Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7585653B2 - Electret Filter - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7585653B2 - Electret Filter - Google Patents

Electret Filter Download PDF

Info

Publication number
JP7585653B2
JP7585653B2 JP2020138143A JP2020138143A JP7585653B2 JP 7585653 B2 JP7585653 B2 JP 7585653B2 JP 2020138143 A JP2020138143 A JP 2020138143A JP 2020138143 A JP2020138143 A JP 2020138143A JP 7585653 B2 JP7585653 B2 JP 7585653B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
electret
filter
electret filter
fatty acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020138143A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022034381A (en
Inventor
義幸 北川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyobo MC Corp
Original Assignee
Toyobo MC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyobo MC Corp filed Critical Toyobo MC Corp
Priority to JP2020138143A priority Critical patent/JP7585653B2/en
Publication of JP2022034381A publication Critical patent/JP2022034381A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7585653B2 publication Critical patent/JP7585653B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Description

本発明はエレクトレットフィルターに関する。 The present invention relates to an electret filter.

従来、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、各種装置において集塵、保護、通気などを目的とした多孔質フィルターが用いられている。 Traditionally, porous filters have been used in dust masks, various air conditioning elements, air purifiers, cabin filters, and various devices for the purposes of dust collection, protection, ventilation, etc.

多孔質フィルターのうち繊維状物からなる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おり幅広く用いられている。これら繊維状物からなるフィルターは、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持つことが知られている。 Among porous filters, filters made of fibrous materials have the advantages of high porosity, long life, and low airflow resistance, and are therefore widely used. These fibrous filters capture particles on the fibers using mechanical collection mechanisms such as interception, diffusion, and inertial collision, but it is known that in practical usage environments, the filter collection efficiency is at a minimum when the aerodynamic equivalent diameter of the particles captured is around 0.1 to 1.0 μm.

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。例えば、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、これらを組み合わせた方法等である。フィルターに電荷を与えたものは、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。 To improve the filter collection efficiency at the above-mentioned minimum value, methods that also use electrical attraction are known. For example, there are methods that impart an electric charge to the particles to be collected, methods that impart an electric charge to the filter, methods that place the filter in an electric field, and methods that combine these. Filters that impart an electric charge are widely used as electret filters.

エレクトレットフィルターに関して、主成分であるポリプロピレン樹脂に加えて結晶核剤、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されたものが開示されている(特許文献1~4)。 Electret filters that contain, in addition to the main component polypropylene resin, a crystal nucleating agent, modified polypropylene, various metal salts, and the like as necessary have been disclosed (Patent Documents 1 to 4).

特許第6346640号Patent No. 6346640 特開2018-202369号公報JP 2018-202369 A 特表2018-523761号公報Special table 2018-523761 publication 特開2019-93367号公報JP 2019-93367 A

現在、フィルターにおいて生産速度の向上や繊維径低減のため、高い紡糸温度が求められるようになってきている。本発明者の検討によると従来用いられる核剤は、250℃以上では熱分解が開始され、更には300℃以上では核剤効果を失うばかりか分解物による臭気発生といった問題が発生することが明らかとなった。 Currently, high spinning temperatures are required for filters in order to increase production speed and reduce fiber diameter. According to the inventor's research, it has become clear that conventionally used nucleating agents begin to decompose thermally at temperatures above 250°C, and that at temperatures above 300°C, not only do they lose their nucleating effect, but also problems such as odor generation due to the decomposition products occur.

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされ、その目的は、高温での生産性及びエレクトレット特性に優れたエレクトレットフィルターを提供することにある。 Therefore, in view of the above problems, the present invention aims to provide an electret filter that is easy to produce at high temperatures and has excellent electret properties.

上記課題を解決するために発明者らは鋭意検討し、その結果、遂に本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は下記の通りである。
(1)ポリオレフィン樹脂のうちの50重量%以上がポリプロピレン樹脂であるポリオレフィン樹脂を90重量%以上、含窒素化合物を0.1重量%以上5重量%以下、及び酸化亜鉛粒子を0.1重量%以上9.9重量%以下含有し、300℃昇温後のポリプロピレン樹脂由来の結晶化温度が115℃以上であることを特徴とするエレクトレットフィルター。
(2)前記含窒素化合物がヒンダードアミン系化合物である(1)に記載のエレクトレットフィルター。
(3)炭素数10~50の脂肪酸金属塩および又は炭素数10~50の脂肪酸を含有する(1)または(2)に記載のエレクトレットフィルター。
(4)メルトブローン法により得られる不織布である(1)~(3)のいずれか1つに記載のエレクトレットフィルター。
The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems, and as a result have finally completed the present invention.
(1) An electret filter comprising 90% by weight or more of a polyolefin resin, of which 50% by weight or more is a polypropylene resin, 0.1% by weight or more and 5% by weight or less of a nitrogen-containing compound, and 0.1% by weight or more and 9.9% by weight or less of zinc oxide particles, and characterized in that the crystallization temperature derived from the polypropylene resin after heating to 300°C is 115°C or more.
(2) The electret filter according to (1), wherein the nitrogen-containing compound is a hindered amine compound.
(3) The electret filter according to (1) or (2), which contains a metal salt of a fatty acid having 10 to 50 carbon atoms and/or a fatty acid having 10 to 50 carbon atoms.
(4) The electret filter according to any one of (1) to (3), which is a nonwoven fabric obtained by a melt blown method.

本発明のエレクトレットフィルターに含有される酸化亜鉛粒子は、高温でも熱分解されずに核剤効果を失うこともなく臭気も発生しない。よって、フィルターの製造において核剤として好適に作用する。よって、本発明により、生産性に優れたエレクトレットフィルターを得ることができる。 The zinc oxide particles contained in the electret filter of the present invention are not thermally decomposed even at high temperatures, do not lose their nucleating effect, and do not produce odors. Therefore, they act favorably as a nucleating agent in the manufacture of filters. Therefore, the present invention makes it possible to obtain an electret filter with excellent productivity.

以下に本発明の実施の形態を説明する。 The following describes an embodiment of the present invention.

本発明のエレクトレットは、ポリオレフィン樹脂のうちの50重量%以上がポリプロピレン樹脂であるポリオレフィン樹脂を90重量%以上、含窒素化合物を0.1重量%以上5重量%以下、及び酸化亜鉛粒子を0.1重量%以上9.9重量%以下含有し、300℃昇温後のポリプロピレン樹脂由来の結晶化温度が115℃以上である。 The electret of the present invention contains 90% by weight or more of polyolefin resin, of which 50% by weight or more is polypropylene resin, 0.1% by weight or more and 5% by weight or less of nitrogen-containing compound, and 0.1% by weight or more and 9.9% by weight or less of zinc oxide particles, and has a crystallization temperature derived from the polypropylene resin after heating to 300°C of 115°C or more.

本発明のエレクトレットフィルターは、形状の自由度および素材自身の電荷安定性を考慮し、構成素材として疎水性かつ電気抵抗の高いポリオレフィン樹脂を90重量%以上含有し、このうちポリプロピレン樹脂を50重量%以上用いて成る。この場合に意味するところは、均質材料もしくは芯鞘の鞘部分、2種以上の混合繊維の場合は少なくとも一方の組成がポリオレフィンであり本発明の組成を有してなるものである。ポリオレフィン樹脂90重量%以上含有することで、電気抵抗が高く、かつ、疎水性、成形性などのバランスが良好であり、エレクトレットフィルターの場合には、粒径0.3~0.5μmの粒子の捕集効率(以下、単に捕集効率ということがある)に優れた、すなわち、実用性に優れたものにすることができる。 The electret filter of the present invention is made by taking into consideration the freedom of shape and the charge stability of the material itself, and contains 90% by weight or more of hydrophobic and highly electrically resistant polyolefin resin as a constituent material, of which 50% by weight or more is polypropylene resin. In this case, it means that the composition of the sheath part of a homogeneous material or a core-sheath structure, or in the case of a mixed fiber of two or more types, at least one of them is polyolefin and has the composition of the present invention. By containing 90% by weight or more of polyolefin resin, the electric resistance is high and the balance of hydrophobicity, moldability, etc. is good, and in the case of an electret filter, it is possible to obtain an excellent collection efficiency (hereinafter sometimes simply referred to as collection efficiency) for particles with a particle diameter of 0.3 to 0.5 μm, i.e., an excellent practicality.

本発明のエレクトレットフィルターは、上記のポリオレフィン樹脂に対して1種類以上の含窒素化合物と酸化亜鉛粒子とが混合されてなる。これにより、特定組成と荷電法を組み合わせることにより、とりわけ高い初期電荷量と電荷安定性を付与される。 The electret filter of the present invention is made by mixing one or more nitrogen-containing compounds and zinc oxide particles with the polyolefin resin. This allows for a combination of a specific composition and charging method, resulting in a particularly high initial charge amount and charge stability.

含窒素化合物の含有率としては、エレクトレットフィルターの0.1重量%以上5重量%以下が好ましく、より好ましくは0.5重量%以上3重量%以下であり、最も好ましくは0.75重量%以上1.5重量%以下である。含有率が小さすぎる場合には電荷量が低くなり、大きすぎる場合には吸湿性の増大によりエレクトレットフィルターとしての安定性が失われる。 The content of the nitrogen-containing compound is preferably 0.1% to 5% by weight of the electret filter, more preferably 0.5% to 3% by weight, and most preferably 0.75% to 1.5% by weight. If the content is too small, the charge amount will be low, and if it is too large, the electret filter will lose stability due to increased hygroscopicity.

含窒素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ないが、ヒンダードアミン系添加剤に代表されるようなアミノ基およびトリアジン構造の両者もしくは一方を含む化合物が好ましく用いられる。 There are no particular limitations on the nitrogen-containing compound as long as it provides the desired properties, but compounds containing both or either an amino group and a triazine structure, such as hindered amine additives, are preferably used.

ヒンダードアミン系もしくはトリアジン系添加剤としては、特に限定するわけではない
が、具体的には、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)〕(キマソーブ944LD、BASF社製)、N,N’,4,7-テトラキス〔4,6-ビス[N-ブチル-N-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)アミノ]-1,3,5-トリアジン-2-イル〕-4,7-ジアザデカン-1,10-ジアミン(キマソーブ119、BASF社製)、ハコク酸ジメチル-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(チヌビン622LD、BASF社製)、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)(チヌビン144、BASF社製)、ジブチルアミン・1,3,5-トリアジン・N,N’-ビス(2,2,6,6ーテトラメチルー4-ピペリジル-1,6-ヘキサメチレンジアミン・N-(2,2,6,6ーテトラメチルー4-ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物(キマソーブ2020FDL、BASF社製)、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(チヌビン1577FF、BASF社製)などが挙げられる。
The hindered amine or triazine additive is not particularly limited, but specifically includes poly[(6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)imino-1,
3,5-triazine-2,4-diyl)((2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino)hexamethylene((2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino))] (Chimasorb 944LD, manufactured by BASF), N,N',4,7-tetrakis[4,6-bis[N-butyl-N-(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)amino]-1,3,5-triazin-2-yl]-4,7-diazadecane-1,10-diamine (Chimasorb 119, manufactured by BASF), dimethyl hexanoate-1-(2-hydroxyethyl)-4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine polycondensate (Tinuvin 622LD, manufactured by BASF) BASF Corporation), 2-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)-2-n-butylmalonate bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) (Tinuvin 144, BASF Corporation), polycondensate of dibutylamine/1,3,5-triazine/N,N'-bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1,6-hexamethylenediamine/N-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)butylamine (Chimasorb 2020FDL, BASF Corporation), and 2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-((hexyl)oxy)-phenol (Tinuvin 1577FF, BASF Corporation).

酸化亜鉛粒子の含有率に関しては、0.1重量%以上9.9重量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5重量%以上7重量%以下であり、更に好ましくは0.7重量%以上5重量%以下であり、最も好ましくは1重量%以上3重量%以下である。 The content of zinc oxide particles is preferably 0.1% by weight or more and 9.9% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or more and 7% by weight or less, even more preferably 0.7% by weight or more and 5% by weight or less, and most preferably 1% by weight or more and 3% by weight or less.

酸化亜鉛粒子の形状に関しては特に限定するものではないが、球形、円筒形、矩形、針状、板状などを好ましく用いることが可能であり、より好ましくは球形、矩形、板状、最も好ましくは球形である。また、2成分以上から構成されていてもよく、この場合は芯鞘構造の外表面が酸化亜鉛であることが好ましい。 The shape of the zinc oxide particles is not particularly limited, but it is possible to preferably use shapes such as spherical, cylindrical, rectangular, needle-like, and plate-like, more preferably spherical, rectangular, and plate-like, and most preferably spherical. They may also be composed of two or more components, in which case it is preferable that the outer surface of the core-sheath structure is zinc oxide.

酸化亜鉛粒子の粒子径(直径)に関しては特に制限されないが、二次粒子径として5μm~0.01μmであることが好ましく、より好ましくは0.02~2μmであり、更に好ましくは0.03~1.5μmであり、最も好ましくは0.05~1μmである。粒子径が大きい場合には樹脂成分との接触面積が不足することで効果が小さくなるとともに、樹脂の成型特性が失われる。 There are no particular limitations on the particle size (diameter) of the zinc oxide particles, but the secondary particle size is preferably 5 μm to 0.01 μm, more preferably 0.02 to 2 μm, even more preferably 0.03 to 1.5 μm, and most preferably 0.05 to 1 μm. If the particle size is large, the contact area with the resin component will be insufficient, reducing the effect and causing the resin to lose its molding properties.

また酸化亜鉛粒子に関しては、流動性、分散性などを考慮し、各種分散剤や粘着防止剤をコーティングして用いることが知られている。本発明のエレクトレットフィルターにおいては、繊維状物の場合には紡糸もしくはマスターバッチ化の時点で揮散もしくは分解されてなるものが好ましい。すなわち、これらの成分は窒素中の加熱減量特性において250℃から550℃における加熱減量が10重量%以下であることが好ましく、より好ましくは上記加熱減量が5重量%以下であり、最も好ましくは上記加熱減量が1重量%以下である。好ましい様態としては、紡糸と同一のポリプロピレン樹脂に予め分散させ、マスターバッチ化の時点で酸化亜鉛粒子のみとしておくことである。 It is known that zinc oxide particles are coated with various dispersants and anti-adhesive agents in consideration of fluidity, dispersibility, etc. In the electret filter of the present invention, in the case of fibrous materials, those that are volatilized or decomposed at the time of spinning or masterbatching are preferred. That is, in terms of the heat loss characteristics of these components in nitrogen, it is preferred that the heat loss at 250°C to 550°C is 10% by weight or less, more preferably the heat loss is 5% by weight or less, and most preferably the heat loss is 1% by weight or less. In a preferred embodiment, the zinc oxide particles are dispersed in advance in the same polypropylene resin as that used for spinning, so that only zinc oxide particles remain at the time of masterbatching.

本発明のエレクトレットフィルターにおいては、酸化亜鉛粒子と併用して、脂肪酸および/または脂肪酸金属塩を含有していてもよい。脂肪酸基は特に限定するわけではないが、直鎖飽和脂肪酸基を有するものが好ましく、脂肪酸基は炭素数10~50のものが好ましい。具体的には、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等が挙げられる。金属元素としては亜鉛、アルミニウム、マグネシウムが好ましい。酸化亜鉛粒子に脂肪酸および/または脂肪酸金属塩を併用することで、脂肪酸金属塩からの遊離脂肪酸を低減し、酸化亜鉛からの遊離イオンを補足するためである。脂肪酸および/または脂肪酸金属円は紡糸時に添加してもよいし、予め酸化亜鉛粒子と混合して用いてもよい。 The electret filter of the present invention may contain a fatty acid and/or a fatty acid metal salt in combination with the zinc oxide particles. The fatty acid group is not particularly limited, but one having a linear saturated fatty acid group is preferred, and the fatty acid group preferably has 10 to 50 carbon atoms. Specific examples include lauric acid, myristic acid, palmitic acid, and stearic acid. The metal element is preferably zinc, aluminum, or magnesium. By using the fatty acid and/or fatty acid metal salt in combination with the zinc oxide particles, the free fatty acid from the fatty acid metal salt is reduced and the free ions from the zinc oxide are supplemented. The fatty acid and/or fatty acid metal salt may be added during spinning, or may be mixed with the zinc oxide particles in advance.

好ましく用いられる脂肪酸および/または脂肪酸金属塩の添加量は、エレクトレットフィルターに対し0.1重量%以上5重量%以下の範囲であり、より好ましくは0.15重量%以上2重量%以下であり最も好ましくは0.2重量%以上1重量%以下である。 The amount of fatty acid and/or fatty acid metal salt preferably used is in the range of 0.1% to 5% by weight of the electret filter, more preferably 0.15% to 2% by weight, and most preferably 0.2% to 1% by weight.

本発明のエレクトレットフィルターは、300℃昇温後のポリプロピレン樹脂由来の結晶化温度が115℃以上である。結晶化温度の測定については後述する。ポリプロピレン樹脂単体の結晶化温度は110℃前後であるが、それよりも高いことで、本発明のエレクトレットフィルターは、製造時において高温での紡糸性に優れ、生産速度を向上させられ、繊維径を小さくできる。本発明により、生産性を向上させて、電荷安定性や嵩高さに優れたエレクトレットフィルターを提供することができる。 The electret filter of the present invention has a crystallization temperature of 115°C or higher derived from the polypropylene resin after heating to 300°C. The measurement of the crystallization temperature will be described later. The crystallization temperature of polypropylene resin alone is around 110°C, but the electret filter of the present invention has a higher crystallization temperature, which allows the filter to have excellent spinnability at high temperatures during production, improve production speed, and reduce fiber diameter. The present invention can provide an electret filter that is excellent in charge stability and bulkiness by improving productivity.

本発明のエレクトレットフィルターは、必要とされるあらゆる形状を有してよいが、繊維状物として形成されるのが好ましい。 The electret filter of the present invention may have any shape required, but is preferably formed as a fibrous material.

繊維状物とは、長繊維また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および厚みに成形できる。エレクトレットフィルターは、特に、不織布であると使用にも取り扱いにも好適である。 The fibrous materials include fibrous materials such as woven or knitted fabrics, nonwoven fabrics, and cotton-like materials made of long or short fibers, as well as fibrous materials obtained from stretched films, and can be molded into appropriate shapes and thicknesses depending on the application. Electret filters made of nonwoven fabrics are particularly suitable for use and handling.

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、機械的捕集機構を効果的に利用する観点から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や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。 Methods for obtaining nonwoven fabrics include conventional methods such as forming sheets from single-component fibers, composite fibers such as core-sheath fibers and side-by-side fibers, and short fibers such as split fibers by carding, air-laid, wet papermaking, etc., and obtaining nonwoven fabrics from continuous fibers by spunbonding, melt-blown, electrospinning, force spinning, etc. Among these, nonwoven fabrics obtained by the melt-blown, electrospinning, or force spinning methods, which can easily obtain dense and fine fibers, are preferred from the viewpoint of effectively utilizing the mechanical collection mechanism, and nonwoven fabrics obtained by the melt-blown, molten electrospinning, or molten force spinning methods are more preferred from the viewpoint of not requiring treatment of residual solvents.

特に高温での紡糸性とエレクトレット特性に優れることから、本発明のエレクトレットフィルターは、不織布とする場合、メルトブローン法ならびにスパンボンド法を用いて製造することが好ましく、特にメルトブローン法で製造するのが好ましい。 Since the electret filter of the present invention has excellent spinnability and electret properties, particularly at high temperatures, when made into a nonwoven fabric, it is preferable to manufacture the filter using the meltblown method or the spunbond method, and it is particularly preferable to manufacture the filter using the meltblown method.

本発明のエレクトレットフィルターは、繊維状物である場合、繊維径(直径)は、0.001~100μmであることが好ましく、0.005~20μmであることがより好ましく、0.01~10μmであることがさらに好ましく、0.02~5μmであることが特に好ましく、0.03~3μm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、フィルターとしての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よりも小さい場合には、エレクトレットとしての電荷を付与することが困難である。 When the electret filter of the present invention is a fibrous material, the fiber diameter is preferably 0.001 to 100 μm, more preferably 0.005 to 20 μm, even more preferably 0.01 to 10 μm, particularly preferably 0.02 to 5 μm, and most preferably 0.03 to 3 μm. If the fiber diameter is thicker than 100 μm, it is difficult to obtain a practical collection efficiency as a filter, and there is a large decrease in efficiency when the charge decays. If the fiber diameter is smaller than 0.001 μm, it is difficult to impart a charge as an electret.

本発明のエレクトレットフィルターは、繊維状物である場合、単独の製法、繊維からなる均一物であってもよく、製法、素材および繊維径の異なる2種以上の繊維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特性発現に必要なことである。 When the electret filter of the present invention is a fibrous material, it may be a homogeneous product made of a single manufacturing method and fiber, or it may be a mixture made of two or more types of fibers that differ in manufacturing method, material, and fiber diameter. As described above, what is necessary for the characteristics to be expressed is that at least a part of the part having electret properties is the composition of the present invention.

本発明のエレクトレットフィルターにおけるエレクトレット化(荷電)法は使用時に所望の特性が得られるものであれば特に制限されないが、液体との接触ならびに衝突を利用した方法を好ましく用いることができる。より具体的には、エレクトレット化前のフィルターに、吸引、加圧、噴出などの方法により液体を接触させて荷電させることで、高い電荷量および濾過特性を有するエレクトレットフィルターを得ることができる。 The electretization (charging) method for the electret filter of the present invention is not particularly limited as long as it can provide the desired characteristics during use, but a method utilizing contact and collision with a liquid can be preferably used. More specifically, an electret filter with a high charge amount and filtration characteristics can be obtained by contacting a liquid with the filter before electretization and charging it by a method such as suction, pressure, or spraying.

上記の液体は所望の特性が得られるものであれば特に制限されないが、取扱い性ならびに性能面から鑑みて、水または水を主成分とした液体を用いることが好ましい。また、水の導電率ならびにpH、混合される副成分に関しては必要に応じて調整することができる。エレクトレットフィルターの製造においては、pH1~11かつ導電率100μS以下の水を用いることが好ましい。 The above liquid is not particularly limited as long as it can provide the desired characteristics, but in terms of ease of handling and performance, it is preferable to use water or a liquid whose main component is water. Furthermore, the conductivity and pH of the water and the subcomponents mixed in can be adjusted as necessary. In the manufacture of electret filters, it is preferable to use water with a pH of 1 to 11 and a conductivity of 100 μS or less.

本発明のエレクトレットフィルター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、または機能性繊維層などと組み合わせて用いることも可能である。また、本発明のエレクトレットフィルターは、形状を例えばプリーツ状などに加工して用いてもよい。 The electret filter of the present invention may be used in combination with other components as necessary. That is, it may be used in combination with a prefilter layer, a fiber protection layer, a reinforcing member, or a functional fiber layer. The electret filter of the present invention may also be used after being processed into a shape, such as a pleated shape.

本発明のエレクトレットフィルターは、フィルターとしての集塵、保護、通気、防汚、防水などの機能により幅広く用いることが可能であり、とりわけ、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フィルターとして好適に用いることができる。 The electret filter of the present invention can be used in a wide range of applications due to its functions as a filter, such as dust collection, protection, ventilation, antifouling, and waterproofing, and can be particularly suitably used as a filter for protecting dust masks, various air conditioning elements, air purifiers, cabin filters, and various devices.

以下、本発明の実施の形態について説明する。
〔濾材品質係数(QF値)〕
エレクトレット電荷量およびフィルター性能の指標として下記で定められるQF値を用いた。
QF[mmAq-1]=-(ln(粒子透過率)/(通気抵抗))
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
[Filter quality factor (QF value)]
The QF value defined below was used as an index of the electret charge amount and filter performance.
QF [mmAq −1 ] = − (ln (particle permeability) / (airflow resistance))

(粒子透過率)
72mmφに打ち抜いた試料を有効通気径50mmφの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
粒子個数:光散乱計数法による0.3~0.5μmの粒子を算出
粒子透過率=試料下流側粒子個数/試料上流側粒子個数
(Particle Transmission Rate)
A sample punched to 72 mm in diameter was attached to an adapter with an effective ventilation diameter of 50 mm in diameter, and the particle transmittance was calculated under the following conditions using a light scattering particle counter KC-01E manufactured by Rion Co., Ltd.
Particles evaluated: Atmospheric dust particles Wind speed: 10 cm/s
Particle number: Calculation of particles of 0.3 to 0.5 μm using the light scattering counting method Particle transmittance = Number of particles on downstream side of sample / Number of particles on upstream side of sample

(通気抵抗)
72mmφに打ち抜いたサンプルを有効通気径50mmφアダプターに装着し、微差圧計を接続した内径50mmの配管を上下に連結、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。
(Ventilation resistance)
A sample punched out to 72 mmφ was attached to an adapter with an effective air flow diameter of 50 mmφ, and pipes with an inner diameter of 50 mm connected to a differential pressure gauge were connected above and below. Air was passed through the sample at 10 cm/s, and the air flow resistance (pressure loss) (mmAq) without any restriction was measured.

〔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、Tg-DTA装置を用い、窒素中にて10℃/minの条件で50℃から300℃に昇温しそこから50℃に冷却し、冷却時の頂点温度をPP由来の結晶化温度とした。
<実施例1>
MFR1200のポリプロピレンホモポリマーを94重量%でと、BASF社Chimassorb944を1重量%と、250~550℃における熱重量減少1重量%以下の平均粒子径0.75μmの酸化亜鉛粒子を5重量%と、を混合し、メルトブローン装置を用い、樹脂温度265℃、空気温度265℃にて紡糸し、目付20g/mの不織布シートを得た。得られた不織布シートに対し電気伝導度0.7μS、pH6.8の水を衝突させることで荷電を行った後に100℃にて30分放置して乾燥させて、エレクトレットフィルターを得た。エレクトレットフィルターの通気抵抗は3.47mmAq、フィルター性能を表すQF値は1.63mmAq-1、結晶化温度は138℃であった。
[Crystallization temperature]
According to JIS K7121, the transition temperature measurement method for plastics, a Tg-DTA device was used, and the temperature was raised from 50°C to 300°C at a rate of 10°C/min in nitrogen, and then cooled to 50°C. The peak temperature during cooling was taken as the crystallization temperature derived from PP.
Example 1
94% by weight of polypropylene homopolymer with MFR 1200, 1% by weight of BASF Chimassorb 944, and 5% by weight of zinc oxide particles with an average particle size of 0.75 μm and a thermal weight loss of 1% or less at 250 to 550° C. were mixed and spun using a meltblown device at a resin temperature of 265° C. and an air temperature of 265° C. to obtain a nonwoven fabric sheet with a basis weight of 20 g/m 2. The nonwoven fabric sheet obtained was charged by colliding it with water having an electrical conductivity of 0.7 μS and a pH of 6.8, and then left to dry at 100° C. for 30 minutes to obtain an electret filter. The electret filter had a ventilation resistance of 3.47 mmAq, a QF value indicating filter performance of 1.63 mmAq −1 , and a crystallization temperature of 138° C.

<実施例2>
紡糸時の樹脂温度ならびに空気温度を300℃とした以外は実施例1と同様の操作を行ってエレクトレットフィルターを得た。エレクトレットフィルターの通気抵抗は5.60mmAq、QF値は1.33mmAq-1、結晶化温度は136℃であった。
Example 2
An electret filter was obtained by the same operation as in Example 1, except that the resin temperature and the air temperature during spinning were 300° C. The electret filter had an air resistance of 5.60 mmAq, a QF value of 1.33 mmAq −1 , and a crystallization temperature of 136° C.

<実施例3>
ポリプロピレンホモポリマーを84.6重量部、三井化学ポリメチルペンテン樹脂DX820を9.4重量部とした以外は実施例1と同様の操作を行った。通期抵抗は3.35mmAq、フィルター性能を示すQFは1.73mmAq-1、結晶化温度は137℃であった。
Example 3
The same procedure as in Example 1 was carried out, except that the amount of polypropylene homopolymer was 84.6 parts by weight and the amount of Mitsui Chemicals polymethylpentene resin DX820 was 9.4 parts by weight. The flow resistance was 3.35 mmAq, the QF indicating the filter performance was 1.73 mmAq -1 , and the crystallization temperature was 137°C.

<実施例4>
マグネシウムジステアレートを0.1重量部添加した以外は実施例1と同様の操作を行った。通気抵抗は3.52mmAq、QF値は1.65mmAq-1、結晶化温度は137℃であった。であった。
Example 4
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 0.1 parts by weight of magnesium distearate was added. The air resistance was 3.52 mmAq, the QF value was 1.65 mmAq -1 , and the crystallization temperature was 137°C.

<比較例1>
酸化亜鉛粒子の代わりにジベンジリデンソルビトールを0.3重量%用いた以外は実施例1と同様の操作を行った。紡糸時および不織布シートからベンズアミド臭が確認された。エレクトレットフィルターの通気抵抗は3.68mmAq、QF値は1.26mmAq-1、結晶化温度は112℃であった。
<Comparative Example 1>
The same procedure as in Example 1 was carried out, except that 0.3% by weight of dibenzylidene sorbitol was used instead of zinc oxide particles. A benzamide odor was observed during spinning and from the nonwoven fabric sheet. The electret filter had an air resistance of 3.68 mmAq, a QF value of 1.26 mmAq -1 , and a crystallization temperature of 112°C.

<比較例2>
酸化亜鉛粒子の代わりに1,3,5-トリス(2,2-ジメチルプロピオニルアミノ)ベンゼン CasRN.745070-61-5を0.01重量%用いた以外は実施例2と同様の操作を行った。エレクトレットフィルターの通気抵抗は、6.21mmAq、QF値は1.13mmAq-1、結晶化温度は114℃であった。
<Comparative Example 2>
The same procedure as in Example 2 was carried out except that 0.01% by weight of 1,3,5-tris(2,2-dimethylpropionylamino)benzene CasRN.745070-61-5 was used instead of the zinc oxide particles. The electret filter had an air resistance of 6.21 mmAq, a QF value of 1.13 mmAq -1 , and a crystallization temperature of 114°C.

<比較例3>
酸化亜鉛粒子を除いた以外は実施例1と同様の操作を行った。エレクトレットフィルターの通気抵抗は3.72mmAq-1、QF値は1.18mmAq-1、結晶化温度は110℃であった。
<Comparative Example 3>
Except for omitting the zinc oxide particles, the same operation as in Example 1 was carried out. The electret filter had an airflow resistance of 3.72 mmAq -1 , a QF value of 1.18 mmAq -1 and a crystallization temperature of 110°C.

実施例1~4は、比較例1~3に対して、フィルター性能と高温での生産性に優れたエレクトレットフィルターであることがわかる。 It can be seen that Examples 1 to 4 are electret filters that have superior filtering performance and productivity at high temperatures compared to Comparative Examples 1 to 3.

本発明のエレクトレットフィルターは、電高温での生産性及びエレクトレット特性に優れており、フィルター分野に大いに貢献できる。 The electret filter of the present invention has excellent productivity and electret properties at high temperatures, and can make a significant contribution to the field of filters.

Claims (1)

ポリオレフィン樹脂のうちの50重量%以上がポリプロピレン樹脂であるポリオレフィン樹脂を90重量%以上、ヒンダードアミン系化合物を0.1重量%以上5重量%以下、250~550℃における熱重量減少1重量%以下で二次粒子径が0.01~5μmである酸化亜鉛粒子を0.1重量%以上9.9重量%以下、及び炭素数10~50の脂肪酸金属塩および又は炭素数10~50の脂肪酸を含有しており、
300℃昇温後のポリプロピレン樹脂単体由来の結晶化温度が136℃以上である不織布を、メルトブローン法により得るステップと、
前記不織布をエレクトレット化するステップを含む、ことを特徴とするエレクトレットフィルターの製造方法。
the composition comprises 90% by weight or more of a polyolefin resin, 50% by weight or more of which is a polypropylene resin, 0.1% by weight or more and 5% by weight or less of a hindered amine compound, 0.1% by weight or more and 9.9% by weight or less of zinc oxide particles, the secondary particle diameter of which is 0.01 to 5 μm and the thermal weight loss at 250 to 550° C. is 1% or less, and a metal salt of a fatty acid having 10 to 50 carbon atoms and/or a fatty acid having 10 to 50 carbon atoms;
Obtaining a nonwoven fabric having a crystallization temperature of 136°C or higher derived from a polypropylene resin alone after heating to 300°C by a melt blowing method;
A method for producing an electret filter , comprising the step of converting the nonwoven fabric into an electret .
JP2020138143A 2020-08-18 2020-08-18 Electret Filter Active JP7585653B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020138143A JP7585653B2 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Electret Filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020138143A JP7585653B2 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Electret Filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022034381A JP2022034381A (en) 2022-03-03
JP7585653B2 true JP7585653B2 (en) 2024-11-19

Family

ID=80442050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020138143A Active JP7585653B2 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Electret Filter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7585653B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7567447B2 (en) * 2020-12-22 2024-10-16 東洋紡エムシー株式会社 Meltblown nonwoven fabrics and air filters
EP4438154A4 (en) * 2021-11-26 2025-10-29 Toyobo Mc Corp ELECTRET AND ELECTRET FILTER
WO2023210759A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-02 東洋紡エムシー株式会社 Electret and electret filter
JPWO2024048433A1 (en) * 2022-08-31 2024-03-07

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011132628A (en) 2009-12-24 2011-07-07 Toray Ind Inc Antimicrobial melt-blown nonwoven fabric
JP2018095973A (en) 2016-12-08 2018-06-21 東レ株式会社 Melt blown nonwoven fabric
JP2018535298A (en) 2015-11-05 2018-11-29 フイナ・テクノロジー・インコーポレーテツドFina Technology, Incorporated Use of nucleation to improve slip bloom in metallocene polypropylene resins.
WO2021149606A1 (en) 2020-01-23 2021-07-29 東レ株式会社 Electret melt-blown non-woven fabric, filter material and air filter obtained using same, and method for producing electret melt-blown non-woven fabric

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2543548B2 (en) * 1987-12-11 1996-10-16 旭化成工業株式会社 Polypropylene extra fine fiber non-woven fabric

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011132628A (en) 2009-12-24 2011-07-07 Toray Ind Inc Antimicrobial melt-blown nonwoven fabric
JP2018535298A (en) 2015-11-05 2018-11-29 フイナ・テクノロジー・インコーポレーテツドFina Technology, Incorporated Use of nucleation to improve slip bloom in metallocene polypropylene resins.
JP2018095973A (en) 2016-12-08 2018-06-21 東レ株式会社 Melt blown nonwoven fabric
WO2021149606A1 (en) 2020-01-23 2021-07-29 東レ株式会社 Electret melt-blown non-woven fabric, filter material and air filter obtained using same, and method for producing electret melt-blown non-woven fabric

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022034381A (en) 2022-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7585653B2 (en) Electret Filter
EP1117467B1 (en) High efficiency synthetic filter medium
US6002017A (en) Compounds useful as resin additives
EP2609238B1 (en) Nonwoven web and fibers with electret properties, manufacturing processes thereof and their use
US9815068B2 (en) Electret webs with charge-enhancing additives
KR20100015854A (en) Filter medium and filter unit
WO2015199972A1 (en) Electret webs with charge-enhancing additives
JP7167432B2 (en) Electret fiber sheet and manufacturing method thereof
JP2015183327A (en) Melt-blown nonwoven fabric and composite filter medium
KR102681870B1 (en) Non-woven fabric composite and article including the same
JP7494854B2 (en) Electret
JP6888242B2 (en) Extra fine fiber sheet
JP7047593B2 (en) Wet non-woven fabric
JP7052258B2 (en) Electret fiber sheet and air filter filter media
JP7567447B2 (en) Meltblown nonwoven fabrics and air filters
JP6427922B2 (en) Blended nonwoven fabric
CN110856780A (en) Air filter medium and air filter
US20240009606A1 (en) Electrets comprising a substituted cyclotriphosphazene compound and articles therefrom
WO2023074758A1 (en) Electret, electret filter, and method for producing electret
JP2026022780A (en) Electret nonwoven fabric, electret filter, and method for manufacturing nonwoven fabric
WO2024085211A1 (en) Filtration material and filter
KR20240168960A (en) Electrets and Electret Filters
JP2025060074A (en) Spunbond nonwoven fabric and filter including same
JP2024125774A (en) Electret nonwoven fabric

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230310

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20230404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231227

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20240220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240702

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240826

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241021

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7585653

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150