(57)【要約】【課題】  高分子が元来有する性状を実質的に変化させることなく機能性付与粒子を成形品の表面に担持させ、機能性を有する成型品（繊維・フィルム）を製造する方法を提供すること。【解決手段】  高分子化合物を湿式成型する際に、凝固液として機能性付与粒子を凝固液中に分散させたスラリーを用いることにより、成型品の表面に機能性付与粒子を担持させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子化合物溶液と凝固液とを接触させて成型体を得る湿式成型において、凝固液として機能性付与粒子を凝固液中に分散させたスラリーを用いることにより、高分子化合物成型品の表面に機能性付与粒子を担持させる、機能性を有する成型品の製造方法。
【請求項２】
スラリーに含まれる機能性付与粒子の濃度を制御することにより、成型品の表面に担持する機能性付与粒子の量を制御する、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
凝固液の溶剤濃度および／または反応成分濃度を制御することにより、成形品の表面に担持する機能性付与粒子の量と付着強度とを制御する、請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
湿式成型の原料となる高分子化合物溶液の濃度を制御することにより、成形品の表面に担持する機能性付与粒子の量と付着強度とを制御する、請求項１記載の製造方法。
【請求項５】
湿式成型の原料となる高分子化合物溶液の温度および／または凝固液の温度を制御することにより、成形品の表面に担持する機能性付与粒子の量と付着強度を制御することを特徴とする、請求項１記載の製造方法。
【請求項６】
高分子化合物溶液を凝固液中にストランド状またはシート状となるように連続的に導入し、かつ該凝固液中のストランドまたはシートに対し、略向流となるように凝固液の流れを制御する、請求項１記載の製造方法。
【請求項７】
高分子化合物溶液をストランド状またはシート状に形成したのち、凝固液を噴霧する、請求項１記載の製造方法。
【請求項８】
湿式成型の原料となる高分子化合物溶液中に予め機能性付与粒子を分散させる、請求項１記載の製造方法。
【請求項９】
凝固液中に超音波を発生させる手段を備える、請求項１記載の製造方法。
【請求項１０】
機能性付与粒子が、表面の一部を無機物で被覆した酸化チタンである、請求項１記載の製造方法。
【請求項１１】
成型品が、フィラメント形態、ステープル形態、繊維集合体形態、繊維構造体形態、面状形態および粒状形態からなる群から選ばれた少なくとも一種の形態を有する、請求項１記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項１記載の製造方法によって得られる、機能性を有する成型品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒能や抗菌性等の機能を有する成型品を得る方法に関する。更に詳しくは、本発明は、触媒能や抗菌性等の機能性を付与する粒子をバインダーを用いることなく、かつ非加熱で成型品の表面へ担持させて、機能性を有する成型品を得る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子化合物からなる成型品の付加価値を高めるために、該成型品の表面に各種機能を有する機能性付与粒子を担持させることが広く行われており、例えば、溶液状のバインダーに機能性付与粒子を分散させたバインダー溶液中に成型品を浸漬させる「ディッピング法」や、同じく溶液状のバインダーに機能性付与粒子を分散させたバインダー溶液を成型品にスプレーして固着する「スプレーコート法」などが知られている。
【０００３】
これらの方法では、バインダー溶液の化学的組成や、浸漬、スプレー等の処理条件を工夫することにより、固着粒子の脱落耐久性や加工性を高める試みが多くなされているが、バインダー溶液にはバインダー成分のほかにも分散剤成分など多くの成分が必要とされるため、必然的にコストが高くなるという問題があった。また、上記バインダー溶液を成型品に塗布した後、バインダー溶液中の揮発成分を除去するために多くの熱エネルギーと時間とを要するという問題もある。
【０００４】
更に、機能性付与粒子の表面のみならず、成型品の表面をもバインダー溶液が被覆してしまうため、表面に吸着サイトなどの微小な機能性高次構造を有する材料からなる成形品においては、その機能が制限されてしまうという問題もあった。
【０００５】
これらの問題を解決すべく、バインダーを使用しない機能性付与粒子の成型品（特に不織布）への担持方法についても検討がなされており、熱可塑性高分子繊維から成る不織布に機能性付与粒子を乾式法で担持させた後、熱処理により熱可塑性高分子不織布の少なくとも表面を軟化させて、該繊維表面に機能性付与粒子を固着させる方法（例えば、特許文献１等参照。）が提案されている。
【０００６】
この方法を用いることにより、少ない操作工程で生産が可能な上、担持した機能性付与粒子が水洗処理などによって脱落しにくい等の利点が得られる。しかし、乾式法によって機能性付与粒子を担持する際に機能性付与粒子の凝集が起こったり、熱処理時に不織布全体を、不織布を構成する繊維表面が軟化する程度まで加熱する必要があるため、不織布の性状が変化したりするという問題があった。また、機能性付与粒子を乾式でハンドリングすることにより、プロセスが複雑になるという問題もあった。
【特許文献１】特開平０７−２６８７６７号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術が有していた問題点を解消し、簡便なプロセスにて成型品が元来有する性状を実質的に変化させることなく機能性付与粒子を担持させ、機能性を有する成型品を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記の従来技術に鑑みて鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。すなわち、本発明の目的は、高分子化合物を湿式成型する際に、凝固液として機能性付与粒子を凝固液中に分散させたスラリーを用いることにより、成形品の表面に機能性付与粒子を担持させることを特徴とする成形品の製造方法によって達成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バインダーや熱処理を必要とすることなく、成形品の表面に機能性付与粒子を担持することができるため、機能性付与粒子が有する機能と成形品が元来有する機能とを最大限発揮させることができる。
【００１０】
また、機能性付与粒子のハンドリングを湿式で行うため、プロセスを簡便化できるだけでなく、機能性付与粒子自体の凝集を防止することができ、機能が発揮される有効比表面積を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の製造方法においては、基材となる成型品の原料を、湿式成型が可能な高分子化合物とすることが必要である。
【００１２】
ここで、湿式成型が可能な高分子化合物としては、アラミド、アクリル、ポリビニールアルコール、ポリウレタン、ポリフルオロカーボン等を用いることができる。
【００１３】
なお、一部の熱可塑性高分子化合物においては、溶融成型後に水中で冷却固化することがあるが、水中に機能性付与粒子を分散させることによっても、同様の成形品を得ることが可能である。
【００１４】
他方、本発明において成型品の表面に担持させる機能性付与粒子としては、特に制限はなく、様々なものを用いることができ、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物や、金、白金、銀、鉄、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル、マンガン等の金属類、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフェニレンスルサイド等の合成樹脂類などを用いることが出来る。なお、成形品の表面に光触媒能を有する酸化チタンを担持させた場合、成形品自体が光触媒能によって分解される可能性があるが、この場合は表面の一部をアパタイトやシリカゲル等の無機物で被覆した酸化チタンを用いることにより解決することが可能である。
【００１５】
次に成型の手順について記載する。前述の湿式成型可能な高分子化合物を溶剤に溶解させて原料溶液を調整する。かかる原料溶液を、所望する成形品の形状に応じた口金（キャップ、Ｔダイ等）を通じて、予め必要量の機能性付与粒子を十分分散させた凝固液中に吐出する。この場合、口金は溶液中に浸漬するか、あるいはエアギャップを与える場合は成形品の表面が固化していない状態で凝固液中に浸漬させることが重要である。また、吐出直後で表面が固化していない原料溶液表面に、機能性付与粒子を分散させた凝固液を噴霧することによっても同様の効果を得ることが出来る。凝固方法としては、凝固液との化学反応によって固体化させる方法と、凝固液中で原料溶液から溶剤成分を取り去って凝固させる方法のいずれをも使用することができる。さらに、あらかじめ原料溶液中に機能性付与粒子を分散させておくことにより、成形品の表面だけで無く、内部コア構造の表面にも機能性付与粒子を析出させることが出来る。これにより、成形品の表面積を最大限に利用することが可能となる。
【００１６】
凝固させた成形品は、必要に応じて表面に付着した余分な機能性付与粒子を洗浄した後、適当な方法で乾燥させて巻き取る。洗浄液とともに回収した機能性付与粒子は、フィルター等によって捕集し、再利用することができる。
【００１７】
成形品の表面に担持させる機能性付与粒子の量は、凝固液に含まれる機能性付与粒子の濃度を調節することにより、制御することが可能である。この場合、凝固液中で機能性付与粒子が沈降・凝集等を生じないように、十分攪拌・循環させることが重要である。そのため、凝固液中に超音波を発生させる手段を備えることより、機能性付与粒子の分散状態を改善することも可能である。
【００１８】
原料溶液の濃度／温度、凝固液の濃度／温度を制御することにより、成形品の表面に担持する機能性付与粒子の量と付着強度を制御することも可能である。これは、かかる手法によって成形品の凝固速度を制御することによる。
【００１９】
一般的に、凝固速度を抑制すれば、機能性付与粒子の担持量は増え、付着強度も強くなる傾向がある。このため、高分子化合物溶液を凝固液中にストランド状またはシート状となるように連続的に導入し、かつ該凝固液中のストランドまたはシートに対し、略向流となるように凝固液の流れを制御するか、あるいは、高分子化合物溶液をストランド状またはシート状に形成したのち、凝固液を噴霧することによって、成型することが好ましい。
【００２０】
ここで、略向流とは、ストランドまたはシートの流れ方向に対して、凝固液の流れ方向がストランドまたはシートに向う垂直方向から、ストランドまたはシートの流れ方向と反対方向の流れである。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるものでは無い。
【００２２】
［実施例１］
メタ系アラミド粉末をＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に溶解して３：１７の原料溶液とし、それを１０ホールのキャップを通じて、二酸化チタン、ＮＭＰ、水を混合した凝固液中に吐出した後、水洗・乾燥して、繊維状の成形品を得た。得られた繊維状の成形品表面を電子顕微鏡により観察したところ、繊維状の成型品表面に二酸化チタンが一様に担持されている様子が観察された。
【００２３】
［実施例２］
メタ系アラミド粉末をＮＭＰに溶解して３：１７の原料溶液とし、それをＴダイを通じてメタルローラー上にキャストし、二酸化チタン、ＮＭＰ、水を混合した凝固液中に浸漬した後、水洗・乾燥して、面状の成形品を得た。得られた面状の成形品表面を電子顕微鏡により観察したところ、面状の成型品表面（凝固面側）に二酸化チタンが一様に担持されている様子が観察された。
【００２４】
［実施例３］
ポリアクリロニトリルをＤＭＦに溶解して１：９の原料溶液とし、それを１０ホールのキャップを通じて、二酸化チタン、ＮＭＰ、水を３：５：５で混合した凝固液中に吐出した後、水洗・乾燥して、面状の成形品を得た。得られた面状の成形品表面を電子顕微鏡により観察したところ、面状の成型品表面に二酸化チタンが一様に担持されている様子が観察された。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の製造方法により得られた機能性付与粒子を担持した成形品は、高性能フィルター、抗菌性素材など各種の幅広い用途に適用することが可能であり、その工業的意義は大きい。