JP4141679B2 - 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 - Google Patents
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Description
【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】
【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】
【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】
【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
【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】
（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】
（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】
（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
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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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