプロピルメチルフェノールを、界面活性剤および極性溶媒などの助剤を用いずに溶解させることができるので、容易に抗菌性繊維構造物を製造することができる。二酸化炭素は、臨界圧力が７．３８ＭＰａと比較的低圧であり、臨界温度が３１．０℃と比較的低温であるので、超臨界状態の二酸化炭素は、安全性の点で優れている。さらに、超臨界状態の二酸化炭素を除去する際、気体になるので、容易にイソプロピルメチルフェノールを回収することができる。また、含浸工程を比較的低温度で行うことができるので、繊維構造物が熱によって傷むことが少ない。また、超臨界流体は、常温常圧状態の流体とは溶解特性が異なり、水は、イソプロピルメチルフェノールを溶解させにくいが、超臨界状態の水にすることで、イソプロピルメチルフェノールを溶解させることができ、超臨界状態の水に膨潤する繊維構造物を用いても、抗菌性繊維構造物を製造することができる。
【００４５】
繊維構造物とは、糸、織物、編物、不織布などのことであり、繊維構造物を構成する繊維としては、公知の繊維を用いることができる。たとえば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン６（ポリカプロラクタム）およびナイロン６６（ポリヘキサメチレンアジポアミド）などのポリアミドなどの合成繊維、酢酸セルロース（アセテートセルロース）などの半合成繊維などが挙げられ、ポリエステルおよびアセテートセルロースが好ましい。繊維は、単独で使用してもよいし、複数の繊維を混合して使用してもよい。また、繊維構造物を構成する繊維の１本のフィラメントの繊度は、０．０５デシテックス以上３０００デシテックス以下が好ましい。
【００４６】
加温工程では、流体として二酸化炭素を用いた場合、容器内の温度が４０℃以上１５０℃以下まで加温することが好ましい。より好ましくは、５０℃以上１３０℃以下まで加温することであり、さらに好ましくは、８０℃以上１３０℃以下まで加温することである。４０℃より低いと、加圧しても二酸化炭素が安定した超臨界状態にはならず、１５０℃より高いと、繊維構造物を傷めてしまうおそれがある。イソプロピルメチルフェノールの融点以上に加温することによって、イソプロピルメチルフェノールが融解されて液状になるので、超臨界流体に速やかに溶解させることができる。したがって、処理時間を短くすることができ、より好ましい。
【００４７】
含浸工程では、流体として二酸化炭素を用いた場合、容器内の温度が４０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。４０℃より低いと、加圧しても二酸化炭素が超臨界状態にはならず、１５０℃より高いと、繊維構造物を傷めてしまうおそれがある。さらに、含浸工程では、流体として二酸化炭素を用いた場合、容器内の圧力が、８ＭＰａ以上であることが好ましい。８ＭＰａより低いと、加温しても二酸化炭素が安定した超臨界状態にはならない。また、容器内の圧力は、高いほど好ましく、容器内の圧力に上限はないが、容器の耐圧性などから、６０ＭＰａを超える値となることはほとんどないので、６０ＭＰａが上限値となる。また含浸工程の処理時間（含浸時間）は、１分間以上２時間以下であることが好ましい。１分間より短いと、イソプロピルメチルフェノールが繊維構造物に充分に付着させることができず、２時間より長いと、イソプロピルメチルフェノールが繊維構造物に付着される量が変わらず、無駄である。
【００４８】
図１は、本発明である抗菌性繊維構造物の製造方法によって抗菌性繊維構造物を製造する製造装置１を示す概略図である。
【００４９】
製造装置１は、ボンベ１０と、ポンプ１１と、容器１２と、恒温槽１３と、バルブ１４，１５とを含んで構成される。ボンベ１０は、流体が充填されている。ポンプ１１は、ボンベ１０から所定の圧力に加圧した流体を容器１２に供給する。ポンプ１１は、たとえば、流体を冷却して液体状態の流体を送液するポンプである。容器１２は、圧力調整弁が備えられており、容器内の圧力を一定に保つことができる。恒温槽１３は、容器１２を収納して、容器１２内の温度を調整する。
【００５０】
まず、容器１２中に、繊維構造物およびイソプロピルメチルフェノールを収容しておく。恒温槽１３は、容器１２内の温度が所定の温度となるように加温する。その後、流体が充填されたボンベ１０からポンプ１１により所定の圧力に加圧した流体を容器１２に供給する。この流体は、バルブ１４を介して供給され、バルブ１５を介して排出される。また、容器１２は、圧力調整弁およびバルブ１４，１５などによって、内部の圧力が所定の圧力となるように調整される。容器１２内の温度および圧力は、温度計および圧力計などによって測定される。恒温槽１３は、マグネットスターラを備え、容器１２にスターラチップを入れることによって、容器１２内の流体を攪拌する。また、容器１２内の流体を攪拌するために、恒温槽１３にマグネットスターラを備える代わりに、流体を循環させる循環ポンプを備えてもよいし、容器１２を回転させる装置を備えてもよい。
【００５１】
そうすることによって、イソプロピルメチルフェノールを溶解した超臨界流体を、繊維構造物の繊維に接触させることができ、イソプロピルメチルフェノールを繊維に均一に付着させることができる。
【実施例】
【００５２】
［製造方法］
（実施例１）
図１に示すような製造装置を用いる。容器１２は、容積が５０ｍｌの超臨界流体処理容器（日本分光株式会社製）を用いた。容器１２には、圧力調整弁としてバックプレッシャーレギュレータ（ＳＣＦ−Ｂｐｇ／Ｍ型、日本分光株式会社製）を備えている。ポンプ１１は、超臨界二酸化炭素送液ポンプ（ＳＣＦ−Ｇｅｔ型、日本分光株式会社製）を用いた。恒温槽１２は、恒温槽（ＳＣＦ−Ｓｒｏ型、日本分光株式会社製）を用いた。
【００５３】
まず、容器１２中に、繊維構造物としてポリエチレンテレフタレート布２ｇおよび抗菌剤として３−メチル−４−イソプロピルフェノール０．１ｇ（ポリエチレンテレフタレート布に対して５重量％）を収容し、恒温槽１３によって、容器１２内の温度を１２０℃まで加温した。その後、ポンプ１１によって、二酸化炭素を容器１２内に供給することによって、容器１２内の圧力を、２５ＭＰａまで加圧し、圧力調整弁およびバルブ１４，１５によって、容器１２内の圧力が２５ＭＰａに１時間保持した。そうすることによって、３−メチル−４−イソプロピルフェノールを溶解した超臨界二酸化炭素に、ポリエチレンテレフタレート布を１時間含浸させた。ポリエチレンテレフタレート布は、経糸緯糸ともに１６７デシテックス４８フィラメント（４８本のフィラメントを１本に束ねた状態の太さが１６７デシテックス）のポリエチレンテレフタレート糸からなる布を用いた。
【００５４】
（実施例２）
繊維構造物としてポリエチレンテレフタレート布を用いる代わりに、アセテートセルロース布を用いたこと以外、実施例１と同様である。アセテートセルロース布は、経糸が８３デシテックス２０フィラメントのアセテートセルロース糸、緯糸が１１１デシテックス６４フィラメントのアセテートセルロース糸からなる布を用いた。
【００５５】
（比較例１）
３−メチル−４−イソプロピルフェノール０．１ｇと界面活性剤０．３３ｇとを水５０ｇに分散させて、分散液を製造した。その分散液に、ポリエチレンテレフタレート布２ｇを１時間含浸させた。その際、分散液の温度が１２０℃になるように加温した。
【００５６】
（比較例２）
抗菌剤して３−メチル−４−イソプロピルフェノールを用いる代わりに、ヒノキチオールを用いたこと以外、実施例１と同様である。
【００５７】
［評価方法］
実施例１，２および比較例１，２によって製造された抗菌性繊維構造物を、ＪＡＦＥＴ（繊維製品新機能評価協議会）標準洗剤を使用し、ＪＩＳ Ｌ０２１７ １０３に準拠した洗濯方法によって、１００回洗濯し、風乾させた。洗濯前の抗菌性繊維構造物を初期布とし、１００回洗濯した後、風乾させた抗菌性繊維構造物を洗濯布とする。
【００５８】
実施例１，２および比較例１，２によって製造された抗菌性繊維構造物について、重量増加率および抗菌剤保持率を下記に示すように求め、抗菌性を下記に示す評価方法により評価した。
【００５９】
（重量増加率）
処理前の繊維構造物の重量Ａ（ｇ）および初期布の重量Ｂ（ｇ）を測定し、次式によって、重量増加率Ｃ(重量％）を求めた。
Ｃ（重量％）＝［Ａ（ｇ）−Ｂ（ｇ）］／Ａ（ｇ）×１００
【００６０】
（抗菌剤保持率）
さらに、洗濯布の重量Ｄ（ｇ）を測定し、次式によって、抗菌剤保持率Ｅ（％）を求めた。
Ｅ（％）＝［Ｄ（ｇ）−Ａ（ｇ）］／［Ｂ（ｇ）−Ａ（ｇ）］×１００
【００６１】
（抗菌性）
ＪＩＳ Ｌ１０９２に準拠した菌液吸収法（ＪＡＦＥＴによる統一試験法）に準拠した方法に、供試菌として黄色ブドウ球菌を使用して、処理前の繊維構造物、初期布および洗濯布の静菌活性値をそれぞれ求めた。社団法人繊維評価技術協議会の基準に基づいて、静菌活性値が２．２以上を抗菌性あり（有効）と評価した。
【００６２】
（評価結果）
実施例１によって製造された抗菌性繊維構造物は、重量増加率が１．９重量％であり、抗菌剤保持率が７８％であった。このことは、含浸工程で、繊維構造物、イソプロピルメチルフェノールおよび二酸化炭素のみしか用いていないことから、イソプロピルメチルフェノールが繊維構造物の重量に対して１．９重量％付着され、その付着されたイソプロピルメチルフェノールが１００回洗濯されても７８％付着されていたままであることを示す。処理前の繊維構造物の静菌活性値が１．７以下であったのに対して、初期布の静菌活性値が３．２であり、洗濯布の静菌活性値が２．５である。このことから、初期布および洗濯布ともに抗菌性があり、高い抗菌性と耐久性とを有する抗菌性繊維構造物が得られたことがわかった。
【００６３】
実施例２によって製造された抗菌性繊維構造物は、重量増加率が２．４重量％であり、抗菌剤保持率が５１％であった。このことから、イソプロピルメチルフェノールが繊維構造物の重量に対して２．４重量％付着され、その付着されたイソプロピルメチルフェノールが１００回洗濯されても５１％付着されていたままであることを示す。さらに、初期布の静菌活性値が５．９であり、洗濯布の静菌活性値が２．５である。このことから、初期布および洗濯布ともに抗菌性があり、高い抗菌性と耐久性とを有する抗菌性繊維構造物が得られたことがわかった。
【００６４】
比較例１によって製造された抗菌性繊維構造物は、重量増加率が８．１重量％であり、初期布の静菌活性値が５．９である。このことから、洗濯前の初期布は、抗菌性を有していることを示す。イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に対して５重量％しか添加していないにも関わらず、重量増加率が８．１重量％であるということは、処理時に用いた界面活性剤が繊維構造物に付着していると考えられる。しかしながら、抗菌剤保持率が０％であり、洗濯布の静菌活性値が１．７以下と処理前の繊維構造物の静菌活性値と同様であった。このことは、１００回洗濯することで繊維構造物からイソプロピルフェノールがほぼすべて脱落したと考えられる。以上から、比較例１によって製造された抗菌性繊維構造物は、耐久性の低いものであった。
【００６５】
比較例２によって製造された抗菌性繊維構造物は、重量増加率が０．２５重量％であり、抗菌剤保持率が０％であった。このことから、抗菌剤としてヒノキチオールを使用した場合は、繊維構造物にほとんど付着しないことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明である抗菌性繊維構造物の製造方法によって抗菌性繊維構造物を製造する製造装置１を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 製造装置
１０ ボンベ
１１ ポンプ
１２ 容器
１３ 恒温槽
１４，１５ バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉した容器内に流体を供給して、前記容器内の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にすることによって、前記容器内に超臨界流体を充填する充填工程と、
前記超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させる含浸工程とを含むことを特徴とする抗菌性繊維構造物の製造方法。
【請求項２】
前記イソプロピルメチルフェノールは、３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１記載の抗菌性繊維構造物の製造方法。
【請求項３】
前記超臨界流体は、超臨界状態の二酸化炭素、窒素、水、炭化水素類およびアルコール類から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１または２記載の抗菌性繊維構造物の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の抗菌性繊維構造物の製造方法によって製造されることを特徴とする抗菌性繊維構造物。
【請求項１】
密閉した容器内に流体を供給して、前記容器内の温度および圧力を、それぞれ臨界温度および臨界圧力以上にすることによって、前記容器内に超臨界流体を充填する充填工程と、
前記超臨界流体中で、イソプロピルメチルフェノールを繊維構造物に含浸させる含浸工程とを含むことを特徴とする抗菌性繊維構造物の製造方法。
【請求項２】
前記イソプロピルメチルフェノールは、３−メチル−４−イソプロピルフェノールおよび２−イソプロピル−５−メチルフェノールから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１記載の抗菌性繊維構造物の製造方法。
【請求項３】
前記超臨界流体は、超臨界状態の二酸化炭素、窒素、水、炭化水素類およびアルコール類から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１または２記載の抗菌性繊維構造物の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の抗菌性繊維構造物の製造方法によって製造されることを特徴とする抗菌性繊維構造物。
【図１】
【公開番号】特開２００７−２７７７５９（Ｐ２００７−２７７７５９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０５４９２（Ｐ２００６−１０５４９２）
【出願日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【出願人】（０００１８２２４７）サカイオーベックス株式会社 (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【出願人】（０００１８２２４７）サカイオーベックス株式会社 (35)
【Ｆターム（参考）】
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