JPH0444028B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、エレクトレツト繊維およびその製造
法に係り、たとえば空気浄化用のフイルタなどに
用いられ、特に集じん能力の高いエレクトレツト
繊維および、その製造法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来から空気中の集じんを目的として種々のフ
イルタが用いられてきた。しかし、「低圧力損失
にして高捕集効率」を得られるものはなかつた。
この二つの相反する特性である。

この点で、静電気を長時間安定に保有するエレ
クトレツト繊維は、その静電気力によりダストを
捕集できるから、これにより、低圧力損失で高捕
集効率に係るものが期待できるものである。

しかして、繊維に電荷を持たせる方法として
は、たとえば特公昭56−47299号公報に開示され
たごとく、フイルム状シートを予め分極してエレ
クトレツト化しこれを切断して繊維とするもので
ある。この方法によれば、従来のエレクトレツト
繊維の断面および分極状態を示す斜視図である第
１図に示すように、その断面は長方形となる。

これを、たとえばニードルパンチ法によつて繊
維集合体を作り（いわゆる不織布である。）フイ
ルタとした場合、極性を異にする電荷が、互に近
傍で共存することにより、繊維同士が付着しあ
い、電荷密度が低下するという欠点が見られ、ま
た、繊維断面は長方形となるため、円柱形繊維の
ものと比較すると圧力損失が高くなる欠点をも有
するものである。

また、特公昭54−113900号公報には、従来のエ
レクトレツト繊維の断面および分極状態を示す斜
視図である第２図に示すような円柱形繊維を作る
方法が述べられているが、このようなものでは、
同一繊維表面に異極性電荷が存在するから、前述
した理由により電荷密度が低下し、捕集性能の低
下が見られるという欠点を有するものである。

〔発明の目的〕

本発明は、ダスト捕集効率の高い空気浄化フイ
ルタに供されるエレクトレツト繊維および、その
製造法の提供を、その目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明に係るエレクトレツト繊維の構成は、中
空形状に形成し、その繊維中心部と繊維表面部と
の電荷極性を異にするように構成したものであ
る。

なお付記すれば、空気清浄フイルタの構成物で
ある繊維の表面を、全て同一極性電荷を有するも
のとすることができるようにしたものであり、フ
イルタの性能は、繊維の表面電荷密度に依存する
ことから、高い電荷密度を有し、かつ電荷密度の
低下しない繊維としたものである。

また、本発明に係る、エレクトレツト繊維の製
造法は、押出しノズル内に電極を配設し、この電
極と、その外部との間に電界を形成し、上記押出
しノズルからの射出成形により製造するようにし
たものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係るエレクトレツト繊維およびその製
造法の実施例を、各図を参照して説明する。

まず、第３図のイ，ロは、本発明の各実施例に
係るエレクトレツト繊維の断面および分極状態を
示す斜視図である。

しかして、本発明に係るエレクトレツト繊維の
材料は、何ら限定されるものではないが、後述す
る、その製造法を含め、ここでは、熱可塑性材料
（たとえばポリオレフインなど）で、その代表と
してのポリプロピレン（〔CH₂CHCH₃〕_o、以下
PPと略記する。）で説明する。

すなわち、第３図のイ，ロは、いずれも、その
繊維中心部と繊維表面部との電荷極性を異にする
ように構成したものであり、中空形状であつて、
電荷は、繊維表面部に係る外部表面と、繊維中心
部に係る内部表面とに分極すうようにしたもので
ある。

そして、図示のイは、外部表面の電荷をプラ
ス、内部表面の電荷はマイナスにしたものであ
り、ロは、その反対としたものである。

この構成においては、空気に接して浄化する外
部表面の電荷は、プラスまたはマイナスのいずれ
か一つである。すなわち、中空形状の内部表面は
空気と接触できないからである、 そして、中空形状としたので、プラスとマイナ
スとの電荷は、互に接触することはないという効
果を有するものである。

また、従来のエレクトレツト繊維は、その電荷
密度の測定は不可能であつた。

すなわち、さきに説明した第１，２図に示すも
のは、その図示のごとく分極しているから、プラ
スおよびマイナスの全ての電荷を測定するフアラ
デーゲージでは、正しい値を知ることができなか
つたものである。

さらに、単一繊維の表面電位を測定することも
困難であつた。

すなわち、繊維係よりも細い測定電極が要求さ
れるためである。

これにたいし、上記実施例に係るものにおいて
は、その表面電荷極性が単一であるので、フアラ
デーゲージでも、その電荷密度を測定することが
できるものである。

次に、上記実施例に係るエレクトレツト繊維を
ニードルパンチングにより集合化して不織布状の
フイルタとしたもの（これらの作り方は、丸善発
行の化繊便覧に詳記されている。）と、従来品に
係るPPフイルタ、ガラスフイルタ、エレクトレ
ツトフイルタとの、捕集効率、圧力損失、電荷密
度の測定結果を示すと、第４図のとおりであり、
図中のNo.４のＡ、No.５のＢは、それぞれ、後述す
る実施例１、２により製造したエレクトレツト繊
維によるフイルタに係るものである。

しかして、これらの測定は、第５図に、その略
示構成を示す、フイルタの性能試験装置により行
つたものである。

すなわち、第５図で、７はフイルタ、８はダス
トモニタ（日立電子エンジニアリング株式会社：
レーザダストモニタTSI−400）、９は差圧計であ
り、１０は空気を示すものであつて、ダクト内を
流れるダスト（せんこう煙。煙粒子径は、0.3〜
0.5μｍ）の濃度C₁（個／m³）の空気１０は、フイ
ルタ７により濃度C₀（個／m³）に浄化されるよう
にしたものであり、その濃度は、ダストモニタ８
で測定し、ダスト捕集効率は、ξ＝１−（C₀／
C₁）で計算し、フイルタの圧力損失は、差圧計
９で測定したものである。

上記の第４図から明らかなように、従来品のフ
イルタと比較して大巾に性能が向上されている。

従来品のエレクトレツトフイルタ（No.３）より
も捕集効率が高いのは、空気に接する繊維表面の
電荷極性が単一であるためである。

次に、上記の実施例に係るエレクトレツト繊維
の製造法の各実施例について説明するが、そのエ
レクトレツト繊維の材料は、さきに述べたとおり
のものである。

実施例 １ まず、第６図は、本発明の実施例に係るエレク
トレツト繊維の製造法の製造工程図である。

すなわち、ペレツトPPは、次に述べるエクス
トルーダのスクリユー部において加熱溶融され
（約240℃）、次に、押出しノズルから押出して射
出成形され、次いで荷電されるものであつて、こ
れを必要に応じ、たとえばフイルタ製作へと移行
するものである。

そして、第７図は、上記したエクストルーダ出
口部分の断面図である。

すなわち、１はヘツドで、この部分で電気的に
接地されており、溶融したPPは、押出しノズル
に係るノズル２から射出されるものである。

このノズル２には、ヘツド１の絶縁体４で隔離
された電極３を設置し、これは電源５に接続され
ている。

したがつて、電極３とヘツド１との間には電界
を形成して、PPを溶融状態から固化させながら
エレクトレツト化するものである。

さらに、この後に延伸することにより細い繊維
とする。

このとき、PPの結晶度は成長し、エレクトレ
ツトは安定化するという利点を有するものであ
る。

しかして、本実施例に係るものでは、PPの双
極子モーメント分極によりエレクトレツト化する
ものでヘテロ電荷が主体となるものである。

このようにして得られるエレクトレツト繊維の
形状および電荷分布は、さきの第３図に示すごと
く、中空形状であり、電荷は、外部表面と内部表
面とに分極する。すなわち、第１，２図に示した
ような従来のエレクトレツト繊維の極性とは明ら
かな違いがある。

しかして、電源５の極性を変えることにより、
第３図のイあるいはロに示すものが得られるもの
である。

以上の製作の具体例について、次に説明する。

まず、第７図におけるノズル２の径を４mmφ、
電極３の径を２mmφとした。また、電極３の電位
をマイナス1KVに、PPの押出し速度を、240℃で
１mm／ｓ、巻き取り速度を25ｍ／ｓに設定（延伸
率25000）して、径25μｍの繊維を得た。

この繊維を、日本化学会編：新実験化学講座
（19）高分子化学（）に示されているフアラデ
ーゲージにより電荷密度を測定したところ、プラ
ス3.5×10^-4クーロン／ｇであつた。これは２×
10^-7クーロン／cm²に相当し、従来から知られてい
るフイルム状エレクトレツトが0.4〜１×10^-7ク
ーロン／cm²であることと比較すると数倍の電荷密
度を有しているといえる。

また、繊維の電荷極性がプラスであることは、
さきに述べた本発明のエレクトレツト繊維の特性
が実証されたことになるものである。

実施例 ２ 製造工程は、さきの第６図に示すとおりであ
る。そして第８図は、エクストルーダ出口部分の
断面図である。

図で、１Ａはヘツド、２Ａはノズル、３Ａは電
極、５は電源、６は対極である。

すなわち、図示構成のものは、ヘツド１Ａと電
極３Ａとは電気的に接続された例で、対極６は、
ノズル２Ａの外部に設置され、この間の電界によ
りPPはエレクトレツト化されるものである。

図では、対極６が高圧になつているが、さきの
第７図と同様に、その極性は限定されるものでは
ない。

そして、さきの第７図の構成では、既述のごと
く、PPの双極子モーメント分極により、エレク
トレツト化するのでヘテロ電荷が主体となるもの
であるが、この第８図のものでは、コロナ放電が
生ずることから、イオン注入が顕著となり、ホモ
電荷が主となるものである。

以上の作製の具体例について、次に説明する。

まず、第８図におけるノズル２Ａの径を４mm
φ、電極３Ａの径を２mmφ、対極６の電極電位を
プラス1KVにし、その他の押出し速度および巻
き取り速度などは、さきの実施例１と同じ条件
で、繊維を得ることができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、単一電荷にして、高電荷密度
のエレクトレツト繊維と、それにともない捕集効
率の高い空気洗浄フイルタを得ることができるも
ので、実用的効果にすぐれた発明ということがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来のエレクトレツト
繊維の断面および分極状態を示す斜視図、第３図
のイ，ロは、本発明の各実施例に係るエレクトレ
ツト繊維の断面および分極状態を示す斜視図、第
４図は、それぞれのエレクトレツト繊維によるフ
イルタの特性比較図、第５図は、フイルタの性能
試験装置の略示構成図、第６図は、本発明の実施
例に係るエレクトレツト繊維の製造法の製造工程
図、第７図および第８図は、各製造法に用いられ
るエクストルーダ出口部分の断面図である。 １，１Ａ……ヘツド、２，２Ａ……ノズル、
３，３Ａ……電極、４……絶縁体、５……電源、
６……対極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空形状に形成し、その繊維中心部と繊維表
   面部との電荷極性を異にするように構成したこと
   を特徴とするエレクトレツト繊維。 ２ 押出しノズル内に電極を配設し、この電極
   と、その外部との間に電界を形成し、上記押出し
   ノズルからの射出成形により製造することを特徴
   とするエレクトレツト繊維の製造法。