DE112020006250T5 - Luftfilter und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

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Shinya Shiraishi
Kumi Watanabe
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Abstract

Ein Luftfilter beinhaltet einen Vliesstoff, in dem eine Vielzahl von Poren zwischen Fasern ausgebildet ist. Die Vielzahl der Poren durchdringt den Vliesstoff zwischen einer Oberfläche, durch welche Luft einströmt, die Ölnebel und Staub beinhaltet, und der anderen Oberfläche, welche sich auf einer der einen Oberfläche gegenüberliegenden Seite befindet und durch welche die Luft ausströmt. Eine wasser- und ölabweisende Membran ist auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet. Die wasser- und ölabweisende Membran enthält fluorhaltige funktionelle Gruppenkomponenten (A) und ein Kieselsolhydrolysat (C). Die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) sind in einem Verhältnis von 0,01 Masseprozent bis 10 Masseprozent enthalten, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats (C) als 100 Masseprozent angesehen wird, oder in einem Verhältnis von 1 Masseprozent bis 30 Masseprozent enthalten, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masseprozent angesehen wird. Eine Luftdurchlässigkeit des Luftfilters beträgt 1 ml/cm2/Sek. bis 30 ml/cm2/Sek. Die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) umfassen eine Perfluoretherstruktur, die durch die folgende allgemeine Formel (1) angegeben wird.CpF2p+1-O-CqF2q-O-CrF2r-X-Y(1)

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftfilter, welcher Luft reinigt, die Ölnebel und Staub beinhaltet, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Luftfilters. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere einen Luftfilter, bei dem eine ölabweisende Membran mit ölabweisender Wirkung auf Faseroberflächen eines Vliesstoffs gebildet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Luftfilters.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Bei einer Werkzeugmaschine, wie z.B. einer Fräsmaschine oder einer Drehmaschine zur Bearbeitung eines Metallprodukts unter Verwendung eines Schneidöls, zerstreut sich das Schneidöl aufgrund eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs der Maschine, so dass Ölnebel entsteht und gleichzeitig Staub erzeugt wird. Dieser Ölnebel und Staub führen zu einer Verschlechterung der Arbeitsumgebung und beeinträchtigen die Arbeitseffizienz. Aus diesem Grund wird im Stand der Technik in Bezug auf einen Luftfilter zur Reinigung von Luft, die Ölnebel und Staub enthält, ein Filtermedium für einen Luftfilter vorgeschlagen, das nicht nur den in der Luft schwebenden Staub, sondern auch die Verstopfung durch Ölnebel eindämmen kann (zum Beispiel Patentliteratur 1 (Anspruch 1, Absatz [0006], Absatz [0021], Absatz [0045] und Absätze [0053] bis Absatz [0060]).
  • Dieses Filtermedium für einen Luftfilter umfasst eine erste poröse Membran aus Polytetrafluorethylen (PTFE) sowie eine zweite poröse Membran aus PTFE, und ein Luftstrom fließt durch die erste poröse Membran aus PTFE und die zweite poröse Membran aus PTFE in dieser Reihenfolge von einer ersten Hauptoberfläche des Filtermediums für einen Luftfilter zu einer zweiten Hauptoberfläche des Filtermediums für einen Luftfilter. Eine Dicke der ersten porösen PTFE-Membran liegt in einem Bereich von 4 bis 40 µm, eine spezifische Oberfläche der ersten porösen PTFE-Membran beträgt 0,5 m2/g oder weniger, und eine spezifische Oberfläche der zweiten porösen PTFE-Membran liegt in einem Bereich von 1,5 bis 10 m2/g oder weniger, was größer als jene der ersten porösen PTFE-Membran ist.
  • Für jede der ersten und zweiten porösen PTFE-Membranen wird ein Gemisch, dem ein feines PTFE-Pulver und ein flüssiges Schmiermittel zugesetzt werden, zu einem folienartigen Formkörper geformt. Die erste poröse PTFE-Membran wird durch Erhitzen und Dehnen eines plattenförmigen Formkörpers in einer Hauptrichtung (MD) bei einer Temperatur, die gleich oder höher als der Schmelzpunkt von PTFE (327 °C) ist, bis zu einem Skalierungsfaktor von 50 Mal oder mehr hergestellt. Anschließend wird der flächige Formkörper erhitzt und in Querrichtung (TD) bei einer Temperatur von 130 °C bis 400 °C gedehnt, so dass seine Länge das 5- bis 8-fache der Länge vor der Dehnung beträgt. Die zweite poröse PTFE-Membran wird durch Erhitzen und Dehnen eines flächigen PTFE-Formkörpers in der MD-Richtung bei einer Temperatur (270 °C bis 290 °C), die niedriger als der Schmelzpunkt von PTFE ist, um einen Skalierungsfaktor von 15 bis 40 hergestellt. Anschließend wird der flächige PTFE-Formkörper weiter erhitzt und in TD-Richtung bei einer Temperatur von 120 °C bis 130 °C auf den gleichen Skalierungsfaktor wie zum Zeitpunkt der Ausdehnung in MD-Richtung gedehnt, so dass seine Länge das 15- bis 40-fache der Länge vor der Ausdehnung beträgt.
  • Liste der Bezugnahmen
  • Patentliteratur
  • [Patentliteratur 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 2018-51546
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • In dem in der Patentliteratur 1 offenbarten Filtermedium für einen Luftfilter wird die erste poröse PTFE-Membran bei einer höheren Streckungstemperatur und mit einem größeren Streckungsskalierungsfaktor als die zweite poröse PTFE-Membran hergestellt, so dass die erste poröse PTFE-Membran eine kleinere spezifische Oberfläche wie z.B. 0,5 m2/g oder weniger besitzt, wodurch Staub und Ölnebel mit größeren Partikelgrößen aufgefangen werden. Andererseits hat die zweite poröse PTFE-Membran eine größere spezifische Oberfläche wie z.B. 1,5 bis 10 m2/g, wodurch Staub und Ölnebel mit kleineren Partikelgrößen aufgefangen werden.
  • Bei dem in der Patentliteratur 1 offenbarten Filtermedium für einen Luftfilter ist es jedoch so, dass selbst wenn Staub und Ölnebel mit unterschiedlichen Partikelgrößen mittels der ersten und zweiten porösen PTFE-Membranen aufgefangen werden, in den porösen PTFE-Membranen wahrscheinlich statische Elektrizität erzeugt wird und es schwierig ist, die erzeugte statische Elektrizität zu beseitigen. Daher ist es nicht einfach, die Form eines Filters zu bearbeiten. Außerdem kann die in der Atmosphäre enthaltene Feuchtigkeit die porösen PTFE-Membranen verstopfen, da die Wasserabweisung besser ist als die Ölabweisung, so dass Staub daran anhaften kann. Wenn das Filtermedium für einen Luftfilter kontinuierlich verwendet wird, besteht daher das Problem, dass Ölnebel kontinuierlich im Inneren des Filtermediums für einen Luftfilter verbleiben kann und das Filtermedium für einen Luftfilter verstopfen kann.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Luftfilter bereitzustellen, in dem Luft, die Ölnebel und Staub enthält, gereinigt und Verstopfung eingedämmt wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur einfachen Herstellung eines Luftfilters bereitzustellen, in dem Luft, die Ölnebel und Staub enthält, gereinigt und Verstopfung eingedämmt wird.
  • Lösung der Aufgabe
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Luftfilter, der einen Vliesstoff enthält, in dem eine Vielzahl von Poren zwischen Fasern ausgebildet sind. Die Vielzahl von Poren durchdringen den Vliesstoff zwischen einer Oberfläche, durch die Luft einschließlich Ölnebel und Staub einströmt, und der anderen Oberfläche, welche sich auf einer der einen Oberfläche gegenüberliegenden Seite befindet und durch welche die Luft ausströmt. Eine wasser- und ölabweisende Membran ist auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet. Die wasser- und ölabweisende Membran enthält fluorhaltige funktionelle Gruppenkomponenten (A) und ein Kieselsolhydrolysat (C). Die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) sind in einem Verhältnis von 0,01 Masseprozent bis 10 Masseprozent enthalten, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats (C) als 100 Masseprozent angesehen wird (was im Folgenden als „im Kieselsolhydrolysat (C)“ bezeichnet werden kann), oder in einem Verhältnis von 1 Masseprozent bis 30 Masseprozent enthalten, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masseprozent angesehen wird. Die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters beträgt 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek. Die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) umfassen eine Perfluorether-Struktur, die durch die folgende allgemeine Formel (1) oder Formel (2) angegeben wird.
    [Chem 1] CpF2p+1-O-CqF2q-O-CrF2r-X-Y (1) CpF2p+1-O-CqF2q-X-Y (2)
  • In der Formel (1) und der Formel (2) sind p, q und r ganze Zahlen von 1 bis 6, die gleich oder verschieden voneinander sind und eine gerade Kettenform oder eine verzweigte Form haben können. In der Formel (1) und der Formel (2) ist X eine Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 2 bis 10 und kann Bindungen einer oder mehrerer Arten einschließen, ausgewählt aus einer Etherbindung, einer CO-NH-Bindung, einer O-CO-NH-Bindung und einer Sulfonamidbindung. In der Formel (1) und der Formel (2) ist Y ein Silanhydrolysat oder ein Hauptbestandteil des Kieselsolhydrolysats.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erfindung, die auf dem ersten Aspekt basiert, wobei in dem Luftfilter die wasser- und ölabweisende Membran Metalloxidpartikel (B), die eine durchschnittliche Partikelgröße von 2 nm bis 90 nm aufweisen und an die die fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A) gebunden sind, und das Kieselsolhydrolysat (C) enthält. Die fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A)und die Metalloxidpartikel (B) sind in einem Verhältnis von insgesamt 5 Masseprozent bis 80 Masseprozent enthalten, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masseprozent angesehen wird. Das Massenverhältnis (A/B) zwischen den fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A) und den Metalloxidpartikeln (B) liegt in einem Bereich von 0,05 bis 0,80.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erfindung, die auf dem ersten Aspekt basiert, bei der in dem Luftfilter die fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A) fluorhaltige funktionelle Gruppenkomponenten (A1), die an die Metalloxidpartikel (B) mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 2 nm bis 90 nm gebunden sind, und fluorhaltige funktionelle Gruppenkomponenten (A2), die in dem Kieselsolhydrolysat (C) enthalten sind, aufweisen. Ein Verhältnis eines Gesamtgehalts der ersten fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten und der zweiten fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A2) beträgt 1 Masseprozent bis 30 Masseprozent, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masseprozent angesehen wird. Das Massenverhältnis (C:B) zwischen dem Kieselsolhydrolysat (C) und den Metalloxidpartikel (B) liegt in einem Bereich von 10:90 bis 90:10.
  • Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erfindung, die auf dem zweiten oder dritten Aspekt basiert, wobei in dem Luftfilter die Metalloxidpartikel (B) Oxidpartikel von Metallen einer oder zweier Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Si, Al, Mg, Ca, Ti, Zn und Zr besteht.
  • Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erfindung, die auf dem dritten Aspekt basiert, bei der in dem Luftfilter ein Verhältnis eines Gehalts der ersten fluor-funktionellen Gruppenkomponenten (A1) gleich oder größer ist als ein Verhältnis eines Gehalts der zweiten fluor-funktionellen Gruppenkomponenten (A2) bezogen auf das Massenverhältnis.
  • Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erfindung, die auf dem ersten Aspekt basiert, wobei in dem Luftfilter das Kieselsolhydrolysat (C) weiterhin Alkylengruppen-Komponenten mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 2 bis 7 in einem Bereich von 0,5 Masseprozent bis 20 Masseprozent enthält, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats (C) als 100 Masseprozent angesehen wird.
  • Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erfindung, die auf dem ersten Aspekt basiert, wobei in dem Luftfilter der Vliesstoff aus einer einzigen Schicht oder aus einem Laminat mit mehreren Schichten gebildet ist.
  • Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erfindung, die auf dem ersten Aspekt basiert, bei der in dem Luftfilter die Fasern, die den Vliesstoff bilden, Fasern einer oder mehrerer Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Glas, Aluminiumoxid, Kohlenstoff, Zellulose, Zellstoff, Nylon und Metallen besteht.
  • Ein neunter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters, das die folgenden Schritte umfasst: Herstellen einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch Zugabe eines Katalysators zu einem flüssigen Gemisch, in dem Siliziumalkoxid, eine Fluor-basierte Verbindung, die die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) gemäß dem ersten Aspekt enthält, Alkohol und Wasser gemischt werden; Herstellen einer verdünnten Lösung durch Mischen der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran und eines Lösungsmittels; Eintauchen eines Vliesstoffs in die verdünnte Lösung; und Bilden einer wasser- und ölabweisenden Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs durch Entfeuchten und Trocknen des eingetauchten Vliesstoffs.
  • Ein zehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters, das folgende Schritte umfasst: Herstellen einer Dispersion von Metalloxidpartikeln durch Dispergieren der Metalloxidpartikel (B) gemäß dem zweiten Aspekt in einem organischen Lösungsmittel; Herstellen einer Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikeln durch Mischen einer Fluor-basierte Verbindung, welche die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) gemäß dem ersten Aspekt enthält, Wasser und einen Katalysator in die Dispersion der Metalloxidpartikel; Herstellen einer Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit durch Zugabe eines Katalysators zu einem flüssigen Gemisch, in dem Siliziumalkoxid, Alkohol und Wasser gemischt sind; Herstellen einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch Mischen der Dispersion der fluorhaltigen Metalloxidpartikel und einer verdünnten Lösung der Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit; Eintauchen eines Vliesstoffes in eine verdünnte Lösung der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran; und Entfeuchten und Trocknen des eingetauchten Vliesstoffes.
  • Ein elfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erfindung, die auf dem zehnten Aspekt basiert, wobei in dem Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters die Metalloxidpartikel (B) Oxidpartikel von Metallen einer oder zweier Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Si, Al, Mg, Ca, Ti, Zn und Zr besteht.
  • Ein zwölfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters, das folgende Schritte umfasst: Herstellen einer Dispersion von Metalloxidpartikeln durch Dispergieren der Metalloxidpartikel (B) gemäß dem dritten Aspekt in einem organischen Lösungsmittel; Herstellen einer Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikeln durch Mischen von einer Fluor-basierte Verbindung, die die ersten fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A1) gemäß dem dritten Aspekt enthält, Wasser und eines Katalysators in die Dispersion der Metalloxidpartikel; Herstellen einer fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit durch Zugabe und Mischen eines Katalysators in Bezug auf ein flüssiges Gemisch, in dem eine Fluor-basierte Verbindung, welche die zweiten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A2) gemäß dem dritten Aspekt enthält, Siliziumalkoxid, Alkohol und Wasser gemischt sind; Herstellen einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch Mischen der Dispersion der fluorhaltigen Metalloxidpartikel und der fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit; Eintauchen eines Vliesstoffs in eine verdünnte Lösung der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran; und Entfeuchten und Trocknen des eingetauchten Vliesstoffs.
  • Ein dreizehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erfindung, die auf dem zwölften Aspekt basiert, wobei in dem Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters die Metalloxidpartikel (B) Oxidpartikel von Metallen einer oder zweier Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Si, Al, Mg, Ca, Ti, Zn und Zr besteht.
  • Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • In dem Luftfilter gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die wasser- und ölabweisende Membran auf den Faseroberflächen dieses Vliesstoffs gebildet. Die wasser- und ölabweisende Membran enthält die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) und das Kieselsolhydrolysat (C), die durch die oben beschriebene allgemeine Formel (1) oder Formel (2) angegeben sind, und eine wasser- und ölabweisende Funktion haben. Die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) sind in einem Verhältnis von 0,01 Masseprozent bis 10 Masseprozent enthalten, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats (C) als 100 Masseprozent angesehen wird, oder in einem Verhältnis von 1 Masseprozent bis 30 Masseprozent enthalten, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masseprozent angesehen wird. Die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters ist auf 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek begrenzt. Aus diesem Grund werden, wenn Luft einschließlich Ölnebel und Staub in den Luftfilter durch die eine Oberfläche des Luftfilters strömt, Ölnebel und Staub durch den Vliesstoff aufgefangen, nur die Luft geht durch die Poren des Vliesstoffes und strömt durch die andere Oberfläche des Luftfilters heraus, und somit wird die Luft sauber.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird der Ölnebel aufgrund der ölabweisenden Wirkung der fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) der wasser- und ölabweisenden Membran und aufgrund der Luftdurchlässigkeit des Luftfilters von 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek abgestoßen und haftet schließlich an der wasser- und ölabweisenden Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs, anstatt darin adsorbiert zu werden. Wenn der Luftfilter kontinuierlich verwendet wird, so dass die Menge des aufgefangenen Ölnebels innerhalb des Vliesstoffs zunimmt, wird der Ölnebel in einem Fall, in dem der Luftfilter horizontal angeordnet ist, verflüssigt, begleitet die Luft, die durch den Luftfilter strömt, und sammelt sich auf der anderen Oberfläche des Luftfilters, und in einem Fall, in dem der Luftfilter vertikal angeordnet ist, sammelt sich der aufgefangene Ölnebel aufgrund seines Eigengewichts an einem unteren Ende des Luftfilters, so dass die Poren des Vliesstoffs nicht blockiert werden. Dementsprechend wird das Verstopfen der Poren durch Ölnebel eingedämmt.
  • Andererseits haftet aufgrund der Luftdurchlässigkeit des Luftfilters von 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek Staub direkt an der wasser- und ölabweisenden Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs oder haftet an Ölnebel, der an der wasser- und ölabweisenden Membran haftet. Aus diesem Grund kann, wenn der Luftfilter über einen längeren Zeitraum verwendet wird und eine Verstopfung aufgrund von Staub oder ähnlichem auftritt, wenn ein Schlag auf den Luftfilter unter Verwendung eines Luftklopfers oder ähnlichem ausgeübt wird, Staub, der sich zusammen mit Ölnebel daran festgesetzt hat, leicht entfernt werden, und somit kann der Luftfilter regeneriert werden. Da das Kieselsolhydrolysat (C) in der wasser- und ölabweisenden Membran enthalten ist, werden die Hafteigenschaften der wasser- und ölabweisenden Membran in Bezug auf den Vliesstoff verbessert.
  • In dem Luftfilter gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, da die wasser- und ölabweisende Membran die Metalloxidpartikel (B) enthält, an die die fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A) gebunden sind, die wasser- und ölabweisende Funktion verbessert werden, und die Membranfestigkeit kann durch die Metalloxidpartikel (B) verbessert werden. Darüber hinaus verbessert das Kieselsolhydrolysat (C) die Adhäsionseigenschaften der wasser- und ölabweisenden Membran in Bezug auf den Vliesstoff.
  • In dem Luftfilter gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die wasser- und ölabweisende Funktion der wasser- und ölabweisenden Membran weiter verbessert werden, da die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A1) an die Metalloxidpartikel (B) gebunden sind und die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A2) in dem Kieselsolhydrolysat (C) enthalten sind.
  • In dem Luftfilter gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung können, da die in der wasser- und ölabweisenden Membran enthaltenen Metalloxidpartikel Metalloxidpartikel von einer oder zwei Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Si, Al, Mg, Ca, Ti, Zn und Zr besteht, Metalloxidpartikel enthalten sein, die für die Einsatzumgebung des Luftfilters unter vielen Arten von Metalloxidpartikel geeignet sind.
  • Da in dem Luftfilter gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung der Massenverhältnis der ersten fluorhaltigen Gruppenkomponenten (A1) gleich jenem der zweiten fluorhaltigen Gruppenkomponenten (A2) ist, oder mehr der ersten fluorhaltigen Gruppenkomponenten (A1) als der zweiten fluorhaltigen Gruppenkomponenten (A2) enthalten sind, weist die wasser- und ölabweisende Membran ausgezeichnete Hafteigenschaften in Bezug auf die Faseroberflächen des Vliesstoffs auf.
  • In dem Luftfilter gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung haftet die wasser- und ölabweisende Membran in vorteilhafter Weise an den Fasern des Vliesstoffs, und die Dicke der wasser- und ölabweisenden Membran wird gleichförmig, so dass der wasser- und ölabweisenden Membran eine ausgezeichnete ölabweisende Wirkung verliehen werden kann, da das Kieselsolhydrolysat (C) die Alkylengruppen-Komponenten mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 2 bis 7 innerhalb eines Bereichs von 0,5 Masse-% bis 20 Masse-% enthält, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masse-% angesehen wird.
  • In dem Luftfilter gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Luftfilter einen einfachen Aufbau, wenn der Vliesstoff aus einer einzigen Schicht gebildet ist, und wenn der Vliesstoff aus einem Laminat mit mehreren Schichten gebildet ist, kann jede Schicht in Übereinstimmung mit Merkmalen wie einer Partikelgröße von einströmendem Staub und Größen von Ölpartikeln von Ölnebel gebildet sein.
  • In dem Luftfilter gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Fasermaterial, aus dem der Vliesstoff gebildet ist, ausgewählt sein aus Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Glas, Aluminiumoxid, Kohlenstoff, Zellulose, Zellstoff, Nylon, und Metallen in Abhängigkeit von Eigenschaften wie der Partikelgröße des einströmenden Staubs und der Größe der Ölpartikel des Ölnebels oder in Abhängigkeit von dem Gehalt an Alkylengruppenkomponenten mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 2 bis 7, die durch Hydrolyse von Epoxygruppen-haltigem Silan in einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer ölabweisenden Membran, die nachstehend beschrieben wird, erhalten werden.
  • Bei dem Herstellungsverfahren gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luftfilter hergestellt durch Vorbereiten einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran, indem ein Katalysator zu einer flüssigen Mischung hinzufügt wird, in der Siliziumalkoxid, eine Fluor-basierte Verbindung, Alkohol und Wasser gemischt sind; Eintauchen eines Vliesstoffs in eine verdünnte Lösung dieser flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran; und Entfeuchten und Trocknen des Vliesstoff. Daher kann eine wasser- und ölabweisende Membran gleichmäßig auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet werden. Darüber hinaus ist es im Gegensatz zu den porösen PTFE-Membranen in der Patentliteratur 1 unwahrscheinlich, dass statische Elektrizität in der wasser- und ölabweisenden Membran erzeugt wird, und ein Luftfilter kann einfach hergestellt werden.
  • Bei dem Herstellungsverfahren gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luftfilter hergestellt durch Vorbereiten einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch Mischen einer Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikel und einer Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit; Eintauchen eines Vliesstoffs in eine verdünnte Lösung dieser flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran; und Entfeuchten und Trocknen des Vliesstoffs. Daher kann eine wasser- und ölabweisende Membran gleichmäßig auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet werden. Da Metalloxidpartikel mit wasser- und ölabweisenden Partikeloberflächen im Kieselsolhydrolysat vorhanden sind, ist es außerdem einfach, die Luftdurchlässigkeit des Vliesstoffs zu verringern, während die wasser-/ölabweisende Wirkung erhalten bleibt. Darüber hinaus ist es im Gegensatz zu den porösen PTFE-Membranen in der Patentliteratur 1 unwahrscheinlich, dass in der wasser- und ölabweisenden Membran statische Elektrizität erzeugt wird, und ein Luftfilter kann einfach hergestellt werden.
  • In dem Herstellungsverfahren gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, da die Metalloxidpartikel Metalloxidpartikel von einer oder zwei Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Si, Al, Mg, Ca, Ti, Zn und Zr besteht, ein Luftfilter hergestellt werden, der Metalloxidpartikel enthält, die für die Einsatzumgebung des Luftfilters unter vielen Arten von Metalloxidpartikel geeignet sind.
  • Da bei dem Herstellungsverfahren gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung fluorhaltige Metalloxidpartikel in dem Kieselsolhydrolysat, das die Fluor-basierte Verbindung enthält, vorhanden sind, kann dem Vliesstoff eine bessere wasser-/ölabweisende Wirkung verliehen werden, wenn die Faseroberflächen des Vliesstoffs in eine flüssige Zusammensetzung getaucht und getrocknet werden. Zudem lässt sich die Luftdurchlässigkeit des Vliesstoffs leicht verringern. Anders als bei den porösen PTFE-Membranen in der Patentliteratur 1 ist es außerdem unwahrscheinlich, dass sich in der wasser- und ölabweisenden Membran statische Elektrizität bildet, und ein Luftfilter kann einfach hergestellt werden.
  • In dem Herstellungsverfahren gemäß dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, da die Metalloxidpartikel Metalloxidpartikel von einer oder zwei Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Si, Al, Mg, Ca, Ti, Zn und Zr besteht, ein Luftfilter hergestellt werden, der Metalloxidpartikel enthält, die für die Einsatzumgebung des Luftfilters unter vielen Arten von Metalloxidpartikel geeignet sind.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Seitenansicht eines einlagigen Vliesstoffs einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine Seitenansicht eines zweischichtigen Vliesstoffs der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist ein Flussdiagramm zur Herstellung eines Luftfilters der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist eine Seitenansicht eines einlagigen Vliesstoffs einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine Seitenansicht eines zweischichtigen Vliesstoffs der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist ein Flussdiagramm zur Herstellung eines Luftfilters der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 7 ist eine Seitenansicht eines einlagigen Vliesstoffs einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 8 ist eine Seitenansicht eines zweischichtigen Vliesstoffs der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 9 ist ein Flussdiagramm zur Herstellung eines Luftfilters der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform>
  • [Luftfilter]
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst ein Luftfilter 10 einer ersten Ausführungsform einen Vliesstoff 20 und eine wasser- und ölabweisende Membran 21, die auf Faseroberflächen dieses Vliesstoffs ausgebildet ist. Der Vliesstoff 20, der ein Hauptbestandteil dieses Luftfilters 10 ist, weist eine Oberfläche 20a, durch welche Luft einströmt, die Ölnebel und Staub beinhaltet, und die andere Oberfläche 20b auf, welche sich auf einer dieser einen Oberfläche 20a gegenüberliegenden Seite befindet und durch welche die Luft ausströmt, und der Vliesstoff 20 ist aus einer einzigen Schicht gebildet. Wie in 2 dargestellt kann ein Luftfilter 50 verwendet werden, der aus einem zweischichtigen Laminat mit einem Vliesstoff 30 in einer oberen Schicht und einem Vliesstoff 40 in einer unteren Schicht gebildet ist. In diesem Fall wird eine obere Fläche des Vliesstoffs 30 in der oberen Schicht zu einer Fläche 30a, durch die Luft einschließlich Ölnebel und Staub einströmt, und eine untere Fläche des Vliesstoffs 40 in der unteren Schicht wird zu der anderen Fläche 40b, die sich auf einer Seite gegenüber dieser einen Fläche 30a befindet. Das Laminat ist nicht auf ein zweischichtiges Laminat beschränkt und kann auch aus mehreren Schichten gebildet sein, z.B. aus drei oder vier Schichten.
  • Wie in der vergrößerten Ansicht von 1 dargestellt, wird der Vliesstoff 20 gebildet, indem eine Vielzahl von Fasern 20c verschlungen werden, und Poren 20d werden zwischen einer Faser und einer Faser gebildet. Die Poren 20d durchdringen den Vliesstoff 20 zwischen der einen Oberfläche 20a und der anderen Oberfläche 20b. Die wasser- und ölabweisende Membran 21 wird auf den Oberflächen der Fasern 20c des Vliesstoffs gebildet. Bevorzugt liegt das Flächengewicht des Vliesstoffs in einem Bereich von 200 g/m2 bis 400 g/m2, ist aber nicht auf diesen Bereich beschränkt. Die wasser- und ölabweisende Membran 21 wird aus einem Kieselsolhydrolysat gebildet, bei dem es sich um Kieselsolhydrolysat-Hydrolysate handelt, die fluorhaltige funktionelle Gruppen enthalten, die durch die oben beschriebene allgemeine Formel (1) oder Formel (2) angegeben sind und ölabweisend sind. Die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten sind in einem Verhältnis von 0,01 Masseprozent bis 10 Masseprozent enthalten, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masseprozent angesehen wird. In einem Zustand des Luftfilters 10, in dem die wasser- und ölabweisende Membran 21 auf den Faseroberflächen ausgebildet ist, wird der Vliesstoff 20 so hergestellt, dass er eine Luftdurchlässigkeit von 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek hat. Die Luftdurchlässigkeit wird mit einem Prüfgerät vom fragilen Typ gemessen, das in JIS-L 1913: 2000 beschrieben ist.
  • Falls das Flächengewicht des Vliesstoffs kleiner als 200 g/m2 ist, ist die Fähigkeit, Staub zu binden, aufgrund der übermäßig großen Poren zwischen den Fasern wahrscheinlich unzureichend. Falls das Flächengewicht 400 g/m2 übersteigt, ist die Luftdurchlässigkeit geringer als 1 ml/cm2/Sek, so dass der Staub wahrscheinlich sofort die Poren zwischen den Fasern verstopft, oder die Luftdurchlässigkeit wahrscheinlich zu gering wird. Daher ist es wahrscheinlich, dass in dem Luftfilter ein Druckverlust auftritt, weil die Luft nicht mehr zu dem Luftfilter geleitet werden kann, und dass sich die Effizienz der Luftblasenergie verschlechtert.
  • In einem Fall, in dem eine Menge der fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten kleiner als 0,01 Masseprozent ist, wird, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masseprozent angesehen wird, die Wirkung der Ölabweisung schlecht und die Leistung der Ölnebelabweisung unzureichend. Das heißt, wenn Ölnebel den Luftfilter erreicht, breitet sich der Ölnebel auf den Faseroberflächen in einem nassen Zustand aus, so dass die Poren 20d wahrscheinlich verstopft werden.
  • Falls eine Menge der fluorhaltigen funktionellen Gruppen 10 Masseprozent übersteigt, verschlechtern sich die Hafteigenschaften der wasser- und ölabweisenden Membran gegenüber dem Vliesstoff. Vorzugsweise liegt das Flächengewicht des Vliesstoffs in einem Bereich von 220 g/m2 bis 350 g/m2 . Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten in einem Bereich von 0,1 Masse-% bis 5 Masse-% enthalten sind, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masse-% angesehen wird.
  • In einem Fall, in dem die Luftdurchlässigkeit weniger als 1 ml/cm2/Sek beträgt, verschlechtern sich die Luftdurchlässigkeitseigenschaften, so dass es unwahrscheinlich ist, dass Luft, welche Ölnebel und Staub beinhaltet, hindurch gelangt. Wenn die Luftdurchlässigkeit 30 ml/cm2/Sek übersteigt, werden die Größen der Poren 20d des Vliesstoffs viel größer als jede der Partikelgrößen der Ölpartikel 22 des Ölnebels und der Staubpartikel 23 in der einströmenden Luft, so dass die Ölpartikel 22 und die Staubpartikel 23 zusammen mit der Luft durch die Poren des Vliesstoffs durch den Luftfilter 10 hindurchgehen und somit Ölnebel und Staub nicht aufgefangen werden können. Vorzugsweise beträgt die Luftdurchlässigkeit 1,5 ml/cm2/Sek bis 25 ml/cm2/Sek.
  • Die Funktionsweise eines solchen Luftfilters 10 wird im Folgenden beschrieben. Wie in 1 dargestellt, erreicht Luft, die Ölnebel und Staub enthält, die eine Oberfläche 20a des Vliesstoffs 20, die den Luftfilter 10 ausmacht. Da der Luftfilter 10 eine vorgegebene Luftdurchlässigkeit aufweist und die wasser- und ölabweisende Membran 21 ölabweisend ist, können die Ölpartikel 22 des Ölnebels den Luftfilter 13 selbstverständlich nicht passieren, wenn ihre Partikelgröße größer als der Porendurchmesser der Poren 20d ist und auch wenn ihre Partikelgröße etwas kleiner als der Porendurchmesser der Poren 20d ist und somit die Ölpartikel 22 des Ölnebels an der wasser- und ölabweisenden Membran 21 haften und dort verbleiben, während sie von der wasser- und ölabweisenden Membran 21 zwischen den Fasern 20c und den Fasern 20c des Vliesstoffs 20 abgestoßen werden. Gleichzeitig bleiben auch die Staubpartikel 23 an der wasser- und ölabweisenden Membran 21 haften und verbleiben dort. Dementsprechend werden Ölnebel und Staub vom Vliesstoff 20 aufgefangen, und nur die Luft strömt durch die Poren 20d, die zwischen den Fasern 20c und den in der vergrößerten Ansicht von 1 dargestellten Fasern 20c gebildet werden, erreicht die andere Oberfläche 20b und strömt durch den Vliesstoff 20.
  • Wenn der Luftfilter kontinuierlich verwendet wird, so dass die Menge des aufgefangenen Ölnebels innerhalb des Vliesstoffs zunimmt, wird der Ölnebel in einem Fall, in dem der Luftfilter horizontal angeordnet ist, verflüssigt, begleitet die durch den Luftfilter strömende Luft und sammelt sich auf der anderen Oberfläche des Luftfilters, und in einem Fall, in dem der Luftfilter vertikal angeordnet ist, sammelt sich der aufgefangene Ölnebel aufgrund seines Eigengewichts an einem unteren Ende des Luftfilters, so dass die Poren des Vliesstoffs nicht verstopft werden. Somit wird das Verstopfen der Poren durch Ölnebel eingedämmt. Staub haftet direkt an der wasser- und ölabweisenden Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs oder haftet an Ölnebel, der an der wasser- und ölabweisenden Membran haften geblieben ist. Ölnebel und Staub, die sich in dem Vliesstoff 20 angesammelt haben, können aus dem Luftfilter 10 entfernt werden, indem regelmäßig ein Schlag auf den Luftfilter 10 mit einem Luftklopfer oder ähnlichem ausgeführt wird.
  • [Verfahren zur Herstellung des Luftfilters]
  • Der Luftfilter wird im Allgemeinen nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Wie in 3 dargestellt wird eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch Mischen von Siliziumalkoxid, Alkohol, einer Fluor-basierte Verbindung, die fluor-basierte funktionelle Gruppenkomponenten (A) enthält, Wasser und, falls erforderlich, Alkylengruppenkomponenten und Zugabe eines Katalysators zu einer flüssigen Mischung davon hergestellt. Durch Einmischen eines Lösungsmittels in diese flüssige Zusammensetzung wird eine verdünnte Lösung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran hergestellt. Der Vliesstoff 20 wird in die verdünnte Lösung getaucht und aus der verdünnten Lösung entnommen. Nachdem eine wasser- und ölabweisende Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet wurde, indem der Vliesstoff auf einer horizontalen Drahtgaze oder dergleichen bei Raumtemperatur an der Atmosphäre ausgebreitet wurde, und Entfeuchten und Trocknen des Vliesstoffs, bis eine bestimmte Flüssigkeitsmenge erreicht ist, wird der Luftfilter 10 hergestellt, indem eine Wärmebehandlung des Vliesstoffs an der Atmosphäre bei einer Temperatur von 30 °C bis 120 °C für 1 Stunde bis 24 Stunden durchgeführt wird.
  • [Herstellung von Vliesstoff]
  • Zunächst wird ein Vliesstoff mit einer Luftdurchlässigkeit von 1,1 ml/cm2/Sek bis 40 ml/cm2/Sek hergestellt. Insbesondere wird ein Vliesstoff mit einer Luftdurchlässigkeit von 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek in einem Zustand eines Luftfilters hergestellt, in dem eine wasser- und ölabweisende Membran (die unten beschrieben wird) auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet wird. Wenn die wasser- und ölabweisende Membran so ausgebildet ist, dass sie eine etwas größere Membrandicke aufweist, wird ein Vliesstoff mit einer höheren Luftdurchlässigkeit ausgewählt, und wenn die wasser- und ölabweisende Membran so ausgebildet ist, dass sie eine etwas geringere Membrandicke aufweist, wird ein Vliesstoff mit einer geringeren Luftdurchlässigkeit ausgewählt.
  • Beispiele für diesen Vliesstoff sind ein Membranfilter auf der Basis von Cellulose-Mischester, Glasfaser-Filterpapier und ein Vliesstoff, in dem Polyethylenterephthalat-Fasern und Glasfasern gemischt sind (hergestellt von AZUMI FILTER PAPER CO., LTD., Markenname: 340). Auf diese Weise wird ein Vliesstoff aus einer, zwei oder mehreren Arten von Fasern hergestellt, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Glas, Aluminiumoxid, Kohlenstoff, Zellulose, Zellstoff, Nylon und Metallen besteht. Bei den Fasern kann es sich um Fasern handeln, in denen zwei oder mehr Arten gemischt sind. Es ist vorteilhaft, dass die Dicke der Fasern (Faserdurchmesser) zwischen 0,01 µm und 10 µm liegt, so dass die oben beschriebene Luftdurchlässigkeit erreicht wird. Vorzugsweise beträgt die Dicke des Vliesstoffs 0,2 mm bis 0,8 mm, wenn der Luftfilter eine einzige Schicht aufweist, und eine Dicke, bei der die Dicke eines Laminats 0,2 mm bis 1,6 mm beträgt, wenn das Laminat aus mehreren Schichten gebildet ist. Da ein Hauptbestandteil eines Materials zur Bildung der wasser- und ölabweisenden Membran der vorliegenden Erfindung ein Kieselsolhydrolysat ist, ist es zur Erzielung von Adhäsionseigenschaften in Bezug auf Fasern vorteilhaft, ein Material mit einer Hydroxylgruppe zu verwenden. Unter diesen haben einige der Glas-, Aluminiumoxid-, Zellulose-Nanofasern und dergleichen einen kleinen Faserdurchmesser, so dass die Luftdurchlässigkeit auf einen kleinen Wert innerhalb des vorgenannten Bereichs eingestellt werden kann.
  • Wie oben beschrieben werden, wenn der Vliesstoff ein Laminat ist, in dem eine Vielzahl von Vliesstoffen 30 und 40 laminiert sind, wie in 2 dargestellt, Glasfasern als die Fasern angenommen, die den Vliesstoff 30 auf einer Seite bilden, in die Luft einschließlich Ölnebel und Staub einströmt, so dass eine wasser- und ölabweisende Membran, die ein Kieselsolhydrolysat als Hauptkomponente enthält, fester an den Glasfasern haftet und sich wahrscheinlich nicht von den Fasern des Vliesstoffs ablöst.
  • [Verfahren zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran auf der Faseroberfläche eines Vliesstoffs]
  • Wenn eine wasser- und ölabweisende Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs der ersten Ausführungsform gebildet wird, wird eine Flüssigkeit hergestellt, in der eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran (die nachstehend beschrieben wird) mit Alkohol mit einem Siedepunkt von weniger als 120 °C und einer Anzahl von Kohlenstoffatomen in einem Bereich von 1 bis 4 (die nachstehend beschrieben wird) verdünnt wird, so dass das Massenverhältnis in Bezug auf die flüssige Zusammensetzung (flüssige Zusammensetzung: Alkohol) ein Verhältnis von 1:1 bis 50 wird. Ein Vliesstoff wird in diese verdünnte Lösung getaucht und aus der verdünnten Lösung aufgenommen. Der Vliesstoff wird auf einer waagerechten Drahtgaze o.ä. bei Raumtemperatur an der Atmosphäre ausgebreitet und solange entfeuchtet, bis eine bestimmte Flüssigkeitsmenge erreicht ist. Bei einem anderen Verfahren wird der aufgenommene Vliesstoff durch eine Richtrolle (Quetsche) entfeuchtet. Der entfeuchtete Vliesstoff wird an der Atmosphäre bei einer Temperatur von 25 °C bis 140 °C für 0,5 Stunden bis 24 Stunden getrocknet. Dementsprechend bildet sich, wie in der vergrößerten Ansicht von 1 dargestellt, die wasser- und ölabweisende Membran 21 auf den Oberflächen der Fasern 20c, die den Vliesstoff 20 bilden. Wenn die Dehydratisierungsmenge klein ist, wird eine dicke Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet, und wenn die Dehydratisierungsmenge groß ist, wird eine dünne Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet.
  • [Verfahren zur Herstellung einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran]
  • Eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran wird durch das folgende Verfahren hergestellt.
  • [Zubereitung einer flüssigen Mischung]
  • Zunächst wird ein flüssiges Gemisch hergestellt, indem Tetramethoxysilan oder Tetraethoxysilan als Siliziumalkoxid, epoxygruppenhaltiges Silan, das zu Alkylengruppen-Komponenten wird, fluorhaltiges Silan, das zu fluorhaltigen funktionellen Gruppen-Komponenten wird, Alkohol mit einem Siedepunkt von weniger als 120 °C und einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 und Wasser gemischt werden. Spezifische Beispiele für dieses Siliziumalkoxid sind Tetramethoxysilan und ein Oligomer davon sowie Tetraethoxysilan und ein Oligomer davon. Um beispielsweise eine wasser- und ölabweisende Membran mit hoher Beständigkeit zu erhalten, ist die Verwendung von Tetramethoxysilan vorzuziehen. Soll hingegen die Bildung von Methanol während der Hydrolyse vermieden werden, ist Tetraethoxysilan vorzuziehen. Epoxygruppenhaltiges Silan, das zu Alkylengruppenkomponentenn wird, wird nach Bedarf gemischt.
  • Spezifische Beispiele für epoxygruppenhaltige Silane, die zu den vorgenannten Alkylengruppen-Komponenten werden, sind 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, 3-Glycydoxypropylmethyldimethoxysilan, 3-Glycydoxypropylmethyldiethoxysilan, 3-Glycydoxypropyltrimethoxysilan, 3-Glycydoxypropyltriethoxysilan und polyfunktionelles Epoxysilan. Die Alkylengruppen-Komponenten sind in einem Bereich von 1 Masse-% bis 40 Masse-%, vorzugsweise in einem Bereich von 2,5 Masse-% bis 20 Masse-%, in Bezug auf die Gesamtmasse des Siliziumalkoxids und der Alkylengruppen-Komponenten enthalten. In einem Fall, in dem eine Menge der Alkylengruppen-Komponenten kleiner als 1 Masseprozent ist, was der untere Grenzwert ist, wenn eine Membran in Fasern eines Vliesstoffs gebildet wird, der keine Hydroxylgruppe enthält, werden die Hafteigenschaften in Bezug auf die Fasern unzureichend. Übersteigt die Menge der Alkylengruppen-Komponenten 40 Masseprozent, was den oberen Grenzwert darstellt, verschlechtert sich zudem die Haltbarkeit der gebildeten Membran. Wenn ein epoxygruppenhaltiges Silan enthalten ist, so dass die Alkylengruppen-Komponenten innerhalb des vorgenannten Bereichs von 1 bis 40 Masseprozent liegen, wird eine Epoxygruppe auch einer Ringöffnung unterzogen und trägt zur Polymerisation während eines hydrolytischen Polymerisationsprozesses bei. Dementsprechend werden die Nivellierungseigenschaften während eines Trocknungsprozesses verbessert und die Membrandicke wird gleichmäßig. In einem Fall, in dem die Fasern des Vliesstoffs eine hydrophile Gruppe, wie z.B. Glasfasern, enthalten, kann der Gehalt der Alkylengruppen-Komponenten extrem gering oder gleich Null sein. Andererseits ist es in einem Fall, in dem die Fasern des Vliesstoffs keine hydrophile Gruppe enthalten, bevorzugt, dass diese Alkylengruppen-Komponenten in einem Bereich von 0,5 Masseprozent bis 20 Masseprozent enthalten sind, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masseprozent angesehen wird.
  • Beispiele für Alkohole mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 umfassen eine, zwei oder mehrere Arten von Alkoholen in diesem Bereich. Beispiele für diese Alkohole sind Methanol (Siedepunkt 64,7°C), Ethanol (Siedepunkt ca. 78,3°C), Propanol (n-Propanol (Siedepunkt 97-98°C) und Isopropanol (Siedepunkt 82,4°C)). Vor allem Methanol oder Ethanol sind zu bevorzugen. Der Grund dafür ist, dass sich diese Alkohole mit Siliziumalkoxid vermischen können. Um zu verhindern, dass Verunreinigungen in das Wasser gelangen, ist es wünschenswert, ionenausgetauschtes Wasser, reines Wasser oder ähnliches zu verwenden. Eine flüssige Mischung wird hergestellt, indem Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 und Wasser zu Siliziumalkoxid und epoxidgruppenhaltigem Silan gegeben werden, wobei diese vorzugsweise 5 bis 20 Minuten lang bei einer Temperatur von 10 bis 30 °C gerührt werden.
  • [Herstellung einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran].
  • Die vorstehend vorbereitete flüssige Mischung und ein Katalysator, der aus einer organischen Säure, einer anorganischen Säure oder einer Titanverbindung besteht, werden gemischt. Zu diesem Zeitpunkt werden sie gerührt, während die Temperatur der Flüssigkeit vorzugsweise bei einer Temperatur von 30 °C bis 80 °C gehalten wird, vorzugsweise für 1 Stunde bis 24 Stunden. Dementsprechend wird eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran hergestellt, die Siliziumalkoxid, epoxygruppenhaltiges Silan, das zu Alkylengruppenkomponenten wird, und fluorhaltiges Silan, das zu fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten wird, enthält. Wenn eine Menge der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masse-% angesehen wird, wird die flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch Mischen von Siliziumalkoxid von 2 Masse-% bis 50 Masse-%, epoxygruppenhaltigem Silan bis zu maximal 30 Masse-%, fluorhaltigem Silan von 0.005 Masseprozent bis 3 Masseprozent, das zu Komponenten mit fluorhaltigen funktionellen Gruppen wird, Alkohol von 20 Masseprozent bis 98 Masseprozent mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen innerhalb eines Bereichs von 1 bis 4, Wasser von 0,1 Masseprozent bis 40 Masseprozent und organische Säure, anorganische Säure oder eine Titanverbindung von 0,01 Masseprozent bis 5 Masseprozent als Katalysator in Verhältnissen; und Fortsetzen der Hydrolyse-Reaktion des Siliziumalkoxids, des epoxygruppenhaltigen Silans und des fluorhaltigen Silans, das zu Komponenten mit fluorhaltigen funktionellen Gruppen wird. In einem Fall, in dem eine Menge des fluorhaltigen Silans, das zu fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten wird, kleiner als 0,005 Masseprozent ist, was der untere Grenzwert ist, ist es unwahrscheinlich, dass einer gebildeten Membran ölabweisende Eigenschaften verliehen werden, und wenn die Menge davon 3 Masseprozent übersteigt, was die obere Grenze ist, ist es unwahrscheinlich, dass die gebildete Membran an den Faseroberflächen des Vliesstoffs haftet.
  • Der Grund für die Begrenzung des Verhältnisses an Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen innerhalb eines Bereichs von 1 bis 4 auf den oben genannten Bereich ist Folgender. Wenn das Verhältnis von Alkohol unter dem unteren Grenzwert liegt, löst sich das Siliziumalkoxid nicht in der Lösung und wird abgetrennt, und die Reaktionsflüssigkeit geliert wahrscheinlich während der Hydrolyse-Reaktion. Übersteigt das Verhältnis von Alkohol hingegen den oberen Grenzwert, werden die für die Hydrolyse erforderlichen Mengen an Wasser und Katalysator relativ gering. Daher wird die Reaktivität der Hydrolyse beeinträchtigt, die Polymerisation kommt nicht voran, und die Hafteigenschaften der Membran werden verschlechtert. Der Grund für die Begrenzung des Verhältnisses von Wasser auf den vorgenannten Bereich ist folgender. Wenn das Verhältnis von Wasser unter dem unteren Grenzwert liegt, wird die Hydrolyse-Geschwindigkeit langsamer. Daher verläuft die Polymerisation nicht, und die Adhäsionseigenschaften der wasser- und ölabweisenden Membran werden unzureichend. Übersteigt das Verhältnis von Wasser hingegen den oberen Grenzwert, geliert die Reaktionsflüssigkeit während der Hydrolyse-Reaktion, was zu dem Problem führt, dass sich die Siliziumalkoxidverbindung nicht in einer wässrigen Alkohollösung auflöst und aufgrund eines zu hohen Verhältnisses von Wasser abgetrennt wird.
  • Wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masseprozent angesehen wird, ist es vorzuziehen, dass die SiO2 Konzentration (Verhältnis von SiO2 ) 1 bis 40 Masseprozent beträgt. Liegt die SiO2 -Konzentration unter dem unteren Grenzwert, ist die Polymerisation unzureichend, und eine Verschlechterung der Hafteigenschaften der Membran oder das Auftreten von Rissen ist wahrscheinlich. Übersteigt die SiO2-Konzentration den oberen Grenzwert, wird das Wasserverhältnis relativ hoch, wodurch das Problem entsteht, dass sich das Siliziumalkoxid nicht auflöst und die Reaktionsflüssigkeit geliert.
  • Eine organische Säure, eine anorganische Säure oder eine Titanverbindung dienen als Katalysator zur Förderung der Hydrolyse-Reaktion. Beispiele für organische Säuren sind Ameisensäure und Oxalsäure. Beispiele für anorganische Säuren sind Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure. Beispiele für eine Titanverbindung sind Tetrapropoxytitan, Tetrabutoxytitan, Tetraisopropoxytitan und Titanlactat. Der Katalysator ist nicht auf die oben genannten Verbindungen beschränkt. Der Grund für die Begrenzung des Verhältnisses des Katalysators auf den vorgenannten Bereich ist der folgende. Wenn der Verhältnis des Katalysators unter dem unteren Grenzwert liegt, wird die Reaktivität schlecht und die Polymerisation unzureichend. Daher wird keine Membran gebildet. Andererseits, auch wenn der Verhältnis des Katalysators den oberen Grenzwert überschreitet, wird die Reaktivität nicht beeinträchtigt, aber es besteht das Problem, dass Korrosion oder ähnliches an den Fasern des Vliesstoffs aufgrund von Säureresten auftritt.
  • Fluorhaltiges Silan, das zu Komponenten mit fluorhaltigen funktionellen Gruppen wird, wird durch die folgenden allgemeinen Formeln (3) und (4) angegeben. Spezifischere Beispiele für eine Perfluorethergruppe in den vorstehenden Formeln (3) und (4) können Perfluoretherstrukturen umfassen, die durch die folgenden Formeln (5) bis (13) angegeben sind.
    [Chem 2]
    Figure DE112020006250T5_0001
    a = ganze Zahl von 0 bis 2
    Figure DE112020006250T5_0002
    a ganze Zahl von 0 bis 2
    [Chem 3] C2F5-O-C2F4-O-C2F4- (5) C2F5-O-C3F6-O-C2F4- (6) C3F7-O-C3F6-O-C2F4- (7) C4F9-O-C3F6-O-C2F4- (8) C3F7-O-C2F4-O-C2F4- (9) [Chem 4] C2F5-O-C2F4- (10) C2F5-O-C3F6- (11) C3F7-O-C3F6- (12) C3F7-O-C4F8- (13)
  • Darüber hinaus können Beispiele für X in den vorstehenden Formeln (2) und (3) Strukturen umfassen, die in den folgenden Formeln (14) bis (18) angegeben sind. Die folgende Formel (14) bezeichnet ein Beispiel, das eine Etherbindung einschließt, die folgende Formel (15) bezeichnet ein Beispiel, das eine Esterbindung einschließt, die folgende Formel (16) bezeichnet ein Beispiel, das eine Amid-Bindung einschließt, die folgende Formel (17) bezeichnet ein Beispiel, das eine Urethanbindung einschließt, und die folgende Formel (18) bezeichnet ein Beispiel, das eine Sulfonamidbindung einschließt.
    [Chem 5] -R2-O-R3- (14)
    Figure DE112020006250T5_0003
    Figure DE112020006250T5_0004
    Figure DE112020006250T5_0005
    Figure DE112020006250T5_0006
  • In den vorstehenden Formeln (14) bis (18) bezeichnen R2 und R3 Kohlenwasserstoffgruppen mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 0 bis 10, und R4 bezeichnet Wasserstoffatome oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 1 bis 6. Beispiele für eine Kohlenwasserstoffgruppe von R3 umfassen eine Alkylengruppe wie eine Methylengruppe oder eine Ethylengruppe, und Beispiele für eine Kohlenwasserstoffgruppe von R4 umfassen eine Phenylgruppe zusätzlich zu einer Alkylgruppe wie eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe.
  • In den vorstehenden Formeln (3) und (4) umfassen Beispiele für R1 darüber hinaus eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe und eine Propylgruppe.
  • Darüber hinaus ist Z in den vorstehenden Formeln (3) und (4) nicht konkret eingeschränkt, sofern es sich um eine hydrolytische Gruppe handelt, die in der Lage ist, durch Hydrolyse eine Si-O-Si-Bindung zu bilden. Spezifische Beispiele für eine solche hydrolytische Gruppe umfassen eine Alkoxygruppe wie eine Methoxygruppe, eine Ethoxygruppe, eine Propoxygruppe und eine Butoxygruppe; eine Aryloxygruppe wie eine Phenoxygruppe und eine Naftoxygruppe; eine Aralkyloxygruppe wie eine Benzyloxygruppe und eine Phenethyloxygruppe; und eine Acyloxygruppe wie eine Acetoxygruppe, eine Propionyloxygruppe, eine Butyryloxygruppe, eine Valeryloxygruppe, eine Pivaloyloxygruppe und eine Benzoyloxygruppe. Unter diesen wird vorzugsweise eine Methoxygruppe oder eine Ethoxygruppe verwendet.
  • Zu den spezifischen Beispielen für fluorhaltige Silane, die zu Komponenten mit fluorhaltigen funktionellen Gruppen werden, die eine Perfluorether-Struktur aufweisen, die durch die vorstehenden Formeln (3) und (4) ausgedrückt wird, gehören beispielsweise Strukturen, die durch die folgenden Formeln (19) bis (27) ausgedrückt werden. In den folgenden Formeln (19) bis (27) bezeichnet R eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe.
    [Chem 6]
    Figure DE112020006250T5_0007
    Figure DE112020006250T5_0008
    Figure DE112020006250T5_0009
    Figure DE112020006250T5_0010
     C3F7-O-C3F6-CH2-O-C3H6-Si-(OR)3 (23) [Chem 7]
    Figure DE112020006250T5_0011
    Figure DE112020006250T5_0012
    Figure DE112020006250T5_0013
    Figure DE112020006250T5_0014
  • Wie oben beschrieben, haben die Komponenten mit fluorhaltigen funktionellen Gruppen, die in der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der ersten Ausführungsform enthalten sind, Strukturen, von denen jede eine oder mehrere Perfluorethergruppen und Alkoxysilylgruppen in den Molekülen aufweist, und eine Perfluorethergruppe, an die eine Vielzahl von Perfluoralkylgruppen und Perfluoralkylengruppen mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 6 oder weniger und einer kurzen Kettenlänge in Sauerstoffatomen gebunden sind. Da der Fluorgehalt in den Molekülen hoch ist, kann einer gebildeten Membran eine ausgezeichnete Wasser-/Ölabweisung verliehen werden.
  • [Flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran]
  • Die flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der ersten Ausführungsform wird durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt und enthält das Kieselsol-Hydrolysat, das die oben beschriebenen fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten enthält, und ein Lösungsmittel. Die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten haben Perfluorether-Strukturen, die durch die vorstehenden allgemeinen Formeln (1) und (2) angegeben sind, und sind in einem Bereich von 0,01 Masse-% bis 10 Masse-% enthalten, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masse-% angesehen wird.
  • Das vorgenannte Lösungsmittel ist ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 1 bis 4, oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser, Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 1 bis 4 und einem anderen organischen Lösungsmittel als dem vorgenannten Alkohol. Konkrete Beispiele für eine Perfluorether-Struktur können die durch die oben beschriebenen Formeln (5) bis (27) angegebenen Strukturen umfassen.
  • Da die flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der ersten Ausführungsform ein Kieselsolhydrolysat als Hauptkomponente enthält, hat die wasser- und ölabweisende Membran ausgezeichnete Hafteigenschaften in Bezug auf die Fasern des Vliesstoffs, und somit kann eine wasser- und ölabweisende Membran erhalten werden, die sich wahrscheinlich nicht ablöst und eine hohe Festigkeit aufweist. Da das Kieselsolhydrolysat fluorhaltige funktionelle Gruppenkomponenten mit einer Perfluorether-Struktur enthält, die durch die vorstehende allgemeine Formel (1) oder (2) angegeben ist, ergibt sich außerdem ein ölabweisender Effekt. In einem Fall, in dem ein Verhältnis des Gehalts der fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten niedriger als 0,01 Masseprozent ist, kann einer gebildeten Membran keine Ölabstoßung verliehen werden, und wenn der Verhältnis des Gehalts davon 10 Masseprozent übersteigt, kommt es zu einer Abstoßung oder dergleichen der Membran, was zu schlechten membranbildenden Eigenschaften führt. Ein bevorzugter Verhältnis des Gehalts der fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten beträgt 0,1 Masse-% bis 5 Masse-%.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • [Luftfilter]
  • Wie in 4 dargestellt, umfasst ein Luftfilter 110 einer zweiten Ausführungsform einen Vliesstoff 120 und eine wasser- und ölabweisende Membran 121, die auf den Faseroberflächen dieses Vliesstoffs ausgebildet ist und wasserabweisend und ölabweisend ist. Der Vliesstoff 120, der ein Hauptbestandteil dieses Luftfilters 110 ist, weist eine Oberfläche 120a, durch welche Luft einströmt, die Ölnebel und Staub enthält, und die andere Oberfläche 120b auf, welche sich auf einer dieser einen Oberfläche 120a gegenüberliegenden Seite befindet und durch welche die Luft ausströmt, und der Luftfilter 110 ist aus einer einzigen Schicht gebildet. Wie in 5 dargestellt kann ein Luftfilter 150 verwendet werden, der aus einem zweischichtigen Laminat mit einem Vliesstoff 130 in einer oberen Schicht und einem Vliesstoff 140 in einer unteren Schicht gebildet ist. In diesem Fall wird eine obere Fläche des Vliesstoffs 130 in der oberen Schicht zu einer Fläche 130a, durch die Luft einschließlich Ölnebel und Staub einströmt, und eine untere Fläche des Vliesstoffs 140 in der unteren Schicht wird zu der anderen Fläche 140b, die sich auf einer Seite gegenüber dieser einen Fläche 130a befindet. Das Laminat ist nicht auf ein zweischichtiges Laminat beschränkt und kann mehrere Schichten aufweisen, z.B. aus drei oder vier Schichten.
  • Wie in der vergrößerten Ansicht in der Mitte von 4 dargestellt, wird der Vliesstoff 120 gebildet, indem eine Vielzahl von Fasern 120c verschlungen werden, und Poren 120d werden zwischen einer Faser und einer Faser gebildet. Die Poren 120d durchdringen den Vliesstoff 120 zwischen der einen Oberfläche 120a und der anderen Oberfläche 120b. Die wasser- und ölabweisende Membran 121 wird auf den Oberflächen der Fasern 120c des Vliesstoffs gebildet. Vorzugsweise liegt das Flächengewicht des Vliesstoffs in einem Bereich von 200 g/m2 bis 400 g/m2 , ist jedoch nicht auf diesen Bereich beschränkt. Die wasser- und ölabweisende Membran 121 enthält Metalloxidpartikel (B), die eine durchschnittliche Partikelgröße von 2 nm bis 90 nm haben, und ein Kieselsolhydrolysat (C). Die fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A), die durch die oben beschriebene allgemeine Formel (1) oder Formel (2) angegeben sind, sind an diese Metalloxidpartikel (B) gebunden. Die fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A) sind in einem Verhältnis von 1 Masse-% bis 30 Masse-% enthalten, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran 121 als 100 Masse-% angesehen wird. Darüber hinaus sind die fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A) und die Metalloxidpartikel (B) in einem Verhältnis von insgesamt 5 Masse-% bis 80 Masse-% enthalten, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran 121 als 100 Masse-% angesehen wird. Darüber hinaus liegt das Massenverhältnis (A/B) zwischen den fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A)und den Metalloxidpartikel (B) in einem Bereich von 0,05 bis 0,80.
  • Wie in der weiter vergrößerten Ansicht im oberen Teil von 4 dargestellt, weist die wasser- und ölabweisende Membran 121 eine Anzahl von Metalloxidpartikel 121a auf, deren Partikeloberflächen mit fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten bedeckt sind und die durch ein als Bindemittel dienendes Kieselsolhydrolysat 121b miteinander verbunden sind. Da die wasser- und ölabweisende Membran 121 die Metalloxidpartikel 121a enthält, erscheint die Membran dick, so dass die Poren 120d zwischen einer Faser und einer Faser verengt werden können. Darüber hinaus kann die Membrandicke durch Änderung der Partikelgrößen der Metalloxidpartikel und des Verhältnisses des Gehalts der Metalloxidpartikel an den Membranbestandteilen gesteuert werden.
  • Wenn das Flächengewicht des Vliesstoffs kleiner als 200 g/m2 ist, ist die Fähigkeit, Staub zu binden, aufgrund der übermäßig großen Poren zwischen den Fasern wahrscheinlich unzureichend. Wenn das Flächengewicht 400 g/m2 übersteigt, ist die Luftdurchlässigkeit geringer als 1 ml/cm2/Sek., so dass der Staub wahrscheinlich sofort die Poren zwischen den Fasern verstopft, oder die Luftdurchlässigkeit wird wahrscheinlich zu gering. Daher ist es wahrscheinlich, dass im Luftfilter ein Druckverlust auftritt, da die Luft nur schwer zum Luftfilter geleitet werden kann, und dass sich die Effizienz der Luftblasenergie verschlechtert. Vorzugsweise sollte das Flächengewicht des Vliesstoffs in einem Bereich von 200 g/m2 bis 350 g/m2 liegen.
  • In einem Zustand des Luftfilters 110, in dem die wasser- und ölabweisende Membran 121 auf den Faseroberflächen ausgebildet ist, wird der Vliesstoff 120 so hergestellt, dass er eine Luftdurchlässigkeit von 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek aufweist. Wenn die Luftdurchlässigkeit unter 1 ml/cm2/Sek liegt, verschlechtern sich die Luftdurchlässigkeitseigenschaften, so dass es unwahrscheinlich ist, dass Luft, die Ölnebel und Staub beinhaltet, hindurchgelangt. Wenn die Luftdurchlässigkeit 30 ml/cm2/Sek übersteigt, werden die Größen der Poren 120d des Vliesstoffes viel größer als jede der Partikelgrößen der Ölpartikel 122 des Ölnebels in der einströmenden Luft und der Staubpartikel 123, so dass die Ölpartikel 122 und die Staubpartikel 123 zusammen mit der Luft durch die Poren des Vliesstoffes durch den Luftfilter 110 hindurchgehen und somit Ölnebel und Staub nicht aufgefangen werden können. Vorzugsweise beträgt die Luftdurchlässigkeit 1,5 ml/cm2/Sek bis 25 ml/cm2/Sek. Die Luftdurchlässigkeit wird mit einem Prüfgerät vom fragilen Typ gemessen, das in JIS-L 1913: 2000 beschrieben ist.
  • Wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran 121 als 100 Masseprozent angesehen wird, wird in einem Fall, in dem ein Verhältnis des Gehalts der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A) niedriger als 1 Masseprozent ist, die Wirkung der Ölabweisung schlecht und die Leistung der Ölnebelabweisung unzureichend. Das heißt, wenn Ölnebel den Luftfilter erreicht, breitet sich der Ölnebel in nassem Zustand auf den Faseroberflächen aus, so dass die Poren 120d wahrscheinlich verstopft werden. Wenn das Verhältnis des Gehalts an fluor-basierten funktionellen Gruppen (A) 30 Masseprozent übersteigt, verschlechtern sich die Hafteigenschaften der wasser- und ölabweisenden Membran in Bezug auf den Vliesstoff. Wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran 121 als 100 Masse-% angesehen wird, ist es bevorzugt, dass das Verhältnis des Gehalts an Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A) 5 Masse-% bis 25 Masse-% beträgt.
  • Bei den Metalloxidpartikel (B), die in der wasser- und ölabweisenden Membran 121 enthalten sind, liegt die durchschnittliche Partikelgröße in einem Bereich von 2 nm bis 90 nm und bevorzugt in einem Bereich von 2 nm bis 85 nm. In einem Fall, in dem die durchschnittliche Partikelgröße kleiner als 2 nm ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Koagulation der Metalloxidpartikel auftritt, und es ist unwahrscheinlich, dass sie in dem Medium dispergiert werden. Wenn die durchschnittliche Partikelgröße 90 nm überschreitet, fallen die Metalloxidpartikel (B) von der wasser- und ölabweisenden Membran ab. Wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran 121 als 100 Masseprozent angesehen wird, sind die Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A) und die Metalloxidpartikel (B) in einem Verhältnis von 5 Masseprozent bis 80 Masseprozent und bevorzugt in einem Verhältnis von 7 Masseprozent bis 75 Masseprozent insgesamt enthalten, und das Massenverhältnis (A/B) zwischen den Komponenten der fluor-basierten funktionellen Gruppen (A) und den Metalloxidpartikel (B) liegt in einem Bereich von 0,05 bis 0,80 und vorzugsweise in einem Bereich von 0,07 bis 0,70. In einem Fall, in dem die Gesamtmenge der Komponenten (A) und der Partikel (B) kleiner als 5 Masseprozent ist, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran 121 als 100 Masseprozent angesehen wird, ist die ölabweisende Leistung der wasser- und ölabweisenden Membran herabgesetzt. Wenn die Gesamtmenge der Komponenten (A) und der Partikel (B) 80 Masseprozent übersteigt, wird der Gehalt des Kieselsolhydrolysats (C) relativ gering, und die wasser- und ölabweisende Membran ist nicht mehr fest an die Oberfläche des Vliesstoffs gebunden. Darüber hinaus hat die wasser- und ölabweisende Membran in einem Fall, in dem das Massenverhältnis (A/B) kleiner als 0,05 ist, eine schlechte ölabweisende Wirkung, und wenn das Massenverhältnis (A/B) 0,80 übersteigt, werden die Hafteigenschaften der wasser- und ölabweisenden Membran in Bezug auf die Faseroberflächen verschlechtert. In dieser Spezifikation bezeichnet die durchschnittliche Partikelgröße der Metalloxidpartikel einen Mittelwert von 200 Partikelgrößen, die durch Bildanalyse der mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beobachteten Partikelformen gemessen wurden.
  • Ein solcher Luftfilter 110 funktioniert genauso wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene Luftfilter. Wie in 4 dargestellt, erreicht Luft, die Ölnebel und Staub enthält, die eine Oberfläche 120a des Vliesstoffs 120, der den Luftfilter 110 ausmacht. Da der Luftfilter 110 eine vorbestimmte Luftdurchlässigkeit besitzt und die wasser- und ölabweisende Membran 121 ölabweisend ist, können die Ölpartikel 122 des Ölnebels den Luftfilter 110 selbstverständlich nicht passieren, wenn ihre Partikelgrößen größer sind als die Porendurchmesser der Poren 120d und auch wenn ihre Partikelgrößen etwas kleiner sind als die Porendurchmesser der Poren 120d, und somit haften die Ölpartikel 122 des Ölnebels an der wasser- und ölabweisenden Membran 121 und verbleiben dort, während sie von der wasser- und ölabweisenden Membran 121 zwischen den Fasern 120c und den Fasern 120c des Vliesstoffs 120 abgestoßen werden. Gleichzeitig bleiben auch die Staubpartikel 123 an der wasser- und ölabweisenden Membran 121 haften und verbleiben dort. Da die Metalloxidpartikel 121a in der wasser- und ölabweisenden Membran 121 enthalten sind, wird die Membran uneben, und der Grad der Haftung der Ölpartikel 122 an der Membran wird gering. Andererseits ist es wahrscheinlich, dass die Staubpartikel 123 daran haften bleiben. Dementsprechend werden die Ölpartikel 122 des Ölnebels und die Staubpartikel 123 von dem Vliesstoff aufgefangen, und Luft, die Ölnebel und Staub enthält, tritt durch die Poren 120d, die zwischen den Fasern 120c und den in der vergrößerten Ansicht von 4 dargestellten Fasern 120c gebildet sind, ein, erreicht die andere Oberfläche 120b, wird zu Luft ohne Ölnebel und ohne Staub und tritt durch den Vliesstoff 120.
  • Wenn der Luftfilter kontinuierlich verwendet wird, so dass die Menge an aufgefangenem Ölnebel im Inneren des Vliesstoffs zunimmt, wird in einem Fall, in dem der Luftfilter horizontal angeordnet ist, Ölnebel mit einem geringeren Adhäsionsgrad in Bezug auf die Membran verflüssigt, begleitet die durch den Luftfilter strömende Luft und sammelt sich auf der anderen Oberfläche des Luftfilters, und in einem Fall, in dem der Luftfilter vertikal angeordnet ist, sammelt sich aufgefangener Ölnebel aufgrund seines Eigengewichts an einem unteren Ende des Luftfilters, so dass die Poren des Vliesstoffs nicht blockiert werden. Somit wird das Verstopfen der Poren durch Ölnebel eingedämmt. Staub haftet direkt an der wasser- und ölabweisenden Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs oder haftet an Ölnebel, der an der wasser- und ölabweisenden Membran haften geblieben ist. Ölnebel und Staub, die sich im Vliesstoff 120 angesammelt haben, können aus dem Luftfilter 110 entfernt werden, indem regelmäßig ein Schlag auf den Luftfilter 110 mit einem Luftklopfer oder ähnlichem ausgeführt wird.
  • [Verfahren zur Herstellung des Luftfilters]
  • Der Luftfilter wird im Allgemeinen nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Wie in 6 dargestellt, wird eine Dispersion von Metalloxidpartikel durch Mischen der Metalloxidpartikel und eines organischen Lösungsmittels hergestellt. Eine Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikel wird hergestellt, indem eine Fluor-basierte Verbindung, die die fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A) enthält, in diese Dispersion gemischt wird, und indem Wasser und ein Katalysator hinzugefügt werden. Andererseits wird eine Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit hergestellt, indem Siliziumalkoxid, Alkohol, Wasser und gegebenenfalls Alkylengruppen-Komponenten gemischt und ein Katalysator zu dieser flüssigen Mischung hinzugefügt werden.
  • Eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran wird hergestellt, indem ein Lösungsmittel in diese Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit gemischt wird und diese flüssige Mischung und die oben genannte Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikel gemischt werden. Durch Verdünnen dieser flüssigen Zusammensetzung mit einem Lösungsmittel wird eine verdünnte Lösung hergestellt, in die der Vliesstoff 120 eingetaucht wird. Anschließend wird der Luftfilter 110 durch Entfeuchtung und Trocknung des Vliesstoffs 120 hergestellt.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters ausführlich beschrieben. [Herstellung von Vliesstoff]
  • Zunächst wird ein Vliesstoff mit einer Luftdurchlässigkeit von 1,1 ml/cm2/Sek bis 40 ml/cm2/Sek hergestellt. Insbesondere wird ein Vliesstoff mit einer Luftdurchlässigkeit von 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek in einem Zustand eines Luftfilters hergestellt, in dem eine wasser- und ölabweisende Membran (die unten beschrieben wird) auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet wird. Wenn die wasser- und ölabweisende Membran derart ausgebildet ist, dass sie eine größere Membrandicke aufweist, wird ein Vliesstoff mit einer höheren Luftdurchlässigkeit ausgewählt, und wenn die wasser- und ölabweisende Membran so ausgebildet ist, dass sie eine geringere Membrandicke aufweist, wird ein Vliesstoff mit einer geringeren Luftdurchlässigkeit ausgewählt.
  • Das Material dieses Vliesstoffs ist das gleiche wie das Material des Vliesstoffs der ersten Ausführungsform. Beispiele für den Vliesstoff sind ein Membranfilter auf Basis von Zellulose-Mischester, Glasfaser-Filterpapier und ein Vliesstoff, in dem Polyethylenterephthalat-Fasern und Glasfasern gemischt sind (hergestellt von AZUMI FILTER PAPER CO., LTD., Markenname: 340). Auf diese Weise wird ein Vliesstoff aus einer, zwei oder mehreren Arten von Fasern hergestellt, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Glas, Aluminiumoxid, Kohlenstoff, Zellulose, Zellstoff, Nylon und Metallen besteht. Bei den Fasern kann es sich um Fasern handeln, in denen zwei oder mehr Arten gemischt sind. Es ist vorteilhaft, dass die Dicke der Fasern (Faserdurchmesser) zwischen 0,01 µm und 10 µm liegt, so dass die oben beschriebene Luftdurchlässigkeit erreicht wird. Vorzugsweise beträgt die Dicke des Vliesstoffs 0,2 mm bis 0,8 mm, wenn der Luftfilter eine einzige Schicht aufweist, und eine Dicke, bei der die Dicke eines Laminats 0,2 mm bis 1,6 mm beträgt, wenn das Laminat mehrere Schichten aufweist. Wenn ein Hauptbestandteil eines Materials zur Bildung der wasser- und ölabweisenden Membran der vorliegenden Erfindung ein Kieselsolhydrolysat ist, ist es zur Erzielung von Adhäsionseigenschaften in Bezug auf Fasern bevorzugt, ein Material mit einer Hydroxylgruppe in Fasern zu verwenden. Unter diesen haben einige Glas-, Aluminiumoxid-, Zellulose-Nanofasern und dergleichen einen kleinen Faserdurchmesser, so dass die Luftdurchlässigkeit auf einen kleinen Wert innerhalb des vorgenannten Bereichs eingestellt werden kann.
  • Wie oben beschrieben werden, wenn der Vliesstoff ein Laminat ist, in dem eine Vielzahl von Vliesstoffen 130 und 140 laminiert sind, wie in 5 dargestellt, Glasfasern als die Fasern angenommen, die den Vliesstoff 130 auf einer Seite bilden, in die Luft einschließlich Ölnebel und Staub einströmt, so dass eine wasser- und ölabweisende Membran, die ein Kieselsolhydrolysat als Hauptkomponente enthält, fester an den Glasfasern haftet und sich wahrscheinlich nicht von den Fasern des Vliesstoffs ablöst.
  • [Verfahren zur Herstellung einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran]
  • [Herstellung einer Metalloxidpartikeldispersion]
  • Zunächst wird eine Dispersion von Metalloxidpartikeln hergestellt, indem Metalloxidpartikel in einem organischen Lösungsmittel dispergiert werden. Beispiele für ein organisches Lösungsmittel sind Methanol, Ethanol, Isopropanol (im Folgenden als IPA bezeichnet), Tetrahydrofuran, Hexan, Chloroform, Toluol, Ethylacetat, Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylformamid (DMF), Aceton und ein fluor-basiertes Lösungsmittel. Unter diesen wird vorzugsweise Alkohol wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol mit einem Siedepunkt unter 120 °C und einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 verwendet. Beispiele für Metalloxidpartikel sind Partikel aus SiO2 , Al2 O3, MgO, CaO, TiO2, ZnO und ZrO2, gemischte Partikel davon und Mischoxidpartikel.
  • [Herstellung einer fluorhaltigen Metalloxidpartikeldispersion].
  • Als nächstes wird ein Verbundmaterial mit einem Nanoverbund aus den Metalloxidpartikeln und den Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten synthetisiert, indem die Fluor-basierte Verbindung, welche die Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten, ausgedrückt durch die oben beschriebene Formel (1) oder Formel (2), einschließt, zu der hergestellten Dispersion von Metalloxidpartikeln hinzugegeben wird. Um die Reaktion weiter zu fördern, werden Wasser und ein Katalysator zugegeben. Dementsprechend wird eine Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikeln hergestellt.
  • Beispiele für den vorgenannten Katalysator sind organische Säuren, anorganische Säuren und eine Titanverbindung. Beispiele für organische Säuren sind Ameisensäure und Oxalsäure. Beispiele für anorganische Säuren sind Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure. Beispiele für eine Titanverbindung sind Tetrapropoxytitan, Tetrabutoxytitan, Tetraisopropoxytitan und Titanlactat. Der Katalysator ist nicht auf die oben genannten Verbindungen beschränkt. Um zu verhindern, dass Verunreinigungen in das vorgenannte Wasser gelangen, ist es wünschenswert, ionenausgetauschtes Wasser, reines Wasser oder ähnliches zu verwenden.
  • Die Fluor-basierte Verbindung, welche die Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten enthält, wird durch die oben beschriebene allgemeine Formel (3) oder Formel (4) angegeben. Konkrete Beispiele für eine Perfluorethergruppe in der vorstehenden Formel (3) oder Formel (4) können Perfluoretherstrukturen aufweisen, die durch die oben beschriebenen Formeln (5) bis (13) angegeben sind. Spezifische Beispiele für die Fluor-basierte Verbindung, welche die Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten mit einer Perfluoretherstruktur, ausgedrückt durch die oben beschriebene Formel (3) oder Formel (4), einschließt, umfassen beispielsweise Strukturen, die durch die oben beschriebenen Formeln (19) bis (27) ausgedrückt werden.
  • Wie oben beschrieben hat die Fluor-basierte Verbindung, die in der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der zweiten Ausführungsform enthalten ist, in gleicher Weise wie die in der ersten Ausführungsform beschriebene Fluor-basierte Verbindung eine Perfluorethergruppe, an die eine Vielzahl von Perfluoralkylgruppen und Perfluoralkylengruppen mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 6 oder weniger und einer kurzen Kettenlänge in Sauerstoffatomen in Molekülen gebunden sind. Da der Verhältnis an Fluor in den Molekülen hoch ist, kann einer gebildeten Membran eine ausgezeichnete Wasser/Öl-Abweisung verliehen werden.
  • [Zubereitung von Kieselsolhydrolysat flüssig]
  • Zunächst wird eine flüssige Mischung hergestellt, indem Tetramethoxysilan oder Tetraethoxysilan als Siliziumalkoxid, Alkohol mit einem Siedepunkt von weniger als 120 °C und einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 und Wasser gemischt werden.
  • Zu diesem Zeitpunkt können epoxidgruppenhaltige Silane, die zu Alkylengruppenkomponenten werden, zusammengemischt werden. Spezifische Beispiele für dieses Siliziumalkoxid sind Tetramethoxysilan und ein Oligomer davon sowie Tetraethoxysilan und ein Oligomer davon. Um beispielsweise eine wasser- und ölabweisende Membran mit hoher Beständigkeit zu erhalten, ist es vorzuziehen, Tetramethoxysilan zu verwenden. Andererseits ist es vorteilhaft, Tetraethoxysilan zu verwenden, wenn die Bildung von Methanol während der Hydrolyse vermieden werden soll.
  • Spezifische Beispiele für epoxygruppenhaltiges Silan, das zu den vorgenannten Alkylengruppenkomponenten wird, und der Verhältnis ihres Gehalts sind die gleichen wie jene in der ersten Ausführungsform beschriebenen spezifischen Beispiele für die Alkylengruppenkomponenten und den Verhältnis ihres Gehalts.
  • Alkohol mit einem Siedepunkt von weniger als 120 °C und einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 ist derselbe wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene Alkohol. Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, wird eine flüssige Mischung hergestellt, indem Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 und Wasser zu Siliziumalkoxid oder zu Siliziumalkoxid und epoxygruppenhaltigem Silan gegeben und vorzugsweise bei einer Temperatur von 10 °C bis 30 °C 5 Minuten bis 20 Minuten lang gerührt wird.
  • Derselbe Katalysator wie jener in der ersten Ausführungsform beschriebene Katalysator wird der zuvor hergestellten Flüssigkeitsmischung zugesetzt und mit dieser gemischt, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Dementsprechend wird eine Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit hergestellt. Im nächsten Schritt wird der Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit Alkohol zugesetzt und mit ihr vermischt.
  • Wenn eine Menge der Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit als 100 Masse-% angesehen wird, enthält die Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit, in der der vorgenannte Alkohol zugesetzt und gemischt wird, 2 Masse-% bis 50 Masse-% Siliziumalkoxid, 20 Masse-% bis 98 Masse-% Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4, 0,1 Masse-% bis 40 Masse-% Wasser und 0,01 Masse-% bis 5 Masse-% Katalysator. Wenn epoxygruppenhaltiges Silan, das zu Alkylengruppen-Komponenten wird, gemischt wird, ist epoxygruppenhaltiges Silan zu maximal 30 Masse-% enthalten.
  • Der Grund für die Begrenzung des Verhältnisses an Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 und des Verhältnisses an Wasser auf den vorgenannten Bereich ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masseprozent angesehen wird, sind der Bereich der SiO2 Konzentration (Verhältnis von SiO2 ) und der Grund dafür derselbe wie der Bereich und der Grund, der in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
  • Die spezifischen Beispiele für den vorgenannten Katalysator und der Verhältnis seines Inhalts sind die gleichen wie die spezifischen Beispiele und der Verhältnis seines Inhalts, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind.
  • [Flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran].
  • Die flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der zweiten Ausführungsform wird durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt und enthält die Metalloxidpartikel, an die die oben beschriebenen fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten gebunden sind, das Kieselsolhydrolysat und ein Lösungsmittel. Diese Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten haben eine Perfluorether-Struktur, die durch die vorstehende allgemeine Formel (1) oder Formel (2) angegeben ist, und sind in einem Bereich von 1 Masse-% bis 30 Masse-% enthalten, wenn eine Menge der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masse-% angesehen wird.
  • Das vorgenannte Lösungsmittel ist ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 1 bis 4 oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser, Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 1 bis 4 und einem anderen organischen Lösungsmittel als dem vorgenannten Alkohol. Spezifische Beispiele für eine Perfluorether-Struktur können die durch die oben beschriebenen Formeln (19) bis (27) angegebenen Strukturen umfassen.
  • Da die flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der zweiten Ausführungsform ein flüssiges Kieselsolhydrolysat als Hauptkomponente und außerdem Metalloxidpartikel enthält, hat die wasser- und ölabweisende Membran ausgezeichnete Hafteigenschaften in Bezug auf die Fasern des Vliesstoffs, so dass eine wasser- und ölabweisende Membran erhalten werden kann, bei der es unwahrscheinlich ist, dass sie sich ablöst und die eine hohe Festigkeit aufweist. Da die flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran die auf Fluor basierenden funktionellen Gruppenkomponenten mit einer Perfluoretherstruktur enthält, die durch die vorstehende allgemeine Formel (1) oder Formel (2) angegeben ist, gibt es außerdem einen Effekt der Ölabweisung. Wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masseprozent angesehen wird, kann in einem Fall, in dem eine Menge der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten kleiner als 1 Masseprozent ist, einer gebildeten Membran keine ölabweisende Wirkung verliehen werden, und wenn eine Menge der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten 30 Masseprozent übersteigt, tritt eine Abstoßung oder dergleichen der Membran auf, was zu schlechten Membranbildungseigenschaften führt. Ein bevorzugtes Verhältnis des Gehalts an fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten beträgt 2 Masse-% bis 28 Masse-%.
  • [Verfahren zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran auf der Faseroberfläche eines Vliesstoffs]
  • Ein Verfahren zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs der zweiten Ausführungsform ist das gleiche wie das in der ersten Ausführungsform beschriebene Verfahren. Dementsprechend wird, wie in der vergrößerten Ansicht in der Mitte von 4 dargestellt, die wasser- und ölabweisende Membran 121 auf den Oberflächen der Fasern 120c gebildet, die den Vliesstoff 120 bilden. Wenn die Dehydrationsmenge klein ist, wird eine dicke wasser- und ölabweisende Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet, und wenn die Dehydrationsmenge groß ist, wird eine dünne wasser- und ölabweisende Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • [Luftfilter]
  • Wie in 7 dargestellt, umfasst ein Luftfilter 210 einer dritten Ausführungsform einen Vliesstoff 220 und eine wasser- und ölabweisende Membran 221, die auf den Faseroberflächen dieses Vliesstoffs ausgebildet ist und wasserabweisend und ölabweisend ist. Der Vliesstoff 220, der ein Hauptbestandteil dieses Luftfilters 210 ist, hat eine Oberfläche 220a, durch die Luft einströmt, die Ölnebel und Staub enthält, und die andere Oberfläche 220b, die sich auf einer dieser einen Oberfläche 220a gegenüberliegenden Seite befindet und durch die die Luft ausströmt, und der Luftfilter 210 ist aus einer einzigen Schicht gebildet. Wie in 8 dargestellt, kann ein Luftfilter 250 verwendet werden, der aus einem zweischichtigen Laminat mit einem Vliesstoff 230 in einer oberen Schicht und einem Vliesstoff 240 in einer unteren Schicht gebildet ist. In diesem Fall wird eine obere Fläche des Vliesstoffs 230 in der oberen Schicht zu einer Fläche 230a, durch die Luft, die Ölnebel und Staub enthält, einströmt, und eine untere Fläche des Vliesstoffs 240 in der unteren Schicht wird zu der anderen Fläche 240b, die sich auf einer Seite gegenüber dieser einen Fläche 230a befindet. Das Laminat ist nicht auf ein zweischichtiges Laminat beschränkt und kann auch aus mehreren Schichten gebildet sein, z.B. aus drei oder vier Schichten.
  • Wie in der vergrößerten Ansicht in der Mitte von 7 dargestellt, wird der Vliesstoff 220 gebildet, indem eine Vielzahl von Fasern 220c verschlungen werden, und Poren 220d werden zwischen einer Faser und einer Faser gebildet. Die Poren 220d durchdringen den Vliesstoff 220 zwischen der einen Oberfläche 220a und der anderen Oberfläche 220b. Die wasser- und ölabweisende Membran 221 wird auf den Oberflächen der Fasern 220c des Vliesstoffs gebildet. Vorzugsweise liegt das Flächengewicht des Vliesstoffs in einem Bereich von 200 g/m2 bis 400 g/m2 , ist aber nicht auf diesen Bereich beschränkt. Die wasser- und ölabweisende Membran 221 umfasst die Metalloxidpartikel (B), die eine durchschnittliche Partikelgröße von 2 nm bis 90 nm aufweisen, und das Kieselsolhydrolysat (C). An diese Metalloxidpartikel (B) sind erste Komponenten (A1) mit fluor-basierten funktionellen Gruppen gebunden, die in der oben beschriebenen allgemeinen Formel (1) oder Formel (2) angegeben sind. Darüber hinaus enthält das Kieselsolhydrolysat (C) zweite fluor-basierte funktionelle Gruppenkomponenten (A2), die durch die oben beschriebene allgemeine Formel (1) oder Formel (2) angegeben sind. Die ersten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A1) und die zweiten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A2) sind in einem Verhältnis von insgesamt 1 Masse-% bis 30 Masse-% enthalten, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran 221 als 100 Masse-% angesehen wird. Darüber hinaus liegt das Massenverhältnis (C:B) zwischen dem Kieselsolhydrolysat (C) und den Metalloxidpartikel (B) in einem Bereich von 10:90 bis 90:10.
  • Wie in der weiter vergrößerten Ansicht im oberen Teil von 7 dargestellt, ist die wasser- und ölabweisende Membran 221 aus einer Anzahl von Metalloxidpartikel 221a gebildet, deren Partikeloberflächen mit Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten bedeckt sind und die durch ein fluorhaltiges Kieselsolhydrolysat 221b, das als Bindemittel dient, aneinander gebunden sind. Da die wasser- und ölabweisende Membran 221 die Metalloxidpartikel 221a enthält, erscheint die Membran dick, so dass die Poren 220d zwischen einer Faser und einer Faser verengt werden können. Darüber hinaus kann die Membrandicke durch Veränderung der Partikelgrößen der Metalloxidpartikel und des Verhältnisses des Gehalts der Metalloxidpartikel an den Membranbestandteilen gesteuert werden.
  • Wenn das Flächengewicht des Vliesstoffs kleiner als 200 g/m2 ist, ist die Fähigkeit, Staub zu binden, aufgrund der übermäßig großen Poren zwischen den Fasern wahrscheinlich unzureichend. Wenn das Flächengewicht 400 g/m2 übersteigt, ist die Luftdurchlässigkeit geringer als 1 ml/cm2/Sek, so dass der Staub wahrscheinlich sofort die Poren zwischen den Fasern verstopft, oder die Luftdurchlässigkeit wahrscheinlich zu gering wird. Daher ist es wahrscheinlich, dass im Luftfilter ein Druckverlust auftritt, da die Luft nur schwer zum Luftfilter geleitet werden kann, und dass sich die Effizienz der Luftblasenergie verschlechtert. Vorzugsweise sollte das Flächengewicht des Vliesstoffs in einem Bereich von 200 g/m2 bis 350 g/m2 liegen.
  • In einem Zustand des Luftfilters 210, in dem die wasser- und ölabweisende Membran 221 auf den Faseroberflächen ausgebildet ist, wird der Vliesstoff 220 so hergestellt, dass er eine Luftdurchlässigkeit von 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek aufweist. In einem Fall, in dem die Luftdurchlässigkeit geringer als 1 ml/cm2/Sek ist, ist es unwahrscheinlich, dass die verdünnte Lösung in den Vliesstoff eindringt, wenn der Vliesstoff in die verdünnte Lösung der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran, die weiter unten beschrieben wird, getaucht wird, und somit wird die wasser- und ölabweisende Membran 221 nicht ausreichend auf den Faseroberflächen gebildet. Außerdem verschlechtern sich die Luftdurchlässigkeitseigenschaften, so dass es unwahrscheinlich ist, dass Luft, die Ölnebel und Staub beinhaltet, passieren kann. Wenn die Luftdurchlässigkeit 30 ml/cm2/Sek übersteigt, obwohl die wasser- und ölabweisende Membran 221 ausreichend auf den Faseroberflächen ausgebildet ist, werden die Größen der Poren 220d des Vliesstoffs viel größer als jede der Partikelgrößen der Ölpartikel 222 des Ölnebels und der Staubpartikel 223 in der einströmenden Luft, so dass die Ölpartikel 222 und die Staubpartikel 223 zusammen mit der Luft durch die Poren des Vliesstoffs durch den Luftfilter 210 hindurchgehen und somit Ölnebel und Staub nicht aufgefangen werden können. Das heißt, die ölabweisende Wirkung kann nicht zum Tragen kommen. Vorzugsweise beträgt die Luftdurchlässigkeit 1,5 ml/cm2/Sek bis 25 ml/cm2/Sek. Die Luftdurchlässigkeit wird mit einem Prüfgerät vom fragilen Typ gemessen, das in JIS-L 1913: 2000 beschrieben ist.
  • In einem Fall, in dem ein Verhältnis des Gesamtgehalts der ersten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A1) und der zweiten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A2) weniger als 1 Masse-% beträgt, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran 221 als 100 Masse-% angesehen wird, wird die Wirkung der Ölabweisung schlecht und die Leistung der Ölnebelabweisung unzureichend. Das heißt, wenn Ölnebel den Luftfilter erreicht, breitet sich der Ölnebel auf den Faseroberflächen in nassem Zustand aus, so dass die Poren 220d wahrscheinlich verstopft werden. Außerdem verschlechtern sich die Haftungseigenschaften der wasser- und ölabweisenden Membran gegenüber dem Vliesstoff, wenn das Verhältnis des Gesamtgehalts 30 Masseprozent überschreitet. Es ist vorzuziehen, dass das Verhältnis des Gesamtgehalts der ersten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A1) und der zweiten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A2) 5 Masseprozent bis 25 Masseprozent beträgt, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran 221 als 100 Masseprozent angesehen wird.
  • Bei den Metalloxidpartikel (B), die in der wasser- und ölabweisenden Membran 221 enthalten sind, liegt die durchschnittliche Partikelgröße in einem Bereich von 2 nm bis 90 nm. Vorzugsweise liegt sie in einem Bereich von 2 nm bis 85 nm. In einem Fall, in dem die durchschnittliche Partikelgröße kleiner als 2 nm ist, ist es wahrscheinlich, dass die Metalloxidpartikel koagulieren und es ist unwahrscheinlich, dass sie in dem Medium dispergiert werden. Wenn die durchschnittliche Partikelgröße 90 nm übersteigt, ist es unwahrscheinlich, dass die Metalloxidpartikel (B) an die Faseroberflächen des Vliesstoffs gebunden werden und von der wasser- und ölabweisenden Membran abfallen. Das Massenverhältnis (C:B) zwischen dem Kieselsolhydrolysat (C) und den Metalloxidpartikel (B) liegt in einem Bereich von 10:90 bis 90:10. Das heißt, wenn die Gesamtmenge des Kieselsolhydrolysats (C) und der Metalloxidpartikel (B) als 100 Masse-% angesehen wird, wird in einem Fall, in dem eine Menge des Kieselsolhydrolysats (C) kleiner als 10 Masse-% ist und eine Menge der Metalloxidpartikel (B) 90 Masse-% übersteigt, die Menge der Bindemittelkomponenten in der wasser- und ölabweisenden Membran übermäßig klein, und daher ist es wahrscheinlich, dass sich die wasser- und ölabweisende Membran von den Faseroberflächen des Vliesstoffs löst. Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, in dem eine Menge der Metalloxidpartikel (B) kleiner als 10 Masseprozent ist und eine Menge des Kieselsolhydrolysats (C) 90 Masseprozent übersteigt, die Menge der Metalloxidpartikel zu klein, und daher ist es wahrscheinlich, dass die wasser- und ölabweisende Membran von den Faseroberflächen des Vliesstoffs abblättert. Ein bevorzugtes Massenverhältnis (C:B) ist 20:80 bis 80:20.
  • Ein solcher Luftfilter 210 funktioniert genauso wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene Luftfilter. Wie in 7 dargestellt, erreicht Luft, die Ölnebel und Staub enthält, die eine Oberfläche 220a des Vliesstoffs 220, die den Luftfilter 210 ausmacht. Da der Luftfilter 210 eine vorbestimmte Luftdurchlässigkeit hat und die wasser- und ölabweisende Membran 221 ölabweisend ist, können die Ölpartikel 222 des Ölnebels den Luftfilter 210 selbstverständlich nicht passieren, wenn ihre Partikelgrößen größer sind als die Porendurchmesser der Poren 220d und auch wenn ihre Partikelgrößen etwas kleiner sind als die Porendurchmesser der Poren 220d, und somit die Ölpartikel 222 des Ölnebels an der wasser- und ölabweisenden Membran 221 haften und dort verbleiben, während sie von der wasser- und ölabweisenden Membran 221 zwischen den Fasern 220c und den Fasern 220c des Vliesstoffs 220 abgestoßen werden. Gleichzeitig bleiben auch die Staubpartikel 223 an der wasser- und ölabweisenden Membran 221 haften und verbleiben dort. Da die Metalloxidpartikel 221a in der wasser- und ölabweisenden Membran 221 enthalten sind, wird die Membran uneben, und der Grad der Haftung der Ölpartikel 222 an der Membran wird gering. Andererseits ist es wahrscheinlich, dass die Staubpartikel 223 daran haften bleiben. Dementsprechend werden die Ölpartikel 222 des Ölnebels und die Staubpartikel 223 von dem Vliesstoff aufgefangen, und die Luft, die Ölnebel und Staub enthält, strömt durch die Poren 220d, die zwischen den Fasern 220c und den in der vergrößerten Ansicht von 7 dargestellten Fasern 220c gebildet werden, erreicht die andere Oberfläche 220b, wird zu Luft, die keinen Ölnebel und keinen Staub enthält, und strömt durch den Vliesstoff 220.
  • Wenn der Luftfilter kontinuierlich verwendet wird, so dass die Menge an aufgefangenem Ölnebel im Inneren des Vliesstoffs zunimmt, wird in einem Fall, in dem der Luftfilter horizontal angeordnet ist, Ölnebel mit einem geringeren Adhäsionsgrad in Bezug auf die Membran verflüssigt, begleitet die durch den Luftfilter strömende Luft und sammelt sich auf der anderen Oberfläche des Luftfilters, und in einem Fall, in dem der Luftfilter vertikal angeordnet ist, sammelt sich aufgefangener Ölnebel aufgrund seines Eigengewichts an einem unteren Ende des Luftfilters, so dass die Poren des Vliesstoffs nicht blockiert werden. Somit wird das Verstopfen der Poren durch Ölnebel eingedämmt. Staub haftet direkt an der wasser- und ölabweisenden Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs oder haftet an Ölnebel, der an der wasser- und ölabweisenden Membran haften geblieben ist. Ölnebel und Staub, die sich im Vliesstoff 220 angesammelt haben, können aus dem Luftfilter 210 entfernt werden, indem regelmäßig ein Schlag auf den Luftfilter 210 mit einem Luftklopfer oder ähnlichem ausgeführt wird.
  • [Verfahren zur Herstellung von Luftfiltern]
  • Der Luftfilter wird im Allgemeinen nach dem folgenden Verfahren hergestellt.
  • Wie in 9 dargestellt, wird eine Metalloxidpartikeldispersion durch Mischen der Metalloxidpartikel mit einem organischen Lösungsmittel hergestellt. Eine Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikeln wird hergestellt, indem eine Fluor-basierte Verbindung, die die ersten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A1) enthält, in diese Dispersion gemischt wird und Wasser und ein Katalysator hinzugefügt werden. Andererseits wird eine Flüssigkeit des fluorhaltigen Kieselsolhydrolysats (C) durch Mischen von Siliziumalkoxid, Alkohol, einer Fluor-basierte Verbindung, die die zweiten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A2) beinhaltet, Wasser und, falls erforderlich, Komponenten der Alkylengruppe hergestellt und ein Katalysator zu dieser flüssigen Mischung hinzugefügt.
  • Eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran wird hergestellt, indem ein Lösungsmittel in diese Flüssigkeit des Kieselsolhydrolysats (C) gemischt wird und dieses flüssige Gemisch und die vorgenannte Dispersion fluorhaltiger Metalloxidpartikel vermischt werden. Durch Verdünnen dieser flüssigen Zusammensetzung mit einem Lösungsmittel wird eine verdünnte Lösung hergestellt, in die der Vliesstoff 220 eingetaucht wird. Anschließend wird der Luftfilter 210 durch Entfeuchtung und Trocknung des Vliesstoffs 220 hergestellt.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters ausführlich beschrieben. [Herstellung von Vliesstoff]
  • Zunächst wird ein Vliesstoff mit einer Luftdurchlässigkeit von 1,1 ml/cm2/Sek bis 40 ml/cm2/Sek hergestellt. Insbesondere wird ein Vliesstoff mit einer Luftdurchlässigkeit von 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek in einem Zustand eines Luftfilters hergestellt, in dem eine wasser- und ölabweisende Membran (die unten beschrieben wird) auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet wird. Wenn die wasser- und ölabweisende Membran so ausgebildet ist, dass sie eine größere Membrandicke aufweist, wird ein Vliesstoff mit einer höheren Luftdurchlässigkeit ausgewählt, und wenn die wasser- und ölabweisende Membran so ausgebildet ist, dass sie eine geringere Membrandicke aufweist, wird ein Vliesstoff mit einer geringeren Luftdurchlässigkeit ausgewählt.
  • Das Material dieses Vliesstoffs ist das gleiche wie das Material des Vliesstoffs der ersten Ausführungsform. Beispiele für den Vliesstoff sind ein Membranfilter auf Basis von Zellulose-Mischester, Glasfaser-Filterpapier und ein Vliesstoff, in dem Polyethylenterephthalat-Fasern und Glasfasern gemischt sind (hergestellt von AZUMI FILTER PAPER CO., LTD., Markenname: 340). Auf diese Weise wird ein Vliesstoff aus einer, zwei oder mehreren Arten von Fasern hergestellt, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Glas, Aluminiumoxid, Kohlenstoff, Zellulose, Zellstoff, Nylon und Metallen besteht. Bei den Fasern kann es sich um Fasern handeln, in denen zwei oder mehr Arten gemischt sind. Es ist vorteilhaft, dass die Dicke der Fasern (Faserdurchmesser) zwischen 0,01 µm und 10 µm liegt, so dass die oben beschriebene Luftdurchlässigkeit erreicht wird. Vorzugsweise beträgt die Dicke des Vliesstoffs 0,2 mm bis 0,8 mm, wenn der Luftfilter aus einer einzigen Schicht gebildet ist, und eine Dicke, bei der die Dicke eines Laminats 0,2 mm bis 1,6 mm beträgt, wenn das Laminat aus mehreren Schichten gebildet ist. Wenn ein Hauptbestandteil eines Materials zur Bildung der wasser- und ölabweisenden Membran der vorliegenden Erfindung ein Kieselsolhydrolysat ist, ist es zur Erzielung von Adhäsionseigenschaften in Bezug auf Fasern bevorzugt, ein Material mit einer Hydroxylgruppe in Fasern zu verwenden. Unter diesen haben einige der Glas-, Aluminiumoxid-, Zellulose-Nanofasern und dergleichen einen kleinen Faserdurchmesser, so dass die Luftdurchlässigkeit auf einen kleinen Wert innerhalb des vorgenannten Bereichs eingestellt werden kann.
  • Wie oben beschrieben, werden, wenn der Vliesstoff ein Laminat ist, in dem eine Vielzahl von Vliesstoffen 230 und 240 laminiert sind, wie in 8 dargestellt, Glasfasern als die Fasern verwendet, die den Vliesstoff 230 auf einer Seite bilden, auf der Luft einströmt, die Ölnebel und Staub beinhaltet, so dass eine wasser- und ölabweisende Membran, die ein Kieselsolhydrolysat als Hauptkomponente enthält, fester an den Glasfasern haftet und sich wahrscheinlich nicht von den Fasern des Vliesstoffs ablösen kann.
  • [Verfahren zur Herstellung einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran]
  • [Herstellung einer Metalloxidpartikeldispersion]
  • Zunächst wird eine Dispersion von Metalloxidpartikel hergestellt, indem Metalloxidpartikel in einem organischen Lösungsmittel dispergiert werden. Beispiele für ein organisches Lösungsmittel sind Methanol, Ethanol, Isopropanol (im Folgenden als IPA bezeichnet), Tetrahydrofuran, Hexan, Chloroform, Toluol, Ethylacetat, Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylformamid (DMF), Aceton und ein fluor-basiertes Lösungsmittel. Unter diesen wird vorzugsweise Alkohol wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol mit einem Siedepunkt unter 120 °C und einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 verwendet. Beispiele für Metalloxidpartikel sind Partikel aus SiO2 , Al2 O3, MgO, CaO, TiO2, ZnO und ZrO2, gemischte Partikel davon und Mischoxidpartikel.
  • [Herstellung einer fluorhaltigen Metalloxidpartikeldispersion].
  • Als nächstes wird ein Verbundmaterial mit einem Nanoverbund aus den Metalloxidpartikel und den fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten synthetisiert, indem die Fluor-basierte Verbindung, die die ersten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A1), ausgedrückt durch Formel (1) oder Formel (2), wie oben beschrieben, enthält, zu der hergestellten Dispersion von Metalloxidpartikel gegeben wird. Um die Reaktion weiter zu fördern, werden Wasser und ein Katalysator zugegeben. Dementsprechend wird eine Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikel hergestellt.
  • Beispiele für den vorgenannten Katalysator sind organische Säuren, anorganische Säuren, Alkalien und Titanverbindungen. Beispiele für organische Säuren sind Ameisensäure und Oxalsäure. Beispiele für anorganische Säuren sind Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure. Beispiele für Alkalien sind Natriumhydroxid, Lithiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid und Ammoniak. Beispiele für eine Titanverbindung sind Tetrapropoxytitan, Tetrabutoxytitan, Tetraisopropoxytitan und Titanlactat. Der Katalysator ist nicht auf die oben genannten Verbindungen beschränkt. Um zu verhindern, dass Verunreinigungen in das vorgenannte Wasser gelangen, ist es wünschenswert, ionenausgetauschtes Wasser, reines Wasser oder ähnliches zu verwenden.
  • Die Fluor-basierte Verbindung, die die ersten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A1) enthält, wird durch die oben beschriebene allgemeine Formel (3) oder Formel (4) dargestellt. Spezifischere Beispiele einer Perfluorethergruppe in der vorstehenden Formel (3) oder Formel (4) können Perfluoretherstrukturen umfassen, die durch die oben beschriebenen Formeln (5) bis (13) angegeben sind. Spezifische Beispiele der Fluor-basierte Verbindung, die die Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten mit einer Perfluorether-Struktur, ausgedrückt durch die oben beschriebene Formel (3) oder Formel (4), beinhaktet, umfassen beispielsweise Strukturen, die durch die oben beschriebenen Formeln (19) bis (27) ausgedrückt werden.
  • [Herstellung der fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit]
  • Zunächst wird ein flüssiges Gemisch hergestellt, indem Tetramethoxysilan oder Tetraethoxysilan als Siliziumalkoxid, Alkohol mit einem Siedepunkt von weniger als 120 °C und einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4, die Fluor-basierte Verbindung, die die zweiten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A2), ausgedrückt durch die oben beschriebene Formel (1) oder Formel (2), enthält, und Wasser gemischt werden. Zu diesem Zeitpunkt können epoxygruppenhaltige Silane, die zu Alkylengruppen-Komponenten werden, zusammengemischt werden. Spezifische Beispiele für dieses Siliziumalkoxid sind Tetramethoxysilan (TMOS) und ein Oligomer davon sowie Tetraethoxysilan (TEOS) und ein Oligomer davon. Um beispielsweise eine wasser- und ölabweisende Membran mit hoher Haltbarkeit zu erhalten, wird vorzugsweise Tetramethoxysilan verwendet. Um die Bildung von Methanol während der Hydrolyse zu vermeiden, ist es dagegen besser, Tetraethoxysilan zu verwenden.
  • Die zweiten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A2), die in der Fluor-basierte Verbindung enthalten sind, werden durch die oben beschriebene Formel (1) oder Formel (2) ausgedrückt, und eine spezifische Fluor-basierte Verbindung, die die ersten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A1) beinhaltet, und eine spezifische Fluor-basierte Verbindung, die die zweiten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A2) beinhaltet, können gleich oder verschieden voneinander sein.
  • Spezifische Beispiele für epoxygruppenhaltiges Silan, das zu den vorgenannten Alkylengruppenkomponenten wird, und der Verhältnis des Gehalts davon sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform beschriebenen spezifischen Beispiele für die Alkylengruppenkomponenten und des Verhältnisses davon.
  • Alkohol mit einem Siedepunkt von weniger als 120 °C und einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 ist derselbe wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene Alkohol. Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben wird eine flüssige Mischung hergestellt, indem Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 und Wasser zu Siliziumalkoxid oder zu Siliziumalkoxid und epoxygruppenhaltigem Silan gegeben und vorzugsweise bei einer Temperatur von 10 °C bis 30 °C für 5 Minuten bis 20 Minuten lang gerührt wird.
  • Derselbe Katalysator wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene Katalysator wird der zuvor hergestellten Flüssigkeitsmischung zugefügt und mit dieser gemischt, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Dementsprechend wird eine fluorhaltige Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit hergestellt. Für den nächsten Schritt kann der fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit Alkohol zugesetzt und damit vermischt werden.
  • In einem Fall, in dem der vorgenannte Alkohol zugegeben und gemischt wird, ist es, wenn eine Menge der fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit als 100 Masse-% angesehen wird, bevorzugt, dass die fluorhaltige Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit Siliziumalkoxid von 2 Masse-% bis 50 Masse-%, Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen innerhalb eines Bereichs von 1 bis 4 innerhalb eines Bereichs von 20 Masse-% bis 98 Masse-%, Wasser von 0,1 Masse-% bis 40 Masse-% und einen Katalysator von 0,01 Masse-% bis 5 Masse-% in Verhältnissen enthält. Wenn epoxygruppenhaltiges Silan, das zu Alkylengruppen-Komponenten wird, gemischt wird, ist es bevorzugt, dass epoxygruppenhaltiges Silan bis zu maximal 30 Masse-% enthalten ist.
  • Der Grund für die Begrenzung des Verhältnisses an Alkohol mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 4 und des Verhältnisses an Wasser auf den vorgenannten Bereich ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masseprozent angesehen wird, sind der Bereich der SiO2 Konzentration (Verhältnis von SiO2) und der Grund dafür derselbe wie der Bereich und der Grund, der in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
  • Die spezifischen Beispiele für den vorgenannten Katalysator und der Verhältnis seines Inhalts sind die gleichen wie die spezifischen Beispiele und der Verhältnis seines Inhalts, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind.
  • [Flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran]
  • Die flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der dritten Ausführungsform wird durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt und umfasst die Metalloxidpartikel (B), an die die oben beschriebenen ersten Komponenten (A1) mit fluor-basierten funktionellen Gruppen gebunden sind, das Kieselsolhydrolysat (C), das die oben beschriebenen zweiten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A2) enthält, und ein Lösungsmittel. Beispiele für ein Lösungsmittel sind Wasser, Methanol, Ethanol, Isopropanol (das im Folgenden als IPA bezeichnet werden kann), Tetrahydrofuran, Hexan, Chloroform, Toluol, Ethylacetat, Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylformamid (DMF), Aceton und ein fluor-basiertes Lösungsmittel. Diese Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A1) und (A2) haben eine Perfluoretherstruktur, die durch die vorstehende allgemeine Formel (1) oder Formel (2) angegeben ist, und sind in einem Bereich von 1 Masseprozent bis 30 Masseprozent insgesamt enthalten, wenn eine Menge der gesamten Komponentenmenge ohne das Lösungsmittel als 100 Masseprozent angesehen wird und wenn eine Menge der flüssigen Zusammensetzung als 100 Masseprozent angesehen wird. Der Grund für die Festlegung des Verhältnisses des Gesamtgehalts innerhalb des vorstehenden Zahlenwertbereichs ist wie oben beschrieben.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass die ersten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A1) das gleiche Massenverhältnis wie die zweiten Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A2) haben, oder mehr als die zweiten fluorfunktionellen Gruppenkomponenten (A2) enthalten sind, da die Haftungseigenschaften der wasser- und ölabweisenden Membran gegenüber den Faseroberflächen des Vliesstoffs verbessert werden.
  • Wie oben beschrieben hat die Fluor-basierte Verbindung, die in der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der dritten Ausführungsform enthalten ist, eine Perfluorethergruppe, an die eine Vielzahl von Perfluoralkylgruppen und Perfluoralkylengruppen mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 6 oder weniger und einer kurzen Kettenlänge in Sauerstoffatomen in Molekülen gebunden sind. Da der Fluorgehalt in den Molekülen hoch ist, kann einer gebildeten Membran eine ausgezeichnete Wasser-/Ölabweisung verliehen werden. Spezifische Beispiele für eine Perfluorether-Struktur können Strukturen umfassen, die durch die oben beschriebenen Formeln (19) bis (27) angegeben sind.
  • Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Massenverhältnis (C:B) zwischen dem Kieselsolhydrolysat (C) und den Metalloxidpartikel (B) in der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der dritten Ausführungsform innerhalb eines Bereichs von 10:90 bis 90:10 liegt. Das heißt, wenn die Gesamtmenge des Kieselsolhydrolysats (C) und der Metalloxidpartikel (B) als 100 Masseprozent angesehen wird, wird in einem Fall, in dem eine Menge des Kieselsolhydrolysats (C) kleiner als 10 Masseprozent ist und eine Menge der Metalloxidpartikel (B) 90 Masseprozent übersteigt, die Menge der Bindemittelkomponenten in der flüssigen Zusammensetzung übermäßig klein, und daher ist es wahrscheinlich, dass eine gebildete Membran von den Faseroberflächen des Vliesstoffs abblättert. Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, in dem die Menge der Metalloxidpartikel (B) kleiner als 10 Masseprozent ist und die Menge des Kieselsolhydrolysats (C) 90 Masseprozent übersteigt, die Menge der Metalloxidpartikel übermäßig klein, und daher ist es wahrscheinlich, dass sich die Membran von den Faseroberflächen des Vliesstoffs ablöst. Ein besser geeignetes Massenverhältnis (C:B) ist 20:80 bis 80:20.
  • Da die flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der dritten Ausführungsform die Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikel und die fluorhaltige Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit enthält, kann, wenn eine Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet wird, im Vergleich zu der flüssigen Zusammensetzung im verwandten Stand der Technik im Vergleich zu der flüssigen Zusammensetzung im verwandten Stand der Technik, eine exzellente ölabweisende Leistung verliehen werden kann, die wasser- und ölabweisende Membran exzellente Hafteigenschaften in Bezug auf die Faseroberflächen des Vliesstoffs haben kann und die wasser- und ölabweisende Membran, bei der es unwahrscheinlich ist, dass sie sich ablöst und die eine hohe Festigkeit hat, erhalten werden kann.
  • [Verfahren zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran auf der Faseroberfläche eines Vliesstoffs]
  • Ein Verfahren zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs der dritten Ausführungsform ist das gleiche wie das in der ersten Ausführungsform beschriebene Verfahren. Dementsprechend wird, wie in der vergrößerten Ansicht in der Mitte von 7 dargestellt, die wasser- und ölabweisende Membran 221 auf den Oberflächen der Fasern 220c gebildet, die den Vliesstoff 220 bilden. Wenn die Dehydratisierungsmenge klein ist, wird eine dicke wasser- und ölabweisende Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet, und wenn die Dehydratisierungsmenge groß ist, wird eine dünne wasser- und ölabweisende Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet.
  • BEISPIEL
  • Nachfolgend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung zusammen mit Vergleichsbeispielen ausführlich beschrieben.
  • Zunächst werden die Beispiele 1 bis 6 für Luftfilter beschrieben, die der ersten Ausführungsform entsprechen, und die Vergleichsbeispiele 1 bis 5 für Luftfilter, die nicht der ersten Ausführungsform entsprechen.
  • Als nächstes werden die Synthesebeispiele 1 bis 9 zur Herstellung von Dispersionen von Metalloxidpartikel entsprechend der zweiten Ausführungsform und die vergleichenden Synthesebeispiele 1 bis 3 beschrieben. Anschließend werden die Beispiele 7 bis 15 zur Herstellung von flüssigen Zusammensetzungen zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran unter Verwendung dieser Synthesebeispiele und vergleichenden Synthesebeispiele sowie die Herstellung des Luftfilters und die vergleichenden Beispiele 6 bis 9 beschrieben. Ferner werden die Synthesebeispiele 10 bis 18 zur Herstellung von Dispersionen von Metalloxidpartikel entsprechend der dritten Ausführungsform und die vergleichenden Synthesebeispiele 4 und 5 beschrieben. Anschließend werden die Synthesebeispiele 19 bis 22 zur Herstellung fluorhaltiger Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeiten und das vergleichende Synthesebeispiel 6 beschrieben. Anschließend werden die Beispiele 16 bis 24 zur Herstellung von Luftfiltern unter Verwendung dieser Synthesebeispiele und des vergleichenden Synthesebeispiels sowie die Vergleichsbeispiele 10 bis 18 beschrieben.
  • <Beispiele entsprechend der ersten Ausführungsform und Vergleichsbeispiele>
  • <Beispiel 1>
  • Eine flüssige Mischung wurde durch Mischen von 8,52 g eines Trimers bis Pentamers von Tetramethoxysilan (TMOS) (hergestellt von MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION, Markenname: MKC Silicate MS51) als Siliziumalkoxid, 0,48 g 3-Glycydoxypropyltrimethoxysilan (GPTMS: hergestellt von SHIN-ETSU CHEMICAL CO, LTD. Markenname: KBM-403) als Epoxygruppen-enthaltendes Silan, das zu Alkylengruppen-Komponenten wurde, 0,24 g Fluor-enthaltendes Silan, ausgedrückt durch Formel (19) (R: Ethylgruppe) als Fluor-enthaltende funktionelle Gruppen-Komponenten, und 17,34 g Ethanol (EtOH) (Siedepunkt 78,3°C) als organisches Lösungsmittel, ferner 3,37 g ionenausgetauschtes Wasser dazu und Rühren in einem trennbaren Kolben bei einer Temperatur von 25°C für fünf Minuten hergestellt. Zusätzlich wurden 0,05 g Salzsäure mit einer Konzentration von 35 Masseprozent zu dieser flüssigen Mischung als Katalysator hinzugefügt und zwei Stunden lang bei 40 °C gerührt. Dementsprechend wurde eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran, die ein Kieselsolhydrolysat enthält, hergestellt. Tabelle 1 zeigt die Einzelheiten dieser Zubereitung.
  • [Tabelle 1]
    Flüssige Zusammensetzungen zur Bildung einer ölabweisenden Membran Verdünnte Lösung der flüssigen Zusammensetzung
    Silizium-alkoxid (TMOS) (g) Epoxidgruppen-haltiges Silan (GPTMS) (g) Fluor-haltiges Silan (g) Alkohol (EtOH) (g) Wasser (H2O) (g) Säure (HCl) (g) Flüssige Zusammensetzung (g) Denaturierter Alkohol (AP-7) (g)
    Beispiel 1 8,52 0,48 0,24 17,34 3,37 0,05 1,0 7,0
    Beispiel 2 9,00 - 0,12 13,89 6,89 0,10 1,5 6,5
    Beispiel 3 8,16 0,84 0,001 19,33 1,66 0,01 0,2 7,8
    Beispiel 4 5,68 0,32 0,06 17,16 6,74 0,04 0,5 7,5
    Beispiel 5 8,96 0,04 0,55 16,96 3,44 0,05 0,2 7,8
    Beispiel 6 7,41 1,20 0,24 17,89 3,20 0,06 1,0 7,0
    Vergleichs-beispiel 1 9,00 - - 10,62 10,3 3 0,05 1,0 7,0
    Vergleichs-beispiel 2 9,00 - 0,75 9,97 10,3 3 0,05 1,0 7,0
    Vergleichs-beispiel 3 6,95 1,50 0,24 11,87 9,38 0,06 1,0 7,0
    Vergleichs-beispiel 4 8,52 0,48 0,24 17,34 3,37 0,05 0,1 7,9
    Vergleichs-beispiel 5 - - - - - - - -
  • Das Kieselsolhydrolysat der erhaltenen flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran enthielt 4,5 Masse-% der fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten und 7,8 Masse-% der Alkylengruppenkomponenten mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 7, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masse-% angesehen wurde. Anschließend wurde eine verdünnte Lösung der flüssigen Zusammensetzung durch Zugabe und Mischen von 7,0 g denaturierter Alkohol (hergestellt von JAPAN ALCOHOL CORPORATION, AP-7) als Lösungsmittel in Bezug auf 1,0 g der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran hergestellt. Als Basismaterial eines Luftfilters wurde ein Vliesstoff, dessen Flächengewicht einer einzelnen Schicht mit einer Luftdurchlässigkeit von 5 ml/cm2/Sek 265 g/m2 betrug, 30 Sekunden lang in diese verdünnte Lösung getaucht. Das Grundmaterial des Luftfilters war ein Vliesstoff aus PET-Fasern. Der Vliesstoff wurde aus der verdünnten Lösung entnommen, auf einer horizontalen Drahtgaze ausgebreitet, 30 Minuten lang bei Raumtemperatur ruhen gelassen und entfeuchtet. Danach wurde der einlagige Vliesstoff in einen Trockner mit einer Temperatur von 120 °C gelegt und 30 Minuten lang getrocknet, und es wurde ein Luftfilter hergestellt. Die Luftdurchlässigkeit dieses Luftfilters betrug 3,0 ml/cm2/Sek. Tabelle 2 zeigt die vorgenannten Ergebnisse.
  • [Tabelle 2]
    Art von fluor-haltigem Silan Verhältnis des Inhalts in Kieselsolhydrolysat Art des Grund-materials des Luftfilters Gewicht pro Flächen-einheit des Vliesstoffs (g/m2 ) Luftdurch-lässigkeit des Luftfilters (ml/cm2/Sek) Ölabweisende Wirkung des Luftfilters
    fluor-haltigefunktionelle Gruppen-komponente (Masse-%) C:2-7-Alkylengruppen-komponente (Masse-%)
    Beispiel 1 Formel (19) 4,5 7,8 einschichtiger Vliesstoff (PET) 265 3,0 Günstig
    Beispiel 2 Formel (20) 2,3 - einschichtiger Vliesstoff (PET) 265 4,0 Günstig
    Beispiel 3 Formel (21) 0,02 14,0 Zweischichtiger Vliesstoff (Glas/PET) 380 1,2 Günstig
    Beispiel 4 Formel (22) 1,7 8,1 einschichtiger Vliesstoff (PET) 300 2,0 Günstig
    Beispiel 5 Formel (23) 9,8 0,6 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas ) 210 28,0 Günstig
    Beispiel 6 Formel (19) 4,5 19,5 Membranfi Iter (PTFE) 270 3,0 Günstig
    Vergleichs-beispiel 1 - - - einschichtiger Vliesstoff (PET) 265 5,0 Schlecht
    Vergleichs-beispiel 2 Formel (19) 11,6 - einschichtiger Vliesstoff (PET) 150 60,0 Schlecht
    Vergleichs-beispiel 3 Formel (19) 4,5 24,4 einschichtiger Vliesstoff (PET) 210 35,0 Schlecht
    Vergleichs-beispiel 4 Formel (19) 4,5 7,8 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 450 0,5 Günstig
    Vergleichs-beispiel 5 - - - Membranfilter (PTFE) 270 5,0 Schlecht
  • <Beispiele 2 bis 5, Vergleichsbeispiele 2 bis 4>
  • Bei den Beispielen 2 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 2 bis 4 wurden, wie in Tabelle 2 gezeigt, die Arten von Basismaterialien des Luftfilters und die Arten von fluorhaltigem Silan, die zu fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten wurden, ausgewählt, und jede der in Beispiel 1 angegebenen Zugabemengen von TMOS, der Zugabemenge von GPTMS und der Zugabemenge von fluorhaltigem Silan wurde geändert. Im Übrigen wurden auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 die flüssigen Zusammensetzungen zur Bildung einer ölabweisenden Membran der Beispiele 2 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 2 bis 4 erhalten. Diesen flüssigen Zusammensetzungen wurde der gleiche denaturierte Alkohol wie in Beispiel 1 zugesetzt. Ähnlich wie in Beispiel 1 wurden verdünnte Lösungen zum Eintauchen des Grundmaterials des Luftfilters hergestellt. Die in Tabelle 2 aufgeführten Basismaterialien des Luftfilters wurden in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 in diese verdünnten Lösungen getaucht und getrocknet, und es wurden Luftfilter mit den in Tabelle 2 angegebenen Eigenschaften erhalten. In Tabelle 2 waren alle Rs in den Formeln des fluorhaltigen Silans, ausgedrückt durch die Formeln (19) bis (23), als fluorhaltige funktionelle Gruppenkomponente Ethylgruppen.
  • Der in Beispiel 3 verwendete Vliesstoff unterschied sich von dem Vliesstoff aus Beispiel 1 und wies zwei Schichten mit einem Vliesstoff aus Glasfasern und einem Vliesstoff aus PET-Fasern auf, und die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters betrug 1,2 ml/cm2/Sek. Darüber hinaus unterschieden sich die in Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 4 verwendeten Vliesstoffe von dem Vliesstoff aus Beispiel 1 und wiesen Mischfasern aus PET-Fasern und Glasfasern auf (PET : Glas im Massenverhältnis = 80:20), und die Luftdurchlässigkeiten der Luftfilter betrugen 28,0 ml/cm2/Sek bzw. 0,5 ml/cm2/Sek. Außerdem unterschieden sich die Basismaterialien der in Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel 5 verwendeten Luftfilter von dem Vliesstoff aus Beispiel 1. Jedes der Basismaterialien des Luftfilters war ein einschichtiger Vliesstoff, der aus PTFE-Fasern gebildet ist, und die Luftdurchlässigkeiten der Luftfilter betrugen 3,0 ml/cm2/Sek bzw. 5,0 ml/cm2/Sek.
  • <Vergleichsbeispiel 1>
  • In Vergleichsbeispiel 1 wurde ein Vliesstoff verwendet, der mit dem von Beispiel 1 identisch war, aber das fluorhaltige Silan, das zu Komponenten mit fluorhaltigen funktionellen Gruppen wurde, wurde nicht in das Kieselsolhydrolysat aufgenommen.
  • <Vergleichsbeispiel 5>
  • In Vergleichsbeispiel 5 wurde als Basismaterial des Luftfilters ein handelsüblicher Membranfilter aus Polytetrafluorethylen (PTFE) mit Öffnungen von 1 µm in unbehandeltem Zustand verwendet, der als Luftfilter eingesetzt wurde. Er wurde nicht wie in Beispiel 1 in eine verdünnte Lösung der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer ölabweisenden Membran getaucht.
  • <Vergleichstest 1 und Bewertung>
  • Zur Imitation von Ölnebel und Staubstreuung aus einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines Metallprodukts unter Verwendung eines Schneidöls wurden Hexadecan und Eisenoxid (III) (hergestellt von FUJIFILM WAKO PURE CHEMICAL CORPORATION) in einen Rotations-/Revolutions-Rührer im Verhältnis von 80:20 in Bezug auf das Massenverhältnis gegeben und gerührt und gemischt, und eine simulierte Lösung wurde erhalten. Nachdem 1 ml der erhaltenen simulierten Lösung von oben in Luftfilter von 11 Arten getropft wurde, die in den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 erhalten wurden und horizontal angeordnet waren, wurden die Luftfilter senkrecht gestellt und die Falleigenschaften der simulierten Lösung geprüft. Der Luftfilter, in den die simulierte Lösung eingedrungen ist, wurde als Luftfilter mit „schlechtem“ Ölabweisungsvermögen betrachtet, und der Luftfilter, von dem die simulierte Lösung abfällt, wurde als Luftfilter mit „günstigem“ Ölabweisungsvermögen betrachtet.
  • Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, war im Vergleichsbeispiel 1 das fluorhaltige Silan, das zu fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten wurde, nicht im Kieselsolhydrolysat enthalten, so dass die simulierte Lösung in den Luftfilter eindrang und nicht abfiel, so dass die ölabweisende Wirkung „schlecht“ war.
  • Da in Vergleichsbeispiel 2 der Gehalt an fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten 11,6 Masseprozent betrug, was übermäßig viel war, und das Flächengewicht des Vliesstoffs 150 g/m2 betrug, was übermäßig wenig war, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masseprozent angesehen wurde, betrug die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters 60,0 ml/cm2/Sek., was übermäßig hoch war, die simulierte Lösung sickerte in den Luftfilter ein und fiel nicht ab, und somit war die Ölabweisung „schlecht“.
  • In Vergleichsbeispiel 3 betrug die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters 35 ml/cm2/Sek, was übermäßig hoch war, die simulierte Lösung sickerte in den Luftfilter ein und fiel nicht ab, so dass die ölabweisende Wirkung „schlecht“ war.
  • In Vergleichsbeispiel 4 fiel zwar die simulierte Lösung aus dem Luftfilter, aber da das Flächengewicht des Vliesstoffs mit 450 g/m2 übermäßig hoch war, betrug die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters 0,5 ml/cm2/Sek, was übermäßig niedrig war, und somit war die Leistung als Luftfilter unzureichend.
  • In Vergleichsbeispiel 5 wurde ein PTFE-Membranfilter als Luftfilter verwendet, aber die simulierte Lösung sickerte in den Luftfilter ein und fiel nicht ab, so dass die ölabweisende Wirkung „schlecht“ war.
  • Im Gegensatz dazu lag bei den Luftfiltern der Beispiele 1 bis 6 das Flächengewicht des Vliesstoffs in einem Bereich von 210 g/m2 bis 380 g/m2 , die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten waren in der ölabweisenden Membran mit einer ölabweisenden Wirkung in einem Verhältnis von 0.02 Masse-% bis 9,8 Masse-%, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats als 100 Masse-% betrachtet wurde, die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters betrug 1,2 ml/cm2/Sek bis 28,0 ml/cm2/Sek und der Umfang der Erfindung gemäß dem ersten Aspekt wurde erfüllt. Daher fiel die simulierte Lösung von den Luftfiltern ab, und es konnte bestätigt werden, dass die Ölabweisung aller Luftfilter „günstig“ war.
  • <Beispiele entsprechend der zweiten Ausführungsform und Vergleichsbeispiele>
  • [Synthesebeispiele 1 bis 9 zur Herstellung einer Metalloxidpartikeldispersion und vergleichende Synthesebeispiele 1 bis 3]
  • < Synthesebeispiel 1>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 12 nm (IPA-ST, hergestellt von NISSAN CHEMICAL CORPORATION, SiO2 Konzentration von 30 %) wurden 9,75 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (19) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 3,51 g Wasser zugegeben und gemischt. Darüber hinaus wurden 0,031 g Salpetersäure zugegeben und zwei Stunden lang bei 40 °C gemischt, und es wurde eine Dispersion von Siliziumdioxidpartikeln (Siliziumdioxid) erhalten, in der die Fluor-basierte Verbindung an Siliziumdioxidpartikeln gebunden war. Das Massenverhältnis (A/B) zwischen den fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) und dem Siliziumdioxid, das die Metalloxidpartikel (B) darstellte, betrug 0,61.
  • <Synthesebeispiel 2>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 45 nm (IPA-ST-L, hergestellt von NISSAN CHEMICAL CORPORATION, SiO2 Konzentration von 30 %) wurden 1,50 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung mit der Formel (20) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,54 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Siliziumdioxidpartikel (Silica) erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) betrug 0,09.
  • <Synthesebeispiel 3>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 80 nm (IPA-ST-ZL, hergestellt von NISSAN CHEMICAL CORPORATION, SiO2 Konzentration von 30 %) wurden 0,75 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (21) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,27 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Siliziumdioxidpartikel (Silica) erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) betrug 0,05.
  • <Synthesebeispiel 4>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g der gleichen IPA-Dispersion von Siliziumdioxid wie in Synthesebeispiel 1 wurden 2,25 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (22) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,81 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,010 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Siliziumdioxidpartikel (Kieselsäure) erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) betrug 0,14.
  • <Synthesebeispiel 5>
  • Mit der Ausnahme, dass die in Synthesebeispiel 4 verwendete Fluor-basierte Verbindung durch die oben beschriebene Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) ersetzt wurde, wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 4 eine Dispersion von Siliziumdioxidpartikel (Silica) erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) war 0,14.
  • <Synthesebeispiel 6>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer Methanoldispersion von Zirkoniumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 3 nm (SZR-M, hergestellt von SAKAI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD., ZrO2 Konzentration von 30 %) wurden 11,25 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 4,05 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,035 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Zirkoniumdioxidpartikel erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) zwischen den den fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A) und dem Zirkoniumdioxid, das die Metalloxidpartikel (B) waren, betrug 0,71.
  • <Synthesebeispiel 7>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Titandioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 6 nm (TKD-701, hergestellt von TAYCA CORPORATION, TiO2 Konzentration von 18 %) wurden 2,70 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,97 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,010 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Titandioxidpartikel erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) zwischen den fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A) und dem Titandioxid, das die Metalloxidpartikel (B) waren, betrug 0,28.
  • <Synthesebeispiel 8>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Aluminiumoxid und Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 60 nm (BIRAL AS-L10, hergestellt von TAKI CHEMICAL CO., LTD., 3Al2 O3/2SiO2 Konzentration von 10%) wurden 0,25 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) hinzugefügt und gemischt. Anschließend wurden 0,09 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Aluminiumoxid- und SiliziumdiOxidpartikel erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) zwischen den Komponenten mit fluor-basierten funktionellen Gruppen (A) und Aluminiumoxid und Siliziumdioxid, die Metalloxidpartikel waren (B), betrug 0,05.
  • <Synthesebeispiel 9>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Zinkoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 25 nm (MZ-500, hergestellt von TAYCA CORPORATION, ZnO-Konzentration von 30 %) wurden 1,50 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung mit der Formel (27) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,54 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Zinkoxidpartikeln erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) zwischen den fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A) und dem Zinkoxid, das die Metalloxidpartikel (B) darstellte, betrug 0,09.
  • <Vergleichende Synthesebeispiel 1>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Titandioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 230 nm (R32, hergestellt von SAKAI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD., TiO2 Konzentration von 30 %) wurden 1,50 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,54 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Titandioxidpartikel erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) zwischen den der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A) und dem Titandioxid, das die Metalloxidpartikel (B) waren, betrug 0,09.
  • <Vergleichende Synthesebeispiel 2>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g der gleichen IPA-Dispersion von Siliziumdioxid wie in Synthesebeispiel 1 wurden 0,45 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,16 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Siliziumdioxidpartikel (Silica) erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) betrug 0,03.
  • <Vergleichende Synthesebeispiel 3>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g der gleichen IPA-Dispersion von Siliziumdioxid wie in Synthesebeispiel 1 wurden 15,00 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 5,40 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,047 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Siliziumdioxidpartikel (Kieselsäure) erhalten. Das Massenverhältnis (A/B) betrug 0,95.
  • Die folgende Tabelle 3 zeigt Einzelheiten zu den Dispersionen der fluorhaltigen Metalloxidpartikel der Synthesebeispiele 1 bis 9 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3. In Tabelle 3 waren alle Rs in den Formeln des fluorhaltigen Silans, ausgedrückt durch die Formeln (19) bis (22) und die Formel (27), als Fluor-basierte Verbindung Ethylgruppen. [Tabelle 3]
    Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikel
    Metalloxid-partikel Dispersion von Metalloxidpartikel fluor-basierte Verbindung Wasser Salpetersäure fluorhaltigefunktionelle Gruppen-komponenten/Metalloxid-partikel (A)/(B)
    Typ Durch-schnitt-liche Partikel-größe (nm) Typ Gewicht (g) Typ Gewicht (g) Gewicht (g) Gewicht (g)
    Synthese-beispiel 1 SiO2 12 IPA-ST 50 Formel (19) 9,75 3,51 0,031 0,61
    Synthese-beispiel 2 SiO2 45 IPA-ST-L 50 Formel (20) 1,50 0,54 0,005 0,09
    Synthese-beispiel 3 SiO2 80 IPA-ST-ZL 50 Formel (21) 0,75 0,27 0,005 0,05
    Synthese-beispiel 4 SiO2 12 IPA-ST 50 Formel (22) 2,25 0,81 0,010 0,14
    Synthese-beispiel 5 SiO2 12 IPA-ST 50 Formel (27) 2,25 0,81 0,010 0,14
    Synthesebeispiel 6 ZrO2 3 SZR-M 50 Formel (27) 11,25 4.05 0,035 0,71
    Synthese-beispiel 7 TiO2 6 TKD-701 50 Formel (27) 2,70 0,97 0,010 0,28
    Synthese-beispiel 8 Al2O3/SiO2 60 AS-L10 50 Formel (27) 0,25 0,09 0,005 0,05
    Synthese-beispiel 9 ZnO 25 MZ-500 50 Formel (27) 1,50 0,54 0,005 0,09
    Vergleichs-Synthese-beispiel 1 TiO2 230 R32 50 Formel (27) 1,50 0,54 0,005 0,09
    Vergleichs-Synthese-beispiel 2 SiO2 12 IPA-ST 50 Formel (27) 0,45 0,16 0,005 0,03
    Vergleichs-Synthese-beispiel 3 SiO2 12 IPA-ST 50 Formel (27) 15,00 5,40 0,047 0,95
  • [Beispiele 7 bis 15 zur Herstellung einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran und zur Herstellung eines Luftfilters sowie die Vergleichsbeispiele 6 bis 9.]
  • <Beispiel 7>
  • Nachdem 30 g Ethylorthosilikat, 60 g Ethanol und 10 g Wasser gemischt worden waren, wurde 1 g Salpetersäure zugegeben und 3 Stunden lang bei 30 °C gemischt, und es wurde eine Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit erhalten. Nachdem 73,49 g denaturierter Alkohol (AP-7, hergestellt von JAPAN ALCOHOL CORPORATION) zu 10,00 g der erhaltenen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit zugegeben und gemischt wurden, wurden 11,51 g der Dispersion von Metalloxidpartikel aus Synthesebeispiel 1 zugegeben und gemischt, und eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran wurde erhalten. Eine verdünnte Lösung wurde durch Verdünnen von 10 g der erhaltenen flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran mit 100 g denaturierter Alkohol hergestellt. Als Basismaterial des Luftfilters wurde der Vliesstoff 356 verwendet, der aus gemischten Fasern aus PET-Fasern und Glasfasern (PET : Glas im Massenverhältnis = 80 : 20) gebildet war, eine Luftdurchlässigkeit von 9,3 ml/m2/s hatte und von AZUMI FILTER PAPER CO., LTD. hergestellt wurde. Dieser Vliesstoff wurde in die oben erwähnte verdünnte Lösung getaucht, und die überschüssige Flüssigkeit wurde abgeschüttelt. Der Vliesstoff wurde 24 Stunden lang bei Raumtemperatur getrocknet, und es wurde ein Luftfilter mit einer Luftdurchlässigkeit von 7,5 ml/cm2/Sek hergestellt. Die folgenden Tabellen 4 und 5 zeigen die Einzelheiten dazu. In Tabelle 4 gibt „(C)/[(A)+(B)+(C)] × 100“ den prozentualen Verhältnis (%) der Masse des Kieselsolhydrolysats (C) an der Summe der Masse der fluor-basierten funktionellen Gruppekomponenten (A), der Masse der Metalloxidpartikel (B) und der Masse des Kieselsolhydrolysats (C) an; „[(A)+(B)]/[(A)+(B)+(C)]×100“ gibt den Prozentsatz (%) der Summe der Masse der funktionellen Gruppenkomponenten (A) und der Masse der Metalloxidpartikel (B) zur Summe der Masse der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponente (A), der Masse der Metalloxidpartikel (B) und der Masse des Kieselsolhydrolysats (C) an; und „(A)/[(A)+(B)+(C)] × 100“ gibt den Prozentsatz (%) der Masse der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A) zur Summe der Masse der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A), der Masse der Metalloxidpartikel (B) und der Masse des Kieselsolhydrolysats (C) an.
  • [Tabelle 4]
    Flüssige Zusammensetzung zur Herstellung einer wasser- und ölabweisenden Membran
    Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikeln Kiesel-sol-hydro-lysat -Flüssigkeit Dena-turierter Alkohol (C)/[(A)+(B)+(C)]×100 (Masse%) [(A)+(B)]/[(A)+(B)+(C)] ×100 (Masse%) (A)/[(A)+(B)+(C)] × 100 (Masse%)
    Typ Gewicht (g) Gewicht (g) Gewicht (g)
    Beispiel 7 Synthese-beispiel 1 11,51 10,00 73,49 25 75 29,5
    Beispiel 8 Synthese-beispiel 2 0,65 10,00 84,35 88 12 1,1
    Beispiel 9 Synthese-beispiel 3 14,58 10,00 70,42 25 75 3,6
    Beispiel 10 Synthese-beispiel 4 6,92 10,00 78,08 40 60 7,8
    Beispiel 11 Synthese-beispiel 5 13,84 10,00 71,16 25 75 9,8
    Beispiel 12 Synthese-beispiel 6 0,20 10,00 84,80 95 5 2,1
    Beispiel 13 Synthese-beispiel 7 0,76 10,00 84,24 90 10 2,3
    Beispiel 14 Synthese-beispiel 8 57,54 10,00 27,46 20 80 3,8
    Beispiel 15 Synthese-beispiel 9 1,58 10,00 83,42 75 25 2,3
    Vergleichs-beispiel 6 Vergleichs-Synthese-beispiel 1 1,18 10,00 83,82 80 20 1,8
    Vergleichs-beispiel 7 Vergleichs-Synthese-beispiel 2 0,15 10,00 84,85 97 3 0,1
    Vergleichs-beispiel 8 Vergleichs-Synthese-beispiel 3 16,05 10,00 68,95 18 82 41,0
    Vergleichs-beispiel 9 - - - - - - -
    (Hinweis) (A) bezeichnet fluor-basierte funktionelle Gruppenkomponenten, (B) bezeichnet Metalloxidpartikel und (C) bezeichnet ein Kieselsolhydrolysat.
  • [Tabelle 5]
    Vliesstoff Luftfilter
    Luftdurch-lässigkeit (ml/cm2/Sek) Typ des Grundmaterials Luftdurch-lässigkeit (ml/cm2/Sek) Ölabweisende Wirkung
    Beispiel 7 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,5 Günstig
    Beispiel 8 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 8,8 Günstig
    Beispiel 9 35,0 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 28.4 Günstig
    Beispiel 10 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 8,2 Günstig
    Beispiel 11 9,3 Einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,5 Günstig
    Beispiel 12 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 8,8 Günstig
    Beispiel 13 9,3 Einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 8,8 Günstig
    Beispiel 14 9,3 Einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,1 Günstig
    Beispiel 15 1,9 Zweischichtiger Vliesstoff (Glas/PET) 1,8 Günstig
    Vergleichs-beispiel 6 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 8,7 Schlecht
    Vergleichs-beispiel 7 35,0 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 33,3 Schlecht
    Vergleichs-beispiel 8 1,9 Zweischichtiger Vliesstoff (Glas/PET) 1,4 Schlecht
    Vergleichs-beispiel 9 1,9 Zweischichtiger Vliesstoff (Glas/PET) 0,8 Schlecht
  • <Beispiele 8 bis 15 und vergleichende Beispiele 6 bis 8>
  • Bei den Beispielen 8 bis 15 und den Vergleichsbeispielen 6 bis 8 wurden, wie in Tabelle 4 dargestellt, die Arten und Gewichte der Dispersionen von fluorhaltigen Metalloxidpartikel, die Gewichte der Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeiten und die Gewichte des gleichen denaturierten Alkohols wie in Beispiel 7 ausgewählt oder bestimmt.
  • In Bezug auf die Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeiten wurden in den Beispielen 8 bis 15 und den Vergleichsbeispielen 6 bis 8 anstelle des in Beispiel 7 verwendeten Ethylorthosilikats 28,50 g eines Trimers bis Pentamers von Tetramethoxysilan (TMOS) (hergestellt von MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION, Markenname: MKC Silicate MS51) und 1,50 g 3-Glycydoxypropyltrimethoxysilan (GPTMS: hergestellt von SHIN-ETSU CHEMICAL CO, LTD. Markenname: KBM-403) als epoxidgruppenhaltiges Silan, das zu Alkylengruppenkomponenten wurde, verwendet. Für den Rest wurde eine ähnliche Operation wie in Beispiel 7 durchgeführt.
  • Darüber hinaus wurden, wie in Tabelle 5 dargestellt, Vliesstoffe mit unterschiedlichen Luftdurchlässigkeiten und Basismaterialien für Luftfilter ausgewählt.
  • Darüber hinaus wurden, ähnlich wie in Beispiel 7, die flüssigen Zusammensetzungen zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran der Beispiele 8 bis 15 und der Vergleichsbeispiele 6 bis 8 erhalten.
  • Außerdem wurden die Vliesstoffe, ähnlich wie in Beispiel 7, in die verdünnten Lösungen dieser flüssigen Zusammensetzungen zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran getaucht, entfeuchtet und getrocknet, und es wurden Luftfilter mit den in Tabelle 5 angegebenen Luftdurchlässigkeiten erhalten.
  • <Vergleichsbeispiel 9>
  • In Vergleichsbeispiel 9 wurden die flüssigen Zusammensetzungen zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch ein Verfahren hergestellt, das sich von dem der vorangegangenen Beispiele 8 bis 15 und der Vergleichsbeispiele 6 bis 8 unterscheidet. Das heißt, eine flüssige Mischung wurde hergestellt durch Mischen von 8,52 g eines Trimers bis Pentamers von Tetramethoxysilan (TMOS) (hergestellt von MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION, Markenname: MKC Silicate MS51) als Siliziumalkoxid, 0,48 g 3-Glycydoxypropyltrimethoxysilan (GPTMS: hergestellt von SHIN-ETSU CHEMICAL CO, LTD. Markenname: KBM-403) als Epoxygruppen-enthaltendes Silan, das zu Alkylengruppen-Komponenten wurde, 0,24 g Fluor-enthaltendes Silan, ausgedrückt durch die Formel (27) (R: Ethylgruppe) als eine Fluor-basierte Verbindung und 17,34 g Ethanol (EtOH) (Siedepunkt 78,3°C) als ein organisches Lösungsmittel, ferner Zugabe von 3,37 g ionenausgetauschtem Wasser dazu und Rühren derselben in einem trennbaren Kolben bei einer Temperatur von 25°C für fünf Minuten. Zusätzlich wurden 0,05 g Salzsäure mit einer Konzentration von 35 Masseprozent zu dieser flüssigen Mischung als Katalysator zugegeben und zwei Stunden lang bei 40°C gerührt, und es wurde eine fluorhaltige Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit erhalten. Eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran wurde hergestellt, indem 90 g desselben denaturierten Alkohols wie in Beispiel 7 mit 10 g dieser Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit vermischt wurden und 10 g der IPA-Dispersion von Siliziumdioxid als Dispersion von Metalloxidpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 12 nm, die die gleiche wie in Synthesebeispiel 1 war, zugegeben und vermischt wurden. Die gleichen Vliesstoffe wie in Beispiel 15 wurden in die verdünnte Lösung dieser flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran in ähnlicher Weise wie in Beispiel 7 eingetaucht, entfeuchtet und getrocknet, und es wurden Luftfilter mit den in Tabelle 5 angegebenen Eigenschaften erhalten.
  • Die in Beispiel 15, Vergleichsbeispiel 8 und Vergleichsbeispiel 9 verwendeten Vliesstoffe unterschieden sich von dem Vliesstoff aus Beispiel 7 und waren aus zwei Schichten mit einem Vliesstoff aus Glasfasern und einem Vliesstoff aus PET-Fasern gebildet, und die Luftdurchlässigkeiten der Luftfilter, die aus den in Beispiel 15, Vergleichsbeispiel 8 und Vergleichsbeispiel 9 verwendeten Vliesstoffen erhalten wurden, waren 1,8 ml/cm2/Sek, 1,4 ml/cm2/Sek bzw. 0,8 ml/cm2/Sek.
  • <Vergleichstest 2 und Bewertung>
  • Zur Nachahmung von Ölnebel und Staubstreuung aus einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines Metallprodukts unter Verwendung eines Schneidöls wurde dieselbe simulierte Lösung wie im Vergleichstest 1 verwendet. Nachdem 1 ml dieser simulierten Lösung von oben in Luftfilter von 13 Arten getropft wurde, die in den Beispielen 7 bis 15 und den Vergleichsbeispielen 6 bis 9 erhalten wurden und horizontal angeordnet waren, wurden die Luftfilter senkrecht gestellt und das Fallverhalten der simulierten Lösung geprüft. Der Luftfilter, in den die simulierte Lösung eingedrungen ist, wurde als Luftfilter mit „schlechtem“ Ölabweisungsvermögen betrachtet, und der Luftfilter, von dem die simulierte Lösung abfiel, wurde als Luftfilter mit „günstigem“ Ölabweisungsvermögen betrachtet.
  • Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, war, weil Luftfilter des Vergleichsbeispiels 6 hergestellt wurde, indem eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran aus dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, die Partikel aus Metalloxid (Titandioxid) mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 230 nm enthält, ein Vliesstoff in diese flüssige Zusammensetzung getaucht wurde, und der Vliesstoff entfeuchtet und getrocknet wurde, die durchschnittliche Partikelgröße der Metalloxidpartikel übermäßig groß, und es war unwahrscheinlich, dass die Metalloxidpartikel durch Kieselsol, d.h. Bindemittelkomponenten, an die Faseroberflächen des Vliesstoffs gebunden wurden. Infolgedessen fällt die simulierte Lösung nicht vom Luftfilter ab, und somit war die Ölabweisung „schlecht“.
  • Im Luftfilter des Vergleichsbeispiels 7 betrug „(A)/(B)“ 0,03, „[(A)+(B)]/[(A)+(B)+(C)×100“ 3 Masse-%, „(A)/[(A)+(B)+(C)]×100“ 0,1 Masse-%, und der Gehalt der auf Fluor basierenden funktionellen Gruppenkomponenten in der wasser- und ölabweisenden Membran war übermäßig gering. Daher betrug die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters 33,3 ml/cm2/Sek, was übermäßig hoch war, die simulierte Lösung sickerte in den Luftfilter ein und fiel nicht ab, und somit war die ölabweisende Wirkung „schlecht“.
  • Im Luftfilter des Vergleichsbeispiels 8 betrug „(A)/(B)“ 0,95, „[(A)+(B)]/[(A)+(B)+(C)]×100“ 82 Masse-%, „(A)/[(A)+(B)+(C)] × 100“ 41,0 Masse-%, und der Gehalt der auf Fluor basierenden funktionellen Gruppenkomponenten in der wasser- und ölabweisenden Membran war übermäßig groß. Daher fiel die simulierte Lösung nicht vom Luftfilter ab, und die Ölabweisung war somit „schlecht“.
  • Da bei dem Luftfilter aus Vergleichsbeispiel 9 die flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch Zugabe und Vermischen der Dispersion von Metalloxidpartikel mit der fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit hergestellt wurde, verschlechterte sich die ölabweisende Wirkung aufgrund einer Anzahl von Metalloxidpartikel mit lipophilen Partikeloberflächen in der Membran erheblich. Infolgedessen war die ölabweisende Wirkung „schlecht“. Da die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters mit 0,8 ml/cm2/Sek zu gering war, wurde vorhergesagt, dass bei der Verwendung als Luftfilter leicht Verstopfungen auftreten würden.
  • Im Gegensatz dazu basierten in den Luftfiltern der Beispiele 7 bis 17 die fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten auf Formel (1) oder Formel (2), die durchschnittliche Partikelgröße der Metalloxidpartikel lag in einem Bereich von 2 nm bis 90 nm, „(A)/[(A)+(B)+(C)]× 100“ in einem Bereich von 1 Masse-% bis 30 Masse-% lag, „[(A)+(B)]/[(A)+(B)+(C)]× 100“ in einem Bereich von 5 Masse-% bis 80 Masse-% lag, „(A)/(B)“ in einem Bereich von 0.05 bis 0,80, und die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters lag in einem Bereich von 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek. Daher fiel die simulierte Lösung von den Luftfiltern ab, und es konnte bestätigt werden, dass das Ölabweisungsvermögen aller Luftfilter „günstig“ war.
  • <Beispiele entsprechend der dritten Ausführungsform und Vergleichsbeispiele>
  • [Synthesebeispiele 10 bis 18 zur Herstellung einer Metalloxidpartikeldispersion und vergleichende Synthesebeispiele 4 und 5]
  • < Synthesebeispiel 10>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 12 nm (IPA-ST, hergestellt von NISSAN CHEMICAL CORPORATION, SiO2 Konzentration von 30 %) wurden 1,50 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (19) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,10 g Wasser zugegeben und gemischt. Darüber hinaus wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben und zwei Stunden lang bei 40 °C gemischt, und es wurde eine Dispersion von Siliziumdioxidpartikel (Kieselerde) erhalten, in der die Fluor-basierte Verbindung an Siliziumdioxidpartikel gebunden war.
  • < Synthesebeispiel 11>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 45 nm (IPA-ST-L, hergestellt von NISSAN CHEMICAL CORPORATION, SiO2 Konzentration von 30 %) wurden 1,50 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung mit der Formel (20) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,10 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Siliziumdioxid (Silica)-Partikel erhalten.
  • < Synthesebeispiel 12>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 80 nm (IPA-ST-ZL, hergestellt von NISSAN CHEMICAL CORPORATION, SiO2 Konzentration von 30 %) wurden 1,50 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung mit der Formel (21) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,10 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 1 eine Dispersion von Siliziumdioxid (Silica)-Partikel erhalten.
  • < Synthesebeispiel 13>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g der gleichen IPA-Dispersion von Siliziumdioxid wie in Synthesebeispiel 12 wurden 0,75 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (22) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,05 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie im Synthesebeispiel 10 eine Dispersion von Siliziumdioxid (Silica)-Partikel erhalten.
  • < Synthesebeispiel 14>
  • In einem Becherglas, in dem sich 50,0 g derselben IPA-Dispersion von Siliziumdioxid wie in Synthesebeispiel 12 befanden, wurden 2,25 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (23) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,15 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie im Synthesebeispiel 10 eine Dispersion von Siliziumdioxid (Silica)-Partikel erhalten.
  • < Synthesebeispiel 15>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer Methanoldispersion von Zirkoniumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 3 nm (SZR-M, hergestellt von SAKAI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD., ZrO2 Konzentration von 30 %) wurden 8,00 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 4,05 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,035 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde auf ähnliche Weise wie in Synthesebeispiel 10 eine Dispersion von Zirkoniumdioxidpartikel erhalten.
  • < Synthesebeispiel 16>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Titandioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 6 nm (TKD-701, hergestellt von TAYCA CORPORATION, TiO2 Konzentration von 18 %) wurden 2,70 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,97 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,010 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde auf ähnliche Weise wie in Synthesebeispiel 10 eine Dispersion von Titandioxidpartikel erhalten.
  • < Synthesebeispiel 17>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Aluminiumoxid und Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 60 nm (BIRAL AS-L10, hergestellt von TAKI CHEMICAL CO., LTD., 3Al2 O3/2SiO2 Konzentration von 10%) wurden 0,03 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) hinzugefügt und gemischt. Anschließend wurden 0,02 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 10 eine Dispersion von Partikeln aus Aluminiumoxid und Siliziumdioxid erhalten.
  • <Synthesebeispiel 18>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Zinkoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 25 nm (MZ-500, hergestellt von TAYCA CORPORATION, ZnO-Konzentration von 30 %) wurden 0,30 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung mit der Formel (27) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,11 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde in ähnlicher Weise wie in Synthesebeispiel 10 eine Dispersion von Zinkoxidpartikel erhalten.
  • <Vergleichende Synthesebeispiel 4>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g einer IPA-Dispersion von Titandioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 230 nm (R32, hergestellt von SAKAI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD., TiO2 Konzentration von 30 %) wurden 0,75 g der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung mit der Formel (27) zugegeben und gemischt. Anschließend wurden 0,27 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde auf ähnliche Weise wie in Synthesebeispiel 10 eine Dispersion von Titandioxidpartikel erhalten.
  • <Vergleichende Synthesebeispiel 5>
  • In einem Becherglas mit 50,0 g der gleichen IPA-Dispersion wie in Synthesebeispiel 10 wurde die Fluor-basierte Verbindung überhaupt nicht zugegeben und 0,10 g Wasser zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,005 g Salpetersäure zugegeben. Danach wurde auf ähnliche Weise wie in Synthesebeispiel 10 eine Dispersion von Siliziumdioxidpartikel erhalten.
  • Die folgende Tabelle 6 zeigt Einzelheiten der Dispersionen von fluorhaltigen Metalloxidpartikel der Synthesebeispiele 10 bis 18 und des vergleichenden Synthesebeispiels 4 sowie der Dispersion von Metalloxidpartikel, die kein Fluor enthalten, des vergleichenden Synthesebeispiels 5. In Tabelle 6 waren alle Rs in den Formeln des fluorhaltigen Silans, ausgedrückt durch die Formeln (19) bis (23) und die Formel (27) als die Fluor-basierte Verbindung, Ethylgruppen.
  • [Tabelle 6]
    Dispersion von fluorhaltigen/nicht fluorhaltigen Metalloxidpartikeln
    Metalloxidpartikel Dispersion von Metalloxidpartikeln fluor-basierten Verbindung Wasser Salpeter-säure
    Typ Durchschnittliche Partikel-größe (nm) Typ Gewicht (g) Typ Gewicht (g) Gewicht (g) Gewicht (g)
    Synthese-beispiel 10 SiO2 12 IPA-ST 50,0 Formel (19) 1,50 0,10 0,005
    Synthese-beispiel 11 SiO2 45 IPA-ST-L 50,0 Formel (20) 1,50 0,10 0,005
    Synthese-beispiel 12 SiO2 80 IPA-ST-Z L 50,0 Formel (21) 1,50 0,10 0,005
    Synthese-beispiel 13 SiO2 80 IPA-ST-Z L 50,0 Formel (22) 0,75 0,05 0,005
    Synthese-beispiel 14 SiO2 80 IPA-ST-Z L 50,0 Formel (23) 2,25 0,15 0,005
    Synthese-beispiel 15 ZrO2 3 SZR-M 50,0 Formel (27) 8,00 4,05 0,035
    Synthese-beispiel 16 TiO2 6 TKD-701 50,0 Formel (27) 2,70 0,97 0,010
    Synthese-beispiel 17 Al2O3/SiO 2 60 AS-L10 50,0 Formel (27) 0,03 0,02 0,005
    Synthese-beispiel 18 ZnO 25 MZ-500 50,0 Formel (27) 0,30 0,11 0,005
    Vergleichs-Synthese-bei spiel 4 TiO2 230 R32 50,0 Formel (27) 0,75 0,27 0,005
    Vergleichs-Synthese-bei spiel 5 SiO2 12 IPA-ST 50,0 - 0 0,10 0,005
  • [Synthesebeispiele 19 bis 22 zur Herstellung fluorhaltiger Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit und vergleichendes Synthesebeispiel 6]
  • < Synthesebeispiel 19>
  • In einem Becherglas mit 28,5 g eines Trimers bis Pentamers von Tetramethoxysilan (TMOS) (hergestellt von MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION, Markenname: MKC Silicate MS51) und 59,7 g Ethanol wurden 0,24 g (0,8 Masse-%) der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) zugegeben und gemischt. Als nächstes wurden 1,5 g 3-Glycydoxypropyltrimethoxysilan (GPTMS: hergestellt von SHIN-ETSU CHEMICAL CO., LTD. Markenname: KBM-403), das ein Epoxygruppen-haltiges Silan als Alkylengruppen-Komponente ist, und 10 g Wasser zugegeben und gemischt. Darüber hinaus wurden 0,1 g Salpetersäure zugegeben und bei 30 °C für 3 Stunden gemischt, und eine fluorhaltige Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit wurde erhalten.
  • <Synthesebeispiel 20>
  • In einem Becherglas mit 24,0 g eines Trimers bis Pentamers der gleichen TMOS wie die des Synthesebeispiels 19 und 59,7 g Ethanol wurden 0,06 g (0,2 Masseprozent) der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) zugegeben und gemischt. Als nächstes wurden 6,0 g desselben GPTMS wie in Synthesebeispiel 19 als Alkylengruppen-Komponenten und 10 g Wasser zugegeben und gemischt. Darüber hinaus wurden 0,1 g Salpetersäure zugegeben und 3 Stunden lang bei 30 °C gemischt, und es wurde eine fluorhaltige Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit erhalten.
  • <Synthesebeispiel 21>
  • In einem Becherglas, das 29,8 g eines Trimers bis Pentamers der gleichen TMOS wie die des Synthesebeispiels 19 und 59,8 g Ethanol enthält, wurden 3,00 g (10,0 Masse-%) der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung der Formel (27) zugegeben und gemischt. Als nächstes wurden 0,2 g desselben GPTMS wie in Synthesebeispiel 19 als Alkylengruppen-Komponenten und 10 g Wasser zugegeben und gemischt. Darüber hinaus wurden 0,1 g Salpetersäure zugegeben und 3 Stunden lang bei 30 °C gemischt, und es wurde eine fluorhaltige Kieselsolhydrolysatflüssigkeit erhalten.
  • <Synthesebeispiel 22>
  • In einem Becherglas mit 30,0 g Tetraethoxysilan (TEOS, hergestellt von TOKYO CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD.) und 56,9 g Ethanol wurden 0,30 g (1,0 Masse-%) der oben beschriebenen Fluor-basierte Verbindung mit der Formel (27) zugegeben und gemischt. Als nächstes wurden, ohne die Alkylengruppen-Komponenten hinzuzufügen, 10 g Wasser hinzugegeben und gemischt. Darüber hinaus wurden 0,1 g Salpetersäure zugegeben und bei 30°C 3 Stunden lang gemischt, und es wurde eine fluorhaltige Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit erhalten.
  • <Vergleichende Synthesebeispiel 6>
  • In einem Becherglas mit 28,5 g eines Trimers bis Pentamers desselben TMOS wie in Synthesebeispiel 11 und 59,6 g Ethanol wurde die Fluor-basierte Verbindung überhaupt nicht zugegeben, und 1,5 g desselben GPTMS wie in Synthesebeispiel 19 als Alkylengruppenkomponenten und 10 g Wasser wurden zugegeben und gemischt. Außerdem wurden 0,1 g Salpetersäure zugegeben und 3 Stunden lang bei 30 °C gemischt, wobei eine fluorfreie Kieselsolhydrolysatflüssigkeit erhalten wurde.
  • Die folgende Tabelle 7 zeigt Einzelheiten über die fluorhaltigen Kieselsolhydrolysatflüssigkeiten der Synthesebeispiele 19 bis 22 und die fluorfreie Kieselsolhydrolysatflüssigkeit des Vergleichsbeispiels 6. [Tabelle 7]
    Fluorhaltige/fluorfreie Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit
    Siliziumalkoholat Alkohol Fluor-basierten Verbindung Alkylengruppen-komponente Wasser Salpetersäure
    Typ Gewicht (g) Typ Gewicht (g) Typ Gewicht (g) Masse (%) Typ Gewicht (g) Gewicht (g) Gewicht (g)
    Synthese-beispiel 19 TMOS 28,5 Ethanol 59,7 Formel (27) 0,24 0,8 GPTMS 1,5 10 0,1
    Synthese-beispiel 20 TMOS 24,0 Ethanol 59,7 Formel (27) 0,06 0,2 GPTMS 6,0 10 0,1
    Synthese-beispiel 21 TMOS 29,8 Ethanol 59,8 Formel (27) 3,00 10,0 GPTMS 0,2 10 0,1
    Synthese-beispiel 22 TEOS 30,0 Ethanol 56,9 Formel (27) 0,30 1,0 - 0 10 0,1
    Vergleichs-Synthese-beispiel 6 TMOS 28,5 Ethanol 59,6 - 0 0 GPTMS 1,5 10 0,1
  • [Beispiele 16 bis 24 zur Herstellung einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran und zur Herstellung eines Luftfilters und Vergleichsbeispiele 10 bis 18]
  • <Beispiel 16>
  • Als Lösungsmittel wurden 80,9 g denaturierter Alkohol (AP-7, hergestellt von JAPAN ALCOHOL CORPORATION) zugegeben und mit 6,4 g der in Synthesebeispiel 19 erhaltenen fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit vermischt. Danach wurden 5,2 g der Dispersion von Metalloxidpartikel aus Synthesebeispiel 10 zugegeben und gemischt, und eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran wurde hergestellt. Eine verdünnte Lösung wurde durch Verdünnen von 85,0 g der erhaltenen flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran mit 15,0 g eines gemischten Lösungsmittels aus Wasser und denaturiertem Alkohol (Wasser : denaturiertem Alkohol in Bezug auf das Massenverhältnis = 1:1) hergestellt. Als Basismaterial des Luftfilters wurde der Vliesstoff 356 verwendet, der aus gemischten Fasern aus PET-Fasern und Glasfasern (PET : Glas im Massenverhältnis = 80 : 20) gebildet war, eine Luftdurchlässigkeit von 9,3 ml/m2/s hatte und von AZUMI FILTER PAPER CO., LTD. hergestellt wurde. Dieser Vliesstoff wurde in die oben erwähnte verdünnte Lösung getaucht, und die überschüssige Flüssigkeit wurde abgeschüttelt. Der Vliesstoff wurde 24 Stunden lang bei Raumtemperatur getrocknet, und es wurde ein Luftfilter mit einer Luftdurchlässigkeit von 7,9 ml/cm2/Sek hergestellt. Die folgenden Tabellen 8 und 9 zeigen die Einzelheiten dazu. Die folgende Tabelle 8 zeigt die Einzelheiten dazu. [Tabelle 8]
    Flüssige Zusammensetzung zur Herstellung einer wasser- und ölabweisenden Membran
    Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikeln Fluorhaltige Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit Lösungsmittel (AP-7) Verhältnis des Gehalts von (A1+A2) in der flüssigen Zusammensetzung ohne Lösungsmittel (Masse-%) (C):(B) (A1):(A2)
    Typ Gewicht (g) Typ Gewicht (g) Gewicht (g)
    Beispiel 16 Synthese-beispiel 10 5,2 Synthese-beispiel 19 6,4 80,9 7,0 61:39 75:25
    Beispiel 17 Synthese-beispiel 11 5,2 Synthese-beispiel 19 7,9 91,1 6,7 56:44 70:30
    Beispiel 18 Synthese-beispiel 12 10,3 Synthese-beispiel 20 2,5 89,6 7,7 89:11 98:2
    Beispiel 19 Synthese-beispiel 13 5,1 Synthese-beispiel 19 12,2 121,1 4,5 45:55 44:56
    Beispiel 20 Synthese-beispiel 14 5,2 Synthese-beispiel 21 12,2 122,2 26,2 45:55 21:79
    Beispiel 21 Synthese-beispiel 15 12,4 Synthese-beispiel 22 5,0 121,9 27,8 80:20 96:4
    Beispiel 22 Synthese-beispiel 16 5,4 Synthese-beispiel 21 10,0 107,6 29,8 50:50 37:63
    Beispiel 23 Synthese-bei spiel 17 2,0 Synthese-beispiel 20 14,0 176,0 1,1 16:84 8:92
    Beispiel 24 Synthese-beispiel 18 2,0 Synthese-beispiel 19 32,4 137,5 4,3 11:89 5:95
    Vergleichs-beispiel 10 Vergleichs-Synthese-beis piel 4 5,1 Synthese-beispiel 19 8,2 93,0 4,5 55:45 54:46
    Vergleichs-beispiel 11 Synthese-beispiel 10 3,1 Vergleichs-Synthese-beispiel 6 4,9 112,1 4,7 55:45 100:0
    Vergleichs-beispiel 12 Synthese-bei spiel 12 0,5 Synthese-beispiel 19 19,0 136,6 4.8 5:95 9:91
    Vergleichs-beispiel 13 Synthese-beispiel 12 10,3 Synthese-beispiel 19 1,1 79,6 8,1 95:5 99:1
    Vergleichs-beispiel 14 Synthese-beispiel 17 5,0 Synthese-beispiel 20 6,7 81,7 0,8 60:40 41:59
    Vergleichs-beispiel 15 Synthese-beispiel 15 6,2 Synthese-beispiel 21 8,2 100,7 35,2 55:45 52:48
    Vergleichs-beispiel 16 Vergleichs-Synthese-beispiel 5 5,0 Synthese-beispiel 19 6,7 81,7 1,8 60:40 0:100
    Vergleichs-beispiel 17 Synthese-beispiel 16 5,4 Synthese-beispiel 21 10,0 107,6 29,8 50:50 37:63
    Vergleichs-beispiel 18 Synthese-beispiel 10 5,2 Synthese-beispiel 22 6,4 80,9 7,0 61:39 75:25
    (Anmerkung) (A1) bezeichnet Fluor-basierte funktionelle Gruppenkomponenten, die an Metalloxidpartikel gebunden sind, (A2) bezeichnet Fluor-basierte funktionelle Gruppenkomponenten in Kieselsolhydrolysaten, (B) bezeichnet Metalloxidpartikel und (C) bezeichnet ein Kieselsolhydrolysat. [Tabelle 9]
    Vliesstoff Luftfilter
    Luftdurch-lässigkeit (ml/cm2/Sek) Art des Grundmaterials Luftdurch-lässigkeit (ml/cm2/Sek) Ölabweisende Wirkung
    Vor der Festigkeits-prüfung der Membran Nach der Festigkeits-prüfung der Membran
    Beispiel 16 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,9 Günstig Günstig
    Beispiel 17 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,4 Günstig Günstig
    Beispiel 18 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 8,2 Günstig Günstig
    Beispiel 19 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,6 Günstig etwas günstig
    Beispiel 20 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 6,8 Günstig etwas günstig
    Beispiel 21 9.3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,3 Günstig etwas
    Beispiel 22 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 6,9 Günstig etwas günstig
    Beispiel 23 1,9 Zweischichtiger Vliesstoff (Glas/PET) 1,8 Günstig etwas günstig
    Beispiel 24 35,0 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 29,1 Günstig etwas günstig
    Vergleichs-beispiel 10 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 6,5 Schlecht Schlecht
    Vergleichs-beispiel 11 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,3 Günstig Schlecht
    Vergleichs-beispiel 12 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 6,3 Schlecht Schlecht
    Vergleichs-beispiel 13 9,3 Einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 6,8 etwas günstig Schlecht
    Vergleichs-beispiel 14 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,3 Schlecht Schlecht
    Vergleichs-beispiel 15 9,3 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,0 Günstig Schlecht
    Vergleichs-beispiel 16 9,3 Einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 7,7 Schlecht Schlecht
    Vergleichs-beispiel 17 1,9 Zweischichtiger Vliesstoff (Glas/PET) 0,1 Günstig Schlecht
    Vergleichs-beispiel 18 35,0 einschichtiger Vliesstoff (PET/Glas) 32,2 Schlecht Schlecht
  • <Beispiele 17 bis 24 und Vergleichsbeispiele 10 bis 18>
  • Bei den Beispielen 17 bis 24 und den Vergleichsbeispielen 10 bis 18 wurde, wie in Tabelle 8 gezeigt, die flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran jedes der Beispiele 17 bis 24 und der Vergleichsbeispiele 10 bis 18 hergestellt, indem die Arten und das Gewicht der Dispersionen von fluorhaltigen Metalloxidpartikel, die Arten und das Gewicht der fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit und das Gewicht des gleichen Lösungsmittels wie in Beispiel 1 bestimmt wurden.
  • Tabelle 8 zeigt auch das „Verhältnis des Gesamtgehalts der ersten fluor-basierten funktionellen Gruppekomponenten (A1) und der zweiten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A2) in der flüssigen Zusammensetzung ohne Lösungsmittel“, das „Massenverhältnis ((C):(B)) zwischen Kieselsolhydrolysat (C) und Metalloxidpartikeln (B)“ und das „Massenverhältnis ((A1):(A2)) zwischen den ersten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A1) und den zweiten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A2)“. Das Verhältnis des Gesamtgehalts (Masseprozent) der ersten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A1) und der zweiten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A2) in der flüssigen Zusammensetzung ohne ein Lösungsmittel ist der gleiche wie das Verhältnis des Gesamtgehalts (Masseprozent) der ersten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A1) und der zweiten fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A2) in der wasser- und ölabweisenden Membran.
  • Die Vliesstoffe mit einer Luftdurchlässigkeit, die gleich oder verschieden von der des in Tabelle 9 gezeigten Beispiels 16 war, und die Arten des Basismaterials des Luftfilters wurden ausgewählt, die verdünnte Lösung jeder der flüssigen Zusammensetzungen zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran, die in den Beispielen 17 bis 24 und den Vergleichsbeispielen 10 bis 18 hergestellt wurden, wurde in das Basismaterial, das aus dem ausgewählten Vliesstoff gebildet war, in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 eingetaucht, entfeuchtet und getrocknet, und es wurden Luftfilter mit den in Tabelle 9 gezeigten Eigenschaften erhalten.
  • Die in Beispiel 23 und Vergleichsbeispiel 17 verwendeten Vliesstoffe unterschieden sich von dem Vliesstoff aus Beispiel 16 und wiesen zwei Schichten mit einem Vliesstoff aus Glasfasern und einem Vliesstoff aus PET-Fasern auf, und die Luftdurchlässigkeiten der aus den in Beispiel 23 und Vergleichsbeispiel 17 verwendeten Vliesstoffen erhaltenen Luftfilter betrugen 1,8 ml/cm2/Sek bzw. 0,1 ml/cm2/Sek.
  • <Vergleichstest 3 und Bewertung>
  • Zur Nachahmung der Ölnebel- und Staubstreuung aus einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines Metallprodukts unter Verwendung eines Schneidöls wurde die gleiche simulierte Lösung wie in Vergleichstest 1 verwendet. Unter Verwendung dieser simulierten Lösung wurde bei den 18 Arten von Luftfiltern, die in den Beispielen 16 bis 24 und den Vergleichsbeispielen 10 bis 18 erhalten wurden, die ölabweisende Wirkung vor und nach einem Festigkeitstest der wasser- und ölabweisenden Membran (die im Folgenden einfach als Membran bezeichnet wird) auf den Faseroberflächen der Vliesstoffe, die einen Luftfilter bilden, untersucht.
  • (1) Prüfung der Ölabweisung vor der Festigkeitsprüfung der Membran Vor einer Festigkeitsprüfung der Membran auf den Faseroberflächen von 18 Arten von Vliesstoffen, die einen horizontal angeordneten Luftfilter bilden, wurde 1 ml der erhaltenen simulierten Lösung von oben auf die Luftfilter getropft. Danach wurden die Luftfilter senkrecht gestellt und das Fallverhalten der simulierten Lösung geprüft. Der Luftfilter, in den die simulierte Lösung eingedrungen war, wurde als Luftfilter mit „schlechtem“ Ölabweisungsvermögen eingestuft. Der Luftfilter, in den die simulierte Lösung nicht eingedrungen war, in dem die simulierte Lösung aber an der Oberfläche haftete und in dem die simulierte Lösung von der Oberfläche abfiel, wenn der Luftfilter in Schwingung versetzt wurde, wurde als Luftfilter mit einem „etwas günstigen“ Ölabweisungsvermögen angesehen, und der Luftfilter, von dem die simulierte Lösung abfiel, wurde als Luftfilter mit einem „günstigen“ Ölabweisungsvermögen angesehen.
  • (2) Prüfung der Ölabweisung nach der Festigkeitsprüfung der Membran Während eine vorbestimmte Last auf 18 Arten von zu bewertenden Membranen aufgebracht wurde, wurde der folgende Schütz zehnmal unter den folgenden Bedingungen hin- und herbewegt. Anschließend wurden in ähnlicher Weise wie beim vorhergehenden Ölabweisungstest die Fließeigenschaften der simulierten Lösung geprüft. Der Luftfilter, in den die simulierte Lösung eingedrungen war, wurde als Luftfilter betrachtet, bei dem sich die Membran aufgrund der Hin- und Her-Bewegung des Schützes ablöste, und wurde als Luftfilter mit „schlechtem“ Ölabweisungsvermögen betrachtet. Darüber hinaus wurde der Luftfilter, in den die simulierte Lösung nicht eingedrungen war, sondern an dessen Oberfläche die simulierte Lösung anhaftete und bei dem die simulierte Lösung von der Oberfläche abfiel, wenn der Luftfilter vibrierte, als Luftfilter betrachtet, bei dem die Hin- und Her-Bewegung des Schützes nicht ausreichte, um ein Ablösen der Membran zu bewirken, und er wurde als Luftfilter mit „einigermaßen günstigem“ Ölabweisungsvermögen betrachtet. Bei dem Luftfilter, von dem die simulierte Lösung sofort abfiel, löste sich die Membran durch die Hin- und Her-Bewegung des Schützes nicht ab, und er wurde als Luftfilter mit „günstigem“ Ölabweisungsvermögen eingestuft.
    1. (a) Messgerät: Messgerät für statische/dynamische Reibung TL201Tt (TRINITY-LAB INC.)
    2. (b) Messbedingungen:
      • - Bewegungsdistanz: 30 mm
      • - Vertikale Belastung: 500 g Gewicht
      • - Verfahrgeschwindigkeit: 50 mm/Sek
      • - Schütz: Neoprengummi mit den Abmessungen 50 mm×50 mm im Quadrat
  • Wie aus Tabelle 9 ersichtlich, wurde für den Luftfilter des Vergleichsbeispiels 10 eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran aus dem Vergleichs-Synthesebeispiel 1 hergestellt, die Partikel aus Metalloxid (Titandioxid) mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 230 nm enthält. Da der Luftfilter des Vergleichsbeispiels 10 durch Eintauchen eines Vliesstoffs in diese flüssige Zusammensetzung und durch Entfeuchten und Trocknen des Vliesstoffs hergestellt wurde, war die durchschnittliche Partikelgröße der Metalloxidpartikel übermäßig groß, und es war unwahrscheinlich, dass die Metalloxidpartikel durch das Kieselsolhydrolysat, das eine Bindemittelkomponente ist, an die Faseroberflächen des Vliesstoffs gebunden wurden. Infolgedessen fiel die simulierte Lösung vor und nach dem Festigkeitstest der Membran nicht vom Luftfilter ab, und sowohl die Ölabweisung des Luftfilters vor als auch nach dem Festigkeitstest der Membran war „schlecht“.
  • Da die Metalloxidpartikel im Luftfilter von Vergleichsbeispiel 11 eine Fluor-basierte Verbindung enthalten, war die Ölabweisung im Luftfilter vor dem Festigkeitstest der Membran „günstig“. Da dieser Luftfilter jedoch nach dem Festigkeitstest der Membran aus dieser flüssigen Zusammensetzung hergestellt wurde, indem eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran aus der Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit des vergleichenden Synthesebeispiels 6, die keine Fluor-basierte Verbindung enthält, hergestellt wurde, sickerte die simulierte Lösung in den Luftfilter ein und fiel nicht ab, und die ölabweisende Wirkung war „schlecht“. Es wurde angenommen, dass dies daran lag, dass das Kieselsolhydrolysat keine Fluor-basierte Verbindung enthielt, so dass sich fluorhaltige Metalloxidpartikel wahrscheinlich auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs ansammelten und die Membran sich aufgrund der Festigkeitsprüfung der Membran in einem Zustand befand, in dem sie sich wahrscheinlich ablösen würde.
  • Bei dem Luftfilter des Vergleichsbeispiels 12, wenn die Gesamtmenge des Kieselsolhydrolysats (C) und der Metalloxidpartikel (B) als 100 Masseprozent betrachtet wurde, war der Verhältnis des Kieselsolhydrolysats (C) mit 5 Masseprozent zu gering und die Menge der Bindemittelkomponenten in der flüssigen Zusammensetzung zu gering. Da der Luftfilter des Vergleichsbeispiels 12 aus dieser flüssigen Zusammensetzung hergestellt wurde, war die Menge an Bindemittelkomponenten zur Verfestigung der Metalloxidpartikel gering, und die simulierte Lösung saugte sich wahrscheinlich zwischen den Partikeln voll. Aus diesem Grund fiel die simulierte Lösung vor und nach dem Festigkeitstest der Membran nicht vom Luftfilter ab, und sowohl das Ölabweisungsvermögen des Luftfilters vor als auch nach dem Festigkeitstest der Membran war „schlecht“.
  • Im Luftfilter des Vergleichsbeispiels 13 war die Ölabweisung vor der Festigkeitsprüfung der Membran „etwas günstig“, wenn die Gesamtmenge des Kieselsolhydrolysats (C) und der Metalloxidpartikel (B) als 100 Masse-% angesehen wurde, da der Verhältnis des Kieselsolhydrolysats (C) 95 Masse-% betrug. Da jedoch der Verhältnis der Metalloxidpartikel (B) mit 5 Masse-% zu gering war, wurde die Menge der Metalloxidpartikel in der flüssigen Zusammensetzung zu gering, und die Membran löste sich beim Festigkeitstest der Membran von den Faseroberflächen ab. Aus diesem Grund war das Ölabweisungsvermögen nach dem Festigkeitstest der Membran „schlecht“.
  • Im Luftfilter des Vergleichsbeispiels 14 betrug das Verhältnis des Gesamtgehalts (A1+A2) der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A1) und der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A2) 0,8 Masseprozent, was übermäßig gering war. Da der Luftfilter von Vergleichsbeispiel 14 aus dieser flüssigen Zusammensetzung hergestellt wurde, kann der gebildeten Membran keine ölabweisende Wirkung verliehen werden, die simulierte Lösung fiel vor und nach dem Festigkeitstest der Membran nicht vom Luftfilter ab, und sowohl die ölabweisenden Eigenschaften des Luftfilters vor als auch nach dem Festigkeitstest der Membran waren „schlecht“.
  • Im Luftfilter des Vergleichsbeispiels 15 betrug das Verhältnis des Gesamtgehalts (A1+A2) der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A1) und der fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A2) 35,2 Masseprozent, was übermäßig hoch war. Da der Luftfilter des Vergleichsbeispiels 15 aus dieser flüssigen Zusammensetzung hergestellt wurde, war das Ölabweisungsvermögen vor dem Festigkeitstest der Membran „günstig“. Da jedoch die Menge der Fluor-basierte Verbindung übermäßig groß war, wurde keine gleichmäßige Membran gebildet und der Luftfilter befand sich in einem porösen Zustand. Nach der Festigkeitsprüfung der Membran kam es zu einem Abblättern der Membran, und ihre ölabweisende Wirkung war „schlecht“.
  • Da im Luftfilter des Vergleichsbeispiels 16 eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran aus der Dispersion der Metalloxidpartikel des Vergleichsbeispiels 5 hergestellt wurde, die keine Fluor-basierte Verbindung enthält, und die Membran aus dieser flüssigen Zusammensetzung gebildet wurde, fiel die simulierte Lösung vor und nach dem Festigkeitstest der Membran nicht vom Luftfilter ab, und sowohl das Ölabweisungsvermögen des Luftfilters vor als auch nach dem Festigkeitstest der Membran war „schlecht“.
  • Im Luftfilter des Vergleichsbeispiels 17 betrug die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters nicht nur 0,1 ml/cm2/s, was ein zu niedriger Wert war, sondern die verdünnte Lösung der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran drang nicht ausreichend in den Vliesstoff ein, und die wasser- und ölabweisende Membran wurde nicht ausreichend auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet. Aus diesem Grund war die ölabweisende Wirkung vor dem Festigkeitstest der Membran „günstig“, aber die simulierte Lösung fiel nach dem Festigkeitstest der Membran nicht vom Luftfilter ab, und die ölabweisende Wirkung des Luftfilters war „schlecht“.
  • Da die Luftdurchlässigkeit des Luftfilters im Vergleichsbeispiel 18 mit 32,2 ml/cm2/s zu hoch war, bildete sich zwar eine wasser- und ölabweisende Membran auf den Faseroberflächen des Vliesstoffs, aber die Poren waren zu groß, so dass die simulierte Lösung in den Vliesstoff eindrang. Aus diesem Grund fiel die simulierte Lösung vor und nach der Festigkeitsprüfung der Membran nicht vom Luftfilter ab, und sowohl die ölabweisenden Eigenschaften des Luftfilters vor als auch nach der Festigkeitsprüfung der Membran waren „schlecht“.
  • Im Gegensatz dazu konnte bei den Luftfiltern der Beispiele 16 bis 24 bestätigt werden, dass alle ölabweisenden Eigenschaften vor dem Festigkeitstest der Membran „günstig“ und alle ölabweisenden Eigenschaften nach dem Reibungstest der Membran mit Neoprenkautschuk ebenfalls „günstig“ oder „etwas günstig“ waren. Insbesondere in Beispiel 16, Beispiel 17 und Beispiel 18, in denen das Verhältnis des Gehalts der ersten fluorfunktionellen Gruppenkomponenten (A1) gleich oder höher war als das Verhältnis des Gehalts der zweiten fluorfunktionellen Gruppenkomponenten (A2) in Bezug auf das Massenverhältnis und die Komponenten der Alkylengruppe in der fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit enthalten waren, waren alle ölabweisenden Eigenschaften nach dem Festigkeitstest der Membran ebenfalls „günstig“.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Ein Luftfilter der vorliegenden Erfindung wird in einer Arbeitsumgebung mit einer Werkzeugmaschine, wie z.B. einer Schneidemaschine oder einer Drehmaschine, zur Bearbeitung eines Metallprodukts unter Verwendung eines Schneidöls verwendet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 201851546 [0005]

Claims (13)

  1. Luftfilter mit einem Vliesstoff, in dem eine Vielzahl von Poren zwischen Fasern gebildet ist, wobei die Vielzahl von Poren den Vliesstoff zwischen einer Oberfläche, durch welche Luft einströmt, die Ölnebel und Staub beinhaltet, und der anderen Oberfläche, die sich auf einer der einen Oberfläche gegenüberliegenden Seite befindet und durch welche die Luft ausströmt, durchdringt, wobei eine wasser- und ölabweisende Membran auf Faseroberflächen des Vliesstoffs gebildet ist, die wasser- und ölabweisende Membran fluorhaltige funktionelle Gruppenkomponenten (A) und ein Kieselsolhydrolysat (C) beinhaltet, die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) in einem Verhältnis von 0,01 Masseprozent bis 10 Masseprozent enthalten sind, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats (C) als 100 Masseprozent angesehen wird, oder in einem Verhältnis von 1 Masseprozent bis 30 Masseprozent enthalten sind, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masseprozent angesehen wird, eine Luftdurchlässigkeit des Luftfilters von 1 ml/cm2/Sek bis 30 ml/cm2/Sek beträgt, und die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) eine Perfluorether-Struktur beinhalten, die durch die folgende allgemeine Formel (1) oder Formel (2) angegeben wird. [Chem 1] CpF2p+1-O-CqF2q-O-CrF2r-X-Y (1) CpF2p+1-O-CqF2q-X-Y (2) In der Formel (1) und der Formel (2) sind p, q und r ganze Zahlen von 1 bis 6, die gleich oder verschieden voneinander sind, und können eine gerade Kettenform oder eine verzweigte Form haben. In der Formel (1) und der Formel (2) ist X eine Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 2 bis 10 und kann Bindungen einer oder mehrerer Arten beinhalten, die ausgewählt sind aus einer Ether-Bindung, einer CO-NH-Bindung, einer O-CO-NH-Bindung und einer Sulfonamid-Bindung. In der Formel (1) und der Formel (2) ist Y ein Hydrolysat von Silan oder ein Hauptbestandteil des Kieselsolhydrolysats.
  2. Luftfilter nach Anspruch 1, wobei die wasser- und ölabweisende Membran Metalloxidpartikel (B), die eine durchschnittliche Partikelgröße von 2 nm bis 90 nm haben und an die die Fluor-basierten funktionellen Gruppenkomponenten (A) gebunden sind, und das Kieselsolhydrolysat (C) aufweist, die Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A) und die Metalloxidpartikel (B) in einem Verhältnis von insgesamt 5 Masseprozent bis 80 Masseprozent enthalten sind, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masseprozent angesehen wird, und ein Massenverhältnis (A/B) zwischen den Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A) und den Metalloxidpartikel (B) in einem Bereich von 0,05 bis 0,80 liegt.
  3. Luftfilter nach Anspruch 1, wobei die Fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A) erste fluorhaltige, funktionelle Gruppenkomponenten (A1), die an die Metalloxidpartikel (B) mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 2 nm bis 90 nm gebunden sind, und zweite fluorhaltige funktionelle Gruppenkomponenten (A2) aufweisen, die in dem Kieselsolhydrolysat (C) enthalten sind, ein Verhältnis eines Gesamtgehalts der ersten fluor-funktionellen Gruppenkomponenten (A1) und der zweiten fluor-funktionellen Gruppenkomponenten (A2) 1 Masseprozent bis 30 Masseprozent beträgt, wenn eine Menge der wasser- und ölabweisenden Membran als 100 Masseprozent angesehen wird, und ein Massenverhältnis (C:B) zwischen dem Kieselsolhydrolysat (C) und den Metalloxidpartikel (B) im Bereich von 10:90 bis 90:10 liegt.
  4. Luftfilter nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Metalloxidpartikel (B) Oxidpartikel von Metallen einer oder zweier Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Si, Al, Mg, Ca, Ti, Zn und Zr besteht.
  5. Luftfilter nach Anspruch 3, wobei in Bezug auf das Massenverhältnis ein Verhältnis eines Gehalts der ersten fluor-funktionellen Gruppenkomponenten (A1) gleich oder größer ist als ein Verhältnis eines Gehalts der zweiten fluor-funktionellen Gruppenkomponenten (A2).
  6. Luftfilter nach Anspruch 1, wobei das Kieselsolhydrolysat (C) Alkylengruppenkomponenten mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 2 bis 7 innerhalb eines Bereichs von 0,5 Masseprozent bis 20 Masseprozent aufweist, wenn eine Menge des Kieselsolhydrolysats (C) als 100 Masseprozent angesehen wird.
  7. Luftfilter nach Anspruch 1, wobei der Vliesstoff aus einer einzigen Schicht oder aus einem Laminat mit mehreren Schichten gebildet ist.
  8. Luftfilter nach Anspruch 1, wobei die den Vliesstoff bildenden Fasern Fasern einer oder mehrerer Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Glas, Aluminiumoxid, Kohlenstoff, Zellulose, Zellstoff, Nylon und Metallen besteht.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters, umfassend die Schritte: Herstellen einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch Zugabe eines Katalysators zu einem flüssigen Gemisch, in dem Siliziumalkoxid, eine Fluor-basierte Verbindung, welche die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) gemäß Anspruch 1 beinhaltet, Alkohol und Wasser gemischt sind; Herstellen einer verdünnten Lösung durch Mischen der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran und eines Lösungsmittels; Eintauchen eines Vliesstoffs in die verdünnte Lösung; und Bilden einer wasser- und ölabweisenden Membran auf Faseroberflächen des Vliesstoffs durch Entfeuchtung und Trocknung des eingetauchten Vliesstoffs.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters, umfassend die folgenden Schritte: Herstellen einer Dispersion aus Metalloxidpartikeln durch Dispergieren der Metalloxidpartikel (B) nach Anspruch 2 in einem organischen Lösungsmittel; Herstellen einer Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikeln durch Mischen von einer Fluor-basierte Verbindung, welche die fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A) gemäß Anspruch 1 beinhaltet, Wasser und einem Katalysator in die Dispersion der Metalloxidpartikel; Herstellen einer Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit durch Zugabe eines Katalysators zu einem flüssigen Gemisch, in dem Siliziumalkoxid, Alkohol und Wasser gemischt sind; Herstellen einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch Mischen der Dispersion der fluorhaltigen Metalloxidpartikel und einer verdünnten Lösung der Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit; Eintauchen eines Vliesstoffs in eine verdünnte Lösung der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran; und Entfeuchten und Trocknen des eingetauchten Vliesstoffs.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters nach Anspruch 10, wobei die Metalloxidpartikel (B) Oxidpartikel von Metallen einer oder zweier Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Si, Al, Mg, Ca, Ti, Zn und Zr besteht.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters, umfassend die Schritte: Herstellen einer Dispersion von Metalloxidpartikel durch Dispergieren der Metalloxidpartikel (B) nach Anspruch 3 in einem organischen Lösungsmittel; Herstellen einer Dispersion von fluorhaltigen Metalloxidpartikel durch Mischen von einer Fluor-basierte Verbindung, welche die ersten fluorhaltigen funktionellen Gruppenkomponenten (A1) gemäß Anspruch 3 beinhaltet, Wasser und einem Katalysator in die Dispersion der Metalloxidpartikel; Herstellen einer fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit durch Zugabe und Mischen eines Katalysators in Bezug auf ein flüssiges Gemisch, in dem eine Fluor-basierte Verbindung, welche die zweiten fluor-basierten, funktionellen Gruppenkomponenten (A2) nach Anspruch 3 beinhaltet, Siliziumalkoxid, Alkohol und Wasser gemischt sind; Herstellen einer flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran durch Mischen der Dispersion der fluorhaltigen Metalloxidpartikel und der fluorhaltigen Kieselsolhydrolysat-Flüssigkeit; Eintauchen eines Vliesstoffs in eine verdünnte Lösung der flüssigen Zusammensetzung zur Bildung einer wasser- und ölabweisenden Membran; und Entfeuchten und Trocknen des getauchten Vliesstoffs.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters nach Anspruch 12, wobei die Metalloxidpartikel (B) Oxidpartikel von Metallen einer oder zweier Arten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Si, Al, Mg, Ca, Ti, Zn und Zr besteht.
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