WO2013114427A1

WO2013114427A1 - 抗菌フィルタ用ろ材とその製造方法並びに該ろ材を用いた抗菌フィルタ

Info

Publication number: WO2013114427A1
Application number: PCT/JP2012/000571
Authority: WO
Inventors: 雄幸野崎; 渡辺　誠浩; 三関　元; 新舎　範一; 治北山; 幸也西尾; 祥悟喜多; Takuya JINNOUCHI (陣内琢也)
Original assignee: 日本無機株式会社; 陣内勝正
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2013-08-08

Abstract

【課題】　抗菌性を保有し、安全性、低コストを満足し、基材劣化の起きない抗菌防カビフィルタを提供する【解決手段】　鉄、アルミニウム、チタンおよびカリウムを含む金属組成物からなる抗菌剤を繊維製ろ材に添着したことを特徴とする抗菌フィルタ。

Description

抗菌フィルタ用ろ材とその製造方法並びに該ろ材を用いた抗菌フィルタ

　本発明は、抗菌性を保有し、低コスト、安全性を満足する抗菌フィルタ用ろ材とその製造方法並びに該ろ材を用いた抗菌フィルタに関する。

　従来抗菌フィルタとしては、特許文献１のような銀系抗菌剤、特許文献２のような天然酵素系抗菌剤、特許文献３のような光触媒抗菌剤が知られ、使用されている。

特開平７－１０８１２０号公報特許３９６３９５４号公報特開２００４－４１８３６号公報

　前記銀系抗菌剤には、例えば、「銀ナノ粒子の生体影響解析」（三浦伸彦・小泉信也，第81回日本産業衛生学会予稿集，2008.6.24-27）に示される通り、安全性に問題があり、また、天然酵素系抗菌剤は高コストの問題があり、また、光触媒抗菌剤には、例えば、「高性能光触媒紙の開発研究」(愛媛県工業系研究報告No43,2005)等に記載される通り、高酸化力による基材劣化の問題があることが指摘されている。
　そこで、本発明は、前記従来技術の不都合を有することなく、抗菌性を保有し、安全性、低コストを満足し、基材劣化の起きない抗菌フィルタ用ろ材とその製造方法並びに該ろ材を用いた抗菌フィルタを提供することを目的とする。

　本発明者等は前記課題を解決するべく鋭意研究の結果、特定の金属組成物からなる抗菌剤を繊維製ろ材に添着することにより、前記課題を解決できることを知見した。
　本発明の抗菌フィルタ用ろ材は、前記知見に基づきなされたもので、請求項１記載の通り、鉄、アルミニウム、チタンおよびカリウムを含む金属組成物からなる抗菌剤を繊維製ろ材に添着したことを特徴とする。
　また、請求項２記載の抗菌フィルタ用ろ材は、請求項１記載の抗菌フィルタ用ろ材において、前記金属組成物の組成割合が、鉄０．０００１～０．０２質量部、アルミニウム０．０００２～０．０２質量部、チタン０．００００００８～０．０００００４質量部、カリウム０．０００００２～０．００２質量部であることを特徴とする。
　また、請求項３記載の抗菌フィルタ用ろ材は、請求項１または２記載の抗菌フィルタ用ろ材において、前記抗菌剤をろ材に対して、２×１０^－５ｇ／ｍ^２以上となるように添着したことを特徴とする。
　また、請求項４記載の抗菌フィルタ用ろ材は、請求項１乃至３の何れかに記載の抗菌フィルタ用ろ材において、前記金属組成物は赤黄土から無機酸を用いて抽出したものであることを特徴とする。
　また、本発明の抗菌フィルタ用ろ材の製造方法は、請求項５記載の通り、鉄、アルミニウム、チタンおよびカリウムを含む金属組成物からなる抗菌剤を繊維製ろ材に添着した抗菌フィルタ用ろ材の製造方法であって、前記鉄、アルミニウム、チタンおよびカリウムを含む金属組成物からなる抗菌剤を界面活性剤を含む水溶液にして繊維製ろ材に添着することを特徴とする。
　また、本発明の抗菌フィルタは、請求項６記載の通り、請求項１乃至４の何れかに記載の抗菌フィルタ用ろ材を用いたことを特徴とする。

　本発明の抗菌フィルタ用ろ材は、鉄、アルミニウム、チタンおよびカリウムを含む金属組成物からなる抗菌剤を繊維製ろ材に添着したので、抗菌性を保有し、安全性、低コストを満足し、基材劣化の問題がない。
　また、抗菌剤へ界面活性剤を添加した水溶液状にしてろ材に添着することにより、抗菌剤がろ材に均一に付着できて抗菌性の信頼性を向上できる。特に、抗菌性を示す界面活性剤を添加した場合は、抗菌性の信頼性が非常に高いものとなる。

　次に、本発明を実施するための形態につき説明する。
　本発明の抗菌フィルタ用ろ材は、鉄、アルミニウム、チタンおよびカリウムを含む金属組成物からなる抗菌剤を繊維製ろ材に添着してなるものであり、各構成成分の詳細は次ぎの通りである。

　前記金属組成物の組成割合は、鉄０．０００１～０．０２質量部、アルミニウム０．０００２～０．０２質量部、チタン０．００００００８～０．０００００４質量部、カリウム０．０００００２～０．００２質量部であることが好ましい。
　また、前記抗菌剤は水溶液の形態にしてろ材に添着することが好ましく、例えば、鉄１６μｇ／ｍｌ（１６ｐｐｍ）、アルミニウム２３μｇ／ｍｌ（２３ｐｐｍ）、チタン０．０８μｇ／ｍｌ（０．０８ｐｐｍ）、カリウム０．２２μｇ／ｍｌ（０．２２ｐｐｍ）が好ましい。このような組成のものとして、株式会社サンワード商会製の抗菌剤ＴｉｏＴｉｏ（登録商標）が挙げられる。
　尚、鉄、アルミニウム、チタンはＩＣＰ発光分光法で分析し、カリウムは原子吸光法で分析した値を示す。

　前記金属組成物は、土壌から抽出される鉄、アルミニウム、チタン、カリウムを含む組成物を使用することができる。例えば、鉄鉱を含む赤黄土から無機酸を用いる抽出により得ることができる。硫酸抽出の場合は、７０℃に以上に加熱した２０％硫酸水溶液に土壌を添加して約１日以上静置し、ろ過や遠心分離法により除去し、必要に応じて中和し、土壌由来の金属化合物の混合物を酸可溶成分として得ることができる。

　前記抗菌剤については、ろ材に対して、抗菌剤が２×１０^－５ｇ／ｍ^２以上となるように添着するのが好ましい。
　また、前記抗菌剤のろ材に対する添着方法は、水溶液状にしての添着が好ましく、噴霧、含浸、転写（ロールコート）等、手段は限定されないが転写（ロールコート）が好ましい。

　また、前記ろ材としては、ガラス繊維からなるガラス繊維不織布等の無機系ろ材、ポリプロプレン系繊維からなる有機繊維不織布等の有機系ろ材等、特に限定はされないが、例えば、好ましいろ材としては、高性能フィルタ用として、平均繊維径０．５μｍ以下の極細ガラス繊維不織布(日本無機株式会社製型式ATMCガラス繊維ろ材)、中性能フィルタ用として、ポリプロプレン系有機繊維を熱融着した乾式有機繊維不織布(日本無機株式会社製ビルトロン（登録商標）有機繊維ろ材、レルフィ(登録商標）有機繊維ろ材）、プレフィルタ用として、繊度３３ｄｔｅｘポリエステル系有機繊維を熱融着した乾式有機繊維不織布(日本無機株式会社製ダスクリーン（登録商標）有機繊維ろ材)が挙げられる。

　また、防カビ性能を付与する目的で防カビ剤として、ビグアナイド系、アルコール系、フェノール系、アニリド系、ヨウ素系、イミダゾール系、チアゾール系、イソチアゾロン系、トリアジン系、フッ素系、糖質系、トロポロン系、有機金属系、無機系などを使用することができる。特に食品添加物でも認められている観点から、イミダゾール系が好ましく、その中でもチアベンダゾールが好適である。
　抗菌剤と防カビ剤のブレンド方法は、あらかじめ粘度を調整した純水に抗菌剤と防カビ剤を添加して十分攪拌する。

　また、抗菌剤をろ材に添着するに際しては、該抗菌材をろ材に均一に添着させるために、前記抗菌剤を界面活性剤を含む水溶液にしてからろ材に添着するのが好ましい。
　この場合、例えば、陽イオン界面活性剤と陰イオン界面活性剤の混合物を質量比で４：６～６：４の割合で混合した混合物として配合することが好ましい。
　陽イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩等の特殊高分子第４級アンモニウム塩等を使用することができ、陰イオン界面活性剤としては、例えば、高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物、高級アルコールのアルキルアミンのアルキレンオキサイド付加物、スチレン化フェノールのアルキレンオキサイド付加物等を使用することができる。
　また、抗菌剤水溶液中の界面活性剤の配合量が１０００ｐｐｍ未満であると、金属組成物の分散効果が低下してフィルタの抗菌性がバラツクこととなり、２００００ｐｐｍを超えるとろ材の洗浄再使用時に洗浄廃液に界面活性剤の溶出による環境・生態系への毒性問題のおそれとなる。

　次に、本発明の具体的な実施例につき説明する。
　目付７０ｇ／ｍ^２の高性能ろ材（平均繊維径０．４μｍのガラス繊維９３質量％をアクリル系有機バインダ７質量％で結着した湿式ガラス繊維不織布)を１００ｃｍ^２サイズに裁断してろ材試料を作成した。
　また、下記表１に示すように、株式会社サンワード商会製の抗菌剤ＴｉｏＴｉｏ(固形分０．００４質量％、鉄１６μｇ／ｍｌ（１６ｐｐｍ）、アルミニウム２３μｇ／ｍｌ（２３ｐｐｍ）、チタン０．０８μｇ／ｍｌ（０．０８ｐｐｍ）、カリウム０．２２μｇ／ｍｌ（０．２２ｐｐｍ）を下記表１に示す各種濃度の水溶液にして５０ｇ／ｍ^２の転写量で前記ろ材試料に転写し、抗菌フィルタ用ろ材試料Ａ～Ｆを作成した。また、前記抗菌剤で無処理の無処理品をＧとした。
　次に、ＪＩＳ　Ｌ１９０２に準拠して黄色ぶどう状球菌についての抗菌性について試験した。その試験結果は下記表１に示す通りである。

　尚、表１中の○、×評価は次の基準に従って行った。
（１）抗菌性：JIS L 1902「繊維製品の抗菌性試験方法及び抗菌効果」の定量試験で、
　○：殺菌活性０＜、静菌活性２．０＜
　×：上記以外
（２）コスト：天然酵素系（×）を基準とし、
　○：１／２以下

　前記表１から明らかな通り、抗菌剤溶液濃度０．５質量％(付着量１×１０^－５ｇ／ｍ^２）では抗菌効果がなく、溶液濃度１．０質量％（付着量２×１０^－５ｇ／ｍ^２）以上であれば抗菌効果があることがわかった。
　従って、抗菌剤は溶液濃度１．０質量％（付着量２×１０^－５ｇ／ｍ^２）以上が必要であることが確認できた。

　上記抗菌フィルタ用ろ材試料ＣおよびＧについて、黄色ぶどう状球菌に加え、肺炎桿菌、大腸菌、ＭＲＳＡ、緑膿菌についても前記と同様にして抗菌性について試験し、その試験結果を下記表２に示した。

　表２から明らかな通り、黄色ぶどう球菌以外の、肺炎桿菌、大腸菌、ＭＲＳＡ、緑膿菌に対しても優れた抗菌性が確認できた。

　次に、下記表３に本願発発明と、従来の銀系抗菌剤、天然酵素系抗菌剤及び光触媒抗菌剤との特性比較を示した。

　尚、表３中の○、×評価は次の基準に従って行った。
（１）抗菌性：JIS L 1902「繊維製品の抗菌性試験方法及び抗菌効果」の定量試験で「黄色ぶどう球菌」、「肺炎棹菌」、「大腸菌」、「ＭＲＳＡ」、「緑膿菌」で、
　○：殺菌活性０＜、静菌活性２．０＜
　×：上記以外
（２）コスト：天然酵素系（×）を基準とし、
　○：１／２以下
（３）安全性：人体に対する影響
　○：影響なし
　×：影響あり
（４）基材劣化：基材強度の経時劣化
　○：経時劣化なし
　×：経時劣化あり

　表３から明らかな通り、本願発明によれば、抗菌性を保有し、安全性、低コストを満足し、基材劣化の起きない抗菌フィルタ用ろ材が得られる。

　次に、他の実施例につき説明する。
　目付６０ｇ／ｍ^２の中性能ろ材（サーマルボンド不織布)を１００ｃｍ^２サイズに裁断してろ材試料を作成した。
　また、下記表４に示すように、株式会社サンワード商会製の抗菌剤ＴｉｏＴｉｏの２質量％水溶液(固形分０．００４質量％、鉄１６μｇ／ｍｌ（１６ｐｐｍ）、アルミニウム２３μｇ／ｍｌ（２３ｐｐｍ）、チタン０．０８μｇ／ｍｌ（０．０８ｐｐｍ）、カリウム０．２２μｇ／ｍｌ（０．２２ｐｐｍ））に陽イオン界面活性剤と陰イオン界面活性剤の混合物を質量比で１：１の割合で混合した混合物であるニッカノンＮＳ－３０（日華化学株式会社製）を０～２．０質量％(固形分４０質量％)配合し、５０ｇ／ｍ^２の付着量で前記ろ材試料に噴霧付着し、抗菌フィルタ用ろ材試料Ｈ～Ｌを作成した。
　次に、ＪＩＳ　Ｌ１９０２に準拠して黄色ぶどう状球菌についての抗菌性について試験した。その試験結果は下記表４に示す通りである。

　尚、表４中の○、×評価は次の基準に従って行った。
（１）抗菌性：JIS L 1902「繊維製品の抗菌性試験方法及び抗菌効果」の定量試験で、
　○：殺菌活性０＜、静菌活性２．０＜
　×：上記以外
（２）コスト：天然酵素系（×）を基準とし、
　○：１／２以下

　前記表４から明らかな通り、抗菌剤水溶液中の界面活性剤濃度０．１質量％以上で抗菌剤が均一に分散されて安定した抗菌効果があることがわかった。

　次に、前記抗菌フィルタ用ろ材試料Ｋ（界面活性剤配合）、Ｌ（界面活性剤無配合）について、目付６０ｇ／ｍ^２の中性能ろ材（サーマルボンド不織布)１ｍ^２から１００ｃｍ^２サイズのろ材試料Ｋ，Ｌとして対角線上から各１０枚用意して同様に抗菌試験したところ、ろ材試料Ｋ（界面活性剤配合）は全数抗菌性「殺菌活性０＜、静菌活性２．０＜」を満足したが、ろ材資料Ｌ（界面活性剤無配合）は１０枚のうち１枚は抗菌性「殺菌活性０＜、静菌活性２．０＜」を満足しないことがわかった。このため、界面活性剤の添加により抗菌剤が均一に分散されて安定した抗菌効果があるとともに信頼性があることがわかった。

　本発明は、抗菌性を保有し、安全性、低コストを満足し、基材劣化の問題がないので、抗菌フィルタ用ろ材として有用である。

Claims

　鉄、アルミニウム、チタンおよびカリウムを含む金属組成物からなる抗菌剤を繊維製ろ材に添着したことを特徴とする抗菌フィルタ用ろ材。
　前記金属組成物の組成割合が、鉄０．０００１～０．０２質量部、アルミニウム０．０００２～０．０２質量部、チタン０．００００００８～０．０００００４質量部、カリウム０．０００００２～０．００２質量部であることを特徴とする請求項１記載の抗菌フィルタ用ろ材。
　前記抗菌剤をろ材に対して、２×１０^－５ｇ／ｍ^２以上となるように添着したことを特徴とする請求項１または２記載の抗菌フィルタ用ろ材。
　前記金属組成物は赤黄土から無機酸を用いて抽出したものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の抗菌フィルタ用ろ材。
　　鉄、アルミニウム、チタンおよびカリウムを含む金属組成物からなる抗菌剤を繊維製ろ材に添着した抗菌フィルタ用ろ材の製造方法であって、前記鉄、アルミニウム、チタンおよびカリウムを含む金属組成物からなる抗菌剤を界面活性剤を含む水溶液にして繊維製ろ材に添着することを特徴とする抗菌フィルタ用ろ材の製造方法。
　請求項１乃至４の何れかに記載の抗菌フィルタ用ろ材を用いたことを特徴とする抗菌フィルタ。