エレクトレットウェブを含むオレフィン性ウェブの加工助剤
ポリマーウェブの調製方法は、熱可塑性樹脂及び加工助剤のホットメルト配合を含む。加工助剤はヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む。この配合物から調製されるウェブは、フィルム又は不織繊維ウェブの形態であってよい。不織マイクロファイバーウェブは濾材として有用である。製造されるポリマーウェブに、エレクトレットウェブがある。加工助剤はエレクトレットウェブの帯電強化添加剤としても機能する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、帯電強化添加剤を含むエレクトレットウェブを含む、不織熱可塑性マイクロファイバーウェブなどの不織繊維ウェブを含むウェブ調製用の加工助剤、それらの製造方法及び使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
物品の調製のために、ポリマー材料、特にポリマーオレフィン性材料を加工するために種々の加工方法が使用される。これらの加工方法の多くは、熱、圧力又はこれらの組み合わせの使用を伴う。使用される加工方法の例として、例えば、ホットメルト押し出し及び射出成形が挙げられる。ホットメルト押し出し技術により調製される物品には、ポリマーウェブがある。有用なポリマーウェブの例として、フィルム及び不織繊維ウェブが挙げられる。これらのポリマーウェブの用途には、エレクトレット物品がある。
【０００３】
エレクトレットは、準永久帯電を示す誘電材料である。エレクトレットは、例えば、食品包装用フィルム、エアフィルタ、濾過用面体及び呼吸用マスクなどの様々なデバイスにおいて、並びにマイクロフォン、ヘッドフォン及び静電記録装置などの電気音響的装置内の静電的要素として有用である。
【０００４】
エアゾール濾過に使用されるマイクロファイバーウェブの性能は、繊維に電荷を付与し、エレクトレット材料を形成することによって改善することができる。特に、エレクトレットはエアゾールフィルタにおける粒子捕捉を向上させるのに有効である。マイクロファイバーウェブ内にエレクトレット材料を形成するために、多くの方法が知られている。このような方法としては、例えば、ダイ開口部から出て繊維が形成された時点で、メルトブローン繊維に電子又はイオンなどの帯電粒子を衝突させる工程が挙げられる。他の方法としては、例えば、ウェブが形成された後で、ＤＣコロナ放電によって繊維を帯電させる工程、又はカーディング及び／又はニードルタッキング（摩擦帯電）によって繊維マットへ電荷を付与する工程が挙げられる。近年、ウォータージェット又は水滴流が、濾過促進エレクトレット電荷を提供するのに十分な圧力で、不織ウェブに衝突する方法（ハイドロチャージング）が述べられてきた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この開示において、ポリマーウェブの調製方法が提示される。開示されたポリマーウェブに、エレクトレットウェブがある。
【０００６】
幾つかの実施形態において、熱可塑性樹脂と、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む加工助剤とを含む、配合物を調製する工程と、加工助剤及び熱可塑性樹脂の配合物の溶融粘度が、加工助剤を含まない熱可塑性樹脂の溶融粘度より低い、配合物のホットメルト混合工程と、ホットメルト配合物からウェブを形成する工程と、を含む、ウェブの調製方法が開示される。
【０００７】
幾つかの実施形態においては、ポリマーウェブはエレクトレットウェブであり、熱可塑性樹脂と、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む加工助剤とを含む、配合物を調製する工程と、配合物のホットメルト混合工程と、ホットメルト配合物からウェブを形成する工程と、静電気的にウェブを帯電する工程と、を含む。
【０００８】
また、熱可塑性樹脂及びヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む帯電強化添加剤の配合物を含む、不織マイクロファイバーウェブを含むエレクトレット濾材が、開示される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
熱可塑性樹脂及び加工助剤の配合物である、ポリマーウェブの調製方法が開示される。典型的には、熱可塑性樹脂はポリオレフィン性材料である。加工助剤は、より容易なウェブ形成を可能にする。加工助剤は、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーである。加工助剤がエレクトレットウェブの調製に使用される場合には、加工助剤は、また、熱可塑性樹脂のみで調製されたウェブより改良された特性を示すことがあるウェブをも提供する。加工助剤は、熱可塑性樹脂の加工を助けるのみならず、形成されたエレクトレットウェブ中の帯電強化添加剤としても役立つ。
【００１０】
ポリマーウェブは様々な形態であってよい。例えば、ウェブは連続又は不連続フィルムであってよく、あるいは繊維ウェブであってよい。繊維ウェブは、濾材などのエレクトレット物品の形成に、特に有用である。幾つかの実施形態では、ウェブは不織マイクロファイバーウェブである。典型的には、マイクロファイバーは有効直径（又は走査型電子顕微鏡などの方法で測定される場合の平均直径）が１〜１００マイクロメートル、又はより典型的には２〜３０マイクロメートルであり、マイクロファイバーは円形の横断面を有する必要はない。
【００１１】
用語「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、「少なくとも１つの」と同じ意味で用いられ、記載された要素の１つ以上を意味する。
【００１２】
用語「エレクトレット」は、準永久帯電を示す材料を意味する。
【００１３】
本明細書において使用される場合、用語「オリゴマー」は、繰り返し単位の数がわずかである化合物を意味する。これは、少なくとも原理的に、無限の繰り返し単位を有するポリマーとは対照的である。通常、オリゴマーは１〜１０の繰り返し単位を含んでいる。
【００１４】
用語「ヒンダードアミン」は、置換基による立体障害のあるアミン基を意味する。ヒンダードアミンの例は、例えば、米国特許第３，９２５，３７６号（Ｃｈａｌｍｅｒｓら）に記述されている。
【００１５】
用語「スクシンイミド」は、式１の一般式の複素環式イミドを意味する
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はすべて水素原子である）。用語「Ｎ−置換スクシンイミド」は、Ｒ１が水素以外の基である式１の分子を意味する。
【００１６】
本明細書において使用されるとき、「ポリオレフィン」及び「ポリオレフィン性」は、ポリマーを議論する場合において使用されるとき、オレフィン又はアルケンモノマーから調製されるポリマーを意味する。ポリオレフィンポリマーとして、ポリプロピレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリ環状オレフィンなどが挙げられる。
【００１７】
本明細書において使用されるとき、用語「プロピレン系」及び「ポリプロピレン系」は、ポリマーを議論する場合において使用されるとき、ポリプロピレンホモポリマー、及びプロピレンが主たる構成成分であるプロピレン含有コポリマーを含む。
【００１８】
用語「アルキル」は、飽和炭化水素であるアルカンのラジカルである一価の基を意味する。アルキルは、直鎖状、分枝状、環状又はこれらの組み合わせであることができ、典型的には１〜２０個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、アルキル基は、１〜１８個、１〜１２個、１〜１０個、１〜８個、１〜６個又は１〜４個の炭素原子を含む。アルキル基の例としては、これらに限定されないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、第三級ブチル（ｔ−ブチル）、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル及びエチルヘキシルが挙げられる。
【００１９】
用語「アルケニル」は、少なくとも１個の炭素−炭素二重結合を有する炭化水素であるアルケンのラジカルである一価の基を意味する。アルケニルは、直鎖、分枝状、環状又はこれらの組み合わせであることができ、典型的には、２〜２０個の炭素原子を含む。一部の実施形態では、アルケニルは、２〜１８個、２〜１２個、２〜１０個、４〜１０個、４〜８個、２〜８個、２〜６個又は２〜４個の炭素原子を含む。代表的なアルケニル基としては、エテニル、ｎ−プロペニル及びｎ−ブテニルが挙げられる。
【００２０】
用語「アルキニル」は、少なくとも１個の炭素−炭素３重結合を有する炭化水素であるアルキンのラジカルである一価の基を意味する。アルキニルは、直鎖、分枝状、環状又はこれらの組み合わせであってよく、典型的には、２〜２０個の炭素原子を含む。幾つかの実施形態では、アルキニルは、２〜１８個、２〜１２個、２〜１０個、４〜１０個、４〜８個、２〜８個、２〜６個又は２〜４個の炭素原子を含む。代表的アルキニル基としては、エチニル、ｎ−プロピニル及びｎ−ブチニルが挙げられる。
【００２１】
用語「ヘテロアルキル」は、ヘテロ原子を含有するアルキル基を意味する。これらヘテロ原子は側枝原子、例えばフッ素、塩素、臭素若しくはヨウ素のようなハロゲンであるか、又は窒素、酸素若しくはイオウのような鎖状原子であってよい。ヘテロアルキル基の一例は、−ＣＨ２ＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＣＨ２ＣＨ３などのポリオキシアルキル基である。
【００２２】
用語「置換アルキル」は、炭化水素主鎖に沿って置換基を有するアルキル基を意味する。これらの置換基は、アルキル基、ヘテロアルキル基又はアリール基であり得る。置換アルキル基の一例は、ベンジル基である。
【００２３】
用語「アリール」は、１〜５個の環（連結又は縮合していてもよい）を有するラジカルである芳香族炭素環基を意味する。アリール基は、アルキル基又はヘテロアルキル基によって置換されてよい。アリール基の例としては、フェニル基、ナフタレン基及びアントラセン基が挙げられる。
【００２４】
用語「アルキレン」は、飽和炭化水素であるアルカンのラジカルである二価の基を意味する。アルキレンは、直鎖状、分枝状、環状又はこれらの組み合わせであることができ、典型的には１〜２０個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、アルキレン基は１〜１８個、１〜１２個、１〜１０個、１〜８個、１〜６個、又は１〜４個の炭素原子を有する。アルキレン基の例として、メチレン（−ＣＨ２−）、エチレン（−ＣＨ２ＣＨ２−）などが挙げられるが、これらに限定されない。アルキレン基は、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル又は置換アリール基で、置換されてよい。
【００２５】
用語「ポリマー」及び「ポリマー材料」は、１つのモノマーから調製した材料、例えばホモポリマー、又は２つ若しくはそれ以上のモノマーから調製した材料、例えばコポリマー、ターポリマーなど、の両方を意味する。同様に、用語「重合させる」は、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマーなどであり得るポリマー材料の作製プロセスを意味する。用語「コポリマー」及び「コポリマー材料」は、少なくとも２つのモノマーから調製されたポリマー材料を意味する。
【００２６】
用語「室温」及び「周囲温度」は同じ意味で用いられ、２０℃〜２５℃の範囲の温度を意味する。
【００２７】
本明細書で使用する場合、用語「ホットメルト加工可能」とは、例えば、熱及び圧力によって固体から粘稠な流体へと変化することができる組成物を意味する。組成物は、実質的に化学的に変化したり、あるいは目的とした用途に使用不能になったりすることなく、ホットメルト加工が可能でなければならない。
【００２８】
特に指示がない限り、明細書及び請求項に使用される外観の寸法、量及び物理的特性を表すすべての数字は、用語「約」によりすべての事例において修正されると理解される。したがって、反対の指示がない限り、本明細書の数字は、本明細書で開示される教示を使用する所望の特性によって変化し得る近似値である。
【００２９】
ポリマーウェブは、典型的には、ブローンマイクロファイバー（ＢＭＦ）技術を含むホットメルトプロセスにより調製される。押出成形機を使用するホットメルトプロセスでは、熱可塑性樹脂及び望ましい添加剤は加熱された押出成形機に加えられ、押出成形機内で熱、圧力及びせん断力の影響を受け、次いでダイを通って押出成形機から出る。熱可塑性樹脂の材料特性により、樹脂の押し出しに適する温度、スクリュー構成及びスクリュースピードが決まり、それゆえ、その樹脂の使用で達成可能な押し出し速度が決まる。あるホットメルト押し出しプロセスでは加工助剤が加えられ、この助剤は溶融樹脂の溶融粘度を低下させ、それゆえ処理能力の向上、処理温度の低下、又は加工助剤なしでは使用できなかった樹脂の使用能力までをも提供することができる。
【００３０】
本開示の加工助剤は、ポリオレフィン性熱可塑性樹脂とともに使用されるとき、溶融熱可塑性樹脂の熱溶融粘度を低下させ、それゆえより容易な加工を可能にする。一般的に、熱溶融粘度の低下は、加工中の材料のレオロジーの制御に役立つ３つの効果を提供する。これらの３つの効果は、ポリマーウェブをより迅速に作る能力、加工助剤なしで可能な温度より低い温度で材料を加工する能力、及び加工助剤なしでは実質的に加工できない材料を使用する能力である。
【００３１】
一般的に、熱可塑性樹脂はポリオレフィン性熱可塑性樹脂である。加工助剤の使用は、ポリオレフィン性熱可塑性樹脂の熱溶融粘度を低下させる。一般的には、押出成形機の最後部の領域は温度が最も高い。この温度は低ければ低いほど望ましい。幾つかの実施形態では、ポリオレフィン性熱可塑性樹脂はポリプロピレン系である。これらの実施形態においては、加工助剤の効果は一般的により顕著である。典型的には、多くのポリプロピレン系の熱可塑性樹脂は、約２００〜４００℃、より典型的には２５０〜３５０℃の温度でホットメルト加工される。加工助剤が使用される場合には、約２９０℃又はこれより高い温度における熱可塑性樹脂の熱溶融粘度は、熱可塑性樹脂のみの粘度から劇的に低下する。幾つかの実施形態においては、所与の温度の熱溶融粘度は加工助剤のない熱可塑性樹脂の粘度から、２０％、３０％若しくは５０％又はそれ以上さえも低下する。好ましい加工温度範囲におけるこの劇的な粘度の低下は、加工速度の増大を可能にする。材料が押し出しプロセスを通過しポリマーウェブとなることができる速度を表現するために、ポリマーウェブを生成する加工速度は、時に処理能力と称さる。処理能力の増加はより速い速度でのウェブの調製を可能にし、改善されたウェブの作製とコストの低下又はこの両方を可能にする。
【００３２】
加工速度の増大に加え、加工助剤の使用は、他の方法で可能であったより低い温度での加工、又は他の方法では使用できなかった材料の使用をも可能とすることがある。幾つかのポリプロピレン系ポリマーの等級は、上述の望ましい加工温度範囲では加工できない。これらの材料の幾つかでは、加工可能な粘度を達成するために、非常に高い温度、４００℃、又はそれ以上の温度が要求される。これらの温度は、ポリマーウェブ調製の達成には実用的ではなく、又は不可能でさえある。加工助剤の使用は、これらの材料の加工に要求される温度を下げることができ、そうでなければ有用ではなかった加工における材料の使用を可能にする。例えば、有効繊維直径が１０マイクロメートル又はそれ未満のブローンマイクロファイバーの作製に、加工助剤を使用せずに、メルトフローインデックスが２５未満の材料などの低メルトフローのポリプロピレンを使用することは、商業的に非実用的であろう。
【００３３】
理論に束縛されるものではないが、加工助剤はポリプロピレン系材料の分子量を低下させ、これが熱溶融粘度の低下を可能とすると信じられている。この効果はエレクトレットウェブの調製において非常に顕著であり、特にメルトブローンプロセスにより調製されるマイクロファイバーエレクトレットウェブにおいてそうである。メルトブロープロセスでは、有効繊維直径が１〜１００マイクロメートル、特に有効繊維直径が１０マイクロメートル未満の繊維を形成するためには、比較的低いメルトフロー粘度が望ましい。
【００３４】
過酸化物系の材料が、オレフィン性ポリマー、特にポリプロピレンのメルトフロー粘度を低下させる加工助剤として使用できるが、しかし、過酸化物系加工助剤は過酸化物に関連する固有の安全及び取扱上の問題点があり、問題がより大きい。本開示の加工助剤の更なる利点は、これらは取扱い及び使用がより安全であるのみならず、これらはまた多くの場合に酸化防止剤としても機能することができ、形成されるポリマーウェブに追加の効果を提供する。
【００３５】
この開示において加工助剤として使用される材料の幾つかの具体例は、高分子安定剤として販売されているので、これらがオレフィン性ポリマーの加工助剤として機能することは驚くべきことである。更に驚くべきことは、これらの加工助剤はエレクトレットウェブを含むポリマーウェブの加工を助けるのみならず、これらはまたエレクトレットウェブの帯電強化添加剤としても機能することである。
【００３６】
この開示の方法により調製される有用なポリマーウェブには、エレクトレットウェブがある。本開示のエレクトレットウェブは、配合され押し出された熱可塑性樹脂及び加工助剤を含む。これらの加工助剤は、形成されたエレクトレットウェブ中において帯電強化添加剤として役立つ、予期せぬ追加の特徴を有する。
【００３７】
エレクトレットウェブの形成に有用な熱可塑性樹脂としては、ウェブに形成し帯電させた際に、多量の捕捉された静電荷を保持することが可能な、任意の熱可塑性非導電性ポリマーが挙げられる。典型的には、このような樹脂は、使用目的における温度で、１０１４オームセンチメートルより大きいＤＣ（直流）固有抵抗を有する。捕捉電荷を得ることができるポリマーとしては、ポリプロピレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリ環状オレフィン及びポリ−４−メチル−１−ペンテンなどのポリオレフィン；ポリ塩化ビニル；ポリスチレン；ポリカーボネート；ポリラクチドを含むポリエステル；及び過フッ化ポリマー及びコポリマーが挙げられる。特に有用な材料としては、ポリプロピレン系ポリマー、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリ環状オレフィン、これらの混合物、又はプロピレン及び４−メチル−１−ペンテンの少なくとも１つから形成されるコポリマーが挙げられる。
【００３８】
一般に、有用な熱可塑性ポリマーは、「メルトフローインデックス」の記述により特性を示すことができる。メルトフローインデックス（ＭＦＩ）は、熱可塑性ポリマーの溶融物の流れ易さの尺度である。これは、選択可能な規定の重力加重により加えられる圧力により、選択可能な規定の温度において、特定の直径及び長さのキャピラリーを通して１０分間に流れるポリマーの、グラムで表示される質量として定義される。この方法はＡＳＴＭ Ｄ１２３８及びＩＳＯ １１３３に示されている。一般的に、ポリプロピレンのメルトフローインデックスは２３０℃において測定される。
【００３９】
好適な熱可塑性樹脂の例として、例えば、ポリプロピレン樹脂：Ｅｘｘｏｎ−Ｍｏｂｉｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｉｒｖｉｎｇ，ＴＸから市販されているＥＳＣＯＲＥＮＥ ＰＰ ３７４６Ｇ、Ｔｏｔａｌ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ Ｉｎｃ．，Ｈｏｕｓｔｏｎ ＴＸから市販されているＴＯＴＡＬ ＰＰ３９６０、ＴＯＴＡＬ ＰＰ３８６０及びＴＯＴＡＬ ＰＰ３８６８、ＬｙｏｎｄｅｌｌＢａｓｅｌｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｒｏｔｔｅｒｄａｍ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓから市販されているＭＥＴＯＣＥＮＥ ＭＦ ６５０Ｗ；ポリ−４−メチル−１−ペンテン樹脂：Ｍｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎから市販されているＴＰＸ−ＭＸ００２；及びポリ環状オレフィン樹脂：ＴＯＰＡＳ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙから市販されているＴＯＰＡＳ−６０１３が挙げられる。
【００４０】
加工助剤は、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーである。ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーは、下記の式２の一般構造の繰り返し単位を有すると記述することができる
【化２】
（式中、基Ｒ１はヒンダードアミン基を含み；
基Ｒ４及びＲ７は、独立して、他のスクシンイミド環に連結するアルキレン又は置換されたアルキレン連結基を含むか、又はアルキル末端基であり；
基Ｒ５及びＲ６は、独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル又は置換アリールを含む）。一般的に、加工助剤は１つ以上の反復単位、一般的に１００又はそれより少数の反復単位を含み、つまり、Ｒ４及びＲ７基は、式２の単位を１００まで互いに連結する。幾つかの実施形態においては、加工助剤は５０、３０若しくはそれより少数の反復単位、２５若しくはそれより少数の反復単位、２０若しくはそれより少数の反復単位、又は１０若しくはそれより少数の反復単位を含む場合さえある。
【００４１】
式２で記述される異なる様々な材料が、帯電強化添加剤としても機能する加工助剤として有用である。式２のＲ１、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７が水素原子である場合、この分子はスクシンイミドとして知られているので、時々これらの添加剤は「スクシンイミド類」と称される。好適なスクシンイミ類としては、例えば、式２のスクシンイミド類が挙げられ、ここでＲ１はヒンダードアミン基を含む。典型的には、これらのヒンダードアミン基は、立体的にアミンの窒素をブロックするアルキル基を有する環式基である。
【００４２】
式２のＲ５及びＲ６基は、独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル又は置換アリール基であり得る。典型的には、これらは水素原子である。基Ｒ４及びＲ７は、独立して、他のスクシンイミド環又はアルキル末端基に連結するアルキレン又は置換アルキレン連結基を含む。幾つかの実施形態においては、帯電強化添加剤として機能する加工助剤においては、Ｒ１は２，２，６，６テトラメチルピペリジン基などのアルキル置換６員環複素環を含み、Ｒ１基はスクシンイミド基のＮ原子にピペリジン環の３、４又は５の位置で連結する。特に好適な実施形態においては、帯電強化添加剤として機能する加工助剤は、ＢＡＳＦ，Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙから「ＵＶＩＮＵＬ ５０５０Ｈ」として市販されている。この添加剤の構造を下の式３に示す。この材料は、３，０００〜４，０００グラム／モルの分子量を有すると報告されており、これはこのオリゴマーの繰り返し単位の数ｎが約５〜７であることを意味する。
【化３】
【００４３】
典型的には、加工助剤は熱可塑性樹脂に、配合物の総重量の約１０重量％まで、より典型的には、０．１〜５重量％の範囲まで配合される。幾つかの実施形態では、加工助剤は、０．１〜３重量％、又は０．２５〜２重量％の範囲の量で存在する。
【００４４】
熱可塑性樹脂及び加工助剤の配合物は、周知の方法により調製することができる。典型的には、配合物は溶融押出技術を使用して処理されるので、当該配合物をバッチプロセスで事前に配合しペレットに成形したり、又は熱可塑性樹脂及び加工助剤を連続プロセスにて押出成形機内で混合したりしてよい。連続プロセスが使用される場合、熱可塑性樹脂及び加工助剤を予め固体状態で混合して、又は個別に押出成形機に加えたりして、溶融状態で混ぜ合わせてよい。
【００４５】
事前配合ペレットを形成するために使用してよい溶融混合機の例としては、分散混合、分配混合、又は分散混合及び分配混合の組み合わせを提供するようなものが挙げられる。バッチ法の例としては、ＢＲＡＢＥＮＤＥＲ（例えばＣ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．；Ｓｏｕｔｈ Ｈａｃｋｅｎｓａｃｋ，ＮＪから市販されているＢＲＡＢＥＮＤＥＲ ＰＲＥＰ ＣＥＮＴＥＲ）、又はＢＡＮＢＵＲＹ内部混合及びロールミリング装置（例えば、Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏ．；Ａｎｓｏｎｉａ，ＣＴから入手できる装置）を使用するようなものが挙げられる。バッチ混合後、生成した混合物を直ちにクエンチし、後で加工するために、混合物の溶融温度未満で保管してよい。
【００４６】
連続法の例として、一軸スクリュー押出成形、二軸スクリュー押出成形、ディスク押出成形、往復式一軸スクリュー押出成形、及びピンバレル一軸押出成形が挙げられる。連続法としては、キャビティトランスファーミキサー（例えば、Ｓｈｒｅｗｓｂｕｒｙ，ＥｎｇｌａｎｄのＲＡＰＲＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．から市販されているＣＴＭ）及びピン混合要素などの両分配要素、静的混合要素、又は分散混合要素（例えば、ＭＡＤＤＯＣＫ混合要素又はＳＡＸＴＯＮ混合要素として市販されている）を利用するものが挙げられる。
【００４７】
バッチプロセスにより調製された、事前配合ペレットを押し出すために使用してよい押出機の例としては、前述した連続加工用の装置と同じ型が挙げられる。上述したように加工助剤の使用は加工条件の選択に大きな柔軟性を与えるが、一般的に有用な押し出し条件は、加工助剤を使用しない樹脂の押し出しに適した条件である。
【００４８】
熱可塑性樹脂及び加工助剤の押し出された配合物を、フィルム又はシートへとキャスト又はコーティングしてよく、あるいは既知の技術を使用して不織繊維ウェブへとメルトブローしてよい。メルトブローン不織マイクロファイバーウェブは、濾材として特に有用である。
【００４９】
メルトブローン不織マイクロファイバーのエレクトレットフィルタは、濾過用接顔部などの呼吸用マスクのエアフィルタ要素として、あるいは家庭用及び工業用空調機、空気清浄機、真空掃除機、医療用エアラインフィルタ、乗り物用空調システム、並びにコンピュータ、コンピュータディスクドライブ及び電子機器などの一般装置用空調システムなどの目的のために、特に有用である。幾つかの実施形態においては、エレクトレットフィルタは人工呼吸器アセンブリと組み合わされ、ヒトが使用するよう設計された人工呼吸器デバイスを形成する。人工呼吸器の用途においては、エレクトレットフィルタは、成形された、ひだのある又は折り畳まれた半面の呼吸用マスク、取り換え可能なカートリッジ若しくはキャニスター又は前置フィルタの形態であってよい。
【００５０】
本開示において有用なメルトブローンマイクロファイバーは、Ｖａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅ、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．４８，ｐｐ．１３４２〜１３４６及びＲｅｐｏｒｔ Ｎｏ．４３６４ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ Ｍａｙ ２５，１９５４，ｅｎｔｉｔｌｅｄ「Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ Ｆｉｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」ｂｙ Ｖａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅらに記載されているようにして調製することができる。
【００５１】
繊維エレクトレットフィルタのための有用なメルトブローンマイクロファイバーは、典型的には、約１〜１００マイクロメートル、より典型的には２〜３０マイクロメートル、ある実施形態においては約７〜１５マイクロメートルの有効繊維直径を有する。この有効繊維直径は、Ｄａｖｉｅｓ，Ｃ．Ｎ．、「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｄｕｓｔ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ １Ｂ，１９５２に記載の方法に従って計算される。
【００５２】
ステープルファイバーもまた、ウェブ内に存在してよい。一般的に、ステープルファイバーが存在することで、ブローンマイクロファイバーのみからなるウェブよりも、より嵩高で、より密度の小さいウェブとなる。一般的に約９０重量％以下のステープルファイバーが存在し、より典型的には、約７０重量％以下である。ステープルファイバーを含むウェブの例は、米国特許第４，１１８，５３１号（Ｈａｕｓｅｒ）に開示されている。
【００５３】
活性炭又はアルミナなどの吸着粒子材料もまたウェブ内に含まれてよい。このような粒子は、ウェブ内容物の約８０容積パーセントまで存在してよい。粒子充填ウェブの例は、例えば米国特許第３，９７１，３７３号（Ｂｒａｕｎ）、同第４，１００，３２４号（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）及び同第４，４２９，００１号（Ｋｏｌｐｉｎら）に記載されている。
【００５４】
例えば、顔料、光安定剤、主及び二次酸化防止剤、金属不活性剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、脂肪酸金属塩、トリエステル亜リン酸塩、リン酸塩、フッ素含有化合物及びこれらの組み合わせを含む、種々の任意の添加剤を熱可塑性組成物に配合することができる。これに加えて、他の帯電強化添加剤を熱可塑性組成物に組み合わせてよい。可能な帯電添加剤としては、トリアジン環の窒素原子に加えて少なくとも１つの窒素原子を含有する、熱的に安定な有機トリアジン化合物又はオリゴマーが挙げられ、例えば、Ｒｏｕｓｓｅａｕらの米国特許第６，２６８，４９５号、同第５，９７６，２０８号、同第５，９６８，６３５号、同第５，９１９，８４７号及び同第５，９０８，５９８号を参照。エレクトレットを強化することが知られている他の添加剤は、「ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４ ＬＦ」（ポリ［［６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）アミノ］−ｓ−トリアジン−２，４−ジイル］［［（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ］ヘキサメチレン［（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピぺリジル）イミの］］）であり、Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手できる。帯電強化添加剤はＮ−置換アミノ芳香族化合物、特に「ＵＶＩＮＵＬ Ｔ−１５０」としてＢＡＳＦ，Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙから市販されている、２，４，６−トリアニリノ−ｐ−（カルボ−２’−エチルへキシル−１’−オキシ）−１，３，５−トリアジンなどの、トリアミノ置換化合物であってよい。他の帯電添加剤は、２，４，６−トリス−（オクタデシルアミノ）−トリアジンであり、トリステアリルメラミン（「ＴＳＭ」）としても知られている。帯電強化添加剤の更なる例は、米国特許出願第６１／０５８，０２９号、同第６１／０５８，０４１号、米国特許第７，３９０，３５１号（Ｌｅｉｒら）、同第５，０５７，７１０号（Ｎｉｓｈｉｕｒａら）並びに米国特許第４，６５２，２８２号及び同第４，７８９，５０４号（Ｏｈｍｏｒｉら）に載せられている。
【００５５】
更に、ウェブをその表面を化学的に修正するために処理してもよい。表面のフッ素化は、ポリマー物品をフッ素含有化学種及び不活性ガスを含む雰囲気中に置き、次に電気的に放電し、ポリマー物品の表面化学を変えることにより達成することができる。電気放電は、ＡＣコロナ放電等のプラズマの形態であってよい。このプラズマフッ素化工程によって、フッ素原子がポリマー物品の表面上に存在するようになる。プラズマフッ素化工程は、Ｊｏｎｅｓ／Ｌｙｏｎｓらの多くの米国特許第６，３９７，４５８号、第６，３９８，８４７号、第６，４０９，８０６号、第６，４３２，１７５号、第６，５６２，１１２号、第６，６６０，２１０号及び第６，８０８，５５１号に記載されている。高フッ素飽和比を有するエレクトレット物品はＳｐａｒｔｚらの米国特許第７，２４４，２９１号に記載されており、ヘテロ原子とともに低フッ素飽和比を有するエレクトレット物品はＫｉｒｋらの米国特許第７，２４４，２９２号に記載されている。フッ素化技術を開示する他の公報としては、米国特許第６，４１９，８７１号、第６，２３８，４６６号、第６，２１４，０９４号、第６，２１３，１２２号、第５，９０８，５９８号、第４，５５７，９４５号、第４，５０８，７８１号及び第４，２６４，７５０号；米国特許公報ＵＳ ２００３／０１３４５１５ Ａ１号及びＵＳ ２００２／０１７４８６９ Ａ１号；並びに国際特許公報ＷＯ ０１／０７１４４号が挙げられる。
【００５６】
本開示に従って製造されたエレクトレット濾材は一般に、約１０〜５００ｇ／ｃｍ２の範囲の坪量（単位面積当たりの質量）を有し、幾つかの実施形態では、約１０〜１００ｇ／ｃｍ２の範囲の坪量を有する。メルトブローンマイクロファイバーウェブの作製において、坪量は、例えばコレクター速度又はダイの処理能力のいずれかを変化させることによりコントロールすることができる。濾材の厚さは、典型的には約０．２５〜２０ミリメートルであり、幾つかの実施形態では約０．５〜２ミリメートルである。通常、多層繊維エレクトレットウェブは、フィルタ要素に使用される。繊維エレクトレットウェブの固体性は、典型的には、約１％〜２５％、より典型的には約３％〜１０％である。固体性は、ウェブの固体部分を画定する単位のないパラメータである。一般に本開示の方法は、濾材の坪量、厚さ又は固体性に関わりなく、エレクトレットウェブに概して均一な電荷分布をウェブ全域にわたって提供する。エレクトレット濾材及びそれを製造する樹脂には、その電気伝導率を増大させる可能性のあるあらゆる不必要な処理、例えば、電離放射線、ガンマ線、紫外線照射、熱分解、酸化等への曝露を施してはならない。
【００５７】
エレクトレットウェブは、それが形成された時点で帯電されてよく、あるいはウェブはウェブ形成後に帯電されてもよい。エレクトレット濾材では、濾材は一般的に、ウェブが形成された後で帯電される。一般的に、当該技術分野において既知の任意の標準的な帯電方法を使用してよい。例えば、帯電は、摩擦帯電、ＤＣコロナ放電及びハイドロチャージングを含む様々な方法で実施してよい。種々の方法の組み合わせも使用できる。
【００５８】
好適なＤＣコロナ放電プロセスの例は、米国特許参照番号第３０，７８２号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）、同第３１，２８５号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）、同第３２，１７１号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）、米国特許第４，２１５，６８２号（Ｄａｖｉｓら）、同第４，３７５，７１８号（Ｗａｄｓｗｏｒｔｈら）、同第５，４０１，４４６号（Ｗａｄｓｗｏｒｔｈら）、同第４，５８８，５３７号（Ｋｌａａｓｅら）、同第４，５９２，８１５号（Ｎａｋａｏ）及び同第６，３６５，０８８号（Ｋｎｉｇｈｔら）に記述されている。
【００５９】
ウェブのハイドロチャージングは、ウェブに濾過促進エレクトレット帯電を提供するのに十分な圧力で、水の噴流又は水滴流をウェブ上へと衝突させることによって実施される。最適な結果を達成するために必要となる圧力は、使用する噴霧器の種類、ウェブを形成するポリマーの種類、ポリマーへの添加剤の種類及び濃度、ウェブの厚さ及び密度、並びにハイドロチャージングに先立って行われるＤＣコロナ表面処理などの前処理の実施の有無によって変化する。一般に、約１０〜５００ｐｓｉ（６９〜３４５０ｋＰａ）の範囲の水圧が好適である。望むならば、ＤＣコロナ表面処理もポストハイドロチャージング処理として使用できるが、このような後処理は典型的ではない。
【００６０】
水の噴流又は水滴流は、いずれかの好適な噴霧手段により提供され得る。一般的に、繊維の水流による交絡に有用な装置が、本開示の方法において有用であるが、ハイドロチャージングでは、操作は一般的に水流交絡にて使用される場合よりも低圧で実施される。ハイドロチャージングは、米国特許第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ）に記載された方法、並びに流体ウエッティング及びディウェッティングプロセスを使用して、エレクトレット電荷を付与するための、その他の各種派生的方法、例えば、日本特許出願第２００２１６１４６７号（Ｈｏｒｉｇｕｃｈｉ）、同第２００２１７３８６６号（Ｔａｋｅｄａ）、同第２００２１１５１７７号（Ｔａｋｅｄａ）、同第２００２３３９２３２号（Ｔａｋｅｄａ）、同第２００２１６１４７１号（Ｔａｋｅｄａ）、日本特許第３，７８０，９１６号（Ｔａｋｅｄａ）、日本特許出願第２００２１１５１７８号（Ｔａｋｅｄａ）、同第２００３０１３３５９号（Ｈｏｒｉｇｕｃｈｉ）、米国特許第６，９６９，４８４号（Ｈｏｒｉｇｕｃｈｉ）、同第６，４５４，９８６号（Ｅｉｔｚｍａｎ）、日本特許出願第２００４０６０１１０号（Ｍａｓｕｍｏｒｉ）、同第２００５１３１４８５号（Ｋｏｄａｍａ）、及び同第２００５１３１４８４号（Ｋｏｄａｍａ）に記載されている方法を包含すると理解されている。
【００６１】
ウェブのハイドロチャージングはまた「ゼータ電位に基づくエレクトレット物品の作製方法（Method of Making Electret Articles Based On Zeta Potential）」という名称の２００８年６月２日に出願された米国特許出願（米国特許出願番号第１２／１３１７７０号）に開示された新しい方法によっても行うことができる。この方法は、（ａ）帯電されるポリマー物品を提供する工程と、（ｂ）帯電されたポリマー物品を以下のｐＨと伝導度とを有する水性液と接触させる工程であって、（ｉ）物品が−７．５ミリボルト（ｍＶ）未満のゼータ電位を有する場合、接触水はセンチメートル当り約５〜９，０００マイクロシーメンス（μＳ／ｃｍ）の伝導度と７を超えるｐＨとを有し、（ｉｉ）物品が−７．５ミリボルト（ｍＶ）を超えるゼータ電位を有する場合、接触水はセンチメートル当り約５〜５，５００マイクロシーメンス（μＳ／ｃｍ）の伝導度と７以下のｐＨとを有する工程と、を含む。物品は、積極的に（真空又は熱で）若しくは受動的に（吊るし乾燥）又はそれらの組み合わせで乾燥させてもよい。
【００６２】
濾過性能をモデル化するために、様々な試験プロトコルが開発されてきた。これらの試験は、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）などの標準暴露用エアゾールを使用したフィルタウェブのエアゾール透過の測定を含み、これは通常、フィルタウェブを抜けるエアゾール透過のパーセント（％ Ｐｅｎ）及びフィルタウェブを横断する圧力低下（ΔＰ）で表される。これら２つの測定値から、品質係数（ＱＦ）として知られている量が、次の式
ＱＦ＝−ｌｎ（％ Ｐｅｎ／１００）／ΔＰ
（式中、ｌｎは自然対数を表すによって）計算することができる。より大きいＱＦ値はよりよい濾過性能を示し、低下したＱＦ値は、濾過性能の低下と有効な相関関係がある。これらの値の測定についての詳細は、実施例の項目で示す。典型的には、本開示の濾材は、毎秒６．９ｃｍの面速度にて０．３（ｍｍＨ２Ｏ）−１又はこれを超える測定ＱＦ値を有する。
【００６３】
特定の濾材が自然に静電気を帯びていることを証明するために、その性能をイオン化Ｘ線照射の前後に調べることができる。例えば、文献、Ｒ．Ｃ．ＢｒｏｗｎによるＡｉｒ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ（Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ，１９９３）及び「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｖｉｔｙ Ｔｈｅｏｒｙ ｔｏ ｔｈｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｕｓｔ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｂｙ Ｘ−Ｒａｙｓ」、Ａ．Ｊ．ＷＡＫＥＲ及びＲ．Ｃ．ＢＲＯＷＮ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．７，ｐｐ．６７７〜６８４，１９８８に記載されているように、もし静電気を帯びたフィルタがＸ線に暴露すると、Ｘ線により繊維間のガスの空洞に生成するイオンが電荷を幾らか中和してしまうので、フィルタを通過するエアゾールの透過は、暴露前に比較して暴露後が大きくなる。したがって、累積Ｘ線暴露において、透過が一定のレベルまでの着実な増加を示し、その後は照射を続けても変化は起きない、累積Ｘ線暴露に対する透過のプロットが得られる。この時点で、すべての電荷がフィルタから除去されてしまっている。
【００６４】
これらの観察により、濾過性能評価のもう一つの試験プロトコル、Ｘ線放電試験、の採用に到達した。この試験プロトコルでは、選択した濾材片をＸ線照射に暴露し、エレクトレットウェブを放電させる。この試験の一つの特性は、試験はウェブがエレクトレットであることを確認することである。Ｘ線がエレクトレットの電荷を消すことが知られているので、濾材をＸ線に暴露し、この暴露前後におけるフィルタ性能の測定及びフィルタ性能の比較は、濾材がエレクトレットであるかどうかを示す。フィルタの性能がＸ線照射後に変化しなければ、これは電荷が消されなかったこと及び材料がエレクトレットではないことを示す。しかし、もしフィルタ性能がＸ線暴露後に低下すれば、これは濾材がエレクトレットであることを示す。
【００６５】
試験を行うとき、典型的には、濾材のＸ線照射の前後において濾過性能を測定する。下記実施例の項目に記載した濾過性能試験方法により試験した場合、％透過比は次の式により計算できる。％透過比＝（ｌｎ（初期％ ＤＯＰ透過／１００）／（ｌｎ（Ｘ線暴露後６０ｍｉｎの％ ＤＯＰ透過）））×１００。ウェブがフィルタとしての使用に十分な電荷を有するためには、％透過比は、典型的には、少なくとも３００％である。％透過比が増加するに従い、ウェブの濾過性能もまた増加する。幾つかの実施形態においては、％透過比は少なくとも、４００％、５００％又は６００％である。好ましい実施形態においては、％透過比は少なくとも、７５０％又は８００％である。幾つかの実施形態においては、ウェブは少なくとも１０００％又は少なくとも１２５０％の透過比を示す。
【００６６】
下記の実施例の項に記した濾過性能試験方法により試験した場合、面速度６．９ｃｍ／ｓの初期品質係数（Ｘ線への暴露前）は、典型的には、少なくとも０．３（ｍｍＨ２Ｏ）−１、より典型的には少なくとも０．４又は実に０．５（ｍｍＨ２Ｏ）−１である。幾つかの実施形態においては、初期品質係数は少なくとも０．６又は０．７（ｍｍＨ２Ｏ）−１である。他の実施形態においては、初期品質係数は少なくとも０．８、少なくとも０．９０、少なくとも１．０又は実に１．０（ｍｍＨ２Ｏ）−１を超える。Ｘ線への６０分の暴露後の品質係数は、典型的には、初期品質係数の５０％未満である。幾つかの実施形態においては、初期品質係数は、少なくとも０．５（ｍｍＨ２Ｏ）−１又はこれを超え、Ｘ線への６０分の暴露後の品質係数は０．１５（ｍｍＨ２Ｏ）−１未満である。
【実施例】
【００６７】
これらの実施例は、単にあくまで例示を目的としたものであり、添付した請求項の範囲を限定することを意味するものではない。本明細書の実施例及びその他の部分におけるすべての部、百分率、比などは、特に注記がない限り重量による。使用した溶媒及びその他の試薬は、特に記載のない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ；Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎから入手した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
試験方法
粘度測定
粘度の測定には２つの異なる技術を使用した。これらは、粘度測定方法−１及び粘度測定方法−２として定義されている。
【００７０】
ａ）粘度測定方法１−キャピラリーレオメーター
オリフィスの直径が０．３１８センチメートル（０．１２５インチ）で、長さが２０．３センチメートル（８インチ）のキャピラリーレオメーターを、円錐型２軸スクリューを備えたＢＲＡＢＥＮＤＥＲ Ｂ−Ｋ（Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）に連結した。押出成形機を、０．９〜３．６ｋｇ／ｈｒ（２〜８ｌｂ／ｈｒ）の押し出し速度及び２５０〜３１０℃の温度で操作した。
【００７１】
実験試料の粘度データを得るため、添加剤をポリマー樹脂に所望の重量濃度で乾燥配合し、配合物を表３に規定した温度及び速度で押し出した。比較実施例は、添加剤を含まないポリマーの対応ロットから調製した。表３に各実施例の実験結果をまとめる。
【００７２】
試料の見かけ粘度及びせんだん速度は、ニュートン流体を仮定して、キャピラリーレオメーターを通過する試料の圧力低下及び流速から計算できる。これは、例えば、Ｃｈｒｉｓ ＭａｃｏｓｋｏによるＲｈｅｏｌｏｇｙ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（Ｗｉｌｅｙ，Ｊｏｈｎ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．，１９９４）２４２ページ、式６．２．１２に述べられている。実験結果を次の式に入れ、見かけ粘度を計算した。ポリプロピレンの溶融密度は０．９１ｇ／ｃｍ３と仮定した。
【００７３】
見かけ粘度の計算式：
【数１】
Ｄ：キャピラリーの直径（このケースでは０．３１７５ｃｍ）
ΔＰ：粘度計で測定中の圧力低下（ｇ／（ｃｍｓ２））
Ｑ：体積流量（ｃｍ３／秒、ｃｍ３／ｓ）又は密度（Ｗ／ρ）で除した、質量流速（グラム／秒、ｇ／ｓ）
Ｌ：キャピラリーの長さ（この場合は長さ２０．３２ｃｍ）
【００７４】
流れのせんだん速度は、次式により計算できる。
【数２】
γ：せんだん速度（１／秒、ｓ−１）
Ｑｖ：キャピラリーを通る容積流速（ｃｍ３／秒、ｃｍ３／ｓ）
Ｒ：キャピラリーの半径（この場合０．１５８８ｃｍ）
Ｄ：キャピラリーの直径（この場合、０．３１７５ｃｍ）
Ｍ：質量流速（グラム／秒、ｇ／ｓ）
ρ：流れる材料の密度（グラム／ｃｍ３、ｇ／ｃｍ３）
【００７５】
ｂ）粘度測定方法２−平行平板レオメータ
試料の粘度変化はＡＲＥＳ Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）を使用して測定した。レオロジー測定に使用する試料は、Ｘｐｌｏｒｅ １５ ｍｉｌｌｉｌｉｔｅｒ Ｍｉｃｒｏ−Ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｒ（ＤＳＭ Ｘｐｌｏｒｅ，Ｇｅｌｅｅｎ，Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）を使用してコンパウンドした。実施例及び比較実施例は、熱履歴が粘度に及ぼす影響を避けるため、同じ熱履歴でコンパウンドした。ＰＰ−１及びＰＰ−２を含む試料は、２２０℃で６分間コンパウンドした。ＰＭＰ−１を含む試料は２８０℃で６分間コンパウンドし、ＣＯＣ−１を含む試料は２６０℃で６分間コンパウンドした。すべての試料は、それらのコンパウンド温度で、０．６〜１．０ミリメートルのフィルムにホットプレスした。これらのレオロジー試料を、直径が２５ミリメートルのディスクにダイカットした。試料ディスクを２枚のレオメータ平行プレート（３１．５ミリメートルのアルミニウム製パン及び２５ミリメートルの板）の中に取り付けた。動的せんだん粘度を、ＰＰ−１及びＰＰ−２については１８０℃から３５０℃へ及び１８０℃へ戻し、ＣＯＣ−１については２２０℃から３５０℃へ及び２２０℃に戻し、並びにＰＭＰ−１試料については２５０℃から３５０℃へ及び２５０℃へ戻す温度走査で、１Ｈｚ（動的せんだん速度、６．２８ｒａｄ／ｓｅｃ）の周波数で測定した。また、一定の温度（３００、３２０、３３０及び３４０℃）において、１Ｈｚの周波数で１５分間、時間に対する動的粘度を測定した。１０分後の粘度のデータを選び、実施例及び比較実施例の粘度のデータとして使用し、表３に示した。
【００７６】
濾過試験
試料を、％ ＤＯＰエアゾール透過（％ Ｐｅｎ）及び圧力低下（ΔＰ）について試験し、品質係数（ＱＦ）を計算した。不織マイクロファイバーウェブの濾過性能（％ ＰＥＮ及びＱＦ）は、自動フィルタ試験機（ＡＦＴ）型式８１３０（ＴＳＩ，Ｉｎｃ．，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから入手可能）を使用し、標準暴露用エアゾールとしてジオクチルフタレート（ＤＯＰ）を使用して評価した。ＤＯＰエアゾールは、７０〜１２０ｍｇ／ｍ３の上流側濃度を有する、名目単分散の、０．３マイクロメートル質量中央径である。エアゾールを、ＴＳＩ ＡＦＴ Ｍｏｄｅｌ ８１３０エアゾール中和装置を停止させ、濾材試料を通して、４２．５リットル／分の較正流量（６．９ｃｍ／秒の面速度）にて押し出した。総試験時間は２３秒であった（立ち上がり時間１５秒、サンプル時間４秒及びパージ時間４秒）。装置により、％ Ｐｅｎと同時に、フィルタを通した圧力低下（ΔＰ ｍｍ水柱）を測定した。ＤＯＰエアゾールの濃度は、濾材の上流側と下流側の両方にて、較正した光度計を使用して、光散乱により測定した。ＤＯＰの％ Ｐｅｎは、次のように定義される、％ Ｐｅｎ＝１００×（ＤＯＰ下流側濃度／ＤＯＰ上流側濃度）。各材料について、ＢＭＦウェブ上の異なる箇所で６個の別個測定を行い、結果を平均した。
【００７７】
％ Ｐｅｎ及びΔＰを使用して、次式
ＱＦ＝−ｌｎ（％ Ｐｅｎ／１００）／ΔＰ、
（式中、ｌｎは自然対数を表す）によりＱＦを計算した。より大きいＱＦ値は濾過性能がより高いことを示し、低下したＱＦ値は濾過性能の低下と有効な相関関係があることを示す。
【００７８】
Ｘ線放電試験
Ｘ線照射への暴露に先だち、上述の試験方法を使用して、試験されるウェブの品質係数及び％透過を測定した。初期品質係数を「ＱＦ０」と称する。試料ウェブの両面を以下に記述するシステムを使用して、試料全体が確実に均一にＸ線照射に暴露するように、Ｘ線暴露した。Ｘ線暴露後、再度そのフィルタ性能（ＱＦ及び％ Ｐｅｎ）を測定するために、濾材試料を試験した。この手順を、試料の静電荷がすべて中和されたことを示す、フィルタ性能が平坦となるまで繰り返した。％透過比（％ Ｐｅｎ比）も報告した。％ Ｐｅｎ比は、０分及び６０分における％ Ｐｅｎから式を使用して計算した。式でｌｎは自然対数である。
【数３】
【００７９】
Ｘ線暴露は、Ｂａｌｔｏｇｒａｐｈ １００／１５ ＣＰ（Ｂａｌｔｅａｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐ．，Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ）の、定電圧端末接地発生装置、１００ＫＶ、１０ｍＡ定格、ベリリウム窓（０．７５ｍｍ固有濾過）、１．５ｍｍ×１．５ｍｍの焦点位置から５０ｃｍの位置において９６０レントゲン／ｍｉｎまでの出力、からなるＸ線暴露システムを使用して行った。電圧は８０ＫＶに設定し、対応する電流は８ｍＡであった。試料ホルダーを、焦点の位置から約５７．２センチメートル（２２．５インチ）の距離にセットし、約５８０レントゲン／ｍｉｎの暴露を与えた。
【００８０】
熱安定性分析：
各加工助剤の熱安定性は、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，Ｄｅｌａｗａｒｅから入手可能な熱重量分析器（ＴＧＡ）型式２９５０を使用して測定した。約５〜１０ミリグラムの材料をＴＧＡ内に配置し、空気雰囲気下で、室温から５００℃まで、１０℃／分の速度で加熱しながら、重量減を測定した。表Ａは、２％の重量減が検出された温度、及び５％の重量減が検出された温度を載せている。
【００８１】
【表２】
【００８２】
実施例１〜２０及び比較実施例Ｃ１〜Ｃ１２
実施例及び比較実施例の各々について、下記の手順を続けた。これらの実施例のデータは、表１及び表２に示されている。
【００８３】
サンプルの調製：
工程Ａ−マイクロファイバーウェブの調製：
各実施例のウェブ１〜９について、添加剤をポリプロピレン又はポリ−４−メチル−１−ペンテンの１つの等級で表１に示した濃度で乾燥配合し、配合物をＶａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅ，「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ，」Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．４８，ｐｐ．１３４２〜１３４６に記述されるように、押し出した。押出温度は約２５０℃〜３００℃の範囲であり、押出成形機はＢＲＡＢＥＮＤＥＲ円錘２軸スクリュー押出成形機（Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．から市販されている）であり、約２．５〜３ｋｇ／ｈｒ（５〜７ｌｂ／ｈｒ）の速度で操作した。ダイは、２５．４センチメートル（１０インチ）の幅であり、１センチメートル当たり１０ホール（１インチ当たり２５ホール）を有していた。約５７ｇ／ｍ２の坪量、約８．０マイクロメートルの有効繊維直径及び約１ミリメートルの厚さを有するメルトブローンマイクロファイバー（ＢＭＦ）ウェブが形成された。同じように、各比較実施例Ｃ１〜Ｃ６に関し、ＢＭＦウェブを、対応の実施例ウェブのポリプロピレン又はポリ−４−メチル−１−ペンテンと同じ等級を使用して、添加剤を添加しないか又は添加剤−２を添加して調製した。表１は、実施例及び比較実施例のそれぞれについて、詳しいウェブの特性をまとめている。
【００８４】
工程Ｂ−エレクトレットの調製：
上記の工程Ａの実施例１〜１０及びＣ１〜Ｃ６で調製したＢＭＦウェブを、下記の帯電方法により帯電させた。
【００８５】
帯電方法１：
上記の工程Ａにおいて調製し、選択したＢＭＦを、脱イオン水を使用するハイドロチャージングにより帯電させた。ＢＭＦウェブを、８９６キロパスカル（１３０ｐｓｉｇ）の圧力及び約１．４リットル／分の流速で操作しているノズルから発生する脱イオン水の微細噴霧を使用して、ハイドロチャージした。工程Ａにて調製し選択したＢＭＦウェブを、多孔質ベルトによって、約１０ｃｍ／秒の速度で水噴霧を通過させて搬送しながら、同時にウェブを通して水を下方から減圧吸引した。各ＢＭＦウェブを、噴霧しながらハイドロチャージャに２回通し（各面を続けて）、次いで噴霧せず吸引のみですべての過剰の水を除去するために２回通した。フィルタの試験に先だち、ウェブを空気中で一晩完全に乾燥させた。
【００８６】
フィルタ試験手順：
初期濾過性能：
上述の工程Ｂで調製した各帯電試料を１メートル切片に切断し、この切片を初期状態で％ ＤＯＰエアゾール透過（％ ＤＯＰ Ｐｅｎ）及び圧力低下（ΔＰ）について試験し、品質係数（ＱＦ）を上述の試験方法で述べた方法により計算した。下記の表２に、％ ＤＯＰ Ｐｅｎ、圧力低下及びＱＦの結果を報告する。
【００８７】
【表３】
【００８８】
【表４】
【００８９】
実施例２１〜２５及び比較実施例Ｃ１３〜Ｃ１６
下記の実施例及び比較実施例のそれぞれについて、試料の調製及び試験を述べた方法で、上述の粘度試験方法を使用して行った。データを表３に示す。
【００９０】
【表５】
【００９１】
実施例２６及び比較実施例Ｃ１７
実施例２６については、上述の実施例１０で調製したウェブ試料を、ハイドロチャージング（チャージン方法−１）を使用して帯電し、上述のＸ線放電試験方法に従いイオン化Ｘ線に暴露した。比較実施例Ｃ１７については、実施例１０で調製した試料ウェブを帯電させずに使用し、同様の試験を行った。データを表４に示す。
【００９２】
【表６】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、帯電強化添加剤を含むエレクトレットウェブを含む、不織熱可塑性マイクロファイバーウェブなどの不織繊維ウェブを含むウェブ調製用の加工助剤、それらの製造方法及び使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
物品の調製のために、ポリマー材料、特にポリマーオレフィン性材料を加工するために種々の加工方法が使用される。これらの加工方法の多くは、熱、圧力又はこれらの組み合わせの使用を伴う。使用される加工方法の例として、例えば、ホットメルト押し出し及び射出成形が挙げられる。ホットメルト押し出し技術により調製される物品には、ポリマーウェブがある。有用なポリマーウェブの例として、フィルム及び不織繊維ウェブが挙げられる。これらのポリマーウェブの用途には、エレクトレット物品がある。
【０００３】
エレクトレットは、準永久帯電を示す誘電材料である。エレクトレットは、例えば、食品包装用フィルム、エアフィルタ、濾過用面体及び呼吸用マスクなどの様々なデバイスにおいて、並びにマイクロフォン、ヘッドフォン及び静電記録装置などの電気音響的装置内の静電的要素として有用である。
【０００４】
エアゾール濾過に使用されるマイクロファイバーウェブの性能は、繊維に電荷を付与し、エレクトレット材料を形成することによって改善することができる。特に、エレクトレットはエアゾールフィルタにおける粒子捕捉を向上させるのに有効である。マイクロファイバーウェブ内にエレクトレット材料を形成するために、多くの方法が知られている。このような方法としては、例えば、ダイ開口部から出て繊維が形成された時点で、メルトブローン繊維に電子又はイオンなどの帯電粒子を衝突させる工程が挙げられる。他の方法としては、例えば、ウェブが形成された後で、ＤＣコロナ放電によって繊維を帯電させる工程、又はカーディング及び／又はニードルタッキング（摩擦帯電）によって繊維マットへ電荷を付与する工程が挙げられる。近年、ウォータージェット又は水滴流が、濾過促進エレクトレット電荷を提供するのに十分な圧力で、不織ウェブに衝突する方法（ハイドロチャージング）が述べられてきた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この開示において、ポリマーウェブの調製方法が提示される。開示されたポリマーウェブに、エレクトレットウェブがある。
【０００６】
幾つかの実施形態において、熱可塑性樹脂と、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む加工助剤とを含む、配合物を調製する工程と、加工助剤及び熱可塑性樹脂の配合物の溶融粘度が、加工助剤を含まない熱可塑性樹脂の溶融粘度より低い、配合物のホットメルト混合工程と、ホットメルト配合物からウェブを形成する工程と、を含む、ウェブの調製方法が開示される。
【０００７】
幾つかの実施形態においては、ポリマーウェブはエレクトレットウェブであり、熱可塑性樹脂と、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む加工助剤とを含む、配合物を調製する工程と、配合物のホットメルト混合工程と、ホットメルト配合物からウェブを形成する工程と、静電気的にウェブを帯電する工程と、を含む。
【０００８】
また、熱可塑性樹脂及びヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む帯電強化添加剤の配合物を含む、不織マイクロファイバーウェブを含むエレクトレット濾材が、開示される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
熱可塑性樹脂及び加工助剤の配合物である、ポリマーウェブの調製方法が開示される。典型的には、熱可塑性樹脂はポリオレフィン性材料である。加工助剤は、より容易なウェブ形成を可能にする。加工助剤は、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーである。加工助剤がエレクトレットウェブの調製に使用される場合には、加工助剤は、また、熱可塑性樹脂のみで調製されたウェブより改良された特性を示すことがあるウェブをも提供する。加工助剤は、熱可塑性樹脂の加工を助けるのみならず、形成されたエレクトレットウェブ中の帯電強化添加剤としても役立つ。
【００１０】
ポリマーウェブは様々な形態であってよい。例えば、ウェブは連続又は不連続フィルムであってよく、あるいは繊維ウェブであってよい。繊維ウェブは、濾材などのエレクトレット物品の形成に、特に有用である。幾つかの実施形態では、ウェブは不織マイクロファイバーウェブである。典型的には、マイクロファイバーは有効直径（又は走査型電子顕微鏡などの方法で測定される場合の平均直径）が１〜１００マイクロメートル、又はより典型的には２〜３０マイクロメートルであり、マイクロファイバーは円形の横断面を有する必要はない。
【００１１】
用語「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、「少なくとも１つの」と同じ意味で用いられ、記載された要素の１つ以上を意味する。
【００１２】
用語「エレクトレット」は、準永久帯電を示す材料を意味する。
【００１３】
本明細書において使用される場合、用語「オリゴマー」は、繰り返し単位の数がわずかである化合物を意味する。これは、少なくとも原理的に、無限の繰り返し単位を有するポリマーとは対照的である。通常、オリゴマーは１〜１０の繰り返し単位を含んでいる。
【００１４】
用語「ヒンダードアミン」は、置換基による立体障害のあるアミン基を意味する。ヒンダードアミンの例は、例えば、米国特許第３，９２５，３７６号（Ｃｈａｌｍｅｒｓら）に記述されている。
【００１５】
用語「スクシンイミド」は、式１の一般式の複素環式イミドを意味する
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はすべて水素原子である）。用語「Ｎ−置換スクシンイミド」は、Ｒ１が水素以外の基である式１の分子を意味する。
【００１６】
本明細書において使用されるとき、「ポリオレフィン」及び「ポリオレフィン性」は、ポリマーを議論する場合において使用されるとき、オレフィン又はアルケンモノマーから調製されるポリマーを意味する。ポリオレフィンポリマーとして、ポリプロピレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリ環状オレフィンなどが挙げられる。
【００１７】
本明細書において使用されるとき、用語「プロピレン系」及び「ポリプロピレン系」は、ポリマーを議論する場合において使用されるとき、ポリプロピレンホモポリマー、及びプロピレンが主たる構成成分であるプロピレン含有コポリマーを含む。
【００１８】
用語「アルキル」は、飽和炭化水素であるアルカンのラジカルである一価の基を意味する。アルキルは、直鎖状、分枝状、環状又はこれらの組み合わせであることができ、典型的には１〜２０個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、アルキル基は、１〜１８個、１〜１２個、１〜１０個、１〜８個、１〜６個又は１〜４個の炭素原子を含む。アルキル基の例としては、これらに限定されないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、第三級ブチル（ｔ−ブチル）、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル及びエチルヘキシルが挙げられる。
【００１９】
用語「アルケニル」は、少なくとも１個の炭素−炭素二重結合を有する炭化水素であるアルケンのラジカルである一価の基を意味する。アルケニルは、直鎖、分枝状、環状又はこれらの組み合わせであることができ、典型的には、２〜２０個の炭素原子を含む。一部の実施形態では、アルケニルは、２〜１８個、２〜１２個、２〜１０個、４〜１０個、４〜８個、２〜８個、２〜６個又は２〜４個の炭素原子を含む。代表的なアルケニル基としては、エテニル、ｎ−プロペニル及びｎ−ブテニルが挙げられる。
【００２０】
用語「アルキニル」は、少なくとも１個の炭素−炭素３重結合を有する炭化水素であるアルキンのラジカルである一価の基を意味する。アルキニルは、直鎖、分枝状、環状又はこれらの組み合わせであってよく、典型的には、２〜２０個の炭素原子を含む。幾つかの実施形態では、アルキニルは、２〜１８個、２〜１２個、２〜１０個、４〜１０個、４〜８個、２〜８個、２〜６個又は２〜４個の炭素原子を含む。代表的アルキニル基としては、エチニル、ｎ−プロピニル及びｎ−ブチニルが挙げられる。
【００２１】
用語「ヘテロアルキル」は、ヘテロ原子を含有するアルキル基を意味する。これらヘテロ原子は側枝原子、例えばフッ素、塩素、臭素若しくはヨウ素のようなハロゲンであるか、又は窒素、酸素若しくはイオウのような鎖状原子であってよい。ヘテロアルキル基の一例は、−ＣＨ２ＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＣＨ２ＣＨ３などのポリオキシアルキル基である。
【００２２】
用語「置換アルキル」は、炭化水素主鎖に沿って置換基を有するアルキル基を意味する。これらの置換基は、アルキル基、ヘテロアルキル基又はアリール基であり得る。置換アルキル基の一例は、ベンジル基である。
【００２３】
用語「アリール」は、１〜５個の環（連結又は縮合していてもよい）を有するラジカルである芳香族炭素環基を意味する。アリール基は、アルキル基又はヘテロアルキル基によって置換されてよい。アリール基の例としては、フェニル基、ナフタレン基及びアントラセン基が挙げられる。
【００２４】
用語「アルキレン」は、飽和炭化水素であるアルカンのラジカルである二価の基を意味する。アルキレンは、直鎖状、分枝状、環状又はこれらの組み合わせであることができ、典型的には１〜２０個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、アルキレン基は１〜１８個、１〜１２個、１〜１０個、１〜８個、１〜６個、又は１〜４個の炭素原子を有する。アルキレン基の例として、メチレン（−ＣＨ２−）、エチレン（−ＣＨ２ＣＨ２−）などが挙げられるが、これらに限定されない。アルキレン基は、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル又は置換アリール基で、置換されてよい。
【００２５】
用語「ポリマー」及び「ポリマー材料」は、１つのモノマーから調製した材料、例えばホモポリマー、又は２つ若しくはそれ以上のモノマーから調製した材料、例えばコポリマー、ターポリマーなど、の両方を意味する。同様に、用語「重合させる」は、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマーなどであり得るポリマー材料の作製プロセスを意味する。用語「コポリマー」及び「コポリマー材料」は、少なくとも２つのモノマーから調製されたポリマー材料を意味する。
【００２６】
用語「室温」及び「周囲温度」は同じ意味で用いられ、２０℃〜２５℃の範囲の温度を意味する。
【００２７】
本明細書で使用する場合、用語「ホットメルト加工可能」とは、例えば、熱及び圧力によって固体から粘稠な流体へと変化することができる組成物を意味する。組成物は、実質的に化学的に変化したり、あるいは目的とした用途に使用不能になったりすることなく、ホットメルト加工が可能でなければならない。
【００２８】
特に指示がない限り、明細書及び請求項に使用される外観の寸法、量及び物理的特性を表すすべての数字は、用語「約」によりすべての事例において修正されると理解される。したがって、反対の指示がない限り、本明細書の数字は、本明細書で開示される教示を使用する所望の特性によって変化し得る近似値である。
【００２９】
ポリマーウェブは、典型的には、ブローンマイクロファイバー（ＢＭＦ）技術を含むホットメルトプロセスにより調製される。押出成形機を使用するホットメルトプロセスでは、熱可塑性樹脂及び望ましい添加剤は加熱された押出成形機に加えられ、押出成形機内で熱、圧力及びせん断力の影響を受け、次いでダイを通って押出成形機から出る。熱可塑性樹脂の材料特性により、樹脂の押し出しに適する温度、スクリュー構成及びスクリュースピードが決まり、それゆえ、その樹脂の使用で達成可能な押し出し速度が決まる。あるホットメルト押し出しプロセスでは加工助剤が加えられ、この助剤は溶融樹脂の溶融粘度を低下させ、それゆえ処理能力の向上、処理温度の低下、又は加工助剤なしでは使用できなかった樹脂の使用能力までをも提供することができる。
【００３０】
本開示の加工助剤は、ポリオレフィン性熱可塑性樹脂とともに使用されるとき、溶融熱可塑性樹脂の熱溶融粘度を低下させ、それゆえより容易な加工を可能にする。一般的に、熱溶融粘度の低下は、加工中の材料のレオロジーの制御に役立つ３つの効果を提供する。これらの３つの効果は、ポリマーウェブをより迅速に作る能力、加工助剤なしで可能な温度より低い温度で材料を加工する能力、及び加工助剤なしでは実質的に加工できない材料を使用する能力である。
【００３１】
一般的に、熱可塑性樹脂はポリオレフィン性熱可塑性樹脂である。加工助剤の使用は、ポリオレフィン性熱可塑性樹脂の熱溶融粘度を低下させる。一般的には、押出成形機の最後部の領域は温度が最も高い。この温度は低ければ低いほど望ましい。幾つかの実施形態では、ポリオレフィン性熱可塑性樹脂はポリプロピレン系である。これらの実施形態においては、加工助剤の効果は一般的により顕著である。典型的には、多くのポリプロピレン系の熱可塑性樹脂は、約２００〜４００℃、より典型的には２５０〜３５０℃の温度でホットメルト加工される。加工助剤が使用される場合には、約２９０℃又はこれより高い温度における熱可塑性樹脂の熱溶融粘度は、熱可塑性樹脂のみの粘度から劇的に低下する。幾つかの実施形態においては、所与の温度の熱溶融粘度は加工助剤のない熱可塑性樹脂の粘度から、２０％、３０％若しくは５０％又はそれ以上さえも低下する。好ましい加工温度範囲におけるこの劇的な粘度の低下は、加工速度の増大を可能にする。材料が押し出しプロセスを通過しポリマーウェブとなることができる速度を表現するために、ポリマーウェブを生成する加工速度は、時に処理能力と称さる。処理能力の増加はより速い速度でのウェブの調製を可能にし、改善されたウェブの作製とコストの低下又はこの両方を可能にする。
【００３２】
加工速度の増大に加え、加工助剤の使用は、他の方法で可能であったより低い温度での加工、又は他の方法では使用できなかった材料の使用をも可能とすることがある。幾つかのポリプロピレン系ポリマーの等級は、上述の望ましい加工温度範囲では加工できない。これらの材料の幾つかでは、加工可能な粘度を達成するために、非常に高い温度、４００℃、又はそれ以上の温度が要求される。これらの温度は、ポリマーウェブ調製の達成には実用的ではなく、又は不可能でさえある。加工助剤の使用は、これらの材料の加工に要求される温度を下げることができ、そうでなければ有用ではなかった加工における材料の使用を可能にする。例えば、有効繊維直径が１０マイクロメートル又はそれ未満のブローンマイクロファイバーの作製に、加工助剤を使用せずに、メルトフローインデックスが２５未満の材料などの低メルトフローのポリプロピレンを使用することは、商業的に非実用的であろう。
【００３３】
理論に束縛されるものではないが、加工助剤はポリプロピレン系材料の分子量を低下させ、これが熱溶融粘度の低下を可能とすると信じられている。この効果はエレクトレットウェブの調製において非常に顕著であり、特にメルトブローンプロセスにより調製されるマイクロファイバーエレクトレットウェブにおいてそうである。メルトブロープロセスでは、有効繊維直径が１〜１００マイクロメートル、特に有効繊維直径が１０マイクロメートル未満の繊維を形成するためには、比較的低いメルトフロー粘度が望ましい。
【００３４】
過酸化物系の材料が、オレフィン性ポリマー、特にポリプロピレンのメルトフロー粘度を低下させる加工助剤として使用できるが、しかし、過酸化物系加工助剤は過酸化物に関連する固有の安全及び取扱上の問題点があり、問題がより大きい。本開示の加工助剤の更なる利点は、これらは取扱い及び使用がより安全であるのみならず、これらはまた多くの場合に酸化防止剤としても機能することができ、形成されるポリマーウェブに追加の効果を提供する。
【００３５】
この開示において加工助剤として使用される材料の幾つかの具体例は、高分子安定剤として販売されているので、これらがオレフィン性ポリマーの加工助剤として機能することは驚くべきことである。更に驚くべきことは、これらの加工助剤はエレクトレットウェブを含むポリマーウェブの加工を助けるのみならず、これらはまたエレクトレットウェブの帯電強化添加剤としても機能することである。
【００３６】
この開示の方法により調製される有用なポリマーウェブには、エレクトレットウェブがある。本開示のエレクトレットウェブは、配合され押し出された熱可塑性樹脂及び加工助剤を含む。これらの加工助剤は、形成されたエレクトレットウェブ中において帯電強化添加剤として役立つ、予期せぬ追加の特徴を有する。
【００３７】
エレクトレットウェブの形成に有用な熱可塑性樹脂としては、ウェブに形成し帯電させた際に、多量の捕捉された静電荷を保持することが可能な、任意の熱可塑性非導電性ポリマーが挙げられる。典型的には、このような樹脂は、使用目的における温度で、１０１４オームセンチメートルより大きいＤＣ（直流）固有抵抗を有する。捕捉電荷を得ることができるポリマーとしては、ポリプロピレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリ環状オレフィン及びポリ−４−メチル−１−ペンテンなどのポリオレフィン；ポリ塩化ビニル；ポリスチレン；ポリカーボネート；ポリラクチドを含むポリエステル；及び過フッ化ポリマー及びコポリマーが挙げられる。特に有用な材料としては、ポリプロピレン系ポリマー、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリ環状オレフィン、これらの混合物、又はプロピレン及び４−メチル−１−ペンテンの少なくとも１つから形成されるコポリマーが挙げられる。
【００３８】
一般に、有用な熱可塑性ポリマーは、「メルトフローインデックス」の記述により特性を示すことができる。メルトフローインデックス（ＭＦＩ）は、熱可塑性ポリマーの溶融物の流れ易さの尺度である。これは、選択可能な規定の重力加重により加えられる圧力により、選択可能な規定の温度において、特定の直径及び長さのキャピラリーを通して１０分間に流れるポリマーの、グラムで表示される質量として定義される。この方法はＡＳＴＭ Ｄ１２３８及びＩＳＯ １１３３に示されている。一般的に、ポリプロピレンのメルトフローインデックスは２３０℃において測定される。
【００３９】
好適な熱可塑性樹脂の例として、例えば、ポリプロピレン樹脂：Ｅｘｘｏｎ−Ｍｏｂｉｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｉｒｖｉｎｇ，ＴＸから市販されているＥＳＣＯＲＥＮＥ ＰＰ ３７４６Ｇ、Ｔｏｔａｌ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ Ｉｎｃ．，Ｈｏｕｓｔｏｎ ＴＸから市販されているＴＯＴＡＬ ＰＰ３９６０、ＴＯＴＡＬ ＰＰ３８６０及びＴＯＴＡＬ ＰＰ３８６８、ＬｙｏｎｄｅｌｌＢａｓｅｌｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｒｏｔｔｅｒｄａｍ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓから市販されているＭＥＴＯＣＥＮＥ ＭＦ ６５０Ｗ；ポリ−４−メチル−１−ペンテン樹脂：Ｍｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎから市販されているＴＰＸ−ＭＸ００２；及びポリ環状オレフィン樹脂：ＴＯＰＡＳ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙから市販されているＴＯＰＡＳ−６０１３が挙げられる。
【００４０】
加工助剤は、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーである。ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーは、下記の式２の一般構造の繰り返し単位を有すると記述することができる
【化２】
（式中、基Ｒ１はヒンダードアミン基を含み；
基Ｒ４及びＲ７は、独立して、他のスクシンイミド環に連結するアルキレン又は置換されたアルキレン連結基を含むか、又はアルキル末端基であり；
基Ｒ５及びＲ６は、独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル又は置換アリールを含む）。一般的に、加工助剤は１つ以上の反復単位、一般的に１００又はそれより少数の反復単位を含み、つまり、Ｒ４及びＲ７基は、式２の単位を１００まで互いに連結する。幾つかの実施形態においては、加工助剤は５０、３０若しくはそれより少数の反復単位、２５若しくはそれより少数の反復単位、２０若しくはそれより少数の反復単位、又は１０若しくはそれより少数の反復単位を含む場合さえある。
【００４１】
式２で記述される異なる様々な材料が、帯電強化添加剤としても機能する加工助剤として有用である。式２のＲ１、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７が水素原子である場合、この分子はスクシンイミドとして知られているので、時々これらの添加剤は「スクシンイミド類」と称される。好適なスクシンイミ類としては、例えば、式２のスクシンイミド類が挙げられ、ここでＲ１はヒンダードアミン基を含む。典型的には、これらのヒンダードアミン基は、立体的にアミンの窒素をブロックするアルキル基を有する環式基である。
【００４２】
式２のＲ５及びＲ６基は、独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル又は置換アリール基であり得る。典型的には、これらは水素原子である。基Ｒ４及びＲ７は、独立して、他のスクシンイミド環又はアルキル末端基に連結するアルキレン又は置換アルキレン連結基を含む。幾つかの実施形態においては、帯電強化添加剤として機能する加工助剤においては、Ｒ１は２，２，６，６テトラメチルピペリジン基などのアルキル置換６員環複素環を含み、Ｒ１基はスクシンイミド基のＮ原子にピペリジン環の３、４又は５の位置で連結する。特に好適な実施形態においては、帯電強化添加剤として機能する加工助剤は、ＢＡＳＦ，Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙから「ＵＶＩＮＵＬ ５０５０Ｈ」として市販されている。この添加剤の構造を下の式３に示す。この材料は、３，０００〜４，０００グラム／モルの分子量を有すると報告されており、これはこのオリゴマーの繰り返し単位の数ｎが約５〜７であることを意味する。
【化３】
【００４３】
典型的には、加工助剤は熱可塑性樹脂に、配合物の総重量の約１０重量％まで、より典型的には、０．１〜５重量％の範囲まで配合される。幾つかの実施形態では、加工助剤は、０．１〜３重量％、又は０．２５〜２重量％の範囲の量で存在する。
【００４４】
熱可塑性樹脂及び加工助剤の配合物は、周知の方法により調製することができる。典型的には、配合物は溶融押出技術を使用して処理されるので、当該配合物をバッチプロセスで事前に配合しペレットに成形したり、又は熱可塑性樹脂及び加工助剤を連続プロセスにて押出成形機内で混合したりしてよい。連続プロセスが使用される場合、熱可塑性樹脂及び加工助剤を予め固体状態で混合して、又は個別に押出成形機に加えたりして、溶融状態で混ぜ合わせてよい。
【００４５】
事前配合ペレットを形成するために使用してよい溶融混合機の例としては、分散混合、分配混合、又は分散混合及び分配混合の組み合わせを提供するようなものが挙げられる。バッチ法の例としては、ＢＲＡＢＥＮＤＥＲ（例えばＣ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．；Ｓｏｕｔｈ Ｈａｃｋｅｎｓａｃｋ，ＮＪから市販されているＢＲＡＢＥＮＤＥＲ ＰＲＥＰ ＣＥＮＴＥＲ）、又はＢＡＮＢＵＲＹ内部混合及びロールミリング装置（例えば、Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏ．；Ａｎｓｏｎｉａ，ＣＴから入手できる装置）を使用するようなものが挙げられる。バッチ混合後、生成した混合物を直ちにクエンチし、後で加工するために、混合物の溶融温度未満で保管してよい。
【００４６】
連続法の例として、一軸スクリュー押出成形、二軸スクリュー押出成形、ディスク押出成形、往復式一軸スクリュー押出成形、及びピンバレル一軸押出成形が挙げられる。連続法としては、キャビティトランスファーミキサー（例えば、Ｓｈｒｅｗｓｂｕｒｙ，ＥｎｇｌａｎｄのＲＡＰＲＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．から市販されているＣＴＭ）及びピン混合要素などの両分配要素、静的混合要素、又は分散混合要素（例えば、ＭＡＤＤＯＣＫ混合要素又はＳＡＸＴＯＮ混合要素として市販されている）を利用するものが挙げられる。
【００４７】
バッチプロセスにより調製された、事前配合ペレットを押し出すために使用してよい押出機の例としては、前述した連続加工用の装置と同じ型が挙げられる。上述したように加工助剤の使用は加工条件の選択に大きな柔軟性を与えるが、一般的に有用な押し出し条件は、加工助剤を使用しない樹脂の押し出しに適した条件である。
【００４８】
熱可塑性樹脂及び加工助剤の押し出された配合物を、フィルム又はシートへとキャスト又はコーティングしてよく、あるいは既知の技術を使用して不織繊維ウェブへとメルトブローしてよい。メルトブローン不織マイクロファイバーウェブは、濾材として特に有用である。
【００４９】
メルトブローン不織マイクロファイバーのエレクトレットフィルタは、濾過用接顔部などの呼吸用マスクのエアフィルタ要素として、あるいは家庭用及び工業用空調機、空気清浄機、真空掃除機、医療用エアラインフィルタ、乗り物用空調システム、並びにコンピュータ、コンピュータディスクドライブ及び電子機器などの一般装置用空調システムなどの目的のために、特に有用である。幾つかの実施形態においては、エレクトレットフィルタは人工呼吸器アセンブリと組み合わされ、ヒトが使用するよう設計された人工呼吸器デバイスを形成する。人工呼吸器の用途においては、エレクトレットフィルタは、成形された、ひだのある又は折り畳まれた半面の呼吸用マスク、取り換え可能なカートリッジ若しくはキャニスター又は前置フィルタの形態であってよい。
【００５０】
本開示において有用なメルトブローンマイクロファイバーは、Ｖａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅ、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．４８，ｐｐ．１３４２〜１３４６及びＲｅｐｏｒｔ Ｎｏ．４３６４ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ Ｍａｙ ２５，１９５４，ｅｎｔｉｔｌｅｄ「Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ Ｆｉｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」ｂｙ Ｖａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅらに記載されているようにして調製することができる。
【００５１】
繊維エレクトレットフィルタのための有用なメルトブローンマイクロファイバーは、典型的には、約１〜１００マイクロメートル、より典型的には２〜３０マイクロメートル、ある実施形態においては約７〜１５マイクロメートルの有効繊維直径を有する。この有効繊維直径は、Ｄａｖｉｅｓ，Ｃ．Ｎ．、「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｄｕｓｔ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ １Ｂ，１９５２に記載の方法に従って計算される。
【００５２】
ステープルファイバーもまた、ウェブ内に存在してよい。一般的に、ステープルファイバーが存在することで、ブローンマイクロファイバーのみからなるウェブよりも、より嵩高で、より密度の小さいウェブとなる。一般的に約９０重量％以下のステープルファイバーが存在し、より典型的には、約７０重量％以下である。ステープルファイバーを含むウェブの例は、米国特許第４，１１８，５３１号（Ｈａｕｓｅｒ）に開示されている。
【００５３】
活性炭又はアルミナなどの吸着粒子材料もまたウェブ内に含まれてよい。このような粒子は、ウェブ内容物の約８０容積パーセントまで存在してよい。粒子充填ウェブの例は、例えば米国特許第３，９７１，３７３号（Ｂｒａｕｎ）、同第４，１００，３２４号（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）及び同第４，４２９，００１号（Ｋｏｌｐｉｎら）に記載されている。
【００５４】
例えば、顔料、光安定剤、主及び二次酸化防止剤、金属不活性剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、脂肪酸金属塩、トリエステル亜リン酸塩、リン酸塩、フッ素含有化合物及びこれらの組み合わせを含む、種々の任意の添加剤を熱可塑性組成物に配合することができる。これに加えて、他の帯電強化添加剤を熱可塑性組成物に組み合わせてよい。可能な帯電添加剤としては、トリアジン環の窒素原子に加えて少なくとも１つの窒素原子を含有する、熱的に安定な有機トリアジン化合物又はオリゴマーが挙げられ、例えば、Ｒｏｕｓｓｅａｕらの米国特許第６，２６８，４９５号、同第５，９７６，２０８号、同第５，９６８，６３５号、同第５，９１９，８４７号及び同第５，９０８，５９８号を参照。エレクトレットを強化することが知られている他の添加剤は、「ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４ ＬＦ」（ポリ［［６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）アミノ］−ｓ−トリアジン−２，４−ジイル］［［（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ］ヘキサメチレン［（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピぺリジル）イミの］］）であり、Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手できる。帯電強化添加剤はＮ−置換アミノ芳香族化合物、特に「ＵＶＩＮＵＬ Ｔ−１５０」としてＢＡＳＦ，Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙから市販されている、２，４，６−トリアニリノ−ｐ−（カルボ−２’−エチルへキシル−１’−オキシ）−１，３，５−トリアジンなどの、トリアミノ置換化合物であってよい。他の帯電添加剤は、２，４，６−トリス−（オクタデシルアミノ）−トリアジンであり、トリステアリルメラミン（「ＴＳＭ」）としても知られている。帯電強化添加剤の更なる例は、米国特許出願第６１／０５８，０２９号、同第６１／０５８，０４１号、米国特許第７，３９０，３５１号（Ｌｅｉｒら）、同第５，０５７，７１０号（Ｎｉｓｈｉｕｒａら）並びに米国特許第４，６５２，２８２号及び同第４，７８９，５０４号（Ｏｈｍｏｒｉら）に載せられている。
【００５５】
更に、ウェブをその表面を化学的に修正するために処理してもよい。表面のフッ素化は、ポリマー物品をフッ素含有化学種及び不活性ガスを含む雰囲気中に置き、次に電気的に放電し、ポリマー物品の表面化学を変えることにより達成することができる。電気放電は、ＡＣコロナ放電等のプラズマの形態であってよい。このプラズマフッ素化工程によって、フッ素原子がポリマー物品の表面上に存在するようになる。プラズマフッ素化工程は、Ｊｏｎｅｓ／Ｌｙｏｎｓらの多くの米国特許第６，３９７，４５８号、第６，３９８，８４７号、第６，４０９，８０６号、第６，４３２，１７５号、第６，５６２，１１２号、第６，６６０，２１０号及び第６，８０８，５５１号に記載されている。高フッ素飽和比を有するエレクトレット物品はＳｐａｒｔｚらの米国特許第７，２４４，２９１号に記載されており、ヘテロ原子とともに低フッ素飽和比を有するエレクトレット物品はＫｉｒｋらの米国特許第７，２４４，２９２号に記載されている。フッ素化技術を開示する他の公報としては、米国特許第６，４１９，８７１号、第６，２３８，４６６号、第６，２１４，０９４号、第６，２１３，１２２号、第５，９０８，５９８号、第４，５５７，９４５号、第４，５０８，７８１号及び第４，２６４，７５０号；米国特許公報ＵＳ ２００３／０１３４５１５ Ａ１号及びＵＳ ２００２／０１７４８６９ Ａ１号；並びに国際特許公報ＷＯ ０１／０７１４４号が挙げられる。
【００５６】
本開示に従って製造されたエレクトレット濾材は一般に、約１０〜５００ｇ／ｃｍ２の範囲の坪量（単位面積当たりの質量）を有し、幾つかの実施形態では、約１０〜１００ｇ／ｃｍ２の範囲の坪量を有する。メルトブローンマイクロファイバーウェブの作製において、坪量は、例えばコレクター速度又はダイの処理能力のいずれかを変化させることによりコントロールすることができる。濾材の厚さは、典型的には約０．２５〜２０ミリメートルであり、幾つかの実施形態では約０．５〜２ミリメートルである。通常、多層繊維エレクトレットウェブは、フィルタ要素に使用される。繊維エレクトレットウェブの固体性は、典型的には、約１％〜２５％、より典型的には約３％〜１０％である。固体性は、ウェブの固体部分を画定する単位のないパラメータである。一般に本開示の方法は、濾材の坪量、厚さ又は固体性に関わりなく、エレクトレットウェブに概して均一な電荷分布をウェブ全域にわたって提供する。エレクトレット濾材及びそれを製造する樹脂には、その電気伝導率を増大させる可能性のあるあらゆる不必要な処理、例えば、電離放射線、ガンマ線、紫外線照射、熱分解、酸化等への曝露を施してはならない。
【００５７】
エレクトレットウェブは、それが形成された時点で帯電されてよく、あるいはウェブはウェブ形成後に帯電されてもよい。エレクトレット濾材では、濾材は一般的に、ウェブが形成された後で帯電される。一般的に、当該技術分野において既知の任意の標準的な帯電方法を使用してよい。例えば、帯電は、摩擦帯電、ＤＣコロナ放電及びハイドロチャージングを含む様々な方法で実施してよい。種々の方法の組み合わせも使用できる。
【００５８】
好適なＤＣコロナ放電プロセスの例は、米国特許参照番号第３０，７８２号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）、同第３１，２８５号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）、同第３２，１７１号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）、米国特許第４，２１５，６８２号（Ｄａｖｉｓら）、同第４，３７５，７１８号（Ｗａｄｓｗｏｒｔｈら）、同第５，４０１，４４６号（Ｗａｄｓｗｏｒｔｈら）、同第４，５８８，５３７号（Ｋｌａａｓｅら）、同第４，５９２，８１５号（Ｎａｋａｏ）及び同第６，３６５，０８８号（Ｋｎｉｇｈｔら）に記述されている。
【００５９】
ウェブのハイドロチャージングは、ウェブに濾過促進エレクトレット帯電を提供するのに十分な圧力で、水の噴流又は水滴流をウェブ上へと衝突させることによって実施される。最適な結果を達成するために必要となる圧力は、使用する噴霧器の種類、ウェブを形成するポリマーの種類、ポリマーへの添加剤の種類及び濃度、ウェブの厚さ及び密度、並びにハイドロチャージングに先立って行われるＤＣコロナ表面処理などの前処理の実施の有無によって変化する。一般に、約１０〜５００ｐｓｉ（６９〜３４５０ｋＰａ）の範囲の水圧が好適である。望むならば、ＤＣコロナ表面処理もポストハイドロチャージング処理として使用できるが、このような後処理は典型的ではない。
【００６０】
水の噴流又は水滴流は、いずれかの好適な噴霧手段により提供され得る。一般的に、繊維の水流による交絡に有用な装置が、本開示の方法において有用であるが、ハイドロチャージングでは、操作は一般的に水流交絡にて使用される場合よりも低圧で実施される。ハイドロチャージングは、米国特許第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ）に記載された方法、並びに流体ウエッティング及びディウェッティングプロセスを使用して、エレクトレット電荷を付与するための、その他の各種派生的方法、例えば、日本特許出願第２００２１６１４６７号（Ｈｏｒｉｇｕｃｈｉ）、同第２００２１７３８６６号（Ｔａｋｅｄａ）、同第２００２１１５１７７号（Ｔａｋｅｄａ）、同第２００２３３９２３２号（Ｔａｋｅｄａ）、同第２００２１６１４７１号（Ｔａｋｅｄａ）、日本特許第３，７８０，９１６号（Ｔａｋｅｄａ）、日本特許出願第２００２１１５１７８号（Ｔａｋｅｄａ）、同第２００３０１３３５９号（Ｈｏｒｉｇｕｃｈｉ）、米国特許第６，９６９，４８４号（Ｈｏｒｉｇｕｃｈｉ）、同第６，４５４，９８６号（Ｅｉｔｚｍａｎ）、日本特許出願第２００４０６０１１０号（Ｍａｓｕｍｏｒｉ）、同第２００５１３１４８５号（Ｋｏｄａｍａ）、及び同第２００５１３１４８４号（Ｋｏｄａｍａ）に記載されている方法を包含すると理解されている。
【００６１】
ウェブのハイドロチャージングはまた「ゼータ電位に基づくエレクトレット物品の作製方法（Method of Making Electret Articles Based On Zeta Potential）」という名称の２００８年６月２日に出願された米国特許出願（米国特許出願番号第１２／１３１７７０号）に開示された新しい方法によっても行うことができる。この方法は、（ａ）帯電されるポリマー物品を提供する工程と、（ｂ）帯電されたポリマー物品を以下のｐＨと伝導度とを有する水性液と接触させる工程であって、（ｉ）物品が−７．５ミリボルト（ｍＶ）未満のゼータ電位を有する場合、接触水はセンチメートル当り約５〜９，０００マイクロシーメンス（μＳ／ｃｍ）の伝導度と７を超えるｐＨとを有し、（ｉｉ）物品が−７．５ミリボルト（ｍＶ）を超えるゼータ電位を有する場合、接触水はセンチメートル当り約５〜５，５００マイクロシーメンス（μＳ／ｃｍ）の伝導度と７以下のｐＨとを有する工程と、を含む。物品は、積極的に（真空又は熱で）若しくは受動的に（吊るし乾燥）又はそれらの組み合わせで乾燥させてもよい。
【００６２】
濾過性能をモデル化するために、様々な試験プロトコルが開発されてきた。これらの試験は、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）などの標準暴露用エアゾールを使用したフィルタウェブのエアゾール透過の測定を含み、これは通常、フィルタウェブを抜けるエアゾール透過のパーセント（％ Ｐｅｎ）及びフィルタウェブを横断する圧力低下（ΔＰ）で表される。これら２つの測定値から、品質係数（ＱＦ）として知られている量が、次の式
ＱＦ＝−ｌｎ（％ Ｐｅｎ／１００）／ΔＰ
（式中、ｌｎは自然対数を表すによって）計算することができる。より大きいＱＦ値はよりよい濾過性能を示し、低下したＱＦ値は、濾過性能の低下と有効な相関関係がある。これらの値の測定についての詳細は、実施例の項目で示す。典型的には、本開示の濾材は、毎秒６．９ｃｍの面速度にて０．３（ｍｍＨ２Ｏ）−１又はこれを超える測定ＱＦ値を有する。
【００６３】
特定の濾材が自然に静電気を帯びていることを証明するために、その性能をイオン化Ｘ線照射の前後に調べることができる。例えば、文献、Ｒ．Ｃ．ＢｒｏｗｎによるＡｉｒ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ（Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ，１９９３）及び「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｖｉｔｙ Ｔｈｅｏｒｙ ｔｏ ｔｈｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｕｓｔ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｂｙ Ｘ−Ｒａｙｓ」、Ａ．Ｊ．ＷＡＫＥＲ及びＲ．Ｃ．ＢＲＯＷＮ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．７，ｐｐ．６７７〜６８４，１９８８に記載されているように、もし静電気を帯びたフィルタがＸ線に暴露すると、Ｘ線により繊維間のガスの空洞に生成するイオンが電荷を幾らか中和してしまうので、フィルタを通過するエアゾールの透過は、暴露前に比較して暴露後が大きくなる。したがって、累積Ｘ線暴露において、透過が一定のレベルまでの着実な増加を示し、その後は照射を続けても変化は起きない、累積Ｘ線暴露に対する透過のプロットが得られる。この時点で、すべての電荷がフィルタから除去されてしまっている。
【００６４】
これらの観察により、濾過性能評価のもう一つの試験プロトコル、Ｘ線放電試験、の採用に到達した。この試験プロトコルでは、選択した濾材片をＸ線照射に暴露し、エレクトレットウェブを放電させる。この試験の一つの特性は、試験はウェブがエレクトレットであることを確認することである。Ｘ線がエレクトレットの電荷を消すことが知られているので、濾材をＸ線に暴露し、この暴露前後におけるフィルタ性能の測定及びフィルタ性能の比較は、濾材がエレクトレットであるかどうかを示す。フィルタの性能がＸ線照射後に変化しなければ、これは電荷が消されなかったこと及び材料がエレクトレットではないことを示す。しかし、もしフィルタ性能がＸ線暴露後に低下すれば、これは濾材がエレクトレットであることを示す。
【００６５】
試験を行うとき、典型的には、濾材のＸ線照射の前後において濾過性能を測定する。下記実施例の項目に記載した濾過性能試験方法により試験した場合、％透過比は次の式により計算できる。％透過比＝（ｌｎ（初期％ ＤＯＰ透過／１００）／（ｌｎ（Ｘ線暴露後６０ｍｉｎの％ ＤＯＰ透過）））×１００。ウェブがフィルタとしての使用に十分な電荷を有するためには、％透過比は、典型的には、少なくとも３００％である。％透過比が増加するに従い、ウェブの濾過性能もまた増加する。幾つかの実施形態においては、％透過比は少なくとも、４００％、５００％又は６００％である。好ましい実施形態においては、％透過比は少なくとも、７５０％又は８００％である。幾つかの実施形態においては、ウェブは少なくとも１０００％又は少なくとも１２５０％の透過比を示す。
【００６６】
下記の実施例の項に記した濾過性能試験方法により試験した場合、面速度６．９ｃｍ／ｓの初期品質係数（Ｘ線への暴露前）は、典型的には、少なくとも０．３（ｍｍＨ２Ｏ）−１、より典型的には少なくとも０．４又は実に０．５（ｍｍＨ２Ｏ）−１である。幾つかの実施形態においては、初期品質係数は少なくとも０．６又は０．７（ｍｍＨ２Ｏ）−１である。他の実施形態においては、初期品質係数は少なくとも０．８、少なくとも０．９０、少なくとも１．０又は実に１．０（ｍｍＨ２Ｏ）−１を超える。Ｘ線への６０分の暴露後の品質係数は、典型的には、初期品質係数の５０％未満である。幾つかの実施形態においては、初期品質係数は、少なくとも０．５（ｍｍＨ２Ｏ）−１又はこれを超え、Ｘ線への６０分の暴露後の品質係数は０．１５（ｍｍＨ２Ｏ）−１未満である。
【実施例】
【００６７】
これらの実施例は、単にあくまで例示を目的としたものであり、添付した請求項の範囲を限定することを意味するものではない。本明細書の実施例及びその他の部分におけるすべての部、百分率、比などは、特に注記がない限り重量による。使用した溶媒及びその他の試薬は、特に記載のない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ；Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎから入手した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
試験方法
粘度測定
粘度の測定には２つの異なる技術を使用した。これらは、粘度測定方法−１及び粘度測定方法−２として定義されている。
【００７０】
ａ）粘度測定方法１−キャピラリーレオメーター
オリフィスの直径が０．３１８センチメートル（０．１２５インチ）で、長さが２０．３センチメートル（８インチ）のキャピラリーレオメーターを、円錐型２軸スクリューを備えたＢＲＡＢＥＮＤＥＲ Ｂ−Ｋ（Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）に連結した。押出成形機を、０．９〜３．６ｋｇ／ｈｒ（２〜８ｌｂ／ｈｒ）の押し出し速度及び２５０〜３１０℃の温度で操作した。
【００７１】
実験試料の粘度データを得るため、添加剤をポリマー樹脂に所望の重量濃度で乾燥配合し、配合物を表３に規定した温度及び速度で押し出した。比較実施例は、添加剤を含まないポリマーの対応ロットから調製した。表３に各実施例の実験結果をまとめる。
【００７２】
試料の見かけ粘度及びせんだん速度は、ニュートン流体を仮定して、キャピラリーレオメーターを通過する試料の圧力低下及び流速から計算できる。これは、例えば、Ｃｈｒｉｓ ＭａｃｏｓｋｏによるＲｈｅｏｌｏｇｙ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（Ｗｉｌｅｙ，Ｊｏｈｎ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．，１９９４）２４２ページ、式６．２．１２に述べられている。実験結果を次の式に入れ、見かけ粘度を計算した。ポリプロピレンの溶融密度は０．９１ｇ／ｃｍ３と仮定した。
【００７３】
見かけ粘度の計算式：
【数１】
Ｄ：キャピラリーの直径（このケースでは０．３１７５ｃｍ）
ΔＰ：粘度計で測定中の圧力低下（ｇ／（ｃｍｓ２））
Ｑ：体積流量（ｃｍ３／秒、ｃｍ３／ｓ）又は密度（Ｗ／ρ）で除した、質量流速（グラム／秒、ｇ／ｓ）
Ｌ：キャピラリーの長さ（この場合は長さ２０．３２ｃｍ）
【００７４】
流れのせんだん速度は、次式により計算できる。
【数２】
γ：せんだん速度（１／秒、ｓ−１）
Ｑｖ：キャピラリーを通る容積流速（ｃｍ３／秒、ｃｍ３／ｓ）
Ｒ：キャピラリーの半径（この場合０．１５８８ｃｍ）
Ｄ：キャピラリーの直径（この場合、０．３１７５ｃｍ）
Ｍ：質量流速（グラム／秒、ｇ／ｓ）
ρ：流れる材料の密度（グラム／ｃｍ３、ｇ／ｃｍ３）
【００７５】
ｂ）粘度測定方法２−平行平板レオメータ
試料の粘度変化はＡＲＥＳ Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）を使用して測定した。レオロジー測定に使用する試料は、Ｘｐｌｏｒｅ １５ ｍｉｌｌｉｌｉｔｅｒ Ｍｉｃｒｏ−Ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｒ（ＤＳＭ Ｘｐｌｏｒｅ，Ｇｅｌｅｅｎ，Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）を使用してコンパウンドした。実施例及び比較実施例は、熱履歴が粘度に及ぼす影響を避けるため、同じ熱履歴でコンパウンドした。ＰＰ−１及びＰＰ−２を含む試料は、２２０℃で６分間コンパウンドした。ＰＭＰ−１を含む試料は２８０℃で６分間コンパウンドし、ＣＯＣ−１を含む試料は２６０℃で６分間コンパウンドした。すべての試料は、それらのコンパウンド温度で、０．６〜１．０ミリメートルのフィルムにホットプレスした。これらのレオロジー試料を、直径が２５ミリメートルのディスクにダイカットした。試料ディスクを２枚のレオメータ平行プレート（３１．５ミリメートルのアルミニウム製パン及び２５ミリメートルの板）の中に取り付けた。動的せんだん粘度を、ＰＰ−１及びＰＰ−２については１８０℃から３５０℃へ及び１８０℃へ戻し、ＣＯＣ−１については２２０℃から３５０℃へ及び２２０℃に戻し、並びにＰＭＰ−１試料については２５０℃から３５０℃へ及び２５０℃へ戻す温度走査で、１Ｈｚ（動的せんだん速度、６．２８ｒａｄ／ｓｅｃ）の周波数で測定した。また、一定の温度（３００、３２０、３３０及び３４０℃）において、１Ｈｚの周波数で１５分間、時間に対する動的粘度を測定した。１０分後の粘度のデータを選び、実施例及び比較実施例の粘度のデータとして使用し、表３に示した。
【００７６】
濾過試験
試料を、％ ＤＯＰエアゾール透過（％ Ｐｅｎ）及び圧力低下（ΔＰ）について試験し、品質係数（ＱＦ）を計算した。不織マイクロファイバーウェブの濾過性能（％ ＰＥＮ及びＱＦ）は、自動フィルタ試験機（ＡＦＴ）型式８１３０（ＴＳＩ，Ｉｎｃ．，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから入手可能）を使用し、標準暴露用エアゾールとしてジオクチルフタレート（ＤＯＰ）を使用して評価した。ＤＯＰエアゾールは、７０〜１２０ｍｇ／ｍ３の上流側濃度を有する、名目単分散の、０．３マイクロメートル質量中央径である。エアゾールを、ＴＳＩ ＡＦＴ Ｍｏｄｅｌ ８１３０エアゾール中和装置を停止させ、濾材試料を通して、４２．５リットル／分の較正流量（６．９ｃｍ／秒の面速度）にて押し出した。総試験時間は２３秒であった（立ち上がり時間１５秒、サンプル時間４秒及びパージ時間４秒）。装置により、％ Ｐｅｎと同時に、フィルタを通した圧力低下（ΔＰ ｍｍ水柱）を測定した。ＤＯＰエアゾールの濃度は、濾材の上流側と下流側の両方にて、較正した光度計を使用して、光散乱により測定した。ＤＯＰの％ Ｐｅｎは、次のように定義される、％ Ｐｅｎ＝１００×（ＤＯＰ下流側濃度／ＤＯＰ上流側濃度）。各材料について、ＢＭＦウェブ上の異なる箇所で６個の別個測定を行い、結果を平均した。
【００７７】
％ Ｐｅｎ及びΔＰを使用して、次式
ＱＦ＝−ｌｎ（％ Ｐｅｎ／１００）／ΔＰ、
（式中、ｌｎは自然対数を表す）によりＱＦを計算した。より大きいＱＦ値は濾過性能がより高いことを示し、低下したＱＦ値は濾過性能の低下と有効な相関関係があることを示す。
【００７８】
Ｘ線放電試験
Ｘ線照射への暴露に先だち、上述の試験方法を使用して、試験されるウェブの品質係数及び％透過を測定した。初期品質係数を「ＱＦ０」と称する。試料ウェブの両面を以下に記述するシステムを使用して、試料全体が確実に均一にＸ線照射に暴露するように、Ｘ線暴露した。Ｘ線暴露後、再度そのフィルタ性能（ＱＦ及び％ Ｐｅｎ）を測定するために、濾材試料を試験した。この手順を、試料の静電荷がすべて中和されたことを示す、フィルタ性能が平坦となるまで繰り返した。％透過比（％ Ｐｅｎ比）も報告した。％ Ｐｅｎ比は、０分及び６０分における％ Ｐｅｎから式を使用して計算した。式でｌｎは自然対数である。
【数３】
【００７９】
Ｘ線暴露は、Ｂａｌｔｏｇｒａｐｈ １００／１５ ＣＰ（Ｂａｌｔｅａｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐ．，Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ）の、定電圧端末接地発生装置、１００ＫＶ、１０ｍＡ定格、ベリリウム窓（０．７５ｍｍ固有濾過）、１．５ｍｍ×１．５ｍｍの焦点位置から５０ｃｍの位置において９６０レントゲン／ｍｉｎまでの出力、からなるＸ線暴露システムを使用して行った。電圧は８０ＫＶに設定し、対応する電流は８ｍＡであった。試料ホルダーを、焦点の位置から約５７．２センチメートル（２２．５インチ）の距離にセットし、約５８０レントゲン／ｍｉｎの暴露を与えた。
【００８０】
熱安定性分析：
各加工助剤の熱安定性は、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，Ｄｅｌａｗａｒｅから入手可能な熱重量分析器（ＴＧＡ）型式２９５０を使用して測定した。約５〜１０ミリグラムの材料をＴＧＡ内に配置し、空気雰囲気下で、室温から５００℃まで、１０℃／分の速度で加熱しながら、重量減を測定した。表Ａは、２％の重量減が検出された温度、及び５％の重量減が検出された温度を載せている。
【００８１】
【表２】
【００８２】
実施例１〜２０及び比較実施例Ｃ１〜Ｃ１２
実施例及び比較実施例の各々について、下記の手順を続けた。これらの実施例のデータは、表１及び表２に示されている。
【００８３】
サンプルの調製：
工程Ａ−マイクロファイバーウェブの調製：
各実施例のウェブ１〜９について、添加剤をポリプロピレン又はポリ−４−メチル−１−ペンテンの１つの等級で表１に示した濃度で乾燥配合し、配合物をＶａｎ Ａ．Ｗｅｎｔｅ，「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ，」Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．４８，ｐｐ．１３４２〜１３４６に記述されるように、押し出した。押出温度は約２５０℃〜３００℃の範囲であり、押出成形機はＢＲＡＢＥＮＤＥＲ円錘２軸スクリュー押出成形機（Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．から市販されている）であり、約２．５〜３ｋｇ／ｈｒ（５〜７ｌｂ／ｈｒ）の速度で操作した。ダイは、２５．４センチメートル（１０インチ）の幅であり、１センチメートル当たり１０ホール（１インチ当たり２５ホール）を有していた。約５７ｇ／ｍ２の坪量、約８．０マイクロメートルの有効繊維直径及び約１ミリメートルの厚さを有するメルトブローンマイクロファイバー（ＢＭＦ）ウェブが形成された。同じように、各比較実施例Ｃ１〜Ｃ６に関し、ＢＭＦウェブを、対応の実施例ウェブのポリプロピレン又はポリ−４−メチル−１−ペンテンと同じ等級を使用して、添加剤を添加しないか又は添加剤−２を添加して調製した。表１は、実施例及び比較実施例のそれぞれについて、詳しいウェブの特性をまとめている。
【００８４】
工程Ｂ−エレクトレットの調製：
上記の工程Ａの実施例１〜１０及びＣ１〜Ｃ６で調製したＢＭＦウェブを、下記の帯電方法により帯電させた。
【００８５】
帯電方法１：
上記の工程Ａにおいて調製し、選択したＢＭＦを、脱イオン水を使用するハイドロチャージングにより帯電させた。ＢＭＦウェブを、８９６キロパスカル（１３０ｐｓｉｇ）の圧力及び約１．４リットル／分の流速で操作しているノズルから発生する脱イオン水の微細噴霧を使用して、ハイドロチャージした。工程Ａにて調製し選択したＢＭＦウェブを、多孔質ベルトによって、約１０ｃｍ／秒の速度で水噴霧を通過させて搬送しながら、同時にウェブを通して水を下方から減圧吸引した。各ＢＭＦウェブを、噴霧しながらハイドロチャージャに２回通し（各面を続けて）、次いで噴霧せず吸引のみですべての過剰の水を除去するために２回通した。フィルタの試験に先だち、ウェブを空気中で一晩完全に乾燥させた。
【００８６】
フィルタ試験手順：
初期濾過性能：
上述の工程Ｂで調製した各帯電試料を１メートル切片に切断し、この切片を初期状態で％ ＤＯＰエアゾール透過（％ ＤＯＰ Ｐｅｎ）及び圧力低下（ΔＰ）について試験し、品質係数（ＱＦ）を上述の試験方法で述べた方法により計算した。下記の表２に、％ ＤＯＰ Ｐｅｎ、圧力低下及びＱＦの結果を報告する。
【００８７】
【表３】
【００８８】
【表４】
【００８９】
実施例２１〜２５及び比較実施例Ｃ１３〜Ｃ１６
下記の実施例及び比較実施例のそれぞれについて、試料の調製及び試験を述べた方法で、上述の粘度試験方法を使用して行った。データを表３に示す。
【００９０】
【表５】
【００９１】
実施例２６及び比較実施例Ｃ１７
実施例２６については、上述の実施例１０で調製したウェブ試料を、ハイドロチャージング（チャージン方法−１）を使用して帯電し、上述のＸ線放電試験方法に従いイオン化Ｘ線に暴露した。比較実施例Ｃ１７については、実施例１０で調製した試料ウェブを帯電させずに使用し、同様の試験を行った。データを表４に示す。
【００９２】
【表６】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む加工助剤とを含む、配合物を調製する工程と、
前記加工助剤及び前記熱可塑性樹脂の前記配合物の溶融粘度が、前記加工助剤を含まない前記熱可塑性樹脂の前記溶融粘度より低い、前記配合物のホットメルト混合工程と、
前記ホットメルト配合物からウェブを形成する工程と、
を含む、ウェブの調製方法。
【請求項２】
ウェブの形成が、不織繊維ウェブの形成を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ウェブの形成が、前記ホットメルト配合物をメルトブローし、マイクロファイバーウェブを形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記加工助剤が、式の反復単位を１００反復単位まで含む
【化１】
（式中、前記基Ｒ１が、ヒンダードアミン基を含み、
前記基Ｒ４及びＲ７が、独立して、他のスクシンイミド環又はアルキル末端基に連結するアルキレン又は置換アルキレン連結基を含み、
前記基Ｒ５及びＲ６が、独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル又は置換アリールを含む材料を含む）、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記加工助剤が、式の材料を含む
【化２】
（式中、ｎが約５〜７の数である）、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記加工助剤が、前記配合物の０．１〜５．０重量％を構成する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
２５０℃以上の温度で、前記配合物の前記溶融粘度が、前記加工助剤を含まない前記熱可塑性樹脂の前記溶融粘度より低い、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンを含み、２９０℃以上の温度で前記配合物の前記溶融粘度が、前記加工助剤を含まない前記熱可塑性樹脂の前記溶融粘度より低い、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
熱可塑性樹脂と、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む加工助剤とを含む、配合物を調製する工程と、
前記配合物をホットメルト混合する工程と、
前記ホットメルト配合物からウェブを形成する工程と、
前記ウェブを静電帯電させる工程と、
を含む、エレクトレットウェブの調製方法。
【請求項１１】
ウェブの形成が、マイクロファイバーウェブを形成するために、前記ホットメルト配合物をメルトブローすることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記加工助剤が、式の材料を含む
【化３】
（式中、前記基Ｒ１が、ヒンダードアミン基を含み、
前記基Ｒ４及びＲ７が、独立して、他のスクシンイミド環又はアルキル末端基に連結するアルキレン又は置換アルキレン連結基を含み、
前記基Ｒ５及びＲ６基が、独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル又は置換アリールを含む、前記材料が１００繰り返し単位までを含む）、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記加工助剤が、式の材料を含む
【化４】
（式中、ｎが約５〜７の数である）、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィンを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記熱可塑性樹脂が、
ポリエチレン、ポリプロピレン系ポリマー、ポリ環式オレフィン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、プロピレン及び４−メチル−１−ペンテンのコポリマー又はこれらの混合物を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記加工助剤が、前記配合物の０．１〜５．０重量％を構成する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記ウェブの静電気的帯電が、摩擦帯電、ＤＣコロナ処理、ハイドロチャージング又はこれらの組み合わせを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記帯電ウェブが、前記加工助剤を加えずに調製された類似のウェブと比較して、ＱＦによって評価される、より高いフィルタ性能を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記ウェブが、毎秒６．９センチメートルの面速度において、ＱＦによって評価される、０．３（ｍｍＨ２Ｏ）−１以上のフィルタ性能を示すために十分な静電荷を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
形成された前記エレクトレットウェブが、
呼吸用マスクフィルタ、室内換気システムフィルタ、車両換気システム
フィルタ、空調装置フィルタ、炉フィルタ、室内空気清浄機フィルタ、真空掃除機フィルタ又はコンピュータディスクドライブフィルタを構成する濾材を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項２１】
前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレンを含み、２９０℃で前記配合物の前記溶融粘度が、前記加工助剤を含まない前記熱可塑性樹脂の前記溶融粘度より低い、請求項１０に記載の方法。
【請求項２２】
熱可塑性樹脂と、
ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む帯電強化添加剤と、
の配合物を含む、不織マイクロファイバーウェブを含む、エレクトレット濾材。
【請求項２３】
前記不織マイクロファイバーウェブがポリオレフィンを含む、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２４】
前記不織マイクロファイバーウェブが、
ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、プロピレンと４−メチル−１−ペンテンとのコポリマー又はこれらの混合を含む、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２５】
ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む前記帯電強化添加剤が、前記ウェブの０．１〜５．０重量％を構成する、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２６】
前記ウェブが電荷を含み、前記電荷が摩擦帯電、ハイドロチャージング、ＤＣコロナ処理又はこれらの組み合わせによって付与される、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２７】
前記ウェブが、毎秒６．９センチメートルの面速度において、ＱＦによって評価される、０．３（ｍｍＨ２Ｏ）−１以上のフィルタ性能を示すのに十分な静電荷を有する、請求項２６に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２８】
前記濾材が、
呼吸用マスクフィルタ、室内換気システムフィルタ、車両換気システム
フィルタ、空調装置フィルタ、炉フィルタ、室内空気清浄機フィルタ、真空掃除機フィルタ又はコンピュータディスクドライブフィルタを構成する、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２９】
人工呼吸器アセンブリと組み合わされた前記濾材が、ヒトが使用するように設計された人工呼吸器デバイスの構成要素である、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項３０】
前記濾材が、前記Ｘ線放電試験によって試験される時に、毎秒６．９センチメートルの面速度において、少なくとも３００％の％透過比を有する、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項３１】
前記濾材が前記Ｘ線放電試験よって試験される時に、毎秒６．９センチメートルの面速度において、少なくとも０．３（ｍｍＨ２Ｏ）−１の初期品質係数を有し、６０分のＸ線暴露後において前記初期品質係数の５０％未満の品質係数を有する、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項１】
熱可塑性樹脂と、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む加工助剤とを含む、配合物を調製する工程と、
前記加工助剤及び前記熱可塑性樹脂の前記配合物の溶融粘度が、前記加工助剤を含まない前記熱可塑性樹脂の前記溶融粘度より低い、前記配合物のホットメルト混合工程と、
前記ホットメルト配合物からウェブを形成する工程と、
を含む、ウェブの調製方法。
【請求項２】
ウェブの形成が、不織繊維ウェブの形成を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ウェブの形成が、前記ホットメルト配合物をメルトブローし、マイクロファイバーウェブを形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記加工助剤が、式の反復単位を１００反復単位まで含む
【化１】
（式中、前記基Ｒ１が、ヒンダードアミン基を含み、
前記基Ｒ４及びＲ７が、独立して、他のスクシンイミド環又はアルキル末端基に連結するアルキレン又は置換アルキレン連結基を含み、
前記基Ｒ５及びＲ６が、独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル又は置換アリールを含む材料を含む）、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記加工助剤が、式の材料を含む
【化２】
（式中、ｎが約５〜７の数である）、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記加工助剤が、前記配合物の０．１〜５．０重量％を構成する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
２５０℃以上の温度で、前記配合物の前記溶融粘度が、前記加工助剤を含まない前記熱可塑性樹脂の前記溶融粘度より低い、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンを含み、２９０℃以上の温度で前記配合物の前記溶融粘度が、前記加工助剤を含まない前記熱可塑性樹脂の前記溶融粘度より低い、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
熱可塑性樹脂と、ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む加工助剤とを含む、配合物を調製する工程と、
前記配合物をホットメルト混合する工程と、
前記ホットメルト配合物からウェブを形成する工程と、
前記ウェブを静電帯電させる工程と、
を含む、エレクトレットウェブの調製方法。
【請求項１１】
ウェブの形成が、マイクロファイバーウェブを形成するために、前記ホットメルト配合物をメルトブローすることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記加工助剤が、式の材料を含む
【化３】
（式中、前記基Ｒ１が、ヒンダードアミン基を含み、
前記基Ｒ４及びＲ７が、独立して、他のスクシンイミド環又はアルキル末端基に連結するアルキレン又は置換アルキレン連結基を含み、
前記基Ｒ５及びＲ６基が、独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、置換アルキル又は置換アリールを含む、前記材料が１００繰り返し単位までを含む）、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記加工助剤が、式の材料を含む
【化４】
（式中、ｎが約５〜７の数である）、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィンを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記熱可塑性樹脂が、
ポリエチレン、ポリプロピレン系ポリマー、ポリ環式オレフィン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、プロピレン及び４−メチル−１−ペンテンのコポリマー又はこれらの混合物を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記加工助剤が、前記配合物の０．１〜５．０重量％を構成する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記ウェブの静電気的帯電が、摩擦帯電、ＤＣコロナ処理、ハイドロチャージング又はこれらの組み合わせを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記帯電ウェブが、前記加工助剤を加えずに調製された類似のウェブと比較して、ＱＦによって評価される、より高いフィルタ性能を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記ウェブが、毎秒６．９センチメートルの面速度において、ＱＦによって評価される、０．３（ｍｍＨ２Ｏ）−１以上のフィルタ性能を示すために十分な静電荷を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
形成された前記エレクトレットウェブが、
呼吸用マスクフィルタ、室内換気システムフィルタ、車両換気システム
フィルタ、空調装置フィルタ、炉フィルタ、室内空気清浄機フィルタ、真空掃除機フィルタ又はコンピュータディスクドライブフィルタを構成する濾材を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項２１】
前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレンを含み、２９０℃で前記配合物の前記溶融粘度が、前記加工助剤を含まない前記熱可塑性樹脂の前記溶融粘度より低い、請求項１０に記載の方法。
【請求項２２】
熱可塑性樹脂と、
ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む帯電強化添加剤と、
の配合物を含む、不織マイクロファイバーウェブを含む、エレクトレット濾材。
【請求項２３】
前記不織マイクロファイバーウェブがポリオレフィンを含む、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２４】
前記不織マイクロファイバーウェブが、
ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、プロピレンと４−メチル−１−ペンテンとのコポリマー又はこれらの混合を含む、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２５】
ヒンダードアミンＮ−置換スクシンイミドオリゴマーを含む前記帯電強化添加剤が、前記ウェブの０．１〜５．０重量％を構成する、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２６】
前記ウェブが電荷を含み、前記電荷が摩擦帯電、ハイドロチャージング、ＤＣコロナ処理又はこれらの組み合わせによって付与される、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２７】
前記ウェブが、毎秒６．９センチメートルの面速度において、ＱＦによって評価される、０．３（ｍｍＨ２Ｏ）−１以上のフィルタ性能を示すのに十分な静電荷を有する、請求項２６に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２８】
前記濾材が、
呼吸用マスクフィルタ、室内換気システムフィルタ、車両換気システム
フィルタ、空調装置フィルタ、炉フィルタ、室内空気清浄機フィルタ、真空掃除機フィルタ又はコンピュータディスクドライブフィルタを構成する、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項２９】
人工呼吸器アセンブリと組み合わされた前記濾材が、ヒトが使用するように設計された人工呼吸器デバイスの構成要素である、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項３０】
前記濾材が、前記Ｘ線放電試験によって試験される時に、毎秒６．９センチメートルの面速度において、少なくとも３００％の％透過比を有する、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項３１】
前記濾材が前記Ｘ線放電試験よって試験される時に、毎秒６．９センチメートルの面速度において、少なくとも０．３（ｍｍＨ２Ｏ）−１の初期品質係数を有し、６０分のＸ線暴露後において前記初期品質係数の５０％未満の品質係数を有する、請求項２２に記載のエレクトレット濾材。
【公表番号】特表２０１２−５２２９０９（Ｐ２０１２−５２２９０９Ａ）
【公表日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０３５９５（Ｐ２０１２−５０３５９５）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２９１５７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１１４８２０
【国際公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２９１５７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１１４８２０
【国際公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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