(57)【要約】 【課題】　親水化された有機高分子系製品を、合理的に得ることができる方法を提供する。【解決手段】　この方法は、有機高分子系繊維製品やフィルムなどの有機高分子系製品を、光触媒酸化チタン粉末と水分の共存雰囲気下に置く。そして、光触媒酸化チタン粉末に、光を照射するというものである。有機高分子系製品としては、親水性が求められることが多いポリエステル系布帛又はポリエステル系フィルムを採用するのが好ましい。光触媒酸化チタン粉末は、アナターゼ型の結晶構造を持つものが用いられる。また、その粒径は、５〜６０ｎｍ程度である。照射する光は、近紫外線であるのが好ましい。光照射により、光触媒酸化チタン粉末は共存している水分と反応し、ヒドロキシラジカルを発生する。このヒドロキシラジカルの作用によって、有機高分子系製品の表面が親水化される。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
　有機高分子系製品を、光触媒酸化チタン粉末と水分の共存雰囲気下に置いて、該光触媒酸化チタン粉末に、光を照射することを特徴とする有機高分子系製品の親水加工法。
【請求項２】
有機高分子系製品が、有機高分子系繊維製品又は有機高分子系フィルムである請求項１記載の有機高分子系製品の親水加工法。
【請求項３】
　有機高分子系繊維製品又は有機高分子系フィルムが、ポリエステル系布帛又はポリエステル系フィルムである請求項２記載の有機高分子系製品の親水加工法。
【請求項４】
　照射する光が近紫外線である請求項１記載の有機高分子系製品の親水加工法。
【請求項５】
　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法で得られた親水化有機高分子系製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、ポリエステル系布帛又はポリエステル系フィルムなどの有機高分子系繊維製品又はフィルム、並びに繊維形態及びフィルム形態以外の有機高分子系物品などの種々の有機高分子系製品の親水加工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　ポリエステル系布帛やポリエステル系フィルムなどの有機高分子系繊維製品又はフィルムには、帯電防止性，染色性，接着性などを向上させるために、親水加工が施されることがある。また、ポリエステル系容器や自動車用ポリエステル系ボディなどの有機高分子系成型品の表面に、帯電防止性，印刷性，ラベルなどの接着性などを向上させるために、親水加工が施されることもある。従来の親水加工法には種々の方法があるが、親水化剤を使用しない方法として、プラズマ処理を利用する方法が挙げられる。プラズマ処理は、ガスを高周波電源などで励起させて、プラズマ状態とし、活性のある電子やイオンによって、有機高分子系繊維製品又はフィルム、並びに有機高分子系物品などの有機高分子系製品表面を改質するものである。しかしながら、プラズマ処理は、高周波電源などを用いる必要があり、エネルギー効率が悪いという欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　そこで、本発明者などは、プラズマ処理に代わる有機高分子系製品の親水加工法を見出すべく、種々検討を行った。その結果、光（紫外線を含む光）を照射することにより、水と反応してヒドロキシラジカルを発生する光触媒酸化チタン粉末を使用すれば、このヒドロキシラジカルが有機高分子系製品表面に作用し、親水加工を行えるかもしれないと考えた。そして、現実に実験を重ねたところ、極めて良好に親水加工が行えることが判明した。本発明は、このような知見に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
　すなわち、本発明は、有機高分子系製品を、光触媒酸化チタン粉末と水分の共存雰囲気下に置いて、該光触媒酸化チタン粉末に、光を照射することを特徴とする有機高分子系製品の親水加工法に関するものである。
【０００５】
　本発明において有機高分子系製品の一つとして、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリアクリロニトリル系などの合成有機高分子系繊維製品が用いられる。また、セルロース系繊維製品などの半合成有機高分子系繊維製品も用いられる。さらに、コットン系や羊毛系などの天然有機高分子系繊維製品も用いることができる。本発明で用いる有機高分子系繊維製品は、特に親水化が要求されるポリエステル系繊維製品や羊毛系繊維製品を用いるのが好ましい。繊維製品としては、綿、糸、編織物、不織布、衣料などの繊維を使用した製品であれば、どのようなものでもよい。特に、本発明において使用しやすいのは、編織物や不織布などの布帛である。
【０００６】
　有機高分子系製品の他の例としては、ポリエチレン系フィルム、ポリプロピレン系フィルム、ポリ塩化ビニル系フィルム、ポリ塩化ビニリデン系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリアクリル酸系フィルム、ポリスチレン系フィルムなどの有機高分子系フィルムを用いることができる。繊維製品の場合と同様に、特に親水化が要求されるポリエステル系フィルムを用いるのが好ましい。
【０００７】
　さらに、繊維形態やフィルム形態以外の有機高分子系製品の例としては、自動車用ポリエステル系ボディ，ポリカーボネート系ヘルメット，ポリエステル系容器，各種ＯＡ機器のボディなどの有機高分子系物品を用いることができる。特に、有機高分子（樹脂）を成型して得られた樹脂成型品を用いるのが好ましい。
【０００８】
　これらの有機高分子系製品は、光触媒酸化チタン粉末と水分の共存雰囲気下に置かれる。ここで、光触媒酸化チタン粉末とは、光（紫外線を含む光）を照射することによって、マイナス電荷を持った電子とプラス電荷を持った正孔が生じるものである。そして、この電子と正孔が非常に強い還元力及び酸化力を持っているものである。したがって、空気中の水や酸素などと反応してヒドロキシラジカル（・ＯＨ）やスーパーオキサイドアニオン（・Ｏ2-）などの活性種を生じるのである。
【０００９】
　このような光触媒酸化チタン粉末としては、アナターゼ型又はルチル型の結晶構造を持つものが用いられる。特に好ましくは、光触媒能の高いアナターゼ型の結晶構造を持つものを採用するのが良い。また、光触媒酸化チタン粉末の粒径は、５〜６０ｎｍ程度のものが好ましい。このような微粒子状のものの方が、光触媒能が高いからである。
【００１０】
　光触媒酸化チタン粉末は、水と反応してヒドロキシラジカルを生じるものであるから、水分と共存させる必要がある。たとえば、光触媒酸化チタン粉末を水に分散させた分散液として用いる必要がある。また、水蒸気を含む気体中に浮遊させるなどの状態で存在させておく必要がある。このような分散液などの中に、有機高分子系製品を置けば、それは、光触媒酸化チタン粉末と水分の共存雰囲気下に置かれたことになる。
【００１１】
　そして、有機高分子系製品を、光触媒酸化チタン粉末と水分の共存雰囲気下に置いた状態で、光触媒酸化チタン粉末に光を照射する。光としては、紫外線を含む太陽光であってもよいが、ヒドロキシラジカルの発生に時間を要するため、紫外線を用いるのが好ましい。このような紫外線を用いるときは、ブラックライト蛍光ランプや殺菌灯などの光源装置を用いるのが好ましい。特に、本発明においては、近紫外線を用いるのが好ましい。これは、近紫外線が、中紫外線や遠紫外線に比べて、人体に悪影響を与えることが少ないからである。また、近紫外線を発するブラックライト蛍光ランプなどの光源装置は、中紫外線や遠紫外線を発する殺菌灯などの光源装置に比べて、安価に提供されているからである。
【００１２】
　光触媒酸化チタン粉末に光を照射することによって、光触媒酸化チタン粉末には電子と正孔が生じ、水分と反応して、ヒドロキシラジカルが発生する。そして、このヒドロキシラジカルは、有機高分子系製品の表面に作用し、高分子鎖の切断やＯＨ基の導入が生じて、有機高分子系製品が親水化されるのである。
【００１３】
　光照射を終えた後、有機高分子系製品は、洗浄され、光触媒酸化チタン粉末が洗い落とされる。そして、親水化された有機高分子系製品が得られるのである。
【発明の効果】
【００１４】
　本発明に係る有機高分子系製品の親水加工法は、プラズマ処理などのエネルギー効率の悪い方法を採用しなくても、光触媒酸化チタン粉末と水と光を使用すればよく、エネルギー効率の点で優れているという効果を奏する。また、親水化剤などの薬剤を使用しなくてもよいので、環境に悪影響を与えることも少ないという効果を奏する。よって、本発明に係る方法を採用すれば、合理的に且つ環境を害することもなく、有機高分子系製品を親水化することができ、産業上、有益なものである。
【実施例】
【００１５】
　以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。本発明は、光触媒酸化チタン粉末と水分との共存雰囲気下で、光を照射すれば、その雰囲気下に置かれた有機高分子系製品が良好に親水化されるとの知見に基づくものと、解釈されるべきである。
【００１６】
［実施例１］
　０．２０ｇの光触媒酸化チタン粉末を、１００ｍｌの水に分散させ、内径１５０ｍｍのシャーレ中でスターラーを用いて一定速度で攪拌し、分散液を得た。ここで、使用した光触媒酸化チタン粉末は、古河機械金属株式会社製の商品名「ＤＮ−１０」（平均粒径約９．５〜１０ｎｍ）である。一方、分散液の界面から６０ｍｍ上方に２０Ｗブラックライト蛍光ランプを設置した。このブラックライト蛍光ランプは、ピーク波長３５２ｎｍの近紫外線を発するものである。
【００１７】
　そして、シャーレ中の分散液に、５０ｍｍ四方のポリエステル系布帛を浸漬した状態で、上記した近紫外線を照射して、このポリエステル系布帛の親水加工処理を行った。なお、使用したポリエステル系布帛は、色染社より購入したもので、染色堅牢度試験用添付白布１０号（ＪＩＳ　Ｌ−０８０３−１９０２に規定のもの）である。また、近紫外線の照射時間を表１に示したように変更して、ポリエステル系布帛の親水加工処理を行った。
【００１８】
　親水加工処理を終えたポリエステル系布帛をシャーレから取り出し、乾燥した後、ポリエステル系布帛の水吸収時間（分・秒）を測定した。この測定法は、乾燥したポリエステル系布帛に０．０３ｃｃの水滴を落とし、目視により、その水滴が完全にポリエステル系布帛に吸収されるまでの時間を測定した。この測定は、ポリエステル系布帛の１０ケ所において行い、その平均値を求めた。この結果は、表１のとおりであった。
【００１９】
　〔表１〕
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
　　　　　　　　近紫外線照射時間（時間）　　水吸収時間（分・秒）
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
　　　　　　　　　　　未処理　　　　　　　　水を吸収せず＊
　　　　　　　　　　　　１時間　　　　　　　　約６分
　　　　　　　　　　　　２時間　　　　　　　　約２分５０秒
　　　　　　　　　　　　４時間　　　　　　　　約１分４０秒
　　　　　　　　　　　　６時間　　　　　　　　約１分３０秒
　　　　　　　　　　　　８時間　　　　　　　　約１分１０秒
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
注）＊１０分以上経過しても水を吸収する様子が見られず、最後には蒸発したように見えた。
【００２０】
　表１の結果から明らかなように、光触媒酸化チタン粉末を含む分散液を用いて、光照射処理を行ったポリエステル系布帛は、水の吸収能が向上しており、親水化されていることが分かる。
【００２１】
［実施例２］
　実施例１で使用したポリエステル系布帛に代えて、ポリエステル系フィルムを使用する他は、実施例１と同様にして、このポリエステル系フィルムに親水加工処理を施した。ここで使用したポリエステル系フィルムは、東レ株式会社製の商品名「Ｌｕｍｉｒｒｏｒ」であり、予め、その表面をメタノールで洗浄したものである。
【００２２】
　親水加工処理を終えたポリエステル系フィルム布帛をシャーレから取り出し、乾燥した後、このポリエステル系フィルムの親水性を、以下の方法で評価した。すなわち、ポリエステル系フィルム表面に水滴を落とし、この水滴のポリエステル系フィルムに対する接触角を、ＦＡＣＥ接触角計（コンタクタングルメータ）ＣＡ−Ａ型（協和界面化学株式会社製）で測定した。この測定は、ポリエステル系フィルム表面の１０ケ所において行い、その平均値を求めた。この結果は、表２に示したとおりであった。
【００２３】
　〔表２〕
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
　　　　　　　　近紫外線照射時間（時間）　　　　接触角（度）
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
　　　　　　　　　　　未処理　　　　　　　　　約８０度
　　　　　　　　　　　　１時間　　　　　　　　　約７２度
　　　　　　　　　　　　２時間　　　　　　　　　約６７度
　　　　　　　　　　　　４時間　　　　　　　　　約６５度
　　　　　　　　　　　　６時間　　　　　　　　　約６１度
　　　　　　　　　　　　８時間　　　　　　　　　約５８度
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【００２４】
　表２の結果から明らかなように、光触媒酸化チタン粉末を含む分散液を用いて、光照射処理を行ったポリエステル系フィルムは、その表面における水の接触角が小さくなり、表面が親水化されていることが分かる。
【００２５】
［比較例１］
　光触媒酸化チタン粉末を使用しない他は、実施例２と同一の方法により、処理を行った。そして、実施例２と同一の方法により、ポリエステル系フィルム表面に対する水の接触角を測定した。この結果は、表３に示したとおりであった。
【００２６】
　〔表３〕
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
　　　　　　　　近紫外線照射時間（時間）　　　　接触角（度）
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
　　　　　　　　　　　未処理　　　　　　　　　約８０度
　　　　　　　　　　　　１時間　　　　　　　　　約７８度
　　　　　　　　　　　　２時間　　　　　　　　　約７８度
　　　　　　　　　　　　４時間　　　　　　　　　約７７度
　　　　　　　　　　　　６時間　　　　　　　　　約７７度
　　　　　　　　　　　　８時間　　　　　　　　　約７６度
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【００２７】
　表３の結果から明らかなように、光触媒酸化チタン粉末を使用しない場合は、ポリエステル系フィルム表面は殆ど親水化されないことが分かる。
【００２８】
［参考例１］
　近紫外線を照射しない他は、実施例２と同一の方法により、処理を行った。そして、実施例２と同一の方法により、ポリエステル系フィルム表面に対する水の接触角を測定した。この結果は、表４に示したとおりであった。
【００２９】
　〔表４〕
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
　　　　　　　　　　放置時間（時間）　　　　　　接触角（度）
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
　　　　　　　　　　　０時間　　　　　　　　　約８０度
　　　　　　　　　　　　１時間　　　　　　　　　約７７度
　　　　　　　　　　　　２時間　　　　　　　　　約７５度
　　　　　　　　　　　　４時間　　　　　　　　　約７４度
　　　　　　　　　　　　６時間　　　　　　　　　約７２度
　　　　　　　　　　　　８時間　　　　　　　　　約７２度
　　　　　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【００３０】
　表４の結果から明らかなように、近紫外線を照射しない場合は、実施例２の場合と比べて、ポリエステル系フィルム表面の親水性が不十分であることが分かる。しかし、比較例１の場合と比べれば、いくぶん、親水性が向上していることが分かる。これは、室内に存在する微量の紫外線が光触媒酸化チタン粉末に作用した結果であると推定しうる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
　本発明に係る有機高分子系製品の親水加工法は、有機高分子系繊維製品又は有機高分子系フィルム，並びに繊維形態及びフィルム形態以外の有機高分子系物品に幅広く利用することができる。したがって、繊維産業やフィルム産業はもとより、自動車産業や電子電機機器産業などの各種産業において、広範に利用しうるものである。