JP7226655B1 - エレクトレット繊維シートおよび積層シート、エアフィルター、エレクトレット繊維シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 結晶核剤を含有するポリオレフィン系樹脂組成物からなるポリオレフィン系樹脂繊維で構成されるエレクトレット繊維シートであって、前記ポリオレフィン系樹脂組成物における結晶核剤の質量割合が、ポリオレフィン系樹脂組成物の合計質量に対し、0.005質量%以上5質量%以下であり、サイクルDSCにおける降温結晶化温度が110℃以上130℃以下であり、2nd昇温時の融解熱量ΔHmが110J/g以上130J/g以下である、エレクトレット繊維シート。
[2] 前記ポリオレフィン系樹脂繊維の平均単繊維径が0.1μm以上5.0μm以下である、前記[1]に記載のエレクトレット繊維シート。
[3] 前記結晶核剤がトリアミノベンゼン誘導体からなる、前記[1]または[2]に記載のエレクトレット繊維シート。
[4] 前記[1]~[3]のいずれかに記載のエレクトレット繊維シートを少なくとも1層含有してなる、積層シート。
[5] 前記[1]~[3]のいずれかに記載のエレクトレット繊維シートを含む、エアフィルター。
[6] 結晶核剤を含有するポリオレフィン系樹脂組成物からなるポリオレフィン系樹脂繊維で構成される不織布をエレクトレット加工してなる、前記[1]~[3]のいずれかに記載のエレクトレット繊維シートの製造方法であって、前記ポリオレフィン系樹脂組成物中に低結晶性ポリオレフィン樹脂を含ませる、エレクトレット繊維シートの製造方法。
[7] 前記結晶核剤がトリアミノベンゼン誘導体からなる、前記[6]に記載のエレクトレット繊維シートの製造方法。
[8] 前記低結晶性ポリオレフィン樹脂の質量割合が、前記ポリオレフィン系樹脂組成物の合計質量に対し、0.1質量%以上3質量%以下である、前記[6]または[7]に記載のエレクトレット繊維シートの製造方法。
[9] 前記エレクトレット加工における帯電方法がハイドロチャージ法である、前記[6]~[8]のいずれかに記載のエレクトレット繊維シートの製造方法。
本発明は結晶核剤を含有するポリオレフィン系樹脂組成物からなるポリオレフィン系樹脂繊維で構成されるエレクトレット繊維シートであって、前記ポリオレフィン系樹脂組成物における結晶核剤の質量割合が、ポリオレフィン系樹脂組成物の合計質量に対し、0.005質量%以上5質量%以下であり、サイクルDSCにおける降温結晶化温度が110℃以上130℃以下であり、2nd昇温時の融解熱量ΔHmが110J/g以上130J/g以下であることを特徴とするエレクトレット繊維シートである。
・測定雰囲気:窒素流(50ml/分)
・温度範囲:-50~230℃
・昇温速度:10℃/分
・降温速度:10℃/分
・試料量:5mg。
QF値(Pa-1)=-[ln(1-(捕集効率(%))/100)]/(圧力損失(Pa))。
(1)繊維シートの幅方向5カ所で、タテ×ヨコ=15cm×15cmの測定サンプルMをそれぞれ1つずつ(計5つ)採取する。
(2)図1の概略側面図に示す捕集効率測定装置を準備する。この捕集効率測定装置は、測定サンプルMをセットするサンプルホルダー1の上流側に、ダスト収納箱2を連結し、下流側に流量計3、流量調整バルブ4およびブロワ5を連結している。また、サンプルホルダー1にパーティクルカウンター6を使用し、切替コック7を介して、測定サンプルMの上流側のダスト個数と下流側のダスト個数とをそれぞれ測定することができるものである。
(3)ポリスチレン粒子の10%水溶液(例えば、ThermoScientific社製「OptiBind、品番:9100079710290」)を蒸留水で200倍まで希釈し、ダスト収納箱2に充填する。
(4)測定サンプルMを、サンプルホルダー1にセットし、風量をフィルター通過速度が4.5m/分になるように、流量調整バルブ4で調整し、ダスト濃度を1万~4万個/2.83×10-4m3(0.01ft3)の範囲で安定させる。
(5)測定サンプルMの上流のダスト個数Dおよび下流のダスト個数dをパーティクルカウンター6(例えば、リオン株式会社製「KC-01D」など)で1個の測定サンプル当り3回測定し、JIS K0901:1991の「気体中のダスト試料捕集用ろ過材の形状、寸法並びに性能試験方法」に基づいて、下記の計算式を用いて、0.3~0.5μm粒子の捕集効率(%)を求める。
捕集効率(%)=〔1-(d/D)〕×100
(ただし、dは下流ダストの3回測定トータル個数を表し、Dは上流のダストの3回測定トータル個数を表す。)
(6)併せて、測定サンプルMの上流と下流の静圧差を圧力計8で読み取り、測定サンプルMの圧力損失(Pa)を求める。
(7)5つの測定サンプルMについての捕集効率(%)の平均値を算出し、小数点第4位を四捨五入して得られる値をそのエレクトレット繊維シートの捕集効率(%)とする。
(8)5つの測定サンプルMについての圧力損失(Pa)の平均値を算出し、小数点第2位を四捨五入して得られる値をそのエレクトレット繊維シートの圧力損失(Pa)とする。
続いて、本発明のエレクトレット繊維シートの製造方法を説明する。
本発明のエレクトレット繊維シートは結晶核剤を規定量含有するものであり、結晶核剤を低結晶性ポリオレフィン樹脂と併せて用いた場合にエレクトレット繊維シートの捕集性能向上効果や、高温下での帯電安定性を奏する。
続いて、得られたポリオレフィン系樹脂組成物から繊維シートを形成する。繊維シートの製造方法は特定の方法に限定されず、メルトブロー法、スパンボンド法、エレクトロスピニング法などがあるが、これらの中でも、複雑な工程を必要とせず、エレクトレット繊維シートの強度と捕集効率の向上に好適な、平均単繊維径が0.1μm以上5.0μm以下のポリオレフィン系樹脂繊維を容易に紡糸・製造することができるという観点から、メルトブロー法を用いることが好ましい。
さらに、得られた繊維シートをエレクトレット加工する。本発明に係る繊維シートをエレクトレット化する方法としては、例えば、アース電極上に繊維シートを接触させた状態で、このアース電極と繊維シートを共に移動させながら、非接触型印加電極で高圧印加を行なって連続的にエレクトレット化する方法、繊維シートに対して水の噴流もしくは水滴流を繊維シートの内部まで水が浸透するのに十分な圧力で噴霧させてエレクトレット化し、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法、あるいは、繊維シートをスリット状のノズル上を通過させ、ノズルで水を吸引することにより繊維シートに水を浸透させて、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法(ハイドロチャージ法)などを用いることができる。これらの方法のうち、エレクトレット化した際の捕集性能および高温下での帯電安定性に優れるという観点から、ハイドロチャージ法を用いることが好ましい。
本発明のエレクトレット繊維シートは、上記のような特性を有することから、これを少なくとも1層含有してなる、エアフィルターとして好適に用いることができる。そして、本発明のエレクトレット繊維シートあるいは積層シートを含むエアフィルター濾材は、特に前記の高い捕集効率であることを活かすことができるため、好ましい態様の1つである。
(1)ポリオレフィン樹脂の融点:
DSC(使用装置:TA Instruments社製Q100)にて測定した。-50℃から10℃/分で昇温しながらDSC曲線を得て、吸熱ピークの現れる温度とした。
上記の方法によって測定を行った。
走査型電子顕微鏡として、株式会社キーエンス社製「VHX-D500」を用い、測定した。
サイクルDSC(使用装置:TA Instruments社製Q100)にて測定した。
サイクルDSC(使用装置:TA Instruments社製Q100)を用い、測定した。
ポリスチレン粒子の10%水溶液は、ThermoScientific社製「OptiBind、品番:9100079710290」を用いた。また、捕集効率測定装置のパーティクルカウンターには、リオン株式会社製「KC-01D」を用いた。
エレクトレット繊維シートをタテ×ヨコ=15cm×15cmにカットし、それぞれのサンプルについて、130℃に設定した熱風乾燥機(エスペック株式会社「TABAI PHH-100」)の中に吊り下げた状態で5分間熱処理した。熱処理したサンプルの捕集効率を前記(4)の方法によって測定し、5個の測定サンプルの平均値を下記の計算式を用いて、熱処理前後の捕集効率変化率を計算した。
捕集効率変化率(%)=(熱処理後の捕集効率-熱処理前の捕集効率)/熱処理前の捕集効率×100。
実施例1~3および比較例1~4において、ポリオレフィン系樹脂組成物の原料として使用した樹脂および化合物は以下の通りである。
・高結晶性ポリオレフィン樹脂:ポリプロピレン(MFR:1100g/10分)
・低結晶性ポリオレフィン樹脂A:出光興産株式会社製、“L-MODU”(登録商標) S600(MFR:390g/10分)
・低結晶性ポリオレフィン樹脂B:出光興産株式会社製、“L-MODU”(登録商標) S400(MFR:2600g/10分)
・結晶核剤:BASFジャパン株式会社製、“Irgaclear”(登録商標)XT386(表1~2では、「IrgaclearXT386」と記載した)
・ヒンダードアミン系化合物:BASFジャパン株式会社製、“キマソーブ”(登録商標)944LD(表1~2では、「chimassorb944」と記載した)。
ポリオレフィン系樹脂組成物の合計重量に対して、高結晶性ポリオレフィン樹脂を97.97質量%、結晶核剤を0.03質量%、低結晶性ポリオレフィン樹脂Aを1質量%、ヒンダードアミン系化合物を1質量%となるように混合して、チップブレンドを得た。次いで、このチップブレンドを押出機の原料ホッパーに投入し、押出機で溶融、混練しながらギアポンプへ供給した。ギアポンプで計量したポリオレフィン系樹脂組成物を、直径が0.4mmの吐出孔が一直線上に配置した口金を用いて、メルトブロー法により、吐出量が23.6g/分、ノズル温度が260℃、エア圧力が0.07MPaの条件で噴射し、捕集コンベア速度を調整することによって、目付が20g/m2の繊維シートを得た。続いて、得られた繊維シートをスリット状のノズル上を通過させ、ノズルで水を吸引することにより繊維シートに水を浸透させてエレクトレット加工を施しエレクトレット繊維シートを得た。得られたエレクトレット繊維シートについて、表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂組成物の合計重量に対して、高結晶性ポリオレフィン樹脂を95.97質量%、結晶核剤を0.03質量%、低結晶性ポリオレフィン樹脂Aを3質量%、ヒンダードアミン系化合物を1質量%となるように混合した以外は、実施例1と同様の方法によりエレクトレット繊維シートを得た。得られたエレクトレット繊維シートについて、表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂組成物の合計重量に対して、高結晶性ポリオレフィン樹脂を95.97質量%、結晶核剤を0.03質量%、低結晶性ポリオレフィン樹脂Bを3質量%、ヒンダードアミン系化合物を1質量%となるように混合した以外は、実施例1と同様の方法によりエレクトレット繊維シートを得た。得られたエレクトレット繊維シートについて、表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂組成物の合計重量に対して、高結晶性ポリオレフィン樹脂を99質量%、ヒンダードアミン系化合物を1質量%となるように混合した以外は、実施例1と同様の方法によりエレクトレット繊維シートを得た。得られたエレクトレット繊維シートについて、表2に示す。
ポリオレフィン系樹脂組成物の合計重量に対して、高結晶性ポリオレフィン樹脂を97.999質量%、結晶核剤を0.001質量%、低結晶性ポリオレフィン樹脂Aを1質量%、ヒンダードアミン系化合物を1質量%となるように混合した以外は、実施例1と同様の方法によりエレクトレット繊維シートを得た。得られたエレクトレット繊維シートについて、表2に示す。
ポリオレフィン系樹脂組成物の合計重量に対して、高結晶性ポリオレフィン樹脂を90質量%、結晶核剤を6質量%、低結晶性ポリオレフィン樹脂Aを3質量%、ヒンダードアミン系化合物を1質量%となるように混合した以外は、実施例1と同様の方法によりエレクトレット繊維シートを得た。
ポリオレフィン系樹脂組成物の合計重量に対して、高結晶性ポリオレフィン樹脂を88.97質量%、結晶核剤を0.03質量%、低結晶性ポリオレフィン樹脂Aを10質量%、ヒンダードアミン系化合物を1質量%となるように混合した以外は、実施例1と同様の方法によりエレクトレット繊維シートを得た。
2:ダスト収納箱
3:流量計
4:流量調整バルブ
5:ブロワ
6:パーティクルカウンター
7:切替コック
8:圧力計
M:測定サンプル
Claims (9)
- 結晶核剤を含有するポリオレフィン系樹脂組成物からなるポリオレフィン系樹脂繊維で構成されるエレクトレット繊維シートであって、前記ポリオレフィン系樹脂組成物における結晶核剤の質量割合が、ポリオレフィン系樹脂組成物の合計質量に対し、0.005質量%以上5質量%以下であり、前記ポリオレフィン系樹脂組成物における低結晶性ポリオレフィン樹脂の質量割合が、ポリオレフィン系樹脂組成物の合計質量に対し、0.1質量%以上3質量%以下であり、サイクルDSCにおける降温結晶化温度が110℃以上130℃以下であり、2nd昇温時の融解熱量ΔHmが110J/g以上130J/g以下である、エレクトレット繊維シート。
- 前記ポリオレフィン系樹脂繊維の平均単繊維径が0.1μm以上5.0μm以下である、請求項1に記載のエレクトレット繊維シート。
- 前記結晶核剤がトリアミノベンゼン誘導体からなる、請求項1に記載のエレクトレット繊維シート。
- 請求項1~3のいずれかに記載のエレクトレット繊維シートを少なくとも1層含有してなる、積層シート。
- 請求項1~3のいずれかに記載のエレクトレット繊維シートを含む、エアフィルター。
- 結晶核剤を含有するポリオレフィン系樹脂組成物からなるポリオレフィン系樹脂繊維で構成される不織布をエレクトレット加工してなる、結晶核剤を含有するポリオレフィン系樹脂組成物からなるポリオレフィン系樹脂繊維で構成されるエレクトレット繊維シートであって、前記ポリオレフィン系樹脂組成物における結晶核剤の質量割合が、ポリオレフィン系樹脂組成物の合計質量に対し、0.005質量%以上5質量%以下であり、サイクルDSCにおける降温結晶化温度が110℃以上130℃以下であり、2nd昇温時の融解熱量ΔHmが110J/g以上130J/g以下であるエレクトレット繊維シートの製造方法であって、前記ポリオレフィン系樹脂組成物中に低結晶性ポリオレフィン樹脂を含ませ、前記低結晶性ポリオレフィン樹脂の質量割合が、前記ポリオレフィン系樹脂組成物の合計質量に対し、0.1質量%以上3質量%以下である、エレクトレット繊維シートの製造方法。
- 前記ポリオレフィン系樹脂繊維の平均単繊維径が0.1μm以上5.0μm以下である、請求項6に記載のエレクトレット繊維シートの製造方法。
- 前記結晶核剤がトリアミノベンゼン誘導体からなる、請求項6に記載のエレクトレット繊維シートの製造方法。
- 前記エレクトレット加工における帯電方法がハイドロチャージ法である、請求項6に記載のエレクトレット繊維シートの製造方法。
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