JP4667668B2 - Method for manufacturing electret meltblown nonwoven fabric and apparatus for manufacturing the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエレクトレット化メルトブロー不織布の製造方法及びその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メルトブロー法により製造したメルトブロー不織布をエレクトレット化したエレクトレット化メルトブロー不織布は、構成している繊維の繊維径が小さく、しかもエレクトレット化されているため、比較的圧力損失が小さいにもかかわらず、捕集性能に優れているため、空気清浄機やマスクなどの気体用濾過材や、絶縁オイルや水中の粒子除去のための液体用濾過材として好適に使用されている。しかしながら、従来のエレクトレット化メルトブロー不織布は電荷の寿命が短かく、濾過材として使用した場合には、捕集性能が時間の経過とともに低下しやすいものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、電荷の寿命が長いエレクトレット化メルトブロー不織布の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布の製造方法は、（１）溶融樹脂をダイへ供給する供給工程、（２）前記供給された溶融樹脂を紡出し、紡出した溶融樹脂に加熱ガスを吹き付け、溶融樹脂を細繊度化してメルトブロー繊維を形成する紡出工程、（３）前記メルトブロー繊維を集積する前、及び／又は集積した後に、メルトブロー繊維をエレクトレット化するエレクトレット工程、とを備えたエレクトレット化メルトブロー不織布の製造方法であり、前記（１）供給工程の少なくとも一部における単位体積あたりの酸素存在量を、大気の前記供給工程の少なくとも一部と同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少なくする方法である。
【０００５】
このように、従来よりも酸素存在量の少ない状態で溶融樹脂をダイへ供給することによって、電荷の寿命が長くなることを見い出したのである。この機構は未だ解明されていないが、本発明者は溶融樹脂をダイへ供給するまでにおける酸素存在量が、従来よりも少ないことによって、溶融樹脂の酸化分解が生じにくくなるためであると考えている。
【０００６】
なお、不活性ガス又は窒素ガスを供給することによって、供給工程の少なくとも一部における単位体積あたりの酸素存在量を、大気の前記供給工程の少なくとも一部と同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少なくすると、溶融樹脂がこれらガスと反応せず、溶融樹脂を変質させないため、電荷のより安定したエレクトレット化メルトブロー不織布を製造することができる。
【０００７】
また、減圧することによって、供給工程の少なくとも一部における単位体積あたりの酸素存在量を、大気の前記供給工程の少なくとも一部と同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少なくすると、溶融樹脂の熱分解ガスを同時に除去することができるため、電荷のより安定したエレクトレット化メルトブロー不織布を製造することができる。
【０００８】
更に、前記（２）紡出工程における加熱ガスの単位体積あたりの酸素存在量を、大気の加熱ガスと同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少なくすると、更に電荷の寿命が長くなることを見い出した。この機構も未だ解明されていないが、従来よりも酸素存在量の少ない状態で、溶融樹脂をダイへ供給する場合と同様に、酸素の存在によるメルトブロー繊維の酸化分解を、従来よりも抑制できるためであると考えている。
【０００９】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布の製造装置は、（１）溶融樹脂をダイへ供給する供給手段、（２）前記供給手段の少なくとも一部における単位体積あたりの酸素存在量を、大気の前記供給手段の少なくとも一部の温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少ない状態とする酸素制限手段、（３）前記供給された溶融樹脂を紡出し、紡出した溶融樹脂に加熱ガスを吹き付け、溶融樹脂を細繊度化してメルトブロー繊維を形成する紡出手段、（４）前記メルトブロー繊維を集積する前、及び／又は集積した後に、メルトブロー繊維をエレクトレット化するエレクトレット化手段、とを備えているため、電荷寿命の長いエレクトレット化メルトブロー不織布を製造できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置について、模式的断面図である図１を参照しながら説明する。
【００１１】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置は、ペレットを供給するペレット供給器１、ペレット供給器１から供給されたペレットを押し出し機４へ供給するホッパー２を備えている。このペレット供給器１は従来から使用されている、公知のものを使用することができ、ホッパー２はガス供給管３が接続されていること以外は、従来と同様のものを使用できる。
【００１２】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置においては、ホッパー２にガス供給管３が接続されており、このガス供給管３から、大気の押し出し機４内と同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも、単位体積あたりの酸素存在量が少ないガス（以下、「低酸素ガス」ということがある）を供給することができるため、押し出し機４内を従来の酸素存在量よりも少ない状態（以下、「低酸素状態」ということがある）とすることができる。したがって、従来よりも溶融樹脂の酸化分解を抑制することができ、電荷寿命の長いエレクトレット化メルトブロー不織布を製造できると考えている。
【００１３】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置は、前述のようなホッパー２から供給されたペレットを溶融させると同時に攪拌、混合し、押し出して、ダイ６へと供給できる押し出し機４を備えている。この押し出し機４はガス吸引管５が接続されていること以外は、従来と同様のものを使用できる。
【００１４】
このように、本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置においては、ガス吸引管５が接続されているため、ガス吸引管５を通して押し出し機４内の空気を吸引することによって、押し出し機４内を低酸素状態とすることができる。よって、電荷寿命の長いエレクトレット化メルトブロー不織布を製造できると考えている。
【００１５】
なお、図示していないが、エレクトレット化メルトブロー不織布に各種機能を付加するため、各種機能性物質（例えば、酸化防止剤、無機微粒子など）を添加できるように、押し出し機４に機能性物質供給管が接続されていても良い。
【００１６】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置は、前述のような押し出し機４から供給された溶融樹脂を紡出するダイ６を備えている。また、この紡出した溶融樹脂に対して加熱ガスを吹き付け、溶融樹脂を細繊度化してメルトブロー繊維を形成できるように、ダイ６のノズル先端部に加熱ガスを供給できるように、エアタンク７を備えている。これらダイ６及びエアタンク７は従来から公知のものを使用することができる。
【００１７】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置は、前記メルトブロー繊維を集積するためのコンベア８、及びメルトブロー繊維が飛散しないように、コンベア８の下方にサクションボックス９を備えている。これらコンベア８及びサクションボックス９も、従来から公知のものを使用することができる。
【００１８】
そして、メルトブロー繊維を集積して形成したメルトブロー不織布をエレクトレット化できるように、コンベア８の下流側の上方に、ワイヤー電極１０を備えている。図１の場合、コンベア８がワイヤー電極１０の対向電極としても作用し、メルトブロー不織布をエレクトレット化して、エレクトレット化メルトブロー不織布を製造することができる。
【００１９】
以上、図１のエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置をもとに説明したが、本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置は、溶融樹脂をダイ６へ供給する際の雰囲気を、低酸素状態とできる酸素制御手段である限り、前述のような手段に限定されるものではない。例えば、ガス供給管３はホッパー２に接続されている必要はなく、押し出し機４に接続されていても良いし、ガス供給管３とガス吸引管５とが接続されており、低酸素ガスが循環できるようになっていても良い。
【００２０】
なお、エレクトレット化手段がワイヤー電極１０とコンベア電極８との組み合わせである必要はなく、例えば、ワイヤー電極とロール電極との組み合わせ、沿面放電電極とワイヤー電極、ロール電極、ワイヤー電極、或いは沿面放電電極との組み合わせであっても良いし、電離放射線を利用する方法であっても良いし、更には、水流などの流体流を衝突させる方法であっても良い。
【００２１】
また、図１においては、ガス吸引管５を押し出し機４に取り付けているが、ダイ６に取り付けて、ダイ６の内部も低酸素状態にできるようにしても良い。
【００２２】
更に、エレクトレット化をメルトブロー不織布を形成する前のメルトブロー繊維に対して実施できるように、ダイ６とコンベア８との間に、エレクトレット化手段を備えていても良い。
【００２３】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布は、例えば、上述のようなエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置を使用して製造することができる。以下、本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布の製造方法について、上述のようなエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置を使用した場合を例に説明する。
【００２４】
まず、ペレットをペレット供給器１からホッパー２へ供給し、ホッパー２を通して押し出し機４へ供給する。このペレットは特に限定されるものではないが、最終的にメルトブロー繊維を構成する樹脂であるため、エレクトレット化しやすい樹脂であるのが好ましく、例えば、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテン、ポリスチレン、ポリエチレンなどからなるペレットを好適に使用することができる。なお、これらペレットが機能性物質（例えば、酸化防止剤、無機微粒子など）を含んでいれば、メルトブロー繊維が各種機能を発揮することができる。
【００２５】
このホッパー２から押し出し機４へペレットを供給すると共に、ガス供給管３から低酸素ガスを供給して、ホッパー２及び押し出し機４内を低酸素状態とする。このように従来よりも酸素の存在量を減らすことによって、溶融樹脂の酸化分解を抑制でき、結果として電荷寿命の長いエレクトレット化メルトブロー不織布を製造できると考えている。この低酸素状態は、特に限定されるものではないが、大気の押し出し機４と同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量の２５ｖｏｌ％以下であるのが好ましく、５ｖｏｌ％以下であるのがより好ましい。
【００２６】
特に、この低酸素ガスが不活性ガス又は窒素ガスであると、溶融樹脂が低酸素ガスと反応せず、溶融樹脂を変質させないため、電荷のより安定したエレクトレット化メルトブロー不織布を製造することができる。
【００２７】
次いで、この供給されたペレットを押し出し機４により溶融させるとともに、攪拌、混合した後に押し出し、この溶融した樹脂（溶融樹脂）をダイ６へ供給する。この溶融樹脂をダイ６へ供給する工程において、押し出し機４に接続されたガス吸引管５から押し出し機４内の空気、及び前述のホッパー２に接続されたガス供給管３から供給された低酸素ガス（特に、不活性ガス及び／又は窒素ガス）を減圧吸引して、押し出し機４内を低酸素状態とする。このようにすることによって、溶融樹脂の酸化分解を抑制でき、この結果として、電荷寿命の長いエレクトレット化メルトブロー不織布を製造できると考えている。この減圧吸引の程度は特に限定されるものではないが、１０ｋＰａ以下であるのが好ましい。
【００２８】
なお、押し出し機４の温度はペレットを溶融させることのできる温度であれば良く、ペレットの種類によって適宜調整する。また、押し出し機４によるダイ６への溶融樹脂の供給量は、押し出し機４やダイ６の種類等によって、適宜調整する。
【００２９】
また、必要に応じて、機能性物質供給管から各種機能性物質（例えば、酸化防止剤、無機微粒子など）を添加することができる。
【００３０】
次いで、このように酸素量が制限された状態を経て供給された溶融樹脂を、ダイ６のノズルから紡出すると同時に、この紡出した溶融樹脂に対して、エアタンク７から供給した加熱ガスを吹きつけ、溶融樹脂を細繊度化してメルトブロー繊維を形成する。この溶融樹脂を紡出するノズルの大きさ、紡出量、加熱ガス量、加熱ガスの温度などは、溶融樹脂の種類、或いは形成するメルトブロー繊維の太さなどによって適宜設定する。
【００３１】
なお、紡出した溶融樹脂に対して吹きつける加熱ガスは特に限定されるものではないが、この加熱ガスの単位体積あたりの酸素存在量が、大気の加熱ガスと同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少ないと、押し出し機４中における雰囲気が低酸素状態である場合と同様に、溶融樹脂の酸化分解を抑制でき、電荷の寿命の長いエレクトレット化メルトブロー不織布を製造することができると考えられるため好適である。より具体的には、この加熱ガスとして、不活性ガス又は窒素ガスを含む加熱ガスを好適に使用できる。
【００３２】
この加熱ガス中における酸素存在量は特に限定されるものではないが、大気の加熱ガスと同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量の５０ｖｏｌ％以下であるのが好ましく、２５ｖｏｌ％以下であるのがより好ましく、５ｖｏｌ％以下であるのが更に好ましい。
【００３３】
次いで、このメルトブロー繊維をコンベア８上に集積して、メルトブロー不織布を形成する。なお、コンベア８の下に設置したサクションボックス９によりメルトブロー繊維を吸引して、メルトブロー繊維を飛散させることなく集積させる。このコンベア８の速度は製造するメルトブロー不織布の面密度などによって適宜調整し、サクションボックス９による吸引は加熱ガス量などによって、適宜調整する。
【００３４】
そして、このメルトブロー不織布をコンベア８で搬送しつつ、コンベア８の下流側の上方に位置するワイヤー電極１０と、電極としても作用できるコンベア８との間に電圧を印加し、ワイヤー電極１０からイオンを発生させて、メルトブロー不織布をエレクトレット化して、本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布を製造することができる。なお、ワイヤー電極１０への印加電圧はイオンを発生できる程度の電圧であれば良く、特に限定されるものではない。
【００３５】
以上、本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布の製造方法を、図１のエレクトレット化メルトブロー不織布製造装置をもとに説明したが、本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布の製造方法は、溶融樹脂をダイ６へ供給する供給工程の少なくとも一部を低酸素状態としている限り、これに限定されるものではない。
【００３６】
例えば、図１においては、ガス供給管３から低酸素ガスを導入するとともにガス吸引管５から減圧吸引しているが、ガス供給管３から低酸素ガスを導入するだけでも良いし、ガス吸引管５から減圧吸引するだけでも良いし、ガス供給管３から低酸素ガスを導入するとともにガス吸引管５から吸引して、単に押し出し機４内のガスを低酸素ガスで置換しても良いし、或いはガス供給管３から低酸素ガスを連続的又は断続的に供給するとともに、ガス吸引管５から連続的又は断続的に吸引して、低酸素ガスを押し出し機４内に流通させても良い。これらの中でも、図１に示すように、ガス供給管３を通じて低酸素ガスを供給するとともに、ガス吸引管５によって減圧吸引した場合に、電荷の寿命が長くなるため、好適な実施態様である。このことは実験的に確認されている。なお、低酸素ガスを押し出し機４内に流通させる場合、ガス供給管３とガス吸引管５とを接続して循環させても良い。
【００３７】
なお、エレクトレット化をワイヤー電極１０とコンベア電極との組み合わせによって実施する必要はなく、例えば、ワイヤー電極とロール電極との組み合わせ、沿面放電電極とワイヤー電極、ロール電極、ワイヤー電極、或いは沿面放電電極との組み合わせや、電離放射線を利用する方法、或いは水流などの流体流を衝突させて実施しても良い。
【００３８】
また、上述の製造方法においては、メルトブロー不織布を形成した後にエレクトレット化を実施しているが、メルトブロー不織布を形成する前のメルトブロー繊維に対してエレクトレット化を実施しても良い。
【００３９】
このようにして製造したエレクトレット化メルトブロー不織布は、電荷の寿命が長いため、例えば、空気清浄機やマスクなどの気体用濾過材、絶縁オイルや水中の粒子除去のための液体用濾過材、ガウンや帽子などの発塵防止衣類として好適に使用することができる。
【００４０】
以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
（メルトブロー不織布の製造）
ワイヤー電極１０を備えていないこと以外は図１と全く同様のメルトブロー不織布製造装置を用意した。つまり、ペレットを供給するペレット供給器１、ペレット供給器１から供給されたペレットを押し出し機４へ供給する、ガス供給管３が接続されたホッパー２、ホッパー２から供給されたペレットを溶融させると同時に攪拌、混合し、押し出して、ダイ６へと供給する、ガス吸引管５がほぼ中央部に接続された押し出し機４、押し出し機４から供給された溶融樹脂を紡出するダイ６、ダイ６から紡出された溶融樹脂に対して加熱ガスを吹き付けて、溶融樹脂を細繊維化してメルトブロー繊維を形成できるように、加熱ガスを供給できるエアタンク７、メルトブロー繊維を集積することができるコンベア８、及びメルトブロー繊維が飛散しないように、コンベア８の下方設置されたサクションボックス９、を備えたメルトブロー不織布製造装置を用意した。
【００４２】
次いで、ポリプロピレン製ペレット（ＭＦＲ＝６８０）をペレット供給器１からホッパー２へ供給し、ホッパー２を通して押し出し機４へ供給すると共に、ガス供給管３から窒素ガスを供給して、ホッパー内及び押し出し機４内を窒素ガスで置換した。
【００４３】
次いで、押し出し機４を温度１９０℃に設定し、ペレットを溶融させるとともに、攪拌、混合した後に押し出し、溶融ポリプロピレンをダイ６へ供給した。
【００４４】
次いで、温度３００℃に設定されたダイ６のノズルから溶融ポリプロピレンを紡出すると同時に、この紡出した溶融ポリプロピレンに対して、エアタンク７から供給した加熱空気（温度：３００℃）を吹きつけ、溶融ポリプロピレンを細繊度化して、ポリプロピレン製メルトブロー繊維（平均繊維径：３μｍ）を形成した。
【００４５】
次いで、このポリプロピレン製メルトブロー繊維をコンベア８上に集積して、メルトブロー不織布（面密度：３５ｇ／ｍ２）を形成した。なお、メルトブロー不織布を形成する際に、サクションボックス９によりポリプロピレン製メルトブロー繊維を吸引した。
【００４６】
（エレクトレット化）
平板状電極と針状電極（先端部の曲率＝５μｍ）とが対向して配置（離間距離＝２０ｍｍ）されており、針状電極に高圧電源が接続され、平板状電極がアースされているコロナ放電装置を用意した。
【００４７】
次いで、上述のようにして製造したポリプロピレン製メルトブロー不織布を、ガラス板に挟んだ状態でホットプレートにより加熱し、メルトブロー不織布をフィルム化（厚さ：約５０μｍ）させた。
【００４８】
次いで、このフィルムを直径３０ｍｍの円形に切断して試料を作製し、この試料を前記コロナ放電装置の平板状電極上に載置し、針状電極に１０ＫＶの電圧を印加して直流コロナ放電を発生させ、このコロナ放電を２０秒間作用させて、前記試料をエレクトレット化した。
【００４９】
（実施例２）
（メルトブロー不織布の製造）
ガス供給管３から窒素ガスを供給したことに加えて、押し出し機４に接続されたガス吸引管５から押し出し機４内を減圧吸引（５ｋＰａ）したこと以外は、実施例１と全く同様にして、ポリプロピレン製メルトブロー不織布（面密度：３５ｇ／ｍ２）を形成した。
【００５０】
（エレクトレット化）
実施例１と全く同様に、フィルム化した後、エレクトレット化処理を実施した。
【００５１】
（比較例１）
ガス供給管３から窒素ガスを供給しなかったこと以外は、実施例１と全く同様にして、ポリプロピレン製メルトブロー不織布（面密度：３５ｇ／ｍ２）を形成した。
【００５２】
（エレクトレット化）
実施例１と全く同様に、フィルム化した後、エレクトレット化処理を実施した。
【００５３】
（参考例）
実施例１と同じポリプロピレン製ペレットを、ガラス板に挟んだ状態でホットプレートにより加熱してフィルム化（厚さ：約５０μｍ）させた。次いで、このフィルム化したシートに対して、実施例１と全く同様に、エレクトレット化処理を実施した。
【００５４】
（電荷寿命の評価）
実施例１〜２、比較例１、及び参考例のエレクトレット化した試料の電荷寿命を評価するために、４フッ化ポリエチレンシート（直径：３０ｍｍ、厚さ：５０μｍ）を用いて、オープン熱刺激電流（ＴＳＣ）を測定した。このＴＳＣの測定は、電気学会技術報告（ＩＩ部）第１９４号 電気絶縁材料の熱刺激電流６項（ｐ３０〜３４）に基づいて、真空下（１．３×１０−７ＭＰａ）、昇温速度６．５℃／分の条件下で測定した。
【００５５】
この結果は図２〜図５に示す通りであった。なお、図２は実施例１の試料の熱刺激電流、図３は参考例の試料の熱刺激電流、図４は実施例２の試料の熱刺激電流、図５は比較例１の試料の熱刺激電流をそれぞれ表す。
【００５６】
この図２〜図５から明らかなように、従来と同じ酸素存在下で溶融樹脂を供給して形成したメルトブロー不織布から形成された、比較例１の試料の熱刺激電流の立ち上がり温度は、参考例の試料の熱刺激電流の立ち上がり温度よりも大きく低温側にシフトしており、電荷の安定性が悪いことがわかった。
【００５７】
これに対して、窒素ガスで置換した低酸素状態で溶融樹脂を供給して形成したメルトブロー不織布から形成された、実施例１の試料の熱刺激電流の立ち上がり温度は、参考例の試料の熱刺激電流の立ち上がり温度よりも低温側にシフトしているものの、その程度は小さく、電荷の安定性が従来よりも向上していることがわかった。
【００５８】
更に、窒素ガスで置換したことに加えて減圧吸引した低酸素状態で溶融樹脂を供給して形成したメルトブロー不織布から形成された、実施例２の試料の熱刺激電流の立ち上がり温度は、参考例の試料の熱刺激電流の立ち上がり温度とほとんど同じで、従来よりも電荷の安定性が著しく向上していることがわかった。
【００５９】
【発明の効果】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布の製造方法は、電荷寿命の長いエレクトレット化メルトブロー不織布を製造することができる。
【００６０】
なお、不活性ガス又は窒素ガスを供給することによって、供給工程の少なくとも一部における単位体積あたりの酸素存在量を、大気の前記供給工程の少なくとも一部と同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少なくすると、溶融樹脂がこれらガスと反応せず、溶融樹脂を変質させないため、電荷のより安定したエレクトレット化メルトブロー不織布を製造することができる。
【００６１】
また、減圧することによって、供給工程の少なくとも一部における単位体積あたりの酸素存在量を、大気の前記供給工程の少なくとも一部と同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少なくすると、溶融樹脂の熱分解ガスを同時に除去することができるため、電荷のより安定したエレクトレット化メルトブロー不織布を製造することができる。
【００６２】
更に、前記（２）紡出工程における加熱ガスの単位体積あたりの酸素存在量を、大気の加熱ガスと同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少なくすると、更に電荷の寿命が長くなる。
【００６３】
本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布の製造装置は、電荷寿命の長いエレクトレット化メルトブロー不織布を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のエレクトレット化メルトブロー不織布の製造装置の模式的断面図
【図２】 実施例１のエレクトレット化した試料の温度と熱刺激電流との関係を表すグラフ
【図３】 参考例のエレクトレット化した試料の温度と熱刺激電流との関係を表すグラフ
【図４】 実施例２のエレクトレット化した試料の温度と熱刺激電流との関係を表すグラフ
【図５】 比較例１のエレクトレット化した試料の温度と熱刺激電流との関係を表すグラフ
【符号の説明】
１ ペレット供給器
２ ホッパー
３ ガス供給管
４ 押し出し機
５ ガス吸引管
６ ダイ
７ エアタンク
８ コンベア
９ サクションボックス
１０ ワイヤー電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing an electret meltblown nonwoven fabric and a production apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
Electretized meltblown nonwoven fabric, which is electretized from meltblown nonwoven fabric produced by the meltblown method, has a small fiber diameter and electret, so that it has good performance even though the pressure loss is relatively small. Therefore, it is suitably used as a filter material for gas such as an air cleaner or a mask, or a filter material for liquid for removing particles in insulating oil or water. However, the conventional electret meltblown nonwoven fabric has a short charge life, and when used as a filter medium, the collection performance tends to decrease with time.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a method for manufacturing an electret meltblown nonwoven fabric having a long charge life and a manufacturing apparatus therefor.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing an electret melt blown nonwoven fabric of the present invention includes (1) a supply step of supplying a molten resin to a die, (2) spinning the supplied molten resin, spraying a heated gas on the spun molten resin, and melting An electretized meltblown nonwoven fabric comprising: a spinning step for forming a meltblown fiber by refining a resin; and (3) an electret step for electretizing the meltblown fiber before and / or after the meltblown fiber is accumulated. And (1) the amount of oxygen present per unit volume in at least part of the supply step is less than the amount of oxygen present per unit volume at the same temperature as in at least part of the supply step of the atmosphere It is a method to do.
[0005]
Thus, it has been found that by supplying the molten resin to the die in a state in which the amount of oxygen present is smaller than in the prior art, the life of the charge is increased. Although this mechanism has not yet been elucidated, the present inventor believes that the amount of oxygen present until the molten resin is supplied to the die is less than before, so that oxidative decomposition of the molten resin is less likely to occur. Yes.
[0006]
In addition, by supplying an inert gas or nitrogen gas, the oxygen present amount per unit volume in at least a part of the supply process is reduced to the oxygen presence per unit volume at the same temperature as at least a part of the supply process in the atmosphere. When the amount is less than the amount, the molten resin does not react with these gases and does not alter the molten resin, so that an electret melt-blown nonwoven fabric with a more stable charge can be produced.
[0007]
Further, by reducing the pressure, the amount of oxygen present per unit volume in at least a part of the supply step is less than the amount of oxygen present per unit volume at the same temperature as at least part of the supply step in the atmosphere. Since the thermal decomposition gas of the resin can be removed at the same time, an electret melt blown nonwoven fabric with more stable charge can be produced.
[0008]
Furthermore, if the amount of oxygen present per unit volume of the heated gas in the spinning step (2) is less than the amount of oxygen present per unit volume at the same temperature as the heated gas in the atmosphere, the life of the charge is further increased. I found out. Although this mechanism has not yet been elucidated, it is possible to suppress the oxidative degradation of the meltblown fiber due to the presence of oxygen as compared to the conventional case, in the same manner as when the molten resin is supplied to the die in a state where the amount of oxygen present is smaller than before. I believe that.
[0009]
The apparatus for producing an electret meltblown nonwoven fabric of the present invention includes (1) a supply means for supplying a molten resin to a die, and (2) an oxygen abundance per unit volume in at least a part of the supply means. (3) Spinning the supplied molten resin, spraying a heated gas on the spun molten resin, and melting the oxygen limiting means for reducing the amount of oxygen present per unit volume at at least a part of the temperature Spinning means for forming a melt-blown fiber by reducing the fineness of the resin, and (4) an electretization means for electretizing the melt-blown fiber before and / or after the melt-blown fiber is accumulated. An electret meltblown nonwoven fabric with a long charge life can be produced.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The electret melt blown nonwoven fabric production apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 1 which is a schematic cross-sectional view.
[0011]
The electret melt blown nonwoven fabric manufacturing apparatus of the present invention includes a pellet feeder 1 that supplies pellets and a hopper 2 that supplies the pellets supplied from the pellet supplier 1 to an extruder 4. The pellet feeder 1 can be a known one that has been used conventionally, and the hopper 2 can be the same as the conventional one except that the gas supply pipe 3 is connected.
[0012]
In the electret melt blown nonwoven fabric production apparatus of the present invention, a gas supply pipe 3 is connected to the hopper 2, and the oxygen abundance per unit volume from the gas supply pipe 3 at the same temperature as in the atmospheric extruder 4. Since a gas having a small oxygen abundance per unit volume (hereinafter sometimes referred to as “low oxygen gas”) can be supplied, the inside of the extruder 4 is less than a conventional oxygen abundance (hereinafter referred to as “low oxygen gas”). , Sometimes referred to as “low oxygen state”). Therefore, it is thought that the oxidative decomposition of the molten resin can be suppressed as compared with the conventional case, and an electret meltblown nonwoven fabric having a long charge life can be produced.
[0013]
The electret melt-blown nonwoven fabric production apparatus of the present invention includes an extruder 4 that can melt the pellets supplied from the hopper 2 as described above and simultaneously stir, mix, extrude, and supply to the die 6. The extruder 4 can be the same as the conventional one except that the gas suction pipe 5 is connected.
[0014]
Thus, in the electret melt blown nonwoven fabric manufacturing apparatus of the present invention, since the gas suction pipe 5 is connected, the inside of the extruder 4 is reduced by sucking the air in the extruder 4 through the gas suction pipe 5. It can be in an oxygen state. Thus, it is believed that an electret meltblown nonwoven fabric with a long charge life can be produced.
[0015]
Although not shown, in order to add various functions to the electret meltblown nonwoven fabric, a functional material supply pipe is provided in the extruder 4 so that various functional materials (for example, antioxidants, inorganic fine particles, etc.) can be added. May be connected.
[0016]
The electret melt blown nonwoven fabric manufacturing apparatus of the present invention includes a die 6 for spinning the molten resin supplied from the extruder 4 as described above. In addition, an
[0017]
The electret melt-blown nonwoven fabric manufacturing apparatus of the present invention includes a
[0018]
And the wire electrode 10 is provided above the downstream of the
[0019]
As described above, the electretized meltblown nonwoven fabric manufacturing apparatus of FIG. 1 has been described. However, the electretized meltblown nonwoven fabric manufacturing apparatus of the present invention can control the atmosphere when supplying the molten resin to the die 6 in a low oxygen state. As long as it is a means, it is not limited to the above-mentioned means. For example, the gas supply pipe 3 does not need to be connected to the hopper 2 but may be connected to the extruder 4, the gas supply pipe 3 and the gas suction pipe 5 are connected, and low oxygen gas is You may be able to circulate.
[0020]
The electretization means need not be a combination of the wire electrode 10 and the
[0021]
In FIG. 1, the gas suction pipe 5 is attached to the extruder 4. However, the gas suction pipe 5 may be attached to the die 6 so that the inside of the die 6 can be in a low oxygen state.
[0022]
Further, electret means may be provided between the die 6 and the
[0023]
The electret meltblown nonwoven fabric of the present invention can be produced using, for example, the above-described electret meltblown nonwoven fabric production apparatus. Hereinafter, the method for producing the electret meltblown nonwoven fabric of the present invention will be described by taking as an example the case where the above-described electret meltblown nonwoven fabric production apparatus is used.
[0024]
First, pellets are supplied from the pellet feeder 1 to the hopper 2, and then supplied to the extruder 4 through the hopper 2. Although this pellet is not particularly limited, since it is a resin that finally constitutes meltblown fibers, it is preferably a resin that is easily electretized, such as polypropylene, poly-4-methylpentene, polystyrene, polyethylene, and the like. The pellet which consists of can be used conveniently. In addition, if these pellets contain a functional substance (for example, antioxidant, inorganic fine particles, etc.), the meltblown fiber can exhibit various functions.
[0025]
Pellets are supplied from the hopper 2 to the extruder 4 and low oxygen gas is supplied from the gas supply pipe 3 to bring the hopper 2 and the extruder 4 into a low oxygen state. Thus, it is considered that by reducing the amount of oxygen present compared to the prior art, oxidative decomposition of the molten resin can be suppressed, and as a result, an electret meltblown nonwoven fabric having a long charge life can be produced. Although this low oxygen state is not particularly limited, it is preferably 25 vol% or less of the oxygen present amount per unit volume at the same temperature as the atmospheric extruder 4, and more preferably 5 vol% or less. preferable.
[0026]
In particular, when the low oxygen gas is an inert gas or a nitrogen gas, the molten resin does not react with the low oxygen gas, and the molten resin is not altered, so that an electret meltblown nonwoven fabric with more stable charge can be produced. .
[0027]
Next, the supplied pellets are melted by the extruder 4, stirred and mixed, then extruded, and the molten resin (molten resin) is supplied to the die 6. In the step of supplying the molten resin to the die 6, the low oxygen supplied from the gas suction pipe 5 connected to the extruder 4 and the air in the extruder 4 and the gas supply pipe 3 connected to the hopper 2 described above. Gas (especially inert gas and / or nitrogen gas) is sucked under reduced pressure, and the inside of the extruder 4 is brought into a low oxygen state. By doing so, it is considered that the oxidative decomposition of the molten resin can be suppressed, and as a result, an electret meltblown nonwoven fabric having a long charge life can be produced. The degree of vacuum suction is not particularly limited, but is preferably 10 kPa or less.
[0028]
In addition, the temperature of the extruder 4 should just be a temperature which can fuse | melt a pellet, and is suitably adjusted with the kind of pellet. Further, the amount of molten resin supplied to the die 6 by the extruder 4 is appropriately adjusted depending on the type of the extruder 4 and the die 6 and the like.
[0029]
Moreover, various functional substances (for example, antioxidant, inorganic fine particles, etc.) can be added from a functional substance supply pipe as needed.
[0030]
Next, the molten resin supplied through the state in which the amount of oxygen is limited is spun from the nozzle of the die 6 and simultaneously, the heated gas supplied from the
[0031]
The heating gas blown against the spun molten resin is not particularly limited, but the oxygen abundance per unit volume of the heating gas is the same as that of the atmospheric heating gas. When the amount of oxygen is less than the amount of oxygen present, as in the case where the atmosphere in the extruder 4 is in a low oxygen state, the oxidative decomposition of the molten resin can be suppressed, and an electret meltblown nonwoven fabric having a long charge life can be produced. It is suitable because it can be considered. More specifically, a heating gas containing an inert gas or a nitrogen gas can be suitably used as the heating gas.
[0032]
The amount of oxygen present in the heated gas is not particularly limited, but is preferably 50 vol% or less of the oxygen present amount per unit volume at the same temperature as the heated gas in the atmosphere, and is 25 vol% or less. Is more preferable, and it is still more preferable that it is 5 vol% or less.
[0033]
Next, the meltblown fibers are accumulated on the
[0034]
And while conveying this melt blown nonwoven fabric with the
[0035]
As mentioned above, although the manufacturing method of the electret melt blown nonwoven fabric of this invention was demonstrated based on the electret melt blow nonwoven fabric manufacturing apparatus of FIG. 1, the manufacturing method of the electret melt blow nonwoven fabric of this invention supplies molten resin to the die | dye 6. However, the present invention is not limited to this as long as at least a part of the supplying step is in a low oxygen state.
[0036]
For example, in FIG. 1, the low oxygen gas is introduced from the gas supply pipe 3 and is sucked under reduced pressure from the gas suction pipe 5. However, the low oxygen gas may be introduced from the gas supply pipe 3 or the gas suction pipe. 5 may be suctioned under reduced pressure, or low oxygen gas may be introduced from the gas supply pipe 3 and sucked from the gas suction pipe 5 to simply replace the gas in the extruder 4 with low oxygen gas, Alternatively, the low oxygen gas may be continuously or intermittently supplied from the gas supply pipe 3 and may be continuously or intermittently sucked from the gas suction pipe 5 so that the low oxygen gas is circulated in the extruder 4. Among these, as shown in FIG. 1, when the low oxygen gas is supplied through the gas supply pipe 3 and when the vacuum suction is performed by the gas suction pipe 5, the life of the charge becomes long, which is a preferred embodiment. This has been confirmed experimentally. In the case where low oxygen gas is circulated in the extruder 4, the gas supply pipe 3 and the gas suction pipe 5 may be connected and circulated.
[0037]
In addition, it is not necessary to implement electretization by the combination of the wire electrode 10 and a conveyor electrode, for example, the combination of a wire electrode and a roll electrode, a creeping discharge electrode and a wire electrode, a roll electrode, a wire electrode, or a creeping discharge electrode, A combination of the above, a method using ionizing radiation, or a fluid flow such as a water flow may be collided.
[0038]
Moreover, in the above-mentioned manufacturing method, electretization is performed after forming the meltblown nonwoven fabric, but electretization may be performed on the meltblown fibers before forming the meltblown nonwoven fabric.
[0039]
The electret meltblown nonwoven fabric produced in this way has a long charge life, so for example, a filter material for gas such as an air cleaner or a mask, a filter material for liquid for removing particles in insulating oil or water, a gown, It can be suitably used as a dust-preventing garment such as a hat.
[0040]
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.
[0041]
【Example】
Example 1
(Manufacture of melt blown nonwoven fabric)
A melt blown nonwoven fabric manufacturing apparatus exactly the same as in FIG. 1 was prepared except that the wire electrode 10 was not provided. That is, when pellets supplied from the pellet feeder 1, pellets supplied from the pellet supplier 1 are supplied to the extruder 4, the hopper 2 connected to the gas supply pipe 3, and the pellets supplied from the hopper 2 are melted. Simultaneously stirring, mixing, extruding and supplying to the die 6, the extruder 4 having the gas suction pipe 5 connected to the substantially central portion, the die 6 for spinning the molten resin supplied from the extruder 4, and the die 6 An
[0042]
Next, polypropylene pellets (MFR = 680) are supplied from the pellet feeder 1 to the hopper 2, supplied to the extruder 4 through the hopper 2, and nitrogen gas is supplied from the gas supply pipe 3 to the inside of the hopper and the extruder. The inside of 4 was replaced with nitrogen gas.
[0043]
Next, the extruder 4 was set to a temperature of 190 ° C., the pellets were melted, stirred and mixed, then extruded, and the molten polypropylene was supplied to the die 6.
[0044]
Next, the molten polypropylene is spun from the nozzle of the die 6 set at a temperature of 300 ° C. At the same time, heated air (temperature: 300 ° C.) supplied from the
[0045]
Next, the melt blown fibers made of polypropylene were accumulated on the
[0046]
(Electretization)
A corona in which a flat electrode and a needle electrode (curvature at the tip = 5 μm) are arranged to face each other (separation distance = 20 mm), a high voltage power source is connected to the needle electrode, and the flat electrode is grounded A discharge device was prepared.
[0047]
Next, the melt blown nonwoven fabric made of polypropylene produced as described above was heated with a hot plate in a state of being sandwiched between glass plates to form a film (thickness: about 50 μm) of the melt blown nonwoven fabric.
[0048]
Next, this film is cut into a circle having a diameter of 30 mm to prepare a sample, and this sample is placed on the plate-like electrode of the corona discharge device, and a DC corona discharge is applied by applying a voltage of 10 KV to the needle-like electrode. The corona discharge was applied for 20 seconds to make the sample electret.
[0049]
(Example 2)
(Manufacture of melt blown nonwoven fabric)
Except that nitrogen gas was supplied from the gas supply pipe 3, the inside of the extruder 4 was sucked under reduced pressure (5 kPa) from the gas suction pipe 5 connected to the extruder 4. A polypropylene melt-blown nonwoven fabric (surface density: 35 g / m 2 ) was formed.
[0050]
(Electretization)
In exactly the same manner as in Example 1, after forming into a film, an electretization treatment was performed.
[0051]
(Comparative Example 1)
A polypropylene melt-blown nonwoven fabric (surface density: 35 g / m 2 ) was formed in the same manner as in Example 1 except that nitrogen gas was not supplied from the gas supply pipe 3.
[0052]
(Electretization)
In exactly the same manner as in Example 1, after forming into a film, an electretization treatment was performed.
[0053]
(Reference example)
The same polypropylene pellet as in Example 1 was heated with a hot plate while being sandwiched between glass plates to form a film (thickness: about 50 μm). Next, an electretization treatment was performed on the filmed sheet in the same manner as in Example 1.
[0054]
(Evaluation of charge life)
In order to evaluate the charge life of the electretized samples of Examples 1 and 2, Comparative Example 1, and Reference Example, using a tetrafluoropolyethylene sheet (diameter: 30 mm, thickness: 50 μm), an open thermally stimulated current (TSC) was measured. This TSC measurement is based on the IEEJ Technical Report (Part II) No. 194, under a vacuum (1.3 × 10 −7 MPa) under a vacuum (1.3 × 10 −7 MPa) based on the thermally stimulated current item 6 (p30 to 34) of the electrical insulating material. The measurement was performed under the condition of a rate of 6.5 ° C./min.
[0055]
The results were as shown in FIGS. 2 is the thermal stimulation current of the sample of Example 1, FIG. 3 is the thermal stimulation current of the sample of Reference Example, FIG. 4 is the thermal stimulation current of the sample of Example 2, and FIG. 5 is the heat of the sample of Comparative Example 1. Each stimulation current is represented.
[0056]
As apparent from FIGS. 2 to 5, the rising temperature of the thermally stimulated current of the sample of Comparative Example 1 formed from a melt blown nonwoven fabric formed by supplying a molten resin in the presence of oxygen as in the prior art is It was found that the stability of the charge was poor because the sample was shifted to a lower temperature side than the rising temperature of the thermally stimulated current of the sample.
[0057]
On the other hand, the rising temperature of the thermally stimulated current of the sample of Example 1 formed from a melt blown nonwoven fabric formed by supplying molten resin in a low oxygen state substituted with nitrogen gas is the thermal stimulus of the sample of the reference example. Although it is shifted to a lower temperature side than the rising temperature of the current, the degree is small, and it has been found that the charge stability is improved as compared with the conventional one.
[0058]
Furthermore, the rising temperature of the thermally stimulated current of the sample of Example 2 formed from a melt blown nonwoven fabric formed by supplying molten resin in a low oxygen state sucked under reduced pressure in addition to replacement with nitrogen gas is It was almost the same as the rising temperature of the heat-stimulated current of the sample, and it was found that the charge stability was remarkably improved compared to the conventional one.
[0059]
【The invention's effect】
The method for producing an electret meltblown nonwoven fabric of the present invention can produce an electret meltblown nonwoven fabric having a long charge life.
[0060]
In addition, by supplying an inert gas or nitrogen gas, the oxygen present amount per unit volume in at least a part of the supply process is reduced to the oxygen presence per unit volume at the same temperature as at least a part of the supply process in the atmosphere. When the amount is less than the amount, the molten resin does not react with these gases and does not alter the molten resin, so that an electret meltblown nonwoven fabric with a more stable charge can be produced.
[0061]
Further, by reducing the pressure, the amount of oxygen present per unit volume in at least a part of the supply step is less than the amount of oxygen present per unit volume at the same temperature as at least a part of the supply step in the atmosphere. Since the pyrolysis gas of the resin can be removed at the same time, an electret meltblown nonwoven fabric with more stable charge can be produced.
[0062]
Furthermore, if the amount of oxygen present per unit volume of the heated gas in the spinning step (2) is less than the amount of oxygen present per unit volume at the same temperature as the heated gas in the atmosphere, the life of the charge is further increased. .
[0063]
The apparatus for producing an electret meltblown nonwoven fabric of the present invention can produce an electret meltblown nonwoven fabric having a long charge life.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for producing an electret meltblown nonwoven fabric of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the temperature of an electret sample in Example 1 and a thermally stimulated current. Graph showing the relationship between the temperature of the electret sample and the thermally stimulated current [FIG. 4] Graph showing the relationship between the temperature of the electret sample of Example 2 and the thermally stimulated current [FIG. 5] The electretization of Comparative Example 1 Graph showing the relationship between the temperature of the sample and the thermally stimulated current [Explanation of symbols]
1 Pellet feeder 2 Hopper 3 Gas supply pipe 4 Extruder 5 Gas suction pipe 6
Claims (5)
（２）前記供給された溶融樹脂を紡出し、紡出した溶融樹脂に加熱ガスを吹き付け、溶融樹脂を細繊度化してメルトブロー繊維を形成する紡出工程、
（３）前記メルトブロー繊維を集積する前、及び／又は集積した後に、メルトブロー繊維をエレクトレット化するエレクトレット工程、
とを備えたエレクトレット化メルトブロー不織布の製造方法であり、前記（１）供給工程の少なくとも一部における単位体積あたりの酸素存在量を、大気の前記供給工程の少なくとも一部と同じ温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少なくすることを特徴とする、エレクトレット化メルトブロー不織布の製造方法。(1) Supplying process for supplying molten resin to the die,
(2) A spinning process in which the supplied molten resin is spun, a heated gas is blown to the spun molten resin, and the melted resin is refined to form a melt blown fiber;
(3) An electret process for electretizing the meltblown fibers before and / or after the meltblown fibers are accumulated.
And (1) the oxygen present amount per unit volume in at least a part of the supply step at the same temperature as at least a part of the supply step of the atmosphere. A method for producing an electret meltblown nonwoven fabric, wherein the amount is less than the amount of oxygen present per unit.
（２）前記供給手段の少なくとも一部における単位体積あたりの酸素存在量を、大気の前記供給手段の少なくとも一部の温度における、単位体積あたりの酸素存在量よりも少ない状態とする酸素制限手段、
（３）前記供給された溶融樹脂を紡出し、紡出した溶融樹脂に加熱ガスを吹き付け、溶融樹脂を細繊度化してメルトブロー繊維を形成する紡出手段、
（４）前記メルトブロー繊維を集積する前、及び／又は集積した後に、メルトブロー繊維をエレクトレット化するエレクトレット化手段、
とを備えていることを特徴とする、エレクトレット化メルトブロー不織布の製造装置。(1) Supply means for supplying molten resin to the die,
(2) Oxygen limiting means for setting the amount of oxygen present per unit volume in at least a part of the supply means to be less than the amount of oxygen present per unit volume at the temperature of at least part of the supply means in the atmosphere;
(3) Spinning means for spinning the supplied molten resin, spraying a heated gas to the spun molten resin, and forming the melt blown fiber by reducing the fineness of the molten resin;
(4) Electretization means for electretizing the meltblown fibers before and / or after the meltblown fibers are accumulated;
An apparatus for producing an electret meltblown nonwoven fabric, comprising:
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