JPH0354620B2 - - Google Patents

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JPH0354620B2
JPH0354620B2 JP60050262A JP5026285A JPH0354620B2 JP H0354620 B2 JPH0354620 B2 JP H0354620B2 JP 60050262 A JP60050262 A JP 60050262A JP 5026285 A JP5026285 A JP 5026285A JP H0354620 B2 JPH0354620 B2 JP H0354620B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面に荷電した電荷が、高温に分極
して、かつ規則的に荷電した電荷構成を有するエ
レクトレツトメルト不織布からなる積層不織布に
関する。
〔従来の技術〕
従来、エレクトレツト化した繊維からなる不織
布は公知であり(特公昭59−124号公報)、それに
よるとメルトブローによつて紡出された繊維糸条
に高圧印加し、繊維糸条に電荷粒子を衝突せしめ
て繊維表面を荷電し、この繊維糸条をコンベア上
に補集してエレクトレツト化した不織布を得る方
法が提案されている。しかしながら、かかる方法
によつて得られるエレクトレツト化不織布は、不
織布内の分極電荷の配向がランダム(不規則)に
なるから、相互に電荷が弱め合い、電界強度が経
時的に低下する欠点があり、製品としてもエレク
トレツト化によるメリツトが必ずしも十分に発揮
されないという問題があつた。
特に、該メルトブロー不織布は、シートムラを
発生し易く、均一性に欠け、このシートムラは広
幅の不織布を製造する際に著しくなるといわれて
いる。このシートムラを解消する手段の一つとし
て、該メルトブロー不織布を複数枚積層する手段
があるが、上記従来のエレクトレツト不織布は、
不織布に荷電した電荷の分極方向がランダムであ
つて、積層によつてエレクトレツト化の効果が失
われる傾向がある。
すなわち、第3図および第4図は、それぞれこ
れら公知のエレクトレツト化された繊維から得ら
れるメルトブロー不織布の分極電荷状態を示す断
面図および不織布を荷電した分極電荷の電力方向
をベクトル線(矢印)で示した模式図である。こ
れらの図に示すように、該不織布1を構成する繊
維2に荷電した電荷は、その電力方向がランダム
であり、第4図から明らかなようにそのベクトル
量は相互に相殺される。したがつて、電力方向が
ランダムな電界構造を有するこれらの不織布を積
層しても、電気的力は相互に打消されるから、エ
レクトレツト化の効果は助長されることはないと
いえる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、上記公知のエレクトレツト化
繊維からなるメルトブロー不織布とは、そのエレ
クトレツト化の電界構造を全く異にする構造を有
し、経時的にその高度の電荷が失われることのな
い、安定したエレクトレツト性能を発揮する積層
された不織布を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
このような本発明の目的は、表面に電荷を有
し、該電荷を構成する分極電荷の活性化エネルギ
ーが少なくとも0.2eVであるエレクトレツト不織
布を少なくとも2層に積層してなるエレクトレツ
ト不織布、好ましくは、目付が80g/m2以下、見
掛け密度が0.05g/cm3以上および繊維直径が20ミ
クロン以下であるエレクトレツト不織布によつて
達成することができる。
本発明の不織布はエレクトレツト化、すなわ
ち、その表面に正電荷または負電荷を有するが、
該電荷は分極しており、しかもこの分極電荷は
0.2eV以上の活性化エネルギーを有することに一
つの特徴がある。
すなわち、この活性化エネルギーは、第5図に
示すように、温度を上げていつたときに、分極電
荷が脱分極されたときに発生する電気量によつて
表わされる値であり、この活性化エネルギーは、
第6図に示す測定方法によつて測定される。すな
わち、第6図は、該活性化エネルギーを測定する
ための測定法のフローチヤート図であり、図にお
いて、1′はエレクトレツト化された不織布試料、
3および4は電極、5は温度コントロール装置、
6は加熱槽、7は高感度温度計、8はデータ処理
装置、9はレコーダーを示し、電荷3および4に
よつて両面を強く挾持されたエレクトレツト化さ
れた不織布試料2は、加熱槽6中に配置され、電
荷3,4を介して高感度温度計に接続されてい
る。加熱槽6を一定昇温速度、たとえば室温から
繊維の融点付近まで5℃/分で昇温すると、トラ
ツプされた電荷が脱分極し、電流が流れる。その
電流をデータ処理装置8を経由してレコーダー9
で記録すると、第6図に示すような昇温温度に対
する電流曲線が得られるが、この電流曲線の面積
を測定面積で割つた値が分極電荷量である。
このチヤートの、それぞれのピークの立ち上り
部分についてInJ対1/Tのプロツトを採り、得
られた直線の勾配から、次式により分極電荷の活
性化エネルギー(△E)を算出する。
InJ=C−△E/kT 上式において、Jは脱分極電流(A)、Cは定数、
△Eは活性化エネルギー(eV)、kはボルツマン
定数、Tは温度(〓)を示す。
この活性化エネルギーはエレクトレツトの寿
命、耐久性と密接な関係を有するが、本発明の積
層不織布の活性化エネルギーの値が、少なくとも
0.2eVであることは、従来のエレクトレツト化メ
ルトブロー不織布を積層した場合には得られない
高度の値であり、このことは本発明の積層不織布
が、その寿命、耐久性に優れたエレクトレツト不
織布であることを意味する。
しかしながら、本発明において、該不織布はそ
の目付が80g/m2以下、見掛け密度が0.05g/cm3
以上であり、不織布を構成する繊維直径が20ミク
ロン以下であることが望ましく、このような目
付、見掛け密度および繊維直径を満足するとき
は、不織布本来の布帛性能、機能を満足し、多く
の用途に使用、展開することができるのである。
そして、上記のチヤートにおいて、ピークの出
る温度領域が高いほど、そのエレクトレツトの耐
久性および安定性が大きいが、本発明の該ピーク
は少なくとも40℃、好ましくは80℃以上、さらに
好ましくは130℃以上の高温領域であり、寿命の
みならず耐久性ならびに安定性においても極めて
優れている。
さらに該不織布の分極電荷量は、該エレクトレ
ツト不織布の電気的性能と直接関係するが、本発
明の不織布は、該分極電荷量が少なくとも7×
10-11c/cm2、好ましくは2×10-10c/cm2以上、さ
らに好ましくは5×10-10c/cm2以上の電荷量を有
する。
さらに、本発明の不織布の電界構造は、その分
極した電荷が一方向に配向した構造を有している
から、前記公知のエレクトレツト化不織布のよう
に、分極電荷がランダム方向に分布した電界構造
を有するものに比較して、電界構造が極めて安定
しており、かつこのことは本発明の不織布が積層
不織布であるにもかかわらず、少なくとも
0.2eV、好ましくは0.5eV以上、さらに好ましく
は0.7eV以上という高度の分極電荷の活性化エネ
ルギーを具備する一つの大きな要因となつている
のである。
第1図は、本発明になるエレクトレツトメルト
ブロー不織布を構成する繊維の電荷状態の一様態
を示す断面図であり、図において、1は不織布、
2は該不織布を構成する繊維を示す。図に示すよ
うに、本発明にはる不織布に荷電した電荷は一方
の面は正電荷、他方の面には負電荷が荷電し、電
荷が分極している。
このような分極電荷によつて発生する電力の方
向をベクトル線(矢印)によつて模式的に示す
と、第2図に示す通りであり、本発明の不織布
は、不織布内の分極電荷が一方向に配向した構造
を有しており、前記第3図の分極電荷の方向がラ
ンダムな電界構造を有する従来のエレクトレツト
化不織布とは明白に相違している。すなわち、こ
の分極の方向がランダムな不織布のように、不織
布に荷電された電荷が相殺されることがないか
ら、積層不織布として長期間に亙つて安定したエ
レクトレツト機能を発揮する。
このような本発明になるエレクトレツト積層不
織布の製造法としては、公知のエレクトレツト化
可能な各種ポリマ、好ましくは電気比抵抗が
10-13Ωcm以上のポリマまたはガラス、その他の
無機化合物、具体的には、ポリオレフイン、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリ弗化系樹脂、
塩化ビニル系樹脂などを使用し、メルトブロー、
即ち、前記繊維形成性素材を紡糸口金から吐出す
ると共に、紡出された吐出繊維糸条を高速気流に
随伴させて一挙に繊維化し、繊維化された極細繊
維糸条を補集して不織布とする方法によつて不織
布を作成し、次いで得られた不織布をエレクトレ
ツト化する、好ましくは次の方法によつてエレク
トレツト化するのがよい。
すなわち、第7図は本発明のエレクトレツトメ
ルトブロー不織布の製造に使用される装置の一様
態を示す概略図であり、図において、10は不織
布、11は水電極、12は針状電極を示し、メル
トブロー法によつて作成された本発明に規定する
目付、見掛け密度および繊維直径を満足する不織
布10は、適切な温度に保たれた水電極11上に
載置され、該水電極11の反対側の不織布面に針
状電極12を繋いで直流電流を高圧印加し、該不
織布をエレクトレツト化するのである。
この場合に、該不織布10と該水電極11との
接触面積を大きくすることによつて、より有効に
該不織布をエレクトレツト化することができる。
また、印加電圧は、不織布を構成する繊維素材
や電極間の距離などによつて相違するが、たとえ
ば電極間距離を3cmとした場合は、少なくとも
10KV、好ましくは15〜50KV、さらに好ましく
は25〜40KVの印加電圧を瞬間的もしくは約0.1秒
以上、好ましくは1〜120秒の時間印加するのが
よい。
高圧印加手段として、不織布の片面を正に高圧
印加し、反対面を負に高圧印加する両面処理によ
つて、さらに電荷の分極を大きくし、容易に本発
明に規定する高度の活性化エネルギーを不織布に
付与することができる。
かくして得られたエレクトレツトメルトブロー
不織布は、少なくとも2層に積層される。この場
合に、一方の不織布の負荷電面に他方の不織布の
正荷電面を対応させて積層することにより、層間
剥離を生ずることのない一体性に優れた均一な積
層不織布とすることができる。
ここで、上記方法によつてエレクトレツト化さ
れる不織布としては、繊維直径が20ミクロン以
下、好ましくは10ミクロン以下の極細繊維糸条か
らなり、シートムラ変動率が10%以下、好ましく
は6%以下である均一な不織布を形成するメルト
ブロー不織布を用いることが望ましい。しかしな
がら、該不織布の目付は80g/m2以下、好ましく
は50g/m2以下の薄さを有し、見掛密度は0.05
g/m3以上、好ましくは0.1g/cm3以上であるこ
とが必要であり、このような目付および見掛密度
を満足することによつて、分極電荷量を大きく
し、高印加効率で電荷安定性の良好なエレクトレ
ツト不織布にすることができるのである。
〔発明の効果〕
本発明になるエレクトレツト不織布は、不織布
に荷電された電荷が長期間に亙つて安定してお
り、しかも活性化エネルギーが大きいために薬
品、熱によつてもその電荷が失われることが少な
く、優れた耐久性を示す。
そして、該不織布は、通常の不織布と同等以上
の均一性、機械的・物理的物性を有し、しかも極
細繊維であるために柔軟性、ドレープ性質などに
優れた不織布であるから、多くの各種用途に使用
することが可能である。
以下、実施例、比較例により、本発明の効果を
具体的に説明する。
実施例 1 ポリプロピレンをメルトブロー紡糸法によつて
紡糸し、平均直径3.5μmの繊維からなる目付が18
g/m2、見掛け密度が0.31およびシートムラ変動
率が4.4%の不織布を作成し、第7図に示す装置
を用いてエレクトレツト化した。
エレクトレツト化の条件としては、水電極の温
度を50℃、針電極の電極間距離を3cm、印加電圧
を−30KV、処理時間を30秒とした。このエレク
トレツト化処理後、不織布を乾燥し、該不織布を
裏返して水電極上に載置し、+20KVで30秒間再
度エレクトレツト化した。かくして得られたエレ
クトレツト不織布の電流ピークは、92℃と153℃
であり、それぞれピークにおける活性化エネルギ
ーは0.54eVおよび0.86eVであり、分極電荷量は
8.5×10-10c/cm2であつた。
この不織布3枚を積層することによつて得られ
た積層不織布を20℃、65%RHの雰囲気中に1カ
月間放置し、エレクトレツト化の耐久性を調べた
結果、実質的に分極電荷量の低下は認められなか
つた。
比較例 1 実施例1において、メルトブロー法によつて紡
出された繊維糸条に−40KVの直流高圧を印加し
(電極間隙は4cmとした)、荷電粒子を繊維糸条に
衝突せしめ繊維糸条をエレクトレツト化し、この
エレクトレツト化された繊維糸条を補集して不織
布を作成した。
得られたエレクトレツト不織布の電流ピーク
は、認められなかつた。すなわち、前記活性化エ
ネルギーを測定する装置としては、熱刺激電流測
定装置を使用し、第5図に示す温度−脱分極電流
曲線を求め、この図から活性化エネルギー、分極
電荷量が求められるが、このエレクトレツト不織
布の場合には、電流のピークおよび分極電荷量を
求めうる曲線が得られなかつた。すなわち、この
ことは、分極電荷の分布がランダムな電界構造を
有することを示すものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるエレクトレツト不織布を
構成する繊維の荷電状態の一態様を示す断面図、
第2図は不織布に分極電荷によつて発生する電力
の方向をベクトル線によつて示す模式図、第3図
は従来のエレクトレツト化不織布の荷電状態を示
す断面図、第4図は同不織布の分極電荷の方向を
ベクトル線によつて示す模式図、第5図は脱分極
電流と温度との関係図、第6図は活性荷電エネル
ギー測定する方法のフローチヤート図、第7図は
本発明のエレクトレツト不織布の製造装置を示す
概略図である。 1……不織布、2……繊維。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 表面に電荷を有し、該電荷を構成する分極電
    荷の活性化エネルギーが少なくとも0.2eVである
    エレクトレツト不織布を少なくとも2層に積層し
    てなるエレクトレツト不織布。 2 特許請求の範囲第1項において、積層不織布
    の目付が80g/m2以下、見掛け密度が0.05g/cm3
    以上および繊維直径が20ミクロン以下であるエレ
    クトレツト不織布。 3 特許請求の範囲第1項において、積層される
    エレクトレツトメルト不織布の分極電荷の電荷量
    が、室温以上の温度において少なくとも7×
    10-11クーロン/cm2以上であるエレクトレツト不
    織布。 4 特許請求の範囲第1項において、積層される
    エレクトレツトメルト不織布の分極電荷の脱分極
    温度が、少なくとも40℃であるエレクトレツト不
    織布。 5 特許請求の範囲第1〜4項のいずれかにおい
    て、不織布を構成する繊維の平均径が10ミクロン
    以下であるエレクトレツト不織布。 6 特許請求の範囲第1〜5項のいずれかにおい
    て、不織布のシートムラ変動率が10%以下である
    エレクトレツト不織布。 7 特許請求の範囲第1〜6項のいずれかにおい
    て、不織布構成繊維がポリプロピレン系重合体か
    らなる繊維であるエレクトレツト不織布。
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