JPS63267538A - エレクトレツト用不織布積層体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエレクトレット化することにより通気性が良く
且つ捕集効率が高いエレクトレット体を作ることができ
、さらに取扱いの容易なエレクトレット他用不織布積層
体と該不織布積層体をエレクトレット化することによっ
て得られるエアフィルター用エレクトレット体に関する
。

〔従来の技術〕

ポリオレフィンのエレクトレット多孔質体は、フィルタ
ー用途に用いると高い捕集効率を示すので、工業的利用
価値が高く、多くの提案がなされている０例えば特開昭
６０−１６８５１１号、特開昭６１−１０２４７６号各
公報にはポリオレフィン多孔質体を荷電してエレクトレ
ット化する方法が記載されている。さらに、特開昭６１
−２１１０２７号には、フィルター性能を上げるため繊
細径の細い繊維を用いる方法も記載されている。

〔発明がｗＦ犬しようとする問題点〕

しかし、従来の技術によるポリオレフィンのエレクトレ
ット多孔質体は捕集効率は高いものの圧力損失も比較的
高いという問題点を有する。所が、エアフィルター分野
においては捕集効率が高く尚かつ圧力損失が低くて通気
性の良い物がマスク用フィルターや空気清浄機用フィル
ターの分野で強く望まれている。圧力損失を下げるには
、単繊維繊度の小さい不織布マットの充填率を下げれば
良いが、この様にすると単繊維繊度の小い不織布マット
では表面の毛羽立ちが多く不織布間でからみ易くなり取
扱いがむずかしくなり、またエレクトレット化も実施し
にくくなる゛、取扱いを容易にするために通常はエンボ
スロールやプレスロールによる加工が行なわれるがこれ
により、今度は不織布マットの目が詰り通気性が低下す
る。この様に、高い捕集効率を示す繊維径の細い不織布
マットにおいて通気性の優れたものが求められているが
、現在それを満足するものが得られていない。

本発明は、前述の従来の技術における問題を解決して、
エレクトレット化することにより通気性が良く且つ捕集
効率が高いエレクトレット体を作ることができ、さらに
取扱いの容易なエレクトレット他用不織布積層体と、そ
の不織布積層体をエレクトレット化することによって得
られるエアフィルター用エレクトレット体を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は単繊維繊度が０．１５デニール以下の複
数の繊維が実質的に均一に分散されて成り、且つ０．０
２〜０．３ｇ／ｃｊの密度を有する長繊維不織布マット
と、単繊維繊度が０．４デニール以上の複数の繊維が実
質的に均一に分散されて成り、且つ少なくとも４０ｃｃ
／ａＪ／ｓｅｃの通気性を有する不織布マットが密着し
て積層されてなるエレクトレット他用不織布積層体によ
って達成される。又本発明によるエアフィルター用エレ
クトレット体は前記不織布積層体をエレクトレット化し
て少くとも前記長繊維不織布マットを荷電状態にするこ
とによって達成される。

本発明に用いられる単繊維繊度０．１５デニール以下の
長繊維不織布マット（以下不織布（Ａｌと称する）につ
いて説明する。エレクトレット化後高い捕集効率を達成
するには単繊維繊度が０．１５デニール以下、密度０．
０２〜０．３ｇ／ｃ＋４であることが必要であり、好ま
しくは単繊維繊度が０．１０デニール以下、０．０００
５デニール以上、密度０．０４〜０．２６　ｇ　／ｃｊ
、特に好ましくは単繊維繊度が０．０４デニール以下０
．００１デニール以上、密度０．０６〜０．２４　ｇ　
／ｃｍ３の範囲が用いられる。不織布の通気性を良くし
、エレクトレット化を効率的に行うためには目付５ｇ／
ｒｄ　−１００ｇ／ｒｒｒの範囲が推奨され、より好ま
しくは目付１０ｇ／ｎｆ〜６０　ｇ　／　ｒｄが用いら
れる。

不織布（Ａ）を構成する繊維の原料としては、エレクト
レットの性能を高める上でポリオレフィン、ポリエステ
ル、ポリカーボネートなどが用いられ、特にポリオレフ
ィンが好ましい。ポリオレフィン樹脂としては、ポリプ
ロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、高密度ポリ
エチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体もしくはこれらの
混合物、これらを不飽和カルボン酸誘導体で変性した物
等が挙げられる。ポリオレフィンの中では融点の高いポ
リプロピレン又はエチレン−プロピレンブロック共重合
体がエレクトレットの安定性が高いので推奨される。上
記樹脂は、例えばメルトブロー法、スパンボンド法、フ
ラッシュ紡糸法、などの溶融紡糸法により不織布（Ａ）
に形成することができる。

前記不織布（Ａ）に密着して積層される単繊維繊度０．
４デニール以上の複数の繊維から成る不織布マット（以
下不織布面〕と称す）は前述の単繊維繊度が０．１５デ
ニール以下の不織布（Ａ）がフィルターとしての性能を
十分発揮させるために用いられるもので、２種の不織布
マットを密着して積層させることにより、不織布（Ａ）
同志の表面でのからみ合いを防止すると共にエレクトレ
ットイヒが効率的に行う事が可能となる。その結果エレ
クトレット化後での高い捕集効率を達成することができ
る。積層不織布は（Ａ）と（Ｂ）の二枚重ね以外にＢ／
Ａ／Ｂの三層でも使用することかで今る。不織布（Ｂ）
の繊維の単繊維繊度は０．４デニールより太いことが必
要である。０．４デニール以下の場合圧力損失が高いの
で好ましくない。不織布（Ｂ）に用いられる単繊維の繊
度は好ましくは、０．６デニール以上、１００デニール
以下特に好ましくは１．０デニール以上５０デニール以
下の範囲が用いられる。不織布（Ｂ）の目付は特に制限
はな（＋’カ５　ｇ／ｒｒｒ〜３００　ｇ／ｒｄ、好マ
シくは１０ｇ／ｒｒｆ−１００ｇ／ｒｄ、より好ましく
は１５ｇ／ｒｒｒ〜５０ｇ／ｒｄの範囲が推奨される。

また不織布積層体の性能をより効果的にするために不織
布（Ｂ）にプレス加工、エンボス加工、ニードルパンチ
加工等をほどこすことが推奨される。

前記不織布（Ａ）は前述のように樹脂を、例えばメルト
ブロー法、スパンボンド法、フラッシュ紡糸法などの溶
融紡糸法により作られた長繊維不織布マットである。前
記不織布（Ｂ）は不織布（Ａ）と同様に長繊維不織布マ
ットでも短繊維不織布マットの何れであってもよい。た
だしフィルターとして使用した場合、短繊維の切端が下
流側に流出するのを防ぐためには不織布ＣＢ）も長繊維
不織布マットにする方がより好ましい。

すなわち不織布（Ｂ）を構成する繊維としては、再生繊
維、合成繊維等が用いられ、再生繊維としては木材パル
プやコツトンリンターに含まれている繊維素を一度薬品
で溶かし、細長い繊維に再生したものでレーヨン、ポリ
ノジック、キュプラが用いられ一方、合成繊維としては
ポリエステル、ナイロン、アクリル等を用いることがで
きる。これらの繊維を乾式法、湿式法、直接法など各種
方法により不織布マットとしたものを不織布（Ｂ）とし
て用いる。しかしコツトンリンターを原料としたスパン
ボンド法長繊維不織布が特に好ましい。

これは、再生繊維を原料とする長繊維不織布であると、
例えばマスクの内層に使用する場合に構成する繊維が人
間の口に吸引されると言った問題が生ぜず、また口から
出る湿気を吸収するので肌ざわりが良いという効果を達
成するためである。

かくして得られた不織布（Ｂ）単独の通気性は極力高い
ことが望ましく通常はフラジール法で測定した通気性が
４０ｃｃ／ｃｊ／ｓｅｅ以上、好ましくは７０　ｃｃ　
／　ＣＩＡ／　ｓｅｃ以上の物が用いられる。

不織布積層体の製造方法としては、不織布（Ａ）を形成
しこれを巻取る際に不織布ＣＢ）と共に巻き取っても良
いし、不織布（Ｂ）の上に不織布（Ａ）を直接積層させ
ながら形成してもよい。後者の方法としては例えば、ポ
リオレフィン樹脂を紡糸口金から吐出すると共に紡出さ
れた吐出繊維を高速気流に随伴させて一挙に繊維化し、
繊維化された物を不織布（Ｂ）上に捕集して不織布積層
体とする方法が挙げられる。

積層するに際して、不織布積層体の各層（２層又は３層
以上）が剥離しない程度に密着していることが好ましい
。これは不織布（Ａ）の繊維が不織布ＣＢ）の表面繊維
とからみ合いを持ち、その結果不織布（Ａ）を構成する
長繊維がエレクトレット化処理に先立って不織布（Ａ）
中を移動することが阻止されることが効果的なエレクト
レット化処理を行う上に役立つからである。不織布積層
体のエレクトレット化には公知の各種方法が利用できる
０例えは、不織布積層体を軟化温度付近まで昇温し、こ
れに直流高電圧を印加しながら冷却し得られる熱エレク
トレット、不織布積層体の表面にコロナ放電やパルス状
高電圧を印加するエレクトロエレクトレット、γ線や電
子線を照射するラジオエレクトレットなどが採用できる
。多孔性表面を有する接地電極を用いてコロナ放電を行
う方法（特願昭６１−２９６５３３号記載）も好ましい
方法である。

このようにして得られたエアフィルター用エレクトレッ
ト体の必要最低限の性能は次の通りである。

・捕集効率　９０％以上、好ましくは９５％以上・圧力
損失　５ｍＡｑ以下、好ましくは４ｍＡｑ以下・通気性
　　４　ＣＣ／　０１４　／　ｓｅｃ以上、好ましくは
１０以上 〔実施例〕 以下実施例に基づき本発明を詳述する。

実施例の説明に先立ち、本明細書中に用いられた物性の
定におよび測定方法を一括して下記に示す。

◎不織布の密度 下記式により求める。

◎ポリマーのメルトインデックス（以下Ｍｌと記す）は
ＡＳＴＭ−０１２３８に従い温度１９０℃、荷重２．１
６ｋｇの条件で測定、単位はｇ／１０分である。

◎捕集効率 平均粒径０．４５μの石英粉塵を用い、３　Ｑ　１　／
ｌ１ｉｎの条件で測定する。

◎圧力損失 捕集効率を測定する際に、不織布積層体の上流と下流の
圧力差を差圧ダイヤフラムゲージにて測定し圧力損失と
した。

０通気性 フラジール法（ＪＩＳ：Ｌ１０９６）により測定する。

皇隻■−上 不織布（Ｂ）としてコツトンリンターを原料として製造
した長繊維不織布（商品名：ベンリーゼ）の目付４０　
ｇ／ｒｒｒ、単繊維繊度３．４デニールのものを用いた
。この不織布上にＭＩ５３のポリプロピレンをメルトブ
ロー法にて積層した。積層された不織布（Ａ）の目付は
３０　ｇ／ｎｌ、単繊維繊度０、０１８デニール、密度
０．１９であった。第１図に示す装置を用いコロナ法に
て荷電を行った。図中、４はステンレス製の２００メツ
シユ金網で作った接地電極用ロール、６は針電極でメツ
シュ４の２ＣｆｌＩ上に設置した。不織布積層体の不織
布（Ａ）側を接地電極用ロールに接触させ、針電極に＋
１８Ｋｖの電圧を印加し積層体を１ｍＺ分の速度で引き
取り荷電を行いエレクトレット化された不織布積層体を
作成した。これの捕集効率は９９．９％以上、圧力損失
はｘ、ｇｓ削Ａｑであり通気性は１７．６ｃｃ／ｃ艷／
ｓｅｃであったΦ 此１ＪＬ−１ 実施例１で用いた旧５３のポリプロピレンを使用し、不
織布（Ｂ）に積層しないこと以外は実施例１と同条件で
メルトブロー法を行い目付３０ｇ／ｄ１単繊維繊度０．
０１８デニール、密度０．１９の不織布とした（以下「
単層不織布−１」と呼ぶ）。この単層不織布−１の荷電
を第１図の装置を用いて行った。ただし、この不織布は
巻出時に表面同志の糸のからみによる毛羽立ちが発生し
たため＋１８Ｋｖを印加すると火花放電が起りピンホー
ルが生じるため＋１２Ｋｖで荷電を行った。一方、実施
例１で用いたベンリーゼを単独で実施例１と同条°件で
荷電した。荷電した単層不織布−１とベンリーゼを重ね
合せ性能の測定を行った。捕集効率は６７．５％、圧力
損失は１．５６ｍＡｑであり通気性は１７　、６ｃｃ　
／　ｃｊ　／　ｓｅｃであり、実施例１に比し、捕集効
率が大幅に低下した。

且較１ 実施例１で用いた旧５３のポリプロピレンを使用し、不
織布（Ｂ）のベンリーゼに積層しないこと以外は実施例
１と同条件のメルトブローにより不織布を形成した。こ
の不織布を巻き取る前にプレスロールにて８．０ｋｇ／
ｃａｌの圧力でプレスを行った。

この不織布（以下「単層不織布−２」と呼ぶ）は、目付
３０　ｇ／ｃｄ、単繊維繊度０．０１８デニール、密度
０．４０６であった。次に、実施例１と同条件で単層不
織布−２を荷電した。この性能は、捕集効率９９．９％
以上、圧力損失１４．５ｆｉＡｑであるが通気性は１、
４　ｃｃ　／　ｃｄ　／　ｓｅｃと非常に低かった。こ
の単層不織布−２は吸気性が低く、マスク用としては適
さないものであった。

１隻班−１二見 不織布（Ｂ）として目付３０　ｇ／ｒｔｒ、単繊維繊度
４、１デニールのベンリーゼを用いた。ＭＩ６５のポリ
プロピレンを用いメルトブローにてこのベンリーゼ上に
積層し、表■に示す各不織布積層体を作成した。次に、
針電極に一１５Ｋｖを印加する以外は実施例１と同様な
方法でエレクトレット化された不織布積層体とした。こ
れの性能の測定を行い第１表に示す結果を得た。

第　　Ｉ　　表 不織布（Ｂ）としてスパンボンド法にて作成したポリエ
ステル長繊維不織布の目付２０ｇ／ｒｒｒ、単繊維繊度
２．８デニールのものを用いた。　ＭＩｏ、９の高密度
ポリエチレンをフラッシュ紡糸法で目付２０ｇ／％、単
繊維繊度０．０２〜０．１デニール、密度０．０４２の
不織布（Ａ）とした。これを巻き取る時に不織布（Ｂ）
と共に圧力１ｋｇ／ｃ＋Ｊのプレスロールを通し密着さ
せた後に巻き取り不織布積層体とした。これを実施例１
と同条件で荷電しエレクトレット化された不織布積層体
とした。これの捕集効率は９１．３％、圧力損失は０．
８９＊ｍＡｑ、通気性は２３．７ｃｃ／　ａｉ／ｓｅｃ
であった。

〜９　　″　３〜８ 第■表に示すＭＩ６１のポリプロピレンを原料とする不
織布（Ａ）と該表の不織布（Ｂ）よりなる不織布積層体
に荷電を行いエレクトレット化された不織布積層体とし
た。荷電は、第１図の接地電極用ロール４に表面の平滑
なステンレス製ロールを、電極として、８０μのステン
レス線をｌｅａ間隔で１０本はったワイヤー電極をロー
ルの３　ｃｍ上に設置し、＋２２Ｋｖの電圧をかけて行
った。これのフィルターとしての性能の測定を行い第ｍ
表の結果を得た。

第■表 〔発明の効果〕 本発明によるエレクトレット用不織布積層体は前述のよ
うに構成されているので、これをエレクトレット化処理
により荷電することにより圧力損失が低く通気性が高く
、なおかつ捕集効率の高いエアフィルターとして非常に
優れた性能を有するエアフィルター用エレクトレット体
を提供することができる。なお比較例１に示したごとく
、ポリオレフィンを単独で不織布とし、これをエレクト
レット化した後再生繊維よりなる不織布と重ね合わせた
場合は毛羽室などの理由により十分な捕集効率が達成さ
れない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の不織布積層体をコロナ荷電によりエ
レクトレット化する装置で、接地電極に多孔性表面を有
するロールを用いた装置である。 ｌ・・・巻き出しロール、　　　２・・・巻き取りロー
ル、３．３′・・・ガイドロール、４・・・接地電極用
ロール、５・・・アース、　　　　　　６・・・針電極
、７・・・高圧用電源、　　　　８・・・不織布積層体
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　単繊維繊度が０．１５デニール以下の複数の繊維
   が実質的に均一に分散されて成り、且つ０．０２〜０．
   ３ｇ／ｃｍ＾３の密度を有する長繊維不織布マットと、
   単繊維繊度が０．４デニール以上の複数の繊維が実質的
   に均一に分散されて成り、且つ少なくとも４０ｃｃ／ｃ
   ｍ＾２／ｓｅｃの通気性を有する不織布マットが密着し
   て積層されてなるエレクトレット化用不織布積層体。
2. ２．　単繊維繊度が０．１５デニール以下の複数の繊維
   が実質的に均一に分散されて成り、且つ０．０２〜０．
   ３ｇ／ｃｍ＾３の密度を有する長繊維不織布マットと、
   単繊維繊度が０．４デニール以上の複数の繊維が実質的
   に均一に分散されて成り、且つ少なくとも４０ｃｃ／ｃ
   ｍ＾２／ｓｅｃの通気性を有する不織布マットが密着し
   て積層された不織布積層体を荷電してなるエアフィルタ
   ー用エレクトレット体。