耐油ミストエレクトレット物品及びフィルター
【課題】すぐれた油ミスト捕集性能、低透過及び小さい圧力降下を示すポリマー及び性能増強添加剤を含有する新規なエレクトレット物品の提供。
【解決手段】性能増強添加剤として、
からなる群から選択される含フッ素化合物を用いた、繊維又はフィルター等の形状のエレクトレット物品。
【解決手段】性能増強添加剤として、
からなる群から選択される含フッ素化合物を用いた、繊維又はフィルター等の形状のエレクトレット物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレクトレット物品、エレクトレットフィルター、エレクトレットフィルターを使用するマスク、及び粒子をガスから除去、特にエーロゾルを空気から除去するのにエレクトレットフィルターを使用することに関する。この発明は特に、油ミスト（すなわち、液体エーロゾル）の存在下でエレクトレット安定性などの特性を改善したエレクトレットフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
科学者及び技術者は以前から、空気フィルターの濾過性能を改善することを目指している。最も効率的な空気フィルターのなかには、エレクトレット物品を用いるものがある。エレクトレット物品は、持続的または半永久的な電荷を示す。Ｇ・Ｍ・セスラー著、エレクトレット、スプリンガー出版、ニューヨーク、１９８７年を参照のこと。研究者たちは、フィルターに使用するためのエレクトレット物品の特性を改善するためにかなりの努力を注いでいる。改善されたエレクトレット物品の製造を目的とする広範な研究にもかかわらず、作業変数の作用は十分に理解されていず、概して、加工条件を変える作用は、予想不可能でないにしても難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エレクトレット物品は、加工工程に著しく影響を及ぼされることがある電荷安定性、捕集性能、湿気及び油暴露に対する耐性などの特別な特性必要条件を有し、それらは、不織布及び布状材料に概して無害または有益である。従って、広範な経験的データがない場合、特定の加工工程（例えば急冷）が得られた製品のエレクトレット特性に及ぼすことがある作用の有無を理解することは、しばしば非常に難しい。
【０００４】
エレクトレットフィルター性能を改善すると報告されている１つの方法は、エレクトレット繊維を形成するために用いられるポリマー中に性能増強添加剤をブレンドすることである。例えば、米国特許第５，４１１，５７６号及び５，４７２，４８１号においてジョーンズらは、ポリマー及び溶融加工性フルオロケミカルのブレンドを押出して微小繊維ウェブを形成し、次いで、アニールまたはコロナ処理することによって作製されるエレクトレットフィルターを開示している。公開第９６／２６７８３号（米国特許第５，６４５，６２７号に対応する）においてリフシュッツらは、ポリマーと脂肪酸アミドまたはフルオロケミカルオキサゾリジノンフルオロケミカルとのブレンドを押出して微小繊維ウェブを形成し、次いで、アニールまたはコロナ処理することによって作製されるエレクトレットフィルターを報告している。
【０００５】
エレクトレット物品の電荷特性を改善する他の技術が報告されている。例えば、米国特許第４，５８８，５３７号においてクラッセらは、電荷をエレクトレットフィルター中に導入するためにコロナ処理を用いたことを報告している。米国特許第５，４９６，５０７号においてアンガジュバンドらは、小水滴を不織微小繊維上に衝突させることにより、電荷がウェブに付与されたことを見い出し、ルソーらは公開第９７／０７２７２号において、ポリマーとフルオロケミカルまたは有機トリアジン化合物とのブレンドを押出して微小繊維ウェブを形成し、次いで、小水滴を衝突させて電荷を付与することによって作製され、それによって水流帯電（ｈｙｄｒｏｃｈａｒｇｅｄ）ウェブ濾過性能を改善するエレクトレットフィルターを開示している。
【０００６】
マツウラらは米国特許第５，２５６，１７６号において、エレクトレットに、電荷を適用し、引き続いて物品を加熱する交互の作業周期にかけることによって安定したエレクトレットを作製するプロセスを開示している。マツウラらは油ミスト捕集性能増強添加剤を有するエレクトレットを開示していない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、ポリマー及び性能増強添加剤（他の成分も下記のように添加されてもよい）を含有するエレクトレット物品を提供する。エレクトレット物品は、例えば、繊維またはフィルムの形であってもよく、またはそれは、特にフィルターとして用いられる時、不織ウェブの形であってもよい。発明者は、ポリマー及び性能増強添加剤を含有する低結晶性組成物が、すぐれた特性を有するエレクトレットフィルターに変換され得るため、特に価値があることを発見した。下記のように、低結晶性組成物を、加工中に急冷する工程を導入することによって作製することができる。
【０００８】
急冷することにより、急冷プロセスを用いない材料の秩序と比較して材料の秩序（例えば結晶性）が低減される。急冷工程は、溶融材料を所望の形状に変換するのと同時にまたはすぐ後に行なわれる。通常、材料は、ダイオリフィスを通して押出し、オリフィスを出たすぐ後に（一般に冷媒を押出し物に適用することによって）急冷することによって成形される。
【０００９】
本発明はまた、ポリマー及び性能増強添加剤を含む固有のエレクトレット物品を提供するが、同物品の熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルは、ＴＳＤＣ試験方法３によって測定するとき、約３０℃の半値幅を有するピークを示す。これらの固有のＴＳＤＣスペクトルの特徴を示すエレクトレット物品を取り入れるエレクトレットフィルターは、驚く程すぐれた濾過性能を示すことができる。
【００１０】
本発明は、エレクトレット物品を組み入れる物品を含み、また、粒状物質固体または液体エーロゾルを、本発明のエレクトレット物品を用いてガスから取り除く方法を含む。
【００１１】
本発明は更に、本発明のエレクトレット物品を用いない同様に作られたフィルターで得られないすぐれた特性を示すエレクトレットフィルターを提供する。これらのフィルターは、ポリマー及び性能増強添加剤のブレンドから作製された繊維を含有し、それらはすぐれたジオクチルフタレート（ＤＯＰ）液体エーロゾル捕集性能を示す。ＤＯＰ液体エーロゾル捕集性能は、実施例の節で特定の試験に関連して規定される。好ましいフィルターは、フィルターの全体にわたり圧力降下を小さくすると同時に、増強された油ミスト捕集性能、エーロゾルまたは微粒子の透過の減少、及び液体エーロゾルの存在下での電荷安定性を示す。
【００１２】
本発明のエレクトレット物品は、顔面マスクなどのマスク、家庭及び産業用冷房装置、加熱炉、空気クリーナ、真空クリーナ、医用及び送気管フィルター、及び車両中及びコンピュータ及びディスクドライブなどの電子装置における空気浄化系等、多数の濾過用途に使用することができる。
【００１３】
本発明はまた、ポリマー及び性能増強添加剤のブレンドを含有するエレクトレット繊維を含有する不織ウェブと、マスク及びマスクの装着者の口及び鼻の上に付けるようになっているカップ状部材を人に取付けるための支持構造体と、を含むエレクトレットフィルターを含有するマスクを提供するものであり、液体微粒子に対する負圧マスクを試験する全米職業保安・健康協会の微粒子フィルター透過方法（方法ＡＰＲＳ−ＳＴＰ−００５１−００）を用いて試験するとき、前記マスクのＭｉｎ＠Ｃｈｌが、４００ｍｇＤＯＰより多く、前記マスクが約１８０ｃｍ2の露出表面積を有するか、または露出表面積が約１８０ｃｍ2になるように調整して試験される。エレクトレットフィルターを作製するのに有用な中間組成物もまた、本発明の態様である。前記中間組成物は、結晶のピーク強度の、６〜３６度の散乱角の範囲についての全散乱強度に対する比によって測定したときに結晶化度が０．３より小さいポリプロピレン、及び性能増強添加剤からなる繊維の不織ウェブを含んでもよい。中間組成物を、９０〜９９．８重量パーセントの有機ポリマー及び０．２〜１０重量パーセントの性能増強添加剤の混合物をブレンドし、押出すことによって作製してもよく、前記繊維は溶融吹込条件下でダイを通して押出され、不織ウェブとして採取されるが、前記繊維は採取される前に急冷される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のエレクトレット物品は、ポリマー及び性能増強添加剤を含有する。前記ポリマーは、非導電性熱可塑性樹脂、すなわち、抵抗率が１０14ｏｈｍ×ｃｍより大きい、より好ましくは１０16ｏｈｍ×ｃｍより大きい樹脂であってもよい。前記ポリマーは一時的でない、または持続する閉じ込められた電荷を保持する能力があるのがよい。前記ポリマーは、ホモポリマー、コポリマーまたはポリマーブレンドであってもよい。米国特許第４，５８８，５３７号においてクラッセらが報告しているように、好ましいポリマーには、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、線状低密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート及びポリエステルなどがある。前記ポリマーの主成分は、ポリプロピレンが高い抵抗率を有し、空気濾過に有用な直径、良好な電荷安定性、疎水性、及び耐湿性を有する溶融吹込繊維を形成することができるため、好ましくはポリプロピレンである。他方、ポリプロピレンは一般に疎油性ではない。本発明のエレクトレット物品は好ましくは、物品の重量に対して、約９０〜９９．８重量パーセント、より好ましくは約９５〜９９．５重量パーセント、最も好ましくは約９８〜９９重量パーセントのポリマーを含有する。
【００１５】
本発明において規定するように、性能増強添加剤は、エレクトレットフィルター中に形成された後にエレクトレット物品の油状エーロゾル濾過能力を増強する性能増強添加剤である。油状エーロゾルの濾過能力は、実施例の節に記載したＤＯＰ負荷試験によって測定される。個々の性能増強添加剤には、ジョーンズらの米国特許第５，４７２，４８１号及びルソーらの公開第ＷＯ９７／０７２７２号に記載されている性能増強添加剤などがある。性能増強添加剤には、米国特許第５，０２５，０５２号（クレーターら）に記載されているようなフルオロケミカルオキサゾリジノンの他、フルオロケミカルピペラジン、及びペルフルオロアルコールのステアラートエステルなどのフルオロケミカル添加剤などがある。エレクトレット特性を改善するそれらの実証済の有効性のために、性能増強添加剤は好ましくはフルオロケミカルであり、より好ましくはフルオロケミカルオキサゾリジノンである。好ましくは前記フルオロケミカルは、ポリマーの融点より高く押出し温度より低い融点を有する。加工上の問題点のために、ポリプロピレンを用いる時、フルオロケミカルの融点は好ましくは、１６０℃より高く、より好ましくは１６０℃〜２９０℃である。特に好ましいフルオロケミカル添加剤には、それぞれ以下の構造：
【化１】
を有する米国特許第５，４１１，５７６号に記載の添加剤Ａ、Ｂ及びＣなどがある。本発明のエレクトレット物品は好ましくは、物品の重量に対して約０．２〜１０重量パーセント、より好ましくは約０．５〜５．０重量パーセント、最も好ましくは約１．０〜２．０重量パーセントの性能増強添加剤を含有する。
【００１６】
ポリマー及び性能増強添加剤を、それらを溶融する前に固体としてブレンドしてもよいが、成分は好ましくは別々に溶融され、液体として互いにブレンドされる。あるいは、フルオロケミカル添加剤とポリマーの一部分とを、固体として混合し、溶融して比較的フルオロケミカル分の高い溶融ブレンドを形成してもよく、次に非フルオロケミカル含有ポリマーを配合される。
【００１７】
次いで、溶融ブレンドをフィルムまたは繊維などの所望の形に造形する。一般に、溶融ブレンドはダイを通して押出すことによって造形され、同程度に好ましい実施態様とはいえないが、前記ブレンドを静電界での絞り成形などの別のプロセスによって造形することができる（例えば、インデックス８１の会議レポートのＹ・トルーイレット著、『Ｎｅｗ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ Ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｌａｙｉｎｇ』、ウェブ形成の進歩、欧州使い捨て品及び不織布協会（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅｓ Ａｎｄ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）、アムステルダム、１９８１年５月５−７日を参照のこと）。好ましい押出しプロセスは２つの押出機を用い、このプロセスにおいて、約１０〜約２０重量パーセントのフルオロケミカル添加剤及び約８０〜約９０重量パーセントのポリマーを第１の押出機内でブレンドし、この比較的高フルオロケミカル含有量の溶融ブレンドを（フルオロケミカルを含有しない）溶融ポリマーと共に第２の押出機中に供給してブレンドを形成し、ダイオリフィスを通して押出す。前記高フルオロケミカル含有量の溶融ブレンドは好ましくは、溶融物質をダイを通して押出す直前に非フルオロケミカル含有ポリマーを配合される。これは、フルオロケミカルが高温に暴露される時間を最小に抑える。押出し中の温度は、所望の押出し物のレオロジーを提供すると共にフルオロケミカルの熱崩壊を避けるように制御されるのがよい。異なった押出機は一般に、異なった温度プロフィールを必要とし、実験が、特定の系のための押出し条件を最適にすることを必要とすることもある。ポリプロピレン／フルオロケミカルのブレンドについては、押出し中の温度は好ましくは、フルオロケミカルの熱崩壊を低減させるために約２９０℃より低い温度に維持される。押出機を用いる場合、それらは好ましくは、より十分に混合するために双スクリュー型であり、ワーナー＆プフレイダラーまたはバーストーフ押出機などの市販の押出機であってもよい。
【００１８】
溶融ブレンドを好ましくはダイを通して押出し、より好ましくは前記ブレンドを、溶融吹き込み条件下でダイを通して押出す。溶融吹き込みは、特に不織ウェブを製造する多数の利点を提供することが周知であり、本発明の物品を、従来技術に公知の溶融吹き込みプロセス及び機器を用いて作製することができる。繊維の溶融吹き込みは、最初はヴァンウェンテ著、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．、Ｖｏｌ．４８、１３４２−４６ページ、（１９５６年）に記載された。概して、本発明の溶融吹き込みは従来の方法を用いて行われるが、ただし改良点として、材料がダイを出る時に急冷される（冷却される）。
【００１９】
好適な急冷技術には、水の吹付け、揮発性液体の吹付け、または冷気または二酸化炭素または窒素などの低温ガスとの接触などがある。一般に冷却液（液体またはガス）が、ダイオリフィスから約５センチメートル（ｃｍ）以内に配置されたノズルから吹付けられる。ダイを通して押出される材料の場合、冷却液を、ダイから押出されたすぐ後に（且つ、材料が採取される十分に前に）、溶融押出物に衝突させる。例えば、溶融吹込繊維の場合、溶融押出し物は不織ウェブの形で採取される前に急冷されなければならない。冷却液は好ましくは水である。水は水道水であってもよいが、好ましくは蒸留水または脱イオン水である。
【００２０】
急冷工程の目的は、得られた物品中のポリマーの結晶化を最小にすることである。本発明者は、急冷された材料から作製されたエレクトレットフィルターが、引き続いてアニール及び帯電される時、予想外に良好な液体エーロゾル濾過性能を示すことを発見した。急冷工程は、同じ条件下で押出した急冷されないポリマーと比較してポリマーの結晶含有量を低減させる。急冷材料は好ましくは、Ｘ線回折によって確認するとき、低結晶化度を有する。好ましくは、急冷材料中のポリマーは、結晶のピーク強度の、６〜３６度の散乱角の範囲についての全散乱強度に対する比によって測定したときに結晶化度が０．３より小さく、より好ましくは０．２５より小さく、更により好ましくは０．２より小さく、更により好ましくは０．１より小さい。従って、エレクトレットフィルターを作製するための好ましい中間組成物を作製するために、９０〜９９．８重量パーセントの有機ポリマー及び性能増強添加剤の０．２〜１０重量パーセントの混合物をブレンドして押出すが、その際、材料を溶融吹込み条件下でダイを通して押出して繊維を形成し、不織ウェブとして採取する。繊維は、水の吹付け、揮発性液体の吹付け、もしくは冷気または二酸化炭素または窒素などの低温ガスとの接触などの冷却プロセスによって、採取される前に急冷される。
【００２１】
急冷後に、材料を採取する。材料が繊維の形である場合、それを採取、切断、及び不織ウェブにカード仕上げすることができる。溶融吹込繊維を一般に、回転ドラムまたは移動ベルトで不織ウェブとして採取することができる。好ましくは急冷及び採取工程は、採集された材料上に残留している液体（残留液体が存在する場合、それは一般に水である）過剰な急冷液体が存在しないように行われる。採取された材料上に残留している液体が貯蔵上の問題を引き起こすことがあり、急冷液体を除くためにアニール中に更に加熱する必要がある。従って、採集された材料は好ましくは、１重量パーセントより少ない急冷液体を含有し、より好ましくは残留した急冷液体を含有しない。
【００２２】
前記急冷された材料を油ミストの存在下で静電荷安定性を増大させるためにアニールする。好ましくは、性能増強添加剤はフルオロケミカルなどの低エネルギー表面をもたらす物質であり、アニール工程は、添加剤を材料の界面（例えば、ポリマー−空気の界面、及び結晶相及び非晶質相の間の境界）に拡散させるのに十分な温度及び十分な時間で行われる。概して、アニール温度がより高くなると時間をより短くできる。最終製品の好ましい特性を得るために、ポリプロピレン材料のアニールは、約１００℃より高い温度で行われるのがよい。好ましくは、アニールは約２〜２０分間約１３０〜１５５℃、好ましくは約２〜１０分間約１４０〜１５０℃、更により好ましくは約４．５分間約１５０℃で行なわれる。アニールは、ウェブの構造体を実質的に崩壊させない条件下で行われるのがよい。ポリプロピレンウェブについては、実質的に約１５５℃より高いアニール温度は、材料が損傷を与えられることがあるため、望ましくない場合がある。
【００２３】
アニールされていないウェブは、許容範囲内の油ミスト捕集性能を示さない。アニールされないウェブは一般に、ゼロのＭｉｎ＠Ｃｈｌを示す。発明者は、アニールされたウェブの改善した性能が界面面積の増大及び／または安定した電荷閉じ込め部位の数の増大によると仮定する。従って界面面積を増大させる別の方法をアニールの代わりに用いることができる。
【００２４】
アニールは、材料中のポリマーの結晶性を増大させる。アニールはまた、材料の剛性及び脆性を増大させ、伸び、軟度及び引裂き抵抗を減少させることが知られている。にもかかわらず、軟度及び引裂き抵抗の減少は、本発明の目標がエレクトレットフィルター性能を改善することにあるので、問題とされない。
【００２５】
急冷の有無に関わらず、アニール工程は一般に、液体エーロゾルに耐性があるエレクトレットフィルターウェブの作製において速度に制限がある工程である。１つの実施態様において、ウェブは、約０．５〜１．４ポンド／時間／ダイの１インチの速度で溶融吹込プロセスにおいて形成される。
【００２６】
本発明の方法は更に、急冷された後に材料を静電帯電する工程を含む。本発明に有用な静電帯電方法の例には、米国特許再発行特許第３０，７８２号（ファン・ターンハウト）、再発行特許第３１，２８５号（ファン・ターンハウト）、５，４０１，４４６号（ツァイら）、４，３７５，７１８号（ワッズワースら）、４，５８８，５３７号（ クラッセら）及び４，５９２，８１５号（ナカオ）に記載されている方法などがある。エレクトレット材料はまた、水流帯電されてもよい（アンガジュバンドらの米国特許第５，４９６，５０７号を参照のこと）。切断繊維を、摩擦することによって、または異なった繊維と共に振ることによって摩擦帯電することができる（ブラウンらに付与された米国特許第４，７９８，８５０号を参照のこと）。好ましくは、帯電プロセスは、前述の特許のいくつかに開示されているように材料をコロナ放電、または脈動高圧にかける工程を含む。
【００２７】
繊維は鞘−芯形状であってもよく、その場合、鞘材は、上に論じたブレンド中に記載したようにな性能増強添加剤を含有しなければならない。好ましくは、押出し物は、デイビーズ、Ｃ．Ｎ．、「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｄｕｓｔ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓ」、Ｉｎｓｔ．ｏｆ Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇ．、ロンドン、プロシーディングス １Ｂ、１９５２年に記載の方法に従って計算すると、有効直径が約５〜３０マイクロメータ（ｍｍ）、好ましくは約６〜１０ｍｍである微小繊維の形である。
【００２８】
本発明のエレクトレット物品は、ＴＳＤＣ検査によって特性を決定することができる。ＴＳＤＣにおいて、試料を２つの電極間に置き、一定の速度で加熱し、試料から放電された電流を電流計によって測定する。ＴＳＤＣは、公知の技術である。例えば、米国特許第５，２５６，１７６号、ラバーグンらの「Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏ−Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ」、ＩＥＥＥエレクトリックインシュレーションマガジン、Ｖｏｌ．９、Ｎｏ．２、５−２１、１９９３年、及びチェンらの「Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」、パーガモンプレス、１９８１年を参照のこと。試料から放電される電流は、試験される物品の分極率及び電荷閉じ込めの関数である。帯電物品を直接に試験することができる。あるいは、帯電及び未帯電物品を高温の電界内で先ずポーリング処理し、次に分極場を表面に有するポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）より低い温度に急速に冷却し、誘発分極を「凍結」することができる。次に、試料を一定の速度で加熱し、得られた放電した電流を測定する。分極プロセスにおいて、電荷注入、双極子の調整、電荷再分配またはこれらのいくつかの組合せが存在してもよい。
【００２９】
熱刺激放電中に、エレクトレット中に蓄えられた電荷が可動的になり、反対符号の電荷を再結合することによって電極においてまたはバルク試料中のどちらかで中和される。これは、グラフ上にプロットされる温度の関数として記録時に多数のピークを示す外部電流を生み出す。これらのピークの形状及び位置は、電荷閉じ込めエネルギーレベル及び閉じ込め部位の物理的な位置に依存する。
【００３０】
多くの研究者が示すように（例えば、セスラー編、「エレクトレット」、スプリンガー−出版、１９８７年及びヴァンターンハウト、「ポリマーエレクトレットの熱刺激放電」、エルセヴィアサイエンティフィックパブリッシングカンパニー、１９７５年、を参照のこと）、エレクトレット電荷は通常、不純物、モノマー単位の欠陥、鎖の不規則さなどの構造的な特異部分に蓄えられる。ＴＳＤＣピークの幅は、エレクトレット中の電荷閉じ込めレベルの分布によって影響を及ぼされる。半結晶質ポリマーにおいて、しばしば電荷は、相の伝導率の差のために非晶質−結晶界面付近に蓄積されるか、または消耗される（マックスウェル−ワグナー効果）。これらの閉じ込め部位は通常、異なった閉じ込めエネルギーと結び付いており、そこにおいて、活性化エネルギーの連続した分布が予想され、ＴＳＤＣピークが部分的に重なり合い、幅の広いピークになることが予想される。
【００３１】
驚くべきことに、実施例の節に記載した一連のＴＳＤＣ測定値において、ＴＳＤＣスペクトルのいろいろな特徴がすぐれた油ミスト捕集性能と関連していることが発見された。すぐれた性能と関連しているＴＳＤＣスペクトルの特徴は、好ましい実施態様として以下に論じた特徴を含む。
【００３２】
好ましい実施態様の一つにおいて、エレクトレットフィルターを作製するための中間組成物は、（実施例の節で明らかにしたように）ＴＳＤＣ試験方法１に従って試験される時に電荷密度が１平方メートル当たり少なくとも約１０ｍｉｃｒｃｏｌｏｍｂｓ（ｍＣ／ｍ2）である繊維の不織ウェブを含む。
【００３３】
別の好ましい実施態様において、エレクトレット物品のＴＳＤＣスペクトルは、ＴＳＤＣ試験方法２によって測定したとき、物品の融解温度より約１５℃〜３０℃、より好ましくは約１５℃〜２５℃低い温度でピークを示す。前記ポリマーがポリプロピレンである時、ＴＳＤＣは約１３０℃〜１４０℃でピークを示す。
【００３４】
更に別の好ましい実施態様において、エレクトレット物品のＴＳＤＣスペクトルは、ＴＳＤＣ試験方法３によって測定したとき、約３０℃未満の半値幅を有するピークを示し、より好ましくは約２５℃未満、更により好ましくは約２０℃未満の半値幅を有するピークを示す。前記ポリマーがポリプロピレンである場合、上述の狭いピークは約１３８〜１４２℃でその最大値を有する。
【００３５】
別の好ましい実施態様において、エレクトレット物品は、ＴＳＤＣ試験方法４によって測定したとき、ポーリング時間の１〜５分にわたり、及び／または５〜１０分にわたり電荷密度の増大を示す。エレクトレット物品は繊維の形であってもよく、多数のこれらの繊維がエレクトレットフィルターに形成されてもよい。エレクトレットフィルターは、支持構造と組み合わせた少なくとも若干のエレクトレット繊維を含有する不織ウェブの形を取ってもよい。いずれの場合も、エレクトレット物品に若干の非エレクトレット材料を組み合わせることができる。例えば、支持構造は、非エレクトレット繊維または非エレクトレット、不織支持ウェブであってもよい。エレクトレットフィルターは好ましくは、帯電した溶融吹込微小繊維を含有する不織エレクトレットウェブである。
【００３６】
エレクトレットフィルターウェブはまた、より嵩だかな、より密度が低いウェブを提供するステーブルファイバーを含んでもよい。ステーブルファイバーを不織ウェブに組み入れる方法は、ハウザーの米国特許第４，１１８，５３１号に記載されているように実施できる。ステーブルファイバーを用いる場合、ウェブは、好ましくは９０重量パーセントより少ないステーブルファイバー、より好ましくは７０重量パーセントより少ないステーブルファイバーを含有する。簡素さ及び最適性能のために、エレクトレットウェブはいくつかの場合には、本質的に溶融吹込繊維からなり、ステーブルファイバーを含有しない。
【００３７】
エレクトレットフィルターは更に、アルミナまたは活性炭などの収着剤微粒子を含有してもよい。前記微粒子をフィルターに加え、フィルターを通過する気流から気体汚染物質を取り去るのを助けることができる。このような微粒子配合ウェブは、例えば、ブラウンの米国特許第３，９７１，３７３号、アンダーソンの第４，１００，３２４号及びコルピンらの４，４２９，００１号に記載されている。微粒子材料が添加される場合、ウェブは好ましくは、８０容積パーセントより少ない微粒子材料、より好ましくは６０容積パーセントより少ない微粒子材料を含有する。エレクトレットフィルターが気体汚染物質を取り去る必要がない実施態様においては、フィルターは溶融吹込繊維だけを含有することがある。
【００３８】
エレクトレットフィルターを形成するために用いた材料は望ましくは、電気伝導率を増大させるか、ないしは他の方法で物品が静電荷を受容及び保持する能力を妨げる帯電防止剤などの材料を実質的に含まない。更に、エレクトレット物品は、電気伝導率を増大させることがあるγ線、ＵＶ照射、熱分解、酸化などへの暴露などの不必要な処理にかけられるべきではない。従って、好ましい実施態様において、エレクトレット物品は、γ照射または他のイオン化照射に暴露されずに作製され、用いられる。
【００３９】
溶融吹込繊維から作製されたエレクトレットフィルターは一般に、基本重量が平方メートル当たり約１０〜５００グラム（ｇ／ｍ2）、より好ましくは約１０〜１００ｇ／ｍ2である。非常に緻密なフィルターは帯電することが難しいことがあり、非常に軽いかまたは非常に薄いフィルターはもろいか、または不十分な濾過能力を有することがある。多くの用途に対して、エレクトレットフィルターは厚さ約０．２５〜２０ミリメートル（ｍｍ）、一般に厚さ約０．５〜２ｍｍである。これらの基本重量及び厚さのエレクトレットフィルターは、マスクに特に有用である場合がある。
【００４０】
本発明のフィルターは好ましくは、実施例の節に記載したようにＤＯＰフィルターウェブ負荷試験方法１によって測定するとき、初期ＤＯＰ透過が５％より小さく、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈｌが２００ｍｇＤＯＰより多く、より好ましくは４００ｍｇＤＯＰより多い。表及び実施例に用いられている「平均」は、フィルターウェブの全幅にわたり等間隔に離隔した部分から切り分けた４〜６つの試料で行なった測定値の平均である。試料の何れの他の組についても、平均は、デボアーの『Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ』、ブルックス／コールパブリッシングカンパニー（１９８７年）に記載されているように選択され「ｔ試験」を用いて負荷試験され、１つの標準偏差内の統計学的に有意な平均を求める適当な数の試料平均Ｍｉｎ＠Ｃｈｌ値と定義される。
【００４１】
すぐれた濾過性能が好ましい本発明のフィルターによって達せられ、平均を取らずに別々にみた各フィルター（以下、単に「各フィルター」と呼ばれる）のＭｉｎ＠Ｃｈｌが、５００ｍｇＤＯＰより多く、より好ましくは約６００ｍｇＤＯＰより多く、更により好ましくは約８００〜１０００ｍｇＤＯＰより多い。これらのフィルターは好ましくは、実施例の節に記載したように、負荷試験方法１の方法によって測定したとき、圧力損失が１３ｍｍＨ2Ｏより少なく、より好ましくは１０ｍｍＨ2Ｏより少なく、更により好ましくは８ｍｍＨ2Ｏより少ない。
【００４２】
ＤＯＰ透過は一般に、自動化フィルター試験機（ＡＦＴ）として周知の計測器で測定される。ＤＯＰエーロゾルがフィルターに達して電子機器が安定するために必要とされる初期設定時間が必要とされる。初期ＤＯＰ透過は、初期暴露の間、通常６〜４０秒間、ウェブを透過するＤＯＰ％を指し、その間試験装置は平衡を保っている。初期ＤＯＰ透過は、内蔵プログラムを用いてＡＦＴによって与えられる第１の読取り値である。本発明のフィルターは、少なくとも検出可能な透過（すなわち、実施例の節に記載したＡＦＴ計測器に対して約０．００１％より多い透過）を有する。
【００４３】
マスクにおいて、繊維エレクトレットウェブを、例えば、成形されたまたは曲がった半面マスク、置き換え可能なカートリッジまたはカニスタのためのフィルタエレメント、またはプレフィルターの形で、特別に造形または収容してもよい。
【００４４】
本発明のマスク１０の例は、図１０及び１１に示される。マスクのマスク部１７は、曲線状、半球状の形状であってもよく、または、必要に応じて他の形状を取ることができる（例えば、米国特許第５，３０７，７９６号及び４，８２７，９２４号を参照のこと）。マスク１０において、エレクトレットフィルター１５は、被覆ウェブ１１と内部造形層１６との間に挟持される。造形層１６は、マスク１０に対する構造体及び濾過層１８に対する支持体を提供する。造形層１６は、濾過層１８の内側及び／または外側に位置していてもよく、例えば、カップ形の形状に成形された熱接着性繊維の不織ウェブから作製することができる。前記造形層は、周知の手順に従って成形されてもよい（例えば、米国特許第５，３０７，７９６号を参照のこと）。造形層は典型的には、金型内で加熱時に造形層が金型の外形に適合し、室温に冷却時にこの外形を保持するように、より低融点の材料の鞘材によって囲まれたポリエチレンテレフタレートなどのより高融点の材料の芯材を有する複合繊維から作製される。フィルター層などの別の層と一緒に押圧される時、低融点の鞘材料はまた、前記層を互いに接着するのに役立つことがある。装着者の顔の上に心地よくマスクを保持するために、マスク本体は、紐１２、結束糸、マスクハーネスなどをそれに取付けることができる。アルミニウムなどの金属の柔軟な軟質バンド１３をマスク本体１７上に設けて、それを装着者の鼻の上に所望の取付け状態でマスクを保持するように造形することができる（例えば、米国特許第５，５５８，０８９号を参照のこと）。マスクはまた、付加的な層、弁（例えば、米国特許第５，５０９，４３６号を参照のこと）、成形面片などの付加的な特徴を有してもよい。本発明の改善されたエレクトレットフィルターを組み入れることができるマスクの例には、米国特許第４，５３６，４４０号、４，８２７，９２４号、 ５，３２５，８９２号、４，８０７，６１９号及び４，８８６，０５８号及び米国特許出願第０８／０７９，２３４号に記載されているマスクなどがある。
【００４５】
約１８０平方センチメートル（ｃｍ2）の表面積を有する本発明のマスクのＭｉｎ＠Ｃｈｌは、液体微粒子に対する負圧マスクを試験する全米職業保安・健康協会の微粒子フィルター透過方法（方法ＡＰＲＳ−ＳＴＰ−００５１−００、ウェストバージニア州、モーガンタウン、ＮＩＯＳＨ安全リサーチ課、１９９５年５月３１日）を用いて試験するとき、４００ミリグラム（ｍｇ）ＤＯＰより多く、より好ましくは、６００ｍｇＤＯＰより多い。マスクは好ましくは、５％より少ない初期ＤＯＰ透過を示す。この方法に従って試験されたマスクは好ましくは、圧力損失が１３ｍｍＨ2Ｏより少なく、より好ましくは１０ｍｍＨ2Ｏより少なく、更により好ましくは８ｍｍＨ2Ｏより少ない。表面積がより大きいマスクは、露出表面積を１８０ｃｍ2に低減させることによってこの基準に従って試験される。より小さいマスクをこの基準に従って試験するために、約１８０ｃｍ2の全露出面積を有するいろいろなマスクのためにホルダーを適合させる。
【００４６】
約１５０ｃｍ2の表面積を有するこの発明のフィルターエレメントのＭｉｎ＠Ｃｈｌは、ＮＩＯＳＨ方法ＡＰＲＳ−ＳＴＰ−００５１−００を用いて試験するとき、３００ｍｇＤＯＰより多く、より好ましくは、４５０ｍｇＤＯＰより多い。マスク上で対の形で用いられるフィルターは、その対の単一フィルターを用いて試験される。この方法に従って試験されたフィルターは好ましくは、５％より少ない初期ＤＯＰ透過を示す。前記フィルターは好ましくは、圧力損失が１３ｍｍＨ2Ｏより少なく、より好ましくは１０ｍｍＨ2Ｏより少なく、更により好ましくは８ｍｍＨ2Ｏより少ない。
【００４７】
約６５ｃｍ2の表面積を有するこの発明のプレフィルターのＭｉｎ＠Ｃｈｌは、ＮＩＯＳＨ方法ＡＰＲＳ−ＳＴＰ−００５１−００を用いて試験するとき、１７０ｍｇＤＯＰより多く、より好ましくは、２５５ｍｇＤＯＰより多い。マスク上で対の形で用いられたプレフィルターは、その対の単一フィルターを用いて試験される。前記プレフィルターは好ましくは、５％より少ない初期ＤＯＰ透過を示す。この発明に従って試験された前記プレフィルターは好ましくは、圧力損失が１７ｍｍＨ2Ｏより少なく、より好ましくは１４ｍｍＨ2Ｏより少なく、更により好ましくは１２ｍｍＨ2Ｏより少ない。
【実施例】
【００４８】
全体的な試料の作製及び試験
ウェブの押出し
以下の説明は、ポリマー及び性能増強添加剤を含有するエレクトレット物品の「作製方法」の特定の好ましい実施態様を例示する。これらの実施例の物品は、溶融吹込条件下で押出され、採取されて吹込微小繊維（ＢＭＦ）ウェブを形成する、ポリプロピレン及びフルオロケミカルのブレンドから作製される不織フィルターウェブである。フルオロケミカル溶融添加剤をポリプロピレンとともに双スクリュー押出機のスロートに供給し、約１１重量パーセントのフルオロケミカルを含有する溶融流を生じさせた。前記ポリプロピレンのバルクを、第２の双スクリュー押出機のスロートに添加した。いくつかの場合には、過酸化物も計量しながら供給して粘度を低減させる。フルオロケミカルを保有する押出機の押出し量は、全押出し量をフルオロケミカル溶融添加剤約１．１重量パーセントにする速度でポリプロピレンを保有する押出機に送り込まれた。
【００４９】
フルオロケミカル溶融添加剤を含有する溶融流の温度は、すべての場所で２９０℃より低い温度に維持された。ウェブそれ自体は、ヴァンウェンテらに記載されているのと同様の従来の方法で製造されたが、ただし、ドリルドオリフィスダイを用いた。
【００５０】
急冷
２つの急冷方法を用い、以下に記載する。
方法Ａ
４インチ隔置したユニジェットスプレーノズルチップ Ｎｏ． ９５０１を有する１３個の独立フラットファンノズルを含有する吹付けバーを、ダイ面から０．７５インチ離し、ダイを出る溶融ポリマー流より２．５インチ下に取り付けた。各ノズルを、水滴のファンが互いにぶつからず水圧が均一な吹付けを維持する最小レベルに設定されるように、クロスウェブ方向から１０°回転させた。
【００５１】
方法Ｂ
ニュージャージー州、ペンソーケンのソニックエンバイアロンメンタルコーポレーション製のＮｏ．ＳＤＣ ０３５噴霧スプレーノズルを有する音波吹付け装置の吹付けバーを、センターラインより約７インチ下、及びダイチップの約１インチ下流に取り付けた。空気圧を、平方インチ当たり５０ポンド（ｐｓｉ）、水圧を３０ｐｓｉに設定した。水流量計は、特に指示しない限り、各ノズルが水３０ｍｌ／分を供給するように調節した。各ノズルは、ダイを出る溶融ポリマー流に円錐形の水滴を供給した。
【００５２】
アニール
押出されたウェブを更に、炉内での滞留時間が約４．５分になる速度で平均温度約１５０℃に加熱された炉にそれらを通すことによって処理した。このアニールプロセスは、ポリマーの付加的な結晶化を引き起こし、フルオロケミカル溶融添加剤を繊維の界面に拡散させる。
【００５３】
帯電
アニール後に、ウェブを更に、３０の線状クロスウェブコロナ源と接地電極との間にコロナ源の長さ１ｃｍ当たりコロナ電流２．６×１０ｕｐ−３ミリアンペア及び滞留時間約１５秒で提供された高電圧電界を用いてコロナ帯電することによって処理した。
【００５４】
ウェブの規格
ウェブの厚さを、直径１０センチのディスク上で２３０ｇの重りを用いてＡＳＴＭ Ｄ１７７７−６４に従って測定した。圧力損失を、ＡＳＴＭ Ｆ７７８に従って測定してもよい。基礎重量を、直径５．２５インチ（１３．３ｃｍ）のディスクの重りから計算した。
【００５５】
ＤＯＰ負荷試験
ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）捕集の測定を行なうために、制御されたＤＯＰエーロゾルに長時間暴露する間に試料を通るＤＯＰエーロゾルの透過の記録をとった。測定は、ＤＯＰエーロゾルに適合させた自動化フィルター試験器（ＡＦＴ）モデル＃８１１０または＃８１３０（ミネソタ州、セントポールのＴＳＩインコーポレーテッド製）を用いて行なった。
ＤＯＰ透過％は、以下のように規定される。
ＤＯＰ透過％＝１００（下流のＤＯＰ濃度／上流のＤＯＰ濃度）、
式中、上流及び下流の濃度を光散乱によって測定し、ＤＯＰ透過パーセントをＡＦＴによって機械的に計算した。８１１０及び８１３０ＡＦＴ計測器によって生み出されたＤＯＰエーロゾルは、標準フィルターによって測定すると、上流の濃度が立方メートル当たり１００ｍｇである公称単一分散０．３マイクロメータの質量中位径であった。試験される試料は全て、エーロゾルイオン発生器を止めてフィルターウェブ試料を通る流量を毎分８５リットル（ＬＰＭ）にして試験された。
【００５６】
ＤＯＰフィルターウェブ負荷試験方法１
測定を、ＤＯＰエーロゾルに適合させたＡＦＴモデル＃８１１０を用いて行なった。押出されたウェブは、直径６．７５インチ（１７．１５ｃｍ）のディスクに切り分けた。２つのディスクを直接上に重ね合わせ、ディスクを、直径６．０インチ（１５．２ｃｍ）の円を前記エーロゾルに暴露するように、試料ホルダーを取付けた。面速度は毎秒７．７７センチメートル（ｃｍ／秒）であった。
【００５７】
試料を、試料ホルダーに挿入する前に秤量した。それぞれの試験を、継続的なＤＯＰエーロゾル暴露によってＤＯＰ透過パーセントを増大させるはっきりした傾向があるまで、または少なくともＤＯＰの２００ｍｇに暴露するまで続けた。ＤＯＰ透過パーセント及び対応する圧力損失データを、付属コンピュータに送り、そこにそれらを格納した。ＤＯＰ負荷試験の終了後に、装填した試料を再び秤量して繊維ウェブ試料上で採取されたＤＯＰの量の記録をとった。これは、繊維ウェブ上に残ったＤＯＰ濃度の測定値及びウェブを通るエーロゾル流量の測定値から推定されるＤＯＰ暴露のクロスチェックに役立つ。
【００５８】
得られた捕集データをスプレッドシートに読み込み、阻止量（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌ）を計算した。Ｍｉｎ＠Ｃｈｌは、ＤＯＰ透過パーセントがその最小値に達する点でフィルターウェブ上に残った全ＤＯＰ阻止量またはＤＯＰ質量（すなわち試料上及び内部全体にわたるＤＯＰの質量）であると定義される。このＭｉｎ＠Ｃｈｌは、ＤＯＰ捕集に対するウェブ性能の特性を決定するために用いられ、Ｍｉｎ＠Ｃｈｌがより大きくなると、ＤＯＰ捕集性能はより良好である。
【００５９】
ＤＯＰフィルターウェブ負荷試験方法２
方法２は、試料を直径５．２５インチ（１３．３４ｃｍ）に切分け、直径４．５インチ（１１．４ｃｍ）の円を露出したままにして試料ホルダー内に置き、面速度が１３．８ｃｍ／秒であったことを除き、１と同じであった。
【００６０】
いずれの方法においても、同等のフィルター試験器を用いて試験を行なうことができる。上にイオン発生器を有するＡＦＴモデル番号ＴＳＩ８１１０を用いて露出面が１０２．６ｃｍ2、流量が８５ＬＰＭで測定したとき８〜２０ｍｍ Ｈ2Ｏの圧力損失があり、検出可能な透過が３６％ＤＯＰ透過より少ないように単一層の瞬間的な濾過性能がなっている場合、フィルターウェブの二重層よりむしろ単一層を試験してもよい。どちらの方法も、同等の露出面積（すなわち方法２について１０２．６ｃｍ2）を有する濾過材を集成する試料ホルダーを用いることにより、表面積がより小さいフィルターを試験することを含む。
【００６１】
ポリマー結晶化度の測定
結晶性のデータは、フィリップス竪形Ｘ線ディフラクトメーターの使用、銅Ｋａ放射線及び散乱放射線の比例検出器の記録によって集められた。前記ディフラクトメーターは、可変的な入口スリット、固定受容スリット、及び回折ビームモノクロメータを備えた。Ｘ線発生装置を４５ｋＶ及び３５ｍＡに設定して作動させた。ステップ走査は、０．０５度のステップサイズ及び５秒のカウント時間を用いて５〜４０度（２ｑ）で行われた。試料を、両面塗布テープを用いてアルミニウムホルダー上に取り付け、ウェブの下に裏材料プレートまたは支持体を用いなかった。
【００６２】
前述の観察された散乱データを散乱角及び強度値のｘ−ｙ値の対に帰し、データ解析ソフトウェアＯｒｉｇｉｎTM（マサチューセッツ州、ノースハンプトンのミクロカルソフトウェアインク製）を用いて分析表の調整にかけた。ガウスピーク形状モデルを使用して６つのアルファ−形ポリプロピレンピーク及び非晶質ピークの寄与率を記述した。いくつかのデータセットについては、単一の非晶質ピークは、非アルファ形散乱強度を十分に明らかにしなかった。これらの場合、観察された強度を完全に明らかにするために、付加的な幅の広い最大値を使用した。これらの幅の広い変曲は、主にポリプロピレンの準変形性（ｍｅｓｏｍｏｒｐｈｉｃ）の形のためであった（準変形性ポリプロピレンの考察についてはクルーガーらの米国特許第４，９３１，２３０号及びそこに引用された文献を参照のこと）。ポリプロピレンの準変形性の形による散乱寄与率は、非晶質散乱と組み合わせられた。結晶化度は、結晶ピーク面積の６〜３６度（２ｑ）の散乱角の範囲内の全散乱強度（非晶質＋結晶質）に対する比として計算された。１の値は、１００パーセントの結晶性を表し、ゼロは結晶性が存在しないことを表す。
【００６３】
熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）
ＴＳＤＣ検査を、コネチカット州、スタンフォードのサーモールドパートナー，Ｌ．Ｐ．サーマルアナリシスインスツルメント製のピボット電極を有する、Ｓｏｌｏｍａｔ ＴＳＣ／ＲＭＡ モデル９１０００を用いて行なった。ウェブ試料を切り分け、Ｓｏｌｏｍａｔ ＴＳＣ／ＲＭＡの電極間に置いた。Ｓｏｌｏｍａｔ計測器において、温度計を試料に隣接して、接触させずに配置した。ウェブ試料は、光学的に緻密であるのがよく、試料ウェブを貫通する可視的な穴がないのがよい。試料は、上部接触電極を完全に覆うのに十分な大きさであるのがよい。電極は直径約７ｍｍであるため、試料を直径７ｍｍより大きく切り分けた。電極との良好な電気接触を確保するために、ウェブ試料を厚さ約１／１０に圧縮することができる。空気を試料チャンバーから排気し、約１１００の圧力のヘリウムと入れ替える。液体窒素冷却を用いる。
【００６４】
ＴＳＤＣ試験方法１
物品が、上述された機器で毎分２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電場印加で１分間、１００℃でポーリング処理される。電場がＯＮの状態で、試料を−５０℃に（計測器の最大速度で）急速に冷却する。前記試料は電界をＯＦＦにした状態で５分間−５０℃に保持され、次に、放電電流を測定する間に３℃／分に加熱する。電荷密度を、選択されたピークのそれぞれの側の最小値の間に基線を引き、ピーク下のその面積を積分することによってそれぞれのＴＳＤＣスペクトルのピークから計算することができる。
【００６５】
ＴＳＤＣ試験方法２
ポーリング処理されていない物品の放電電流を、２５℃から出発して３℃／分の速度で加熱して測定する。前記物品からの２つの試料を同様に試験したが、同試料を電極の間に置く時に向かい合った向きに方向付けする。ピークの位置を、約１１０℃より高い温度で正の放電電流を生じるように方向付けした物品について測定する（例えば、図１５のＢ側）。
【００６６】
物品の融解温度を、１０℃／分の加熱速度で行なった示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって求めるが、それは第２のＤＳＣ加熱サイクルで観察される溶融によって生じたピーク最大値（すなわち、融解温度より高い温度に加熱し、前記物品を冷却して凍結し、再加熱した後に観察されたピーク）と定義される。
【００６７】
ＴＳＤＣ試験方法３
試料を方法２のＴＳＤＣ法によって調べ、試料の正しい方向付けを確認した。次に、物品を、方法２でより低温のピークの正の放電電流を生じる方向にＳｏｌｏｍａｔ ＴＳＣ中で方向付けする。物品を方法１に従って試験したが、ただし、各々の試料を１、５、１０または１５分間、１００℃でポーリング処理する。それぞれのピークの半高におけるピークの幅の値を計算するために、０〜約３０℃の曲線の傾きに対して基線を引き、半高におけるピークの幅の値を測る。
【００６８】
ＴＳＤＣ試験方法４
この方法は方法３と同じであったが、ただし、各ポーリング時間における物品の電荷密度を計算するために、選択されたピークのそれぞれの側の最小値の間に基線を引き、またはピークの高温側の最小値が存在しない場合、曲線が電流ゼロと交差するまたは交差すると推定されるところに基線を引き、ピーク下のその面積を積分する。
【００６９】
比較例１−３
比較例１−３は、改善された捕集性能を、比較的低い結晶化度を有する、ポリマー及び性能増強添加剤含有組成物によって達成できることについて説明する。
【００７０】
実施例１
不織フィルターウェブを、毎時５０ポンドの速度（ポンド／時間、毎時２３キログラム（ｋｇ／時間））及び溶融温度２８８℃で４８インチ（１２１．９ｃｍ）のドリルドオリフィスダイを用いて、エクソンケミカルカンパニー製のエクソンエスコレン ３５０５Ｇ、及びフルオロケミカル
【化２】
から作製した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７１グラム、厚さ１．３ミリメートル（ｍｍ）及び１３．８ｃｍ／ｓの面速度において測定したとき圧力損失６．６ｍｍＨ2Ｏであった。上述のように、前記ウェブをアニール及び帯電させた後、ＤＯＰ負荷試験を、ウェブの幅の全体にわたり６つの位置から取った直径５．２５インチ（１３．３４ｃｍ）の２層の試料上で行なった。ポリプロピレンの結晶化度を、アニールの前（位置１、４及び６）及びアニールの後（位置１−６）にウェブの同じ６つの位置から切り分けた試料について求めた。６つの位置についての捕集データ（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌによる）及び結晶化度を表１に示し、位置１、４及び６についてのアニールしない結晶化度対Ｍｉｎ＠Ｃｈｌ値を図２にプロットする。
【００７１】
【表１】
【００７２】
位置１、４及び６について表１の値及び図２のプロットに示すように、 ＤＯＰ捕集性能（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌによる）とアニールする前のウェブの結晶化度との間に相関関係がある。アニールする前の結晶性が低くなるとと、それだけＭｉｎ＠Ｃｈ１の値が大きくなる。他方、表１に示すように、アニール後のウェブの結晶化度と ＤＯＰ捕集性能（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌによる）との間には相関関係がない。
【００７３】
実施例２
ＢＭＦウェブを実施例１に記載したように作製及び処理した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７４グラム、厚さ１．４ミリメートル（ｍｍ）及び１３．８ｃｍ／ｓの面速度において測定したとき圧力損失７．０ｍｍＨ2Ｏであった。前記ウェブを、実施例１と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表２及び図３に示す。
【００７４】
【表２】
【００７５】
また、表２及び図３の値は、アニールしない組成物のより低い結晶化度はより良好な捕集性能と相関関係があるが、アニールしたフィルターについては相関関係が観察されない一般的な傾向を示す。
【００７６】
実施例３
ＢＭＦウェブを実施例１に記載したように作製及び処理したが、ただし、フィナオイルアンドケミカルカンパニー製のＦｉｎａ ３８６０ポリプロピレン樹脂を、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサンを含有する過酸化物濃縮物を押出機中に同時に供給し、ポリプロピレンの溶融レオロジー及び溶融吹込ウェブの物理的なパラメータを制御した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７３グラム、厚さ１．４ｍｍ及び毎分８５リットルで測定したとき圧力損失７．０ｍｍＨ2Ｏであった。前記ウェブを、実施例１と同様に負荷試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表３及び図４に示す。
【００７７】
【表３】
【００７８】
また、表３及び図４の値は、アニールしない組成物のより低い結晶化度はより良好な捕集性能と相関関係があるが、アニールしたフィルターについては相関関係が観察されない一般的な傾向を示す。
【００７９】
実施例４−８
実施例４−８は、アニールしない繊維（すなわち中間組成物）の急冷または低結晶性がアニールされたエレクトレットフィルターウェブのすぐれた油ミスト捕集特性と相関関係があることを示す。
【００８０】
実施例４
ＢＭＦウェブを実施例１に記載したように作製及び処理した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり６９グラム、厚さ１．３ｍｍ及び１３．８ｃｍ／ｓの面速度において測定したとき圧力損失６．２ｍｍＨ2Ｏであった。十分なウェブを更に加工及び試験するために採取した後、押出し物に上述の方法Ａを用いて水を吹付けた。逆浸透及び脱イオンによって精製した水を用いた。この実験において、吹付けバーは、ダイの幅の約２／３だけであった。コレクタを約１２〜約８インチ移動させ、所望のウェブのパラメータを維持した。前記ウェブを、実施例１と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表４Ａ及び４Ｂ及び図５に示す。
【００８１】
【表４】
【００８２】
【表５】
【００８３】
表４Ａ及び４Ｂのデータは、急冷が押出し繊維の結晶化度を低減させることを示す。低結晶化度組成物をアニールすることが、アニール及び帯電したフィルターウェブの捕集性能を改善する。前記データは更に、結晶化度が約０．３より小さいアニール組成物がすぐれた捕集性能を有するエレクトレットフィルターをもたらすことを示す。より詳しくは、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらす。
【００８４】
実施例５
ＢＭＦウェブを実施例１に記載したように作製及び処理したが、ただし、押出し量が毎時１００ポンドであり実施例３におけるように過酸化物を添加して、ポリプロピレンの溶融レオロジー及び溶融吹込ウェブの物理的なパラメータを制御した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７３グラム、厚さ１．３ｍｍ及び面速度１３．８ｃｍ／ｓで測定したとき圧力損失６．６ｍｍＨ2Ｏであった。十分なウェブを更に加工及び試験するために採取した後（表５Ａの実施例を参照のこと）、押出し物に上述の方法Ｂを用いて水を吹付けた。前記吹付けバーはウェブの全体に及び、前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７４グラム、厚さ１．３ｍｍ及び毎分８５リットルで測定したとき圧力損失６．２ｍｍＨ2Ｏであった。コレクタを１２〜１１インチ移動させ、ウェブのパラメータを維持した。未精製水道水を用いた。前記ウェブを、実施例１と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析したが、ただし、６．７５インチ（１７．１５ｃｍ）の円を負荷試験ために用い、得られたデータを表５Ａ及び５Ｂ 及び図６に示す。
【００８５】
【表６】
【００８６】
【表７】
【００８７】
実施例４と同様に、表５Ａ及び５Ｂのデータは、急冷がアニールしないウェブの結晶化度を低減させ、アニール及び帯電したウェブの捕集性能を改善することを示す。前記データは更に、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらすことを示す。前記のデータはまた、結晶化度が約０．１であるようなより低結晶性の組成物は更に改善された捕集性能につながることを示す。例えば、いくつかのエレクトレットフィルターは、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が５００ｍｇより多いことがある。
【００８８】
実施例６
ＢＭＦウェブを実施例１に記載したように作製及び処理した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７３グラム、厚さ１．３ｍｍ及び面速度１３．８ｃｍ／ｓで測定したとき圧力損失７．０ｍｍＨ2Ｏであった。十分なウェブを更に加工及び試験するために採取した後、押出し物に上述の方法Ｂを用いて実施例５と同様に水を吹付けた。コレクタを１０〜８．５インチ移動させ、ウェブのパラメータを維持した。水を吹付けたウェブは、基本重量が平方メートル当たり７１グラム、厚さ１．４ｍｍ及び毎分８５リットルで測定したとき圧力損失６．６ｍｍＨ2Ｏであった。前記ウェブを、実施例５と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表６Ａ及び６Ｂ及び図７に示す。
【００８９】
【表８】
【００９０】
【表９】
【００９１】
実施例４−７と同様に、表６Ａ及び６Ｂのデータは、急冷がアニールしないウェブの結晶化度を低減させ、アニール及び帯電したウェブの捕集性能を改善することを示す。前記データは更に、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらすことを示す。前記のデータはまた、急冷した材料から作製されたいくつかのエレクトレットフィルターは、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が５００ｍｇより多いことがあり、また、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が８００ｍｇより多いものもあることを示す。
【００９２】
実施例７
ＢＭＦウェブを、方法Ｂを用いて水を吹付け、及び吹付けずに実施例６に記載したように作製及び処理した。この実施例については、水を逆浸透及び脱イオンによって精製した。前記ウェブの規格は、実施例６の場合と同様であった。前記ウェブを、実施例６と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表７Ａ及び７Ｂ及び図８に示す。
【００９３】
【表１０】
【００９４】
【表１１】
【００９５】
実施例４−６と同様に、表７Ａ及び７Ｂのデータは、急冷がアニールしないウェブの結晶化度を低減させ、アニール及び帯電したウェブの捕集性能を改善することを示す。前記データは更に、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらすことを示す。前記のデータはまた、急冷した材料から作製されたいくつかのエレクトレットフィルターは、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が５００ｍｇより多いことがあり、また、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が８００ｍｇより多いものもあることを示す。
【００９６】
実施例８
ＢＭＦウェブを、方法Ｂを用いて水を吹付け、及び吹付けずに実施例７に記載したように作製及び処理した。前記ウェブの規格は、実施例７の場合と同様であった。前記ウェブを、前の実施例と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表８Ａ及び８Ｂ及び図９に示す。
【００９７】
【表１２】
【００９８】
【表１３】
【００９９】
実施例４−７と同様に、表８Ａ及び８Ｂのデータは、急冷がアニールしないウェブの結晶化度を低減させ、アニール及び帯電したウェブの捕集性能を改善することを示す。前記データは更に、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらすことを示す。前記のデータはまた、急冷した材料から作製されたいくつかのエレクトレットフィルターは、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が５００ｍｇより多いことがあることを示す。表９Ａ及び９Ｂは、急冷しない及び急冷した試料について実施例４−８の平均Ｍｉｎ＠Ｃｈｌデータを示す。
【０１００】
【表１４】
【０１０１】
【表１５】
【０１０２】
表９Ａ及び９Ｂの平均データは、前の表に示した結晶化度と共に、急冷が約０．３より小さいアニールしないウェブの結晶化度を低減させることがあり、更に、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらすことを示す。
【０１０３】
実施例９及び１０
実施例９及び１０は、性能増強添加剤を添加することにより、ＴＳＤＣスペクトルに強い信号を生じることを示す。不織ウェブを、（急冷を含む）実施例４に記載したように作製した。第２の同じように作製したが、性能増強添加剤を用いなかった。両方のウェブ試料を、ＴＳＤＣ試験方法１の方法によって検査した。性能増強添加剤を含有する試料は、約１１０℃で有意の放電ピークを示した。比較すると、性能増強添加剤を含まないウェブは有意のピークを示さなかった。この観察により、性能増強添加剤を含有する試料によって生み出された放電電流が加熱時に性能増強添加剤の減極のためであることが示唆される。性能増強添加剤はポーリング工程において分極化されると考えられる。
【０１０４】
実施例１１−１５
実施例１１−１５は、ポーリング後に急冷したウェブは急冷したウェブより高い電荷密度を有することを示す。 試料ウェブａ（急冷し、アニールしない）及びｃ（急冷し、アニールする）は、実施例４に記載した、位置４のウェブと同じであった（ただしコロナ帯電しない）。試料ｂ（急冷せず、アニールしない）は、実施例２に記載した、位置４のウェブと同じであり（ただしコロナ帯電しない）、試料ｄ（アニールされて、急冷しない）は、実施例２に記載した、位置６のウェブと同じであった（ただしコロナ帯電しない）。すべてのウェブ試料を、ＴＳＤＣ試験方法１の方法によって検査した。
【０１０５】
得られたＴＳＤＣスペクトルを図１２に示す。電荷密度を、選択されたピークのそれぞれの側の最小値の間に基線を引き、ピーク下の面積を積分することによって、それぞれのＴＳＤＣスペクトルのピークから計算することができる。図１２に示したように、ＴＳＤＣスペクトルは概して、温度が試験される物品の融点に近づくときに急に増大する放電電流を示す。
【０１０６】
実施例７に記載したような未帯電のアニールしたウェブの多数の試料を、急冷しない（位置２及び６）及び急冷した（位置３、４、５及び６）ウェブの両方について実施例１１−１５のために記載したように試験した。前記急冷しないウェブのいずれも平方メートル当たり１０マイクロクーロンより大きい電荷密度を有しなかった。アニールしないウェブの結晶化度対アニールした、未帯電ウェブの電荷密度を図１３ａにプロットする。図１３ａは、比較的低い結晶化度を有するアニールしないウェブが、ＴＳＤＣ試験方法１によって確認するとき、より高い電荷密度を有することを示す。
【０１０７】
ＤＯＰ捕集性能（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌによる）アニール及び帯電したウェブ対アニールした、未帯電ウェブの電荷密度を図１３ｂにプロットする。図１３ｂは、ＴＳＤＣ試験方法１によって確認するとき、１０ｍＣ／ｍｕｐ２より大きい電荷密度を有するアニールした、未帯電ウェブが帯電後にすぐれたＤＯＰ捕集性能を示すという非常に驚くべき結果を示す。
【０１０８】
実施例１７及び１８
実施例１７及び１８は、性能増強添加剤を用いずに作製した急冷した、及び急冷しないアニールした、コロナ帯電したウェブについて説明する。急冷した （ａ， ｂ）及び急冷しない（ａ’，ｂ’）ウェブを実施例４に記載したように作製したが、ただし、フルオロケミカル添加剤がウェブ中に存在していなかった。ポーリング処理しないウェブのＴＳＤＣスペクトルを試験方法２を用いて得て、図１４に示す。放電電流の符号（正または負のどちらか）は、ＴＳＣ計測器中のウェブの方向付けのコロナ帯電中の方向付けに対する関数である。
【０１０９】
実施例１９及び２０
実施例１９及び２０は、ポリマー及び性能増強添加剤から作製した急冷した、及び急冷しないアニール及びコロナ帯電したウェブについて説明する。急冷した（ａ，ｂ）及び急冷しない（ａ’，ｂ’）ウェブを実施例８、位置１、に記載したように作製した。前記ウェブを、ＴＳＤＣ試験方法２に記載したように、ＴＳＤＣによって調べた。ＴＳＤＣ検査の結果を図１５に示す。試験方法の一部として、試験される物品の融点をＤＳＣ によって確認し、この場合１５９℃であった。
【０１１０】
図１５に示すように、約１１０℃ より高い温度で正の放電電流を示すように方向付けされる時、急冷したウェブ、ａは、約１３７℃を中心とする比較的狭いピークを示す。このスペクトルは、急冷がアニール及び帯電したウェブの電荷閉じ込め部位のエネルギー分布を狭めることを表す。比較すると、急冷しないウェブ、ａ’のスペクトルは、電荷閉じ込め部位の比較的広い分布を示す。従って、本発明の物品は、ＴＳＤＣ試験方法２によって測定される時、前記物品の融点より約１５〜３０℃低い温度を中心とする電流ピークの特徴的な特性を示すことがある。
【０１１１】
上述のＤＯＰ負荷試験の結果が示すように、急冷した（または比較的低い結晶性）中間物から作製されたウェブは、急冷しない（または比較的高い結晶性）中間物から作製されたウェブと比較して、大幅に増強されたＤＯＰ捕集性能を有する。従って、発明者は驚くべきことだが、増強されたＤＯＰ捕集性能と相関する特有のスペクトルの特徴（すなわち、上記の電流ピーク）を発見した。
【０１１２】
実施例２０及び２１
実施例２０及び２１は、急冷した（図１６ａ）及び急冷しない（図１６ｂ）物品のＴＳＤＣスペクトルを示し、本発明の特定の物品を特性を決定することができるスペクトルの特徴を示す。これらの例は、実施例８に記載したウェブ、位置３（急冷した、及び急冷しない）であった。ＴＳＤＣ検査をＴＳＤＣ試験方法３に記載したように行なった。図１６ａの物品は、それらのポーリング処理時間においてだけ異なっている：ａ−１分、ｂ−５分、ｃ−１０分、及びｄ−１５分。同様に、図１６ｂの物品は、それらのポーリング処理時間においてだけ異なっている：ａ’−１分、ｂ’−５分、ｃ’−１０分、及びｄ’−１５分。
【０１１３】
図１６ａのＴＳＤＣスペクトルは、それぞれ５、１０及び１５分のポーリング時間について１８（ｂ）、１４（ｃ）、及び１９（ｄ）の半高におけるピークの幅を示す。これらの３つのピークは、１４０または１４１℃で最大値を有する。比較すると、図１６ｂの急冷しない比較例は、５、１０及び１５分のポーリング時間について、それぞれ４０（ｂ’）、３２（ｃ’）、及び３４（ｄ’）の半高におけるピークの幅を示し、それぞれ、１２１、１３２及び１３６℃でピーク最大値を示す。急冷した物品のすぐれた捕集性能は、ＤＯＰ負荷試験に関連して上述されている。
【０１１４】
従って、図１６ａ及び１６ｂ及びＤＯＰ負荷試験は、（試験方法３によって測定したとき）３０ ℃未満のＴＳＤＣピークの幅を特徴とする物品は、すぐれた油ミスト捕集性能と相関するという驚くべき発見を示す。これらの結果は、ポーリング処理された状態で電荷閉じ込めエネルギーレベルのより狭い分布を有する物品が、改善された捕集性能と相関することを示唆する。従って、より好ましい物品は、２５℃ 未満、更により好ましくは２０ ℃未満のピークの幅を有する。
【０１１５】
前記のデータはまた、少なくともポリプロピレン含有物品について、約１３８〜１４２℃のピーク位置を有する好ましい物品に関してピーク位置と捕集性能との間に相関関係があることを示す。
【０１１６】
実施例２２及び２３
別のＴＳＤＣデータセットが、実施例２０及び２１において記載したのと同様に作製及び試験した試料について得られた。電荷密度をＴＳＤＣ試験方法４に記載したように各試験条件について計算し、表１０を表にし、図１７にプロットする。
【０１１７】
【表１６】
【０１１８】
急冷した及び急冷しない物品の電荷密度を比較すると、試験方法４によって測定するとき、対応するＤＯＰ負荷試験は驚くべきことに、前記の物品がポーリング処理されるときの電荷密度の変化と捕集性能との間の相関関係を示す。図１７にみられるように、急冷された（すぐれた捕集性能）物品（点線）は、１〜１０分間物品がポーリング処理されるときに電荷密度の増加を示す。対照的に、急冷しない（より不十分な捕集性能）物品（実線）は、同じポーリング時間にわたり電荷密度の減少を示す。従って、本発明の好ましい物品の特徴は、ＴＳＤＣ試験方法４によって測定したとき、ポーリング時間の１〜５及び／または５〜１０分にわたり電荷密度を増大させることである。
【０１１９】
本明細書に言及したすべての特許及び特許出願を、全体にわたり、本明細書に引用したものとする。
【０１２０】
本発明は、その精神及び範囲から外れることなくいろいろな修正及び変更を加えることができる。したがって、この発明は上記の実施例に制限されるものではなく、以下の請求項及びその何れかの相当物に示される制限条件によって制御されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明によるエレクトレットフィルター媒体を製造するプロセスを示すフローチャートである。
【図２】急冷しないがアニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料の「阻止量（ｍｉｎｉｍｕｍ ａｔ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ）」（すなわち、ＤＯＰ透過パーセントが最小値に達する点でフィルターウェブ上に残ったジオクチルフタレート（ＤＯＰ）のミリグラム（ｍｇ）単位での質量、以下、「Ｍｉｎ＠Ｃｈｌ」と略記）対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。実施例の節で詳細に説明するように、このデータは、フィルターの上流側及び下流側のＤＯＰ液体エーロゾルの濃度を測定する計測器中でフィルターウェブをＤＯＰ液体エーロゾルに暴露することによって得られた。透過パーセントは、下流のエーロゾル濃度を上流の濃度で割り、１００を掛けて算出される。
【図３】急冷しないがアニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図４】急冷しないがアニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図５】急冷しないがアニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図６】急冷しないがアニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図７】急冷した及び急冷しない、アニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図８】急冷した及び急冷しない、アニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図９】急冷した及び急冷しない、アニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図１０】本発明のエレクトレットフィルターを組み入れるマスクまたは濾過顔面マスク１０を示す。
【図１１】マスク本体１７の横断面図を示す。
【図１２】１分間１００℃で１ミリメートル当たり２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電界内でポーリング処理された未帯電ポリマー及び性能増強添加剤を含有するウェブの熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルを示す。前記ウェブは、次の４つの加工条件を用いて製造された。ａ）急冷されるがアニールされない、ｂ）急冷されず、アニールされない、ｃ）急冷され、アニールされる、及びｄ）急冷されないがアニールされる。
【図１３ａ】６つの未帯電ポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブ試料の結晶化度対１分間１００℃で１ミリメートル当たり２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電界内でポーリング処理された（帯電することなく）アニールした後の前記試料の電荷密度のプロットを示す。
【図１３ｂ】６つのアニールされた、帯電ポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブ試料の（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌにおける）ＤＯＰ捕集性能対１分間１００℃で１ミリメートル当たり２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電界内でポーリング処理された（帯電することなく）アニールした後の試料の電荷密度とのプロットを示す。
【図１４】性能増強添加剤を用いない、アニール及びコロナ帯電した、ポーリング処理しないポリマー含有ウェブのＴＳＤＣスペクトルを示す。試料ａ及びｂは加工中に急冷されるが、試料ａ’及びｂ’は急冷されなかった。Ａ側は、正の電流が放電される時に上側の電極と接触するウェブの側面を指し、Ｂ側は、上側の電極と接触する時に、負の電流を放電するウェブの反対側を指す。
【図１５】アニール及びコロナ帯電した、ポーリング処理しないポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブのＴＳＤＣスペクトルを示す。試料ａ及びｂは加工中に急冷されるが、試料ａ’及びｂ’は急冷されなかった。Ａ側は、上側の電極への接触に対して図１４のＡ側と同じウェブの側面を指し、Ｂ側がウェブの反対側を指す。
【図１６ａ】ａ）１分間、ｂ）５分間、ｃ）１０分間及びｄ）１５分間、１００℃で１ミリメートル当たり２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電界内でポーリング処理された、アニール及びコロナ帯電した、急冷したポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブのＴＳＤＣスペクトルを示す。
【図１６ｂ】ａ’）１分間、ｂ’）５分間、ｃ’）１０分間及びｄ’）１５分間、１００℃で１ミリメートル当たり２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電界内でポーリング処理された、アニール及びコロナ帯電した、急冷しないポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブのＴＳＤＣスペクトルを示す。
【図１７】急冷しない（実線）及び急冷した（点線）アニール及びコロナ帯電したポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブについて電荷密度対ポーリング時間のプロットを示す。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレクトレット物品、エレクトレットフィルター、エレクトレットフィルターを使用するマスク、及び粒子をガスから除去、特にエーロゾルを空気から除去するのにエレクトレットフィルターを使用することに関する。この発明は特に、油ミスト（すなわち、液体エーロゾル）の存在下でエレクトレット安定性などの特性を改善したエレクトレットフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
科学者及び技術者は以前から、空気フィルターの濾過性能を改善することを目指している。最も効率的な空気フィルターのなかには、エレクトレット物品を用いるものがある。エレクトレット物品は、持続的または半永久的な電荷を示す。Ｇ・Ｍ・セスラー著、エレクトレット、スプリンガー出版、ニューヨーク、１９８７年を参照のこと。研究者たちは、フィルターに使用するためのエレクトレット物品の特性を改善するためにかなりの努力を注いでいる。改善されたエレクトレット物品の製造を目的とする広範な研究にもかかわらず、作業変数の作用は十分に理解されていず、概して、加工条件を変える作用は、予想不可能でないにしても難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エレクトレット物品は、加工工程に著しく影響を及ぼされることがある電荷安定性、捕集性能、湿気及び油暴露に対する耐性などの特別な特性必要条件を有し、それらは、不織布及び布状材料に概して無害または有益である。従って、広範な経験的データがない場合、特定の加工工程（例えば急冷）が得られた製品のエレクトレット特性に及ぼすことがある作用の有無を理解することは、しばしば非常に難しい。
【０００４】
エレクトレットフィルター性能を改善すると報告されている１つの方法は、エレクトレット繊維を形成するために用いられるポリマー中に性能増強添加剤をブレンドすることである。例えば、米国特許第５，４１１，５７６号及び５，４７２，４８１号においてジョーンズらは、ポリマー及び溶融加工性フルオロケミカルのブレンドを押出して微小繊維ウェブを形成し、次いで、アニールまたはコロナ処理することによって作製されるエレクトレットフィルターを開示している。公開第９６／２６７８３号（米国特許第５，６４５，６２７号に対応する）においてリフシュッツらは、ポリマーと脂肪酸アミドまたはフルオロケミカルオキサゾリジノンフルオロケミカルとのブレンドを押出して微小繊維ウェブを形成し、次いで、アニールまたはコロナ処理することによって作製されるエレクトレットフィルターを報告している。
【０００５】
エレクトレット物品の電荷特性を改善する他の技術が報告されている。例えば、米国特許第４，５８８，５３７号においてクラッセらは、電荷をエレクトレットフィルター中に導入するためにコロナ処理を用いたことを報告している。米国特許第５，４９６，５０７号においてアンガジュバンドらは、小水滴を不織微小繊維上に衝突させることにより、電荷がウェブに付与されたことを見い出し、ルソーらは公開第９７／０７２７２号において、ポリマーとフルオロケミカルまたは有機トリアジン化合物とのブレンドを押出して微小繊維ウェブを形成し、次いで、小水滴を衝突させて電荷を付与することによって作製され、それによって水流帯電（ｈｙｄｒｏｃｈａｒｇｅｄ）ウェブ濾過性能を改善するエレクトレットフィルターを開示している。
【０００６】
マツウラらは米国特許第５，２５６，１７６号において、エレクトレットに、電荷を適用し、引き続いて物品を加熱する交互の作業周期にかけることによって安定したエレクトレットを作製するプロセスを開示している。マツウラらは油ミスト捕集性能増強添加剤を有するエレクトレットを開示していない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、ポリマー及び性能増強添加剤（他の成分も下記のように添加されてもよい）を含有するエレクトレット物品を提供する。エレクトレット物品は、例えば、繊維またはフィルムの形であってもよく、またはそれは、特にフィルターとして用いられる時、不織ウェブの形であってもよい。発明者は、ポリマー及び性能増強添加剤を含有する低結晶性組成物が、すぐれた特性を有するエレクトレットフィルターに変換され得るため、特に価値があることを発見した。下記のように、低結晶性組成物を、加工中に急冷する工程を導入することによって作製することができる。
【０００８】
急冷することにより、急冷プロセスを用いない材料の秩序と比較して材料の秩序（例えば結晶性）が低減される。急冷工程は、溶融材料を所望の形状に変換するのと同時にまたはすぐ後に行なわれる。通常、材料は、ダイオリフィスを通して押出し、オリフィスを出たすぐ後に（一般に冷媒を押出し物に適用することによって）急冷することによって成形される。
【０００９】
本発明はまた、ポリマー及び性能増強添加剤を含む固有のエレクトレット物品を提供するが、同物品の熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルは、ＴＳＤＣ試験方法３によって測定するとき、約３０℃の半値幅を有するピークを示す。これらの固有のＴＳＤＣスペクトルの特徴を示すエレクトレット物品を取り入れるエレクトレットフィルターは、驚く程すぐれた濾過性能を示すことができる。
【００１０】
本発明は、エレクトレット物品を組み入れる物品を含み、また、粒状物質固体または液体エーロゾルを、本発明のエレクトレット物品を用いてガスから取り除く方法を含む。
【００１１】
本発明は更に、本発明のエレクトレット物品を用いない同様に作られたフィルターで得られないすぐれた特性を示すエレクトレットフィルターを提供する。これらのフィルターは、ポリマー及び性能増強添加剤のブレンドから作製された繊維を含有し、それらはすぐれたジオクチルフタレート（ＤＯＰ）液体エーロゾル捕集性能を示す。ＤＯＰ液体エーロゾル捕集性能は、実施例の節で特定の試験に関連して規定される。好ましいフィルターは、フィルターの全体にわたり圧力降下を小さくすると同時に、増強された油ミスト捕集性能、エーロゾルまたは微粒子の透過の減少、及び液体エーロゾルの存在下での電荷安定性を示す。
【００１２】
本発明のエレクトレット物品は、顔面マスクなどのマスク、家庭及び産業用冷房装置、加熱炉、空気クリーナ、真空クリーナ、医用及び送気管フィルター、及び車両中及びコンピュータ及びディスクドライブなどの電子装置における空気浄化系等、多数の濾過用途に使用することができる。
【００１３】
本発明はまた、ポリマー及び性能増強添加剤のブレンドを含有するエレクトレット繊維を含有する不織ウェブと、マスク及びマスクの装着者の口及び鼻の上に付けるようになっているカップ状部材を人に取付けるための支持構造体と、を含むエレクトレットフィルターを含有するマスクを提供するものであり、液体微粒子に対する負圧マスクを試験する全米職業保安・健康協会の微粒子フィルター透過方法（方法ＡＰＲＳ−ＳＴＰ−００５１−００）を用いて試験するとき、前記マスクのＭｉｎ＠Ｃｈｌが、４００ｍｇＤＯＰより多く、前記マスクが約１８０ｃｍ2の露出表面積を有するか、または露出表面積が約１８０ｃｍ2になるように調整して試験される。エレクトレットフィルターを作製するのに有用な中間組成物もまた、本発明の態様である。前記中間組成物は、結晶のピーク強度の、６〜３６度の散乱角の範囲についての全散乱強度に対する比によって測定したときに結晶化度が０．３より小さいポリプロピレン、及び性能増強添加剤からなる繊維の不織ウェブを含んでもよい。中間組成物を、９０〜９９．８重量パーセントの有機ポリマー及び０．２〜１０重量パーセントの性能増強添加剤の混合物をブレンドし、押出すことによって作製してもよく、前記繊維は溶融吹込条件下でダイを通して押出され、不織ウェブとして採取されるが、前記繊維は採取される前に急冷される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のエレクトレット物品は、ポリマー及び性能増強添加剤を含有する。前記ポリマーは、非導電性熱可塑性樹脂、すなわち、抵抗率が１０14ｏｈｍ×ｃｍより大きい、より好ましくは１０16ｏｈｍ×ｃｍより大きい樹脂であってもよい。前記ポリマーは一時的でない、または持続する閉じ込められた電荷を保持する能力があるのがよい。前記ポリマーは、ホモポリマー、コポリマーまたはポリマーブレンドであってもよい。米国特許第４，５８８，５３７号においてクラッセらが報告しているように、好ましいポリマーには、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、線状低密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート及びポリエステルなどがある。前記ポリマーの主成分は、ポリプロピレンが高い抵抗率を有し、空気濾過に有用な直径、良好な電荷安定性、疎水性、及び耐湿性を有する溶融吹込繊維を形成することができるため、好ましくはポリプロピレンである。他方、ポリプロピレンは一般に疎油性ではない。本発明のエレクトレット物品は好ましくは、物品の重量に対して、約９０〜９９．８重量パーセント、より好ましくは約９５〜９９．５重量パーセント、最も好ましくは約９８〜９９重量パーセントのポリマーを含有する。
【００１５】
本発明において規定するように、性能増強添加剤は、エレクトレットフィルター中に形成された後にエレクトレット物品の油状エーロゾル濾過能力を増強する性能増強添加剤である。油状エーロゾルの濾過能力は、実施例の節に記載したＤＯＰ負荷試験によって測定される。個々の性能増強添加剤には、ジョーンズらの米国特許第５，４７２，４８１号及びルソーらの公開第ＷＯ９７／０７２７２号に記載されている性能増強添加剤などがある。性能増強添加剤には、米国特許第５，０２５，０５２号（クレーターら）に記載されているようなフルオロケミカルオキサゾリジノンの他、フルオロケミカルピペラジン、及びペルフルオロアルコールのステアラートエステルなどのフルオロケミカル添加剤などがある。エレクトレット特性を改善するそれらの実証済の有効性のために、性能増強添加剤は好ましくはフルオロケミカルであり、より好ましくはフルオロケミカルオキサゾリジノンである。好ましくは前記フルオロケミカルは、ポリマーの融点より高く押出し温度より低い融点を有する。加工上の問題点のために、ポリプロピレンを用いる時、フルオロケミカルの融点は好ましくは、１６０℃より高く、より好ましくは１６０℃〜２９０℃である。特に好ましいフルオロケミカル添加剤には、それぞれ以下の構造：
【化１】
を有する米国特許第５，４１１，５７６号に記載の添加剤Ａ、Ｂ及びＣなどがある。本発明のエレクトレット物品は好ましくは、物品の重量に対して約０．２〜１０重量パーセント、より好ましくは約０．５〜５．０重量パーセント、最も好ましくは約１．０〜２．０重量パーセントの性能増強添加剤を含有する。
【００１６】
ポリマー及び性能増強添加剤を、それらを溶融する前に固体としてブレンドしてもよいが、成分は好ましくは別々に溶融され、液体として互いにブレンドされる。あるいは、フルオロケミカル添加剤とポリマーの一部分とを、固体として混合し、溶融して比較的フルオロケミカル分の高い溶融ブレンドを形成してもよく、次に非フルオロケミカル含有ポリマーを配合される。
【００１７】
次いで、溶融ブレンドをフィルムまたは繊維などの所望の形に造形する。一般に、溶融ブレンドはダイを通して押出すことによって造形され、同程度に好ましい実施態様とはいえないが、前記ブレンドを静電界での絞り成形などの別のプロセスによって造形することができる（例えば、インデックス８１の会議レポートのＹ・トルーイレット著、『Ｎｅｗ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ Ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｌａｙｉｎｇ』、ウェブ形成の進歩、欧州使い捨て品及び不織布協会（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅｓ Ａｎｄ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）、アムステルダム、１９８１年５月５−７日を参照のこと）。好ましい押出しプロセスは２つの押出機を用い、このプロセスにおいて、約１０〜約２０重量パーセントのフルオロケミカル添加剤及び約８０〜約９０重量パーセントのポリマーを第１の押出機内でブレンドし、この比較的高フルオロケミカル含有量の溶融ブレンドを（フルオロケミカルを含有しない）溶融ポリマーと共に第２の押出機中に供給してブレンドを形成し、ダイオリフィスを通して押出す。前記高フルオロケミカル含有量の溶融ブレンドは好ましくは、溶融物質をダイを通して押出す直前に非フルオロケミカル含有ポリマーを配合される。これは、フルオロケミカルが高温に暴露される時間を最小に抑える。押出し中の温度は、所望の押出し物のレオロジーを提供すると共にフルオロケミカルの熱崩壊を避けるように制御されるのがよい。異なった押出機は一般に、異なった温度プロフィールを必要とし、実験が、特定の系のための押出し条件を最適にすることを必要とすることもある。ポリプロピレン／フルオロケミカルのブレンドについては、押出し中の温度は好ましくは、フルオロケミカルの熱崩壊を低減させるために約２９０℃より低い温度に維持される。押出機を用いる場合、それらは好ましくは、より十分に混合するために双スクリュー型であり、ワーナー＆プフレイダラーまたはバーストーフ押出機などの市販の押出機であってもよい。
【００１８】
溶融ブレンドを好ましくはダイを通して押出し、より好ましくは前記ブレンドを、溶融吹き込み条件下でダイを通して押出す。溶融吹き込みは、特に不織ウェブを製造する多数の利点を提供することが周知であり、本発明の物品を、従来技術に公知の溶融吹き込みプロセス及び機器を用いて作製することができる。繊維の溶融吹き込みは、最初はヴァンウェンテ著、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．、Ｖｏｌ．４８、１３４２−４６ページ、（１９５６年）に記載された。概して、本発明の溶融吹き込みは従来の方法を用いて行われるが、ただし改良点として、材料がダイを出る時に急冷される（冷却される）。
【００１９】
好適な急冷技術には、水の吹付け、揮発性液体の吹付け、または冷気または二酸化炭素または窒素などの低温ガスとの接触などがある。一般に冷却液（液体またはガス）が、ダイオリフィスから約５センチメートル（ｃｍ）以内に配置されたノズルから吹付けられる。ダイを通して押出される材料の場合、冷却液を、ダイから押出されたすぐ後に（且つ、材料が採取される十分に前に）、溶融押出物に衝突させる。例えば、溶融吹込繊維の場合、溶融押出し物は不織ウェブの形で採取される前に急冷されなければならない。冷却液は好ましくは水である。水は水道水であってもよいが、好ましくは蒸留水または脱イオン水である。
【００２０】
急冷工程の目的は、得られた物品中のポリマーの結晶化を最小にすることである。本発明者は、急冷された材料から作製されたエレクトレットフィルターが、引き続いてアニール及び帯電される時、予想外に良好な液体エーロゾル濾過性能を示すことを発見した。急冷工程は、同じ条件下で押出した急冷されないポリマーと比較してポリマーの結晶含有量を低減させる。急冷材料は好ましくは、Ｘ線回折によって確認するとき、低結晶化度を有する。好ましくは、急冷材料中のポリマーは、結晶のピーク強度の、６〜３６度の散乱角の範囲についての全散乱強度に対する比によって測定したときに結晶化度が０．３より小さく、より好ましくは０．２５より小さく、更により好ましくは０．２より小さく、更により好ましくは０．１より小さい。従って、エレクトレットフィルターを作製するための好ましい中間組成物を作製するために、９０〜９９．８重量パーセントの有機ポリマー及び性能増強添加剤の０．２〜１０重量パーセントの混合物をブレンドして押出すが、その際、材料を溶融吹込み条件下でダイを通して押出して繊維を形成し、不織ウェブとして採取する。繊維は、水の吹付け、揮発性液体の吹付け、もしくは冷気または二酸化炭素または窒素などの低温ガスとの接触などの冷却プロセスによって、採取される前に急冷される。
【００２１】
急冷後に、材料を採取する。材料が繊維の形である場合、それを採取、切断、及び不織ウェブにカード仕上げすることができる。溶融吹込繊維を一般に、回転ドラムまたは移動ベルトで不織ウェブとして採取することができる。好ましくは急冷及び採取工程は、採集された材料上に残留している液体（残留液体が存在する場合、それは一般に水である）過剰な急冷液体が存在しないように行われる。採取された材料上に残留している液体が貯蔵上の問題を引き起こすことがあり、急冷液体を除くためにアニール中に更に加熱する必要がある。従って、採集された材料は好ましくは、１重量パーセントより少ない急冷液体を含有し、より好ましくは残留した急冷液体を含有しない。
【００２２】
前記急冷された材料を油ミストの存在下で静電荷安定性を増大させるためにアニールする。好ましくは、性能増強添加剤はフルオロケミカルなどの低エネルギー表面をもたらす物質であり、アニール工程は、添加剤を材料の界面（例えば、ポリマー−空気の界面、及び結晶相及び非晶質相の間の境界）に拡散させるのに十分な温度及び十分な時間で行われる。概して、アニール温度がより高くなると時間をより短くできる。最終製品の好ましい特性を得るために、ポリプロピレン材料のアニールは、約１００℃より高い温度で行われるのがよい。好ましくは、アニールは約２〜２０分間約１３０〜１５５℃、好ましくは約２〜１０分間約１４０〜１５０℃、更により好ましくは約４．５分間約１５０℃で行なわれる。アニールは、ウェブの構造体を実質的に崩壊させない条件下で行われるのがよい。ポリプロピレンウェブについては、実質的に約１５５℃より高いアニール温度は、材料が損傷を与えられることがあるため、望ましくない場合がある。
【００２３】
アニールされていないウェブは、許容範囲内の油ミスト捕集性能を示さない。アニールされないウェブは一般に、ゼロのＭｉｎ＠Ｃｈｌを示す。発明者は、アニールされたウェブの改善した性能が界面面積の増大及び／または安定した電荷閉じ込め部位の数の増大によると仮定する。従って界面面積を増大させる別の方法をアニールの代わりに用いることができる。
【００２４】
アニールは、材料中のポリマーの結晶性を増大させる。アニールはまた、材料の剛性及び脆性を増大させ、伸び、軟度及び引裂き抵抗を減少させることが知られている。にもかかわらず、軟度及び引裂き抵抗の減少は、本発明の目標がエレクトレットフィルター性能を改善することにあるので、問題とされない。
【００２５】
急冷の有無に関わらず、アニール工程は一般に、液体エーロゾルに耐性があるエレクトレットフィルターウェブの作製において速度に制限がある工程である。１つの実施態様において、ウェブは、約０．５〜１．４ポンド／時間／ダイの１インチの速度で溶融吹込プロセスにおいて形成される。
【００２６】
本発明の方法は更に、急冷された後に材料を静電帯電する工程を含む。本発明に有用な静電帯電方法の例には、米国特許再発行特許第３０，７８２号（ファン・ターンハウト）、再発行特許第３１，２８５号（ファン・ターンハウト）、５，４０１，４４６号（ツァイら）、４，３７５，７１８号（ワッズワースら）、４，５８８，５３７号（ クラッセら）及び４，５９２，８１５号（ナカオ）に記載されている方法などがある。エレクトレット材料はまた、水流帯電されてもよい（アンガジュバンドらの米国特許第５，４９６，５０７号を参照のこと）。切断繊維を、摩擦することによって、または異なった繊維と共に振ることによって摩擦帯電することができる（ブラウンらに付与された米国特許第４，７９８，８５０号を参照のこと）。好ましくは、帯電プロセスは、前述の特許のいくつかに開示されているように材料をコロナ放電、または脈動高圧にかける工程を含む。
【００２７】
繊維は鞘−芯形状であってもよく、その場合、鞘材は、上に論じたブレンド中に記載したようにな性能増強添加剤を含有しなければならない。好ましくは、押出し物は、デイビーズ、Ｃ．Ｎ．、「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｄｕｓｔ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓ」、Ｉｎｓｔ．ｏｆ Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇ．、ロンドン、プロシーディングス １Ｂ、１９５２年に記載の方法に従って計算すると、有効直径が約５〜３０マイクロメータ（ｍｍ）、好ましくは約６〜１０ｍｍである微小繊維の形である。
【００２８】
本発明のエレクトレット物品は、ＴＳＤＣ検査によって特性を決定することができる。ＴＳＤＣにおいて、試料を２つの電極間に置き、一定の速度で加熱し、試料から放電された電流を電流計によって測定する。ＴＳＤＣは、公知の技術である。例えば、米国特許第５，２５６，１７６号、ラバーグンらの「Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏ−Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ」、ＩＥＥＥエレクトリックインシュレーションマガジン、Ｖｏｌ．９、Ｎｏ．２、５−２１、１９９３年、及びチェンらの「Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」、パーガモンプレス、１９８１年を参照のこと。試料から放電される電流は、試験される物品の分極率及び電荷閉じ込めの関数である。帯電物品を直接に試験することができる。あるいは、帯電及び未帯電物品を高温の電界内で先ずポーリング処理し、次に分極場を表面に有するポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）より低い温度に急速に冷却し、誘発分極を「凍結」することができる。次に、試料を一定の速度で加熱し、得られた放電した電流を測定する。分極プロセスにおいて、電荷注入、双極子の調整、電荷再分配またはこれらのいくつかの組合せが存在してもよい。
【００２９】
熱刺激放電中に、エレクトレット中に蓄えられた電荷が可動的になり、反対符号の電荷を再結合することによって電極においてまたはバルク試料中のどちらかで中和される。これは、グラフ上にプロットされる温度の関数として記録時に多数のピークを示す外部電流を生み出す。これらのピークの形状及び位置は、電荷閉じ込めエネルギーレベル及び閉じ込め部位の物理的な位置に依存する。
【００３０】
多くの研究者が示すように（例えば、セスラー編、「エレクトレット」、スプリンガー−出版、１９８７年及びヴァンターンハウト、「ポリマーエレクトレットの熱刺激放電」、エルセヴィアサイエンティフィックパブリッシングカンパニー、１９７５年、を参照のこと）、エレクトレット電荷は通常、不純物、モノマー単位の欠陥、鎖の不規則さなどの構造的な特異部分に蓄えられる。ＴＳＤＣピークの幅は、エレクトレット中の電荷閉じ込めレベルの分布によって影響を及ぼされる。半結晶質ポリマーにおいて、しばしば電荷は、相の伝導率の差のために非晶質−結晶界面付近に蓄積されるか、または消耗される（マックスウェル−ワグナー効果）。これらの閉じ込め部位は通常、異なった閉じ込めエネルギーと結び付いており、そこにおいて、活性化エネルギーの連続した分布が予想され、ＴＳＤＣピークが部分的に重なり合い、幅の広いピークになることが予想される。
【００３１】
驚くべきことに、実施例の節に記載した一連のＴＳＤＣ測定値において、ＴＳＤＣスペクトルのいろいろな特徴がすぐれた油ミスト捕集性能と関連していることが発見された。すぐれた性能と関連しているＴＳＤＣスペクトルの特徴は、好ましい実施態様として以下に論じた特徴を含む。
【００３２】
好ましい実施態様の一つにおいて、エレクトレットフィルターを作製するための中間組成物は、（実施例の節で明らかにしたように）ＴＳＤＣ試験方法１に従って試験される時に電荷密度が１平方メートル当たり少なくとも約１０ｍｉｃｒｃｏｌｏｍｂｓ（ｍＣ／ｍ2）である繊維の不織ウェブを含む。
【００３３】
別の好ましい実施態様において、エレクトレット物品のＴＳＤＣスペクトルは、ＴＳＤＣ試験方法２によって測定したとき、物品の融解温度より約１５℃〜３０℃、より好ましくは約１５℃〜２５℃低い温度でピークを示す。前記ポリマーがポリプロピレンである時、ＴＳＤＣは約１３０℃〜１４０℃でピークを示す。
【００３４】
更に別の好ましい実施態様において、エレクトレット物品のＴＳＤＣスペクトルは、ＴＳＤＣ試験方法３によって測定したとき、約３０℃未満の半値幅を有するピークを示し、より好ましくは約２５℃未満、更により好ましくは約２０℃未満の半値幅を有するピークを示す。前記ポリマーがポリプロピレンである場合、上述の狭いピークは約１３８〜１４２℃でその最大値を有する。
【００３５】
別の好ましい実施態様において、エレクトレット物品は、ＴＳＤＣ試験方法４によって測定したとき、ポーリング時間の１〜５分にわたり、及び／または５〜１０分にわたり電荷密度の増大を示す。エレクトレット物品は繊維の形であってもよく、多数のこれらの繊維がエレクトレットフィルターに形成されてもよい。エレクトレットフィルターは、支持構造と組み合わせた少なくとも若干のエレクトレット繊維を含有する不織ウェブの形を取ってもよい。いずれの場合も、エレクトレット物品に若干の非エレクトレット材料を組み合わせることができる。例えば、支持構造は、非エレクトレット繊維または非エレクトレット、不織支持ウェブであってもよい。エレクトレットフィルターは好ましくは、帯電した溶融吹込微小繊維を含有する不織エレクトレットウェブである。
【００３６】
エレクトレットフィルターウェブはまた、より嵩だかな、より密度が低いウェブを提供するステーブルファイバーを含んでもよい。ステーブルファイバーを不織ウェブに組み入れる方法は、ハウザーの米国特許第４，１１８，５３１号に記載されているように実施できる。ステーブルファイバーを用いる場合、ウェブは、好ましくは９０重量パーセントより少ないステーブルファイバー、より好ましくは７０重量パーセントより少ないステーブルファイバーを含有する。簡素さ及び最適性能のために、エレクトレットウェブはいくつかの場合には、本質的に溶融吹込繊維からなり、ステーブルファイバーを含有しない。
【００３７】
エレクトレットフィルターは更に、アルミナまたは活性炭などの収着剤微粒子を含有してもよい。前記微粒子をフィルターに加え、フィルターを通過する気流から気体汚染物質を取り去るのを助けることができる。このような微粒子配合ウェブは、例えば、ブラウンの米国特許第３，９７１，３７３号、アンダーソンの第４，１００，３２４号及びコルピンらの４，４２９，００１号に記載されている。微粒子材料が添加される場合、ウェブは好ましくは、８０容積パーセントより少ない微粒子材料、より好ましくは６０容積パーセントより少ない微粒子材料を含有する。エレクトレットフィルターが気体汚染物質を取り去る必要がない実施態様においては、フィルターは溶融吹込繊維だけを含有することがある。
【００３８】
エレクトレットフィルターを形成するために用いた材料は望ましくは、電気伝導率を増大させるか、ないしは他の方法で物品が静電荷を受容及び保持する能力を妨げる帯電防止剤などの材料を実質的に含まない。更に、エレクトレット物品は、電気伝導率を増大させることがあるγ線、ＵＶ照射、熱分解、酸化などへの暴露などの不必要な処理にかけられるべきではない。従って、好ましい実施態様において、エレクトレット物品は、γ照射または他のイオン化照射に暴露されずに作製され、用いられる。
【００３９】
溶融吹込繊維から作製されたエレクトレットフィルターは一般に、基本重量が平方メートル当たり約１０〜５００グラム（ｇ／ｍ2）、より好ましくは約１０〜１００ｇ／ｍ2である。非常に緻密なフィルターは帯電することが難しいことがあり、非常に軽いかまたは非常に薄いフィルターはもろいか、または不十分な濾過能力を有することがある。多くの用途に対して、エレクトレットフィルターは厚さ約０．２５〜２０ミリメートル（ｍｍ）、一般に厚さ約０．５〜２ｍｍである。これらの基本重量及び厚さのエレクトレットフィルターは、マスクに特に有用である場合がある。
【００４０】
本発明のフィルターは好ましくは、実施例の節に記載したようにＤＯＰフィルターウェブ負荷試験方法１によって測定するとき、初期ＤＯＰ透過が５％より小さく、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈｌが２００ｍｇＤＯＰより多く、より好ましくは４００ｍｇＤＯＰより多い。表及び実施例に用いられている「平均」は、フィルターウェブの全幅にわたり等間隔に離隔した部分から切り分けた４〜６つの試料で行なった測定値の平均である。試料の何れの他の組についても、平均は、デボアーの『Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ』、ブルックス／コールパブリッシングカンパニー（１９８７年）に記載されているように選択され「ｔ試験」を用いて負荷試験され、１つの標準偏差内の統計学的に有意な平均を求める適当な数の試料平均Ｍｉｎ＠Ｃｈｌ値と定義される。
【００４１】
すぐれた濾過性能が好ましい本発明のフィルターによって達せられ、平均を取らずに別々にみた各フィルター（以下、単に「各フィルター」と呼ばれる）のＭｉｎ＠Ｃｈｌが、５００ｍｇＤＯＰより多く、より好ましくは約６００ｍｇＤＯＰより多く、更により好ましくは約８００〜１０００ｍｇＤＯＰより多い。これらのフィルターは好ましくは、実施例の節に記載したように、負荷試験方法１の方法によって測定したとき、圧力損失が１３ｍｍＨ2Ｏより少なく、より好ましくは１０ｍｍＨ2Ｏより少なく、更により好ましくは８ｍｍＨ2Ｏより少ない。
【００４２】
ＤＯＰ透過は一般に、自動化フィルター試験機（ＡＦＴ）として周知の計測器で測定される。ＤＯＰエーロゾルがフィルターに達して電子機器が安定するために必要とされる初期設定時間が必要とされる。初期ＤＯＰ透過は、初期暴露の間、通常６〜４０秒間、ウェブを透過するＤＯＰ％を指し、その間試験装置は平衡を保っている。初期ＤＯＰ透過は、内蔵プログラムを用いてＡＦＴによって与えられる第１の読取り値である。本発明のフィルターは、少なくとも検出可能な透過（すなわち、実施例の節に記載したＡＦＴ計測器に対して約０．００１％より多い透過）を有する。
【００４３】
マスクにおいて、繊維エレクトレットウェブを、例えば、成形されたまたは曲がった半面マスク、置き換え可能なカートリッジまたはカニスタのためのフィルタエレメント、またはプレフィルターの形で、特別に造形または収容してもよい。
【００４４】
本発明のマスク１０の例は、図１０及び１１に示される。マスクのマスク部１７は、曲線状、半球状の形状であってもよく、または、必要に応じて他の形状を取ることができる（例えば、米国特許第５，３０７，７９６号及び４，８２７，９２４号を参照のこと）。マスク１０において、エレクトレットフィルター１５は、被覆ウェブ１１と内部造形層１６との間に挟持される。造形層１６は、マスク１０に対する構造体及び濾過層１８に対する支持体を提供する。造形層１６は、濾過層１８の内側及び／または外側に位置していてもよく、例えば、カップ形の形状に成形された熱接着性繊維の不織ウェブから作製することができる。前記造形層は、周知の手順に従って成形されてもよい（例えば、米国特許第５，３０７，７９６号を参照のこと）。造形層は典型的には、金型内で加熱時に造形層が金型の外形に適合し、室温に冷却時にこの外形を保持するように、より低融点の材料の鞘材によって囲まれたポリエチレンテレフタレートなどのより高融点の材料の芯材を有する複合繊維から作製される。フィルター層などの別の層と一緒に押圧される時、低融点の鞘材料はまた、前記層を互いに接着するのに役立つことがある。装着者の顔の上に心地よくマスクを保持するために、マスク本体は、紐１２、結束糸、マスクハーネスなどをそれに取付けることができる。アルミニウムなどの金属の柔軟な軟質バンド１３をマスク本体１７上に設けて、それを装着者の鼻の上に所望の取付け状態でマスクを保持するように造形することができる（例えば、米国特許第５，５５８，０８９号を参照のこと）。マスクはまた、付加的な層、弁（例えば、米国特許第５，５０９，４３６号を参照のこと）、成形面片などの付加的な特徴を有してもよい。本発明の改善されたエレクトレットフィルターを組み入れることができるマスクの例には、米国特許第４，５３６，４４０号、４，８２７，９２４号、 ５，３２５，８９２号、４，８０７，６１９号及び４，８８６，０５８号及び米国特許出願第０８／０７９，２３４号に記載されているマスクなどがある。
【００４５】
約１８０平方センチメートル（ｃｍ2）の表面積を有する本発明のマスクのＭｉｎ＠Ｃｈｌは、液体微粒子に対する負圧マスクを試験する全米職業保安・健康協会の微粒子フィルター透過方法（方法ＡＰＲＳ−ＳＴＰ−００５１−００、ウェストバージニア州、モーガンタウン、ＮＩＯＳＨ安全リサーチ課、１９９５年５月３１日）を用いて試験するとき、４００ミリグラム（ｍｇ）ＤＯＰより多く、より好ましくは、６００ｍｇＤＯＰより多い。マスクは好ましくは、５％より少ない初期ＤＯＰ透過を示す。この方法に従って試験されたマスクは好ましくは、圧力損失が１３ｍｍＨ2Ｏより少なく、より好ましくは１０ｍｍＨ2Ｏより少なく、更により好ましくは８ｍｍＨ2Ｏより少ない。表面積がより大きいマスクは、露出表面積を１８０ｃｍ2に低減させることによってこの基準に従って試験される。より小さいマスクをこの基準に従って試験するために、約１８０ｃｍ2の全露出面積を有するいろいろなマスクのためにホルダーを適合させる。
【００４６】
約１５０ｃｍ2の表面積を有するこの発明のフィルターエレメントのＭｉｎ＠Ｃｈｌは、ＮＩＯＳＨ方法ＡＰＲＳ−ＳＴＰ−００５１−００を用いて試験するとき、３００ｍｇＤＯＰより多く、より好ましくは、４５０ｍｇＤＯＰより多い。マスク上で対の形で用いられるフィルターは、その対の単一フィルターを用いて試験される。この方法に従って試験されたフィルターは好ましくは、５％より少ない初期ＤＯＰ透過を示す。前記フィルターは好ましくは、圧力損失が１３ｍｍＨ2Ｏより少なく、より好ましくは１０ｍｍＨ2Ｏより少なく、更により好ましくは８ｍｍＨ2Ｏより少ない。
【００４７】
約６５ｃｍ2の表面積を有するこの発明のプレフィルターのＭｉｎ＠Ｃｈｌは、ＮＩＯＳＨ方法ＡＰＲＳ−ＳＴＰ−００５１−００を用いて試験するとき、１７０ｍｇＤＯＰより多く、より好ましくは、２５５ｍｇＤＯＰより多い。マスク上で対の形で用いられたプレフィルターは、その対の単一フィルターを用いて試験される。前記プレフィルターは好ましくは、５％より少ない初期ＤＯＰ透過を示す。この発明に従って試験された前記プレフィルターは好ましくは、圧力損失が１７ｍｍＨ2Ｏより少なく、より好ましくは１４ｍｍＨ2Ｏより少なく、更により好ましくは１２ｍｍＨ2Ｏより少ない。
【実施例】
【００４８】
全体的な試料の作製及び試験
ウェブの押出し
以下の説明は、ポリマー及び性能増強添加剤を含有するエレクトレット物品の「作製方法」の特定の好ましい実施態様を例示する。これらの実施例の物品は、溶融吹込条件下で押出され、採取されて吹込微小繊維（ＢＭＦ）ウェブを形成する、ポリプロピレン及びフルオロケミカルのブレンドから作製される不織フィルターウェブである。フルオロケミカル溶融添加剤をポリプロピレンとともに双スクリュー押出機のスロートに供給し、約１１重量パーセントのフルオロケミカルを含有する溶融流を生じさせた。前記ポリプロピレンのバルクを、第２の双スクリュー押出機のスロートに添加した。いくつかの場合には、過酸化物も計量しながら供給して粘度を低減させる。フルオロケミカルを保有する押出機の押出し量は、全押出し量をフルオロケミカル溶融添加剤約１．１重量パーセントにする速度でポリプロピレンを保有する押出機に送り込まれた。
【００４９】
フルオロケミカル溶融添加剤を含有する溶融流の温度は、すべての場所で２９０℃より低い温度に維持された。ウェブそれ自体は、ヴァンウェンテらに記載されているのと同様の従来の方法で製造されたが、ただし、ドリルドオリフィスダイを用いた。
【００５０】
急冷
２つの急冷方法を用い、以下に記載する。
方法Ａ
４インチ隔置したユニジェットスプレーノズルチップ Ｎｏ． ９５０１を有する１３個の独立フラットファンノズルを含有する吹付けバーを、ダイ面から０．７５インチ離し、ダイを出る溶融ポリマー流より２．５インチ下に取り付けた。各ノズルを、水滴のファンが互いにぶつからず水圧が均一な吹付けを維持する最小レベルに設定されるように、クロスウェブ方向から１０°回転させた。
【００５１】
方法Ｂ
ニュージャージー州、ペンソーケンのソニックエンバイアロンメンタルコーポレーション製のＮｏ．ＳＤＣ ０３５噴霧スプレーノズルを有する音波吹付け装置の吹付けバーを、センターラインより約７インチ下、及びダイチップの約１インチ下流に取り付けた。空気圧を、平方インチ当たり５０ポンド（ｐｓｉ）、水圧を３０ｐｓｉに設定した。水流量計は、特に指示しない限り、各ノズルが水３０ｍｌ／分を供給するように調節した。各ノズルは、ダイを出る溶融ポリマー流に円錐形の水滴を供給した。
【００５２】
アニール
押出されたウェブを更に、炉内での滞留時間が約４．５分になる速度で平均温度約１５０℃に加熱された炉にそれらを通すことによって処理した。このアニールプロセスは、ポリマーの付加的な結晶化を引き起こし、フルオロケミカル溶融添加剤を繊維の界面に拡散させる。
【００５３】
帯電
アニール後に、ウェブを更に、３０の線状クロスウェブコロナ源と接地電極との間にコロナ源の長さ１ｃｍ当たりコロナ電流２．６×１０ｕｐ−３ミリアンペア及び滞留時間約１５秒で提供された高電圧電界を用いてコロナ帯電することによって処理した。
【００５４】
ウェブの規格
ウェブの厚さを、直径１０センチのディスク上で２３０ｇの重りを用いてＡＳＴＭ Ｄ１７７７−６４に従って測定した。圧力損失を、ＡＳＴＭ Ｆ７７８に従って測定してもよい。基礎重量を、直径５．２５インチ（１３．３ｃｍ）のディスクの重りから計算した。
【００５５】
ＤＯＰ負荷試験
ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）捕集の測定を行なうために、制御されたＤＯＰエーロゾルに長時間暴露する間に試料を通るＤＯＰエーロゾルの透過の記録をとった。測定は、ＤＯＰエーロゾルに適合させた自動化フィルター試験器（ＡＦＴ）モデル＃８１１０または＃８１３０（ミネソタ州、セントポールのＴＳＩインコーポレーテッド製）を用いて行なった。
ＤＯＰ透過％は、以下のように規定される。
ＤＯＰ透過％＝１００（下流のＤＯＰ濃度／上流のＤＯＰ濃度）、
式中、上流及び下流の濃度を光散乱によって測定し、ＤＯＰ透過パーセントをＡＦＴによって機械的に計算した。８１１０及び８１３０ＡＦＴ計測器によって生み出されたＤＯＰエーロゾルは、標準フィルターによって測定すると、上流の濃度が立方メートル当たり１００ｍｇである公称単一分散０．３マイクロメータの質量中位径であった。試験される試料は全て、エーロゾルイオン発生器を止めてフィルターウェブ試料を通る流量を毎分８５リットル（ＬＰＭ）にして試験された。
【００５６】
ＤＯＰフィルターウェブ負荷試験方法１
測定を、ＤＯＰエーロゾルに適合させたＡＦＴモデル＃８１１０を用いて行なった。押出されたウェブは、直径６．７５インチ（１７．１５ｃｍ）のディスクに切り分けた。２つのディスクを直接上に重ね合わせ、ディスクを、直径６．０インチ（１５．２ｃｍ）の円を前記エーロゾルに暴露するように、試料ホルダーを取付けた。面速度は毎秒７．７７センチメートル（ｃｍ／秒）であった。
【００５７】
試料を、試料ホルダーに挿入する前に秤量した。それぞれの試験を、継続的なＤＯＰエーロゾル暴露によってＤＯＰ透過パーセントを増大させるはっきりした傾向があるまで、または少なくともＤＯＰの２００ｍｇに暴露するまで続けた。ＤＯＰ透過パーセント及び対応する圧力損失データを、付属コンピュータに送り、そこにそれらを格納した。ＤＯＰ負荷試験の終了後に、装填した試料を再び秤量して繊維ウェブ試料上で採取されたＤＯＰの量の記録をとった。これは、繊維ウェブ上に残ったＤＯＰ濃度の測定値及びウェブを通るエーロゾル流量の測定値から推定されるＤＯＰ暴露のクロスチェックに役立つ。
【００５８】
得られた捕集データをスプレッドシートに読み込み、阻止量（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌ）を計算した。Ｍｉｎ＠Ｃｈｌは、ＤＯＰ透過パーセントがその最小値に達する点でフィルターウェブ上に残った全ＤＯＰ阻止量またはＤＯＰ質量（すなわち試料上及び内部全体にわたるＤＯＰの質量）であると定義される。このＭｉｎ＠Ｃｈｌは、ＤＯＰ捕集に対するウェブ性能の特性を決定するために用いられ、Ｍｉｎ＠Ｃｈｌがより大きくなると、ＤＯＰ捕集性能はより良好である。
【００５９】
ＤＯＰフィルターウェブ負荷試験方法２
方法２は、試料を直径５．２５インチ（１３．３４ｃｍ）に切分け、直径４．５インチ（１１．４ｃｍ）の円を露出したままにして試料ホルダー内に置き、面速度が１３．８ｃｍ／秒であったことを除き、１と同じであった。
【００６０】
いずれの方法においても、同等のフィルター試験器を用いて試験を行なうことができる。上にイオン発生器を有するＡＦＴモデル番号ＴＳＩ８１１０を用いて露出面が１０２．６ｃｍ2、流量が８５ＬＰＭで測定したとき８〜２０ｍｍ Ｈ2Ｏの圧力損失があり、検出可能な透過が３６％ＤＯＰ透過より少ないように単一層の瞬間的な濾過性能がなっている場合、フィルターウェブの二重層よりむしろ単一層を試験してもよい。どちらの方法も、同等の露出面積（すなわち方法２について１０２．６ｃｍ2）を有する濾過材を集成する試料ホルダーを用いることにより、表面積がより小さいフィルターを試験することを含む。
【００６１】
ポリマー結晶化度の測定
結晶性のデータは、フィリップス竪形Ｘ線ディフラクトメーターの使用、銅Ｋａ放射線及び散乱放射線の比例検出器の記録によって集められた。前記ディフラクトメーターは、可変的な入口スリット、固定受容スリット、及び回折ビームモノクロメータを備えた。Ｘ線発生装置を４５ｋＶ及び３５ｍＡに設定して作動させた。ステップ走査は、０．０５度のステップサイズ及び５秒のカウント時間を用いて５〜４０度（２ｑ）で行われた。試料を、両面塗布テープを用いてアルミニウムホルダー上に取り付け、ウェブの下に裏材料プレートまたは支持体を用いなかった。
【００６２】
前述の観察された散乱データを散乱角及び強度値のｘ−ｙ値の対に帰し、データ解析ソフトウェアＯｒｉｇｉｎTM（マサチューセッツ州、ノースハンプトンのミクロカルソフトウェアインク製）を用いて分析表の調整にかけた。ガウスピーク形状モデルを使用して６つのアルファ−形ポリプロピレンピーク及び非晶質ピークの寄与率を記述した。いくつかのデータセットについては、単一の非晶質ピークは、非アルファ形散乱強度を十分に明らかにしなかった。これらの場合、観察された強度を完全に明らかにするために、付加的な幅の広い最大値を使用した。これらの幅の広い変曲は、主にポリプロピレンの準変形性（ｍｅｓｏｍｏｒｐｈｉｃ）の形のためであった（準変形性ポリプロピレンの考察についてはクルーガーらの米国特許第４，９３１，２３０号及びそこに引用された文献を参照のこと）。ポリプロピレンの準変形性の形による散乱寄与率は、非晶質散乱と組み合わせられた。結晶化度は、結晶ピーク面積の６〜３６度（２ｑ）の散乱角の範囲内の全散乱強度（非晶質＋結晶質）に対する比として計算された。１の値は、１００パーセントの結晶性を表し、ゼロは結晶性が存在しないことを表す。
【００６３】
熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）
ＴＳＤＣ検査を、コネチカット州、スタンフォードのサーモールドパートナー，Ｌ．Ｐ．サーマルアナリシスインスツルメント製のピボット電極を有する、Ｓｏｌｏｍａｔ ＴＳＣ／ＲＭＡ モデル９１０００を用いて行なった。ウェブ試料を切り分け、Ｓｏｌｏｍａｔ ＴＳＣ／ＲＭＡの電極間に置いた。Ｓｏｌｏｍａｔ計測器において、温度計を試料に隣接して、接触させずに配置した。ウェブ試料は、光学的に緻密であるのがよく、試料ウェブを貫通する可視的な穴がないのがよい。試料は、上部接触電極を完全に覆うのに十分な大きさであるのがよい。電極は直径約７ｍｍであるため、試料を直径７ｍｍより大きく切り分けた。電極との良好な電気接触を確保するために、ウェブ試料を厚さ約１／１０に圧縮することができる。空気を試料チャンバーから排気し、約１１００の圧力のヘリウムと入れ替える。液体窒素冷却を用いる。
【００６４】
ＴＳＤＣ試験方法１
物品が、上述された機器で毎分２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電場印加で１分間、１００℃でポーリング処理される。電場がＯＮの状態で、試料を−５０℃に（計測器の最大速度で）急速に冷却する。前記試料は電界をＯＦＦにした状態で５分間−５０℃に保持され、次に、放電電流を測定する間に３℃／分に加熱する。電荷密度を、選択されたピークのそれぞれの側の最小値の間に基線を引き、ピーク下のその面積を積分することによってそれぞれのＴＳＤＣスペクトルのピークから計算することができる。
【００６５】
ＴＳＤＣ試験方法２
ポーリング処理されていない物品の放電電流を、２５℃から出発して３℃／分の速度で加熱して測定する。前記物品からの２つの試料を同様に試験したが、同試料を電極の間に置く時に向かい合った向きに方向付けする。ピークの位置を、約１１０℃より高い温度で正の放電電流を生じるように方向付けした物品について測定する（例えば、図１５のＢ側）。
【００６６】
物品の融解温度を、１０℃／分の加熱速度で行なった示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって求めるが、それは第２のＤＳＣ加熱サイクルで観察される溶融によって生じたピーク最大値（すなわち、融解温度より高い温度に加熱し、前記物品を冷却して凍結し、再加熱した後に観察されたピーク）と定義される。
【００６７】
ＴＳＤＣ試験方法３
試料を方法２のＴＳＤＣ法によって調べ、試料の正しい方向付けを確認した。次に、物品を、方法２でより低温のピークの正の放電電流を生じる方向にＳｏｌｏｍａｔ ＴＳＣ中で方向付けする。物品を方法１に従って試験したが、ただし、各々の試料を１、５、１０または１５分間、１００℃でポーリング処理する。それぞれのピークの半高におけるピークの幅の値を計算するために、０〜約３０℃の曲線の傾きに対して基線を引き、半高におけるピークの幅の値を測る。
【００６８】
ＴＳＤＣ試験方法４
この方法は方法３と同じであったが、ただし、各ポーリング時間における物品の電荷密度を計算するために、選択されたピークのそれぞれの側の最小値の間に基線を引き、またはピークの高温側の最小値が存在しない場合、曲線が電流ゼロと交差するまたは交差すると推定されるところに基線を引き、ピーク下のその面積を積分する。
【００６９】
比較例１−３
比較例１−３は、改善された捕集性能を、比較的低い結晶化度を有する、ポリマー及び性能増強添加剤含有組成物によって達成できることについて説明する。
【００７０】
実施例１
不織フィルターウェブを、毎時５０ポンドの速度（ポンド／時間、毎時２３キログラム（ｋｇ／時間））及び溶融温度２８８℃で４８インチ（１２１．９ｃｍ）のドリルドオリフィスダイを用いて、エクソンケミカルカンパニー製のエクソンエスコレン ３５０５Ｇ、及びフルオロケミカル
【化２】
から作製した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７１グラム、厚さ１．３ミリメートル（ｍｍ）及び１３．８ｃｍ／ｓの面速度において測定したとき圧力損失６．６ｍｍＨ2Ｏであった。上述のように、前記ウェブをアニール及び帯電させた後、ＤＯＰ負荷試験を、ウェブの幅の全体にわたり６つの位置から取った直径５．２５インチ（１３．３４ｃｍ）の２層の試料上で行なった。ポリプロピレンの結晶化度を、アニールの前（位置１、４及び６）及びアニールの後（位置１−６）にウェブの同じ６つの位置から切り分けた試料について求めた。６つの位置についての捕集データ（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌによる）及び結晶化度を表１に示し、位置１、４及び６についてのアニールしない結晶化度対Ｍｉｎ＠Ｃｈｌ値を図２にプロットする。
【００７１】
【表１】
【００７２】
位置１、４及び６について表１の値及び図２のプロットに示すように、 ＤＯＰ捕集性能（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌによる）とアニールする前のウェブの結晶化度との間に相関関係がある。アニールする前の結晶性が低くなるとと、それだけＭｉｎ＠Ｃｈ１の値が大きくなる。他方、表１に示すように、アニール後のウェブの結晶化度と ＤＯＰ捕集性能（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌによる）との間には相関関係がない。
【００７３】
実施例２
ＢＭＦウェブを実施例１に記載したように作製及び処理した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７４グラム、厚さ１．４ミリメートル（ｍｍ）及び１３．８ｃｍ／ｓの面速度において測定したとき圧力損失７．０ｍｍＨ2Ｏであった。前記ウェブを、実施例１と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表２及び図３に示す。
【００７４】
【表２】
【００７５】
また、表２及び図３の値は、アニールしない組成物のより低い結晶化度はより良好な捕集性能と相関関係があるが、アニールしたフィルターについては相関関係が観察されない一般的な傾向を示す。
【００７６】
実施例３
ＢＭＦウェブを実施例１に記載したように作製及び処理したが、ただし、フィナオイルアンドケミカルカンパニー製のＦｉｎａ ３８６０ポリプロピレン樹脂を、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサンを含有する過酸化物濃縮物を押出機中に同時に供給し、ポリプロピレンの溶融レオロジー及び溶融吹込ウェブの物理的なパラメータを制御した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７３グラム、厚さ１．４ｍｍ及び毎分８５リットルで測定したとき圧力損失７．０ｍｍＨ2Ｏであった。前記ウェブを、実施例１と同様に負荷試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表３及び図４に示す。
【００７７】
【表３】
【００７８】
また、表３及び図４の値は、アニールしない組成物のより低い結晶化度はより良好な捕集性能と相関関係があるが、アニールしたフィルターについては相関関係が観察されない一般的な傾向を示す。
【００７９】
実施例４−８
実施例４−８は、アニールしない繊維（すなわち中間組成物）の急冷または低結晶性がアニールされたエレクトレットフィルターウェブのすぐれた油ミスト捕集特性と相関関係があることを示す。
【００８０】
実施例４
ＢＭＦウェブを実施例１に記載したように作製及び処理した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり６９グラム、厚さ１．３ｍｍ及び１３．８ｃｍ／ｓの面速度において測定したとき圧力損失６．２ｍｍＨ2Ｏであった。十分なウェブを更に加工及び試験するために採取した後、押出し物に上述の方法Ａを用いて水を吹付けた。逆浸透及び脱イオンによって精製した水を用いた。この実験において、吹付けバーは、ダイの幅の約２／３だけであった。コレクタを約１２〜約８インチ移動させ、所望のウェブのパラメータを維持した。前記ウェブを、実施例１と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表４Ａ及び４Ｂ及び図５に示す。
【００８１】
【表４】
【００８２】
【表５】
【００８３】
表４Ａ及び４Ｂのデータは、急冷が押出し繊維の結晶化度を低減させることを示す。低結晶化度組成物をアニールすることが、アニール及び帯電したフィルターウェブの捕集性能を改善する。前記データは更に、結晶化度が約０．３より小さいアニール組成物がすぐれた捕集性能を有するエレクトレットフィルターをもたらすことを示す。より詳しくは、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらす。
【００８４】
実施例５
ＢＭＦウェブを実施例１に記載したように作製及び処理したが、ただし、押出し量が毎時１００ポンドであり実施例３におけるように過酸化物を添加して、ポリプロピレンの溶融レオロジー及び溶融吹込ウェブの物理的なパラメータを制御した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７３グラム、厚さ１．３ｍｍ及び面速度１３．８ｃｍ／ｓで測定したとき圧力損失６．６ｍｍＨ2Ｏであった。十分なウェブを更に加工及び試験するために採取した後（表５Ａの実施例を参照のこと）、押出し物に上述の方法Ｂを用いて水を吹付けた。前記吹付けバーはウェブの全体に及び、前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７４グラム、厚さ１．３ｍｍ及び毎分８５リットルで測定したとき圧力損失６．２ｍｍＨ2Ｏであった。コレクタを１２〜１１インチ移動させ、ウェブのパラメータを維持した。未精製水道水を用いた。前記ウェブを、実施例１と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析したが、ただし、６．７５インチ（１７．１５ｃｍ）の円を負荷試験ために用い、得られたデータを表５Ａ及び５Ｂ 及び図６に示す。
【００８５】
【表６】
【００８６】
【表７】
【００８７】
実施例４と同様に、表５Ａ及び５Ｂのデータは、急冷がアニールしないウェブの結晶化度を低減させ、アニール及び帯電したウェブの捕集性能を改善することを示す。前記データは更に、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらすことを示す。前記のデータはまた、結晶化度が約０．１であるようなより低結晶性の組成物は更に改善された捕集性能につながることを示す。例えば、いくつかのエレクトレットフィルターは、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が５００ｍｇより多いことがある。
【００８８】
実施例６
ＢＭＦウェブを実施例１に記載したように作製及び処理した。前記ウェブは、基本重量が平方メートル当たり７３グラム、厚さ１．３ｍｍ及び面速度１３．８ｃｍ／ｓで測定したとき圧力損失７．０ｍｍＨ2Ｏであった。十分なウェブを更に加工及び試験するために採取した後、押出し物に上述の方法Ｂを用いて実施例５と同様に水を吹付けた。コレクタを１０〜８．５インチ移動させ、ウェブのパラメータを維持した。水を吹付けたウェブは、基本重量が平方メートル当たり７１グラム、厚さ１．４ｍｍ及び毎分８５リットルで測定したとき圧力損失６．６ｍｍＨ2Ｏであった。前記ウェブを、実施例５と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表６Ａ及び６Ｂ及び図７に示す。
【００８９】
【表８】
【００９０】
【表９】
【００９１】
実施例４−７と同様に、表６Ａ及び６Ｂのデータは、急冷がアニールしないウェブの結晶化度を低減させ、アニール及び帯電したウェブの捕集性能を改善することを示す。前記データは更に、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらすことを示す。前記のデータはまた、急冷した材料から作製されたいくつかのエレクトレットフィルターは、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が５００ｍｇより多いことがあり、また、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が８００ｍｇより多いものもあることを示す。
【００９２】
実施例７
ＢＭＦウェブを、方法Ｂを用いて水を吹付け、及び吹付けずに実施例６に記載したように作製及び処理した。この実施例については、水を逆浸透及び脱イオンによって精製した。前記ウェブの規格は、実施例６の場合と同様であった。前記ウェブを、実施例６と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表７Ａ及び７Ｂ及び図８に示す。
【００９３】
【表１０】
【００９４】
【表１１】
【００９５】
実施例４−６と同様に、表７Ａ及び７Ｂのデータは、急冷がアニールしないウェブの結晶化度を低減させ、アニール及び帯電したウェブの捕集性能を改善することを示す。前記データは更に、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらすことを示す。前記のデータはまた、急冷した材料から作製されたいくつかのエレクトレットフィルターは、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が５００ｍｇより多いことがあり、また、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が８００ｍｇより多いものもあることを示す。
【００９６】
実施例８
ＢＭＦウェブを、方法Ｂを用いて水を吹付け、及び吹付けずに実施例７に記載したように作製及び処理した。前記ウェブの規格は、実施例７の場合と同様であった。前記ウェブを、前の実施例と同様にＤＯＰ捕集を試験し、結晶化度について分析し、得られたデータを表８Ａ及び８Ｂ及び図９に示す。
【００９７】
【表１２】
【００９８】
【表１３】
【００９９】
実施例４−７と同様に、表８Ａ及び８Ｂのデータは、急冷がアニールしないウェブの結晶化度を低減させ、アニール及び帯電したウェブの捕集性能を改善することを示す。前記データは更に、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらすことを示す。前記のデータはまた、急冷した材料から作製されたいくつかのエレクトレットフィルターは、Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が５００ｍｇより多いことがあることを示す。表９Ａ及び９Ｂは、急冷しない及び急冷した試料について実施例４−８の平均Ｍｉｎ＠Ｃｈｌデータを示す。
【０１００】
【表１４】
【０１０１】
【表１５】
【０１０２】
表９Ａ及び９Ｂの平均データは、前の表に示した結晶化度と共に、急冷が約０．３より小さいアニールしないウェブの結晶化度を低減させることがあり、更に、結晶化度が約０．３より小さいアニールウェブは平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより多いフィルターをもたらし、結晶化度が約０．３より大きいアニールウェブは、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈ１が２００ｍｇより少ないフィルターをもたらすことを示す。
【０１０３】
実施例９及び１０
実施例９及び１０は、性能増強添加剤を添加することにより、ＴＳＤＣスペクトルに強い信号を生じることを示す。不織ウェブを、（急冷を含む）実施例４に記載したように作製した。第２の同じように作製したが、性能増強添加剤を用いなかった。両方のウェブ試料を、ＴＳＤＣ試験方法１の方法によって検査した。性能増強添加剤を含有する試料は、約１１０℃で有意の放電ピークを示した。比較すると、性能増強添加剤を含まないウェブは有意のピークを示さなかった。この観察により、性能増強添加剤を含有する試料によって生み出された放電電流が加熱時に性能増強添加剤の減極のためであることが示唆される。性能増強添加剤はポーリング工程において分極化されると考えられる。
【０１０４】
実施例１１−１５
実施例１１−１５は、ポーリング後に急冷したウェブは急冷したウェブより高い電荷密度を有することを示す。 試料ウェブａ（急冷し、アニールしない）及びｃ（急冷し、アニールする）は、実施例４に記載した、位置４のウェブと同じであった（ただしコロナ帯電しない）。試料ｂ（急冷せず、アニールしない）は、実施例２に記載した、位置４のウェブと同じであり（ただしコロナ帯電しない）、試料ｄ（アニールされて、急冷しない）は、実施例２に記載した、位置６のウェブと同じであった（ただしコロナ帯電しない）。すべてのウェブ試料を、ＴＳＤＣ試験方法１の方法によって検査した。
【０１０５】
得られたＴＳＤＣスペクトルを図１２に示す。電荷密度を、選択されたピークのそれぞれの側の最小値の間に基線を引き、ピーク下の面積を積分することによって、それぞれのＴＳＤＣスペクトルのピークから計算することができる。図１２に示したように、ＴＳＤＣスペクトルは概して、温度が試験される物品の融点に近づくときに急に増大する放電電流を示す。
【０１０６】
実施例７に記載したような未帯電のアニールしたウェブの多数の試料を、急冷しない（位置２及び６）及び急冷した（位置３、４、５及び６）ウェブの両方について実施例１１−１５のために記載したように試験した。前記急冷しないウェブのいずれも平方メートル当たり１０マイクロクーロンより大きい電荷密度を有しなかった。アニールしないウェブの結晶化度対アニールした、未帯電ウェブの電荷密度を図１３ａにプロットする。図１３ａは、比較的低い結晶化度を有するアニールしないウェブが、ＴＳＤＣ試験方法１によって確認するとき、より高い電荷密度を有することを示す。
【０１０７】
ＤＯＰ捕集性能（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌによる）アニール及び帯電したウェブ対アニールした、未帯電ウェブの電荷密度を図１３ｂにプロットする。図１３ｂは、ＴＳＤＣ試験方法１によって確認するとき、１０ｍＣ／ｍｕｐ２より大きい電荷密度を有するアニールした、未帯電ウェブが帯電後にすぐれたＤＯＰ捕集性能を示すという非常に驚くべき結果を示す。
【０１０８】
実施例１７及び１８
実施例１７及び１８は、性能増強添加剤を用いずに作製した急冷した、及び急冷しないアニールした、コロナ帯電したウェブについて説明する。急冷した （ａ， ｂ）及び急冷しない（ａ’，ｂ’）ウェブを実施例４に記載したように作製したが、ただし、フルオロケミカル添加剤がウェブ中に存在していなかった。ポーリング処理しないウェブのＴＳＤＣスペクトルを試験方法２を用いて得て、図１４に示す。放電電流の符号（正または負のどちらか）は、ＴＳＣ計測器中のウェブの方向付けのコロナ帯電中の方向付けに対する関数である。
【０１０９】
実施例１９及び２０
実施例１９及び２０は、ポリマー及び性能増強添加剤から作製した急冷した、及び急冷しないアニール及びコロナ帯電したウェブについて説明する。急冷した（ａ，ｂ）及び急冷しない（ａ’，ｂ’）ウェブを実施例８、位置１、に記載したように作製した。前記ウェブを、ＴＳＤＣ試験方法２に記載したように、ＴＳＤＣによって調べた。ＴＳＤＣ検査の結果を図１５に示す。試験方法の一部として、試験される物品の融点をＤＳＣ によって確認し、この場合１５９℃であった。
【０１１０】
図１５に示すように、約１１０℃ より高い温度で正の放電電流を示すように方向付けされる時、急冷したウェブ、ａは、約１３７℃を中心とする比較的狭いピークを示す。このスペクトルは、急冷がアニール及び帯電したウェブの電荷閉じ込め部位のエネルギー分布を狭めることを表す。比較すると、急冷しないウェブ、ａ’のスペクトルは、電荷閉じ込め部位の比較的広い分布を示す。従って、本発明の物品は、ＴＳＤＣ試験方法２によって測定される時、前記物品の融点より約１５〜３０℃低い温度を中心とする電流ピークの特徴的な特性を示すことがある。
【０１１１】
上述のＤＯＰ負荷試験の結果が示すように、急冷した（または比較的低い結晶性）中間物から作製されたウェブは、急冷しない（または比較的高い結晶性）中間物から作製されたウェブと比較して、大幅に増強されたＤＯＰ捕集性能を有する。従って、発明者は驚くべきことだが、増強されたＤＯＰ捕集性能と相関する特有のスペクトルの特徴（すなわち、上記の電流ピーク）を発見した。
【０１１２】
実施例２０及び２１
実施例２０及び２１は、急冷した（図１６ａ）及び急冷しない（図１６ｂ）物品のＴＳＤＣスペクトルを示し、本発明の特定の物品を特性を決定することができるスペクトルの特徴を示す。これらの例は、実施例８に記載したウェブ、位置３（急冷した、及び急冷しない）であった。ＴＳＤＣ検査をＴＳＤＣ試験方法３に記載したように行なった。図１６ａの物品は、それらのポーリング処理時間においてだけ異なっている：ａ−１分、ｂ−５分、ｃ−１０分、及びｄ−１５分。同様に、図１６ｂの物品は、それらのポーリング処理時間においてだけ異なっている：ａ’−１分、ｂ’−５分、ｃ’−１０分、及びｄ’−１５分。
【０１１３】
図１６ａのＴＳＤＣスペクトルは、それぞれ５、１０及び１５分のポーリング時間について１８（ｂ）、１４（ｃ）、及び１９（ｄ）の半高におけるピークの幅を示す。これらの３つのピークは、１４０または１４１℃で最大値を有する。比較すると、図１６ｂの急冷しない比較例は、５、１０及び１５分のポーリング時間について、それぞれ４０（ｂ’）、３２（ｃ’）、及び３４（ｄ’）の半高におけるピークの幅を示し、それぞれ、１２１、１３２及び１３６℃でピーク最大値を示す。急冷した物品のすぐれた捕集性能は、ＤＯＰ負荷試験に関連して上述されている。
【０１１４】
従って、図１６ａ及び１６ｂ及びＤＯＰ負荷試験は、（試験方法３によって測定したとき）３０ ℃未満のＴＳＤＣピークの幅を特徴とする物品は、すぐれた油ミスト捕集性能と相関するという驚くべき発見を示す。これらの結果は、ポーリング処理された状態で電荷閉じ込めエネルギーレベルのより狭い分布を有する物品が、改善された捕集性能と相関することを示唆する。従って、より好ましい物品は、２５℃ 未満、更により好ましくは２０ ℃未満のピークの幅を有する。
【０１１５】
前記のデータはまた、少なくともポリプロピレン含有物品について、約１３８〜１４２℃のピーク位置を有する好ましい物品に関してピーク位置と捕集性能との間に相関関係があることを示す。
【０１１６】
実施例２２及び２３
別のＴＳＤＣデータセットが、実施例２０及び２１において記載したのと同様に作製及び試験した試料について得られた。電荷密度をＴＳＤＣ試験方法４に記載したように各試験条件について計算し、表１０を表にし、図１７にプロットする。
【０１１７】
【表１６】
【０１１８】
急冷した及び急冷しない物品の電荷密度を比較すると、試験方法４によって測定するとき、対応するＤＯＰ負荷試験は驚くべきことに、前記の物品がポーリング処理されるときの電荷密度の変化と捕集性能との間の相関関係を示す。図１７にみられるように、急冷された（すぐれた捕集性能）物品（点線）は、１〜１０分間物品がポーリング処理されるときに電荷密度の増加を示す。対照的に、急冷しない（より不十分な捕集性能）物品（実線）は、同じポーリング時間にわたり電荷密度の減少を示す。従って、本発明の好ましい物品の特徴は、ＴＳＤＣ試験方法４によって測定したとき、ポーリング時間の１〜５及び／または５〜１０分にわたり電荷密度を増大させることである。
【０１１９】
本明細書に言及したすべての特許及び特許出願を、全体にわたり、本明細書に引用したものとする。
【０１２０】
本発明は、その精神及び範囲から外れることなくいろいろな修正及び変更を加えることができる。したがって、この発明は上記の実施例に制限されるものではなく、以下の請求項及びその何れかの相当物に示される制限条件によって制御されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明によるエレクトレットフィルター媒体を製造するプロセスを示すフローチャートである。
【図２】急冷しないがアニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料の「阻止量（ｍｉｎｉｍｕｍ ａｔ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ）」（すなわち、ＤＯＰ透過パーセントが最小値に達する点でフィルターウェブ上に残ったジオクチルフタレート（ＤＯＰ）のミリグラム（ｍｇ）単位での質量、以下、「Ｍｉｎ＠Ｃｈｌ」と略記）対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。実施例の節で詳細に説明するように、このデータは、フィルターの上流側及び下流側のＤＯＰ液体エーロゾルの濃度を測定する計測器中でフィルターウェブをＤＯＰ液体エーロゾルに暴露することによって得られた。透過パーセントは、下流のエーロゾル濃度を上流の濃度で割り、１００を掛けて算出される。
【図３】急冷しないがアニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図４】急冷しないがアニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図５】急冷しないがアニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図６】急冷しないがアニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図７】急冷した及び急冷しない、アニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図８】急冷した及び急冷しない、アニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図９】急冷した及び急冷しない、アニールしたエレクトレットフィルターから切分けた試料のＭｉｎ＠Ｃｈｌ対アニールする前の試料の結晶化度のプロットを示す。
【図１０】本発明のエレクトレットフィルターを組み入れるマスクまたは濾過顔面マスク１０を示す。
【図１１】マスク本体１７の横断面図を示す。
【図１２】１分間１００℃で１ミリメートル当たり２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電界内でポーリング処理された未帯電ポリマー及び性能増強添加剤を含有するウェブの熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルを示す。前記ウェブは、次の４つの加工条件を用いて製造された。ａ）急冷されるがアニールされない、ｂ）急冷されず、アニールされない、ｃ）急冷され、アニールされる、及びｄ）急冷されないがアニールされる。
【図１３ａ】６つの未帯電ポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブ試料の結晶化度対１分間１００℃で１ミリメートル当たり２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電界内でポーリング処理された（帯電することなく）アニールした後の前記試料の電荷密度のプロットを示す。
【図１３ｂ】６つのアニールされた、帯電ポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブ試料の（Ｍｉｎ＠Ｃｈｌにおける）ＤＯＰ捕集性能対１分間１００℃で１ミリメートル当たり２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電界内でポーリング処理された（帯電することなく）アニールした後の試料の電荷密度とのプロットを示す。
【図１４】性能増強添加剤を用いない、アニール及びコロナ帯電した、ポーリング処理しないポリマー含有ウェブのＴＳＤＣスペクトルを示す。試料ａ及びｂは加工中に急冷されるが、試料ａ’及びｂ’は急冷されなかった。Ａ側は、正の電流が放電される時に上側の電極と接触するウェブの側面を指し、Ｂ側は、上側の電極と接触する時に、負の電流を放電するウェブの反対側を指す。
【図１５】アニール及びコロナ帯電した、ポーリング処理しないポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブのＴＳＤＣスペクトルを示す。試料ａ及びｂは加工中に急冷されるが、試料ａ’及びｂ’は急冷されなかった。Ａ側は、上側の電極への接触に対して図１４のＡ側と同じウェブの側面を指し、Ｂ側がウェブの反対側を指す。
【図１６ａ】ａ）１分間、ｂ）５分間、ｃ）１０分間及びｄ）１５分間、１００℃で１ミリメートル当たり２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電界内でポーリング処理された、アニール及びコロナ帯電した、急冷したポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブのＴＳＤＣスペクトルを示す。
【図１６ｂ】ａ’）１分間、ｂ’）５分間、ｃ’）１０分間及びｄ’）１５分間、１００℃で１ミリメートル当たり２．５キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の電界内でポーリング処理された、アニール及びコロナ帯電した、急冷しないポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブのＴＳＤＣスペクトルを示す。
【図１７】急冷しない（実線）及び急冷した（点線）アニール及びコロナ帯電したポリマー及び性能増強添加剤含有ウェブについて電荷密度対ポーリング時間のプロットを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルが、ＴＳＤＣ試験方法３によって測定したとき，約３０℃未満の半値幅を有するピークを示す、ポリマー及び性能増強添加剤を含むエレクトレット物品。
【請求項２】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルを含み、熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルが、ＴＳＤＣ試験方法３によって測定したとき、約２５℃未満の半値幅を有するピークを示す、請求項１に記載のエレクトレット物品。
【請求項３】
前記ポリマーがポリプロピレンを含有する請求項１または２に記載のエレクトレット物品。
【請求項４】
前記性能増強添加剤が、
【化１】
からなる群から選択される請求項１〜３のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項５】
９５〜９９．５重量パーセントのポリプロピレン及び０．５〜５重量パーセントのフルオロケミカルを含む請求項１〜４のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項６】
前記ポリマーが、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、線状低密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、及びそれらの組合せからなる群から選択される請求項１〜５のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項７】
前記ポリマーが本質的にポリプロピレンからなる請求項１〜６のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項８】
ＴＳＤＣ試験方法４によって測定したとき、ポーリング時間の１〜５分にわたり電荷密度の増大がある請求項１〜７のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項９】
溶融吹込繊維の形である請求項１〜８のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項１０】
請求項９に記載の溶融吹込繊維を含有する不織ウェブ。
【請求項１１】
繊維の形である請求項１〜８のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項１２】
前記繊維が鞘−芯構造を有し、該鞘材が９５〜９９．５重量パーセントのポリプロピレン及び０．５〜５重量パーセントのフルオロケミカルを含む、請求項９〜１１のいずれか1項に記載の繊維または不織ウェブ。
【請求項１３】
ＤＯＰフィルターウェブ負荷試験方法１によって測定したとき、初期の検出可能なＤＯＰ透過が５％より少なく、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈｌが２００ｍｇＤＯＰより多い、請求項９〜１０のいずれか1項に記載の繊維の不織ウェブを含むエレクトレットフィルター。
【請求項１４】
圧力損失が１２ｍｍＨ2Ｏより少ない請求項１３に記載のフィルター。
【請求項１５】
ＤＯＰフィルターウェブ負荷試験方法１によって測定したとき、初期の検出可能なＤＯＰ透過が５％より少なく、Ｍｉｎ＠Ｃｈｌが約８００〜約１０００ｍｇＤＯＰである、請求項１０に記載の不織ウェブを含むエレクトレットフィルター。
【請求項１６】
請求項１０及び１３〜１５のいずれか1項に記載の不織ウェブまたはエレクトレットフィルターをフィルターとして含むマスク。
【請求項１７】
請求項１０及び１３〜１５のいずれか1項に記載の不織ウェブまたはエレクトレットフィルターをフィルターとして含む電子装置。
【請求項１８】
ポリマー及び性能増強添加剤のブレンドを含有するエレクトレット繊維を含有する不織ウェブと、マスク及びマスクの装着者の口及び鼻の上に付けるようになっているカップ状部材を人に取付けるための支持構造体と、を含むエレクトレットフィルターを具備するマスクであって、該マスクのＭｉｎ＠Ｃｈｌが、液体微粒子に対する負圧マスクを試験する全米職業保安・健康協会の微粒子フィルター透過方法（方法ＡＰＲＳ−ＳＴＰ−００５１−００）を用いて試験するとき、４００ｍｇＤＯＰより多く、該マスクが約１８０ｃｍ2の露出表面積を有するか、または露出表面積が約１８０ｃｍ2になるように調整して試験されるマスク。
【請求項１９】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルであり、前記ポリマーがポリプロピレンであり、圧力損失が１３ｍｍＨ2Ｏより小さい請求項１８に記載のマスク。
【請求項２０】
結晶のピーク強度の、６〜３６度の散乱角の範囲についての全散乱強度に対する比によって測定したときに結晶化度が０．３より小さいポリプロピレン、及び性能増強添加剤からなる繊維の不織ウェブを含む、エレクトレットフィルターを作製するための中間組成物。
【請求項２１】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルであり、前記結晶化度が約０〜０．２である請求項２０に記載の中間組成物。
【請求項２２】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルであり、前記ポリマーがポリプロピレンである請求項２１に記載の中間組成物。
【請求項２３】
エレクトレット物品中のエレクトレット材料の熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルが、ＴＳＤＣ試験方法２によって測定したときエレクトレット物品の溶融温度より約１５℃〜３０℃低い温度でピークを示す、ポリマー及び性能増強添加剤を含むエレクトレット物品。
【請求項２４】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルを含み、エレクトレット物品の熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルが、ＴＳＤＣ試験方法２によって測定したとき、前記材料の溶融温度より約１５℃〜２５℃低い温度でピークを示す、請求項２３に記載のエレクトレット物品。
【請求項２５】
前記ポリマーがポリプロピレンであり、前記熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルが約１３０℃〜１４０℃でピークを示す請求項２３に記載のエレクトレット物品。
【請求項２６】
溶融吹込繊維の形である請求項２３または２４に記載のエレクトレット物品。
【請求項２７】
請求項２６に記載の溶融吹込繊維を含有する不織ウェブ。
【請求項２８】
請求項２７に記載の不織ウェブをフィルターとして含むマスク。
【請求項２９】
ＴＳＤＣ試験方法４によって測定したとき、ポーリング時間の１〜５分にわたり電荷密度の増大がある、ポリマー及び性能増強添加剤を含むエレクトレット物品。
【請求項３０】
ＴＳＤＣ試験方法４によって測定したとき、ポーリング時間の１〜５分にわたり電荷密度の増大がある、請求項２９に記載のエレクトレット物品。
【請求項３１】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルである請求項２９または３０に記載のエレクトレット物品。
【請求項３２】
溶融吹込繊維の形である請求項２９〜３１のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項３３】
請求項３２に記載の溶融吹込繊維を含有する不織ウェブ。
【請求項３４】
ポリプロピレン及び性能増強添加剤からなる繊維の不織ウェブを含むと共に、ＴＳＤＣ試験方法１に従って試験したとき１平方メートル当たり少なくとも約１０マイクロクーロン（ｍＣ／ｍ2）の電荷密度を有する、エレクトレットフィルターを作製するための中間組成物。
【請求項３５】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルである請求項３４に記載の中間組成物。
【請求項３６】
前記ポリマーが、結晶のピーク強度の、６〜３６度の散乱角の範囲についての全散乱強度に対する比によって測定したとき結晶化度が０．３より小さいポリプロピレンを含む請求項３４に記載の中間組成物。
【請求項１】
熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルが、ＴＳＤＣ試験方法３によって測定したとき，約３０℃未満の半値幅を有するピークを示す、ポリマー及び性能増強添加剤を含むエレクトレット物品。
【請求項２】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルを含み、熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルが、ＴＳＤＣ試験方法３によって測定したとき、約２５℃未満の半値幅を有するピークを示す、請求項１に記載のエレクトレット物品。
【請求項３】
前記ポリマーがポリプロピレンを含有する請求項１または２に記載のエレクトレット物品。
【請求項４】
前記性能増強添加剤が、
【化１】
からなる群から選択される請求項１〜３のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項５】
９５〜９９．５重量パーセントのポリプロピレン及び０．５〜５重量パーセントのフルオロケミカルを含む請求項１〜４のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項６】
前記ポリマーが、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、線状低密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、及びそれらの組合せからなる群から選択される請求項１〜５のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項７】
前記ポリマーが本質的にポリプロピレンからなる請求項１〜６のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項８】
ＴＳＤＣ試験方法４によって測定したとき、ポーリング時間の１〜５分にわたり電荷密度の増大がある請求項１〜７のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項９】
溶融吹込繊維の形である請求項１〜８のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項１０】
請求項９に記載の溶融吹込繊維を含有する不織ウェブ。
【請求項１１】
繊維の形である請求項１〜８のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項１２】
前記繊維が鞘−芯構造を有し、該鞘材が９５〜９９．５重量パーセントのポリプロピレン及び０．５〜５重量パーセントのフルオロケミカルを含む、請求項９〜１１のいずれか1項に記載の繊維または不織ウェブ。
【請求項１３】
ＤＯＰフィルターウェブ負荷試験方法１によって測定したとき、初期の検出可能なＤＯＰ透過が５％より少なく、平均Ｍｉｎ＠Ｃｈｌが２００ｍｇＤＯＰより多い、請求項９〜１０のいずれか1項に記載の繊維の不織ウェブを含むエレクトレットフィルター。
【請求項１４】
圧力損失が１２ｍｍＨ2Ｏより少ない請求項１３に記載のフィルター。
【請求項１５】
ＤＯＰフィルターウェブ負荷試験方法１によって測定したとき、初期の検出可能なＤＯＰ透過が５％より少なく、Ｍｉｎ＠Ｃｈｌが約８００〜約１０００ｍｇＤＯＰである、請求項１０に記載の不織ウェブを含むエレクトレットフィルター。
【請求項１６】
請求項１０及び１３〜１５のいずれか1項に記載の不織ウェブまたはエレクトレットフィルターをフィルターとして含むマスク。
【請求項１７】
請求項１０及び１３〜１５のいずれか1項に記載の不織ウェブまたはエレクトレットフィルターをフィルターとして含む電子装置。
【請求項１８】
ポリマー及び性能増強添加剤のブレンドを含有するエレクトレット繊維を含有する不織ウェブと、マスク及びマスクの装着者の口及び鼻の上に付けるようになっているカップ状部材を人に取付けるための支持構造体と、を含むエレクトレットフィルターを具備するマスクであって、該マスクのＭｉｎ＠Ｃｈｌが、液体微粒子に対する負圧マスクを試験する全米職業保安・健康協会の微粒子フィルター透過方法（方法ＡＰＲＳ−ＳＴＰ−００５１−００）を用いて試験するとき、４００ｍｇＤＯＰより多く、該マスクが約１８０ｃｍ2の露出表面積を有するか、または露出表面積が約１８０ｃｍ2になるように調整して試験されるマスク。
【請求項１９】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルであり、前記ポリマーがポリプロピレンであり、圧力損失が１３ｍｍＨ2Ｏより小さい請求項１８に記載のマスク。
【請求項２０】
結晶のピーク強度の、６〜３６度の散乱角の範囲についての全散乱強度に対する比によって測定したときに結晶化度が０．３より小さいポリプロピレン、及び性能増強添加剤からなる繊維の不織ウェブを含む、エレクトレットフィルターを作製するための中間組成物。
【請求項２１】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルであり、前記結晶化度が約０〜０．２である請求項２０に記載の中間組成物。
【請求項２２】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルであり、前記ポリマーがポリプロピレンである請求項２１に記載の中間組成物。
【請求項２３】
エレクトレット物品中のエレクトレット材料の熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルが、ＴＳＤＣ試験方法２によって測定したときエレクトレット物品の溶融温度より約１５℃〜３０℃低い温度でピークを示す、ポリマー及び性能増強添加剤を含むエレクトレット物品。
【請求項２４】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルを含み、エレクトレット物品の熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルが、ＴＳＤＣ試験方法２によって測定したとき、前記材料の溶融温度より約１５℃〜２５℃低い温度でピークを示す、請求項２３に記載のエレクトレット物品。
【請求項２５】
前記ポリマーがポリプロピレンであり、前記熱刺激放電電流（ＴＳＤＣ）スペクトルが約１３０℃〜１４０℃でピークを示す請求項２３に記載のエレクトレット物品。
【請求項２６】
溶融吹込繊維の形である請求項２３または２４に記載のエレクトレット物品。
【請求項２７】
請求項２６に記載の溶融吹込繊維を含有する不織ウェブ。
【請求項２８】
請求項２７に記載の不織ウェブをフィルターとして含むマスク。
【請求項２９】
ＴＳＤＣ試験方法４によって測定したとき、ポーリング時間の１〜５分にわたり電荷密度の増大がある、ポリマー及び性能増強添加剤を含むエレクトレット物品。
【請求項３０】
ＴＳＤＣ試験方法４によって測定したとき、ポーリング時間の１〜５分にわたり電荷密度の増大がある、請求項２９に記載のエレクトレット物品。
【請求項３１】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルである請求項２９または３０に記載のエレクトレット物品。
【請求項３２】
溶融吹込繊維の形である請求項２９〜３１のいずれか1項に記載のエレクトレット物品。
【請求項３３】
請求項３２に記載の溶融吹込繊維を含有する不織ウェブ。
【請求項３４】
ポリプロピレン及び性能増強添加剤からなる繊維の不織ウェブを含むと共に、ＴＳＤＣ試験方法１に従って試験したとき１平方メートル当たり少なくとも約１０マイクロクーロン（ｍＣ／ｍ2）の電荷密度を有する、エレクトレットフィルターを作製するための中間組成物。
【請求項３５】
前記性能増強添加剤がフルオロケミカルである請求項３４に記載の中間組成物。
【請求項３６】
前記ポリマーが、結晶のピーク強度の、６〜３６度の散乱角の範囲についての全散乱強度に対する比によって測定したとき結晶化度が０．３より小さいポリプロピレンを含む請求項３４に記載の中間組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−６３１３（Ｐ２００９−６３１３Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−７４２４６（Ｐ２００８−７４２４６）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【分割の表示】特願２０００−５１３６５８（Ｐ２０００−５１３６５８）の分割
【原出願日】平成１０年１月２６日（１９９８．１．２６）
【出願人】（５９００００４２２）スリーエム カンパニー (144)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７４２４６（Ｐ２００８−７４２４６）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【分割の表示】特願２０００−５１３６５８（Ｐ２０００−５１３６５８）の分割
【原出願日】平成１０年１月２６日（１９９８．１．２６）
【出願人】（５９００００４２２）スリーエム カンパニー (144)
【Ｆターム（参考）】
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