JP4009514B2

JP4009514B2 - Biodegradable air cleaning filter

Info

Publication number: JP4009514B2
Application number: JP2002282760A
Authority: JP
Inventors: 欽司塩田
Original assignee: Kurashiki Textile Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Textile Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004113966A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性繊維の多層不織布からなる生分解性空気清浄用フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、主としてクリーンルームおよびビル空調などの分野で室内を循環させる空気をろ過し、室内空気を清浄化する目的で使用されていた空気清浄用フルターは、最近の自動車の増加や環境汚染の拡大に伴い、自動車室内および一般家庭などにおいてエアフィルター、キャビンフィルター等として普及してきている。
【０００３】
また、近年、家電製品等のリサイクル化、ゴミの分別収集が望まれている中では、使い捨ての小さな部品であっても使用後の処分についても検討が望まれるようになってきている。従来、使用後のエアフィルター等は、焼却処理したり、埋め立てるなどの方法により処理されており、また、焼却処理する場合は、多額の費用が必要となると同時に焼却処理による排煙等の環境問題があった。一方、産業廃棄物として埋め立てゴミとされた場合には、ポリエステル、ポリオレフィンからなるものは、自己分解性がないか、極めて低く、半永久的にその形状を保ち続けてしまうため、限りなく広い廃棄場が必要となるが、近い将来はその廃棄場がなくなるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、生分解性プラスチックスを含有する繊維からなる不織布を用いる空気清浄用フィルターが公開されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。しかしながら、生分解性繊維自身の耐熱性、ヤング率が低いこと等に影響され、従来のポリエステル主体の中性能フィルターと同様な性質が得られず、ダスト捕集容量及び捕集効率の点で問題があったり、ジグザグ折り、プリーツ折り等にした場合の形態保持性に問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３１４５２０号公報
【特許文献２】
特開平１０−２０２０２５号公報
【特許文献３】
特開平１１−１０４４１６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、生分解性であり、ダスト捕集効率及び捕集容量に優れ、かつ形態保持性に優れた多層不織布からなる空気清浄用フィルターを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、生分解性樹脂材料のみからなる基材支持層及び表層からなる多層不織布を用いることにより、生分解性で、ダスト捕集効率及び捕集容量を改良した空気清浄用フィルターが得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、支持基材層と表層から構成される多層不織布からなる空気清浄用フィルターにおいて、支持基材層は、（Ａ）繊維径が１デシテックス以上５デシテックス未満の生分解性繊維５〜５０重量％、（Ｂ）繊維径５デシテックス以上４０デシテックス未満の生分解性繊維９５〜５０重量％の混合繊維と生分解性樹脂バインダーとから構成される不織布であり、表層は、生分解性樹脂の長繊維不織布からなることを特徴とする生分解性空気清浄用フィルターが提供される。
【０００９】
また、本発明の第２の発明によれば、上記支持基材層が、生分解性混合繊維をカーディングによりカードウエブを作成後、生分解性樹脂バインダーを付着させて加熱処理した不織布からなることを特徴とする第１の発明に記載の生分解性空気清浄用フィルターが提供される。
【００１０】
また、本発明の第３の発明によれば、上記長繊維不織布が、平均繊維径１０〜５０μｍのスパンボンド法不織布であることを特徴とする第１又は２の発明に記載の生分解性空気清浄用フィルターが提供される。
【００１１】
また、本発明の第４の発明によれば、上記支持基材層と表層が生分解性ホットメルト接着剤で接合されてなることを特徴とする第１〜３のいずれかの発明に記載の生分解性空気清浄用フィルターが提供される。
【００１２】
また、本発明の第５の発明によれば、生分解性樹脂がポリ乳酸系重合体であることを特徴とする第１〜４のいずれかの発明に記載の生分解性空気清浄用フィルターが提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の空気清浄用フィルターは、生分解性樹脂を用い、表層として長繊維不織布を、支持基材層として異なる繊維径の混合繊維からなる不織布を用いて構成した生分解性多層不織布からなる。以下に、各構成について詳細に説明する。
【００１４】
（１）生分解性樹脂
本発明の空気清浄用フィルターで用いる生分解性樹脂は、ポリ乳酸系重合体が好ましい。本発明に用いるポリ乳酸系重合体としては、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の中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好ましい。
【００１５】
ポリ乳酸系重合体として、ポリ（Ｄ−乳酸）と、ポリ（Ｌ−乳酸）のようなホモポリマーを用いる場合には、特に、製糸工程での製糸性の改善と得られる繊維並びに長繊維不織布の柔軟性の向上を目的として可塑剤を添加することが望ましい。この場合の可塑剤としては、トリアセチレン、乳酸オリゴマー、ジオクチルフタレート等が用いられ、１〜３０質量％、好ましくは５〜２０質量％添加するのが良い。
【００１６】
ポリ乳酸系重合体の融点は、１００℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは、１２０℃以上である。例えば、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、光学純度が低くなるとともに結晶化が低下し、融点降下が大きくなる傾向にある。光学純度は、耐熱性や生分解性に影響する要因になる。したがって、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、コポリマーの融点が１２０℃以上となるようにモノマー成分の共重合量比を決定することが好ましく、本発明においては、光学純度が９０％以上のポリ乳酸を用いることが好ましい。
【００１７】
本発明に用いるポリ乳酸系重合体の数平均分子量は、５０，０００〜１２０，０００が好ましく、より好ましくは７０，０００〜９０，０００である。この範囲のものを用いることが、得られる繊維特性の点や長繊維不織布製造時の製糸性の点で好ましい。
【００１８】
また、ポリ乳酸系重合体として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、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシカプリル酸等が挙げられ、これらの中でも特にヒドロキシカプロン酸またはグリコール酸が分解性能およびコストの点から好ましい。
【００１９】
本発明に用いる重合体には、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、顔料、着色剤、滑剤、帯電防止剤、結晶核剤その他公知の添加剤や充填剤を本発明の生分解性不織布の性能を損なわない程度に配合、混合して用いることができる。
【００２０】
（２）支持基材層
本発明の多層不織布における支持基材層は、エアー中の比較的大きい粒子を捕集し、形状を保持するための役割を果たすものであり、生分解性繊維の２種類以上の異なる繊維径の混合繊維と生分解性樹脂バインダーとから構成される不織布である。
【００２１】
２種類以上の異なる繊維径の生分解性繊維とは、（Ａ）繊維径が１デシテックス以上５デシテックス未満の生分解性繊維５〜５０重量％、好ましくは１０〜４０重量％と、（Ｂ）繊維径５デシテックス以上４０デシテックス未満の生分解性繊維９５〜５０重量％、好ましくは９０〜６０重量％との混合繊維からなり、（Ａ）、（Ｂ）それぞれが、さらに２種類以上の繊維径を有する混合繊維であっても良い。繊維径を不均一にすることにより、支持基材層不織布の剛性、プリーツ加工性が向上する。
【００２２】
支持基材層を構成する不織布の目付重量は、３０〜２００ｇ／ｍ^２が好ましく、より好ましくは４０〜１５０ｇ／ｍ^２である。目付重量が３０ｇ／ｍ^２未満では、剛性が低く、プリーツ加工性が悪く、２００ｇ／ｍ^２を超えると、厚みが上がり、プリーツ加工した時、構造圧損が上がり好ましくない。
また、支持基材層を構成する不織布の通気度は、好ましくは３０〜６００ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃであり、より好ましくは５０〜５００ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃである。通気度が３０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ未満では、支持基材層での圧力損失が高過ぎ、６００ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃを超えると支持基材層での効率、剛性、プリーツ性が低下する。
さらに、支持基材層を構成する不織布の厚みは、０．１〜５．０ｍｍが好ましく、より好ましくは０．３〜２．０ｍｍである。厚みが０．１ｍｍ未満では、柔らかくプリーツ加工性が得られず、５．０ｍｍを超えると、構造圧損が上昇し好ましくない。
【００２３】
本発明で用いる支持基材層不織布は、上記の物性を満足するものであれば、どのような方法で製造されたものであってもよいが、混合繊維からケミカルボンド法又はサーマルボンド法等によって得られる不織布が好ましい。また、この不織布は、処理空気の流入面から流出面への密度勾配処理を行った不織布であっても良い。
例えば、生分解性混合繊維をエアー搬送にてカード機に供給し、カーディングにより開繊及びウエブ形成を行う。次に、ウエブのニードルパンチ処理を行い密度勾配型カードウエブを得る。得られたカードウエブに生分解性樹脂バインダーを付着させて、乾燥処理して支持基材層不織布を得ることができる。
【００２４】
ここで、上記カーディングにおいては、生分解性繊維の機械捲縮が伸びないよう、シリンダーの回転数は、好ましくは１００〜１０００ｒｐｍであり、より好ましくは３００〜５００ｒｐｍである。また、ワーカー、ストリッパーの回転数は、好ましくは１０〜５００ｒｐｍであり、より好ましくは１００〜２００ｒｐｍである。得られたウエブは、ボトムラチースに対してクロスに２〜２２枚を積層して得られる。
【００２５】
また、上記ニードルパンチによる密度勾配の形成は、打数が５〜２００打／ｃｍ^２、深度が−２０〜＋１０ｍｍ、好ましくは±５ｍｍで行うことによりウエブ片面の繊維密度を高めることができる。なお、密度勾配の不織布は、ローラーカード２〜４台を使用し、１〜２台のカードで細い生分解性繊維を紡出し、残りのカード１〜２台で太い生分解性繊維を紡出し各ウエブを積層して得ることもできる。
【００２６】
さらに、ニードルパンチ等で処理されたウエブには、生分解性バインダーを付着させる。生分解性繊維と生分解性バインダーの重量比率は、３０：７０〜８０：２０であることが好ましい。繊維とバインダーとの重量比が上記範囲外で、繊維の割合が大きくなると剛性が低くなりプリーツ加工時の構造圧損が上がり好ましくなく、バインダーの割合が大きくなるとダストの目詰まりが早くなる。生分解性バインダーの付着は、ウエブを生分解性樹脂溶液に浸漬して付着させる方法、生分解性樹脂を発泡倍率４〜３０倍に発泡させた発泡樹脂をウエブ表面にナイフコーティングし、コーティング面の反対側よりサクションして生分解性樹脂をウエブに塗布する方法を用いることができる。なお、浸漬法においては、生分解性樹脂溶液は、樹脂粘度を１０〜１００ｃｐｓに調整し、マングロールの圧力は、３〜３００Ｐａに調整して行うのが好ましい。
【００２７】
上記乾燥処理は、バインダー樹脂をコーティングした不織布に生分解性繊維の融点以下の温度で、ドライヤーで乾燥処理を行うのが好ましい。生分解性繊維の融点以下の温度で乾燥するには、風量を最大限確保するため、ドライヤーのファンの４ｐの場合の回転数を１２００ｒｐｍ以下として、熱風の熱量による収縮を抑えるようにするのが好ましい。また、多段式乾燥炉を有するドライヤーを使用する場合は、ドライヤーを出た状態で常温まで冷却してから巻き取るようにする必要がある。乾燥熱を持っている状態でテンションを掛けると、幅方向の寸法および厚みの所定寸法の確保が困難になる。乾燥後の巻き取りは、軸巻き又はサーフェイス巻で行い、巻の直前へテンションをコントロールするロールを配備して巻き取るのが好ましい。
【００２８】
（３）表層
本発明の多層不織布の表層は、主に微粒子を捕集する機能を果たす層であって、上記生分解性樹脂を用いた長繊維不織布、特にスパンボンド不織布を用いる。スパンボンド不織布は、従来公知の製造方法によって製造される。例えば、上述のポリ乳酸系重合体を加熱溶融して紡糸口金から吐出させ、得られた紡出糸状を従来公知の横型吹付けや環状吹付けなどの冷却装置を用いて冷却し、その後エアーサッカーなどの吸引装置にて牽引細化する。引き続き、吸引装置から排出された糸状群を開繊させた後、スクリーンからなるコンベアのような移動堆積装置に堆積させてウエブとする。次いで、この移動堆積装置上に形成されたウエブに加熱されたエンボスロールまたは超音波融着装置などの部分熱圧着装置を用いて部分的に熱圧着を施すことによりスパンボンド長繊維不織布を得ることができる。
【００２９】
本発明の表層で用いるスパンボンド不織布は、次の物性を有していることが好ましい。
平均繊維径は、好ましくは１０〜５０μｍであり、より好ましくは１５〜３０μｍである。重量目付は、好ましくは５〜１００ｇ／ｍ^２であり、より好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ^２である。通気度は、好ましくは５〜１００ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃであり、より好ましくは１０〜８０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃである。厚みは、好ましくは０．１〜５．０ｍｍであり、より好ましくは０．３〜３．０ｍｍである。それぞれの値が上記範囲外では、希望する初期圧損及び希望する効率が得られない。
【００３０】
また、本発明の表層としてのスパンボンド不織布は、上記の物性の範囲を有するものであれば、多層体であってもよい。スパンボンド不織布の多層体は、積層一体化して積層体を形成できる方法であれば、どのような方法であっても良く、特に制限されない。例えば、加熱加圧により両不織布を融着させる方法、ホットメルト接着剤、溶剤系接着剤等の接着剤によって接着する方法等を用いることができる。
【００３１】
また、スパンボンド不織布は、微粒子を捕集する機能を向上させるために、エレクトレット化処理をしたものを用いてもよい。エレクトレット化不織布を用いるのは、静電気力によって微細な粉塵を効率良く捕集することができるためであり、このエレクトレット化は、不織布をアースされた電極上を走行させ、この上から針電極又はワイヤー電極に高電圧を印加することによってコロナ放電を行い達成される。このエレクトレット化の程度は、不織布の表面電荷密度を２×１０^−１０クーロン／ｃｍ^２以上の電荷密度とするのが好ましい。この表面電荷密度が２×１０^−１０クーロン／ｃｍ^２未満であると、空気中の粉塵等の分離捕集性能が劣るようになるため好ましくない。表面電荷密度が５×１０^−１０クーロン／ｃｍ^２以上であると、空気中の粉塵等の分離捕集性能が著しく高まるため好ましく用いられる。
なお、本発明の多層フィルターにおいては、表層の不織布にエレクトレット化処理を行い、しかるのちに支持基材を貼り合わせた後に、フィルター全体をエレクトレット化処理を行っても良い。
【００３２】
（４）多層不織布の製造
本発明の空気清浄用フィルターに用いる多層不織布は、上記表層用不織布と支持基材用不織布を積層して製造される。積層方法は、生分解性ホットメルト樹脂で接着する方法、超音波エンボス接着法、スプレーラミネート法等の一般に用いられている常法により得られる。
【００３３】
上記生分解性ホットメルト樹脂は、上記生分解性樹脂からなるホットメルトパウダーで、該パウダーには燐系難燃剤を練り込んだ接着性パウダーとして用いるのが好ましい。
【００３４】
本発明の生分解性空気清浄用フィルターに用いる多層不織布は、上記のようにして製造されるが、フィルターとして用いる際に、プリーツ加工、ユニット加工をして使用される場合が多い。プリーツ加工時の成形加工性が優れていると同時に、使用時に空気抵抗を受ける際フィルター基材が変形を受けるとユニットの構造圧損が増すため、これに耐える剛軟度が必要であり、高い剛軟度を有していることが好ましい。
【００３５】
フィルター自体の厚みは０．４〜７．０ｍｍが好ましく、通気度は５〜５００ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃが好ましく、剛軟度は５００〜２０００ｍｍｇ／ｆが好ましく、線速度が５．３ｃｍ／ｓｅｃ時の圧力損失は５〜５０Ｐａが好ましい。
【００３６】
以上のような物性を有する本発明の生分解性多層不織布からなる空気清浄用フィルターは、生分解性を有すると共に、ダスト捕集率、形態保持性に優れ、キャビンフィルター、ビル空調用フィルター、一般産業用フィルター、ＨＥＰＡ／ＵＬＰＡのプレフィルター、空気清浄器用フィルター等として用いることができる。
【００３７】
【実施例】
本発明を以下の実施例、比較例によって具体的に説明する。なお、物性の測定は以下の方法を用いて行った。
（１）繊維径：試験片の任意な５箇所を電子顕微鏡で５枚の写真撮影を行い、１枚の写真につき２０本の繊維の直径を測定し、これら５枚の写真について行い、合計１００本の繊維径を平均して求めた。
（２）目付重量：試料長さ方向より、１００×１００ｍｍの試験片を採取し、水分平衡状態の重さを測定し、１ｍ^２当たりに換算して求めた。
（３）厚み：試料長さ方向より、１００×１００ｍｍの試験片を採取し、ダイヤルシックネスゲージで測定した。
（４）通気度：試料長さ方向より、１００×１００ｍｍの試験片を採取し、ＪＩＳＬ１０９６に準拠し、フラジール型試験機を用いて測定した。
（５）剛軟度：ＪＩＳ−Ｌ−１９１３、ガーレー法に準拠して測定した。
（６）圧力損失：ＴＳＩ社製フィルターテスターＭＯＤＥＬ８１３０を用い、その内蔵する差圧計にて、０．３μｍのＮａＣｌ粒子の試験用粉塵含有空気の通過前後の線速度が５．３ｃｍ／ｓｅｃ時の圧力を測定し、その差圧を求めた。
（７）捕集効率（ＮａＣｌ効率）：ＴＳＩ社製フィルターテスターＭＯＤＥＬ８１３０を用い、０．３μｍのＮａＣｌ粒子の試験用粉塵含有空気を線速度が５．３ｃｍ／ｓｅｃとなる流量で通過させ光散乱光量積算方式により、通過前通過後の粉塵濃度を同時に連続的に測定した。
【００３８】
実施例１
ポリ乳酸系重合体からなる繊維（ユニチカテラマック；ユニチカ株式会社製）の繊維径１．７デシテックスの繊維４０重量％と繊維径１１デシテックスの繊維６０重量％の混合繊維からカードウエブを得、ニードルパンチ処理後、繊維と同じ樹脂をバインダーとして用い、繊維：バインダー＝５４／４６（重量比）になるように浸漬法にてバインダーを塗布し、乾燥処理して支持基材用ケミカルボンド不織布を得た。得られた不織布の目付重量は９０ｇ／ｍ^２であり、厚みは１．０ｍｍであった。
また、上記と同じポリ乳酸系重合体を用い、スパンボンド法により、平均繊維径が１５μｍ、目付重量５０ｇ／ｍ^２の表層用スパンボンド不織布を得た。
上記の支持基材用不織布と表層用不織布をリン系難燃剤を含有したポリ乳酸系重合体製接着剤を用い接着して、生分解性空気清浄用フィルターを得、得られた生分解性空気清浄用フィルターの物性及びフィルター性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００３９】
実施例２
ポリ乳酸系重合体からなる繊維（ユニチカテラマック；ユニチカ株式会社製）の繊維径１．７デシテックスの繊維３０重量％と繊維径１１デシテックスの繊維７０重量％の混合繊維を用いる以外は、実施例１と同様にして生分解性空気清浄用フィルターを得た。得られた生分解性空気清浄用フィルターの物性及びフィルター性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００４０】
実施例３
ポリ乳酸系重合体からなる繊維（ユニチカテラマック；ユニチカ株式会社製）の繊維径１．７デシテックスの繊維２０重量％、繊維径６．６デシテックスの繊維６０重量％、及び繊維径１１デシテックスの繊維２０重量％の混合繊維を用いる以外は、実施例１と同様にして生分解性空気清浄用フィルターを得た。得られた生分解性空気清浄用フィルターの物性及びフィルター性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００４１】
比較例１
支持基材層のポリ乳酸系重合体の代わりにポリエステル繊維を用い、表層のポリ乳酸系重合体の代わりにポリプロピレンを用い、接着剤のポリ乳酸系接着剤の代わりに難燃性ＥＶＡを用いる以外は、実施例１と同様にして空気清浄用フィルターを得た。得られた空気清浄用フィルターの物性及びフィルター性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００４２】
比較例２
支持基材層のポリ乳酸系重合体の代わりにポリエステル繊維を用い、表層のポリ乳酸系重合体の代わりにポリプロピレンを用い、接着剤のポリ乳酸系接着剤の代わりに難燃性ＥＶＡを用いる以外は、実施例２と同様にして空気清浄用フィルターを得た。得られた空気清浄用フィルターの物性及びフィルター性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００４３】
比較例３
支持基材層のポリ乳酸系重合体の代わりにポリエステル繊維を用い、表層のポリ乳酸系重合体の代わりにポリプロピレンを用い、接着剤のポリ乳酸系接着剤の代わりに難燃性ＥＶＡを用いる以外は、実施例３と同様にして空気清浄用フィルターを得た。得られた空気清浄用フィルターの物性及びフィルター性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
表１から明らかなように、本発明の生分解性樹脂のみからなる多層フィルター（実施例１〜３）は、ポリプロピレンスパンボンド不織布とポリエステル主体の不織布支持層からなる現行の多層フィルター（比較例１〜３）と同様な性能を有している。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の生分解性空気清浄用フィルターは、表層と基材支持層の多層不織布からなるフィルターとし、その構成材料を全て生分解性樹脂にすることにより、生分解性繊維自身の耐熱性、ヤング率が低い欠点を克服して従来のポリエステル主体と同様な性質を持った中性能フィルターとすることができ、特に、ダスト捕集容量及び捕集効率に優れ、ジグザグ折り、プリーツ折り等にした場合の形態保持性に優れ、ビル空調用フィルター、一般産業用フィルター、キャビンフィルター用として有用である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biodegradable air cleaning filter comprising a multilayer nonwoven fabric of biodegradable fibers.
[0002]
[Prior art]
In recent years, air purifiers that have been used for the purpose of purifying indoor air by filtering the air circulated in the room mainly in fields such as clean rooms and building air conditioning have been accompanied by the recent increase in automobiles and environmental pollution. It has become widespread as an air filter, a cabin filter and the like in an automobile room and a general household.
[0003]
Further, in recent years, in the desire for recycling of household electrical appliances and the like and separate collection of garbage, it has been desired to consider disposal after use even for disposable small parts. Conventionally, used air filters, etc., have been treated by incineration or landfill methods. When incinerated, a large amount of money is required and environmental problems such as flue gas from incineration was there. On the other hand, when landfilled as industrial waste, those made of polyester and polyolefin are not self-degradable or extremely low and will remain semi-permanently. However, there is a problem that the disposal site will disappear in the near future.
[0004]
As a solution to such a problem, an air cleaning filter using a nonwoven fabric made of fibers containing biodegradable plastics has been disclosed (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3). . However, the biodegradable fiber itself is affected by heat resistance, low Young's modulus, etc., and the same properties as conventional polyester-based medium performance filters cannot be obtained, and there are problems in terms of dust collection capacity and collection efficiency. There was a problem in form retention when there was a zigzag fold or a pleat fold.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-314520 [Patent Document 2]
JP-A-10-202025 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-104416
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a filter for air purification comprising a multilayer nonwoven fabric that is biodegradable, excellent in dust collection efficiency and collection capacity, and excellent in shape retention. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have used a base material support layer made of only a biodegradable resin material and a multilayer nonwoven fabric made of a surface layer, thereby being biodegradable and dust trapping. The present inventors have found that an air cleaning filter with improved collection efficiency and collection capacity can be obtained.
[0008]
That is, according to the first invention of the present invention, in the air cleaning filter comprising a multilayer nonwoven fabric composed of a supporting substrate layer and a surface layer, the supporting substrate layer has a (A) fiber diameter of 1 dtex or more and 5 dtex. Less than 5 to 50% by weight of biodegradable fiber, (B) 95 to 50% by weight of biodegradable fiber having a fiber diameter of 5 decitex or more and less than 40 decitex, and a non-woven fabric composed of a biodegradable resin binder The biodegradable air cleaning filter is provided in which the surface layer is made of a long fiber nonwoven fabric of biodegradable resin.
[0009]
According to the second aspect of the present invention, the support base layer is made of a non-woven fabric obtained by heat-treating a biodegradable mixed fiber after making a card web by carding and then attaching a biodegradable resin binder. The biodegradable air cleaning filter described in the first invention is provided.
[0010]
According to a third invention of the present invention, the long fiber nonwoven fabric is a spunbond nonwoven fabric having an average fiber diameter of 10 to 50 μm, and the biodegradable air according to the first or second invention A cleaning filter is provided.
[0011]
According to a fourth invention of the present invention, in any one of the first to third inventions, the support base material layer and the surface layer are joined with a biodegradable hot melt adhesive. A biodegradable air cleaning filter is provided.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the biodegradable air cleaning filter according to any one of the first to fourth aspects, wherein the biodegradable resin is a polylactic acid polymer. Provided.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The air cleaning filter of the present invention is composed of a biodegradable multilayer nonwoven fabric using a biodegradable resin, a long fiber nonwoven fabric as a surface layer, and a nonwoven fabric composed of mixed fibers having different fiber diameters as a support base layer. Hereinafter, each configuration will be described in detail.
[0014]
(1) Biodegradable resin The biodegradable resin used in the air cleaning filter of the present invention is preferably a polylactic acid polymer. Examples of the polylactic acid polymer used in the present invention include poly (D-lactic acid), poly (L-lactic acid), a copolymer of D-lactic acid and L-lactic acid, and a copolymer of D-lactic acid and hydroxycarboxylic acid. A polymer, a polymer selected from a copolymer of L-lactic acid and hydroxycarboxylic acid, or a blend thereof is preferable.
[0015]
When poly (D-lactic acid) and homopolymers such as poly (L-lactic acid) are used as the polylactic acid polymer, the fiber and the long fiber nonwoven fabric are obtained, in particular, with improved yarn-making properties in the yarn-making process. It is desirable to add a plasticizer for the purpose of improving the flexibility. As the plasticizer in this case, triacetylene, lactic acid oligomer, dioctyl phthalate, or the like is used, and 1 to 30% by mass, preferably 5 to 20% by mass is added.
[0016]
The melting point of the polylactic acid polymer is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher. For example, poly (L-lactic acid) and poly (D-lactic acid), which are homopolymers of polylactic acid, have a melting point of about 180 ° C., but the optical purity decreases, crystallization decreases, and the melting point drop tends to increase. It is in. Optical purity is a factor that affects heat resistance and biodegradability. Therefore, when the copolymer is used as the polylactic acid-based polymer, it is preferable to determine the copolymerization amount ratio of the monomer component so that the melting point of the copolymer is 120 ° C. or higher. In the present invention, the optical purity is 90%. % Or more of polylactic acid is preferably used.
[0017]
The number average molecular weight of the polylactic acid polymer used in the present invention is preferably 50,000 to 120,000, more preferably 70,000 to 90,000. It is preferable to use a material in this range from the viewpoint of the obtained fiber characteristics and the spinning performance when producing the long-fiber nonwoven fabric.
[0018]
In addition, when the polylactic acid polymer is a copolymer of lactic acid and hydroxycarboxylic acid, as the hydroxycarboxylic acid, glycolic acid, hydroxybutyric acid, hydroxyvaleric acid, hydroxycaproic acid, hydroxyheptanoic acid, hydroxycaprylic acid, etc. Among these, hydroxycaproic acid or glycolic acid is particularly preferable from the viewpoint of decomposition performance and cost.
[0019]
The polymer used in the present invention includes, as necessary, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a heat stabilizer, a pigment, a colorant, a lubricant, an antistatic agent, a crystal nucleating agent, and other known additives. The filler can be used by mixing and mixing so as not to impair the performance of the biodegradable nonwoven fabric of the present invention.
[0020]
(2) Support base material layer The support base material layer in the multilayer nonwoven fabric of the present invention plays a role for collecting relatively large particles in the air and maintaining the shape. It is a nonwoven fabric composed of mixed fibers having different fiber diameters and biodegradable resin binders.
[0021]
Two or more types of biodegradable fibers having different fiber diameters are: (A) 5 to 50% by weight, preferably 10 to 40% by weight of biodegradable fibers having a fiber diameter of 1 dtex or more and less than 5 dtex; (B) It is composed of 95 to 50% by weight, preferably 90 to 60% by weight of a biodegradable fiber having a fiber diameter of 5 dtex or more and less than 40 dtex, and each of (A) and (B) has two or more kinds of fiber diameters. It may be a mixed fiber having By making the fiber diameter non-uniform, the rigidity and pleatability of the support base layer nonwoven fabric are improved.
[0022]
The basis weight of the nonwoven fabric constituting the support base material layer is preferably 30 to 200 g / m ² , more preferably 40 to 150 g / m ² . If the weight per unit area is less than 30 g / m ² , the rigidity is low and the pleatability is poor, and if it exceeds 200 g / m ² , the thickness increases and the pleating process increases the structural pressure loss, which is not preferable.
Moreover, the air permeability of the nonwoven fabric which comprises a support base material layer becomes like this. Preferably it is 30-600 cc / cm < ² > / sec, More preferably, it is 50-500 cc / cm < ² > / sec. If the air permeability is less than 30 cc / cm ² / sec, the pressure loss in the supporting base layer is too high, and if it exceeds 600 cc / cm ² / sec, the efficiency, rigidity, and pleatability in the supporting base layer are lowered.
Furthermore, 0.1-5.0 mm is preferable and, as for the thickness of the nonwoven fabric which comprises a support base material layer, More preferably, it is 0.3-2.0 mm. If the thickness is less than 0.1 mm, it is soft and pleatability cannot be obtained, and if it exceeds 5.0 mm, the structural pressure loss increases, which is not preferable.
[0023]
The supporting base material layer nonwoven fabric used in the present invention may be produced by any method as long as it satisfies the above physical properties, but from a mixed fiber by a chemical bond method, a thermal bond method, or the like. The resulting nonwoven fabric is preferred. The nonwoven fabric may be a nonwoven fabric that has been subjected to a density gradient treatment from the inflow surface to the outflow surface of the processing air.
For example, biodegradable mixed fiber is supplied to a card machine by air conveyance, and opening and web formation are performed by carding. Next, the web is subjected to needle punching to obtain a density gradient type card web. A biodegradable resin binder can be adhered to the obtained card web and dried to obtain a support base material layer nonwoven fabric.
[0024]
Here, in the said carding, the rotation speed of a cylinder becomes like this. Preferably it is 100-1000 rpm so that the mechanical crimp of a biodegradable fiber may not be extended, More preferably, it is 300-500 rpm. Moreover, the rotation speed of a worker and a stripper becomes like this. Preferably it is 10-500 rpm, More preferably, it is 100-200 rpm. The obtained web is obtained by laminating 2 to 22 sheets of cloth on the bottom lattice.
[0025]
The density gradient formation by the needle punch can be performed at a hitting number of 5 to 200 shots / cm ² and a depth of -20 to +10 mm, preferably ± 5 mm, to increase the fiber density on one side of the web. In addition, the density gradient nonwoven fabric uses 2 to 4 roller cards, spins thin biodegradable fibers with 1 to 2 cards, and spins thick biodegradable fibers with 1 to 2 cards. It can also be obtained by laminating each web.
[0026]
Furthermore, a biodegradable binder is adhered to the web treated with a needle punch or the like. The weight ratio of the biodegradable fiber and the biodegradable binder is preferably 30:70 to 80:20. When the weight ratio of the fiber to the binder is outside the above range and the fiber ratio increases, the rigidity decreases and the structural pressure loss during pleating increases, which is undesirable. When the binder ratio increases, dust clogging is accelerated. The biodegradable binder is attached by immersing the web in a biodegradable resin solution, applying a foamed resin obtained by foaming the biodegradable resin to a foaming ratio of 4 to 30 times on the surface of the web, and coating the coated surface. A method in which a biodegradable resin is applied to the web by suction from the opposite side can be used. In the dipping method, the biodegradable resin solution is preferably adjusted by adjusting the resin viscosity to 10 to 100 cps and adjusting the pressure of mangrol to 3 to 300 Pa.
[0027]
The drying treatment is preferably performed with a dryer at a temperature not higher than the melting point of the biodegradable fiber on the nonwoven fabric coated with the binder resin. To dry at a temperature below the melting point of the biodegradable fiber, in order to secure the maximum air volume, the rotational speed in the case of 4p of the dryer fan is set to 1200 rpm or less to suppress shrinkage due to the heat quantity of the hot air. preferable. Moreover, when using the dryer which has a multistage drying furnace, it is necessary to wind up, after cooling to normal temperature in the state which left the dryer. If tension is applied in the state of having heat of drying, it becomes difficult to ensure the width dimension and the predetermined thickness. The winding after drying is preferably performed by axial winding or surface winding, and a roll for controlling the tension is provided just before winding.
[0028]
(3) Surface layer The surface layer of the multilayer nonwoven fabric of the present invention is a layer mainly having a function of collecting fine particles, and a long fiber nonwoven fabric using the biodegradable resin, particularly a spunbond nonwoven fabric is used. The spunbond nonwoven fabric is produced by a conventionally known production method. For example, the above-mentioned polylactic acid-based polymer is heated and melted and discharged from a spinneret, and the obtained spun yarn shape is cooled using a conventionally known cooling device such as horizontal spraying or annular spraying, and then air soccer Use a suction device, etc. Subsequently, after the filaments discharged from the suction device are opened, they are deposited on a moving deposition device such as a conveyor made of a screen to form a web. Next, a spunbonded long-fiber nonwoven fabric is obtained by performing partial thermocompression bonding using a partial thermocompression bonding apparatus such as an embossing roll or an ultrasonic fusing apparatus heated on the web formed on the moving deposition apparatus. Can do.
[0029]
The spunbond nonwoven fabric used in the surface layer of the present invention preferably has the following physical properties.
An average fiber diameter becomes like this. Preferably it is 10-50 micrometers, More preferably, it is 15-30 micrometers. The weight per unit area is preferably 5 to 100 g / m ² , and more preferably 10 to 50 g / m ² . The air permeability is preferably 5 to 100 cc / cm ² / sec, more preferably 10 to 80 cc / cm ² / sec. The thickness is preferably 0.1 to 5.0 mm, more preferably 0.3 to 3.0 mm. If each value is out of the above range, desired initial pressure loss and desired efficiency cannot be obtained.
[0030]
Further, the spunbonded nonwoven fabric as the surface layer of the present invention may be a multilayer body as long as it has the above-mentioned range of physical properties. The spunbond nonwoven fabric multilayer body may be any method as long as it can be laminated and integrated to form a multilayer body, and is not particularly limited. For example, a method of fusing both nonwoven fabrics by heat and pressure, a method of bonding with an adhesive such as a hot melt adhesive, a solvent-based adhesive, or the like can be used.
[0031]
Moreover, in order to improve the function which collects microparticles | fine-particles as a spunbond nonwoven fabric, you may use what was electret-ized. The electretized non-woven fabric is used because fine dust can be efficiently collected by electrostatic force, and this electretization allows the non-woven fabric to run on a grounded electrode, from which a needle electrode or wire is used. This is achieved by applying corona discharge by applying a high voltage to the electrodes. The degree of electretization is preferably such that the surface charge density of the nonwoven fabric is 2 × 10 ⁻¹⁰ coulomb / cm ² or more. If the surface charge density is less than 2 × 10 ⁻¹⁰ coulomb / cm ² , the separation and collection performance of dust in the air will be inferior, which is not preferable. When the surface charge density is 5 × 10 ⁻¹⁰ coulomb / cm ² or more, the separation and collection performance of dust and the like in the air is remarkably enhanced, which is preferably used.
In the multilayer filter of the present invention, electretization may be performed on the entire filter after the electrification treatment is performed on the non-woven fabric of the surface layer, and then the support base material is bonded together.
[0032]
(4) Production of Multilayer Nonwoven Fabric The multilayer nonwoven fabric used for the air cleaning filter of the present invention is produced by laminating the surface layer nonwoven fabric and the support substrate nonwoven fabric. The laminating method is obtained by a commonly used conventional method such as a method of bonding with a biodegradable hot melt resin, an ultrasonic embossing bonding method, a spray laminating method or the like.
[0033]
The biodegradable hot melt resin is a hot melt powder made of the biodegradable resin, and is preferably used as an adhesive powder in which a phosphorus-based flame retardant is kneaded.
[0034]
The multilayer nonwoven fabric used for the biodegradable air cleaning filter of the present invention is produced as described above, but when used as a filter, it is often used after pleating and unit processing. The moldability at the time of pleating is excellent. At the same time, if the filter base material is deformed when it receives air resistance during use, the structural pressure loss of the unit increases. It is preferable to have softness.
[0035]
The thickness of the filter itself is preferably 0.4 to 7.0 mm, the air permeability is preferably 5 to 500 cc / cm ² / sec, the bending resistance is preferably 500 to 2000 mmg / f, and the linear velocity is 5.3 cm / sec. The pressure loss is preferably 5 to 50 Pa.
[0036]
The air cleaning filter comprising the biodegradable multilayer nonwoven fabric of the present invention having the physical properties as described above has biodegradability and is excellent in dust collection rate and shape retention, cabin filter, building air conditioning filter, It can be used as industrial filters, HEPA / ULPA prefilters, air purifier filters, and the like.
[0037]
【Example】
The present invention will be specifically described by the following examples and comparative examples. The physical properties were measured using the following methods.
(1) Fiber diameter: Five photographs of five specimens were photographed with an electron microscope, the diameter of 20 fibers was measured for each photograph, and these five photographs were taken for a total of 100. The average fiber diameter was determined.
(2) Weight per unit area: A test piece of 100 × 100 mm was taken from the sample length direction, the weight in a water equilibrium state was measured, and calculated per 1 m ² .
(3) Thickness: A test piece of 100 × 100 mm was taken from the sample length direction and measured with a dial thickness gauge.
(4) Air permeability: A test piece of 100 × 100 mm was taken from the sample length direction, and measured using a Frazier type tester in accordance with JIS L 1096.
(5) Bending softness: Measured according to JIS-L-1913, Gurley method.
(6) Pressure loss: Pressure at which the linear velocity before and after passage of test dust-containing air of 0.3 μm NaCl particles was 5.3 cm / sec using a TSI filter tester MODEL8130 Was measured and the differential pressure was determined.
(7) Collection efficiency (NaCl efficiency): Using a filter tester MODEL 8130 manufactured by TSI, 0.3 μm NaCl particle-containing test air is passed at a flow rate of 5.3 cm / sec, and the amount of light scattering is passed. By the integration method, the dust concentration after passing before passing was measured continuously continuously.
[0038]
Example 1
A card web is obtained from a mixed fiber of 40% by weight of a fiber having a fiber diameter of 1.7 dtex and 60% by weight of a fiber having a diameter of 11 dtex, which is a fiber made of a polylactic acid polymer (Unitika Terramac; manufactured by Unitika Ltd.). After the treatment, the same resin as the fiber was used as a binder, the binder was applied by a dipping method so that the ratio of fiber: binder = 54/46 (weight ratio), and dried to obtain a chemical bond nonwoven fabric for a supporting substrate. . The obtained nonwoven fabric had a weight per unit area of 90 g / m ² and a thickness of 1.0 mm.
Further, using the same polylactic acid polymer as described above, a spunbond nonwoven fabric for surface layer having an average fiber diameter of 15 μm and a weight per unit area of 50 g / m ² was obtained by a spunbond method.
A biodegradable air cleaning filter is obtained by bonding the non-woven fabric for supporting substrate and the non-woven fabric for surface layer using a polylactic acid-based polymer adhesive containing a phosphorus-based flame retardant, and the biodegradable air obtained The physical properties and filter performance of the cleaning filter were measured. The results are shown in Table 1.
[0039]
Example 2
Example 1 except that a fiber composed of a polylactic acid-based polymer (Unitika Terramac; manufactured by Unitika Ltd.) has a fiber diameter of 1.7 decitex fiber 30 wt% and a fiber diameter of 11 dtex fiber 70 wt%. In the same manner as above, a biodegradable air cleaning filter was obtained. The physical properties and filter performance of the obtained biodegradable air cleaning filter were measured. The results are shown in Table 1.
[0040]
Example 3
Fibers made of polylactic acid-based polymer (Unitika Terramac; manufactured by Unitika Ltd.) have a fiber diameter of 1.7 dtex fiber, 20 wt%, a fiber diameter of 6.6 dtex fiber, 60 wt%, and a fiber diameter of 11 dtex fiber 20. A biodegradable air cleaning filter was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixed fiber of wt% was used. The physical properties and filter performance of the obtained biodegradable air cleaning filter were measured. The results are shown in Table 1.
[0041]
Comparative Example 1
Other than using polyester fiber instead of polylactic acid-based polymer for support base layer, using polypropylene instead of polylactic acid-based polymer for surface layer, and using flame-retardant EVA instead of polylactic acid-based adhesive for adhesive Obtained an air cleaning filter in the same manner as in Example 1. The physical properties and filter performance of the obtained air cleaning filter were measured. The results are shown in Table 1.
[0042]
Comparative Example 2
Other than using polyester fiber instead of polylactic acid-based polymer for support base layer, using polypropylene instead of polylactic acid-based polymer for surface layer, and using flame-retardant EVA instead of polylactic acid-based adhesive for adhesive Obtained an air cleaning filter in the same manner as in Example 2. The physical properties and filter performance of the obtained air cleaning filter were measured. The results are shown in Table 1.
[0043]
Comparative Example 3
Other than using polyester fiber instead of polylactic acid-based polymer for support base layer, using polypropylene instead of polylactic acid-based polymer for surface layer, and using flame-retardant EVA instead of polylactic acid-based adhesive for adhesive Obtained an air cleaning filter in the same manner as in Example 3. The physical properties and filter performance of the obtained air cleaning filter were measured. The results are shown in Table 1.
[0044]
[Table 1]

[0045]
As can be seen from Table 1, the multilayer filter (Examples 1 to 3) consisting only of the biodegradable resin of the present invention is a current multilayer filter comprising a polypropylene spunbond nonwoven fabric and a polyester-based nonwoven fabric support layer (Comparative Example 1). To 3).
[0046]
【The invention's effect】
The biodegradable air cleaning filter of the present invention is a filter composed of a multilayer nonwoven fabric of a surface layer and a base material support layer, and all the constituent materials are made of a biodegradable resin. Overcoming the disadvantage of low rate, it can be used as a medium performance filter with the same properties as conventional polyester, especially when it has excellent dust collection capacity and collection efficiency, zigzag fold, pleat fold, etc. It is useful for building air conditioning filters, general industrial filters, and cabin filters.

Claims

In the air cleaning filter comprising a multilayer nonwoven fabric composed of a supporting base layer and a surface layer, the supporting base layer is composed of (A) a biodegradable fiber having a fiber diameter of 1 dtex or more and less than 5 dtex, B) A non-woven fabric composed of 95 to 50% by weight of a biodegradable fiber having a fiber diameter of 5 decitex or more and less than 40 decitex and a biodegradable resin binder. A biodegradable air purifying filter characterized by comprising:

2. The biodegradation according to claim 1, wherein the support base material layer is made of a non-woven fabric obtained by carding a biodegradable mixed fiber by carding and then heat-treating the biodegradable resin binder. Air cleaning filter.

The biodegradable air cleaning filter according to claim 1 or 2, wherein the long fiber nonwoven fabric is a spunbond nonwoven fabric having an average fiber diameter of 10 to 50 µm.

The biodegradable air cleaning filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the support base material layer and the surface layer are bonded with a biodegradable hot melt adhesive.

The biodegradable air cleaning filter according to any one of claims 1 to 4, wherein the biodegradable resin is a polylactic acid polymer.