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特許7468504エレクトレットメルトブロー不織布、これを用いてなるフィルター濾材およびエアフィルター、ならびにエレクトレットメルトブロー不織布の製造方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】エレクトレットメルトブロー不織布、これを用いてなるフィルター濾材およびエアフィルター、ならびにエレクトレットメルトブロー不織布の製造方法

(51)【国際特許分類】

B01D 39/14 20060101AFI20240409BHJP

D04H 3/16 20060101ALI20240409BHJP

D04H 1/413 20120101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

B01D39/14 E

D04H3/16

D04H1/413

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021503183

(86)(22)【出願日】2021-01-15

(86)【国際出願番号】 JP2021001218

(87)【国際公開番号】W WO2021149606

(87)【国際公開日】2021-07-29

【審査請求日】2023-06-21

(31)【優先権主張番号】P 2020008919

(32)【優先日】2020-01-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003159

【氏名又は名称】東レ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】林晋吾

(72)【発明者】

【氏名】稲葉智雄

(72)【発明者】

【氏名】羽根亮一

【審査官】瀧恭子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１３２６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３２６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０７５２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１９０３８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ３９／００－４１／０４

Ｂ０１Ｄ４６／００－４６／９０

Ｂ０１Ｄ５３／００－５３／９６

Ｄ０４Ｈ３／１４－３／１６

Ｄ０４Ｈ３／００７

Ｄ０４Ｈ１／４１３

Ｂ０３Ｃ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリオレフィン系樹脂繊維で構成されるエレクトレットメルトブロー不織布であって、前記エレクトレットメルトブロー不織布中に、前記エレクトレットメルトブロー不織布１００質量％に対してヒンダードアミン系化合物を０．１質量％以上５．０質量％以下と、金属酸化物から構成され、前記金属酸化物は酸化亜鉛粒子であり、
平均粒子径が５００ｎｍ以下である酸化亜鉛粒子を０．０１質量％以上１質量％以下と、を含む、エレクトレットメルトブロー不織布。

【請求項2】

前記繊維の平均単繊維径が１．５μｍ以下である、請求項１に記載のエレクトレットメルトブロー不織布。

【請求項3】

前記エレクトレットメルトブロー不織布がフィルター用である、請求項１又は２に記載のエレクトレットメルトブロー不織布。

【請求項4】

前記ポリオレフィン系樹脂繊維に含まれる前記金属酸化物粒子の、一次粒子の断面積をＳ_０、ＳＥＭ－ＥＤＸにて求められる二次粒子の面積をＳ_１としたとき、Ｓ_１／Ｓ_０が１０００～５００００である金属酸化物粒子が、前記繊維１．０×１０^－２ｍｍ^２の範囲に１個以上、１０００個以下含まれている請求項１～３のいずれかに記載のエレクトレットメルトブロー不織布。

【請求項5】

請求項１～４のいずれかに記載のエレクトレットメルトブロー不織布を用いてなる、フィルター濾材。

【請求項6】

請求項５に記載のフィルター濾材を用いてなる、エアフィルター。

【請求項7】

以下（１）～（３）の工程をこの順に有する、請求項１～４のいずれかに記載のエレクトレットメルトブロー不織布の製造方法。
（１）少なくとも２種以上のポリオレフィン系樹脂組成物（ポリオレフィン系樹脂Ａおよびポリオレフィン系樹脂Ｂ）を混合する工程、
ここで、ポリオレフィン系樹脂Ａは、平均粒子径が５００ｎｍ以下の酸化亜鉛粒子を、エレクトレットメルトブロー不織布１００質量％に対して０．０１質量％以上１質量％以下となるように含有し、ポリオレフィン系樹脂Ｂは、ヒンダードアミン系化合物を、前記エレクトレットメルトブロー不織布１００質量％に対して０．１質量％以上５．０質量％以下となるように含有し、かつ
前記ポリオレフィン系樹脂Ａのメルトフローレートと前記ポリオレフィン系樹脂Ｂのメルトフローレートとの差の絶対値が６５０ｇ／１０分以上である、
（２）前記ポリオレフィン系樹脂Ａおよび前記ポリオレフィン系樹脂Ｂの混合物をメルトブローにより不織布を作製する工程、および
（３）前記不織布をエレクトレット加工する工程。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、不織布に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、捕集効率に優れたエレクトレットメルトブロー不織布と、これを用いてなるフィルター濾材、および、エアフィルターに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、気体中の花粉や塵等を除去するためにエアフィルターが使用されており、そのエアフィルターの濾材として不織布が多く用いられている。

【0003】

一般に、不織布を用いたフィルターにおいて、捕集効率を高くしつつ、圧力損失を低くすることが困難であることから、不織布をエレクトレット加工して、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、フィルターの構成要素として用いた場合に好適な不織布を得る試みがなされている。

【0004】

例えば、アース電極上に不織布を接触させた状態で、このアース電極と不織布を共に移動させながら、非接触型印加電極で高圧印加を行なって連続的にエレクトレット化するエレクトレット不織布の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。その他に、水を繊維に接触させて帯電させる方法として、不織布に対して水の噴流もしくは水滴流を不織布内部まで水が浸透するのに十分な圧力で噴霧させてエレクトレット化し、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法（特許文献２参照）や、不織布をスリット状のノズル上を通過させ、ノズルで水を吸引することにより繊維シートに水を浸透させて、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法（特許文献３参照）のような、いわゆるハイドロチャージ法が提案されている。

【0005】

また、これらとは別に、不織布を構成する繊維の高分子重合体に対してヒンダードアミン系、含窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダードフェノール系あるいはフェノール系の安定剤から選ばれた少なくとも１種の安定剤を配合し、かつ１００℃以上の温度における熱刺激脱分極電流からのトラップ電荷量が２．０×１０^－１０クーロン／ｃｍ^２以上であるという耐熱性エレクトレット材料が提案されている（特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開昭６１－２８９１７７号公報

【文献】米国特許第６１１９６９１号明細書

【文献】特開２００３－３３６７号公報

【文献】特開昭６３－２８０４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記の特許文献１～４に記載の提案のように、不織布をエレクトレット化することによって、比較的低い圧力損失を維持しつつも、捕集効率をある程度向上させることができるものの、不織布を単にエレクトレット加工しただけでは、更に高性能なフィルターのニーズが高まる現状において、その効果は充分と言えるものではなかった。

【0008】

そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、低い圧力損失でありながらも、これまでにない高い捕集効率を有するエレクトレットメルトブロー不織布を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者らは、上記の目的を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、特定の金属種で、特定の平均粒子径である金属酸化物微粒子を用いた場合、エレクトレット加工しても、帯電特性が劣化しないことを見出し、低い圧力損失を維持しつつも捕集効率をさらに向上できるという知見を得た。

【0010】

本発明は、これら知見に基づいて完成に至ったものであり、本発明によれば、以下の発明が提供される。

【0011】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布は、ポリオレフィン系樹脂繊維で構成されるエレクトレットメルトブロー不織布であって、前記のエレクトレットメルトブロー不織布中にヒンダードアミン系化合物を０．１質量％以上５．０質量％以下と、銅、コバルト、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、パラジウム、モリブデン、タングステンの中から選ばれる金属元素の酸化物から構成され、平均粒子径が５００ｎｍ以下である金属酸化物粒子１種以上を０．０１質量％以上１質量％以下と、を含む。

【0012】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布の好ましい態様によれば、前記の金属酸化物粒子が酸化亜鉛粒子である。

【0013】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布の好ましい態様によれば、構成する繊維の平均単繊維径が１．５μｍ以下である。

【0014】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布の好ましい様態によれば、ポリオレフィン系樹脂繊維に含まれる金属酸化物粒子の、一次粒子の断面積をＳ_０、ＳＥＭ－ＥＤＸにて求められる二次粒子の面積をＳ_１としたとき、Ｓ_１／Ｓ_０が１０００～５００００である金属酸化物粒子が、繊維１．０×１０^－２ｍｍ^２の範囲に１個以上、１０００個以下含まれている。

【0015】

また、本発明のフィルター濾材は、前記のエレクトレットメルトブロー不織布を用いてなり、本発明のエアフィルターは、前記のフィルター濾材を用いてなる。

【0016】

さらに、本発明のエレクトレットメルトブロー不織布の製造方法は、以下（１）～（３）の工程をこの順に有する。
（１）少なくとも２種以上のポリオレフィン系樹脂組成物（ポリオレフィン系樹脂Ａおよびポリオレフィン系樹脂Ｂ）を混合する工程、
ここで、ポリオレフィン系樹脂Ａは、銅、コバルト、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、パラジウム、モリブデン、タングステンの中から選ばれる金属元素の酸化物から構成され、平均粒子径が５００ｎｍ以下の金属酸化物粒子１種以上を、エレクトレットメルトブロー不織布１００質量％に対して０．０１質量％以上１質量％以下となるように含有し、ポリオレフィン系樹脂Ｂは、ヒンダードアミン系化合物を、エレクトレットメルトブロー不織布１００質量％に対して０．１質量％以上５．０質量％以下となるように含有する、
（２）ポリオレフィン系樹脂Ａおよびポリオレフィン系樹脂Ｂの混合物をメルトブローにより不織布を作製する工程、および
（３）不織布をエレクトレット加工する工程。

【0017】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布の製造方法の好ましい態様によれば、前記のポリオレフィン系樹脂Ａのメルトフローレートと前記のポリオレフィン系樹脂Ｂのメルトフローレートとの差の絶対値が６５０ｇ／１０分以上である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、エレクトレットメルトブロー不織布を構成する繊維中に、特定の金属種で、特定の平均粒子径である金属酸化物粒子を、繊維中の局所に含有させることにより、低い圧力損失でありながらも、これまでにない高い捕集効率を有するエレクトレットメルトブロー不織布を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】捕集効率および圧力損失の測定装置の一例を示す概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明に係るエレクトレットメルトブロー不織布の好適な実施の形態を詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、目的や用途に応じて種々に変更して実施することができる。

【0021】

本発明の不織布は、ポリオレフィン系樹脂繊維で構成されるエレクトレットメルトブロー不織布であって、前記エレクトレットメルトブロー不織布中にヒンダードアミン系化合物を０．１質量％以上５．０質量％以下と、銅、コバルト、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、パラジウム、モリブデン、タングステンの中から選ばれる金属元素の酸化物から構成され、平均粒子径が５００ｎｍ以下である金属酸化物粒子１種以上を０．０１質量％以上１質量％以下と、を含む。以下に、その構成要素について詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する範囲に何ら限定されるものではない。

【0022】

まず、本発明のエレクトレットメルトブロー不織布は、ポリオレフィン系樹脂繊維で構成される。本発明においてポリオレフィン系樹脂繊維とは、構成する繊維がポリオレフィン系樹脂組成物からなることを指す。体積抵抗率が高く、吸水性が低いポリオレフィン系樹脂繊維とすることで、メルトブロー不織布をエレクトレット加工した際の帯電性および電荷保持性を強くすることができ、これらの効果によって高い捕集効率を達成することができる。

【0023】

本発明において、ポリオレフィン系樹脂繊維に用いられるポリオレフィン系樹脂組成物としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンおよびポリメチルペンテン等のホモポリマーなどが挙げられる。また、これらのホモポリマーに異なる成分を共重合したコポリマーや、異なる２種以上のポリマーブレンド品等の樹脂を用いることもできる。これらの中でも、帯電保持性の観点から、ポリプロピレン系樹脂およびポリメチルペンテン系樹脂が好ましく用いられる。特に、安価に利用できること、繊維径の細径化が容易という観点から、ポリプロピレン系樹脂が好ましく用いられる。なお、ポリプロピレン系樹脂とは、ポリプロピレンのホモポリマー、他成分との共重合体（コポリマー）および異種樹脂とのポリマーブレンドなどの樹脂のうち、ポリプロピレンホモポリマーおよびプロピレン単位が８０質量％以上含有する樹脂のことを指す。

【0024】

なお、本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂繊維には、本発明の効果を損なわない限り、ポリオレフィン系樹脂繊維中に熱安定剤、耐候剤および重合禁止剤等の添加剤を含むことができる。

【0025】

次に、本発明のエレクトレットメルトブロー不織布は、エレクトレットメルトブロー不織布中に、ヒンダードアミン系化合物を０．１質量％以上５．０質量％以下含有する。ヒンダードアミン系化合物を０．１質量％以上、好ましくは０．７質量％以上含有することで、エレクトレット加工を施した際の帯電性、電荷保持性に優れるエレクトレットメルトブロー不織布を得ることができる。一方、ヒンダードアミン系化合物を５．０質量％以下、好ましくは３．０質量％以下含有することで、より低コストで上記帯電性と電荷保持性を発現させることが可能となる。

【0026】

ヒンダードアミン系化合物の含有量は、例えば、次のようにして求めることができる。すなわち、不織布をメタノール／クロロホルム混合溶液でソックスレー抽出後、その抽出物についてＨＰＬＣ分取を繰り返し、各分取物についてＩＲ測定、ＧＣ測定、ＧＣ／ＭＳ測定、ＭＡＬＤＩ－ＭＳ測定、^１Ｈ－ＮＭＲ測定、および^１３Ｃ－ＮＭＲ測定で構造を確認する。該添加剤の含まれる分取物の質量を合計し、不織布全体に対する割合を求め、これをヒンダードアミン系化合物の含有量とする。

【0027】

本発明に用いられるヒンダードアミン系化合物は、次の一般式（１）で表される構造単位を有する化合物である。

【0028】

【化1】

【0029】

一般式（１）中、Ｒ^１は水素原子、メチル基であり、＊は結合部を表す。

【0030】

この構造を有するヒンダードアミン系化合物としては、例えば、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）］（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製、“キマソーブ”（登録商標）９４４ＬＤ）、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（ＢＡＳＦジャパン（株）製、“チヌビン”（登録商標）６２２ＬＤ）、および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）（ＢＡＳＦジャパン（株）製、“チヌビン”（登録商標）１４４）などが挙げられる。

【0031】

さらに、本発明のエレクトレットメルトブロー不織布は、エレクトレットメルトブロー不織布中に、トリアジン系化合物を０．１質量％以上５．０質量％以下含有することも好ましい。トリアジン系化合物を０．１質量％以上、より好ましくは０．７質量％以上含有することで、エレクトレット加工を施した際の帯電性、電荷保持性に優れるエレクトレットメルトブロー不織布を得ることができる。一方、トリアジン系化合物を５．０質量％以下、好ましくは３．０質量％以下含有することで、より低コストで上記帯電性と電荷保持性を発現させることが可能となる。

【0032】

本発明において、トリアジン系化合物の含有量は、ヒンダードアミン系化合物と同様に、例えば、次のようにして求めることができる。すなわち、不織布をメタノール／クロロホルム混合溶液でソックスレー抽出後、その抽出物についてＨＰＬＣ分取を繰り返し、各分取物についてＩＲ測定、ＧＣ測定、ＧＣ／ＭＳ測定、ＭＡＬＤＩ－ＭＳ測定、^１Ｈ－ＮＭＲ測定、および^１３Ｃ－ＮＭＲ測定で構造を確認する。該トリアジン系化合物の含まれる分取物の質量を合計し、不織布全体に対する割合を求め、これをトリアジン系化合物の含有量とする。

【0033】

本発明に用いられるトリアジン系化合物は、次の一般式（２）で示されるトリアジン環構造を有する化合物である。

【0034】

【化2】

【0035】

なお、一般式（２）中、＊は結合部を表す。

【0036】

このトリアジン環構造を有するトリアジン系化合物としては、例えば、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）］（ＢＡＳＦジャパン（株）製、“キマソーブ”（登録商標）９４４ＬＤ）、および２－（４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル）－５－（（ヘキシル）オキシ）－フェノール（ＢＡＳＦジャパン（株）製、“チヌビン”（登録商標）１５７７ＦＦ）などを挙げることができる。

【0037】

これらのヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物の中でも、一般式（１）、（２）の両方の構造を有する化合物を用いることが、ポリオレフィン系樹脂中に添加する化合物量を少なくすることができ、低コストで帯電性と電荷保持性を発現させることが可能となるため、より好ましい。このような化合物は、例えば、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）］（ＢＡＳＦジャパン（株）製、“キマソーブ”（登録商標）９４４ＬＤ）である。

【0038】

さらに、本発明のエレクトレットメルトブロー不織布は、銅、コバルト、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、パラジウム、モリブデン、タングステンの中から選ばれる金属元素の酸化物から構成され、平均粒子径が５００ｎｍ以下である金属酸化物粒子１種以上を０．０１質量％以上１質量％以下、含む。これについて、詳細を以下に説明する。

【0039】

まず、本発明に用いられる金属酸化物粒子を構成する金属元素の酸化物としては、メルトブロー不織布をエレクトレット化した際の捕集効率に優れるという観点から、銅、コバルト、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、パラジウム、モリブデン、タングステンの中から選ばれる金属元素の酸化物が挙げられる。中でも、特に捕集効率に優れるという観点から亜鉛の酸化物であることが好ましい。複数の金属元素の酸化物からなる金属酸化物を用いてもよい。

【0040】

すなわち、本発明に用いられる金属元素の酸化物の具体例としては、例えば、酸化銅（Ｉ）、酸化銅（ＩＩ）、酸化コバルト（ＩＩ）、酸化コバルト（ＩＩＩ）、酸化コバルト（ＩＩ、ＩＩＩ）、酸化アルミニウム（ＩＩＩ）、酸化ニッケル（ＩＩ）、酸化亜鉛（ＩＩ）、酸化パラジウム（ＩＩ）、酸化モリブデン（ＶＩ）、酸化タングステン（ＶＩ）などであり、好ましくは、酸化亜鉛（ＩＩ）である。

【0041】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布は、この金属酸化物粒子を一種以上含有することも好ましい。

【0042】

また、本発明に用いられる金属酸化物粒子は、その平均粒子径が５００ｎｍ以下である。金属酸化物粒子の平均粒子径を５００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以下とすることで、捕集効率を向上させることができる。一方、本発明に用いられる金属酸化物粒子の平均粒子径については、特に下限があるわけではないが、一般的には１ｎｍ以上の粒子を用いることが、ナノマテリアル取り扱い上の観点から好ましい。

【0043】

なお、金属酸化物粒子の粒子径を測定する方法としては、まず、エレクトレットメルトブロー不織布をキシレンやデカリン、クロロベンゼンなどの非極性の炭化水素系溶媒に浸漬させてポリオレフィン樹脂を溶かし金属酸化物粒子を単離する。単離した金属酸化物粒子を一次粒子になるまで水中に均一に分散させ、従来のレーザー回折散乱式粒度測定装置等を用いればよく、体積基準の粒度分布により算出される算術平均値を金属酸化物粒子の平均粒径（ｎｍ）とすることができる。

【0044】

さらに、本発明のエレクトレットメルトブロー不織布中には、前記の金属酸化物粒子１種以上を０．０１質量％以上１質量％以下、含む。金属酸化物粒子の含有量をエレクトレットメルトブロー不織布の質量に対して、０．０１質量％以上、好ましくは０．１質量％以上とすることで、メルトブロー不織布をエレクトレット加工した際に、優れた捕集効率のエレクトレットメルトブロー不織布を得ることができる。一方、１質量％以下、好ましくは、０．５質量％以下とすることで、エレクトレットメルトブロー不織布の強度を保つことができるだけでなく、紡糸ノズルの詰まりや樹脂塊（ショット）の発生などの紡糸上の問題を抑制することができる。

【0045】

本発明において、金属酸化物粒子の含有量は、蛍光Ｘ線分析、原子吸光分析（ＦＬＡＡＳ）、発光分光分析（ＩＣＰ－ＡＥＳ）等の分析手法を用いることで求めることができる。例えば、蛍光Ｘ線分析は、不織布にＸ線を照射し、発生した蛍光Ｘ線を検出する方法である。この蛍光Ｘ線は元素固有のエネルギーを持つため、モズレー則による定性分析、蛍光Ｘ線強度から定量分析が可能である。定量分析においては分析したい元素の濃度と蛍光Ｘ線の関係（検量線）をあらかじめ作成し、その結果を元にして未知試料を測定して得られた蛍光Ｘ線強度から濃度を求めることができる。

【0046】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布においてポリオレフィン系樹脂繊維に含まれる金属酸化物粒子の、一次粒子の断面積をＳ_０、ＳＥＭ－ＥＤＸにて求められる二次粒子の面積をＳ_１としたとき、Ｓ_１／Ｓ_０が１０００～５００００である金属酸化物粒子が、繊維１．０×１０^－２ｍｍ^２の範囲に１個以上、１０００個以下含まれていることが好ましい。Ｓ_１／Ｓ_０が１０００未満ではエレクトレットメルトブロー不織布を構成するポリオレフィン樹脂の繊維表面への露出が減少し捕集効率が低下する。Ｓ_１／Ｓ_０の上限については特に限定されないが、通常、紡糸ノズルの詰まりや樹脂塊（ショット）の発生などの紡糸上の問題が発生しない範囲を考慮し、５００００以下が好ましい。

【0047】

本発明において、金属酸化物粒子の凝集状態は実施例に記載の方法で詳細に述べるが、以下のように求めることができる。まず、ＳＥＭ－ＥＤＸ分析で前記エレクトレットメルトブロー不織布に対して、電子線照射を行い発生する特定Ｘ線を分光することで、構成する元素の同定を行う。さらに、検出された情報を基に元素マッピングを行うことで、前記エレクトレットメルトブロー不織布を構成する繊維中の、前記金属酸化物粒子を構成する金属元素を画像で可視化することができる。このとき、元素マッピングによって可視化された金属元素のうち、その検出強度が最も高い金属元素を特定し、その金属元素の可視部分の面積を算出し、これを前記金属酸化物粒子の二次粒子の面積Ｓ_１とする。さらに、前記金属酸化物粒子の一次粒子の断面積をＳ_０とし、以下の式から前記金属酸化物粒子の凝集状態を算出する。
・金属酸化物粒子の凝集状態＝Ｓ_１／Ｓ_０
具体的な一次粒子の断面積Ｓ_０の求め方は、金属酸化物粒子の一次粒子が球形または球形に近い形状である場合は、その一次粒子の平均粒径と同じ直径を有する円とみなし、その面積をＳ_０とする。粉砕粒子など多角形の断面を有する場合は多角形を三角形に分割し、その面積の総和を求めるなど各形状に合わせて求めることができる。

【0048】

なお、ＳＥＭ－ＥＤＸ分析を行う場合、分析範囲が１．０×１０^－２ｍｍ^２以上を確保できれば、前記エレクトレットメルトブロー不織布の表面を分析してもよいし、不織布断面を分析してもよい。

【0049】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布に用いられるポリオレフィン系樹脂組成物としては、ＪＩＳＫ７２１０－１：２０１４の「プラスチック－熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）及びメルトボリュームフローレイト（ＭＶＲ）の求め方－第１部：標準的試験方法」の「８Ａ法：質量測定法」に準拠して求められる。ポリオレフィン系樹脂組成物は、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ、測定時間１０分の条件化で測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が５０ｇ／１０分以上２５００ｇ／１０分以下であることが好ましい。ポリオレフィン系樹脂組成物のメルトフローレートを好ましくは５０ｇ／１０分以上、より好ましくは１５０ｇ／１０分以上とすることで、エレクトレットメルトブロー不織布を構成する繊維の細径化が容易となる。一方、ポリオレフィン系樹脂組成物のメルトフローレートを好ましくは２５００ｇ／１０分以下、より好ましくは２０００ｇ／１０分以下とすることで、不織布の強度を向上させることができる。

【0050】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布に用いられるポリオレフィン系樹脂繊維は、その平均単繊維径が０．１μｍ以上１５．０μｍ以下であることが好ましい。平均単繊維径を好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．３μｍ以上、さらに好ましくは０．５μｍ以上とすることで、不織布の強度を向上させることができる。一方、１５．０μｍ以下、より好ましくは５．０μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下とすることで、エレクトレットメルトブロー不織布の捕集効率を向上させることができる。

【0051】

なお、本発明におけるエレクトレットメルトブロー不織布に用いられるポリオレフィン系樹脂繊維の平均単繊維径は、不織布の幅方向３点（側端部２点と中央１点）、それを長手方向５ｃｍおきに５点、合計１５点から、３ｍｍ×３ｍｍの測定サンプルを１５個採取し、走査型電子顕微鏡（例えば、株式会社キーエンス社製「ＶＨＸ－Ｄ５１０」など）で倍率を３０００倍に調節して、採取した測定サンプルから繊維表面写真を各１枚ずつ、計１５枚を撮影した。写真の中の繊維直径（単繊維径）がはっきり確認できる繊維について単繊維径を測定し、平均した値の小数点以下第２位を四捨五入して得られる値のことを指すこととする。

【0052】

また、ポリオレフィン系樹脂繊維は、複合繊維であってもよく、例えば、芯鞘型、偏心芯鞘型、サイドバイサイド型、分割型、海島型、アロイ型などの複合繊維の形態をとってもよい。

【0053】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布は、その目付が３ｇ／ｍ^２以上１００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。エレクトレットメルトブロー不織布の目付を３ｇ／ｍ^２以上、より好ましくは５ｇ／ｍ^２以上、さらに好ましくは１０ｇ／ｍ^２以上とすることにより、エレクトレットメルトブロー不織布の捕集効率を向上させることができる。一方、１００ｇ／ｍ^２以下、より好ましくは、７０ｇ／ｍ^２以下、さらに好ましくは５０ｇ／ｍ^２以下とすることにより、エレクトレットメルトブロー不織布をフィルターユニットとしてプリーツ成型を施した際のプリーツ山の潰れを抑制することができる。

【0054】

なお、本発明におけるエレクトレットメルトブロー不織布の目付は、エレクトレットメルトブロー不織布から、タテ×ヨコ＝１５ｃｍ×１５ｃｍのサンプルを採取し、そのサンプルの質量を測定して得られた値を１ｍ^２当たりの値に換算し、小数点以下第１位を四捨五入して、不織布の目付（ｇ／ｍ^２）を算出することとする。

【0055】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布は、上記の構成を取ることによって、高い捕集効率と低い圧力損失とを両立する。これらの捕集性能の指標として、ＱＦ値（Ｐａ^－１）がある。ＱＦ値は、以下の式で表されるように、捕集効率と圧力損失との関係を示し、ＱＦ値が高い程、捕集効率が高く、圧力損失が低いことを示している。
・ＱＦ値（Ｐａ^－１）＝－［ｌｎ（１－（捕集効率（％））／１００）］／（圧力損失（Ｐａ））。

【0056】

ここで、本発明におけるエレクトレットメルトブロー不織布の捕集効率と圧力損失の測定方法は以下の手順で測定し、算出される値である。
（１）不織布の幅方向５カ所で、タテ×ヨコ＝１５ｃｍ×１５ｃｍの測定サンプルＭをそれぞれ１つずつ（計５つ）採取する。
（２）図１の概略側面図に示す捕集効率測定装置を準備する。この捕集効率測定装置は、測定サンプルＭをセットするサンプルホルダー１の上流側に、ダスト収納箱２を連結し、下流側に流量計３、流量調整バルブ４およびブロワ５を連結している。また、サンプルホルダー１にパーティクルカウンター６を使用し、切替コック７を介して、測定サンプルＭの上流側のダスト個数と下流側のダスト個数とをそれぞれ測定することができるものである。
（３）ポリスチレン粒子の１０％水溶液（例えば、ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製「ＯｐｔｉＢｉｎｄ、品番：９１０００７９７１０２９０」）を蒸留水で２００倍まで希釈し、ダスト収納箱２に充填する。
（４）測定サンプルＭを、サンプルホルダー１にセットし、風量をフィルター通過速度が４．５ｍ／分になるように、流量調整バルブ４で調整し、ダスト濃度を１万～４万個／２．８３×１０^－４ｍ^３（０．０１ｆｔ^３）の範囲で安定させる。
（５）測定サンプルＭの上流のダスト個数Ｄおよび下流のダスト個数ｄをパーティクルカウンター６（例えば、リオン株式会社製「ＫＣ－０１Ｄ」など）で１個の測定サンプル当り３回測定し、ＪＩＳＫ０９０１：１９９１の「気体中のダスト試料捕集用ろ過材の形状、寸法並びに性能試験方法」に基づいて、下記の計算式を用いて、０．３～０．５μｍ粒子の捕集効率（％）を求める。
・捕集効率（％）＝〔１－（ｄ／Ｄ）〕×１００
（ただし、ｄは下流ダストの３回測定トータル個数を表し、Ｄは上流のダストの３回測定トータル個数を表す。）
（６）併せて、測定サンプルＭの上流と下流の静圧差を圧力計８で読み取り、測定サンプルＭの圧力損失（Ｐａ）を求める。
（７）５つの測定サンプルＭについての捕集効率（％）の平均値を算出し、小数点第４位を四捨五入して得られる値をそのエレクトレットメルトブロー不織布の捕集効率（％）とする。
（８）５つの測定サンプルＭについての圧力損失（Ｐａ）の平均値を算出し、小数点第２位を四捨五入して得られる値をそのエレクトレットメルトブロー不織布の圧力損失（Ｐａ）とする。

【0057】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布は、前記の高い捕集効率を活かすため、フィルターとして用いられることが好ましい。

【0058】

本発明のエアフィルター濾材は、前記の高い捕集効率であることを活かすことができるため、本発明のエレクトレットメルトブロー不織布からなることが好ましい。本発明の不織布から、本発明のエアフィルター濾材を得る方法としては、エレクトレットメルトブロー不織布と、それよりも剛性の高い骨材シートとを、スプレー法で湿気硬化型ウレタン樹脂などを散布して貼り合わせる方法や、熱可塑性樹脂、熱融着繊維を散布し熱路を通して貼り合わせる方法を用いることができる。

【0059】

この骨材シートは、比較的大きいダストを捕集するとともに、エレクトレットメルトブロー不織布に接合されて濾材として必要な剛性を得られるようにするためのものである。骨材シートとしては、例えば、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、ガラス繊維および天然パルプ等からなる不織布、織編物等を用いることができる。

【0060】

本発明のフィルター濾材は、シート状のまま枠材に組み込んでフィルターユニットとして使用することができる。また、本発明でフィルター濾材を山折と谷折を繰り返してプリーツ加工を施して、枠材にセットしたプリーツ状のフィルターユニットとして使用することもできる。

【0061】

よって、本発明のエアフィルターは、前記のフィルター濾材であることが好ましい。より好ましくは、このエアフィルターが空調用フィルター、空気清浄機用フィルター、あるいは自動車キャビンフィルターである。すなわち、本発明のフィルター用エレクトレットメルトブロー不織布、あるいは、フィルター濾材は、これら高性能用途のフィルターに好適に用いることができる。

【0062】

続いて、本発明のエレクトレットメルトブロー不織布の製造方法を説明する。

【0063】

本発明のエレクトレットメルトブロー不織布の製造において、ポリオレフィン系樹脂中にヒンダードアミン系化合物、金属酸化物粒子を一度に混合してポリオレフィン樹脂組成物を形成し、これを用いてメルトブロー不織布を形成することも可能であるが、後述するポリオレフィン系樹脂Ａと、ポリオレフィン系樹脂Ｂとを混合して、メルトブロー不織布を形成するのに供するポリオレフィン樹脂組成物を調製することが好ましい。このようにすることで、メルトブロー不織布を構成するポリオレフィン系樹脂繊維中に金属酸化物粒子を局所に存在させることができ、より捕集効率を高いものとすることができる。

【0064】

このポリオレフィン系樹脂Ａは、ポリオレフィン系樹脂のほか、銅、コバルト、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、パラジウム、モリブデン、タングステンの中から選ばれる金属元素の酸化物から構成され、平均粒子径が５００ｎｍ以下の金属酸化物粒子１種以上を含有する。ポリオレフィン系樹脂Ａは金属酸化物粒子１種以上をエレクトレットメルトブロー不織布の０．０１質量％以上１質量％以下となるように含有することが好ましい。このようにすることで、前記の効果、すなわち、捕集効率に優れたエレクトレットメルトブロー不織布を得ることができ、かつ、ポリオレフィン系樹脂繊維中に金属酸化物粒子を局所に存在させることができることから、捕集効率をより向上させることができる。

【0065】

また、ポリオレフィン系樹脂Ａおよび／またはＢは、ヒンダードアミン系化合物を、形成するエレクトレットメルトブロー不織布の０．１質量％以上５．０質量％以下となるように含有することが好ましい。このようにすることで、帯電性、電荷保持性に優れたエレクトレットメルトブロー不織布とすることができる。

【0066】

さらに、前記のポリオレフィン系樹脂Ａのメルトフローレート（ＭＦＲ_Ａ）と前記のポリオレフィン系樹脂Ｂのメルトフローレート（ＭＦＲ_Ｂ）との差の絶対値（｜ＭＦＲ_Ａ－ＭＦＲ_Ｂ｜）が６５０ｇ／１０分以上であることが好ましい。このようにすることで、金属酸化物粒子のポリオレフィン系樹脂中の分散状態をより良好なものとし、さらに帯電性、電荷保持性に優れたエレクトレットメルトブロー不織布とすることができる。

【0067】

ポリオレフィン系樹脂Ａとポリオレフィン系樹脂Ｂとを用いて上記の方法で金属酸化物粒子を含有するポリオレフィン樹脂組成物を調製する方法としては、二軸押出機などを使用して押し出しながらポリオレフィン系樹脂に金属酸化物粒子を混合し、ポリオレフィン系樹脂Ａを調製した後、これにポリオレフィン系樹脂Ｂを混合してもよいし、またはマスターバッチを用いてチップブレンドを作成した後に押し出してもよい。マスターバッチを用いる場合は、例えばポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂に金属酸化物粒子を練り込んだポリオレフィン系樹脂Ａのマスターバッチを準備し、これにポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂Ｂをチップブレンドし、押出機内で練り込んで金属酸化物粒子を含有するポリオレフィン系樹脂組成物を調整することができる。

【0068】

続いて、得られたポリオレフィン系樹脂組成物からメルトブロー不織布を形成する。メルトブロー不織布の製造方法としては、所定の孔径を有するメルトブロー用ノズルからポリオレフィン樹脂組成物を吐出させながら、糸条を形成する。その吐出部に対して一定の角度から熱風を噴射することで糸条を細径化し、その糸条を捕集部に体積させることでメルトブロー不織布を形成する。

【0069】

さらに、得られたメルトブロー不織布をエレクトレット加工する。本発明に係るメルトブロー不織布をエレクトレット化する方法としては、例えば、アース電極上にメルトブロー不織布を接触させた状態で、このアース電極と不織布を共に移動させながら、非接触型印加電極で高圧印加を行なって連続的にエレクトレット化する方法、メルトブロー不織布に対して水の噴流もしくは水滴流をメルトブロー不織布の内部まで水が浸透するのに十分な圧力で噴霧させてエレクトレット化し、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法、あるいは、メルトブロー不織布をスリット状のノズル上を通過させ、ノズルで水を吸引することにより繊維シートに水を浸透させて、正極性と負極性の電荷を均一に混在させる方法（ハイドロチャージ法）などを用いることができる。

【実施例】

【0070】

次に、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、各物性の測定において、特段の記載がないものは、前記の方法に基づいて測定を行ったものである。

【0071】

［測定方法］
（１）エレクトレットメルトブロー不織布の目付（ｇ／ｍ^２）：
エレクトレットメルトブロー不織布から、タテ×ヨコ＝１５ｃｍ×１５ｃｍのサンプルを採取し、そのサンプルの質量を測定して得られた値を１ｍ^２当たりの値に換算し、小数点以下第１位を四捨五入して、不織布の目付（ｇ／ｍ^２）を算出した。
（２）ポリオレフィン系樹脂繊維の平均単繊維径（μｍ）：
不織布の幅方向３点（側端部２点と中央１点）、それを長手方向５ｃｍおきに５点、合計１５点から、３ｍｍ×３ｍｍの測定サンプルを１５個採取した。走査型電子顕微鏡（株式会社キーエンス社製「ＶＨＸ－Ｄ５１０」）で倍率を３０００倍に調節して、採取したサンプルから繊維表面写真を各１枚ずつ、計１５枚を撮影した。写真の中の繊維直径（単繊維径）がはっきり確認できる繊維について単繊維径を測定し、平均した値の小数点以下第２位を四捨五入して得られる値を平均単繊維径とした。
（３）エレクトレットメルトブロー不織布の金属酸化物粒子の凝集状態
ＳＥＭ－ＥＤＸによる測定：
測定装置（ＳＥＭ）としてＶＥ－９８００（キーエンス社製）、検出装置（ＥＤＸ）としてＧｅｎｅｓｉｓ－ＸＭ１（ＥＤＡＸ社製）を用いた。

【0072】

不織布の幅方向３点（側端部２点と中央１点）から、３ｍｍ×３ｍｍの測定サンプルを３個採取し、測定サンプルにプラチナコーティングを行った。

【0073】

走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で倍率を１０００倍（測定視野：１．１×１０^－２ｍｍ^２）に調節して、採取した測定サンプルから繊維表面を各１点ずつ、計３点を撮影し、ＥＤＸ装置の積算時間を２００ｓｅｃに設定し、分析、元素マッピングをおこなった。元素マッピングを行うことで、エレクトレットメルトブロー不織布を構成する繊維中の、前記金属酸化物粒子を構成する金属元素を画像で可視化させた。可視化された金属元素のうち、その検出強度が最も高い金属元素を特定し、その金属元素の可視部分の面積を算出し、これを金属酸化物粒子の二次粒子の面積Ｓ_１とした。次に金属酸化物粒子の一次粒子の断面積Ｓ_０に対して、１０００倍以上５００００倍以下である金属酸化物粒子の二次粒子の面積Ｓ_１の個数をカウントした。具体的には、金属酸化物粒子の一次粒子が直径２０ｎｍの球形粒子である場合、二次粒子の直径が０．６３μｍ以上４．５μｍ以下である箇所の個数をカウントした。このとき、直径を確認する目的で走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の倍率を一次的に１００００倍などに拡大してカウントした。金属酸化物粒子の一次粒子の断面積をＳ_０とし、以下の式から金属酸化物粒子の凝集状態を算出した。
金属酸化物粒子の凝集状態＝Ｓ_１／Ｓ_０
金属酸化物粒子の一次粒子の断面積Ｓ_０を測定する方法としては、まず、エレクトレットメルトブロー不織布を炭化水素系溶媒に浸漬させてポリオレフィン樹脂を溶かし金属酸化物粒子を単離した。単離した金属酸化物粒子を走査型電子顕微鏡（株式会社キーエンス社製「ＶＥ－９８００」）を用いて１０００００倍に拡大して観察し、金属酸化物粒子の形状を確認した。金属酸化物粒子が球形であった場合は、単離した金属酸化物粒子を一次粒子になるまで水中に均一に分散させ、レーザー回折散乱式粒度測定装置（株式会社堀場製作所製）ＬＡ－９２０）を用いて、体積基準の粒度分布により算出される算術平均値を金属酸化物粒子の一次粒子の平均粒径（ｎｍ）とした。

【0074】

金属酸化物粒子の一次粒子が球形または球形に近い形状である場合は、その一次粒子の平均粒径と同じ直径を有する円とみなし、その面積をＳ_０とした。粉砕粒子など多角形の断面を有する場合は多角形を三角形に分割し、その面積の総和をＳ_０とした。
（４）エレクトレットメルトブロー不織布の捕集効率、圧力損失、ＱＦ値：
ポリスチレン粒子の１０％水溶液は、ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製「ＯｐｔｉＢｉｎｄ、品番：９１０００７９７１０２９０」を用いた。また、捕集効率測定装置のパーティクルカウンターには、リオン株式会社製「ＫＣ－０１Ｄ」を用いた。
（５）ポリオレフィン系樹脂繊維の紡糸性：
ポリオレフィン系樹脂繊維の紡糸性は、幅１ｍ×長さ１ｍ（１ｍ^２）の不織布を観察し、ショットが０個以上１０個未満のものをＡ、ショットが１０個以上３０個未満のものをＢ、ショットが３０個以上のものをＣとして評価した。

【0075】

［実施例１］
ポリオレフィン系樹脂Ａ、ポリオレフィン系樹脂Ｂとして、以下のポリオレフィン系樹脂原料を用いた。
・ポリオレフィン系樹脂Ａ：ポリプロピレン樹脂に、粒子径が２０ｎｍの酸化亜鉛粒子を２０質量％含むポリプロピレン系樹脂。なお、メルトフローレートは２３０ｇ／１０分である。
・ポリオレフィン系樹脂Ｂ：ポリプロピレン樹脂に、ヒンダードアミン系化合物“キマソーブ”（登録商標）９４４（ＢＡＳＦジャパン株式会社製、表１、２では「Ｃ９４４」と表記）を１質量％含むポリプロピレン系樹脂。なお、メルトフローレートは１１００ｇ／１０分である。

【0076】

ポリオレフィン系樹脂Ａとポリオレフィン系樹脂Ｂをポリオレフィン系樹脂Ａ：ポリオレフィン系樹脂Ｂ＝１：９９の質量割合で混合して、チップブレンドを得た。次いで、このチップブレンドを押出機の原料ホッパーに投入し、押出機で溶融、混練しながらギアポンプへ供給した。ギアポンプで計量したポリオレフィン系樹脂組成物を、直径が０．３ｍｍの吐出孔が一直線上に配置した口金を用いて、メルトブロー法により、吐出量が３２０ｇ／分、ノズル温度が２８０℃、エア圧力が０．１９ＭＰａの条件で噴射し、捕集コンベア速度を調整することによって、目付が２０ｇ／ｍ^２のメルトブロー不織布を得た。続いて、得られたメルトブロー不織布にエレクトレット化処理を施しエレクトレットメルトブロー不織布を得た。

【0077】