CN101861195A - 过滤器滤材及其制造方法和过滤器单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种过滤器滤材，具备聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜，通过该多孔膜和透气性支承材料的一体化确保刚性，为透气性及构成滤材的各层的接合性优良的过滤器滤材。一种过滤器滤材，透气性支承材料具备具有透气性的基体和以与PTFE多孔膜接触的方式配置在所述基体上的纤维层，具有通过纤维层的纤维进入基体内部并缠绕在基体上而使基体和纤维层接合的结构，纤维层包含与PTFE多孔膜接合的含聚烯烃纤维。

Description

过滤器滤材及其制造方法和过滤器单元
技术领域
本发明涉及具备聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜的过滤器滤材及其制造方法、以及过滤器单元(filter unit)。
背景技术
在高性能旋风式吸尘器的过滤器等追求高的捕集效率的过滤器中，通常使用具备PTFE多孔膜的滤材、在玻璃纤维中添加粘合剂并进行抄纸而得到的滤材(玻璃滤材)、或将熔喷无纺布驻极化而得到的滤材(驻极体滤材)。其中，具备PTFE多孔膜的滤材具有微小纤维的产生或自身起尘的问题少、伴随使用的压力损失的上升少等优点，期待今后使用量逐渐增加。
但是，在吸尘器的过滤器等大的风量透过的过滤器中，为了不使过滤器由于其风量而较大地变形，要求滤材本身具有一定程度的刚性。在具备PTFE多孔膜的滤材的情况下，通过使PTFE多孔膜与支承该多孔膜的透气性支承材料一体化，能提高滤材的刚性，从而能确保需要的刚性。透气性支承材料，可以广泛使用透气性比PTFE多孔膜优良的材料，通常，使用无纺布、网眼织物等。
为了确保滤材的透气性的同时提高其刚性，例如，可以将以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为代表的聚酯的无纺布作为透气性支承材料使用。在日本特开2005-253711号公报中，公开了可以使PTFE多孔膜与作为透气性支承材料的聚酯无纺布一体化而作为过滤器滤材。
但是，PTFE与聚酯、特别是PET的粘接性低，为了使PTFE多孔膜与作为透气性支承材料的PET无纺布直接一体化，需要高温和高压的热层压。在这样的层压中，由于热无纺布发生网眼堵塞等，作为滤材的透气性容易显著下降。另外，由于PTFE的粘接性对于PET以外的材料通常较低，因此在使用PET无纺布以外的透气性支承材料的情况下也会产生与此相同的问题。
为了解决该问题，可以采用在PTFE多孔膜和PET无纺布之间配置与PTFE的粘接性比较良好的聚乙烯(PE)的无纺布作为粘接层、并将整体热层压的方法。在该方法中，与将PTFE多孔膜和PET无纺布直接进行热层压的情况相比，能使层压温度下降，从而能抑制由于网眼堵塞引起的滤材的透气性的降低。但是，作为透气性支承材料的PET无纺布和作为粘接层的PE无纺布的接合性不一定高，产生粘接层和透气性支承材料剥离等问题。
为了改善透气性支承材料和粘接层的接合性，考虑并用粘接剂或热熔剂。但是，在这些并用的情况下，产生网眼堵塞引起的透气性的降低、由制造工序的增加引起的成品率的降低、热层压时从粘接剂产生的除气等问题。
另外，为了使滤材具有拒水性、拒油性等拒液性，广泛对透气性支承材料进行拒液处理，通过该处理，PTFE多孔膜和透气性支承材料的接合性进一步降低。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供具备PTFE多孔膜、且通过该多孔膜和透气性支承材料的一体化确保刚性的过滤器滤材，即透气性及构成滤材的各层的接合性优良的过滤器滤材及其制造方法、以及具备该滤材的过滤器单元。
本发明的过滤器滤材，含有PTFE多孔膜和支承所述多孔膜的透气性支承材料，且所述多孔膜和所述透气性支承材料一体化，其中，所述透气性支承材料具备具有透气性的基体和以与所述多孔膜接触的方式配置在所述基体上的纤维层，具有通过所述纤维层的纤维进入所述基体的内部并缠绕在所述基体上而使所述基体和所述纤维层接合的结构，所述纤维层含有与所述多孔膜接合的含聚烯烃纤维。
本发明的过滤器单元具备上述本发明的过滤器滤材和支承所述过滤器滤材的支承框。
本发明的过滤器滤材的制造方法，用于制造上述本发明的过滤器滤材，其中，将透气性支承材料和PTFE多孔膜以所述纤维层与所述PTFE多孔膜彼此接触的方式一体化，所述透气性支承材料具备具有透气性的基体及配置在所述基体上且含聚烯烃纤维露出的纤维层，所述透气性支承材料具有通过所述纤维层的纤维进入所述基体的内部并缠绕在所述基体上而使所述基体和所述纤维层接合的结构。
在本发明的过滤器滤材中，使用具备基体和以与PTFE多孔膜接触的方式配置在该基体上的纤维层的透气性支承材料，该透气性支承材料具有通过纤维层的纤维进入基体的内部并缠绕在基体上而使基体和纤维层接合的结构。另外，纤维层含有含聚烯烃纤维，该纤维与PTFE多孔膜接合。
在这样的过滤器滤材中，通过PTFE多孔膜和透气性支承材料的一体化，确保作为滤材需要的刚性。另外，由于构成透气性支承材料的基体和纤维层通过由纤维的缠绕产生的机械力而接合，以及包含相对通常与其它材料的粘接性低的PTFE显示比较良好的粘接性的聚烯烃的纤维(含聚烯烃纤维)与PTFE多孔膜接合，因此，形成构成滤材的各层间的接合性优良且可靠性高的过滤器滤材。进而，由于这样的滤材能够使构成该滤材的部件不过度暴露在高的温度下进行制造，因此能够形成抑制PTFE多孔膜及透气性支承材料的网眼堵塞的、透气性优良的滤材。
在本发明的制造方法中，能切实有效地制造这样的过滤器滤材。
附图说明
图1是表示本发明的过滤器滤材的一例的示意图。
图2是表示本发明的过滤器滤材的另一例的示意图。
图3是表示本发明的过滤器滤材的再一例的示意图。
图4是表示本发明的过滤器滤材的制造方法的一例中的一个工序的示意图。
图5是表示本发明的过滤器滤材的制造方法的一例中的、在图4所示工序之后的工序的示意图。
图6是表示本发明的过滤器单元的一例的示意图。
图7是表示实施例1中制作的过滤器滤材的剖面的扫描电子显微镜(SEM)像的图。
图8是用于说明实施例中实施的180°剥离试验的示意图。
具体实施方式
在下面的说明中，对同一部件标注相同的标记，并省略重复的说明。
图1表示本发明的过滤器滤材的一例。图1所示的过滤器滤材1具有PTFE多孔膜2和支承多孔膜2的透气性支承材料3一体化的结构。透气性支承材料3具备具有透气性的基体11、和以与多孔膜2接触的方式配置在基体11上的纤维层12。透气性支承材料3具有通过纤维层12的纤维进入基体11的内部并缠绕在基体11上而使基体11和纤维层12接合的结构。纤维层12含有与多孔膜2接合的含聚烯烃纤维。
在过滤器滤材1中，在透气性支承材料3的与PTFE多孔膜2邻接的面上配置有含有含聚烯烃纤维的纤维层12，由于其与PTFE的比较良好的粘接性，能够实现PTFE多孔膜2及纤维层12间良好的接合。另外，纤维层12及基体11通过纤维层12中所含的纤维的缠绕产生的机械力而接合，能够在纤维层12及基体11之间确保高的接合性。即，过滤器滤材1，构成该滤材的各层间的接合性优良，可靠性高。
另外，在制造过滤器滤材1时，通过配置纤维层12，能够在比将基体11(例如PET的无纺布)和PTFE多孔膜2直接热层压的情况稳定的条件下，使透气性支承材料3和PTFE多孔膜2接合。即，能够形成抑制了PTFE多孔膜2及透气性支承材料3的网眼堵塞的、透气性优良的过滤器滤材。
基体11只要具有透气性、即具有形成气体路径的空隙则没有特别的限定，例如可以使用无纺布、网状物、网眼织物(网眼状的网)等各种多孔材料。基体11优选为无纺布，此时，作为过滤器滤材1的刚性、强度、柔软性及操作性的平衡提高。基体11的透气性优选比PTFE多孔膜2高，其压力损失(使空气以流速5.3cm/秒透过时产生的压力损失)为例如100Pa以下，优选为50Pa以下。
用于基体11的材料没有特别的限定，可以使用各种金属或纤维。基体11优选含有聚酯纤维，特别优选含有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维。此时，作为过滤器滤材1的强度、柔软性、耐热性及操作性的平衡提高。另外，能有效地实施后述的热层压。
另外，通过制成含有聚酯纤维、特别是PET纤维的基体11，作为过滤器滤材1的刚性进一步提高。另外，在将过滤器滤材1装入支承框中而制成过滤器单元时，该滤材1与支承框、特别是与含有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的支承框的粘接性提高，能够抑制过滤器滤材从支承框上的剥离。由于聚酯、特别是PET相对PTFE及聚烯烃中任意一种材料的粘接性都较低，因此目前即使以提高滤材的刚性为目的而尝试使用包含PET层的透气性支承材料，也容易产生构成滤材的各层间的剥离及网眼堵塞之类的问题。与此相对，在本发明中，通过配置纤维层12，能够在通过使用包含PET层的透气性支承材料达到上述目的的同时得到可靠性高的滤材。
基体11例如为PET的无纺布。
基体11可以进行拒液处理(拒水处理和/或拒油处理)，此时，形成具有拒液性能的过滤器滤材1。另外，若对基体11进行拒液处理，则容易将过滤器滤材1捕集的物质通过清洗除去或机械地振落。
通常，通过拒液处理，拒液处理后的层和其它层的利用热层压等的接合性降低，但在过滤器滤材1中，由于具有透气性支承材料3的基体11和纤维层12通过纤维层12所含的纤维的缠绕而接合的结构，因此，在基体11进行拒液处理时，也能良好地保持两者的接合性。
纤维层12具有通过该层所含的纤维进入基体11的内部并进行缠绕而与该基体接合的结构，只要含有与多孔膜2接合的含聚烯烃纤维则没有特别的限定。纤维层12例如可以为无纺布。
纤维层12由含聚烯烃纤维构成，也可以含有含聚烯烃纤维以外的纤维。但是，在任何一种情况下，都没有必要使纤维层12所含的全部含聚烯烃纤维与PTFE多孔膜2接合。
在纤维层12由含聚烯烃纤维构成时，进入基体11的内部并与基体11缠绕的纤维为含聚烯烃纤维。
无论纤维层12是否含有含聚烯烃纤维以外的纤维，都优选进入基体11的内部并与基体11缠绕的纤维的熔点比构成基体11的材料的熔点低。例如，根据后述的本发明的制造方法的一例，在通过热层压使PTFE多孔膜2和透气性支承材料3一体化而形成过滤器滤材1的情况下，在该热层压时，可以使与基体11缠绕的上述纤维与基体11热熔接。此时，基体11和纤维层12的接合性进一步提高。而且，此时能够抑制由该热层压产生的热引起的对基体11的损伤。另外，在与基体11缠绕的纤维具有后述的PE/PET纤维那样的芯鞘结构时，该纤维的熔点至少要考虑该鞘部的熔点。
含聚烯烃纤维只要是含有聚烯烃的纤维则没有特别的限定，例如为聚乙烯(PE)纤维或聚丙烯(PP)纤维。含聚烯烃纤维也可以是具有以聚烯烃为鞘的芯鞘结构的纤维，例如可以是具有以PE为鞘、以PET为芯的芯鞘结构的纤维(PE/PET纤维)。通过制成具有这样的芯鞘结构的纤维，能够提高纤维层12及滤材1的刚性。另外，由于聚烯烃为鞘，该纤维与PTFE多孔膜2的接合性也良好。
从与PTFE多孔膜2的接合性的观点考虑，优选含聚烯烃纤维为PE纤维或PE/PET纤维。
在基体11为由无纺布等纤维构成的基体的情况下，构成该基体11的纤维的平均纤维直径与构成纤维层12的纤维的平均纤维直径之间的关系没有特别的限定，通常，与构成基体11的纤维的平均纤维直径相比，构成纤维层12的纤维的平均纤维直径小。
PTFE多孔膜2只要是通常作为过滤器滤材使用的PTFE多孔膜即可，作为一例，其平均孔径为约0.01μm～约5μm，其平均纤维直径为约0.01μm～约0.3μm，其压力损失(在使空气以流速5.3cm/秒透过时产生的压力损失)为约10Pa～约300Pa。
PTFE多孔膜2与透气性支承材料3(纤维层12)的接合方法、即PTFE多孔膜2与含聚烯烃纤维的接合方法没有特别的限定，例如可以通过热熔接使两者接合。通过热熔接的接合例如能通过热层压实现。
本发明的过滤器滤材的另一例如图2所示。图2所示的过滤器滤材31包含一对透气性支承材料3，且PTFE多孔膜2由这一对透气性支承材料3(3a、3b)夹持。透气性支承材料3a、3b分别具备基体11(11a、11b)及纤维层12(12a、12b)，纤维层12a、12b均与PTFE多孔膜2接合。通过这样的构成，能够在良好地确保构成滤材31的各层间的接合性的状态下，进一步提高滤材31的刚性。另外，在图2所示的例子中，透气性支承材料3a、3b中的各基体11a、11b均成为滤材31的最外层。
本发明的过滤器滤材的再一例如图3所示。图3所示的过滤器滤材32具有如下结构：含有含烯纤维的层13由一对PTFE多孔膜2夹持，且这一对PTFE多孔膜2进一步由一对透气性支承材料3(3a、3b)夹持。透气性支承材料3a、3b分别具备基体11(11a、11b)及纤维层12(12a、12b)，纤维层12a、12b均与PTFE多孔膜2接合。在这样的构成中，PTFE多孔膜2存在2层，因此期待捕集效率的进一步提高。另外，在后述的褶裥加工时，不容易发生捕集效率降低等损伤。另外，在图3所示的例子中，透气性支承材料3a、3b中的各基体11a、11b均成为滤材32的最外层。
关于本发明的过滤器滤材的捕集效率，在将被过滤气体的流速设为5.3cm/秒、将捕集对象粒子的粒径设为0.3～0.5μm的范围时，通常为50％以上，通过选择PTFE多孔膜2的构成、基体11及纤维层12的材质及结构、以及过滤器滤材的构成，达到98％以上，进一步达到99.97％以上。
本发明的过滤器滤材，也可以根据需要并且在能得到本发明的效果的前提下，具有除PTFE多孔膜2、基体11及纤维层12以外的任意的层。
本发明的过滤器滤材可以根据需要进行褶裥加工，该褶裥的形状、尺寸没有特别的限定。作为一例，褶裥的峰高度为约10mm～约30mm。
褶裥加工后的过滤器滤材，可以通过将平板状的过滤器滤材利用公知的褶裥加工机(旋转式褶裥机、往复式褶裥机、折叠式褶裥机等)进行褶裥加工而形成。从尽可能抑制褶裥加工时对PTFE多孔膜2的损伤的观点出发，优选使用往复式褶裥机的褶裥加工。
在本发明的过滤器滤材中，可以对PTFE多孔膜2、基体11或纤维层12进行着色。各层的着色可以通过在该层的原料中混炼颜料等公知的方法实施。
本发明的过滤器滤材例如可以通过如下所述的本发明的制造方法形成。
图4～5表示本发明的制造方法的一例。
首先，如图4所示，通过气流成网法使含有含聚烯烃纤维的纤维群21在具有透气性的基体11的表面上堆积，形成纤维层(上述的纤维层12：未图示)。所谓气流成网法(air-laying)，是使开纤的短纤维群分散在空气中，使其随空气流而被输送并在载体上堆积，从而形成纤维层的方法，是用于无纺布的制造等的方法(例如，参照日本特开2006-81779号公报、日本特开2006-83496号公报、日本特开2006-83497号公报等)。此时，如图4所示，从与基体11的纤维群21堆积的表面、即形成纤维层的表面相反侧的表面进行空气的抽吸。通过该抽吸，产生将基体11在其厚度方向上横切的空气流，纤维群21的纤维随着该气流进入基体11的内部并与基体11缠绕。这样，形成具有通过所含的纤维缠绕而与基体11接合的结构的纤维层。另外，在图4中箭头表示空气流。
堆积在基体11上的纤维群可以使用热粘合法等而彼此粘着。该粘着不一定必须进行，但通过使堆积的纤维群彼此粘着，与PTFE多孔膜一体化时的操作性提高。
使纤维层堆积在基体11上的具体的气流成网法的条件、以及用于实施气流成网法的必要的部件，与通常的气流成网法相同即可。在图4所示的例子中，在纤维群21被空气流分散并输送的室22内配置基体11，从而在该基体11上形成纤维层。
在气流成网法中，也可以对带状的基体11连续进行纤维层的形成。因此，例如，只要向通过空气流连续地供给纤维群21的室22内部连续地供给带状的基体11即可。
在此，也可以使含有具有比构成基体11的材料的熔点低的熔点的纤维的纤维群21在基体11的表面上堆积。此时，在使该纤维进入基体11的内部并缠绕、并且通过热层压进行后述的与PTFE多孔膜2的一体化时，能够使缠绕的纤维热熔接在基体11上，从而能够进一步提高基体11和纤维层的接合性。
在基体11为由无纺布等纤维构成的基体的情况下，优选纤维群21包含具有比构成基体11的纤维的平均纤维直径小的纤维直径的纤维。能够使纤维群21所含的纤维更切实地进入到基体11的内部，从而能够更切实地进行上述纤维层的形成。
另外，也可以在拒液处理后的基体11上形成纤维层。此时，能形成具有拒液性能的过滤器滤材。
接着，如图5所示，将形成了纤维层12的基体11作为透气性支承材料3，将透气性支承材料3和PTFE多孔膜2以纤维层12与多孔膜2彼此接触的方式层叠并使其一体化，由此能够得到本发明的过滤器滤材。
使PTFE多孔膜2和透气性支承材料3一体化的方法没有特别的限定，例如可以通过热层压使两者一体化。
热层压的具体的方法可以根据公知的方法，例如，将PTFE多孔膜2和透气性支承材料3如上层叠后，使两者的层叠体通过一对加热的辊之间而进行加热和加压。此时辊的温度例如为约130℃～约200℃，通过辊施加在层叠体上的线压为例如1～40kgf/m。
在通过热层压使PTFE多孔膜2和透气性支承材料3一体化时，根据热层压的温度及含聚烯烃纤维的种类，有时纤维层12所含的纤维彼此粘着，从而纤维层12成为无纺布。
以往，在通过热层压使PTFE多孔膜、作为粘接层的PE无纺布、作为透气性支承材料的PET无纺布层叠并一体化而形成滤材时，由于PE无纺布与PET无纺布的接合性低，因此热层压需要较长时间。与此相对，在本发明的制造方法中，由于基体11及纤维层12机械地接合、以及纤维层12及PTFE多孔膜2之间的接合性优良，因此能使PTFE多孔膜2及透气性支承材料3的热层压所需的时间比上述以往的热层压所需的时间大幅降低。
PTFE多孔膜2可以通过公知的制造方法、例如将以PTFE细粉作为原料的浆料挤出而得到的PTFE片材拉伸的方法形成。在通过该方法形成PTFE多孔膜2时，PTFE片材的面积拉伸倍率(单轴方向的拉伸倍率和与其垂直的方向的拉伸倍率的乘积)例如可以为约50倍～约900倍。在本发明的制造方法中，由于构成透气性支承材料3的基体11及纤维层12间的接合性优良，因此在通过该方法形成PTFE多孔膜2时，也可以连续地进行拉伸PTFE片材的工序、以及将通过拉伸得到的PTFE多孔膜2和透气性支承材料3层叠并一体化的工序。
透气性支承材料3的形成、和PTFE多孔膜2及透气性支承材料3的一体化，可以连续地实施，也可以个别地实施。在着眼于个别地实施时的、PTFE多孔膜2和透气性支承材料3的一体化工序时，该工序为使具备具有透气性的基体11和配置在基体11上且含聚烯烃纤维露出的纤维层12的透气性支承材料3与PTFE多孔膜2以纤维层12与PTFE多孔膜2彼此接触的方式一体化的工序。透气性支承材料3具有通过纤维层12的纤维进入基体11的内部并缠绕在基体11上而使基体11和纤维层12接合的结构。
此时，可以通过上述的气流成网法进行透气性支承材料3的形成。即，也可以通过使含有含聚烯烃纤维的纤维群21通过气流成网法堆积在基体11的表面而制成纤维层12，从而形成具有上述结构的透气性支承材料3。
本发明的制造方法中的基体11可以与上述的本发明的过滤器滤材中的基体11相同。基体11例如可以为无纺布，也可以由聚酯纤维构成。具体的一例为PET的无纺布。
堆积于基体11上的纤维群21只要含有上述的含聚烯烃纤维即可，也可以由含聚烯烃纤维构成。作为更具体的例子，纤维群21可以含有PE纤维或PE/PET纤维。在纤维群21由PE纤维(或PE/PET纤维)构成时，能够形成由PE纤维(或PE/PET纤维)构成的纤维层12。
图6表示本发明的过滤器单元的一例。图6所示的过滤器单元51具备捕集被过滤气体所含的粒子的过滤器滤材52、支承滤材52的支承框53。过滤器滤材52为上述的本发明的过滤器滤材(例如，过滤器滤材1、31、32)。过滤器单元51基于本发明的过滤器滤材52而具有高的可靠性。
在图6所示的例子中，过滤器滤材52经过了褶裥加工，但也可以为没有经过褶裥加工的过滤器滤材52。
支承框53，可以使用作为过滤器单元通常的材料，例如ABS、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、各种弹性体树脂。通常使用ABS或PP形成支承框53，但由于容易确保尺寸的精度、也能抑制使用时的变形，因而优选含有ABS的支承框53。另外，由于PET和ABS彼此的粘接性(熔接性)高，因此，通过在透气性支承材料3的基体11中使用PET、在支承框53中使用ABS，能够抑制制造和使用过滤器单元51时过滤器滤材52和支承框53的剥离。
支承框53可以含有玻璃纤维等纤维，此时，支承框53的尺寸精度进一步提高。
形成过滤器单元51的具体的方法没有特别的限定，例如可以使用过滤器滤材52使支承框53夹物模压而形成。
实施例
下面，通过实施例更详细地说明本发明。本发明不限于以下所示的实施例。
(实施例1)
[PTFE多孔膜的制作]
首先，相对于PTFE细粉(商品名“ポリフロンF-104”，ダイキン工业公司制)100重量份，均匀地混合烃油(商品名“アイソパ一M”，エツソ石油公司制)25重量份作为液体润滑剂。接着，将得到的混合物以压力20kg/cm2压缩预成形后，将预成形物挤出成形为棒状，进而将该棒状的挤出成形物通过一对金属辊进行轧制，得到厚0.2mm、宽150mm的带状的PTFE片材。
接着，将得到的片材加热到220℃，除去该片材中所含的液体润滑剂后，在未煅烧的状态下以倍率20倍沿MD方向(机械方向)拉伸，接着以倍率30倍沿TD方向(横切方向)拉伸，进而在固定了尺寸的状态下以PTFE的熔点以上的温度进行煅烧，得到带状的PTFE多孔膜。
[透气性支承材料的制作]
与PTFE多孔膜的制作不同，如下制作透气性支承材料。
首先，在由PET无纺布(单位面积重量80g/m2、平均纤维直径30μm、纺粘无纺布)构成的基体的一个主面上，通过气流成网法使由PE/PET纤维(平均纤维直径10μm)构成的短纤维群堆积。利用气流成网法的PE/PET短纤维群的堆积，使用如图4所示的室，从与PET无纺布的堆积短纤维群的表面相反侧的表面抽吸空气，同时使开纤的短纤维群随着空气流流入室内而进行。
接着，通过热粘接法使堆积在基体上的短纤维群彼此粘着，得到在由PET无纺布构成的基体上配置了由PE/PET纤维构成的纤维层的透气性支承材料。另外，在形成纤维层时，使该层的单位面积重量为30g/m2。
[过滤器滤材的制作]
将如上制作的PTFE多孔膜和透气性支承材料以透气性支承材料的纤维层与PTFE多孔膜彼此接触的方式层叠后，通过热层压使两者一体化，制成过滤器滤材。热层压通过使PTFE多孔膜和透气性支承材料的层叠体在加热到180℃的一对辊之间通过(线速度10m/分钟)而对层叠体在其层叠方向上加压和加热来进行。
[制作的过滤器滤材的评价]
将通过扫描电子显微镜(SEM)观察如上得到的过滤器滤材的剖面的结果示于图7。如图7所示，可以确认在得到的过滤器滤材中，形成了纤维层所含的纤维的一部分(例如，图7的D部分所示的纤维)进入作为基体的PET无纺布的内部并与该基体缠绕的结构。另外，纤维层的纤维(PE/PET纤维)与PTFE多孔膜良好地接合。另外，在图7中，A部分为PET无纺布，B部分为纤维层，C部分为PTFE多孔膜。E部分是通过SEM观察得到的过滤器滤材的剖面时为了将该滤材固定在观察用的台座上而使用的粘接剂层，不包含在制作的过滤器滤材中。
与利用SEM的评价不同，通过180°剥离试验评价如上得到的过滤器滤材的纤维层与基体之间的接合力，结果两者相对于PTFE多孔膜的MD方向的接合力为2.98N/25mm、相对于TD方向的接合力为2.91N/25mm。
180°剥离试验如图8所示，通过从基体11上将纤维层12及PTFE多孔膜(PTFE多孔膜未图示)沿着平行于基体11的表面的方向剥下100mm以上而进行。将剥下时需要的力的平均值换算成相当于纤维层12的宽度25mm的值，作为纤维层与基体之间的接合力。另外，从基体11上剥下纤维层12的速度设为固定值(200mm/分钟)。
[过滤器单元的制作]
将如上得到的过滤器滤材使用旋转式褶裥机以褶裥的峰高度20mm进行褶裥加工。接着，将褶裥加工后的滤材使用立式成形机与ABS一起进行以该ABS为支承框的夹物模压，由此得到如图6所示的过滤器单元。
(实施例2)
除了使用利用含氟的拒水剂(ユニダイン，ダイキン工业公司制)的浸渍处理进行了拒水处理的PET无纺布(除进行了拒水处理以外与实施例1中使用的PET无纺布相同)作为透气性支承材料的基体以外，与实施例1同样操作，得到过滤器滤材。
与实施例1同样地评价得到的过滤器滤材的纤维层与基体之间的接合力，结果两者相对于PTFE多孔膜的MD方向的接合力为2.75N/25mm、相对于TD方向的接合力为2.88N/25mm。
(比较例1)
在与实施例1同样形成的PTFE多孔膜上依次层叠PE/PET纤维(平均纤维直径15μm)的无纺布(单位面积重量30g/m2)、以及PET无纺布(平均纤维直径30μm、单位面积重量95g/m2)，使得到的层叠体通过加热至180℃的一对辊之间(线速度10m/分钟)而进行热层压，得到具有PTFE多孔膜、PE/PET无纺布及PET无纺布的3层层叠结构的过滤器滤材。
与实施例1同样地通过180°剥离试验评价得到的过滤器滤材的PE/PET无纺布与PET无纺布之间的接合力，结果两者相对于PTFE多孔膜的MD方向的接合力为0.82N/25mm、相对于TD方向的接合力为0.60N/25mm。
(比较例2)
除了使用利用含氟的拒水剂(ユニダイン，ダイキン工业公司制)的浸渍处理进行了拒水处理的PET无纺布(除进行了拒水处理以外与比较例1中使用的PET无纺布相同)作为PET无纺布以外，与比较例1同样操作，得到过滤器滤材。
与实施例1同样地通过180°剥离试验评价得到的过滤器滤材的PE/PET无纺布与PET无纺布之间的接合力，结果两者相对于PTFE多孔膜的MD方向的接合力为0.25N/25mm、相对于TD方向的接合力为0.23N/25mm。
将实施例1、2及比较例1、2中的接合力的评价结果总结示于以下的表1中。另外，表1中的“MD方向”及“TD方向”分别为PTFE多孔膜的MD方向及TD方向。
表1
Figure GPA00001137942800171
比较表1所示的实施例及比较例，实施例的滤材的基体与纤维层的接合力在MD方向及TD方向都在比较例的滤材的无纺布间的接合力的3倍以上。特别是，使用进行了拒水处理的PET无纺布的比较例2的滤材，无纺布间的接合力的降低显著，与该滤材相比，实施例的滤材的基体与纤维层的接合力为10倍以上。
另外，在实施例2的滤材中，使用与比较例2同样进行了拒水处理的PET无纺布作为基体，相对使用未进行拒水处理的PET无纺布作为基体的情况(实施例1)，接合力的降低小。
(实施例3)
除了将PET无纺布的单位面积重量设定为20g/m2以外，与实施例1同样地操作，得到在由PET无纺布构成的基体上配置了由PE/PET纤维构成的纤维层的透气性支承材料。另外，在形成纤维层时，使该层的单位面积重量为20g/m2。
接着，将这样得到的透气性支承材料和在实施例1中制作的PTFE多孔膜以通过一对该透气性支承材料夹持一个该PTFE多孔膜的方式层叠后，将得到的层叠体与实施例1同样地进行热层压，得到具有图2所示结构的过滤器滤材。另外，透气性支承材料和PTFE多孔膜以一对透气性支承材料中各自的纤维层和PTFE多孔膜彼此接触的方式层叠。
对得到的过滤器滤材的捕集效率(将被过滤气体的流速设为5.3cm/秒、将捕集对象粒子的粒径设为0.3～0.5μm范围时的捕集效率)进行评价，结果为99.9910％。另外，捕集效率的评价以下述顺序进行。将过滤器滤材适当裁断，并设置在有效面积为100cm2的圆形支架上，对设置的过滤器滤材的两表面施加压力差，并使气体透过该滤材，将透过滤材的气体的线速度调整为5.3cm/秒。接着，在过滤器滤材的上游侧，混入多分散邻苯二甲酸二辛酯(DOP)粒子，并通过粒子计数器测定过滤器滤材的下游侧的上述DOP粒子的浓度，使粒径在0.3～0.5μm范围的粒子的浓度为108个/升。将利用粒子计数器的测定对象粒子的粒径设为0.3～0.5μm的范围，捕集效率通过捕集效率＝(1-(下游侧DOP粒子浓度/上游侧DOP粒子浓度))×100(％)的公式算出。
接着，将如上得到的过滤器滤材使用旋转式褶裥机以褶裥的峰高度为22mm进行褶裥加工。接着，通过将褶裥加工后的滤材使用立式成形机与含有玻璃纤维30重量％的ABS一起、进行以该含有玻璃纤维的ABS为支承框的夹物模压，得到图6所示的过滤器单元。将制作过滤器单元时的滤材的宽度设为191mm、高度设为27mm，将该宽度内存在的褶裥的峰数设为92。夹物模压条件设为：注射树脂温度275℃、注射压力8.0MPa/cm2、冷却温度及时间分别为60℃及30秒、保压5％。
通过目视确认得到的过滤器单元的过滤器滤材和支承框之间有无剥离产生，结果不能确认过滤器滤材从支承框上剥离。另外，使用基于JIS B9927(清洁室用空气过滤器性能试验方法)的方法，根据将粒子捕集率(η)小于99.97％时判定为“渗漏(leak)”，对得到的过滤器单元的渗漏进行评价，结果确认了两处渗漏。
(实施例4)
将在实施例1中制作的PTFE多孔膜和在实施例3中制作的透气性支承材料以透气性支承材料的纤维层与PTFE多孔膜彼此接触的方式层叠后，将得到的层叠体与实施例1同样地进行热层压，得到中间体A。
接着，将这样得到的中间体A和由PE/PET纤维构成的纺粘无纺布(单位面积重量30g/m2)以通过一对中间体A夹持一个PE/PET无纺布的方式层叠后，将得到的层叠体与实施例1同样地进行热层压，得到具有图3所示结构的过滤器滤材。另外，中间体A和PE/PET无纺布以一对中间体A中各自的PTFE多孔膜和PE/PET无纺布彼此接触的方式层叠。
对得到的过滤器滤材的捕集效率(将被过滤气体的流速设为5.3cm/秒、将捕集对象粒子的粒径设为0.3～0.5μm范围时的捕集效率)与实施例3同样地进行评价，结果为99.9999％。
接着，将如上得到的过滤器滤材与实施例3同样地进行夹物模压，得到以含有玻璃纤维的ABS为支承框的过滤器单元。
与实施例3同样地对得到的过滤器单元的过滤器滤材和支承框之间是否产生剥离进行评价，结果不能确认过滤器滤材从支承框上剥离。另外，与实施例3同样地对得到的过滤器单元的渗漏进行评价，不能确认渗漏。
(比较例3)
将由PE/PET纤维构成的纺粘无纺布(单位面积重量30g/m2)作为透气性支承材料，并通过一对该透气性支承材料夹持实施例1中制作的PTFE多孔膜，将得到的层叠体与实施例1同样地进行热层压，得到具有PE/PET无纺布、PTFE多孔膜及PE/PET无纺布的层叠结构的过滤器滤材。
与实施例3同样地对得到的过滤器滤材的捕集效率(将被过滤气体的流速设为5.3cm/秒、将捕集对象粒子的粒径设为0.3～0.5μm范围时的捕集效率)进行评价，结果为99.9950％。
接着，将如上得到的过滤器滤材与实施例3同样地进行夹物模压，得到以含有玻璃纤维的ABS为支承框的过滤器单元。
与实施例3同样地对得到的过滤器单元的过滤器滤材和支承框之间是否产生剥离进行评价，结果确认了过滤器滤材从支承框上的剥离为98处。另外，与实施例3同样地对得到的过滤器单元的渗漏进行评价，结果由于滤材从支承框上剥离而不能测定渗漏。
本发明只要不脱离其意图及本质特征，则也可以用于其它实施方式。本说明书中公开的实施方式说明了所有方面，但不限定于此。本发明的范围不是上述说明，而如请求保护的范围所示，且包括在与请求保护的范围同等含义及范围内进行的所有变更。
产业实用性
本发明的过滤器滤材及过滤器单元可以用于各种用途，例如可以作为清洁室用空气过滤器、防毒面具用过滤器、或家电中普遍使用的过滤器使用。本发明的过滤器滤材及过滤器单元特别适合用于要求应对大风量的旋风式吸尘器。
另外，本发明的过滤器滤材及过滤器单元，由于构成该滤材的各层的接合性高，因此适合用于在使用的同时通过振落或清洗等将用滤材捕集的粉尘、粒子除去的过滤器。

Claims (19)

1.一种过滤器滤材，含有聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜和支承所述多孔膜的透气性支承材料，且所述多孔膜和所述透气性支承材料一体化，其中，
所述透气性支承材料具备具有透气性的基体和以与所述多孔膜接触的方式配置在所述基体上的纤维层，
具有通过所述纤维层的纤维进入所述基体的内部并缠绕在所述基体上而使所述基体和所述纤维层接合的结构，
所述纤维层含有与所述多孔膜接合的含聚烯烃纤维。
2.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，
含有一对所述透气性支承材料，并且
所述多孔膜由所述一对透气性支承材料夹持。
3.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，缠绕在所述基体上的所述纤维的熔点比构成所述基体的材料的熔点低。
4.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，
所述基体包含纤维，
与构成所述基体的纤维的平均纤维直径相比，构成所述纤维层的纤维的平均纤维直径小。
5.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，所述基体含有聚酯纤维。
6.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，所述基体为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的无纺布。
7.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，所述含聚烯烃纤维为聚乙烯(PE)纤维或者具有以PE为鞘、以PET为芯的芯鞘结构的纤维。
8.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，所述多孔膜和所述含聚烯烃纤维通过热熔接而接合。
9.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，在将被过滤气体的流速设为5.3cm/秒、将捕集对象粒子的粒径设为0.3～0.5μm的范围时，所述粒子的捕集效率为99.97％以上。
10.一种过滤器单元，具备权利要求1～9中任一项所述的过滤器滤材和支承所述过滤器滤材的支承框。
11.如权利要求10所述的过滤器单元，其中，所述支承框含有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。
12.一种过滤器滤材的制造方法，用于制造权利要求1所述的过滤器滤材，其中，
将透气性支承材料和PTFE多孔膜以所述纤维层与所述PTFE多孔膜彼此接触的方式一体化，所述透气性支承材料具备具有透气性的基体及配置在所述基体上并且含聚烯烃纤维露出的纤维层，
所述透气性支承材料具有通过所述纤维层的纤维进入所述基体的内部并缠绕在所述基体上而使所述基体和所述纤维层接合的结构。
13.如权利要求12所述的过滤器滤材的制造方法，其中，如下形成具有所述结构的透气性支承材料：通过气流成网法使含有所述含聚烯烃纤维的纤维群在所述基体的表面堆积而形成所述纤维层。
14.如权利要求13所述的过滤器滤材的制造方法，其中，在所述基体的表面堆积含有具有比构成所述基体的材料的熔点低的熔点的纤维的所述纤维群。
15.如权利要求13所述的过滤器滤材的制造方法，其中，
所述基体包含纤维，
在所述基体的表面堆积含有纤维直径比构成所述基体的纤维的平均纤维直径小的纤维的所述纤维群。
16.如权利要求12所述的过滤器滤材的制造方法，其中，通过热层压使所述透气性支承材料和所述PTFE多孔膜一体化。
17.如权利要求12所述的过滤器滤材的制造方法，其中，所述基体含有聚酯纤维。
18.如权利要求12所述的过滤器滤材的制造方法，其中，所述基体为PET的无纺布。
19.如权利要求12所述的过滤器滤材的制造方法，其中，所述含聚烯烃纤维为PE纤维或者具有以PE为鞘、以PET为芯的芯鞘结构的纤维。
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