WO2003097212A1 - Feuille de fibres ouvree et unite de filtre - Google Patents

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WO2003097212A1
WO2003097212A1 PCT/JP2003/006232 JP0306232W WO03097212A1 WO 2003097212 A1 WO2003097212 A1 WO 2003097212A1 JP 0306232 W JP0306232 W JP 0306232W WO 03097212 A1 WO03097212 A1 WO 03097212A1
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fibrous sheet
biodegradable
filter unit
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reinforcing member
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PCT/JP2003/006232
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Kazuhiro Ueda
Toyota Seki
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Toyo Boseki Kabushiki Kaisha
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    • Y10T428/2967Synthetic resin or polymer
    • Y10T428/2969Polyamide, polyimide or polyester

Definitions

  • the present invention provides an electret fibrous sheet which is capable of biodegradation treatment and which can remove dust in the air with a low pressure loss, which is suitable for mounting on equipment requiring energy saving and low noise.
  • the present invention relates to a molded fibrous sheet joined to a biodegradable shape reinforcing member, and an air cleaning filter unit formed by integrating a molded fibrous sheet with a biodegradable frame material.
  • a molded fibrous sheet in which a separator such as a corrugated shape is incorporated in Patent Documents 1 and 2 and a comb-shaped separating material is incorporated in Patent Document 3 has been devised.
  • separation materials used as conventional shape reinforcing members are metals such as aluminum and olefin-based, polyamide-based, synthetic rubber-based, and urethane-based resins. Since it is not decomposable, there is a problem that even if the fibrous sheet portion is decomposed, the reinforcing member is difficult to decompose.
  • Patent Document 4 proposes a method in which a hot melt resin is cross-linked and fixed to the top of a pleated shape.
  • the hot melt resin is a resin such as a copolymerized polyamide, an ethylene-vinyl acetate copolymer, or a polyolefin, and has a problem that it is not biodegradable like the above-mentioned separation material.
  • non-combustible materials such as metals such as aluminum, olefin-based, polyamide-based, synthetic rubber-based, and urethane-based resins are used as the frame material for storing the molded fibrous sheet, and these frame materials are biodegradable. Therefore, even if the molded fibrous sheet is decomposed, the frame material is difficult to decompose.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 199/1997
  • the present invention is joined to a member that reinforces the shape of the electret fibrous sheet, and both are biodegraded.
  • the biodegradable molded fibrous sheet having high dust removal performance with low pressure loss can be obtained by using a conductive material.
  • the frame material can be used continuously, and only the molded fibrous sheet can be replaced.
  • An object of the present invention is to provide a molded fibrous sheet and an air cleaning filter unit having high-performance characteristics and capable of reducing the burden on the environment. Disclosure of the invention
  • the present invention has the following configuration.
  • the present invention is a molded fibrous sheet characterized in that a shape reinforcing member made of a biodegradable material is joined to a biodegradable electret fibrous sheet.
  • a preferred embodiment of the present invention is a molded fibrous sheet, wherein the biodegradable electret fibrous sheet has a pleated shape.
  • the hot melt resin of the shape reinforcing member is
  • a molded fibrous sheet characterized by having a softening point of 90 or more and a melting point of the fibrous sheet of 10 ⁇ or more in a measurement based on JIS-K-6863.
  • a preferred embodiment of the present invention is characterized in that the resin plate of the shape reinforcing member uses polylactic acid in which the optical purity of optical isomers L-lactic acid and D-lactic acid is 70% ee or more. Formed fibrous sheet.
  • a preferred embodiment of the present invention is a molded fibrous sheet characterized in that the biodegradable electret fibrous sheet is a fibrous sheet containing aliphatic polyester as a main component.
  • the present invention provides a molded fibrous sheet characterized in that a shape reinforcing member made of a biodegradable material is joined to a biodegradable electret fibrous sheet.
  • This is an air purifying filter unit that is integrated with a flexible frame material.
  • the biodegradable electret fibrous sheet has a pleated shape, and is provided with an air purifying filter unit.
  • the shape-reinforcing member of the biodegradable electret fibrous sheet subjected to the pleating process is made of a resin plate or a hot melt resin. It is.
  • the hot-melt resin of the shape reinforcing member has a softening point of 90 t or more in a measurement based on JIS-K-6863 and a melting point of the fibrous sheet.
  • An air purifying filter unit characterized by a temperature lower than 10 ° C.
  • a preferred embodiment of the present invention is characterized in that the resin plate of the shape reinforcing member uses polylactic acid in which the optical purity of optical isomers L-lactic acid and D-lactic acid is 70% ee or more. It is a filter unit for cleaning air.
  • a preferred embodiment of the present invention is a biodegradable electret fibrous sheet.
  • a filter unit for air cleaning which is a fibrous sheet containing aliphatic polyester as a main component.
  • the frame material for storing the biodegradable electret fibrous sheet is composed of at least two or four faces, and has higher rigidity than the biodegradable electret fibrous sheet. And a resin plate or a non-woven fabric.
  • the frame material of the resin plate is a polymer obtained by mixing polylactic acid and polybutylene succinate or polybutylene succinate adipate at a weight ratio of 5: 1 to 1: 1. It is an air purifying filter unit featuring an air purifier.
  • the biodegradable electret fibrous sheet used in the present invention contains an aliphatic polyester as a main component.
  • the aliphatic polyester is preferably a thermoplastic resin mainly composed of polylactic acid and Z or polylactic acid.
  • thermoplastic resins mainly composed of polylactic acid include lactic acid and cyclic lactones such as ⁇ -caprolactone, monohydroxybutyric acid, ⁇ -droxyisobutyric acid, and hydroxycarboxylic acids such as ⁇ -hydroxyvaleric acid, and ethylene.
  • Glycols such as glycol, 1,4-butanediol and the like, and dicarboxylic acids such as co-octaic acid and sepatin acid, which are copolymerized with one or more kinds, can be used.
  • the copolymer a random copolymer and / or a block copolymer can be used. Further, it is preferable to esterify the polymer molecular terminal with a compound having a carboxylic acid group at the molecular terminal, and thereby it is possible to improve the stability during thermoforming.
  • the production method and form of the fibrous sheet are not particularly limited. However, spun-pound nonwoven fabric, spunlace nonwoven fabric, melt-blown nonwoven fabric or film-split nonwoven fabric is more preferable. Further, the cross section of the fiber may be of various shapes such as circular, triangular, rectangular, irregular, and the like.
  • the fiber diameter can be 100 m or less, preferably 0.1 to 100 / _im, particularly preferably 0.5 to 70 m. This is because it is easy to manufacture and suitable for use as an air purifying filter.
  • the basis weight of the sheet made of a fiber it can be used and l ⁇ 2 0 0 g / m 2, preferably having 5 ⁇ 1 0 0 g Zm 2, 1 0 ⁇ 5 0 g Zm 2 Are more preferred. This is because low pressure loss is possible, which is advantageous in terms of cost.
  • Examples of the method of electretizing the above fibrous sheet, for example, a nonwoven fabric include corona charging, electric field charging, hot electric field charging, and electron beam irradiation, but are not limited thereto.
  • Other charging methods may be used as long as the charge is stably held by the charge amount.
  • corona charging or electric field charging an electric field strength of 10 kVZcm or more is preferable, and an electric field strength of lSkVZcm or more is more preferable.
  • the irradiation is preferably performed at about 0.1 to 1 MRad.
  • the biodegradable sheet is made of polylactic acid, aliphatic polyester, lactone resin, starch Z polyvinyl alcohol, polyhydroxylate, polyamino acid, polyamino acid, cellulose, etc. And a biodegradable sheet.
  • an adhesive is used at the time of lamination, it is preferable to use a biodegradable adhesive. If the biodegradable sheet has a lower melting point than the electret fibrous sheet, it can be laminated by heat treatment without using an adhesive such as hot roll or hot embossing by utilizing the difference in melting point. You.
  • a biodegradable electret fibrous sheet is joined to a shape maintaining member, and the shape of the biodegradable fibrous sheet includes a veneer shape and a pleated shape.
  • a long sheet is preferred for the biodegradable electret fibrous sheet.
  • the electretized fibrous sheet is bent at an appropriate interval in the longitudinal direction and formed into a pleated shape.
  • the bending interval in the longitudinal direction is arbitrary, and can be determined according to the use, the thickness of the electret fibrous sheet, and the shape reinforcing member.
  • the shape-reinforcing member of the biodegradable electret fibrous sheet has higher rigidity than a resin plate made of a biodegradable material, a molded product of the resin plate, a hot melt resin, and a biodegradable electret fibrous sheet.
  • Biodegradable fibrous sheets and the like can be mentioned. It is effective to use aliphatic polyester as the main component of the resin plate for the shape reinforcing member, but it is also possible to use materials that have biodegradability and have the strength and workability equivalent to a resin plate. is there.
  • the aliphatic polyester is preferably polylactic acid and / or a thermoplastic resin mainly composed of polylactic acid.
  • thermoplastic resin mainly composed of polylactic acid
  • lactic acid is converted into cyclic lactones such as ⁇ -force prolacton, ⁇ -hydroxy acids such as thiohydroxybutyric acid, ⁇ -droxyisobutyric acid, and hydroxy-1-valeric acid.
  • Dalicols such as ethylene glycol, 1.4-butanediol, and dicarboxylic acids such as succinic acid and sebacic acid may be copolymerized with one or more dicarboxylic acids.
  • the copolymer a random copolymer and / or a block copolymer can be used.
  • the polymer molecule terminal is esterified with a compound having a carboxylic acid group at the molecular terminal, whereby the stability during thermoforming can be improved.
  • Polylactic acid is a dehydrated polycondensate of lactic acid.
  • High molecular weight polylactic acid can be easily obtained via lactide, which is a cyclic dimer of lactic acid.
  • Lactic acid includes the optical isomers L-lactic acid and D-lactic acid. It is known that polylactic acid has different optical purity and different crystallinity depending on the ratio of L-form and D-form present in its molecular structure. Regarding the mechanical properties, the elastic modulus and elongation do not depend on the optical purity, but the strength tends to decrease as the optical purity decreases. The biodegradability also increases as the optical purity decreases.
  • the thickness of the resin plate of the shape reinforcing member is related to the biodegradable rigidity, it is at least 0.1 mm, more preferably at least 0.2 mm. If it is less than 0.1 mm, the strength is insufficient and the shape reinforcement may be insufficient.
  • the shape of the resin plate of the shape reinforcing member may be a wave shape, a comb shape, a linear shape, or the like.
  • a corrugated separator is inserted between the pleats ( Figure 1), and a comb-shaped stabilizer is inserted between the pleats. (Fig. 2) and a method of bonding a linear molded liner to the top of the pleat.
  • the biodegradable electret fibrous sheet is in the shape of a veneer, it is attached to four or two surrounding surfaces, the size of the veneer, and the strength of the biodegradable electret fibrous sheet. , Can be pasted inside other than the surrounding area.
  • the resin plate is preferably stuck to the biodegradable electret fibrous sheet with a biodegradable adhesive.
  • the biodegradable hot melt resin of the shape reinforcing member is, for example, aliphatic dicarboxylic acid, or an acid anhydride thereof, or an aliphatic dicarboxylic acid having an alkyl group or an alkenyl group in a side chain thereof, or an acid thereof. It is a composition containing an aliphatic polyester formed by a polycondensation reaction between an anhydride or a diester thereof and an aliphatic glycol in the presence of a catalyst.
  • the resin itself has biodegradability and excellent adhesive properties.
  • Methods for adjusting the softening point, viscosity, etc. of the hot melt resin include, for example, methods of controlling the molecular weight, selecting the type of wax to be used, and adjusting the mixing amount.
  • Hot melt resins are generally heated at a temperature 20 or more above their softening point. It is melted and discharged from a nozzle or the like during application. At this time, the temperature of the melted hot melt resin drops by about 10 to 30 ° C. due to the adiabatic expansion effect of the discharge and the cooling effect until the application to the fiber sheet.
  • the softening point of the hot melt resin is determined by using a hot melt resin at a temperature lower than the melting point of the biodegradable electret fibrous sheet by 10 ° C or more, when the hot melt resin is applied to the fiber sheet.
  • the temperature of the melt resin can be lower than the melting point of the fiber sheet, thereby preventing the filter medium from melting due to the application of the hot melt resin.
  • the amount of the hot melt resin is 1 to 10 gZm per one member for reinforcing the shape formed by applying the hot melt resin. If it is less than 1 g Z m, the role of the reinforcing member will be insufficient. On the other hand, when lOgZm is exceeded, the surface of the hot melt resin discharged from the nozzle is cooled by contact with air. However, the inside that does not come into contact with air has a small temperature drop and maintains a temperature higher than the melting point of the fiber sheet. For this reason, there is a possibility that the fibrous sheet may be melted when the hot melt resin is applied. Further, from such a condition of the amount of resin, it is desirable that the width of the resin applied in a linear shape is 0.5 mm or more and 5 mm or less.
  • the softening point of the hot melt resin is less than 90, application can be performed without melting the biodegradable electret fibrous sheet, but the obtained molded fibrous sheet has poor heat resistance. Therefore, it is not preferable.
  • the melt viscosity of the hot melt resin at 150 ° C. is preferably not less than 2000 centimeters to not more than 2000 centimeters, more preferably not less than 300 centimeters and not more than 150 centimeters. It is not more than 0 centimeters. If the melt viscosity is less than 2000 cmvoise, the applied hot melt resin spreads in a planar shape, and a separating material having a sufficient height cannot be obtained. Furthermore, the hot melt resin penetrates between the fibers of the fiber sheet and solidifies by cooling due to the capillary phenomenon, so that the air permeability of that part is lost and the pressure loss increases.
  • the method of applying the hot-melt resin to the biodegradable electret fibrous sheet is to cross-link the tops of the pleats with the hot-melt resin (Fig. 3), and to apply a fixed interval to the biodegradable electret fibrous sheet.
  • a method of applying a hot melt resin in the form of a bit see FIG. 4).
  • the ply height is 10 Omm or less, preferably 6 Omm or less.
  • the interval between the pleats is 2 to 20 mm, preferably 5 to: L0 mm. If the pleated interval is less than 2 mm, the biodegradable fibrous sheets are likely to adhere to each other. If it is larger than 20 mm, the crosslinks between the apexes will be fixed, and while the hot melt resin solidifies, it will hang down due to its own weight and will adhere not only to the pleated apex, but also to the pleated slope, and this part will be bonded. Heating may cause a decrease in electretizing properties and clogging of biodegradable electret fibrous sheets.
  • the interval between the beat-like hot melt resins is preferably from 10 to 100 mm; ⁇ 5 Omm is more preferred.
  • the thickness is less than 10 mm, the contact between the fibrous sheets can be reliably prevented by the bite-like hot-melt resin, but the area of the hot-melt resin applied to the fibrous sheet increases and the air permeability increases. As a result, the pressure loss as an air cleaning filter rises remarkably.
  • the adjacent fibrous sheets come into contact with each other due to the pressure difference when the fluid passes through the fibrous sheets during use, and the pressure loss increases. More preferably, hot melt resin is not applied to a region that becomes a valley when the fibrous sheet is folded.
  • the biodegradable fibrous sheet having higher rigidity than the biodegradable electret fibrous sheet is a polylactic acid-based, aliphatic polyester-based, lactone resin, starch / polyvinyl alcohol, or polyhydroxy resin. , Polyamino acid, cellulose And a biodegradable sheet having gas permeability such as a nonwoven fabric and a net.
  • the stiffness of the biodegradable fibrous sheet is preferably 100 mm or more in a measurement based on JISL1096 “General woven fabric test method” stiffness A method. If it is less than 100 mm, the formed fibrous sheet may be deformed due to insufficient rigidity at high wind pressure.
  • biodegradable adhesive When laminating a biodegradable fibrous sheet on a biodegradable electret fibrous sheet, if an adhesive is used, it is preferable to use a biodegradable adhesive. If the biodegradable sheet with electret fiber has a lower melting point, laminate it by a heat treatment that does not use an adhesive such as a hot roll or hot emboss, utilizing the difference in melting points. Is also possible.
  • biodegradable frame material for accommodating the formed fibrous sheet examples include a resin plate and a nonwoven fabric made of a material having higher rigidity than the formed fibrous sheet.
  • the resin plate of the frame material contains aliphatic polyester as a main component, but a material having biodegradability and having strength and workability equivalent to the resin plate can also be used.
  • the aliphatic polyester is preferably a polylactic acid and / or a thermoplastic resin mainly composed of polylactic acid.
  • the thermoplastic resin mainly composed of polylactic acid lactic acid can be converted into cyclic lactones such as ⁇ -caprolactone, ⁇ -hydroxybutyric acid, ⁇ -droxyisobutyric acid, ⁇ -hydroxy acids such as hydroxyvaleric acid, and ethylene.
  • Glycols such as glycol and 1.4-butanediol, and dicarboxylic acids such as succinic acid and sebacic acid may be copolymerized with one or more kinds.
  • the copolymer a random copolymer and / or a block copolymer can be used.
  • Polylactic acid is a dehydrated polycondensate of lactic acid. High molecular weight polylactic acid can be easily obtained via lactide, which is a cyclic dimer of lactic acid.
  • Lactic acid includes the optical isomers L-lactic acid and D-lactic acid. It is known that polylactic acid has different optical purity and different crystallinity depending on the ratio of L-form and D-form present in its molecular structure. Regarding mechanical properties, elastic modulus and elongation are optically pure. Although there is no degree dependence, the intensity tends to decrease as the optical purity decreases. The biodegradability also increases as the optical purity decreases. As a result of diligent studies, when polylactic acid with an optical isomer of L-lactic acid and D-lactic acid of 70% ee or more is used, it is equivalent to a member using conventional aluminum, wood, or ABS resin. The above strength was shown.
  • polylactic acid Since polylactic acid has low impact resistance and heat resistance, there may be restrictions on the use environment and applications when commercializing various molded products.
  • As a method for improving the impact resistance of polylactic acid it has been proposed to blend polyester elastomer, natural rubber, and styrene-butene copolymer, but from the viewpoint of biodegradability, biodegradability is considered.
  • Polybutylene succinate and polybutylene succinate which are plastics and are aliphatic polyesters composed of diols and dicarboxylic acids, are opaque but have relatively low elastic modulus and excellent impact resistance. Although the blend of these and polylactic acid loses transparency, it is possible to improve the impact resistance while utilizing the high elasticity of polylactic acid.
  • a polymer obtained by mixing polylactic acid and polybutylene succinate or polybutylene succinate adipate at a weight ratio of 5: 1 to 1: 1 was used as a frame material for storing the filter material and a member for reinforcing the filter material. When used, it exhibited strength equal to or higher than that of members using conventional aluminum, ABS resin, and wood. More preferably, a polymer obtained by mixing polylactic acid with polybutylene succinate or ribbutylene succinate adipate in a weight ratio of 4: 1 to 2: 1 is used as a frame material for accommodating the filter material and a member for reinforcing the filter material. Is to use.
  • the weight ratio of polylactic acid is greater than 80% or less than 66%, its strength is lower than that of conventional aluminum, wood, and ABS resin frame materials, and biodegradable electric Originally to maintain the tret fibrous sheet shape, It cannot fulfill the function of the frame material.
  • the thickness of the resin plate of the frame material is related to the biodegradable rigidity, it is 0.5 mm or more, more preferably 1 mm or more. If it is less than 0.5 mm, the strength is insufficient and the shape retention by the frame material may be insufficient.
  • the resin plate of the frame material has a straight or U-shape and needs to be attached to at least two or four sides of the formed fibrous sheet. If the rigidity of the molded fibrous sheet is high, there is no problem in handling and the strength of the filter unit if two frames are attached, but usually the frame is installed on four sides. In order to stick the resin plate to the molded fibrous sheet, it is preferable to stick it with a biodegradable adhesive.
  • Non-woven fabric of the frame material is made of polylactic acid, aliphatic polyester, lactone resin, starch / polyvinyl alcohol, polyhydroxy alcohol, polyamino acid, cellulose, etc. Sheet. Materials with strength and workability equivalent to resin plates can also be used.
  • the rigidity of the fibrous nonwoven fabric may be low, and the rigidity can be increased by applying a biodegradable resin to the fibrous nonwoven fabric and drying.
  • the softness of the nonwoven fabric that can be used for the frame material is preferably 200 mm or more in a measurement based on the JIS A1966 “General woven fabric test method” softness A method. If it is less than 200 mm, the formed fibrous sheet may be deformed due to insufficient rigidity at high wind pressure.
  • the shape reinforcing member and the frame material are described above, respectively.
  • a method of simultaneously forming the shape reinforcing member and the frame material there is an integral molding by injection molding.
  • a biodegradable electret fiber sheet in the shape of a veneer or a pliable shape is mounted on a mold, the molten resin is poured into a gap between the molds, and cooled and solidified to form a biodegradable electret 1,
  • the fibrous sheet and the frame material can be integrated. In this case, no adhesive is needed to join the two.
  • the shape reinforcing member can be formed simultaneously with the production of the frame material. It is possible to manufacture only the shape reinforcing member.
  • the test method of the filter used in this example is shown below.
  • JISB 9 9 0 8 "Air Filter Unit ventilation", 8.1.2 based on the "pressure drop test” binomial, passes through the air 5 6 m 3 / min The pressure loss at this time was determined.
  • a molded fibrous sheet and an air cleaning filter unit were manufactured to 100 mmX100 mmX60 mm, and placed in a composter (garbage disposal machine, “MAMJ” manufactured by Mitsui Home Co., Ltd.). After a day, the morphology (degree of decomposition) of the sample was visually observed and evaluated according to the following criteria.
  • FIG. 1 A method of inserting corrugated separators between pleats.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a method for applying a hot melt resin in a bite form.
  • the electret fibrous sheet was pleated at a pre-width of 60 mm. Between each of the pleats, as a shape-reinforcing member, a 0.2 mm thick, corrugated separator made of polylactic acid with an optical purity of the optical isomers L-lactic acid and D-lactic acid of 70% ee A molded fibrous sheet to which evening was attached was produced.
  • the Filu unit frame is a 2 mm thick resin frame made of polylactic acid with an optical purity of 70% ee of the optical isomers of L-lactic acid and D-lactic acid. Was bonded with an aliphatic dicarboxylic acid to produce an air cleaning filter unit.
  • the electret fibrous sheet of Example 1 was pleated with a pre-width of 60 mm, and between the pleats, an optical isomer L —Lactic acid and D—Lactic acid with a purity of 70% ee Polylactic acid with a thickness of 2%, formed into a comb-shaped stabilizer with 10 pcs attached to each upstream and downstream in the air flow direction A fibrous sheet was produced. Thereafter, an air purifying filter unit was manufactured using the filter unit frame of Example 1.
  • the electret fibrous sheet of Example 1 was pre-processed with a pleated width of 60 mm, and was used as a member for reinforcing the shape, with a hot spot of aliphatic dicarboxylic acid having a softening point of 144 and a melt viscosity of 580 CP.
  • a molded fibrous sheet was prepared by applying the melted resin in a beat shape at an interval of 25.4 mm and an application amount of 1.5 g / m. Thereafter, an air purifying filter unit was produced using the filter unit frame of Example 1.
  • the electret fibrous sheet of Example 1 was pleated with a pre-width of 60 mm, and as a shape reinforcing member, a hot spot of an aliphatic dicarboxylic acid having a softening point of 144 ⁇ and a melt viscosity of 580 CP was obtained.
  • Formed fibrous sheets having 10 pleats cross-linked at the upstream and downstream sides in the direction of air flow at a coating amount of 7 g / m of the melt resin were prepared. Thereafter, a filter unit for air cleaning was manufactured using the filter unit frame of Example 1.
  • the shape reinforcing member the fiber diameter 3 0 ⁇ m, basis weight 6 0 gZm 2, thickness 0. 4 mm, polylactic acid manufactured by spunbond nonwoven fabric embossed melting point 1 7 0 ° C, the aliphatic dicarboxylic acid 20 g / m 2 was impregnated and dried and solidified.
  • the rigidity of the shape reinforcing member was 15 O mm.
  • a molded electret fibrous sheet was obtained by laminating the shape reinforcing member and the electret fibrous sheet of Example 1 by embossing. The electret fibrous sheet was pleated with a pleat width of 6 Omm to produce a molded fibrous sheet. Thereafter, an air cleaning filter unit was manufactured using the filter unit frame of Example 1.
  • the molded fibrous sheet of Example 5 was pleated with a pleat width of 60 mm, and was attached to an injection molding die. Then, the optical isomers of L-lactic acid and D-lactic acid are melted into polylactic acid with an optical purity of 70% ee.
  • the thickness of the frame is 2 mm
  • the thickness of the shape reinforcing member is 2 mm
  • a gap is provided so that 10 combs are formed on the upstream and downstream sides of the filter, and the molten resin is poured into the gap, cooled and solidified, and a filter unit for air cleaning is formed by integral molding.
  • the molded fibrous sheet was produced by injection molding a resin only on the shape reinforcing member.
  • the resulting fiber diameter 2 5 xm, basis weight 4 0 g / m 2, thickness 0. 3 5 mm, a polypropylene spunbond nonwoven with embossed melting point 1 6 5 electronics column preparative reduction, the electronics tread bets fiber sheet was.
  • the electret fibrous sheet was pleated with a pleat width of 60 mm.
  • a hot melt resin of ethylene vinyl acetate copolymer having a softening point of 107 X: and a melt viscosity of 3400 CP was formed at intervals of 25.4 mm to produce a molded fibrous sheet having an application amount of 1.5 gZm.
  • the filter unit frame was a 2 mm thick resin frame made of ABS resin, and the four sides of the molded fibrous sheet were bonded with polyethylene to produce a filter unit for air cleaning.
  • Example 1 Except that the thickness of the shape reinforcing member of Example 1 was 0.05 mm, the same molded fibrous sheet and air cleaning filter unit as in Example 1 were produced.
  • Example 2 The same molded fibrous sheet and air cleaning filter unit as in Example 2 were produced, except that the thickness of the shape reinforcing member of Example 2 was 0.05 mm.
  • Example 4 The same molded fibrous sheet and air cleaning filter unit as in Example 3 were produced except that the hot melt resin interval of the shape reinforcing member of Example 3 was 110 mm and the coating amount was 12 g / m. did.
  • Example 4 The same molded fibrous sheet and air cleaning filter unit as in Example 4 were produced except that the amount of hot melt resin applied to the shape reinforcing member of Example 4 was 12 gZm.
  • a shape reinforcing member As a shape reinforcing member, a polylactic acid spun pound nonwoven fabric embossed with a fiber diameter of 30 im, a basis weight of 20 g / m 2 , a thickness of 0.15 mm, and a melting point of 170 X: An aromatic dicarboxylic acid was impregnated with 2 g / m 2 and dried and solidified. The rigidity of the shape reinforcing member was 70 mm. A molded electret fibrous sheet was obtained by laminating the shape reinforcing member and the electret fibrous sheet of Example 1 by embossing. The electret fibrous sheet was pleated with a pleat width of 60 mm.
  • non-woven frame material As a non-woven frame material, a polylactic acid spun pound non-woven fabric embossed with a fiber diameter of 30 ⁇ ⁇ , a basis weight of 60 g / m 2 , a thickness of 0.4 mm, and a melting point of 170 ° C was used.
  • the aliphatic dicarboxylic acid was impregnated with 20 gZm 2 and dried and solidified. The stiffness of this shape reinforcing member was 150 mm.
  • Four sides of the molded fibrous sheet of Example 1 were bonded to a nonwoven frame material with an aliphatic dicarboxylic acid to prepare an air purifying filter unit.
  • Example 7 The same molded fiber sheet and air-cleaning filter unit as in Example 7 were produced, except that the resin used in the injection molding of Example 7 was an ABS resin.
  • Example 2 The filter unit frame was formed from ABS resin on the molded fibrous sheet. Using a 2 mm thick resin frame, the four surfaces of the molded fibrous sheet were bonded with polyethylene to produce an air cleaning filter unit. For the above-mentioned filter, the collection efficiency, pressure loss, and wind resistance were measured by the appearance and the method described above. Tables 1 and 2 show the results.
  • the nonwoven fabric sheet does not simply increase the biodegradability, but also a high performance (low pressure loss, high dust removal performance) and a high performance in a form that the user actually uses in the air cleaning application. It is possible to provide a molded fiber-like sheet or an air cleaning filter unit that has decomposability and low reduction in environmental load.

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Description

明細書 成形繊維状シート、 及びフィルターユニッ ト 技術分野
本発明は、 生分解処理が可能で、 更に省エネルギーや低騒音が要求される 機器に搭載するのに好適な、 低い圧力損失で空気中の粉塵が除去できるエレ ク トレツ ト繊維状シ一トを、 生分解性の形状補強用部材と接合してなる成形 繊維状シ一ト、 および成形繊維状シートを生分解性の枠材と一体化してなる 空気清浄用フィルターュニッ トに関するものである。 景技術
従来、 繊維状シ一卜の形状を補強する部材として、 特許文献 1、 特許文献 2に波型等のセパレータゃ特許文献 3に櫛状の分離材を揷入した成形繊維状 シートが考案されている。 但し、 従来の形状補強用部材として使用される分 離材が、 アルミニウム等の金属およびォレフィ ン系、 ポリアミ ド系、 合成ゴ ム系、 ウレタン系樹脂が使用されており、 これらの補強部材は生分解性でな いため、 たとえ繊維状シート部分が分解したとしても、 補強部材が分解しに くいという問題があった。 更に、 特許文献 4では、 ホッ トメルト樹脂をプリ ーッ形状の頂点に架橋固定した方法が考案されている。 但し、 ホッ トメルト 樹脂が共重合ポリアミ ド、 エチレン酢酸ビニル共重合体、 ポリオレフイ ン等 の樹脂であり、 前記の分離材と同様に生分解性でないという問題を有してい た。
一方、 成形繊維状シートを収納する枠材として、 アルミニウム等の金属な どの不燃物、 ォレフィ ン系、 ポリアミ ド系、 合成ゴム系、 ウレタン系樹脂が 使用されており、 これらの枠材は生分解性でないため、 たとえ成形繊維状シ 一ト 分解したとしても、 枠材が分解しにくいという問題があった。
[特許文献 1 ] .
特開平 4 一 2 9 0 9 9 7号公報 [特許文献 2 ]
特開 2 0 0 2— 3 3 6 6 2 9号公報
[特許文献 3 ]
特開平 9一 1 7 3 7 4 8号公報
[特許文献 4]
特開昭 6 4— 6 3 0 1 2号公報
[発明が解決しょうとする課題]
本発明は、 以上のような現状を考慮して、 枠材と成形繊維状シートが一体 となっていない場合は、 エレク トレッ ト繊維状シートの形状を補強する部材 と接合し、 両者が生分解性材料からなることにより、 低い圧力損失で粉塵除 去性能が高い生分解性成形繊維状シートが得られる。 この場合、 枠材は継続 使用し、 成形繊維状シ一トのみを交換することが可能になる。
一方、 枠材と成形繊維状シートが一体の場合は、 成形繊維状シートと枠材 の両者が生分解性材料からなることにより、 低い圧力損失で粉塵除去性能が 高い生分解性空気清浄フィル夕一ュニッ トが得られる。高性能な特性を有し、 環境への負荷を低減することが可能な成形繊維状シートおよび空気清浄用フ ィルターュニッ トを提供するものである。 発明の開示
即ち本発明は、 下記の構成からなる。
本発明は、 生分解性エレク トレッ ト繊維状シートに、 生分解性材料からな る形状補強用部材が接合されていることを特徴とする成形繊維状シ一トであ る。
また本発明の好ましい実施態様は、 生分解性エレク トレッ ト繊維状シート が、 プリーツ形状であることを特徴とする成形繊維状シートである。
また本発明の好ましい実施態様は、 生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一ト の形状補強用部材が、 樹脂板、 ホッ トメルト樹脂、 又は生分解性エレク トレ ッ ト繊維状シ一トより剛性の高い繊維状シ一トからなることを特徴とする成 形繊維状シ一トである。
また本発明の好ましい実施態様は、形状補強用部材のホッ トメルト樹脂が、
J I S - K - 6 8 6 3に基づく測定において、 軟化点が 9 0で以上であり、 且つ、 繊維状シ一卜の融点より 1 0 ^以上低いことを特徴とする成形繊維状 シートである。
また本発明の好ましい実施態様は、 形状補強用部材の樹脂板が、 光学異性 体である L 一乳酸と D—乳酸の光学純度が 7 0 % e e以上であるポリ乳酸を 使用したことを特徴とする成形繊維状シートである。
また本発明の好ましい実施態様は、 生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一ト が、 脂肪族ポリエステルを主成分とする繊維状シートであることを特徴とす る成形繊維状シートである。
また本発明は、 生分解性エレク トレッ ト繊維状シートに、 生分解性材料か らなる形状補強用部材が接合されていることを特徴とする成形繊維状シート が、 該シートを収納する生分解性の枠材と一体化されていることを特徴とす る空気清浄用フィル夕一ユニッ トである。
また本発明の好ましい実施態様は、 生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一ト が、 プリーツ形状であることを特徴とする空気清浄用フィルタ一ュニッ 卜で める。
また本発明の好ましい実施態様は、 プリーッ加工された生分解性エレク ト レッ ト繊維状シートの形状補強用部材が、 樹脂板もく しはホッ トメルト樹脂 からなることを特徴とする空気清浄用フィルターュニッ トである。
また本発明の好ましい実施態様は、形状補強用部材のホッ トメルト樹脂が、 J I S— K — 6 8 6 3に基づく測定において、 軟化点が 9 0 t以上であり、 且つ、 繊維状シートの融点より 1 0 °c以上低いことを特徴とする空気清浄用 フィルタ一ユニッ トである。
また本発明の好ましい実施態様は、 形状補強用部材の樹脂板が、 光学異性 体である L 一乳酸と D —乳酸の光学純度が 7 0 % e e以上であるポリ乳酸を 使用したことを特徴とする空気清浄用フィルターュニッ トである。
また本発明の好ましい実施態様は、 生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一ト が、 脂肪族ポリエステルを主成分とする繊維状シートである特徴とする空気 清浄用フィル夕一ユニッ トである。
また本発明の好ましい実施態様は、 生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一ト を収納する枠材が、 少なく とも 2面もしくは 4面からなり、 生分解性エレク トレッ ト繊維状シートより剛性が高く、 且つ樹脂板又は不織布であることを 特徴とする空気清浄用フィル夕一ュニッ トである。
また本発明の好ましい実施態様は、 樹脂板の枠材が、 光学異性体である L —乳酸と D —乳酸の光学純度が 7 0 % e e以上であるボリ乳酸を使用したこ とを特徴とする空気清浄用フィルタ一ュニッ トである。
また本発明の好ましい実施態様は、 樹脂板の枠材が、 ポリ乳酸とポリプチ レンサクシネート又はポリプチレンサクシネートアジペートを重量比で 5 : 1〜 1 : 1で混合したポリマ一を使用することを特徴する空気清浄用フィル 夕一ュニッ トである。 [発明の実施の形態]
本発明に使用する生分解性エレク トレッ ト繊維状シートは、 脂肪族ポリェ ステルを主成分とすることが必要である。 脂肪族ポリエステルとしては、 ポ リ乳酸および Zまたはポリ乳酸を主体とする熱可塑性樹脂であることが好ま しい。 ポリ乳酸を主体とする熱可塑性樹脂としては、 乳酸に ε —力プロラク トンなどの環状ラク トン類、 ひ 一ヒ ドロキシ酪酸、 α — ドロキシイソ酪酸、 α —ヒドロキシ吉草酸などのひ 一ォキシ酸類、 エチレングリコ一ル、 1 , 4 一ブタンジオールなどのグリコール類、 コ八ク酸、 セパチン酸などのジカル ボン酸類が 1種あるいは 2種以上共重合されたものを用いることができる。 共重合体には、 ランダム共重合体および/またはブロック共重合体を用いる ことができる。 また、 分子末端に力ルポキシル基をもつ化合物でポリマー分 子末端をエステル化処理する事が好ましく、 このことにより熱成形時の安定 性を改善することが可能である。
繊維状シートの製造方法や形態は特に限定されないが、 繊維は短繊維と長 繊維のいずれでもよく、 その集合形態として織物、 編み物、 不織布など種々 のものを使用できるが、 スパンポンド不織布、 スパンレース不織布、 メルト ブローン不織布またはフィルムスプリッ ト不織布であることがより好ましい。 更に、 繊維の断面も円形、 三角形、 矩形、 異形など種々の形状のものを使用 できる。 繊維径は、 1 0 0 m以下のものを使用でき、 好ましくは 0. 1〜 1 0 0 /_im、 特に 0. 5〜 7 0 mのものが好ましい。 製造容易で、 かつ空 気清浄フィルタとしての使用に適するからである。 又、 繊維からなるシート 状物の目付けとしては、 l〜 2 0 0 g//m2のものを使用でき、 5〜 1 0 0 g Zm2のものが好ましく、 1 0〜 5 0 g Zm2のものが一層好ましい。 低圧 損化が可能となり、 コスト的に有利だからである。
上記繊維状シート、 例えば不織布にエレク トレッ ト化する方法としては、 コロナ荷電、 電界荷電、 熱間電界荷電、 電子線照射などを挙げることができ るが、 これらに限定されるものではなく、 高帯電量で電荷が安定的に保持さ れるのであれば他の荷電方法を用いてもよい。 コロナ荷電、 電界荷電で行う 場合は、 1 0 k VZ c m以上で電界強度が好ましく、 l S k VZ c m以上の 電界強度が一層好ましい。 電子線照射の場合は、 0. l〜 l M r a d程度で 照射することが好ましい。
生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一トの剛性向上として、 生分解性シート を積層する方法がある。 生分解性シートは、 ポリ乳酸系、 脂肪族ポリエステ ル系、 ラク トン樹脂、 澱粉 Zポリ ビニルアルコール、 ポリ ヒ ドロキシアル力 ノエート、 ポリアミノ酸、 セルロース等からなる繊維状シート、 ネッ ト等の 通気性を有する生分解性シートが挙げられる。 積層時に接着剤を使用する場 合は、 生分解性の接着剤を使用することが好ましい。 エレク トレッ ト繊維状 シートより生分解性シー卜の方が低融点である場合、 融点差を利用して熱口 ール、 熱エンボス等の接着剤を使用しない熱処理で積層することも可能であ る。
成形繊維状シ一トは、 生分解性エレク トレツ ト繊維状シートを形状保持用 部材と接合しており、 生分解性繊維状シー トの形状は、 単板形状、 プリーツ 形状が挙げられる。
生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一トには、 長尺シート状のものが好まし く用いられる。 エレク トレッ ト化繊維状シートは、 その長手方向において適 当な間隔をおいて、 折り曲げられ、 プリーツ形状に成形される。 長尺方向に おいて折り曲げられる間隔は任意であり、 その用途、 エレク トレッ ト繊維状 シー卜の厚み、 形状補強用部材に応じて決めることができる。
生分解性エレク トレッ ト繊維状シートの形状補強用部材は、 生分解性材料 からなる樹脂板、 樹脂板の成形品、 ホッ トメルト樹脂、 生分解性エレク トレ ッ ト繊維状シー卜より剛性が高い生分解性繊維状シー卜等が挙げられる。 形状補強用部材の樹脂板は、 脂肪族ポリエステルを主成分とすることが効 果的であるが、 生分解性を有し、 樹脂板に相当する強度、 加工性を有する材 料でも使用可能である。 脂肪族ポリエステルとしては、 ポリ乳酸および/又 は、 ポリ乳酸を主体とする熱可塑性樹脂であることが好ましい。 ポリ乳酸を 主体とする熱可塑性樹脂としては、 乳酸を ε -力プロラク トンなどの環状ラク トン類、 ひーヒ ドロキシ酪酸、 α — ドロキシイソ酪酸、 ひ 一ヒ ドロキシ吉草 酸などの α —ォキシ酸類、 エチレングリコール、 1 . 4—ブタンジオールな どのダリコール類、 コハク酸、 セバチン酸などのジカルボン酸類が 1 種ある いは 2 種以上共重合されたものを用いることができる。 共重合体には、 ラン ダム共重合体および、 又は、 ブロック共重合体を用いることができる。 又、 分子末端に力ルポキシル基をもつ化合物でポリマー分子末端をエステル化処 理することが好ましく、 このことにより熱成形時の安定性を改善することが 可能である。
ポリ乳酸は乳酸の脱水重縮合体である。 乳酸の環状二量体であるラクチド を経由すると、 容易に高分子量のポリ乳酸が得られる。 乳酸には、 光学異性 体である L 一乳酸および D—乳酸が存在する。 ポリ乳酸は、 その分子構造の 中に存在する L体おょぴ D体の比率により光学純度が異なり、 その結晶性も 異なることが知られている。 機械的特性については、 弾性率や伸度は光学純 度依存性がないが、 強度は光学純度が低くなるに従い、 低くなる傾向にある。 又、 生分解性についても光学純度が低下するに従い速くなる。 鋭意検討した 結果、 光学異性体である L—乳酸と D —乳酸の光学純度が 7 0 % e e以上で あるポリ乳酸を使用したとき、 従来のアルミニウム、 木材、 A B S樹脂を使 用した部材と同等以上の強度を示した。 光学異性体である L一乳酸と D—乳 酸の光学純度が 8 0 % e e以上であるポリ乳酸使用することがより好ましい。 光学純度が 7 0 % e e以下であるならば、 その強度は、 従来のアルミニウム、 木材、 A B S樹脂より も強度が小さくなり、 濾材形状を維持させるという本 来、 枠材、 部材が持つ機能を果たすことができない。 (% e e : % e n a n t i o m e r i c e x c e s s )
形状補強用部材の樹脂板の厚みは、 生分解性の剛性にも関係するが、 0 . l m m以上、 より好ましくは 0 . 2 m m以上である。 0 . 1 m m未満の場合 は強度不足で、 形状補強が不充分の恐れがある。
形状補強用部材の樹脂板の形状は、 波形状、 櫛状、 直線状等が挙げられる。 生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一トがプ 'リーッ形状の場合、 波形に成形し たセパレー夕をプリーツ間に挿入する方法 (図 1 )、 櫛状に成形したスタビラ ィザ一をプリーツ間に挿入する方法 (図 2 )、 直線状の成形したライナ一をプ リーツ頂点に接着する方法等が挙げられる。 一方、 生分解性エレク トレッ ト 繊維状シートが単板形状の場合、 周囲 4面もしくは 2面に貼り付ける方法、 単板形状の大きさ、 生分解性エレク トレツ ト繊維状シートの強度に応じて、 周囲以外の内部にも貼り付けることができる。 生分解性エレク トレッ ト繊維 状シ一トの形状に関わらず、 樹脂板を生分解性エレク トレツ ト繊維状シート に貼り付けるには、 生分解性接着剤で貼り付けることが好ましい。
形状補強用部材の生分解性ホッ トメルト樹脂は、 たとえば、 脂肪族ジカル ボン酸、 或いはその酸無水物、 またはそのジエステルと側鎖にアルキル基、 またはアルケニル基を有する脂肪族ジカルボン酸、 あるいはその酸無水物、 またはそのジエステルと脂肪族グリコールとを触媒の存在下で重縮合反応さ せて生成してなる脂肪族ポリエステルを含む組成物である。 この樹脂自体に 生分解性を有し、 かつ接着性に優れるという特性を有するものである。
ホッ トメルト樹脂の軟化点、 粘度等を調整する方法として、 たとえば、 分 子量のコントロール、 ならびに使用するワックスの種類選定および混入量の 調節等の方法がある。
ホッ トメルト樹脂は、 一般にその軟化点よりも 2 0で以上高い温度で加熱 溶融され、 塗布時にノズル等より吐出される。 このとき、 吐出による断熱膨 脹効果および繊維シ一卜への塗布に至るまでの冷却効果により、 溶融された ホッ トメルト樹脂の温度は、 塗布にあたって約 1 0〜 3 0 °C低下する。
そこで、 ホッ トメルト樹脂の軟化点は、 生分解性エレク トレッ ト繊維状シ —トの融点より 1 0 °C以上低い温度のホッ トメルト樹脂を用いれば、 繊維シ ―トに塗布された際のホッ トメルト樹脂の温度を繊維シ一トの融点より低く することができ、 これによりホッ トメルト樹脂の塗布による濾材の溶融を防 止することができる。
ホッ トメルト樹脂の塗布により形成される形状補強用部材 1本当りホッ ト メルト樹脂の量が 1 〜 1 0 g Z mが好ましい。 1 g Z m未満の場合、 補強用 部材の役目が不充分となる。 一方、 l O g Z mを越えると、 ノズルより吐出 されたホッ トメルト樹脂の表面部は、 空気との接触により冷却される。 しか し、 空気と接触することのない内部は温度低下が少なく、 繊維シートの融点 より高い温度を維持するようになる。 このため、 ホッ トメルト樹脂の塗布時 に、 繊維状シートが溶融する恐れが生じる。 また、 このような樹脂量の条件 から、 線状に塗布する樹脂の幅は、 0 . 5 m m以上 5 m m以下とすることが 望ましい。
また、 ホッ トメルト樹脂の軟化点が 9 0 未満である場合、 生分解性エレ ク トレッ ト繊維状シートを溶融することなく塗布を行うことができるものの、 得られる成形繊維状シートが耐熱性に劣るため好ましくない。
本発明において、 1 5 0 °Cでのホッ トメルト樹脂の溶融粘度は、 2 0 0 0 センチボイズ以上 2 0 0 0 0センチボイズ以下であることが好ましく、 より 好ましくは 3 0 0 0センチボイズ以上 1 5 0 0 0センチボイズ以下である。 溶融粘度が 2 0 0 0センチボイズ未満である場合、 塗布されたホッ トメルト 樹脂は平面状に広がり十分な高さの分離材が得られない。 さらに、 毛細管現 象によりホッ トメルト樹脂が繊維シ一トの繊維間に浸透して冷却固化するた め、 その部分の通気性が失われ圧力損失が高くなる。 溶融粘度が 2 0 0 0 0 センチボイズを越える場合には、 十分な高さの分離材を得ることができ、 圧 力損失も小さくすることができるものの、 ホッ トメルト樹脂からなる分離材 と繊維シ一トとの接触面積が小さくなり、 繊維状シ一トから分離材が剥離す るという問題が生じる。
ホッ トメルト樹脂の生分解性エレク トレツ ト繊維状シートに塗布する方法 は、 プリーツ頂点部間をホッ トメルト樹脂で架橋する方法 (図 3 )、 生分解性 エレク トレツ ト繊維状シ一トに一定間隔でホッ トメルト樹脂をビ一ト状に塗 布する方法 (-図 4 ) 等が挙げられる。
プリーッ頂点部間をホッ トメルト樹脂で架橋する方法について、 プリーッ 高さは 1 0 O m m以下、 好ましくは 6 O m m以下である。 また、 プリーツの 間隔は 2〜 2 0 m m、 好ましくは 5〜: L 0 m mである。 プリーツ間隔が 2 m m未満の場合、 生分解性繊維状シートが相互に密着し易くなる。 また、 2 0 m mより大きくなると、 頂点部間に架橋固定するに当たって、 ホッ トメルト 樹脂が固化する間に、 自重により、 垂れ下がり、 プリーツ頂点部のみならず、 プリーツ斜面部にも接着し、 この部分を加熱することになり、 エレク トレツ ト化特性の低下、 生分解性エレク トレツ ト繊維状シー卜の目詰まりを発生す る恐れがある。
生分解性エレク トレツ ト繊維状シートに一定間隔でホッ トメルト樹脂をビ ート状に塗布する方法について、 ビート状ホッ トメルト樹脂同士の間隔が、 1 0〜; L 0 0 m mが好ましく、 2 0〜 5 O m mがより好ましい。 1 0 m m未 満の場合、 繊維状シート同士の接触はビ一ト状ホッ 卜メルト樹脂によって確 実に防止することができるものの、 繊維状シートに占めるホッ トメルト樹脂 の塗布面積が大きくなつて通気性が低下する結果、 空気清浄フィルタとして の圧力損失の上昇が顕著になる。
一方、 1 0 O m mを越える場合、 使用時に流体が繊維状シートを通過すると きの差圧により、 隣り合う繊維状シート同士が接触し、 圧力損失が上昇する。 繊維状シートが折り畳まれる際に谷部となる領域には、 ホッ トメルト樹脂 の塗布を行わないことがより好ましい。
生分解性エレク トレツ ト繊維状シートより剛性の高い生分解性繊維状シ一 トは、 ポリ乳酸系、 脂肪族ポリエステル系、 ラク トン樹脂、 澱粉/ポリ ビニ ルアルコール、 ポリ ヒ ドロキシアル力ノエ一ト、 ポリアミノ酸、 セルロース 等からなる不織布、ネッ ト等の通気性を有する生分解性シ一トが挙げられる。 生分解性繊維状シ一トの剛軟度は、 J I S L 1 0 9 6 「一般織物試験方法」 剛軟性 A法に基づく測定において、 1 0 0 m m以上が好ましい。 1 0 0 m m 未満の場合、 高風圧時に剛性不足により、 成形繊維状シートが変形する恐れ がある。
生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一トに生分解性繊維状シ一トを積層する 方法は、 接着剤を使用する場合は、 生分解性の接着剤を使用することが好ま しい。 エレク トレツ ト繊維状シ一トょり生分解性シ一卜の方が低融点である 場合、 融点差を利用して熱ロール、 熱エンボス等の接着剤を使用しない熱処 理で積層することも可能である。
成形繊維状シ一トを収納する生分解性の枠材は、 成形繊維状シートより剛 性が高い材料からなる樹脂板および不織布等が挙げられる。
枠材の樹脂板は、 脂肪族ポリエステルを主成分とすることが効果的である が、 生分解性を有し、 樹脂板に相当する強度、 加工性を有する材料でも使用 可能である。 脂肪族ポリエステルとしては、 ポリ乳酸および/又は、 ポリ乳酸 を主体とする熱可塑性樹脂であることが好ましい。 ポリ乳酸を主体とする熱 可塑性樹脂としては、 乳酸を ' ε -力プロラク トンなどの環状ラク トン類、 ひ _ ヒドロキシ酪酸、 α— ドロキシイソ酪酸、 —ヒ ドロキシ吉草酸などの α— ォキシ酸類、 エチレングリコール、 1 . 4—ブタンジオールなどのグリコー ル類、 コハク酸、 セバチン酸などのジカルボン酸類が 1 種あるいは 2 種以上 共重合されたものを用いることができる。 共重合体には、 ランダム共重合体 および、 又は、 ブロック共重合体を用いることができる。 又、 分子末端に力 ルポキシル基をもつ化合物でポリマー分子末端をエステル化処理することが 好ましく、 このこどにより熱成形時の安定性を改善することが可能である。 ポリ乳酸は乳酸の脱水重縮合体である。 乳酸の環状二量体であるラクチド を経由すると、 容易に高分子量のポリ乳酸が得られる。 乳酸には、 光学異性 体である L 一乳酸および D —乳酸が存在する。 ポリ乳酸は、 その分子構造の 中に存在する L体おょぴ D体の比率により光学純度が異なり、 その結晶性も 異なることが知られている。 機械的特性については、 弾性率や伸度は光学純 度依存性がないが、 強度は光学純度が低くなるに従い、 低くなる傾向にある。 又、 生分解性についても光学純度が低下するに従い速くなる。 鋭意検討した 結果、 光学異性体である L 一乳酸と D—乳酸の光学純度が 7 0 % e e以上で あるポリ乳酸を使用したとき、 従来のアルミニウム、 木材、 A B S樹脂を使 用した部材と同等以上の強度を示した。 光学異性体である L 一乳酸と D—乳 酸の光学純度が 8 0 % e e以上であるポリ乳酸使用することがより好ましい。 光学純度が 7 0 % e e以下であるならば、 その強度は、 従来のアルミニウム、 木材、 A B S樹脂よりも強度が小さくなり、 濾材形状を維持させるという本 来、 枠材、 部材が持つ機能を果たすことができない。 (% e e : % e n a n t i o m e r i c e x c e s s )
ポリ乳酸は、 耐衝撃性、 耐熱性が低いため、 各種成形品の商品化に際して 使用環境や用途において制約を受けることがある。 ポリ乳酸の対衝撃性を改 良する方法としては、 ポリエステル系エラス トマ一、 天然ゴム、 スチレンブ 夕ジェン共重合体をプレンドすることが提案されているが、 生分解性という 観点からは生分解性プラスチックである、 ジオールおよびジカルボン酸から なる脂肪族ポリエステルであるポリブチレンサクシネート、 ポリプチレンサ クシネー卜アジべ一トは不透明ながらも弾性率が比較的低く耐衝撃性に優れ ている。 これらとポリ乳酸とのブレンド体は透明性が失われるが、 ポリ乳酸 の高い弾性を生かしつつ対衝撃性を改良することが可能である。 鋭意検討し た結果、 ポリ乳酸とポリブチレンサクシネート又はポリブチレンサクシネー トアジペートを重量比で 5 : 1 〜 1 : 1で混合したポリマーを、 濾材を収納 する枠材、 及び濾材を補強する部材として使用したとき、 従来のアルミニゥ ム、 A B S樹脂、 木材を使用した部材と同等以上の強度を示した。 より好ま しくは、 ポリ乳酸とポリプチレンサクシネート又は リブチレンサクシネー トアジペートを重量比で 4 : 1 〜 2 : 1で混合したポリマーを、 濾材を収納 する枠材、 及び濾材を補強する部材として使用することである。 ポリ乳酸の 重量比が 8 0 %より大きい、 又は、 6 6 %より小さいならば、 その強度は、 従来のアルミニウム、 木材、 A B S樹脂を使用した枠材よりも強度が小さく なり、 生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一ト形状を維持させるという本来、 枠材が持つ機能を果たすことができない。
枠材の榭脂板の厚みは、 生分解性の剛性にも関係するが、 0 . 5 m m以上、 より好ましくは l m m以上である。 0 . 5 m m未満の場合は強度不足で、 枠 材による形状保持が不充分の恐れがある。
枠材の樹脂板は、 直線状、 コの字状からなり成形繊維状シートの少なく と も 2面、 4面に貼り付ける必要がある。 成形繊維状シートの剛性が高ければ、 枠材を 2面貼り付けただけで、 取り扱い性、 フィルタ一ユニッ ト強度に問題 が発生しないが、 通常、 枠材を 4面に設置する。 樹脂板を成形繊維状シート に貼り付けるには、 生分解性接着剤で貼り付けることが好ましい。
枠材の不織布は、 ポリ乳酸系、 脂肪族ポリエステル系、 ラク トン樹脂、 澱 粉/ポリビニルアルコール、 ポリ ヒドロキシアル力ノエート、 ポリアミノ酸、 セルロース等からなる不織布、 ネッ ト等の通気性を有する生分解性シートが 挙げられる。 樹脂板に相当する強度、 加工性を有する材料でも使用可能であ る。 但し、 繊維不織布では剛性が低い可能性があり、 繊維不織布に生分解性 樹脂を塗布し、 乾燥することにより、 剛性を高くすることができる。 枠材に 使用できる不織布の剛軟度は、 J I S L 1 0 9 6 「一般織物試験方法」 剛軟 性 A法に基づく測定において、 2 0 0 m m以上が好ましい。 2 0 0 m m未満 の場合、 高風圧時に剛性不足により、 成形繊維状シートが変形する恐れがあ る。 上記同様に枠材に使用できる不織布を成形繊維状シートに貼り付けるに は、 生分解性接着剤で貼り付けることが好ましい。
上記に形状補強用部材、 枠材に関して各々記載しているが、 形状補強用部 材と枠材を同時に形成させる方法として、 射出成形による一体成形が挙げら れる。 単板形状およびプリ一ッ形状の生分解性エレク トレツ 卜繊維状シート を、 金型に装着し、 溶融樹脂を金型の隙間部に流し込み、 冷却固化すること で、生分解性エレク トレツ 1、繊維状シートと枠材を一体化することができる。 この場合、 両者を接合する接着剤は不要となる。 さらに、 上述の形状補強用 部材の代わりに、 枠部以外に櫛状、 直線状の隙間を設ける事で、 枠材作製時 に、 同時に形状補強用部材も成形することが可能である。 形状補強用部材の みでも、 作製可能である。 まず、 本実施例で用いたフィル夕の試験方法を以下に示す。
(捕集効率)
隣り合うプリーツ同士の間隔が 5 mmとなるよう組込み、 J I S B 9 9 0 8 「換気用エアフィルタユニッ ト」、 8. 1. 1項の 「粒子捕集試験」 に基 づき、 5 6 m3/m i nの空気を通過させたときの 0. 3 mD O P粒子に 対する捕集効率を求めた。
(圧力損失)
捕集効率の評価と同じサンプルを用い、 J I S B 9 9 0 8 「換気用エア フィルタユニッ ト」、 8. 1. 2項の 「圧力損失試験」 に基づき、 5 6 m3/ m i nの空気を通過させたときの圧力損失を求めた。
(生分解性)
成形繊維状シート、 空気清浄フィルタ一ュニッ トを 1 0 O mmX l 0 0 m mX 6 0 mmに作製し、 コンポスター (生ゴミ処理機、 三井ホーム社製 『M AM J) 中に入れ、 7日後にサンプルの形態 (分解の程度) を目視観察し、 以 下の基準に従って評価した。
〇 : サンプルの姿が完全になし
△ : サンプルの断片あり '
X : サンプルの姿が殆ど残っている
(耐風圧性)
空気清浄用フィル夕一ユニッ トを、 J I S B 9 9 0 8記載のフィルタ 一ュニッ ト評価装置に装着し、 風量を 5 6 m3/m i nの空気を通過させた ときの成形繊維状シートの変形を評価した。 図面の簡単な説明
[図 1 ] 波形に成形したセパレー夕をプリーツ間に挿入する方法。
[図 2 ] 櫛状に成形したス夕ビライザ一をプリーツ間に挿入する方法。
[図 3 ] プリーツ頂点部間をホッ トメルト樹脂で架橋する方法。
[図 4 ] 生分解性エレク トレツ ト繊維状シー卜にホッ トメルト樹脂をビー ト状に塗布する方法。 [図 5 ] ホッ トメルト樹脂をビ一ト状に塗布する方法の製法概略図である。
[符号の説明]
1 : 繊維状シート
1 ' : 成形繊維状シート
2 : ホッ トメルト樹脂の分離材
3 : ホッ トメルト樹脂
5 : ノズル .
6 : プリーツ
7 : プリ一ッの谷部 発明を実施するための最良の形態
以下本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、 下記実施例は本発明 を限定する性質のものではなく、 前 · 後記の趣旨に沿って設計変更すること はいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
[実施例 1 ]
繊維径 2 5 ^m、 目付 4 0 g Zm2、 厚み 0. 3 5 mm、 融点 1 7 0 の エンボス加工を施したボリ乳酸製スパンポンド不織布をエレク トレツ ト化し、 エレク トレツ ト繊維状シートを得た。 該エレク トレツ ト繊維状シートをプリ —ッ幅 6 0 mmでプリーツ加工をした。 その各プリーツの間に、 形状補強用 部材として、 光学異性体である L一乳酸と D—乳酸の光学純度が 7 0 % e e のポリ乳酸からなる厚み 0. 2 m m、 波形形状に加工したセパレー夕を装着 した成形繊維状シートを作製した。 その後、 フィル夕一ユニッ ト枠は、 光学 異性体である L一乳酸と D—乳酸の光学純度が 7 0 % e eのポリ乳酸からな る厚み 2mmの樹脂枠で、 成形繊維状シートの 4面を脂肪族ジカルボン酸で 接着し、 空気清浄用フィルターユニッ トを作製した。
[実施例 2 ]
実施例 1のエレク ト レッ ト繊維状シー トをプリ一ッ幅 6 0 m mでプリーツ 加工し、 そのプリーツの間に、 形状補強用部材として、 光学異性体である L —乳酸と D—乳酸の光学純度が 7 0 % e eのポリ乳酸からなる厚み 2 mm、 櫛状形状に加工したスタビライザーを空気が流れる方向の上流側および下流 側に各 1 0本を装着した成形繊維状シートを作製した。 その後、 実施例 1の フィルタ一ュニッ ト枠で、 空気清浄用フィルターュニッ トを作製した。
[実施例 3 ]
実施例 1のエレク トレッ ト繊維状シートをプリーツ幅 6 0 mmでプリ一ッ 加工し、 形状補強用部材として軟化点 1 4 5で、 溶融粘度 5 8 0 0 C Pの脂 肪族ジカルボン酸のホッ トメルト樹脂を 2 5 . 4 mm間隔、 塗布量 1 . 5 g /mでビート状に塗布した成形繊維状シートを作製した。 その後、 実施例 1 のフィル夕一ユニッ ト枠で、 空気清浄用フィル夕一ユニッ トを作製した。
[実施例 4 ]
実施例 1のエレク トレッ ト繊維状シートをプリ一ッ幅 6 0 mmでプリーッ 加工し、 形状補強用部材として、 軟化点 1 4 5 ^、 溶融粘度 5 8 0 0 C Pの 脂肪族ジカルボン酸のホッ トメルト樹脂を塗布量 7 g / mで、 空気が流れる 方向の上流側および下流側に各 1 0本、 プリーツ頂点を架橋した成形繊維状 シートを作製した。 その後、 実施例 1のフィルターユニッ ト枠で、 空気清浄 用フィルタ一ュニッ トを作製した。
[実施例 5 ]
形状補強用部材として、 繊維径 3 0 ^ m、 目付 6 0 gZm2、 厚み 0. 4 m m、 融点 1 7 0 °Cのエンボス加工を施したポリ乳酸製スパンポンド不織布 に、 脂肪族ジカルボン酸を 2 0 g /m 2を添着加工し、 乾燥固化した。 この 形状補強用部材の剛軟性は 1 5 O mmであった。 この形状補強用部材と実施 例 1のエレク トレツ ト繊維状シートをエンボス加工で積層した成形エレク ト レツ ト繊維状シートを得た。 該エレク トレツ ト繊維状シートをプリーツ幅 6 O mmでプリーツ加工し、 成形繊維状シートを作製した。 その後、 実施例 1 のフィルタ一ュニッ 卜枠で、 空気清浄用フィルタ一ュニッ 卜を作製した。
[実施例 6 ]
不織布形状の枠材として、 繊維怪 3 0 ΐ , 目付 1 1 0 g /m2、 厚み 0 . 7 m m、 融点 1 7 0 "Cのエンボス加工を施したポリ乳酸製スパンボンド不織 布に、 脂肪族ジカルボン酸を 2 0 g/m2を添着加工し、 乾燥固化した。 こ の枠材の剛軟性は 2 2 0 mmであつた。 実施例 2の成形繊維状シートの 4面 を、 不織布形状の枠材を脂肪族ジカルボン酸で接着し、 空気清浄用フィルタ —ュニッ トを作製した。
[実施例 7 ]
実施例 5の成形繊維状シートをプリーツ幅 6 0 m mでプリーツ加工し、 射 出成形の金型に装着した。 その後、 光学異性体である L一乳酸と D—乳酸の 光学純度が 7 0 % e eのポリ乳酸を溶融し、 枠の厚み 2 mm、 形状補強用部 材の厚み 2 m mで、 空気が流れる方向の上流側および下流側に各 1 0本の櫛 状形状が形成されるように隙間を設置し、その隙間部に溶融樹脂を流し込み、 冷却固化し、 一体成形による空気清浄用フィルタ一ユニッ トを作製した。 成 形繊維状シートは形状補強用部材のみに、 樹脂を射出成形して、 作製した。
[比較例 1 ]
繊維径 2 5 xm、 目付 4 0 g/m2、 厚み 0. 3 5 mm、 融点 1 6 5 の エンボス加工を施したポリプロピレン製スパンポンド不織布をエレク トレツ ト化し、 エレク トレッ ト繊維状シートを得た。 該エレク トレッ 卜繊維状シー トをプリーツ幅 6 0 m mでプリーツ加工をした。 軟化点 1 0 7 X:、 溶融粘度 3 4 0 0 C Pのエチレン酢酸ビニル共重合のホッ トメルト樹脂を 2 5. 4 m m間隔で、 塗布量 1. 5 gZmの成形繊維状シートを作製した。
その後、 フィルターユニッ ト枠は、 A B S樹脂からなる厚み 2 mmの樹脂枠 で、 成形繊維状シートの 4面をポリエチレンで接着し、 空気清浄用フィル夕 一ュニッ トを作製した。
[比較例 2 ] ■
実施例 1の形状補強用部材の厚みが 0. 0 5 mm以外は、 実施例 1 と同一 の成形繊維状シートおよび空気清浄用フィルターュニッ トを作製した。
[比較例 3 ]
. 実施例 2の形状補強用部材の厚みが 0. 0 5 mm以外は、 実施例 2 と同一 の成形繊維状シートおよび空気清浄用フィルタ一ュニッ トを作製した。
[比較例 4] 実施例 3の形状補強用部材のホッ トメルト樹脂間隔が 1 1 0 mm、 塗布量 が 1 2 g /m以外は、 実施例 3 と同一の成形繊維状シ一トおよび空気清浄用 フィルターュニッ トを作製した。
[比較例 5 ]
実施例 4の形状補強用部材のホッ トメルト樹脂塗布量が 1 2 gZm以外は、 実施例 4と同一の成形繊維状シートおよび空気清浄用フィルタ一ュニッ トを 作製した。
[比較例 6 ]
形状補強用部材として、 繊維径 3 0 i m、 目付 2 0 g /m2、 厚み 0. 1 5 mm, 融点 1 7 0 X:のエンボス加工を施したポリ乳酸製スパンポンド不織 布に、 脂肪族ジカルボン酸を 2 g /m2を添着加工し、 乾燥固化した。 この 形状補強用部材の剛軟性は 7 0 mmであった。 この形状補強用部材と実施例 1のエレク トレツ ト繊維状シートをエンボス加工で積層した成形エレク トレ ッ ト繊維状シートを得た。 該エレク 卜レツ ト繊維状シートをプリーツ幅 6 0 m mでプリーツ加工をした。
その後、 実施例 1のフィルタ一ユニッ ト枠で、 空気清浄用フィルターュニッ トを作製した。
[比較例 7 ]
不織布形状の枠材として、 繊維径 3 0 ^πι、 目付 6 0 g/m2、 厚み 0. 4 mm, 融点 1 7 0 °Cのエンボス加工を施したポリ乳酸製スパンポンド不織 布に、 脂肪族ジカルボン酸を 2 0 gZm2を添着加工し、 乾燥固化した。 こ の形状補強用部材の剛軟性は 1 5 0 mmであった。 実施例 1の成形繊維状シ —トの 4面を、 不織布形状の枠材を脂肪族ジカルボン酸で接着し、 空気清浄 用フィル夕一ュニッ トを作製した。
[比較例 8 ]
実施例 7の射出成形の樹脂が A B S樹脂以外は、 実施例 7 と同一の成形繊 維状シートおよび空気清浄用フィルターュニッ トを作製した。
[比較例 9 ]
実施例 2成形繊維状シートに、 フィルターユニッ ト枠は、 A B S樹脂から なる厚み 2 m mの樹脂枠で、 成形繊維状シ一トの 4面をポリエチレンで接着 し、 空気清浄用フィルタ一ユニッ トを作製した。 上述したフィルタについて、外観および先に説明した方法により捕集効率、 圧力損失、 耐風圧性を測定した。 結果を表 1、 表 2に示す。
[表 1 ]
Figure imgf000019_0001
[表 2 ] 生分解性
圧力損失 P¾与 ¾
エ^ I /冃 /尹 判
V『 ΊΑ* /レ
Π 【Π LJ ノ 成开繊 Ί'¾¾維 ί|ΐ|±.状,八
フィルター 疋 シー卜
ュ一ッ 卜 実施例 1 6 0 1 5. 6 o 実施例 2 5 4 1 2. 6 ) o 実施例 3 5 6 1 2. 5 J) o o 実施例 4 5 5 1 2. 2 D o 実施例 5 5 5 1 4. 2 〇 実施例 6 5 4 1 2. 4
Figure imgf000020_0001
o 実施例 7 5 6 1 3. 4 o 比較例 1 5 6 1 2. 5 八 X 比較例 2 4 8 2 9. 6 o X 比較例 3 4 3 2 4. 3 〇 〇 X 比較例 4 X 比較例 5 X 比較例 6 5 6 2 0. 3 〇 〇 X 比較例 7 5 5 1 7. 8 〇 〇 X 比較例 8 5 5 1 3. 4 Δ Δ X 比較例 9 5 5 1 2. 4 〇 △ X
産業上の利用性
【発明の効果】
本発明により、 単に不織布シ一トが生分解性をゆうするのでは無く、 ユー ザ一が空気清浄用途で実際に使用する形態において、 高性能 (低圧力損失, 高粉塵除去性能) で且つ生分解性を有し環境への負荷を低減が低い、 成形繊 維状シート、 若しくは空気清浄用フィルターュニッ トを提供することが可能 となる。

Claims

請求の範囲
生分解性エレク トレツ ト繊維状シートに、 生分解性材料からなる形 状補強用部材が接合されていることを特徴とする成形繊維状シート。
2 生分解性エレク トレッ ト繊維状シートが、 プリ一ッ形状であること を特徴とする請求項 1 に記載の成形繊維状シート。
3 . 生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一トの形状補強用部材が、 樹脂板、 ホッ トメルト樹脂、 又は生分解性エレク トレッ ト繊維状シートより 剛性の高い繊維状シートからなることを特徴とする請求項 1乃至 2 のいずれかに記載の成形繊維状シート。
4 形状補強用部材のホッ トメルト樹脂が、 J I S— K一 6 8 6 3に基 づく測定において、 軟化点が 9 0で以上であり、 且つ、 繊維状シー トの融点より 1 O t 以上低いことを特徴とする請求項 3に記載の成 形繊維状シート。
5 形状補強用部材の樹脂板が、 光学異性体である L 一乳酸と D —乳酸 の光学純度が 7 0 % e e以上であるポリ乳酸を使用したことを特徴 とする請求項 3に記載の成形繊維状シート。
6 生分解性エレク トレツ ト繊維状シートが、 脂肪族ポリエステルを主 成分とする繊維状シートであることを特徴とする請求項 1乃至 5の いずれかに記載の成形繊維状シート。
7 生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一トに、 生分解性材料からなる形 状補強用部材が接合されていることを特徴とする成形繊維状シート が、 該シートを収納する生分解性の枠材と一体化されていることを 特徴とする空気清浄用フィルタ一ュニッ ト。
8 生分解性エレク トレツ ト繊維状シ一トが、 プリ一ッ形状であること を特徴とする請求項 7に記載の空気清浄用フィルダ一ュニッ ト。
9 エレク トレッ ト繊維状シートの形状補強用部材が、 樹脂板、 ホッ ト メルト樹脂、 又は生分解性エレク トレツ 卜繊維状シー卜より剛性の 高い繊維状シー卜からなることを特徴とする請求項 6乃至 7のいず れかに記載の空気淸浄用フィルターュニッ ト。
1 0. 形状補強用部材のホッ トメルト樹脂が、 J I S— K— 6 8 6 3に基 づく測定において、 軟化点が 9 0 °C以上であり、 且つ、 繊維状シー トの融点より 1 0で以上低いことを特徴とする請求項 9に記載の空 気清浄用フィルターュニッ ト。
1 1. 形状補強用部材の樹脂板が、 光学異性体である L一乳酸と D—乳酸 の光学純度が 7 0 % e e以上であるポリ乳酸を使用したことを特徴 とする請求項 9に記載の空気清浄用フィルタ一ユニッ ト。
1 2. 生分解性エレク トレッ ト繊維状シートが、 脂肪族ポリエステルを主 成分とする繊維状シートである特徴とする請求項 9乃至 1 1のいず れかに記載の空気清浄用フィルタ一ユニッ ト。
1 3. 生分解性エレク トレッ ト繊維状シートを収納する枠材が、 少なく と も 2面もしくは 4面からなり、 生分解性エレク トレッ ト繊維状シー 卜より剛性が高く、 且つ樹脂板又は不織布であることを特徴とする 請求項 7乃至 1 2のいずれかに記載の空気清浄用フィルターュニッ h。
1 4. 樹脂板の枠材が、 光学異性体である L—乳酸と D—乳酸の光学純度 が 7 0 % e e以上であるポリ乳酸を使用したことを特徴とする請求 項 1乃至 2のいずれかに記載の空気清浄用フィルターユニッ ト。
1 5. 樹脂板の枠材が、 ポリ乳酸とポリブチレンサクシネート又はポリブ チレンサクシネートアジペートを重量比で 5 : 1〜 1 : 1で混合し たポリマーを使用することを特徴とした請求項 1 3に記載の空気清 浄用フィル夕一ュニッ ト。
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