(57)【要約】【課題】通気性およびフィルター効果に優れる多孔質フィルターの製造方法の提供である。【解決手段】布状基材を、キチン、キトサンおよびこれらの誘導体からなる群から選択された少なくとも一つの物質を含む溶液に浸漬した後、さらにアルギン酸、アルギン酸塩、カラギーナン、コンドロイチン硫酸およびカルボキシメチルセルロースからなる群から選択された少なくとも一つの物質を含む溶液に浸漬することによって、多孔質フィルターが製造できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
布状基材を、キチン、キトサンおよびこれらの誘導体からなる群から選択された少なくとも一つの物質を含む溶液に浸漬した後、アルギン酸、アルギン酸塩、カラギーナン、コンドロイチン硫酸およびカルボキシメチルセルロースからなる群から選択された少なくとも一つの物質を含む溶液に浸漬し、さらに少なくとも一方の表面に親水化処理を施す多孔質フィルターの製造方法。
【請求項２】
親水化処理が、カルボキシメチル化処理である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
布状基材を、モノクロル酢酸を含む溶液とアルカリ性溶液との混合液に浸漬して、親水化処理を行う請求項１または請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
布状基材を、モノクロル酢酸を含む溶液と、アルカリ性溶液とに浸漬して、親水化処理を行う請求項１または請求項２記載の製造方法。
【請求項５】
布状基材を、アルカリ性溶液に浸漬してから、モノクロル酢酸を含む溶液に浸漬する請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
前記アルカリ性溶液が、水酸化ナトリウムを含む溶液である請求項３〜５のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
キトサンが、脱アセチル化度５０〜１００％のキトサンである請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
キチン、キトサンおよびこれらの誘導体からなる群から選択された少なくとも一つの物質を、布状基材の重量に対して０．１〜１００％の範囲となるように保持させる請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項９】
アルギン酸、アルギン酸塩、カラギーナン、コンドロイチン硫酸およびカルボキシメチルセルロースを、布状基材の重量に対して０．１〜１００重量％の範囲となるように保持させる請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１０】
布状基材の材料が、セルロース繊維、羊毛および合成繊維からなる群から選択された少なくとも一つの繊維である請求項１〜９のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の製造方法により製造した多孔質フィルター。
【請求項１２】
請求項１１記載の多孔質フィルターを用いたマスク。
【請求項１３】
請求項１１記載の多孔質フィルターを用いた防塵用フィルター。
【請求項１４】
請求項１１記載の多孔質フィルターを用いたガス遮断用フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質フィルター、その製造方法、および前記多孔質フィルターを用いたマスク、防塵用フィルターならびにガス遮断用フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、様々な多孔質フィルターを材料としたマスクや防塵フィルター等が提供されており、前記多孔質フィルターについては、粉塵を除去し、かつ、通気性に優れることが求められている。
【０００３】
しかしながら、前記多孔質フィルターについて、粉塵の除去効果の向上を図ると、必然的に目の細かいフィルターとなり、通気抵抗が大きくなる。このため、例えば、マスクであれば長期着用が困難となる。一方、通気性の向上を図ると、目が粗いフィルターとなるため、粉塵除去効果が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、通気性およびフィルター効果の両方に優れる多孔質フィルター、その製造方法および前記多孔質フィルターを用いたマスク等の提供である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の多孔質フィルターの製造方法は、布状基材を、キチン、キトサンおよびこれらの誘導体からなる群から選択された少なくとも一つの物質を含む溶液に浸漬した後、アルギン酸、アルギン酸塩、カラギーナン、コンドロイチン硫酸およびカルボキシメチルセルロースからなる群から選択された少なくとも一つの物質を含む溶液に浸漬し、さらに少なくとも一方の表面に親水化処理を施す方法である。
【０００６】
このように前記布状基材を処理することによって、例えば、粉塵やガス等に対する吸着性が向上するため、優れたフィルター効果を有する多孔質フィルターが製造できる。前述のように、従来では、フィルター効果を向上させるためには、必然的に通気抵抗が大きくなる傾向にあったが、このような本発明の製造方法によれば、前記処理によってフィルター効果を向上できるため、例えば、通気抵抗を大きくすることなく優れたフィルター効果の発揮が実現できる。すなわち、本発明の製造方法によれば、従来と異なり、小さい通気抵抗と、優れたフィルター効果という相反する効果を奏することが可能になる。つまり、未処理の布状基材であればその内部を通過するような花粉や粉塵、ガス等であっても、除去が可能となる。また、本発明の製造方法により得られる多孔質フィルターは、水分との親和性が高いため、例えば、人の呼気に含まれる水分や、空気中の水分等を吸収することによって粘着性を有するようになる。このため、例えば、さらに吸着性が向上するため、より一層優れたフィルター効果を奏する。このため、本発明の製造方法により得られる多孔質フィルターは、例えば、マスクやエアコンフィルター等、様々な用途に適用することができ、かつ有用である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の多孔質フィルター製造方法は、前述のように、布状基材を、キチン、キトサンおよびこれらの誘導体からなる群から選択された少なくとも一つの物質（以下、「第１試薬」という）を含む溶液に浸漬した後、アルギン酸、アルギン酸塩、カラギーナン、コンドロイチン硫酸およびカルボキシメチルセルロースからなる群から選択された少なくとも一つの物質（以下、「第２試薬」という）を含む溶液に浸漬し、さらに少なくとも一方の表面に親水化処理を施す方法である。
【０００８】
前記第１試薬の中でも、好ましくはキトサン、キチン、これらの有機酸塩であり、より好ましくは、キトサンの酢酸塩である。これらは、いずれか一種類を使用してもよいし、二種類以上を併用してもよい。また、前記アルギン酸塩としては、例えば、アルギン酸ナトリウム等があげられる。
【０００９】
また、キトサンは、その脱アセチル化度が、例えば、０．１〜１００％の範囲であることが好ましく、より好ましくは５０〜１００％の範囲でであり、特に好ましくは８５〜１００％の範囲である。なお、脱アセチル化度１００％のキトサンとは、キチンを含む。なお、前記キトサンの脱アセチル化度は、赤外吸収スペクトルにおける１７４５ｃｍ−１および１６５８ｃｍ−１のピークの吸収比に基づく検量線を用いて決定できる。
【００１０】
前記第２試薬の中でも、好ましくは、アルギン酸、アルギン酸塩であり、より好ましくはアルギン酸ナトリウムである。
【００１１】
前記親水化処理としては、例えば、カルボキシメチル化処理等があげられる。
【００１２】
前記布状基材のカルボメチル化は、例えば、前記布状基材を、前記第２試薬を含む溶液に浸漬して乾燥させた後、モノクロル酢酸（以下、「カルボキシメチル化試薬」ともいう）を含む溶液と、アルカリ性溶液とに浸漬することによって行うことができる。前記布状基材の前記両溶液に対する浸漬順序は、特に制限されないが、メチルカルボン酸が遊離し易いことから、前記アルカリ性溶液に浸漬してから、前記カルボキシメチル化物質を含む溶液に浸漬することが好ましい。
【００１３】
本発明の製造方法において、前記布状基材の材料は、天然材料、合成材料等、特に制限されず、例えば、綿、セルロース繊維、絹、羊毛、ポリエステル、ナイロン、アクリル等の合成繊維等があげられる。また、その形態としては、例えば、織布、不織布、編み地、ニット（ラッセル）等があげられる。
【００１４】
また、前記布状基材の性質は、特に制限されないが、例えば、不織布の場合目付け量が約７０ｇ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
【００１５】
以下に本発明の多孔質フィルター製造方法の一例を示す。
【００１６】
まず、前記第１試薬を含む溶液を準備し、この溶液に前記布状基材を浸漬し、乾燥させる。これによって、前記布状基材が前記第１試薬でコーティングされる。
【００１７】
前記第１試薬は、浸漬・乾燥によって、前記布状基材の重量に対して、例えば、０．０１〜５．０重量％の範囲となるように保持させることが好ましく、より好ましくは３．０〜５．０重量％の範囲であり、特に好ましくは４．５〜５．０重量％の範囲である。
【００１８】
前記溶液における第１試薬の濃度は、例えば、前述の前記布状基材に保持させる第１試薬の量（重量％）に応じて適宜決定することができ、例えば、０．０１〜５．０重量％の範囲であり、好ましくは３．０〜５．０重量％の範囲であり、より好ましくは４．５〜５．０重量％の範囲である。
【００１９】
前記溶液の溶媒としては、特に制限されないが、例えば、イオン交換水や純水等の水、緩衝液等があげられ、この中でも好ましくはイオン交換水、純水でありであり、より好ましくは純水である。
【００２０】
浸漬させる方法は、特に制限されず、パッド法や吸尽法があげられる。また、乾燥条件は、特に制限されず、例えば、布状基材の大きさ等に応じて適宜決定できる。
【００２１】
次に、前記第１試薬でコーティングした布状基材を、第２試薬を含む溶液に浸漬して乾燥させることにより、本発明の多孔質フィルターが得られる。このようにさらに第２試薬で処理することによって、第１試薬でコーティングされた表面や隙間に、前記第２試薬が微細な繊維状となって保持されると推測される。
【００２２】
前記第２試薬は、前記布状基材の重量に対して、例えば、０．１〜５．０重量％の範囲となるように保持させることが好ましく、より好ましくは３．０〜５．０重量％の範囲であり、特に好ましくは４．５〜５．０重量％の範囲である。
【００２３】
前記溶液における第２試薬の濃度は、例えば、前記布状基材に保持させる第２試薬の量（重量％）に応じて適宜決定することができ、例えば、０．０１〜５．０重量％の範囲であり、好ましくは３．０〜５．０重量％の範囲であり、より好ましくは４．５〜５．０重量％の範囲である。
【００２４】
つぎに、前記第１試薬および第２試薬で処理した前記布状基材に対して、さらにその表面に親水化処理を施す。なお、前記親水化処理は、第２試薬に浸漬した後そのまま行ってもよいし、乾燥させた後に行ってもよい。
【００２５】
前記親水化処理としては、前述のようにカルボキシメチル化等の処理があげられる。
【００２６】
具体的には、前記表面のカルボメチル化は、例えば、前記布状基材を、前記第２試薬を含む溶液に浸漬して乾燥させた後、前記カルボキシメチル化試薬を含む溶液とアルカリ性溶液とに浸漬したり、前記両溶液の混合液に浸漬することによって行うことができる。また、前記布状基材を前記両溶液のぞれぞれに浸漬する場合、その順序は特に制限されないが、例えば、メチルカルボン酸が遊離し易いことから、前記アルカリ性溶液に浸漬してから、　カルボキシメチル化物質を含む溶液に浸漬することが好ましい。
【００２７】
前記カルボキシメチル化試薬としては、モノクロル酢酸が好ましい。一方、前記アルカリ性溶液としては、例えば、水酸化ナトリウムを含む溶液等があげられる。
【００２８】
前記カルボキシメチル化試薬とアルカリ性試薬の組み合わせとしては、特に制限されないが、例えば、モノクロル酢酸と水酸化ナトリウムとの反応で生成するメチルカルボン酸は、非常に反応性に富むため、モノクロル酢酸と水酸化ナトリウムとの組み合わせが好ましい。
【００２９】
前記カルボキシメチル化の処理条件としては、例えば、温度２０〜５０℃の範囲、時間３０分〜１２時間であることが好ましく、より好ましくは温度３０〜４０℃の範囲、時間１時間〜２時間であり、特に好ましくは温度３８℃で、２時間である。
【００３０】
このような処理によって、例えば、脱アセチル化したキトサンやキチンのアミン基や、アルギン酸の水酸基等が前記メチルカルボキシル化されていると推測される。メチルカルボキシル化による置換度は、例えば、０．０１〜１．０の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．６〜１．０の範囲であり、特に好ましくは０．８６〜１．０の範囲である。
【００３１】
前記メチルカルボキシル化による置換度は、例えば、カルボキシメチル化したフィルムを７０℃で１０分程度乾燥してから、赤外吸収スペクトルにおける１７３５ｃｍ−１および１６５５ｃｍ−１のピークの吸光度比（Ａ１７３５／Ａ１６５５）から求めることができる。
【００３２】
以上のようにして作製した本発明の多孔質フィルターは、例えば、前述のよう通気抵抗を大きくすることなくフィルター効果に優れるものであり、また、人の呼気や空気中の水分や、空気中の水分等を吸収することによって粘着性を有するようになり、さらにフィルター効果を向上することができる。このような効果は、キトサンのような第１試薬と、アルギン酸ナトリウム等の第２試薬の複合被膜が水分を吸収し、人間の気管支の粘液と同様の構造になるためと考えられる。
【００３３】
前記多孔質フィルターは、例えば、以下に示すような性質を有していることが好ましい。
【００３４】
前記多孔質フィルターは、重量法による吸水率が、例えば、１０〜２００％の範囲であることが好ましく、より好ましくは１００〜２００％の範囲であり、特に好ましくは１５０〜２００％の範囲である。
【００３５】
前記吸水率は、例えば、多孔質フィルターを水に浸漬し、浸漬前後の多孔質フィルターの重量を測定し、「浸漬後の重量」の「浸漬前の重量」に対する１００分率から求めることができる。
【００３６】
また、本発明の多孔質フィルターは、例えば、ガスに対する吸着性にも優れ、例えば、アミン基においては酢酸のような酸性臭が、カルボキシル基においてはアンモニアのようなアルカリ臭が吸収される。
【００３７】
なお、前記多孔質フィルターは、前記第１試薬と第２試薬とが、前記布状基材に強固に固着しているため、例えば、耐久性に優れ、性能の持続性にも優れている。具体的には、前記多孔質フィルターを、例えば、ＪＩＳ　Ｌ−０２１７　１０３に規定される方法で耐洗濯性を調べた場合、２０回繰り返しても効果が持続したという結果が得られた。
【００３８】
本発明の多孔質フィルターは、以上のような性質を有するため、例えば、マスク、換気扇やエアコン、車両用エアフィルター、空気洗浄器等の防塵フィルターや、ガスの遮断フィルター等に適用できる。特にマスクに適用する場合は、前述のように人の呼気に含まれる水分を吸収することによって粘着性を発揮するため、より一層フィルター効果に優れたマスクを提供できる。
【００３９】
【実施例】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００４０】
（実施例１、比較例１）
脱アセチル化度９９％のキトサンを水に溶解して、２重量％キトサン溶液を調製した。そして、長さ３０ｃｍ×幅３０ｃｍ×厚み２ｍｍであって、金巾３号のカルボキシメチルセルロース製綿布を、前記キトサン溶液に浸漬、脱水し、これをさらに乾燥した（１００℃、０．５時間）。なお、前記脱水は、脱水後の前記面布の増加重量が、前記面布の自重の１００％の重さとなる程度に行った。
【００４１】
つぎに、アルギン酸ソーダを水に溶解して、０．２重量％アルギン酸ソーダ溶液を調製して、前記キトサン処理した綿布を浸漬し、同様にして脱水した。
【００４２】
続いて、モノクロル酢酸と水酸化ナトリウムを水に溶解して、モノクロル酢酸を０．０５重量％、水酸化ナトリウムを０．０３重量％含む混合溶液（ｐＨ６〜７）を調製した。そして、この混合溶液に、前記アルギン酸ソーダで処理した綿布を浸漬し、前述と同様に脱水および乾燥を行った。このようにして得られた多孔質フィルターを実施例１の多孔質フィルターとした。他方、比較例１としては、未処理の綿布を使用した。そして、これらの多孔質フィルターについて、以下の性能を確認した。
【００４３】
（吸着性の確認）
円筒（直径５ｃｍ）の軸方向の一端の開口部に前記多孔質フィルターを取り付け、前記開口部を覆った。そして、タバコに引火し、容積１０リットルのテドラーパックにいれ、その内部にタバコの煙を充満させた。そして、タバコの燃焼が終了した時点で、前記多孔質フィルターを取り付けた前記円筒を前記テドラーパック内に差込み、前記円筒の他端の開口部から、１０リットル／分の速さで吸引を行った。そして、３分間吸引を行った後、前記多孔質フィルターを取り外し、吸引した煙による着色を色差計（商品名ＣＲ−１０００；ミノルタ社製）で測定した（Ｄ６５光源、１０°視野）。そして、吸引前後の色差の変化（ΔＥ）を求めた。これらの結果を下記表１に示す。
【００４４】
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【００４５】
（消臭性の確認）
前述と同様に、円筒（直径５ｃｍ）の軸方向の一端の開口部に前記多孔質フィルターを取り付け、前記開口部を覆った。そして、容積１０リットルのテドラーパックに、前記前記多孔質フィルターを取り付けた前記円筒を差込んでから、前記テドラーパック内に１０ｐｐｍの酢酸気体（ガス）を入れ、前記ガスを充満させた。ガスを注入してから一定時間後（５分後、３０分後）の、前記テドラーパック内の濃度を検知機（商品名ストローク式ガステック検知管；ガステック社製）で測定した。また、酢酸気体に代えて、５０ｐｐｍのアンモニア気体についても同様に測定を行った。これら結果を下記表２および表３に示す。
【００４６】
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【００４７】
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【００４８】
前記表１に示すように実施例１の多孔質フィルターは、比較例１に比べて色差変化量が大きいことから、比較例１よりもニコチン等の煙の成分を吸着できたことがわかった。また、表２および表３に示すように、実施例１は、酢酸およびアンモニア濃度が低いことから、比較例より酢酸およびアンモニアを吸着できたことがわかった。これらの結果から、本発明の製造方法によれば、粉塵捕集効率およびガスの吸着性が向上し、優れたフィルター効果の多孔質フィルターが製造できるといえる。
【００４９】
なお、実施例１の多孔質フィルターについての電子顕微鏡写真を図１に示す。同図（Ａ）は、２０００倍の写真であり、同図（Ｂ）は７５００倍の写真である。これらの写真から、非常にたくさんの立体的構造であって、吸着面積が大きいフィルターであることがわかる。
【００５０】
（実施例２、比較例２）
前記実施例１の多孔質フィルターと比較例１のフィルターについて、吸気抵抗値と捕集効率を調べた。吸気抵抗の測定は、ＪＩＳ　　Ｔ８１５１　　７．１．３、または７．１．４に基づいて行い、捕集効率の測定は、ＪＩＳ　　Ｔ８１５１　　７．１．１または７．１．２に基づいて行った。
【００５１】
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【００５２】
前記表４に示すように、本発明の多孔質フィルターによれば、比較例よりも、吸気抵抗および捕集効率の両方の面において、優れた結果が得られた。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の多孔質フィルターの製造方法によれば、例えば、通気抵抗を大きくすることなく優れたフィルター効果を有する多孔質フィルターを提供できる。このため、前記多孔質フィルターは、例えば、マスクやエアコンフィルター等、様々な用途に適用することができ、かつ有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における多孔質フィルターについての電子顕微鏡写真であり、（Ａ）は、２０００倍の写真であり、同図（Ｂ）は７５００倍の写真である。
【図１】
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