JP2001170461A - エアフィルター濾材、それを用いたエアフィルターパックおよびエアフィルターユニット並びにエアフィルター濾材の製造方法 - Google Patents
エアフィルター濾材、それを用いたエアフィルターパックおよびエアフィルターユニット並びにエアフィルター濾材の製造方法Info
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- Y10T428/249978—Voids specified as micro
Abstract
性支持材料をポリテトラフルオロエチレン多孔膜にラミ
ネートしてなる、高性能のフィルター濾材を提供する。 【解決手段】 ポリテトラフルオロエチレン多孔膜およ
びその少なくとも片面にラミネートされた通気性支持材
料を有してなるエアフィルター濾材であって、5.3cm
/秒の流速で空気を透過させたときの圧力損失(mmH
2O)および粒子径0.10〜0.12μmのジオクチルフタレー
トを用いて測定した捕集効率(%)から、下記式: 【数1】PF1={−log(透過率(%)/100)/圧力損失
(mmH2O)}×100 (ここで、透過率(%)は、100−捕集効率(%)で
ある。)に従って計算されるPF1値が22を越えるエ
アフィルター濾材。
Description
材、それを用いたエアフィルターパックおよびエアフィ
ルターユニット並びにエアフィルター濾材の製造方法に
関し、さらに詳しくは、圧力損失が小さく、かつ粒子捕
集効率が高い、ポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)多孔膜を含んでなるエアフィルター濾材、それを用
いたエアフィルターパックおよびエアフィルターユニッ
ト並びにエアフィルター濾材の製造方法に関する。
につれ、クリーンルームの清浄度は、近年益々高いレベ
ルが要求され、粒子捕集効率のより高いエアフィルター
ユニットが求められている。これまで、そのようなエア
フィルターユニットに用いられる高性能エアフィルタ
ー、特にHEPA、ULPAは、ガラス繊維を湿式抄紙
した濾材を折って作られていた。しかし、送風動力費を
更に低減するためのエアフィルターユニットの圧力損失
の低減、より高い清浄空間を実現するための捕集効率の
向上が望まれ、ガラス繊維からなるエアフィルターユニ
ットにより高性能(同一圧力損失なら、捕集効率がより
高く、同一捕集効率なら圧力損失がより低い。)を実現
することは非常に困難になっている。
ットを製造するために、ガラス繊維濾材よりも高性能で
あるPTFE多孔膜を用いたエアフィルターユニットが
提案されており、PTFE多孔膜を用いれば、ガラス繊
維濾材を用いたULPAに比べて同一捕集効率で2/3
の圧力損失になることが報告されている(特開平5−2
02217号公報、WO94/16802、WO98/
26860)。
ターユニットは、製造方法や加工方法によりその性能を
更に向上させることができ、より高性能なPTFE多孔
膜が提案されている。(フィルター濾材とするための通
気性支持材料をラミネートしていない)単体での性能が
高いPTFE多孔膜単体は、特表平9−504737号
公報、特開平10−30031号公報、特開平10−2
87759号公報およびWO98/26860に提案さ
れており、これらの公報には、エアフィルター濾材の性
能の指標であるPF(Performance Factor)値が高いP
TFE多孔膜が開示されている。
濾材として使用するためには通気性支持材料をラミネー
トすることが実質的に必要となっている。これは、取り
扱い性の点からPTFE多孔膜単体の強度を向上させる
とともに、濾材を所望の形状に加工するときに受ける損
傷を防ぐ必要があるからである。ところが、前記のとお
り、PTFE多孔膜単体ではPF値の高いものが知られ
ている(例えば、特開平10−30031号公報にはP
F値が30のPTFE多孔膜が記載されている。)。し
かし、PTFE多孔膜と通気性支持材料がラミネートさ
れたエアフィルター濾材においては、特開平10―30
031号公報でPF値19.8のものが、またWO98
/26860でPF値21.8のものが知られているも
のの、PF値が22を越えるものは知られていなかっ
た。
孔膜に通気性支持材料をラミネートしたエアフィルター
濾材を有してなるエアフィルターユニットについては、
WO98/26860が(どのように作製されたかは明
らかでないが)計算上PF値が90.6のものを記載し
ているが、90.6を越えるものおよびその詳細な製法
は知られていなかった。
は、圧力損失が小さくかつ捕集効率が高い、通気性支持
材料をPTFE多孔膜の少なくとも片面にラミネートし
てなる高性能のエアフィルター濾材を提供することであ
る。本発明の第2の目的は、通気性支持材料をPTFE
多孔膜にラミネートしたエアフィルター濾材をプリーツ
加工してなる、圧力損失が小さくかつ捕集効率が高いエ
アフィルターパックを提供することである。本発明の第
3の目的は、通気性支持材料をPTFE多孔膜にラミネ
ートしたエアフィルター濾材をプリーツ加工してなるエ
アフィルターパックを枠体内に収納した、圧力損失が小
さくかつ捕集効率が高いエアフィルターユニットを提供
することである。本発明の第4の目的は、通気性支持材
料をPTFE多孔膜にラミネートしたエアフィルター濾
材をプリーツ加工してなるエアフィルターパックを枠体
内に収納し、高性能を維持したままでかつコンパクト
(エアフィルター濾材をプリーツ状に折り曲げたエアフ
ィルターパックにおいて、折り高さが低い)なエアフィ
ルターユニットを提供することである。本発明の第5の
目的は、上記のようなエアフィルター濾材の効率的な製
造方法を提供することである。
的は、(1)ポリテトラフルオロエチレン多孔膜および
その少なくとも片面にラミネートされた通気性支持材料
を有してなるエアフィルター濾材であって、5.3cm
/秒の流速で空気を透過させたときの圧力損失(単位:
mmH2O)および粒子径0.10〜0.12μmのジオ
クチルフタレートを用いて測定した捕集効率(単位:
%)から下記式:
力損失(mmH2O)]×100 (ここで、透過率(%)=100−捕集効率(%)であ
る。)に従って計算されるPF1値が22を越えること
を特徴とするエアフィルター濾材、(2)ポリテトラフ
ルオロエチレン多孔膜およびその少なくとも片面にラミ
ネートされた通気性支持材料を有してなるエアフィルタ
ー濾材をプリーツ加工してなり、1.4cm/秒の濾材
透過風速で空気を透過させたときの圧力損失(単位:mm
H2O)および粒子径0.10〜0.12μmのジオク
チルフタレートを用いて測定した捕集効率(単位:%)
から下記式:
力損失(mmH2O)]×100 (ここで、透過率(%)=100−捕集効率(%)であ
る。)に従って計算されるPF2値が90.6を越える
ことを特徴とするエアフィルターパック、
プリーツ状に折り曲げたエアフィルター濾材からなるエ
アフィルターパックを有してなるエアフィルターユニッ
トであって、該濾材は、ポリテトラフルオロエチレン多
孔膜およびその少なくとも片面にラミネートされた通気
性支持材料を有してなり、1.4cm/秒の濾材透過風
速で空気を透過させたときの圧力損失(単位:mmH
2O)および粒子径0.10〜0.12μmのジオクチ
ルフタレートを用いて測定した捕集効率(単位:%)か
ら下記式:
力損失(mmH2O)]×100 (ここで、透過率(%)=100−捕集効率(%)であ
る。)に従って計算される該ユニットのPF3値が9
0.6を越えることを特徴とするエアフィルターユニッ
ト、(4)枠体、および該枠体内に収納されたプリーツ
状に折り曲げたエアフィルター濾材からなるエアフィル
ターパックを有してなるエアフィルターユニットであっ
て、該エアフィルターパックは、ポリテトラフルオロエ
チレン多孔膜およびその少なくとも片面にラミネートさ
れた通気性支持材料を有してなる前記PF1値が22を
越えるエアフィルター濾材を折り高さを30mm以下でプ
リーツ加工してなり、かつ1.4cm/秒の濾材透過風
速で空気を透過させたときの該ユニットの圧力損失が1
mmH2O以上であることを特徴とするエアフィルターユ
ニット、および(5)ポリテトラフルオロエチレン多孔
膜の少なくとも片面に通気性支持材料を加熱下にラミネ
ートし、次いで、ラミネートされたポリテトラフルオロ
エチレン多孔膜および通気性支持材料をラミネート直後
に冷却することを特徴とするエアフィルター濾材の製造
方法により達成される。
エアフィルター濾材は、PTFE多孔膜およびその少な
くとも片面にラミネートされた通気性支持材料を有して
なるエアフィルター濾材であって、上記で定義したPF
1値が22を越えることを特徴とする。
持材料がPTFE多孔膜の少なくとも片面にラミネート
されていればよく、通気性支持材料/PTFE多孔膜か
らなる2層構造、通気性支持材料/PTFE多孔膜/通
気性支持材料からなる3層構造、通気性支持材料/PT
FE多孔膜/通気性支持材料/PTFE多孔膜/通気性
支持材料からなる5層構造であってもよい。好ましく
は,通気性支持材料がPTFE多孔膜の両面にラミネー
トされている。この場合、PTFE多孔膜の取り扱いが
容易になるとともに、取り扱い時のPTFE多孔膜の損
傷を限りなく押さえることができる。
て複層からなる構成であってよい。複層構造にすること
により、各単層に仮にピンホール等の損傷が発生した場
合にも互いにこれを補うことができるし、求められる濾
材性能に応じて容易に設計することが可能となる。例え
ば、同じ性能のPTFE多孔膜を2層とすれば、計算上
圧力損失は2倍になるが、捕集効率を向上させることが
できる。
m/秒の流速で空気を透過させたときの圧力損失が4mm
H2O以上であることが好ましく、更に好ましくは、5
〜100mmH2Oであり、更に好ましくは10〜50mm
H2Oである。該圧力損失が4mmH2O未満の場合、作製
されたエアフィルターユニットの捕集効率を99%以上
とすることが困難になる場合があり、また100mmH2
Oを越えると作製したエアフィルターユニットの圧力損
失値が非常に大きくなりエアフィルターとして使用が制
限される場合がある。
記で定義したPF1値が22を越えることである。好ま
しくは、PF1値は少なくとも23であり、更に好まし
くは少なくとも24であり、更に好ましくは少なくとも
25である。より高いPF1値、例えば少なくとも2
3、少なくとも24、少なくとも25のエアフィルター
濾材であれば、より高性能(高PF2値、PF3値)のエ
アフィルターパック、エアフィルターユニットが得られ
るとともに、後述するように、エアフィルターユニット
の高性能を維持したままで、エアフィルターユニットを
よりコンパクト(極めて薄型のエアフィルターユニッ
ト)にすることができる。
1値においては、たとえPF1値自体の絶対値の差が1で
あっても、PF3値の絶対値の差は4以上となる。これ
はPF値の計算で、風速が5.3cm/秒から1.4c
m/秒になったとき圧力損失は1.4/5.3になるた
め、たとえ捕集効率が変化しなくともPF値は5.3/
1.4=3.79倍になると計算される。また捕集効率
は風速が小さくなると向上するため、更にPF値は向上
し、絶対値の値は4以上となるのである。
F1値が1向上することでエアフィルターユニットでの
PF3値は4以上向上し、エアフィルターユニットの圧
力損失が同じであれば捕集効率は向上し、またエアフィ
ルターユニットの捕集効率が同じであれば圧力損失は低
下する。例えばエアフィルターユニットのPF3値が9
2から96に向上すると、エアフィルターユニットの圧
力損失値が5.4mmH 2Oと同じ場合、 捕集効率は9
9.9989%から99.99935%に向上するとい
う効果が得られるものであり、非常に意義があるといえ
る。
は、99.9%以上が好ましく、99.99%以上が更
に好ましい。99.9%以上の捕集効率を持つエアフィ
ルター濾材からはHEPAレベルの捕集効率を持つエア
フィルターユニットを得ることができ、99.99%以
上の捕集効率を持つエアフィルター濾材からはULPA
レベルの捕集効率を持つエアフィルターユニットを得る
ことができる。
成するPTFE多孔膜および通気性支持材料について説
明する。本発明で使用可能なPTFE多孔膜は、そのP
F値が22を越えるものであればよく、公知のPTFE
多孔膜が使用できる。このようなPTFE多孔膜は、特
開平10−30031号公報、特開平10−28775
9号公報、特表平9−504737号公報に記載されて
いる。好ましく使用されるPTFE多孔膜のPF値は少
なくとも27、更には少なくとも28である。
ましく、更に好ましくは8μm以上である。同じPF値
のPTFE多孔膜において厚みが厚いものは、浮遊微粒
子を捕獲できる量が多くなり、即ち高寿命のエアフィル
ター濾材を得ることができる。また、PTFE多孔膜の
厚みが厚ければ、PTFE多孔膜製造時、PTFE多孔
膜と通気性支持材料とのラミネート時及び/又はエアフ
ィルター濾材をプリーツ加工する際に、ピンホールの発
生を少なくすることができる。
0.14μm以下、より好ましくは0.05〜0.1μmで
ある。単一繊維捕集理論によれば、濾材の繊維径が大き
くなると、繊維自体への粒子の吸着性能が下がってしま
い、平均繊維径が0.14μm以上になると、高いPF
値を持つ多孔膜が得られにくくなる。また平均繊維径が
0.05μm以下になると高いPF値を持つ多孔膜を達成
できるが、多孔膜構造の強度が弱くなり、後述するがラ
ミネートによるPF値低下が顕著になり、エアフィルタ
ー濾材として高いPF値を持つ物を得にくくなる。
好ましくは10%以下、更に好ましくは8%以下であ
る。充填率は、空間に対する繊維のつまりぐあいを表し
ており、充填率が低いほど多孔膜の空間が大きく、繊維
間距離も大きくなるため多孔膜繊維に粒子が吸着しやす
くなり、よりPF値は高く、保塵量が多くなり好まし
い。
E多孔膜は、例えば次のような方法で製造することがで
きる。 <好ましいPTFE多孔膜の製造方法>PTFE多孔膜
は、延伸多孔膜が好ましい。PTFE延伸多孔膜を製造
するには、まずPTFE乳化重合水性分散液を凝析して
得られたファインパウダーに、ソルベントナフサ、ホワ
イトオイルなどの液状潤滑剤を添加し、棒状にペースト
押出を行う。その後、この棒状のペースト押出物を圧延
してPTFE未焼成体を得る。この時の未焼成テープの
厚みは、通常100〜500μmである。
方向)に倍率2〜10倍未満で延伸し、その後、長手方
向延伸テープを幅方向(TD方向)に延伸する。このと
き、幅方向の延伸速度を少なくとも200%/秒で延伸
することが好ましい。幅方向の延伸速度が速くなるほど
PTFE多孔膜の繊維径が小さくなり、より高PF値の
PTFE多孔膜を得ることが可能となる。尚、幅方向の
延伸倍率はトータルの面積倍率が100〜300倍とな
るように設定することが好ましい。長手方向の延伸は、
PTFE焼成体の融点以下の温度で行う。また幅方向の
延伸は200〜420℃の温度で行う。
2枚以上のテープを重ねた状態で行ってもよい。幅方向
に延伸したPTFE多孔膜は必要に応じて収縮を防ぐた
めに熱処理をしてもよい。また、PTFE多孔膜の厚み
を増し、更に低充填率にするために、作製する未焼成テ
ープに非繊維化物(例えば、低分子量PTFE)をPT
FEファインパウダー100重量部あたり10〜50重
量部添加して延伸してもよい。
PF値は22を越え、PF値が少なくとも27のPTF
E多孔膜も容易に得られる。長手方向、幅方向のトータ
ル延伸倍率がさほど高く無いため、比較的厚い(5μm
以上)のPTFE多孔膜が得られ、且つ充填率が低い、
例えば12%以下、好ましくは10%以下、更に好まし
くは、8%以下の充填率を有するものが得られる。
通気性支持材料は、エアフィルター濾材の圧力損失に影
響を与えないもの(PTFE多孔膜の圧力損失よりかな
り低い圧力損失のもの)であれば、従来PTFE多孔膜
の補強の目的で使用される公知のものが使用できる。好
ましくは、少なくとも表面に熱融着性を有する不織布が
使用でき、更に好ましくは、芯鞘構造繊維(例えば、芯
がポリエステルで鞘がポリエチレン、芯が高融点ポリエ
ステルで鞘が低融点ポリエステルである繊維)からなる
不織布である。この芯鞘構造繊維からなる不織布は、芯
より低融点である鞘の融点を少し越える程度の低い温度
でラミネートすることが可能であるため、PTFE多孔
膜と通気性支持材料とのラミネート時の熱履歴を小さく
できるので、後述するPTFE多孔膜と通気性支持材料
とのラミネートにおいて、よりPF値の低下を押さえる
ことができる。
ミネート方法」本発明のエアフィルター濾材は、PTF
E多孔膜と通気性支持材料とを次ぎの方法でラミネート
して得るのが好ましい。出願人:ダイキン工業株式会社
は、既にPTFE多孔膜と通気性支持材料とがラミネー
トされたエアフィルター濾材、それを用いたエアフィル
ターパックおよびエアフィルターユニットを製造販売し
ているが、そのエアフィルター濾材の製造において、P
TFE多孔膜に通気性支持材料をラミネートすると、一
般に圧力損失が上昇することは知られていたが、更に圧
力損失の上昇に加えて捕集効率の低下をも招き、結果と
してPF値が低下するという問題が起こることを見い出
した。そして、より高PF値のエアフィルター濾材を得
るには、従来知られていない、より良いラミネート条件
を見い出すことが極めて重要であることがわかった。
いては特別なラミネート方法(条件)が記載されていな
いことから従来の方法でラミネートしているものと推察
できるが、PF値が26.6のPTFE多孔膜に通気性
支持材料をラミネートした場合、エアフィルター濾材の
PF値は19.8に低下している。そして、その他、前
記先行技術文献においても、PTFE多孔膜に通気性支
持材料をラミネートしたものでPF値が22を越えるエ
アフィルター濾材は得られていない。
料をラミネートする方法については、例えば本出願人に
よりPTFE多孔膜の厚さ方向に直接的に加圧しないで
ラミネートすることにより、PTFE多孔膜の圧力損失
をできるだけ維持させることが可能な方法を既に提案し
ている(特開平6−218899号公報)。しかしなが
ら、ここで開示されたラミネート方法で種々のPF値を
有するPTFE多孔膜と通気性支持材料とのラミネート
を試みたところ、PF値が22以下のPTFE多孔膜で
はラミネート後のPF値の低下をある程度は防げるもの
の、これより高いPF値(例えば、特開平10―300
31号公報に記載されたPF値が30)のPTFE多孔
膜ではPF値が低下してしまい、即ちラミネート後のP
F値が22以下のものしか得られないことが判明した。
たラミネート方法(条件)によってこのような傾向とな
る理由は以下のように推測できる。PTFE多孔膜単体
のPF値が22を越えてさらに高くなってくると、PT
FE多孔膜の平均繊維径はより細くなり、充填率もより
小さくなっていく。また、通常は高寿命を狙って、浮遊
微粒子の捕獲できる量を大きくするためにPTFE多孔
膜の厚みを5μm以上のものが好ましく使用される。
ラミネート時の巻出し、巻取りテンションによる厚み方
向の圧縮や、熱による収縮によってPTFE多孔膜繊維
の熱凝集が起こりやすくなる。この点を更に推察する
と、圧縮によりPTFE多孔膜の繊維間距離、特に厚み
方向の繊維間距離が小さくなり、一本一本の繊維が粒子
を捕集する効果が低下してしまい、特にPTFE多孔膜
内部での捕集効果の低下が全体の捕集効率の低下を招い
ているものと考えられる。また、熱凝集によりPTFE
多孔膜繊維数が減少し、一本一本の繊維径が増大するこ
とが捕集効率の低下を招いているものと考えられる。そ
れ故、特開平6−218899号に開示された比較的緩
やかな条件であっても前記現象が生じてしまい、その結
果、捕集効率は低下してしまうものと考えられる。
加圧することなく自重のみでPTFE多孔膜と通気性支
持材料とを重ねてラミネートする方法も開示している
が、自重のみでラミネートするためにラミネート温度を
高く設定しており、このためPTFE多孔膜が熱収縮し
てPF値が低下する原因になっていると思われる。ま
た、この方法では、実際にフィルターユニットを作製す
るために必要な長さ(20m以上)に渡ってラミネート
することは困難である。
鋭意ラミネート方法(条件)を検討したところ、次のよ
うな条件によれば本発明の所望のエアフィルター濾材を
得ることができることが明らかとなった。(1)ラミネ
ート時の熱履歴を極めて小さくすること、(2)巻き取
り、巻き出しテンションを極めて小さくすること、
(3)好ましくは、ラミネート直後に冷風等をあてるこ
とにより強制的に冷却すること。
ことが好ましい。本発明の好ましい一態様において、P
TFE多孔膜と通気性支持材料とのラミネートは、図2
の右半分に示すように、通気性支持材料22、23、好
ましくは熱可塑性不織布、例えば、芯がポリエステルで
鞘がポリエチレンからなる芯鞘構造繊維からなる不織布
を、図2の左半分に示すテンターから送られてくる二軸
延伸PTFE多孔膜の両面に重ね、ヒートロール19に
接触させることにより行うことができる。
好ましくは130〜220℃、より好ましくは140〜
170℃である。ヒートロール19に、ラミネートされ
た通気性支持材料およびPTFE多孔膜を接触させる
際、ロール19に対する圧縮力は通気性支持材料22の
巻出しテンションによって調整でき、本発明では好まし
くは10〜90g/cm、より好ましくは30〜70g
/cmである。更に好ましくは、(a)加熱温度が13
0℃以上140℃未満の時は、巻出しテンション70〜
90g/cm、ライン速度5m/分以上で行い、(b)
加熱温度が140℃以上170℃未満の時は、巻出しテ
ンション30〜70g/cm、ライン速度10m/分以
上で行い、(c)加熱温度が170℃以上220℃未満
の時は、巻出しテンション10〜30g/cm、ライン速
度15m/分以上で行うことができる。
以下、好ましくは300g/cm以下に設定することが
好ましい。高テンションでロール21に巻取ると、PT
FE多孔膜が厚み方向に圧縮され、PF値が低下する恐
れがある。また、ラミネートされたPTFE多孔膜およ
び通気性支持材料は、ラミネート直後に冷却することが
好ましい。冷却は、送風ノズル24をヒートロール19
の直後に設置し、ノズルの中にブロアにより室内の空気
(好ましくは50℃以下、更に好ましくは40℃以下)
を強制的に導入し、もしくは強制冷却した空気をノズル
中に導入し、ノズルから空気を強制的にラミネートされ
たエアフィルター濾材全体に当てることにより行うこと
ができる。
フィルターユニット」一般に、エアフィルターユニット
は、エアフィルター濾材をプリーツ状に加工してエアフ
ィルターパックを得、これを枠体に組み込んで作製する
ことができるが、具体的には次のとおりである。
ツタイプとセパレートタイプのユニットがある。ミニプリーツタイプユニット ミニプリーツタイプの製造工程には、エアフィルター濾
材をひだ状にプリーツ加工する工程、ひだ状にプリーツ
加工したエアフィルター濾材を開き、例えばひも状のス
ペーサーをエアフィルター濾材に塗布する工程、スペー
サーを塗布したエアフィルター濾材を再度ひだ状にプリ
ーツ加工する工程、プリーツ加工したエアフィルター濾
材を指定の大きさに切断する工程(本発明でいうエアフ
ィルターパックの完成)、エアフィルターパックの四方
をフレームで囲い、エアフィルターパックとフレームを
シールする工程からなる。
工する方法は、図4に示すように、レシプロ式の櫛刃で
折り込んでいく方法が一般的である。またスペーサーを
塗布したエアフィルター濾材を再度ひだ状にプリーツ加
工する方法は、図6のようにエアフィルター濾材を2つ
のロールで送り、出口に重りを置いて立ち上げるロール
立ち上げ法や、図5のようにレシプロ式の櫛刃で立ち上
げる方法がある。
ルター濾材41をニップロールを用いて繰り出し(2つ
の駆動ロール間にエアフィルター濾材を挟みロールを駆
動することで繰り出す)、レシプロ式の櫛刃でひだ状に
プリーツ加工し、図5のように展開、スペーサー塗布を
行い、図6のロールを用いて再度ひだ状にプリーツ加工
を行う。
ーは、プリーツ状の形状保持と気体の流路を確保するた
めに用いられるものであり、特にスペーサーの材質は特
に制限されず、従来から知られているポリエチレン共重
合体、ポリプロピレン共重合体、EVA(エチレン酢酸
ビニル共重合体)、ポリアミド等のホットメルト樹脂や
ガラスヤーン等が使用できる。
ックおよびエアフィルターユニットにポリアミドホット
メルト樹脂をスペーサーとして用いた場合には、所望の
高PF値が達成されることはもちろん、TOC(Total
Organic Carbon)として表される有機物の発生量が
極めて少ないという付加価値を同時に有するエアフィル
ターパックおよびエアフィルターユニットが得られる。
製造装置等に好ましく用いられているが、半導体製造に
おいて前記TOCと表される有機物が発生すると、シリ
コンウエハー表面に有機物が付着し、熱がかかる工程で
は有機物が炭化し、電気特性を悪化させてしまう。前記
したエアフィルターパックおよびエアフィルターユニッ
トにポリアミドホットメルト樹脂をスペーサーとして用
いたものは、高PF値化によるエネルギー効率の改善と
ともに、半導体製造の歩留まりの向上に寄与できる。
ー濾材をひだ状にプリーツ加工する工程、ひだ状にプリ
ーツ加工したエアフィルター濾材の間にコルゲート状に
加工したセパレーターを挿入する工程、プリーツ加工し
たエアフィルター濾材を指定の大きさに切断する工程
(本発明でいうエアフィルターパックの完成)、エアフ
ィルターパックの四方をフレームで囲い、エアフィルタ
ーパックとフレームをシールする工程からなる。本発明
のPTFE多孔膜及び通気性支持材料を有するエアフィ
ルター濾材のもつPF値をより効率よく、エアフィルタ
ーパック及びエアフィルターユニットに反映させるため
には、次のような製造方法が好ましい。
アフィルターユニットを作製することが好ましい。 (1)エアフィルター濾材をひだ状にプリーツ加工する
工程において、エアフィルター濾材を繰り出すときにニ
ップロールを使わずに軸にモーターをつけ強制的に繰り
出し、エアフィルター濾材の厚み方向に力を加えないこ
と。 (2)またエアフィルター濾材をひだ状にプリーツ加工
する工程において、プリーツ加工した後、例えば図4に
示す加熱手段42,42’により、加熱(通常60〜1
10℃)を行って折り癖をしっかりと付けること。 (3)プリーツ状に加工したエアフィルター濾材を展開
しひも状のスペーサーを塗布後、再びプリーツ状に加工
する時に、レシプロ式の様な櫛刃で強制的に行い折り目
をきれいにすること。 (4)全体の工程で、エアフィルター濾材を搬送すると
き、ニップロールを使用しないように行い、エアフィル
ター濾材を圧縮させないようにすること。
フィルターユニットのPF2値またはPF3値は、90.
6を越え、好ましくは92以上、更に好ましくは95以
上である。一般にPF値が高くなればなるほど、同一捕
集効率を達成するためのユニットの圧力損失値を低く設
定することが可能となる。また同一圧力損失のユニット
であればPF値が高くなるほど捕集効率を高く設定でき
る。本発明に従ってPF2値またはPF3値が90.6を
越える場合、これまで達成が不可能であったと考えられ
ていたほど低い圧力損失のULPA、HEPAを得るこ
とができる。
ィルターユニットの捕集効率は、濾材透過風速が1.4
cm/秒の時、好ましくは99.9%以上、より好ましく
は99.999%以上である。本発明のエアフィルター
パック及びエアフィルターユニットの圧力損失値は通常
低ければ低い程良く、濾材透過風速が1.4cm/秒の
時、好ましくは1〜25.4mmH2O、更に好ましくは1
〜15mmH2Oである。
の性能評価方法について説明する。エアフィルターユニ
ットの形状は使用用途によって様々である。例えばエア
フィルター濾材を袋状に構成する吹き流しの様な形態、
エアフィルター濾材をひだ状にプリーツ加工し、その間
に風の流路を保つためにひだ状のコルゲート加工したス
ペーサーを挿入した形態、エアフィルター濾材をひだ状
にプリーツ加工し、風の流路を保つためにエアフィルタ
ー濾材の長手方向にホットメルトのひも状スペーサーを
塗布した形態等がある。また、ひだ状にプリーツ加工す
るときの高さ(1つの折り目から次の折り目までのエア
フィルター濾材の長さ)も様々である。
の際の風速は、エアフィルターユニットの面速で0.5m
/秒である。しかしながら、エアフィルターユニットの
形態は上記のように折り込み高さや折り込みピッチが個
々に異なるため、エアフィルターユニットの開口面積が
同じであってもその中に折り込まれているエアフィルタ
ー濾材面積は異なっている。このため、同じエアフィル
ター濾材を用いていても圧力損失値や捕集効率値は異な
ってしまう。
能は折り込まれたエアフィルター濾材を透過する風速に
よって決まるため、同一ユニット開口面積に対する折込
量が異なればエアフィルター濾材を透過する風速が異な
ってしまい、圧力損失値や捕集効率が異なる値を示すか
らである。すなわち折込量が多いと濾材透過風速が小さ
くなり、このため圧力損失値が小さく、捕集効率が上が
るのである。また折込量が少ないと逆に濾材透過風速が
大きくなり、このため圧力損失値は大きく、捕集効率は
低下するのである。このことから個々のエアフィルター
ユニットの性能を相対比較する場合、エアフィルターユ
ニットの面の風速を一定にするよりはエアフィルターユ
ニットに折り込まれたエアフィルター濾材を透過する風
速を一定にする必要がある。本発明ではこの様な理由か
ら、エアフィルターユニットに折り込まれたエアフィル
ター濾材内を透過する風速を1.4cm/秒として相対
評価を行う。
秒の時のエアフィルターユニット面速(吹き出し風速)
の設定の方法は以下の通りである。エアフィルターユニ
ットの開口面積をSm2、エアフィルター濾材の折り込み
面積をsm2(折り込み高さ、プリーツ数から求められ
る)とすると、エアフィルターユニット面速Vは、 V=1.4×s/S (cm/秒)=(1.4/100)×s/S(m/
秒) となる。
の少なくとも片面にラミネートされた通気性支持材料を
有してなるエアフィルター濾材であって、先に定義した
PF 1値が22を越えることを特徴とするエアフィルタ
ー濾材を使用することにより、ULPAとしての性能を
維持したまま、コンパクトなエアフィルターユニットを
得ることができる。ULPAとしての性能とは一般に、
ユーザーが使用するエアフィルターユニットの面風速
で、捕集効率が99.9995%以上、好ましくは99.
9999%以上で、圧力損失が15mmH2O以下を言
う。
を使用すれば、30mm以下、好ましくは27mm以下、更
に好ましくは20mm以下の折り高さのエアフィルターパ
ックを有するエアフィルターユニットが得られる。例え
ば、折り高さが30mmのエアフィルターパックを有する
エアフィルターユニットの場合、通常ユーザーが使用す
るエアフィルターユニットの面風速である0.5m/秒
で使用した時、捕集効率を99.9999%と設定する
と、圧力損失は15mmH2O以下となり、また折り高さ
が20mmのエアフィルターパックを有するエアフィルタ
ーユニットの場合、エアフィルターユニットの面風速が
0.35m/秒で使用した時(特に薄いエアフィルターユ
ニットの場合には、通常0.35m/秒の面風速で使用さ
れる)、捕集効率を99.9999%と設定すると、圧
力損失は15mmH2O以下となる。このように、ULP
Aとしての高性能を維持したままで折り高さが30mm以
下の薄いエアフィルターユニットが得られる。
れば、圧力損失と捕集効率の性能指標であるPF1値が
22を越え、好ましくは少なくとも23、更に好ましく
は少なくとも24、更に好もしくは少なくとも25とす
ることができた故に可能となるものである。すなわち、
従来のPF1値が22以下のものであれば、折り高さが
30mmのエアフィルターユニットの場合、エアフィルタ
ーユニットの面風速0.5m/秒で使用した時、捕集効
率を99.9999%と設定すると、圧力損失は15mm
H2O以上となってしまう。また圧力損失を15mmH2O
以下に設定すれば捕集効率は99.9999%より小さ
くなってしまう。折り高さが20mmのエアフィルターユ
ニットの場合、エアフィルターユニットの面風速0.3
5m/秒で使用した時、捕集効率を99.9999%と設
定すると、圧力損失はやはり15mmH2O以上となって
しまう。また圧力損失を15mmH2O以下と設定すれば
捕集効率は99.9999%より小さくなってしまう。
の折り高さを小さくすれば、エアフィルターユニットの
構造抵抗が急激に小さくなり、本来のエアフィルター濾
材の性能がエアフィルターユニットの性能により反映さ
れることが解った。構造抵抗とは、プリーツの間隙を空
気が通過するときに生じる空気と、エアフィルター濾材
との摩擦抵抗であり、エアフィルターユニットの圧力損
失は、エアフィルター濾材を空気が透過するときの圧力
損失と構造抵抗の和として表される。
ーツタイプのエアフィルターユニットではエアフィルタ
ーユニットの面風速が0.5m/秒の時、構造抵抗が約1
mmH 2O程度発生するが、折り高さが35mm以下になれ
ば構造抵抗は急激に減少し、折り高さが30mm以下にな
ると構造抵抗はほぼ無くなり、エアフィルターユニット
の性能はエアフィルター濾材が本来持っている性能に匹
敵するようになる。
本発明のエアフィルターパックおよびエアフィルターユ
ニットの用途に使用できるが、その他適宜形態に加工さ
れて例えば、空気清浄器用フィルター、掃除機用フィル
ター、空調用フィルター、自動車の空気取り入れ用フィ
ルター、脱臭装置用フィルター、原子力用排気フィルタ
ー、バイオクリーンルーム用フィルター、医薬製造クリ
ーンルーム用フィルター、病院の手術室空気取り入れ用
フィルター、精密機器・機械用フィルター、防花粉用マ
スク、ガス(N2、Air、SiCl4等)インラインフ
ィルター、水・薬品等の液用フィルターの用途にも使用
できる。また、本発明のエアフィルターユニットは、半
導体工業、液晶工業、医療、食品工業、バイオテクノロ
ジー等のクリーンルーム、拡散炉、コーターデベロッパ
ー、ウェットステーション、化学蒸着(CVD)、ステ
ッパー、ストッカー、ドライエッチング装置、プラズマ
エッチング装置、クリーンブース、クリーンチャンバ
ー、ウェハー検査装置(サーフスキャン、プローバ
ー)、FFU(ファンフィルターユニット)、CMP等
の半導体製造装置等の用途に使用できる。特に薄型のエ
アフィルターユニットは、FFUを薄くできたり、半導
体製造装置に組み込んだ場合、設置スペースを狭くでき
その結果装置の小型化につながり、また軽いため簡単に
施工できる等の点で画期的なエアフィルターユニットで
ある。
する。実施例中、PTFE多孔膜の膜厚、充填率、平均
繊維径、圧力損失、捕集効率、PF値ならびにリークの
有無;エアフィルター濾材の圧力損失、透過率、捕集効
率、PF1値ならびにリークの有無;およびエアフィル
ターユニットの圧力損失、透過率、捕集効率、PF
3値、リークの有無ならびにTOC発生量は以下のよう
にして測定した。尚、本発明において上記濾材およびエ
アフィルターユニットの捕集効率、濾材のリーク検査の
測定はジオクチルフタレート(DOP)を検査粒子とし
て使用したが、TOC発生を低減させる観点から、従来
TOC発生が少ないものとして提案されている検査粒子
(例えば、シリカ粒子、ポリスチレンラテックス粒子
等)を用いることもできる。
し、PTFE多孔膜を5枚重ねて全体の膜厚を測定し、
その値を5で割った数値を1枚の膜厚とした。
出し、重量を測定し、下記式より充填率を求めた。
×2.25(PTFEの比重))]×100
を用いて、PTFE多孔膜の拡大写真(7000倍)を
撮影する。この写真を4つ切り大に拡大し、写真上に
縦、横それぞれ4本の同一長さ(長さ:縦24.5c
m、横29.5cm)の直線を5cm間隔に引き、その
直線上にあるPTFE繊維の直径を測定し、その平均を
PTFE繊維の平均繊維径とした。
圧力損失(mmH2 O) PTFE多孔膜及びエアフィルター濾材の測定サンプル
を直径100mmのフィルターホルダーにセットし、コン
プレッサーで入口側を加圧し、流量計で空気の透過する
流量を5.3cm/秒に調整した。そしてこの時の圧力
損失をマノメーターで測定した。
捕集効率(%) PTFE多孔膜及びエアフィルター濾材の測定サンプル
を直径100mmのフィルターホルダーにセットし、コン
プレッサーで入口側を加圧し、流量計で空気の透過する
流量を5.3cm/秒に調整した。この状態で上流側か
ら粒子径0.1〜0.12μmの多分散DOPを粒子濃度
108個/300mlで流し、下流側に設置したパーテ
ィクルカウンター(PMS LAS−X−CRT PA
RTICLE MEASURING SYSTEM I
NC.(PMS)社製、以下同じ)によって、粒子径
0.10〜0.12μmのDOPの透過粒子数を求め、上
流の粒子濃度をCi、下流粒子濃度をCoとして下記式
により測定サンプルの捕集効率を計算した。
については、吸引時間を長くしサンプリング空気量を多
くして測定を行った。例えば吸引時間を10倍にすると
下流側のカウント粒子数が10倍に上がり、即ち測定感
度が10倍になる。
透過率(%) PTFE多孔膜及びエアフィルター濾材の透過率は下記
式により求めた。
PF値 PTFE多孔膜のPF値は、
圧力損失(mmH2O)]×100 (ここで、透過率(%)=100−捕集効率(%)であ
る。)により求めた。一方、エアフィルター濾材のPF
1値は先に記載した式に従って求めた。
リークの有無 PTFE多孔膜及びエアフィルター濾材の測定サンプル
を直径100mmのフィルターホルダーにセットし、コン
プレッサーで入口側を加圧し、流量計で空気の透過する
流量を5.3cm/秒に調整した。この状態で上流側か
ら多分散DOPを粒子濃度108個/300mlで流
し、下流側に設置したパーティクルカウンターによっ
て、粒径別の透過粒子数を求め、上流、下流の粒子数の
比率から粒径0.10〜0.12μm及び0.25〜0.3
5μmのDOP粒子の捕集効率を求め、粒径0.25〜
0.35μmのDOPの捕集効率が粒径0.10〜0.12
μmのDOPの捕集効率より100倍以上高ければリー
ク無しと判定した。
2 O) 図3に示した装置を用い、エアフィルターユニットを装
着後エアフィルター濾材を透過する風速が1.4cm/
秒になるように調整し、その時のエアフィルターユニッ
ト前後の圧力損失をマノメーターで測定した。なお、図
3中の符号の説明は以下のとおりである。31:送風
機、32,32':HEPAフィルター、33:試験用粒
子導入管、34,34':整流板、35:上流側試験用粒
子採取管、36:静圧測定孔、37:供試フィルターユ
ニット、38:下流側試験用粒子採取管、39:層流型
流量計
後エアフィルター濾材を透過する風速が1.4cm/秒に
なるように調整し、この状態で上流側に粒子径が0.1
〜0.12μmのDOP粒子を濃度1×109/ft3で流
し、下流側の粒子径0.1〜0.12μmの粒子数をパー
ティクルカウンターで測定し、上流の粒子濃度をCi、
下流粒子濃度をCoとして下記式により測定サンプルの
捕集効率を計算した。。
0
ユニットのPF値 エアフィルターパック及びエアフィルターユニットのP
F2値及びPF3値は先に記載した式に従って求めた。と
ころで、エアフィルターパックの性能の測定は、それ自
身では測定できないため、測定を行うためエアフィルタ
ーパックの四方にフレームを付け、エアフィルターパッ
クとフレームとをシールしたエアフィルターユニットと
して測定する。その結果、エアフィルターパックとエア
フィルターユニットのPF2値とPF3値は同じ値とな
る。
A No.10C 4.5.4に準拠して行った(日本空気
清浄協会発行1979年「空気清浄装置性能試験方法基
準」)。ラスキンノズルより発生させたシリカ粒子を清
浄空気に混合して粒径が0.1μm以上の粒子を濃度10
8個/ft3以上で含む検査流体を調製する。次に、エア
フィルターユニットの上流から検査流体をエアフィルタ
ーユニット面の風速が0.5m/秒になるようにしてエア
フィルターユニットに通す。その後、エアフィルターユ
ニットの下流側25mmの位置で、捜査プローブを1秒間
に5cmの速度で走査させながら、下流側空気を28.
3リットル/分で吸引し、パーティクルカウンターで下
流側のシリカ粒子濃度を測定する。但し、この走査はエ
アフィルターユニットの濾材および濾材とフレームとの
結合部の全面にわたって行い、そのストロークはわずか
に重なり合うようにする。エアフィルターユニットにリ
ークが存在する場合は、下流側のシリカ粒子の粒径分布
が、上流側の粒径分布と同じようになるため判別が可能
である。
量の測定 エアフィルターユニットからのTOC発生量の測定は、
HEPAフィルター及び有機物除去ケミカルフィルター
を通して、パーティクル及び有機物処理を行った空気
を、試験を行うエアフィルターユニットに通し、エアフ
ィルターユニット下流側空気を多孔質高分子吸着剤(T
ENAX GR)を用いて吸引サンプリングを行い、有
機物を吸着させる。この時の条件は次の通りである。 ・試験エアフィルターユニット透過風速:0.35m/
秒 ・下流側空気サンプリング量:2L/分×100分間
剤に吸着した有機物を、キューリーポイントパージアン
ドトラップサンプラ(日本分析工業社製 JHS−10
0A)を用いて分析した。すなわち、下流側空気の有機
物を吸着させたTENAX管を230℃に加熱し、そこ
に高純度ヘリウムガスを流し、吸着物をガスとして追い
出し(パージ)、トラップ管に導入する。このトラップ
管において−40℃に冷却した吸着剤(石英ウール)に
蓄積濃縮させる。その後、前記吸着剤を358℃に瞬間
加熱し、20秒間吸着剤に吸着した吸着物をガスとして
放出する。そして、前記放出ガスをガスクロマトグラフ
ィーに導入し、その量を有機物総量として測定する。有
機物総量と、下流側サンプリング空気量とから、発生有
機物量をng/m3として表した。ガスクロマトグラフ
ィーの測定条件は以下の通りである。 ・ガスクロマトグラフィー:GC14A(島津製作所社
製) ・カラム:FRONTIER LAB ULTRA ALLOY Capillary
Column UA−5 ・カラム温度:50℃→280℃(10分ホールド)、
昇温速度10℃/分
イキン工業株式会社製ポリフロンファインパウダーF−
104U)100重量部に、押出助剤としての炭化水素
油(エッソ石油株式会社製アイソパー)25重量部を加
えて混合した。この混合物をペースト押出により丸棒状
に成形した。この丸棒状成形体を70℃に加熱したカレ
ンダーロールによりフィルム状に成形し、PTFEフィ
ルムを得た。このフィルムを250℃の熱風乾燥炉に通
して押出助剤を蒸発除去し、平均厚み200μm、平均
幅150mmの未焼成フィルムを得た。次に、この未焼成
PTFEフィルムを図1に示す装置を用いて長手方向に
延伸倍率5倍で延伸した。未焼成フィルムはロール1に
セットし、延伸したフィルムは巻取ロール2に巻き取っ
た。また、延伸温度は250℃で行った。
クリップで挟むことのできる図2の左半分に示す装置
(テンター)を用いて幅方向に延伸倍率30倍で延伸
し、熱固定を行った。この時のの延伸温度は290℃、
熱固定温度は360℃、また延伸速度は330%/秒で
あった。
示す装置を用いて幅方向に延伸倍率40倍で延伸し、熱
固定を行った。この時のの延伸温度は290℃、熱固定
温度は350℃、また延伸速度は440%/秒であっ
た。
示す装置を用いて幅方向に延伸倍率25倍で延伸し、熱
固定を行った。この時のの延伸温度は290℃、熱固定
温度は380℃、また延伸速度は275%/秒であっ
た。
は以下の通りである。
ン/ポリエステル製熱融着性不織布(上面:商品名エル
ベスT0703WDO(ユニチカ製);下部:商品名エ
ルフィットE0353WTO(ユニチカ製))を図2に
示す装置を用いて熱融着し、エアフィルター濾材を得
た。この時の熱融着条件は以下の通りであった。
しテンション) 巻取テンション 280g/cm
ン/ポリエステル製熱融着性不織布(上面:商品名エル
ベスT0703WDO(ユニチカ製);下部:商品名エ
ルフィットE0353WTO(ユニチカ製))を図2に
示す装置を用いて熱融着し、エアフィルター濾材を得
た。この時の熱融着条件は以下の通りであった。 ロール19 加熱温度180℃ ライン速度 15m/分 巻出しテンション 20g/cm(不織布22の巻出
しテンション) 巻取テンション 280g/cm
ル19から出たエアフィルター濾材に20℃の空気を吹
き付けて冷却した以外は実施例4と同様にして、エアフ
ィルター濾材を得た。
施例4と同様にしてエアフィルター濾材を作製した。
施例6と同様にしてエアフィルター濾材を作製した。
218899号公報に記載された実施例7の条件(加熱
温度160℃、ライン速度10m/分、巻出しテンショ
ン90g/cm)で、図2に示す装置を用いてPTFE
多孔膜の両面にポリエチレン/ポリエステル製熱融着性
不織布(上面:商品名エルベスT0703WDO(ユニ
チカ製);下部:商品名エルフィットE0353WTO
(ユニチカ製))を熱融着してエアフィルター濾材を得
た。巻取りは、巻取テンション280g/cmで行っ
た。
例1と同様にしてエアフィルター濾材を得た。
エアフィルター濾材の物性は以下の通りである。
膜単体に比べてPF1値の低下が極めて少なく、通気性
支持材料のラミネート後にも22以上のPF1値が達成
できた。さらに実施例6および8の結果から、ラミネー
ト直後に冷却すると、更にPF 1値は向上することが解
った。一方、前記参考例から理解できるように、特開平
6−218899公報に記載された程度の緩やかなラミ
ネート条件では、圧力損失の上昇は抑えられるものの捕
集効率の低下は防ぐことはできず、PTFE多孔膜単体
のPF値が高い場合にも、通気性支持材料をラミネート
したエアフィルター濾材のPF1値は22以下に低下し
てしまうことが解った。
り機で高さ5.5cmにプリーツ加工し、プリーツ後9
0℃の温度をかけて折りくせをつけた。この後、プリー
ツされたエアフィルター濾材を一旦開き、ポリアミドホ
ットメルト樹脂製のスペーサーを塗布し、再度プリーツ
状にレシプロ立ち上げ機で立ち上げ、大きさ58cm×
58cmに切断して、エアフィルターパックを得た。こ
の時のプリーツ間隔は3.125mm/プリーツであっ
た。ここまでの工程で、エアフィルター濾材を繰り出す
ときには軸にモーターをつけ強制的に繰り出し、エアフ
ィルター濾材の厚み方向に力を加えないようにした。ま
たエアフィルター濾材を搬送するときには、ニップロー
ルを使用しないようにして、エアフィルター濾材に圧縮
力をかけないようにした。
cm×58cm、厚さ6.5cmのアルマイト加工アル
ミニウム製枠を用意し、この枠内にプリーツ加工された
エアフィルターパックを入れ、ウレタン接着剤でエアフ
ィルターパック周囲とアルミニウム枠とをシールしてエ
アフィルターユニットを作製した。
施例9と同様にしてエアフィルターユニットを作製し
た。
9と同様にしてエアフィルターユニットを作製した。
ず、折り目にくせをつけなかった以外は実施例9と同様
にしてエアフィルターユニットを作製した。
ールを用いた以外は実施例9と同様にしてエアフィルタ
ーユニットを作製した。
したエアフィルターユニットについて、濾材透過風速が
1.4cm/秒になるように風速を設定してエアフィル
ターユニットの圧力損失及び捕集効率を測定した。尚、
これらのエアフィルターユニットで濾材透過風速が1.
4cm/秒である時のエアフィルターユニットの面速は
以下の通りである。各エアフィルターユニットの内寸は
58cm×58cmであるから、エアフィルターユニッ
トの開口面積は58cm×58cm=3364cm2=
0.3364m2となる。一方、折り込まれたエアフィル
ター濾材の面積については、まずプリーツ数を計算する
と、580mm÷3.125mm/プリーツ=185プリー
ツとなり、これから、エアフィルター濾材の長さは5.
5cm×185×2=2035cm=20.35mとな
る。またエアフィルター濾材の幅は58cm=0.58m
であるので、エアフィルター濾材の面積は20.35×
0.58=11.803m2となる。エアフィルターユニ
ットの開口面積とエアフィルター濾材の面積から、濾材
透過風速1.4cm/秒の時のエアフィルターユニット
の面速は1.4cm/秒×11.803m2÷0..336
4m2=49.12cm/秒=0.4912m/秒となる。
実際のエアフィルターユニットの圧力損失等の測定は、
この面速で行った。
したエアフィルターユニットの性能は以下の通りであ
る。
に、通常行われている方法(ニップロールを使用し、濾
材をレシプロ機で折った後に熱をかけない)では、9
0.6を越えるPF3値は達成できないが、ニップロー
ルを使用せず、濾材をレシプロ機で折った後に熱をかけ
て折り目にくせを付けたものは所望の高PF3値のエア
フィルターユニットを得ることができた。また、再度プ
リーツ状に立ち上げる場合、ロール立ち上げ機よりもレ
シプロ立ち上げ機を用いた方がより高いPF3値を得る
のに好ましいことがわかる。
り機により高さ13cmでプリーツ加工し、プリーツ後
80℃の温度をかけて折りくせをつけた。この後、プリ
ーツ加工されたエアフィルター濾材の間に、厚み35μ
mのアルミ箔を高さ2.4mmにコルゲート加工したセパレ
ーターを上下流側それぞれに挿入し、大きさ58cm×
58cmに切断した。この時のプリーツ間隔は5.0mm
/プリーツであった。ここまでの工程で、エアフィルタ
ー濾材を繰り出すときには軸にモーターをつけ強制的に
繰り出し、エアフィルター濾材の厚み方向に力を加えな
いようにした。またエアフィルター濾材を搬送するとき
には、ニップロールを使用しないようにして、エアフィ
ルター濾材に圧縮力をかけないようにした。
cm×58cm、厚さ15cmのアルマイト加工アルミ
ニウム製枠を用意し、この枠内にプリーツ加工されたエ
アフィルターパックを入れ、ウレタン接着剤でエアフィ
ルターパック周囲とアルミニウム枠とをシールしてエア
フィルターユニットを作製した。このエアフィルターユ
ニットについて濾材透過風速が1.4cm/秒になるよ
うに風速を設定してエアフィルターユニットの圧力損失
及び捕集効率を測定した。尚、このエアフィルターユニ
ットで濾材透過風速が1.4cm/秒となる時のエアフ
ィルターユニットの面速は、実施例9〜11および参考
例3〜4と同様に計算すると0.7279m/秒となる。
実際のエアフィルターユニットの圧力損失等の測定は、
この面速で行った。
ットの性能は以下の通りである。
ニットであっても、エアフィルター濾材の劣化がない状
態でエアフィルターユニットを作製すれば、ほぼ同じ性
能のエアフィルターユニットが得られることが解った。
機で高さ3.0cmにプリーツ加工した以外は実施例9
と同様にしてエアフィルターユニットを作製した。
機で高さ3.0cmにプリーツ加工した以外は実施例9
と同様にしてエアフィルターユニットを作製した。
機で高さ2.0cmにプリーツ加工した以外は実施例9
と同様にしてエアフィルターユニットを作製した。
機で高さ2.0cmにプリーツ加工した以外は実施例9
と同様にしてエアフィルターユニットを作製した。
機で高さ3.0cmにプリーツ加工した以外は実施例9
と同様にしてエアフィルターユニットを作製した。
機で高さ3.0cmにプリーツ加工した以外は実施例9
と同様にしてエアフィルターユニットを作製した。
機で高さ2.0cmにプリーツ加工した以外は実施例9
と同様にしてエアフィルターユニットを作製した。
機で高さ2.0cmにプリーツ加工した以外は実施例9
と同様にしてエアフィルターユニットを作製した。
て、濾材透過風速が1.4cm/秒になるように風速を
設定してエアフィルターユニットの圧力損失及び捕集効
率を測定した。尚、これらのエアフィルターユニットで
濾材透過風速が1.4cm/秒となる時のエアフィルタ
ーユニットの面風速は、実施例9〜11および参考例3
〜4と同様に計算すると、折り高さが30mmのエアフィ
ルターユニットは0.2679m/秒、折り高さが20m
mのエアフィルターユニットは0.1786m/秒とな
る。実際のエアフィルターユニットの圧力損失等の測定
は、この面速で行った。
したエアフィルターユニットの性能は以下の通りであ
る。
作製したエアフィルターユニットについて折り高さが3
0mmのエアフィルターユニットは面風速0.5m/秒で
圧力損失及び捕集効率を測定した。その結果を表6に示
す。また折り高さが20mmのエアフィルターユニットは
面風速0.35m/秒で圧力損失及び捕集効率を測定し
た。その結果を表7に示す。
ユニットの圧力損失値はエアフィルター濾材の圧力損失
値から計算される圧力損失値とほぼ合致しており構造抵
抗はほとんど無いことが解る。すなわち実施例12及び
14では使用エアフィルター濾材の5.3cm/秒の圧力
損失値は26mmH2Oであり、ここから1.4cm/秒の
時の計算上の圧力損失値は、26mmH2O×1.4/5.
3=6.87mmH2Oとなり、実際のエアフィルターユニ
ットの圧力損失値とほぼ同じ値となっている。また同様
に実施例13及び15では、使用エアフィルター濾材の
5.3cm/秒の圧力損失値は23mmH2Oであり、ここ
から1.4cm/秒の時の計算上の圧力損失値は、23m
mH2O×1.4/5.3=6.08mmH2Oとなり、実際の
エアフィルターユニットの圧力損失値とほぼ同じ値とな
っている。
PF1値が22以下のエアフィルター濾材では、折り高
さが30mm以下とした場合、実際にユーザーが使用する
風速では捕集効率が低く、99.9999%はおろかU
LPAとしての一般性能である99.9995%も実現
できないが、PF1値が22を越えるエアフィルター濾
材を用いたときには、折り高さが30mm以下であっても
ULPAとしての性能が実現できることが解った。
ットの圧力損失もまた、エアフィルター濾材の圧力損失
値から計算される圧力損失値とほぼ合致しており構造抵
抗はほとんど無いことが解った。具体的にエアフィルタ
ー濾材の圧力損失値から計算されるエアフィルターユニ
ットの圧力損失は、表6の実施例13及び参考例5では
12.82mmH2O、実施例14及び参考例6では11.
34mmH2Oである。また表7の実施例15及び参考例
7では13.46mmH2Oであり、実施例16及び参考例
8では11.91mmH2Oである。
実施例9と同様にしてエアフィルターユニットを作製し
た。またスペーサーの塗布量は実施例9と同じ量にし
た。さらにエアフィルターパックとアルミニウム枠との
シール剤も同じ物を用いた。
フィルターユニットについて、エアフィルターユニット
から発生するTOCの量を測定した。その結果は以下の
通りである。
トメルト樹脂をスペーサーに用いた本発明のエアフィル
ター濾材からなるエアフィルターパックを有するエアフ
ィルターユニットは、EVA製ホットメルト樹脂をスペ
ーサーに用いたものに比べ、TOC発生量が飛躍的に減
少し、約1/20になることが解った。
た装置の模式図である。
装置(左半分)およびPTFEフィルムに通気性支持材
料をラミネートする装置(右半分)を模式的に示す図で
ある。
模式図である。
7,10:ロール、15:予熱オーブン、16:延伸オ
ーブン、17:熱固定オーブン31:送風機、32,3
2':HEPAフィルター、33:試験用粒子導入管、
34,34':整流板、35:上流側試験用粒子採取管、
36:静圧測定孔、37:供試フィルターユニット、3
8:下流側試験用粒子採取管、39:層流型流量
Claims (26)
- 【請求項1】 ポリテトラフルオロエチレン多孔膜およ
びその少なくとも片面にラミネートされた通気性支持材
料を有してなるエアフィルター濾材であって、5.3c
m/秒の流速で空気を透過させたときの圧力損失(単
位:mmH2O)および粒子径0.10〜0.12μmの
ジオクチルフタレートを用いて測定した捕集効率(単
位:%)から下記式: 【数1】PF1=[−log(透過率(%)/100)/圧
力損失(mmH2O)]×100 (ここで、透過率(%)=100−捕集効率(%)であ
る。)に従って計算されるPF1値が22を越えること
を特徴とするエアフィルター濾材。 - 【請求項2】 5.3cm/秒の流速で空気を透過させ
たときの圧力損失が4mmH20以上である請求項1に記
載のエアフィルター濾材。 - 【請求項3】 通気性支持材料がポリテトラフルオロエ
チレン多孔膜の両面にラミネートされた請求項1または
2に記載のエアフィルター濾材。 - 【請求項4】 前記PF1値が少なくとも23である請
求項1〜3のいずれかに記載のエアフィルター濾材。 - 【請求項5】 前記捕集効率が99.9%以上である請
求項1〜4のいずれかに記載のエアフィルター濾材。 - 【請求項6】 前記捕集効率が99.99%以上である
請求項5に記載のエアフィルター濾材。 - 【請求項7】 ポリテトラフルオロエチレン多孔膜の厚
みが少なくとも5μmである請求項1〜6のいずれかに
記載のエアフィルター濾材。 - 【請求項8】 ラミネートされるポリテトラフルオロエ
チレン多孔膜単体のPF値が少なくとも27である請求
項1〜7のいずれかに記載のエアフィルター濾材。 - 【請求項9】 ポリテトラフルオロエチレン多孔膜およ
びその少なくとも片面にラミネートされた通気性支持材
料を有してなるエアフィルター濾材をプリーツ加工して
なり、1.4cm/秒の濾材透過風速で空気を透過させ
たときの圧力損失(単位:mmH2O)および粒子径0.
10〜0.12μmのジオクチルフタレートを用いて測
定した捕集効率(単位:%)から下記式: 【数2】PF2=[−log(透過率(%)/100)/圧
力損失(mmH2O)]×100 (ここで、透過率(%)=100−捕集効率(%)であ
る。)に従って計算されるPF2値が90.6を越える
ことを特徴とするエアフィルターパック。 - 【請求項10】 5.3cm/秒の流速で空気を透過さ
せたときのエアフィルター濾材の圧力損失が4mmH2O
以上である請求項9に記載のエアフィルターパック。 - 【請求項11】 エアフィルター濾材のPF1値が22
を越える請求項10に記載のエアフィルターパック。 - 【請求項12】 エアフィルターパックのPF2値が少
なくとも92である請求項9〜11のいずれかに記載の
エアフィルターパック。 - 【請求項13】 1.4cm/秒の濾材透過風速で空気
を透過させたときの粒子径0.10〜0.12μmのジ
オクチルフタレートを用いて測定した捕集効率が99.
9%以上である請求項9〜12のいずれかに記載のエア
フィルターパック。 - 【請求項14】 前記捕集効率が99.999%以上で
ある請求項13に記載のエアフィルターパック。 - 【請求項15】 前記エアフィルターパックは、ポリア
ミドホットメルト樹脂からなるスペーサーを有するミニ
プリーツタイプである請求項9〜14のいずれかに記載
のエアフィルターパック。 - 【請求項16】 折り高さが30mm以下であり、1.
4cm/秒の濾材透過風速で空気を透過させたときのエ
アフィルターパックの圧力損失が1〜25.4mmH2O
である請求項9〜15のいずれかに記載のエアフィルタ
ーパック。 - 【請求項17】 枠体、および該枠体内に収納されたプ
リーツ状に折り曲げたエアフィルター濾材からなるエア
フィルターパックを有してなるエアフィルターユニット
であって、該濾材は、ポリテトラフルオロエチレン多孔
膜およびその少なくとも片面にラミネートされた通気性
支持材料を有してなり、1.4cm/秒の濾材透過風速
で空気を透過させたときの圧力損失(単位:mmH2O)
および粒子径0.10〜0.12μmのジオクチルフタ
レートを用いて測定した捕集効率(単位:%)から下記
式: 【数3】PF3=[−log(透過率(%)/100)/圧
力損失(mmH2O)]×100 (ここで、透過率(%)=100−捕集効率(%)であ
る。)に従って計算される該ユニットのPF3値が9
0.6を越えることを特徴とするエアフィルターユニッ
ト。 - 【請求項18】 5.3cm/秒の流速で空気を透過さ
せたときのエアフィルター濾材の圧力損失が 4mmH2O
以上である請求項17に記載のエアフィルターユニッ
ト。 - 【請求項19】 エアフィルター濾材のPF1値が22
を越える請求項18に記載のエアフィルターユニット。 - 【請求項20】 エアフィルターユニットのPF3値が
少なくとも92である請求項17〜19のいずれかに記
載のエアフィルターユニット。 - 【請求項21】 1.4cm/秒の濾材透過風速で空気
を透過させたときの粒子径0.10〜0.12μmのジ
オクチルフタレートを用いて測定した捕集効率が99.
9%以上である請求項17〜20のいずれかに記載のエ
アフィルターユニット。 - 【請求項22】 前記捕集効率が99.999%以上で
ある請求項21に記載のエアフィルターユニット。 - 【請求項23】 枠体内に収納されたプリーツ状に折り
曲げたエアフィルター濾材からなるエアフィルターパッ
クが、ポリアミドホットメルト樹脂からなるスペーサー
を有するミニプリーツタイプである請求項17〜22の
いずれかに記載のエアフィルターユニット。 - 【請求項24】 エアフィルターパックの折り高さが3
0mm以下であり、1.4cm/秒の濾材透過風速で空気
を透過させたときのエアフィルターユニットの圧力損失
が1〜25.4mmH2Oであることを特徴とする請求項
17〜23のいずれかに記載のエアフィルターユニッ
ト。 - 【請求項25】 ポリテトラフルオロエチレン多孔膜の
少なくとも片面に通気性支持材料を加熱下にラミネート
し、次いで、ラミネートされたポリテトラフルオロエチ
レン多孔膜および通気性支持材料をラミネート直後に冷
却することを特徴とするエアフィルター濾材の製造方
法。 - 【請求項26】 該通気性支持材料は熱融着性不織布か
らなる請求項25に記載の製造方法。
Priority Applications (12)
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US09/618,446 US6416562B1 (en) | 1999-10-07 | 2000-07-18 | Air filter medium, air filter pack and air filter unit comprising the same, and method for producing air filter medium |
TW89114432A TW574058B (en) | 1999-10-07 | 2000-07-19 | Air filter medium, air filter pack and air filter unit comprising the same, and method for producing air filter medium |
KR10-2000-0042058A KR100396859B1 (ko) | 1999-10-07 | 2000-07-21 | 에어필터 여과재, 그것을 이용한 에어필터 팩과 에어필터유닛 및 에어필터 여과재의 제조방법 |
CNB00128696XA CN1142813C (zh) | 1999-10-07 | 2000-07-24 | 一种空气过滤材料及其制法 |
CNB031522157A CN1231281C (zh) | 1999-10-07 | 2000-07-24 | 空气过滤组件和装置 |
EP20000118174 EP1090676B1 (en) | 1999-10-07 | 2000-08-30 | Air filter medium, air filter pack and air filter unit comprising the same, and method for producing air filter medium |
AT00118174T ATE281880T1 (de) | 1999-10-07 | 2000-08-30 | Luftfiltermedium, luftfilterpaket und diese enthaltende luftfiltereinheit und verfahren zur herstellung des luftfiltermediums |
DE2000615689 DE60015689T2 (de) | 1999-10-07 | 2000-08-30 | Luftfiltermedium, Luftfilterpaket und diese enthaltende Luftfiltereinheit und Verfahren zur Herstellung des Luftfiltermediums |
SG200004997A SG90159A1 (en) | 1999-10-07 | 2000-09-01 | Air filter medium, air filter pack and air filter unit comprising the same, and method for producing air filter medium |
CA 2317373 CA2317373C (en) | 1999-10-07 | 2000-09-05 | Air filter medium, air filter pack and air filter unit comprising the same, and method for producing air filter medium |
IL13888200A IL138882A (en) | 1999-10-07 | 2000-10-05 | Medium air filter, air filter package and air filter unit containing the above, and method for producing medium filter |
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