JPS6290395A

JPS6290395A - 濾紙とその製造方法

Info

Publication number: JPS6290395A
Application number: JP61050796A
Authority: JP
Inventors: 野開　耕治; 光一吉田
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 1985-06-24
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1987-04-24
Also published as: MY100561A; EP0207588A1; DE3664500D1; EP0207588B1; JPH0443684B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は濾紙に関するものであり、特にいわゆるクリ
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における空気中の浮遊微粒子の制御
に使用する濾紙とその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の濾紙は、サブミクロン粒子を効率良く捕
集するため、一般に微細なマイクログラスファイバーに
適当なバインダーを添加して湿式抄紙後、乾燥して製造
されていた。これらの濾紙の粒子捕集効率（０，１〜３
．ｕｍ粒子に対するもの）及び圧力損失は、風速５．３
ｃｍ／秒の場合でそれぞれ約９９．９８％、３４〜４０
ｍＷ、Ｇ、程度であった。

近年、上記捕集効率をさらに上昇させることが要求され
てきており、このためさらに繊維径の小さいマイクログ
ラスファイバーを濾紙の構成繊維として使用したり、濾
紙の厚みを厚くしたりすることが試みられたが、いずれ
も圧力損失が増加するため実際的ではなかった。

そこで、機械的な粒子捕集効果と静電気力による粒子捕
集効果を併有する濾紙として、羊毛繊維の表面をコロホ
ニーで被覆して摩擦力により機械的に帯電させたものや
、羊毛繊維・セルロース繊維・ポリオレフィン系繊維等
の短繊維をフェノール系樹脂の破砕法と混合して成型す
ることによりフェノール系樹脂を帯電させたものが案出
されている。しかし、これらは機械的に帯電させるため
、構造が複雑であると共に製造も容易ではなく、帯電に
よる捕集効果の持続性及び安定性にも問題があった。

また、濾紙の構成繊維としてエレクトレット繊維、たと
えば、合成樹脂フィルムを高電圧放電加工などによりエ
レクトレット化し、これを極細幅に細断してなる繊維、
あるいは合成繊維を高電圧放電加工してエレクトレット
化したもの等を用いた濾紙も存在する。しかし、これら
の濾紙においても、初期の捕集効率が時間の経過と共に
急速に低下する欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、従来の濾紙と同程度の圧力損失を
維持しながら粒子捕集効率を大幅に向上させた濾紙を提
供することである。

この発明の他の目的は、初期の粒子捕集効率が長期間持
続する濾紙を提供することである。

この発明の他の目的は、構造が簡単で製造も容易な濾紙
を提供することである。

さらに、この発明の他の目的は、上述した濾紙を容易か
つ低層に製造する方法を提起することである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１の発明の濾紙は、濾紙を構成する繊維の表面に弗素
含有樹脂を付着させてなるものである。

第２の発明は、第１の発明の濾紙を製造する方法の発明
であって、濾紙を構成する繊維を水中に分散させてなる
スラリーを湿式抄紙し、次いでこの湿紙を弗素含有樹脂
により処理した後、乾燥するものである。

第３の発明は、第１の発明の濾紙を製造する方法の発明
であって、濾紙を構成する繊維を水中に分散させると共
にこの中に弗素含有樹脂を添加し、次いでこのスラリー
を湿式抄紙し、その後この湿紙を乾燥するものである。

濾紙の構成繊維としては、従来より用いられている繊維
はいずれも使用可能であるが、この発明では主としてマ
イクログラスファイバーが用いられ、その平均繊維径が
約０．１〜１０μｍものが適当である。また、濾紙の強
度、耐化学薬品性等を向上させるため、細デニールの芳
香族ポリアミド繊維やカーボン繊維等を適当量（１〜１
０重量％程度）混合して使用することもできる。

この発明において弗素含有樹脂とは、ポリテトラフルオ
ロエチレン（ＰＴＦＥ、四弗化エチレン樹脂）、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
（ＦＦ、Ｐ）　、ポリクロロトリフルオロエチレン（Ｐ
ＣＴＦＥ）　、バーフルオロアルキル基含有樹脂等の弗
素原子を含有する樹脂をいう。ＰＴＦＥは、耐熱性、耐
薬品性、耐溶剤性等に優れているため、ガスケット、バ
ッキング、コーティング材料として用いられているもの
である。ＦＥＰ及びＰＣＴＦＥは、化学的安定性はＰＴ
ＦＥと同等であってかつ加工しやすいため、他の性質は
多少劣るがＰＴＦＥと同じ用途に用いられている。パー
フルオロアルキル基含有樹脂は、ベースとなる樹脂（ア
クリル樹脂、ウレタン樹脂等）にフルオロアルキル基を
多数含有させたもので、これを固体表面に被覆すると表
面エネルギーが著しく低下することから、主として撥水
剤や撥油剤として用いられているものである。

上記の弗素含有樹脂には、樹脂を溶剤に溶かしてなる溶
液型、乳化重合させてなるエマルジョン型及び粉末、整
粒状等とした固形型があるが、いずれの型であってもこ
の発明には使用可能である。また、この発明に使用する
弗素含有樹脂としては、弗素の含有率の大きなものがよ
く、かつ弗素の大きな電気陰性度が生かされるようなも
のが好ましい。

弗素含有樹脂の付着量は、構成繊維に対して０゜１重量
％未満であれば効果が小さくなるため、０１１重量％以
上が好ましい。また、付着量の上限は特にないが、あま
り多（ても効果の向上はそれほど大きくなく却ってコス
ト上昇につながるため、０．１〜１０重量％程度が適当
である。

尚、通常は濾紙の強度を上げるためバインダーを加えて
いるが、この発明で味バインダーを添加することは必ず
しも必要ではない。しかし、添加するとすれば、ポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリアミド繊維、ポリ
エステル繊維等の低融点有機繊維、あるいはアクリル系
樹脂等が好ましい。バインダーの添加量は、濾紙の構成
繊維に対して一般に１〜１０重量％程度で、所定の圧力
損失と強度に合わせて決定される。

弗素含有樹脂の付着により粒子捕集効率が上昇する理由
は、弗素原子は電気陰性度すなわち原子が化学結合をす
る際の電子を引きつける能力が大きいため、付着すると
構成繊維の表面に電気的な極性が生じ、これによって空
気中の浮遊帯電粒子が電気的に捕集されるためと推定さ
れる。

ちなみに、弗素の電気陰性度は４．０で全光素中最大で
あり、次いで酸素及び塩素が３．５、窒素が３．０であ
る。

上記濾紙を製造する第１の方法は、濾紙の構成繊維を水
中に分散させてなるスラリーを湿式抄紙し、次いでこの
湿紙を弗素含有樹脂により処理した後、乾燥するもので
ある。

濾紙の構成繊維を水中に分散させてなるスラリーを湿式
抄紙する段階は、従来より行われている方法と同一であ
る。構成繊維としては、上述の繊維を必要な捕集効率及
び強度に応じて種類及び繊維径の異なるものを混合して
用いることができるまた、湿紙の状態で弗素含有樹脂に
より処理する段階において、弗素含有樹脂による処理と
は、弗素含有樹脂を構成繊維の表面に付着させるべく、
湿紙を弗素含有樹脂溶液またはエマルジョン中に浸漬し
、またはこれらを湿紙表面にスプレーに番より吹き付け
たり、塗布したりすることをいう。この弗素含有樹脂溶
液またはエマルジョンの濃度は、溶媒に対する濃度とし
て０．１〜２重量％、特に０．ＩＮ１重量％程度が好ま
しい。０．１重量％未満とすれば弗素含有樹脂が湿紙に
付着し難く、他方２重量％を越えても効果の向上は見ら
れないと共にコスト上昇につながるためである。

尚、上記処理は濾紙を製造する際の通常の温度で行えば
よく、特に加熱・冷却の必要はない。

湿紙を乾燥する段階は、従来より行われている方法と同
様でよい。この段階により、湿紙の乾燥と弗素含有樹脂
の定着を行う。尚、バインダーを添加した場合は、その
架橋反応が温度に関係するので乾燥温度によって濾紙の
強度が変化する。この場合は、強度とエネルギーコスト
との兼合いから乾燥温度を約１２０〜１３０℃とするの
が好ましいところで、濾紙の構成繊維を水中に分散させ
る際に繊維の分散性を良くするため、水に少量の酸を加
えて酸性とすることができる。加える酸としては、塩酸
、硫酸、硝酸等の無機酸、蟻酸、酢酸等の有機酸が使用
できる。酸を加えた溶液のｐＨ値は約２〜５が好ましい
。ｐｎ値が低いほど繊維の分散性は良くなるが、２未満
とすると繊維の強度に悪影響を及ぼし、また機械の腐蝕
もひき起こすためである。他方、ｐｏ値が５を越えると
効果が小さく、酸を加える意味が希薄となるためである
。

尚、この酸の添加により弗素含有樹脂の付着による濾紙
の性能の向上効果は影響を受けない。

上記濾紙を製造する第２の方法は、濾紙の構成繊維を水
中に分散させると共にこの中に弗素含有樹脂を添加し、
次いでこのスラリーを湿式抄紙し、その後この湿紙を乾
燥するものである。

この方法が上記第１の方法と異なる点は、湿式抄紙前に
構成繊維を含むスラリー中に弗素含有樹脂を添加するこ
とである。その後は、上記スラリーを用いて従来方法と
同様にして湿式抄紙と乾燥を行う。

尚、スラリー中の弗素含有樹脂の濃度は、構成繊維に対
して０．１〜１５重景％重量とするのが好ましい。０．
１重量％未満では効果が小さくなり、他方１５重量％を
越えて加えてもあまり効果の向上は見られないからであ
る。

〔発明の効果〕

この発明の濾紙は、従来の濾紙と同程度の圧力損失を維
持しながら捕集効率を従来のもの（約９９．９８％、ス
リーナイン）より大幅に向上（約９９．９９６％、フォ
ーナイン）させており、また捕集効率が長期間の使用に
も拘らず低下せず、かつ構造が簡単で製造も容易である
。従って、半導体工業、精密工業等のクリーンルーム及
び病院手術室、製薬工場等のバイオロジカルクリーンル
ームの給気用フィルタとして、あるいは原子力施設、バ
イオロジカルハザード施設等の排気浄化用フィルタとし
て有用である。

また、この発明の濾紙の製造方法は非常に容易なもので
あるから、量産に適していると共に製造コストも低く抑
えることができる。

従って、この発明の濾紙とその製造方法は工業上優れた
効果を有するものである。

〔実施例〕

以下、実施例によってこの発明をさらに詳細に説明する
。しかし、この発明はこれら実施例に限定されるもので
はない。

実施例１濾紙の構成繊維として、３種類の繊維径（０，３５μｍ
、０．４５μｍ、３．２μｍ）のマイクログラスファイ
バー混合繊維と、この混合繊維に対して２重量％の芳香
族ボＩＪアミド繊維を水中に入れ、攪拌して繊維を水中
に分散させた。この際、繊維の分散性を良くするため、
このスラリーに硫酸を加えて酸性（ｐＨ＝４）とした。

次いで、上記スラリーをＴＡＰＰＩの標準角型シートマ
シンにより湿式抄紙した。

一方、バインダーとしてアクリル酸エステル共重合体水
性エマルジョンを用い、また弗素含有樹脂として四弗化
エチレン樹脂水性エマルジョンを用いて両者を混合し、
バインダーと弗素含有樹脂の水に対する濃度がそれぞれ
２重量％及び０．３重量％となる様に希釈・調整して処
理液を作製した゜そして、上記湿紙をこの処理液中に常
温にて約１０秒間程度浸漬した後引き上げ、１３０℃に
て乾燥した。

この濾紙の捕集効率は９９．９９６１％（フォーナイン
）、圧力損失は３６．２　ｍＷ、Ｇ、（Ｗａｔｅｒ　Ｇ
ａｕｇｅ）であった。また、捕集効率の変化は図の通り
であり、圧力損失が初期値（３６，２ｆｉＷ、Ｇ、）か
ら最終値（１０９，５ｍＷ、Ｇ、）まで約３倍になって
いるにも拘らず、捕集効率は低下していないことが明ら
かである。

比較例実施例１において、四弗化エチレン樹脂水性エマルジョ
ンを含む処理液に浸漬することなく、湿式抄紙後の湿紙
をそのまま同一条件下で乾燥したこの濾紙の捕集効率は
９９．９７１％（スリーナイン）、圧力損失は３６．０
ｍＷ、Ｇ、であった。

実施例２実施例１と同じ３種類の繊維径のマイクログラスファイ
バー混合繊維を水中に入れ、この中に四弗化エチレン樹
脂水性エマルジョンを上記繊維に対する濃度が１重量％
になる様に加えて攪拌した。この際、実施例１と同様に
硫酸を加えて酸性（ｐＨ＝３）とした。

一方、バインダーであるアクリル酸エステル共重合体水
性エマルジョンを希釈して濃度を２重量％に調整した。

そして、実施例１と同一条件で、上記湿紙をこのバイン
ダー溶液中に浸漬した後、乾燥した。

この場合の捕集効率は９９．９９５４％（フォーナイン
）、圧力損失は３７．３ｍＷ、Ｇ、であった。また、捕
集効率の変化は実施例１と同様で、全く低下しなかった
。

実施例３実施例１と同じマイクログラスファイバー混合繊維と芳
香族ポリアミド繊維を濾紙の構成繊維とし、実施例１と
同様にして湿式抄紙した（ただし、スラリーのｐＨ＝３
）。

一方、アクリル酸エステル共重合体水性エマルジョンを
希釈し、濃度を２重量％に調整した。また、別に溶液型
四弗化エチレン樹脂を濃度１．５重量％に調整した。

そして、上記湿紙を常温においてまずアクリル酸エステ
ル共重合体水性エマルジョンの希釈液中に浸漬し、次に
四弗化エチレン樹脂溶液中に浸漬した後、１３０℃で乾
燥した。浸漬時間は、共に約１０秒程度とした。この場
合の捕集効率は９９゜９９６５％（フォーナイン）、圧
力損失は３５．４ｗｍＷ、Ｇ、であり、捕集効率の低下
も見られなかった。

実施例４〜６弗素含有樹脂として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（ＦＥＰ）を用い、実施例１
〜３と同様にして濾紙を製造した実施例７〜９弗素含有樹脂としてポリクロロトリフルオロエチレン（
ＰＣＴＦＥ）を用い、実施例１〜３と同様にして濾紙を
製造した。

実施例１０〜１２弗素含有樹脂としてパーフルオロアルキル基含有樹脂（
ａ水剤として用いられているもの）を用い、実施例１〜
３と同様にして濾紙を製造した。

実施例１３実施例１と同じ３種類の繊維径のマイクログラスファイ
バー混合繊維を水中に入れ、さらに硫酸を加えて酸性（
ｐＨ＝３）として攪拌した。次いで、このスラリーを湿
式抄紙した。

一方、アクリル酸エステル共重合体水性エマルジョンを
希釈し、濃度を２重量％に調整した。また、別に粉末状
パーフルオロアルキル基含有樹脂を１．１．１−トリク
ロルエタンに溶かし、濃度１．５重量％に調整した。

そして、上記湿紙を常温においてまずアクリル酸エステ
ル共重合体水性エマルジョンの希釈液中に浸漬し、次に
パーフルオロアルキル基含有樹脂溶液中に浸漬した後、
１３０℃で乾燥した。浸漬時間は、共に約１０秒程度と
した。

上記の実施例４〜１３における圧力損失と補集効率の測
定結果を第１表に示す。尚、実施例４〜１３を通じて捕
集効率の低下は見られなかった。

尚、上記実施例１〜１３及び比較例において、圧力損失
、捕集効率及び捕集効率の変化は次の方法によって求め
たものである。

圧力損失（ｍＷ、Ｇ、）　　？　　濾紙に通過風速５．
３　ｃｍ／秒で空気を通風させた時の通気抵抗を水柱マ
ノメーターにより計測した。

捕集効率（％）：　平均粒子径約０．２μｍ程度のジオ
クチルフタレート（ＤＯＰ）粒子を発生させて濾紙に通
し、濾紙の上流側と下流側のＤＯＰスモークの粒度分布
をＰＭＳ社製レーザー・エアロゾル・スペクトロメータ
ーで測定し、０．１〜３μｍの粒子の捕集効率を算出し
た。

捕集効率の変化　：　平均粒子径約０．２μｍ程。

度のＤＯＰスモークを速度５．３ｃｍ／秒にて濾紙に通
して負荷させ、１時間毎に流出粒子数を測定して、ＤＯ
Ｐ負荷時間に対する流出粒子数の変化を求めた。

第１表注）処理法の欄において、後処理とは実施例１の様に弗
素含有樹脂の付着を湿式抄紙後に行う方法をいい、前処
理とは実施例２の様に湿式抄紙前に弗素含有樹脂を付着
させる方法をいう。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明の実施例１における捕集効率の変化を示
すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１、濾紙を構成する繊維の表面に弗素含有樹脂を付着さ
せたことを特徴とする濾紙。２、弗素含有樹脂がポリテトラフルオロエチレン、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、ポリクロロトリフルオロエチレンまたはパーフルオ
ロアルキル基含有樹脂である特許請求の範囲第１項記載
の濾紙。３、弗素含有樹脂の付着量が、濾紙の構成繊維に対して
０．１〜１０重量％である特許請求の範囲第１項または
第２項に記載の濾紙。４、濾紙を構成する繊維を水中に分散させてなるスラリ
ーを湿式抄紙し、次いでこの湿紙を弗素含有樹脂により
処理した後、乾燥することを特徴とする濾紙の製造方法
。５、弗素含有樹脂による処理が、湿紙を弗素含有樹脂溶
液またはエマルジョン中に浸漬するものである特許請求
の範囲第４項記載の方法６、弗素含有樹脂による処理が
、湿紙の表面に弗素含有樹脂溶液またはエマルジョンを
スプレーにより吹き付けまたは塗布するものである特許
請求の範囲第４項記載の方法。７、弗素含有樹脂溶液またはエマルジョンの溶媒に対す
る濃度が０．１〜２重量％である特許請求の範囲第５項
または第６項記載の方法。８、スラリーがｐＨ２〜５の酸性である特許請求の範囲
第４項記載の方法。９、濾紙を構成する繊維を水中に分散させると共にこの
中に弗素含有樹脂を添加し、次いでこのスラリーを湿式
抄紙し、その後この湿紙を乾燥することを特徴とする濾
紙の製造方法１０、スラリー中の弗素含有樹脂の濾紙の
構成繊維に対する濃度が０．１〜１５重量％である特許
請求の範囲第９項記載の方法。１１、スラリーがｐＨ値２〜５の酸性である特許請求の
範囲第９項記載の方法。