(57)【要約】【課題】有機繊維の表面に光触媒活性を有する被覆層を形成する場合に、十分な光触媒効果を持ち、生地の風合いが良好な布状部材を提供する。【解決手段】カーテン生地を構成する糸部材としての撚糸３は、有機繊維としてのポリエステル繊維１の集合体の外表面に、光触媒活性を有する被覆層としての二酸化チタン２が連続して形成されている。前記撚糸３を縦と横に組み合わせ織りあげることによりカーテン生地が得られる。前記カーテン生地はカーテンレール等により折り込んでヒダを設けた状態で窓枠に吊り下げられる。屋外から太陽光が差し込むと、カーテン生地の表面に設けられた二酸化チタン２の価電子帯の電子が励起され、正孔と自由電子のペアが生成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機繊維の表面に被覆層を有する布状部材において、前記被覆層が光触媒活性を有し、被覆層中の光触媒が有機繊維の外表面に連続して形成され、被覆層形成前の有機繊維の重量を１とした場合、形成後の有機繊維の重量が１．００１〜１．１５０であることを特徴とする布状部材。
【請求項２】
前記有機繊維が不燃性又は難燃性であることを特徴とする請求項１に記載の布状部材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の布状部材をカーテン状に使用する場合において、該布状部材のヒダが１．５〜５．０倍ヒダであることを特徴とする布状部材の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁紙、カーテン生地、被服生地等に用いられる布状部材及び布状部材の使用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光触媒活性を有する材料を付着させた布状部材としては、例えば、繊維表面に、アルキルシリケート系樹脂、シリコーン系樹脂およびフッ素系樹脂から選ばれた少なくとも１種のバインダーと、光触媒剤を有するカーテン類（例えば、特許文献１参照。）がある。また、蒸留精製した四塩化チタンを含む混合ガスを、ガラス繊維の集合体と接触させた後、焼成することにより光触媒を形成したもの（例えば、特許文献２参照。）等が挙げられる。
【０００３】
ところが、繊維表面に、アルキルシリケート系樹脂、シリコーン系樹脂およびフッ素系樹脂から選ばれた少なくとも１種のバインダーと、光触媒剤を有するカーテン類においては、バインダーによって光触媒剤を付着させているため、光触媒剤の表面の一部がバインダー中に埋没することで、十分な光触媒効果を得られないという問題があった。
【０００４】
また、蒸留精製した四塩化チタンを含む混合ガスを、ガラス繊維の集合体と接触させた後、焼成することにより光触媒を形成したものにおいては、２５０〜８００℃で焼成する必要があるため、一般的な有機繊維には使用できないという問題があった。
【０００５】
さらに、これらは繊維の周囲を被覆しているため、繊維のヤング率が増し、生地の風合いを低下させてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−２４５７８１号公報（第２〜３頁）
【特許文献２】特開２００２−２９２２８８号公報（第２〜３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、有機繊維の表面に光触媒活性を有する被覆層を形成する場合に、光触媒の効果が十分でなく、生地の風合いが低下してしまう点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、有機繊維の表面に被覆層を有する布状部材において、前記被覆層が光触媒活性を有し、被覆層中の光触媒が有機繊維の外表面に連続して形成され、被覆層形成前の有機繊維の重量を１とした場合、形成後の有機繊維の重量が１．００１〜１．１５０であることを最も主要な特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記有機繊維が不燃性又は難燃性であることを最も主要な特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の布状部材をカーテン状に使用する場合において、該布状部材のヒダが１．５〜５．０倍ヒダであることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明の布状部材によれば、生地の風合いの低下を抑制することができるという利点がある。
【００１１】
請求項２に記載の発明の布状部材によれば、生地の耐炎性の低下を抑制することができるという利点がある。
【００１２】
請求項３に記載の発明の布状部材の使用方法によれば、空気中の有機物質の分解効果に優れるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、布状部材を構成する糸部材としての撚糸３は、有機繊維としてのポリエステル繊維１（２．０００デニール）の集合体の外表面に、光触媒活性を有する被覆層としての二酸化チタン２が連続して形成され、２．０１５デニールになっている。図では説明のため、拡大して表示してある。
【００１４】
前記光触媒とは、二酸化チタン等の光半導体をいう。二酸化チタン２に光が照射されると、価電子帯の電子が励起され、正孔と自由電子のペアが生成される。これらの正孔と自由電子は二酸化チタン２の外部に存在する酸素や水と反応し、ＯＨ・ラジカルを生成する。このＯＨ・ラジカルが有機物質を酸化させることにより、空気中や水中の有害成分の浄化、脱臭、殺菌等を行う。
【００１５】
前記布状部材とは、一般には木綿、麻、絹、毛、合成繊維等を撚り合わせて糸部材を形成し、該糸部材を縦と横に組み合わせ織りあげたものをいうが、本発明においては、紙や不織布等をも含む、有機繊維を集合させることにより形成される薄膜を指す概念である。
前記糸部材は撚糸３に限らず、無撚糸を用いても良い。撚糸３を用いることにより、有機繊維が集束し、強度に優れるとともに風合いを向上させることができる。
【００１６】
前記撚糸３とは複数の繊維を撚り合わせて構成されている糸をいう。撚糸３はその撚り方向の違いから右撚（Ｓ撚）、左撚（Ｚ撚）に区別されるが、いずれを用いても良い。撚糸３の単位長さ当たりの撚数は、好ましくは１００〜２５００回／ｍ、より好ましくは３００〜１５００回／ｍ、最も好ましくは５００〜１０００回／ｍである。この範囲にあるとき、糸部材を構成する繊維間の摩擦が大きくなるため、繊維間の隙間が小さくなり、二酸化チタン２が繊維間の隙間に浸入することを抑制することができる。従って、二酸化チタン２の使用量を抑制することができる。撚数が１００回／ｍ未満の場合には繊維間の隙間が大きすぎるため、二酸化チタン２が繊維間の隙間に必要以上に浸入してしまう。繊維間の隙間に浸入した二酸化チタン２は光の照射を受けにくいため、光触媒効果を発揮することができない。逆に２５００回／ｍを越えると撚糸３の強度が低下してしまう。
【００１７】
前記撚糸３の形態は特に限定されず、任意に設定することができる。例えば、片撚糸、諸撚糸、ピッコ諸撚糸、意匠撚糸、壁糸、杢糸、カバリング糸等が挙げられる。これらのうち２以上を組み合わせて設定しても良い。
前記有機繊維の種類は特に限定されず、任意に設定することができる。例えば、綿、麻、毛、絹等の天然繊維、ビスコース繊維、銅アンモニア繊維、アセテート繊維、プロミックス繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリウレタン繊維、ポリクラール繊維等の合成繊維等が挙げられる。これらのうち、風合いが良好なことから、天然繊維を用いることが好ましい。また、これらのうち２以上を組み合わせて設定しても良い。また、火災時には、光触媒により表面の酸化が促進されるため、非常に燃えやすい状態となる。不燃性又は難燃性の繊維を用いることにより、防火性を高めても良い。
【００１８】
前記ポリエステル繊維１の断面形状は真円に限らず、楕円、多角形等の異形断面でも良い。繊維の横断面積（Ａ）と横断面の外周長さ（Ｈｐ）との比（Ｈｐ／Ａ）は、５〜６００００ｃｍ−１であることが好ましい。この範囲にあるとき、最も効率的に二酸化チタン２を設けることができる。Ｈｐ／Ａが５ｃｍ−１未満の場合には、繊維の表面積が小さすぎて二酸化チタン２の絶対量が低下し、十分な光触媒効果が得られない。逆に６００００ｃｍ−１を越える場合には、繊維の全表面を被覆するための二酸化チタン２の使用量が増加してしまう。
【００１９】
前記被覆層は二酸化チタン２に限らず、光触媒活性を有するものであれば任意に設定することができる。例えば、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化錫、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化鉄等の遷移金属酸化物が挙げられる。二酸化チタン２にはアナターゼ（Ａｎａｔａｓｅ）、ルチル（Ｒｕｔｉｌｅ）、ブルッカイト（Ｂｒｏｏｋｉｔｅ）の３種類の結晶形がある。これらのうち、アナターゼ型又はブルッカイト型を用いることが好ましく、ブルッカイト型を用いることがより好ましい。アナターゼ型又はブルッカイト型を用いることにより光触媒活性が高くなり、特にブルッカイト型を用いることにより、可視光でも光触媒効果が得られる。
【００２０】
前記ポリエステル繊維の外表面に、二酸化チタン２の被覆層を形成する方法としては例えば、ゾルゲル法、ラングミュア−ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法等の液体コーティング法、化学蒸着表面修飾法（ＣＶＳＭ）、真空蒸着法、ＣＶＤ法、マグネトロンスパッター法、プラズマ溶射法、プラズマスプレー法、ＭＢＥ蒸着法、レーザー蒸着法、イオンクラスタービーム（ＩＣＢ）法等の蒸着法、バインダー４を用いて接着するバインダー法、陽極酸化法等が挙げられる。これらのうち、液体コーティング法を用いることが好ましい。液体コーティング法を用いることにより、ポリエステル繊維１の溶融温度以下で二酸化チタン２の被覆層を形成することができる。
【００２１】
前記二酸化チタン２の被覆層は連続して形成されていることが必要である。被覆層が連続して形成されていることにより、ポリエステル繊維１の外周を包み込むことができるため、洗濯等により外力が加わった場合でも、被覆層そのものが破壊されない限り、被覆層と繊維が分離することがない。すなわち、被覆層と有機繊維の接着によって固定されているのではなく、被覆層自身の形状保持性（例えば圧縮強度、曲げ強度等）によって保持されている。したがって、光触媒効果を長期に継続させることができる。連続して形成されているとは、二酸化チタン２が粒子状ではなく、１つの結晶体として連結されて形成されている状態をいい、必ずしも一点の欠損もない状態をいうわけではない。一部に欠損や断絶が生じていても良い。
【００２２】
連続して形成されていない状態とは例えば、図２に示すように二酸化チタン２粉末をバインダー４により繊維表面に接着させた場合をいう。この場合には、二酸化チタン２が存在しない部分が生ずるため、光触媒効果が十分でない。また、二酸化チタン２の光触媒活性により、バインダー４が分解されてしまい、短期間しか光触媒効果が得られない。
【００２３】
前記撚糸３は、その外表面の７０％以上が被覆されていることが好ましい。この範囲にあるとき、洗濯等により外力が加わった場合でも、被覆層そのものが破壊されない限り、被覆層と繊維が分離することがない。被覆面積が７０％未満の場合には、外力により被覆層と繊維が容易に分離してしまう。
前記二酸化チタン２の被覆層は繊維の集合体としての撚糸３の状態で形成しても良いし、１本１本の繊維の状態で形成しても良い。また、撚糸３を織り込む等により布状部材にした状態で形成しても良い。これらのうち、布状部材にした状態で形成することにより、図３に示すように撚糸３と撚糸３の接する接合部３ａには二酸化チタン２が侵入しないため、二酸化チタン２の使用量を抑えることができる。
【００２４】
前記被覆層形成前のポリエステル繊維１の重量を１とした場合、形成後の繊維の重量は１．００１〜１．１５０であることが必要であり、より好ましくは１．０１０〜１．１００、最も好ましくは１．０２０〜１．０８０である。この範囲にあることにより、布状部材の風合いの低下を抑制することができるとともに、被覆層の光透過率を抑制することができるため、光触媒活性によってポリエステル繊維１が分解されることを抑制することができる。ポリエステル繊維１の平均断面径と被覆層の平均厚さとの比が１．００１未満の場合には、被覆層の光透過率が高すぎて、ポリエステル繊維１が分解されやすくなる。逆に１．１５０を超える場合には、二酸化チタン２の被覆層は硬いため、ポリエステル繊維１全体のヤング率が上昇し、布状部材の風合いが低下してしまう。繊維重量の測定は被覆層形成の前後で重量が測定できれば良いので、撚糸３の状態で測定しても良いし、１本１本の繊維の状態で測定しても良い。また、撚糸３を織り込む等により布状部材にした状態で測定しても良い。いずれの状態で測定しても同じ値が得られる。また単位は被覆層形成前のポリエステル繊維１の重量を１とした場合の形成後のポリエステル繊維１の重量で表されるので、ｇ重、ｋｇ重等の重量を直接に表現した単位に限らず、デニール、テックス等の重量を基準とする任意の単位で測定することができる。
【００２５】
このようにして構成された布状部材は、壁紙、カーテン生地、被服生地等に用いることができる。これらのうち、カーテン生地として用いることが好ましい。カーテン生地は窓等の採光部に設けられるため、屋外からの太陽光の照射が十分にある。したがって、十分な光触媒効果を得ることができる。カーテン生地として用いる場合には、レース状であることがより好ましい。
【００２６】
前記カーテン生地の光透過率は好ましくは３０〜８０％、より好ましくは４０〜７０％、最も好ましくは５０〜６０％である。この範囲にあるとき、曇天時でも室内の空気中に浮遊する有機物質を分解するのに十分な光エネルギーが得られる。生地の光透過率が３０％未満の場合には、室内の空気中に浮遊する有機物質を分解するのに十分な光エネルギーが得られない。逆に８０％を超える場合には、屋外から屋内の様子が見えてしまうため、カーテンとしての役割を果たせない。
【００２７】
以上のように構成されたカーテン生地はカーテンレール等により折り込んでヒダを設けた状態で窓枠に吊り下げられる。前記ヒダは好ましくは１．５〜５．０倍ヒダ、より好ましくは２．０〜４．０倍ヒダ、最も好ましくは２．５〜３．５倍ヒダである。１．５倍ヒダとは、窓枠の幅に対してカーテン生地の幅が１．５倍の長さであることをいう。この範囲にあるとき、カーテンの表面と屋内の空気の接触面積が十分なものになるため、屋内の空気中の有機物質を効果的に分解することができる。ヒダが１．５倍ヒダ未満の場合には有機物質の分解効果が十分でなく、逆に５．０倍ヒダを超える場合には、カーテン生地の使用量が多すぎて取り扱いが困難になる。
【００２８】
前記ヒダの折り込み幅は好ましくは２〜１０ｃｍ、より好ましくは３〜９ｃｍ、最も好ましくは４〜８ｃｍである。この範囲にあるとき、カーテンの表面と屋内の空気の接触面積が十分なものになるため、屋内の空気中の有機物質を効果的に分解することができる。ヒダの折り込み幅が２ｃｍ未満の場合には有機物質の分解効果が十分でなく、逆に１０ｃｍを超える場合には、カーテン上部のヒダが自重に耐えきれずに垂れ下がってしまうため、屋外から屋内の様子が見えてしまう。
【００２９】
以上のように構成されたレースのカーテンをカーテンレールによって窓枠にヒダを設けて吊り下げる。屋外から太陽光が差し込むと、カーテン生地の表面に設けられた二酸化チタン２の価電子帯の電子が励起され、正孔と自由電子のペアが生成される。これらの正孔と自由電子は二酸化チタン２の外部に存在する酸素や水と反応し、ＯＨ・ラジカルを生成する。このＯＨ・ラジカルに空気中の雑菌、臭い等の有害成分が接触することにより、該有害成分は酸化・分解され、屋内の空気を清浄な状態に保つことができる。
【００３０】
次に、前記実施形態から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、それらの効果と共に記載する。
（１）請求項１又は請求項２に記載の布状部材をカーテン状に使用する場合において、該布状部材のヒダの折り込み幅が２〜１０ｃｍであることを特徴とする布状部材の使用方法。
このように構成した場合、屋内の空気中の有機物質を効果的に分解することができる。
【００３１】
（２）請求項１又は請求項２に記載の布状部材をカーテン状に使用する場合において、該布状部材の光透過率が３０〜８０％であることを特徴とする布状部材。
このように構成した場合、曇天時でも室内の空気中に浮遊する有機物質を分解するのに十分な光エネルギーが得られる。
【００３２】
（３）布状部材にした状態で被覆層を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の布状部材の製造方法。
このように構成した場合、糸部材と糸部材とが接する接合部３ａには被覆層が侵入しないため、被覆層の使用量を抑えることができる。
【実施例】
【００３３】
以下、前記実施形態を具体化した実施例及び比較例について説明する。
なお、光触媒の効果判定は、まず、高さ４ｃｍ、容積２リットルの有底円筒形の収納容器の底部に１５ｃｍ×１５ｃｍの試験体を配置し、温度を２４℃、相対湿度を５０％とした。次に、光源としてのブラックライト（１５Ｗ）を容器底面から７ｃｍの位置に固定して照射しながら、容器内部に１ｐｐｍのＮＯｘガス（ＮＯ：ＮＯ２＝９８：２）１ｐｐｍを毎分１リットルの流量で３０分間通過させ、ブラックライト照射中のＮＯｘガスの最低濃度を測定することにより行った。
【００３４】
洗浄試験は、底部に試験体を配置したビーカーに１リットルの水を注ぎ、プロペラミキサーを用いて１分間当たり１５０回転の割合で３分間攪拌した。攪拌後、乾燥させて光触媒の効果判定試験を行った。
また、風合いの判定は２０人に試験体を触感によって判定させることによって行った。
【００３５】
（実施例１）
ビーカーに水５リットルを注ぎ、ポリエステル繊維（１５．０５１ｇ重、溶融温度２５５℃）からなる布状部材を浸漬した後、８０℃の水１００ｍｌに溶解させたチタンフッ化カリウム１５ｇを注いで１０分間放置した。次に、クエン酸６０ｍｇ、リンゴ酸６０ｍｇを混合して１０分間放置、さらに炭酸水素ナトリウム１．８ｇを混合して、４００ｍｌの水を加えた。つづいて、ビーカーを６５℃まで加熱し、その温度を保ったままで３０分間放置してから常温まで冷却し、水洗、乾燥して試験体とした。走査型電子顕微鏡で試験体の繊維の横断面を観察したところ、繊維の外表面に二酸化チタン２の被覆層が連続的に形成されていた。被覆層形成後の繊維の重量は１５．０７３ｇ重であった。
試験の結果、ブラックライト照射中の収容容器内部のＮＯｘガス濃度は洗浄前が０．５５ｐｐｍ、洗浄後が０．５２ｐｐｍであった。風合いは良好と回答した人が１４名、普通と回答した人が５名、不良と回答した人が１名であった。
【００３６】
（比較例１）
ビーカーに水５リットルを注ぎ、羊毛繊維（２３．８５０ｇ重、溶融温度２００℃）からなる布状部材を浸漬した後、８０℃の水１００ｍｌに溶解させたチタンフッ化カリウム１５ｇを注いで１０分間放置した。次に、クエン酸６０ｍｇ、リンゴ酸６０ｍｇを混合して１０分間放置、さらに炭酸水素ナトリウム１．８ｇを混合して、４００ｍｌの水を加えた。つづいて、ビーカーを６５℃まで加熱し、その温度を保ったままで５時間放置してから常温まで冷却し、水洗、乾燥して試験体とした。走査型電子顕微鏡で試験体の繊維の横断面を観察したところ、繊維の外表面に二酸化チタン２の被覆層が連続的に形成されていた。被覆層形成後の繊維の重量は２８．９０１ｇ重であった。
試験の結果、ブラックライト照射中の収容容器内部のＮＯｘガス濃度は洗浄前が０．５９ｐｐｍ、洗浄後が０．５９ｐｐｍであった。風合いは良好と回答した人が２名、普通と回答した人が１名、不良と回答した人が１７名であった。
【００３７】
（比較例２）
粒径０．２μｍのアナターゼ型の二酸化チタン２をシリコーン樹脂中に分散し、ナイロン繊維（１２．０４ｇ重、溶融温度２１５℃）からなる布状部材を浸漬した後、乾燥して試験体とした。走査型電子顕微鏡で試験体の繊維の横断面を観察したところ、繊維の外表面に二酸化チタン２の粒子が分散して形成されていた。被覆層形成後の繊維の重量は１２．７３ｇ重であった。
試験の結果、ブラックライト照射中の収容容器内部のＮＯｘガス濃度は洗浄前が０．７３ｐｐｍ、洗浄後が０．９１ｐｐｍであった。風合いは良好と回答した人が１２名、普通と回答した人が８名、不良と回答した人が０名であった。
【００３８】
（比較例３）
四塩化チタンの気体で充満させた蒸着装置の内部に木綿繊維（８．２３ｇ重、溶融温度１４５℃）からなる布状部材を予熱せずに設置し、５分間放置して蒸着を行った。その後、該布状部材を２００℃で３分間加熱した後、５００℃で１０分間焼成して試験体とした。走査型電子顕微鏡で試験体の繊維の横断面を観察したところ、繊維は焼失し、二酸化チタン２の被覆層は粉々になっていた。
試験体が作れなかったため、ブラックライト照射中の収容容器内部のＮＯｘガス濃度の測定及び風合いの測定を行うことができなかった。
（作成者：加藤圭一）
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態の布状部材を構成する、被覆層を有する有機繊維の模式断面図である。
【図２】本発明の実施形態の布状部材を構成する、被覆層を有する有機繊維同士が交差している部分の斜視図である。
【図３】従来の布状部材を構成する、被覆層を有する有機繊維の模式断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    ポリエステル繊維
２    被覆層としての二酸化チタン
３    撚糸
３ａ  撚糸と撚糸との接合部
４    バインダー
【図１】
2005154970.tif 000003
【図２】
2005154970.tif 000004
【図３】
2005154970.tif 000005