JP3769242B2

JP3769242B2 - エアフィルタ用耐熱濾紙及びその使用方法

Info

Publication number: JP3769242B2
Application number: JP2002098066A
Authority: JP
Inventors: 裕治片桐; 貴宏小原; 典明佐藤
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003290617A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４００℃を超える高温においても、長期にわたり安定的に使用することができるエアフィルタ用耐熱濾紙及びその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子精密工業等のクリーンルーム、バイオロジカルクリーンルーム、クリーンベンチ等の清浄空間を創り出すために、エアフィルタ用濾紙が用いられている。エアフィルタ用濾紙は、一般に、微細ガラス繊維を水中に分散させて湿式抄造することにより製造されている。前記濾紙に強度付与するために、有機結合剤を微細ガラス繊維と共に水中に分散させるか、あるいは、湿式抄造後に有機結合剤中に浸漬処理または塗布することにより行われている。これらの有機結合剤としては、一般にアクリル系、ウレタン系、セルロース系等が使用されている。
【０００３】
しかし、４００℃を超える被処理空気をこのようなエアフィルタ用濾紙を用いて清浄化しようとする場合、有機結合剤は燃焼して逸散してしまうため、その濾紙の強度が大きく低下する。このとき、濾紙の形状は、ガラス繊維同士の絡みのみで維持されるものの、繊維の脱落が発生し、自己発塵が問題になる。
そこで、濾紙の強度低下を少なくし、高温でも高い強度を維持して、長期にわたり安定的に使用できることが必要である。
【０００４】
これに対し、例えば、特開２００１−２６２４８８号公報では、耐熱性不織布として、耐熱性無機繊維と無機バインダーを湿式抄紙法にてシート化し、そのシートを４００℃以上の温度で焼成した後、さらに無機バインダー成分を添加することにより形成されるエアフィルタが開示されており、また、特開平１１−１０４４２６号公報では、結合剤を含まないガラス繊維フェルトを金網等の耐熱性の網体に挟んで構成する高温用エアフィルタが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−２６２４８８号公報に記載のものでは、無機バインダーを使用することで高温時での濾紙の強度を維持することはできるが、硬化した無機バインダーが脱落して発塵が起こるため、濾紙としての性能には十分とは言えない。
また、特開平１１−１０４４２６号公報に記載のものでは、結合剤を用いることなくガラス繊維の絡みによる強度だけでは不十分であるために、金網等の耐熱性の網体に挟んで使用しなければならず、コストが高くなる。さらに、耐熱性繊維にガラス繊維を主体にしているため、４００℃を超える高温において長期にわたり使用すると、劣化により繊維が脆くなり、繊維の脱落が発生し、発塵が多くなる問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記従来の問題点を解決し、湿式抄造により製造されるエアフィルタ用濾紙であって、４００℃を超える高温においても、高強度で発塵が少なく、長期にわたり安定的に使用することができるエアフィルタ用耐熱濾紙を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明者等は鋭意検討の結果以下の解決手段を見出した。即ち、本発明のエアフィルタ用耐熱濾紙は、請求項１に記載の通り、融点が８００℃以上の耐熱性無機繊維を主構成とするエアフィルタ用耐熱濾紙において、平均繊維径が０．２〜１．５μｍのＣガラス繊維を含有させたことを特徴とする。
また、請求項２に記載のエアフィルタ用耐熱濾紙は、請求項１に記載のエアフィルタ用耐熱濾紙において、前記Ｃガラス繊維の含有量を０．５〜１０質量％としたことを特徴とする。
また、請求項３に記載のエアフィルタ用耐熱濾紙は、請求項１または２に記載のエアフィルタ用耐熱濾紙において、前記耐熱性無機繊維は、セラミック繊維を１０〜９０質量％及びシリカ繊維を９０〜１０質量％含むことを特徴とする。
また、請求項４に記載のエアフィルタ用耐熱濾紙は、請求項１乃至３の何れかに記載のエアフィルタ用耐熱濾紙において、前記濾紙を構成する基材シート１００質量％に対して有機結合剤を１０質量％以下含有させたことを特徴とする。
また、請求項５に記載のエアフィルタ用耐熱濾紙は、請求項１乃至４の何れかに記載のエアフィルタ用耐熱濾紙において、湿式抄造により製造されるものであることを特徴とする。
また、本発明のエアフィルタ用耐熱濾紙は、請求項６に記載の通り、融点が８００℃以上の耐熱性無機繊維を主構成としＣガラス繊維を含有してなり、前記Ｃガラス繊維の溶融により前記耐熱性無機繊維同士が結着されていることを特徴とする。
また、エアフィルタ用耐熱濾紙の使用方法は、請求項７に記載の通り、融点が８００℃以上の耐熱性無機繊維を主構成としＣガラス繊維を含有してなる、前記Ｃガラス繊維の溶融による前記耐熱性無機繊維同士の結着がされていない状態のエアフィルタ用耐熱濾紙を、前記Ｃガラス繊維の融点以上の温度下で使用し、前記Ｃガラス繊維の溶融による前記耐熱性無機繊維同士の結着がされた状態にさせることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明のエアフィルタ用濾紙は、８００℃以上の融点を有する耐熱性無機繊維を主体とする骨格成分に、６００℃付近で軟化溶融するＣガラス繊維を配合することで、耐熱性無機繊維同士の絡みに加えて、高温使用時にＣガラス繊維が溶融して耐熱性無機繊維同士が結着されるので、著しく高い強度が得られると共に、繊維の脱落が無くなるので、自己発塵が少なくなる。
尚、本発明のエアフィルタ用耐熱濾紙の実際の使用に際しては、次のようにするのがよい。６００℃以上の高温で使用する用途の場合には、使用開始後に該濾紙が約６００℃に加熱された時点で上記したようなＣガラス繊維の軟化溶融によるバインダー効果が発揮されることになるので、使用前に特に加熱処理を施すことなくそのまま使用すればよい。一方、４００〜６００℃の温度で使用する用途の場合には、仮にそのまま使用したとしても、上記したようなＣガラス繊維の軟化溶融によるバインダー効果もその一部は発揮されるので、強度向上や自己発塵防止といった効果もある程度は期待できることになるが、理想的には、やはり使用前に６００℃以上での加熱処理（加熱時間は１時間以上が理想）を行うのがよい。
【０００９】
本発明において、耐熱性無機繊維としては、８００℃以上の融点を有する繊維が用いられ、結晶質繊維であるアルミナ繊維（平均繊維径３〜４μｍ）や、非晶質繊維であるＥガラス繊維（同０．３〜１．５μｍ）、シリカ繊維（同０．５〜４μｍ）、セラミック繊維（同３〜４μｍ）等が使用できるが、抄紙性と濾紙の折り曲げ加工性の観点からは、繊維の柔軟性が優れる非晶質繊維を選択するのがよい。また、耐熱性を重視するならば、Ｅガラス繊維（耐熱温度約６００℃）よりも、アルミナ繊維（同１６００℃）、セラミック繊維（同１２００〜１４００℃）、シリカ繊維（同１０００℃）を選択するのがよい。
以上から、耐熱性無機繊維の好ましい構成としては、セラミック繊維が１０〜９０質量％と、シリカ繊維が９０〜１０質量％で構成したものとなる。尚、本発明のエアフィルタ用耐熱濾紙は、高性能エアフィルタ、中性能エアフィルタの何れにも適用可能であるが、高性能エアフィルタ用とする場合は、平均繊維径１μｍ以下の細繊維が得られるシリカ繊維を多くした構成とし、中性能エアフィルタ用とする場合は、シリカ繊維よりも安価なセラミック繊維（３μｍ以上）を多くした構成とするのがよい。
【００１０】
本発明において、Ｃガラス繊維とは、一般的な名称であり、通常、ガラス組成中にアルカリ金属酸化物の成分が５〜２０質量％程度含むものを言う。
前記Ｃガラス繊維の添加量は、０．５〜１０質量％の添加量が好ましい。添加量が１０質量％を超えると、Ｃガラス繊維が溶融して耐熱性無機繊維同士を結着する時の結着密度が高くなり過ぎ、濾紙自体の収縮を生じ、耐熱性が損なわれるため好ましくない。
また、前記Ｃガラス繊維の平均繊維径としては、１．５μｍ超過であっても溶融して耐熱性無機繊維同士を結着するという効果は得られるが、１．５μｍ以下が好ましく、より好ましくは入手が比較的容易な０．２〜１．５μｍが好ましい。尚、平均繊維径０．２〜１．５μｍのものを使用する場合には、前記Ｃガラス繊維の添加量は、２〜６質量％で十分である。
【００１１】
本発明において、常温での濾紙の取り扱い性を良くするために、結合剤として有機結合剤を添加することもできる。この場合、加熱時に濾紙の収縮が起きないように、有機結合剤の添加量は、濾紙を構成する基材シート１００質量％に対して１０質量％以下とすることが好ましい。前記有機結合剤としては、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、セルロース繊維、合成繊維等が挙げられる。
また、ガラス長繊維のような剛直な繊維を配合することもできる。ガラス長繊維を配合することで、濾紙の骨格がさらに強化され、高温時の強度を向上できる。この場合、ガラス長繊維は、安価で耐熱性に優れるＥガラス組成が好ましいが、耐熱性が十分であれば、Ｓガラス組成、シリカ組成、シリカ−アルミナ組成、アルミナ組成でも良い。ただし、濾紙の性能を損なわない配合量としては、５〜２５質量％が好ましい。ガラス長繊維の平均繊維径としては、６〜１２μｍが好ましく、繊維長は湿式抄造に適する５〜１５ｍｍが好ましい。
【００１２】
【実施例】
以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。尚、常温での濾紙の取り扱い性を確保するため、有機結合剤として極細セルロース繊維を基材シート１００質量％に対して１質量％添加して混抄した。
（実施例１）
シリカ繊維８５質量％（平均繊維径０．６μｍ、米国マンビル社製１０６Ｑ）、セラミック繊維１３質量％（平均繊維径３μｍ、イソライト工業社製イソウール１２６０バルクＣ）及びＣガラス繊維２質量％（平均繊維径０．８μｍ、日本板硝子社製ＣＭＬＦ２０８）を混合し、湿式抄造することにより、坪量９８ｇ／ｍ²のエアフィルタ用耐熱濾紙を抄紙した。
【００１３】
（実施例２）
シリカ繊維４５質量％（平均繊維径０．６μｍ、米国マンビル社製１０６Ｑ）、セラミック繊維５２質量％（平均繊維径３μｍ、イソライト工業社製イソウール１２６０バルクＣ）及びＣガラス繊維３質量％（平均繊維径０．８μｍ、日本板硝子社製ＣＭＬＦ２０８）を混合し、湿式抄造することにより、坪量９６ｇ／ｍ²のエアフィルタ用耐熱濾紙を抄紙した。
【００１４】
（実施例３）
シリカ繊維１０質量％（平均繊維径０．６μｍ、米国マンビル社製１０６Ｑ）、セラミック繊維８０質量％（平均繊維径３μｍ、イソライト工業社製イソウール１２６０バルクＣ）、Ｃガラス繊維５質量％（平均繊維径０．８μｍ、日本板硝子社製ＣＭＬＦ２０８）及びガラス長繊維５質量％（平均繊維径９μｍ、日本板硝子社製ＲＥＳ１３ＧＰ１６Ｗ）を混合し、湿式抄造することにより、坪量９５ｇ／ｍ²のエアフィルタ用耐熱濾紙を抄紙した。
【００１５】
上記実施例の効果を確かめるべく以下のようなエアフィルタ用耐熱濾紙を比較例として作製した。尚、実施例の場合と同様、常温での濾紙の取り扱い性を確保するため、有機結合剤として極細セルロース繊維を基材シート１００質量％に対して１質量％添加して混抄した。
【００１６】
（比較例１）
シリカ繊維８５質量％（平均繊維径０．６μｍ、米国マンビル社製１０６Ｑ）及びセラミック繊維１５質量％（平均繊維径３μｍ、イソライト工業社製イソウール１２６０バルクＣ）を混合し、湿式抄造することにより、坪量９７ｇ／ｍ²のエアフィルタ用耐熱濾紙を抄紙した。
【００１７】
（比較例２）
シリカ繊維４５質量％（平均繊維径０．６μｍ、米国マンビル社製１０６Ｑ）及びセラミック繊維５５質量％（平均繊維径３μｍ、イソライト工業社製イソウール１２６０バルクＣ）を混合し、湿式抄造することにより、坪量９５ｇ／ｍ²のエアフィルタ用耐熱濾紙を抄紙した。
【００１８】
（比較例３）
シリカ繊維１０質量％（平均繊維径０．６μｍ、米国マンビル社製１０６Ｑ）、セラミック繊維８５質量％（平均繊維径３μｍ、イソライト工業社製イソウール１２６０バルクＣ）及びガラス長繊維５質量％（平均繊維径９μｍ、日本板硝子社製ＲＥＳ１３ＧＰ１６Ｗ）を混合し、湿式抄造することにより、坪量９８ｇ／ｍ²のエアフィルタ用耐熱濾紙を抄紙した。
【００１９】
上記実施例１乃至３及び比較例１乃至３の濾紙を一度６００℃で１２時間加熱して、濾紙の形状が維持されること（耐熱性）を確認した後、室温下で、強度、自己発塵、圧力損失及び捕集効率について評価し、その結果を表１に示す。
尚、評価方法と判定基準は次の通りである。
〔強度（Ｎ）〕ＪＩＳＰ８１１３により測定した。
判定基準：９．８Ｎ以上を○、９．８Ｎ未満を×とした。
〔自己発塵〕捕集効率を測定する装置の上流側にＵＬＰＡ濾紙（超高性能濾紙）を設置して、流れる空気を完全に清浄なものとし、評価する濾紙にこの空気を通過させる。濾紙を通過した空気をレーザ・パーティクルカウンターで粒径別に測定した。判定基準：１立方フィート当たり、粒径１μｍ以上のパーティクルが３００個未満を○、３００個以上を×とした。
〔圧力損失（Ｐａ）〕濾紙に通過風速５．３ｃｍ／秒で空気を通過させた時の通過抵抗をマノメーターにより測定した。
〔捕集効率（％）〕平均粒子径０．３μのジオクチルフタレート（ＤＯＰ）粒子を発生させ、濾紙に通過させ、濾紙の上流側と下流側のＤＯＰ粒子の個数比をレーザ・パーティクルカウンターで測定し、捕集効率を算出した。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１より、実施例１乃至３の本発明のエアフィルタ用耐熱濾紙は、高強度で、自己発塵の少ないフィルタ性能に優れることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】
上記の通り、本発明によれば、エアフィルタ用濾紙を８００℃以上の融点を有する耐熱性無機繊維を主体とする骨格成分に、６００℃付近で軟化溶融するＣガラス繊維を含有させることで、４００℃を超える高温においても、高強度で、自己発塵が少なく、長期にわたり安定的に使用することができるエアフィルタ用耐熱濾紙を提供することができる。

Claims

融点が８００℃以上の耐熱性無機繊維を主構成とするエアフィルタ用耐熱濾紙において、平均繊維径が０．２〜１．５μｍのＣガラス繊維を含有させたことを特徴とするエアフィルタ用耐熱濾紙。
前記Ｃガラス繊維の含有量を０．５〜１０質量％としたことを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用耐熱濾紙。
前記耐熱性無機繊維として、セラミック繊維を１０〜９０質量％及びシリカ繊維を９０〜１０質量％含むことを特徴とする請求項１または２に記載のエアフィルタ用耐熱濾紙。
前記濾紙を構成する基材シート１００質量％に対して有機結合剤を１０質量％以下含有させたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエアフィルタ用耐熱濾紙。
湿式抄造により製造されるものであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のエアフィルタ用耐熱濾紙。
融点が８００℃以上の耐熱性無機繊維を主構成としＣガラス繊維を含有してなり、前記Ｃガラス繊維の溶融により前記耐熱性無機繊維同士が結着されていることを特徴とするエアフィルタ用耐熱濾紙。
融点が８００℃以上の耐熱性無機繊維を主構成としＣガラス繊維を含有してなる、前記Ｃガラス繊維の溶融による前記耐熱性無機繊維同士の結着がされていない状態のエアフィルタ用耐熱濾紙を、前記Ｃガラス繊維の融点以上の温度下で使用し、前記Ｃガラス繊維の溶融による前記耐熱性無機繊維同士の結着がされた状態にさせることを特徴とするエアフィルタ用耐熱濾紙の使用方法。