(57)【要約】【課題】実用レベルのマイナスイオン発生量を有し、かつプラスイオンを減少させてイオンバランスを変えたマイナスイオン発生アクリル繊維を提供する。【解決手段】平均粒径３μｍ以下のトルマリンと平均粒径１μｍ以下の電気絶縁性物質と平均粒径３μｍ以下の木炭を含有することを特徴とするマイナスイオン発生アクリル繊維である。さらに、トルマリンと木炭のうち少なくとも一方の平均粒径が、０．１μｍ以上かつ１μｍ以下であることが好ましく、トルマリンと電気絶縁性物質と木炭の合計含有量が２〜１５重量％であることが好ましい。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径３μｍ以下のトルマリンと平均粒径１μｍ以下の電気絶縁性物質と平均粒径３μｍ以下の木炭を含有することを特徴とするマイナスイオン発生アクリル繊維。
【請求項２】
上記トルマリンと木炭のうち少なくとも一方の平均粒径が、０．１μｍ以上かつ１μｍ以下である請求項１に記載のマイナスイオン発生アクリル繊維。
【請求項３】
上記トルマリンと電気絶縁性物質と木炭の合計含有量が、２〜１５重量％である請求項１または請求項２に記載のマイナスイオン発生アクリル繊維。
【請求項４】
アクリロニトリル共重合体およびアクリロニトリル共重合体の溶媒溶液に対し、トルマリン微粒子と電気絶縁性物質の微粒子と木炭微粒子を加えて、所定の濃度に混合調整し、得られる溶液を紡糸用原液として用いることを特徴とするマイナスイオン発生アクリル繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイナスイオンを発生するアクリル繊維およびその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、実用レベルのマイナスイオン発生量を有し、かつイオンバランスを変えたマイナスイオン発生アクリル繊維およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にマイナスイオンは、大脳皮質や血液中のセロトニン量を低下させたり、血液中の酸素量やＳＯＤ酵素を増加させたり、またストレス抑制ホルモン（キャバ）を増加させたりするなど、人体に良好な効果を及ぼすと言われている。一方プラスイオンもマイナスイオンと同様に至る所に存在するが、マイナスイオンとは逆に人体に良くない影響を及ぼすと言われている。すなわちマイナスイオンを増加させ、プラスイオンを減少させるようにイオンバランスを改良することが好ましいが、人が多く集まる場所や電磁波が発せられている場所などでは、プラスイオンが増加し、マイナスイオンが減少している。また従来より、マイナスイオンを放出する物質としては、電気石とも呼ばれるトルマリンや木炭などが知られているが、そのマイナスイオン放出機能はいずれも弱く、実用的ではなかった。
【０００３】
そこで、均一に分散されたトルマリン粒子をアクリル繊維に含有させることにより、活性電子を放出して生活細胞に賦活効果を与えるトルマリン含有繊維（特開平１０−１８３４２２号公報）や、トリウム石などの励起剤と併用して、マイナスイオンの発生効率を高めたマイナスイオン発生温度調節体（特開２００１−２１１６５号公報）などが提案されている。しかし、前者のようにトルマリンだけをアクリル繊維に練り込んでもマイナスイオンの発生量は少なく、また後者のように励起剤として放射性物質を使用する場合は、製造時の安全性確保の面から設備などのコスト負担が大きいという問題があった。これらに対し本発明者らは、微粒子のトルマリンと微粒子の電気絶縁性物質を混合してなる組成物をアクリル重合体に均一に練り込むことでマイナスイオン発生量が極めて大きくなることを見出し、提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述のアクリル重合体からなる繊維は、確かにマイナスイオン発生量は従来より大きくなるものの、プラスイオンは減少することなく存在していた。また実際の製造においてはトルマリンの添加量を飛躍的に削減できたとはいえず、トルマリン自体が高価であるため、製造コスト面での課題を完全に解消できなかった。
【０００５】
そこで本発明者らは上記問題点に鑑みて、マイナスイオン発生アクリル繊維を改善することを鋭意研究した結果、微粒子のトルマリンと微粒子の電気絶縁物質に加えて、さらに微粒子の木炭をアクリル重合体に均一に練り込むことで、マイナスイオン発生効率を高め、かつイオンバランスを極めて改善できることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち本発明の目的は、放射性物質などの励起剤を使うことなく、実用レベルのマイナスイオン発生量を有し、かつプラスイオンを減少させてイオンバランスを変えたマイナスイオン発生アクリル繊維およびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、平均粒径３μｍ以下のトルマリンと平均粒径１μｍ以下の電気絶縁性物質と平均粒径３μｍ以下の木炭を含有することを特徴とするマイナスイオン発生アクリル繊維である。
【０００８】
さらに上記トルマリンと木炭のうち少なくとも一方の平均粒径が、０．１μｍ以上かつ１μｍ以下であることが好ましい。そして上記トルマリンと電気絶縁性物質と木炭の合計含有量は、２〜１５重量％であることが好ましい。
【０００９】
また本発明のマイナスイオン発生アクリル繊維の製造方法は、アクリロニトリル共重合体およびアクリロニトリル共重合体の溶媒溶液に対し、トルマリン微粒子と電気絶縁性物質の微粒子と木炭微粒子を加えて、所定の濃度に混合調整し、得られる溶液を紡糸用原液として用いることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において使用するアクリル繊維は、たとえばアクリロニトリルと他の単量体との共重合体を紡出して、得られたもので良い。そして、その割合は特に限定されるものではないが、アクリロニトリル／他の単量体＝５０重量％以上／５０重量％以下が好ましい。また他の単量体としてはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸アルキルエステル；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のメタクリル酸アルキルエステル；塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、臭化ビニリデン等のハロゲン含有ビニル単量体；スチレン、酢酸ビニル、ビニルエチルエーテル、メタクリロニトリル等の中性単量体；アクリル酸、メタクリル酸、アリルスルフォン酸、メタリルスルフォン酸、スチレンスルフォン酸、２アクリルアミド２メチルプロパンスルフォン酸等の酸性単量体およびこれら単量体のアンモニウム塩、アルカリ金属塩などが挙げられ、これら単独使用または２種以上を組み合わせて用いても良い。さらに他の高分子化合物、たとえば酢酸セルローズ、ポリスチレンなどを添加しても何ら差し支えない。そして、これら他の単量体や他の高分子化合物を適宜選択することにより得られるモダクリル繊維や多孔性アクリル繊維なども本発明において用いることができる。
【００１１】
また本発明に使用するトルマリンは、従来から知られているもので良い。すなわち下記一般式（１）で表わされるものである。
ＮａＸ３Ａｌ６（ＢＯ３）３Ｓｉ６Ｏ１８（ＯＨ）４　　　　　（１）
（ただし、式中Ｘは同一または相異なるＭｇ，Ｆｅ，Ｌｉを表わす。）
特に好ましい具体例を挙げると以下の通りである。
（イ）　ＮａＦｅ３Ａｌ６（ＢＯ３）３Ｓｉ６Ｏ１８（ＯＨ）４
（ロ）　Ｎａ（Ｌｉ，Ａｌ）３Ａｌ６（ＢＯ３）３Ｓｉ６Ｏ１８（ＯＨ）４
（ハ）　ＮａＭｇ３Ａｌ６（ＢＯ３）３Ｓｉ６Ｏ１８（ＯＨ）４
なお上記（イ）はショール、（ロ）はエルバイト、（ハ）はドラバイトと称されることもある。
【００１２】
そして、このトルマリンの平均粒径は、マイナスイオン放出量および紡糸操業性を良好にするために、３μｍ以下であることを必要とし、好ましくは、０．１μｍ以上かつ１μｍ以下である。トルマリンの平均粒径が小さくなる程、マイナスイオン放出量が多くなるため、トルマリン添加量を少なくすることができる。さらに、トルマリンの平均粒径が小さくなれば、アクリル繊維紡出時に、濾布に詰まったり口金孔を塞いだりして糸切れをもたらすといった、操業性を低下させる原因にはなりにくい。一方トルマリンの平均粒径があまりにも小さいと、トルマリン微粒子同士が二次凝集を起こし易くなり、マイナスイオン放出量も低下する傾向にある。
【００１３】
また本発明に使用する電気絶縁性物質は、電気を通さないか、または、ほとんど通さない無機物質で、常温時は固体であれば良い。たとえばタルク、雲母、第三リン酸カルシウム、ピロリン酸カルシウムなどが挙げられるが、この限りではない。そしてマイナスイオン放出量、紡糸操業性およびトルマリンと木炭との混合性を良好にするために、電気絶縁性物質の平均粒径は１μｍ以下であることを必要とし、好ましくは、０．１μｍ以上かつ１μｍ以下である。電気絶縁性物質の平均粒径が小さくなる程、トルマリンと木炭との混合斑が発生しにくくなるが、あまりにも小さいと、電気絶縁性物質の微粒子同士が二次凝集を起こし易くなる傾向にある。また上述したトルマリンと同様に平均粒径が小さい方が、紡糸操業性も改善できる。
【００１４】
そして電気絶縁性物質をトルマリンと併用すると、マイナスイオン放出量は著しく向上する。その理由として２点考えられるが、詳細は定かでない。１点目は、トルマリンが発生させている電界を電気絶縁性物質が乱すため、電界中の電荷バランスが崩れ、マイナスイオンが放出されると考えられる。２点目は、トルマリンと電気絶縁性物質を混合して用いると、トルマリン一次微粒子を包含するような状態で電気絶縁性物質が存在するため、あたかもトルマリンを電気絶縁性物質でコーティングした組成物のようになり、トルマリン微粒子同士の二次凝集を防止できると考えられる。その結果、トルマリンを微粒子のままアクリル繊維中に存在させ得るので、マイナスイオン放出量の低下を防止できると考えられる。
【００１５】
次に、本発明に使用する木炭は、従来から知られているもので良い。たとえば原料として用いられる木材として、カシ・ウバメガシ・クヌギ・ナラ・クリ・カラマツ・スギ・ヒノキなどが挙げられるが、これらに限定されない。また炭の焼き方（炭火法）としては、低温（約４００〜５００℃）で炭化した乾留炭や平炉炭、中温（約６００〜８００℃）で炭化した黒炭、高温（約１０００℃前後）で炭化した白炭などが挙げられるが、いずれであっても差し支えない。さらに竹を炭化させた竹炭も用いることができる。
【００１６】
これら木炭は無数の細孔を有しており、その比表面積は２００〜５００ｍ２／ｇと著しく大きい。さらに木炭は親水基を有しているため、木炭の細孔や表面で１０％近く水分を保有する機能を持っている。そして、詳細は定かではないが、この木炭の細孔や表面が空気中のプラスイオンを捕捉し、水に還元することにより、プラスイオンを減少させる機能をもたらしていると推測される。なお上記木炭のうち、木炭の有する細孔の数や、アクリル繊維に含有させたときの木炭の強度や繊維への色付きの点で、カシ・ウバメガシなどの樫類を原料として用いた、白炭または高めの温度（約７００〜８００℃）で焼いた黒炭が好ましく用いられる。
【００１７】
そして、この木炭の平均粒径は、プラスイオン捕捉量、紡糸操業性およびトルマリンと電気絶縁性物質との混合性を良好にするために、３μｍ以下であることを必要とし、好ましくは、０．１μｍ以上かつ１μｍ以下である。木炭の平均粒径が小さくなる程、トルマリンと電気絶縁性物質との混合斑が発生しにくくなり、またプラスイオン捕捉量が多くなる。一方、木炭の平均粒径があまりにも小さいと、木炭微粒子同士が二次凝集を起こし易くなり、プラスイオン捕捉量も低下する傾向にある。また上述したトルマリンと同様に平均粒径が小さい方が、紡糸操業性も改善できる。
【００１８】
また本発明において、トルマリン／電気絶縁性物質／木炭の各微粒子を混合する割合は、１００重量部／５〜４９重量部／５〜４９重量部が好ましく、なお好ましくは１００重量部／１０〜２０重量部／１０〜２０重量部である。
【００１９】
そして、本発明におけるアクリル繊維に対し、トルマリン微粒子と電気絶縁性物質の微粒子と木炭微粒子の合計含有量は、アクリル繊維に対し、２〜１５重量％が好ましい。これら微粒子の合計含有量が多いほどマイナスイオンの発生量が大きく、プラスイオンの捕捉量も大きいが、好ましい範囲にすると、紡糸時の操業安定性や、得られた糸の強度や伸度をより良好にできる。
【００２０】
次に、本発明のマイナスイオン発生アクリル繊維の製造方法を説明する。製造方法の一例としては、まずアクリロニトリル共重合体の溶媒溶液と同組成の溶媒にトルマリン微粒子を分散させ、このトルマリン分散溶液に電気絶縁性物質の微粒子を加えて、混合・撹拌して第一の混合溶液を得る。別途アクリロニトリル共重合体の溶媒溶液と同組成の溶媒に木炭微粒子を分散させておき、この木炭分散溶液を上記第一の混合溶液に加えて、混合・攪拌して均一化を図った第二の混合溶液を得る。次にアクリロニトリル共重合体およびアクリロニトリル共重合体の溶媒溶液と上記第二の混合溶液とを混合・攪拌して、トルマリンと電気絶縁性物質と木炭の合計が所定の含有量となるように濃度を調整する。そして、得られた溶液を紡糸用原液として用い、通常の湿式あるいは乾式紡糸で繊維化する。
【００２１】
上記溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、硝酸水溶液、ロダン塩水溶液や塩化亜鉛水溶液などが挙げられる。また紡出された糸については従来慣用の方法で、すなわち紡糸・延伸・水洗・乾燥・オイリング・クリンピング工程を通して得られる。
【００２２】
なお上記製造方法の一例において、木炭の分散性を良くするために、別途木炭分散溶液を得たが、第一の混合溶液に木炭微粒子を直接添加しても構わない。また、トルマリン微粒子と電気絶縁性物質の微粒子と木炭微粒子を、溶媒に対して別々に順次添加することは必須ではなく、三つを同時にアクリロニトリル共重合体の溶媒溶液と同組成の溶媒に投入することも可能である。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００２４】
・マイナスイオン測定方法
イオンカウンターＳＣ−５０（シグマテック社製）を用いて、マイナスイオン量を測定した。具体的には、まずボックス内に試料を置きボックスの反対側から６０ｌ／ｍｉｎのエアーを吸引する。そして、試料と吸引出口の中間点でマイナスイオン量を５分間測定し、１ｍｌ当たりのマイナスイオン個数の平均値を求め、試料の不在時のマイナスイオン個数と比較し、増加個数を確認した。
【００２５】
・プラスイオン測定方法
イオンカウンターＳＣ−５０（シグマテック社製）を用いて、プラスイオン量を測定した。具体的には、まずボックス内に試料を置きボックスの反対側から６０ｌ／ｍｉｎのエアーを吸引する。そして、試料と吸引出口の中間点でプラスイオン量を５分間測定し、１ｍｌ当たりのプラスイオン個数の平均値を求め、試料の不在時のプラスイオン個数と比較し、増加個数を確認した。
【００２６】
・紡糸操業性評価方法
濾過面積７ｃｍ２、濾過布ゴーザミン、０．０４ｍｍφ＊５０００孔の口金を使い、吐出量１６０ｍｌ／ｍｉｎ、巻き取り速度１０．５ｍ／ｍｉｎで紡糸を１時間行った。そして、この時の濾過布での圧力上昇（濾過性）および単糸切れ状況（糸切れ）にて評価した。
ａ）濾過性　　◎…０以上０．１未満　○…０．１以上０．５未満　△…０．５以上１．０未満　×…１．０以上２．０未満　××…２．０以上　（各数値は圧力上昇値：ｋｇ／ｃｍ２）
ｂ）糸切れ　　◎…０以上３未満　○…３以上６未満　△…６以上１２未満　×…１２以上２０未満　××…２０以上　（各数値は単糸切れ本数：本）
【００２７】
・実施例１〜６
ジメチルホルムアミド溶媒溶液８０部の中に平均粒径０．８μｍのショールトルマリン１９部、平均粒径０．５μｍの第三リン酸カルシウム１部を添加してサンドグラインダーにて分散させてＡ液を得た。同様にジメチルホルムアミド溶媒溶液８０部の中にウバメガシを原料とする平均粒径１μｍの白炭２０部を添加・攪拌してＢ液を得た。これら溶液をＡ／Ｂ＝１／１の比率でアクリルドープ（アクリロニトリル／アクリル酸メチル／２アクリルアミド２メチルプロパンスルフォン酸ソーダ＝９０／８／２（重量％）組成のアクリルポリマーの濃度２５％ジメチルホルムアミド溶液）に、トルマリンと第三リン酸カルシウムと木炭の合計含有量が、表１に示す割合となるように添加して、０．０４ｍｍφの口金にてジメチルホルムアミド６０％水溶液の凝固浴中に紡出、凝固させた。しかる後、延伸・水洗・乾燥・オイリング・クリンピング・１３０℃熱セット工程を経て約１．７ｄｔｅｘの繊維を得た。この繊維をカード紡績機・ニードルパンチ機に掛け、２００ｇ／ｍ２の不織布を作成し、マイナスイオン量およびプラスイオン量を測定した。
【００２８】
【表１】
2004027386.tif 000002
【００２９】
表１からも明らかなように、糸質は変わらないものの、トルマリンと第三リン酸カルシウムと木炭の合計含有量が多くなるほど、マイナスイオン量の増加値およびプラスイオン量の減少値はともに大きくなる。しかし、紡糸操業性は低下の傾向にある。
【００３０】
・実施例７〜１０、比較例１
実施例７〜１０、比較例１は、表２に示す各平均粒径の第三リン酸カルシウムを用いた以外は、実施例３と同様にトルマリンと第三リン酸カルシウムと木炭の合計含有量が５重量％になるようにアクリルドープに添加し、実施例１〜６と同じ方法にてアクリル繊維を得て、さらに不織布を得たものである。
【００３１】
【表２】
2004027386.tif 000003
【００３２】
表２からも明らかなように、第三リン酸カルシウムの平均粒径が１μｍ以下だとマイナスイオン量の増加値およびプラスイオン量の減少値はともに大きく、紡糸操業性に問題もない。一方、１μｍを超えた比較例１では、マイナスイオン量の増加値およびプラスイオン量の減少値はともに小さくなり、紡糸操業性にも問題が生じる。これは、トルマリンと第三リン酸カルシウムと木炭との混合斑が起こり、紡糸時、濾過布に詰まる傾向が認められるからである。
【００３３】
・比較例２〜７
比較例２〜７は電気絶縁性物質である平均粒径０．５μｍの第三リン酸カルシウム１部を添加しない以外は、実施例１〜６と同じ方法でアクリル繊維を得て、さらに不織布を得たものである。その際、トルマリンと木炭の合計含有量が、表３に示す割合となるようにアクリルドープに添加した。
【００３４】
【表３】
2004027386.tif 000004
【００３５】
表３から明らかなように、第三リン酸カルシウムが不在の場合、トルマリンと木炭の合計含有量を多くしても、マイナスイオン量の増加値は極めて小さいものとなっている。また紡糸操業性の悪化も著しく実用性がないことが判る。すなわち第三リン酸カルシウムのような電気絶縁性物質が存在しないと、折角微粒子にしたトルマリンもすぐに二次凝集が起こるからである。ただしプラスイオン量は木炭の効果により減少している。
【００３６】
・比較例８〜１３
比較例８〜１３は平均粒径１μｍの白炭２０部を添加しない以外は、実施例１〜６と同じ方法でアクリル繊維を得て、さらに不織布を得たものである。その際、トルマリンと第三リン酸カルシウムの合計含有量が、表４に示す割合となるようにアクリルドープに添加した。
【００３７】
【表４】
2004027386.tif 000005
【００３８】
表４から明らかなように、木炭が不在の場合、トルマリンと電気絶縁物質の合計含有量を多くしても、プラスイオン量は減少しない。ただしトルマリンと電気絶縁物質の効果によりマイナスイオン量は増加するが、紡糸操業性がやや低下する傾向が見られる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、放射性物質などの励起剤を使うことなく、単に微粒子のトルマリンと微粒子の電気絶縁性物質と微粒子の木炭を混合し、アクリル重合体に均一に練り込むという極めて簡単な手段により、実用レベルのマイナスイオン発生量を有し、かつプラスイオンを減少させてイオンバランスを変えたマイナスイオン発生アクリル繊維を提供することができる。当然この繊維は工業的容易に作ることができ、安価な木炭を使用するため、コストメリットも極めて大きい。なお、このマイナスイオン発生アクリル繊維は、毛布、シーツ、カーペット、カーテンなどの建寝装用品や、肌着、セーターなどの衣料品や、ぬいぐるみなどの玩具などに適用することができる。