JP6076602B2 - 屋外換気口用フィルター - Google Patents

Description

本発明は、家屋等に設置された換気用ダクトにおいて、屋外側の換気口に貼り付けるフィルターに関する。

家屋等には、建築基準法により室内に新鮮な空気を取り入れたり、室内の空気を排気するための換気用ダクトを設けることが義務付けられている。換気用ダクトには、室内側の換気口と室外側の換気口があるが、外部からの視線の遮断のほか、換気用ダクトへの異物（動物、ゴミ等）の換気用ダクトへの侵入防止等を目的として、通常は室外側の換気口に図１（ａ）〜（ｃ）に示すような種々のタイプの通気性カバー（ガラリとも言う。）が設置されている。

ところが、これらの通気性カバーだけでは、外気中の花粉、黄砂、粉塵、昆虫類等を除去することができないため、これらの室内への侵入を抑制ないしは防止することにより空気を浄化するために前記カバー表面にフィルターを貼着することがある。このようなフィルターとしては、例えば住宅の壁などにある換気口の室内側に、接着剤の付いたフィルターを貼り付けることにより、換気口から侵入してくる外気の汚れや、アレルギーの原因となる花粉を取り除くことができるようにしたシール状のエアフィルターが提案されている（特許文献１）。このようなフィルターは、不織布の一方の面にアクリル系粘着剤を塗布したものが一般的に使われている。また、最近では、糊残りや貼着耐久性の面で、アクリル系粘着剤より優れたポリウレタン系粘着剤がフィルターに使用されている。

登録実用新案第３０６２８１４号

しかしながら、室外側の換気口に利用されるフィルターは、紫外線に強く曝されたり、大きな温度差を受けることに起因する問題が存在し、その点において従来のフィルターにはなお改善の余地がある。すなわち、室内よりも過酷な条件下でフィルターが使用されることから、従来の粘着剤を使用したフィルターでは粘着力の経時的な低下により使用中に被貼着体からフィルターが脱落したり、あるいはフィルターが脱落しない場合であっても使用後にフィルターを取り外した際に粘着剤が被貼着体に残る（糊残り）という問題がある。

従って、本発明の主な目的は、フィルターの脱落を防止するとともに使用後のフィルター剥離時における糊残りが低減ないしは解消できる屋外換気口用フィルターを提供することにある。

本発明者は、紫外線による粘着剤の劣化・変質に対しては、いわゆる紫外線吸収剤を粘着剤中に配合することにより容易に解決できると予想された。このため、紫外線吸収剤を市販の２液混合型ポリウレタン系粘着剤に対してメーカー指定の硬化剤を指定割合で混合したもので粘着剤層を不織布に形成したが、紫外線による粘着剤の劣化に起因する上述の糊残りの問題あるいはフィルターの脱落の問題は改善できないことが確認された。

脱落の問題に関しては、不織布のような凹凸を有する表面に市販の２液混合型ポリウレタン系粘着剤をそのまま適用しても、平滑な粘着膜を形成しえないことが起因しているものと考えられる。

一般的に、ポリウレタン系の粘着剤のコーティングのしやすさ、すなわち印刷適正については、粘着液の分子量の調整にて行える。低分子量の粘着液では粘度が低く、高分子量の粘着液では粘度が高い。比較的厚みのある粘着膜を形成したい場合は、粘度の高い高分子量の粘着液を用いるべきであるが、粘度が高いゆえ、平滑な粘着膜とするのが難しい。不織布に対しては表面の凹凸が大きいため、比較的厚い粘着膜を設ける必要がある。このような理由から、不織布に対する粘着剤の粘度を分子量にて調整するこがとりわけ重要になる。

そこで、本発明者らは、特定の分子量のポリウレタンポリオールと特定量の硬化剤とを含む粘着剤を適用することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、下記の屋外用換気口用フィルターに係る。
１． 室外側の換気口から流入する空気を浄化するために当該換気口の通気性カバーに貼り付けて使用するフィルターであって、
（１）前記フィルターは、不織布及びその不織布の一方面の全面又は一部に形成された粘着剤層を含み、
（２）前記粘着剤層は、主剤及び硬化剤を含む２液混合型ポリウレタン系粘着剤により形成されており、
（３）前記主剤は、重量平均分子量が１５０００〜２５０００のポリウレタンポリオールを含み、
（４）前記硬化剤は、前記主剤１００重量部に対して２．５〜３．５重量部含まれ、
（５）前記粘着剤層の厚みが１８０〜３００μｍである、
ことを特徴とする屋外換気口用フィルター。
２． 前記粘着剤が、主剤１００重量部に対し、紫外線吸収剤０．２５〜０．５重量部をさらに含む、前記項１に記載の屋外換気口用フィルター。
３． 不織布に対する粘着剤層の面積割合が２０〜５５％である、前記項１又は２に記載の屋外換気口用フィルター。
４． 前記硬化剤が脂肪族系多官能イソシアネート系硬化剤である、前記項１〜３のいずれかに記載の屋外換気口用フィルター。
５． 不織布が、厚み１．０〜２．０ｍｍ及び目付け２０〜４０ｇ／ｍ^２である、前記項１〜４のいずれかに記載の屋外換気口用フィルター。
６． 粘着剤層上にさらに剥離シートが積層されている、前記項１〜５のいずれかに記載の屋外換気口用フィルター。

本発明の屋外換気口用フィルターによれば、所定の分子量を有するポリウレタンポリオールとともに特定量の硬化剤を含む２液混合型ポリウレタン系粘着剤を不織布に適用していることから、当該粘着剤を室外側の換気口の通気性カバーに貼着した場合は、所定の粘着力が得られ、通気性カバーからのフィルターの脱落をより効果的に抑制ないしは防止できる一方、フィルターの取り外し時には糊残りの問題も解消することができる。

また、上記の２液混合型ポリウレタン系粘着剤にさらに紫外線吸収剤を特定量配合する場合には、紫外線下における被貼着体に対する糊残りの問題及びフィルター脱落の問題をより効果的に解消することができる。すなわち、良好な粘着性を維持し、糊残りの問題の低減化も図りながらも、紫外線に対するより高い耐久性を発揮することができる。従って、屋外換気口用フィルターが直射日光に長時間晒されるような場所に取り付けられる場合においても、より確実に所望の効果を得ることができる。

室外（屋外）に設けられている換気口（通気性カバー）の態様例を示す図である。図１（ａ）は丸型カバー付きタイプ、図１（ｂ）はカバーなしタイプ、図１（ｃ）はフード付きタイプを示す。 家屋に換気口を設ける場合の概略図を示す。 本発明の屋外換気口用フィルターを換気口の通気性カバーに貼着する状態を示す図でる。 本発明の屋外換気口用フィルターの断面構造の一例を示す図である。

本発明の屋外換気口用フィルターは、室外側の換気口から流入する空気（外気）を浄化するために当該換気口に設置されている通気性カバーに貼り付けて使用するフィルターであって、
（１）前記フィルターは、不織布及びその不織布の一方面の全面又は一部に形成された粘着剤層を含み、
（２）前記粘着剤層は、主剤及び硬化剤を含む２液混合型ポリウレタン系粘着剤により形成されており、
（３）前記主剤は、分子量が１５０００〜２５０００のポリウレタンポリオールを含み、
（４）前記硬化剤は、前記主剤１００重量部に対して２．５〜３．５重量部含まれる、
ことを特徴とする。

本発明の屋外換気口用フィルター（本発明フィルター）は、家屋等の建造物に設置された換気用ダクトにおいて、屋外側の換気口に貼り付けて使用するものである。例えば、図２に示すように、家屋の壁１に換気用ダクト２が形成され、室外側の換気口３から新鮮な空気が導入され、室内側の換気口４から室内に放出される（給気）。他方、室内の空気は室内側の換気口４に入り、室外側の換気口３から外へ排出される（排気）。図２では、換気用ダクトは１つのみ示されているが、通常は２つ以上形成され、給気と排気が同時・連続的に行うことができるようになっている。このような換気口において、特に室外側の換気口３は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すような通気性カバーで覆われている。図１（ａ）は丸型カバー付きタイプ、図１（ｂ）はカバーなしタイプ、図１（ｃ）はフード付きタイプ等を示し、いずれにも本発明フィルターを適用することができる。

より具体的には、図３に示すように、室外側の換気口に設けられている通気性カバー５の室外側から本発明フィルター３１を貼着すれば良い。この場合、貼着する通気性カバーの場所は、貼着可能な部位であれば限定されず、例えば縁部（枠部）、桟部等のいずれであっても良い。図３では、本発明フィルター３１は換気口（通気性カバー）全体を覆うように貼着されるが、換気口の一部のみに本発明フィルターを貼り付けることができる。特に、本発明では、換気口（通気性カバー）の全面に本発明フィルターを貼り付けることが望ましい。

本発明フィルターで使用される不織布そのものは、公知又は市販のものを使用することができる。すなわち、天然繊維、合成繊維、これらの混合物からなる不織布をいずれも使用することができるが、例えばポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊維等の合成繊維製不織布を好適に使用することができる。従って、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維からなる不織布も好適に使用することができる。繊維不織布の製造方法も限定的でなく、例えばサーマルボンド法等の公知の製法によって製造された不織布を好適に用いることができる。

また、前記不織布の厚みは限定的ではないが、厚みは例えば１．０〜２．０ｍｍ、特に１．１〜１．５ｍｍであることが好ましい。また、不織布の目付けは、特に制限されず、例えば２０〜４０ｇ／ｍ^２、特に２５〜３５ｇ／ｍ^２であることが好ましい。

本発明フィルターは、不織布及びその不織布の一方面の全面又は一部に形成された粘着剤層を含む。例えば、図４には、本発明フィルターの一実施態様の断面図を示す。本発明フィルター３１は、粘着剤層３３が不織布３２の一方の面の一部に形成されている。本発明では、粘着剤層が不織布の一方の面の全面に形成されていても良いし、前記のように一部に形成されていても良い。さらに、不織布の片面の一部に粘着剤層を形成する場合のパターンも限定されず、例えば同心円状、ストライプ状、格子状、散点状、絵柄模様等のいずれの形態であっても良い。特に、不織布の片面の一部に粘着剤層を形成する場合、粘着剤の塗布面積を大きくするとフィルターの保持力は向上するが、粘着剤の塗布部分は通気性がないために通気性が損われることがある。従って、屋外換気口用フィルターとしてより効果的に機能させるためには、フィルターの不織布の貼着面側の面積に占める粘着剤の塗布部分の面積割合は通常１０〜６０％程度、特に２０〜５５％とすることが望ましい。

また、本発明フィルターは、その粘着剤層上の剥離紙等の剥離シートを積層していても良い。例えば、図４のフィルターでは、その使用前には不織布３２上に形成されている粘着剤層３３を含む全面に剥離紙３４が積層されている。そして、使用時には、剥離紙３４を粘着剤層３３から剥がされる。この際、粘着剤層３３の端部側の位置が内方に距離Ｌ２の位置に形成されていると、その端部まで粘着剤層が形成されているのに比べて剥離紙３４がより剥がし易くなる。

本発明フィルターでは、その粘着剤層が主剤及び硬化剤を含む２液混合型ポリウレタン系粘着剤により形成されている。前記粘着剤における主剤としては、主成分として分子量１５０００〜２５０００（好ましくは１８０００〜２００００）であるポリウレタンポリオールを含む。本明細書では、分子量は、すべて重量平均分子量を示す。分子量の測定方法は、島津製作所製「Ｐｒｏｍｉｎｅｎｃｅ」を用いて実施した（カラム：ＴＯＳＯＨ製 ＴＳＫｇｅｌＧＭＨｘ２本連結、検出器：ＲＩＤ−１０Ａ、溶媒：ＴＨＦ、流速；１ｍｌ／分）。

ポリウレタンポリオールは、ポリエステルポリオールと、ポリエーテルポリオールとを、触媒存在下又は無触媒で有機ポリイソシアネ−ト化合物と反応させてなるものであり、それ自体公知又は市販のものを使用することができる。

主剤中のポリウレタンポリオールの割合は特に限定されないが、通常９５重量％以上とし、さらには９９重量％以上とする。従って、主剤中のポリウレタンポリオールの割合は１００重量％であっても良い。

前記硬化剤としては限定的でなく、公知又は市販の硬化剤を使用することができる。例えば、脂肪族系多官能イソシアネート等を好適に用いることができる。本発明において、硬化剤は、前記主剤１００重量部に対して２．５〜３．５重量部とすることがより好ましい。このように、本発明では、特定の分子量をもつポリウレタンポリオールを含み、なおかつ、特定量の硬化剤を含む粘着剤を使用することによって、糊残りの問題及びフィルター脱落の問題を一挙に解決することが可能となる。

上記のような２液混合型ポリウレタン系粘着剤で使用する主剤及び硬化剤そのものは、公知又は市販のものを使用することもできる。市販品としては、例えば主剤として製品名「サイアバインＳＨ−１０１」（東洋インキ（株）製）と、硬化剤として製品名「サイアバインＴ−５０１」との組み合わせを好適に用いることができる。

本発明では、本発明の効果を妨げない範囲内において、必要に応じて２液混合型ポリウレタン系粘着剤中に他の添加剤が含まれていても良い。例えば、紫外線吸収剤、充填剤、着色剤、酸化防止剤、消泡剤、光安定剤等の添加剤が挙げられる。特に、本発明では、紫外線吸収剤が含まれていることが望ましい。紫外線吸収剤の添加量は、所望の特性に応じて適宜設定することができるが、例えば主剤１００重量部に対して０．２５〜０．５重量部添加することができる。本発明では、紫外線吸収剤は必ずしも添加する必要はないが、屋外換気口用フィルターが直射日光に長時間晒されるような場所に取り付けられるような場合には、紫外線吸収剤の配合は有効である。

さらに、２液混合型ポリウレタン系粘着剤（主剤又は硬化剤）は、必要に応じて溶媒で適宜希釈することができる。例えば、酢酸エチル等の有機溶剤を使用することができる。この場合の希釈率は限定的ではなく、例えば主剤１００重量部に対して溶媒１〜３０重量部を配合することにより希釈することができる。

粘着剤層の形成は、公知の方法を採用すれば良く、例えば粘着剤を不織布に塗布することにより塗膜を形成した後、前記塗膜を乾燥（固化）させる方法を採用することができる。塗布方法も限定的でなく、例えばローラー、スプレー、刷毛、印刷等によって実施することができる。この場合、公知の装置を使用することができ、例えばロールコーター法、コンマコーター法、ダイコーター法、リバースコーター法、シルクスクリーン法、グラビアコーター法等をいずれも採用することができる。また、塗膜を固化させる方法は、加熱による方法、紫外線による方法等のいずれも採用することができるが、特に加熱による方法を好ましく採用することができる。この場合の加熱温度は、所望の粘着剤層を形成できれば特に限定されないが、通常は１２０〜１４０℃、特に１２５〜１３０℃の範囲が好ましい。

粘着剤層（固化後）の厚みは、所望の粘着性等に応じて適宜設定することができるが、通常は１００〜３００μｍ、特に１８０〜２３０μｍとすることが好ましい。

本発明フィルターは、公知の屋外換気口用フィルターと同様の方法によって使用することができる。すなわち、室外側の換気口を覆う通気性カバー表面上に本発明フィルターの粘着剤層を当接することにより貼着すれば良い。また、必要に応じて、本発明フィルターを通気性カバーのサイズに合致させるために、本発明フィルターを裁断しても良い。

以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。

実施例１〜７及び比較例１〜１０
（１）粘着剤の調製
表１に示すように、主剤として市販の重量平均分子量の異なるポリウレタンポリオール５種（約１００００、約１５０００、約２００００、約２５０００、約３００００）を準備し、市販の脂肪族系多官能イソシアネート系硬化剤及び紫外線吸収剤を所定の割合で混合し、さらに酢酸エチル５〜２０重量を配合して希釈することによってポリウレタン系粘着剤をそれぞれ調製した。特に、重量平均分子量２００００のポリウレタンポリオールとして製品名「サイアバインＳＨ−１０１」（東洋インキ（株）製）を使用した。また、硬化剤は、製品名「サイアバインＴ−５０１」（東洋インキ（株）製、脂肪族系多官能イソシアネート）を使用した。また、紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（東洋インキ（株）製）を使用した。

（２）粘着加工
フィルターに用いる不織布として、市販の不織布（目付け３０ｇ／ｍ^２、厚み１．３ｍｍ±０．２ｍｍ（メーカー公称値））を準備した。ポリウレタン系粘着剤は、不織布に対して幅５ｍｍの粘着剤層で３０ｍｍ間隔の格子状に部分的に印刷機で塗工した。このようにして得られたフィルターにおいて、不織布に対する粘着剤層が占める面積割合は全体の３８．６％であった。粘着剤の乾燥条件としては、全長１０ｍの乾燥炉の中を１２５〜１３０℃、１８〜２５ｍ/分の速さで通過させることにより乾燥させた。得られた粘着剤層（乾燥後）の厚みは、２００μｍ±２０μｍの範囲にあった。

試験例１
実施例及び比較例で得られた各フィルターを基材（市販のエアコンのカバー等）に取り付けて脱落の有無及び糊残りの有無をそれぞれ調べた。その結果を表１に示す。

（１）脱落の有無
被着体としてのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）の表面に各フィルターを貼り付け、所定時間経過後のフィルターの貼り付け状態を観察した。各フィルター（４ｃｍ×１１ｃｍ）の粘着剤層の面をステンレス鋼板に当接し、フィルターを貼り付けたものをサンプルとした。貼り付け（圧着）は、ローラーで圧力２ｋｇ／ｃｍ^２にて１往復させる方式で実施した。その後、サンプルを垂直に立掛け、無風状況下１５℃にて静置した。１週間経過後及び３ヶ月経過後のサンプルについてそのフィルターの貼着状態を調べた。フィルターの脱落が認められなかった場合を「○」と評価し、一部に剥離はあるものの、フィルターが脱落しなかった場合を「△」と評価し、フィルターが脱落した場合を「×」と評価した。

（２）糊残り
（２−１）糊残りの有無
前記（１）と同様にして作製した各サンプルを温度４０℃及び湿度７５％の恒湿恒温炉に３ヶ月間保持した。その後にフィルターを被着体より剥がした際に、被着体に視認できる糊残りが全く無い場合を「○」と評価し、影響の無い程度にわずかに残っている場合を「△」と評価し、糊残りが視認でき、残った糊を拭き取る等の処置をしないと新たにフィルターを貼り付けできない状態を「×」と評価した。

（２−２）サンシャインウェザーメーターによる糊残りの評価
実施例２によるサンプルにおいて、主剤１００重量部に対する紫外線吸収剤の添加量を表２のように０．２０〜０．６０重量部として各サンプルを作製し、紫外線の影響による糊残りの評価を行った。糊残りの評価は、上記「（２−１）糊残りの有無」と同等の判断基準で行った。併せて、粘着剤層の色相の変化を目視で確認することにより粘着剤の劣化の有無を調べた。表２の色相の項目において、「無色透明」とは粘着剤層が劣化していない場合（○）、「黄色透明」とは粘着剤層が劣化した場合（×）、「僅かに黄色透明」とは粘着剤層の一部が劣化した場合（△）を指す。また、総合評価として、実用上問題ない場合を「○」、実用上問題がある場合を「×」とした。これらの結果を表２に示す。

なお、試験は、サンシャインウェザーメーターによる促進耐侯性試験により実施した。サンシャインウェザーメーターによる試験条件は、以下の通りである。
照射：２２５Ｗ／ｍ^２
温度：６３℃
湿度：５０％
サイクル：照射４８分／雨１２分
試験基板：ステンレス板（ＳＵＳ３０４）
試験時間：１００時間

表１に示すように、４種の異なる重量平均分子量のポリウレタンポリオール１００重量部に対して１．５重量部から４．０重量部の硬化剤を配合した。また、紫外線吸収剤を添加したものとそうでないものも準備し、紫外線吸収剤をポリウレタンポリオール１００重量部に対して０．３重量部配合したものを「有」と表記した。

表１の結果からも明らかなように、主剤であるポリウレタンポリオールの重量平均分子量は１５０００〜２５０００が望ましいことがわかる。一方、粘着力を上げる目的で低分子量（１００００〜１５０００）のポリウレタンポリオールを用いて調製した粘着剤では、配合する硬化剤を削減できたものの、糊残りの問題は解決できなかった。また、糊残りの問題を解決する目的で、重量平均分子量（２５０００〜３００００）のポリウレタンポリオールに対し、配合する硬化剤を減らした粘着剤については、粘着剤の不織布に対する塗工性が悪く、フィルターの保持性も低かった。

重量平均分子量２００００の東洋インキ株式会社製粘着剤「サイアバインＳＨ−１０１」（ポリウレタンポリオール）に対する東洋インキ株式会社製硬化剤「サイアバインＴ−５０１」のメーカー指定の配合割合は４重量部である。ところが、表２の如く、重量平均分子量２００００である主剤１００重量部に対する硬化剤の配合割合を４重量部としたサンプルでは、糊残りが認められた。また、フィルター保持性、塗工性等の面から見ても、配合量は３重量部とすることが最も適していることがわかった。このことは、メーカーが推奨する硬化剤の配合割合の適正値は、不織布に対するものには適さないことに起因すると考えられる。さらには、メーカーが指定する配合割合の最適値は、屋外の紫外線による影響が考慮されていないことも原因していると考えられる。このため、硬化剤の配合量をあえて本発明範囲（３重量部）に設定することにより、換気口用フィルターとして必要な粘着力を得ることが可能となる。

他方、硬化剤の配合量を３重量部にすると長期貼り付け時の糊残りの問題があった。このため、紫外線吸収剤を所定量添加したところ、糊残りは認められず、良好なポリウレタン系粘着剤が得られ、屋外換気口に適したフィルターを得ることができた。このことは、サンシャインウェザーメーターによる紫外線吸収剤の添加量の影響を調査した結果を示す表２からも明らかである。紫外線吸収剤については、主剤１００重量部に対して０．２５重量部から０．５重量部の範囲において、特に紫外線下においても被貼着体に対する糊残りの問題及びフィルター脱落の問題を解消できることがわかる。特に、紫外線吸収剤の配合量が０．３０〜０．４０重量部である場合が最も優れた効果を達成できることがわかる。

Claims (6)

1. 室外側の換気口から流入する空気を浄化するために当該換気口の通気性カバーに貼り付けて使用するフィルターであって、
   （１）前記フィルターは、不織布及びその不織布の一方面の全面又は一部に形成された粘着剤層を含み、
   （２）前記粘着剤層は、主剤及び硬化剤を含む２液混合型ポリウレタン系粘着剤により形成されており、
   （３）前記主剤は、重量平均分子量が１５０００〜２５０００のポリウレタンポリオールを含み、
   （４）前記硬化剤は、前記主剤１００重量部に対して２．５〜３．５重量部含まれ、
   （５）前記粘着剤層の厚みが１８０〜３００μｍである、
   ことを特徴とする屋外換気口用フィルター。
2. 前記粘着剤が、主剤１００重量部に対し、紫外線吸収剤０．２５〜０．５重量部をさらに含む、請求項１に記載の屋外換気口用フィルター。
3. 不織布に対する粘着剤層の面積割合が２０〜５５％である、請求項１又は２に記載の屋外換気口用フィルター。
4. 前記硬化剤が脂肪族系多官能イソシアネート系硬化剤である、請求項１〜３のいずれかに記載の屋外換気口用フィルター。
5. 不織布が、厚み１．０〜２．０ｍｍ及び目付け２０〜４０ｇ／ｍ^２である、請求項１〜４のいずれかに記載の屋外換気口用フィルター。
6. 粘着剤層上にさらに剥離シートが積層されている、請求項１〜５のいずれかに記載の屋外換気口用フィルター。