JPH05253415A

JPH05253415A - エレクトレットフィルターの製造方法

Info

Publication number: JPH05253415A
Application number: JP5522092A
Authority: JP
Inventors: Akira Yokoyama; 山昭横; Satoshi Matsuura; 浦智松; Yoshio Shinagawa; 川好雄品
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1993-10-05

Abstract

(57)【要約】【目的】優れた捕集効率を有するエレクトレットフィル
ターを高収率で製造することができる方法。【構成】高分子フィルム（Ａ）を解繊して平板状の解繊
糸集合体を形成し、該解繊糸集合体の上面および下面の
少なくとも一方の面に高分子フィルム（Ｂ）を重ねた状
態で荷電処理を施し、次に荷電処理された解繊糸をエレ
クトレットフィルターに成形する工程を有する、エレク
トレットフィルターの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエレクトレットフィルタ
ーの製造方法に関し、特に、優れた捕集効率を有するエ
レクトレットフィルターを高収率で製造することができ
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原料樹脂を繊維状に成形した後、この繊
維に針状、ワイヤー状、または板状の電極を用いて荷電
処理を施し、得られたエレクトレット化繊維状物を収集
し、所望のフィルター形状に成形する工程によってエレ
クトレットフィルターを製造する方法が知られている。
また、溶融紡糸した繊維を延伸し、得られた延伸糸を緊
張状態でコロナ放電を施す方法（特開昭６０−１９９９
７０号公報）、誘電性材料からなるウェブの少なくとも
１面を誘電体フィルムで覆い、コロナ放電を施す方法
（特開昭６０−５００６５８号公報）、不織布とアース
電極の間に高誘電率の絶縁フィルムを配置し、コロナ放
電を施す方法（特公昭５９−１５１６７号公報）などが
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、繊維と繊維の空隙に電流が大量に流れることによ
り、電圧が上昇せず、荷電しようとする繊維が有効に荷
電されない、また電圧を上げると放電が生じ十分なフィ
ルター性能を得ることが困難であった。さらに、ウェブ
のように厚みのあるものの場合、その表面は効率良く荷
電されるが、内部は表面と比べて荷電され難く、フィル
ターとしての性能が十分発揮されなかった。フィルムに
荷電処理を施した後繊維状にする方法もあるが、フィル
ムの荷電時にフィルムの電極への密着性が増し、フィル
ム切れの原因となる。このフィルム切れが発生すると、
フィルムが荷電されているため、フィルムがロール等に
巻き付き易く、製造上のトラブルの原因となる。

【０００４】そこで本発明の目的は、エレクトレットフ
ィルターを形成するための繊維一本一本に効率的に荷電
処理が可能であり、捕集効率等の各種性能に優れたエレ
クトレットフィルターを、製造上のトラブルがなく、安
定して高収率で迅速に得ることができる方法を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、高分子フィルム（Ａ）を解繊して平板状
の解繊糸集合体を形成し、該解繊糸集合体の上面および
下面の少なくとも一方の面に高分子フィルム（Ｂ）を重
ねた状態で荷電処理を施し、次に荷電処理された解繊糸
をエレクトレットフィルターに成形する工程を有する、
エレクトレットフィルターの製造方法を提供するもので
ある。

【０００６】前記荷電処理を、高分子フィルム（Ｂ）側
を接地し、かつ解繊糸集合体側に正または負の高電圧を
印加して施すと、好ましい。

【０００７】以下、本発明のエレクトレットフィルター
の製造方法（以下、「本発明の方法」という）について
詳細に説明する。

【０００８】本発明の方法で用いられる高分子フィルム
（Ａ）を構成する高分子化合物は、極性高分子化合物、
無極性高分子化合物のいずれのものでもよく、また、結
晶性高分子化合物、無定形高分子化合物のいずれのもの
でもよい。また、１種単独の高分子化合物を使用しても
よいし、２種以上の高分子化合物を混合して使用しても
よい。

【０００９】無極性高分子化合物としては、例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ
スチレン、ポリ四フッ化エチレン、四フッ化エチレン・
六フッ化プロピレン共重合体などが挙げられる。

【００１０】また、極性高分子化合物は、例えば、分子
中に、カルボキシル基、エステル基、アミド基、水酸
基、エーテル基、ニトリル基、カルボニル基、あるいは
塩素原子等のハロゲン原子などの極性基を有するものが
挙げられる。この極性高分子化合物の具体例としては、
ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレ
フタレート等のポリエステル；ナイロン６、ナイロン６
６、ナイロン１２等のポリアミド；ポリカーボネート、
ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル等のア
クリル系樹脂；アクリル−スチレン共重合体系樹脂（Ａ
Ｓ樹脂）、アクリル−ブタジエン−スチレン共重合体系
樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリ塩化三フッ化エチレン、ポリアセタール、ポ
リアクリルニトリルなどが挙げられる。

【００１１】また、無極性高分子化合物に極性基を有す
るモノマーをグラフト共重合させた変性無極性高分子化
合物も極性高分子化合物として使用できる。このような
変性無極性高分子化合物は、前記無極性高分子化合物
に、不飽和カルボン酸およびその誘導体から選ばれる少
なくとも１種を、例えば、有機過酸化物等のラジカル重
合開始剤の存在下に、グラフト共重合させて得られるも
の等が挙げられる。

【００１２】グラフト共重合に用いられる不飽和カルボ
ン酸およびその誘導体としては、例えば、アクリル酸、
メタクリル酸、α−エチルアクリル酸、マレイン酸、フ
マール酸、イタコン酸、シトラコン酸、テトラヒドロフ
タル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、エンドシス−ビ
シクロ［２，２，１］ヘプト−５−エン−２，３−ジカ
ルボン酸（ナジック酸）、メチル−エンドシス−ビシク
ロ［２，２，１］ヘプト−５−エン−２，３−ジカルボ
ン酸（メチルナジック酸）等の不飽和ジカルボン酸、お
よびこれらの不飽和ジカルボン酸の酸ハライド、アミ
ド、イミド、酸無水物、エステル等の不飽和ジカルボン
酸の誘導体などが挙げられる。この不飽和ジカルボン酸
の誘導体の具体例としては、塩化マレニル、マレイミ
ド、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、マレイン酸モ
ノメチル、マレイン酸ジメチル等が挙げられる。これら
の不飽和カルボン酸およびその誘導体は、１種単独でも
２種以上を組合せても用いられる。本発明において、こ
れらの中でも、不飽和ジカルボン酸およびその酸無水物
が好ましく、特にマレイン酸、ナジック酸およびこれら
の酸無水物が好ましい。

【００１３】変性無極性高分子化合物において、これら
の不飽和カルボン酸およびその誘導体の含有量、すなわ
ち、変性無極性高分子化合物のグラフト変性量は、通
常、０．０５〜１５重量％程度、好ましくは０．５〜５
重量％程度である。

【００１４】本発明の方法においては、高分子フィルム
（Ａ）は前記高分子化合物の１種単独あるいは２種以上
混合してなる混合物を使用することができる。２種以上
混合して使用する場合には、極性高分子化合物同士また
は無極性高分子化合物同士あるいは極性高分子化合物と
無極性高分子化合物とを混合する方法がある。また、極
性高分子化合物の一部として変性無極性高分子化合物を
使用する方法もある。

【００１５】無極性高分子化合物と極性高分子化合物を
混合して用いる場合、その無極性高分子化合物／極性高
分子化合物の混合割合は、重量比で６０〜９９／０．５
〜３９．５、好ましくは８０〜９５／１〜１０である。
また、極性高分子化合物の一部として変性無極性高分子
化合物を用いる場合、その含有割合は、通常、混合物全
量に対して０．５〜２０重量％程度であり、好ましくは
４〜１０重量％程度である。

【００１６】また、この高分子化合物とともに、必要に
応じて、例えば、耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止
剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、滑剤、無機あ
るいは有機の充填剤、染料、顔料等を使用してもよい。

【００１７】本発明の方法は、以上の高分子化合物から
なる高分子フィルム（Ａ）を、既知の方法により、解繊
して解繊糸集合体を得た後、この解繊糸集合体を高分子
フィルム（Ｂ）で覆って荷電処理し、得られるエレクト
レット化繊維をさらにフィルターに成形しエレクトレッ
トフィルターを製造する方法である。

【００１８】解繊糸集合体の原料である高分子フィルム
（Ａ）の製造する方法は、特に制限されず、通常、前記
高分子化合物等の樹脂からフィルムを成形する方法とし
て利用されるいずれの方法も適用可能である。例えば、
インフレーションフィルム成形法、Ｔ−ダイを用いる押
出成形法、ロール圧延による方法などが挙げられる。

【００１９】また、成形して得られる高分子フィルム
（Ａ）の厚さは、製品であるエレクトレットフィルター
の目付量、圧損等が所望の値になるように、予め適宜選
択することができる。通常、厚さが１０〜１００μｍ程
度であり、延伸倍率を６〜１０倍とするためには、２０
〜５０μｍ程度の厚さであるのが好ましい。

【００２０】この高分子フィルム（Ａ）を解繊して解繊
糸集合体を製造する方法は、特に制限されず、フィルム
を延伸しまたは延伸せずに、例えば、針山状ロール等の
解繊機を使用して解繊して行うことができる。

【００２１】高分子フィルム（Ａ）の解繊において、フ
ィルムを延伸する場合、延伸は、通常、高分子フィルム
（Ａ）を構成する高分子化合物の軟化点以上融点以下、
例えば、１１０〜１５０℃程度に加熱してロール、熱
板、オーブン等を用いて、フィルムの縦方向に行なわれ
る。このとき、延伸倍率は、通常、５〜１０倍程度であ
り、成形安定性が良好でその後の解繊が容易である点
で、６〜８倍程度が好ましい。

【００２２】高分子フィルム（Ａ）を解繊して得られる
解繊糸集合体は、紙管、ドラム等に巻き取ってから次工
程に移送してもよいし、また、そのまま連続的に次工程
に供給してもよい。ここで、本発明の方法でいう解繊糸
集合体とは、解繊条件によって、解繊糸が疎らな状態で
平面状に分散している状態から、解繊糸が密に集積して
シート状に形成されている状態までの、いずれの集合状
態であるものを含む。また、解繊糸集合体を構成する繊
維が、略四角形の断面形状をなす繊維であると、例え
ば、後段の荷電処理において解繊糸が効率的に荷電され
るため、好ましい。

【００２３】本発明の方法においては、以上のようにし
て得られる解繊糸集合体の上面および下面の少なくとも
１面に高分子フィルム（Ｂ）を重ねた状態で荷電処理が
施される。

【００２４】また、この解繊糸集合体に重ねられる高分
子フィルム（Ｂ）の材質としては、前述した極性高分子
化合物、無極性高分子化合物のいずれのものでもよい
し、また、無定型、結晶性のいずれのものでもよい。特
に、高分子フィルム（Ｂ）として好ましいものは、滑り
易さおよび高絶縁性という点からフッ素系樹脂フィルム
である。

【００２５】また、この高分子フィルム（Ｂ）の厚み
は、荷電効率が良好である点で、１〜１０００μｍ、好
ましくは５〜５０μｍの範囲である。

【００２６】本発明の方法において、解繊糸集合体と高
分子フィルム（Ｂ）とを重ね合わせた状態で荷電処理を
施す方法、および装置は、所定のエレクトレット化が可
能な方法および装置であれば特に制限されない。

【００２７】前記荷電装置において、荷電電極は針状、
ワイヤー状等の電極が用いられ、また、荷電方法は、解
繊糸集合体にコロナ荷電を連続的または間欠的に加える
方法などが用いられる。また、接地電極としては、針
状、ワイヤー状、板状、ロール状等の電極が用いられ
る。

【００２８】この方法および装置の好適な態様として、
例えば、図１（ａ）〜（ｄ）に示す装置が挙げられる。
以下、この図１（ａ）〜（ｄ）に示す装置について説明
する。なお、図１（ａ）〜（ｄ）において、同一の部材
または箇所には同一の符号を付した。

【００２９】図１（ａ）に示す荷電装置においては、解
繊工程から移送されてきた解繊糸集合体１の上面に、ロ
ール２ａおよび２ｂにおいて、フィルムロール３から供
給される高分子フィルム（Ｂ）４を重ね合わされる。重
ねあわされた解繊糸集合体１と高分子フィルム（Ｂ）４
とは、ロール５ａおよび５ｂにより所定の速度で引き取
られながら、接地電極６と該接地電極６に対して所定の
電圧Ｖに保持された荷電電極７との間を通過し、荷電処
理が施される。荷電処理後、ロール５ａおよび５ｂにお
いて、高分子フィルム（Ｂ）４とエレクトレット化され
た解繊糸集合体１とは、分離され、高分子フィルム
（Ｂ）４は、巻取りロール８によって巻き取られるとと
もに、エレクトレット化された解繊糸集合体１は、次の
工程に移送される。

【００３０】図１（ｂ）に示す荷電装置においては、解
繊工程から移送されてきた解繊糸集合体１の下面に、ロ
ール２ａおよび２ｂにおいて、フィルムロール３から供
給される高分子フィルム（Ｂ）４を重ね合わされる。重
ねあわされた解繊糸集合体１と高分子フィルム（Ｂ）４
とは、ロール５ａおよび５ｂにより所定の速度で引き取
られながら、接地電極６と該接地電極６に対して所定の
電圧Ｖに保持された荷電電極７との間を通過し、荷電処
理が施される。荷電処理後、ロール５ａおよび５ｂにお
いて、高分子フィルム（Ｂ）４とエレクトレット化され
た解繊糸集合体１とは、分離され、高分子フィルム
（Ｂ）４は、巻取りロール８によって巻き取られるとと
もに、エレクトレット化された解繊糸集合体１は、次の
工程に移送される。

【００３１】図１（ｃ）に示す荷電装置においては、解
繊工程から移送されてきた解繊糸集合体１は、ロール９
ａおよび９ｂによって荷電装置内に導入し、ロール１０
ａおよび１０ｂによって引き取られる。この解繊糸集合
体１は、ロール状の接地電極１１と該接地電極１１に対
して所定の電圧Ｖに保持された、タングステン、ステン
レス等からなる針状の荷電電極１２との間を通過し、荷
電処理が施される。このとき、ロール状の接地電極１１
と、該接地電極１１に対応して配設されたロール１３と
は、連動して回転し、該接地電極１１とロール１３の間
に巻架された高分子フィルム（Ｂ）４が、移送されてく
る解繊糸集合体１の下面に重ね合わせられて状態で荷電
処理が行われる。荷電処理後、ロール１０ａおよび１０
ｂによって、エレクトレット化された解繊糸集合体１
は、次の工程に移送される。

【００３２】図１（ｄ）に示す荷電装置においては、解
繊工程から移送されてきた解繊糸集合体１は、ロール９
ａおよび９ｂによって荷電装置内に導入し、ロール１０
ａおよび１０ｂによって引き取られる。この解繊糸集合
体１は、ロール状の接地電極１１と該接地電極１１に対
して所定の電圧Ｖに保持されたタングステン、ステンレ
ス等からなるワイヤ状の荷電電極１２との間を通過し、
荷電処理が施される。このとき、ロール状の接地電極１
１と、該接地電極１１に対応して配設されたロール１３
とは、連動して回転し、該接地電極１１とロール１３の
間に巻架された高分子フィルム（Ｂ）４が、移送されて
くる解繊糸集合体１の下面に重ね合わせらて荷電処理が
行われる。荷電処理後、ロール１０ａおよび１０ｂによ
って、エレクトレット化された解繊糸集合体１は、次の
工程に移送される。

【００３３】本発明の方法において、荷電処理を施すた
めに、荷電電極と接地電極の間に印加される電圧は、通
常、３〜３０ｋＶ程度であり、好ましくは５〜１５ｋＶ
程度である。また、荷電電極と接地電極の間隙は、通
常、３〜３０ｍｍ程度であり、好ましくは５〜１５ｍｍ
程度である。さらに、両電極間における解繊糸集合体の
滞留時間は、通常、０．０１〜１秒程度である。

【００３４】本発明の方法においては、以上のようにし
て荷電処理された解繊糸集合体を、例えば、カッターで
９０ｍｍ程度に切断し開綿機にかけて、エレクトレット
化繊維を得ることができる。得られるエレクトレット化
繊維は、解繊に供したフィルムの厚さ、延伸倍率、解繊
の程度等を予め選択することにより、所望の太さにする
ことができる。また、用いられる開綿機は、特に限定さ
れず、通常、この種の開綿工程に使用されるものでよ
い。

【００３５】次に、得られるエレクトレット化繊維を収
集し、所望の形状に成形して、エレクトレットフィルタ
ーを得ることができる。

【００３６】エレクトレット化繊維の成形は、例えば、
前記のようにして得られたエレクトレット化繊維を、常
法にしたがって織成、編成、タフト化したり、あるいは
不織布に成形することにより、行うことができる。例え
ば、ニードルパンチング、熱ボンディング、超音波ボン
ディング等の方法に従って不織布を製造することができ
る。

【００３７】本発明の方法によって製造されるエレクト
レットフィルターは、所定の寸法に裁断し、またはプリ
ーツ状に折り込んだ形態で用いられる。このとき、エレ
クトレットフィルターは、単独で、または常用の不織布
を常法にしたがって貼り合わせて用いることもできる。

【００３８】本発明の製造方法によって得られるエレク
トレットフィルターは、例えば、１μｍ以下の微粒子を
効率よく捕集できる特長を生かして、エアフィルター、
空気清浄材、掃除機用フィルター、エアコン用フィルタ
ー、マスク等の用途に好適である。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を挙げて
本発明を具体的に説明する。

【００４０】（実施例１）ポリプロピレン（三井石油化
学工業株式会社製、ハイポールＢ２００、ＭＦＲ：０．
５ｇ／１０分）９０００ｇ、ポリカーボネート（ゼネラ
ルエレクトリック社製、レキサン１０１）５００ｇおよ
び無水マレイン酸変性ポリプロピレン（無水マレイン酸
グラフト変性量：３重量％）５００ｇを混合して樹脂組
成物を調製した。

【００４１】得られた樹脂組成物を、インフレーション
フィルム成形機（東芝機械（株）製）に供給して、２４
０℃で、厚さ３０μｍのフィルムに成形した。次に、こ
のフィルムを１３５℃で、長手方向に６．６倍の延伸倍
率で熱板にて延伸しながら、針山状ロールに掛けて、網
目状に解繊し、得られた解繊糸集合体の下面に厚さ２５
μｍのフッ素樹脂フィルム（ＦＥＰ、ダイキン工業
（株）製、ネオクロンＮＦ−００２５）を重ね、これを
図１（ｃ）に示す構成の荷電装置の荷電電極と接地電極
との間（電極間隔：８ｍｍ）に滞留時間：０．５秒で通
して、印加電圧９ｋＶ（直流）を印加してコロナ放電を
供給して室温で荷電処理を施した後、紙管に巻き取っ
た。次に、紙管からエレクトレット化された解繊糸を巻
きだし、カッターで９０ｍｍにカットした後、開綿機に
掛けてエレクトレット化原綿を得た。

【００４２】得られたエレクトレット化原綿をウェッブ
・フォーミング・マシンに供給してウェッブに成形し、
ニードルパンチングして、目付量：１００ｇ／ｍ²、厚
み：２ｍｍのエレクトレットフィルターを製造した。こ
の時の成形性を解繊糸の切れる回数および放電の発生回
数で評価し、表１に示す。また、得られたエレクトレッ
トフィルターの捕集効率を、下記の方法にしたがって測
定した。結果を表１に示す。

【００４３】捕集効率図２に概略を示す測定装置を使用して捕集効率を測定し
た。まず、エアロゾル発生機（日本科学工業社製）２１
からＮａＣｌ粒子（粒径：０．３μｍ）を供給するとと
もに、エアーフィルター２２を通した清浄空気をチャン
バー２３に供給した。チャンバー２３内のＮａＣｌ粒子
濃度が一定濃度（２〜６×１０⁶個）となった後、ブロ
ワー２４を作動させてチャンバー２３内の気体を流通経
路２５を通じて流量調整バルブ２６で流量を調整しなが
ら吸引した。流速計２７によって測定される流通速度が
一定速度（０．５ｍ／ｓｅｃ）となった時に、流通経路
２５に配設した、測定対称であるエレクトレットフィル
ター２８の上流側および下流側におけるＮａＣｌ粒子濃
度ＣinおよびＣout を、パーティクルカウンター（リオ
ン社製、ＫＣ−０１Ａ）２９ａおよび２９ｂによって、
それぞれ測定した。下記式に基づいて捕集効率を算出し
た。捕集効率＝〔１−（Ｃout ／Ｃin）〕×１００（％）

【００４４】（実施例２）解繊糸集合体の上面にＦＥＰ
フィルムを重ねた以外は実施例１と同様にしてエレクト
レットフィルターを成形した。得られたエレクトレット
フィルターの成形性および捕集効率を評価または測定し
た。結果を表１に示す。

【００４５】（実施例３）ＦＥＰフィルムの代わりに、
厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルムを用いた他は実
施例１と同様にして、エレクトレットフィルターを製造
した。得られたエレクトレットフィルターの成形性およ
び捕集効率を評価または測定した。結果を表１に示す。

【００４６】（実施例４）ＦＥＰフィルムの代わりに、
厚さ５０μｍのカプトンフィルムを用いた他は実施例１
と同様にして、エレクトレットフィルターを製造した。
得られたエレクトレットフィルターの成形性および捕集
効率を評価または測定した。結果を表１に示す。

【００４７】（比較例１）実施例１において製造された
延伸フィルムを解繊した後、そのまま電極に供給して荷
電処理を施した以外は、実施例１と同様にして、エレク
トレットフィルターを製造した。得られたエレクトレッ
トフィルターの成形性および捕集効率を評価または測定
した。結果を表１に示す。

【００４８】

【００４９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、従来法では達成
し得ないレベルの捕集効率等の各種性能に優れたエレク
トレットフィルターを、従来法におけるような製造上の
トラブルを生じることなく、安定して高効率で迅速に製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれ
ぞれ、荷電処理に用いられる装置の具体的構成を説明す
る図。

【図２】捕集効率の測定に用いた装置の構成を示す概
略図。

【符号の説明】

１解繊糸集合体２ａ，２ｂロール３フィルムロール４高分子フィルム（Ｂ）５ａ，５ｂロール６接地電極７荷電電極８巻取りロール９ａ、９ｂロール１０ａ，１０ｂロール１１接地電極１２荷電電極１３ロール２１エアロゾル発生機２２エアーフィルター２３チャンバー２４ブロワー２５流通経路２６流量調整バルブ２７流速計２８エレクトレットフィルター２９ａ，２９ｂパーティクルカウンター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子フィルム（Ａ）を解繊して平板状の
解繊糸集合体を形成し、該解繊糸集合体の上面および下
面の少なくとも一方の面に高分子フィルム（Ｂ）を重ね
た状態で荷電処理を施し、次に荷電処理された解繊糸を
エレクトレットフィルターに成形する工程を有する、エ
レクトレットフィルターの製造方法。
【請求項２】前記荷電処理を、高分子フィルム（Ｂ）側
を接地し、かつ解繊糸集合体側に正または負の高電圧を
印加して施す請求項１に記載のエレクトレットフィルタ
ーの製造方法。
【請求項３】前記荷電処理を室温で行う請求項１または
２に記載のエレクトレットフィルターの製造方法。