(57)【要約】【課題】脱臭機能や吸放湿機能を有する機能性レーヨン繊維の開発。【解決手段】ヨウ素吸着性能（ＪＩＳ  Ｋ１４７４−１９９１に準拠して測定）が５００ｍｇ／ｇ以上にガス又は薬品賦活された備長炭、即ち賦活備長炭の微細粒子を含有してなるレーヨン繊維は、脱臭や吸放湿機能に優れた機能性レーヨンとなる。賦活備長炭微細粒子の大きさは５μｍ以下が好ましく、そのレーヨンへの混合率は３０重量％以下が好ましい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨウ素吸着性能（ＪＩＳ  Ｋ１４７４−１９９１に準拠して測定）が５００ｍｇ／ｇ以上に賦活された備長炭、即ち賦活備長炭微細粒子を含有するところの脱臭機能や吸放湿機能に優れた機能性レーヨン。
【請求項２】
ヨウ素吸着性能（ＪＩＳ  Ｋ１４７４−１９９１に準拠して測定）が５００ｍｇ／ｇ以上の、粒径が５μｍ以下の賦活備長炭微細粒子と解膠剤及び水で構成される賦活備長炭微細粒子分散液をレーヨン原料であるビスコースに混合し、そののち紡糸して得られる請求項１の機能性レーヨンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス又は薬品賦活して得られる賦活備長炭の微細粒子を含有する脱臭・調湿機能を有する機能性レーヨン繊維とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
我国の繊維業界は近隣諸国の攻勢で厳しい環境下に置かれて久しく、そのため附加価値を持つ機能性繊維やそれらを使用した布帛、アパレルの開発が活発になされている。抗菌性、速乾性、難燃性、軽快性等の機能の他に、とりわけ脱臭性、消臭性、吸放湿性などを有する機能性繊維の開発が多い。特に近年、燃料以外の新用途の開発で見直されている炭を、脱臭性、吸放湿性等の機能を発現する基材として繊維と組み合わせる例が多い。
【０００３】
特開２００１−９８４１２は「備長炭を粉砕してなる多数の備長炭微粒子を混入してなることを特徴とする消臭性レーヨン繊維とその製造方法」について申請している。
【０００４】
レーヨンの原料であるビスコースに、１．０μｍ以下の備長炭が９５％以上含まれる備長炭微粒子の水溶液を１〜４０重量％混合して紡糸したレーヨンは、アンモニア、トリメチルアミン、硫化水素等を脱臭できるというものである。
特開平２００１−２６２４３１の木炭担持繊維とその製造方法では、その請求項３においては「４５０〜５５０℃で処理して炭化した木材チップ由来の炭化物を８００〜９００℃、４８０〜９６０秒で熱処理後、水を接触させる活性化工程により得られた活性化木炭」をビスコースに分散して、木炭担持レーヨンを得ている。このレーヨンは吸放湿性、脱臭性、帯電防止性などの機能を有するものと述べている。
特開２００２−１０３５３の請求項４には、吸水性基材Ａ及び吸水性基材Ｂがポリエステル及びレーヨンを含む不織布であることを特徴とする請求項３記載の蒸散部材用シートとの申請がなされている。
特開昭６３−３００７６９はフタロシアニンの金属錯体を担持した微粒子活性炭を練り込んで脱臭性レーヨンとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−９８４１２は備長炭微粒子をレーヨンに混合して脱臭機能を付与している。しかし白炭（窯外消火法にて得られる炭）である備長炭は硬炭（かたずみ）との別名があるように、炭質がち密で硬い。従って、一般的な黒炭（窯内消火法にて得られる炭）に比べ、脱臭機能や吸放湿機能は極めて低いのが事実である。多くの文献や報告書では、備長炭の比表面積は１０〜１３０ｍ２／ｇで、一般的な黒炭や竹炭の比表面積約３００ｍ２／ｇに比べると３〜３０％に過ぎない。従ってそれらを混合したレーヨンでは、脱臭機能等の性能に不満の生じることをまぬがれない。
特開２００１−２６２４３１では、機能を発現する基材として黒炭である木炭又は活性化木炭をレーヨンに混入しており、備長炭に比較すると優れた機能性を発現すると考えられる。しかし、述べられている活性化工程は「・・・・・８００〜９００℃、４８０〜９６０秒で熱処理後、水を接触させる活性化・・・・・」であり、即ちこれは、赤熱した炭化物に直接水をかけて冷却時間の短縮を計ることを目的とするものであり、その結果若干の比表面積の増加を得るものであり、工業的手法による活性化、即ち賦活工程を経たものではない。従って、その中の表１に述べられているように、活性化木炭の比表面積は２１３ｍ２／ｇであり、比表面積が８００ｍ２／ｇ以上の市販活性炭と比較すると極めて低い値になっている。従って、これらを混入したレーヨンの脱臭、吸放湿機能にも不満が残るものとなっている。
特開２００２−１０３５３３は吸湿基材としてレーヨンを用いているが、これはレーヨン繊維そのものを用いており、炭化物を混入するものではない。
特開昭６３−３００７６９に使用されている微粒子活性炭は、フタロシアニン錯体の担持体としてレーヨンに混入されており、脱臭機能等を発現する主体ではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この様に従来では、備長炭、木炭或いは活性化木炭を混合して、脱臭や吸放湿性能のあるレーヨンを得ている。しかし、諸機能の発現の基材となるこれらの炭化物自身が、低い比表面積や機能しか有しない備長炭や木炭或いは活性化木炭であるため、それらを混合したレーヨン繊維の諸機能もまた十分に満足できるものではない。又、自然天然志向の現在では、化学薬品を主体とする機能性レーヨンは避けられるべきである。
【０００７】
このような課題を解決するために、天然素材で市場性の高い備長炭をガス又は薬品賦活して比表面積を拡大し、機能性をより高くした賦活備長炭をレーヨン繊維に混合すれば、高い脱臭機能や吸放湿機能を付与できることを見い出し、本発明に到達したものである。
【０００８】
表１にＪＩＳ  Ｋ１４７４−１９９１に基いて測定した賦活備長炭と備長炭の一般性状を示す。
【０００９】
【表１】
2005015928.tif 000002
【００１０】
液中の物質に対する吸着性能を示すヨウ素吸着性能やメチレンブルー吸着性能は、賦活されると６倍以上に向上している。溶剤、ＶＯＣなどの吸着性能の指標となるベンゼン吸着性能は、備長炭ではほとんど確認されない。ｐＨは賦活するとよりアルカリ性を示すが、これは細孔が形成され表面積が増加して、灰分が溶出しやすくなったことによる。賦活すると強熱残分が増大するが、これは多孔質になり相対的に単位重量当りの灰分比率が増加したことを示している。賦活すると見かけ密度が小さくなるが、これは多孔質になったため、単位体積当りの重量が減少したことによる。吸放湿率は適量の賦活備長炭と備長炭を１０５℃で３時間乾燥したのち、湿度７５％の室内に一昼夜放置した時の含水率と、その後湿度５０％の室内に移動して一昼夜放置した時の含水率の差（放湿率）である。賦活備長炭の放湿性能は備長炭の２倍になっている。
【００１１】
このように備長炭は一般に考えられているほど脱臭性能や吸放湿性能は備わっておらず、賦活工程を経た、より多孔質の賦活備長炭でなければ実際的な諸機能は得ることができない。即ち、脱臭性レーヨンを製造するにあたり、その機能発現の基材として含有せしむる炭は、備長炭や木炭或いは消火工程で水をかけ、二次的に活性化された活性度合の低い活性木炭を混合するのではなく、工業的に確立された手法によるガス或いは薬品賦活工程を経た賦活備長炭を混合した繊維の方が、実際的な機能を発現できると確信し本発明に到達したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に賦活備長炭及びその微細粒子を混合したレーヨンの製造について詳述する。
備長炭をロールクラッシャーやボールミル等の粉砕機で粒状に、好ましくは長径が１０ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以下に粉砕する。それらを、炉が回転し均一な炭化ができるロータリーキルンに投入し、６００℃以上に、好ましくは８００℃〜１０００℃に保温しながら、キルンの一方から水蒸気や二酸化炭素等のガスを所定量導入して、導入量、導入時間を調節しながらガス賦活を行い、ＪＩＳ  Ｋ−１４７４−１９９１の方法で測定される、ヨウ素吸着性能が５００ｍｇ／ｇ以上の賦活備長炭を得る。又、或いは予め備長炭に塩化亜鉛、リン酸等の薬品を含浸してのち、ロータリーキルンに投入し、６００℃以上に、好ましくは８００〜１０００℃に保温しながら、ヨウ素吸着性能が５００ｍｇ／ｇ以上に薬品賦活された賦活備長炭を得る。
【００１３】
後述する実施例１で用いたところのヨウ素吸着性能が６７０ｍｇ／ｇのガス賦活備長炭は、９００℃に設定したロータリーキルンに６ｋｇの長径４ｍｍ以下の粒状備長炭を投入して、１時間当りに１．２ｌの水を水蒸気に変換して、１２０分間導入し、得ている。これらの粒状賦活備長炭をボールミル、ジェットミル、サンドミル等の粉砕機で粉砕後、篩や分級を行い、好ましくは５μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以下の賦活備長炭微細粒子を得る。レーヨン原料であるビスコースに混合する時、解膠剤を適当量添加した水に賦活備長炭微細粒子を分散した水溶液にして用いると混合適性が向上する。
【００１４】
或いは、粒状賦活備長炭と適当量の解膠剤を添加した水を予め混合してのち、サンドミル等で粉砕する、いわゆる湿式粉砕にて得られた５μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以下の賦活備長炭微細粒子分散液を使用することもできる。又或いは、湿式粉砕中に解膠剤を添加しながら粉砕することもできる。ここで用いる解膠剤は、エタノールやアンモニア水等一般に用いられる解膠剤でよく、これらを添加することにより粉砕濃度を高め、粉砕効率の向上を計ることができるものである。
【００１５】
こうして得られたヨウ素吸着性能が５００ｍｇ／ｇ以上の賦活備長炭微細粒子やその分散液を、レーヨン原料であるビスコースに賦活備長炭微細粒子が０．５〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％含有されるように混合してのち、紡糸することにより賦活備長炭混合レーヨンを得ることができる。
【００１６】
ビスコースの製造からレーヨンの紡糸に至る工程は既知の方法で行える。即ち、パルプやセルロースを苛性ソーダで処理して、アルカリセルロースを得、圧搾、粉砕、老成を経たのち、二酸化炭素と反応させセルロースザントゲン酸ソーダとし、これを希アルカリ溶液に溶解してビスコースを得るものである。そして、熟成、炉過、脱泡工程を経て、賦活備長炭微細粒子を混合して、Ｈ２ＳＯ４−ＺｎＳＯ４−Ｎａ２ＳＯ４のミューラー浴中にノズルから押し出して凝固させ、賦活備長炭微細粒子混合レーヨンが得られるものである。この時賦活備長炭微細粒子が大きすぎると糸切れやノズルの詰まりの原因となる。又、混合率が高すぎると強度低下となり、以下の作業に悪影響が生じる。
【００１７】
得られた賦活備長炭混合レーヨンは、このまま長繊維として用いても良いし、カットして短繊維にもできる。短繊維は、他の種類の短繊維、例えば綿との混紡糸の製造に用いることができる。
（実施例１）
以下、実施例で本発明を詳述するが、本発明はその要旨を超えない限り実施例に限定されるものではない。容量２０ｌのロータリーキルンに長径が５ｍｍ以下の粒状備長炭を６ｋｇ投入し、９００℃に昇温して１時間当り１．２ｌの水を水蒸気に変換して１２０分間導入後、冷却して得たところのヨウ素吸着性能が６７０ｍｇ／ｇの粒状賦活備長炭と、同じ粒径の粒状備長炭のアンモニア等に対する脱臭性能を表２に示す。ガス濃度の経時変化は１３ｌのガラス製容器に所定濃度のガスを注入し、３０ｇの粒状賦活備長炭又は粒状備長炭を投入して検知管にて測定した。
【００１８】
【表２】
2005015928.tif 000003
【００１９】
このようにアンモニアに代表される塩基性ガスや、硫化水素のような酸性ガス及びエチレンのような非極性ガスのいずれに対しても、賦活備長炭の方が備長炭よりも優れた脱臭性能を示している。
（実施例２）
実施例１で得たヨウ素吸着性能が６７０ｍｇ／ｇの粒状で賦活備長炭をジェットミルで粉砕後分級器で分級して、粒径５μｍ以下の賦活備長炭微細粒子を得た。この微細粒子を、解膠剤としてエタノールを３％含有する水と３：７に混合してサンドミルで湿式粉砕し、３μｍ以下の粒径の賦活備長炭微細粒子を３０重量％含有する分散液を得た。この分散液をビスコースに混合して紡糸し、賦活備長炭微細粒子が１０重量％含有されるレーヨン糸を得たのちこれをカットして３７ｍｍ長の短繊維とした。この繊維を１０ｇ採り、実施例１と同様の方法で、アンモニア、硫化水素に対する脱臭性能を測定した。備長炭を含有しないレーヨンについても同様に測定した。その結果を表３に示す。単位ｐｐｍ。
【００２０】
【表３】
2005015928.tif 000004
【００２１】
このように、賦活備長炭混合レーヨンは、極めて優れた脱臭性能を示した。
（実施例３）
実施例２で得られた賦活備長炭微細粒子混合レーヨンと、備長炭微細粒子混合レーヨンを１００ｇずつ別々のシャーレに入れ、１０５℃で３時間乾燥したのち、湿度９５％の室内に３０分間放置し、その重量変化を測定した。そののち湿度６５％の室内に移動して一昼夜放置した時の重量変化を測定した。その結果を表４に示す。
【００２２】
【表４】
2005015928.tif 000005
【００２３】
このように絶乾したそれぞれのレーヨンを湿度９５％の室温条件下に２０分放置すると賦活備長炭レーヨンは１００ｇ当り１７ｇの水分を吸湿したが、備長炭レーヨンは１００ｇ当り６ｇの水分しか吸湿しなかった。次にそれらを湿度６５％の条件に移動し１２時間後に測定した保湿量は、賦活備長炭レーヨンは１４ｇになり、１７ｇ−１４ｇ＝３ｇの水分を放湿した。他方、備長炭レーヨンの湿度６５％の条件での１２時間後の保湿量は５．５ｇ以上であり、放湿量は０．５ｇ以下とわずかしか計測できなかった。
【００２４】
【発明の効果】
このように、脱臭機能や調湿機能は、備長炭よりも賦活備長炭の方が優れており、賦活備長炭を含有するレーヨンは実用的な機能を有するレーヨン繊維を提供できるものである。
【００２５】
ヨウ素吸着性能が５００ｍｇ／ｇ以上の賦活備長炭微粒子を混合してなる機能性レーヨンは、従来行われているような備長炭や木炭、或いは活性木炭を混合したレーヨンに比較して、はるかに優れた脱臭機能や吸放湿機能を発現し、機能性レーヨンの開発技術に効果をもたらすものである。