KR20230031831A - 일렉트릿 섬유 시트 그리고 적층 시트 및 필터 - Google Patents

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사치오 이나바
싱고 하야시
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Abstract

본 발명의 목적은, 에어 필터 등에 적합하게 사용되는, 높은 포집 성능을 갖는 일렉트릿 섬유 시트를 제공하는 것이다. 본 발명은, 고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지를 함유하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 포함하는 폴리올레핀계 수지 섬유로 구성되는 일렉트릿 섬유 시트이며, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 저결정성 폴리올레핀 수지의 질량 비율은, 고결정성 폴리올레핀계 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지의 합계 질량에 대하여, 0.5질량％ 이상 10질량％ 이하이고, 상기 일렉트릿 섬유 시트 중에 힌더드 아민계 화합물을 0.1질량％ 이상 5.0질량％ 이하 포함하는, 일렉트릿 섬유 시트이다.

Description

일렉트릿 섬유 시트 그리고 적층 시트 및 필터
본 발명은, 일렉트릿 섬유 시트에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 포집 성능이 우수한 일렉트릿 섬유 시트와, 이것이 함유되어 이루어지는 적층 시트 및 필터에 관한 것이다.
종래부터, 기체 중의 화분이나 티끌 등을 제거하기 위해서 에어 필터가 사용되고 있으며, 그 에어 필터의 여과재로서 부직포가 많이 사용되고 있다.
일반적으로, 부직포를 사용한 필터에 있어서, 포집 효율을 높게 하면서, 압력 손실을 낮게 하는 것이 곤란한 점에서, 부직포를 일렉트릿 가공하여 일렉트릿 섬유 시트로 하고, 물리적 작용에 더하여 정전기적 작용을 이용함으로써, 필터의 구성 요소로서 사용한 경우에 적합한 부직포를 얻는 시도가 행해지고 있다.
예를 들어, 접지 전극 상에 부직포를 접촉시킨 상태에서, 이 접지 전극과 부직포를 모두 이동시키면서, 비접촉형 인가 전극에서 고압 인가를 행하여 연속적으로 일렉트릿 섬유 시트로 하는 일렉트릿 부직포의 제조 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조). 그 밖에도, 물을 섬유에 접촉시켜 대전시키는 방법으로서, 부직포에 대하여 물의 분류 혹은 수적류를 부직포 내부까지 물이 침투하기에 충분한 압력으로 분무시켜 일렉트릿 섬유 시트로 하고, 정극성과 부극성의 전하를 균일하게 혼재시키는 방법(특허문헌 2 참조)이나, 부직포를 슬릿상의 노즐 위를 통과시키고, 노즐로 물을 흡인함으로써 섬유 시트에 물을 침투시켜, 정극성과 부극성의 전하를 균일하게 혼재시키는 방법(특허문헌 3 참조)과 같은, 소위 하이드로차지법이 제안되어 있다.
또한, 이들과는 달리, 부직포를 구성하는 섬유의 고분자 중합체에 대하여 힌더드 아민계, 질소 함유 힌더드 페놀계, 금속염 힌더드 페놀계 혹은 페놀계의 안정제에서 선택된 적어도 1종의 안정제를 배합하고, 또한 100℃ 이상의 온도에 있어서의 열자극 탈분극 전류로부터의 트랩 전하량이 2.0×10-10쿨롱/cm2 이상이라는 내열성 일렉트릿 재료가 제안되어 있다(특허문헌 4 참조).
일본 특허 공개 소61-289177호 공보 미국 특허 제6119691호 명세서 일본 특허 공개 제2003-3367호 공보 일본 특허 공개 소63-280408호 공보
상기 특허문헌 1 내지 4에 기재된 제안과 같이, 부직포를 일렉트릿 섬유 시트로 함으로써, 포집 성능은 어느 정도 향상시킬 수는 있지만, 예를 들어 필터로서 사용할 때에 있어서는, 한층 더한 포집 성능의 향상이 요구되고 있다.
그래서 본 발명의 과제는, 상기와 같은 문제점에 착안하고, 종래의 일렉트릿 기술의 과제를 감안하여, 더 높은 포집 성능을 갖는 일렉트릿 섬유 시트를 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 예의 연구를 거듭한 결과, 일정한 결정성을 갖는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 섬유 중에 저결정성 폴리올레핀 수지를 특정량 첨가하여 폴리올레핀계 수지의 결정화도를 저하시킴으로써, 섬유 중의 비정질 영역이 확대되는 것을 알아냈다. 한편, 단순히 저결정성 폴리올레핀 수지를 특정량 첨가하는 것만으로는, 필터로서 사용하였을 때에 있어서의 열안정성이 충분하지 않다는 지견을 얻었다. 그래서, 더욱 검토를 진행시킨 결과, 이들 폴리올레핀계 수지에 더하여 힌더드 아민계 화합물을 특정량 혼합한 일렉트릿 섬유 시트가, 대폭 포집 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 또한 고온 하에서의 일렉트릿 열안정성도 우수하다는 지견을 얻었다.
본 발명은, 이들 지견에 기초하여 완성에 이른 것이며, 본 발명에 따르면, 이하의 발명이 제공된다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지를 함유하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 포함하는 폴리올레핀계 수지 섬유로 구성되는 일렉트릿 섬유 시트이며, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 저결정성 폴리올레핀 수지의 질량 비율은, 고결정성 폴리올레핀계 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지의 합계 질량에 대하여, 0.5질량％ 이상 10질량％ 이하이고, 상기 일렉트릿 섬유 시트 중에 힌더드 아민계 화합물을 0.1질량％ 이상 5.0질량％ 이하 포함한다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 바람직한 형태에 의하면, 상기 일렉트릿 섬유 시트의 QF값이 0.12Pa-1 이상이다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 바람직한 형태에 의하면, 상기 일렉트릿 섬유 시트의 평균 단섬유 직경이 0.1㎛ 이상 8.0㎛ 이하이다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 다른 양태에 의하면, 폴리올레핀계 수지 섬유로 구성되는 일렉트릿 섬유 시트이며, 일렉트릿 섬유 시트의 메소펜타드 분율은 85mol％ 이상 95mol％ 이하이고, 상기 일렉트릿 섬유 시트 중에 힌더드 아민계 화합물을 0.1질량％ 이상 5.0질량％ 이하 포함한다.
또한, 본 발명의 적층 시트는, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트를 적어도 1층 함유하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 필터는, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트를 포함한다.
본 발명에 따르면, 고결정성 폴리올레핀계 수지 중에 저결정성 폴리올레핀 수지를 특정량 첨가하고, 힌더드 아민계 화합물을 특정량 포함하는 일렉트릿 섬유 시트이기 때문에, 지금까지 없던 높은 포집 성능과 높은 열안정성을 갖는 일렉트릿 섬유 시트, 적층 시트, 그리고 필터를 얻을 수 있다.
도 1은, 포집 효율 및 압력 손실을 측정하는 장치를 예시하는 개략 측면도이다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지를 함유하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 포함하는 폴리올레핀계 수지 섬유로 구성되는 일렉트릿 섬유 시트이며, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 저결정성 폴리올레핀 수지의 질량 비율은, 고결정성 폴리올레핀계 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지의 합계 질량에 대하여, 0.5질량％ 이상 10질량％ 이하이고, 상기 일렉트릿 섬유 시트 중에 힌더드 아민계 화합물을 0.1질량％ 이상 5.0질량％ 이하 포함한다. 이하에, 그 구성 요소에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은, 그 요지를 초과하지 않는 한, 이하에 설명하는 범위에 한정되는 것은 전혀 아니다.
[폴리올레핀계 수지 섬유]
먼저, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지를 함유하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 포함하는 폴리올레핀계 수지 섬유로 구성된다. 체적 저항률이 높고, 흡수성이 낮은 폴리올레핀계 수지 조성물을 포함하는 섬유를, 일렉트릿 섬유 시트를 구성하는 섬유로서 사용함으로써, 섬유 시트를 일렉트릿 가공하였을 때의 대전성 및 전하 유지성을 강하게 할 수 있어, 이들 효과에 의해 높은 포집 효율을 달성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 폴리올레핀계 수지 조성물로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐 및 폴리메틸펜텐 등의 호모폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 이들 호모폴리머에 다른 성분을 공중합한 코폴리머나, 다른 2종 이상의 폴리머 블렌드품 등의 수지를 사용할 수도 있다. 이들 중에서도, 대전 유지성의 관점에서, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리메틸펜텐계 수지가 바람직하게 사용된다. 특히, 저렴하게 이용할 수 있고, 섬유 직경의 세경화가 용이하다는 관점에서, 폴리프로필렌계 수지가 바람직하게 사용된다. 또한, 본 발명에 있어서, 「폴리프로필렌계 수지」 혹은 「폴리에틸렌계 수지」 등으로 칭하는 수지란, 폴리프로필렌(혹은, 폴리에틸렌)의 호모폴리머, 다른 성분과의 공중합체(코폴리머) 및 이종 수지와의 폴리머 블렌드 등의 수지 중, 폴리프로필렌 호모폴리머(폴리에틸렌 호모폴리머) 및 프로필렌 단위(에틸렌 단위)를 80질량％ 이상 함유하는 수지를 가리킨다. 다른 폴리올레핀계 수지에 대해서도 마찬가지이다.
폴리올레핀계 수지 조성물은, 상기와 같이, 고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지를 함유한다. 또한, 본 발명에 있어서, 저결정성 폴리올레핀 수지란, 메소펜타드 분율(mmmm)이 60몰％ 이하, 보다 바람직하게는 30몰％ 이상 60몰％ 이하를 나타내는 것이며, 고결정성 폴리올레핀 수지는 융점이 155℃ 이상인 범용 폴리올레핀을 나타낸다.
본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 저결정성 폴리올레핀 수지의 질량 비율은, 고결정성 폴리올레핀계 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지의 합계 질량에 대하여, 0.5질량％ 이상 10질량％ 이하이다. 상기 질량 비율을 0.5질량％ 이상, 바람직하게는 1질량％ 이상으로 함으로써, 일렉트릿 섬유 시트의 포집 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 상기 질량 비율을 10질량％ 이하, 바람직하게는 5질량％ 이하, 보다 바람직하게는 3질량％ 이하로 함으로써, 저압력 손실·고포집 효율인 일렉트릿 섬유 시트를 얻을 수 있다.
본 발명의 폴리올레핀 수지 조성물에 있어서의 고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지의 질량비는, 일렉트릿 섬유 시트로부터 분석 가능하다. 예를 들어 일렉트릿 섬유 시트를 용매에 용해시켜, 얻어진 추출액의 13C-NMR 측정을 행하고, 메소펜타드 분율로부터 판단하는 방법을 들 수 있다.
본 발명의 고결정성 폴리올레핀 수지는, JIS K7210-1:2014 「플라스틱-열가소성 플라스틱의 멜트 매스 플로우 레이트(MFR) 및 멜트 볼륨 플로우 레이트(MVR)를 구하는 방법 - 제1부: 표준적 시험 방법」의 「8 A법: 질량 측정법」에 기초하여, 온도 230℃, 하중 2.16kg, 측정 시간 10분의 조건 하에서 측정한 멜트 플로우 레이트(MFR)가 50g/10분 이상 2500g/10분 이하인 것이 바람직하다. 고결정성 폴리올레핀 수지의 멜트 플로우 레이트를 바람직하게는 50g/10분 이상, 보다 바람직하게는 150g/10분 이상으로 함으로써, 일렉트릿 섬유 시트를 구성하는 섬유의 세경화가 용이해진다. 한편, 고결정성 폴리올레핀 수지의 멜트 플로우 레이트를 바람직하게는 2500g/10분 이하, 보다 바람직하게는 2000g/10분 이하로 함으로써, 섬유 시트의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 저결정성 폴리올레핀 수지는, 상기한 메소펜타드 분율의 조건을 충족시키는 한 특별히 한정되지 않지만, 또한 JIS K7210-1:2014 「플라스틱-열가소성 플라스틱의 멜트 매스 플로우 레이트(MFR) 및 멜트 볼륨 플로우 레이트(MVR)를 구하는 방법 - 제1부: 표준적 시험 방법」의 「8 A법: 질량 측정법」에 기초하여, 온도 230℃, 하중 2.16kg, 측정 시간 10분의 조건 하에서 측정한 멜트 플로우 레이트(MFR)가 300g/10분 이상 3000g/10분 이하인 수지가 바람직하다. 이러한 수지는, 예를 들어 이데미쯔 고산 가부시키가이샤제 저결정성 폴리프로필렌 "L-MODU"(등록 상표) S400, S600 등이 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 폴리올레핀계 수지 조성물에는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 폴리올레핀계 수지 섬유 중에 열안정제, 내후제 및 중합 금지제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트에 사용되는 폴리올레핀계 수지 섬유는, 상기한 폴리올레핀계 수지 조성물을 포함하는 복합 섬유여도 되고, 예를 들어 코어-시스형, 편심 코어-시스형, 사이드 바이 사이드형, 분할형, 해도형, 알로이형 등의 복합 섬유의 형태를 취하면 된다.
또한, 폴리올레핀계 수지 섬유는 그 평균 단섬유 직경이 0.1㎛ 이상 8.0㎛ 이하인 것이 바람직하다. 평균 단섬유 직경을 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.3㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 이상으로 함으로써, 섬유 시트의 강도를 향상시킬 수 있다. 한편, 8.0㎛ 이하, 보다 바람직하게는 7.0㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 5.0㎛ 이하로 함으로써, 일렉트릿 섬유 시트의 포집 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 일렉트릿 섬유 시트에 사용되는 폴리올레핀계 수지 섬유의 평균 단섬유 직경은, 섬유 시트의 폭 방향 3점(측단부 2점과 중앙 1점), 그것을 길이 방향 5cm 간격으로 5점, 합계 15점으로부터, 3mm×3mm의 측정 샘플을 15개 채취하고, 주사형 전자 현미경(예를 들어, 가부시키가이샤 키엔스사제 「VHX-D500」 등)으로 배율을 3000배로 조절하고, 채취한 측정 샘플로부터 섬유 표면 사진을 각 1매씩, 계 15매를 촬영하였다. 사진 중 섬유 직경(단섬유 직경)을 분명히 확인할 수 있는 섬유에 대하여 단섬유 직경을 측정하고, 평균한 값의 소수점 이하 둘째 자리를 반올림하여 얻어지는 값을 가리키는 것으로 한다.
[힌더드 아민계 화합물]
이어서, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 일렉트릿 섬유 시트 중에, 힌더드 아민계 화합물을 0.1질량％ 이상 5.0질량％ 이하 함유한다. 힌더드 아민계 화합물을 0.1질량％ 이상, 바람직하게는 0.7질량％ 이상 함유함으로써, 일렉트릿 가공을 실시하였을 때의 대전성, 전하 유지성이 우수한 일렉트릿 섬유 시트를 얻을 수 있다. 한편, 힌더드 아민계 화합물을 5.0질량％ 이하, 바람직하게는 3.0질량％ 이하 함유함으로써, 보다 저비용으로 상기 대전성과 전하 유지성을 발현시키는 것이 가능해진다.
힌더드 아민계 화합물의 함유량은, 예를 들어 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 즉, 섬유 시트를 메탄올/클로로포름 혼합 용액으로 속슬렛 추출 후, 그 추출물에 대하여 HPLC 분취를 반복하고, 각 분취물에 대하여 IR 측정, GC 측정, GC/MS 측정, MALDI-MS 측정, 1H-NMR 측정 및 13C-NMR 측정으로 구조를 확인한다. 해당 첨가제가 포함되는 분취물의 질량을 합계하여, 섬유 시트 전체에 대한 비율을 구하고, 이것을 힌더드 아민계 화합물의 함유량으로 한다.
본 발명에 사용되는 힌더드 아민계 화합물은, 다음 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 화합물이다.
Figure pct00001
일반식 (1) 중, R1은 수소 원자, 메틸기이며, *은 결합부를 나타낸다.
이 구조를 갖는 힌더드 아민계 화합물로서는, 예를 들어 폴리[(6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)이미노-1,3,5-트리아진-2,4-디일)((2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노)헥사메틸렌((2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노)](BASF·재팬(주)제, "치마소브"(등록 상표) 944LD), 디부틸아민과 1,3,5-트리아진과 N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜-1,6-헥사메틸렌디아민과 N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)부틸아민의 중축합물(BASF·재팬(주)제, "치마소브"(등록 상표) 2020), 숙신산디메틸-1-(2-히드록시에틸)-4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 중축합물(BASF 재팬(주)제, "티누빈"(등록 상표) 622LD) 및 2-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-2-n-부틸말론산비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)(BASF 재팬(주)제, "티누빈"(등록 상표) 144) 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 일렉트릿 섬유 시트 중에, 트리아진계 화합물을 0.1질량％ 이상 5.0질량％ 이하 함유하는 것도 바람직하다. 트리아진계 화합물을 0.1질량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.7질량％ 이상 함유함으로써, 일렉트릿 가공을 실시하였을 때의 대전성, 전하 유지성이 우수한 일렉트릿 섬유 시트를 얻을 수 있다. 한편, 트리아진계 화합물을 5.0질량％ 이하, 바람직하게는 3.0질량％ 이하 함유함으로써, 보다 저비용으로 상기 대전성과 전하 유지성을 발현시키는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 트리아진계 화합물의 함유량은, 힌더드 아민계 화합물과 마찬가지로, 예를 들어 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 즉, 섬유 시트를 메탄올/클로로포름 혼합 용액으로 속슬렛 추출 후, 그 추출물에 대하여 HPLC 분취를 반복하여, 각 분취물에 대하여 IR 측정, GC 측정, GC/MS 측정, MALDI-MS 측정, 1H-NMR 측정 및 13C-NMR 측정으로 구조를 확인한다. 해당 트리아진계 화합물이 포함되는 분취물의 질량을 합계하여, 섬유 시트 전체에 대한 비율을 구하고, 이것을 트리아진계 화합물의 함유량으로 한다.
본 발명에 사용되는 트리아진계 화합물은, 다음 일반식 (2)로 나타내지는 트리아진환 구조를 갖는 화합물이다.
Figure pct00002
또한, 일반식 (2) 중, *은 결합부를 나타낸다.
이 트리아진환 구조를 갖는 트리아진계 화합물로서는, 예를 들어 폴리[(6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)이미노-1,3,5-트리아진-2,4-디일)((2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노)헥사메틸렌((2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노)](BASF 재팬(주)제, "치마소브"(등록 상표) 944LD), 디부틸아민과 1,3,5-트리아진과 N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜-1,6-헥사메틸렌디아민과 N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)부틸아민의 중축합물(BASF·재팬(주)제, "치마소브"(등록 상표) 2020) 및 2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-((헥실)옥시)-페놀(BASF 재팬(주)제, "티누빈"(등록 상표) 1577ED 등을 들 수 있다.
그런데, 이들 힌더드 아민계 화합물, 트리아진계 화합물 중에서도, 일반식 (1), (2) 양쪽의 구조를 갖는 화합물을 사용하는 것이, 섬유 시트 중에 첨가하는 화합물량을 적게 할 수 있어, 저비용으로 대전성과 전하 유지성을 발현시키는 것이 가능해지기 때문에, 보다 바람직하다. 이러한 화합물은, 예를 들어 폴리[(6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)이미노-1,3,5-트리아진-2,4-디일)((2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노)헥사메틸렌((2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노)](BASF 재팬(주)제, "치마소브"(등록 상표) 944LD), 디부틸아민과1,3,5-트리아진과 N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜-1,6-헥사메틸렌디아민과 N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)부틸아민의 중축합물(BASF·재팬(주)제, "치마소브"(등록 상표) 2020) 등이다.
[일렉트릿 섬유 시트]
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 그 단위 면적당 중량이 3g/m2 이상 100g/m2 이하인 것이 바람직하다. 일렉트릿 섬유 시트의 단위 면적당 중량을 3g/m2 이상, 보다 바람직하게는 5g/m2 이상, 더욱 바람직하게는 10g/m2 이상으로 함으로써, 일렉트릿 섬유 시트의 포집 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 100g/m2 이하, 보다 바람직하게는, 70g/m2 이하, 더욱 바람직하게는 50g/m2 이하로 함으로써, 일렉트릿 섬유 시트를 필터 유닛으로서 플리트 성형을 실시하였을 때의 플리트 산의 붕괴를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 일렉트릿 섬유 시트의 단위 면적당 중량은, 일렉트릿 섬유 시트로부터, 세로×가로=15cm×15cm의 샘플을 채취하고, 그 샘플의 질량을 측정하여 얻어진 값을 1m2당의 값으로 환산하고, 소수점 이하 첫째 자리를 반올림하여, 섬유 시트의 단위 면적당 중량(g/m2)을 산출하는 것으로 한다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 다른 양태는, 폴리올레핀계 수지 섬유로 구성되는 일렉트릿 섬유 시트이며, 일렉트릿 섬유 시트의 메소펜타드 분율이 85mol％ 이상 95mol％ 이하이고, 상기 일렉트릿 섬유 시트 중에 힌더드 아민계 화합물을 0.1질량％ 이상 5.0질량％ 이하 포함한다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 다른 양태에 있어서는, 일렉트릿 섬유 시트의 메소펜타드 분율을 85mol％ 이상 95mol％ 이하, 보다 바람직하게는 87mol％ 이상 93mol％ 이하, 더욱 바람직하게는 89mol 이상 91mol％ 이하로 함으로써, 대전 특성을 향상시켜, 높은 포집 효율을 얻는 것이 가능해진다.
일렉트릿 섬유 시트의 메소펜타드 분율은 전술한 바와 같이 13C-NMR 측정에 의해 분석하는 것이 가능하다. 상세한 방법에 대해서는 후술한다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 다른 양태에 있어서는, 일렉트릿 섬유 시트의 메소펜타드 분율은, 폴리올레핀계 수지 섬유가 고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지를 함유하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 포함하고, 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 저결정성 폴리올레핀 수지의 질량 비율이, 고결정성 폴리올레핀계 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지의 합계 질량에 대하여, 0.5질량％ 이상 10질량％ 이하임으로써, 85mol％ 이상 95mol％ 이하로 할 수 있다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 상기 구성을 취함으로써, 높은 포집 효율과 낮은 압력 손실을 양립시킨다. 이들 포집 성능의 지표로서, QF값(Pa-1)이 있다. QF값은, 이하의 식으로 나타내지는 바와 같이, 포집 효율과 압력 손실의 관계를 나타내고, QF값이 높을수록, 포집 효율이 높고, 압력 손실이 낮은 것을 나타내고 있다. 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, QF값이 0.12Pa-1 이상인 것이 바람직하다.
QF값(Pa-1)=-[ln(1-(포집 효율(％))/100)]/(압력 손실(Pa)).
여기서, 본 발명에 있어서의 일렉트릿 섬유 시트의 포집 효율과 압력 손실의 측정 방법은 이하의 수순으로 측정하고, 산출되는 값이다.
(1) 섬유 시트의 폭 방향 5군데에서, 세로×가로=15cm×15cm의 측정 샘플 M을 각각 1개씩(계 5개) 채취한다.
(2) 도 1의 개략 측면도에 나타내는 포집 효율 측정 장치를 준비한다. 이 포집 효율 측정 장치는, 측정 샘플 M을 세팅하는 샘플 홀더(1)의 상류측에, 더스트 수납 상자(2)를 연결하고, 하류측에 유량계(3), 유량 조정 밸브(4) 및 블로워(5)를 연결한다. 또한, 샘플 홀더(1)에 파티클 카운터(6)를 사용하여, 전환콕(7)을 통해, 측정 샘플 M의 상류측의 더스트 개수와 하류측의 더스트 개수를 각각 측정할 수 있는 것이다.
(3) 폴리스티렌 입자의 10％ 수용액(예를 들어, ThermoScientific사제 「OptiBind, 제품 번호: 9100079710290」)을 증류수로 200배까지 희석하고, 더스트 수납 상자(2)에 충전한다.
(4) 측정 샘플 M을, 샘플 홀더(1)에 세팅하고, 풍량을 필터 통과 속도가 4.5m/분이 되게, 유량 조정 밸브(4)로 조정하여, 더스트 농도를 1만 내지 4만개/2.83×10-4m3(0.01ft3)의 범위에서 안정시킨다.
(5) 측정 샘플 M의 상류의 더스트 개수 D 및 하류의 더스트 개수 d를 파티클 카운터(6)(예를 들어, 리온 가부시키가이샤제 「KC-01D」 등)로 1개의 측정 샘플당 3회 측정하고, JIS K0901:1991의 「기체 중의 더스트 시료 포집용 여과재의 형상, 치수 그리고 성능 시험 방법」에 기초하여, 하기 계산식을 사용하여, 0.3 내지 0.5㎛ 입자의 포집 효율(％)을 구한다.
포집 효율(％)=[1-(d/D)]×100
(단, d는 하류 더스트의 3회 측정 토탈 개수를 나타내고, D는 상류의 더스트 3회 측정 토탈 개수를 나타낸다.)
(6) 아울러, 측정 샘플 M의 상류와 하류의 정압차를 압력계(8)로 판독하여, 측정 샘플 M의 압력 손실(Pa)을 구한다.
(7) 5개의 측정 샘플 M에 관한 포집 효율(％)의 평균값을 산출하고, 소수점 넷째 자리를 반올림하여 얻어지는 값을 그 일렉트릿 섬유 시트의 포집 효율(％)로 한다.
(8) 5개의 측정 샘플 M에 관한 압력 손실(Pa)의 평균값을 산출하고, 소수점 둘째 자리를 반올림하여 얻어지는 값을 그 일렉트릿 섬유 시트의 압력 손실(Pa)로 한다.
[일렉트릿 섬유 시트의 제조 방법]
계속해서, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 제조 방법을 설명한다.
(1) 수지 조성물의 조제
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트를 구성하는 폴리올레핀계 수지 조성물의 조제는, 고결정성 폴리올레핀 수지, 저결정성 폴리올레핀 수지 및 힌더드 아민계 화합물을 한번에 혼합하는 방법이나, 고결정성 폴리올레핀 수지와 후술하는 폴리올레핀계 수지 조성물 A를 혼합하는 방법 등을 사용할 수 있다.
예를 들어, 고결정성 폴리올레핀 수지, 저결정성 폴리올레핀 수지 및 힌더드 아민계 화합물을 한번에 혼합하는 방법에서는, 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 저결정성 폴리올레핀 수지의 질량 비율은, 고결정성 폴리올레핀계 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지의 합계 질량에 대하여, 0.5질량％ 이상 10질량％ 이하가 되도록, 고결정성 폴리올레핀 수지, 저결정성 폴리올레핀 수지 및 힌더드 아민계 화합물의 혼합물을, 2축 압출기 등을 사용하여 압출하는 방법이 있다.
한편, 고결정성 폴리올레핀 수지와 폴리올레핀계 수지 조성물 A를 혼합하는 방법에 있어서는, 예를 들어 마스터배치를 사용하여 칩 블렌드를 제작한 후에 압출하는 방법이 있다. 이것은, 규정량의 고결정성 폴리올레핀 수지, 저결정성 폴리올레핀 수지의 혼합물에 힌더드 아민계 화합물을 혼련하여 이루어지는 폴리올레핀계 수지 조성물 A의 마스터배치를 준비하고, 이것에 고결정성 폴리올레핀 수지를 칩 블렌드하여 고결정성 폴리올레핀계 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지의 합계 질량에 대하여, 0.5질량％ 이상 10질량％ 이하가 되도록 하고, 압출기 내에서 혼련하여 폴리올레핀계 수지 조성물을 조제하는 방법이다.
(2) 섬유 시트의 형성
계속해서, 얻어진 폴리올레핀계 수지 조성물로 섬유 시트를 형성한다. 섬유 시트의 제조 방법은 특정한 방법에 한정되지 않고, 멜트 블로우법, 스펀본드법, 일렉트로스피닝법 등이 있지만, 이들 중에서도, 복잡한 공정을 필요로 하지 않고, 일렉트릿 섬유 시트의 강도와 포집 효율의 향상에 적합한, 평균 단섬유 직경이 0.1㎛ 이상 8.0㎛ 이하인 폴리올레핀계 수지 섬유를 용이하게 방사·제조할 수 있다는 관점에서, 멜트 블로우법을 사용하는 것이 바람직하다.
멜트 블로우법은, 소정의 구멍 직경을 갖는 멜트 블로우용 노즐로부터 폴리올레핀계 수지 조성물을 토출시키면서, 사조를 형성하고, 그 토출부에 대하여 일정한 각도로부터 열풍을 분사함으로써 사조를 세경화하고, 그 사조를 포집부에 체적시킴으로써, 섬유 시트를 형성하는 방법이다.
(3) 일렉트릿 가공
또한, 얻어진 섬유 시트를 일렉트릿 가공한다. 본 발명에 관한 섬유 시트를 일렉트릿화하는 방법으로서는, 예를 들어, 접지 전극 상에 섬유 시트를 접촉시킨 상태에서, 이 접지 전극과 섬유 시트를 모두 이동시키면서, 비접촉형 인가 전극에서 고압 인가를 행하여 연속적으로 일렉트릿화하는 방법, 섬유 시트에 대하여 물의 분류 혹은 수적류를 섬유 시트의 내부까지 물이 침투하기에 충분한 압력으로 분무시켜 일렉트릿화하고, 정극성과 부극성의 전하를 균일하게 혼재시키는 방법, 혹은 섬유 시트를 슬릿상의 노즐 위를 통과시키고, 노즐로 물을 흡인함으로써 섬유 시트에 물을 침투시켜, 정극성과 부극성의 전하를 균일하게 혼재시키는 방법(하이드로차지법) 등을 사용할 수 있다.
[적층 시트, 필터]
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 상기와 같은 특성을 갖는 점에서, 이것을 적어도 1층 함유하여 이루어지는, 적층 시트로서 적합하게 사용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트 혹은 적층 시트를 포함하는 에어 필터 여과재는, 특히 상기한 높은 포집 효율인 점을 살릴 수 있기 때문에, 바람직한 양태의 하나이다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트로부터, 에어 필터 여과재를 얻는 방법으로서는, 일렉트릿 섬유 시트와, 그것보다도 강성이 높은 골재 시트를, 스프레이법으로 습기 경화형 우레탄 수지 등을 살포하여 접합시키는 방법이나, 열가소성 수지, 열 융착 섬유를 살포하여 열로를 통하여 접합시키는 방법 등을 사용할 수 있다.
이 골재 시트는, 비교적 큰 더스트를 포집함과 함께, 일렉트릿 섬유 시트에 접합되어 여과재로서 필요한 강성을 얻어지게 하기 위한 것이다. 골재 시트로서는, 예를 들어 폴리에스테르 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 레이온 섬유, 유리 섬유 및 천연 펄프 등을 포함하는 부직포, 직편물 등을 사용할 수 있다.
상기한 필터 여과재는, 시트 형상인 그대로 프레임재에 조립되어 필터 유닛으로서 사용할 수 있다. 또한, 이 필터 여과재를 산 접기와 골 접기를 반복하여 플리트 가공을 실시하고, 프레임재에 세팅된 플리트 형상의 필터 유닛으로서 사용할 수도 있다.
이상의 이유로부터, 본 발명의 에어 필터는, 상기한 일렉트릿 섬유 시트를 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 이 에어 필터가 공조용 필터, 공기 청정기용 필터 혹은 자동차 캐빈 필터인 것이다. 즉, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 이들 고성능 용도의 필터에 적합하게 사용할 수 있다.
실시예
이어서, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명이 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 물성의 측정에 있어서, 특별한 기재가 없는 것은, 상기한 방법에 기초하여 측정을 행한 것이다.
[측정 방법]
(1) 폴리올레핀 수지의 융점:
시차 주사 열량계(DSC)로 측정하였다. 20℃부터 20℃/분으로 승온하면서 DSC 곡선을 얻고, 융해에 의한 흡열 피크가 나타나는 온도로 하였다.
(2) 일렉트릿 섬유 시트의 단위 면적당 중량:
상기 방법에 의해 측정을 행하였다.
(3) 폴리올레핀계 수지 섬유의 평균 단섬유 직경:
주사형 전자 현미경으로서, 가부시키가이샤 키엔스사제 「VHX-D500」을 사용하여, 측정하였다.
(4) 일렉트릿 섬유 시트의 메소펜타드 분율:
각 일렉트릿 섬유 시트의 시료를 63mg을 칭량하고, 용매로서 o-디클로로벤젠(Dichlorobenzene)(ODCB)-d4를 0.75mL를 첨가하여 135℃에서 가온 용해시켰다. 이 시료 용액을 NMR 측정에 사용하였다. NMR 측정 결과로부터 얻어진 피크 면적값으로부터 각 시료의 메소펜타드 분율을 산출하였다. 13C NMR 측정 조건에 대해서는 이하와 같다.
13C NMR 측정 조건
사용 장치: ECZ-600R(JEOL RESONANCE제)
프로브: SuperCOOL 개방형 프로브
측정 방법: 1H 디커플링의 단일 13C 펄스(single 13C pulse with 1H decoupling)
관측 핵: 13C
관측 주파수: 150.9MHz
펄스폭: 6.20s
로크 용매: ODCB-d4
화학 시프트 기준: ODCB-d4(가장 저자장측에 관측되는 피크를 133ppm으로 하였다.)
관측 폭: 약 37900Hz
데이터 포인트수: 32768
대기 시간: 10초
적산 횟수: 2048회
측정 온도: 135℃
시료 회전수: 15Hz.
(5) 일렉트릿 섬유 시트의 포집 효율, 압력 손실, QF값:
폴리스티렌 입자의 10％ 수용액은, ThermoScientific사제 「OptiBind, 제품 번호: 9100079710290」을 사용하였다. 또한, 포집 효율 측정 장치의 파티클 카운터에는, 리온 가부시키가이샤제 「KC-01D」를 사용하였다.
(6) 열처리 전후의 포집 효율 변화율(열안정성의 평가):
일렉트릿 섬유 시트를 세로×가로=15cm×15cm로 커트하고, 각각의 샘플에 대해서, 130℃로 설정한 열풍 건조기(에스펙 가부시키가이샤 「TABAI PHH-100」) 내에 현수한 상태로 5분간 열처리하였다. 열처리한 샘플의 포집 효율을 상기 (4)의 방법에 의해 측정하고, 5개의 측정 샘플의 평균값을 하기 계산식을 사용하여, 열처리 전후의 포집 효율 변화율을 계산하였다.
포집 효율 변화율(％)=(열처리 후의 포집 효율-열처리 전의 포집 효율)/열처리 전의 포집 효율×100.
[폴리올레핀계 수지 조성물]
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7에 있어서, 폴리올레핀계 수지 조성물의 원료로서 사용한 수지 및 화합물은 이하와 같다.
·고결정성 폴리올레핀 수지: 폴리프로필렌(MFR: 1100g/10분)
·저결정성 폴리올레핀 수지 A: 이데미쯔 고산 가부시키가이샤제, "L-MODU"(등록 상표) S400(MFR: 2600g/10분)
·저결정성 폴리올레핀 수지 B: 이데미쯔 고산 가부시키가이샤제, "L-MODU"(등록 상표) S600(MFR: 390g/10분)
·힌더드 아민계 화합물: BASF 재팬(주)제, "치마소브"(등록 상표) 944LD(표 1 내지 3에서는, 「chimassorb944」로 기재하였다).
[실시예 1]
고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지 A를 고결정성 폴리올레핀 수지:저결정성 폴리올레핀 수지 A=99:1의 질량비로 혼합하고, 힌더드 아민계 화합물을 1질량％ 첨가하여, 칩 블렌드를 얻었다. 이어서, 이 칩 블렌드를 압출기의 원료 호퍼에 투입하고, 압출기로 용융, 혼련하면서 기어 펌프에 공급하였다. 기어 펌프로 계량한 폴리올레핀계 수지 조성물을, 직경이 0.4mm인 토출 구멍이 일직선 상에 배치된 구금을 사용하여, 멜트 블로우법에 의해, 토출량이 23.6g/분, 노즐 온도가 260℃, 에어 압력이 0.07MPa인 조건에서 분사하고, 포집 컨베이어 속도를 조정함으로써, 단위 면적당 중량이 20g/m2인 섬유 시트를 얻었다. 계속해서, 얻어진 섬유 시트에 일렉트릿 가공을 실시하여 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지 A의 혼합 질량비를, 고결정성 폴리올레핀 수지:저결정성 폴리올레핀 수지 A=97:3으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지 A의 혼합 질량비를, 고결정성 폴리올레핀 수지:저결정성 폴리올레핀 수지 A=99.5:0.5로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지 A의 혼합 질량비를, 고결정성 폴리올레핀 수지:저결정성 폴리올레핀 수지 A=95:5로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지 A의 혼합 질량비를, 고결정성 폴리올레핀 수지:저결정성 폴리올레핀 수지 A=90:10으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 1에 나타낸다.
[실시예 6]
고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지 B의 혼합 질량비를, 고결정성 폴리올레핀 수지:저결정성 폴리올레핀 수지 B=99:1로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 1에 나타낸다.
[실시예 7]
고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지 B를 고결정성 폴리올레핀 수지:저결정성 폴리올레핀 수지 B=99:1의 질량비로 혼합하고, 힌더드 아민계 화합물을 1질량％ 첨가하여, 칩 블렌드를 얻었다. 이어서, 이 칩 블렌드를 압출기의 원료 호퍼에 투입하고, 압출기로 용융, 혼련하면서 기어 펌프에 공급하였다. 기어 펌프에서 계량한 폴리올레핀계 수지 조성물을, 직경이 0.4mm인 토출 구멍이 일직선 상에 배치된 구금을 사용하여, 멜트 블로우법에 의해, 토출량이 50.0g/분, 노즐 온도가 220℃, 에어 압력이 0.07MPa인 조건에서 분사하고, 포집 컨베이어 속도를 조정함으로써, 단위 면적당 중량이 20g/m2인 섬유 시트를 얻었다. 계속해서, 얻어진 섬유 시트에 일렉트릿 가공을 실시하여 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
저결정성 폴리올레핀 수지 A를 사용하지 않고, 힌더드 아민계 화합물의 첨가량을 0.05 질량％로 하고, 폴리올레핀계 수지 조성물로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 2에 나타낸다.
[비교예 2]
저결정성 폴리올레핀 수지 A를 사용하지 않고, 폴리올레핀계 수지 조성물로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 2에 나타낸다.
[비교예 3]
힌더드 아민계 화합물의 첨가량을 0.05 질량％로 하고, 폴리올레핀계 수지 조성물로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 2에 나타낸다.
[비교예 4]
고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지 A의 혼합 질량비를, 고결정성 폴리올레핀 수지:저결정성 폴리올레핀 수지 A=80:20으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 2에 나타낸다.
[비교예 5]
저결정성 폴리올레핀 수지 B를 사용하지 않고, 폴리올레핀계 수지 조성물로 한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 2에 나타낸다.
Figure pct00003
Figure pct00004
[실시예 8]
폴리올레핀계 수지 성분 A로서, 고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지 A를 고결정성 폴리올레핀 수지:저결정성 폴리올레핀 수지 A=99:1의 질량비로 혼합하고, 힌더드 아민계 화합물을 1질량％ 첨가하여, 칩 블렌드를 얻었다. 폴리올레핀계 수지 성분 B로서, 상기 폴리올레핀계 수지 성분 A와 마찬가지의 방법으로 칩 블렌드를 얻었다. 이어서 2기의 압출기 및 기어 펌프, 2종류의 토출 구멍 a, b를 구비한 혼섬 방사용 멜트 블로우 구금(a 구멍 직경: 0.25mm, b 구멍 직경: 0.6mm, a 구멍수: 95 홀, b 구멍수: 20 홀, 구금 폭 150mm, a-a 구멍 피치: 1mm, a-b 구멍 피치: 2mm, 구멍 배열: b 구멍 사이에 5개의 a 구멍을 삽입하여 일렬로 배열)을 사용하여, 멜트 블로우법에 의해 성분 A:성분 B=60:40의 질량비로, 상기 성분 A 및 성분 B를 각각 혼섬 방사용 멜트 블로우 구금의 a 구멍 및 b 구멍으로 유도하고, 각각 0.28g/분/구멍, 0.90g/분/구멍의 단공 토출량으로 노즐 온도 280℃, 에어 압력이 0.06MPa인 조건에서 분사하고, 포집 컨베이어 속도를 조정함으로써, 단위 면적당 중량이 20g/m2인 섬유 시트를 얻었다. 계속해서, 얻어진 섬유 시트에 일렉트릿 가공을 실시하여 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 3에 나타낸다.
[비교예 6]
저결정성 폴리올레핀 수지 A를 사용하지 않고, 폴리올레핀계 수지 성분 B로 한 것 이외에는 실시예 8과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 3에 나타낸다.
[비교예 7]
고결정성 폴리올레핀 수지를 사용하지 않고, 폴리올레핀계 수지 성분 A로서, 저결정성 폴리올레핀 수지 A를 사용하지 않고, 폴리올레핀계 수지 성분 B로 한 것 이외에는 실시예 8과 마찬가지의 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 표 3에 나타낸다.
Figure pct00005
표 1 내지 3으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 8에 기재된 일렉트릿 섬유 시트는 낮은 압력 손실이면서도 높은 포집 효율을 달성하고 있으며, 우수한 포집 성능을 갖고 있고, 일렉트릿 열안정성이 우수한 것을 알 수 있다.
이에 비해, 저결정성 폴리올레핀 수지 및 힌더드 아민계 화합물을 규정량 함유하지 않은 성분만으로 한 비교예 1에 기재된 일렉트릿 섬유 시트는, 실시예 1 내지 6에 기재된 일렉트릿 섬유 시트에 비해, 포집 효율이 낮고, 일렉트릿 열안정성도 떨어지는 결과였다.
또한, 저결정성 폴리올레핀 수지를 함유하지 않은 성분만으로 한 비교예 2에 기재된 일렉트릿 섬유 시트는, 실시예 1 내지 6에 기재된 일렉트릿 섬유 시트에 비해, 포집 효율이 낮고, 일렉트릿 열안정성도 떨어지는 결과였다.
또한, 힌더드 아민계 화합물을 규정량 함유하지 않은 성분만으로 한 비교예 3에 기재된 일렉트릿 섬유 시트는, 실시예 1 내지 6에 기재된 일렉트릿 섬유 시트에 비해, 포집 효율이 낮은 결과였다.
또한, 저결정성 폴리올레핀 수지를 규정량 함유하지 않은 성분만으로 한 비교예 4에 기재된 일렉트릿 섬유 시트는, 실시예 1 내지 6에 기재된 일렉트릿 섬유 시트에 비해, 포집 효율이 낮고, 일렉트릿 열안정성도 떨어지는 결과였다.
또한, 저결정성 폴리올레핀 수지를 함유하지 않은 성분만으로 한 비교예 5에 기재된 일렉트릿 섬유 시트는, 실시예 7에 기재된 일렉트릿 섬유 시트에 비해, 포집 효율이 낮고, 일렉트릿 열안정성도 떨어지는 결과였다.
그리고, 일렉트릿 섬유 시트를 구성하는 폴리올레핀계 수지 섬유의 일부의 섬유 구성 원료가 고결정성 폴리올레핀 수지만인 비교예 6에 기재된 일렉트릿 섬유 시트는, 실시예 8에 기재된 일렉트릿 섬유 시트에 비해, 포집 효율이 낮은 결과였다.
또한, 섬유 구성 원료가 고결정성 폴리올레핀 수지 또는 저결정성 폴리올레핀 수지만인 비교예 7에 기재된 일렉트릿 섬유 시트는, 실시예 8에 기재된 일렉트릿 섬유 시트에 비해, 포집 효율이 낮고, 일렉트릿 열안정성도 떨어지는 결과였다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 저결정성 폴리올레핀 수지를 첨가하여 결정화도를 저하시킴으로써, 비정질 영역이 확대되고, 지금까지 없던 높은 포집 성능을 갖고, 고온 하에서의 일렉트릿 열안정성이 우수한 일렉트릿 섬유 시트가 얻어진다. 그리고, 이 일렉트릿 섬유 시트는, 필터 여과재, 그리고 에어 필터 전반, 그 중에서 공조용 필터, 공기 청정기용 필터 및 자동차 캐빈 필터의 고성능 용도에 적합하게 사용할 수 있다.
1: 샘플 홀더
2: 더스트 수납 상자
3: 유량계
4: 유량 조정 밸브
5: 블로워
6: 파티클 카운터
7: 전환콕
8: 압력계
M: 측정 샘플

Claims (6)

  1. 고결정성 폴리올레핀 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지를 함유하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 포함하는 폴리올레핀계 수지 섬유로 구성되는 일렉트릿 섬유 시트이며, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 저결정성 폴리올레핀 수지의 질량 비율은, 고결정성 폴리올레핀계 수지와 저결정성 폴리올레핀 수지의 합계 질량에 대하여, 0.5질량％ 이상 10질량％ 이하이고, 상기 일렉트릿 섬유 시트 중에 힌더드 아민계 화합물을 0.1질량％ 이상 5.0질량％ 이하 포함하는, 일렉트릿 섬유 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일렉트릿 섬유 시트의 QF값이 0.12Pa-1 이상인, 일렉트릿 섬유 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 일렉트릿 섬유 시트의 평균 단섬유 직경이 0.1㎛ 이상 8.0㎛ 이하인, 일렉트릿 섬유 시트.
  4. 폴리올레핀계 수지 섬유로 구성되는 일렉트릿 섬유 시트이며, 일렉트릿 섬유 시트의 메소펜타드 분율(mmmm)이 85mol％ 이상 95mol％ 이하이고, 상기 일렉트릿 섬유 시트 중에 힌더드 아민계 화합물을 0.1질량％ 이상 5.0질량％ 이하 포함하는, 일렉트릿 섬유 시트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 일렉트릿 섬유 시트를 적어도 1층 함유하여 이루어지는, 적층 시트.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 일렉트릿 섬유 시트를 포함하는, 필터.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61289177A (ja) 1985-06-17 1986-12-19 東レ株式会社 エレクトレツト繊維状シ−トの製造法
JPS63280408A (ja) 1987-05-12 1988-11-17 Toray Ind Inc 耐熱性エレクトレット材料
US6119691A (en) 1993-08-17 2000-09-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Electret filter media
JP2003003367A (ja) 2001-06-20 2003-01-08 Toray Ind Inc エレクトレット繊維シート

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2849291B2 (ja) * 1992-10-19 1999-01-20 三井化学株式会社 エレクトレット化不織布およびその製造方法
JP2014111235A (ja) * 2012-12-05 2014-06-19 Toyobo Co Ltd エレクトレットフィルター
JP2014176775A (ja) * 2013-03-13 2014-09-25 Idemitsu Kosan Co Ltd フィルター及びフィルター積層体、並びにこれらを有する繊維製品
JP7077575B2 (ja) * 2017-10-25 2022-05-31 Jnc株式会社 混繊不織布、積層体、フィルター用濾材及びこれらの製造方法
WO2019159654A1 (ja) * 2018-02-15 2019-08-22 東レ株式会社 不織布およびこれを用いてなるエアフィルター濾材

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61289177A (ja) 1985-06-17 1986-12-19 東レ株式会社 エレクトレツト繊維状シ−トの製造法
JPS63280408A (ja) 1987-05-12 1988-11-17 Toray Ind Inc 耐熱性エレクトレット材料
US6119691A (en) 1993-08-17 2000-09-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Electret filter media
JP2003003367A (ja) 2001-06-20 2003-01-08 Toray Ind Inc エレクトレット繊維シート

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