JP6346640B2 - エレクトレット特性を有する不織ウェブ及び繊維、その製造方法並びにその使用 - Google Patents

エレクトレット特性を有する不織ウェブ及び繊維、その製造方法並びにその使用 Download PDF

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Description

本出願は、エレクトレット特性を有する不織ウェブ、この不織ウェブを製造する方法、
少なくとも１枚の不織エレクトレットウェブを含む多層シート、不織ウェブまたは多層シ
ートを含む物品、エレクトレット特性を有する繊維、繊維を製造する方法、および濾過材
料としてのまたは清掃目的の除塵織物としての不織ウェブまたは多層シートの使用に関す
る。
エレクトレット特性を有する不織ウェブは当業界で知られている。
不織繊維質のエレクトレットウェブを製造する典型的な方法および装置は、国際公開第
１９９６／０２６，７８３号パンフレットに開示されている。この方法において、１種ま
たは複数の遊離繊維が、非伝導性ポリマーの繊維形成材料から形成され、ＡＣおよび／ま
たはＤＣコロナ放電装置に曝露される。経時的にまたは高い周囲温度において減衰するプ
ロセスを遅らせるために、繊維および有機アミド化合物などの添加剤は帯電させる。
さらに、エレクトレットを生成する方法は、国際公開第０１／２７，３７１号パンフレ
ットに記載されている。この方法において、１種または複数の遊離繊維は、非伝導性ポリ
マーの繊維形成材料から形成される。有効量の水が前記遊離繊維上に噴霧され、繊維は収
集され不織繊維質ウェブを形成する。そのようにして得られた不織ウェブは、乾燥され不
織繊維質のエレクトレットウェブを形成する。
しかし、滝によって電荷を生成することができると長い間知られていることは気づかれ
ている。１８９２年には既に、Ｐｈｉｌｉｐｐ Ｌｅｎａｒｄは、滝の電気現象について
最初の包括的な論文を発表している（例えば、 Ａｔｍｏｓ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ．
， ７， ２２７１−２２７５， ２００７を参照）。Ｌｅｎａｒｄは既に、脱イオン水
を噴霧することによって電荷を生成し、それによって大小の帯電した小滴を形成すること
ができることを教示している。したがって、当業者は、遊離の繊維または形成された不織
ウェブに適用された水クエンチステップは、水でクエンチした遊離繊維または不織ウェブ
の表面に電荷を形成することを初期段階で既に理解していた。
本発明は、製造するのが容易であり、かつ遅い減衰特性と組み合わせた多量の電荷を担
持する、優れた濾過性能を有する不織エレクトレットウェブを提供することを目的とする
。
本発明のさらなる目的は以下の記載から明白になるであろう。
［定義］
本記載において、以下の用語は以下に規定される定義を有することが理解される。織物
（Ｔｅｘｔｉｌｅ）および織物（ｆａｂｒｉｃ）は、同義語として使用されるものとする
。
繊維は材料の単一の細い房である。溶融紡糸繊維については、材料は、例えば熱可塑性
ポリマーを含む。繊維の製造に使用される別の材料は再生セルロースである。さらに、他
の様々な溶解性ポリマーを溶媒紡糸法で紡糸することができる。
マイクロファイバーは、通常０．１〜２０μｍの範囲内の繊維直径を有する繊維であり
、ナノファイバーは、５０ｎｍから１μｍのミクロン以下の範囲の繊維直径を有する繊維
である。マイクロファイバーおよびナノファイバーは、例えば、メルトブロープロセスを
使用して調製することができる。メルトブロー法から得られた繊維はメルトブロー繊維と
呼ばれる。
前駆体ウェブは、まだ接合されていない繊維のウェブである、すなわち、それは未接合
ウェブである。
不織布とは、織るまたは編むことを除き何らかの手段によってウェブに形成され何らか
の手段によって共に接合された、何らかの性質または起源の繊維または切断した糸からな
るシートである。湿式ミルにより得られるフェルトは不織布ではない。
湿式ウェブが、少なくとも３００の長さと直径の比を有する最小５０％の人造繊維また
は非植物起源の他の繊維、または少なくとも６００の長さと直径の比を有する最小３０％
の人造繊維を含み、０．４０ｇ／ｃｍ３の最大見掛け密度を有するのであれば、これは不
織ウェブである。
複合構造は、その質量が、上記に規定されるように少なくとも５０％の不織布で構成さ
れるのであれば、または、不織成分が優勢な役割を果たす場合、不織布と考えられる。
スパンボンドウェブは、一般に、紡糸口金の複数の微細な毛細管から溶融した熱可塑性
材料を押出すことにより形成される繊維を含むウェブを指すものとする。押出し後、押出
しされた繊維の直径は、例えば、ガス流によってまたは他のメカニズムによってそれらを
延伸することにより、急速に減少する。ウェブ形成の後、複数の繊維が接合される。
ポリマーという用語は一般に、ホモポリマー、コポリマー、例えば、ブロック、グラフ
ト、ランダムおよび交互共重合体など、ならびにブレンドおよびその変形を含むがこれら
に限定されない。さらに、ポリマーという用語は、材料の可能なあらゆる分子配列を含む
ものとする。これらの配列は、ポリマーを形成する繰り返し単位のアイソタクチック、シ
ンジオタクチックおよびランダム配列を含むがこれらに限定されない。
多層シートという用語は、同一または異なる種類のシート材料の少なくとも２つの層の
多層複合体または積層物を意味するものとする。これは、例えば、ポリマーフィルム、ポ
リマー繊維、熱的にカレンダー接合したシートまたは超音波接合したシートを含む任意の
種類の不織布の組み合わせであってもよい。
図ＦＦＰ２材のエージング後（ＥＮ１４９：２００９による）のウェブの性能を示す。
予想外にも、極性液体を含むウェブ形成プロセスの前または間に、選択された添加剤の
特定の組み合わせを含む繊維を処理することによって、非常に魅力的な不織エレクトレッ
トウェブを調製することができることが見出された。そのようにして得られたエレクトレ
ットウェブは、熱処理ステップまたはオイルミスト処理ステップのようなウェブの後処理
ステップにおいてさえも安定している多量の電荷を有する。
したがって、本発明は、第１の添加剤（ａ）および第２の添加剤（ｂ）を含む、熱可塑
性高分子材から製造される繊維を含む不織エレクトレットウェブであって、第１の添加剤
（ａ）はヒンダードアミンを含み、第２の添加剤（ｂ）は、カルボン酸の金属塩ならびに
／またはカルボン酸およびアミンに由来する有機アミドを含む、エレクトレットウェブに
関する。
本発明の不織エレクトレットウェブは、少なくとも第１および第２の添加剤の存在を特
徴とする。
本発明の第１の実施形態において、第１の添加剤（ａ）はヒンダードアミンを含み、第
２の添加剤（ｂ）は、カルボン酸およびアミンに由来する有機アミドを含む。本発明の第
２の実施形態において、第１の添加剤（ａ）はヒンダードアミンを含み、第２の添加剤（
ｂ）は、カルボン酸の金属塩を含む。本発明の第３の実施形態において、第１の添加剤（
ａ）はヒンダードアミンを含み、第２の添加剤（ｂ）は、カルボン酸の金属塩ならびにカ
ルボン酸およびアミンに由来する有機アミドを含む。
適切には、第１の添加剤（ａ）はヒンダードアミンを含み、第２の添加剤（ｂ）はカル
ボン酸の金属塩を含む。好ましくは、第１の添加剤（ａ）は、ヒンダードアミンを含み、
第２の添加剤（ｂ）は、カルボン酸およびアミンに由来する有機アミドを含む。
本発明において使用される第１および第２の添加剤は、溶融加工性添加剤、すなわち、
熱可塑性高分子材から繊維が形成される場合の条件下で加工することができる添加剤であ
ることが当業者によって理解されるであろう。
第１の添加剤（ａ）はヒンダードアミンを含む。ヒンダードアミンは、混み合った立体
環境に囲まれたアミン官能基を含有する化合物である。これらは、ガス洗浄、光誘発ポリ
マー分解に抗する安定剤として、および有機合成の試薬などの用途を有する。
プラスチックの光安定剤として使用される場合、これらの化合物はヒンダードアミン光
安定剤（ＨＡＬＳ）としても知られている。
通常、ヒンダードアミンは、１個または複数の２，２，６，６−テトラアルキルピペリ
ジル基、好ましくは１種または複数の２，２，６，６−テトラアルキルピペリジル−４−
アミノ基の存在を特徴とする。２，２，６，６−テトラアルキル基は、好ましくは、１か
ら６個の炭素原子、例えばヘキシル、ペンチル、ブチル、プロピル、エチルおよびメチル
基を含む脂肪族基である。好ましくは、４個のアルキル基すべてがメチル基である。ピペ
リジル基は、好ましくは、４−位で、または４−アミノ基を介して別の有機基、好ましく
はポリマーに共有結合で結合されている。
しかしながら、本発明においては、ヒンダードアミンは、極性液体での処理によって繊
維に生成される電荷のトラップとして役立つ。
多数のヒンダードアミンが市販されている。あらゆる種類のヒンダードアミンを本発明
に従って使用することができる。好ましくは、ヒンダードアミンは、ポリマー性ヒンダー
ドアミンである。繊維形成重合体内での移動が限定されているので、ポリマー性ヒンダー
ドアミンが好ましい。本発明に従って使用されるべきポリマー性ヒンダードアミンは、ま
たオリゴマー性ヒンダードアミンも含む。
本発明において、第１の添加剤（ａ）および第２の添加剤（ｂ）は、適切には、繊維重
量合計に基づいて、０．１〜２０重量％の間の量で、好ましくは０．５〜１０重量％の間
の量で、より好ましくは０．５〜３重量％の間の量で存在する。
好ましくは、第１の添加剤（ａ）は、繊維重量合計に基づいて、０．５〜３重量％の間
の量で、繊維中に存在するポリマー性ヒンダードアミンを含み、ポリマー性ヒンダードア
ミンは、４−アミノ基を介してポリマー主鎖に共有結合で結合された複数の２，２，６，
６−テトラアルキル−４−ピペリジル−４−アミノ基を含んでいる。より好ましくは、ヒ
ンダードアミンは、ポリ−［［６−［（１，１，３，３−テトラメチル−ブチル）アミノ
］−ｓ−トリアジン−２，４−ジイル］−［２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリ
ジル）−イミノ］−ヘキサメチレン−［（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジ
ル）−イミノ］を含む。この後者の化合物は、商品名Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ（登録商標）
９４４（ＢＡＳＦから入手可能）としても知られている。
第２の添加剤（ｂ）として、カルボン酸の金属塩、および／または、カルボン酸および
アミンに由来する有機アミドを使用することができる。これらの化合物は、通常、ポリマ
ーフィルムの表面摩擦の減少を可能にする粘着防止剤として当業界で知られている。本発
明において、これらの添加剤は、適切には、繊維重量合計に基づいて、０．１〜２０重量
％の間の量で、好ましくは０．５〜１０重量％の間の量で、より好ましくは０．５〜３重
量％の間の量で存在することができる。
本発明において、繊維が時効化するか、または加熱処理した場合、第２の添加剤（ｂ）
は電荷の抗放電剤を務める。
第２の添加剤（ｂ）は、カルボン酸およびアミンに由来する有機アミドとすることがで
きる。多数の種類の有機アミドが市販されている。種々様々の有機アミドを本発明に従っ
て使用することができる。適切には、有機アミド化合物は、６〜５０、好ましくは１４〜
２２、より好ましくは１６〜２９の炭素原子を有するカルボン酸、およびアミンに由来す
る。好ましくは、２個のカルボン酸と反応させた有機ジアミンに由来する有機ビスアミド
が使用される。より好ましくは、脂肪族アミンに由来する有機アミドが使用される。最も
好ましくは、脂肪族ジアミンおよび脂肪族のモノまたはジカルボン酸に由来する有機アミ
ドが使用される。カルボン酸基中の脂肪族基は、飽和しているか、または、１分子当たり
１個または複数の二重結合を有するエチレン型不飽和であってもよい。好ましくは、飽和
脂肪族カルボン酸が使用される。
本発明に従って使用されるべき有機アミドの構成要素として使用することができる、飽
和脂肪族カルボン酸の例は、ヘキサン酸、ヘプタン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプ
リン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ドコ
サヘキサエン酸、エイコサヘキサン酸およびダイマー酸である。
有機アミドの構成要素として適切に使用することができるエチレン型不飽和脂肪族カル
ボン酸の例は、オレイン酸である。
本発明に従って使用されるべき有機アミドの構成要素として適切に使用することができ
る脂肪族アミンの例は、脂肪族基中に１または２個の第一級および／または第二級アミノ
基、ならびに１〜６の炭素原子を有する脂肪族アミンである。好ましくは、脂肪族アミン
は、脂肪族基中に２個の第一級および／または第二級アミノ基、ならびに１〜６の炭素原
子を含む。適切な脂肪族アミンの特定の例は、メチルアミン、エチルアミン、プロピルア
ミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、１，２−ジアミノエタン、１，
３−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペンタンおよび１，
６−ジアミノヘキサンを含む。
本発明に従って使用されるべき好ましい有機アミド添加剤は、商品名Ｃｒｏｄａｍｉｄ
ｅ（登録商標）（Ｃｒｏｄａ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓから入手可能）で知
られている。最も好ましくは、有機アミド添加剤は、Ｃｒｏｄａｍｉｄｅ（登録商標）Ｅ
ＢＳとして入手可能なエチレン−ビス−ステアリン酸アミドである。
好ましくは、第２の添加剤（ｂ）は、繊維重量合計に基づいて、０．５〜３重量％の間
の量で繊維中に存在する有機アミドを含み、ここで、有機アミドは、１４〜２２の炭素原
子を有するカルボン酸ならびに１または２個の第一級および／または第二級アミノ基を含
む脂肪族アミンに由来する。より好ましくは、第２の添加剤（ｂ）は、飽和しているか、
または、１６〜２０の間の炭素原子を有するエチレン型不飽和脂肪族モノカルボン酸、お
よび２個の第一級アミノ基を有する飽和脂肪族アミンに由来するビスアミドを含む。
本発明の別の実施形態において、第２の添加剤（ｂ）は、６〜５０の炭素原子を適切に
有するカルボン酸の金属塩を含む。これらの化合物は、通常、ポリマーフィルムの潤滑剤
として当業界で知られている。本発明において、これらの添加剤は、適切には、繊維重量
合計に基づいて、０．１〜２０重量％の間の量で、好ましくは０．５〜１０重量％の間の
量で、より好ましくは０．５〜３重量％の間の量で存在する。
本発明において、第２の添加剤（ｂ）として使用されるようなカルボン酸の金属塩は、
繊維が時効化するか、加熱処理した場合、電荷の抗放電剤を務める。
種々様々なカルボン酸の金属塩を本発明に従って使用することができる。適切には、カ
ルボン酸は、６〜５０の、好ましくは１０〜３０の、より好ましくは１４〜２２の、最も
好ましくは１６〜２０の炭素原子を有する。好ましくは、脂肪族のモノまたはジカルボン
酸の金属塩が使用される。カルボン酸基中の脂肪族基は、飽和しているか、または１分子
当たり１個または複数の二重結合を含むエチレン型不飽和であってもよい。好ましくは、
飽和脂肪族カルボン酸の金属塩が使用される。
第２の添加剤（ｂ）として金属塩の形態で適切に使用することができる飽和脂肪族カル
ボン酸の例は、ヘキサン酸、ヘプタン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウ
リン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ドコサヘキサエン
酸、エイコサヘキサン酸およびダイマー酸である。
適切に使用することができるエチレン型不飽和脂肪族カルボン酸の例は、オレイン酸で
ある。
金属塩中に存在する金属イオンは、適切には一価または多価であってもよい。好ましく
は、金属塩は二価である。使用されるべき金属塩中に存在する好ましい金属陽イオンは、
アルカリ土類金属の陽イオンである。特に、カルシウム陽イオンまたはマグネシウム陽イ
オンが好ましい。
本発明に従って使用されるカルボン酸の好ましい金属塩は、ステアリン酸カルシウム、
または最も好ましくはステアリン酸マグネシウムである。
好ましくは、第２の添加剤（ｂ）は、繊維重量合計に基づいて、０．５〜３重量％の間
の量で繊維中に存在するカルボン酸の金属塩を含み、前記カルボン酸の前記金属塩は、好
ましくは１４〜２２の炭素原子、より好ましくは１６〜２０の炭素原子のカルボン酸のア
ルカリ土類金属塩である。最も好ましくは、１６〜２０の間の炭素原子を有する飽和して
いるか、またはエチレン型不飽和脂肪族モノカルボン酸のカルシウム塩もしくはマグネシ
ウム塩が使用される。
カルボン酸およびアミンに由来する有機アミドに加えて、カルボン酸の金属塩を使用す
ることができる。有機アミドおよびこれらの金属塩は、第２の添加剤（ｂ）として任意の
比率で使用することができる。有機アミドおよび金属塩の組み合わせが使用される場合、
これらの添加剤の合計量は、繊維重量合計に基づいて、適切には、０．１〜２０重量％の
間、好ましくは０．５〜１０重量％、より好ましくは０．５〜３重量％の間にある。
本発明の不織エレクトレットウェブは、当業界で知られているあらゆるウェブ形成法で
形成することができる。その例は、湿式プロセスまたは乾式プロセス法である。
好ましくは、本発明の不織ウェブはスパンボンドウェブである。より好ましくは、本発
明の不織ウェブは、マイクロ繊維および／またはナノファイバーを含むウェブである。よ
り好ましくは、本不織ウェブはメルトブローウェブである。
本発明の不織エレクトレットウェブに使用される繊維は、異なる形状を有することがで
き、１つまたは複数の部分で構成することができる。したがって、繊維は、単織（ｈｏｍ
ｏｆｉｌ）繊維または混織繊維であってもよい。後者は、異なる配置、例えば、芯鞘繊維
、サイド・バイ・サイド繊維または海島繊維を示してもよい。繊維形状の例は、円形、楕
円体、デルタ形、長方形、三角形、正方形、Ｘ−、Ｙ−、Ｗ−もしくはＺ−形状、または
二モードまたは多モード形状である。
本発明の好ましい実施形態において、不織ウェブは傾斜型繊維密度構造を有する。好ま
しくは、そのような不織ウェブは、マイクロファイバーおよび／またはナノファイバーを
含む層を含んでいる。より好ましくは、不織ウェブは、傾斜型繊維密度構造を有する溶融
紡糸層を含む。傾斜型繊維密度構造において、不織ウェブの繊維密度は、ウェブの面に垂
直方向に沿って変動する。傾斜型繊維密度構造は、ウェブ形成プロセスの間に繊維の堆積
の変動によって得ることができる。前記傾斜型繊維密度の不織ウェブを得るために変動す
べきプロセスパラメーターを当業者は理解するであろう。傾斜構造は、深層濾過の原理に
従う。傾斜型繊維密度は、繊維サイズまたは密度の全体的な減少、または、エア入口（上
流）から出口（下流）側両方の組み合わせによって形成することができる。傾斜構造の使
用は、汚れ（塵埃）が濾過材の深さ全体を貫通させることを理想的に可能にする。これに
反して、表面濾過材は、濾過材の表面に濾過ケーキを形成し、その結果、比較的速く圧力
損失が増加する。圧力損失および汚れ（塵埃）保持における記載された利点は、使用する
場合の濾過材の長寿命化につながる。したがって、傾斜型繊維密度の使用は、濾過材の寿
命の点で相当な利点を有する。
本発明の別の好ましい実施形態において、不織ウェブは、繊維、好ましくは微細繊維お
よび粗い繊維、より好ましくはマイクロファイバーなどの、異なる繊維直径を有する溶融
紡糸繊維を含む。本実施形態において、粗い繊維は、好ましくは３〜１０μｍの間の平均
繊維径を有し、微細繊維は、好ましくは１〜３μｍの間の平均繊維径を有する。非円形の
断面を有する繊維の場合には、上記の平均値が、繊維断面の最大直径を含む軸を指す。第
１および第２の添加剤（ａ）および（ｂ）を含む粗い繊維と微細繊維との組み合わせが使
用される場合、傾斜型繊維密度構造を有する不織ウェブの形成が改善されることが見出さ
れた。
異なる直径を有する繊維が本発明に従って使用される場合、繊維の合計数に基づいて、
より大きい直径を有する繊維の比率は、適切には５０〜８０％の間にあり、より小さい直
径を有する繊維の比率は、適切には２０〜５０％の間にある。
本発明の不織エレクトレットウェブは、任意の溶媒および／または溶融紡糸性材料から
形成することができ、好ましくは、これらは熱可塑性高分子材から形成される。ポリマー
材料の性質は、それが分解せずに選択される紡糸温度で処理できる限り、重要ではなく、
溶融紡糸プロセスまたは溶媒紡糸プロセスを可能にする十分な高分子量を有し、ポリマー
の紡糸を可能にする紡糸温度での粘性を有する。
好ましいポリマーの例は、熱可塑性ポリマー、好ましくは熱可塑性ポリエステル、熱可
塑性ポリアミド、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリオレフィンである。好ましいポリ
オレフィンは、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレンを含む。
本発明の特に魅力的な実施形態において、本発明による不織ウェブは、繊維を形成する
ポリマーがポリオレフィンまたは異なるポリオレフィンの組み合わせである繊維を含む。
好ましくは、繊維を形成するポリマーは、ポリプロピレンまたは異なるポリプロピレンの
組み合わせである。
本発明の不織エレクトレットウェブの面積重量は、適切には１〜３００ｇ／ｍ２の間に
ある。
本発明の不織エレクトレットウェブは、従来の単層ウェブとして加工することができ、
または他の層状材料と組み合わせて多層シートを形成することができる。好ましくは、メ
ルトブローウェブは、１つまたは複数の従来の不織層、例えばスパンボンド層と組み合わ
せられる。メルトブロー層は、適切には、従来の不織層の表面に直接形成される。
本発明はまた、少なくとも１層が本発明の不織エレクトレットウェブから形成される多
層シートを提供する。
本発明の好ましい実施形態において、多層シートは、ひだを付けることができるように
するための、網状またはメッシュ層の補強不織層を含み、この層は、マイクロファイバー
および／またはナノファイバーを含むウェブの層をその表面の少なくとも１つの上に含ん
でいる。好ましくは、そのような層は、ヒンダードアミンを含む第１の添加剤（ａ）、な
らびにカルボン酸の金属塩および／またはカルボン酸およびアミンに由来する有機アミド
を含む第２の添加剤（ｂ）を含む、熱可塑性ポリマーから製造されたメルトブローファイ
バーを含んでいる。
本発明の別の好ましい実施形態において、多層シートは、不織エレクトレットウェブ層
および粗濾過層の組み合わせを含み、この粗濾過層は、湿式大容量紙、乾式大容量紙、嵩
高メルトブロー不織布、モジュールスパンボンド不織布およびマイクロデニールスパンボ
ンド不織層からなる群から選択され、不織エレクトレットウェブ層の気流の方向に上流に
配置されている。
そのような粗濾過層は、例えば欧州特許出願公開第０９６０６４５Ａ２号に記載されて
いる。粗濾過層は粗い繊維で製造された層であり、通常低密度を有している。
本発明はまた、本発明の不織エレクトレットウェブを製造する方法に関する。したがって
、本発明はまた、不織エレクトレットウェブを製造する方法であって、
ｉ）ポリマーと、ヒンダードアミンを含む第１の添加剤（ａ）と、カルボン酸の金属塩お
よび／またはカルボン酸およびアミンに由来する有機アミドを含む第２の添加剤（ｂ）と
を含む熱可塑性高分子材を提供するステップと、
ｉｉ）熱可塑性高分子材から繊維を形成するステップと、
ｉｉｉ）ステップ（ｉｉ）で形成された繊維から不織ウェブを形成するステップと、
ｉｖ）ステップ（ｉｉ）で形成された繊維および／またはステップ（ｉｉｉ）で形成され
た不織ウェブを極性液体で処理し、エレクトレット電荷を有する不織布を得るステップと
を含む方法に関する。
本方法において適切に使用することができる熱可塑性高分子材、第１の添加剤（ａ）、
および第２の添加剤（ｂ）は、上文に規定されている。
ステップ（ｉｉｉ）において、任意の既知のウェブ形成プロセスを使用することができ
る。
ステップ（ｉｉｉ）において、好ましくは、乾式プロセスが使用される。好ましくは、
ステップ（ｉｉ）において、スパンボンドプロセスまたはメルトブロープロセスが使用さ
れる。より好ましくは、ステップ（ｉｉ）において、メルトブロープロセスが使用される
。
ステップ（ｉｖ）において、ステップ（ｉｉ）で形成された繊維、および／またはステ
ップ（ｉｉｉ）で形成された不織ウェブは、エレクトレット電荷を有する不織ウェブを得
るために有効量の極性液体で処理される。適切には、そのような処理は噴霧処理によって
実行される。極性液体は、液状のアルコールまたは水であってもよい。好ましくは、水が
極性液体として使用される。好ましくは、蒸留水または脱イオン水が使用される。また、
極性液体の混合物を使用することができる。極性液体は、好ましくは、異なる直径の小滴
を有する部分を含む小滴を形成することができるノズルまたは任意の他の小滴形成装置に
よって、ステップ（ｉｉ）で形成された繊維および／またはステップ（ｉｉｉ）で形成さ
れた不織布に噴霧される。
適切には、繊維が形成された直後に、例えば、繊維が紡糸口を出た直後に、極性液体が
繊維上に噴霧される。繊維の形成直後に冷却するクエンチ液として水などの極性液体を使
用することは知られている。水がクエンチ液として使用される場合、そのような冷却ステ
ップは水クエンチと呼ばれる。
これに関連して、米国特許第３，９５９，４２１号は、両者間に配置された水噴霧ノズル
ともなう、通常のメルトブローダイとコレクター装置とを開示していることが観察されて
いる。ノズルは、液体水を粉砕また霧化して水の小滴の噴霧を製造する圧縮空気を使用す
る、空気駆動ノズルである。小滴は、他の方法でクエンチされないプロセスでは、融着が
形成されるところから上流の位置で押出された繊維の対向面上に向けられる。水の小滴は
、主として、液体水の小滴が蒸発し、それによって繊維から蒸発潜熱を奪う蒸発冷却によ
って繊維を冷却する。クエンチ液の開示された出願では、最大約３．０ポンド／時間／イ
ンチの生産速度を可能にする。生産速度は、いわゆる含湿ウェブの形成がない許容し得る
最大のクエンチ水速度によって限定される。この文脈において、含湿ウェブは、織物中の
空隙内に捕捉された液体水を有するウェブであることが観察されている。さらに、米国特
許第４，５９４，２０２号は、２．５ミクロンを超える繊維直径を有する管状メルトブロ
ーの製造で使用される空気駆動式水霧化ノズルの使用を開示している。
これらの２つの米国特許明細書から、蒸発クエンチの適用における改善が、高い生産速度
で融着をなくすだけでなくある範囲の生産速度にわたってウェブ特性を改善するという見
地からも、全体としてのメルトブロープロセスの経済面の改善にとって重要であることが
明らかである。
本発明のプロセスにおいて、極性液体の噴霧ノズルを米国特許第３，９５９，４２１号
および米国特許第４，５９４，２０２号において開示されるように配置することができる
。噴霧ノズルは、例えば、メルトブロー装置だけでなく、従来のスパンボンド装置などの
他のウェブ形成装置においても使用することができる。本発明の代替実施形態において、
噴霧ノズルは、繊維加工の後の段階において、例えば、形成された繊維が、ウェブ形成の
ために紡糸口とコンベヤーまたは取り上げスクリーンとの間を移動する装置の部分に、ま
たは、繊維をコンベヤー上または取り上げスクリーン上で収集し、不織ウェブを形成する
装置の部分に配置することができる。
ステップ（ｉｖ）において、ステップ（ｉｉ）で形成された繊維、および／またはステ
ップ（ｉｉｉ）で形成された不織ウェブは、エレクトレット電荷を有する不織布を得るた
めに極性液体で処理される。ステップ（ｉｉ）で形成された繊維は極性液体で処理するこ
とができ、ステップ（ｉｉｉ）で形成された不織ウェブは極性液体で処理することができ
、または、ステップ（ｉｉ）で形成された繊維およびステップ（ｉｉｉ）で形成された不
織ウェブの両方を、極性液体で処理することができる。後者の事例において、使用される
極性液体の合計量の一部はステップ（ｉｉ）で形成された繊維を処理するために適用され
るが、極性液体の残りの部分は、ステップ（ｉｉｉ）で形成された不織ウェブを処理する
ために使用される。有効量の極性液体が、エレクトレット電荷を有する不織ウェブをもた
らすように使用される。しかし、過剰の極性液体を使用しないことが重要であり、そうで
なければ、含湿ウェブが得られ、後の乾燥ステップ（ｖ）を必要とするからである。好ま
しくは、本プロセスは、別個の乾燥ステップを必要としない量の極性液体を用いて行われ
る。好ましくは、ステップ（ｉｉ）で形成された繊維は、繊維がステップ（ｉｉｉ）でウ
ェブ形成にかけられる前に、極性液体で処理される。より好ましくは、ステップ（ｉｉ）
で形成された繊維のみが、繊維がステップ（ｉｉｉ）でウェブ形成にかけられる前に、極
性液体で処理される。
したがって、好ましくは、不織エレクトレットウェブを製造する本方法は、
ｉ）ポリマーと、ヒンダードアミンを含む第１の添加剤（ａ）と、カルボン酸の金属塩な
らびに／またはカルボン酸およびアミンに由来する有機アミドを含む第２の添加剤（ｂ）
とを含む熱可塑性高分子材を提供するステップと、
ｉｉ）熱可塑性高分子材から繊維を形成するステップと、
ｉｉｉ）ステップ（ｉｉ）で形成された繊維を極性液体で処理するステップと、
ｉｖ）ステップ（ｉｉｉ）で形成された繊維からエレクトレット電荷を有する不織ウェブ
を形成するステップとを含む。
本発明の方法において、塗布される極性液体の量はエレクトレット特性を呈するのに十
分である。好ましくは、極性液体は、ステップ（ｉｉｉ）においてウェブ形成中に蒸発し
、続く乾燥ステップを必要としないが、場合によって、そのような乾燥ステップは存在し
てもよい。
好ましくは、繊維が形成された直後に、例えば、繊維が紡糸口を出た直後に極性液体は
繊維に塗布される。
本発明の方法の好ましい実施形態において、極性液体は、１０〜１５０バールの間、よ
り好ましくは３０〜１２０バールの間の圧力で繊維上へ塗布、好ましくは噴霧される。
未強化ウェブが形成された後、本発明の方法で製造された不織エレクトレットウェブは
、適切に安定させることができる。一般に（水力）機械的処理および／または接着剤の使
用を含む既知の安定化処理を使用することができる。接着剤は、未安定化ウェブに塗布す
ることができ、かつ／または、未安定化ウェブ中の結合剤繊維の使用によって、およびホ
ットロールの作用を用いて形成することができる。そのような接着剤は当業界で周知のも
のである。
本発明で使用される熱可塑性高分子材中の第１の添加剤（ａ）および第２の添加剤（ｂ
）の組み合わせによって、高温および高湿などの苛酷な周囲条件下でさえ、高い電荷密度
およびこれらの電荷の高い安定性を共に有する不織エレクトレットウェブを得ることが可
能になる。本発明によると、相当に改善された性能を示す不織エレクトレットウェブを得
ることができる。本不織エレクトレットウェブは、ＥＮ１４９：２００９の時効化試験に
容易に、ならびに、濾過材がイソプロパノールで処理される、ＥＮ７７９の新規草案に記
載されている困難な処理に合格する。第１の添加剤（ａ）および第２の添加剤（ｂ）の組
み合わせの使用の結果、噴霧ノズル中の圧力損失、および／または、不織エレクトレット
ウェブの合計面積重量は、標準のコロナ帯電不織エレクトレットウェブと比較した場合、
劇的に減少させることができる。
本発明による不織エレクトレットウェブは、エレクトレットウェブの使用が望ましい、
技術のあらゆる分野で使用することができる。好ましくは、これらのウェブは、濾過材料
として、または清掃目的の除塵織物として使用される。したがって、本発明はまた、濾過
材料としての、または清掃目的の除塵織物としての、本発明の不織エレクトレットウェブ
または本発明による多層シートの使用に関する。
本発明の不織エレクトレットウェブは、例えば、ＦＦＰ１〜ＦＦＰ３人工呼吸器媒体の
製造に使用することができる。ウェブは、空気濾過のあらゆる分野において、例えば、Ｈ
ＶＡＣ（「暖房、換気、空気調和」）で、プロセス空気濾過で、客室空気清浄機で、クリ
ーンルーム用途で、真空掃除機で、および産業用除塵で使用することができる。
本発明はまた、ヒンダードアミンを含む第１の添加剤（ａ）、ならびにカルボン酸の金
属塩および／またはカルボン酸およびアミンに由来する有機アミドを含む第２の添加剤（
ｂ）を含む熱可塑性高分子材から製造された繊維にも関する。
本発明はまた、本発明による繊維を製造する方法を提供する。したがって、本発明はま
た、繊維を製造する方法であって、
ｉ）ポリマーと、ヒンダードアミンを含む第１の添加剤（ａ）と、カルボン酸の金属塩お
よび／またはカルボン酸およびアミンに由来する有機アミドを含む第２の添加剤（ｂ）と
を含む熱可塑性高分子材を提供するステップと、
ｉｉ）熱可塑性高分子材から繊維を形成するステップと、
ｉｉｉ）ステップ（ｉｉ）で形成された繊維を極性液体で処理するステップとを含む方法
に関する。
本方法で適切に使用することができる熱可塑性高分子材、第１の添加剤（ａ）、および
第２の添加剤（ｂ）は、上文に規定されている。
本発明はまた、本発明による不織エレクトレットウェブまたは繊維を含む物品に関する
。そのような物品の例は濾過器および除塵織物を含む。
以下の例は本発明を説明するが、それを限定するものではない。
［例１（比較例）］
様々なウェブを試験した。幾つかのウェブは、異なる熱可塑性高分子材を含む繊維で製
造されていた。第１のウェブは標準メルトブロープロセスおよび続くコロナ処理で製造し
た。第１のウェブは、８００ｇ／１０ＭＦＲのポリプロピレン樹脂（ＩＳＯ１１３３によ
り、２００℃、２．１６ｋｇ）から形成した。紡糸前に、ポリプロピレン樹脂は、１．６
重量％のＣｒｏｄａｍｉｄｅ（登録商標）ＥＢＳ（市販のエチレン・ビス・ステアリン酸
アミド）と混合した。そのようにして得られた繊維をウェブ形成プロセスにかけ、２層の
メルトブロー材料のウェブを形成した。そのようにして得られたウェブをコロナ放電装置
に曝露し、繊維表面上で帯電させた。プロセス条件は、時効化後９４％を超える効率を達
成するように選択した。
［例２（比較例）］
例１に記載されたように第２のウェブを調製した。ただし、熱可塑性高分子材は、１．
６重量％のＣｒｏｄａｍｉｄｅ（登録商標）ＥＢＳの代わりに１．６％重量のＣｈｉｍａ
ｓｏｒｂ（登録商標）９４４を含み、コロナ処理は使用せず、噴霧した繊維をウェブ形成
工程にかける前に、得られた繊維に５０バールの圧力で水を噴霧した。大小の液滴の部分
を形成する水を、メルトブロー紡糸口金から出て来る繊維の流れへ９０度の角度で噴霧し
た。既知の水クエンチステップと異なり、ここでの焦点は、繊維上に必要量のエレクトレ
ット電荷を与えることであった。そのようにして得られた第２のウェブは電荷を含んでい
た。
［例３（本発明の実施例）］
例２に記載されたように、第３のウェブを調製した。ただし、熱可塑性高分子材はまた
、１．６重量％のＣｒｏｄａｍｉｄｅ（登録商標）ＥＢＳを含んでいた。
例２および例３において、同様の繊維直径が達成されるように、ウェブを製造した。
３つのウェブは、圧力損失および浸透評価試験にかけられ、これらは、２０＋／−５ｍ
ｇ／ｍ３の濃度のパラフィン油エアゾールを用いるＬｏｒｅｎｚ ＦＭＰ０３試験機を使
用して実行された。
時効化したウェブを評価するために、３つのウェブのそれぞれをＥＮ １４９：２００
９に記載されている前処理後に試験した。関係のあるウェブを７０℃で２４時間前処理し
た後、パラフィン油エアゾールの浸透を評価した。４時間の休止後、ウェブを−３０℃で
２４時間前処理した。浸透値は、４時間の休息および１２０ｍｇのパラフィン油エアゾー
ル装填後得られた。この前処理およびパラフィン油の装填は、以下で時効化と呼ばれる。
各報告結果は、６つの単一値の平均であった。
ウェブの面積重量をＤＩＮ ＥＮ２９０７３−１／ＩＳＯ９０７３−１を使用して求め
、これにより面積重量は、次の位に四捨五入した。求めた面積重量はすべて、２つの層の
総計および６つの単一値の平均として表わされ、面積重量は時効化前に求めた。
図１は、ＦＦＰ２材のエージング後（ＥＮ１４９：２００９による）のウェブの性能を
示す。
図１に示すように、本発明による第３のウェブは、本発明によらない第１および第２の
ウェブと比較した場合、パラフィン油エアゾール効率および圧力損失の点で優れた特性を
示すことは明白であろう。この点で、第３のウェブは相当に改善されたパラフィン油エア
ゾール効率（９９．３５％に対して、それぞれ９５．５％および９０．８％）を示すが、
同時に、その圧力損失は第２のウェブのそれと非常に類似していることが留意される。

Claims (17)

  1. 熱可塑性高分子材から製造される繊維を含む不織エレクトレットウェブであって、前記熱可塑性高分子材が、ポリマーと、極性液体での処理によって前記繊維に生成される電荷をトラップする第１の添加剤（ａ）と、２９〜５０の炭素原子を有するカルボン酸および１個もしくは２個の第一級および／または第二級アミノ基を有するとともに脂肪族基中に１〜６の炭素原子を有する脂肪族アミンに由来する有機アミドを含む第２の添加剤（ｂ）とを含むものである不織エレクトレットウェブ。
  2. 前記第１の添加剤（ａ）および前記第２の添加剤（ｂ）のそれぞれが、繊維合計重量に基づいて、０．５〜３重量％の量で存在し、前記第１の添加剤（ａ）がヒンダードアミンを含むものである請求項１に記載の不織エレクトレットウェブ。
  3. 前記不織エレクトレットウェブが、３μｍより大きく１０μｍ以下の平均繊維直径を有する粗い繊維と、１〜３μｍの間の平均繊維直径を有する微細繊維と、５０ｎｍから１μｍ未満の範囲の平均繊維直径を有するナノファイバーとを含むものであり、前記微細繊維、前記ナノファイバー又はこれらの両方がメルトブロー繊維である請求項１または２に記載の不織エレクトレットウェブ。
  4. 前記第２の添加剤（ｂ）が、脂肪族ジアミンおよび２個のカルボン酸に由来する有機ビスアミドを含むものである請求項１から３のいずれか一項に記載の不織エレクトレットウェブ。
  5. 前記第２の添加剤（ｂ）が、脂肪族ジアミンおよび脂肪族モノまたはジカルボン酸に由来する有機ビスアミドを含むものである請求項１から４のいずれか一項に記載の不織エレクトレットウェブ。
  6. 前記不織エレクトレットウェブが傾斜型繊維密度構造を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の不織エレクトレットウェブ。
  7. 繊維の合計数に基づいて、前記粗い繊維の比率が５０〜８０％の間にあり、前記微細繊維の比率が２０〜５０％の間にある請求項１に記載の不織エレクトレットウェブ。
  8. 前記ポリマーがポリプロピレンまたは異なるポリプロピレンの組み合わせを含む請求項１から７のいずれか一項に記載の不織エレクトレットウェブ。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の少なくとも１層の不織エレクトレットウェブを含む多層シート。
  10. 請求項１から８のいずれか一項に記載の不織エレクトレットウェブを製造する方法であって、
    ｉ）ポリマーと、極性液体での処理によって前記繊維に生成される電荷をトラップする第１の添加剤（ａ）と、２９〜５０の炭素原子を有するカルボン酸および１個もしくは２個の第一級および／または第二級アミノ基を有するとともに脂肪族基中に１〜６の炭素原子を有する脂肪族アミンに由来する有機アミドを含む第２の添加剤（ｂ）とを含む熱可塑性高分子材を用意するステップと、
    ｉｉ）前記熱可塑性高分子材から繊維を形成するステップと、
    ｉｉｉ）前記ステップ（ｉｉ）で形成された繊維から不織ウェブを形成するステップと、
    ｉｖ）前記ステップ（ｉｉ）で形成された繊維および／または前記ステップ（ｉｉｉ）で形成された不織ウェブを極性液体で処理し、エレクトレット電荷を有する不織布を得るステップと
    を含む方法。
  11. 前記ステップ（ｉｉ）で形成された繊維が、前記繊維が前記ステップ（ｉｉｉ）でウェブ形成にかけられる前に前記極性液体で処理される請求項１０に記載の方法。
  12. 前記極性液体が、異なる小滴直径を有する部分を含む小滴の形態の水である請求項１０または１１に記載の方法。
  13. 前記繊維が紡糸口を出た直後に前記極性液体が前記繊維に噴霧される請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記極性液体が、前記ステップ（ｉｉ）で形成された繊維および／または前記ステップ（ｉｉｉ）で形成された不織ウェブに３０〜１２０バールの間の圧力で噴霧される請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 熱可塑性高分子材から製造される繊維であって、前記熱可塑性高分子材が、ポリマーと、ヒンダードアミンを含む第１の添加剤（ａ）と、２９〜５０の炭素原子を有するカルボン酸および１個もしくは２個の第一級および／または第二級アミノ基を有するとともに脂肪族基中に１〜６の炭素原子を有する脂肪族アミンに由来する有機アミドを含む第２の添加剤（ｂ）とを含むものである繊維。
  16. 濾過材料または清掃目的の除塵織物としての請求項１から８のいずれかに記載の不織エレクトレットウェブまたは請求項９に記載の多層シートの使用。
  17. 請求項１から８のいずれか一項に記載の不織エレクトレットウェブ、請求項９に記載の多層シート、または請求項１５に記載の繊維を含む物品。
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