JP2000508560A

JP2000508560A - 水浄化装置

Info

Publication number: JP2000508560A
Application number: JP9537171A
Authority: JP
Inventors: ジェームズデニスコットン; デニススタインエヴァハート; エリザベスダイブラーガーズビー
Original assignee: キンバリークラークワールドワイドインコーポレイテッド
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 2000-07-11
Also published as: TW362040B; US5688588A; BR9708565A; KR20000005359A; WO1997038941A1; EP0892763A1; KR100451333B1; AU2445797A; AR006589A1; ID16577A; ZA972189B

Abstract

(57)【要約】ストローを通る水の強制的な動作によって水を浄化する飲料用ストロー(102)を提供する。ストローは、繊維構造から形成され、側部と、第１端部(108)、第２端部(110)及び特定の圧力降下を受けると繊維構造が崩壊しない様にするのに十分な硬さを有したフィルタプラグと、２）繊維構造内で一体となった水浄化材料と、３）フィルタプラグの側部をカバーし、フィルタプラグの第１及び第２の端部で開口部を形成する液体不透過性ラッパ(106)と、から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】水浄化装置発明の分野本発明は、水浄化に関する。一般的に、水浄化は、感染を防いだり、有害な汚染物を取り除いたり、もしくは双方を行うものと理解できる。発明の背景自然災害に加えて、人工と工業化における世界的な成長のために、安全な飲料水の世界的な供給が減少しつつある。汚染された水の使用により人類を脅かす主な汚染物は病原菌（細菌およびウイルス）、有機物、ハロゲン化有機物、および重金属である。従来の水用フィルタは、水の不純物を取り除くようにアメリカの家庭で通常用いられており、飲料水をより清潔に、見た目にも気持ちの良いものであるようにしている。しかしながら、これらのシステムを使用するのに困難にさせてしまうような多くの制限がある。これらのシステムは、高価であり、場所を取り、設置および取替えにも困難であり、有害な有機物の成長を宿すことになり、不都合でもあり、さらに所定の重金属とともに所定の有機物（ハロゲン化有機物を含む）を取除くのに殆どが有効ではあるが、全ての病原菌を１００％排除し殺菌するとは、いずれもいってはいない。登録商標Britaとして販売されているような小型の使い捨てフィルタは、世界的な基準に照らすと高価である。しかも、使用するのにいくらか厄介なものである。この種のフィルタ器具の別の欠点は、微生物学的に安全な水に使用するように設計されていることである。すなわち、水には病原菌がないと想定されているために、この場所は病原菌を排除するように設計されていない。更にこれらの装置は、例えば、重金属のような有害な物質を取除く際に、使用範囲がかぎられていた。世界の旅行者を含む、全世界にわたる多数の人々が煮沸するか、ヨウ素ベースの消毒材を使用するかのいずれかによって消毒するといった不都合さに我慢しなければならないということなく、安全な飲料水を得ることは困難である。消費者が、水を感染しないものにし、もしくは水を清浄にできるような、簡単で経済的で１ステップ式物品が、別に必要とされているは明らかである。すなわち、使用するのに簡単で、使用者が水を浄化して飲むことのできる一回だけ使用できる、使い捨て物品が別に必要とされている。本発明の概要本発明は、水がストローを通るときの強制的動作によって水を浄化する飲料用ストローを提供することによって上述の困難と、問題を解決するものである。ストローは、１）繊維構造から形成され、両側部と、第１端部、第２端部、１ｃｍの長さ当たり約０．５から約４．０cmのフィルタ圧力降下を受けて繊維構造の崩壊を回避するのに十分な硬さを有するフィルタプラグと、２）繊維構造と一体となった水浄化材料と、３）フィルタプラグの側部をカバーし、フィルタプラグの第１および第２の端部において開口部を形成する液体不透過性ラッパーと、から構成されている。本発明によれば、繊維構造は、メルトブロー繊維の不織ウェブ、スパンボンドフィラメントの不織ウェブ、結合されカーディングされたウェブ、繊維バット、フィラメントのトウ，および通気堆積式ウェブから選択されていればよい。本発明の１実施例において、メルトブロー繊維の不織ウェブは、例えば、紡織繊維、木材パルプ繊維、粒子、活性化炭素、ゼオライト、および吸収性材料を含む１つか２つ以上の材料を含んでいればよい。繊維構造（例えば、繊維材料）は、熱可塑性ポリマーから形成されていればよい。例えば熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン、ポリアミドおよびポリエステルから選択されればよい。ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン、コポリマー、プロピレン、コポリマー及びブテンコポリマーおよびこれらの混合物から選択されればよい。本発明の１態様において、繊維構造の少なくとも１部分が、（例えば繊維材料）多成分繊維または２成分繊維および多成分または２成分フィラメントからから選択された多成分または２成分材料であればよい。全てではないが、これらの繊維の一部がクリンプ加工されたり、または表面に模様を付与されてもよいと考える。飲料用ストローのフィルタプラグ部分は約５ｍｍから約２０ｍｍの範囲の径を有していればよい。この径は約５ｍｍから約１５ｍｍであるのが好ましい。飲料用ストローのフィルタプラグ部分は、約０．３から約０．８ミリメートルの撓み硬さ値を有していればよい。本発明に関し、繊維材料に組み込まれた水浄化材料は、化学的に電荷変性されていればよい。例えば、化学的電荷変性水浄化材料は、多価陽イオン、陽イオンポリマー，陽電荷粒子から選択された化学的電荷変性剤を含んでいればよい。１例として、化学的に電荷された変性剤は、Ca2＋，Al３＋およびBi3＋を含む多価陽イオンであればよいが、これらに限定されるものではない。化学的電荷変性剤は例えば、単一の金属水酸化物、混合された金属水酸化物、およびゾルゲルのようなよう電荷粒子であってもよい。例示的な陽電荷粒子は、ALO（OH）、Bi（OH ）３及びFE（OH）３とMg(OH)2の共同沈殿物を含む。化学電荷変性物は、例えば、陽イオン樹脂を含む第４アミン、少なくとも第１次アミンまたは第２次アミンを有する脂肪族アミン等のような陽イオンポリマーであればよい。本発明の１態様において、化学的変性剤は、第１次ポリマー材料と第２次ポリマー材料とからなる陽イオンポリマー組織であればよい。フィルタプラグを取り囲む液体不透過性ラッパーは、ラテックス飽和シート、ワックス飽和セルロースシート、プラスチックフィルムまたは同様の材料であればよい。液体不透過性ラッパーは、飲料用ストローの非構造的成分であればよい（すなわち、フィルタプラグをともに保持する以外に、構造的一体性を殆ど、もしくは全く構造的な一体性を与えない）。本発明に関し、飲料用ストローは、吸収性粒子材料を含んでいればよい。本発明の１実施例において、吸収性粒子材料は、フィルタプラグの間に配置されていればよい。飲料用ストローは、フィルタプラグの少なくとも一部に組み込まれた消毒剤を含んでいればよく、水が飲料用ストローを通るときに、水の中に含まれた病原体の相当部分を無害なものにするようになっている。消毒剤は、固体ヨード、ヨード化合物、フェノール、ハラゾンまたは第４アンモニア化合物から選択されていればよい。消毒剤により反応する可能性のある病原体は、ビブリオ、クロレラ、鞭毛虫、潜在的カビ菌類、サルモネラ菌、大腸菌、レオウイルス、アデノウイスル、及びポリオ、Ａ型肝炎、コクサーキウイルスのような人間溶腸性ウイルスを含む。本発明は、水が装置を強制的に動くことによって、汚染された水を浄化する装置に関する。装置は、１）繊維構造から形成され、両側部と、第１端部、第２端部、１ｃｍの長さ当たり約０．５から約２２cmのフィルタ圧力降下を受けて繊維不織構造の崩壊を回避するのに十分な硬さを有するフィルタプラグと、２）繊維構造と一体となった水浄化材料と、３）フィルタプラグの側部をカバーし、フィルタプラグの第１および第２の端部において開口部を形成する液体不透過性ラッパーと、から構成されている。繊維構造は、メルトブロー繊維の不織ウェブ、スパンボンドフィラメントの不織ウェブ、結合されカーディングされたウェブ、繊維バット、フィラメントのトウ，および通気堆積式ウェブから選択されていればよい。本発明の１実施例において、メルトブロー繊維からなる不織ウェブは、例えば、繊維、又は粒子材料のような１つか２つ以上の材料を含んでいればよい。水浄化装置のフィルタプラグの径は、約１ｃｍから約１０ｃｍの範囲の径を有していればよい（１０ｃｍ以上の径も考えられる）。例えば、この径は、約１ｃｍから約７ｃｍの範囲の径であればよい。さららなる例として、この径は約１ｃｍから約５ｃｍであるのが好ましい。本発明の別の態様において、水浄化装置のフィルタプラグは、約０．３から約０．８ミリメートルの撓み硬さ値を有していればよい。水浄化材料は、化学的に電荷変性されていればよい。例えば、化学的電荷変性水浄化材料は、多価陽イオン、陽イオンポリマー，陽電荷粒子から選択された化学的電荷変性剤を含んでいればよい。フィルタプラグを取り囲む液体不透過性ラッパーは、ラテックス飽和セルロースシート、ワックス飽和セルロースシート、プラスチックフィルムまたは同様の材料であればよい。液体不透過性ラッパーは、飲料用ストローの非構造的成分であればよい（すなわち、フィルタプラグをともに保持する以外に、構造的一体性を殆ど、もしくは全く与えない。）本発明によれば、水浄化装置は、直列に配置された複数のフィルタプラグから形成されていればよい。水浄化装置は、吸収性粒子材料を含んでいればよい。本発明の１実施例において、吸収性粒子材料は、フィルタプラグの間に配置されていればよい。本発明の１態様において、いくつかの水浄化装置は平行に配置されていればよい。いくつかの水浄化装置は、同様に直列に配置されていてもよい。水浄化装置は、フィルタプラグの少なくとも一部に組み込まれた消毒剤を含んでいればよく、消毒剤は、水が飲料用ストローを通るときに、水の中に含まれた病原体の相当部分を無害なものにするようになっている。本発明は、水が装置を強制的に動くことによって、水溶液から水媒介の病原菌を取除く飲料ストローを含み、該ストローは、１）メルトブロー繊維不織ウェブとスパンボンドフィラメントの不織ウェブから選択された不織ウェブからなり、両側部と、第１端部、第２端部、１ｃｍの長さ当たり約０．５から約２２cmのフィルタ圧力降下を受けて繊維不織構造の崩壊を回避するのに十分な硬さを有するフィルタプラグと、２）不織ウェブと一体となった化学的電荷変性剤と、３）フィルタプラグの側部をカバーし、フィルタプラグの第１および第２の端部において開口部を形成する液体不透過性ラッパーと、から構成されており、水媒介の病原菌を含む水が飲料ストローを通ると、水媒介の病原菌が化学的変性剤を含む不織ウェブ上に吸着されるようになっている。図面の簡単な説明図１は、本発明の成分を製造する例示的方法を図示する。図２は、水浄化フィルタを製造する例示的方法を図示する。図３は、例示的な水浄化フィルタを図示する。図４は、例示的水浄化フィルタの断面図である。本発明の詳細な記載本明細書で使用する“フィルタプラグ”とは、水浄化装置のフィルタ成分のことをいう。一般的に、フィルタプラグは、例えば不織繊維ウェブ、繊維バット、繊維またはフィラメントのトウのような繊維構造から形成されていればよい。そうでない場合には、または更に、フィルタプラグは、粒子、多孔性固形材料等から構成されていればよい。フィルタプラグは、その幅よりも長い長さを有していればよく、円形、四角形、三角形、多角形、６角形、８角形等を含む１つか２つ以上の断面構造を有するように形成されていればよい。本明細書に使用する“フィルタ圧力降下”とは、フィルタ装置を通る水約0.17 Ｌ／分（170cm³／分）を引き出すのに必要とされる真空の量（水センチメートルで表す）のことを意味する。一般的に圧力降下は、水センチメートルで表示され、実際のフィルタの長さで割ることによってフィルタの単位長さに正規化されてもよい。本発明に関し、フィルタの圧力降下は、0.5から22cm水／フィルタの長さ１cmあたりの範囲であるのが好ましい。より好ましくは、圧力降下は、0.5から10cm水／フィルタの長さ1cmの範囲である。圧力降下は、0.5から5cm水／フィルタの長さ1cmの範囲であるのがさらに好ましい。本明細書に使用する“硬さ”とは、力が加えられることに応答して、変形可能材料（例えば、フィルタプラグ）の撓みのことをいう。より詳細には、フィルタプラグサンプルの硬さは、イーストマン硬さゲージ（イーストマン・コダック・カンパニーの支店である、テネシー州キングスポート所在のイーストマン・ケミカル・プロダクツ・インクから入手できる）を用いて測定された。この器具は、 350グラムの重量をテストフィルタにかける。重量は、フィルタ上に直接配置されたダイアル式インジケータ（アイルランド州ロード所在の、フェデラル・プロダクツから入手できる）約1／2インチの（12.5ミリメートル）円形フットにかけられる。350グラムの重量がテストフィルタにかけられずに、フィルタは、サンプルと接触するように下降されるフットの下側に配置されている。ダイアル式インジケータはスケール０を指す針を有するように調整されている。350グラムの重量は、オフセットカムにより取除かれフィルタに付与される。連邦試験ダイアルの読み取り値は、5秒後に取られ、ミリメートルの撓みの10の位の数を求めるようになっている。10.0の読み取り値は、試験フィルタが３５０グラムの重量により1.0ミリメートル押されたことを意味する。一般的に試験結果は、約３から８（すなわち0.3から0.8ミリメートルの撓み）の試験結果がフィルタプラグの好ましい範囲である。試験結果が４から８（すなわち0.4から0.8ミリメートルの撓み）であるのがより好ましい。図面、詳細には、図１を参照すると、繊維材料と、一体的になった水浄化材料とからなるフィルタプラグを含む水浄化装置を製造するための例示的な方法が10 で図示されているが、一定の率で縮尺されるとはかぎらない。本発明に関し、繊維構造12(例えば、繊維不織ウェブ、繊維バット、繊維トウ等)が、供給ロール14から解かれて、供給ロール14が対応した方向に回転するときに、これに関連した矢印により示された方向に、進行する。繊維構造12は１つか２つ以上のシート製造方法により形成されていればよく、供給ロール14に蓄積されることなく、プロセス10に直接進む。例示的なシート製造方法では、メルトブロー工程、スパンボンド工程、結合されカーディングされたウェブ製造方法、乾式堆積工程のような工程を含む。繊維構造はシートの構造を修正するのに前処理ステーションを通ってもよい。例えば、シートは、所望の強度、機能的または感触特性を達成するために、フラットなロール、点結合、パターン結合されたロールまたは穿孔ロールでカレンダーがけされてもよい。シートの表面の少なくとも一部が、様々な既知の表面修正技術により変性できると考えられる。例えば、例示的表面変成技術が、化学エッチング、化学的酸化、イオン衝撃、プラズマ処理、フレーム処理、熱処理、またはコロナ放電処理を含む。繊維構造が不織布である場合には、例えば、結合されカーディングされたウェブ、スパンボンドウェブ、メルトブロー繊維、繊維バット、繊維マットからなるウェブまたは同一種類の繊維ウェブを含む複数プライ繊維ウェブまたは異なる種類の繊維ウェブを含む複数プライの繊維ウェブのような不織繊維ウェブであればよい。繊維構造が、メルトブロー繊維ウェブである場合には、メルトブローされたマイクロファイバを含んでいればよい。これらの不織ウェブは、熱可塑性ポリマーまたは熱硬化性ポリマーから形成されていればよい。不織ウェブがポリオレフィンから形成されている場合には、このポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレンコポリマー、プロピレン・コポリマー及びブテンコポリマーであればよい。もちろん、例えば、セルロース、アセテートのような別材料が使用されてもよい。繊維またはフィラメントは、様々な顔料、添加剤、強度剤、流れ修正剤等のようなものを含む混合物から形成されていればよい。この様な布は、米国特許第4,041,203号、同第4,374,888号、及び同第4,753, 843号に記載されており、本発明は、これら特許明細書を引用し、これらの記載を本明細書の記述の一部とする。これらの特許は、キンバリークラークに譲渡され、譲渡人は、本件発明者である。好ましくは、繊維構造は、フィルタ圧力降下を受けると、崩壊に抵抗のある硬さまたは一体性レベルを有するようになっている。一般的に繊維構造は、圧縮または崩壊に抵抗するようなリング状または円形形状を形成するように堆積された例えば、比較的大きな径のフィラメントのような特性で形成できる。この種の例示的な繊維構造は、1994年11月３日に、バルウィンケル他により出願された“フック及びループに結合システムに関するスパンボンループ材料”米国特許出願番号第08／333,803に記載されている。本発明は、この特許出願を引用し、この特許出願の記載を本明細書の一部とする。あるいは、またはさらに、圧縮または崩壊に抵抗性のある塊になった繊維またはフィラメントを有するように形成されていればよい。この種の例示的な繊維構造は、1990年10月９日にF.R.ラドワンスキ他に付与された“喫煙物品に関する制御されたドラフト及び効率的フィルタエレメント”、米国特許第4,961、415号に記載されている。本発明は、この特許出願を引用し、この特許出願の記載を本明細書の一部とする。繊維構造は、2つか、3つ以上の異なる繊維からなる混合物、もしくは繊維と粒子との混合物からなる複合材料であればよい。このような混合物は、繊維または粒子をメルトブロー繊維が運ばれるガスの流れの中に添加し、最終的に、例えば木材パルプ、ステープル繊維または、例えば活性化炭素、シリカ、クレー酵素またはゼオライト粒子のような別の材料からなる交絡された混合物が、収集装置でのメルトブロー繊維の収集前に発生し、不規則に分散されたメルトブロー繊維及び米国特許第4,100,324号及び5,350,624号に開示されているような別の材料からなる凝集性ウェブを形成することによって形成されていればよい。繊維構造が不織ウェブである場合には、不織ウェブ内の繊維材料は、繊維間結合により結合され、凝集性ウェブ構造を形成するようになっていればよい。繊維間結合は、個々のメルトブロー繊維、カーディングされた繊維、スパンボンドフィラメントまたは別の繊維材料間を交絡することによって作り出される。幾つかの繊維の交絡は、メルトブロー工程、結合及びカーディング工程、またはスパンボンド工程において固有のものであるが、例えば流圧交絡またはニードルパンチのような工程によって作り出したり、高めるようになっていてもよい。あるいは、結合剤を用いて、所望の結合を高めてもよい。繊維構造における繊維材料の少なくとも一部がセルロース繊維材料である場合には、所定の繊維間結合は“紙” 結合に属すると考えられる。繊維構造は約6gsmから約400gsmの範囲の基本重量を有していればよい。例えば、繊維構造は、約12gsmから約250gsmの範囲の基本重量を有していればよい。繊維構造は、約17gsmから約102gsmの範囲の基本重量を有しているのが好ましい。工程後、複数の処理された繊維構造が共に結合されてもよいし、もしくは処理された繊維構造が別の材料に結合され、約6gsmから約400gsmか、それよりも多い、 (例えば400gsmか、それ以上)の範囲の基本重量を有する強化された材料を形成するようになっている。本発明に関し、水浄化材料が繊維構造に組み込まれる。繊維構造に組み込まれた水浄化材料は、化学的に電荷変性されてもよい。例えば、化学的に変性された水浄化材料は、多価陽イオン、陽イオンポリマー、及び陽電荷粒子から選択される。化学的電荷変性剤は、多価陽イオン、陽イオンポリマー、及び陽電荷粒子から選択できる。１例として、化学的電荷変性剤は、Ca²⁺，Al³⁺およびBi³⁺を含む多価陽イオンであればよいが、これらに限定されない。化学的変性剤は、例えば、単一の金属水酸化物、混合された金属水酸化物、およびゾルゲルのようなよう電荷粒子であってもよい。例示的な陽電荷粒子は、ALO（OH）、Bi（OH）₃及びFE（ OH）₃とMg(OH)₂の共同沈殿物を含む。化学電荷変性物は、例えば、陽イオン樹脂を含む第４アミン、少なくとも第１次アミンまたは第２次アミンを有する脂肪族アミン等のような陽イオンポリマーであればよい。例えば、陽イオンポリマーはポリアミンエピクロロヒドリンであればよい。本発明の１態様において、化学的変性剤は、第１次ポリマー材料と第２次ポリマー材料とからなる陽イオンポリマー組織であればよい。繊維構造が、例えばポリオレフィンのような低表面エネルギー材料から形成されると、低表面エネルギー材料は、表面機能剤で付与されるか、もしくは処理されなければならないことがある。この試薬のおかげで、化学的変性剤をより均質に組み入れることができる。両親媒性高分子が、化学的電荷変性剤に関するポリオレフィンのような低表面エネルギーを効率的に形成するのに既知の表面機能性試薬の１つの属である。この点に関するより詳細な記載は、“基材にプロテインコーティングを付与する方法と、これから製造された物品”の米国特許第5,49 4,744号に含まれており、この特許は、本件出願人に、譲渡人から譲りうけられ、本明細書は、この先行技術を引用することにより、この特許明細の記載を本発明の記載の一部にする。両親媒性高分子(例えば、両親媒性プロテイン)を、化学的電荷変性剤に付与する例示的な方法が、1995年10月25日に、”化学的電荷変性材を基材に付与する方法とこれによる物品”として出願された米国特許出願番号第08／548.855号にみることができる。この先行技術を引用することにより、この特許明細の記載を本発明の記載の一部にする。例示的な方法において、両親媒性高分子コーティングは、ほぼ疎水性基材に付与することができ、化学的変性剤が両親媒性高分子コーティングに付与されてもよい。１つのこのような工程において、繊維構造12がＳ字形通路においいてＳ字形ロール構造18のニップ16を通る。繊維構造12がＳ字形ロール構造18から、繊維構造をこの工程の間常時前進させるための手段20に進む。一般的に、繊維構造を連続して前進させるための手段20は、移動する生成ベルト、透過性布ネッティング、またはウェブ形成等であればよい。繊維構造12は、自立していればよく、移動するベルトに搬送される必要はないと考えられる。次いで繊維構造12は、両親媒性高分子を含む水溶液を形成するための手段または装置22の下側を通る。一般的に、両親媒性高分子は両親媒性プロテインであればよい。両親媒性高分子(例えば、両親媒性プロテイン)の水溶液は、比較的高表面張力（すなわち、両親媒性プロテインの水溶液は約45ダイン／cmか、それ以上の表面張力を有する）を有していなければならない。両親媒性高分子を含む水溶液を形成するための手段は、連続して前進する繊維構造の第１の面12Ａにわたり、これの上に水溶液を分散させる。本発明に関し、両親媒性高分子を堆積させるための手段または装置22は、せん断応力が水溶液にかけられる状態で両親媒性高分子を堆積する。両親媒性高分子コーティング(例えば、両親媒性プロテインを基材に付与するための例示的な方法の説明がすでに記載した“プロテインコーティングを基材に付与する方法とこれによる物品”の米国特許第5,494,744号に見られる。液体堆積装置22は、少なくとも一つの分散エレメント24から構成されていればよい。例えば、複数の液体分散エレメント24は一列に構成されていればよい。液体分散エレメント24は、両親媒性高分子の水溶液の流れあるいはシャワーを作り出す余水路になっており、繊維構造と接触すると、せん断応力を受けるようになっている。液体分散エレメント24は、水溶液をスプレーし、噴出させ、噴射させるか、もしくは搬送する１つか２つ以上のノズルまたはオリフィスであればよく、繊維構造と接触すると、せん断応力受ける状態となる。例示的な液体分散エレメントの記載が、本件出願人に譲渡された米国特許第5,486,381号に見られ、本明細書は、この先行技術を引用することにより、この特許明細書の記述の一部とする。真空26を連続して前進する繊維構造の第２の面12Bに付与するための手段が、液体堆積エレメント24の近くに配置されている。一般的に、真空手段26は、少なくとも一つの真空エレメント28から構成されていればよい。複数の真空エレメント28は、一列に配置されていればよい。真空エレメント28は、従来の真空チャネル、または例えば真空スロットのような溝であればよい。真空手段26は、液体堆積手段22から出る流量／容積にほぼ相当した水溶液の流量／容積を処理するようになっていなければならない。繊維構造の第２の面12Bに真空を付与する際に、両親媒性高分子を含む水溶液の相当部分が、第１の面12Aから繊維構造を実質的に通って引き出される。繊維構造を通る水溶液のこの通路は、適当なレベルの両親媒性高分子の吸着性を繊維構造の個々の曝露面に与えるのに必要なせん断応力状態を作り出すと一般的に考えられる。好ましくは、両親媒性高分子は両親媒性プロテインである。一般的に、両親媒性高分プロテインは、小球プロテインまたは不規則コイルプロテインの群から選択されればよい。例えば、両親媒性高分プロテインはミルクプロテインであればよい。好ましくは、両親媒性高分プロテインは、例えば様々なカセイン及びホエープロテインを含む牛ミルクに見られるようなプロテインを含む。両親媒性高分子のコーティングを含む繊維構造、(例えば、両親媒性プロテイン)すなわちコーティングされた繊維構造12’は、液体堆積手段22を通って、コーティング繊維構造12’を連続して前進させるための第２の手段に進む。コーティングされた繊維構造12’を連続して進ませるための第２の手段は、繊維構造12を連続して進ませるための第１の手段20に類似しているが、繊維構造を連続して進ませるための第１の手段が全工程にわたり作動するように延長している場合には、不要となる。繊維構造12は、自立しており、移動するベルト上に搬送される必要はない。コーティングされた繊維構造12’は、該シート12’を、化学的電荷変性材を含む液体と接触させるための手段または装置32を通る。化学的電荷変性剤を両親媒性高分子（両親媒性プロテイン）でコーティングされた基材に付与するための例示的方法の記載が、“化学的電荷変性剤を基材に付与するための方法と、これによる物品”の1995年10月25日に出願された米国特許出願番号第08／548,855号に見られる。液体接触及び堆積装置32が、少なくとも一つの液体分布エレメント34 から構成されていればよい。例えば、複数の液体分布エレメントは、一列に配置されていればよい。液体分布エレメント34は、液体分布エレメント24と類似している可能性がある。例えば、流れまたはシャワーあるいは、化学的変性剤を含む液体をスプレー、噴流、噴射あるいは搬送するための１つか２つ以上のノズルまたはオリフィス作り出すようになっている余水路であればよい。液体分布エレメント34は、コーティングされた繊維構造12’が、液体と接触させる１つか２つ以上の開口部またはオリフィスを通る内側の面または外側の面のいずれかを通過するように設計された化学的電荷変性剤を含む液体のリゾルバから構成されていればよいと考えられる。コーティングされた繊維構造12’が入れられる、例えばディップタンクもしくはトラフのような水溶液のリゾルバであればよいと考える。これとは異なる様々なリゾルバ、及び余水路構造が本分野において一般的に考えられる。化学的変性剤を含む液体は、コーティングされた繊維構造12’と接触し、化学的変性剤は、両親媒性高分子（両親媒性プロテイン）コーティングに吸着されるか、組み込まれ始める。例えば、化学的電荷変性剤が、多価陽イオンまたは、別に電荷された粒子が存在するのに十分な誘電率を有する液体内の陽電荷された粒子である場合には、陽イオンまたは陽電荷粒子の少なくとも一部が、コーティング繊維構造12’上の負電荷両親媒性高分子（両親媒性プロテイン）に組み込まれ始め、化学的に電荷された変性繊維構造40を作り出すようになる。化学的電荷変性剤は、陽イオン樹脂を含む第４アミン、少なくとも第１次アミンまたは第２次アミンを有する脂肪族アミン等のような陽イオンポリマーであればよい。例示的な陽イオンポリマーは、デラウェア州、ウィルミントン所在のヘーラキュールから入手できるジメチルアミン・エピクロロヒドリン樹脂(Reten20 1)のようなポリアミン・エピクロロヒドリンを含むが、これらに限定されない。化学的電荷変性剤は、第１次ポリマー材料と第２次ポリマー材料からなる陽イオンポリマー組織から構成されていればよい。例えば、陽イオンポリマー組織は、ポリアミン・エピクロロヒドリンのような第１次ポリマー材料とテトラエチレン・ペンタミンのような第２次ポリマー材料とから構成されていればよい。例示的な第１次ポリマー材料は、デラウェア州、ウィルミントン所在のヘーラキュールから入手できるジメチルアミン・エピクロロヒドリン樹脂(Reten201)である。第１次ポリマー材料は、約0.04重量％から約50重量％までの濃度で溶液に添加されればよい。第２次ポリマー材料(例えば、テトラエチレン・ペンタミン(TEPA))は、約0.01重量％から約１重量％以上の濃度で溶液に添加されればよい。例えば、 TEPA溶液は1.0重量％(例えば、5重量％、10重量％かそれ以上)の濃度を有していればよい。液体は、1つか２つ以上の真空エレメント38から構成されている真空36を適用する手段によって、化学的に電荷変性された繊維構造40から取除かれる。真空36 を適用する手段の設計と構造は、真空手段26と類似している。化学的電荷変性繊維構造40は、乾燥工程(図示せず)に進む。例示的な乾燥操作では、赤外線、ヤンキードライヤ、スチーム缶、マイクロウェーブ、温風または通気乾燥技術、及び超音波エネルギーを組み入れる工程を含む。図２に図示するように、化学的電荷変性繊維構造40は、予成形装置42に引き出されフラットな繊維構造を、従来のフィルタロッド製造機への通路に適するように円筒形の形状44にするためギャザーが作られたり、保持されている。円筒形形状が記載されているが、本発明のフィルタは、特定の形状または構造に制限されるものではない。形成されたシリンダ44は、無端式成形ベルト(図示せず)を介し、液体不透過性ラップペーパ46とともにロッド製造装具に通常に配置される。装具に入る前に、接着剤の連続したビードが、アプリケータを介し、ラップペーパ46の１端に付与される。これらの成分が装具を通るにつれ、形成ウェブ円筒形圧縮ロッドに圧縮され、同時にラップペーパ46により囲まれる。接着剤のビードがラップロッドの重なりセクションと接触すると、シールバーによりシールされる。この無端フィルタロッドがブレード50によって長さ48に切断される。フィルタプラグを取り囲む液体不透過性ラッパーは、ラテックス飽和セルロースシート、ワックス飽和セルロースシート、プラスチックフィルム(例えば押し出されたフィルムまたはコーティング)あるいはこれと同類の材料であればよい。液体不透過性ラッパは、装置の非構造的エレメントであればよい(すなわち、フィルタ材料を保持する以外に、フィルタに殆ど、あるいは全く構造的一体性をフィルタに加えない) 図３を参照すると、一体化された水浄化材料を含む繊維構造から形成されたフィルムプラグ104からなる水浄化装置102を100で図示している。装置102は、液体不透過性ラッパー106でカバーされており、第１端部108と第２端部110で開いている。装置102が飲料ストローの形態である形態である実施例において、一方の端部は飲料用として指定される。装置102は、繊維構造から形成された単一のフィルタプラグから完全に構成されていてもよいし、もしくは、装置は、同一または異なる材料から形成された別箇のセグメントに分割されていてもよい。砂、珪藻土壌、または同様の粒子材料からなるプリフィルタ112が装置102の一端に配置されていればよい。プレフィルタ112は、沈殿物、大型の有機材料等のグロス汚染物を取除く。フィルタプラグの一部は、消毒剤で処理され、消毒ゾーン114を形成するようになっている。あるいは、適当な消毒材料の別箇のセグメントが消毒ゾーン114を形成するのに使用されていればよい。一般的に、消毒剤は、水が装置を通るときに、水に含まれた病原菌のほとんどの部分が有害ではなくなるようにしなければならない。消毒剤は、固体ヨード、ヨード化合物、フェノール、ハラゾン、または第４アンモニウム化合物から選択されていればよい。装置102は、微生物除去ゾーン116を含んでいればよい。微生物除去ゾーン116 は、電荷変性剤で処理された繊維構造から形成されたフィルタプラグのセクションであればよい。あるいは、適切な微生物除去材料の別箇のセグメントが、微生物除去ゾーン116を形成するのに用いてもよい。様々な種類の微生物除去材料を用いてもよい。例示的な材料が、化学的変性材料がウェブ内で一体となった不織ウェブである。本発明に関し、水浄化装置は、直列に配置された複数のフィルタプラグから形成されていればよい。水浄化装置は、吸収粒子材料も含んでいればよい。本発明の実施例において、吸収性粒子材料は、フィルタプラグ間に位置されていればよい。図４を参照すると、一体となった水浄化材料を含む繊維構造から形成された一連のフィルタプラグ154から構成された水浄化装置152の断面図を150で図示している。装置152は、液体不透過性ラッパ156でカバーされており、第１及び第２端部で開いている。装置が飲料ストローである実施例において、一方の端部が飲料用端部として設計されていればよい。粒子材料158は、フィルタプラグ154の間に配置されていればよい。粒子材料は吸収性材料、消毒材料等であればよい。水浄化装置は、一回の使用の、使い捨て飲料ストローの形態であればよく、あるいは、例えば液体のパッケージ部分(例えば、飲料)または水処理あるいは分配システム部分を形成するカートリッジであってもよい。もちろん、多くの水浄化装置は、大量の水の流れを処理するように平行に配置されていればよい。カートリッジの形態で使用されている場合には、水浄化装置は、装置を完全に取り囲むように設計されたホルダーに落とすことができ、水を装置に向けて、放すようなカートリッジであればよい。或いは、水浄化装置は、カートリッジホルダーを必要としない十分な強度を有する液体不透過性ラッパーによりカバーされていればよい。この様な場合、水浄化装置は、水処理または分配システムの別箇の段階またはセクションとなることができる。本発明は、以下の例により更に記載できる。しかしこの様な例は、本発明の精神と範囲のいずれをも制限するものとして構成されるものではない。例メルトブローポリプロピレン繊維の不織ウェブが、前述したように、1990年10 月９日にＦ．Ｒ．ラドワンスキ他に付与された“喫煙物品の制御されたドラフト及び効率的なフィルタエレメント”米国特許第4,961,415号の教唆にしたがって準備された。不織ウェブは、約0.7オンス／平方ヤード(osy)の坪量を有していた。不織ウェブは、従来のたばこフィルタプラグ製造装置を用いて、円筒形フィルタプラグに形成された。フィルタプラグは、約124mmの長さであり、約8mmの径を有している。フィルタプラグは、約110グラム／平方メートル(gsm)の坪デンインク）のビードが用いられて、ラッパーの端部を結合し接合する。シリコン発っ水剤が、シームの外部上に塗られた。ペーパシートが約２重量％の沈殿カルシウムカルボン酸を含んでおり、ペーパの約10重量％を構成するポリビニールアルコールコーティングを有していた。ストローを通る水圧降下が、イリノイ州バリントン所在のギルモント・インスツルメント・インクから入手可能なギルモントフローメータ（チューブサイズ４、Ｄ−4646）に接続されたインジアナ州ミシガンシティ所在のダイヤーインス用いて求められた。この装置は、希釈水源に接続された。設備のセットアップに関し、流量速度が0.17リットル／分で長さ約124ｍｍのフィルタを通る水圧降下は、31.5ｃｍの水で測定された。これは、約2.5ｃｍ水／フィルタ長さ1ｃｍの圧力降下に相当する。メルトブローポリプロピレン繊維の不織ウェブは、引例として先に記載したように、1996年２月27日にエバーハート他に付与された“基材にプロテインコーティングを付与する方法と、これから製造された物品”の米国特許第5,494,744号に従ったミルクプロテインで処理された。メルトブローポリプロピレン繊維からなるミルクプロテイン変性不織ウェブは、ジメチル・アミン・エピクロロヒドリン及びテトラエチレン・ペンタミンからなる陽イオンポリマーシス）は、デラウェア州、ウィルミントン所在のヘラクルスから入手可能である。溶液の濃度は、約0.04重量％から約50重量％である。テトラエチレンペンタミン（ TEPA）が、溶液に付与されてもよい。TEPA溶液の濃度は、約0.01重量％から１重量％以上である。例えば、TEPA溶液は、１重量％をはるかに超える濃度を有していてもよい（例えば、５重量％か、10重量％か、それ以上）。イン変性不織ウェブを含む飲料ストローフィルタが、別の水溶液からポリオウイルス、ビブリオ属コレラ菌、及びMS-２バクテリオファージを濾過、すなわち取除く能力に関し、試験された。飲料ストローフィルタは、50ｍＬの試験用液が飲料ストローフィルタを通り、トラップに入るように引き出すのに十分な吸引力を与える真空に取り付けられた。飲料ストローフィルタを通る溶液の流量は、約3 ｍＬ/秒であった。濾過液が、従来の微生物分析技術を用いて分析された。試験の結果が表１に記録された。 , 表１有機物ログ減少初期力価 MS-2バクテリオファージ２．５２ｘ10⁴ ポリオウイルス０２ｘ10⁴ ビブリオ属コレラ菌 >３３ｘ10³ 表１に図示した結果からわかるように、水媒介の病原菌を除去することは、使い捨ての、便利な費用のかからない水浄化装置で達成されている。本発明の水濾過装置（例えば、飲料ストローフィルタ）が、この様な水媒介の病原菌で汚染された水溶液から水媒介の相当部分を除去する能力を表している。本発明の目的に関し、“この様な水媒介の病原菌で汚染された水溶液から水媒介の相当部分を除去する”とは、水媒介の病原菌の少なくとも約90パーセントを除去することを意味する。多くの場合、上述するように、除去率は、顕著に増大する。例えば、多くの場合、99％の除去率（log2の減少）が達成された。99.9％の除去率（log3の減少）も達成された。99.99％（log4の減少）、99.999％（ log5の減少）あるいはこれ以上の減少も本発明の範囲内にある。明細書では、これに関連した特定の実施例に関し詳細に記載してきたが、前述の理解を得る際に、本分野の当業者であればこれらの実施例の異変系、修正及び均等例を達成できることがわかるであろう。このように、本発明の範囲は、請求の範囲と、これに相当するものとして主張する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ガーズビーエリザベスダイブラーアメリカ合衆国ジョージア州 30068 マリエッタティンバーリッジロード 5338

Claims

【特許請求の範囲】 1．ストローを通る強制動作によって汚染された水を浄化する飲料用ストローであって、繊維構造から形成され、両側部と、第1の端部と、第2の端部と、１ｃｍの長さ当たり約0.5から約22cmのフィルタ圧力降下を受けて繊維構造の崩壊を回避するのに十分な硬さを有するフィルタプラグと、前記繊維構造と一体となった水浄化材料と、前記フィルタプラグの前記側部をカバーし、該フィルタプラグの前記第１および第２の端部において開口部を形成する液体不透過性ラッパーと、から構成された飲料用ストロー。 2．前記繊維構造は、メルトブロー繊維からなる不織ウェブ、スパンボンドフィラメントからなる不織ウェブ、結合されカーディングされたウェブ、繊維バット、フィラメントのトウ、および通気堆積式ウェブから選択されていることを特徴とする請求項１に記載の飲料用ストロー。 3．前記フィルタプラグは、約5ｍｍから約20ｍｍの範囲の径を有していることを特徴とする請求項１に記載の飲料用ストロー。 4．前記フィルタプラグは、約0.3から約0.8ミリメートルの撓みの硬さ値を有していることを特徴とする請求項１に記載の飲料用ストロー。 5．前記水浄化材料は化学的に電荷変性されていることを特徴とする請求項１に記載の飲料用ストロー。 6．前記化学的電荷変性水浄化材料は、多価陽イオン、陽イオンポリマー，陽電荷粒子から選択された化学的電荷変性剤を含むことを特徴とする請求項５に記載の飲料用ストロー。 7．前記液体不透過性ラッパーは、ラテックス飽和セルロースシート、ワックス飽和セルロースシート及びプラスチックフィルムから選択されていることを特徴とする請求項１に記載の飲料用ストロー。 8．吸収性粒子材料からなることを特徴とする請求項１に記載の飲料用ストロー。 9．前記フィルタプラグは、直列に配置された複数のフィルタプラグから構成されることを特徴とする請求項１に記載の飲料用ストロー。 10. 吸収性粒子材料は、フィルタプラグの間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の飲料用ストロー。 11. 前記フィルタプラグの少なくとも一部に消毒剤が組み込まれており、該消毒剤は、水が飲料用ストローを通るときに、該水の中に含まれた病原体の相当部分を無害なものにするようになっていることを特徴とする請求項１に記載の飲料用ストロー。 12. 装置を通る強制動作によって汚染された水を浄化する装置であって、繊維構造から形成され、両側部と、第1の端部と、第2の端部と、１ｃｍの長さ当たり約0.5から約22cmの水フィルタ圧力降下を受けて繊維不織構造の崩壊を回避するのに十分な硬さを有する少なくとも一つのフィルタプラグと、前記繊維構造と一体となった水浄化材料と、前記フィルタプラグの前記側部をカバーし、該フィルタプラグの前記第１および第２の端部において開口部を形成する液体不透過性ラッパーと、から構成された装置。 13．前記繊維構造は、メルトブロー繊維からなる不織ウェブ、スパンボンドフィラメントからなる不織ウェブ、結合されカーディングされたウェブ、繊維バット、フィラメントのトウ、および通気堆積式ウェブから選択されることを特徴とする請求項12に記載の水浄化装置。 14. 前記フィルタプラグは、約1cmから約10cmの範囲の径を有していることを特徴とする請求項12に記載の水浄化装置。 15. 前記フィルタプラグは、約0.3から約0.8ミリメートルの撓みの硬さ値を有していることを特徴とする請求項12に記載の水浄化装置。 16. 前記水浄化材料は、化学的に電荷変性されていることを特徴とする請求項1 2に記載の水浄化装置。 17. 前記化学的電荷変性水浄化材料は、多価陽イオン、陽イオンポリマー，陽電荷粒子から選択された化学的電荷変性剤を含むことを特徴とする請求項16に記載の水浄化装置。 18. 前記液体不透過性ラッパーは、ラテックス飽和セルロースシート、ワックス飽和セルロースシート及びプラスチックフィルムから選択されていることを特徴とする請求項12に記載の水浄化装置。 19. 吸収性粒子材料からなることを特徴とする請求項12に記載の水浄化装置。 20. 前記フィルタプラグは、直列に配置された複数のフィルタプラグから構成されることを特徴とする請求項12に記載の水浄化装置。 21．吸収性粒子材料は、前記フィルタプラグの間に配置されていることを特徴とする請求項20に記載の水浄化装置。 22. 前記フィルタプラグの少なくとも一部に組み込まれた消毒剤を備え、該消毒剤は、水が水浄化装置を通るときに、該水の中に含まれた病原菌の相当部分を無害なものにするようになっていることを特徴とする請求項12に記載の水浄化装置。 23．平行に配置された請求項12に記載の複数の水浄化装置から構成された水浄化装置。 24. ストローを通る水の強制動作によって水媒介の病原菌を除去する飲料用ストローであって、メルトブロー繊維からなる不織ウェブとスパンボンドフィラメントからなる不織ウェブから選択された不織ウェブから形成され、両側部と、第1の端部と、第2 の端部と、１ｃｍの長さ当たり約0.5から約22cmのフィルタ圧力降下を受けて不織ウェブの崩壊を回避するのに十分な硬さを有するフィルタプラグと、前記不織ウェブ内で一体となった化学電荷変性剤と、前記フィルタプラグの前記側部をカバーし、該フィルタプラグの前記第１および第２の端部において開口部を形成する液体不透過性ラッパーと、から構成され、水媒介の病原菌を含む水が、前記飲料用ストローを通ると、前記水媒介病原菌が、化学的電荷変性剤を含む不織ウェブに吸収されるようになっている飲料用ストロー。 25．前記化学的電荷変性剤は、多価陽イオン、陽イオンポリマー，陽電荷粒子から選択されることを特徴とする請求項24に記載の飲料用ストロー。 26. 前記多価陽イオンはCa²⁺，Al³⁺およびBi³⁺から選択されることを特徴とする請求項25に記載の飲料用ストロー。 27. 前記陽電荷粒子が、単一の金属水酸化物と、混合された金属水酸化物、およびゾルゲルから選択されることを特徴とする請求項25に記載の飲料用ストロー。 28. 前記陽イオンポリマーは、陽イオン樹脂を含む第４アミンからなることを特徴とする請求項25に記載の飲料用ストロー。 29. 前記陽イオンポリマーは、少なくとも一つの第１次アミンと第２次アミンとを有する脂肪族ポリアミンからなることを特徴とする請求項25に記載の飲料用ストロー。 30. 前記陽イオンポリマーはポリアミンエピクロロヒドリンからなることを特徴とする請求項25に記載の飲料用ストロー。 31. 前記液体不透過性ラッパーは、ラテックス飽和セルロースシートと、ワックス飽和セルロースシートおよびプラスチックフィルムから選択されることを特徴とする請求項24に記載の飲料用ストロー。 32. 吸収性粒子材料からなることを特徴とする請求項24に記載の飲料用ストロー。 33．前記フィルタプラグは、直列に配置された複数フィルタプラグからなることを特徴とする請求項24に記載の飲料用ストロー。 34. 吸収性粒子材料が、フィルタプラグの間に配置されていることを特徴とする請求項33に記載の飲料用ストロー。 35. 前記フィルタプラグの少なくとも一部に組み込まれた消毒剤を備えており、該消毒剤は、水が飲料用ストローを通るときに、該水に含まれた病原菌の相当部分を無害なものにするようになっていることを特徴とする請求項24に記載の飲料用ストロー。 36. 前記消毒剤は、固体ヨード、ヨード化合物、フェノール、ハラゾンまたは第４アンモニア化合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項35に記載の飲料用ストロー。 37. 前記病原菌は、ビブリオコレラ菌、鞭毛虫、潜在的カビ菌類、サルモネラ菌、大腸菌、レオウイルス、アデノウイスル、及びポリオ、Ａ型肝炎、コクサーキウイルスからなる群から選択されることを特徴とする請求項35に記載の飲料用ストロー。