CN105188878B - 空气过滤器滤材的制造方法、空气过滤器滤材及空气过滤器部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空气过滤器滤材等，其制造方法包括以下工序：工序(a)，在聚四氟乙烯多孔质膜的一面侧重叠第1无纺布，在前述聚四氟乙烯多孔质膜的另一面侧重叠第2无纺布；和工序(b)，在将前述聚四氟乙烯多孔质膜、前述第1无纺布和前述第2无纺布重叠的状态下，使加热辊与前述第2无纺布接触，对前述聚四氟乙烯多孔质膜、前述第1无纺布和前述第2无纺布上推压前述加热辊。
Description
关联申请的相互参照
本申请要求日本特愿2013-72805号和日本特愿2014-27524号的优先权，通过引用编入本申请说明书的记载中。
技术领域
本发明涉及具备聚四氟乙烯(PTFE)多孔质膜的空气过滤器滤材的制造方法、空气过滤器滤材及空气过滤器部件。
背景技术
迄今为止，在用于空气净化装置、洁净室用途等的空气过滤器滤材中，使用具备聚四氟乙烯(PTFE)多孔质膜等氟树脂多孔质膜的滤材、玻璃纤维中加入粘结剂并抄纸的滤材(玻璃滤材)、将熔喷(Meltblown)无纺布驻极化的滤材(驻极体滤材)等。
其中，具备PTFE多孔质膜的空气过滤器滤材具有以下特征：微纤维的产生、自身产生尘埃等问题少、使用所伴生的压力损失的上升小等。另外，作为氟树脂的性质，还具有以下性质：摩擦系数小、滑动性良好，通过向多孔质膜施加冲击可以容易地对捕集到的尘埃进行除尘等性质等。
PTFE多孔质膜通常是富有柔软性的极薄的材料。另一方面，在透过大风量的空气过滤器单元中，为了不使空气过滤器滤材因其风量而大幅变形，对空气过滤器滤材要求一定程度的刚性。另外，由于PTFE多孔质膜是富有柔软性的极薄的材料，因此操作性非常难。因此，对于具备PTFE多孔质膜的过滤器滤材，例如如专利文献1所述，在作为透气部件的PTFE多孔质膜上，通常通过加热层叠(热层压)作为增强材料的透气性支撑件。
使用图5对上述现有技术的热层压法的一例进行说明。
通过导辊将带状的透气性支撑件21和同样带状的PTFE多孔质膜22重叠，使得透气性支撑件21夹着PTFE多孔质膜22，接着使整体与加热辊24接触，加热至规定的温度。保持该状态，在加热辊24上使透气性支撑件21和PTFE多孔质膜22粘接、层叠，之后，通过将得到的层叠体收取至辊25的方式使其自加热辊24分离，由此可以得到空气过滤器滤材。
如上所述，在将透气性支撑件重叠于PTFE多孔质膜的两侧的情况下，使空气过滤器滤材的刚性和操作性得到提高。然而，若进行基于热层压的透气性支撑件向PTFE多孔质膜的层叠，则与层叠前的PTFE多孔质膜本身的性能相比，会产生层叠后得到的空气过滤器滤材的性能下降的缺陷。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-170461号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于上述问题而产生的，其课题在于一边保持良好的滤材的刚性和操作性，一边抑制由加热导致的层叠后得到的空气过滤器滤材的性能下降。
用于解决问题的方案
即，本发明提供一种空气过滤器滤材的制造方法，其包括以下工序：
工序(a)，在聚四氟乙烯多孔质膜的一面侧重叠第1无纺布，在前述聚四氟乙烯多孔质膜的另一面侧重叠第2无纺布；和
工序(b)，在将前述聚四氟乙烯多孔质膜、前述第1无纺布和前述第2无纺布重叠的状态下，使加热辊与前述第2无纺布接触，对前述聚四氟乙烯多孔质膜、前述第1无纺布和前述第2无纺布推压前述加热辊，
作为前述第1无纺布，使用与前述一面侧相接的面的压花比率为12％以上且18％以下的无纺布，
作为前述第2无纺布，使用与前述另一面侧相接的面的压花比率大于18％的无纺布。
在本发明中，前述第2无纺布的与前述另一面侧相接的面的压花比率可以为19％以上且50％以下。
本发明的空气过滤器滤材是利用前述空气过滤器滤材的制造方法得到的。
本发明的空气过滤器部件(Air Filter Pack)具备前述空气过滤器滤材。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的空气过滤器滤材的制造方法的示意图。
图2是使用本发明的制造方法得到的空气过滤器滤材。
图3是本发明中使用的无纺布的表面的光学显微镜照片(倍率5倍)。
图4是本发明中使用的无纺布的表面的光学显微镜照片(倍率5倍)。
图5是以往的空气过滤器滤材的制造方法的示意图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明优选的实施方式进行说明。
本发明的空气过滤器滤材的制造方法为以下所述的方法，其包括以下工序：工序(a)，在聚四氟乙烯多孔质膜(以下称为PTFE多孔质膜。)的一面侧重叠第1无纺布，在前述PTFE多孔质膜的另一面侧重叠第2无纺布；和工序(b)，在将前述PTFE多孔质膜、前述第1无纺布和前述第2无纺布重叠的状态下，使加热辊与前述第2无纺布接触，对前述PTFE多孔质膜、前述第1无纺布和前述第2无纺布推压前述加热辊，作为前述第1无纺布，使用与前述一面相接的面的压花比率为12％以上且18％以下的无纺布，作为前述第2无纺布，使用与前述另一面相接的面的压花比率大于18％的无纺布。
更具体而言，如图1所示，首先，以使带状的无纺布1a和1b夹着PTFE多孔质膜2的方式，将无纺布1a和1b与PTFE多孔质膜重叠。即，在PTFE多孔质膜的一面侧2a重叠第1无纺布，在前述PTFE多孔质膜的另一面侧2b借助导辊3重叠第2无纺布(工序a)。
接着，在将前述PTFE多孔质膜、前述第1无纺布和前述第2无纺布重叠的状态下，使加热辊与前述第2无纺布接触，使整体附随加热辊4并进行推压(工序b)。在附随于加热辊4的状态下，通过加热辊4将包含PTFE多孔质膜2、无纺布1a和1b的整体加热至规定的温度，使无纺布1a和1b与PTFE多孔质膜2粘接、层叠，将得到的层叠体收取至辊5，由此从加热辊4分离，可以得到空气过滤器滤材A。
在图1的例中，无纺布1a和1b的加热温度可以通过加热辊4的温度设定、调节线速度来控制。此时，无纺布1a和1b的加热的温度设定为无纺布1a所含的熔点最低的材料与无纺布1b所含的熔点最低的材料中的较高一方的熔点以上。
另外，利用紧接着加热辊4之后设置的导辊6，对被加热的无纺布1a和1b与PTFE多孔质膜2的层叠体进一步进行加压，由此可以使各层的粘接力提高。
在本发明的空气过滤器用滤材的制造方法中，无纺布1a和1b分别至少在单面设有压花，在与PTFE多孔质膜2层叠时，以使各自的实施了压花加工的面与PTFE多孔质膜2相接的方式进行配置。
另外，无纺布1a和1b使用与PTFE多孔质膜2相接的面的压花比率不同的无纺布。具体而言，作为无纺布1a，使用与PTFE多孔质膜2相接的面的压花比率为12％以上且18％以下的无纺布，作为无纺布1b，使用与PTFE多孔质膜2相接的面的压花比率大于18％的无纺布。
尤其优选的是，分别使用压花比率为12％以上且18％以下的无纺布作为无纺布1a、使用压花比率为19％以上且50％以下的无纺布作为无纺布1b。
在本发明中，“压花比率”是指每单位面积的无纺布的凹部的面积的比例。需要说明的是，计算方法在后述的实施例中详细地说明。
如上所述，若将无纺布1a和1b配置于前述PTFE多孔质膜2的一面侧2a和另一面侧2b，则在压花比率小即每单位面积的凹部的面积小的无纺布1a与PTFE多孔质膜2的一面侧2a之间，与无纺布1b与PTFE多孔质膜2的另一面侧2b之间相比，接触点数增多。在图1所示的、利用加热辊4进行的层压中，在PTFE多孔质膜2的一面侧2a的无纺布1a位于不与加热辊4接触的一侧。这样配置时，与无纺布1b相比，来自加热辊4的热不容易传递至无纺布1a中，因此为了得到充分的层压后的粘接力，需要通过导辊6等向无纺布1a施加比无纺布1b大的张力。
因此，无纺布1a在被加热的状态下被挤压向加热辊4的压力变得比无纺布1b被挤压向加热辊4的压力大。
因此，若施加压力的无纺布1a与PTFE多孔质膜2之间的接触点数增多，则施加于接触点的压力被分散，会抑制无纺布1a的纤维的咬入导致的PTFE多孔质膜2的破环。因此，利用本发明的制造方法能抑制得到的空气过滤器滤材的捕集效率的下降。
尤其，作为PTFE多孔质膜2，使用用于构成HEPA、ULPA等空气过滤器滤材的、虽然捕集效率更高但却非常容易损伤的PTFE多孔质膜的情况下，本发明的效果显著。
其原因在于，对于HEPA、ULPA等空气过滤器滤材用的PTFE多孔质膜而言，对PTFE多孔质膜2的纤维的损害容易表现为空气过滤器滤材的捕集效率的下降。
另外，本发明人等还发现，提高无纺布1b的压花比率时，会抑制无纺布熔融成分对加热辊4上的附着(被称为所谓“拉丝”的缺陷)。其原因在于，若提高压花比率，则构成无纺布1b的纤维之间的粘接点增加，熔融的纤维会变得不容易被辊获取。由于“拉丝”的产生受到抑制，生产线中熔融纤维对后续的空气过滤器滤材的附着等缺陷也会被抑制，还能够减少加热辊4的清洁次数，因此在空气过滤器滤材的量产上有利于成品率提高。
通过如上所述说明的本实施方式的制造方法得到的空气过滤器滤材A是包含如图2所示的PTFE多孔质膜2、和以夹持该PTFE多孔质膜的方式直接设置在该PTFE多孔质膜的两面上的无纺布1a和1b的层叠体。
使用该空气过滤器滤材A制造空气过滤器部件和空气过滤器单元。通常，空气过滤器单元可以通过如下方式制造：将空气过滤器滤材打裥加工为褶状，得到空气过滤器部件，将其装入框中来制造。
本实施方式的空气过滤器部件是将通过本实施方式的制造方法得到的空气过滤器滤材形成规定的形状或者大小而形成的。
作为本实施方式的空气过滤器部件，例如可列举出将空气过滤器滤材在多处弯曲而形成为褶状而成的空气过滤器部件等。
对于所述空气过滤器部件，例如可以是具备如下单元而成的空气过滤器部件：将前述空气过滤器滤材沿着一个方向弯曲而形成的弯曲部；将前述弯曲部以外的区域形成为板状而成的平板部；形成于空气过滤器滤材的一面侧和另一面侧的各平板部之间，用于保持相邻的弯曲部彼此的间隔的多个间隔保持部。
对于所述空气过滤器部件的制造方法，例如可列举出以下的方法。
首先，将空气过滤器滤材打裥加工。具体而言，将带状的空气过滤器滤材沿着与长度方向正交的宽度方向在多处弯曲而形成为褶状。由此，在空气过滤器滤材上形成多个弯曲部和多个平板部(进行打裥加工的工序)。
接着，将打裥加工为褶状的空气过滤器滤材拉伸为打裥加工前的平坦状态，在空气过滤器滤材的两面上涂布粘接剂等隔离树脂(通常被称为“肋(bead)”)，形成间隔保持部(涂布隔离树脂的工序)。
间隔保持部被配置在相邻平板部的形成为褶状时的相对的一对相对面之间。
进而，再次弯曲空气过滤器滤材形成为褶状(再次进行打裥加工的工序)。
根据需要，可以将打裥加工的空气过滤器滤材切割为规定的大小(切割工序)。
前述空气过滤器部件可以安装在框体上而以空气过滤器单元的形式形成。
空气过滤器单元是通过密封包围前述空气过滤器部件的四周的框体与空气过滤器部件而制造的。
这样制造的空气过滤器单元可用于空气净化装置、洁净室的空调设备等。
本实施方式中使用的PTFE多孔质膜2可以通过以下的方法来制造：例如，制作片状的PTFE成形体，将其双轴拉伸而进行多孔质化的方法，以及，日本特开平7-196831号公报等中记载的方法等公知的方法。
另外，根据需要，作为PTFE多孔质膜2，也可以使用具有多个PTFE多孔质膜层叠而成的结构的PTFE多层多孔质膜。作为PTFE多层多孔质膜的制法没有特别限定，提出如下所示的几种方法。
例如可列举出：
(1)使混有液态润滑剂的分子量不同的PTFE细粉以层状分布后，在保持层结构的状态下挤出并压延，进一步拉伸，由此得到PTFE多层多孔质膜的方法(日本特开平3-179038号公报中记载)；
(2)将含液态润滑剂的多个PTFE压延片重叠并进行压延，进一步拉伸，由此得到PTFE多层多孔质膜的方法(日本特开昭59-49935号公报中记载)；
(3)通过压接孔径不同的未煅烧的PTFE多孔质膜而层叠化，在PTFE的熔点以上的温度下进行煅烧，由此得到PTFE多层多孔质膜的方法(日本特开昭54-97686号公报中记载)等。
本实施方式中使用的无纺布1a和1b使用相互间的压花比率不同的无纺布。具体而言，无纺布1a的压花比率为12％以上且18％以下，无纺布1b的压花比率为大于18％。尤其，无纺布1a的压花比率优选为12％以上且18％以下，无纺布1b的压花比率优选为19％以上且50％以下。需要说明的是，该无纺布的压花需要至少设置于与PTFE多孔质膜2相接的面。
只要满足该条件，就对无纺布1a和1b就没有特别限定，但优选为比PTFE多孔质膜透气性优异的无纺布。
另外，从容易与PTFE多孔质膜粘接的方面出发，有选选的是，构成无纺布的一部分或者全部的纤维为芯鞘结构的复合纤维，且相对于鞘成分芯成分的熔点高的合成纤维。
需要说明的是，作为无纺布的材料，没有特别限定，例如可以使用聚烯烃(聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等)、聚酰胺、聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等)、芳香族聚酰胺、或者包含这些复合材料的材料等。
根据本实施方式，可以提供一边保持良好的滤材的刚性和操作性、一边抑制由加热导致的层叠后的性能下降的空气过滤器滤材。
本实施方式的空气过滤器滤材的制造方法、空气过滤器滤材和空气过滤器部件如上所述，但本次公开的实施方式在所有的方面均仅为示例，不应该被认为是限定性的方案。本发明的保护范围由权利要求书表示而并非上述说明，且包含在与权利要求书等同含义和范围内所作出的所有变更。
实施例
以下，列举实施例和比较例更详细地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。
将对PTFE细粉(大金工业株式会社制造、产品名：F104)80重量份加入液态润滑剂(十二烷)20重量份而得到的膏状的混和物进行预成形，通过将膏挤出而成形为圆棒状。接着，通过一对金属制压延辊间，将成形物压延而得到片状成形体(厚度：0.2mm)。接着，将该片状成形体加热至150℃使其干燥，由此从片状成形体去除液态润滑剂。将该片状成形体沿其长度方向在300℃的温度下拉伸15倍，进一步在150℃的温度下拉伸30倍，得到厚度4μm、孔隙率95％的PTFE多孔质膜。得到的PTFE多孔质膜在透过流速为5.3cm/秒的条件下压力损失为140Pa，在透过流速为5.3cm/秒的条件下，将粒径0.1～0.2μm的粒子作为对象的捕集效率为99.9995％。
使用图1所示的装置通过热层压将该PTFE多孔质膜和由PET/PE芯鞘复合纤维制成的无纺布层叠，得到3层结构的空气过滤器滤材。需要说明的是，此时加热辊4使用在辊表面实施了氟树脂的表面涂布的辊，设定使得加热辊4上的无纺布1a和1b的温度为130℃以上。
将本实施例和比较例中使用的无纺布的特性以及制作的空气过滤器滤材的特性示于表1和表2。
需要说明的是，本实施例的无纺布的压花比率、压力损失和捕集效率的测定以及空气过滤器滤材的PF值的计算使用以下所示的方法来进行。
(无纺布的压花比率)
无纺布的压花比率是以每单位面积的无纺布的凹部的面积的比例的形式求出的。计算方法如下：以5倍的倍率拍摄无纺布表面(例如参照图3和图4)的光学显微镜照片，打印该照片，测定所打印的照片整体的重量后，从打印的照片中裁去凹部，测定所裁去的纸片的重量，由此进行计算。需要说明的是，图3是实施例1的无纺布1a的表面的光学显微镜照片、图4是实施例1的无纺布1b的表面的光学显微镜照片。
(PTFE多孔质膜和空气过滤器滤材的压力损失的测定)
关于压力损失(Pa)的测定，基于JIS K 0901的“气体中的粉尘试样捕集用过滤材料”，将PTFE多孔质膜和空气过滤器滤材的测定样品安装在面积100mm2的保持架上，用压缩机对入口侧进行加压，用流量计将空气的透过流量调整为5.3cm/秒。用压力计测定此时的压力损失。结果示于表1和2。
(PTFE多孔质膜和空气过滤器滤材的捕集效率的测定)
关于捕集效率，基于JIS K 3803的“除菌用空气过滤深度过滤器的气溶胶捕集性能试验方法”，以使颗粒的浓度为约108个/升的方式混入并测定粒径0.3～0.5μm的DOP(邻苯二甲酸二辛酯)的颗粒，用下式(1)进行计算。其中，式(1)中的NL表示下游侧的颗粒数(个/L)、NU表示上游侧的颗粒数(个/L)、P表示颗粒捕集效率(％)。结果示于表1和2。
P＝(1-NL/NU)×100···(1)
(空气过滤器滤材的PF值)
表示空气过滤器滤材的性能的PF值是通过下式(2)计算的。结果示于表1和2。
PF值＝-Log(1-捕集效率(％)/100)/压力损失(mmH2O)×100···(2)
[表1]
[表2]
根据表1和表2的结果可知，在图1所示的层压工序中，无纺布1a和1b在与PTFE多孔质膜2层叠时，以使各自实施了压花加工的面与PTFE多孔质膜2相接的方式配置，且分别使用无纺布1a的压花比率为12％以上且18％以下的无纺布、无纺布1b的压花比率为19％以上且50％以下的无纺布，由此与PTFE多孔质膜的捕集效率相比，不仅抑制了得到的空气过滤器滤材的捕集效率(或者PF值)的下降，还抑制了无纺布熔融成分向加热辊4上的附着(拉丝)。
产业上的可利用性
本发明所提供的空气过滤器滤材和空气过滤器部件可以作为在空气净化装置、洁净室的空调设备等中使用的空气过滤器单元的滤材和空气过滤器部件适宜地使用。
附图标记说明
1a、1b 无纺布
2 PTFE多孔质膜
3 导辊
4 加热辊
5 卷取辊
6 导辊
A 空气过滤器滤材
Claims (4)
1.一种空气过滤器滤材的制造方法，其包括以下工序：
工序(a)，在聚四氟乙烯多孔质膜的一面侧重叠第1无纺布，在所述聚四氟乙烯多孔质膜的另一面侧重叠第2无纺布；和
工序(b)，在将所述聚四氟乙烯多孔质膜、所述第1无纺布和所述第2无纺布重叠的状态下，使加热辊与所述第2无纺布接触，对所述聚四氟乙烯多孔质膜、所述第1无纺布和所述第2无纺布推压所述加热辊，
作为所述第1无纺布，使用与所述一面侧相接的面的压花比率为12％以上且18％以下的无纺布，
作为所述第2无纺布，使用与所述另一面侧相接的面的压花比率大于18％的无纺布。
2.根据权利要求1所述的空气过滤器滤材的制造方法，其中，所述第2无纺布的与所述另一面侧相接的面的压花比率为19％以上且50％以下。
3.一种空气过滤器滤材，其是利用权利要求1或2所述的制造方法得到的。
4.一种空气过滤器部件，其具备权利要求3所述的空气过滤器滤材。
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