(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通水性を有する基材に、前記基材を膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、加熱を行う熱処理を行い、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行うことを特徴とする除菌フィルタの製造方法。
【請求項２】
通水性を有する基材に、前記基材を膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、常温で通風排気を行う排気処理を行い、さらに加熱を行う熱処理を行い、前記排気処理によって前記基材の形を保ちながら乾燥させた後、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行うことを特徴とする除菌フィルタの製造方法。
【請求項３】
除菌液の総固形分に対する配合比率が７ｗｔ％以上３５ｗｔ％未満になるようにバインダー樹脂を配合することを特徴とする請求項１または２に記載の除菌フィルタの製造方法。
【請求項４】
導電性付与剤を添加したことを特徴とする請求項１または２に記載の除菌フィルタの製造方法。
【請求項５】
溶剤が、２００℃以下の温度で揮発性を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の除菌フィルタの製造方法。
【請求項６】
除菌液を接触させた基材が、膨潤した後、収縮することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の除菌フィルタの製造方法。
【請求項７】
金属が金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ニッケル、真鍮またはこれらの合金から選ばれるいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の除菌フィルタの製造方法。
【請求項８】
金属が抗菌性を有することを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の除菌フィルタの製造方法。
【請求項９】
金属の粒子径が２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の除菌フィルタの製造方法。
【請求項１０】
基材が３次元立体構造であることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の除菌フィルタの製造方法。
【請求項１１】
基材が発泡形状または立体織物形状であることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の除菌フィルタの製造方法。
【請求項１２】
基材が有する開口部の開口径の長さが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の除菌フィルタの製造方法。
【請求項１３】
通水性を有する基材を備え、膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を前記基材に塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、加熱を行う熱処理を行い、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行い、前記基材の表面で前記金属同士が導通することによって電池構造が形成される除菌フィルタ。
【請求項１４】
通水性を有する基材を備え、膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を前記基材に塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、常温で通風排気を行う排気処理を行い、さらに加熱を行う熱処理を行い、前記排気処理によって前記基材の形を保ちながら乾燥させた後、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行い、前記基材の表面で前記金属同士が導通することによって電池構造が形成される除菌フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中あるいは空気中の微生物を取り除くことができる除菌フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中あるいは水中には菌やカビなど多くの微生物が存在しており、住宅、空調機あるいは家電製品などへ清潔な空気を供給したいときには、微生物を取り除くためのフィルタが使われている。また、微生物の増殖を抑えたいときには抗菌剤が用いられている。
【０００３】
たとえば特許文献１記載の従来のフィルタは、殺菌作用を有する金属を保持したゼオライトを含有してなる抗菌ならびに防カビ機能を有する高分子発泡体である。抗菌性ゼオライトと発泡用素材と高分子体とを混合して発泡させることによって、抗菌ならびに防カビ機能を有する高分子発泡体が得られることが示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、抗菌成分を溶出させる化学的な薬剤の抗菌性能で微生物の増殖を抑制するのではなく、安全性と同時に持続性のある微生物の増殖を防止する手段、特に除菌手段を提供する方法が示されている。これは、酸化還元電位の異なる２種の金属粉末を樹脂中に導電性を有するように分散配合・混練した成形体を、除菌しようとする電解質溶液と接するよう配置した構成の電解質溶液の除菌方法である。前記電解質中の微生物は、表面電荷を持っているために、電気的な作用によって前記金属粉末の近傍に誘引され除菌されるものである。
【特許文献１】特開昭６２−２４１９３２号公報
【特許文献２】特開２００５−１１８７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のフィルタでは、殺菌作用を有する金属を保持したゼオライトの作用によって、フィルタ表面に衝突し、ろ過捕集された微生物に対しては有効であるものの、水中または空気中から微生物を取り除く除菌作用は有していなかった。そのため、微生物を取り除くためには、目が細かく圧力損失の高いフィルタを使う必要があり、より圧色損失の低い除菌フィルタが求められていた。また、抗菌性ゼオライトと発泡用素材と高分子体とを混合して発泡させたフィルタでは、抗菌性ゼオライトが樹脂中に埋没しやすく、また発泡の過程でゼオライトの分散状態に偏りが生じやすく、フィルタ全体に抗菌性をもたせることが難しいという課題があった。さらに、殺菌手段では微生物の死骸が水中または空気中に残る場合があり、快適性を保つためには除去された方が望ましく、殺菌手段ではなく除菌手段がより要望されている。
【０００６】
また、特許文献２に記載の方法では、電気的な作用で微生物を除菌できるため、目の粗いフィルタに前記特許文献２に記載の方法を施すことによって、圧力損失の低い除菌フィルタを得ることができた。しかし、除菌フィルタの効果を持続させるためには、金属粉末の剥離を防ぐ必要があり、フィルタ表面に強固に金属粉末を固定化できる方法が求められていた。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するため、剥離を生じず、樹脂中に抗菌性の成分が埋没せず、圧力損失の低い除菌フィルタおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の除菌フィルタの製造方法は上記目的を達成するために、請求項１に記載の通り、通水性を有する基材に、前記基材を膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、加熱を行う熱処理を行い、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、通水性を有する基材に、前記基材を膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、常温で通風排気を行う排気処理を行い、さらに加熱を行う熱処理を行い、前記排気処理によって前記基材の形を保ちながら乾燥させた後、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行うことを特徴とする。また、除菌液の総固形分に対する配合比率が７ｗｔ％以上３５ｗｔ％未満になるようにバインダー樹脂を配合することを特徴とする。また、導電性付与剤を添加したことを特徴とする。
【００１２】
また、溶剤が、２００℃以下の温度で揮発性を有することを特徴とする。
【００１３】
また、除菌液を接触させた基材が、膨潤した後、収縮することを特徴とする。
【００１４】
また、金属が金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ニッケル、真鍮またはこれらの合金から選ばれるいずれか１つ以上を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、金属が抗菌性を有することを特徴とする。
【００１７】
また、金属の粒子径が２５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
また、基材が３次元立体構造であることを特徴とする。
【００２０】
また、基材が発泡形状または立体織物形状であることを特徴とする。
【００２１】
また、基材が有する開口部の開口径が１ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の除菌フィルタは、通水性を有する基材を備え、膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を前記基材に塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、加熱を行う熱処理を行い、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行い、前記基材の表面で前記金属同士が導通することによって電池構造が形成される除菌フィルタであることを特徴とする。また、本発明の除菌フィルタは、通水性を有する基材を備え、膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を前記基材に塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、常温で通風排気を行う排気処理を行い、さらに加熱を行う熱処理を行い、前記排気処理によって前記基材の形を保ちながら乾燥させた後、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行い、前記基材の表面で前記金属同士が導通することによって電池構造が形成される除菌フィルタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、加熱を行う熱処理によって溶剤を素早く揮発させるとともに、バインダー樹脂の重合・熱硬化を行うことができ、剥離を生じず、樹脂中に抗菌性の成分が埋没せず、圧力損失の低い除菌フィルタおよびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の請求項１記載の発明は、通水性を有する基材に、前記基材を膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、加熱を行う熱処理を行い、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行うことを特徴としたものである。熱処理によって溶剤を素早く揮発させるとともに、バインダー樹脂の重合・熱硬化を行うことができるという作用を有する。また、除菌液に含まれる酸化還元電位の異なる金属は、基材に塗布された後、基材の表面で金属同士が接触して導通することによって電池構造が形成される。電池構造の金属間には電位差が生じているので、帯電している微生物を電気的な力で引き寄せて除去することができる。また、溶剤で基材を膨潤させることによって基材の凹凸や空隙にバインダーと金属が侵入し、バインダーと基材と金属とが強固に接着される。その結果、フィルタからの金属の剥離が生じにくくなるという作用を有する。また金属粉を用いたので、バインダーに比べてサイズが大きく基材への浸透力が低いために、金属粉は基材の内部よりも表面に多く存在することになる。その結果、金属粉がバインダーに埋没せずに基材の表面部に露出し、除菌効果を発揮できるという作用を有する。
【００２７】
また、基材に、除菌液を塗布した後に、常温で通風排気を行う排気処理を行い、さらに加熱を行う熱処理を行うことを特徴としたものであり、排気処理によって基材の形を保ちながらゆっくりと乾燥させた後、熱処理によって溶剤を素早く揮発させるとともに、バインダー樹脂の重合・熱硬化を行うことができるという作用を有する。また金属粉を用いたので、バインダーに比べてサイズが大きく基材への浸透力が低いために、金属粉は基材の内部よりも表面に多く存在することになる。その結果、金属粉がバインダーに埋没せずに基材の表面部に露出し、除菌効果を発揮できるという作用を有する。また、除菌液の総固形分に対する配合比率が７ｗｔ％以上３５ｗｔ％未満になるようにバインダー樹脂を配合することを特徴としたものであり、バインダーの固形分を７ｗｔ％以上とすることによって、金属が剥離することなく強固に基材に固定化することができるという作用を有する。また、導電性付与剤を添加したことを特徴としたものであり、カーボンなどの導電性付与剤によって酸化還元電位の異なる金属の電気的な接合状態が向上するという作用を有する。電池構造の金属間には電位差が生じるので、帯電している微生物を電気的な力で引き寄せて除去することができる。また、基材の表面で金属が直接接触していなくても、導電性付与剤を通じて導通させることにより電池構造を形成することができるので、金属の使用量を減らすことができるという作用を有する。金属を減らすことによって、経済性に優れ、軽量な除菌フィルタを製造することができる。
【００２８】
また、溶剤が、２００℃以下の温度で揮発性を有することを特徴としたものであり、２００℃以下の温度で溶剤を気化させることにより、基材の変質や変形を防止することができるという作用を有する。
【００２９】
また、除菌液を接触させた基材が、膨潤した後、収縮することを特徴としたものである。溶剤で基材を膨潤させることによって基材の凹凸や空隙にバインダーと金属を侵入させ、その後に収縮硬化させることによって、バインダーと基材と金属との接着力が向上するという作用を有する。その結果、フィルタからの金属の剥離が生じにくくなるという作用を有する。
【００３０】
また、金属が金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ニッケル、真鍮またはこれらの合金から選ばれるいずれか一つ以上を含むことを特徴としたものであり、前記金属を利用することによって電池構造を形成し、帯電している微生物を電気的な力で引き寄せて除去することができる。
【００３１】
また、金属が抗菌性を有することを特徴としたものであり、捕集した微生物を金属の抗菌作用で死滅させることができるという作用を有する。
【００３３】
また、金属の粒子径が２５０μｍ以下であることを特徴としたものである。金属を２５０μｍ以下にすることにより、金属が沈降して濃度差が発生することがない除菌液を作成することができ、前記除菌液を用いて金属成分が均一に分散した除菌フィルタを作ることができる。
【００３５】
また、基材が３次元立体構造であることを特徴としたものであり、除菌フィルタの表面積を増加させて除菌効果を高めることができるという作用を有する。
【００３６】
また、基材が発泡形状または立体織物形状であることを特徴としたものであり、通水性または通気性の優れたこれらの形状にすることによって、圧力損失が低く、菌を含む水や空気が容易に基材の内部を通過することができる除菌フィルタを得ることができる。また、除菌フィルタの表面積を増加させて除菌効果を高めることができるという作用を有する。
【００３７】
また、基材が有する開口部の開口径が１ｍｍ以上であることを特徴としたものであり、除菌液を基材に塗布する際に、基材の内部まで除菌液が入り込みやすく、開口部が目詰まりしにくく、金属成分が均一に分散した除菌フィルタを作ることができる。
【００３８】
また、通水性を有する基材を備え、膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を前記基材に塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、加熱を行う熱処理を行い、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行い、前記基材の表面で前記金属同士が導通することによって電池構造が形成される除菌フィルタであり、除菌性を有するフィルタを容易に得ることができるという作用を有する。また、通水性を有する基材を備え、膨潤可能な溶剤とバインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを含み、前記金属は金属粉であり、前記溶剤と前記バインダー樹脂と酸化還元電位の異なる２種類以上の前記金属とを、前記金属同士が導通して電場が発生するように混合することによって得る除菌液を前記基材に塗布し、前記基材に、前記除菌液を塗布した後に、常温で通風排気を行う排気処理を行い、さらに加熱を行う熱処理を行い、前記排気処理によって前記基材の形を保ちながら乾燥させた後、前記熱処理によって前記溶剤を揮発させるとともに前記バインダー樹脂の重合・熱硬化を行い、前記基材の表面で前記金属同士が導通することによって電池構造が形成される除菌フィルタであり、除菌性を有するフィルタを容易に得ることができるという作用を有する。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
図１に除菌フィルタの断面図の一例を示す。通水性または通気性を有する基材１１には除菌液が塗布され、前記除菌液に含まれる前記基材１１を膨潤可能な溶剤によって基材１１の表面および内部にバインダー１２が浸透している。バインダー１２は基材１１と酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを固定化する役割を果たしており、ここでは前記金属は銅１３と亜鉛１４である。また、除菌液には導電性付与剤１５としてのカーボンが配合されており、銅１３と亜鉛１４を導通させている。除菌液に含まれる酸化還元電位の異なる金属としての銅１３と亜鉛１４は、基材１１に塗布された後、基材１１の表面で金属同士が接触して導通することによって電池構造が形成される。
【００４１】
電池構造の金属間には電位差が生じているので、帯電している微生物を電気的な力で引き寄せて除去することができる。また、溶剤で基材を膨潤させることによって基材の凹凸や空隙にバインダーと金属が侵入し、バインダーと基材と金属とが強固に接着される。その結果、フィルタからの金属の剥離が生じにくくなるという作用を有する。また金属粉を用いた場合、バインダーに比べてサイズが大きく基材への浸透力が低いために、金属粉は基材の内部よりも表面に多く存在することになる。その結果、金属粉がバインダーに埋没せずに基材の表面部に露出し、除菌効果を発揮できるという作用を有する。
【００４２】
一方、抗菌性ゼオライトと発泡用素材と高分子体とを混合して発泡させる従来の方法では、材料が適当に分散されるため、有効成分である抗菌性ゼオライトが樹脂に埋没する割合が高く、殺菌作用を十分発揮させることは困難である。
【００４３】
図１の基材表面を拡大した概略断面図を図２に示す。酸化還元電位の異なる２種類以上の金属としての銅１３と亜鉛１４は、導電性付与剤１５としてのカーボンおよびバインダー１２とともに、基材１１表面に皮膜を形成している。この皮膜の上を、微生物１６を含む水がＡからＢ方向に流れるとする。水に含まれる微生物１６はその表面電荷として一定の電荷を有しているため、水中に電場を与えるとその電場の向きに応じて移動する作用が生まれる。銅１３と亜鉛１４は直接あるいは導電性付与剤１５を介して電気的に接合されているためプラスとマイナスの電荷を帯びており、両者の間には電場が発生している。微生物１６は電荷を有しているため、電場の作用によって金属の方向に誘引され凝集する。この結果、微生物１６を含む水はＡからＢ方向に進むにしたがって除菌されていく。
【００４４】
物理的な接触のみで殺菌する方法では、基材の開口部を微生物の大きさ以下に狭めなければ除菌性能が発揮されないが、著しく圧力損失が増大し、空気や水などの流体を流すことが困難になるという課題があり、より低圧損で除菌効果の高い技術が求められていた。本発明では、微生物を電気的に誘引する除菌効果を有するため、開口部を微生物の大きさ以下に狭める必要がなく、電場が働く範囲まで除菌効果を発揮させることができるため、低圧損の除菌フィルタを得ることができる。
【００４５】
除菌液は、基材を膨潤可能な溶剤とバインダーと酸化還元電位の異なる２種類以上の金属とを混合することによって得ることができる。このとき、除菌液には界面活性剤や導電性付与剤などを配合してもよい。作成した除菌液を基材に塗布すると、溶剤およびバインダーが基材へ浸透し、または基材の表面を溶解して凹凸を形成する。浸透した溶剤とバインダーによって基材は膨潤してサイズが大きくなるが、通風排気および／または加熱を行うことによって溶剤が揮発した後は、サイズが小さくなる。ここで、２００℃以下の温度で揮発性を有する溶剤を選択することにより、樹脂や繊維の熱劣化を抑えることができる。通風排気のみでは乾燥に時間がかかり、加熱のみでは急激な基材サイズの変化によって不均一に収縮して変形しやすいため、通風乾燥して基材をゆっくり乾燥させた後に加熱する方法が好ましい。
【００４６】
除菌液は基材全体に塗布しても良いし、基材の外表面だけに塗布してもよい。このとき、除菌効果を発揮するのは除菌液を塗布して皮膜が形成された部分だけである。除菌液を有色にすることにより、効果の発揮される部分を容易に視認することができる。視認が容易なため、塗布むらによる加工不良や傷等の発生を簡単に確認することができる。除菌液を有色にするためには、たとえばカーボンブラックやグラファイトなどの黒色成分やマンガン、酸化鉄、酸化銅あるいはその合金などの有色金属を任意の割合で添加すればよい。除菌液の塗布方法としては、ディッピング、スプレー噴霧、はけ塗りなど一般的な方法を用いればよい。
【００４７】
除菌液の塗布部分の表面電気抵抗は、１０7Ω／□以下であることが望ましい。表面電気抵抗が高すぎると絶縁皮膜となって、電場の強さが低下するため、除菌作用が低下するため好ましくない。固形物成分の配合量と、皮膜の膜厚を調整することによって、用途に合わせて調整すればよい。
【００４８】
基材の材質としては、綿、レーヨン、ナイロン、木材、パルプなどの天然繊維や、樹脂含浸紙、ポリエステル・ポリウレタン・ポリエーテル、ポリスチレン、ポリオレフィン、エポキシ、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、およびこれらの変性樹脂などの合成繊維が利用できる。金属やセラミックでもよい。
【００４９】
溶剤としては、アルコール類・直鎖の炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香族類など種々の溶媒が利用できる。具体的にはメタノール、エタノール、プロパノール、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、ベンゼン、トルエン、キシレンスチレン、エチルベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、イソホロン、ヘキサン、ヘプタンなどが挙げられ、単独あるいは混合して用いることができる。分散性を高めるために界面活性剤を添加してもよい。これらの溶剤を、基材の材質に合わせて選択することにより、溶剤が基材へ浸透し、または基材の表面を溶解して凹凸を形成する。浸透した溶剤によって基材は膨潤してサイズが大きくなるが、通風排気および／または加熱を行うことによって溶剤が揮発した後は、サイズが小さくなる。ここで、２００℃以下の温度で揮発性を有する溶剤を選択することにより、低温で溶剤を除去することが可能となり、樹脂や繊維の熱劣化を抑えることができる。
【００５０】
バインダーとしては、ナイロン、ポリエステル、ポリエーテル、アクリル、エポキシ、エポキシエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、メラミン、ビニル、塩化ゴム、シリコーン、フッ素などの樹脂、もしくはこれらの変性樹脂が挙げられる。樹脂は溶剤に可溶であることが望ましい。また、無機系のバインダーを利用してもよく、コロイダルシリカ、オルガノシリカ樹脂、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、エチルシリケート、リチウムシリケート、カリウムシリケートなどの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００５１】
除菌液の総固形分に対する配合比率が７ｗｔ％以上になるように樹脂を配合すれば、基材とバインダー、およびバインダーと金属との十分な密着性が得られる。ただし、３５ｗｔ％を超えると、密着性や強度は良好であるものの、金属同士および導電付与剤との導通が阻害されるために、除菌性能が低下してくる。除菌液の総固形分に対する樹脂量としては、配合比率７ｗｔ％以上の範囲で、除菌性能と密着性、強度のバランスによって任意に選択すればよい。また、樹脂が溶剤に溶解もしくは分散可能であれば、除菌材料の粘度を調整することが容易であり、扱いやすくなる。
【００５２】
金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｋまたはこれらの合金などが挙げられる。特にＡｇ、Ｃｕ、Ｚｎは金属自体の抗菌性が強いため好ましい。また、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌは比較的安価で安全なものとして利用しやすい。２種類以上の金属の選択としては用途と寿命と経済性を考慮すれば特に制限されるものではないが、水の電気分解開始電圧である１．２Ｖ付近では金属から水素の発生が生じ、腐食が進みやすいため好ましくない。表１に金属の種類と標準水素電極を基準とした電極電位を示す。例えば金属材料がＦｅであった場合には、Ｆｅよりイオン化傾向の高い金属としてＺｎを選択することができ、そのときの電位差は０．３２Ｖとなる。表１に示す金属以外でも電位差が発生すれば特に問題はなく、これらの合金でもよい。Ｚｎは比較的イオン化傾向が高く、かつ金属自体の抗菌性が強いため好ましい。
【００５３】
【表１】
0005145796.tif 000002
【００５４】
また、酸化還元電位の異なる２種類以上の金属が電位差を生じた状態で水と接触すると、酸化還元電位の低いほうの金属が水に溶出する。ここで酸化還元電位の高いほうの金属は溶出しにくいため、長期間使用するためには溶出量の多い酸化還元電位の低いほうの金属の配合比率を多くしたほうがよい。
【００５５】
金属の粒子径は除去しようとする微生物の大きさよりも大きいことが望ましい。電位差によって微生物を集めるためには、少なくとも電位がかかっている部分の間隔が微生物の大きさよりも大きい必要がある。粒子径が小さい場合でも複数の粒子が連なって間隔をあけた状態で電位が発生することが考えられるが、確率的には高くないと予想される。十分な距離を確保するためには雑菌として平均的な微生物の大きさである１μｍより大きいことが好ましい。形状が繊維状である場合には太さではなく長さ方向について前記の条件であればよい。具体的には、金属の粒子径が０．３μｍ〜２５０μｍであることが望ましい。
【００５６】
２５０μｍ以上では除菌液の中で金属が沈降し、濃度差が発生しやすくなるという加工性の低下をまねき、また、皮膜を形成後に導電性付与剤や他金属粒子との接触面積が小さくなり、除菌効率が低下するため好ましくない。一方、０．３μｍ以下では、除菌液を作成する際に粉塵となって飛散しやすく、混合時には混合容器の微細な凹凸にまで入り込みやすいため、加工性が低下する。また、バインダーの固形分中に金属が取り込まれやすくなり、除菌効果が発現しにくいため好ましくない。
【００５７】
酸化還元電位の異なる２種類以上の金属の粒子径比が１〜８であれば、導電性付与剤や他金属粒子との接触効率が良いために、高い除菌性能を得ることができる。ここで金属の粒子径比は、大きな粒子／小さな粒子の長さ比率である。
【００５８】
導電性付与剤としては、黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンマイクロコイル、カーボンナノコイル、不飽和結合をもつ導電性ポリマーなどの炭素材料が挙げられる。黒鉛とカーボンブラックはもっとも一般的に用いられる導電性の炭素材料であり、経済性が高い。また、導電性塗料として樹脂エマルジョンとカーボンを混合したものが市販されており、容易に入手可能である。炭素繊維、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンマイクロコイル、カーボンナノコイルなどは樹脂の強度向上や軽量化や電磁波対策などの目的で樹脂に添加されることが多いが、その導電性を利用して本発明の除菌効果を得ることができる。また、電極として開発が進められている導電性ポリマーも、同様に除菌効果を得ることができる。
【００５９】
導電性付与剤は、粉を使用する際には、あらかじめ粉砕しておくと混合が容易になる。また、導電性付与剤を分散した液体を用いるとさらに混合が容易である。樹脂とカーボンがあらかじめ混合された市販の導電性塗料を用いても良い。導電性付与剤は、金属の総量に対して配合比率で０．０２ｗｔ％以上であることが好ましい。これによって除菌フィルタの表面に電位差を生じ、より高い電気的誘引効果を得ることができるために、十分な除菌性能を得ることができる。除菌液を塗布した基材表面の表面電気抵抗は、１０7Ω／□以下であることが望ましい。表面電気抵抗が高すぎると絶縁皮膜となって、電場の強さが低下し、除菌作用が低下するため好ましくない。
【００６０】
金属および導電性付与剤は微細な粉末および／または繊維状であることが好ましい。粉末の場合、バインダーに金属と導電性付与剤を分散させる際に、分散性がよく加工しやすいという効果を得ることができる。また、繊維状にくらべて均一な状態を得やすいため、基材表面の色むらや凹凸の抑制など外観上の利点がある。繊維状の場合は、分散した際に金属と導電性付与剤との繊維同士の接点が多くなり、硬化したバインダー樹脂表面に局所的な電位差が発生する場所を多くすることができる。
【００６１】
基材の形状としては、繊維状、網状、ビーズ状、スリット状、ストロー状、板状、ハニカム状、スポンジ状、発泡形状などあらゆる形状が利用できる。除菌性能は単位体積あたりの表面積が大きい形状が好ましく、３次元立体構造がよい。
【００６２】
３次元立体構造としては繊維を絡ませた形状や発泡形状があり、例えば繊維を絡ませた形状であればスチールウールや、表面部、連結部、裏面部からなる三次元立体編物などが挙げられ、発泡形状であれば発泡金属や発泡樹脂、セラミックフォームなどが挙げられる。例えば発泡ウレタン樹脂は、内部に多くの空隙を有しているため通気性能に優れている上、安価で柔軟性があり加工が容易である。発泡体基材で構成される除菌フィルタの場合、発泡密度が３３セル／２５ｍｍ以下のものが適する。開口部が狭すぎると除菌液が基材内部に浸透しにくくなるので、開口部の開口径は１ｍｍ以上であることが望ましい。ハニカム形状であれば、より通水性・通気性に優れるため、効率よく除菌することが期待できる。その材質としては、セラミックスや金属等が挙げられる。
【００６３】
（実施の形態２）
図３は、処理液を塗布して作成した除菌フィルタ２１を有する除菌装置２２の一例である。除菌フィルタ２１は、酸化還元電位の異なる２種類の金属とバインダーと溶剤とを混合した除菌液を、基材としての発泡ウレタンに塗布することによって作成されている。除菌フィルタ２１は、水や空気が流れる通路内に配置され、除菌装置２２を形成している。上流から流れてくる菌液２３に含まれる微生物は、除菌フィルタ２１の作用によって捕集され、下流側には微生物が除去されて排出される。除菌フィルタ２１は除菌作用を有しているため、微生物の大きさよりも大きな開口部であっても微生物を捕集することができ、低圧損のフィルタを得ることができる。除菌フィルタが抗菌性の金属を有する場合には、捕集した微生物をその場で殺菌することができ、フィルタ上でのカビやぬめりやにおいの発生を防ぐことができる。
【００６４】
また、前記除菌フィルタ２１の後段に活性炭フィルタ２４を配置することにより、前段の除菌フィルタ２１で雑菌・カビ等の物質を捕集できるため、後段の活性炭フィルタ２４に雑菌やカビが繁殖しにくいという効果を得ることができる。また、活性炭フィルタ２４の作用によって、脱色および／または脱臭効果を得ることができる。
【００６５】
以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、本発明は、以下の記載に何ら限定して解釈されるものではない。
【実施例１】
【００６６】
（１）金属として平均粒子径５０μｍの亜鉛粉末と、市販の導電性カーボン塗料（導電性のカーボンとポリエステル樹脂を溶剤としてのシクロヘキサノンに分散させたもの）とを、亜鉛とカーボンの重量比が１１：５になる割合でよく混練してペースト状にし、除菌液を作成した。作成した除菌液を直径８５ｍｍ（約５７ｃｍ2）の円形に成型した樹脂板に塗り広げて、６０℃で２時間乾燥させることによって除菌板Ａ作成した。
【００６７】
（２）金属として７５〜１５０μｍの銅粉末と、市販の導電性カーボン塗料（導電性のカーボンとポリエステル樹脂を溶剤としてのシクロヘキサノンに分散させたもの）とを、銅：カーボンの重量比が１１：５になる割合でよく混練してペースト状にし、除菌液を作成した。作成した除菌液を樹脂板に塗り広げて、６０℃で２時間乾燥させることによって除菌板Ｂを作成した。
【００６８】
（３）金属として平均粒子径５０μｍの亜鉛粉末と、７５〜１５０μｍの銅粉末と、市販の導電性カーボン塗料（導電性のカーボンとポリエステル樹脂を溶剤としてのシクロヘキサノンに分散させたもの）とを、亜鉛：銅：カーボンの重量比が１０：１：５になる割合でよく混練してペースト状にし、除菌液を作成した。作成した除菌液を樹脂板に塗り広げて、６０℃で２時間乾燥させることによって除菌板Ｃを作成した。
【００６９】
（４）亜鉛を９６％、アクリル樹脂を４％含有する市販の塗料を樹脂板に塗り広げて、６０℃で２時間乾燥させることによって比較板Ａ作成した。
【００７０】
（５）亜鉛を８３％、アルミニウムを５％、アクリル樹脂を１２％含有する市販の塗料を樹脂板に塗り広げて、６０℃で２時間乾燥させることによって比較板Ｂを作成した。
【００７１】
（６）何も処理せずに、比較板Ｃを作成した。
【００７２】
前記（１）〜（６）の方法で作成した樹脂板を、除菌液の塗布面が上向きになるようにプラスチックシャーレ内に置いた。
【００７３】
精製水で４００倍に希釈した普通ブイヨン培地に、大腸菌  （Ｅｓｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ，ＩＦＯ３９７２）が約１０5（ｃｆｕ／ｍｌ）になるように添加した菌液を作成した。菌液をそれぞれ２０ｍｌずつプラスチックシャーレに入れ、一定時間ごとに０．１ｍｌの液を採取して培養することにより、菌数の変化を比較した。所定時間経過後の菌数を初期の菌数で割って規格化した値を菌の残存比として縦軸にとり、横軸に経過時間を表した結果を図４に示す。除菌板Ａ、Ｂ、Ｃでは菌数が減少し、除菌されていることがわかった。除菌板ＡとＢではＺｎを添加したＡのほうが除菌速度が速かった。銅と亜鉛を添加した除菌板Ｃは特に１時間後の菌数減少が顕著であった。
【００７４】
市販の塗料を塗布した比較板Ａはわずかに菌数の減少が観察された。比較板Ｂ、Ｃでは菌数はほとんど変化せず、除菌効果が働いていないことがわかった。
【００７５】
作成した除菌板および比較板の表面電気抵抗を測定した結果を表２に示す。市販の塗料である比較板Ａ，Ｂでは表面抵抗が非常に高く、導電性を有していないことがわかる。一方、除菌板Ａ、Ｂ、Ｃでは表面抵抗が低く導電性を有している。図４の結果と対比してみると、導電性を有している除菌板Ａ、Ｂ、Ｃでは除菌性能があり、導電性を有していない比較板Ａ、Ｂおよびなにも処理していない比較板Ｃでは除菌性能が低いことがわかった。
【００７６】
【表２】
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【実施例２】
【００７７】
実施例１で作成した除菌板Ｃをスライドグラス上にのせ、顕微鏡の視野に入る位置に配置した。精製水で４００倍に希釈した普通ブイヨン培地に、大腸菌  （Ｅｓｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ，ＩＦＯ３９７２）を添加し、約１０6ｃｆｕ／ｍｌ程度の菌液を、除菌板Ｃに触れるようにスライドグラス上に０．２ｍｌ滴下した。ただちに顕微鏡で観察したところ、大腸菌は除菌板Ｃの特定の位置に偏在して移動し、凝集した。除菌板Ｃは亜鉛と銅と導電性カーボンが混在しており、どの位置に各材料が塗布されているか確認することはできなかった。大腸菌の大きさ（約２μｍ）に比べて、亜鉛と銅の大きさは十分に大きく（５０〜１５０μｍ）、おそらく亜鉛が高濃度に存在する位置に菌が凝集しているものと思われた。
【実施例３】
【００７８】
金属として平均粒子径５μｍの亜鉛粉末と、５μｍの銅粉末と、市販の導電性カーボン塗料（導電性のカーボンとポリエステル樹脂を溶剤としてのイソホロンに分散させたもの）とを、亜鉛：銅：カーボンの重量比が１０：１：５になる割合でよく混練してペースト状にし、除菌液を作成した。基材として発泡密度が１７セル／２５ｍｍの発泡ウレタンを、作成した除菌液に浸漬し、余剰液を排除した後、常温で３０分通風排気し、１００℃で２時間乾燥させることによって除菌フィルタ２１を作成した。このとき発泡ウレタンは、初期の長さを１００％とすると、膨潤した状態で伸び率約１３０％となり、乾燥後の伸び率は１１５％であった。
【００７９】
図３に示すように、フィルタ収納容器内に前記除菌フィルタ２１を配置し、その後段に活性炭フィルタ２４を配置することによって除菌装置２２を作成した。除菌装置２２の上流側から菌液２３を流して除菌装置２２の除菌性能を測定した。一定時間ごとに、菌液２３を除菌装置２２の入口・出口から０．３ｍｌずつ採取して培養することにより、菌数の変化を測定した。
【００８０】
フィルタの断面積２．７ｃｍ2、長さ５ｃｍ、菌液の通過流速２．４ｍｌ／分の条件で試験した時の結果を図５に示す。菌の種類は大腸菌、上流側の濃度は１０3ｃｆｕ／ｍｌである。除菌率は８０％以上の値を継続的に示し、試験開始から４０時間後でも変わらない値を示した。菌液の流速とフィルタの大きさを変化させることによって除菌性能を制御できるので、使用条件と必要な性能に合わせて装置を設計することにより、水の除菌装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の除菌フィルタの製造方法では、加熱を行う熱処理によって溶剤を素早く揮発させるとともに、バインダー樹脂の重合・熱硬化を行うことができ、圧力損失の低い除菌フィルタおよび、樹脂中に抗菌性の成分が埋没せず、かつ剥離を生じない除菌フィルタを提供することができ、加湿装置および空気調和装置および水処理装置などへの展開用途が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１に示す除菌液を塗布した除菌フィルタの概略断面図
【図２】本発明の実施の形態１に示す除菌液を塗布した除菌フィルタの概略断面図
【図３】本発明の実施の形態２に示す除菌装置の概略断面図
【図４】本発明の実施例１に示す菌の残存比と経過時間の関係を示すグラフ
【図５】本発明の実施例３に示す除菌率と経過時間の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００８３】
１１  基材
１２  バインダー
１３  銅
１４  亜鉛
１５  導電性付与剤
１６  微生物
２１  除菌フィルタ
２２  除菌装置
２３  菌液
２４  活性炭フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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