JP2016509137A - 帯電強化添加剤を含むエレクトレットウェブ - Google Patents

Abstract

エレクトレットウェブが熱可塑性樹脂と帯電強化添加剤とを含む。帯電強化添加剤は二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩である。エレクトレットウェブは不織繊維ウェブ又はフィルムであっても良い。エレクトレットウェブはフィルター媒体として用いるのに適している。【選択図】なし

Description

発明の詳細な説明

［技術分野］
本開示は、帯電強化添加剤を含有する不織熱可塑性超極細繊維ウェブなどの不織繊維ウェブを含む、エレクトレットウェブ及びその使用に関する。

［背景］
エレクトレットは、準永久帯電を示す誘電材料である。エレクトレットは、種々の装置例えば、クリングフィルム、エアフィルター、フィルターフェイスピース、及び人工呼吸器において有用であるとともに、マイクロフォン、ヘッドフォン及び静電記録装置のような電気音響装置における静電要素として有用である。

エアゾールろ過に使用されるマイクロ繊維ウェブの性能は、繊維に電荷を付与し、エレクトレット材料を形成することによって改善することができる。特に、エレクトレットはエアゾールフィルターにおける粒子捕捉を向上させるのに有効である。マイクロ繊維ウェブ内にエレクトレット材料を形成するための、多数の方法が知られている。このような方法としては、例えば、メルトブローン繊維がダイオリフィスから出て、繊維が形成された時点で、電子又はイオンなどの帯電粒子と衝突させることが挙げられる。他の方法としては、例えば、繊維を帯電させることを、ウェブが形成された後に、コロナ放電によって又は電荷を繊維マットにカーディング及び／又はニードルタッキングによって与えること（摩擦帯電）によって行なうことが挙げられる。加えて、水の噴出又は水滴の流れが不織ウェブに十分な圧力で衝突してろ過強化エレクトレット電荷が得られる方法についても説明されている（ハイドロチャージング）。

ポリマー組成物の特性を変更するために多くの材料がポリマー組成物に加えられている。例えば、米国特許第５，９１４，１８６号（ヤウ（Yau）ら）では、耐熱性帯電防止性感圧接着剤テープであって、基材上に直径が少なくとも１マイクロメートルの微小粒子接着剤がコーティングされたテープが説明されている。微粒子は、伝導性コーティングとして、ポリマー電解質系ポリマーと、アルカリ又はアルカリ土類金属の少なくとも１種のイオン性塩と、ヒンダードアミン、置換トルイミダゾールの塩、及びこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の熱安定剤とから形成された伝導性コーティングを有している。

添加剤が加えられたエレクトレットの例としては、抗菌性添加剤を有するエレクトレットが挙げられ、これは日本特許第０８２８４０６３号（アミジン又はグアニジン基を含むＮ−ｎ−ブチルカルバミン酸 ３−９ ヨード−２−プロピニルエステル、及び２−（４−チアゾリル）ベンゾイミダゾールについて説明している）、及び国際公開第９３／１４５１０号（ヒンダードアミン化合物、窒素ヒンダードフェノール化合物、金属塩ヒンダードフェノール化合物、フェノール化合物、硫黄化合物、及びリン化合物について説明している）に記載されている。日本特許第０６２５４３１９号には、長鎖有機酸の金属塩をポリオレフィンエレクトレット中で用いて帯電量の減衰を小さくすることについて記載されている。欧州特許出願公開第６２３，９４１号には、種々の化学薬品クラスからの電荷制御剤をポリマーエレクトレット中で用いることについて記載されている。

また高安定エレクトレットを製造するためのプロセスについての記載もあり、例えば欧州特許出願公開第４４７，１６６号では、エレクトレットを製造するためのプロセスであって、電荷を印加した後に加熱することを少なくとも２サイクル交互に行なうことを含むプロセスについて説明するとともに、極性高分子量化合物を含むエレクトレットについても説明しており、また米国特許第４，８７４，６５９号（安藤（Ando）ら）では、繊維シートを非接触の被電圧印加電極と接地電極との間に配置することと、電気を電極間に供給することと、を含むプロセスについて説明している。

［概要］
本明細書では、エレクトレットウェブ及びエレクトレットフィルター媒体について説明している。エレクトレットウェブは、不織繊維ウェブ又はフィルムであっても良い。エレクトレットウェブは、熱可塑性樹脂と、二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩を含む帯電強化添加剤とを含む。エレクトレットウェブは、フィルター媒体として用いるのに適している。

［詳細な説明］
特性の改善されたエレクトレットウェブに対する要求が、依然として存在している。本開示において、帯電強化添加剤を含有するエレクトレットウェブが開示される。これらの帯電強化添加剤によって得られるエレクトレットウェブは、種々の異なる帯電メカニズム、例えば摩擦帯電、コロナ放電、ハイドロチャージング、又はそれらの組み合わせによって容易に帯電する。幾つかの実施形態ではでは、本開示のエレクトレットウェブは、コロナ放電単独（特にＤＣコロナ放電）によって帯電させることが、更なる帯電メカニズムを必要とすることなく可能である。

本開示において有用なエレクトレットウェブとしては、熱可塑性樹脂と帯電促進添加剤とのブレンドが挙げられる。そのようなブレンドから調製されるウェブは、熱可塑性樹脂のみで調製されるウェブよりも強化された特性を示し得る。有用な帯電強化添加剤としては、二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が挙げられる。

エレクトレットウェブは、様々な形態であってよい。例えば、ウェブは連続又は不連続フィルムであってよく、あるいは繊維ウェブであってよい。繊維ウェブは、ろ過媒体の形成に対して特に有用である。幾つかの実施形態では、ウェブは不織微小繊維状ウェブである。典型的には、マイクロファイバーは有効直径（又は走査型電子顕微鏡などの方法で測定される場合の平均直径）が１〜１００マイクロメートル、又はより典型的には２〜３０マイクロメートルであり、マイクロファイバーは円形の横断面を有する必要はない。

用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、「少なくとも１つの」と互換可能に用いられ、１つ以上の記載される要素を意味する。

用語「エレクトレット」は、準永久帯電を示す材料を指す。電荷は、実施例の項目に記述されるように、Ｘ線放電試験により特徴付けることができる。

用語「アルキル」は、飽和炭化水素であるアルカンのラジカルである一価の基を指す。アルキルは、直鎖、分枝鎖、環状又はこれらの組み合わせであってよく、通常、１〜２０個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、アルキル基は、１〜１８個、１〜１２個、１〜１０個、１〜８個、１〜６個、又は１〜４個の炭素原子を含有する。アルキル基の例としては、限定されないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル（ｔ−ブチル）、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、及びエチルヘキシルが挙げられる。

用語「ヘテロアルキル」とは、ヘテロ原子を含有するアルキル基を意味する。これらヘテロ原子は側枝原子、例えばフッ素、塩素、臭素若しくはヨウ素のようなハロゲンであるか、又は窒素、酸素、若しくは硫黄のようなカテナリー原子であってよい。ヘテロアルキル基の一例は、−ＣＨ_２ＣＨ_２（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｎＯＣＨ_２ＣＨ_３などのポリオキシアルキル基である。

用語「アルコキシ」はタイプ−ＯＲの基を指し、ここでＲはアルキル、置換アルキル、アリール、又はアラルキル基である。

用語「置換アルキル」とは、炭化水素主鎖に沿って置換基を含有するアルキル基を意味する。これらの置換基は、アルキル基、ヘテロアルキル基又はアリール基であってよい。置換アルキル基の一例は、ベンジル基である。

用語「アリール」とは、１〜５個の環（連結又は縮合していてよい）を含有するラジカルである芳香族炭素環基を意味する。アリール基は、アルキル基又はヘテロアルキル基によって置き換えられてよい。アリール基の例としては、フェニル基、ナフタレン基、及びアントラセン基が挙げられる。

用語「ポリマー」及び「ポリマー材料」は、１つのモノマーから調製した材料、例えばホモポリマー、又は２つ若しくはそれ以上のモノマーから調製した材料、例えばコポリマー、ターポリマーなど、の両方を意味する。同様に、用語「重合させる」とは、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー等であり得る高分子材料の製造プロセスを指す。用語「コポリマー」及び「コポリマー材料」は、少なくとも２つのモノマーから調製されたポリマー材料を意味する。

用語「室温」及び「周囲温度」は、２０℃〜２５℃の範囲の温度を意味するものとして互換的に使用する。

本発明で使用する場合、用語「ホットメルト加工性」とは、例えば、熱及び圧力によって固体から粘稠な流体へと変化することができる組成物を意味する。組成物は、実質的に化学的に変化したり、分解したり、あるいは目的とした用途に使用不能になったりすることなく、ホットメルト加工が可能でなければならない。

特に指示がない限り、明細書及び請求項に使用される外観の寸法、量及び物理的特性を表すすべての数字は、用語「約」によりすべての事例において修正されると理解される。したがって、反対の指示がない限り、本明細書の数字は、本明細書で開示される教示を使用する所望の特性によって変化し得る近似値である。

本開示で有用な熱可塑性樹脂としては、ウェブに形成し帯電させた際に、多量の捕捉された静電荷を保持することが可能な、任意の熱可塑性非導電性ポリマーが挙げられる。典型的には、このような樹脂は、使用目的での温度で、１０^１４オームｃｍより大きいＤＣ（直流）固有抵抗を有する。捕捉電荷を得ることができるポリマーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリ−４−メチル−１−ペンテンなどのポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリラクチドなどのポリエステル類、及びペルフルオロ化ポリマー類、並びにコポリマー類が挙げられる。特に有用な材料としては、ポリプロピレン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、これらの配合物、又はプロピレン及び４−メチル−１−ペンテンの少なくとも１つから形成されるコポリマーが挙げられる。

好適な熱可塑性樹脂の例として、例えば、ポリプロピレン樹脂である、Ｅｘｘｏｎ−Ｍｏｂｉｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｉｒｖｉｎｇ，ＴＸから市販されているＥＳＣＯＲＥＮＥ ＰＰ ３７４６Ｇ、Ｔｏｔａｌ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ Ｉｎｃ．，Ｈｏｕｓｔｏｎ ＴＸから市販されているＴＯＴＡＬ ＰＰ３９６０、ＴＯＴＡＬ ＰＰ３８６０及びＴＯＴＡＬ ＰＰ３８６８、ＬｙｏｎｄｅｌｌＢａｓｅｌｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｒｏｔｔｅｒｄａｍ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓから市販されているＭＥＴＯＣＥＮＥ ＭＦ ６５０Ｗ、及びＭｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎから市販されているポリ−４−メチル−１−ペンテン樹脂ＴＰＸ−ＭＸ００２が挙げられる。

帯電強化添加剤は、二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩である。これらの塩は、以下の式１の一般構造で表すことができる：

式中、Ｍは二価金属を含み、基Ｒ１は、水素原子、又はアルキル基を含み、基Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は独立に、水素原子、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル、置換アリール、又はアルコキシを含む。

典型的には、Ｍは、Ｚｎ、Ｎｉ、又はＦｅを含み、基Ｒ１は、水素原子、又は１〜３の炭素原子を有するアルキル基を含む。典型的に、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５のうちの少なくとも１つは水素原子ではない。幾つかの実施形態ではでは、基Ｒ２は、１〜３の炭素原子を有するアルキル基を含み、基Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は独立に、水素原子、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル、置換アリール、又はアルコキシを含む。

幾つかの特に好適な実施形態では、ＭはＺｎを含み、基Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５はそれぞれ水素原子を含み、基Ｒ２はメチル基を含む。

帯電強化添加剤は任意の好適な量で加えることができる。本開示の帯電強化添加剤は、比較的少ない量であっても効果的であることが分かっている。典型的に、帯電強化添加剤は、熱可塑性樹脂及び帯電強化添加剤ブレンド中に最大で約１０重量％の量で、より典型的には０．０２〜５重量％の範囲（ブレンドの全重量に基づく）で存在する。幾つかの実施形態では、帯電強化添加剤が存在する量は、０．１〜３重量％、０．１〜２重量％、０．２〜１．０重量％、又は０．２５〜０．５重量％の範囲である。

熱可塑性樹脂及び帯電促進添加剤のブレンドは、周知の方法により調製することができる。典型的には、ブレンドは溶融押出技術を使用して加工されるので、ブレンドがバッチプロセスにて事前にブレンドされてペレットを形成したり、又は熱可塑性樹脂及び帯電促進添加剤が連続プロセスにて押出成形機内で混合されたりしてよい。連続プロセスが使用される場合、熱可塑性樹脂及び帯電促進添加剤を固体として予め混合してもよく、又は個別に押出成形機へと加え、溶融状態で混合させることも可能である。

事前ブレンドペレットを形成するために使用してよい溶融混合機の例としては、分散混合、分配混合、又は分散混合及び分配混合の組み合わせを提供するようなものが挙げられる。バッチ法の例としては、ブラベンダー（BRABENDER）（例えば、Ｃ．Ｗ．ブレベンダーインスツルメンツ（C. W.Brabender Instruments, Inc.）（ニュージャージー州サウスハッケンサック）から市販されているブレベンダープレップセンター（BRABENDER PREP CENTER））又はバンバリー（BANBURY）内部混合装置及びロールミリング装置（例えば、ファレル（Farrel Co.）（コネティカット州アンソニア）から入手可能な装置）を使用するようなものが挙げられる。バッチ混合後、生成された混合物を直ちにクエンチし、後で処理するために混合物の融解温度未満で保管してよい。

連続方法の例には、単軸押出成形、二軸押出成形、ディスク押出成形、往復単軸押出成形、及びピンバレル単軸押出成形が挙げられる。連続方法は、分配要素、例えばキャビティトランスファミキサ（例えば、ＣＴＭ、ＲＡＰＲＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．（Ｓｈｒｅｗｓｂｕｒｙ，Ｅｎｇｌａｎｄ）から市販）及び静的混合要素又は分散混合要素（例えば、ＭＡＤＤＯＣＫ混合要素又はＳＡＸＴＯＮ混合要素から市販）の両方を用いることを含むことができる。

バッチプロセスにより調製された事前ブレンドペレットを押し出すために使用してよい押出機の例としては、連続加工について前述した同一タイプの装置が挙げられる。有用な押し出し条件は、一般的に添加剤のない樹脂の押し出しに好適な条件である。

熱可塑性樹脂及び帯電強化添加剤の押出成形されたブレンドを、フィルム若しくはシートに鋳造若しくはコーティングしても良いし、又は任意の好適な技術を用いて繊維ウェブに形成しても良い。フィルムを種々の物品（例えば、ろ過媒体）に形成することを、例えば米国特許第６，５２４，４８８号（インズレイ（Insley）ら）に記載された方法によって行なうことができる。繊維ウェブを、種々の繊維タイプ（例えば、メルトブローン超極細繊維、ステープル繊維、解繊、及びそれらの組み合わせなど）から作ることができる。繊維ウェブを調製するための技術としては、例えば、エアレイドプロセス、ウェットレイドプロセス、ハイドロエンタングルメント、スパンボンドプロセス、メルトブローンプロセス、及びそれらの組み合わせが挙げられる。メルトブローン及びスパンボンド不織超極細繊維ウェブは、特にろ過媒体として有用である。

メルトブローン及びスパンボンド不織超極細繊維エレクトレットフィルターは特に、人工呼吸器のエアフィルター要素（例えばろ過フェイスピース）として有用であるか、又は家庭用及び業務用空調装置、空気清浄器、電気掃除機、医療用エアラインフィルター、並びに車両及び共通機器（例えばコンピュータ、コンピュータディスクドライブ、及び電子機器）用の空調システムなどの目的に対して有用である。幾つかの実施形態においては、エレクトレットフィルターは人工呼吸器アセンブリと組み合わされ、ヒトが使用するように設計された人工呼吸器デバイスを形成する。人工呼吸器の用途においては、エレクトレットフィルターは、成形された、ひだのある又は折り畳まれた半面の呼吸用マスク、取り換え可能なカートリッジ若しくはキャニスター又は前置フィルターの形態であってよい。

本開示において有用なメルトブローンマイクロファイバーは、Ｖａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅ、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．４８，ｐｐ．１３４２〜１３４６及びＲｅｐｏｒｔ Ｎｏ．４３６４ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ Ｍａｙ ２５，１９５４，ｅｎｔｉｔｌｅｄ「Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ Ｆｉｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」ｂｙ Ｖａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅらに記載されているようにして調製することができる。

スパンボンド超極細繊維の形成を、スパンボンドプロセスを用いて、１又は複数の連続的なポリマーフリー繊維をコレクター上に押出成形することによって行なっても良い。これについては、例えば、米国特許第４，３４０，５６３号及び同第８，１６２，１５３号及び米国特許出願公開第２００８／００３８９７６号に記載されている。

繊維エレクトレットフィルター用の有用なメルトブローン及びスパンボンド超極細繊維は典型的には、有効繊維径が約１〜１００マイクロメートル、より典型的には２〜３０マイクロメートル、幾つかの実施形態ではでは約７〜１５マイクロメートルである。この計算は、Ｄａｖｉｅｓ，Ｃ．Ｎ．，「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｄｕｓｔ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ １Ｂ，１９５２に説明されている方法に基づいて行なっている。

ステープルファイバーもまた、ウェブ内に存在してよい。一般に、ステープルファイバーが存在することで、ブローマイクロファイバーのみからなるウェブよりも、より嵩高でより密度の小さいものとなる。一般的に約９０重量パーセント以下のステープルファイバーが存在し、より典型的には、約７０重量パーセント以下である。ステープルファイバーを含有するウェブの例は、米国特許第４，１１８，５３１号（Ｈａｕｓｅｒ）に開示されている。

活性炭又はアルミナなどの吸着粒子材料もまたウェブ内に含まれてよい。このような粒子は、ウェブ内容物の約８０容積百分率以下の量で存在する。粒子充填ウェブの例は、例えば米国特許第３，９７１，３７３号（Ｂｒａｕｎ）、同第４，１００，３２４号（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）及び同第４，４２９，００１号（Ｋｏｌｐｉｎら）に記載されている。

例えば、顔料、光安定剤、主及び二次酸化防止剤、金属不活性剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、脂肪酸金属塩、亜リン酸トリエステル、リン酸塩、フッ素含有化合物及びこれらの組み合わせを含む、種々の任意の添加剤を熱可塑性組成物に配合することができる。特に好適な添加剤としては、ＨＡＬＳ（ヒンダードアミン光安定剤）及び酸化防止剤が挙げられる。なぜならば、これらは帯電強化添加剤としても働く場合があるからである。これに加えて、他の帯電強化添加剤を熱可塑性組成物に組み合わせてよい。可能な電荷添加剤としては、熱的に安定な有機トリアジン化合物又はオリゴマーであって、トリアジン環内の窒素原子に加えて少なくとも１つの窒素原子を含む化合物又はオリゴマーが挙げられる。これについては、例えば、米国特許第６，２６８，４９５号、同第５，９７６，２０８号、同第５，９６８，６３５号、同第５，９１９，８４７号、及び同第５，９０８，５９８号（ルソ−（Rousseau）ら）を参照されたい。エレクトレットを強化することが知られている別の添加剤は、「ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４：（ポリ［［６−（１，１，３，３、−テトラメチルブチル）アミノ］−ｓ−トリアジン−２，４−ジイル］［［（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ］ヘキサメチレン［（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ］］）」（ＢＡＳＦ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から市販）である。帯電強化添加剤は、Ｎ−置換アミノ芳香族化合物、特にトリアミノ置換化合物、例えば２，４，６−トリアニリロ−ｐ−（カルボ−２’−エチルヘキシル−１’−オキシ）−１，３，５−トリアジンであって、「ＵＶＩＮＵＬ Ｔ−１５０」として、ＢＡＳＦ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から市販されているものであっても良い。他の帯電添加剤は、２，４，６−トリス−（オクタデシルアミノ）−トリアジンであり、トリステアリルメラミン（「ＴＳＭ」）としても知られている。帯電強化添加剤の更なる例は、米国特許出願第６１／０５８，０２９号、同第６１／０５８，０４１号、米国特許第７，３９０，３５１号（Ｌｅｉｒら）、同第５，０５７，７１０号（Ｎｉｓｈｉｕｒａら）並びに米国特許第４，６５２，２８２号及び同第４，７８９，５０４号（Ｏｈｍｏｒｉら）に載せられている。

更に、ウェブをその表面を化学的に修正するために処理してもよい。表面のフッ素化は、ポリマー物品をフッ素含有化学種及び不活性ガスを含む雰囲気中に置き、次に電気的に放電し、ポリマー物品の表面化学を変えることにより達成することができる。電気放電は、ＡＣコロナ放電等のプラズマの形態であってよい。このプラズマフッ素化プロセスによって、フッ素原子がポリマー物品の表面上に存在するようになる。プラズマフッ素化プロセスは、多くの米国特許第６，３９７，４５８号、同第６，３９８，８４７号、同第６，４０９，８０６号、同第６，４３２，１７５号、同第６，５６２，１１２号、同第６，６６０，２１０号、及び同第６，８０８，５５１号（Ｊｏｎｅｓ／Ｌｙｏｎｓら）のに記載されている。高フッ化飽和率を有するエレクトレット物品は、Ｓｐａｒｔｚ等の米国特許第７，２４４，２９１号に記載されており、ヘテロ原子と共に低フッ化飽和率を有するエレクトレット物品は、Ｋｉｒｋ等の米国特許第７，２４４，２９２号に記載されている。フッ素化法を開示している他の刊行物は、米国特許第６，４１９，８７１号、同第６，２３８，４６６号、同第６，２１４，０９４号、同第６，２１３，１２２号、同第５，９０８，５９８号、同第４，５５７，９４５号、同第４，５０８，７８１号、及び同第４，２６４，７５０号、米国特許出願公開第２００３／０１３４５１５ Ａ１号及び同第２００２／０１７４８６９ Ａ１号、並びに国際公開第０１／０７１４４号を含む。

本開示に従って製造されたエレクトレットフィルター媒体は一般に、約１０〜５００ｇ／ｃｍ^２の範囲の坪量（単位面積当たりの質量）を有し、幾つかの実施形態では、約１０〜１００ｇ／ｃｍ^２の範囲の坪量を有する。メルトブローンマイクロファイバーウェブの製造において、坪量は、例えばコレクター速度又はダイスループットのいずれかを変化させることによりコントロールすることができる。フィルター媒体の厚さは、典型的には約０．２５〜２０ミリメートルであり、幾つかの実施形態では約０．５〜２ミリメートルである。通常、多層繊維エレクトレットウェブは、フィルター要素に使用される。繊維エレクトレットウェブの固体性は、典型的には約１％〜２５％、より典型的には約３％〜１０％である。固体性は、ウェブの固体部分を画定する単位のないパラメータである。一般に本開示の方法は、媒体の坪量、厚さ、又は固体性に関わりなく、エレクトレットウェブに、概して均一な電荷分布をウェブ全域にわたって提供する。エレクトレットフィルター媒体及びそれが製造される樹脂に、その電気伝導性を増加させる場合がある任意の不要な処理（例えば、イオン化放射線、ガンマ線、紫外線照射、熱分解、酸化、などへの暴露）を施すべきではない。

エレクトレットウェブは、それが形成された時点で帯電されてよく、あるいはウェブはウェブ形成後に帯電されてもよい。エレクトレットフィルター媒体では、媒体は一般的に、ウェブが形成された後に帯電させる。一般に、当該技術分野において既知の任意の標準的な帯電法を使用してよい。例えば、帯電は、種々の方法（例えば、摩擦帯電、コロナ放電、及びハイドロチャージング）で行なっても良い。種々の方法の組み合わせも使用できる。前述したように、幾つかの実施形態では、本開示のエレクトレットウェブは、望ましい特徴として、コロナ放電単独（特にＤＣコロナ放電）によって帯電するが、更なる充電法を必要とすることなく可能である。

好適なコロナ放電プロセスの例が以下の文献に記載されている。米国特許再発行第３０，７８２号（ファンターンアウト（van Turnhout））、米国特許再発行第第３１，２８５号（ファンターンアウト）、米国特許再発行第３２，１７１号（ファンターンアウト）、米国特許第４，２１５，６８２号（デイビス（Davis）ら）、米国特許第４，３７５，７１８号（ワズワース（Wadsworth）ら）、米国特許第５，４０１，４４６号（ワズワースら）、米国特許第４，５８８，５３７号（クラッセ（Klaase）ら）、米国特許第４，５９２，８１５号（ナカオ（Nakao））、及び米国特許第６，３６５，０８８号（ナイト（Knight）ら）。

エレクトレットウェブを帯電させるために使用できる他の技術は、ハイドロチャージングである。ウェブのハイドロチャージングは、電荷を繊維に付与するのに十分な方法で、当該繊維を水に接触させ、その後にウェブを乾燥させることによって行なう。ハイドロチャージングの一例としては、エレクトレット電荷を強化するろ過作用をウェブに提供するのに十分な圧力で、水の噴出又は水滴の流れをウェブ上に衝突させ、その後にウェブを乾燥させることが挙げられる。最適な結果を実現するのに必要な圧力は、用いた噴霧器のタイプ、ウェブを形成した元のポリマーのタイプ、ポリマーに対する添加剤のタイプ及び濃度、ウェブの厚さ及び密度、並びに前処理（例えばコロナ表面処理）がハイドロチャージングの前に行なわれたか否かに応じて変わる。一般的に、水圧は約１０〜５００ｐｓｉ（６９〜３４５０ｋＰａ）の範囲が適している。水の噴射又は水液滴流は、任意の好適なスプレーでもたらされてよい。有用なスプレーの１つの例は、水圧によって交絡した繊維に使用される装置である。ハイドロチャージングの好適な方法の例が、米国特許第５，４９６，５０７号（アンガドジバンド（Angadjivand））らに記載されている。他の方法が以下の文献に記載されている。米国特許第６，８２４，７１８号（アイツマン（Eitzman）ら）、米国特許第６，７４３，４６４号（インズレイら）、米国特許第６，４５４，９８６号（アイツマンら）、米国特許第６，４０６，６５７号（アイツマンら）、及び米国特許第６，３７５，８８６号（アンガドジバンドら）。ウェブのハイドロチャージングは、米国特許第７，７６５，６９８号（セバスチャン（Sebastian）ら）に開示された方法を用いて行なってもよい。

ろ過性能を評価するために、種々のろ過試験プロトコルが開発されている。これらの試験は、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）などの標準暴露用エアゾールを使用したフィルターウェブのエアゾール透過の測定を含み、これは通常、フィルターウェブを抜けるエアゾール透過のパーセント（％ Ｐｅｎ）及びフィルターウェブを横断する圧力低下（ΔＰ）で表される。これら２つの測定値から、品質係数（ＱＦ）として知られている量が、次の等式によって計算され得る。
ＱＦ＝−ｌｎ（％ Ｐｅｎ／１００）／ΔＰ、
式中、ｌｎは自然対数を表す。ＱＦ値が大きい場合、ろ過性能がより高いことを示し、ＱＦ値の低下は、ろ過性能の低下と有効な相関関係がある。これらの値の測定についての詳細は、実施例の項にて示す。典型的には、本開示のろ過媒体の測定ＱＦ値は０．３（ｍｍＨ_２Ｏ）^−１以上（面速度６．９センチメートル／秒において）である。

特定のフィルター媒体が自然に静電気を帯びていることを証明するために、その性能をイオン化Ｘ線照射の前後に調べることができる。例えば、文献、Ａｉｒ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｒ．Ｃ．Ｂｒｏｗｎ（Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ，１９９３）及び「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｖｉｔｙ Ｔｈｅｏｒｙ ｔｏ ｔｈｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｕｓｔ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｂｙ Ｘ−Ｒａｙｓ」，Ａ．Ｊ．ＷＡＫＥＲ ａｎｄ Ｒ．Ｃ．ＢＲＯＷＮ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．７，ｐｐ．６７７〜６８４，１９８８に記載されているように、静電気的に帯電したフィルターがＸ線に暴露されると、エアロゾルによるフィルターの透過は暴露後の方が暴露前よりも大きくなる。なぜならば、繊維間の気孔内でＸ線によって製造されるイオンが、電荷の一部を中和するからである。従って、累積Ｘ線暴露において、透過が一定のレベルまでの着実な増加を示し、その後は照射を続けても変化は起きない、累積Ｘ線暴露に対する透過のプロットが得られる。この時点で、すべての電荷がフィルターから除去されてしまっている。

これらの観察により、ろ過性能評価のもう一つの試験プロトコル、Ｘ線放電試験、の採用に到達した。この試験プロトコルでは、選択したフィルター媒体片をＸ線照射に暴露し、エレクトレットウェブを放電させる。この試験の一つの特性は、試験はウェブがエレクトレットであることを確認することである。Ｘ線によってエレクトレット電荷が消されることが知られているため、フィルター媒体をＸ線に暴露し、フィルター性能をこの暴露前後で測定してフィルター性能を比較することによって、フィルター媒体がエレクトレットであるか否かが示される。フィルターの性能がＸ線照射後に変化しなければ、これは電荷が消されなかったこと及び材料がエレクトレットではないことを示す。しかし、フィルター性能が、Ｘ線放射に暴露した後で小さくなった場合、それは、フィルター媒体がエレクトレットであることを示している。

試験を行うとき、典型的には、フィルター媒体のＸ線照射の前後においてろ過性能を測定する。％透過比を、次の式：％透過比＝（ｌｎ（初期％ ＤＯＰ透過／１００）／（ｌｎ（６０分のＸ線暴露後の％ ＤＯＰ透過／１００）））×１００によって計算することを、ろ過性能試験方法に従って試験するときに行なうことができる。これについては後述の実施例の項で説明する。ウェブがフィルターとしての使用に十分な電荷を有するためには、％透過比は、典型的には、少なくとも３００％である。％透過比が増加するに従い、ウェブのろ過性能もまた増加する。幾つかの実施形態においては、％透過比は少なくとも、４００％、５００％又は６００％である。好ましい実施形態においては、％透過比は少なくとも、７５０％又は８００％である。幾つかの実施形態においては、ウェブは少なくとも１０００％又は少なくとも１２５０％の透過比を示す。

下記の実施例の項に記したろ過性能試験方法により試験した場合、面速度６．９ｃｍ／ｓに対して、初期品質係数（Ｘ線への暴露前）は、典型的には、少なくとも０．３（ｍｍＨ_２Ｏ）^−１、より典型的には少なくとも０．４、又は更には０．５（ｍｍＨ_２Ｏ）^−１である。幾つかの実施形態においては、初期品質係数は少なくとも０．６又は０．７（ｍｍＨ_２Ｏ）^−１である。他の実施形態においては、初期品質係数は少なくとも０．８、少なくとも０．９０、少なくとも１．０、又は更には１．０（ｍｍＨ_２Ｏ）^−１を超える。Ｘ線への６０分の暴露後の品質係数は、典型的には、初期品質係数の５０％未満である。幾つかの実施形態においては、初期品質係数は、少なくとも０．５（ｍｍＨ_２Ｏ）^−１又はこれを超え、Ｘ線への６０分の暴露後の品質係数は０．１５（ｍｍＨ_２Ｏ）^−１未満である。

本開示には、以下の実施形態が含まれている。

エレクトレットウェブの実施形態が含まれている。実施形態１は、熱可塑性樹脂と、二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩を含む帯電強化添加剤と、を含むエレクトレットウェブである。

実施形態２は、前記ウェブが、不織繊維ウェブを含む、実施形態１に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態３は、前記ウェブが、不織超極細繊維ウェブを含む、実施形態２に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態４は、前記ウェブが、フィルムを含む、実施形態１に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態５は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記構造（ａ）を有する塩を含む、実施形態１〜４のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

［式中、Ｍは二価金属を含み、基Ｒ１は、水素原子又はアルキル基を含み、基Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は独立に、水素原子、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル、置換アリール、又はアルコキシを含む。］

実施形態６は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記構造（ａ）を有する塩を含む、実施形態１〜５のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。
［式中、ＭはＺｎ、Ｎｉ、又はＦｅを含み、基Ｒ１は、水素原子、又は１〜３の炭素原子を有するアルキル基を含み、基Ｒ２は、１〜３の炭素原子を有するアルキル基を含み、基Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は独立に、水素原子、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル、置換アリール、又はアルコキシを含む。］

実施形態７は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩は、前記構造（ａ）を有する塩を含む、実施形態１〜６のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。
［式中、ＭはＺｎを含み、基Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５はそれぞれ水素原子を含み、基Ｒ２はメチル基を含む。］

実施形態８は、前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、又はポリエステルを含む、実施形態１〜７のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態９は、前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、プロピレン及び４−メチル−１−ペンテンのコポリマー、又はそれらの混合物を含む、実施形態１〜８のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１０は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記ウェブの０．０２〜５．０重量％を含む、実施形態１〜９のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１１は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記ウェブの０．１〜３．０重量％を含む、実施形態１〜９のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１２は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記ウェブの０．１〜２重量％を含む、実施形態１〜９のいずれかに記載のエレクトレットウェブであっ。

実施形態１３は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記ウェブの０．２〜１．０重量％を含む、実施形態１〜９のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１４は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記ウェブの０．２５〜０．５０重量％を含む、実施形態１〜９のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１５は、前記ウェブが静電荷を含み、該電荷がコロナ処理、ハイドロチャージング、又はそれらの組み合わせにより付与される、実施形態１〜１４のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１６は、前記ウェブが静電荷を含み、該電荷がコロナ処理により付与される、実施形態１〜１４のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１７は、前記ウェブが、色素、光安定剤、一次及び二次酸化防止剤、金属不活性化剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、脂肪酸金属塩、亜リン酸トリエステル、リン酸塩、フッ素含有化合物及びそれらの組み合わせから選択される少なくとも１種の付加的な添加剤を更に含む、実施形態１〜１６のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１８は、前記ウェブが、ヒンダードアミン、酸化防止剤及びそれらの組み合わせから選択される少なくとも１種の付加的な添加剤を更に含む、実施形態１〜１７のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

またエレクトレットフィルター媒体の実施形態も含まれている。実施形態１９は、熱可塑性樹脂及び帯電強化添加剤を含む、ウェブを備え、前記帯電強化添加剤が二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩を含む、エレクトレットフィルター媒体である。

実施形態２０は、前記ウェブが不織繊維ウェブを含む、実施形態１９に記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態２１は、前記ウェブが不織超極細繊維ウェブを含む、実施形態２０に記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態２２は、前記ウェブがフィルムを含む、実施形態１９に記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態２３は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記構造（ａ）を有する塩を含む、実施形態１９〜２２のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

［式中、Ｍは二価金属を含み、基Ｒ１は水素原子、又はアルキル基を含み、基Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は独立に、水素原子、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル、置換アリール、又はアルコキシを含む。］

実施形態２４は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記構造（ａ）を有する塩を含む、実施形態１９〜２３のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。
［式中、ＭはＺｎ、Ｎｉ、又はＦｅを含み、基Ｒ１は、水素原子、又は１〜３の炭素原子を有するアルキル基を含み、基Ｒ２は、１〜３の炭素原子を有するアルキル基を含み、基Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は独立に、水素原子、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル、置換アリール、又はアルコキシを含む。］

実施形態２５は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記構造（ａ）を有する塩を含む、実施形態１９〜２４のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。
［式中、ＭはＺｎを含み、基Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５はそれぞれ、水素原子を含み、基Ｒ２はメチル基を含む。］

実施形態２６は、前記ウェブが不織超極細繊維ウェブを含み、該不織超極細繊維ウェブが、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、又はポリエステルを含む、実施形態１９〜２５のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態２７は、前記不織超極細繊維ウェブが、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、プロピレン及び４−メチル−１−ペンテンのコポリマー、又はそれらの混合物を含む、実施形態１９〜２６のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態２８は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記ウェブの０．０２〜５．０重量％を含む、実施形態１９〜２７のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態２９は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記ウェブの０．１〜３．０重量％を含む、実施形態１９〜２７のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態３０は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記ウェブの０．１〜２重量％を含む、実施形態１９〜２７のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態３１は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記ウェブの０．２〜１．０重量％を含む、実施形態１９〜２７のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態３２は、前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩が、前記ウェブの０．２５〜０．５０重量％を含む、実施形態１９〜２７のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態３３は、前記ウェブが静電荷を含み、該電荷がコロナ処理、ハイドロチャージング、又はそれらの組み合わせにより付与される、実施形態１９〜３２のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態３４は、前記ウェブが静電荷を含み、該電荷がコロナ処理により付与される、実施形態１９〜３２のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態３５は、前記ウェブが色素、光安定剤、一次及び二次酸化防止剤、金属不活性化剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、脂肪酸金属塩、亜リン酸トリエステル、リン酸塩、フッ素含有化合物、及びそれらの組み合わせから選択される少なくとも１種の付加的な添加剤を更に含む、実施形態１９〜３４のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態３６は、前記ウェブがヒンダードアミン、酸化防止剤、及びそれらの組み合わせから選択される少なくとも１種の付加的な添加剤を更に含む、実施形態１９〜３５のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態３７は、前記フィルター媒体が人工呼吸器フィルター、室内換気システムフィルター、車両換気システムフィルター、空調装置フィルター、ファーネスフィルター、室内空気清浄器フィルター、電気掃除機フィルター、又はコンピュータディスクドライブフィルターを含む、実施形態１９〜３６のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態３８は、前記フィルター媒体を人工呼吸器アセンブリと組み合わせたものは、人が用いるようにデザインされた呼吸装置の構成要素である、実施形態１９〜３７のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態３９は、前記フィルター媒体が、Ｘ線放出試験により試験したときに、％透過比が６．９センチメートル／秒の面速度において少なくとも３００％である、実施形態１９〜３８のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態４０は、前記フィルター媒体が、Ｘ線放出試験により試験したときに、初期品質係数が面速度６．９センチメートル／秒において少なくとも０．３（ｍｍＨ_２Ｏ）^−１であり、Ｘ線に６０分間暴露した後は、品質係数は初期品質係数の５０％未満である、実施形態１９〜３９のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

実施形態４１は、前記フィルター媒体が、７１℃において７２時間エージングした後に品質係数によって測定したときに少なくとも８５％のろ過性能を保持する、実施形態１９〜４０のいずれかに記載のエレクトレットフィルター媒体である。

以下の実施例はあくまで例示を目的としたものにすぎず、添付の「特許請求の範囲」に対して限定的であることを意図するものではない。特に断りがないかぎり、以下の実施例及び明細書の残りの部分に記載される部、比率（％）、比等はすべて重量基準のものである。使用した溶媒類及びその他の試薬類は、特段の指定がない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）より入手した。

試験方法
ろ過試験、不織布
サンプルを試験して％ＤＯＰ及び／又は％ＮａＣｌエアロゾル透過（％ Ｐｅｎ）及び圧力降下（ΔＰ）を調べて、品質係数（ＱＦ）を計算した。不織超極細繊維ウェブのろ過性能（％ Ｐｅｎ及びＱＦ）の評価を、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｆｉｌｔｅｒ Ｔｅｓｔｅｒ ＡＦＴ Ｍｏｄｅｌ ８１２７（ＴＳＩ，Ｉｎｃ．，（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から市販）を使用し、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）又は塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を課題エアロゾルとして用いて、ＭＫＳ圧力トランスデューサ（フィルター内の圧力降下（ΔＰ（ｍｍ Ｈ_２Ｏ））を測定した）を用いて行なった。ＤＯＰエアロゾルは、公称上は、単分散０．３３マイクロメートル質量メディアン（ＭＭＤ）直径であって、上流側濃度は５０〜２００ｍｇ／ｍ^３及び目標は１００ｍｇ／ｍ^３であった。ＮａＣｌエアロゾルＭＭＤは０．２６であり、上流側濃度は１２〜２０ｍｇ／ｍ^３及び目標は１５ｍｇ／ｍ^３である。エアロゾルを強制的にフィルター媒体のサンプルに通すことを、較正された流量４２．５リットル／分（面速度６．９ｃｍ／ｓ）において、エアロゾルイオナイザをＤＯＰエアロゾルに対してオフにし、ＮａＣｌエアロゾルに対してオンにして行なった。総試験時間は２３秒であった（立ち上がり時間１５秒、サンプル時間４秒及びパージ時間４秒）。ＤＯＰ及びＮａＣｌエアロゾルの濃度の測定を、光散乱をフィルター媒体の上流及び下流の両方で発生させて、較正された光度計を用いることによって行なった。ＤＯＰ ％ Ｐｅｎの定義は％ Ｐｅｎ＝１００×（ＤＯＰ濃度下流側／ＤＯＰ濃度上流側）であり、ＮａＣｌの場合も同様である。各材料に対して、６回の別個の測定をメルトブローンウェブ上の異なる箇所で行なって結果を平均した。

％ Ｐｅｎ及びΔＰを使用して、次式によりＱＦを計算した。
ＱＦ＝−ｌｎ（％ Ｐｅｎ／１００）／ΔＰ、
式中、ｌｎは自然対数を表す。より大きいＱＦ値はろ過性能がより高いことを示し、低下したＱＦ値はろ過性能の低下と有効な相関関係があることを示す。他の環境に曝露されていない生成したままの（as generated）ウェブの品質係数は通常、初期品質係数「Ｑ_０」と表される。

ろ過試験、不織メルトブローンスパンボンドウェブ
サンプルを試験して％ＮａＣｌエアロゾル透過（％ Ｐｅｎ）及び圧力降下（ΔＰ）を調べ、品質係数（ＱＦ）を計算した。試験方法は前述の方法と同様であり、唯一の違いは流量である。これらの試験に対する流量は８５．０リットル／分（面速度８．２８ｍ／分）であった。各材料に対して、６回の別個の測定をメルトブローンウェブ上の異なる箇所で行なって結果を平均した。

ろ過試験、構造化表面媒体配列
この実施例におけるろ過媒体の試験を、塩化ナトリウムエアロゾルに対して、前述の方法と同様の方法で行なう。面速度は５．３ｃｍ／ｓであった。ろ過効率を測定し（圧力降下については測定せず）、ｌｎ（％Ｐｅｎ／１００）として報告する。

熱刺激放出電流測定、フラットフィルム
フラットフィルムの有効な電荷密度の測定を、Ｓｏｌｏｍａｔ ＴＳＤＣ／ＲＭＡ Ｍｏｄｅｌ ９１０００ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（ピボット電極付き）（販売元は、ＴｈｅｒＭｏｌｄ Ｐａｒｔｎｅｒｓ，Ｌ．Ｐ．，（Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ））を用いて測定した絶対的な放出電流を積分することによって行なった。サンプルを切断して、Ｓｏｌｏｍａｔ ＴＳＤＣ／ＲＭＡ内の下部の固定電極と上部のバネ懸架式電極との間に固定した。上部電極の面積は０．３８ｃｍ^２（約７ｍｍ直径）である。ＴＳＤＣ／ＲＭＡ機器では、温度計がサンプルに隣接して配置されているが、サンプルには接触していない。サンプルは光学的に密であり、サンプルを通して見える孔はない。電極は約７ｍｍ直径であるため、サンプルを７ｍｍ直径より大きくなるように切断した。電極との良好な電気的接触が確実に得られるように、サンプルを厚さ方向に約１０分の１に圧縮した。空気及び湿分をサンプルセルから一連のフラッシングステージを通して排気し、セルにヘリウムを再充填することを約１１００ｍｂａｒ（１１０ｋＰａ）まで行なった。サンプルセルを液体窒素で冷却することを、具体的な試験プロトコルによる要求どおりに行なった。

電流測定を、サンプル加熱を制御された温度傾斜率５℃／分で最大１７５℃まで行ないながら実施した。このような熱刺激放電の間、エレクトレット内に蓄えられた電荷は移動可能になって、電極において又はバルク試料内で、反対符号の電荷との再結合によって中和される。こうして発生する外部電流は、温度の関数として記録したときに多くのピークを示す。これらのピークの形状及び位置は、電荷トラッピングエネルギーレベル及びトラッピングサイトの物理的場所に依存する。電流対温度プロットを積分することによって、有効電荷密度（ｐＣ／ｍｍ^２）を計算することができる。

フィルムを台形ルールを用いて積分した。台形ルールでは、曲線を一連の台形（面積は平均高さ×幅に等しい）に分割する。面積を合計して加熱速度で割って、電荷量をクーロンで得た。

加速エージング性能
ろ過性能の安定性を測定するために、加速エージングを試験した。試験は、帯電されたメルトブローンウェブの初期品質係数を、種々の温度で種々の時間保存した後のその品質係数と比較することにより行なった。

ある試験では、ウェブは７２時間、７１℃において空気中で保存される。この条件でのエージング後のこの品質係数は通常、「Ｑ_３」で表される。性能保持力は、次式により計算される。
％保持（Ｑ_３）＝（Ｑ_３（７１℃において７２時間のエージング後）／Ｑ_０（初期））×１００％

同様に、構造化フィルムのろ過効率の測定をエージング前後で行なった。
％保持＝（％Ｐｅｎ（７１℃において７２時間のエージング後）／％Ｐｅｎ（初期））×１００％

Ｘ線放出試験
Ｘ線照射への暴露に先だち、上述の試験方法を使用して、試験されるウェブの品質係数及び％透過を測定した。初期品質係数を「ＱＦ_０」と称する。試料ウェブは、それぞれの面を下記に記載のシステムを使用して、確実に試料全体が均一にＸ線放射に暴露するよう、Ｘ線に暴露した。Ｘ線暴露後、再度そのフィルター性能（ＱＦ及び％Ｐｅｎ）を測定するために、フィルター媒体試料を試験した。この手順を、試料の静電荷がすべて中和されたことを示す、フィルター性能が平坦となるまで繰り返した。％透過比（％Ｐｅｎ比）も報告した。％Ｐｅｎ比は、０分及び６０分における％Ｐｅｎから式を使用して計算した。式でｌｎは自然対数である。

Ｘ線暴露は、Ｂａｌｔｏｇｒａｐｈ １００／１５ ＣＰ（Ｂａｌｔｅａｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐ．，Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ）の、定電圧端末接地発生装置、１００ＫＶ、１０ｍＡ定格、ベリリウム窓（０．７５ｍｍ固有ろ過）、１．５ｍｍ×１．５ｍｍの焦点位置から５０ｃｍの位置において９６０レントゲン／ｍｉｎまでの出力、からなるＸ線暴露システムを使用して行った。電圧は８０ＫＶに設定し、対応する電流は８ｍＡであった。試料ホルダーを、焦点の位置から約５７．２センチメートル（２２．５インチ）の距離にセットし、約５８０レントゲン／ｍｉｎの暴露を与えた。

合成例
合成例１：電荷添加剤２の調製
ＣＡ−２の調製を、１０グラムの５−エトキシ−２−ベンズイミダゾールチオールを１５０グラムをエタノール中で７０℃において溶解することをビーカー内で行なうことによって実施した。こうするために、５２ｍＬの１ＭのＫＯＨを添加して、溶液は黄色に変化した。第２のビーカーに、５．６グラムの酢酸亜鉛二水和物を加えて、脱イオン水（約１００ｍＬ）中で溶解した。この溶液を黄色い溶液に注いで、一晩置いた。結果として生じる沈殿物を真空ろ過して、真空オーブン中で１１０℃において乾燥させた。

実施例１〜２９及び比較例Ｃ１〜Ｃ１２
実施例及び比較実施例の各々について、後述の手順が続く。これらの実施例に対するデータを表１〜４に示す。

フィルム試料調製
フラットフィルムの調製
フィルム実施例では、前述した電荷添加剤のうちの１つの０．２グラムを選んで、１分間１３０グラムのポリプロピレンと混合することを、５ゾーン３０ｍｍツインスクリュー押出機内で行なった。混合した後、材料を１０．２ｃｍ（４インチ）ドロップダイから外へ出して、２つのシリコーンライナ間にコーティングした。公称上のコーティング重量は１ミル（２５．４マイクロメートル）であった。押出温度は１８５℃〜２５０℃の範囲であった。フィルムを次に、帯電法１（以下を参照）を用いて帯電させ、熱刺激電流（ＴＳＤＣ）（以下を参照）を用いて試験した。

構造化フィルムの調製
米国特許第６，５８９，３１７号に記載されたものと同様の静電気的に帯電したろ過媒体を、構造化されたポリプロピレンフィルムから構成した。電荷添加剤をポリプロピレンに加えることを、ポリプロピレン樹脂と共押出成形された予混合したマスターバッチペレットの形態で行なった。

不織試料調製
ステップＡ−不織ウェブの調製
１．メルトブローン超極細繊維ウェブ
各実施例に対して、前述した帯電添加剤（幾つかの実施例ではＰＭＰを更に用いた）のうちの１つを選択して、３つの等級のポリプロピレンのうちの１つとドライブレンドすることを表１に示す濃度で行ない、ブレンドを押出成形することをＶａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅ，「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」，Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．４８，ｐｐ．１３４２〜１３４６に記載されている通りに行なった。押出温度は約２５０℃〜３００℃の範囲であり、押出成形機はＢＲＡＢＥＮＤＥＲ円錘２軸スクリュー押出成形機（Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．から市販されている）であり、約２．５〜３ｋｇ／ｈｒ（５〜７ｌｂ／ｈｒ）の速度で操作した。ダイの幅は２５．４ｃｍ（１０インチ）であり、１ｃｍ当たり１０個の穴（１インチ当たり２５個の穴）があった。メルトブローンウェブとして、坪量が約５０〜６０ｇ／ｍ^２、有効繊維径が約６．５〜９．５マイクロメートル、及び厚さが約０．７５〜２ミリメートルのものを形成した。

同様に、各比較例において、メルトブローンウェブを、対応する実施例ウェブと同じ等級のポリプロピレンから調製した。但し電荷添加剤は加えなかった。各実施例について、具体的なウェブ特性を表１にまとめる。

２．メルトブローンスパンボンドウェブ
実施例２７では、前述した帯電添加剤（幾つかの実施例ではＰＭＰを更に用いた）のうちの１つを選択して、４つの等級のポリプロピレンのうちの１つとドライブレンドすることを表１に示す濃度で行なった。ウェブを押出成形して結合することを、米国特許第７，９４７，１４２号（フォックス（Ｆｏｘ）ら）に記載されたものと同様のプロセスで行なった。

押出ヘッドは、１８列、各３６個のオリフィスが、２つの９列ブロックに分割され、ダイの中心で０．０６３インチ（０．１６ｃｍ）で分離されて、全部で６４８孔を形成している。押出温度は、公称上は２５０℃であった。ウェブを収集ベルト上に堆積させた。繊維の塊を次に、制御された加熱接着装置の真下に送って、自発的に少なくとも一部の繊維が互いに接着するようにした。ウェブは十分な強度があり、結合プロセス後に自立できて取り扱うことができた。

同様に、比較例Ｃ１０の調製を同じプロセスによって行なった。しかし電荷添加剤は加えなかった。表１に具体的なウェブ特性をまとめる。

ステップＢ−エレクトレットの調製
ステップＡ（実施例１〜２６及び比較例Ｃ１〜Ｃ１０）で調製されたメルトブローンウェブ又は前述（実施例２７〜２９及び比較例Ｃ１１〜Ｃ１２）で調製されたフィルムをそれぞれ帯電させることを、３つのエレクトレット帯電法：ハイドロチャージング、コロナ帯電、又はコロナ前処理及びハイドロチャージングのうちの１つによって行なった。表１及び３に、各試料に適用した具体的な帯電法をまとめる。

帯電法１−コロナ帯電：
前述のように調製した選択されたメルトブローンウェブ又はフィルムを、ＤＣコロナ放電によって帯電させた。放電源の長さ毎センチメートル当たり約０．０１ミリアンペアのコロナ電流のブラシコロナ源の下の接地した表面上で、毎秒約３センチメートルの速度でウェブを通し、コロナ帯電を達成した。コロナ源は、ウェブが運ばれる接地した表面から約３．５センチメートルの高さにあった。コロナソースは、正のＤＣ電圧によって駆動させた。

帯電法２−ハイドロチャージング：
５マイクロＳ／ｃｍ未満の伝導度を有する高純度水の微細スプレーを、８９６キロパスカル（１３０ｐｓｉｇ）の圧力及び約１．４リットル／分の流量で稼動するノズルから連続的に発生させた。ステップＡで調製した選択されたメルトブローンウェブを、多孔ベルトによって水噴霧を通して約１０センチメートル／秒の速度で運びながら、真空によって同時に水をウェブを通して下から引いた。各メルトブローンウェブをハイドロチャージャーに２回（連続して各側面で一回）通した後に、一晩中完全に乾燥させることを、フィルター試験前に行なった。

帯電法３−コロナ前処理及びハイドロチャージング：
前述のステップＡで調製した選択されたメルトブローンウェブを帯電法１で説明したようにＤＣコロナ放電によって前処理した後に、帯電法２で説明したようにハイドロチャージングによって帯電させた。

ろ過及びエレクトレット試験手順
メルトブローンウェブ：初期ろ過性能：
上記工程Ｂで作製された各帯電サンプルを２個の１メートル部分へと切断した。１個の部分をその初期状態で試験して％ ＤＯＰ及び％ＮａＣｌエアロゾル透過（％ Ｐｅｎ）及び圧力降下（ΔＰ）を調べて、品質係数（ＱＦ_０）の計算を前述の試験方法で説明した通りに行なった。もう１個の部分を７２時間、７１℃においてエージングし、そのエージングした状態で試験して％ ＤＯＰ及び％ＮａＣｌエアロゾル透過（％ Ｐｅｎ）及び圧力降下（ΔＰ）を調べた。これらの値を用いてＱＦ_３を計算した。これらの結果を、下表２に、初期及びエージング％ Ｐｅｎ、初期及びエージングΔＰ、ＱＦ_０及びＱＦ_３として示す。またＱＦ_３対ＱＦ_０の比についても報告する。

エレクトレットフィルター媒体のＸ線放電
上述の試験方法で述べた手順を使用して、選択したフィルター媒体の試料をイオンを発生するＸ線に暴露した。表５に、各試料のろ過性能を、Ｘ線への暴露前（時間＝０分）と６０分間の総Ｘ線暴露後とについて報告する。

ＮＭ＝未測定

^ａ ９０℃から１５９℃までを積分
^ｂ ９０℃から１６０℃までを積分
ＮＭ＝未測定

Claims (23)

1. 熱可塑性樹脂と、
   二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩を含む帯電強化添加剤と、
   を含む、エレクトレットウェブ。
2. 前記ウェブが、不織繊維ウェブを含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
3. 前記ウェブが、フィルムを含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
4. 前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩は、構造（ａ）を有する塩を含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
   

   

   
   ［式中、Ｍは二価金属を含み、
   基Ｒ１は水素原子又はアルキル基を含み、
   基Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は独立に、水素原子、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル、置換アリール、又はアルコキシを含む。］
5. 前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩は、前記構造（ａ）を有する塩を含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
   ［式中、ＭはＺｎ、Ｎｉ、又はＦｅを含み、
   基Ｒ１は、水素原子、又は１〜３の炭素原子を有するアルキル基を含み、
   基Ｒ２は、１〜３の炭素原子を有するアルキル基を含み、
   基Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は独立に、水素原子、アルキル、アリール、置換アルキル、置換アリール、又はアルコキシを含む。］
6. 前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩は、前記構造（ａ）を有する塩を含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
   ［式中、ＭはＺｎを含み、
   基Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５はそれぞれ水素原子を含み、
   基Ｒ２はメチル基を含む。］
7. 前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、又はポリエステルを含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
8. 前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩は、前記ウェブの０．０２〜５．０重量％を含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
9. 前記ウェブは静電荷を含み、該電荷は、コロナ処理、ハイドロチャージング、又はそれらの組み合わせにより付与される、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
10. 前記ウェブは静電荷を含み、該電荷はコロナ処理により付与される、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
11. 前記ウェブは、色素、光安定剤、一次及び二次酸化防止剤、金属不活性化剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、脂肪酸金属塩、亜リン酸トリエステル、リン酸塩、フッ素含有化合物及びそれらの組み合わせから選択される少なくとも１種付加的添加剤を更に含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
12. 熱可塑性樹脂及び帯電強化添加剤を含む、ウェブを備え、
    前記帯電強化添加剤が、二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩を含む、エレクトレットフィルター媒体。
13. 前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩は、構造（ａ）を有する塩を含む、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。
    

    

    
    ［式中、Ｍは二価金属を含み、
    基Ｒ１は水素原子、又はアルキル基を含み、
    基Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は独立に、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル、置換アリール、又はアルコキシを含む。］
14. 前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩は、前記構造（ａ）を有する塩を含む、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。
    ［式中、ＭはＺｎ、Ｎｉ、又はＦｅを含み、
    基Ｒ１は、水素原子、又は１〜３の炭素原子を有するアルキル基を含み、
    基Ｒ２は、１〜３の炭素原子を有するアルキル基を含み、
    基Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は独立に、水素、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル、置換アリール、又はアルコキシを含む。］
15. 前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩は、前記構造（ａ）を有する塩を含む、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。
    ［式中、ＭはＺｎを含み、
    基Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５はそれぞれ、水素原子を含み、
    基Ｒ２はメチル基を含む。］
16. 前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、又はポリエステルを含む、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。
17. 前記二価金属含有置換メルカプトベンゾイミダゾレート塩は、前記ウェブの０．０２〜５．０重量％を含む、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。
18. 前記ウェブは静電荷を含み、該電荷は、コロナ処理、ハイドロチャージング、又はそれらの組み合わせにより付与される、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。
19. 前記ウェブは静電荷を含み、該電荷はコロナ処理により付与される、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。
20. 前記ウェブは、色素、光安定剤、一次及び二次酸化防止剤、金属不活性化剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、脂肪酸金属塩、亜リン酸トリエステル、リン酸塩、フッ素含有化合物及びそれらの組み合わせから選択される少なくとも１種の付加的な添加剤を更に含む、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。
21. 前記フィルター媒体は、Ｘ線放電試験により試験したときに、％透過率が６．９センチメートル／秒の面速度において少なくとも３００％である、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。
22. 前記フィルター媒体は、Ｘ線放電試験により試験したときに、初期品質係数が面速度６．９センチメートル／秒において少なくとも０．３（ｍｍ Ｈ_２Ｏ）^−１であり、Ｘ線に６０分間暴露した後は、品質係数が前記初期品質係数の５０％未満である、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。
23. 前記フィルター媒体は、７１℃において７２時間エージングした後に品質係数によって測定したときに少なくとも８５％のろ過性能を保持する、請求項１２に記載のエレクトレットフィルター媒体。