WO2023063299A1 - エレクトレット材料、エレクトレットフィルター、及びエレクトレット材料の製造方法 - Google Patents

エレクトレット材料、エレクトレットフィルター、及びエレクトレット材料の製造方法 Download PDF

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electret material
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瑞貴 中島
義幸 北川
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東洋紡株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/16—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic filaments produced in association with filament formation, e.g. immediately following extrusion

Definitions

  • the present invention relates to an electret material, an electret filter, and a method for manufacturing an electret material.
  • porous materials have been widely used for separation and filtration applications.
  • filters using fibrous materials are widely used because of their advantages of high porosity, long life and low airflow resistance. Filters using these fibrous materials trap particles on the fibers by mechanical collection mechanisms such as obstruction, diffusion, and inertial collision. It is known that the filter collection efficiency has a minimum value in the case of about 1 to 1.0 ⁇ m.
  • a method of using electrical attraction For example, a method of imparting an electric charge to particles to be collected, a method of imparting an electric charge to a filter, a method of placing a filter in an electric field, a combination thereof, and the like are used.
  • a method of imparting an electric charge to a filter there is a method in which a filter is placed between electrodes to cause dielectric polarization during ventilation, and a method in which a long-life electrostatic charge is imparted to an insulating material. It is widely used as an electret filter because it does not require the energy of
  • Polyolefin resin is widely used for electret materials that have electret properties and are used for electret filters, and polypropylene resin is selected from the viewpoint of workability into fiber shape and price.
  • Electret filters may be exposed to high temperature atmospheres during molding processes such as pleating, container transportation, installation in high temperature spaces, etc. Therefore, there is a demand for a technique for improving charge stability by modifying polypropylene.
  • a method of adding a crystal nucleating agent, modified polypropylene, various metal salts, etc. to polypropylene resin, which is the main component, as necessary known (eg, Patent Documents 1 to 3).
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a novel electret material, an electret filter, and a method for producing an electret material that achieve both workability and charge stability that could not be achieved with conventional electrets. That's what it is.
  • an electret material and an electret filter having excellent workability and charge stability can be obtained by adding a specific compound to a polypropylene resin, and have arrived at the present invention. That is, the invention is as follows. (1) A polypropylene resin composition containing 90% by mass or more of a polypropylene resin and 0.05 to 5% by mass of a hindered phenol compound having an amide bond, and having a crystallization temperature of 125°C or less. and electret material. (2) The performance maintenance ratio, which is the value obtained by dividing the QF value after applying a heat load of 100 ° C. by the QF value before applying a heat load of 100 ° C., is 0.8 or more.
  • Electret material as described. (3) The electret material according to (1) or (2), wherein the hindered phenol compound having an amide bond has a melting point in the range of 60°C to 300°C. (4) The electret material according to any one of (1) to (3), which is a nonwoven fabric formed by meltblowing or spunbonding. (5) An electret filter using the electret material according to any one of (1) to (4). (6) A method for producing an electret material, comprising the step of melt-mixing 90% by mass or more of a polypropylene resin and 0.05 to 5% by mass of a hindered phenol compound having an amide bond.
  • an electret material and an electret filter excellent in charge stability and workability can be obtained.
  • polypropylene resin which is hydrophobic and has high electrical resistance, is converted into an electret and used.
  • the abundance ratio of the polypropylene resin in the polypropylene resin composition is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and particularly preferably 97% by mass. % by mass or more.
  • the proportions referred to herein are intended to include homogeneous materials of the composition, homogeneous surfaces exposed to the outside world, or compositions derived from polypropylene resin in the case of phase separation and conjugate structures.
  • the polypropylene resin used in the present invention preferably has a stereoregularity of 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. In this case, either isotactic or syndiotactic can be preferably used. When two or more types of polypropylene are used, it is preferable that one or more types are contained in the contained polyolefin.
  • the electret material of the present invention contains a polypropylene resin and at least one hindered phenol compound having an amide bond. From the examples described later, it is considered that the charge stability of the electret material is improved by containing a hindered phenol compound having an amide bond.
  • the hindered phenol compound having an amide bond is not particularly limited as long as the desired properties can be obtained. Any single hindered group having a group is preferable, and any of methyl, ethyl, propyl, butyl and their respective isomers can be preferably used. It is preferable that at least one phenol moiety exists at the terminal end of the molecule, and it is also preferable that there are two or more.
  • the hindered phenol compound used in the present invention is characterized by having at least one amide bond in its molecular structure. Bonding is preferred. Also, the number of amide bonds contained in the molecule may be two bisamides, three trisamides, or more. Any one having a linear structure or a branched structure can be preferably used. When there are 2 or more, the number of carbon atoms contained between the amide groups is preferably in the range of 2-50, more preferably 2-30, still more preferably 2-20. If the number of carbon atoms is too small, the compatibility with the resin is lowered and the melting point of the drug itself becomes high, making handling difficult.
  • the hindered phenol compound having an amide bond used in the present invention preferably has a melting point in the range of 60°C to 300°C, more preferably 80°C to 280°C, and particularly preferably 100°C to 250°C. °C. If the melting point is too low, stickiness and dissipation may easily occur, and if it is too high, workability may be poor.
  • the thermal decomposition temperature is preferably 150°C or higher, more preferably 200°C or higher, still more preferably 250°C or higher, and most preferably 300°C or higher. If the thermal decomposition temperature is low, there may be restrictions on molding processing conditions and usage environments.
  • N,N'-(Hexane-1,6-diyl)bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanamide] is one of the compounds available as commercial reagents or industrial raw materials.
  • Irganox (registered trademark) 1098 manufactured by BASF which is sold as an antioxidant for nitrogen-containing polar resins such as polyamide, nylon, and polyurethane.
  • the hindered phenol compound used in the present invention may be present at least on the surface of the molded electret material, and may be applied to the surface of the molded body by solution coating, powder adhesion, solution mixing with polyolefin, mixing during polymerization, melt mixing, and the like. can be introduced by
  • the melt mixing method is superior from the viewpoint of homogeneity and workability.
  • the melt mixing method is superior from the viewpoint of homogeneity and workability.
  • the electret material of the present invention can be used in any required shape, and the functions of the electret can be utilized as, for example, fibrous materials, films, extruded materials, porous membranes, powders, surface coating layers for other materials, and the like. be able to. Among these, fibrous materials are preferred for use in filters.
  • the fibrous materials include fibrous materials such as woven and knitted fabrics, non-woven fabrics, and cotton-like materials made of long fibers or short fibers, and fibrous materials obtained from stretched films, and have an appropriate shape and thickness depending on the application. can be used. Nonwoven fabrics are particularly preferred when the electret material is used for filters.
  • Methods for obtaining nonwoven fabrics include a method of sheeting monocomponent fibers, composite fibers such as core-sheath fibers and side-by-side fibers, and short fibers such as split fibers by carding, airlaid, wet papermaking, etc., and a spunbond method using continuous fibers. , a melt blown method, an electrospinning method, a force spinning method, and the like. Among them, the spunbond method, meltblown method, electrospinning method, force spinning method, and the like are suitable as a manufacturing method that does not use an antistatic agent such as a spinning oil.
  • nonwoven fabrics obtained by the meltblown method, the electrospinning method, or the force spinning method which are dense and can easily obtain fineness, are preferable, and from the viewpoint of not requiring treatment of residual solvent, Nonwoven fabrics obtained by a melt blown method, a melt electrospinning method, or a melt force spinning method are more preferable.
  • the fiber diameter is preferably 0.001 to 100 ⁇ m, more preferably 0.005 to 70 ⁇ m, and more preferably 0.01 to 50 ⁇ m. It is more preferably 0.02 to 40 ⁇ m, most preferably 0.03 to 30 ⁇ m. If the diameter of the fiber is larger than 100 ⁇ m, it is difficult to obtain a practical collection efficiency, and the efficiency is greatly reduced during charge decay. If the fiber diameter is smaller than 0.001 ⁇ m, it is difficult to impart an electric charge as an electret material.
  • the crystallization temperature of the polypropylene resin composition used as the electret material is preferably 125°C or less. It is known that the addition of various crystal nucleating agents increases the crystallization temperature of polypropylene resins. can be done.
  • the crystallization temperature is more preferably 100°C to 125°C, more preferably 105°C to 120°C, and particularly preferably 107°C to 118°C. If the temperature is too low, the processing speed may be delayed. On the other hand, if the temperature is higher than 125°C, yarn breakage due to poor drawing or difficulty in making finer fibers may occur.
  • the present invention does not require thermal decomposition residues such as fatty acid metal salts, suppression of fluffing due to the addition of a crystal nucleating agent, and high temperature conditions for stabilizing the sheet structure and stretching, so that the production energy can be reduced.
  • advantageous effects can be obtained in terms of production speed and quality.
  • the fibrous material may be a uniform product made of a single manufacturing method and raw material, or two or more kinds of raw materials having different manufacturing methods, raw materials and fiber diameters. It may be a mixture. As mentioned above, it is essential that at least part of the portion having electret properties is the composition of the present invention.
  • the electret material of the present invention can be used by imparting an electric charge by various methods.
  • a method of electric field polarization at normal temperature or elevated temperature a method of giving positive and negative charges by contacting with electrodes and energizing, a method of giving charges using the photoelectric effect of light or radiation, a method of applying charges by contacting liquids or solids, or Examples include a method of applying electric charge by friction, a method of applying electric charge by crushing or splitting, a method of applying electric charge by collision of charged particles or charged ions, and a method of applying electric charge using bending, phase change, or the like.
  • the electret material of the present invention may be used together with other constituent members as necessary. That is, it is also preferable to use it in combination with a prefilter layer, a fiber protective layer, a reinforcing member, a functional fiber layer, or the like. Additives that impart functionality such as various antibacterial agents and pigments can also be added to the polypropylene resin.
  • the electret material of the present invention can be suitably used as dust masks, various air conditioning elements, air purifiers, cabin filters, and electret filters intended to protect various devices.
  • Ventilation resistance A sample was attached to an adapter, pipes connected to a differential pressure gauge were connected vertically, and ventilation was performed at 10 cm/s to measure airflow resistance (pressure loss) (mmAq) in a state without restriction.
  • the performance retention rate was calculated by dividing the QF value after the heat load by the QF value before the heat load.
  • crystallization temperature Measurement was performed under the following conditions according to JIS K7121 Plastic transition temperature measurement method, and the apex temperature of the exothermic peak during cooling was defined as the crystallization temperature. Atmosphere: nitrogen atmosphere Temperature cycle: temperature rising from 25°C to 200°C and cooling to 25°C Temperature rising and cooling rate: 10°C/min
  • Example 1 Mix 0.3 parts by mass of BASF Irganox (registered trademark) 1098 with 100 parts by mass of unmodified polypropylene resin (crystallization temperature 115 ° C.) of MFR 1300, using a melt blown device, at a resin temperature of 230 ° C. and an air temperature of 230 ° C. A nonwoven fabric with a weight per unit area of 20 g/m 2 was obtained.
  • Irganox (registered trademark) 1098 is a hindered phenol compound having an amide bond. During the production of the nonwoven fabric, no fibers were visually scattered, no odor was generated, and no difficulties occurred during the production. The crystallization temperature of the obtained nonwoven fabric was measured and found to be 115° C., which was the same as the crystallization temperature of the raw material resin.
  • the nonwoven fabric obtained above was electretized into a single layer by a corona discharge method from needle electrodes under conditions of a gap of 10 mm and an electric field strength of 20 kV/cm. and obtained an electret filter.
  • the QF value representing filter performance was 0.72.
  • the filter was allowed to stand in a hot air dryer at 100° C. for 30 minutes, resulting in a QF value of 0.67.
  • the performance retention rate was calculated by dividing the QF value after the heat load by the QF value before the heat load, resulting in 0.93.
  • the QF value of the obtained electret filter was 0.05 after it was subjected to static elimination treatment using isopropyl alcohol vapor, and it was found that most of the collection performance was due to electrostatic force.
  • Example 1 The same procedure as in Example 1 was performed except that Irganox® 1098 was not added. During the production of the nonwoven fabric, no fibers were visually scattered, no odor was generated, and no difficulties occurred during the production. The crystallization temperature was 115 ° C., the QF values before and after the heat load were 0.71 and 0.44, respectively, and the performance retention rate was 0.62, and a significant decrease in the QF value after the heat load was observed. . The QF value after static elimination treatment using isopropyl alcohol vapor was 0.05, and it was found that most of the collection performance was due to electrostatic force.
  • Example 2 The same operation as in Example 1 was performed except that 0.3 parts by mass of Irganox (registered trademark) 1010 manufactured by BASF was added instead of Irganox (registered trademark) 1098.
  • Irganox (registered trademark) 1010 is a hindered phenol compound that does not have an amide bond but has an ester bond.
  • the crystallization temperature was 115° C.
  • the QF values before and after the heat load were 0.72 and 0.51, respectively, and the performance maintenance ratio was 0.71.
  • the QF value after static elimination treatment using isopropyl alcohol vapor was 0.05, and it was found that most of the collection performance was due to electrostatic force.
  • Example 3 The same operation as in Example 1 was performed except that 0.5 parts by mass of Gelol (registered trademark) DXR manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd. was added instead of Irganox (registered trademark) 1098.
  • Gelol® DXR is not a hindered phenolic compound.
  • the crystallization temperature was 126° C.
  • the QF values before and after the heat load were 0.81 and 0.75, respectively, and the performance maintenance ratio was 0.92.
  • the QF value after static elimination treatment using isopropyl alcohol vapor was 0.05, and it was found that most of the collection performance was due to electrostatic force.
  • Example 4 The same operation as in Example 1 was performed except that 0.05 parts by mass of Irgaclear (registered trademark) XT386 manufactured by BASF was added instead of Irganox 1098 (registered trademark). Irgaclear® XT386 is not a hindered phenolic compound. During the production of the nonwoven fabric, fibers were visually scattered, and the resulting nonwoven fabric was also cotton-like, and the adhesion between the fibers was weak, making it difficult to wind up. . The obtained sheet had a crystallization temperature of 128° C., QF values before and after the heat load of 0.83 and 0.75, respectively, and a performance retention rate of 0.90. The QF value after static elimination treatment using isopropyl alcohol vapor was 0.05, and it was found that most of the collection performance was due to electrostatic force.
  • Irgaclear (registered trademark) XT386 manufactured by BASF was added instead of Irganox 1098 (registered trademark).
  • Example 5 The same operation as in Example 1 was performed except that 0.5 parts by mass of maleic anhydride-modified polypropylene resin manufactured by Toyobo Co., Ltd. was added instead of Irganox (registered trademark) 1098.
  • a maleic anhydride-modified polypropylene resin is not a hindered phenol compound.
  • the crystallization temperature was 116° C.
  • the QF values before and after the heat load were 0.77 and 0.60, respectively, and the performance maintenance ratio was 0.78.
  • the QF value after static elimination treatment using isopropyl alcohol vapor was 0.05, and it was found that most of the collection performance was due to electrostatic force.
  • Example 1 A comparison between Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 shows that the electret material and electret filter of the present invention are excellent in charge stability and have excellent processability because they do not cause any difficulties during production.
  • the electret material of the present invention has excellent charge stability and workability, and can provide a material suitable for filter applications, especially when used as a fiber assembly.

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Abstract

本発明のエレクトレット材料は、ポリプロピレン樹脂９０重量％以上と、アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物０．０５～５質量％とを含む樹脂組成物から成り、結晶化温度が１２５℃以下である。よって、電荷安定性及び加工性に優れる。

Description

エレクトレット材料、エレクトレットフィルター、及びエレクトレット材料の製造方法
　本発明はエレクトレット材料、エレクトレットフィルター、及びエレクトレット材料の製造方法に関する。
　従来、多孔質材料が分離、濾過用途などに広く用いられている。多孔質材料のうち、繊維状物を用いたフィルターは高い空隙率を持ち長寿命、低通気抵抗という利点を有しているため幅広く用いられている。これら繊維状物を用いたフィルターは、さえぎり、拡散、慣性衝突などの機械的捕集機構により繊維上に粒子を捕捉するが、実用的な使用環境において捕捉する粒子の空気力学相当径が０．１～１．０μｍ程度の場合にフィルター捕集効率の極小値を有することが知られている。
　上記の極小値におけるフィルター捕集効率を向上させるため、電気的な引力を併用する方法が知られている。たとえば、被捕集粒子に電荷を与える方法、フィルターに電荷を与える方法、フィルターを電界中に設置する方法、これらの組み合わせなどが用いられる。フィルターに電荷を与える方法としては、電極間にフィルターを配置し通風時に誘電分極させる方法や絶縁材料に長寿命の静電電荷を付与する方法が知られており、特に後者の手法は外部電源などのエネルギーを必要としないため、エレクトレットフィルターとして幅広く用いられている。
　エレクトレットフィルターとして用いられるエレクトレット特性を有するエレクトレット材料には、ポリオレフィン樹脂が広く用いられており、繊維形状への加工性や価格などの観点からポリプロピレン樹脂が選択される。
　エレクトレットフィルターは、プリーツ加工等の成型工程、コンテナ輸送、高温空間への設置、等において高温雰囲気に晒される場合がある。そのため、ポリプロピレンの改質による電荷安定性を向上させる技術が求められており、例えば、主成分であるポリプロピレン樹脂に、結晶核剤、変性ポリプロピレン、各種金属塩などを必要に応じて添加する方法が知られている（例えば、特許文献１～３）。
日本国特許第６３４６６４０号 日本国特許公開公報「特開２０１８－２０２３６９号」 日本国特許公開公報「特表２０１８－５２３７６１号」
　しかしながら、本発明者らが従来公知のエレクトレット材料について検討した結果、次のことが分かった。ポリプロピレン樹脂への結晶核剤の添加は、結晶化温度の上昇を伴うために延伸性の低下が生じ、不織布では細繊度化や緻密化が困難となる。また、マレイン酸による変性ポリプロピレンは熱分解物及びマレイン酸未反応物からの臭気発生があるため生活環境での利用には不適である。また、脂肪酸金属塩の添加においては熱分解生成物による品位低下やノズルの閉塞を生じやすく生産性に課題がある。さらに、多くの酸化防止剤に見られるエステル結合はアミド結合に比べて導電性が高く、不織布の電荷安定性を損なう可能性がある。
　そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされ、その目的は、従来のエレクトレットでは達成できなかった加工性及び電荷安定性を両立した新規なエレクトレット材料、エレクトレットフィルター、及びエレクトレット材料の製造方法を提供することにある。
　本発明者らが鋭意検討した結果、特定の化合物をポリプロピレン樹脂に添加することで加工性及び電荷安定性に優れたエレクトレット材料及びエレクトレットフィルターが得られることを見いだし本発明に到達した。すなわち発明は以下である。
（１）ポリプロピレン樹脂９０質量％以上と、アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物０．０５～５質量％とを含有するポリプロピレン樹脂組成物からなり、結晶化温度が１２５℃以下である、ことを特徴とするエレクトレット材料。
（２）１００℃の熱負荷を与えた後のＱＦ値を１００℃の熱負荷を与える前のＱＦ値で除した値で示される性能維持率が、０．８以上である、（１）に記載のエレクトレット材料。
（３）前記アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物の融点は６０℃～３００℃の範囲にある、（１）又は（２）に記載のエレクトレット材料。
（４）メルトブロー法又はスパンボンド法により形成された不織布である、（１）から（３）のいずれか１に記載のエレクトレット材料。
（５）（１）から（４）のいずれか１に記載のエレクトレット材料を用いたエレクトレットフィルター。
（６）ポリプロピレン樹脂９０質量％以上と、アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物０．０５～５質量％とを溶融混合する工程を含む、ことを特徴とするエレクトレット材料の製造方法。
　本発明により、電荷安定性及び加工性に優れたエレクトレット材料及びエレクトレットフィルターを得ることができる。
　以下、本発明に関して具体的に説明するが、本発明は下記に限定される訳ではなく前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
　本発明のエレクトレット材料は、形状の自由度及び素材自身の電荷安定性を考慮し、疎水性かつ電気抵抗の高いポリプロピレン樹脂をエレクトレット化して用いる。
　本発明においてはエレクトレット材料としての機能を発現させるため、ポリプロピレン樹脂組成中におけるポリプロピレン樹脂の存在比率は、９０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは９５質量％以上であり、特に好ましくは９７質量％以上である。ここで意味する比率には、本組成からなる均質材料、外界に露出する均質表面、又は、相分離ならびにコンジュゲート構造であればポリプロピレン樹脂に由来する組成が含まれるものとしている。
　本発明に用いられるポリプロピレン樹脂は、立体規則性度が８５％以上であることが好ましく、より好ましくは９０％以上であり、更に好ましくは９０％以上であり、特に好ましくは９５％以上である。この場合、アイソタクチック、シンジオタクチックいずれでも好ましく用いることができる。２種以上のポリプロピレンを用いる場合には、含有されるポリオレフィン中に１種以上含まれることが好ましい。
　本発明のエレクトレット材料は、ポリプロピレン樹脂と、アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物を１種以上とを含有している。後述の実施例より、アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物を含有することで、エレクトレット材料の電荷安定性が向上すると考えられる。アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物としては、所望の特性が得られるものであれば特に制限されず、前記のヒンダード構造はフェノール性水酸基の両側に立体障害基を有する両ヒンダード、一方にのみ立体障害基を有する片ヒンダードいずれでも好ましく、メチル、エチル、プロピル、ブチル及び各異性体のいずれであっても好ましく用いることができる。フェノール部位は分子末端部に少なくとも１つ存在していることが好ましく、２個以上であることも好ましい。
　本発明に用いられるヒンダードフェノール化合物は、分子構造中に少なくとも1つのアミド結合を有していることが特徴であり、アミド結合の窒素原子、炭素原子各々の両端における結合部位は脂肪族炭素と結合していることが好ましい。また、分子中に含まれるアミド結合の数としては２個含まれるビスアミド、３個含まれるトリスアミド、それ以上であってもよい。直鎖構造や分岐構造を有するものいずれも好ましく用いることができる。２以上有する場合には、アミド基からアミド基までの間に含まれる炭素数は２～５０の範囲にあることが好ましく、より好ましくは２－３０、更に好ましくは２－２０である。炭素数が少なすぎる場合には樹脂との相溶性低下や薬剤自体の高融点化のために取り扱いが困難となり、大きすぎる場合には多量の配合が必要となる。
　本発明に用いられるアミド結合を有するヒンダードフェノール化合物は、融点が６０℃から３００℃の範囲であることが好ましく、より好ましくは８０℃から２８０℃の範囲であり、特に好ましくは１００℃から２５０℃である。融点が低すぎる場合にはべたつきや散逸が生じやすくに、高すぎる場合には加工性に劣る場合がある。熱分解温度は、１５０℃以上が好ましく、より好ましくは２００℃以上であり、さらに好ましくは２５０℃以上であり、最も好ましくは３００℃以上である。熱分解温度が低い場合には成型加工条件や使用環境に制約を受ける場合がある。
　本発明に用いるアミド結合を有するヒンダードフェノール化合物に関しては、自家合成、試薬、工業原料としての入手などいずれであっても好ましく、化合物単体又は混合物であってもよい。市販試薬又は工業用原料として入手可能な化合物の一つとしてＮ，Ｎ’-（Ｈｅｘａｎｅ－１，６－ｄｉｙｌ）ｂｉｓ[３－（３，５－ｄｉ－ｔｅｒｔ－ｂｕｔｙｌ－４－ｈｙｄｒｏｘｙｐｈeｎｙl）ｐｒｏｐａｎａｍｉｄｅ]を例示することができる。例えば、ＢＡＳＦ社製Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０９８があるが、これはポリアミド、ナイロン、ポリウレタンなどの含窒素極性樹脂における酸化防止剤用途として販売されている。しかし、本発明においては一般的に推奨のないポリプロピレンに添加することで、ポリオレフィンのエレクトレット材料における電荷安定性を著しく向上させることができることがわかった。また、入手できるアミド結合を有するヒンダードフェノール化合物として、ＢＡＳＦ社製Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＭＤ　１０２４がある。
　本発明において用いられるヒンダードフェノール化合物は、少なくともエレクトレット材料の成型体表面に存在していればよく、成型体表面への溶液塗布、粉末付着、ポリオレフィンへの溶液混合、重合時混合、溶融混合などにより導入することができる。
　上記のうち、均質性や加工性の観点から溶融混合法が優れており、最終形状への溶融成型時に樹脂に直接混合する、又は、予め作成された添加剤含有樹脂コンパウンドとしてそのまま、あるいは、希釈して用いることができる。
　本発明のエレクトレット材料は必要とされるあらゆる形状として用いることができるが、例えば繊維状物、フィルム、押出成形材、多孔膜、粉末、他材料への表面コート層などとしてエレクトレットの機能を利用することができる。このうち、フィルター用途としては繊維状物が好ましい。
　繊維状物とは、長繊維又は短繊維からなる織編物、不織布、綿状物等の繊維状物や延伸フィルムから得られる繊維状物を含むものであり、用途に応じて適当な形状及び厚みに成形したものを使用することができる。エレクトレット材料をフィルター用途として利用する場合は、不織布であることが特に好ましい。
　不織布を得る方法としては、単成分繊維、芯鞘繊維やサイドバイサイド繊維といった複合繊維、分割繊維等の短繊維をカーディング、エアレイド、湿式抄紙法などによりシート化する方法、連続繊維よりなるスパンボンド法、メルトブローン法、エレクトロスピニング法、フォーススピニング法などにより得る方法など、従来公知の方法を用いることが可能である。なかでも、紡績油剤などの帯電防止剤を用いない製造法として、スパンボンド法、メルトブローン法、エレクトロスピニング法、フォーススピニング法などが好適である。機械的捕集機構を効果的に利用する観点では緻密で細繊度を容易に得られるメルトブローン法、エレクトロスピニング法やフォーススピニング法で得られる不織布が好ましく、残溶剤の処理を必要としない観点から、メルトブローン法、溶融エレクトロスピニング法、溶融フォーススピニング法で得られる不織布がより好ましい。
　本発明のエレクトレット材料が繊維状物である場合、繊維の直径は、０．００１～１００μｍであることが好ましく、０．００５～７０μｍであることがより好ましく、０．０１～５０μｍであることがさらに好ましく、０．０２～４０μｍであることが特に好ましく、０．０３～３０μｍであることが最も好ましい。繊維の直径が１００μｍよりも太い場合には実用的な捕集効率を得ることが困難であり、電荷減衰時の効率低下が大きい。繊維の直径が０．００１μｍよりも細い場合にはエレクトレット材料としての電荷を付与することが困難である。
　本発明においては、エレクトレット材料として用いられるポリプロピレン樹脂組成物の結晶化温度が１２５℃以下であることが好ましい。ポリプロピレン樹脂においては、各種結晶核剤の添加により結晶化温度が上昇することが知られているが、本発明においてはポリプロピレン樹脂の結晶化温度を上昇させることなく優れた電荷安定性を付与することができる。より好ましい結晶化温度は１００℃～１２５℃、更に好ましくは１０５～１２０℃、特に好まくは１０７～１１８℃である。低すぎる場合には加工速度の遅延が生じることがあり、他方、１２５℃より高い場合には延伸不良による糸切れや細繊度化困難を生じることがある。
　特に本発明においては、脂肪酸金属塩のような熱分解残渣、結晶核剤添加における毛羽立ち抑制や、シート構造安定化及び延伸のための高温条件を必要としないため、製造エネルギーを抑えることができ、また、生産速度や品質面で有利な効果が得られる。
　本発明のエレクトレット材料が繊維状物である場合、繊維状物は、単独の製法、素材からなる均一物であってもよく、製法、素材及び繊維径の異なる２種以上の素材を用いてなる混合物であってもよい。上述のとおり、エレクトレット特性を有する部分の少なくとも一部が本発明の組成であることが肝要である。
　本発明のエレクトレット材料は、様々な方法により電荷を付与させることにより用いることができる。例えば、常温又は昇温状態にて電界分極させる方法、電極と接触させ通電させることで正負の電荷を与える方法、光や放射線等による光電効果を利用し電荷を与える方法、液体や固体の接触又は摩擦により電荷を与える方法、破砕や分割により電荷を与える方法、荷電粒子又は荷電イオンの衝突により電荷を与える方法、屈曲や相変化等などを利用し電荷を与える方法などを例示することができる。
　本発明のエレクトレット材料は必要に応じて他の構成部材と併用してもよい。すなわち、プレフィルター層、繊維保護層、補強部材、又は機能性繊維層などと組み合わせて用いることも好ましい。また、各種抗菌剤、顔料など機能性を付与する添加剤をポリプロピレン樹脂中に添加することもできる。
　本発明のエレクトレット材料は、一般的なエレクトレット材料の用途のほか、防塵マスク、各種空調用エレメント、空気清浄機、キャビンフィルター、各種装置の保護を目的としたエレクトレットフィルターとして好適に用いることができる。
　以下、本発明の実施例及び比較例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。まず、実施例及び比較例にて作製した資料の測定に関して説明する。
　（濾材品質係数（ＱＦ値））
　エレクトレット電荷量及びフィルター性能の指標としては下記で定められるＱＦ値を用いた。
　　　ＱＦ[ｍｍＡｑ-１]＝－（ｌｎ（粒子透過率）／（通気抵抗））
　（粒子透過率）
　試料をアダプターに装着し、光散乱式粒子計数装置リオン社製ＫＣ－０１Ｅを用いて以下の条件にて、粒子透過率を算出した。
　評価粒子：大気塵粒子
　風速　　：１０ｃｍ／ｓ
　効率算出：光散乱計数法による０．３～０．５μｍ間の粒子個数
　粒子透過率（％）＝（下流側個数÷上流側個数）
　（通気抵抗）
　試料をアダプターに装着し、微差圧計を接続した配管を上下に連結、１０ｃｍ／ｓにて通風し、絞りの無い状態での通気抵抗（圧力損失）（ｍｍＡｑ）を計測した。
　　　（性能維持率）
　　　熱負荷後のＱＦ値を熱負荷前のＱＦ値で除することで性能維持率を算出した。
　（結晶化温度）
　　ＪＩＳ　Ｋ７１２１　プラスチックの転移温度測定方法に従って、下記条件にて測定を行い、冷却時における発熱ピークの頂点温度を結晶化温度とした。
　雰囲気：窒素雰囲気 
　温度サイクル ：２５℃から２００℃に昇温後２５℃まで冷却
　昇温及び冷却速度：１０℃／分  
＜実施例１＞
　ＭＦＲ１３００の無変性ポリプロピレン樹脂（結晶化温度１１５℃）１００質量部にＢＡＳＦ社Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０９８を０．３質量部混合し、メルトブローン装置を用い、樹脂温度２３０℃、空気温度２３０℃にて紡糸し目付２０ｇ／ｍ２の不織布を得た。なお、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０９８は、アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物である。不織布製造時に、目視による繊維飛散は生じておらず、また、臭気も発生しておらうず、製造時に困難性は生じなかった。得られた不織布の結晶化温度を測定した結果１１５℃であり、原料樹脂の結晶化温度と同一であった。
　次に、アースシート上にシリコンゴムシートを設置後、上記得られた不織布に対して、ギャップ１０ｍｍ、電界強度２０ｋＶ／ｃｍの条件にて針電極からのコロナ放電法により単層にてエレクトレット化を行いエレクトレットフィルターを得た。フィルター性能を表すＱＦ値は０．７２であった。その後、得られたエレクトレットフィルターに対して、アルミ箔を用い両面を短絡させた後に１００℃の熱風乾燥機に３０分静置した結果、ＱＦ値は０．６７となった。熱負荷後のＱＦ値を熱負荷前のＱＦ値で除することで性能維持率を算出した結果、０．９３となった。熱負荷後のＱＦ値の低下はわずかであり、耐熱性に優れていることが分かった。なお、得られたエレクトレットフィルターに対して、イソプロピルアルコール蒸気を用い除電処理後を実施した後のＱＦ値は、０．０５であり静電気力による捕集性能が大半であることが分かった。
＜比較例１＞
　Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０９８を添加しなかった以外は実施例１と同様の操作を行った。不織布製造時に、目視による繊維飛散は生じておらず、また、臭気も発生しておらうず、製造時に困難性は生じなかった。結晶化温度は１１５℃であり、熱負荷前後のＱＦ値はそれぞれ０．７１、０．４４であり、性能維持率は０．６２となり、熱負荷後のＱＦ値の大幅な低下が見られた。イソプロピルアルコール蒸気を用い除電処理後を実施した後のＱＦ値は、０．０５であり静電気力による捕集性能が大半であることが分かった。
＜比較例２＞
　Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０９８に代えて、ＢＡＳＦ社製Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０を０．３質量部添加した以外は実施例１と同様の操作を行った。なお、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０は、アミド結合を有さず、エステル結合を有するヒンダードフェノール化合物である。不織布製造時に、目視による繊維飛散は生じておらず、また、臭気も発生しておらうず、製造時に困難性は生じなかった。結晶化温度は１１５℃であり、熱負荷前後のＱＦ値はそれぞれ０．７２、０．５１、性能維持率は０．７１であった。イソプロピルアルコール蒸気を用い除電処理後を実施した後のＱＦ値は、０．０５であり、静電気力による捕集性能が大半であることが分かった。
＜比較例３＞
　Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０９８に代えて、新日本理化社製ゲルオール（登録商標）ＤＸＲを０．５質量部添加した以外は、実施例１と同様の操作を行った。ゲルオール（登録商標）ＤＸＲは、ヒンダードフェノール化合物ではない。不織布製造時に目視による繊維飛散が生じ、得られた不織布も繊維間接着が弱く綿状であり巻き取り困難であり、製造に困難性を生じた。結晶化温度は１２６℃であり、熱負荷前後のＱＦ値はそれぞれ０．８１、０．７５、性能維持率は０．９２であった。イソプロピルアルコール蒸気を用い除電処理後を実施した後のＱＦ値は０．０５であり、静電気力による捕集性能が大半であることが分かった。
＜比較例４＞
　Ｉｒｇａｎｏｘ１０９８（登録商標）に代えて、ＢＡＳＦ社製Iｒｇａｃｌｅａｒ（登録商標）ＸＴ３８６を０．０５質量部添加した以外は、実施例１と同様の操作を行った。Iｒｇａｃｌｅａｒ（登録商標）ＸＴ３８６は、ヒンダードフェノール化合物ではない。不織布製造時に目視による繊維飛散が生じ、得られた不織布も綿状であり繊維間接着が弱く巻き取り困難であり、製造に困難性を生じた。。得られたシートの結晶化温度は１２８℃であり、熱負荷前後のＱＦ値はそれぞれ０．８３、０．７５、性能維持率は０．９０であった。イソプロピルアルコール蒸気を用い除電処理後を実施した後のＱＦ値は０．０５であり、静電気力による捕集性能が大半であることが分かった。
＜比較例５＞
　Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０９８に代えて、東洋紡社製無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂を０．５質量部添加した以外は、実施例１と同様の操作を行った。無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂は、ヒンダードフェノール化合物ではない。不織布製造時に目視による繊維飛散は生じなかったが、不織布製造時及び不織布に臭気が残存した。結晶化温度は１１６℃であり、熱負荷前後のＱＦ値はそれぞれ０．７７、０．６０、性能維持率は０．７８であった。イソプロピルアルコール蒸気を用い除電処理後を実施した後のＱＦ値は０．０５であり、静電気力による捕集性能が大半であることが分かった。
　実施例１と比較例１～５との比較より、本発明のエレクトレット材料及びエレクトレットフィルターは電荷安定性に優れ、更に製造時に困難を生じないため、加工性に優れていることがわかる。
　本発明のエレクトレット材料は、電荷安定性及び加工性に優れ、とりわけ繊維集合体として用いた場合に、フィルター用途として好適な材料を提供できる。
 

Claims (6)

  1. 　ポリプロピレン樹脂９０質量％以上と、アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物０．０５～５質量％とを含有するポリプロピレン樹脂組成物から成り、結晶化温度が１２５℃以下である、ことを特徴とするエレクトレット材料。
  2. 　１００℃の熱負荷を与えた後のＱＦ値を１００℃の熱負荷を与える前のＱＦ値で除した値で示される性能維持率が、０．８以上である、ことを特徴とする請求項１に記載のエレクトレット材料。
  3. 　前記アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物の融点は、６０℃～３００℃の範囲にある、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエレクトレット材料。
  4. 　メルトブロー法又はスパンボンド法により形成された不織布である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエレクトレット材料。
  5. 　請求項１又は２に記載のエレクトレット材料を用いたエレクトレットフィルター。
  6. 　ポリプロピレン樹脂９０質量％以上と、アミド結合を有するヒンダードフェノール化合物０．０５～５質量％とを溶融混合する工程を含む、ことを特徴とするエレクトレット材料の製造方法。
     
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