(57)【要約】【課題】細菌やウイルスなど微生物由来等の微細粒子をより効率的に捕捉する不織布フィルター及び有害物質等除去材、並びにその製造方法を提供すること。【解決手段】平均繊維径が1μｍ未満であり、かつ繊維径分布の標準偏差が０．０４μｍ以上である繊維からなる不織布フィルター。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均繊維径が1μｍ未満であり、かつ繊維径分布の標準偏差が０．０４μｍ以上である繊維からなる不織布フィルター。
【請求項２】
繊維が、酵素、抗体、抗菌剤、防カビ剤、又は触媒を含有している、請求項１に記載の不織布フィルター。
【請求項３】
繊維が、電界紡糸法により作製された繊維である、請求項１又は２に記載の不織布フィルター。
【請求項４】
繊維径分布の標準偏差を平均繊維径で割ったＣＶ％が５０％より大きい、請求項１から３の何れかに記載の不織布フィルター。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の不織布フィルターからなる有害物質除去材。
【請求項６】
請求項１から４の何れかに記載の不織布フィルター又は請求項５に記載の有害物質除去材を用いて気相あるいは液相中の有害物質を除去することを含む、有害物質除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄機用フィルターや液体ろ過フィルター等、気相中あるいは液相中に含まれる有害物質を除くために使用される不織布フィルター及び有害物質除去材、その製造方法、およびそれを用いた有害物質除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウイルスや細菌等、空気中の微生物由来などの有害物質あるいは微細粒子を除去する方法として、各種のフィルターを用いたろ過によるものや吸着剤を用いた物理吸着によるものなどがある。
【０００３】
近年このような数十〜数百ｎｍ程度の微細粒子を取り除くための、繊維を素材としたフィルターの需要が急激にのびている。このような微細粒子を高効率かつ低圧損で取り除くための繊維には繊維径が１μｍ未満であるフィルターがより好ましい。極細不織布繊維の作成法として、以前よりメルトブロー法などの溶融紡糸の方法が工業的に広く用いられてきた。しかしこの方法では繊維径が１μｍ以下である繊維を紡糸することは非常に困難である。
【０００４】
それに対して、繊維径が１μｍ以下である不織布を比較的容易に製造する方法としては、特開２００２−２４９９６６号公報に記載のような電界紡糸法があげられる。この方法では、溶融、溶解どちらの方法も利用することができ、より多数のポリマーの紡糸に有効である。ただし、生産性にやや難点をもつためそれに対応することが必要とされている。
【０００５】
これを改善するためには、特許第２７９７４８２号、特許第３４３１０８６号、特許第３７５３５２２号のように、同一の平均繊維径でも繊維径分布の広いフィルターを用い高効率化することでより少量で同等の性能を発現させることが考えられる。ただしこれらの方法はメルトブロー法であるため、サブミクロンの繊維を得ることは困難となっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４９９６６号公報
【特許文献２】特許第２７９７４８２号
【特許文献３】特許第３４３１０８６号
【特許文献４】特許第３７５３５２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は従来の有害物質除去材の問題点を解消するためになされたものである。即ち、本発明は、細菌やウイルスなど微生物由来等の微細粒子をより効率的に捕捉する不織布フィルター及び有害物質等除去材、並びにその製造方法を提供することを解決すべき課題とした。また、本発明は、当該不織布フィルター及び有害物質除去材を用いた効率的な有害物質除去方法を提供することを解決すべき課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、平均繊維径が1μｍ未満であり、かつ繊維径分布の標準偏差で0.04μm以上である繊維を用いることによって、微細粒子をより効率的に捕捉できる不織布フィルターを提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明によれば、平均繊維径が1μｍ未満であり、かつ繊維径分布の標準偏差が０．０４μｍ以上である繊維からなる不織布フィルターが提供される。
【００１０】
好ましくは、繊維は、電界紡糸法により作製された繊維である。
好ましくは、繊維は、酵素、抗体、抗菌剤、防カビ剤、又は触媒を含有している。
好ましくは、繊維径分布の標準偏差を平均繊維径で割ったＣＶ％は５０％より大きい。
【００１１】
本発明によればさらに、上記した本発明の不織布フィルターからなる有害物質除去材が提供される。
本発明によればさらに、繊維を構成する高分子を含む溶液を電界紡糸法に供することによって不織布を作製することを含む、上記した本発明の不織布フィルターの製造方法が提供される。
本発明によればさらに、上記した本発明の不織布フィルター又は有害物質除去材を用いて気相あるいは液相中の有害物質を除去することを含む、有害物質除去方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の不織布フィルター及びそれを用いた有害物質除去材は、非常に微細、かつ分布の広い繊維を用いることにより有害物質等をより高効率で捕捉することができるという特徴を有する。つまり、より少ない量で、同等の捕集効率を達成することが可能である。本発明の不織布フィルター及び有害物質除去材は、気相あるいは液相で用いられるフィルター用材料、あるいはマスクとして有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明の不織布フィルターは、平均繊維径が１μｍ未満であり、かつ繊維径分布の標準偏差で0.04μm以上である繊維からなることを特徴とする。このように非常に微細で、かつ分布の広い繊維を用いることにより有害物質等を高効率で捕捉することが可能になった。
【００１４】
本発明における平均繊維径および標準偏差は、ＳＥＭ測定の画像から任意の１００箇所における繊維の直径を測定し、それを算術平均することによって求めた数値である。
【００１５】
本発明で用いる繊維の平均繊維径は、１μｍ未満であることが好ましく、例えば、１０ｎｍ以上１μｍ未満、好ましくは５０ｎｍ以上１μｍ未満、より好ましくは１００ｎｍ以上１μｍ未満とすることができる。
【００１６】
本発明で用いる繊維の繊維径分布の標準偏差は０．０４μｍ以上であることが好ましく、例えば、０．０４μｍから１μｍとすることができる。
【００１７】
また、本発明で用いる繊維においては、繊維径分布の標準偏差を平均繊維径で割ったＣＶ％が５０％より大きいことが好ましい。本発明では、一般的に、繊維径分布の標準偏差は大きいほど好ましく、また平均繊維径は小さいほど好ましい。
【００１８】
本発明で用いる繊維の種類は、特に限定されないが、ナイロン６、ナイロン６６に代表されるポリアミド系繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系繊維、アクリル繊維、ポリウレタン、ポリカーボネートなどが挙げられる。また、キュプラ、レーヨンなどの再生セルロース系繊維でもよい。これらの材料は単独で用いてもよいし、複数の材料を混合して用いてもよい。
【００１９】
本発明に用いられる繊維の作製法としては、湿式紡糸、乾式紡糸、湿乾式紡糸など一般的な製造法や、物理的処理（例えば超高圧ホモジナイザーによる強力な機械的せん断処理）によって繊維を微細化する方法などが挙げられるが、平均繊維径が１μｍ未満の繊維を作製するために、電界紡糸法、複合溶融紡糸法、メルトブロー法等があるが、電界紡糸法を採用することがより好ましい。
【００２０】
電界紡糸法としては、加工技術、2005年、40巻、No.2、101頁、および167頁；Polymer  International誌、1995年 36巻、195〜201頁；Polymer Preprints誌、2000年、41(2)号、1193頁；Journal of Macromolecular Science :Physics誌、1997年、B36、169頁などに開示されている方法を用いることができる。
【００２１】
電界紡糸法では、溶融法、溶液法の両方を用いることができるが、繊維径を小さくするためには溶液法が好ましい。
【００２２】
電界紡糸法に用いられる溶媒としては、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド系溶媒、アセトン、エチルメチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、ＴＨＦ、ジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール系溶媒あるいは水など、合成樹脂繊維に用いられる樹脂を溶解するものであれば何でも用いることができる。これらの溶媒は単独で用いてもよいし、複数種混合して用いてもよい。
【００２３】
電界紡糸法に用いられる樹脂溶液に、塩化リチウム、臭化リチウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムなどの塩を添加してもよい。
【００２４】
本発明の不織布フィルターを構成する繊維には、酵素、抗体、抗菌剤、又は触媒が含有されていてもよい。
【００２５】
抗体により捕捉される有害物質としては、例えば、細菌、カビ、ウイルス、アレルゲン及びマイコプラズマを挙げることができる。具体的には、細菌としては、例えば、グラム陽性菌であるブドウ球菌属（黄色ブドウ球菌や表皮ブドウ球菌）、ミクロコッカス菌、炭疽菌、セレウス菌、枯草菌、アクネ菌などや、グラム陰性菌である緑膿菌、セラチア菌、セパシア菌、肺炎球菌、レジオネラ菌、結核菌などを挙げることができる。カビとしては、例えば、アスペルギルス、ペニシリウス、クラドスポリウムなどを挙げることができる。ウイルスとしては、インフルエンザウイルス、コロナウイスル（ＳＡＲＳウイルス）、アデノウイルス、ライノウイルスなどを挙げることができる。アレルゲンとしては、花粉、ダニアレルゲン、ネコアレルゲンなどを挙げることができる。
【００２６】
抗菌／防カビ剤としては、有機シリコン第４級アンモニウム塩系、有機第４級アンモニウム塩系、ビグアナイド系、ポリフェノール系、キトサン、銀担持コロイダルシリカ、ゼオライト担持銀系などが挙げられる。そして、その加工法としては、繊維からなる担体に抗菌／防カビ剤を含浸させるまたは塗布する後加工法や、担体を構成する繊維の合成段階で抗菌／防カビ剤を練り込む原糸原綿改質法などがある。
【００２７】
さらに本発明の不織布フィルターを構成する繊維には、酵素、又は触媒を含めることもできる。酵素としては、例えば、リパーゼなどの加水分解酵素、プロテアーゼなどの蛋白質分解酵素などを使用することができる。また触媒としては、例えば、酸化チタンなどの光触媒などを使用することができる。
【００２８】
本発明の不織布フィルターはそのまま有害物質除去材として使用でき、例えば、空気清浄機用フィルター、マスク、拭き取りシートなどに用いることができる。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、以下の実施例及び比較例では、図１に示す構造を有する電界紡糸装置を用いてエレクトロスピニングを行った。
なお検討に際して、電圧５〜２５ｋV、シリンジ送り速度０．０１〜１．０ｍｍ/ｍｉｎ、ターゲット間距離５〜２５ｃｍの条件の下ファイバー作成を行った。
【００３０】
（実施例１）
ポリアクリロニトリルのジメチルホルムアミド１０質量％溶液を調整し、エレクトロスピニング法を用い１５〜２０ｋVの電圧を印加し不織布Ａ-１を作成した。ＳＥＭで平均繊維径を測定したところ、０．９μｍ、標準偏差０．５μｍであった。
【００３１】
（実施例２）
ポリアクリロニトリルのジメチルホルムアミド７．５質量％溶液を調整し、エレクトロスピニング法を用い１３〜１６ｋVの電圧を印加し不織布Ａ-２を作成した。ＳＥＭで平均繊維径を測定したところ、０．２μｍ、標準偏差０．１０５μｍであった。
【００３２】
（実施例３）
ポリアクリロニトリルのジメチルホルムアミド７．５質量％溶液を調整し、エレクトロスピニング法を用い８〜１０ｋVの電圧を印加し不織布Ａ-３を作成した。ＳＥＭで平均繊維径を測定したところ、０．１６μｍ、標準偏差０．０４μｍであった。
【００３３】
（比較例１）
ポリアクリロニトリルのジメチルホルムアミド１０質量％溶液を調整し、エレクトロスピニング法を用い１０ｋVの電圧を印加し不織布Ｂ-１を作成した。ＳＥＭで平均繊維径を測定したところ、０．９μｍ、標準偏差０．０２μｍであった。
【００３４】
（比較例２）
ポリアクリロニトリルのジメチルホルムアミド７．５質量％溶液を調整し、エレクトロスピニング法を用い１１ｋVの電圧を印加し不織布Ｂ-２を作成した。ＳＥＭで平均繊維径を測定したところ、０．２μｍ、標準偏差０．０２μｍであった。
【００３５】
（比較例３）
ポリアクリロニトリルのジメチルホルムアミド７．５質量％溶液を調整し、エレクトロスピニング法を用い７ｋVの電圧を印加し不織布Ｂ-３を作成した。ＳＥＭで平均繊維径を測定したところ、０．１６μｍ、標準偏差０．０２μｍであった。
【００３６】
（フィルタ効率の測定）
防塵マスクの規格に準じた条件で発生させたＮａＣｌ粒子を試験粒子とし、試験粒子に対する捕集効率を測定した。試験は試験粒子含有空気を毎分８５Ｌの流量で試験試料に通じ、光散乱式粉じん計により通気開始１分間の初期捕集効率を測定した。また比較対象の膜厚は実施例と比較例が同一となるように試料作成を行った。
【００３７】
前記Ａ-１〜Ａ-３及びＢ-１〜Ｂ-３の各サンプルを直径１５ｍｍに打ち抜いてサンプルホルダーにセットした後、前記試験を行った。
【００３８】
以上から、
Ａ-１はＢ-１の３倍の捕集効率
Ａ-２はＢ-２の２倍の捕集効率
Ａ-３はＢ-３の１．２５倍の捕集効率
という結果を得た。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、気相中あるいは液相中の粒子を高効率で除去することができる有害物質等除去材を作製することができる。更に、前記の有害物質除去材はフィルターとしての寿命も長いため、空気清浄用や液体清浄用のフィルター材料として活用できる。本発明の方法によれば、気相中あるいは液相中の有害物質を効率的に除去できる空気清浄機あるいは液体清浄機を作製できるため、本発明の産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は電界紡糸装置を示す。
【符号の説明】
【００４１】
１  電源装置
２  シリンジ
３  ニードル
４  コレクター
５  ポリマー溶液
６  ナノファイバー
【図１】
2008246381.tif 000002