CN108348829B - 过滤材料和过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的过滤材料在2个无纺布层之间层叠有包含多孔体的层，该包含多孔体的层含有担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷。

Description

过滤材料和过滤器

技术领域

本发明涉及具有除去灰尘、臭味等并将有效成分放出至空气中的功能的过滤材料和过滤器。

背景技术

以往，除去灰尘、臭味等的过滤器较为普遍，但近年来，逐渐开发了进一步具有将有效成分放出至空气中的功能的过滤器。例如，专利文献1等公开了对过滤器担载加工有效成分并使其放出至空气中的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5226976号

专利文献2：日本特许第4388285号

发明内容

发明要解决的问题

在室内空调抽入外部气体、用汽车用空调装置等进行室内、车厢内的空气调节时，冬季时抽入外部空气、加热至期望的温度并吹入室内。冬季由于外部气温低，因此绝对湿度低，若将空气加热至舒适的温度为止，则室内、车内的相对湿度变低，室内的空气干燥，有时感觉不舒服。

然而，一般而言，抗坏血酸或抗坏血酸衍生物经皮肤吸收时，有助于形成保持皮肤水分的胶原，对于减轻上述那样的因干燥引起的不舒适感具有作用。因此，可以考虑使这些成分担载于形成过滤器的过滤材料。然而，抗坏血酸、抗坏血酸衍生物易于因氧化而劣化，因此，直接担载于过滤材料的情况下，效果不会持续很长时间。

因此，出于防止劣化的目的，例如专利文献2公开了与担载有抗坏血酸、抗坏血酸衍生物的陶瓷有关的技术。因此，通过将抗坏血酸、抗坏血酸衍生物担载于陶瓷，从而可减少其与空气和空气中的水分的接触，可抑制因氧化导致的劣化。

此处，为了使担载有抗坏血酸或抗坏血酸衍生物的陶瓷担载于过滤材料，需要大量使用用于使陶瓷固着于过滤材料的粘结剂。然而，使用大量的粘结剂的情况下，粘结剂会妨碍抗坏血酸、抗坏血酸衍生物的放出，无法期待高的效果。

因此，本发明鉴于上述问题，其目的在于，实现可防止抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的氧化劣化、可大量放出抗坏血酸或抗坏血酸衍生物的过滤材料和过滤器。

用于解决问题的方法

本发明人等经过深入研究，结果通过以下所示的方法，最终完成本发明。即，本发明如下所示。(1)本发明涉及的过滤材料的特征在于，其是在2个无纺布层之间层叠有包含多孔体的层的过滤材料，上述包含多孔体的层含有担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷。(2)另外，在本发明涉及的过滤材料中，除了上述构成之外，优选上述多孔体包含活性炭、硅胶和沸石中的至少1个。(3)另外，本发明涉及的过滤材料除了上述构成之外，优选每1m²该过滤材料含有1g～10g上述陶瓷。(4)另外，本发明涉及的过滤材料除了上述构成之外，优选每1m²该过滤材料含有20g～300g上述多孔体。(5)另外，在本发明涉及的过滤材料中，除了上述构成之外，优选上述包含多孔体的层由2层以上的结构形成，含有上述陶瓷的层位于通气气流的最下游侧的层。(6)本发明涉及的过滤器是使用上述任一项所述的过滤材料而得的过滤器。(7)另外，使用本发明涉及的过滤器的空气净化器、空调、汽车用空调装置也包括在本发明的范围内。进而，本发明也可以如下所示。(8)一种除臭过滤材料，其是由在2层无纺布层之间层叠有包含多孔体的层而得的3层以上的层叠体形成的除臭过滤材料，其中，2层无纺布层中的至少1层无纺布层是利用丙烯酸系树脂粘结剂而添附含有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷而成的无纺布层。(9)根据(8)所述的除臭过滤材料，其中，多孔体为活性炭和/或硅胶。(10)根据(8)或(9)所述的除臭过滤材料，其中，含有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷与丙烯酸系树脂粘结剂的重量比率为1∶1～10∶1。

发明的效果

根据上述构成，通过使包含多孔体的层含有担载有抗坏血酸、抗坏血酸衍生物的陶瓷，并使抗坏血酸、抗坏血酸衍生物高效地放出至空气中，经皮肤吸收，从而能够抑制肌肤的干燥感。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。〔实施方式1〕本实施方式的过滤材料是在2个无纺布层之间层叠有包含多孔体的层的过滤材料，上述包含多孔体的层含有担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷。另外，本实施方式的过滤器使用本实施方式的过滤材料。

一般而言，抗坏血酸发生氧化而成为脱氢抗坏血酸，进而经水解而分解为二酮古洛糖酸。脱氢抗坏血酸在人体内被还原为抗坏血酸再被利用，但二酮古洛糖酸被认为没有生理活性。为了防止抗坏血酸的失活，理想的是断绝水分的供给以不引起水解。

此处，对于本实施方式的过滤材料而言，由于担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷存在于包含多孔体的层，因此，通过多孔体吸收陶瓷附近的水分，从而可以防止抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的失活。

另外，为了使担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷固着于无纺布，需要大量的粘结剂，粘结剂妨碍抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的放出，存在无法期待高效果的问题。

然而，对于本实施方式的过滤材料而言，由于担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷存在于包含多孔体的层，因此，不会受到粘结剂所带来的妨碍，抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的放出量大。

在本实施方式的担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷中，抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物与陶瓷的质量比例如优选设为1/10～10/1，更优选设为1/3～3/1。若抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物与陶瓷的质量比小于1/10，则相对于抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物，含有必要量以上的陶瓷，产生经济上的浪费。或者，抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物过少，存在难以产生效果的情况。另一方面，若抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物与陶瓷的质量比大于10/1，则会有无法用陶瓷进行保持、抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的稳定性降低的情况。

陶瓷优选为微粒，在其表面或内部担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物。陶瓷为微粒的情况下，其平均粒径优选控制为例如50μm以下、特别是20μm以下。关于下限，没有特别限定，可以设为1μm左右，进而设为亚微米(0.1μm)的数量级。

陶瓷优选选自包含下述物质的无机原材料：作为硅酸系的胶体二氧化硅、硅酸钙、硅酸乙酯、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂；作为氧化铝系的铝酸钙、β-氧化铝、勃姆石、氧化铝溶胶；作为磷酸系的磷酸钙、磷酸铝及磷酸镁。

作为抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的具体例，优选为抗坏血酸、抗坏血酸基磷酸Ca、抗坏血酸基磷酸Mg、抗坏血酸基磷酸Na。

本实施方式的过滤材料所担载(含有)的担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷的量优选为1g/m²～10g/m²(每1m²过滤材料的量。下同)。若少于1g/m²，则难以获得效果，若多于10g/m²，则会导致通气阻力的上升等，在将过滤材料用于过滤器的情况下，难以将过滤器实用化。

本实施方式的过滤材料具备包含多孔体的层，作为多孔体，可以使用活性炭、硅胶、沸石等。

多孔体优选为整体的平均粒径为100μm～1000μm的颗粒状。若平均粒径小于100μm，则加工成过滤材料时，压力损失变得过高，因此不优选。另一方面，若平均粒径大于1000μm，则因表面积变小而使其与空气的接触效率变差，因此难以获得除臭效果。

过滤材料所担载(含有)的多孔体的量优选为20g/m²～300g/m²(每1m²过滤材料的量。下同)。若小于20g/m²，则难以获得效果，若大于300g/m²，则会导致通气阻力的上升等，在将过滤材料用于过滤器的情况下，难以将过滤器实用化。

此处，若使包含多孔体的层存在担载有抗坏血酸、抗坏血酸衍生物的陶瓷，则在使空气透过过滤材料(或过滤器)时，从陶瓷放出的抗坏血酸、抗坏血酸衍生物的一部分被吸附于多孔体，从过滤器放出的量有时减少。

因此，优选将包含多孔体的层设为2层以上的层结构，且在最下游侧的层存在担载有抗坏血酸、抗坏血酸衍生物的陶瓷。由此，从陶瓷放出的抗坏血酸、抗坏血酸衍生物不会吸附于多孔体，而是放出至过滤材料(或过滤器)外部，可增大效果。

为了形成将包含多孔体的层设为2层以上的层结构的过滤材料，例如可应用以下方法等：将担载有抗坏血酸、抗坏血酸衍生物的陶瓷与粘结剂的混合物均匀地散布于无纺布(无纺片材)，在其上均匀地散布多孔体与粘结剂的混合物后，覆盖无纺布，并进行热压。

本实施方式的过滤器使用本实施方式的过滤材料，也可以实施例如褶皱加工、安装至框的安装加工等。另外，本实施方式的过滤器也可以对本实施方式的过滤材料组合其他材料而形成。

〔实施方式2〕

本实施方式的除臭过滤材料是由在2层无纺布层之间层叠有包含多孔体的层而得的3层以上的层叠体形成的除臭过滤材料，其中，2层无纺布层中的至少1层无纺布层利用丙烯酸系树脂粘结剂而担载有含有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷。

一般而言，抗坏血酸发生氧化而成为脱氢抗坏血酸，进而经水解而分解为二酮古洛糖酸。脱氢抗坏血酸在人体内被还原为抗坏血酸再被利用，但二酮古洛糖酸被认为没有生理活性。因此，为了防止因抗坏血酸的水解导致的失活，可以说理想的是断绝水分的供给以不引起水解。

本实施方式的除臭过滤材料通过具备包含作为多孔体的陶瓷的层，从而吸收陶瓷附近的水分，由此能够防止因抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的水解导致的失活。

进而，通过将树脂之中吸水性较高的丙烯酸系树脂用作粘结剂，从而能够获得更高的效果。此外，丙烯酸系树脂粘结剂与以陶瓷为首的无机物的粘接力强，因此合适。

如上所述，通过多孔体和丙烯酸系树脂粘结剂的协同效应而抑制了抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的失活，因此可削减粘结剂的用量。削减粘结剂的用量不仅在生产成本方面是有利的，而且可增大抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的效果。

含有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷与粘结剂的重量比率优选为陶瓷∶粘结剂＝1∶1～10∶1。若粘结剂的重量比率比上述范围少，则实质上难以使陶瓷固着于过滤材料，若粘结剂的重量比率比上述范围多，则陶瓷的露出部分减少，抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的放出量减少，所得效果变低。

本实施方式的除臭过滤材料的使用方式之一、即空调滤清器(cabin filter)通过添加将含有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷与粘结剂混合而成的浆料并使其干燥来生产，浆料的粘度为100mPa·s以下。

若浆料的粘度高，则粘结剂覆盖陶瓷，因此抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的放出量变少。

另外，为了以少量的粘结剂来担载陶瓷，需要降低粘度来使粘结剂没有遗漏地分布。

优选的是，抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物包含于陶瓷，且含有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷进一步担载于过滤材料。作为使抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物包含于陶瓷的方法，可以举出将包含抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的溶液添附于陶瓷并进行干燥的方法等。

抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物与陶瓷的重量比率优选设为抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物∶陶瓷＝1∶10～10∶1，更优选设为1∶3～3∶1。若抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的重量比率比上述范围少，则相对于抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物，含有必要量以上的陶瓷，因此产生经济上的浪费，或者存在抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的量过少的情况；若抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的重量比率比上述范围多，则无法利用陶瓷进行保持，存在抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的稳定性降低的情况。

陶瓷优选为微粒，抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物包含于微粒的表面和/或内部。微粒的平均粒径优选为20μm以下，更优选为15μm以下。关于下限，没有特别限定，可以设为1μm左右，进而设为亚微米(0.1μm)的数量级。

陶瓷优选为选自包含作为硅酸系的胶体二氧化硅、硅酸钙、硅酸乙酯、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、作为氧化铝系的铝酸钙、β-氧化铝、勃姆石、氧化铝溶胶、作为磷酸系的磷酸钙、磷酸铝、磷酸镁的无机原材料中的任意者。

作为抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的具体例，可以举出抗坏血酸、抗坏血酸基磷酸Ca、抗坏血酸基磷酸Mg、抗坏血酸基磷酸Na。

对于本实施方式的除臭过滤材料的使用方式之一的空调滤清器，陶瓷担载于过滤材料的担载量优选为1g/m²～10g/m²。若担载量小于1g/m²，则难以获得效果，若大于10g/m²，则会导致通气阻力的上升等，难以将过滤器实用化。

本实施方式的除臭过滤材料中，也可以同时担载陶瓷、粘结剂以外的成分，例如抗菌剂、阻燃剂、着色用颜料等。

作为本实施方式的多孔体，可以使用活性炭、硅胶、沸石等。

多孔体的粒径优选为100μm～1000μm的颗粒状。若粒径小于100μm，则加工成过滤材料时的压力损失变得过高，因此不优选。另一方面，若粒径大于1000μm，则表面积变小，从而与空气的接触效率变差，因此难以获得除臭效果。

多孔体的用量优选为20g/m²～300g/m²。若用量小于20g/m²，则难以获得除臭效果，若大于300g/m²，则会导致通气阻力的上升等，难以将过滤器实用化。

实施例

以下，通过实施例来更具体地示出本发明的作用效果。下述实施例并非用于限定本发明，根据上述、下述的主旨进行设计变更的方案均包含于本发明的技术范围内。

首先，对于在以下的实施例和比较例中使用的无纺布和包含多孔体的层的材料进行说明。需要说明的是，材料、记载的数值仅用于以下的实施例和比较例，本发明不限于所记载者。

[无纺布1-1]使用单位面积重量为40g/m²的树脂粘合无纺布。[无纺布1-2]制备包含担载有磷酸抗坏血酸镁(APM)的陶瓷粒子和苯乙烯·丙烯酸系粘结剂的水系浆料，添附于单位面积重量为40g/m²的树脂粘合无纺布并进行干燥加工。陶瓷的添附量为5g/m²，粘结剂的添附量为5g/m²，添附后的无纺布的单位面积重量合计为50g/m²。[无纺布2]使用单位面积重量为25g/m²的熔喷无纺布。[包含多孔体的层的材料]从担载有抗坏血酸、抗坏血酸衍生物的陶瓷(以下表述为陶瓷)、活性炭、硅胶、起到粘接各层的作用的热塑性EVA系树脂粉末(以下表述为粘结剂)之中，将每个实施例、每个比较例所选的物质混合并使用。对于所用的陶瓷，二氧化硅(基材)∶维生素＝6∶4(重量比)。另外，维生素中的抗坏血酸与衍生物的比率为10∶1。另外，所用的陶瓷的大致平均粒径为50μm。需要说明的是，此处记载的数值仅用于以下的实施例和比较例，本发明不限于这些数值。另外，所用的活性炭的大致平均粒径为500μm，所用的硅胶的大致平均粒径为50μm。平均粒径可通过使用根据JIS Z 8801的振实筛分振动机和筛子来求出。

接下来，对于在实施例和比较例中制作的过滤材料进行说明。(实施例1)将陶瓷和粘结剂的混合物散布于无纺布2后，从其上方散布活性炭、硅胶和粘结剂的混合物。进而，在其上方覆盖无纺布1-1，以120℃进行热压而一体化，得到实施例1的过滤材料。以包含多孔体的层的材料的形式散布的各成分的单位面积重量调节为：陶瓷5g/m²、活性炭15g/m²、硅胶30g/m²、粘结剂5g/m²。

在实施例1中，包含多孔体的层含有陶瓷和粘结剂的混合物、活性炭、硅胶和粘结剂的混合物，其层结构为2层。需要说明的是，将实施例1的过滤材料作为过滤器使用时，无纺布2侧为通气气流的下游侧。

(实施例2)将陶瓷、活性炭、硅胶和粘结剂的混合物散布于无纺布2，在其上方覆盖无纺布1-1，以120℃进行热压而一体化，得到实施例2的过滤材料。以包含多孔体的层的材料的形式散布的各成分的单位面积重量调节为：陶瓷5g/m²、活性炭15g/m²、硅胶30g/m²、粘结剂5g/m²。

在实施例2中，包含多孔体的层含有陶瓷、活性炭、硅胶和粘结剂的混合物，其层结构为1层。需要说明的是，将实施例2的过滤材料作为过滤器使用时，无纺布2侧为通气气流的下游侧。

(比较例1)将活性炭、硅胶和粘结剂的混合物散布于无纺布2，从上方覆盖无纺布1-2，以120℃进行热压而一体化，得到比较例1的过滤材料。以包含多孔体的层的材料的形式散布的各成分的单位面积重量调节为：活性炭15g/m²、硅胶30g/m²、粘结剂5g/m²。

在比较例1中，包含多孔体的层含有活性炭、硅胶和粘结剂的混合物，其层结构为1层。需要说明的是，将比较例1的过滤材料作为过滤器使用时，无纺布2侧为通气气流的下游侧。

对于在上述实施例1、2和比较例1中制作的过滤材料进行的有效成分的放出性能的评价示于以下。

(初始性能的评价)将切割为60mm×390mm的过滤材料折叠为山高10mm的褶皱并固定于60mm×60mm×10mm的框的内侧，作为评价用过滤器。在60mm×60mm×500mm的风道的中央安装评价用过滤器，在风道的一端连接风扇，以1.3m³/小时流过空气。将风道的另一端与鼓泡容器连接，使穿过了评价用过滤器的空气可被真空泵抽吸。在鼓泡容器中预先加入纯水100ml，使穿过了评价用过滤器的空气在其中进行3小时鼓泡。然后，依据DPPH(1，1-二苯基-2-苦基肼)自由基的还原量的数值法对纯水中溶解的抗坏血酸浓度实施定量分析，作为初始性能的评价(有效成分的初始量的评价)。

(寿命的评价)将切割为60mm×390mm的过滤材料折叠为山高10mm的褶皱并固定于60mm×60mm×10mm的框的内侧，作为评价用过滤器。将评价用过滤器在温度80℃、相对湿度10％的恒温槽内静置150小时，然后回收评价用过滤器，实施与上述初始性能的评价中的定量分析同样的定量分析，作为寿命的评价(有效成分的残存量的评价)。

评价结果示于表1。

[表1]

由表1可知，实施例1和2相对于比较例1，初始性能的评价与寿命的评价均为高的值(有效成分多)。即可知：若在2个无纺布层之间层叠有包含多孔体的层且所述包含多孔体的层含有担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷，则可以防止抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的氧化劣化，可大量地放出抗坏血酸或抗坏血酸衍生物。

另外可知：相比于实施例2，实施例1的初始性能的评价与寿命的评价为更高的值(有效成分多)。即可知：优选包含多孔体的层由2层以上的结构形成，且包含担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷的层位于通气气流的最下游侧的层。

需要说明的是，上述各实施方式和各实施例并非用于限定本发明，根据上述、下述的主旨进行设计变更的方案均包含于本发明的技术范围内。因此，合适地组合各实施方式和各实施例而得的方案、实例也包含于本发明的范围内。

产业上的可利用性

本发明涉及的过滤材料可合适地用于汽车用空调滤清器、空气净化器、空调的过滤器等，能够减轻因干燥导致的用户不舒适感。可长期提供洁净且湿润的舒适空间。

Claims (6)

1.一种过滤材料，其特征在于，在2个无纺布层之间层叠有包含多孔体的层，

所述包含多孔体的层含有担载有抗坏血酸和/或抗坏血酸衍生物的陶瓷，

每1m²该过滤材料含有1g～10g所述陶瓷，

所述陶瓷为平均粒径为50μm以下的微粒。

2.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述多孔体包含活性炭、硅胶和沸石中的至少1个。

3.根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于，每1m²该过滤材料含有20g～300g所述多孔体。

4.根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于，所述包含多孔体的层由2层以上的结构形成，含有所述陶瓷的层位于通气气流的最下游侧的层。

5.根据权利要求3所述的过滤材料，其特征在于，所述包含多孔体的层由2层以上的结构形成，含有所述陶瓷的层位于通气气流的最下游侧的层。

6.一种过滤器，其使用权利要求1～5中任一项所述的过滤材料。