JP6744188B2 - エアフィルタ濾材、エアフィルタパック及びエアフィルタユニット - Google Patents
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Description
第1のPTFE多孔質膜と第2のPTFE多孔質膜とを含むエアフィルタ濾材であって、
前記エアフィルタ濾材が第1主面と第2主面とを有し、
前記第1のPTFE多孔質膜と前記第2のPTFE多孔質膜とが、前記第1主面から前記第2主面へと通過する気流が前記第1のPTFE多孔質膜、前記第2のPTFE多孔質の順に通過するように配置されており、
水に対する前記第1のPTFE多孔質膜の接触角が154〜165度の範囲にある、エアフィルタ濾材を提供する。
第1のPTFE多孔質膜1は、適度に通気性を有しながら、比較的粒径の大きなオイルミストを予め捕集することにより、第2のPTFE多孔質膜2がオイルミストによって目詰まりすることを防止する。第1のPTFE多孔質膜1により、エアフィルタ濾材10,20,30,40,50及び60の使用に伴う圧力損失の上昇が抑制されるため、エアフィルタ濾材10,20,30,40,50及び60の寿命が長くなる。
H:耐水圧[cm]
T:水の表面張力[g/sec2]
S:水の密度[g/cm3]
g:重力加速度[cm/sec2]
θ:水の接触角
r:多孔質膜の空孔の半径[cm]
気孔率(%)=100×(V−(W/D))/V
V:体積(cm3)
W:重量(g)
D:PTFEの密度(g/cm3)
透過率(%)=100-(下流側の粒子濃度/上流側の粒子濃度)(%)…(2)
第2のPTFE多孔質膜2は、第1のPTFE多孔質膜1が捕集できなかった小さなオイルミストを捕集することにより、エアフィルタ濾材10,20,30,40,50及び60のオイルミストの捕集量を増加させる。
図2〜6に示すように、本実施形態のエアフィルタ濾材は、通気性繊維層3を含んでいてもよい。通気性繊維層3としては、十分な通気性を有する材料が用いられる。通気性繊維層3としては、短繊維やフィラメント等の繊維で構成された、第1のPTFE多孔質膜1及び第2のPTFE多孔質膜2よりも通気性に優れる材料、例えば、不織布、織布、メッシュ(網目状シート)及びその他の多孔質材料を用いることができる。中でも、強度、柔軟性及び作業性の点で優れることから、不織布が好ましい。
PTFEファインパウダー(旭硝子社製「CD129E」、標準比重:2.16)100重量部に液状潤滑剤(ドデカン)20重量部を均一に混合し、得られた混合物を予備成形した。次に、予備成形物をロッド状にペースト押出しし、さらにロッド状成形体を1対の金属圧延ロール間に通して、厚さ200μmの長尺シートとした。長尺シートを375℃の延伸温度(炉内温度)で長手方向に1段目で5倍に延伸した後、2段目で20倍に延伸した。次いで320℃の延伸温度(テンターの炉内温度)で横方向に7倍に延伸して、第1のPTFE多孔質膜Aを作製した。第1のPTFE多孔質膜Aの圧力損失は15Paであった。
PTFEファインパウダー(旭硝子社製「CD129E」)100重量部に液状潤滑剤(ドデカン)20重量部を均一に混合し、得られた混合物を予備成形した。次に、予備成形物をロッド状にペースト押出しし、さらにロッド状成形体を1対の金属圧延ロール間に通して、厚さ200μmの長尺シートとした。長尺シートを375℃の延伸温度で長手方向に1段目で5倍に延伸した後、2段目で20倍に延伸した。次いで300℃の延伸温度で横方向に7倍に延伸して、第1のPTFE多孔質膜A1を作製した。第1のPTFE多孔質膜A1の圧力損失は20Paであった。
PTFEファインパウダー(旭硝子社製「CD129E」)100重量部に液状潤滑剤(ドデカン)20重量部を均一に混合し、得られた混合物を予備成形した。次に、予備成形物をロッド状にペースト押出しし、さらにロッド状成形体を1対の金属圧延ロール間に通して、厚さ200μmの長尺シートとした。長尺シートを375℃の延伸温度で長手方向に1段目で4.5倍に延伸した後、2段目で20倍に延伸した。次いで150℃の延伸温度で横方向に6倍に延伸して、第1のPTFE多孔質膜A2を作製した。第1のPTFE多孔質膜A2の圧力損失は40Paであった。
PTFEファインパウダー(旭硝子社製「CD129E」)100重量部に液状潤滑剤(ドデカン)20重量部を均一に混合し、得られた混合物を予備成形した。次に、予備成形物をロッド状にペースト押出しし、さらにロッド状成形体を1対の金属圧延ロール間に通して、厚さ200μmの長尺シートとした。長尺シートを150℃の延伸温度で長手方向に1段目で4倍に延伸した後、2段目で375℃の延伸温度で2倍に延伸した。次いで200℃の延伸温度で横方向に8倍に延伸して、第1のPTFE多孔質膜A3を作製した。第1のPTFE多孔質膜A3の圧力損失は2500Paであった。
PTFEファインパウダー(旭硝子社製「フルオン(登録商標)PTFE CD−123」)100重量部に対し、液状潤滑剤(ナフサ)19重量%を均一に混合し、この混合物を20kg/cm2の条件で予備成形し、次いでこれをロッド状にぺースト押出成形し、さらにこのロッド状成形体を1対の金属圧延ロール間に通して、厚さ200μmの長尺シートを得た。このシートを290℃の延伸温度でシート長手方向に14倍延伸し、さらにテンター法により80℃の延伸温度でシート幅方向に30倍延伸し、未焼成PTFE多孔質膜を得た。この未焼成PTFE多孔質膜を、寸法を固定した状態で400℃で10秒間熱処理し、焼成された第1のPTFE多孔質膜Bを得た。第1のPTFE多孔質膜Bの圧力損失は110Paであった。
PTFEファインパウダー(旭硝子社製「フルオン(登録商標)PTFE CD−123」)100重量部に対し、液状潤滑剤(ナフサ)19重量%を均一に混合し、この混合物を20kg/cm2の条件で予備成形し、次いでこれをロッド状にぺースト押出成形し、さらにこのロッド状成形体を1対の金属圧延ロール間に通して、厚さ200μmの長尺シートを得た。このシートを290℃の延伸温度でシート長手方向に15倍延伸し、さらにテンター法により80℃の延伸温度でシート幅方向に30倍延伸し、未焼成PTFE多孔質膜を得た。この未焼成PTFE多孔質膜を、寸法を固定した状態で400℃で10秒間熱処理し、焼成された第1のPTFE多孔質膜Cを得た。第1のPTFE多孔質膜Cの圧力損失は100Paであった。
PTFEファインパウダー(ダイキン社製「ポリフロン(登録商標)PTFE F−104」)100重量部に対し、液状潤滑剤(ナフサ)19重量%を均一に混合し、この混合物を20kg/cm2の条件で予備成形し、次いでこれをロッド状にぺースト押出成形し、さらにこのロッド状成形体を1対の金属圧延ロール間に通して、厚さ200μmの長尺シートを得た。このシートを280℃の延伸温度でシート長手方向に35倍延伸し、さらにテンター法により120℃の延伸温度でシート幅方向に35倍延伸し、未焼成PTFE多孔質膜を得た。この未焼成PTFE多孔質膜を、寸法を固定した状態で400℃で10秒間熱処理し、焼成された第2のPTFE多孔質膜Dを得た。第2のPTFE多孔質膜Dの圧力損失は80Paであった。
PTFEファインパウダー(ダイキン社製「ポリフロン(登録商標)PTFE F−104」)100重量部に液状潤滑剤(ドデカン)20重量部を均一に混合し、得られた混合物を予備成形した。次に、予備成形物をロッド状にペースト押出しし、さらにロッド状成形体を1対の金属圧延ロール間に通して、厚さ200μmの長尺シートとした。長尺シートを280℃の延伸温度で長手方向に18倍に延伸し、120℃の延伸温度で横方向に35倍に延伸して、第2のPTFE多孔質膜Eを作製した。第2のPTFE多孔質膜Eの圧力損失は140Paであった。
PTFEファインパウダー(ダイキン社製「ポリフロン(登録商標)PTFE F−104」)100重量部に液状潤滑剤(ドデカン)20重量部を均一に混合し、得られた混合物を予備成形した。次に、予備成形物をロッド状にペースト押出しし、さらにロッド状成形体を1対の金属圧延ロール間に通して、厚さ500μmの長尺シートとした。長尺シートを280℃の延伸温度で長手方向に23倍に延伸し、120℃の延伸温度で横方向に35倍に延伸して、第2のPTFE多孔質膜Fを作製した。第2のPTFE多孔質膜Fの圧力損失は220Paであった。
第1のPTFE多孔質膜Bを、第2のPTFE多孔質膜Gとして使用した。
PTFEファインパウダー(ダイキン社製「ポリフロン(登録商標)PTFE F−104」)100重量部に対し、液状潤滑剤(ナフサ)19重量%を均一に混合し、この混合物を20kg/cm2の条件で予備成形し、次いでこれをロッド状にぺースト押出成形し、さらにこのロッド状成形体を1対の金属圧延ロール間に通して、厚さ200μmの長尺シートを得た。このシートを280℃の延伸温度でシート長手方向に37倍延伸し、さらにテンター法により140℃の延伸温度でシート幅方向に35倍延伸し、未焼成PTFE多孔質膜を得た。この未焼成PTFE多孔質膜を、寸法を固定した状態で400℃で10秒間熱処理し、焼成された第2のPTFE多孔質膜Iを得た。第2のPTFE多孔質膜Iの圧力損失は60Paであった。
通気性繊維層として、不織布[ユニチカ社製「エルベスS0303WDO」、芯鞘構造(芯成分PET、鞘成分PE)、目付量30g/m2、見掛け密度0.136g/cm3、エンボス面積比率15%、厚さ0.22mm]を使用した。
先に説明した方法にて、第1のPTFE多孔質膜及び第2のPTFE多孔質膜の接触角を測定した。接触角の測定には、市販の接触角測定器(Data Physics社製、OCA30)を使用した。また、以下の方法により、第1のPTFE多孔質膜及び第2のPTFE多孔質膜の圧力損失及び捕集効率を予め測定し、先に説明した式(1)及び(2)に基づき、PF値を算出した。結果を表1に示す。
エアフィルタ濾材を有効面積100cm2の円形のホルダーにセットした。セットしたエアフィルタ濾材に空気を透過させ、エアフィルタ濾材を通過する空気の線流速を流量計で5.3cm/秒に調整したときの圧力損失を、圧力計(マノメーター)で測定した。1つのエアフィルタ濾材について8回圧力損失を測定し、その平均を算出した。
エアフィルタ濾材を、圧力損失の測定と同様の装置にセットし、定出力エアロゾルアトマイザー(東京ダイレック社製「TSI No.3076」)を用いて平均粒径が0.15μmの多分散粒子のPAO(イネオス社製「デュラシン164」)を20〜40g/m3の濃度で5.3cm/秒の線流速でエアフィルタ濾材に透過させて圧力損失の変化を圧力計(マノメーター)で測定した。圧力損失が500Paになったときのエアフィルタ濾材の重量(mg)を測定し、圧力損失の測定前のエアフィルタ濾材の重量に対するエアフィルタ濾材の重量増加分をエアフィルタ濾材の面積(m2)で割り、さらに圧力損失の増加分[500−(測定を開始したときの圧力損失)](Pa)で割って得られた数値をPAO捕集量(mg/m2/Pa)とした。
エアフィルタ濾材を、圧力損失の測定と同様の装置にセットし、定出力エアロゾルアトマイザー(東京ダイレック社製「TSI No.3076」)を用いて平均粒径が0.5μmの多分散粒子のNaClを1〜3g/m3の濃度で5.3cm/秒の線流速でエアフィルタ濾材に透過させて圧力損失の変化を圧力計(マノメーター)で測定した。圧力損失が500Paになったときのエアフィルタ濾材の重量(mg)を測定し、圧力損失の測定前のエアフィルタ濾材の重量に対するエアフィルタ濾材の重量増加分をエアフィルタ濾材の面積(m2)で割り、さらに圧力損失の増加分[500−(測定を開始したときの圧力損失)](Pa)で割って得られた数値をNaCl捕集量(mg/m2/Pa)とした。
エアフィルタ濾材を、圧力損失の測定と同様の装置にセットし、エアフィルタ濾材を通過する気体の線流速を5.3cm/秒に調整した。粒径0.1〜0.2μmのポリαオレフィン(PAO)粒子を約1x109個/Lの濃度で含む空気をエアフィルタ濾材に透過させた。エアフィルタ濾材の下流側におけるPAO粒子の濃度をパーティクルカウンターで測定し、以下の式により捕集効率(%)を求めた。
捕集効率={1−(下流側のPAO粒子濃度/上流側のPAO粒子濃度)}×100
2 第2のPTFE多孔質膜
3 通気性繊維層
3a 第1の通気性繊維層
3b 第2の通気性繊維層
3c 第3の通気性繊維層
4 エアフィルタパック
5 枠体
10,20,30,40,50,60 エアフィルタ濾材
70 エアフィルタユニット
Claims (7)
- 第1のPTFE多孔質膜と第2のPTFE多孔質膜とを含むエアフィルタ濾材であって、
前記エアフィルタ濾材が第1主面と第2主面とを有し、
前記第1のPTFE多孔質膜と前記第2のPTFE多孔質膜とが、前記第1主面から前記第2主面へと通過する気流が前記第1のPTFE多孔質膜、前記第2のPTFE多孔質の順に通過するように配置されており、
水に対する前記第1のPTFE多孔質膜の接触角が154〜165度の範囲にあり、
前記第1のPTFE多孔質膜の圧力損失が15〜40Paの範囲にある、エアフィルタ濾材。 - 水に対する前記第2のPTFE多孔質膜の接触角は、前記第1のPTFE多孔質膜の前記接触角よりも小さい、請求項1に記載のエアフィルタ濾材。
- 水に対する前記第2のPTFE多孔質膜の接触角が154度未満である、請求項1又は2に記載のエアフィルタ濾材。
- 平均粒径が0.15μmの多分散粒子のポリαオレフィンを20〜40g/m3の濃度で5.3cm/秒の線流速で前記エアフィルタ濾材に透過させて圧力損失の変化を測定したときに、圧力損失が500Paになったときの前記エアフィルタ濾材によるポリαオレフィンの捕集量が20mg/m2/Pa以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のエアフィルタ濾材。
- 平均粒径が0.5μmの多分散粒子のNaClを1〜3g/m3の濃度で5.3cm/秒の線流速で前記エアフィルタ濾材に透過させて圧力損失の変化を測定したときに、圧力損失が500Paになったときの前記エアフィルタ濾材によるNaClの捕集量が8mg/m2/Pa以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエアフィルタ濾材。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のエアフィルタ濾材にプリーツ加工が施されてなる、エアフィルタパック。
- 請求項6に記載のエアフィルタパックと、前記エアフィルタパックを支持する枠体と、を備えたエアフィルタユニット。
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