(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素樹脂繊維を主成分とし、
上記フッ素樹脂繊維が延伸ポリテトラフルオロエチレン多孔質体を破砕した繊維であり、
上記延伸ポリテトラフルオロエチレン多孔質体を破砕した繊維は、エッジがあり、かつ結節を含む微細繊維構造を有する繊維集合体。
【請求項２】
空孔率が８０体積％以上である請求項１に記載の繊維集合体。
【請求項３】
請求項１に記載の繊維集合体を用いた綿状体。
【請求項４】
請求項１に記載の繊維集合体を用いた紡糸。
【請求項５】
請求項１に記載の繊維集合体を用いたフェルト。
【請求項６】
請求項１に記載の繊維集合体を用いた不織布。
【請求項７】
一対の対向するメッシュ状の開口を有するケーシングと、上記ケーシング内に配設される綿状体とを備え、
上記綿状体が請求項３に記載の綿状体であるフィルタユニット。
【請求項８】
フッ素樹脂フィルムの破砕により繊維集合体を得る工程と、
上記繊維集合体をケーシング内に配設する工程と
を備え、
上記フッ素樹脂フィルムが延伸ポリテトラフルオロエチレン多孔質体であり、
上記繊維集合体を構成するフッ素樹脂繊維は、エッジがあり、かつ結節を含む微細繊維構造を有するフィルタユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維集合体、綿状体、紡糸、フェルト、不織布、フィルタユニット、及びフィルタユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体中の微粒子を捕捉するフィルタとして、微細で均一な孔径を有する多孔質膜を用いたフィルタが公知である。
【０００３】
このような多孔質膜を用いたフィルタとしては、厚さ１００μｍ程度の多孔質膜の表面が気体の流れに対して略垂直となるように多孔質膜を配設し、このフィルタを通過する微粒子のうち、粒子径が多孔質膜の孔径より大きい微粒子を捕捉する構成が知られている（特開２００４−１９５３４９号公報参照）。この従来のフィルタでは、捕捉したい微粒子の粒子径が小さくなると、その粒子径に応じて多孔質膜の孔径を小さくする必要があり、圧力損失が大きくなる。このため、フィルタを通過する気体を高圧化するエネルギーが必要となる。
【０００４】
そこで、粒子径が小さい微粒子を捕捉でき、かつ圧力損失を低減するフィルタとして、例えばハニカム構造の空洞を設けたフィルタが提案されている（特開２００５−４６７９２号公報参照）。この従来のフィルタは、イオン交換樹脂が塗布されたペーパーを用いてハニカム構造を形成している。上記フィルタは、このハニカム構造の空洞に気体を通過させることで上記ペーパーに微粒子を捕捉する。このように構成することで、気体がペーパーを透過しないので、気体の流れに対して略垂直に配設する多孔質膜を用いたフィルタに比べて、圧力損失を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９５３４９号公報
【特許文献２】特開２００５−４６７９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ハニカム構造を有する従来のフィルタにおいても、捕捉したい微粒子の粒子径が１００ｎｍ以下である場合は、単位体積当たりのフィルタの表面積が不足するためフィルタ長を大きくする必要があり、圧力損失の低減効果が十分ではない。このため、フィルタを通過する気体の高圧化エネルギーが必要となる。
【０００７】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、単位体積当たりの表面積が比較的大きい繊維集合体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る繊維集合体は、フッ素樹脂繊維を主成分とする。
【０００９】
本発明の別の一態様に係る綿状体は、当該繊維集合体を用いた綿状体である。
【００１０】
本発明の別の一態様に係る紡糸は、当該繊維集合体を用いた紡糸である。
【００１１】
本発明の別の一態様に係るフェルトは、当該繊維集合体を用いたフェルトである。
【００１２】
本発明の別の一態様に係る不織布は、当該繊維集合体を用いた不織布である。
【００１３】
本発明の別の一態様に係るフィルタユニットは、一対の対向するメッシュ状の開口を有するケーシングと、上記ケーシング内に配設される綿状体とを備え、上記綿状体が当該繊維集合体を用いた綿状体である。
【００１４】
本発明の別の一態様に係るフィルタユニットの製造方法は、フッ素樹脂フィルムの破砕により繊維集合体を得る工程と、上記繊維集合体をケーシング内に配設する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の繊維集合体は、単位体積当たりの表面積が比較的大きい。従って、本発明の繊維集合体は、微粒子捕捉フィルタ等に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の繊維集合体を示す写真である。
【図２】延伸ＰＴＦＥ繊維を示す写真である。
【図３】２０００倍に拡大した延伸ＰＴＦＥ繊維の結節を有する微細繊維構造を示す写真である。
【図４】本発明の一実施形態のフィルタユニットの模式的断面図である。
【図５】延伸ＰＴＦＥ多孔質体を破砕している様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係る繊維集合体は、フッ素樹脂繊維を主成分とする。
【００１８】
当該繊維集合体は、フッ素樹脂繊維を主成分とするため繊維の強度が比較的大きい。このため、フッ素樹脂繊維の径を比較的小さくすることができるので、当該繊維集合体は、単位体積当たりの表面積を大きくできる。
【００１９】
上記フッ素樹脂繊維がエッジのある繊維を含むとよい。このように上記フッ素樹脂繊維にエッジのある繊維を含ませることで、エッジがない場合に比べ繊維自体の表面積をさらに大きくすることができる。
【００２０】
上記フッ素樹脂繊維が結節を含む微細繊維構造を有するとよい。このように上記フッ素樹脂繊維を結節を含む微細繊維構造を有するものとすることで、当該繊維集合体の空孔率を高め易くなるため、当該繊維集合体の単位体積当たりの表面積を大きくできる。
【００２１】
上記フッ素樹脂繊維が延伸ポリテトラフルオロエチレン多孔質体を破砕した繊維であるとよい。ポリテトラフルオロエチレンを用いた繊維としては、押出及び延伸された繊維や静電紡糸した繊維が挙げられるが、これらの繊維にはエッジが無く、表面積が比較的小さい。これに対し、延伸したポリテトラフルオロエチレン多孔質体を破砕した繊維は、エッジがあり、かつ結節を含む微細繊維構造を有する。また、延伸ポリテトラフルオロエチレン多孔質体を破砕した繊維は、押出及び延伸された繊維された繊維に比べて繊維径が小さく、静電紡糸した繊維に比べて多孔質である。このため、上記フッ素樹脂繊維を延伸ポリテトラフルオロエチレン多孔質体を破砕した繊維とすることで、単位体積当たりの表面積がさらに大きくできる。また、ポリテトラフルオロエチレンは優れた耐薬品性や耐熱性等を有するので、当該繊維集合体が耐候性に優れる。
【００２２】
当該繊維集合体の空孔率としては、８０体積％以上が好ましい。このように上記空孔率を上記下限以上とすることで、単位体積当たりの表面積を維持しつつ、気体が通過した際の圧力損失を低減することができる。
【００２３】
本発明の別の一態様に係る綿状体は、当該繊維集合体を用いた綿状体である。
【００２４】
当該綿状体は、当該繊維集合体を用いることで、単位体積当たりの表面積を大きくできる。このため、当該綿状体は、微粒子捕捉フィルタ、吸音材、断熱材、寝具や衣料用羽毛、医療用充填材などに好適に用いることができる。
【００２５】
本発明の別の一態様に係る紡糸は、当該繊維集合体を用いた紡糸である。
【００２６】
当該紡糸は、当該繊維集合体を用いることで、単位体積当たりの表面積を大きくできる。このため、当該紡糸は、医療用等の縫合糸、医療用パッチ、糸巻きフィルタ、防護服などに好適に用いることができる。
【００２７】
本発明の別の一態様に係るフェルトは、当該繊維集合体を用いたフェルトである。
【００２８】
当該フェルトは、当該繊維集合体を用いることで、単位体積当たりの表面積を大きくできる。このため、当該フェルトは、微粒子捕捉フィルタ、吸音材、断熱材、医療用充填材などに好適に用いることができる。
【００２９】
本発明の別の一態様に係る不織布は、当該繊維集合体を用いた不織布である。
【００３０】
当該不織布は、当該繊維集合体を用いることで、単位体積当たりの表面積を大きくできる。このため、当該不織布は、衣料のテキスタイル、医療用パッチなどに好適に用いることができる。
【００３１】
本発明の別の一態様に係るフィルタユニットは、一対の対向するメッシュ状の開口を有するケーシングと、上記ケーシング内に配設される綿状体とを備え、上記綿状体が当該綿状体である。
【００３２】
当該フィルタユニットは、当該綿状体を用いる。当該綿状体に用いられる当該繊維集合体は、絶縁性が高く静電気を帯びやすいフッ素樹脂繊維を主成分とするため、気体の通過の際に静電気が誘起され、その静電気力により粒子径が１００ｎｍ以下の微粒子を捕捉できる。そのため、当該繊維集合体は、繊維間の距離を捕捉する粒子径に対し比較的広くすることができるので、圧力損失の上昇を抑えることができる。さらに、当該綿状体は、綿状であるので、表面積が大きく、かつ通過する気体は繊維に衝突しながら蛇行するため、微粒子を効果的に捕捉できる。従って、当該フィルタユニットは、ケーシングの一対の開口間に気体を通過させることで、ケーシング内に配設された当該綿状体により粒子径が１００ｎｍ以下の微粒子を好適に捕捉することができる。
【００３３】
本発明のさらに別の一態様に係るフィルタユニットの製造方法は、フッ素樹脂フィルムの破砕により繊維集合体を得る工程と、上記繊維集合体をケーシング内に配設する工程とを備える。
【００３４】
当該フィルタユニットの製造方法は、フッ素樹脂フィルムを破砕することで、比較的繊維長の大きいフッ素樹脂繊維を容易に得ることができる。このフッ素樹脂繊維で構成される繊維集合体は、静電気力により粒子径が１００ｎｍ以下の微粒子を捕捉できるので繊維間の距離を捕捉する粒子径に対し比較的広くすることができる。そのため、当該フィルタユニットの製造方法は、この繊維集合体をケーシング内に配設することで、圧力損失の上昇を抑えつつ、粒子径が１００ｎｍ以下の微粒子を捕捉することができるフィルタユニットを容易かつ確実に得ることができる。
【００３５】
ここで、「繊維集合体」とは、複数の繊維を製織又は製編したものや繊維同士を交絡又は結合したものをいう。「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば含有量が５０質量％以上の成分をいう。また、「エッジのある繊維」とは、繊維の長さ方向に垂直な断面が角を持つ繊維を意味する。「結節」とは、繊維を構成するフィブリルが絡み合った際の重なりにより生じる節を意味する。「空孔率」とは、多孔質体の任意方向の断面において空隙の占める面積の割合を意味する。
【００３６】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態に係る繊維集合体、綿状体、紡糸、フェルト、不織布、フィルタユニット、及びフィルタユニットの製造方法について詳説する。
【００３７】
〔繊維集合体〕
図１に示す本発明の一実施形態に係る繊維集合体は、フッ素樹脂繊維を主成分とし、複数のフッ素樹脂繊維が絡み合うことで構成される。
【００３８】
当該繊維集合体は、フッ素樹脂繊維を主成分とするため繊維の強度が比較的大きい。このため、フッ素樹脂繊維の径を比較的小さくすることができるので、当該繊維集合体は、単位体積当たりの表面積を大きくできる。
【００３９】
上記フッ素樹脂繊維の材質としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ素化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル−ビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられる。中でもＰＴＦＥが好ましい。
【００４０】
上記フッ素樹脂繊維がエッジのある繊維を含むとよい。このように上記フッ素樹脂繊維にエッジのある繊維を含ませることで、エッジがない場合に比べ繊維自体の表面積が大きくなるため、微粒子捕捉効果をさらに向上することができる。なお、上記エッジは、例えばフッ素樹脂繊維の製造時に形成することができる。
【００４１】
上記エッジのある繊維の長さ方向に垂直な断面視形状としては、外周に１又は複数の突起を有する形状が好ましい。また、上記突起の形状としては、頂角が鋭角である三角形状や、張り出し方向に長辺を有する長方形状が好ましい。上記エッジのある繊維がこのような断面視形状を有することで、当該繊維集合体の単位体積当たりの表面積をさらに大きくできる。
【００４２】
また、上記フッ素樹脂繊維が結節を含む微細繊維構造を有するとよい。このように上記フッ素樹脂繊維を結節を含む微細繊維構造を有するものとすることで、当該繊維集合体の空孔率を高め易くなるため、当該繊維集合体の単位体積当たりの表面積をさらに大きくできる。また、結節により当該繊維集合体内を通過する気体の経路を複雑化できる。これらにより、微粒子捕捉効果を向上することができる。なお、上記結節は、例えばフッ素樹脂フィルムを延伸加工することにより形成できる。具体的には、延伸により延伸軸方向に配向する樹脂繊維と島状の樹脂（結節と呼ばれる）とが形成される。
【００４３】
特に、上記フッ素樹脂繊維が図２に示すような延伸ＰＴＦＥ多孔質体を破砕した繊維（延伸ＰＴＦＥ繊維）であるとよい。延伸ＰＴＦＥ繊維は、繊維径を小さくすることができる。また、延伸ＰＴＦＥ繊維には、図３に示すようにエッジがある。さらに、延伸ＰＴＦＥ繊維は、図３に示すように繊維を構成するフィブリルが複雑に絡み合った結節を有する。このため、上記フッ素樹脂繊維を延伸ＰＴＦＥ繊維とすることで、当該繊維集合体の単位体積当たりの表面積をさらに大きくできる。また、ＰＴＦＥは、優れた耐薬品性や耐熱性等を有する。このため、上記フッ素樹脂繊維を延伸ＰＴＦＥ繊維とすることで、耐候性に優れた繊維集合体を容易に得ることができる。なお、上記延伸は、１軸延伸及び２軸延伸のいずれでもよい。
【００４４】
また、上記フッ素樹脂繊維として、公知の静電紡糸により得た繊維を用いてもよい。
【００４５】
上記フッ素樹脂繊維の平均繊維径の上限としては、４０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましく、１０μｍがさらに好ましい。上記平均繊維径が上記上限を超えると、フッ素樹脂繊維の表面積に対して当該繊維集合体の空孔率が相対的に低下するため、圧力損失が上昇するおそれがある。一方、上記フッ素樹脂繊維の平均繊維径の下限としては、特に限定されないが、通常０．２μｍ程度である。
【００４６】
上記フッ素樹脂繊維の比表面積の下限としては、１ｍ２／ｇが好ましく、２ｍ２／ｇがより好ましく、５ｍ２／ｇがさらに好ましい。上記比表面積が上記下限未満であると、圧力損失が上昇するおそれがある。一方、上記フッ素樹脂繊維の比表面積の上限としては、特に限定されないが、通常１５ｍ２／ｇ程度である。
【００４７】
上記フッ素樹脂繊維の平均繊維長の下限としては、０．５ｃｍが好ましく、２ｃｍがより好ましい。一方、上記フッ素樹脂繊維の平均繊維長の上限としては、３００ｃｍが好ましく、１００ｃｍがより好ましい。上記フッ素樹脂繊維の平均繊維長が上記下限未満であると、当該繊維集合体を得るのにフッ素樹脂繊維を密に絡める必要があり、当該繊維集合体の空孔率が低下し易くなるため、圧力損失を十分に低減できないおそれがある。一方、上記フッ素樹脂繊維の平均繊維長が上記上限を超える場合、上記フッ素樹脂繊維の製造コストが上昇するおそれがある。なお、「フッ素樹脂繊維の平均繊維長」とは、フッ素樹脂繊維を直線状に伸ばした際の長さの平均を指す。
【００４８】
当該繊維集合体の密度の上限としては、１．５ｇ／ｃｍ３が好ましく、１．０ｇ／ｃｍ３がより好ましい。当該繊維集合体の密度が上記上限を超えると、当該繊維集合体の空孔率が低下し易くなるため、圧力損失を十分に低減できないおそれがある。一方、当該繊維集合体の密度の下限は、特に限定されないが、通常０．５ｇ／ｃｍ３程度である。
【００４９】
当該繊維集合体の空孔率９０体積％、厚み５ｍｍ換算における目付量の下限としては、１０００ｇ／ｍ２が好ましく、１２００ｇ／ｍ２がより好ましい。上記目付量が上記下限未満であると、当該繊維集合体の強度が不足するため、当該繊維集合体を使用した際に当該繊維集合体からフッ素樹脂繊維が剥ぎ取られ流失し易くなり、性能が経時的に低下するおそれがある。一方、上記目付量の上限は、特に限定されないが、通常２０００ｇ／ｍ２以下である。
【００５０】
当該繊維集合体の空孔率の下限としては、５０％が好ましく、８０％がより好ましい。一方、当該繊維集合体の空孔率の上限としては、９８％が好ましく、９５％がより好ましい。上記空孔率が上記下限未満であると、圧力損失を十分に低減できないおそれがある。逆に、上記空孔率が上記上限を超えると、フッ素樹脂繊維の量が不足し、単位体積当たりの表面積が低下するおそれがある。
【００５１】
当該繊維集合体のガーレー秒の上限としては、２秒が好ましく、１秒がより好ましい。当該繊維集合体のガーレー秒が上記上限を超えると、圧力損失を十分に低減できないおそれがある。一方、当該繊維集合体のガーレー秒の下限としては、特に限定されないが、例えば０．１秒程度である。なお、「ガーレー秒」とは、ＪＩＳ−Ｐ８１１７（２００９）に準拠して測定され、１００ｃｍ３の空気が１．２２ｋＰａの平均圧力差で６．４５ｃｍ２の試料を通過する時間を意味する。
【００５２】
当該繊維集合体の粒子径１００ｎｍの粒子の捕捉率の下限としては、９０％が好ましく、９５％がより好ましく、９７％がさらに好ましい。当該繊維集合体の粒子捕捉率が上記下限未満であると、当該繊維集合体をフィルタとして用いることができないおそれがある。一方、当該繊維集合体の粒子捕捉率の上限は特に規定されず、例えば９９％とできる。
【００５３】
当該繊維集合体は、その他の繊維や添加剤等を含んでもよいが、実質的にフッ素樹脂繊維のみから構成されることが好ましい。従って、当該繊維集合体におけるフッ素樹脂繊維の含有量の下限としては、９０質量％が好ましく、９５質量％がより好ましく、９９質量％がさらに好ましい。なお、当該繊維集合体に添加剤を加える場合の添加剤としては、例えば活性炭やシリカゲル等の吸着剤、有機物の分解を促進する酸化チタンやプラチナ等の触媒などを挙げることができる。
【００５４】
〔綿状体〕
本発明の一態様に係る綿状体は、当該繊維集合体を用いた綿状体である。当該綿状体は、当該繊維集合体を不規則に重ね合わせることで構成できる。
【００５５】
当該綿状体は、当該繊維集合体を用いているので、単位体積当たりの表面積が大きい。また、当該繊維集合体はフッ素樹脂繊維を主成分とするので、耐熱性に優れる。このため、当該綿状体は、耐熱吸音材及び耐熱断熱材として好適に用いることができる。
【００５６】
また、当該綿状体は、単位体積当たりの表面積が大きいので恒温能力に優れる。また、フッ素樹脂繊維は防水性に優れるため、当該綿状体は、吸湿が少なく、かつ洗濯や蒸気滅菌が可能である。さらに、圧力損失の上昇が抑えられるので、当該綿状体は、蒸気等の通気性に優れる。このため、当該綿状体は、寝具や衣料用の羽毛として好適に用いることができる。
【００５７】
また、フッ素樹脂繊維は人体への毒性が低く、かつ当該綿状体は、単位体積当たりの表面積が大きい。このため、当該綿状体は、医療用充填材として好適に用いることができる。例えば、当該綿状体は、再生治療において、軟部組織や骨の欠損部分へ充填することで、充填されたフッ素樹脂繊維を足場とした自家組織での再生を好適に促進できる。また、当該綿状体は、インキュベーターでの自家組織培養に用いてもよい。さらに、当該綿状体は、歯根の再生に用いることもできる。また、当該綿状体は、カテーテルに圧縮して脳動脈瘤へ挿入し、動脈瘤内に放出圧縮解放することで膨らませ、動脈瘤を繊維で充填する詰め物とすることができる。この脳動脈瘤へ挿入される当該綿状体の繊維に血液凝固剤を固定しておくことが好ましい。これにより血液凝固が瘤内で促進できる。
【００５８】
また、当該綿状体に例えば光触媒等の有害物質分解触媒含有繊維、脱臭繊維、導電性繊維、治療薬を含浸させたポリ乳酸等の機能性物質などを含有させることで、他の機能を付加することもできる。
【００５９】
〔紡糸〕
本発明の一態様に係る紡糸は、当該繊維集合体を用いた紡糸である。
【００６０】
当該紡糸に用いられる繊維集合体のフッ素樹脂繊維としては、延伸ＰＴＦＥ繊維が好ましい。上記フッ素樹脂繊維を延伸ＰＴＦＥ繊維とすることで、当該紡糸を柔軟性及び高強度を有する糸とすることができる。
【００６１】
当該紡糸は、公知の製法、例えば当該繊維集合体を紡いで糸状に加工する方法で製造できる。また、当該紡糸の製造において、ほつれを防止するため、紡糸時又は紡糸後に当該繊維集合体をフッ素樹脂繊維の融点以上に加熱するとよい。ほつれの防止は、当該繊維集合体に上記フッ素樹脂よりも低融点の樹脂を混ぜて加工した後に、低融点樹脂の融点以上の温度に加熱することでも行うことができる。上記フッ素樹脂繊維を延伸ＰＴＦＥ繊維とする場合、低沸点樹脂としては、当該繊維集合体の特性を損ない難い熱可塑性のフッ素樹脂であるＦＥＰ、ＰＦＡ等の繊維又は粒子を挙げることができる。
【００６２】
当該紡糸は、当該繊維集合体の単位体積当たりの表面積が大きいので、フッ素樹脂繊維の防水性が発現し易い。このため、当該紡糸は、防水性が必要とされる縫製用の糸、医療用の縫合糸や血管結紮用の糸、及び糸巻きフィルタとして好適に用いることができる。
【００６３】
また、当該紡糸を織ったり編んだりすることで平膜やチューブ状に成形できるので、当該紡糸は、防水性が必要とされる防護服、及び医療用のパッチとして好適に用いることができる。また、当該紡糸は、人工血管等の管状の臓器器官の再建に使用することができる。当該紡糸は、紡がれている、すなわち繊維が寄り合わせているので高強度であり、かつ縫製加工が自由に行える。このため、当該紡糸は、複雑な立体形状を有する分岐器官に使用することもできる。
【００６４】
また、当該紡糸に例えば光触媒等の有害物質分解触媒含有繊維、脱臭繊維、導電性繊維、治療薬を含浸させたポリ乳酸等の機能性物質などを含有させることで、他の機能を付加することもできる。
【００６５】
〔フェルト〕
本発明の一態様に係るフェルトは、当該繊維集合体を用いたフェルトである。
【００６６】
当該フェルトは、公知の製法、例えばパンチングニードルや水流を用いて当該繊維集合体を絡ませる方法で製造できる。また、上述の紡糸の製造方法で述べた方法と同様にしてほつれを防止することができる。
【００６７】
当該フェルトは、当該繊維集合体を用いているので、単位体積当たりの表面積が大きい。また、当該繊維集合体はフッ素樹脂繊維を主成分とするので、耐熱及び耐薬品性に優れる。このため、当該フェルトは、耐熱及び耐薬品性を必要とするフィルタや吸音材として好適に用いることができる。
【００６８】
また、当該繊維集合体は、繊維径を小さくすることで繊維間の距離を比較的広くできるので、単位体積当たりの表面積が大きいことに加えて、通過する気体の圧力損失の上昇を抑えることができる。また、フッ素樹脂繊維が防水性に優れるので、当該繊維集合体は、洗浄や、蒸気又は煮沸による滅菌をすることもできる。このため、当該フェルトは、クリーンルーム用ヘパフィルタ、掃除機用ヘパフィルタ、及びマスク等のウェアラブルヘパフィルタとして好適に用いることができる。
【００６９】
また、フッ素樹脂繊維は人体への毒性が低く、かつ単位体積当たりの表面積が大きいので、当該フェルトは、医療用充填材として好適に用いることができる。また、当該フェルトは、チューブ状に成形することで、その弾力を利用したステントに用いることができる。中でも、クッション性、柔軟性のある鼻や耳等の人工軟骨としての使用や、膝関節の頸骨−大腿骨接触部の人工軟骨としての使用が好ましい。当該フェルトは、単位体積当たりの表面積が大きいので多孔性を有し、潤滑性のある関節液が適度に含浸されるので、優れたクッション性と潤滑性を併せ持ち易い。
【００７０】
また、チューブ状に成形したフェルトは、弾力性を活かした配管類のシール材や、フッ素樹脂繊維の潤滑性を活かしたクッション性のある摺動部材として用いることもできる。当該フェルトは、単位体積当たりの表面積が大きいので、上記シール材や摺動部材にオイルを適度に含浸させ、それぞれの機能を向上させることができる。
【００７１】
また、当該フェルトに例えば光触媒等の有害物質分解触媒含有繊維、脱臭繊維、導電性繊維、治療薬を含浸させたポリ乳酸等の機能性物質などを含有させることで、他の機能を付加することもできる。また、当該フェルトを帯電させることで、帯電粒子を選択的に補足できるフィルタとして用いることもできる。
【００７２】
〔不織布〕
本発明の一態様に係る不織布は、当該繊維集合体を用いた不織布である。
【００７３】
当該不織布は、公知の製法、例えばパンチングニードルにより当該繊維集合体を絡ませる方法、当該繊維集合体をイソプロパノール等の溶媒に分散させてシート状に延ばし乾燥させる方法により製造できる。さらに製造後の不織布を加熱ロール等でプレスして薄く延ばしてもよい。また、上述の紡糸の製造方法で述べた方法と同様にしてほつれを防止することができる。
【００７４】
当該繊維集合体は、繊維径を小さくすることで繊維間の距離を比較的広くできるので、単位体積当たりの表面積が大きいことに加えて、通過する気体の圧力損失の上昇を抑えることができる。このため、当該不織布はフィルタ膜として好適に用いることができる。
【００７５】
また、当該繊維集合体の単位体積当たりの表面積が大きいので、当該不織布はフッ素樹脂繊維の防水性が発現し易い。また、フッ素樹脂繊維は耐候性に優れる。このため、当該不織布は、撥水性、耐熱性、断熱性及び通気性がある衣料用テキスタイルとして好適に用いることができる。体液を弾くので洗濯が容易であり、かつ滅菌も可能であるため、当該不織布は、医療用防護服のテキスタイルとして特に好適である。
【００７６】
当該不織布は、柔軟かつ高強度で縫合もし易いため、医療用のパッチや器官の代替として用いることもできる。
【００７７】
また、当該不織布に例えば光触媒等の有害物質分解触媒含有繊維、脱臭繊維、導電性繊維、治療薬を含浸させたポリ乳酸等の機能性物質などを含有させることで、他の機能を付加することもできる。また、当該不織布を帯電させることで、帯電粒子を選択的に補足できるフィルタとして用いることもできる。
【００７８】
〔フィルタユニット〕
本発明の別の一態様に係るフィルタユニットは、図４に示すように一対の対向するメッシュ状の開口１ａを有するケーシング１と、上記ケーシング１内に配設される綿状体２とを備える。上記綿状体２は、上述の本発明の一態様に係る綿状体である。当該フィルタユニットは、例えば各種機器の排気口等に装着されてフィルタとして機能する。
【００７９】
当該フィルタユニットは、ケーシング１の一対の開口１ａ間に気体を通過させることで、ケーシング１内に配設された綿状体２により粒子径が１００ｎｍ以下の微粒子を捕捉することができる。また、当該フィルタユニットは、綿状体２を用いるため、圧力損失の上昇が抑えられる。
【００８０】
＜ケーシング＞
ケーシング１は、筒状であり、開口１ａを介して中心軸方向に気体を通過させることができる。ケーシング１の断面形状は当該フィルタユニットを取り付ける機器の形状に応じて選択されるが、例えば１辺又は直径が１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下の正方形状や円形状等とできる。
【００８１】
ケーシング１の中心軸方向の長さは、当該フィルタユニットを取り付ける機器の形状やケーシング１内に配設される当該綿状体２の量に応じて選択され、例えば０．５ｃｍ以上１０ｃｍ以下とできる。
【００８２】
ケーシング１の筒状の周壁の平均厚さとしては、ケーシング１の強度が確保される限り特に限定されないが、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とできる。
【００８３】
ケーシング１の材質としては、特に限定されないが、例えばステンレス、アルミニウム等の金属や、フッ素樹脂等の樹脂が挙げられる。
【００８４】
（開口）
ケーシング１は、中心軸方向に一対のメッシュ状の開口１ａを有する。この一対の開口１ａは、内部空間を挟んで対向して配設される。一対の開口１ａは、ケーシング１の中心軸と垂直に配設されることが好ましい。一対の開口１ａに挟まれる領域の長さ（一対の開口１ａ間の距離）は、綿状体２の大きさに合わせて設計される。
【００８５】
開口１ａの非開口部分の材質は、ケーシング１の材質と同様のものとできる。また、開口１ａは、その全体をメッシュ状とすることも、その一部をメッシュ状とすることもできるが、圧力損失や微粒子の捕捉効率の観点から、開口１ａは、その全体をメッシュ状とすることが好ましい。
【００８６】
開口１ａのメッシュ部分の公称目開きの下限としては、１０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、上記メッシュ部分の公称目開きの上限としては、３００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。上記メッシュ部分の公称目開きが上記下限未満であると、圧力損失を十分に低減できないおそれがある。逆に、上記メッシュ部分の公称目開きが上記上限を超えると、綿状体２を構成する繊維がケーシング１から外部へ流失するおそれがある。
【００８７】
上記開口１ａのメッシュ部分の中心軸方向の平均厚さの下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。一方、上記開口１ａの平均厚さの上限としては、３ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。上記開口１ａの平均厚さが上記下限未満であると、開口１ａの強度が不足するおそれがある。逆に、上記開口１ａの平均厚さが上記上限を超えると、圧力損失を十分に低減できないおそれがある。
【００８８】
＜綿状体＞
綿状体２は、上記ケーシング１内に配設される。綿状体２の配設量は、目的とする微粒子の捕捉効率が十分に確保できるように決定されるが、例えば０．０３ｋｇ以上３ｋｇ以下とできる。
【００８９】
〔フィルタユニットの製造方法〕
本発明のさらに別の一態様に係るフィルタユニットの製造方法は、フッ素樹脂フィルムの破砕により繊維集合体２を得る繊維集合体取得工程と、この繊維集合体２をケーシング内に配設する繊維集合体配設工程とを備える。
【００９０】
当該フィルタユニットの製造方法は、フッ素樹脂フィルムを破砕することで、比較的繊維長の大きいフッ素樹脂繊維を容易に得ることができる。このフッ素樹脂繊維で構成される繊維集合体２は、静電気力により粒子径が１００ｎｍ以下の微粒子を捕捉できるので繊維間の距離を捕捉する粒子径に対し比較的広くすることができる。そのため、当該フィルタユニットの製造方法は、この繊維集合体２をケーシング１内に配設することで、圧力損失の上昇を抑えつつ、粒子径が１００ｎｍ以下の微粒子を捕捉することができるフィルタユニットを容易かつ確実に得ることができる。
【００９１】
＜繊維集合体取得工程＞
繊維集合体取得工程では、図５に示すようにフッ素樹脂フィルムの破砕により当該繊維集合体２を得る。
【００９２】
上記フッ素樹脂フィルムとしては、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＦＡ等を主成分とする各種フッ素樹脂フィルムが挙げられる。中でも、上述のように延伸したＰＴＦＥ多孔質体が好ましい。
【００９３】
上記フッ素樹脂フィルムは、繊維集合体２を得るために製造されたものであってもよいが、他の目的で製造されたフッ素樹脂フィルムの不使用部分であってもよい。このように他の目的で製造されたフッ素樹脂フィルムの不使用部分を用いることで、廃棄するフッ素樹脂フィルムの量を低減でき、かつ当該フィルタユニットの製造コストを削減できる。
【００９４】
フッ素樹脂フィルムの破砕方法としては、特に限定されず、例えば機械的な引張荷重を加えて引裂く方法、公知のロータリーカッターミル等により剪断する方法、公知のボールミル等により粉砕する方法などを挙げることができる。上記フッ素樹脂フィルムとして１軸延伸フィルムを用いる場合、その延伸方向に沿って破砕することが好ましい。このように延伸方向に破砕することで、比較的繊維長の長いフッ素樹脂繊維を容易に得られる。
【００９５】
上記破砕は、１９℃以下の低温、かつ湿式で行うことが好ましく、特に液体窒素中で行うことがより好ましい。物質には低温にすると脆くなる性質があるため、１９℃以下の低温とすることで容易にフッ素樹脂フィルムを破砕することができる。また、粉砕を湿式で行うことで、粉砕時に発生する粉塵の飛散を抑止できる。
【００９６】
このようにして破砕したフッ素樹脂繊維から繊維集合体を得る。
【００９７】
＜繊維集合体配設工程＞
繊維集合体配設工程では、上記繊維集合体２をケーシング１内に配設する。具体的には、上記ケーシング１の開口１ａの少なくとも一方を開放し、開口１ａから繊維集合体２をケーシング１内に配設する。また、繊維集合体２の配設後に開口１ａを閉じる。
【００９８】
上記繊維集合体２は、綿状体として配設するとよい。このように上記繊維集合体２を綿状体とすることで、圧力損失の上昇をさらに抑制することができる。上記繊維集合体２から綿状体を得る方法としては、特に限定されないが、例えば公知の製綿機を用いる方法等を挙げることができる。
【００９９】
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１００】
上記実施形態では、当該綿状体をケーシング内に配設する場合を説明したが、当該綿状体の使用形態はこれに限定されない。例えば当該綿状体は、各種機器の排気口等に直接配設することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明の繊維集合体は、単位体積当たりの表面積が比較的大きい。従って、本発明の繊維集合体は、微粒子捕捉フィルタ等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１  ケーシング
１ａ  開口
２  綿状体（繊維集合体）
【図１】
0006632919.tif 000002
【図２】
0006632919.tif 000003
【図３】
0006632919.tif 000004
【図４】
0006632919.tif 000005
【図５】
0006632919.tif 000006