(57)【要約】【課題】エレクトレット化後の電荷安定性とフィルムとしての加工性（延伸性・剥離性）を両立したエレクトレットフィルターを提供する。【解決手段】２種以上の無極性樹脂からなる海島構造を有し、両者の界面に各々の共重合物からなる極性成分を有してなる主成分がポリオレフィン系のフィルムを、荷電した後分割した繊維からなるエレクトレットフィルター。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種以上の無極性樹脂からなる海島構造を有し、両者の界面に各々の共重合物からなる極性成分を有してなる主成分がポリオレフィン系のフィルムを、荷電した後分割した繊維からなるエレクトレットフィルター。
【請求項２】
無極性樹脂にヒンダードアミン系添加剤を配合してなる請求項１に記載のエレクトレットフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビル空調用フィルター、掃除機用フィルター、空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、ＯＡ機器用フィルター、自動車キャビン用フィルターなどに用いることのできるエレクトレットフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリオレフィン系フィルムスプリット繊維を用いたエレクトレットフィルターが開示されている（例えば、特許文献１、２）。従来、これらのエレクトレットフィルターはポリオレフィン系の無極性樹脂をこれらの樹脂が溶融する温度にて延伸し、フィルム状に成形した後、荷電し、この荷電したエレクトレットフィルムをスプリットし、繊維状物を得、これを成形して作られる。
これらのエレクトレットフィルターはいずれも繊維表面に高い電荷密度を有する高効率なエレクトレットフィルターとされているが、高温下や長期にわたって使用した場合に表面電荷の減衰により粒子捕集効率が低下するという問題がある。
【０００３】
上記問題を解決するために、極性樹脂、無極性樹脂および無極性樹脂変性物の組合わせからなる３成分系組成物が開示されている（例えば、特許文献３）。しかしながら、融点や極性の大きく異なる極性樹脂と無極性樹脂を均一に分散混合しフィルム化することは困難である。また、親水性を有する極性樹脂の添加により高湿度下における電荷安定性が低下するという問題がある。
【０００４】
また、電荷安定性を向上させる手段として結晶核剤などの添加剤を混合することが知られている（例えば、特許文献４）。しかしながら、結晶化度、結晶化速度を増大させることで樹脂が脆化し、延伸性が低下したり、さらに高温の製造工程により添加剤が劣化し、粘性を帯び、結果としてフィルムの巻き出し性・剥離性が低下して生産性が落ちるという問題がある。したがって、電荷安定性やフィルターの濾過効率と生産性が両立困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５０−１３２２２３号公報
【特許文献２】特開昭６２−１０２８０９号公報
【特許文献３】特開平４−２１３３３５号公報
【特許文献４】特開平６−２５４３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決したものであり、エレクトレット化後の電荷安定性とフィルムとしての加工性（延伸性・剥離性）を両立したエレクトレットフィルターを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑み、鋭意検討した結果、本発明に到達したものである。すなわち、本発明は以下の通りである。
１．２種以上の無極性樹脂からなる海島構造を有し、両者の界面に各々の共重合物からなる極性成分を有してなる主成分がポリオレフィン系のフィルムを、荷電した後分割した繊維からなるエレクトレットフィルター。
２．無極性樹脂にヒンダードアミン系添加剤を配合してなる上記１に記載のエレクトレットフィルター。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては電荷安定性に優れ、相分離された２種以上の無極性樹脂を用い、その界面を両者の共重合物とすることで、部分的に誘電率を高めることで、帯電量および電荷安定性に優れたエレクトレットフィルターが得られる。
【０００９】
また、本発明においては電荷安定性に優れた硬い樹脂成分を主たる成分としながらも、伸び特性に優れたより柔軟な樹脂成分で相溶化されているため、破断を抑制し、更には相分離された海島構造による凹凸によりフィルムの剥離性を確保することが可能となる。
【００１０】
また、本発明によると無極性樹脂単独よりもヒンダードアミン系添加剤配合時の電荷安定性に優れることを特徴とする。すなわち、樹脂内部に極性成分の界面構造を有することで、ヒンダードアミン系添加剤の自身の移動が妨げられ、また界面部分に偏在化することによりヒンダードアミンにトラップされた電荷の移動度が低下するものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エレクトレットフィルターの粒子捕集効率の測定方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は２種以上の無極性樹脂からなる一軸延伸フィルムを荷電した後、分割したスプリット繊維を使用したエレクトレットフィルターである。
【００１３】
本発明は、相分離された２種の無極性樹脂を用い、その界面に両者の共重合物を用いてなるフィルムを用いることを特徴とする。相分離の状態としては、海島構造、連結構造、層構造など一般的な相分離の構造を利用することができるが、より好ましくは海島構造もしくは層構造である。
海島構造をとることにより、海構造で電荷の散逸を抑制するとともに、島構造と海構造の界面で電荷がトラップされるため、電荷安定性に寄与する。
【００１４】
２種の樹脂の組成比としては任意の比率で用いることができるが、比率が大なる成分を主成分、より比率の小さな成分を併用成分とした場合に、主成分としては全体の重量を１００とした場合に、５０〜９９．９重量部であることが好ましく、７０〜９９重量部がより好ましく、９０〜９８重量部がさらに好ましい。
【００１５】
主成分樹脂としては、電荷の散逸を抑制するために、高融点、高体積抵抗を有する樹脂成分を用いることが好ましい。したがって、ポリオレフィン系樹脂が用いられる。ポリオレフィン系樹脂の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状オレフィン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリ−３−メチル−１−ブテン、ポリスチレンなどを例示できる。融点および結晶化特性の観点から、より好ましくはアイソタクチックポリプロピレン、環状オレフィン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリ−４−メチル−１ペンテンである。
【００１６】
併用成分樹脂としては、主成分よりも樹脂融点や結晶化度ならびにガラス転移温度が低いことが好ましい。さらには、電荷の散逸を抑制するために体積抵抗が高いことが好ましく、より好ましくは主成分の樹脂との相溶性が低いものが、さらに好ましくは主成分樹脂中に非連続で存在できるものが好適である。
【００１７】
二成分以上の相構造を得る方法に関しては、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、重合時に原料モノマーを追添する方法、単独の樹脂成分を溶融混合法によりブレンドする方法、溶媒として混合する方法など既存のポリマーブレンド法を好ましく用いることができる。
【００１８】
具体的には、上記のポリオレフィン系樹脂と相溶性のないゴム成分などを用いることができる。主成分としてポリプロピレンを有し、島構造としてエチレンプロピレン成分およびポリエチレン成分をもつポリエチレンインパクトコポリマーポリプロピレン（ＩＣＰ−ＰＰ）などを好ましく用いることができる。
【００１９】
ポリオレフィンエレクトレットにおける電荷のトラップサイトとしては、ポリマーの構造欠陥やポリマー中の不純物自身が考えられている。また不純物中の双極子が構造欠陥にトラップされている電荷を安定化させるとの報告もある。したがって、相構造分離構造を有する本組成を用い、さらには海島構造とすることで構造欠陥や界面を増大させることで電荷安定性を向上させるというメリットがある。
【００２０】
本発明においては、電荷保持や酸化防止、結晶生成に寄与する添加剤を混合して用いることも好ましい。例えば、アミン系、フェノール系の酸化防止剤、イオウ系耐熱安定剤、リン系耐熱安定剤、結晶核剤、脂肪酸金属塩などを例示することができる。とりわけ、本発明においては、結晶核剤や高剛性樹脂などを用いても延伸特性が維持されるため、電荷安定性の観点から好ましく用いることができる。
【００２１】
また、フィルムの加工性を向上させるために、脂肪酸、アミド化合物などのスリップ剤、無機粒子などを混合することもできる。本発明では相分離構造がすべり性に優れたフィルムを与えるため、かかる成分を減量もしくは削除することができ、電荷安定性をより向上させることが可能となる。
【００２２】
また、機能性を付与するために、難燃剤、抗菌剤、顔料などを混合することもできる。
【００２３】
上記ヒンダートアミン系酸化防止剤として、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)アミノ−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}]（Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ９４４、ＢＡＳＦ社製）、N,N'-ビス(３−アミノプロピル)エチレンジアミン−２，４−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]−６−クロロ−１，３，５−トリアジン縮合物(Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ１１９、ＢＡＳＦ社製)等が挙げられる。
【００２４】
上記ヒンダードフェノール系酸化防止剤として、特に限定するわけではないが、具体的には、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］（Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０、ＢＡＳＦ社製）、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート（Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６、ＢＡＳＦ社製）、トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−イソシアヌレイト（Ｉｒｇａｎｏｘ３１１４、ＢＡＳＦ社製）、３，９−ビス−｛２−［３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−プロピオニルオキシ］−１，１−ジメチルエチル｝−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ−［５，５］ウンデカン（スミライザーＧＡ−８０、住友化学社製）等が挙げられる。
【００２５】
上記イオウ系耐熱安定剤として、特に限定するわけではないが、具体的には、ジ−ラウリル−３，３−チオジプロピオン酸エステル（ＤＬＴＤＰ）、ジ−ステアリル−３，３−チオジプロピオン酸エステル（ＤＳＴＤＰ）等が挙げられる。
【００２６】
上記リン系耐熱安定剤として、特に限定するわけではないが、具体的には、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト（Ｉｒｇａｆｏｓ１６８、ＢＡＳＦ社製）、ジ（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）−ペンタエリストール−ジフォスファイト（ＰＥＰ−３６、旭電化社製）、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−フォスファフェナントレン−１０−オキサイド（ＨＣＡ、三光社製）等が挙げられる。
【００２７】
上記結晶核剤として、特に限定するわけではないが、具体的にはリン酸ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ナトリウム（ＮＡ−１０、旭電化社製）、リン酸２，２'−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ナトリウム（ＮＡ−１１、旭電化社製）、ロジン系結晶核剤パインクリスタルＫＭ−１５００（荒川化学社製）等が挙げられる。
【００２８】
上記脂肪酸金属塩として、特に限定するわけではないが、直鎖状脂肪酸基を有するものが好ましい。また脂肪酸基は炭素数１０〜２０のものが好ましい。具体的には、ラウリル酸アルミニウム、ミリスチン酸アルミニウム、パルミチン酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、ラウリル酸マグムシウム、ミリスチン酸マグムシウム、パルミチン酸マグムシウム、ステアリン酸マグムシウム等が挙げられる。
【００２９】
上記添加剤の含有量は、樹脂１００重量部に対して、好ましくは各々０．０１〜５重量部であり、より好ましくは０．０２５〜４重量部、さらに好ましくは０．１〜３重量部である。含有量が小さいと効果が小さく、含有率が多い場合には表面へのブリード、蒸散物発生などの原因となる。
【００３０】
本発明ではフィルターとして利用可能なスプリット繊維が得られる分割方法であれば好ましく用いることができるが、より好ましくはフィルム原料を一軸延伸し、配向結晶化させた後に分割させる方法である。
【００３１】
本発明における、フィルムをスプリットする手段には、開繊カッターとしてニードル刃やフラット刃、ヤスリ刃などを用いる。これら開繊カッターの刃の厚さは操業性を考慮すると０．３〜１．０ｍｍが好適である。しかしながら本発明におけるフィルムは上記範囲外の開繊カッターでも繊維径が小さく均一なスプリット繊維となり得るのである。好ましいスプリット条件を例示すると、フィブリル化比（開繊カッター表面速度／フィルム走行速度）は２〜１００、より好ましくは４〜５０である。開繊カッターによるフィルムへの切り目の密度は１ｃｍ２あたり１００〜５００００個が好ましく、より好ましくは５００〜１００００個である。切り目の密度がこれを越えるとフィルムの破断が生じたり、スプリットミスが増大するので好ましくない。  
【００３２】
本発明におけるエレクトレット化するための荷電工程は所望の濾過特性が得られるものであれば特に制限されないが、好ましくはスプリット工程前である。また延伸工程を経る場合には延伸からスプリットの中間工程であることが好ましい。
すなわち、繊維同士の立体的な重なりがなく、実質的に中実なフィルム形状で電荷を与えることが最も容易に高い電荷密度を与えることができるからである。
また、荷電後に延伸工程を経てしまうと単位面積あたりの電荷量が低下し、また分子構造野の再配列にともない電荷が減衰するためである。したがって、この場合は延伸結晶化で構造を安定化させた後に荷電工程を経ることが好ましい。
【００３３】
エレクトレット化のための荷電には従来公知の方法を好ましく用いることができる。たとえばコロナ放電法においては正もしくは負の直流コロナやパルスコロナを印加する方法、平板電極の間に挟み込む方法、電子線照射法、液体接触や摩擦により電荷を付与する方法など従来公知の方法を好ましく用いることができる。より好ましくは コロナ放電法であり、フィルム状態におけるエレクトレット化が容易かつ高い表面電荷密度を得ることができる。
【００３４】
本発明において得られるエレクトレット化スプリット繊維はカーディング加工により不織布状にシート化され、次いでニードルパンチ加工、熱エンボスカレンダー加工や超音波溶着加工によってエレクトレットフィルターとなる。また高温下での優れた電荷保持性を利用して、適当な比率で熱融着性繊維と混合して熱処理することで繊維脱落性のないエレクトレットフィルターとすることもできる。
【００３５】
本発明のエレクトレットフィルターは単一材として用いることができるが、必要によってはニードルパンチ加工、超音波溶着加工や熱エンボスカレンダー加工によってネット、不織布、織布などと貼り合わせて用いることもできる。
【実施例】
【００３６】
以下に実施例でもって本発明を詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定するものではなく、前・後記の趣旨の範囲内で変更実施することはすべて本発明の技術的範囲に包含される。
【００３７】
（濾過特性の評価）
粒子捕集効率Ｅ（％）の評価は、面に垂直方向に平行帯電化されたＮａＣｌ粒子を含む空気を線速１０ｃｍ／秒で通過させ、上流側と下流側の空気をサンプリングし、パーティクルカウンターを用い０．３〜０．５μｍの粒径の粒子数をカウントした。粒子捕集効率（Ｅ）は下式を用いて算出した。
粒子捕集効率  Ｅ（％）＝｛１−（下流粒子数／上流粒子数）｝×１００
【００３８】
（加工性評価）
２４時間操業時のフィルム破断回数を加工性の指標とした。
【００３９】
（電荷安定性評価）
得られたフィルターを１００℃にて２４時間放置し、性能維持率を比較した。
性能維持率の指標としては下式を用いた。
性能維持率＝Ｌｎ(劣化処理後透過率)÷Ｌｎ（劣化処理前透過率）
（※ただし透過率＝1-捕集効率（％）÷１００）
【００４０】
＜実施例１＞
ＪＩＳ  Ｋ７２１０に準拠した２３０℃におけるメルトフローレートが９のアイソタクチックポリプロピレン９０重量部を主成分として用い、メルトフローレートが８．５、エチレンプロピレン成分とアイソタクチックポリプロピレンの混合物（インパクトコポリマーポリプロピレン：ＩＣＰ−ＰＰ）１０重量部を第二成分とし、Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０  ０．３重両部を含む樹脂成分を用い、厚さ１８μｍのキャストフィルムをＴダイで製膜し、次いでこのキャストフィルムを多段延伸で６倍まで連続的に延伸を行った。その後このフィルムをアース電極上を密着走行させつつ針電極により２５ｋＶの直流高電圧を印加した後、刃の厚さが０．５ｍｍのネジ式開繊カッターを用いて、フィブリル化比３０でスプリットを施した。得られたスプリット繊維を５０ｍｍにカットした後、カーディング加工、ニードルパンチ加工を施して目付１００ｇ／ｍ２のエレクトレットフィルターを作製した。 
【００４１】
＜実施例２＞
結晶核剤として荒川化学社製パインクリスタルＫＭ−１５００を０．５重量部配合した外は実施例１と同様とした。
【００４２】
＜比較例１＞
メルトフローレートが８．５のＩＣＰ−ＰＰを除き、メルトフローレート９のアイソタクチックポリプロピレンを１００重量部とした他は実施例１と同様とした。
【００４３】
＜比較例２＞
メルトフローレートが８．５のＩＣＰ−ＰＰを除き、メルトフローレート９のアイソタクチックポリプロピレンを１００重量部とした他は実施例２と同様とした。
【００４４】
＜比較例３＞
メルトフローレートが８．５のＩＣＰ−ＰＰを除き、メルトフローレート９のアイソタクチックポリプロピレンを１００重量部とし、さらにエルカ酸アミド０．１％を添加した他は実施例１と同様とした。
【００４５】
＜比較例４＞
メルトフローレートが８．５のＩＣＰ−ＰＰを除き、メルトフローレート９のアイソタクチックポリプロピレンを１００重量部とし、更にエルカ酸アミド０．１％を添加した他は実施例２と同様とした。
【００４６】
表１にエレクトレットフィルターの初期捕集効率、および１００℃−２４時間処理後の性能維持率、加工性評価を記載する。
【００４７】
【表１】
2014233688.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、上述のごとく２種以上の無極性樹脂からなる海島構造を有し、両者の界面に各々の共重合物からなる極性成分を有してなる主成分がポリオレフィン系のフィルムを、荷電した後分割したスプリット繊維を得ることで、電荷安定性、フィルター性能、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。
【符号の説明】
【００４９】
１：ダクト
２：上流側サンプリング管
３：下流側サンプリング管
４：差圧計
５：レーザーパーティクルカウンター
６：流量計
７：バルブ
８：ブロアー
９：エレクトレットフィルター
１０：ＮａＣｌ粒子発生装置
１１：アメリシウム中和器
【図１】
2014233688.tif 000003