JPH0561384B2 - - Google Patents
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- JPH0561384B2 JPH0561384B2 JP60014396A JP1439685A JPH0561384B2 JP H0561384 B2 JPH0561384 B2 JP H0561384B2 JP 60014396 A JP60014396 A JP 60014396A JP 1439685 A JP1439685 A JP 1439685A JP H0561384 B2 JPH0561384 B2 JP H0561384B2
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- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Woven Fabrics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は耐熱性、耐薬品性にすぐれた電荷寿命
の長い、耐久性に富むエレクトレツトに関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electret that is highly durable, has excellent heat resistance and chemical resistance, and has a long charge life.
（従来技術）
従来、エレクトレツトとしては、特公昭56−
47299号公報や特公昭59−124号公報で提案された
ものが知られている。前者はエレクトレツトフイ
ルムを繊維状に裁断して、これをウエブにしたも
ので、後者は紡糸時に繊維をエレクトレツト化
し、これをコンベヤー上に捕集してウエブにする
ものである。(Prior art) Conventionally, as an electret,
Those proposed in Publication No. 47299 and Japanese Patent Publication No. 59-124 are known. The former method involves cutting an electret film into fibers to form a web, while the latter method converts the fibers into electrets during spinning and collects them on a conveyor to form a web.
これらのエレクトレツトは、いずれも該繊維を
ランダムに分散してウエブを形成するために、分
極電荷の配向がランダムとなつており、その結果
相互に電荷を弱め合い、相殺する不都合が発生す
る。したがつて、かかるエレクトレツトの電界強
度は弱く、さらにかかる電荷も経時的に弱くなる
という欠点を有するものである。さらにかかる作
用は溶媒などの薬品の存在下ではさらに強く、電
荷消失の速度は大きくなる傾向を有し、耐久性の
点で問題があつた。 In all of these electrets, since the fibers are randomly dispersed to form a web, the orientation of the polarized charges is random, and as a result, the inconvenience occurs that the charges mutually weaken and cancel each other out. Therefore, the electric field strength of such an electret is weak, and the electric charge also weakens over time. Furthermore, this effect is even stronger in the presence of chemicals such as solvents, and the rate of charge dissipation tends to increase, posing a problem in terms of durability.
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、かかる従来エレクトレツトには見ら
れない、すぐれた安定性を有し、長期間に亘つて
高い電荷を保持するものであり、しかも薬品や熱
にもすぐれた耐久性を有するエレクトレツトとそ
の製造方法を提供するものである。その用途は
材、吸着材、センサーなど極めて広い用途に適用
できる。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has excellent stability not seen in such conventional electrets, retains a high charge for a long period of time, and is resistant to chemicals and heat. The present invention provides an electret having excellent durability and a method for manufacturing the same. It can be used in an extremely wide range of applications, including materials, adsorbents, and sensors.
（問題点を解決するための手段）
すなわち、本発明のエレクトレツト繊維シート
は、表面に電荷を有する繊維シートであつて、該
繊維シートの表面と裏面とで相異する極性を有
し、かつ、分極電荷の活性化エネルギーが0.5eV
以上であることを特徴とするものである。(Means for solving the problem) That is, the electret fiber sheet of the present invention is a fiber sheet having an electric charge on the surface, and has different polarities on the front and back surfaces of the fiber sheet, and , the activation energy of polarized charge is 0.5eV
It is characterized by the above.
また、本発明のエレクトレツト繊維シートの製
造方法は、繊維シートの片面を水電極に漬けて負
高圧印加し、さらに該シートに付いている水を乾
燥させた後、前記片面とは反対側の片面を水電極
に漬けて正高圧印加することを特徴とするもので
ある。 Further, in the method for producing an electret fiber sheet of the present invention, one side of the fiber sheet is immersed in a water electrode and a negative high voltage is applied, and after drying the water attached to the sheet, the other side of the fiber sheet opposite to the one side is The feature is that one side is immersed in a water electrode and a positive high voltage is applied.
本発明でいう、表面に電荷を有するとは、通常
のエレクトレツトと同様に表面に正電荷または負
電荷を有することを意味する。 In the present invention, "having a charge on the surface" means having a positive charge or a negative charge on the surface like a normal electret.
本発明のかかる電荷の量には限定はないが、あ
まり弱すぎては性能的に問題があるので、繊維シ
ート内に保有される分極電荷量としては、７×
10-11ｃ／cm2以上、さらには２×10-10ｃ／cm2以上
であるのが好ましい。 There is no limit to the amount of such charge in the present invention, but if it is too weak, there will be performance problems, so the amount of polarized charge held within the fiber sheet should be 7×
It is preferably at least 10 -11 c/cm 2 , more preferably at least 2×10 -10 c/cm 2 .
本発明でいう繊維シートには、電気比抵抗が
1013Ω・cm以上である素材であれば何なるもので
も適用され得る。たとえばポリオレフイン、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリ弗素系樹脂、
塩化ビニール系樹脂などの合成樹脂あるいはガラ
スやその他の無機化合物などから形成される実質
的に繊維状のものからなるシート状物があげられ
る。上記繊維状とは、一部が繊維の形状を有する
ものであれば、いかなる形態でもさしつかえな
い。 The fiber sheet referred to in the present invention has an electrical specific resistance.
Any material with a resistance of 10 13 Ω・cm or more can be applied. For example, polyolefin, polyester, polycarbonate, polyfluorine resin,
Examples include substantially fibrous sheet materials made of synthetic resins such as vinyl chloride resins, glass, and other inorganic compounds. The above-mentioned fibrous form may be any form as long as a part thereof has a fibrous shape.
さらに本発明の繊維として、たとえば電気比抵
抗が1013Ω・cm以上の有機化合物を含有するもの
を被覆したもの、たとえば芯鞘型繊維も含まれ
る。 Furthermore, the fibers of the present invention include those coated with an organic compound having an electrical resistivity of 10 13 Ω·cm or more, such as core-sheath type fibers.
かかるシート状物の形態としては、別に限定さ
れるものではないが、布帛状であるのが、柔軟性
や各種用途での設計のし易さから選択される。か
かる布帛としては、たとえば不織布、編織物、紙
状物などが含まれる。無論、上記布帛の少なくと
も一部または片面がフイルム化されたものや繊維
状のポーラスフイルム、スポンジ状シートなども
含まれる。さらにかかるシートに電気比抵抗が
1013Ω・cm以上の有機化合物で樹脂加工されたも
のが含まれる。 The form of such a sheet-like material is not particularly limited, but a fabric-like material is selected from the viewpoint of flexibility and ease of design for various uses. Such fabrics include, for example, nonwoven fabrics, knitted fabrics, paper-like materials, and the like. Of course, the above-mentioned fabrics may also include those in which at least a portion or one side of the fabric is made into a film, fibrous porous films, sponge-like sheets, and the like. Furthermore, the electrical resistivity of the sheet
Includes those processed with resin using organic compounds with a resistance of 10 13 Ω・cm or more.
本発明のエレクトレツト繊維シートが有する電
荷は、これを構成する分極電荷が少なくとも
0.5evの活性化エネルギーを有する点で特徴的で
ある。 The charge possessed by the electret fiber sheet of the present invention is such that the polarization charge constituting it is at least
It is unique in that it has an activation energy of 0.5ev.
かかる活性化エネルギーは、分極電荷が温度に
よつて脱分極することによつて発生する電流量
を、温度にしたがつて記録した第７図のチヤート
から求められるが、このエネルギーはエレクトレ
ツトにおける電荷のトラツプの深さを表わすもの
であり、エレクトレツトの寿命、耐久性に大きな
影響を与える。 This activation energy can be found from the chart in Figure 7, which records the amount of current generated when a polarized charge is depolarized by temperature, as a function of temperature. This indicates the depth of the trap, and has a large impact on the lifespan and durability of the electret.
かかる活性化エネルギーの測定は、第６図のよ
うに、温度コントロール装置５を有する加熱槽６
の中に設置した該エレクトレツト繊維シート２の
両面を電極３，４で強くはさんで、この電極と高
感度電流計７を接続して測定する。すなわち、加
熱槽を一定昇温速度、たとえば、室温から融点付
近まで５℃／minで昇温すると、トラツプされた
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８を経てレコーダー９に記録すると
種々の温度領域に対する電流曲線が得られる（第
７図）。この電流曲線の面積を測定試料の面積で
割つた商が分極電荷量である。 The activation energy is measured using a heating tank 6 having a temperature control device 5, as shown in FIG.
Both sides of the electret fiber sheet 2 placed in the electret fiber sheet 2 are tightly sandwiched between electrodes 3 and 4, and the electrodes are connected to a high-sensitivity ammeter 7 for measurement. That is, when the temperature of the heating tank is raised at a constant heating rate, for example, 5° C./min from room temperature to around the melting point, the trapped charges are depolarized and a current flows. When this current is recorded on the recorder 9 via the data processing device 8, current curves for various temperature ranges are obtained (FIG. 7). The quotient obtained by dividing the area of this current curve by the area of the measurement sample is the amount of polarized charge.
このチヤートの、それぞれのピークの立ち上が
りは次式に従うので、ピークの立ち上がり部につ
いてInJ対１／Ｔのプロツトをとり、得られた直
線の勾配から分極電荷の活性化エネルギーを算出
することができる。 Since the rise of each peak in this chart follows the following equation, the activation energy of the polarized charge can be calculated from the slope of the obtained straight line by plotting InJ versus 1/T for the rise of the peak.
InJ＝Ｃ−ΔE／kT
［式中、Ｊ：脱分極電流（Ａ） Ｃ：定数
ΔE：活性化エネルギー（ev） ｋ：ボルツマン
定数 Ｔ：温度（°ｋ）を示す］
活性化エネルギーは電荷の安定性の点から室温
以上での電流ピークで、少なくとも0.5evを有す
ることが重要である。 InJ=C-ΔE/kT [where J: depolarization current (A) C: constant
ΔE: activation energy (ev) k: Boltzmann constant T: temperature (°k)] From the viewpoint of charge stability, it is important that the activation energy has at least 0.5 ev at the current peak above room temperature. be.
すなわち、活性化エネルギーの値が大きい程、
そのエレクトレツトの寿命はすぐれているのであ
る。この事実は本発明のエレクトレツトシートに
よつて、初めてもたらされたものである。かかる
理由から、本発明においては、さらに活性化エネ
ルギーが、特に好ましくは0.7ev以上であるもの
が、さらに耐熱、耐薬品性にすぐれた特徴を発揮
する。 In other words, the larger the activation energy value,
The lifespan of the electret is excellent. This fact was brought about for the first time by the electret sheet of the present invention. For this reason, in the present invention, those whose activation energy is particularly preferably 0.7ev or more exhibit excellent heat resistance and chemical resistance.
また、ピークの出る温度（脱分極温度）領域が
高い程、そのエレクトレツトの寿命がすぐれてい
ることも本発明によつてもたらされた事実であ
り、少なくとも40℃、好ましくは80℃以上、特に
好ましくは130℃以上であるもの方が、耐久性や
安定性にすぐれている。 Furthermore, it is a fact brought about by the present invention that the higher the peak temperature (depolarization temperature) region, the better the lifetime of the electret. Particularly preferably, those having a temperature of 130°C or higher have excellent durability and stability.
本発明のエレクトレツトシートの電気的性能
は、分極電荷量の大きい方がすぐれており、少な
くとも７×10-11ｃ／cm2、さらに好ましくは２×
10-10ｃ／cm2以上、特に好ましくは５×10-10ｃ／
cm2以上の電荷量を有するのが好ましい。 The electrical performance of the electret sheet of the present invention is better when the amount of polarization charge is larger, and is at least 7×10 -11 c/cm 2 , more preferably 2×
10 -10 c/cm 2 or more, particularly preferably 5×10 -10 c/
It is preferable to have a charge amount of cm 2 or more.
本発明のエレクトレツト繊維シートの他の特徴
は、第１図、第２図のように、該繊維シートにお
いて、分極電荷１が一方向に配向した電界構造を
有する形である点にある。具体的には該シートの
同一面では同種の電荷を有するものであつて、そ
して、繊維シートの表面と裏面とで相異する極性
を有してなるものである。本発明においては、さ
らに第５図のようにシートの厚さ方向に異種の電
荷を有するものであつてもさしつかえない。 Another feature of the electret fiber sheet of the present invention is that, as shown in FIGS. 1 and 2, the fiber sheet has an electric field structure in which polarized charges are oriented in one direction. Specifically, the same side of the sheet has the same type of charge, and the front and back sides of the fiber sheet have different polarities. In the present invention, there is no problem even if the sheet has different types of charges in the thickness direction as shown in FIG.
かかる電界構造を有さない第３図のような通常
のエレクトレツトでは本発明の前記特徴ある電気
的特性は有さない。この点を第４図で説明する。 A normal electret as shown in FIG. 3, which does not have such an electric field structure, does not have the above-mentioned characteristic electrical characteristics of the present invention. This point will be explained with reference to FIG.
第４図は第３図の従来エレクトレツトシートを
構成するエレクトレツト繊維が有する分極電荷１
により発生する電力の方向をベクトル線（矢印）
で模式的に示したものである。この図から明らか
なように分極の方向がランダムであり、ベクトル
量は相殺されて小さくなる電界構造であることが
わかる。このために、この種のエレクトレツトは
長時間の使用に耐えにくく、薬品の存在や熱的刺
激に極めて弱い傾向を有するのである。 Figure 4 shows the polarization charge 1 possessed by the electret fibers constituting the conventional electret sheet in Figure 3.
Vector line (arrow) indicates the direction of the electric power generated by
This is shown schematically. As is clear from this figure, the direction of polarization is random, and the electric field structure is such that the vector quantities are canceled out and reduced. For this reason, this type of electret cannot withstand long-term use, and tends to be extremely susceptible to the presence of chemicals and thermal stimulation.
これに対し、本発明のエレクトレツトシートは
第１図ならびに第２図から明らかなように、分極
電荷１が一方向に配向した電界構造を有するので
ある。この構造上の違いが上記耐久性や電気的特
性を発揮する要因である。 On the other hand, as is clear from FIGS. 1 and 2, the electret sheet of the present invention has an electric field structure in which the polarized charges 1 are oriented in one direction. This structural difference is the reason for exhibiting the above-mentioned durability and electrical properties.
本発明のエレクトレツト繊維シートにおいて、
活性化エネルギーの値は、上述のように0.5eVが
下限であり、また、表面電荷密度の値は、上述の
ように７×10-11ｃ／cm2が下限であるものである。
なお、本発明者らの各種知見によれば、活性化エ
ネルギーに関しては、その上限値は繊維シートの
素材によつても異なるものであり、明確な上限値
を定めることは難しいが、一般に３〜5eVと言わ
れており（たとえば、「静電気学会誌」４，５
（1980）、262〜274頁に記載の家田、高井：「高分
子中の電荷トラツプについて」や、電気学会論文
誌A50巻２号、23〜30頁に記載の日野、北村：
「ガラス転移温度に観測される熱刺激電流」等の
論文等）、本発明のエレクトレツト繊維シートに
おいても、活性化エネルギーの上限値はその付近
になるものと考えられる。また、表面電荷密度に
関しては、現在の加工技術レベルでは、空中放電
を発生することを避ける等の現実的安定加工プロ
セス上の要因・問題等から、その上限値は５×
10-8ｃ／cm2程度になるものと推定される。 In the electret fiber sheet of the present invention,
The lower limit of the activation energy value is 0.5 eV as described above, and the lower limit of the surface charge density value is 7×10 −11 c/cm 2 as described above.
According to the various findings of the present inventors, the upper limit of activation energy varies depending on the material of the fiber sheet, and it is difficult to set a clear upper limit, but in general, it is 3 to 3. It is said to be 5eV (for example, "Journal of Electrostatics Society" 4, 5
(1980), pp. 262-274, Hino, Kitamura: ``About charge traps in polymers'' and IEEJ Transactions A50, No. 2, pp. 23-30.
In the electret fiber sheet of the present invention, the upper limit of the activation energy is considered to be around this value. Regarding the surface charge density, at the current level of processing technology, the upper limit value is 5
It is estimated that it will be about 10 -8 c/cm 2 .
本発明のエレクトレツトシートは、単独でもす
ぐれた特徴を有するが、さらにかかるシートを複
数、集合し積層させることによつて、さらに寿命
の長い、外的条件に対し耐久性の高いものが得ら
れる。 The electret sheet of the present invention has excellent characteristics when used alone, but by collecting and laminating a plurality of such sheets, a product with an even longer life and high durability against external conditions can be obtained. .
たとえば、第８図は本発明のエレクトレツトシ
ートを３枚積層した、分極電荷１の配向方向が同
一である、電力ベクトル線図を示したものである
が、かかる構造体において、積層するシートの積
層表面での電荷の種類が互いに異なるような形に
してもよい。たとえば、第１層目のシートを、ベ
クトル線の方向が逆の方向になるように積層させ
てもよいし、各シート間のベクトル線の方向を互
いに逆方向に構成してもよい。本発明のエレクト
レツトシートの場合は、いずれの場合も上記耐久
性の向上が達成される。この点も従来エレクトレ
ツトシートとは大きな違いである。 For example, FIG. 8 shows a power vector diagram in which three electret sheets of the present invention are laminated and the polarized charges 1 are aligned in the same direction. The stacked layers may have different types of charges on their surfaces. For example, the first layer of sheets may be stacked so that the vector lines are in opposite directions, or the vector lines between the sheets may be arranged in opposite directions. In the case of the electret sheet of the present invention, the above-mentioned improvement in durability is achieved in all cases. This point is also a big difference from conventional electret sheets.
本発明のエレクトレツトシートは、たとえば第
９図に示す方法で製造できる。 The electret sheet of the present invention can be manufactured, for example, by the method shown in FIG.
すなわち、通常の適宜の方法で形成した繊維シ
ート１０を適切な温度に設定した水電極１１の上
に載せる。この場合、該シート１０と該電極１１
の接触面積を多くするのが好ましい。水電極１１
の反対側の該シート表面に針状電極１２を用いて
直流電流を高圧印加する。 That is, a fiber sheet 10 formed by an appropriate normal method is placed on a water electrode 11 set at an appropriate temperature. In this case, the sheet 10 and the electrode 11
It is preferable to increase the contact area. water electrode 11
A high voltage direct current is applied to the surface of the sheet on the opposite side using a needle electrode 12.
印加電圧は、シートを構成する素材の種類やそ
の分子内構造、シートの厚さ、針電極の形状や電
極間距離などによつて異なるが、たとえば電極間
距離が３cmの場合は、少なくとも10kv、好まし
くは15〜50kv、さらに好ましくは25〜40kvであ
る。印加時間は瞬間的でもよいが、通常、0.1秒
間以上、さらには１〜120秒間である。 The applied voltage varies depending on the type of material composing the sheet, its molecular structure, the thickness of the sheet, the shape of the needle electrodes, the distance between the electrodes, etc., but for example, if the distance between the electrodes is 3 cm, it should be at least 10 kV, Preferably it is 15-50kv, more preferably 25-40kv. The application time may be instantaneous, but is usually 0.1 seconds or more, and more preferably 1 to 120 seconds.
この場合該シートの片面を負高圧印加し、反対
側表面を正高圧印加して両面処理方法を適用する
方法を採用するのが、さらに分極電荷の高いもの
が得られる上に、本発明の電気特性を有するシー
トが得られ易い。特に、分極電荷の活性化エネル
ギーが0.5eV以上である本発明のエレクトレツト
繊維シートを得るためには、本発明者らの知見に
よれば、前述のように、繊維シートの片面を水電
極に漬けて負高圧印加し、さらに該シートに付い
ている水を乾燥させた後、前記片面とは反対側の
片面をやはり水電極に漬けて正高圧印加して、エ
レクトレツト化をするというプロセスをとること
が重要な点であり、かかる特別なエレクトレツト
化法を採用しなければ、高度な分極電荷の活性化
エネルギーを持つエレクトレツト繊維シートを得
ることは難しい。 In this case, it is preferable to apply a double-sided treatment method by applying a negative high voltage to one side of the sheet and applying a positive high voltage to the opposite side, since it is possible to obtain a sheet with even higher polarization charge, and also to apply the electric current of the present invention. It is easy to obtain a sheet having these characteristics. In particular, in order to obtain the electret fiber sheet of the present invention in which the activation energy of the polarization charge is 0.5 eV or more, according to the findings of the present inventors, one side of the fiber sheet must be connected to a water electrode as described above. After soaking the sheet and applying a negative high voltage, and then drying the water attached to the sheet, the other side opposite to the one side was dipped in a water electrode and a positive high voltage was applied to convert it into an electret. Unless such a special electrification method is employed, it is difficult to obtain an electret fiber sheet with a high degree of polarization charge activation energy.
また、被処理シートは目付80ｇ／m2以下、さら
には50ｇ／m2以下の薄さを有するものの方が本発
明の目的を達成し易くて好ましい。繊維径は太い
ものより細い方が分極電荷量を高くし易く、好ま
しくは20μ以下、さらに好ましくは10μ以下がよ
い。かかる繊維からなるシートの見掛密度は0.05
ｇ／cm3以上、好ましくは0.1ｇ／cm3以上が、印加
効率を高くすることができ、得られるエレクトレ
ツトの電荷安定性も向上する。 Further, it is preferable that the sheet to be treated has a thickness of 80 g/m 2 or less, more preferably 50 g/m 2 or less, since it is easier to achieve the object of the present invention. It is easier to increase the amount of polarization charge when the fiber diameter is thinner than when it is thicker, and the fiber diameter is preferably 20μ or less, more preferably 10μ or less. The apparent density of a sheet made of such fibers is 0.05
g/cm 3 or more, preferably 0.1 g/cm 3 or more, can increase the application efficiency and improve the charge stability of the obtained electret.
なお、本発明において、繊維シートの表面と裏
面とが相異する極性を有しているというのは、下
記する方法によつてエレクトレツト繊維シートの
表面電位を、表の面と裏の面のそれぞれについて
測定した場合に、電位を示す曲線が記録紙上で、
一方の面の測定では正側領域に記録され、それに
対して、他方の面の測定では負側領域に記録され
るものであることを言うものである。 In the present invention, the fact that the front and back surfaces of the electret fiber sheet have different polarities means that the surface potential of the electret fiber sheet is determined by the method described below. When measuring each, the curve showing the potential is shown on the recording paper,
This means that when measuring one side, the data is recorded in the positive side area, whereas when measuring the other side, it is recorded in the negative side area.
すなわち、該表面電位は、第１１図に概略を示
した装置により測定されるものであり、駆動モー
タ１９と駆動ベルト２０および金属製ターンロー
ル１８を介して、連続的に、走行速度１ｍ／分で
回転走行するアースされたコンベアーベルト１３
（ステンレス製平板）の３mm上方の空間に、チヤ
ート式記録計１７に接続された表面電位計１６と
プローブ１５を設置する。次に、円形のエレクト
レツト繊維シート１４（直径：133mm）をコンベ
アーベルト１３表面に密着するように載せ、プロ
ーブ１５直下にエレクトレツトシートの中央部を
走行させ、検出される表面電位値を記録紙上に記
録させる。 That is, the surface potential is measured by the device schematically shown in FIG. A grounded conveyor belt 13 that rotates at
A surface electrometer 16 connected to a chart recorder 17 and a probe 15 are installed in a space 3 mm above the (stainless steel flat plate). Next, a circular electret fiber sheet 14 (diameter: 133 mm) is placed on the surface of the conveyor belt 13 so as to be in close contact with the surface of the conveyor belt 13, and the central part of the electret sheet is run directly below the probe 15, and the detected surface potential value is recorded on a recording paper. record it.
使用する計器類および測定条件は、次の通りと
するものである。 The instruments and measurement conditions to be used are as follows.
表面電位計：名称 ELECTOSTATIC
VOLTMETER
型式 ISOPROVER 244型
（米国モンロー社製）
（プローブ型式：1017）
記録計：名称 テクニコーダー
型式 3047（横河電機(株)製）
記録紙走行速度：60cm／分
コンベアーベルト：
材質 ステンレス製平板
（厚さ0.5mm×幅20cm）
（実施例）
実施例 １
平均繊維径3.5μmのポリプロピレン繊維で構成
された目付18ｇ／m2、見掛密度0.131ｇ／cm3のポ
リプロピレン不織布シートを第９図の装置により
エレクトレツト化した。水電極の温度は50℃で、
針電極の電極間距離は３cmで、印加電圧は−
30kv、処理時間は60秒間であつた。次いでこの
シートを乾燥し、該シートを裏返して水電極に設
置し、今度は＋20kvで該シートの裏面を60秒間、
さらにエレクトレツト化処理した。 Surface electrometer: Name ELECTOSTATIC
VOLTMETER Model ISOPROVER 244 type (manufactured by Monroe, USA) (Probe model: 1017) Recorder: Name Technicorder model 3047 (manufactured by Yokogawa Electric Corporation) Recording paper running speed: 60 cm/min Conveyor belt: Material Stainless steel flat plate ( (Thickness 0.5 mm x Width 20 cm) (Example) Example 1 A polypropylene nonwoven fabric sheet with a basis weight of 18 g/m 2 and an apparent density of 0.131 g/cm 3 made of polypropylene fibers with an average fiber diameter of 3.5 μm was prepared as shown in Fig. 9. It was converted into an electret using a device. The temperature of the water electrode is 50℃,
The distance between the needle electrodes is 3 cm, and the applied voltage is -
The voltage was 30 kV and the treatment time was 60 seconds. The sheet is then dried, turned over and placed on a water electrode, and this time the back side of the sheet is heated at +20 kV for 60 seconds.
Furthermore, it was processed to become an electret.
得られたエレクトレツト繊維シートの電流ピー
クは92℃と153℃であり、それぞれのピークにお
ける活性化エネルギーは0.55evと0.85evであつ
た。このシートの分極電荷量は8.5×10-10ｃ／cm2
で、130℃以上での分極電荷量は4.8×10-10ｃ／
cm2であり、また、該シートの表面と裏面とで相異
する極性を有しているものであつた。 The current peaks of the obtained electret fiber sheet were 92°C and 153°C, and the activation energy at each peak was 0.55ev and 0.85ev. The amount of polarization charge of this sheet is 8.5×10 -10 c/cm 2
So, the amount of polarization charge above 130℃ is 4.8×10 -10 c/
cm 2 , and the front and back surfaces of the sheet had different polarities.
このシートは１カ月間、20℃×65％RHの条件
で放置した後、分極電荷を測定したが分極電荷量
の低下は極微量で、認められないに等しかつた。 After this sheet was left for one month at 20° C. and 65% RH, the polarization charge was measured, but the decrease in the amount of polarization charge was so small that it was almost unnoticeable.
実施例 ２
実施例１で得たエレクトレツト繊維シートを５
枚、各シートの積層側の表面の電荷極性が異極性
になるよう（第３図と同様のベクトル線方向）に
積層した。Example 2 The electret fiber sheet obtained in Example 1 was
The sheets were stacked so that the charge polarities on the surfaces of the stacked sheets were different (in the direction of the vector line as in FIG. 3).
このシートの次の条件でテストした。 This sheet was tested under the following conditions.
(1) 室温にてメタノール中に１週間浸漬した。(1) Soaked in methanol for one week at room temperature.
(2) 80℃の乾燥機の中に１週間放置した。(2) It was left in a dryer at 80°C for one week.
(3) 室温の水中に１週間放置した。(3) It was left in water at room temperature for one week.
これらのテストのいずれにおいても分極電荷量
の変化は殆ど認められなかつた。 In all of these tests, almost no change in polarization charge was observed.
比較例 １
ポリプロピレン・エレクトレツトフイルムを裁
断して、幅32μm、厚さ10μmのスリツトフイルム
をカードを用いて、目付360ｇ／m2、厚さ6.5mmの
不織布シートを形成した。得られたこのシートの
脱分極電流を測定したところ、第１０図に示すよ
うなチヤートが得られた。このデータは該シート
の電界構造がランダム構造を有するものであるこ
とを示すものであり、本発明でいう特徴的な電流
ピークを有さないものであつた。Comparative Example 1 A polypropylene electret film was cut to form a slit film with a width of 32 μm and a thickness of 10 μm using a card to form a nonwoven fabric sheet with a basis weight of 360 g/m 2 and a thickness of 6.5 mm. When the depolarization current of the obtained sheet was measured, a chart as shown in FIG. 10 was obtained. This data indicates that the electric field structure of the sheet had a random structure, and did not have a characteristic current peak as defined in the present invention.
このシートの吸塵効果を評価した。 The dust absorption effect of this sheet was evaluated.
テストはそのまま試料とする場合と、実施例１
の(1)に従つて放置した後、乾燥して試料とする場
合の２水準を行つた。 In the test, there are cases where the sample is used as it is, and Example 1.
After leaving it in accordance with (1), two levels were conducted: drying and using it as a sample.
評価は平均粒径0.3μmのポリスチレンエアロゾ
ルを2.5cm／secの風速下で流して該試料を通過さ
せて、試料前後の粒子数をカウントして行つた。 Evaluation was performed by passing a polystyrene aerosol having an average particle size of 0.3 μm at a wind speed of 2.5 cm/sec through the sample, and counting the number of particles before and after the sample.
試料として実施例２のエレクトレツト繊維シー
トを用いた場合は、メタノール浸漬前後でも変ら
ず、99.997％の吸塵率を示した。これに対し比較
例のものはメタノール浸漬前では99.98％の吸塵
率であつたが、浸漬後では90.72％に低下してい
た。 When the electret fiber sheet of Example 2 was used as a sample, it showed a dust absorption rate of 99.997%, which was unchanged even before and after immersion in methanol. On the other hand, the dust absorption rate of the comparative example was 99.98% before immersion in methanol, but it decreased to 90.72% after immersion.
（発明の効果）
本発明は、従来エレクトレツトシートに比較し
て、長期間に亘つて安定して高い電荷を保持し、
しかも薬品や熱にも強い、耐久性にすぐれたエレ
クトレツト繊維シートを提供するものである。本
発明のエレクトレツト繊維シートはフイルター素
材、吸着素材、さらにマスク、センサー、たとえ
ば放射線線量計、温度センサー、マイクロホン、
ヘツドホーンなど、さらにガーゼ、造骨促進材な
どの医療素材など各種の用途に有効性を有するも
のである。(Effects of the Invention) Compared to conventional electret sheets, the present invention stably retains a high charge for a long period of time,
Furthermore, the present invention provides an electret fiber sheet that is resistant to chemicals and heat and has excellent durability. The electret fiber sheet of the present invention can be used as a filter material, an adsorption material, a mask, a sensor, such as a radiation dosimeter, a temperature sensor, a microphone, etc.
It is effective in various uses such as headphones, gauze, bone formation promoting materials, and other medical materials.
第１図は本発明の一例であるエレクトレツト繊
維シートの断面の分極電荷状態を示す。第２図は
第１図の繊維の有する電力ベクトル線（矢印）を
示す模式図である。第３図は従来エレクトレツト
繊維シートの断面における繊維の分極電荷状態を
示す。第４図は第３図の繊維の有する電力ベクト
ル線を示す模式図である。第５図は本発明のエレ
クトレツト繊維シートの他の例における断面の分
極電荷状態を示す。第６図は分極電荷量ならびに
活性化エネルギーの測定装置を示す模式図であ
る。第７図は本発明のエレクトレツト繊維シート
が示す脱分極電流曲線である。第８図は本発明の
エレクトレツト繊維シートを３層に積層した構造
体のベクトル線の状態を示す断面図である。第９
図は本発明のエレクトレツト繊維シートを製造す
るための装置の一例を示す断面模式図である。第
１０図は従来のエレクトレツト繊維シートの示す
脱分極電流曲線である。第１１図は、表面電位を
測定する装置の概略を示した側面図である。
図中、１……分極電荷、２……エレクトレツト
シート、３，４……電極、５……温度コントロー
ル装置、６……加熱槽、７……高感度電流計、８
……データー処理装置、９……レコーダー、１０
……繊維シート、１１……水電極、１２……針電
極。
FIG. 1 shows the polarization charge state of a cross section of an electret fiber sheet which is an example of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing power vector lines (arrows) possessed by the fibers in FIG. 1. FIG. 3 shows the polarization charge state of fibers in a cross section of a conventional electret fiber sheet. FIG. 4 is a schematic diagram showing power vector lines possessed by the fiber of FIG. 3. FIG. 5 shows the polarization charge state of the cross section of another example of the electret fiber sheet of the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram showing an apparatus for measuring polarization charge amount and activation energy. FIG. 7 is a depolarization current curve shown by the electret fiber sheet of the present invention. FIG. 8 is a sectional view showing the state of vector lines of a structure in which three layers of electret fiber sheets of the present invention are laminated. 9th
The figure is a schematic cross-sectional view showing an example of an apparatus for manufacturing the electret fiber sheet of the present invention. FIG. 10 shows a depolarization current curve of a conventional electret fiber sheet. FIG. 11 is a side view schematically showing an apparatus for measuring surface potential. In the figure, 1... Polarized charge, 2... Electret sheet, 3, 4... Electrode, 5... Temperature control device, 6... Heating tank, 7... High sensitivity ammeter, 8
...Data processing device, 9...Recorder, 10
... fiber sheet, 11 ... water electrode, 12 ... needle electrode.
Claims (1)
繊維シートの表面と裏面とで相異する極性を有
し、かつ、分極電荷の活性化エネルギーが0.5eV
以上であることを特徴とするエレクトレツト繊維
シート。 ２ 表面電荷密度が、７×10-11ｃ／cm2以上であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
エレクトレツト繊維シート。 ３ 分極電荷の脱分極温度が少なくとも40℃であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
エレクトレツト繊維シート。 ４ 表面に電荷を有する繊維シートであつて、該
繊維シートの表面と裏面とで相異する極性を有
し、かつ分極電荷の活性化エネルギーが0.5eV以
上であるエレクトレツト繊維シートが、複数枚積
層されてなることを特徴とするエレクトレツト繊
維シート構造体。 ５ 繊維シートの片面を水電極に漬けて負高圧印
加し、さらに該シートに付いている水を乾燥させ
た後、前記片面とは反対側の片面を水電極に漬け
て正高圧印加することを特徴とするエレクトレツ
ト繊維シートの製造方法。[Scope of Claims] 1. A fiber sheet having a charge on its surface, wherein the front and back surfaces of the fiber sheet have different polarities, and the activation energy of the polarized charge is 0.5 eV.
An electret fiber sheet characterized by the above. 2. The electret fiber sheet according to claim 1, wherein the electret fiber sheet has a surface charge density of 7×10 -11 c/cm 2 or more. 3. The electret fiber sheet according to claim 1, wherein the depolarization temperature of the polarized charges is at least 40°C. 4 A plurality of electret fiber sheets which are electrically charged on the surface and have different polarities on the front and back surfaces of the fiber sheet, and the activation energy of the polarized charge is 0.5 eV or more. An electret fiber sheet structure characterized by being laminated. 5 One side of the fiber sheet is immersed in a water electrode and a negative high voltage is applied, and after drying the water attached to the sheet, one side opposite to the one side is immersed in a water electrode and a positive high voltage is applied. A method for producing a characteristic electret fiber sheet.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60014396A JPS61174471A (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Electret fibrous sheet and its structure |
| US06/790,572 US4874659A (en) | 1984-10-24 | 1985-10-23 | Electret fiber sheet and method of producing same |
| DE19853586482 DE3586482T2 (en) | 1984-10-24 | 1985-10-24 | ELECTRIC FIBER FILM AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. |
| EP19850307665 EP0182512B1 (en) | 1984-10-24 | 1985-10-24 | Electret fiber sheet and method of producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60014396A JPS61174471A (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Electret fibrous sheet and its structure |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61174471A JPS61174471A (en) | 1986-08-06 |
| JPH0561384B2 true JPH0561384B2 (en) | 1993-09-06 |
Family
ID=11859887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
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1985
- 1985-01-30 JP JP60014396A patent/JPS61174471A/en active Granted
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|---|---|
| JPS61174471A (en) | 1986-08-06 |
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