JPH049304A

JPH049304A - 微生物除去材

Info

Publication number: JPH049304A
Application number: JP2111311A
Authority: JP
Inventors: Nariaki Kawabata; 川端　成彬; Akinori Minami; 彰則南; Tadahira Yo; 余　忠衡
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1992-01-14
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JP3085310B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、微生物を吸着除去する微生物除去材に関し、
とくに水中あるいは空気中の微生物を効率よく除去でき
る微生物除去材に関する。

［従来技術］従来、水処理なとの分野において微生物を有効に捕集す
ることができる微生物除去材として、橋かけポリビニル
ピリジニウムハライドからなる不溶性高分子化合物が提
案されている（特公昭Ｂ２−４１６４１号公報）。しか
しながら、上記の橋かけポリビニルピリジニウムハライ
ドは不溶性で固体としてしか取り扱えず、加工が困難な
ため、一般にはビーズ形状で使用されており、ビーズ中
心部の化合物が実質的に微生物の吸着に寄与されないこ
とから、化合物の単位重量当たりの吸着効率が悪いとい
う問題があった。また、橋かけポリビニルピリジニウム
ハライドは生きたままの状態で微生物を捕えるため、吸
着された微生物が繁殖し、目詰りを促進するため使用寿
命が短いという欠点もあった。

一方、マスクやエアフィルタなどの空気清浄の分野にお
いては、活性炭やゼオライトなどの吸着剤によって空気
中に含まれる微生物を他の塵埃と共に吸着することが行
われているが、これらには微生物を優先的、選別的に吸
着する能力はなく、また微生物め吸着力も十分ではなか
った。

〔発明が解決すべき課題〕

本発明は上記従来技術の欠点を解消すべくなされたもの
であり、微生物の吸着能力が高く、かつ吸着した微生物
による目詰りが生じに＜＜、使用寿命が長い微生物除去
材を提供することを課題とする。

［課題を解決する手段］本発明は、−射入、Ｒ宜（ただし、式中Ｒ１はベンジル基、Ｃ４〜Ｃ１ｓのアル
キル基またはペンタフルオロフェニルメチル基、Ｒ２は
水素原子またはＣ１〜Ｃａのアルキル基、Ｘはハロゲン
原子、Ｙは水素原子、Ｃ１〜Ｃコのアルキル基、ベンジ
ル基、エーテル基、カルボキシル基、カルボン酸エステ
ル基またはアリール基）で表わされるビニル系共重合体
が基材の表面に付着しており、かつ該基材中に殺菌剤が
存在していることを特徴とする微生物除去材に関する。

［作用］すなわち、本発明の微生物除去材に使用する上記のビニ
ルピリジニウム系共重合体は、橋かけポリビニルピリジ
ニウムハライドと同様の優れた微生物吸着能を有するに
もかかわらず、有機溶剤には可溶で溶液とすることがで
きるので、橋かけポリビニルピリジニウムハライドでは
不可能であった、他の基材への含浸やコーティングなど
の加工が可能なのである。このため、優れた微生物吸着
能を有するビニルピリジニウム系共重合体を基材の表面
に付着することによって微生物吸着に利用されない部分
をなくし、単位重量当たりの微−生物吸着能を高めるこ
とができる。とくに、基材に表面積の大きな多孔質基材
を用いれば、多孔質基材のろ過機能と合せて高い微生物
吸着能が得られる。

そして、本発明においては、このビニルピリジニウム系
共重合体を基材表面に付着させると共に殺菌剤を基材中
に存在させているため、吸着された微生物は死滅するか
、成長が抑制されるので、微生物除去材上で微生物が繁
殖して目詰りを生じさせることがない。

本発明には、４−ビニルピリジンとモノとニルモノマー
とを共重合した後、ハロゲン化物を作用させて得られる
、下記の一般式で表わされるビニル系共重合体が使用さ
れる。

ＲユＸ〜ただし、式中Ｒ１はベンジル基、０４〜Ｃ１６のアルキ
ル基またはペンタフルオロフェニルメチル基、Ｒ２は水
素原子またはＣゴーＣ３のアルキル基、Ｘはハロゲン原
子、Ｙは水素原子、０１〜Ｃ３のアルキル基、ベンジル
基、エーテル基、カルボキシル基、カルボン酸エステル
基またはアリール基である。また、このビニル系共重合
体はランダム共重合体またはブロック共重合体である。

共重合に使用するモノビニルモノマーとしては、エチレ
ン、プロピレン、ブテンなどのモノオレフィン、スチレ
ン、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、メ
タクリル酸、メタクリル酸エステル、脂肪族ビニルエス
テル、アクリロニトリル及びこれらの誘導体などがある
が、これらに限らず、種々のものが単独または組合せて
使用できる。

この４−ビニルピリジンとモノビニルモノマーとの比率
、すなわち、ｎ：ｍの割合は、使用されるモノビニルモ
ノマーの種類や、重合度によっても異なるが、大略１０
　：　９０〜９０：１０の範囲にあるのが望ましい。こ
の範囲よりも４−ビニルピリジンの割合が少ないと十分
な微生物吸着性が得られず、これより多いと得られる共
重合体が水溶性の高いものとなってしまい、水処理の分
野では使用できなくなる。とくに、好ましいｎ：ｍの割
合はｉｏ：９０〜７０　：　３０である。

また、上記ビニル系共重合体の重合度は少なくとも３０
０以上であることが望ましく、これより重合度が低いと
得られるビニル系共重合体が水溶性となって水処理の分
野では使用できなくなる。

モノビニルモノマーと４−ビニルピリジンとの共重合体
は、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ベンジル、ハロゲ
ン化ペンタフルオロフェニルメチルなどのハロゲン化物
と反応させることにより、ピリジンを４級化し、次式で
表わされる官能基を形成する。

式コＸ−−Ｒ１−Ｎ“ この官能基が主体となって微生物を活性状態を維持した
ままで、吸着する働きをしているものと考えられる。こ
の機構は明らかではないが、この官能基は正に帯電して
おり、一般に微生物の細胞表面は負に帯電していること
から、静電気的な相互作用が一つの重要な因子であると
推定される。

この様にして得られたビニルピリジニウム系共重合体は
、水には不溶または難溶であるが有機溶剤には可溶であ
り、有機溶剤に溶かして溶液として利用される。有機溶
剤としては、アルコール類、エステル類、フェノール類
、エーテル類などが使用できるが、取り扱いやすさなど
の点から考えて、アルコール類を使用することが望まし
い。

次に、ビニルピリジニウム系共重合体を溶解した溶液は
、基材に含浸、スプレー、コーティングなどの手段で付
与される。この後、乾燥工程を経ることにより、上記ビ
ニルピリジニウム系共重合体は基材に付着される。

基材に対するビニルピリジニウム系共重合体の付着量は
特に限定されないが、ビニルピリジニウム系共重合体の
付着厚さが０．００１〜１μｍの範囲となることが望ま
しいので、基材に対しておおよそ０．００１〜１００重
量％の付着量となるのがよい。

これより付着量が少ないと十分な微生物吸着効果が出に
くく、これより付着量が多いとビニル系共重合体の使用
量が増す割には吸着効果は上がらず不経済となる。

一方、本発明の微生物除去材に用いる基材中には殺菌剤
が存在する。本発明でいう殺菌剤は、微生物を死滅させ
る殺菌作用を持つものと、微生物の繁殖を防止又は抑制
する抗菌又は静菌作用を持つものの両者を含む広義の殺
菌剤である。本発明に使用する殺菌剤としては、例えば
、抗生物質のポリミキシン、第４アンモニウム塩などの
陽性界面活性剤、アルキルアミノエチルグリシンなどの
両性界面活性剤、クロルヘキシジン、ポリヘキサメチレ
ンビグアニジンなどのビグアナイド、ウンデシレン酸な
どの高級脂肪酸、金属及び金属イオン、フェノール類な
どが適している。これら殺菌剤は、基材表面に付着する
か、あるいは基材に含有せしめることによって基材中に
存在するようにすればよい。例えば、基材が不織布であ
る場合、不織布を構成する繊維表面に殺菌剤を付着せし
めてもよいし、上記殺菌剤を含む殺菌繊維や抗菌繊維を
不織布の構成繊維中に配合して、殺菌剤を基材中に含有
せしめてもよい。

なお、気体中で本発明の微生物除去材を使用する場合に
は、使用する殺菌剤は特に限定されないが、水処理、と
くに上水道の水処理においては、水中に殺菌剤成分が溶
は已すことは望ましくないので、水不溶性または難溶性
の殺菌剤を使用した方がよい。この様な殺菌剤としては
、金、銀、銅、などの粉末、ゼオライトを殺菌性を有す
る金属イオンで置換した抗菌性ゼオライト、ポリビニル
、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリアミドなどの
ポリマー鎖にビグアナイドまたは第４アンモニウム塩を
固定化したポリマー型固定化殺菌剤、３−（トリメトキ
シシリル）−プロピルトリメチルオクタデシルアンモニ
ウムクロライドなどのシリコーン型固定化殺菌剤などが
好適に使用できる。

上記殺菌剤を基材へ付着させる場合、その付着は原則と
してどの時点で行ってもよく、上ｇ己巳ニルピリジニウ
ム系共重合体を基材へ付着する前後であっても、ビニル
ピリジニウム系共重合体の付着と同時であってもよい。

また付着方法は殺菌剤をそのまま基材に付着させてもよ
いし、適当な有機溶剤に溶解または分散せしめたものを
基材に含浸、スプレー　またはコーティングし、この後
有機溶剤を飛ばすことによって付着させてもよい。

とくに、上記ビニルピリジニウム系共重合体と同時に基
材に付着させる場合には、ビニルピリジニウム系共重合
体の有機溶剤溶液に殺菌剤を溶解または分散したものを
基材に付着すればよい。

また、殺菌剤を基材中に含有せしめる場合には、基材を
構成する繊維、発泡体、フィルム、樹脂シートなどの構
成材の内部に殺菌剤を含有させるが、あるいは、構成材
に殺菌作用を有する官能基を誘導したものを用いればよ
い。

殺菌剤の付着量は、殺菌剤の種類や殺菌力に応じて適宜
選択すればよいが、少なくとも吸着した微生物が増殖し
ない程度の量を付着する必要がある。

上述のビニルピリジニウム系共重合体を付着せしめる基
材としては、不織布、織物、編物、紙、発泡体、セラミ
ックス焼結体などの多孔質体や、有機または無機の粒子
状物や、ハニカム、多段板などの構造物などが使用され
る。この内、多孔質体は表面積が大きいため微生物除去
材として適しており、中でも３次元構造からなる不織布
はフィルタとしても優れた機能を備えているので望まし
い。

なお、本発明の微生物除去材によって、除去される対象
となる微生物とは、細菌、真菌、藻類、ウィルスなどを
言う。

本発明の微生物除去材は水中または空気中などに存在す
る微生物を、高い吸着効率で吸着し、これを殺菌剤で死
滅させるか、もしくは増殖できなくするため、非常に優
れた微生物の除去能力を有する。

なお、本発明の微生物除去材を気体中で用いる場合には
、上記ビニルピリジニウム系共重合体の微生物吸着能が
水分の存在下でないと十分に発揮されないため、被処理
気体に湿度の高い気体を用いるか、あるいは保湿剤を併
用することが望ましく、とくに、被処理気体の湿度を高
めるために加湿装置などの加湿手段と併用するのがよい
。保湿剤としては、例えば、塩化カルシウム、塩化マグ
ネシウムなどのアルカリ土類金属塩や塩化リチウム、メ
タケイ酸カリウム、硫酸チタニウムなどの潮解性物質、
ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、ポリビニル
ピロリドンなどの水溶性高分子、シリカゲル、ゼオライ
ト、コラーゲン、エチレングリコール、五酸化ニリン、
酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどが使用できる。

［実施例］以下、本発明を実施例に従って詳細に説明する。

（実施例１）４−ビニルピリジンとスチレンとを１：３モルの割合で
共重合した後、４−ビニルピリジンと等モル量のベンジ
ルプロミドで４級化処理してビニル系共重合体を得た。

一方、レーヨン繊維（繊度１．５デニール）からなる繊
維ウェブを水流絡合処理して、目付９０ｇ／ａ＋２、厚
み０．５■の不織布を得た。

この水流絡台不縄布に、上記ビニル系共重合体を溶解し
、かつ抗菌性ゼオライト微粉末（Ｍ紡■製　商品名バク
テキラー）を分散せしめたエタノール溶液（ビニル系重
合体と抗菌性ゼオライト微粉末との重量比は９７３）を
含浸した後、７５℃で乾燥して、不織布に対する共重合
体の付着率が１５重置％の微生物除去材を得た。

上記微生物除去材５　ｃｍ　Ｘ　５０ｃ＋ｎをうず巻き
状にしたものを容器に入れ、更にこの容器に０．８５％
滅菌食塩水に大腸菌をＩ　Ｘ　１０”個／ｍｌの１度に
懇濁させた液２００ｍ１を入れ、マグネティックスター
ラーで攪拌した。２時間後、液中に残存する生菌数を寒
天平板混釈法を用いて測定したところ、Ｏ個／ｍｌであ
り、微生物除去材に２　Ｘ　１０’個（Ｉ　Ｘ　１０”
個／　ｍｌ　ｘ　２Ｏｆ１ｍｌ）の大腸菌が吸着された
ことを確認した。

次いで、大ｍｉの吸着した微生物除去材を取り出し、５
圓×５（７）にカットし、これをＳＤＣ寒天培地上にの
せて３２℃で４８時間培養し、寒天上の大腸菌コロニー
数を測定したところ２ｆｌｉｌｌであった。

（比較例１）抗菌性ゼオライト微粉末を用いなかったこと以外は実施
例１と全く同様にして微生物除去材を作製した。

この微生物除去材を用いて実施例１と同様の手順で大腸
菌の吸着実験を行ったところ、２時間後、液中に残存す
る生菌数はＯ個／ｌ！１１であり、微生物除去材に２　
Ｘ　１０’個の大腸菌が吸着されたことを確認した。

次いで、大腸菌の吸着した微生物除去材を取り出し、５
ｃＩＴｌ×５ＣＩ１１にカットし、これをＳＤＣ寒天培
地上にのせて３２℃で４８時間培養し、寒天上の大腸菌
コロニー数を測定したところ３２８個であった。

この結果から、実施例１及び比較例１の微生物除去材は
、いずれも大腸菌の吸着力に優れているが、吸着した大
腸菌を殺菌する作用があるのは実施例１のみであること
がわかった。また、この事から実施例１の微生物除去材
が菌の繁殖による目詰りを生じることなく、水中の菌を
効率よく除去できることが明らかとなった。

（実施例２）４−ビニルピリジンとスチレンとを１：２．５モルの割
合で共重合した後、４−ビニルピリジンと等モル量のベ
ンジルプロミドで４級化処理してビニル系共重合体を得
た。

一方、ポリエステル成分とナイロン成分とからなる分割
型繊維（分割後の繊度的０．３デニール）からなる繊維
ウェブを水流絡合処理して、繊維を分割すると同時に、
絡合せしめ、目付１００ｇ／ｍ”、厚み０．６１ｍの不
織布を得た。

この水流絡合不織布に、上記ビニル系共重合体と抗菌性
ゼオライト微粉末と塩化リチウムとを１００：　３　：
　１５０の割合で溶解及び分散せしめたエタノール溶液
を含浸した後、７５℃で乾燥して、不織布に対する共重
合体の付着率が１．５重量％の微生物除去材を得た。

次いで、上記微生物除去材１０ｃ＋ｎ　Ｘ　１２０ｃｍ
をプリーツ加工して１０ｃｍ角のフィルターユニットを
作製し、このフィルターユニットの上流側に大腸菌噴霧
用ボックスを設置し、下流側に大腸菌を通さない孔径０
．４５μｍのメンブレンフィルターを介して、吸引ポン
プを設置した。

予め滅菌加湿空気を３０分間通過させて微生物除去材を
十分吸湿させた後、大腸菌の希薄生理食塩水を噴霧用ボ
ックスで噴霧し、吸引ポンプによって大腸菌含有空気を
１０’Ｊ＋１４／分の速度で２分間吸引した。

この後、大腸菌の吸着した微生物除去材からなるフィル
ターユニットを取り出し、５ｃ＋ｎＸ５ｃｍにカットし
、これをＳＤＣ寒天培地上にのせて３２℃で４８時間培
養し、寒天上の大腸菌コロニー数を測定したところ３個
であった。

（比較例２）抗菌性ゼオライト微粉末を用いなかったこと以外は実施
例２と全く同様にして微生物除去材を作製した。

この微生物除去材を用いて実施例２と同様の手順で空気
中の大腸菌の吸着実験を行い、次いで、大腸菌の吸着し
た微生物除去材からなるユニットフィルターを取り圧し
、５　ｃｍ　Ｘ　５　ａｐにカットし、これをＳＤＣ寒
天培地上にのせて３２℃で４８時間培養し、寒天上の大
腸菌コロニー数を測定したところ２８５個であった。

この結果から、実施例２及び比較例２の微生物除去材は
、いずれも大腸菌の吸着力に優れているが、吸着した大
腸菌を殺菌する作用があるのは実施例２のみであること
がわかった。また、この事から実施例２の微生物除去材
が菌の繁殖による目詰りを生じることなく、空気中の菌
を効率よく除去できることが明らかとなった。

［発明の効果］本発明の微生物除去材は、上述の如く、微生物吸着能を
有する特定のビニルピリジニウム系共重合体によって捕
集した微生物を、殺菌剤によって死滅させるか、若しく
は増殖できなくさせることによって、被処理体中から効
率よく微生物を除去することができる。また、本９ｅ期
の微生物除去材に使用するビニルピリジニウム系共重合
体は有機溶剤に可溶で種々の基材表面へ付着加工するこ
とが可能であるため、無駄なく微生物吸着に利用でき、
共重合体の単位重量当たりの微生物吸着能が優れ・てい
る。特に、基材に多孔質体を選んだ場合には、表面積を
大きくとれるため、多孔質体のフィルタ効果と合せて、
優れた微生物除去が期待できる。更には、上述のように
、本発明の微生物除去材に捕集された微生物は、殺菌剤
の作用により、殺されるか、増殖が抑制されるため、微
生物が除去材上で増えることによる目詰りが生じること
がなく、使用寿命が長い。

この様に、本発明の微生物除去材は液体中または気体中
の微生物を効率よく除去できるので、上下水道なとの水
処理材として、あるいはマスクやエアフィルタとして使
用するのに好適なものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一般式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｒ＿１はベンジル基、Ｃ＿４〜Ｃ＿１＿
６のアルキル基またはペンタフルオロフェニルメチル基
、Ｒ＿２は水素原子またはＣ＿１〜Ｃ＿３のアルキル基
、Ｘはハロゲン原子、Ｙは水素原子、Ｃ＿１〜Ｃ＿３の
アルキル基、ベンジル基、エーテル基、カルボキシル基
、カルボン酸エステル基またはアリール基）で表わされ
るビニル系共重合体が基材の表面に付着しており、かつ
該基材中に殺菌剤が存在していることを特徴とする微生
物除去材。
（２）一般式中のｎ：ｍの割合が１０：９０〜９０：１
０である請求項１に記載の微生物除去材。
（３）殺菌剤が水不溶性である請求項１または２に記載
の微生物除去材。