(57)【要約】【課題】フィルター素材等に使用した場合に優れた殺菌・抗菌機能を持つ微細繊維を提供すること。【解決手段】殺菌・抗菌機能を有するヨウ素を樹脂原料に複合化させることにより調製した、ヨウ素が複合化された水溶性樹脂を樹脂原料として用いて樹脂溶液を調製し、それを用いて静電紡糸して得られるヨウ素含有微細繊維、即ち、ヨウ素が複合化された水溶性樹脂含有成分を静電紡糸して得られる、ヨウ素含有微細繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨウ素が複合化された水溶性樹脂含有成分を静電紡糸して得られる、ヨウ素含有微細繊維。
【請求項２】
水溶性樹脂がポリビニルピロリドンである請求項１記載のヨウ素含有微細繊維。
【請求項３】
平均繊維径が０．０１〜１０μｍの範囲である請求項１又は２記載のヨウ素含有微細繊維。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか記載の繊維からなる不織布。
【請求項５】
ヨウ素が複合化された水溶性樹脂含有成分を静電紡糸法により繊維化する、ヨウ素含有微細繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヨウ素含有微細繊維及びその製造方法、ならびに当該繊維からなる不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、殺菌・抗菌剤としては、トリアゾール系、アルコール系、フェノール系、アルデヒド系、カルボン酸系、エステル系、エーテル系、ハロゲン系、トリアジン系、イミダゾール系、チアゾール系、ジスルフィド系、チオカーバメート系等の所謂有機合成で得られる有機系の殺菌・抗菌剤と、銀などの金属イオン系、ホウ酸系、イオウ系、ヨウ素系等の無機系の殺菌・抗菌剤が良く知られている。
【０００３】
中でも、ヨウ素は古くから殺菌・抗菌効果があることがよく知られており、人体に対して比較的安全であることから、各種の用途に用いられている。このようなヨウ素系の殺菌・抗菌剤としては、ポリビニルピロリドンに分子ヨウ素が錯体を形成したポビドンヨードが広く知られている。ポビドンヨードは、通常は１０重量％程度の水溶液として使用されているが、繊維基材の表面にポビドンヨードを担持して抗菌性のシートを得ることが検討されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１‐８９９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法では、繊維の表面にポビドンヨードを水溶性ポリマーなどを介して担持させるため、繊維表面からの脱落といった問題があった。
【０００５】
本発明は、例えば、フィルター素材等に使用した場合に優れた殺菌・抗菌機能を持つ微細繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題に対し種々検討を進めた結果、ヨウ素が複合化された水溶性樹脂を静電紡糸法により繊維化することにより、殺菌・抗菌機能を持つ微細繊維が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
即ち、本発明は、
〔１〕  ヨウ素が複合化された水溶性樹脂含有成分を静電紡糸して得られる、ヨウ素含有微細繊維、
〔２〕  前記〔１〕記載の繊維からなる不織布、及び
〔３〕  ヨウ素が複合化された水溶性樹脂含有成分を静電紡糸法により繊維化する、ヨウ素含有微細繊維の製造方法
に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の微細繊維は、殺菌・抗菌機能を有するヨウ素を含有する樹脂を原料に用いて繊維を製造するため、殺菌・抗菌剤が繊維から脱落することなく安全に使用できる。また、微細繊維を製造するときに樹脂の溶解溶剤として水を使用しているため、製造時の引火・爆発の危険が無く、また溶剤の回収が必要ないため、製造コストの低減が図れるという長所もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、ヨウ素が複合化された水溶性樹脂含有成分を静電紡糸して得られるヨウ素含有微細繊維であり、前記繊維の製造に殺菌・抗菌機能を有するヨウ素を含有する樹脂を原料として用いることに大きな特徴を有する。本発明においては、ヨウ素が複合化された水溶性樹脂を静電紡糸法により繊維化することにより、ヨウ素が繊維表面から脱落することなく繊維の構造中に保持された微細繊維を、安全で、かつ低コストで製造することができる。なお、本明細書において、「複合化」とは、ヨウ素が水溶性樹脂と一体化していることを意味する。
【００１０】
本発明において、ヨウ素が複合化する水溶性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアルキレンオキシド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエーテルグリコール系樹脂、ポリビニルピロリドン系樹脂、澱粉類、また水溶性になるように分子量を小さくしたキチン・キトサンなどが挙げられる。これらの中でも、より安定的にヨウ素を複合化できる観点から、ポリビニルピロリドン系樹脂、分子量調整を行ったキチン・キトサンが好ましく、ポリビニルピロリドンがより好ましい。
【００１１】
ヨウ素が複合化する水溶性樹脂の分子量は水溶性樹脂を一度水に溶解し、その後繊維化する時に効率よく製造するという観点から、３，０００〜３，０００，０００が好ましく、５，０００〜１，５００，０００がより好ましく、６，０００〜１，３００，０００がさらに好ましい。なお、本明細書において、樹脂の分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定される。
【００１２】
水溶性樹脂とヨウ素を複合化する方法については特に限定されない。例えば、水溶性樹脂を水に溶解した後、水に溶解したヨウ素と混合し、所定の温度で処理する方法、水溶性樹脂とヨウ素を密閉容器で混合、加熱することにより、昇華したヨウ素を水溶性樹脂に吸着、複合化させる方法等が挙げられる。また、水に溶解した水溶性樹脂とヨウ素を混合する際にヨウ素を予めシクロデキストリン等に包接させておいてもよい。
【００１３】
ヨウ素が複合化された水溶性樹脂の具体例としては、ポリビニルピロリドンに分子ヨウ素が錯体を形成したポビドンヨードが挙げられ、米国International  Specialty  Products（IPS）社から「ＰＶＰ−ＩＯＤＩＮＥ」として市販されているものが利用できる。
【００１４】
本発明におけるヨウ素が複合化された水溶性樹脂含有成分は、ヨウ素が複合化された水溶性樹脂を含有するものであるが、本発明の目的を損なわない範囲で、これらに加え、水溶液の濃度調整、あるいは微細繊維の径を調整するために、他の水溶性樹脂や水溶性物質を添加してもよい。ヨウ素が複合化された水溶性樹脂の含有量は、前記成分中、５〜１００重量％が好ましく、１０〜１００重量％がより好ましい。
【００１５】
添加され得る他の水溶性樹脂や水溶性物質の具体例としては、澱粉類、天然物から採取精製されたグァーガム、ローカストビーンガム等の各種ガム類、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等のアルギン酸類、ゼラチン類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルルロース等のセルロース誘導体、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリル酸エステル共重合体等のアクリル酸系樹脂、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドンと酢酸ビニル等との共重合体等のビニルピロリドン系重合体、イソブチレン-無水マレイン酸共重合体、メチルビニルエーテル-無水マレイン酸共重合体、スチレン-マレイン酸エステル共重合体等の無水マレイン酸共重合体のアルカリ溶解液、この他、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子が挙げられる。
【００１６】
他の水溶性樹脂の分子量は水分が蒸発したときに繊維として得られる範囲のものであればよい。具体的には、所望の水溶液粘度を確保する観点から、３,０００〜３,０００,０００が好ましく、５,０００〜１,５００,０００がより好ましい。分子量が３，０００未満では繊維強度が確保しにくく、３,０００,０００を超えると水への溶解性が悪くなり、上述の濃度範囲での粘度の確保が難しくなる。
【００１７】
本発明においては、ヨウ素が複合化された水溶性樹脂含有成分を静電紡糸法により微細繊維化する。静電紡糸法はエレクトロスピニング法とも呼ばれ、１μｍ以下の径を持つ繊維の製造方法として数十年以上前に発見された方法であるが、最近になっていわゆるナノスケールの微細繊維が有機ＥＬ素子、電池セパレーター、電子ペーパー、電磁波シールド材等への用途のニーズが拡大したこともあり再度注目を集めている。
【００１８】
静電紡糸法では、２〜１００ｋＶ、多くの場合５〜５０ｋＶに設定された電極の一方にセットされた細いノズルより樹脂溶液を他方の電極に向けて放出することにより、他方の電極上に通常は積層された形で微細繊維を得ることができる。
【００１９】
本発明では樹脂溶液としてヨウ素が複合化された水溶性樹脂の水溶液が用いられる。前記樹脂溶液では樹脂の溶解溶剤として水を使用しているため、製造時の引火・爆発の危険が無く、また溶剤の回収が必要ないため、製造コストの低減を図ることができる。得られる微細繊維の径は、水溶性樹脂の特性にもよるが、水溶性樹脂の分子量、水溶液の粘度、水溶液の濃度、水溶液を供給するノズル径、水溶液の供給速度、２極間の電圧、２極間の距離等種々の要因により変えることができる。これらの要因は得られる微細繊維の径を決定するのに各々独立して影響を与えるものではなく、それぞれの要因がお互いに影響を及ぼしあっている。
【００２０】
水溶液から繊維化にいたるのは、電極にセットされたノズルから放出された水溶液が積層側の他の電極に至るまでの間に、溶媒である水を蒸発させながら静電反発等により微細液滴化・微細繊維化が進むことによるものと考えられるが、この遷移している状態を好適化させるために水溶液の粘度は１つの要因となる。本発明で使用可能な水溶液の粘度範囲としては５〜１００００ｍＰｓ・ｓが好ましく、５〜６０００ｍＰｓ・ｓがより好ましい。水溶液粘度が５ｍＰｓ・ｓ未満では積層側の電極に至る前に繊維化することなく液滴の分散が起こる。また粘度が１００００ｍＰ・ｓより大きいとノズルからの供給が難しいだけでなく繊維径の調整が難しくなる。なお、本明細書において、水溶液の粘度は、２５℃における粘度のことであり、Ｂ型粘度計により測定される。
【００２１】
水溶液の濃度は、繊維化が可能である範囲で出来る限り濃い濃度が好ましい。具体的には０．５〜７０重量％が好ましく、０．５〜５０重量％がより好ましい。濃度が０．５重量％未満では電極間移動中での乾燥が進まず、それが静電反発にも影響するためか繊維の微細化がうまく行われない。濃度が７０重量％を超える場合には水溶液粘度を確保するために水溶性樹脂の分子量を小さくする必要などが生じ、分子量の低下が繊維化を難しくするため好ましくない。
【００２２】
静電紡糸法において、水溶液を供給するノズルの径は、目的とする微細繊維の径、使用する水溶性樹脂の種類、水溶液濃度、粘度により選択され、通常０．０５〜３ｍｍのものが好ましく使用される。また繊維径の細いものを得るためには、ノズル径が細いほうが良好な結果が得られる場合がある。この場合のノズル径は、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．１〜０．２５ｍｍのノズルが使用される。
【００２３】
微細繊維を製造するために与える２極間の電圧は、目的とする微細繊維の径により上述の各種要因を変更させながら適切に設定すればよく、通常５〜５０ｋＶの範囲で選択される。
【００２４】
電極間の距離、すなわちノズル先端と積層させる電極（巻き取り機）との距離は微細繊維の径、微細繊維の含水率に影響を与えるが、本発明においては、５〜３０ｃｍに設定することが好ましい。なお、本明細書において、ノズルと巻き取り機との間の距離とは、ノズルから樹脂溶液が放出される方向に対して垂直に巻き取り機が設置された場合の、ノズルと巻き取り機との間の最短距離のことを意味する。
【００２５】
ヨウ素を複合化させた水溶性樹脂水溶液の供給速度は、目的とする微細繊維の径により、各種要因を変更させながら適切な値、例えば、１個のノズル当たり０．０１〜０．３ｍＬ／ｍｉｎに設定にすればよい。供給速度が速すぎると、溶媒である水の蒸発が十分に行われず、液滴の静電反発が十分に進行しない等の影響で、所望の微細繊維が得られない。逆に供給速度が遅すぎると微細繊維の生産性が悪くなるため好ましくない。
【００２６】
本発明においては、上記条件を適宜設定することにより微細繊維が得られる。本発明における「微細繊維」とは、平均繊維径が１０μｍ以下の繊維を意味し、本発明により平均繊維径が好ましくは０．０１〜１０μｍ、より好ましくは０．０３〜５μｍの範囲のヨウ素含有微細繊維が得られる。本明細書において、平均繊維径は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
【００２７】
静電紡糸法においては、通常、微細繊維が電極上に積層された形で得られるため、これを不織布として利用することができる。従って、本発明では、本発明の微細繊維からなる不織布を提供する。本発明の不織布を、例えばフィルターとして使用する場合、繊維が微細化されているため粉塵・バクテリア等の直接の捕集効果が向上する。また、微細繊維中にヨウ素が含有されているために、殺菌・抗菌効果が一層大きくなる。また、電極上に得られた不織布に撚りを掛けることにより数本の微細繊維が集まった撚糸にすることもできる。
【実施例】
【００２８】
以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００２９】
静電紡糸は図１記載の装置を用いて行った。なお、巻き取り機部の金網は、ノズルから樹脂溶液を放出する方向に対して垂直に設置された。また、得られた繊維は電子顕微鏡（日本電子社製、JSM-6390LA型）を用いて繊維状態を確認し、平均繊維径は、前記顕微鏡を用いて、任意に３０本の繊維の繊維径を計測して、平均を算出することにより得た。繊維からのヨウ素の脱離の程度は、得られた繊維をガラス等の密閉容器に保存し（４８時間）、ガラス壁等に昇華したヨウ素の付着状態を観察することにより判定した。
【００３０】
実施例１
ポピドンヨード（ＩＳＰ社製ＰＶＰ−ＩＯＤＩＮＥ、分子量５０，０００）１０ｇを水１０ｇに溶解し、５０重量％濃度のポピドンヨード溶解液を調製した（溶液粘度６，０００ｍＰａ・ｓ）。図１に示した静電紡糸装置に得られた溶解液を仕込み、ノズル（０．２２ｍｍφ）と巻き取り機部の金網との間の距離を１０ｃｍとして、２極間に電圧を印加（２０ｋＶ）し、静電紡糸を実施した。得られた繊維の平均繊維径は１．１μｍでヨウ素の脱離もない良好なものであった。
【００３１】
実施例２
ポピドンヨード（ＩＳＰ社製ＰＶＰ−ＩＯＤＩＮＥ、分子量５０，０００）３ｇとポリビニルピロリドン（ＩＳＰ社製、ＰＶＰ  Ｋ９０、分子量１，３００，０００）７ｇを水４０ｇに溶解し、２０重量％濃度の混合溶液を調製した（溶液粘度４，２２０ｍＰａ・ｓ）。図１に示した静電紡糸装置に得られた溶液を仕込み、ノズル（０．２２ｍｍφ）と巻き取り機部の金網との間の距離を１０ｃｍとして、２極間に電圧を印加（１０ｋＶ）し、静電紡糸を実施した。得られた繊維の平均繊維径は２．５μｍでヨウ素の脱離もない良好なものであった。
【００３２】
実施例３
ポピドンヨード（ＩＳＰ社製ＰＶＰ−ＩＯＤＩＮＥ、分子量５０，０００）１ｇとポリエチレンオキサイド（住友精化社製、ＰＥＯ  １Ｚ、分子量３００，０００）９ｇを水９０ｇに溶解し、１０重量％濃度の混合溶液を調製した（溶液粘度６６０ｍＰａ・ｓ）。図１に示した静電紡糸装置に得られた溶液を仕込み、ノズル（０．２２ｍｍφ）と巻き取り機部の金網との間の距離を１５ｃｍとして、２極間に電圧を印加（１５ｋＶ）し、静電紡糸を実施した。得られた繊維の平均繊維径は０．１２μｍでヨウ素の脱離もない良好なものであった。
【００３３】
実施例４
ポピドンヨード（ＩＳＰ社製ＰＶＰ−ＩＯＤＩＮＥ、分子量５０，０００）０．１ｇとポリエチレンオキサイド（住友精化社製、ＰＥＯ  １Ｚ、分子量３００，０００）０．９ｇを水９９ｇに溶解し、１重量％濃度の混合溶液を調製した（溶液粘度８ｍＰａ・ｓ）。図１に示した静電紡糸装置に得られた溶液を仕込み、ノズル（０．１ｍｍφ）と巻き取り機部の金網との間の距離を１５ｃｍとして、２極間に電圧を印加（１５ｋＶ）し、静電紡糸を実施した。得られた繊維の繊維径は０．０６μｍでヨウ素の脱離もない良好なものであった。
【００３４】
実施例５
ポピドンヨード（ＩＳＰ社製ＰＶＰ−ＩＯＤＩＮＥ、分子量５０，０００）１ｇとポリビニルアルコール（日本合成社製、ゴーセノールＮＬ−０５、分子量２０，０００）９ｇを水６１ｇに溶解し、１４重量％濃度の混合溶液を調製した（溶液粘度３９０ｍＰａ・ｓ）。図１に示した静電紡糸装置に得られた溶液を仕込み、ノズル（０．２２ｍｍφ）と巻き取り機部の金網との間の距離を１５ｃｍとして、２極間に電圧を印加（１５ｋＶ）し、静電紡糸を実施した。得られた繊維の繊維径は０．０７μｍでヨウ素の脱離もない良好なものであった。
【００３５】
比較例１
ポリビニルピロリドン（ＩＳＰ社製ＰＶＰＫ９０、分子量１，３００，０００）１０ｇを水４０ｇに溶解し、２０％濃度の溶液を調製した（溶液粘度３，７００ｍＰａ・ｓ）。図１に示した静電紡糸装置に得られた溶液を仕込み、ノズル（０．２２ｍｍφ）と巻き取り機部の金網との間の距離を１５ｃｍとして、２極間に電圧を印加（２０ｋＶ）し、静電紡糸を実施した。得られた繊維の繊維径は０．５〜１．０μｍであった。この繊維に、ヨウ素を付着させるためにポピドンヨード（ＩＳＰ社製ＰＶＰ−ＩＯＤＩＮＥ、分子量５０，０００）１ｇを水９ｇに溶解した１０％濃度のポピドンヨード水溶液を噴霧したが、繊維は水分により溶解してしまい繊維は得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の微細繊維は、殺菌・抗菌機能を有するヨウ素を含有する樹脂を原料に用いて得られるため、優れた殺菌・抗菌効果を奏することにより、殺菌・抗菌性のフィルターやシート等の素材に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の微細繊維の製造に好適に使用される静電紡糸装置の一例を示す概略図である。
【図１】
2008163509.tif 000002