CN107530646A - 过滤器滤材和过滤器单元 - Google Patents

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Abstract

过滤器滤材(20)具备第一聚四氟乙烯多孔膜(11)、第一透气性支撑材料(12)、第二聚四氟乙烯多孔膜(13)和第二透气性支撑材料(14)。过滤器滤材(20)的表面由第一聚四氟乙烯多孔膜(11)形成。通过180°剥离试验测定的第一聚四氟乙烯多孔膜(11)与第一透气性支撑材料(12)之间的胶粘强度(A1)大于1.2N/25mm。第一透气性支撑材料(12)为具有一个或多个凹部和一个或多个凸部的压花无纺布。相对于构成第一透气性支撑材料(12)的压花无纺布的面积，凹部的面积的比率或多个凹部的合计面积的比率大于15％。

Description

过滤器滤材和过滤器单元
技术领域
本发明涉及过滤器滤材和过滤器单元。
背景技术
包含聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜的过滤器滤材在涡轮机的吸气过滤器、无尘室的空气过滤器、家电制品的过滤器等各种场合下使用。专利文献1中公开了具备一层支撑材料和两层PTFE多孔膜且支撑材料被PTFE多孔膜夹在中间的过滤器滤材。专利文献2中公开了具备两层支撑材料和一层PTFE多孔膜且PTFE多孔膜被支撑材料夹在中间的过滤器滤材。专利文献1中还公开了具备两层PTFE多孔膜和两层支撑材料且PTFE多孔膜与支撑材料交替配置的过滤器滤材。
对于过滤器滤材，有时要求能够通过将灰尘从过滤器滤材的表面除去而重复使用。在如专利文献1所记载的那样过滤器滤材的表面由PTFE多孔膜形成的情况下，容易将附着在过滤器滤材的表面上的灰尘除去。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-246233号公报
专利文献2：日本特开2012-228687号公报
发明内容
发明所要解决的课题
为了将附着在过滤器滤材的表面上的灰尘除去，进行对过滤器滤材喷吹空气或者对过滤器滤材进行水洗的操作。但是，过滤器滤材中使用的PTFE多孔膜非常薄，因此有时会由于来自气流、水流的强压力而使PTFE多孔膜受到损伤。具体而言，有时PTFE多孔膜破裂或者PTFE多孔膜从支撑材料剥离。提高PTFE多孔膜与支撑材料之间的胶粘强度或者增加PTFE多孔膜的厚度虽然使过滤器滤材的耐久性提高，但是有可能导致透气性的大幅降低(压力损失增大)。即，耐久性与透气性之间存在折衷的关系。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供对于以能够通过清洗容易地将灰尘除去的方式设计的过滤器滤材而言避免透气性的大幅降低并且提高其耐久性的技术。另外，本发明的目的在于提供使用该过滤器滤材的过滤器单元。
用于解决课题的手段
即，本发明提供一种过滤器滤材，其为具备第一PTFE多孔膜、第一透气性支撑材料、第二PTFE多孔膜和第二透气性支撑材料并通过将它们按照该顺序进行层叠和相互胶粘而得到的过滤器滤材，其中，
上述过滤器滤材的表面由上述第一PTFE多孔膜形成，
通过180°剥离试验测定的上述第一PTFE多孔膜与上述第一透气性支撑材料之间的胶粘强度高于1.2N/25mm，
上述第一透气性支撑材料为具有一个或多个凹部和一个或多个凸部的压花无纺布，
相对于构成上述第一透气性支撑材料的上述压花无纺布的面积，上述凹部的面积的比率或上述多个凹部的合计面积的比率高于15％。
在另一方面，本发明提供一种过滤器单元，其具备上述过滤器滤材和支撑上述过滤器滤材的外周部的框架。
发明效果
根据本发明，对于以能够通过清洗容易地将灰尘除去的方式设计的过滤器滤材而言，能够避免透气性的大幅降低并且提高其耐久性。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的过滤器滤材的剖视示意图。
图2A是适合于图1所示的过滤器滤材的压花无纺布(T型)的俯视图。
图2B是适合于图1所示的过滤器滤材的另一压花无纺布(S型)的俯视图。
图2C是用于说明T型压花无纺布的优点的图。
图3A是示出用于测定第一PTFE多孔膜与第一透气性支撑材料之间的胶粘强度的180°剥离试验的方法的示意图。
图3B是示出用于测定第一透气性支撑材料与第二PTFE多孔膜之间的胶粘强度的180°剥离试验的方法的示意图。
图4A是示出图1所示的过滤器滤材的制造中的热层压工序的图。
图4B是示出热层压工序的另一例的图。
图5是具备图1所示的过滤器滤材的过滤器单元的立体图。
图6是具备过滤器单元的旋风式吸尘器的构成图。
图7是示出过滤器滤材的耐久性试验的方法的示意图。
图8A是示出实施用于确认易清洗性的试验后的实施例1的过滤器滤材的表面的光学照片。
图8B是示出实施用于确认易清洗性的试验后的比较例4的过滤器滤材的表面的光学照片
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明不限定于以下的实施方式。
如图1所示，本实施方式的过滤器滤材20具备第一PTFE多孔膜11、第一透气性支撑材料12、第二PTFE多孔膜13和第二透气性支撑材料14。第一PTFE多孔膜11、第一透气性支撑材料12、第二PTFE多孔膜13和第二透气性支撑材料14按照该顺序进行层叠并且相互胶粘。
本实施方式中，过滤器滤材20的一个表面由第一PTFE多孔膜11形成。PTFE多孔膜通常具有滑动性优良的光滑表面。因此，根据本实施方式的构成，即使在过滤器滤材20的表面上堆积有灰尘，也能够容易地将灰尘从过滤器滤材20的表面除去。
本实施方式中，过滤器滤材20由4层膜构成。但是，过滤器滤材20也可以由超过4层的层数的膜构成。由超过4层的层数的膜构成的过滤器滤材通过将PTFE多孔膜与透气性支撑材料交替层叠而得到。但是，为了容易除去灰尘，重要的是过滤器滤材20的至少一个表面(主表面)由PTFE多孔膜形成。详细而言，过滤器滤材20包含要过滤的气体的流动方向的上游侧的主表面和下游侧的主表面，上游侧的主表面由第一PTFE多孔膜11形成。在本实施方式中，下游侧的主表面由第二透气性支撑材料14形成。“主表面”是指过滤器滤材20中具有最大面积的面。
第一PTFE多孔膜11的厚度、面密度、平均孔径、孔隙率等的值可以与第二PTFE多孔膜13的厚度、面密度、平均孔径、孔隙率等的值一致。即，作为第一PTFE多孔膜11和第二PTFE多孔膜13，可以使用单一种类的PTFE多孔膜(使用相同材料在相同条件下制造的PTFE多孔膜)。当然，第一PTFE多孔膜11的厚度、面密度、平均孔径、孔隙率等的值也可以与第二PTFE多孔膜13的厚度、面密度、平均孔径、孔隙率等的值不同。
能够作为第一PTFE多孔膜11和第二PTFE多孔膜13使用的PTFE多孔膜具有例如0.01μm～100μm或0.01μm～50μm的范围的平均孔径。PTFE多孔膜具有例如1μm～300μm或2μm～100μm的范围的厚度。
PTFE多孔膜可以利用下述方法进行制造。将PTFE细粉与溶剂混炼而制备糊料。通过挤出加工将该糊料成形为片状。如果对所得到的PTFE片进行拉伸和烧结，则得到PTFE多孔膜。拉伸(典型地为双轴拉伸)时的PTFE片的面积拉伸倍数(单轴方向的拉伸倍数和与其垂直的方向的拉伸倍数的乘积)例如在50倍～900倍的范围内。需要说明的是，本说明书中，“PTFE”也包括“改性PTFE”。
第一透气性支撑材料12和第二透气性支撑材料14具有片状的形状。第一透气性支撑材料12和第二透气性支撑材料14各自具有例如比用作第一PTFE多孔膜11和第二PTFE多孔膜13中的至少一者中的PTFE多孔膜更高的强度和更高的透气性。作为第一透气性支撑材料12和第二透气性支撑材料14，可以使用织布、无纺布、网、网状物、发泡体等。其中，最优选使用无纺布。构成无纺布的纤维可以为由聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯)、聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺等聚合物材料制成的合成纤维。无纺布可以为由多种纤维构成的复合材料。第一透气性支撑材料12和第二透气性支撑材料14可以使用单一种类(型号)的无纺布，也可以使用不同种类的无纺布。第一透气性支撑材料12和第二透气性支撑材料14各自具有例如50μm～300μm的范围的厚度。
本实施方式中，第一PTFE多孔膜11、第一透气性支撑材料12、第二PTFE多孔膜13和第二透气性支撑材料14相互胶粘。这些构件的胶粘方法没有特别限定。这些构件可以使用胶粘剂相互胶粘，也可以通过热层压相互胶粘。透气性支撑材料12和14为无纺布且无纺布具有热胶粘性时，热层压适合于本实施方式。利用热层压，容易在抑制透气性降低的同时确保PTFE多孔膜与透气性支撑材料之间的胶粘强度。
无纺布中包含由例如聚乙烯等热塑性树脂制成的纤维时，无纺布在比较低的温度下显示出热胶粘性。将这样的无纺布与PTFE多孔膜重叠、一边加热一边对两者施加压力时，无纺布的一部分纤维发生熔融和固化，从而使无纺布与PTFE多孔膜胶粘。由于胶粘点限定在无纺布的纤维上，因此不存在纤维的部分确保了透气性。
另外，无纺布可以为压花无纺布。压花无纺布为具有一个或多个凹部和一个或多个凸部的无纺布。压花无纺布具有比相同厚度的未进行压花加工的无纺布更高的刚性和更高的强度。压花无纺布具有凹凸花纹，换言之，在俯视时具有海岛结构。在图2A所示的类型的压花无纺布(T型)中，与椭圆形的岛对应的部分(纤维未发生熔融)为凸部，与海对应的部分(纤维发生了熔融)为凹部。T型压花无纺布典型地具有一个连续的凹部和多个凸部。但是，在T型压花无纺布中，凹部也可以分成多个部分。在图2B所示的类型的压花无纺布(S型)中，与圆形的岛对应的部分(纤维发生了熔融)为凹部，与海对应的部分(纤维未发生熔融)为凸部。S型压花无纺布典型地具有多个凹部和一个连续的凸部。但是，在S型压花无纺布中，凸部也可以分成多个部分。利用这些压花无纺布，由于进一步限定了上述的胶粘点，因此容易实现兼具透气性和胶粘强度。
如参照图2A和图2B所说明的，压花无纺布中，压花部分通过无纺布的一部分纤维发生熔融和固化而形成。压花部分虽然也具有透气性，但是压花部分的透气性低于未进行压花加工的部分的透气性。因此，推测随着压花部分的面积的增加，过滤器滤材的透气性降低。换言之，推测随着相对于压花无纺布的面积的压花部分的面积的比率(压花面积率)的增加，过滤器滤材的透气性降低。在PTFE多孔膜与压花无纺布之间的胶粘强度较低时，该推测具有一定的正确性。但是，在PTFE多孔膜与无纺布之间的胶粘强度较高时，该推测未必是正确的。
为了提高PTFE多孔膜与无纺布之间的胶粘强度，在热层压工序中，例如需要增加对PTFE多孔膜和无纺布施加的热(升高加热温度和/或增加加热时间)。换言之，需要使无纺布的纤维更充分地熔融。由后述的实施例的结果可知，在无纺布的压花面积率小的情况下，当增加施加于PTFE多孔膜和无纺布的热时，过滤器滤材的透气性大幅降低。与此相对，使用压花面积率大的无纺布在相同的条件下制作过滤器滤材时，能够抑制过滤器滤材的透气性的降低。即，重要的是根据PTFE多孔膜与无纺布之间所需要的胶粘强度来使用适当的压花面积率的无纺布。
本实施方式中，过滤器滤材20可以以使灰尘堆积在由第一PTFE多孔膜11形成的表面上的方式配置在规定的位置(例如，吸尘器的内部)。为了将附着在过滤器滤材20的表面上的灰尘除去，需要对过滤器滤材20进行水洗、或者对过滤器滤材20喷吹空气、或者对过滤器滤材20进行刷洗。本实施方式的过滤器滤材20中，通过180°剥离试验测定的第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1高于1.2N/25mm。第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1高于1.2N/25mm时，本实施方式的过滤器滤材20对于来自水流、气流、刷子等的压力显示出充分的耐久性。
此外，在本实施方式的过滤器滤材20中，相对于构成第一透气性支撑材料12的压花无纺布的面积，压花无纺布的凹部的面积的比率(或多个凹部的合计面积的比率)大于15％。即，根据本实施方式，不仅充分确保了第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1，而且通过适当调节构成第一透气性支撑材料12的无纺布的压花面积率，能够有效地抑制伴随胶粘强度A1的增加的过滤器滤材20的压力损失的增加。
需要说明的是，本说明书中，“压花面积率”是相对于压花无纺布的面积的、凹部(纤维发生了熔融的部分)的面积的比率或多个凹部的合计面积的比率。压花面积率可以利用下述方法计算。利用电子显微镜(SEM)以规定的放大尺寸(例如25倍)对无纺布的表面进行观察。在所得到的SEM图像中，计算压花部分(凹部)的比例。在S型无纺布(参照图2B)的情况下，凹部视为具有圆形。在T型无纺布(参照图2A)的情况下，凸部(未进行压花加工的部分)视为具有椭圆形。
通过使第一PTFE多孔膜11或第二PTFE多孔膜13从第一透气性支撑材料12剥离，即使在过滤器滤材20的制造后也能够测定构成第一透气性支撑材料12的无纺布的压花面积率。如果使用具有平坦表面的平面轧辊，则无纺布的压花面积率即使经过热层压工序也几乎没有变化。即使在使第一PTFE多孔膜11或第二PTFE多孔膜13从第一透气性支撑材料12剥离后，也能够区分压花部分与其以外的部分。这些也适用于第二透气性支撑材料14。
压花无纺布例如为两面进行了压花加工的双面压花无纺布。如果使用双面压花无纺布作为第一透气性支撑材料12，则第一透气性支撑材料12的进行了压花加工的两个面分别与第一PTFE多孔膜11和第二PTFE多孔膜13接触。如果使用双面压花无纺布作为第一透气性支撑材料12和第二透气性支撑材料14这两者，则可以期待由使用相同的材料所带来的削减成本的效果。另外，由于双面压花无纺布没有正反面，因此如果使用双面压花无纺布，则在制造过滤器滤材20时也不容易产生错误。
但是，也可以使用仅单面进行了压花加工的单面压花无纺布作为第一透气性支撑材料12。也可以使用仅单面进行了压花加工的单面压花无纺布作为第二透气性支撑材料14。
压花面积率优选大于20％。压花面积率的上限没有特别限定。压花面积率可以小于60％，也可以小于50％。第一透气性支撑材料12的压花面积率在适当的范围内时，能够得到耐久性与透气性的平衡优良的过滤器滤材20。
如参照图2A和图2B所说明的，压花无纺布包括T型压花无纺布和S型压花无纺布。本实施方式中，推荐使用T型压花无纺布(图2A)。T型压花无纺布具有容易实施打褶加工的优点。
在图2A所示的T型压花无纺布中，未进行压花加工的多个部分的长度方向(椭圆的长径的方向)与纵向或横向一致。换言之，未进行压花加工的部分各自呈近似T字形。因此，在如图2C所示以未进行压花加工的部分16的长度方向与打褶加工的折痕的方向(山折线和谷折线的方向)一致的方式实施打褶加工的情况下，能够容易地实施T型压花无纺布的打褶加工。
本实施方式中，第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1高于通过180°剥离试验测定的第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13之间的胶粘强度A2。第二PTFE多孔膜13配置在一对支撑材料12和14之间，在清洗时不与刷子或水直接接触。因此，第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13之间的胶粘强度A2对于将灰尘从过滤器滤材20的表面除去时所要求的耐久性不会产生大的影响。因此，调节胶粘强度A1和A2使得满足上述关系时，能够在避免透气性的大幅降低的同时提高过滤器滤材20的耐久性。换言之，能够实现兼具耐久性和透气性。
本实施方式中，第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1优选为1.8N/25mm以上。在这种情况下，能够赋予过滤器滤材20更充分的耐久性。另外，第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1可以为2.5N/25mm以下。在这种情况下，能够避免过度的胶粘从而赋予过滤器滤材20充分的透气性。第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1在1.8N/25mm～2.5N/25mm的范围内时，能够得到耐久性与透气性的平衡优良的过滤器滤材20。
第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13之间的胶粘强度A2只要低于第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1，就没有特别限定。胶粘强度A2的上限值例如为1.6N/25mm。胶粘强度A2的下限值例如为0.2N/25mm。胶粘强度A2在适当的范围内时，容易确保过滤器滤材20的透气性。胶粘强度A1与胶粘强度A2之差也没有特别限定。在一例中，胶粘强度A1与胶粘强度A2之差在0.2N/25mm～2.3N/25mm的范围内。
上述胶粘强度A1和A2各自为通过180°剥离试验进行测定而得到的值。180°剥离试验可以依据日本工业标准JIS Z 0237、利用以下说明的方法来实施。
图3A所示的方法是用于测定第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1的方法。首先，将作为试验片的过滤器滤材20裁切为100mm×25mm的大小。试验片沿第一PTFE多孔膜11的MD方向(MD：Machine Direction，纵向)具有100mm的尺寸、沿第一PTFE多孔膜11的TD方向(TD：Transverse Direction，横向)具有25mm的尺寸。MD方向和TD方向各自为第一PTFE多孔膜11的制造时的方向。在长度方向上的试验片的端部预先设置有第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12未进行胶粘的未胶粘部分，以使得在第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12的界面处能发生剥离。接着，利用双面胶带26(日东电工公司制造的No.500)将试验片粘贴到不锈钢板25上。接着，将试验片的未胶粘部分固定在拉伸试验机(岛津制作所公司制造的Autograph AG-1)的夹头24上。然后，通过将夹头24以300mm/分钟的速度提起而在第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12的界面处发生剥离，由此测定180°剥离强度。测定开始后，忽略最初的25mm长度的测定值，然后，将对从不锈钢板25剥离的50mm长度的试验片连续记录而得到的测定值(单位：N)的平均值作为过滤器滤材20中的胶粘强度A1。
同样地，图3B所示的方法是用于测定第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13之间的胶粘强度A2的方法。该方法中，在长度方向上的试验片的端部设置有第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13未进行胶粘的未胶粘部分，以使得在第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13的界面处能发生剥离。将试验片的未胶粘部分固定在拉伸试验机的夹头24上，然后，通过将夹头24以300mm/分钟的速度提起而在第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13的界面处发生剥离，并测定180°剥离强度。将连续记录的测定值(单位：N)的平均值作为过滤器滤材20的胶粘强度A2。图3B所示的方法中，也是试验片沿第二PTFE多孔膜13的MD方向(MD：Machine Direction，纵向)具有100mm的尺寸、沿第一PTFE多孔膜11的TD方向(TD：Transverse Direction，横向)具有25mm的尺寸。通常，第二PTFE多孔膜13的MD方向和TD方向与第一PTFE多孔膜11的MD方向和TD方向一致。
在利用图3A所示的方法实施测定时，有时在第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12的界面处不发生明显的剥离，而是在第一PTFE多孔膜11中发生内聚破坏。但是，本说明书中，将利用参照图3A所说明的方法得到的值定义为“第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1”。同样地，在利用图3B所示的方法实施测定时，有时在第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13的界面处不发生明显的剥离，而是在第二PTFE多孔膜13中发生内聚破坏。本说明书中，将利用参照图3B所说明的方法得到的值定义为“第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13之间的胶粘强度A2”。
过滤器滤材20的压力损失例如在50Pa～400Pa的范围内。“压力损失”是指使空气以5.3cm/秒的流速透过过滤器滤材20时产生的压力损失。具体而言，可以利用以下说明的方法测定压力损失。即，将过滤器滤材20设置在有效面积为100cm2的圆柱状支架上，通过在过滤器滤材20的两面产生压力差而使空气透过过滤器滤材20。使用压力计(Manometer)测定利用流量计将透过的空气的流速调节为5.3cm/秒(流量31.8m3/分钟)时的压力损失。
过滤器滤材20例如对具有在0.1μm～0.2μm的范围内的粒径的粒子显示出高于90％的捕集效率。通常，对小粒子显示出高捕集效率的过滤器滤材的透气性容易降低，难以实现兼具耐久性和透气性。根据本实施方式，能够实现对小粒子显示出高捕集效率的过滤器滤材兼具耐久性和透气性。
需要说明的是，捕集效率可以利用以下说明的方法进行测定。即，将过滤器滤材20设置在有效面积为100cm2的圆柱状支架上，通过在过滤器滤材20的两面产生压力差而使气体透过该过滤器滤材20。调节压力差使得透过的气体的线速度为5.3cm/秒(流量31.8m3/分钟)。接着，在过滤器滤材20的上游侧向气体中混入JIS Z 8901中规定的多分散邻苯二甲酸二辛酯(DOP)粒子使得规定的粒径范围的粒子的浓度为106个/升，利用粒子计数器测定过滤器滤材20的下游侧的DOP粒子的浓度。粒子计数器的测定对象粒子的粒径范围例如为0.1μm～0.2μm。通过公式捕集效率＝(1-(下游侧DOP粒子浓度/上游侧DOP粒子浓度))×100(％)，可以计算出捕集效率。需要说明的是，可以使用聚α烯烃(PAO)代替DOP粒子。
另外，过滤器滤材20可以为HEPA过滤器(High Efficiency Particulate AirFilter，高效颗粒空气过滤器)，也可以为ULPA过滤器(Ultra Low Penetration AirFilter，超低穿透率空气过滤器)。HEPA过滤器和ULPA过滤器各自为日本工业标准JIS Z8122中规定的过滤器。
过滤器滤材20可以进行了打褶使得形成连续的W字形。过滤器滤材20的打褶加工可以使用公知的打褶加工机(旋转打褶机、往复式打褶机、压痕(筋付け)打褶机等)来实施。本实施方式的过滤器滤材20中，第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1高于第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13之间的胶粘强度A2。在这种情况下，与胶粘强度A2和胶粘强度A1一致的情况相比，过滤器滤材20的刚性较低，因此容易实施上述打褶加工。
接着，对过滤器滤材20的制造方法进行说明。
如图4A所示，在辊上分别准备第一PTFE多孔膜11、第一透气性支撑材料12、第二PTFE多孔膜13和第二透气性支撑材料14。将第一PTFE多孔膜11、第一透气性支撑材料12、第二PTFE多孔膜13和第二透气性支撑材料14从各辊放出并合并，从而形成它们的层叠体20s。层叠体20s向一对层压辊27a和27b进行供给，并通过层压辊27a与27b之间的间隙。此时，由辊27a和27b对层叠体20s施加热和压力，构成透气性支撑材料12和14(无纺布)的纤维发生熔融并固化，由此将第一PTFE多孔膜11、第一透气性支撑材料12、第二PTFE多孔膜13和第二透气性支撑材料14相互胶粘。由此，得到过滤器滤材20。
一对层压辊27a和27b以能够对层叠体20s施加热和压力的方式构成。本实施方式中，辊27a和27b以能够使与层叠体20s的一个面接触的辊27a的表面温度和与另一个面接触的辊27b的表面温度不同的方式构成。例如，仅在一个层压辊27a中内置有加热器，在另一个层压辊27b中不内置加热器。典型地，一个层压辊27a为加热辊，另一个层压辊27b为夹辊。层叠体20s通过层压辊27a与27b之间的间隙时，第一PTFE多孔膜11与层压辊27a接触，第二透气性支撑材料14与层压辊27b接触。由此，热优先传导至第一PTFE多孔膜11和第一透气性支撑材料12。能够实施层叠体20s的热层压使得第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1高于第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13之间的胶粘强度A2。当然，重要的是适当调节层压辊27a的表面温度、对层叠体20s施加的压力、层叠体20s的输送速度等条件。
另外，如图4B所示，也可以分为两个阶段来实施热层压工序。在图4B的上图所示的第一阶段中，层叠体20s利用配置在其输送路径上的加热器29从上面侧和下面侧这两面侧进行加热，并被引导至辊28a与辊28b之间的间隙。典型地，辊28a为旋转辊，辊28b为夹辊。加热器29例如为红外线加热器。辊28a和28b例如具有对层叠体20s施加压力的功能，但是不具有施加热的功能。因此，经过辊28a和28b后，第一PTFE多孔膜11、第一透气性支撑材料12、第二PTFE多孔膜13和第二透气性支撑材料14相互暂时胶粘，由此得到层叠体20k。接着，在图4B的下图所示的第二阶段中，向与参照图4A所说明的层压辊同样的层压辊27a和27b供给层叠体20k。层叠体20k通过层压辊27a与27b之间的间隙时，加热用的层压辊27a与层叠体20k中的第一PTFE多孔膜11接触。由此，能够实施层叠体20k的热层压使得第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12之间的胶粘强度A1高于第一透气性支撑材料12与第二PTFE多孔膜13之间的胶粘强度A2。
在参照图4A和图4B所说明的各方法中，在形成层叠体20s之前，第一PTFE多孔膜11与第一透气性支撑材料12可以预先较弱地胶粘。同样地，第二PTFE多孔膜13与第二透气性支撑材料14也可以预先较弱地胶粘。
如图5所示，过滤器单元30具备过滤器滤材20a和支撑框架22。过滤器滤材20a通过对图1所示的过滤器滤材20进行打褶加工而得到。支撑框架22对过滤器滤材20a的外周部进行支撑。支撑框架22为树脂制或金属制。过滤器滤材20a可以利用胶粘剂固定在支撑框架22上。支撑框架22上可以设置有将过滤器滤材20a的外周部夹在中间并固定的结构。此外，过滤器滤材20a的外周部可以嵌入支撑框架22中。即，可以通过嵌件成型将支撑框架22与过滤器滤材20a一体化。
接着，对过滤器单元30的应用例进行说明。过滤器单元30例如可以用作吸尘器的排气过滤器。
在图6所示的例子中，吸尘器40为旋风式吸尘器。但是，本实施方式的过滤器单元30也可以应用于除旋风式吸尘器以外的吸尘器(例如，纸袋式吸尘器)。
吸尘器40具备用于从抽吸空气中分离灰尘的机构31(旋风筒或纸袋)、用于使风扇33旋转的电动机32和至少一个过滤器单元30。在图6所示的例子中，设置有两个(多个)过滤器单元30。多个过滤器单元30中的一个过滤器单元配置在机构31与电动机32之间的空气流路上。多个过滤器单元30中的另一个过滤器单元配置在电动机32与排气口(省略图示)之间的空气流路上。各过滤器单元30中，第一PTFE多孔膜11位于空气的流动方向的上游侧，第二透气性支撑材料14位于空气的流动方向的下游侧。因此，灰尘主要堆积在第一PTFE多孔膜11的表面上。下游侧的过滤器单元30还具有捕集从电动机32排出的炭粉的功能。各过滤器单元30可以从吸尘器40上拆卸。利用刷子、气流、水流等能够除去堆积在过滤器单元30的表面上(特别是第一PTFE多孔膜11的表面上)的灰尘。
实施例
(实施例1)
利用参照图4A所说明的方法制作具有参照图1所说明的结构的过滤器滤材。作为第一PTFE多孔膜和第二PTFE多孔膜，使用ULPA级的PTFE多孔膜(日东电工公司制造的NTF9522-01)。作为第一透气性支撑材料和第二透气性支撑材料，使用T型PET/PE芯鞘无纺布(尤尼吉可公司制造的T0303WDO：压花面积率47％、鞘部PE的熔点129℃、芯部PET的熔点261℃、双面压花)。加热用的层压辊(辊27a)的表面温度为200℃。作为另一个层压辊(辊27b)，使用不具有加热器的夹辊。第一PTFE多孔膜、第一透气性支撑材料、第二PTFE多孔膜和第二透气性支撑材料的层叠体(层叠体20s)的输送速度为5m/分钟。
(实施例2)
利用参照图4B所说明的方法制作具有参照图1所说明的结构的过滤器滤材。作为第一PTFE多孔膜和第二PTFE多孔膜，使用ULPA级的PTFE多孔膜(日东电工公司制造的NTF9522-01)。作为第一透气性支撑材料和第二透气性支撑材料，使用T型PET/PE芯鞘无纺布(尤尼吉可公司制造的T0303WDO)。在图4B的上图所示的第一阶段中，调节红外线加热器(加热器29)的供电功率使得在150℃的温度下对层叠体(层叠体20s)进行加热。在第一阶段中，层叠体的输送速度为7m/分钟。在图4B的下图所示的第二阶段中，加热用的层压辊(辊27a)的表面温度为150℃。作为另一个层压辊(辊27b)，使用不具有加热器的夹辊。在第二阶段中，第一PTFE多孔膜、第一透气性支撑材料、第二PTFE多孔膜和第二透气性支撑材料的层叠体(层叠体20k)的输送速度为5m/分钟。
(实施例3)
作为第二透气性支撑材料，使用S型PET/PE芯鞘无纺布(尤尼吉可公司制造的S0303WDO：压花面积率13％、双面压花)，除此之外，利用与实施例2相同的方法制作实施例3的过滤器滤材。
(比较例1)
作为第一透气性支撑材料和第二透气性支撑材料，使用S型PET/PE芯鞘无纺布(尤尼吉可公司制造的S0303WDO)，除此之外，利用与实施例1相同的方法制作比较例1的过滤器滤材。
(比较例2)
在参照图4B所说明的方法中，作为第一透气性支撑材料和第二透气性支撑材料，使用S型PET/PE芯鞘无纺布(尤尼吉可公司制造的S0303WDO)，并且省略第二阶段(图4B的下图)，仅实施第一阶段(图4B的上图)，除此之外，利用与实施例2相同的方法制作比较例2的过滤器滤材。
(比较例3)
在参照图4B所说明的方法中，省略第二阶段(图4B的下图)，仅实施第一阶段(图4B的上图)，除此之外，利用与实施例2相同的方法制作比较例3的过滤器滤材。
(比较例4)
利用与比较例2相同的方法制作具备第一透气性支撑材料、第一PTFE多孔膜、第二透气性支撑材料、第二PTFE多孔膜和第三透气性支撑材料且将它们按照该顺序进行层叠和相互胶粘而得到的5层结构的过滤器滤材。即，在参照图4B所说明的方法中，省略第二阶段(图4B的下图)，仅实施第一阶段(图4B的上图)，除此之外，利用与实施例2相同的方法制作比较例4的5层结构的过滤器滤材。作为第一PTFE多孔膜和第二PTFE多孔膜，使用ULPA级的PTFE多孔膜(日东电工公司制造的NTF9522-01)。作为第一～第三透气性支撑材料，使用T型PET/PE芯鞘无纺布(尤尼吉可公司制造的T0303WDO)。比较例4的过滤器滤材为具有专利文献2的图1中公开的结构的过滤器滤材。
[压力损失]
利用前面所说明的方法测定实施例和比较例的过滤器滤材的压力损失。将结果示于表1。
[捕集效率]
利用前面所说明的方法测定实施例和比较例的过滤器滤材的捕集效率。捕集效率的测定中，使用具有在0.1μm～0.2μm的范围内的粒径的粒子(粒径分布在该范围内的粒子)。将结果示于表1。
[耐久性]
利用下述方法实施了实施例和比较例的过滤器滤材的耐久性试验。首先，将实施例和比较例的过滤器滤材裁切成长300mm×宽900mm的大小，从而得到试验片。如图7所示，对于试验片的表面(由PTFE多孔膜形成的表面)，利用空气喷枪35从距离10cm的位置以45度的角度喷吹压力为0.2MPa的空气。一边喷吹空气，一边用10秒钟使空气喷枪35沿着试验片的宽度方向WD缓慢移动。然后，将通过目视观察无法确认到PTFE多孔膜的剥离的试验片所涉及的过滤器滤材判断为合格(○)、将能够确认到PTFE多孔膜的剥离的试验片所涉及的过滤器滤材判断为不合格(×)。将结果示于表1。需要说明的是，宽度方向WD与PTFE多孔膜的制造时的TD方向一致。
[易清洗性]
利用下述方法实施了用于确认实施例和比较例的过滤器滤材的易清洗性的试验。首先，对实施例和比较例的过滤器滤材进行裁切使得能够安装到有效面积100cm2的圆锥状支架上，从而得到试验片。将试验片设置到支架上，在过滤器滤材的表面散布JIS Z 8901中规定的试验用粉体0.2g(第8种)，然后使空气以0.2m/分钟的线速度透过试验片1分钟。然后，用流水清洗试验片的表面5秒钟以除去粉体。将该操作重复5次。然后，将通过目视观察无法明显观察到污垢的试验片所涉及的过滤器滤材判断为合格(○)、将能够明显观察到污垢的试验片所涉及的过滤器滤材判断为不合格(×)。将结果示于表1、图8A和图8B。图8A为试验后的实施例1的过滤器滤材的表面的光学照片。图8B为试验后的比较例4的过滤器滤材的表面的光学照片。
[压损上升率]
在实施用于确认易清洗性的试验后，使各试验片充分干燥，并测定压力损失。然后，基于下式计算出压损上升率。将结果示于表1。
压损上升率(％)＝100×(P2-P1)/P1
P1：用于确认易清洗性的试验前的压力损失
P2：用于确认易清洗性的试验后的压力损失
[胶粘强度]
实施实施例和比较例的过滤器滤材的180°剥离试验。具体而言，利用参照图3A所说明的方法，测定第一PTFE多孔膜与第一透气性支撑材料(无纺布)之间的胶粘强度A1。利用参照图3B所说明的方法，测定第一透气性支撑材料(无纺布)与第二PTFE多孔膜之间的胶粘强度A2。对于比较例4，按照参照图3B所说明的方法，测定第一透气性支撑材料(第一层)与第一PTFE多孔膜(第二层)之间的胶粘强度作为“胶粘强度A1”，测定第二透气性支撑材料(第三层)与第二PTFE多孔膜(第四层)之间的胶粘强度作为“胶粘强度A2”。将结果示于表1。
表1
如表1所示，与使用压花面积率小的无纺布作为第一透气性支撑材料的比较例1的过滤器滤材相比，使用压花面积率大的无纺布作为第一透气性支撑材料的实施例1的过滤器滤材显示出充分小的压力损失。
如由实施例1与实施例2的对比可以了解的，利用参照图4B所说明的两阶段的层压工序，能够抑制第一透气性支撑材料与第二PTFE多孔膜之间的胶粘强度A2的增加，并且能够增大第一PTFE多孔膜与第一透气性支撑材料之间的胶粘强度A1。
如由实施例2可以了解的，在采用两阶段的层压工序的情况下，使用压花面积率大的无纺布作为第一透气性支撑材料的实施例2的过滤器滤材也显示出充分小的压力损失。
如由实施例2与实施例3的对比可以了解的，第二透气性支撑材料的压花面积率的差异对过滤器滤材的特性不产生明显影响。
比较例2和3的过滤器滤材中的胶粘强度A1小至1.2N/25mm，因此在耐久性试验中观察到PTFE多孔膜的剥离。
实施例2中的胶粘强度A2与比较例3中的胶粘强度A2大致一致。这启示了：通过参照图4B所说明的方法的第二阶段(图4B的下图)，能够选择性地增大胶粘强度A1，而几乎不会增大胶粘强度A2。即，参照图4B所说明的方法是容易控制胶粘强度A1和A2的方法。
实施例1～3的过滤器滤材的表面(最外表面)由PTFE多孔膜形成。因此，如图8A所示，能够通过简单的清洗将灰尘充分除去。另一方面，比较例4的过滤器滤材的表面由透气性支撑材料(无纺布)形成。因此，如图8B所示，无法通过清洗将灰尘充分除去。比较例2和3的过滤器滤材的表面由PTFE多孔膜形成，但是由于胶粘强度A1低，因此在清洗中PTFE多孔膜被破坏。比较例4的过滤器滤材中的胶粘强度A1低至0.4N/25mm。但是，由于比较例4的过滤器滤材的表面由无纺布形成，因此在清洗中无纺布未被破坏。
实施例1～3的过滤器滤材的压损上升率均为0％。即，实施例1～3中，在用于确认易清洗性的试验的实施前和实施后，压力损失没有变化。另一方面，比较例4的过滤器滤材的压力损失与用于确认易清洗性的试验的实施前的值相比增加了约6％。
产业实用性
本说明书中公开的技术可以应用于涡轮机的吸气过滤器、无尘室的空气过滤器、家电制品的过滤器等各种过滤器。本说明书中公开的技术特别是有助于有时要频繁清洗的吸尘器的过滤器的改良。

Claims (7)

1.一种过滤器滤材，其为具备第一聚四氟乙烯多孔膜、第一透气性支撑材料、第二聚四氟乙烯多孔膜和第二透气性支撑材料并通过将它们按照该顺序进行层叠和相互胶粘而得到的过滤器滤材，其中，
所述过滤器滤材的表面由所述第一聚四氟乙烯多孔膜形成，
通过180°剥离试验测定的所述第一聚四氟乙烯多孔膜与所述第一透气性支撑材料之间的胶粘强度高于1.2N/25mm，
所述第一透气性支撑材料为具有一个或多个凹部和一个或多个凸部的压花无纺布，
相对于构成所述第一透气性支撑材料的所述压花无纺布的面积，所述凹部的面积的比率或所述多个凹部的合计面积的比率大于15％。
2.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，
所述压花无纺布在俯视时具有海岛结构，
所述压花无纺布中，与海对应的部分为所述凹部，与岛对应的部分为凸部。
3.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，所述比率小于60％。
4.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，
所述第一聚四氟乙烯多孔膜与所述第一透气性支撑材料之间的所述胶粘强度高于通过180°剥离试验测定的所述第一透气性支撑材料与所述第二聚四氟乙烯多孔膜之间的胶粘强度。
5.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，
所述第一聚四氟乙烯多孔膜、所述第一透气性支撑材料、所述第二聚四氟乙烯多孔膜和所述第二透气性支撑材料通过热层压而相互胶粘。
6.如权利要求1所述的过滤器滤材，其中，所述过滤器滤材进行了打褶。
7.一种过滤器单元，其具备权利要求1所述的过滤器滤材和支撑所述过滤器滤材的外周部的支撑框架。
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