JP3781655B2

JP3781655B2 - 台所用の換気扇やレンジのためのエアフィルター基材

Info

Publication number: JP3781655B2
Application number: JP2001328448A
Authority: JP
Inventors: 尚生山本; 大蔵久米
Original assignee: ユニチカファイバー株式会社
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: JP2003126628A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台所用の換気扇やレンジのためのエアフィルター基材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
台所用の換気扇やレンジには、空気清浄や異物除去を目的としてエアフィルターが使用されている。エアフィルターに必要な性能としては、圧力損失、捕集効率、粉塵保持容量の３つが挙げられ、これらの性能を容易に得られることから、エアフィルター基材として不織布が使用されている。
【０００３】
エアフィルター基材は、蒸気や煙や埃などの汚れが付着し、特に台所用の換気扇やレンジに使用される場合には、油を用いる料理などのために油滴などの落ち難い汚れが付着するため使い捨てであり、使用後のものは焼却処理や埋立処理により廃棄処理されている。
【０００４】
しかしながら、エアフィルター基材を構成するポリエチレンテレフタレート等からなる芳香族ポリエステル繊維や、ナイロン繊維、アクリル繊維などは、焼却処理を行うと、焼却時の発熱量が高いためその処理中に焼却炉を傷めたり、有害ガスを発生する恐れがある。また、埋立処理を行うと、その化学的、生物学的安定性のために殆ど分解せずに残留し、特に換気扇やレンジ用のエアフィルター基材は、使用期間のサイクルが短く、通常は３ヶ月〜６ヶ月で廃棄されるため、１つ１つは小さい部材ではあるが、使用量が増えるに従い廃棄物としての量も増加していることから埋立地不足を招いている。
【０００５】
さらに、台所で使用される換気扇やレンジ用のエアフィルター基材には、着火が生じた場合に、その火を大きくしない程度の難燃性が要求されるため、例えば、ポリエステル繊維からなる不織布にリン系難燃剤を含浸させて、難燃性を付与しているが、このようなリン系難燃剤を含む不織布を自然環境中に廃棄すると、リンによる環境汚染が生じるという問題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決し、エアフィルターとして好適に使用でき、しかも生分解性を有し、良好に廃棄処理を行える、台所用の換気扇やレンジのためのエアフィルター基材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討をした結果、本発明に至ったものである。すなわち本発明は、ポリ乳酸系重合体からなる生分解性繊維を用いた不織布にて構成され、前記ポリ乳酸系重合体が、ポリ（Ｄ−乳酸）、ポリ（Ｌ−乳酸）、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体、Ｄ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｌ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体から選ばれるいずれかの重合体、あるいはこれらのブレンド体であり、前記不織布の構成繊維は難燃剤を含有しておらず、前記不織布の構成繊維の単糸繊度が２．２〜１００デシテックスであることを特徴とする台所用の換気扇やレンジのためのエアフィルター基材を要旨とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のエアフィルター基材は、生分解性繊維からなる不織布にて構成される必要がある。このようにエアフィルター基材を生分解性繊維にて形成することで、使用後のコンポスト処理や埋め立て処理により最終的には炭酸ガスと水に分解することができる。
【０００９】
本発明において、エアフィルター基材は、通風時に圧力がかかり、さらに、使用するにつれてその表面に異物や油滴などが付着して重くなることから、これらの圧力や重みによる変形を防ぐだけの機械的強力および剛性を有することが要求される。機械的強力や剛性に劣るものであると、使用の際に変形量が大きくなり、変形したフィルターは風圧で送風ファンの側に吸い込まれ、ファンに当ることがある。従って、本発明においては、機械的特性に優れた繊維を用いることが好ましい。
【００１０】
本発明の不織布の構成繊維を形成するポリ乳酸系重合体は、機械的特性や剛性に優れるだけでなく難燃性をも有するものである。具体的には、４５°ミクロバーナ法による区分３程度の難燃性を有するため、リン系難燃剤を使用することなくエアフィルター基材にリン系難燃剤が配合された従来品と同等の難燃性を付与できる。
【００１１】
また、ポリ乳酸系重合体は、芳香族ポリエステル繊維にくらべて発熱量が低いため焼却炉を傷める恐れが少なく、また、有害ガスを発生することもないため、埋め立て処理だけでなく焼却処理も好適に行える。さらに、ポリ乳酸系重合体は、他の脂肪族ポリエステルと比較して剛性が高く、使用時の変形量を少なくできる。
【００１２】
ポリ乳酸系重合体として、ポリ（Ｄ−乳酸）、ポリ（Ｌ−乳酸）、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体、Ｄ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｌ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体とから選ばれるいずれかの重合体、あるいはこれらのブレンド体が挙げられる。ポリ乳酸のホモポリマーであるポリ（Ｌ−乳酸）やポリ（Ｄ−乳酸）の融点は約１８０℃であるが、ポリ乳酸系重合体として前記コポリマーを用いる場合には、実用性と融点等を考慮してポリマー成分の共重合量比を決定することが好ましく、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸との共重合比が、モル比で、（Ｌ−乳酸）／（Ｄ−乳酸）＝１００／０〜９０／１０、あるいは（Ｌ−乳酸）／（Ｄ−乳酸）＝１０／９０〜１００／０であることが好ましい。
【００１３】
乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体である場合におけるヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等が挙げられ、中でも特に、ヒドロキシカプロン酸またはグリコール酸を用いることが生分解性および低コストの点から好ましい。
【００１４】
本発明のエアフィルター基材を構成する不織布としては、構成繊維間を接着剤（バインダー）により接着したもの、構成繊維同士をニードルパンチやウォータージェットにより三次元的に交絡したもの、主体となる繊維（以下、「主体繊維」と称す。）と熱融着繊維とからなり、熱融着繊維の熱融着により構成繊維間を接着したもの、あるいはこれらの不織布化手段を組み合わせたもの等を用いることができる。このとき熱融着繊維を用いて熱融着してなる不織布は、強力と剛性に優れるため好適である。なお、構成繊維間を接着剤（バインダー）により接着する場合には、この接着剤も生分解性を有することが好ましい。
【００１５】
不織布が主体繊維と熱融着繊維とからなる場合には、主体繊維はもちろんのこと熱融着繊維も生分解性を有し、かつ、熱融着繊維を構成繊維全体に対し２０質量％以上配合することが好ましい。熱融着繊維の配合割合を２０質量％以上配合することにより、構成繊維間の接着強力が向上し、所望する不織布強力および剛性を得ることができ、通風時の圧力、あるいはフィルター表面に付着する異物や油滴などの重みによる変形量を小さくできる。また、不織布の強力を考慮すると、熱融着繊維の配合割合は８０質量％程度とすることがより好ましい。
【００１６】
本発明における熱融着繊維としては、生分解性繊維であり、かつ主体繊維の融点あるいは軟化点よりも低い融点あるいは軟化点を有するものであれば、特に限定されるものではないが、不織布の機械的強力などを考慮すると、高融点の芯成分と低融点の鞘成分とからなる芯鞘構造であることが好ましい。
【００１７】
芯成分と鞘成分を構成する重合体としては、脂肪族ポリエステルから２種の重合体を選択すればよいが、生分解性能および融点や実用性等を考慮すると、化学構造的に種々の融点のポリマーを作ることができるポリ乳酸系重合体であって、２０℃以上の融点差を有する２種の重合体を選択するのが好ましい。
【００１８】
ポリ乳酸の融点の制御は、乳酸モノマーは光学活性の炭素を有しており、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸の光学異性体が存在することから、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸の共重合比を調整することで行える。例えば、Ｌ−乳酸にＤ−乳酸を１モル％共重合させると融点が１７０℃、Ｄ−乳酸を３モル％共重合させると融点が１５０℃、Ｄ−乳酸を７モル％共重合させると融点が１３０℃、Ｄ−乳酸を１２モル％共重合させると融点が１１０℃といった具合に、ポリ乳酸の融点のコントロールが可能である。
【００１９】
より具体的には、Ｌ−乳酸に２モル％未満のＤ−乳酸を共重合させた融点が１６５℃以上のポリ乳酸系重合体を芯成分とし、Ｌ−乳酸にＤ−乳酸を１０モル％以上共重合させた融点が１４０℃以下のポリ乳酸系重合体を鞘成分とした芯鞘型ポリ乳酸繊維を熱融着繊維として使用することが好ましい。
【００２０】
このように熱融着繊維の芯部と鞘部の融点あるいは軟化点の温度差を２０℃以上とすることで、熱処理により鞘部のみを溶融させて構成繊維同士を接着させる一方、芯部は熱による影響を受けることなく繊維形態を維持させて不織布の機械的強力を向上させることができる。また、鞘部のみ溶融させて芯部のみ繊維形態を維持させるための熱処理条件のコントロールが容易となる。
【００２１】
このようにポリ乳酸系重合体からなる熱融着繊維を用いると、ポリ乳酸系重合体からなる主体繊維との親和性が高くなり優れた接着強力が得られるため、それにともなって不織布強力および剛性が高くなり、エアフィルター基材として要求される機械的強力および剛性を十分に満たすことができる。なお、主体繊維と熱融着繊維とは同じ繊維であってもよく、互いに異なる繊維であってもよい。
【００２２】
本発明におけるエアフィルター基材には、本発明の目的を阻害しない範囲で、ポリ乳酸系重合体からなる生分解性繊維の他に、綿、麻、絹、ウール等の天然繊維や、レーヨン、キュプラ、ポリノジック等の再生セルロース繊維、リヨセル等の溶剤紡糸セルロース繊維等の生分解性繊維を含んでいても良い。
【００２３】
本発明におけるエアフィルター基材を構成する不織布の目付は、特に限定されるものではないが、２０〜５００ｇ／ｍ^２の範囲であることが好ましい。不織布の目付が２０ｇ／ｍ^２未満であると、不織布の構成繊維本数が少なく目が粗くなり、エアフィルター本来の機能が損なわれるとともに強力及び剛性に劣る傾向となる。不織布の目付が５００ｇ／ｍ^２を越えると、圧力損失が大きくなりすぎてエアフィルターとしての機能が低下し、加えてコストも高くなるため好ましくない場合がある。
【００２４】
本発明に用いる構成繊維の単糸繊度は、０．５〜１００デシテックスのものが好適に使用できる。単糸繊度が０．５デシテックスよりも小さいと機械的強力や剛性に劣るものとなり、１００デシテックスを超えると、捕集効率や粉塵保持容量が低下してエアフィルター基材としての性能が低下する。
【００２５】
構成繊維の繊維形状は特に限定されるものではなく、繊維横断面は、通常の丸断面の他にも異形断面等、その使用状況に応じた要求特性に基づいて適宜決めればよい。
【００２６】
また、繊維形態は、短繊維であっても長繊維であってもよいが、埋め立てゴミとされた場合の分解性を考慮すると、短繊維であることが好ましい。短繊維の繊維長は１５０ｍｍ以下であることが好ましく、１００ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００２７】
本発明のエアフィルター基材の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、以下のような手順により作製される。不織布の形態は、特に限定されるものではなく、通常行われている乾式不織布の製造方法あるいは湿式不織布の製造方法で得られたものでよい。例えば、構成繊維を乾式法（カード法やエアレイ法等）や湿式法によりウエブ形成あるいはシート形成した後、ニードルパンチやウォーターニードル加工により機械的に繊維の三次元交絡を生じさせて不織布とすることができる。
【００２８】
特に構成繊維に熱融着繊維が含まれている場合には、主体繊維と熱融着繊維とを用途あるいはその要求特性により決定した割合にて混合し、乾式法（カード法やエアレイ法等）や湿式法によりウエブ形成あるいはシート形成し、熱エンボス装置や熱カレンダー装置に通して熱圧着する方法や超音波融着装置に通して繊維間を接着する方法、あるいは、熱風循環装置に通して繊維交点を熱接着する方法等により、主体繊維と熱融着繊維とを繊維どうしの接触点で点接合させ、これによって効率良く製造することができる。熱圧着法により処理する場合のロール設定温度は、ロール線圧、処理速度にもよるが、熱融着成分の融点以下とすることが好ましい。ロール設定温度が熱融着成分の融点を超えると、繊維集合体がロールに巻き付いて操業性が著しく劣るため好ましくない。
【００２９】
上記のように作製されたエアフィルター基材は、機械的強力や剛性に優れ、変形量が小さく、捕集効率が高いといったエアフィルター基材として要求される特性を有する。また本発明のエアフィルター基材は、ポリ乳酸系重合体からなるものであり、前記の特性に加えて難燃剤を使用しなくても難燃性を有している。
【００３０】
また、使用後のエアフィルター基材は、生分解性を有するため、埋め立て処理を行うことで自然環境を損なうことなく良好に廃棄処理できる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例における各種物性値の測定は以下の方法により実施した。
【００３２】
（１）融点（℃）：パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−７型を用いて、昇温速度２０℃／分で測定し、得られた融解吸熱曲線において極値を与える温度を融点とした。
【００３３】
（２）単糸繊度（デシテックス）：ウエブの状態における繊維径を５０本顕微鏡にて測定し、密度補正して求めた繊度の平均値を単糸繊度とした。
（３）目付（ｇ／ｍ^２）：標準状態の試料から試料長が１０ｃｍ、試料幅が１０ｃｍの試料各１０点を作成し、平衡水分に至らしめた後、各試料片の質量（ｇ）を秤量し、得られた値の平均値を単位面積当たりに換算して、目付とした。
【００３４】
（４）不織布強力（Ｎ）：ＪＩＳ-Ｌ-１９１３-６.３に記載の方法に準じて測定した。
（５）ホコリ捕集性（％）：ＮａＣｌ粒子（平均粒径０．３μｍ）を風速１００ｃｍ／ｓｅｃでフィルターを通過させてパーティクルカウンターでその捕集効率を測定した。本発明においては、ホコリ捕集性が１０％以上あることが望ましい。
【００３５】
（６）フィルター変形量（ｍｍ）：図１に示すように、エアフィルター基材２を備えた換気扇の１．５ｍ下部に蒸発皿１を配置した。この蒸発皿１に水を９００ｍｌ／ｍｉｎ、食用油を３００ｍｌ／ｍｉｎで各々送液するとともに３００℃に加熱し、空中に飛んだ油滴や蒸気を換気扇に設けられたエアフィルター基材２を介して室外に排気し、この排気を１２時間継続して実施した。その後、図２に示すようにエアフィルター基材２の両端部の変形量Ｘを測定し、フィルターの変形量を求めた。
【００３６】
（７）難燃性：ＪＩＳ-Ｌ-１０９１-Ａ−１４５°ミクロバーナ法に記載の方法に準じて測定した。
（８）生分解性：フィルターを６ヶ月間土中に埋設し、その後フィルターの形状が維持されているか観察した。そして、６ヶ月経過後に原型をとどめていないものを○、ほぼそのままの形状であったものを×で表した。
【００３７】
実施例１
主体繊維として、ポリ乳酸（融点１７０℃、共重合モル比：Ｄ−乳酸／Ｌ−乳酸＝２／９８）からなる単糸繊度が４．４デシテックス、繊維長が５１ｍｍの短繊維を用いた。
【００３８】
また、熱融着繊維として、融点が１７０℃であるポリ乳酸（共重合モル比：Ｄ−乳酸／Ｌ−乳酸＝２／９８）が芯部に、融点が１３０℃のポリ乳酸（共重合モル比：Ｄ−乳酸／Ｌ−乳酸＝８／９２）が鞘部となるように質量比１：１で芯鞘型に複合された、単糸繊度が２．２デシテックス、繊維長が５１ｍｍの芯鞘型熱融着短繊維を用いた。
【００３９】
そして主体繊維と熱融着繊維とを質量比で、（主体繊維）／（熱融着繊維）＝６０／４０（質量％）となるようにして混綿し、カード機に通した後、クロスラッパーで積層して、目付４０ｇ／ｍ^２の短繊維ウエブを得た。
【００４０】
得られた短繊維不織ウエブを１４０℃の熱風循環装置に６０秒間保持させて熱処理し、目付が４０ｇ／ｍ^２、厚みが１ｍｍの不織布を得た。得られた不織布の物性などを表１に示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
実施例２
短繊維ウエブの目付を６０ｇ／ｍ^２とした。そしてそれ以外は実施例１と同様にして不織布を作製した。
【００４３】
得られた不織布の物性などを表１に示す。
実施例３
主体繊維と熱融着繊維の配合割合を（主体繊維）／（熱融着繊維）＝９０／１０（質量％）となるようにした。そしてそれ以外は実施例１と同様にして不織布を作製した。
【００４４】
得られた不織布の物性などを表１に示す。
実施例４
主体繊維として、単糸繊度が５．６デシテックス、繊維長が５１ｍｍのレーヨン短繊維を用いた。そしてそれ以外は実施例１と同様にして不織布を作製した。
【００４５】
得られた不織布の物性などを表１に示す。
実施例５
ポリ乳酸（融点１７０℃、共重合モル比：Ｄ−乳酸／Ｌ−乳酸＝２／９８）からなる単糸繊度が４．４デシテックス、繊維長が５１ｍｍの短繊維を用いて、カード機を通してクロスラッパーで積層して、目付１００ｇ／ｍ^２の短繊維ウエブを得、このウエブにニードルパンチ加工（パンチ密度１９２回／ｃｍ^２）を施して、目付が１００ｇ／ｍ^２、厚み２．５ｍｍの不織布を得た。
【００４６】
得られた不織布の物性などを表１に示す。
実施例１〜５は、いずれも生分解性繊維にて構成されていたため、良好な生分解性を有するものであった。また、いずれも適度な目付を有していたため、フィルターとして要求されるホコリ捕集率を有するものであった。また、いずれも主体繊維あるいは熱融着繊維としてポリ乳酸系重合体が使用されていたため、機械的強力や剛性に優れており、変形量の小さいものが得られ、さらに、難燃剤を使用することなく難燃性に優れるものであった。また、実施例１と実施例３は、構成繊維が主体繊維と熱融着繊維とから構成されていたため、特に不織布強力に優れたものであった。従って、台所で使用される換気扇用やレンジ用のエアフィルター基材として好適に使用できるものであった。
【００４７】
比較例１
熱融着繊維としてユニチカファイバー社製のポリエステルバインダー繊維「メルティ」２．２デシテックス×５１ｍｍを用い、主体繊維としてレギュラーポリエステル短繊維４．４デシテックス×５１ｍｍを用いた。そしてそれ以外は実施例１と同様にして不織布を作製し、この不織布にリン系難燃剤を３０質量％含浸させた。
【００４８】
得られた不織布の物性などを表１に示す。
比較例１は、主体繊維と熱融着繊維のいずれもが生分解性を持たないため、土中へ埋設しても分解することがなかった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のエアフィルター基材は、生分解性繊維にて形成されるため、使用後のコンポスト処理や埋めたてにより最終的には炭酸ガスと水まで分解でき、良好に廃棄処理することができる。また、生分解性繊維がポリ乳酸系重合体であるため、機械的強力や剛性に優れるだけでなく、難燃剤を使用することなく従来のリン系難燃剤を使用したものと同程度の難燃性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるエアフィルター基材の変形量を求める試験方法を説明する模式図である。
【図２】エアフィルター基材の変形量を説明する模式図である。
【符号の説明】
１蒸発皿
２エアフィルター基材
Ｘ変形量

Claims

ポリ乳酸系重合体からなる生分解性繊維を用いた不織布にて構成され、前記ポリ乳酸系重合体が、ポリ（Ｄ−乳酸）、ポリ（Ｌ−乳酸）、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体、Ｄ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｌ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体から選ばれるいずれかの重合体、あるいはこれらのブレンド体であり、前記不織布の構成繊維は難燃剤を含有しておらず、前記不織布の構成繊維の単糸繊度が２．２〜１００デシテックスであることを特徴とする台所用の換気扇やレンジのためのエアフィルター基材。
不織布が、主体となる繊維とこの主体となる繊維間を融着する熱融着繊維とからなり、前記熱融着繊維は不織布を構成する繊維全体に対し２０質量％以上含まれることを特徴とする請求項１記載の台所用の換気扇やレンジのためのエアフィルター基材。
熱融着繊維は、芯成分および鞘成分のポリ乳酸系重合体が、ポリ（Ｄ−乳酸）、ポリ（Ｌ−乳酸）、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体、Ｄ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｌ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体から選ばれるいずれかの重合体、あるいはこれらのブレンド体である芯鞘型熱融着繊維であり、鞘成分を構成するポリ乳酸系重合体は、芯成分を構成するポリ乳酸系重合体の融点または軟化点よりも２０℃以上低い融点または軟化点を有することを特徴とする請求項２記載の台所用の換気扇やレンジのためのエアフィルター基材。
不織布の目付が２０〜５００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の台所用の換気扇やレンジのためのエアフィルター基材。
４５°ミクロバーナ法による難燃性が区分３であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の台所用の換気扇やレンジのためのエアフィルター基材。