(57)【要約】【課題】不織布に光触媒の機能を効果的に付与する。【解決手段】光触媒機能付与不織布は、素材となる不織布に紡糸された繊維が一方向に配列されかつ延伸された延伸一方向配列不織布から構成される。延伸一方向配列不織布の片面または両面には光触媒が塗布されている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる不織布の少なくとも片面に、アナターゼ型酸化チタンまたはアモルファス型酸化チタンの微粒子を付着させる工程と、
前記微粒子を付着させた不織布を、前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度で加熱処理する工程とを有する光触媒機能付与不織布の製造方法。
【請求項２】
前記微粒子を付着させる工程は、
前記微粒子を含む溶液を前記不織布の少なくとも片面に塗布する工程と、
前記微粒子を塗布した不織布を乾燥させる工程とを有する、請求項１に記載の光触媒機能付与不織布の製造方法。
【請求項３】
熱可塑性樹脂からなる不織布の少なくとも片面に、アナターゼ型酸化チタンまたはアモルファス型酸化チタンの微粒子を付着させ、前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度で加熱処理された光触媒機能付与不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒による機能が付与された不織布およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンに代表される光触媒は、光エネルギーを受けて、物質を酸化還元作用により分解する触媒である。光触媒を合成樹脂成形品に適用することによって、光触媒のこうした作用を利用して、空気浄化性、抗菌性、防黴性といった機能を合成樹脂成形品に付与することは既に知られている。例えば特許文献１には、光触媒による機能を付与した合成樹脂成形品として、プラスチックフィルムの表面に光触媒粒子が担持されたフィルム素材が開示されている。
【０００３】
酸化チタンの中でも光触媒としての機能が高いのは、アナターゼ型酸化チタンと言われている。その光触媒としての機能は、酸化チタンの粒子径に依存する。酸化チタンの粒子径を調整する方法として、加熱処理があり、その処理温度は、一般には約３００℃〜６００℃である（特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３４８４４７０号公報
【特許文献２】特開２００４−１６０３５９（［００１４］、［００１５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フィルムのような素材に光触媒による機能を付与する場合は、溶媒中に光触媒を分散させた溶液をフィルムの表面に塗布すればよい。しかし、光触媒を適用する素材が不織布である場合、溶液の一部が不織布の繊維間部に浸透してしまうため、光触媒が効果的に機能しないことがある。光触媒を効果的に機能させるためには加熱処理を行うことが考えられるが、一般的にいわれている３００℃〜６００℃の加熱処理では不織布自身が溶融してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、光触媒の機能が効果的に付与された不織布およびその製造方法を提供することを目的とする。
【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者らが鋭意検討を重ねた結果、光触媒を不織布に適用する場合は、一般的にいわれている加熱処理温度よりも低い温度での加熱処理であっても光触媒としての機能を強化できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明の光触媒機能付与不織布の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる不織布の少なくとも片面に、アナターゼ型酸化チタンまたはアモルファス型酸化チタンの微粒子を付着させる工程と、微粒子を付着させた不織布を、熱可塑性樹脂の融点未満の温度で加熱処理する工程とを有する。
【０００８】
本発明の光触媒機能付与不織布の製造方法において、不織布に微粒子を付着させる工程は、微粒子を含む溶液を不織布の少なくとも片面に塗布する工程と、微粒子を塗布した不織布を乾燥させる工程とを有していてもよい。
【０００９】
本発明の光触媒機能付与不織布の製造方法では、光触媒の微粒子を不織布に付着させた後、加熱処理を施すことによって光触媒としての機能が強化される。この際、加熱処理温度は、不織布を構成する熱可塑性樹脂の融点未満の温度である。したがって、光触媒の微粒子を付着させた不織布に加熱処理を施しても、不織布としての形態を維持したまま光触媒が効果的に機能する。
【００１０】
本発明の光触媒機能付与不織布は、熱可塑性樹脂からなる不織布の少なくとも片面に、アナターゼ型酸化チタンまたはアモルファス型酸化チタンの微粒子を付着させ、熱可塑性樹脂の融点未満の温度で加熱処理されたものである。
【００１１】
このように、光触媒の微粒子を付着させた不織布を、その不織布を構成する熱可塑性樹脂の融点未満の温度で加熱処理して構成することにより、光触媒の機能が効果的に発揮される光触媒機能付与不織布が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上述のように加熱処理温度を規定することによって、不織布としての形態が維持され、かつ光触媒の機能を効果的に付与させた光触媒機能付与不織布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】
【００１３】
次に、本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
本発明による光触媒機能付与不織布は、素材となる不織布（以下、単に不織布という）の少なくとも片面に光触媒を付着させ、その後、後述する所定の温度で加熱処理したものである。
【００１５】
不織布としては、カード不織布やスパンボンド不織布（狭義のスパンボンド不織布だけでなく、メルトブロー法によるもの、フラッシュ紡糸法によるものなどを含む）に代表される乾式不織布、および抄紙法によって作られる湿式不織布のいずれを用いることもできる。
【００１６】
不織布は、熱可塑性樹脂から紡糸された繊維を有しており、不織布を構成する熱可塑性樹脂としては、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロンやポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル等のように、フラットヤーンや産業資材繊維として使用される樹脂が挙げられる。それらの中でも特に、ポリプロピレンやポリエステルが、コストや取り扱いなどの点で優れている。
【００１７】
不織布へ付着させる光触媒は、アナターゼ型酸化チタンまたはアモルファス型酸化チタンの微粒子である。不織布への光触媒の付着は、アナターゼ型酸化チタンまたはアモルファス型酸化チタンの微粒子を含む溶液を、不織布の光触媒機能を必要とする面（片面または両面）に塗布し、その後、溶液を塗布した不織布を乾燥させて溶媒を除去することによって行うことができる。溶液は不織布の片面または両面に塗布され乾燥されるが、実際には繊維間に溶液が浸透しているので、溶液が浸透した部分では、光触媒は不織布の内部においても繊維表面に付着している。微粒子を含む溶液の塗布には、浸漬法、スプレーコート法、ロールコート法、ブレードコート法など、任意の塗布方法を適用することができる。
【００１８】
光触媒の微粒子を付着させた不織布は、その後、加熱処理される。この加熱処理によって、光触媒の微粒子は結晶化が進み、光触媒としての機能が向上する。加熱処理の温度は、不織布を構成する樹脂の融点未満の温度である。
【００１９】
加熱処理温度は、酸化チタンの微粒子の結晶化に大きく影響し、温度が高いほど結晶粒の粒径は大きくなる。結晶粒の粒径が大きいほど、光触媒としての機能は向上する。ただし、粒径が大きすぎると、表面積の占める割合が大きくなるので、光触媒としての機能は低下する傾向にある。以上のことから、一般的にいわれている最適な加熱処理温度は、前述したように、３００℃〜６００℃とされる。
【００２０】
しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、不織布に光触媒を適用した場合は、それよりもかなり低い温度、具体的には２００℃未満といった樹脂の融点に達しないような温度でも、光触媒としての機能を強化できることがわかった。例えば、ポリエステルの融点は約２６０℃であるので、不織布をポリエステルで構成した場合は、それよりも十分に低い温度で加熱処理を行うことができる。不織布を構成する樹脂の融点未満の温度での加熱処理が可能であることにより、フィラメントを溶融させることなく、不織布としての形態を維持したまま、抗菌性、防黴性、脱臭性、空気浄化性、自己クリーニング性といった、光触媒の機能を効果的に発揮することができる光触媒機能付与不織布が得られる。
【００２１】
加熱処理温度は、不織布を構成する樹脂の融点未満の温度であることが必要であるが、樹脂の融点より１０℃以上低い温度であることが、より好ましい。加熱処理によって樹脂の融点近くまで不織布が加熱されると、樹脂の種類によっては繊維同士が一体化するなど不織布としての体をなさなくなる程度に繊維が軟化してしまうこともある。このことは、その樹脂の融点との差が１０℃未満の場合に発生し易い。そこで、加熱処理温度を、この不織布を構成する樹脂の融点より１０℃以上低い温度とすることで、不織布としての形態をより安定して確保することができる。
【００２２】
光触媒を付着させた不織布への加熱処理は、光触媒の微粒子の結晶化を進行させるという点で重要であり、その点では、加熱処理温度は、結晶化の進行が促進される温度以上であることが好ましい。その温度は１３０℃以上であり、より好ましくは１５０℃以上である。加熱処理温度が１３０℃未満では、不織布の開口率や繊維の配列性などによっては、加熱処理による効果が十分でない場合がある。
【００２３】
不織布に光触媒を適用した場合に、より低い加熱処理温度で光触媒としての機能が強化される理由は、以下のとおりであると考えられる。一般には、光触媒は面状の基材表面に適用される。光触媒は、光を受ける面積が大きいほど、その機能が効果的に発揮される。不織布の表面に光触媒を適用した場合は、光触媒は繊維の表面に付着しているので、微視的に見ると、不織布の表面は繊維の配列や絡み合いなどに起因する無数の凹凸が存在しており、実際に光を受ける面積は単純な面に比較して格段に大きくなる。したがって、不織布に光触媒を適用した場合は、より小さな粒径の結晶粒でも光触媒としての機能が発揮されるものと考えられる。
【００２４】
上記のように光を受ける面積が光触媒の機能に影響すると考えると、本発明では、不織布の中でも、見かけ上の表面積（不織布自体の外形状から得られる表面積）に対して実質的な表面積（各繊維の表面積を考慮した表面積）ができるだけ大きい不織布を用いるのが好ましい。その意味では、様々な分野で一般に用いられているスパンボンド不織布でも本発明の効果は十分に得られるが、メルトブロー不織布を用いるのがより好ましく、さらには、延伸一方向配列不織布あるいは複数の延伸一方向配列不織布を繊維の配列方向が直交するように積層した直交積層不織布を用いるのが最も好ましい。
【００２５】
延伸一方向配列不織布は、熱可塑性樹脂から紡糸された多数のフィラメント（繊維）がほぼ一方向に配列され、かつその配列方向に延伸された構成を有している。フィラメントは、紡糸段階では通常の不織布と同様に繊度（太さ）が２〜３ｄＴｅｘであるが、これをフィラメントの配列方向に５〜１０倍に延伸することにより、延伸後の繊度は１．５ｄＴｅｘ以下とされる。この延伸により、延伸一方向配列不織布は、フィラメントの配列方向（延伸方向）に高い引張強度を有する。
【００２６】
延伸一方向配列不織布には、大きく分けて、縦延伸不織布と横延伸不織布とがある。縦延伸不織布とは、不織布を製造する際の送り方向（ＭＤ：Machine Direction）にフィラメントが配列されかつ延伸された不織布である。横延伸不織布とは、不織布を製造する際の送り方向と直角な方向である横方向（ＣＤ：Cross Direction）、すなわち不織布の幅方向にフィラメントが配列されかつ延伸された不織布である。
【００２７】
延伸一方向配列不織布は、フィラメントがほぼ一方向に配列され、かつ、フィラメント自身が延伸されていることから、フィラメント同士の重なり合いが少なく、フィラメント間の空隙も小さく、しかもフィラメント自身の径も小さいため、目付むらが少ない均一な、厚さが薄くて緻密な不織布となる。その結果、延伸一方向配列不織布の全体に対して光触媒を均一に付着させるのが容易であり、延伸一方向配列不織布も、その全面が均一に効率よく光を受けることができ、さらに延伸一方向配列不織布自身も光の透過性が優れており、結果として、光触媒による機能が効率よく働く。しかも延伸一方向配列不織布は、フィラメントが延伸されていることにより、小さなフィラメント径で高い機械的強度を有する。そのため、目付むらが少ないこととも相まって、低目付でも不織布としての体を成しやすく、極めて低目付で一定の強度を持った姿で不織布を製造することができる。延伸一方向配列不織布は、低目付になればなるほど、光の透過性が高まり、光触媒による機能を発現させるのには有利になる。
【００２８】
一方、直交積層不織布は、２枚の延伸一方向配列不織布を、フィラメントの配列方向が互いに直交するように積層したものである。延伸一方向配列不織布には、上述した縦延伸不織布および横延伸不織布のいずれを用いることもでき、それらの組み合わせも任意である。両者の組み合わせで最も好ましいのは、縦延伸不織布と横延伸不織布との組み合わせであり、これにより、繋ぎ目のない連続した直交積層不織布とすることができる。延伸一方向配列不織布の積層には、熱エンボス法を用いることができる。直交積層不織布に高い表面平滑性が要求される場合には、熱カレンダー処理によって行うこともできる。
【００２９】
延伸一方向配列不織布への光触媒の付着は、積層前に行ってもよいし、積層後に行ってもよい。また、延伸一方向配列不織布の積層前、積層後のいずれの場合でも、光触媒を塗布する面は、使用時に光を受ける方向に応じて適宜定めることができる。
【００３０】
素材となる不織布として直交積層不織布を用いることにより、縦方向および横方向の強度バランスに優れた光触媒機能付与不織布とすることができる。
【００３１】
光触媒機能付与不織布は、単独で用いてもよいが、用途によっては他の基材と積層して用いてもよい。積層される基材としては、フィルム、紙、合成紙、他の不織布、プラスチックネットなどを挙げることができる。
【００３２】
また、本発明では、単一の種類の樹脂だけでなく複数種類の樹脂を複合して構成した不織布を用いることもできる。この場合、繊維自体を芯鞘構造や混紡繊維とするなど複合繊維としてもよいし、繊維自体は単一の種類の樹脂で形成し、その繊維を複数種類の樹脂で組み合わせることによって構成してもよいし、これらを組み合わせてもよい。また、不織布を複数種の熱可塑性樹脂で構成した場合の、光触媒の微粒子付着後の加熱処理温度は、不織布を構成する熱可塑性樹脂のうち最も融点の低い熱可塑性樹脂の融点未満の温度とすることができる。
【００３３】
また、不織布を複数種の熱可塑性樹脂で構成する場合も、加熱処理温度を、不織布を構成している主たる熱可塑性樹脂の融点より１０℃以上低い温度とすることが、より好ましい。ここで、不織布を構成している主たる熱可塑性樹脂とは、不織布を構成する熱可塑性樹脂の中でも強度を担っている樹脂であり、別の観点でいえば最も融点の高い樹脂である。強度を担う樹脂は、不織布の製造プロセス中においても、不織布を熱収縮させることなく高い寸法安定性をもって製造できるようにする働きを有している。加熱処理によって、強度を担う樹脂の融点近くまで不織布が加熱されると、強度を担う樹脂は軟化し、本来の機能を果たすことができなくなるおそれがある。このことは、融点との差が１０℃未満の場合に顕著である。そこで、加熱処理温度を、この不織布の強度を担う樹脂の融点より１０℃以上低い温度とすることで、単一の樹脂で構成した場合の効果に加え、不織布の寸法安定性を確保することができる。
【００３４】
本発明の光触媒機能付与不織布の用途例について、利用する光触媒の機能とともに表１にまとめる。なお、表１は、利用する光触媒の機能で用途を分類しているので、複数種の機能を利用する用途については重複して記載されている。
【００３５】
【表１】
2006233377.tif 000002
【実施例】
【００３６】
以下に、本発明の具体的な実施例を比較例とともに説明する。
【００３７】
〈実施例１〉
サンプルの作製：東洋紡（株）製のポリエステルスパンボンド不織布「エクーレ」（登録商標）（品番：６３０１Ａ、目付：３０ｇ／ｍ2を１２ｃｍ×１０ｃｍの長方形に切り出した。切り出した不織布を、（有）鯤コーポレーション製のアモルファス型酸化チタン水溶液（品番：ＰＴＡ−１７０、固形分濃度：１．７ｗ％）中に、完全に浸漬させた。６０秒間の浸漬後、水溶液中から不織布を引き上げた。引き上げた不織布を、冷暗所で２４時間自然乾燥して水分を除去し、不織布に光触媒の微粒子を付着させた。乾燥した不織布に、熱風式のファインオーブンにて１５０℃、１時間の加熱処理を施し、その後、常温にて１時間放置して常温に戻した。以上の一連の工程によってサンプルを作製した。ちなみに、本サンプルの作製に用いたスパンボンド不織布を構成するポリエステルの融点は２５５℃であり、加熱処理を施してもサンプルは不織布としての形態が維持されていた。
【００３８】
評価：上述の手順で作製したサンプルの抗菌性能を評価した。評価にあたっては、サンプルに紫外線を照射して菌の培養を行ったこといがいは、ＪＩＳＬ１９０２定量的抗菌性試験方法をベースとした。具体的には、予め滅菌処理を施した石英製のセル（光触媒が機能するのに必要な紫外線を遮断しないために石英素材を使用した。）に導入した。導入したサンプルに、１±０．３×１０5ＣＦＵ／ｍｌに調製した黄色ブドウ球菌懸濁液を１００μｌ接種し、セルを密栓した。これを恒温器に入れ、３７±１℃の雰囲気中で蛍光灯（消費電力：２３Ｗ、照度：２３６０Ｌｘ）の光を照射した状態で、１８時間の培養を行った。蛍光灯とサンプルとの距離は２０ｃｍとした。培養後のセルに洗い出し用の生理食塩水を２ｍｌ加えて菌を震盪分散し、これを適宜倍率で希釈して寒天培地に滴下した。菌を滴下した寒天培地を３７±１℃の恒温器内で４４時間、倒置培養してコロニーを育成させた。培養後の育成コロニー数（ＣＦＵ）を数え、希釈倍率を乗じて菌数を算出して評価結果とした。
【００３９】
〈実施例２〉
サンプルの作製：光触媒の微粒子を付着させた後の加熱処理条件を、１３０℃、１時間としたこと以外は実施例１と同様にしてサンプルを作製した。
【００４０】
評価：実施例１と同様の評価を行った。
【００４１】
〈実施例３〉
サンプルの作製：光触媒として、（有）鯤コーポレーション製のアナターゼ型酸化チタン水溶液（品番：Ｔ０２４０、固形分濃度：２．４ｗ％）を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてサンプルを作製した。
【００４２】
評価：実施例１と同様の評価を行った。
【００４３】
〈実施例４〉
サンプルの作製：光触媒として、（有）鯤コーポレーション製のアナターゼ型酸化チタン水溶液（品番：Ｔ０２４０、固形分濃度：２．４ｗ％）を用いたこと以外は、実施例２と同様にしてサンプルを作製した。
【００４４】
評価：実施例１と同様の評価を行った。
【００４５】
〈比較例１〉
サンプルの作製：光触媒の微粒子を付着させた後の加熱処理を行わなかったこと以外は実施例１と同様にしてサンプルを作製した。
【００４６】
評価：実施例１と同様の評価を行った。
【００４７】
〈比較例２〉
サンプルの作製：光触媒の微粒子を付着させた後の加熱処理を行わなかったこと以外は実施例２と同様にしてサンプルを作製した。
【００４８】
評価：実施例１と同様の評価を行った。
【００４９】
実施例１〜４、比較例１，２の評価結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
2006233377.tif 000003
【００５１】
評価結果より、次のことがわかる。実施例１，３から、アモルファス型酸化チタンおよびアナターゼ型酸化チタンのいずれの場合も、１５０℃の加熱処理を施すことで、優れた抗菌性能を付与することができる。実施例２，４から、アモルファス型酸化チタンおよびアナターゼ型酸化チタンのいずれの場合も、１３０℃の加熱処理であっても、加熱処理を施さない場合（比較例１，２）と比較して、抗菌性能は優位差をもって改善されている。本来、光触媒機能自体はアナターゼ型の方が優れているといわれている。実施例２と実施例４を比較すると、アモルファス型の方が優れた抗菌性能を示している。これは、アモルファス型の方が、不織布に塗布したときの付着性が良いためであると推測される。