エレクトレットシートの製造方法
【課題】 本発明は従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、生産効率を上昇させ、エネルギーコストも低く押さえることのできるエレクトレットシートの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の課題を解決するための手段は、熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた状態で、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物を２枚以上同時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シートの製造方法である。
【解決手段】 本発明の課題を解決するための手段は、熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた状態で、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物を２枚以上同時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シートの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアフィルタやワイパーなどに好適に用いるエレクトレットシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、気体中の塵埃等を除去するために、不織布からなる濾過材が使用されている。この不織布濾過材は主として物理的作用によるブラウン拡散、遮り、慣性衝突などによって塵埃等を除去するものであるため、不織布濾過材を構成する繊維の直径を小さくすれば、より小さな塵埃等を捕捉し、除去できるため、濾過効率を高めることができる。しかしながら、不織布濾過材を構成する繊維の直径を小さくすればするほど、圧力損失が大きくなり、不織布濾過材の寿命が短くなるという問題があった。
【０００３】
この問題点を解決する方法として、不織布濾過材をエレクトレット化し、物理的作用に加えて静電気的作用を利用することにより、濾過効率と圧力損失の両立を図るという試みがなされている。このエレクトレット化方法として、例えば、コロナ帯電させる方法、不織布に対して水流を衝突させる方法などが知られている。
【０００４】
しかしながら、前者のコロナ帯電させる方法では帯電量を十分に多くすることが困難であり、後者の水流の衝突による方法では水流の衝突によって不織布構成繊維が絡んでしまい、繊維配向が変わってしまうため、開口が形成されやすく、エレクトレット化による濾過効率と圧力損失を両立する不織布濾過材の設計が難しいなどの難点があった。
【０００５】
そこで、本出願人は、特許文献１に、熱可塑性樹脂からなるシート状の構造体に対して、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記構造体をエレクトレット化させることを要旨とするエレクトレット体の製造方法を提案した。また、特許文献２に、熱可塑性樹脂からなるシート状の構造体に対し、極性液体を介して超音波振動を作用させてエレクトレット体を製造するに当たり、超音波発振部材と、これに対向して設けられた規制部材との距離を、前記構造体の２０（ｇ/ｃｍ２）の圧縮荷重下における厚さの１５０倍未満としたことを要旨とするエレクトレット体の製造方法を提案した。
【０００６】
しかし、これらの方法では、シート状の構造体に極性液体を均一に含ませる必要があり、生産速度を上昇させると、シート状の構造体に極性液体を均一に分散させることができなかったり、気泡が混入するなどの問題があり、生産速度を大きく上昇させることが困難であった。また、生産速度を上昇させると、シート状の構造体の巾方向に超音波振動を均一に作用させることが困難になるという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２０５２１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２９９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述のような点を解決するためになされたものであって、生産効率を上昇させ、エネルギーコストも低く押さえることのできるエレクトレットシートの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題を解決するための手段は、熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた状態で、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物を２枚以上同時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シートの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によって、生産効率を上昇させ、エネルギーコストも低く押さえることのできるエレクトレットシートの製造方法を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のエレクトレットシートの製造方法では、熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた状態で、極性液体を介して超音波振動を作用させる。前記シート状物とは、可とう性のある薄い板状物であれば特に限定されず、例えば織物、編物、不織布などの繊維からなる多孔質素材、樹脂フィルム、微孔性の樹脂フィルムなどが適用できる。本発明の製造方法では、これらの中でも濾過材などとして機能性に富む不織布が好適である。また、前記シート状物の厚さは０．０５〜５ｍｍであることが好ましく、０．１〜２ｍｍであることがより好ましく、０．１〜１ｍｍであることが更に好ましい。ここで、厚さとは、２０（ｇ/ｃｍ２）圧縮荷重下での厚さであり、ＪＩＳ Ｌ １０９６の「一般織物試験方法」に準じて測定された値である。
【００１２】
前記熱可塑性樹脂とは、熱可塑性の樹脂である限り特に限定されることはなく、濾過特性などに有効な帯電量を付与する目的で、１０１４（Ω・ｃｍ）以上の体積固有抵抗値、より好ましくは１０１６（Ω・ｃｍ）以上の体積固有抵抗値を示すものが好適である。尚、この体積固有抵抗値の上限は特に限定されない。また、この体積固有抵抗値とは、ＪIＳ Ｋ ６９１１に定められる「熱硬化性プラスチック一般試験法」に準じた、３端子法による絶縁抵抗試験で用いられる「体積固有抵抗値測定装置」によって測定して得られる数値を言う。上記体積固有抵抗値に該当する熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリスチレン系樹脂など）、ポリ四フッ化エチレン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン系樹脂などを挙げることができる。これらの中でも、ポリオレフィン系樹脂は特に体積固有抵抗値が高く、しかも繊維等への加工性に優れることから好適に用いられ、特にポリプロピレン系樹脂、或いはポリメチルペンテン系樹脂は耐熱性に優れるため、濾過材として好適なエレクトレットシートとすることができる。
【００１３】
さらに、前記熱可塑性樹脂として、その帯電状態を安定して、より多くの電荷を帯びる様に、ヒンダードアミン系化合物、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のうちから選ばれた１種または２種以上の化合物を含有させることもできる。これら一連の化合物の中でも、ヒンダードアミン系化合物は、帯電量が多くなる点で特に好ましい。
【００１４】
このようなヒンダードアミン系化合物の具体例として、ポリ［｛（６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−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−ピペリジル）イミノ｝｝、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）などを挙げることができる。
【００１５】
このようなシート状積層物１４に対して帯電性を高めることが可能な前記化合物の含有量は特に限定されるものではないが、前記シート状物若しくは得られるエレクトレットシートを構成する熱可塑性樹脂の全質量に対して、０．０１〜８（ｍａｓｓ％）の重量で含有されていることが望ましい。前記化合物の含有量が０．０１（ｍａｓｓ％）未満では、添加による帯電特性への効果が小さい傾向にあり、０．０５（ｍａｓｓ％）以上の含有量とするのが好ましい。また、前記含有量が８（ｍａｓｓ％）を超えた場合、シート状物若しくはエレクトレットシートを構成する繊維等の強度が著しく低下する傾向にあり、より好ましくは前記含有量を５（ｍａｓｓ％）以下とするのが好適である。
【００１６】
本発明に適用される極性液体としては、電気伝導率をより低いものを用いるのが好ましい。ここに云う電気伝導率とはＪＩＳ Ｋ ０１０１「工業用水試験方法」、或いはＪＩＳ Ｋ ０５５２「超純水の電気伝導率試験方法」に規定された測定法で得られる数値を言う。極性液体としては、例えば水、アルコール、アセトン、アンモニアが溶解した水などを挙げることができるが、特に水は、エレクトレット化に際しての作業環境に優れること、並びに、エレクトレットシートを調製する最終段階での乾燥に際して引火ないしは発火を回避し得る点から好適である。
【００１７】
なお、本発明において、熱可塑性樹脂からなるシート状物の好適な一例として、比較的細い繊維径からなる濾過材に広く用いられているメルトブロー技術で調製された不織布を挙げることができる。このメルトブロー不織布は、濾過特性の設計上、所定の繊維径分布とすることができる。また、前記不織布は繊維同士の絡合状態が比較的緩く、物理的な外力に対する繊維の動きが比較的大きいとされている。従って、極性溶媒との接触摩擦によって帯電するエレクトレット化技術のうち、例えば高圧水流との接触摩擦による従来技術に比べ、本発明による製造方法では、巨視的には極性溶媒の動きが小さい超音波振動による帯電が可能であるため、エレクトレット化を受けた後の品位低下や、所定の濾材設計が変わってしまう現象を効果的に回避することができる。
【００１８】
次に、本発明のエレクトレットシートの製造方法について、本発明のエレクトレットシートを製造することのできる製造装置の模式的断面図である図１〜図３を参照しながら説明する。なお、図１〜図３において、同じ符号は同じ又は類似の部品を示している。
【００１９】
まず、図１においては、供給ロール１０からエレクトレット化されるべき熱可塑性樹脂からなる２枚以上重なったシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給する。なお、図１においては、シート状積層物１４はロール状に巻かれた状態から巻き出して極性液体浴槽３０へ供給しているが、シート状積層物１４の製造装置からロール状に巻くことなく、直接、極性液体浴槽３０へ供給しても良い。また、図１においては、シート状積層物１４はロールによって搬送して極性液体浴槽３０へ供給しているが、ロールに替えてコンベアなどの搬送装置によって搬送しても良い。
【００２０】
また、図１においては、供給ロール１０からロール状に巻かれたシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給しているが、図６に例示するように、熱可塑性樹脂からなるシート状物１４ａおよび１４ｂをそれぞれ別の供給ロール１０ａおよび１０ｂから巻き出した後、これらのシート状物１４ａおよび１４ｂを重ねたシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給することも可能である。なお、図６では、２枚のシート状物１４ａおよび１４ｂを示しているが、３枚以上のシート状物を３台以上の供給ロールを用いて巻き出した後、これらのシート状物を重ねたシート状積層物１４とすることも可能である。
【００２１】
このように、前記シート状物を重ねる枚数には、特に制限はないが、作業性および制御のし易さを考慮すると２〜５枚が好ましく、２〜３枚がより好ましい。また、前記シート状物を重ねてなるシート状積層物１４の厚さは、０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．１〜４ｍｍであることがより好ましく、０．１〜２ｍｍであることが更に好ましい。また、異なる材質、異なる面密度または異なる厚さのシート状物を重ねることも可能であるが、同一の製品を効率良く生産するには、同じ材質、同じ面密度または同じ厚さのシート状物を重ねることが好ましい。
【００２２】
次いで、このように極性液体浴槽３０へ供給したシート状積層物１４を極性液体浴槽３０の極性液体３２中へ浸漬して、シート状積層物１４に極性液体３２を担持させる。なお、シート状積層物１４に効率よく極性液体３２を担持させるために、また、シート状積層物１４中に残存する空気を排除し、特にシート状積層物１４の各シート状物の層間に含まれる空気を排除し、より良好な帯電処理を実現するため、含浸装置（例えば、Ｒｏｄｎｅｙ Ｈｕｎｔ社のサチュレーター）などを備えていることも可能である。
【００２３】
次いで、この極性液体３２を担持したシート状積層物１４を超音波振動発生装置２０へ供給し、この超音波振動発生装置２０により超音波振動を作り出し、この超音波振動を極性液体３２を介してシート状積層物１４へ伝え、シート状積層物１４をエレクトレット化させる。この時、シート状積層物１４が極性液体３２を担持していないと、超音波振動発生装置２０によって作り出された超音波振動が、シート状積層物１４の内部へ十分に伝わりにくいため、超音波振動がシート状積層物１４の内部まで伝わるように、シート状積層物１４に十分な量の極性液体３２を担持させるのが好ましい。この極性液体３２の量はシート状積層物１４の種類によって異なるが、実験を繰り返すことにより、適宜設定することができる。
【００２４】
この超音波振動発生装置２０は一般的に知られているものでよく、図１においては、パワーユニット２２、変換機２４、ブースター２６、ホーン２８から構成されている。この超音波振動発生装置２０においては、パワーユニット２２で発生させた電気エネルギーを変換機２４により、変換機２４に入力された電気エネルギーの大きさに合わせて機械的な振動を生じさせ、変換機２４で作り出された振動は機械的な動きをするブースター２６に伝達され、この伝達された機械的振動の振幅がブースター２６により増幅され、この増幅された振動が、さらにホーン２８へと伝達されて、超音波振動を発生させる。本発明における超音波振動の発生方法はこの方法に限定されるものではなく、超音波振動を発生させることのできる方法であればよい。なお、ホーン２８の形状は、シート状積層物１４のエレクトレット化に最適なように適宜改良することができる。例えば、ホーン２８とシート状積層物１４との接触面積を大きくしたり、小さくすることができる。
【００２５】
また、図１においては、超音波振動発生装置２０によりシート状積層物１４に対して超音波振動を１回作用させているが、２回以上作用させても良い。このように２回以上超音波振動を作用させる場合には、例えば、２台以上の超音波振動発生装置２０を設置したり、１台の超音波振動発生装置２０にシート状積層物１４を繰り返し供給して実施することができる。なお、超音波振動を２回以上作用させる場合には、シート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給するなどの極性液体３２の担持を、超音波振動を作用させる前に実施するのが好ましい。つまり、極性液体３２の担持と超音波振動を繰り返し作用させるのが好ましい。この極性液体３２の担持も、２つ以上の極性液体浴槽３０を設置したり、１つの極性液体浴槽３０に繰り返し供給して実施することができる。
【００２６】
次いで、図１においては、このように前記シート状物を２枚以上同時にエレクトレット化させたシート状積層物１４を乾燥装置６０へ供給し、乾燥して、本発明のエレクトレットシートを形成し、その後、巻き取りロール１２により巻き取る。この乾燥装置６０での乾燥温度は、好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは９０℃以下である。なお、エレクトレットシートは巻き取りロール１２で巻き取ることなく、次の後処理工程へと供給しても良い。また、図１においては乾燥装置６０を設置しているが、超音波振動発生装置２０によりシート状積層物１４をエレクトレット化させると共に、超音波振動によりシート状積層物１４から極性液体３２を除去して乾燥することもできる。この場合、乾燥装置６０は必ずしも必要ではない。なお、この超音波振動による乾燥条件は、例えば、シート状積層物１４の種類、シート状積層物１４による極性液体３２の担持量、極性液体３２の種類などによって異なるため、特に限定できるものではない。なお、この超音波振動による乾燥条件は、実験を繰り返すことによって適宜設定することができる。
【００２７】
また、図１においては、乾燥装置６０で乾燥して得られたエレクトレットシートの積層物を巻き取りロール１２により巻き取っているが、図７に例示するように、エレクトレットシートの積層物１５をエレクトレットシート１５ａおよび１５ｂに分離して、それぞれ別の巻き取りロール１２ａおよび１２ｂで巻き取ることも可能である。なお、図７では、２枚のエレクトレットシート１５ａおよび１５ｂを示しているが、３枚以上のエレクトレットシートを３台以上の巻き取りロールで巻き取ることも可能である。また、図８に例示するように、エレクトレット化されたシート状積層物１４をエレクトレット化されたシート状物１４ａと１４ｂとに分離した後、それぞれのシート状物を一つの乾燥装置６０の上段部と下段部へ通して、それぞれ別個に乾燥して、それぞれエレクトレットシート１５ａおよび１５ｂとして、それぞれ別の巻き取りロール１２ａおよび１２ｂで巻き取ることも可能である。このようにすれば、乾燥効率を向上させることができる。
【００２８】
次に、図２におけるエレクトレットシートの製造方法においては、極性液体３２を介在させる方法のみが、図１におけるエレクトレットシートの製造方法と相違するため、この点に関してのみ説明する。
【００２９】
図２においては、図１のようにシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給してシート状積層物１４に極性液体３２を担持させるのに替えて、シート状積層物１４に極性液体３２を供給できる極性液体付与装置４０（例えば、フローコーターなど）を備えており、この極性液体付与装置４０から極性液体３２をシート状積層物１４に供給した地点で、極性液体３２を介して超音波振動を作用させている。このエレクトレットシートの製造方法においても、図１の場合と同様に、超音波振動発生装置２０により作り出した超音波振動を極性液体３２を介してシート状積層物１４へ伝え、シート状積層物１４をエレクトレット化させる。
【００３０】
なお、図２においては、極性液体３２を供給した地点で、極性液体３２を介して超音波振動を作用させているが、極性液体３２を供給した地点よりも後で極性液体３２を介して超音波振動を作用させると、図１と同様に、シート状積層物１４が極性液体３２を担持した状態で超音波振動を作用させることができる。
【００３１】
また、図２においては、一対の極性液体付与装置４０と超音波振動発生装置２０とを設置しているが、これら二対以上設置して、２回以上超音波振動を作用させてもよい。なお、極性液体付与装置４０と超音波振動発生装置２０とは必ずしも対で用いられる必要はないし、極性液体付与装置４０と超音波振動発生装置２０とは必ずしも、交互に設置されている必要もない。例えば、１つの極性液体付与装置４０により極性液体３２を供給した後、２つ以上の超音波振動発生装置２０により２回以上超音波振動を作用させてもよい。
【００３２】
次に、図３におけるエレクトレットシートの製造方法においては、極性液体３２を介在させる方法のみが、図１におけるエレクトレットシートの製造方法と相違するため、この点に関してのみ説明する。
【００３３】
図３においては、図１のようにシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給してシート状積層物１４に極性液体３２を担持させるのに替えて、シート状積層物１４を極性液体浴槽３０の極性液体中に浸漬した状態で、極性液体３２を介して超音波振動を作用させている。このエレクトレットシートの製造方法においても、図１の場合と同様に、超音波振動発生装置２０により作り出した超音波振動を極性液体３２を介してシート状積層物１４へ伝え、シート状積層物１４をエレクトレット化させる。
【００３４】
図３においては、一対の極性液体浴槽３０と超音波振動発生装置２０を設置して、１回だけ超音波振動を作用させているが、二対以上設置して、２回以上超音波振動を作用させてもよい。また、図３においては、１機の極性液体浴槽３０中に、１台の超音波振動発生装置２０を設置しているが、１機の極性液体浴槽３０中に超音波振動発生装置２０を２台以上設置してもよい。
【００３５】
また、図３において、超音波を発振する超音波発振部材であるホーン２８と、これに対向して規制部材３３を設けてなる図４の形態とすることも好ましい。また、超音波発振部材２８と規制部材３３との距離を調節固定するための可変固定手段を設ける構成となっている。また、この場合、超音波発振部材２８と規制部材３３との距離は、前記シート状積層物１４の２０（ｇ/ｃｍ２）の圧縮荷重下における厚さの１５０倍未満とすることが好ましい。このような構造により、超音波発振部材２８と、これに対向する規制部材３３との間で極性液体の超音波による振動が効率的にシート状積層物１４に伝わり、前記極性液体によって優れた帯電効果を実現することができる。
【００３６】
また、図４の要部を説明した図５に示すように、規制部材３３と超音波発振部材２８とは、シート状積層物１４を搬送しながら処理する領域として、距離Ｄを以って対向配置されている。この距離Ｄは、前述したシート状積層物１４の２０（ｇ／ｍ２）圧縮荷重下での厚さに応じて種々に調節固定されるものである。このような調節固定に際しては、規制部材３３と超音波発振部材２８との一方または双方に、例えばラック（鋸歯状の刻みを設けた直線状の部品）と歯車とを組み合わせた、図示していない可変固定手段を設け、特定のシート状積層物１４に対しては上記部材間の距離Ｄを固定すると共に、搬送部材１８ａ及び１８ｂと協働して、搬送処理されているシート状積層物１４と、規制部材３３及び／または超音波発振部材２８との接触によるシート状積層物１４の損傷を回避することが可能となる。
【００３７】
なお、規制部材３３と超音波発振部材２８との搬送方向に渡る寸法は、周知の通り、超音波が超音波発振部材２８の端面から略放射状に伝搬するため、必ずしも対向する面の寸法を一致させて配設する必要はない。これと同様に、シート状積層物１４の幅（図示紙面奥行き方向に渡る寸法）と、規制部材３３及び／または超音波発振部材２８との寸法関係も種々に選択することができる。また、規制部材３３の好適な形態として、平板状の部材を例示したが、所定の曲率を有する円柱状、または楕円状のロール形状として配設することもできる。
【００３８】
なお、本発明では、図１〜図３に示すようなエレクトレット化させる手段を併用することができる。つまり、（１）図１のように、シート状積層物１４に極性液体３２を担持させた後に、極性液体３２を介して超音波振動を作用させて、シート状積層物１４をエレクトレット化させる手段、（２）図２のように、シート状積層物１４に極性液体３２を供給した地点で、極性液体３２を介して超音波振動を作用させて、シート状積層物１４をエレクトレット化させる手段、（３）図３のように、シート状積層物１４を極性液体中に浸漬した状態で、極性液体３２を介して超音波振動を作用させて、シート状積層物１４をエレクトレット化させる手段、を併用することができる。例えば、シート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給して極性液体３２を担持させた後に、極性液体３２を介して超音波振動を作用させて、シート状積層物１４を１度エレクトレット化させた後、このシート状積層物１４に極性液体付与装置４０から極性液体３２を供給した地点で、極性液体３２を介して超音波振動を再度作用させて、シート状積層物１４を再度エレクトレット化させてエレクトレットシートを製造することができる。
【００３９】
本発明のエレクトレットシートの製造方法によって製造したエレクトレットシートは、帯電量の多いものであるため、例えば、空気などの気体フィルタ用濾過材、オイルや水などの液体フィルタ用濾過材、成型マスクなどのマスク用濾過材、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。
【００４０】
また、本発明のエレクトレットシートは上記のような用途に好適に使用できるものであるが、各種用途に適合するように、各種後加工を実施することができる。例えば、エレクトレットシートを好適である濾過材として使用する場合、襞折り加工を実施して濾過面積を広くするのが好ましい。
【００４１】
以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本願発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。
【実施例】
【００４２】
（エレクトレットシートの評価方法）
エレクトレットシートの評価に当たっては、粒径０．３（μｍ）のＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）粒子を用い、面風速５．３（ｃｍ／秒）の条件で捕集効率Ｅ（％）を測定した。また、評価結果として、捕集効率測定試験開始前、面風速５．３（ｃｍ／秒）の条件での圧力損失ΔＰ（Ｐａ）と捕集効率Ｅ（％）とから、次の数式１（但し「ｌｎ」は自然対数）に基いてγ値を算出し、その百倍の値として１００γを得た。
γ＝−ｌｎ（１−Ｅ／１００）／ΔＰ
一般に、この値が大きいほど捕集効率に優れ、しかも圧力損失が低い濾過特性を持つ。
【００４３】
（実施例１）
実施例１では、図３〜５に示す製造装置を用いてエレクトレットシートを作製した。
まず、熱可塑性樹脂から成るシート状積層物１４として、体積固有抵抗値が１０１６程度（Ω・ｃｍ）である市販のポリプロピレン樹脂に対して、市販のヒンダードアミン『ＣＨIＭＡＳＳＯＲＢ ９４４ＦＤＬ』（チバ・スペシャルティーケミカルズ株式会社製，登録商標）を樹脂全体の４．０（ｍａｓｓ％）含むメルトブロー不織布（面密度２５（ｇ／ｍ２）、厚さ０．３４ｍｍ）を調製し、熱可塑性樹脂からなるシート状物を得た。次いで、このようにして得られたシート状物を２枚重ねてシート状積層物１４として、ロール状に巻いた供給ロール１０を準備した。
次いで、供給ロール１０からシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給した。なお、この極性液体浴槽３０には、極性液体３２として電気伝導度が１７．３（ＭΩ・ｃｍ）、温度２５（℃）の純水（蒸留、イオン交換を経た二次蒸留水に相当）を収容してあり、図４及び５に示す規制部材２０を配置した。また、この規制部材３３と超音波発振部材２８との距離Ｄを２．０ｍｍに設定した。また、超音波発生装置２０としては、定格出力１１００（Ｗ）の市販装置を用いた。
次いで、シート状積層物１４の搬送速度を７（ｍ／ｍｉｎ）として、超音波発生装置２０により、周波数２０．０ｋＨｚの超音波振動を作用させた。また、超音波発振部材２８から発生する超音波の振幅を２０．０（μｍ）とした。
次いで、このように前記シート状物を２枚同時にエレクトレット化させたシート状積層物１４を乾燥装置６０へ供給し、乾燥した後、エレクトレットシートが２枚積層した状態で巻き取りロール１２により巻き取った。この乾燥装置６０での乾燥温度は、８０℃であった。
次いで、２枚積層した状態エレクトレットシートを分離して実施例１ａ及び実施例１ｂのエレクトレットシートとした。なお、用いたシート状は比較的面密度が小さく、形態安定性に劣るため変形し易いものであったが、２枚積層することにより、形態安定性に優れエレクトレット化に際して、加工性に優れていた。これらのエレクトレットシートの評価結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例１）
実施例１において、シート状物を２枚重ねたシート状積層物１４の替わりに、シート状物を１枚を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、エレクトレットシートを得た。このエレクトレットシートの評価結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
上記表１からも理解できるように、本発明の方法により得られた実施例１ａ及び実施例１ｂのエレクトレットシートは、従来技術である比較例１のエレクトレットシートと対比して、同等の物性であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のエレクトレットシートを製造することのできる製造装置の模式的断面図
【図２】本発明のエレクトレットシートを製造することのできる別の製造装置の模式的断面図
【図３】本発明のエレクトレットシートを製造することのできる更に別の製造装置の模式的断面図
【図４】図３の製造装置の別の例を示す模式的断面図
【図５】図４の製造装置の要部拡大図
【図６】図１〜４の製造装置の巻き出し部における別の例を示す模式的断面図
【図７】図１〜４の製造装置の巻き取り部における別の例を示す模式的断面図
【図８】図１〜４の製造装置の巻き取り部における別の例を示す模式的断面図
【符号の説明】
【００４８】
１０、１０ａ、１０ｂ 供給ロール
１２、１２ａ、１２ｂ 巻き取りロール
１４ シート状積層物
１４ａ、１４ｂ シート状物
１５、１５ａ、１５ｂ エレクトレットシート
１８ａ、１８ｂ 搬送部材
２０ 超音波振動発生装置
２２ パワーユニット
２４ 変換機
２６ ブースター
２８ ホーン（超音波発振部材）
３０ 極性液体浴槽
３２ 極性液体
３３ 規制部材
４０ 極性液体付与装置
６０ 乾燥装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアフィルタやワイパーなどに好適に用いるエレクトレットシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、気体中の塵埃等を除去するために、不織布からなる濾過材が使用されている。この不織布濾過材は主として物理的作用によるブラウン拡散、遮り、慣性衝突などによって塵埃等を除去するものであるため、不織布濾過材を構成する繊維の直径を小さくすれば、より小さな塵埃等を捕捉し、除去できるため、濾過効率を高めることができる。しかしながら、不織布濾過材を構成する繊維の直径を小さくすればするほど、圧力損失が大きくなり、不織布濾過材の寿命が短くなるという問題があった。
【０００３】
この問題点を解決する方法として、不織布濾過材をエレクトレット化し、物理的作用に加えて静電気的作用を利用することにより、濾過効率と圧力損失の両立を図るという試みがなされている。このエレクトレット化方法として、例えば、コロナ帯電させる方法、不織布に対して水流を衝突させる方法などが知られている。
【０００４】
しかしながら、前者のコロナ帯電させる方法では帯電量を十分に多くすることが困難であり、後者の水流の衝突による方法では水流の衝突によって不織布構成繊維が絡んでしまい、繊維配向が変わってしまうため、開口が形成されやすく、エレクトレット化による濾過効率と圧力損失を両立する不織布濾過材の設計が難しいなどの難点があった。
【０００５】
そこで、本出願人は、特許文献１に、熱可塑性樹脂からなるシート状の構造体に対して、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記構造体をエレクトレット化させることを要旨とするエレクトレット体の製造方法を提案した。また、特許文献２に、熱可塑性樹脂からなるシート状の構造体に対し、極性液体を介して超音波振動を作用させてエレクトレット体を製造するに当たり、超音波発振部材と、これに対向して設けられた規制部材との距離を、前記構造体の２０（ｇ/ｃｍ２）の圧縮荷重下における厚さの１５０倍未満としたことを要旨とするエレクトレット体の製造方法を提案した。
【０００６】
しかし、これらの方法では、シート状の構造体に極性液体を均一に含ませる必要があり、生産速度を上昇させると、シート状の構造体に極性液体を均一に分散させることができなかったり、気泡が混入するなどの問題があり、生産速度を大きく上昇させることが困難であった。また、生産速度を上昇させると、シート状の構造体の巾方向に超音波振動を均一に作用させることが困難になるという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２０５２１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２９９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述のような点を解決するためになされたものであって、生産効率を上昇させ、エネルギーコストも低く押さえることのできるエレクトレットシートの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題を解決するための手段は、熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた状態で、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物を２枚以上同時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シートの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によって、生産効率を上昇させ、エネルギーコストも低く押さえることのできるエレクトレットシートの製造方法を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のエレクトレットシートの製造方法では、熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた状態で、極性液体を介して超音波振動を作用させる。前記シート状物とは、可とう性のある薄い板状物であれば特に限定されず、例えば織物、編物、不織布などの繊維からなる多孔質素材、樹脂フィルム、微孔性の樹脂フィルムなどが適用できる。本発明の製造方法では、これらの中でも濾過材などとして機能性に富む不織布が好適である。また、前記シート状物の厚さは０．０５〜５ｍｍであることが好ましく、０．１〜２ｍｍであることがより好ましく、０．１〜１ｍｍであることが更に好ましい。ここで、厚さとは、２０（ｇ/ｃｍ２）圧縮荷重下での厚さであり、ＪＩＳ Ｌ １０９６の「一般織物試験方法」に準じて測定された値である。
【００１２】
前記熱可塑性樹脂とは、熱可塑性の樹脂である限り特に限定されることはなく、濾過特性などに有効な帯電量を付与する目的で、１０１４（Ω・ｃｍ）以上の体積固有抵抗値、より好ましくは１０１６（Ω・ｃｍ）以上の体積固有抵抗値を示すものが好適である。尚、この体積固有抵抗値の上限は特に限定されない。また、この体積固有抵抗値とは、ＪIＳ Ｋ ６９１１に定められる「熱硬化性プラスチック一般試験法」に準じた、３端子法による絶縁抵抗試験で用いられる「体積固有抵抗値測定装置」によって測定して得られる数値を言う。上記体積固有抵抗値に該当する熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリスチレン系樹脂など）、ポリ四フッ化エチレン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン系樹脂などを挙げることができる。これらの中でも、ポリオレフィン系樹脂は特に体積固有抵抗値が高く、しかも繊維等への加工性に優れることから好適に用いられ、特にポリプロピレン系樹脂、或いはポリメチルペンテン系樹脂は耐熱性に優れるため、濾過材として好適なエレクトレットシートとすることができる。
【００１３】
さらに、前記熱可塑性樹脂として、その帯電状態を安定して、より多くの電荷を帯びる様に、ヒンダードアミン系化合物、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のうちから選ばれた１種または２種以上の化合物を含有させることもできる。これら一連の化合物の中でも、ヒンダードアミン系化合物は、帯電量が多くなる点で特に好ましい。
【００１４】
このようなヒンダードアミン系化合物の具体例として、ポリ［｛（６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−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−ピペリジル）イミノ｝｝、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）などを挙げることができる。
【００１５】
このようなシート状積層物１４に対して帯電性を高めることが可能な前記化合物の含有量は特に限定されるものではないが、前記シート状物若しくは得られるエレクトレットシートを構成する熱可塑性樹脂の全質量に対して、０．０１〜８（ｍａｓｓ％）の重量で含有されていることが望ましい。前記化合物の含有量が０．０１（ｍａｓｓ％）未満では、添加による帯電特性への効果が小さい傾向にあり、０．０５（ｍａｓｓ％）以上の含有量とするのが好ましい。また、前記含有量が８（ｍａｓｓ％）を超えた場合、シート状物若しくはエレクトレットシートを構成する繊維等の強度が著しく低下する傾向にあり、より好ましくは前記含有量を５（ｍａｓｓ％）以下とするのが好適である。
【００１６】
本発明に適用される極性液体としては、電気伝導率をより低いものを用いるのが好ましい。ここに云う電気伝導率とはＪＩＳ Ｋ ０１０１「工業用水試験方法」、或いはＪＩＳ Ｋ ０５５２「超純水の電気伝導率試験方法」に規定された測定法で得られる数値を言う。極性液体としては、例えば水、アルコール、アセトン、アンモニアが溶解した水などを挙げることができるが、特に水は、エレクトレット化に際しての作業環境に優れること、並びに、エレクトレットシートを調製する最終段階での乾燥に際して引火ないしは発火を回避し得る点から好適である。
【００１７】
なお、本発明において、熱可塑性樹脂からなるシート状物の好適な一例として、比較的細い繊維径からなる濾過材に広く用いられているメルトブロー技術で調製された不織布を挙げることができる。このメルトブロー不織布は、濾過特性の設計上、所定の繊維径分布とすることができる。また、前記不織布は繊維同士の絡合状態が比較的緩く、物理的な外力に対する繊維の動きが比較的大きいとされている。従って、極性溶媒との接触摩擦によって帯電するエレクトレット化技術のうち、例えば高圧水流との接触摩擦による従来技術に比べ、本発明による製造方法では、巨視的には極性溶媒の動きが小さい超音波振動による帯電が可能であるため、エレクトレット化を受けた後の品位低下や、所定の濾材設計が変わってしまう現象を効果的に回避することができる。
【００１８】
次に、本発明のエレクトレットシートの製造方法について、本発明のエレクトレットシートを製造することのできる製造装置の模式的断面図である図１〜図３を参照しながら説明する。なお、図１〜図３において、同じ符号は同じ又は類似の部品を示している。
【００１９】
まず、図１においては、供給ロール１０からエレクトレット化されるべき熱可塑性樹脂からなる２枚以上重なったシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給する。なお、図１においては、シート状積層物１４はロール状に巻かれた状態から巻き出して極性液体浴槽３０へ供給しているが、シート状積層物１４の製造装置からロール状に巻くことなく、直接、極性液体浴槽３０へ供給しても良い。また、図１においては、シート状積層物１４はロールによって搬送して極性液体浴槽３０へ供給しているが、ロールに替えてコンベアなどの搬送装置によって搬送しても良い。
【００２０】
また、図１においては、供給ロール１０からロール状に巻かれたシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給しているが、図６に例示するように、熱可塑性樹脂からなるシート状物１４ａおよび１４ｂをそれぞれ別の供給ロール１０ａおよび１０ｂから巻き出した後、これらのシート状物１４ａおよび１４ｂを重ねたシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給することも可能である。なお、図６では、２枚のシート状物１４ａおよび１４ｂを示しているが、３枚以上のシート状物を３台以上の供給ロールを用いて巻き出した後、これらのシート状物を重ねたシート状積層物１４とすることも可能である。
【００２１】
このように、前記シート状物を重ねる枚数には、特に制限はないが、作業性および制御のし易さを考慮すると２〜５枚が好ましく、２〜３枚がより好ましい。また、前記シート状物を重ねてなるシート状積層物１４の厚さは、０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．１〜４ｍｍであることがより好ましく、０．１〜２ｍｍであることが更に好ましい。また、異なる材質、異なる面密度または異なる厚さのシート状物を重ねることも可能であるが、同一の製品を効率良く生産するには、同じ材質、同じ面密度または同じ厚さのシート状物を重ねることが好ましい。
【００２２】
次いで、このように極性液体浴槽３０へ供給したシート状積層物１４を極性液体浴槽３０の極性液体３２中へ浸漬して、シート状積層物１４に極性液体３２を担持させる。なお、シート状積層物１４に効率よく極性液体３２を担持させるために、また、シート状積層物１４中に残存する空気を排除し、特にシート状積層物１４の各シート状物の層間に含まれる空気を排除し、より良好な帯電処理を実現するため、含浸装置（例えば、Ｒｏｄｎｅｙ Ｈｕｎｔ社のサチュレーター）などを備えていることも可能である。
【００２３】
次いで、この極性液体３２を担持したシート状積層物１４を超音波振動発生装置２０へ供給し、この超音波振動発生装置２０により超音波振動を作り出し、この超音波振動を極性液体３２を介してシート状積層物１４へ伝え、シート状積層物１４をエレクトレット化させる。この時、シート状積層物１４が極性液体３２を担持していないと、超音波振動発生装置２０によって作り出された超音波振動が、シート状積層物１４の内部へ十分に伝わりにくいため、超音波振動がシート状積層物１４の内部まで伝わるように、シート状積層物１４に十分な量の極性液体３２を担持させるのが好ましい。この極性液体３２の量はシート状積層物１４の種類によって異なるが、実験を繰り返すことにより、適宜設定することができる。
【００２４】
この超音波振動発生装置２０は一般的に知られているものでよく、図１においては、パワーユニット２２、変換機２４、ブースター２６、ホーン２８から構成されている。この超音波振動発生装置２０においては、パワーユニット２２で発生させた電気エネルギーを変換機２４により、変換機２４に入力された電気エネルギーの大きさに合わせて機械的な振動を生じさせ、変換機２４で作り出された振動は機械的な動きをするブースター２６に伝達され、この伝達された機械的振動の振幅がブースター２６により増幅され、この増幅された振動が、さらにホーン２８へと伝達されて、超音波振動を発生させる。本発明における超音波振動の発生方法はこの方法に限定されるものではなく、超音波振動を発生させることのできる方法であればよい。なお、ホーン２８の形状は、シート状積層物１４のエレクトレット化に最適なように適宜改良することができる。例えば、ホーン２８とシート状積層物１４との接触面積を大きくしたり、小さくすることができる。
【００２５】
また、図１においては、超音波振動発生装置２０によりシート状積層物１４に対して超音波振動を１回作用させているが、２回以上作用させても良い。このように２回以上超音波振動を作用させる場合には、例えば、２台以上の超音波振動発生装置２０を設置したり、１台の超音波振動発生装置２０にシート状積層物１４を繰り返し供給して実施することができる。なお、超音波振動を２回以上作用させる場合には、シート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給するなどの極性液体３２の担持を、超音波振動を作用させる前に実施するのが好ましい。つまり、極性液体３２の担持と超音波振動を繰り返し作用させるのが好ましい。この極性液体３２の担持も、２つ以上の極性液体浴槽３０を設置したり、１つの極性液体浴槽３０に繰り返し供給して実施することができる。
【００２６】
次いで、図１においては、このように前記シート状物を２枚以上同時にエレクトレット化させたシート状積層物１４を乾燥装置６０へ供給し、乾燥して、本発明のエレクトレットシートを形成し、その後、巻き取りロール１２により巻き取る。この乾燥装置６０での乾燥温度は、好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは９０℃以下である。なお、エレクトレットシートは巻き取りロール１２で巻き取ることなく、次の後処理工程へと供給しても良い。また、図１においては乾燥装置６０を設置しているが、超音波振動発生装置２０によりシート状積層物１４をエレクトレット化させると共に、超音波振動によりシート状積層物１４から極性液体３２を除去して乾燥することもできる。この場合、乾燥装置６０は必ずしも必要ではない。なお、この超音波振動による乾燥条件は、例えば、シート状積層物１４の種類、シート状積層物１４による極性液体３２の担持量、極性液体３２の種類などによって異なるため、特に限定できるものではない。なお、この超音波振動による乾燥条件は、実験を繰り返すことによって適宜設定することができる。
【００２７】
また、図１においては、乾燥装置６０で乾燥して得られたエレクトレットシートの積層物を巻き取りロール１２により巻き取っているが、図７に例示するように、エレクトレットシートの積層物１５をエレクトレットシート１５ａおよび１５ｂに分離して、それぞれ別の巻き取りロール１２ａおよび１２ｂで巻き取ることも可能である。なお、図７では、２枚のエレクトレットシート１５ａおよび１５ｂを示しているが、３枚以上のエレクトレットシートを３台以上の巻き取りロールで巻き取ることも可能である。また、図８に例示するように、エレクトレット化されたシート状積層物１４をエレクトレット化されたシート状物１４ａと１４ｂとに分離した後、それぞれのシート状物を一つの乾燥装置６０の上段部と下段部へ通して、それぞれ別個に乾燥して、それぞれエレクトレットシート１５ａおよび１５ｂとして、それぞれ別の巻き取りロール１２ａおよび１２ｂで巻き取ることも可能である。このようにすれば、乾燥効率を向上させることができる。
【００２８】
次に、図２におけるエレクトレットシートの製造方法においては、極性液体３２を介在させる方法のみが、図１におけるエレクトレットシートの製造方法と相違するため、この点に関してのみ説明する。
【００２９】
図２においては、図１のようにシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給してシート状積層物１４に極性液体３２を担持させるのに替えて、シート状積層物１４に極性液体３２を供給できる極性液体付与装置４０（例えば、フローコーターなど）を備えており、この極性液体付与装置４０から極性液体３２をシート状積層物１４に供給した地点で、極性液体３２を介して超音波振動を作用させている。このエレクトレットシートの製造方法においても、図１の場合と同様に、超音波振動発生装置２０により作り出した超音波振動を極性液体３２を介してシート状積層物１４へ伝え、シート状積層物１４をエレクトレット化させる。
【００３０】
なお、図２においては、極性液体３２を供給した地点で、極性液体３２を介して超音波振動を作用させているが、極性液体３２を供給した地点よりも後で極性液体３２を介して超音波振動を作用させると、図１と同様に、シート状積層物１４が極性液体３２を担持した状態で超音波振動を作用させることができる。
【００３１】
また、図２においては、一対の極性液体付与装置４０と超音波振動発生装置２０とを設置しているが、これら二対以上設置して、２回以上超音波振動を作用させてもよい。なお、極性液体付与装置４０と超音波振動発生装置２０とは必ずしも対で用いられる必要はないし、極性液体付与装置４０と超音波振動発生装置２０とは必ずしも、交互に設置されている必要もない。例えば、１つの極性液体付与装置４０により極性液体３２を供給した後、２つ以上の超音波振動発生装置２０により２回以上超音波振動を作用させてもよい。
【００３２】
次に、図３におけるエレクトレットシートの製造方法においては、極性液体３２を介在させる方法のみが、図１におけるエレクトレットシートの製造方法と相違するため、この点に関してのみ説明する。
【００３３】
図３においては、図１のようにシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給してシート状積層物１４に極性液体３２を担持させるのに替えて、シート状積層物１４を極性液体浴槽３０の極性液体中に浸漬した状態で、極性液体３２を介して超音波振動を作用させている。このエレクトレットシートの製造方法においても、図１の場合と同様に、超音波振動発生装置２０により作り出した超音波振動を極性液体３２を介してシート状積層物１４へ伝え、シート状積層物１４をエレクトレット化させる。
【００３４】
図３においては、一対の極性液体浴槽３０と超音波振動発生装置２０を設置して、１回だけ超音波振動を作用させているが、二対以上設置して、２回以上超音波振動を作用させてもよい。また、図３においては、１機の極性液体浴槽３０中に、１台の超音波振動発生装置２０を設置しているが、１機の極性液体浴槽３０中に超音波振動発生装置２０を２台以上設置してもよい。
【００３５】
また、図３において、超音波を発振する超音波発振部材であるホーン２８と、これに対向して規制部材３３を設けてなる図４の形態とすることも好ましい。また、超音波発振部材２８と規制部材３３との距離を調節固定するための可変固定手段を設ける構成となっている。また、この場合、超音波発振部材２８と規制部材３３との距離は、前記シート状積層物１４の２０（ｇ/ｃｍ２）の圧縮荷重下における厚さの１５０倍未満とすることが好ましい。このような構造により、超音波発振部材２８と、これに対向する規制部材３３との間で極性液体の超音波による振動が効率的にシート状積層物１４に伝わり、前記極性液体によって優れた帯電効果を実現することができる。
【００３６】
また、図４の要部を説明した図５に示すように、規制部材３３と超音波発振部材２８とは、シート状積層物１４を搬送しながら処理する領域として、距離Ｄを以って対向配置されている。この距離Ｄは、前述したシート状積層物１４の２０（ｇ／ｍ２）圧縮荷重下での厚さに応じて種々に調節固定されるものである。このような調節固定に際しては、規制部材３３と超音波発振部材２８との一方または双方に、例えばラック（鋸歯状の刻みを設けた直線状の部品）と歯車とを組み合わせた、図示していない可変固定手段を設け、特定のシート状積層物１４に対しては上記部材間の距離Ｄを固定すると共に、搬送部材１８ａ及び１８ｂと協働して、搬送処理されているシート状積層物１４と、規制部材３３及び／または超音波発振部材２８との接触によるシート状積層物１４の損傷を回避することが可能となる。
【００３７】
なお、規制部材３３と超音波発振部材２８との搬送方向に渡る寸法は、周知の通り、超音波が超音波発振部材２８の端面から略放射状に伝搬するため、必ずしも対向する面の寸法を一致させて配設する必要はない。これと同様に、シート状積層物１４の幅（図示紙面奥行き方向に渡る寸法）と、規制部材３３及び／または超音波発振部材２８との寸法関係も種々に選択することができる。また、規制部材３３の好適な形態として、平板状の部材を例示したが、所定の曲率を有する円柱状、または楕円状のロール形状として配設することもできる。
【００３８】
なお、本発明では、図１〜図３に示すようなエレクトレット化させる手段を併用することができる。つまり、（１）図１のように、シート状積層物１４に極性液体３２を担持させた後に、極性液体３２を介して超音波振動を作用させて、シート状積層物１４をエレクトレット化させる手段、（２）図２のように、シート状積層物１４に極性液体３２を供給した地点で、極性液体３２を介して超音波振動を作用させて、シート状積層物１４をエレクトレット化させる手段、（３）図３のように、シート状積層物１４を極性液体中に浸漬した状態で、極性液体３２を介して超音波振動を作用させて、シート状積層物１４をエレクトレット化させる手段、を併用することができる。例えば、シート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給して極性液体３２を担持させた後に、極性液体３２を介して超音波振動を作用させて、シート状積層物１４を１度エレクトレット化させた後、このシート状積層物１４に極性液体付与装置４０から極性液体３２を供給した地点で、極性液体３２を介して超音波振動を再度作用させて、シート状積層物１４を再度エレクトレット化させてエレクトレットシートを製造することができる。
【００３９】
本発明のエレクトレットシートの製造方法によって製造したエレクトレットシートは、帯電量の多いものであるため、例えば、空気などの気体フィルタ用濾過材、オイルや水などの液体フィルタ用濾過材、成型マスクなどのマスク用濾過材、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。
【００４０】
また、本発明のエレクトレットシートは上記のような用途に好適に使用できるものであるが、各種用途に適合するように、各種後加工を実施することができる。例えば、エレクトレットシートを好適である濾過材として使用する場合、襞折り加工を実施して濾過面積を広くするのが好ましい。
【００４１】
以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本願発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。
【実施例】
【００４２】
（エレクトレットシートの評価方法）
エレクトレットシートの評価に当たっては、粒径０．３（μｍ）のＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）粒子を用い、面風速５．３（ｃｍ／秒）の条件で捕集効率Ｅ（％）を測定した。また、評価結果として、捕集効率測定試験開始前、面風速５．３（ｃｍ／秒）の条件での圧力損失ΔＰ（Ｐａ）と捕集効率Ｅ（％）とから、次の数式１（但し「ｌｎ」は自然対数）に基いてγ値を算出し、その百倍の値として１００γを得た。
γ＝−ｌｎ（１−Ｅ／１００）／ΔＰ
一般に、この値が大きいほど捕集効率に優れ、しかも圧力損失が低い濾過特性を持つ。
【００４３】
（実施例１）
実施例１では、図３〜５に示す製造装置を用いてエレクトレットシートを作製した。
まず、熱可塑性樹脂から成るシート状積層物１４として、体積固有抵抗値が１０１６程度（Ω・ｃｍ）である市販のポリプロピレン樹脂に対して、市販のヒンダードアミン『ＣＨIＭＡＳＳＯＲＢ ９４４ＦＤＬ』（チバ・スペシャルティーケミカルズ株式会社製，登録商標）を樹脂全体の４．０（ｍａｓｓ％）含むメルトブロー不織布（面密度２５（ｇ／ｍ２）、厚さ０．３４ｍｍ）を調製し、熱可塑性樹脂からなるシート状物を得た。次いで、このようにして得られたシート状物を２枚重ねてシート状積層物１４として、ロール状に巻いた供給ロール１０を準備した。
次いで、供給ロール１０からシート状積層物１４を極性液体浴槽３０へ供給した。なお、この極性液体浴槽３０には、極性液体３２として電気伝導度が１７．３（ＭΩ・ｃｍ）、温度２５（℃）の純水（蒸留、イオン交換を経た二次蒸留水に相当）を収容してあり、図４及び５に示す規制部材２０を配置した。また、この規制部材３３と超音波発振部材２８との距離Ｄを２．０ｍｍに設定した。また、超音波発生装置２０としては、定格出力１１００（Ｗ）の市販装置を用いた。
次いで、シート状積層物１４の搬送速度を７（ｍ／ｍｉｎ）として、超音波発生装置２０により、周波数２０．０ｋＨｚの超音波振動を作用させた。また、超音波発振部材２８から発生する超音波の振幅を２０．０（μｍ）とした。
次いで、このように前記シート状物を２枚同時にエレクトレット化させたシート状積層物１４を乾燥装置６０へ供給し、乾燥した後、エレクトレットシートが２枚積層した状態で巻き取りロール１２により巻き取った。この乾燥装置６０での乾燥温度は、８０℃であった。
次いで、２枚積層した状態エレクトレットシートを分離して実施例１ａ及び実施例１ｂのエレクトレットシートとした。なお、用いたシート状は比較的面密度が小さく、形態安定性に劣るため変形し易いものであったが、２枚積層することにより、形態安定性に優れエレクトレット化に際して、加工性に優れていた。これらのエレクトレットシートの評価結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例１）
実施例１において、シート状物を２枚重ねたシート状積層物１４の替わりに、シート状物を１枚を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、エレクトレットシートを得た。このエレクトレットシートの評価結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
上記表１からも理解できるように、本発明の方法により得られた実施例１ａ及び実施例１ｂのエレクトレットシートは、従来技術である比較例１のエレクトレットシートと対比して、同等の物性であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のエレクトレットシートを製造することのできる製造装置の模式的断面図
【図２】本発明のエレクトレットシートを製造することのできる別の製造装置の模式的断面図
【図３】本発明のエレクトレットシートを製造することのできる更に別の製造装置の模式的断面図
【図４】図３の製造装置の別の例を示す模式的断面図
【図５】図４の製造装置の要部拡大図
【図６】図１〜４の製造装置の巻き出し部における別の例を示す模式的断面図
【図７】図１〜４の製造装置の巻き取り部における別の例を示す模式的断面図
【図８】図１〜４の製造装置の巻き取り部における別の例を示す模式的断面図
【符号の説明】
【００４８】
１０、１０ａ、１０ｂ 供給ロール
１２、１２ａ、１２ｂ 巻き取りロール
１４ シート状積層物
１４ａ、１４ｂ シート状物
１５、１５ａ、１５ｂ エレクトレットシート
１８ａ、１８ｂ 搬送部材
２０ 超音波振動発生装置
２２ パワーユニット
２４ 変換機
２６ ブースター
２８ ホーン（超音波発振部材）
３０ 極性液体浴槽
３２ 極性液体
３３ 規制部材
４０ 極性液体付与装置
６０ 乾燥装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた状態で、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物を２枚以上同時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シートの製造方法。
【請求項２】
２枚以上の前記シート状物が同じシート状物であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレットシートの製造方法。
【請求項３】
エレクトレット化させる手段が、下記（１）〜（３）の中から選ばれる少なくとも１つの手段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シートの製造方法。
記
（１）熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた積層体に極性液体を担持させた後に、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物をエレクトレット化させる手段。
（２）熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた積層体に極性液体を供給した地点で、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物をエレクトレット化させる手段。
（３）熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた積層体を極性液体中に浸漬した状態で、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物をエレクトレット化させる手段。
【請求項４】
前記シート状物が、体積固有抵抗値が１０１４Ω・ｃｍ以上の熱可塑性樹脂からなるシート状物であ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シートの製造方法。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂中に、ヒンダードアミン系化合物、脂肪酸金属塩、不飽和カルボン酸変性高分子の中から選ばれる化合物を含有してい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シートの製造方法。
【請求項６】
前記極性液体が水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シートの製造方法。
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた状態で、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物を２枚以上同時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シートの製造方法。
【請求項２】
２枚以上の前記シート状物が同じシート状物であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレットシートの製造方法。
【請求項３】
エレクトレット化させる手段が、下記（１）〜（３）の中から選ばれる少なくとも１つの手段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シートの製造方法。
記
（１）熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた積層体に極性液体を担持させた後に、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物をエレクトレット化させる手段。
（２）熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた積層体に極性液体を供給した地点で、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物をエレクトレット化させる手段。
（３）熱可塑性樹脂からなるシート状物を少なくとも２枚以上重ねた積層体を極性液体中に浸漬した状態で、極性液体を介して超音波振動を作用させて、前記シート状物をエレクトレット化させる手段。
【請求項４】
前記シート状物が、体積固有抵抗値が１０１４Ω・ｃｍ以上の熱可塑性樹脂からなるシート状物であ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シートの製造方法。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂中に、ヒンダードアミン系化合物、脂肪酸金属塩、不飽和カルボン酸変性高分子の中から選ばれる化合物を含有してい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シートの製造方法。
【請求項６】
前記極性液体が水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シートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−９２２４２（Ｐ２００７−９２２４２Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８４２５０（Ｐ２００５−２８４２５０）
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
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