CN116806164A - 空气过滤器滤材、空气过滤器滤材的制造方法、口罩用滤材及褶裥状口罩用滤材 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种将压力损失抑制得较低,同时为高性能、不易产生堵塞的空气过滤器滤材、空气过滤器滤材的制造方法、口罩用滤材及褶裥状口罩用滤材。本发明的空气过滤器滤材(30)具备氟树脂多孔膜(31)及积层于氟树脂多孔膜(31)的透气性支持材(32),对于氟树脂多孔膜(31),于使空气以5.3cm/秒的流速通过时的压力损失为80Pa以下,利用压力损失及使用粒径为0.1μm的NaCl粒子所掌握的捕获效率,通过下式:PF值={‑log((100-捕获效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)所决定的PF值为20以上,厚度为10μm以上,以5.3cm/秒的流速连续通过包含个数中值粒径为0.25μm的聚α‑烯烃粒子的空气,于压力损失上升250Pa程度时上述聚α‑烯烃粒子的保尘量为15.0g/m2以上。
Description
技术领域
本发明关于一种空气过滤器滤材、空气过滤器滤材的制造方法、口罩用滤材及褶裥状口罩用滤材。
背景技术
一直以来,作为空气过滤器,例如使用包含聚四氟乙烯(以下,有时称为PTFE)的多孔膜(以下,有时称为PTFE多孔膜)。与玻璃纤维制滤材相比,PTFE多孔膜基于在相同的压力损失下进行比较时对灰尘的捕获效率较高的方面而言,尤其适用于HEPA过滤器(HighEfficiency Particulate Air Filter,高效率空气微粒过滤器)或ULPA过滤器(Ultra lowPenetration Air Filter,超低渗透空气过滤器)。
作为此种过滤器,例如,如专利文献1(国际公开第2013/157647号)所记载的空气过滤器滤材那样,提出有具有性能良好的PTFE多孔膜的空气过滤器滤材。
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而,作为具有氟树脂多孔膜的空气过滤器滤材,要求将压力损失抑制得较低,同时为高性能,不易产生堵塞。
解决技术问题所采用的技术方案
第1观点的空气过滤器滤材是具备氟树脂多孔膜及积层于氟树脂多孔膜的支持材的空气过滤器滤材。氟树脂多孔膜于使空气以5.3cm/秒的流速通过时的压力损失为80Pa以下。氟树脂多孔膜的PF(power factor,功率因子)值为20以上。利用压力损失、及使用粒径为0.1μm的NaCl粒子所掌握的捕获效率,通过下式来确定PF值,即,PF值={-log((100-捕获效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)。氟树脂多孔膜的厚度为10μm以上。氟树脂多孔膜的保尘量为15.0g/m2以上。所谓保尘量,指以5.3cm/秒的流速向氟树脂多孔膜连续通过包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃粒子的空气,于氟树脂多孔膜处的压力损失上升250Pa程度时的上述聚α-烯烃粒子的保尘量。
再者,氟树脂多孔膜的压力损失、PF值及保尘量均可设为氟树脂多孔膜不带电的非带电状态下的值。再者,非带电状态的空气过滤器滤材是指通过实施依据「JIS B 9908-4第4部:换气用空气过滤器单元的除电处理的试验方法」的除电处理而不带电的状态的空气过滤器滤材。再者,氟树脂多孔膜与驻极体过滤器等相比,即便自带电状态变成非带电状态,亦能抑制捕获效率的下降,而维持捕获效率。
该空气过滤器滤材因氟树脂多孔膜的压力损失为80Pa以下,而将压力损失抑制得较低。又,该空气过滤器滤材因氟树脂多孔膜的PF值为20以上,而性能较高。进而,该空气过滤器滤材因氟树脂多孔膜的保尘量为15.0g/m2以上,而不易产生堵塞。
第2观点的空气过滤器滤材是如第1观点的空气过滤器滤材,其中氟树脂多孔膜的厚度为50μm以下。
该空气过滤器滤材可将厚度抑制得较小。
第3观点的空气过滤器滤材是如第1观点或第2观点的空气过滤器滤材,其中空气过滤器滤材的压力损失的变动系数为6.0以下。
再者,压力损失的变动系数是指使压力损失分布的标准偏差除以平均值所得的值。
关于将压力损失抑制得较小的氟树脂多孔膜,膜的每个部位的压力损失容易产生偏差。但是,关于该空气过滤器滤材,通过将压力损失的变动系数抑制得较小,可使均质性变得良好。
第4观点的空气过滤器滤材是如第1观点至第3观点中任一项的空气过滤器滤材,其中氟树脂多孔膜包含可纤维化的聚四氟乙烯、不会纤维化的非热熔加工性成分、及熔点未达320℃的不会纤维化的可热熔加工的成分。
关于该空气过滤器滤材,可针对氟树脂多孔膜,利用相对较粗的纤维使空隙变多并增加厚度,从而可提高保尘量。
第5观点的空气过滤器滤材是如第1观点至第4观点中任一项的空气过滤器滤材,其中氟树脂多孔膜包含改性聚四氟乙烯。
该空气过滤器滤材易于确保厚度较大,可提高保尘量。
第6观点的空气过滤器滤材的制造方法是第1观点至第5观点中任一项的空气过滤器滤材的制造方法。该制造方法具备如下步骤:使用氟树脂原料制作氟树脂制片材;将氟树脂制片材以30%/秒以下的延伸方向上的延伸速度沿第1方向延伸;及于沿第1方向延伸的步骤之后,沿与第1方向正交的第2方向延伸。此处,利用第1方向的延伸与第2方向的延伸所得的总延伸倍率为250倍以上800倍以下。
再者,于将第1方向的延伸分为2次而设为2段以上的延伸的情形时,只要在其中1次延伸中以延伸方向上的延伸速度为30%/秒以下的速度进行即可。
根据该空气过滤器滤材的制造方法,可容易地获得压力损失较低,高性能且不易产生堵塞的空气过滤器滤材。
第7观点的口罩用滤材具备第1观点至第5观点中任一项的空气过滤器滤材、或通过第6观点的制造方法所制造的空气过滤器滤材。
该口罩用滤材于使用时的憋闷得到抑制,高性能且不易产生堵塞。
第8观点的褶裥状口罩用滤材是使第1观点至第5观点中任一项的空气过滤器滤材、或通过第6观点的制造方法而制造的空气过滤器滤材为包含山褶部及谷褶部的形状的褶裥状口罩用滤材。该褶裥状口罩用滤材通过以85L/分钟的流速连续通过包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃粒子的空气,而负载200mg的聚α-烯烃粒子,于该状态下以40L/分钟的流速通过空气时的压力损失为120Pa以下。
该褶裥状口罩用滤材即便于承受负载之后,亦能在保持抑制憋闷的状态下使用。
附图说明
图1是表示空气过滤器滤材(其一)的层构成的概略剖视图。
图2是表示空气过滤器滤材(其二)的层构成的概略剖视图。
图3是表示空气过滤器滤材(其三)的层构成的概略剖视图。
图4是褶裥状口罩用滤材的外观立体图。
图5是安装于基座的状态的褶裥状口罩用滤材的前视图。
图6是安装于基座的状态的褶裥状口罩用滤材的侧视剖视图。
具体实施方式
以下,举例对空气过滤器滤材(以后,亦简称为滤材)、空气过滤器滤材的制造方法、口罩用滤材及褶裥状口罩用滤材进行说明。
(1)空气过滤器滤材
空气过滤器滤材具备氟树脂多孔膜及支持材。支持材沿膜厚方向积层于氟树脂多孔膜。
空气过滤器滤材的压力损失可为80Pa以下,较佳为75Pa以下。再者,空气过滤器滤材的压力损失并无特别限定,可为20Pa以上。可测定使空气以5.3cm/秒的流速通过时的压力损失作为空气过滤器滤材的压力损失。
再者,本实施方式所记载的空气过滤器滤材及下述氟树脂多孔膜的各物性均表示空气过滤器滤材及氟树脂多孔膜不带电的非带电状态下的值。再者,非带电状态是指通过实施依据「JIS B 9908-4第4部:换气用空气过滤器单元的除电处理的试验方法」的除电处理而不带电的状态。作为公知的滤材,虽亦存在通过在带电状态下使用而使捕获效率等变得良好者,但此种滤材于因在湿润状态下使用或人的呼气所包含的水分等而无法维持带电状态的情形时,无法良好地维持捕获效率等。与此相对,本实施方式的空气过滤器滤材及氟树脂多孔膜即便变成非带电状态亦可抑制捕获效率的下降,从而可良好地维持捕获效率。
作为空气过滤器滤材,利用使空气以5.3cm/秒的流速通过时的压力损失、及使用粒径为0.1μm的NaCl粒子所掌握的捕获效率,通过下式:PF值={-log((100-捕获效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)所决定的PF值较佳为20以上。
空气过滤器滤材的厚度例如较佳为200μm以上500μm以下。空气过滤器滤材的厚度是指在特定的测定装置中,对测定对象施加0.3N的负重时的厚度的值。
以上所述的空气过滤器滤材的具体的层构成并无特别限定,例如,如图1所示的空气过滤器滤材30那样,可具有氟树脂多孔膜31、及于氟树脂多孔膜31的空气流动方向上的下游侧积层的透气性支持材32。又,例如,如图2所示的空气过滤器滤材30那样,亦可具有氟树脂多孔膜31、及于氟树脂多孔膜31的空气流动方向上的上游侧积层的透气性支持材32。又,例如,如图3所示的空气过滤器滤材30那样,亦可具有氟树脂多孔膜31、及于氟树脂多孔膜31的空气流动方向上的上游侧及下游侧的两者积层的透气性支持材32。
又,该等各膜或层等的重迭方法并无特别限定,可利用因加热所导致的部分熔融或热熔树脂的熔融所产生的投锚效应进行贴合,亦可使用反应性接着剂等进行贴合,亦可仅重迭放置。
以下,对各层及各层间的关系进行例示说明。
(2)氟树脂多孔膜
氟树脂多孔膜于使空气以5.3cm/秒的流速通过时的压力损失为80Pa以下,较佳为75Pa以下,更佳为72Pa以下。再者,氟树脂多孔膜的压力损失并无特别限定,可为20Pa以上。再者,基于抑制捕获效率的下降,并且容易获得膜整体中的均质性良好的氟树脂多孔膜的观点而言,氟树脂多孔膜的压力损失较佳为40Pa以上。
氟树脂多孔膜的PF值为20以上,更佳为22以上。PF值是利用使空气以5.3cm/秒的流速通过时的压力损失、及使用粒径为0.1μm的NaCl粒子所掌握的捕获效率,通过下式:PF值={-log((100-捕获效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)所决定的值。
氟树脂多孔膜的厚度为10μm以上。藉此,容易获得聚α-烯烃粒子的保尘量得以提高的多孔膜。又,关于氟树脂多孔膜的厚度,基于在具有折入的部位的状态下使用的情形时,抑制折入部位的厚度变得过大的观点而言,较佳为50μm以下。氟树脂多孔膜的厚度是指于特定的测定装置中,对测定对象施加0.3N的负重时的厚度的值。
氟树脂多孔膜的聚α-烯烃粒子的保尘量为15.0g/m2以上。聚α-烯烃粒子的保尘量是指向氟树脂多孔膜以5.3cm/秒的流速连续通过包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃粒子的空气,于氟树脂多孔膜的压力损失上升250Pa程度时保持于氟树脂多孔膜的聚α-烯烃粒子的每单位面积的重量。该保尘量为15.0g/m2以上,因此即便存在当使用空气过滤器滤材时使包含油的气体通过的情况,亦可抑制空气过滤器滤材的压力损失的上升,并且可在抑制堵塞的情况下持续使用。
再者,压力损失的变动系数较佳为6.0以下。该压力损失的变动系数(CV值)是指使氟树脂多孔膜各处的压力损失分布的标准偏差除以该压力损失的平均值所得的值。一般而言,关于将压力损失抑制得较小的氟树脂多孔膜,膜的每个部位的压力损失容易产生偏差。但是,于本实施方式的空气过滤器滤材中,压力损失的变动系数为6.0以下,即便为压力损失较低的多孔膜,亦可通过均匀地延伸,而使膜的均质性变得良好。尤其是,口罩用滤材因滤材的总面积相对较小(例如,500cm2以下或350cm2以下),故尤其理想的是抑制局部质量变差的部位的产生。因此,可将压力损失的变动系数抑制得较小的空气过滤器滤材特别适合作为口罩用滤材使用的情形。
再者,氟树脂多孔膜可使厚度方向上的填充率大致均匀,亦可使填充率于厚度方向上改变。作为厚度方向上的填充率改变的氟树脂多孔膜,较佳为风上侧的部分的填充率较风下侧的部分(梯度密度多孔膜)低。
氟树脂多孔膜包含氟树脂而构成,较佳为主要包含氟树脂而构成,更佳为具有多孔质的膜构造,该多孔质的膜构造具有未图示的原纤(纤维)及与原纤连接的节点(结节部)。此处,所谓「主要」是指于含有复数种成分的情形时含有的氟树脂最多。氟树脂多孔膜例如相对于氟树脂多孔膜的重量,可包含50重量%以上的氟树脂,较佳为包含80重量%以上的氟树脂,更佳为包含95重量%以上的氟树脂,亦可仅由氟树脂构成。
作为氟树脂多孔膜所包含的与氟树脂不同的成分,例如可例举作为下述不会纤维化的非熔融加工性成分(B成分)的无机填料。
氟树脂多孔膜所使用的氟树脂可包含1种成分,亦可包含2种以上的成分。又,作为氟树脂,例如可例举包含可纤维化的PTFE(下文中亦称为A成分)者。又,作为氟树脂,可例举该A成分、不会纤维化的非热熔加工性成分(下文中亦称为B成分)、及熔点未达320℃的不会纤维化的可热熔加工的成分(下文中亦称为C成分)的3种成分的混合物。
(2-1)A成分:可纤维化的PTFE
可纤维化的PTFE例如具有延伸性及非熔融加工性。再者,「非熔融加工性」是指因具有较高的熔融黏度,故于熔融状态下不会容易地流动,从而难以进行熔融加工。作为可纤维化的PTFE,380℃下的熔融黏度较佳为1×108Pa·S以上。
可纤维化的PTFE例如为通过四氟乙烯(TFE)的乳化聚合、或悬浮聚合而获得的高分子量PTFE。此处所谓的高分子量,是指可获得于制作多孔膜时的延伸时容易纤维化且纤维长度较长的原纤,且标准比重(SSG)为2.130~2.230,因熔融黏度较高而实质上不会熔融流动的大小的分子量。基于可获得容易纤维化且纤维长度较长的原纤的观点而言,可纤维化的PTFE的SSG较佳为2.130~2.190,进而较佳为2.140~2.170。若SSG过高,则有延伸性变差的可能性,若SSG过低,则有压延性变差,而多孔膜的均质性变差,从而使多孔膜的压力损失变高的可能性。上述标准比重(SSG)是依据ASTM D 4895来进行测定。
又,基于可获得容易纤维化且纤维长度较长的原纤的观点而言,较佳为通过乳化聚合而获得的PTFE。一般而言,乳化聚合可于TFE、或含有TFE、除TFE以外的单体、分散剂及聚合起始剂的水性媒体中进行。再者,乳化聚合较佳为于以所生成的PTFE微粒子不会凝集的方式设定的搅拌条件下,平稳地搅拌来进行。关于乳化聚合,聚合温度通常为20~100℃,较佳为50~85℃,聚合压力通常为0.5~3.0MPa。作为乳化聚合中的聚合起始剂,较佳为自由基聚合起始剂、氧化还原系聚合起始剂等。基于抑制低分子量PTFE的生成,而可获得SSG较低的PTFE的方面而言,聚合起始剂的量越少则越佳,但若过少,则有聚合速度变得过小的倾向,若过多,则有生成SSG较高的PTFE的倾向。
PTFE亦可为构成通过乳化聚合而获得的细粉者。细粉可通过如下方法而获得,即,自通过上述乳化聚合而获得的PTFE水性分散液回收PTFE微粒子,使其凝析之后进行干燥。包含上述PTFE的细粉的挤出加工性较佳,例如可以20MPa以下的挤出压力进行浆料挤出。再者,挤出压力是于缩减比率(reduction ratio)100、挤出速度51cm/分钟、25℃的条件下,通过阻尼孔(直径2.5cm、岸台(land)长度1.1cm、导入角30°)进行浆料挤出时所测得者。一般而言,浆料挤出成形是将上述细粉与挤出助剂(润滑剂)混合之后,进行预成形并挤出。挤出助剂并无特别限定,可使用先前公知者,但较佳为石脑油等沸点为150℃以上的石油系烃。挤出助剂的使用量是因挤出助剂的种类等而异,通常相对于PTFE的粉末100重量份,为5重量份以上50重量份(P)以下。再者,较佳为设为10重量份以上40重量份以下,更佳为25重量份以上35重量份以下。预成形及挤出可通过先前公知的方法而进行,可选择适当的条件。
再者,有无纤维化性、即是否可纤维化可根据是否能进行将由TFE的聚合物制作的高分子量PTFE粉末成形的代表性方法即浆料挤出来判断。通常,可进行浆料挤出是由于高分子量的PTFE具有纤维化性。于通过浆料挤出所获得的未焙烧的成形体实质上不具有强度及伸长率的情形时,例如伸长率为0%且拉伸时会断裂的类的情形可视为不具有纤维化性。
上述高分子量PTFE可为改性聚四氟乙烯(以下,称为改性PTFE),亦可为均聚聚四氟乙烯(以下,称为均聚PTFE),亦可为改性PTFE与均聚PTFE的混合物。再者,基于良好地维持聚四氟乙烯的成形性的观点而言,高分子PTFE中的改性PTFE的含有比率较佳为10重量%以上98重量%以下,更佳为50重量%以上95重量%以下。均聚PTFE并无特别限定,可适宜地使用日本专利特开昭53-60979号公报、日本专利特开昭57-135号公报、日本专利特开昭61-16907号公报、日本专利特开昭62-104816号公报、日本专利特开昭62-190206号公报、日本专利特开昭63-137906号公报、日本专利特开2000-143727号公报、日本专利特开2002-201217号公报、国际公开第2007/046345号说明书、国际公开第2007/119829号说明书、国际公开第2009/001894号说明书、国际公开第2010/113950号说明书、国际公开第2013/027850号说明书等所揭示的均聚PTFE。其中,较佳为具有较高的延伸特性的日本专利特开昭57-135号公报、日本专利特开昭63-137906号公报、日本专利特开2000-143727号公报、日本专利特开2002-201217号公报、国际公开第2007/046345号说明书、国际公开第2007/119829号说明书、国际公开第2010/113950号说明书等所揭示的均聚PTFE。
改性PTFE包含TFE、及除TFE以外的单体(以下,称为改性单体)。关于改性PTFE,可例举通过改性单体而均匀地改性而成者、于聚合反应初期改性而成者、及于聚合反应末期改性而成者等,但并不特别限定于其等。改性PTFE较佳为通过于TFE均聚物的性质不会大幅受损的范围内,亦将微量的除TFE以外的单体与TFE一起供于聚合而获得的TFE共聚物。改性PTFE例如可适宜地使用日本专利特开昭60-42446号公报、日本专利特开昭61-16907号公报、日本专利特开昭62-104816号公报、日本专利特开昭62-190206号公报、日本专利特开昭64-1711号公报、日本专利特开平2-261810号公报、日本专利特开平11-240917、日本专利特开平11-240918、国际公开第2003/033555号说明书、国际公开第2005/061567号说明书、国际公开第2007/005361号说明书、国际公开第2011/055824号说明书、国际公开第2013/027850号说明书等所揭示者。其中,较佳为日本专利特开昭61-16907号公报、日本专利特开昭62-104816号公报、日本专利特开昭64-1711号公报、日本专利特开平11-240917、国际公开第2003/033555号说明书、国际公开第2005/061567号说明书、国际公开第2007/005361号说明书、国际公开第2011/055824号说明书等所揭示的具有较高的延伸特性的改性PTFE。
改性PTFE包含基于TFE的TFE单元、及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,且为源自改性单体的部分。改性PTFE较佳为以全部单体单元的0.001~0.500重量%包含改性单体单元,更佳为包含0.01~0.30重量%。全部单体单元是源自改性PTFE的分子结构中的所有单体的部分。
改性单体并无特别限定,只要为能与TFE共聚者即可,例如可例举:六氟丙烯(HFP)等全氟烯烃;三氟氯乙烯(CTFE)等氯氟烯烃;三氟乙烯、偏二氟乙烯(VDF)等含有氢的氟烯烃;全氟乙烯醚;全氟烷基乙烯(PFAE)、乙烯等。所使用的改性单体可为1种,亦可为复数种。
全氟乙烯醚并无特别限定,例如可例举下述通式(1)所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。
于本说明书中,全氟有机基是与碳原子键结的氢原子全部被取代为氟原子而成的有机基。上述全氟有机基可具有醚氧(ether oxygen)。
作为全氟乙烯醚,例如可例举上述通式(1)中Rf为碳数1~10的全氟烷基的全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。全氟烷基的碳数较佳为1~5。作为PAVE中的全氟烷基,例如可例举: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,较佳为全氟丙基乙烯基醚(PPVE)、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)。
上述全氟烷基乙烯(PFAE)并无特别限定,例如可例举: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,较佳为选自由HFP、CTFE、VDF、PAVE、PFAE及乙烯所组成的群中的至少1种。
尤其是,基于可获得容易纤维化且纤维长度较长的原纤的观点而言,于使用下述B成分及C成分构成氟树脂多孔膜的情形时,较佳为含有超过可纤维化的PTFE的50重量%的均聚PTFE。
于氟树脂多孔膜不仅包含上述可纤维化的PTFE(A成分),亦包含不会纤维化的非热熔加工性成分(B成分)、及熔点未达320℃的不会纤维化的可热熔加工的成分(C成分)的情形时,各B成分、C成分可使用如下者。包含该等3种成分的氟树脂多孔膜与先前的可纤维化的PTFE(高分子量PTFE)多孔膜相比,空隙较多,且具有膜厚较厚的膜构造,从而可于滤材的厚度方向的广泛区域捕获气体中的微粒子,藉此,可提高保尘量。通过使氟树脂多孔膜包含该等3种成分,相较于固体粒子,可尤其增大液体粒子的保尘量。
(2-2)B成分:不会纤维化的非热熔加工性成分
不会纤维化的非热熔加工性成分作为非纤维状的粒子主要偏集存在于结节部,发挥抑制可纤维化的PTFE纤维化的作用。
作为不会纤维化的非热熔加工性成分,例如可例举:低分子量PTFE等具有热塑性的成分、热硬化性树脂、无机填料、及其等的混合物。
具有热塑性的成分的熔点为320℃以上,熔融黏度以较高者为佳。例如,低分子量PTFE因熔融黏度较高,故即便以熔点以上的温度进行加工亦可停留在结节部。于本说明书中,低分子量PTFE是指数量平均分子量为60万以下,熔点为320℃以上335℃以下,380℃下的熔融黏度为100Pa·s~7.0×105Pa·s的PTFE(参照日本专利特开平10-147617号公报)。
作为低分子量PTFE的制造方法,可例举:使由TFE的悬浮聚合获得的高分子量PTFE粉末(成型粉末)或由TFE的乳化聚合获得的高分子量PTFE粉末(FP:细粉)与特定的氟化物于高温下接触反应而热分解的方法(参照日本专利特开昭61-162503号公报);对上述高分子量PTFE粉末或成形体照射游离辐射的方法(参照日本专利特开昭48-78252号公报);及使TFE与链转移剂一起直接聚合的方法(参照国际公开第2004/050727号说明书、国际公开第2009/020187号说明书、国际公开第2010/114033号说明书等)等。低分子量PTFE与可纤维化的PTFE同样,可为均聚PTFE,亦可为上述包含改性单体的改性PTFE。
低分子量PTFE不具有纤维化性。有无纤维化性可通过上述方法来判断。将低分子量PTFE通过浆料挤出而获得的未焙烧的成形体实质上不具有强度及伸长率,例如伸长率为0%,于拉伸时会断裂。
低分子量PTFE并无特别限定,但380℃下的熔融黏度较佳为1000Pa·s以上,更佳为5000Pa·s以上,进而较佳为10000Pa·s以上。以此方式,若熔融黏度较高,则于制造多孔膜时,即便作为C成分的不会纤维化且可热熔加工的成分熔融,不会纤维化的非热熔加工性成分亦可停留在结节部,从而可抑制纤维化。
作为热硬化性树脂,例如可例举:环氧、硅酮、聚酯、聚胺酯、聚酰亚胺、酚、及其等的混合物等各树脂。关于热硬化性树脂,基于共凝析的作业性的观点而言,理想为使用在未硬化状态下分散于水中的树脂。该等热硬化性树脂均可以市售品的形式来获取。
作为无机填料,可例举: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、及其等的混合物等。其中,基于与可纤维化的高分子量PTFE的亲和性及比重的方面而言,较佳为使用滑石。关于无机填料,基于制造多孔膜时可形成稳定的分散体的观点而言,较佳为使用粒径为3μm以上20μm以下者。粒径为平均粒径,可通过雷射绕射-散射法来测定。该等无机填料均可以市售品的形式来获取。
再者,不会纤维化的非熔融加工性成分可为组合复数种上述成分而成者。
不会纤维化的非热熔加工性成分较佳为含有多孔膜的1重量%以上50重量%以下。通过使不会纤维化的非热熔加工性成分的含量为50重量%以下,而易于维持多孔膜的纤维结构。不会纤维化的非热熔加工性成分较佳为含有20重量%以上40重量%以下,更佳为含有30重量%。通过含有20重量%以上40重量%以下,能更有效地抑制可纤维化的PTFE的纤维化。
(2-3)C成分:熔点未达320℃的不会纤维化的可热熔加工的成分
熔点未达320℃的不会纤维化的可热熔加工的成分(以下,亦称为不会纤维化且可热熔加工的成分)通过于熔融时具有流动性,而可于多孔膜的制造时(延伸时)熔融并固定于结节部,从而即便存在提高多孔膜整体的强度,并于后续步骤中被压缩等的情况,亦可抑制过滤器性能的劣化。
不会纤维化且可热熔加工的成分较佳为于380℃下呈现未达10000Pa·s的熔融黏度。再者,不会纤维化且可热熔加工的成分的熔点设为通过示差扫描热量计(DSC)以10℃/分钟的升温速度升温至熔点以上而完全熔融一次,以10℃/分钟冷却至熔点以下之后,以10℃/分钟再次升温时可获得的熔融热曲线的峰顶。
作为不会纤维化且可热熔加工的成分,可例举:可热熔的氟聚合物、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酯、聚酰胺等各树脂、或者作为其等的混合物且可充分地发挥制造多孔膜时的延伸温度下的熔融性、流动性者。其中,基于制造多孔膜时的延伸温度下的耐热性优异,且耐化学品性优异的方面而言,较佳为可热熔的氟聚合物。可热熔的氟聚合物可例举包含由下述通式(2)所示的至少1种氟化乙烯性不饱和单体、较佳为2种以上的单体所衍生出的共聚单元的氟聚合物;其中
RCF=CR2···(2)
(式中,R分别独立地选自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;于此情形时,可使所有R相同,亦可使任意2个R相同并使其等与其余1个R不同,亦可使所有R互不相同)。
通式(2)所表示的化合物的有用例并无限定,可例举:氟乙烯、VDF、三氟乙烯、TFE、HFP等全氟烯烃、CTFE、二氯二氟乙烯等氯氟烯烃、PFBE、PFHE等(全氟烷基)乙烯、全氟-1,3-二氧杂环戊烯及其等的混合物等。
又,氟聚合物亦可包含由至少1种上述通式(2)所示的单体、与上述通式(1)及/或下述通式(3)所示的至少1种共聚性共聚单体的共聚所衍生出的共聚物;其中
R2C=CR2···(3)
(式中,R分别独立地选自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;于此情形时,可使所有R相同,亦可使任意2个以上的R相同并使该等2个以上的R与其他R不同,亦可使所有R互不相同;当上述其他R存在复数个时可互不相同)。
作为通式(1)所表示的化合物的有用例,可例举全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。作为该PAVE,较佳为全氟丙基乙烯基醚(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,可例举:乙烯、丙烯等。
作为氟聚合物的更具体的例,可例举:由氟乙烯的聚合所衍生出的聚氟乙烯、由偏二氟乙烯(VDF)的聚合所衍生出的聚偏二氟乙烯(PVDF)、由三氟氯乙烯(CTFE)的聚合所衍生出的聚三氟氯乙烯(PCTFE)、由2种以上的不同的上述通式(2)所示的单体的共聚所衍生出的氟聚合物、由至少1种上述通式(2)的单体与至少1种上述通式(1)及/或至少1种上述通式(3)所示的单体的共聚所衍生出的氟聚合物。
该聚合物的例是具有由VDF及六氟丙烯(HFP)所衍生出的共聚物单元的聚合物、以及由TFE及除TFE以外的至少1种共聚性共聚单体(至少3重量%)所衍生出的聚合物。作为后一种氟聚合物,可例举: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、或其等的混合物。
再者,不会纤维化且可热熔加工的成分可为组合复数种上述成分而成者。
不会纤维化且可热熔加工的成分于多孔膜中的含量较佳为0.1重量%以上且未达20重量%。通过未达20重量%,而即便不会纤维化且可热熔加工的成分亦分散于多孔膜中的除结节部以外的部分,而可抑制多孔膜的压力损失变高。又,通过未达20重量%,而变得容易进行延伸面积倍率为40倍以上的高倍率的延伸。通过使不会纤维化且可热熔加工的成分于多孔膜中的含量为0.1重量%以上,而即便于后续步骤中被赋予压缩力等,亦容易充分地抑制多孔膜的过滤器性能的劣化。不会纤维化且可热熔加工的成分于多孔膜中的含量较佳为15重量%以下,更佳为10重量%以下。又,基于确保多孔膜的强度的观点而言,不会纤维化且可热熔加工的成分于多孔膜中的含量较佳为0.5重量%以上。其中,尤佳为5重量%左右。
为了良好地进行延伸面积倍率40倍以上800倍以下的延伸,不会纤维化且可热熔加工的成分的含有率较佳为10重量%以下。
(2-4)氟树脂多孔膜的制造方法
其次,对空气过滤器用滤材的制造方法举例进行说明。
制造氟树脂多孔膜时,可使用氟树脂,例如较佳为使用上述A成分或上文所说明的3种成分。
上文所说明的A~C的3种成分的形态并无特别限定,例如为下述组合物、混合粉末、成形用材料。组合物、混合粉末、成形用材料均包含上文所述的A成分、B成分及C成分,且含有例如整体的0.1重量%以上且未达20重量%的C成分。
多孔膜的原料的形态可为下述混合粉末,亦可为非粉末的混合物,又,亦可为下述成形用材料或组合物。作为混合粉末,例如可例举:下述实施例所使用的通过共凝析而获得的细粉、将3种原料中的2种通过共凝析而混合并使用混合机混合另1种成分而成的粉体、及将3种原料通过混合机混合而成的粉体等。作为非粉末的混合物,例如可例举:多孔体(例如多孔膜)等成形体、包含3种成分的水性分散体。
成形用材料是指为了将组合物成形,而进行用于加工的调整者,例如为添加加工助剂(液体润滑剂等)等而成者、调整粒度而成者、进行预成形而成者。成形用材料例如除了上述3种成分以外,亦可包含公知的添加剂等。作为公知的添加剂,例如可例举:奈米碳管、碳黑等碳材料、颜料、光触媒、活性碳、抗菌剂、吸附剂、除臭剂等。
组合物可通过各种方法来制造,例如于组合物为混合粉末的情形时,可通过如下方法等来制造,即:将A成分的粉末、B成分的粉末及C成分的粉末通过通常的混合机等而混合的方法;通过将分别包含A成分、B成分及C成分的3种水性分散液共凝析而获得共凝析粉末的方法;以及利用通常的混合机等将通过使包含A成分、B成分、C成分中的任意2种成分的水性分散液预先进行共凝析而获得的混合粉末与其余1种成分的粉末混合的方法。其中,基于3种不同的成分容易均匀地分散的方面而言,组合物较佳为通过将分别包含A成分、B成分及C成分的3种水性分散液共凝析而获得者。
通过共凝析而获得的混合粉末的尺寸并无特别限定,例如平均粒径为100μm以上1000μm以下,较佳为300μm以上800μm以下。于此情形时,平均粒径可依据JIS K6891来测定。通过共凝析而获得的混合粉末的表观密度并无特别限定,例如为0.40g/ml以上0.60g/ml以下,较佳为0.45g/ml以上0.55g/ml以下。表观密度可依据JIS K6892来测定。
作为上述共凝析的方法,例如可例举:
(ⅰ)将A成分的水性分散液、B成分的水性分散液、及C成分的水性分散液混合之后进行凝析的方法;
(ⅱ)向A成分、B成分、C成分中的任一种成分的水性分散液中,添加其余2种成分的粉末之后进行凝析的方法;
(ⅲ)将A成分、B成分、C成分中的任一种成分的粉末添加至将其余2种成分的水性分散液混合而成的混合水性分散液之后进行凝析的方法;以及
(ⅳ)预先将A成分、B成分、C成分中的任意2种成分的各水性分散液混合之后使其等凝析而获得的2种成分的混合粉末,将该混合粉末添加至其余1种成分的水性分散液中,然后进行凝析的方法。
作为上述共凝析的方法,基于3种成分容易均匀地分散的方面而言,较佳为上述(i)的方法。
关于利用上述(i)~(iv)的方法所进行的共凝析,例如较佳为添加硝酸、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者而进行凝析。
上述A成分的混合前的形态并无特别限定,可为上述可纤维化的PTFE的水性分散液,亦可为粉体。作为粉末(尤其是,上述FP:细粉),例如可例举:Mitsui DupontFluorochemicals公司制造的「铁氟龙6-J」(以下,铁氟龙为注册商标)、「铁氟龙6C-J」、「铁氟龙62-J」等;大金工业公司制造的「Polyflon F106」、「Polyflon F104」、「PolyflonF201」、「Polyflon F302」等;旭硝子公司制造的「Fluon CD123」、「Fluon CD1」、「FluonCD141」、「Fluon CD145」等;杜邦公司制造的「Teflon60」、「Teflon60 X」、「Teflon601A」、「Teflon601 X」、「Teflon613A」、「Teflon613A X」、「Teflon605XTX」、「Teflon669 X」等。细粉亦可通过将由TFE的乳化聚合所获得的可纤维化的PTFE的水性分散液(聚合完成的水性分散液)进行凝析、干燥而获得。
作为可纤维化的PTFE的水性分散液,可为上述聚合完成的水性分散液,亦可为市售品的水性分散液。作为聚合完成的可纤维化的PTFE水性分散液的较佳的制作方法,可例举作为揭示均聚PTFE者而例举的上述公报等所揭示的制作方法。作为市售品的可纤维化的PTFE的水性分散液,可例举:大金工业公司制造的「Polyflon D-110」、「Polyflon D-210」、「Polyflon D-210C」、「Polyflon D-310」等;Mitsui Dupont Fluorochemicals公司制造的「铁氟龙31-JR」、「铁氟龙34-JR」等;旭硝子公司制造的「Fluon AD911L」、「Fluon AD912L」、「AD938L」等水性分散液。市售品的可纤维化的PTFE的水性分散液均为了保持稳定性,而相对于水性分散液中的PTFE 100重量份,添加有2~10重量份的非离子性界面活性剂等,因此非离子性界面活性剂容易残留于通过共凝析而获得的混合粉末中,从而有引起多孔体着色等问题的可能性。因此,作为可纤维化的PTFE的水性分散液,较佳为聚合完成的水性分散液。
B成分的混合前的形态并无特别限定,于B成分为低分子量PTFE的情形时,混合前的形态并无特别限定,可为水性分散体,亦可为粉体(一般而言,称为PTFE微粉末、或微粉末)。作为低分子量PTFE的粉体,例如可例举:Mitsui Dupont Fluorochemicals公司制造的「MP1300-J」等;大金工业公司制造的「Rublon L-5」、「Rublon L-5F」等;旭硝子公司制造的「Fluon L169J」、「Fluon L170J」、「Fluon L172J」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,可为由上述TFE的乳化聚合所获得的聚合完成的水性分散液,亦可为市售品的水性分散液。又,亦可使用将微粉末利用界面活性剂等分散于水中而成者。作为聚合完成的可纤维化的PTFE水性分散液的较佳的制作方法,可例举日本专利特开平7-165828号公报、日本专利特开平10-147617号公报、日本专利特开2006-063140号公报、日本专利特开2009-1745号公报、国际公开第2009/020187号说明书等所揭示的制作方法。作为市售品的可纤维化的PTFE的水性分散液,可例举大金工业公司制造的「Rublon LDW-410」等水性分散液。市售品的低分子量PTFE的水性分散液为了保持稳定性,而相对于水性分散液中的PTFE 100重量份,添加有2~10重量份的非离子性界面活性剂等,因此非离子性界面活性剂容易残留于通过共凝析而获得的混合粉末,从而有引起多孔体着色等问题的可能性。因此,作为低分子量PTFE的水性分散液,较佳为聚合完成的水性分散液。
又,于使用无机填料作为B成分的情形时,混合前的形态亦无特别限定,但较佳为水性分散体。作为无机填料,可例举:NIPPON TALC股份有限公司制造的「TALC P2」、FUJITALC INDUSTRIAL公司制造的「LMR-100」等。其等可适当地利用硅烷偶合剂等实施表面处理等并将粉体分散于水中来使用。其中,基于向水中的分散性的理由,较佳者可使用利用喷射磨机所得的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,可例举丙烯酸、聚胺酯、PET等各树脂。混合前的形态并无特别限定,但较佳为水性分散体。关于水性分散体,于通过乳化聚合而获得的树脂的情形时,除了可原样使用该聚合完成分散体以外,亦可使用将树脂粉利用界面活性剂等分散于水分中而成者。关于C成分,以于多孔膜中含有0.1重量%以上且未达20重量%的方式,将特定量分散于水中而制备水性分散体。
共凝析的方法并无特别限定,但较佳为于将3种水性分散体混合之后作用机械搅拌力。
于共凝析之后,进行脱水、干燥,并混合液体润滑剂(挤出助剂),进行挤出。作为液体润滑剂,只要为可使PTFE粉末的表面润湿且在将通过共凝析而获得的混合物成形为膜状之后可去除的物质,则无特别限定。例如可例举:液态石蜡、石脑油、白油、甲苯、二甲苯等烃油、醇类、酮类、酯类等。
通过共凝析而获得的混合物是通过如下方法而成形为膜状物,即,与液体润滑剂混合之后,利用先前公知的方法进行挤出、压延。此处,关于相对于氟树脂(例如,通过共凝析而获得的混合物)混合的液体润滑剂的量,相对于氟树脂100重量份,可设为10重量份以上40重量份以下,较佳为25重量份以上35重量份以下。通过增加液体润滑剂的量,而对于所获得的氟树脂多孔膜,易于在将填充率抑制得较小的同时确保厚度较大,从而将压力损失抑制得较小。又,通过减少液体润滑剂的量,而易于提高所获得的氟树脂多孔膜的捕获效率,亦易于将压力损失的变动系数抑制得较小。
挤出可通过浆料挤出、柱塞挤出等来进行,但较佳为通过浆料挤出来进行。通过浆料挤出而挤出的片状挤出物是于加热下、例如40℃以上80℃以下的温度条件下,使用砑光辊等进行压延。所获得的膜状压延物的厚度可基于目标多孔膜的厚度来设定,通常为100μm以上1000μm以下,可为100μm以上400μm以下,较佳为150μm以上350μm以下。
继而,自作为压延物的未焙烧膜去除液体润滑剂。液体润滑剂的去除可通过加热法或提取法、或者其等的组合来进行。关于利用加热法的情形时的加热温度,于使用A~C的3种成分的情形时,只要低于不会纤维化的热熔加工性成分的熔点,则无特别限定,例如为100℃以上250℃以下,亦可为180℃以上200℃以下。
此处,关于已去除液体润滑剂的压延物,基于充分地确保所获得的氟树脂多孔膜的厚度,并使压力损失降低的观点而言,较佳为于进行延伸之前,进行在250℃以上325℃以下的温度氛围下加热1分钟以上的热处理。该热处理的温度例如可为320℃以下,较佳为未达氟树脂多孔膜的制作所使用的氟树脂的熔点,当于使用示差扫描热量计使上述压延物在升温速度10℃/分钟的条件下升温的情形时,在结晶熔融曲线上出现复数个吸热曲线(一次熔点、二次熔点)的情形时,亦可为更低的最大峰值温度(一次熔点)以下。又,基于充分地确保厚度并且充分地减小压力损失的观点而言,该热处理的温度例如可为260℃以上,亦可为280℃以上,亦可为通过加热法而自作为压延物的未焙烧膜去除液体润滑剂的情形时的温度以上,亦可为延伸温度(于双轴延伸的情形时先进行的一次延伸的温度)以上。再者,热处理的持续时间并无特别限定,但根据所期望的热处理的效果,例如可设为1分钟以上2小时以下,亦可设为30分钟以上1小时以下。
再者,为了获得厚度方向上的填充率不同的氟树脂多孔膜,并无特别限定,但于上述热处理时,较佳为以要降低填充率的侧的温度高于要提高填充率的侧的温度的方式进行热处理,且较佳为以风上侧的部分的热处理时的温度高于风下侧的部分的方式进行热处理。再者,对于风下侧的部分,亦可设为进行使其冷却至低于常温的温度的冷却处理。再者,关于热处理时的温度,基于产生足够的密度差的观点而言,风上侧的部分与风下侧的部分的温度差可为100℃以上,较佳为200℃以上,更佳为300℃以上。又,于上述热处理时,较佳为以延长要降低填充率的侧的加热时间,并缩短要提高填充率的侧的加热时间的方式进行热处理。藉此,通过使所获得的压延物延伸,可降低风上侧的侧的填充率,并提高风下侧的侧的填充率。
以此方式,已去除液体润滑剂的压延物或进一步热处理过的压延物延伸。再者,于含有不会纤维化的热熔加工性成分及不会纤维化的非热熔加工性成分的情形时,在不会纤维化的热熔加工性成分的熔点以上且不会纤维化的非热熔加工性成分的分解温度以下的温度下延伸。
再者,于在制造氟树脂多孔膜时使用不会纤维化的热熔加工性成分的情形时,在其延伸过程中,不会纤维化的热熔加工性成分熔融,随后固定于结节部,藉此可强化多孔膜的厚度方向的强度。此时的延伸温度可通过进行延伸的炉的温度、或搬送压延物的加热辊的温度来设定,或者亦可通过组合该等设定来实现。
延伸包含向第1方向的延伸、及向较佳为与第1方向正交的第2方向的延伸。此处,可于向第1方向的延伸之后进行向第2方向的延伸。又,亦可同时实现向第1方向的延伸与向第2方向的延伸。进而,亦可于以第1延伸速度进行向第1方向的延伸之后,以第2延伸速度进而进行向第1方向的延伸,其后,进行向第2方向的延伸。于本实施方式中,第1方向为压延物的长度方向(纵向:MD方向(Machine Direction,加工方向)),第2方向为压延物的宽度方向(横向:TD方向(Transverse Direction,横向方向))。再者,延伸亦可设为在将复数片压延物重迭的状态下,同时延伸。
使上述压延物延伸时的延伸面积倍率可为250倍以上800倍以下,较佳为300倍以上600倍以下,更佳为400倍以上580倍以下。通过充分地提高延伸倍率,可使氟树脂多孔膜具有更多的纤维,易于提高捕获效率,且可提高延伸的均匀性而将压力损失的变动系数抑制得较小,基于该方面而言较佳。又,通过充分地降低延伸倍率,而可抑制氟树脂多孔膜的厚度变得过小,并抑制保尘量变小,基于该方面而言较佳。
于延伸时,基于易于增大所获得的氟树脂多孔膜的厚度而提高保尘量,降低压力损失并且将压力损失的变动系数抑制得较小的观点而言,较佳为以产生在30%/秒以下的延伸方向上的延伸速度下延伸的部分的方式延伸,更佳为以产生在20%/秒以下的延伸速度下延伸的部分的方式延伸。于双轴延伸的情形时,只要于纵向与横向中的任一方向上实现30%/秒以下的延伸速度即可,但基于确保充分的厚度并且降低压力损失的观点而言,较佳为于先进行的纵向延伸时实现30%/秒以下的延伸速度。于通过不同的延伸速度于2个阶段进行纵向延伸的情形时,较佳为于其中任一阶段进行延伸方向上的延伸速度为30%/秒以下的延伸。又,于使用平台试验(table test)装置等,在俯视下沿纵向与横向同时延伸的情形时,较佳为于纵向或横向中的任一延伸方向上实现30%/秒以下的延伸速度。再者,延伸速度并不限于纵向与横向,例如可将延伸方向上的延伸速度设为1%/秒以上。
再者,延伸速度是将延伸倍率(%)除以该延伸所需的时间(秒)所得的值,延伸倍率(%)是延伸后的长度相对于延伸前的长度的比(延伸后的长度/延伸前的长度)。再者,于以该方式使延伸速度变慢的情形时,基于可进一步降低所获得的多孔膜的压力损失的方面而言较佳。
再者,基于增大所获得的氟树脂多孔膜的厚度,进一步降低压力损失的观点而言,较佳为于进行延伸之前,一面对压延物进行上述热处理,一面进而如上所述以低速进行延伸。
于双轴延伸的情形时,向第1方向延伸时的温度较佳为200℃以上300℃以下,更佳为230℃以上270℃以下。又,向第2方向延伸时的温度较佳为200℃以上300℃以下,更佳为250℃以上290℃以下。
再者,关于上述压延物(亦称为氟树脂未焙烧物)的延伸,已知延伸时的温度、延伸倍率、延伸速度会对延伸物的物性产生影响。氟树脂未焙烧物的S-S曲线(表示拉伸张力与伸长率的关系的曲线图)表示与其他树脂不同的特殊特性。通常,树脂材料的拉伸张力亦随着伸长率而上升。弹性区域的范围、断裂点等视材料、评价条件而异,另一方面,一般拉伸张力随着伸长量而显现出上升倾向。与此相对,氟树脂未焙烧物的拉伸张力于某一伸长量下显现出波峰之后,显现出平缓的减少倾向。该情况表示,氟树脂未焙烧物中存在「未延伸部位比延伸部位强的区域」。
若将该情况置换成延伸时的行为,则于一般的树脂的情形时,于延伸时,延伸面内最弱的部分开始延伸,但因延伸的部分变得较未延伸的部分强,因此第二弱的未延伸部逐渐延伸,藉此延伸的区域扩展,而整体延伸。另一方面,于氟树脂未焙烧物的情形时,若开始延伸的部分来到上述「未延伸部位比延伸部位强的区域」,则已经延伸的部分进一步延伸,其结果,未延伸的部分作为节点(结节部、未延伸部)而残留。若延伸速度变慢,则该现象变得显著,会残留更大的节点(结节部、未延伸部)。通过于延伸时利用此种现象,而根据各种用途进行延伸体的物性调整。
对于本实施方式的氟树脂多孔膜,较佳为获得更低密度的延伸体,于双轴延伸的情形时,将低延伸速度尤其应用于第1延伸较为有效。此处,会残留较大的节点(结节部、未延伸部),与先前的仅以PTFE为原料的情形相比,于使用不会纤维化的非热熔加工性成分的情形时,低延伸速度所引起的上述现象变得更显著,即便于欲获得厚度较大的成形体的情形时,与仅以PTFE为原料的情形相比亦可提高延伸速度。
关于以此方式获得的多孔膜,为了获得机械强度、尺寸稳定性,较佳为进行热固定。热固定时的温度可为PTFE的熔点以上或未达PTFE的熔点,较佳为250℃以上400℃以下。
氟树脂多孔膜可为单层,亦可为使第1氟树脂多孔膜与第2氟树脂多孔膜积层而成的复层。制造时所使用的液体润滑剂的量分别相对于氟树脂100重量份,较佳为25重量份以上35重量份以下。通过使用25重量份以上,可降低压力损失,而容易将滤材整体的压力损失调整为80Pa以下。又,通过使用35重量份以下,可确保未焙烧膜(未加工带)的成形性,可抑制第1氟树脂多孔膜的孔径变得过大而使微粒子未被捕获而通过并向下游侧流动,从而使下游侧的第2氟树脂多孔膜的负担变得过大。
尤其是,关于制造第1氟树脂多孔膜时所使用的液体润滑剂量,相对于氟树脂100重量份,例如较佳为30重量份以上35重量份以下。例如,于满足液体润滑剂量差1~4重量份的范围内,为了制造第2氟树脂多孔膜而使用26重量份以上31重量份以下,与此相对,为了制造第1氟树脂多孔膜而使用30重量份以上35重量份以下,藉此能大幅提高滤材的保尘量。
再者,关于产生第1氟树脂多孔膜与第2氟树脂多孔膜的平均孔径的差,亦可通过使上述3种成分的调配比于2片多孔膜之间不同来达成。
(3)透气性支持材
透气性支持材配置于氟树脂多孔膜的上游侧或下游侧、或者上游侧与下游侧的两者,支持氟树脂多孔膜。因此,即便因氟树脂多孔膜的膜厚较薄等而难以竖立,亦可通过透气性支持材的支持而使氟树脂多孔膜立起。又,可确保作为空气过滤器滤材的强度,即便于折入成特定的形状的情形时,亦容易保持该形状。
透气性支持材的材质及构造并无特别限定,例如可例举:不织布、织布、金属网、树脂网等。其中,基于强度、捕获性、柔软性、作业性的方面而言,较佳为具有热熔性的不织布。不织布较佳为:构成纤维的一部分或全部具有芯/鞘结构的不织布、包含由低熔点材料构成的纤维的层与由高熔点材料构成的纤维的层的2层的双层不织布、及表面涂布有热熔性树脂的不织布。作为此种不织布,例如可例举纺黏不织布。又,芯/鞘结构的不织布较佳为芯成分的熔点高于鞘成分者。例如,作为芯/鞘各自的材料的组合,例如可例举:PET/PE、高熔点聚酯/低熔点聚酯。作为双层不织布的低熔点材料/高熔点材料的组合,例如可例举:PE/PET、PP/PET、PBT/PET、低熔点PET/高熔点PET。作为表面涂布有热熔性树脂的不织布,例如可例举:于PET不织布涂布有EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂)者、及于PET不织布涂布有烯烃树脂者。
不织布的材质并无特别限定,可使用聚烯烃(PE、PP等)、聚酰胺、聚酯(PET等)、芳香族聚酰胺、或其等的复合材料等。
透气性支持材可通过利用加热使透气性支持材的一部分熔融、或者通过热熔树脂的熔融,而利用投锚效应、或利用反应性接着剂等的接着,从而接合于氟树脂多孔膜。
透气性支持材亦可为与上述氟树脂多孔膜相比,压力损失、捕获效率及保尘量均极低,实质上可视为0者。透气性支持材的压力损失例如较佳为10Pa以下,更佳为5Pa以下,进而较佳为1Pa以下。又,透气性支持材的捕获效率例如亦可为实质上可视为0或大致视为0者。
透气性支持材的厚度例如较佳为500μm以下,更佳为300μm以下。再者,于将氟树脂多孔膜折入成褶裥状来使用时,基于易于维持褶裥形状的观点而言,透气性支持材的厚度较佳为200μm以上。
(4)空气过滤器滤材的用途
本实施方式的空气过滤器滤材因压力损失较低,故基于可抑制使用时的憋闷的观点而言,较佳为用于口罩。
作为口罩,较佳为抑制灰尘、油烟、细菌、病毒等经由人的口、鼻侵入体内者。
作为口罩的种类,可为通用口罩,亦可为防尘用口罩,亦可为医用口罩。又,作为口罩的形态,可为平型、褶裥型、立体型中的任一者。关于褶裥型口罩,可为在将折迭的褶裥部分展开的状态下使用者。立体型口罩亦可为越往前侧则前端越细的形状的鸟嘴型。
(5)褶裥状口罩用滤材
关于本实施方式的褶裥状口罩用滤材,可例举使用上述空气过滤器滤材,以滤材面相互对向的方式交替地反复进行山褶及谷褶而加工(褶裥加工)成锯齿形状,藉此形成褶裥部分,而成为山褶部构成风上表面且谷褶部构成风下表面的整体呈大致长方体形状者;或者复数个山褶部于风上侧以成为同心圆的方式设置,复数个谷褶部于风下侧以成为同心圆的方式设置的同心圆型褶裥形状者等。
对于本实施方式的褶裥状口罩用滤材,于图4中示出外观立体图,于图5中示出安装于基座的状态的褶裥状口罩用滤材的前视图,于图6中示出安装于基座的状态的褶裥状口罩用滤材的侧视剖视图。
如图4-6所示,褶裥状口罩用滤材可为安装于由不具有过滤功能的树脂等构成的基座2的开口2a来使用的褶裥状口罩用滤材20。更佳为,褶裥状口罩用滤材20是安装于具备滤材交换式的安装开口2a的基座2来使用。再者,可自基座2设置有用于向耳朵安装的绳3。
褶裥状口罩用滤材的相邻的山褶部与谷褶部的距离即折高较佳为设为10mm以上40mm以下。通过将折高设为10mm以上,可使形成空气过滤器滤材的山褶部及谷褶部时的弯折加工变得容易。又,通过将折高设为40mm以下,可抑制由褶裥状口罩用滤材的褶裥形状的构造所引起的压力损失增大。
褶裥状口罩用滤材的相邻的山褶部与山褶部的距离或谷褶部与谷褶部的距离即褶裥间隔较佳为2.0mm以上4.5mm以下。通过褶裥间隔为2.0mm以上,可抑制由褶裥形状的构造所引起的压力损失增大。又,通过褶裥间隔为4.5mm以下,能确保褶裥状口罩用滤材可使用的空气过滤器滤材的总面积足够大。
再者,关于褶裥状口罩用滤材中相互对向的滤材面彼此的间隔,例如,可使用作为间隔保持构件的热熔树脂等分隔件来确保,亦可使用通过对滤材面施加压纹加工而形成的突起来确保。又,作为褶裥状口罩用滤材,亦可为不施加分隔件或压纹加工而是仅折入者。于此情形时,气流亦可通过风上侧的山褶部彼此之间。
再者,作为安装在形成于基座的开口的褶裥状口罩用滤材的风上表面的面积,例如可设为22cm2以上61cm2以下。再者,于将该风上表面设为矩形的情形时,例如,亦可将对角线的长度设为4.5cm以上11cm以下。
基于即便于以某种程度保持捕获对象之后,亦容易将压力损失维持得较低,且捕获效率亦容易维持良好的状态的观点而言,褶裥状口罩用滤材的总面积较佳为设为200cm2以上,更佳为设为300cm2以上。又,基于褶裥状口罩用滤材的风上表面的面积与折高为便于使用的大小,且实现有效的褶裥间隔的观点而言,褶裥状口罩用滤材的总面积较佳为设为1300cm2以下。
关于褶裥状口罩用滤材,于通过以85L/分钟的流速连续通过包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃粒子的空气,而负载200mg的聚α-烯烃粒子,于该状态下以40L/分钟的流速通过空气时的压力损失较佳为120Pa以下,更佳为100Pa以下,进而较佳为80Pa以下。藉此,可设为即便于持续使用的情形时,亦于使用时不易感受到憋闷者。
[实施例]
以下,示出实施例及比较例,对本发明的内容具体地进行说明。
(实施例1-6、比较例1-6)
作为实施例1的空气过滤器滤材所使用的氟树脂多孔膜的FP原料,使用由3种成分(可纤维化的PTFE(A成分)、不会纤维化的非热熔加工性成分(B成分)、及熔点未达320℃的不会纤维化的可热熔加工的成分(C成分))构成的混合粉末。
更具体而言,首先,将依据国际公开第2005/061567号说明书的比较例3所记载的方法而制作的SSG为2.160的PTFE水性分散体(A成分)66.5重量%(聚合物换算)、依据国际公开第2009/020187号说明书所记载的方法而制作且使用380℃下的流动测试仪法所测得的熔融黏度为20000Pa·s的低分子量PTFE水性分散体(B成分)28.5重量%(聚合物换算)、及依据日本专利特开2010-235667号公报所记载的方法而制作的熔点为215℃的FEP水性分散体(C成分)5重量%(聚合物换算)混合,并添加500ml的1%硝酸铝水溶液作为凝析剂,进行搅拌,藉此进行共凝析。然后,使用筛子将所生成的粉甩掉水之后,进而,通过热风干燥炉而于135℃下干燥18小时,从而获得上述3种成分的混合粉末。
继而,混合物每100重量份中,于20℃下添加了29.0重量份(相对于混合粉末100重量份为29.0重量份)的烃油(IDEMITSU股份有限公司制造的「IP Solvent 2028」)作为挤出液状润滑剂并进行混合。接着,使用浆料挤出装置将所获得的混合物挤出而获得圆杆形状的成形体。通过加热至70℃的砑光辊将该圆杆形状的成形体成形为膜状,从而获得PTFE膜。使该膜通过250℃的热风干燥炉而将烃油蒸发去除,从而获得平均厚度为300μm且平均宽度为150mm的带状的未焙烧PTFE膜(未加工带)。接着,将未焙烧PTFE膜于特定温度环境下(250℃),沿长度方向(MD方向)以特定的延伸倍率(10倍)及特定的延伸速度(13.8%/秒)延伸。接着,使用可夹持延伸过的未焙烧膜的拉幅机,于特定温度环境下(288℃),沿宽度方向(TD方向)以特定的延伸倍率(45倍)及特定的延伸速度(330%/秒)延伸,并于390℃的温度下进行热固定。藉此,获得氟树脂多孔膜。
再者,关于实施例2-5及比较例3-5的空气过滤器滤材所使用的氟树脂多孔膜,通过使用与实施例1相同的FP原料,同时如表1所示那样分别变更挤出助剂(液体润滑剂)的量、未加工带厚度、MD温度、MD倍率、MD延伸速度、TD温度、TD倍率、总倍率,而获得各氟树脂多孔膜。
作为实施例6及比较例6的空气过滤器滤材所使用的氟树脂多孔膜的FP原料,使用将混合粉末与挤出助剂(液状润滑剂)混合而成者,该混合粉末是将四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的共聚物即全氟烷基乙烯基醚改性聚四氟乙烯的细粉(大金工业股份有限公司制造,制品名:F302)、与平均分子量为650万的聚四氟乙烯的细粉(大金工业股份有限公司制造,商品名:F106)以75:25的重量比混合而成,该挤出助剂(液状润滑剂)是相对于该混合粉末100重量份为特定量(实施例6为26重量份,比较例6为23重量份)。
其次,使用安装有片材模具(sheet die)的浆料挤出装置将该混合物挤出,而获得片状的成形体。通过加热至70℃的砑光辊将该片状的成形体成形为膜状而获得PTFE膜。使该膜通过250℃的热风干燥炉而将烃油蒸发去除,从而获得为特定的平均厚度(实施例6为220μm,比较例6为600μm)且平均宽度为170mm的带状的未焙烧PTFE膜(未加工带)。接着,使用加热式三辊型延伸装置,将未焙烧PTFE膜于特定温度环境下(250℃),沿长度方向(MD方向)以特定的延伸倍率(实施例6为7.5倍,比较例6为10倍)及特定的延伸速度(实施例6为19.7%/秒,比较例6为28.7%/秒)进行纵向延伸。接着,使用可连续夹持的拉幅机式连续延伸装置,于特定温度环境下(实施例6为283℃,比较例6为300℃),沿宽度方向(TD方向)以特定的延伸倍率(实施例6为45倍,比较例6我20倍)及特定的延伸速度(330%/秒)进行横向延伸,而于390℃的温度下进行热固定。藉此,获得氟树脂多孔膜。
作为比较例1-2的空气过滤器滤材所使用的氟树脂多孔膜的FP原料,使用将平均分子量为650万的聚四氟乙烯的细粉(大金工业股份有限公司制造,商品名:F106)与相对于均聚PTFE100重量份为特定量(30重量份)的挤出助剂(液状润滑剂)混合而成者。
其次,使用安装有片材模具的浆料挤出装置将该混合物挤出,而获得片状的成形体。通过加热至70℃的砑光辊将该片状的成形体成形为膜状而获得PTFE膜。使该膜通过200℃的热风干燥炉而将挤出助剂蒸发去除,从而获得为特定的平均厚度(200μm)且平均宽度为170mm的带状的未焙烧PTFE膜(未加工带)。接着,使用加热式三辊型延伸装置将未焙烧PTFE膜于特定温度环境下(比较例1为300℃,比较例2为250℃),沿长度方向(MD方向)以特定的延伸倍率(比较例1为10倍,比较例2为48倍)及特定的延伸速度(比较例1为29.5%/秒,比较例2为553.9%/秒)进行纵向延伸。接着,使用可连续夹持的拉幅机式连续延伸装置,于特定温度环境下(290℃),沿宽度方向(TD方向)以特定的延伸倍率(比较例1为30倍,比较例2为36倍)及特定的延伸速度(330%/秒)进行横向延伸,并于390℃的温度下进行热固定。藉此,获得氟树脂多孔膜。
如上所述那样获得的实施例1-6及比较例1-6的空气过滤器滤材所使用的氟树脂多孔膜是通过使透气性支持材热熔于其上游侧与下游侧的两者而获得各空气过滤器滤材。再者,透气性支持材使用包含将PET用作芯且将PE用作鞘的芯/鞘结构的纤维的纺黏不织布(平均纤维直径为24μm,单位面积重量为40g/m2,厚度为0.2mm)(再者,捕获效率实质上可视为0或大致视为0)。
再者,于实施例1-6及比较例1-6中所测定的各物性是如下所述。
(空气过滤器滤材的压力损失)
将空气过滤器滤材的测定样品设置于直径为100mm的过滤器固持器,利用压缩机于入口侧进行加压,利用流速计将空气透过的流量调整为5.3cm/秒。然后,利用差压计测定此时的压力损失。
(空气过滤器滤材的对粒径为0.1μm的NaCl粒子的捕获效率)
依据JIS B9928附件5(规定)的NaCl气溶胶的产生方法(加压喷雾法)所记载的方法,将通过雾化器所产生的NaCl粒子利用静电分级器(TSI公司制造)分级出0.1μm的粒径,使用镅241将粒子带电进行中和之后,将透过的流量调整为5.3cm/秒,使用粒子计数器(TSI公司制造的CNC),求出作为测定试样的滤材前后的粒子数,并通过下式而算出捕获效率。
透过率(%)=(CO/CI)×100
捕获效率(%)=100-透过率(%)
CO=测定试样的下游侧的0.1μm的NaCl的粒子数
CI=测定试样的上游侧的0.1μm的NaCl的粒子数
(空气过滤器滤材的对于粒径为0.1μm的NaCl粒子的PF值)
使用粒径为0.1μm的NaCl粒子,根据空气过滤器滤材的压力损失及捕获效率(对粒径为0.1μm的NaCl粒子的捕获效率),按照下式求出PF值。
PF值={-log((100-捕获效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)
(氟树脂多孔膜的膜厚)
使用膜厚计(ID-C112CX型,Mitutoyo公司制造),将5片测定对象重迭后测定整体的膜厚,将该值除以5所得的数值作为1片的膜厚。
(空气过滤器滤材的聚α-烯烃粒子的保尘量:PHC)
通过聚α-烯烃(PAO)粒子(液体粒子)透过时的压力损失上升试验而进行评价。即,利用差压计经时性地测定以5.3cm/秒的流速向有效过滤面积为50cm2的样品滤材连续通过包含PAO粒子的空气时的压力损失,于压力损失上升250Pa程度时,求出保持于滤材的PAO粒子于滤材每单位面积的重量即保尘量(g/m2)。再者,PAO粒子使用通过拉斯金喷嘴(LaskinNozzle)而产生的PAO粒子(个数中值粒径为0.25μm),PAO粒子的浓度设为约100万~600万个/cm3。
(空气过滤器滤材的压力损失的变动系数(CV值))
自卷取成卷状的长条的空气过滤器滤材(宽度方向长度为650mm),拉出包含前端部在内的5m左右的部分,沿空气过滤器滤材的长度方向每隔200mm处进行分割而分割成25个,并且沿宽度方向除两端部以外每隔130mm处进行分割而分割成4个,对于分割而成的格子状的100个部位,使用直径为100mm的过滤器固持器测定压力损失。此处的压力损失的测定是通过使用沿滤材的宽度方向具备5个以上的过滤器固持器的测定装置,使上述滤材沿长度方向移动而对复数个格子状的部位连续地进行测定而进行。继而,自包含该等所测得的压力损失的压力损失分布,求出标准偏差,使所求出的标准偏差除以所测得的所有部位的压力损失的平均值,藉此求出变动系数(CV值)(%)。
(空气过滤器滤材的NaCl粒子的保尘量)
通过NaCl粒子(固体粒子)透过时的压力损失上升试验而进行评价。即,利用差压计经时性地测定以5.3cm/秒的流速向有效过滤面积为50cm2的样品滤材连续通过包含NaCl粒子的空气时的压力损失,于压力损失上升250Pa程度时,求出保持于滤材的NaCl粒子于滤材每单位面积的重量即保尘量(g/m2)。再者,NaCl粒子使用通过雾化器而产生的NaCl粒子(个数中值粒径为0.1μm),NaCl粒子的浓度设为约500万~700万个/cm3。再者,关于空气过滤器滤材的NaCl粒子的保尘量,仅对实施例1的空气过滤器滤材进行测定,为2.5g/m2。
将各实施例1-6及各比较例1-6的空气过滤器滤材的各种物性示于以下的表中。
[表1]
根据表1可知,于实施例1~6中,获得将压力损失抑制得较低,并且保持较高的捕获效率,且将膜厚抑制在特定范围内,并且保持较高的PAO保尘量,且均质性良好的空气过滤器滤材。
于以均聚PTFE为原料的比较例1、2中,未抑制细纤维的产生,又,亦无法保持较厚的膜厚,PAO保尘量均大幅下降。又,于比较例1中,压力损失变大。于以压力损失变小的方式制备的比较例2中,为膜厚、PAO保尘量进一步下降的结果。
于使用与实施例1~5相同的原料的比较例3、使用与实施例6相同的原料的比较例6中,总延伸倍率小于250倍,延伸膜的均质性大幅下降。于使用与实施例1~5相同的原料的比较例4中,总延伸倍率大于800倍,且MD方向的延伸速度较快,因此无法保持膜厚,PAO保尘量较低。
用作口罩的情形时的憋闷感是视口罩的形状及折入面积而改变,但基于加工、使用时的憋闷感而言,将空气过滤器滤材的压力损失设为80Pa以下。比较例5是空气过滤器滤材的压力损失超过80Pa,且不满足空气过滤器滤材的性能条件的例。
(实施例7、8、比较例7)
实施例7、8是使用实施例1的空气过滤器滤材,进行山褶及谷褶折入而获得的褶裥状口罩用滤材,比较例7是使用比较例2的空气过滤器滤材,进行山褶及谷褶折入而获得的褶裥状口罩用滤材。实施例7、8、比较例7的褶裥状滤材均以成为大致长方体形状的方式折入。实施例7、8、比较例7分别制成具有如表2所记载的总面积、折高、褶裥数、开口面积者。
此处,总面积意指用于折成褶裥状的空气过滤器滤材的面积。
折高意指相互邻接的山褶部与谷褶部之间的距离。
褶裥数意指于大致长方体形状的褶裥状口罩用滤材中,以排列于气流的风上侧的方式设置的山褶部的个数。
开口面积意指于大致长方体形状的褶裥状口罩用滤材中,气流的风上侧端部处的矩形部分的面积。
再者,实施例7、8、比较例7的褶裥状口罩用滤材是安装于具有特定滤材安装部的口罩基座来使用的交换式褶裥状滤材。捕获效率及压力损失是以上述大致长方体形状的褶裥状口罩用滤材本身为对象来测定。
(实施例9)
实施例9是使用实施例1的空气过滤器滤材,制成大致鸟嘴形状来使用的立体型口罩用滤材。实施例9的口罩用滤材具有与面部接触的轮廓部分、及以前视的中央附近较轮廓部分向前侧鼓出的方式形成的通常的防尘口罩的形状。
(参考例)
参考例是平坦的平型纱布口罩,而非如实施例7、8的呈褶裥状折入者。
(压力损失(负载前))
将各测定样品安装于试样固持器,利用压缩机于入口侧进行加压,利用流速计将空气透过的流量调整为40L/分钟。然后,利用差压计测定此时的压力损失。
(负载200mg的PAO粒子时的压力损失)
对于以85L/分钟的流速连续通过包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃粒子的空气而负载200mg之后的各测定样品,利用差压计测定此时的压力损失。将此时的压力损失换算成滤材透过风速相当于40L/分钟时的压力损失,将所得的值作为负载200mg时以40L/分钟进行通风时的压力损失。
(负载200mg的PAO粒子之前以及负载后的捕获效率及透过率比)
通过负载聚α-烯烃(PAO)粒子(液体粒子),而通过压力损失上升试验对捕获效率进行评价。于使各测定样品以85L/分钟的流速负载包含PAO粒子的空气时,根据上游的浓度C1与下游的浓度C2算出透过率、捕获效率及透过率比。
透过率(%)=(C2/C1)×100
捕获效率(%)=100-透过率(%)
透过率比=透过率(负载后)/透过率(负载前)
再者,PAO粒子使用通过拉斯金喷嘴而产生的PAO粒子(个数中值粒径为0.25μm),PAO粒子的浓度设为约100万~600万个/cm3。对于作为初始状态的负载前、与作为以85L/分钟的流速连续通过包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃粒子的空气而负载200mg之后的状态的负载后,分别测定捕获效率。
又,算出以85L/分钟的流速连续通过包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃粒子的空气而负载200mg后的状态的透过率除以作为初始状态的负载前的透过率所得的值,作为透过率比(负载后的透过率/负载前的透过率)。
(负载100mg的NaCl粒子时的压力损失)
对于以85L/分钟的流速连续通过包含个数中值粒径为0.1μm的NaCl粒子的空气而负载100mg之后的样品,利用差压计测定此时的压力损失。将此时的压力损失换算成基于滤材透过风速而言相当于40L/分钟时的压力损失,将所得的值作为负载200mg时以40L/分钟进行通风时的压力损失。
再者,对于实施例7的褶裥状口罩滤材,测定负载100mg的个数中值粒径为0.1μm的NaCl粒子时的压力损失,结果为123Pa。
(负载100mg的NaCl粒子之前、以及负载后的捕获效率)
对于安装于试样固持器的样品,与上述表1中的「空气过滤器滤材的对粒径为0.1μm的NaCl粒子的捕获效率」同样,针对作为初始状态的负载前、与作为以85L/分钟的流速连续通过包含个数中值粒径为0.1μm的NaCl粒子的空气而负载100mg之后的状态的负载后,分别进行测定。再者,对于实施例7的褶裥状口罩滤材,测定负载100mg的个数中值粒径为0.1μm的NaCl粒子之前、以及负载后的捕获效率。实施例7的褶裥状口罩滤材的负载前的捕获效率为99.065%。又,实施例7的褶裥状口罩滤材的捕获效率随着赋予NaCl粒子的负载而增大,负载后的捕获效率呈现出高于负载前的捕获效率的值。
将各实施例7-9、比较例7、及参考例的各种物性示于以下的表中。
[表2]
根据上述表2可知,于使用实施例1的空气过滤器滤材所制作的实施例7~9中,可将口罩的负载前的压力损失抑制得较低,并且保持较高的捕获效率,且将负载PAO粒子后的压力损失的上升抑制得较小。
另一方面,于使用比较例2的空气过滤器滤材所制作的比较例7中,负载200mg的PAO粒子时的压力损失与负载前的压力损失相比大幅上升。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但应理解可在不脱离申请专利范围所记载的本发明的主旨及范围的情况下,进行方式或详细情况的多种变更。
【符号说明】
2:基座
2a:开口
3:绳
20:褶裥状口罩用滤材
30:空气过滤器滤材
31:氟树脂多孔膜
32:透气性支持材(支持材)
[先前技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第2013/157647号。
Claims (8)
1.一种空气过滤器滤材(30),具备:
氟树脂多孔膜(31);以及
积层于所述氟树脂多孔膜的至少一侧的支持材(32),
其特征在于,
对于所述氟树脂多孔膜,于使空气以5.3cm/秒的流速通过时的压力损失为80Pa以下,
对于所述氟树脂多孔膜,利用所述压力损失及使用粒径为0.1μm的NaCl粒子所掌握的捕获效率,通过下式:PF值={-log((100-捕获效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)所决定的PF值为20以上,
对于所述氟树脂多孔膜,厚度为10μm以上,
对于所述氟树脂多孔膜,以5.3cm/秒的流速连续通过包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃粒子的空气,于压力损失上升250Pa程度时所述聚α-烯烃粒子的保尘量为15.0g/m2以上。
2.如权利要求1所述的空气过滤器滤材,其特征在于,
所述氟树脂多孔膜的厚度为50μm以下。
3.如权利要求1或2所述的空气过滤器滤材,其特征在于,
压力损失的变动系数为6.0以下。
4.如权利要求1至3中任一项所述的空气过滤器滤材,其特征在于,
所述氟树脂多孔膜包含可纤维化的聚四氟乙烯、不会纤维化的非热熔加工性成分及熔点未达320℃的不会纤维化的可热熔加工的成分。
5.如权利要求1至4中任一项所述的空气过滤器滤材,其特征在于,
所述氟树脂多孔膜包含改性聚四氟乙烯。
6.一种空气过滤器滤材的制造方法,是权利要求1至5中任一项所述的空气过滤器滤材的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
使用氟树脂原料制作氟树脂制片材;
将所述氟树脂制片材以30%/秒以下的延伸方向上的延伸速度沿第1方向延伸;以及
于沿所述第1方向延伸的步骤之后,沿与所述第1方向正交的第2方向延伸,
总延伸倍率为250倍以上800倍以下。
7.一种口罩用滤材,其特征在于,具备权利要求1至5中任一项所述的空气过滤器滤材,或者具备通过权利要求6所述的制造方法制造的空气过滤器滤材。
8.一种褶裥状口罩用滤材(20),使权利要求1至5中任一项所述的空气过滤器滤材或者通过权利要求6所述的制造方法制造的空气过滤器滤材形成为包含山褶部及谷褶部的形状,其特征在于,
通过以85L/分钟的流速连续通过包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃粒子的空气,而负载200mg的聚α-烯烃粒子,对该状态的褶裥状口罩用滤材以40L/分钟的流速通过空气时的压力损失为120Pa以下。
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