JP2015068575A

JP2015068575A - 蒸散素子

Info

Publication number: JP2015068575A
Application number: JP2013203761A
Authority: JP
Inventors: 恭行奥; Yasuyuki Oku
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-13

Abstract

【課題】加湿量と耐久性に優れた素子を提供することを目的とする。【解決手段】表面に１つ以上の連続あるいは不連続の溝を有する親水性異形断面繊維、熱接着性繊維を含有し、前記熱接着性繊維により、構成繊維が接着されている吸水性不織布を波型に加工した波型不織布と前記の吸水性不織布の１．２〜２．０倍の質量を有する吸水性不織布を接着して形成された通気経路を有する吸水性材料を単層あるいは複数層積層したことを特徴とする蒸散素子を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は蒸散素子に関する。さらに詳しくは、波形不織布と平板不織布と接着して形成された吸水性材料からなる蒸散素子に関する。

近年、一般家庭においても、乾燥した室内の相対湿度を上げるために、水道水を蒸発させることにより室内を加湿する加湿器が利用されている。加湿器には、超音波により水を霧状にして放出する超音波方式のものと、水を加熱して沸騰蒸発させる加熱方式のものと、吸水性を有する蒸散素子に水を含ませ、送風して、蒸発させる蒸散方式（自然蒸発式）のものに大別される。

超音波方式や加熱方式のものは、装置が比較的小型で、多量の加湿量が得られる。しかしながら、超音波方式では水中のカルシウム、マグネシウム等の無機物や菌類等の不純物が水と一緒に空気中に放出されるために、衛生面で問題がある。また、加熱方式は、消費電力が大きいために、電気代が高くなる等の問題がある。一方、蒸散方式の加湿器は、蒸散素子で不純物が濾過され、空中に放出されることもなく、ランニングコストが少ない等の利点がある。蒸散方式の蒸散素子は、吸水性あるいは親水性を有する不織布、特殊紙を加工したものが広く利用されている。

不織布からの水蒸散性を利用した加湿器用媒体である蒸散素子としては、厚手の不織布・シート（例えば、特許文献１参照）を所望の形状に打ち抜いて使用するものがある。あるいは、薄手の不織布（例えば、特許文献２参照）にコルゲート・ハニカムあるいはプリーツ加工行ったものが、蒸散素子として用いられている。また、薄手の不織布に開孔を設け、通気性、比表面積を増やし、加湿効率を上げた商品がある。これらの商品には、親水処理、抗菌・防かび処理を行い、耐久性を付与する試みがなされている。

通常、蒸散素子を用いる加湿機あるいは加湿機能を有する機器においては、初期の加湿性能は優れているが、繰り返しの使用により蒸散素子自体の吸水性が劣化すること、水中の金属イオン、不純物等が蒸散素子を構成する不織布に沈着し、不織布の多孔性が失われ、風量が低下することおよび不織布の吸水性が劣化することが原因で、性能が低下する問題があった。

不織布を改良し、保液性や吸水性を改善する試みや、蒸散素子の乾燥を防ぎ、無機物の析出を防ぐ試みはなされているが、蒸散素子の構造による取り組みはまだ十分ではない。

通気性に優れることから、波型不織布と平板不織布を組み合わせた蒸散素子（例えば、特許文献３参照）においては、両方の不織布の通水経路が異なるにもかかわらず、同一材料が使用されていて、平板不織布の吸い上げ速度を、波型不織布が阻害し、高さ方向の吸い上げ速度が遅くなり、素子の性能を十分発揮できない課題が残る。

特開平１−２８３１２９号公報特開平８−１５９５２６公報特開２００３−２６２３６７号公報

本発明は、加湿量と耐久性に優れた蒸散素子を提供することを目的とするものである。

すなわち、本発明は、表面に１つ以上の連続あるいは不連続の溝を有する親水性異形断面繊維、熱接着性繊維を含有し、前記熱接着性繊維により、構成繊維が接着されている吸水性不織布を波型に加工した波型不織布と前記の吸水性不織布の１．２〜２．０倍の質量を有する平板吸水性不織布を接着して形成された通気経路を有する吸水性材料からなることを特徴とする蒸散素子である。

本発明者は、上記課題解決するため鋭意検討を行った。その結果、図１の蒸散素子において、符号１の波型不織布と符号２の平板吸水性不織布の両方の目付けを共に上げることなく、平板吸水性不織布の目付けを変えて、異なる挙動をとり、異なる形状の吸水性不織布を組み合わせることによって、通気性の低下なく、加湿量が増加し、カルシウム等の無機物の析出による性能低下が軽減され、しかも、黒ずみの原因となるカビの発生が抑制されることを見出した。本発明は、これらの知見をもとに達成されたものである。

蒸散素子

以下、本発明について詳細に説明する。

まず、本発明で使用する繊維の役割につき説明を行う。本発明の吸水性不織布や波型不織布で使用する表面に１つ以上の連続あるいは不連続の溝を有する親水性異形断面繊維とは（以下、「異形断面繊維」と略す。）は、表面に形成された溝が通水経路となり水を運ぶ役割がある。熱接着性繊維は構成する繊維を接着により結合させ、吸水性不織布に強度を付与し、吸水性不織布が吸水したとき、該シートが膨潤し、厚みが変化するのを抑制する。また、波型加工時の型をつきやすくする。

さらに、本発明で使用する繊維材料について、詳細に説明する。本発明で用いる異形断面繊維とは、親水性で、表面に少なくとも１つ以上の連続あるいは不連続の溝を有するものである。溝の形状に特に制限はなく、断面形状がＴ型、Ｙ型、Ｕ型、星型などのものであれば、凹部が溝の役割をはたし得るし、単にストリーク状の溝を有するものであっても良い。

異形断面繊維の種類としては、親水性を有するものであれば特に限定されるものではなく、ポリビニルアルコール系繊維、再生繊維、アセテート繊維、ポリアミド系繊維、エチレンビニルアルコール系繊維、天然木材パルプ、非木材系天然繊維など、あるいはコロナ放電処理やプラズマ処理などによる表面改質、アクリル酸などの親水性化合物のグラフト重合、多孔質化などによって親水性を付与された繊維などを、単独あるいは複数混合して使用することができる。通水経路を構成する異形断面繊維自体が親水性を有し、特に平板吸水性不織布に優れた吸水性を付与することが、本発明の特徴の１つである。

異形断面繊維の繊維径は、３〜２０μｍが好ましい。３μｍ未満では、吸水性不織布が緻密になり、吸水性不織布内における繊維間の通水経路が減少する場合がある。また、２０μｍを超えて大きいと、空隙は確保されるが、繊維間隔が広くなり、複数の繊維による細孔形成が抑制され、毛細管現象によって水が進行することが阻害されるため、吸水性が低下する場合がある。

次に、熱接着性繊維について説明する。本発明で用いられる熱接着性繊維としては、熱溶融性繊維あるいは熱水溶解性繊維が例示される。熱溶融性繊維は、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどの合成樹脂から選ばれた繊維状のもので、合成樹脂の融点以上の温度で処理することによって合成樹脂が溶融し、接着し、強度を発現するものである。熱水溶解性繊維は、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコールなどの合成樹脂から選ばれた繊維状のもので、加熱により含水状態のウェブを乾燥させる工程で、水温の上昇によって溶解し、ウェブが乾燥することで接する繊維と接着し、強度を発現するものである。これにより、吸水性不織布の強度・剛性維持だけでなく、波型不織布への加工を潤滑に行うことができる。

本発明において、異形断面繊維とバインダー繊維の配合は吸水性が発現する任意の比率を選ぶことができるが、異形断面繊維の含有量は、不織布の２０質量％以上であることが好ましい。熱接着性繊維の含有量は、不織布の１０〜４０質量％が好ましい。

吸水性不織布の製造方法について特に制限はない。不織布の製法としてはスパンボンド法、メルトブロー法、乾式法（サーマルボンド法、レジンボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法、ステッチボンド法）、湿式法等が例示されるが、複数の繊維を任意の方法で混合する必要があることから、乾式法および湿式法が好ましく、必要に応じて、これらの複数の方法を組み合わせることができる。

中でも、湿式法は本発明で主として使用する異形断面繊維と他の繊維を均一に混合できるので目付け分布が均一で、吸水性のむらが少なく、もっとも好ましい方法である。

上記方法で得られた、波型の吸水性不織布の目付けは７０〜２００ｇ／ｍ^２が好ましい。７０ｇ／ｍ^２より小さいと剛度が小さくなるので、波型加工が難しいため好ましくない。２００ｇ／ｍ^２より大きいと厚みが大きくなり、蒸散素子の通気度が低下するので好ましくない。平板不織布の目付けは、本発明において、１００〜２５０ｇ／ｍ^２が好ましい。１００ｇ／ｍ^２より小さいと、吸い上げ速度が波型不織布に影響を受け好ましくない。２５０ｇ／ｍ^２より大きいと、厚みが大きくなり、蒸散素子の通気度が低下するので好ましくない。

本発明において、図１に例示される蒸散素子における波型不織布１と平板吸水性不織布２の役割を以下に示す。平板吸水性不織布１は、蒸散させる水を多量かつできるだけ早く吸い上げる役目がある（吸い上げ方向：符号３）。一方、波型不織布２は、平板吸水性不織布１に比べて吸い上げ経路が長く、吸い上げが遅れるため、接着している平板吸水性不織布１からも水を得ることとなる。

このような構成では、蒸散素子内での吸水バランスが十分に発揮されず、各不織布表面が乾燥し、カルシウム等の無機物の析出が早くなり、蒸散素子の寿命が短くなる。通常、不織布は後述する抗菌防黴剤で処理されているが、析出した無機物上にカビの発生が見られ、異臭の原因となる。

このような早期乾燥によるトラブルを未然に防ぐため、上記吸水性不織布の役割を解析し、平板状吸水性不織布の質量を波型不織布の１．２〜２．０倍にすることで、過剰な通気性の低下を招くことなく、必要量の水をすばやく波型不織布にも提供することができる。１．２倍より小さいと、蒸散素子としての吸水性が十分ではなく、寿命が短くなる。２．０倍より大きくなると、寿命は向上するが、通気性が低下し、加湿量の向上が望めない。より好ましくは１．３〜２．０倍であり、さらに好ましくは１．５〜１．８倍である。

本発明の用途においては、抗菌防黴剤を使用することが一般的である。本発明に係わる抗菌防黴剤とは、細菌類に対して有効な抗菌作用と黴類に対して有効な防黴作用を併せ持ち、好ましくは抗ウイルス性を有する薬剤であり、例えば細菌類の繁殖を抑制または死滅させ、かつ黴類の繁殖または発芽を抑制するなどの効果を発現するものである。具体的には、ベンズイミダゾール系、イソチアゾリン系、ピリチオン系、有機ヒ素系、有機銅系、有機ヨード系、有機銀系などの合成抗菌防黴剤やポリフェノール等の天然系抗菌防黴剤が挙げられる。

本発明で用いる吸水性不織布に抗菌防黴剤を担持させる方法の一例としては、上記の吸水性不織布にバインダーを利用して塗工または含浸するなどの方法によって抗菌防黴剤を担持させる方法、および基材の原料となる樹脂や金属などに練り混みなどの手段によって担持する方法が挙げられる。また、上記の方法以外に湿式法における内添のように、原料繊維をシート化する過程で、抗菌防黴剤を内添担持させる方法が挙げられる。

抗菌防黴剤を吸水性不織布に担持させるには、吸水性不織布との反応により定着させること、あるいは接着剤を用いて定着させる方法が挙げられる。接着剤としては、水系、溶剤系などの液状のもの、粉体状のもの、繊維状のものが挙げられる。

具体的には、液状のものとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のラテックス、アクリル酸エステル、塩化ビニル、酢酸ビニル、スチレン、エチレン、ポリビニルアルコール、これらの共重合体のエマルジョン等の有機系バインダー、アルミナゾル、シリカゾル、水ガラス等の無機系バインダーが挙げられる。粉体状のものとしてはホットメルト系樹脂が挙げられる。繊維状のものとしては、不織布の構成繊維を溶融させ抗菌防黴剤を融着させる方法、フィブリル化繊維などによる凝集体により定着させる方法が挙げられる。これらの中から吸水性を阻害しないものを適宜使用することができる。

本発明の蒸散素子は、波形不織布と平板吸水性不織布とを接着して形成された通気経路を有する吸水性材料からなる。得られた吸水性不織布の波型加工に関して説明する。コルゲーターもしくはプリーツマシンを用いて、波型加工することができる。コルゲート形状に関して説明する。コルゲート形状の吸水性材料は、ＪＩＳＺ１５１６記載の「外装用段ボール」に準拠して作製される。例えば、平板形状のライナー上に、波状のフルート中しんを接合した片段ボールを順次接着剤で積層させて、任意の寸法にトリミングして、コルゲートブロックを作製する。このコルゲートブロックのライナー面に対して、垂直あるいは一定の角度で斜めに切断してコルゲート状の吸水性材料とすることができ、水を吸い上げた状態にて、この切断面に空気を当て、吸水性材料内部に通風させることによって、加湿した空気を外部に提供することができる。

フルート中しんの山の間隔は１ｍｍ以上であることが好ましく、山の高さは１ｍｍ以上とすることが好ましい。この範囲内であれば、所望する加湿量・通気量により、任意に選択することができる。

プリーツ形状の波形不織布は、プリーツマシンによっていわゆるヒダ折り加工することにより製造することができる。山の高さは、好ましくは１０〜１００ｍｍの範囲で、ピッチは任意の範囲で、所望する加湿量・通気量により、任意に選択することができる。このプリーツ形状の波形不織布と平形親水性不織布とを積層して、吸水性材料とすることができる。

以上に述べた吸水性材料は、単層で用いても良いし、あるいは複数層を積層するなどして組み合わせて用いることも可能である。吸水性材料の形状を枠によって維持補強することも可能である。枠の材質としては、吸水性材料で使用したのと同材質の吸水性不織布であっても良いし、あるいは蒸散素子の性能を阻害しないものであれば問題はなく使用できる。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、本実施例に限定されるものではない。実施例中の「部」および「％」は、各々「質量部」および「質量％」であることを意味する。

本発明における評価方法について以下に説明する。

＜吸水性：吸水速度＞
吸水性不織布を、幅２０ｍｍ、長さ２５０ｍｍに裁断した後、試験片の一端１０ｍｍを２０℃の純水に浸漬し、１０分間に水が試験片中を水面より上昇した距離（ｍｍ）を求めた。

＜初期加湿量＞
加湿器用エレメントを、国産の６００ｇ／時間クラスの気化式加湿器に装着し、２０℃、３０％ＲＨの条件にて、連続運転を行い、加湿器運転開始後１時間後から７時間後までの６時間に、水が減った質量を測定し、時間当たりの加湿量とした。なお、用水は埼玉県三郷市の三菱製紙株式会社、フィルター事業室の水道水を用いた。

＜経時加湿量＞
３０日連続運転時後の加湿量を上記方法で測定した。

＜無機物付着＞
無機物の付着量を目視にて判断した。

＜黒ずみ＞
無機物上の黒ずみの発生状態を目視にて判断した。

実施例１〜３、比較例１〜２
繊維径１２μｍ、繊維長５ｍｍのビスコースレーヨン繊維（異形断面繊維）７０質量％、繊維径１７μｍ、繊維長５ｍｍの芯鞘タイプ熱接着性繊維（１１０℃で溶融）２０質量％、抗菌防黴剤として、以下のパルプ状抗菌防黴剤１０質量％を混合し、湿式法にて表１の吸水性不織布を得た。

＜パルプ状抗菌防黴剤の調製法＞
カルボキシメチル基置換度０．２２（ＤＳ＝０．２２）のカルボキシメチルセルロース化パルプ（ＣＭＣパルプ）の分散液（固形分１０００ｇ）に硝酸銀０．５モルを加え、ｐＨを５．５に調節してから、３０分間攪拌する。０．１モル／リットルの２−メルカプトピリジン−Ｎ−オキシドナトリウム液を、該ＣＭＣパルプ分散液に加えられた硝酸銀と等モル相当量を添加した。さらに、３０分間攪拌してから、硫酸でｐＨを４まで下げた後、脱水し、再び５００ｍｌの水を加え、攪拌水洗して脱水し、パルプ状の抗菌防黴剤を得た。

＜蒸散素子製造方法＞
表１の吸水性不織布を中しんおよびライナーに用いて、ＪＩＳＺ１５１６「外装用段ボール」に準拠して、ピッチ６．５ｍｍ、高さ３ｍｍで片面段ボールを形成し、該片面段ボールを積層接着してコルゲート構造体とした。これを１００ｍｍ幅×１７５ｍｍ高さ×５０ｍｍ厚にトリミングし、蒸散素子とした。

＜結果評価＞
表１より、本発明の蒸散素子は加湿量に優れ、耐久性に優れていることが判る。

本発明の蒸散素子は、加湿量、耐久性に優れ、加湿器用吸水材、水蒸散板だけでなく、結露吸水材、調湿板、濾過材などの広範な分野で活用することができる。

１波型不織布
２平板吸水性不織布
３吸水方向（液体を吸い上げる方向）
４通気方向（空気が通過する方向）

Claims

表面に１つ以上の連続あるいは不連続の溝を有する親水性異形断面繊維および熱接着性繊維を構成繊維として少なくとも含有し、前記熱接着性繊維によって構成繊維が接着されている吸水性不織布を波型に加工した波型不織布と、前記の吸水性不織布の１．２〜２．０倍の質量を有する平板吸水性不織布とを接着して形成された通気経路を有する吸水性材料からなることを特徴とする蒸散素子。