JPS63123414A - エレクトレツト化繊維およびその製造方法 - 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、半４体製造、病院等のクリーンルーム、防塵
マスク、家庭用の室内空気清浄器等に用いられる防塵用
フィルタ用のエレクトレット化繊維およびその製造方法
に関し、特に、１μｍ以下の塵埃粒子を高効率にて除去
し得る防塵フィルタに用いられるエレクトレット化繊維
およびその製造方法に関する。

（従来の技術） １μｍ以下の塵埃粒子を高効率で除去する防塵用フィル
タには、従来、繊維径がサブミクロン単位の極めて細い
ガラス繊維を９例えば湿式製紙法によりシート状にした
ものが広く採用されている。

このような防塵用フィルタは、ガラス繊維の径がサブミ
クロン単位であることから、サブミクロン単位の塵埃も
除去し得て除塵効率が高い反面２通気抵抗が高く、また
、シート状になっているため強度が弱くて脆いという欠
点を有している。さらに、ガラス繊維を１００％用いた
フィルタは、使用後の廃棄に際して減容が困難であると
いう欠点も有している。

このような欠点を有するガラス繊維を用いた防塵用フィ
ルタに代わり、高い除塵効率を維持しつつ１通気抵抗を
低くするべ（、高分子物質を用いた極細の繊維を、持続
性のある分極特性を示すようにエレクトレット化して、
防塵用フィルタに用いることが提案されている。

例えば、特公昭５６−４７２９９号公報には、無極性の
高分子物質をフィルム状に延伸した後に、コロナ電荷装
置にてエレクトレット化し、このエレクトレット化され
たフィルムを、スプリント法により細かく裂いて繊維状
にする方法が開示されている。

このような方法により得られるエレクトレット化繊維を
用いた防塵用フィルタは、静電気力により高効率にて除
塵することができ、しかも通気抵抗が低いという長所を
有している。しかし、スプリント法により繊維化するた
め、繊維径を小さくすることには限界があり、得られる
繊維の径が太くなる。このような繊維を用いたフィルタ
は、フィルタの厚さが薄ければ、サブミクロン単位の塵
埃を除去することができず、また、塵埃保持量も低下す
る。除塵効率を高めるためには、フィルタを厚くしなけ
ればならない。さらに、フィルムをエレクトレット化し
た後にスプリント法により繊維化しているため、工程が
多く、経済性を槓ねている。

特公昭５９−１２４号公報には、溶融した高分子物質と
、高速気体との複合流とにより、高分子物質を微細繊維
化するメルトブロー法により得られた繊維を、溶融もし
くは半溶融状態でエレクトレット化し、エレクトレット
化した繊維を不織布化する方法が開示されている。この
方法では、エレクトレット化された極細の繊維が得られ
るが、溶融状態もしくは半溶融状態で、コロナ荷電によ
りエレクトレット化しているため９分極作用と共に電荷
の中和作用も同時に起こり、得られる繊維を高帯電レベ
ルに維持することが困難である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の問題を解決するものであり。

その目的は、安定した高帯電レベルにエレクトレット化
され、防塵用フィルタに用いて好適なエレクトレット化
繊維を提供することにある。

本発明の他の目的は、短時間に安定した高帯電レベルの
エレクトレット化繊維を製造し得る方法を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明のエレクトレット化繊維は、防塵用フィルタに用
いられるエレクトレット化繊維であり。

絶縁性高分子材料に脂肪酸金属塩が配合された極細の繊
維状物をエレクトレット化してなり、そのことにより上
記目的が達成される。

また２本発明のエレクトレット化繊維の製造方法は防塵
用フィルタに用いられるエレクトレット化繊維の製造方
法であり、脂肪酸金属塩を絶縁性高分子材料に配合して
、これをメルトプロー法により極細の繊維状とする工程
と、該極細の繊維状物が冷却固化した後にエレクトレッ
ト化する工程とを包含してなり、そのことにより上記目
的が達成される。

電気絶縁性の高分子材料は、メルトブロー法にて極細の
繊維状にするためには、熱可塑性樹脂が用いられる。ま
た、該高分子材料の電気絶縁性の程度は９体積抵抗率で
１０１！Ω・（２）以上のものが好ましい。このような
高分子材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、
ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリメチルメ
タクリレート等が好適である。

高分子材料に配合される脂肪酸金属塩は、エレクトレッ
ト化する際に９例えばコロナ電極から放出されるイオン
流から、繊維上に到達した電荷を効果的にトラップする
ものと考えられる。このような脂肪酸金属塩としては、
ラウリン酸、バルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸
等の脂肪酸と。

アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛等の金
属との化合物が挙げられる。このような脂肪酸金属塩を
、金属基準で１１００ｐｐ以上、好ましくは３００ｐｐ
鋼以上で２０００ｐｐｍ以下の範囲にて配合すればよい
。

脂肪酸金属塩が配合された高分子材料は、メルトプロー
法で極細の繊維状にし、冷却固化した後にエレクトレッ
ト化される。高分子材料を極細の繊維状にする方法とし
ては、フラッシュ紡糸法。

静電場紡糸法、遠心紡糸法等があるが、高分子材料を極
細の繊維状として高帯電レベルにエレクトレット化する
ためには、メルトブロー法が最適で。

ある。メルトブロー法は、第１図に示すように。

加熱部材１２にて加熱されたノズル１１先端の周囲へ。

エア供給管１３より加熱エアを高速にて噴出させておき
、ノズル１１先端から溶融高分子材料１４を該加熱エア
中へ吐出させることにより、溶融高分子と加熱エアとの
複合流を形成し、吐出される溶融高分子材料１４を極細
の繊維状とする。

メルトブロー法により繊維状とされた溶融高分子材料１
４は、冷却固化された後に２例えば第２図に示すように
コロナ電極１５を用いて荷電することによりエレクトレ
ット化して、エレクトレット化繊維が得られる。メルト
ブロー法によれば、溶融あるいは半溶融状態のように、
未硬化状態で高分子材料が高速でノズルから吐出される
ため、このような高分子材料をコロナ荷電すれば、電荷
の捕捉と共に電荷の中和作用も並行して起こり、ある程
度の帯電レベルとされるが、十分な帯電レベルにならな
い。しかし、繊維状の高分子材料には脂肪酸金属塩が配
合されているため、高速で通流する繊維状高分子材料は
、コロナ荷電時間が数ミリ秒と極めて短くても２脂肪酸
金属塩が効果的に電荷を捕捉し得るため、高帯電レベル
とされる。しかも、高分子材料が完全に固化した後に、
脂肪酸金属塩が高分子材料の表面に到達した電荷を効果
的に捕捉するため、確実に高帯電レベルとされる。

このようにして得られるエレクトレット化繊維は１例え
ば、不織布とされて、防塵用フィルタとして用いられる
。

エレクトレット化の評価は、エレクトレット化された材
料が例えばフィルム状であれば、その表面電荷を、振動
容量型電位計等を利用して直接測定し、その経時変化を
追跡することで、比較的容易に行えるが、エレクトレッ
ト化された繊維を不織布とした場合には、不織布の表層
においては。

゛電界がほとんど形成されず２表面電荷を測定できない
ために困難である。これは、不織布内にエレクトレット
化繊維がランダムに配列されていることから２個々の繊
維が形成する電界が、不織布内にて相殺されるためであ
る。このため、不織布のエレクトレット化の評価は、該
不織布を防塵フィルタとして用いて、その除塵効率を評
価することによる１間接的方法により行われる。つまり
、不織布が高帯電レベルにエレクトレット化されていれ
ば、除塵効率が向上し、防塵フィルタとして長期にわた
って使用される。例えばエレクトレット化されていない
繊維を用いて不織布を形成した後に、該不織布をエレク
トレット化した場合、この不織布と緯度、目付を同一と
した本発明のエレクトレット化繊維を用いて不織布を形
成した場合に比べ、防塵用フィルタとしての除塵効率が
著しく低下する。このように予め繊維を不織布とした後
に例えばコロナ荷電によりエレクトレット化すると、不
織布表層に放電極と同極性の電荷が捕捉されてその電荷
の層が形成され、この電荷層がバリヤとして機能し、不
織布内の繊維が十分に荷電されないため、除塵効率が低
下すると考えられる。

これに対して１本発明のエレクトレット化繊維を用いた
不織布は、内部の繊維がそれぞれ高帯電レベルにエレク
トレット化されているため、高い除塵効率が得られる。

（実施例） 以下に本発明の実施例について説明する。

実施■土 絶縁性高分子材料として、ポリプロピレンを用い、これ
に脂肪酸金属塩としてステアリン酸マグネシウム（（Ｃ
＋　ｔＨｓｓｃＯｏ）　Ｊｇ）を、マグネシウム基準で
５００ｐｐｍ配合し、径が２００Ｈの横型押出機を用い
て、直列に配列された径が０　、２　ｍｍのノズルから
押し出した。それぞれのノズルの両側に配設したスリッ
トから３００℃の加熱空気を噴出させて。

メルトブロー法により極細の繊維を形成した。ノズル面
から、下流側２５０ｆｌの位置にコロナ電極を配設し、
該コロナ電極に一３０ＫＶの電圧を印加して。

ノズルから吐出されて該コロナ電極に達するまでに冷却
固化された繊維状物をエレクトレット化した。該コロナ
電極の下流にはサクションボックスが配設されており、
該サクションボックス上にて。

エレクトレット化された繊維を通気性シートに挟み取っ
て、目付４０ｇ／ｍ、平均繊維径５μｍのエレクトレッ
ト化繊維のウェブを得た。

このウェブにサブミクロン単位の食塩粒子を含む空気を
２通気速度１０ａｍ／ｓｅｃで通流させ、０．５〜１．
０μｍの粒子について、入口濃度および出口濃度を光散
乱計数法で測定して除塵効率を求めた。

この場合の除塵効率は９５％であった。

１隻貫１ 脂肪酸金属塩として配合されるステアリン酸マグネシウ
ムが、マグネシウム基準で１０００ｐｐｓ＋とじたこと
以外は、実施例１と同様である。この場合の除塵効率は
９８％であった。

裏土医主 絶縁性高分子材料として、ポリプロピレンを用い、これ
に脂肪酸金属塩として、バルミチン酸アルミニウム（（
Ｃ＋５ＨｓｔＣＯＯ）ｓＡｌ）をアルミニウム基準で５
００ｐｐｍ配合し、実施例１と同様の方法で目付４０ｇ
１ｒｄ、平均繊維径５μ−のエレクトレット化繊維のウ
ェブを作成し、実施例１と同様の方法で除塵効率を求め
た。除塵効率は９６％であった。

災施桝工 脂肪酸金属塩として配合されるバルミチン酸アルミニウ
ムをアルミニウム基準で１１０００ｐｐ配合したこと以
外は、実施例３と同様である。除塵効率は９８％であっ
た。

止較貫エ コロナ電極の配設位置をノズル面から３０１−として、
ノズルから吐出される繊維が完全に固化しない状態でコ
ロナ荷電を行ったこと以外は実施例１と同じである。除
塵効率は８０％であった。

１較■１ コロナ電極によるコロナ荷電を行わなかったこと以外は
、実施例１と同じである。除塵効率は４４％であった。

此ｌ■１１ 脂肪酸金属塩としてのステアリン酸マグネシウムを配合
せず、絶縁性高分子材料であるポリプロピレンのみを用
いたこと以外は、実施例１と同様である。除塵効率は７
５％であった。

此１ｄＬ支 コロナ電極の配設位置をノズル面から３０ｍとして、ノ
ズルから吐出される繊維（ポリプロピレンのみ配合）が
未固化の状態でコロナ荷電を行ったこと以外は、比較例
３と同様である。除塵効率は７０％であった。

此ｌ■１足 コロナ電極によるコロナ荷電を行わなかったこと以外は
、比較例３と同じである。除塵効率は３０％であった。

比較■工 絶縁性高分子材料としてポリプロピレンを用い。

脂肪酸金属塩としてステアリン酸マグネシウムをマグネ
シウム基準で５００ｐｐｍ配合したものを、メルトプロ
ー法ではなく２通常の溶融紡糸により未延伸糸とし、３
．５倍に延伸する過程で、　　−３０ＫＶでコロナ荷電
を施して、平均繊維径２０μｍのエレクトレット化繊維
を得た。これを通気性シートに挟みとって、目付４０ｇ
／ｒｒｆのウェブとして、実施例１と同様の方法にて除
塵効率を求めた。除塵効率は５３％であった。

止較■エ コロナ電極によるコロナ荷電を行わなかったこと以外は
、実施例３と同様である。除塵効率は４６％であった。

実施例１〜４．および比較例１〜７を表１にまとめた。

本発明方法により得られるエレクトレット化繊維は、除
塵効率が９５％以上の防塵フィルタとして機能し、しか
も４ケ月経過後も、除塵効率はほとんど低下しなかった
。

（以下余白） （発明の効果） 本発明のエレクトレット化繊維は、このように。

絶縁性の高分子材料に脂肪酸金属塩を配合しているため
、きわめて容易に安定した高帯電レベルにエレクトレッ
ト化され、高除塵効率の防塵用フィルタが容易に得られ
る。

また１本発明のエレクトレット化繊維の製造方法によれ
ば、安定した高帯電レベルにエレクトレット化された極
細の繊維が得られるため、製造されたエレクトレット化
繊維は、防塵用フィルタに用いて好適である。

４、　ズ　　の　　−なｆ■ 第１図はメルトブロー法の原理説明図、第２図はコロナ
荷電によるエレクトレット化の模式図である。

１１・・・ノズル、１４・・・高分子材料、１５・・・
コロナ電極。

以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　防塵用フィルタに用いられるエレクトレット化繊
   維であり， 絶縁性高分子材料に脂肪酸金属塩が配合された極細の繊
   維状物をエレクトレット化してなるエレクトレット化繊
   維。
2. ２．　防塵用フィルタに用いられるエレクトレット化繊
   維の製造方法であり， 脂肪酸金属塩を絶縁性高分子材料に配合して，これをメ
   ルトブロー法により極細の繊維状とする工程と， 該極細の繊維状物が冷却固化した後にエレクトレット化
   する工程と， を包含するエレクトレット化繊維の製造方法。