JP2005113278A - Biodegradable nonwoven fabric and filter using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、使用後の廃棄が大変容易であり、環境に与える負荷は非常に小さい生分解性不織布に関するものであり、良好な曲げ反発性、表面平滑性を有するフィルター材料に関するものである。 The present invention relates to a biodegradable nonwoven fabric that is very easy to dispose of after use and has a very low environmental load, and relates to a filter material having good bending resilience and surface smoothness.
従来から工業資材、土木資材あるいは農業資材向けの不織布としてポリエステルやポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を原料としたものが知られている。特に近年フィルター材料として、圧力損失が低く、捕集性能に優れた長繊維不織布が種々提案されている。長繊維不織布は剛性が高いためプリーツ性能がよく、かつダストの払い落とし性に優れるため、プリーツ型のフィルター材料として好適に用いられている。これら不織布は、使用後に焼却処理や埋め立て処理により廃棄されるのが一般的であるが、焼却処理をした場合、燃焼による発熱量が大きいため焼却炉を傷めやすいという問題があった。また埋め立て処理を実施した場合は、化学的に安定であるため長期間にわたって形状を保ち続けるという問題があった。 Conventionally, non-woven fabrics for industrial materials, civil engineering materials, or agricultural materials, which are made of thermoplastic resins such as polyester, polypropylene, polyethylene, and polyamide, are known. In recent years, various long-fiber nonwoven fabrics having low pressure loss and excellent collection performance have been proposed as filter materials. Long fiber nonwoven fabrics are suitable for use as pleated filter materials because they have high rigidity and good pleating performance and are excellent in dust removal. These non-woven fabrics are generally discarded by incineration or landfill after use, but when incinerated, there is a problem that the incinerator is easily damaged because of the large amount of heat generated by combustion. Further, when the landfill process is performed, there is a problem that the shape is kept stable for a long time because it is chemically stable.
一方、近年の環境意識の高まりから種々の生分解性材料を使用した不織布が提案されている。生分解性材料は自然環境下で、日光、紫外線、熱、水、酵素、微生物等の作用により化学的に分解され、さらには形態的に崩壊するため、埋め立て処理や屋外への放置により処分が可能である。また焼却処理をした場合でも、ポリエステルやポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド等の樹脂に比べ燃焼熱量が低いものが多く、焼却処理設備への負担は少ない。しかしながら生分解性材料を用いた不織布で、工業資材や土木資材、あるいは農業資材として十分な強度や厚さ、さらにはフィルター材料として十分な剛性やダスト払い落とし性、通気性を有することは非常に困難であった。 On the other hand, non-woven fabrics using various biodegradable materials have been proposed due to the recent increase in environmental awareness. Biodegradable materials are chemically decomposed by the action of sunlight, ultraviolet rays, heat, water, enzymes, microorganisms, etc. in the natural environment, and further disintegrate morphologically, so they can be disposed of by landfill treatment or leaving outdoors. Is possible. Even in the case of incineration, many of them have a lower amount of combustion heat than resins such as polyester, polypropylene, polyethylene, and polyamide, and the burden on the incineration equipment is small. However, it is a non-woven fabric using biodegradable material, and it has a sufficient strength and thickness as industrial material, civil engineering material, or agricultural material, and also has sufficient rigidity, dust wiping out property and air permeability as filter material. It was difficult.
例えばポリエステルを主原料とした剛性の高い不織布からなるフィルター基材が提案されているが（特許文献１）、プリーツ型フィルターとした場合、プリーツ加工性に優れているため非常に好ましい材料である。さらにはプリーツ加工後の形態安定性も良好であるため濾材のプリーツ山数を増やして濾過面積を広くし、濾材の処理風量を増加させることができるという利点も持っている。しかしながら原料が生分解性を有しないため不織布の使用後の廃棄が困難であり、焼却処理をした場合には燃焼熱が高いため焼却炉を傷めやすく、また埋め立て処理をした場合には、自然環境下では化学的に安定であるため長期間にわたって形状を保ち続けるという問題がある。 For example, a filter base material made of a non-woven fabric having a high rigidity using polyester as a main raw material has been proposed (Patent Document 1), but a pleated filter is a very preferable material because of its excellent pleat processability. Furthermore, since the morphological stability after pleating is also good, it has the advantage that the filtration area can be increased by increasing the number of pleats of the filter medium, and the processing air volume of the filter medium can be increased. However, since the raw material is not biodegradable, it is difficult to dispose of the nonwoven fabric after use, and when incinerated, the combustion heat is high, so the incinerator is easily damaged, and when landfilled, the natural environment There is a problem that the shape is kept stable for a long time because it is chemically stable below.
これら課題を解決する手段として、生分解樹脂を原料とした不織布が提案されている。例えば、生分解性樹脂を含有する繊維からなる不織布を、コルゲート加工してなるフィルターが提案されているが（特許文献２）、良好な生分解性能を示し、また捕集性能もフィルターとして十分なものと考えられるが、コルゲート加工による補強なしでは使用できない程度の剛性しか達成できないものであった。さらに生分解性繊維からなる不織布にて構成されるエアフィルター基材が提案されているが（特許文献３）、換気扇やレンジ周り等に使用される生活資材用のフィルターであり、工業用として使用できるレベルの剛性をもつものではなかった。特にプリーツ型フィルターとする場合には、剛性が不十分であるためプリーツ加工性が悪く、またプリーツしたフィルターの形態安定性も不十分であるため使用に耐え得るものではなかった。さらには表面の平滑性も十分なものとは言えず、ダストの払い落とし性も十分ではなかった。
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、使用後の廃棄が大変容易であり、環境に与える負荷は非常に小さいという利点がある上に、良好な剛性と曲げ反発性、通気性、表面平滑性を有する生分解性不織布およびフィルターを提供せんとするものである。 In view of the background of such prior art, the present invention has the advantages that it is very easy to dispose of after use and the load on the environment is very small, and also has good rigidity and bending resilience, air permeability, and surface smoothness. It is intended to provide a biodegradable nonwoven fabric and a filter having a property.
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の生分解性不織布は、生分解性繊維が熱接着により一体化されてなる不織布であって、該不織布の少なくとも片面の表面平均粗さが５〜６０μｍであり、かつ以下の式を同時に満たすことを特徴とするものである。 The present invention employs the following means in order to solve such problems. That is, the biodegradable nonwoven fabric of the present invention is a nonwoven fabric in which biodegradable fibers are integrated by thermal bonding, the surface average roughness of at least one surface of the nonwoven fabric is 5 to 60 μm, and the following formula It is characterized by satisfying simultaneously.
３．４Ｘ−Ｙ≦１１０・・・・・・・・・・（１）
０．００１２Ｘ−Ｚ≦−０．１・・・・・・（２）
８０≦Ｘ≦３５０
ここで、Ｘ：目付（ｇ／ｍ2 ）、
Ｙ：曲げ反発強さ（ｍｇｆ）、
Ｚ：厚さ（ｍｍ）
また、本発明のフィルターは、かかる生分解性不織布を用いて構成されていることを特徴とするものである。
3.4X−Y ≦ 110 (1)
0.0012X−Z ≦ −0.1 (2)
80 ≦ X ≦ 350
Here, X: basis weight (g / m 2 ),
Y: Bending rebound strength (mgf),
Z: Thickness (mm)
The filter of the present invention is characterized by using such a biodegradable nonwoven fabric.
本発明によれば、良好な剛性と通気性、表面平滑性を有する、特にフィルターとして好ましく使用することができる生分解性不織布を確実に提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the biodegradable nonwoven fabric which has favorable rigidity, air permeability, and surface smoothness, and can be preferably used especially as a filter can be provided reliably.
本発明は、前記課題、つまり、使用後の廃棄が大変容易であり、環境に与える負荷は非常に小さいという利点がある上に、良好な剛性と曲げ反発性、通気性、表面平滑性を有する生分解性不織布について、鋭意検討し、不織布として、特定な生分解性繊維を互いに熱接着して一体化して不織布を構成してみたところ、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。 The present invention has the above-mentioned problems, that is, it is very easy to dispose after use and has a very small load on the environment, and also has good rigidity, bending resilience, breathability and surface smoothness. The biodegradable non-woven fabric has been studied earnestly, and as a non-woven fabric, specific biodegradable fibers were thermally bonded together to form a non-woven fabric, and it was found that such problems could be solved all at once. .
本発明に用いられる生分解性繊維の原料樹脂は生分解性能を有するものであれば特に限定されるものではないが、ポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネート樹脂、ポリカプロラクトン樹脂、ポリエチレンサクシネート樹脂、ポリグリコール酸樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリヒドロキシブチレート系樹脂等が好適に用いられる。またこれらの樹脂を複数種類複合して用いてもよい。これら生分解性を有する樹脂のうち、ポリ乳酸系樹脂は熱安定性や強度の面から最も好ましいものである。ポリ乳酸系樹脂としては、ポリ（Ｄ−乳酸）と、ポリ（Ｌ−乳酸）と、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸の共重合体、あるいはこれらのブレンド体が好ましいものである。 The raw material resin of the biodegradable fiber used in the present invention is not particularly limited as long as it has biodegradability, but it is a polylactic acid resin, polybutylene succinate resin, polycaprolactone resin, polyethylene succinate resin. Polyglycolic acid resin, polybutylene terephthalate resin, polyhydroxybutyrate resin and the like are preferably used. A plurality of these resins may be used in combination. Of these biodegradable resins, polylactic acid resins are most preferable from the viewpoints of thermal stability and strength. As the polylactic acid-based resin, poly (D-lactic acid), poly (L-lactic acid), a copolymer of D-lactic acid and L-lactic acid, or a blend thereof is preferable.
ポリ乳酸系樹脂の重量平均分子量は５万〜３０万が好ましく、より好ましくは１０万〜３０万である。重量平均分子量が５万以下の場合、繊維の強力が低くなり好ましくない。重量平均分子量が３０万以上の場合、粘度が高いためノズルから押し出したポリマーの曳糸性が乏しく、高速延伸ができず、未延伸状態になり、十分な繊維強度を得ることができないため好ましくない方向である。 The weight average molecular weight of the polylactic acid resin is preferably 50,000 to 300,000, more preferably 100,000 to 300,000. When the weight average molecular weight is 50,000 or less, the strength of the fiber is lowered, which is not preferable. When the weight average molecular weight is 300,000 or more, the viscosity of the polymer extruded from the nozzle is poor because the viscosity is high, the high-speed stretching cannot be performed, the unstretched state cannot be obtained, and sufficient fiber strength cannot be obtained. Direction.
さらに本発明においてはこれら原料となる生分解性樹脂に、必要に応じて各種の添加剤を添加してもよい。例えば色を変えるための顔料や、繊維の結晶性を向上させるための結晶核剤、さらには抗菌剤や防カビ剤、難燃剤、等を本発明の効果を失わない範囲で添加してもよい。 Furthermore, in this invention, you may add various additives to the biodegradable resin used as these raw materials as needed. For example, pigments for changing the color, crystal nucleating agents for improving the crystallinity of the fibers, antibacterial agents, antifungal agents, flame retardants, etc. may be added within the range not losing the effects of the present invention. .
本発明の生分解性不織布は、少なくともその片面の表面平均粗さが５〜６０μｍであることが重要である。表面平均粗さは好ましくは５〜４０μｍ、さらに好ましくは７〜１８μｍである。表面平均粗さが６０μｍを超える場合には、特にフィルター材として使用した際に、ダストが不織布表面から落ちにくく、フィルターが目詰まりし、濾材寿命が短くなるため好ましくない。また表面平均粗さが５μｍを下回る場合は、フィルター材としてのダスト払い落とし性は優れるものの、フィルターの圧力損失が著しく高くなるため好ましくない。 It is important that the biodegradable nonwoven fabric of the present invention has a surface average roughness of at least one surface of 5 to 60 μm. The surface average roughness is preferably 5 to 40 μm, more preferably 7 to 18 μm. When the average surface roughness is more than 60 μm, it is not preferable because when used as a filter material, dust hardly falls from the surface of the nonwoven fabric, the filter is clogged, and the filter media life is shortened. On the other hand, when the surface average roughness is less than 5 μm, although the dust removal property as a filter material is excellent, the pressure loss of the filter becomes extremely high, which is not preferable.
さらに本発明の不織布は以下の式を同時に満たすことが重要である。 Furthermore, it is important that the nonwoven fabric of the present invention simultaneously satisfies the following formula.
３．４Ｘ−Ｙ≦１１０・・・・・・・・・・（１）
０．００１２Ｘ−Ｚ≦−０．１・・・・・・（２）
８０≦Ｘ≦３５０
ここで、Ｘ：目付（ｇ／ｍ2 ）、Ｙ：曲げ反発強さ（ｍｇｆ）、Ｚ：厚さ（ｍｍ）
かかる（１）式を満たさない場合には、特にフィルター材として使用した場合に剛性が十分でなく、プリーツ加工性やプリーツ形態保持性に劣るため好ましくない方向である。（１）式は、次の（３）式を満たす方がより好ましいものである。
3.4X−Y ≦ 110 (1)
0.0012X−Z ≦ −0.1 (2)
80 ≦ X ≦ 350
Here, X: basis weight (g / m 2 ), Y: bending resilience (mgf), Z: thickness (mm)
When this formula (1) is not satisfied, the rigidity is not sufficient particularly when used as a filter material, and the pleat formability and the pleat form retaining property are inferior. It is more preferable that the expression (1) satisfies the following expression (3).
６．４Ｘ−Ｙ≦４１０・・・・・・・・・（３）
なお本式におけるＹ：曲げ反発強さは、不織布の縦方向の曲げ反発強さを示したものである。
6.4X−Y ≦ 410 (3)
In addition, Y: bending repulsion strength in this type | formula shows the bending repulsion strength of the longitudinal direction of a nonwoven fabric.
上記（２）式を満たさない場合は、特にフィルター材として使用した場合には、不織布の密度が高くなって嵩高さがなくなり、通気性が失われ、好ましくない方向である。（２）式は、次の（４）式を満たす方がより好ましい。 When not satisfy | filling said Formula (2), especially when used as a filter material, the density of a nonwoven fabric becomes high, bulkiness is lost, air permeability is lost, and it is an unpreferable direction. It is more preferable that the formula (2) satisfies the following formula (4).
０．００１６Ｘ−Ｚ≦−０．１・・・・・（４）
また不織布の目付は８０〜３５０ｇ／ｍ2 の範囲のものが好ましく用いられる。さらに好ましくは１００〜３００ｇ／ｍ2 の範囲のものである。目付が８０ｇ／ｍ2 を下回ると、不織布の剛性が低下するため、好ましくない方向である。目付が３５０ｇ／ｍ2 を越えると、不織布を剥離することなく熱接着させることが困難な方向であり好ましくない。
0.0016X−Z ≦ −0.1 (4)
A nonwoven fabric having a basis weight in the range of 80 to 350 g / m 2 is preferably used. More preferably, it is in the range of 100 to 300 g / m 2 . If the basis weight is less than 80 g / m 2 , the rigidity of the nonwoven fabric decreases, which is an undesirable direction. When the basis weight exceeds 350 g / m 2 , it is difficult to thermally bond the nonwoven fabric without peeling off, which is not preferable.
本発明の生分解性不織布を構成する生分解性繊維の繊度は１〜１０デニールの範囲にあることが好ましい。より好ましくは１〜８デニール、さらに好ましくは１．２〜５デニールの範囲である。繊度が１デニールを下回る場合には、ポリマーの紡糸性が悪化するため操業上好ましくない上に、得られた不織布が緻密になりすぎ、通気性が失われる方向であるため特にフィルター材料としては好ましくないものである。繊度が１０デニールを越える場合は、不織布は嵩高くなり通気性は向上するものの、特にフィルターとして使用する場合に不織布の目開きが大きくなりすぎるため捕集性能が低下し好ましくなく、さらには表面平均粗さが大きくなる傾向であり、好ましくない。また操業面でも原料樹脂を紡糸する際に、樹脂の冷却が不十分になりやすく、紡糸性が悪化する傾向であるため好ましくない。 The fineness of the biodegradable fiber constituting the biodegradable nonwoven fabric of the present invention is preferably in the range of 1 to 10 denier. More preferably, it is 1-8 denier, More preferably, it is the range of 1.2-5 denier. When the fineness is less than 1 denier, the spinnability of the polymer is deteriorated, which is not preferable for the operation, and the obtained nonwoven fabric is too dense and the air permeability is lost. There is nothing. When the fineness exceeds 10 denier, the nonwoven fabric becomes bulky and the air permeability is improved, but particularly when used as a filter, the opening of the nonwoven fabric becomes too large, and the collection performance is undesirably lowered. Roughness tends to increase, which is not preferable. Also, in terms of operation, when the raw material resin is spun, the cooling of the resin tends to be insufficient, and the spinnability tends to deteriorate, which is not preferable.
生分解性繊維の繊度については上記の範囲であれば、異なる繊度の繊維を任意に混合して使用する方法も好ましいものである。また生分解性繊維の断面形状は特に制限されるものではないが、操業性の点からは丸形断面が最も好ましい。三角や四角、さらにはＹ型やＸ型等のいわゆる異形断面は、特にフィルター材としては、不織布の捕集面積を増やし、捕集性能を向上させるという点から好ましく用いられるものである。またこれら丸形断面繊維や異形断面繊維を任意に混合して使用する方法も好ましいものである。さらに前述の原料樹脂を複数種類使用して、芯鞘型や多葉型、蜜柑割り型等の複合繊維とすることも好ましい形態である。 If the fineness of the biodegradable fiber is within the above range, a method in which fibers having different fineness are arbitrarily mixed and used is also preferable. The cross-sectional shape of the biodegradable fiber is not particularly limited, but a round cross-section is most preferable from the viewpoint of operability. Triangular, square, and so-called deformed cross sections such as Y-type and X-type are preferably used particularly as a filter material from the viewpoint of increasing the collection area of the nonwoven fabric and improving the collection performance. A method in which these round cross-section fibers and irregular cross-section fibers are arbitrarily mixed and used is also preferable. Furthermore, it is also a preferred form to use a plurality of the above-mentioned raw material resins to form a composite fiber such as a core-sheath type, a multileaf type, or a citrus type.
また本発明の生分解性不織布は、長繊維不織布からなることが好ましい形態である。長繊維不織布は、繊維が縦方向に配列する傾向であるため、縦方向の剛性が強く、特にプリーツ型のフィルターとした場合、プリーツ加工性やプリーツ形態保持性に優れるため好ましいものである。生分解性不織布の製造方法は特に限定されるものではないが、スパンボンド法により製造されるスパンボンド不織布が最も好ましい。 In addition, the biodegradable nonwoven fabric of the present invention is preferably a long fiber nonwoven fabric. Long fiber nonwoven fabrics are preferred because the fibers tend to be arranged in the vertical direction, and thus the rigidity in the vertical direction is strong. In particular, when a pleated filter is used, the pleat processability and pleat shape retention are excellent. Although the manufacturing method of a biodegradable nonwoven fabric is not specifically limited, The spunbond nonwoven fabric manufactured by the spunbond method is the most preferable.
本発明にて使用されるスパンボンド不織布は、特に規定されるものではないが、溶融したポリマーをノズルより押し出し、これを高速吸引ガスにより吸引延伸した後、移動コンベア上に繊維を捕集してウェブとし、さらに連続的に熱接着、絡合等を施すことにより一体化されたシートとする、いわゆるスパンボンド法により製造されたものが好ましい。 The spunbond nonwoven fabric used in the present invention is not particularly defined, but after extruding a molten polymer from a nozzle and sucking and stretching it with a high-speed suction gas, the fibers are collected on a moving conveyor. A web manufactured by a so-called spunbond method, which is a sheet integrated by continuous thermal bonding, entanglement, or the like, is preferable.
本発明における不織布の一体化の方法としては部分的な熱接着が最も好ましいが、一旦絡合処理したものをさらに部分的に熱接着させる方法も好ましく用いられるものである。該部分的熱接着の面積は５〜５０％が好ましい。さらに好ましくは８〜４５％、より好ましくは１０〜３０％である。部分的熱接着の方法は特に限定されるものではないが、一対の熱エンボスロールによる接着、あるいは超音波発振装置とエンボスロールによる接着が好ましい方法であるが、強度的には一対の熱エンボスロールによる接着がより好ましいものである。熱エンボスロールによる熱接着の温度は、繊維表面に存在する樹脂の融点より５〜５０℃低いことが好ましく、より好ましくは１０〜４０℃低い温度条件である。熱エンボスロールによる熱接着の温度が、繊維表面に存在する樹脂の融点より５℃未満低い温度であった場合、樹脂の溶融が激しく、エンボスロールへのシート取られ、ロール汚れが発生、シートが硬くなるばかりかロール巻付きも頻発するなど安定生産も不可能となる。また繊維表面に存在する樹脂の融点より５０℃以上低い温度であった場合、樹脂の融着が不十分であり物性的に弱いものとなる傾向であり好ましくない。また本発明における一対の熱エンボスロールとは、片方がフラットロール、もう一方がエンボスロールからなるものが、得られた不織布の表面平滑性を向上させるためには好ましい形態である。さらに、得られた不織布の表面平滑性をより向上させるためには、フラットロールとエンボスロールで熱圧着させた後、熱圧着点から連続的に不織布をフラットロールに密着させ緊張条件で熱処理することが、より好ましい方法である。不織布をフラットロールに密着させる距離は、２〜１００ｃｍが好ましいが、より好ましくは５〜８０ｃｍ、さらに好ましくは１０〜５０ｃｍである。密着させる距離が２ｃｍ未満の場合は、不織布の表面平滑性を向上させるのが困難な場合もあり好ましくない。密着させる距離が１００ｃｍを越える場合は、不織布の表面平滑性は向上させやすいが、製造装置が煩雑となるため製造上好ましくない方向である。 As the method for integrating the nonwoven fabrics in the present invention, partial thermal bonding is most preferable, but a method of further partially thermally bonding the entangled one is also preferably used. The area of the partial heat bonding is preferably 5 to 50%. More preferably, it is 8-45%, More preferably, it is 10-30%. The method of partial thermal bonding is not particularly limited, but bonding with a pair of hot embossing rolls or bonding with an ultrasonic oscillator and an embossing roll is a preferred method, but in terms of strength, a pair of hot embossing rolls. Adhesion by is more preferable. The temperature of heat bonding by the hot embossing roll is preferably 5 to 50 ° C., more preferably 10 to 40 ° C. lower than the melting point of the resin existing on the fiber surface. When the temperature of heat bonding by the hot embossing roll is lower than the melting point of the resin existing on the fiber surface by less than 5 ° C., the resin is melted severely, the sheet is taken on the embossing roll, roll contamination occurs, Not only is it stiff, but also roll winding often occurs, making stable production impossible. Further, when the temperature is lower by 50 ° C. or more than the melting point of the resin existing on the fiber surface, the fusion of the resin is insufficient and the physical properties tend to be weak, which is not preferable. In addition, a pair of hot embossing rolls in the present invention is preferably a form in which one is a flat roll and the other is an embossing roll in order to improve the surface smoothness of the obtained nonwoven fabric. Furthermore, in order to further improve the surface smoothness of the obtained non-woven fabric, after heat-pressing with a flat roll and an embossing roll, the non-woven fabric is in close contact with the flat roll continuously from the thermo-compression point and heat-treated under tension conditions. Is a more preferred method. The distance for bringing the nonwoven fabric into close contact with the flat roll is preferably 2 to 100 cm, more preferably 5 to 80 cm, and still more preferably 10 to 50 cm. A distance of less than 2 cm is not preferred because it may be difficult to improve the surface smoothness of the nonwoven fabric. When the distance to adhere is over 100 cm, the surface smoothness of the nonwoven fabric is easy to improve, but the production apparatus becomes complicated, which is not preferable for production.
本発明にて得られる生分解性不織布の使用用途は、何ら制限されるものではないが、剛性が強く、表面平滑性に優れるという点から、フィルターとして好適に用いられる。 The use of the biodegradable nonwoven fabric obtained in the present invention is not limited at all, but it is suitably used as a filter because it has high rigidity and excellent surface smoothness.
また本発明におけるフィルターとは、集塵機等に使用される工業用のエアフィルターが好ましい用途である。さらに本発明の生分解性不織布をプリーツ加工し、円筒型のユニットとして成型し、プリーツフィルターとして使用する用途が、最も好ましいものである。本発明の生分解性不織布をフィルター材料とする場合、捕集性能を向上させるための極細繊維層や微多孔膜、あるいは剛性を向上させるためのネット、等を貼り合わせて使用する方法も好ましいものである。 The filter in the present invention is preferably an industrial air filter used in a dust collector or the like. Further, the use in which the biodegradable nonwoven fabric of the present invention is pleated, molded as a cylindrical unit, and used as a pleated filter is most preferable. When the biodegradable nonwoven fabric of the present invention is used as a filter material, a method in which an ultrafine fiber layer or a microporous film for improving the collection performance or a net for improving the rigidity is used together is also preferable. It is.
以下、実施例に基づき本発明につき具体的に説明するが、本発明がこれら実施例によって限定されるものではない。なお、下記実施例における各特性値は、次の方法で測定したものである。
（１）融点（℃）：
パーキンエルマ社製示差走査型熱量計ＤＳＣ−２型を用い、昇温温度２０℃／分の条件で測定し、得られた融解吸熱曲線において極値を与える温度を融点とした。
（２）繊度（ｄ）：
不織布からランダムに小片サンプル１０個を採取し、走査型電子顕微鏡で５００〜３０００倍の写真を撮影し、各サンプルから１０本ずつ、計１００本の繊維直径を測定し、平均値から繊維径を算出、これをポリマーの密度で補正し、繊度を算出した。
（３）目付（ｇ／ｍ2 ）：
ＪＩＳ Ｌ１９０６の４．２に準じて、縦方向５０ｃｍ×横方向５０ｃｍの試料を３点採取、各試料の重量をそれぞれ測定し、得られた値の平均値を単位面積当たりに換算し、不織布の目付（ｇ／ｍ2 ）とした。
（４）厚さ（ｍｍ）：
ＪＩＳ Ｌ１９０６の４．１に準じ、加圧子の面積が２ｃｍ2 の厚さ計を使用し、１０ｋＰａの荷重で、１０点の厚さを測定し、その平均値を不織布の厚さ（ｍｍ）とした。
（５）表面平均粗さ（μｍ）
ＪＩＳ Ｂ０６０１の３．１．１に準じてＲａ（算術平均粗さ）を求めた。測定は株式会社小坂研究所製のサーフコーダＳＥ−４０Ｃを用いて、カットオフ値２．５ｍｍ、評価長さ８ｍｍ、送り速さ０．５ｍｍ／Ｓの条件で、５点の測定を行い、その平均値を表面平均粗さ（μｍ）とした。測定は試料の表裏についてそれぞれ実施し、値の低い方を試料の表面平均粗さの値とした。
（６）曲げ反発強さ（ｍｇｆ）：
不織布の剛軟度の指標として、曲げ反発性をＪＩＳ Ｌ１０９６ ６．２０．１ Ａ法（ガーレ法）に準じて測定した。即ち試料から縦５．０８ｃｍ（２インチ）×横２．５４ｃｍ（１インチ）のサンプル片を５枚採取し、ガーレ式試験機を用いて適当な荷重を設定し、不織布縦方向の剛軟度を表裏とも測定し、その平均値を曲げ反発強さ（ｍｇｆ）とした。
（７）生分解性
不織布を５８℃のコンポスト中に埋設し、３ヶ月後に取り出し、不織布が形態を保持していない場合、あるいは形態を保持していても不織布の縦方向の引張強力が埋設前の５０％以下まで低下している場合、生分解性が良好であると判定した。不織布が形態を保持し、かつ不織布の縦方向の引張強力が埋設前の５０％を越える値を保持している場合、生分解性が不良であると判定した。なお不織布の縦方向の引張強力はＪＩＳ Ｌ１９０６の４．３．１に準じて測定した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is concretely demonstrated based on an Example, this invention is not limited by these Examples. In addition, each characteristic value in the following Example is measured by the following method.
(1) Melting point (° C):
Using a differential scanning calorimeter DSC-2 manufactured by Perkin Elma Co., Ltd., measurement was performed under the condition of a temperature rise temperature of 20 ° C./min.
(2) Fineness (d):
Ten small piece samples are taken at random from the nonwoven fabric, photographed at 500 to 3000 times with a scanning electron microscope, 10 from each sample, 100 fiber diameters are measured, and the fiber diameter is calculated from the average value. The fineness was calculated by correcting this with the density of the polymer.
(3) Weight per unit area (g / m 2 ):
According to JIS L1906 4.2, three samples of 50 cm in the vertical direction × 50 cm in the horizontal direction were collected, the weight of each sample was measured, and the average value of the obtained values was converted per unit area. The basis weight (g / m 2 ) was used.
(4) Thickness (mm):
According to JIS L1906 4.1, using a thickness gauge with a pressurizer area of 2 cm 2 , measure the thickness at 10 points with a load of 10 kPa, and calculate the average value as the thickness (mm) of the nonwoven fabric. did.
(5) Surface average roughness (μm)
Ra (arithmetic mean roughness) was determined according to 3.1.1 of JIS B0601. The measurement was conducted using a surf coder SE-40C manufactured by Kosaka Laboratory, Inc., and measured at 5 points under the conditions of a cutoff value of 2.5 mm, an evaluation length of 8 mm, and a feed rate of 0.5 mm / S. The average value was defined as the surface average roughness (μm). The measurement was performed on each of the front and back surfaces of the sample, and the lower value was taken as the value of the surface average roughness of the sample.
(6) Bending rebound strength (mgf):
As an index of the bending resistance of the nonwoven fabric, the bending resilience was measured according to JIS L1096 6.20.1 A method (Gurley method). That is, 5 pieces of 5.08 cm (2 inches) long and 2.54 cm (1 inch) sample pieces were taken from the sample, set an appropriate load using a Gurley type testing machine, and the bending resistance of the nonwoven fabric in the longitudinal direction. Was measured on both sides, and the average value was defined as the bending rebound strength (mgf).
(7) Biodegradable Non-woven fabric is embedded in 58 ° C compost and taken out after 3 months. If the non-woven fabric does not retain its shape, or the longitudinal tensile strength of the nonwoven fabric is not The biodegradability was determined to be good when the ratio was reduced to 50% or less. When the nonwoven fabric maintained its form and the tensile strength in the longitudinal direction of the nonwoven fabric exceeded 50% before embedding, it was determined that the biodegradability was poor. In addition, the tensile strength in the longitudinal direction of the nonwoven fabric was measured according to JIS L1906 4.3.1.
実施例１
重量平均分子量が１５万でＱ値（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．７８、融点が１６８℃であるポリ乳酸樹脂を原料とし、２１０℃で溶融した後、口金温度２２０℃で細孔より単孔吐出量０．６９ｇ／分で紡出した後、エジェクターにより紡糸速度４３００ｍ／分で紡糸し、移動するネットコンベアー上に捕集し得られたウェブを、凸部の面積が１５％のエンボスロールとフラットロールで、温度１４０℃、圧力６０ｋｇ／ｃｍの条件で熱圧着し、連続してフラットロールに１０ｃｍの距離密着させ緊張条件で熱処理を実施し、目付１５０ｇ／ｍ2 の不織布を製造した。
Example 1
A polylactic acid resin having a weight average molecular weight of 150,000, a Q value (Mw / Mn) of 1.78, and a melting point of 168 ° C. is used as a raw material. After melting at 210 ° C., a single hole is discharged from the pores at a base temperature of 220 ° C. After spinning at an amount of 0.69 g / min, the web spun by an ejector at a spinning speed of 4300 m / min and collected on a moving net conveyor is flattened with an embossing roll and a flat area with a convex area of 15%. A nonwoven fabric having a weight per unit area of 150 g / m 2 was manufactured by thermocompression bonding with a roll under conditions of a temperature of 140 ° C. and a pressure of 60 kg / cm, and continuously in close contact with the flat roll for a distance of 10 cm under tension conditions.
実施例２
不織布の目付を２００ｇ／ｍ2 とした以外は、実施例１と同様の方法で不織布を製造した。
Example 2
Except that the basis weight of the nonwoven fabric was 200 g / m 2 was produced nonwoven fabric in the same manner as in Example 1.
実施例３
単孔吐出量を１．１０ｇ／分とし、不織布の目付を２００ｇ／ｍ2 とした以外は、実施例１と同様の方法で不織布を製造した。
Example 3
A nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that the single hole discharge rate was 1.10 g / min and the basis weight of the nonwoven fabric was 200 g / m 2 .
得られた不織布の特性は表１に示した通りであるが、実施例１〜３の不織布は目付と曲げ反発性、および目付と厚さの関係が前述の式（１）、（２）を満たしており、剛性と嵩高さに優れたものであった。また不織布の表面平均粗さは、実施例１：１３μｍ、実施例２：１５μｍ、実施例３：２０μｍと良好であった。また、さらに生分解性試験では、いずれの不織布にも形態の劣化が見られ、縦方向の引張強力の低下も５０％以上であり、良好な生分解性を有していた。 The properties of the obtained nonwoven fabric are as shown in Table 1, but the nonwoven fabrics of Examples 1 to 3 have the basis weight and bending resilience, and the relationship between the basis weight and the thickness satisfies the above formulas (1) and (2). It was satisfied and was excellent in rigidity and bulkiness. Moreover, the surface average roughness of the nonwoven fabric was as good as Example 1: 13 μm, Example 2: 15 μm, and Example 3: 20 μm. Furthermore, in the biodegradability test, the deterioration of the form was observed in any of the nonwoven fabrics, and the decrease in the tensile strength in the longitudinal direction was 50% or more, which showed good biodegradability.
比較例１
実施例１と同様の原料を用い、２１０℃で溶融した後、口金温度２２０℃で細孔より単孔吐出量４．３９ｇ／分で紡出した後、エジェクターにより紡糸速度３５００ｍ／分で紡糸し、移動するネットコンベアー上に捕集し得られたウェブを、凸部の面積が１５％のエンボスロールとフラットロールで、温度１４０℃、圧力６０ｋｇ／ｃｍの条件で熱圧着し、目付２００ｇ／ｍ2 の不織布を製造した。
Comparative Example 1
Using the same raw materials as in Example 1, after melting at 210 ° C., spinning at a die temperature of 220 ° C. from the pores at a single hole discharge rate of 4.39 g / min, and then spinning with an ejector at a spinning speed of 3500 m / min. The web collected on the moving net conveyor was thermocompression bonded with an embossing roll and a flat roll having a convex area of 15% under the conditions of a temperature of 140 ° C. and a pressure of 60 kg / cm, and a basis weight of 200 g / m. Two nonwoven fabrics were produced.
比較例２
実施例１と同様の原料を用い、２１０℃で溶融した後、口金温度２２０℃で細孔より単孔吐出量１．１０ｇ／分で紡出した後、エジェクターにより紡糸速度４３００ｍ／分で紡糸し、移動するネットコンベアー上に捕集し得られたウェブを、凸部の面積が３％のエンボスロールとフラットロールで、温度１００℃、圧力６０ｋｇ／ｃｍの条件で熱圧着し、目付２００ｇ／ｍ2 の不織布を製造した。
得られた不織布の特性は表１に示した通りであるが、比較例１は前述の式（１）、（２）を満たしており、剛性と嵩高さに優れてはいたが、糸条の融着が発生し操業性は不良であった。さらに不織布の生分解性は良好であるものの、繊度が１１．３ｄと太いため表面平均粗さが７５μｍと大きく、表面平滑性に劣るものであった。また比較例２は式（２）を満たし、表面平均粗さは３７μｍと使用できるレベルであり、さらに生分解性も良好であったが、熱接着温度が低く、かつ熱接着の面積が小さいため、不織布の熱接着が十分でなく、式（１）を満たしておらず、不織布の剛性に劣るものであった。
Comparative Example 2
Using the same raw materials as in Example 1, after melting at 210 ° C., spinning at a die temperature of 220 ° C. from the pores at a single hole discharge rate of 1.10 g / min, spinning with an ejector at a spinning speed of 4300 m / min. The web collected on the moving net conveyor was thermocompression bonded with an embossing roll and a flat roll having a convex area of 3% under the conditions of a temperature of 100 ° C. and a pressure of 60 kg / cm, and a basis weight of 200 g / m. Two nonwoven fabrics were produced.
The properties of the obtained nonwoven fabric are as shown in Table 1. Comparative Example 1 satisfies the above-mentioned formulas (1) and (2), and was excellent in rigidity and bulkiness. Fusion occurred and the operability was poor. Furthermore, although the biodegradability of the nonwoven fabric was good, the fineness was as thick as 11.3d, so the surface average roughness was as large as 75 μm and the surface smoothness was poor. Comparative Example 2 satisfies the formula (2), and the surface average roughness is 37 μm, which is a level that can be used, and the biodegradability was also good, but the thermal bonding temperature is low and the thermal bonding area is small. The thermal bonding of the nonwoven fabric was not sufficient, the formula (1) was not satisfied, and the nonwoven fabric was inferior in rigidity.
Claims (7)
３．４Ｘ−Ｙ≦１１０・・・・・・・・・・（１）
０．００１２Ｘ−Ｚ≦−０．１・・・・・・（２）
８０≦Ｘ≦３５０
ここで、Ｘ：目付（ｇ／ｍ2 ）、
Ｙ：曲げ反発強さ（ｍｇｆ）、
Ｚ：厚さ（ｍｍ） A biodegradation characterized in that a biodegradable fiber is a non-woven fabric integrated by thermal bonding, the surface average roughness of at least one side of the non-woven fabric is 5 to 60 μm, and simultaneously satisfies the following formula: Non-woven fabric.
3.4X−Y ≦ 110 (1)
0.0012X−Z ≦ −0.1 (2)
80 ≦ X ≦ 350
Here, X: basis weight (g / m 2 ),
Y: Bending rebound strength (mgf),
Z: Thickness (mm)
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