(57)【要約】【課題】  酸化チタン粒子を安定に付着し易くするとともに、酸化チタン粒子の活性をできるだけ大きく利用できるようにした機能性フィルターを提供する。【解決手段】  竹レーヨン繊維を含むフェルトに、酸化チタンとリン酸カリシウム類を塗布させている。このとき竹レーヨン繊維は竹を原料としたビスコース法レーヨン繊維、酸化チタンはアナターゼ型結晶のもの、リン酸カルシウム類は水酸アパタイトとするのが好ましい。これにより、家庭、オフィス、病院などの空間を、居住性のよい快適にすることができる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
竹レーヨン繊維を含むフェルトに、酸化チタンとリン酸カルシウム類が塗布されてなることを特徴とする機能性フィルター。
【請求項２】
前記竹レーヨン繊維が、竹を原料としたビスコース法レーヨン繊維であることを特徴とする請求項１に記載の機能性フィルター。
【請求項３】
前記酸化チタンが、アナターゼ型結晶であることを特徴とする請求項１に記載の機能性フィルター。
【請求項４】
前記リン酸カルシウム類が、水酸アパタイトであることを特徴とする請求項１に記載の機能性フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機能性フィルター、特に空気の殺菌、脱臭効果を有する機能性フィルターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンに光が当たると、その表面から電子が飛び出し、電子が抜けた孔が正孔となり、酸素からスーパーオキサイドアニオン、さらに表面の水と反応してＯＨラジカル（・ＯＨ）といった活性酸素を生成することは知られており、この活性酸素を利用して脱臭、殺菌、防汚、空気浄化、水処理など様々な分野に応用展開がなされている。空気の浄化では、家庭、オフィス、病院などの室内空間における汚れ（微量のホルムアルデヒド、細菌類、たばこ臭など）を取除く酸化チタンフィルター付き空調機器が提案されており、例えば、不織布、織布、編布、ネット、フェルト、ウレタンフォームなどの三次元網状化骨格構造体に酸化チタンを含浸させた脱臭フィルター〔特許文献１参照〕、繊維、活性炭、紙、プラスチック、ガラス、セラミックスなどのフィルター上に、酸化チタン光触媒を接着剤で固定した光触媒能を有するフィルター〔特許文献２参照〕、光触媒による消臭、防汚、抗菌、防カビ性が付与された機能性フィルター〔特許文献３参照〕、酸化チタンなどの光触媒と金属リン酸塩などの捕集剤とを含有する繊維構造体を用いてのクリーンルーム向けの空気清浄フィルター〔特許文献４参照〕などがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４８３０５号公報
【特許文献２】特開２００１−８７６２８号公報
【特許文献３】特開２００５−１１１３６１号公報
【特許文献４】特開２００４−３３７７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように酸化チタンはその粒子表面に活性酸素発生の活性点があり、酸化チタン粒子をフィルターに付着させるに際し接着剤を用いると、接着剤により活性点が覆われてしまう問題があり多量の接着剤を使用できない。一方、空気フィルターでは、通常の使用環境ではフィルターに強い光が照射されないことから酸化チタンの光触媒効果が充分に発揮できない問題もある。かかる観点から、本発明の目的は、酸化チタン粒子を安定に付着し易くするとともに、酸化チタン粒子の活性をできるだけ大きく利用できるようにした機能性フィルターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成すべく、本発明は機能性フィルターであり、竹レーヨン繊維を含むフェルトに酸化チタンとリン酸カリシウム類を塗布させている。このとき、竹レーヨン繊維が竹を原料としたビスコース法レーヨン繊維であり、酸化チタンがアナターゼ型結晶であり、リン酸カルシウム類が水酸アパタイトであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、空気の殺菌、脱臭効果を有する機能性フィルターが達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の機能性フィルターは、竹レーヨン繊維を含むフェルトに酸化チタンとリン酸カリシウム類を塗布させることに特徴がある。
竹レーヨン繊維は、具体的には竹を原料としてビスコース法や銅アンモニア法などによる再生セルロース繊維であり、好ましくは保水率の高いビスコース法レーヨンである。また、レーヨン製造において、竹からのパルプとともに竹以外の一般の木材パルプなどセルロース素材を一部混合した竹を含むレーヨン繊維であってもよい。しかし、竹以外のパルプの混合割合が多くなると、当然その分竹由来の優れた特性が少なくなるので、竹からのパルプは少なくとも３０重量％含む構成とするのが好ましい。さらに架橋剤によって架橋改質された再生セルロース繊維であってもよい。（以下、特に断りのない限りこれらをまとめて単に「竹レーヨン繊維」と記す。）
【０００８】
竹レーヨン繊維を含むフェルトは、フェルトのバットに竹レーヨン繊維を用いるが、竹レーヨン繊維以外に一部その他繊維を混合して混合バットとすることもできる。一般にセルロースレーヨン（竹、木材、その他素材のものを含めて）は、一般に水分を吸収すると収縮するなど寸法安定性に劣り、また湿潤時の強度が弱くなる傾向にある。従って、寸法安定性、湿潤時強度が要求される用途に対してはこの欠点を補うべく竹レーヨン繊維とともにその他の繊維を混合してフェルトとすることの意義がある。ここで、その他繊維は特に限定されるものではないが、代表的にはポリアミド（ナイロン−６、ナイロン−６６、アラミドなど）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレートなど）、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレンなどの合成繊維、ガラスなどの無機繊維、あるいは羊毛、木綿、麻、レーヨンなどの天然繊維があり任意に選ばれる。
【０００９】
竹レーヨン繊維とその他繊維を混合するときの割合は、その他繊維の種類、フェルトの使用目的などにより決められるので一律に決められないが、本発明が目的とする特性面、および実用上の強度や寸法安定性を考慮すれば、フェルト全体の中で竹レーヨン繊維を３０重量％以上、好ましくは４５重量％以上とするのがよい。竹以外の一般の木材パルプが混合された竹を含むレーヨン繊維にあっては、本来の竹由来の成分がフェルト全体の中で３０重量％以上、８０重量％以下、好ましくは４５重量％以上、７０重量％以下となるようにする。もちろんこの範囲の外でもそれなりの効果があるのはいうまでもない。
【００１０】
フェルトの製造は、通常の方法で行われる。すなわち、竹レーヨン繊維、あるいは竹レーヨン繊維とその他繊維を混合して一体化されたバットとする。このとき基布を用い、基布の片面または両面にバットを積層してから一体化することができ、フィルターとしての強度を考慮すれば好ましい実施の形態である。バットを一体化する方法は、刺のある針で刺し絡めるニードルパンチ法、高圧細水流で繊維を絡めるスパンレース法、接着剤を使って行うケミカルボンド法、比較的低融点のポリマーを加えて加熱溶融させるサーマルボンド法などが一般に知られており、本発明はこれらの方法のいずれかにより達成できる。ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニトリルなどの溶融性の繊維を混合させたバットでは、これら溶融性の繊維が溶着するので別途低融点ポリマーを加えることなくサーマルボンド法による一体化ができる。
【００１１】
バットは、代表的には繊度０．８〜７．０ｄｔｅｘの繊維を、長さ３．５〜８０ｍｍに切断して一体化させる。ニードルパンチ法に依るときは、ニードル本数１００〜１０００万本／ｍ２程度である。スパンレース法は、高圧のウォータージェットの衝撃力でバットの繊維を交絡させるもので、水の噴射口の径、水の圧力、バットと噴射口の距離などで繊維の交絡度が決まる。これら一体化するための条件は任意に選ばれ、最終的に目付け３０〜１０００ｇ／ｍ２程度のフェルトとするのが好ましい。
【００１２】
基布を使用するときには、基布の材料は特に限定されないが、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、羊毛、木綿などが普通である。基布は、繊度３３０〜６６０ｄｔｅｘのマルチフィラメントを平織、朱子織にしたものや１／１０、１／２０，２／２０のスパンヤーンを平織、朱子織にした、密度２００〜１７０ｋｇ／ｍ３、目付４０〜１６０ｇ／ｍ２が代表的である。また、繊度０．８〜２．２ｄｅｔｘのポリエステル、ポリアミド、レーヨン繊維を用いたスパンボンド不織布なども使用することができる。
【００１３】
基布上のバットは、基布の片面でもよく、両面でもよい。両面の場合には、それぞれの面でバットの素材、繊維径、厚さなど構成を変えることがあるが、本発明はなんら制限するものではない。
【００１４】
酸化チタンは、結晶形でアナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型があるが、活性酸素を発生させる活性度の観点からはアナターゼ型が好ましい。酸化チタンは、微細な粒径のものがよく、通常１μｍ以下のものを分散液として、あるいは水及び／又は有機溶媒中の酸化チタンゾルとして使用される。一般に微細な粒子からなる粉体は、単結晶粒子（一次粒子）が強力に凝集しており一次粒子にまで分散させるのは容易でなく、従って、酸化チタンゾルを用いるのが有利である。ゾルの形成に使用される有機溶媒は、エチレングリコール、ブチルセロソルブ、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、エタノール、メタノール等のアルコール類が多く使用され、その他、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、エステル類、ケトン類など使用上障害とならない範囲で任意に選ばれる。
【００１５】
酸化チタンゾルは、代表的には実質的に水を分散媒とし、解膠された酸化チタンヒドロゾル等を挙げることができる。このようなゾルの製造は公知であり、例えば、硫酸チタンや四塩化チタンの水溶液を加熱加水分解して生成したメタチタン酸をアンモニア水で中和し、析出した含水酸化チタンを濾別、洗浄、脱水させると酸化チタン粒子の凝集物とし、この凝集物を、硝酸、塩酸、又はアンモニア等の作用の下に解膠させ水熱処理等を行うことにより酸化チタンヒドロゾルとする。その他酸化チタン粒子を酸やアルカリの作用の下で解膠させたものや、酸やアルカリを使用せず、必要に応じてポリアクリル酸ソーダなどの分散安定剤を使用し、強力なせん断力の下で水中に分散させたゾルなどがある。また、酸化チタンヒドロゾルはチタニアゾルとして市販〔石原産業（株）製「ＳＴＳシリーズ」（商品名）、田中転写（株）製「ＴＰＸゾル」（商品名）など〕されており、これらを使用することもできる。また、二酸化チタンを主成分としバインダーを加えた液体塗料も市販〔例えば、（株）エイチアンドエス販売「アークフラッシュ」（商品名）〕されており、これらを使用することもできる。
【００１６】
リン酸カルシウム類は、水酸アパタイト〔（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）〕，リン酸三カルシウム（第三リン酸カルシウム）〔Ｃａ３（ＰＯ４）２〕リン酸四カルシウム〔Ｃａ４（ＰＯ４）２Ｏ〕、リン酸八カルシウム〔Ｃａ８Ｈ２（ＰＯ４）６・５Ｈ２Ｏ〕、リン酸一水素カルシウム（第二リン酸カルシウム）〔ＣａＨＰＯ４〕、リン酸二水素カルシウム（第一リン酸カルシウム）〔Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）〕、メタリン酸カルシウムＣａ（ＰＯ３）２、二リン酸二カルシウム（ピロリン酸カルシウム）〔Ｃａ２Ｐ２Ｏ７〕、ピロリン酸二水素カルシウム  （酸性ピロリン酸カルシウム）〔ＣａＨ２Ｐ２Ｏ７〕などがあり、好ましくは水酸アパタイトである。リン酸カルシウム類は、微細に粉砕して分散液として使用することもできるが、リン酸カルシウムは酸性で水に溶解性が高くなるので酸性水溶液として使用することもできる。
【００１７】
酸化チタンとリン酸カルシウム類をフェルトに塗布させるには、酸化チタンとリン酸カルシウム類を混合された分散液を用いてもよく、あるいはそれぞれの分散液あるいは水溶液を用いて別々に塗布させてもよい。
【００１８】
フェルト上に塗布する方法は特に限定されるものではないが、代表的にはフェルトを分散液あるいは水溶液に浸漬、あるいはフェルト上に分散液あるいは水溶液をスプレーした後乾燥させて塗布が完了する。フェルト上における酸化チタン、リン酸カルシウム類の量も特に限定されるものではないが、本発明が目的とする効果の発現が顕著とするには、酸化チタン（固形分として）が１０〜１００ｇ／ｍ２（フェルト）、リン酸カルシウム類（固形分として）が５〜７０ｇ／ｍ２（フェルト）とするのがよい。
【００１９】
本発明の機能性フィルターは、竹レーヨン繊維を含むフェルトに酸化チタンとリン酸カルシウム類を担持させている。酸化チタンは、上述したように光触媒となり、光により表面活性点で空気中の酸素と水分に作用して活性酸素を作る。リン酸カルシウム類は、水分吸着能を高め、細菌やウィルス等を吸着させることができる。両者を組み合わせたとき、リン酸カルシウム類により水分率が高くなり酸化チタン粒子の活性酸素発生効果を高め、細菌類やウィルス等を吸着させることにより活性酸素による殺菌効果を高めることができる。一方、竹レーヨン繊維は、その表面が平滑でなく、かつ孔が多いことから酸化チタンやリン酸カルシウムが孔に入り込むなど脱落し難くなり、さらに竹レーヨン繊維は通常の環境において水分率が高いことから活性酸素の発生に有利であり、かつ発生酸素の繊維上での滞留時間が長く、従って、脱臭、殺菌効果の高い機能性フィルターとなる。
【実施例】
【００２０】
〔フェルトの製造〕
（１）竹レーヨン繊維１００％のフェルト；
２０番手の２本撚りのスパンヤーンを用い、目付約１００ｇ／ｍ２のポリエチレンテレフタレート繊維〔テイジン（株）製〕を基布としてその片面に１．５ｄｔｅｘ×３８ｍｍの竹レーヨン繊維〔上海・メタル・アンド・ミネラル・インポート・アンド・イクスポート・コーポレーション（ＳＨＡＮＧＨＡＩ  ＭＥＴＥＡＬＳ  ＆  ＭＩＮＥＲＡＬＳ  ＩＭＰＯＲＴ  ＆  ＥＸＰＯＲＴ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）社製、「ＴＥＮＢＲＯ」（商品名）〕のウェブを載せ、ニードリングして一体化し、約２００ｇ／ｍ２のニードルフェルトを作成した。
【００２１】
（２）竹レーヨン繊維を含むフェルト；
上記と同じ基布の片面に、１．５ｄｔｅｘ×３８ｍｍの竹レーヨン繊維〔上海・メタル・アンド・ミネラル・インポート・アンド・イクスポート・コーポレーション（ＳＨＡＮＧＨＡＩ  ＭＥＴＥＡＬＳ  ＆  ＭＩＮＥＲＡＬＳ  ＩＭＰＯＲＴ  ＆  ＥＸＰＯＲＴ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）社製、「ＴＥＮＢＲＯ」（商品名）〕と、２．２ｄｔｅｘ×５１ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維〔テイジン（株）製〕を１：１（重量比）で混合したウェブを載せ、ニードリングして一体化し、約２００ｇ／ｍ２のニードルフェルトを作成した。
【００２２】
（３）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維のフェルト；
上記と同じ基布の片面に、片面に２．２ｄｔｅｘ×５１ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維〔テイジン（株）製〕のウェブを載せ、ニードリングして一体化し、約２００ｇ／ｍ２のニードルフェルトを作成した。
【００２３】
（４）木綿繊維のフェルト；
上記と同じ基布の片面に、（１０〜１２）μｍ×（２０〜２５）ｍｍの木綿繊維のウェブを載せニードリングして一体化し、約２００ｇ／ｍ２のニードルフェルトを作成した。
【００２４】
〔二酸化チタンと水酸アパタイトの塗布〕
二酸化チタン（アナターゼ型結晶）を含み、バインダーを加えた液体塗料〔（株）エイチアンドエス販売「アークフラッシュ」（商品名）〕を用い、フェルト上にスプレーし８０〜１００℃で乾燥させる操作を繰り返してフェルト上における二酸化チタン担持量が２５ｇ／ｍ２となるようにした。次いで同様にして水酸アパタイト５重量％水溶液（塩酸酸性）をスプレー、乾燥を繰り返してフェルト上水酸アパタイト担持量が８ｇ／ｍ２となるようにした。フェルト上の二酸化チタン、水酸アパタイトそれぞれの担持量（固形分）は、塗布前後のフェルト重量から求めた。
【００２５】
〔脱臭テスト〕
攪拌装置を付した２Ｌガラス容器に、上記フェルト（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を入れ、容器内空気中のメチルメルカプタン濃度が約２００ｐｐｍとなるように、メチルメルカプタンを注入した。密閉し、蛍光灯の照射下で容器内空気を攪拌した。２４時間後に、容器内空気のメチルメルカプタン濃度を測定した。尚、メチルメルカプタンの濃度は、ガス検知管〔ガステック（株）〕にて行った。テストは、上記フェルトのそれぞれを入れて、繰り返し実施した。結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
2007069163.tif 000002
この結果から、フェルトに、二酸化チタンおよび水酸アパタイトの両方を担持させることで二酸化チタンのみより、メチルメルカプタン濃度が一段と減少しており、酸化チタンの分解作用が大きいことがわかる。
【００２７】
〔殺菌テスト〕
予め滅菌したフェルト（５ｃｍ×５ｃｍ）を用い、滅菌した容器内に並べ、大腸菌〔Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ＩＦＯ  ３９７２〕を含む菌液〔菌を培養した普通ブイヨン培地を滅菌精製水で希釈した液〕を噴霧した。フェルトのそれぞれを滅菌したシャーレに入れて蓋をし、外部の光があたり、かつ外部からの菌の流入がない環境下、３５℃で８時間保持した。次いで、各フェルトを取出し、滅菌したシャーレ中にてＳＣＤＬＰ培地で充分洗い出し、この洗い出した液について、ＳＡ培地を使用した寒天平板培養法〔３５℃、４０時間〕により１ｍＬ中換算の菌数を測定した〔参考：抗菌製品技術協議会  試験法「抗菌製品の抗菌力評価試験法Ｉ（１９９８年度改訂版）フィルム密着法〕。
【００２８】
【表２】
2007069163.tif 000003
この結果から、竹レーヨン繊維そのものにも若干殺菌作用が認められるが、二酸化チタン、さらに水酸アパタイトの担持で殺菌効果が高くなることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の機能性フィルターは、空気の浄化とともに殺菌、脱臭効果を有するので、家庭、オフィス、病院などの空間を、居住性のよい快適にすることができる。