JP2005095803A - Filter medium for air filter, and air filter unit using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はエアフィルタ用濾材およびそれを用いたエアフィルタユニットに関する。 The present invention relates to an air filter medium and an air filter unit using the same.
従来、クリーンルームで使用されるエアフィルタ用濾材には、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙したものが多く用いられてきた。しかし、このような濾材には、濾材中に付着した小繊維が存在したり、折り曲げ加工時に発塵するといった問題があった。さらにこの濾材には、フッ酸等、ある種の化学薬品と接触すると発塵するという問題もあった。 Conventionally, as a filter medium for an air filter used in a clean room, paper made by adding a binder to glass fiber has been used in many cases. However, such filter media have problems such as the presence of small fibers attached to the filter media and generation of dust during bending. Further, this filter medium has a problem that it generates dust when it comes into contact with certain chemicals such as hydrofluoric acid.
ポリテトラフルオロエチレン(以下「PTFE」という)は、クリーンな材料であり、近年、PTFE多孔質膜を含む濾材が、半導体工業等のクリーンルームに用いられる高性能エアフィルタの濾材として使用され始めている(例えば、特許文献1〜4参照)。一般に、PTFE多孔質膜は、補強のための通気性支持層とラミネートされてエアフィルタ用濾材とされる。実際には、強度を確保するために複数層の通気性支持層を含む構造のエアフィルタ用濾材が用いられることが多い。これらのエアフィルタ用濾材は、連続したW字状のひだ折り加工(以下「プリーツ加工」ともいう)がなされ、さらに枠付けされてエアフィルタユニットとして用いられる。
しかしながら、複数層の通気性支持層を含むエアフィルタ用濾材では、その厚みはいずれも例えば0.3mmよりも厚いため、エアフィルタを透過する気体が直交する面の単位面積当たりのひだ数(折り山数)が所望の数よりも少なくならざるをえなかった。折り山数が減少すると、エアフィルタユニットの濾過有効面積が減少し、圧力損失が増大することが問題であった。 However, in the air filter medium including a plurality of air-permeable support layers, the thickness of each is greater than, for example, 0.3 mm. Therefore, the number of pleats per unit area of the plane perpendicular to the gas passing through the air filter (folded) The number of peaks) must be less than the desired number. When the number of folds is reduced, the effective filtration area of the air filter unit is reduced, and the pressure loss is increased.
本発明のエアフィルタ用濾材は、少なくとも1層のPTFE多孔質膜と複数層の通気性支持層とを含むエアフィルタ用濾材であって、前記エアフィルタ用濾材の厚さが0.3mm以下であることを特徴とする。 The air filter medium of the present invention is an air filter medium including at least one PTFE porous membrane and a plurality of air-permeable support layers, and the thickness of the air filter medium is 0.3 mm or less. It is characterized by being.
本発明のエアフィルタユニットは、本発明のエアフィルタ用濾材を用いたことを特徴とする。 The air filter unit of the present invention is characterized by using the air filter medium of the present invention.
本発明によれば、より多くのプリーツを形成可能なエアフィルタ用濾材、濾過有効面積が大きく、圧力損失が小さいエアフィルタユニットを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the filter medium for air filters which can form more pleats, the air filter unit with a large effective filtration area and a small pressure loss can be provided.
以下に、本発明のエアフィルタ用濾材およびそれを用いたエアフィルタユニットの一例を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, an example of a filter medium for an air filter of the present invention and an air filter unit using the same will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施の形態のエアフィルタ用濾材1は、少なくとも1層のPTFE多孔質膜2と複数層の通気性支持層3とを含み、エアフィルタ用濾材1の厚さが0.3mm以下であるので、下記の実施例において示すように、より多くのプリーツを形成可能である。したがって、本実施の形態のエアフィルタ用濾材1を用いれば、濾過有効面積が大きく、圧力損失が小さいエアフィルタユニットを提供きる。尚、エアフィルタ用濾材1の厚さの下限について特に制限はなく、通常、100μm以上である。
As shown in FIG. 1, the
尚、本発明において、エアフィルタ用濾材の厚みは下記の方法に従って測定した値である。 In the present invention, the thickness of the air filter medium is a value measured according to the following method.
[エアフィルタ用濾材の厚み]
ダイヤルシックネスゲージ(測定子直径10mm、最小目盛0.01mm)により、エアフィルタ用濾材1の任意の箇所の厚みを5点測定し、その平均値を求める。
[Thickness of air filter media]
Using a dial thickness gauge (measuring element diameter 10 mm, minimum graduation 0.01 mm), the thickness of an arbitrary portion of the
PTFE多孔質膜2は、使用用途に応じた捕集機能が発揮されるものであれば、孔径等について特に限定されないが、通常、平均孔径が0.01〜5μm、厚みが2μm〜30μmであることが好ましい。
The PTFE
PTFE多孔質膜2の圧力損失は、5.3cm/sの流速で空気を透過させたときのエアフィルタ用濾材1の圧力損失が20Pa〜200Paとなるように決定すればよいが、通常30Pa〜150Pa程度が適当である。
The pressure loss of the PTFE
PTFE多孔質膜2の捕集効率は、粒径が0.1μm〜0.2μmのジオクチルフタレートを用いて測定した場合に99.9999%以上であることが好ましい。PTFE多孔質膜2の捕集効率が99.9999%以上であると、PTFE多孔質膜2に通気性支持層3を積層することにより、上記方法により測定した捕集効率が99.999%以上であるエアフィルタ用濾材の作製が容易だからである。
The collection efficiency of the PTFE
尚、PTFE多孔質膜2およびエアフィルタ用濾材1の圧力損失、捕集効率は下記のようにして測定した値である。
In addition, the pressure loss and the collection efficiency of the PTFE
(1)圧力損失
サンプルを有効面積が100cm2となるように円形ホルダーにセットし、入口側から空気を供給しつつ、入口側と出口側に圧力差を与え、このサンプルを通過する空気の流速を5.3cm/sに調整したときの圧力損失(初期値)を圧力計(マノメーター)で測定した。
(1) Pressure loss Set the sample in a circular holder so that the effective area is 100 cm 2 , supply air from the inlet side, give a pressure difference between the inlet side and the outlet side, and the flow velocity of air passing through this sample Was adjusted to 5.3 cm / s, and the pressure loss (initial value) was measured with a pressure gauge (manometer).
(2)捕集効率
サンプルを有効面積が100cm2となるように円形ホルダーにセットし、サンプルを通過する空気の流速を5.3cm/sに調整しながら、サンプルの上流側に粒径が0.1μm〜0.2μmのジオクチルフタレート(DOP)を濃度が約107個/リットルとなるように供給する。上流側の粒子濃度(個/リットル)とサンプルを透過してきた下流側の粒子濃度(個/リットル)とをパーティクルカウンターで測定し、その測定値を下記式(数1)に代入して捕集効率を求める。
(数1)
捕集効率(%)=(1−(下流側濃度/上流側濃度))×100
(2) Collection efficiency The sample is set in a circular holder so that the effective area is 100 cm 2, and the particle size is 0 on the upstream side of the sample while adjusting the flow rate of air passing through the sample to 5.3 cm / s. .1 μm to 0.2 μm of dioctyl phthalate (DOP) is supplied so that the concentration is about 10 7 pieces / liter. The upstream particle concentration (pieces / liter) and the downstream particle concentration (pieces / liter) that have permeated through the sample are measured with a particle counter, and the measured values are substituted into the following equation (Equation 1) for collection. Seeking efficiency.
(Equation 1)
Collection efficiency (%) = (1− (downstream concentration / upstream concentration)) × 100
捕集効率と圧力損失のバランスを示す尺度として、PF(Performance of filter)値がよく用いられる。PF値が大きな濾材ほど粒子の捕集効率が高く、かつ圧力損失が低いことになる。PTFE多孔質膜2のPF値は22以上であることが好ましく、エアフィルタ用濾材1のPF値も22以上であることが好ましい。PF値は下記式(数2)で与えられる。尚、(数2)中の透過率は、透過率=(100−捕集効率)の関係から得られる。
(数2)
PF値=[−Log(透過率/100)/圧力損失(mmH2O)]×100
A PF (Performance of filter) value is often used as a measure of the balance between collection efficiency and pressure loss. A filter medium with a larger PF value has higher particle collection efficiency and lower pressure loss. The PF value of the PTFE
(Equation 2)
PF value = [− Log (transmittance / 100) / pressure loss (mmH 2 O)] × 100
次にPTFE多孔質膜2の作製方法の一例を説明する。まず、PTFEファインパウダーに液状潤滑剤を加えたペースト状の混和物を予備成形する。PTFEファインパウダーには特に制限はなく、市販のものを使用できる。液状潤滑剤としては、PTFEファインパウダーの表面を濡らすことができ、抽出や加熱により除去できるものであれば特に制限されず、例えば、ナフサ、ホワイトオイル等の炭化水素を使用できる。液状潤滑剤の添加量は、PTFEファインパウダー100重量部に対して5〜50重量部程度が適当である。予備成形は、液状潤滑剤が絞り出されない程度の圧力で行うとよい。
Next, an example of a method for producing the PTFE
次に、予備成形体を押出し、圧延することによってシート状に成形し、このようにして得られたシート状の成形体を少なくとも一軸方向に延伸してPTFE多孔質膜を得る。尚、延伸は、液状潤滑剤を除去してから行うとよい。延伸条件は、適宜設定できるが、通常、温度は30〜320℃であり、延伸倍率は、縦方向、横方向ともに2〜30倍である。 Next, the preform is extruded and rolled to form a sheet, and the sheet-like formed body thus obtained is stretched at least in a uniaxial direction to obtain a PTFE porous membrane. The stretching may be performed after removing the liquid lubricant. Stretching conditions can be set as appropriate, but usually the temperature is 30 to 320 ° C., and the stretching ratio is 2 to 30 times in both the longitudinal and transverse directions.
以上のようにして作製されたPTFE多孔質膜は、未焼成の状態では強度が弱いため、熱処理を行うことが望ましい。熱処理はPTFE多孔質膜の融点以上で行うが、350〜450℃で行うことが好ましい。加熱方法について特に制限はないが、熱風を吹き付ける方法や、高温の炉内を通過させる方法等がある。 Since the PTFE porous membrane produced as described above has low strength in an unfired state, it is desirable to perform heat treatment. The heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of the PTFE porous membrane, but is preferably performed at 350 to 450 ° C. Although there is no restriction | limiting in particular about a heating method, There exist the method of blowing a hot air, the method of allowing the inside of a high temperature furnace to pass, etc.
通気性支持層3は、PTFE多孔質膜2との接合により厚さが0.3mm以下のエアフィルタ用濾材を作製できれば、材質、構造、形態等について特に制限はないが、PTFE多孔質膜よりも通気性に優れた材料、例えば、フェルト、不織布、織布、メッシュ(網目状シート)、その他の多孔質材料を用いることができる。特には、強度、捕集性、柔軟性および作業性の点からは不織布が好ましい。さらに、不織布を構成する一部または全部の繊維が芯鞘構造の複合繊維であり、芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い繊維、例えば合成繊維であることが好ましい。通気性支持層3を鞘成分の融点より高い温度に加熱すれば、通気性支持層3とPTFE多孔質膜2とを容易に熱ラミネートできる。
The air-
通気性支持層3の材料としては、特に制限はないが、ポリオレフィン(ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等)、ポリアミド、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート(PET)等)、芳香族ポリアミドまたはこれらの複合材等を用いることができる。
The material of the
通気性支持層3が不織布である場合、その目付け量は100g/m2以下であることが好ましい。目付け量が100g/m2以下であれば、通気性支持層3とPTFE多孔質膜2とを、エアフィルタ用濾材1の厚みが0.3mm以下となるように、例えば熱ラミネート法等により圧着すれば、圧力損失が20Pa〜200Paのエアフィルタ用濾材を容易に作製できるからである。目付け量の下限について特に制限はないが、通常10g/m2以上であることが好ましい。
When the air-
通気性支持層3の厚みについては、PTFE多孔質膜2との接合により厚さが0.3mm以下のエアフィルタ用濾材1を作製できれば、特に制限はないが、エアフィルタ用濾材1が、例えば、図2に示すように、2層のPTFE多孔質膜2と3層の通気性支持層3を含み、通気性支持層3の目付け量が10〜20g/m2である場合、PTFE多孔質膜2と接合される前における通気性支持層3の厚みは、通常50〜120μmが適当である。
The thickness of the air-
すなわち、図2に示した本実施の形態のエアフィルタ用濾材1の製造方法においては、例えば、PTFE多孔質膜2と通気性支持層3とを重ね合わせた後、加熱しながら加圧して、PTFE多孔質膜2と通気性支持層3とを接合する工程を含み、上記工程において、厚みが50〜120μm、目付け量が10〜20g/m2の通気性支持層3を用いることが好ましい。
That is, in the method for manufacturing the
通気性支持層3とPTFE多孔質膜2との接合は、上記熱ラミネートの他に、例えば、接着剤ラミネート、加熱溶着、超音波溶着、振動溶着、接着剤による接着等の方法により行える。例えば、熱ラミネートにより通気性支持層3とPTFE多孔質膜2とを接合する場合は、加熱により通気性支持層3の一部を溶融し、通気性支持層3とPTFE多孔質膜2とを接着すればよい。また、ホットメルトパウダーのような融着剤を介在させてPTFE多孔質膜2と通気性支持層3とを接着してもよい。
The
エアフィルタ用濾材1は、図1または図2に示した例に制限されないが、図1および図2に示した例のように、エアフィルタ用濾材1が、複数層の通気性支持層3から選ばれる少なくとも1対の通気性支持層3の間に少なくとも1層のPTFE多孔質膜2が配置された構造を含むと、少なくとも1層のPTFE多孔質膜2について外力等による損傷を抑制できるので好ましい。
The
さらに図2に示すように、エアフィルタ用濾材1が、2層以上のPTFE多孔質膜2を含み、1対のPTFE多孔質膜2の間に通気性支持層3が配置された構造を含んでいると、例えば、外力等によって一方のPTFE多孔質膜2にピンホールが発生しても、他方のPTFE多孔質膜2については損傷しづらく、濾材としての機能が直ちに損われることないので好ましい。
Further, as shown in FIG. 2, the
エアフィルタ用濾材1は、全体の厚みが0.3mm以下であれば、図1および図2に示した例のようにPTFE多孔質膜2と通気性支持層3とが交互に積層されていてもよいし、PTFE多孔質膜2および通気性支持層3のいずれか一方もしくは両方が連続して積層されている部分があってもよい。特性が互いに異なる複数層のPTFE多孔質膜2、特性が互いに異なる複数層の通気性支持層3を含んでいてもよい。
If the entire thickness of the
複数層のPTFE多孔質膜2が連続して積層された形態では、複数層のPTFE多孔質膜2は単に重ね合わせるだけでもよいし、成膜時に圧着、熱融着等により互いに接合してもよい。
In a form in which a plurality of layers of PTFE
図3は、プリーツ加工されたエアフィルタ用濾材1の一例の断面図である。長尺の濾材を長さ方向に所定の間隔をおいて交互に山折り/谷折りしていくと(プリーツ加工を施すと)、断面方向から見て連続したW字状のエアフィルタ用濾材1を得ることができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of the
プリーツ加工は、例えば、外周にブレードを配置した一対の回転ドラムを回転させながら濾材をひだ折りしていくロータリー方式、濾材の移送方向に所定の間隔をおいて配置した一対のブレードを移動させながら濾材を両面から交互に折り畳んでいくレシプロ方式等が採用できる。 The pleating process is, for example, a rotary method in which a pair of rotating drums having blades arranged on the outer periphery is rotated while the filter medium is folded, while a pair of blades arranged at a predetermined interval in the transfer direction of the filter medium is moved. A reciprocating method in which the filter medium is alternately folded from both sides can be adopted.
W字状に折り畳まれたエアフィルタ用濾材1は、例えば図4に示すように、アルミニウムからなる支持枠22等で枠付けされてエアフィルタユニットとなる。
For example, as shown in FIG. 4, the
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
PTFEファインパウダー(旭硝子社製、「フルオンCD−123」)100重量部に対して液状潤滑剤(ドデカン)20重量部を均一に混合してペースト状の混和物を予備成形し、ペースト押出により丸棒状に成型した。成形物を厚み0.2mmに圧延し液状潤滑剤をノルマルデカンにより抽出除去した後、二軸方向に延伸してPTFE多孔質膜(厚さ10μm、気孔率93%、平均孔径1.0μm、圧力損失80Pa、捕集効率99.95%、PF値41)を得た。次に、このPTFE多孔質膜とPET/PE芯鞘不織布(厚さ110μm、目付け量20g/m2)とを熱ラミネート(ロール温度180℃)して、5層構造(不織布/PTFE多孔質膜/不織布/PTFE多孔質膜/不織布)のエアフィルタ用濾材を得た。
(Example 1)
20 parts by weight of a liquid lubricant (Dodecane) is uniformly mixed with 100 parts by weight of PTFE fine powder (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., “Fluon CD-123”) to pre-form a paste-like mixture, and round by paste extrusion Molded into a rod shape. The molded product was rolled to a thickness of 0.2 mm, and the liquid lubricant was extracted and removed with normal decane, and then stretched in the biaxial direction to form a PTFE porous membrane (thickness 10 μm, porosity 93%, average pore diameter 1.0 μm, pressure A loss of 80 Pa, a collection efficiency of 99.95%, and a PF value of 41) were obtained. Next, this PTFE porous membrane and a PET / PE core-sheath nonwoven fabric (thickness 110 μm, basis weight 20 g / m 2 ) are thermally laminated (roll temperature 180 ° C.) to form a five-layer structure (nonwoven fabric / PTFE porous membrane). / Filter / nonwoven fabric / PTFE porous membrane / nonwoven fabric).
(実施例2)
実施例1で作製したPTFE多孔質膜とPET/PE芯鞘不織布(厚さ90μm、目付け量15g/m2)とを熱ラミネート(ロール温度180℃)して、5層構造(不織布/PTFE多孔質膜/不織布/PTFE多孔質膜/不織布)のエアフィルタ用濾材を得た。
(Example 2)
The PTFE porous membrane prepared in Example 1 and a PET / PE core-sheath nonwoven fabric (thickness 90 μm, basis weight 15 g / m 2 ) are thermally laminated (roll temperature 180 ° C.) to form a five-layer structure (nonwoven fabric / PTFE porous The filter material for air filters of a membrane / nonwoven fabric / PTFE porous membrane / nonwoven fabric) was obtained.
(比較例1)
実施例1で作製したPTFE多孔質膜とPET/PE芯鞘不織布(厚さ150μm、目付け量30g/m2)とを熱ラミネート(ロール温度180℃)して、5層構造(不織布/PTFE多孔質膜/不織布/PTFE多孔質膜/不織布)のエアフィルタ用濾材を得た。
(Comparative Example 1)
The PTFE porous membrane prepared in Example 1 and a PET / PE core-sheath nonwoven fabric (thickness 150 μm, basis weight 30 g / m 2 ) are thermally laminated (roll temperature 180 ° C.) to form a five-layer structure (nonwoven fabric / PTFE porous The filter material for air filters of a membrane / nonwoven fabric / PTFE porous membrane / nonwoven fabric) was obtained.
実施例1、2および比較例1のエアフィルタ用濾材の厚さ、圧力損失、捕集効率、PF値を求め、表1に示した。また、実施例1、2および比較例1のエアフィルタ用濾材について、プリーツ加工機を用いて、エアフィルタ用濾材の折り畳み方向の厚さが610mmになるまでプリーツ加工(折り幅30mm)を施し、折り山数を求め、表1に示した。折り山数は、610mmをエアフィルタ用濾材の厚みの2倍で除して算出した。 The thickness, pressure loss, collection efficiency, and PF value of the air filter media of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were determined and shown in Table 1. Moreover, about the filter medium for air filters of Examples 1, 2 and Comparative Example 1, using a pleating machine, pleating (folding width 30 mm) is performed until the thickness in the folding direction of the filter medium for air filter is 610 mm, The number of folds was determined and shown in Table 1. The number of folds was calculated by dividing 610 mm by twice the thickness of the air filter medium.
以上のように、本発明のエアフィルタ用濾材は、より多くのプリーツを形成可能であり、エアフィルタ用濾材等として有用である。また、本発明のエアフィルタ用濾材を用いた本発明のエアフィルタユニットは、濾過有効面積が大きく、圧力損失が小さいのでエアフィルタユニット等として有用である。 As described above, the air filter medium of the present invention can form more pleats and is useful as an air filter medium. The air filter unit of the present invention using the air filter medium of the present invention is useful as an air filter unit or the like because it has a large effective filtration area and a small pressure loss.
1 エアフィルタ用濾材
2 PTFE多孔質膜
3 通気性支持層
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