(57)【要約】【課題】本発明は、従来なかった耐久性のある優れたマイナスイオン発生性、遠赤外線発生性、消臭性、抗菌性から選ばれた少なくとも一つの機能を有する繊維材料を提供せんとするものである。【解決手段】本発明の繊維材料は、超臨界流体処理により合成された合成トルマリンを含んでなることを特徴とするものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界流体処理により合成された合成トルマリンを含んでなることを特徴とする繊維材料。
【請求項２】
該合成トルマリンが、ケイ素、アルミニウムおよび酸素で構成されていることを特徴とする請求項１記載の繊維材料。
【請求項３】
該合成トルマリンが、さらに鉄およびカルシウムから選ばれた少なくとも１種を含んで構成されていることを特徴とする請求項２記載の繊維材料。
【請求項４】
該合成トルマリンが、焼却灰を原料として合成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維材料。
【請求項５】
該超臨界流体処理が、水、二酸化炭素、窒素、アンモニア、エタン、プロパン、ペンタン、エチレン、メタノール、エタノール、キセノン、亜酸化窒素および六フッ化硫黄から選ばれた１つを超臨界流体として使用されるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の繊維材料。
【請求項６】
該超臨界流体処理が、圧力１５ＭＰａ以上で、かつ、温度３００℃以上の条件下で行われるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の繊維材料。
【請求項７】
該繊維材料が、該合成トルマリンを繊維重量に対し０．０１％以上３０％未満の割合で含んでなるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の繊維材料。
【請求項８】
該合成トルマリンの平均粒子径が５０μｍ以下の微粒子であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の繊維材料。
【請求項９】
該合成トルマリンが、単繊維内部に含有されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の繊維材料。
【請求項１０】
該合成トルマリンが、バインダーを介して繊維表面に固着されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の繊維材料。
【請求項１１】
該繊維材料が、マイナスイオン発生性、遠赤外線発生性、消臭性および抗菌性から選ばれた少なくとも一つの機能を有するものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の繊維材料。
【請求項１２】
該繊維材料が、該材料表面からの距離が１０ｃｍ内の空気中の負帯電粒子の数を１００個／ｃｃ以上にする性質を有するものであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の繊維材料。
【請求項１３】
該繊維材料が、衣料用品、家庭用品、寝装用品、インテリア用品、建装材および車輌内装材のいずれかの用途に用いられるものであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の繊維材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来になかった耐久性のある優れたマイナスイオン発生性、遠赤外線発生性、消臭性および抗菌性から選ばれた少なくとも一つの機能を有する繊維材料に関するものである。さらに詳しくは、衣料用品、家庭用品、寝装用品、インテリア用品、建装材および車輌内装材から選ばれたいずれかの用途に広く実用することができる繊維材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球の温暖化現象や酸性雨などが環境問題として大きく取り上げられている。また、とくに都会においては、日常生活の中で、排気ガスなどにより大気のプラスイオン化がすすみ、我々の体や環境に悪影響を及ぼしていると言われている。
【０００３】
かかるプラスイオンが、マイナスイオンに比べ増大すると、酸化腐敗、体内異常、老化が進むといわれており、いま我々の体や環境、植物、水までが弱酸性化している。そこで不足しているマイナスイオンを作り出し、中性に還元していくのがマイナスイオン効果である。マイナスイオンは自然界においては、水分の多い森林や滝壺、海岸線などで多く発生しており、人々の心を安らげる癒し効果を発揮している。また、このようなマイナスイオンを放出する物質として、天然に存在するトルマリン鉱石が見出されている。このトルマリン鉱石は別名電気石と呼ばれ、永久自発電気分極をしている物質で、外部からの応力により、マイナスイオンを発生する。例えば特公平６−１０４９２６号公報には、微粒子化したトルマリンを有機繊維に固着、若しくは含有させたエレクトレット繊維が提案されている。しかし、元来、天然のトルマリン鉱石が発するマイナスイオンは微弱であり、また、繊維へ付与した場合、その量も３〜４重量％とわずかなため、効果はそれほど期待できないという問題があった。また、天然のトルマリン鉱石は遠赤外線を放出はするが、微弱な量で保温効果を期待することはできないという状況であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、従来になかった耐久性のある優れたマイナスイオン発生性、遠赤外線発生性、消臭性、抗菌性から選ばれた少なくとも一つの機能を有する繊維材料を提供せんとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、つぎのような手段を採用するものである。すなわち、本発明の繊維材料は、超臨界流体処理により合成された合成トルマリンを含んでなることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において、合成トルマリンとは、人工的な処理により得られたトルマリンのことであり、ケイ素、アルミニウムおよび酸素を主な構成元素として含むものである。これらの成分はケイ酸アルミニウム等の化合物として存在していても何ら問題はない。また、その構成成分として、さらに鉄および／またはカルシウムが含まれていればさらに好ましい。
【０００７】
該合成トルマリンの原料としては、ケイ素、アルミニウムおよび酸素を必須構成元素とするものであり、さらには鉄およびカルシウムから選ばれた少なくとも１種を含んで構成されていても差し支えないものである。通常これらの元素はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等、酸化物のかたちで存在することが多い。具体的には焼却設備などから排出される焼却灰などが原料として使用可能であり、より安定した品質の合成トルマリンを得る上では、火力発電所から排出される石炭灰等が好ましく用いられる。また、各市町村にあるゴミ焼却設備から排出される焼却灰を用いることも可能である。
【０００８】
本発明の合成トルマリンを合成する手段としては、該原料を超臨界流体を用いて超臨界流体処理する方法が好ましく用いられる。超臨界流体とは、超臨界状態にある物質、すなわち、その物質の臨界温度以上、かつ、臨界圧力以上の状態にあり液体とも気体とも異なる状態（流体）となった物質のことである。例えば水は、その臨界温度３７４．２℃以上かつその臨界圧力２２．１ＭＰａ以上で超臨界流体となる。超臨界流体は、気体に近い状態から液体に近い状態まで圧力を変えることによって、密度を連続的に変化させることができ、その粘度、拡散係数や極性などの諸物性もそれと共に変化するので、これらの物性を制御することで高い溶解力と拡散力をもつことができる。こうした特徴を持った超臨界流体で該原料を処理することにより、従来では得られなかったような優れた特性を持った合成トルマリンを得ることが可能となる。
【０００９】
本発明において超臨界流体としては、各種の物質を用いることが可能であり、具体的には、水、二酸化炭素、窒素、アンモニア、エタン、プロパン、ペンタン、エチレン、メタノール、エタノール、キセノン、亜酸化窒素および六フッ化硫黄から選ばれた１つが好ましく用いられる。中でも水または二酸化炭素が、より効果の高い合成トルマリンを得るうえで、特に好ましく用いられる。
【００１０】
本発明において超臨界流体処理を行う条件は、超臨界流体が得られる条件であれば如何なる条件であっても差し支えないが、効果の面からは圧力１５ＭＰａ以上で、かつ、温度３００℃以上の条件下で行われることが好ましい。温度が５００℃以上であれば、さらに好ましい結果が期待できる。また、この超臨界流体処理を行なう装置としては、（株）日立製作所製の超臨界水反応処理装置などが使用可能である。
【００１１】
本発明の繊維材料は、このようにして得られた合成トルマリンが繊維重量に対し０．０１％以上３０％未満の割合で含まれていることが好ましく、０．１％以上１０％未満であればさらに好ましい。含有量が０．０１％未満の場合、得られる効果は十分でなく、また３０％以上の場合、風合いが粗硬になる等の問題がある。また、該合成トルマリンを繊維へ種々の方法により付与する場合、その平均粒子径は５０μｍ以下の微粒子であることが好ましく、平均粒径５μｍ以下に微粒化されていればさらに好ましい。
【００１２】
該繊維材料中に該合成トルマリンが含まれる形態としては、繊維材料を形成する単繊維の内部に含有されていても、バインダー樹脂を介して繊維表面に固着されていても、さらにそれらの両方の形で含まれていてもかまわない。ここでバインダー樹脂とは、該合成トルマリンを繊維に付着させる役目の樹脂で、特に限定はしないが風合いや洗濯耐久性などの点からは、アクリル酸エステル系、ポリウレタン系、シリコーン系、フッ素系、メラミン系、グリオキザール系などの樹脂を用いることが好ましい。
【００１３】
該合成トルマリンを単繊維の内部に含有させる方法としては、溶融紡糸や湿式紡糸時の練り込み法、もしくは後加工時の吸尽法が好ましく用いられる。また、バインダーを介して繊維表面に固着させる方法としてはパディング法、スプレー法、コーティング法等が好ましく用いられる。
【００１４】
本発明において繊維材料を構成する繊維としては、合成繊維、再生繊維、天然繊維等、特に限定されることなく使用することができ、具体的にはポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル、ビニロン、塩化ビニル、ポリプロピレン等の合成繊維、ジアセテート、トリアセテート等の半合成繊維、レーヨン、キュプラ、テンセル等の再生繊維、木綿、麻、パルプ、羊毛、絹、等の天然繊維を使用することができる。またこれらを任意の割合で２種以上、混練、混繊、混紡、交編織して用いても何ら問題はない。
【００１５】
本発明の繊維材料の形態としては、織物、編物、不織布等の布帛はもちろん、紐状物、糸状物など、繊維から構成されるものであれば如何なる形態のものでも差し支えない。
【００１６】
本発明の繊維材料で期待できる効果としては、該合成トルマリンがマイナスイオンを発生することによる癒し効果、また該合成トルマリンが遠赤外線を放射することによる保温効果、さらには原理は不明であるが制菌・抗菌効果や、アンモニア、酢酸、メルカプタンなどの臭い成分を吸着もしくは分解することによる消臭効果、等があげられる。該繊維材料のマイナスイオン発生性に関しては、該繊維材料からの距離が１０ｃｍ内の空気中の負帯電粒子の数が１００個／ｃｃ以上になることが好ましく、負帯電粒子の数が３００個／ｃｃ以上であればさらに好ましい効果が期待できる。該負帯電粒子は、圧力、振動、摩擦などの繰り返し応力下で発生するものであっても良い。なお、かくして得られる本発明の繊維材料に、さらに吸湿剤、抗菌剤、消臭剤、難燃剤、撥水剤、帯電防止剤などの各種機能剤を含有させることもできる。
【００１７】
本発明の繊維材料は、従来になかった耐久性のある優れたマイナスイオン発生性、遠赤外線発生性、消臭性および抗菌性から選ばれた少なくとも一つの機能を有するものであるので、肌着、シャツ、パンツ、ブラウス、パジャマ、アウター、作業着、ユニフォーム、裏地、靴下、タイツ、帽子、手袋、マフラー、ベルト、靴、マスク、芯地などの衣料用品、タオル、かさ、カバン、テーブルクロス、フィルター、ゴミ袋などの家庭用品、布団、シーツ、枕、枕カバー、ベッドマット、毛布、タオルケットなどの寝装用品、クッション、カーテン、ソファー、カーペット、マット、畳、パーテーション、壁紙などのインテリア用品、壁材、床材、天井材、タイル、人工芝、カバー、幌などの建装材、シート、シートベルト、シートカバー、内張、天井材、エアバッグなどの車輌内装材用途、等に用いるのに最適である。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例中での品質・性能評価は次の方法に従った。
＜マイナスイオンの測定＞
装置：ＡＩＲ　ＩＯＮ　ＣＯＵＮＴＥＲ（ＵＳＡ製）
測定条件：温度２０±１℃、相対湿度５０±３％、室内広さ３×５×５ｍ、測定時間５分、吸引量１２Ｌ／分、サンプル振動周期１秒、サンプルサイズ２０×３０ｃｍ
測定項目：測定時間５分間のマイナスイオンの平均発生量（個／ＣＣ）
＜遠赤外線の測定＞
装置：フーリエ変換型赤外線分光光度計（ＦＴＩＲ）　機種ＪＩＲ−Ｅ５００
測定条件：分解能、１／１６ｃｍ、積算回数２００回、検知器　ＭＣＴ
測定温度：３５℃
測定項目：黒体に対する平均放射率（％）
＜皮膚表面温度の測定＞
装置：サーモグラフィ　ＡＶ１０　ＴＶ−２００
測定条件：感度０．０１℃、範囲−２０〜２００℃、測定室室温２１．５±０．５℃、測定室湿度６５±１％
サンプル：本発明の繊維材料および比較試料（ブランク）を用い各々肌着形状のサンプルを作成
測定方法：被験者を測定室内で１時間、上半身裸で椅子に腰掛けさせて室内環境に順化させる。その後、被験者の上半身にサンプルを着用させ、３０分間腰掛けて安静状態を保たせ、３０分経過後肌着を脱がせ、同じように安静状態にする。
【００１９】
サンプル着用直前とサンプル脱衣後１０分経過後について、サーモグラフィで背中の５個所の部分の皮膚温度を測定した。この時の被験者は５人とした。
【００２０】
各々計測点５個所の平均温度を計算し、加工布、未加工布における着用前後における温度差を出す。温度差は被験者５人の加工布−未加工布とした。
＜検知管法による消臭率の測定＞
５００ｍｌのポリエチ製容器に１０ｃｍ×１０ｃｍの加工布を入れ、初期濃度が２００ｐｐｍになるようにアンモニアガスを入れて密閉し、３０分間放置後、ガス検知管で残留アンモニアガス濃度を測定した。なお、消臭率は下記式で算出した。
【００２１】
消臭率（％）＝（初期濃度−３０分後の残留濃度）／（初期濃度）　×１００
＜抗菌性の測定＞
評価方法は、統一試験法を採用し、試験菌体は黄色ブドウ状球菌臨床分離株を用いた。試験方法は、滅菌試験布に上記試験菌を中加し、１８時間培養後の生菌数を計測し、殖菌数に対する菌数を求め、次の基準に従った。
【００２２】
ｌｏｇ（Ｂ／Ａ）＞１．５の条件下、ｌｏｇ（Ｂ／Ｃ）を静菌活性値とし、２．２以上を合格とした。ただし、Ａは、無加工品の接種直後分散回収した菌数、Ｂは、無加工品の１８時間培養後分散回収した菌数、Ｃは、加工品の１８時間培養後分散回収した菌数を表す。
＜実用評価＞
下記に示される実施例の繊維材料について、種々用途に使用する製品を作成し実用試験を実施した。実用期間は２週間であり、各々５名のパネラーを用いた。５人中３名以上が、イライラしなくなる、肩こりがなくなる、長時間作業しても疲れないなど、何らかの通常に対して良好な効果が得られた場合を◎で表し、２名が同様の効果を得られた場合は○、１名が同様の効果を得られた場合は△で表し、１名も効果が得られなかった場合は×で表している。
【００２３】
［実施例１］
九州電力（株）の火力発電施設より排出された石炭灰を原料とし、（株）日立製作所製の超臨界水反応処理装置を用いて、２７ＭＰａ、６００℃の条件で超臨界流体処理を行い、ケイ酸アルミニウムおよび鉄を主成分とする合成トルマリンを得た。この合成トルマリンを湿式粉砕機にかけ平均粒径０．５μｍの微粒子とし、ヘキサメタ燐酸ナトリウムを添加（５％）して２０％の合成トルマリン水分散液とした。この合成トルマリン水分散液をシリコーン樹脂バインダーとともにパディング法により、ＪＩＳ　Ｌ０８０３に記載の標準綿布（かなきん３号、番手：たて３０×よこ３６、密度：１４１×１３５本／５ｃｍ、目付：１００ｇ／ｍ２　）に付与することで、繊維重量に対し合成トルマリンが０．８重量％の割合でバインダーを介して繊維表面に固着されている繊維材料を得た。この繊維材料についてマイナスイオン発生量、消臭率、抗菌性、遠赤外線放射率を測定するとともに、肌着を作成し皮膚表面温度変化測定および実用評価を行った。
【００２４】
結果を表１に示す。表１から明らかなように、全ての項目において良好な結果が得られた。
【００２５】
［実施例２］
原料として大津市清掃工場より排出された焼却灰を用い、ケイ酸アルミニウムおよびカルシウムを主成分とする合成トルマリンを得た以外は実施例１と同様にして繊維材料を得た。この繊維材料についてマイナスイオン発生量、消臭率、抗菌性、遠赤外線放射率を測定するとともに、ドレスシャツを作成し皮膚表面温度変化測定および実用評価を行った。
【００２６】
結果を表１に示す。清掃工場からの焼却灰を原料として用いた場合でも実施例１と同様、全ての項目において良好な結果が得られた。
【００２７】
［実施例３］
超臨界流体として二酸化炭素を用いた以外は、実施例１と同様にして繊維材料を得た。この繊維材料についてマイナスイオン発生量、消臭率、抗菌性、遠赤外線放射率を測定するとともに、カーテンを作成し実用評価を行った。
【００２８】
結果を表１に示す。超臨界流体として二酸化炭素を用いた場合でも実施例１と同様、全ての項目において良好な結果が得られた。
【００２９】
［実施例４］
実施例１で得られたケイ酸アルミニウムおよび鉄を主成分とする合成トルマリンを乾式粉砕して平均粒径１μｍの微粒子とした後、ポリエステルに３重量％の割合で練り込んで溶融紡糸し、１．１ｄｔｅｘ、平均長５０ｍｍの綿状繊維材料を得た。この繊維材料についてマイナスイオン発生量、消臭率、抗菌性、遠赤外線放射率を測定するとともに、この繊維材料を中綿として用いた布団を作成し皮膚表面温度変化測定および実用評価を行った。
【００３０】
結果を表１に示す。合成トルマリンがポリエステル繊維内部に練り込まれている場合でも実施例１と同様、全ての項目において良好な結果が得られた。
【００３１】
［比較例１］
ＪＩＳ　Ｌ−０８０３に記載の標準綿布（かなきん３号、番手：たて３０×よこ３６、密度：１４１×１３５本／５ｃｍ、目付：１００ｇ／ｍ２　）についてマイナスイオン発生量、消臭率、抗菌性、遠赤外線放射率を測定するとともに、肌着を作成し皮膚表面温度変化測定および実用評価を行った。
【００３２】
結果を表１に示す。表１から明らかなように、通常の布帛を用いた場合には、十分な効果が認められない。
【００３３】
［比較例２］
超臨界流体処理により得られた合成トルマリンの替わりに天然のトルマリン鉱石から得られたトルマリン粉末を用いる以外は実施例１と同様の手順にて繊維材料を得た。この繊維材料についてマイナスイオン発生量、消臭率、抗菌性、遠赤外線放射率を測定するとともに、肌着を作成し皮膚表面温度変化測定および実用評価を行った。
【００３４】
結果を表１に示す。表１から明らかなように、天然のトルマリン鉱石を用いた場合には、十分な効果が認められない。
【００３５】
［比較例３］
原料の石炭灰を超臨界流体処理しないこと以外は実施例１と同様の手順にて繊維材料を得た。この繊維材料についてマイナスイオン発生量、消臭率、抗菌性、遠赤外線放射率を測定するとともに、肌着を作成し皮膚表面温度変化測定および実用評価を行った。
【００３６】
結果を表１に示す。表１から明らかなように、原料の石炭灰を超臨界流体処理しない場合には、十分な効果が認められない。
【００３７】
［比較例４］
合成トルマリンを練り込まないこと以外は実施例４と同様の手順にて綿状繊維材料を得た。この繊維材料についてマイナスイオン発生量、消臭率、抗菌性、遠赤外線放射率を測定するとともに、この繊維材料を中綿として用いた布団を作成し皮膚表面温度変化測定および実用評価を行った。
【００３８】
結果を表１に示す。表１から明らかなように、通常の綿状繊維材料を用いた場合には、十分な効果が認められない。
【００３９】
【表１】
2004044000.tif 000002
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、従来になかった耐久性のある優れたマイナスイオン発生性、遠赤外線発生性、消臭性および抗菌性等の機能を有する繊維材料を容易に提供することができるので、快適な日常生活を送れる癒しの世界を提供することができる。