JP2005177599A - フィルタ材 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、簡便で、かつ清浄剤、樹脂バインダーの混合物を塗工することにより、フィルタとして効率よく、アレルゲン物質を捕集し、かつ清浄効果を維持し、通気性が良好なフィルタ材を提供することを目的とする。また、竹または笹の抽出成分を用いることで、天然物由来のため、環境や生体に対する安全性の高いフィルタ材を提供することを目的とする。
【解決手段】
清浄剤、樹脂バインダー、および、布もしくは不織布を含んでなるフィルタであって、樹脂バインダーがアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、水酸基含有アクリルモノマーおよび不飽和結合含有有機酸からなり、ガラス転移温度が３０〜１００℃の範囲にある水性アクリル樹脂を含んだ抗アレルゲン、抗菌、抗ウイルス機能を有するフィルタ材。

Description

本発明は、空気清浄機などのフィルタに関し、さらに詳しくは、樹脂バインダーに竹または笹の抽出成分などの清浄剤を含むことにより、抗アレルゲン（アレルギー活性の不活化）、抗菌、および／または抗ウイルス機能を発揮できるフィルタに関する。

近年、花粉症が深刻な問題になっており、併せてダニ等が原因のハウスダストによるアレルギーも年々増加している。また、フィルタは、空気の循環経路中に存在するため、フィルタに菌が付着し繁殖すると、却って周囲を菌で汚染してしまうことが指摘される。
例えば、室内換気フィルタを長時間使用すると、フィルタに付着した菌類が繁殖するため、抗菌性を有する機能も求められている。

従来、この種のフィルタは花粉、ダニ等のたんぱく性アレルギー原因物質を、ろ過、フィルタ捕集している。捕集したアレルゲン物質である花粉、ダニ等を熱風等の加熱手段でたんぱく変性を起こさせて不活化処理を行っている。また、分極させた繊維を使用し、マイナス荷電を帯びた花粉やハウスダストを電気的に吸着させる静電フィルタの提案（特許文献１参照）、捕捉した花粉、ハウスダストの再飛散を防ぎ、効果を継続させる目的で、保湿タイプの提案（特許文献２参照）がある。しかし、前記作用は電気的なものであるため、湿気を与えたり、洗ったりすることで効力が低減、または消失してしまう。また、後記提案は、使用中徐々に乾燥したり、十分にぬれる程に水分を含浸させると、通気性が悪く圧力損失が増大し効率が悪くなる。

クマザサ抽出成分は、花粉アレルゲン物質、抗菌性、抗腫瘍性対策に有効であることが判明している（特許文献３参照）。しかし、クマザサ抽出成分がこのアレルゲン物質、細菌およびウイルスいずれの防御にも有効であることを発見した。このように、アレルゲン物質、真菌、細菌などの菌類、ウイルスなどの広範囲な微生物の繁殖抑制に効果がある材料は他に知られていない。
なお、本発明では、細菌、真菌などの菌類、ウイルスなどの微生物を称して菌という。
特開２００３−２６５９１２号公報。 特開平２−２７４２６５号公報。 ＷＯ０３−０８００９６号パンフレット。

本発明は、簡便で、かつ清浄剤、樹脂バインダーの混合物を塗工することにより、フィルタとして効率よく、アレルゲン物質を捕集し、かつ清浄効果を維持し、フィルタ断面をジグザグ状にプリーツ形状の加工を行った場合でも、加工部のフィルタとしての性能が低下せず、通気性が良好なフィルタ材を提供することを目的とする。また、竹または笹の抽出成分を用いることで、天然物由来のため、環境や生体に対する安全性の高いフィルタ材を提供することを目的とする。

本発明は、清浄剤、樹脂バインダーを布もしくは不織布に塗工することにより、フィルタ本来の機能である通気性、アレルゲン物質、菌の捕集効率および加工性を最適にコントロールすることができ、アレルギー活性の不活化、抗菌、および抗ウイルス効果が高まることが判明し、本発明に至った。

本発明は、清浄剤、樹脂バインダーおよび、布もしくは不織布を含んでなるフィルタであって、
樹脂バインダーは、水性アクリル樹脂とカップリング剤とを含んでなり、
前記水性アクリル樹脂は、水酸基含有（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体、不飽和結合含有有機酸、およびその他の（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体を含むモノマーを重合させた重合体であり、かつ、ガラス転移温度が３０〜１００℃の範囲にある水性アクリル樹脂である、
フィルタ材に関する。

また、本発明は、樹脂バインダーと清浄剤との固形分での混合重量比率が、９：１〜１：２の範囲にある上記フィルタ材に関する。

また、本発明は、清浄剤が、銀系・銅系の無機系および／または有機物系である請求項上記フィルタ材に関する。

また、本発明は、清浄剤が、竹または笹の抽出物系である上記フィルタ材に関する。

また、本発明は、フィルタが、空気清浄用のフィルタである上記フィルタ材に関する。

本発明により、簡便で、かつ、抗アレルゲン、抗菌性および抗ウイルス性を有する竹または笹の抽出成分などの清浄剤と（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体、水酸基含有（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体、不飽和結合含有有機酸含むモノマーを重合させた重合体とを用いることにより、通気性とアレルゲン物質、菌の捕集効率を最適にコントロールできるフィルタ材を提供することができる。

本発明で言うフィルタ材は、空気の流通経路中に存在して、空気中のアレルゲン物質、菌などの異物を取り除くための空気透過性の膜であり、例えば、空気清浄機、エアコン、掃除機、換気扇のフィルタ、マスクが挙げられる。

本発明で言う水性アクリル樹脂は、樹脂バインダーのバインダー機能を担い、具体的には、水酸基含有（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体、不飽和結合含有有機酸、およびその他の（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体を含むモノマーを重合させた重合体であり、かつ、前記重合体のガラス転移温度が３０〜１００℃の範囲にある水性アクリル樹脂である。当該目的の樹脂種としてコロイダルシリカ系無機バインダー、水ガラス、ウレタン系、天然・合成ゴム系、エチレン−酢酸ビニル共重合体および塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体等の提案もあるが、容易で、かつ経済性の面から目的に沿ったガラス転移温度、性能を有する樹脂としてアクリル系樹脂が好適に選ばれた。

水酸基含有（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体としては、ヒドロキシメチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、３−ヒドロキシプロピルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシメチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレートなどが用いられる。
不飽和結合含有有機酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸などが用いられる。

その他の（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシルなどのエステル類が用いられる。
さらに、必要に応じて、スチレン、酢酸ビニル、メチルビニルエーテルなどの（メタ）アクリル基を有しない不飽和単量体を併用してもよい。

これら水酸基含有（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体、不飽和結合含有有機酸、およびその他の（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体を含むモノマーは、乳化剤および水にて乳化混合後、重合開始剤の存在下で加熱重合を行い、水性分散体樹脂液とすることができる。

前記水性分散体樹脂液にカップリング剤を添加、もしくは重合中に添加することにより樹脂バインダーが得られる。カップリング剤を添加することにより、不織布に対する接着性、耐水性、耐溶剤性および耐熱性等が発揮される。

カップリング剤は、水酸基含有（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体の水酸基、もしくは、不飽和結合含有有機酸のカルボキシル基と反応しうるものであればよく、通常のシラン系のものが使用される。

樹脂バインダーのガラス転移温度は、３０〜１００℃の範囲にあるのが良い。特に５０〜９０℃が好ましい。３０℃未満では、ガラス転移温度が低すぎて夏場等外気が高い時、布もしくは不織布に塗布し巻き取った場合、ブロッキングが生じたり、樹脂が流れてフィルタの目を詰まらせ通気性が低下する。
一方、１００℃より高い場合ではフィルタに加工した際、加工部に亀裂、割れ等の欠陥が生じやすくなる。

ガラス転移温度は、通常の熱分析装置にて「塗膜の針進入法」または「塗膜の振動法」いずれかで測定できる。

本発明で言う清浄剤は、抗アレルゲン・抗菌・脱臭など、アレルゲン物質・菌に由来する不都合を軽減・解消する目的で使用される。具体的には、抗アレルゲン剤、抗菌剤、殺菌剤、消臭剤、芳香剤などが相当し、これらの混合物であってもよい。

本発明で用いられる清浄剤は、銀系・銅系の無機系および／または有機物系の物が用いられる。有機物系のものとしては、竹または笹の抽出物、茶葉類の抽出物などが挙げられる。

竹または笹は、イネ科タケ亜科に属する植物を示す。そのなかにはマダケ属、ナリヒラダケ属、トウチク属、オカメザサ属、ササ属、アズマザサ属、ヤダケ属、メダケ属、カンチク属、ホウライチク属など１０属が含まれ、カンチク、ホウオウチク、モウソウチク、キンメイモウソウチク、キッコウチク、キンメイチク、クロチク、ホテイチク、ヤダケ、ナリヒラダケ、スズコナリヒラ、トウチク、シホウチク、オカメササ、オロシマチク、アズマネザサ、カムロザサ、ミヤコザサ、タンナサザサ、フイリシイヤ、コグマササ、ホンコグマササ、アケボノササ、チゴザサ、ヤクシマザサなどが含まれる。
中でも、クマザサが好適な例として挙げられる。

竹または笹の抽出成分に関しては、リグニンや多糖類を多く含んでいることが推測されておりその成分は複雑で必ずしも明確ではない。

クマザサ抽出成分は、イネ科クマザサから抽出される「ササ配糖体」を主成分とする成分である。「ササ配糖体」は、キシロース、アラビノース等のペントース（五炭糖）、ガラクトース、グルコース等のヘキソース（六炭糖）を構造単糖とする。

竹または笹の抽出成分は、竹または笹を水、アルコールなどの抽出溶剤に浸漬等して竹または笹の抽出液として得ることができる。また、市販品として入手もできる。竹または笹の抽出液は適宜、水等で希釈して使用することができる。

本発明に使用する竹または笹抽出液は、例えば、竹または笹の生葉または乾燥葉、好ましくは乾燥葉を、６０〜１３０℃の水で常圧または加圧抽出して得られるものが好ましい。

抽出方法は特に限定されないが、例えば特許３２１２２７８号公報に記載された方法を使用できる。

また、竹または笹抽出液は、スプレードライ、凍結乾燥、デキストリンなどの造形剤の添加等で一旦、粉状にすることができる。また、さらに、濾過、カラム精製、溶剤洗浄、溶剤抽出などの選別工程を経たものであってもよい。

竹または笹の抽出成分を抗菌性液として用いる場合は、従来使用されてきた濃度より高濃度で用いるのが好ましく、上記液中に含まれる竹または笹の抽出成分の固形量は、２５〜５０重量％で用いることが好ましい。竹または笹の抽出成分は、様々な菌類に対して抗菌性が発揮され、例えば、大腸菌、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、破傷風菌、クロストリジウム属ガス壊疸菌、カンジタ菌、白癬菌、ケカビ、クモノスカビ、アスペルギルス属菌、クリプトコッカス属菌、コクシジオイデス属菌、ヒストプラズマ属菌、
ヘルペスウイルス、コロナウイルスなどの菌またはウイルスに対する抗菌性を示すことが期待できる。

本発明の清浄剤は、抽出液のまま、あるいは、種々の溶剤や水に溶解または分散して用いることができる。さらに、必要に応じて、種々の添加剤、例えば、保湿材、着色剤、粘度調整剤、乳化剤、分散剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、芳香剤などを添加してもよい。

本発明において、樹脂バインダーと清浄剤との混合比率は固形分比で９：１〜１：２であることが良い。特に５：１〜３：２が好ましい。９：１未満では樹脂バインダーの配合量が多く、清浄剤が十分フィルタ内で表面に表れず、抗アレルゲン、抗菌、抗ウイルス機能が十分に発現されない。一方、１：２以上では相対的に樹脂バインダーが少なくなり、フィルタ繊維に対する密着性が低下し、清浄剤が剥離・脱落したり、加工性が低下する。

本発明のフィルタは、通常、布もしくは不織布や紙、多孔質プラスチックのような透気性を有する基材に、清浄剤、樹脂バインダーを塗布・含浸させたものである。

ここで使用する不織布としては、ポリエステル系、レーヨン系、ビニロン系、ポリプロピレン系、ナイロン系、アクリル系、アラミド系、等の布状、紙状、綿状の形態であり、スパンボンド法やメルトブロー法等で作られたものである。

塗布方法として、刷毛、浸漬・搾り、ローラ、スプレー、注入、塗工機など種々の塗布方法により、基材に塗布することが可能である。塗工方法としては、ディップコート、コンマコート、グラビアコート、カーテンコート、ダイコート、リップコート、マイクログラビアコート、スロットダイコート、リバースコート、キスコート等が挙げられる。

＜クマザサエキスの製造＞
北海道天塩山系で９月に採取されたクマザサの乾燥葉を、加圧熱水タンクに入れ１２５℃１０分間処理し、冷却水で熱水を８０℃まで冷却し、エキスと含水固形分をスクリュープレスで分離して、含水率を約５０重量％とした。次に、約５０質量％含水固形分をオートクレーブに入れ、１８０℃で１０分間、飽和水蒸気による加圧熱水処理を行った。処理した含水固形分を、再度加圧熱水抽出タンクに入れて１１０℃で５分間処理してエキスを抽出させた。第１回目のエキスと第２回目のエキスを合わせ、珪藻土濾過し、固形分５０重量％となるまで減圧濃縮し、１１０〜１３０℃の流動殺菌処理してクマザサエキスを得た。

以下において、「部」および「％」とあるのは、それぞれ「重量部」および「重量％」を意味する。
＜水性分散体樹脂溶液Ａの合成＞
冷却器、回転撹拌機、温度計、不活性ガス導入管を備えた反応容器を窒素置換した後、脱イオン水４９２．８部、乳化剤としてラウリル硫酸ソーダを１０％に希釈したもの４５．０部［商品名：エマール１０ 花王製］、重合開始剤として加硫酸アンモニウム２．３部を加え、撹拌しながら７０℃に昇温した。この中にメタクリル酸メチル３１５．０部、アクリル酸ブチル１１２．５部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート９．０部およびイタコン酸１３．５部からなる（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体、水酸基含有（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体および不飽和結合含有有機酸の混合物を２時間かけて滴下した。その後１４％アンモニア水を用いてｐＨ．７．５に調整。固形分４５．０％、粘度７５０ｍＰａ・ｓのエマルジョンを得た。
ガラス転移温度は、ＴＭＡ（セイコーインストルメント製）にて測定した。

＜水性分散体樹脂溶液Ｂの合成＞
アクリル酸ブチルを２−エチルヘキシルアクリレートに、２−ヒドロキシエチルメタクリレートを２−ヒドロキシエチルアクリレートに、変更した以外は水性分散体樹脂溶液Ａと同じ条件で合成し、固形分４５．０％、粘度１０００ｍＰa・ｓのエマルジョンを得た。

＜水性分散体樹脂溶液Ｃの合成＞
アクリル酸ブチルをスチレンに、イタコン酸をマレイン酸に変更した以外は水性分散体樹脂溶液Ａと同じ条件で合成し、固形分４５．０％、粘度７００ｍＰａ・ｓのエマルジョンを得た。

＜フィルタ材Ａの作製＞
水性分散体樹脂溶液Ａにシランカップリング剤［商品名：サイラエースＳ−５１０ チッソ製］を水性分散体樹脂Ａの固形分に対し３重量％配合して樹脂バインダーとし、クマザサエキスと固形分比で４：１に配合し、ポリエステル・レーヨン混合不織布にダイコータにて塗工、８０〜１００℃の熱風オーブンにて乾燥させ、フィルタ材Ａを得た。

＜フィルタ材Ｂ、Ｃの作製＞
水性分散体樹脂溶液Ａをそれぞれ水性分散体樹脂溶液ＢおよびＣに変更した以外はフィルタ材Ａと同じ要領でフィルタ材Ｂ、およびフィルタ材Ｃを得た。

＜フィルタ材Ｄ、Ｅの作製＞
水性分散体樹脂溶液Ａを使用した樹脂バインダーとクマザサエキスを固形分比で１０：１、１：３に配合し、フィルタ材Ａと同じ要領でフィルタ材D、およびフィルタ材Ｅを得た。

フィルタ材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅについて空気清浄機用フィルタに加工し、実際の使用に供して評価を行い、結果を表１に示した。

・塗工後のフィルタ材性能：塗工物外観、ベタツキ感およびジグザグ状にプリーツ形状の 加工を施した時の加工部の状態等を目視評価した。 ○〜△〜×
・抗アレルゲン性 ：同一使用条件で同一性能を有する空気清浄機にフィルタ材Ａ 〜Ｅを用いて作製したフィルタを取り付け、花粉およびハウスダストに対してアレルギ ー性を有している１０人に１日体験使用してもらい、アレルギー性の症状が出た人数を 表記。
・通気性（ｍｌ／ｃｍ²／ｓｅｃ）：ＪＩＳ−Ｌ−１９０６フラジール形試験機で３ヶ所 測定し、平均値を求めた。

Claims (5)

1. 清浄剤、樹脂バインダー、および、布もしくは不織布を含んでなるフィルタであって、
   樹脂バインダーは、水性アクリル樹脂とカップリング剤とを含んでなり、
   前記水性アクリル樹脂は、水酸基含有（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体、不飽和結合含有有機酸、およびその他の（メタ）アクリロイル基を有する不飽和単量体を含むモノマーを重合させた重合体であり、かつ、ガラス転移温度が３０〜１００℃の範囲にある水性アクリル樹脂である、
   フィルタ材。
2. 樹脂バインダーと清浄剤との固形分での混合重量比率が、９：１〜１：２の範囲にある請求項１記載のフィルタ材。
3. 清浄剤が、銀系・銅系の無機系および／または有機物系である請求項１または２記載のフィルタ材。
4. 清浄剤が、竹または笹の抽出物系である請求項３記載のフィルタ材。
5. フィルタが、空気清浄用のフィルタである請求項１〜４いずれか記載のフィルタ材。