(57)【要約】【課題】多孔質炭素繊維の吸着機能に加え、光触媒機能材を蒸着加工或いは溶射加工を施したフィルター材及び製造方法を提供する。【解決手段】多孔質炭素繊維の織布及び不織布、フェルトの両面又は片面に、光触媒機能材料による蒸着加工或いは溶射加工を施し、該繊維の吸着機能に加え、消臭及び抗菌作用の付加と共に、その持続的維持を図ったフィルター材及びその製造方法である。      【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質炭素繊維の織布又は不織布及びフェルトの両面或いは片面に、光触媒機能材料を、蒸着加工或いは溶射加工してなることを特徴とするフィルター材。
【請求項２】
前記蒸着加工をＰＶＤ法物理的蒸着加工或いはＣＶＤ法化学的蒸着加工或いはレーザー蒸着加工してなる請求項１記載のフィルター材。
【請求項３】
前記溶射加工をプラズマ蒸着加工してなる請求項１記載のフィルター材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルター材に関し、多孔質炭素繊維の織布及び不織布の吸着機能に加えて、光触媒作用で、消臭作用を増加させ、抗菌作用も付加して、さらにその相互作用で持続的維持を図るため蒸着加工或いは溶射加工してなる消臭材、空気清浄材、抗菌材、水質浄化材等に有益なフィルター材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気環境や水環境に対する関心が非常に高まり、特に人間の生活空間における悪臭や悪細菌類の除去が必要不可欠の時代になってきた。悪臭の除去や水質の浄化方法として、一般に吸着性を利用した良く知られている物として、活性炭、ゼオライト、セピオライト、麦飯石等の多孔質のセラミックがあり、そのなかでも、吸着力の大きい活性炭が悪臭除去や水質浄化の主流になり、また、特殊なものとして、多孔質炭素繊維の織布或いは不織布があり、空気清浄材や水質浄化材として殆どのものが利用されている。                
【０００３】
悪臭除去の空気清浄器や、水質浄化の浄化器、特に、家庭用の蛇口に取り付ける小型浄化器として、塊状の活性炭を小さな網目容器に詰め込み、悪臭や水中の遊離塩素類を瞬時に通過させて、吸着除去するものであるが、殆どの悪臭や水中の遊離塩素類は高濃度でもあり、瞬時に、小型容器に通過させても、大部分、吸着除去できていないのが現状である。すべての悪臭や水質浄化をするには、循環方式か、通過時間の長い大きな容器に詰め込むしかないのが現状である。また、活性炭等の吸着材を使用しているため、吸着が衡量に達すると、取り替える必要があり、また、高濃度の悪臭の場合、短時間で性能が低下しつつ、吸着できない欠点があった。
【０００４】
一方、悪臭の除去及び抗菌効果の方法として、注目されるようになってきた光触媒機能材料を使った製品が多く市場にみられるようになった。光触媒機能材料の先行技術が特許や出願或いは市場に販売されている。その中で代表的な下記の３件を挙げる。                  
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２３３１１３号公報（１）バインダーにより保持された吸着材が含まれる保持用不織布１と、該保持用不織布をその間に挟持する除塵用不織布２及び３とから成る３層の不織布から成る積層構造の脱臭フィルターであって、光触媒がバインダーに含まれていることを特徴とする、脱臭フィルター。（２）前記吸着材は、活性炭を含むことを特徴とする、脱臭フィルター。（３）前記バインダーは、熱可塑性のホットメルト型の粒状結着剤であることを特徴とする脱臭フィルター。（４）前記バインダーは、酸化チタンと該酸化チタンを接着保持する無機接着剤とを含むコーティング剤を含むことを特徴とする、脱臭フィルター。（５）光触媒はバインダー表面に存在していることを特徴とする脱臭フィルター。（６）バインダーに光触媒を含有させる工程、保持用不織布１を除塵用不織布３の上に載置し、保持用不織布１の上方より、前記工程で得られた光触媒を含有するバインダーと吸着材との混合物を散布する工程、次いで除塵用不織布１の上に載置し、加熱圧着することにより３層積層体とする工程を含むことを特徴とする脱臭フィルター。（７）前記記載の脱臭フィルターに、被脱臭成分を含むガスを接触させて被脱臭成分を吸着させる過程と、吸着した被脱臭成分を含むフィルターに光触媒を活性化させる波長の光を含む光を照射する過程とを含むことを特徴とする脱臭フィルターの利用方法。
【０００６】
【非特許文献１】光触媒といわれる数〜数百ｎｍの酸化チタンが、太陽光の紫外線にあたると、光電効果で電子が励起、電子と正孔が発生し、電子は、空気中の酸素を還元しスーパーオキサイドイオンに、正孔は表面の水分を酸化して水酸化ラジカルに変える。このスーパーオキサイドイオンと水酸化ラジカルは、強い酸化力を示し、この状態でチタニア表面に有機物が付着すると、スーパーオキサイドイオンが有機物の炭素を、水酸化ラジカルが水素を奪って分解する。こうした自浄作用が、抗菌作用及び消臭作用となるメカニズムとなっている。しかしながら、上記の光触媒は、太陽光の紫外線が当たらなければ光電効果が生じず、また、チタン表面の作用効果であるため、離れたところでの抗菌作用及び消臭作用の効果は全く得られない大きな欠点があるものであった。
【０００７】
【非特許文献２】蒸着加工及び溶射加工は、一般に金属或いはガラス等に、単一のセラミックを直接コーティングする方法で、金属等の表面を改質高耐磨耗性、高耐熱性、高強度、防錆性等を得られるセラミックコーティング方法である。その蒸着加工方法及び溶射加工方法として、ＰＶＤ物理的蒸着法、ＣＶＤ蒸着法、レーザー蒸着法、溶射法が良く知られている。これらのうちより接着強度が得られるプラズマを利用したプラズマ蒸気着及びプラズマ溶射がよく多用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明において解決しようとする問題点は、高濃度の悪臭を除去する消臭材及び水中の遊離塩素類を除去する浄化材として、小型の容器或いは有形成形品たとえば、平板状型状に、通過させるだけで除去できる素材が必要になってきた点であり、また、活性炭バインダー付着フィルターや光触媒バインダー付着フィルターや活性炭バインダー付着複合フィルターに代わる素材が必要になってきた。また、多孔質炭素繊維フィルターでは、抗菌性がない為、悪臭の除去と同時に、悪細菌も殺菌させ、さらに光触媒の欠点である離れたところでも抗菌効果及び消臭作用が促進されるような素材が必要になってきた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点に鑑みて、吸着性のある多孔質炭素繊維の織布及び不織布或いはフェルトの両面或いは片面に、光触媒機能材料を蒸着加工或いは溶射加工したフィルター材が、悪臭物質及び悪細菌を吸着すると同時に、吸着した悪臭物質及び悪細菌を光触媒機能作用で、消臭分解及び抗菌作用が維持される機能を発揮し得るフィルター材に到達した。
【００１０】
本発明において、多孔質の炭素繊維の織布及び不織布として、織布及び不織布を直接炭化賦活した活性炭素織布及び活性炭素不織布、繊維糸を直接炭化した活性炭素繊維を紡織及び不織布化或いはフェルト化した活性炭素織布及び活性炭素不織布或いは活性炭素フェルトをいずれも使用することができる。市販品として、例えば、商品名カイノール  活性炭素繊維クロス及び活性炭繊維不織布  日本カイノール社製を使用することができる。
【００１１】
本発明において、光触媒機能材料として、アナターゼ型二酸化チタン、ブルッカイト型二酸化チタン、アパタイト被覆酸化チタン、無機セラミック包含二酸化チタン等をいずれも使用することができる。アナターゼ型二酸化チタン及びブルッカイト型二酸化チタンの粒径として、５〜２００ｎｍに粉砕されたものを使用することができる。最も好ましくは、６〜３０ｎｍの方が電子を励起するうえで有益である。
【００１２】
アパタイト被覆二酸化チタンとして、上記二酸化チタンをアパタイト、すなわちリン酸カルシウムで被覆したものを使用することができる。市販品として、例えば、商品名アパタイト被覆酸化チタンＮＳＰ−００１ナノウェーブ製を使用することができる。無機セラセラミック包含二酸化チタンとして、無機セラミックの成分が、シリカ、アルミナ、酸化クロム、酸化ジルコニウム、ジルコニア、酸化イットリウム等の１種の合成セラミック或いは２種以上含む合成セラミックであり、また、上記成分を含む天然鉱物である。上記の粒径として、平均粒径３０ミクロン以下のものを使用することができる。市販品として、例えば、商品名ライオナイト  ライオン製を使用することができる。
【００１３】
本発明において、蒸着加工として、セラミックを直接に接着加工できるＰＶＤ法（物理蒸着）加工のうち、真空蒸着加工及びイオンプレーディング蒸着加工及びスパッタ蒸着加工、ＣＶＤ法（化学蒸着）加工、レーザー蒸着加工、プラズマ溶射加工のいずれの蒸着加工方法を使用することができる。このうち最も好ましくは、ブラズマを利用したプラズマ蒸着を使用する方が、混合物を強固に接着コーティングできるうえで有利である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、多孔質炭素繊維の織布又は不織布或いはフェルトの両面又は片面に、光触媒機能材料を、蒸着加工或いは溶射加工することにより、悪臭物質及び悪細菌を吸着力すると同時に、吸着した悪臭物質及び悪細菌を光触媒作用で悪臭分解及び抗菌し、さらにその作用効果で持続的長期に消臭並びに抗菌でき、かつ高能率で除去できるフィルター材及びその製造法として優れた効果を奏する。
【実施例】
【００１５】
以下に、実施例を挙げて、本発明を詳細に説明する。
【００１６】
実施例の試料の作成方法として、（１）蒸着加工方法では、スパッタ法プラズマ蒸着方法のＥＣＲスパッタ装置を使用して、３ｍｍ厚のカイノール活性炭繊維不織布（日本カイノール製）に、光触媒二酸化チタンＰＣ−１０１チタン工業製を、塗布量約１０ｇ／ｍ2 でプラズマ蒸着加工をして、実施例１の試料を作成した。（２）プラズマ溶射加工方法とて、プラズマ溶射装置を使用して、３ｍｍ厚のカイノール活性炭繊維不織布に、光触媒二酸化チタンＰＣ−１０１チタン工業製を、塗布量約１０ｇ／ｍ2 でプラズマ溶射加工をして、実施例２の試料を作成した。さらに、ブラックライトを内部に装着した空気清浄器に試料１あるいは試料２〜をセットし、会社トイレで、２ケ月間使用したフィルターを実施例３並びに実施例４の試料とした。
【００１７】
消臭試験
消臭試験方法として、検知管法を用いた。試験方法として、５リットルのテトラーバッグに実施例の試料５ｃｍ角及び所定濃度のアンモニア或いは硫化水素を充填して、１０分の脱臭率を求めた。アンモニアガスの初期濃度として、１００ｐｐｍ、硫化水素ガスの初期濃度として、５０ｐｐｍとした。環境条件として、ブラックライト照射方法で行った。その結果を、表１に示した。
【００１８】
【表１】
2006272038.tif 000002
消臭試験の結果、実施例１〜４共に、大差なく短時間で高効率に消臭したこと、また、実施例３及び４の長期使用のフィルターが吸着と同時に、光触媒作用で分解した為に、初期使用の実施例１及び２と変らない消臭作用が得られたことが明らかとなった。
【００１９】
抗菌試験
抗菌試験として、（財）日本紡績検査協会で試験を行なった。試験方法として、ＪＩＳ−Ｌ１９０２定量試験法を準拠した。試験菌株として、ＭＲＳＡ（耐性黄色ぶどう球菌）を使用した。環境条件として、ブラックライト照射時の方法で行なった。その結果を、表２に示した。
【００２０】
【表２】
2006272038.tif 000003
上記の抗菌試験結果から明らかなように、実施例１〜４共に、大差なく高い抗菌性の性能を有することで、実施例３及び４の長期使用のフィルターが吸着と同時に、光触媒で分解したために初期使用の実施例１及び２と変らない抗菌作用が得られたことが明らかとなった。
【００２１】
水質浄化試験
試験方法として、１００ｃｃのビーカーに各々の試料を入れ、次いで水道水を注ぎ、その直後に、水道水中の遊離塩素を、オルトトリジン法の簡易測定遊離塩素測定キット（井内盛栄堂製）を用いて、測定した。環境条件として、ブラックライト照射時の方法で行なった。その結果を、表３に示した。
【００２２】
【表３】
2006272038.tif 000004
上記の水質浄化試験結果から、実施例１〜４共に、瞬時に水道水中の遊離塩素が無くなったことが明らかとなった。この現象は、吸着力と同時に、光触媒作用で瞬時に遊離塩素が分解したことが明らかである。また、実施例３及び４の長期使用のフィルターが吸着と同時に、光触媒作用で分解したために、初期使用の実施例１及び２と変らない浄化作用が得られたことが明らかとなった。
【００２３】
比較例
本発明をより明らかにするため、比較例を示して実施例の作用効果を明らかにする。
【００２４】
比較例の試料として、実施例で用いた同じカイノール活性炭不織布を使用した。
【００２５】
消臭試験
比較例の消臭試験方法は、実施例と同じ方法で行なった。その結果を、表４に示した。その結果、比較例は、アンモニア及び硫化水素の脱臭率は、４５〜５０％と実施例よりも半減していた。短時間では脱臭できないことが明らかである。
【００２６】
【表４】
2006272038.tif 000005
抗菌試験
抗菌試験方法として、実施例と同じ方法で行なった。その結果を表５に示した。その結果、比較例は全く抗菌性が得られないものであることが明らかである。
【００２７】
【表５】
2006272038.tif 000006
水質浄化試験
水質浄化試験方法として、実施例と同じ方法で行なった。その結果を、表６に示した。
【００２８】
【表６】
2006272038.tif 000007
その結果、比較例は、遊離塩素濃度が、５０％半減したのみとなり、瞬時に吸着できるものでなかった。