JP2023094734A - 積層エレクトレット不織布およびマスク - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、圧力損失が低くかつ高い捕集性能を有する積層エレクトレット不織布およびマスクを提供する。【解決手段】 本発明の積層エレクトレット不織布は、内層不織布とその両面に配置した外層不織布からなり、前記内層不織布は、平均単繊維径が０．６μｍ以上８．０μｍ以下、目付が５ｇ／ｍ２以上２０ｇ／ｍ２以下のエレクトレットメルトブロー不織布であり、前記外層不織布は、平均単繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下、目付が１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下のエレクトレットスパンボンド不織布であることを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は、不織布に関するものである。さらに詳しくは、捕集性能に優れた積層エレクトレット不織布と、これを用いてなるマスクに関するものである。
従来から、気体中の花粉や塵埃、飛沫等を除去するためにフィルターとして不織布を用いたマスクが使用されている。
一般に、不織布を用いたフィルターにおいて、捕集効率を高くしつつ、圧力損失を低くすることが困難であることから、不織布をエレクトレット加工して、物理的作用に加えて静電気的作用を利用することにより、フィルターの構成要素として用いた場合に好適な不織布を得る試みがなされている。
例えば、特許文献１では、エレクトレットメルトブロー不織布からなる内材とこれを挟むように配置したレーヨン短繊維不織布からなる外材で構成し、低圧力損失で高捕集効率を両立させたマスクが提案されている。
特許文献２では、２種類の融点の異なる繊維からなるエレクトレットメルトブロー不織布の両面にポリエステルスパンボンド不織布を積層し、メルトブロー不織布の接着を高めるとともに、低圧力損失で高捕集効率を両立させたエアフィルター材が提案されている。
上記の特許文献１～２に記載の提案のように、メルトブロー不織布をエレクトレット化することによって、捕集性能はある程度向上させることはできるものの、例えばマスク用フィルターとして使用する際においては、捕集効率を損なうことなく、より呼吸のしやすい低圧力損失のフィルターが求められている。
そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、圧力損失が低くかつ高い捕集性能を有する積層エレクトレット不織布を提供することにある。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、適切な原料種および不織布構成を選択することによって、上記課題を解決しうる積層エレクトレット不織布が得られることを見出した。
本発明の積層エレクトレット不織布は、内層不織布とその両面に配置した外層不織布とからなる積層エレクトレット不織布であって、前記内層不織布は、平均単繊維径が０．６μｍ以上８．０μｍ以下、目付が５ｇ／ｍ２以上２０ｇ／ｍ２以下のエレクトレットメルトブロー不織布であり、前記外層不織布は、平均単繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下、目付が１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下のエレクトレットスパンボンド不織布であることを特徴とする。
また、積層エレクトレット不織布の好ましい形態によれば、前記積層エレクトレット不織布がポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成することができる。
前記内層不織布および外層不織布は、それぞれヒンダードアミン系化合物を０．１～５．０質量％含有するとよい。また、前記積層エレクトレット不織布のＱＦ値が０．２５Ｐａ－１以上であるとよい。さらに、本発明は、前記積層エレクトレット不織布を含むマスクである。
本発明によれば、圧力損失が低くかつ高い捕集性能を有する積層エレクトレット不織布およびマスクを得ることができる。
本発明の積層エレクトレット不織布は、内層不織布とその両面に配置した外層不織布からなる積層エレクトレット不織布であって、前記内層不織布は、平均単繊維径が０．６μｍ以上８．０μｍ以下、目付が５ｇ／ｍ２以上２０ｇ／ｍ２以下のエレクトレットメルトブロー不織布であり、前記外層不織布は、平均単繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下、目付が１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下のエレクトレットスパンボンド不織布であることを特徴とする積層エレクトレット不織布である。以下に、その構成要素について詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する範囲に何ら限定されるものではない。
積層エレクトレット不織布に用いられるエレクトレットメルトブロー不織布は、その平均単繊維径が０．６μｍ以上８．０μｍ以下である。平均単繊維径を０．６μｍ以上、好ましくは１．０μｍ以上、より好ましくは１．５μｍ以上とすることで、不織布のシート強度を向上させることができる。一方、８．０μｍ以下、より好ましくは５．０μｍ以下、さらに好ましくは３．０μｍ以下とすることで、エレクトレットメルトブロー不織布の捕集効率を向上させることができる。さらに、エレクトレットメルトブロー不織布の目付は５ｇ／ｍ２以上２０ｇ／ｍ２以下である。目付を５ｇ／ｍ２以上、好ましくは７ｇ／ｍ２以上、より好ましくは９ｇ／ｍ２以上とすることでエレクトレットメルトブロー不織布の捕集効率を向上させることができる。一方、２０ｇ／ｍ２以下、好ましくは１８ｇ／ｍ２以下、より好ましくは１６ｇ／ｍ２以下とすることでエレクトレットメルトブロー不織布の圧力損失を低くすることができる。
また、積層エレクトレット不織布に用いられるエレクトレットスパンボンド不織布は、その平均単繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下である。平均単繊維径を１０μｍ以上、好ましくは１３μｍ以上、より好ましくは１５μｍ以上とすることで、エレクトレットスパンボンド不織布の圧力損失を低くすることができる。一方、３０μｍ以下、好ましくは２７μｍ以下、より好ましくは２５μｍ以下とすることで、エレクトレットスパンボンド不織布の捕集効率を向上させることができる。さらに、エレクトレットスパンボンド不織布の目付は１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下のである。目付を１０ｇ／ｍ２以上、好ましくは１３ｇ／ｍ２以上、より好ましくは１５ｇ／ｍ２以上とすることでエレクトレットスパンボンド不織布の捕集効率を向上させることができる。一方、９０ｇ／ｍ２以下、好ましくは８０ｇ／ｍ２以下、より好ましくは７０ｇ／ｍ２以下とすることでエレクトレットスパンボンド不織布の圧力損失を低くすることができる。
なお、外層不織布および内層不織布を構成する繊維の平均単繊維径は、不織布の幅方向３点（側端部２点と中央１点）、それを長手方向５ｃｍおきに５点、合計１５点から、３ｍｍ×３ｍｍの測定サンプルを１５個採取し、走査型電子顕微鏡（例えば、株式会社キーエンス社製「ＶＥ－９８００」など）で倍率を２０００倍に調節して、採取した測定サンプルから繊維表面写真を各１枚ずつ、計１５枚を撮影し、写真の中の繊維直径（単繊維径）がはっきり確認できる繊維について単繊維径を測定し、平均した値の小数点以下第２位を四捨五入して得られる値とする。
また外層不織布および内層不織布の目付は、不織布から、タテ×ヨコ＝１５ｃｍ×１５ｃｍのサンプルを採取し、そのサンプルの質量を測定して得られた値を１ｍ２当たりの値に換算し、小数点以下第１位を四捨五入して、不織布の目付（ｇ／ｍ２）を算出することとする。
本発明の積層エレクトレット不織布は、エレクトレット処理（帯電処理）されている。不織布をエレクトレット化する方法としては、例えば、アース電極上に不織布を接触させた状態で、このアース電極と不織布を共に移動させながら、非接触型印加電極で高圧印加を行なって連続的にエレクトレット化する方法、不織布に対して水の噴流もしくは水滴流を不織布の内部まで水が浸透するのに十分な圧力で噴霧させてエレクトレット化し、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法、あるいは、不織布をスリット状のノズル上を通過させ、ノズルで水を吸引することにより不織布に水を浸透させて、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法（ハイドロチャージ法）などを用いることができる。これらのエレクトレット処理は、内層不織布および外層不織布を積層する前に実施してもよいし、積層後に実施してもよい。
本発明の積層エレクトレット不織布は、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成されるのが好ましい。ポリオレフィン系樹脂からなる繊維とは、構成する繊維がポリオレフィン系樹脂またはポリオレフィン系樹脂組成物からなることを指す。体積抵抗率が高く、吸水性が低いポリオレフィン系樹脂からなる繊維を用いて構成することで、不織布をエレクトレット加工した際の帯電性および電荷保持性を強くすることができ、これらの効果によって高い捕集効率を達成することができる。
本発明において、ポリオレフィン系樹脂は、ポリオレフィン樹脂に適切な安定剤および／または添加剤等を含有させた樹脂とし、ポリオレフィン系樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂を主成分にするポリマーブレントおよび／またはフィラー等の配合材を含む樹脂組成物とする。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンおよびポリメチルペンテン等のホモポリマーや、これらのホモポリマーに異なる成分を共重合したコポリマーなどが挙げられる。また、ポリオレフィン系樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂に異なる２種以上のポリマーブレンドや、無機フィラーおよび／または有機フィラー等を配合した組成物などが挙げられる。これらの中でも、帯電保持性の観点から、ポリプロピレン系樹脂およびそれの樹脂組成物、並びにポリメチルペンテン系樹脂およびその樹脂組成物が好ましく用いられる。特に、安価に利用できること、繊維径の細径化が容易という観点から、ポリプロピレン系樹脂が好ましく用いられる。なお、ポリプロピレン系樹脂とは、プロピレンのホモポリマー、エチレンおよび／または他のα－オレフィン成分との共重合体（コポリマー）のうち、ポリプロピレンホモポリマーおよびプロピレン単位が９０質量％以上含有する樹脂のことを指す。
また、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維は、複合繊維であってもよく、例えば、芯鞘型、偏心芯鞘型、サイドバイサイド型、分割型、海島型、アロイ型などの複合繊維の形態をとってもよい。
本発明の積層エレクトレット不織布は、内層不織布であるエレクトレットメルトブロー不織布および外層不織布であるエレクトレットスパンボンド不織布中に、それぞれヒンダードアミン系化合物を好ましくは０．１質量％以上５．０質量％以下含有する。ヒンダードアミン系化合物を好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．７質量％以上含有することで、エレクトレット加工を施した際の帯電性、電荷保持性に優れるエレクトレット不織布を得ることができる。一方、ヒンダードアミン系化合物を好ましくは５．０質量％以下、より好ましくは３．０質量％以下含有することで、より低コストで上記帯電性と電荷保持性を発現させることが可能となる。
ヒンダードアミン系化合物の含有量は、例えば、次のようにして求めることができる。すなわち、不織布をメタノール／クロロホルム混合溶液でソックスレー抽出後、その抽出物についてＨＰＬＣ分取を繰り返し、各分取物についてＩＲ測定、ＧＣ測定、ＧＣ／ＭＳ測定、ＭＡＬＤＩ－ＭＳ測定、１Ｈ－ＮＭＲ測定、および１３Ｃ－ＮＭＲ測定で構造を確認する。ヒンダードアミン系化合物の含まれる分取物の質量を合計し、不織布全体に対する割合を求め、これをヒンダードアミン系化合物の含有量とする。
ヒンダードアミン系化合物としては、例えば、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）］（ＢＡＳＦジャパン（株）製、“キマソーブ”（登録商標）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（ＢＡＳＦジャパン（株）製、“チヌビン”（登録商標）６２２ＬＤ）、および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）（ＢＡＳＦジャパン（株）製、“チヌビン”（登録商標）１４４）、Ｎ‐ブチル‐1‐ブタンアミンおよびＮ‐ブチル‐２，２，６，６‐テトラメチル‐４‐ピペリジンアミンの反応生成物（ＢＡＳＦジャパン（株）製“キマソーブ”（登録商標）２０２０ＦＤＬなどが挙げられる。
また、内層不織布および外層不織布には、本発明の効果を損なわない限り、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維中に熱安定剤、耐候剤および重合禁止剤等の添加剤を添加することができる。
本発明の積層エレクトレット不織布は、上記の構成を取ることによって、高い捕集効率と低い圧力損失とを両立する。これらの捕集性能の指標として、ＱＦ値（Ｐａ－１）がある。ＱＦ値は、以下の式で表されるように、捕集効率と圧力損失との関係を示し、ＱＦ値が高い程、捕集効率が高く、圧力損失が低いことを示している。
・ＱＦ値（Ｐａ－１）＝－［ｌｎ（１－（捕集効率（％））／１００）］／（圧力損失（Ｐａ））。
上記式中、ｌｎは、自然対数の演算子を表す。
・ＱＦ値（Ｐａ－１）＝－［ｌｎ（１－（捕集効率（％））／１００）］／（圧力損失（Ｐａ））。
上記式中、ｌｎは、自然対数の演算子を表す。
ここで、積層エレクトレット不織布の捕集効率と圧力損失の測定方法は以下の手順で測定し、算出される値である。
（１）積層エレクトレット不織布の繊維シートの幅方向５カ所で、タテ×ヨコ＝１５ｃｍ×１５ｃｍの測定サンプルＭをそれぞれ１つずつ（計５つ）採取する。
（２）図１の概略側面図に示す捕集効率測定装置を準備する。この捕集効率測定装置は、測定サンプルＭをセットするサンプルホルダー１の上流側に、ダスト導入口２を連結し、下流側に流量計３、流量調整バルブ４およびブロワ５を連結している。また、サンプルホルダー１のサンプルＭの上流側に上流側パーティクルカウンター６を配置し、サンプルＭの下流側に下流側パーティクルカウンター７を配置して、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とをそれぞれ測定することができるものである。
（３）ダスト導入口２を開放し、大気を導入する。
（４）測定サンプルＭを、サンプルホルダー１にセットし、風量をフィルター通過速度が４．５ｍ／分になるように、流量調整バルブ４で調整し、大気塵ダスト濃度を１万～４万個／２．８３×１０－４ｍ３以上で安定していることを確認する。
（５）測定サンプルＭの上流のダスト個数Ｄを上流側パーティクルカウンター６（例えば、リオン株式会社製「ＫＣ－０１Ｅ」など）および下流のダスト個数ｄを下流のパーティクルカウンター７で１個の測定サンプル当り３回測定し、ＪＩＳ Ｋ０９０１：１９９１の「気体中のダスト試料捕集用ろ過材の形状、寸法並びに性能試験方法」に基づいて、下記の計算式を用いて、０．３～０．５μｍ粒子の捕集効率（％）を求める。
・捕集効率（％）＝〔１－（ｄ／Ｄ）〕×１００
（ただし、ｄは下流ダストの３回測定トータル個数を表し、Ｄは上流のダストの３回測定トータル個数を表す。）
（６）併せて、測定サンプルＭの上流と下流の静圧差を圧力計８で読み取り、測定サンプルＭの圧力損失（Ｐａ）を求める。
（７）５つの測定サンプルＭについての捕集効率（％）の平均値を算出し、小数点第４位を四捨五入して得られる値をその積層エレクトレット不織布の捕集効率（％）とする。
（８）５つの測定サンプルＭについての圧力損失（Ｐａ）の平均値を算出し、小数点第２位を四捨五入して得られる値をその積層エレクトレット不織布の圧力損失（Ｐａ）とする。
（１）積層エレクトレット不織布の繊維シートの幅方向５カ所で、タテ×ヨコ＝１５ｃｍ×１５ｃｍの測定サンプルＭをそれぞれ１つずつ（計５つ）採取する。
（２）図１の概略側面図に示す捕集効率測定装置を準備する。この捕集効率測定装置は、測定サンプルＭをセットするサンプルホルダー１の上流側に、ダスト導入口２を連結し、下流側に流量計３、流量調整バルブ４およびブロワ５を連結している。また、サンプルホルダー１のサンプルＭの上流側に上流側パーティクルカウンター６を配置し、サンプルＭの下流側に下流側パーティクルカウンター７を配置して、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とをそれぞれ測定することができるものである。
（３）ダスト導入口２を開放し、大気を導入する。
（４）測定サンプルＭを、サンプルホルダー１にセットし、風量をフィルター通過速度が４．５ｍ／分になるように、流量調整バルブ４で調整し、大気塵ダスト濃度を１万～４万個／２．８３×１０－４ｍ３以上で安定していることを確認する。
（５）測定サンプルＭの上流のダスト個数Ｄを上流側パーティクルカウンター６（例えば、リオン株式会社製「ＫＣ－０１Ｅ」など）および下流のダスト個数ｄを下流のパーティクルカウンター７で１個の測定サンプル当り３回測定し、ＪＩＳ Ｋ０９０１：１９９１の「気体中のダスト試料捕集用ろ過材の形状、寸法並びに性能試験方法」に基づいて、下記の計算式を用いて、０．３～０．５μｍ粒子の捕集効率（％）を求める。
・捕集効率（％）＝〔１－（ｄ／Ｄ）〕×１００
（ただし、ｄは下流ダストの３回測定トータル個数を表し、Ｄは上流のダストの３回測定トータル個数を表す。）
（６）併せて、測定サンプルＭの上流と下流の静圧差を圧力計８で読み取り、測定サンプルＭの圧力損失（Ｐａ）を求める。
（７）５つの測定サンプルＭについての捕集効率（％）の平均値を算出し、小数点第４位を四捨五入して得られる値をその積層エレクトレット不織布の捕集効率（％）とする。
（８）５つの測定サンプルＭについての圧力損失（Ｐａ）の平均値を算出し、小数点第２位を四捨五入して得られる値をその積層エレクトレット不織布の圧力損失（Ｐａ）とする。
続いて、本発明の積層エレクトレット不織布の製造方法を説明する。
＜樹脂組成物＞
本発明の積層エレクトレット不織布を構成するポリオレフィン系樹脂は、上市されたポリオレフィン系樹脂を用いたり、ポリオレフィン系樹脂およびヒンダードアミン系化合物を一度に混合して調製したり、後述するポリオレフィン系樹脂とヒンダードアミンのマスターバッチを用いてチップブレンドして調製することができる。
＜樹脂組成物＞
本発明の積層エレクトレット不織布を構成するポリオレフィン系樹脂は、上市されたポリオレフィン系樹脂を用いたり、ポリオレフィン系樹脂およびヒンダードアミン系化合物を一度に混合して調製したり、後述するポリオレフィン系樹脂とヒンダードアミンのマスターバッチを用いてチップブレンドして調製することができる。
一度に混合してポリオレフィン系樹脂を調製する方法としては、ポリオレフィン系樹脂１００質量％に対し、ヒンダードアミン系化合物を０．１質量％以上５．０質量％以下となるように含有し、二軸押出機などを使用して押し出す方法がある。なお、ヒンダードアミン系化合物と共に、他のポリマーや充填材を配合し、ポリオレフィン系樹脂組成物にすることもできる。
また、ポリオレフィン系樹脂とヒンダードアミンのマスターバッチを用いてチップブレンドを作製した後に押し出す方法としては、例えばポリオレフィン系樹脂にヒンダードアミン系化合物を高濃度に練り込んだマスターバッチを準備し、これにポリオレフィン系樹脂をチップブレンドし、押出機内で練り込んでポリオレフィン系樹脂を調製する方法がある。
＜内層不織布＞
続いて、得られたポリオレフィン系樹脂からメルトブロー不織布を形成する。メルトブロー法としては、所定の孔径を有するノズルから溶融したポリオレフィン系樹脂を吐出させながら、糸条を形成する。その吐出部に対して一定の角度から熱風を噴射することで糸条を細径化し、その糸条を捕集部に堆積（捕集）させることで不織布を形成する。
続いて、得られたポリオレフィン系樹脂からメルトブロー不織布を形成する。メルトブロー法としては、所定の孔径を有するノズルから溶融したポリオレフィン系樹脂を吐出させながら、糸条を形成する。その吐出部に対して一定の角度から熱風を噴射することで糸条を細径化し、その糸条を捕集部に堆積（捕集）させることで不織布を形成する。
＜外層不織布＞
また、スパンボンド法としては、所定の孔径を有するノズルから溶融したポリオレフィン系樹脂を長繊維として紡出し、これをエジェクターにより圧縮エアで吸引延伸した後、移動するコンベアネット上に捕集して不織ウェブ化する。得られた不織ウェブを上下一対のロール表面にそれぞれ彫刻（凹凸部）が施された熱エンボスロール等を用いて熱接着することで不織布を形成する。
また、スパンボンド法としては、所定の孔径を有するノズルから溶融したポリオレフィン系樹脂を長繊維として紡出し、これをエジェクターにより圧縮エアで吸引延伸した後、移動するコンベアネット上に捕集して不織ウェブ化する。得られた不織ウェブを上下一対のロール表面にそれぞれ彫刻（凹凸部）が施された熱エンボスロール等を用いて熱接着することで不織布を形成する。
＜積層不織布＞
さらに得られた不織布を積層する。スパンボンド不織布層とメルトブロー不織布層とを積層できる方法であれば、公知の方法にしたがっても行うことができる。例えば、スパンボンド不織布層とメルトブロー不織布層とをホットメルト接着剤や溶剤系接着剤等の接着剤によって接着する方法、スパンボンド不織布層とメルトブロー不織布層とを積層し、ホーンの超音波振動により熱融着させる超音波接着などの方法を採用することができる。
さらに得られた不織布を積層する。スパンボンド不織布層とメルトブロー不織布層とを積層できる方法であれば、公知の方法にしたがっても行うことができる。例えば、スパンボンド不織布層とメルトブロー不織布層とをホットメルト接着剤や溶剤系接着剤等の接着剤によって接着する方法、スパンボンド不織布層とメルトブロー不織布層とを積層し、ホーンの超音波振動により熱融着させる超音波接着などの方法を採用することができる。
また、メルトブロー法によって形成される繊維を、スパンボンド法で得られる不織布層の上に直接堆積させてメルトブロー不織布層を形成した後、スパンボンド不織布層とメルトブロー不織布層とを融着させる方法を用いることができる。中でも、圧力損失を低くできることからスパンボンド不織布層とメルトブロー不織布層とを積層し、超音波融着する方法が好ましい。
＜エレクトレット処理＞
さらに、得られた不織布をエレクトレット加工する。本発明に係る不織布をエレクトレット化する方法としては、例えば、アース電極上に繊維シートを接触させた状態で、このアース電極と不織布を共に移動させながら、非接触型印加電極で高圧印加を行なって連続的にエレクトレット化する方法、不織布に対して水の噴流もしくは水滴流を繊維シートの内部まで水が浸透するのに十分な圧力で噴霧させてエレクトレット化し、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法、あるいは、繊維シートをスリット状のノズル上を通過させ、ノズルで水を吸引することにより不織布に水を浸透させて、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法（ハイドロチャージ法）などを用いることができる。また、積層エレクトレット不織布は、不織布をエレクトレット化後に積層してもよいし、不織布を積層後にエレクトレット化してもよい。
さらに、得られた不織布をエレクトレット加工する。本発明に係る不織布をエレクトレット化する方法としては、例えば、アース電極上に繊維シートを接触させた状態で、このアース電極と不織布を共に移動させながら、非接触型印加電極で高圧印加を行なって連続的にエレクトレット化する方法、不織布に対して水の噴流もしくは水滴流を繊維シートの内部まで水が浸透するのに十分な圧力で噴霧させてエレクトレット化し、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法、あるいは、繊維シートをスリット状のノズル上を通過させ、ノズルで水を吸引することにより不織布に水を浸透させて、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法（ハイドロチャージ法）などを用いることができる。また、積層エレクトレット不織布は、不織布をエレクトレット化後に積層してもよいし、不織布を積層後にエレクトレット化してもよい。
次に、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、各物性の測定において、特段の記載がないものは、前記の方法に基づいて測定を行ったものである。
［測定方法］
（１）内層エレクトレットメルトブロー不織布および外層エレクトレットスパンボンド不織布の平均単繊維径：
走査型電子顕微鏡として、株式会社キーエンス社製「ＶＥ－９８００」を用い、上記の方法により、測定した。
（２）内層エレクトレットメルトブロー不織布および外層エレクトレットスパンボンド不織布の目付：
上記の方法によって測定を行った。
（３）積層エレクトレット不織布の捕集効率、圧力損失、ＱＦ値：
上記の方法によって測定を行った。また、捕集効率測定装置の上流側および下流側のパーティクルカウンターには、リオン株式会社製「ＫＣ－０１Ｅ」を用いた。
（１）内層エレクトレットメルトブロー不織布および外層エレクトレットスパンボンド不織布の平均単繊維径：
走査型電子顕微鏡として、株式会社キーエンス社製「ＶＥ－９８００」を用い、上記の方法により、測定した。
（２）内層エレクトレットメルトブロー不織布および外層エレクトレットスパンボンド不織布の目付：
上記の方法によって測定を行った。
（３）積層エレクトレット不織布の捕集効率、圧力損失、ＱＦ値：
上記の方法によって測定を行った。また、捕集効率測定装置の上流側および下流側のパーティクルカウンターには、リオン株式会社製「ＫＣ－０１Ｅ」を用いた。
［積層エレクトレット作製用ポリプロピレン系樹脂］
実施例１～９および比較例１～５において、積層エレクトレット不織布の原料として使用した樹脂および化合物は以下の通りである。
・メルトブロー不織布用樹脂（ＰＰ１）：ポリプロピレン（ＭＦＲ８５０ｇ／１０分）
・スパンボンド不織布用樹脂（ＰＰ２）：ポリプロピレン（ＭＦＲ３０ｇ／１０分）
・ヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）：キマソーブ ９４４ＬＤ
・ヒンダードアミン系化合物（ＨＡ２）：キマソーブ ２０２０ＦＤＬ
実施例１～９および比較例１～５において、積層エレクトレット不織布の原料として使用した樹脂および化合物は以下の通りである。
・メルトブロー不織布用樹脂（ＰＰ１）：ポリプロピレン（ＭＦＲ８５０ｇ／１０分）
・スパンボンド不織布用樹脂（ＰＰ２）：ポリプロピレン（ＭＦＲ３０ｇ／１０分）
・ヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）：キマソーブ ９４４ＬＤ
・ヒンダードアミン系化合物（ＨＡ２）：キマソーブ ２０２０ＦＤＬ
［実施例１］
（エレクトレットスパンボンド不織布（外層１））
ＭＦＲが３０ｇ／１０分のホモポリマーからなるポリプロピレン（ＰＰ２）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を１．０質量％添加したポリプロピレン系樹脂を押出機で溶融し、孔径０．３ｍｍの口金から紡糸温度２３５℃、単孔吐出量０．３２ｇ／分の条件で紡出した。紡出した糸条を冷却固化した後、これをエジェクターで圧縮エアによって牽引、延伸し、移動するネット上に捕集し不織ウェブを得た。得られた不織ウェブを上ロールに金属製で彫刻がなされた接着面積率１６％のエンボスロールと、下ロールに金属製フラットロールで構成される上下一対の熱エンボスロールを用いて、線圧を３００Ｎ／ｃｍ、熱接着温度を１４０℃の条件で熱接着し、目付が５０ｇ／ｍ２のスパンボンド不織布を得た。
（エレクトレットスパンボンド不織布（外層１））
ＭＦＲが３０ｇ／１０分のホモポリマーからなるポリプロピレン（ＰＰ２）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を１．０質量％添加したポリプロピレン系樹脂を押出機で溶融し、孔径０．３ｍｍの口金から紡糸温度２３５℃、単孔吐出量０．３２ｇ／分の条件で紡出した。紡出した糸条を冷却固化した後、これをエジェクターで圧縮エアによって牽引、延伸し、移動するネット上に捕集し不織ウェブを得た。得られた不織ウェブを上ロールに金属製で彫刻がなされた接着面積率１６％のエンボスロールと、下ロールに金属製フラットロールで構成される上下一対の熱エンボスロールを用いて、線圧を３００Ｎ／ｃｍ、熱接着温度を１４０℃の条件で熱接着し、目付が５０ｇ／ｍ２のスパンボンド不織布を得た。
さらに、得られたスパンボンド不織布を逆浸透膜濾過水が供給される水槽の水面に沿って走行させながら、その表面にスリット状の吸引ノズルを当接させて水を吸引することにより浸透処理し、次いで水切り後に８０℃で２０分熱風乾燥することにより、エレクトレットスパンボンド不織布を得た。
（エレクトレットメルトブロー不織布（内層））
ＭＦＲが８５０ｇ／１０分のホモポリマーからなるポリプロピレン（ＰＰ１）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を１．０質量％添加したポリプロピレン系樹脂を押出機で溶融し、孔径が０．３ｍｍの口金から単孔吐出量が０．１５ｇ／分、ノズル温度が２６０℃、エア圧力が０．０７ＭＰａの条件で噴射し、捕集コンベアで捕集することで目付が１５ｇ／ｍ２のメルトブロー不織布を得た。続いて、得られたメルトブロー不織布を外層１と同様の方法でエレクトレット処理し、エレクトレットメルトブロー不織布を得た。
ＭＦＲが８５０ｇ／１０分のホモポリマーからなるポリプロピレン（ＰＰ１）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を１．０質量％添加したポリプロピレン系樹脂を押出機で溶融し、孔径が０．３ｍｍの口金から単孔吐出量が０．１５ｇ／分、ノズル温度が２６０℃、エア圧力が０．０７ＭＰａの条件で噴射し、捕集コンベアで捕集することで目付が１５ｇ／ｍ２のメルトブロー不織布を得た。続いて、得られたメルトブロー不織布を外層１と同様の方法でエレクトレット処理し、エレクトレットメルトブロー不織布を得た。
（エレクトレットスパンボンド不織布（外層２））
目付を２０ｇ／ｍ２とした以外は外層１と同様の方法で外層２を得た。
目付を２０ｇ／ｍ２とした以外は外層１と同様の方法で外層２を得た。
（積層エレクトレット不織布）
得られた外層１、内層、外層２を積層し、積層エレクトレット不織布を得た。積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
得られた外層１、内層、外層２を積層し、積層エレクトレット不織布を得た。積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
［実施例２］
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）の目付を１０ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）の目付を１０ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
［実施例３］
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）の目付を５ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）の目付を５ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
［実施例４］
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）の目付を２０ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）の目付を２０ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
［実施例５］
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）の平均単繊維径を１．０μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）の平均単繊維径を１．０μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
［実施例６］
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）の平均単繊維径を５．０μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）の平均単繊維径を５．０μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
［実施例７］
エレクトレットスパンボンド不織布（外層１）の目付を２０ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
エレクトレットスパンボンド不織布（外層１）の目付を２０ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
［実施例８］
エレクトレットスパンボンド不織布（外層２）の目付を５０ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
エレクトレットスパンボンド不織布（外層２）の目付を５０ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
［実施例９］
ヒンダードアミン系化合物として、キマソーブ ２０２０ＦＤＬ（ＨＡ２）を使用した以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
ヒンダードアミン系化合物として、キマソーブ ２０２０ＦＤＬ（ＨＡ２）を使用した以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表１に示す。
［比較例１］
エレクトレットスパンボンド不織布（外層１、外層２）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を添加しないこと以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表２に示す。
エレクトレットスパンボンド不織布（外層１、外層２）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を添加しないこと以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表２に示す。
［比較例２］
エレクトレットスパンボンド不織布（外層２）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を添加しないこと以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表２に示す。
エレクトレットスパンボンド不織布（外層２）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を添加しないこと以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表２に示す。
［比較例３］
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を添加しないこと以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表２に示す。
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を添加しないこと以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表２に示す。
［比較例４］
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）を積層しないこと以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表２に示す。
エレクトレットメルトブロー不織布（内層）を積層しないこと以外は、実施例１と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表２に示す。
［比較例５］
エレクトレットスパンボンド不織布（外層１、外層２）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を添加しないこと以外は、比較例４と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表２に示す。
エレクトレットスパンボンド不織布（外層１、外層２）にヒンダードアミン系化合物（ＨＡ１）を添加しないこと以外は、比較例４と同様の方法により積層エレクトレット不織布を得た。得られた積層エレクトレット不織布の特性値について、表２に示す。
表１から明らかなように、本発明の実施例１～９に記載の積層エレクトレット不織布は、低い圧力損失でありながらも高い捕集効率を達成しており、優れた捕集性能を有していることが分かる。
これに対し、ヒンダードアミン化合物を含まず、エレクトレット性能の低い（非帯電）スパンボンド不織布を少なくとも１層の外層に使用した比較例１および比較例２では、実施例１に記載の積層エレクトレット不織布に対して、捕集効率が低い結果であった。
また、ヒンダードアミン化合物を含まず、エレクトレット性能の低い（非帯電）メルトブロー不織布を内層に使用した比較例３では、実施例１に記載の積層エレクトレット不織布に対して、捕集効率が低い結果であった。
さらに、エレクトレットスパンボンド不織布のみからなる比較例４の積層エレクトレット不織布では、実施例１に記載の積層エレクトレット不織布に対して、捕集効率が低い結果であった。
そして、非帯電のスパンボンド不織布のみからなる比較例５の積層エレクトレット不織布では、実施例１に記載の積層エレクトレット不織布に対して、捕集効率が低い結果であった。
以上のように本発明によれば、エレクトレット化した内層不織布とその両面にエレクトレット化した外層不織布を配置し、適切な不織布構成を選択することにより、これまでにない高い捕集性能を有する積層エレクトレット不織布を得ることができる。そして、この積層エレクトレット不織布は、マスク用の高性能用途に好適に用いることができる。すなわち、本発明の積層エレクトレット不織布は、マスクのフィルター濾材として好適に用いることができる。
１：サンプルホルダー
２：ダスト導入口
３：流量計
４：流量調整バルブ
５：ブロワ
６：上流側パーティクルカウンター
７：下流側パーティクルカウンター
８：圧力計
Ｍ：測定サンプル
２：ダスト導入口
３：流量計
４：流量調整バルブ
５：ブロワ
６：上流側パーティクルカウンター
７：下流側パーティクルカウンター
８：圧力計
Ｍ：測定サンプル
Claims (5)
- 内層不織布とその両面に配置した外層不織布とからなる積層エレクトレット不織布であって、前記内層不織布は、平均単繊維径が０．６μｍ以上８．０μｍ以下、目付が５ｇ／ｍ２以上２０ｇ／ｍ２以下のエレクトレットメルトブロー不織布であり、前記外層不織布は、平均単繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下、目付が１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下のエレクトレットスパンボンド不織布であることを特徴とする積層エレクトレット不織布。
- 前記積層エレクトレット不織布がポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成される、請求項１記載の積層エレクトレット不織布。
- 前記内層不織布および外層不織布がそれぞれヒンダードアミン系化合物を０．１～５．０質量％含有する、請求項１または２記載の積層エレクトレット不織布。
- 前記積層エレクトレット不織布のＱＦ値が０．２５Ｐａ－１以上である、請求項１～３のいずれかに記載の積層エレクトレット不織布。
- 請求項１～４のいずれかに記載の積層エレクトレット不織布を含む、マスク。
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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