JP4669714B2 - 多孔質部材の抗菌処理方法及び抗菌性フィルター - Google Patents
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Description
本発明は、居住空間や移動空間である車両・航空機などで用いられる空気調和機や空気清浄機等で用いられる抗菌性フィルター及び多孔質部材の抗菌処理方法に関するものである。
衛生管理の面から、身の回りの物に抗菌性を付与する技術が注目されている。最近では、居住空間や車室内の空気調和機、空気清浄機や掃除機等の空気が内部を通過する機器についても、抗菌性が求められつつある。
上記列挙した機器は、一般的に内部にフィルターを備え、空気とともに取り込んだ塵埃や菌を少なからず捕獲する構造を有している。捕獲した塵埃は、菌が増殖の温床となるが、フィルターの初期、或いは、定期メンテナンス後初期における抗菌性の度合いに、菌増殖の程度が大きく影響を受ける。
このようなフィルターは、耐久性を考慮して、プラスチックや金属、セラミックス等が材料とされる場合が多い。
このようなフィルターは、耐久性を考慮して、プラスチックや金属、セラミックス等が材料とされる場合が多い。
プラスチックからフィルターを製造して抗菌性を付与する方法としては、ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニル、ポリプロピレン等のプラスチックを加熱溶融し、５〜３０％の濃度で抗菌剤を含有したプラスチックペレットであるマスターバッチを添加することにより、抗菌剤を練り込む方法が一般に行われている。尚、この方法の場合、最終製品への抗菌剤の添加量は０．３〜２％程度となる。前記プラスチックには、その種類や加工方法により若干の差があるものの通常は２５０〜３００℃以上の耐熱性が要求され、また、抗菌剤には、この温度において、抗菌剤成分の揮発、分解、含有水分の放出等による抗菌剤の重量変化、抗菌効果の低下や変色等を生じないことが必要とされるため、プラスチックや抗菌剤の材料の選定に制限が生じるという問題があった。
一方、金属やセラミックスへ抗菌性を付与する方法としては、予め成形した部材表面に貼着剤により抗菌剤を塗布したプラスチックフィルムを貼着する方法が一般に行われている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、部材の形状が複雑である場合には、部材表面の全面に抗菌性を付与することは困難であるという問題があった（特許文献２参照）。
しかしながら、部材の形状が複雑である場合には、部材表面の全面に抗菌性を付与することは困難であるという問題があった（特許文献２参照）。
本発明は、前記従来技術の問題点を解消し、抗菌性を付与する対象となる部材表面全面に、いわゆる抗菌剤を用いることなく抗菌性を付与することを目的とする。
本発明者等は前記課題を解決するべく鋭意検討の結果、次の通り解決手段を見いだした。
即ち、本発明の多孔質部材の抗菌処理方法は、請求項１に記載の通り、多孔質部材の表面に蒸着重合法によりナイロン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート及びポリイミドの内の何れかの合成樹脂被膜を形成後、抗菌性を得るためにオゾン処理することにより前記多孔質部材に抗菌性を付与することを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の多孔質部材の抗菌処理方法において、前記多孔質部材がセラミックスであることを特徴とする。
また、本発明の抗菌性フィルターは、請求項３に記載の通り、多孔質部材の表面に蒸着重合法によりナイロン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート及びポリイミドの内の何れかの合成樹脂被膜を形成後、抗菌性を得るためにオゾン処理することにより、前記多孔質部材に抗菌性が付与されたことを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の抗菌性フィルターにおいて、前記部材がセラミックスであることを特徴とする。
即ち、本発明の多孔質部材の抗菌処理方法は、請求項１に記載の通り、多孔質部材の表面に蒸着重合法によりナイロン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート及びポリイミドの内の何れかの合成樹脂被膜を形成後、抗菌性を得るためにオゾン処理することにより前記多孔質部材に抗菌性を付与することを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の多孔質部材の抗菌処理方法において、前記多孔質部材がセラミックスであることを特徴とする。
また、本発明の抗菌性フィルターは、請求項３に記載の通り、多孔質部材の表面に蒸着重合法によりナイロン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート及びポリイミドの内の何れかの合成樹脂被膜を形成後、抗菌性を得るためにオゾン処理することにより、前記多孔質部材に抗菌性が付与されたことを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の抗菌性フィルターにおいて、前記部材がセラミックスであることを特徴とする。
本発明の方法によれば、蒸着重合法により合成樹脂被膜を形成して抗菌性を付与するため、多孔質部材を構成する材料について制限されることなく、しかも、短時間で多孔質部材の孔表面に均一に抗菌性を付与することができる。また、多孔質部材として、セラミックスを選定した場合には、セラミックス粒子の欠落を防止することができる。
また、本発明のフィルターによれば、多孔質部材の孔表面に均一に抗菌性が付与されているため、抗菌性がフィルターの一部のみが低下するということがない。
また、本発明のフィルターによれば、多孔質部材の孔表面に均一に抗菌性が付与されているため、抗菌性がフィルターの一部のみが低下するということがない。
本発明の抗菌処理方法は、まず、多孔質部材の表面に蒸着重合法により合成樹脂被膜を形成する。
前記多孔質部材としては、窒化アルミニウム、窒化硅素などのセラミックスや、ガラス、カーボン、金属、プラスチック等を使用することができ、この中でもセラミックスを使用することが好ましい。
また、前記多孔質部材の最小気孔径は３μｍ以上とすることが好ましい。形成されたポリイミド被膜の膜厚が１μｍの場合でも気体流路が確保されるからである。また、前記多孔質部材の最大気孔径は４ｍｍとすることが好ましい。
また、前記多孔質部材の気孔径は、多孔質部材に形成された流路の構造が、多孔質部材の表面側から裏面側に直線的に貫通するような構造の場合には、５μｍ〜１００μｍとすることが好ましく、多孔質部材の内部において三次元網目構造の場合には、１００μｍ〜２．５ｍｍとすることが好ましい。
また、前記多孔質部材の気孔率は、１０％〜９０％の範囲内で選択することができるが、機械的強度の観点からすると３０％〜８０％の範囲内で選択することが好ましい。
前記合成樹脂被膜は、ナイロン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等を使用することができる。
前記ポリイミド被膜の蒸着重合法については、原料モノマー、蒸着条件など、従来のポリイミドの蒸着重合と特に変わるところはなく、原料モノマーとして、例えば、無水ピロメリト酸（ＰＭＤＡ）と、４，４'−オキシジアニリン（ＯＤＡ）の組み合わせ、或いは、ＰＭＤＡと３，５’−ジアミノ安息香酸（ＤＢＡ）の組み合わせ等特に限定されるものではない。
前記合成樹脂被膜の厚みは、１μｍ以上とすることが好ましい。１μｍ未満であると、抗菌性能が不足するからである。
前記多孔質部材としては、窒化アルミニウム、窒化硅素などのセラミックスや、ガラス、カーボン、金属、プラスチック等を使用することができ、この中でもセラミックスを使用することが好ましい。
また、前記多孔質部材の最小気孔径は３μｍ以上とすることが好ましい。形成されたポリイミド被膜の膜厚が１μｍの場合でも気体流路が確保されるからである。また、前記多孔質部材の最大気孔径は４ｍｍとすることが好ましい。
また、前記多孔質部材の気孔径は、多孔質部材に形成された流路の構造が、多孔質部材の表面側から裏面側に直線的に貫通するような構造の場合には、５μｍ〜１００μｍとすることが好ましく、多孔質部材の内部において三次元網目構造の場合には、１００μｍ〜２．５ｍｍとすることが好ましい。
また、前記多孔質部材の気孔率は、１０％〜９０％の範囲内で選択することができるが、機械的強度の観点からすると３０％〜８０％の範囲内で選択することが好ましい。
前記合成樹脂被膜は、ナイロン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等を使用することができる。
前記ポリイミド被膜の蒸着重合法については、原料モノマー、蒸着条件など、従来のポリイミドの蒸着重合と特に変わるところはなく、原料モノマーとして、例えば、無水ピロメリト酸（ＰＭＤＡ）と、４，４'−オキシジアニリン（ＯＤＡ）の組み合わせ、或いは、ＰＭＤＡと３，５’−ジアミノ安息香酸（ＤＢＡ）の組み合わせ等特に限定されるものではない。
前記合成樹脂被膜の厚みは、１μｍ以上とすることが好ましい。１μｍ未満であると、抗菌性能が不足するからである。
上記の多孔質部材の表面に形成された合成樹脂被膜は、次にオゾン処理され、抗菌性が得られることになる。
前記オゾン処理に関しては、前記合成樹脂被膜をオゾン雰囲気と接触させることができれば特に温度や時間等の条件については制限はなく、一例として、合成樹脂被膜が形成された多孔質部材を２００〜２５０℃の範囲で加熱して、オゾンに１０分程度接触させるようにすればよい。
前記オゾン処理に関しては、前記合成樹脂被膜をオゾン雰囲気と接触させることができれば特に温度や時間等の条件については制限はなく、一例として、合成樹脂被膜が形成された多孔質部材を２００〜２５０℃の範囲で加熱して、オゾンに１０分程度接触させるようにすればよい。
上記方法により、処理された多孔質部材は、空気調和機や空気清浄機等の機器の通風路に配置することにより、抗菌性を有するフィルターとして機能することになる。
（実施例１）
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は、蒸着重合対象物に対して、ポリイミド被膜を形成するための蒸着重合装置の略断面図である。
蒸着重合装置１には、図示しないガス導入バルブを介してモノマーガスを導入する一対の第１ガス導入口２及び第２ガス導入口３と、図示しない油拡散ポンプに連通する排気バルブを介して排気作動を行うための真空排気口４とが設けられている。また、蒸着重合装置１の内部には、蒸着重合対象物として直方体形状の多孔質部材（セラミックス）５が配置されている。この多孔質部材５は、蒸着重合装置１の天井部１ａから必要な張力に充分耐えうる索条６により懸吊される等して、いずれの面も遮蔽されることなく装置１内に露出されるようになっている。また、蒸着重合装置１は、内部の温度を制御できる温度制御手段７が設置されており、蒸着重合反応に必要な熱を供給できるように構成されている。そして、蒸着重合対象物たる多孔質部材５の表面は、上記した温度制御手段７により加熱された装置１の内壁から輻射熱で全体が均等に加熱される。
このように構成された蒸着重合装置１を用い、その内部に多孔質部材５を配置した状態で、最初に真空排気口４に連なる図示しない排気バルブにより真空排気を作動させて装置１の内部圧力を１０-2Ｐａに減圧し、この圧力状態を保ちながら温度制御手段７により、その内部を２００℃に加熱してこの状態を保持する。そして、予め温度制御手段９により、２０８℃に加熱した容器８内の気体状態のピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）を第１ガス導入口２から、また、予め温度制御手段１１により１９０℃に加熱した容器１０内の気体状態の４，４'−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）を第２ガス導入口３から同時に導入して、この状態で、多孔質部材５の表面で蒸着重合反応を３０分に亘って進行させ、多孔質部材５の表面全体に６μｍの膜厚のポリイミド膜を被覆した。
次に、蒸着重合装置１の温度を上げることにより該ポリイミド膜被覆多孔質部材５を、３００℃まで上昇させて１時間保持した後、温度制御を停止し、真空排気した。自然冷却によりポリイミド膜被覆多孔質部材５の温度が２００〜２５０℃に下がったところで、バルブ１２を介して酸素を流量２０Ｌ／ｍｉｎでオゾン発生器を通して蒸着重合装置１に流入させた。前記酸素は、酸素流入により蒸着重合装置１が大気圧になったところで、図示しないが真空排気系のリークバルブを開放して流出する酸素及びオゾンを、オゾン分解器を介して大気に放出している。この状態で１０分間経過後、オゾンを除去し該ポリイミド膜被覆多孔質部材５を取り出し、大気中に１週間放置した。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は、蒸着重合対象物に対して、ポリイミド被膜を形成するための蒸着重合装置の略断面図である。
蒸着重合装置１には、図示しないガス導入バルブを介してモノマーガスを導入する一対の第１ガス導入口２及び第２ガス導入口３と、図示しない油拡散ポンプに連通する排気バルブを介して排気作動を行うための真空排気口４とが設けられている。また、蒸着重合装置１の内部には、蒸着重合対象物として直方体形状の多孔質部材（セラミックス）５が配置されている。この多孔質部材５は、蒸着重合装置１の天井部１ａから必要な張力に充分耐えうる索条６により懸吊される等して、いずれの面も遮蔽されることなく装置１内に露出されるようになっている。また、蒸着重合装置１は、内部の温度を制御できる温度制御手段７が設置されており、蒸着重合反応に必要な熱を供給できるように構成されている。そして、蒸着重合対象物たる多孔質部材５の表面は、上記した温度制御手段７により加熱された装置１の内壁から輻射熱で全体が均等に加熱される。
このように構成された蒸着重合装置１を用い、その内部に多孔質部材５を配置した状態で、最初に真空排気口４に連なる図示しない排気バルブにより真空排気を作動させて装置１の内部圧力を１０-2Ｐａに減圧し、この圧力状態を保ちながら温度制御手段７により、その内部を２００℃に加熱してこの状態を保持する。そして、予め温度制御手段９により、２０８℃に加熱した容器８内の気体状態のピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）を第１ガス導入口２から、また、予め温度制御手段１１により１９０℃に加熱した容器１０内の気体状態の４，４'−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）を第２ガス導入口３から同時に導入して、この状態で、多孔質部材５の表面で蒸着重合反応を３０分に亘って進行させ、多孔質部材５の表面全体に６μｍの膜厚のポリイミド膜を被覆した。
次に、蒸着重合装置１の温度を上げることにより該ポリイミド膜被覆多孔質部材５を、３００℃まで上昇させて１時間保持した後、温度制御を停止し、真空排気した。自然冷却によりポリイミド膜被覆多孔質部材５の温度が２００〜２５０℃に下がったところで、バルブ１２を介して酸素を流量２０Ｌ／ｍｉｎでオゾン発生器を通して蒸着重合装置１に流入させた。前記酸素は、酸素流入により蒸着重合装置１が大気圧になったところで、図示しないが真空排気系のリークバルブを開放して流出する酸素及びオゾンを、オゾン分解器を介して大気に放出している。この状態で１０分間経過後、オゾンを除去し該ポリイミド膜被覆多孔質部材５を取り出し、大気中に１週間放置した。
次に、上記ポリイミド膜被覆多孔質部材５の抗菌性を確かめるために、上記処理が施されていない多孔質部材（セラミックス）を比較例１として、ＪＩＳ Ｚ ２８０１に従った試験方法で抗菌性の試験を行った。
（実施例２）
上記実施例１と同様に蒸着重合法により、ポリエチレンテレフタレート被覆被膜が形成された多孔質部材を、加熱炉内で１００℃に加熱し、酸素を流量２０Ｌ／ｍｉｎでオゾン発生器を通し、この状態を２０分間保持し、オゾンを除去し、ポリエチレンテレフタレート被覆被膜が形成された多孔質部材を取り出し、大気中に１週間放置した。
そして、実施例１及び比較例１同様に、ＪＩＳ Ｚ ２８０１に従った試験方法で抗菌性の試験を行った。
上記試験の結果を下記表１に示す。
上記実施例１と同様に蒸着重合法により、ポリエチレンテレフタレート被覆被膜が形成された多孔質部材を、加熱炉内で１００℃に加熱し、酸素を流量２０Ｌ／ｍｉｎでオゾン発生器を通し、この状態を２０分間保持し、オゾンを除去し、ポリエチレンテレフタレート被覆被膜が形成された多孔質部材を取り出し、大気中に１週間放置した。
そして、実施例１及び比較例１同様に、ＪＩＳ Ｚ ２８０１に従った試験方法で抗菌性の試験を行った。
上記試験の結果を下記表１に示す。
表１から、実施例１及び２の処理がされた多孔質部材は、黄色ブドウ球菌、大腸菌、肺炎かん菌、緑膿菌、Ｏ−１５７、枯草菌、セラチア及びＭＲＳＡのいずれに対しても、抗菌性に優れることがわかった。これらの菌の中でも、黄色ブドウ球菌、大腸菌、肺炎かん菌、緑膿菌、Ｏ−１５７及びＭＲＳＡに対しては、抗菌活性値が４以上であり、これらの菌に対する抗菌性がより優れていることがわかった。
本発明の抗菌処理方法は、居住空間や自動車に使用される合成樹脂部材等に広く利用することができ、また、本発明の抗菌性フィルターは、空気調和機、空気清浄機や掃除機等の空気が内部を通過する機器に広く利用することができる。
１ 蒸着重合装置
２，３ ガス導入口
４ 真空排気口
５ 多孔質部材
６ 索条
７ 温度制御手段
８ 容器
９ 温度制御手段
１０ 容器
１１ 温度制御手段
２，３ ガス導入口
４ 真空排気口
５ 多孔質部材
６ 索条
７ 温度制御手段
８ 容器
９ 温度制御手段
１０ 容器
１１ 温度制御手段
Claims (4)
- 多孔質部材の表面に蒸着重合法によりナイロン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート及びポリイミドの内の何れかの合成樹脂被膜を形成後、抗菌性を得るためにオゾン処理することにより前記多孔質部材に抗菌性を付与することを特徴とする多孔質部材の抗菌処理方法。
- 前記多孔質部材がセラミックスであることを特徴とする請求項１に記載の多孔質部材の抗菌処理方法。
- 多孔質部材の表面に蒸着重合法によりナイロン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート及びポリイミドの内の何れかの合成樹脂被膜を形成後、抗菌性を得るためにオゾン処理することにより、前記多孔質部材に抗菌性が付与されたことを特徴とする抗菌性フィルター。
- 前記多孔質部材がセラミックスであることを特徴とする請求項３に記載の抗菌性フィルター。
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