JP3420699B2 - 機能性エアフィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエアコンや空気清浄
機などの通気口などに取り付けて使用するエアフィルタ
であって、詳しくは黴や雑菌等の繁殖を抑制する衛生機
能を長期間有効に維持でき、また安全性が高く、脱臭性
を具備する機能性エアフィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の健康指向の高まりにあって、抗菌
グッズなる商品が多く市場に出回っている。そして、こ
うした傾向は消費者の手が直接に触れるものに限られる
ものではなく、例えば、現在では生活必需品ともなって
いるエアコンや空気清浄機のエアフィルタにおいても黴
や雑菌の繁殖抑制処理がなされ、さらに空気と接触する
使用方法から脱臭機能を付与して、効果的に清浄な空気
にする試みがある。

【０００３】この種のエアフィルタは一般的には熱可塑
性樹脂製のモノフィラメントからなる編織物であって、
モノフィラメント紡糸段階で材料樹脂中に抗菌性を有す
る化合物、例えば有機ハロゲン化合物、不飽和カルボニ
ル化合物、アミド系化合物、トリアゾール系化合物など
を適量練り込んで成形したものである。しかしこれら化
合物は一般的には耐熱性に劣っているため、溶融紡糸時
の加熱温度により分解変質することがあり、特別な原料
樹脂を使用して成形温度をできる限り低く抑えるなど、
特別な配慮が必要なことが多い。また紡糸されたもの
は、専らフィラメント表面に露出した粒体が溶出して抗
菌性が発揮されるものであるため、経時的な安定効果の
点で問題があると共に、化合物のなかには安全性に疑問
視されるものも存在している。抗菌性化合物として、
銀、銅、亜鉛などの金属イオンによる抗菌効果を利用し
たものもあり、これは安全性の面では優れたものといえ
るが、金属の表面酸化によって抗菌効果が滅失すること
があり、やはり経時的な安定効果は期待できない。

【０００４】一般的に脱臭の手段としては、脱臭剤を噴
霧して異臭の基になるアンモニアやホルムアルデヒドな
どの物質と化学反応で中和させる方法と、脱臭剤に接触
させて吸着する方法に大別されるが、エアフィルタにお
いてはその空気の流れの中に配置する使用方法から専ら
後者の方法によるものである。したがって、用いる脱臭
剤は、多孔質粉粒体の形状を有する活性炭、ゼオライ
ト、炭酸カルシウムなどであり、この多孔質粉粒体は熱
可塑性樹脂に配合してモノフィラメントを成形すると、
フィラメント表層に露出する一部の微孔のみが吸着作用
を有しているの止まり、脱臭機能として効率的でない
し、また長期間の使用で吸着性能が著しく低下する点で
問題となっている。

【０００５】一般的なモノフィラメントの紡糸におい
て、抗菌性化合物や脱臭剤などの添加剤は、原料樹脂中
に配合させる場合に、押出機に直接または予めマスター
バッチとして所定濃度になるように投入されるのが定法
であって、添加剤の配合量が少ない仕様であれば樹脂中
への均一な分散が困難であったり、一方、添加剤配合量
が多い仕様であればモノフィラメントの物性低下、特に
強伸度の低下が起こりやすく、編織成工程に何らかの付
帯設備が必要となったり、また完成したエアフィルタの
耐久性が不充分であるなど、製造上と品質上の両面で問
題点が指摘されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、生産
性良好に繊維材料を紡糸して、また編織成の効率に優れ
たものとして製造上の問題点を解決し、さらに得られる
製品としても、長期間にわたって黴や雑菌の繁殖を抑制
する充分な機能を維持することができ、衛生的で安全性
の高く、かつ脱臭性を有する機能性エアフィルタを提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本発明は、熱可塑性樹
脂に対して抗菌性および脱臭性を有するシリカ、アルミ
ナ及び酸化チタンを主成分とする機能セラミックを配合
した組成物から紡糸した繊維材料を用いた編織物からな
ることを特徴とする機能性エアフィルタである。

【０００８】そして好ましくは、繊維材料の樹脂重量に
対して、機能セラミックの配合量が０.２〜５.０重量％
であり、また繊維材料としては、芯層および鞘層による
複合構造を有し、少なくとも鞘層には機能セラミックを
含有する複合モノフィラメントであり、さらには編織物
が、繊度８０〜５００drの繊維材料からなる蜂巣織構造
体であることを特徴とする抗菌性エアフィルタである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のエアフィルタを構成する
繊維材料に用いられる熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン
系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ
アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル
系樹脂などが使用可能であるが、比較的に低廉でありな
がら連続生産での安定品質を維持できるものとしてポリ
オレフィン系樹脂が好ましい。具体的にはポリプロピレ
ン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度
ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−
プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、
エチレン−アクリル酸エステル共重合体などの単独また
は組み合わせた樹脂組成物である。なかでもポリプロピ
レンはフィラメントとしての機械的強力に優れており好
適に採用される。

【００１０】本発明において使用される機能性セラミッ
クは、シリカ、アルミナ及び酸化チタンを主成分として
焼成したもの、またこれらに銀、亜鉛、ニッケルなどの
金属や金属塩を担持あるいは配合したものである。この
種のセラミックについては、近年、近赤外線から遠赤外
線までの領域で特定の電磁波を放射することから、これ
らを配合組み合わせることで空気中の酸素や水をイオン
化させることが可能で、この酸化・還元反応が菌体の繁
殖抑制に効果的であることが報告されている。そして機
能セラミックは、当然に耐熱性は良好で通常の樹脂溶融
温度範囲(100〜350℃)において何ら性能を低下すること
がなく、また電磁波による抗菌作用を呈するため非接触
での効果を有し、加えてアンモニアや硫化水素などの気
中汚染物を分解して脱臭効果も期待できることから、本
発明におけるエアフィルタへの使用は極めて有効なもの
といえる。

【００１１】前述の熱可塑性樹脂および機能セラミック
は、ポリオレフィン等衛生協議会による業界における自
主規制基準である「ポリオレフィン等合成樹脂製食品容
器包装に関するポジティブリスト」に合致していること
が好ましい。この基準は、食品包装素材に適応できる安
全衛生管理をシステム化する目的のもので、特定の材料
試験や溶出試験において合格する必要があり、人体に有
害な物質を含まない材料を使用していることの証となる
ものである。

【００１２】このような原材料の構成において、熱可塑
性樹脂に対して機能セラミックは０.２〜５.０重量％が
配合することが肝要である。即ち、機能セラミックがこ
れより少量であると充分な抗菌や脱臭機能が得られない
し、逆に多量であっても機能性が頭打ちとなって無用な
材料費のコスト上昇を招くと共に、樹脂中への均一分散
が困難になるなど生産性悪化の問題が生じるからであ
る。

【００１３】次に、こうした熱可塑性樹脂と機能セラミ
ックから紡糸される繊維材料としては、通常のモノフィ
ラメント、マルチフィラメント、フラットヤーン、スプ
リットヤーンなど各種形態の繊維が使用可能であるが、
充填材を配合しながらも柔軟性を維持し高強力に紡糸で
きることから、芯鞘タイプの複合モノフィラメントは好
ましい形態といえる。

【００１４】複合モノフィラメントは、二系列の押出機
と、吐出孔が略同心円として芯鞘構造をなす複合ノズル
を備えたフィラメント成形装置により、芯層成分樹脂と
鞘層成分樹脂を各々押出機に投入して、溶融状態で押し
出して、冷却した後に、熱風オーブン式、熱ロール式、
ウオーターバス式などの加熱延伸を行い、弛緩処理を施
して紡糸することができる。

【００１５】この複合モノフィラメントの場合は、少な
くとも鞘層に機能セラミックを配合する必要があり、芯
層は任意である。これは、芯層においてはフィラメント
としての機械的強力や弾性を保持するためのもので、樹
脂本来の熱延伸による物性向上の点からは他の成分を添
加しない方が好ましいが、機能セラミックの配合量その
ものが機能性に影響を及ぼす場合は、高充填のために芯
層にも配合することがあるのであって、その場合の濃度
は鞘層に比べて低く抑えることが肝要である。複合モノ
フィラメントへの抗菌性セラミックの配合量は、このよ
うな機能および必要物性を勘案して、複合モノフィラメ
ントの総樹脂重量に対して、０.２〜５.０重量％とする
ことが必要とされる。そして、芯層と鞘層の比率は、重
量比として芯：鞘は１：１〜４：１の範囲であることが
好ましい。

【００１６】芯層と鞘層に使用する熱可塑性樹脂は、同
種でも異種でも差し支えない。ただし、複合ノズルから
溶融状態で押し出す製造工程を考えた場合、融点の異な
るような異種の樹脂では、一方が必要以上の熱劣化を被
ることが想定され、安定的に押し出すためにも融点が近
似していることが好ましく、またフィラメントとして芯
鞘層間の接着力を高めるためには同種の樹脂であること
が好ましい。

【００１７】このように得られる複合モノフィラメント
を代表とする繊維材料は、編織物となってエアフィルタ
を形成するものであり、編織組織として一般的な組織、
具体的には織布にあっては平織、もじり織、模紗織、か
らみ織等、編布にあってはトリコット編、ミラニーズ
編、ラッセル編等を採用することは可能であるが、本来
エアフィルタとして要求される弾力性、柔軟性、通風
性、集埃性に加えて取扱いにおける寸法安定性の点で、
特に繊度が８０〜５００drの繊維材料からなる蜂巣織構
造体とすることが好ましい。この蜂巣織構造体とは、日
本工業規格ＪＩＳ−Ｌ０２０６^{−１９７６}の繊維用語
(織物部門)で規定されている用語であって、「変化組織
で布面にはち巣状のおうとつを織り出したもの。ます織
ともいう。」と説明されるものである。

【００１８】蜂巣織構造体は、スルザー型織機などによ
って一連に織成でき、表裏面に凹凸部が形成された立体
的な構造を特徴とするもので、本発明のエアフィルタに
おいては、経緯の織成密度として３０〜７５本/インチ
とすることが肝要である。また、前述の複合モノフィラ
メントを経緯糸の全てに用いることは抗菌および脱臭性
能の面からは好ましいが、コスト面を重視した場合には
他の繊維材料と混織することにより材料費を低減するこ
ともできる。

【００１９】

【実施例】熱可塑性樹脂としてポリプロピレン(MFR＝1.
2ｇ/10min.、密度＝0.90ｇ/cm^３）を選び、機能セラミ
ックとして株式会社日本水処理技研製のシリカ、アルミ
ナ、酸化チタンを主成分とするセラミック粉体である商
品名：セラグレーズを選び、共にポリオレフィン等衛生
協議会による業界における自主規制基準である「ポリオ
レフィン等合成樹脂製食品容器包装に関するポジティブ
リスト」に合致していることを確認した。

【００２０】これらを原材料として、次のように複合モ
ノフィラメントを紡糸した。二系列の押出機と、吐出孔
が略同心円として芯鞘構造をなす複合ノズルを備えたフ
ィラメント成形装置により、各押出機において、芯層に
はポリプロピレン単体を、鞘層にはポリプロピレンとセ
ラミック粉体を所定量配合した組成物を用いて、芯層と
鞘層の重量比が芯：鞘＝２：１としたフィラメントを形
成し、冷却した後に熱風オーブン式延伸漕により約８倍
に延伸し、次いで熱弛緩処理を施して、繊度１５０drの
複合モノフィラメントを形成した。

【００２１】この複合モノフィラメントを経緯糸に用い
てスルザー型織機によって、打込密度６０×６０本/イ
ンチ、各蜂巣構造ユニットの一辺が５.２mm、厚み２.２
mmの蜂巣織構造体物を織成し、本実施例のエアフィルタ
とした。尚、本実施例のエアフィルタは、複合モノフィ
ラメントの樹脂重量に対して、機能セラミックを０.５
重量％(鞘層樹脂に対して１.５重量％)配合した糸から
なるものを実施例１、機能セラミックを１.０重量％(鞘
層樹脂に対して３.０重量％)配合した糸からなるものを
実施例２、また機能セラミックを含まない糸からなるも
のを比較例とした。

【００２２】次のように抗菌性の試験を行い、評価結果
を表１-(Ａ)〜(Ｃ)に示す。 ・供試菌 細菌として大腸菌と黄色ブドウ球菌、真菌と
してクロカビの３種類を用いた。 ・調製 細菌は標準寒天培地にて３５℃で４８時間、真
菌はポテトデキストロース寒天培地にて２７℃で一週
間、前培養した供試菌を用いてリン酸緩衛生理食塩水に
て調製した。 ・手順 ディスク法によるものとして、検体に供試菌液
(０.５ml)を含ませた濾紙を静置し、所定時間後に取り
出し、滅菌水にて１０倍希釈系列で希釈したものを各々
培地に塗抹し、前培養と同条件にて培養後、生菌数をカ
ウントした。

【００２３】

【表１】

【００２４】また、次のように脱臭性の試験を行い、評
価結果を表２−(Ａ)，(Ｂ)に示す。 ・試験ガス アンモニアとホルムアルデヒドを対象とし
て用いた。 ・手順 試験ボックス(310×340×600mm)の中に検体を入
れ、試験ガスを注入して、撹拌ファンにてガスを安定さ
せた後、風量２.７ｍ^３/min.の送風機にて検体と反応さ
せた。所定時間経過後の残存ガス濃度を検知管にて測定
し、その値からガス除去率を算出した。

【００２５】

【表２】

【００２６】表１によれば、実施例のエアフィルタは、
抗菌性において細菌と真菌に対して共に有効に作用して
いることが確認できる。また表２によれば、実施例のエ
アフィルタは、脱臭性においてアンモニアとホルムアル
デヒドに対して共に有効に作用していることが確認でき
る。そして、実際にエアフィルタとしてオフィス内で１
年間使用した後に同様の抗菌性および脱臭性試験を行っ
たところ、機能低下の度合いは僅かであり、長期間有効
に抗菌性および脱臭性を維持できることも確認できた。

【００２７】

【発明の効果】 本発明のエアフイルタは、その原材料
として熱可塑性樹脂およびシリカ、アルミナ及び酸化チ
タンを主成分として焼成したものを代表とする機能セラ
ミックからなり、セラミックが特定の電磁波を放射する
ことで抗菌性能は非接触でも効果を発現し、また熱履歴
や経時的な機能性低下が少ないこと、加えてアンモニア
やホルムアルデヒドなどの気中汚染物を分解して脱臭効
果も期待できることから、熱可塑性樹脂の溶融紡糸によ
るエアフィルタ用の繊維化に対しても有効となる。そし
て繊維材料の形態として複合モノフィラメントを採用す
れば、効率よく安定的に製造可能で、かつ繊維としての
柔軟性と高強力を有する点からも有用で、さらにはフィ
ルタ組織として特定繊度の繊維糸条による蜂巣織構造体
とすることで、エアフィルタとしての弾力性、柔軟性、
通風性、集埃性、寸法安定性に優れたものとなり、製造
面から機能面に至るまで極めて有効なものとなり得るの
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｄ０１Ｆ 1/10 Ｄ０１Ｆ 1/10 8/06 8/06 (56)参考文献 特開 平９−309957（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−186309（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−85312（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 39/00 - 39/20

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂に対して抗菌性および脱臭
   性を有するシリカ、アルミナ及び酸化チタンを主成分と
   する機能セラミックを配合した組成物から紡糸した繊維
   材料を用いた編織物からなることを特徴とする機能性エ
   アフィルタ。
2. 【請求項２】 前記繊維材料の樹脂重量に対して、機能
   セラミックの配合量が０.２〜５.０重量％であることを
   特徴とする請求項１に記載の機能性エアフィルタ。
3. 【請求項３】 前記繊維材料が、芯層および鞘層による
   複合構造を有し、少なくとも鞘層には機能セラミックを
   含有する複合モノフィラメントであることを特徴とする
   請求項１乃至請求項２に記載の機能性エアフィルタ。
4. 【請求項４】 前記編織物が、繊度８０〜５００drの繊
   維材料からなる蜂巣織構造体であることを特徴とする請
   求項１乃至請求項３に記載の機能性エアフィルタ。