JPH0438130B2 - - Google Patents
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- JPH0438130B2 JPH0438130B2 JP59053270A JP5327084A JPH0438130B2 JP H0438130 B2 JPH0438130 B2 JP H0438130B2 JP 59053270 A JP59053270 A JP 59053270A JP 5327084 A JP5327084 A JP 5327084A JP H0438130 B2 JPH0438130 B2 JP H0438130B2
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- H—ELECTRICITY
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Description
本発明は、特定物質を配合した絶縁性高分子物
質に延伸および摩擦処理を施すことにより、優れ
たエレクトレツト化材料を得る製造方法に関する
ものである。 エレクトレツト化された高分子物質は、フイル
ム状の材料ではマイクロフオン、ヘツドフオン、
スピーカー等の各種の静電型音響変換器の素子に
利用されている。また、エレクトレツト化された
高分子物質の、マツト状、トウ状、スプリツト状
などの繊維材料は、その静電気力を気体中に浮遊
する塵埃の除去に利用する除塵フイルターとして
用いられる。 除塵フイルターはエレクトロニクス産業、医療
分野などでの空気中の塵埃濃度を極めて低く保つ
クリーンルームを実現するための空調システムに
広く用いられている。このシステムでは、手に高
分子材料からなる、粒子径の大きい塵埃を対象と
する通気抵抗の低いプレフイルターとサブミクロ
ン以下の塵埃を対象とするガラス繊維主体の
HEPAフイルターが用いられる。プレフイルタ
ーの除塵性能の向上は、システム全体の性能向上
に非常に有効であり、繊維を帯電させて高い除塵
性能を持たせたフイルターは、高清浄度志向の空
調システムのプレフイルターに適した材料として
適用できる。マツト状、トウ状、スプリツト状な
どのエレクトレツト化繊維材料からなる除塵フイ
ルターは、低圧損でサブミクロン粒子に対して高
い除塵性能を示すことから、たばこ煙の除去を目
的とする機器、たとえば、室内空気清浄機の主フ
イルターに適用できる。また、ヒユーム、ダスト
ミストを発生する産業での作業用防塵マスク用材
料、花粉アレルギー防止用マスク用材料として利
用できる。 繊維材料を用いてなる除塵フイルターにおいて
フイルターを構成する繊維自身を帯電させること
で、除塵性能の高いフイルターを得る方法は既に
知られたところである。特公昭56−47299号公報
に示された方法は、無極性高分子物質を一旦フイ
ルムとして成形し、これを延伸してコロナ要素を
用いて荷電し、次に、その帯電フイルムを針付き
ロールを用いて解繊糸となし、その後にフイルタ
ーに成形するものであるが、この方法に於てはフ
ルイムを荷電するのにコロナ要素を用いなくては
ならず、そのために、高電圧を扱う不便さがあ
り、更にフルイム延伸速度にも限界ができ、フイ
ルターを作る上では迅速性に欠け、高コストにな
る欠点がある。また、特開昭54−133680号公報に
示された方法は、ポリプロピレン繊維とレーヨン
繊維からなる不織布を樹脂加工した後に機械的に
折曲げや剪断力をかける、いわゆるなめし加工を
施して、繊維の表層に帯電させるものであるが、
この方法では、一旦フルイム化する工程はないも
のの、樹脂加工、即ち、樹脂の不織布への含浸、
その後の乾燥工程、なめし加工工程などの後加工
工程が煩雑であり、エネルギー消費から見てもコ
スト高となる欠点がある。 本発明の日的は、高度に帯電することで、低圧
損で高い除塵性能を持ち、かつその帯電が長期に
亘つて保存されることで安定した除塵性能を維持
するフイルター素材に適したエレクトレツト化材
料の製造法を提供することにある。 本発明者等は、帯電持続性の高い材料およびそ
の帯電化技術について詳細に研究した結果、絶縁
性高分子に脂肪酸金属塩を配合した未延伸材料を
延伸および摩擦処理を施すことによつて、高い除
塵性能を持つ除塵フイルターに適したエレクトレ
ツト化材料を得ることができることを見い出し、
本発明に到達した。 即ち、本発明は、脂肪酸金属塩を配合した絶縁
性高分子物質に延伸および摩擦処理を施すことを
要旨とするエレクトレツト化材料の製造法であ
る。 まず本発明において使用する絶縁性高分子材料
とは、体積抵抗値の大きい、好ましくは1015Ω・
cm以上の任意の可紡性のあるもので、例えばポリ
プロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ
アミド、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレ
ート等が挙げられる。またこれに配合する脂肪酸
金属塩としては、飽和脂肪酸(CH3(CH2)o
COOHでnが4以上のものが好ましい)または
不飽和脂肪酸の金属塩、例えばラウリン酸、パル
ミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等のアルミ
ニウム、マグネシウム、悪鉛等の塩が挙げられ
る。本発明ではかかる脂肪酸金属塩の配合割合は
金属基準で100ppm以上、好ましくは300ppm以上
2000ppm以下の範囲である。 本発明に係るエレクトレツト化材料は例えば次
の様にして作製できるものである。即ち、絶縁性
高分子材料に上記脂肪酸金属塩を配合して溶融紡
糸し、得られた未延伸糸を熱板上で摺動延伸して
摩擦帯電延伸糸となし、これをエアジエツトを用
いてスパンボンド様のシートとするかあるいは糸
状のまま巻き上げ繊維材料とするものである。さ
らに別法として上述の脂肪酸金属塩配合絶縁性高
分子材料を溶融製膜し、得られた未延伸フルイム
状物を熱板上で摺動延伸して一軸延伸摩擦帯電延
伸フルイムとなし、これをスプリツトフアイバー
化して繊維材料とするものである。 延伸は、通常熱板との接触を伴う場合と非接触
の雰囲気加熱の場合があり、フイルム状物では特
に後者が多く採られるが、本発明においては、延
伸は熱板との摺動摩擦と同時に行なわれることが
望ましい。しかし一旦延伸されたものを、摩擦処
理することも可能であるが、この場合は、材料内
部に応力が発生した状態に保つことが必要であ
る。即ち、2段延伸の系を採用した場合、1段目
は任意の手段で延伸を行ない2段目で摩擦板上を
摺動させて摩擦処理を行なうことができるが、こ
の場合エレクトレツト化すべき材料には一定の張
力が与えられなくてはならない。 上述の摩擦帯電延伸糸は第1図、第2図の延伸
装置を用いて製造できる。即ち、第1図では脂肪
酸金属塩を、その金属が高分子材料に対して重量
基準で100ppm以上配合し溶融紡糸して得られた
未延伸糸1は、ガイド2を経てフイードローラ3
により一定速度で繰り出される。フイードローラ
3から出た糸は熱板4上を摺動しドローローラ5
によりフイードローラ3より速い速度で引延ばさ
れる。 また、第2図では、フイードローラ3とドロー
ローラ5の間で、任意の方法で延伸がなされた
後、ドローローラ5から出た糸は、摩擦板8上を
摺動しドローローラ7により一定の張力を保ちな
がら繰り出される。この時に保つべき張力は(ド
ローローラ7の周速)/(ドローローラー5の周
速)比が0.9以上、好ましくは0.95以上に設定さ
れた時に得ることができる。この様に、未延伸糸
は延伸と同時あるいは逐次的に摩擦帯電をうけて
高度に帯電したエレクトレツト化材料となる。な
お、第1図、第2図では未延伸糸1はチーズ状に
巻き上げられているものであるが、チーズ状に巻
き上げることなく、溶融紡糸工程から直接この延
伸装置に導入することも可能であり、また、第2
図ではドローローラ5へチーズ状に巻き上げられ
た任意の方法で延伸された延伸糸を導入すること
も可能である。 絶縁性の高い高分子物質繊維を摩擦すると、よ
く帯電することは、周知であるが、その摩擦帯電
だけでは除塵フイルターに利用するには充分でな
い。しかるに本発明の脂肪酸金属塩を配合した絶
縁性高分子繊維を摩擦延伸帯電して得られた繊維
材料を用いた除塵フイルターは、脂肪酸金属塩を
配合しないで、他は全く同一条件で作られた絶縁
性高分子繊維材料からなる除塵フイルターに比し
て、はるかに高い除塵効率を示す。この事実は、
脂肪酸金属塩を配合した高分子物質の摩擦延伸荷
電繊維が、その帯電電荷を、除塵フイルターに加
工した後も、高いレベルで保持し、この電荷によ
つて作られるフイルター内部での電界によつて、
高い除塵性能が得られていることから裏づけられ
る。即ち、脂肪酸金属塩を配合した高分子物質を
本発明の方法によつて摩擦帯電させた繊維は、い
わゆるメカノ・エレクトレツトの範疇に入れら
れ、その電流は極めて長期に亘つて保存されるも
のである。 本発明によるエレクトレツト化材料の製造方法
によれば、高圧電源、あるいは電極などのいわゆ
る荷電設備を用いることなく容易に迅速に、高い
除塵性能を示すフイルター用材料に適したエレク
トレツト化材料を得ることができる。 次に、本発明の実施例について説明するが、本
発明は、かかる実施例によつて何等限定をうける
ものではない。 実施例 1 絶縁性高分子として、ポリプロピレンを用い、
配合する脂肪酸金属塩としてステアリン酸マグネ
シウム(C17H35COO)2Mgを、マグネシウムが材
料に対し500ppm配合し溶融紡糸して得られた未
延伸糸について、延伸速度46m/min、延伸倍率
2.7倍で、延伸摩擦を施した場合と、延伸するこ
となく、金属板上を46m/minで摩擦のみした場
合と、金属板での摩擦を行なわない場合について
単繊維繊度7デニール、200g/m2目付のマツト
状にして除塵フイルターを形成し、除塵効率を比
較した。 なお、除塵効率は、通過速度10cm/secにおい
て、大気塵の0.5〜1.0μ粒子について、光散乱計
数法を用いて求めた。
質に延伸および摩擦処理を施すことにより、優れ
たエレクトレツト化材料を得る製造方法に関する
ものである。 エレクトレツト化された高分子物質は、フイル
ム状の材料ではマイクロフオン、ヘツドフオン、
スピーカー等の各種の静電型音響変換器の素子に
利用されている。また、エレクトレツト化された
高分子物質の、マツト状、トウ状、スプリツト状
などの繊維材料は、その静電気力を気体中に浮遊
する塵埃の除去に利用する除塵フイルターとして
用いられる。 除塵フイルターはエレクトロニクス産業、医療
分野などでの空気中の塵埃濃度を極めて低く保つ
クリーンルームを実現するための空調システムに
広く用いられている。このシステムでは、手に高
分子材料からなる、粒子径の大きい塵埃を対象と
する通気抵抗の低いプレフイルターとサブミクロ
ン以下の塵埃を対象とするガラス繊維主体の
HEPAフイルターが用いられる。プレフイルタ
ーの除塵性能の向上は、システム全体の性能向上
に非常に有効であり、繊維を帯電させて高い除塵
性能を持たせたフイルターは、高清浄度志向の空
調システムのプレフイルターに適した材料として
適用できる。マツト状、トウ状、スプリツト状な
どのエレクトレツト化繊維材料からなる除塵フイ
ルターは、低圧損でサブミクロン粒子に対して高
い除塵性能を示すことから、たばこ煙の除去を目
的とする機器、たとえば、室内空気清浄機の主フ
イルターに適用できる。また、ヒユーム、ダスト
ミストを発生する産業での作業用防塵マスク用材
料、花粉アレルギー防止用マスク用材料として利
用できる。 繊維材料を用いてなる除塵フイルターにおいて
フイルターを構成する繊維自身を帯電させること
で、除塵性能の高いフイルターを得る方法は既に
知られたところである。特公昭56−47299号公報
に示された方法は、無極性高分子物質を一旦フイ
ルムとして成形し、これを延伸してコロナ要素を
用いて荷電し、次に、その帯電フイルムを針付き
ロールを用いて解繊糸となし、その後にフイルタ
ーに成形するものであるが、この方法に於てはフ
ルイムを荷電するのにコロナ要素を用いなくては
ならず、そのために、高電圧を扱う不便さがあ
り、更にフルイム延伸速度にも限界ができ、フイ
ルターを作る上では迅速性に欠け、高コストにな
る欠点がある。また、特開昭54−133680号公報に
示された方法は、ポリプロピレン繊維とレーヨン
繊維からなる不織布を樹脂加工した後に機械的に
折曲げや剪断力をかける、いわゆるなめし加工を
施して、繊維の表層に帯電させるものであるが、
この方法では、一旦フルイム化する工程はないも
のの、樹脂加工、即ち、樹脂の不織布への含浸、
その後の乾燥工程、なめし加工工程などの後加工
工程が煩雑であり、エネルギー消費から見てもコ
スト高となる欠点がある。 本発明の日的は、高度に帯電することで、低圧
損で高い除塵性能を持ち、かつその帯電が長期に
亘つて保存されることで安定した除塵性能を維持
するフイルター素材に適したエレクトレツト化材
料の製造法を提供することにある。 本発明者等は、帯電持続性の高い材料およびそ
の帯電化技術について詳細に研究した結果、絶縁
性高分子に脂肪酸金属塩を配合した未延伸材料を
延伸および摩擦処理を施すことによつて、高い除
塵性能を持つ除塵フイルターに適したエレクトレ
ツト化材料を得ることができることを見い出し、
本発明に到達した。 即ち、本発明は、脂肪酸金属塩を配合した絶縁
性高分子物質に延伸および摩擦処理を施すことを
要旨とするエレクトレツト化材料の製造法であ
る。 まず本発明において使用する絶縁性高分子材料
とは、体積抵抗値の大きい、好ましくは1015Ω・
cm以上の任意の可紡性のあるもので、例えばポリ
プロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ
アミド、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレ
ート等が挙げられる。またこれに配合する脂肪酸
金属塩としては、飽和脂肪酸(CH3(CH2)o
COOHでnが4以上のものが好ましい)または
不飽和脂肪酸の金属塩、例えばラウリン酸、パル
ミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等のアルミ
ニウム、マグネシウム、悪鉛等の塩が挙げられ
る。本発明ではかかる脂肪酸金属塩の配合割合は
金属基準で100ppm以上、好ましくは300ppm以上
2000ppm以下の範囲である。 本発明に係るエレクトレツト化材料は例えば次
の様にして作製できるものである。即ち、絶縁性
高分子材料に上記脂肪酸金属塩を配合して溶融紡
糸し、得られた未延伸糸を熱板上で摺動延伸して
摩擦帯電延伸糸となし、これをエアジエツトを用
いてスパンボンド様のシートとするかあるいは糸
状のまま巻き上げ繊維材料とするものである。さ
らに別法として上述の脂肪酸金属塩配合絶縁性高
分子材料を溶融製膜し、得られた未延伸フルイム
状物を熱板上で摺動延伸して一軸延伸摩擦帯電延
伸フルイムとなし、これをスプリツトフアイバー
化して繊維材料とするものである。 延伸は、通常熱板との接触を伴う場合と非接触
の雰囲気加熱の場合があり、フイルム状物では特
に後者が多く採られるが、本発明においては、延
伸は熱板との摺動摩擦と同時に行なわれることが
望ましい。しかし一旦延伸されたものを、摩擦処
理することも可能であるが、この場合は、材料内
部に応力が発生した状態に保つことが必要であ
る。即ち、2段延伸の系を採用した場合、1段目
は任意の手段で延伸を行ない2段目で摩擦板上を
摺動させて摩擦処理を行なうことができるが、こ
の場合エレクトレツト化すべき材料には一定の張
力が与えられなくてはならない。 上述の摩擦帯電延伸糸は第1図、第2図の延伸
装置を用いて製造できる。即ち、第1図では脂肪
酸金属塩を、その金属が高分子材料に対して重量
基準で100ppm以上配合し溶融紡糸して得られた
未延伸糸1は、ガイド2を経てフイードローラ3
により一定速度で繰り出される。フイードローラ
3から出た糸は熱板4上を摺動しドローローラ5
によりフイードローラ3より速い速度で引延ばさ
れる。 また、第2図では、フイードローラ3とドロー
ローラ5の間で、任意の方法で延伸がなされた
後、ドローローラ5から出た糸は、摩擦板8上を
摺動しドローローラ7により一定の張力を保ちな
がら繰り出される。この時に保つべき張力は(ド
ローローラ7の周速)/(ドローローラー5の周
速)比が0.9以上、好ましくは0.95以上に設定さ
れた時に得ることができる。この様に、未延伸糸
は延伸と同時あるいは逐次的に摩擦帯電をうけて
高度に帯電したエレクトレツト化材料となる。な
お、第1図、第2図では未延伸糸1はチーズ状に
巻き上げられているものであるが、チーズ状に巻
き上げることなく、溶融紡糸工程から直接この延
伸装置に導入することも可能であり、また、第2
図ではドローローラ5へチーズ状に巻き上げられ
た任意の方法で延伸された延伸糸を導入すること
も可能である。 絶縁性の高い高分子物質繊維を摩擦すると、よ
く帯電することは、周知であるが、その摩擦帯電
だけでは除塵フイルターに利用するには充分でな
い。しかるに本発明の脂肪酸金属塩を配合した絶
縁性高分子繊維を摩擦延伸帯電して得られた繊維
材料を用いた除塵フイルターは、脂肪酸金属塩を
配合しないで、他は全く同一条件で作られた絶縁
性高分子繊維材料からなる除塵フイルターに比し
て、はるかに高い除塵効率を示す。この事実は、
脂肪酸金属塩を配合した高分子物質の摩擦延伸荷
電繊維が、その帯電電荷を、除塵フイルターに加
工した後も、高いレベルで保持し、この電荷によ
つて作られるフイルター内部での電界によつて、
高い除塵性能が得られていることから裏づけられ
る。即ち、脂肪酸金属塩を配合した高分子物質を
本発明の方法によつて摩擦帯電させた繊維は、い
わゆるメカノ・エレクトレツトの範疇に入れら
れ、その電流は極めて長期に亘つて保存されるも
のである。 本発明によるエレクトレツト化材料の製造方法
によれば、高圧電源、あるいは電極などのいわゆ
る荷電設備を用いることなく容易に迅速に、高い
除塵性能を示すフイルター用材料に適したエレク
トレツト化材料を得ることができる。 次に、本発明の実施例について説明するが、本
発明は、かかる実施例によつて何等限定をうける
ものではない。 実施例 1 絶縁性高分子として、ポリプロピレンを用い、
配合する脂肪酸金属塩としてステアリン酸マグネ
シウム(C17H35COO)2Mgを、マグネシウムが材
料に対し500ppm配合し溶融紡糸して得られた未
延伸糸について、延伸速度46m/min、延伸倍率
2.7倍で、延伸摩擦を施した場合と、延伸するこ
となく、金属板上を46m/minで摩擦のみした場
合と、金属板での摩擦を行なわない場合について
単繊維繊度7デニール、200g/m2目付のマツト
状にして除塵フイルターを形成し、除塵効率を比
較した。 なお、除塵効率は、通過速度10cm/secにおい
て、大気塵の0.5〜1.0μ粒子について、光散乱計
数法を用いて求めた。
【表】
実施例 2
絶縁性高分子として、ポリプロピレンを用い、
配合する脂肪酸金属塩としてステアリン酸マグネ
シウム(C17H35COO)2Mgを選択し、第2表に示
す割合でこれらを配合し、溶融紡糸して、未延伸
糸を得、この未延伸糸を延伸速度42m/min、延
伸倍率3.0で、110℃に設定した熱板上を摺動延伸
させて、単繊維繊度6デニールの摩擦帯電延伸糸
を得た。次いで得られた帯電延伸糸をエアジエツ
トを用いて、ネツト上に吹きつけ、200g/m2目
付のマツト状にして除塵フイルターに形成した。
これの除塵効率Ei(%)を測定し、その結果を第
2表に併記する。
配合する脂肪酸金属塩としてステアリン酸マグネ
シウム(C17H35COO)2Mgを選択し、第2表に示
す割合でこれらを配合し、溶融紡糸して、未延伸
糸を得、この未延伸糸を延伸速度42m/min、延
伸倍率3.0で、110℃に設定した熱板上を摺動延伸
させて、単繊維繊度6デニールの摩擦帯電延伸糸
を得た。次いで得られた帯電延伸糸をエアジエツ
トを用いて、ネツト上に吹きつけ、200g/m2目
付のマツト状にして除塵フイルターに形成した。
これの除塵効率Ei(%)を測定し、その結果を第
2表に併記する。
【表】
この除塵性能は、これらフイルター製造後4カ
月を経過した後も、殆んど変化が見られなかつ
た。 実施例 3 絶縁性高分子として、ポリプロピレンを用い、
配合する脂肪酸金属塩として、パルミチン酸アル
ミニウム(C15H31COO)3Alを選択し、第3表に
示す割合でこれらを配合し、実施例1と同様の方
法により200g/m2目付のマツトを作り、除塵フ
イルターに作製した。
月を経過した後も、殆んど変化が見られなかつ
た。 実施例 3 絶縁性高分子として、ポリプロピレンを用い、
配合する脂肪酸金属塩として、パルミチン酸アル
ミニウム(C15H31COO)3Alを選択し、第3表に
示す割合でこれらを配合し、実施例1と同様の方
法により200g/m2目付のマツトを作り、除塵フ
イルターに作製した。
【表】
この除塵性は、これらフイルター製造後、3カ
月経過した後も殆んど変化が見られなかつた。 実施例 4 絶縁性高分子として、ポリプロピレンを用い、
配合する脂肪酸金属塩として、ステアリン酸マグ
ネシウム(C17H35COO)2Mgを選択し、第4表に
示す割合でこれらを配合し、溶融紡糸して未延伸
糸を得、この未延伸糸を延伸速度56m/min、延
伸倍率4.0、ドローローラー(2)と(1)の比1.1で115
℃に設定した熱板および摩擦板上を摺動延伸させ
て、単繊維繊度5デニールの摩擦帯電延伸糸を得
た。実施例1と同様の方法により、200g/m2目
付の除塵フイルターを作製した。
月経過した後も殆んど変化が見られなかつた。 実施例 4 絶縁性高分子として、ポリプロピレンを用い、
配合する脂肪酸金属塩として、ステアリン酸マグ
ネシウム(C17H35COO)2Mgを選択し、第4表に
示す割合でこれらを配合し、溶融紡糸して未延伸
糸を得、この未延伸糸を延伸速度56m/min、延
伸倍率4.0、ドローローラー(2)と(1)の比1.1で115
℃に設定した熱板および摩擦板上を摺動延伸させ
て、単繊維繊度5デニールの摩擦帯電延伸糸を得
た。実施例1と同様の方法により、200g/m2目
付の除塵フイルターを作製した。
【表】
この除塵性は、これらフイルター製造後、3カ
月経過した後も殆んど変化が見られなかつた。
月経過した後も殆んど変化が見られなかつた。
第1図および第2図は本発明に係るエレクトレ
ツト化材料を作製する製造工程を示す。 1……未延伸糸、2……ガイド、3……フイー
ドローラー、4……熱板、5……ドローローラー
(1)、6……延伸糸、7……ドローローラー(2)、8
……摩擦板。
ツト化材料を作製する製造工程を示す。 1……未延伸糸、2……ガイド、3……フイー
ドローラー、4……熱板、5……ドローローラー
(1)、6……延伸糸、7……ドローローラー(2)、8
……摩擦板。
Claims (1)
- 1 脂肪酸金属塩を配合した絶縁性高分子物質に
延伸および摩擦処理を施すことを特徴とするエレ
クトレツト化材料の製造法。
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
JP59053270A JPS60196921A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | エレクトレツト化材料の製造法 |
US06/712,488 US4652282A (en) | 1984-03-19 | 1985-03-18 | Electretized material for a dust filter |
DE3509857A DE3509857C2 (de) | 1984-03-19 | 1985-03-19 | Elektretisiertes Staubfilter und dessen Herstellung |
US06/914,043 US4789504A (en) | 1984-03-19 | 1986-10-01 | Electretized material for a dust filter |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59053270A JPS60196921A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | エレクトレツト化材料の製造法 |
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---|---|
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JPH0438130B2 true JPH0438130B2 (ja) | 1992-06-23 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|
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