JP2014161834A - 抗菌機能を保持したエアフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】接着材が原因で有機系などのアウトガス発生、ろ材の難燃性の低下、製造時のコスト上昇などを伴わない、抗菌機能を有するエアフィルタろ材の提供。
【解決手段】エアフィルタろ材の繊維表面に熱を加えて溶融させ、該繊維表面に粒子状の抗菌剤を散布し、該抗菌剤を固着させる。エアフィルタろ材への抗菌剤の固着に接着剤を使用しないため、抗菌機能を保持した該エアフィルタろ材は、有機系などのアウトガス発生防止や、難燃性の維持、製造時のコスト削減等が可能なエアフィルタを製造する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空調機用エアフィルタの上流側に付着した細菌やカビなどの繁殖、該エアフィルタの下流側へ細菌やカビなどの再飛散を押さえるための抗菌機能をもったエアフィルタろ材の製造方法、並びに該エアフィルタろ材を用いたアウトガスの発生が少ないエアフィルタに関するものである。

細菌やカビなどは空気中を浮遊する粉塵に付着し、空調機などで使用されているエアフィルタによって該粉塵を捕集したとしても、粉塵を介在して細菌やカビなどはエアフィルタ内で繁殖を繰り返し、いずれエアフィルタを抜けて、空調機を運転している施設内に飛散してしまう恐れがある。空調機を通じて細菌やカビなどを施設内に取り込ませない目的で、病院や研究所、食品工場などでは、空調機内に抗菌機能を持ったエアフィルタを設置する。また、インフルエンザウイルスなどが人体へ取り込まれるリスクを下げるため、花粉除去、及び室内空気清浄度維持と共に、一般ビルなどで抗菌除塵機能を持ったエアフィルタを設置するなど、多方面で抗菌除塵機能を持ったエアフィルタの需要は高い。

エアフィルタろ材に抗菌機能を持たせるために、エアフィルタろ材に抗菌機能を持ったゼオライトや触媒を付着させる方法や、エアフィルタのろ材繊維を製造する際に、ろ材繊維の原料に抗菌機能を持った物質を混合させる方法などがある。

特許文献１によれば、ガラス繊維製のエアフィルタろ材に、接着剤と混合させた粒子状の抗菌剤を塗布する技術が記載されている。接着剤と抗菌剤を混合させることにより、エアフィルタろ材の繊維上に抗菌剤を固着させることができるものの、該エアフィルタろ材に接着剤を使用することで、有機系などのアウトガス発生や、エアフィルタろ材の難燃性が低下するなどの課題が生じる。

特許文献２によれば、紫外線照射器と光触媒ロールフィルタを担持した空気清浄機に関する発明が記載されている。

特許文献３によれば、抗菌機能を持つ銀ゼオライトが均一に固着されているエアフィルタろ材を製造するために、エアフィルタにおけるろ材繊維の紡糸時に、溶融させたポリマーに銀ゼオライトと分散補助剤、または沈殿防止剤としてセピオライトを混入させる技術が記載されている。

特許文献４によれば、有機系防黴剤を含有する熱可逆性樹脂糸状体と無機系抗菌剤を含有する熱可逆性樹脂製糸状体を用いて、防黴抗菌機能を持ったエアフィルタを製造する方法が記載されている。

特開平５−９２１１３ 特開平１１−１１４０４６ 特開平９−８７９２８ 特開２０００―５５３２

抗菌機能を持ったエアフィルタを空調系に設置することで、空気中を浮遊している粉塵を該エアフィルタで捕集し、その粉塵に付着した細菌やカビなどの繁殖を抑制し、細菌やカビなどをエアフィルタの下流側へ再飛散させない働きが期待できる。

上記先行技術から見て取れるように、抗菌エアフィルタは様々な手法で製造され、活用されている。しかしながら、製造工程の複雑化、抗菌機能をもったエアフィルタの製品的な寿命、エアフィルタろ材からのアウトガスの発生、製造コストの上昇、エアフィルタろ材に抗菌機能を正確に保持させることができるかどうかなど、抗菌エアフィルタの製造において、改善が望まれる点がある。

本発明では、0010にて記載した問題を改善するための、抗菌機能を保持したエアフィルタ、並びにその製造方法を提案する。

抗菌機能を保持したエアフィルタの製造において、接着剤を混合させて、エアフィルタろ材に抗菌剤を固着させる従来の手法は、抗菌剤の固着に利用した接着材が原因となって該エアフィルタろ材から有機系などのアウトガスが発生する問題や、難燃性をもったエアフィルタろ材が燃えやすくなる問題、コストアップの問題などが生じていた。

加えて、抗菌剤に混合する接着剤の量が少な過ぎた場合、エアフィルタのろ材繊維に抗菌剤が十分に固着されず、抗菌剤がエアフィルタの下流側に飛散してしまう恐れがある。

逆に、抗菌剤に混合する接着剤の量が多過ぎた場合、又、溶融紡糸での混入の場合、抗菌剤が接着剤中に埋没してしまい、繊維重度と共にエアフィルタのろ材繊維上で抗菌剤が十分な抗菌機能を発揮できなくなる恐れがある。

上記問題を解決するために、本発明では接着剤を用いずに抗菌剤をエアフィルタろ材の繊維表面に固着させ、アウトガスの発生や難燃性の低下など、接着材の使用が原因である問題を解決する方法を説明する。

接着剤の使用によって生じる問題に対して、本発明ではエアフィルタろ材の繊維表面を熱溶融させ、融解状態のろ材繊維に抗菌剤を塗布し、ろ材繊維と抗菌剤の接着端部を固着させる。そして、抗菌剤を固着させた該エアフィルタろ材をエアフィルタユニットに組み込み、抗菌機能を保持した除塵フィルタとして用いる。

抗菌剤を固着させるエアフィルタろ材の形状は、ロール状のろ材原反に対して、あるいは、ろ材原反からカットされたエアフィルタろ材に対して行う。

カットされたエアフィルタろ材に関して、ろ材原反をカットしたエアフィルタろ材に抗菌剤を固着するとしても、抗菌剤を固着したろ材原反をカットしてエアフィルタろ材を作成するとしても、本発明における趣旨が変更されるものではない。

加えて、抗菌剤を固着させたエアフィルタろ材が組み込まれたエアフィルタユニットの形状は特に限定されることはなく、パネル状、折り畳みタイプ、セパレータータイプ、袋タイプ、ロール状のエアフィルタろ材が組み込まれた機械装置など、いずれかの形状のろ材、また、エアフィルタユニットであっても、本発明の趣旨が変更されるものではない。

抗菌剤をエアフィルタろ材の繊維表面に固着させる手法に関して、工程の第一段階として、エアフィルタろ材の繊維表面に熱を加えて溶融させる。該繊維表面へ熱を加える方法は特に限定されるものではないが、例えば、熱を持たせたコイルやプレートなどを内蔵した装置に該繊維表面に近づけ、又、温度制御されたオーブンによって、エアフィルタろ材の繊維形状を崩すことなく、該ろ材の繊維表面のみを溶解させる。

また、エアフィルタろ材に対して、上流側と下流側の両面に抗菌剤を固着させようとする場合は、エアフィルタろ材の上流側と下流側の両面に熱を加えて溶解させる。ろ材の上流側にのみ、あるいはろ材の全面に抗菌剤を固着させようとする場合は、抗菌剤を固着させる部を溶解させる。

プレフィルタなど、繊維間の間隔が荒いろ材繊維に関しては、エアフィルタろ材の繊維表面全体に満遍なく抗菌機能が保持される必要があるため、上流側と下流側の繊維表面に抗菌剤を固着させることが好ましい。

中高性能フィルタなど、空調系内の後段で使用されるエアフィルタろ材に対して、抗菌剤を塗布する場合、固着後の抗菌剤がエアフィルタろ材の下流側から飛散することをより防ぐために、エアフィルタろ材の上流側に対してのみ抗菌剤を散布し、固着させることが好ましい。

抗菌剤をエアフィルタろ材の繊維表面に固着させる手法に関して、工程の第二段階として、熱溶融させたエアフィルタろ材の繊維表面に抗菌剤を塗布する。

抗菌剤の塗布方法は特に限定されるものではなく、スプレー法やディッピング加工法などによって抗菌剤を散布し、抗菌剤を固着させようとするエアフィルタろ材の繊維表面に抗菌剤が均一に付着するように塗布する。

抗菌剤を塗布するエアフィルタろ材に対して、十分な抗菌機能を保持させつつ、抗菌剤の塗布過多により塗布した抗菌剤がエアフィルタろ材の繊維表面から飛散しないように、抗菌剤の塗布は該エアフィルタろ材の一表面上に対して、約0.5〜10g/m2の割合で塗布する。

塗布する抗菌剤の種類は特に限定されるものではないが、熱溶融させたエアフィルタろ材に抗菌剤が埋没してしまうことを防ぐために、抗菌作用を保持する銀や亜鉛、銅などの金属系成分が付与された、粒子径が0.05μmから20μmの無機系の材料、例えばゼオライト、シリカゲル、酸化チタン、シリカ、ジリコニウム、ケイ酸などを抗菌剤として塗布する。

さらに、抗菌剤としての機能、人体への安全性という点を考慮し、銀成分が付与されたゼオライトを抗菌剤としてエアフィルタろ材の繊維表面に塗布することが最も好ましい。

抗菌剤をエアフィルタろ材の繊維表面に固着させる手法に関して、工程の第三段階として、抗菌剤を塗布したエアフィルタろ材の繊維表面を凝固させる。

抗菌剤が塗布され、溶解状態の該繊維表面を凝固させるために、抗菌剤を塗布後に時間を置いて該繊維表面を自我凝固させる方法や、必要に応じて、冷却風を該繊維表面に吹きつけて凝固を促す方法などがある。

本発明に用いるエアフィルタろ材の種類は、ポリプロピレン（PP）やポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレン（PE）など、融点が約８０℃から約２５０℃の合成繊維樹脂を用いることが好ましいが、約８０℃以上で熱溶融が可能な材質を含有してあれば、ろ材繊維の種類は特に限定されるものではない。

また、本発明における、抗菌剤を固着したエアフィルタろ材を組み込んだエアフィルタユニットにおいて、その組み込み方法は特に限定されるものではなく、例えば、プレフィルタとして、エアフィルタ枠に抗菌剤を固着させたエアフィルタろ材を組み込んだとしても、中性能フィルタとして、ジグザグに織り込んだ該エアフィルタろ材の間に波状のセパレーターを挟み込んだとしても、本発明における趣旨が変更されるものではない。

さらに、抗菌剤を固着させる前のエアフィルタろ材の製造方法に関しては、乾式不織布法、湿式不織布法、スパンボンド法、メルトブロー法、電界紡糸法など、本発明においては特に限定されないものの、ろ材の形成は、ニードルパンチ法やろ材繊維間溶融法などの接着剤を使用しない製造方法で行い、ろ材繊維の結合保持中からアウトガスを発生させない方法をとることが望ましい。

本発明の効果として、まず、合成繊維製のエアフィルタろ材に接着剤を使用せず、エアフィルタろ材表面の熱溶融を通じて抗菌剤を固着させ、該エアフィルタろ材のウェブ形成をニードルパンチ法、繊維間溶融などで行うことにより、該エアフィルタろ材から有機系などのアウトガスの発生をおさえることが挙げられる。

また、エアフィルタろ材への抗菌剤の固着に接着剤を用いないことにより、アウトガスの発生を抑えるという効果だけでなく、抗菌剤の固着に接着剤を用いた場合に生じ得る、抗菌剤と混合する接着剤の量が多過ぎることで抗菌剤が接着剤に埋没しての抗菌効果減少や、逆に、抗菌剤と混合する接着剤の量が少な過ぎることで抗菌剤がエアフィルタろ材に固着されずに飛散してしまうことなども防ぐことが期待できる。

加えて、接着剤を用いないことで、該エアフィルタろ材における製造工程の簡素化、コストの削減が見込める。

そして、抗菌剤を固着したエアフィルタろ材をエアフィルタとして用いることにより、該エアフィルタに付着した細菌やカビなどの繁殖や飛散を防ぐことができる。

抗菌剤が固着されたエアフィルタろ材繊維の拡大図 ロール状のエアフィルタが設置された自動巻き取り式装置 エアフィルタろ材の繊維表面に抗菌剤を固着させる工程例

図２は、本発明に基づいて抗菌剤を固着させたエアフィルタろ材を、ロール形状で自動巻き取り式装置４に設置したエアフィルタユニットの実施例図である。

熱溶融によって抗菌剤を固着させたエアフィルタ３を自動巻き取り式装置４で使用するために、該装置の上方にロール状のエアフィルタ３を設置する。

自動巻き取り装置４に設置するエアフィルタ３は、少なくとも空気流入側に抗菌剤が固着されているようにする。

自動巻き取り装置４の上方に設置した、エアフィルタ３におけるろ材の先端部を巻き取りシャフト５に固定させる。

エアフィルタ３を自動巻き取り装置４内に設置し、エアフィルタ３におけるろ材の先端部を巻き取りシャフト５に固定後、自動巻き取り式装置２を起動させる。自動巻き取り式装置２の起動時にエアフィルタ３の空気流を受け止める面において、設定した時間を経過した際、あるいは、エアフィルタ３における空気流を受け止める面の、上流側と下流側の静圧の圧力損失差が設定値以上になった際に、エアフィルタ３は自動的に新しいろ材面に更新され、更新された分だけ、エアフィルタ３は巻取りシャフト５に巻き取られる。

巻き取りシャフト５に巻き取られたエアフィルタろ材において、ろ材繊維に固着された抗菌剤の抗菌機能は持続しており、巻き取りシャフト５に巻き取られた部分のエアフィルタろ材は抗菌機能を保持した状態で巻き取られる。そのため、細菌やカビ、ウイルスなどが付着し、巻き取りシャフト５に巻き取られたエアフィルタろ材を長期間、自動巻き取り装置４内に設置し続けたとしても、該エアフィルタろ材に固着された抗菌剤の作用によって、自動巻き取り装置４内での細菌やカビ、ウイルスなどの繁殖、自動巻き取り装置４内からの細菌やウイルスの飛散を防止できる。

図３は、本発明に基づいてエアフィルタろ材に抗菌剤を固着させる工程の実施例である。ロールフィルタろ材６を先端から平面状に繰り出し、エアフィルタろ材熱溶融装置７、抗菌剤塗布装置８、エアフィルタろ材凝固装置９の順に該ろ材を通していく。

繰り出されたロールフィルタろ材６は、まずエアフィルタろ材熱溶融装置７を通る。該装置から発せられる熱によって、抗菌剤が塗布される面に対してのみ、ロールフィルタろ材６の繊維表面が溶融されることとなる。

繊維表面が溶融状態のロールフィルタろ材６は、次に抗菌剤塗布装置８を通る。溶融状態のろ材繊維上へ、該装置から粒子状の抗菌剤が塗布されることとなる。塗布される手法として、スプレー法、ディッピング加工法、転写塗工法などが該ろ材繊維の表面に均一に塗布する上で有効であるが、溶融状態のろ材繊維の形状を著しく損傷させないために、スプレー法を用いることが好ましい。

粒子状の抗菌剤を塗布されたロールフィルタろ材６は、最後にエアフィルタろ材凝固装置９を通り、ロールフィルタろ材６は冷却風が吹きつけられる。抗菌剤を塗布され溶融状態のロールフィルタろ材６は、吹き付けられた冷却風によって凝固し、抗菌剤塗布装置８によって塗布された粒子状の抗菌剤は、ロールフィルタろ材６の繊維表面に固着する。

本発明では、抗菌剤をエアフィルタろ材に固着させる上で、接着剤を使用しないことにより、エアフィルタろ材への抗菌機能の担持だけでなく、該エアフィルタろ材からのアウトガスの発生を抑える効果を有する。また、該エアフィルタろ材の製造工程において、接着剤を用いないことにより、作業工程と製造コストの削減が望める。

該エアフィルタろ材を外気取り入れ用の空調機に設置することで、例えば、病院や研究所、食品工場などで、施設内への細菌やカビなどの進入、拡散を防ぐことができる。さらに、該エアフィルタをロール状に形成して一般ビルなどの空調設備にも利用できる点は、本発明の幅広い活用範囲を示す。以上から、本発明における実用上の効果は、甚だ大なるものであるといえる。

１・・・抗菌剤 ２・・・エアフィルタろ材繊維
３・・・ロールフィルタ ４・・・自動巻き取り式装置
５・・・巻き取りシャフト ６・・・ロールフィルタろ材
７・・・エアフィルタろ材熱溶融装置 ８・・・抗菌剤塗布装置
９・・・エアフィルタろ材凝固装置

Claims (8)

1. 繊維径が0.1〜100μmの合成繊維に対して、繊維表面を熱溶融させて、粒子状の抗菌剤を塗布して固着させたことを特徴とするエアフィルタろ材。
2. 請求項１に記載されたエアフィルタろ材を用いたことを特徴とするエアフィルタユニット。
3. 請求項１に記載したエアフィルタろ材におけるウェブ形成を、ニードルパンチや抗菌剤添着を含めて繊維間溶融などで行うことで合成され、接着剤を使用しないでアウトガスの発生を抑えることを特徴とするエアフィルタろ材。
4. 請求項３に記載されたエアフィルタろ材を用いたことを特徴とするエアフィルタユニット。
5. ロール形状であり、一定の時間、或いは一定の圧力損失に達した際に、設置したエアフィルタろ材が自動的に更新される自動巻き取り式装置への取り付けが可能であることを特徴とする請求項１に記載されたエアフィルタろ材。
6. ロール形状であり、一定の時間、或いは一定の圧力損失に達した際に、設置したエアフィルタろ材が自動的に更新される自動巻き取り式装置への取り付けが可能であることを特徴とする請求項３に記載されたエアフィルタろ材。
7. 抗菌作用を保有する銀、亜鉛、銅などの金属系成分が付与され、粒子径が0.05μmから20μmの無機系のゼオライトなどを基材とする抗菌剤としてエアフィルタろ材の繊維表面に塗布することを特徴とする請求項１に記載されたエアフィルタろ材。
8. スプレー法、ディッピング加工法、塗工法等でエアフィルタろ材の上流側と下流側の両面、あるいはエアフィルタろ材の空気流入側表面にのみ、均一に抗菌剤を塗布することを特徴とした請求項７に記載されたエアフィルタろ材の製造方法。