JP2002115177A

JP2002115177A - エレクトレット加工品の製造方法

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Publication number: JP2002115177A
Application number: JP2000310736A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Takeda; 正明武田; Yasuyoshi Horiguchi; 泰義堀口
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2002-04-19
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: JP4581212B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高品質のエレクトレット加工品を低コストで
生産可能にするエレクトレット加工品の製造方法を提供
する。【解決手段】非導電性シートＳに水と水溶性有機溶剤
との混合溶液Ｗを付与し、次いで該非導電性シートＳを
乾燥することによりエレクトレット化することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエレクトレット加工
品の製造方法に関し、さらに詳しくは、高品質のエレク
トレット加工品を低コストで生産可能にするエレクトレ
ット加工品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、低圧損のエアフィルター用材料と
して、エレクトレット加工された繊維シートが優れた性
能を有するため使用されている。このエレクトレット化
繊維シートの製造方法としては、合成繊維不織布等の繊
維シートに高電圧を印加し、コロナ放電によりエレクト
レット化する方法（特開昭６１−１０２４７６号公報等
参照）や、フィルムシートにワイヤ電極により高電圧を
印加し、同じくコロナ放電によりエレクトレット化した
後、そのフィルムシートを繊維化して不織布にする方法
（特公昭５７−１４４６７号公報等参照）などが知られ
ている。

【０００３】しかし、図６に示すように、いずれもアー
ス電極２１の上に高分子材料シートＳを裁置又は移動さ
せながら、その表面に直流高電圧発生装置２３の高電圧
を針状或いはワイヤー電極２２から印加し、コロナ放電
によりエレクトレット化するものであるため、高電圧印
加電極２２とアース電極２１の間隙精度等によりムラを
生じて荷電ムラが出来たり、また火花放電によりシート
が損傷するという問題があった。

【０００４】さらに、高電圧設備が高価である上に、高
い安全維持管理費が必要になるというコスト上の問題が
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の諸問題を解消し、高品質、高性能のエレクト
レット加工品を低コストで生産可能にするエレクトレッ
ト加工品の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のエレクトレット加工品の製造方法は、非導
電性シートに水と水溶性有機溶剤との混合溶液を付与
し、次いで該非導電性シートを乾燥することによりエレ
クトレット化することを特徴とするものである。

【０００７】このように水と水溶性有機溶剤の混合溶液
を付与するだけの処理であるため、混合溶液を非導電性
シートの全面に均等に分布させることは容易であり、均
一な電荷密度を有する高品質、高性能のエレクトレット
加工品を得ることができる。しかも、生産設備としては
混合溶液の付与設備と乾燥設備でよいため、高電圧発生
設備に比べて低廉ですむばかりでなく、維持管理を低コ
ストで行うことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に使用する非導電性シート
は、非導電性を有する材料であれば特に限定されない。
例えば、プラスチックフィルムシート、合成繊維或いは
天然繊維の織物、編み物、不織布等の繊維シートなどを
挙げることができる。これらの中でも特に合成繊維シー
トは好ましい。また、エアフィルター用の場合には、合
成繊維不織布が好ましく、中でも高性能フィルター用に
は、メルトブロー不織布を使用することが好ましい。

【０００９】非導電性シートの素材は、非導電性を有す
る材料であれば特に限定されるものではない。好ましく
は、体積抵抗率が１０¹²・Ω・ｃｍ以上、さらに好まし
くは１０¹⁴・Ω・ｃｍ以上の素材を主体とするものを使
用するとよい。

【００１０】例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等
のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
乳酸等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレ
ン、ポリフェニレンサルファイト、フッ素系樹脂、およ
びこれらの混合物などを挙げることができる。これらの
中でも、ポリオレフィンまたはポリ乳酸を主体とするも
のはエレクトレット性能の点から好ましく、さらにポリ
プロピレンを主体とするものは一層好ましい。

【００１１】これらの素材には、熱安定剤、耐候剤、重
合禁止剤等の通常用いられる添加剤を添加してもよい。
特に、トリアジン系など含窒素系の添加剤は、優れた電
荷保持性を得る上で好ましい。

【００１２】本発明のエレクトレット化加工方法は、上
述した非導電性シートに対し、水と水溶性有機溶剤との
混合溶液を付与し、この混合溶液が付与された非導電性
シートを乾燥処理するものである。すなわち、水と水溶
性有機溶剤との混合溶液を非導電性シートに付与して十
分浸透させた後、乾燥するだけで、均一な電荷密度にエ
レクトレット化されたシートにすることができる。

【００１３】本発明において、非導電性シートに混合溶
液を付与する方法は特に限定されない。例えば、混合溶
液が充填或いは循環する槽に非導電性シートを浸漬させ
る浸漬法、非導電性シートの表面に混合溶液を塗布する
グラビアコート、キスコート等のコーティング法、噴霧
器或いはウォータージェットパンチ等で水滴流或いは水
噴流として付与する方法等を挙げることができる。中で
も浸漬法は、設備的に簡単に実施できる点で好ましい方
法である。これらの付与方法は、バッチ式であっても、
連続式であってもよく、また、非導電性シートに対する
混合溶液の浸透を全体に均一に行うため、混合溶液付与
後のシートに片面から負圧を掛けることにより、吸引透
過させるようにしてもよい。

【００１４】混合溶液を付与した後のシートの乾燥方法
としては、従来公知の方法がいずれも使用可能である。
例えば、熱風乾燥法、真空乾燥法、自然乾燥法等の方法
が適用可能である。これらのうちでも熱風乾燥法は、連
続処理が可能にであるため好ましい。熱風乾燥法の場
合、乾燥温度としてはエレクトレットを失活させない程
度の温度にする必要がある。好ましくは１２０℃以下、
より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃
以下にするのがよい。また、熱風乾燥前に、予備乾燥と
して、ニップロール、吸水ロール、サクション吸引等に
よって過剰な水分を取り除いておくと尚良い。

【００１５】図１〜図４は、上述した非導電性シートに
上記混合溶液の付与と乾燥とを行う装置を例示したもの
である。

【００１６】図１（Ａ）（Ｂ）は、非導電性シートをバ
ッチ処理でエレクトレット加工する装置である。図１
（Ａ）の１は、混合溶液Ｗが貯留された浸漬槽、図１
（Ｂ）の２は熱風が入口２ａから入り、出口２ｂから排
出するようにした熱風乾燥装置である。エレクトレット
加工される非導電性シートＳは、先ず浸漬槽１で含浸処
理され、次いで熱風乾燥装置２に移されて乾燥処理され
ることでエレクトレット化される。

【００１７】図２〜図４は、それぞれ非導電性シートを
連続処理によってエレクトレット加工する装置である。

【００１８】図２の装置は、浸漬槽１に浸漬ローラ３を
内設し、出口側にニップローラ４を設けている。また、
熱風乾燥装置２には複数のガイドローラ５が設けられて
いる。非導電性シートＳは浸漬槽１に連続供給されなが
ら浸漬ローラ３を介して混合溶液Ｗ中に浸漬される。次
いで浸漬槽１を出るときニップローラ４で余剰の混合溶
液が除去され、熱風乾燥装置２に搬送される。熱風乾燥
装置２では、ガイドローラ５を介してジグザグ状に走行
する間に乾燥処理され、エレクトレット化処理が完了す
る。

【００１９】図３は、浸漬槽１を持たないようにした装
置である。すなわち、浸漬槽１に代えて、スット状吐出
口６ａを有するノズル６を設けている。また、非導電性
シートＳを挟んで反対側に吸引器７を配置するようにし
ている。ノズル６は混合溶液Ｗを非導電性シートＳの表
面にフィルム状に吐出し、反対側の吸引器７が吸引する
ことにより、混合溶液Ｗを非導電性シートＳの反対側に
貫通させ均一に分布させるようにする。混合溶液Ｗを含
浸した非導電性シートＳは、ニップロール４で余剰の混
合溶液が除去されたのち熱風乾燥装置２に送られる。

【００２０】図４は、図３の装置において、ノズル６に
代えて混合溶液Ｗを噴霧状に噴射するノズル８を設ける
ようにしたものである。

【００２１】本発明において、混合溶液に用いる水とし
ては、液体フィルター等で汚れを除去したもので、出来
るだけ清浄なものを使用することが好ましい。特にイオ
ン交換水、蒸留水等の純水を使用することが好ましい。
また、純水は導電率で１０³μＳ／ｍ以下のものを用い
るのが好ましく、更に好ましくは１０²μＳ／ｍ以下で
あるものがよい。

【００２２】また、混合溶液に用いる水溶性有機溶剤に
は、沸点が水の沸点より低いものを使用することが好ま
しい。すなわち、水溶性有機溶剤は、水のシートへの浸
透性を付与するものであるので、一度シートに浸透した
ならば、なるべく早く気化して乾燥することが好ましい
からである。より好ましくは、水との沸点差が１０℃以
上であるものがよい。

【００２３】水溶性有機溶剤の種類は、混合溶液の非導
電性シートへの浸透性が良ければ特に限定されない。例
えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロ
ピルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエ
チルケトン類のケトン類、酢酸プロピル、酢酸ブチル等
のエステル類、その他アルデヒド類、カルボン酸類等を
挙げることができる。特に、浸透性の点からアルコール
類またはケトン類が好ましく、特にアセトン、イソプロ
ピルアルコール、エタノールのうちの少なくとも１種を
用いるのが好ましい。さらに好ましくは、イソプロピル
アルコールを主成分とするものが好ましい。

【００２４】本発明において、混合溶液における水溶性
有機溶剤の濃度は、非導電性シートに対する浸透性を有
するものであれば特に限定はされないが、好ましくは１
０〜５０重量％の範囲がよい。特に、イソプロピルアル
コールの場合は、２０〜４０重量％の範囲が好ましい。

【００２５】

【実施例】以下に説明する実施例において使用する特性
値は、次の測定法により測定したものである。

【００２６】〔捕集性能〕図５に示す捕集性能測定装置
で測定した。この捕集性能測定装置は、測定サンプルＭ
をセットするサンプルホルダー１１の上流側にダスト収
納箱１２を連結し、下流側に流量計１３、流量調整バル
ブ１４、ブロワ１５を連結している。また、サンプルホ
ルダー１１にパーテクルカウンター１６が設けられ、こ
のパーテクルカウンター１６を使用し、切替コック１７
を介して、測定サンプルＭの上流側のダスト個数と下流
側のダスト個数をそれぞれ測定することができる。

【００２７】捕集性能の測定に当たっては、径０．３μ
ｍのポリスチレン標準ラテックスパウダーをダスト収納
箱１２に充填し、サンプルＭをホルダー１１にセット
し、風量をフィルター通過速度が１．５ｍ／分になるよ
うに流量調整バルブ１４で調整し、ダスト濃度を１万〜
４万個／2.83×10^-4ｍ³（0.01ft³）の範囲で安定さ
せ、サンプルＭの上流のダスト個数Ｄおよび下流のダス
ト個数ｄをパーティクルカウンター１６（リオン社製、
ＫＣ−０１Ｂ）で５回測定し、ＪＩＳＫ−０９０１に
基づいて下記計算式にて捕集性能（％）を求めた。

【００２８】捕集性能（％）＝〔１−（ｄ／Ｄ）〕×１００ただし、ｄ：下流のダスト個数Ｄ：上流のダスト個数〔平均繊維径〕ＳＥＭ写真により拡大した繊維１００本
について繊維径を測定し、その平均値を求めた。

【００２９】実施例１耐候剤としてトリアジン系添加剤（チバガイギー製、キ
マソープ９４４）を１％含有し、かつメルトインデック
スＭＩが７００のポリプロピレンを原料とし、通常のメ
ルトブロー法により、目付４０ｇ／ｍ²、平均繊維径
２．０μｍのメルトブロー不織布を製造した。次いで、
純水にイソプロピルアルコールを３０重量％溶解した混
合溶液を調整し、この混合溶液を貯留した浴中に上記メ
ルトブロー不織布を１０秒間浸漬したのち引き上げ、さ
らに水切り後に８０℃で２０分間熱風乾燥して、エレク
トレット化されたメルトブロー不織布を得た。

【００３０】得られたエレクトレット化メルトブロー不
織布の捕集性能を測定したところ、９９．９９９５％と
非常に高いレベルであった。

【００３１】実施例２実施例１において、イソプロピルアルコールの溶解濃度
を４０重量％の混合溶液にした以外は、実施例１と同様
にして、エレクトレット化されたメルトブロー不織布を
製造した。

【００３２】得られたエレクトレット化メルトブロー不
織布の捕集性能を測定したところ、９９．９９７％と高
いレベルであった。

【００３３】比較例１実施例１のメルトブロー不織布を用い、図６に示すよう
な高電圧印加装置により高電圧（＋２５ｋＶ）で印加処
理した。

【００３４】得られたメルトブロー不織布の捕集性能を
測定したところ、９９．９６％であり、実施例１，２に
比べて低いレベルであった。

【００３５】実施例３実施例１において、イソプロピルアルコールの溶解濃度
を６０重量％の混合溶液にした以外は、実施例１と同様
にして、エレクトレット化されたメルトブロー不織布を
製造した。

【００３６】得られたエレクトレット化メルトブロー不
織布の捕集性能を測定したところ、９９．９５％であ
り、比較例１の電圧印加によるエレクトレット化メルト
ブロー不織布と同程度であったが、電荷密度は比較例１
のものに比べて一段と均一になっており、高品質であっ
た。また、製造設備も高電圧印加装置に比べ簡単であ
り、低コストで用意することができた。

【００３７】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、水と水溶性
有機溶剤の混合溶液を付与する処理であるため、混合溶
液を非導電性シートの全面に均等にゆきわたらせること
が容易であり、電荷密度の均一な高品質なエレクトレッ
ト加工品を得ることができる。しかも、生産設備として
は混合溶液の付与設備と乾燥設備でよいため、高電圧発
生設備に比べて低廉ですむばかりでなく、管理維持を低
コストで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に使用する装置の一例を示し、
（Ａ）は非導電性シートを浸漬する装置の概略図、
（Ｂ）は乾燥する装置の概略図である。

【図２】本発明の実施に使用する装置の他の例を示す概
略図である。

【図３】本発明の実施に使用する装置のさらに他の例を
示す概略図である。

【図４】本発明の実施に使用する装置のさらに他の例を
示す概略図である。

【図５】本発明の実施例で用いた捕集性能測定装置を示
す概略図である。

【図６】従来の高電圧印加によるエレクトレット化方法
を示す概略図である。

【符号の説明】

１浸漬槽２熱風乾燥装置３浸漬ローラ４ニップローラ５ガイドローラ６，８ノズル７吸引装置Ｓ非導電性シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｄ０６Ｍ 101:20 Ｄ０６Ｍ 101:20 Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA13 BB03 BC01 CB06 4L033 AA05 AB07 AC15 BA09 BA11 DA06 4L047 AA14 AB03 BA08 CB10 CC12 DA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非導電性シートに水と水溶性有機溶剤と
の混合溶液を付与し、次いで該非導電性シートを乾燥す
ることによりエレクトレット化するエレクトレット加工
品の製造方法。
【請求項２】前記非導電性シートが合成繊維シートで
ある請求項１に記載のエレクトレット加工品の製造方
法。
【請求項３】前記合成繊維シートがメルトブロー不織
布である請求項２に記載のエレクトレット加工品の製造
方法。
【請求項４】前記水溶性有機溶剤が水よりも低い沸点
を有する請求項１，２又は３に記載のエレクトレット加
工品の製造方法。
【請求項５】前記非導電性シートがポリオレフィンを
主体に構成されている請求項１，２，３又は４に記載の
エレクトレット加工品の製造方法。
【請求項６】前記ポリオレフィンがポリプロピレンを
主体に構成されている請求項５に記載のエレクトレット
加工品の製造方法。
【請求項７】前記水溶性有機溶剤がアルコール類また
はケトン類を主成分に構成されている請求項１〜６のい
ずれかに記載のエレクトレット加工品の製造方法。
【請求項８】前記水溶性有機溶剤がイソプロピルアル
コール、エチルアルコール、アセトンのうちの少なくと
も１種である請求項７に記載のエレクトレット加工品の
製造方法。
【請求項９】前記混合溶液中の水溶性有機溶剤の濃度
が１０〜５０重量％である請求項１〜８のいずれかに記
載のエレクトレット加工品の製造方法。
【請求項１０】前記水が純水である請求項１〜９のい
ずれかに記載のエレクトレット加工品の製造方法。