JP4141679B2 - Electretization method, electretization apparatus, and electret body manufacturing method - Google Patents

Electretization method, electretization apparatus, and electret body manufacturing method Download PDF

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被処理体の帯電量が多いように、エレクトレット化することのできるエレクトレット化方法、エレクトレット化装置、及びエレクトレット体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトレット化方法として、例えば、（１）図１０に示すように、平板状電極２２の上に配置した被処理体１に対して、針状電極２８から直流コロナ放電を作用させる方法、（２）図１１に示すように、被処理体１をホイル７で真空パックした状態で、ワイヤー電極２１、２１’からコロナ放電を作用させる方法（例えば、ＵＳＰ４，５８８，５３７号など）、或いは（３）図１２に示すように、表面に誘電体８、８’を担持した１対のロール状電極２３、２３’により被処理体１を挟持した状態で、前記電極２３、２３’間に直流高電圧を印加する方法（例えば、特開昭５７−１０１０７３号など）、などが知られている。
【０００３】
しかしながら、これらいずれの方法も、被処理体の帯電量が多いようにエレクトレット化することは困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、帯電量が多いようにエレクトレット化することのできる方法、エレクトレット化装置、及びエレクトレット体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
従来のエレクトレット化方法により、被処理体にかかる電界強度を高くして帯電量を多くするために、コロナ放電等の電圧を上げても、比較的低い電界強度で放電が始まってしまい、被処理体にかかる電界強度を高めることが困難であった。そのため、この原因を追求したところ、エレクトレット化処理を大気圧下（約０．１ＭＰａ）で実施していることに起因することを見い出した。本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは、「被処理体をイオンの移動経路に配置し、直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させてエレクトレット化する方法であり、このエレクトレット化を０．１５ＭＰａ以上の高圧力雰囲気下で実施することを特徴とするエレクトレット化方法」である。このように、高圧力雰囲気下においては、気体の絶縁破壊電圧が高くなるため、被処理体にかかる電界強度を高くすることができ、結果として、被処理体の帯電量を多くできることを見い出したのである。また、直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させる方法であり、安定してイオンを作用させることができるため、安定して帯電させることを見い出した。
【０００６】
なお、高圧力雰囲気下でエレクトレット化する前、及び／又は高圧力雰囲気下でエレクトレット化する際に、被処理体に対して紫外線を照射すると、驚くべきことに更に帯電量を多くできることも見い出したのである。
【０００７】
また、被処理体が光触媒反応を生じる半導体を含んでおり、しかも高圧力雰囲気下でエレクトレット化する前、及び／又は高圧力雰囲気下でエレクトレット化する際に、被処理体に対して光を照射すると、驚くべきことに更に帯電量を多くできることも見い出したのである。
【０００８】
更に、ガス雰囲気が空気雰囲気であると、放電開始電圧が高く、帯電量を多くでき、しかも安全でコスト的に有利であることも見い出したのである。
【０００９】
なお、被処理体が多孔質体であっても効率的にエレクトレット化することができ、特に被処理体が流体中から粒子を分離するフィルタ用途に使用される多孔質体である場合には、集塵効率を極めて高くすることができ、音波又は振動の検出用途に使用される検出素子をエレクトレット化すると、検出感度の高い検出素子とすることができることも見い出したのである。
【００１０】
また、被処理体に作用するイオンが、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極から発生させたイオンであると、誘電体によってイオン量が制限されないため、帯電量を多くできることを見い出したのである。
【００１１】
本発明のエレクトレット装置は、イオンの移動経路に被処理体を配置することのできる手段、イオン発生手段、イオンの移動経路を０．１５ＭＰａ以上の高圧力雰囲気とすることのできる手段、直流を印加することによりイオンを移動させ、被処理体にイオンを作用させる手段とを備えたものであり、上記のようなエレクトレット化を実施できるものであり、被処理体の帯電量を多くすることができる。また、直流を印加することによりイオンを移動させ、被処理体にイオンを作用させる手段を備えているため、安定してイオンを作用させることができ、安定して帯電させることができる。
【００１２】
また、イオンの移動経路に配置される前の被処理体、及び／又はイオンの移動経路に配置された被処理体に対して、紫外線を照射することのできる手段を、更に備えていると、更に帯電量を多くすることができる。
【００１３】
更に、イオンの移動経路へ、空気を導入することのできる手段を、更に備えていると、放電開始電圧を高くすることができ、更に帯電量を多くすることができる。
【００１４】
なお、イオン発生手段が、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極からイオンを発生可能であると、誘電体によってイオン量が制限されないため、帯電量を多くできるエレクトレット化装置である。
【００１５】
本発明のエレクトレット体の製造方法は、被処理体をイオンの移動経路に配置し、直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させてエレクトレット化してエレクトレット体を製造する方法であり、このエレクトレット化を０．１５ＭＰａ以上の高圧力雰囲気下で実施する製造方法である。前述のように、高圧力雰囲気下においては、気体の絶縁破壊電圧が高くなるため、被処理体にかかる電界強度を高くすることができ、結果として、帯電量の多いエレクトレット体を製造できることを見い出したのである。また、直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させるエレクトレット体の製造方法であり、安定してイオンを作用させることができるため、安定して帯電させることのできるエレクトレット体の製造方法である。
【００１６】
なお、空気雰囲気下でエレクトレット化するエレクトレット体の製造方法であると、放電開始電圧が高く、帯電量を多くでき、しかも安全でコスト的に有利であることも見い出したのである。
【００１７】
また、被処理体に作用するイオンが、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極から発生させたイオンによりエレクトレット体を製造する方法であると、誘電体によってイオン量が制限されないため、帯電量の多いエレクトレット体を製造することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のエレクトレット化方法でエレクトレット処理することのできる被処理体、及びエレクトレット体のもととなる被処理体（以下、単に「被処理体」と表記する）は、特に限定されるものではないが、例えば、多孔質体（例えば、繊維シート（例えば、織物、編物、不織布、これらの複合体など）、多孔フィルム（例えば、穴開きフィルムなど）、発泡体など）、非多孔質体（例えば、フィルムなど）、或いは多孔質体と非多孔質体の複合体などがある。この被処理体は無機材料から構成されていても、有機材料から構成されていても、これら両方から構成されていても良い。
【００２０】
本発明における被処理体が流体中（例えば、気体中、液体中）から粒子を分離するフィルタ用途に使用される多孔質体であると、集塵効率を極めて高くすることができるため好適な多孔質体である。この多孔質体の中でも、より集塵効率の優れている不織布を含んでいるのが好ましく、この不織布として、例えば、メルトブロー不織布、ニードルパンチ不織布、スパンボンド不織布、フィルム開繊糸から形成した不織布、流体流（特に水流）絡合不織布、ファイバーボンド不織布などを挙げることができ、これらの中でも、繊維径が細く、集塵効率の優れるメルトブロー不織布を含んでいるのが好ましい。
【００２１】
また、本発明における被処理体が音波又は振動の検出用途に使用される検出素子であると、検出感度を極めて高くすることができる。この検出素子としては、例えば、フィルム、微多孔膜（例えば、ポリテトラフルオロエチレン微多孔膜など）を挙げることができる。
【００２２】
なお、本発明における被処理体はシート状の平面的なものである必要はなく、成型されたような立体的なものであっても良い。例えば、集塵効率の優れている不織布を成型した顔マスクであっても良い。
【００２３】
特に、被処理体が光触媒反応を生じる半導体を含んでいると、後述のような方法によりエレクトレット化する前、及び／又はエレクトレット化する際に光を照射することにより、帯電量を著しく多くすることができるため、好適な被処理体である。
【００２４】
この「光触媒反応を生じる半導体」とは、光照射により価電子帯から伝導帯への電子励起が生じ、価電子帯に正孔、伝導帯に電子が生成し、これら正孔及び電子が表面に現れる半導体をいい、例えば、金属酸化物（例えば、二酸化スズ、酸化亜鉛、三酸化タングステン、二酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化第２鉄など）、金属カルコゲイド（例えば、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化鉛、セレン化亜鉛、セレン化カドミウムなど）、第ＩＶ族元素（例えば、シリコン、ゲルマニウムなど）、ＩＩＩ−Ｖ族化合物（例えば、ガリウムリン、ガリウムヒ素、インジウムリンなど）、有機半導体（例えば、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリビニルカルバゾール）などを挙げることができ、これら半導体に、ヒ素、リン、アルミニウム、ホウ素、ナトリウム、ハロゲンなどの不純物をドープしたものも使用することができる。これらの中でも、帯電量を多くすることのできる金属酸化物が好適であり、特に二酸化チタンが好適である。
【００２５】
なお、この光触媒反応を生じる半導体の含有量は、被処理体の帯電量を多くすることができ、しかも被処理体の強度を極端に低下させることのない量である限り限定されるものではないが、例えば、被処理体が不織布からなる場合には、不織布全体の質量の０．０１〜１％であるのが好ましい。
【００２６】
また、この光触媒反応を生じる半導体は被処理体に対して、どのような態様で存在していても良い。例えば、被処理体の内部に存在していても良いし、表面に露出した状態で被処理体の内部に存在していても良いし、被処理体の表面に付着した状態にあっても良い。より具体的には、被処理体が不織布からなる場合、光触媒反応を生じる半導体が内部に存在する繊維（例えば、芯鞘型繊維で光触媒反応を生じる半導体が芯成分中にのみ存在する繊維など）を使用して不織布を製造すれば、光触媒反応を生じる半導体が内部にのみ存在する不織布（被処理体）であり、光触媒反応を生じる半導体が表面に露出した繊維（例えば、光触媒反応を生じる半導体を含む単一成分からなる繊維、芯鞘型繊維で光触媒反応を生じる半導体が鞘成分中にも存在する繊維など）を使用して不織布を製造すれば、光触媒反応を生じる半導体が表面に露出した状態で内部に存在する不織布（被処理体）であり、不織布を形成した後に、繊維の融着性やバインダーを使用するなどして光触媒反応を生じる半導体を固定すると、不織布（被処理体）の表面に付着した状態にある。
【００２７】
本発明における被処理体は、前述のような光触媒反応を生じる半導体に加えて、又は光触媒反応を生じる半導体に替えて、帯電性を高めることのできる添加剤が添加されていても良い。このような添加剤としては、従来から知られているものを添加することができ、例えば、ヒンダードアミン系添加剤、脂肪族金属塩（例えば、ステアリン酸のマグネシウム塩、ステアリン酸のアルミニウム塩など）、不飽和カルボン酸変性高分子などを添加することができる。また、このような添加剤の添加量は特に限定されるものではないが、例えば、被処理体が不織布からなる場合には、不織布全体の質量の０．０１〜１％であるのが好ましい。
【００２８】
このような被処理体はイオンの移動経路に配置することによって、被処理体はエレクトレット化され、エレクトレット体となる。このイオンの移動経路は特に限定されるものではないが、例えば、直流高電圧が印加される一対の電極間、Ｘ線などの電離放射線が照射される空間などを挙げることができる。
【００２９】
なお、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極からイオンを発生させると、誘電体によってイオン量が制限されず、帯電量の多いエレクトレット化方法であり、帯電量の多いエレクトレット体を製造することができるため、好適である。このような被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極からイオンを発生させる方法としては、例えば、誘電体で被覆されていない一対の電極に直流電圧を印加する方法、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない対向電極を備えた沿面放電装置に交流電圧を印加する方法、などを挙げることができる。より具体的には、後述の図１〜図７及び図９に示す方法によって、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極からイオンを発生させることができる。
【００３０】
また、直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させる方法であると、交流を印加することにより被処理体にイオンを作用させる方法と比較して、安定してイオンを被処理体に作用させることができるため、安定して帯電させることのできるエレクトレット化方法であり、安定して帯電させることのできるエレクトレット体の製造方法である。このような直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させる方法としては、例えば、一対の電極（誘電体を担持していないのが好ましい）に直流を印加する方法、沿面放電によりイオンを発生させるとともに直流を印加してイオンを移動させる方法、或いは電離放射線源から発生させたイオンを直流の印加によりイオンを移動させる方法、などを挙げることができる。より具体的には、後述の図１〜図４及び図９に示す方法によれば、直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させることができ、図５〜図７に示す方法によれば、沿面放電によりイオンを発生させるとともに直流を印加してイオンを移動させて被処理体にイオンを作用させることができ、図８に示す方法によれば、電離放射線源からイオンを発生させるとともに直流を印加してイオンを移動させて被処理体にイオンを作用させることができる。
【００３１】
また、被処理体の配置の仕方も限定されるものではなく、イオン移動経路が直流高電圧が印加される一対の電極間である場合には、一方の電極に接触するように配置しても、両方の電極と非接触であるように配置しても良い。
【００３２】
本発明おいては、このイオン移動経路における圧力を０．１２ＭＰａ以上の高圧力雰囲気とすることによって、気体の絶縁破壊電圧を高くし、被処理体にかかる電界強度を高くして、被処理体の帯電量を多くすることに成功したエレクトレット化方法、及びエレクトレット体の製造方法である。この圧力が高ければ高いほど、気体の絶縁破壊電圧が高くなり、前記のような作用効果に優れているため、好ましい圧力は０．１５ＭＰａ以上であり、より好ましい圧力は０．２ＭＰａ以上であり、更に好ましい圧力は０．３ＭＰａ以上である。なお、上限は被処理体の形態を維持することのできる圧力であり、一般的に１０ＭＰａ程度が適当である。
【００３３】
このような高圧力雰囲気は、例えば、イオン移動経路を含む空間を閉鎖空間とし、この閉鎖空間に、コンプレッサー、ガスボンベ、或いはブロアーなどの加圧装置からガスを導入することによって作り出すことができる。
【００３４】
このイオンの移動経路における雰囲気ガスは、例えば、空気、窒素、酸素、アルゴン、二酸化炭素などを自由に選択又は混合することができる。特に、放電開始電圧の高いガスであると、前述のような作用効果を奏しやすいため好適である。この放電開始電圧の高いガスとしては、例えば、空気、酸素、二酸化炭素などを挙げることができる。これらの中でも、安全性及びコストの点で有利である空気であるのが好ましい。
【００３５】
なお、エレクトレット化する際の被処理体は常温であっても良いし、加熱された状態にあっても良い。後者の場合、その加熱温度は被処理体の形態を維持することのできる温度であれば良く、特に限定されるものではない。
【００３６】
本発明のエレクトレット化方法及びエレクトレット体の製造方法においては、高圧力雰囲気下でエレクトレット化する前、及び／又は高圧力雰囲気下でエレクトレット化する際に、被処理体に対して紫外線を照射すると、帯電量を増加させることができることを見い出した。
【００３７】
この紫外線は特に限定されるものではないが、波長が３５０ｎｍ以下の紫外線を、０．１ｍＷ／ｃｍ２以上の強度で、０．１ｓ以上照射するのが好ましい。
【００３８】
このような紫外線の照射は紫外線電球によって実施することができ、例えば、水素放電管、キセノン放電管、水銀ランプ、殺菌燈、ブラックライトランプなどにより照射することができる。
【００３９】
また、紫外線の照射は被処理体の片面の一部にのみ実施することもできるし、片面全体に対して実施することもできるし、両面とも一部にのみ実施することもできるし、片面は全体に対して実施し他面は一部にのみ実施することもできるし、或いは両面とも全体に実施することもできる。
【００４０】
また、被処理体が前述のような光触媒反応を生じる半導体を含んでいる場合には、半導体の光触媒反応が生じるように、高圧力雰囲気下でエレクトレット化する前、及び／又は高圧力雰囲気下でエレクトレット化する際に、被処理体に対して光を照射するのが好ましい。この光は照射することによって価電子帯から伝導帯へ電子励起を生じさせ、価電子帯に正孔、伝導帯に電子を生成できれば良く、光触媒反応を生じる半導体によって異なる。
【００４１】
例えば、光触媒反応を生じる半導体が二酸化チタンである場合、紫外線を照射することによって光触媒反応を生じさせることができる。この場合、被処理体に対して照射する紫外線は特に限定されるものではないが、波長が３５０ｎｍ以下の紫外線を、０．１ｍＷ／ｃｍ２以上の強度で、０．１ｓ以上照射するのが好ましい。なお、このような紫外線の照射は紫外線電球によって実施することができ、例えば、水素放電管、キセノン放電管、水銀ランプ、殺菌燈、ブラックライトランプなどにより照射することができる。また、紫外線の照射は被処理体の片面の一部にのみ実施することもできるし、片面全体に対して実施することもできるし、両面とも一部にのみ実施することもできるし、片面は全体に対して実施し他面は一部にのみ実施することもできるし、或いは両面とも全体に実施することもできる。
【００４２】
このような本発明のエレクトレット化方法及びエレクトレット体の製造方法は、イオンの移動経路に被処理体を配置することのできる手段、イオン発生手段、イオンの移動経路を０．１２ＭＰａ以上の高圧力雰囲気とすることのできる手段、とを備えたエレクトレット化装置によって実施することができる。
【００４３】
このイオン移動経路に被処理体を配置することのできる手段としては、例えば、供給ロールによる方法、巻き取りロールによる方法、搬送コンベアによる方法、などを挙げることができる。
【００４４】
このイオン発生手段としては、例えば、直流高電圧を印加することのできる一対の電極、Ｘ線などの電離放射線発生源などを挙げることができる。なお、イオン発生手段が、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極からイオンを発生可能であると、誘電体によってイオン量が制限されないため、帯電量を多くできるエレクトレット化装置である。このような被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極からイオンを発生可能な手段としては、例えば、誘電体で被覆されていない一対の電極、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない対向電極を備えた沿面放電装置、などを挙げることができる。より具体的には、後述の図１〜図７及び図９に示す手段によって、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極からイオンを発生させることができる。
【００４５】
なお、直流を印加することによりイオンを移動させ、被処理体にイオンを作用させる手段を備えていると、交流を印加することにより被処理体にイオンを作用させる手段と比較して、安定してイオンを被処理体に作用させることができるため、安定して帯電させることのできるエレクトレット化装置である。このような直流を印加することによりイオンを移動させ、被処理体にイオンを作用させる手段としては、例えば、（１）一対の電極（誘電体を担持していないのが好ましい）への直流印加手段、（２）沿面放電によりイオンを発生させるための交流印加手段と、被処理体と対向する側の沿面放電用の電極（誘電体を担持していないのが好ましい）に対向して位置する対向電極をアースするとともに、前記沿面放電用の電極への直流印加手段との組み合わせ、などを挙げることができる。より具体的には、後述の図１〜図４及び図８〜図９に示すような直流印加手段（上記（１））、図５〜図７に示すような交流印加手段と直流印加手段との組み合わせ（上記（２））により、イオンを移動させて、被処理体にイオンを作用させることができる。
【００４６】
このイオンの移動経路を０．１２ＭＰａ以上の高圧力雰囲気とすることのできる手段としては、例えば、イオン移動経路を含む空間を閉鎖空間とすることのできる容器と、この容器にガスを導入することのできる、コンプレッサー或いはガスボンベなどの加圧装置を挙げることができる。なお、圧力が０．１２〜０．２ＭＰａ程度の比較的圧力が低い場合には、加圧装置としてブロアーを使用することもできる。
【００４７】
なお、イオンの移動経路に配置される前の被処理体、及び／又はイオンの移動経路に配置された被処理体に対して、光を照射することのできる手段を、更に備えていると、帯電量を多くすることができる。この光照射手段は光の種類によって異なるが、例えば、紫外線である場合には、水素放電管、キセノン放電管、水銀ランプ、殺菌燈、ブラックライトランプなどの紫外線電球を挙げることができる。
【００４８】
また、イオンの移動経路へ空気を導入することのできる手段を、更に備えていると、更に帯電量を多くすることができ、安全でコスト的に有利であるため好適である。この空気を導入することのできる手段としては、例えば、前述のようなコンプレッサー、ガスボンベ、或いはブロアーなどの加圧装置により導入するガスとして、空気を使用すれば良い。
【００４９】
以下に、本発明のエレクトレット化装置について、基本的な原理を表す模式的断面図である図１をもとに説明する。
【００５０】
図１のエレクトレット化装置においては、１本のワイヤー電極２１と平板状電極２２を対向して対置し、ワイヤー電極２１に高電圧電源３（好ましくは高圧直流電源）が接続されている。また、このワイヤー電極２１と平板状電極２２は、加わる圧力によっても破壊することのない圧力容器９によって形成される閉鎖空間内に配置されている。更に、この圧力容器９には、圧力容器９内の圧力を０．１２ＭＰａ以上の高圧力雰囲気とすることのできる加圧装置４が接続されており、圧力容器９内の圧力を調節することのできる調圧バルブ４１を、加圧装置４と圧力容器９との間に接続されている。このエレクトレット化装置においては、誘電体を担持していない一対の電極を備えているため、帯電量を多くすることができる。また、ワイヤー電極２１に高圧直流電源が接続され、平板状電極２２がアースされていると、直流を印加することによってイオンを移動させて、被処理体にイオンを作用させることができるため、安定して帯電させることができる。
【００５１】
なお、この加圧装置４が放電開始電圧の高いガス（例えば、空気、酸素、二酸化炭素など）を供給できると、帯電量をより多くすることができる。
【００５２】
また、図示していないが、電極間に位置する被処理体１、及び／又は電極間以外のところに位置する被処理体１に対して光（特に紫外線）を照射することのできる手段、例えば、光が紫外線である場合には、水素放電管、キセノン放電管、水銀ランプ、殺菌燈、ブラックライトランプなどの紫外線電球を更に備えているのが好ましい。
【００５３】
なお、図示していないが、放電によって発生したオゾンガスを圧力容器９から排出できるように、圧力容器９にバルブを設けるのが好ましい。
【００５４】
また、電極間距離は電極の形状、印加電圧、或いは被処理体の形状などによって変化するため、特に限定されるものではないが、０．１〜２００ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜１００ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００５５】
この図１におけるエレクトレット化装置において、被処理体１をエレクトレット化してエレクトレット体を製造するには、まず、被処理体１を板状電極２２の上、又はいずれの電極とも離間するように配置する。次いで、加圧装置４により圧力容器９内の圧力が０．１２ＭＰａ以上になるまで加圧する。その後、高電圧電源３により両電極間に電圧（好ましくは高圧直流）を印加して、ワイヤー電極２１によってイオンを発生させ、平板状電極２２との電位差によって平板状電極２２へイオンを移動させる際に、被処理体１にイオンを付着させて、被処理体１のエレクトレット化を実施し、エレクトレット体を製造する。この加圧装置４により前述のような放電開始電圧の高いガスを導入すると、絶縁破壊電圧が高くなり、被処理体１に対して強い電界強度を作用させることができるため、被処理体１の帯電量を多くすることができる。また、被処理体１に対して光（特に紫外線）を照射しながらエレクトレット化したり、エレクトレット化する前に被処理体１に対して光（特に紫外線）を照射しても、被処理体１、つまりエレクトレット体の帯電量を多くすることができる。
【００５６】
なお、高電圧電源３により両電極間に印加する電圧は、帯電量を多くできるように、１ｋＶ以上であるのが好ましく、５ｋＶ以上であるのがより好ましい。なお、高電圧電源３による印加時間は１〜３０秒程度であるのが好ましい。また、パルス状電圧を印加しても良いし、直流にパルスを重畳した重畳電圧を印加しても良いし、直流を印加しても良いが、帯電量を多くできるように、直流であるのが好ましい。
【００５７】
図２は別のエレクトレット化装置の模式的断面図（高電圧電源３は省略）である。
【００５８】
この図２のエレクトレット化装置においては、（１）ワイヤー電極２１を５本使用している。このようにワイヤー電極２１は１本である必要はなく、２本以上であっても良い。ワイヤー電極２１の本数がある程度多い方が、電流密度を高めることができる。また、（２）ワイヤー電極２１に対向する電極として、ロール状電極２３を使用しているため、被処理体１を損傷することなく搬送することができ、連続してエレクトレット化することができる。更に、（３）圧力容器９内の圧力を高く維持することができるように、シール装置１０を更に備えているため、連続してエレクトレット化することができる。なお、このシール装置１０は特に限定されるものではないが、例えば、金属ロール、或いは表面をゴムで覆ったロールを適宜組み合わせた一対のロールであることができる。これら一対のロールによって圧力容器９を密閉し、圧力容器９内の圧力を一定に保つことができる。以上のような点以外は、前述の図１と全く同様である。
【００５９】
図３は別のエレクトレット化装置の模式的断面図（高電圧電源３は省略）である。
【００６０】
この図３のエレクトレット化装置においては、ワイヤー電極２１に対向する電極としてベルト状電極２４を使用しているため、被処理体１を損傷することなく搬送することができ、連続してエレクトレット化することができる。このような点以外は、前述の図２と全く同様である。
【００６１】
図４は別のエレクトレット化装置の模式的断面図（高電圧電源３は省略）である。
【００６２】
この図４のエレクトレット化装置においては、シール装置１０を設置するのに替えて、被処理体１を巻き出す巻き出しロール１ａ、及び被処理体１を巻き取る巻き取りロール１ｂを圧力容器９内に設置したこと以外は、図２と全く同様である。このように巻き出しロール１ａ及び巻き取りロール１ｂを圧力容器９内に設置しているため、一定した高圧力雰囲気、かつより高い圧力中で被処理体１を連続的にエレクトレット化することができる。
【００６３】
なお、このようなエレクトレット化装置によると、イオンを発生させる際にオゾンが発生しやすいため、このオゾンを排出するためのバルブを圧力容器９に接続するのが好ましい。
【００６４】
図５は本発明のエレクトレット化装置に使用することのできる、別の一対の電極のみを表す模式的断面図（圧力容器９及び加圧装置４は省略）である。
【００６５】
図５においては、沿面放電装置２５とベルト状電極２４とを対向して配置し、この沿面放電装置２５とベルト状電極２４との間に電位差を設けることによって、沿面放電装置２５によって発生したイオンをベルト状電極２４へと移動させることができる。
【００６６】
この図５に示すエレクトレット化装置においても、沿面放電装置２５の被処理体１と対向する対向電極は誘電体を担持していないため、イオンの発生量を多くすることができ、帯電量の多いエレクトレット体を製造することができる。
【００６７】
また、沿面放電装置２５に対して直流電圧を印加し、ベルト状電極２４をアースすることによって、沿面放電装置２５からベルト状電極２４へイオンを安定して移動させることができるため、安定してエレクトレット体を製造することができる。
【００６８】
図６は本発明のエレクトレット化装置に使用することのできる、更に別の一対の電極のみを表す模式的断面図（圧力容器９及び加圧装置４は省略）である。
【００６９】
図６においては、ワイヤー電極２１と沿面放電装置２５とを対向して配置し、このワイヤー電極２１と沿面放電装置２５との間に電位差を設けることによって、ワイヤー電極２１により発生したイオンを沿面放電装置２５へと移動させるとともに、沿面放電装置２５によって発生したイオンをワイヤー電極２１へと移動させる際に、これら電極間に配置された被処理体１を両極性に帯電させることができる。
【００７０】
この図６に示すエレクトレット化装置においても、沿面放電装置２５の被処理体１と対向する対向電極が誘電体を担持しておらず、ワイヤー電極２１も誘電体を担持していないため、イオンの発生量を多くすることができ、帯電量の多いエレクトレット体を製造することができる。
【００７１】
また、ワイヤー電極２１に対して直流電圧を印加し、沿面放電装置２５側をアースすることによって、沿面放電装置２５とワイヤー電極２１との間におけるイオンの移動を安定して行うことができるため、安定してエレクトレット体を製造することができる。
【００７２】
図７は本発明のエレクトレット化装置に使用することのできる、更に別の一対の電極のみを表す模式的断面図（圧力容器９及び加圧装置４は省略）である。
【００７３】
図７においては、沿面放電装置２５と沿面放電装置２５’とを対向して配置し、この沿面放電装置２５と沿面放電装置２５’との間に電位差を設けることによって、沿面放電装置２５により発生したイオンを他方の沿面放電装置２５’へと移動させるとともに、沿面放電装置２５’によって発生したイオンを他方の沿面放電装置２５へと移動させる際に、これら電極間に配置された被処理体１を両極性に帯電させることができる。
【００７４】
この図７に示すエレクトレット化装置においても、両沿面放電装置２５、２５’の被処理体１と対向する両対向電極が誘電体を担持していないため、イオンの発生量を多くすることができ、帯電量の多いエレクトレット体を製造することができる。
【００７５】
また、沿面放電装置２５に対して直流電圧を印加し、沿面放電装置２５’をアースすることによって、両沿面放電装置２５、２５’間におけるイオンの移動を安定して行うことができるため、安定してエレクトレット体を製造することができる。
【００７６】
図８は本発明のエレクトレット化装置に使用することのできる、更に別のイオン発生装置を表す模式的断面図（圧力容器９及び加圧装置４は省略）である。
【００７７】
図８においては、被処理体１の両側にそれぞれ電離放射線源２６、２６’を配置するとともに、電離放射線源２６、２６’間に電位差を形成できるように、多孔電極２７、２７’が配置されている。そのため、電離放射線源２６、２６’からの放射線の作用により、多孔電極２７、２７’間に発生したイオンは一方の多孔電極２７、２７’から他方の多孔電極２７’、２７へと移動する際に、これら多孔電極２７、２７’間に配置された被処理体１を両極性に帯電させることができる。また、イオン発生源として電離放射線源２６を使用すると、被処理体１の形状に左右されることなく帯電することができ、スパーク放電により被処理体１を損傷することがなく、オゾンの発生もほとんどない、という効果も奏する。
【００７８】
なお、図８においては、被処理体１の両側に電離放射線源２６、２６’を配置しているが、被処理体１のいずれか一方のみに電離放射線源を配置し、電離放射線源配置側とは反対側における電極を多孔電極に替えて、平板状電極、ロール状電極、或いはベルト状電極を使用しても良い。
【００７９】
また、一方の多孔電極２７に対して直流電圧を印加し、他方の多孔電極２７’をアースすることによって、両多孔電極２７、２７’の間におけるイオンの移動を安定して行うことができるため、安定してエレクトレット体を製造することができる。
【００８０】
図９は立体的に成型された顔マスク１１をエレクトレット化することのできるエレクトレット化装置の模式的断面図（高電圧電源３は省略）である。
【００８１】
このエレクトレット化装置においては、ワイヤー電極２１、２１’が対向して配置されており、これらワイヤー電極２１、２１’間に、被処理体である成型された顔マスク１１を搬送できるように、メッシュコンベア１３が配置されている。また、これらワイヤー電極２１、２１’及びメッシュコンベア１３は圧力容器９の中に配置され、この圧力容器９は調圧バルブ４１を介して加圧装置４に接続されている。更に、圧力容器９内の圧力を低下させることなく、メッシュコンベア１３に成型された顔マスク１１を供給できる位置に、供給側気密室５１が設けられており、エレクトレット化された顔マスク１１を搬出できる位置に、搬出側気密室５２が設けられている。なお、供給側気密室５１は、供給側気密室５１に顔マスク１１を供給するための大気側入口ドア６１と、圧力容器９に顔マスク１１を供給するための容器側入口ドア６２を備えており、搬出側気密室５２は、圧力容器９から顔マスク１１を搬出するための容器側出口ドア６３と、搬出側気密室５２から顔マスク１１を取り出すための大気側出口ドア６４とを備えている。また、供給側気密室５１及び搬出側気密室５２にも加圧装置（図示していない）が接続されており、供給側気密室５１及び搬出側気密室５２を加圧することができるようになっている。
【００８２】
なお、このようなエレクトレット化装置によると、イオンを発生させる際にオゾンが発生しやすいため、このオゾンを排出するためのバルブを圧力容器９に接続するのが好ましい。
【００８３】
また、このようなエレクトレット化装置の両ワイヤー電極２１、２１’は誘電体を担持していないため、イオンの発生量を多くすることができ、帯電量の多い顔マスクを製造することができる。
【００８４】
このエレクトレット化装置においては、まず、加圧装置４により圧力容器９内の圧力を０．１２ＭＰａ以上の所望の圧力にする。次いで、大気側入口ドア６１を開けて供給側気密室５１に顔マスク１１を搬入し、大気側入口ドア６１を閉じる。次いで、供給側気密室５１における圧力を加圧装置によって加圧し、圧力容器９と同程度の圧力とする。次いで、容器側入口ドア６２を開けて圧力容器９のメッシュコンベア１３上に顔マスク１１を搬入し、ワイヤー電極２１、２１’間へと搬送する。なお、顔マスク１１を搬入した後に容器側入口ドア６２を閉じる。この搬送された顔マスク１１は、ワイヤー電極２１、２１’間においてエレクトレット化される。このエレクトレット化された顔マスク１１はメッシュコンベア１３によって搬送される。次いで、圧力容器９と同程度の圧力に加圧された搬出側気密室５２の容器側出口ドア６３を開けて、エレクトレット化された顔マスク１１を搬出側気密室５２に搬出する。容器側出口ドア６３を閉じた後、大気側出口ドア６４を開けて顔マスク１１を取り出す。次いで、大気側出口ドア６４を閉じ、加圧装置によって加圧し、搬出側気密室５２の圧力を圧力容器９と同程度の圧力とする。このような作業を繰り返すことにより、顔マスク１１を連続的にエレクトレット化することができる。
【００８５】
なお、容器側入口ドア６２を開けて圧力容器９のメッシュコンベア１３上に顔マスク１１を搬入する作業や、容器側出口ドア６３を開けて、エレクトレット化された顔マスク１１を搬出側気密室５２に搬出する作業を、顔マスク１１を一定量蓄えた後に実施すれば、容器側入口ドア６２及び／又は容器側出口ドア６３の開閉回数を減らすことができるため、より効率的である。
【００８６】
また、一方のワイヤー電極２１に直流を印加するとともに、他方のワイヤー電極２１’をアースすることによってイオンを移動させると、安定してイオンを移動させることができるため、安定してエレクトレット化した顔マスク１１を製造することができる。
【００８７】
以上、図面をもとに説明したエレクトレット化装置は、電極同士が略平行に配置された態様であるが、電極の形状や電極の配置を被処理体１の形状に対応させることによって、各種形状の被処理体１を短時間で帯電量の多いエレクトレット化を実施することができる。例えば、被処理体１が襞状にプリーツ加工されている場合には、被処理体１と対向する電極の表面形状を襞状とすることによって、短時間で帯電量の多いエレクトレット化を実施することができる。
【００８８】
本発明のエレクトレット化方法及びエレクトレット化装置は、帯電量を多くエレクトレット化することができる方法及び装置であるため、本発明のエレクトレット化方法によりエレクトレット化された被処理体１は、エレクトレット化されているのが好ましい用途、例えば、空気などの気体フィルタ、オイルや水などの液体フィルタ、成型マスクなどのマスク、ワイピング材、防塵衣料、音波又は振動の検出素子などの各種用途に使用することができる。
【００８９】
以下に、本発明のエレクトレット化方法について実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００９０】
【実施例】
（被処理体Ａ）
被処理体Ａとして、メルトブロー法により製造したポリプロピレン製不織布（平均繊維径：約２μｍ、面密度：３５ｇ／ｍ２、厚さ：約０．３５ｍｍ）を用意した。
【００９１】
（被処理体Ｂ）
被処理体Ｂとして、メルトブロー法により製造した、一次粒径７ｎｍのアナターゼ型酸化チタン（光触媒反応を生じる半導体）を０．３ｍａｓｓ％含む、ポリプロピレン製不織布（平均繊維径：約２μｍ、面密度：３５ｇ／ｍ２、厚さ：約０．３５ｍｍ、酸化チタンの一部が表面に露出）を用意した。
【００９２】
（被処理体Ｃ）
被処理体Ｃとして、メルトブロー法により製造した、一次粒径７ｎｍのアナターゼ型酸化チタン（光触媒反応を生じる半導体）を０．３ｍａｓｓ％含む、ポリプロピレン製不織布（平均繊維径：約２μｍ、面密度：６５ｇ／ｍ２、厚さ：約０．６５ｍｍ、酸化チタンの一部が表面に露出）を用意した。
【００９３】
（被処理体Ｄ）
被処理体Ｄとして、メルトブロー法により製造したポリプロピレン製不織布（平均繊維径：約２μｍ、面密度：２３ｇ／ｍ２、厚さ：約０．３ｍｍ）を用意した。
【００９４】
（エレクトレット化装置）
１５本のタングステンワイヤー電極２１（直径：５０μｍ、誘電体を担持していない）を１０ｍｍ間隔で配置した放電極（高電圧直流電源３に接続されている）と、これら放電極に対向して２０ｍｍの間をあけてステンレス製平板状電極（アースされている、誘電体を担持していない）２２を配置した直流コロナ放電装置を、ステンレス製円筒状圧力容器９によって形成される閉鎖空間に配置した。なお、この圧力容器９に、圧力容器９内の圧力を０．１２ＭＰａ以上の高圧力雰囲気とすることのできる加圧装置４（ガスボンベ）を、調圧バルブ４１を介して接続した。
【００９５】
（帯電量の評価）
エレクトレット化された平板状の各被処理体を用いて、直径０．３〜０．５μｍの大気塵粒子について、面風速１０ｃｍ／ｓｅｃにて集塵効率の測定を行った。なお、集塵効率の評価としてγ値を用いた。このγ値は文献（１９９６，Non-wovens Conference ＴＡＰＰＩ Proceedings，ｐ１５−１９）に記載された手順によって得られる値であり、次の式により得られる値である。このγ値が高ければ高い程、集塵効率が優れていることを意味する。
γ＝−ｌｎ η／ｐ
ここで、ηは粒子の透過比率（＝（被処理体通過後の大気塵粒子数）／（被処理体通過前の大気塵粒子数））を意味し、ｐは各被処理体の圧力損失（Ｐａ）を意味する。
【００９６】
そして、帯電量が多ければ多い程、集塵効率が高くなるため、このγ値を帯電量の目安とすることができる。
【００９７】
（実施例１〜２、比較例１）
被処理体Ｄをエレクトレット化装置の平板状電極２２の上に載置した後、加圧装置４により圧力容器９内に空気を供給して、圧力容器９内の圧力を変化させるとともに、印加直流電圧を変化させながら常温下で１０秒間印加して、被処理体Ｄをエレクトレット化して、エレクトレット体を製造した。これら条件及び集塵効率（γ値）は表１に示す通りであった。この表１から明らかなように、圧力容器９内の圧力を高くすることによって、集塵効率を高く、つまり帯電量を多くできることが推測できた。
【００９８】
【表１】

Figure 0004141679
【００９９】
（実施例３〜５、比較例２）
被処理体Ａをエレクトレット化装置の平板状電極２２の上に載置した後、加圧装置４により圧力容器９内に空気を供給して、圧力容器９内の圧力を変化させるとともに、印加直流電圧を変化させながら常温下で１０秒間印加して、被処理体Ａをエレクトレット化して、エレクトレット体を製造した。これら条件及び集塵効率（γ値）は表２に示す通りであった。この表２からも、圧力容器９内の圧力を高くすることによって、集塵効率を高く、つまり帯電量を多くできることが推測できた。
【０１００】
【表２】
Figure 0004141679
【０１０１】
（実施例６）
エレクトレット化装置によりエレクトレット化する前に、低圧水銀ランプにより紫外線を０．５Ｗ／ｃｍ２の照度で、両面全体に対して１５秒間づつ照射した被処理体Ａを使用したこと以外は、実施例４と同様にしてエレクトレット化を実施して、エレクトレット体を製造した。この結果、エレクトレット化した被処理体Ａ（エレクトレット体Ａ）の圧力損失は６０．４Ｐａで、γ値は０．０８７７であった。このことから、被処理体Ａに紫外線を照射していない実施例４のエレクトレット体と比較してγ値が大きいため、被処理体Ａに紫外線を照射することによって、帯電量の多いエレクトレット体を製造できることが推測できた。
【０１０２】
（実施例７〜９）
エレクトレット化装置によりエレクトレット化する前に、低圧水銀ランプにより紫外線を０．５Ｗ／ｃｍ２の照度で、被処理体Ｂ又は被処理体Ｃの両面全体に対して１５秒間づつ照射した。
【０１０３】
次いで、この被処理体Ｂ又は被処理体Ｃをエレクトレット化装置の平板状電極２２の上に載置した後、加圧装置４により圧力容器９内に空気を供給して、圧力容器９内の圧力を変化させるとともに、印加直流電圧を変化させながら常温下で１０秒間印加して、被処理体Ｂ又は被処理体Ｃをエレクトレット化してエレクトレット体を製造した。これら条件及び集塵効率（γ値）は表３に示す通りであった。この表３から明らかなように、光触媒反応を生じる半導体を含むエレクトレット体は更に帯電量を多くなることが推測できた。また、圧力容器９内における圧力が高い程、帯電量の多いエレクトレット体を製造できることも推測できた。
【０１０４】
【表３】
Figure 0004141679
【０１０５】
（実施例１０）
実施例９と同様に、エレクトレット化装置によりエレクトレット化する前に、紫外線を照射した。
【０１０６】
次いで、この紫外線を照射した被処理体Ｃを、エレクトレット化装置の平板状電極２２の上に載置した後、加圧装置４により圧力容器９内に空気を供給して、圧力容器９内の圧力を０．６ＭＰａにするとともに、負極性の直流電圧（−３２ＫＶ）を、常温下で１０秒間印加して、紫外線を照射した被処理体Ｃを正極性にエレクトレット化した。
【０１０７】
次いで、この正極性にエレクトレット化した被処理体Ｃを反転させた後、加圧装置４により圧力容器９内に空気を供給して、圧力容器９内の圧力を０．６ＭＰａにするとともに、正極性の直流電圧（＋３２ＫＶ）を、常温下で１０秒間印加して、被処理体Ｃの他方の面を負極性にエレクトレット化して、両極性エレクトレット体を製造した。その結果、両極性エレクトレット体の圧力損失は７４．５Ｐａで、γ値は０．１１６９であり、被処理体の表裏面を異極性に帯電させると、集塵効率を高く、つまり帯電量を多くできることが推測できた。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明のエレクトレット化方法によれば、被処理体の帯電量を多くすることができる。
【０１０９】
なお、高圧力雰囲気下でエレクトレット化する前、及び／又は高圧力雰囲気下でエレクトレット化する際に、被処理体に対して紫外線を照射すると、更に帯電量を多くできる。
【０１１０】
また、被処理体が光触媒反応を生じる半導体を含んでおり、しかも高圧力雰囲気下でエレクトレット化する前、及び／又は高圧力雰囲気下でエレクトレット化する際に、被処理体に対して光を照射すると、更に帯電量を多くできる。
【０１１１】
更に、ガス雰囲気が空気雰囲気であると、放電開始電圧が高く、帯電量を多くできる。
【０１１２】
なお、被処理体が多孔質体であっても効率的にエレクトレット化することができ、特に被処理体が流体中から粒子を分離するフィルタ用途に使用される多孔質体である場合には、集塵効率を極めて高くすることができ、また、被処理体が音波又は振動の検出用途に使用される検出素子である場合には、検出感度を極めて高くすることができる。
【０１１３】
また、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極からイオンを発生させると、帯電量を多くできる。更に、直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させる方法であると、安定して帯電させることができる。
【０１１４】
本発明のエレクトレット装置は被処理体の帯電量を多くすることができる。
【０１１５】
また、イオンの移動経路に配置される前の被処理体、及び／又はイオンの移動経路に配置された被処理体に対して、光を照射することのできる手段を、更に備えていると、更に帯電量を多くすることができる。
【０１１６】
更に、イオンの移動経路へ、空気を導入することのできる手段を、更に備えていると、放電開始電圧を高くすることができ、帯電量を多くできる。
【０１１７】
なお、イオン発生手段が、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極からイオンを発生可能であると、帯電量を多くできるエレクトレット化装置である。また、直流を印加することによりイオンを移動させ、被処理体にイオンを作用させる手段を備えていると、安定して帯電させることのできるエレクトレット化装置である。
【０１１８】
本発明のエレクトレット体の製造方法は、帯電量の多いエレクトレット体を製造できる。
【０１１９】
なお、空気雰囲気下でエレクトレット化するエレクトレット体の製造方法であると、帯電量を多くでき、しかも安全でコスト的に有利である。
【０１２０】
また、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極から発生させたイオンによりエレクトレット体を製造する方法であると、帯電量の多いエレクトレット体を製造することができる。
【０１２１】
更に、直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させるエレクトレット体の製造方法であると、安定して帯電させるができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のエレクトレット化装置の模式的断面図
【図２】 本発明の別のエレクトレット化装置の模式的断面図
【図３】 本発明の更に別のエレクトレット化装置の模式的断面図
【図４】 本発明の更に別のエレクトレット化装置の模式的断面図
【図５】 本発明のエレクトレット化装置におけるイオン発生部の模式的断面図
【図６】 本発明のエレクトレット化装置における別のイオン発生部の模式的断面図
【図７】 本発明のエレクトレット化装置における更に別のイオン発生部の模式的断面図
【図８】 本発明のエレクトレット化装置における更に別のイオン発生部の模式的断面図
【図９】 本発明の更に別のエレクトレット化装置の模式的断面図
【図１０】 従来のエレクトレット化装置の模式的断面図
【図１１】 従来の別のエレクトレット化装置の模式的断面図
【図１２】 従来の更に別のエレクトレット化装置の模式的断面図
【符号の説明】
１ 被処理体
２１、２１’ ワイヤー電極
２２ 平板状電極
２３、２３’ ロール状電極
２４ ベルト状電極
２５、２５’ 沿面放電装置
２６、２６’ 電離放射線源
２７、２７’ 多孔電極
２８ 針状電極
３ 高電圧電源
４ 加圧装置
４１ 調圧バルブ
７ ホイル
８、８’ 誘電体
９ 圧力容器
１０ シール装置
１１ 成型された顔マスク
１３ メッシュコンベア
１ａ 巻き出しロール
１ｂ 巻き取りロール
５１ 供給側気密室
５２ 搬出側気密室
６１ 大気側入口ドア
６２ 容器側入口ドア
６３ 容器側出口ドア
６４ 大気側出口ドア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electretization method, an electretization apparatus, and a method for manufacturing an electret body that can be electretized so that the charge amount of the object to be processed is large.
[0002]
[Prior art]
As an electretization method, for example, (1) as shown in FIG. 10, a method in which a direct current corona discharge is applied from the needle electrode 28 to the object 1 disposed on the flat electrode 22, (2) As shown in FIG. 11, a method in which corona discharge is applied from the wire electrodes 21, 21 ′ in a state where the object 1 is vacuum packed with the foil 7 (for example, USP 4,588,537) or (3) As shown in FIG. 12, a DC high voltage is applied between the electrodes 23 and 23 'in a state where the object 1 is sandwiched between a pair of roll electrodes 23 and 23' carrying dielectrics 8 and 8 'on the surface. Is known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-101073).
[0003]
However, in any of these methods, it has been difficult to electret so that the charged amount of the object to be processed is large.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method capable of electretizing so that the amount of charge is large, an electretizing apparatus, and a method for producing an electret body. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to increase the electric field strength applied to the object to be processed and increase the charge amount by the conventional electretization method, even if the voltage such as corona discharge is increased, the discharge starts with a relatively low electric field strength. It was difficult to increase the electric field strength applied to the body. Therefore, when this cause was pursued, it was found that the electretization treatment was carried out under atmospheric pressure (about 0.1 MPa). The present invention has been made on the basis of such knowledge, and the gist of the present invention is that "the object to be processed is placed in the ion movement path,By applying a direct current, ions are allowed to act on the workpiece.This is the method of electretization.0.15It is an electretization method "that is carried out in a high pressure atmosphere of MPa or higher. Thus, it was found that the electric field strength applied to the object to be processed can be increased because the dielectric breakdown voltage of the gas becomes high in a high pressure atmosphere, and as a result, the charge amount of the object to be processed can be increased. It is.Further, it is a method of causing ions to act on the object to be processed by applying a direct current, and since ions can be stably acted on, it has been found that the ions are stably charged.
[0006]
In addition, before electretization in a high-pressure atmosphere and / or when electretizing in a high-pressure atmosphere, it was surprisingly found that the amount of charge can be further increased by irradiating the workpiece with ultraviolet rays. It is.
[0007]
In addition, the object to be processed contains a semiconductor that generates a photocatalytic reaction, and before being electretized in a high-pressure atmosphere and / or when electretized in a high-pressure atmosphere, the object is irradiated with light. Then, surprisingly, it was also found that the charge amount can be further increased.
[0008]
Furthermore, it has also been found that when the gas atmosphere is an air atmosphere, the discharge start voltage is high, the amount of charge can be increased, and it is safe and cost-effective.
[0009]
In addition, even if the object to be treated is a porous body, it can be efficiently electreted, and particularly when the object to be treated is a porous body used for a filter for separating particles from a fluid, It has also been found that the dust collection efficiency can be made extremely high, and if the detection element used for the detection of sound waves or vibrations is electretized, a detection element with high detection sensitivity can be obtained.
[0010]
  Also,Ions acting on the object to be processedSince it was found that ions generated from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed can be increased because the amount of ions is not limited by the dielectric.is there.
[0011]
  The electret device according to the present invention includes means capable of arranging the object to be processed in the ion movement path, ion generation means, and ion movement path.0.15Means capable of a high pressure atmosphere of MPa or higher,Means to move ions by applying a direct current and to act on the workpieceThe above electretization can be carried out, and the charge amount of the object to be processed can be increased.Further, since a means for moving ions by applying a direct current and causing the ions to act on the object to be processed is provided, the ions can be stably acted on and can be stably charged.
[0012]
  In addition, with respect to the object to be processed before being arranged in the ion movement path and / or the object to be processed arranged in the ion movement path,UVIf a means capable of irradiating is further provided, the charge amount can be further increased.
[0013]
Furthermore, if a means capable of introducing air into the ion movement path is further provided, the discharge start voltage can be increased, and the charge amount can be further increased.
[0014]
  If the ion generating means can generate ions from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed, since the amount of ions is not limited by the dielectric, the electretization device can increase the amount of charge. sois there.
[0015]
  In the method for producing the electret body of the present invention, the object to be processed is arranged in the ion movement path,Applying direct current to cause ions to act on the objectThis is a method of manufacturing an electret body by electretization.0.15This is a production method carried out in a high pressure atmosphere of MPa or higher. As described above, since the dielectric breakdown voltage of gas increases under a high pressure atmosphere, the electric field strength applied to the object to be processed can be increased, and as a result, it is found that an electret body with a large amount of charge can be manufactured. It was.Moreover, it is a manufacturing method of the electret body which makes ion act on a to-be-processed object by applying a direct current, and since it can make an ion act stably, it is a manufacturing method of the electret body which can be charged stably. is there.
[0016]
It has also been found that the method for producing an electret body that is electretized in an air atmosphere has a high discharge starting voltage, can increase the amount of charge, and is safe and advantageous in terms of cost.
[0017]
  Also,Ions acting on the object to be processedWhen the electret body is manufactured using ions generated from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed, the amount of ions is not limited by the dielectric. can do.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The target object that can be electret-treated by the electretization method of the present invention and the target object that is the basis of the electret body (hereinafter simply referred to as “target object”) are not particularly limited. However, for example, porous bodies (for example, fiber sheets (for example, woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics, composites thereof), porous films (for example, perforated films), foamed bodies, etc.), non-porous bodies (for example, Or a composite of a porous body and a non-porous body. This to-be-processed object may be comprised from the inorganic material, the organic material, or both.
[0020]
Since the to-be-processed object in this invention is a porous body used for the filter use which isolate | separates particle | grains from the fluid (for example, in gas, in liquid), since dust collection efficiency can be made extremely high, suitable porosity It is a sexual body. Among these porous bodies, it is preferable to include a nonwoven fabric with better dust collection efficiency, and as this nonwoven fabric, for example, a melt blown nonwoven fabric, a needle punched nonwoven fabric, a spunbonded nonwoven fabric, a nonwoven fabric formed from a film opened yarn, Examples thereof include fluid flow (particularly water flow) entangled nonwoven fabric and fiber bond nonwoven fabric. Among these, it is preferable to include a melt blown nonwoven fabric having a small fiber diameter and excellent dust collection efficiency.
[0021]
Further, when the object to be processed in the present invention is a detection element used for detection of sound waves or vibrations, the detection sensitivity can be extremely increased. Examples of the detection element include a film and a microporous film (for example, a polytetrafluoroethylene microporous film).
[0022]
In addition, the to-be-processed object in this invention does not need to be a sheet-like planar thing, and may be a three-dimensional thing like the shape | molded. For example, it may be a face mask formed from a nonwoven fabric having excellent dust collection efficiency.
[0023]
In particular, if the object to be processed contains a semiconductor that causes a photocatalytic reaction, the amount of charge is significantly increased by irradiating light before and / or electretizing by the method described below. Therefore, it is a suitable object to be processed.
[0024]
This “semiconductor that generates a photocatalytic reaction” refers to the excitation of electrons from the valence band to the conduction band caused by light irradiation, generating holes in the valence band, electrons in the conduction band, and these holes and electrons on the surface. A semiconductor that appears, for example, metal oxides (eg, tin dioxide, zinc oxide, tungsten trioxide, titanium dioxide, barium titanate, ferric oxide, etc.), metal chalcogenides (eg, zinc sulfide, cadmium sulfide, lead sulfide) , Zinc selenide, cadmium selenide, etc.), group IV elements (eg, silicon, germanium, etc.), III-V compounds (eg, gallium phosphide, gallium arsenide, indium phosphide, etc.), organic semiconductors (eg, polyacetylene, Polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyvinylcarbazole) and the like. Element may phosphorus, aluminum, boron, sodium, also be used doped with an impurity such as a halogen. Among these, metal oxides that can increase the charge amount are preferable, and titanium dioxide is particularly preferable.
[0025]
The content of the semiconductor that causes the photocatalytic reaction is not limited as long as it is an amount that can increase the charge amount of the object to be processed and that does not extremely reduce the strength of the object to be processed. However, for example, when the object to be treated is made of a nonwoven fabric, it is preferably 0.01 to 1% of the total mass of the nonwoven fabric.
[0026]
Further, the semiconductor that causes this photocatalytic reaction may be present in any manner with respect to the object to be processed. For example, it may exist inside the object to be processed, may exist inside the object to be processed while being exposed on the surface, or may be in a state of being attached to the surface of the object to be processed. . More specifically, when the object to be treated is made of a nonwoven fabric, a fiber in which a semiconductor that generates a photocatalytic reaction exists (for example, a fiber in which a semiconductor that generates a photocatalytic reaction in a core-sheath fiber exists only in the core component) If a non-woven fabric is manufactured by using a non-woven fabric (object to be treated) in which a semiconductor that generates a photocatalytic reaction exists only inside, a fiber (for example, a semiconductor that generates a photocatalytic reaction) is exposed on the surface. If a non-woven fabric is produced using a single-component fiber or a core-sheath fiber in which a semiconductor that generates a photocatalytic reaction is also present in the sheath component, the semiconductor that generates a photocatalytic reaction is exposed on the surface. If a semiconductor that generates a photocatalytic reaction is fixed after the nonwoven fabric is formed, such as by using fiber fusion or using a binder, It is in a state of adhering to the surface of the material (workpiece).
[0027]
In the object to be treated in the present invention, an additive capable of enhancing the chargeability may be added in addition to the semiconductor that generates the photocatalytic reaction as described above or in place of the semiconductor that generates the photocatalytic reaction. As such additives, conventionally known ones can be added, for example, hindered amine additives, aliphatic metal salts (for example, magnesium salt of stearic acid, aluminum salt of stearic acid, etc.), An unsaturated carboxylic acid-modified polymer or the like can be added. Moreover, the addition amount of such an additive is not particularly limited. For example, when the object to be treated is a nonwoven fabric, it is preferably 0.01 to 1% of the total mass of the nonwoven fabric.
[0028]
By arranging such an object to be processed on the ion movement path, the object to be processed is electretized to become an electret body. The ion movement path is not particularly limited, and examples thereof include a space between a pair of electrodes to which a DC high voltage is applied, a space irradiated with ionizing radiation such as X-rays, and the like.
[0029]
In addition, when ions are generated from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed, the amount of ions is not limited by the dielectric, which is an electret method with a large amount of charge, and an electret with a large amount of charge. Since a body can be manufactured, it is suitable. Examples of a method for generating ions from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed include, for example, a method of applying a DC voltage to a pair of electrodes that are not covered with a dielectric, And a method of applying an AC voltage to a creeping discharge device having a counter electrode that does not carry a dielectric on the side facing the body. More specifically, ions can be generated from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed by the method shown in FIGS. 1 to 7 and 9 described later.
[0030]
In addition, the method of causing ions to act on the object to be processed by applying direct current is more stable than the method of applying ions to the object to be treated by applying alternating current. Since it can be made to act, it is an electretization method that can be stably charged, and a method for producing an electret body that can be stably charged. Examples of a method of causing ions to act on the object to be processed by applying such a direct current include, for example, a method of applying a direct current to a pair of electrodes (preferably not carrying a dielectric), and ions by creeping discharge. Examples include a method of generating ions and moving ions by applying a direct current, or a method of moving ions generated from an ionizing radiation source by applying a direct current. More specifically, according to the method shown in FIGS. 1 to 4 and 9 described later, ions can be applied to the object to be processed by applying a direct current, and the method shown in FIGS. According to the method shown in FIG. 8, ions can be generated by creeping discharge and ions can be moved by applying a direct current to cause the ions to act on the object. According to the method shown in FIG. 8, ions are generated from an ionizing radiation source. At the same time, a direct current can be applied to move the ions so that the ions act on the object to be processed.
[0031]
Further, the arrangement of the object to be processed is not limited, and when the ion movement path is between a pair of electrodes to which a DC high voltage is applied, it may be arranged so as to contact one of the electrodes. , And may be arranged so as not to contact both electrodes.
[0032]
In the present invention, by setting the pressure in the ion movement path to a high pressure atmosphere of 0.12 MPa or higher, the dielectric breakdown voltage of the gas is increased and the electric field strength applied to the object to be processed is increased. The electretization method which succeeded in increasing the charge amount of, and the manufacturing method of an electret body. The higher this pressure is, the higher the dielectric breakdown voltage of the gas is, and the above-mentioned effects are excellent. Therefore, the preferred pressure is 0.15 MPa or more, and the more preferred pressure is 0.2 MPa or more, A more preferable pressure is 0.3 MPa or more. The upper limit is a pressure capable of maintaining the form of the object to be processed, and generally about 10 MPa is appropriate.
[0033]
Such a high-pressure atmosphere can be created, for example, by setting a space including an ion movement path as a closed space and introducing gas into the closed space from a pressurizing device such as a compressor, a gas cylinder, or a blower.
[0034]
For example, air, nitrogen, oxygen, argon, carbon dioxide and the like can be freely selected or mixed as the atmospheric gas in the ion movement path. In particular, a gas having a high discharge start voltage is preferable because the above-described effects can be easily obtained. Examples of the gas having a high discharge start voltage include air, oxygen, and carbon dioxide. Among these, air that is advantageous in terms of safety and cost is preferable.
[0035]
In addition, the to-be-processed object at the time of electretizing may be normal temperature, and may exist in the heated state. In the latter case, the heating temperature is not particularly limited as long as the temperature of the object to be processed can be maintained.
[0036]
In the electretization method and the electret body manufacturing method of the present invention, when the electret is irradiated under a high pressure atmosphere and / or when electretization is performed under a high pressure atmosphere, the object to be treated is irradiated with ultraviolet rays. It has been found that the amount of charge can be increased.
[0037]
This ultraviolet ray is not particularly limited, but an ultraviolet ray having a wavelength of 350 nm or less is 0.1 mW / cm.2It is preferable to irradiate with the above intensity for 0.1 s or longer.
[0038]
Such irradiation of ultraviolet rays can be performed by an ultraviolet light bulb, and for example, can be performed by a hydrogen discharge tube, a xenon discharge tube, a mercury lamp, a sterilizer, a black light lamp, or the like.
[0039]
In addition, the irradiation of ultraviolet rays can be performed only on a part of one side of the object to be processed, can be performed on the entire one side, or can be performed only on a part of both sides. It can be implemented for the whole and the other side can be implemented for only a part, or both sides can be implemented for the whole.
[0040]
In addition, in the case where the object to be processed includes a semiconductor that causes a photocatalytic reaction as described above, before electretization in a high pressure atmosphere and / or in a high pressure atmosphere so that a photocatalytic reaction of the semiconductor occurs. When electretizing, it is preferable to irradiate the object to be processed with light. Irradiation of this light causes electron excitation from the valence band to the conduction band and generates holes in the valence band and electrons in the conduction band, and varies depending on the semiconductor that causes the photocatalytic reaction.
[0041]
For example, when the semiconductor that causes a photocatalytic reaction is titanium dioxide, the photocatalytic reaction can be caused by irradiation with ultraviolet rays. In this case, the ultraviolet ray irradiated to the object to be processed is not particularly limited, but an ultraviolet ray having a wavelength of 350 nm or less is 0.1 mW / cm.2It is preferable to irradiate with the above intensity for 0.1 s or longer. Note that such ultraviolet irradiation can be performed by an ultraviolet light bulb, and for example, can be performed by a hydrogen discharge tube, a xenon discharge tube, a mercury lamp, a sterilizer, a black light lamp, or the like. In addition, the irradiation of ultraviolet rays can be performed only on a part of one side of the object to be processed, can be performed on the entire one side, or can be performed only on a part of both sides. It can be implemented for the whole and the other side can be implemented for only a part, or both sides can be implemented for the whole.
[0042]
Such an electretization method and an electret body manufacturing method of the present invention include a means capable of arranging a target object on an ion movement path, an ion generation means, and a high-pressure atmosphere with an ion movement path of 0.12 MPa or more. It can implement by the electretization apparatus provided with the means which can be made.
[0043]
Examples of means for arranging the object to be processed in the ion movement path include a method using a supply roll, a method using a take-up roll, and a method using a transport conveyor.
[0044]
Examples of the ion generating means include a pair of electrodes to which a direct current high voltage can be applied, and an ionizing radiation generating source such as an X-ray. If the ion generating means can generate ions from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed, since the amount of ions is not limited by the dielectric, the electretization device can increase the amount of charge. It is. Examples of means capable of generating ions from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed include, for example, a pair of electrodes not covered with a dielectric, and a side facing the object to be processed. A creeping discharge device including a counter electrode that does not carry a dielectric can be used. More specifically, the means shown in FIGS. 1 to 7 and 9 described later can generate ions from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed.
[0045]
It should be noted that if a means for moving ions by applying a direct current and applying ions to the object to be processed is provided, it is more stable than a means for applying ions to the object to be processed by applying alternating current. Thus, the electretization apparatus can stably charge the ions because the ions can act on the object to be processed. Examples of means for moving ions by applying such direct current and causing ions to act on the object to be processed include (1) direct current application to a pair of electrodes (preferably not carrying a dielectric). Means, (2) an AC applying means for generating ions by creeping discharge, and a creeping discharge electrode (preferably not carrying a dielectric) on the side facing the object to be processed. In addition to grounding the counter electrode, a combination with means for applying a direct current to the surface discharge electrode can be used. More specifically, direct current application means (above (1)) as shown in FIGS. 1 to 4 and FIGS. 8 to 9 described later, alternating current application means and direct current application means as shown in FIGS. By the combination of the above (above (2)), the ions can be moved to act on the object to be processed.
[0046]
Examples of means capable of setting the ion movement path to a high pressure atmosphere of 0.12 MPa or more include, for example, a container in which the space including the ion movement path can be a closed space, and introducing gas into the container. And a pressurizing device such as a compressor or a gas cylinder. In addition, when a pressure is comparatively low about 0.12-0.2 MPa, a blower can also be used as a pressurization apparatus.
[0047]
In addition, when further provided with means for irradiating light to the object to be processed before being arranged on the ion movement path and / or the object to be arranged arranged on the ion movement path, The amount of charge can be increased. The light irradiation means varies depending on the type of light. For example, in the case of ultraviolet rays, ultraviolet light bulbs such as hydrogen discharge tubes, xenon discharge tubes, mercury lamps, sterilization lamps, and black light lamps can be used.
[0048]
Further, it is preferable to further include means capable of introducing air into the ion movement path because the charge amount can be further increased, which is advantageous in terms of safety and cost. As a means for introducing the air, for example, air may be used as a gas introduced by a pressurizing device such as a compressor, a gas cylinder, or a blower as described above.
[0049]
Below, the electretization apparatus of this invention is demonstrated based on FIG. 1 which is typical sectional drawing showing the basic principle.
[0050]
In the electretization apparatus of FIG. 1, one wire electrode 21 and a flat electrode 22 are opposed to each other, and a high voltage power source 3 (preferably a high voltage DC power source) is connected to the wire electrode 21. Further, the wire electrode 21 and the flat electrode 22 are disposed in a closed space formed by the pressure vessel 9 that is not destroyed by the applied pressure. Further, the pressure vessel 9 is connected to a pressurizing device 4 capable of setting the pressure in the pressure vessel 9 to a high pressure atmosphere of 0.12 MPa or more, and can adjust the pressure in the pressure vessel 9 A pressure regulating valve 41 is connected between the pressurizing device 4 and the pressure vessel 9. Since this electretization apparatus includes a pair of electrodes that do not carry a dielectric, the amount of charge can be increased. In addition, when a high-voltage DC power source is connected to the wire electrode 21 and the plate-like electrode 22 is grounded, ions can be moved by applying a DC to cause the ions to act on the object to be processed. And can be charged.
[0051]
In addition, if this pressurization apparatus 4 can supply gas (for example, air, oxygen, a carbon dioxide etc.) with a high discharge start voltage, the amount of charges can be increased more.
[0052]
In addition, although not shown in the drawing, means for irradiating light (particularly ultraviolet rays) to the object 1 to be processed located between the electrodes and / or the object 1 to be processed located other than between the electrodes, for example, When the light is ultraviolet light, it is preferable to further include an ultraviolet light bulb such as a hydrogen discharge tube, a xenon discharge tube, a mercury lamp, a sterilizer, or a black light lamp.
[0053]
Although not shown, it is preferable to provide a valve on the pressure vessel 9 so that ozone gas generated by the discharge can be discharged from the pressure vessel 9.
[0054]
Further, the distance between the electrodes varies depending on the shape of the electrode, the applied voltage, or the shape of the object to be processed, and is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 200 mm, preferably 0.5 to More preferably, it is about 100 mm.
[0055]
In the electretization apparatus shown in FIG. 1, in order to manufacture an electret body by electretizing the object 1, first, the object 1 is disposed on the plate-like electrode 22 or separated from any electrode. . Next, pressurization is performed by the pressurizer 4 until the pressure in the pressure vessel 9 becomes 0.12 MPa or more. Thereafter, a voltage (preferably high-voltage direct current) is applied between the electrodes by the high-voltage power source 3 to generate ions by the wire electrode 21 and move the ions to the plate electrode 22 due to a potential difference with the plate electrode 22. Next, ions are attached to the object 1 to be processed, and the object 1 is electretized to produce an electret body. When the gas having a high discharge start voltage as described above is introduced by the pressurizing device 4, the dielectric breakdown voltage is increased, and a strong electric field strength can be applied to the object 1. The amount of charge can be increased. Further, even if the object to be processed 1 is electretized while being irradiated with light (particularly ultraviolet rays), or the object to be processed 1 is irradiated with light (particularly ultraviolet rays) before being electretized, That is, it is possible to increase the electrification amount of the electret body.
[0056]
Note that the voltage applied between the two electrodes by the high voltage power supply 3 is preferably 1 kV or more, and more preferably 5 kV or more so as to increase the charge amount. The application time by the high voltage power supply 3 is preferably about 1 to 30 seconds. Moreover, a pulse voltage may be applied, a superimposed voltage obtained by superimposing a pulse on a direct current may be applied, or a direct current may be applied, but the direct current is used so that the amount of charge can be increased. Is preferred.
[0057]
FIG. 2 is a schematic sectional view of another electretization apparatus (high voltage power supply 3 is omitted).
[0058]
In the electretization apparatus of FIG. 2, (1) five wire electrodes 21 are used. Thus, the wire electrode 21 does not need to be one and may be two or more. If the number of wire electrodes 21 is large to some extent, the current density can be increased. Moreover, (2) Since the roll-shaped electrode 23 is used as an electrode which opposes the wire electrode 21, the to-be-processed object 1 can be conveyed without being damaged, and can be electretized continuously. Furthermore, (3) since the sealing device 10 is further provided so that the pressure in the pressure vessel 9 can be maintained high, electretization can be performed continuously. The sealing device 10 is not particularly limited, and can be, for example, a pair of rolls in which a metal roll or a roll whose surface is covered with rubber is appropriately combined. The pressure vessel 9 can be sealed with the pair of rolls, and the pressure in the pressure vessel 9 can be kept constant. Except for the above points, the configuration is exactly the same as that of FIG.
[0059]
FIG. 3 is a schematic sectional view of another electretization apparatus (high voltage power supply 3 is omitted).
[0060]
In the electretization apparatus of FIG. 3, since the belt-like electrode 24 is used as an electrode facing the wire electrode 21, the workpiece 1 can be transported without being damaged and is continuously electretized. be able to. Except for this point, it is exactly the same as FIG.
[0061]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of another electretization apparatus (high voltage power supply 3 is omitted).
[0062]
In the electretization apparatus of FIG. 4, instead of installing the sealing device 10, an unwinding roll 1 a for unwinding the object 1 and a winding roll 1 b for winding the object 1 are provided in the pressure vessel 9. Except that it is installed in FIG. 2, it is exactly the same as FIG. Thus, since the unwinding roll 1a and the winding roll 1b are installed in the pressure vessel 9, the to-be-processed object 1 can be continuously electretized in the constant high-pressure atmosphere and higher pressure. .
[0063]
In addition, according to such an electretization apparatus, since ozone is easily generated when ions are generated, it is preferable to connect a valve for discharging this ozone to the pressure vessel 9.
[0064]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view (only the pressure vessel 9 and the pressure device 4 are omitted) showing only another pair of electrodes that can be used in the electretization apparatus of the present invention.
[0065]
In FIG. 5, the creeping discharge device 25 and the belt-like electrode 24 are arranged to face each other, and a potential difference is provided between the creeping discharge device 25 and the belt-like electrode 24, thereby generating ions generated by the creeping discharge device 25. Can be moved to the belt-like electrode 24.
[0066]
Also in the electretization apparatus shown in FIG. 5, since the counter electrode facing the object 1 of the creeping discharge apparatus 25 does not carry a dielectric, the amount of ions generated can be increased and the amount of charge is large. An electret body can be manufactured.
[0067]
Further, by applying a DC voltage to the creeping discharge device 25 and grounding the belt-like electrode 24, ions can be stably moved from the creeping discharge device 25 to the belt-like electrode 24. An electret body can be manufactured.
[0068]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view (only the pressure vessel 9 and the pressure device 4 are omitted) showing only another pair of electrodes that can be used in the electretization apparatus of the present invention.
[0069]
In FIG. 6, the wire electrode 21 and the creeping discharge device 25 are arranged to face each other, and a potential difference is provided between the wire electrode 21 and the creeping discharge device 25, whereby ions generated by the wire electrode 21 are creeped. While moving to the apparatus 25 and moving the ion generated by the creeping discharge apparatus 25 to the wire electrode 21, the to-be-processed object 1 arrange | positioned between these electrodes can be charged to bipolarity.
[0070]
Also in the electretization apparatus shown in FIG. 6, the counter electrode facing the object 1 of the creeping discharge apparatus 25 does not carry a dielectric, and the wire electrode 21 also does not carry a dielectric. The generation amount can be increased, and an electret body with a large charge amount can be manufactured.
[0071]
In addition, by applying a DC voltage to the wire electrode 21 and grounding the creeping discharge device 25, ions can be stably moved between the creeping discharge device 25 and the wire electrode 21, An electret body can be manufactured stably.
[0072]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view (only the pressure vessel 9 and the pressurizing device 4 are omitted) showing only another pair of electrodes that can be used in the electretizing apparatus of the present invention.
[0073]
In FIG. 7, the creeping discharge device 25 and the creeping discharge device 25 ′ are arranged to face each other, and a potential difference is provided between the creeping discharge device 25 and the creeping discharge device 25 ′, thereby generating the creeping discharge device 25. When the ions generated by the creeping discharge device 25 ′ are moved to the other creeping discharge device 25 ′ and the ions generated by the creeping discharge device 25 ′ are moved to the other creeping discharge device 25, the workpiece 1 disposed between these electrodes is moved. Can be charged to both polarities.
[0074]
In the electretization apparatus shown in FIG. 7 as well, since both the counter electrodes facing the object 1 of both creeping discharge devices 25 and 25 ′ do not carry a dielectric, the amount of ions generated can be increased. An electret body with a large charge amount can be manufactured.
[0075]
Further, by applying a DC voltage to the creeping discharge device 25 and grounding the creeping discharge device 25 ′, ions can be stably moved between the creeping discharge devices 25 and 25 ′. Thus, an electret body can be manufactured.
[0076]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view (a pressure vessel 9 and a pressure device 4 are omitted) showing still another ion generator that can be used in the electretization apparatus of the present invention.
[0077]
In FIG. 8, ionizing radiation sources 26 and 26 ′ are arranged on both sides of the object 1, and porous electrodes 27 and 27 ′ are arranged so that a potential difference can be formed between the ionizing radiation sources 26 and 26 ′. ing. Therefore, when the ions generated between the porous electrodes 27 and 27 ′ move from one porous electrode 27 and 27 ′ to the other porous electrode 27 ′ and 27 due to the action of radiation from the ionizing radiation sources 26 and 26 ′. In addition, the object to be processed 1 disposed between the porous electrodes 27 and 27 ′ can be charged to both polarities. Further, when the ionizing radiation source 26 is used as an ion generation source, the ionizing radiation source 26 can be charged without being influenced by the shape of the object 1 to be processed, and the object 1 is not damaged by spark discharge, and ozone is also generated. There is also an effect that there is almost no.
[0078]
In FIG. 8, the ionizing radiation sources 26 and 26 ′ are arranged on both sides of the object 1 to be processed. However, the ionizing radiation source is arranged on only one of the objects to be processed 1, and the ionizing radiation source arrangement side. Instead of the electrode on the opposite side to the porous electrode, a plate electrode, a roll electrode, or a belt electrode may be used.
[0079]
Further, by applying a DC voltage to one porous electrode 27 and grounding the other porous electrode 27 ′, ions can be stably moved between the porous electrodes 27 and 27 ′. An electret body can be manufactured stably.
[0080]
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view (high voltage power supply 3 is omitted) of an electretization apparatus that can electretize the three-dimensionally shaped face mask 11.
[0081]
In this electretization apparatus, the wire electrodes 21 and 21 'are arranged so as to face each other, and a meshed face mask 11 that is an object to be processed can be conveyed between the wire electrodes 21 and 21'. A conveyor 13 is arranged. Further, the wire electrodes 21, 21 ′ and the mesh conveyor 13 are arranged in the pressure vessel 9, and the pressure vessel 9 is connected to the pressurizing device 4 through the pressure regulating valve 41. Further, a supply-side airtight chamber 51 is provided at a position where the face mask 11 molded on the mesh conveyor 13 can be supplied without reducing the pressure in the pressure vessel 9, and the electret face mask 11 is carried out. A carry-out side airtight chamber 52 is provided at a position where it can be performed. The supply side airtight chamber 51 includes an atmosphere side inlet door 61 for supplying the face mask 11 to the supply side airtight chamber 51 and a container side inlet door 62 for supplying the face mask 11 to the pressure vessel 9. The carry-out side airtight chamber 52 includes a container-side exit door 63 for carrying out the face mask 11 from the pressure vessel 9 and an atmosphere-side exit door 64 for taking out the face mask 11 from the carry-out side airtight chamber 52. Yes. Further, a pressurization device (not shown) is also connected to the supply side hermetic chamber 51 and the carry-out side hermetic chamber 52 so that the supply-side hermetic chamber 51 and the carry-out side hermetic chamber 52 can be pressurized. ing.
[0082]
In addition, according to such an electretization apparatus, since ozone is easily generated when ions are generated, it is preferable to connect a valve for discharging this ozone to the pressure vessel 9.
[0083]
Moreover, since both the wire electrodes 21 and 21 'of such an electret apparatus do not carry a dielectric, the amount of ions generated can be increased, and a face mask with a large amount of charge can be manufactured.
[0084]
In this electretizing device, first, the pressure in the pressure vessel 9 is set to a desired pressure of 0.12 MPa or more by the pressurizing device 4. Next, the atmosphere side entrance door 61 is opened, the face mask 11 is carried into the supply side airtight chamber 51, and the atmosphere side entrance door 61 is closed. Next, the pressure in the supply side hermetic chamber 51 is pressurized by a pressurizing device to a pressure comparable to that of the pressure vessel 9. Next, the container side entrance door 62 is opened, and the face mask 11 is carried onto the mesh conveyor 13 of the pressure vessel 9 and conveyed between the wire electrodes 21 and 21 ′. In addition, after carrying in the face mask 11, the container side entrance door 62 is closed. The conveyed face mask 11 is electretized between the wire electrodes 21 and 21 '. The electret face mask 11 is conveyed by a mesh conveyor 13. Next, the container-side outlet door 63 of the carry-out side airtight chamber 52 pressurized to the same pressure as the pressure vessel 9 is opened, and the electret face mask 11 is carried out to the carry-out side airtight chamber 52. After closing the container side exit door 63, the atmosphere side exit door 64 is opened and the face mask 11 is taken out. Next, the atmosphere-side outlet door 64 is closed and pressurized by a pressurizing device, and the pressure in the carry-out side hermetic chamber 52 is set to the same level as the pressure vessel 9. By repeating such operations, the face mask 11 can be continuously electretized.
[0085]
It should be noted that the container-side inlet door 62 is opened and the face mask 11 is carried onto the mesh conveyor 13 of the pressure vessel 9, or the container-side outlet door 63 is opened so that the electret face mask 11 is transferred to the unload-side airtight chamber 52. If a certain amount of the face mask 11 is stored, the number of times of opening and closing the container side entrance door 62 and / or the container side exit door 63 can be reduced, which is more efficient.
[0086]
In addition, when a direct current is applied to one of the wire electrodes 21 and the ions are moved by grounding the other wire electrode 21 ′, the ions can be moved stably. The mask 11 can be manufactured.
[0087]
As described above, the electretization apparatus described based on the drawings is an aspect in which the electrodes are arranged substantially in parallel, but various shapes can be obtained by making the shape of the electrode and the arrangement of the electrode correspond to the shape of the workpiece 1. The to-be-processed object 1 can be electretized with a large amount of charge in a short time. For example, when the object to be processed 1 is pleated into a bowl shape, the surface shape of the electrode facing the object to be processed 1 is made to be a bowl shape, so that electretization with a large amount of charge is performed in a short time. be able to.
[0088]
Since the electretization method and electretization apparatus of the present invention are a method and apparatus that can electretize with a large amount of charge, the object to be processed 1 electretized by the electretization method of the present invention is converted into an electret. It can be used for various applications such as gas filters such as air, liquid filters such as oil and water, masks such as molding masks, wiping materials, dustproof clothing, sound wave or vibration detection elements, etc. .
[0089]
Although the Example is described about the electretization method of this invention below, this invention is not limited to a following example.
[0090]
【Example】
(Subject A)
Non-woven fabric made of polypropylene produced by a melt blow method as the object to be treated A (average fiber diameter: about 2 μm, surface density: 35 g / m2, Thickness: about 0.35 mm).
[0091]
(Subject B)
Non-woven fabric made of polypropylene (average fiber diameter: about 2 μm, surface density: 35 g) containing 0.3 mass% of anatase-type titanium oxide (semiconductor that generates a photocatalytic reaction) with a primary particle diameter of 7 nm manufactured by the melt blow method as the object B / M2, Thickness: about 0.35 mm, a part of titanium oxide was exposed on the surface).
[0092]
(Subject C)
Non-woven fabric made of polypropylene (average fiber diameter: about 2 μm, surface density: 65 g) containing 0.3 mass% of anatase-type titanium oxide (semiconductor that generates a photocatalytic reaction) with a primary particle diameter of 7 nm manufactured by the melt blow method as the object to be processed C / M2, Thickness: about 0.65 mm, a part of titanium oxide was exposed on the surface).
[0093]
(Subject D)
Non-woven fabric made of polypropylene manufactured by a melt blow method as the object to be processed D (average fiber diameter: about 2 μm, surface density: 23 g / m2, Thickness: about 0.3 mm).
[0094]
(Electretization device)
Discharge electrodes (connected to the high-voltage DC power supply 3) having 15 tungsten wire electrodes 21 (diameter: 50 μm, not carrying a dielectric) arranged at intervals of 10 mm, and 20 mm facing these discharge electrodes A DC corona discharge device having a flat plate electrode 22 made of stainless steel (grounded and not carrying a dielectric) is disposed in a closed space formed by a cylindrical pressure vessel 9 made of stainless steel. . A pressure device 4 (gas cylinder) capable of setting the pressure vessel 9 to a high pressure atmosphere of 0.12 MPa or more was connected to the pressure vessel 9 via a pressure regulating valve 41.
[0095]
(Evaluation of charge amount)
Dust collection efficiency was measured at a surface wind speed of 10 cm / sec for atmospheric dust particles having a diameter of 0.3 to 0.5 μm using each of the electreted flat plate-like objects to be processed. Note that the γ value was used for evaluating the dust collection efficiency. This γ value is a value obtained by the procedure described in the literature (1996, Non-wovens Conference TAPPI Proceedings, p15-19), and is a value obtained by the following equation. The higher this γ value, the better the dust collection efficiency.
γ = −ln η / p
Here, η means the permeation ratio of particles (= (the number of atmospheric dust particles after passing through the object to be processed) / (the number of atmospheric dust particles before passing through the object to be processed)), and p is the pressure loss of each object to be processed. Means (Pa).
[0096]
And as the amount of charge increases, the dust collection efficiency increases, so this γ value can be used as a measure of the amount of charge.
[0097]
(Examples 1-2, Comparative Example 1)
After the workpiece D is placed on the plate-like electrode 22 of the electretization apparatus, air is supplied into the pressure vessel 9 by the pressurizing device 4 to change the pressure in the pressure vessel 9 and apply direct current. While changing the voltage, it was applied at room temperature for 10 seconds to make the object D to be electret, thereby producing an electret body. These conditions and dust collection efficiency (γ value) were as shown in Table 1. As is apparent from Table 1, it can be estimated that the dust collection efficiency can be increased, that is, the charge amount can be increased by increasing the pressure in the pressure vessel 9.
[0098]
[Table 1]
Figure 0004141679
[0099]
(Examples 3 to 5, Comparative Example 2)
After the object to be processed A is placed on the plate-like electrode 22 of the electretization device, air is supplied into the pressure vessel 9 by the pressurizing device 4 to change the pressure in the pressure vessel 9 and apply direct current. While changing the voltage, it was applied at room temperature for 10 seconds to make the object A to be electreted to produce an electret body. These conditions and dust collection efficiency (γ value) were as shown in Table 2. From Table 2, it can be estimated that the dust collection efficiency can be increased, that is, the charge amount can be increased by increasing the pressure in the pressure vessel 9.
[0100]
[Table 2]
Figure 0004141679
[0101]
(Example 6)
Before electretizing with the electretization device, UV light is emitted from the low-pressure mercury lamp to 0.5 W / cm.2The electret body was manufactured by carrying out electret formation like Example 4 except having used the to-be-processed object A irradiated for 15 second at an illuminance on both surfaces. As a result, the pressure loss of the electretized workpiece A (electret body A) was 60.4 Pa, and the γ value was 0.0877. From this, since the γ value is large compared to the electret body of Example 4 in which the object to be processed A is not irradiated with ultraviolet rays, the electret body having a large charge amount is irradiated by irradiating the object to be processed A with ultraviolet rays. It was speculated that it could be manufactured.
[0102]
(Examples 7 to 9)
Before electretizing with the electretization device, UV light is emitted from the low-pressure mercury lamp to 0.5 W / cm.2The entire surface of the object to be processed B or the object to be processed C was irradiated for 15 seconds at an illuminance of.
[0103]
Subsequently, after this to-be-processed object B or the to-be-processed object C is mounted on the flat electrode 22 of an electretization apparatus, air is supplied in the pressure vessel 9 with the pressurization apparatus 4, and the inside of the pressure vessel 9 While changing the pressure and changing the applied DC voltage, it was applied at room temperature for 10 seconds to make the object B or C to be electreted to produce an electret body. These conditions and dust collection efficiency (γ value) were as shown in Table 3. As is apparent from Table 3, it can be estimated that the electret body containing a semiconductor that causes a photocatalytic reaction has a higher charge amount. It was also speculated that the higher the pressure in the pressure vessel 9, the more the electret body can be manufactured.
[0104]
[Table 3]
Figure 0004141679
[0105]
(Example 10)
In the same manner as in Example 9, ultraviolet rays were irradiated before electretization by the electretization apparatus.
[0106]
Next, after the workpiece C irradiated with the ultraviolet rays is placed on the plate-like electrode 22 of the electretization device, air is supplied into the pressure vessel 9 by the pressurizing device 4, While the pressure was set to 0.6 MPa, a negative DC voltage (−32 KV) was applied at room temperature for 10 seconds to electretize the workpiece C irradiated with ultraviolet rays to a positive polarity.
[0107]
Next, after reversing the positively electret-treated object C, air is supplied into the pressure vessel 9 by the pressurizing device 4 so that the pressure in the pressure vessel 9 is 0.6 MPa. A direct current voltage (+32 KV) was applied at room temperature for 10 seconds to make the other surface of the object C to be negatively electretized to produce a bipolar electret body. As a result, the pressure loss of the bipolar electret body is 74.5 Pa and the γ value is 0.1169. If the front and back surfaces of the object to be processed are charged to different polarities, the dust collection efficiency is increased, that is, the charge amount is increased. I was able to guess what I could do.
[0108]
【The invention's effect】
According to the electretization method of the present invention, the charge amount of the object to be processed can be increased.
[0109]
Note that the amount of charge can be further increased by irradiating the object to be processed with ultraviolet rays before electretization under a high pressure atmosphere and / or electretization under a high pressure atmosphere.
[0110]
In addition, the object to be processed contains a semiconductor that generates a photocatalytic reaction, and before being electretized in a high-pressure atmosphere and / or when electretized in a high-pressure atmosphere, the object is irradiated with light. Then, the charge amount can be further increased.
[0111]
Furthermore, when the gas atmosphere is an air atmosphere, the discharge start voltage is high and the charge amount can be increased.
[0112]
In addition, even if the object to be treated is a porous body, it can be efficiently electreted, and particularly when the object to be treated is a porous body used for a filter for separating particles from a fluid, The dust collection efficiency can be made extremely high, and the detection sensitivity can be made extremely high when the object to be processed is a detection element used for detecting a sound wave or vibration.
[0113]
In addition, when ions are generated from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed, the amount of charge can be increased. Furthermore, the method of applying ions to the object to be processed by applying a direct current enables stable charging.
[0114]
The electret device of the present invention can increase the charge amount of the object to be processed.
[0115]
In addition, when further provided with means for irradiating light to the object to be processed before being arranged in the ion movement path and / or the object to be processed arranged in the ion movement path, Further, the charge amount can be increased.
[0116]
Furthermore, if a means capable of introducing air into the ion movement path is further provided, the discharge start voltage can be increased and the amount of charge can be increased.
[0117]
Note that when the ion generating means can generate ions from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed, the electretization apparatus can increase the amount of charge. In addition, an electretization apparatus can be stably charged by providing means for moving ions by applying a direct current to cause ions to act on the object to be processed.
[0118]
The method for producing an electret body of the present invention can produce an electret body having a large charge amount.
[0119]
The electret body manufacturing method for electretization in an air atmosphere can increase the charge amount, and is safe and advantageous in terms of cost.
[0120]
Moreover, an electret body with a large charge amount can be manufactured by the method of manufacturing an electret body from ions generated from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed.
[0121]
Furthermore, the electret body manufacturing method in which ions are allowed to act on the object to be processed by applying direct current can be stably charged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electretization apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of another electretizing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of still another electretizing apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of still another electretizing apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an ion generator in the electretization apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of another ion generator in the electretization apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of still another ion generation unit in the electretization apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of still another ion generation unit in the electretization apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of still another electretizing apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a conventional electretization apparatus.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of another conventional electretization apparatus.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of yet another conventional electretization apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Object
21, 21 'wire electrode
22 Flat electrode
23, 23 'roll electrode
24 Belt electrode
25, 25 'Creepage discharge device
26, 26 'ionizing radiation source
27, 27 'porous electrode
28 acicular electrode
3 High voltage power supply
4 Pressurizer
41 Pressure regulating valve
7 foil
8, 8 'dielectric
9 Pressure vessel
10 Sealing device
11 Molded face mask
13 Mesh conveyor
1a Unwinding roll
1b Winding roll
51 Supply side airtight chamber
52 Unloading side airtight chamber
61 Atmosphere side entrance door
62 Container side entrance door
63 Container side exit door
64 Atmosphere side exit door

Claims (15)

被処理体をイオンの移動経路に配置し、直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させてエレクトレット化する方法であり、このエレクトレット化を０．１５ＭＰａ以上の高圧力雰囲気下で実施することを特徴とするエレクトレット化方法。This is a method of placing an object to be processed in an ion movement path and applying ions to the object to be processed by applying a direct current to electret. This electret is carried out in a high pressure atmosphere of 0.15 MPa or more. An electretization method characterized by: 高圧力雰囲気下でエレクトレット化する前、及び／又は高圧力雰囲気下でエレクトレット化する際に、被処理体に対して紫外線を照射することを特徴とする、請求項１記載のエレクトレット化方法。  The electretization method according to claim 1, wherein the object to be processed is irradiated with ultraviolet rays before electretization under a high pressure atmosphere and / or when electretization is performed under a high pressure atmosphere. 被処理体が光触媒反応を生じる半導体を含んでおり、しかも高圧力雰囲気下でエレクトレット化する前、及び／又は高圧力雰囲気下でエレクトレット化する際に、被処理体に対して光を照射することを特徴とする、請求項１記載のエレクトレット化方法。  The object to be processed contains a semiconductor that causes a photocatalytic reaction, and before being electretized in a high pressure atmosphere and / or when electretized in a high pressure atmosphere, the object to be treated is irradiated with light. The electretization method of Claim 1 characterized by these. 空気雰囲気下でエレクトレット化することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエレクトレット化方法。  The electretization method according to any one of claims 1 to 3, wherein the electretization is performed in an air atmosphere. 被処理体が多孔質体であることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエレクトレット化方法。  The electretization method according to any one of claims 1 to 4, wherein the object to be processed is a porous body. 被処理体が流体中から粒子を分離するフィルタ用途に使用される多孔質体であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のエレクトレット化方法。  The electretization method according to any one of claims 1 to 5, wherein the object to be processed is a porous body used for a filter for separating particles from a fluid. 被処理体が音波又は振動の検出用途に使用される検出素子であることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエレクトレット化方法。  The electretization method according to any one of claims 1 to 4, wherein the object to be processed is a detection element used for detecting a sound wave or vibration. 被処理体に作用するイオンが、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極から発生させたイオンであることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のエレクトレット化方法。 The ion which acts on a to-be-processed object is an ion generated from the electrode which does not carry | support a dielectric material on the side facing a to-be-processed object, The any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. Electretization method. イオンの移動経路に被処理体を配置することのできる手段、イオン発生手段、イオンの移動経路を０．１５ＭＰａ以上の高圧力雰囲気とすることのできる手段、直流を印加することによりイオンを移動させ、被処理体にイオンを作用させる手段とを備えていることを特徴とする、エレクトレット化装置。Means capable of placing the object to be processed on the ion movement path, ion generation means, means capable of setting the ion movement path to a high pressure atmosphere of 0.15 MPa or more, and moving ions by applying a direct current And an electretization apparatus, characterized in that it comprises means for causing ions to act on the object to be processed . イオンの移動経路に配置される前の被処理体、及び／又はイオンの移動経路に配置された被処理体に対して、紫外線を照射することのできる手段を、更に備えていることを特徴とする、請求項９記載のエレクトレット化装置。The apparatus further comprises means capable of irradiating the object to be processed before being arranged in the ion movement path and / or the object to be processed arranged in the ion movement path with ultraviolet rays. The electretization apparatus according to claim 9 . イオンの移動経路へ、空気を導入することのできる手段を、更に備えていることを特徴とする、請求項９又は請求項１０記載のエレクトレット化装置。The electretization apparatus according to claim 9 or 10 , further comprising means capable of introducing air into an ion movement path. イオン発生手段は、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極からイオンを発生可能であることを特徴とする、請求項９〜請求項１１のいずれかに記載のエレクトレット化装置。The electretization apparatus according to any one of claims 9 to 11 , wherein the ion generation means is capable of generating ions from an electrode that does not carry a dielectric on the side facing the object to be processed. . 被処理体をイオンの移動経路に配置し、直流を印加することにより被処理体にイオンを作用させてエレクトレット化してエレクトレット体を製造する方法であり、このエレクトレット化を０．１５ＭＰａ以上の高圧力雰囲気下で実施することを特徴とするエレクトレット体の製造方法。The object to be processed placed in the moving path of ions, a method of producing an electret material with electret by the action of ions on the target object by applying a direct current, the electret or more high 0.15 MPa It implements in a pressure atmosphere, The manufacturing method of the electret body characterized by the above-mentioned. 空気雰囲気下でエレクトレット化することを特徴とする、請求項１３に記載のエレクトレット体の製造方法。14. The method of manufacturing an electret body according to claim 13 , wherein the electret body is converted into an electret under an air atmosphere. 被処理体に作用するイオンが、被処理体と対向する側に誘電体を担持していない電極から発生させたイオンであることを特徴とする、請求項１３又は請求項１４に記載のエレクトレット体の製造方法。The electret body according to claim 13 or 14 , wherein the ions acting on the object to be processed are ions generated from an electrode not carrying a dielectric on the side facing the object to be processed. Manufacturing method.
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