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JPH06123063A - 海島分域エレクトレット材料とその製造方法 - Google Patents

海島分域エレクトレット材料とその製造方法

Info

Publication number
JPH06123063A
JPH06123063A JP4268895A JP26889592A JPH06123063A JP H06123063 A JPH06123063 A JP H06123063A JP 4268895 A JP4268895 A JP 4268895A JP 26889592 A JP26889592 A JP 26889592A JP H06123063 A JPH06123063 A JP H06123063A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electret material
material according
island
pulse
sea
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4268895A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsutoshi Ando
勝敏 安藤
Goro Kondo
五郎 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP4268895A priority Critical patent/JPH06123063A/ja
Publication of JPH06123063A publication Critical patent/JPH06123063A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】外部への電気的作用が強く、長期間に亘って安
定な電荷を有するエレクトレット材料を得ること。 【構成】正負電荷が海島分域にわかれて表面に混在する
エレクトレット材料であって、表面での正また負の電荷
の島分域全面積率が25〜60%で、また裏面での反対
電荷の海分域全面積率が40〜95%であり、かつ表裏
面の極性が全体として異極性であることを特徴とするエ
レクトレット材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷密度が高く、電荷
安定性の良いエレクトレット材料で、フィルター、マス
ク、ワイパー、帽子、センサーの幅広い分野に使用でき
るもの及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来エレクトレット材料は、特開昭52−
61794号公報、特公昭56−47299号公報に見
られるように表裏面で正負に分極するか、またはランダ
ムに正負電荷が混在するかであった。
【0003】前者は表裏面に電荷が分離しているため、
実用上で反対電荷に対す電気的作用が弱くなる欠点があ
った。
【0004】また、後者はランダムな正負電荷が内部で
相互にキャンセルして有効な電界が得られない欠点があ
った。また、これらのエレクトレット材料を得る製造方
法は特公昭56−47299号公報に見られるごとく直
流電圧を材料に長時間印荷する方法であった。
【0005】これらの方法では電荷密度が高く、電荷安
定性の良いエレクトレット材料は得られない欠点があっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上述
の外部への電気的作用の弱い点を解消し、長期間に亘っ
て安定な電荷を有するエレクトレット材料を得ることを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のエレクトレット
材料は、正負電荷が海島分域にわかれて表面に混在する
エレクトレット材料において、表面での正また負の電荷
の島分域全面積率が25〜60%で、また裏面での反対
電荷の海分域全面積率が40〜95%であり、かつ表裏
面の極性が全体として異極性であることを特徴とするエ
レクトレット材料である。
【0008】また、本発明のエレクトレット材料の製造
方法は、電極間に被エレクトレット材料を設置し、電極
に直流パルス電圧を印荷することにより海島分域を持っ
て正負電荷が表面に混在するエレクトレット材料を得る
ことを特徴とする製造方法である。
【0009】
【作用】本発明を、実施態様に基づき説明する。
【0010】図1は、負パルスコロナ荷電で得られた本
発明の海島分域エレクトレット材料1の荷電面を負トナ
ーを用いて可視化した拡大図である。樹枝状の島分域2
は正電荷で、海分域3は負電荷である。
【0011】図2は、正パルスコロナ荷電で得られた本
発明の海島分域エレクトレット材料1の荷電面を正トナ
ーを用いて可視化した拡大図である。ドット状の島分域
4は負電荷で、海分域5は正電荷である。
【0012】図3は、負パルスコロナ荷電で得られた本
発明の海島分域エレクトレット材料1の裏面を負トナー
を用いて可視化した拡大図である。樹枝状の島分域2と
ドット状の島分域6が正電荷で混在し、かつ海分域3が
負電荷で存在する。かかる図3に示すように、このよう
な電荷の海島分域は、荷電面の反対面である裏面にも現
われる。
【0013】本発明の材料は、体積抵抗率1013Ω・c
m以上が好ましく、例えばポリプロピレン樹脂、ポリエ
チレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、弗素樹脂、ナイロ
ン樹脂、ポリエステル樹脂、その他共重合樹脂などが使
用できる。
【0014】形態は不織布、織物、編み物、紙、フイル
ム、シートなど用いることができるが、特に凹凸のあ
り、空隙が多い繊維製品が好ましい。
【0015】この場合、繊度は細い方が1つの島分域の
大きさを小さくして、かつ、その全面積率を多くするこ
とから平均繊度5デニール以下、好ましくは0.5デニ
ール以下、さらに好ましくは0.1d以下が良い。特
に、メルトブロー不織布は極細繊維で構成されいるため
好ましい。
【0016】材料の目付は100g/m2 以下が島分域
の面積を大きくする意味から好ましく、特に50g/m
2 以下がよい。
【0017】島分域の全面積率は25〜60%、好まし
くは33〜60%、さらに好ましくは35〜60%が良
い。この測定面積は5×5cmを用いて、かつ、トナー
で可視化した試料をコンピュター画像解析を行なって島
分域面積を求めた。また、同様の方法で解析して海分域
全面積率を求め、その面積率は40〜95%が好まし
く、さらには45〜90%が好ましい。トナー法で海分
域の可視化が不明瞭な場合は、全面積から島分域を差し
引いた値を海分域としても良い。海分域には正負いずれ
でもない中性部分を含む場合もある。
【0018】島形状は、樹枝状、ドット状またはこれら
の混合図形で形成されている。1つの島分域の大きさ
は、樹枝状島分域で30mm2 以下、好ましくは15m
2 以下、またドット状分域で3mm2 以下、好ましく
は1.3mm2 以下である。
【0019】島分域数蜜度は20〜5000個/cm2
で、好ましくは樹枝状の分域密度は20〜500個/c
2 で、ドット状の分域密度は100〜5000個/c
2である。
【0020】さらに好ましくは樹枝状の分域密度は30
〜500個/cm2 で、ドット状分域密度は300〜5
000個/cm2 、混合の場合は20〜3000個/c
2である。
【0021】本発明のエレクトレット材料の表面電荷極
性は、全体としては正また負で、表裏面で極性は異な
る。
【0022】表裏面の極性は、表裏面の島分全域面積率
を比較して、大きい面積率を持つ面がその島分域の電荷
極性となることが多い。
【0023】この極性および電荷量測定は図4に示す方
法で行なった。すなわち、電極7、8に測定試料9(5
cm直径)で挟み、既知コンデンサー10に発生する電
圧をエレクトロメーター11で測定して極性および電荷
量を測定する。
【0024】電荷量(クーロン/cm2 )=C×V/S ここで、Cは既知コンデンサー(F)、Vは電圧
(V)、Sは試料面積(cm2 )である。
【0025】本発明の電荷量は、3×10-10 〜8×1
-9クーロン/cm2 (以下、「C/cm2 」と略す
る)、好ましくは7×10-10 〜8×10-9クーロン/
cm2である。
【0026】図5に、本発明の海島分域エレクトレット
材料の製造方法を示すモデル図を示す。
【0027】被エレクトレット材料12を付設材料13
を介してアース電極14の上に設置して、高電圧発生装
置15とパルス発生装置16につないだ印荷電極17よ
りパルスコロナ荷電を行なって材料11をエレクトレッ
ト化する。
【0028】パルス印荷電圧は、10〜70KVで、電
極間は2〜10cmが好ましい。印荷電流は負電流で
0.01〜0.3mA、正電流で0.005〜0.05
mAを用いる。1回のパルス印荷時間は2秒以下、好ま
しくは0.05〜1秒、さらに好ましくは0.05〜
0.5秒が良い。1回のパルス印荷時間が2秒以上では
面積率の大きな、細かい、また均一な島分域が得られな
い。また、0.05秒以下では島分域が得られない。パ
ルス休止時間は0.01〜2秒が好ましい。
【0029】休止時間を含めた全パルス印荷時間は、6
0秒以下、好ましくは30秒以下、さらに好ましくは1
0秒以下、また0.1秒以上が好ましい。
【0030】印荷極性は正負いずれでも良く、また、両
面から両方を使用することも可能である。また、表面を
印荷した後に裏面を再印荷すること、またそのとき、極
性を変えることはさらに好ましい。
【0031】付設材料は、体積抵抗率1×101 〜1×
1010Ω・cmの半導体材料が好ましく、特に1×10
2 〜1×108 Ω・cmが良い。
【0032】このようにして得られた本発明エレクトレ
ット材料は電荷が混在するため安定で、電荷密度も高く
長期間の使用することができる。このためフィルター、
マスク、ヘヤーキャップ、ワイパーなどに適する。
【0033】
【実施例】 実施例1 体積抵抗率が1×1016Ω・cmのPP(ポリプロピレ
ン)繊維からなる平均繊度0.01d、目付25g/m
2 のメルトブロー不織布を用いて図4に示す装置で、エ
レクトレット化した。
【0034】印加電極とアース電極を5cmとし、付設
材料は体積抵抗率1×104 Ω・cmのカーボン入りポ
リエチレンフィルムを用いた。
【0035】パルス印荷時間を0.1秒間、パルス休止
時間を0.1秒間として休止時間を含めて3秒間、−2
0kvの負パルスコロナ荷電を行なった。
【0036】得られたエレクトレット化不織布は表面が
全体として正、裏面が負に帯電しており、表面電荷密度
は2×10-9C/cm2 であった。
【0037】トナーを用いて表面の帯電を可視化したと
ころ、樹枝状の正帯電分域が島状に認められ、コンピュ
ター画像解析で測定した結果、島分域全面積率は36
%、島部分の分域数密度は51個/cm2 であった。
【0038】一方、裏面のトナーによる可視化図では樹
枝状とドット状の混合図形が認められ、画像解析による
負帯電の海分域全面積率は80%であった。
【0039】この不織布を用いてフィルターとしての性
能を評価したところ、0.3μm粒子、風速1.5m/
分で、93%という高い捕集効率を示した。また、3カ
月保管後、再度フィルター性能を測定したが低下は認め
られなかった。
【0040】実施例2 実施例1で用いたメルトブロー不織布を同一装置で、パ
ルス印荷時間を0.2秒間、パルス休止時間を0.3秒
間とし、休止時間も含めて5秒間、−20kvの負パル
スコロナ荷電でエレクトレット化した。
【0041】次に、メルトブロー不織布の表裏を裏返し
て、パルス印荷時間0.2秒間、パルス休止時間0.3
秒間で休止時間も含めて5秒間、+20kvの正パルス
コロナ荷電でエレクトレット化した。
【0042】得られたエレクトレット化不織布は、表面
(正パルスコロナ荷電側面)が負に裏面が正に全体とし
て帯電しており、表面電荷密度は4×10-9C/cm2
であった。
【0043】表面には負帯電したドット状の島分域が認
められ、島分域全面積率は45%、島分域数密度は45
0個/cm2 であった。
【0044】裏面は負帯電部がドット状の島分域として
認められ、正帯電部の海分域全面積率は70%であっ
た。
【0045】この不織布を用いたフィルター評価を実施
例1と同じ条件で実施したところ、96%という高い捕
集効率を示した。また、6カ月保管後、再度フィルター
性能を測定したが低下は認められなかった。
【0046】比較例1 実施例1で用いたメルトブロー不織布を、実施例1の装
置からパルス発生装置を除いて、−20kvで3秒間、
連続コロナ荷電によりエレクトレット化した。得られた
不織布は表面が正、裏面が負に帯電しており、表面電荷
密度は2×10-10 C/cm2 であった。
【0047】トナーを用いて帯電状態を可視化した結
果、表面には島分域が認められたが、数が少なく、島分
域全面積率は15%であった。
【0048】また、この不織布のフィルターとしての性
能は実施例1と同条件で83%であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の海島分域エレクトレット材料を示した
モデル図である。
【図2】本発明の海島分域エレクトレット材料を示した
モデル図である。
【図3】負パルスコロナ荷電で得られた本発明の海島分
域エレクトレット材料1の裏面を負トナーを用いて可視
化した拡大図である。
【図4】図4に、極性および電荷量の測定方法を示すモ
デル図を示す。
【図5】図5に、本発明の海島分域エレクトレット材料
の製造方法を示すモデル図を示す。
【符号の説明】
1:本発明の海島分域エレクトレット材料 2:正電荷の樹枝状島分域 3:負電荷の海分域 4:負電荷のドット状島分域 5:正電荷の海分域 6:正電荷のドット状島分域 7:電極 8:電極 9:試料 10:既知コンデンサー 11:エレクトロメーター 12:被エレクトレット試料 13:付設材料 14:アース電極 15:高電圧発生装置 16:パルス発生装置 17:印荷電極

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正負電荷が海島分域にわかれて表面に混在
    するエレクトレット材料であって、表面での正また負の
    電荷の島分域全面積率が25〜60%で、また裏面での
    反対電荷の海分域全面積率が40〜95%であり、かつ
    表裏面の極性が全体として異極性であることを特徴とす
    るエレクトレット材料。
  2. 【請求項2】島分域の図形が、樹枝状あるいはドット
    状、またはそれらの混合図形状であることを特徴とする
    請求項1記載のエレクトレット材料。
  3. 【請求項3】表面電荷密度が3×10-10 〜8×10-9
    クーロン/cm2 であることを特徴とする請求項1項記
    載のエレクトレット材料。
  4. 【請求項4】エレクトレット材料が、繊維よりなるもの
    であることを特徴とする請求項1記載のエレクトレット
    材料。
  5. 【請求項5】エレクトレット材料が、不織布であること
    を特徴とする請求項1記載のエレクトレット材料。
  6. 【請求項6】不織布の構成繊維の平均繊度が0.1デニ
    ール以下であることを特徴とする請求項5記載のエレク
    トレット材料。
  7. 【請求項7】島分域数密度が、20〜5000個/cm
    2 であることを特徴とする請求項1記載のエレクトレッ
    ト材料。
  8. 【請求項8】1島分域の最大面積が30mm2 以下であ
    ることを特徴とする請求項1記載のエレクトレット材
    料。
  9. 【請求項9】樹枝状の島分域数密度が20〜500個/
    cm2 であることを特徴とする請求項1記載のエレクト
    レット材料。
  10. 【請求項10】島分域がドット状であり、該ドット状の
    島分域数密度が100〜5000個/cm2 であること
    を特徴とする請求項1記載のエレクトレット材料。
  11. 【請求項11】電極間に被エレクトレット材料を設置
    し、電極に直流パルス電圧を印荷することにより海島分
    域を持って正負電荷が表面に混在するエレクトレット材
    料を得ることを特徴とするエレクトレット材料の製造方
    法。
  12. 【請求項12】アース電極上に体積抵抗率10-1〜10
    10Ω・cmの付設材料を設置し、直流パルス電圧を印荷
    することを特徴とする請求項11記載のエレクトレット
    材料の製造方法。
  13. 【請求項13】パルス印荷時間が2秒以下であることを
    特徴とする請求項11記載のエレクトレット材料の製造
    方法。
  14. 【請求項14】パルス休止時間が2秒以下である請求項
    11記載のエレクトレット材料の製造方法。
  15. 【請求項15】印荷電圧が10〜70KVであることを
    特徴とする請求項11記載のエレクトレット材料の製造
    方法。
  16. 【請求項16】直流パルス印加に際して、正パルス印荷
    と負パルス印荷の両方を行なうことを特徴とする請求項
    11記載のエレクトレット材料の製造方法。
JP4268895A 1992-10-07 1992-10-07 海島分域エレクトレット材料とその製造方法 Pending JPH06123063A (ja)

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JP4268895A JPH06123063A (ja) 1992-10-07 1992-10-07 海島分域エレクトレット材料とその製造方法

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ID=17464764

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JP4268895A Pending JPH06123063A (ja) 1992-10-07 1992-10-07 海島分域エレクトレット材料とその製造方法

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JP (1) JPH06123063A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003003367A (ja) * 2001-06-20 2003-01-08 Toray Ind Inc エレクトレット繊維シート

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003003367A (ja) * 2001-06-20 2003-01-08 Toray Ind Inc エレクトレット繊維シート

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