JPH06257065A - 超高性能エレクトレットメルトブロー不織布 - Google Patents

超高性能エレクトレットメルトブロー不織布

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JPH06257065A
JPH06257065A JP5043841A JP4384193A JPH06257065A JP H06257065 A JPH06257065 A JP H06257065A JP 5043841 A JP5043841 A JP 5043841A JP 4384193 A JP4384193 A JP 4384193A JP H06257065 A JPH06257065 A JP H06257065A
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JP
Japan
Prior art keywords
nonwoven fabric
dfp
electret
dfs
fiber diameter
Prior art date
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Pending
Application number
JP5043841A
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English (en)
Inventor
Satoshi Takase
敏 高瀬
Yatsuhiro Tani
八紘 谷
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Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 圧力損失相当繊維径Dfp、および電子顕微鏡
観測より求まる平均繊維径Dfsの比で表される繊維分散
性(Dfp/Dfs)が1≦(Dfp/Dfs)≦1.3の範囲に
あることを特徴とする超高性能エレクトレットメルトブ
ロー不織布。 【効果】 従来のエレクトレット不織布では得ることの
できなかった高い粒子捕集効率を有するエレクトレット
不織布を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明の超高性能エレクトレット
メルトブロー不織布は、空気中の微粒子を効率良く捕集
するエアフィルターやマスク、あるいは防発塵性の帽
子、衣料、靴カバー、さらに清掃用のワイパー用途など
で用いられる。
【0002】
【従来の技術】メルトブロー不織布を用いたエレクトレ
ットメルトブロー不織布(以下単にエレクトレット不織
布ということがある)については、既に多くの提案がな
されている。例えば、特公昭59−124号公報では溶
融紡糸時に直接電界をかけエレクトレット化したもの
が、特開昭61−211027号公報では熱刺激電流よ
り求まる活性化エネルギーを規定したものが、特開平1
−287914号公報では重量平均分子量と数平均分子
量の比を規定し、更に硫黄系、燐系安定剤を配合したも
のが夫々提案されている。
【0003】これらの発明は何れも、エレクトレット不
織布の性能(特に空気中の微粒子を捕集する能力=捕集
効率)を高めるために、該不織布の帯電量の向上のみを
改善しようとしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エレク
トレット不織布の帯電量には上限があり、理論的にパッ
シェンの法則で求まる帯電量以上にすることは不可能で
ある。このため、従来技術によるエレクトレット不織布
の帯電量の増加は僅かであり、捕集効率の向上を試みて
も限界があり、充分にその素材が持つ性能を発現できて
いなかった。そのため、従来から提案されているエレク
トレット不織布においては、空気中の微粒子の捕集効率
が未だ低いとか、帽子、衣料、靴カバーに用いても充分
に発塵を抑えれないといった課題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる従来のエレクトレ
ット不織布の課題を解決する方法を鋭意検討した結果、
本発明でいうところの繊維分散性(Dfp/Dfs)を制御
し、その値を1以上、1.3以下にすると、エレクトレッ
ト不織布の帯電量を増加させなくても、捕集効率が飛躍
的に向上することを見出した。
【0006】
【作用】本発明で捕集効率が飛躍的に向上する理由を以
下に説明する。従来技術のメルトブロー不織布からなる
エレクトレット不織布においては、不織布を構成する繊
維の1本1本が十分に分離しておらず、平行に配列して
部分的に融着しており、1本1本の繊維が粒子の捕集に
有効に働いておらず、束状になっていたため、その捕集
効率が向上しなかったのである。これを解決する方法と
しては、上述したようにエレクトレット不織布の帯電量
を僅かに増加させるだけでは不十分であり、本発明でい
う繊維分散性(Dfp/Dfs)を1以上、1.3以下にし、
エレクトレット不織布を構成する繊維の1本1本が粒子
の捕集に有効に働くようにすることが重要なのである。
【0007】すなわち本発明は、圧力損失相当繊維径D
fp、および電子顕微鏡観測より求まる平均繊維径Dfsの
比で表される繊維分散性(Dfp/Dfs)が、 1≦(Dfp/Dfs)≦1.3 の範囲にあることを特徴とする超高性能エレクトレット
メルトブロー不織布である。
【0008】本発明で圧力損失相当繊維径Dfpは、次の
数1から数値解析して求まるものと定義する。
【0009】
【数1】
【0010】ここで、 Dfp:圧力損失相当繊維径 L:エレクトレット不織布の厚み △P:エレクトレット不織布の圧力損失 u:エレクトレット不織布の空気ろ過速度 α:エレクトレット不織布の繊維充填率 ρ:空気密度(=1.21kg/m3) μ:空気粘度(=1.81×10-5Pa s) である。
【0011】数1は、エアフィルターの圧力損失を推定
するのに広く使用されている一般式(例えば、産業技術
センター発行「集塵装置の性能」p.178 〜182 に記載さ
れている。)である。通常はフィルターの繊維径、厚
み、繊維充填率、空気ろ過速度と空気密度、空気粘度と
いった既知のパラメーターからエアフィルターの圧力損
失を推定するのに用いられている。数1で求めたDfp
は、エアフィルターを構成する繊維の分散状態を意味し
ていると推定される。つまり、繊維が平行状態に配列し
て融着したりすると実際の繊維の太さよりも大きい繊維
として作用することにより、エアフィルターの繊維分散
状態を推定しうるのである。
【0012】圧力損失相当繊維径Dfpは、エレクトレッ
ト不織布の圧力損失△Pを空気ろ過速度uで測定し、数
1で求める。ただし、数1は圧力損失相当繊維径Dfpに
ついて解析的に解けないので、左辺と右辺が等しくなる
よう数値解析して求まる値である。尚、エレクトレット
不織布の厚みLは、厚み測定時に不織布にかかる荷重を
コントロールできる測定器で荷重を7g/cm2にして測
定した値とし、圧力損失△Pは、空気ろ過速度uが2.5
cm/秒で測定された値とする。
【0013】以下に、圧力損失の測定法、繊維充填率の
算出法、平均繊維径Dfsの求め方を説明する。
【0014】圧力損失:圧力損失△Pは、図1に示した
測定器を用い以下の手順で測定した。エレクトレット不
織布3をダクト2内に設置し、流量計7を空気ろ過速度
が2.5cm/秒になるようバルブ8でコントロールし、エ
レクトレット不織布上流、下流の静圧差を圧力計4で読
み取り求めた。
【0015】繊維充填率:エレクトレット不織布の繊維
充填率は、該不織布の目付W(g/m2)と先に述べた厚
みLから、次の数2を用いて算出した。
【0016】
【数2】
【0017】平均繊維径:平均繊維径Dfsは、以下の手
順で求めた。エレクトレット不織布の任意の場所で倍率
2000倍の電子顕微鏡写真を撮り、写真上の1本1本
の繊維径を読み取り目盛付ルーペで測定し得られた値の
算術平均値とする。また、融着している繊維は、融着界
面を境として繊維径を読み取った。尚、測定繊維本数は
特に規定はしないが、繊維径のばらつきを考慮すると少
なくとも100本以上、好ましくは200本以上の繊維
について測定する必要がある。
【0018】本発明において、電子顕微鏡による平均繊
維径Dfsは、メルトブロー不織布を構成する基本となる
1本1本の繊維の繊維径を意味するものである。従って
(Dfp/Dfs)の比をとると、その数値が大きい程繊維
分散性が悪く、1に近い程繊維分散性が良いことにな
る。
【0019】従来技術においては、繊維分散性(Dfp/
Dfs)は2前後であり、好ましい条件でさえ1.4〜1.5
であったが、本発明の繊維分散性(Dfp/Dfs)を1〜
1.3にするメルトブロー不織布は、紡糸の際ノズルピッ
チを大きくするとか、ノズル単孔当たりの吐出量を落と
すとかいった製造条件の最適化により可能であり、特に
その製法を限定するものではない。
【0020】本発明の超高性能エレクトレット不織布の
材料としては、メルトブロー法で紡糸可能で、高絶縁性
で撥水性を有する物質が望ましくポリエチレン、ポリプ
ロピレンやα−ポリオレフィンなどのオレフィン系ポリ
マー、ポリエステル、ポリスチレン、ポリフッ化ビニリ
デン、テフロン、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポ
リアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデンなどの合成樹
脂、それらの2種以上の共重合体やブレンド組成物など
が挙げられるが、ポリプロピレンやα−ポリオレフィン
などのオレフィン系ポリマーが可紡性・高絶縁性・撥水
性の観点から最も好ましい例である。
【0021】本発明で用いられるエレクトレット化の方
法は、公知の技術で充分であり特に限定しないが、高い
帯電量を容易に短時間で与えることができることから、
例えば特開平3−69663号公報に記載されている中
実質誘電体シート上にメルトブロー不織布を重ねコロナ
放電でエレクトレット化する方法が好ましい例である。
【0022】また、メルトブロー不織布の目付としては
効率的にエレクトレット化を行う観点から5g/m2
上、200g/m2以下が好ましく、10g/m2以上、6
0g/m2以下が特に好ましい例としてあげることができ
る。
【0023】さらに、メルトブロー不織布の平均繊維径
Dfsも特に規定はしないが、超高性能エレクトレット不
織布としての性能を有効に発現させるためには、0.5〜
5μmが好ましい平均繊維径の範囲であり、特に平均繊
維径が0.5〜3μmの範囲にあると本発明でいう繊維分
散性(Dfp/Dfs)の効果を顕著にすることができる。
【0024】
【実施例】以下、実施例をもって詳しく本発明を説明す
るがこれに限定されるものではない。
【0025】実施例1 圧力損失相当繊維径Dfpが1.0μmに、平均繊維径Dfs
が0.8μmになるよう調整し、繊維分散性(Dfp/Df
s)が1.25の目付20g/m2のポリプロピレンメルト
ブロー不織布を得た。該不織布を誘電体シートを敷いた
アース板上に置き、アース板上方1cmに設置した針電極
(春日電気(株)製 帯電電極)に+15kVの直流高
電圧を印加し、10秒間エレクトレット化処理した。
【0026】実施例2 圧力損失相当繊維径Dfpが1.4μmに、平均繊維径Dfs
が1.3μmになるよう調整し、繊維分散性(Dfp/Df
s)が1.07の目付30g/m2のポリプロピレンメルト
ブロー不織布を得た。該不織布を誘電体シートを敷いた
アース板上に置き、アース板上方1cmに設置した針電極
(春日電気(株)製 帯電電極)に+15kVの直流高
電圧を印加し、10秒間エレクトレット化処理した。
【0027】実施例3 圧力損失相当繊維径Dfpが2.3μmに、平均繊維径Dfs
が2.0μmになるよう調整し、繊維分散性(Dfp/Df
s)が1.15の目付50g/m2のポリメチルペンテンメ
ルトブロー不織布を得た。該不織布を誘電体シートを敷
いたアース板上に置き、アース板上方1cmに設置した針
電極(春日電気(株)製 帯電電極)に+15kVの直
流高電圧を印加し、10秒間エレクトレット化処理し
た。
【0028】比較例1 圧力損失相当繊維径Dfpを1.5μmにし、繊維分散性
(Dfp/Dfs)が1.88になるよう調整した以外は実施
例1と全て同じポリプロピレンメルトブロー不織布を、
同一条件でエレクトレット化処理した。
【0029】比較例2 圧力損失相当繊維径Dfpを2.1μmにし、繊維分散性
(Dfp/Dfs)が1.62になるよう調整した以外は実施
例2と全て同じポリプロピレンメルトブロー不織布を、
同一条件でエレクトレット化処理した。
【0030】比較例3 圧力損失相当繊維径Dfpを2.8μmにし、繊維分散性
(Dfp/Dfs)が1.40になるよう調整した以外は実施
例3と全て同じポリメチルペンテンメルトブロー不織布
を、同一条件でエレクトレット化処理した。
【0031】以上の実施例、比較例で得られたエレクト
レット不織布を以下の方法で評価し比較した。結果を表
1に示す。
【0032】
【表1】
【0033】表1中の粒子捕集効率(%)の評価は粒子
径0.1μmのDOP粒子を用い、図1に示す測定器に
より行った。エレクトレット不織布3はダクト2内に設
置され、流量計7をフィルター通風速度が2.5cm/秒に
なるようバルブ8でコントロールし、エレクトレット不
織布上流、下流のDOP粒子個数を粒子計測器6
((株)RION製KC−14)で計測した。捕集効率
は数3を用いて算出した。
【0034】
【数3】
【0035】粒子捕集効率が高いほど、エレクトレット
不織布のエアフィルターとしての性能は優れている。
【0036】表面電荷密度(C/cm2) エレクトレット不織布3の表面電荷密度は、図2に示す
ごとく該不織布をアース板12上に置き、上方より表面
電位計10(川口電気(株)製 表面電位計S−211
型)の検出プローブ11で該不織布の表面電位を測定
し、数4で算出した。
【0037】
【数4】
【0038】ここで、εs はエレクトレット不織布の比
誘電率でほぼ1であり、εo は真空の誘電率で8.85
×10-14 F/cm、Vは表面電位(V)、Lは該不織布
の厚み(cm)である。
【0039】表面電荷密度の値はエレクトレット不織布
の帯電量を意味し、この値が高いほど帯電量が高いこと
を表している。
【0040】上記実施例と比較例の結果から、表面電荷
密度は実施例と比較例でほとんど差がないのにも係わら
ず、粒子捕集効率は実施例の方が格段に高い値を示して
おり、本発明の超高性能エレクトレット不織布が従来の
技術では得ることのできない優れた性能を有することが
わかる。
【0041】
【発明の効果】本発明に係わる超高性能エレクトレット
メルトブロー不織布は、従来のエレクトレット不織布で
は得ることのできなかった高い粒子捕集効率を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】粒子捕集効率および圧力損失測定器の概略図で
ある。
【図2】表面電位測定器の概略図である。
【符号の説明】
1 DOP粒子発生機 2 ダクト 3 エレクトレット不織布 4 圧力計 5 サンプリング管 6 粒子計測器 7 流量計 8 バルブ 9 ブロワー 10 表面電位測定器 11 表面電位検出プローブ 12 アース板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 D04H 1/72 A 7199−3B

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力損失相当繊維径Dfp、および電子顕
    微鏡観測より求まる平均繊維径Dfsの比で表される繊維
    分散性(Dfp/Dfs)が、 1≦(Dfp/Dfs)≦1.3 の範囲にあることを特徴とする超高性能エレクトレット
    メルトブロー不織布。
JP5043841A 1993-03-04 1993-03-04 超高性能エレクトレットメルトブロー不織布 Pending JPH06257065A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002524226A (ja) * 1998-09-03 2002-08-06 ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー 高性能合成フィルタ媒体
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WO2015125942A1 (ja) * 2014-02-20 2015-08-27 日本無機株式会社 エアフィルタ濾材、およびエアフィルタユニット
CN115323619A (zh) * 2022-08-29 2022-11-11 大连瑞源非织造布有限公司 一种空气过滤熔喷布及生产方法

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Effective date: 20010220