JPH0829213B2 - フィルターの製造方法 - Google Patents

フィルターの製造方法

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JPH0829213B2
JPH0829213B2 JP6095173A JP9517394A JPH0829213B2 JP H0829213 B2 JPH0829213 B2 JP H0829213B2 JP 6095173 A JP6095173 A JP 6095173A JP 9517394 A JP9517394 A JP 9517394A JP H0829213 B2 JPH0829213 B2 JP H0829213B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘電性重合体材料から造
られた不織繊維ウェブを、アース電極と放電電極との間
の高電圧電界中に通過させアース電極と接触させて引張
り、該ウェブに静電荷をもたらすことによるフィルター
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】回分的に高温下で行われるエレクトレッ
トフィルター用濾材の製法が、米国特許第４，３０８，
２２３号明細書に記載されている。この公知方法では、
４１０ｇ／ｍ2 という比較的重い標準重量（ｂａｓｉｓ
ｗｅｉｇｈｔ）を有する厚み２ｍｍのポリプロピレン
繊維製のフィルターウェブ（すなわち、ウェブの形の濾
材）に帯電処理を行うのである。この帯電処理は２つの
作用効果を有し、その１つは双極子の配向であり、他の
１つは繊維中への電荷の注入（ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏ
ｎ）である。最適の双極子配向を得るために帯電処理は
高温（１２０℃）において実施し、したがってこの処理
は非常に長い時間を要し、すなわち１５分間を要する。
この帯電処理は次の如く実施し、すなわち、この繊維マ
ットを２つの電極の間に挿入し、このうちの１つの電極
に多数のコロナ点を設け、これらのコロナ点を高圧ＡＣ
電源に接続する。他の電極は接地し、かつ、誘電性ホイ
ルで覆うが、その目的は、コロナによって生じたイオン
がアース板に流れるのを防止するためである。負のＣＯ
3 イオンを放出させるために、負のコロナ電圧を用い
る。フィルター用濾材の帯電処理の均質性を一層改善す
るために、コロナ点を、上部電極上において相互に近接
して位置させる。これらの点から生じたコロナは互いに
対向し、或限られた距離（約２〜３ミリメートル）にわ
たってコロナ効果を与える。これらのコロナ点は、帯電
処理すべきフィルター材料（すなわち前記フィルター用
濾材、またはその製造原料）から少し上方の場所または
該フィルター材料の中に設置する。高いコロナ電圧は使
用できない。なぜならばこのような高電圧は、上記の位
置から接地電極に飛ぶスパークの原因となるからであ
る。前記のコロナ点がフィルター材料の方に向かって押
圧された場合には、このスパーク発生のおそれが一層大
きくなる。このスパークは回路短絡の原因となり、この
短絡によってホイルおよびフィルター材料の両者に穴が
あくことがある。さらに、ホイル中の前記穴の巾が大き
くなってホイルが使用不能になることもある。フィルタ
ー材料中の穴は、ダスト粒子を許容度以上に通過させる
通路になるので、この穴は好ましくない。
【０００３】前記のコロナ点および上部電極には高電圧
がかかるから、前記の部材配置態様は安全性の立場から
みて好ましくない。さらに、フィルター材料を下部電極
上にねじ係合によって取付けるので該フィルター材料の
一部は無変化状態（未帯電状態）のまま残り、したがっ
てその部分は廃棄しなければならないという欠点もあ
る。
【０００４】また、米国特許第４，３０８，２２３号明
細書中の第II表の濾材の粒子透過量（ｐｅｎｅｒａｔｉ
ｏｎ）のデータから明らかなように、前記の帯電処理は
その効果がいつも一定ではなく、毎回多少異なるのであ
る。この透過量のデーターばらつきは１．３ｍｇから７
ｍｇの範囲にわたる。（粒子透過量や透過率については
後で説明する）。これは多分、フィルター材料の帯電処
理が不均質に行われ、該フィルター材料の一部は最適帯
電状態にならなかったためであろうと思われる。
【０００５】米国特許第４，３７５，７１８号明細書に
は、静電気に帯電したフィルター用濾材を室温において
連続的に製造する方法が開示されている。この方法で
は、非電導性の熱可塑性繊維の各面に多少電導性のウェ
ブを接触させることによって複合ウェブを形成させる。
次いでこの複合ウェブに、コロナ放電手段によって帯電
処理するが、この帯電処理は該複合ウェブの各対向面
に、互いに反対の極性の電荷をそれぞれ与えることから
なるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術に従って製造
されたフィルターよりもすぐれた濾過性能を示すフィル
ターを経済的に且つ工業的に効率よく製造する方法が要
求される。
【０００７】
【課題が解決するための手段】本発明によれば、誘電性
重合体材料から造られた不織繊維ウェブを造り、アース
電極及び、アース電極に隣接させて少なくとも１つの放
電電極を用意し、そしてその２つの間に高電圧電界を形
成し、高電圧電界を通過させて該不織繊維ウェブを引っ
張り、それにより、高電圧電界中のそれの通過中ほぼ室
温に不織布繊維ウェブを維持しながら、不織織維ウェブ
上に連続の静電荷をもたらすように不織繊維ウェブを該
アース電極と接触させ且つ該不織繊維ウェブの厚さを薄
くする、諸工程を特徴とするフィルターを製造する方法
が提供される。
【０００８】本発明は、従来の技術に従って製造された
フィルター用濾材よりもすぐれた濾過性能（換言すれば
粒子捕集性能）を示す静電フィルター用濾材を連続的に
製造する方法に関するものである。
【０００９】本発明方法は連続操作に非常に適した方法
である。電荷射出が非常に強く行われるので、永久双極
子に配向操作は不必要であり、本方法は極性基を有しな
い誘電性材料を用いて開始できる。これは、極性基を有
する誘電性材料よりも絶縁抵抗がはるかに高く、したが
って射出電荷の長期間安定性がかなり大きく改善され
る。さらに、本発明方法は室温において実施できるもの
である。
【００１０】電荷射出は、細いタングステン線等で発生
させたコロナによって行うのが好ましい。正または負の
コロナが使用できるけれども、帯電処理はこの２種のコ
ロナを用いて行うのが便利であり、すなわち、前記の誘
電性材料と誘電性ホイルとの組合わせ体の片面を正の電
荷に帯電させ、反対側の面を負の電荷に帯電させるのが
よい。この態様の場合には、１つのコロナが電荷射出を
行い、他のコロナはカウンター電極として働くのであ
る。この態様の長所は、誘電性ホイルおよび／または帯
電処理すべき誘電性材料の大破損事故発生の危険が非常
に少ないことである。なぜならば、金属製カウンター電
極の代りにコロナの１つが、すなわち空気イオンのプラ
ズマがカウンター電極として働くからである。このプラ
ズマ型のカウンター電極上を前記の誘電性ホイルが、摩
擦なしに速やかに進行できる。このことは、連続的帯電
処理操作において非常に有利なことである。
【００１１】極端に重く、および／または極端に厚いフ
ィルターウェブは充分に帯電させることができないの
で、微細ダスト粒子の透過率の低い帯電フィルターウェ
ブを得ることができない。したがって、複数の層を別々
に帯電処理し、これらを重ね合わせてエレクトレットフ
ィルター用ウェブを作るのが有利である。なお、前記の
多層構造は、その中の各層を針で互いに縫い合わせるか
または相互に溶着（加熱接着）することによって消失さ
せることができ、すなわち一体化構造体が形成できる。
【００１２】帯電処理実施時に前記誘電性材料の厚みを
薄くすることによって、該誘電性材料の帯電処理効果が
非常に良くなる。帯電処理の前に該誘電性材料を圧縮す
ることによって該誘電性材料の厚みを永久的に薄くして
おくことも可能である。この場合には、この厚みはもは
や回復しない。開放構造の誘電性材料から成形物品を作
るときに、前記の永久圧縮を行うことができる。前記の
誘電性材料をその長手方向および／または横巾方向に伸
長させることによって、その厚みを薄くすることも可能
である。弾性変形し得る誘電性材料、たとえばフォーム
（ｆｏａｍ）の形の誘電性材料の場合には、上記の伸長
方向が特に有利である。帯電処理のときだけ一時的に伸
長させることは、該材料の単位面積当りの重量（ａｒｅ
ａ ｗｅｉｇｈｔ）が減少するという付加的な効果をも
奏するものである。
【００１３】前記の誘電性材料上に開放型構造を有する
ガーゼまた網を置き、このガーゼをローラーで動かして
当該ウェブを圧することによって、該誘電性材料の厚み
を薄くすることができる。また、誘電性材料のウェブの
最上部に、実質的に閉じた形のホイルを置き、このホイ
ルに空気力の高圧を加えることによって、該誘電性材料
を圧縮することもできる。
【００１４】前記の誘電性材料を実質的に気密性の空間
の中に置き、この空間の境界面の少なくとも１つは可撓
性のものであって、該誘電性材料の厚みの方向に対して
直角の方向に存在し、この密閉空間内を減圧する（部分
真空状態にする）ことによって、該誘電性材料の厚みを
減少させるのが好ましい。前記の気密性空間は、開放型
構造を有する前記誘電性材料に隣接して存在する実質的
に閉じた形の誘電性ホイルから構成された包囲体（ｅｎ
ｖｅｌｏｐｅ）で包囲されたものであってよい。
【００１５】意外にも、前記の部分真空下の帯電処理の
結果は、他の圧縮方法による圧縮下の帯電処理の結果よ
りも一層良好であることが見出された〔帯電処理の結果
の良否は、フィルターの粒子透過率のデーター（後記参
照）で判定され得る〕。さらに、この“真空法”では厚
みをかなり大きく減少させることができる（たとえば、
元の厚みの１／５またはそれ以下の厚みにすることがで
きる）ので非常に便利である。
【００１６】レスピレーター等では、曲面を有する誘電
性フィルター材料が使用されるが、このような曲面を有
する誘電性フィルター材料に帯電処理を行う場合には、
最初に誘電性材料を予備成形し（ｐｒｅｓｈａｐｅ）、
次いでこれに本発明に従って帯電処理を、たとえば部分
真空条件下に行うことができる。この予備成形は一般に
高温かつ加圧下に実施できる。前もって帯電処理された
フィルターウェブでは、当該成形操作のときに若干量の
電荷を失うことがあり得る。この電荷喪失は、成形操作
実施後に帯電処理を行うことによって避けることができ
る。
【００１７】容易に理解されるように誘電性材料の帯電
処理は、それに近接して使用される実質的に閉じた形の
隔離ホイル（ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ ｆｏｉｌ）の同時
帯電を伴うものである。複数個の誘電性材料を順々に帯
電処理するときに、同一の隔離ホイルを何回も反覆使用
する場合には、各回の帯電処理の後に該ホイルを放電さ
せることによって、これらの誘電性材料の帯電処理効果
がかなり改善できるのである。
【００１８】意外にも、前記の誘電性材料の帯電処理に
使用される前の隔離ホイルを帯電処理し、しかしてこの
ホイルの帯電処理を、前記誘電性材料の帯電処理の際の
極性とは反対の極性において行うことによって、該誘電
性材料の帯電処理効果がさらに改善できることが見出さ
れた。
【００１９】さらにまた、前記誘電性材料の帯電処理の
際の極性とは反対の極性を有する電荷に、該誘電性材料
を予じめ暴露しておくという予備操作を行った場合に
は、該誘電性材料が一層よく双極的に（ｂｉｐｏｌａｒ
ｌｙ）帯電することも見出された。さらにまた、前記誘
電性材料に最終帯電処理を行う前に、これにＡＣコロナ
を作用させた場合には、この誘電性材料の双極性帯電効
果が一層よくなることも見出された。さらに、実質的に
気密性の空間の中で低圧下または高圧下に帯電処理され
たフィルター材料は、完全に双極性帯電物質であるよう
に思われる。
【００２０】誘電性材料のウェブの極性は、“Ｍｏｎｒ
ｏｅ Ｉｓｏｐｒｏｂｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ
Ｖｏｌｔｍｅｔｅｒ”の如き非接触型測定器（ｐｒｏ
ｂｅ）を用いて当該ウェブの表面電位を読取ることによ
って測定できる。双極性帯電ウェブでは、互いに符号が
異なる電荷が同じ濃度で存在するために各電荷の極性が
ほとんど完全に相互に打消し合うので、この場合の当該
計器の指針は実質的に０値を指すであろう。
【００２１】この誘電性フィルター材料の双極帯電性は
良好であるから、フィルターで捕集すべき帯電粒子の極
性は重要ではなく、しかも、フィルター中に形成された
強い不均質電場によって、非帯電粒子も効果的に捕集で
きる。
【００２２】フィルターの効率を高めるために、前記の
誘電性フィルター材料は非常に細い繊維からなるもので
あることが好ましい。
【００２３】本発明に使用する装置の具体例について述
べると、この具体例ではアース付の金属製電極をコロナ
に対向して配置する。この電極は金属製回転ローラーか
らなる。このローラーの周縁部に前記の誘電性ホイルを
配置する。コロナの中を通過するときに前記の誘電性材
料は前記誘電性ホイル上に乗って進行する。この誘電性
ホイルは、前記のローラーの表面に、カバー材として接
着させることも可能である。容易に理解されるように、
前記の誘電性材料を前記の誘電性ホイルと金属製ローラ
ーとの間に入れて進行させることもできる。この場合に
は、このホイルを前記のローラーの方に向かって押圧
し、これによって前記の誘電性材料を圧縮することも可
能である。
【００２４】本発明のさらに別の具体例について説明す
る。本発明に使用する製造装置の特徴は、電極が回転可
能ドラムの形のものであって、その筒型周壁に孔を設
け、ブロッキングホイルを該ドラムの筒型外面から或距
離だけ離れた区域内に案内して該区域内を進行させ、こ
のホイルと前記の外面との間の空間の中に前記の誘電性
材料を送給してそこを通過させ、この送給用空間に向か
って開口しているドラムの前記の孔を介して該送給用空
間内を排気することによって前記ホイルをドラムの方に
引付けるように構成したことである。
【００２５】このホイルは、回転可能ローラーによって
案内されて進む無端ベルトの形のものであることが好ま
しい。本発明のさらに別の具体例について説明する。こ
の具体例の特徴は、該電性材料を送給するための前記送
給用空間の方に向かって開口したドラム壁部の前記の孔
の内部に対向したドラム内の区域に静止体を配置し、こ
の静止体はドラムの軸方向に２つの封止面を有し、この
封止面はドラムの内側の孔（前記の送給用空間の方に向
かって開口している孔）のうちの最も外側の孔と密着し
ており、これらの封止面の間に存在しそして前記の孔
（すなわち送給用空間の方に向かって開口している孔）
に対向した静止体の表面と、ドラムの壁部との間には空
間があり、この空間に吸込用導管を接続して、該空間を
吸込用閉鎖空間として利用できるようにしたことであ
る。
【００２６】次に、本発明に従って誘電性繊維材料から
作られたエレクトレットフィルター用濾材について説明
する。しかしながら、他の開放型構造を有する誘電性材
料〔たとえば誘電性フォーム（ｆｏｒｍ）、多孔性半透
膜、粉末焼結体（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｐｏｗｄｅｒ）
等〕もまた同様に本発明に従って帯電処理を行うことが
でき、同様な効果が得られる。帯電処理された前記材料
を濾過以外の目的に使用することも勿論可能である。
【００２７】前記の繊維は、細繊維（目のこまかい繊
維）および／またはあら繊維（目のあらい繊維）であっ
てよく、そして丸形、裂糸状、角形、中空状等の任意の
形態を有するものであってよい。また、ステープル繊維
（短繊維）、不織繊維、スパン繊維、溶融吹込紡糸繊
維、溶剤中吹込紡糸繊維、噴霧紡糸繊維も使用でき、こ
れらの繊維を複数種含む混合繊維も使用できる。さらに
また、この誘電性フィルター材料は種々の層からなるも
のであってもよく、たとえば、１枚のあら繊維の層と１
枚の細繊維の層とからなるものであってよい。もし所望
ならば、これらの層の原料として数種の誘電性材料を使
用することも可能である。
【００２８】現在のフィルター設計の傾向として、粗大
ダストのみならず微細ダストをも捕集できるものを作る
ことに重点が置かれている。このことは空調系機器およ
び人体保護（公害防止）用機器の両者において重要であ
る。なぜならば、直径１ミクロメートル以下の微粒子が
最も危険であるからである。このような粒子は人が吸込
み易く、かつしばしば重金属を含んでいる。さらに、小
形電子部品を作る部屋である無塵室（清浄室）、および
病院内の治療室等は微細ダストをも除去しなければなら
ない。さらにまた、多くの製造工場では非常に細いダス
トが生じ、また、大気中のダストも直径１ミクロン以下
の微細粒子を多数含んでおり、そしてこれらが健康に有
害である場合も少なくない。
【００２９】慣用繊維質フィルターにおいて、この繊維
が非常に目の細かいものである場合のみ、微細ダストが
効果的に捕集できる。このような繊維に静電荷帯電処理
を行うことによって、微細粒子捕集効率が大巾に改善で
きる。この原理に基いて作られたエレクトレットフィル
ターは、たとえばオランダ特許第１６０，３０３号およ
び米国特許（再発行）第３０，７８２号明細書に記載さ
れている。
【００３０】開放型構造または多孔性構造を有する誘電
性材料（特に繊維）に永久的静電荷帯電処理を行うため
の従来の処理方法には、不所望の誘電性破壊が生ずるこ
とがあるという重大な欠点があった。オランダ特許第１
６０，３０３号および米国特許（再発行）第３０，７８
２号明細書には、閉じた形の誘電性ホイルを使用してこ
れを最初に長手方向に伸長し、次いでこのホイルを帯電
させ、其後にこれにフレブリレーション処理（繊維板状
化処理）を行って繊維とすることによって、前記の破壊
を避けることができる旨が開示されている。
【００３１】若干の利用分野では、静電荷帯電繊維が細
繊維である必要はない。オランダ特許第１６０，３０３
号および米国特許（再発行）第３０，７８２号明細書に
記載されたエレクトレットフィルター用繊維は、比較的
あらい繊維である。なぜならば、これはスプリット繊維
（１０×４ミクロメートル）から構成されたものである
からである。この繊維は多くの電荷を担持できるけれど
も、これは非常に細かいダストによって劣化し易い。し
たがって、長期間使用されるような用途（たとえば空調
系用フィルター）には、上記の繊維は決して非常に有用
なものではない。
【００３２】本発明に従えば、ミクロファイン繊維から
作られた繊維ウェブ（既製のウェブ）に帯電処理が実施
できる。ミクロファイン繊維、その混合繊維ならびにス
テープル繊維の製法自体は公知であって、たとえば独国
公開特許第２，３２８，０１５号、第２，０３２，０７
２号、第２，６２０，３９９号公報、米国特許第４，２
３０，６５０号明細書、独国公開特許第２，９４０，１
７０号公報等に記載されている。さらにまた、米国特許
第３，０１６，０７２号および第４，１１８，５３１号
明細書、ならびにＶａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅ、“Ｓｕｐｅ
ｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒ
ｓ”、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒ
ｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｖｏｌ．４８、ｐ．１３
４２（１９５６）にも記載されている。
【００３３】図１は、本発明方法の実施のために使用で
きる装置の一具体例の説明図である。この装置では、２
つのコロナプラズマ１および２がそれぞれプラスプラズ
マおよびマイナスプラズマとして使用される。この２つ
のプラズマ１と２との間に、帯電処理すべきフィルター
マット（すなわち、マット状フィルター材料）４を担持
した誘電性ホイル３を置く。誘電性ホイル３は実質的に
閉じた形のもの〔すなわち、空隙（ポア）を有しないも
の〕である。誘電性ホイル３は、陽イオンおよび陰イオ
ンをそれぞれ分離した状態で保つバリヤーとして働き、
換言すれば、これらのイオンの中和を阻止するバリヤー
として働くものである。したがってこのホイルは、隔離
用ホイルまたはブロッキングホイルと称される。カウン
ター電極として、金属電極の代りにコロナを使用し、す
なわち空気イオンのプラズマを使用することによって、
隔離ホイルを介してのスパークによる破損の危険が防止
できる。さらにまた、フィルターウェブとホイルとを組
合わせたものをコロナの中を高速で進行させることがで
きる。スパークによる破損の危険がなく、しかも摩擦な
しに進行させることができるから、非常に薄い誘電性ホ
イル（厚みたとえば２ミクロメートル）の使用が可能で
ある。この場合には、薄いホイルを横切る電圧損失が少
ないので繊維マットの帯電量が増加する。薄いホイルの
使用は、薄い繊維フリースの帯電処理の際に特に有利で
ある。
【００３４】コロナプラズマ１および２は細いタングス
テン線５および６によって発生させる。タングステン線
５および６はそれぞれ、フィルターマット４とホイル３
との組合わせ体の上方および下方に配置する。タングス
テン線５および６には、高圧電源７および８から正電圧
および負電圧（その値はたとえば７ＫＶ）をそれぞれ印
加する。フィルターマットの長手方向に対して直角の方
向にタングステン線を配列することによって、該マット
に均質に帯電させることができる。点状コロナを用いる
公知の帯電方法に比較して、コロナ発生用電線を使用し
た場合には、この電線は破損し難く、汚染され難く、か
つスパーク侵蝕の程度が低いという利益が得られる。さ
らに、この金属線は、良好な帯電効果を有する幾何学形
態に加工することが可能である。このコロナ発生装置に
は２枚のアース板９および１０が付いているが、これは
空気のイオン化を促進し、これによって一層多くのイオ
ンを、電荷射出のために利用できる。さらに、アース板
９および１０はこの電気装置の安全装置としての役割も
果す。図１記載の装置において、帯電処理すべき誘電性
材料および隔離ホイル３に対して目のあらい誘電性ガー
ゼを機械的押圧手段によって押しつけることもできる。
この目的のために、所定の位置に取付けられたフレーム
（図示せず）にホイル３を張設し、前記のガーゼもまた
フレーム（図示せず）に張設し、このガーゼをホイル３
の方向に押しつけることができる。
【００３５】好ましくは、フィルター材料の帯電処理は
連続的に実施される。このフィルター材料がコロナ放電
装置の中に存在するときには、ローラー装置（図示せ
ず）によって回転するガーゼによって該フィルター材料
が常に押圧された状態に保たれるようにするのがよい。
【００３６】この場合のコロナ帯電処理は速やかに行わ
れ（これは一般に１秒以内に完了するであろう）、しか
してこの帯電処理は種々の温度において実施できるが、
室温において行うのが好ましい。
【００３７】コロナ放電によって誘電性材料に印加され
た電荷は該材料中の構造欠陥部にエネルギー的に捕捉さ
れ、換言すれば、トラップ内に捕捉される。既述の如
く、トラップ内に電荷を捕捉させる操作は一般に室温に
おいて実施できる。誘電性材料が深いトラップの他に浅
いトラップをも有するものである場合には、帯電処理を
比較的高い温度において実施するのが好ましい。なぜな
らば、高温が深いトラップ内への電荷の捕捉を促進し、
浅いトラップは空のままで残るからである。
【００３８】前記の電荷射出は非常に強力なものである
から、フィルター材料中の永久双極子の配向のために考
慮を払うことはもはや全く不必要であり、したがってこ
の帯電処理は、極性基を有しない誘電性材料を用いて開
始できる。このような無極性材料は極性材料よりも絶縁
抵抗値が一層高いので、長時間操作において帯電体中の
電荷の安定度が非常に良好である。
【００３９】若干の種類の誘電性材料が適当であること
が見出されたが、その例にはポリプロピレン、線状の低
密度ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリトリフルオロクロロエチレン、ポ
リスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル等のポリ
マーがあげられる。
【００４０】帯電操作実施中に誘電性材料をその層厚の
方向に圧縮することによって、帯電が非常に具合よく行
われるようになる。この圧縮は実施可能である。なぜな
らば、フィルター材料は多量の空気を含有しており、た
とえば繊維質フィルター材料ではその繊維充填密度（繊
維の体積／全体積）は一般に数パーセントにすぎないか
らである。一般にフィルター材料は、元の厚みの１／５
またはそれ以下の厚みになるまで圧縮できることが多
い。
【００４１】前記の圧縮は種々の方法で実施できる。第
１番目の方法は、目のあらいガーゼ等によってフィルタ
ーマットを機械的にブロッキングホイル上で圧縮するこ
とである。第２番目の方法は、ホイルを１枚でなく２枚
使用して、フィルターマットをその間に入れて圧縮する
ことである。この場合には、これらのホイルに高い空気
圧をかけることによってフィルターマットが圧縮でき
る。次の如き任意操作も実施でき、すなわち、フィルタ
ーマットをたとえば高圧プレス内で圧縮すること（この
操作は、もし所望ならば高温において実施できる）によ
って、あるいはフィルターマットを高温プレスローラー
（カレンダー）で圧縮することによって、フィルターマ
ットに永久的圧縮を行うことができる。また、フィルタ
ー材料をレスピレーターの如き器具の形に成形する操作
のときに、圧縮を行うことも可能である。
【００４２】前記のフィルターマットまたは繊維フリー
スを減圧下に圧縮したときに、特に良い結果が得られ
る。この場合には、このような繊維フリースを実質的に
気密性の密閉空間の中に入れる。しかしてこの密閉空間
は、当該誘電性材料の層厚の方向に対して直角の方向の
１またはそれ以上の境界面（主面）が可撓性のものでい
る。この空間内を減圧することにより、その中の繊維フ
リースが圧縮できる。この空間の前記境界面は、たとえ
ば上部ホイルおよび下部ホイルから構成されたものであ
ってよい。これらのホイルのうちの１つは、少なくとも
その一部の区域が低空隙性のものであってよく、これに
よって、この２つのホイルの間の空間を或程度の低圧下
に保つことができる。この低空隙性は、隔離ホイルのブ
ロッキング活性に全く悪影響を与えない。あるいは、フ
ィルターマットの辺縁部から空気を除去（吸引除去）す
ることも可能であって、この場合には、隔離ホイルは多
孔性のものである必要はない。
【００４３】前記空間の境界面は、いわゆる吹込成形ホ
イル（管状ホイル）によって形成できる。この管状ホイ
ルの中に前記フリースを完全に封入する。この管状ホイ
ルは、帯電操作実施中は隔離ホイルとしての役割を果す
ことができるものである。この吹込成形管状ホイルの開
放末端部から空気を吸出す。もし必要ならば、この管状
ホイルは、後の段階において湿気や塵埃を防ぐためのパ
ック材すなわち包装材として役立たせることもできる。
【００４４】意外にも、層厚の減少度を同一とした場合
に、減圧下の帯電処理が、他の型の圧縮を行った場合よ
りも一層良い結果を与え、すなわち粒子透過率の値が一
層低くなることが見出された。本発明の大きい効果、特
に、圧縮も行ったときに得られる非常に大きい効果を示
す試験結果を後記の表Ａ、Ｂ、ＣおよびＤに示す。この
試験は英国標準規格ＢＳ−４００に記載の方法に従って
行われた。すなわち、ＮａＣｌの水溶液の噴霧によって
生じた塩化ナトリウム粒子の標準分散物の濾材透過率に
関する試験を行った。エアロゾル濃度は水素炎中で測定
した。空気流の速度は２０ｃｍ／秒であった。
【００４５】表中のＱは、次式
【数１】 によって数学的に定義される値であって、すなわちこれ
は、フィルター用濾材の効果の大小を示す値である。上
式においてＰ（％）は透過率を表わし、ΔＰ（パスカ
ル）は圧力低下度であり、１n は自然対数を表わす記号
である。Ｑの値は常に正の値であり、透過率の値が小さ
くなるにつれてＱの値は大きくなる。一方、圧力低下度
が増大するとＱの値は小さくなる。
【００４６】フィルターウェブを材料の追加によって一
層厚いものにした場合には、比較的細かい粒子の透過率
は下記の数式によって、良好な近似精度で表示できるこ
とが見出された。
【数２】 上式においてＷは標準重量（ｂａｓｉｓ ｗｅｉｇｈ
ｔ）であり、ｋは定数、ｅは自然対数の底である。標準
（基本）重量とは、ウェブの単位面積当りの重量（ｇ／
ｍ2 ）のことである（追加材料はオリジナルの材料と同
種の繊維であって、繊維配向度および圧縮度も同一であ
り、そして、界面効果や深部負荷効果は無視できるもの
と仮定する）。
【００４７】同様に、圧力低下度は次式を用いて計算で
きる。
【数３】 Ｐ＝Ｋ′・Ｗ （３） ここにＫ′は定数であり、Ｗは標準重量である。数式
（１）、（２）および（３）から、次式が得られる。
【数４】
【００４８】上式から明らかなように、Ｑは、標準重量
とは直接に関係せずに濾過効率（換言すれば捕集効率）
の良否を示す指標値（ｉｎｄｅｘ）である。したがって
Ｑは、標準重量がそれぞれ異なる複数のウェブの濾過効
率を比較するときに利用できる値である（Ｗｉｌｌｉａ
ｍ Ｃ．Ｈｉｎｄｓ、Ａｅｒｏｓｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ：Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ、Ｂｅｈａｖｉｏｒ、ａ
ｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎ
ｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎ
ｄ Ｓｏｎｓ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、Ｃｈａｐｔｅｒ ９
参照）。２つの繊維ウェブにおいて、それぞれのＱ値が
異っている場合には、その理由として、ＫまたはＫ′も
しくはその両者がそれぞれ異なる値であることが考えら
れる。Ｋはそれぞれ相異なる値であってよい。なぜなら
ばこれらの繊維はそれぞれ別々に帯電するからである。
このことは、表Ａ中の上から第１行目および第２行目に
記載のデーターによってよく理解され得るであろう。表
Ａには、単位面積当りの重量および厚みを減少させた場
合の良好な帯電効果が具体的に示されている。ウェブの
永久的圧縮によってＫ′が増大するが、このことは、表
Ａ中の第５行目および第６行目に示された高い圧力低下
度の値によってよく理解できるであろう。なお、表Ａ中
の用語“リアセンブリング”（再組立）は、マット試料
を４枚の層に分けた場合に、これらの層を再び一緒にし
て１枚のマット試料に組立てることを意味する。すなわ
ち、１枚のマット試料を４枚の層に分けて各層を別々に
帯電処理し、其後にこれらの層を再び一緒にして１枚の
マット試料に組立てて、透過試験を行ったのである。
【表１】
【００４９】表Ａは、ポリプロピレンからなるスプリッ
ト繊維から作られたフィルターウェブ（カーディングは
行わず）の試験結果を示したものである。この繊維は比
較的あらく、その断面は四角形である（寸法９×４ミク
ロメートル）であった。このフィルター材料は次の２つ
の方法で帯電処理した。その１つの方法は１つの隔離ホ
イルを用い、圧縮は行わずに帯電処理を行うことであ
り、他の１つは、真空中で２枚の隔離ホイルの間で圧縮
して帯電処理を行うことであった。帯電処理は図１記載
の装置と同様な装置で行った。処理時間は約１秒間、温
度は２５℃、コロナ電圧は±７ＫＶであった。厚さ２ミ
クロメートルのマイラーのブロッキングホイルを１枚ま
たは２枚使用し、この２枚のホイルで実質的に気密性の
包囲体を形成させ、部分真空（ｐａｒｔｉａｌ ｖａｃ
ｕｕｍ）中で帯電操作を行った（図１には、ホイルが１
枚だけ示されている）。
【００５０】前記の表から明らかなように、１つのマッ
トの代りに、これを４枚の層に分けて自由帯電処理を行
った場合には、塩類透過率が６２％から３０％に減少し
た。３０ＫＰａの部分真空下でマット全体を一度に帯電
させた場合にも、同様な結果が得られた。フィルター材
料を４枚の層に分けて３０ＫＰａの低圧下に帯電処理し
た場合には、上記の場合よりずっと良い結果が得られ、
この場合には塩類透過率は僅か５％に減少した。
【００５１】表中に記載の最後の２つの試験では、フィ
ルター材料の永久圧縮をプレス装置で１１．８ＭＰａの
高圧下に２５℃において行った。このプレス操作を行っ
た場合には、フィルター材料の帯電処理後も、元の厚み
への回復は全く認められなかった。これらの試験の結果
もまた、４つの層に分けて真空中で帯電処理を行ったと
きに、予想外に良好な効果が得られることを示してい
る。
【表２】
【００５２】表Ｂに記載のフィルター材料はポリプロピ
レン繊維製のものであって、これを１枚の層として、ま
たは累層体の形で帯電処理を行った。この帯電処理は、
図１記載の装置を使用して３０ＫＰａの部分真空下に室
温において±７ＫＶのコロナ電圧のもとで、かつ、厚さ
２ミクロメートルのマイラーの隔離ホイルを使用して行
った。後者のホイルは、実質的に気密性の空間を形成し
得るものであった（ただし図１には、ホイルは１枚しか
示されていない）。この試験には目の非常に細かい繊維
を使用したが、この繊維は、Ｗｅｎｔｅの論文に記載の
方法によって製造された溶融吹込成形ポリプロピレン・
ミクロファイバーであった〔Ｖａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅ、
“Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ
Ｆｉｂｅｒｓ”、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｖｏｌ．４
８、ｐｐ．１３４２（１９５６）〕。これらの細繊維
は、１ミクロメートルまたはそれ以下ないし数ミクロメ
ートルの寸法の種々の繊維からなる混合繊維であった。
【００５３】前記の細繊維は、前記の溶融吹込成形ポリ
プロピレンの繊維に、直径約２５ミクロメートルのポリ
プロピレンステープル繊維を約３０重量％添加してなる
混合繊維であった。この添加は米国特許第４，１１８，
５３１号明細書に記載の方法に従って行った。
【００５４】このレスピレーター用充填材は、米国３Ｍ
社製の８７１０型の防塵用レスピレーター中に充填され
ていた前記の極細繊維と大体同程度の極細繊維であっ
た。
【００５５】表Ｂから明らかなように、低圧下に帯電・
圧縮操作を行うことによって、標準重量および厚みの大
きいフィルター材料を効果的に帯電させることができ
る。このことは、細繊維とあら繊維とを混合して作った
フィルター材料の試験結果に特によくあらわれている。
たとえば、標準重量３１８ｇ／ｍ2 、厚さ５．８ｍｍの
フィルター材料では、部分真空下の帯電処理によって塩
類透過率が２５％から０．５％に減少した。標準重量４
５０ｇ／ｍ2 、厚さ８．７ｍｍのフィルター材料でさ
え、帯電処理が可能である。
【００５６】表Ｂに記載の極細繊維の試験結果に示され
ているように、全標準重量１３３ｇ／ｍ2 、全厚１．８
ｍｍの４枚の層を同時に帯電させた場合には、帯電処理
後の塩類透過率が０．７％に低下した。顔面マスク用の
積層型フィルター材料は、４枚の層からなる積層物の形
で非常に効果的に帯電処理が実施でき、これによって、
塩類透過率が９％から１．２％に低下した。
【００５７】帯電処理実施中は圧縮も行うことによって
（あるいは帯電処理の前に永久圧縮操作を行うことによ
って）、フィルター効率（捕集率）〔これは、“１００
−透過率（％）”で定義されるものである（単位は
％）〕が大巾に改善できるけれども、複数の層を圧縮下
に帯電させ、其後にこれらの層を加工して１つのウェブ
に組立てることによって、フィルター効率がさらに改善
できる。この操作に関する試験結果を表Ｃおよび表Ｄに
示す。
【表３】
【００５８】表Ｃは、帯電処理中に圧縮も行い、および
／または４枚の層に分割して帯電処理を行うという条件
のもとで帯電処理を行った重量１９０ｇ／ｍ2 のポリプ
ロピレンスプリット繊維からなるフィルター材料のフィ
ルター性質を示した表である。この帯電処理は、図１に
記載の装置と同様な装置を使用して２５℃において約１
秒間行った。コロナ電圧は約±７ＫＶであった。真空吸
込によって、あるいは高圧の作用下にフィルター上の開
放構造のガーゼを圧縮することからなる圧縮操作も行っ
た。表Ｃの第４行目および第５行目に記載の試験では、
フィルターウェブを２枚のブロッキングホイルの間に入
れて封着した。さらに、該表の第４行目に記載の試験で
は、帯電処理装置全体を包囲する室に３０ｃｍＨｇの高
圧をかけることによって前記の２枚のホイルを両者共押
圧した。しかして該室には、前記のブロッキングホイル
により画定された気密性空間から空気を排出する手段を
設けた。最後に、前記フィルターを、高圧プレスによっ
て室温において１１．８ＭＰａの圧力下に圧縮すること
によって、永久圧縮状態のものにした。後者の場合に
は、このフィルターは元の形に復元せず、したがって圧
力低下度の値が高く、すなわち２０Ｐａではなく７１Ｐ
ａであった。圧縮せずに自由帯電処理を行った場合の試
験結果に示されているように、このフィルターを４枚の
層に分割することによって塩類透過率は６０％から３０
％に減少した。さらに、２個所に圧縮を行うことによっ
て、塩類透過率は上記の値から２０％に減少した。真空
および高圧をそれぞれ用いる圧縮は一層有効であって、
これらの場合には塩類透入率はそれぞれ６％および１４
％に減少した。表Ｄにおいて、“Ｂ−ホイル”は“ブロ
ッキングホイル”を意味する。
【表４】
【００５９】表Ｄは、３種のポリプロピレン製フィルタ
ー材料、すなわちスプリット繊維、細繊維および極細繊
維の帯電処理試験の結果を示したものである。この細繊
維および極細繊維は表Ｂに記載のものと同じものであっ
た。この帯電処理は２５℃において±７ＫＶのコロナ電
圧のもとで、かつ、２ミクロメートルの層厚を有するマ
イラーのブロッキングホイルを用いて約１秒間行った。
使用された帯電処理装置は、真空帯電処理のためにブロ
ッキングホイルからなる密封袋を使用することを除い
て、図１記載の装置と大体同様なものであった。帯電処
理の前に、スプリット繊維ウェブを４枚の層に分け、別
々に帯電処理を行った後に再び１個の繊維ウェブに組立
てた。表Ｄに示されているように、真空帯電処理を行っ
た場合には、スプリット繊維ウェブにおけるＮａＣｌの
透過率の値が最低値になった。すなわちこの場合には、
透過率の値が９０％から５％に低下した。多分これは、
フィルターウェブが大きく圧縮され、その厚さが１．５
ｍｍから０．２ｍｍに減少したためであろう。Ｘ線放電
処理方法は、完全に放電させるための公知方法であるか
ら、これを試料調製のために用いたのである。
【００６０】細繊維からなるフィルターウェブおよび極
細繊維からなるフィルターウェブは分割しなかった。真
空帯電処理の後のこれらのウェブ（標準重量はそれぞれ
１４６ｇ／ｍ2 および３３ｇ／ｍ2 ）における透過率は
それぞれ２％および５％であった。圧縮を行わない帯電
処理、すなわち自由帯電処理の場合にも非常に良い結果
が得られ、すなわち、この場合の塩類透過率はそれぞれ
１８％および１５％であった。
【００６１】本発明方法に従えば、既製のフィルター材
料を永久的に帯電させることによってエレクトレットフ
ィルター用濾材を作ることさえ可能である。この実施態
様の若干の具体例を表Ｅに示す。
【表５】 表Ｅは、市販品である高効率バッグフィルターの試験結
果を示したものである。表Ｅ中の“ｍｆ−ポリカーボネ
ート繊維”は“マイクロファイン−ポリカーボネート繊
維”を意味する。“後期帯電処理”は、既製のフィルタ
ー材料（売成品）に後で帯電処理を行うことを意味す
る。このミクロファイン繊維は、英国特許第１，３４
６，２３１号明細書に記載の方法に従ってカール・フロ
イデンベルグ社によって製造されたものである。このフ
ィルター材料に本発明に従って、図１に記載の如き装置
においてカバーホイル中に密封し排気した状態で後期帯
電処理を行った。このバッグフィルターは担持用ウェブ
と、その上に担持されたフィルター層からなり、このフ
ィルター層はミクロファインポリカーボネート繊維製の
ものであり、しかしてこれらは保護用カバーウェブで覆
われている。表Ｅに示されているように、この後期帯電
処理によって透過率が２２％から４．５％に低下した。
【００６２】この帯電処理は、剛体型の帯電用電極を使
用せずに２つのコロナプラズマを用いて行われるので、
前もって成形された非平坦状のフィルター材料でさえ、
帯電処理を行うことができる。この材料はたとえばレス
ピレーター等に使用されるものである。カップの形に予
じめ成形する操作は、高温下かつ加圧下に実施できる。
帯電処理したフィルター材料の場合には、この成形操作
の際に若干の電荷を失うことがあり得る。この欠点は、
成形操作実施後に帯電処理を行うことによって解消でき
る。
【００６３】この帯電処理は部分真空下に実施するのが
好ましい。前もって成形されたフィルター材料を薄い吹
込成形ホイルの中に封入し、その中を低圧下に保つ。コ
ロナ電極を該フィルター材料の上方および下方の位置に
それぞれ配置する。最適の帯電処理を行うために、コロ
ナ電極の形を、曲面状マスクの形に適したものにすべき
である。もし必要ならば、顔面マスクの凹面側のコロナ
電極を薄い金属ホイル状のものに置換えることも可能で
ある。あるいは、前記の隔離ホイルを前記の凹面側上で
メタライズすることもできる。これらのホイルの長所
は、マスクの曲面にぴったり合った形にすることが可能
であることであって、この効果は、真空適用時に特に顕
著である。
【００６４】他の任意設定条件として、中空側のコロナ
放電電極の位置を定めることがあげられる。この中空部
（孔部）に空気流を循環させるが、この空気循環操作
は、イオンが当該隔離ホイルの方に向かって吹込まれる
ように行う。レスピレーター用濾材は一般に３枚の層か
らなり、すなわちカバーウェブ（保護層の役割を果す）
と、ミクロファイン繊維製のフィルターウェブと、担持
用ウェブとからなる。カバーウェブおよび担持用ウェブ
（フリース）のフィルター効率は低い。なぜならばこれ
らは比較的目のあらい繊維からなるものであるからであ
る。カバー層の主な目的は、当該マスクに剛性を付与す
ることである。比較的厚くかつ重いカバー層には帯電処
理を行わないことが好ましい。なぜならば、この帯電処
理によってフィルター層（これは薄くかつ軽い）の帯電
効果がそこなわれるからである。表Ｆは、後期帯電処理
を真空中で行ったレスピレーター用濾材（完成品）の一
例の試験結果を示したものである。この場合には、３Ｍ
社製の８７１０型のレスピレーター（防塵用すなわちダ
スト・ミスト防除用レスピレーター）用濾材を使用し
た。帯電処理装置および処理条件は既述の実験の場合と
同様であった。
【表６】
【００６５】表Ｆから明らかなように、後期帯電処理に
よって塩類透過率が約１／４低下した。さらに、既製の
フィルター（完成品）全部に帯電処理を行う代りに、そ
のうちのポリプロピレン繊維製フリースを担持用ウェブ
と共に帯電処理した場合には、上記の場合よりもはるか
に良い結果が得られた。この効果が得られた理由とし
て、重いカバーフリースがあらい繊維からなり、したが
ってこれは微細ダストの捕捉にほとんど貢献せず、かつ
また、帯電用電圧の大部分が必然的にこのカバーフリー
スの帯電のために使用されてしまうことがあげられる。
【００６６】表Ｇは、既述の如く、三層積層物型の細繊
維材料に、同時に真空中で帯電処理を行ったときの結果
を示したものである。この表に示されているように、真
空中で帯電処理を行った場合でさえ、これよりも、別々
に帯電処理を行った薄層からフィルターマットを組立て
る方が有利である。
【００６７】この実験の場合においても、図１記載の装
置を使用し、かつまた、既述の実験の場合と同様なホイ
ルを使用して密封して排気し、そして、既述の場合と同
様なコロナ放電電極を使用した。帯電処理は室温におい
て行った。
【表７】
【００６８】表Ｇに示されているように、中央部の層は
その透過率が外側の層の透過率より大きく、すなわち性
能が劣る。積層体全体の厚さが比較的薄い場合、換言す
れば、薄いウェブに帯電処理を行った場合には、中央部
の層の比較的低い帯電性はウェブ全体の性能にごく僅か
の影響しか与えないであろう。これらの薄いウェブに別
々に帯電処理を行った後に重ね合わせて１枚のフィルタ
ーを作る。このとき、針で縫うかまたは溶着操作を行う
ことによって前記ウェブの相互接着性が改善できる。
【００６９】前記の説明から明らかなように、この繊維
ウェブはできるだけ薄くし、および／またはできるだけ
軽くすべきであり、および／または圧縮はできるだけ強
く行って、帯電量ができるだけ多くなるようにすべきで
ある。しかしながら、層の数を過度に多くしても、ある
いは、或程度の低圧より一層低い圧力、または或程度の
高圧より高い圧力を使用しても、それに伴う特別な効果
はほとんどない。このことは図７および図８のグラフに
明確に示されている。
【００７０】図７は、標準重量１８５ｇ／ｍ2 のポリプ
ロピレンスプリット繊維からなるフィルターウェブに帯
電処理を、条件を種々変えて行った試験の結果を示すグ
ラフである。縦軸は透過率（ＮａＣｌ；２０ｃｍ／秒）
を表わし、横軸はフィルター中の帯電処理層の数を表わ
す。曲線ａは自由帯電処理を行ったフィルターウェブ、
曲線ｂは、二重の圧縮操作を行いながら帯電処理を行っ
たフィルターウェブ、曲線ｃは３０ＫＰａの部分真空の
もとで帯電処理を行ったフィルターウェブ、曲線ｄは、
前もって永久圧縮を１１．８ＭＰａの圧力のもとで室温
において行い、次いで帯電処理を行ったフィルターウェ
ブの試験結果をそれぞれ表わす。
【００７１】図８は、図７記載の試験に使用されたフィ
ルターマットと同様なフィルターマットの試験結果を示
すグラフである。前記の場合と同じＮａＣｌ試験を行っ
た。図８のグラフの縦軸は透過率（％）を表わし、横軸
は圧力（高圧・低圧；ＫＰａ）を表わす。グラフ中の曲
線ａは４枚の層を低圧下で帯電処理したときの結果、曲
線ｂは４枚の層を部分真空下に帯電処理したときの結果
を示すものである。両方の場合において、フィルター用
濾材を２枚のマイラーのブロッキングホイル（厚さ２ミ
クロメートル）の間にはさみ、帯電処理を図１記載の装
置と同様な装置において２５℃において±７ＫＶのコロ
ナ電圧下に行った。
【００７２】帯電させるべきフィルター材料が薄いウェ
ブである場合には、この材料に隔離ホイルを密着させる
のが好ましい。この密着は、薄く柔軟な隔離ホイルを使
用することによって容易に行うことができる。なぜなら
ば、このようなホイルはウェブの輪郭によく順応して密
着し、しかもこの輪郭順応密着は、繊維ウェブとホイル
との相互間の静電吸引力によって非常に具合よく行われ
るからである。
【００７３】たとえば、帯電させるべき材料が平坦なス
プリット繊維ウェブである場合には、これは隔離ホイル
の平面内に張力下に載置するのが好ましく、これによっ
てウェブとホイルとの相互接触状態が一層よくなり、当
該繊維の帯電処理が非常に具合よく実施できるようにな
る。薄い繊維ウェブの帯電処理の場合には、薄い隔離ホ
イルを使用するのが有利である。なぜならば薄いホイル
の場合には、厚いホイルの場合よりも電圧損失が少ない
からである。
【００７４】この隔離ホイルは絶縁性ポリマーからなる
薄いホイルであってよく、このようなポリマーの例には
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレ
ン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリテトラフルオ
ロエチレン（ＰＴＦＥ）があげられる。厚さ２ミクロメ
ートルのＰＥＴ、または厚さ１０−１５ミクロメートル
のポリプロピレンを使用したときに、良い結果が得られ
る。
【００７５】さらに、帯電させるべきウェブの厚みが薄
ければ薄い程、隔離ホイルの厚みも一層薄くするのがよ
く、すなわち、一層薄い隔離ホイルを使用するのが好ま
しいと思われる。
【００７６】真空中で帯電処理を行ったポリプロピレン
スプリット繊維製フィルター材料を相対湿度１００％の
湿潤雰囲気のもとで高温（４５℃）下に３４日間にわた
って放置することからなる腐朽性観察試験においては、
透過率が３．２％から５％に上昇しただけであった。し
たがって、このウェブの安定性は非常に良好であると思
われる。
【００７７】同一のブロッキングホイルを用いて帯電処
理操作を連続的に行った場合には、このホイルは強く帯
電し、この場合の極性（ｐｏｌａｒｉｔｙ）は、印加す
べき電荷の担持体の極性と同じことが見出された。この
ような場合には、順次行われる帯電処理の間に（すなわ
ち、或１つの処理と其次の処理との間に）ホイルの放電
を行うのがよく（ＡＣコロナ放電が好ましい）、これに
よって帯電率が約１０％改善できる。ホイルが前記繊維
と接触している場合には、該ホイルの帯電が、該繊維の
帯電処理に悪影響を与えるように思われる。意外にも、
前記繊維の場合と反対の極性をホイルに付与することに
よって前記繊維の帯電量が一層多くなることが見出され
た。ここに、“反対の極性の付与”（ｏｐｐｏｓｉｔｅ
ｐｏｌｉｎｇ）は、当該ウェブに帯電処理を行う前に、
最終的に繊維に印加すべき電荷の担持体の極性と反対の
極性をホイルを付与することを意味する。
【００７８】表Ｈは、ブロッキングホイル（略称“Ｂ−
ホイル”）に対する放電処理および反対電荷帯電処理の
効果に関する実験結果を示したものである。
【表８】
【００７９】表Ｈに示された実験は、図２に記載の型の
装置において、帯電処理温度２５℃、送給速度１０ｍ／
分、コロナ電圧±７ＫＶ、コロナ長２０ｃｍなる操作条
件のもとで行われたものである。ただし、ホイルの放電
処理および反対電荷帯電処理は図３記載の装置を用いて
行われた。
【００８０】表Ｈから明らかなように、反対の極性をＢ
−ホイルに与えるための帯電処理を行っても、該Ｂ−ホ
イルの放電処理の効果を上回る効果は得られなかった。
しかしながら、Ｂ−ホイルの帯電処理を包含する上記の
実験に使用されたフィルター材料の標準重量は軽く、す
なわち１７０ｇ／ｍ2 であったことに注目されたい。標
準重量が他のホイル試料と等しいときには、反対の電荷
を与える操作を行った場合に、透過率の値の低下という
効果が一層大きくなると思われる（圧力低下度の差にも
注目されたい）。このことは、Ｑ値から容易に理解され
得るであろう。
【００８１】正のコロナは負のイオンをごく僅かしか含
んでおらず（正のイオン数の１０-3倍程度）、負のコロ
ナではその反対であることは既に公知である（Ｒ．Ｓ．
Ｓｉｇｍｏｎｄ，“Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｂｒｅａｋ
ｄｏｗｎ ｏｆ Ｇａｓｅｓ”，ｐａｇｅ３６１，Ｗｉ
ｌｅｙ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９７８；編者Ｊ．Ｍ．Ｍ
ｅｅｋ；Ｊ．Ｄ．Ｃｒａｇｇ参照）。したがって、正の
コロナでブロッキングホイル上の繊維に自由帯電処理を
行った後には、該繊維は単極性正電荷を担持しているで
あろうと思われるであろう。しかしながら意外にも、こ
の繊維は単極的には帯電せず、ほとんど双極的に帯電す
るのである。これは多分、既述の帯電過程の場合とは反
対の電荷による偶発的な帯電過程に起因するものであろ
うと思われる。フィルター材料がもはやコロナ帯電処理
に供されずにブロッキングホイルから除去されるとき
に、このような反対の電荷の帯電が行われるのであろ
う。
【００８２】この双極性帯電は好ましいものである。な
ぜならば帯電粒子（ダスト）がその符号（＋；−）に無
関係に効果的に当該濾材にトラップされるからである。
さらにまた、この双極性は無荷電粒子の捕捉をも促進す
るであろう。なぜならばこれは非常に不均質な静電場を
形成するからである。
【００８３】しかしながら、正または負のコロナを使用
して自由帯電処理、または機械的な圧縮下に帯電処理を
行った繊維は正または負の電荷のいずれかを過剰に有す
ることが見出された。繊維の帯電処理を閉鎖空間内で高
圧または低圧下に行った場合には、前記の双極性が一層
よく平均化されるように思われる。
【００８４】自由帯電処理の場合には、前記の繊維の双
極性は次の方法によってさらに改善でき、すなわち、最
終帯電処理の場合に使用されるコロナの極性と反対の極
性を有するコロナを用いて、当該誘電性材料に最初に帯
電処理を行うことによって改善できる。この最初の自由
帯電処理を、以下では“予備帯電処理”（ｐｒｅ−ｆｉ
ｌｌｉｎｇ）と称する。表Ｊは、予備帯電処理によって
透過率の値がさらに良くなることを示す実験データーで
ある。
【表９】
【００８５】ＡＣコロナは正および負の両方のイオンを
生ずるものであるけれども、ＤＣコロナの代りにＡＣコ
ロナを用いて予備帯電処理を行ったときにも、前記の場
合と大体同様な結果が得られる。
【００８６】表Ｊに記載の実験は次の如く行った。ポリ
プロピレンスプリット繊維を４枚の層の形で２５℃、コ
ロナ電圧約±７ＫＶにおいて、厚さ２ミクロメートルの
マイラーブロッキングホイルを使用して１秒間帯電処理
を行った。予備帯電処理は図１に記載の型の装置を用い
て、ただしブロッキングホイルを使用せずに行った。次
いで、ブロッキングホイルを使用して既述の帯電処理を
行った。
【００８７】今迄の説明は本発明方法を主として非連続
的に実施することに関するものであったが、本方法は連
続的に実施するのが好ましい。
【００８８】図２は、本発明方法を連続的に実施すると
きに使用される装置の一例を示した図面である。この装
置は、無端ベルト１１の形に作られた隔離ホイルを有す
る。すなわち、無端ベルト１１はローラー１２−１５を
介して動く実質的に閉じた形の誘電性ホイルからなるも
のである。これらのローラーはフレーム（図示せず）内
で自由に回転できるようになっている。無端ベルト１１
の上部１６は複式コロナ装置の中を通過する。複式コロ
ナ装置は、ベルトの上部１６の各面上に向かって正のコ
ロナプラズマ１７および負のコロナプラズマ１８をそれ
ぞれ照射する。これらのコロナ１７および１８は、それ
ぞれ＋７ＫＶおよび−７ＫＶの高圧電源（図示せず）に
接続されたタングステン線１９および２０から発生させ
る。コロナの後側にはアース板２１および２２を配置す
る。開放型構造を有する誘電性材料たとえば繊維ウェブ
２３は、２つのコロナの間の場所で無端ベルト１１の上
部１６に接した状態で、該ベルトによって運ばれる。繊
維ウェブ２３を均質に帯電させるために、タングステン
線１９および２０は、該ウェブの送給方向に対して直角
に配置する。
【００８９】図３に記載の装置は繊維ウェブ２３に連続
的帯電処理を行うための装置である。帯電処理操作につ
いては、図３の装置は図２の装置の場合と大体同じであ
る。したがって、これらの装置では同一部材は同一参照
番号で示されている。図３の処理装置では、コロナ装置
がさらに１台追加されており、タングステン線２６およ
び２７からのＡＣコロナによって、無端ベルト１１の下
部２５で放電が行われ、すなわち下部２５は、前記の上
部コロナ装置によって生じた極性と反対の極性に帯電す
る。追加された下部コロナ装置にも、アース板２８およ
び２９が配置される。
【００９０】図２および図３に記載の各帯電処理装置の
無端ベルト１１は、金属ベルトの外面に誘電性材料を被
包してなるアース付ベルトであってもよい。この配列態
様の場合には、アース板２２および２８を有するコロナ
線２０および２６は省略される。好ましくは、このカバ
ー材（すなわち前記ホイル）はベルトの表面に接着す
る。もし所望ならば、無端ベルト１１は内面をメタライ
ズした誘電性ホイルからなるものであってもよい。
【００９１】図４に記載の装置について説明する。この
処理装置では連続法によって、片方のみに配置されたコ
ロナ装置によって繊維ウェブ３０に帯電処理が行われ
る。繊維ウェブ３０は、アース付の回転金属ローラー３
１に案内されて進行する。隔離ホイルはローラー３１の
周縁部に配置し、そして好ましくはその表面にカバー材
として接着する。このホイルすなわちカバー材上に載置
された繊維ウェブ３０の一部分の上方部に、コロナ線３
２を有するコロナ装置を配置する。コロナ装置をたとえ
ば＋７ＫＶの高圧電源（図示せず）に接続し、コロナ線
３２から正のコロナプラズマ３３を発生させ、繊維ウェ
ブ３０に帯電処理を行う。コロナ線３２の反対側の場
所、すなわちコロナ放電方向の反対側の場所に、金属製
アース板３４を配置する。容易に理解されるように、繊
維ウェブに負のコロナで帯電処理を行うことも可能であ
る。この目的のためには、負の高圧電源（たとえば−７
ＫＶの電源）をコロナ線３２に接続しなければならな
い。
【００９２】図面に示されていないけれども、ローラ上
のブロッキングホイルをたとえば或コロナ装置等で連続
的に放電させ、すなわち反対側の極性を与えることもで
きる。隔離ホイルは繊維ウェブ３０とコロナプラズマ３
３との間の位置に配置できる。この場合には該ホイル
は、実質的に閉じた形の誘電性材料から作られた無端ベ
ルトの形のものであってもよく、この無端ベルトは数個
のローラー（図示せず）によって案内されて進行する。
好ましくは、繊維ウェブ３０を金属ローラーの方に向か
って、押圧ローラー（図示せず）によって押圧する。こ
れによって繊維ウェブ３０が圧縮され、その結果として
帯電効率が著しく向上する。
【００９３】図２および図３に記載の装置において無端
ベルト１１がアース付金属ベルトからなるものである場
合には、繊維ウェブと同じ位置のホイルから圧力（圧縮
力）を、繊維ウェブの方向に向けてかけることも可能で
ある。
【００９４】さらに、繊維ウェブ上にガーゼ状材料から
なるベルトを張設すること（図示せず）によって、繊維
ウェブを圧縮することもできる。この目的のために、ガ
ーゼ状材料からなる無端ベルトを回転ローラー上を進行
させる。このウェブと係合した前記ベルトの一部分（係
合部と称する）は、次の如くして押圧され、すなわち、
ウェブの方向に前記の係合部の両面がローラーによって
押圧され、これによってウェブが押圧される。
【００９５】図５は、フィルター材料からなるパック体
（ｐａｃｋａｇｅ）に帯電処理を行うのに適した処理装
置の略図である。リール１１３に巻取られたフィルター
材料１１２を、該リールから取出して送給装置（図示せ
ず）によって真空パック形成装置１１４に送給する。さ
らに、リール１１６に巻取られた吹込成形管状ホイル１
１５を、該リールから取出して送給装置（図示せず）に
よって前記パック形成装置１１４に供給する。このパッ
ク形成装置１１４において、フィルター材料１１２と吹
込成形管状ホイル１１５とを真空中でパック体に形成す
る。かくして得られた一連のフィルター材料のパック体
１１７コロナ装置に順次送給する。このコロナ装置はコ
ロナ線１１８および１１９と金属製アース板１２０およ
び１２１とを包含してなるものである。コロナ線１１８
および１１９をそれぞれ所定の高圧電源（図示せず、そ
の電圧はそれぞれ、たとえば＋７ＫＶおよび−７ＫＶ）
に接続して、これらのコロナ線に、図面に記載の＋およ
び−の電圧をそれぞれ印加し、帯電処理を行う。一連の
パック体１１７からなる列は其後にリールに巻取って貯
蔵でき、あるいは消費者宛に輸送できる。この貯蔵また
は輸送の間、フィルター材料はパック体になっているの
で湿気や塵埃から完全に保護される。コロナ装置から出
た後は、一連のパック体の列は個々のパック体に切断で
き、各パック体はそれぞれ別々に貯蔵または輸送でき
る。このフィルター材料のパック体から吹込成形管状ホ
イルを除去した後に、このフィルター材料は直ちにフィ
ルターに装着して、濾材として使用できる。
【００９６】図５記載の装置では、前記の如く２枚のホ
イルの間に封入されたフィルター材料（すなわちパック
体）に、その両側に配置されたコロナ装置によって帯電
処理を行うのである。しかしながら、フィルター材料を
ブロッキングホイルと金属製のアース付カウンター電
極）との間に入れて、正または負のコロナで帯電処理を
行うことも可能である。この試験の結果を表Ｋに示す。
【表１０】
【００９７】表Ｋには、真空中で（４枚の層の形で）２
つの方法に従って帯電処理を行ったスプリット繊維フィ
ルター材料の透過試験の結果が記載されている。この帯
電処理は、厚さ２ミクロメートルのマイラーホイルを使
用して、±７ＫＶのコロナ電圧のもとで２５℃において
１秒間行った。表Ｋには、２つのコロナ帯電処理方法を
比較した結果も示されている。そのうちの１つの方法
は、フィルター材料を２枚のホイルの間にはさんで２台
のコロナ装置を用いることを特徴とするものであり、他
の１つは、ブロッキングホイルとアース付の金属製カウ
ンター電極との間にフィルター材料をはさんでコロナ装
置を１台使用することを特徴とするものである。表Ｋの
データーから、第２番目の帯電処理はその効果が低いと
思われるかもしれない。なぜならば塩類透過率の測定値
が大きいからである。しかしながら、この場合のウェブ
の重量は、第１番目の試験に使用されたウェブの重量の
１／１．３にすぎなかったのである。式（２）を用いて
補正を行った場合には、塩類の透過率の値（補正値）は
ほとんど同じ値になる。
【００９８】図６に記載の装置について説明する。この
処理装置では１個のブロッキングホイルを用いて、片側
に配置されたコロナ装置によって連続法によって繊維ウ
ェブ１２２に帯電処理を行うのである。この繊維ウェブ
１２２をアース付の回転可能金属ドラム１２３上に案内
して進行させる。コロナ線１２４を有するコロナ装置
を、ドラム１２３上に存在する繊維ウェブ１２２の一部
分の上方部に配置する。コロナ線１２４を高圧電源（図
示せず；その電圧値はたとえば＋７ＫＶ）に接続し、正
のコロナプラズマ１２５を発生させて繊維ウェブ１２２
を帯電処理する。コロナ線１２４の後側（すなわち、コ
ロナプラズマ発生部とは反対側の場所）に金属製のアー
ス板１２６を配置する。容易に理解されるように、繊維
ウェブ１２２に負のコロナ帯電処理を行うことも可能で
ある。この目的のためには、たとえば−７ＫＶの負の高
圧電源にコロナ線１２４を接続すればよい。
【００９９】隔離ホイル１２７を繊維ウェブ１２２とコ
ロナプラズマ１２５との間の場所に配置する。このホイ
ルは、実質的に閉じた形の誘電性ホイルからなる無端ベ
ルトとして、ローラー１２８および１２９に案内させて
進行させるのである。このホイルのベルトは繊維ウェブ
１２２と接するが、この接触部においてホイルのベルト
は、たとえばローラー１２８および１２９による下向き
方向押圧力によって繊維ウェブ１２２を押圧する。これ
によって繊維ウェブは圧縮され、帯電処理効率が改善さ
れる。この効率は、隔離ホイル１２７の放電処理によっ
て、あるいは、装置１３０による反対極性の連続的付与
操作によってさらに改善できる。装置１３０はＡＣコロ
ナ装置を有するものであってもよく、あるいは、コロナ
線１２４の極性とは反対の極性をベルトに付与し得るコ
ロナ装置を有するものであってもよい。
【０１００】この帯電処理を部分真空中で実施したとき
に、さらに良い結果が得られる。この目的のために、ド
ラム１２３に孔１３１をあける。ドラム１２３の内部に
静止体１３２を配置し、この静止体中の、ドラム１２３
の内面に近い場所にラビリンス封止部１３３および１３
４を設ける。静止体１３２の凹部１３６とドラムの内壁
１２３とによって吸込用空間１３５が画定される。吸込
用空間１３５とラビリンス封止部１３３および１３４と
は、ドラム１２３の軸方向にのびているものである。吸
込用空間１３５中の圧力を、吸込管を介して真空ポンプ
（この両者は図示せず）によって低下させる。ドラム１
２３の孔１３１を介して吸込用空間１３５が繊維ウェブ
１２２送給用空間１３７と連通している。したがってこ
の送給用空間１３７は、吸込用空間１３５とほとんど同
じ低圧に保たれる。送給用空間１３７を低圧下に保つこ
とによって、ホイル１２７が強くドラム１２３上に押付
けられ、そのために繊維ウェブが圧縮され、その結果と
して、部分真空下に帯電処理が行われるのである。
【０１０１】ローラー１３８および１３９は、繊維ウェ
ブ１２２を所望方向に案内するために配置されたもので
ある。前記の記載は主としてスプリット繊維に関するも
のであるけれども、本発明方法では他の構造の繊維、た
とえば、溶融吹込紡糸操作によって製造された繊維等に
帯電処理を行うことも勿論可能である。
【０１０２】エレクトレットスプリット繊維をダストフ
ィルターに使用する場合には、該繊維に捲縮処理を行っ
て該繊維のダスト捕集容量を増加させるのが望ましい。
オランダ特許出願第７，６１４，３７６号明細書に記載
の方法は、吹込成形管状ホイルの如き閉鎖型のホイルの
両面に帯電処理を行うことを包含するものであって、そ
の結果として高帯電性の双極性帯電繊維が得られる。し
かしながら、繊維の各面が互いに反対の電荷を帯びてい
るのでこれらの面が相互に引付け合い、繊維の捲縮を妨
げる不所望の誘引力が生ずる。このような繊維の例には
二成分（ｂｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）スプリット繊維があ
げられる。本発明によって処理された繊維は単極的に僅
かに帯電しているものであるから、この繊維は互いに反
撥し合い、その捲縮状態は悪影響を受けない。したがっ
て、繊維は捲縮処理後に帯電処理を行うのが好ましい。
【０１０３】ホイル（たとえば吹込成形ホイル）のフィ
ブリレーション（繊維枝状化）処理によって得られた繊
維は、種々の方法によって帯電処理を行うことができ
る。たとえば、吹込成形管状ホイルから２枚の平坦なホ
イルを作り、これにフィブリレーション処理を行った後
に、１枚のホイルに高圧衝撃を与えて正に帯電させ、他
の１枚は負に帯電させ、これらを一緒にして加工するこ
とによって、いわゆるマクロバイポーラー（ｍａｃｒｏ
ｂｉｐｏｌａｒ）フィルターウェブを作ることができ
る。あるいは、２枚のうちの１枚のホイルにはフィブリ
レーション処理を行わず、別の１枚のホイルのみにブイ
ブレーション処理を行い、前者のホイルを、後者の“繊
維化されたホイル”（すなわち繊維）のための隔離ホイ
ルとして利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って誘電性材料に帯電処理を行う装
置の一具体例の略式説明図である。
【図２】本発明方法を連続的に実施するときに使用でき
る装置の一例の略式説明図である。
【図３】図２記載の装置の一変改例の略式説明図であ
る。
【図４】本発明方法を連続的に実施するときに使用でき
る装置の別の具体例の略式説明図である。
【図５】本発明方法を連続的に実施するときに使用でき
る装置のさらに別の具体例の略式説明図である。
【図６】本発明方法を連続的に実施するための、別の具
体例を示す。
【図７】本発明に係るエレクトレットフィルター用マッ
トにおける粒子透過率（いわゆる粒子のフィルター内透
過率）と、該マットを構成する層（別々に帯電処理した
もの）の数との関係を示すグラフである。
【図８】別々になった４枚の層を帯電処理するときに用
いられた圧力（高圧ないし低圧）と、該層の粒子透過率
との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ コロナプラズマ ２ コロナプラズマ ３ 該電性ホイル ４ マット状フィルター材料 ５ タングステン線 ６ タングステン線 ７ 高圧電源 ８ 高圧電源 ９ アース板 １０ アース板 １１ エンドレスベルト １２ ローラー １３ ローラー １４ ローラー １５ ローラー １６ エンドレスベルトの上部 １７ コロナ １８ コロナ １９ タングステン線 ２０ タングステン線 ２１ アース板 ２２ アース板 ２３ 繊維ウェブ ２５ エンドレスベルトの下部 ２６ タングステン線 ２７ タングステン線 ２８ アース板 ２９ アース板 ３０ 繊維ウェブ ３１ アース付回転金属ローラー ３２ コロナ線 ３３ コロナプラズマ ３４ 金属性アース板 １１２ フィルター材料 １１３ リール １１４ 真空パック形成装置 １１５ 吹込成形管状ホイル １１６ リール １１７ 一連のフィルター材料のパック体 １１８ コロナ線 １１９ コロナ線 １２０ 金属製アース板 １２１ 金属製アース板 １２２ 繊維ウェブ １２３ アース付金属ドラム １２４ コロナ線 １２５ コロナプラズマ １２６ 金属製アース板 １２７ 隔離ホイル １２８ ローラー １２９ ローラー １３０ 装置 １３１ 孔 １３２ 静止体 １３３ ラビリンス封止部 １３４ ラビリンス封止部 １３５ 吹込み用空間 １３６ 凹部 １３７ 送給用空間 １３８ ローラー １３９ ローラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−101073（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−47299（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−14467（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘電性重合体材料から造られた不織繊維
    ウェブを造り、 アース電極及び、アース電極に隣接させて少なくとも１
    つの放電電極を用意し、そしてその２つの間に高電圧電
    界を形成し、 高電圧電界を通過させて該不織繊維ウェブを引っ張り、
    それにより、高電圧電界中のそれの通過中ほぼ室温に不
    織布織維ウェブを維持しながら、不織繊維ウェブ上に連
    続の静電荷をもたらすように不織繊維ウェブを該アース
    電極と接触させ且つ該不織繊維ウェブの厚さを薄くす
    る、 諸工程を特徴とするフィルターを製造する方法。
  2. 【請求項２】 アース電極が金属表面を有し、その上に
    該ウェブが直接じかに接して伸長することを特徴とす
    る、請求項第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】 アース電極が曲面または円筒形面を有す
    ることを特徴とする請求項第１項に記載の方法。
  4. 【請求項４】 繊維がポリプロピレンであることを特徴
    とする請求項第１項に記載の方法。
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