JP2003080016A - 塵埃捕集材用処理剤及び塵埃捕集材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】現状の生活資材全般に応用することが可能であ
って、現行の基材の設計を変えることなく、後処理を行
うことにより良好な塵埃捕集機能を付与できる塵埃捕集
材用処理剤、及び該処理剤を付与した塵埃捕集材を提供
する。 【解決手段】−６０〜２０℃のガラス転移点（Ｔｇ）を
有するポリウレタン樹脂を含有する塵埃捕集材用処理
剤、及び該処理剤を基材に付与した塵埃捕集材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塵埃捕集材用処理
剤、及び該処理剤を付与した塵埃捕集材に関する。更に
詳しくは、本発明は、繊維、不織布などの基材に処理す
ることにより、アレルゲンとなる空気中の塵埃を効率よ
く捕集できる塵埃捕集材の作製を可能とし、また該塵埃
捕集材を洗濯等による洗浄で繰り返して使用することを
も可能にする塵埃捕集材用処理剤、及び該処理剤を付与
した塵埃捕集材に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気中に浮遊するハウスダスト、花粉、
車両排気ガス中の微粒子等の塵埃が、人体にアレルゲン
として取り込まれアレルギー症状を引き起こすことが知
られており、このアレルギー症状の予防に関して様々な
対策が施されている。その多くの事例はフィルターによ
る対処方法であり、具体的には、空調機、空気清浄機、
マスクなどが挙げられる。そしてこれらのフィルターの
塵埃の捕集効率を高めるには、フィルター素材の選定、
フィルター開孔度の設計、捕集に好適な処理剤の選定な
どが重要なポイントとなり、例えば、特開平６−１２６
０９３号公報、特開平１１−９０１３３号公報などが開
示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように塵埃の捕集
効率を高めるためには、捕集基材の設計で最適のものに
することが必要であり、基材の素材、繊維の径、繊維の
断面形状、開孔度（密度）などが塵埃捕集能を左右する
大きな因子となる。しかしながら、捕集効率を高めるた
めに適するこれらの条件は、その目的とする用途それぞ
れに必ずしも適したものとはならない場合が多い。例え
ば、マスクの場合、呼吸に支障を来さない程度の開孔度
に設計すると塵埃捕集能が不十分となったり、エアーフ
ィルターの場合、効率良い塵埃捕集能と圧力損失の防止
の両立は難しいとされている。本発明は、現状の生活資
材全般に応用することが可能であって、現行の基材の設
計を変えることなく、後処理を行うことにより良好な塵
埃捕集機能を付与できる塵埃捕集材用処理剤、及び該処
理剤を付与した塵埃捕集材を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定のポリ
ウレタン樹脂を繊維、不織布などの基材に処理すること
により、優れた塵埃捕集能を有する基材が得られること
を見出し、この知見に基づき本発明を完成させた。すな
わち、本発明は、−６０〜２０℃のガラス転移点（Ｔ
ｇ）を有するポリウレタン樹脂を含有する塵埃捕集材用
処理剤を提供する。また本発明は、該処理剤を基材に付
与したことを特徴とする塵埃捕集材を提供する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる−６０〜２０
℃のガラス転移点（Ｔｇ）を有するポリウレタン樹脂
は、ポリイソシアネート化合物、ポリオール化合物及び
鎖伸長剤をイソシアネート重付加反応させて得られるポ
リウレタン樹脂に代表される。

【０００６】本発明に用いられるポリイソシアネート化
合物は、その化合物中に少なくとも２個のイソシアネー
ト基を有する化合物であり、例えば、トリレンジイソシ
アネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメ
タンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、
１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、
テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ヘキサメチ
レンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナ
ンジイソシアネートなどのポリイソシアネート化合物が
挙げられる。これらポリイソシアネート化合物の内、特
に好ましいのは、キシリレンジイソシアネート、１，３
−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボ
ルナンジイソシアネートである。また、これらポリイソ
シアネート化合物は、１種を単独で使用することもで
き、また２種以上を組み合わせて使用することもでき
る。

【０００７】本発明に用いられるポリオール化合物は、
その化合物中に少なくとも２個の水酸基を有するポリオ
ール化合物であり、例えば、ポリエステルポリオール、
ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオー
ル、アクリルポリオールなどが挙げられる。ポリエステ
ルポリオールとしては、ポリエチレンアジペート、ポリ
エチレンプロピレンアジペート、ポリブチレンアジペー
ト、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリヘキサメチ
レンアジペート、ポリジエチレンアジペート、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポ
リヘキサメチレンイソフタレート、ポリエチレンサクシ
ネート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンセバ
ケート、ポリブチレンセバケート、ポリ−ε−カプロラ
クタムジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレ
ンアジペート）などが挙げられ、ポリエーテルポリオー
ルとしては、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポ
リオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレング
リコール、ポリオキシエチレン・オキシプロピレングリ
コールなどが挙げられ、ポリカーボネートポリオールと
しては、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポ
リヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリ−１，４
−シクロヘキサンジメチレンカーボネートジオールなど
が挙げられる。アクリルポリオールとしては、エチレン
性不飽和基１個と水酸基とを有する単量体から得られる
単独重合体及びこれら単量体と他の単量体との共重合体
である。これらポリオール化合物は、１種を単独で使用
することもでき、また２種以上を組み合わせて使用する
こともできる。

【０００８】本発明に用いられる鎖伸長剤としては、例
えば、低分子量の多価アルコールやポリアミンを挙げる
ことができる。低分子量の多価アルコールとしては、例
えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、
１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、
３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ネオペンチル
グリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリ
トールなどが挙げられ、低分子量のポリアミンとして
は、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミ
ン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、ヒドラジン、ピペラジン、イソホロンジアミン、ノ
ルボルナンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジア
ミノシクロヘキシルメタン、トリレンジアミン、キシリ
レンジアミン、ジエチレントリアミン、トレエチレンテ
トラミン、テトラエチレンペンタミン、イミノビスプロ
ピルアミンなどが挙げられる。これら鎖伸長剤は、１種
を単独で使用することもでき、また２種以上を組み合わ
せて使用することもできる。

【０００９】本発明に用いられるポリウレタン樹脂のガ
ラス転移点（Ｔｇ）は、イソシアネート重付加反応させ
る上記のポリイソシアネート化合物、ポリオール化合物
及び鎖伸長剤の種類、反応モル比により調整が可能であ
り、得られるポリウレタン樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）
が−６０〜２０℃の範囲に有れば、反応形態には制限は
ない。特にガラス転移点（Ｔｇ）が−５０〜０℃の範囲
のポリウレタン樹脂を用いた場合には、塵埃捕集性とそ
の性能の洗濯耐久性の両性能を発現させるで好ましい。
ガラス転移点（Ｔｇ）が−６０℃未満の場合には、洗濯
耐久性を低下させる虞が有り、２０℃を超えた場合に
は、塵埃捕集性を低下させる虞が有る。また用いられる
ポリウレタン樹脂は、塵埃捕集材用処理剤を乾燥した場
合に皮膜化するものが好ましい。

【００１０】本発明の塵埃捕集材用処理剤の付与量は、
被処理物（基材）の重量に対してポリウレタン樹脂とし
て０．５〜１０重量％であることが好ましい。本発明の
塵埃捕集材用処理剤の基材への処理方法には特に制限は
なく、パッド法、スプレー法、コート法、浸漬法などの
従来より知られた方法を用いることができる。例えば、
パッド法で処理する場合には、被処理物（基材）を処理
液に浸漬後、マングルにて絞り率３０〜１５０重量％程
度に絞り、その後１００〜１５０℃で乾燥し、場合によ
り１４０〜１８０℃でキュアー処理することにより、ポ
リウレタン樹脂を付与できる。また、スプレー処理の場
合も同様に、塵埃捕集材用処理剤の付与量が３０〜１５
０重量％程度になるよう処理液をスプレーした後、１０
０〜１５０℃で乾燥し、場合により１４０〜１８０℃で
キュアー処理することにより、ポリウレタン樹脂を付与
できる。この時用いられる処理液のポリウレタン樹脂の
濃度は、マングルでの絞り率やスプレー処理時の付与量
から、被処理物（基材）の重量に対してポリウレタン樹
脂として０．５〜１０重量％となるように処理液を調整
することが好ましい。

【００１１】本発明の塵埃捕集材に用いられる基材とし
ては、その材料としてポリエステル繊維、ポリアミド繊
維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維などの合成繊維；
毛、絹、綿、麻などの天然繊維；レーヨンなどの再生セ
ルロース繊維；アセテートなどの半合成繊維等が挙げら
れ、その形態としては、糸、織物、編物、不織布等が挙
げられ、特に制限はないが、織物、編物、不織布などの
面状体の基材が好ましい。また本発明の塵埃捕集材用処
理剤を用いれば、マスク、フィルター、カーテンなどの
製品の形態に加工されものについても処理が可能であ
る。

【００１２】本発明に用いられる塵埃捕集材用処理剤
は、乾燥によりポリウレタン樹脂の皮膜を形成すること
から、被処理物（基材）に付与した際には、塵埃捕集性
と捕集した塵埃の除去性に適した粘弾性を有する凹凸状
の被膜を基材表面に形成し、本発明の効果を奏するもの
と推定される。

【００１３】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に説明する
が、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるもの
ではない。 実施例１ 撹拌機、環流冷却管、温度計及び窒素吹込み管を備えた
４ツ口フラスコに、ポリオキシテトラメチレングリコー
ル（平均分子量１５００）２１８．２ｇ、ジフェニルメ
タンジイソシアネート７２．７ｇ、エチレングリコール
９．０ｇ、ジメチルホルムアミド１５０ｇを仕込み、昇
温し、８０℃にて反応を開始した。反応開始後２０分毎
にジメチルホルムアミド５０ｇづつを６回投入しなが
ら、８０℃で反応を２４０分間継続し、その後冷却し、
メチルエチルケトン２５０ｇを仕込み、均一に撹拌し
て、樹脂分３０．２重量％、２０℃における粘度が４１
０００mPa・s、ガラス転移点（Ｔｇ）−４２℃の無色透
明な溶剤系ポリウレタン樹脂溶液を得た。

【００１４】実施例２ 撹拌機、環流冷却管、温度計及び窒素吹込み管を備えた
４ツ口フラスコに、ポリオキシテトラメチレングリコー
ル（平均分子量１０００）１６４．８ｇ、ジフェニルメ
タンジイソシアネート１１７．７ｇ、エチレングリコー
ル１７．５ｇ、ジメチルホルムアミド１５０ｇを仕込
み、昇温し、８０℃にて反応を開始した。反応開始後２
０分毎にジメチルホルムアミド５０ｇづつを６回投入し
ながら、８０℃で反応を２４０分間継続し、その後冷却
し、メチルエチルケトン３５０ｇを仕込み、均一に撹拌
して、樹脂分３０．２重量％、２０℃における粘度が３
０００mPa・s、ガラス転移点（Ｔｇ）−８℃の無色透明
な溶剤系ポリウレタン樹脂溶液を得た。

【００１５】実施例３ 撹拌機、環流冷却管、温度計及び窒素吹込み管を備えた
４ツ口フラスコに、ポリオキシテトラメチレングリコー
ル（平均分子量１０００）１５０．３ｇ、ジフェニルメ
タンジイソシアネート１００．２ｇ、ジメチルホルムア
ミド１５０ｇを仕込み、昇温し、樹脂分に対する遊離イ
ソシアネート基の含有量が５．４重量％になるまで８０
℃で１２０分間反応し、その後、ジメチルホルムアミド
３００ｇ、ジアミノジフェニルメタン４９．６ｇ、ジブ
チル錫ジラウレート０．００５ｇを仕込み、６０℃で更
に２４０分間反応した。その後冷却し、メチルエチルケ
トン２５０ｇを仕込み、均一に撹拌して、樹脂分３０．
２重量％、２０℃における粘度が３８０００mPa・s、ガ
ラス転移点（Ｔｇ）１０℃の無色透明な溶剤系ポリウレ
タン樹脂溶液を得た。

【００１６】比較例１ 撹拌機、環流冷却管、温度計及び窒素吹込み管を備えた
４ツ口フラスコに、ポリオキシプロピレングリコール
（平均分子量４００）３０．７ｇ、ビスフェノールＡの
プロピレンオキサイド付加物（平均分子量５８４）８
３．５ｇ、ポリオキシエチレングリコール（平均分子量
６００）１２．０ｇ、ジメチロールブタン酸４．２ｇ、
トリエタノールアミン２．９ｇ、ジブチル錫ジラウレー
ト０．００１ｇ及びメチルエチルケトン７０ｇを仕込
み、均一混合後、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネ
ート１９．５ｇ、ジフェニルメタンジイソシアネート５
３．０ｇを加え、７５℃で３４０分間反応させ、樹脂分
に対する遊離イソシアネート基の含有量が４．９重量％
のウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得
た。この溶液を３０℃に冷却後、トリエチルアミン４．
６ｇを添加し、均一混合後、水６００ｇを徐々に加えて
乳化分散させ、水５０ｇに溶解したヒドラジン３．２ｇ
を添加し３０℃で１２０分間撹拌した。得られたポリウ
レタン分散液を減圧下、５０℃にて脱溶剤を行なうこと
により、樹脂分３０．１重量％、２０℃での粘度２７０
mPa・s、平均粒子径０．３５μｍ、ガラス転移点（Ｔ
ｇ）３１℃の安定な水分散系ポリウレタン樹脂液を得
た。

【００１７】比較例２ 撹拌機、環流冷却管、温度計及び窒素吹込み管を備えた
４ツ口フラスコに、ポリオキシプロピレングリコール
（平均分子量３０００）２５６．７ｇ、イソホロンジイ
ソシアネート３８．０ｇ、エチレングリコール５．３
ｇ、ジメチルホルムアミド１５０ｇを仕込み、昇温し、
８０℃にて反応を開始した。反応開始後２０分毎にジメ
チルホルムアミド５０ｇづつを４回投入しながら、８０
℃で反応を２４０分間継続し、その後冷却し、メチルエ
チルケトン３５０ｇを仕込み、均一に撹拌して、樹脂分
３０．２重量％、２０℃における粘度が４８０００mPa・
s、ガラス転移点（Ｔｇ）−６５℃の無色透明な溶剤系
ポリウレタン樹脂溶液を得た。

【００１８】比較例３ 水分散系アクリル樹脂ＸＡ−２７４２（（株）トウペ
製、ガラス転移点（Ｔｇ）−２８℃）をそのまま用い
た。

【００１９】ガラス転移点（Ｔｇ） 実施例及び比較例中の樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）の測
定は以下の通りに行った。まずステンレスの箱中に樹脂
溶液を流し込み、６０℃にて１時間、更に１２０℃にて
２時間乾燥し、厚さ約０．３mmのフィルムを作成した。
このフィルムを用いて、粘弾性測定装置ＤＭＳ６１００
（セイコーインスツルメンツ（株）製）にて−１００〜
２００℃の動的粘弾性を測定し、得られた損失粘弾率の
ピーク温度（Ｔ℃）をガラス転移点（Ｔｇ）とした。な
お測定は、昇温速度５℃／分、測定周波数１Ｈｚにて行
った。

【００２０】平均粒子径 実施例及び比較例中のポリウレタン水分散液の平均粒子
径は、島津レーザー回析式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−
１１００にて測定した。

【００２１】試験布の作成 上記実施例１〜３及び比較例１〜３の樹脂を、溶剤系樹
脂の場合にはメチルエチルケトンに希釈し、水分散系樹
脂の場合には水にて希釈して処理液を作成し、ポリエス
テルポンジにパッド法で処理し、１２０℃にて３分間乾
燥したものを試験布として使用した。この時、ポリエス
テルポンジの重量に対して樹脂分が３重量％付着するよ
う処理液を調整した。

【００２２】（評価方法）塵埃捕集性 ＪＩＳ Ｚ ８９０１（１９９５）に規定される試験用粉
体１の７種（関東ローム）を２０ｇ、５種（フライアッ
シュ）を８０ｇ、１２種（カーボンブラック）を０．２
ｇそれぞれ秤量し、均一に混合したものを合成塵埃とし
て予め用意した。１Ｌのポリ容器中に試験布から５ｃｍ
×５ｃｍに切り出した試験片と合成塵埃２ｇとを入れ、
ピリングテスターの回転箱中で２０分間回転させた後、
試験片を取り出し、試験前と比較し、汚れ度合いをグレ
ースケールにて５段階評価で判定した。本試験では塵埃
捕集性が良いものほど汚れ度合いが大きくなるため、数
字が小さいほど塵埃捕集性が良好である。また（ ）内
には、塵埃捕集性の良好なものから悪いものへ、◎ ○
△ ×の４段階で評価した結果も併記する。

【００２３】塵埃除去性 塵埃捕集性で評価した試験片を、下記の条件で洗濯を一
回行い、その時の塵埃の脱落度合いをグレースケールに
て５段階評価で判定した。洗濯は、家庭用２槽式洗濯機
で、浴比１：３０、洗剤としてアタック（花王（株）
製）を０．８ｇ／Ｌ使用して、４０℃で１０分間洗濯を
行い、脱液後、１５分オーバーフローにて水洗した。そ
の後脱水、風乾した。本試験では塵埃除去性が良いもの
ほど汚れ度合いが小さくなるため、数字が大きいほど塵
埃除去性が良好である。また（ ）内には、塵埃除去性
の良好なものから悪いものへ、◎ ○ △ ×の４段階で
評価した結果も併記する。

【００２４】洗濯耐久性 作成した試験布を上記の洗濯条件で１０回繰り返し洗濯
した後、上記と同様の塵埃捕集性の試験に供し、塵埃捕
集性の洗濯耐久性を評価した。本試験でも塵埃捕集性が
良いものほど汚れ度合いが大きくなるため、数字が小さ
いほど塵埃捕集性が良好である。また（ ）内には、塵
埃捕集性の良好なものから悪いものへ、◎ ○ △ ×の
４段階で評価した結果も併記する。

【００２５】総合評価 上記の塵埃捕集性の初期と洗濯耐久性の結果、及び塵埃
除去性の結果をまとめて総合評価した。実施例１〜３及
び比較例１〜３の樹脂を用いて作成した試験布のこれら
の評価結果をまとめて表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】本発明の塵埃捕集材用処理剤で処理した基
材は、塵埃捕集性が良好であって、その効果は洗濯後に
おいても維持されていた。また捕集した塵埃は洗濯によ
り容易に基材から脱落するので、長期に渡って塵埃捕集
性の効果が期待できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、優れた塵埃捕集性を有
し、また捕集した塵埃の除去が洗濯により容易に行え、
更にこの効果は洗濯耐久性を有するため、洗浄によりそ
の機能を繰り返し発現できる塵埃捕集材を得ることがで
きる。そして、本発明の塵埃捕集材用処理剤による加工
は、被処理物となる基材の基本設計を変えることなくこ
れらの機能付与が可能であることから、産業上の利用価
値が極めて高いものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 −６０〜２０℃のガラス転移点を有する
   ポリウレタン樹脂を含有する塵埃捕集材用処理剤。
2. 【請求項２】 −６０〜２０℃のガラス転移点を有する
   ポリウレタン樹脂を基材に付与したことを特徴とする塵
   埃捕集材。