JPH01287914A - エレクトレット材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、耐熱安定性があり、かつ高いトラップ電荷量
を有し得て、長時間にわたり安定であるエレクトレット
材料に関するものである。

［従来技術１ 従来、高分子重合体のエレクトレット化する方法として
は、静電気ハンドブック（オーム社、昭和５６年５月３
０日発行）の第１５５ページ、特開昭６１−２８９１７
７号公報などに各種の方法が述べられているが、いずれ
の方法も結果的には、シート構成物内に電子の注入、イ
オンの移動、双極子の配向などを生ぜしめることで分極
し、シートに電荷を付与するというものである。

また、高いエレクトレット化効果を得るためのエレクト
レット化技術の一つとして、高分子重合体に配合物を添
加してエレクトレット化効果をもたせエレクトレット材
料とすることが提案され、例えば、特開昭６０−１９６
９２２号公報に記載された方法等がある。

しかしながら、ポリプロピレンに脂肪酸金属塩を配合し
コロナ処理を行うという上記特開昭６０−１９６９２２
号公報に記載された方法では、トラップ電荷量がある程
度増し、エレクトレット化の効果は認められるものの、
それだけでは十分なエレクトレット材料として使用でき
るレベルでなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、かかる従来品の有する欠点を解消した
、エレクトレット材料を提供することにあり、特に、高
いトラップ電荷量を高温サイドに有することで、長時間
にわたり電荷を安定に保つことのできる、エレクトレッ
ト材料を提供せんとするものである。

［！！題を解決するための手段］ 本発明は、分子量分布においてＭｕ／Ｍｎ（Ｍν：重量
平均分子量、Ｍｎ：数平均分子ｊ！１）比が５゜５以下
のポリプロピレン１００重量部に対し、ヒンダードアミ
ン系、含窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダー
ドフェノール系、フェノール系、硫黄系、燐系安定剤の
うち少なくとも１種の安定剤を０．０１重量部以上２重
量部以下配合してなるエレクトレット材料である。

［作用］ 以下に本発明について詳細に説明する。

本発明者らは、高いトラップ電荷量を高温サイドに有す
ることで、長時間にわたり電荷を安定に保つことができ
るエレクトレット材料を得るため鋭意研究を続けるうち
に、特に、分子量分布においてＭｖ／Ｍｎ（Ｍｕ：重量
平均分子量、Ｍｎ：数平均分子ｆＩＫ）比が５．５以下
のポリプロピレン１００重量部に対し、ヒンダードアミ
ン系、含窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダー
ドフェノール系、フェノール系、硫黄系、燐系安定剤の
うち少なくとも１種の安定剤を０．０１重量部以上２重
量部以下配合してなる材料を、成形した後に、該成形体
にエレクトレット処理を行うことで、高レベルのエレク
トレット材料が得られることを見出した。

材料の構成物の一部であるポリプロピレンを従来通常の
方法で重合した場合、通常、分子量分布においてＭｗ／
Ｍｎ比は６〜８程度となるが、本発明者らは、ポリプロ
ピレンの分子量分布がシャープ（Ｍｗ／Ｍｎ比が小さい
）であることがエレクトレット化に好ましいという知見
を得たものであり、該Ｍｗ／Ｍｎ比が５．５以下である
ものを用いることが重要であり、更に望ましくは４以下
のものを用いることである。

このように分子量分布をシャープにする方法としては、
ポリプロピレンに（１）ラジカル発生剤を混合して減成
する方法、（２）熱減成する方法、（３）混練して減成
する方法、（４）放射線を照射して減成する方法などが
あり、いずれの方法でもよいが、最も効果的な方法は、
本発明者らの知見によれば、ポリプロピレンパウダーに
ラジカル発生剤、熱安定剤などを混合して押出し機中で
減成する方法であるが、特にこの方法に限定されるもの
ではない。

なお、上記方法の場合、ラジカル発生剤としては、各種
の過酸化物、ジアゾ化合物などを用いることができ、混
合割合、種類、減成温度、減成時間、他に混合される配
合剤などに応じて混合量は適宜変わるべきでものである
が、−船釣にはポリプロピレン１００重量部に対し０．
０００５重量部から０．５重量部とするのがよいもので
ある。

材料の構成物の一部である安定剤は、ヒンダードアミン
系、含窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダード
フェノール系、フェノール系、硫黄系、燐系なと種々あ
る。

たとえば、これらの−例として、ヒンダードアミンの場
合、ポリ［（（６−（１，１，３，３゜−テトラメチル
ブチル）イミノ−１，３，５−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）へキサメチレン（（２，２，６，
６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）］、］コ
ハク酸ジメチルー１−２−ヒドロキシエチル）−４−ヒ
ドロキシ−２，２，６，６−チトラメチルピペリジン重
縮合物、２−　（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロ
キシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２
，２，６，６−ベンタメチルー４−ピペリジル）などが
ある。

含窒素ヒンダードフェノールでは、１，３．５−トリス
（４−ｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２゜６−シメチル
ベンジル）イソシアヌル酸、あるいは、１，３．５−）
リス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジ
ル）イソシアヌル酸などがある。

金属塩ヒンダードフェノールでは、３，５−ジー上ブチ
ル−４−ヒドロシキーペンジルーモノーエチルーホスホ
ネートのカルシウム塩、３，５−ジー上ブチル−４−ヒ
ドロシキーペンジルーモノーエチルーホスホネートのニ
ッケル塩、あるいは同上化合物のマグネシウム塩などが
ある。

フェノール系では、１．３．５−）リスチル−２，４，
６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ
ベンジル）ベンゼン、ペンタエリスリチル−テトラキス
［３−（３，５−ジーを一ブチルー４−ヒドロキシフェ
ニル）プロピオネ−トコ、オクタデシル−３−（３，５
−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオ
ネートなどがある。

硫黄系としては、ジステアリルチオジプロピオネート、
ジラウリルチオジプロピオネートなどがある。

燐系としては、ジステアリルペンタエリスリトールジホ
スファイトなどがある。

上記したもののうち、いずれも分子量分布をシャープに
し、Ｍｕ／Ｍｎ比を小さくしたポリプロピレン中に配合
されていることで効果があるが、最もニレツクトレッド
化に効果的な安定剤は、本発明者らの知見によればヒン
ダードアミン系の安定剤である。また、さらに詳細な検
討の結果、特にヒンダードアミン系の安定剤のうちでも
、ポリ［（（６−（１，１，３，３，−テトラメチルブ
チル）イミノ−１，３，５−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）へキサメチレン（（２，２，６，６
−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）］である場
合、最も効果的であるようである。

本発明において、上記安定剤に加えて紫外線吸収剤（た
とえば、ベンゾトリアゾール系）などを併用し配合して
もよい。

安定剤の配合量が０．０１１重部未満であると使用中に
一部消費されエレクトレット化効果の低下、材料自体の
耐熱安定性が不足すること、また２重量部よりも多く配
合した場合、エレクトレット化については問題ないが、
材料としての均一性に欠けること、および変色現象が発
生することなど副次的な現象が発生することがあり好ま
しくない。このような点を考慮した配合量として好まし
くは、０．０２重量部〜０．７重量部、さらに好ましく
は０．０５重量部〜０．５重量部の範囲である。

上述した通りの知見から、本発明に用いられる安定剤は
、比較的分子量が大きく、加工時の熱（２００〜４００
１Ｃ程度）に対してもほとんど揮発したり、分解しない
安定な安定剤であることが重要であるように思われる。

さらにポリプロピレンと安定剤は、相溶性があることも
長期間の安定性の面から重要である。

材料として提供する形態として、シート状物、フィルム
状物、繊維状物、パイプ状物などがある。

本発明においてはいずれの形態でもエレクトレットの効
果を示すが、繊維シート、とくに極＊ｍ維シート（例え
ば、平均繊度０．１デニール以下のメルトブロー不織布
など）は好ましいものである。

上述安定剤が配合されたポリプロピレンのエレクトレッ
ト性については熱安定性が高く、過酷な条件で使用され
てもトラップ電荷量の低下は匝かである。

例えば、エレクトレット材料をろ過材として使用する場
合、熱刺激脱分極電流からのトラップ電荷量が２．０Ｘ
１０”０ク一ロン／ｃｍ２以上であるエレクトレット材
料が望ましく、特に鼠ましくは５．０Ｘ１０”’クーロ
ン／　ｃｙｎ　２以上のエレクトレット材料が好ましい
といわれているが、この点から考えると本発明にかかる
エレクトレット材料はさらに高いレベルであり、高性能
化が図れる材料の提供が可能である。

［実施例］ 以下に実施例に従い本発明を説明する。

なお、下記実施例において、熱刺激脱分極電流からのト
ラップ電荷量の測定は次の通りである。

すなわち、熱刺激脱分極電流からのトラップ電荷量の測
定方法は、第２図の模式図で示すように温度コントロー
ル装置５を有する加熱槽６の中に設置したエレクトレッ
ト材料４０両面を電極７．８で強くはさんで、この電極
と高感度電流計９を接続して測定する。

すなわち、加熱槽を一定昇温速度、例えば、室温から融
点付近まで５°Ｃ／ｍｉｎで昇温すると、トラップされ
た電荷が脱分極して電流が流れる。

この電流をデーター処理装置１０を経てレコーダー１１
に記録すると種々の温度領域における脱分極電流曲線が
得られる。

トラップ電荷量は、この脱分極によって移動した電荷量
を測定試料の面積で割った商（単位：クーロン／ｃｍ２
）である。

熱刺激脱分極電流からのトラップ電荷量の測定でトラッ
プ電荷が高温に位置すると、エレクトレットは安定で、
トラップ電荷量が多いと効果が高いものである。

［実施例］ 実施例及び比較例 ポリプロピレン１００重量部に対し、ベース安定剤とし
て、２，６−シーｔブチル−ｐ−クレゾール０．０３重
量部、ハロゲン捕捉剤として、ステアリン酸カルシウム
０．１重量部配合する。

これとポリ［（（６−（１，１，３，３，−テトラメチ
ルブチル）イミノ−１，３，５−）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）へキサメチレン（（２，２，６
，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）］（以
後、安定剤Ａと略称）、ペンタエリスリチル−テトラキ
ス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフ
ェニル）プロピオネート］（以後、安定剤Ｂと略称）、
１，３．５−）リス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒ
ドロキシベンジル）イソシアヌル酸く以後、安定剤Ｃと
略称）、３．５−ジー上ブチル−４−ヒドロシキーペン
ジルーモノーエチルーホスホネートのカルシウム塩（以
後、安定剤りと略称）、ＤＳＴＤＰ　（以後、安定剤Ｅ
と略称）、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾ
フェノン（以後、安定剤Ｆと略称）を適宜配合し、ラジ
カル発生剤を混合して減成する方法でＭＩが４５前後と
２９５で、Ｍｕ／Ｍｎが４．５〜５．２と２゜８および
減成しないでＭＩが４５前後でＭν／Ｍｎが６．６のチ
ップを１３種類作成した。

上記チップをメルトブロ一方法により目付３０ｇ／ｌＴ
１′、平均繊維径がほぼ０．０３デニールになるように
メルトブロー紡糸し、不織布シートを得た。

得られたシート中の安定剤の配合量は、第１表、第２表
のごとくであった。

このシートに第１図の装置によりエレクトレット加工を
施した。

条件は、印加電極として体積抵抗率１０−６Ω・印の鉄
材の針状電極１を１本使用し、１辺が２０口の正方形の
鉄板をアース電極２とし、アース電極２上にはカーボン
粒子を配合したポリ塩化ビニルからなる厚さが０．５ｍ
ｍ、１辺が２０ｃｍの正方形の体積抵抗率１０４Ω・ｃ
ｍの半導性を有するシート３を設置し、２５°Ｃで湿度
が６５％雰囲気で、針状電極１と不織布シート４との距
離を５ｃｍとし、印加電圧を一３０Ｋｖ、印加時間１０
ＳｅＣてエレクトレット加工を施した。

エレクトレット加工された不織布シート４のエレクトレ
ットレベルを、熱刺激脱分極電流からのトラップ電荷量
で求めた結果は、第１表、第２表の通りである。

実施例１〜５の場合と、比較例１〜５において、それぞ
れ安定剤により差はあるが、分子量分布においてＭｗ／
Ｍｎ比を小さくした効果は著しいことがわかる。

ヒンダードアミンである安定剤Ａを使ったものは、特に
エレクトレット化が効果的であり高レベルで望ましい。

一方、安定剤のほとんど入っていない比較例６．７．８
の場合、トラップ電荷量は少なく、レベルが低い。これ
らのことは、安定剤と、分子量分布においてＭｗ／Ｍｎ
比を小さくした二つの要因の複合の効果と考えられる。

［発明の効果コ 本発明のエレクトレット材料は上述のごとく、高いトラ
ップ電荷量を有し得るものであり、長時間にわたり安定
であるエレクトレット材料を提供することができる。

従って、各種フィルター材料だけでなく、一般フイルタ
ー、ワイパー材料、吸着材料、マスク部材、防塵衣部材
などにも最適であり、広汎な用途に用いることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はエレクトレット加工の１例法を示す概略図であ
る。 第２図は熱刺激脱分極電流からのトラップ電荷量の測定
方法を示す概略図である。 １：針状電極 ２：アース電極 ３：半導性を有するシート ４：不織布シート ４ａ：エレクトレット材料 ６：温度コントロール装置 ６：加熱槽 ７：電極 ８：電極 ９：高感度電流計 ｌＯ：データー処理装置 １１ニレコーダー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）分子量分布においてＭｗ／Ｍｎ（Ｍｗ：重量平均
   分子量、Ｍｎ：数平均分子量）比が５．５以下のポリプ
   ロピレン１００重量部に対し、ヒンダードアミン系、含
   窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダードフェノ
   ール系、フェノール系、硫黄系，燐系安定剤のうち少な
   くとも１種の安定剤を０．０１重量部以上２重量部以下
   配合してなるエレクトレット材料。
2. （２）メルトブロー不織布よりなるものであることを特
   徴とする特許請求の範囲（１）項記載のエレクトレット
   材料。