专利名称：除臭纤维结构体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及除臭纤维结构体及其制造方法，其中所述除臭纤维结构体是将除臭性微粒经由粘结剂用树脂附着于纤维结构体上而制成的，具有柔软的手感和优异的洗涤耐久性。
背景技术：
近年来，伴随着以舒适生活为目标的生活环境的多样化，人们对于气味的感受程度提高，提出了很多具有除臭功能的纤维或使用该纤维的制品。例如提出了将含有除臭性微粒的成纤热塑性高分子化合物进行熔纺的方法(例如参照专利文献1)；通过后加工，将除臭性微粒经由粘结剂用树脂除臭赋予到纤维结构体上的方法(例如参照专利文献2、3)等。
但是，将含有除臭性微粒的成纤热塑性高分子化合物进行熔纺的方法，虽然可以无损柔软的手感，可得到耐久性优异的除臭性，但在纺丝工序中，除臭性微粒的热稳定性、粒径会发生问题，所使用的除臭性微粒受到限制。
另一方面，通过后加工将除臭性微粒经由粘结剂用树脂赋予纤维结构体上的方法，虽然除臭性微粒的选定具有通用性，但根据粘结剂用树脂的种类不同，会有纤维结构体的手感变硬，除臭性的耐久性不够的问题。作为防止因后加工而导致纤维结构体的手感变硬的方法，人们提出了通过使用特定的表面活性剂，使粘结剂用树脂呈皮膜状附着于构成纤维结构体的单纤维上的提案(例如参照专利文献4)，但该提案需要特殊的表面活性剂。
日本特开平5-222614号公报[专利文献2]日本特开平10-102379号公报[专利文献3]日本特开2002-212883号公报[专利文献4]日本特开平10-245782号公报发明内容本发明的目的在于提供除臭纤维结构体及其制造方法，其中所述除臭纤维结构体是除臭性微粒经由粘结剂用树脂附着于纤维结构体上而制成的，具有柔软的手感和耐久性优异的除臭性。通过本发明的除臭纤维结构体及其制造方法，可实现上述目的。
本发明的除臭纤维结构体是除臭性微粒经由粘结剂用树脂附着而成的纤维结构体，其特征在于上述粘结剂用树脂大致均匀地呈皮膜状附着在构成该纤维结构体的单纤维上，且各单纤维实质上未连接，保持独立的状态，上述除臭性微粒的粒径d(μm)与上述粘结剂用树脂的皮膜厚度t(μm)之比d/t在1.5-10的范围内。
此时，优选除臭性微粒为金属氧化物。所述除臭性微粒可以具有光解催化能力。除臭性微粒的粒径优选0.1-2μm范围。
粘结剂用树脂可以是疏水性粘结剂用树脂，也可以是亲水性粘结剂用树脂。
含有除臭性微粒的粘结剂用树脂的附着量相对于纤维结构体质量为0.2-30％质量。
除臭纤维结构体的形态优选布帛状。
构成除臭纤维结构体的纤维优选含有聚酯树脂。构成除臭纤维结构体的纤维的单纤维直径优选为5-40μm的范围。
本发明的除臭纤维结构体中，优选在进行30次JIS L0217所规定的洗涤后的除臭率为70％以上。
本发明的除臭纤维结构体可通过具有以下特征的除臭纤维结构体的制造方法获得将含有除臭性微粒和粘结剂用树脂的水分散体赋予纤维结构体，然后将该纤维结构体在98-100℃的饱和蒸汽中加热处理1-20分钟，再在80-130℃的温度干燥1-30分钟，从而使上述粘结剂用树脂大致均匀地呈皮膜状附着于构成该纤维结构体的单纤维上，且上述除臭性微粒的粒径d(μm)与上述粘结剂用树脂的皮膜厚度t(μm)之比d/t为1.5-10。
附图简述
图1模式地表示本发明的除臭纤维结构体中，粘结剂用树脂大致均匀地呈皮膜状附着于构成该纤维结构体的单纤维上，且各单纤维实质上没有连接，独立存在的情形。图1中，1和2是构成纤维结构体的单纤维，粘结剂用树脂大致均匀地呈皮膜状附着于这些单纤维上。除臭性微粒的图示省略。
图2模式地表示以往的除臭纤维结构体中，构成纤维结构体的单纤维通过粘结剂用树脂连接的情形。图2中，3和4是构成纤维结构体的单纤维，5是使单纤维相互之间连接的粘结剂用树脂。除臭性微粒的图示省略。
实施发明的最佳方案首先，在本发明的除臭纤维结构体中，虽然纤维结构体的形态并不特别限定于二维结构或立体结构等，但优选为织造布、非织造布等布帛状(二维结构)。
对于构成所述纤维结构体的纤维材料并没有特别限定，可以是棉、绢、麻、羊毛等天然纤维，人造丝、铜氨纤维、醋酯纤维等半合成纤维，聚酯、尼龙、丙烯酸酯、聚丙烯等合成纤维，其中优选聚酯纤维。
上述聚酯纤维优选含有以对苯二甲酸为主要的二羧酸成分，以至少一种选自乙二醇、亚丙基二醇、亚丁基二醇的亚烷基二醇为主要的二醇成分的聚酯。根据需要，该聚酯中可以共聚和/或掺混有第3成分。
在无损本发明的目的的范围内，还可根据需要，在纤维中含有1种或多种消光剂、微孔形成剂(例如有机磺酸金属盐等)、阳离子染料染色剂(例如间苯二甲酸锍盐等)、抗氧化剂(例如受阻酚系抗氧化剂等)、热稳定剂、阻燃剂(例如三氧化二锑等)、荧光增白剂、着色剂、抗静电剂(例如磺酸金属盐等)、吸湿剂(例如聚亚氧烷基乙二醇等)等作为添加剂。
对构成纤维结构体的纤维的形态并没有特别限定，可以是长纤维(复丝)，也可以是短纤维(短纤)。该纤维的单丝横截面的形状可以根据其用途适当选定为圆形、三角、扁平、中空等。对所述单纤维的粗细并没有特别限定，为了无损本发明的主要目的之一—柔软的手感，优选直径(为异型时，换算为正圆的直径)为5-40μm(单丝纤度为1-70dtex)。所述单纤维优选以多根单纤维的集合体丝条的形式构成纤维结构体。可以对所述丝条实施通常的假捻卷曲加工、塔斯纶加工、交织加工等通常的空气加工、捻丝加工。还可以以含有多根丝条的复合丝的形式构成纤维结构体。
对附着于纤维结构体的除臭性微粒的粒径、种类没有特别限定，其粒径在0.1-2.0μm(更优选0.5-1.5μm)的范围比较适当。该粒径比0.1μm小，则可能难以获得与后述皮膜层厚度的特定的比率。相反，该粒径比2μm大时，除臭性微粒可能容易从纤维结构体脱落。
对于所述除臭性微粒的种类并没有特别限定，可以使用任何无机物、有机物、天然产物的除臭性微粒。其中，优选对热稳定的、至少一种选自Zn、Si、Ti、Fe、Al和Zr的元素的氧化物或者复合氧化物。
所述除臭性微粒可以具有光解催化能力。具有光解催化能力的微粒优选例举光催化氧化钛。该光催化氧化钛可以是锐钛矿型、金红石型、非晶型的任何形式，特别是从光催化活性的强度看，优选锐钛矿型氧化钛。
本发明中，粘结剂用树脂可以是疏水性粘结剂用树脂，也可以是具有-COOH、-OH、-NH2等亲水基团的亲水性粘结剂用树脂。
上述疏水性粘结剂用树脂的例子有有机硅树脂、含氟树脂或其预聚物等树脂。有机硅树脂优选交联型有机硅树脂(例如烷氧基改性交联性有机硅与聚二甲基硅氧烷的交联型有机硅树脂(信越化学工业(株)、商品名Polon MF-23等))。含氟树脂的例子有TFE树脂(四氟乙烯树脂)、FEP树脂(四氟乙烯/六氟丙烯共聚树脂)、PFA树脂(四氟乙烯/全氟烷氧基乙烯树脂)等。
亲水性粘结剂用树脂的例子有丙烯酸酯树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、氨基改性有机硅树脂、羧基改性有机硅、聚乙二醇改性有机硅、氨基改性有机硅和/或聚乙二醇改性有机硅与聚二甲基硅氧烷的交联型有机硅树脂或者其预聚物等树脂。丙烯酸酯树脂只要是以丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯为主要构成单体单元的聚合物树脂即可，没有特别限定，均可使用，特别优选使用甲基丙烯酸酯树脂。
本发明的除臭纤维结构体中，如图1的模式图所示，上述粘结剂用树脂大致均匀地呈皮膜状附着于构成该纤维结构体的单纤维上，且各单纤维实质上不连接，保持独立的状态。
这里，如图2的模式图所示，如果粘结剂用树脂不均匀存在，单纤维之间通过该粘结剂用树脂连接，则不仅纤维结构体的手感变硬，洗涤时，粘结剂用树脂容易从纤维上脱落，因而不优选。
粘结剂用树脂大致均匀地呈皮膜状附着于单纤维的大致情形是使用SEM(电子显微镜)，放大至350倍拍摄纤维结构体表面，此时，从位于纤维结构体表面的单纤维之间观察到的、附着于内部单纤维的除臭性微粒为每0.2cm2有10个以上(优选20个以上，特别优选50-200个)。
上述除臭性微粒的粒径d(μm)与上述被膜层的厚度t(μm)之比d/t必须在1.5-10(优选2-9)的范围内。该d/t比小于1.5，则除臭性微粒被粘结剂用树脂包埋，不太露出，难以获得充分的除臭效果，不优选。相反，该d/t比大于10，则除臭颗粒容易脱落，不优选。所述d和t可通过SEM测定。
含有上述除臭性微粒的粘结剂用树脂(加工剂)的附着量相对于赋予加工剂之前的纤维结构体的质量在0.2-30％质量(更优选0.5-5％质量)的范围较为适当。该附着量比0.2％质量小，则可能难以获得足够的除臭性。相反，该附着量比30％质量大，则成本可能上升。
上述加工剂的附着量由下式求出。
附着量＝((A1-A0)/A0)×100(％)这里，A0为赋予加工剂之前的纤维结构体的质量，A1为赋予加工剂、干燥后的纤维结构体的质量，该附着量中包括除臭性微粒、粘结剂用树脂、其它添加剂的成分。
接着，对本发明的除臭纤维结构体的制造方法进行说明。
首先准备含有除臭性微粒和粘结剂用树脂的水分散体。这里，除臭性微粒和粘结剂用树脂可以适当使用上述的物质。在所得除臭纤维结构体中，适当选定除臭性微粒的粒径和粘结剂用树脂的使用量等，使除臭性微粒的粒径d(μm)与上述粘结剂用树脂的皮膜厚度t(μm)之比d/t在1.5-10范围内。此时，水分散体中含有的除臭性微粒和粘结剂用树脂的浓度优选除臭性微粒为0.1-15wt％(更优选0.2-5wt％)，粘结剂用树脂为0.1-15wt％(更优选1-8wt％)的范围。
可以根据需要，在上述水分散液中添加催化剂、整理加工剂，例如防水剂、柔软剂、阻燃剂、抗菌防臭加工剂等。
将所述水分散体赋予上述的纤维结构体。此时，赋予方法优选公知的浸法(浸渍·轧浆法)，该方法可以使水分散体均匀地渗透到纤维结构体的内部。
接着，将赋予了水分散体的该纤维结构体在98-100℃的饱和蒸汽中加热处理1-20分钟，再在80-130℃的温度下干燥1-30分钟，根据需要，进一步在160-180℃加热0.5-3分钟(固化)，这样就可以使上述粘结剂用树脂大致均匀地呈皮膜状附着于构成该纤维结构体的单纤维上。
这里，上述通过饱和蒸汽进行加热处理特别重要。例如，选定三聚氰胺树脂或丙烯酸酯树脂这样的亲水性粘结剂用树脂作为粘结剂用树脂，将含有该亲水性粘结剂用树脂和除臭性微粒的加工剂赋予纤维结构体后，如果不通过饱和蒸汽进行加热处理即进行加热干燥，则含有除臭性微粒的亲水性粘结剂用树脂与水分一起移动至纤维结构体的表面，亲水性粘结剂用树脂偏重存在于纤维结构体的表面，通过亲水性粘结剂用树脂，单纤维之间容易连接，因而不优选。
选定疏水性粘结剂用树脂作为粘结剂用树脂时，含有除臭性微粒的疏水性粘结剂以盖覆状残留于单纤维表面，只有水分移动至纤维结构体的表面并蒸发，因此无需上述通过饱和蒸汽的加热处理，但可以实施饱和蒸汽处理。
对于上述所得除臭纤维结构体还可以在赋予上述加工剂之前和/或赋予后实施碱减量加工、常规染色整理加工。也可以附加应用常规的吸水加工、防水加工、起毛加工，以及赋予紫外线屏蔽剂或抗静电剂、抗菌剂、除臭剂、防虫剂、蓄光剂、反光剂、负离子发生剂等功能的各种加工。
本发明的除臭纤维结构体中，粘结剂用树脂不是偏重存在于纤维结构体的表面，而是大致均匀地呈皮膜状附着于构成纤维结构体的单纤维上，单纤维之间不连接。由粘结剂用树脂形成的树脂皮膜层中含有除臭性微粒，其中除臭性微粒的粒径与被膜层的厚度为特定范围。结果，本发明的除臭纤维结构体不仅具有柔软的手感，而且即使洗涤，除臭性微粒也难以脱落，耐久性优异。所述耐久性优选在进行30次JIS L0217所规定的洗涤后的除臭率为70％以上。
下面详述本发明的实施例和比较例，但本发明并不受此限定。实施例中的各测定项目按照以下方法测定。
(1)加工剂的附着量由下式求出附着量＝((A1-A0)/A0)×100(％)这里，A0为赋予加工剂之前的纤维结构体的质量，A1为赋予加工剂·干燥后的纤维结构体的质量。
(2)除臭性微粒粒径d和粘结剂用树脂的皮膜层厚度t用SEM(日本电子(株)制造)，放大至350倍拍摄纤维结构体表面，以n＝5测定，求其平均值。
(3)在纤维间观察到的除臭性微粒的个数用SEM放大至350倍拍摄纤维结构体表面，以n＝5计数在位于纤维结构体表面的单纤维间观察到的除臭性微粒的个数(个/0.2cm2).
(4)洗涤进行30次JIS L0217所规定的洗涤。
(5)除臭率将1g洗涤前后的加工布帛装入Tedlar气体采样袋，向其中通入3升含有4PPM硫化氢的空气，然后将Tedlar气体采样袋密封，接着用在270nm具有中心波长、强度为500μW的紫外线照射24小时，然后通过Gastec公司制造的探测管测定消耗掉的硫化氢量，以相对于初始硫化氢量的百分比表示。
(6)柔软性使用Katotec公司制造的纯弯曲硬度测定装置，在加工处理后，对洗涤前的布帛测定弯曲硬度，以此作为柔软性指标。
配置总纤度为56dtex/24根的聚酯(通常的聚对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸丝作为经纱，配置84dtex/36根的聚酯(通常的聚对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸丝作为纬纱，织造目付为55g/m2的塔夫绸织物。
另一方面，准备下述水分散液。
·钛系吸附型除臭剂10g/升(钛工业社制造商品名TZ-100粒径0.8μm)·疏水性交联有机硅粘结剂 10g/升(信越化学工业社制造商品名MF-23)·催化剂 20g/升(信越化学工业社制造商品名LZ-1)·水 930g/升接着，将上述纤维结构体浸渍在该水分散液中，用轧液机压渍(浸轧法)，用热风干燥机在130℃干燥5分钟，再在170℃热处理(固化)1分钟，得到除臭纤维结构体(加工剂的附着量1％质量)。
该除臭纤维结构体中，除臭性微粒不是偏重存在于纤维结构体的表面，而是大致均匀地呈皮膜状附着于构成纤维结构体的单纤维上，在位于纤维结构体表面的单纤维间观察到90个/0.2cm2的除臭性颗粒。另外，在单纤维表面形成的粘结剂用树脂皮膜层的厚度为0.1μm(d/t＝8)。
该纤维结构体的除臭率在L0时为100％，在L30(洗涤30次后)时为92％，具有耐久性优异的除臭性。布帛的弯曲硬度为0.04gcm3/cm，布帛的柔软性良好。
实施例1中，将处理液组成中的疏水性交联有机硅粘结剂改为亲水性聚氨酯系粘结剂(大和化学制商品名P-30)。在用热风干燥机于130℃对纤维结构体干燥5分钟之前，用100℃的饱和蒸汽加热处理10分钟。除此以外与实施例1同样地得到除臭纤维结构体。
该除臭纤维结构体中，除臭性微粒不是偏重存在于纤维结构体的表面，而是大致均匀地呈皮膜状附着于构成纤维结构体的单纤维上，在位于纤维结构体表面的单纤维间观察到80个/0.2cm2的除臭性颗粒。另外，在单纤维表面形成的粘结剂用树脂皮膜层的厚度为0.1μm(d/t＝8)。
该纤维结构体的除臭率在L0时为100％，在L30(洗涤30次后)时为75％，具有耐久性优异的除臭性。布帛的弯曲硬度为0.05gcm3/cm，布帛的柔软性良好。
实施例1中，将处理液组成中的疏水性交联有机硅粘结剂量改为10g/升、催化剂量改为5g/升，除此之外与实施例1同样地得到除臭纤维结构体。
该除臭纤维结构体中，除臭性微粒不是偏重存在于纤维结构体的表面，而是均匀地附着于构成纤维结构体的纤维上，在位于纤维结构体表面的单纤维间观察到90个/0.2cm2的除臭性颗粒。另外，在纤维表面形成的粘结剂用树脂皮膜层的厚度为0.025μm(d/t＝32)。
该纤维结构体的除臭率在L0时为100％，在L30时为24％，耐久性不足。布帛的弯曲硬度为0.04gcm3/cm，布帛的柔软性良好。
实施例1中，将处理液组成中的疏水性交联有机硅粘结剂量改为30g/升、催化剂量改为150g/升，除此之外与实施例1同样地得到除臭纤维结构体。
该除臭纤维结构体中，除臭性微粒不是偏重存在于纤维结构体的表面，而是均匀地附着于构成纤维结构体的纤维上。在位于纤维结构体表面的单纤维间观察到50个/0.2cm2的除臭性颗粒。另外，在纤维表面形成的含有粘结剂用树脂的皮膜层的厚度为0.8μm(d/t＝1.0)。
该纤维结构体的除臭率在L0时为60％，在L30时为50％，耐久性稍显不足。布帛的弯曲硬度为0.06gcm3/cm，柔软性良好。
实施例1中，将处理液组成中的疏水性交联有机硅粘结剂改为亲水性聚氨酯系粘结剂(大和化学制商品名P-30)。除此以外与实施例1同样地得到除臭纤维结构体。
该除臭纤维结构体中，如图2的模式图所示，单纤维通过粘结剂用树脂连接，除臭性微粒不均匀地存在。在位于纤维结构体表面的单纤维间观察到5个/0.2cm2的除臭性颗粒。另外，在纤维表面形成的粘结剂用树脂层的厚度为10-20μm。
该纤维结构体的除臭率在L0时为60％，在L30时为20％，耐久性不足。布帛的弯曲硬度为0.20gcm3/cm，柔软性不好。
产业实用性本发明提供除臭纤维结构体，该除臭纤维结构体是通过后加工赋予其除臭性的，具有柔软的手感和耐久性优异的除臭性。除臭纤维结构体适合用作工作制服、运动服、罩布等衣料用途。
权利要求
1.除臭纤维结构体，该除臭纤维结构体是除臭性微粒经由粘结剂用树脂附着而成的纤维结构体，其特征在于上述粘结剂用树脂大致均匀地呈皮膜状附着于构成该纤维结构体的单纤维上，且各单纤维实质上未连接，保持独立的状态；上述除臭性微粒的粒径d(μm)与上述粘结剂用树脂的皮膜厚度t(μm)之比d/t在1.5-10的范围。
2.权利要求1的除臭纤维结构体，其中所述除臭性微粒为金属氧化物。
3.权利要求1的除臭纤维结构体，其中所述除臭性微粒具有光解催化能力。
4.权利要求1的除臭纤维结构体，其中所述除臭性微粒的粒径在0.1-2μm范围。
5.权利要求1的除臭纤维结构体，其中所述粘结剂用树脂为疏水性粘结剂用树脂。
6.权利要求1的除臭纤维结构体，其中所述粘结剂用树脂为亲水性粘结剂用树脂。
7.权利要求1的除臭纤维结构体，其中含有除臭性微粒的粘结剂用树脂的附着量相对于纤维结构体质量为0.2-30％质量。
8.权利要求1的除臭纤维结构体，该除臭纤维结构体的形态为布帛状。
9.权利要求1的除臭纤维结构体，其中构成除臭纤维结构体的纤维由聚酯树脂制成。
10.权利要求1的除臭纤维结构体，其中构成除臭纤维结构体的纤维的单纤维直径在5-40μm范围。
11.权利要求1的除臭纤维结构体，其中进行30次JIS L0217所规定的洗涤后的除臭率为70％以上。
12.除臭纤维结构体的制造方法，其特征在于将含有除臭性微粒和粘结剂用树脂的水分散体赋予纤维结构体，然后将该纤维结构体在98-100℃的饱和蒸汽中加热处理1-20分钟，再在80-130℃的温度干燥1-30分钟，从而使上述粘结剂用树脂大致均匀地呈皮膜状附着于构成该纤维结构体的单纤维上，且上述除臭性微粒的粒径d(μm)与上述粘结剂用树脂的皮膜厚度t(μm)之比d/在1.5-10的范围。
全文摘要
本发明提供除臭性微粒经由粘结剂用树脂附着而成的除臭纤维结构体，粘结剂用树脂大致均匀地呈皮膜状附着于构成该纤维结构体的单纤维上，且各单纤维实质上不连接，保持独立的状态，上述除臭性微粒的粒径d(μm)与上述粘结剂用树脂的皮膜厚度t(μm)之比d/t在1.5－10的范围。
文档编号D06M15/37GK1756870SQ20048000574
公开日2006年4月5日 申请日期2004年3月1日 优先权日2003年3月5日
发明者中村知基 申请人:帝人纤维株式会社