JP4920895B2 - 抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材 - Google Patents

Description

本発明は、環境中のハウスダスト、ダニ、花粉などに由来するアレルゲンを捕捉し不活性化するための、抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材に関するものである。

喘息やアトピー性皮膚炎などのアレルギー活性疾患は、長年にわたり、多くの人が悩まされてきたものである。これらのアレルギー活性疾患の原因物質（以下アレルゲンと称す。）の代表的なものとしては、屋内に棲息するダニやペットの毛、花粉などがよく知られている。現在、アレルギー患者の治療には主に薬物療法が適用されているが、一方、原因物質であるアレルゲンを患者自身の生活環境から除去することも、患者をアレルゲンへの暴露から直接守るという合理的な手段である。このようなアレルゲン除去による症状改善は、日本の他、ヨーロッパやアメリカにおいても報告がなされている。

従来、空気清浄機のようにエアフィルターを用いて環境中に存在するハウスダスト、ダニ、花粉等のアレルゲンをろ過し捕集する方法が検討されてきている。しかし、エアフィルターに捕集されたアレルゲンは、アレルギー活性を保持しているため、エアフィルターを処理するときにアレルゲンが再飛散して、アレルギー患者に被爆する危険性を有している。そのため、確実にアレルゲンを除去するためにはアレルゲンをエアフィルターで捕捉した際に、アレルゲンを不活性化する必要がある。

そこで、アレルゲンのアレルギー活性を低減あるいは不活性化させるための薬剤に関して種々の提案が行われている。例えば、特許文献１は、タンニン酸をアレルゲンの不活性化剤として使用する方法、特許文献２は、茶抽出物、ハイドロキシアパタイト、エピカテキン、エピガロカテキン、エピカテキンガレート、エピガロカテキンガレート、没食子酸及び没食子酸と炭素数１から４までのアルコールとのエステルをアレルゲンの不活性化剤として使用する方法を提案している。しかし、これらのアレルゲン不活性化剤は、通常はその水溶液をベースとした製剤を、環境中に噴霧し不活性化させるものであり、アレルゲンの不活性化反応には水分が必須である。従って、このようなアレルゲン不活性化剤をエアフィルター材に加工した場合には、水分がないためにアレルゲンをエアフィルター上に捕捉しても不活性化させることができない。また、水分を噴霧等によって補給した場合にも、水分が経時的に蒸散、気化するために効果を持続させることは困難である。

また、特許文献３は、アレルゲン不活性化剤と吸湿性組成物からなる薬剤を含有するエアフィルター材およびシートを提案している。吸湿性組成物として、アルカリ土類金属塩を使用することにより、吸湿性の他にアルカリ土類金属塩自体によるアレルゲン不活性化効果を作用させて不活性化性能を向上できる画期的な方法である。しかし、このような薬剤を不織布等の濾材へ含有させる加工を施すと、不織布の成形に使用されたバインダー成分が、吸湿性組成物と反応してしまうため、アレルゲン不活性化性能の低下を招くことが、本発明者らの研究の結果、明らかとなった。

また、上記薬剤を濾材に加工するとアレルゲン不活性化剤のポリフェノール化合物が光によって変色することにより、濾材がまだらに黄変するため、空気清浄機等に使用するエアフィルター材へ使用は、品質への誤解を招きかねず難しい状況であった。また、従来のようなポリエステル製フェルトでは、圧力損失が高すぎるため、実際の空気清浄機等のエアフィルター材として使用できないなどの支障もあった。

さらに、特許文献４は、合成ポリフェノールと吸湿性ポリマーを不織布に加工して抗アレルゲン性を有するエアフィルターが開示されている。しかし、水分を含ませるために吸湿性ポリマーを用いるためにコストが高い不具合がある上に、吸湿性ポリマー自体には、アルカリ土類金属塩と違い、アレルゲン不活性化効果がないので、性能面で落ちる。またポリフェノールも吸湿性ポリマーも合成物であることから環境的には望ましくない。吸湿性ポリマーの代わりに無機親水性素材等も挙げられているが、その場合は特許文献３と同様にバインダー成分と反応してしまい性能を低下する虞がある。

そのため、アルカリ土類金属塩により吸湿性を付与しながら、そのアレルゲン不活性化効果を落とすことなく空気清浄機等のエアフィルターに使える抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材の開発が望まれていた。
特開昭６１−４４８２１号公報 特開平６−２７９２７３号公報 特開２００２−３２６９４４号公報 特開２００４−２９０９２２号公報

本発明の目的は、上記問題点を鑑みて、アレルゲン不活性化性能が高く、空気清浄機等のエアフィルターに好適に使用することができる抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材を提供することにある。

上記目的を達成する抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材は、アルカリ土類金属塩と反応するバインダーを含まない布帛に、ポリフェノール化合物およびアルカリ土類金属塩を含有させた構成からなる抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材であって、前記布帛が、低融点の熱可塑性樹脂の繊維及び高融点の熱可塑性樹脂の繊維で構成された複合繊維からなり、前記低融点の熱可塑性樹脂の繊維同士を熱融着させて成形された不織布であることを特徴とするものである。

本発明の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材は、バインダーを含まない布帛をフィルター基材としているため、ポリフェノール化合物およびアルカリ土類金属塩を抗アレルゲン剤として含有させていても、バインダーによりアルカリ土類金属塩がその機能を阻害されることがなく、優れたアレルゲン不活性化性能を奏することができる。

本発明において、抗アレルゲンとはアレルゲンを除去するだけでなく不活性化する性能を有することを言う。

また、エアフィルター用濾材とは、空気清浄機や空調、キャビン、プリンター等へ使用される空気清浄用の集塵・脱臭用途のエアフィルターに使用する濾材を言う。

さらに、バインダーとは、布帛の基材である繊維以外の油剤、接着剤または表面処理剤を言う。

本発明において、ポリフェノール化合物およびアルカリ土類金属塩は、抗アレルゲン剤として機能して、アレルゲンを不活性化するものである。

本発明で使用する布帛は、繊維材料を使用したシート状物であり、エアフィルター用濾材として使用できるものである。本発明では、布帛として圧力損失の調整が容易で、かつ低コストでの生産が有利な不織布を使用する。

本発明で使用する不織布は、バインダーを使用しないで成布されるものであり、繊維間熱融着法で成形される。従って所謂ケミカルボンド法は含まれない。

ケミカルボンド法は、乾式または湿式で、バインダーを使用して繊維を接着して不織布を成形する製法である。しかし、アクリル系のバインダー等を用いて繊維間を結合させようとすると、アルカリ土類金属塩が、アクリル系バインダーを硬化させてしまうため、同浴で含浸させることができない。また、ケミカルボンド法により不織布を製布してから、抗アレルゲン剤を担持させる方法もあるが、この場合でも一部のアルカリ土類金属塩が、バインダー成分と反応してしまい、アルカリ土類金属塩の抗アレルゲン効果が低減してしまう。

一般に、直接製布法とは、熱可塑性樹脂を溶融紡糸するとき、その紡出繊維が冷却固化しない間にシート状に捕集し、その半溶融状態の繊維同士を自己接着させる不織布の製布法をいう。この直接製布法には、スパンボンド法およびメルトブロー法などがある。

スパンボンド法は、溶融紡糸した連続繊維を、そのままネットコンベア上に捕集して自己融着させるので、構成繊維が連続繊維から形成されているのが特徴である。これに対して、メルトブロー法は、溶融紡糸時に、紡糸ノズルの出口に高温・高圧の空気流を噴射して繊維を延伸かつ開繊しながら、ネットコンベア上に捕集するので、構成繊維が短繊維化、かつ極細繊維から形成されされているのが特徴である。

繊維間熱融着法は、構成樹脂の全部または一部に低融点熱可塑性樹脂を使用し、この繊維を好ましくは、短繊維化してシート状にし、これに熱を加えて繊維相互を融着させる不織布の製布法である。前記スパンボンド法やメルトブロー法も繊維間熱融着法の一種であるが、代表的には、溶融紡糸後に一旦固化した繊維を使用した繊維を使用して製布する不織布の製布法を、サーマルボンド法という。

繊維間熱融着法に使用される繊維としては、低融点と高融点の熱可塑性樹脂の芯鞘型複合繊維、サイドバイサイド型複合繊維が挙げられる。芯鞘型複合繊維の場合は、鞘側に低融点の熱可塑性樹脂が配置される。

繊維間絡合法は、短繊維をシート状のウェブとし、その短繊維相互を機械的に絡合させて製布する製布法である。繊維間絡合法には、ステッチボンド法とニードルパンチ法がある。ニードルパンチ法は、ウェッブを針を厚さ方向に突き刺しながら繊維間を絡合する製布法である。ステッチボンド法は、ウェッブを連続繊維を用いて縫い合わせる不織布の製法である。

本発明に使用する不織布は、目付が、ハウスダスト、花粉などの空気中に浮遊するアレルゲンを捕捉する程度のものであればよく、好ましくは５〜２００ｇ／ｍ^２、より好ましくは２０〜１２０ｇ／ｍ^２である。不織布の目付が、上記範囲未満であるとエアフィルターとしての捕集効率が低下する傾向があり、上記範囲を超えると圧力損失が高くなるため、好ましくない。

本発明に使用する抗アレルゲン剤は、ポリフェノール化合物とアルカリ土類金属塩を必須成分とするものである。

本発明において、ポリフェノール化合物は、タンニン酸、ガロタンニン、エピカテキンガレート、エピカテキン、エピガロカテキン、エピガロカテキンガレート、ポリ−４−ビニルフェノールのような合成ポリフェノールを使用することが好ましく、なかでもタンニン酸を使用することがより好ましい。

本発明において、アルカリ土類金属塩は、抗アレルゲン剤としての役割を果たすとともに、吸湿性物質として、アレルゲン不活性化反応の反応場に水を与える役目を果たすものである。アルカリ土類金属塩は、カルシウムの塩化物または硫酸塩等を好ましく用いることができ、なかでも塩化カルシウムが好ましい。

本発明において、ポリフェノール化合物およびアルカリ土類金属塩の含有量は、濾材重量に対して、０．１〜５重量％であることが好ましい。抗アレルゲン剤の含有量が上記未満であると抗アレルゲン作用が十分に発揮できない傾向があり、上記範囲を超えると不織布が目詰まりを起こしやすくエアフィルターの圧力損失が大きくなる傾向があることから、好ましくない。また、ポリフェノール化合物のなかでも、タンニン酸の含有量が多くなると異臭を発したり光により酸化され濾材が変色したりするため好ましくない。

タンニン酸による濾材の変色は、一般のユーザーには性能に疑念を与えるなどの誤解を生じる場合がある。このような誤解を与えない対策としては、不織布を、着色剤を使用して予め着色することが好ましい。着色によりタンニン酸による変色を目立たなくすることができる。例えば、水溶性アゾ系染料は、タンニン酸や塩化カルシウム等と反応せずに同浴で加工できるため着色剤として好ましい。

本発明の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材の製造方法は、特に制限がないが、好ましくは、ポリフェノール化合物およびアルカリ土類金属塩、必要に応じて着色剤を、水等の溶媒に分散させた溶剤を調製し、この溶剤に基材である不織布を、浸透法、湿式ロール法、スプレー法、プリント式結合法等により含浸させた後、乾燥することにより、製造することができる。ポリフェノール化合物およびアルカリ土類金属塩の含有量は、溶剤濃度や、各塗布方法の条件調整等より制御することができる。

本発明の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材は、バインダーを使用しない不織布からなる布帛に、ポリフェノール化合物およびアルカリ土類金属塩を含有させるものであり、アルカリ土類金属塩が、吸湿性を有しアレルゲンの不活性化に必要な水分を補給するとともに、アルカリ土類金属塩自身がアレルゲン不活性化の機能を有するものである。これにより、ポリフェノール化合物およびアルカリ土類金属塩の両方が、アレルゲン不活性化剤として機能するとともに、必要な水分もアルカリ土類金属塩から補給することができる。さらに、エアフィルター濾材に、バインダーを使用しない不織布を用いることから、バインダーがアルカリ土類金属塩の機能を阻害することもない。

以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、本発明は、以下の記載に何ら限定して解釈されるものではない。

なお、エアフィルター用濾材のアレルゲン不活性化性能は、以下の方法により評価した。
試料となるエアフィルター用濾材２５ｃｍ^２を、アレルゲンとしてＤｅｒ ｆ１（コナヒョウダニ由来）の２００ｎｇ／ｍｌの溶液に浸けた後、取り出して、１２時間経過後に、濾材に付着するアレルゲン（Ｄｅｒ ｆ１）における不活性化の程度を酵素免疫測定法（ＥＬＩＳＡ法）により測定した。
（１）バインダーによるアレルゲン不活性化性能の影響

実施例１
ポリプロピレン（芯）とポリエチレン（鞘）を芯鞘構造に溶融紡糸して得たの繊維を、短繊維にした後、これをウェブにし、バインダーを使うことなくサーマルボンド法で鞘のポリエチレン同士を熱融着して、目付２０ｇ／ｍ^２の不織布として製布した。この不織布にタンニン酸および塩化カルシウムの混合物（重量比１：１の混合物）を１．０ｇ／ｍ^２含浸させて、本発明の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材を得た。

得られた濾材のアレルゲン不活性化性能を測定した。その結果を、表１に示す。本発明の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材は、ダニアレルゲンを９４％以上不活性化する優れた効果があることが認められた。

比較例１
ポリエステル繊維とポリビニルアルコール繊維との短繊維にアクリルバインダーを混合して、シート状に広げ、このシートからケミカルボンド法で目付６０ｇ／ｍ^２の不織布を製布した。この不織布にタンニン酸および塩化カルシウムの混合物（重量比１：１の混合物）を５．０ｇ／ｍ^２含浸させて、対象の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材を得た。この濾材のアレルゲン不活性化性能を測定し、その結果を表１に示す。

表１に示す結果の通り、バインダーを使用した不織布（比較例１）では抗アレルゲン剤使用量が、単位面積当たり実施例１に比べて多いにも関わらず、アレルゲン不活性化性能が低く、バインダーがアレルゲン不活性化性能を低下させていることが分かる。
（２）抗アレルゲン剤の含有量の最適化

実施例２
実施例１で得られた抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材にエアーを通気し、下流側で臭いを確認した。また、光を１２時間当てて不織布の変色度合いを確認した。その結果を表２に示す。

実施例３
タンニン酸および塩化カルシウムの重量比１：１の混合物を２．０ｇ／ｍ^２含浸させたこと以外は、実施例１と同様にして、抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材を得た。

得られた濾材のアレルゲン不活性化性能を測定し、さらに、この濾材にエアーを通気し、下流側で臭いを確認した。また、光を１２時間当てて不織布の変色度合いを確認した。その結果を表２に示す。

実施例２および実施例３どちらもアレルゲン不活性化性が、ダニアレルゲンＤｅｒ ｆ１不活性化性能が９４％以上であり、ともに高い性能を有することが認められた。しかし、表２に示す結果の通り、抗アレルゲン剤の含有量が多くなると変色・臭気の問題が発生し、また薬剤担持量を増やすことからコスト的にも不利になり、抗アレルゲン剤の含有量は濾材重量に対して、５重量％以下であることが好ましい。
（３）市販品との比較

比較例２
ナショナルの空気清浄機Ｆ−Ｐ１２ＤＹに使用されている市販品のエアフィルター濾材（アレルゲン不活性化エアフィルター“アレルバスター”）を、実施例１と同様にして、この濾材２５ｃｍ^２をダニ抗原Ｄｅｒ ｆ１液２００ｎｇ／ｍｌの溶液に浸け、ＥＬＩＳＡ法にて測定した。

その結果、市販品のエアフィルター濾材におけるダニアレルゲンＤｅｒ ｆ１不活性化性能は、３％であった。

本発明による濾材はアレルゲン不活性化性能が市販品に比べ高く、エアフィルター用途に適していることが分かる。

Claims (6)

1. アルカリ土類金属塩と反応するバインダーを含まない布帛に、ポリフェノール化合物およびアルカリ土類金属塩を含有させた構成からなる抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材であって、前記布帛が、低融点の熱可塑性樹脂の繊維及び高融点の熱可塑性樹脂の繊維で構成された複合繊維からなり、前記低融点の熱可塑性樹脂の繊維同士を熱融着させて成形された不織布である抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材。
2. 前記複合繊維が、芯鞘型複合繊維又はサイドバイサイド型複合繊維である請求項１記載の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材。
3. 前記ポリフェノール化合物およびアルカリ土類金属塩の合計含量が、濾材重量に対して０．１〜５重量％である請求項１又は２に記載の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材。
4. 前記ポリフェノール化合物がタンニン酸であり、前記アルカリ土類金属塩が塩化カルシウムである請求項１〜３のいずれかに記載の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材。
5. 前記濾材が、着色剤により、着色された請求項１〜４のいずれかに記載の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材。
6. 前記着色剤が、水溶性アゾ系染料である請求項５に記載の抗アレルゲン加工エアフィルター用濾材。