JP7152028B2 - アンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法及びアンモニア及び酢酸吸着シート - Google Patents
アンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法及びアンモニア及び酢酸吸着シート Download PDFInfo
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Description
本発明は、竹繊維チョップドストランドの微粉末を用いたアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法及びアンモニア及び酢酸吸着シートに関する。
特許文献１は、吸水部に竹粉を入れて、防臭・防菌機能をもたせた生理用ナプキンや紙おむつを提案している。
特許文献２及び特許文献３は、竹繊維を主体とした繊維を樹脂バインダーで結着する繊維シートを提案している。
特許文献２及び特許文献３は、竹繊維を主体とした繊維を樹脂バインダーで結着する繊維シートを提案している。
アンモニアや酢酸などの臭気の吸着性能を高めるためには、竹繊維表面に多数の細孔を持たせ、更に吸着表面積を増加させるように繊維に担持させることが有効であるが、特許文献１では、竹繊維表面に多数の細孔を持たせることや、吸着表面積を増加させることを開示していない。
特許文献２及び特許文献３では、樹脂に竹繊維を担持させることが開示されているが、剛性の高い繊維シートを得ることを目的としており、竹繊維表面に多数の細孔を持たせることや、吸着表面積を増加させることを開示していない。
特許文献２及び特許文献３では、樹脂に竹繊維を担持させることが開示されているが、剛性の高い繊維シートを得ることを目的としており、竹繊維表面に多数の細孔を持たせることや、吸着表面積を増加させることを開示していない。
本発明は、竹繊維表面に多数の細孔を持たせることができ、細孔を有する微粉末を不織布に効果的に担持させることで吸着表面積を増加させることができるアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法、及びアンモニア及び酢酸の吸着性能の高いアンモニア及び酢酸吸着シートを提供することを目的とする。
請求項１記載の本発明のアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法は、孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程と、前記破砕工程で破砕した前記小片の前記竹材を、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する加圧混練工程と、前記加圧混練工程で加圧混練した前記竹材を、カッターで裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程と、を有し、前記膨潤拡散工程によって、膨潤拡散して硬組織と柔組織とを解体し、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドとし、前記竹繊維チョップドストランドを、平均粒径が２０μｍ～１００μｍの微粉末に粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で粉砕して竹繊維表面に平均空孔径が１５μｍ～３０μｍの多数の細孔を持つ前記竹繊維チョップドストランドの前記平均粒径が２０μｍ～１００μｍの前記微粉末を、少なくとも表面が熱可塑性樹脂からなり平均繊維径が２０μｍ～３０μｍで前記竹繊維チョップドストランドの前記微粉末の前記平均粒径以下の不織布に担持させる担持工程とを有することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法において、前記不織布が、芯材として第１樹脂を用い、前記第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で前記第１樹脂の表面を覆っていることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法において、前記担持工程では、加熱によって前記竹繊維チョップドストランドの前記微粉末を前記不織布に担持させることを特徴とする。
請求項４記載の本発明のアンモニア及び酢酸吸着シートは、竹繊維表面に平均空孔径が１５μｍ～３０μｍの多数の細孔を持つ平均粒径２０μｍ～１００μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を、少なくとも表面が熱可塑性樹脂からなり平均繊維径が２０μｍ～３０μｍで前記竹繊維チョップドストランドの前記微粉末の前記平均粒径以下の不織布に担持させたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載のアンモニア及び酢酸吸着シートにおいて、前記不織布が、芯材として第１樹脂を用い、前記第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で前記第１樹脂の表面を覆っていることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法において、前記不織布が、芯材として第１樹脂を用い、前記第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で前記第１樹脂の表面を覆っていることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法において、前記担持工程では、加熱によって前記竹繊維チョップドストランドの前記微粉末を前記不織布に担持させることを特徴とする。
請求項４記載の本発明のアンモニア及び酢酸吸着シートは、竹繊維表面に平均空孔径が１５μｍ～３０μｍの多数の細孔を持つ平均粒径２０μｍ～１００μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を、少なくとも表面が熱可塑性樹脂からなり平均繊維径が２０μｍ～３０μｍで前記竹繊維チョップドストランドの前記微粉末の前記平均粒径以下の不織布に担持させたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載のアンモニア及び酢酸吸着シートにおいて、前記不織布が、芯材として第１樹脂を用い、前記第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で前記第１樹脂の表面を覆っていることを特徴とする。
本発明は、竹繊維表面に多数の細孔を持たせることができ、細孔を有する微粉末を不織布に効果的に担持させることで吸着表面積を増加させ、アンモニア及び酢酸の吸着性能を高めることができる。
本発明の第１の実施の形態によるアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法は、孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程と、破砕工程で破砕した小片の竹材を、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する加圧混練工程と、加圧混練工程で加圧混練した竹材を、カッターで裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程と、を有し、膨潤拡散工程によって、膨潤拡散して硬組織と柔組織とを解体し、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドとし、竹繊維チョップドストランドを、平均粒径が２０μｍ～１００μｍの微粉末に粉砕する粉砕工程と、粉砕工程で粉砕して竹繊維表面に平均空孔径が１５μｍ～３０μｍの多数の細孔を持つ竹繊維チョップドストランドの平均粒径が２０μｍ～１００μｍの微粉末を、少なくとも表面が熱可塑性樹脂からなり平均繊維径が２０μｍ～３０μｍで竹繊維チョップドストランドの微粉末の平均粒径以下の不織布に担持させる担持工程とを有するものである。本実施の形態によれば、竹繊維表面に平均空孔径が１５μｍ～３０μｍの多数の細孔を持たせることができ、細孔を有する微粉末を不織布に効果的に担持させることで吸着表面積を増加させることができ、アンモニア及び酢酸の吸着性能の高いアンモニア及び酢酸吸着シートを得ることができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法において、不織布が、芯材として第１樹脂を用い、第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で第１樹脂の表面を覆っているものである。本実施の形態によれば、竹繊維チョップドストランドの微粉末を担持させやすい。
本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法において、担持工程では、加熱によって竹繊維チョップドストランドの微粉末を不織布に担持させるものである。本実施の形態によれば、竹繊維チョップドストランドの微粉末の細孔構造を維持して担持させることができる。
本発明の第４の実施の形態によるアンモニア及び酢酸吸着シートは、竹繊維表面に平均空孔径が１５μｍ～３０μｍの多数の細孔を持つ平均粒径２０μｍ～１００μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を、少なくとも表面が熱可塑性樹脂からなり平均繊維径が２０μｍ～３０μｍで竹繊維チョップドストランドの微粉末の平均粒径以下の不織布に担持させたものである。本実施の形態によれば、細孔を有する微粉末を不織布に効果的に担持させることができ、アンモニア及び酢酸の吸着性能に優れている。
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態によるアンモニア及び酢酸吸着シートにおいて、不織布が、芯材として第１樹脂を用い、第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で第１樹脂の表面を覆っているものである。本実施の形態によれば、竹繊維チョップドストランドの微粉末を担持させやすい。
図１は本発明の一実施例によるアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法を示すフローチャートである。
まず、解繊状の竹繊維チョップドストランドを製造する。
竹材には、例えば、孟宗竹、和竹、又は笹竹を用いる。
まず、解繊状の竹繊維チョップドストランドを製造する。
竹材には、例えば、孟宗竹、和竹、又は笹竹を用いる。
ステップ１として、伐採した、孟宗竹、和竹、又は笹竹等の竹材を、２０ｃｍ～５０ｃｍ程度の所要の小片に破砕する。
ステップ１における破砕工程で破砕した小片の竹材を、加圧押出装置により、少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する（ステップ２）。混練にはスクリューを用いることができる。
竹材の種類によって、硬さが異なるため、竹種により内部圧力を調整することが好ましい。例えば、笹竹では、少なくとも１５Ｋｇ／ｃｍ2以上、孟宗竹では３０Ｋｇ／ｃｍ2～５０Ｋｇ／ｃｍ2とする。
ステップ２における加圧混練工程で加圧混練した竹材は、カッターで２０ｍｍ～２００ｍｍの長さに裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する（ステップ３）。
ステップ３における膨潤拡散工程によって、竹材は、硬組織と柔組織とに解体され、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドを得ることができる。
膨潤拡散工程によって得られた解繊状の竹繊維チョップドストランドの大きさの割合は、３ｍｍ以下が７３％、３ｍｍ～５ｍｍが１７％、５ｍｍ～７ｍｍが５％、７ｍｍ以上が５％である。
ステップ１における破砕工程で破砕した小片の竹材を、加圧押出装置により、少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する（ステップ２）。混練にはスクリューを用いることができる。
竹材の種類によって、硬さが異なるため、竹種により内部圧力を調整することが好ましい。例えば、笹竹では、少なくとも１５Ｋｇ／ｃｍ2以上、孟宗竹では３０Ｋｇ／ｃｍ2～５０Ｋｇ／ｃｍ2とする。
ステップ２における加圧混練工程で加圧混練した竹材は、カッターで２０ｍｍ～２００ｍｍの長さに裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する（ステップ３）。
ステップ３における膨潤拡散工程によって、竹材は、硬組織と柔組織とに解体され、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドを得ることができる。
膨潤拡散工程によって得られた解繊状の竹繊維チョップドストランドの大きさの割合は、３ｍｍ以下が７３％、３ｍｍ～５ｍｍが１７％、５ｍｍ～７ｍｍが５％、７ｍｍ以上が５％である。
ステップ３における膨潤拡散工程によって吐出された竹繊維チョップドストランドを、平均粒径が２０μｍ～５００μｍの微粉末に粉砕する（ステップ４）。
ステップ４における粉砕工程で粉砕した竹繊維チョップドストランドの微粉末を、少なくとも表面が熱可塑性樹脂からなり平均繊維径が２０μｍ～５０μｍの不織布に担持させる（ステップ５）。なお、不織布としては、芯材として第１樹脂を用い、第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で第１樹脂の表面を覆っているものが好ましい。
ステップ５における担持工程では、竹繊維チョップドストランドの微粉末を不織布に塗布し、竹繊維チョップドストランドの微粉末を塗布した不織布を加熱する。加熱温度は、不織布の繊維表面を覆う樹脂の溶融温度とする。芯材として第１樹脂を用い、不織布の繊維が、第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で第１樹脂の表面を覆っている場合には、第２樹脂の溶融温度以上で、第１樹脂の溶融温度より低い加熱温度とする。加熱後に冷却することで、不織布の繊維間に竹繊維チョップドストランドの微粉末が担持される。
ステップ４における粉砕工程で粉砕した竹繊維チョップドストランドの微粉末を、少なくとも表面が熱可塑性樹脂からなり平均繊維径が２０μｍ～５０μｍの不織布に担持させる（ステップ５）。なお、不織布としては、芯材として第１樹脂を用い、第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で第１樹脂の表面を覆っているものが好ましい。
ステップ５における担持工程では、竹繊維チョップドストランドの微粉末を不織布に塗布し、竹繊維チョップドストランドの微粉末を塗布した不織布を加熱する。加熱温度は、不織布の繊維表面を覆う樹脂の溶融温度とする。芯材として第１樹脂を用い、不織布の繊維が、第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で第１樹脂の表面を覆っている場合には、第２樹脂の溶融温度以上で、第１樹脂の溶融温度より低い加熱温度とする。加熱後に冷却することで、不織布の繊維間に竹繊維チョップドストランドの微粉末が担持される。
以上のように本実施例によれば、竹繊維表面に平均空孔径が１５μｍ～３０μｍの多数の細孔を持たせることができ、細孔を有する微粉末を不織布に効果的に担持させることができ、アンモニア及び酢酸の吸着性能の高いアンモニア及び酢酸吸着シートを得ることができる。
また、本実施例によれば、竹繊維チョップドストランドの微粉末の細孔構造を維持して担持させることができる。
また、本実施例によれば、竹繊維チョップドストランドの微粉末の細孔構造を維持して担持させることができる。
図２は本発明の実施例１によるアンモニア及び酢酸吸着シートの効果を示すグラフである。
図２（ａ）は平均粒径が１００μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を不織布に担持させる前の比較例１であり、図２（ｂ）は平均粒径が１００μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を不織布に担持した実施例１である。
図２（ａ）は平均粒径が１００μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を不織布に担持させる前の比較例１であり、図２（ｂ）は平均粒径が１００μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を不織布に担持した実施例１である。
不織布には、第１樹脂をポリプロピレン、第２樹脂をポリエチレンとした平均繊維径が３０μｍの繊維を用いている。
試験は、サンプリングバッグに試料とともに臭気成分を含むガスを封入し、２時間後にガス採取器を用いて臭気濃度を計測した。
比較例１及び実施例１に用いた試料面積は４５０ｃｍ２であり、臭気成分として、アンモニア、酢酸、及びメチルメルカプタンを用いた。
アンモニアの初発濃度は１２０ｐｐｍ、酢酸の初発濃度は３０ｐｐｍ、及びメチルメルカプタンの初発濃度は１０ｐｐｍであった。
試験は、サンプリングバッグに試料とともに臭気成分を含むガスを封入し、２時間後にガス採取器を用いて臭気濃度を計測した。
比較例１及び実施例１に用いた試料面積は４５０ｃｍ２であり、臭気成分として、アンモニア、酢酸、及びメチルメルカプタンを用いた。
アンモニアの初発濃度は１２０ｐｐｍ、酢酸の初発濃度は３０ｐｐｍ、及びメチルメルカプタンの初発濃度は１０ｐｐｍであった。
比較例１は、２時間経過後では、アンモニアが７８ｐｐｍ、酢酸濃度が１３ｐｐｍ、メチルメルカプタンが１０ｐｐｍであった。
実施例１は、２時間経過後では、アンモニアが２２ｐｐｍ、酢酸濃度が２ｐｐｍ、メチルメルカプタンが１０ｐｐｍであった。
従って、比較例１は、図２（ａ）に示すように、アンモニアが２２％、酢酸が４８％、メチルメルカプタンが０％の減少率であった。
これに対して、実施例１は、図２（ｂ）に示すように、アンモニアが７８％、酢酸が９２％、メチルメルカプタンが０％の減少率であった。
従って、不織布に竹繊維チョップドストランドの微粉末を担持させた実施例１では、不織布に担持させない比較例１に比較して、アンモニア及び酢酸に対する持続的な吸着性能を示した。
実施例１は、２時間経過後では、アンモニアが２２ｐｐｍ、酢酸濃度が２ｐｐｍ、メチルメルカプタンが１０ｐｐｍであった。
従って、比較例１は、図２（ａ）に示すように、アンモニアが２２％、酢酸が４８％、メチルメルカプタンが０％の減少率であった。
これに対して、実施例１は、図２（ｂ）に示すように、アンモニアが７８％、酢酸が９２％、メチルメルカプタンが０％の減少率であった。
従って、不織布に竹繊維チョップドストランドの微粉末を担持させた実施例１では、不織布に担持させない比較例１に比較して、アンモニア及び酢酸に対する持続的な吸着性能を示した。
図３は比較例２との対比を示す実施例１によるアンモニア及び酢酸吸着シートの効果を示すグラフである。
図３に示す比較例２は、平均粒径が１０μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を不織布に担持したものである。
比較例２で用いた不織布は、実施例１で用いた不織布と同一である。
比較例２は、アンモニアが１５％、酢酸が４５％の減少率であった。
図３に示す比較例２は、平均粒径が１０μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を不織布に担持したものである。
比較例２で用いた不織布は、実施例１で用いた不織布と同一である。
比較例２は、アンモニアが１５％、酢酸が４５％の減少率であった。
図４（ａ）は比較例２の顕微鏡写真、図４（ｂ）は実施例１の顕微鏡写真である。
図４（ａ）に示すように、比較例２では、竹繊維チョップドストランドの微粉末が不織布の繊維表面に凝集し、不織布の繊維全体を被覆し、微粉末の細孔を確認できない。
これに対して、図４（ｂ）に示すように、実施例１では、竹繊維チョップドストランドの微粉末が不織布の繊維の間に担持され、細孔を確認することができる。
図４（ａ）に示すように、比較例２では、竹繊維チョップドストランドの微粉末が不織布の繊維表面に凝集し、不織布の繊維全体を被覆し、微粉末の細孔を確認できない。
これに対して、図４（ｂ）に示すように、実施例１では、竹繊維チョップドストランドの微粉末が不織布の繊維の間に担持され、細孔を確認することができる。
以上のように、平均粒径２０μｍ～５００μｍ、より好ましくは平均粒径２０μｍ～１００μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を、少なくとも表面が熱可塑性樹脂からなり平均繊維径が竹繊維チョップドストランドの微粉末の平均粒径以下の不織布に担持させることで、細孔を有する微粉末を不織布に効果的に担持させることができ、不織布に担持させない竹繊維チョップドストランドの微粉末だけのものと比較しても吸着面積が格段に大きくなりアンモニア及び酢酸の吸着性能が優れる。なお、不織布の平均繊維径は２０μｍ～５０μｍ、より好ましくは２０μｍ～３０μｍである。また、不織布の平均繊維径は、竹繊維チョップドストランドの微粉末の平均粒径以下が好ましいが、チョップドストランドの微粉末の平均粒径の２．５倍以下、更には１．５倍以下であればアンモニア及び酢酸の吸着効果を期待できる。
本発明によれば、竹繊維チョップドストランドの微粉末をシートに担持させることで、吸着表面積が増え、脱臭機能を高めることができる。
Ｓ１ 破砕工程
Ｓ２ 加圧混練工程
Ｓ３ 膨潤拡散工程
Ｓ４ 粉砕工程
Ｓ５ 担持工程
Ｓ２ 加圧混練工程
Ｓ３ 膨潤拡散工程
Ｓ４ 粉砕工程
Ｓ５ 担持工程
Claims (5)
- 孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程と、
前記破砕工程で破砕した前記小片の前記竹材を、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する加圧混練工程と、
前記加圧混練工程で加圧混練した前記竹材を、カッターで裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程と、
を有し、
前記膨潤拡散工程によって、膨潤拡散して硬組織と柔組織とを解体し、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドとし、
前記竹繊維チョップドストランドを、平均粒径が２０μｍ～１００μｍの微粉末に粉砕する粉砕工程と、
前記粉砕工程で粉砕して竹繊維表面に平均空孔径が１５μｍ～３０μｍの多数の細孔を持つ前記竹繊維チョップドストランドの前記平均粒径が２０μｍ～１００μｍの前記微粉末を、少なくとも表面が熱可塑性樹脂からなり平均繊維径が２０μｍ～３０μｍで前記竹繊維チョップドストランドの前記微粉末の前記平均粒径以下の不織布に担持させる担持工程と
を有する
ことを特徴とするアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法。 - 前記不織布が、芯材として第１樹脂を用い、前記第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で前記第１樹脂の表面を覆っている
ことを特徴とする請求項１に記載のアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法。 - 前記担持工程では、加熱によって前記竹繊維チョップドストランドの前記微粉末を前記不織布に担持させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンモニア及び酢酸吸着シートの製造方法。 - 竹繊維表面に平均空孔径が１５μｍ～３０μｍの多数の細孔を持つ平均粒径２０μｍ～１００μｍの竹繊維チョップドストランドの微粉末を、少なくとも表面が熱可塑性樹脂からなり平均繊維径が２０μｍ～３０μｍで前記竹繊維チョップドストランドの前記微粉末の前記平均粒径以下の不織布に担持させた
ことを特徴とするアンモニア及び酢酸吸着シート。 - 前記不織布が、芯材として第１樹脂を用い、前記第１樹脂よりも融点の低い第２樹脂で前記第１樹脂の表面を覆っている
ことを特徴とする請求項４に記載のアンモニア及び酢酸吸着シート。
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