(57)【要約】【課題】粒子状およびガス状汚染物質を十分に除去することができ、コストが安いエレクトレット材料を提供すること。【解決手段】少なくともポリスチレンを含有する高分子材料１００質量部に対して多孔質体を５〜５０質量部含有するエレクトレット材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともポリスチレンを含有する高分子材料１００質量部に対して多孔質体を５〜５０質量部含有するエレクトレット材料。
【請求項２】
多孔質体が、活性炭またはゼオライトを含む多孔質体である請求項１に記載のエレクトレット材料。
【請求項３】
高分子材料が溶解した有機溶媒中に多孔質体を分散させた混合液を、前記高分子材料の貧溶媒中に展開する請求項１または２に記載のエレクトレット材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中の粒子状汚染物質だけでなく、ガス状汚染物質も除去する機能を有するエレクトレット材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中の粒子状汚染物質を除去する方法として、ポリプロピレン等の高分子材料からなる不織布に、直流コロナ放電処理を施すことにより電荷を付与したエレクトレット材料がよく知られている。しかしながら、これらの材料は直径が２ｎｍ以下の細孔をほとんど有しておらずガス状汚染物質を十分に除去することができないという問題がある。
【０００３】
一方で、ガス状汚染物質を除去する方法として、活性炭等の多孔質体を利用する方法がよく知られている。しかしながら、活性炭等の多孔質体は体積抵抗率が低いため、電荷を付与することができない、または、電荷を付与してもその電荷を保持し続けることができない。その結果、粒子状汚染物質を十分に除去することができないという問題がある。
【０００４】
そこで、粒子状およびガス状の汚染物質を両者とも除去する方法として、エレクトレット材料であるエレクトレット不織布と活性炭の充填層を有する脱臭シートを貼り合わせる方法が知られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、エレクトレット不織布を製造するエレクトレット化工程だけでなく、活性炭の充填層を有する脱臭シートを製造する工程およびそれらを貼り合わせる工程が必要であるため、製造工程が増加し、コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
また、溶融した高分子材料中に活性炭を練りこむ方法が知られている（例えば、特許文献２）。しかしながら、活性炭は体積抵抗率が低いため、十分な電荷を付与するためには、活性炭が高分子材料に被覆される必要があり、活性炭が高分子材料により被覆されると、十分なガス状汚染物質の除去性能が発現しないという問題がある。
【０００６】
上述のとおり、粒子状、およびガス状汚染物質を両者とも十分に除去することができ、かつコストが安いエレクトレット材料は見当たらないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−７４５０５号公報
【特許文献２】特開２００７−１０７１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記従来技術の課題を背景になされたものであり、粒子状およびガス状汚染物質を十分に除去することができ、かつコストが安いエレクトレット材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに到った。すなわち本発明は、以下の通りである。
１．少なくともポリスチレンを含有する高分子材料１００質量部に対して多孔質体５〜５０質量部を含有するエレクトレット材料。
２．多孔質体が、活性炭またはゼオライトを含む多孔質体である上記１に記載のエレクトレット材料。
３．高分子材料が溶解した有機溶媒中に多孔質体を分散させた混合液を、前記高分子材料の貧溶媒中に展開する上記１または２に記載のエレクトレット材料の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるエレクトレット材料は、粒子状およびガス状汚染物質を両者とも十分に除去することができ、かつコストが安いという利点を有するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるエレクトレット材料は、高分子材料１００質量部に対して多孔質体５〜５０質量部を含有している。多孔質体の含有量は、高分子材料１００質量部に対して多孔質体１５〜５０質量部を含有することが好ましく、多孔質体２５〜５０質量部を含有することがより好ましい。多孔質体の含有量が５質量部未満であれば、ガス状汚染物質を十分に除去することができない。また、多孔質体の含有量が５０質量部より大きければ、粒子状汚染物質を十分に除去することができない。
【００１２】
本発明における高分子材料は、少なくともポリスチレンを含有している。高分子材料中のポリスチレンの含有量については、特に限定しないが、５０〜１００質量％であることが好ましい。ポリスチレンの含有量が５０質量％未満であれば、活性炭が被覆されてしまい、ガス状汚染物質を十分に除去することができない。ポリスチレン以外の高分子材料に含有する材料については、特に限定しないが、体積抵抗率が１０14Ωｃｍ以上の材料であることが好ましい。体積抵抗率が１０14Ωｃｍ未満であれば帯電することができず、粒子状汚染物質を十分に除去することができないからである。具体的にはポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、およびそれらの共重合体であることが好ましい。
【００１３】
本発明における多孔質体は活性炭またはゼオライトを含有することが好ましい。いずれも含有しない場合は、ガス状汚染物質を十分に除去することができない。
【００１４】
本発明における多孔質体のＢＥＴ比表面積については特に限定しないが、２００〜３０００ｍ2／ｇであることが好ましい。６００〜３０００ｍ2／ｇであることがより好ましい。ＢＥＴ比表面積が２００ｍ2／ｇより小さければ、ガス状汚染物質を十分に除去することができない。また、ＢＥＴ比表面積が３０００ｍ2／ｇより大きければ、多孔質体の製造が困難になる。
【００１５】
本発明における多孔質の細孔容積については特に限定しないが、０．２〜２．０ｃｃ／ｇであることが好ましい。０．２〜１．０ｃｃ／ｇであることがより好ましい。細孔容積が０．２ｃｃ／ｇより小さければ、効率的にガス状汚染物質を除去することができない。また、細孔容積が２．０ｃｃ／ｇより大きければ、多孔質体の製造が著しく困難になる。
【００１６】
本発明におけるエレクトレット材料の製造方法は、高分子材料が溶解した有機溶媒中に多孔質体を分散させた混合液を、前記高分子材料の貧溶媒中に展開することによって製造することが好ましい。高分子材料と多孔質体の混合液を貧溶媒中に展開しなければ、粒子状、およびガス状汚染物質の両者に対して十分な除去はできない。そのメカニズムは不明であるが、高分子材料が溶解している有機溶媒と貧溶媒が接触した瞬間に相分離することにより、高分子材料自体が多孔質化していると考えられる。混合液を貧溶媒中に展開する時の形状については、特に定めないが、例えば、粒子状、繊維状、フィルム状などが挙げられる。
【００１７】
有機溶媒としては、高分子材料が溶解するものであれば、特に定めない。具体的には、トルエン、テトラヒドロフラン、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。好ましくは、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミドである。貧溶媒としては、高分子材料への溶解度が０．１ｇ／１００ｇ溶媒以下であれば特に定めないが、具体的には、メタノールなどのアルコール類、水等が挙げられる。好ましくはメタノールである。
【００１８】
本発明におけるエレクトレット材料をシート化する方法としては特に制限されず、従来公知の加工方法を用いることができる。例えば、（１）シート構成繊維と共にエレクトレット材料の粒子または繊維を水中に分散させ脱水することにより得られる湿式シート化法、（２）シート構成繊維と共にエレクトレット材料の粒子または繊維を気中分散させることにより得られるエアレイド法、（３）二層以上の不織布、織布、ネット状物、フィルム、または膜の層間に、熱接着によりエレクトレット材料の粒子または繊維を充填する方法、（４）エマルジョン接着剤、溶剤系接着剤を利用して不織布、織布、発泡ウレタンなどの通気性材料にエレクトレット材料の粒子または繊維を結合担持させる方法、（５）基材、ホットメルト接着剤の熱可塑性等を利用して不織布、織布、発泡ウレタンなどの通気性材料にエレクトレット材料の粒子または繊維を結合担持させる方法等、用途に応じて適当な方法を用いることができる。界面活性剤、水溶性高分子等を用いる必要がないため、前記加工方法（２）、（３）、（５）を用いることが好ましい。
【００１９】
本発明におけるエレクトレット材料のエレクトレット化方法としては、従来公知の方法でエレクトレット化することができる。例えば、正または負のコロナイオンを高分子材料に衝突させる方法（直流コロナ荷電法）、水の噴流または水滴流を高分子材料に衝突させる方法（水流噴霧荷電法）などが挙げられる。前記公知の加工方法によりシート化した後にエレクトレット化してもよい。
【００２０】
本発明におけるエレクトレット材料は、屋内、乗り物内、壁紙、電気機器等で、ガス状および粒子状汚染物質の両者を低減する目的で広く用いることができる。特に大気中に含有されるガス状および粒子状汚染物質の除去目的で用いることが好ましく、例えば、粒状物を通気性の箱、袋、網等の容器に充填する、または、繊維状物をシート化する等して、静置または通気させて用いることが好ましい。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例によって本発明の作用効果をより具体的に示す。下記実施例は本発明方法を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に沿って設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。なお、実施例中で行ったし特性値の測定方法、および、処理方法を以下に示す。
【００２２】
［窒素吸着測定］
サンプル約１００ｍｇを採取し、１２０℃で２４時間真空乾燥した後、秤量した。自動比表面積装置ジェミニ２３７５（マイクロメリティックス社製）を使用し、液体窒素の沸点（−１９５．８℃）における窒素ガスの吸着量を相対圧が０．０２〜０．９５の範囲で徐々に高めながら４０点測定し、前記サンプルの吸着等温線を作製した。自動比表面積装置ジェミニ２３７５に付属の解析ソフト（ＧＥＭＩＮＩ−ＰＣＷ  ｖｅｒｓｉｏｎ１．０１）にて、ＢＥＴ条件で、表面積解析範囲を０．０１〜０．１５に設定して、ＢＥＴ比表面積［ｍ2／ｇ］を求めた。また、相対圧０．９５のデータより全細孔容積［ｃｃ／ｇ］を求めた。
【００２３】
［直流コロナ荷電処理］
フィルム状のサンプルを、アルミ平板の接地極上に置き、サンプル上方１ｃｍに設置した針状電極を用いて＋１０ｋＶの直流高電圧を１０秒間印加した。
【００２４】
［表面電位測定］
表面電位計（製品名：Ｓ−２１１、川口電気製作所社製）を用いて測定した。
【００２５】
（実施例１）
ヤシガラ系活性炭（ＢＥＴ比表面積：１４５０ｍ2／ｇ、細孔容積：０．７０ｃｃ／ｇ）１ｇにＮ，Ｎジメチルホルムアミド（ＧＲグレード、ナカライテスク製）７ｇを添加し、約1時間、超音波により分散させた。その後、ポリスチレン（ナカライテスク製）２ｇを添加し、終夜撹拌させた。得られた溶液をスリット(スリット幅：０．５ｍｍ)から押し出し、メタノール（ＧＲグレード、ナカライテスク製）中に展開させた後、８０℃で終夜乾燥させ、フィルム状の多孔質体サンプルを得た。得られた多孔質体サンプルについて窒素吸着測定を行い、サンプルに含有される多孔質体の質量から、その質量当たりのＢＥＴ比表面積［ｍ2／ｇ（多孔質体）］、および細孔容積［ｃｃ／ｇ（多孔質体）］を算出した。また、多孔質体サンプルに直流コロナ荷電処理を施した後、表面電位測定を行った。
【００２６】
（実施例２）
ＮａＸ型ゼオライト（ＢＥＴ比表面積：６７０ｍ2／ｇ、細孔容積：０．２８ｃｃ／ｇ）１ｇにＮ，Ｎジメチルホルムアミド（ＧＲグレード、ナカライテスク製）７ｇを添加し、約1時間、超音波により分散させた。その後、ポリスチレン（ナカライテスク製）２ｇを添加し、終夜撹拌させた。得られた溶液をスリット(スリット幅：０．５ｍｍ)から押し出し、メタノール（ＧＲグレード、ナカライテスク製）中に展開させた後、８０℃で終夜乾燥させ、フィルム状の多孔質体サンプルを得た。得られた多孔質体サンプルについて窒素吸着測定を行い、サンプルに含有される多孔質体の質量から、その質量当たりのＢＥＴ比表面積［ｍ2／ｇ（多孔質体）］、および細孔容積［ｃｃ／ｇ（多孔質体）］を算出した。また、多孔質体サンプルに直流コロナ荷電処理を施した後、表面電位測定を行った。
【００２７】
（実施例３）
ヤシガラ系活性炭（ＢＥＴ比表面積：１４５０ｍ2／ｇ、細孔容積：０．７０ｃｃ／ｇ）０．２ｇにＮ，Ｎジメチルホルムアミド（ＧＲグレード、ナカライテスク製）７ｇを添加し、約1時間、超音波により分散させた。その後、ポリスチレン（ナカライテスク製）２ｇを添加し、終夜撹拌させた。得られた溶液をスリット(スリット幅：０．５ｍｍ)から押し出し、メタノール（ＧＲグレード、ナカライテスク製）中に展開させた後、８０℃で終夜乾燥させ、フィルム状の多孔質体サンプルを得た。得られた多孔質体サンプルについて窒素吸着測定を行い、サンプルに含有される多孔質体の質量から、その質量当たりのＢＥＴ比表面積［ｍ2／ｇ（多孔質体）］および細孔容積［ｃｃ／ｇ（多孔質体）］を算出した。また、多孔質体サンプルに直流コロナ荷電処理を施した後、表面電位測定を行った。
【００２８】
（実施例４）
ヤシガラ系活性炭（ＢＥＴ比表面積：１４５０ｍ2／ｇ、細孔容積：０．７０ｃｃ／ｇ）０．４ｇにＮ，Ｎジメチルホルムアミド（ＧＲグレード、ナカライテスク製）７ｇを添加し、約1時間、超音波により分散させた。その後、ポリスチレン（ナカライテスク製）２ｇを添加し、終夜撹拌させた。得られた溶液をスリット(スリット幅：０．５ｍｍ)から押し出し、メタノール（ＧＲグレード、ナカライテスク製）中に展開させた後、８０℃で終夜乾燥させ、フィルム状の多孔質体サンプルを得た。得られた多孔質体サンプルについて窒素吸着測定を行い、サンプルに含有される多孔質体の質量から、その質量当たりのＢＥＴ比表面積［ｍ2／ｇ（多孔質体）］および細孔容積［ｃｃ／ｇ（多孔質体）］を算出した。また、多孔質体サンプルに直流コロナ荷電処理を施した後、表面電位測定を行った。
【００２９】
（実施例５）
ヤシガラ系活性炭（ＢＥＴ比表面積：１４５０ｍ2／ｇ、細孔容積：０．７０ｃｃ／ｇ）０．６ｇにＮ，Ｎジメチルホルムアミド（ＧＲグレード、ナカライテスク製）７ｇを添加し、約1時間、超音波により分散させた。その後、ポリスチレン（ナカライテスク製）２ｇを添加し、終夜撹拌させた。得られた溶液をスリット(スリット幅：０．５ｍｍ)から押し出し、メタノール（ＧＲグレード、ナカライテスク製）中に展開させた後、８０℃で終夜乾燥させ、フィルム状の多孔質体サンプルを得た。得られた多孔質体サンプルについて窒素吸着測定を行い、サンプルに含有される多孔質体の質量から、その質量当たりのＢＥＴ比表面積［ｍ2／ｇ（多孔質体）］および細孔容積［ｃｃ／ｇ（多孔質体）］を算出した。また、多孔質体サンプルに直流コロナ荷電処理を施した後、表面電位測定を行った。
【００３０】
（実施例６）
ヤシガラ系活性炭（ＢＥＴ比表面積：１４５０ｍ2／ｇ、細孔容積：０．７０ｃｃ／ｇ）１ｇにトルエン（ＧＲグレード、ナカライテスク製）７ｇを添加し、約1時間、超音波により分散させた。その後、ポリスチレン（ナカライテスク製）１．２ｇ、および、アイソタクチックポリプロピレン (アルドリッチ製、重量平均分子量１２０００以下、数平均分子量５０００以下)を０．８ｇ添加し、８０℃に加熱した。得られた溶液を冷却した後、スリット(スリット幅：０．５ｍｍ)から押し出し、メタノール（ＧＲグレード、ナカライテスク製）中に展開させた後、８０℃で終夜乾燥させ、フィルム状の多孔質体サンプルを得た。得られた多孔質体サンプルについて窒素吸着測定を行い、サンプルに含有される多孔質体の質量から、その質量当たりのＢＥＴ比表面積［ｍ2／ｇ（多孔質体）］および細孔容積［ｃｃ／ｇ（多孔質体）］を算出した。また、多孔質体サンプルに直流コロナ荷電処理を施した後、表面電位測定を行った。
【００３１】
（比較例１）
ヤシガラ系活性炭（ＢＥＴ比表面積：１４５０ｍ2／ｇ、細孔容積：０．７０ｃｃ／ｇ）０．０６ｇにＮ，Ｎジメチルホルムアミド（ＧＲグレード、ナカライテスク製）７ｇを添加し、約1時間、超音波により分散させた。その後、ポリスチレン（ナカライテスク製）２ｇを添加し、終夜撹拌させた。得られた溶液をスリット(スリット幅：０．５ｍｍ)から押し出し、メタノール（ＧＲグレード、ナカライテスク製）中に展開させた後、８０℃で終夜乾燥させ、フィルム状の多孔質体サンプルを得た。得られた多孔質体サンプルについて窒素吸着測定を行い、サンプルに含有される多孔質体の質量から、その質量当たりのＢＥＴ比表面積［ｍ2／ｇ（多孔質体）］および細孔容積［ｃｃ／ｇ（多孔質体）］を算出した。また、多孔質体サンプルに直流コロナ荷電処理を施した後、表面電位測定を行った。
【００３２】
（比較例２）
ヤシガラ系活性炭（ＢＥＴ比表面積：１４５０ｍ2／ｇ、細孔容積：０．７０ｃｃ／ｇ）１．２ｇにＮ，Ｎジメチルホルムアミド（ＧＲグレード、ナカライテスク製）７ｇを添加し、約1時間、超音波により分散させた。その後、ポリスチレン（ナカライテスク製）２ｇを添加し、終夜撹拌させた。得られた溶液をスリット(スリット幅：０．５ｍｍ)から押し出し、メタノール（ＧＲグレード、ナカライテスク製）中に展開させた後、８０℃で終夜乾燥させ、フィルム状の多孔質体サンプルを得た。得られた多孔質体サンプルについて窒素吸着測定を行い、サンプルに含有される多孔質体の質量から、その質量当たりのＢＥＴ比表面積［ｍ2／ｇ（多孔質体）］および細孔容積［ｃｃ／ｇ（多孔質体）］を算出した。また、多孔質体サンプルに直流コロナ荷電処理を施した後、表面電位測定を行った。
【００３３】
（比較例３）
ヤシガラ系活性炭（ＢＥＴ比表面積：１４５０ｍ2／ｇ、細孔容積：０．７０ｃｃ／ｇ）０．４ｇにトルエン（ＧＲグレード、ナカライテスク製）７ｇを添加し、約1時間、超音波により分散させた。その後、アイソタクチックポリプロピレン(アルドリッチ製、重量平均分子量１２０００以下、数平均分子量５０００以下)を２ｇ添加し、８０℃に加熱した。得られた溶液をスリット(スリット幅：０．５ｍｍ)から押し出した後、８０℃で終夜乾燥させ、フィルム状の多孔質体サンプルを得た。得られた多孔質体サンプルについて窒素吸着測定を行い、サンプルに含有される多孔質体の質量から、その質量当たりのＢＥＴ比表面積［ｍ2／ｇ（多孔質体）］および細孔容積［ｃｃ／ｇ（多孔質体）］を算出した。また、多孔質体サンプルに直流コロナ荷電処理を施した後、表面電位測定を行った。
【００３４】
実施例１〜６、比較例１〜３に関して、窒素吸着測定、表面電位測定を行った結果を表１に示す。表１より明らかなように、本発明である実施例１〜６は、多孔質体の含有量が少ない場合（比較例１）および多孔質体の含有量が多い場合（比較例２）、高分子材料がポリスチレンを含有しない場合（比較例３）と比較して、ＢＥＴ比表面積が大きく、表面電位が高く、十分に電荷が付与されていることが分かる。
【００３５】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明により粒子状およびガス状汚染物質を効率的に除去することができ、さらに、コストが安いため、産業界への寄与大である。