JP2014076414A - フィルタ濾材およびフィルタ濾材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】継続的に加えられた圧縮方向の力が取り除かれた際に、圧縮方向に沿った方向の寸法が圧縮前の寸法よりも短くなるのを防止することができるフィルタ濾材およびその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】濾材原反の一方の面側に形成される各間隔保持部と、濾材原反の他方の面側に形成される各間隔保持部とが各平板部を介して重なり合うように構成されることを特徴とする。
【選択図】図３
【解決手段】濾材原反の一方の面側に形成される各間隔保持部と、濾材原反の他方の面側に形成される各間隔保持部とが各平板部を介して重なり合うように構成されることを特徴とする。
【選択図】図３
Description
本発明は、被濾過気体に含まれる粒子を捕集するフィルタ濾材およびその製造方法に関し、特に、該粒子を捕集可能な濾材原反がプリーツ加工されてなるものに関する。
従来から、半導体や液晶を製造する工場のクリーンルーム等で使用されるフィルタ濾材として、図５に示すようなフィルタ濾材１００が知られている（特許文献１参照）。該フィルタ濾材１００は、被濾過気体に含まれる粒子を捕集可能に構成された濾材原反２００が複数箇所で屈曲されて襞状に形成されてなるものである。
斯かるフィルタ濾材１００は、濾材原反２００が屈曲されて形成される屈曲部１００ａと、濾材原反２００における屈曲部１００ａ以外の領域が対向するように配置されて形成される複数の平板部１００ｂと、隣り合う平板部１００ｂ，１００ｂ同士の間隔を保持する複数の間隔保持部３００とを備えている。
該間隔保持部３００は、濾材原反２００の両面に、接着剤（ホットメルト等）が間隔を空けて塗布されることで形成された複数のビード部３００ａから形成されている。具体的には、間隔保持部３００は、濾材原反２００の一方の面側および他方の面側における各平板部１００ｂの間でビード部３００ａが接合することで形成される。つまり、間隔保持部３００は、濾材原反２００の一方の面側および他方の面側における各平板部１００ｂの間に形成されている。
また、濾材原反２００の一方の面側に形成される間隔保持部３００と、他方の面側に形成される間隔保持部３００とは、平板部１００ｂを介して重なり合わないように構成されている。具体的には、濾材原反２００の一方の面側の間隔保持部３００が屈曲部１００ａに沿って間隔を空けて複数形成されており、濾材原反２００の他方の面側の間隔保持部３００が隣り合う一方の面側の間隔保持部３００，３００の間に形成されている。これにより、平板部１００ｂの全域にビード部３００ａが形成されて間隔保持部３００が形成される場合よりも接着剤の使用量を低減することができる。
ところで、上記のようなフィルタ濾材１００には、各平板部１００ｂ間の間隔が狭まるような力（具体的には、平板部１００ｂに対して交差する方向に沿ってフィルタ濾材１００を圧縮する力）（以下、圧縮方向の力とも記す）が加わる場合がある。例えば、フィルタ濾材１００が袋体に収容された場合、袋体によってフィルタ濾材１００に圧縮方向の力が加わった状態となる場合がある。また、平板部１００ｂが略水平な状態となるようにフィルタ濾材１００が保管された場合、自重によって圧縮方向の力がフィルタ濾材１００に加わった状態となる。
そして、フィルタ濾材１００に圧縮方向の力が加わった状態が維持されると、各平板部１００ｂ間の間隔が狭い状態で固定される虞がある。具体的には、圧縮方向の力が加わる前のフィルタ濾材１００では、図６（ａ）に示すように、隣り合う平板部１００ｂ，１００ｂ同士の間隔が間隔保持部３００によって保持されている。
しかしながら、濾材原反２００の一方の面側および他方の面側における各平板部１００ｂの間には、各間隔保持部３００に対応する位置に、空間Ｓが形成されている。このため、フィルタ濾材１００に圧縮方向の力が加わると、図６（ｂ）に示すように、斯かる空間Ｓ側へ各間隔保持部３００が付勢されて移動することになる。そして、このような間隔保持部３００の移動によって、各平板部１００ｂに変形が生じて平板部１００ｂ同士の間隔が狭くなる。そして、フィルタ濾材１００に圧縮方向の力が加わった状態が継続すると、各平板部１００ｂの形状が変形前の状態（フィルタ濾材１００に圧縮方向の力が加わる前の状態）に復元しなくなり、各平板部１００ｂ同士の間隔が狭い状態で固定される虞がある。
このように、各平板部１００ｂ同士の間隔が狭くなると、圧縮方向に沿った方向のフィルタ濾材１００の寸法が所望する寸法よりも短くなる。このため、例えば、フィルタ濾材１００に型枠を取り付けてフィルタユニットを形成する際に、フィルタ濾材１００と型枠との間に隙間が生じ、密閉性の悪いフィルタユニットとなる。また、各平板部１００ｂの間の間隔が狭くなることで、フィルタ濾材１００の圧力損失が大きくなる虞もある。
そこで、本発明は、継続的に加えられた圧縮方向の力が取り除かれた際に、圧縮方向に沿った方向の寸法が圧縮前の寸法よりも短くなるのを防止することができるフィルタ濾材およびその製造方法を提供することを課題とする。
本発明に係るフィルタ濾材は、被濾過気体に含まれる粒子を捕集可能な濾材原反が襞状に屈曲されて形成される複数の屈曲部と、濾材原反における屈曲部以外の領域が対向するように配置されて形成される複数の平板部と、濾材原反の一方の面側および他方の面側における各平板部の間に形成されて隣り合う屈曲部同士の間隔を保持する複数の間隔保持部とを備えるフィルタ濾材であって、濾材原反の一方の面側に形成される各間隔保持部と、濾材原反の他方の面側に形成される各間隔保持部とが各平板部を介して重なり合うように構成されることを特徴とする。
斯かる構成によれば、濾材原反の一方の面側に形成される間隔保持部（以下、一方面側間隔保持部とも記す）と、濾材原反の他方の面側に形成される間隔保持部（他方面側間隔保持部とも記す）とが平板部を介して重なり合うことで、圧縮方向の力がフィルタ濾材に加わった際にも、各平板部の変形が防止され、各平板部同士の間隔が狭まるのが防止される。
具体的には、フィルタ濾材に圧縮方向の力が加わると、濾材原反の一方（又は、他方）の面側の平板部の間に向かって他方面側間隔保持部（又は、一方面側間隔保持部）が付勢されることになる。しかしながら、一方面側間隔保持部と他方面側間隔保持部とが平板部を介して重なり合うことで、上記のように他方面側間隔保持部（又は、一方面側間隔保持部）が圧縮方向の力によって付勢されても、他方面側間隔保持部（又は、一方面側間隔保持部）が一方面側間隔保持部（又は、他方面側間隔保持部）によって支えられる。
これにより、濾材原反の一方（又は、他方）の面側の平板部の間に向かって他方面側間隔保持部（又は、一方面側間隔保持部）が移動するのが防止される。このため、斯かる各間隔保持部の移動（具体的には、間隔保持部同士の接近）によって各平板部が変形し、各平板部同士の間隔が狭くなるのを防止することができる。これにより、フィルタ濾材の圧縮方向に沿った方向の寸法が短くなるのを防止することができる。
また、濾材原反の一方の面側に形成される間隔保持部と、濾材原反の他方の面側に形成される間隔保持部とは、平板部の中央部で平板部を介して重なり合うように構成されることが好ましい。
斯かる構成によれば、フィルタ濾材に圧縮方向の力が加わった際に生じる平板部の変形がより効果的に防止される。このため、フィルタ濾材の圧縮方向に沿った方向の寸法をより効果的に保持することができる。
具体的には、平板部の中央部（具体的には、一の平板部に連なる一対の屈曲部間の中央部、又は、屈曲部の伸びる方向の中央部）は、平板部の外周部よりも剛性が低くなる。このため、フィルタ濾材に圧縮方向の力が加わった際には、平板部の中央部が変形し易くなる。このため、一方面側間隔保持部と他方面側間隔保持部とが平板部の中央部で平板部を介して重なり合うことで、上記のように平板部の変形が効果的に防止される。これにより、フィルタ濾材の圧縮方向に沿った方向の寸法をより効果的に保持することができる。
濾材原反の一方の面側および他方の面側に形成される各間隔保持部は、直線状に伸びる屈曲部に対して交差するように平板部に沿って直線状に形成されると共に、屈曲部と平板部との連結位置から各間隔保持部の一端部までの長さが平板部における一対の屈曲部との連結位置間の長さに対して５０％を超えることが好ましい。
斯かる構成によれば、屈曲部と平板部との連結位置から各間隔保持部の一端部までの長さが平板部における一対の屈曲部との連結位置間の長さに対して５０％を超えることで、一方面側間隔保持部と他方面側間隔保持部とが平板部の中央部で平板部を介して重なり合うことになる。また、一方面側間隔保持部および他方面側間隔保持部が屈曲部と交差する位置から平板部の中央部に亘って形成されることになるため、一方面側間隔保持部と他方面側間隔保持部との間に位置する平板部の剛性が向上し、平板部の変形をより抑制することができる。
被濾過気体に含まれる粒子を捕集可能な濾材原反が襞状に屈曲されて形成される複数の屈曲部と、濾材原反における屈曲部以外の領域が対向するように配置されて形成される複数の平板部と、濾材原反の一方の面側および他方の面側における各平板部の間に形成されて隣り合う屈曲部同士の間隔を保持する複数の間隔保持部とを備えるフィルタ濾材の製造方法であって、前記濾材原反における各平板部を形成する領域の両面に濾材原反を介して重なり合うように接着剤を配置した後、濾材原反を襞状に屈曲させて複数の屈曲部および複数の平板部を形成すると共に、濾材原反の一方の面側および他方の面側における各平板部の間で、濾材原反の一方の面側の接着剤同士および他方の面側の接着剤同士を接合し、各平板部を介して重なり合うように濾材原反の一方の面側および他方の面側に間隔保持部を形成することを特徴とする。
以上のように、本発明によれば、継続的に加えられた圧縮方向の力が取り除かれた際に、圧縮方向に沿った方向の寸法が圧縮前の寸法よりも短くなるのを防止することができる。
以下、本発明の実施形態について図１〜３を参照しながら説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
本実施形態に係るフィルタ濾材１は、図１に示すように、被濾過気体に含まれる粒子を捕集可能に構成される濾材原反２が襞状に屈曲（以下、プリーツ加工とも記す）されて形成される複数の屈曲部１ａと、濾材原反２における屈曲部１ａ以外の領域が対向するように配置されて形成される複数の平板部１ｂと、濾材原反２の一方の面側および他方の面側における各平板部１ｂの間に形成されて隣り合う屈曲部１ａ，１ａ同士の間隔を保持する複数の間隔保持部３とを備える。
前記濾材原反２は、襞状に屈曲される前の状態では、図２に示すように、一方向が長手となる平面状に形成される。なお、濾材原反２は、一方向が長手となるように長尺状に形成されて巻き回された状態から巻き解かれることで平面状となるように構成されてもよく、一方向が長手となるように平面状に形成された枚葉体であってもよい。
また、濾材原反２は、被濾過気体に含まれる粒子を捕集する多孔質層２ａと、通気性を有し、該多孔質層２ａに積層される基材層２ｂとを備える。本実施形態では、濾材原反２は、複数（具体的には、２つ）の多孔質層２ａを備え、多孔質層２ａ同士の間に基材層２ｂが配置される。このように、複数の多孔質層２ａを用いて濾材原反２が形成されることで、単一の多孔質層２ａから濾材原反２が形成される場合よりも、圧力損失や捕集効率にバラツキが生じるのを抑制することができる。また、濾材原反２を貫通するようなピンホールが形成されるのを抑制することができるため、リークレスな構造の濾材原反２を得ることができる。
前記多孔質層２ａは、前記粒子を捕集可能な多孔質のシート材（以下、多孔質シートとも記す）を用いて形成される。該多孔質シートとしては、特に限定されるものではなく、フィルタ濾材１の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をシート状に形成したＰＴＦＥシートを用いることができる。該ＰＴＦＥシートを形成する方法としては、例えば、下記の方法を採用することができる。
具体的には、ＰＴＦＥファインパウダーに液状潤滑剤を添加してペースト状の混合物を形成する。ＰＴＦＥファインパウダーとしては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリフロンＦ−１０４（ダイキン工業社製）、フルオンＣＤ−１２３（旭・ＩＣＩフロロポリマーズ社製）、テフロン６Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル社製）等を用いることができる。液状潤滑剤としては、特に限定されるものではなく、混合物表面に適度な濡れ性を付与し得るものであればよく、抽出処理や加熱処理によって除去し得るものであれば特に好ましい。例えば、流動パラフィン、ナフサ、ホワイトオイル、トルエン、キシレン等の炭化水素油の他、アルコール類、ケトン類、エステル類およびこれらの２種類以上の混合物等を液状潤滑剤として用いることができる。液状潤滑剤の添加量としては、特に限定されるものではないが、ＰＴＦＥファインパウダーおよび液状潤滑剤の種類、ＰＴＦＥシートを得る際の成形方法によって適宜調整される。具体的には、液状潤滑剤の添加量としては、ＰＴＦＥファインパウダー１００質量部に対して、５質量部以上５０質量部以下であることが好ましい。
そして、ＰＴＦＥファインパウダーおよび液状潤滑剤からなる前記混合物を予備成形して予備成形体を作製する。具体的には、前記混合物を棒状に押し出し成形することで、予備成形体を作製する。斯かる予備成形は、混合物から液状潤滑剤が分離しない程度の圧力で行うことが好ましい。
次に、得られた予備成形体を押出成形や圧延成形することでシート状に成形する。具体的には、予備成形体を一対のロール間に供給して圧延し、シート状に形成する方法、シート状に押し出し成形する方法、又は、シート状に押し出し成形したものを更に一対のロール間に供給して圧延してシート状に形成する方法等が挙げられる。得られるシート状の成形体の厚みとしては、特に限定されるものではなく、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
次に、得られたシート状の成形体を一軸延伸又は二軸延伸することで多孔質化させてＰＴＦＥシートとする。本実施形態では、シート状の成形体が長手方向に沿って延伸されると共に、長手方向に直交する幅方向に沿っても延伸される（二軸延伸）。なお、シート状の成形体を延伸する前に、該成形体から液状潤滑剤を除去することが好ましい。液状潤滑剤を除去する方法としては、該成形体を加熱する方法（加熱法）や、該成形体を溶媒に浸漬して液状潤滑剤を抽出する方法（抽出法）を採用することができる。
シート状の成形体を長手方向に沿って延伸する際には、延伸倍率が大きい方が該成形体のフィブリル化が促進されて多孔質化され易い。延伸倍率としては、例えば、１０倍以上３０倍以下であることが好ましい。また、該成形体を延伸する際の温度条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、１５０℃以上３２７℃未満であることが好ましい。
長手方向に沿って延伸された後のシート状の成形体を幅方向に沿って延伸することにより、該成形体を有効にフィブリル化することができ、孔径のバラツキの少ないＰＴＦＥシートを得ることができる。シート状の成形体を幅方向に沿って延伸する条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、延伸倍率が２０倍以上１００倍以下であることが好ましい。また、先の長手方向の延伸倍率との積で表される面積延伸倍率が４５０倍以上となるようにシート状の成形体を幅方向に沿って延伸することが好ましい。面積延伸倍率が大きいほどフィブリル化がより一層促進されて、ＰＦ値の大きな多孔質のＰＴＦＥシートを得ることができる。また、延伸温度としては、特に限定されるものではなく、例えば、４０℃以上１００℃以下であることが好ましい。
以上のように形成されるＰＴＦＥシートは、圧力損失が５０ｍｍＨ2Ｏ以下で、捕集効率が９９．９％以上の優れた特性を有するものとなる。特に、面積延伸倍率を４５０倍以上にした場合には、捕集効率を大きく低下させることなく圧力損失を２０ｍｍＨ2Ｏ未満にまで低下させることができると共に、ＰＦ値が２２以上となり、極めて優れた性能の多孔質のＰＴＦＥシートとなる。また、得られるＰＴＦＥシート毎の圧力損失のバラツキも小さくなる。このため、稼働コストが低く、且つ、極めて優れた除塵性能を示す多孔質のＰＴＦＥシートとなる。
なお、以上のようにして得られるＰＴＦＥシートは、強度アップや寸法安定性を得るために、さらに熱処理（焼成処理）されてもよい。ＰＴＦＥシートの熱処理は、通常、ＰＴＦＥ焼成体の融点以上で寸法を固定して行う。また、斯かる熱処理によって、圧力損失を低下させることが可能となる。このため、ＰＴＦＥシートのＰＦ値が２２以上で、圧力損失が２０ｍｍＨ2Ｏ以上を示す場合、この熱処理によって圧力損失を２０ｍｍＨ2Ｏ未満に低下させることも可能である。
以上のように形成されるＰＴＦＥシートは、示差走査熱量計による結晶融解曲線上の３４５±５℃の温度領域に吸熱ピークを有することが好ましい。また、斯かるＰＴＦＥシートは、結晶転化率が０．２５以上０．８５以下であることが好ましい。また、斯かるＰＴＦＥシートは、比重（質量を見掛体積で除した「見掛比重」）が１．４以下となることが好ましい。
前記基材層２ｂは、通気性を有するシート材（以下、通気性シートとも記す）を用いて形成される。通気性シートとしては、特に限定されるものではなく、例えば、不織布、織布、メッシュ等を用いることができる。特に、多孔質層２ａ（多孔質層シート）と基材層２ｂ（通気性シート）とを熱溶着（熱ラミネート）させる場合には、熱可塑性を有する素材からなる通気性シートを用いることが好ましい。
通気性シートの材質としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン、ポリエステル、アラミド（具体的には、芳香族系ポリアミド等）、又は、これらを複合したもの（例えば、芯／鞘構造の繊維から成る不織布や、低融点材料と高融点材料の２層不織布等）が挙げられる。加えて、通気性シートの材質としては、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＴＦＥの多孔質膜等のフッ素系多孔膜が挙げられる。
特に、芯鞘構造の複合繊維であって、芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い合成繊維からなる不織布や、低融点材料と高融点材料の２層からなる不織布等からなる通気性シートを用いることが好ましい。このような不織布を用いることで、多孔質層２ａ（多孔質層シート）と基材層２ｂ（通気性シート）とを熱ラミネートした際に、基材層２ｂに収縮が生じるのを抑制することが可能となる。また、斯かる不織布を用いることで、プリーツ加工する際の加工性が良好なものとなり、濾材原反２を屈曲させる箇所（折り込みピッチ）を増やすことが可能となる。
上記のような濾材原反２を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、多孔質層２ａを形成する多孔質シートと、基材層２ｂを形成する通気性シートとの間にホットメルトや感圧型の接着剤を配置し、多孔質シートと通気性シートとを圧着する方法を採用することができる。又は、通気性シートを加熱して軟化させて多孔質シートと圧着（熱ラミネート）する方法を採用することができる。
上記のように構成される濾材原反２を用いてフィルタ濾材１を形成する際には、まず始めに、濾材原反２をプリーツ加工する。具体的には、濾材原反２が一方向（長手方向）に直交する幅方向に沿って複数箇所で屈曲されて襞状に形成される。これにより、濾材原反２には、フィルタ濾材１における屈曲部１ａと平板部１ｂとが形成される。なお、以下の説明では、濾材原反２における屈曲部１ａが形成される領域を屈曲予定領域Ａ１とする。
次に、濾材原反２の両面に接着剤を塗布してビード部３ａを形成する。具体的には、襞状に形成された濾材原反２がプリーツ加工前の平らな状態に伸ばされつつ、濾材原反２の両面に接着剤が塗布されてビード部３ａが形成される。ビード部３ａは、濾材原反２の両面のそれぞれに部分的に形成される。具体的には、濾材原反２の一方の面側および他方の面側に形成されるビード部（以下、一方面側ビード部および他方面側ビード部とも記す）３ａのそれぞれは、濾材原反２の長手方向に沿って間隔を空けて複数形成されると共に、濾材原反２の幅方向に沿って間隔を空けて複数（本実施形態では、３つ）形成される。また、一方面側ビード部３ａと他方面側ビード部３ａとは、濾材原反２の一方向（長手方向）に沿って同一直線上に形成される。
また、ビード部３ａの形状としては、特に限定されるものではなく、本実施形態では、濾材原反２の一方向（長手方向）に沿って線状に形成される。また、ビード部３ａは、屈曲予定領域Ａ１における屈曲部１ａが形成された際に山側となる面の近傍に形成される。具体的には、ビード部３ａは、濾材原反２における屈曲予定領域Ａ１と交差するように形成される。本実施形態では、線状に形成されたビード部３ａの略中央部でビード部３ａと屈曲予定領域Ａ１とが交差するように構成される。また、ビード部３ａは、屈曲部１ａが形成された際に山側となる面上に形成される。つまり、隣り合う屈曲予定領域Ａ１，Ａ１のうち、一方の屈曲予定領域Ａ１と一方面側ビード部３ａとが交差すると共に、他方の屈曲予定領域Ａ１と他方面側ビード部３ａとが交差するように構成される。
また、該ビード部３ａと屈曲予定領域Ａ１との交差位置からビード部３ａの端部までの長さとしては、特に限定されるものではないが、ビード塗布長率が５０％を超える長さであることが好ましい。ビード塗布長率とは、隣り合う屈曲予定領域Ａ１，Ａ１間の距離に対するビード部３ａと屈曲予定領域Ａ１との交差位置からビード部３ａの一端部までの長さの割合をいう。つまり、ビード部３ａは、屈曲予定領域Ａ１との交差位置から隣り合う屈曲予定領域Ａ１，Ａ１間の領域Ａ２（即ち、平板部１ｂとなる領域Ａ２）（以下、平板部予定領域Ａ２）の中央部を超える位置まで形成される。なお、隣り合う屈曲予定領域Ａ１，Ａ１間の距離とは、一方の屈曲予定領域Ａ１の中央部と他方の屈曲予定領域Ａ１の中央部とを濾材原反２の一方向（長手方向）に沿って結んだ距離をいう。
また、一方面側ビード部３ａと他方面側ビード部３ａとは、濾材原反２（具体的には、平板部予定領域Ａ２）を介して重なり合うように形成される。より詳しくは、隣り合う屈曲予定領域Ａ１，Ａ１のそれぞれと交差する一方面側ビード部３ａおよび他方面側ビード部３ａのうち濾材原反２の一方向（長手方向）に沿って同一直線上に形成されるもの同士が平板部予定領域Ａ２で濾材原反２を介して重なり合うように形成される。また、一方面側ビード部３ａと他方面側ビード部３ａとは、平板部予定領域Ａ２の内側に位置する端部同士が濾材原反２を介して重なり合うように形成される。また、平板部予定領域Ａ２における一方面側ビード部３ａと他方面側ビード部３ａとの重なり合う位置としては、特に限定されるものではないが、濾材原反２の一方向（長手方向）に沿った方向の略中央部であることが好ましい。
ビード部３ａを構成する接着剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、ホットメルトを用いることができる。ホットメルトを濾材原反２に塗布する際の温度としては、ホットメルトの成分によって異なるが、例えば、１００℃以上２５０℃以下であることが好ましく、１４０℃以上２３０℃以下であることがより好ましい。
そして、上記のようにしてビード部３ａが形成された濾材原反２は、各屈曲予定領域Ａ１で再度屈曲されて襞状に形成される。これにより、図３（ａ）に示すように、複数の屈曲部１ａおよび複数の平板部１ｂが形成されると共に、各ビード部３ａにおける各平板部１ｂ間に位置する部位同士が接合して間隔保持部３が形成され、フィルタ濾材１が形成される。このため、ビード部３ａを構成する接着剤にホットメルトを使用する場合には、ホットメルト同士が接合可能な程度に軟化している時（オープンタイム内）に、濾材原反２を再度襞状に形成することが好ましい。
なお、以下の説明では、フィルタ濾材１における濾材原反２の一方向（長手方向）に相当する方向をフィルタ濾材１の長さＬ１とする。また、フィルタ濾材１における濾材原反２の他方向（幅方向）に相当する方向をフィルタ濾材１の幅Ｌ２とする。また、濾材原反２の一方の面側が山側となるように形成される屈曲部１ａと、濾材原反２の他方の面側が山側となるように形成される屈曲部１ａとの間の間隔をフィルタ濾材１の高さＬ３とする。
上記のように形成されるフィルタ濾材１では、濾材原反２の一方の面側および他方の面側のそれぞれに間隔保持部３が形成される。また、各間隔保持部３は、フィルタ濾材１の高さＬ３方向の一方側から他方側に向かって直線状に形成される。また、フィルタ濾材１の一方の面側の各間隔保持部３（以下、一方面側間隔保持部３とも記す）および他方の面側の各間隔保持部３（以下、他方面側間隔保持部３とも記す）は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、フィルタ濾材１の長さ方向に沿って（具体的には、長さ方向に沿った直線上に）交互に配列される。
そして、一方面側間隔保持部３と、他方面側間隔保持部３とは、平板部１ｂを介して重なり合うように形成される。具体的には、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とは、平板部１ｂの中央側に位置する端部同士が平板部１ｂを介して重なり合うように形成される。また、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とは、フィルタ濾材１の高さＬ３方向の略中央部で、平板部１ｂを介して重なり合うように構成される。具体的には、屈曲部１ａと平板部１ｂとの連結位置から各間隔保持部３の一端部までの長さが平板部１ｂにおける一対の屈曲部１ａ，１ａとの連結位置間の長さに対して５０％を超えるように構成されることで、フィルタ濾材１の高さＬ３方向の略中央部で一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが重なり合うように構成される。
上記のように一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが重なり合うことで、フィルタ濾材１の長さ方向に沿って各間隔保持部３が平板部１ｂを介して重なり合う部位（以下、間隔保持部重合部とも記す）Ｂ１が形成される。該間隔保持部重合部Ｂ１は、図３（ａ）に示すように、フィルタ濾材１の高さＬ３方向の略中央部に形成される。また、間隔保持部重合部Ｂ１は、図３（ｂ）に示すように、フィルタ濾材１の幅Ｌ２方向に間隔を空けて複数（具体的には、３箇所）形成される。フィルタ濾材１の幅Ｌ２方向における各間隔保持部重合部Ｂ１間には、間隔保持部３が形成されておらず、平板部１ｂ間に空間が形成される。
上記の構成を有するフィルタ濾材１は、被濾過気体の流れ方向に対して平板部１ｂが交差するように配置されて使用される。これにより、被濾過気体が主に平板部１ｂを透過することになる。また、斯かるフィルタ濾材１は、外形（高さＬ３方向から見た形状）が所定の形成となるように形成された後、枠体（図示せず）に収められてフィルタユニットとして使用されてもよい。該枠体の形状としては、フィルタ濾材１を収容可能な形状であれば、特に限定されものではなく、例えば、内寸１１８０ｍｍ×１１８０ｍｍ、外寸１２２０ｍｍ×１２２０ｍｍ、厚み７５ｍｍの直方体状や、所定の内径を有する円形状のもの等が挙げられる。また、枠体の材質としては、特に限定されるものではなく、アルミニウム製のものを用いることができる。
フィルタ濾材１と枠体との間には、コーキング剤が充填される。該コーキング剤としては、例えば、二液エポキシコーキング剤（具体的には、ヘンケル社製 マクロプラスト８１０４ＭＣ−１８と、マクロプラストＵＫ５４００を３：１の比率で混合したもの）を使用することができる。また、斯かるフィルタ濾材１は、クリーンルーム等のＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルタ、及びＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）フィルタとして好適に使用される。
以上のように、本発明に係るフィルタ濾材おとびその製造方法によれば、継続的に加えられた圧縮方向の力が取り除かれた際に、圧縮方向に沿った方向の寸法が圧縮前の寸法よりも短くなるのを防止することができる。
即ち、前記フィルタ濾材１は、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが平板部１ｂを介して重なり合うことで、圧縮方向の力がフィルタ濾材１に加わった際にも、各平板部１ｂの変形が防止され、各平板部１ｂ同士の間隔が狭まるのが防止される。
具体的には、フィルタ濾材１に圧縮方向の力が加わると、濾材原反２の一方（又は、他方）の面側の平板部１ｂ，１ｂの間に向かって他方面側間隔保持部３（又は、一方面側間隔保持部３）が付勢されることになる。
しかしながら、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが平板部１ｂを介して重なり合うことで、上記のように他方面側間隔保持部３（又は、一方面側間隔保持部３）が圧縮方向の力によって付勢されても、他方面側間隔保持部３（又は、一方面側間隔保持部３）が一方面側間隔保持部３（又は、他方面側間隔保持部３）によって支えられる。
これにより、濾材原反２の一方（又は、他方）の面側の平板部１ｂ，１ｂの間に向かって他方面側間隔保持部３（又は、一方面側間隔保持部３）が移動するのが防止される。このため、斯かる各間隔保持部３の移動（具体的には、間隔保持部３同士の接近）によって各平板部１ｂが変形し、各平板部１ｂ同士の間隔が狭くなるのを防止することができる。これにより、フィルタ濾材１の圧縮方向に沿った方向の寸法（長さＬ１方向の寸法）が短くなるのを防止することができる。
また、平板部１ｂの中央部（具体的には、一の平板部１ｂに連なる一対の屈曲部１ａ，１ａ間の中央部、又は、屈曲部１ａの伸びる方向の中央部）は、平板部１ｂの外周部よりも剛性が低くなる。このため、フィルタ濾材１に圧縮方向の力が加わった際には、平板部１ｂの中央部が変形し易くなる。このため、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが平板部１ｂの中央部で平板部１ｂを介して重なり合うことで、上記のように平板部１ｂの変形が効果的に防止される。
また、屈曲部１ａと平板部１ｂとの連結位置から各間隔保持部３の一端部までの長さが平板部１ｂにおける一対の屈曲部１ａ，１ａとの連結位置間の長さに対して５０％を超えることで、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが平板部１ｂの中央部で平板部１ｂを介して重なり合うことになる。また、一方面側間隔保持部３および他方面側間隔保持部３が屈曲部１ａと交差する位置から平板部１ｂの中央部に亘って形成されることになるため、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３との間に位置する平板部１ｂの剛性が向上し、平板部１ｂの変形をより抑制することができる。
なお、本発明に係るフィルタ濾材およびその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、ビード部３ａが屈曲部１ａと交差するように形成されているが、これに限定されるものではなく、図４（ａ）に示すように、間隔保持部３’を形成する部分のみからビード部３ａ’が形成されてもよい。又は、図４（ｂ）に示すように、フィルタ濾材１の間隔保持部重合部Ｂ１を構成する部分のみでビード部３ａ’’および間隔保持部３’’が構成されてもよい。
また、上記実施形態では、間隔保持部３が屈曲部１ａに沿って間隔を空けて複数形成されているが、これに限定されるものではなく、屈曲部１ａに沿って一体的に形成されてもよい。
また、上記実施形態では、濾材原反２が幅方向に沿って複数箇所で屈曲されているが、これに限定されるものではなく、枚葉体状に形成された濾材原反が放射線状に複数箇所で屈曲されて円錐状のフィルタ濾材が形成されてもよい。
また、上記実施形態では、多孔質層２ａと基材層２ｂとからなる濾材原反２を用いてフィルタ濾材１が構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、多孔質層２ａのみから形成された濾材原反を用いてもよい。また、上記実施形態では、複数の多孔質層２ａを用いて濾材原反２が形成されているが、これに限定されるものではなく、単一の多孔質層２ａと基材層２ｂとから濾材原反が形成されてもよい。
また、上記実施形態では、一方面側間隔保持部３（一方面側ビード部３ａ）と他方面側間隔保持部３（他方面側ビード部３ａ）とは、平板部１ｂ（平板部予定領域Ａ２）の中央部側に位置する端部同士が重なり合うように構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、平板部１ｂ（平板部予定領域Ａ２）の内側に位置する部位の全体同士が重なり合うように構成されてもよい。
また、上記実施形態では、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが平板部１ｂの高さＬ３方向の略中央部で重なり合うように構成されているが、これに限定されるものではなく、平板部１ｂの中央部から平板部１ｂの外周側へ外れた位置で一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが重なり合うように構成されてもよい。
以下、本発明の実施例について説明する。
＜フィルタ濾材の作製＞
１．多孔質シート
多孔質シートとして、ＰＴＦＥシートを使用した。具体的には、ＰＴＦＥファインパウダー（ダイキン工業社製 商品名：Ｆ１０４）１００重量部に対し、液状潤滑剤（ノルマルデカン）１９重量部を添加してペースト状の混合物とした。そして、該混合物を予備成形した後、押し出し成形することで、一方向が長手となる平板状の成形体を得た。その後、該平板状の成形体を厚みが０．２ｍｍとなるように圧延した。そして、平板状の成形体から液状潤滑剤を除去するべく、乾燥炉内で該成形体を１５０℃で加熱した。その後、平板状の成形体を２８０℃の環境下で長手方向に沿って１５倍に延伸すると共に、１００℃の環境下で長手方向に直交する幅方向に沿って１５倍に延伸し、ＰＴＦＥシートを得た。
１．多孔質シート
多孔質シートとして、ＰＴＦＥシートを使用した。具体的には、ＰＴＦＥファインパウダー（ダイキン工業社製 商品名：Ｆ１０４）１００重量部に対し、液状潤滑剤（ノルマルデカン）１９重量部を添加してペースト状の混合物とした。そして、該混合物を予備成形した後、押し出し成形することで、一方向が長手となる平板状の成形体を得た。その後、該平板状の成形体を厚みが０．２ｍｍとなるように圧延した。そして、平板状の成形体から液状潤滑剤を除去するべく、乾燥炉内で該成形体を１５０℃で加熱した。その後、平板状の成形体を２８０℃の環境下で長手方向に沿って１５倍に延伸すると共に、１００℃の環境下で長手方向に直交する幅方向に沿って１５倍に延伸し、ＰＴＦＥシートを得た。
２．通気性シート
通気性シートとして、一方向が長手となるように形成されたＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（ユニチカ社製 商品名：Ｔ１００３ＷＤＯ）を用いた。
通気性シートとして、一方向が長手となるように形成されたＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（ユニチカ社製 商品名：Ｔ１００３ＷＤＯ）を用いた。
３．濾材原反の作製
前記多孔質シートと通気性シートとの長手方向が略平行するように、通気性シートの両面に多孔質シートを積層しつつ、一対のローラー部材（前記熱ローラーと前記支持ローラー）の間に搬送し、多孔質シートと通気性シートとをヒートシールして貼合わせ、図２に示すような濾材原反２を作製した。なお、各ローラー部材としては、外径が２００ｍｍのものを用いた。また、各シートの搬送速度は、１０ｍ／ｍｉｎとし、貼合わせ時の圧力は、０．８ＭＰａとした。
前記多孔質シートと通気性シートとの長手方向が略平行するように、通気性シートの両面に多孔質シートを積層しつつ、一対のローラー部材（前記熱ローラーと前記支持ローラー）の間に搬送し、多孔質シートと通気性シートとをヒートシールして貼合わせ、図２に示すような濾材原反２を作製した。なお、各ローラー部材としては、外径が２００ｍｍのものを用いた。また、各シートの搬送速度は、１０ｍ／ｍｉｎとし、貼合わせ時の圧力は、０．８ＭＰａとした。
４．プリーツ加工
得られた濾材原反２をプリーツ加工した後、図２に示すようにビード部３ａを形成し、図１および３に示すようなフィルタ濾材１を作製した。ビード部３ａを形成する接着剤（ホットメルト）としては、ヘンケル社製のマクロメルト６２０２（ポリアミド系）、又は、ヘンケル社製のテクノメルトＱ３１１５（ＥＶＡ系）を使用した。
得られた濾材原反２をプリーツ加工した後、図２に示すようにビード部３ａを形成し、図１および３に示すようなフィルタ濾材１を作製した。ビード部３ａを形成する接着剤（ホットメルト）としては、ヘンケル社製のマクロメルト６２０２（ポリアミド系）、又は、ヘンケル社製のテクノメルトＱ３１１５（ＥＶＡ系）を使用した。
＜実施例１＞
＝フィルタ濾材＝
長さＬ１が１２９８ｍｍ、幅Ｌ２が１１８０ｍｍ、高さＬ３が３５ｍｍとなるように上記の方法でフィルタ濾材１を作製した。なお、ビード部３ａを形成する接着剤（ホットメルト）およびビード塗布長率は、下記表１に示す。
＝フィルタ濾材＝
長さＬ１が１２９８ｍｍ、幅Ｌ２が１１８０ｍｍ、高さＬ３が３５ｍｍとなるように上記の方法でフィルタ濾材１を作製した。なお、ビード部３ａを形成する接着剤（ホットメルト）およびビード塗布長率は、下記表１に示す。
＝収縮率の測定＝
得られたフィルタ濾材１の平板部１ｂが略水平になるように（換言すれば、フィルタ濾材１の長さＬ１方向が略垂直となるように）フィルタ濾材１を平面状に配置し、フィルタ濾材１に上方から長さＬ１方向に沿って３ｋｇの荷重を加えた。
そして、荷重を加えた後のフィルタ濾材１の長さＬ１を測定し、下記（２）式から収縮率を算出した。算出された収縮率については、下記表１に示す。
収縮率（％）＝｛（荷重前のフィルタ濾材の長さ−荷重後のフィルタ濾材の長さ）／荷重前のフィルタ濾材の長さ｝×１００・・・（２）
得られたフィルタ濾材１の平板部１ｂが略水平になるように（換言すれば、フィルタ濾材１の長さＬ１方向が略垂直となるように）フィルタ濾材１を平面状に配置し、フィルタ濾材１に上方から長さＬ１方向に沿って３ｋｇの荷重を加えた。
そして、荷重を加えた後のフィルタ濾材１の長さＬ１を測定し、下記（２）式から収縮率を算出した。算出された収縮率については、下記表１に示す。
収縮率（％）＝｛（荷重前のフィルタ濾材の長さ−荷重後のフィルタ濾材の長さ）／荷重前のフィルタ濾材の長さ｝×１００・・・（２）
＝フィルタユニットのシール性＝
得られたフィルタ濾材１を枠体に収容してフィルタユニットを作製した。具体的には、内寸１１８０ｍｍ×１１８０ｍｍ、外寸１２２０ｍｍ×１２２０ｍｍ、厚み７５ｍｍのアルミニウム製の枠体に、フィルタ濾材１を収容し、フィルタ濾材１と枠体との間には、コーキング剤を充填してフィルタユニットを作製した。コーキング剤としては、二液エポキシコーキング剤（具体的には、ヘンケル社製 マクロプラスト８１０４ＭＣ−１８と、マクロプラストＵＫ５４００を３：１の比率で混合したもの）を使用した。
そして、フィルタユニットを作製する際に、フィルタ濾材１と枠体との間に隙間が形成されなかった場合を「○」、隙間が形成された場合を「×」して、フィルタユニットのシール性を評価した。評価結果については、下記表１に示す。
得られたフィルタ濾材１を枠体に収容してフィルタユニットを作製した。具体的には、内寸１１８０ｍｍ×１１８０ｍｍ、外寸１２２０ｍｍ×１２２０ｍｍ、厚み７５ｍｍのアルミニウム製の枠体に、フィルタ濾材１を収容し、フィルタ濾材１と枠体との間には、コーキング剤を充填してフィルタユニットを作製した。コーキング剤としては、二液エポキシコーキング剤（具体的には、ヘンケル社製 マクロプラスト８１０４ＭＣ−１８と、マクロプラストＵＫ５４００を３：１の比率で混合したもの）を使用した。
そして、フィルタユニットを作製する際に、フィルタ濾材１と枠体との間に隙間が形成されなかった場合を「○」、隙間が形成された場合を「×」して、フィルタユニットのシール性を評価した。評価結果については、下記表１に示す。
＜実施例２〜６、比較例１および２＞
ビード部３ａを形成する接着剤（ホットメルト）として、下記表１に示すものを用いると共に、ビード塗布長率を下記表１に示す通りとしたこと以外は、実施例１と同一条件で、フィルタ濾材１およびフィルタユニットを作製し、収縮率を測定した。収縮率およびフィルタユニットのシール性の評価については、下記表１に示す。
ビード部３ａを形成する接着剤（ホットメルト）として、下記表１に示すものを用いると共に、ビード塗布長率を下記表１に示す通りとしたこと以外は、実施例１と同一条件で、フィルタ濾材１およびフィルタユニットを作製し、収縮率を測定した。収縮率およびフィルタユニットのシール性の評価については、下記表１に示す。
＜まとめ＞
各実施例と各比較例とを比較すると、各実施例の方が各比較例よりも収縮率が低くなることが認められる。これは、各実施例のようにビード塗布長率が５０％以上であることで、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが平板部１ｂの略中央部で平板部１ｂを介して重なり合った状態となり、フィルタ濾材１の長さＬ１方向に沿って間隔保持部重合部Ｂ１が形成されるからである。これにより、フィルタ濾材１に荷重（圧縮方向の力）が加わった際にも、間隔保持部重合部Ｂ１によって斯かる荷重が支えられ、平板部１ｂに変形が生じるのを抑制することができる。このため、平板部１ｂ同士の間隔が維持され、フィルタ濾材１の収縮が抑制される。
つまり、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが平板部１ｂを介して重なり合うように形成されることで、フィルタ濾材１の収縮を抑制することができると認められる。
各実施例と各比較例とを比較すると、各実施例の方が各比較例よりも収縮率が低くなることが認められる。これは、各実施例のようにビード塗布長率が５０％以上であることで、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが平板部１ｂの略中央部で平板部１ｂを介して重なり合った状態となり、フィルタ濾材１の長さＬ１方向に沿って間隔保持部重合部Ｂ１が形成されるからである。これにより、フィルタ濾材１に荷重（圧縮方向の力）が加わった際にも、間隔保持部重合部Ｂ１によって斯かる荷重が支えられ、平板部１ｂに変形が生じるのを抑制することができる。このため、平板部１ｂ同士の間隔が維持され、フィルタ濾材１の収縮が抑制される。
つまり、一方面側間隔保持部３と他方面側間隔保持部３とが平板部１ｂを介して重なり合うように形成されることで、フィルタ濾材１の収縮を抑制することができると認められる。
１…フィルタ濾材、１ａ…屈曲部、１ｂ…平板部、２…濾材原反、２ａ…多孔質層、２ｂ…基材層、３…間隔保持部、３ａ…ビード部、Ａ１…屈曲予定領域、Ａ２…平板部予定領域、Ｂ１…間隔保持部重合部
Claims (4)
- 被濾過気体に含まれる粒子を捕集可能な濾材原反が襞状に屈曲されて形成される複数の屈曲部と、濾材原反における屈曲部以外の領域が対向するように配置されて形成される複数の平板部と、濾材原反の一方の面側および他方の面側における各平板部の間に形成されて隣り合う屈曲部同士の間隔を保持する複数の間隔保持部とを備えるフィルタ濾材であって、
前記濾材原反の一方の面側に形成される各間隔保持部と、濾材原反の他方の面側に形成される各間隔保持部とが各平板部を介して重なり合うように構成されることを特徴とするフィルタ濾材。 - 濾材原反の一方の面側に形成される間隔保持部と、濾材原反の他方の面側に形成される間隔保持部とは、平板部の中央部で平板部を介して重なり合うように構成されることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ濾材。
- 濾材原反の一方の面側および他方の面側に形成される各間隔保持部は、直線状に伸びる屈曲部に対して交差するように平板部に沿って直線状に形成されると共に、屈曲部と平板部との連結位置から各間隔保持部の一端部までの長さが平板部における一対の屈曲部との連結位置間の長さに対して５０％を超えることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ濾材。
- 被濾過気体に含まれる粒子を捕集可能な濾材原反が襞状に屈曲されて形成される複数の屈曲部と、濾材原反における屈曲部以外の領域が対向するように配置されて形成される複数の平板部と、濾材原反の一方の面側および他方の面側における各平板部の間に形成されて隣り合う屈曲部同士の間隔を保持する複数の間隔保持部とを備えるフィルタ濾材の製造方法であって、
前記濾材原反における各平板部を形成する領域の両面に濾材原反を介して重なり合うように接着剤を配置した後、濾材原反を襞状に屈曲させて複数の屈曲部および複数の平板部を形成すると共に、濾材原反の一方の面側および他方の面側における各平板部の間で、濾材原反の一方の面側の接着剤同士および他方の面側の接着剤同士を接合し、各平板部を介して重なり合うように濾材原反の一方の面側および他方の面側に間隔保持部を形成することを特徴とするフィルタ濾材の製造方法。
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