J. Inst. Electrostat. Jpn.

論

静電気学会誌，33, 5 (2009) 213-219

文

ポリプロピレン不織布エレクトレットフィルタの帯電過程
川 部 雅 章*, 1，フェリー イスカンダル**, 2，奥 山 喜久夫**, 2（2009 年 6 月 5 日受付；2009 年 7 月 18 日受理）

Corona Charging Process for Polypropylene Electret Filter
Masaaki KAWABE,*,1 Ferry ISKANDAR**, 2 and Kikuo OKUYAMA**, 2(Received June, 5 2009; Accepted July, 18 2009)

An electrification process of polypropylene nonwovens using a surface discharge was investigated. A surface voltage
simulation based on the space charge limiting current showed that the charging rate was considerably fast. This result
had a good agreement with experimental results. The charging experiment of blocking film to avoid the penetration ofcorona ions through nonwovens was carried out. The result revealed that the effect of break down voltage innonwovens pore played an important role in the filter efficiency due to charge amount on fiber surface. It was also
shown that to electrify the filter sufficiently, the corona electrification via surface discharge does not need an excess
voltage than the break down voltage as expected from the Paschen’s curve.
1.

はじめに

ない．
1)

Yan Von Trunhout が工業的な方法として，コロナ放電によ本研究では，不織布の帯電機構を解明するために，沿面放りフィルムをエレクトレット化し開繊して得た繊維をエア

電によるイオン発生装置を用いて，空間電荷制限電流からのフィルタとして利用して以来，エレクトレット不織布エアフ

シミュレーションによる不織布の帯電速度について検討し，

ィルタはその静電気力による高い集塵作用により，低圧損，帯電条件と帯電フィルタの大気塵に対する捕集効率との関

高効率なフィルタメディアとして家庭用空気清浄機や産業係を検討した．また，不織布内での電離過程の効果を検証す

用使い捨てマスクなどに現在広く用いられている．この帯電るため，静電容量の異なるフィルムで不織布をはさみ，コロ

方法としてコロナ帯電以外にも，帯電列の異なった繊維同士

ナ放電電荷が直接不織布に作用しない条件で帯電した不織2)の相互摩擦による帯電 などが用いられているが，簡単な方布の捕集効率についても検討した．さらに，繊維の表面電荷法で高度に帯電できることからコロナ放電がよく利用され量について繊維表面の帯電電荷が作る電界により，フィルタている．コロナ帯電を利用した不織布フィルタ素材として，を通過する粒子が受ける誘電分極に起因する誘起力に基づ帯電の持続性が高く成形性に優れたポリプロピレンからな

く単一繊維捕集効率の値から考察した．

るメルトブロー法により製造される不織布が主として利用されている．これらの帯電不織布のフィルタとしての捕集効
率

3-5）

や帯電状態

6）

についてはいくつかの研究が報告されて
7)

2.
2.1

実験
コロナ帯電装置

いるが，帯電機構についての研究は安藤ら が直流コロナ放本研究に用いたコロナ帯電装置の概略図を図 1 に示す．イ電によるポリプロピレン不織布の帯電過程における逆電離オン源として，厚さ 1 mm のステンレス板を誘起電極として現象の重要性を指摘している以外はほとんど報告されていその表面に 1 mm の厚さでアルミナをプラズマ溶射により絶縁体を形成し，アルミナ表面に直径 50 μm のタングステンワ

キーワード：エレクトレット，フィルタ，コロナ放電，シミュレーション，表面電荷* 日本バイリーン㈱研究所（349-1205 茨城県古河市北利根7）Central Research Laboratory, Janpan Vilene Company Ltd., 7
Kitatone, Koga, Ibaraki 349-1205, Japan** 広島大学大学院工学研究科物質化学システム専攻（739-8527 広島県東広島市鏡山 1-4-1）
Department of Chemical Engineering, Graduate School ofEngineering, Hiroshima University, 1-4-1 Kagamiyama,
Higashi-Hiroshima, Hiroshima 739-8527, Japan

イヤーを 10 mm の等間隔に設けた，210 mm×295 mm の平板形状の沿面放電型のコロナ放電電極を用いた．20 kHz, 100 Wの交流高電圧を印加しワイヤー周辺に沿面放電によりイオンを発生させた．試料を設置するアース側電極は，直径 80mm の測定電極を外径 210 mm のガード電極で周囲を覆ったものを用いた。沿面放電電極と被帯電試料を設置する接地側
電極との空間に平等電界が形成するように，これら 2 つの電極を図のような形に配置した．この帯電装置の特徴は，ワイ
ヤー対平板電極からなる著しい不平等電界に基づく直流コ214(44)

静電気学会誌

第 33 巻

第 5 号（2009）

ダンスアナライザー（ヒューレットパッカード社製 HPSurface discharge
electrode

A.C. highvoltage supply

10mm

Guard
electrode

D.C. highvoltage supply

30ｍｍ

ＰＥＴ film

4192A）により測定した。
3.

帯電シミュレーション

不織布の帯電過程のシミュレーションを行うに当たり以下の仮定を行った．

Measuring
electrode

Insulation
stand①沿面放電電極とアース間の荷電空間では平等電界が実現している．

Ａ②イオン発生量は十分高く，空間電荷制限電流が達成されAmmeter

図１ 沿面放電による試料の帯電装置概略図
Fig. 1 Schematic diagram of charging system for specimen
by surface discharge.

ている．
③荷電試料表面に付着した電荷は散逸しない．
シミュレーションは図 1 に示した放電電極と接地電極間のApplied voltage Ｖｏ

距離 30 mm について行い，電位関係を図 2 に示した．図中横方向は距離を現し，縦方向は電圧を示している．なお，シミVoltage
Voltage gradient after
charging for t second
Initial voltage gradient
Ground 0Vュレーションには表計算ソフト（EXCELL）を用いた．
増田 8) により，平行平板系の空間電荷制限電流密度

J (A/m2)は，次式で表される．

Discharge electrode

Film surface
Distance d

図 2 シミュレーションのための電位関係図
Fig. 2 Voltage diagram of charging system to simulate
charging rate.

J 

9
V2
 0 38d（1）

ここで  0 は空気の誘電率（Fm-1)， はイオンの移動度(m2V-1s-1)で， d は放電電極と接地電極間の距離(m)である。
フィルム表面の帯電過程を考えると，時間 t  0 で電流値

ロナ放電電極系とは異なり，イオンの発生と荷電対象物へのJ 0 は次式となる．

イオンの移動過程が独立しているために，高い電流密度が得られやすくなり，容易に空間電荷制限電流値に到達する．さ

2

J0 

らに，被帯電体の表面電位はほぼ印加した直流電圧まで帯電が進行すると考えられる．荷電対象試料を設置する接地側電極は，シミュレーションを実験検証するときは，図のようにガード電極を用いて平行電界を確実に形成した．なお，フィルタ試験用に不織布試料を帯電するときにはガードとの隙間部分での帯電不良を避けるためにアース側を一枚の電極にして行った．帯電試料の表面電位の測定は，所定の時間帯
電した後にコロナ放電を止め，表面電位計（トレック㈱製
Model 344）を用いて実施した．
2.2

試料

2

不織布試料には面密度 20 g/m ，厚さ 0.19±0.01 mm (3 kPa 加圧条件下)，比誘電率 1.2 のメルトブロー法により製造したポ
リプロピレン製の不織布を用いた．フィルタ捕集性能実験は，粒径 0.3 から 0.5 μm の大気塵を用い，面風速 10 cm/s の条件下で行い，パーティクルカウンター（㈱リオン製 KC-18）に（2）

ここで V0 は沿面放電電極とアース間に印加する直流電圧である．
微小時間 t 秒後にフィルム表面に蓄積される電荷 qt は次式となる．

q t  J 0  t（3）

このときフィルムの表面電位Vs は次式となる．

Vs 

シミュレーション用のフィルム試料として厚さ 30 μm，比
誘電率 3.1 のポリエチレンテレフタレート（PET）を用いた．

9V 0 03
8
d

q t
Cp

（4）

ここで， C p はフィルムの静電容量である．
したがって，  t 秒後の空間電荷制限電流密度 J t は次式
となる．

9
V2
J t   0 3
8
d

（5）

よりフィルタ前後の濃度を測定して求めた．不織布の比誘電ここで，V は t 秒後電圧差すなわち，印加電圧V0 からフ

率は 1 kHz での値を三端子コンデンサー法に基づきインピー

ィルム表面電圧Vs を引いた値である．時間刻みを十分小さくポリプロピレン不織布エレクトレットフィルタの帯電過程（川部雅章ら）

215(45)

し，式（3），（4），（5）を繰り返すことにより，表面電位のは PET フィルムに比べて静電容量が小さいためにわずかにシミュレーション曲線が得られる．

0.2 秒で印加電圧の 85％に達しており，非常に短時間に表面電位が上昇することが分かった．シミュレーションの条件で

4.

結果と考察

4.1

実際に不織布を帯電し，後述する方法で大気塵による集塵効

PET フィルムのシミュレーション

率（3 回平均）を測定したところ，帯電時間 0.5 秒で約 71%，

図 2 に基づいて厚さ 30 μm の PET フィルムについて電極

1 秒で 70%，3 秒で 72%であり，シミュレーションにおける間距離 30 mm，直流荷電電圧 3 kV の条件で行ったシミュレ

表面電位上昇と同様に非常に速く効率が飽和することが分ーション結果を図 3 に示す．なお，この条件における空間電

かった．

9）

一方，不織布は非常に空隙率の高い多孔体である．この場

を 1.5×10 m V s とすると 0.50 mA/m となり，それに対し合，不織布表面に蓄積する電荷が高まると不織層内での絶縁

荷制限電流（J）の理論値は，空気中の負イオンの移動度
-4

2

-1 -1

2

2

て実測値は 0.53 mA/m で満たしていた．このシミュレーショ

破壊が考えられる．安藤ら7）は，メルトブローPP 不織布の帯ンにおいて，時間刻み t を小さくしていくと一定の曲線に電に伴って蓄積される表面電荷の作る電界が不織布の空気収束し，0.1 秒程度にするとほぼ収束する結果が得られた．

層の絶縁破壊を超えると，不織布表面の蓄積電荷と空間に向このシミュレーション結果に対して実際に図 1 の装置で帯電かって逆電離放電が発生し反対極性のヘテロ電荷が注入さした場合の結果を図中に白丸で示す．実測値はシミュレーシれることを，不織布での微弱発光の観測とダストフィギュア

ョンによく一致しており本シミュレーションの結果が実際

ー法による電荷分布図で示した．さらに，塚本ら6）は，超微の帯電を再現していることが分かる．PET フィルムの場合は細トナー粒子を用いて比較的太目の繊維 1 本における微視的

20 秒後に印加電圧の 80％に達しており帯電には比較的時間な帯電分布を求め，不規則な帯電分布があることを示していを要することが分かる．

る．これらのことからも不織布内での放電が帯電の重要な過

4.2

不織布のシミュレーション程であると考えられる．

次に不織布における帯電のシミュレーションを行った．不織布の厚さが 0.5 mm の場合の結果を図 4 に示した．不織布

4.3

絶縁フィルムによるコロナ放電電荷の阻止

不織布内部の空間での放電による電荷の付与が大きな要

Surface voltage/kV因であればアース電極からの電荷注入が無くても帯電は進3.0

行すると考えられる．そこで，不織布の表裏を絶縁フィルム

2.5

で挟み込みコロナ放電電極からの電荷の阻止とアースからの逆電荷注入を阻止した状態での帯電量をフィルタの捕集

2.0
 t 

1s
 t  0.5s
 t  0.1s
 t  0.01s
Experimental

1.5
1.0
0.5

効率から検討した．この様子を図 5 に示した．不織布等の帯電試料を設置する電極は，沿面放電電極部と同じ面積にした．
フィルムによりコロナ電荷を阻止することで，フィルム表面の蓄積電荷により誘起された不織布層での電界が放電開始

0.0
0

4

8

12

16

20

24

28

Charging time/s

Surface voltage/kV

図 3 PET フィルムのシミュレーション結果
Fig. 3 Simulation results of charging rate for PET film.

電圧を上回ると，不織布内部で放電が開始すると考えられる．
この放電開始電圧に大気中のパッシェンの法則が適用できるとすると厚さ 0.19 mm の不織布相当では 1,470V10）程度である．この放電はアース上及びコロナ電極側のフィルムのそれぞれ不織布側に付着し，不織布層の電界を下げて停止する．

7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0

Surface discharge unit t  0.001s t  0.0005s

0

Film

Blockaded charge

Nonwovens

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
Charging time/s

図 4 不織布のシミュレーション結果
Fig. 4 Simulation results of charging rate for nonwovens.

図 5 フィルムを用いた帯電の概略図
Fig. 5 The charging system for nonwovens with films.

216(46)

静電気学会誌

第 33 巻

第 5 号（2009）

表 1 テストフィルムの電気物性
Table 1 Electrical parameters of test films.
Film*

Film thickness

PE
PE

kV

C/m2

60

2.3

3.39×10-7

18.57

6.300×10-3

2.3

-7

8.57

2.907×10-3

-7

4.57

1.550×10-3

-7

18.57

3.150×10-3

-7

18.57

2.100×10-3

-8

18.57

1.575×10-3

-7

8.57

2.351×10-3

-8

8.57

7.964×10-4

-8

18.57

1.726×10-3

-6

8.57

9.715×10-3

-7

8.57

7.378×10-3

180

PE

240

PET

100

PTFE

200

PTFE

200

73.3%BaTiO3/PMMA

210

67.3%BaTiO3/PMMA

Charge(A×B)

C/(m V)

120

PE

Applied voltage B

dielectric const.

60

PE

Electric capacities A

μm

60

PE

Relative

2202

3.39×10

2.3

3.39×102.3

1.70×102.3

1.13×10

2.3

8.48×103.1

2.74×102.1

9.29×102.1

9.29×1026.9

1.13×10

21.4

8.61×10* PE, PTFE, PMMA mean polyethylene, polytetrafluoroethylene, polymethylmethacrylate respectively.
このときの放電量はフィルムの静電容量で規制されると考離 30 mm，帯電時間 60 秒の条件にて実施した．先の PET フ

7
6
5
4
3
2
1
0

ィルムのシミュレーションの結果から帯電時間は十分と考

0.000での容量等を表 1 に示した．表中の厚さは表裏 2 枚のフィル
ムの合計厚さであり静電容量もこの複合静電容量（Electric
capacities A）である．また，Applied Voltage B は印加電圧から不織布層の放電開始電圧 1,470 V を差し引いた値でありこれがフィルム部分にかかる電圧と考えられる．帯電は電極間距えられる．
表 1 の条件で帯電したときの結果を図 6 に示す．図中縦軸は(6)式で表したクオリティーファクターであり，圧損当たりの集塵性能の指標である．

Q 100 log( 1   )p（6）

Quarity factor( Q )えられる．電荷の阻止に用いたフィルムと種々の印加電圧時

Normal corona charging

Uncharged

PE
PET
PTFE
BaTiO3/PMMA

0.005
-2
Surface charge(q )/Cm

0.010

図 6 Q 値に対するブロッキングフィルム電荷の影響
Fig. 6 Dependencies of film surface charge of blocking
film on quality factor.

帯電と通常の沿面コロナ帯電において不織布が受ける電界
は，双方とも厚み方向の平行電界とみなすと，不織布内部に

：粒子の透過率

ある蓄積電荷量の差がそのままフィルタ効率に影響していΔp：圧力損失ると考えられる．したがって通常のコロナ帯電においては不Q 値が高いほど集塵性能は高い．また，横軸は印加電圧か織布内の電荷量は平行電界における帯電の飽和値に達してら不織布層の放電開始電圧分を差し引いた電圧がすべてフいないと思われる．

ィルム層にかかると仮定した場合の，フィルムの仮想的な表
2

通常のコロナ帯電では先に述べたように，不織布表面電荷

面電荷量密度 q (C/m )である．フィルムの材質及び印加電圧により形成される電界で絶縁破壊が起こり，逆極性の電荷注によらず Q 値と表面電荷量の関係は一定の関係を示してい入により不織布表面電荷は見かけ上中和されるので，不織布るように思われる．フィルタ性能は表面電荷量とともに向上の電界は下がる．不織布層の薄い部分は絶縁破壊電圧が低くし本測定範囲内では飽和値に達さなかった．さらに Q 値は，そのため全体として表面電位が上がらなくなり，結果としてフィルムを用いず沿面コロナ帯電した場合（図中点線で示し

帯電電荷量が小さくなるものと考えられる．一方，本検討の-3た）に比べて，q 値が 2.5×10 C 当たりを境にそれより上でフィルム帯電ではフィルムの効果で不織布が受ける電界はは高くそれより下では低い結果となった．本フィルムによるフィルム間の距離に対する放電開始電圧分だけ均等にかか217(47)

ポリプロピレン不織布エレクトレットフィルタの帯電過程（川部雅章ら）

表 2 単一繊維捕集効率からの繊維表面電荷の計算結果

Filter efficiencies/%

80

Table 2 Calculations results of surface charge densities on fiber

70

from single fiber efficiencies.

60

Parameters50

qnw (μC/m )2

40

Charging with film (n-3)

Non-film

82.2, 82.2, 82.2-

9.4, 9.4,-

 cal (μC/m )
2

30
20

PInM

Without Film
With Film

10

 In

0
0

1

2

K In

3

0.134, 0.102, 0.105

0.301

0.274, 0.318 , 0.251

0.145

0.288, 0.353, 0.255

0.121115, 127, 108

74

 (μC/m )Applied voltage/kV2

図 7 印加電圧とフィルタ効率の関係
Fig. 7 Dependencies of applied voltage on filter efficiencies.

9.4

は不織布の静電容量および PE フィルムのそれから単純なコンデンサーを想定した電圧分配比を計算して算出できる．
0.19 mm の不織布層に放電開始電圧 1,470 V が印加されるたり，表面電位を一様に高い値まで引き上げ，これが帯電量をめにはフィルム表面の電圧は約 1,770 V である．図 7 におけ大きくしてフィルタ効率を向上させていると推察できる．なる効率の上昇ポイントも，不明瞭であるがこの付近にありそお，フィルムの容量以上には不織布内の放電電荷は発生しなうである．パッシェンの法則に基づいた不織布内放電が主要

いから，容量の小さな領域では電荷発生が十分でなくフィルな役割であるといえる．
図 7 にはフィルムを用いない帯電の結果も示した．フィル

タ効率も下がる．
11）

Trunhout

は薄いフィルムを用いて不織布を圧縮して厚みムを用いない場合は，沿面コロナ帯電により印加電圧分の電を下げることで帯電量を向上させフィルタ効率の向上に成

荷は不織布表面に付与される．したがって印加電圧が低くて功している．この場合，通常不織布の厚さがパッシェンミニ

も集塵効率の向上が見られる．集塵効率は 1,500 V でほぼ飽マム以上の範囲であれば，薄くすることにより絶縁破壊電圧和しており，過剰な電圧は(1)式の電流密度の増加による帯電は下がるが，破壊時の電界強度は距離の減少とともに単調に速度の向上には寄与するが，飽和帯電量には寄与しないとい

増加するので，不織布層にかかる電界強度は上がる．一般に，

える．

12)

電界中におかれた誘電体の分極および単極性荷電 は電界強4.4

単一繊維捕集効率からの繊維表面電荷密度の見積もり度に比例する．したがって，Trunhout の結果も薄くすること
で不織布にかかる電界強度が実質的に上がり不織布の持つ帯電電荷量がフィルタ効率に及ぼす影響について，これま

電荷量が増えフィルタ効率の向上に貢献していると思われでその電荷量は静電気的な測定からは正確に求められている．
また，
安藤ら は逆電離と不織布厚みとの関係を検討し，ない．コロナ帯電フィルタではたとえばその表面電位7）から厚みの増加による表面電荷密度の減少を述べている．

推察されている．また，その帯電形態として同一繊維中の繊13）

図 7 は PE フィルムを用い低い電圧領域での集塵効率を測定した結果である．電圧とともに極めて緩やかに効率が上昇

維軸方向に異なった電荷の存在 6)も確認されており複雑である．

し 1,500V 付近から上昇率が若干大きくなっている．低電圧

本研究において表 1 と図 6 から，同じ印加電圧でも PE と側では，未帯電の効率にほぼ近く不織布内部で放電が起こっ

TiBaO3 複合フィルムでは複合フィルムの方がフィルタの集ていないことを示している．わずかな増加は試料をフィルム

塵効率は高く，また同じ 60 μm の PE フィルムの場合，印加からはがすときに，フィルム表面の帯電による影響で剥離時電圧が高いほど効率が高いことが分かる．これらの場合，フに帯電が発生したためと思われる．一方，高電圧側では不織

ィルタの厚みは同じであり厚みの因子は効率差には関係が布内部での放電開始電圧を境に効率上昇が大きくなると思無く，放電開始電圧もフィルムの存在によりフィルム間距離

われる．このとき PE フィルムの電荷ブロッキング効果によが同じになるため同じ値となり，そのため不織布層にかかるり，印加電圧と放電開始電圧の差に応じた放電発生量があり，電圧（電界）は印加電圧によらず放電開始電圧と同一と考えそれとともに効率の上昇が説明できる．
PE フィルムは静電容られる．

量が小さく 3,000 V 程度の電圧では十分な放電が得られず通一方，不織布が放電により帯電するためには，放電による常のコロナより集塵効率は低い．このようなことから変化点

電荷の繊維表面への付与が必要である．不織布層にかかる電はそれほど明確でない．なお，不織布層に実際にかかる電圧

圧が放電開始電圧に達して初めて，放電により発生した電荷218(48)

静電気学会誌

第 33 巻

第 5 号（2009）の繊維への付与が始まる．この時点において，放電による電荷量を次式により単位繊維表面積当たりに換算した値であ荷発生はほとんどない．すなわち，十分に高い印加電圧あるる．

いは大きなフィルムの静電容量により不織布内部での電荷発生量が高まり帯電電荷量が多くなると考えられる．これら

 cal  2

q nw
CV s
2
S
S

(10)

のことを総合すると，不織布全面に渡る空間内での均一な電式中の定数 2 は，繊維は正負に分極しており，一方の電荷離と電荷移動による繊維への電荷の付与がコロナ帯電型のは繊維の全面積の半分に存在するとして密度を計算した．こフィルタにおいては重要な荷電条件であると考えられる．コのとき，帯電電荷の発生はフィルム間で起こった放電によるロナ帯電による帯電フィルタの集塵効率向上には不織布の正負の電荷に起因しており，そのためフィルム間の電荷の代構造の均一化が重要な要素である．

数和は 0 であるとみなした．S は密度と平均繊維径から求めこのようなことから，不織布に付加される電荷量 qnw がそられるフィルタ単位面積当たりの全繊維表面積で 17.4 m2 での放電開始電圧に相当する電圧 Vs と不織布の静電容量 C かある．実測の透過率から表面電荷密度  の計算には図 6 でもらコンデンサーモデルを仮定して計算される値 qnw  CVs

っとも高い Q 値を示した BaTiO3 を含むフィルムの結果と，と仮定した場合と，実際の捕集効率から計算された単一繊維比較としてフィルムを用いずに沿面コロナ帯電したものを

捕集効率を用いて繊維表面電荷密度を計算した場合を比較示した．

検討した．なお，大気塵の電荷を０，比誘電率をシリカ粒子

表 2 より，フィルムによる帯電では 3 回の測定すべてで と同等の 4 とした． 電荷の見積もりは大谷ら の行った解は cal に対して約 1 桁高い値を示している．誘起力パラメー

析に従った． すなわち，帯電不織布の電荷による誘起効果

タ K In は粒子径および表面電荷密度  の 2 乗に比例するので，に基づく単一繊維捕集効率 In は

 から K In を求める場合は単分散粒子の使用と繊維表面積

 (1   ) d f
P In 
ln InMPM
4 Lの正確な見積もりが重要である．しかし今回は繊維表面積の

14)

4)

(7)

計算には平均繊維径を用い，大気塵の粒径は中心粒径で代用して計算した．数値の大きな開きの要因の一つと考えられる．

である．ここで， は繊維の充填率で 0.116， d f は平均繊維

また，フィルタ測定には不織布を挟んだフィルムをはがす過径で 5.06 μm，L はフィルタ厚み 0.19 mm，PInM は全透過率，程があるので，このときに放電し電荷が再注入されているこPM は未帯電フィルタの透過率で，本研究で用いた試料ではとも考えられる．さらに， cal の見積もりに厚み相当のVs を

平均 0.75 である．また In は用いたが，不織布面内での繊維密度等の違いにより部分的に

 In  0 .51 hk  0.35 K In 0.73(8)はより高い Vs が掛っている可能性があり，単純に厚み相当

Vs からの電荷の見積もりにも課題がある．一方，フィルムを K In  1

用いない帯電（表中の Non-Film Charge）では電荷量は 1 桁以で表される．ここで hk は桑原の水力学因子でChlorotrifluoroethylene-Ethylene 不織布エレクトレットフィル

ただし，102

内の差で  cal と一致している．この値は安藤ら 15 ） がタについて求めた値 6.5×10-5 C にほぼ一致しており通常のhk  0 .5 ln     0 .25 2  0 .75

コロナ帯電と同じ程度と考えられる．
なお，安藤らも示しているように通常，帯電不織布の表面で表され，誘起力パラメータ K In は(9)式を用いて計算される

電位は 100 から 200 V 程度であり，この値からコンデンサー

値である．

モデルを仮定して本研究で用いた不織布について得られる

K In 

( p  1) C c  2  2 d p

6 ( p  2 ) 0 (1   f )  d f u2

表面電荷量は 10-6 オーダーとなる．さらに繊維表面積当たり

2(9)

ここで， Cc はカニンガムの補正係数，  は繊維表面電荷密に換算すると 10-7 オーダーとなり 2 桁から 3 桁解離している．
この点を考慮すると，今回得られた値はオーダーとして近い値になっており，パッシェン曲線からの帯電量推察は重要で度，  は空気の粘性係数， u はろ過流速，  は比誘電率で意味があると考えられる．今後より正確な繊維表面積，繊維

添え字 p は粒子を f は繊維を表す．

径の推算とモデル粒子による検討が必要である．

表面電荷密度の計算結果をいくつかのパラメータとともに表 2 に示した．

5.

結論

表中  cal は，放電ギャップ 0.19 mm の空気に対するパッシ

空間電荷制限電流を仮定した帯電速度のシミュレーショ

ェン曲線の実測値(約 1,470 V)から qnw  CVs により求めた電ンおよびフィルタ集塵効率の結果から，不織布のコロナ帯電ポリプロピレン不織布エレクトレットフィルタの帯電過程（川部雅章ら）
は短時間に完了することが分かった．また，コロナ電荷の阻止フィルムを用いた帯電結果から，不織布の帯電は不織布内での空気の絶縁破壊による過程が重要であることが確かめられた．さらに，通常のコロナ帯電フィルタの電荷は飽和値に達しておらず，フィルタの均一化によりさらに帯電量が向上できることが示唆された．一方，帯電フィルタ効率の実測値から求めた単一繊維捕集効率を用いて誘起パラメータを算出し，これより求めた繊維表面電荷密度は，パッシェン曲
線から求めた不織布厚みに相当する放電開始電圧を用いて計算した電荷量より約 1 桁高いが，不織布の表面電位から推測される値よりよい近似を示しており，放電開始電圧からの電荷の見積もりが有効である可能性が示唆された。今後，より精密な測定に期待できる．

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