(57)【要約】【課題】抗菌性、カビ抵抗性を有し、プリーツ加工性に優れたエレクトレットフィルター濾材であって、使用後に土壌中に埋設処理することで生分解され得るエレクトレットフィルター濾材を提供せんとするものである。【解決手段】エレクトレット化された脂肪族ポリエステルを主成分とする繊維からなる不織布と、生分解性を有する繊維で構成される補強シート、及び抗菌剤を含有する不織布からなり、前記抗菌剤を含有する不織布が処理空気の通風方向に対し最上流側となるように積層し、かつ各層が部分的に融着されていることを特徴とするエレクトレットフィルター濾材からなる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトレット化された脂肪族ポリエステルを主成分とする繊維からなる不織布と、生分解性を有する繊維で構成される補強シート、及び抗菌剤を含有する不織布からなる３層の濾材において、該抗菌剤を含有する不織布が処理空気の通風方向に対し最上流側となるように積層し、かつ各層が部分的に融着されていることを特徴とするエレクトレットフィルター濾材。
【請求項２】
脂肪族ポリエステルがポリ乳酸および／またはポリ乳酸を主体とする熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレットフィルター濾材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抗菌性を有するエレクトレットフィルター濾材およびその使用方法に関し、更に詳しくは、使用後に土壌中に埋設処理することで生分解され、かつプリーツ加工性に優れたエレクトレットフィルター濾材に関するものである。
【０００２】
本発明は自動車や鉄道車両等の車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、掃除機の排気用フィルターおよびメインフィルター、空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調用フィルター等に用いることの出来るエレクトレットフィルターに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
エレクトレットフィルターは、該フィルター繊維に半永久的に固定された電荷の静電気力により空気中の微粒子を効果的に除去することが可能なエアフィルターであり、自動車や鉄道車両等の車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、掃除機の排気用フィルターおよびメインフィルター、空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調用フィルター、クリーンルーム用フィルター等に使用されている。これらフィルターは、通常一定期間使用すると捕集した粉塵等による目詰まりのため、通風時の圧力損失が上昇し所定の風量を処理できなくなる。そこで一般的には目詰まりしたフィルターは新品と交換され、焼却や埋め立てといった方法により処理されている。しかしながら近年の環境問題に鑑みると、焼却による二酸化炭素の排出は地球温暖化の原因となり、また埋め立てる場合でも環境面への悪影響が叫ばれている。
【０００４】
これを解決する方法として、特開２０００−１４６６７２号公報には、脂肪族ポリエステルを主成分としたポリマーを用いメルトブロー法により製作されたエレクトレット化不織布が開示されている。ポリ乳酸に代表される脂肪族ポリエステルは生分解性に富み、埋設された土壌の中に存在する微生物により分解されることが知られている。したがって使用後に埋め立て処理しても環境への負荷が極めて少ないエレクトレットフィルターを得ることが出来る。一方、前記使用分野では、通常フィルターは捕集効率や圧力損失といった所定の性能を満足するために、プリーツ加工を施される場合がある。しかるに前記特開平２０００−１４６６７２号公報に開示されているようなメルトブロー法により得られた不織布や、一般的にエレクトレットフィルター濾材の材料として用いられる、スパンボンド法不織布、あるいはエレクトレット化されたフィルムをスリットし繊維状にしたのち不織布化したものは、剛性が低いため機械的強度が不足し、プリーツ加工がしにくいという問題を有している。そこで、加工に耐えうる剛性を付与する目的で、各種材料からなる補強シートを積層して、フィルター濾材とすることが一般的に行われているが、従来の補強シートが生分解性を有していなかったことから、埋め立てしても補強シートが分解されず土壌中にそのまま残留するといった現象が起こる。
【０００５】
一方、近年快適空間への要求や健康・清潔志向の高まりから、特に浮遊粉塵中に存在する菌やかび等の除去に関心がもたれる傾向にある。これら微生物についても他の粉塵同様エアーフィルターでの捕集が可能であるが、捕集した微生物がフィルター濾材上で繁殖する場合があり悪臭の発生や下流側へ飛散するといった問題が生じるケースがあった。この問題に対処するためには、エアーフィルターに捕集された微生物が繁殖しないようにエアーフィルターに抗菌性やカビ抵抗性等を付与することが必要である。抗菌性やカビ抵抗性の付与は、フィルター濾材を構成する繊維材料に、例えば含浸加工、添着加工、スプレー加工等を用いて、バインダーと共に抗菌剤を付着させて固定化するといった方法など既知の技術によって比較的容易に達成することが可能である。生分解性を有する材料に対しても、同様に抗菌性やカビ抵抗性を付与することが可能であるが、土壌中に埋設した際、付着している抗菌剤が土壌中の微生物の活動を抑制してしまい、生分解の進行を阻害してしまうといった問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術における問題点解決するもので、抗菌性、カビ抵抗性を有し、プリーツ加工性に優れたエレクトレットフィルター濾材であって、使用後に土壌中に埋設処理することで生分解され得るエレクトレットフィルター濾材を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる問題点に鑑み、鋭意検討した結果得られたものである。本発明は、エレクトレット化された脂肪族ポリエステルを主成分とする繊維からなる不織布と、生分解性を有する繊維で構成される補強シート、及び抗菌剤を含有する不織布からなり、前記抗菌剤を含有する不織布が処理空気の通風方向に対し最上流側となるように積層し、かつ各層が部分的に融着されていることを特徴とするエレクトレットフィルター濾材である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、エレクトレット化された不織布と、剛性を付与する補強シートの両者が、共に生分解性を有するものであり、さらに抗菌剤を含有する不織布が処理空気の通風方向に対し最上流側となるように積層されていることが重要である。最上流側に配置された抗菌剤を含有する不織布が、実使用中に飛来する菌やカビを最上流側である程度捕集することにより、エレクトレット化された不織布に捕集される菌やカビの量を低減し、濾材上での菌やカビの繁殖をより抑制することが出来る。また、フィルター濾材を構成する各層が部分的に融着されていることが重要である。全面を接着するのではなく、部分的な接着で積層することにより、生分解の進行を阻害する要因となる抗菌剤を含有する不織布を取り外した上で土壌中に埋設することができるうえ、エレクトレット化された不織布と補強シートの層間に空間が形成されているため、土壌中での微生物による侵食・分解が促進されるためである。
【０００９】
本発明に用いられるエレクトレット化された不織布を構成する繊維の材料となる脂肪族ポリエステルとしては、ポリ乳酸および／またはポリ乳酸を主体とする熱可塑性樹脂であることが好ましい。ポリ乳酸を主体とする熱可塑性樹脂とは、乳酸にε−カプロラクトンなどの環状ラクトン類、α−ヒドロキシ酪酸、α−ヒドロキシイソ酪酸、α−ヒドロキシ吉草酸などのα−オキシ酸類、エチレングリコール、１，４−ブタンジオールなどのグリコール類、コハク酸、セバシン酸などのジカルボン酸類が１種あるいは２種以上共重合されたものを用いることが出来る。共重合体には、ランダム共重合体または／およびブロック共重合体を用いることが出来る。また分子末端にカルボキシル基をもつ化合物でポリマー分子末端をエステル化処理することが好ましい。
【００１０】
本発明に用いられるエレクトレット化された不織布を構成する脂肪族ポリエステルを主成分とする繊維の平均繊維径は、０．５〜３０μｍであり、好ましくは１〜２０μｍである。平均繊維径が０．５μｍより細い場合には圧力損失が高くなりすぎ実用上好ましくなく、逆に３０μｍより太い場合には捕集効率が低くなるため好ましくない。また該不織布の目付量は１０〜２００ｇ／ｍ２であり、好ましくは１５〜１００ｇ／ｍ２である。目付量が１０ｇ／ｍ２より小さい場合には、捕集効率が低くなることに加え、ハンドリング性も悪くなるため好ましくなく、逆に２００ｇ／ｍ２より大きくなると、圧力損失が高くなるうえ、本発明の特徴である部分的な融着を施すことが困難になるためである。また該不織布の製法としては特に限定されるものではないが、スパンボンド法、メルトブロー法が好適に用いられる。
【００１１】
本発明におけるエレクトレット化の方法としては、コロナ荷電、電界荷電、熱間電界荷電、電子線照射等があるが、特にこれらに限定するものではなく、高帯電量で電荷が安定的に保持される方法であればいかなる荷電法でも用いることができる。コロナ荷電法、電界荷電法の場合は１０ｋｖ／ｃｍ以上、好ましくは１５ｋｖ／ｃｍ以上の電界強度が適しており、電子線照射の場合は０．１〜１Ｍｒａｄの照射が望ましい。
【００１２】
本発明における生分解性を有する繊維で構成される補強シートの材料としては、生分解性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば前記ポリ乳酸および／またはポリ乳酸を主体とする熱可塑性樹脂、あるいは天然由来の材料としてパルプ、コットン、ウールなどが挙げられる。補強シートは濾材に剛性を付与しプリーツ加工等の加工性を向上させるものであり、ＪＩＳ　Ｌ１０９６に規定される剛軟度が、０．５〜１０Ｎ・ｃｍであることが好ましい。剛軟度が０．５Ｎ・ｃｍより小さい場合には、プリーツ加工等に必要な剛性を付与することができず、一方剛軟度が５〜１０Ｎ・ｃｍより大きい場合には、剛性が高すぎるためプリーツ加工設備への負荷が増大し、生産性を低下させる原因になるため好ましくない。
【００１３】
本発明において使用する抗菌剤としては、無機系抗菌剤であれば、銀イオン、銅イオン、亜鉛イオンを含有するものが好ましく、有機系抗菌剤であれば、第４級アンモニウムイオンを含有するものが好ましい。抗菌剤を不織布に含有させる方法としては、これらの抗菌剤を、不織布を構成する繊維に原料段階で練りこむ方法や、不織布を製作した後に、含浸加工、添着加工、スプレー加工等を用いて、バインダーと共にこれらの抗菌剤を不織布に付着させて固定化する方法、あるいはこれらのイオンを不織布を構成する繊維にイオン交換反応で結合させる方法が挙げられ、特に制限するものではないが、耐久性の観点から原料段階で練りこむ方法とイオン交換反応で結合させる方法が好ましい。
【００１４】
本発明においては、前述の通りエレクトレット化された脂肪族ポリエステルを主成分とする繊維からなる不織布と、生分解性を有する繊維で構成される補強シート、及び抗菌剤を含有する不織布が部分的に融着されていることが重要である。このように部分的に融着させる方法としては、例えば３層を重ねあわせ、加熱されたエンボスロール間あるいは加熱されたエンボスロールとフラットロールの間に挟み込んで加圧し、エンボスロールの凸部によって押さえられた部分が溶融し接着される方法がある。あるいは超音波をあてた状態でエンボスロールにより加圧する方法も適用される。エンボス率（エンボスロールの凸部によって押さえられ融着した部分の面積が全面積に占める割合）は３％〜５０％が好ましく、より好ましくは５〜２５％である。エンボス率が３％より少ない場合には、実用に耐えうる接着強度が得られず、またエンボス率が５０％多い場合には、デッドスペースが大きくなりすぎて、通風時の圧力損失の増大を招くのみならず、使用後に抗菌剤を含有する不織布を取り外すことが極めて困難となる上、エレクトレット化された不織布と補強シートの層間に形成される空間が少ないため、埋設処理した後に微生物による侵食が遅くなり本発明の特徴が発揮されないといった問題が生じるためである。またエンボスロールによる圧締で融着された部分の形状は特に限定されず、矩形、丸型、ライン状等いずれも適用可能であり、配列も特に限定されるものではないが、接着状態の均一性を保つため、一つの融着部に最も近接した融着部との距離は３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
抗菌剤を含有する不織布が処理空気の通風方向に対し最上流側となるように積層されていれば、エレクトレット化された不織布と補強シートの積層順は特に指定する必要はない。
【００１６】
以下実施例によって本発明を更に詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発明の技術範囲に包含される。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
メルトブロー法により作成された、平均繊維径３μｍ、目付量２０ｇ／ｍ２であるポリ乳酸繊維不織布を通常のコロナ放電処理によりエレクトレット化したものと、スパンボンド法により作成された目付量１００ｇ／ｍ２のポリ乳酸からなる補強シートを重ね、さらに銀イオンを担持した抗菌剤を練りこみにて含有したポリプロピレン繊維からなる目付量２０ｇ／ｍ２であるスパンボンド不織布を重ね、エンボス率１０％の千鳥配列型エンボスロールを用い超音波エンボス法により部分的に融着し実施例１を得た。
【００１８】
（比較例１）
実施例１と同じ３つの材料（エレクトレット化不織布・補強シート・抗菌剤を含有する不織布）を重ね、各層の層間にポリアミド系熱融着繊維からなり目付量１５ｇ／ｍ２である不織布状の接着シートを挟んだ状態で、１２０℃に加熱されたフラットロール間に挿入し、加熱、加圧することにより略全面にわたって接着し比較例１を得た。
【００１９】
実施例１、比較例１の２種のエレクトレットフィルター濾材の濾過性能はほぼ同等であり、いずれもプリーツ加工等の加工性は良好であった。
また、これらを各１ｍ２サンプリングし実施例１については、抗菌剤を含有する不織布を引き剥がして取り除いた状態で土壌中に埋設し、１年経過後の重量を測定し、初期重量との比較を行った。比較例１については、各層が略全面にわたって強固に接着ざれており、抗菌剤を含有する不織布を除去せずに、実施例１と同様に土壌中に埋設し、１年経過後の重量を測定し、初期重量との比較を行った。結果を表１に示す。表１中の重量減少率とは以下に記す計算式によって求められるものである。
重量減少率＝（初期重量−１年経過後重量）／初期重量　×１００％
【００２０】
【表１】
2004017000.tif 000002
【００２１】
表１に明らかなように、実施例１の重量減少率はきわめて高く、土壌中での生分解が進行していることが分かる。比較例１の重量変化率は、生分解性を有していない成分である接着シートの重量３０ｇ／ｍ２と抗菌剤を含有する不織布の重量２０ｇ／ｍ２差し引いても２８．０％となり、実施例１に比べ半分程度しか生分解が進行していない。実施例１では、抗菌剤を含有する不織布を取り除いた状態で土壌中に埋設したため、エレクトレット化されたポリ乳酸繊維不織布と、ポリ乳酸からなる補強シートが、土壌中の微生物に侵食、生分解されていることが分かる。一方比較例１では、抗菌剤を含有する不織布が接着積層された状態であるため、含有された抗菌剤が土壌中の微生物の活動を抑制してしまい、エレクトレット化されたポリ乳酸繊維不織布と、ポリ乳酸からなる補強シートの生分解の進行を阻害しているため重量変化率が小さい値となっている。したがって、実施例１のように、使用中は抗菌剤を含有する不織布を席そうした状態とし、使用後は該抗菌剤を含有する不織布を取り除いて土壌中に埋設することにより、埋設されたフィルター濾材が生分解されるという効果が得られるのである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によると、抗菌性、カビ抵抗性を有し、プリーツ加工性に優れ、かつ使用後に土壌中に埋設処理することが可能な、環境負荷の少ないエレクトレットフィルター濾材を得ることができ、環境問題に対応する有効な手段として利用することが出来る。