JP6366681B2 - 帯電強化添加剤を含むエレクトレットウェブ - Google Patents

Description

本開示は、帯電強化添加剤を含有する不織熱可塑性マイクロファイバーウェブ等の不織繊維ウェブを含む、エレクトレットウェブ及びその使用に関する。

エレクトレットは、準永久帯電を示す誘電材料である。エレクトレットは、例えば、食品包装用フィルム、エアフィルタ、濾過用面体及び呼吸用マスク等の様々なデバイスにおいて、並びに、マイクロフォン、ヘッドフォン及び静電記録装置等の電気音響装置における静電素子として有用である。

エアゾール濾過に使用されるマイクロファイバーウェブの性能は、繊維に電荷を付与し、エレクトレット材料を形成することによって改善することができる。特に、エレクトレットは、エアゾールフィルタにおける粒子捕捉を強化するのに有効である。マイクロファイバーウェブにおいてエレクトレット材料を形成するための、多数の方法が知られている。このような方法としては、例えば、ダイオリフィスから出て繊維が形成された時点で、メルトブローン繊維に電子又はイオン等の帯電粒子を衝突させる方法が挙げられる。他の方法としては、例えば、ウェブが形成された後で、コロナ放電によって繊維を帯電させる方法、又はカーディング及び／若しくはニードルタッキング（摩擦帯電）によって繊維マットに電荷を付与する方法が挙げられる。更に、濾過促進エレクトレット電荷を提供するのに十分な圧力で、ウォータージェット又は水滴流を不織ウェブに衝突させる方法（ハイドロチャージング）も記載されている。

ポリマー組成物の特性を改変するために、多数の物質がポリマー組成物に添加されてきた。例えば、米国特許第５，９１４，１８６号（Ｙａｕら）には、少なくとも１マイクロメートルの直径を有するマイクロ粒子接着剤がその上にコーティングされている基材を含む耐熱性帯電防止感圧性接着テープが記載されている。マイクロ粒子は、ポリマー電解質ベースポリマー、アルカリ又はアルカリ土類金属の少なくとも１つのイオン性塩、並びにヒンダードアミン、置換トルイミダゾールの塩、及びこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つの熱安定剤から形成される導電性コーティングを有する。

添加された添加剤を有するエレクトレットの例としては、アミジン又はグアニジン基を含有するＮ−ｎ−ブチルカルバミン酸３−９ヨード−２−プロピニルエステル、及び２−（４−チアゾリル）ベンズイミダゾールについて記載している特開平０８２８４０６３号、並びにヒンダードアミン化合物、窒素ヒンダードフェノール化合物、金属塩ヒンダードフェノール化合物、フェノール化合物、硫黄化合物、及びリン化合物について記載している国際公開第９３／１４５１０号に記載されているような抗菌性添加剤を含むエレクトレットが挙げられる。特開平０６−２５４３１９号には、帯電量の減衰を減少させるために、ポリオレフィンエレクトレットにおいて長鎖有機酸の金属塩を使用することが記載されている。欧州特許公開第６２３，９４１号には、ポリマーエレクトレットにおいて様々な化学的分類の電荷制御剤を使用することが記載されている。

また、交互に少なくとも２サイクルの電荷の印加、次いで加熱を行うことを含むエレクトレットを製造する方法、また、極性高分子量化合物を含有するエレクトレットについて記載している欧州特許公開第４４７，１６６号、並びに非接触電圧印加電極と接地電極との間に繊維シートを配置し、それらの電極間に電気を供給することを含む方法について記載している米国特許第４，８７４，６５９号（Ａｎｄｏら）等に、高安定性エレクトレットを製造する方法が記載されている。

エレクトレットウェブ及びエレクトレット濾材について本明細書に記載する。エレクトレットウェブは、不織繊維ウェブ、又はフィルムであってよい。エレクトレットウェブは、熱可塑性樹脂と、アリールアミノ置換安息香酸又はアリールアミノ置換安息香酸塩を含む帯電強化添加剤（ｃｈａｒｇｅ−ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ａｄｄｉｔｉｖｅ）とを含む。エレクトレットウェブは、濾材として使用するのに好適である。

特性の改善されたエレクトレットウェブが依然として必要とされている。帯電強化添加剤を含有するエレクトレットウェブを本開示に提示する。これら帯電強化添加剤は、摩擦帯電、コロナ放電、ハイドロチャージング又はこれらの組み合わせ等の、様々な異なる帯電機構により容易に帯電するエレクトレットウェブを提供する。幾つかの実施形態では、本開示のエレクトレットウェブは、追加の帯電機構の必要なしに、コロナ放電のみ、特にＤＣコロナ放電によって帯電することができる。

本開示において有用なエレクトレットウェブは、熱可塑性樹脂及び帯電強化添加剤のブレンドを含む。このようなブレンドから調製されるウェブは、熱可塑性樹脂のみで調製されるウェブよりも向上した性質を示すことができる。有用な帯電強化添加剤は、アリールアミノ置換安息香酸又はアリールアミノ置換安息香酸塩を含む。

エレクトレットウェブは、様々な形態であってよい。例えば、ウェブは連続又は不連続フィルムであってもよく、繊維ウェブであってもよい。繊維ウェブは、濾材の形成に特に有用である。幾つかの実施形態では、ウェブは、不織マイクロファイバーウェブである。マイクロファイバーは、有効直径（又は走査型電子顕微鏡等の方法で測定する場合の平均直径）が、典型的には１〜１００マイクロメートル、又はより典型的には２〜３０マイクロメートルであり、マイクロファイバーは円形の断面を有する必要はない。

用語「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、「少なくとも１つの」と互換的に用いられ、記載される要素の１つ以上を意味する。

用語「エレクトレット」は、準永久帯電を示す材料を指す。電荷は、実施例の項に記載する通り、Ｘ線放電試験によって特徴付けることができる。

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

用語「ヘテロアルキル」は、ヘテロ原子を含有するアルキル基を指す。これらヘテロ原子は、ペンダント原子、例えば、フッ素、塩素、臭素若しくはヨウ素等のハロゲン、又は窒素、酸素若しくは硫黄等のカテナリー原子であってよい。ヘテロアルキル基の例は、−ＣＨ_２ＣＨ_２（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｎＯＣＨ_２ＣＨ_３等のポリオキシアルキル基である。

用語「アルコキシ」とは、−ＯＲ（式中、Ｒは、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、又はアラルキル基である）の種類の基を指す。

用語「置換アルキル」は、炭化水素骨格に沿って置換基を有するアルキル基を指す。これら置換基は、アルキル基、ヘテロアルキル基又はアリール基であってよい。置換アルキル基の一例は、ベンジル基である。

用語「アリール」は、１〜５個の環（連結又は縮合していてもよい）を有するラジカルである芳香族炭素環式基を指す。アリール基は、アルキル基又はヘテロアルキル基によって置換され得る。アリール基の例としては、フェニル基、ナフタレン基及びアントラセン基が挙げられる。

用語「ポリマー」及び「ポリマー材料」は、１つのモノマーから調製された材料（例えば、ホモポリマー）、又は２つ以上のモノマーから調製された材料（例えば、コポリマー、ターポリマー等）の両方を指す。同様に、用語「重合させる」は、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー等であり得るポリマー材料の作製プロセスを指す。用語「コポリマー」及び「コポリマー材料」は、少なくとも２つのモノマーから調製されたポリマー材料を指す。

用語「室温」及び「周囲温度」は、互換的に用いられ、２０℃〜２５℃の範囲の温度を意味する。

本明細書で使用するとき、用語「ホットメルト加工可能」とは、例えば、熱及び圧力によって固体から粘稠な流体へと変化することができる組成物を指す。組成物は、実質的に化学的に変化したり、分解したり、又は目的の用途に使用することができなくなったりすることなく、ホットメルト加工が可能でなければならない。

特に断りがない限り、本明細書及び「特許請求の範囲」で使用される特徴の大きさ、量、及び物理的特性を表わす全ての数字は、いずれの場合においても「約」という用語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、別途記載のない限り、記載される数は、本明細書で開示される教示を用いる所望の特性に応じ変化し得る近似値であり得る。

本開示において有用な熱可塑性樹脂としては、ウェブに形成し帯電させたときに、多量の捕捉された静電荷を保持することができる任意の熱可塑性非導電性ポリマーが挙げられる。典型的には、このような樹脂は、目的の用途の温度で、１０^１４オームセンチメートル超のＤＣ（直流）抵抗を有する。捕捉電荷を得ることができるポリマーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリ−４−メチル−１−ペンテン等のポリオレフィン；ポリ塩化ビニル；ポリスチレン；ポリカーボネート；ポリラクチドを含むポリエステル；並びに全フッ素化ポリマー及びにコポリマーが挙げられる。特に有用な材料としては、ポリプロピレン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、これらのブレンド、又はプロピレン及び４−メチル−１−ペンテンのうちの少なくとも１つから形成されるコポリマーが挙げられる。

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

帯電強化添加剤は、アリールアミノ置換安息香酸又はアリールアミノ置換安息香酸塩である。これら塩は、金属含有塩であってよく、また、一価、二価、又は三価の金属の塩であってよい。

アリールアミノ置換安息香酸は、以下に示す式１の一般構造によって記載することができる：
ＨＯ_２Ｃ−（Ｃ_６Ｈ_４）−ＮＲ^１−（Ｃ_６Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４Ｒ^５Ｒ^６）
式１
式中、基ＨＯ_２Ｃ−は、カルボン酸基を表し；−（Ｃ_６Ｈ_４）−は、二置換フェニル環を表し；基−（Ｃ_６Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４Ｒ^５Ｒ^６）は、アリール環を表し；Ｒ^１は、水素原子又はアルキル基を含み；基Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、及びＲ^６は、独立して、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアルキル基、置換アルキル基、置換アリール基、又はアルコキシ基を含む。アリールアミノ基は、安息香酸環の２位（オルト−アリールアミノ安息香酸）、安息香酸環の３位（メタ−アリールアミノ安息香酸）、又は安息香酸環の４位（パラ−アリールアミノ安息香酸）に位置し得る。同様に、安息香酸塩では、アリールアミノ基は、安息香酸環の２位（オルト−アリールアミノ安息香酸塩）、安息香酸環の３位（メタ−アリールアミノ安息香酸塩）、又は安息香酸環の４位（パラ−アリールアミノ安息香酸塩）に位置し得る。

幾つかの実施形態では、帯電強化添加剤は、置換又は非置換の２−フェニルアミノ安息香酸、３−フェニルアミノ安息香酸、４−フェニルアミノ安息香酸、又はこれらの組み合わせであるアリールアミノ置換安息香酸を含む。置換２−フェニルアミノ安息香酸とは、Ｒ^２〜Ｒ^６のうちの少なくとも１つが、水素原子以外の基であることを意味する。好適なアリールアミノ置換安息香酸の例は、置換又は非置換のフェナム酸及びメフェナム酸である。フェナム酸は、２−（フェニルアミノ）安息香酸（上記式１を用いると、Ｒ^１〜Ｒ^６基が、それぞれ、Ｈ原子である）であり、メフェナム酸は、２−（２，３−ジメチルフェニル）アミノ安息香酸（上記式１を用いると、Ｒ^１、Ｒ^４、Ｒ^５、及びＲ^６基が、それぞれ、Ｈ原子であり、Ｒ^２及びＲ^３基が、それぞれ、メチル基である）である。置換フェナム酸（式中、Ｒ^２〜Ｒ^６基のうちの１つ以上は、Ｈ原子ではない）又は置換メフェナム酸（式中、Ｒ^４〜Ｒ^６基のうちの１つ以上は、Ｈ原子ではない）も好適である。

幾つかの実施形態では、帯電強化添加剤は、アリールアミノ置換安息香酸塩を含む。これら塩は、典型的に、金属含有塩であり、また、一価金属、二価金属、又は三価金属の塩であってよい。これら金属含有塩は、一般的に、以下の式２によって記載することができる。
［Ｍ^ｎ＋］［Ｏ_２Ｃ−（Ｃ_６Ｈ_４）−ＮＲ^１−（Ｃ_６Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４Ｒ^５Ｒ^６）］_ｎ
式２
式中、Ｍは、ｎ価金属イオン（式中、ｎ＝１、２、又は３である）であり；基Ｏ_２Ｃ−は、カルボキシレート基を表し；−（Ｃ_６Ｈ_４）−は、二置換フェニル環を表し；基−（Ｃ_６Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４Ｒ^５Ｒ^６）は、アリール環を表し；Ｒ^１は、水素原子又はアルキル基を含み；基Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、及びＲ^６は、独立して、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアルキル基、置換アルキル基、置換アリール基、又はアルコキシ基を含む。アリールアミノ基は、安息香酸環の２位（オルト−アリールアミノ安息香酸塩）、安息香酸環の３位（メタ−アリールアミノ安息香酸塩）、又は安息香酸環の４位（パラ−アリールアミノ安息香酸塩）に位置し得る。

幾つかの実施形態では、帯電強化添加剤は、一価金属含有アリールアミノ置換安息香酸塩、すなわち、式２の塩（式中、ｎ＝１）である。一価金属イオンの例は、ナトリウムイオン及びリチウムイオンである。好適な塩の例としては、ナトリウム又はリチウムの置換又は非置換のフェナム酸塩又はメフェナム酸塩が挙げられる。フェナム酸塩は、２−（フェニルアミノ）安息香酸塩（上記式２を用いると、Ｒ^１〜Ｒ^６基が、それぞれ、Ｈ原子である）であり、メフェナム酸塩は、２−（２，３−ジメチルフェニル）アミノ安息香酸塩（上記式２を用いると、Ｒ^１、Ｒ^４、Ｒ^５、及びＲ^６基が、それぞれ、Ｈ原子であり、Ｒ^２及びＲ^３基が、それぞれ、メチル基である）である。置換フェナム酸塩（式中、Ｒ^２〜Ｒ^６基のうちの１つ以上は、Ｈ原子ではない）又は置換メフェナム酸塩（式中、Ｒ^４〜Ｒ^６基のうちの１つ以上は、Ｈ原子ではない）も好適である。

幾つかの実施形態では、帯電強化添加剤は、二価金属含有アリールアミノ置換安息香酸塩、すなわち、式２の塩（式中、ｎ＝２）である。二価金属イオンの例としては、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、及び亜鉛イオンが挙げられる。好適な塩の例としては、マグネシウム、カルシウム、又は亜鉛の置換又は非置換のフェナム酸塩又はメフェナム酸塩が挙げられる。フェナム酸塩は、２−（フェニルアミノ）安息香酸塩（上記式２を用いると、Ｒ^１〜Ｒ^６基が、それぞれ、Ｈ原子である）であり、メフェナム酸塩は、２−（２，３−ジメチルフェニル）アミノ安息香酸塩（上記式２を用いると、Ｒ^１、Ｒ^４、Ｒ^５、及びＲ^６基が、それぞれ、Ｈ原子であり、Ｒ^２及びＲ^３基が、それぞれ、メチル基である）である。置換フェナム酸塩（式中、Ｒ^２〜Ｒ^６基のうちの１つ以上は、Ｈ原子ではない）又は置換メフェナム酸塩（式中、Ｒ^４〜Ｒ^６基のうちの１つ以上は、Ｈ原子ではない）も好適である。二価金属イオンの置換又は非置換メフェナム酸塩は、特に好適な帯電強化添加剤である。

１つの特に好適な帯電強化添加剤は、メフェナム酸マグネシウム又はマグネシウム２−（２，３−ジメチルフェニル）アミノ安息香酸塩である。この塩は、以下の式３によって記載され、この塩の調製は、以下の実施例の項に記載する。
［Ｍｇ^２＋］［Ｏ_２Ｃ−（Ｃ_６Ｈ_４）−ＮＨ−（Ｃ_６（Ｍｅ）_２Ｈ_３）］_２
式３
式中、Ｍｇ^２＋は、二価マグネシウムイオンであり；基Ｏ_２Ｃ−は、カルボキシレート基を表し；−（Ｃ_６Ｈ_４）−は、１，２−二置換フェニル環を表し；基−（Ｃ_６（Ｍｅ）_２Ｈ_３）は、２，３−ジメチル置換アリール環を表す。本明細書に記載する他の帯電強化添加剤の多くは、公知の化合物であり、多くが市販されているが、この塩は、合成したものであり、これまで知られていなかった塩であると考えられる。

幾つかの実施形態では、帯電強化添加剤は、三価金属含有アリールアミノ置換安息香酸塩、すなわち、式２の塩（式中、ｎ＝３）である。三価金属イオンの例は、アルミニウムイオンである。好適な塩の例としては、アルミニウムの置換又は非置換のフェナム酸塩又はメフェナム酸塩が挙げられる。フェナム酸塩は、２−（フェニルアミノ）安息香酸塩（上記式２を用いると、Ｒ^１〜Ｒ^６基が、それぞれ、Ｈ原子である）であり、メフェナム酸塩は、２−（２，３−ジメチルフェニル）アミノ安息香酸塩（上記式２を用いると、Ｒ^１、Ｒ^４、Ｒ^５、及びＲ^６基が、それぞれ、Ｈ原子であり、Ｒ^２及びＲ^３基が、それぞれ、メチル基である）である。置換フェナム酸塩（式中、Ｒ^２〜Ｒ^６基のうちの１つ以上は、Ｈ原子ではない）又は置換メフェナム酸塩（式中、Ｒ^４〜Ｒ^６基のうちの１つ以上は、Ｈ原子ではない）も好適である。

幾つかの実施形態では、アリールアミノ置換安息香酸又は塩は、アリールアミノ環にアルコキシ置換基を含有し得る。アルコキシ置換基の例としては、例えば、メトキシ（−ＯＣＨ_３）、エトキシ（−ＯＣＨ_２ＣＨ_３）、ｎ−プロポキシ（−ＯＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_３）等が挙げられる。アルコキシ置換基は、アリールアミノ環の様々な位置に位置してよい。１つの特に好適な塩は、２−［（２−エトキシフェニル）アミノ］−安息香酸のマグネシウム塩である。

帯電強化添加剤は、任意の好適な量で添加してよい。本開示の帯電強化添加剤は、比較的少量であっても有効であることが示されている。典型的には、帯電強化添加剤は、熱可塑性樹脂及び帯電強化添加剤ブレンド中に、ブレンドの全重量に基づいて、約１０重量％以下の量、より典型的には０．０２〜５重量％の範囲の量で存在する。幾つかの実施形態では、帯電強化添加剤は、０．１〜３重量％、０．１〜２重量％、０．２〜１．０重量％、又は０．２５〜０．５重量％の範囲の量で存在する。

熱可塑性樹脂及び帯電強化添加剤のブレンドは、周知の方法で調製することができる。典型的には、ブレンドは、溶融押出技術を使用して加工されるので、このブレンドをバッチプロセスで事前にブレンドしてペレットに成形するか、又は熱可塑性樹脂及び帯電強化添加剤を連続プロセスにて押出成形機内で混合してよい。連続プロセスを使用する場合、熱可塑性樹脂及び帯電強化添加剤を予め固体として混合するか、又は個別に押出成形機に添加して、溶融状態で混合してよい。

事前にブレンドしたペレットを形成するために使用してよい溶融混合機の例としては、分散混合、分配混合、又は分散混合と分配混合との組み合わせを提供するものが挙げられる。バッチ法の例としては、ＢＲＡＢＥＮＤＥＲ（例えばＣ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．（Ｓｏｕｔｈ Ｈａｃｋｅｎｓａｃｋ，ＮＪ）から市販されているＢＲＡＢＥＮＤＥＲ ＰＲＥＰ ＣＥＮＴＥＲ）、又はＢＡＮＢＵＲＹ内部混合及びロールミリング装置（例えば、Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏ．（Ａｎｓｏｎｉａ，ＣＴ）から入手可能な装置）を使用するものが挙げられる。バッチ混合後、生成した混合物を直ちにクエンチし、後で加工するために、混合物の溶融温度未満で保管してよい。

連続方法の例としては、単軸押出成形、二軸押出成形、ディスク押出成形、往復単軸押出成形、及びピンバレル単軸押出成形が挙げられる。連続法としては、キャビティトランスファーミキサー（例えば、ＲＡＰＲＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．（Ｓｈｒｅｗｓｂｕｒｙ，Ｅｎｇｌａｎｄ）から市販されているＣＴＭ）及びピン混合要素等の両分配要素、静的混合要素、又は分散混合要素（例えば、ＭＡＤＤＯＣＫ混合要素又はＳＡＸＴＯＮ混合要素として市販されている）を利用するものを挙げることができる。

バッチプロセスによって調製された、事前にブレンドしたペレットを押出成形するために使用できる押出成形機の例としては、前述した連続加工用の装置と同じ型が挙げられる。有用な押出成形条件は、一般的に、添加剤を含まない樹脂の押出成形に好適なものである。

熱可塑性樹脂及び帯電強化添加剤の押出成形されたブレンドを、任意の好適な技術を使用して、フィルム又はシートに流延又はコーティングしてもよく、あるいは繊維ウェブに成形してもよい。フィルムから、例えば、米国特許第６，５２４，４８８号（Ｉｎｓｌｅｙら）に記載の方法によって濾材を含む様々な物品を作製することができる。繊維ウェブは、例えば、メルトブローンマイクロファイバー、短繊維、解繊糸、及びこれらの組み合わせを含む様々な繊維種から作製することができる。繊維ウェブを調製する技術としては、例えば、エアレイドプロセス、湿式プロセス、水流交絡、スパンボンドプロセス、メルトブローンプロセス、及びこれらの組み合わせが挙げられる。メルトブローン及びスパンボンド不織マイクロファイバーウェブは、濾材として特に有用である。

メルトブローン及びスパンボンド不織マイクロファイバーのエレクトレットフィルタは、濾過用面体等の呼吸用マスクのエアフィルタ要素として、又は家庭用及び工業用空調機、空気清浄機、真空掃除機、医療用エアラインフィルタ、乗り物用空調システム、並びにコンピュータ、コンピュータディスクドライブ及び電子機器等の一般装置用空調システム等の目的のために、特に有用である。幾つかの実施形態では、エレクトレットフィルタを、呼吸用マスクアセンブリと組み合わせて、ヒトが使用するよう設計された呼吸用マスクデバイスを形成する。呼吸用マスクの用途では、エレクトレットフィルタは、成形された、ひだのある若しくは折り畳まれた半面の呼吸用マスク、取り換え可能なカートリッジ若しくはキャニスター、又は前置フィルタの形態であってよい。

本開示において有用なメルトブローンマイクロファイバーは、Ｖａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅ、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．４８，ｐｐ．１３４２〜１３４６及びｔｈｅ Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓのＲｅｐｏｒｔ Ｎｏ．４３６４、１９５４年３月２５日発行、標題「Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ Ｆｉｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｖａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅら著に記載されているようにして調製することができる。

スパンボンドマイクロファイバーは、例えば、米国特許第４，３４０，５６３号及び同第８，１６２，１５３号、並びに米国特許出願公開第２００８／００３８９７６号に記載されているように、１つ以上の連続ポリマーフリー繊維をコレクタに押出成形するスパンボンドプロセスを用いて形成することができる。

繊維エレクトレットフィルタのための有用なメルトブローン及びスパンボンドマイクロファイバーは、Ｄａｖｉｅｓ，Ｃ．Ｎ．、「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｄｕｓｔ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ １Ｂ，１９５２に記載の方法に従って計算したとき、典型的には約１〜１００マイクロメートル、より典型的には２〜３０マイクロメートル、幾つかの実施形態では、約７〜１５マイクロメートルの有効繊維直径を有する。

また、短繊維もウェブ中に存在してよい。一般的に、短繊維が存在することにより、ブローンマイクロファイバーのみのウェブよりも嵩高で、密度の小さいウェブとなる。一般的に、約９０重量パーセント以下、より典型的には、約７０重量パーセント以下の短繊維が存在する。短繊維を含有するウェブの例は、米国特許第４，１１８，５３１号（Ｈａｕｓｅｒ）に開示されている。

また、活性炭又はアルミナ等の吸着粒子材料もウェブ中に含まれてよい。このような粒子は、ウェブの内容物の約８０体積パーセント以下の量で存在してよい。粒子装荷ウェブの例は、例えば、米国特許第３，９７１，３７３号（Ｂｒａｕｎ）、米国特許第４，１００，３２４号（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）、及び米国特許第４，４２９，００１号（Ｋｏｌｐｉｎら）に記載されている。

例えば、顔料、光安定剤、一次及び二次酸化防止剤、金属不活化剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、脂肪酸金属塩、トリエステル亜リン酸塩、リン酸塩、フッ素含有化合物及びこれらの組み合わせを含む、種々の任意の添加剤を熱可塑性組成物とブレンドしてよい。特に好適な添加剤としては、ＨＡＬＳ（ヒンダードアミン光安定剤）及び酸化防止剤が挙げられるが、それは、これらが帯電強化添加剤としても作用し得るためである。更に、他の帯電強化添加剤を熱可塑性組成物と組み合わせてよい。可能な帯電添加剤としては、トリアジン環の窒素原子に加えて少なくとも１つの窒素原子を含有する、熱的に安定な有機トリアジン化合物又はオリゴマーが挙げられ、例えば、Ｒｏｕｓｓｅａｕらの米国特許第６，２６８，４９５号、同第５，９７６，２０８号、同第５，９６８，６３５号、同第５，９１９，８４７号及び同第５，９０８，５９８号を参照されたい。エレクトレットを強化することが知られている別の添加剤は、「ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４：（ポリ［［６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）アミノ］−ｓ−トリアジン−２，４−ジイル］［［（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ］ヘキサメチレン［（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ］］）（ＢＡＳＦ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）である。帯電強化添加剤は、Ｎ−置換アミノ芳香族化合物、特に、トリアミノ置換化合物、例えば、２，４，６−トリアニリノ−ｐ−（カルボ−２’−エチルヘキシル−１’−オキシ）−１，３，５−トリアジン（ＢＡＳＦ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から「ＵＶＩＮＵＬ Ｔ−１５０」として市販）であってよい。別の帯電添加剤は、トリステアリルメラミン（「ＴＳＭ」）としても知られている２，４，６−トリス−（オクタデシルアミノ）−トリアジンである。帯電強化添加剤の更なる例は、米国特許出願第６１／０５８，０２９号、同第６１／０５８，０４１号、米国特許第７，３９０，３５１号（Ｌｅｉｒら）、同第５，０５７，７１０号（Ｎｉｓｈｉｕｒａら）、並びに米国特許第４，６５２，２８２号及び同第４，７８９，５０４号（Ｏｈｍｏｒｉら）に提供されている。

更に、ウェブの表面を化学的に修飾するためにウェブを処理してもよい。表面のフッ素化は、ポリマー物品をフッ素含有化学種及び不活性ガスを含む雰囲気中に置き、次いで、放電させてポリマー物品の表面化学を変えることにより達成することができる。放電は、ＡＣコロナ放電等のプラズマの形態であってよい。このプラズマフッ素化プロセスによって、フッ素原子がポリマー物品の表面上に存在するようになる。プラズマフッ素化プロセスは、多数の米国特許第６，３９７，４５８号、同第６，３９８，８４７号、同第６，４０９，８０６号、同第６，４３２，１７５号、同第６，５６２，１１２号、同第６，６６０，２１０号、及び同第６，８０８，５５１号（Ｊｏｎｅｓ／Ｌｙｏｎｓら）に記載されている。高フッ素飽和比を有するエレクトレット物品は、Ｓｐａｒｔｚらの米国特許第７，２４４，２９１号に記載されており、ヘテロ原子とともに低フッ素飽和比を有するエレクトレット物品は、Ｋｉｒｋらの米国特許第７，２４４，２９２号に記載されている。フッ素化技術を開示している他の公報としては、米国特許第６，４１９，８７１号、同第６，２３８，４６６号、同第６，２１４，０９４号、同第６，２１３，１２２号、同第５，９０８，５９８号、同第４，５５７，９４５号、同第４，５０８，７８１号及び同第４，２６４，７５０号；米国特許出願公開第２００３／０１３４５１５ Ａ１号及び同第２００２／０１７４８６９ Ａ１号；並びに国際公開第０１／０７１４４号が挙げられる。

本開示に従って調製されるエレクトレット濾材は、一般的に、約１０〜５００ｇ／ｃｍ^２、幾つかの実施形態では、約１０〜１００ｇ／ｃｍ^２の範囲の坪量（単位面積当たりの質量）を有する。メルトブローンマイクロファイバーウェブの作製において、坪量は、例えば、コレクタの速度又はダイの処理能力のいずれかを変化させることによって制御することができる。濾材の厚さは、典型的には約０．２５〜２０ミリメートルであり、幾つかの実施形態では約０．５〜２ミリメートルである。多層繊維エレクトレットウェブは、通常、フィルタ要素に使用される。繊維エレクトレットウェブの固体分は、典型的には約１％〜２５％、より典型的には約３％〜１０％である。固体分とは、ウェブの固体画分を規定する単位のないパラメーターである。一般的に、本開示の方法は、濾材の坪量、厚さ又は固体分に関係なく、一般的に、エレクトレットウェブ全体にわたって均一な電荷分布を有するエレクトレットウェブを提供する。エレクトレット濾材、及びそれを製造する樹脂を、その導電性を増大させる恐れのある任意の不必要な処理、例えば、電離放射線、ガンマ線、紫外線照射、熱分解、酸化等への曝露に供してはならない。

エレクトレットウェブは、それが形成された時点で帯電していてもよく、又はウェブは、ウェブを形成した後に帯電させてもよい。エレクトレット濾材において、媒体は、一般的に、ウェブを形成した後に帯電させる。一般に、当該技術分野において公知の任意の標準的な帯電方法を使用してよい。例えば、帯電は、摩擦帯電、コロナ放電及びハイドロチャージングを含む様々な方法で実施してよい。方法の組み合わせを使用してもよい。上述の通り、幾つかの実施形態では、本開示のエレクトレットウェブは、追加の帯電方法の必要なしに、コロナ放電のみ、特にＤＣコロナ放電によって帯電することができる望ましい特徴を有する。

好適なコロナ放電プロセスの例は、米国再発行特許第３０，７８２号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）、米国再発行特許第３１，２８５号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）、米国再発行特許第３２，１７１号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）、米国特許第４，２１５，６８２号（Ｄａｖｉｓら）、米国特許第４，３７５，７１８号（Ｗａｄｓｗｏｒｔｈら）、米国特許第５，４０１，４４６号（Ｗａｄｓｗｏｒｔｈら）、米国特許第４，５８８，５３７号（Ｋｌａａｓｅら）、米国特許第４，５９２，８１５号（Ｎａｋａｏ）、及び米国特許第６，３６５，０８８号（Ｋｎｉｇｈｔら）に記載されている。

エレクトレットウェブを帯電させるのに用いることができる別の技術は、ハイドロチャージングである。ウェブのハイドロチャージングは、繊維に電荷を付与するのに十分な方法で繊維を水と接触させ、次いで、ウェブを乾燥させることによって実施される。ハイドロチャージングの一例は、ウェブに濾過促進エレクトレット電荷を提供するのに十分な圧力で、ウォータージェット又は水滴流をウェブに衝突させ、次いで、ウェブを乾燥させることを含む。最適な結果を達成するために必要な圧力は、使用する噴霧器の種類、ウェブを形成するポリマーの種類、ポリマーへの添加剤の種類及び濃度、ウェブの厚さ及び密度、並びにハイドロチャージングの前に行われるコロナ表面処理等の前処理の実施の有無に依存して変動する。一般的に、約１０〜５００ｐｓｉ（６９〜３４５０ｋＰａ）の範囲の水圧が好適である。ウォータージェット又は水滴流は、任意の好適な噴霧装置によって提供することができる。有用な噴霧装置の一例は、水流交絡繊維に使用される装置である。ハイドロチャージングの好適な方法の例は、米国特許第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄら）に記載されている。他の方法は、米国特許第６，８２４，７１８号（Ｅｉｔｚｍａｎら）、米国特許第６，７４３，４６４号（Ｉｎｓｌｅｙら）、米国特許第６，４５４，９８６号（Ｅｉｔｚｍａｎら）、米国特許第６，４０６，６５７号（Ｅｉｔｚｍａｎら）、及び米国特許第６，３７５，８８６号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄら）に記載されている。また、ウェブのハイドロチャージングは、米国特許第７，７６５，６９８号（Ｓｅｂａｓｔｉａｎら）に開示されている方法を用いて実施してもよい。

濾過性能を評価するために、様々な濾過試験プロトコルが開発されてきた。これら試験は、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等の標準曝露用エアゾールを使用したフィルタウェブのエアゾール浸透の測定を含み、これは、通常、フィルタウェブを貫通するエアゾール浸透のパーセント（％ Ｐｅｎ）及びフィルタウェブ全域の圧力低下（ΔＰ）で表される。これら２つの測定値から、以下の等式によって品質係数（ＱＦ）として知られている量が算出され得る：
ＱＦ＝−ｌｎ（Ｐｅｎ ％／１００）／ΔＰ
式中、ｌｎは、自然対数を表す。ＱＦ値が大きいことは、濾過性能がより優れていることを示し、ＱＦ値が小さいことは、濾過性能の低下と事実上相関している。これらの値の測定についての詳細は、実施例の項に示す。典型的には、本開示の濾材は、毎秒６．９センチメートルの面速度にて０．３（ｍｍ Ｈ_２Ｏ）^−１以上の測定ＱＦ値を有する。

特定の濾材が自然に静電的に帯電していることを証明するために、イオン化Ｘ線照射の前後にその性能を調べてよい。文献、例えば、Ｒ．Ｃ．ＢｒｏｗｎによるＡｉｒ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ（Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ，１９９３）及び「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｖｉｔｙ Ｔｈｅｏｒｙ ｔｏ ｔｈｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｕｓｔ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｂｙ Ｘ−Ｒａｙｓ」、Ａ．Ｊ．ＷＡＫＥＲ及びＲ．Ｃ．ＢＲＯＷＮ、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．７，ｐｐ．６７７〜６８４，１９８８に記載されているように、静電的に帯電しているフィルタをＸ線に曝露した場合、繊維間の気孔にＸ線により生成されるイオンが電荷の一部を中和するので、フィルタを貫通するエアゾールの浸透は、曝露前よりも曝露後の方が大きくなる。したがって、一定のレベルまで安定して増加し、その後は更に照射しても変化が起きない、累積Ｘ線曝露に対する浸透のプロットを得ることができる。この時点で、全ての電荷がフィルタから除去されてしまっている。

これらの観察から、濾過性能を特徴付けるための別の試験プロトコルであるＸ線放電試験を採用することにした。この試験プロトコルでは、試験する濾材片を選択し、Ｘ線照射に供してエレクトレットウェブを放電させる。この試験の１つの特性は、ウェブがエレクトレットであることを確認することである。Ｘ線がエレクトレットの電荷を消すことが知られているので、濾材をＸ線に曝露し、この曝露前後でフィルタ性能を測定し、フィルタ性能を比較することにより、濾材がエレクトレットであるかどうかが分かる。フィルタの性能がＸ線照射後に変化しない場合、これは電荷が消されなかったので、材料がエレクトレットではないことを示す。しかし、フィルタ性能がＸ線曝露後に低下した場合、これは、濾材がエレクトレットであることを示す。

試験を実行するとき、典型的には、濾材のＸ線照射への曝露前後に濾過性能を測定する。以下の実施例の項に記載する濾過性能試験方法に従って試験したとき、浸透比％は、以下の式により計算できる：浸透比％＝（ｌｎ（初期ＤＯＰ浸透％／１００）／（ｌｎ（６０分間のＸ線曝露後のＤＯＰ浸透％）））×１００。ウェブがフィルタとして用いるのに十分な電荷を有するためには、浸透比％は、典型的に、少なくとも３００％である。浸透比％が増加するにつれて、ウェブの濾過性能も増大する。幾つかの実施形態では、浸透比％は、少なくとも４００％、５００％又は６００％である。特に好適な実施形態では、浸透比％は、少なくとも７５０％又は８００％である。幾つかの実施形態では、ウェブは、少なくとも１０００％又は少なくとも１２５０％の浸透比％を示す。

以下の実施例の項に記載する濾過性能試験方法に従って試験したとき、面速度６．９ｃｍ／ｓについての初期品質係数（Ｘ線への曝露前）は、典型的には少なくとも０．３（ｍｍ Ｈ_２Ｏ）^−１、より典型的には少なくとも０．４、又は更には０．５（ｍｍ Ｈ_２Ｏ）^−１である。幾つかの実施形態では、初期品質係数は、少なくとも０．６又は０．７（ｍｍ Ｈ_２Ｏ）^−１である。他の実施形態では、初期品質係数は、少なくとも０．８、少なくとも０．９０、少なくとも１．０、又は更には１．０（ｍｍ Ｈ_２Ｏ）^−１超である。６０分間のＸ線曝露後の品質係数は、典型的には、初期品質係数の５０％未満である。幾つかの実施形態では、初期品質係数は、少なくとも０．５（ｍｍ Ｈ_２Ｏ）^−１以上であり、６０分間のＸ線曝露後の品質係数は、０．１５（ｍｍ Ｈ_２Ｏ）^−１未満である。

本開示は、以下の実施形態を含む。
エレクトレットウェブの実施形態が含まれる。第１の実施形態は、熱可塑性樹脂と、アリールアミノ置換安息香酸又はアリールアミノ置換安息香酸塩を含む帯電強化添加剤とを含む、エレクトレットウェブを含む。

実施形態２は、前記帯電強化添加剤が、置換又は非置換の２−フェニルアミノ安息香酸、３−フェニルアミノ安息香酸、４−フェニルアミノ安息香酸、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態３は、前記帯電強化添加剤が、ジメチル置換２−フェニルアミノ安息香酸、ジメチル置換３−フェニルアミノ安息香酸、ジメチル置換４−フェニルアミノ安息香酸、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態１又は２に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態４は、前記帯電強化添加剤が、２−（２，３−ジメチルフェニル）アミノ安息香酸を含む、実施形態１〜３のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態５は、前記帯電強化添加剤が、置換又は非置換の２−フェニルアミノ安息香酸金属含有塩、３−フェニルアミノ安息香酸金属含有塩、４−フェニルアミノ安息香酸金属含有塩、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態６は、前記帯電強化添加剤が、二価カルシウム、二価マグネシウム、又は二価亜鉛の置換又は非置換のフェナム酸塩を含む、実施形態５に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態７は、前記帯電強化添加剤が、ジメチル置換２−フェニルアミノ安息香酸二価金属含有塩、ジメチル置換３−フェニルアミノ安息香酸二価金属含有塩、ジメチル置換４−フェニルアミノ安息香酸二価金属含有塩、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態５に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態８は、前記帯電強化添加剤が、二価金属の２−（２，３−ジメチルフェニル）アミノ安息香酸塩を含む、実施形態５又は７に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態９は、前記帯電強化添加剤が、二価カルシウム、二価マグネシウム、又は二価亜鉛の置換又は非置換のメフェナム酸塩を含む、実施形態５、７、又は８に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１０は、前記帯電強化添加剤が、置換又は非置換の２−フェニルアミノ安息香酸一価金属含有塩、３−フェニルアミノ安息香酸一価金属含有塩、４−フェニルアミノ安息香酸一価金属含有塩、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態５に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１１は、前記帯電強化添加剤が、一価ナトリウム又は一価リチウムの置換又は非置換のフェナム酸塩を含む、実施形態５又は１０に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１２は、前記帯電強化添加剤が、ジメチル置換２−フェニルアミノ安息香酸一価金属含有塩、ジメチル置換３−フェニルアミノ安息香酸一価金属含有塩、ジメチル置換４−フェニルアミノ安息香酸一価金属含有塩、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態５又は１０に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１３は、前記帯電強化添加剤が、一価ナトリウム又は一価リチウムの置換又は非置換のメフェナム酸塩を含む、実施形態５、１０又は１２に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１４は、前記帯電強化添加剤が、置換又は非置換の２−フェニルアミノ安息香酸三価金属含有塩、３−フェニルアミノ安息香酸三価金属含有塩、４−フェニルアミノ安息香酸三価金属含有塩、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態５に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１５は、前記帯電強化添加剤が、三価アルミニウムの置換又は非置換のフェナム酸塩を含む、実施形態５又は１４に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１６は、前記帯電強化添加剤が、ジメチル置換２−フェニルアミノ安息香酸三価金属含有塩、ジメチル置換３−フェニルアミノ安息香酸三価金属含有塩、ジメチル置換４−フェニルアミノ安息香酸三価金属含有塩、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態５又は１４に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１７は、前記帯電強化添加剤が、三価金属の２−（２，３−ジメチルフェニル）アミノ安息香酸塩を含む、実施形態５、１４又は１６に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１８は、前記帯電強化添加剤が、三価アルミニウムの置換又は非置換のメフェナム酸塩を含む、実施形態５、１４、１６又は１７に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態１９は、前記帯電強化添加剤が、マグネシウムメフェナム酸塩を含む、実施形態５に記載のエレクトレットウェブである。

実施形態２０は、前記ウェブが、不織繊維ウェブを含む、実施形態１〜１９のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態２１は、前記ウェブが、フィルムを含む、実施形態１〜１９のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態２２は、前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン；ポリ塩化ビニル；ポリスチレン；ポリカーボネート；又はポリエステルを含む、実施形態１〜２１のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態２３は、前記帯電強化添加剤が、０．０２〜５．０重量％のウェブを含む、実施形態１〜２２のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態２４は、前記ウェブが、静電荷を含み、前記電荷が、コロナ処理、ハイドロチャージング、又はこれらの組み合わせによって付与される、実施形態１〜２３のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態２５は、前記ウェブが、静電荷を含み、前記電荷が、コロナ処理によって付与される、実施形態１〜２３のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

実施形態２６は、前記ウェブが、顔料、光安定剤、一次及び二次酸化防止剤、金属不活化剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、脂肪酸金属塩、トリエステル亜リン酸塩、リン酸塩、フッ素含有化合物、及びこれらの組み合わせから選択される少なくとも１つの付加的な添加剤を更に含む、実施形態１〜２５のいずれかに記載のエレクトレットウェブである。

また、エレクトレット濾材の実施形態も開示する。実施形態２７は、実施形態１に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態２８は、実施形態２に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態２９は、実施形態３に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態３０は、実施形態４に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態３１は、実施形態５に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態３２は、実施形態６に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態３３は、実施形態７に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態３４は、実施形態８に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態３５は、実施形態９に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態３６は、実施形態１０に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態３７は、実施形態１１に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態３８は、実施形態１２に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態３９は、実施形態１３に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態４０は、実施形態１４に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態４１は、実施形態１５に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態４２は、実施形態１６に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態４３は、実施形態１７に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態４４は、実施形態１８に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態４５は、実施形態１９に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態４６は、実施形態２０に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態４７は、実施形態２２に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態４８は、実施形態２３に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態４９は、実施形態２４に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態５０は、実施形態２５に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態５１は、実施形態２６に記載のエレクトレットウェブを含むエレクトレット濾材である。

実施形態５２は、Ｘ線放電試験に従って試験したとき、前記濾材が、毎秒６．９センチメートルの面速度において少なくとも３００％の浸透比％を有する、実施形態２７〜５１のいずれかに記載のエレクトレット濾材である。

実施形態５３は、Ｘ線放電試験に従って試験したとき、前記濾材が、毎秒６．９センチメートルの面速度において少なくとも０．３（ｍｍ Ｈ_２Ｏ）^−１の初期品質係数を有し、６０分間のＸ線曝露後に前記初期品質係数の５０％未満の品質係数を有する、実施形態２７〜５２のいずれかに記載のエレクトレット濾材である。

実施形態５４は、７１℃で７２時間のエージング後に品質係数を測定したとき、前記濾材が、少なくとも８５％の濾過性能を保持する、実施形態２７〜５３のいずれかに記載のエレクトレット濾材である。

また、組成物の実施形態についても開示する。実施形態５４は、二価マグネシウムメフェナム酸塩、又は二価マグネシウム２−（２，３−ジメチルフェニル）アミノ安息香酸塩を含む組成物である。

これら実施例は単に例示のためのものに過ぎず、添付の「特許請求の範囲」の範囲を限定することを意図するものではない。特に記載のない限り、実施例及び残りの明細書に記載される部、百分率、比率等は全て、重量による。使用される溶媒及び他の試薬は、特に記載のない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）から入手した。以下の略語を使用する。ｍＬ＝ミリリットル；Ｍ＝モル濃度；ＲＢＦ＝丸底フラスコ；ｃｍ＝センチメートル；ｍｍ＝ミリリットル；ｍｉｎ＝分。

合成例
合成例ＳＥ−１：マグネシウムメフェナム酸塩の調製
５．０５グラム（０．０２１モル）のメフェナム酸（純度９８％、ＴＣＩから購入、更に精製することなく用いた）のサンプルを丸底フラスコに添加し、化学量論的量の１Ｍ水酸化ナトリウム（２１ｍＬ）に溶解させた。この溶液を８０℃に加熱し、１時間撹拌した。１時間後、メフェナム酸が完全に溶解したようにみえるまで、付加的な１Ｍ水酸化ナトリウム溶液を滴下した。この溶液を５００ｍＬのビーカーに移し、室温まで冷却させた。２１ｍＬの１Ｍ ＭｇＣｌ_２溶液をビーカーに注いだ。１時間後、沈殿を真空濾取し、水で繰り返し洗浄した。濾液を真空オーブン内で乾燥させた。

合成例ＳＥ−２：アルミニウムメフェナム酸塩の調製
５００ｍＬのメスフラスコ内で、９９．９グラムの三塩化アルミニウム六水和物を４００ｍＬの脱イオン水で溶解させることによって、塩化アルミニウムの原液を調製した。最終体積が５００ｍＬになるまで、この溶液を付加的な脱イオン水で希釈して、最終モル濃度を０．８２Ｍにした。

６０．００グラムのメフェナム酸を５００ｍＬのＲＢＦに添加し、２４２ｍＬの１Ｍ水酸化ナトリウム中で撹拌した。この溶液を８０℃に加熱し、１時間撹拌した。１時間後、メフェナム酸が完全に溶解したようにみえるまで、付加的な１Ｍ水酸化ナトリウム溶液を滴下した。このメフェナム酸溶液を５００ｍＬのビーカーに移し、室温まで冷却させた。１００ｍＬの塩化アルミニウム原液をビーカーに添加し、１時間以上静置させた。沈殿を真空濾過し、水で繰り返し洗浄した。濾液を真空オーブン内で乾燥させた。

合成例ＳＥ−３：マグネシウム２−［（２−エトキシフェニル）アミノ］−安息香酸塩
３つ口ＲＢＦに還流カラムを取り付け、系を窒素でフラッシングした。０．９８９６グラムの銅粉末及び０．４３９８グラムの酸化第一銅粉末を３つ口ＲＢＦに添加し、次いで、２５．０１グラムのオルト−フェネチジン及び２０グラムのエトキシエタノールを添加した。材料を撹拌し、２７．１０グラムのオルトクロロ安息香酸をＲＢＦに添加し、次いで、２４．０グラムの炭酸カリウムを添加した。付加的な２０グラムのエトキシエタノールをＲＢＦに添加した。反応を、窒素下で２４時間１３８℃で還流させた。反応混合物を４００ｍＬの脱イオン水に注ぎ、少量の炭と共に撹拌し、ＣＥＬＩＴＥで濾過した。溶液を５００ｍＬの１Ｎ ＨＣｌで沈殿させ、真空濾過した。濾液を、５０グラムの炭酸ナトリウムを含む４００ｍＬの水に再溶解させ、ＣＥＬＩＴＥで再濾過した。発泡が停止するまで、溶液をＨＣｌで沈殿させた。沈殿を真空濾過し、真空オーブン内で乾燥させた。

合成例ＳＥ−１と同様の手順に従って、塩を調製した。

実施例Ｅ１〜Ｅ２２及び比較例Ｃ１〜Ｃ８
実施例及び比較例の各々について、下記の手順を続けた。これら実施例のデータを、表１〜４に示す。

フィルムサンプルの調製
工程Ａ−フラットフィルムの調製
フィルム実施例については、上記帯電添加剤のうちの１つ（０．２グラム）を選択し、１分間、５ゾーンの３０ｍｍ二軸押出成形機において１３０グラムのポリプロピレンと配合した。配合後、材料を４インチ（１０．２ｃｍ）のドロップダイから流延し、２つのシリコーンライナ間でコーティングした。名目コーティング重量は、１ｍｉｌ（２５．４マイクロメートル）であった。押出温度は、１８５℃〜２５０℃の範囲であった。次いで、フィルム（実施例２０〜２２及び比較例Ｃ８）を、帯電方法１（以下を参照されたい）を用いて帯電させ、熱刺激放電電流測定（ＴＳＤＣ）（以下を参照されたい）を用いて試験した。フィルムサンプルについてのデータを表４及び５に要約する。

不織布サンプルの調製
工程Ａ−メルトブローンマイクロファイバー不織ウェブの調製：
各実施例について、上記帯電添加剤の１つ（及び幾つかの実施例では、ＰＭＰを更に用いた）を選択し、表１に示す濃度の２等級のポリプロピレンのうちの１つと乾式ブレンドし、そのブレンドを、Ｖａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅ、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．４８，ｐｐ．１３４２〜１３４６に記載されている通り押出成形した。押出温度は、約２５０℃〜３００℃の範囲であり、押出成形機は、約２．５〜３ｋｇ／ｈｒ（５〜７ｌｂ／ｈｒ）の速度で動作するＢＲＡＢＥＮＤＥＲ円錘二軸押出成形機（Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．から市販）であった。ダイの幅は２５．４ｃｍ（１０インチ）であり、１ｃｍ当たり１０個の穴（１インチ当たり２５個の穴）があった。約５０〜６０ｇ／ｍ^２の坪量、約６．５〜９．５マイクロメートルの有効繊維径、及び約０．７５〜２ミリメートルの厚さを有するメルトブローンウェブを形成した。

工程Ｂ−エレクトレットの調製：
工程Ａで調製した各メルトブローンウェブ（実施例１〜１９及び比較例Ｃ１〜Ｃ７）を、ハイドロチャージング、コロナ帯電、又はコロナ前処理及びハイドロチャージングという３つのエレクトレット帯電法のうちの１つによって帯電させた。メルトブローンウェブサンプルについてのデータを、以下の表１、２、及び３に要約する。

帯電方法
帯電方法１−コロナ帯電：
ＤＣコロナ放電によって、上で調製した選択されたメルトブローンウェブ又はフィルムを帯電させた。放電源の長さ１センチメートル当たり約０．０１ミリアンペアのコロナ電流でブラシコロナ源の下の接地表面上を、毎秒約３センチメートルの速度でウェブを通すことによってコロナ帯電を達成した。コロナ源は、ウェブが運ばれる接地表面から約３．５センチメートル上方にあった。コロナ源は、ＤＣ正電圧により駆動した。

帯電方法２−ハイドロチャージング：
５マイクロＳ／ｃｍ未満の導電性を有する高純度水の微細スプレーを、８９６キロパスカル（１３０ｐｓｉｇ）の圧力及び約１．４リットル／分の流量で動作するノズルから連続的に発生させた。工程Ａで調製した選択させたメルトブローンウェブを、ウェブを通して水を下方から減圧吸引しながら、多孔質ベルトによって約１０センチメートル／秒の速度で水噴霧を通過させて搬送した。各メルトブローンウェブをハイドロチャージャーに２回通し（連続して、各面において１回）、次いで、フィルタ試験の前に一晩完全に乾燥させた。

帯電方法３−コロナ前処理及びハイドロチャージング：
工程Ａで調製した選択されたメルトブローンウェブを、帯電法１に記載の通りＤＣコロナ放電によって前処理し、次いで、帯電方法２に記載の通りハイドロチャージングによって帯電させた。同様に、各比較例について、帯電添加剤を添加しないことを除いて、対応する実施例のウェブと同じ等級のポリプロピレンからメルトブローンウェブを調製した。各実施例について、特定のウェブ特性を表１に要約する。

試験方法
濾過試験、不織メルトブローンマイクロファイバーウェブ
サンプルを、ＤＯＰ％及び／又はＮａＣｌエアゾール浸透％（Ｐｅｎ％）及び圧力低下（ΔＰ）について試験し、品質係数（ＱＦ）を算出した。不織マイクロファイバーウェブの濾過性能（Ｐｅｎ％及びＱＦ）を、自動フィルタ試験機ＡＦＴモデル８１２７（ＴＳＩ，Ｉｎｃ．（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）を使用し、曝露用エアゾールとしてのジオクチルフタレート（ＤＯＰ）又は塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、及びフィルタ全域の圧力低下（ΔＰ（ｍｍ Ｈ_２Ｏ））を測定するＭＫＳ圧力変換器を使用して評価した。ＤＯＰエアゾールは、名目上、５０〜２００ｍｇ／ｍ^３の上流濃度及び１００ｍｇ／ｍ^３の標的を有する、単分散の０．３３マイクロメートル質量中央径（ＭＭＤ）であった。ＮａＣｌエアゾールのＭＭＤは、０．２６であり、上流濃度は１２〜２０ｍｇ／ｍ^３であり、標的は１５ｍｇ／ｍ^３であった。ＤＯＰエアゾールについてはエアゾールイオン化装置を停止させ、ＮａＣｌエアゾールについては稼働させた状態で、４２．５リットル／分の較正流量（６．９ｃｍ／秒の面速度）にて、濾材のサンプルを通してエアゾールを押し出した。合計試験時間は２３秒間であった（立ち上がり時間１５秒、サンプル時間４秒及びパージ時間４秒）。ＤＯＰ及びＮａＣｌエアゾールの濃度は、濾材の上流及び下流の両方にて、較正した光度計を使用して、光散乱により測定した。ＤＯＰのＰｅｎ％は、以下の通り定義する：Ｐｅｎ％＝１００×（ＤＯＰ下流濃度／ＤＯＰ上流濃度）、ＮａＣｌについても同様である。各材料について、メルトブローンウェブ上の異なる箇所で５回別個に測定を行い、結果を平均した。

Ｐｅｎ％及びΔＰを使用して、以下の式によってＱＦを計算した：
ＱＦ＝−ｌｎ（Ｐｅｎ ％／１００）／ΔＰ
式中、ｌｎは、自然対数を表す。ＱＦ値が大きいことは、濾過性能がより優れていることを示し、ＱＦ値が小さいことは、濾過性能の低下と事実上相関している。他の環境に曝露されていない生成したままのウェブの品質係数は、典型的に、初期品質係数「Ｑ_０」と表される。

熱刺激放電電流測定、フラットフィルム
ＴｈｅｒＭｏｌｄ Ｐａｒｔｎｅｒｓ，Ｌ．Ｐ．（Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ）によって流通している、ピボット電極を備えるＳｏｌｏｍａｔ ＴＳＤＣ／ＲＭＡ Ｍｏｄｅｌ ９１０００分光計を用いて測定した絶対放電電流を積分することによって、フラットフィルムの有効電荷密度を測定した。サンプルを切断し、Ｓｏｌｏｍａｔ ＴＳＤＣ／ＲＭＡの下部固定電極と上部バネ式電極との間に固定した。上部電極の面積は、０．３８ｃｍ^２である（直径約７ｍｍ）。ＴＳＤＣ／ＲＭＡ機器において、温度計は、サンプルに近接しているが、接触しないように配置される。サンプルは、サンプルを通して見える穴がないように、光学的に密であった。電極の直径は約７ｍｍであるので、サンプルを直径７ｍｍ超に切断した。電極との良好な電気接触を確保するために、サンプルを電極間で圧縮した。一連のフラッシング段階を通じてサンプルセルから空気及び水分を抜き、セルをヘリウムで約１１００ｍｂａｒまで充填し直した。サンプルセルを、特定の試験プロトコルによって必要に応じて液体窒素で冷却した。

５℃／分の制御された昇温速度で１７５℃までサンプルを加熱しながら、電流測定を行った。このような熱刺激放電中、エレクトレットに貯蔵されている電荷は可動性になり、反対の電荷と再結合することによって電極で又はバルクサンプル中で中和される。これにより、温度の関数として記録したときに多数のピークを示す外部電流が発生する。これらピークの形状及び位置は、電荷捕捉エネルギー準位、及び捕捉部位の物理的位置に依存する。温度に対する電流のプロットを積分することによって、有効電荷密度（ｐＣ／ｍｍ^２）を計算することができる。

台形公式を用いてフィルムを積分したが、ここでは、曲線を平均高さ×幅に等しい面積を有する一連の台形に分ける。面積を合計し、加熱速度で除して、電荷の量（クーロン）を得る。

加速エージング性能
濾過性能の安定性を決定するために、帯電させたメルトブローンウェブの初期品質係数を、異なった温度で異なった期間保管した後の品質係数と比較することによって、加速エージングを試験した。

ある試験では、ウェブを７１℃で７２時間空気中で保管する。この条件でエージングした後の品質係数は、典型的に、「Ｑ_３」で表される。性能保持力は、以下の式により計算される：
保持率％（Ｑ_３）＝（Ｑ_３（７１℃で７２時間エージング後）／Ｑ_０（初期））×１００％

Ｘ線放電試験
Ｘ線照射に曝露する前に、上記試験方法を使用して、試験されるサンプルウェブの品質係数及びＰｅｎ％を測定した。初期品質係数は、「ＱＦ_０」で表す。サンプルウェブは、確実にサンプル全体が均一にＸ線放射に曝露されるように、下記システムを使用してそれぞれの面をＸ線に曝露した。Ｘ線曝露後、濾材のサンプルを再度試験して、そのフィルタ性能（ＱＦ及びＰｅｎ ％）を測定した。サンプルの静電荷が全て中和されたことを示す、フィルタ性能が平坦となるまで、この手順を繰り返した。浸透比％（Ｐｅｎ比％）も報告する。０分及び６０分におけるＰｅｎ ％から式（式中、ｌｎは自然対数を表す）を使用して、Ｐｅｎ比％を計算した。

１００ＫＶ、１０ｍＡ定格の、ベリリウム窓（０．７５ｍｍ固有濾過）を備える、１．５ｍｍ×１．５ｍｍの焦点位置から５０ｃｍの位置において９６０レントゲン／分以下の出力である端末接地定電位発生装置からなるＢａｌｔｏｇｒａｐｈ １００／１５ ＣＰ（Ｂａｌｔｅａｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐ．（Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ））Ｘ線曝露システムを使用して、Ｘ線曝露を行った。電圧は８０ＫＶに設定し、対応する電流は８ｍＡであった。サンプルホルダーを、焦点位置から約５７．２センチメートル（２２．５インチ）の距離にセットし、約５８０レントゲン／分の曝露を与えた。

^ａ １枚のフィルタについての値。表１中の値は、５枚以上のフィルタについて平均する。

^ａ ９０℃から１５５℃まで積分
^ｂ ６５℃から１４５℃まで積分
^ｃ ９０℃から１５６℃まで積分
^ｄ ６５℃から１５５℃まで積分

Claims (5)

1. エレクトレットウェブであって、
   熱可塑性樹脂と、
   アリールアミノ置換安息香酸又はアリールアミノ置換安息香酸塩を含む帯電強化添加剤と、を含む、エレクトレットウェブ。
2. 前記帯電強化添加剤が、置換又は非置換の２−フェニルアミノ安息香酸金属含有塩、３−フェニルアミノ安息香酸金属含有塩、４−フェニルアミノ安息香酸金属含有塩、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
3. 前記帯電強化添加剤が、二価カルシウム、二価マグネシウム、又は二価亜鉛の置換又は非置換のフェナム酸塩又はメフェナム酸塩を含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
4. 前記帯電強化添加剤が、一価ナトリウム又は一価リチウムの置換又は非置換のフェナム酸塩又はメフェナム酸塩を含む、請求項１に記載のエレクトレットウェブ。
5. 前記二価の置換又は非置換のメフェナム酸塩が、マグネシウムメフェナム酸塩を含む、請求項３に記載のエレクトレットウェブ。