JP4670144B2

JP4670144B2 - エレクトレット加工品の製造方法

Info

Publication number: JP4670144B2
Application number: JP2000368150A
Authority: JP
Inventors: 正明武田; 泰義堀口
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2020-12-04
Also published as: JP2002166114A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエレクトレット加工品の製造方法に関し、さらに詳しくは、高品質のエレクトレット加工品を低コストで生産可能にするエレクトレット加工品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低圧損のエアフィルター用材料として、エレクトレット加工された繊維シートが優れた性能を有するため使用されている。このエレクトレット化繊維シートの製造方法としては、合成繊維不織布等の繊維シートに高電圧を印加し、コロナ放電によりエレクトレット化する方法（特開昭６１−１０２４７６号公報等参照）や、フィルムシートにワイヤ電極により高電圧を印加し、同じくコロナ放電によりエレクトレット化した後、そのフィルムシートを繊維化して不織布にする方法（特公昭５７−１４４６７号公報等参照）などが知られている。
【０００３】
しかし、図４に示すように、従来のエレクトレット化方法は、いずれもアース電極２１の上に高分子材料シートＳを裁置するか又は移動させながら、その表面に直流高電圧発生装置２３の高電圧を針状或いはワイヤー電極２２から印加し、コロナ放電によりエレクトレット化するものである。そのため、高電圧印加電極２２とアース電極２１の間隙精度等によりムラを生じやすく、エレクトレット化シートに荷電ムラが出来たり、また火花放電によりシートが損傷するという問題があった。
【０００４】
さらに、高電圧設備は一般に高価である上に、安全維持管理のために費用がかかるため、コスト高になるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を解消し、高品質、高性能のエレクトレット加工品を低コストで生産可能にするエレクトレット加工品の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のエレクトレット加工品の製造方法は、イオン交換水、蒸留水又は逆浸透膜の濾過水である水が充填された浸漬槽の中に設置され、かつ、外周面が網面で構成されているとともに、幅方向に延長するスリット状の噴射口を有するノズルを内設する回転ロールの前記外周網面に、非導電性繊維シートを密着させて走行させながら、該ノズルの噴射口から高圧で前記水を該回転ロールの外周網面を通過するように外側へ噴出させることにより、前記高圧の水を前記非導電性繊維シートの前記回転ロール外周網面から反対面に透過させて該非導電性繊維シートに該水を浸透させ、次いで該非導電性繊維シートを乾燥してエレクトレット化繊維シートにすることを特徴とするものである。
【０００７】
このように非導電性繊維シートに高圧水を透過させることにより繊維シート全体に水を満遍なく浸透させるので、これを乾燥するだけで高品質、高性能のエレクトレット化繊維シートにすることができる。しかも、製造設備としては、水の噴射設備と乾燥設備などであるので、従来の高電圧発生設備に比べ低廉であり、かつ安全維持管理を低コストで行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する非導電性繊維シートは、非導電性を有する繊維材料であれば特に限定されない。例えば、合成繊維或いは天然繊維の織物、編み物、不織布等の繊維シートを挙げることができる。これらの中でも特に合成繊維シートが好ましい。また、エアフィルター用の場合には、合成繊維不織布が好ましく、中でも高性能フィルター用には、メルトブロー不織布を使用することが好ましい。
【０００９】
非導電性繊維シートの素材は、非導電性を有する材料であれば特に限定されるものではない。好ましくは、体積抵抗率が１０¹²・Ω・ｃｍ以上、さらに好ましくは１０¹⁴・Ω・ｃｍ以上の素材を主体とするものを使用するとよい。
【００１０】
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイト、フッ素系樹脂、およびこれらの混合物などを挙げることができる。これらの中でも、ポリオレフィンまたはポリ乳酸を主体とするものはエレクトレット性能の点から好ましく、さらにポリプロピレンを主体とするものは一層好ましい。
【００１１】
本発明に使用する非導電性繊維シートには、ヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤を少なくとも１種配合することが好ましい。この添加剤を非導電性繊維シートに含有させることにより、特に高いエレクトレット性能を保持させることが可能になるからである。
【００１２】
上記２種類の添加剤のうちヒンダードアミン系添加剤としては、ポリ〔（（６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル）（（２，２，６，６，−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６，−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ））（チバガイギー製、キマソープ９４４ＬＤ）、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物（チバガイギー製、チヌピン６２２ＬＤ）、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）（チバガイギー製、チヌピン１４４）などが挙げられる。
【００１３】
また、トリアジン系添加剤としては、前述のポリ〔（（６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル）（（２，２，６，６，−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６，−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ））（チバガイギー製、キマソープ９４４ＬＤ）、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−（（ヘキシル）オキシ）−フェノール（チバガイギー製、チヌピン１５７７ＦＦ）などを挙げることができる。これらのなかでも特にヒンダードアミン系添加剤を使用することが好ましい。
【００１４】
非導電性繊維シートには、上記添加剤の他に、熱安定剤、耐候剤、重合禁止剤等の一般にエレクトレット加工品の非導電性繊維シートに使用されている公知の添加剤を添加するようにしてもよい。
【００１５】
上記ヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤の添加量としては、特に限定されないが、好ましくは０．５〜５重量％の範囲にするとよく、更に好ましくは０．７〜３重量％の範囲にするとよい。添加量が０．５重量％未満では、目的とする高レベルのエレクトレット性能を得ることが難しくなる。また、５重量％を超えるほど多く配合すると製糸性や製膜性を悪くし、かつコスト的にも不利になるので好ましくない。
【００１６】
本発明のエレクトレット加工品の製造方法は、上述した非導電性繊維シートに水を十分な浸透状態にした後、この浸透状態の繊維シートを乾燥する必要がある。このように水を非導電性繊維シート全体に満遍なく浸透させた状態にするため、高圧水によって非導電性繊維シートに透過させる。水を強制的に非導電性繊維シートを透過させることで、繊維シート全体に満遍なく浸透した状態になるので、この浸透状態になった非導電性繊維シートを乾燥すると、均一かつ高密度に電荷が帯電した高品質のエレクトレット化繊維シートを得ることができる。これら一連の高圧水の透過、乾燥の各工程は、連続的に行ってもよく、バッチ式で行ってもよい。
【００１７】
非導電性繊維シートに対する水の圧力は、水を非導電性繊維シートの片面から反対側へ透過させる大きさを有するものであれば特に限定されない。繊維シートの目付や厚さ等によるが、例えば１００〜３０００ｋＰａの範囲が好ましい。
【００１８】
水が浸透後の非導電性繊維シートの乾燥方法は、従来公知の方法がいずれも使用可能である。例えば、熱風乾燥法、真空乾燥法、自然乾燥法等の方法を適用することができる。なかでも熱風乾燥法は、連続処理が可能であるため好ましい。熱風乾燥法の場合、乾燥温度としてはエレクトレットを失活させない程度の温度にする必要がある。好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下にするのがよい。また、熱風乾燥前に、予備乾燥として、ニップロール、吸水ロール、サクション吸引等によって余剰の水分を取り除くようにすると尚良い。
【００１９】
本発明において、使用する水は、液体フィルター等で汚れを除去したものであって、出来るだけ清浄なものを使用することが好ましい。特にイオン交換水、蒸留水、逆浸透膜を透過させた濾過水等の純水の使用が好ましい。また、純水としてのレベルは、導電率で１０³μＳ／ｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１０²μＳ／ｍ以下であるものがよい。
【００２０】
図１は、本発明のエレクトレット加工品の製造方法を実施する装置に対する参考態様例としての装置を示したものである。この装置は浸漬槽が使用されていない点で本発明方法を実施する装置とは相違するが、他はほぼ同様である。
【００２１】
図１の装置において、１は高圧水Ｗを噴射するノズルで、幅方向に延長するスリット状の噴射口を有している。このノズル１は、外周面が網面で構成された回転ロール１０の内側に設けられ、高圧水を網面を透過するように外側へ噴出するようになっている。回転ロール１０は、送りローラ２，２の間に、非導電性繊維シートＳを屈曲させ巻き付かせるように設置されている。このようにノズル１を内設した回転ロール１０は、図示のように１箇所のみに限定されず、非導電性繊維シートＳの移送方向に複数箇所に連続配置するようにしてもよい。
【００２２】
被加工材の非導電性繊維シートＳは、送りローラ２，２間を回転ロール１０に密着状態になって移送されながら、ノズル１からの高圧水Ｗを片面に受けるが、網状のロール面に密着状態になっているため、高圧水Ｗは繊維シートＳの反対側へ効率よく透過し、繊維シート全体が浸透状態になる。水が浸透状態になった非導電性繊維シートＳは、ニップローラ３で余剰の水が絞り出された後、乾燥装置４に移送されるようになっている。
【００２３】
乾燥装置４には複数のガイドローラ５がジグザグ状に内設され、供給口４ａから加熱空気を供給し、排気口４ｂから排出することにより内部を加熱するようになっている。この乾燥装置４に進入した非導電性繊維シートＳは、ガイドローラ５をジグザグ状に走行する間に乾燥され、エレクトレット化された繊維シートになって搬出される。このようにして得られたエレクトレット化繊維シートは、高圧水Ｗの透過作用により水が繊維シート全体に満遍なく浸透状態になっているで、繊維シート全体に高い電荷を均一分布した高品質、高性能のエレクトレット加工品になる。
【００２４】
図２は、本発明のエレクトレット加工品の製造方法を実施する装置を例示する。
【００２５】
図２の本発明のエレクトレット加工品の製造方法を実施する装置は、図１の装置におけるノズル１を内設した回転ロール１０を浸漬槽６の中に設けたものであり、その浸漬槽６には水Ｗが充填されている。
【００２６】
被加工材の非導電性繊維シートＳは、前後の送りローラ２，２で移送されながら、浸漬槽６内に浸漬され、回転ロール１０の外周網面に密着しながら移動する間にノズル１から高圧水Ｗを受ける。その高圧水ＷはシートＳの反対側へ透過するため、繊維シート全体が水Ｗにより浸透状態になる。
【００２７】
この装置の場合には、非導電性繊維シートＳは浸漬槽６に浸漬された状態で高圧水Ｗの作用を受けるため、図１の場合よりも一層高い浸透状態にすることができる。以後は、図１の装置と同様に、ニップロール機能をもつ送りロール３により余剰の水を除去されたのち乾燥装置４に送られて乾燥され、エレクトレット化した繊維シートになる。
【００２８】
このようにして得られたエレクトレット化繊維シートは、図１の装置の場合よりも水が一層高い浸透状態になるように処理されているため、さらに優れた高品質、高性能のエレクトレット加工品にすることができる。
【００２９】
【実施例】
以下に説明する実施例において使用する特性値は、次の測定法により測定したものである。
【００３０】
〔捕集性能〕
図３に示す捕集性能測定装置で測定した。この捕集性能測定装置は、測定サンプルＭをセットするサンプルホルダー１１の上流側にダスト収納箱１２を連結し、下流側に流量計１３、流量調整バルブ１４、ブロワ１５を連結している。また、サンプルホルダー１１にパーテクルカウンター１６が設けられ、このパーテクルカウンター１６を使用し、切替コック１７を介して、測定サンプルＭの上流側のダスト個数と下流側のダスト個数をそれぞれ測定することができる。
【００３１】
捕集性能の測定に当たっては、径０．３μｍのポリスチレン標準ラテックスパウダーをダスト収納箱１２に充填し、サンプルＭをホルダー１１にセットし、風量をフィルター通過速度が１．５ｍ／分になるように流量調整バルブ１４で調整し、ダスト濃度を１万〜４万個／２．８３×１０^−４ｍ^３（０．０１ｆｔ^３）の範囲で安定させ、サンプルＭの上流のダスト個数Ｄおよび下流のダスト個数ｄをパーティクルカウンター１６（リオン社製、ＫＣ−０１Ｂ）で５回測定し、ＪＩＳＫ−０９０１に基づいて下記計算式にて捕集性能（％）を求めた。
【００３２】
捕集性能（％）＝〔１−（ｄ／Ｄ）〕×１００
ただし、
ｄ：下流のダスト個数
Ｄ：上流のダスト個数
〔平均繊維径〕
ＳＥＭ写真により拡大した繊維１００本について繊維径を測定し、その平均値を求めた。
【００３３】
実施例１
耐候剤としてトリアジン系添加剤（チバガイギー製、キマソープ９４４）を１％含有し、かつメルトインデックスＭＩが７００のポリプロピレンを原料とし、通常のメルトブロー法により、目付４０ｇ／ｍ²、平均繊維径２．０μｍのメルトブロー不織布を作製した。次いで、このメルトブロー不織布を、図２のように浸漬槽中の回転ロールで移送しながら、片面から純水を高圧で透過させることにより水を浸透させたのち、乾燥装置で乾燥してエレクトレットメルトブロー不織布にした。
【００３４】
得られたエレクトレット化メルトブロー不織布の捕集性能を測定したところ、９９．５２％であった。
【００３５】
比較例１
実施例１と同じメルトブロー不織布を用い、純水中に１分間浸漬した後、水切りして乾燥した。
【００３６】
得られたメルトブロー不織布の捕集性能を測定したところ、５６．３％であり、低いレベルのものであった。
【００３７】
比較例２
実施例１と同じメルトブロー不織布の捕集性能を直接測定したところ、５７．５％と低いものであった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、非導電性繊維シートに高圧水を透過させることにより繊維シート全体に水を満遍なく浸透させるので、これを乾燥するだけで高品質、高性能のエレクトレット化繊維シートにすることができる。しかも、製造設備としては、水の噴射設備と乾燥設備などであるので、従来の高電圧発生設備に比べて低廉であり、かつ安全維持管理を低コストで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエレクトレット加工品の製造方法を実施する装置に対する参考態様例としての装置を示したものである。この装置は浸漬槽が使用されていない点で本発明方法を実施する装置とは相違する。
【図２】本発明のエレクトレット加工品の製造方法を実施する装置の例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例で用いた捕集性能測定装置を示す概略図である。
【図４】従来の高電圧印加によるエレクトレット化方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１ノズル
２送りロール
３ニップロール
４乾燥装置
６浸漬槽
１０回転ロール
Ｓ非導電性繊維シート
Ｗ水

Claims

イオン交換水、蒸留水又は逆浸透膜の濾過水である水が充填された浸漬槽の中に設置され、かつ、外周面が網面で構成されているとともに、幅方向に延長するスリット状の噴射口を有するノズルを内設する回転ロールの前記外周網面に、非導電性繊維シートを密着させて走行させながら、該ノズルの噴射口から高圧で前記水を該回転ロールの外周網面を通過するように外側へ噴出させることにより、前記高圧の水を前記非導電性繊維シートの前記回転ロール外周網面から反対面に透過させて該非導電性繊維シートに該水を浸透させ、次いで該非導電性繊維シートを乾燥してエレクトレット化繊維シートにすることを特徴とするエレクトレット加工品の製造方法。
前記非導電性繊維シートがヒンダードアミン系添加剤或いはトリアジン系添加剤を０．５〜５重量％含有している請求項１に記載のエレクトレット加工品の製造方法。
前記非導電性繊維シートが合成繊維からなる繊維シートである請求項１又は２に記載のエレクトレット加工品の製造方法。
前記合成繊維からなる繊維シートがメルトブロー不織布である請求項３に記載のエレクトレット加工品の製造方法。
前記非導電性繊維シートがポリオレフィンを主体に構成されている請求項１、２、３又は４に記載のエレクトレット加工品の製造方法。
前記ポリオレフィンがポリプロピレンを主体に構成されている請求項５に記載のエレクトレット加工品の製造方法。