JP2000167434A

JP2000167434A - エレクトレット材料およびこれを用いたエレクトレットフィルタ

Info

Publication number: JP2000167434A
Application number: JP10345226A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Kubo; 一樹久保; Isamu Nagae; 偉長江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】高い表面電荷密度を有し、化学物質などによ
る性能劣化の防止されたエレクトレット材料を得る。【解決手段】エレクトレット材料１０は、高分子材料
１１に双極子モーメント１３を有する分子量１０００以
下の有機化合物分子を分散し、双極子を配向処理したも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体、電子機器、
薬品もしくは生化学的物質等の製造雰囲気、電子機器の
内部雰囲気、または住居屋内の居住雰囲気を清浄化する
ため等に用いるエレクトレットフィルタおよびその材料
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エレクトレット材料とは、半永久的に電
荷を保持し、外部に対して電気力を及ぼす物質であり、
静電気力によって、比較的軽い物体をマグネットのよう
に引きつける能力がある。エレクトレットフィルタは、
この能力をもって、クーロン力と誘起力を利用して、雰
囲気中に浮遊する塵埃を除去するもので、集塵フィルタ
として利用される。

【０００３】エレクトレット材料には、電荷を注入する
ことにより、誘電体の分極状態を得る電荷注入型エレク
トレット材料と、誘電体内の双極子を電界により配向さ
せて分極状態を得る双極子配向型エレクトレット材料と
があり、工業的に生産されるエレクトレットフィルタ
は、一般に、電荷注入型エレクトレット材料を用いたも
のである。

【０００４】電荷注入型エレクトレット材料は、高分子
材料に、コロナ帯電器などの帯電器または電極による電
圧印加によって電荷注入を行い、上記材料内に電荷を保
持させることにより、分極を形成するものが多い。上記
高分子材料としては、例えばポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリスチレン、ポリ四フッ化エチレン、四フッ化
エチレン・六フッ化プロピレン共重合体もしくはテトラ
フルオロエチレンなどの合成樹脂またはこれらの共重合
体やブレンド組成物などが挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電荷注入型エレクトレット材料は、エレクトレット
フィルタ用の材料として求められる帯電電荷量または帯
電寿命などは非常に良好であるが、集塵によりエレクト
レット材料上に化学物質などが吸着すると、エレクトレ
ット性能が急激に劣化することが知られている。これ
は、エレクトレット材料が保持している電荷が、吸着し
た化学物質などと反応して消滅したり、その化学物質な
どを伝って減衰するためと考えられている。例えば、通
常、約１年程度の帯電寿命を有するエレクトレットフィ
ルタを、タバコの煙に暴露すると、数日から１ヶ月の間
にそのエレクトレットフィルタとしての性能を失う。こ
れは、タバコの煙に含まれるヤニやニコチン成分による
電荷の減衰が原因であると考えられる。

【０００６】また、製品の精密化または高度化に伴っ
て、メーカーの製造ラインの雰囲気や機器内部の雰囲気
の清浄化の必要性がさらに増し、また一般住居内の空気
汚染が問題となり、空気清浄に対する要求が高まりつつ
ある。

【０００７】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであり、高い表面電荷密度を有し、化学物質
などによる性能劣化が防止されたエレクトレット材料お
よびこの材料を用いた集塵性能の高いエレクトレットフ
ィルタを得ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１のエレ
クトレット材料は、配向した双極子モーメントを有し、
分子量が１０００以下の有機化合物分子を、高分子材料
に混合または分散してなるものである。

【０００９】本発明に係る第２のエレクトレット材料
は、配向した双極子モーメントを有する無機化合物分子
を、高分子材料に混合または分散してなるものである。

【００１０】本発明に係る第３のエレクトレット材料
は、上記第１または第２のエレクトレット材料におい
て、高分子材料に電荷が注入されているものである。

【００１１】本発明に係る第４のエレクトレット材料
は、上記第１ないし第３のいずれかのエレクトレット材
料において、双極子モーメントが０．５ｄｅｂｙｅ〜１
５ｄｅｂｙｅのものである。

【００１２】本発明に係る第５のエレクトレット材料
は、上記第１ないし第４のいずれかのエレクトレット材
料において、双極子モーメントを有する分子を１立方セ
ンチメートルあたり１０¹⁰〜１０²²個含有したものであ
る。

【００１３】本発明に係る第１のエレクトレットフィル
タは、上記第１ないし第５のいずれかのエレクトレット
材料を用いたものである。

【００１４】本発明に係る第２のエレクトレットフィル
タは、上記第１のエレクトレットフィルタの形状がコル
ゲート積層型のものである。

【００１５】本発明に係る第３のエレクトレットフィル
タは、上記第１のエレクトレットフィルタの形状がハニ
カム型のものである。

【００１６】本発明に係る第４のエレクトレットフィル
タは、上記第３のエレクトレットフィルタにおいて、ハ
ニカムコア寸法に対するハニカム奥行きの比（ハニカム
奥行き／ハニカムコア寸法）が０．０１５〜１００のも
のである。

【００１７】本発明に係る第５のエレクトレットフィル
タは、上記第１のエレクトレットフィルタに用いたエレ
クトレット材料が不織布の形態のものである。

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態のエレ
クトレット材料は、双極子モーメントを有し、分子量１
０００以下の有機化合物分子を、高分子材料に混合また
は分散し、上記双極子の配向処理を行うことにより、エ
レクトレットの性能を得たものである。

【００１８】上記有機化合物の分子量が１０００以下で
あるので、双極子の配向が容易であり、大きな分極を得
ることができ、表面電荷量が所望の大きさとなる。即
ち、分子量が上記範囲を越える分子に比べ、分子の配向
処理時において、配向し易い。配向し易さは、配向する
分子の数、配向時の双極子モーメント方向が配向処理時
の電界方向に近づくという形で現れる。分極電荷によ
り、表面電荷を得る双極子分極型エレクトレットでは、
大きな分極電荷を得ることが可能となる。また、電荷注
入型エレクトレットでは、注入した電荷を保持する能力
が向上する。

【００１９】本発明の第２の実施の形態のエレクトレッ
ト材料は、高分子材料に双極子モーメントを有する無機
化合物分子を混合または分散したもので、双極子の配向
処理を行うことにより、エレクトレットの性能を得たも
のである。無機化合物を用いることにより、大きな表面
電荷が得られる。

【００２０】上記本発明の第１および第２の実施の形態
のエレクトレット材料は、双極子の配向により、表面電
荷を得ているので、電荷注入型エレクトレット材料にお
いて考えられているような表面に吸着した化学物質など
による電荷の消滅がなく、安定な性能が維持できる。つ
まり、上記本発明の実施の形態のエレクトレット材料
は、樹脂または無機高分子加工品で、高い表面電荷密度
を持ち、さらに、タバコのヤニ、ニコチンやその他化学
物質などによる性能劣化が少なく、これを用いたエレク
トレットフィルタは、従来のエレクトレットフィルタの
性能を改善し、さらに、化学物質などの吸着によるエレ
クトレットフィルタ性能の低下を防ぐことができる。

【００２１】上記双極子を有する分子の例として、次の
ものが挙げられる。無機化合物分子としては、酸化バリ
ウム、塩化カリウム、臭化カリウム、沃化カリウムなど
のカリウム化合物、リチウム化合物、ナトリウム化合
物、シアン化物、PZT（チタン酸ジルコン酸鉛）、酒石
酸カリウムナトリウム・四水和物、燐酸二水素カリウム
またはニオブ酸ナトリウムなどがある。分子量１０００
以下の有機化合物分子としては、下記化学式（１）

【００２２】

【化１】

【００２３】に示す分子等のカルバゾール誘導体、下記
化学式（２）

【００２４】

【化２】

【００２５】に示す分子等のオキサジアゾール誘導体、
下記化学式（３）

【００２６】

【化３】

【００２７】に示す分子等のアゾ系色素、下記化学式
（４）

【００２８】

【化４】

【００２９】に示すスチルベン構造を有するスチルベン
系色素、下記化学式（５）

【００３０】

【化５】

【００３１】に示すようなヘミシアニン系色素、下記化
学式（６）

【００３２】

【化６】

【００３３】に示すようなオキサシアニン系色素があ
る。ただし、ここに挙げた化合物に限定されるものでは
ない。

【００３４】上記化合物分子を混合または分散する高分
子材料に限定はなく、例として、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリスチレン、ポリ四フッ化エチレン、四フ
ッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体、テトラフ
ルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリ
デン・三フッ化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン・
四フッ化エチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸
ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン１１、ポリオキシ
メチレン、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ブチラール樹
脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、アミノ
樹脂、イソシアネート樹脂、ポリカーボネート、ポリア
リレート、ポリアミド、ポリケトン、エポキシ樹脂、ポ
リウレタン、ポリメタクリル酸エステル類、スチレンメ
タクリル酸メチルコポリマー、ポリエステル、メラミン
樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、スチレンーア
クリロニトリルコポリマー、ポリサルホン、ポリ酢酸ビ
ニル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、
ポリビニルピロリドン、セルロース、メチルセルロー
ス、ヒドロキシメチルセルロース、セルロースエステル
類、ケイ酸塩ガラス、リン酸塩、窒化ホウ素、ポリチア
ジル、塩化ホスホリルもしくは有機金属化合物、または
これらの合成物、ブレンド組成物、混合物などが挙げら
れる。

【００３５】図１は、上記本発明の第１または第２の実
施の形態のエレクトレット材料の構成を示す説明図であ
り、図中、１０はエレクトレット材料、１１は高分子材
料、１２は双極子モーメントを有する無機化合物分子も
しくは有機化合物分子、１３は分子の双極子モーメント
の向きである。即ち、エレクトレット材料１０は高分子
材料１１に、双極子モーメント１３を有する無機化合物
分子もしくは有機化合物分子１２が混合または分散され
ており、分子の双極子モーメントの向きが揃っている。

【００３６】図２（ａ）および（ｂ）は、上記本発明の
実施の形態のエレクトレット材料を作成する過程を示す
工程図で、図中Ｐｒは表面分極電荷である。即ち、図２
（ａ）は、高分子材料１１に双極子モーメント１３を有
する分子１２を混合または分散した状態を示し、分子は
無秩序に配向している。次に、上記高分子材料および双
極子モーメント１３を持った分子の種類に応じて、適宜
媒体となっている高分子材料のガラス転移温度以上、結
晶転移温度以上または溶融軟化点以上まで加熱し、その
温度で、一定時間高電界を掛けたまま保持し、その後高
電界を掛けながら室温まで冷却して、分子の双極子モー
メントを配向させる。また、一方室温において高電界を
掛けることによっても、分子の双極子モーメントを配向
させることができるものもある。これにより、双極子の
配向による表面分極電荷Ｐｒが現れ、図２（ｂ）に示す
様な、配向を形成したエレクトレット材料１０を得るこ
とができる。

【００３７】双極子モーメントの配向方向は、印加した
電界の方向に限るものではなく、電界の方向に対して、
ある角度を持っていてもよく、また、全ての分子が１方
向に配向している必要はなく、その一部分だけが配向し
ている場合も本発明の中に含まれる。

【００３８】本発明の第３の実施の形態のエレクトレッ
ト材料は、エレクトレットの性能を双極子モーメントを
有する分子の配向処理と、さらに電荷の注入処理を行う
ことにより得たものである。

【００３９】上記エレクトレット材料は、双極子の配向
と注入電荷が、相補的な働きをし、表面電荷の減衰を抑
える働きをするものであり、配向型エレクトレットとし
て作用する場合は、クーロン力によって、配向分子の脱
配向を注入電荷が抑制する働きをし、電荷注入型エレク
トレットとして作用する場合は、配向した双極子が注入
した電荷を固定化する働きをし、それぞれ、帯電寿命を
向上し、タバコヤニ耐性の向上を実現するものである。

【００４０】図３は、本発明の第３の実施の形態のエレ
クトレット材料の構成を示す説明図であり、図中３０は
エレクトレット材料、３１は電荷注入処理により注入さ
れた電荷である。即ち、高分子材料１１に、双極子モー
メントを有する無機化合物分子もしくは有機化合物分子
１２が混合または分散され、上記分子の双極子モーメン
トの向きが揃っており、電荷注入処理により注入された
電荷３１が、材料表面および体積中に存在している。注
入電荷および双極子の配向は互いに相補的に働き、互い
に固定化する働きを持つ。見かけの表面電荷密度は、双
極子配向による表面電荷密度と電荷注入による表面電荷
密度の総和となる。双極子配向による表面電荷密度が、
注入電荷による表面電荷密度よりも大きいとき、双極子
配向型エレクトレットとなり、逆に、注入電荷による表
面電荷密度が、双極子配向による表面電荷密度より大き
いとき、注入電荷型エレクトレットとなる。

【００４１】図４（ａ）および（ｂ）は、上記エレクト
レット材料を作成する過程を示す工程図である。図４
（ａ）は、高分子材料１１に双極子モーメントを有する
分子１２を混合または分散した状態を示す図であり、分
子は無秩序に配向している。次に、上記高分子材料およ
び双極子モーメント１３を有する分子の種類に応じて、
適宜媒体となっている高分子材料のガラス転移温度以
上、結晶転移温度以上または溶融軟化点以上の温度まで
加熱し、その温度で一定時間高電界を掛けたまま保持
し、その後高電界を掛けながら、室温まで冷却すること
により、図４（ｂ）に示すように分子の双極子モーメン
トを配向させ、かつ電荷を注入する。また、室温におい
て高電界を掛けることによっても、図４（ｂ）に示すよ
うに分子の双極子モーメントを配向させ、かつ電荷を注
入することができる。なお、分極によって得られる見か
け上の表面電荷は、双極子配向による表面分極電荷Ｐｒ
と注入された真電荷Ｑの和となる。

【００４２】双極子モーメントの配向方向は、印加した
電界の方向に限るものではなく、電界の方向に対して、
ある角度を持っていてもよく、また、全ての分子が１方
向に配向している必要はなく、その一部分だけが配向し
ている場合も本発明の中に含まれる。

【００４３】上記電荷注入または電界分極処理方法の例
として、直流コロナ放電法、直流高電圧印加法、γ線あ
るいは電子線照射法または直流高電界に交流高電界を重
畳して印加する方法がある。例えば、コロナ帯電器など
の帯電器によって、電荷を注入し、その注入電荷が作る
電界によって、同時に分子の双極子モーメントの方向を
配向させることにより、分子の双極子モーメントを配向
させ、電荷を注入する。さらに、イオン反発性電極とイ
オン吸引性電極の間に、非接触に材料を配置し、イオン
反発性電極側で、交流沿面放電素子、イオナイザー素
子、直流コロナ放電イオン発生素子または交流コロナ型
イオン発生素子などのイオン発生装置を用いてイオンを
発生し、材料に注入する方法などがある。

【００４４】また、上記電界分極処理時に、注入電荷を
調節したりまたはエレクトレット化する材料への電荷注
入を阻止するために、必要に応じて上記材料と電荷注入
装置または電界分極処理装置の間に、半導体シート、テ
フロンまたはナイロンなどの高分子薄膜シートや金属酸
化絶縁膜などを設けることもある。

【００４５】本発明の第４の実施の形態のエレクトレッ
ト材料は、上記双極子モーメントが０．５ｄｅｂｙｅ〜
１５ｄｅｂｙｅのものである。なお、ｄｅｂｙｅは、双
極子モーメントの大きさを表す単位である。０．５ｄｅ
ｂｙｅ未満では双極子分極による効果が得られず所望の
電荷が得られない。また、１５ｄｅｂｙｅを越えると高
分子材料への混合または分散が困難となる。

【００４６】本発明の第５の実施の形態のエレクトレッ
ト材料は、上記双極子モーメントを有する分子を１立方
センチメートルあたり１０¹⁰〜１０²²個含有するもので
ある。双極子による効果は、含有される双極子を持った
分子の量に大きく依存するため、１０¹⁰未満では所望の
電荷が得られず、１０²²を越えると高分子材料への混合
または分散が困難となる。

【００４７】本発明の第６の実施の形態のエレクトレッ
トフィルタは上記実施の形態１〜５のエレクトレット材
料を用いたものである。エレクトレットフィルタの形状
は、シートタイプ、プリーツタイプ、ハニカム型形状、
コルゲート積層型形状などがあるが、これらに限定され
ることなく、フィルタとして機能する全ての形態を含む
ものとし、例えば日本工業規格ＪＩＳＢ９９０８「換気
用エアフィルタユニット」に示されるフィルタなどが挙
げられる。

【００４８】本発明の第７の実施の形態のエレクトレッ
トフィルタは形状がコルゲート積層型のもので、通過風
量の圧力損失を大きく低減でき、重量の軽減、製造が比
較的容易であり、エレクトレットフィルタの大型化およ
び上記エレクトレットフィルタを搭載した空気清浄機能
を有する製品の省エネに貢献するものである。この場
合、ライナと中芯に、別々のロールを使用して製造する
ため、２種類の異なる部材を使用することにより、容易
に積層体を製造することも可能である。

【００４９】図５は本発明の実施の形態に係わるコルゲ
ート積層型のエレクトレットフィルタを説明するための
上記フィルタの流路に対向する面を示す構造図であり、
１２１は波形状の中芯、１２２平坦なライナ、１２３は
中芯の高さである。

【００５０】本発明の第８の実施の形態のエレクトレッ
トフィルタは形状がハニカム型のもので、エレクトレッ
ト材料の電気的特性を有効に機能させることができると
ともに、通過風に対する圧力損失が少なく、シートタイ
プなどに比べ通過風量の圧力損失を大きく低減でき、エ
レクトレットフィルタの大型化および上記エレクトレッ
トフィルタを搭載した空気清浄機能を有する製品の省エ
ネに貢献するものである。

【００５１】また、上記ハニカム型のエレクトレットフ
ィルタにおいて、ハニカムコア寸法に対するハニカム奥
行きの比（ハニカム奥行き／ハニカムコア寸法）が０．
０１５〜１００であること、またハニカムコアの対向す
る面が互いに相反する電荷を有することが好ましい。つ
まり、ハニカム型のフィルタの集塵能力は、ハニカムコ
アの寸法が小さくなるほど、ハニカム奥行きが大きくな
るほど向上する。これは、コアの寸法が小さくなるほ
ど、ハニカムコアの対向する面の距離が狭まり、これに
従い電界強度が増すためで、またハニカム奥行きが大き
くなるほど塵埃がフィルタ内を通過する時間が長くな
り、それだけフィルタ壁面に吸着される量が多くなるた
めである。従って、ハニカムコア寸法に対するハニカム
奥行きの比は大きいほどよい。しかし、ハニカムコア寸
法に対するハニカム奥行きの比が０．０１５未満では充
分な集塵効率が得られず、１００を越えるとハニカム形
成が困難になるとともに物理的な大きさが大きすぎ取り
付け装置への設置が困難となる。また、ハニカムコアの
対向する面が互いに相反する電荷を有することにより、
風の流れる方向（流路）に対して垂直な方向の電界が得
られ、風とともにフィルタに取り込まれた塵埃をフィル
タ壁面に吸着する力を効果的に得ることができる。

【００５２】図６は本発明の実施の形態に係わるハニカ
ム型のエレクトレットフィルタを説明するための上記フ
ィルタの流路に対向する面を示す構造図であるり、図中
１１２はハニカムコア寸法である。

【００５３】また、上記各形状のエレクトレットフィル
タを、上記エレクトレット材料を不織布の形態としたも
ので作製すると、エレクトレットフィルタとしての性能
とともに、不織布繊維による物理的集塵効果が期待され
る。

【００５４】上記不織布としては、ケミカルボンド法、
サーマルボンド法、スパンレース法、ニードルパンチ法
もしくはステッチボンド法による乾式不織布または湿式
不織布や、スパンボンド不織布、メルトブロー式不織
布、フラッシュ紡糸式不織布またはトウ開繊式不織布な
どがある。メルトブロー式不織布またはフラッシュ紡糸
式不織布は、繊維が細かく物理フィルタとしての性能も
期待でき、繊維の表面積が大きく、静電気力による吸着
能力が高いことから、集塵フィルタとして、高い性能が
期待できる。また、ニードルパンチ法、開繊式不織布で
は、フィルム状の材料にエレクトレット処理してから、
不織布を作ることができるため、帯電量の大きい高性能
なエレクトレットの製造が可能である。

【００５５】さらに、エレクトレット材料の形態を、不
織布以外の織物、編み物、フィルム、繊維状ポーラスフ
ィルムまたは多孔質体とすることができるが、これらに
限定されるものではない。また、不織布化、織布化等の
工程は、材料のエレクトレット化の前後どちらでも良
く、さらにフィルタ形成の前後にも限定されない。

【００５６】

【実施例】実施例１．双極子モーメント７．５５ｄｅｂ
ｙｅを有するアゾ系化合物である４―エチル（２―ヒド
ロキシエチル）アミノ―４’―ニトロアゾベンゼン（化
学式（３）：略称ＤＲ１）２重量部と、ポリメチルメタ
クリレート（略称ＰＭＭＡ、密度１．１８ｇ／ｃｍ³）
１８重量部およびジクロロメタン８０重量部を混合し
た。この溶液をアルミ板上にキャストし、室温で、溶剤
であるジクロロメタンを蒸発させ、さらに、６０℃に調
整した真空オーブンで４８時間乾燥した。これにより、
膜厚５０μｍの試料フィルムを得た。単位体積中に含ま
れる分子の個数は、おおよそ１０²⁰個／ｃｍ³と算出さ
れる。

【００５７】次に、試料フィルムを、電荷の流れ込みを
防ぐためにブロッキング処理をした電極に挟み、ホット
プレート上に設置した。フィルムの温度が９０℃になる
ようにプレート温度を調節し、２ｋＶの直流電圧を印加
した。３０分後、電圧を掛けたまま、室温まで急冷却し
た。これにより、表面分極電荷密度が５×１０^-8Ｃ／ｃ
ｍ²の本発明の実施例のエレクトレット材料を得た。

【００５８】実施例２．双極子モーメント１．８９ｄｅ
ｂｙｅを有するカルバゾール誘導体（化学式（１））
０．２重量部と、ポリスチレン（略称ＰＳ）１９．８重
量部およびテトラヒドロフラン８０重量部を混合した。
この溶液をアルミ板上にキャストし、室温で、テトラヒ
ドロフランを充分に蒸発させ、さらに、６０℃に調整し
た真空オーブンで４８時間乾燥した。これにより、膜厚
５０μｍの試料フィルムを得た。単位体積中に含まれる
分子の個数は、おおよそ１０¹⁹個／ｃｍ³と算出され
る。

【００５９】次に、試料フィルム上の高さ５〜７ｍｍ
に、コロトロンコロナ帯電器を設置し、試料フィルムを
アースに落としたホットプレート上に設置、フィルムの
温度が１００℃になるように調節し、この温度で、帯電
器のメイングリッドに８ｋＶの電圧を掛けて、コロナ荷
電を行った。３０分後、コロナ荷電をしたまま、室温ま
で急冷却した。これにより、表面分極電荷密度が８×１
０^-8Ｃ／ｃｍ²の本発明の実施例のエレクトレット材料
を得た。

【００６０】実施例３．実施例１のエレクトレット材料
を用いて、ニードルパンチ法により、繊維径おおよそ４
０μｍ、目付量２０ｇ／ｍ²の不織布を作製し、これを
用いてシートタイプの本発明の実施例のエレクトレット
フィルタを作製した。

【００６１】実施例４．実施例１のエレクトレット材料
を用いてフィルムを作製し、これを用いてハニカム奥行
き５ｍｍ、ハニカムコア寸法４ｍｍのハニカム形状の本
発明の実施例のエレクトレットフィルタを作製した。

【００６２】実施例５．実施例１のエレクトレット材料
のフィルムを作製し、これを用いて奥行き５ｍｍ、中芯
高さ４ｍｍのコルゲート積層型の本発明の実施例のエレ
クトレットフィルタを作製した。

【００６３】実施例６．実施例１のエレクトレット材料
を用いて、ニードルパンチ法により、繊維径おおよそ４
０μｍ、目付量２０ｇ／ｍ²の不織布を作製し、これを
用いて、奥行き５ｍｍ、中芯高さ４ｍｍのコルゲート積
層型の本発明の実施例のエレクトレットフィルタを作製
した。

【００６４】実施例７．実施例２のエレクトレット材料
を用いて、ニードルパンチ法により、繊維径おおよそ４
０μｍ、目付量２０ｇ／ｍ²の不織布を作製し、これを
用いてシートタイプの本発明の実施例のエレクトレット
フィルタを作製した。

【００６５】比較例１．ポリプロピリン９２重量部と、
ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ：約６０℃）８重量
部を２８０℃で混練し、押し出し機にて、膜厚５０μｍ
の試料フィルムを得た。次に、試料フィルムを、電荷の
流れ込みを防ぐためにブロッキング処理をした電極に挟
み、ホットプレート上に設置した。フィルムの温度が７
０℃になるようにプレート温度を調節し、２ｋＶの直流
電圧を印加した。３０分後、電圧を掛けたまま、室温ま
で急冷却した。これにより、表面分極電荷密度が５×１
０^-9Ｃ／ｃｍ²のエレクトレット材料を得た。

【００６６】比較例２．比較例１のエレクトレット材料
を用いて、ニードルパンチ法により、繊維径おおよそ４
０μｍ、目付量２０ｇ／ｍ²の不織布を作製し、これを
用いてシートタイプのエレクトレットフィルタを作製し
た。

【００６７】実施例３〜実施例７、比較例２のエレクト
レットフィルタについて、塵埃捕集効率、圧力損失およ
びタバコ寿命（タバコヤニ耐性，帯電寿命）などのフィ
ルタ性能について、表１にまとめた。

【００６８】

【表１】

【００６９】捕集効率は、０．３〜０．５μｍのＮａＣ
ｌ粒子の一過性集塵効率、圧力損失は風速１ｍ／ｓの時
の通過抵抗によって評価した。タバコ寿命は、日本電機
工業会規格ＪＥＭ１４６７「家庭用空気清浄機」の方法
により評価した。寿命の算定においては、一日の喫煙タ
バコ本数を５本とした。

【００７０】表１に示すように、本発明の実施例のエレ
クトレット材料は、充分な表面分極電荷密度、タバコ寿
命（帯電寿命およびタバコヤニ耐性）を有しており、エ
レクトレットフィルタの性能を向上することができる。
また、このエレクトレット材料を使用したエレクトレッ
トフィルタは、高い集塵性能を持ち、タバコのヤニに対
する寿命が長い。また、ハニカム型形状やコルゲート積
層型形状のフィルタは、通気抵抗が低くエレクトレット
フィルタとしての総合的な性能の向上を実現できる。

【００７１】

【発明の効果】本発明の第１のエレクトレット材料は、
配向した双極子モーメントを有し、分子量が１０００以
下の有機化合物分子を、高分子材料に混合または分散し
たもので、高い表面電荷密度を有し、化学物質などによ
る性能劣化が防止されるという効果がある。

【００７２】本発明の第２のエレクトレット材料は、配
向した双極子モーメントを有する無機化合物分子を、高
分子材料に混合または分散したもので、高い表面電荷密
度を有し、化学物質などによる性能劣化が防止されると
いう効果がある。

【００７３】本発明の第３のエレクトレット材料は、上
記第１または第２のエレクトレット材料において、高分
子材料に電荷が注入されているもので、さらに高い表面
電荷密度を有し、化学物質などによる性能劣化の防止さ
れるという効果がある。

【００７４】本発明の第４のエレクトレット材料は、上
記第１ないし第３のいずれかのエレクトレット材料にお
いて、双極子モーメントが０．５ｄｅｂｙｅ〜１５ｄｅ
ｂｙｅのもので、特に高い表面電荷が得られ、化学物質
などの付着による静電気力の低下が少ないという効果が
ある。

【００７５】本発明の第５のエレクトレット材料は、上
記第１ないし第４のいずれかのエレクトレット材料にお
いて双極子モーメントを有する分子を１立方センチメー
トルあたり１０¹⁰〜１０²²個含有したもので、表面電荷
を大きく帯電寿命を長くできるという効果がある。

【００７６】本発明の第１のエレクトレットフィルタ
は、上記第１ないし第５のいずれかのエレクトレット材
料を用いたもので、集塵性能が高いという効果がある。

【００７７】本発明の第２のエレクトレットフィルタ
は、第１のエレクトレットフィルタにおいて、形状がコ
ルゲート積層型のもので、通気抵抗が低いという効果が
ある。

【００７８】本発明の第３のエレクトレットフィルタ
は、第１のエレクトレットフィルタにおいて、形状がハ
ニカム型のもので、通気抵抗が低いという効果がある。

【００７９】本発明に係る第４のエレクトレットフィル
タは、上記第３のエレクトレットフィルタにおいて、ハ
ニカムコア寸法に対するハニカム奥行きの比（ハニカム
奥行き／ハニカムコア寸法）が０．０１５〜１００のも
ので、集塵能力が向上するという効果がある。

【００８０】本発明に係る第５のエレクトレットフィル
タは、上記第１のエレクトレットフィルタにおいて、エ
レクトレット材料が不織布の形態のもので、集塵性能が
向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のエレクトレット材料の
構成を示す説明図である。

【図２】本発明の実施形態のエレクトレット材料を作
成する過程を示す工程図である。

【図３】本発明の実施の形態のエレクトレット材料の
構成を示す説明図である。

【図４】本発明の実施形態のエレクトレット材料を作
成する過程を示す工程図である。

【図５】本発明の実施の形態に係わるコルゲート積層
型のエレクトレットフィルタを説明するための上記フィ
ルタの流路に対向する面を示す構造図である。

【図６】本発明の実施の形態に係わるハニカム型のエ
レクトレットフィルタを説明するための上記フィルタの
流路に対向する面を示す構造図である。

【符号の説明】

１０エレクトレット材料、１１高分子材料、１２
双極子モーメントを有する分子、１３双極子モーメン
トの向き、３０エレクトレット材料、３１電荷、１１
２ハニカムコア寸法、１２１中芯、１２２ライ
ナ、１２３中芯の高さ、Ｐｒ表面分極電荷、Ｑ真
電荷。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配向した双極子モーメントを有し、分子
量が１０００以下の有機化合物分子を、高分子材料に混
合または分散してなるエレクトレット材料。
【請求項２】配向した双極子モーメントを有する無機
化合物分子を、高分子材料に混合または分散してなるエ
レクトレット材料。
【請求項３】高分子材料に電荷が注入されていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のエレクト
レット材料。
【請求項４】双極子モーメントが０．５ｄｅｂｙｅ〜
１５ｄｅｂｙｅであることを特徴とする請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載のエレクトレット材料。
【請求項５】双極子モーメントを有する分子を１立方
センチメートルあたり１０¹⁰〜１０²²個含有したことを
特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の
エレクトレット材料。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載のエレクトレット材料を用いたエレクトレットフィル
タ。
【請求項７】形状がコルゲート積層型であることを特
徴とする請求項６に記載のエレクトレットフィルタ。
【請求項８】形状がハニカム型であることを特徴とす
る請求項６に記載のエレクトレットフィルタ。
【請求項９】ハニカムコア寸法に対するハニカム奥行
きの比（ハニカム奥行き／ハニカムコア寸法）が０．０
１５〜１００であることを特徴とする請求項８に記載の
エレクトレットフィルタ。
【請求項１０】エレクトレット材料が不織布の形態で
あることを特徴とする請求項６に記載のエレクトレット
フィルタ。