JPH0444028B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、エレクトレツト繊維およびその製造
法に係り、たとえば空気浄化用のフイルタなどに
用いられ、特に集じん能力の高いエレクトレツト
繊維および、その製造法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an electret fiber and a method for producing the same, and is used, for example, in air purifying filters. It concerns the manufacturing method.
従来から空気中の集じんを目的として種々のフ
イルタが用いられてきた。しかし、「低圧力損失
にして高捕集効率」を得られるものはなかつた。
この二つの相反する特性である。
Conventionally, various filters have been used for the purpose of collecting dust in the air. However, there was nothing that could achieve "high collection efficiency with low pressure loss."
These two contradictory characteristics.
この点で、静電気を長時間安定に保有するエレ
クトレツト繊維は、その静電気力によりダストを
捕集できるから、これにより、低圧力損失で高捕
集効率に係るものが期待できるものである。 In this respect, electret fibers that stably hold static electricity for a long time can collect dust using their electrostatic force, and can therefore be expected to have low pressure loss and high collection efficiency.
しかして、繊維に電荷を持たせる方法として
は、たとえば特公昭56−47299号公報に開示され
たごとく、フイルム状シートを予め分極してエレ
クトレツト化しこれを切断して繊維とするもので
ある。この方法によれば、従来のエレクトレツト
繊維の断面および分極状態を示す斜視図である第
１図に示すように、その断面は長方形となる。 As a method for imparting an electric charge to the fibers, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-47299, a film-like sheet is polarized in advance to form an electret, which is then cut into fibers. According to this method, the cross section of the conventional electret fiber becomes rectangular, as shown in FIG. 1, which is a perspective view showing the cross section and polarization state of the conventional electret fiber.
これを、たとえばニードルパンチ法によつて繊
維集合体を作り（いわゆる不織布である。）フイ
ルタとした場合、極性を異にする電荷が、互に近
傍で共存することにより、繊維同士が付着しあ
い、電荷密度が低下するという欠点が見られ、ま
た、繊維断面は長方形となるため、円柱形繊維の
ものと比較すると圧力損失が高くなる欠点をも有
するものである。 For example, when a fiber aggregate (so-called non-woven fabric) is made using the needle punch method and used as a filter, the fibers adhere to each other due to the coexistence of charges of different polarities in the vicinity of each other. The disadvantage is that the charge density decreases, and since the fiber cross section is rectangular, it also has the disadvantage of higher pressure loss compared to cylindrical fibers.
また、特公昭54−113900号公報には、従来のエ
レクトレツト繊維の断面および分極状態を示す斜
視図である第２図に示すような円柱形繊維を作る
方法が述べられているが、このようなものでは、
同一繊維表面に異極性電荷が存在するから、前述
した理由により電荷密度が低下し、捕集性能の低
下が見られるという欠点を有するものである。 Furthermore, Japanese Patent Publication No. 54-113900 describes a method for producing cylindrical fibers as shown in Figure 2, which is a perspective view showing the cross section and polarization state of conventional electret fibers. In terms of things,
Since charges of different polarities are present on the surface of the same fiber, the charge density decreases for the reasons mentioned above, resulting in a disadvantage that a decrease in collection performance is observed.
本発明は、ダスト捕集効率の高い空気浄化フイ
ルタに供されるエレクトレツト繊維および、その
製造法の提供を、その目的とするものである。
An object of the present invention is to provide an electret fiber used in an air purifying filter with high dust collection efficiency, and a method for producing the same.
本発明に係るエレクトレツト繊維の構成は、中
空形状に形成し、その繊維中心部と繊維表面部と
の電荷極性を異にするように構成したものであ
る。
The structure of the electret fiber according to the present invention is that it is formed into a hollow shape, and the center part of the fiber and the surface part of the fiber have different charge polarities.
なお付記すれば、空気清浄フイルタの構成物で
ある繊維の表面を、全て同一極性電荷を有するも
のとすることができるようにしたものであり、フ
イルタの性能は、繊維の表面電荷密度に依存する
ことから、高い電荷密度を有し、かつ電荷密度の
低下しない繊維としたものである。 It should be noted that the surfaces of the fibers constituting the air purifying filter can all have the same polar charge, and the performance of the filter depends on the surface charge density of the fibers. Therefore, the fiber has a high charge density and the charge density does not decrease.
また、本発明に係る、エレクトレツト繊維の製
造法は、押出しノズル内に電極を配設し、この電
極と、その外部との間に電界を形成し、上記押出
しノズルからの射出成形により製造するようにし
たものである。 Further, the method for producing electret fiber according to the present invention includes disposing an electrode in an extrusion nozzle, forming an electric field between the electrode and the outside, and producing the electret fiber by injection molding from the extrusion nozzle. This is how it was done.
本発明に係るエレクトレツト繊維およびその製
造法の実施例を、各図を参照して説明する。
Embodiments of the electret fiber and the method for producing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、第３図のイ，ロは、本発明の各実施例に
係るエレクトレツト繊維の断面および分極状態を
示す斜視図である。 First, A and B in FIG. 3 are perspective views showing the cross section and polarization state of the electret fiber according to each embodiment of the present invention.
しかして、本発明に係るエレクトレツト繊維の
材料は、何ら限定されるものではないが、後述す
る、その製造法を含め、ここでは、熱可塑性材料
（たとえばポリオレフインなど）で、その代表と
してのポリプロピレン（〔CH2CHCH3〕o、以下
PPと略記する。）で説明する。 Therefore, the material of the electret fiber according to the present invention is not limited in any way, but here, including the manufacturing method described below, thermoplastic materials (for example, polyolefin, etc.) are used, including polypropylene as a representative example. ([CH 2 CHCH 3 ] o , hereafter
Abbreviated as PP. ).
すなわち、第３図のイ，ロは、いずれも、その
繊維中心部と繊維表面部との電荷極性を異にする
ように構成したものであり、中空形状であつて、
電荷は、繊維表面部に係る外部表面と、繊維中心
部に係る内部表面とに分極すうようにしたもので
ある。 That is, both A and B in FIG. 3 are constructed so that the charge polarity of the fiber center and the fiber surface are different, and are hollow.
The electric charge is polarized on the outer surface of the fiber surface and the inner surface of the fiber center.
そして、図示のイは、外部表面の電荷をプラ
ス、内部表面の電荷はマイナスにしたものであ
り、ロは、その反対としたものである。 In the figure, the electric charge on the outer surface is positive and the electric charge on the inner surface is negative, and in the figure B, the electric charge is the opposite.
この構成においては、空気に接して浄化する外
部表面の電荷は、プラスまたはマイナスのいずれ
か一つである。すなわち、中空形状の内部表面は
空気と接触できないからである、
そして、中空形状としたので、プラスとマイナ
スとの電荷は、互に接触することはないという効
果を有するものである。 In this configuration, the charge on the external surface that comes into contact with the air and is purified is either positive or negative. That is, the inner surface of the hollow shape cannot come into contact with air, and since the inner surface is hollow, it has the effect that positive and negative charges do not come into contact with each other.
また、従来のエレクトレツト繊維は、その電荷
密度の測定は不可能であつた。 Furthermore, it has been impossible to measure the charge density of conventional electret fibers.
すなわち、さきに説明した第１，２図に示すも
のは、その図示のごとく分極しているから、プラ
スおよびマイナスの全ての電荷を測定するフアラ
デーゲージでは、正しい値を知ることができなか
つたものである。 In other words, since the things shown in Figures 1 and 2 explained earlier are polarized as shown, it was not possible to determine the correct value using a Faraday gauge that measures all positive and negative charges. be.
さらに、単一繊維の表面電位を測定することも
困難であつた。 Furthermore, it was also difficult to measure the surface potential of a single fiber.
すなわち、繊維係よりも細い測定電極が要求さ
れるためである。 That is, this is because a measurement electrode that is thinner than the fiber electrode is required.
これにたいし、上記実施例に係るものにおいて
は、その表面電荷極性が単一であるので、フアラ
デーゲージでも、その電荷密度を測定することが
できるものである。 On the other hand, in the case of the above embodiment, since the surface charge polarity is single, the charge density can be measured even with a Faraday gauge.
次に、上記実施例に係るエレクトレツト繊維を
ニードルパンチングにより集合化して不織布状の
フイルタとしたもの（これらの作り方は、丸善発
行の化繊便覧に詳記されている。）と、従来品に
係るPPフイルタ、ガラスフイルタ、エレクトレ
ツトフイルタとの、捕集効率、圧力損失、電荷密
度の測定結果を示すと、第４図のとおりであり、
図中のNo.４のＡ、No.５のＢは、それぞれ、後述す
る実施例１、２により製造したエレクトレツト繊
維によるフイルタに係るものである。 Next, the electret fibers according to the above embodiments were aggregated by needle punching to form a non-woven filter (how to make these is detailed in the Synthetic Fiber Handbook published by Maruzen), and the conventional product. Figure 4 shows the measurement results of collection efficiency, pressure drop, and charge density for PP filters, glass filters, and electret filters.
In the figure, No. 4 A and No. 5 B relate to filters made of electret fibers manufactured in Examples 1 and 2, which will be described later, respectively.
しかして、これらの測定は、第５図に、その略
示構成を示す、フイルタの性能試験装置により行
つたものである。 These measurements were carried out using a filter performance testing device whose configuration is shown schematically in FIG.
すなわち、第５図で、７はフイルタ、８はダス
トモニタ（日立電子エンジニアリング株式会社：
レーザダストモニタTSI−400）、９は差圧計であ
り、１０は空気を示すものであつて、ダクト内を
流れるダスト（せんこう煙。煙粒子径は、0.3〜
0.5μｍ）の濃度C1（個／m3）の空気１０は、フイ
ルタ７により濃度C0（個／m3）に浄化されるよう
にしたものであり、その濃度は、ダストモニタ８
で測定し、ダスト捕集効率は、ξ＝１−（C0／
C1）で計算し、フイルタの圧力損失は、差圧計
９で測定したものである。 That is, in Fig. 5, 7 is a filter, and 8 is a dust monitor (Hitachi Electronics Engineering Co., Ltd.:
Laser dust monitor TSI-400), 9 is a differential pressure gauge, 10 indicates air, and the dust (smoke) flowing inside the duct.Smoke particle size is 0.3 ~
The air 10 with a concentration C 1 (pieces/m 3 ) of 0.5 μm) is purified by a filter 7 to a concentration C 0 (pieces/m 3 ), and the concentration is determined by the dust monitor 8.
The dust collection efficiency is measured as ξ=1−(C 0 /
C 1 ), and the pressure loss of the filter was measured with a differential pressure gauge 9.
上記の第４図から明らかなように、従来品のフ
イルタと比較して大巾に性能が向上されている。 As is clear from FIG. 4 above, the performance has been greatly improved compared to conventional filters.
従来品のエレクトレツトフイルタ（No.３）より
も捕集効率が高いのは、空気に接する繊維表面の
電荷極性が単一であるためである。 The reason why the collection efficiency is higher than that of the conventional electret filter (No. 3) is because the polarity of charge on the fiber surface in contact with the air is single.
次に、上記の実施例に係るエレクトレツト繊維
の製造法の各実施例について説明するが、そのエ
レクトレツト繊維の材料は、さきに述べたとおり
のものである。 Next, each example of the method for manufacturing the electret fiber according to the above example will be described, and the material of the electret fiber is as described above.
実施例 １
まず、第６図は、本発明の実施例に係るエレク
トレツト繊維の製造法の製造工程図である。Example 1 First, FIG. 6 is a manufacturing process diagram of an electret fiber manufacturing method according to an example of the present invention.
すなわち、ペレツトPPは、次に述べるエクス
トルーダのスクリユー部において加熱溶融され
（約240℃）、次に、押出しノズルから押出して射
出成形され、次いで荷電されるものであつて、こ
れを必要に応じ、たとえばフイルタ製作へと移行
するものである。 That is, the pellet PP is heated and melted (approximately 240°C) in the screw part of the extruder described below, then extruded from an extrusion nozzle to be injection molded, and then charged. For example, it will shift to filter production.
そして、第７図は、上記したエクストルーダ出
口部分の断面図である。 FIG. 7 is a sectional view of the extruder exit portion described above.
すなわち、１はヘツドで、この部分で電気的に
接地されており、溶融したPPは、押出しノズル
に係るノズル２から射出されるものである。 That is, 1 is a head which is electrically grounded and the molten PP is injected from a nozzle 2 which is an extrusion nozzle.
このノズル２には、ヘツド１の絶縁体４で隔離
された電極３を設置し、これは電源５に接続され
ている。 This nozzle 2 is equipped with an electrode 3 separated by an insulator 4 of the head 1, which is connected to a power source 5.
したがつて、電極３とヘツド１との間には電界
を形成して、PPを溶融状態から固化させながら
エレクトレツト化するものである。 Therefore, an electric field is formed between the electrode 3 and the head 1 to solidify the PP from a molten state and convert it into an electret.
さらに、この後に延伸することにより細い繊維
とする。 Furthermore, it is made into a thin fiber by stretching after this.
このとき、PPの結晶度は成長し、エレクトレ
ツトは安定化するという利点を有するものであ
る。 At this time, the crystallinity of PP grows and the electret has the advantage of being stabilized.
しかして、本実施例に係るものでは、PPの双
極子モーメント分極によりエレクトレツト化する
ものでヘテロ電荷が主体となるものである。 In the case of this embodiment, however, PP is electrified by dipole moment polarization, and is mainly composed of heterocharges.
このようにして得られるエレクトレツト繊維の
形状および電荷分布は、さきの第３図に示すごと
く、中空形状であり、電荷は、外部表面と内部表
面とに分極する。すなわち、第１，２図に示した
ような従来のエレクトレツト繊維の極性とは明ら
かな違いがある。 The shape and charge distribution of the electret fiber thus obtained are hollow, as shown in FIG. 3 above, and the charges are polarized on the outer surface and the inner surface. That is, there is a clear difference from the polarity of conventional electret fibers as shown in FIGS. 1 and 2.
しかして、電源５の極性を変えることにより、
第３図のイあるいはロに示すものが得られるもの
である。 Therefore, by changing the polarity of the power supply 5,
What is obtained is shown in A or B of FIG.
以上の製作の具体例について、次に説明する。 A specific example of the above manufacturing will be described next.
まず、第７図におけるノズル２の径を４mmφ、
電極３の径を２mmφとした。また、電極３の電位
をマイナス1KVに、PPの押出し速度を、240℃で
１mm／ｓ、巻き取り速度を25ｍ／ｓに設定（延伸
率25000）して、径25μｍの繊維を得た。 First, the diameter of nozzle 2 in Fig. 7 is 4 mmφ,
The diameter of the electrode 3 was set to 2 mmφ. Further, the potential of the electrode 3 was set to minus 1 KV, the extrusion speed of PP was set to 1 mm/s at 240° C., and the winding speed was set to 25 m/s (stretching ratio 25000) to obtain fibers with a diameter of 25 μm.
この繊維を、日本化学会編：新実験化学講座
（19）高分子化学（）に示されているフアラデ
ーゲージにより電荷密度を測定したところ、プラ
ス3.5×10-4クーロン／ｇであつた。これは２×
10-7クーロン／cm2に相当し、従来から知られてい
るフイルム状エレクトレツトが0.4〜１×10-7ク
ーロン／cm2であることと比較すると数倍の電荷密
度を有しているといえる。 The charge density of this fiber was measured using a Faraday gauge as shown in New Experimental Chemistry Course (19) Polymer Chemistry () edited by the Chemical Society of Japan, and it was found to be plus 3.5 x 10 -4 coulombs/g. This is 2×
The charge density is equivalent to 10 -7 coulombs/cm 2 , which is several times higher than that of conventionally known film electrets, which is 0.4 to 1×10 -7 coulombs/cm 2 . I can say that.
また、繊維の電荷極性がプラスであることは、
さきに述べた本発明のエレクトレツト繊維の特性
が実証されたことになるものである。 In addition, the positive charge polarity of the fiber means that
This proves that the characteristics of the electret fiber of the present invention described above have been demonstrated.
実施例 ２
製造工程は、さきの第６図に示すとおりであ
る。そして第８図は、エクストルーダ出口部分の
断面図である。Example 2 The manufacturing process is as shown in FIG. 6 above. FIG. 8 is a sectional view of the extruder exit portion.
図で、１Ａはヘツド、２Ａはノズル、３Ａは電
極、５は電源、６は対極である。 In the figure, 1A is a head, 2A is a nozzle, 3A is an electrode, 5 is a power source, and 6 is a counter electrode.
すなわち、図示構成のものは、ヘツド１Ａと電
極３Ａとは電気的に接続された例で、対極６は、
ノズル２Ａの外部に設置され、この間の電界によ
りPPはエレクトレツト化されるものである。 That is, in the illustrated configuration, the head 1A and the electrode 3A are electrically connected, and the counter electrode 6 is
It is installed outside the nozzle 2A, and the PP is electrified by the electric field therebetween.
図では、対極６が高圧になつているが、さきの
第７図と同様に、その極性は限定されるものでは
ない。 In the figure, the counter electrode 6 is at a high voltage, but its polarity is not limited, as in FIG. 7 above.
そして、さきの第７図の構成では、既述のごと
く、PPの双極子モーメント分極により、エレク
トレツト化するのでヘテロ電荷が主体となるもの
であるが、この第８図のものでは、コロナ放電が
生ずることから、イオン注入が顕著となり、ホモ
電荷が主となるものである。 In the configuration shown in Figure 7, as mentioned above, the dipole moment polarization of PP causes electrification, so the hetero charge is the main component, but in the configuration shown in Figure 8, corona discharge As a result, ion implantation becomes significant and homo-charges become the main charge.
以上の作製の具体例について、次に説明する。 A specific example of the above fabrication will be described next.
まず、第８図におけるノズル２Ａの径を４mm
φ、電極３Ａの径を２mmφ、対極６の電極電位を
プラス1KVにし、その他の押出し速度および巻
き取り速度などは、さきの実施例１と同じ条件
で、繊維を得ることができた。 First, set the diameter of nozzle 2A in Figure 8 to 4mm.
φ, the diameter of the electrode 3A to 2 mmφ, the electrode potential of the counter electrode 6 to plus 1 KV, and other conditions such as extrusion speed and winding speed were the same as in Example 1, and fibers could be obtained.
本発明によれば、単一電荷にして、高電荷密度
のエレクトレツト繊維と、それにともない捕集効
率の高い空気洗浄フイルタを得ることができるも
ので、実用的効果にすぐれた発明ということがで
きる。
According to the present invention, it is possible to obtain an electret fiber with a single charge and a high charge density, and an air cleaning filter with high collection efficiency. .
第１図および第２図は、従来のエレクトレツト
繊維の断面および分極状態を示す斜視図、第３図
のイ，ロは、本発明の各実施例に係るエレクトレ
ツト繊維の断面および分極状態を示す斜視図、第
４図は、それぞれのエレクトレツト繊維によるフ
イルタの特性比較図、第５図は、フイルタの性能
試験装置の略示構成図、第６図は、本発明の実施
例に係るエレクトレツト繊維の製造法の製造工程
図、第７図および第８図は、各製造法に用いられ
るエクストルーダ出口部分の断面図である。
１，１Ａ……ヘツド、２，２Ａ……ノズル、
３，３Ａ……電極、４……絶縁体、５……電源、
６……対極。
1 and 2 are perspective views showing the cross section and polarization state of a conventional electret fiber, and FIG. FIG. 4 is a characteristic comparison diagram of filters using the respective electret fibers, FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a filter performance test device, and FIG. The manufacturing process diagrams of the ret fiber manufacturing method, FIGS. 7 and 8, are cross-sectional views of the exit portion of the extruder used in each manufacturing method. 1,1A...Head, 2,2A...Nozzle,
3,3A...electrode, 4...insulator, 5...power supply,
6... Opposite.
Claims (1)
面部との電荷極性を異にするように構成したこと
を特徴とするエレクトレツト繊維。 ２ 押出しノズル内に電極を配設し、この電極
と、その外部との間に電界を形成し、上記押出し
ノズルからの射出成形により製造することを特徴
とするエレクトレツト繊維の製造法。[Scope of Claims] 1. An electret fiber, characterized in that it is formed into a hollow shape and is configured such that the center portion of the fiber and the surface portion of the fiber have different charge polarities. 2. A method for producing electret fibers, which comprises disposing an electrode in an extrusion nozzle, forming an electric field between the electrode and the outside, and producing the fiber by injection molding from the extrusion nozzle.
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60199971A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2535325B2 (en) * | 1985-08-06 | 1996-09-18 | 東レ株式会社 | Method for manufacturing woven polyolefin fabric |
| JPH06104952B2 (en) * | 1988-05-24 | 1994-12-21 | 東レ株式会社 | Electret fiber and manufacturing method thereof |
-
1984
- 1984-03-21 JP JP5222784A patent/JPS60199971A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60199971A (en) | 1985-10-09 |
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