(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性シートの表面に水をフィルム状に吐出し膜状に塗布した後、または、被導電性シートを水中に浸漬した状態で、該非導電性シートに圧縮気体を吹きつけて前記水を浸透させ、次いで該非導電性シートを乾燥してエレクトレット化シートにするエレクトレット加工品の製造方法。
【請求項２】
前記非導電性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。
【請求項３】
前記非導電性シートが合成繊維からなる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。
【請求項４】
前記合成繊維からなる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。
【請求項５】
前記非導電性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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
前記水がイオン交換水、蒸留水又は逆浸透膜の濾過水である請求項１〜６のいずれかに記載のエレクトレット加工品の製造方法。
【請求項８】
前記水が水溶性有機溶剤を含有する請求項１〜７のいずれかに記載のエレクトレット加工品の製造方法。
【請求項９】
前記水溶性有機溶剤が水よりも低い沸点を有する請求項８に記載のエレクトレット加工品の製造方法。
【請求項１０】
前記水溶性有機溶剤がアルコール類又はケトン類を主成分に構成されている請求項８又は９に記載のエレクトレット加工品の製造方法。
【請求項１１】
前記水溶性有機溶剤がイソプロピルアルコール、エチルアルコール、アセトンのうちの少なくとも１種である請求項１０に記載のエレクトレット加工品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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５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、非導電性シートの表面に水をフィルム状に吐出し膜状に塗布した後、または、被導電性シートを水中に浸漬した状態で、該非導電性シートに圧縮気体を吹きつけて前記水を浸透させ、次いで該非導電性シートを乾燥してエレクトレット化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シートの表面に水をフィルム状に吐出し膜状に塗布した後、または、被導電性シートを水中に浸漬した状態で、圧縮気体を吹きつけることにより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シートにすることができる。しかも、製造設備としては、水付与設備、圧縮気体の吹き付け設備、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シートは、非導電性を有する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やプラスチックフィルムシートなど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、上述した非導電性シートの表面に水をフィルム状に吐出し膜状に塗布した後、または、被導電性シートを水中に浸漬した状態で、圧縮気体を吹きつけることによりシート全体に水を満遍なく十分に浸透させて、この浸透状態のシートを乾燥する。水は非導電性シート全体に満遍なく十分に浸透した状態にする必要があり、そのため、該非導電性シートの表面に水をフィルム状に吐出し膜状に塗布した後、または、被導電性シートを水中に浸漬した状態で、圧縮気体を吹きつけることにより、水を反対側に透過させるようにすることが重要である。吹きつけ作用により、水は非導電性シートを透過し、シート全体に満遍なく浸透状態になるため、以後この非導電性シートを乾燥するだけで、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シートにすることができる。これら一連の水付与、吸引、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】
非導電性シートに対する水の付与方法は、水槽に浸漬させる方法でもよく、或いはノズル等を使用して塗布する方法でもよい。また、水を付与しながら圧縮気体を吹き付ける方法としては、ノズルで水をシートに付与しながら圧縮気体（圧縮空気等）を噴射する方法、或いは水中に浸漬させたシートに圧縮気体（圧縮空気等）を噴射する方法などが挙げられる。
【００１８】
圧縮気体の種類は、特に限定されないが、好まくは圧縮空気などのように非導電性シートに対して不活性であるものがよい。圧縮気体の圧力は水を非導電性シートの片面から反対側へ透過させる程度の大きさを有するものであれば特に限定されない。シートの目付や厚さ等にもよるが、例えば３０〜３０００ｋＰａの範囲であることが好ましい。
【００１９】
水が浸透後の非導電性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。
【００２０】
本発明において、非導電性シートに対する浸透処理に用いる水は、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、逆浸透膜による濾過水等の純水が好ましい。また、純水としてのレベルは、導電率で１０3 μＳ／ｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１０2 μＳ／ｍ以下であるものがよい。
【００２１】
また、上記水には、水溶性有機溶剤を混合することにより、非導電性シートに対する水の浸透性を一層向上することができる。この場合、水溶性有機溶剤の濃度は、通常２０重量％以下が用いられる。水に混合する水溶性有機溶剤としては、沸点が水の沸点より低いものが好ましい。すなわち、水溶性有機溶剤は、水のシートへの浸透性を向上させるためのものであるので、一度シートに浸透したら、なるべく早く気化して乾燥することが好ましいからである。より好ましくは、水との沸点差が１０℃以上低いものがよい。
【００２２】
水溶性有機溶剤の種類は、混合溶液の非導電性シートへの浸透性が良ければ特に限定されない。例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン類のケトン類、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類、その他アルデヒド類、カルボン酸類等を挙げることができる。特に、浸透性の点からアルコール類またはケトン類が好ましく、特にアセトン、イソプロピルアルコール、エタノールのうちの少なくとも１種を用いるのが好ましい。さらに好ましくは、イソプロピルアルコールを主成分とするものが好ましい。
【００２３】
図１は、参考例として、本発明のエレクトレット加工品の製造方法以外の方法を実施する装置を例示したものである。
【００２４】
図１の装置において、１は浸漬槽、２は圧縮空気のエア噴射器、３は乾燥装置である。浸漬槽１の槽内には、水Ｗが充填されている。被加工材の非導電性シートＳは、浸漬槽１内に送りローラ４と浸漬ローラ５を介して導入され、水Ｗの中に浸漬させられた後、次いでエア噴射器２へ移送される。浸漬槽１から出た非導電性シートＳは、エア噴射器２から圧縮空気を吹きつけられることにより、表面側の水が強制的に裏面側へ透過させられ、非導電性シートＳの表裏全体に浸透状態になる。エア噴射器２は、図示のように１台だけに限定されず、複数台を非導電性シートＳの移送方向に連続配置するようにしてもよい。
【００２５】
水が浸透状態になった非導電性シートＳは、予め一対のニップローラ６，６で余剰の水が絞り出された後、乾燥装置３に送り込まれる。乾燥装置３には複数のガイドローラ７がジグザグ状に内設され、供給口３ａから加熱空気を供給し、排気口３ｂから排出することにより内部を加熱するようにしている。この乾燥装置３に進入した非導電性シートＳは、ガイドローラ７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シートになって搬出される。
【００２６】
このようにして得られたエレクトレット化シートは、エア噴射器の圧縮空気の吹きつけ作用により水をシート全体に満遍なく浸透させているので、高電荷をシート全体に均一分布した、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。
【００２７】
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。
【００２８】
図２の装置は、図１の装置における浸漬槽１に代えて、スリット状吐出口８ａを有するノズル８を設けている。そのノズル８は、スリット状吐出口８ａから水Ｗをフィルム状に吐出し、矢印方向に走行する非導電性シートＳの表面に膜状に塗布する。その膜状に塗布された水Ｗは、非導電性シートＳがエア噴射器２を通過するとき吹きつけられる圧縮空気の作用により下面側へ透過し、非導電性シートＳの表裏全体に浸透状態になる。以後は、図１の装置と同様に、ニップロール６で余剰の水を除去されたのち乾燥装置３に送られて乾燥され、エレクトレット化したシートになる。
【００２９】
図３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他の装置を例示する。
【００３０】
図３の装置は、図１の装置におけるエア噴射器２を浸漬槽１の中に設けるようにしたもので、水中でエア噴射器２から噴射した圧縮空気を非導電性シートＳの表裏全体に水を浸透させるようにしている。以後は、図１の装置と同様に、ニップロール６で余剰の水を除去されたのち乾燥装置３に送られて乾燥され、エレクトレット化したシートになる。
【００３１】
上記のように図２や図３の装置によって得られたエレクトレット化シートも、図１の装置で得られたエレクトレット化シートと同様に、噴射器の圧縮空気の吹きつけ作用により水がシート全体に満遍なく浸透状態になるので、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。
【００３２】
【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。
【００３３】
〔捕集性能〕
図４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。
【００３４】
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／2.83×10-4ｍ3 （0.01ft3 ）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、ＪＩＳ  Ｋ−０９０１に基づいて下記計算式にて捕集性能（％）を求めた。
【００３５】
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。
【００３６】
実施例１
耐候剤としてトリアジン系添加剤（チバガイギー社製、キマソープ９４４）を１％含む、ＭＩ＝７００のポリプロピレンを原料として、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に、図２のように、片面に純水を供給しながら、同じ面から圧縮空気を噴射して水を浸透させた後、水切りして乾燥させた。
【００３７】
得られたエレクトレットメルトブロー不織布の捕集性能を測定したところ、９９．５６％であった。
【００３８】
比較例１
実施例１と同じメルトブロー不織布を用い、純水に１分間浸漬後、水切り後乾燥した。
【００３９】
得られた不織布の捕集性能を測定したところ、５６．３％と低いものだった。
【００４０】
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測定したところ、５７．５％と低いものであった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、非導電性シートに水を付与した後又は水を付与しながら、圧縮気体を吹きつけることによって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シートにすることができる。しかも、製造設備としては、水付与設備、吸引設備、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】  参考例として、本発明のエレクトレット加工品の製造方法以外の方法を実施する装置の一例を示す概略図である。
【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】本発明のエレクトレット加工品の製造方法を実施する装置の他の例を示す概略図である。
【図４】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５】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    浸漬槽
２    エア噴射器
３    乾燥装置
４    送りローラ
５    浸漬ローラ
８    ノズル
Ｓ    非導電性シート
Ｗ    水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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