機能性繊維シートおよびその製造方法
【課題】
本発明は、通気性、捕集効率および脱臭性能などの粒子付加機能に優れた繊維シートを提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明の繊維シートは、繊維構造物に機能性粒子を樹脂付着させた繊維シートにおいて、該繊維シートが少なくとも以下の（Ａ）、（Ｂ）の繊維構成を満たしていることを特徴とするものである。
（Ａ）繊維径が５．０μｍ以上１５．０μｍ未満である繊維の割合が該繊維シートを構成する繊維全体の５〜１５重量％である。
（Ｂ）繊維径が２０〜１００μｍであり、かつ該機能性粒子の平均粒径［μｍ］の５倍以上の太さを有する繊維の割合が繊維全体の７５〜９５％である。
本発明は、通気性、捕集効率および脱臭性能などの粒子付加機能に優れた繊維シートを提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明の繊維シートは、繊維構造物に機能性粒子を樹脂付着させた繊維シートにおいて、該繊維シートが少なくとも以下の（Ａ）、（Ｂ）の繊維構成を満たしていることを特徴とするものである。
（Ａ）繊維径が５．０μｍ以上１５．０μｍ未満である繊維の割合が該繊維シートを構成する繊維全体の５〜１５重量％である。
（Ｂ）繊維径が２０〜１００μｍであり、かつ該機能性粒子の平均粒径［μｍ］の５倍以上の太さを有する繊維の割合が繊維全体の７５〜９５％である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高風量下で空気中の粉塵や有害ガスを効率的に除去し、かつ通気性に優れた繊維シートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高風量下における空気中の粉塵を効率的に除去する方法として、異繊度の繊維を特定の割合で混合した濾材を用いることにより、高寿命、高捕集性能を持ったエアフィルターを得る方法（特許文献１参照）が提案されている。
【０００３】
しかしながら、この前例においては例えばアセトアルデヒド等の悪臭として感じられる有害ガスの捕集効率は極めて低い上に、わずかに捕集した臭気が繊維表面にそのままの状態で残存するため、すぐに脱離して悪臭として発生してしまう。
【０００４】
また、アセトアルデヒドなどの空気中の有害物質を除去して清浄な空気を供給するための濾材を得る方法として、粉体を不織布などの多孔質基材の孔径よりも大きな径を持った状態で凝集させ、基材全体に付着させる方法(特許文献２参照)が提案されている。
【０００５】
また、不織布あるいは不織布表面にバインダー層をあらかじめ形成し、活性炭の流動層を通過させることにより、活性炭の表面が露出された状態を作り、バインダーによる活性炭の機能低下を防止した吸着剤を得る方法(特許文献３参照)が提案されている。
【０００６】
しかし、これらの前例においては、機能性粒子の付着に伴う濾材の目詰まりが著しく、通気性の低いものになるため、特に高風量のエアーを処理する状況において圧力損失が著しく大きくなるため好ましくない。
【特許文献１】特開２００１−１３７６３０号公報
【特許文献２】特許第０３８１７０６１号公報
【特許文献３】特許第３７１２０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の欠点を解消し、通気性、捕集効率および脱臭性能などの粒子付加機能に優れた繊維シートを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用する。
【０００９】
すなわち、本発明の繊維シートは、繊維構造物に機能性粒子を樹脂付着させた繊維シートにおいて、該繊維シートが少なくとも以下の（Ａ）、（Ｂ）の繊維構成を満たしていることを特徴とするものである。
（Ａ）繊維径が５．０μｍ以上１５．０μｍ未満である繊維の割合が該繊維シートを構成する繊維全体の５〜１５重量％である。
（Ｂ）繊維径が２０〜１００μｍであり、かつ該機能性粒子の平均粒径［μｍ］の５倍以上の太さを有する繊維の割合が繊維全体の７５〜９５％である。
【００１０】
また、本発明の製造方法は、機能性粒子を混合分散させた液を繊維構造物に保持させ、さらに乾燥させる工程を経ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の繊維シートによれば、機能性粒子による有害ガス除去などの付加機能を持ち、かつ粒子を固定する樹脂によるシートの目詰まりがないため通気性が高く、繊維表面に過剰に樹脂が付着しない、つまり微細塵の捕集性能に優れたもの提供することができるものである。かかる繊維シートは、各種エアフィルター用濾材として好ましく利用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、前記課題、つまり通気性、捕集効率および脱臭性能などの粒子付加機能に優れた繊維シートについて、鋭意検討し、特定な繊維径を有する２種の繊維で不織布などの繊維シートを構成し、そのうちの、機能性粒子の粒径よりも特定以上の倍率で太い繊維径を有する繊維表面に機能性粒子が集中的に付着される状態を作り出したことにより、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。
【００１３】
まず、本発明の繊維シートを得るための最良の形態を説明する。
【００１４】
本発明における繊維構造物とは、織物や編物、不織布などの繊維によって構成される面積に対して十分な薄さを持った布帛状の構造物のことをいう。ここで用いられる繊維としては、綿、絹といった天然繊維から、セルロースなどの半合成繊維、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ビニロンなどの合繊繊維、ガラス繊維や金属繊維などの無機繊維といった幅広い素材から布帛の構造や機能性粒子との接着性などに応じて任意に選択することができる。
【００１５】
本発明における機能性粒子とは、気体中の有害物質を物理的もしくは化学反応によって吸着することにより除去する性能を持ったものであり、活性炭、多孔質二酸化ケイ素、ゼオライト、活性アルミナ、ケイ酸アルミニウム、シリカゲル、アルミナゲル、活性白土、リン酸ジルコニウムやポリリン酸アンモニウムなどの層状化合物、多孔性粘土物質の群が挙げられ、これらの中から目的に応じて選択することができる。
【００１６】
本発明における樹脂とは、該機能性粒子を繊維構造物に付着して固定するのに必要な粘度と、基材や粒子の性能に影響しない温度で硬化するものであればよく、アクリル樹脂やウレタン樹脂を用いることが好ましい。
【００１７】
本発明の最大のポイントは、機能性粒子を樹脂付着させる繊維構造物について、極細の繊維と、付着させる機能性粒子の粒径よりも大幅に繊維径が大きい繊維とを特定の割合で混合することにより、機能性粒子が繊維径の大きい繊維表面に集中的に付着する状態を作り、繊維シート全体の目詰まりを防止して通気性と機能性の両方に優れた繊維シートを得ることである。
【００１８】
そのためには、シートの繊維構成として、まず極細繊維として繊維径５．０μｍ以上１０．０未満の繊維を、繊維シートを構成する繊維全体の５〜１５％含むことが必須である。この繊維は、空気中の微細塵との接触面積が大きいため捕集効率が高く、かつ機能性粒子と樹脂の付着量が極めて少なく繊維間の空隙を保持して目詰まりを防止する役割をもつ。しかし、かかる極細繊維の繊維径が５．０μｍ未満であると、構成繊維本数が増えて通気性の低下を引き起こすため好ましくなく、逆にかかる極細繊維の繊維径が１５．０μｍを超えると、微細塵との接触面積が下がり捕集効率が落ちるため好ましくない。
【００１９】
また、上記の極細繊維の割合が繊維全体の５重量％未満であると、繊維シート全体の表面積が小さくなり微細塵の捕集効率が低下し、逆に割合が繊維全体の１５重量％を超えると、構成繊維本数の増加から通気性の低下を引き起こすため好ましくない。
【００２０】
上記に加えた本発明の必須条件として、繊維径が使用する機能性粒子の平均粒径の５倍以上である繊維径２０〜１００μｍの太繊度の繊維を、繊維シートを構成する繊維全体の７５〜９５重量％含むことが重要である。この太繊度の繊維は、繊維シート間に大きな空隙を作り高い通気性を付与し、かつ機能性粒子の集中的な付着場となり、付加機能を発現させる役割を持つ。かかる太繊度の繊維の繊維径が平均粒径の５倍未満であると、十分な機能性粒子の付着量が得られないため好ましくない。
【００２１】
また、かかる太繊度の繊維の繊維径が２０μｍ未満であると、繊維構成本数が増加し、シート内の空隙量が少なくなり、機能性粒子の付着による通気性の低下を引き起こすため好ましくなく、逆にかかる太繊度の繊維の繊維径が１００μｍを超えると繊維構成本数が少ないため、結果的に所望の機能性粒子付着量を得られないため好ましくない。
【００２２】
また、上記太繊度の繊維の割合が繊維全体の７５重量％未満であると、機能性粒子の付着量が十分に得られないため好ましくなく、逆に９５重量％を超えると、微細塵の捕集効率が大幅に低下するため好ましくない。
【００２３】
本発明の繊維シートにおける繊維構造物は、高風速のエアー処理において高い通気性と微細塵捕集効率を両立する面から密度０．０８〜０．２０ｇ／ｃｍ３の布帛を用いることが好ましく、より好ましくは０．１０〜０．１４ｇ／ｃｍ３で、布帛の形態としては不織布が繊維径の異なる複数の繊維を容易に混合できる面から好ましく、形態としては長繊維不織布、短繊維不織布など公知の形態、樹脂加工、スパンボンド法、メルトブロー法など公知の方法から任意に選択することができるが、湿式抄紙方法で得られる不織布が、シート内における繊維の分散性が高い面で最も好ましい。
【００２４】
本発明の繊維シートにおける機能性粒子の形態としては、処理エアーとの接触効率を向上させる上で、微粒子状であることが好ましく、平均粒径としては０．０１〜２００μｍが好ましく、より好ましくは１〜２０μｍである。平均粒径を２００μｍ未満とすることにより、付着量を上げることができ、かつシートの空隙を塞ぐことがない。
【００２５】
さらに上記した平均粒径を持つ機能性粒子の繊維基材の付着量としては、機能性粒子による付加機能の付与と、樹脂と粒子の過剰付着によるシートの目詰まり防止の面から５〜１５０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは１０〜１００ｇ／ｍ２である。
【００２６】
本発明における機能性粒子の形状としては、多孔質状、層状、鱗片状などであることも、表面積を大きくすることができるため好ましく、その中で最も大きな表面積が得られる多孔質状が好ましい。
【００２７】
かかる機能性粒子としては、上述の通り、その目的や用途によって任意に選択することができるが、中でも活性炭、多孔質シリカ、活性アルミナ、活性白土、セピオライト、ゼオライトといった多孔質状の微粒子が、前記した理由により特に好ましく採用される。
【００２８】
また、本発明における機能性粒子とは、前記した微粒子に消臭剤等の薬剤を添着したものであってもよい。添着する薬剤についてもその目的、用途によって任意に選択することができるが、アジピン酸ジヒドラジドなどの酸ヒドラジド類やヒドラジン類、脂肪族アミン類、芳香族アミン類、尿素類などのアミン化合物は悪臭成分に含まれるアセトアルデヒドの除去性に優れる面から特に好ましく採用される。
【００２９】
本発明における繊維シートは、エアフィルター用途に用いることが好ましい。本発明においてエアフィルターとは、気体中を浮遊する固体や液体ミストをろ過するフィルターのことを指し、空気清浄機用、自動車キャビンフィルター用、ビル空調用途など様々な分野に用いることができる。またその際、微細塵の捕集性能を更に向上させる目的で、他の繊維シートと積層して使用してもよい。積層する他の繊維シートは用途や目的に応じて任意に選択できるが、微細塵の捕集性能に優れたエレクトレット化メルトブロー繊維シートを用いることが好ましい。
【００３０】
本発明における繊維シートの製造方法は、機能性粒子を混合分散させた液を繊維構造物に保持させ、更に乾燥させる工程を経ることが好ましい。この方法を採用することにより、機能性粒子の添着量を自由に調整することができる。
【００３１】
また上記方法の他、例えば機能性粒子を分散させた液を繊維構造物にコーティング処理により塗布したり、スプレー処理で付着させてもよい。
【００３２】
また、機能性粒子を先に繊維シート表面に固定したあと、樹脂を混合した水溶液をディッピング処理やスプレー処理で付着させてもよい。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例によって本発明の作用効果をより具体的に示すが、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。
【００３４】
［測定方法］
（１）平均繊維径［μｍ］
走査型電子顕微鏡写真を適当な倍率でとり、繊維側面を２０本以上測定して、その平均値から計測した。繊維構造物がメルトブロー不織布の場合は、繊維径のバラツキが大きいため１００本以上を測定して平均値を採用した。
【００３５】
（２）圧力損失［Ｐａ］
平板状の繊維シートを有効間口面積０．１ｍ２のホルダーにセットし、面風速０．２ｍ／ｓで空気を通過させ、濾材上下流の差圧をＭＯＤＵＳ社制デジタルマノメータＭＡ２−０４Ｐにて測定した。
【００３６】
（３）捕集効率［％］
平板上の繊維シートを有効間口面積０．１ｍ２のホルダーにセットし、面風速０．２ｍ／ｓで空気を通過させ、濾材上流および下流の粒径０．３〜０．５μｍの大気塵粉塵数をパーティクルカウンター（ＲＩＯＮ社製、型式：ＫＣ−０１Ｄ）で測定し、次式より算出した。
捕集効率（％）＝１−（下流粒子数／上流粒子数）×１００ 。
【００３７】
（４）アセトアルデヒドの除去能力（アセトアルデヒド除去率［％］）
平板状の繊維シートを有効間口面積０．１ｍ２の実験用の試験ダクトに取り付け、ダクトに温度２３℃、湿度５０％ＲＨの空気を０．２ｍ／ｓの速度で送風した。更に上流側から、標準ガスボンベによりアセトアルデヒドを上流濃度２０ｐｐｍとなるよう添加し、繊維シートの上流側と下流側においてエアーをサンプリングし、赤外吸光式連続モニターを使用してそれぞれのアセトアルデヒド濃度を経時的に測定し、測定開始から５分後の測定値から除去率を算出して記録した。
【００３８】
［実施例１］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、平均繊維径１１μｍのポリエステル短繊維７重量％、平均繊維径１６μｍのポリエステル繊維１１重量％、平均繊維径５５μｍのポリエステル短繊維５１重量％および平均繊維径７０μｍのビニロン短繊維３１重量％より構成される繊維群をカードマシンによって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付６０ｇ／ｍ２、密度０．１６ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は７Ｐａ、捕集効率は５１％であった。
【００３９】
（機能性粒子）
平均粒径が１０μｍで、様々な種類の有害ガスの吸着容量に優れた活性炭である、日本エンバイロケミカルズ（株）社製「白鷺ＤＯ−２」を使用した。
【００４０】
（繊維シート）
前記機能性粒子を３重量％とアクリル樹脂を１．５重量％とを均一分散させた水分散液中に前記繊維基材を含浸させ、乾燥させて、前記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は９Ｐａ、捕集効率は６８％、アセトアルデヒド除去率は８３％であった。
【００４１】
［実施例２］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１１μｍのポリエステル短繊維７重量％、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維１１重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５１重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維３１重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１６ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。
なお、この不織布の圧力損失は７Ｐａ、捕集効率は５９％であった。
【００４２】
（機能性粒子）
平均粒径が４μｍで、孔径２ｎｍ以上の孔の容積の割合が全体の７０％である富士シリシア製「サイリシア２５０Ｎ」に、日本化成社製「アジピン酸ジヒドラジド」を粒子と同量添着させたものを用いた。
【００４３】
（繊維シート）
上記繊維構造物と機能性粒子を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、上記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１１Ｐａ、捕集効率は７０％、アセトアルデヒド除去率は８５％であった。
【００４４】
［実施例３］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径５．５μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５６重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維２４重量％で構成する繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１５ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１０Ｐａ、捕集効率は７１％であった。
【００４５】
（機能性粒子）
実施例２で用いたのと同様の機能性粒子を用いた。
【００４６】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を１９ｇ／ｍ２付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１３Ｐａ、捕集効率は７６％、アセトアルデヒド除去率は８０％であった。
【００４７】
［実施例４］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径５．５μｍのポリエステル短繊維５重量％、繊維径１６μｍのポリエステル単繊維２０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５０重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維２５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付５３ｇ／ｍ２、密度０．１５ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は９Ｐａ、捕集効率は６３％であった。
【００４８】
（機能性粒子）
実施例２で用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００４９】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を１７ｇ／ｍ２付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１８Ｐａ、捕集効率は７２％、アセトアルデヒド除去率は７７％であった。
【００５０】
［実施例５］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径５．５μｍのポリエステル短繊維５重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維６５重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維３０重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付３３ｇ／ｍ２、密度０．１２ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は８Ｐａ、捕集効率は５０％であった。
【００５１】
（機能性粒子）
実施例２で用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００５２】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２５ｇ／ｍ２付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１８Ｐａ、捕集効率は６４％、アセトアルデヒド除去率は８３％であった。
【００５３】
［実施例６］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径５．５μｍのポリエステル短繊維１５重量％、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５０重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維２５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１７ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１３Ｐａ、捕集効率は６８％であった。
【００５４】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００５５】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を１７g／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１７Ｐａ、捕集効率は８１％、アセトアルデヒド除去率は７６％であった。
【００５６】
［実施例７］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１５μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径３３μｍのポリエステル短繊維６０重量％、繊維径１００μｍのビニロン短繊維２５重量％および繊維径１２０μｍのビニロン短繊維５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１１ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１０Ｐａ、捕集効率は４３％であった。
【００５７】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００５８】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２８ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１５Ｐａ、捕集効率は５５％、アセトアルデヒド除去率は８３％であった。
【００５９】
［実施例８］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１５μｍのポリエステル短繊維５重量％、繊維径３３μｍのポリエステル短繊維６０重量％および繊維径１００μｍのビニロン短繊維３５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．０９ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１０Ｐａ、捕集効率は４５％であった。
【００６０】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００６１】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を３０ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は２１Ｐａ、捕集効率は５０％、アセトアルデヒド除去率は８５％であった。
【００６２】
［実施例９］
繊維構造物としては、繊維径１５μｍのポリエステル短繊維１５重量％、繊維径３３μｍのポリエステル短繊維５０重量％、繊維径１００μｍのビニロン短繊維２５重量％および繊維径１２０μｍのビニロン短繊維１０重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．０７ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１０Ｐａ、捕集効率は４８％であった。
【００６３】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００６４】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２５ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は２３Ｐａ、捕集効率は５７％、アセトアルデヒド除去率は８５％であった。
【００６５】
［比較例１］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、平均繊維径１１μｍのポリエステル短繊維１０重量％、平均繊維径２７μｍのポリエステル繊維４０重量％および平均繊維径５５μｍのポリエステル短繊維５０重量％より構成される繊維群をカードマシンによって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付６０ｇ／ｍ２、密度０．１４ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は７Ｐａ、捕集効率は５１％であった。
【００６６】
（機能性粒子）
機能性粒子は用いなかった。
【００６７】
（繊維シート）
繊維構造物をそのまま使用した。このシートのアセトアルデヒド除去率は６％であった。
【００６８】
［比較例２］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１．５μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維４５重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維３５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１３ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１５Ｐａ、捕集効率は６９％であった。
【００６９】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００７０】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は３８Ｐａ、捕集効率は７１％、アセトアルデヒド除去率は８３％であった。
【００７１】
［比較例３］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維５重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維６０重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維３５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１２ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１０Ｐａ、捕集効率は４０％であった。
【００７２】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００７３】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は４２Ｐａ、捕集効率は４６％、アセトアルデヒド除去率は８１％であった。
【００７４】
［比較例４］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１１μｍのポリエステル短繊維３重量％、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維６０重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維２７重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１１ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１２Ｐａ、捕集効率は４９％であった。
【００７５】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００７６】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を１８ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は４０Ｐａ、捕集効率は７２％、アセトアルデヒド除去率は７７％であった。
【００７７】
［比較例５］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１１μｍのポリエステル短繊維２０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５５重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維２５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１３ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１９Ｐａ、捕集効率は６６％であった。
【００７８】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００７９】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を１８ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は３８Ｐａ、捕集効率は８６％、アセトアルデヒド除去率は８１％であった。
【００８０】
［比較例６]
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１１μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径１６μｍのポリエステル繊維２０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５０重量％および繊維径１２０μｍのビニロン短繊維２０重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１１ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は５Ｐａ、捕集効率は３３％であった。
【００８１】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００８２】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１３Ｐａ、捕集効率は４０％、アセトアルデヒド除去率は６９％であった。
【００８３】
［比較例７］
（繊維構造物）
実施例１に用いたものと同様の不織布を用いた。
【００８４】
（機能性粒子）
平均粒径が５０μｍで、孔径２ｎｍ以上の孔の容積の割合が全体の７０％である富士シリシア製「サイリシア４４５」に、日本化成社製「アジピン酸ジヒドラジド」を粒子と同量添着させたものを用いた。
【００８５】
（繊維シート）
上記繊維構造物と機能性粒子を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、上記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は５５Ｐａ、捕集効率は５５％、アセトアルデヒド除去率は８０％であった。
【００８６】
【表１】
【００８７】
【表２】
【００８８】
【表３】
【００８９】
表から明らかなように、実施例１〜９は、アセトアルデヒドの除去率が測定から５分経過後も６０〜８５％と高くかつ機能性粒子の付着による圧力損失の増加、即ち通気性の低下が少なく、微細塵の捕集効率に優れた繊維シートであることから、これらの性能を兼備するには極細繊維と付着粒子の粒径以上の繊維径を持った繊維を複合して用いることは必須であるといえる。
【００９０】
各実施例に対して比較例１は、アセトアルデヒドとの反応場となる機能性粒子を付着していないため、アセトアルデヒドの除去率が殆どない。従って、機能性粒子の付着は必須であることを示している。
【００９１】
また、比較例２は、極細繊維として用いた繊維の繊維径が各実施例と比較して細すぎるため、得られた不織布の空隙が小さくなり、そこに粒子が付着したため通気性が低下したことを示している。
【００９２】
また、比較例３は、各実施例と比較して極細の繊維を含まないため、不織布そのものの捕集効率が低いことと、繊維径が大きい繊維のみで構成されるため不織布がフラットになり、粒子がシート全体に膜状に付着して目詰まりを起こしていることを示している。
【００９３】
比較例４、５は各実施例と比較して極細繊維の比率が不適であるために、いずれも樹脂の付着による目詰まりが起こっていることを示している。
【００９４】
比較例６は各実施例と比較して機能性粒子が集中的に付着する繊維の比率が少なく、他成分の比率が増えたため各性能を兼備できないことを示している。
【００９５】
比較例７は各実施例と比較した時、不織布を構成する繊維に対して機能性粒子の粒径が大きすぎるため、付着した機能性粒子の一部が不織布の空隙をも塞いでしまい通気性の低下を引き起こしているためであり、機能性粒子の粒径に対し繊維径は一定以上の大きさが必須であることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明による繊維シートは、自動車や鉄道車両などの車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、健康住宅、ペット対応マンション、高齢者入所施設、病院、オフィス等で使用される空気清浄機用エアフィルター、エアコン用エアフィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調、個別空調用エアフィルター、産業用クリーンルーム用エアフィルター等のエアフィルター用濾材として好ましく利用される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の繊維シートにおける機能性粒子の付着状態を観察するための繊維の形状を示す顕微鏡拡大写真図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高風量下で空気中の粉塵や有害ガスを効率的に除去し、かつ通気性に優れた繊維シートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高風量下における空気中の粉塵を効率的に除去する方法として、異繊度の繊維を特定の割合で混合した濾材を用いることにより、高寿命、高捕集性能を持ったエアフィルターを得る方法（特許文献１参照）が提案されている。
【０００３】
しかしながら、この前例においては例えばアセトアルデヒド等の悪臭として感じられる有害ガスの捕集効率は極めて低い上に、わずかに捕集した臭気が繊維表面にそのままの状態で残存するため、すぐに脱離して悪臭として発生してしまう。
【０００４】
また、アセトアルデヒドなどの空気中の有害物質を除去して清浄な空気を供給するための濾材を得る方法として、粉体を不織布などの多孔質基材の孔径よりも大きな径を持った状態で凝集させ、基材全体に付着させる方法(特許文献２参照)が提案されている。
【０００５】
また、不織布あるいは不織布表面にバインダー層をあらかじめ形成し、活性炭の流動層を通過させることにより、活性炭の表面が露出された状態を作り、バインダーによる活性炭の機能低下を防止した吸着剤を得る方法(特許文献３参照)が提案されている。
【０００６】
しかし、これらの前例においては、機能性粒子の付着に伴う濾材の目詰まりが著しく、通気性の低いものになるため、特に高風量のエアーを処理する状況において圧力損失が著しく大きくなるため好ましくない。
【特許文献１】特開２００１−１３７６３０号公報
【特許文献２】特許第０３８１７０６１号公報
【特許文献３】特許第３７１２０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の欠点を解消し、通気性、捕集効率および脱臭性能などの粒子付加機能に優れた繊維シートを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用する。
【０００９】
すなわち、本発明の繊維シートは、繊維構造物に機能性粒子を樹脂付着させた繊維シートにおいて、該繊維シートが少なくとも以下の（Ａ）、（Ｂ）の繊維構成を満たしていることを特徴とするものである。
（Ａ）繊維径が５．０μｍ以上１５．０μｍ未満である繊維の割合が該繊維シートを構成する繊維全体の５〜１５重量％である。
（Ｂ）繊維径が２０〜１００μｍであり、かつ該機能性粒子の平均粒径［μｍ］の５倍以上の太さを有する繊維の割合が繊維全体の７５〜９５％である。
【００１０】
また、本発明の製造方法は、機能性粒子を混合分散させた液を繊維構造物に保持させ、さらに乾燥させる工程を経ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の繊維シートによれば、機能性粒子による有害ガス除去などの付加機能を持ち、かつ粒子を固定する樹脂によるシートの目詰まりがないため通気性が高く、繊維表面に過剰に樹脂が付着しない、つまり微細塵の捕集性能に優れたもの提供することができるものである。かかる繊維シートは、各種エアフィルター用濾材として好ましく利用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、前記課題、つまり通気性、捕集効率および脱臭性能などの粒子付加機能に優れた繊維シートについて、鋭意検討し、特定な繊維径を有する２種の繊維で不織布などの繊維シートを構成し、そのうちの、機能性粒子の粒径よりも特定以上の倍率で太い繊維径を有する繊維表面に機能性粒子が集中的に付着される状態を作り出したことにより、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。
【００１３】
まず、本発明の繊維シートを得るための最良の形態を説明する。
【００１４】
本発明における繊維構造物とは、織物や編物、不織布などの繊維によって構成される面積に対して十分な薄さを持った布帛状の構造物のことをいう。ここで用いられる繊維としては、綿、絹といった天然繊維から、セルロースなどの半合成繊維、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ビニロンなどの合繊繊維、ガラス繊維や金属繊維などの無機繊維といった幅広い素材から布帛の構造や機能性粒子との接着性などに応じて任意に選択することができる。
【００１５】
本発明における機能性粒子とは、気体中の有害物質を物理的もしくは化学反応によって吸着することにより除去する性能を持ったものであり、活性炭、多孔質二酸化ケイ素、ゼオライト、活性アルミナ、ケイ酸アルミニウム、シリカゲル、アルミナゲル、活性白土、リン酸ジルコニウムやポリリン酸アンモニウムなどの層状化合物、多孔性粘土物質の群が挙げられ、これらの中から目的に応じて選択することができる。
【００１６】
本発明における樹脂とは、該機能性粒子を繊維構造物に付着して固定するのに必要な粘度と、基材や粒子の性能に影響しない温度で硬化するものであればよく、アクリル樹脂やウレタン樹脂を用いることが好ましい。
【００１７】
本発明の最大のポイントは、機能性粒子を樹脂付着させる繊維構造物について、極細の繊維と、付着させる機能性粒子の粒径よりも大幅に繊維径が大きい繊維とを特定の割合で混合することにより、機能性粒子が繊維径の大きい繊維表面に集中的に付着する状態を作り、繊維シート全体の目詰まりを防止して通気性と機能性の両方に優れた繊維シートを得ることである。
【００１８】
そのためには、シートの繊維構成として、まず極細繊維として繊維径５．０μｍ以上１０．０未満の繊維を、繊維シートを構成する繊維全体の５〜１５％含むことが必須である。この繊維は、空気中の微細塵との接触面積が大きいため捕集効率が高く、かつ機能性粒子と樹脂の付着量が極めて少なく繊維間の空隙を保持して目詰まりを防止する役割をもつ。しかし、かかる極細繊維の繊維径が５．０μｍ未満であると、構成繊維本数が増えて通気性の低下を引き起こすため好ましくなく、逆にかかる極細繊維の繊維径が１５．０μｍを超えると、微細塵との接触面積が下がり捕集効率が落ちるため好ましくない。
【００１９】
また、上記の極細繊維の割合が繊維全体の５重量％未満であると、繊維シート全体の表面積が小さくなり微細塵の捕集効率が低下し、逆に割合が繊維全体の１５重量％を超えると、構成繊維本数の増加から通気性の低下を引き起こすため好ましくない。
【００２０】
上記に加えた本発明の必須条件として、繊維径が使用する機能性粒子の平均粒径の５倍以上である繊維径２０〜１００μｍの太繊度の繊維を、繊維シートを構成する繊維全体の７５〜９５重量％含むことが重要である。この太繊度の繊維は、繊維シート間に大きな空隙を作り高い通気性を付与し、かつ機能性粒子の集中的な付着場となり、付加機能を発現させる役割を持つ。かかる太繊度の繊維の繊維径が平均粒径の５倍未満であると、十分な機能性粒子の付着量が得られないため好ましくない。
【００２１】
また、かかる太繊度の繊維の繊維径が２０μｍ未満であると、繊維構成本数が増加し、シート内の空隙量が少なくなり、機能性粒子の付着による通気性の低下を引き起こすため好ましくなく、逆にかかる太繊度の繊維の繊維径が１００μｍを超えると繊維構成本数が少ないため、結果的に所望の機能性粒子付着量を得られないため好ましくない。
【００２２】
また、上記太繊度の繊維の割合が繊維全体の７５重量％未満であると、機能性粒子の付着量が十分に得られないため好ましくなく、逆に９５重量％を超えると、微細塵の捕集効率が大幅に低下するため好ましくない。
【００２３】
本発明の繊維シートにおける繊維構造物は、高風速のエアー処理において高い通気性と微細塵捕集効率を両立する面から密度０．０８〜０．２０ｇ／ｃｍ３の布帛を用いることが好ましく、より好ましくは０．１０〜０．１４ｇ／ｃｍ３で、布帛の形態としては不織布が繊維径の異なる複数の繊維を容易に混合できる面から好ましく、形態としては長繊維不織布、短繊維不織布など公知の形態、樹脂加工、スパンボンド法、メルトブロー法など公知の方法から任意に選択することができるが、湿式抄紙方法で得られる不織布が、シート内における繊維の分散性が高い面で最も好ましい。
【００２４】
本発明の繊維シートにおける機能性粒子の形態としては、処理エアーとの接触効率を向上させる上で、微粒子状であることが好ましく、平均粒径としては０．０１〜２００μｍが好ましく、より好ましくは１〜２０μｍである。平均粒径を２００μｍ未満とすることにより、付着量を上げることができ、かつシートの空隙を塞ぐことがない。
【００２５】
さらに上記した平均粒径を持つ機能性粒子の繊維基材の付着量としては、機能性粒子による付加機能の付与と、樹脂と粒子の過剰付着によるシートの目詰まり防止の面から５〜１５０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは１０〜１００ｇ／ｍ２である。
【００２６】
本発明における機能性粒子の形状としては、多孔質状、層状、鱗片状などであることも、表面積を大きくすることができるため好ましく、その中で最も大きな表面積が得られる多孔質状が好ましい。
【００２７】
かかる機能性粒子としては、上述の通り、その目的や用途によって任意に選択することができるが、中でも活性炭、多孔質シリカ、活性アルミナ、活性白土、セピオライト、ゼオライトといった多孔質状の微粒子が、前記した理由により特に好ましく採用される。
【００２８】
また、本発明における機能性粒子とは、前記した微粒子に消臭剤等の薬剤を添着したものであってもよい。添着する薬剤についてもその目的、用途によって任意に選択することができるが、アジピン酸ジヒドラジドなどの酸ヒドラジド類やヒドラジン類、脂肪族アミン類、芳香族アミン類、尿素類などのアミン化合物は悪臭成分に含まれるアセトアルデヒドの除去性に優れる面から特に好ましく採用される。
【００２９】
本発明における繊維シートは、エアフィルター用途に用いることが好ましい。本発明においてエアフィルターとは、気体中を浮遊する固体や液体ミストをろ過するフィルターのことを指し、空気清浄機用、自動車キャビンフィルター用、ビル空調用途など様々な分野に用いることができる。またその際、微細塵の捕集性能を更に向上させる目的で、他の繊維シートと積層して使用してもよい。積層する他の繊維シートは用途や目的に応じて任意に選択できるが、微細塵の捕集性能に優れたエレクトレット化メルトブロー繊維シートを用いることが好ましい。
【００３０】
本発明における繊維シートの製造方法は、機能性粒子を混合分散させた液を繊維構造物に保持させ、更に乾燥させる工程を経ることが好ましい。この方法を採用することにより、機能性粒子の添着量を自由に調整することができる。
【００３１】
また上記方法の他、例えば機能性粒子を分散させた液を繊維構造物にコーティング処理により塗布したり、スプレー処理で付着させてもよい。
【００３２】
また、機能性粒子を先に繊維シート表面に固定したあと、樹脂を混合した水溶液をディッピング処理やスプレー処理で付着させてもよい。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例によって本発明の作用効果をより具体的に示すが、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。
【００３４】
［測定方法］
（１）平均繊維径［μｍ］
走査型電子顕微鏡写真を適当な倍率でとり、繊維側面を２０本以上測定して、その平均値から計測した。繊維構造物がメルトブロー不織布の場合は、繊維径のバラツキが大きいため１００本以上を測定して平均値を採用した。
【００３５】
（２）圧力損失［Ｐａ］
平板状の繊維シートを有効間口面積０．１ｍ２のホルダーにセットし、面風速０．２ｍ／ｓで空気を通過させ、濾材上下流の差圧をＭＯＤＵＳ社制デジタルマノメータＭＡ２−０４Ｐにて測定した。
【００３６】
（３）捕集効率［％］
平板上の繊維シートを有効間口面積０．１ｍ２のホルダーにセットし、面風速０．２ｍ／ｓで空気を通過させ、濾材上流および下流の粒径０．３〜０．５μｍの大気塵粉塵数をパーティクルカウンター（ＲＩＯＮ社製、型式：ＫＣ−０１Ｄ）で測定し、次式より算出した。
捕集効率（％）＝１−（下流粒子数／上流粒子数）×１００ 。
【００３７】
（４）アセトアルデヒドの除去能力（アセトアルデヒド除去率［％］）
平板状の繊維シートを有効間口面積０．１ｍ２の実験用の試験ダクトに取り付け、ダクトに温度２３℃、湿度５０％ＲＨの空気を０．２ｍ／ｓの速度で送風した。更に上流側から、標準ガスボンベによりアセトアルデヒドを上流濃度２０ｐｐｍとなるよう添加し、繊維シートの上流側と下流側においてエアーをサンプリングし、赤外吸光式連続モニターを使用してそれぞれのアセトアルデヒド濃度を経時的に測定し、測定開始から５分後の測定値から除去率を算出して記録した。
【００３８】
［実施例１］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、平均繊維径１１μｍのポリエステル短繊維７重量％、平均繊維径１６μｍのポリエステル繊維１１重量％、平均繊維径５５μｍのポリエステル短繊維５１重量％および平均繊維径７０μｍのビニロン短繊維３１重量％より構成される繊維群をカードマシンによって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付６０ｇ／ｍ２、密度０．１６ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は７Ｐａ、捕集効率は５１％であった。
【００３９】
（機能性粒子）
平均粒径が１０μｍで、様々な種類の有害ガスの吸着容量に優れた活性炭である、日本エンバイロケミカルズ（株）社製「白鷺ＤＯ−２」を使用した。
【００４０】
（繊維シート）
前記機能性粒子を３重量％とアクリル樹脂を１．５重量％とを均一分散させた水分散液中に前記繊維基材を含浸させ、乾燥させて、前記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は９Ｐａ、捕集効率は６８％、アセトアルデヒド除去率は８３％であった。
【００４１】
［実施例２］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１１μｍのポリエステル短繊維７重量％、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維１１重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５１重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維３１重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１６ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。
なお、この不織布の圧力損失は７Ｐａ、捕集効率は５９％であった。
【００４２】
（機能性粒子）
平均粒径が４μｍで、孔径２ｎｍ以上の孔の容積の割合が全体の７０％である富士シリシア製「サイリシア２５０Ｎ」に、日本化成社製「アジピン酸ジヒドラジド」を粒子と同量添着させたものを用いた。
【００４３】
（繊維シート）
上記繊維構造物と機能性粒子を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、上記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１１Ｐａ、捕集効率は７０％、アセトアルデヒド除去率は８５％であった。
【００４４】
［実施例３］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径５．５μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５６重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維２４重量％で構成する繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１５ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１０Ｐａ、捕集効率は７１％であった。
【００４５】
（機能性粒子）
実施例２で用いたのと同様の機能性粒子を用いた。
【００４６】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を１９ｇ／ｍ２付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１３Ｐａ、捕集効率は７６％、アセトアルデヒド除去率は８０％であった。
【００４７】
［実施例４］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径５．５μｍのポリエステル短繊維５重量％、繊維径１６μｍのポリエステル単繊維２０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５０重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維２５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付５３ｇ／ｍ２、密度０．１５ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は９Ｐａ、捕集効率は６３％であった。
【００４８】
（機能性粒子）
実施例２で用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００４９】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を１７ｇ／ｍ２付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１８Ｐａ、捕集効率は７２％、アセトアルデヒド除去率は７７％であった。
【００５０】
［実施例５］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径５．５μｍのポリエステル短繊維５重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維６５重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維３０重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付３３ｇ／ｍ２、密度０．１２ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は８Ｐａ、捕集効率は５０％であった。
【００５１】
（機能性粒子）
実施例２で用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００５２】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２５ｇ／ｍ２付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１８Ｐａ、捕集効率は６４％、アセトアルデヒド除去率は８３％であった。
【００５３】
［実施例６］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径５．５μｍのポリエステル短繊維１５重量％、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５０重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維２５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１７ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１３Ｐａ、捕集効率は６８％であった。
【００５４】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００５５】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を１７g／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１７Ｐａ、捕集効率は８１％、アセトアルデヒド除去率は７６％であった。
【００５６】
［実施例７］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１５μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径３３μｍのポリエステル短繊維６０重量％、繊維径１００μｍのビニロン短繊維２５重量％および繊維径１２０μｍのビニロン短繊維５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１１ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１０Ｐａ、捕集効率は４３％であった。
【００５７】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００５８】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２８ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１５Ｐａ、捕集効率は５５％、アセトアルデヒド除去率は８３％であった。
【００５９】
［実施例８］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１５μｍのポリエステル短繊維５重量％、繊維径３３μｍのポリエステル短繊維６０重量％および繊維径１００μｍのビニロン短繊維３５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．０９ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１０Ｐａ、捕集効率は４５％であった。
【００６０】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００６１】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を３０ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は２１Ｐａ、捕集効率は５０％、アセトアルデヒド除去率は８５％であった。
【００６２】
［実施例９］
繊維構造物としては、繊維径１５μｍのポリエステル短繊維１５重量％、繊維径３３μｍのポリエステル短繊維５０重量％、繊維径１００μｍのビニロン短繊維２５重量％および繊維径１２０μｍのビニロン短繊維１０重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法によって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．０７ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１０Ｐａ、捕集効率は４８％であった。
【００６３】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００６４】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２５ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は２３Ｐａ、捕集効率は５７％、アセトアルデヒド除去率は８５％であった。
【００６５】
［比較例１］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、平均繊維径１１μｍのポリエステル短繊維１０重量％、平均繊維径２７μｍのポリエステル繊維４０重量％および平均繊維径５５μｍのポリエステル短繊維５０重量％より構成される繊維群をカードマシンによって不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付６０ｇ／ｍ２、密度０．１４ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は７Ｐａ、捕集効率は５１％であった。
【００６６】
（機能性粒子）
機能性粒子は用いなかった。
【００６７】
（繊維シート）
繊維構造物をそのまま使用した。このシートのアセトアルデヒド除去率は６％であった。
【００６８】
［比較例２］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１．５μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維４５重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維３５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１３ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１５Ｐａ、捕集効率は６９％であった。
【００６９】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００７０】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は３８Ｐａ、捕集効率は７１％、アセトアルデヒド除去率は８３％であった。
【００７１】
［比較例３］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維５重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維６０重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維３５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１２ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１０Ｐａ、捕集効率は４０％であった。
【００７２】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００７３】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は４２Ｐａ、捕集効率は４６％、アセトアルデヒド除去率は８１％であった。
【００７４】
［比較例４］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１１μｍのポリエステル短繊維３重量％、繊維径１６μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維６０重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維２７重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１１ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１２Ｐａ、捕集効率は４９％であった。
【００７５】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００７６】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を１８ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は４０Ｐａ、捕集効率は７２％、アセトアルデヒド除去率は７７％であった。
【００７７】
［比較例５］
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１１μｍのポリエステル短繊維２０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５５重量％および繊維径４０μｍのビニロン短繊維２５重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１３ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は１９Ｐａ、捕集効率は６６％であった。
【００７８】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００７９】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を１８ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は３８Ｐａ、捕集効率は８６％、アセトアルデヒド除去率は８１％であった。
【００８０】
［比較例６]
（繊維構造物）
繊維構造物としては、繊維径１１μｍのポリエステル短繊維１０重量％、繊維径１６μｍのポリエステル繊維２０重量％、繊維径２４μｍのポリエステル短繊維５０重量％および繊維径１２０μｍのビニロン短繊維２０重量％から構成される繊維群を湿式抄紙法にて不織布に加工し、アクリル樹脂バインダーを繊維全体の２５重量％付着した目付４５ｇ／ｍ２、密度０．１１ｇ／ｃｍ３の短繊維樹脂加工不織布を用いた。なお、この不織布の圧力損失は５Ｐａ、捕集効率は３３％であった。
【００８１】
（機能性粒子）
実施例２に用いたものと同様の機能性粒子を用いた。
【００８２】
（繊維シート）
上記繊維構造物を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、前記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は１３Ｐａ、捕集効率は４０％、アセトアルデヒド除去率は６９％であった。
【００８３】
［比較例７］
（繊維構造物）
実施例１に用いたものと同様の不織布を用いた。
【００８４】
（機能性粒子）
平均粒径が５０μｍで、孔径２ｎｍ以上の孔の容積の割合が全体の７０％である富士シリシア製「サイリシア４４５」に、日本化成社製「アジピン酸ジヒドラジド」を粒子と同量添着させたものを用いた。
【００８５】
（繊維シート）
上記繊維構造物と機能性粒子を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で、上記機能性粒子を２０ｇ／ｍ２を付着させた繊維シートを得た。この繊維シートの圧力損失は５５Ｐａ、捕集効率は５５％、アセトアルデヒド除去率は８０％であった。
【００８６】
【表１】
【００８７】
【表２】
【００８８】
【表３】
【００８９】
表から明らかなように、実施例１〜９は、アセトアルデヒドの除去率が測定から５分経過後も６０〜８５％と高くかつ機能性粒子の付着による圧力損失の増加、即ち通気性の低下が少なく、微細塵の捕集効率に優れた繊維シートであることから、これらの性能を兼備するには極細繊維と付着粒子の粒径以上の繊維径を持った繊維を複合して用いることは必須であるといえる。
【００９０】
各実施例に対して比較例１は、アセトアルデヒドとの反応場となる機能性粒子を付着していないため、アセトアルデヒドの除去率が殆どない。従って、機能性粒子の付着は必須であることを示している。
【００９１】
また、比較例２は、極細繊維として用いた繊維の繊維径が各実施例と比較して細すぎるため、得られた不織布の空隙が小さくなり、そこに粒子が付着したため通気性が低下したことを示している。
【００９２】
また、比較例３は、各実施例と比較して極細の繊維を含まないため、不織布そのものの捕集効率が低いことと、繊維径が大きい繊維のみで構成されるため不織布がフラットになり、粒子がシート全体に膜状に付着して目詰まりを起こしていることを示している。
【００９３】
比較例４、５は各実施例と比較して極細繊維の比率が不適であるために、いずれも樹脂の付着による目詰まりが起こっていることを示している。
【００９４】
比較例６は各実施例と比較して機能性粒子が集中的に付着する繊維の比率が少なく、他成分の比率が増えたため各性能を兼備できないことを示している。
【００９５】
比較例７は各実施例と比較した時、不織布を構成する繊維に対して機能性粒子の粒径が大きすぎるため、付着した機能性粒子の一部が不織布の空隙をも塞いでしまい通気性の低下を引き起こしているためであり、機能性粒子の粒径に対し繊維径は一定以上の大きさが必須であることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明による繊維シートは、自動車や鉄道車両などの車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、健康住宅、ペット対応マンション、高齢者入所施設、病院、オフィス等で使用される空気清浄機用エアフィルター、エアコン用エアフィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調、個別空調用エアフィルター、産業用クリーンルーム用エアフィルター等のエアフィルター用濾材として好ましく利用される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の繊維シートにおける機能性粒子の付着状態を観察するための繊維の形状を示す顕微鏡拡大写真図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維構造物に機能性粒子を樹脂付着させた繊維シートにおいて、該繊維シートが少なくとも以下の（Ａ）、（Ｂ）の繊維構成を満たしていることを特徴とする繊維シート。
（Ａ）繊維径が５．０μｍ以上１５．０μｍ未満である繊維の割合が該繊維シートを構成する繊維全体の５〜１５重量％である。
（Ｂ）繊維径が２０〜１００μｍであり、かつ該機能性粒子の平均粒径［μｍ］の５倍以上の太さを有する繊維の割合が繊維全体の７５〜９５重量％である。
【請求項２】
該繊維基材が密度０．１０〜０．１４ｇ／ｃｍ３の不織布であることを特徴とする請求項１記載の繊維シート。
【請求項３】
該機能性粒子の平均粒径が１〜２０μｍであり、かつ繊維シートへの付着量が１０〜１００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の機能性繊維シート。
【請求項４】
該機能性粒子が、多孔質シリカ、活性アルミナ、活性白土、セピオライト、ゼオライトおよび活性炭から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の機能性繊維シート。
【請求項５】
前記機能性繊維シートが、エアフィルター用途に用いられるものである、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維シート。
【請求項６】
機能性粒子を混合分散させた液を繊維基材に保持させ、さらに乾燥させる工程を経て請求項１〜５のいずれかに記載の機能性繊維シートを得ることを特徴とする機能性繊維シートの製造方法。
【請求項１】
繊維構造物に機能性粒子を樹脂付着させた繊維シートにおいて、該繊維シートが少なくとも以下の（Ａ）、（Ｂ）の繊維構成を満たしていることを特徴とする繊維シート。
（Ａ）繊維径が５．０μｍ以上１５．０μｍ未満である繊維の割合が該繊維シートを構成する繊維全体の５〜１５重量％である。
（Ｂ）繊維径が２０〜１００μｍであり、かつ該機能性粒子の平均粒径［μｍ］の５倍以上の太さを有する繊維の割合が繊維全体の７５〜９５重量％である。
【請求項２】
該繊維基材が密度０．１０〜０．１４ｇ／ｃｍ３の不織布であることを特徴とする請求項１記載の繊維シート。
【請求項３】
該機能性粒子の平均粒径が１〜２０μｍであり、かつ繊維シートへの付着量が１０〜１００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の機能性繊維シート。
【請求項４】
該機能性粒子が、多孔質シリカ、活性アルミナ、活性白土、セピオライト、ゼオライトおよび活性炭から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の機能性繊維シート。
【請求項５】
前記機能性繊維シートが、エアフィルター用途に用いられるものである、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維シート。
【請求項６】
機能性粒子を混合分散させた液を繊維基材に保持させ、さらに乾燥させる工程を経て請求項１〜５のいずれかに記載の機能性繊維シートを得ることを特徴とする機能性繊維シートの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００８−２１２８２８（Ｐ２００８−２１２８２８Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３９３０（Ｐ２００７−５３９３０）
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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