CN107106955A - 空气过滤器用滤材、过滤器组件、空气过滤器单元以及空气过滤器用滤材的制造方法 - Google Patents

空气过滤器用滤材、过滤器组件、空气过滤器单元以及空气过滤器用滤材的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供不仅捕集效率高、压力损失低,而且积尘量也高的空气过滤器用滤材、过滤器组件、空气过滤器单元以及这样的空气过滤器用滤材的制造方法。在从上游侧起依次排列配置预捕集材料(10)、第1多孔膜(31)、第2多孔膜(32)而成的空气过滤器用滤材(1)中,对于预捕集材料(10)来说,使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失为15Pa以上且小于55Pa,粒径为0.3μm的NaCl的捕集效率为25%以上且小于80%,厚度为0.4mm以下,PF值为7以上15以下,(预捕集材料(10)的PF值/将第1多孔膜(31)与第2多孔膜(32)层积时的PF值)的值为0.20以上0.45以下。

Description

空气过滤器用滤材、过滤器组件、空气过滤器单元以及空气过 滤器用滤材的制造方法
技术领域
本发明涉及空气过滤器用滤材、过滤器组件、空气过滤器单元以及空气过滤器用滤材的制造方法。
背景技术
作为满足HEPA过滤器(High Efficiency Particulate Air Filter,高效空气颗粒过滤器)的基准的空气过滤器用滤材,已知有被称为玻璃滤材的使用玻璃纤维制作的滤材。HEPA等级的玻璃滤材具有粒径为0.3μm的颗粒的捕集效率为99.97%的高捕集效率,但另一方面压力损失高。
作为替代这样的玻璃滤材的低压力损失的HEPA过滤器,已知有使用了PTFE多孔膜的滤材,该PTFE多孔膜是对聚四氟乙烯(PTFE)进行拉伸而制作的。与玻璃滤材相比,PTFE多孔膜具有高捕集效率和低压力损失,捕集效率与压力损失的平衡优异。
例如,在下述的专利文献1(日本特开2013-52320号公报)、专利文献2(日本特开2013-63424号公报)所提出的空气过滤器用滤材中,为了抑制利用形状保持部件进行保持来使用的空气过滤器单元的压力损失,在PTFE多孔膜的上游侧设置熔喷无纺布,进一步在其上游侧设置由纺粘无纺布构成的通气性覆盖层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-52320号公报
专利文献2:日本特开2013-63424号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,近年来,为了延长滤材的寿命,要求提高滤材的积尘量。例如,在将空气过滤器单元用于气体涡轮的吸气用途的情况下,由于积尘量少,空气过滤器可能不待气体涡轮的定期检査即发生堵塞。在像这样发生堵塞时,不得不仅为了更换空气过滤器而停止气体涡轮的运转,损失增大。
与此相对,对于上述专利文献1和专利文献2记载的空气过滤器来说,尽管捕集效率高、压力损失也很低,但积尘量不足,要求更进一步提高积尘量。
本发明的目的在于提供不仅捕集效率高、压力损失低,而且积尘量也高的空气过滤器用滤材、过滤器组件、空气过滤器单元以及这样的空气过滤器用滤材的制造方法。
解决课题的手段
本发明的发明人为了解决上述课题进行了深入研究,结果发现,通过设置2层主要包含氟树脂的多孔膜、以及上游侧的特定物性的预捕集材料,并使预捕集材料的PF值/将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值处于特定范围,不仅捕集效率高、压力损失低,而且还能够提高积尘量,从而完成了本发明。
第1观点的空气过滤器用滤材为捕集气体中的灰尘的空气过滤器用滤材,具备第1多孔膜、第2多孔膜、以及预捕集材料。第1多孔膜主要包含氟树脂。第2多孔膜主要包含氟树脂,与第1多孔膜相比配置在气流的下游侧。预捕集材料与第1多孔膜相比配置在气流的上游侧,捕集气流中的一部分灰尘。对于预捕集材料来说,使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失为15Pa以上且小于55Pa,粒径为0.3μm的NaCl的捕集效率为25%以上且小于80%,厚度为0.4mm以下,由下式:PF值={-log((100-捕集效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)规定的PF值为7以上15以下。预捕集材料的PF值相对于将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值的比例、也即“预捕集材料的PF值/将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值”的值为0.20以上0.45以下。
需要说明的是,预捕集材料的上述PF值优选为7以上13以下。
在该空气过滤器用滤材中,不仅捕集效率高、压力损失低,而且还能够提高积尘量。
第2观点的空气过滤器用滤材为第1观点的空气过滤器用滤材,其进一步具备上游通气性支撑材料。上游通气性支撑材料与第1多孔膜相比配置在气流的上游侧,支撑第1多孔膜。
需要说明的是,预捕集材料只要与第1多孔膜相比配置在气流的上游侧即可,与上游通气性支撑材料相比可以配置在气流的上游侧,与上游通气性支撑材料相比也可以配置在气流的下游侧。
该空气过滤器用滤材能够提高上游侧的强度。
第3观点的空气过滤器用滤材为第1观点或第2观点的空气过滤器用滤材,其进一步具备下游通气性支撑材料。下游通气性支撑材料与第2多孔膜相比配置在气流的下游侧,支撑第2多孔膜。
该空气过滤器用滤材能够提高下游侧的强度。
第4观点的空气过滤器用滤材为第1观点至第3观点中任一观点的空气过滤器用滤材,其中,第1多孔膜与第2多孔膜相比压力损失小,该压力损失是使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失;第2多孔膜与第1多孔膜相比捕集效率高,该捕集效率是粒径为0.3μm的NaCl的捕集效率。
该空气过滤器用滤材不仅捕集效率高、压力损失低,而且还能够进一步提高积尘量。
第5观点的空气过滤器用滤材为第1观点至第4观点中任一观点的空气过滤器用滤材,其中,对于第1多孔膜来说,压力损失为30Pa以上90Pa以下;捕集效率为95%以上99%以下;以流速5.3cm/秒连续流通包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃颗粒的空气,在压力损失上升250Pa时的聚α-烯烃颗粒的积尘量为25g/m2以上35g/m2以下。
该空气过滤器用滤材不仅捕集效率高、压力损失低,而且还能够进一步提高积尘量。
第6观点的空气过滤器用滤材为第1观点至第5观点中任一观点的空气过滤器用滤材,其中,预捕集材料的PF值相对于将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值的比例、也即“预捕集材料的PF值/将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值”的值为0.20以上0.38以下。
对于该空气过滤器用滤材来说,即使在提高积尘量的情况下,也能够将压力损失抑制得较低。
第7观点的空气过滤器用滤材为第1观点至第6观点中任一观点的空气过滤器用滤材,其中,第1多孔膜和第2多孔膜主要由能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分构成。
在现有的主要仅由能够纤维化的PTFE(高分子量PTFE)构成的PTFE多孔膜中,含有大量纤维径细的微细原纤维,每1根纤维的表面积大,捕集效率高;而另一方面,膜厚比较薄,纤维彼此的重叠多,因而无法进行大量微粒的积尘,每1根纤维的捕集效率的高度未得到有效发挥。
与此相对,该空气过滤器用滤材是通过主要包含能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分这3种成分来构成的,因而与现有的PTFE多孔膜相比,能够利用比较粗的纤维来增多空隙并增加膜厚,从而提高积尘量。
第8观点的空气过滤器用滤材为第1观点至第7观点中任一观点的空气过滤器用滤材,对于空气过滤器用滤材来说,以流速5.3cm/秒连续流通包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃颗粒的空气,在压力损失上升250Pa时的聚α-烯烃颗粒的积尘量为40g/m2以上。
第9观点的空气过滤器用滤材为第1观点至第8观点中任一观点的空气过滤器用滤材,对于空气过滤器用滤材来说,使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失小于200Pa,使包含粒径为0.3μm的NaCl颗粒的空气以流速5.3cm/秒通过时的颗粒的捕集效率为99.97%以上。
第10观点的空气过滤器组件具备第1观点至第9观点中任一观点的空气过滤器用滤材,其中,空气过滤器用滤材被加工成峰折和谷折交替重复的锯齿形状来构成。需要说明的是,对于“过滤器组件”没有特别限定,例如,其不是扁平的片状而是通过交替进行峰折和谷折而折叠成的锯齿形状,可以按照能够容纳在任意框体中的方式进行整形。
第11观点的空气过滤器单元具备第1观点至第9观点中任一观点的空气过滤器用滤材或第10观点的过滤器组件、以及保持空气过滤器用滤材或过滤器组件的框体。
第12观点的空气过滤器用滤材的制造方法为捕集气体中的灰尘的空气过滤器用滤材的制造方法,其具备下述步骤:得到主要包含氟树脂的第1多孔膜和第2多孔膜的步骤;将第1多孔膜配置在与第2多孔膜相比为气流的上游侧的步骤;以及将捕集气流中的一部分灰尘的预捕集材料配置在与第1多孔膜相比为气流的上游侧的步骤。对于预捕集材料来说,使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失为15Pa以上且小于55Pa,粒径为0.3μm的NaCl的捕集效率为25%以上且小于80%,厚度为0.4mm以下,由下式:PF值={-log((100-捕集效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)规定的PF值为7以上15以下。预捕集材料的PF值相对于将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值的比例、也即“预捕集材料的PF值/将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值”的值为0.20以上0.45以下。并且,该制造方法进一步具备将第1多孔膜、第2多孔膜和预捕集材料进行热层积而一体化的步骤。
需要说明的是,预捕集材料的上述PF值优选为7以上13以下。
利用该空气过滤器用滤材的制造方法,能够得到不仅捕集效率高、压力损失低,而且积尘量也高的空气过滤器用滤材。
第13观点的空气过滤器用滤材的制造方法为第12观点的空气过滤器用滤材的制造方法,其进一步具备将支撑第1多孔膜的上游通气性支撑材料配置在与第1多孔膜相比为气流的上游侧的步骤。
需要说明的是,预捕集材料只要与第1多孔膜相比配置在气流的上游侧即可,可以与上游通气性支撑材料相比配置在气流的上游侧,也可以与上游通气性支撑材料相比配置在气流的下游侧。
利用该空气过滤器用滤材的制造方法,能够提高所得到的空气过滤器用滤材的上游侧的强度。
第14观点的空气过滤器用滤材的制造方法为第12观点或第13观点的空气过滤器用滤材的制造方法,其进一步具备将支撑第2多孔膜的下游通气性支撑材料配置在与第2多孔膜相比为气流的下游侧的步骤。
利用该空气过滤器用滤材的制造方法,能够提高所得到的空气过滤器用滤材的下游侧的强度。
发明的效果
利用本发明的空气过滤器用滤材、过滤器组件或空气过滤器单元,不仅捕集效率高、压力损失低,而且积尘量也提高。
另外,利用本发明的空气过滤器用滤材的制造方法,能够得到不仅捕集效率高、压力损失低,而且积尘量也高的空气过滤器用滤材。
附图说明
图1是示出本实施方式的5层结构的滤材的层构成的示意性截面图。
图2是示出变形例的6层结构的滤材的层构成的示意性截面图。
图3是示出变形例的3层结构的滤材的层构成的示意性截面图。
图4是本实施方式的过滤器组件的外观立体图。
图5是本实施方式的空气过滤器单元的外观立体图。
具体实施方式
下面举出实施方式为例对空气过滤器用滤材(以下也简称为滤材)、过滤器组件、空气过滤器单元以及空气过滤器用滤材的制造方法进行说明。
(1)空气过滤器用滤材
图1中示出了本实施方式的5层结构的空气过滤器用滤材1的示意性截面图。
空气过滤器用滤材1为捕集气体中的灰尘的空气过滤器用滤材,其从气流的上游侧起依次具备预捕集材料10、可选的上游通气性支撑材料21、第1多孔膜31、第2多孔膜32、以及可选的下游通气性支撑材料22。
第1多孔膜31主要包含氟树脂。第2多孔膜32主要包含氟树脂,与第1多孔膜31相比配置在气流的下游侧,该配置按照与第1多孔膜31相互相邻的方式进行。上游通气性支撑材料21与第1多孔膜31相比配置在气流的上游侧,支撑第1多孔膜31。下游通气性支撑材料22与第2多孔膜32相比配置在气流的下游侧,支撑第2多孔膜32。预捕集材料10与第1多孔膜31相比配置在气流的上游侧(在本实施方式中,为与上游通气性支撑材料21相比的气流的上游侧),捕集气流中的一部分灰尘。对于预捕集材料10来说,使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失为15Pa以上且小于55Pa,粒径为0.3μm的NaCl的捕集效率为25%以上且小于80%,厚度为0.4mm以下,由下式:PF值={-log((100-捕集效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)规定的PF值为7以上15以下。预捕集材料10的PF值相对于将第1多孔膜31与第2多孔膜32层积时的PF值的比例、也即“预捕集材料10的PF值/将第1多孔膜31与第2多孔膜32层积时的PF值”的值为0.20以上0.45以下。
下面对各层和各层间的关系进行具体说明。
(2)多孔膜
第1多孔膜31和第2多孔膜32均主要由氟树脂构成,具有未图示的多孔质膜结构,该多孔质膜结构具有原纤维(纤维)和与原纤维连接的结点(结节部)。
此处,“主要”是指,在含有两种以上的成分的情况下,氟树脂含有得最多。第1多孔膜31和第2多孔膜32例如可以含有超过构成成分整体的50重量%的氟树脂。即,第1多孔膜31和第2多孔膜32可以含有小于50重量%的不同于氟树脂的成分。
作为不同于氟树脂的成分,例如可以举出作为后述的不发生纤维化的非熔融加工性成分(B成分)的无机填料。第1多孔膜31配置于气流的上游侧(图1的上方),第2多孔膜32与第1多孔膜31相比配置于气流的下游侧(图1的下方)。
第1多孔膜31和第2多孔膜32可以具有彼此相同的膜结构,也可以具有彼此不同的膜结构。
第1多孔膜31和第2多孔膜32中使用的氟树脂可以由一种成分构成,也可以由两种以上的成分构成。例如,作为由两种以上的成分构成的氟树脂,例如可以举出能够纤维化的PTFE(下文中也称为A成分)、不发生纤维化的非热熔融加工性成分(下文中也称为B成分)、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分(下文中也称为C成分)这3种成分的混合物。第1多孔膜31优选由这3种成分的组合构成。由这3种成分构成的第1多孔膜31与现有的能够纤维化的PTFE(高分子量PTFE)多孔膜相比具有空隙多、膜厚厚的膜结构,从而能够在滤材的厚度方向的广泛区域捕集气体中的微粒,由此能够提高积尘量。从这样的方面考虑,更优选不仅第1多孔膜31、而且第1多孔膜31和第2多孔膜32这两者由上述3种成分构成。由此能够充分确保滤材1整体的厚度,进一步提高积尘量。
下面对上述3种成分进行更详细的说明。需要说明的是,关于第1多孔膜31和第2多孔膜32均对应的内容,不对它们进行区分,仅使用“多孔膜”的表达来说明。
(2-1)A成分:能够纤维化的PTFE
能够纤维化的PTFE为由例如四氟乙烯(TFE)的乳液聚合或悬浮聚合得到的高分子量PTFE。此处所说的高分子量是指,在多孔膜制作时的拉伸时容易纤维化而得到纤维长较长的原纤维的物质,该物质的标准比重(SSG)为2.130~2.230,熔融粘度高,因此是指实质上不会发生熔融流动的大小的分子量。从容易纤维化、可得到纤维长较长的原纤维的方面考虑,能够纤维化的PTFE的SSG优选为2.130~2.190、更优选为2.140~2.170。若SSG过高,则A~C各成分的混合物的拉伸性可能会变差,若SSG过低,则有可能压延性变差、多孔膜的均质性变差、多孔膜的压力损失增高。另外,从容易纤维化、可得到纤维长较长的原纤维的方面考虑,优选利用乳液聚合得到的PTFE。标准比重(SSG)根据ASTM D 4895进行测定。
纤维化性的有无、即能否纤维化可以通过能否进行糊料挤出来判断,该糊料挤出为将由TFE的聚合物制作的高分子量PTFE粉末进行成型的代表性方法。通常,可进行糊料挤出的原因是由于高分子量的PTFE具有纤维化性。在利用糊料挤出得到的未烧制的成型体不具有实质性的强度或伸长率的情况下,例如在伸长率为0%、若拉伸则会断裂的情况下,可视为不具有纤维化性。
上述高分子量PTFE可以为改性聚四氟乙烯(下文中称为改性PTFE),也可以为均聚四氟乙烯(下文中称为均聚PTFE),还可以为改性PTFE与均聚PTFE的混合物。对均聚PTFE没有特别限定,可以适当地使用日本特开昭53-60979号公报、日本特开昭57-135号公报、日本特开昭61-16907号公报、日本特开昭62-104816号公报、日本特开昭62-190206号公报、日本特开昭63-137906号公报、日本特开2000-143727号公报、日本特开2002-201217号公报、国际公开第2007/046345号小册子、国际公开第2007/119829号小册子、国际公开第2009/001894号小册子、国际公开第2010/113950号小册子、国际公开第2013/027850号小册子等中公开的均聚PTFE。其中,优选具有高拉伸特性的日本特开昭57-135号公报、日本特开昭63-137906号公报、日本特开2000-143727号公报、日本特开2002-201217号公报、国际公开第2007/046345号小册子、国际公开第2007/119829号小册子、国际公开第2010/113950号小册子等中公开的均聚PTFE。
改性PTFE由TFE和TFE以外的单体(下文中称为改性单体)构成。改性PTFE可以举出利用改性单体均匀地进行了改性的物质、在聚合反应初期进行了改性的物质、在聚合反应末期进行了改性的物质等,并不特别限定于此。改性PTFE可以适当地使用例如日本特开昭60-42446号公报、日本特开昭61-16907号公报、日本特开昭62-104816号公报、日本特开昭62-190206号公报、日本特开昭64-1711号公报、日本特开平2-261810号公报、日本特开平11-240917、日本特开平11-240918、国际公开第2003/033555号小册子、国际公开第2005/061567号小册子、国际公开第2007/005361号小册子、国际公开第2011/055824号小册子、国际公开第2013/027850号小册子等中公开的改性PTFE。其中,优选具有高拉伸特性的日本特开昭61-16907号公报、日本特开昭62-104816号公报、日本特开昭64-1711号公报、日本特开平11-240917、国际公开第2003/033555号小册子、国际公开第2005/061567号小册子、国际公开第2007/005361号小册子、国际公开第2011/055824号小册子等中公开的改性PTFE。
改性PTFE包含基于TFE的TFE单元和基于改性单体的改性单体单元。改性单体单元是改性PTFE的分子结构的一部分、是来自改性单体的部分。改性PTFE优选包含全部单体单元的0.001重量%~0.500重量%的改性单体单元,更优选包含全部单体单元的0.01重量%~0.30重量%的改性单体单元。全部单体单元是改性PTFE的分子结构中的来自全部单体的部分。
改性单体只要能够与TFE共聚就没有特别限定,例如可以举出六氟丙烯(HFP)等全氟烯烃;三氟氯乙烯(CTFE)等氟氯烯烃;三氟乙烯、偏二氟乙烯(VDF)等含氢氟代烯烃;全氟乙烯基醚;全氟烷基乙烯(PFAE)、乙烯等。所使用的改性单体可以为一种,也可以为两种以上。
对全氟乙烯基醚没有特别限定,例如,可以举出由下述通式(1)表示的全氟不饱和化合物等。
CF2=CF-ORf···(1)
式中,Rf表示全氟有机基团。
在本说明书中,全氟有机基团为与碳原子键合的氢原子全部被氟原子取代而成的有机基团。上述全氟有机基团可以具有醚氧。
作为全氟乙烯基醚,例如可以举出上述通式(1)中Rf是碳原子数为1~10的全氟烷基的全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。全氟烷基的碳原子数优选为1~5。作为PAVE中的全氟烷基,例如可以举出全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟戊基、全氟己基等。作为PAVE,优选全氟丙基乙烯基醚(PPVE)、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)。
对上述全氟烷基乙烯(PFAE)没有特别限定,例如可以举出全氟丁基乙烯(PFBE)、全氟己基乙烯(PFHE)等。
作为改性PTFE中的改性单体,优选为选自由HFP、CTFE、VDF、PAVE、PFAE和乙烯组成的组中的至少一种。
特别是从容易纤维化、可得到纤维长较长的原纤维的方面考虑,均聚PTFE的含量优选大于能够纤维化的PTFE的50重量%。
需要说明的是,能够纤维化的PTFE可以将多种上述成分进行组合。
从维持多孔膜的纤维结构的方面考虑,能够纤维化的PTFE的含量优选大于多孔膜的50重量%。
(2-2)B成分:不发生纤维化的非热熔融加工性成分
不发生纤维化的非热熔融加工性成分主要作为非纤维状的颗粒而偏在于结节部,起到抑制能够纤维化的PTFE被纤维化的作用。
作为不发生纤维化的非热熔融加工性成分,例如可以举出低分子量PTFE等具有热塑性的成分、热固化性树脂、无机填料、以及它们的混合物。
具有热塑性的成分优选熔点为320℃以上、熔融粘度高。例如低分子量PTFE由于熔融粘度高,因而即使在熔点以上的温度下进行加工,也能够停留在结节部。在本说明书中,低分子量PTFE是指数均分子量为60万以下、熔点为320℃以上335℃以下、在380℃的熔融粘度为100Pa·s~7.0×105Pa·s的PTFE(参照日本特开平10-147617号公报)。
作为低分子量PTFE的制造方法,可以举出下述方法:使由TFE的悬浮聚合得到的高分子量PTFE粉末(模塑粉末)或由TFE的乳液聚合得到的高分子量PTFE粉末(细粉)与特定的氟化物在高温下进行接触反应而发生热分解的方法参照(日本特开昭61-162503号公报);对上述高分子量PTFE粉末或成型体照射电离性放射线的方法(参照日本特开昭48-78252号公报);以及使TFE与链转移剂一起进行直接聚合的方法(参照国际公开第2004/050727号小册子、国际公开第2009/020187号小册子、国际公开第2010/114033号小册子等);等等。低分子量PTFE与能够纤维化的PTFE同样地可以为均聚PTFE,也可以为包含上述改性单体的改性PTFE。
低分子量PTFE不具有纤维化性。纤维化性的有无可以利用上述方法进行判断。低分子量PTFE利用糊料挤出得到的未烧制的成型体不具有实质性的强度或伸长率,例如伸长率为0%,若拉伸会断裂。
对低分子量PTFE没有特别限定,优选在380℃的熔融粘度为1000Pa·s以上、更优选为5000Pa·s以上、进一步优选为10000Pa·s以上。这样,若熔融粘度高,则在制造多孔膜时即使作为C成分的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分发生熔融,也能够使不发生纤维化的非热熔融加工性成分停留在结节部,能够抑制纤维化。
作为热固化性树脂,例如可以举出环氧树脂、有机硅树脂、聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、酚树脂、以及它们的混合物等各树脂。从后述的共沉析的作业性的方面出发,热固化性树脂优选使用在未固化状态下被水分散而得到的树脂。这些热固化性树脂均能够以市售品的形式获得。
作为无机填料,可以举出滑石、云母、硅酸钙、玻璃纤维、碳酸钙、碳酸镁、碳纤维、硫酸钡、硫酸钙、以及它们的混合物等。其中,从与可纤维化的高分子量PTFE的亲和性和比重的方面考虑,优选使用滑石。从在多孔膜的制造时能够形成稳定的分散体的方面考虑,无机填料优选使用粒径为3μm以上20μm以下的无机填料。粒径为平均粒径,利用激光衍射-散射法测定。这些无机填料均能够以市售品的形式获得。
需要说明的是,不发生纤维化的非熔融加工性成分也可以将多种上述成分进行组合。
不发生纤维化的非热熔融加工性成分的含量优选为多孔膜的1重量%以上50重量%以下。通过使不发生纤维化的非热熔融加工性成分的含量为50重量%以下,容易维持多孔膜的纤维结构。不发生纤维化的非热熔融加工性成分优选含有20重量%以上40重量%以下、更优选含有30重量%。通过含有20重量%以上40重量%以下,可以更有效地抑制能够纤维化的PTFE的纤维化。
(2-3)C成分:熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分
熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分(下文中也称为不发生纤维化的能够热熔融加工的成分)在熔融时具有流动性,从而在多孔膜的制造时(拉伸时)可以发生熔融并固化在结节部,可以提高多孔膜整体的强度,即使有时在后工序中被压缩等也可以抑制过滤器性能的劣化。
不发生纤维化的能够热熔融加工的成分优选在380℃显示出小于10000Pa·s的熔融粘度。需要说明的是,不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的熔点为下述熔解热曲线的峰顶,该熔解热曲线如下获得:利用差示扫描量热计(DSC)以升温速度10℃/分钟升温至熔点以上使该成分一次性完全熔融,并以10℃/分钟冷却至熔点以下,之后以10℃/分钟再次升温,此时得到的曲线为该溶解热曲线。
作为不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,为可热熔融的含氟聚合物、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚酰胺等各树脂、或者它们的混合物,可以举出可充分发挥出在多孔膜制造时的拉伸温度下的熔融性、流动性的成分。其中,从在多孔膜制造时的拉伸温度下的耐热性优异、耐化学药品性优异的方面考虑,优选可热熔融的含氟聚合物。可热熔融的含氟聚合物可以举出包含下述共聚单元的含氟聚合物,该共聚单元衍生自下述通式(2)所表示的至少一种氟化烯键式不饱和单体、优选两种以上的单体,
RCF=CR2···(2)
(式中,R各自独立地选自H、F、Cl、碳原子为1~8个的烷基、碳原子为6~8个的芳基、碳原子为3~10个的环状烷基、碳原子为1~8个的全氟烷基中。这种情况下,全部的R可以相同,另外,也可以任意2个R相同、剩余的1个R与它们不同,还可以全部的R相互不同。)。
作为通式(2)所表示的化合物的有用例没有限定,可以举出氟乙烯、VDF、三氟乙烯、TFE、HFP等全氟烯烃、CTFE、二氯二氟乙烯等氟氯烯烃、PFBE、PFHE等(全氟烷基)乙烯、全氟-1,3-间二氧杂环戊烯及其混合物等。
另外,含氟聚合物也可以包含由至少一种上述通式(2)所表示的单体与上述通式(1)和/或下述通式(3)所表示的至少一种共聚性共聚单体的共聚所衍生的共聚物,
R2C=CR2···(3)
(式中,R各自独立地选自H、Cl、碳原子为1~8个的烷基、碳原子为6~8个的芳基、碳原子为3~10个的环状烷基中。这种情况下,全部的R可以相同,另外也可以任意2个以上的R相同、这些2个以上的R与剩余的其他R可以不同,还可以全部的R相互不同。上述其他R在具有2个以上的情况下可以相互不同。)。
作为通式(1)所表示的化合物的有用例,可以举出全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。作为该PAVE,优选全氟丙基乙烯基醚(PPVE)、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)。
作为通式(3)所表示的化合物的有用例,可以举出乙烯、丙烯等。
作为含氟聚合物更具体的示例,可以举出:由氟乙烯的聚合所衍生的聚氟乙烯、由偏二氟乙烯(VDF)的聚合所衍生的聚偏二氟乙烯(PVDF)、由三氟氯乙烯(CTFE)的聚合所衍生的聚三氟氯乙烯(PCTFE)、由两种以上不同的由上述通式(2)所示的单体的共聚所衍生的含氟聚合物、由至少一种上述通式(2)的单体与至少一种上述通式(1)和/或至少一种上述通式(3)所示的单体的共聚所衍生的含氟聚合物。
该聚合物的示例为具有由VDF和六氟丙烯(HFP)所衍生的共聚物单元的聚合物、由TFE和TFE以外的至少一种共聚性共聚单体(至少3重量%)所衍生的聚合物。作为后一种含氟聚合物,可以举出TFE/PAVE共聚物(PFA)、TFE/PAVE/CTFE共聚物、TFE/HFP共聚物(FEP)、TFE/乙烯共聚物(ETFE)、TFE/HFP/乙烯共聚物(EFEP)、TFE/VDF共聚物、TFE/VDF/HFP共聚物、TFE/VDF/CTFE共聚物等或者它们的混合物。
需要说明的是,不发生纤维化的能够热熔融加工的成分可以将多种上述成分进行组合。
不发生纤维化的能够热熔融加工的成分在多孔膜中的含量优选为0.1重量%以上且小于20重量%。通过小于20重量%,可抑制不发生纤维化的能够热熔融加工的成分也分散于多孔膜中的结节部以外的部分而使多孔膜的压力损失增高。另外,通过小于20重量%,容易以后述的伸长面积倍率为40倍以上的高倍率进行拉伸。通过使不发生纤维化的能够热熔融加工的成分在多孔膜中的含量为0.1重量%以上,即使在后工序中施与压缩力等,也容易充分抑制多孔膜的过滤器性能的劣化。不发生纤维化的能够热熔融加工的成分在多孔膜中的含量优选为15重量%以下、更优选为10重量%以下。另外,从确保多孔膜的强度的方面考虑,不发生纤维化的能够热熔融加工的成分在多孔膜中的含量优选为0.5重量%以上。其中特别优选为5重量%左右。
为了良好地进行伸长面积倍率为40倍以上800倍以下的拉伸,不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的含量优选为10重量%以下。
在由上述说明的3种成分构成的多孔膜中,原纤维主要由A成分构成,结节部由A~C成分构成。这样的结节部在多孔膜中较大地形成,由此可成型出厚度较厚的多孔膜。另外,通过包含不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,这样的结节部比较牢固,可起到在厚度方向支撑多孔膜的柱这样的作用,因而能够抑制在通气性支撑材料的层积或者在后述的褶裥加工等后工序中受到厚度方向的压缩力等时多孔膜的过滤器性能也会降低的情况。
(2-4)多孔膜的其他性质
第1多孔膜31和第2多孔膜32优选按照下式求出的填充率为1%以上20%以下、更优选为2%以上10%以下。
填充率(%)={1-(多孔膜中的空隙体积/多孔膜的体积)}×100
第1多孔膜31和第2多孔膜32的各平均孔径优选大于1.6μm,更优选第1多孔膜31的平均孔径为3.0μm以上3.9μm以下、第2多孔膜32的平均孔径大于1.6μm且小于3.0μm。由此,容易使第1多孔膜31的积尘量大于第2多孔膜32的积尘量,容易提高滤材1整体的积尘量。
平均孔径根据ASTM F316-86进行测定。平均孔径也被称为平均流路径。
从提高积尘量和捕集效率的方面考虑,第1多孔膜31的膜厚优选大于10μm、更优选大于40μm。对第1多孔膜31的膜厚的上限值没有特别限定,例如可以为100μm。另外,在例如第2多孔膜32由上述3种成分构成的情况下,第2多孔膜32的膜厚优选大于10μm、更优选大于40μm。对第2多孔膜32的膜厚的上限值没有特别限定,例如可以为100μm。
关于膜厚,将5片测定对象重叠来测定整体的膜厚,将该值除以5,所得到的数值为1片的膜厚。
第1多孔膜31和第2多孔膜32的积尘量可以相同、也可以不同。从滤材1的捕集效率高、同时使滤材1的积尘量大幅提高的方面考虑,优选在第1多孔膜31的积尘量与第2多孔膜32的积尘量间设置积尘量差,使第1多孔膜31的积尘量大于第2多孔膜32的积尘量。
需要说明的是,积尘量是指,以流速5.3cm/秒连续流通包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃(PAO)颗粒的空气,在压力损失上升250Pa时的上述聚α-烯烃颗粒的积尘量,在下文的说明中也简称为积尘量。
第1多孔膜31的积尘量与第2多孔膜32的积尘量的比较例如可使用在1片多孔膜的10~50个位置测定的积尘量的平均值来进行。各测定位置的积尘量是通过使用聚α-烯烃颗粒根据后述要领进行测定的。对第1多孔膜31的积尘量没有特别限定,例如为25g/m2以上35g/m2以下。
在本实施方式的滤材1中,第1多孔膜31的压力损失与第2多孔膜32的压力损失彼此可以相同、也可以不同,从维持压力损失低、捕集效率高的物性并同时提高积尘量的方面考虑,优选第1多孔膜31的压力损失小于第2多孔膜32的压力损失。
另外,第1多孔膜31的捕集效率与第2多孔膜32的捕集效率彼此可以相同、也可以不同,从维持压力损失低、捕集效率高的物性并同时提高积尘量的方面考虑,优选第2多孔膜32的捕集效率高于第1多孔膜31的捕集效率。
这样,通过使第1多孔膜31的压力损失小于第2多孔膜32的压力损失、使第2多孔膜32的捕集效率高于第1多孔膜31的捕集效率,在上游侧的第1多孔膜31中,不会过度地捕集微粒,能够使微粒以某种程度通过到下游侧。进一步,在下游侧的第2多孔膜32中,能够进行充分的捕集。由此,能够在滤材1的厚度方向的广泛区域进行捕集,能够抑制在上游侧的层中较早地发生堵塞。
需要说明的是,压力损失是指使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失,在下文的说明中也简称为压力损失。
需要说明的是,除了特别声明的情况外,捕集效率是指使包含粒径为0.3μm的NaCl颗粒的空气以流速5.3cm/秒通过时的上述颗粒的捕集效率,在下文的说明中也简称为捕集效率。
第1多孔膜31的压力损失与第2多孔膜32的压力损失的比较例如可以使用在1片多孔膜的10~50个位置测定的压力损失的平均值来进行。各测定位置的压力损失根据后述的要领进行测定。对第1多孔膜31的压力损失与第2多孔膜32的压力损失之差的大小没有特别限定,例如可以为10Pa以上130Pa以下。另外,尽管没有特别限定,但第1多孔膜31的压力损失可以为30Pa以上90Pa以下、也可以为40Pa以上80Pa以下。第2多孔膜32的压力损失可以为40Pa以上160Pa以下、也可以为50Pa以上100Pa以下。
第1多孔膜31的捕集效率与第2多孔膜32的捕集效率的比较例如可以使用在1片多孔膜的10~50个位置测定的捕集效率的平均值来进行。各测定位置的捕集效率是通过使用粒径为0.3μm的NaCl颗粒根据后述的要领进行测定的。尽管没有特别限定,但第1多孔膜31的捕集效率例如为95%以上99%以下,第2多孔膜32的捕集效率例如为99%以上99.99%以下。
关于如上所述通过使上游侧的第1多孔膜31与下游侧的第2多孔膜不同来提高积尘量的理由,据认为是由于,通过使第1多孔膜的平均孔径大于第2多孔膜而使微粒流向下游侧。即,据认为,通过使作为上游侧层的第1多孔膜31的平均孔径变大、变粗(具体地说,平均孔径为3.0μm以上3.9μm以下),微粒在滤材1的深度(厚度)方向通过从而在滤材1的厚度方向上在更广泛的范围内进行捕集,其结果能够提高积尘量。据认为,特别是在使用利用上述3种成分制作的第1多孔膜31和第2多孔膜32的情况下,由于可获得厚度,因而可确保能够捕集的厚度方向的区域,积尘量提高。
第1多孔膜31和第2多孔膜32例如可按照包含在后述的空气过滤器用滤材的制造方法中的多孔膜的制作方法来制作。
(3)通气性支撑材料
上游通气性支撑材料21配置在第1多孔膜31的上游侧,支撑第1多孔膜31。因此,对于第1多孔膜31来说,即使由于膜厚薄等而难以自立,也能够通过上游通气性支撑材料21的支撑而使第1多孔膜31立住。
下游通气性支撑材料22配置在第2多孔膜32的下游侧,支撑第2多孔膜32。需要说明的是,下游通气性支撑材料22按照构成滤材1的最下游侧层的方式进行配置。对于第2多孔膜32来说也同样地,即使由于膜厚较薄等而难以自立,也能够通过下游通气性支撑材料22的支撑而使第2多孔膜32立住。
对于上游通气性支撑材料21和下游通气性支撑材料22的材质和结构没有特别限定,例如可以举出无纺布、织布、金属网、树脂网等。其中,从强度、捕集性、柔软性、作业性的方面考虑,优选具有热粘性的无纺布。无纺布优选一部分或全部的构成纤维具有芯/鞘结构的无纺布、由低熔点材料构成的纤维的层和由高熔点材料构成的纤维的层的2层所形成的2层无纺布、表面涂布有热粘性树脂的无纺布。作为这样的无纺布,例如可以举出纺粘无纺布。另外,芯/鞘结构的无纺布优选芯成分的熔点高于鞘成分的熔点。例如,作为芯/鞘的各材料的组合,可以举出例如PET/PE、高熔点聚酯/低熔点聚酯。作为2层无纺布的低熔点材料/高熔点材料的组合,例如可以举出PE/PET、PP/PET、PBT/PET、低熔点PET/高熔点PET。作为表面涂布有热粘性树脂的无纺布,例如可以举出在PET无纺布上涂布有EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂)的无纺布、在PET无纺布上涂布有烯烃树脂的无纺布。
对无纺布的材质没有特别限定,可以使用聚烯烃(PE、PP等)、聚酰胺、聚酯(PET等)、芳香族聚酰胺、或它们的复合材料等。
上游通气性支撑材料21可以通过加热所致的一部分上游通气性支撑材料21熔融或热熔性树脂的熔融而利用锚定效应或者利用反应性接合剂等的粘接而接合至第1多孔膜31。另外,下游通气性支撑材料22也可以同样地相对于第2多孔膜32进行接合。
上游通气性支撑材料21与下游通气性支撑材料22可以为相同种类、也可以为不同种类。
对于上游通气性支撑材料21和下游通气性支撑材料22来说,若与上述的多孔膜比较,则压力损失、捕集效率和积尘量均极低,实质上也可以被视为0。
上游通气性支撑材料21和下游通气性支撑材料22的各压力损失例如均优选为10Pa以下、更优选为5Pa以下、进一步优选为1Pa以下。
另外,上游通气性支撑材料21和下游通气性支撑材料22的粒径为0.3μm的NaCl的各捕集效率例如实质上均可以被视为0或大致为0。
另外,上游通气性支撑材料21和下游通气性支撑材料22的各厚度例如均优选为0.3mm以下、更优选为0.25mm以下。
另外,上游通气性支撑材料21和下游通气性支撑材料22的各基重例如均优选为20g/m2以上50g/m2以下。
(4)预捕集材料
预捕集材料10与第1多孔膜31相比配置在上游侧(在本实施方式中为上游通气性支撑材料21的上游侧),能够捕集气流中的灰尘的一部分。
预捕集材料10的压力损失为15Pa以上且小于55Pa、捕集效率为25%以上且小于80%、厚度为0.4mm以下、PF值为7以上15以下。
对预捕集材料10没有特别限定,优选为由利用熔喷法、静电纺丝法、海岛法和它们的混合法中的一种方法制造的纤维材料构成的无纺布或纤维层结构体。混合法例如包括熔纺法或者驻极体熔喷(エレクトレットブローン)法。海岛法例如为下述方法:在通过由2个以上的吐出口进行吐出来构成纤维的情况下,利用吐出路径对原料设置差别,利用一部分原料构成海部分,利用其他不同的原料构成岛部分,截面形成海岛结构。此处,对海岛的两种成分或多种成分的聚合物进行纺丝,利用后加工熔化海成分,从而能够留下岛部分而制成纤维。需要说明的是,通过利用吐出路径进行的原料的组合,能够调节堆积密度、拉伸性等。
在熔喷法中,一边将熔融的聚合物利用挤出机由喷嘴吐出,一边将加热的空气沿喷嘴吹出,从而形成丝。此处,通过调节每单位时间由喷嘴吐出聚合物的吐出量、加热的空气的吹出速度等,能够得到更细径的丝。另外,该丝的物性也可以根据所使用的聚合物的熔融粘度而变化。
从将滤材1整体的压力损失抑制得较低的方面考虑,预捕集材料10的压力损失为15Pa以上且小于55Pa。
预捕集材料10的灰尘的捕集效率为25%以上且小于80%,更优选为40%以上且小于80%。预捕集材料10的捕集效率若过低,则第1多孔膜31或第2多孔膜32的捕集负荷增高,较早地发生由于灰尘所致的堵塞。另外,预捕集材料10的捕集效率若过高,则无法忽视预捕集材料10本身的堵塞,仍然较早地发生堵塞。
预捕集材料10的厚度例如为0.4mm以下。预捕集材料10的厚度大于0.4mm的情况下,起因于空气过滤器单元60的结构的压力损失(结构阻力)增大。
从使用于抑制对第1多孔膜31或第2多孔膜32的捕集负荷的预捕集材料10的捕集效率与用于抑制滤材整体的压力损失的预捕集材料10的压力损失的平衡良好、提高滤材整体的积尘量的方面考虑,预捕集材料10的PF值为7以上15以下、更优选为7以上13以下。此处,PF值由下式规定。
PF值={-log((100-捕集效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)
对预捕集材料10的纤维材料的材质没有特别限定,例如可以举出聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚乙烯醇(PVA)、聚氨酯(PU)、和它们的混合物等。
预捕集材料10的无纺布或者纤维层结构体中的平均纤维径优选为0.8μm以上且小于2.0μm。平均纤维径小于0.8μm的情况下,捕集效率升高,但由于纤维配置得密,因而,预捕集材料10中的压力损失升高得很大。另一方面,在平均纤维径为2μm以上的情况下,若为了维持捕集效率而增大基重,则预捕集材料10的厚度增厚,预捕集材料10中的压力损失升高。需要说明的是,这种情况下,基重例如优选为5g/m2以上50g/m2以下。纤维径若过小,则纤维间隔变密,预捕集材料本身的堵塞也无法被忽视;另外,若纤维径增大,则每单位纤维的捕集效率降低,因而为了得到预捕集材料10所需要的捕集效率,基重、厚度增大、结构阻力增大,因此不优选。
另外,在预捕集材料10为上述无纺布的情况下,表示纤维径分布宽度的几何标准偏差优选为2.5以下、更优选为2.0以下。这是由于,若几何标准偏差过大,则每单位纤维的捕集效率低、纤维的比例增加,为了得到预捕集材料所需要的捕集效率,需要增大基重、厚度。
需要说明的是,平均纤维径如下确定。首先,利用扫描型电子显微镜(SEM)以1000~5000倍对试验样品的表面进行拍摄,在拍摄的1个图像上引出正交的2根线,得到与这两根线相交的纤维像的粗度,作为纤维径。此处,设测定的纤维数为200根以上。对于这样得到的纤维径,将纤维径定为横轴、累积频率定为纵轴进行对数正态作图,将累积频率为50%的值作为平均纤维径。由上述对数正态作图的结果读取累积频率50%的纤维径和累积频率84%的纤维径,由下式计算得出表示纤维径分布的几何标准偏差。
几何标准偏差[-]=累积频率84%纤维径/累积频率50%纤维径
(5)滤材整体
预捕集材料10的PF值相对于将第1多孔膜31与第2多孔膜32层积时的PF值的比例、也即“预捕集材料10的PF值/将第1多孔膜31与第2多孔膜32层积时的PF值”的值为0.20以上0.45以下、更优选为0.20以上0.38以下。通过使滤材1整体中的预捕集材料10与第1多孔膜31和第2多孔膜32的关系为该范围,能够以预捕集材料10中不会较早地发生堵塞的程度进行预捕集材料10中的灰尘的捕集,能够适度地减轻对下游侧的第1多孔膜31或第2多孔膜32的捕集负担,能够在厚度方向上的广泛范围中捕集更多的灰尘。
需要说明的是,此处,上游通气性支撑材料21、第1多孔膜31、第2多孔膜32与下游通气性支撑材料22层积的状态下的PF值实质上等于第1多孔膜31与第2多孔膜32层积的状态下的PF值。这是由于,上游通气性支撑材料21、下游通气性支撑材料22实质上不参与压力损失、捕集效率。
另外,滤材1的压力损失优选小于200Pa、更优选为70Pa以上195Pa以下。通过使滤材1的压力损失处于这样的范围,与由玻璃滤材构成的HEPA过滤器相比,可将压力损失抑制为较低。
另外,滤材1的捕集效率优选为99.97%以上。满足这样的捕集效率的滤材可以作为HEPA等级的过滤器使用。
另外,滤材1的积尘量优选为40g/m2以上。本实施方式的滤材1能够高水平地维持捕集效率与压力损失的平衡,同时能够大幅(与玻璃滤材的积尘量同等以上)地提高积尘量。
在本实施方式的滤材1中具备使滤材1整体的压力损失小于200Pa这样的第1多孔膜31、第2多孔膜32和预捕集材料10,能够维持捕集效率为99.97%以上这样的物性,同时能够将积尘量提高至40g/m2以上。
(6)变形例
(6-1)
参照图2对本实施方式的空气过滤器用滤材1的变形例进行说明。
在上述空气过滤器用滤材1中,对于从气流的上游侧起依次具备预捕集材料10、可选的上游通气性支撑材料21、第1多孔膜31、第2多孔膜32、以及可选的下游通气性支撑材料22的5层结构的滤材的实例进行了说明。
与此相对,例如也可以制成图2所示那样的6层结构的空气过滤器用滤材2。
空气过滤器用滤材2与空气过滤器用滤材1同样地从气流的上游侧起依次具备预捕集材料10、可选的上游通气性支撑材料21、第1多孔膜31、第2多孔膜32、以及可选的下游通气性支撑材料22,在第1多孔膜31与第2多孔膜32之间进一步具备可选的中游通气性支撑材料23。
在该空气过滤器用滤材2中,预捕集材料10、上游通气性支撑材料21、第1多孔膜31、第2多孔膜32、以及下游通气性支撑材料22均与上述空气过滤器用滤材1中的情况相同。
作为中游通气性支撑材料23,可以与上述的上游通气性支撑材料21、下游通气性支撑材料22同样地使用在通气性支撑材料栏中所说明的材料。上游通气性支撑材料21、下游通气性支撑材料22以及中游通气性支撑材料23可以为相同种类、也可以为不同种类。
即使为该空气过滤器用滤材2的构成,也与上述空气过滤器用滤材1同样地能够维持压力损失小于200Pa、捕集效率为99.97%以上这样的物性,同时能够将积尘量提高至40g/m2以上。
需要说明的是,在空气过滤器用滤材1和空气过滤器用滤材2中,举出所使用的多孔膜的个数为2个的情况进行了说明,但并不限定于此,多孔膜的个数也可以为3个以上。在这种情况下,优选多个多孔膜从气流的下游侧向上游侧按照压力损失的大小依次减小的方式进行配置。
(6-2)
在上述空气过滤器用滤材1中,对于从气流的上游侧起依次具备预捕集材料10、可选的上游通气性支撑材料21、第1多孔膜31、第2多孔膜32、以及可选的下游通气性支撑材料22的5层结构的滤材的实例进行了说明。
与此相对,例如也可以制成图3所示那样的3层结构的空气过滤器用滤材3。
空气过滤器用滤材2与空气过滤器用滤材1同样地从气流的上游侧起依次具备预捕集材料10、第1多孔膜31、以及第2多孔膜32。
在该空气过滤器用滤材2中,预捕集材料10、第1多孔膜31、以及第2多孔膜32均与上述空气过滤器用滤材1中的情况相同。
与上述空气过滤器用滤材1相比,空气过滤器用滤材3未设置可选的上游通气性支撑材料21和可选的下游通气性支撑材料22,由于这一点而成为强度弱、难以自立的结构,但根据所使用的场所的结构、设置环境的不同,也有不要求强度的情况,可以使用该空气过滤器用滤材3作为空气过滤器用滤材。
即使为该空气过滤器用滤材3的构成,也与上述空气过滤器用滤材1同样地能够维持压力损失小于200Pa、捕集效率为99.97%以上这样的物性,同时能够将积尘量提高至40g/m2以上。
需要说明的是,在空气过滤器用滤材3中,所使用的多孔膜的个数也并不限定于2个,可以为3个以上。这种情况下,优选多个多孔膜从气流的下游侧向上游侧按照压力损失的大小依次减小的方式进行配置。
(7)用途例
空气过滤器用滤材例如用于如下用途。
ULPA过滤器(Ultra low Penetration Air Filter,超低穿透率空气过滤器)(半导体制造用)、HEPA过滤器(医院、半导体制造用)、圆筒筒式过滤器(产业用)、袋式过滤器(产业用)、耐热袋式过滤器(尾气处理用)、耐热褶裥过滤器(尾气处理用)、SINBRAN(注册商标)过滤器(产业用)、催化过滤器(尾气处理用)、带吸附剂的过滤器(HDD组装用)、带吸附剂的通气过滤器(HDD组装用)、通气过滤器(HDD组装用等)、吸尘器用过滤器(吸尘器用)、通用多层毡材、气体涡轮用筒式过滤器(适合气体涡轮的互换品用)、冷却过滤器(电子机器壳体用)等领域;
冷冻干燥用的容器等冷冻干燥用材料、适合电子电路或灯的汽车用换气材料、适合容器盖等的容器用途、适合电子设备等的保护换气用途、医疗用换气用途等换气/内压调整领域;
半导体液体过滤过滤器(半导体制造用)、亲水性过滤器(半导体制造用)、适合化学药品的过滤器(试剂处理用)、纯水制造线用过滤器(纯水制造用)、反洗型液体过滤过滤器(产业废水处理用)等液体过滤领域。
(8)过滤器组件
接着,参照图4,对本实施方式的过滤器组件进行说明。
图4是本实施方式的过滤器组件40的外观立体图。
过滤器组件40具备上述说明的空气过滤器用滤材(例如空气过滤器用滤材1、空气过滤器用滤材2等)。过滤器组件40的空气过滤器用滤材是加工(褶裥加工)成峰折和谷折交替重复的锯齿形状的加工完毕的滤材。褶裥加工例如可利用旋转式折叠机来进行。对滤材的折叠宽度没有特别限定,例如为25mm以上280mm以下。通过对过滤器组件40实施褶裥加工,可增加在用于空气过滤器单元的情况下滤材的折入面积,由此能够得到捕集效率高的空气过滤器单元。
对于过滤器组件40来说,除了滤材以外,还可以进一步具备用于保持在用于空气过滤器单元的情况下的褶裥间隔的间隔物(未图示)。对间隔物的材质没有特别限定,可以优选使用热熔性树脂。
(9)空气过滤器单元
接着,参照图5,对空气过滤器单元60进行说明。
图5是本实施方式的空气过滤器单元60的外观立体图。
空气过滤器单元60具备上述说明的空气过滤器用滤材或过滤器组件、以及保持空气过滤器用滤材或过滤器组件的框体50。换言之,空气过滤器单元可以按照使滤材被保持在框体中来制作,也可以按照使过滤器组件40被保持在框体50中来制作。图5所示的空气过滤器单元60是使用过滤器组件40和框体50来制作的。
框体50例如将板材组合或将树脂成型来制作,过滤器组件40与框体50之间优选用齿密封剂(歯シール剤)进行了密封。密封剂用于防止过滤器组件40与框体50之间的泄露,例如使用环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基甲酸酯系等树脂制造的密封剂。
具备过滤器组件40与框体50的空气过滤器单元60可以为将以平板状延伸的1个过滤器组件40按照收纳在框体50的内侧的方式进行保持的微褶裥型的空气过滤器单元,也可以为将2个以上的以平板状延伸的过滤器组件并排保持在框体中的V-bank型空气过滤器单元或单法兰(シングルヘッダー)型空气过滤器单元。
另一方面,具备滤材和框体的空气过滤器单元也可以为如下的分隔件型的空气过滤器单元,该分隔件型的空气过滤器单元被制成使滤材交替折叠的波型形状,同时在交替折叠而形成的滤材的谷部配置例如经波纹加工的分隔件。
(10)空气过滤器用滤材的制造方法
接着对本实施方式的空气过滤器用滤材的制造方法进行说明。
本实施方式的滤材的制造方法为捕集气体中的灰尘的空气过滤器用滤材的制造方法,其具备下述步骤:
(a)得到主要包含氟树脂的第1多孔膜和第2多孔膜的步骤;
(b)将上述第1多孔膜配置在与上述第2多孔膜相比为气流的上游侧的步骤;以及
(c)将捕集气流中的一部分灰尘的预捕集材料配置在与上述第1多孔膜相比为气流的上游侧的步骤,
对于上述预捕集材料来说,使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失为15Pa以上且小于55Pa,粒径为0.3μm的NaCl的捕集效率为25%以上且小于80%,厚度为0.4mm以下,由下式:PF值={-log((100-捕集效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)规定的PF值为7以上15以下;
上述预捕集材料的PF值相对于将上述第1多孔膜与上述第2多孔膜层积时的PF值的比例、也即“预捕集材料的PF值/将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值”的值为0.20以上0.45以下;
该制造方法进一步具备将上述第1多孔膜、上述第2多孔膜和上述预捕集材料进行热层积而一体化的步骤。
(a)的步骤中使用的氟树脂使用与上述说明的空气过滤器用滤材中所使用的氟树脂同样的氟树脂。需要说明的是,第1多孔膜和第2多孔膜也可以进一步含有不同于氟树脂的其他成分。
需要说明的是,预捕集材料的上述PF值优选为7以上13以下。
另外,该制造方法可以进一步具备(d)将支撑上述第1多孔膜的上游通气性支撑材料配置在与上述第1多孔膜相比为气流的上游侧的步骤。并且也可以进一步具备将上述第1多孔膜、上述第2多孔膜、上述上游通气性支撑材料和上述预捕集材料进行热层积而一体化的步骤。
另外,该制造方法可以进一步具备(e)将支撑上述第2多孔膜的下游通气性支撑材料配置在与上述第2多孔膜相比为气流的下游侧的步骤。并且也可以进一步具备将上述第1多孔膜、上述第2多孔膜、上述下游通气性支撑材料和上述预捕集材料进行热层积而一体化的步骤。
此外可以进一步具备上述(d)和(e)的步骤,也可以进一步具备将上述第1多孔膜、上述第2多孔膜、上述上游通气性支撑材料、上述下游通气性支撑材料和上述预捕集材料进行热层积而一体化的步骤。
此处,举出在(a)的步骤中使用上述说明的3种成分来制作第1多孔膜和第2多孔膜的方法为例进行说明。
对上述说明的A~C的3种成分的形态没有特别限定,例如为后述的组合物、混合粉末、成型用材料。首先,对作为多孔膜的原料的组合物、混合粉末、成型用材料进行说明。
组合物、混合粉末、成型用材料均包含上述的A成分、B成分、C成分,含有整体的0.1重量%以上且小于20重量%的C成分。A成分、B成分、C成分分别与多孔膜中的上述的能够纤维化的PTFE、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、不发生纤维化的能够热熔融加工的成分相同。
成型用材料例如为用于成型出多孔膜的多孔膜成型用材料,该多孔膜在捕集气体中的微粒的过滤器用滤材中使用。
多孔膜的原料的形态可以为后述的混合粉末,也可以为非粉末的混合物,另外还可以为后述的成型用材料或者组合物。作为混合粉末,例如可以举出后述的实施例中使用的通过共沉析得到的细粉;使3种原料中的两种通过共沉析混合并使用混合机混合另一种成分而得到的粉体;利用混合机将3种原料混合而成的粉体等。作为非粉末的混合物,例如可以举出多孔体(例如多孔膜)等成型体、包含3种成分的水性分散体。
成型用材料是指为了将组合物成型而进行了用于加工的调整的材料,例如为添加了加工助剂(液体润滑剂等)等的材料、调整了粒度的材料、进行了预成型的材料。成型用材料例如除了上述3种成分以外还可以包含公知的添加剂等。作为公知的添加剂,例如可以举出碳纳米管、炭黑等碳材料、颜料、光催化剂、活性炭、抗菌剂、吸附剂、防臭剂等。
组合物可以通过各种方法进行制造,例如,在组合物为混合粉末的情况下可以通过下述方法制造:利用一般的混合机等将A成分的粉末、B成分的粉末和C成分的粉末混合的方法;通过使分别包含A成分、B成分和C成分的3种水性分散液进行共沉析(上述步骤(a))而得到共沉析粉末的方法;利用一般的混合机等将通过预先使包含A成分、B成分、C成分中的任意两种成分的水性分散液进行共沉析而得到的混合粉末与剩余的一种成分的粉末进行混合的方法;等等。若利用这样的方法,则无论任一制法均可得到合适的拉伸材料。其中,从容易使3种不同成分均匀分散的方面出发,组合物优选为通过使分别包含A成分、B成分和C成分的3种水性分散液进行共沉析而得到的物质。
对于通过共沉析得到的混合粉末的尺寸没有特别限定,例如平均粒径为100μm以上1000μm以下、优选为300μm以上800μm以下。这种情况下,平均粒径根据JIS K6891进行测定。对通过共沉析得到的混合粉末的表观密度没有特别限定,例如为0.40g/ml以上0.60g/ml以下、优选为0.45g/ml以上0.55g/ml以下。表观密度根据JIS K6892进行测定。
作为上述共沉析的方法,例如可以举出下述方法:
(i)将A成分的水性分散液、B成分的水性分散液和C成分的水性分散液混合后进行沉析的方法;
(ii)在A成分、B成分、C成分中的任一种成分的水性分散液中添加剩余的两种成分的粉末后进行沉析的方法;
(iii)将A成分、B成分、C成分中的任一种成分的粉末添加到将剩余两种成分的水性分散液混合得到的混合水性分散液中,之后进行沉析的方法;
(iv)预先将A成分、B成分、C成分中的任意两种成分的各水性分散液混合后进行沉析,得到两种成分的混合粉末,将该混合粉末添加到剩余的一种成分的水性分散液中,之后进行沉析的方法。
作为上述共沉析的方法,从3种成分容易均匀分散的方面出发,优选上述(i)的方法。
在基于上述(i)~(iv)的方法的共沉析中,优选添加例如硝酸、盐酸、硫酸等酸;氯化镁、氯化钙、氯化钠、硫酸铝、硫酸镁、硫酸钡、碳酸氢钠、碳酸钠等金属盐;丙酮、甲醇等有机溶剂中的任一种进行沉析。
对上述A成分的混合前的形态没有特别限定,可以为上述能够纤维化的PTFE的水性分散液,也可以为粉体。作为粉末(特别是上述细粉),例如可以举出三井杜邦氟化学品公司制造的“Teflon 6-J”(下文中Teflon为注册商标)、“Teflon 6C-J”、“Teflon 62-J”等、大金工业公司制造的“POLYFLON F106”、“POLYFLON F104”、“POLYFLON F201”、“POLYFLONF302”等、旭硝子公司制造的“Fluon CD123”、“Fluon CD1”、“Fluon CD141”、“Fluon CD145”等、杜邦公司制造的“Teflon 60”、“Teflon 60X”、“Teflon 601A”、“Teflon 601X”、“Teflon613A”、“Teflon 613A X”、“Teflon 605XT X”、“Teflon 669X”等。细粉可以通过对由TFE的乳液聚合得到的能够纤维化的PTFE的水性分散液(刚完成聚合的水性分散液)进行沉析、干燥来得到。
作为能够纤维化的PTFE的水性分散液,可以为上述的刚完成聚合的水性分散液,也可以为市售品的水性分散液。作为刚完成聚合的能够纤维化的PTFE水性分散液的优选制作方法,可以举出作为公开均聚PTFE的公报而列举出的上述公报等中所公开的制作方法。作为市售品的能够纤维化的PTFE的水性分散液,可以举出大金工业公司制造的“POLYFLOND-110”、“POLYFLON D-210”、“POLYFLON D-210C”、“POLYFLON D-310”等、三井杜邦氟化学品公司制造的“Teflon 31-JR”、“Teflon 34-JR”等、旭硝子公司制造的“Fluon AD911L”、“Fluon AD912L”、“AD938L”等水性分散液。为了保持稳定性,市售品的能够纤维化的PTFE的水性分散液均相对于水性分散液中的PTFE 100重量份添加了非离子型表面活性剂等2重量份~10重量份,因而非离子型表面活性剂容易残留在通过共沉析得到的混合粉末中,有可能引起多孔体着色等问题。因此,作为能够纤维化的PTFE的水性分散液,优选刚完成聚合的水性分散液。
对B成分的混合前的形态没有特别限定,在B成分为低分子量PTFE的情况下,对混合前的形态没有特别限定,可以为水性分散体,也可以为粉体(一般称为PTFE微粉、或微粉)。作为低分子量PTFE的粉体,例如可以举出三井杜邦氟化学品公司制造的“MP1300-J”等、大金工业公司制造的“Lubron L-5”、“Lubron L-5F”等、旭硝子公司制造的“FluonL169J”、“FluonL 170J”、“FluonL 172J”等、喜多村公司制造的“KTL-F”、“KTL-500F”等。
作为低分子量PTFE的水性分散液,可以为上述由TFE的乳液聚合得到的刚完成聚合的水性分散液,也可以为市售品的水性分散液。另外,也可以采用使用表面活性剂等将微粉分散在水中而成的水性分散液。作为刚完成聚合的能够纤维化的PTFE水性分散液的优选制作方法,可以举出日本特开平7-165828号公报、日本特开平10-147617号公报、日本特开2006-063140号公报、日本特开2009-1745号公报、国际公开第2009/020187号小册子等中公开的制作方法。作为市售品的能够纤维化的PTFE的水性分散液,可以举出大金工业公司制造的“Lubron LDW-410”等的水性分散液。为了保持稳定性,市售品的低分子量PTFE的水性分散液相对于水性分散液中的PTFE 100重量份添加有非离子型表面活性剂等2重量份~10重量份,因而非离子型表面活性剂容易残留在通过共沉析得到的混合粉末中,有可能引起多孔体着色等问题。因此,作为低分子量PTFE的水性分散液,优选刚完成聚合的水性分散液。
另外,在使用无机填料作为B成分的情况下,对混合前的形态也没有特别限定,优选水性分散体。作为无机填料,可以举出日本滑石株式会社制造的“Talc P2”、富士滑石工业公司制造的“LMR-100”等。这些无机填料可适当地利用硅烷偶联剂等实施表面处理等并将粉体分散在水中进行使用。其中,出于在水中的分散性的理由,优选使用由喷射式粉碎机得到的2次粉碎品(“Talc P2”等)。
作为C成分,例如除了FEP、PFA等氟树脂以外,还可以举出丙烯酸、氨基甲酸酯、PET等各树脂。对混合前的形态没有特别限定,优选水性分散体。水性分散体为通过乳液聚合得到的树脂的情况下,除了可直接使用刚完成该聚合的分散体以外,还可以采用使用表面活性剂等将树脂粉分散在水分中而得到的物质。C成分以规定量分散在水中而制备水性分散体,以使得C成分在多孔膜中含有0.1重量%以上且小于20重量%。
对沉析的方法没有特别限定,优选将3种水性分散体混合后对其作用机械搅拌力的方法。
共沉析后进行脱水、干燥,混合液体润滑剂(挤出助剂),进行挤出。作为液体润滑剂,只要为能够润湿PTFE的粉末的表面并在将通过共沉析得到的混合物成型为膜状后能够除去的物质就没有特别限定。例如可以举出液体石蜡、石脑油、白油、甲苯、二甲苯等烃油、醇类、酮类、酯类等。
对于通过共沉析得到的混合物,在与液体润滑剂混合后,利用现有公知的方法进行挤出、压延,从而成型为膜状物。挤出可以通过糊料挤出、柱塞挤出等进行,优选通过糊料挤出进行。对于通过糊料挤出而被挤出的片状的挤出物,在加热下在例如40℃以上80℃以下的温度条件下使用压延辊等进行压延。所得到的膜状压延物的厚度基于目标多孔膜的厚度进行设定,通常为100μm以上400μm以下。
接下来,从作为压延物的未烧制膜中除去液体润滑剂。液体润滑剂的除去通过加热法或提取法、或者它们的组合来进行。基于加热法的情况下的加热温度只要低于不发生纤维化的热熔融加工性成分的熔点就没有特别限定,例如为100℃以上250℃以下。
在不发生纤维化的热熔融加工性成分的熔点以上且不发生纤维化的非热熔融加工性成分的分解温度以下的温度下,对除去了液体润滑剂的压延物进行拉伸。在该过程中不发生纤维化的热熔融加工性成分熔融,之后在结节部固化,从而多孔膜的厚度方向的强度得到增强。此时的拉伸温度可以根据进行拉伸的炉的温度、或者传送压延物的加热辊的温度来设定,或者也可以通过将这些设定进行组合来实现。
拉伸包含向第1方向的拉伸、和优选向与第1方向正交的第2方向的拉伸。在将多孔膜用于经压纹加工的空气过滤器用滤材的情况下,优选还进行向第2方向的拉伸。在本实施方式中,第1方向为压延物的长度方向(纵向),第2方向为压延物的宽度方向(横向)。
上述压延物以40倍以上800倍以下的伸长面积倍率进行拉伸。向第1方向的拉伸速度优选为10%/秒以上600%/秒以下、更优选为10%/秒以上150%/秒以下。拉伸时的温度优选为200℃以上350℃以下、更优选为280℃以上310℃以下。
向第2方向的拉伸速度优选为10%/秒以上600%/秒以下。拉伸时的温度优选为200℃以上400℃以下、更优选为250℃以上350℃以下。向第2方向的拉伸可以与向第1方向的拉伸同时或分别进行。
关于上述压延物(也称为氟树脂未烧制物)的拉伸,已知拉伸时的温度、拉伸倍率、拉伸速度会对拉伸物的物性产生影响。氟树脂未烧制物的S-S曲线(表示拉伸张力与伸长率的关系的曲线图)显示出与其它树脂不同的特异性特性。通常,树脂材料的拉伸张力也会随着伸长率而上升。弹性区域的范围、断裂点等根据材料、评价条件而有所不同,另一方面,拉伸张力随着伸长量而表现出上升倾向的情况是极为一般的。与此相对,氟树脂未烧制物的拉伸张力在某一伸长量下显示出峰值后表现出缓慢减小的倾向。该情况表示在氟树脂未烧制物中存在“未经拉伸的部位与经拉伸的部位相比变强的区域”。
若将该情况替换为拉伸时的行为,则在一般树脂的情况下,拉伸时在拉伸面内最弱的部分开始伸长,由于经拉伸的部分比未经拉伸的部分更强,因而接下来较弱的未拉伸部被拉伸,从而被拉伸的区域扩大,整体上得到拉伸。另一方面,在氟树脂未烧制物的情况下,若开始伸长的部分正处于上述“未经拉伸的部位与经拉伸的部位相比变强的区域”,则已伸长的部分进一步被拉伸,其结果未经拉伸的部分作为结点(结节部、未拉伸部)而残留。若拉伸速度变慢,则该现象变得显著,会残留更大的结点(结节部、未拉伸部)。通过在拉伸时利用该现象,可根据各种用途进行拉伸体的物性调整。
本实施方式中,优选得到更低密度的拉伸体,将低拉伸速度特别应用于第1拉伸中是有效的。此处,在欲残留大的结点(结节部、未拉伸部)、得到低填充率的成型体的情况下,在现有的仅将PTFE作为原料的情况下,需要将第1拉伸的拉伸速度设为150%/秒以下、优选设为80%/秒以下,将向第2方向的拉伸设为500%/秒以下。但是,如此得到的成型体的低填充率结构容易因外力而受损。
本实施方式中,通过存在不发生纤维化的非热熔融加工性成分,从而使低拉伸速度所致的上述现象更加显著。其结果,作为可以应用的拉伸速度的范围,可以将第1拉伸的拉伸速度扩大至600%/秒以下、优选150%/秒以下,可将向第2方向的拉伸扩大至600%/秒以下。另外,通过存在不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,可以在后加工之后也维持其结构。
为了得到机械强度、尺寸稳定性,如此得到的多孔膜优选被热定型。热定型时的温度可以为PTFE的熔点以上或小于PTFE的熔点,优选为250℃以上400℃以下。
需要说明的是,在制作PTFE多孔膜作为多孔膜的情况下,可以使用公知的方法。
需要说明的是,在得到与第1多孔膜的物性不同的第2多孔膜的情况下,通过按照与第1多孔膜的制作时相比第2多孔膜的制作时相对于氟树脂100重量份的液体润滑剂的量减少的方式进行变更,能够减小所得到的多孔膜的平均孔径,能够得到压力损失大于第1多孔膜且捕集效率高于第1多孔膜的第2多孔膜。这种情况下,相对于氟树脂100重量份的液体润滑剂的量之差(液体润滑剂量差或助剂量差)优选为1重量份以上4重量份以下。通过使助剂量差为1重量份以上,能够在2个多孔膜之间产生适度的平均孔径之差。通过使助剂量差为4重量份以下,能够抑制拉伸的均匀性恶化。拉伸的均匀性是指,在通过拉伸加工而制作的多孔膜中,捕集效率、压力损失等特性的偏差少,在多孔膜整体中这些特性变得均匀。液体润滑剂量差例如为2重量份。
第1多孔膜的制作时和第2多孔膜的制作时所用的液体润滑剂的量分别相对于氟树脂100重量份优选为30重量份以上37重量份以下。通过以30重量份以上进行使用,能够降低压力损失,能够使滤材整体的压力损失小于200Pa。另外,通过以37重量份以下进行使用,能够确保后述的生带的成型性,能够抑制第1多孔膜的孔径变得过大导致微粒未被捕集而通过并流到下游侧、使下游侧的第2多孔膜的负担变得过大。
特别是第1多孔膜的制作时使用的液体润滑剂量相对于氟树脂100重量份优选为例如34重量份~36重量份。例如,在液体润滑剂量差满足1重量份~4重量份的范围,使用31重量份~小于34重量份用于制作第2多孔膜,与此相对,使用34重量份~小于36重量份用于制作第1多孔膜,由此可大幅提高滤材的积尘量。
第1多孔膜、第2多孔膜可以通过利用公知的方法制作未烧制膜(下文中也称为生带)、之后进行双向拉伸来制作。
需要说明的是,2个多孔膜产生平均孔径之差可以通过使上述3种成分的混配比在2片多孔膜之间不同来达成。
需要说明的是,相对于压力损失为15Pa以上且小于55Pa、捕集效率为25%以上且小于80%、厚度为0.4mm以下、PF值为7以上15以下的预捕集材料,假设有具有能够使“预捕集材料的PF值/将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值”的值为0.20以上0.45以下的物性的第1多孔膜和第2多孔膜销售,则该多孔膜可商业获得。
在(b)、(c)、(d)、(e)的各步骤中,对进行配置的方法没有特别限定。
对于将第1多孔膜、第2多孔膜和预捕集材料进行热层积而一体化的步骤没有特别限定,不仅有通过1次热层积将第1多孔膜、第2多孔膜和预捕集材料全部一体化的情况,还可以将彼此相邻的材料通过热层积而一体化,通过反复进行该操作而将第1多孔膜、第2多孔膜和预捕集材料全部一体化。
对于将第1多孔膜、第2多孔膜、上游通气性支撑材料和预捕集材料进行热层积而一体化的步骤没有特别限定,不仅有通过1次热层积将第1多孔膜、第2多孔膜、上游通气性支撑材料和预捕集材料全部一体化的情况,还可以将彼此相邻的材料通过热层积而一体化,通过反复进行该操作而将第1多孔膜、第2多孔膜、上游通气性支撑材料和预捕集材料全部一体化。
下游通气性支撑材料的一体化与上游通气性支撑材料相同。
对图1所示的5层结构的空气过滤器用滤材1中的各层的层积方法没有特别限定。例如,在接合第1多孔膜和第2多孔膜的情况下,分别制作成为第1多孔膜和第2多孔膜的各生带,分别干燥后,将它们重叠,进行双向拉伸(纵向拉伸、横向拉伸),由此能够进行接合。这种情况下,第1多孔膜和第2多孔膜每次在以重叠的状态进行拉伸时被加热,共计进行2次加热,从而2片多孔膜良好地进行粘接,可抑制通过之后的加工而使2片多孔膜在边界处发生剥离的情况等。另外,也可以替代该方法,通过在纵向拉伸后将成为2片多孔膜的2片膜重叠并进行横向拉伸来进行接合。另外,也能够通过加热至PTFE的熔点附近来进行多孔膜彼此的接合。并且,作为上游通气性支撑材料、下游通气性支撑材料,可以使用上述的无纺布、织布、金属网、树脂网等。此处,作为上游通气性支撑材料使用无纺布等的情况下,可利用由基于加热的上游通气性支撑材料的部分熔融或热熔性树脂的熔融所致的锚定效应、或利用使用反应性接合剂等的粘接,将上游通气性支撑材料与第1多孔膜接合。下游通气性支撑材料也可以同样地与第2多孔膜进行接合。另外,作为预捕集材料使用无纺布等的情况下,也可以利用由基于加热的预捕集材料的部分熔融或热熔性树脂的熔融所致的锚定效应、或利用使用反应性接合剂等的粘接,将预捕集材料与上游通气性支撑材料接合。
对图2所示的6层结构的空气过滤器用滤材2中的各层的层积方法没有特别限定。例如,可分别制作2片多孔膜,将其中的1片多孔膜利用上游通气性支撑材料和中游通气性支撑材料夹在中间,通过进行热层积而得到3层结构体。并且可以将剩余的一片多孔膜相对于该3层结构体一边进行横向拉伸一边进行热层积来进行接合。通过相对于该第2多孔膜进一步热层积下游通气性支撑材料,能够使下游通气性支撑材料相对于第2多孔膜进行接合。另外,作为预捕集材料使用无纺布等的情况下,也可以利用由基于加热的预捕集材料的部分熔融或热熔性树脂的熔融所致的锚定效应、或利用使用反应性接合剂等的粘接,将预捕集材料与上游通气性支撑材料接合。
对图3所示的3层结构的空气过滤器用滤材3中的各层的层积方法没有特别限定。例如,在接合上述的第1多孔膜与第2多孔膜的情况下,能够与5层结构的空气过滤器用滤材1的情况同样地进行接合。并且,作为预捕集材料使用无纺布等的情况下,也可以利用由基于加热的预捕集材料的一部分熔融或热熔性树脂的熔融所致的锚定效应、或利用使用反应性接合剂等的粘接,将预捕集材料与第1多孔膜的上游侧接合。
需要说明的是,对于通过贴合得到的空气过滤器用滤材的膜厚来说,由于对第1多孔膜、第2多孔膜、上游通气性支撑材料、下游通气性支撑材料、预捕集材料、(在为空气过滤器用滤材2的情况下还有中游通气性支撑材料)施加压力,因而并非为各膜厚的单纯的合计,而是落入到各膜厚的单纯的合计的85%以上100%以下的范围。
实施例
下面示出实施例以及比较例具体说明本发明。
(实施例1)
将SSG为2.160的PTFE水性分散体(PTFE-A)66.5重量%(聚合物换算)、380℃下的使用流动测试仪法所测定的熔融粘度为20000Pa·s的低分子量PTFE水性分散体(PTFE-B)28.5重量%(聚合物换算)、以及熔点为215℃的FEP水性分散体5重量%(聚合物换算)混合,添加1%硝酸铝水溶液500ml作为沉析剂,进行搅拌,由此进行共沉析。之后使用筛控去所生成的粉中的水分后,进一步利用热风干燥炉于135℃干燥18小时,得到上述3种成分的混合粉末。
接下来,在每100重量份混合粉末中,在20℃加入作为液体润滑剂(挤出助剂)的烃油(出光兴产公司制造的“IP Solvent 2028”)35重量份并进行混合。接着,使用糊料挤出装置将所得到的混合物挤出,得到片状的成型体。在糊料挤出装置的前端部安装有形成有宽度方向长2mm×长度方向长150mm的矩形挤出口的挤片模头。将该片状的成型体利用加热至70℃的压延辊成型为膜状,得到氟树脂膜。使该膜通过200℃的热风干燥炉而蒸发除去烃油,得到平均厚度为300μm、平均宽度为150mm的带状未烧制氟树脂膜(第1生带)。另外,除了使液体润滑剂的混合量为33重量份这点以外,与第1生带同样地得到平均厚度为300μm、平均宽度为150mm的带状未烧制氟树脂膜(第2生带)。
接着,将第1生带和第2生带重叠,在长度方向(纵向)以拉伸倍率6.5倍进行拉伸。拉伸温度为300℃。接着,使用可连续夹持的拉幅机,对重叠拉伸的生带以拉伸倍率13.5倍在宽度方向(横向)进行拉伸,并进行热定型。此时的拉伸温度为290℃,热定型温度为390℃。由此得到第1多孔膜31与第2多孔膜32重叠而成的多层多孔膜。
作为图1所示的上游通气性支撑材料21、下游通气性支撑材料22,使用由将PET用于芯、PE用于鞘的芯/鞘结构的纤维构成的纺粘无纺布(平均纤维径20μm、基重40g/m2、厚度0.2mm)。
将所得到的多层多孔膜利用配置于第1多孔膜31侧的作为上游通气性支撑材料21的纺粘无纺布、以及配置在第2多孔膜32侧的作为下游通气性支撑材料22的纺粘无纺布夹在中间,使用层积装置通过热粘进行接合,得到实施例1的氟树脂层积体。
作为预捕集材料10,使用由作为平均纤维径为1.6μm的纤维的PP构成的熔喷无纺布(基重30g/m2、厚度0.25mm)。
使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)热熔性接合剂2g/m2,将上述实施例1的氟树脂层积体、和配置在上游通气性支撑材料21侧的作为预捕集材料10的熔喷无纺布于110℃进行热层积,得到具有图1所示的层构成的空气过滤器用滤材1。滤材1的厚度为0.68mm。
滤材1的压力损失为170Pa、捕集效率为99.991%。没有由热层积所致的压力损失的上升。该压力损失和捕集效率大致为由预捕集材料10、第1多孔膜31和第2多孔膜32所带来的特性。
将所制作的滤材1利用旋转式折叠机按每260mm形成峰折、谷折的方式进行褶裥加工,制作图4所示的完成锯齿形状加工后的滤材。之后在滤材1的谷部插入对铝板进行波纹加工而成的分隔件,得到长590mm×宽590mm的过滤器组件40。此时的褶裥数为79。
将所得到的过滤器组件40固定在外尺寸610mm×610mm(纵×横)、内尺寸580mm×580mm(纵×横)、纵深290mm的铝制框体50中。将过滤器组件的周围利用氨基甲酸酯接合剂与框体50粘接进行密封,得到空气过滤器单元60。
(实施例2)
在实施例1的第1多孔膜31与第2多孔膜32之间进一步设置基重、厚度与实施例1不同的作为上游通气性支撑材料21、下游通气性支撑材料22的纺粘无纺布、以及作为中游通气性支撑材料23的纺粘无纺布,进行热层积,除这点(为图2所示的滤材2的构成这点)以外,与实施例1相同。
具体地说,将实施例1的对第2生带进行纵向、横向拉伸得到的第2多孔膜32夹在下游通气性支撑材料22和中游通气性支撑材料23之间,使用层积装置通过热粘进行接合,得到实施例2的第1氟树脂层积体。进一步将实施例1的对第1生带进行纵向、横向拉伸得到的第1多孔膜31夹在实施例2的第1氟树脂层积体和上游通气性支撑材料21之间,使用层积装置通过热粘进行接合,得到实施例2的第2氟树脂层积体。然后,将作为预捕集材料10的熔喷无纺布与实施例2的第2氟树脂层积体使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)热熔性接合剂并同时使用层积装置在110℃进行热层积来进行接合,得到具有图2所示的层构成的空气过滤器用滤材2。
另外,利用褶裥加工得到过滤器组件40、空气过滤器单元60的工序与实施例1相同。
(实施例3)
代替实施例1的作为预捕集材料10的熔喷无纺布,使用由作为平均纤维径为1.7μm的纤维的PP构成的熔喷无纺布(基重10g/m2、厚度0.07mm),除这点以外与实施例1相同。该实施例3中使用基重小的熔喷无纺布。
(实施例4)
代替实施例1的作为预捕集材料10的熔喷无纺布,使用由作为平均纤维径为1.8μm的纤维的PP构成的熔喷无纺布(基重50g/m2、厚度0.37mm),除这点以外与实施例1相同。该实施例4中使用基重大、具有厚度的熔喷无纺布。
(实施例5)
代替实施例2的第1多孔膜31,使用与实施例2的第2多孔膜32具有相同物性的多孔膜,除这点以外,与实施例2相同。
(实施例6)
代替实施例1的第1多孔膜31,使用与实施例1的第2多孔膜32具有相同物性的多孔膜;以及代替实施例1的作为上游通气性支撑材料21、下游通气性支撑材料22的纺粘无纺布,使用纺粘无纺布(平均纤维径20μm、基重30g/m2、厚度0.16mm),除上两点以外,与实施例1相同。
(实施例7)
除了不使用实施例1的作为上游通气性支撑材料21的纺粘无纺布这点以外,与实施例1相同。
具体地说,与实施例1同样地将第1生带与第2生带重叠,在长度方向(纵向)拉伸并在宽度方向(横向)拉伸,进行热定型,由此得到第1多孔膜31与第2多孔膜32重叠而成的多层多孔膜。然后将与实施例1相同的作为下游通气性支撑材料22的纺粘无纺布相对于多层多孔膜的第2多孔膜32侧配置,使用层积装置通过热粘进行接合,得到实施例7的氟树脂层积体。然后,将与实施例1相同的预捕集材料10相对于实施例7的氟树脂层积体的第1多孔膜31侧使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)热熔性接合剂2g/m2于110℃进行热层积来进行接合,得到实施例7的空气过滤器用滤材。
(实施例8)
除了不使用实施例1的作为上游通气性支撑材料21和下游通气性支撑材料22的纺粘无纺布这点以外,与实施例1相同。
具体地说,与实施例1同样地将第1生带与第2生带重叠,在长度方向(纵向)拉伸并在宽度方向(横向)拉伸,进行热定型,由此得到第1多孔膜31与第2多孔膜32重叠而成的多层多孔膜。然后,将与实施例1相同的预捕集材料10相对于多层多孔膜的第1多孔膜31侧使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)热熔性接合剂2g/m2于110℃进行热层积来进行接合,得到具有图3所示的层构成的空气过滤器用滤材3。
(实施例9)
代替实施例1的作为预捕集材料10的熔喷无纺布,使用由作为平均纤维径为0.32μm的纤维的聚丙烯(PP)构成的熔喷无纺布(基重0.7g/m2、厚度0.002mm),除这点以外,与实施例1相同。
(比较例1)
使用与实施例1相同的第1多孔膜31、第2多孔膜32、上游通气性支撑材料21、下游通气性支撑材料22,将“第1多孔膜31与第2多孔膜32重叠而成的多层多孔膜”夹在作为上游通气性支撑材料21的纺粘无纺布与作为下游通气性支撑材料22的纺粘无纺布之间,使用层积装置通过热粘进行接合,得到氟树脂层积体。
这样得到的氟树脂层积体的压力损失为131Pa、捕集效率为99.997%。该压力损失和捕集效率实质上不是由上游通气性支撑材料21、下游通气性支撑材料22带来的,因而大致为由第1多孔膜31和第2多孔膜32所带来的特性。
另外,利用褶裥加工得到过滤器组件40、空气过滤器单元60的工序与实施例1相同。
(比较例2)
在每1kg平均分子量为650万的PTFE细粉(大金工业株式会社制造的“POLYFLONFine Powder F106”)中,在20℃加入作为挤出液态润滑剂的烃油(出光兴产公司制造的“IPSolvent 2028”)33.5质量%并进行混合。接着,使用糊料挤出装置将所得到的混合物挤出,得到圆棒形状的成型体。将该圆棒形状的成型体利用加热至70℃的压延辊成型为膜状,得到PTFE膜。使该膜通过250℃的热风干燥炉而蒸发除去烃油,得到平均厚度为200μm、平均宽度为150mm的带状未烧制PTFE膜。接着,将未烧制PTFE膜在长度方向以拉伸倍率5倍进行拉伸。拉伸温度为250℃。接着,将经拉伸的未烧制膜使用可连续夹持的拉幅机在宽度方向以拉伸倍率32倍进行拉伸,进行热定型。此时的拉伸温度为290℃、热定型温度为390℃。由此得到PTFE多孔膜(填充率为4.0%、平均纤维径为0.069μm、厚度为0.009mm)。
作为通气性支撑层,使用由将PET用于芯、PE用于鞘的芯/鞘结构的纤维构成的纺粘无纺布(平均纤维径20μm、基重40g/m2、厚度0.20mm)。
使用层积装置将作为上游通气性支撑材料21和下游通气性支撑材料22的上述纺粘无纺布通过热粘接合在所得到的PTFE多孔膜的两面,得到PTFE层积体。根据上述的测定方法,这样得到的PTFE层积体的压力损失为118Pa、捕集效率为99.998%。该压力损失和捕集效率大致为PTFE多孔膜的特性。
另外,通过褶裥加工得到过滤器组件40、空气过滤器单元60的工序与实施例1相同。
(比较例3)
除了相对于比较例2的PTFE层积体进一步设置预捕集材料10这点以外,与比较例2相同。
此处,作为预捕集材料10,使用由作为平均纤维径为1.6μm的纤维的PP构成的熔喷无纺布(基重30g/m2、厚度0.25mm)。将比较例2的PTFE层积体与作为预捕集材料10的熔喷无纺布使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)热熔性接合剂2g/m2在110℃进行热层积,得到PP层积体(厚度0.14mm)。
由此得到具有4层构成的空气过滤器用滤材。滤材的厚度为0.569mm。
另外,通过褶裥加工得到过滤器组件40、空气过滤器单元60的工序与实施例1相同。
(比较例4)
玻璃滤材可以使用例如日本特开2007-7586号公报、日本特开平5-123513号公报、日本专利第3014440号公报所记载的方法来制造。
玻璃滤材可以由将玻璃纤维分散在水中而成的浆料使用抄纸机传送水中的玻璃纤维进行抄制。作为抄纸机,使用用于制造一般纸或湿式无纺布的抄纸机,例如使用将长网抄纸机、圆网抄纸机、斜网式抄纸机等中的相同或不同的2台机器组合而成的组合机。利用粘结剂进行的纤维彼此的结合可以通过使粘结剂直接附着在玻璃纤维上来完成,也可以通过将玻璃纤维浸渗在将粘结剂溶解在溶剂中而得到的粘结剂溶液中并进行干燥来完成。粘结剂使用丙烯酸树脂、酚树脂等公知的物质。
作为上述的玻璃滤材,在比较例4中使用北越造纸公司制S320M的HEPA过滤器滤材。
另外,通过褶裥加工得到过滤器组件40、空气过滤器单元60的工序与实施例1相同。
(比较例5)
除了不设置预捕集材料10这点以外,与实施例5相同。
具体地说,使用具备实施例5的各层的物性的第1多孔膜31、第2多孔膜32、上游通气性支撑材料21、下游通气性支撑材料22、中游通气性支撑材料23,与实施例2的第2氟树脂层积体的层积工序同样地进行层积,从而得到比较例5的空气过滤器滤材。
另外,通过褶裥加工得到过滤器组件40、空气过滤器单元60的工序与实施例1相同。
(比较例6)
代替实施例1的作为预捕集材料10的熔喷无纺布,使用PF值大的熔喷无纺布(基重2g/m2、厚度0.02mm),除这点以外,与实施例1相同。
(比较例7)
代替实施例1的作为预捕集材料10的熔喷无纺布,使用PF值大的熔喷无纺布(基重32g/m2、厚度0.26mm);代替实施例1的作为上游通气性支撑材料21的纺粘无纺布,使用基重、厚度不同的上游通气性支撑材料21(与实施例2的上游通气性支撑材料相同);代替实施例1的作为下游通气性支撑材料22的纺粘无纺布,使用基重、厚度不同的下游通气性支撑材料22(与实施例2的下游通气性支撑材料相同),除上述三点以外,与实施例1相同。
(比较例8)
代替实施例1的作为预捕集材料10的熔喷无纺布,使用PF值小的熔喷无纺布(基重28g/m2、厚度0.23mm);代替实施例1的作为上游通气性支撑材料21的纺粘无纺布,使用基重、厚度不同的上游通气性支撑材料21(与实施例2的上游通气性支撑材料相同);代替实施例1的作为下游通气性支撑材料22的纺粘无纺布,使用基重、厚度不同的下游通气性支撑材料22(与实施例2的下游通气性支撑材料相同),除上述三点以外,与实施例1相同。
(压力损失)
将滤材的测定样品置于直径为100mm的过滤器架上,用压缩器对入口侧加压,用流速计将空气透过的流量调整为5.3cm/秒。并且用测压计测定此时的压力损失。
(粒径为0.3μm的NaCl颗粒的捕集效率)
根据JIS B9928附属文件5(规定)NaCl气溶胶的产生方法(加压喷雾法)中记载的方法,利用静电分级器(TSI公司制造)将通过喷雾器产生的NaCl颗粒分级成粒径为0.3μm,使用镅241将颗粒带电中和后,将透过的流量调整为5.3cm/秒,使用颗粒计数器(TSI公司制造,CNC)求出在作为测定试样的滤材的前后的颗粒数,通过下式计算出捕集效率。
捕集效率(%)=(CO/CI)×100
CO=测定试样所捕集的NaCl 0.3μm的颗粒数
CI=供给至测定试样的NaCl 0.3μm的颗粒数
(PF值)
使用粒径为0.3μm的NaCl颗粒,由滤材的压力损失和捕集效率(粒径为0.3μm的NaCl颗粒的捕集效率)根据下式求出PF值。
PF值={-log((100-捕集效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)
需要说明的是,100-捕集效率(%)的值是作为透过率(%)已知的值。
(聚α-烯烃的积尘量)
利用聚α-烯烃(PAO)颗粒(液体颗粒)透过时的压力损失上升试验进行评价。即,利用差压计(U形管测压计)经时地测定使包含PAO颗粒的空气以流速5.3cm/秒在有效过滤面积为50cm2的样品滤材中连续流通时的压力损失,求出在压力损失上升250Pa时滤材所保持的PAO颗粒在单位面积的滤材上的重量、即积尘量(g/m2)。需要说明的是,PAO颗粒使用通过Laskin喷嘴产生的PAO颗粒(个数中值粒径为0.25μm),PAO颗粒的浓度设为约100万个/cm3~600万个/cm3
关于HEPA滤材并没有积尘量的定义,但过滤器的初期压力损失通常在HEPA单元中被设为约250Pa以下,作为过滤器的更换时期,一般推荐为超过过滤器的初期压力损失的2倍的时刻。另外,标准HEPA用玻璃滤材的初期压力损失为约250Pa~300Pa。因此,将用于评价滤材的积尘量的上述试验的终点设为压力损失上升250Pa的时刻。
(平均孔径)
将根据ASTM F316-86的记载所测定的平均孔径(mean flow pore size)作为多孔膜的平均孔径(平均流路径)。实际的测定是利用库尔特仪(Coulter Porometer)[库尔特电子(Coulter Electronics)公司(英国)制造]进行测定的。
(多孔膜的膜厚)
使用膜厚计(1D-110MH型、Mitutoyo公司制造),将5片测定对象重叠,测定整体的膜厚,将该值除以5所得到的数值作为1片多孔膜的膜厚。
(多孔膜以外的接合前的各层的膜厚和滤材整体的膜厚)
将ABS数显千分表(Digimatic Indicator)(Mitutoyo公司制造,ID-C112CX)固定在仪表架上,读取对测定对象施加0.3N的负荷后的厚度值。
对于各实施例以及各比较例的空气过滤器用滤材(制成过滤器组件、空气过滤器单元之前的状态的滤材),与各空气过滤器用滤材的制作中使用的各材料的物性一起列于下述表1、表2、表3、表4、表5中。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
由表1~表5可知,在各实施例中,即使在将滤材整体的压力损失抑制在200Pa以下、同时将滤材整体的捕集效率维持在99.97以上的情况下,滤材整体的积尘量也均能够为40g/m2以上,可知能够达成以往未达成的积尘量。
此处,例如实施例1和比较例1均具备第1多孔膜和第2多孔膜,实施例1中为相对于比较例1的滤材整体在上游侧进一步设置预捕集材料10而成的结构。此处,由于实施例1的预捕集材料10的PF值(7.7)相对于比较例1的滤材整体的PF值(34.5)的比例(7.7/34.5=0.223)处于0.20以上0.45以下的范围内,因而能够以预捕集材料10不会较早地发生堵塞的程度进行预捕集材料10中的灰尘的捕集,能够适度地减轻对下游侧的第1多孔膜31、第2多孔膜32的捕集负担,能够在厚度方向上的广泛范围中捕集更多的灰尘,能够提高积尘量。
另外,即使在作为预捕集材料采用了PF值更高的材料(PF值14.2)的实施例9中,也达成了充分的积尘量,而在采用PF值进一步提高的预捕集材料的比较例6、比较例7(分别为PF值17.2、PF值16.2)中,积尘量低于40g/m2。关于这一点,认为在比较例6、比较例7的示例中,尽管利用预捕集材料能够捕集大量的集尘,但容易发生预捕集材料本身的堵塞,未能充分地分别利用更下游侧的第1多孔膜和第2多孔膜(在第1多孔膜或第2多孔膜发生堵塞之前预捕集材料发生了堵塞)。
另一方面,即使在利用了PF值低的预捕集材料的比较例8(PF值4.6)中,积尘量也低于40g/m2。关于这一点,认为在比较例8的示例中,尽管抑制了预捕集材料中的堵塞,但负担集中在更下游侧的第1多孔膜、第2多孔膜中,从而使第1多孔膜、第2多孔膜中较早地发生了堵塞。
需要说明的是,此处,对于比较例1的滤材整体的PF值(34.5)来说,由于上游通气性支撑材料21和下游通气性支撑材料22实质上对压力损失和捕集效率不产生影响,因而上述PF值实质上等于由第1多孔膜31和第2多孔膜32所带来的贡献量。因此,实施例1的预捕集材料的PF值相对于比较例1的滤材整体的PF值的比例实质上等于实施例1的预捕集材料的PF值相对于实施例1的将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值的比例。
另外,若将与第2多孔膜相比第1多孔膜的压力损失小、捕集效率低的实施例1、实施例2与第1多孔膜和第2多孔膜的物性相同的实施例5、实施例6分别进行比较,则可知在上游侧的多孔膜与下游侧的多孔膜设置特定的差异能够进一步增大积尘量。
另外,若对实施例3、实施例4进行比较,则可知若提高预捕集材料10的基重、增加厚度,则尽管压力损失增大,但能够进一步提高积尘量。另外可知,若降低预捕集材料10的基重、厚度也减薄,则能够抑制压力损失。
另外可知,在实施例7中省略了上游通气性支撑材料21,在实施例8中省略了上游通气性支撑材料21和下游通气性支撑材料22这两者,但即使在这些示例中也达成了充分的积尘量。
以上,对空气过滤器用滤材、过滤器组件、空气过滤器单元、以及空气过滤器用滤材的制造方法进行了详细说明,但本发明并不限定于上述实施方式,本发明也包括在不脱离本发明要点的范围内进行的各种改良和变更。
符号说明
1 空气过滤器用滤材
2 空气过滤器用滤材
3 空气过滤器用滤材
10 预捕集材料
21 上游通气性支撑材料
22 下游通气性支撑材料
23 中游通气性支撑材料
31 第1多孔膜
32 第2多孔膜
40 过滤器组件
50 框体
60 空气过滤器单元

Claims (14)

1.一种空气过滤器用滤材,其为捕集气体中的灰尘的空气过滤器用滤材,其中,
该空气过滤器用滤材具备:
主要包含氟树脂的第1多孔膜;
主要包含氟树脂的第2多孔膜,该第2多孔膜与所述第1多孔膜相比配置于气流的下游侧;以及
预捕集材料,其与所述第1多孔膜相比配置于气流的上游侧,捕集气流中的一部分灰尘;
对于所述预捕集材料来说,使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失为15Pa以上且小于55Pa,粒径为0.3μm的NaCl的捕集效率为25%以上且小于80%,厚度为0.4mm以下,由下式:PF值={-log((100-捕集效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)规定的PF值为7以上15以下;
所述预捕集材料的PF值相对于将所述第1多孔膜与所述第2多孔膜层积时的PF值的比例、也即“预捕集材料的PF值/将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值”的值为0.20以上0.45以下。
2.如权利要求1所述的空气过滤器用滤材,其中,该空气过滤器用滤材进一步具备支撑所述第1多孔膜的上游通气性支撑材料,该上游通气性支撑材料与所述第1多孔膜相比配置于气流的上游侧。
3.如权利要求1或2所述的空气过滤器用滤材,其中,该空气过滤器用滤材进一步具备支撑所述第2多孔膜的下游通气性支撑材料,该下游通气性支撑材料与所述第2多孔膜相比配置于气流的下游侧。
4.如权利要求1~3中任一项所述的空气过滤器用滤材,其中,
所述第1多孔膜与所述第2多孔膜相比压力损失小,该压力损失是使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失;
所述第2多孔膜与所述第1多孔膜相比捕集效率高,该捕集效率是粒径为0.3μm的NaCl的捕集效率。
5.如权利要求1~4中任一项所述的空气过滤器用滤材,其中,
对于所述第1多孔膜来说,
所述压力损失为30Pa以上90Pa以下;
所述捕集效率为95%以上99%以下;
以流速5.3cm/秒连续流通包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃颗粒的空气,在压力损失上升250Pa时的所述聚α-烯烃颗粒的积尘量为25g/m2以上35g/m2以下。
6.如权利要求1~5中任一项所述的空气过滤器用滤材,其中,所述预捕集材料的PF值相对于将所述第1多孔膜与所述第2多孔膜层积时的PF值的比例、也即“预捕集材料的PF值/将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值”的值为0.20以上0.38以下。
7.如权利要求1~6中任一项所述的空气过滤器用滤材,其中,所述第1多孔膜和所述第2多孔膜主要由能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分构成。
8.如权利要求1~7中任一项所述的空气过滤器用滤材,其中,对于空气过滤器用滤材来说,以流速5.3cm/秒连续流通包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃颗粒的空气,在压力损失上升250Pa时的所述聚α-烯烃颗粒的积尘量为40g/m2以上。
9.如权利要求1~8中任一项所述的空气过滤器用滤材,其中,
对于空气过滤器用滤材来说,
使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失小于200Pa,
使包含粒径为0.3μm的NaCl颗粒的空气以流速5.3cm/秒通过时的所述颗粒的捕集效率为99.97%以上。
10.一种过滤器组件,其中,
该过滤器组件具备权利要求1~9中任一项所述的空气过滤器用滤材,
所述空气过滤器用滤材被加工成峰折和谷折交替重复的锯齿形状来构成。
11.一种空气过滤器单元,其中,该空气过滤器单元具备:
权利要求1~9中任一项所述的空气过滤器用滤材或权利要求10所述的过滤器组件;以及
保持所述空气过滤器用滤材或所述过滤器组件的框体。
12.一种空气过滤器用滤材的制造方法,其为捕集气体中的灰尘的空气过滤器用滤材的制造方法,其中,
该制造方法具备下述步骤:
(a)得到主要包含氟树脂的第1多孔膜和第2多孔膜的步骤;
(b)将所述第1多孔膜配置在与所述第2多孔膜相比为气流的上游侧的步骤;以及
(c)将捕集气流中的一部分灰尘的预捕集材料配置在与所述第1多孔膜相比为气流的上游侧的步骤,
对于所述预捕集材料来说,使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失为15Pa以上且小于55Pa,粒径为0.3μm的NaCl的捕集效率为25%以上且小于80%,厚度为0.4mm以下,由下式:PF值={-log((100-捕集效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)规定的PF值为7以上15以下;
所述预捕集材料的PF值相对于将所述第1多孔膜与所述第2多孔膜层积时的PF值的比例、也即“预捕集材料的PF值/将第1多孔膜与第2多孔膜层积时的PF值”的值为0.20以上0.45以下;
该制造方法进一步具备将所述第1多孔膜、所述第2多孔膜和所述预捕集材料进行热层积而一体化的步骤。
13.如权利要求12所述的空气过滤器用滤材的制造方法,其中,该制造方法进一步具备将支撑所述第1多孔膜的上游通气性支撑材料配置在与所述第1多孔膜相比为气流的上游侧的步骤。
14.如权利要求12或13所述的空气过滤器用滤材的制造方法,其中,该制造方法进一步具备将支撑所述第2多孔膜的下游通气性支撑材料配置在与所述第2多孔膜相比为气流的下游侧的步骤。
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