不織布及びそれを用いたエアフィルタ用濾材
【課題】 極細繊維が使用されており且つ抗菌性や防カビ性が付与された不織布であり、環境条件、温度、湿度により変質したり、結露水などによって溶出したり、不安定であるという問題がなく、繊維紡糸時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題もない不織布及びエアフィルタ用濾材を提供する。
【解決手段】 メルトブロー法により製造された平均繊維径が０．１〜１０μｍの極細繊維を含む不織布であって、前記極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれており、前記ガラス粒子の平均粒子径は３μｍ以下であり、且つ前記極細繊維の平均繊維径よりも小さいことを特徴とする不織布及びその不織布を用いたエアフィルタ用濾材。
【解決手段】 メルトブロー法により製造された平均繊維径が０．１〜１０μｍの極細繊維を含む不織布であって、前記極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれており、前記ガラス粒子の平均粒子径は３μｍ以下であり、且つ前記極細繊維の平均繊維径よりも小さいことを特徴とする不織布及びその不織布を用いたエアフィルタ用濾材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般ビルの空調、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタ、マスク、ワイピイング材、または保温材などの用途に好適な不織布に関し、更には極細繊維が用いられており、更には抗菌性や防カビ性を有した不織布として好適な不織布及びそれを用いたエアフィルタ用濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一般ビルの空調、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタ、マスク、ワイピイング材、または保温材などに使用される極細繊維を用いた不織布は数多く知られている。また、抗菌性や防カビ性が付与された不織布も数多く知られている。しかし、極細繊維を用いた不織布に抗菌性や防カビ性を付与した不織布となると、技術的課題が多くなりその課題を解決した技術は限られてくる。このような不織布としては、例えば特許文献１に、エレクトレット化メルトブロー不織布にアミジン基またはグアニジン基のいずれか１種を含む抗菌剤と、カテキンとが付着されているフィルタが記載されている。具体的には、有機物の抗菌剤がメルトブロー不織布を構成する繊維に練りこまれており、またカテキン溶液がメルトブロー不織布に噴霧されて付着している。しかし、特許文献１によると有機物の抗菌剤を用いるため抗菌剤が環境条件、温度、湿度により変質したり、結露水などによって溶出したりするので、抗菌性能が不安定であるという問題があった。
【０００３】
このような技術に対して、有機物の抗菌剤を用いずに無機物の抗菌剤を用いて安定した抗菌効果を得るという技術としては、例えば特許文献２がある。特許文献２には、体積抵抗率１０13Ω・ｃｍ以上の合成有機重合体よりなり、この合成有機重合体中に、熱安定剤を０．０１〜２％の範囲で含有し、かつ金属イオンを含有する無機物を抗菌剤として０．１〜４％で含有するとともに、その表面電荷密度が１×１０-10 クーロン／ｃｍ2 以上である抗菌性エレクトレット材料が記載されている。具体的には、Ａｇイオンを担持したゼオライトを０．８％含有したメルトブロー不織布が示されている。しかし、ゼオライトは無機物ではあるが天然性であるので、その粒子径が広く分布していたり、不規則な形状をしているため、このようなゼオライトをメルトブロー不織布に用いた場合、メルトブロー時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題があった。またゼオライトの粒子が凝集して粒子径が大きくなり、メルトブロー時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題があった。
【０００４】
また、特許文献２には、メルトブロー不織布よりも構成繊維の繊維径が大きいスパンボンド不織布に、Ａｇイオン担持の水溶性ガラスを含有したスパンボンド不織布が示されている。しかし、構成繊維の原料樹脂に水溶性ガラスが液状で混入されると繊維自体の性質が変化して繊維紡糸時に流動性が悪化したり、水溶性のガラスであるため有機物の抗菌剤と同様に、環境条件、温度、湿度により変質したり、更には結露水などによって溶出したり、抗菌性が不安定になるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１４１０２１号公報
【特許文献２】特開平５−１９０３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決して、極細繊維が使用されており且つ抗菌性や防カビ性が付与された不織布であり、環境条件、温度、湿度により変質したり、結露水などによって溶出したり、不安定であるという問題がなく、繊維紡糸時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題もない不織布を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、メルトブロー法により製造された平均繊維径が０．１〜１０μｍの極細繊維を含む不織布であって、前記極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれており、前記ガラス粒子の平均粒子径は３μｍ以下であり、且つ前記極細繊維の平均繊維径よりも小さいことを特徴とする不織布である。この不織布によって、極細繊維が使用されており且つ抗菌性や防カビ性が付与された不織布であり、環境条件、温度、湿度により変質したり、結露水などによって溶出したり、不安定であるという問題がなく、繊維紡糸時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題もない不織布を提供することが可能となる。
【０００８】
請求項２に係る発明では、メルトブロー法により製造された平均繊維径が１．５〜３μｍの極細繊維を含む不織布であって、前記極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれており、前記ガラス粒子の平均粒子径は１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の不織布であり、請求項１に記載の不織布による上述の効果をより顕著に得ることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明では、前記極細繊維を構成する樹脂成分がＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の不織布であり、このような構成により、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００１０】
請求項４に係る発明では、前記極細繊維を構成する樹脂成分がメタロセン触媒を用いて製造された樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の不織布であり、このような構成により、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００１１】
請求項５に係る発明では、前記極細繊維を構成する樹脂成分が過酸化物からなる減成剤を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の不織布であり、このような構成により、極細繊維を構成する樹脂成分の流動性が高まり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００１２】
請求項６に係る発明では、前記極細繊維を構成する樹脂成分がヒンダードアミン系化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の不織布であり、このような構成により、極細繊維を構成する樹脂成分の熱安定性が高まり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。また、エレクトレット加工により帯電効果が高まるという利点がある。
【００１３】
請求項７に係る発明では、エレクトレット加工されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の不織布であり、この不織布を中・高性能フィルタまたはマスクとして用いると粉塵の除去効率が特に優れるという利点がある。
【００１４】
請求項８に係る発明では、請求項１〜７の何れかに記載の不織布を用いたことを特徴とするエアフィルタ用濾材であり、エアフィルタ用濾材は、請求項１〜７の不織布の特性を効果的に生かした好適な用途の一つといえる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によって、極細繊維が使用されており且つ抗菌性や防カビ性が付与された不織布であり、環境条件、温度、湿度により変質したり、結露水などによって溶出したり、不安定であるという問題がなく、繊維紡糸時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題もない不織布を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る不織布の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
本発明の不織布は、メルトブロー法により製造された平均繊維径が０．１〜１０μｍの極細繊維を含んでいる。メルトブロー法により極細繊維を製造する条件は特に限定するものではないが、例えば、次のような条件で製造することができる。例えば、ノズル孔径０．１〜０．５ｍｍで、ピッチ０．３〜１．２ｍｍで配置されたノズルダイを温度１８０〜３７０℃に加熱し、１つのノズル孔あたり０．０２〜１．５ｇ／分の割合で繊維を吐出する。この吐出した繊維に対して、温度１８０〜４００℃、かつ質量比で繊維吐出量の５〜２，０００倍量の空気を作用させて、極細繊維を製造することができる。
【００１８】
このようにして製造される極細繊維は平均繊維径が０．１〜１０μｍである。この極細繊維の平均繊維径が０．１μｍ未満であると、例えばエアフィルタとして用いた場合、圧力損失が高くなる傾向があり、長期間使用できるエアフィルタを製造することが困難になる。他方、平均繊維径が１０μｍを超えると、微細な塵埃を捕集することが困難になるという問題がある。前記極細繊維は平均繊維径が０．２５〜５μｍの極細繊維であることが好ましい。また、後述するガラス粒子を混入することを考慮すると、平均繊維径１〜５μｍの極細繊維であることがより好ましく、平均繊維径１．５〜３μｍの極細繊維であることが更に好ましい。平均繊維径が１μｍ未満であると紡糸時にノズルが詰まったり、ショットを生じ易くなる恐れがある。
【００１９】
なお、本発明における平均繊維径とは、繊維（例えば、極細繊維）２００点における繊維径の平均値をいう。この繊維径は、例えば、不織布を厚さ方向に裁断した裁断面における電子顕微鏡写真から容易に計測することができる。なお、繊維の断面形状が非円形である場合には、その繊維断面積と同じ面積を有する円の直径を繊維径とみなす。
【００２０】
このメルトブロー法により製造される極細繊維を構成する樹脂成分としては、例えば、ポリプロピレン系やポリエチレン系などのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ウレタン系樹脂など１種類以上からなることができる。これらの中でも、極細繊維を製造しやすく、しかもエレクトレット化しやすいポリオレフィン系樹脂を極細繊維表面に含んでいるのが好ましく、ポリプロピレン系樹脂を極細繊維表面に含んでいるのがより好ましい。
【００２１】
また、前記極細繊維を構成する樹脂成分は、ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることが好ましく、ＭＦＲ５００（ｇ／１０分）以上であることがより好ましく、ＭＦＲ１０００（ｇ／１０分）以上であることが更に好ましい。ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることにより、紡糸時にガラス粒子を含む樹脂の流動性を高めることができるので、紡糸時の極細繊維の劣化を防ぎ、糸切れによるショットの発生を少なくすることができる。つまり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。このような、ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上の樹脂は、極細繊維を構成する樹脂中に後述するメタロセン触媒を用いて製造された樹脂を含むことによって得られるか、または後述する減成剤を含むことによって得られる。
【００２２】
また、前記極細繊維を構成する樹脂成分が、ポリオレフィン系の樹脂である場合は、樹脂成分中に、メタロセン触媒を用いて製造された樹脂を含むことが好ましく、メタロセン触媒を用いて製造された樹脂を含むことにより繊維径が揃い易くなり、繊維径を小さくしても糸切れによりショットが発生しにくいという利点がある。つまり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００２３】
前記メタロセン触媒としては、一般式ＣｐｍＭＲｎＸｑによって表わされる化合物を用いることが好ましく、当該Ｃｐは置換され得るシクロペンタジエニル環、又は置換され得るそれらの誘導体であり、Ｍは第４、５、又は６族の遷移金属（例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）等）、Ｒは１−２０の炭素原子を有するヒドロカルビル又はヒドロカルボキシ基であり、Ｘはハロゲン又は水素であり、ｍ＝１−３、ｎ＝０−３、ｑ＝０−３及びｍ＋ｎ＋ｑの合計は遷移金属の酸化状態に等しい。
【００２４】
また、前記極細繊維を構成する樹脂成分に減成剤を含むことが好ましく、特に樹脂成分がポリオレフィン系の樹脂である場合は、樹脂成分中に減成剤を含むことが好ましく、減成剤を含むことにより、紡糸時にガラス粒子を含む樹脂の流動性を高めることができるので、紡糸時の極細繊維の劣化を防ぎ、糸切れによるショットの発生を少なくすることができる。つまり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００２５】
前記減成剤としては、例えば遊離基発生化合物などが好ましく、この遊離基発生化合物としては、２，５−ジメチル−２，５−ｔブチルパーオキシヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ｔブチルオキシヘキセン−３などのジアルキルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、およびケトン−パーオキサイド類などを挙げることができる。このうち、特に過酸化物が好ましい。前記減成剤の割合は極細繊維を構成する樹脂成分全体に対して、０．０１〜１質量％が好ましく、０．０３〜０．５質量％がより好ましく、０．０１〜０．２質量％が更に好ましい。減成剤の割合が０．０１質量％未満であるとその効果が十分に発揮されず、減成剤の割合が１質量％を超えると、極細繊維の強度が低下する恐れがある。
【００２６】
また、前記極細繊維を構成する樹脂成分が、熱安定剤を含むことが好ましく、このような熱安定剤としては、特に限定されるものではないが、ヒンダードアミン系、含窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダードフェノール系、フェノール系、硫黄系、燐系のなどの化合物があり、これらの内から選択される１種または２種以上の熱安定剤を用いることが好ましい。熱安定剤を含むことにより、極細繊維の紡糸時の熱安定性を高めるとともにエレクトレット加工の際の安定剤としても作用して、エレクトレット効果を高めるという利点がある。これらの熱安定剤の中でもヒンダードアミン系化合物が特に好ましい。また、ヒンダードアミン系化合物が前述の減成剤としても作用する化合物を使用することも好ましい。前記熱安定剤の割合は極細繊維を構成する樹脂成分全体に対して、０．０１〜０．５質量％が好ましく、０．０３〜０．３質量％がより好ましく、０．０５〜０．２質量％が更に好ましい。熱安定剤の割合が０．０１質量％未満であるとその効果が十分に発揮されず、熱安定剤の割合が０．５質量％を超えると、極細繊維の強度が低下する恐れがある。
【００２７】
前記ヒンダードアミン系化合物としては、例えば、ポリ［｛（６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）などがある。
【００２８】
本発明の不織布は、その極細繊維の樹脂成分中に、抗菌剤を含んだ平均粒子径３μｍ以下のガラス粒子が含まれている。ガラス粒子とは、ケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラスなどを粒子化したものであり、特にリン酸塩ガラスが好ましい。また、その形状も球形が好ましく、粒子径が揃ったものが好ましい。
【００２９】
前記ガラス粒子の粒子径は、平均粒子径３μｍ以下であることを必要とし、平均粒子径２μｍ以下であることが好ましく、平均粒子径１．５μｍ以下であることがより好ましく、平均粒子径１μｍ以下であることが更に好ましい。平均粒子径が３μｍを超えると、極細繊維の紡糸時に、糸切れが多く発生し、ショットが多くなり目的とする不織布が得られなくなる。
【００３０】
本発明では、前記ガラス粒子に抗菌剤が含まれている。このような抗菌剤としては、例えば、銀、銅、亜鉛、水銀、錫、鉛、ビスマス、クロム、またはタリウムなどの金属イオンがあり、このうち特に銀イオンが抗菌作用が優れ、安全性にも優れるため好ましい。ガラス粒子に抗菌剤が含まれている割合は、ガラス粒子の質量に対して０．１〜１０％が好ましく、０．５〜５％がより好ましく、０．８〜１．５％が更に好ましい。０．１％未満であると、抗菌効果が十分に得られなくなる恐れがあり、１０％を超えるとガラス粒子に十分担持されなかったり、担持量に対して抗菌効果の効率が悪くなりコストアップとなる恐れがある。
【００３１】
前記ガラス粒子の具体例としては、例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社によってＩＲＧＡＧＵＡＲＤの商品名で製造されるガラスビーズがある。このガラスビーズは、変成アルミノシリケート骨格を有し、この特殊構造により銀イオンを担持した粒子状の形態をしており、この特殊構造により銀イオンをゆっくりと溶出する効果を有しており、また変色も防ぐ効果を有している。このガラスビーズの一例を挙げると、超音波による透過率で評価すると、平均粒子径が０．８μｍであり、１．７μｍ以下の粒子径の粒子の積算値が９０％であり、粒子径の分布が非常に狭くなっているため、極細繊維の紡糸時の糸切れによるショットの発生を極めて少なくすることができるという利点がある。このようなガラスビーズとしては、好ましくは平均粒子径が２．５μｍ以下、より好ましくは０．１〜２μｍのものが利用できる。
【００３２】
また、本発明では、極細繊維の樹脂成分中に、抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれているが、含まれる割合としては、極細繊維の質量に対して０．０１〜３０％が好ましく、０．１〜１０％がより好ましく、０．５〜５％が更に好ましい。０．０１％未満であると、抗菌効果が十分に得られなくなる恐れがあり、３０％を超えると極細繊維に対してガラス粒子が多くなり過ぎて、極細繊維の紡糸時に糸切れによるショットの発生が多くなったり、極細繊維中の含有量に対して抗菌効果の効率が悪くなりコストアップとなる恐れがある。
【００３３】
本発明は、メルトブロー法により製造された平均繊維径が０．１〜１０μｍの極細繊維を含む不織布であり、この極細繊維のみで構成された不織布であることが可能である。また、この極細繊維のみで構成された繊維層と極細繊維以外の他の繊維から構成された繊維層とが積層されてなる不織布であることも可能である。また、この極細繊維とこの極細繊維以外の他の繊維とが混合された不織布であることも可能である。この例として、例えば極細繊維と短繊維からなる熱融着性繊維とが混合された不織布を挙げることができる。この不織布は、例えば、メルトブロー法により形成された加熱気流中の紡糸された繊維流に、開繊機などにより開繊された短繊維からなる熱融着性繊維を供給して両者を混合し、捕集体上に捕集して繊維ウェブを形成し、次いでドライヤーなどを用いてこの繊維ウェブを加熱処理し、構成繊維を熱融着して得ることができる。
【００３４】
本発明の不織布はエレクトレット加工されていることも可能である。エレクトレット加工した後に、この不織布を中・高性能フィルタまたはマスクとして用いると粉塵の除去効率が非常に優れるという利点がある。エレクトレット加工の方法としては、例えばコロナ放電によってエレクトレット加工する方法や、水などの極性液体を噴霧してエレクトレット加工する方法や、水などの極性液体を介して超音波振動を作用させることによってエレクトレット化させる方法がある。コロナ放電によるエレクトレット加工の場合は不織布の表面に表面電荷を有するものとなり、上述の極性液体を用いたエレクトレット加工の場合は不織布の表面には表面電荷が生じないという相違がある。なお、本発明の不織布は無機質のガラス粒子に抗菌剤を含んでいるので、粒子が極性液体に溶け出すことがなく、つまり耐水性又は耐液性がある。したがって、コロナ放電によるエレクトレット加工のみならず極性液体を用いたエレクトレット加工が可能であるという有利な特性を有しているのである。
【００３５】
本発明の不織布が前記極細繊維のみで構成された不織布である場合、不織布の面密度は５〜２００ｇ／ｍ2であるのが好ましい。面密度が５ｇ／ｍ2未満であると、繊維の密度が低くなり過ぎて不織布の形態を維持することが困難になる恐れがあり、他方、２００ｇ／ｍ2を超えると、繊維の密度が高くなり過ぎて、例えばフィルターなどとして使用すると粗大な塵埃によりすぐに目詰まりを生じ、長期間使用できなくなる恐れがある。前記不織布の面密度は、１０〜１５０ｇ／ｍ2であるのがより好ましく、１５〜１００ｇ／ｍ2であるのが更に好ましい。
【００３６】
また、本発明の不織布が前記極細繊維のみで構成された不織布である場合、不織布の厚さは０．０６〜２．５ｍｍであるのが好ましい。極細繊維層の厚さが０．０６ｍｍ未満であると不織布の形態を維持することが困難になる恐れがあり、他方、２．５ｍｍを超えると、繊維の密度が高くなり過ぎて、例えばフィルターなどとして使用すると粗大な塵埃によりすぐに目詰まりを生じ、長期間使用できなくなる恐れがある。前記不織布の厚さは、０．１２〜１．７ｍｍであるのがより好ましく、０．２〜１．２ｍｍであるのが更に好ましい。なお、この厚さは単位面積１ｃｍ2あたり１ｇ荷重時の値をいう。
【００３７】
本発明の不織布は、極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれているので、抗菌性や防カビ性を有している。この抗菌性は、ＪＩＳ Ｌ１９０２「繊維製品の抗菌性試験方法」に規定される定量試験において、静菌活性値が２．２以上であることが望ましい。静菌活性値が２．２以上であることにより、繊維評価技術協議会が認定するＳＥＫマーク取得の要件を満たすことができる。
【００３８】
本発明の不織布は、一般ビルの空調、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタとして、そのフィルタを構成するエアフィルタ用濾材の用途に好適に使用される。また、マスク、ワイピイング材、または保温材などの用途に好適に使用される。これらの用途の中でも、エアフィルタ用濾材として特に好適に使用される。
【００３９】
本発明のエアフィルタ用濾材は、前述の本発明の不織布を用いることにより構成されている。以下に、本発明のエアフィルタ用濾材について説明する。
【００４０】
本発明の不織布を用いたエアフィルタ用濾材は、中高性能用のフィルタとして好適であり、不織布を構成する繊維の平均繊維径および面密度などを変えることによって、目的とする濾過性能を得ることができる。この濾過性能は、エレクトレット加工が施されていない場合、ＪＩＳ Ｂ−９９０８形式１に規定される試験方法において、或いはＰＡＯ（ポリアルファオレフィン）粒子を用いた試験方法において、計数法により評価すると、０．３〜０．５μｍの粒子に対する粒子捕集効率を３０〜９９．９９％とすることが可能である。また、本発明の不織布にエレクトレット加工が施されている場合は、９８〜９９．９９９％とすることが可能である。
【００４１】
また、本発明の不織布を用いたエアフィルタ用濾材の圧力損失は、試験条件が風速０．１０ｍ／秒の時に、５００Ｐａ以下が好ましく、１００Ｐａ以下がより好ましく、６０Ｐａ以下が更に好ましい。
【００４２】
以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。
【実施例】
【００４３】
（エアフィルタ用濾材の濾過性能試験方法−計数法）
ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、風速０．１ｍ／秒にて大気塵を供給して、０．３〜０．５μｍの粒子に対する粒子捕集効率（％）を求めた。
なお、粒子捕集効率が９９．９％以上のＨＥＰＡグレードの濾材に対しては、粒径０．３μｍのＰＡＯ（ポリアルファオレフィン）粒子を用い、面風速５．３（ｃｍ／秒）の条件で粒子捕集効率（％）を求めた。
（抗菌性試験方法−定量法）
ＪＩＳ Ｌ１９０２「繊維製品の抗菌性試験方法」に規定される定量試験（菌液吸収法）において、混釈平板培養法により生菌数を測定して、静菌活性値を求める。なお、試験菌株は黄色ぶどう球菌Ｓｔａｐｈｙｉｏｃｏｃｃｕｓ ＡＴＣＣ ６５３８Ｐを用いた。また、無加工試料として標準白布（綿）を用い、界面活性剤（Ｔｗｅｅｎ８０）０．０５％を添加した試験菌液を使用した。
【００４４】
（極細繊維の樹脂原料Ａの調整）
チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社によってＩＲＧＡＧＵＡＲＤの商品名で製造されるガラスビーズＡを準備した。このガラスビーズＡは、変成アルミノシリケート骨格を有し、この特殊構造により銀イオンを担持した粒子状の形状をしていた。次いで、このガラスビーズＡをポリプロピレン樹脂に２０質量％となるように混入したマスターバッチを製造した。
次いで、メタロセン触媒を用いて製造されたＭＦＲが１５００（ｇ／１０分）のポリプロピレン樹脂を準備して、このポリプロピレン樹脂と、前記マスターバッチとヒンダードアミン（登録商標：ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４ＦＤ、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）とを混合して、極細繊維の樹脂原料Ａとした。この樹脂原料Ａ中のガラスビーズＡの割合は１質量％であり、ヒンダードアミンの割合は４質量％であった。
（極細繊維の樹脂原料Ｂの調整）
チグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたＭＦＲが５０（ｇ／１０分）のポリプロピレン樹脂を準備し、さらにヒンダードアミン系減成剤（登録商標：イルガテックＣＲ７６、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）を含むポリプロピレン樹脂を準備して、これらのポリプロピレン樹脂と、前記マスターバッチとを混合して、極細繊維の樹脂原料Ｂとした。この樹脂原料Ｂ中のガラスビーズＡの割合は１質量％であり、ヒンダードアミン系減成剤の割合は０．０８質量％であった。
（極細繊維の樹脂原料Ｃの調整）
メタロセン触媒を用いて製造されたＭＦＲが１５００（ｇ／１０分）のポリプロピレン樹脂を準備して、このポリプロピレン樹脂とヒンダードアミン（登録商標：ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４ＦＤ、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）とを混合して、極細繊維の樹脂原料Ｃとした。この樹脂原料Ｃ中にはガラスビーズが含まれておらず、ヒンダードアミンの割合は４質量％であった。
【００４５】
（実施例１）
ノズル孔径０．３ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍで配置されたメルトブロー用のノズルダイを温度２５０℃に加熱し、１つのノズル孔あたり０．０３ｇ／分の割合で、樹脂原料Ａを溶融させた状態で、ポリプロピレン繊維を吐出した。この吐出したポリプロピレン繊維に対して、温度２５０℃、ノズル幅１ｍあたり４．３Ｎｍ3／分の加熱気流を作用させて、重力の働く方向と同じ方向に繊維径１〜２μｍ（平均繊維径１．５μｍ）の極細繊維の流れを形成した。次いで、この極細繊維をメッシュ状コンベアにより捕集して不織布を形成した。なお、コンベアの捕集面とは反対側から空気を吸引除去し、不織布の乱れを防いだ。なお、この工程中、ノズルの詰まりや、糸切れの発生などのトラブルはなく、またショットも極めて少なく、安定した極細繊維を形成することができた。
【００４６】
得られた不織布は、面密度が２４．４ｇ／ｍ2、厚さが０．３１ｍｍであった。この不織布を電子顕微鏡で観察すると、繊維の所々に球形の粒子が含有されておりその部分が膨らんでいる様子が見られた。また、この不織布の風速０．１０ｍ／秒における圧力損失を、ＪＩＳ Ｂ ９９０８に規定する圧力損失測定機（形式１）により測定したところ、４２Ｐａであった。また、濾過性能試験により計数法の捕集効率が４３％であることが確かめられた。また、抗菌性試験により、静菌数を求めると６００未満であり、静菌活性値は４．０以上であり、優れた抗菌性が認められた。
【００４７】
（実施例２）
実施例１で得られた不織布を、水を溜めた浴槽へ供給し、供給した不織布を浴槽の水中に浸漬した状態で、超音波振動発生装置（パワーユニット、変換機、ブースター、及びホーンから構成）により、２ｋＷの出力設定値おいて振動数２０ｋＨｚの超音波振動を作り出し、この超音波振動を水を介して不織布へ伝える、エレクトレット化処理を行った。なお、このエレクトレット化処理によって不織布は融着させなかった。次いで、このエレクトレット化させた不織布を乾燥装置へ供給し、温度４０℃以下で乾燥し実施例２の不織布を得た。
【００４８】
得られた不織布は、面密度が２４．４ｇ／ｍ2、厚さが０．３１ｍｍであった。また、この不織布の風速０．１０ｍ／秒における圧力損失を、ＪＩＳ Ｂ ９９０８に規定する圧力損失測定機（形式１）により測定したところ、４２Ｐａであった。また、濾過性能試験により計数法の捕集効率が９９．９７％であることが確かめられた。
【００４９】
（実施例３）
実施例１と同様にして、ノズル孔径０．２ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍで配置されたメルトブロー用のノズルダイを温度２９０℃に加熱し、１つのノズル孔あたり０．０３ｇ／分の割合で、樹脂原料Ｂを溶融させた状態で、ポリプロピレン繊維を吐出した。この吐出したポリプロピレン繊維に対して、温度２９０℃、ノズル幅１ｍあたり５．０Ｎｍ3／分の加熱気流を作用させて、重力の働く方向と同じ方向に繊維径１〜２μｍ（平均繊維径１．５μｍ）の極細繊維の流れを形成した。次いで、この極細繊維をメッシュ状コンベアにより捕集して不織布を形成した。なお、コンベアの捕集面とは反対側から空気を吸引除去し、不織布の乱れを防いだ。なお、この工程中、ノズルの詰まりや、糸切れの発生などのトラブルはなく、またショットも極めて少なく、安定した極細繊維を形成することができた。
【００５０】
得られた不織布は、面密度が２４．６ｇ／ｍ2、厚さが０．３１ｍｍであった。この不織布を電子顕微鏡で観察すると、繊維の所々に球形の粒子が含有されておりその部分が膨らんでいる様子が見られた。また、この不織布の風速０．１０ｍ／秒における圧力損失を、ＪＩＳ Ｂ ９９０８に規定する圧力損失測定機（形式１）により測定したところ、４４Ｐａであった。また、濾過性能試験により計数法の捕集効率が４５％であることが確かめられた。また、抗菌性試験により、静菌数を求めると６００未満であり、静菌活性値は４．０以上であり、優れた抗菌性が認められた。
【００５１】
（比較例１）
実施例１で、樹脂原料Ａの替わりに樹脂原料Ｃを用いたこと以外は実施例１と同様にして、不織布を形成した。得られた不織布は、面密度が２４．８ｇ／ｍ2、厚さが０．３２ｍｍであった。また、この不織布の風速０．１０ｍ／秒における圧力損失を、ＪＩＳ Ｂ ９９０８に規定する圧力損失測定機（形式１）により測定したところ、４２Ｐａであった。また、濾過性能試験により計数法の捕集効率が４３％であることが確かめられた。また、抗菌性試験により、静菌数を求めると２．２×１０４を超える値であり、静菌活性値は２．０未満であり、抗菌性は認められなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般ビルの空調、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタ、マスク、ワイピイング材、または保温材などの用途に好適な不織布に関し、更には極細繊維が用いられており、更には抗菌性や防カビ性を有した不織布として好適な不織布及びそれを用いたエアフィルタ用濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一般ビルの空調、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタ、マスク、ワイピイング材、または保温材などに使用される極細繊維を用いた不織布は数多く知られている。また、抗菌性や防カビ性が付与された不織布も数多く知られている。しかし、極細繊維を用いた不織布に抗菌性や防カビ性を付与した不織布となると、技術的課題が多くなりその課題を解決した技術は限られてくる。このような不織布としては、例えば特許文献１に、エレクトレット化メルトブロー不織布にアミジン基またはグアニジン基のいずれか１種を含む抗菌剤と、カテキンとが付着されているフィルタが記載されている。具体的には、有機物の抗菌剤がメルトブロー不織布を構成する繊維に練りこまれており、またカテキン溶液がメルトブロー不織布に噴霧されて付着している。しかし、特許文献１によると有機物の抗菌剤を用いるため抗菌剤が環境条件、温度、湿度により変質したり、結露水などによって溶出したりするので、抗菌性能が不安定であるという問題があった。
【０００３】
このような技術に対して、有機物の抗菌剤を用いずに無機物の抗菌剤を用いて安定した抗菌効果を得るという技術としては、例えば特許文献２がある。特許文献２には、体積抵抗率１０13Ω・ｃｍ以上の合成有機重合体よりなり、この合成有機重合体中に、熱安定剤を０．０１〜２％の範囲で含有し、かつ金属イオンを含有する無機物を抗菌剤として０．１〜４％で含有するとともに、その表面電荷密度が１×１０-10 クーロン／ｃｍ2 以上である抗菌性エレクトレット材料が記載されている。具体的には、Ａｇイオンを担持したゼオライトを０．８％含有したメルトブロー不織布が示されている。しかし、ゼオライトは無機物ではあるが天然性であるので、その粒子径が広く分布していたり、不規則な形状をしているため、このようなゼオライトをメルトブロー不織布に用いた場合、メルトブロー時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題があった。またゼオライトの粒子が凝集して粒子径が大きくなり、メルトブロー時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題があった。
【０００４】
また、特許文献２には、メルトブロー不織布よりも構成繊維の繊維径が大きいスパンボンド不織布に、Ａｇイオン担持の水溶性ガラスを含有したスパンボンド不織布が示されている。しかし、構成繊維の原料樹脂に水溶性ガラスが液状で混入されると繊維自体の性質が変化して繊維紡糸時に流動性が悪化したり、水溶性のガラスであるため有機物の抗菌剤と同様に、環境条件、温度、湿度により変質したり、更には結露水などによって溶出したり、抗菌性が不安定になるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１４１０２１号公報
【特許文献２】特開平５−１９０３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決して、極細繊維が使用されており且つ抗菌性や防カビ性が付与された不織布であり、環境条件、温度、湿度により変質したり、結露水などによって溶出したり、不安定であるという問題がなく、繊維紡糸時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題もない不織布を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、メルトブロー法により製造された平均繊維径が０．１〜１０μｍの極細繊維を含む不織布であって、前記極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれており、前記ガラス粒子の平均粒子径は３μｍ以下であり、且つ前記極細繊維の平均繊維径よりも小さいことを特徴とする不織布である。この不織布によって、極細繊維が使用されており且つ抗菌性や防カビ性が付与された不織布であり、環境条件、温度、湿度により変質したり、結露水などによって溶出したり、不安定であるという問題がなく、繊維紡糸時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題もない不織布を提供することが可能となる。
【０００８】
請求項２に係る発明では、メルトブロー法により製造された平均繊維径が１．５〜３μｍの極細繊維を含む不織布であって、前記極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれており、前記ガラス粒子の平均粒子径は１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の不織布であり、請求項１に記載の不織布による上述の効果をより顕著に得ることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明では、前記極細繊維を構成する樹脂成分がＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の不織布であり、このような構成により、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００１０】
請求項４に係る発明では、前記極細繊維を構成する樹脂成分がメタロセン触媒を用いて製造された樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の不織布であり、このような構成により、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００１１】
請求項５に係る発明では、前記極細繊維を構成する樹脂成分が過酸化物からなる減成剤を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の不織布であり、このような構成により、極細繊維を構成する樹脂成分の流動性が高まり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００１２】
請求項６に係る発明では、前記極細繊維を構成する樹脂成分がヒンダードアミン系化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の不織布であり、このような構成により、極細繊維を構成する樹脂成分の熱安定性が高まり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。また、エレクトレット加工により帯電効果が高まるという利点がある。
【００１３】
請求項７に係る発明では、エレクトレット加工されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の不織布であり、この不織布を中・高性能フィルタまたはマスクとして用いると粉塵の除去効率が特に優れるという利点がある。
【００１４】
請求項８に係る発明では、請求項１〜７の何れかに記載の不織布を用いたことを特徴とするエアフィルタ用濾材であり、エアフィルタ用濾材は、請求項１〜７の不織布の特性を効果的に生かした好適な用途の一つといえる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によって、極細繊維が使用されており且つ抗菌性や防カビ性が付与された不織布であり、環境条件、温度、湿度により変質したり、結露水などによって溶出したり、不安定であるという問題がなく、繊維紡糸時にノズルの詰りが頻繁に生じたり、ショットが多くなり品質が低下するという問題もない不織布を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る不織布の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
本発明の不織布は、メルトブロー法により製造された平均繊維径が０．１〜１０μｍの極細繊維を含んでいる。メルトブロー法により極細繊維を製造する条件は特に限定するものではないが、例えば、次のような条件で製造することができる。例えば、ノズル孔径０．１〜０．５ｍｍで、ピッチ０．３〜１．２ｍｍで配置されたノズルダイを温度１８０〜３７０℃に加熱し、１つのノズル孔あたり０．０２〜１．５ｇ／分の割合で繊維を吐出する。この吐出した繊維に対して、温度１８０〜４００℃、かつ質量比で繊維吐出量の５〜２，０００倍量の空気を作用させて、極細繊維を製造することができる。
【００１８】
このようにして製造される極細繊維は平均繊維径が０．１〜１０μｍである。この極細繊維の平均繊維径が０．１μｍ未満であると、例えばエアフィルタとして用いた場合、圧力損失が高くなる傾向があり、長期間使用できるエアフィルタを製造することが困難になる。他方、平均繊維径が１０μｍを超えると、微細な塵埃を捕集することが困難になるという問題がある。前記極細繊維は平均繊維径が０．２５〜５μｍの極細繊維であることが好ましい。また、後述するガラス粒子を混入することを考慮すると、平均繊維径１〜５μｍの極細繊維であることがより好ましく、平均繊維径１．５〜３μｍの極細繊維であることが更に好ましい。平均繊維径が１μｍ未満であると紡糸時にノズルが詰まったり、ショットを生じ易くなる恐れがある。
【００１９】
なお、本発明における平均繊維径とは、繊維（例えば、極細繊維）２００点における繊維径の平均値をいう。この繊維径は、例えば、不織布を厚さ方向に裁断した裁断面における電子顕微鏡写真から容易に計測することができる。なお、繊維の断面形状が非円形である場合には、その繊維断面積と同じ面積を有する円の直径を繊維径とみなす。
【００２０】
このメルトブロー法により製造される極細繊維を構成する樹脂成分としては、例えば、ポリプロピレン系やポリエチレン系などのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ウレタン系樹脂など１種類以上からなることができる。これらの中でも、極細繊維を製造しやすく、しかもエレクトレット化しやすいポリオレフィン系樹脂を極細繊維表面に含んでいるのが好ましく、ポリプロピレン系樹脂を極細繊維表面に含んでいるのがより好ましい。
【００２１】
また、前記極細繊維を構成する樹脂成分は、ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることが好ましく、ＭＦＲ５００（ｇ／１０分）以上であることがより好ましく、ＭＦＲ１０００（ｇ／１０分）以上であることが更に好ましい。ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることにより、紡糸時にガラス粒子を含む樹脂の流動性を高めることができるので、紡糸時の極細繊維の劣化を防ぎ、糸切れによるショットの発生を少なくすることができる。つまり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。このような、ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上の樹脂は、極細繊維を構成する樹脂中に後述するメタロセン触媒を用いて製造された樹脂を含むことによって得られるか、または後述する減成剤を含むことによって得られる。
【００２２】
また、前記極細繊維を構成する樹脂成分が、ポリオレフィン系の樹脂である場合は、樹脂成分中に、メタロセン触媒を用いて製造された樹脂を含むことが好ましく、メタロセン触媒を用いて製造された樹脂を含むことにより繊維径が揃い易くなり、繊維径を小さくしても糸切れによりショットが発生しにくいという利点がある。つまり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００２３】
前記メタロセン触媒としては、一般式ＣｐｍＭＲｎＸｑによって表わされる化合物を用いることが好ましく、当該Ｃｐは置換され得るシクロペンタジエニル環、又は置換され得るそれらの誘導体であり、Ｍは第４、５、又は６族の遷移金属（例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）等）、Ｒは１−２０の炭素原子を有するヒドロカルビル又はヒドロカルボキシ基であり、Ｘはハロゲン又は水素であり、ｍ＝１−３、ｎ＝０−３、ｑ＝０−３及びｍ＋ｎ＋ｑの合計は遷移金属の酸化状態に等しい。
【００２４】
また、前記極細繊維を構成する樹脂成分に減成剤を含むことが好ましく、特に樹脂成分がポリオレフィン系の樹脂である場合は、樹脂成分中に減成剤を含むことが好ましく、減成剤を含むことにより、紡糸時にガラス粒子を含む樹脂の流動性を高めることができるので、紡糸時の極細繊維の劣化を防ぎ、糸切れによるショットの発生を少なくすることができる。つまり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００２５】
前記減成剤としては、例えば遊離基発生化合物などが好ましく、この遊離基発生化合物としては、２，５−ジメチル−２，５−ｔブチルパーオキシヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ｔブチルオキシヘキセン−３などのジアルキルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、およびケトン−パーオキサイド類などを挙げることができる。このうち、特に過酸化物が好ましい。前記減成剤の割合は極細繊維を構成する樹脂成分全体に対して、０．０１〜１質量％が好ましく、０．０３〜０．５質量％がより好ましく、０．０１〜０．２質量％が更に好ましい。減成剤の割合が０．０１質量％未満であるとその効果が十分に発揮されず、減成剤の割合が１質量％を超えると、極細繊維の強度が低下する恐れがある。
【００２６】
また、前記極細繊維を構成する樹脂成分が、熱安定剤を含むことが好ましく、このような熱安定剤としては、特に限定されるものではないが、ヒンダードアミン系、含窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダードフェノール系、フェノール系、硫黄系、燐系のなどの化合物があり、これらの内から選択される１種または２種以上の熱安定剤を用いることが好ましい。熱安定剤を含むことにより、極細繊維の紡糸時の熱安定性を高めるとともにエレクトレット加工の際の安定剤としても作用して、エレクトレット効果を高めるという利点がある。これらの熱安定剤の中でもヒンダードアミン系化合物が特に好ましい。また、ヒンダードアミン系化合物が前述の減成剤としても作用する化合物を使用することも好ましい。前記熱安定剤の割合は極細繊維を構成する樹脂成分全体に対して、０．０１〜０．５質量％が好ましく、０．０３〜０．３質量％がより好ましく、０．０５〜０．２質量％が更に好ましい。熱安定剤の割合が０．０１質量％未満であるとその効果が十分に発揮されず、熱安定剤の割合が０．５質量％を超えると、極細繊維の強度が低下する恐れがある。
【００２７】
前記ヒンダードアミン系化合物としては、例えば、ポリ［｛（６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）などがある。
【００２８】
本発明の不織布は、その極細繊維の樹脂成分中に、抗菌剤を含んだ平均粒子径３μｍ以下のガラス粒子が含まれている。ガラス粒子とは、ケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラスなどを粒子化したものであり、特にリン酸塩ガラスが好ましい。また、その形状も球形が好ましく、粒子径が揃ったものが好ましい。
【００２９】
前記ガラス粒子の粒子径は、平均粒子径３μｍ以下であることを必要とし、平均粒子径２μｍ以下であることが好ましく、平均粒子径１．５μｍ以下であることがより好ましく、平均粒子径１μｍ以下であることが更に好ましい。平均粒子径が３μｍを超えると、極細繊維の紡糸時に、糸切れが多く発生し、ショットが多くなり目的とする不織布が得られなくなる。
【００３０】
本発明では、前記ガラス粒子に抗菌剤が含まれている。このような抗菌剤としては、例えば、銀、銅、亜鉛、水銀、錫、鉛、ビスマス、クロム、またはタリウムなどの金属イオンがあり、このうち特に銀イオンが抗菌作用が優れ、安全性にも優れるため好ましい。ガラス粒子に抗菌剤が含まれている割合は、ガラス粒子の質量に対して０．１〜１０％が好ましく、０．５〜５％がより好ましく、０．８〜１．５％が更に好ましい。０．１％未満であると、抗菌効果が十分に得られなくなる恐れがあり、１０％を超えるとガラス粒子に十分担持されなかったり、担持量に対して抗菌効果の効率が悪くなりコストアップとなる恐れがある。
【００３１】
前記ガラス粒子の具体例としては、例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社によってＩＲＧＡＧＵＡＲＤの商品名で製造されるガラスビーズがある。このガラスビーズは、変成アルミノシリケート骨格を有し、この特殊構造により銀イオンを担持した粒子状の形態をしており、この特殊構造により銀イオンをゆっくりと溶出する効果を有しており、また変色も防ぐ効果を有している。このガラスビーズの一例を挙げると、超音波による透過率で評価すると、平均粒子径が０．８μｍであり、１．７μｍ以下の粒子径の粒子の積算値が９０％であり、粒子径の分布が非常に狭くなっているため、極細繊維の紡糸時の糸切れによるショットの発生を極めて少なくすることができるという利点がある。このようなガラスビーズとしては、好ましくは平均粒子径が２．５μｍ以下、より好ましくは０．１〜２μｍのものが利用できる。
【００３２】
また、本発明では、極細繊維の樹脂成分中に、抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれているが、含まれる割合としては、極細繊維の質量に対して０．０１〜３０％が好ましく、０．１〜１０％がより好ましく、０．５〜５％が更に好ましい。０．０１％未満であると、抗菌効果が十分に得られなくなる恐れがあり、３０％を超えると極細繊維に対してガラス粒子が多くなり過ぎて、極細繊維の紡糸時に糸切れによるショットの発生が多くなったり、極細繊維中の含有量に対して抗菌効果の効率が悪くなりコストアップとなる恐れがある。
【００３３】
本発明は、メルトブロー法により製造された平均繊維径が０．１〜１０μｍの極細繊維を含む不織布であり、この極細繊維のみで構成された不織布であることが可能である。また、この極細繊維のみで構成された繊維層と極細繊維以外の他の繊維から構成された繊維層とが積層されてなる不織布であることも可能である。また、この極細繊維とこの極細繊維以外の他の繊維とが混合された不織布であることも可能である。この例として、例えば極細繊維と短繊維からなる熱融着性繊維とが混合された不織布を挙げることができる。この不織布は、例えば、メルトブロー法により形成された加熱気流中の紡糸された繊維流に、開繊機などにより開繊された短繊維からなる熱融着性繊維を供給して両者を混合し、捕集体上に捕集して繊維ウェブを形成し、次いでドライヤーなどを用いてこの繊維ウェブを加熱処理し、構成繊維を熱融着して得ることができる。
【００３４】
本発明の不織布はエレクトレット加工されていることも可能である。エレクトレット加工した後に、この不織布を中・高性能フィルタまたはマスクとして用いると粉塵の除去効率が非常に優れるという利点がある。エレクトレット加工の方法としては、例えばコロナ放電によってエレクトレット加工する方法や、水などの極性液体を噴霧してエレクトレット加工する方法や、水などの極性液体を介して超音波振動を作用させることによってエレクトレット化させる方法がある。コロナ放電によるエレクトレット加工の場合は不織布の表面に表面電荷を有するものとなり、上述の極性液体を用いたエレクトレット加工の場合は不織布の表面には表面電荷が生じないという相違がある。なお、本発明の不織布は無機質のガラス粒子に抗菌剤を含んでいるので、粒子が極性液体に溶け出すことがなく、つまり耐水性又は耐液性がある。したがって、コロナ放電によるエレクトレット加工のみならず極性液体を用いたエレクトレット加工が可能であるという有利な特性を有しているのである。
【００３５】
本発明の不織布が前記極細繊維のみで構成された不織布である場合、不織布の面密度は５〜２００ｇ／ｍ2であるのが好ましい。面密度が５ｇ／ｍ2未満であると、繊維の密度が低くなり過ぎて不織布の形態を維持することが困難になる恐れがあり、他方、２００ｇ／ｍ2を超えると、繊維の密度が高くなり過ぎて、例えばフィルターなどとして使用すると粗大な塵埃によりすぐに目詰まりを生じ、長期間使用できなくなる恐れがある。前記不織布の面密度は、１０〜１５０ｇ／ｍ2であるのがより好ましく、１５〜１００ｇ／ｍ2であるのが更に好ましい。
【００３６】
また、本発明の不織布が前記極細繊維のみで構成された不織布である場合、不織布の厚さは０．０６〜２．５ｍｍであるのが好ましい。極細繊維層の厚さが０．０６ｍｍ未満であると不織布の形態を維持することが困難になる恐れがあり、他方、２．５ｍｍを超えると、繊維の密度が高くなり過ぎて、例えばフィルターなどとして使用すると粗大な塵埃によりすぐに目詰まりを生じ、長期間使用できなくなる恐れがある。前記不織布の厚さは、０．１２〜１．７ｍｍであるのがより好ましく、０．２〜１．２ｍｍであるのが更に好ましい。なお、この厚さは単位面積１ｃｍ2あたり１ｇ荷重時の値をいう。
【００３７】
本発明の不織布は、極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれているので、抗菌性や防カビ性を有している。この抗菌性は、ＪＩＳ Ｌ１９０２「繊維製品の抗菌性試験方法」に規定される定量試験において、静菌活性値が２．２以上であることが望ましい。静菌活性値が２．２以上であることにより、繊維評価技術協議会が認定するＳＥＫマーク取得の要件を満たすことができる。
【００３８】
本発明の不織布は、一般ビルの空調、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタとして、そのフィルタを構成するエアフィルタ用濾材の用途に好適に使用される。また、マスク、ワイピイング材、または保温材などの用途に好適に使用される。これらの用途の中でも、エアフィルタ用濾材として特に好適に使用される。
【００３９】
本発明のエアフィルタ用濾材は、前述の本発明の不織布を用いることにより構成されている。以下に、本発明のエアフィルタ用濾材について説明する。
【００４０】
本発明の不織布を用いたエアフィルタ用濾材は、中高性能用のフィルタとして好適であり、不織布を構成する繊維の平均繊維径および面密度などを変えることによって、目的とする濾過性能を得ることができる。この濾過性能は、エレクトレット加工が施されていない場合、ＪＩＳ Ｂ−９９０８形式１に規定される試験方法において、或いはＰＡＯ（ポリアルファオレフィン）粒子を用いた試験方法において、計数法により評価すると、０．３〜０．５μｍの粒子に対する粒子捕集効率を３０〜９９．９９％とすることが可能である。また、本発明の不織布にエレクトレット加工が施されている場合は、９８〜９９．９９９％とすることが可能である。
【００４１】
また、本発明の不織布を用いたエアフィルタ用濾材の圧力損失は、試験条件が風速０．１０ｍ／秒の時に、５００Ｐａ以下が好ましく、１００Ｐａ以下がより好ましく、６０Ｐａ以下が更に好ましい。
【００４２】
以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。
【実施例】
【００４３】
（エアフィルタ用濾材の濾過性能試験方法−計数法）
ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、風速０．１ｍ／秒にて大気塵を供給して、０．３〜０．５μｍの粒子に対する粒子捕集効率（％）を求めた。
なお、粒子捕集効率が９９．９％以上のＨＥＰＡグレードの濾材に対しては、粒径０．３μｍのＰＡＯ（ポリアルファオレフィン）粒子を用い、面風速５．３（ｃｍ／秒）の条件で粒子捕集効率（％）を求めた。
（抗菌性試験方法−定量法）
ＪＩＳ Ｌ１９０２「繊維製品の抗菌性試験方法」に規定される定量試験（菌液吸収法）において、混釈平板培養法により生菌数を測定して、静菌活性値を求める。なお、試験菌株は黄色ぶどう球菌Ｓｔａｐｈｙｉｏｃｏｃｃｕｓ ＡＴＣＣ ６５３８Ｐを用いた。また、無加工試料として標準白布（綿）を用い、界面活性剤（Ｔｗｅｅｎ８０）０．０５％を添加した試験菌液を使用した。
【００４４】
（極細繊維の樹脂原料Ａの調整）
チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社によってＩＲＧＡＧＵＡＲＤの商品名で製造されるガラスビーズＡを準備した。このガラスビーズＡは、変成アルミノシリケート骨格を有し、この特殊構造により銀イオンを担持した粒子状の形状をしていた。次いで、このガラスビーズＡをポリプロピレン樹脂に２０質量％となるように混入したマスターバッチを製造した。
次いで、メタロセン触媒を用いて製造されたＭＦＲが１５００（ｇ／１０分）のポリプロピレン樹脂を準備して、このポリプロピレン樹脂と、前記マスターバッチとヒンダードアミン（登録商標：ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４ＦＤ、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）とを混合して、極細繊維の樹脂原料Ａとした。この樹脂原料Ａ中のガラスビーズＡの割合は１質量％であり、ヒンダードアミンの割合は４質量％であった。
（極細繊維の樹脂原料Ｂの調整）
チグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたＭＦＲが５０（ｇ／１０分）のポリプロピレン樹脂を準備し、さらにヒンダードアミン系減成剤（登録商標：イルガテックＣＲ７６、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）を含むポリプロピレン樹脂を準備して、これらのポリプロピレン樹脂と、前記マスターバッチとを混合して、極細繊維の樹脂原料Ｂとした。この樹脂原料Ｂ中のガラスビーズＡの割合は１質量％であり、ヒンダードアミン系減成剤の割合は０．０８質量％であった。
（極細繊維の樹脂原料Ｃの調整）
メタロセン触媒を用いて製造されたＭＦＲが１５００（ｇ／１０分）のポリプロピレン樹脂を準備して、このポリプロピレン樹脂とヒンダードアミン（登録商標：ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４ＦＤ、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）とを混合して、極細繊維の樹脂原料Ｃとした。この樹脂原料Ｃ中にはガラスビーズが含まれておらず、ヒンダードアミンの割合は４質量％であった。
【００４５】
（実施例１）
ノズル孔径０．３ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍで配置されたメルトブロー用のノズルダイを温度２５０℃に加熱し、１つのノズル孔あたり０．０３ｇ／分の割合で、樹脂原料Ａを溶融させた状態で、ポリプロピレン繊維を吐出した。この吐出したポリプロピレン繊維に対して、温度２５０℃、ノズル幅１ｍあたり４．３Ｎｍ3／分の加熱気流を作用させて、重力の働く方向と同じ方向に繊維径１〜２μｍ（平均繊維径１．５μｍ）の極細繊維の流れを形成した。次いで、この極細繊維をメッシュ状コンベアにより捕集して不織布を形成した。なお、コンベアの捕集面とは反対側から空気を吸引除去し、不織布の乱れを防いだ。なお、この工程中、ノズルの詰まりや、糸切れの発生などのトラブルはなく、またショットも極めて少なく、安定した極細繊維を形成することができた。
【００４６】
得られた不織布は、面密度が２４．４ｇ／ｍ2、厚さが０．３１ｍｍであった。この不織布を電子顕微鏡で観察すると、繊維の所々に球形の粒子が含有されておりその部分が膨らんでいる様子が見られた。また、この不織布の風速０．１０ｍ／秒における圧力損失を、ＪＩＳ Ｂ ９９０８に規定する圧力損失測定機（形式１）により測定したところ、４２Ｐａであった。また、濾過性能試験により計数法の捕集効率が４３％であることが確かめられた。また、抗菌性試験により、静菌数を求めると６００未満であり、静菌活性値は４．０以上であり、優れた抗菌性が認められた。
【００４７】
（実施例２）
実施例１で得られた不織布を、水を溜めた浴槽へ供給し、供給した不織布を浴槽の水中に浸漬した状態で、超音波振動発生装置（パワーユニット、変換機、ブースター、及びホーンから構成）により、２ｋＷの出力設定値おいて振動数２０ｋＨｚの超音波振動を作り出し、この超音波振動を水を介して不織布へ伝える、エレクトレット化処理を行った。なお、このエレクトレット化処理によって不織布は融着させなかった。次いで、このエレクトレット化させた不織布を乾燥装置へ供給し、温度４０℃以下で乾燥し実施例２の不織布を得た。
【００４８】
得られた不織布は、面密度が２４．４ｇ／ｍ2、厚さが０．３１ｍｍであった。また、この不織布の風速０．１０ｍ／秒における圧力損失を、ＪＩＳ Ｂ ９９０８に規定する圧力損失測定機（形式１）により測定したところ、４２Ｐａであった。また、濾過性能試験により計数法の捕集効率が９９．９７％であることが確かめられた。
【００４９】
（実施例３）
実施例１と同様にして、ノズル孔径０．２ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍで配置されたメルトブロー用のノズルダイを温度２９０℃に加熱し、１つのノズル孔あたり０．０３ｇ／分の割合で、樹脂原料Ｂを溶融させた状態で、ポリプロピレン繊維を吐出した。この吐出したポリプロピレン繊維に対して、温度２９０℃、ノズル幅１ｍあたり５．０Ｎｍ3／分の加熱気流を作用させて、重力の働く方向と同じ方向に繊維径１〜２μｍ（平均繊維径１．５μｍ）の極細繊維の流れを形成した。次いで、この極細繊維をメッシュ状コンベアにより捕集して不織布を形成した。なお、コンベアの捕集面とは反対側から空気を吸引除去し、不織布の乱れを防いだ。なお、この工程中、ノズルの詰まりや、糸切れの発生などのトラブルはなく、またショットも極めて少なく、安定した極細繊維を形成することができた。
【００５０】
得られた不織布は、面密度が２４．６ｇ／ｍ2、厚さが０．３１ｍｍであった。この不織布を電子顕微鏡で観察すると、繊維の所々に球形の粒子が含有されておりその部分が膨らんでいる様子が見られた。また、この不織布の風速０．１０ｍ／秒における圧力損失を、ＪＩＳ Ｂ ９９０８に規定する圧力損失測定機（形式１）により測定したところ、４４Ｐａであった。また、濾過性能試験により計数法の捕集効率が４５％であることが確かめられた。また、抗菌性試験により、静菌数を求めると６００未満であり、静菌活性値は４．０以上であり、優れた抗菌性が認められた。
【００５１】
（比較例１）
実施例１で、樹脂原料Ａの替わりに樹脂原料Ｃを用いたこと以外は実施例１と同様にして、不織布を形成した。得られた不織布は、面密度が２４．８ｇ／ｍ2、厚さが０．３２ｍｍであった。また、この不織布の風速０．１０ｍ／秒における圧力損失を、ＪＩＳ Ｂ ９９０８に規定する圧力損失測定機（形式１）により測定したところ、４２Ｐａであった。また、濾過性能試験により計数法の捕集効率が４３％であることが確かめられた。また、抗菌性試験により、静菌数を求めると２．２×１０４を超える値であり、静菌活性値は２．０未満であり、抗菌性は認められなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メルトブロー法により製造された平均繊維径が０．１〜１０μｍの極細繊維を含む不織布であって、前記極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれており、前記ガラス粒子の平均粒子径は３μｍ以下であり、且つ前記極細繊維の平均繊維径よりも小さいことを特徴とする不織布。
【請求項２】
メルトブロー法により製造された平均繊維径が１．５〜３μｍの極細繊維を含む不織布であって、前記極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれており、前記ガラス粒子の平均粒子径は１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の不織布。
【請求項３】
前記極細繊維を構成する樹脂成分がＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の不織布。
【請求項４】
前記極細繊維を構成する樹脂成分がメタロセン触媒を用いて製造された樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の不織布。
【請求項５】
前記極細繊維を構成する樹脂成分が過酸化物からなる減成剤を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の不織布。
【請求項６】
前記極細繊維を構成する樹脂成分がヒンダードアミン系化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の不織布。
【請求項７】
エレクトレット加工されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の不織布。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の不織布を用いたことを特徴とするエアフィルタ用濾材。
【請求項１】
メルトブロー法により製造された平均繊維径が０．１〜１０μｍの極細繊維を含む不織布であって、前記極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれており、前記ガラス粒子の平均粒子径は３μｍ以下であり、且つ前記極細繊維の平均繊維径よりも小さいことを特徴とする不織布。
【請求項２】
メルトブロー法により製造された平均繊維径が１．５〜３μｍの極細繊維を含む不織布であって、前記極細繊維の樹脂成分中に抗菌剤を含んだガラス粒子が含まれており、前記ガラス粒子の平均粒子径は１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の不織布。
【請求項３】
前記極細繊維を構成する樹脂成分がＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の不織布。
【請求項４】
前記極細繊維を構成する樹脂成分がメタロセン触媒を用いて製造された樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の不織布。
【請求項５】
前記極細繊維を構成する樹脂成分が過酸化物からなる減成剤を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の不織布。
【請求項６】
前記極細繊維を構成する樹脂成分がヒンダードアミン系化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の不織布。
【請求項７】
エレクトレット加工されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の不織布。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の不織布を用いたことを特徴とするエアフィルタ用濾材。
【公開番号】特開２００８−７５２２６（Ｐ２００８−７５２２６Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５８４１２（Ｐ２００６−２５８４１２）
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
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