JP2017064684A - Electret filter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electret filter suitable for filter use of requiring durability to tobacco smoke, in the present invention.SOLUTION: The present invention is an electret filter for carrying a fluorine-containing component on a fiber surface, and uses the electret filter provided so that in the particle collection efficiency of 0.3-0.5 μm in a wind speed of 5 cm/s, an initial QF value is 0.5 mmAqor more, and a filter degradation rate by a tobacco smoke load is -8/(g/m) or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、エレクトレットフィルターに関する。   The present invention relates to an electret filter.

従来、防塵マスク、各種空調用エレメント、空気清浄機、キャビンフィルターなどにおいて、集塵、保護、通気などを目的として多孔質フィルターが用いられている。   Conventionally, porous filters have been used for dust collection, protection, ventilation, and the like in dust masks, various air conditioning elements, air purifiers, cabin filters, and the like.

多孔質フィルターのうち、繊維状物からなる繊維層フィルターは高い空隙率を持ち、長寿命、低通気抵抗という利点を有しており幅広く用いられている。上記繊維層フィルターでは、接触付着、拡散、慣性衝突などの機械的捕集機構により繊維上に粒子を捕捉する。これらの機構は粒子の物性、繊維径、粒子の通過風速などにより変動するが、実用的な使用環境においては、空気力学相当径が0.1〜1.0μm程度の粒子の場合にフィルターの粒子捕集効率が最も低くなることが知られている。   Among porous filters, a fiber layer filter made of a fibrous material has a high porosity, has an advantage of long life and low ventilation resistance, and is widely used. In the fiber layer filter, particles are captured on the fiber by a mechanical collection mechanism such as contact adhesion, diffusion, inertial collision, and the like. These mechanisms vary depending on the physical properties of the particles, the fiber diameter, the passing air speed of the particles, etc., but in practical use environments, the filter particles are used when the aerodynamic equivalent diameter is about 0.1 to 1.0 μm. It is known that the collection efficiency is the lowest.

空気力学相当径が0.1〜1.0μm程度の粒子に対するフィルターでの粒子の捕集効率を向上させるため、電気的な引力を併用する方法が知られている。例えば、捕集対象となる粒子に電荷を与える方法、フィルターに電荷を与える方法、又は両方法の組み合わせなどが知られている。フィルターに電荷を与える方法としては、電極間にフィルターを配置し通風時に誘電分極させる方法や絶縁材料に長寿命の静電電荷を付与する方法が知られている。特に後者の場合には、外部電源などのエネルギーを必要としないため、このような絶縁材料が含まれたフィルターは、エレクトレットフィルターとして幅広く用いられている。   In order to improve the efficiency of collecting particles with a filter with respect to particles having an aerodynamic equivalent diameter of about 0.1 to 1.0 μm, a method using electric attractive force in combination is known. For example, a method of applying a charge to particles to be collected, a method of applying a charge to a filter, or a combination of both methods are known. As a method for applying a charge to a filter, a method in which a filter is disposed between electrodes and dielectric polarization is performed during ventilation, and a method in which a long-life electrostatic charge is applied to an insulating material are known. In particular, in the latter case, energy such as an external power source is not required. Therefore, a filter containing such an insulating material is widely used as an electret filter.

エレクトレットフィルターはオフィスビル内の浮遊粉塵濃度を制御するための業務用空調エレメント、一般家庭や小規模なオフィスに設置する家庭用空気清浄機、喫煙室や遊戯装置などに併設される局所的な集塵機などが主要用途として知られている。   An electret filter is a commercial air conditioning element for controlling the concentration of suspended dust in an office building, a domestic air cleaner installed in a general home or small office, a local dust collector attached to a smoking room or amusement equipment, etc. Etc. are known as main applications.

とりわけ家庭用空気清浄機においては、繊維層フィルターでは捕集が困難な粒子径分布を有し、かつフィルター劣化率の高いタバコ煙が標準評価粒子として用いられている。これは、日本電機工業会規格JEM1467(家庭用空気清浄機)ならびに、中国国家標準GB/T−18801、米国家電製品協会(AHAM)におけるCADR(Clean Air Delivery Rate)において定義されており、空気清浄機用フィルターにおいてはタバコ煙への集塵効率と耐久性を向上することが大きな技術的課題である。   In particular, in household air purifiers, tobacco smoke having a particle size distribution that is difficult to collect with a fiber layer filter and having a high filter deterioration rate is used as a standard evaluation particle. This is defined in the Japan Electrical Manufacturers' Association standard JEM1467 (household air cleaner), the Chinese national standard GB / T-18801, and the CADR (Clean Air Delivery Rate) in the American Home Appliances Association (AHAM). For machine filters, improving the dust collection efficiency and durability of tobacco smoke is a major technical issue.

日本国内での規格(JEM1467)においては、モデル試験におけるタバコ煙の集塵性能(=捕集効率×風量)が未使用時と比較して半減する時点を寿命とみなしており、風量同等とみなした場合にはタバコ煙に対する捕集効率低下を抑制することが空気清浄機として用いられる場合の耐久性に大きな寄与を与える。   According to the Japanese standard (JEM1467), the time when the dust collection performance (= collection efficiency x air volume) in model tests is halved compared to when not in use is regarded as the life, and the air volume is regarded as equivalent. In this case, suppressing the decrease in the collection efficiency against tobacco smoke greatly contributes to durability when used as an air cleaner.

これまで、濾過面積を増大させフィルター単位面積当たりのタバコ煙捕集量を軽減する方法やフィルター層を増大させタバコ煙捕集量の軽減とともに捕集効率を向上させる方法、細繊度化により機械的捕集効率のみでも50%を超えるようなフィルターを用いるなどの方策が用いられてきた。しかしながら、大風量化、省サイズ化、省エネルギー化、静音化、長寿命化というユーザーや社会的要求がますます高まっており、これまでの技術では対応が困難となりつつある。   Up to now, a method for increasing the filtration area and reducing the amount of collected tobacco smoke per unit area of the filter, a method for increasing the filter layer and reducing the amount of collected tobacco smoke and improving the collection efficiency, and a finer finer Measures such as using a filter that exceeds 50% in terms of collection efficiency alone have been used. However, user and social demands such as large air volume, size saving, energy saving, noise reduction and long life are increasing, and it is becoming difficult to cope with the conventional technology.

加えて、エレクトレットフィルターは粒子の捕集に伴い静電引力が低下するという欠点があり、とりわけ表面張力の小さなオイルミストは繊維表面を薄く被覆することで電荷の消失が著しく促進される。一般的なエレクトレットフィルターには、電荷安定性に優れたポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂等が用いられているが、これらのうち最も表面張力の小さなポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン類からなる繊維状物であっても、ポリαオレフィン(PAO)、フタル酸ジオクチル(DOP)およびタバコ煙などに代表されるオイルミストに対しては材料特性として十分な撥油性を示さないため、オイルミスト負荷時の捕集効率維持性能(以下、「耐オイルミスト性」という)が低いという問題がある。   In addition, the electret filter has a drawback that the electrostatic attractive force is reduced as the particles are collected. Particularly, the oil mist having a small surface tension significantly accelerates the disappearance of charges by covering the fiber surface thinly. For general electret filters, polyolefin, polyester, polycarbonate, phenol resin, etc. with excellent charge stability are used. Among these, polyolefins such as polypropylene, polyethylene, polymethylpentene and the like having the smallest surface tension are used. The oil mist does not exhibit sufficient oil repellency as a material property for oil mists represented by poly alpha olefin (PAO), dioctyl phthalate (DOP) and tobacco smoke, etc. There is a problem that the collection efficiency maintenance performance under load (hereinafter referred to as “oil mist resistance”) is low.

かかる問題を解決するため、フィルターを構成する繊維状物の表面張力を下げることで撥油性を与え、繊維表面でのミストの広がりや繊維素材内部への吸収拡散を抑制することで電荷の消失を低減させることで耐オイルミスト性を向上させる方法が知られている。具体的には、撥油性を高めるために樹脂内にパーフルオロ基を有した添加剤を混合する方法(たとえば特許文献1)、熱可塑性フッ素樹脂を溶融紡糸する方法(たとえば特許文献2および特許文献3)、パーフルオロ基を有したエマルジョン加工剤で表面をコーティング処理する方法(たとえば特許文献4)、プラズマおよびフッ素ガスなどを用い水素原子を置換することによりフッ素原子を導入する方法(たとえば特許文献5)等により電荷安定性を維持しながら表面張力を低減させ、耐オイルミスト性を高めたエレクトレットが用いられている。
なお、以下、素材としての低表面張力化を「撥油性」、オイルミストに対する効率低下抑制効果を「耐オイルミスト性」と記載する。なお、本発明で言う撥油性とは低表面張力化により液体のひろがり抑制効果を意味するものであり、濡れの原理から鑑みて表面張力値の大きな水に対しての作用(撥水性)も含まれるものである。
In order to solve this problem, oil repellency is provided by lowering the surface tension of the fibrous material constituting the filter, and the loss of electric charge is suppressed by suppressing the spread of mist on the fiber surface and the absorption and diffusion into the fiber material. There is known a method for improving oil mist resistance by reducing the resistance. Specifically, in order to improve oil repellency, a method of mixing an additive having a perfluoro group in a resin (for example, Patent Document 1), a method of melt spinning a thermoplastic fluororesin (for example, Patent Document 2 and Patent Document) 3) A method of coating the surface with an emulsion processing agent having a perfluoro group (for example, Patent Document 4), a method of introducing fluorine atoms by replacing hydrogen atoms using plasma and fluorine gas (for example, Patent Documents) The electret which reduced surface tension and improved oil mist resistance while maintaining charge stability by 5) etc. is used.
Hereinafter, the reduction in surface tension as a material is referred to as “oil repellency”, and the effect of suppressing the decrease in efficiency against oil mist is referred to as “oil mist resistance”. The oil repellency referred to in the present invention means an effect of suppressing the spread of liquid by lowering the surface tension, and includes the action (water repellency) against water having a large surface tension value in view of the principle of wetting. It is what

しかしながら、フッ素系樹脂やフッ素系低分子添加剤は、320℃を超える環境下においてはフッ素テロマーの脱離や熱分解物としてフッ化水素やフッ化カルボニルなどの生成がみられるため溶融紡糸には不適である。また、フッ素ガスやプラズマ処理によるフッ素原子導入では、フッ素ガスの漏洩防止や親水化を抑制するために酸素、水分量管理を厳密に行う必要があり、気密性の高い特殊設備が必要となる。また、生体蓄積性の問題により、PFOA(パーフルオロオクタン酸)およびPFOS(パーフルオロオクタンスルホン酸)ならびにその塩、ならびにテロマーを生じる母物質の使用、ならびにその製造が禁止されており、これらの材料を添加したり、ランダムにフッ素−水素置換が生じたり、熱分解や酸化分解を生じる工程は好ましいとはいえない。   However, fluorinated resins and fluorinated low-molecular additives are not suitable for melt spinning in environments where the temperature exceeds 320 ° C. Unsuitable. In addition, when introducing fluorine atoms by fluorine gas or plasma treatment, it is necessary to strictly control oxygen and moisture amounts in order to prevent leakage of fluorine gas and to suppress hydrophilicity, and special equipment with high airtightness is required. In addition, due to bioaccumulation problems, the use of PFOA (perfluorooctanoic acid) and PFOS (perfluorooctanesulfonic acid) and salts thereof, and a parent substance that produces a telomer, and its production are prohibited. It is not preferable to add a hydrogen atom, to randomly generate fluorine-hydrogen substitution, or to cause thermal decomposition or oxidative decomposition.

他にもスパッタリング法によりポリテトラフルオロエチレン(PTFE)をコーティングする手法も知られているが、飛翔する粒子が蒸着源側の最表層に偏在するとともに、PTFEが分解するおそれや酸化生成物を生成するおそれがある。   In addition, a method of coating polytetrafluoroethylene (PTFE) by sputtering is also known, but the flying particles are unevenly distributed on the outermost layer on the evaporation source side, and PTFE may be decomposed and oxidation products are generated. There is a risk.

また、テキスタイル用に開発されたフッ素含有アクリレート系加工剤には乳化剤や製膜助剤が含有され、さらにPFOAおよびPFOS規制に対応させるためC613以下の短鎖パーフルオロ基が側鎖として用いられるため、加工剤が結晶性を失っている。そのため、加工剤自身が静電電荷の安定性を持たないばかりか、低付着量であっても基材となる繊維状物の電荷安定性を著しく阻害するという問題がある。 In addition, fluorine-containing acrylate processing agents developed for textiles contain emulsifiers and film-forming aids, and short-chain perfluoro groups of C 6 F 13 or less are used as side chains to comply with PFOA and PFOS regulations. Because it is used, the processing agent loses crystallinity. For this reason, there is a problem that the processing agent itself does not have the stability of electrostatic charge but also significantly impairs the charge stability of the fibrous material as the base material even if the amount of adhesion is low.

特開2009−6313号公報JP 2009-6313 A 特開2002−266219号公報JP 2002-266219 A 特開2007−18995号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-18895 特開2004−352976号公報JP 2004-352976 A 特表2008−540856号公報Special table 2008-540856 gazette

本発明は、タバコ煙に対する耐久性が要求されるフィルター用途(たとえば家屋・乗物内に用いられる空気清浄機、喫煙室、遊戯装置における集塵装置など)において好適なエレクトレットフィルターを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an electret filter suitable for use in a filter requiring durability against tobacco smoke (for example, an air cleaner used in a house or vehicle, a smoking room, a dust collector in a game machine, etc.). .

本発明者が鋭意検討した結果、遂に本発明のエレクトレットフィルターを完成するに到った。すなわち、本発明は下記のとおりである。
1.フッ素含有成分が繊維表面に担持されたエレクトレットフィルターであって、風速5cm/sにおける0.3〜0.5μm粒子捕集効率において、初期QF値が0.5mmAq-1以上であり、タバコ煙負荷によるフィルター劣化率が−8/(g/m2)以上であることを特徴とするエレクトレットフィルター。
2.上記繊維の有効繊維径が0.1μm〜20μmであることを特徴とする上記1に記載のエレクトレットフィルター。
As a result of intensive studies by the inventor, the inventor finally completed the electret filter of the present invention. That is, the present invention is as follows.
1. An electret filter in which a fluorine-containing component is supported on a fiber surface, and has an initial QF value of 0.5 mmAq −1 or more at a particle collection efficiency of 0.3 to 0.5 μm at a wind speed of 5 cm / s, and a tobacco smoke load The electret filter characterized by having a filter deterioration rate of -8 / (g / m 2 ) or more.
2. 2. The electret filter as described in 1 above, wherein an effective fiber diameter of the fiber is 0.1 μm to 20 μm.

特に空気清浄機用途として好適な、タバコ煙に対する耐久性に優れたフィルターを得ることができる。   In particular, it is possible to obtain a filter excellent in durability against cigarette smoke, which is suitable for use as an air purifier.

タバコ煙付着量と性能維持率との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between tobacco smoke adhesion amount and a performance maintenance rate.

以下に本発明の具体例を例示するが、本発明の趣旨に則り用途毎に最適な構成を選択することができる。   Although the specific example of this invention is illustrated below, the optimal structure can be selected for every use according to the meaning of this invention.

本発明のエレクトレットフィルターは、フッ素含有成分が繊維表面に担持されたものであり、担体として繊維を用いている。本発明のエレクトレットフィルターは、繊維からなる繊維層とその繊維層の表面に付着したフッ素含有粒子とを含むことが好ましい。   In the electret filter of the present invention, a fluorine-containing component is supported on the fiber surface, and fibers are used as a carrier. The electret filter of the present invention preferably includes a fiber layer made of fibers and fluorine-containing particles attached to the surface of the fiber layer.

(繊維層)
繊維層の構成素材としては、所望の特性を有するものであれば特に制限されないが、形状自由度の観点から合成樹脂を用いることが好ましく、より好ましくはフッ素が含有されていない合成樹脂を用いることである。フッ素が含有されていない合成樹脂として、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、環状オレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどが挙げられ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、環状オレフィンなどのポリオレフィン素材やポリスチレン素材が好ましい。これらの素材を用いることで、電気抵抗が高く、かつ、疎水性、成形性などのバランスが良好であり、粒径0.3〜0.5μmの粒子の捕集効率(以下、単に捕集効率ということがある)に優れたエレクトレットフィルター、すなわち、実用性に優れたエレクトレットフィルターを得ることができる。
(Fiber layer)
The constituent material of the fiber layer is not particularly limited as long as it has desired characteristics, but it is preferable to use a synthetic resin from the viewpoint of the degree of freedom in shape, and more preferably, a synthetic resin containing no fluorine is used. It is. Examples of synthetic resins not containing fluorine include polyesters, polycarbonates, polyamides, polyolefins, cyclic olefins, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, and polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutene, polymethylpentene, and cyclic olefins. A material and a polystyrene material are preferable. By using these materials, the electrical resistance is high and the balance between hydrophobicity and moldability is good, and the collection efficiency of particles having a particle size of 0.3 to 0.5 μm (hereinafter simply referred to as collection efficiency). An electret filter excellent in practicality, that is, an electret filter excellent in practicality can be obtained.

タバコ煙に対する耐久性をより高めるために担体にフッ素原子を含有した合成樹脂を用いることもでき、例えばポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー(FEP)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、エチレン・テトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライドコポリマー(THV)などであり、タバコ煙に対する耐久性の観点からはポリテトラフルオロエチレン、FEP、PFA、ETFEがより好ましい。   In order to further improve the durability against tobacco smoke, a synthetic resin containing a fluorine atom as a carrier can be used. For example, polytetrafluoroethylene, perfluoroethylene propene copolymer (FEP), perfluoroalkoxyalkane (PFA), ethylene Tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene / vinylidene fluoride copolymer (THV), etc. Is more preferably polytetrafluoroethylene, FEP, PFA, or ETFE.

本発明に用いる繊維層は、織布状、不織布状、綿状など、公知の手法により得られる繊維状物を用途に応じて適切な形状および厚み、充填状態に成型したものであればよく、粒子除去性能の観点からは、不織布状の繊維層であることが好ましい。不織布状の繊維層を形成する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、メルトブローン法、湿式法、乾式法、スパンボンド法、フラッシュ紡糸法、エレクトロスピニング法、フォーススピニング法、超音速延伸法、複合繊維分割法等の公知の方法が挙げられるが、得られる不織布の繊維径が小さく捕集効率が良好なことから、本発明ではメルトブローン法、エレクトロスピニング法、フォーススピニング法、又は超音速延伸法を採用するのが好ましい。また、残溶剤の処理を必要としない観点からは、メルトブローン法、溶融エレクトロスピニング法、溶融フォーススピニング法、又は超音速延伸法を採用するのが好ましい。繊維層は、1種の材料のみから成型してもよく、2種以上の材料を用いて成型してもよい。   The fiber layer used in the present invention may be a woven fabric shape, a nonwoven fabric shape, a cotton shape, or the like obtained by molding a fibrous material obtained by a known technique into an appropriate shape and thickness according to the application, From the viewpoint of particle removal performance, a non-woven fiber layer is preferable. The method for forming the non-woven fiber layer is not particularly limited. For example, melt blown method, wet method, dry method, spunbond method, flash spinning method, electrospinning method, force spinning method, supersonic stretching method In the present invention, the melt blown method, the electrospinning method, the force spinning method, or the supersonic stretching is used because the nonwoven fabric obtained has a small fiber diameter and good collection efficiency. The method is preferably adopted. Further, from the viewpoint of not requiring treatment of the residual solvent, it is preferable to employ a melt blown method, a melt electrospinning method, a melt force spinning method, or a supersonic stretching method. The fiber layer may be molded from only one type of material, or may be molded using two or more types of materials.

本発明に用いられる繊維の有効繊維径は0.1〜20μmであることが好ましく、0.15〜15μmであることがより好ましく、0.2〜10μmであることがさらに好ましく、0.3〜5μmであることが特に好ましく、0.5〜3μmであることが最も好ましい。繊維の有効繊維径は、Davies,C.N.,“The Separation of Airborne Dust and Particles”, Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B,1952に示された方法に従って計算される。繊維の有効繊維径が上記範囲内であれば、捕集効率を高めつつ、繊維層中における空気の通気抵抗を低減させることができる。繊維の有効繊維径が20μmよりも太い場合には捕集効率が低下するおそれがあり、また、電荷減衰時における各種性能の効率低下が大きい。また、繊維の有効繊維径が0.1μmよりも細い場合には、強度や均一性を維持する量の繊維を用いた際に通気抵抗が大きくなりすぎるため、大風量かつ静圧の小さなシロッコファンで吸引される空気清浄機用途に用いることが困難となる。   The effective fiber diameter of the fiber used in the present invention is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 0.15 to 15 μm, further preferably 0.2 to 10 μm, and 0.3 to It is particularly preferably 5 μm, and most preferably 0.5 to 3 μm. The effective fiber diameter of the fibers can be found in Davies, C .; N. , “The Separation of Arborne Dust and Particles”, Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1952. If the effective fiber diameter of the fiber is within the above range, the air ventilation resistance in the fiber layer can be reduced while increasing the collection efficiency. When the effective fiber diameter of the fiber is larger than 20 μm, the collection efficiency may be reduced, and the efficiency of various performances during charge decay is greatly reduced. In addition, when the effective fiber diameter of the fiber is smaller than 0.1 μm, the airflow resistance becomes too large when using an amount of fiber that maintains strength and uniformity, so a sirocco fan with a large air volume and a low static pressure. It becomes difficult to use for the air cleaner use sucked in.

繊維の断面形状は円形でもよく、楕円形、矩形、星型、クローバー状などの異形断面でもよい。異形断面繊維では、繊維表面との接触角が90°以下となる液体を、毛管現象により繊維の溝部に吸収するため、繊維全体が液体で被覆されるのを抑制でき、エレクトレット性の低下を抑制することができる。   The cross-sectional shape of the fiber may be circular, or may be an odd-shaped cross-section such as an ellipse, a rectangle, a star, or a clover. With irregular cross-section fibers, the liquid whose contact angle with the fiber surface is 90 ° or less is absorbed into the fiber groove by capillary action, so that the entire fiber can be prevented from being covered with the liquid, and the electret degradation can be suppressed. can do.

本発明における繊維状物は単独の製法、素材からなる均一物であってもよく、製法、素材および繊維径の異なる2種以上の素材を用いてなる混合物であってもよい。   The fibrous material in the present invention may be a single product or a uniform product made of a material, or may be a mixture made of two or more materials having different methods, materials and fiber diameters.

樹脂自体の劣化を抑制し、かつ、繊維層での電荷安定性を高めるために、樹脂には公知の配合剤を添加してもよい。配合剤としては、例えば、各種金属塩、酸化防止剤、光安定化剤などを挙げることができる。また、樹脂自体の劣化を抑制し、かつ、繊維層での電荷安定性を高めるために、素材の異なる材料を複数用いて繊維層を形成してもよく、例えば、異なる2以上の樹脂成分を混合することにより得られる相溶性又は非相溶性のブレンドポリマー、アイオノマー、マレイン酸変性ポリオレフィン、ヒンダードフェノール系樹脂、ヒンダードアミン系樹脂などを用いることができる。   A known compounding agent may be added to the resin in order to suppress the deterioration of the resin itself and increase the charge stability in the fiber layer. Examples of the compounding agent include various metal salts, antioxidants, light stabilizers and the like. In addition, in order to suppress deterioration of the resin itself and increase charge stability in the fiber layer, the fiber layer may be formed using a plurality of different materials. For example, two or more different resin components may be formed. A compatible or incompatible blend polymer, ionomer, maleic acid-modified polyolefin, hindered phenol resin, hindered amine resin, or the like obtained by mixing can be used.

(フッ素含有成分)
本発明のエレクトレットフィルターは、撥水性および撥油性を付与するために、繊維表面の少なくとも一部にフッ素原子を含むフッ素含有成分が繊維表面に担持されてなることを特徴とする。フッ素含有材料は、フッ素含有多環化合物、又はフッ素含有オレフィン若しくはフッ素含有側鎖を有する(メタ)アクリレートを含むモノマー成分から得られたフッ素含有重合体からなる。また、環境や人体に悪影響を及ぼすのを避ける観点から、上記フッ素含有重合体及び上記フッ素含有多環化合物は、加水分解によって、炭素数が8以上で、かつ、全ての水素が炭素に置換されているフッ素テロマーが発生しないことが好ましい。
(Fluorine-containing component)
The electret filter of the present invention is characterized in that a fluorine-containing component containing a fluorine atom is supported on the fiber surface on at least a part of the fiber surface in order to impart water repellency and oil repellency. The fluorine-containing material is composed of a fluorine-containing polymer obtained from a monomer component containing a fluorine-containing polycyclic compound, or a fluorine-containing olefin or a (meth) acrylate having a fluorine-containing side chain. From the viewpoint of avoiding adverse effects on the environment and the human body, the fluorine-containing polymer and the fluorine-containing polycyclic compound have a carbon number of 8 or more and all hydrogen is replaced with carbon by hydrolysis. It is preferable that no fluorine telomer is generated.

フッ素含有成分の繊維表面への担持状態として、具体的には繊維表面にフッ素含有材料により実質的に均一なコーティング層が形成されている状態、コーティング層により凹凸を有しており少なくとも一方がフッ素含有材料である場合、コーティング層により凹凸を有しており、両者がフッ素含有材料である場合を例示することが出来る。   As the state of supporting the fluorine-containing component on the fiber surface, specifically, a state in which a substantially uniform coating layer is formed on the fiber surface from the fluorine-containing material, the coating layer has irregularities, at least one of which is fluorine When it is a containing material, it has an unevenness | corrugation by a coating layer, and the case where both are fluorine containing materials can be illustrated.

凹凸を作成する具体的な例としては、(1)予め平滑なフッ素含有面を得た後に凸部となる成分を付着させる方法、(2)コーティング溶液に融点もしくはガラス転移温度、および溶解性の異なる2以上の成分を混在させ溶解度の差により凹凸を形成する方法、(3)コーティング液をエマルションもしくはサスペンションとし、融点もしくはガラス転移温度の低い成分を加熱処理により平滑面とする方法、(4)予め凸成分を担体表面に形成させたのち、溶液を付着させる方法、(5)予め凸成分を担体表面に形成させた後、融点もしくはガラス転移温度の低い成分を付着させ、加熱処理により平滑化する方法、(6)担体より耐酸化性や耐スパッタ性の材料を表面担持した後に、担体側をエッチング処理する方法などを例示することができる。   Specific examples of creating irregularities include (1) a method of attaching a component that becomes a convex portion after obtaining a smooth fluorine-containing surface in advance, (2) a melting point or glass transition temperature, and solubility of the coating solution. A method of mixing two or more different components to form unevenness due to a difference in solubility, (3) a method in which the coating liquid is an emulsion or suspension, and a component having a low melting point or glass transition temperature is smoothened by heat treatment, (4) A method in which a convex component is formed on the support surface in advance, and then the solution is attached. (5) After a convex component is formed on the support surface in advance, a component having a low melting point or glass transition temperature is attached and smoothed by heat treatment. And (6) a method of etching the carrier side after supporting an oxidation-resistant or sputter-resistant material on the surface of the carrier. That.

上記において、予め平滑なフッ素含有面を得る方法としては、(1)担体成分にフッ素含有成分を混合しておく方法、(2)フッ素ガスにより担体をフッ素化する方法、(3)フッ素プラズマにより担体をフッ素化する方法、(4)表面重合により担体表面にフッ素含有樹脂層を得る方法、(5)フッ素含有成分の溶液により担体表面をコーティングする方法、(6)フッ素含有成分のエマルションもしくはサスペンションを付着させたのち、熱処理により平滑化させる方法、(7)フッ素含有成分の粒子状物を気相にて付着させたのち、熱処理により平滑化させる方法、(8)フッ素含有成分を蒸着し平滑化させる方法などを例示することができる。このうち、好ましくは上記(5)〜(8)の方法である。   In the above, methods for obtaining a smooth fluorine-containing surface in advance include (1) a method in which a fluorine-containing component is mixed with a carrier component, (2) a method in which the carrier is fluorinated with fluorine gas, and (3) a method in which fluorine plasma is used. A method of fluorinating the carrier, (4) a method of obtaining a fluorine-containing resin layer on the surface of the carrier by surface polymerization, (5) a method of coating the surface of the carrier with a solution of a fluorine-containing component, and (6) an emulsion or suspension of the fluorine-containing component. And then smoothing by heat treatment, (7) A method of making the particulate matter of the fluorine-containing component adhere in the gas phase and then smoothing by heat treatment, and (8) Evaporating and smoothing the fluorine-containing component The method of making it can be illustrated. Of these, the methods (5) to (8) are preferred.

上記において、凸部となる成分を予め加工されたフッ素含有平面に付着させる方法としては、(1)エマルション、サスペンションなどをコーティング液として塗布する方法、(2)エマルション、サスペンション、溶液等をスプレーにより噴霧、粒子化する方法、(3)蒸散や昇華などを用い、蒸気や液滴から表面に析出させる方法、などを例示することができる。   In the above, as a method of attaching the component to be a convex part to a pre-processed fluorine-containing plane, (1) a method of applying an emulsion, suspension, etc. as a coating liquid, (2) spraying the emulsion, suspension, solution, etc. Examples thereof include spraying and particle forming methods, and (3) a method of depositing on the surface from vapor or droplets using transpiration or sublimation.

上記において、予め凸部を形成する方法としては、(1)担体のエッチング処理を用いる方法、(2)2以上の成分を付着させておき、溶解度もしくは蒸気圧の差により少なくとも1成分を除去する方法、(3)担体となる樹脂成分に予め凸成分を混合しておく方法、(4)エマルション、サスペンション、溶液等をスプレーにより噴霧、粒子化する方法、(5)蒸散や昇華などを用い、蒸気や液滴から表面に析出させる方法、などを例示することができる。   In the above, as a method for forming the convex portion in advance, (1) a method using etching treatment of the carrier, (2) two or more components are adhered, and at least one component is removed by a difference in solubility or vapor pressure. A method, (3) a method in which a convex component is mixed in advance with a resin component to be a carrier, (4) a method of spraying and granulating an emulsion, suspension, solution, etc., (5) using transpiration or sublimation, A method of depositing on the surface from vapor or droplets can be exemplified.

上記フッ素含有成分の蒸着加工の手法としては、各種熱源によりフッ素含有成分を加熱することで蒸気を発生させ、より低温に保持した担体表面に液滴または結晶として析出させる方法が用いられる。かかる手法は、加工面全体を一度に処理するバッチ法であっても、担体または反応槽を移動させることで、担体の異なる加工面を連続的に処理する方法のいずれであっても好ましく用いられる。   As a method for vapor deposition of the fluorine-containing component, there is used a method in which vapor is generated by heating the fluorine-containing component with various heat sources and deposited as droplets or crystals on the surface of the carrier held at a lower temperature. Such a method is preferably used for either a batch method in which the entire processed surface is processed at once or a method in which different processed surfaces of the support are continuously processed by moving the support or the reaction vessel. .

本発明における蒸着加工は加圧、常圧、減圧、真空状態およびその圧力のスイング、大気中および不活性ガスいずれの雰囲気においても好ましく実施することができる。
減圧または真空状態とすることで、蒸散速度の向上および蒸散温度の低減が可能であり、加圧により蒸散物の析出を促進することができる。また、真空または不活性雰囲気とすることでフッ素含有成分や担体の酸化を抑制することが可能であるが、本発明は熱分解温度以下で低温処理が可能であるためコスト面で大気雰囲気を用いることも可能である。
The vapor deposition processing in the present invention can be preferably carried out in any atmosphere of pressurization, normal pressure, reduced pressure, vacuum state and pressure swing, air, and inert gas.
By setting it to a reduced pressure or vacuum state, it is possible to improve the transpiration rate and reduce the transpiration temperature, and it is possible to promote precipitation of transpiration by pressurization. Moreover, although it is possible to suppress the oxidation of a fluorine-containing component or a support by using a vacuum or an inert atmosphere, the present invention uses an air atmosphere in terms of cost because it can be processed at a low temperature below the thermal decomposition temperature. It is also possible.

フッ素含有成分は、電荷安定性ならびに耐オイルミスト性の観点から、金属及び金属酸化物への被覆粒子ではないことが好ましく、また、フッ素含有成分は、金属及び金属酸化物との混合物ではないことが好ましい。フッ素含有成分100質量%中、金属及び金属酸化物の含有量は10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、0質量%(金属及び金属酸化物を全く含まない)であることがより好ましい。   From the viewpoint of charge stability and oil mist resistance, the fluorine-containing component is preferably not a particle coated with metal and metal oxide, and the fluorine-containing component is not a mixture with metal and metal oxide. Is preferred. In 100% by mass of the fluorine-containing component, the content of metal and metal oxide is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and 0% by mass (including metal and metal oxide at all). More preferred).

金属や金属酸化物表面にフッ素系のコート層を用いてフッ素含有成分を作製すると、(1)金属酸化物表面に均一なコーティングを行うことが困難であり微細液滴に対する撥油性を発揮することが困難であること、(2)金属との反応性を利用する化合物では、C6以下の単一直鎖化合物において常温粘性を有しており、エレクトレットフィルターの電荷安定性や粒子同士の付着分散性を阻害すること、(3)タバコ煙に対する反応性や酸・塩基性を有する物質に対する耐加水分解性が劣ること、などの問題点が生じる。 When a fluorine-containing component is produced using a fluorine-based coating layer on the surface of a metal or metal oxide, (1) it is difficult to uniformly coat the surface of the metal oxide and oil repellency with respect to fine droplets is exhibited. (2) Compounds that utilize reactivity with metals have a normal temperature viscosity in single linear compounds of C 6 or less, and charge stability of electret filters and adhesion / dispersibility between particles (3) Reactivity to tobacco smoke and poor hydrolysis resistance to acid / basic substances arise.

また、フッ素含有成分は、界面活性剤を少量含む又は含まないことが好ましい。具体的には、フッ素含有成分100質量%中、界面活性剤の含有量は25質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、0質量%(界面活性剤を全く含まない)であることがより好ましい。上記範囲を超える界面活性剤を含有する粒子は、粒子自体や基材の撥水撥油性や電荷安定性を阻害するおそれがある。   Further, the fluorine-containing component preferably contains a small amount of surfactant or no surfactant. Specifically, in 100% by mass of the fluorine-containing component, the content of the surfactant is preferably 25% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and 0% by mass (with the surfactant completely More preferably). Particles containing a surfactant exceeding the above range may impair the water / oil repellency and charge stability of the particles themselves and the substrate.

フッ素含有多環化合物は、電荷安定性と撥油性の観点から、水素原子のフッ素置換率として80%以上が好ましく、より好ましくは90%以上であり、最も好ましくは95%以上である。また、電荷安定性と撥油性の観点から、フッ素含有多環化合物は、40℃以上の融点を有していることが好ましく、より好ましくは60℃以上であり、さらに好ましくは80℃以上であり、最も好ましくは100℃以上である。具体的な物質としては、三次元構造体であれば、フッ素化グラファイト、フッ素化フラーレン、フッ素化カーボンナノチューブなどが好ましく、平面構造体であればフッ素化グラフェンなどが好ましい。   From the viewpoint of charge stability and oil repellency, the fluorine-containing polycyclic compound has a hydrogen substitution rate of preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more. Further, from the viewpoint of charge stability and oil repellency, the fluorine-containing polycyclic compound preferably has a melting point of 40 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, and further preferably 80 ° C. or higher. Most preferably, it is 100 ° C. or higher. As a specific substance, a fluorinated graphite, a fluorinated fullerene, a fluorinated carbon nanotube or the like is preferable for a three-dimensional structure, and a fluorinated graphene or the like is preferable for a planar structure.

また、フッ素含有重合体は、40℃以上の融点又はガラス転移温度を有していることが好ましく、より好ましくは60℃以上であり、さらに好ましくは80℃以上、最も好ましくは100℃以上である。この理由は下記効果を有するためである。(1)エマルションやサスペンションの粘性が低減されるため、分散液中における粒子のブロッキングが軽減される。(2)フッ素含有重合体の流動性が低くなり、エレクトレット加工後の繊維上におけるフッ素含有重合体の広がりによる電荷の消失を抑制できる。(3)フッ素含有重合体の分子運動性が低いため、フッ素含有重合体自身がエレクトレット化されるためオイルミスト付加時の劣化がより抑制される。(4)フッ素含有重合体の加工によって繊維の剛性とヒートセット性が向上し、プリーツ加工性や耐風性に優れる。(5)成型加工時及び保管時におけるフィルター同士やフィルターと包装材等とのブロッキングが抑制され、かつ、加工機や金型の汚染が低減される。例えば、PTFE、FEP、PFA、ETFE、PCTFE、PVDF、THV、少なくとも側鎖にC7以下(好ましくはC6以下)のパーフルオロ構造を有する(メタ)アクリル酸系重合体、フッ素溶剤に可溶性を有する変性PTFEなどを例示することができる。融点及びガラス転移温度の測定法については後述する。 The fluorine-containing polymer preferably has a melting point or glass transition temperature of 40 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 80 ° C. or higher, and most preferably 100 ° C. or higher. . This is because it has the following effects. (1) Since the viscosity of the emulsion or suspension is reduced, blocking of particles in the dispersion is reduced. (2) The fluidity of the fluorine-containing polymer is lowered, and the loss of electric charge due to the spread of the fluorine-containing polymer on the fiber after electret processing can be suppressed. (3) Since the molecular mobility of the fluorine-containing polymer is low, the fluorine-containing polymer itself is electretized, so that deterioration during addition of oil mist is further suppressed. (4) By processing the fluorine-containing polymer, the rigidity and heat setability of the fiber are improved, and the pleatability and wind resistance are excellent. (5) Blocking between filters or between a filter and a packaging material during molding processing and storage is suppressed, and contamination of a processing machine and a mold is reduced. For example, PTFE, FEP, PFA, ETFE, PCTFE, PVDF, THV, a (meth) acrylic acid polymer having a perfluoro structure of C 7 or less (preferably C 6 or less) at least in the side chain, soluble in fluorine solvents Examples thereof include modified PTFE. The measuring method of melting | fusing point and glass transition temperature is mentioned later.

特にフッ素含有(メタ)アクリル酸系重合体においては、ランダム重合の場合にガラス転移温度を上昇させるために、重合体の主鎖にハロゲン原子を導入することや、剛直な短鎖メチルメタクリレート、トリフルオロメチルメタクリレート、立体障害の大きなスチレン含有オレフィン、ジシクロペンテニル基含有オレフィン、ジシクロペンタニル基含有オレフィンなどのモノマーとの共重合体とすること、立体規則性重合の導入により結晶性を発現させることなどが好ましい方法である。   Particularly in fluorine-containing (meth) acrylic acid polymers, in order to increase the glass transition temperature in the case of random polymerization, halogen atoms are introduced into the main chain of the polymer, rigid short-chain methyl methacrylate, Making it a copolymer with monomers such as fluoromethyl methacrylate, highly sterically hindered styrene-containing olefins, dicyclopentenyl group-containing olefins, dicyclopentanyl group-containing olefins, and introducing crystallinity polymerization This is a preferable method.

フッ素含有(メタ)アクリル酸系重合体の具体的な例としては、フッ素含有オレフィンを含む(共)重合体などが挙げられ、フッ素含有(メタ)アクリル酸の具体的な例としては、フルオロアルキル基を側鎖に有する(メタ)アクリレートを含む(共)重合体などが挙げられる。   Specific examples of fluorine-containing (meth) acrylic acid-based polymers include (co) polymers containing fluorine-containing olefins. Specific examples of fluorine-containing (meth) acrylic acid include fluoroalkyls. (Co) polymer containing (meth) acrylate having a group in the side chain.

撥油性の観点から、フッ素含有オレフィンは、パーフルオロアルキル基及び/又はパーフルオロアルキレン基を有することが好ましい。パーフルオロ基の炭素数は1個以上7個以下であれば好ましく用いられるが、より好ましくは4〜6個の炭素数からなるパーフルオロアルキル基を側鎖の末端に有してなることがより好ましい。また、フッ素含有(メタ)アクリレートは、トリフルオロメチル基が末端に位置する(メタ)アクリロイル基を有してなることが好ましい。   From the viewpoint of oil repellency, the fluorine-containing olefin preferably has a perfluoroalkyl group and / or a perfluoroalkylene group. A perfluoro group having 1 to 7 carbon atoms is preferably used, but more preferably has a perfluoroalkyl group having 4 to 6 carbon atoms at the end of the side chain. preferable. Further, the fluorine-containing (meth) acrylate preferably has a (meth) acryloyl group having a trifluoromethyl group located at the terminal.

フッ素含有重合体は、連結基として酸素、珪素、窒素原子などを含んでも良いが、より好ましくは水素、フッ素、炭素のみからなる構造である。このような構造である場合、不対原子ならびに非対称な極性成分を持たないため、表面張力および吸湿性が低減し、その結果、耐オイルミスト性及びエレクトレット性が向上する。   The fluorine-containing polymer may contain oxygen, silicon, nitrogen atoms and the like as a linking group, but more preferably has a structure consisting of only hydrogen, fluorine, and carbon. In such a structure, since there are no unpaired atoms and asymmetric polar components, surface tension and hygroscopicity are reduced, and as a result, oil mist resistance and electret resistance are improved.

フッ素含有重合体は、主鎖とのスペーサーとして、1以上の芳香族炭化水素基、直鎖状・分岐状・環状脂肪族炭化水素基を有してなることも好ましい。また、α−クロロ(メタ)アクリレートを主鎖とした場合には、立体障害の大きな塩素原子を主鎖に組み込むことが可能であるため、フッ素含有モノマーの含有比率を高く維持しつつ、重合体として高いガラス転移温度を得ることができ、電荷安定性及び撥油性を向上させやすい。   It is also preferred that the fluorine-containing polymer has one or more aromatic hydrocarbon groups and linear / branched / cycloaliphatic hydrocarbon groups as a spacer with the main chain. Further, when α-chloro (meth) acrylate is used as the main chain, it is possible to incorporate a chlorine atom having a large steric hindrance into the main chain, so that the polymer content is maintained while maintaining a high content ratio of the fluorine-containing monomer. As a result, a high glass transition temperature can be obtained, and charge stability and oil repellency can be easily improved.

短鎖のフッ素含有アルキル基又はフッ素含有アルキレン基を有するモノマーを用いる場合、所望のガラス転移温度又は結晶性を得るため、これらのフッ素含有モノマーに共重合させるモノマーとして、炭素数12〜30の直鎖脂肪族炭化水素基を有する(メタ)アクリレートを用いることも好ましく、例えば、ラウリル(メタ)アクリレート、ミリスチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレートを挙げることができる。長鎖脂肪族炭化水素基を有する(メタ)アクリレートを用いることによって、共重合体における側鎖の結晶性を高め、かつ、共重合体のガラス転移温度の向上にも寄与することに加えて、エステル基を遮蔽し、かつ、分子運動性を低減するため、エレクトレット性の安定度が向上する。   In the case of using a monomer having a short-chain fluorine-containing alkyl group or fluorine-containing alkylene group, in order to obtain a desired glass transition temperature or crystallinity, a monomer having a carbon number of 12 to 30 is used as a monomer to be copolymerized with these fluorine-containing monomers. It is also preferable to use a (meth) acrylate having a chain aliphatic hydrocarbon group, such as lauryl (meth) acrylate, myristyl (meth) acrylate, cetyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, and behenyl (meth) acrylate. Can be mentioned. In addition to increasing the crystallinity of the side chain in the copolymer by using a (meth) acrylate having a long-chain aliphatic hydrocarbon group, and contributing to an improvement in the glass transition temperature of the copolymer, Since the ester group is shielded and the molecular mobility is reduced, the stability of the electret property is improved.

また、フッ素含有モノマーに共重合させるモノマーとして、分岐状脂肪族炭化水素基、環状脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基を有してなる(メタ)アクリレートを用いることもでき、具体的な例としては、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基;ノルボルニル基、ボルニル基、イソボルニル基、アダマンチル基などの炭素数7〜20の多環式の脂肪族炭化水素基;フェニル基、ナフチル基、ベンジル基などの芳香族炭化水素基;を有する(メタ)アクリレートである。これらの(メタ)アクリレートは、大きな立体障害を有するため、融点又はガラス転移温度が高くなり、さらに、エステル基を遮蔽し、かつ、分子運動性を低減するため、エレクトレット性の安定度が向上する。上記(メタ)アクリレートとして、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−t−ブチルフェニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。   Further, as a monomer to be copolymerized with the fluorine-containing monomer, a (meth) acrylate having a branched aliphatic hydrocarbon group, a cyclic aliphatic hydrocarbon group, or an aromatic hydrocarbon group can be used. Examples include cycloalkyl groups such as cyclohexyl groups; polycyclic aliphatic hydrocarbon groups having 7 to 20 carbon atoms such as norbornyl groups, bornyl groups, isobornyl groups, and adamantyl groups; phenyl groups, naphthyl groups, benzyl groups, and the like. (Meth) acrylate having an aromatic hydrocarbon group. Since these (meth) acrylates have a large steric hindrance, the melting point or glass transition temperature is increased, and further, the ester group is shielded and the molecular mobility is reduced, so that the stability of the electret property is improved. . Examples of the (meth) acrylate include cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, bornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, Examples include tricyclodecanyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, naphthyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, and 2-t-butylphenyl (meth) acrylate.

このうち、より好ましくはジシクロペンタニルアクリレート(ホモポリマーTg=120℃)、ジシクロペンタニルメタクリレート(ホモポリマーTg=175℃)、イソボルニルアクリレート(ホモポリマーTg=94℃)、イソボルニルメタクリレート(ホモポリマーTg=180℃)であり、直鎖脂肪族炭化水素基を有するホモポリマーよりも環状脂肪族炭化水素基を有するホモポリマーの方が、ガラス転移温度が顕著に高いという特徴があり、フッ素含有モノマーの含有比率を高く維持しつつ、重合体として高いガラス転移温度を得ることができる。   Of these, more preferred are dicyclopentanyl acrylate (homopolymer Tg = 120 ° C.), dicyclopentanyl methacrylate (homopolymer Tg = 175 ° C.), isobornyl acrylate (homopolymer Tg = 94 ° C.), isobornyl. It is a methacrylate (homopolymer Tg = 180 ° C.), and a homopolymer having a cyclic aliphatic hydrocarbon group is significantly higher in glass transition temperature than a homopolymer having a linear aliphatic hydrocarbon group. A high glass transition temperature as a polymer can be obtained while maintaining a high content ratio of the fluorine-containing monomer.

また、フッ素含有モノマーに共重合させるモノマーとして、分岐状脂肪族炭化水素基、環状脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基を有してなるハロゲン非含有オレフィンを用いることもでき、例えば、スチレン(ホモポリマーTg=100℃)などを挙げることができる。芳香環という大きな立体障害基を有し、かつ、極性成分の少ない炭化水素構造のみからなるため、共重合体のガラス転移温度が上昇しつつ、共重合体の吸湿性も低減されるため、エレクトレット性の安定度が向上する。   Further, as a monomer to be copolymerized with a fluorine-containing monomer, a halogen-free olefin having a branched aliphatic hydrocarbon group, a cyclic aliphatic hydrocarbon group, or an aromatic hydrocarbon group can be used, for example, styrene (Homopolymer Tg = 100 ° C.). Since it has only a hydrocarbon structure with a large steric hindrance group called an aromatic ring and a small amount of polar components, the glass transition temperature of the copolymer is increased and the hygroscopicity of the copolymer is also reduced. The stability of sex is improved.

他のモノマーとして、ハロゲン化オレフィン、架橋性を有する官能基、酸化防止作用および電荷安定性を付与するヒンダードフェノール構造やヒンダードアミン構造を有する非フッ素系モノマーを用いることもできる。ハロゲン化オレフィンとしては、2以上の炭素数を有するものであれば好ましく用いられるが、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル、ヨウ化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニリデン、ヨウ化ビニリデンなどを挙げることができ、ガラス転移温度の向上作用の点で塩化ビニル(ホモポリマーTg=87℃)などのハロゲン化ビニルが好ましく用いられる。   As the other monomer, a halogenated olefin, a functional group having crosslinkability, a non-fluorinated monomer having a hindered phenol structure or a hindered amine structure imparting an antioxidant action and charge stability can also be used. The halogenated olefin is preferably used as long as it has 2 or more carbon atoms. Examples thereof include vinyl chloride, vinyl bromide, vinyl iodide, vinylidene chloride, vinylidene bromide, and vinylidene iodide. In view of improving the glass transition temperature, vinyl halides such as vinyl chloride (homopolymer Tg = 87 ° C.) are preferably used.

フッ素含有モノマーと非フッ素系モノマーとの共重合比は、モル比で100:0〜10:90の範囲であることが好ましく、より好ましくは100:0〜20:80、更に好ましくは100:0〜30:70である。   The copolymerization ratio of the fluorine-containing monomer and the non-fluorine monomer is preferably in the range of 100: 0 to 10:90, more preferably 100: 0 to 20:80, and still more preferably 100: 0 in terms of molar ratio. ~ 30: 70.

また、粒子を表面に付着させ凹凸部を形成する場合には、粒子径0.1nm以上500nm以下のフッ素含有粒子を担体に付着させていることが好ましい。粒子径は0.5nm以上300nm以下であることがより好ましく、1nm以上200nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上100nm以下であることが最も好ましい。粒子径が500nmより大きい場合には分散時における粒子径の均一性を図りにくくなり、コーティングの層厚みが過大となりやすく取り扱いが困難になる。また、捕集対象とする浮遊オイルミストは通常500nm以下であるため凹凸による撥油性付与が困難となる。一方で粒子経が0.1nm未満であると溶解性および融点や蒸気圧の面でコーティング用途として適しておらず、撥油性、耐久安定性、エレクトレットの安定性が劣るおそれがある。   Moreover, when forming an uneven | corrugated | grooved part by attaching particle | grains to the surface, it is preferable that the fluorine-containing particle | grains with a particle diameter of 0.1 nm or more and 500 nm or less are made to adhere to a support | carrier. The particle diameter is more preferably 0.5 nm or more and 300 nm or less, further preferably 1 nm or more and 200 nm or less, and most preferably 2 nm or more and 100 nm or less. When the particle size is larger than 500 nm, it is difficult to achieve uniformity in particle size at the time of dispersion, and the coating layer thickness is likely to be excessive, making handling difficult. Moreover, since the floating oil mist to be collected is usually 500 nm or less, it is difficult to impart oil repellency due to unevenness. On the other hand, if the particle size is less than 0.1 nm, it is not suitable as a coating application in terms of solubility, melting point and vapor pressure, and the oil repellency, durability stability and electret stability may be inferior.

とりわけ、担体が繊維状物であって通気性や濾過特性を求められる用途においては繊維状物と粒子の直径比が重要であり、繊維径(繊維直径)を粒子径(粒子直径)で除した値(繊維径/粒子径)が1以上であることが好ましく、より好ましくは10以上であり、最も好ましくは100以上である。また、一般的に繊維径が小さいほど濾過特性(単位通気抵抗あたりの捕集効率)が向上することが知られており、コーティング層による繊維径増加を抑制する。   In particular, in applications where the carrier is fibrous and air permeability and filtration characteristics are required, the ratio of the diameter of the fibrous material to the particles is important, and the fiber diameter (fiber diameter) is divided by the particle diameter (particle diameter). The value (fiber diameter / particle diameter) is preferably 1 or more, more preferably 10 or more, and most preferably 100 or more. In general, it is known that the smaller the fiber diameter is, the more the filtration characteristics (capture efficiency per unit ventilation resistance) are improved.

上記粒子径を調整する手法としては、(1)乳化重合や懸濁重合を行うことにより、重合時に粒子径を調整する方法、(2)衝撃、摩擦などの物理的作用によりフッ素含有ポリマーを粉砕する方法、(3)フッ素系溶媒、超臨界二酸化炭素などにフッ素含有ポリマーを溶解後、担体に噴霧することにより粒子化する方法、(4)フッ素系溶媒、超臨界二酸化炭素などにフッ素含有ポリマーを溶解後、貧溶媒と混合することにより再析出により粒子化する方法、(5)融点以上の温度に加熱した後に担体に噴霧する方法、(6)圧力・温度変化による蒸散および凝縮を利用する方法が好ましいなどが挙げられ、目的とする粒子径に応じて好ましい手法を用いることができる。乳化重合、懸濁重合、再析出などにより得られる粒子の場合には、固液混合状態で担体に付着させてもよく、乾燥工程を経て粒子として取り出してもよい。なお、フッ素含有ポリマーは上記のモノマーを用いて公知の方法で作製することができる。   As a method for adjusting the particle size, (1) a method of adjusting the particle size at the time of polymerization by performing emulsion polymerization or suspension polymerization, and (2) pulverizing the fluorine-containing polymer by physical action such as impact and friction. (3) A method in which a fluorine-containing polymer is dissolved in a fluorine-based solvent, supercritical carbon dioxide or the like, and then sprayed onto a carrier, and (4) a fluorine-containing polymer in a fluorine-based solvent, supercritical carbon dioxide, or the like. (5) A method of spraying onto a carrier after heating to a temperature higher than the melting point, (6) Transpiration and condensation due to changes in pressure and temperature. The method is preferable, and a preferable method can be used according to the target particle diameter. In the case of particles obtained by emulsion polymerization, suspension polymerization, reprecipitation, etc., they may be attached to the carrier in a solid-liquid mixed state, or may be taken out as particles through a drying step. In addition, a fluorine-containing polymer can be produced by a known method using the above monomer.

物理的作用により粉砕する方法としては、湿式もしくは乾式の各種粉砕機を用いることが可能であり、具体的にはボールミル、ビーズミル、ジェットミル、ホモジナイザーなどを例示することができ、粉砕と同時に乳化、懸濁させることもできる。   As a method of pulverizing by physical action, various types of wet or dry pulverizers can be used. Specifically, a ball mill, a bead mill, a jet mill, a homogenizer, and the like can be exemplified. It can also be suspended.

液体に分散して用いる場合には分散媒として、水、炭化水素系有機溶媒、ハロゲン系有機溶媒などを好ましく用いることができ、2種以上の分散媒を混合して用いることもできる。分散媒として有機溶媒を用いる場合には、担体として用いられる合成樹脂との親和性により、浸透性やコーティングの均一性を高めることができる。分散媒として水を用いる場合には、各種界面活性剤を用いることもできる。界面活性剤は撥油性の発現およびエレクトレットの安定性を阻害するため、最終的にはフッ素含有成分から界面活性剤を除去及び/又は不活性化することが好ましく、その方法として、例えば、担体への付着前もしくは付着後に熱処理により界面活性剤を蒸散させる方法、熱分解や酸化分解によりフッ素含有成分から界面活性剤を除去する方法、水又は溶媒による洗浄でフッ素含有成分から界面活性剤を除去する方法、イオン性官能基を遷移金属イオンや反応性有機物で封止する方法などを用いることができる。界面活性剤を用いずフッ素含有成分を分散させる方法としては、分散媒にもフッ素含有溶媒を用いることが好ましい。   When dispersed in a liquid, water, a hydrocarbon organic solvent, a halogen organic solvent, or the like is preferably used as the dispersion medium, and two or more kinds of dispersion media can be mixed and used. When an organic solvent is used as the dispersion medium, the permeability and the uniformity of the coating can be improved by the affinity with the synthetic resin used as the carrier. When water is used as the dispersion medium, various surfactants can also be used. Since the surfactant inhibits the development of oil repellency and the stability of the electret, it is preferable to finally remove and / or inactivate the surfactant from the fluorine-containing component. A method of evaporating the surfactant by heat treatment before or after adhesion, a method of removing the surfactant from the fluorine-containing component by thermal decomposition or oxidative decomposition, and removing the surfactant from the fluorine-containing component by washing with water or a solvent. For example, a method of sealing an ionic functional group with a transition metal ion or a reactive organic substance can be used. As a method of dispersing a fluorine-containing component without using a surfactant, it is preferable to use a fluorine-containing solvent as a dispersion medium.

噴霧により粒子化する方法としては、エアレス式又はエア圧式のスプレー、超音波霧化式、ラスキンノズル式、衝突式、静電噴霧式などの方法を例示することが可能である。この場合は溶液もしくは予め粒子化された懸濁液を用いることで、容易に溶液濃度に比例した粒子径を調整することができる。特に0.1nm以上500nm以下の単分散粒子を得る手法として溶液や懸濁液を噴霧する方法が好適であり、溶液状態、半蒸散状態、固体化した状態のいずれの状態で付着させてもかまわない。   Examples of the method for atomizing by spraying include airless or air pressure spraying, ultrasonic atomization, Ruskin nozzle, collision, electrostatic spraying, and the like. In this case, the particle diameter proportional to the solution concentration can be easily adjusted by using a solution or a pre-particulate suspension. In particular, a method of spraying a solution or suspension is suitable as a method for obtaining monodisperse particles of 0.1 nm or more and 500 nm or less, and may be attached in any state of a solution state, a semi-transpiration state, and a solid state. Absent.

蒸散により粒子化する方法としては、加熱又は減圧によりフッ素含有材料を気化させた後、冷却又は加圧により直接担体表面に析出させる方法、又は気体中で粒子化させた後に担体表面に付着させる方法などを用いることができる。   As a method of making particles by transpiration, a method in which a fluorine-containing material is vaporized by heating or reduced pressure and then deposited directly on the surface of the carrier by cooling or pressurizing, or a method of making particles in gas adhere to the surface of the carrier. Etc. can be used.

本発明においては、フッ素含有成分を分散させた気相を用いて、担体にフッ素含有成分を付着させる工程(気相法)を含んでいる。担体がフィルター用途の場合に気相法によって粒子を担体に付着させると、界面活性剤を用いず加工でき、かつ、担体自身の粒子捕集特性を生かすことができる。   The present invention includes a step (vapor phase method) of attaching a fluorine-containing component to a carrier using a gas phase in which a fluorine-containing component is dispersed. When the carrier is used for a filter, if particles are attached to the carrier by a vapor phase method, the carrier can be processed without using a surfactant, and the particle collecting property of the carrier itself can be utilized.

(エレクトレット化)
本発明におけるエレクトレットフィルターは、担体またはフッ素含有成分の少なくとも一方がエレクトレット化され、すなわち、静電電荷が付与されている。エレクトレット化の方法は使用時に所望の特性が得られるものであれば特に制限されず、フッ素含有成分の担持前でも担持後でもよい。前者であれば、フッ素含有粉末を静電的な引力にて引き寄せることで付着や加工に利点があり、後者であれば担体の電気力線が遮蔽されないため、エレクトレット効果をより発現させることができる。
(Electretization)
In the electret filter of the present invention, at least one of the carrier and the fluorine-containing component is electretized, that is, an electrostatic charge is imparted. The electretization method is not particularly limited as long as desired characteristics can be obtained at the time of use, and may be before or after supporting the fluorine-containing component. In the former case, there is an advantage in adhesion and processing by attracting the fluorine-containing powder by electrostatic attraction, and in the latter case, the electric lines of force of the carrier are not shielded, so that the electret effect can be expressed more. .

エレクトレット化の方法としては、高電圧による分極、荷電イオンの衝突、荷電粒子の注入など電気的作用による方法、摩擦、衝突など固体との相互作用による方法、液体との接触および衝突を利用した方法など、公知の方法を好ましく用いることができる。撥油性および耐オイルミスト性の観点から、より好ましくは液体との接触や摩擦を利用した方法である。この方法を用いると、極性を有した酸化生成物を増加させずにエレクトレット化することが可能となるため、タバコ煙耐性の観点からより好ましい方法である。   The electretization method includes polarization by high voltage, collision of charged ions, method by electric action such as injection of charged particles, method by interaction with solids such as friction and collision, method utilizing contact and collision with liquid For example, a known method can be preferably used. From the viewpoint of oil repellency and oil mist resistance, a method utilizing contact with a liquid or friction is more preferable. When this method is used, it becomes possible to electret without increasing the oxidation product having polarity, and this is a more preferable method from the viewpoint of tobacco smoke resistance.

本発明におけるエレクトレットフィルターは、風速5cm/sにおける粒径0.3〜0.5μmの粒子の捕集効率(初期捕集効率)が50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、更に好ましくは90%以上、最も好ましくは99%以上である。
初期捕集効率は、フィルター通過前後の粒径0.3〜0.5μmの粒子個数を測定して、以下の式より算出される。
初期捕集効率(%)=(1−(フィルター通過後の粒子個数/フィルター通過前の粒子個数))×100
In the electret filter of the present invention, the collection efficiency (initial collection efficiency) of particles having a particle diameter of 0.3 to 0.5 μm at a wind speed of 5 cm / s is preferably 50% or more, and preferably 70% or more. More preferably, it is more preferably 90% or more, and most preferably 99% or more.
The initial collection efficiency is calculated from the following equation by measuring the number of particles having a particle size of 0.3 to 0.5 μm before and after passing through the filter.
Initial collection efficiency (%) = (1− (number of particles after passing through the filter / number of particles before passing through the filter)) × 100

本発明のエレクトレットフィルターは、風速5cm/sにおける粒径0.3〜0.5μmの初期QF値が0.5mmAq-1以上であり、好ましくは1.0mmAq-1以上であり、より好ましくは1.5mmAq-1以上である。初期QF値は、通気抵抗(フィルター通過による圧力損失)及び上記初期捕集効率の値を用いて、以下の式より算出される。
初期QF値(mmAq-1)=−[ln(1−[初期捕集効率(%)]/100)]/[通気抵抗(mmAq)]
The electret filter of the present invention has an initial QF value of a particle size of 0.3 to 0.5 μm at a wind speed of 5 cm / s is 0.5 mmAq −1 or more, preferably 1.0 mmAq −1 or more, more preferably 1 .5 mmAq −1 or more. The initial QF value is calculated from the following equation using the ventilation resistance (pressure loss due to filter passage) and the value of the initial collection efficiency.
Initial QF value (mmAq −1 ) = − [ln (1- [initial collection efficiency (%)] / 100)] / [ventilation resistance (mmAq)]

本発明のエレクトレットフィルターの撥油度については、AATCC−118法で用いられる試験液及びJIS K 6768で用いられるぬれ張力試験用混合液の液滴を滴下し、浸透に必要な表面張力が小さいほど撥油度は高いものとする。本発明のエレクトレットフィルターの撥油度に関しては、必要とされる特性(防水、防汚、撥水、撥油など)に応じて調整することが可能であるが、AATCC−118法で用いられる試験液及びJIS K 6768法で用いられるぬれ張力試験用混合液において、30秒以内に浸透性を与える試験液表面張力として少なくとも無加工品(例えば、メルトブローン法により得られたポリプロピレンの表面張力が36mN/m)よりも低ければ好ましく用いることができる。具体的には31mN/m以下であることがより好ましく、29mN/m以下であることがさらに好ましく、27mN/m以下であることが特に好ましく、25mN/m以下であることが最も好ましい。これらは防じんマスクの国家検定規格における液体粒子の基準とされているフタル酸ビス(2−エチルヘキシル)(DOP)の表面張力が31mN/m、ポリ−α−オレフィン(PAO)の一つであるEmery3004の表面張力が29mN/mであり、また、実使用における鉱物および植物性オイルミストへの対応を考慮したものである。本発明者の検討によると、シート形状での撥油性とフィルターとして用いたときの耐オイルミスト性には相関があり、毛管現象により吸収が生じない程度の撥油性が得られていれば、フィルターとしても十分な耐オイルミスト性(捕集効率の低下を抑制)を有する。これは素材表面の耐オイルミスト性(接触角)と多孔質体への吸収現象に相関があるためであり、十分な撥油性を有する場合には、毛管現象により、繊維全体が液体で被覆されるのを抑制でき、エレクトレット性の低下を抑制することができる。また、撥油度は、ミスト試験時における繊維表面に捕集されたエアロゾルの接触角や捕集状態と相関がある。また、タバコ煙は混合物であるため、その表面張力値は明確ではないが、上記液体の浸透性低下とともに、耐久性が著しく向上する。   Regarding the oil repellency of the electret filter of the present invention, a drop of a test liquid used in the AATCC-118 method and a liquid mixture for a wetting tension test used in JIS K 6768 is dropped, and the smaller the surface tension required for permeation is, the smaller the surface tension is. The oil repellency is high. The oil repellency of the electret filter of the present invention can be adjusted according to required properties (waterproof, antifouling, water repellent, oil repellent, etc.), but the test used in the AATCC-118 method In the wet tension test mixed liquid used in the liquid and JIS K 6768 method, the surface tension of the test liquid that gives the permeability within 30 seconds is at least a non-processed product (for example, the surface tension of polypropylene obtained by the melt blown method is 36 mN / If it is lower than m), it can be preferably used. Specifically, it is more preferably 31 mN / m or less, further preferably 29 mN / m or less, particularly preferably 27 mN / m or less, and most preferably 25 mN / m or less. These materials have a surface tension of 31 mN / m bis (2-ethylhexyl) phthalate (DOP), which is the standard for liquid particles in the national certification standards for dust masks, and are one of poly-α-olefins (PAO). The surface tension of this material is 29 mN / m, and the correspondence to minerals and vegetable oil mist in actual use is considered. According to the inventor's study, there is a correlation between the oil repellency in the sheet shape and the oil mist resistance when used as a filter, and if the oil repellency to the extent that no absorption occurs due to capillary action is obtained, the filter Even so, it has sufficient oil mist resistance (suppressing a decrease in collection efficiency). This is because there is a correlation between the oil mist resistance (contact angle) on the surface of the material and the absorption phenomenon into the porous material. If the material has sufficient oil repellency, the entire fiber is covered with liquid by capillary action. Can be suppressed, and a decrease in electret properties can be suppressed. The oil repellency has a correlation with the contact angle and the collected state of the aerosol collected on the fiber surface during the mist test. Moreover, since tobacco smoke is a mixture, the surface tension value is not clear, but the durability is remarkably improved as the liquid permeability decreases.

空気清浄機用途に一般的に用いられるフィルターと比較するため、タバコ煙耐久性の指標を下記の手法により標準化する。
(1)1m3アクリル容器中でJEM1467法に準拠した吸煙器と手順にて日本たばこ社製メビウス(登録商標)を4本燃焼させる。
(2)72mmφに打ち抜いたフィルター(サンプル)を有効通気径50mmφのアダプターに装着し、風量12L/minにて10分間循環通気を行う。
(3)粒子濃度は柴田科学デジタル粉塵計P−2Lにて4000CPMから3000CPMへの減少となり、効率100%を維持した場合には、メビウス(登録商標)を4本燃焼し、風量12L/minにて10分間通気を行うことで、概ねタバコ1本/サイクル程度の捕集量となる。
(4)初期(サイクル負荷前)および1サイクル(メビウス(登録商標)を4本燃焼し、風量12L/minにて10分間通気を行う)終了時に粒径0.3〜0.5μmの粒子の捕集効率とタバコ煙の捕集質量を計測し、性能維持率が15%未満へと低下するまでサイクル及び計測を繰り返す。
(5)Davies式を用いて繊維の有効繊維径(μm)を算出する。
(6)上記(5)で得られた有効繊維径を用いてサンプル1m2あたりの繊維表面積(m/m)を算出する。
(7)フィルターの初期捕集効率から、ln(初期透過率)(=ln(1−[初期捕集効率(%)]/100))を算出し、性能維持率が15%を割り込むサイクルの直前のサイクルの終了時における粒径0.3〜0.5μmの捕集効率(サイクル終了時捕集効率)から、ln(サイクル終了時透過率)(=ln(1−[サイクル終了時捕集効率(%)]/100))を算出する。そして、ln(サイクル終了時透過率)/ln(初期透過率)を性能維持率とする。
(8)上記(4)で得られたタバコ煙捕集量をアダプターの通過面積である50mmφの面積で除することによりフィルター1m2あたりのタバコ煙捕集量を算出し、フィルター1m2あたりのタバコ煙捕集量を上記(6)で得られた繊維表面積で除することにより繊維表面積1m2あたりのタバコ煙捕集量を算出する。
(9)横軸を繊維表面積1m2あたりのタバコ煙付着量(mg/m2)(普通軸)、縦軸を性能維持率(対数軸)としてプロットした片対数グラフを作成する。右肩下がりのグラフの傾きをフィルター劣化率とする。具体的には、対数軸については性能維持率が10倍となる間隔(例えば、0.1と1との間隔)を1(単位なし)として、算出した傾き(単位は1/(g/m2))をフィルター劣化率とする。傾きの具体的な算出方法については後述する。
なお、厚みとフィルター劣化率の算出は捕集性能や耐久性に寄与する実質的に均質なエレクトレット層単体の特性をさすものであり、補強層および繊度の異なる複数のエレクトレット層が積層される場合には、少なくとも一つの層が本発明のエレクトレットフィルターの性能を有することが必要である。
In order to compare with a filter generally used for air purifier applications, an indicator of tobacco smoke durability is standardized by the following method.
(1) Four Mobius (registered trademark) manufactured by Japan Tobacco Inc. are burned in a 1 m 3 acrylic container using a smoke absorber and procedure in accordance with the JEM1467 method.
(2) A filter (sample) punched to 72 mmφ is attached to an adapter with an effective ventilation diameter of 50 mmφ, and circulation ventilation is performed for 10 minutes at an air flow of 12 L / min.
(3) The particle concentration is reduced from 4000 CPM to 3000 CPM by Shibata Kagaku Digital Dust Meter P-2L. When the efficiency is maintained at 100%, four Mobius (registered trademark) are burned and the air volume is 12 L / min. When the air is ventilated for 10 minutes, the collected amount is about 1 cigarette / cycle.
(4) At the end of the initial stage (before cycle load) and 1 cycle (four Moebius (registered trademark) burned and ventilated for 10 minutes at an air flow of 12 L / min), particles having a particle size of 0.3 to 0.5 μm The collection efficiency and the collected mass of tobacco smoke are measured, and the cycle and measurement are repeated until the performance maintenance rate drops to less than 15%.
(5) The effective fiber diameter (μm) of the fiber is calculated using the Davies formula.
(6) The fiber surface area (m 2 / m 2 ) per 1 m 2 of sample is calculated using the effective fiber diameter obtained in (5) above.
(7) From the initial collection efficiency of the filter, ln (initial transmission rate) (= ln (1- [initial collection efficiency (%)] / 100)) is calculated, and the performance maintenance rate falls below 15%. From the collection efficiency (collection efficiency at the end of the cycle) with a particle size of 0.3 to 0.5 μm at the end of the immediately preceding cycle, ln (transmittance at the end of the cycle) (= ln (1- [collection at the end of the cycle) Efficiency (%)] / 100)). Then, ln (transmittance at the end of the cycle) / ln (initial transmittance) is defined as the performance maintenance rate.
(8) above to calculate the tobacco smoke collection amount per filter 1 m 2 by dividing by the area of 50mmφ a passage area of the adapter tobacco smoke collection amount obtained in (4), per filter 1 m 2 The collected amount of tobacco smoke per 1 m 2 of fiber surface area is calculated by dividing the collected amount of tobacco smoke by the fiber surface area obtained in (6) above.
(9) A semi-logarithmic graph is plotted with the horizontal axis plotted as the amount of cigarette smoke per 1 m 2 of fiber surface area (mg / m 2 ) (ordinary axis) and the vertical axis as the performance maintenance ratio (logarithmic axis). The slope of the downward-sloping graph is the filter deterioration rate. Specifically, with respect to the logarithmic axis, the calculated slope (unit: 1 / (g / m) is set to 1 (no unit) as an interval (for example, an interval between 0.1 and 1) at which the performance maintenance ratio becomes 10 times. 2 )) is the filter deterioration rate. A specific method for calculating the inclination will be described later.
Note that the calculation of thickness and filter deterioration rate refers to the characteristics of a substantially homogeneous electret layer that contributes to collection performance and durability, and when a plurality of electret layers with different fineness are laminated. It is necessary that at least one layer has the performance of the electret filter of the present invention.

本発明のエレクトレットフィルターは、保管時および形状加工時に求められる電荷安定性としては、以下に記載の性能維持率が10%以上であることが好ましく、30%以上がより好ましく、70%以上がさらに好ましく、80%以上が特に好ましく、90%以上が最も好ましい。なお、サイクル終了時捕集効率は、性能維持率が15%を割り込むサイクルの直前のサイクルの終了時(2サイクル終了時点で性能維持率が15%未満であった場合には、2サイクル終了時)における粒径0.3〜0.5μmの捕集効率の値を用いることとする。
性能維持率[%]=100×[ln(1−[サイクル終了時捕集効率(%)]/100)]÷[ln(1−[初期捕集効率(%)]/100)]
In the electret filter of the present invention, as the charge stability required during storage and shape processing, the performance maintenance rate described below is preferably 10% or more, more preferably 30% or more, and even more preferably 70% or more. Preferably, 80% or more is particularly preferable, and 90% or more is most preferable. The collection efficiency at the end of the cycle is determined at the end of the cycle immediately before the cycle in which the performance maintenance rate falls below 15% (when the performance maintenance rate is less than 15% at the end of the second cycle, The value of the collection efficiency having a particle size of 0.3 to 0.5 μm is used.
Performance maintenance ratio [%] = 100 × [ln (1- [capturing efficiency at end of cycle (%)] / 100)] / [ln (1- [initial collection efficiency (%)] / 100)]

本発明者の検証によると、一般的なメルトブローン法により得られたポリプロピレン繊維において、上記フィルター劣化率(以下、単に劣化率ということがある)は−9/(g/m2)程度であるが、本発明のエレクトレットフィルターを用いることで劣化率を−8/(g/m2)以上に抑制することができ、好ましくは−6/(g/m2)以上であり、より好ましくは−5/(g/m2)以上であり、好ましくは−2/(g/m2)以下である。例えば、劣化率が−9/(g/m2)のフィルターと劣化率が−3/(g/m2)であるフィルターとを比較すると、劣化率が−9/(g/m2)のフィルターの3倍のタバコ煙負荷により、劣化率が−3/(g/m2)であるフィルターは劣化率が−9/(g/m2)のフィルターと同程度劣化する(捕集効率が同程度になる)ことを意味している。なお、蒸着法によりフッ素含有成分をコーティングする手法により作製されたエレクトレットフィルターでは、劣化率が抑制されやすくなる。 According to the inventor's verification, in the polypropylene fiber obtained by a general melt blown method, the filter deterioration rate (hereinafter sometimes simply referred to as deterioration rate) is about −9 / (g / m 2 ). The deterioration rate can be suppressed to −8 / (g / m 2 ) or more by using the electret filter of the present invention, preferably −6 / (g / m 2 ) or more, more preferably −5. / (G / m 2 ) or more, preferably −2 / (g / m 2 ) or less. For example, when a filter having a deterioration rate of −9 / (g / m 2 ) and a filter having a deterioration rate of −3 / (g / m 2 ) are compared, the deterioration rate is −9 / (g / m 2 ). A filter with a degradation rate of −3 / (g / m 2 ) deteriorates to the same extent as a filter with a degradation rate of −9 / (g / m 2 ) due to the cigarette smoke load three times that of the filter. It will be the same level). In the electret filter manufactured by the method of coating the fluorine-containing component by the vapor deposition method, the deterioration rate is easily suppressed.

(その他の層)
本発明のエレクトレットフィルターは、吸油機能または吸水機能を有した繊維層(以下、吸液層という)をさらに積層して用いることが好ましい。非フッ素系素材を担体として用いた場合には、ポリエチレン、ポリプロピレン等の汎用樹脂を積層した場合であっても吸油機能を有する。吸油や吸水などの吸液機能を有した吸液層を設けることで、撥油性により生じた液滴の滴りを抑制し、エレクトレットフィルター表面から液滴を移行し吸液層に拡散することで、エレクトレット性の消失や通気抵抗の上昇を抑制することができる。
(Other layers)
The electret filter of the present invention is preferably used by further laminating a fiber layer (hereinafter referred to as a liquid absorbing layer) having an oil absorbing function or a water absorbing function. When a non-fluorine material is used as a carrier, it has an oil absorbing function even when a general-purpose resin such as polyethylene or polypropylene is laminated. By providing a liquid-absorbing layer having a liquid-absorbing function such as oil absorption and water absorption, the liquid droplets generated by oil repellency can be prevented from dripping, and the liquid droplets can be transferred from the surface of the electret filter and diffused into the liquid absorption layer. Loss of electret property and increase in ventilation resistance can be suppressed.

吸液層の素材としては、液滴を吸収するものであれば特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、ポリカーボネート、セルロース、レーヨンなどからなる繊維シート素材、活性炭、ゼオライト、パルプなど多孔質材料を間隙に含有または表面に加工したシート素材などが好ましい。より好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンなどのオレフィン系素材またはポリエステルからなる繊維シート素材であり、さらに好ましくはポリプロピレンからなる繊維シート素材である。   The material of the liquid-absorbing layer is not particularly limited as long as it absorbs liquid droplets, but is a fiber sheet material composed of polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyamide, polyacrylonitrile, polyester, polycarbonate, cellulose, rayon, activated carbon, zeolite In addition, a sheet material containing a porous material such as pulp in the gap or processed into a surface is preferable. More preferred are fiber sheet materials made of olefinic materials such as polypropylene, polyethylene and polystyrene, or polyester, and even more preferred are fiber sheet materials made of polypropylene.

吸液層を構成する繊維は、直径が0.005〜100μmであることが好ましく、0.01〜20μmであることがより好ましく、0.5〜10μmであることがさらに好ましく、1〜5μmであることが最も好ましい。   The fibers constituting the liquid absorbing layer preferably have a diameter of 0.005 to 100 μm, more preferably 0.01 to 20 μm, further preferably 0.5 to 10 μm, and 1 to 5 μm. Most preferably it is.

吸液層に用いられる繊維は1種又は2種以上を組み合わせて用いることができ、粗大粒子の捕集や通風抵抗などの観点から素材を選択することができる。   The fibers used for the liquid absorbing layer can be used alone or in combination of two or more, and the material can be selected from the viewpoint of collecting coarse particles, ventilation resistance, and the like.

吸液層として用いられる素材は非エレクトレット材であってもよく、エレクトレット材であってもよいが、エレクトレット材であることが好ましい。   The material used as the liquid absorbing layer may be a non-electret material or an electret material, but is preferably an electret material.

吸液層の製法は所望の特性が得られるものであれば特に制限されないが、サーマルボンド法、スパンボンド法、スパンレース法、溶融エレクトロスピニング法、溶液エレクトロスピニング法、フォーススピニング法などの方法によりシート化した素材を用いて作製することができる。   The production method of the liquid absorbing layer is not particularly limited as long as the desired properties can be obtained, but it is not limited by the thermal bond method, the spun bond method, the spun lace method, the melt electro spinning method, the solution electro spinning method, the force spinning method, or the like. It can be produced using a sheet material.

本発明のエレクトレットフィルターは、さらに必要に応じて、プレフィルター層、繊維保護層、機能性繊維層、補強層などの層と組み合わせて用いることもできる。これらの層は、本発明で用いられるフッ素含有重合体を付着して構成された層であってもよい。   The electret filter of the present invention can be used in combination with layers such as a prefilter layer, a fiber protective layer, a functional fiber layer, and a reinforcing layer, if necessary. These layers may be layers formed by adhering the fluorine-containing polymer used in the present invention.

プレフィルター層および繊維保護層としては、例えば、スパンボンド不織布、サーマルボンド不織布、発泡ウレタンなどが挙げられる。機能性繊維層としては、例えば、抗菌、抗ウイルス、識別や意匠などを目的とした着色繊維層などが挙げられる。補強層としては、例えばサーマルボンド不織布、各種ネットなどが挙げられる。また、吸液層にこれらの機能を持たせることも厚みや通気抵抗を低減する方法として好ましい。   Examples of the prefilter layer and the fiber protective layer include spunbond nonwoven fabric, thermal bond nonwoven fabric, and urethane foam. Examples of the functional fiber layer include antibacterial, antiviral, colored fiber layers for identification and design purposes. Examples of the reinforcing layer include a thermal bond nonwoven fabric and various nets. In addition, it is also preferable for the liquid absorbing layer to have these functions as a method for reducing the thickness and ventilation resistance.

本発明のエレクトレットフィルターは集塵、保護、通気、防汚、防水などの機能により幅広く用いることができる。本発明のエレクトレットフィルターは、例えば、防塵マスク、各種空調用エレメント、空気清浄機、キャビンフィルター、各種装置の保護を目的としたフィルターとして好適に用いることができ、とりわけタバコ煙の捕集を主として行う空気清浄機、空調用エレメント用途などに好ましく用いることができる。   The electret filter of the present invention can be widely used for functions such as dust collection, protection, ventilation, antifouling, and waterproofing. The electret filter of the present invention can be suitably used as, for example, a dust mask, various air conditioning elements, an air cleaner, a cabin filter, a filter for the purpose of protecting various devices, and mainly collects tobacco smoke. It can be preferably used for air cleaners, air conditioning element applications, and the like.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be appropriately modified and implemented within a range that can meet the purpose described above and below. All of which are within the scope of the present invention.

(1)厚み
デジタル式厚み計を用いて、端子直径20mm、荷重7g/cm2として不織布の厚みを測定した。
(1) Thickness Using a digital thickness gauge, the thickness of the nonwoven fabric was measured with a terminal diameter of 20 mm and a load of 7 g / cm 2 .

(2)有効繊維径
Davies,C.N.,“The Separation of Airborne Dust and Particles”, Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B,1952に示された方法に従って、不織布の有効繊維径を算出した。
(2) Effective fiber diameter Davies, C.I. N. The effective fiber diameter of the non-woven fabric was calculated according to the method shown in “The Separation of Airborne Dust and Particles”, Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1952.

(3)繊維表面積
上記(2)で得られた有効繊維径、不織布の目付量、及びJIS K 0061により得られる密度(真比重)を用いて不織布1m2あたりの繊維表面積(m2/m2)を算出した。
(3) effective fiber diameter obtained in the fiber surface area (2), basis weight of the nonwoven fabric, and JIS density obtained by K 0061 fiber surface area per nonwoven 1 m 2 using (true specific gravity) (m 2 / m 2 ) Was calculated.

(4)ガラス転移温度
粒子のガラス転移温度はJIS K 7121に準拠して測定しており、具体的には、試料10mgを測定用密閉パンに入れ、昇温速度20℃/minの条件で、TAインスツルメント社製示差走査熱量計を用いて測定された中間点ガラス転移温度をガラス転移温度とした。
(4) Glass transition temperature The glass transition temperature of the particles is measured in accordance with JIS K 7121. Specifically, 10 mg of a sample is put in a measurement closed pan, and the temperature rise rate is 20 ° C./min. The midpoint glass transition temperature measured using a differential scanning calorimeter manufactured by TA Instruments was used as the glass transition temperature.

(5)融点
粒子の融点はJIS K 7121に準拠して測定しており、具体的には、試料5mgを測定用密閉パンに入れ、昇温速度10℃/minの条件で、TAインスツルメント社製示差走査熱量計を用い、気密性を有した密閉パンに測定されたピーク温度を、再結晶ピークの存在確認により融点とした。
(5) Melting point The melting point of the particles is measured in accordance with JIS K 7121. Specifically, 5 mg of a sample is put in a measurement pan and the TA instrument is heated at a rate of 10 ° C./min. Using a differential scanning calorimeter manufactured by KK, the peak temperature measured on an airtight closed pan was determined as the melting point by confirming the presence of a recrystallization peak.

(6)通気抵抗
72mmφに打ち抜いたサンプルを有効通気径50mmφアダプターに装着し、微差圧計を接続した内径50mmの配管を上下に連結、12L/min(5cm/s)にて通風し、絞りの無い状態での通気抵抗(圧力損失)を計測した。
(6) Ventilation resistance A sample punched out to 72 mmφ was attached to an adapter with an effective ventilation diameter of 50 mmφ, and a pipe with an inner diameter of 50 mm connected to a fine differential pressure gauge was connected vertically and ventilated at 12 L / min (5 cm / s). The ventilation resistance (pressure loss) in the absence was measured.

(7)エレクトレット化後のフィルターにおける捕集効率(初期捕集効率)
72mmφに打ち抜いたサンプルを有効通気径50mmφのアダプターに装着し、光散乱式粒子計数装置リオン社製KC−01Eを用いて以下の方法にて、フィルターの粒子捕集効率試験(初期捕集効率試験)を実施した。
評価粒子:大気塵
通気速度:5cm/sec(12L/min)
効率算出:フィルター通過前後の粒径0.3〜0.5μmの粒子個数を測定して、以下の式を用いて算出した値を初期捕集効率とした。
捕集効率(%)=(1−(フィルター通過後の粒子個数/フィルター通過前の粒子個数))×100
(7) Collection efficiency in the filter after electretization (initial collection efficiency)
A sample punched out to 72 mmφ is attached to an adapter with an effective air diameter of 50 mmφ, and a filter particle collection efficiency test (initial collection efficiency test) is performed using the light scattering particle counter KC-01E manufactured by Rion Co. ).
Evaluation particle: Air dust Ventilation speed: 5 cm / sec (12 L / min)
Efficiency calculation: The number of particles having a particle size of 0.3 to 0.5 μm before and after passing through the filter was measured, and the value calculated using the following formula was used as the initial collection efficiency.
Collection efficiency (%) = (1− (number of particles after passing through the filter / number of particles before passing through the filter)) × 100

(8)初期QF値
上記(6)で測定した通気抵抗及び上記(7)で測定した初期捕集効率の値を用いて、以下の式より初期QF値を求めた。
初期QF値(mmAq-1)=−[ln(1−[初期捕集効率(%)]/100)]/[通気抵抗(mmAq)]
(8) Initial QF value Using the ventilation resistance measured in the above (6) and the initial collection efficiency value measured in the above (7), an initial QF value was obtained from the following equation.
Initial QF value (mmAq −1 ) = − [ln (1- [initial collection efficiency (%)] / 100)] / [ventilation resistance (mmAq)]

(9)対オイルミスト耐久性(タバコ煙捕集量)
オイルミストへの負荷耐性(対オイルミスト耐久性)試験は、多種多様な極性分子を含有する複合粒子としてタバコ煙を用いて行った。
(9) Durability against oil mist (amount of tobacco smoke collected)
The oil mist load resistance (to oil mist durability) test was conducted using tobacco smoke as composite particles containing a wide variety of polar molecules.

[タバコ煙負荷]
1mアクリル容器中でJEM1467に準拠した吸煙器と手法を用いて、日本たばこ産業社製メビウス(登録商標)を4本燃焼させた。72mmφに打ち抜いたサンプルを有効通気径50mmφのアダプターに装着し、風量12L/minにて10分間通気を行った。粒子濃度は柴田科学社製デジタル粉塵計P−2Lにて4000CPMから3000CPMへの減少となり、効率100%を維持した場合には、メビウス(登録商標)を4本燃焼し、風量12L/minにて10分間通気を行うことで、概ねタバコ1本/サイクル程度の捕集量となる。なお、タバコ煙負荷サイクル直前・直後のフィルターの質量を毎回秤量し、それらの質量の差を当該サイクルにおける捕集量とし、捕集されたタバコ煙由来成分のうち、サイクル試験間の時間経過による揮発成分の散逸及び以下に記載のタバコ煙負荷時の捕集効率試験におけるNaClの付着に起因する測定誤差が生じないようにした。そして、後述の性能維持率が15%未満となるまでタバコ煙負荷サイクルを繰り返し行い、性能維持率が15%を割り込んだ時点でタバコ煙負荷サイクルを終了し、性能維持率が15%を割り込むサイクルの直前のサイクル(2サイクル終了時点で性能維持率が15%未満であった場合には、2サイクル終了時)までの捕集量の積算値をタバコ煙捕集量とした。
[Tobacco smoke load]
1 m 3 using a puff device and methods that conform to JEM1467 in acrylic container, Japan Tobacco Inc. Mobius was (R) is four combusting. A sample punched out to 72 mmφ was attached to an adapter having an effective ventilation diameter of 50 mmφ, and aeration was performed for 10 minutes at an air flow of 12 L / min. The particle concentration is reduced from 4000 CPM to 3000 CPM with Shibata Kagaku Digital Dust Meter P-2L. When the efficiency is maintained at 100%, four Mobius (registered trademark) are burned and the air volume is 12 L / min. By aeration for 10 minutes, the collected amount is about 1 cigarette / cycle. The mass of the filter immediately before and after the cigarette smoke load cycle is weighed each time, and the difference between the masses is taken as the collected amount in the cycle, and among the collected tobacco smoke-derived components, the time course between cycle tests Measurement errors due to the dissipation of volatile components and the adhesion of NaCl in the collection efficiency test under the cigarette smoke load described below were prevented. Then, the cigarette smoke load cycle is repeated until the performance maintenance rate described below becomes less than 15%. When the performance maintenance rate falls below 15%, the cigarette smoke load cycle ends, and the performance maintenance rate falls below 15%. The integrated value of the collected amount up to the cycle immediately before (when the performance maintenance rate was less than 15% at the end of 2 cycles, at the end of 2 cycles) was taken as the collected amount of tobacco smoke.

[タバコ煙負荷時の捕集効率の測定方法]
上記1サイクル(メビウス(登録商標)を4本燃焼し、風量12L/minにて10分間通気を行う)負荷ごとに、72mmφに打ち抜いたサンプルを有効通気径50mmφのアダプターに装着し、TSI社製 CERTITEST Model 8130を用い、1サイクルごとにタバコ煙捕集量を計測して、以下に記載の捕集効率試験(タバコ煙負荷時の捕集効率試験)を行い、上記(7)に記載の式を用いて捕集効率を算出した。性能維持率が15%を割り込むサイクルの直前のサイクルの終了時(2サイクル終了時点で性能維持率が15%未満であった場合には、2サイクル終了時)における粒径0.3〜0.5μmの捕集効率をサイクル終了時捕集効率とした。
評価粒子:平衡帯電状態とした固体NaCl(2質量%NaCl水から発生)
最頻粒子径0.075μm
通気速度:5cm/sec(6L/min)
濃度 :200mg/m3
効率算出:光散乱濃度法によるフィルター通過前後の濃度評価
なお、光散乱濃度法による粒径0.3〜0.5μmの捕集効率は、光散乱計数器による粒径0.3〜0.5μmの捕集効率の値とほぼ一致することを確認している。
また、タバコ煙負荷後のサンプルを用いた場合、光散乱計数器の粒子径計測に干渉を生じるため、光散乱濃度法にて効率評価を行った。また、常法の4秒では粒子濃度が平衡にならないため、上下の検出器が平衡となる時間として20秒の値を設定した状態で、1サイクルのフィルターテスターモード(効率計測モード)の数値を用いた。
[Measurement method of collection efficiency at the time of cigarette smoke load]
For each of the above cycles (4 Moebius (registered trademark) burned and ventilated for 10 minutes at an air flow of 12 L / min), a sample punched out to 72 mmφ was attached to an adapter with an effective aeration diameter of 50 mmφ and manufactured by TSI Using CERTITEST Model 8130, the amount of tobacco smoke collected is measured for each cycle, the collection efficiency test described below (collection efficiency test at the time of tobacco smoke load) is performed, and the equation described in (7) above Was used to calculate the collection efficiency. The particle size of 0.3 to 0.00 at the end of the cycle immediately before the cycle in which the performance maintenance ratio falls below 15% (when the performance maintenance ratio is less than 15% at the end of the second cycle, at the end of the second cycle). The collection efficiency of 5 μm was defined as the collection efficiency at the end of the cycle.
Evaluation particle: Solid NaCl in an equilibrium charged state (generated from 2 mass% NaCl water)
Mode particle size 0.075μm
Ventilation speed: 5 cm / sec (6 L / min)
Concentration: 200 mg / m 3
Efficiency calculation: Concentration evaluation before and after passing through the filter by the light scattering concentration method Note that the collection efficiency of the particle size of 0.3 to 0.5 μm by the light scattering concentration method is the particle size of 0.3 to 0.5 μm by the light scattering counter. It is confirmed that it is almost the same as the value of collection efficiency.
Moreover, when the sample after the tobacco smoke load was used, interference was caused in the particle diameter measurement of the light scattering counter, and thus the efficiency was evaluated by the light scattering concentration method. In addition, since the particle concentration does not become balanced in the usual 4 seconds, the numerical value of the filter tester mode (efficiency measurement mode) for one cycle is set with a value of 20 seconds set as the time for the upper and lower detectors to equilibrate. Using.

(10)繊維表面積1m2あたりのタバコ煙捕集量
上記(9)で得られたタバコ煙捕集量をアダプターの通過面積である50mmφの面積で除することによりフィルター1m2あたりのタバコ煙捕集量を算出し、フィルター1m2あたりのタバコ煙捕集量を繊維表面積で除することにより繊維表面積1m2あたりのタバコ煙捕集量を算出した。
(10) Tobacco smoke collected per 1 m 2 of fiber surface area By dividing the collected amount of tobacco smoke obtained in (9) above by the area of 50 mmφ which is the passage area of the adapter, tobacco smoke collected per 1 m 2 of filter The amount collected was calculated, and the amount of tobacco smoke collected per 1 m 2 of fiber surface area was calculated by dividing the amount of collected tobacco smoke per 1 m 2 of filter by the fiber surface area.

(11)性能維持率
上記(7)で測定した初期捕集効率と上記(9)で測定したサイクル終了時捕集効率の値とを用いて、以下の式より性能維持率を求めた。
性能維持率[%]=100×[ln(1−[サイクル終了時捕集効率(%)]/100)]÷[ln(1−[初期捕集効率(%)]/100)]
(11) Performance maintenance ratio Using the initial collection efficiency measured in the above (7) and the value of the collection efficiency at the end of the cycle measured in the above (9), the performance maintenance ratio was obtained from the following formula.
Performance maintenance ratio [%] = 100 × [ln (1- [capturing efficiency at end of cycle (%)] / 100)] / [ln (1- [initial collection efficiency (%)] / 100)]

(12)フィルター劣化率
各サイクル終了時のタバコ煙捕集量(積算値)を用いて上記式(11)と同様の方法で性能維持率を求めた。性能維持率が15〜75%の範囲となる各サイクル終了時(2サイクル終了時で性能維持率が15%未満であった場合には、1サイクル終了時及び2サイクル終了時)の繊維表面積1m2あたりのタバコ煙捕集量(積算値)と性能維持率とを用いて、横軸を繊維表面積1m2あたりのタバコ煙付着量(g/m2)(普通軸)、縦軸を性能維持率(対数軸)としてプロットした片対数グラフを作成した。そして、繊維表面積1m2あたりのタバコ煙付着量が0g/m2、性能維持率が1となる点を通る最小二乗法による近似直線を得た。対数軸については性能維持率が10倍となる間隔(例えば、0.1と1との間隔)を1(単位なし)とし、上記近似直線の傾き(単位は1/(g/m2))を算出し、その値をフィルター劣化率とした。この片対数グラフを図1に示す。
(12) Filter deterioration rate The performance maintenance rate was calculated | required by the method similar to the said Formula (11) using the tobacco smoke collection amount (integral value) at the time of completion | finish of each cycle. Fiber surface area of 1 m at the end of each cycle in which the performance maintenance ratio is in the range of 15 to 75% (when the performance maintenance ratio is less than 15% at the end of two cycles, at the end of one cycle and at the end of two cycles) Using the collected amount of tobacco smoke per 2 (integrated value) and performance maintenance rate, the horizontal axis represents the amount of cigarette smoke deposited per 1 m 2 of fiber surface area (g / m 2 ) (ordinary axis), and the vertical axis represents performance maintenance. A semi-logarithmic graph plotted as a percentage (logarithmic axis) was created. The tobacco smoke coating weight of 0 g / m 2 per fiber surface area 1 m 2, to obtain an approximate straight line by the least squares method through the points of performance retention rate is 1. For the logarithmic axis, the interval at which the performance maintenance ratio becomes 10 times (for example, the interval between 0.1 and 1) is 1 (no unit), and the slope of the above approximate line (the unit is 1 / (g / m 2 )) Was calculated and taken as the filter deterioration rate. This semilogarithmic graph is shown in FIG.

<実施例1>
n−C1838(融点149℃)をパーフルオロヘキサンに溶解させた溶液を作製した後、メルトブローン法により得られたポリプロピレン不織布に上記溶液を浸漬させ、乾燥させることで、粒子をポリプロピレン不織布に固形分で0.30g/m2付着させた。その後、コロナ放電法によりエレクトレット化を行い、エレクトレットフィルターを作製した。得られたフィルターの評価結果を表1に示す。
<Example 1>
After preparing a solution in which n-C 18 F 38 (melting point: 149 ° C.) was dissolved in perfluorohexane, the solution was immersed in a polypropylene nonwoven fabric obtained by a melt blown method and dried to make the particles into a polypropylene nonwoven fabric. A solid content of 0.30 g / m 2 was deposited. Thereafter, electretization was performed by a corona discharge method to produce an electret filter. The evaluation results of the obtained filter are shown in Table 1.

<実施例2>
メルトブローン法により得られたポリプロピレン不織布を30℃に保った恒温板に張り付け、円筒セラミック製の反応容器天井に設置した。底部に250℃に加熱した熱板を設置し、n−C1838(融点149℃)を金属性ボート上から蒸散させることによって、粒子をポリプロピレン不織布に固形分で0.30g/m2付着させた。粒子を付着させたポリプロピレン不織布に対して、60℃で15分間エージング処理を行った。その後、コロナ放電法によりエレクトレット化を行い、エレクトレットフィルターを作製した。得られたフィルターの評価結果を表1に示す。
<Example 2>
The polypropylene nonwoven fabric obtained by the melt blown method was attached to a thermostat kept at 30 ° C. and placed on the reaction vessel ceiling made of cylindrical ceramic. A hot plate heated to 250 ° C. is installed at the bottom, and n-C 18 F 38 (melting point: 149 ° C.) is evaporated from the top of the metal boat, so that particles adhere to the polypropylene nonwoven fabric in a solid content of 0.30 g / m 2. I let you. The polypropylene nonwoven fabric to which the particles were attached was subjected to an aging treatment at 60 ° C. for 15 minutes. Thereafter, electretization was performed by a corona discharge method to produce an electret filter. The evaluation results of the obtained filter are shown in Table 1.

<実施例3>
懸濁重合により、ジシクロペンタニルメタクリレートと2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレートとの質量比が1:9であるランダム共重合体(ガラス転移温度81℃)を得た。パーフルオロヘキサン中で上記ランダム共重合体の粉砕を行い、1質量%濃度の分散液を作製した。分散液のままポリプロピレン不織布に浸透させて、予め分散されたランダム共重合体粒子の非溶解分を不織布に付着させた後に100℃にて15分エージングを行った。ランダム共重合体の付着量は固形分で0.30g/m2であった。その後、コロナ放電法によりエレクトレット化を行い、エレクトレットフィルターを作製した。得られたフィルターの評価結果を表1に示す。
<Example 3>
By suspension polymerization, a random copolymer (glass transition temperature of 81 ° C.) having a mass ratio of dicyclopentanyl methacrylate to 2- (perfluorohexyl) ethyl methacrylate of 1: 9 was obtained. The random copolymer was pulverized in perfluorohexane to prepare a dispersion having a concentration of 1% by mass. The dispersion was infiltrated into the polypropylene nonwoven fabric, and the undissolved portion of the random copolymer particles dispersed in advance was adhered to the nonwoven fabric, and then aging was performed at 100 ° C. for 15 minutes. The adhesion amount of the random copolymer was 0.30 g / m 2 in terms of solid content. Thereafter, electretization was performed by a corona discharge method to produce an electret filter. The evaluation results of the obtained filter are shown in Table 1.

<比較例1>
メルトブローン法により得られたポリプロピレン不織布をコロナ放電法により荷電してフィルターを作製した後に各種評価に用いた。得られたフィルターの評価結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
A polypropylene nonwoven fabric obtained by the melt blown method was charged by a corona discharge method to prepare a filter, which was used for various evaluations. The evaluation results of the obtained filter are shown in Table 1.

<比較例2>
メルトブローン法により得られたポリプロピレン不織布をエチルアルコールに浸漬し電荷を消失させてフィルターを作製した後に各種評価に用いた。得られたフィルターの評価結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
A polypropylene non-woven fabric obtained by the melt blown method was immersed in ethyl alcohol to eliminate the charge and used for various evaluations after producing a filter. The evaluation results of the obtained filter are shown in Table 1.

実施例1〜3、比較例1と比較例2より、エレクトレット化処理によりQF値が向上することがわかる。   From Examples 1 to 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, it is understood that the QF value is improved by the electretization process.

実施例1〜3と比較例1より、フッ素含有成分を表面に有しているものは劣化率が小さいことがわかる。   From Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, it can be seen that those having a fluorine-containing component on the surface have a small deterioration rate.

実施例2と実施例1の比較により蒸着法によりフッ素含有成分を付着させたものは、より劣化率が小さいことがわかる。   From the comparison between Example 2 and Example 1, it can be seen that those having a fluorine-containing component deposited thereon by vapor deposition have a lower deterioration rate.

本発明のエレクトレットフィルターは、例えば、防塵マスク、各種空調用エレメント、空気清浄機、キャビンフィルター、各種装置の保護を目的としたフィルターとして好適に用いることができ、とりわけタバコ煙の捕集を主として行う空気清浄機、空調用エレメント用途などに好ましく用いることができる。   The electret filter of the present invention can be suitably used as, for example, a dust mask, various air conditioning elements, an air cleaner, a cabin filter, a filter for the purpose of protecting various devices, and mainly collects tobacco smoke. It can be preferably used for air cleaners, air conditioning element applications, and the like.

Claims (2)

フッ素含有成分が繊維表面に担持されたエレクトレットフィルターであって、風速5cm/sにおける0.3〜0.5μm粒子捕集効率において、初期QF値が0.5mmAq-1以上であり、タバコ煙負荷によるフィルター劣化率が−8/(g/m2)以上であることを特徴とするエレクトレットフィルター。 An electret filter in which a fluorine-containing component is supported on a fiber surface, and has an initial QF value of 0.5 mmAq −1 or more at a particle collection efficiency of 0.3 to 0.5 μm at a wind speed of 5 cm / s, and a tobacco smoke load The electret filter characterized by having a filter deterioration rate of -8 / (g / m 2 ) or more. 上記繊維の有効繊維径が0.1μm〜20μmであることを特徴とする請求項1に記載のエレクトレットフィルター。   The electret filter according to claim 1, wherein an effective fiber diameter of the fiber is 0.1 μm to 20 μm.
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