JPS61289177A

JPS61289177A - エレクトレツト繊維状シ−トの製造法

Info

Publication number: JPS61289177A
Application number: JP12999585A
Authority: JP
Inventors: 勝敏安藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1986-12-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、安定した分極電荷を長期に亘って保持するエ
レクトレット繊維状シートを連続的に製造する方法に関
する。

（従来の技術）従来、エレクトレット繊維シートを連続的に１ワる方法
として特公昭５９−１５１６８号公報に記載のごとく、
固定したアース電極上を繊維シートを移動させながら連
続的に印加処理してエレクトレット化する方法がある。

しかし、本方法は、凹凸のある繊維シートを固定したア
ース電極に接触させながら移動させるため、繊維シート
の凹凸によってアース電極に接触せず、又、接触圧も得
られないため、印加時にアース電極側からの補償電荷が
得難い。このため、十分な連続エレクトレット化ができ
ないという欠点がある。

またその上、固定したアース電極上を繊維シートが移動
するため、摩擦帯電が生じて、連続エレクトレット化を
阻害し、十分な特性が）ｑられないという欠点もあった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、前記の欠点、つまり固定したアース電
極と移動する凹凸繊維シートによって生じる接触不良に
基づく補償電荷不足と、摩擦帯電によって生じるエレク
トレット化阻害を解消し連続的にエレクトレット化する
製造法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段〕本発明は、アース電極上にｌｌ１ｉ維状シートを接触さ
せた状態で、該アース電極と繊維シートを共に移動させ
ながら非接触型印加電極で、高圧印加を行なって連続的
にエレクトレット化することを特徴とするエレクトレッ
ト繊維状シートの製造法に関するものである。

以下、本発明を図面によって詳細に説明する。

第１図は、本発明の実施態様の１例を示す。第１図にお
いて、繊維状シート■を連続的に供給しながら矢印六方
向に回転するアースされた回転ドラム■に接触させて、
非接触印加電極■、例えば負極性を与える高圧発生機■
で印加した後に、引き続き繊維シートをさらに矢印Ｂ方
向に回転するアースされた回転ドラム■に接触せしめて
繊維シートの裏面に例えば正極性を与える高圧発生機■
を用いて非接触印加電極■より電荷注入を行なうことに
よってエレクトレット繊維状シート■を連続的に得るこ
とができる。また本方法をさらに繰り返して行なっても
本発明を阻害するものではない。

又、別の実施態様として、第１図に示すエレクトレット
化装置の上段または下段のいずれかを使用し、高圧印加
して連続的にエレクトレット繊維状シートを得ることも
可能であり、さらに又、このようにして得たエレクトレ
ット繊維状シートの裏面をさらに上記反対極性で高圧印
加してエレクトレット繊維状シートを連続的に得ること
も可能である。

又、他の実施態様として第２図に示すような方法でもよ
い。

すなわち、繊維シート■をアース■したコンベア上■に
接触させて移動させながら加熱ボックス■中で非接触型
印加電極［相］で、例えば負極性で印加した後、冷却ボ
ックス■を通過させて、さらにアース■したコンベア■
上に接触させて移動させながら上記反対極性（正）で加
熱ボックス［相］中で非接触印加電極■を用いて印加し
た後に、さらにもう一度冷却ボックス［相］を通過させ
て、エレクトレット繊維状シート■を連続的に製造する
方法である。

第１図と第２図の実施態様の方法を比較してみると、第
１図の回転ドラムタイプの方が繊維シートがアース電極
であるドラムにより均一に密着しやすく、均一に連続エ
レクトレット化できる点で好ましい。

なお、加熱ボックスなどを利用して加熱印加するど、エ
レクトレット化が高くなる。この場合、シート素材ポリ
マーのＴｇ以上で行なうことが好ましい。また、加熱印
加後は速かに冷却ボックスなどを利用してクーリングす
ることによりエレクトレット化の状態を固定するように
する。この固定によりその後に行なう反対電荷の印加が
より効率的に行なわれるようになる。

本発明は繊維シートとアース電極であるドラムあるいは
コンベアーとの間に誘電体材料や半導体材料を挿入して
も特に本発明の作用を阻げるもの±はない。

特に半導体材料、例えば、体積抵抗率で１０−３〜１０
１０Ω・ｃｍの材料、さらに好ましくは１０−１〜１０
６Ω・ｃｍの材料を挿入あるいは付設することは十分な
連続エレクトレット化ができて好ましい。

具体的に半導体材料として、カーボンを混入したポリエ
チレンシート（体積抵抗率１０３〜１０６Ω・ｃｍ）　
、カーボンを混入した塗料、液体を含浸した材料などを
使用することができる。

また、半導体材料そのものをアース電極に用いることも
可能でおる。この場合は、火花放電など防止して安定な
連続エレクトレット化ができる。

使用する繊維シートは電荷注入を容易にして十分なエレ
クトレット化を推進するため、目付が８０　ＣＪ　／　
Ｔｒ１２以下が好ましい。また、そのカバーファクタは
、４０％以上が火花放電を防止する上から好ましい。ま
た繊維状シートの構成繊維の直径は凹凸を少なくして、
アース電極に密着させて十分なエレクトレット化を促進
するため２０．Ｕｎ以下が好ましいが、更には平均直径
で１０μｍ以下がよい。

繊維状シートとしての形態は、不織布、織物、編物、ペ
ーパー、孔あきフィルム、スポンジなどが対象となる。

特に不織布形態でのエレクトレット化は効率的で、中で
も極細繊維で形成されたメルトブロー不織布は適当であ
る。

繊維状シートの素材は、体積抵抗率１０１３Ω・ｃｍ以
上の材料を用いることができ、例えば、ポリエチレン、
ポリプロピレンなとのポリオレフィン、ポリカーボネー
ト、ポリ弗素系樹脂、ポリエステル、ポリ塩化ビニール
、ガラスなどの無機化合物など使用できる。

特にポリオレフィン系樹脂は、無極性であるため比抵抗
が大きく、エレクトレットが安定して好ましい。

次に印加強度は、連続エレクトレット化条件として重要
な因子である。

十分なエレクトレット繊維シートを連続的に得るために
は、印加強度が０．２〜２０００Ｗ・ｍｉｎ／１１２、
好ましくは２〜１００１０００Ｗ−／１Ｔ１２が良い。

即ち、印加強度とは、連続エレクトレット化時に必要な
印加電圧、印加電流および印加時間の関係を数値化した
ものである。

即ち、印加強度は下式で表現される。

印加強度（ｗ−ｍｉｎ／１７１２）　＝ＶＸ　Ｉ　ＸＴ
Ｖ：印加電圧（ボルト）Ｉ：繊維状シートの単位面積当りの印加電流（アンペア
／Ｔｎ２）Ｔ：印加時間（ｍｉｎ　）印加強度が、２０００Ｗ−１ｌｌｉｎ／Ｔ１２を越えル
ト、火花放電を生じてエレクトレット化ができない。

また０、　２Ｗ−ｍｉｎ／ｍ２未満であれば、また十分
なエレクトレット化ができない。

ここで印加電流（Ｉ）の算出法について述べる。

非接触型印加電極から出る放電電流を測定し、その放電
電流が流れる繊維シート面積で割算することによって求
める。

非接触型印加電極としては、針状電極、ワイヤー電極な
どを用いることができる。

電極の配列は、第３図に示すようにタテ、ヨコに電極■
を配列して、印加時間を取るのが好ましい。

印加時間は、３００秒以下が好ましく、あまり長時間の
印加は、エレクトレットの電化層を低下する。

連続エレクトレット化の印加極性であるが、最初は負印
加した後、正印加をかける方が表面電荷密度の大きなエ
レクトレット繊維シートを得ることができる。

またざらにこの場合、負印加の印加電圧の方が正印加の
印加電圧より高く印加する方が、表面電化密度の大きな
エレクトレット繊維状シートを得ることができる。

〔実施例〕

次に実施例にあける測定法について説明する。

（１）　　体積抵抗率は、ＪＩＳ−Ｃ２３１８に準じて
測定した。

（２）カバーファクターは拡大透影器を用いて試料（２
ｃｍｘ　２　ｃｍ）の陰影を作り、光の透過してできた
明るい面積部分をＢ、繊維によって光がさえぎられてで
きた影面積部分をＣとして下式により求めたものである
。

カバーファクター（％）＝Ｃ／Ｂ＋Ｃｘ１００（３）　
　シートの見掛密度シートの見掛密度は下式から求めたものである。

シート見掛密度（ｇ／ｃｎｆ＞　＝Ｄ／ＥｘＦＤ：単位
面積当りの重さくＣＩ／ｃＪ）Ｅ：厚　み　　　　　（
ｃｍ）Ｆ：単位面積　　　　　（２ｄ）なお、厚みは５０ｑ／−にて測定したものである。

（４）　　表面電荷密度表面電荷密度の測定は第４図に示す通りで、試触させ、
試料表面に存在する電荷を静電誘導で金Ｏにためて、電
位計Ｏによってその電位を測定して下式によって試料表
面の表面電荷密度を求めたものである。

表面電荷密度（Ｃ／ｃｄ）＝ＣＸＶ／ＡＣ：コンデンサ
ー容量（ファラッド） ■＝電　位　　　　　（ボルト）Ａ：試料面積　　　　（ｃＪ）実施例１第１図で示すような直径１００ｃｍ、幅１００ｃｍのス
テンレス材（体積抵抗率１０−５Ω・ｃｍ）を用いたド
ラムをアース電極にして、目付２０　Ｑ　／　ｍ２、カ
バーファクター９８％、平均繊度３．５μｍ、シート幅
１００ｃｍのポリプロピレンメルトブロー不織布を該ド
ラムに接触させた状態で、周速度１ｍ／ｍｉｎで移動さ
せなカラ、−３０Ｋ　Ｖ　（７）針状１ｆｆｉを用いて
電極間距離３ｃｍで直流高圧印加した後に、前ドラムと
同様の２番目のドラムを用いて＋１８ＫＶで更に該不織
布の裏面に印加して連続的にエレクトレット化不織布を
得た。なあ、針状電極の配列は両ドラムともシート幅方
向に５本、長さ方向に５本配置して印加を行なった。

最初のドラムでの印加強度は、１５０Ｗ−ｍｉｎ／ｍ２
．２番目のドラムでは１０　Ｗ　−ｍｉｎ／１１２であ
った。

なお、印加時の温度は、常温にて実施した。この結果、
得られたエレクトレット不織布の表面電荷密度は７．５
Ｘ１０−１０クーロン／−であった。

これを２力月間、室内に放置したが、電荷の減衰は殆ど
認められなかった。また、直流高圧発生装置は春日電殿
製を用いて実施した。

実施例２実施例１で用いたもとの同様の装置を用いて、不織布と
ドラムアース電極との間に半導体材料としてカーボン入
りポリエチレンシート（体積抵抗率１０４Ω・ｃｍ）を
付設して、実施例１と同様不織布を用いて実験した。

ただし、印加電圧は、最初が一３８ＫＶで、２番目が２
１ＫＶで実施した。

印加強度は最初が、２３８Ｗ−ｍｉｎ／Ｔｌ′１２．２
番目が、１２　Ｗ　−＋ｎｉｎ／ｌ１１２であツタ。

得られたエレクトレット不織布の表面電荷密度は８．５
Ｘ１０’クーロン／−であった。

２ケ月間室内に放置したが殆ど電荷は低下しなかった。

実施例３実施例２で用いた装置の下段の装置のみを用いて実験を
行なった。

一４０ＫＶで、ドラム周速度２ｍ／ｍｒｎ　、ｌ’７ム
表面温度４０℃で実施例２と同不織布に印加した後、一
度ロール状に巻き上げた。その後しばらくして該不織布
の表面に＋２０ＫＶで、ドラム速度１ｍ／ｍｉｎで印加
処理してエレクトレット不織布を得た。

１回目の印加強度は、１３５　Ｗ　−ｍｉｎ／１１２．
２回目の印加強度は１１　Ｗ−ｍｉｎ／１１２であった
。得られたエレクトレット不織布の表面Ｎ荷密度は９．
５Ｘ１０−１０クーロン／ｃｌＴｆであった。また、２
ケ月間室内に放置しても電荷減衰は殆ど認められなかっ
た。

比較例１固定したアース電極板として巾４Ｑｃｍ、長ざ４Ωｃｍ
のステンレス板を用い、針状電極をヨコ方向に２本、長
さ方向に２本配置した装置と、同様装置であるが、固定
したアース電極と針状電極の位置が反対である装置を設
置して、実施例１と同様の不織布を４　Ｑｃｍ／ｍｉｎ
の速度で移動させて印加処理した。最初は電極間３ｃｍ
で、−３０ＫＶで、次いで、同電極間で＋１８ＫＶで印
加を行なった。

この結果、得られた不織布の表面電荷密度は０゜９Ｘ１
０−１０クーロン／ｄと少なく、又、２力月間室内に放
置した後では０．４Ｘ１０−１０クーロン／−となり、
電荷減衰が著しく認められた。

実施例４第２図に示すような装置を用いて、平均繊度１４μｍ、
カバーファクター９７％、０１寸４０ｇ／ｍ２のポリプ
ロピレン不Ｉ１ｍを用いてテストした。

体積抵抗率１０−５Ω・ｃｍのステンレス板を用いたコ
ンベアーをアース電極に用いた。

コンベアは巾４Ｑｃｍ、長さ２ｍの物を用いた。

電極配列は、上・下側ともヨコ２本、タテ５本を配列し
た。

最初に、４５°Ｃ雰囲気中で一２８ＫＶで印加し、冷却
した後に、＋１５ＫＶで４０’Ｃ雰囲気中で行なった後
冷却して連続的に巻取った。

最初の印加強度は、１１２　Ｗ　−ｍｉｎ／ｍ２．２回
目は、７．５Ｗ−ｍｉｎ／１１２Ｆアッタ。

得られたエレクトレット不織布の表面電荷密度は、６．
０Ｘ１０”クーロン／−であり、２力月間放置しても電
荷の低下は認められなかった。

（発明の効果）本発明は、アース電極上に繊維状シートを接触させた状
態で、該アース電極と繊維シートを共に移動させながら
非接触型印加電極で、高圧印加を行なって連続的にエレ
クトレット化するので、従来の欠点であった接触不良に
よる補償電荷不足や、摩擦帯電によるエレクトレット化
阻害などが解消される。このため、本発明で得られたエ
レクトレット繊維状シートは、安定なエレクトレット性
を長期間に亘って維持することができ、フィルタ、吸着
材、抗血栓性材など幅広い用途に使用することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のエレクトレット繊維状シートの製造
方法に使用されるエレクトレット化装置の一態様を示す
模式図、第２図は、本発明のエレクトレット繊維状シー
トの製造方法に使用されるエレクトレット化装置の他の
一態様を示す模式図、第３図は非接触型印加電極の配列
の一例をあられす模式図、第４図は表面電荷密度の測定
装置を示す模式図である。１．８：繊維状シート２．５：アースされた回転ドラム（アース電極）３．７
．１２，１７：非接触印加電極１０．１５：アースされたコンベア１１．１６：加熱ボックス１３．１８：冷却ボックス特許出願人　　東　し　株　式　会　社第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アース電極上に繊維状シートを接触させた状体で
、該アース電極と繊維シートを共に移動させながら非接
触型印加電極で、高圧印加を行なって連続的にエレクト
レット化することを特徴とするエレクトレット繊維状シ
ートの製造法。
（２）非接触型印加電極による高圧印加電極が繊維シー
トの表および裏に行なわれる特許請求の範囲第（１）項
記載のエレクトレット繊維状シートの製造法。
（３）非接触型印加電極による高圧印加が負極性で印加
した後、正極性で印加することである特許請求の範囲第
（１）項又は第（２）項記載のエレクトレット繊維状シ
ートの製造法。
（４）非接触型印加電極とアース電極とによつて繊維シ
ートに与えられる印加電極が０．２〜２０００Ｗ−ｍｉ
ｎ／ｍ＾２である特許請求の範囲第（１）項記載のエレ
クトレット繊維状シートの製造法。
（５）アース電極が加熱されたものである特許請求の範
囲第（１）項記載のエレクトレット繊維状シートの製造
法。
（６）繊維シートが目付８０ｇ／ｍ＾２以下である特許
請求の範囲第（１）項記載のエレクトレット繊維状シー
トの製造法。
（７）繊維シートのカバーファクターが４０％以上であ
る特許請求の範囲第（１）項記載のエレクトレット繊維
状シートの製造法。
（８）繊維シートが２０μｍ以下の繊維直径を有するも
のである特許請求の範囲第（１）項記載のエレクトレッ
ト繊維状シートの製造法。
（９）繊維シートとアース電極の間に半導体材料を介在
させてなる特許請求の範囲第（１）項記載のエレクトレ
ット繊維状シートの製造法。