TW202302198A - 空氣過濾器濾材、褶襉狀濾材、空氣過濾器單元、口罩用濾材、及空氣過濾器濾材之再生方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可將因進行除菌處理所導致之性能下降抑制得較小以進行再利用之空氣過濾器濾材、褶襉組、空氣過濾器單元、口罩用濾材、及空氣過濾器濾材之再生方法。
本發明係一種積層有氟樹脂多孔膜(31)及支持材(32)之空氣過濾器濾材(30),其中針對於對氟樹脂多孔膜(31)進行除菌處理前及後之空氣過濾器濾材(30),使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率之比率即透過率比(除菌處理後之透過率/除菌處理前之透過率)為5.0以下,且對氟樹脂多孔膜(31)進行除菌處理前及後之空氣過濾器濾材(30)之壓力損失之比率即壓力損失比(除菌處理後之壓力損失/除菌處理前之壓力損失)為0.83以上1.15以下。
Description
本發明係關於一種空氣過濾器濾材、褶襉狀濾材、空氣過濾器單元、口罩用濾材、及空氣過濾器濾材之再生方法。
先前,例如將包含聚四氟乙烯(以下,有時稱為PTFE)之多孔膜(以下,有時稱為PTFE多孔膜)用作空氣過濾器。PTFE多孔膜與玻璃纖維製濾材相比,以相同壓力損失進行比較時之捕獲效率較高,故而特別適合用於HEPA過濾器(High Efficiency Particulate Air Filter,高效率微粒空氣過濾器)或ULPA過濾器(Ultra low Penetration Air Filter,超低滲透空氣過濾器)。
作為此種過濾器,例如於專利文獻1(國際公開第2013/157647號)中揭示有一種空氣過濾器濾材,其具有性能良好之PTFE多孔膜。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2013/157647號
[發明所欲解決之問題]
此種具有多孔膜之空氣過濾器濾材中,例如用於醫療用途之濾材目前在結束使用後會被廢棄。
對此,關於使用過之空氣過濾器濾材,考慮進行減少所附著之菌或病毒數量之除菌處理或使所附著之菌或病毒無毒化之消毒處理以再利用空氣過濾器濾材,而非將其廢棄。
然而,進行過除菌處理等之空氣過濾器濾材之性能會下降。
[解決問題之技術手段]
第1觀點之空氣過濾器濾材係積層有氟樹脂多孔膜及支持材者。空氣過濾器濾材之除菌處理後之透過率相對於除菌處理前之透過率之比率即透過率比(除菌處理後之透過率/除菌處理前之透過率)為5.0以下,除菌處理前之透過率為針對於對氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率,除菌處理後之透過率為針對於對氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率。空氣過濾器濾材之除菌處理後之壓力損失相對於除菌處理前之壓力損失之比率即壓力損失比(除菌處理後之壓力損失/除菌處理前之壓力損失)為0.83以上1.15以下,除菌處理前之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之空氣過濾器濾材時之壓力損失,除菌處理後之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之空氣過濾器濾材時之壓力損失。
再者,空氣過濾器濾材之透過率及壓力損失均可設為氟樹脂多孔膜不帶電之非帶電狀態下之值。再者,非帶電狀態之空氣過濾器濾材係指藉由依據「JIS B 9908-4 第4部:換氣用空氣過濾器單元之去靜電處理之試驗方法」實施去靜電處理而呈不帶電狀態之空氣過濾器濾材。再者,氟樹脂多孔膜與駐極體過濾器等相比較而言,即便由帶電狀態變為非帶電狀態,亦可抑制捕獲效率下降,能夠維持捕獲效率。
再者,除菌處理前之透過率並無特別限定,可為使用前之初始空氣過濾器濾材之透過率,亦可為使用後且即將進行除菌處理之前之空氣過濾器濾材之透過率,較佳為使用該等透過率中之值更小之透過率作為「除菌處理前之透過率」。
再者,除菌處理前之壓力損失並無特別限定,可為使用前之初始空氣過濾器濾材之壓力損失,亦可為使用後且即將進行除菌處理之前之空氣過濾器濾材之壓力損失,較佳為使用該等壓力損失中之值更小之壓力損失作為「除菌處理前之壓力損失」。
關於該空氣過濾器濾材,於對空氣過濾器濾材進行除菌處理以進行再利用之情形時,亦可將空氣過濾器濾材之性能下降抑制得較小。
第2觀點之空氣過濾器濾材係如第1觀點之空氣過濾器濾材,且於將異丙醇與水之體積比率為60:40之混合液之液滴靜置於氟樹脂多孔膜之表面並放置30秒之情形時,混合液滲透至氟樹脂多孔膜中。
該空氣過濾器濾材易於使為了進行除菌處理而對空氣過濾器濾材使用之藥液滲透,易於進行除菌直至空氣過濾器濾材之內部。
第3觀點之空氣過濾器濾材係如第1觀點或第2觀點之空氣過濾器濾材,且關於進行除菌處理前之空氣過濾器濾材,利用壓力損失及使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之捕獲效率,並利用下式PF值={-log((100-捕獲效率(%))/100)}/(壓力損失(Pa)/1000)所確定之PF值為19以上。
再者,空氣過濾器濾材之壓力損失、捕獲效率及PF值均可設為氟樹脂多孔膜不帶電之非帶電狀態下之值。
於該空氣過濾器濾材中,於對PF值為19以上之性能較高之空氣過濾器濾材進行除菌處理以進行再利用之情形時,亦可將空氣過濾器濾材之性能下降抑制得較小。
第4觀點之空氣過濾器濾材係如第1觀點至第3觀點中任一項之空氣過濾器濾材,且進行除菌處理前之空氣過濾器濾材之壓力損失為200 Pa以下。
於該空氣過濾器濾材中,於對壓力損失為200 Pa以下之性能較高之空氣過濾器濾材進行除菌處理以進行再利用之情形時,亦可將空氣過濾器濾材之性能下降抑制得較小。
第5觀點之空氣過濾器濾材係如第4觀點之空氣過濾器濾材,且進行除菌處理前之空氣過濾器濾材之壓力損失為80 Pa以下。該空氣過濾器濾材係用作口罩。
作為口罩,可例舉以覆蓋人類之鼻子及嘴巴之至少任一者之方式使用之濾材。
該空氣過濾器濾材之壓力損失為80 Pa以下,故而於用於人類之口罩用途之情形時,可將憋悶感抑制得較小。並且,於對該可將憋悶感抑制得較小之空氣過濾器濾材進行除菌處理以進行再利用之情形時,亦可將空氣過濾器濾材之性能下降抑制得較小。
第6觀點之空氣過濾器濾材係如第1觀點至第5觀點中任一項之空氣過濾器濾材,且關於進行除菌處理前之空氣過濾器濾材,使包含粒數中數粒徑0.25 μm之聚α-烯烴粒子之空氣以流速5.3 cm/秒連續通風,壓力損失上升250 Pa時之聚α-烯烴粒子之容塵量為15.0 g/m
2以上。
再者,空氣過濾器濾材之容塵量可設為氟樹脂多孔膜不帶電之非帶電狀態下之值。
於該空氣過濾器濾材中,於對容塵量為15.0 g/m
2以上之性能較高之空氣過濾器濾材進行除菌處理以進行再利用之情形時,亦可將空氣過濾器濾材之性能下降抑制得較小。
第7觀點之空氣過濾器濾材係如第1觀點至第6觀點中任一項之空氣過濾器濾材,且除菌處理為暴露於醇中、暴露於界面活性劑中、暴露於氯系漂白劑中、暴露於次氯酸水中、暴露於過氧化氫水中、暴露於75℃以上150℃以下之溫度環境中、照射紫外線、暴露於臭氧中之至少任一種。
於該空氣過濾器濾材中,於進行可有效減少所附著之菌或病毒數量之除菌處理之情形時,亦可將空氣過濾器濾材之性能下降抑制得較小以進行再利用。
第8觀點之空氣過濾器濾材係如第1觀點至第6觀點中任一項之空氣過濾器濾材,且除菌處理為暴露於醇中、暴露於界面活性劑中之至少任一種。
於該空氣過濾器濾材中,於對一般先前之駐極體熔噴不織布進行性能大幅度下降之除菌處理之情形時,亦可將空氣過濾器濾材之性能下降抑制得較小以進行再利用。
第9觀點之空氣過濾器濾材係如第1觀點至第8觀點中任一項之空氣過濾器濾材,且支持材具有聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯及該等之複合材料之任一者作為主成分。
又,支持材亦可僅由聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯及該等之複合材料之任一者構成。
於該空氣過濾器濾材中,於進行除菌處理之情形時,可將支持材有可能產生之對性能之不良影響抑制得較小。
第10觀點之空氣過濾器濾材係如第1觀點至第9觀點中任一項之空氣過濾器濾材,且氟樹脂多孔膜包含可纖維化之聚四氟乙烯、不會纖維化之非熱熔融加工性成分及熔點未達320℃之不會纖維化且可熱熔融加工之成分。
關於該空氣過濾器濾材,可藉由相對較粗之纖維增多氟樹脂多孔膜之空隙而增加厚度,可提高容塵量。
第11觀點之空氣過濾器濾材係如第1觀點至第9觀點中任一項之空氣過濾器濾材,且氟樹脂多孔膜包含改性聚四氟乙烯。
關於該空氣過濾器濾材,易於確保厚度較大,可提高容塵量。
第12觀點之空氣過濾器濾材係如第1觀點至第11觀點中任一項之空氣過濾器濾材,且用於在除菌處理後進行再利用之用途中。
關於該空氣過濾器濾材,不僅使用後可再次利用而非廢棄,還可將再利用時之性能下降抑制得較小。
關於第13觀點之褶襉狀濾材,如第1觀點至第12觀點中任一項之空氣過濾器濾材為包括山褶部及谷褶部之形狀。
該褶襉狀濾材可確保非處理流體之每通過橫截面積之有效濾材面較大。
第14觀點之空氣過濾器單元具備如第1觀點至第12觀點中任一項之空氣過濾器濾材或如第13觀點之褶襉狀濾材、及保持空氣過濾器濾材或褶襉狀濾材之殼體。
該空氣過濾器單元可於穩定地保持空氣過濾器濾材或褶襉狀濾材之狀態下利用。
第15觀點之口罩用濾材具備如第1觀點至第12觀點中任一項之空氣過濾器濾材或如第13觀點之褶襉狀濾材。
關於該口罩用濾材,於進行除菌處理以進行再利用之情形時,亦可將性能下降抑制得較小。
第16觀點之空氣過濾器濾材之再生方法包括如下步驟:準備積層有氟樹脂多孔膜及支持材之空氣過濾器濾材;及對氟樹脂多孔膜進行除菌處理。於該再生方法中,除菌處理後之透過率相對於除菌處理前之透過率之比率即透過率比(除菌處理後之透過率/除菌處理前之透過率)為5.0以下,除菌處理前之透過率為針對於對氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率,除菌處理後之透過率為針對於對氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率。又,於該再生方法中,除菌處理後之壓力損失相對於除菌處理前之壓力損失之比率即壓力損失比(除菌處理後之壓力損失/除菌處理前之壓力損失)為0.83以上1.15以下,除菌處理前之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之空氣過濾器濾材時之壓力損失,除菌處理後之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之空氣過濾器濾材時之壓力損失。
再者,空氣過濾器濾材之透過率及壓力損失均可設為氟樹脂多孔膜不帶電之非帶電狀態下之值。再者,非帶電狀態之空氣過濾器濾材係指藉由依據「JIS B 9908-4 第4部:換氣用空氣過濾器單元之去靜電處理之試驗方法」實施去靜電處理而呈不帶電狀態之空氣過濾器濾材。再者,氟樹脂多孔膜與駐極體過濾器等相比較而言,即便由帶電狀態變為非帶電狀態,亦可抑制捕獲效率下降,能夠維持捕獲效率。
再者,除菌處理前之透過率並無特別限定,可為使用前之初始空氣過濾器濾材之透過率,亦可為使用後且即將進行除菌處理之前之空氣過濾器濾材之透過率,較佳為使用該等透過率中之值更小之透過率作為「除菌處理前之透過率」。
再者,除菌處理前之壓力損失並無特別限定,可為使用前之初始空氣過濾器濾材之壓力損失,亦可為使用後且即將進行除菌處理之前之空氣過濾器濾材之壓力損失,較佳為使用該等壓力損失中之值更小之壓力損失作為「除菌處理前之壓力損失」。
該空氣過濾器濾材之再生方法可將空氣過濾器濾材之性能下降抑制得較小,並且對空氣過濾器濾材進行除菌處理以進行再利用。
附記觀點之空氣過濾器濾材之用途係在利用後進行除菌處理以進行再利用之積層有氟樹脂多孔膜及支持材之空氣過濾器濾材之用途。對氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之空氣過濾器濾材之透過率相對於對氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之空氣過濾器濾材之透過率的比率即透過率比(除菌處理後之透過率/除菌處理前之透過率)為5.0以下。除菌處理後之壓力損失相對於除菌處理前之壓力損失之比率即壓力損失比(除菌處理後之壓力損失/除菌處理前之壓力損失)為0.83以上1.15以下,除菌處理前之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之空氣過濾器濾材時之壓力損失,除菌處理後之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之空氣過濾器濾材時之壓力損失。
以下,舉例對空氣過濾器濾材、褶襉狀濾材、空氣過濾器單元、口罩用濾材、及空氣過濾器濾材之再生方法進行說明。
(1)空氣過濾器濾材
空氣過濾器濾材具備氟樹脂多孔膜及支持材。支持材相對於氟樹脂多孔膜於膜厚方向上進行積層。
空氣過濾器濾材於藉由實施下述除菌處理而減少或去除所附著之病毒或細菌之情形時,亦可將性能下降抑制得較小以進行再利用。
再者,關於本實施方式中所記載之空氣過濾器濾材及下述氟樹脂多孔膜之各物性,除非特別說明,否則均為空氣過濾器濾材及氟樹脂多孔膜不帶電之非帶電狀態下之值,且表示未使用即初始狀態之值。再者,非帶電狀態係指藉由依據「JIS B 9908-4 第4部:換氣用空氣過濾器單元之去靜電處理之試驗方法」實施去靜電處理而不帶電之狀態。公知之濾材亦有藉由於帶電狀態下使用而改善捕獲效率等者,但此種濾材於因在濕潤狀態下使用或因人類呼氣中所包含之水分等而無法維持帶電狀態之情形時,無法良好地維持捕獲效率等。相對於此,本實施方式之空氣過濾器濾材及氟樹脂多孔膜即便成為非帶電狀態,亦可抑制捕獲效率下降,可良好地維持捕獲效率。
(1-1)透過率
除菌處理後之透過率相對於除菌處理前之透過率之比率即透過率比(除菌處理後之透過率/除菌處理前之透過率)為5.0以下,除菌處理前之透過率為針對於對氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率,除菌處理後之透過率為針對於對氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率。該透過率比較佳為3.0以下,更佳為2.5以下。再者,該透過率比之下限並無特別限定,例如可為0.1。
特別是,於除菌處理為使用界面活性劑之除菌處理或使用醇之除菌處理之情形時,該透過率比較佳為5.0以下,更佳為3.0以下,進而較佳為2.0以下。
透過率(%)係自100中減去使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之捕獲效率(%)而得之值。
再者,此處之「除菌處理前之透過率」並無特別限定,可為使用前之初始空氣過濾器濾材之透過率,亦可為使用後且即將進行除菌處理之前之空氣過濾器濾材之透過率,較佳為使用該等透過率中之值更小之透過率作為「除菌處理前之透過率」而特定出上述透過率比。
針對於使用前之初始空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率並無特別限定,可為10%以下,較佳為5%以下,更佳為0.1%以下。
(1-2)壓力損失
關於空氣過濾器濾材,對氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之空氣過濾器濾材之壓力損失相對於對氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之空氣過濾器濾材之壓力損失的比率即壓力損失比(除菌處理後之壓力損失/除菌處理前之壓力損失)為0.83以上1.15以下。該壓力損失比之上限更佳為1.1,進而較佳為1.05。
特別是,於除菌處理為使用界面活性劑之除菌處理或使用醇之除菌處理之情形時,該壓力損失比較佳為0.83以上1.15以下。
再者,此處之「除菌處理前之壓力損失」並無特別限定,可為使用前之初始空氣過濾器濾材之壓力損失,亦可為使用後且即將進行除菌處理之前之空氣過濾器濾材之壓力損失,較佳為使用該等壓力損失中之值更小之壓力損失作為「除菌處理前之壓力損失」而特定出上述壓力損失比。
使用前之初始空氣過濾器濾材之壓力損失較佳為200 Pa以下。再者,於將空氣過濾器濾材用於口罩用途之情形時,就抑制使用者之憋悶感而容易呼吸之觀點而言,壓力損失可為80 Pa以下,較佳為70 Pa以下,更佳為60 Pa以下。再者,空氣過濾器濾材之壓力損失之下限並無特別限定,可為20 Pa。空氣過濾器濾材之壓力損失可測定為使空氣以流速5.3 cm/秒通過時之壓力損失。
(1-3)PF值
使用前之初始空氣過濾器濾材之PF值較佳為19以上,更佳為21以上。
PF值係利用使空氣以流速5.3 cm/秒通過時之壓力損失及使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之捕獲效率,並利用下式PF值={-log((100-捕獲效率(%))/100)}/(壓力損失(Pa)/1000)所確定之值。
(1-4)厚度
空氣過濾器濾材之厚度例如較佳為200 μm以上500 μm以下。空氣過濾器濾材之厚度係於特定測定裝置中對測定對象施加0.3 N之負載時厚度之值。
(1-5)液體滲透性
空氣過濾器濾材較佳為於將異丙醇與水之體積比率為60:40之混合液之液滴靜置並放置30秒之情形時,混合液滲透至空氣過濾器濾材中。藉此,可提高對空氣過濾器濾材進行使用藥液之除菌處理時之作業效率,充分除菌直至內部。
(1-6)空氣過濾器濾材之層構成
以上所述之空氣過濾器濾材之具體層構成並無特別限定。
空氣過濾器濾材例如可如圖1所示之空氣過濾器濾材30般,具有氟樹脂多孔膜31、及積層於氟樹脂多孔膜31之空氣流動方向之下游側之透氣性支持材32。又,例如亦可如圖2所示之空氣過濾器濾材30般,具有氟樹脂多孔膜31、及積層於氟樹脂多孔膜31之空氣流動方向之上游側之透氣性支持材32。又,例如還可如圖3所示之空氣過濾器濾材30般,具有氟樹脂多孔膜31、及積層於氟樹脂多孔膜31之空氣流動方向之上游側及下游側之兩者之透氣性支持材32。
又,該等各膜或層等之重疊方法並無特別限定,可為利用藉由加熱所得之一部分熔融或藉由熱熔樹脂之熔融所得之投錨效應的貼合,亦可為使用反應性接著劑等之貼合,還可僅重疊放置。
以下,對各層及各層間之關係進行例示說明。
(2)氟樹脂多孔膜
使空氣以流速5.3 cm/秒通過氟樹脂多孔膜時之壓力損失可為200 Pa以下,較佳為80 Pa以下,更佳為70 Pa以下。再者,氟樹脂多孔膜之壓力損失並無特別限定,可為20 Pa以上。再者,就容易獲得抑制捕獲效率下降且膜整體之均質性良好之氟樹脂多孔膜之觀點而言,氟樹脂多孔膜之壓力損失較佳為40 Pa以上。
氟樹脂多孔膜之PF值可為19以上,更佳為21以上。
氟樹脂多孔膜之厚度較佳為10 μm以上。藉此,容易獲得提高了聚α-烯烴粒子之容塵量之多孔膜。又,就於具有摺疊部位之狀態下使用之情形時,抑制摺疊部位之厚度過大之觀點而言,氟樹脂多孔膜之厚度較佳為50 μm以下。氟樹脂多孔膜之厚度係於特定測定裝置中對測定對象施加0.3 N之負載時厚度之值。
氟樹脂多孔膜之聚α-烯烴粒子之容塵量較佳為15.0 g/m
2以上。聚α-烯烴粒子之容塵量意指使包含粒數中數粒徑0.25 μm之聚α-烯烴粒子之空氣以流速5.3 cm/秒對氟樹脂多孔膜進行連續通風,氟樹脂多孔膜之壓力損失上升250 Pa時保持於氟樹脂多孔膜之聚α-烯烴粒子之每單位面積之重量。
再者,壓力損失之變異係數較佳為6.0以下。該壓力損失之變異係數(CV值)意指將氟樹脂多孔膜各處之壓力損失分佈之標準偏差除以該壓力損失之平均值而成之值。一般而言,於將壓力損失抑制得較小之氟樹脂多孔膜中,膜之每個部位之壓力損失容易產生偏差。然而,於本實施方式之空氣過濾器濾材中,壓力損失之變異係數為6.0以下,即便為壓力損失較低之多孔膜,亦可均勻地延伸,以改善膜之均質性。特別是,口罩用濾材由於濾材之總面積相對較小(例如為500 cm
2以下或350 cm
2以下),故而特佳為抑制部分品質較差之部位之產生。因此,可將壓力損失之變異係數抑制得較小之空氣過濾器濾材特別適於用作口罩用濾材。
再者,氟樹脂多孔膜於厚度方向上之填充率可大致均勻,亦可於厚度方向上填充率發生變化。關於厚度方向上之填充率發生變化之氟樹脂多孔膜,較佳為風上側部分之填充率低於風下側部分之填充率(梯度密度多孔膜)。
又,氟樹脂多孔膜可僅使用1片,亦可於積層有2片以上之狀態下使用。
氟樹脂多孔膜較佳為於將異丙醇與水之體積比率為60:40之混合液之液滴靜置並放置30秒之情形時,混合液滲透至氟樹脂多孔膜中。藉此,可提高對附著於氟樹脂多孔膜之病毒或細菌進行使用藥液之除菌處理時之作業效率,充分除菌直至氟樹脂多孔膜之內部。
氟樹脂多孔膜包含氟樹脂,較佳為主要包含氟樹脂,更佳為包含具有未圖示之原纖(纖維)及連接於原纖之節點(結節部)之多孔質膜結構。此處,「主要」意指於含有複數種成分之情形時氟樹脂含有得最多。氟樹脂多孔膜例如可包含相對於氟樹脂多孔膜之重量為50重量%以上之氟樹脂,較佳為包含80重量%以上之氟樹脂,更佳為95重量%以上之氟樹脂,亦可僅由氟樹脂構成。氟樹脂由於耐化學品性較高,故而於進行使用藥液之除菌處理之情形時,亦可抑制濾材劣化。特別是,氟樹脂與聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等其他樹脂相比較而言,具有對更多樣之除菌處理之耐受性,故而優異。進而,氟樹脂多孔膜與藉由其他樹脂所獲得之濾材相比較而言,於固體粉塵負荷之使用環境下容易抑制壓力損失增大,於液體粉塵負荷之環境下容易充分抑制壓力損失增大,故而優異。又,氟樹脂多孔膜與其他樹脂相比較而言,耐熱性較高,於高溫環境下之除菌處理中亦可將性能下降抑制得較低,故而優異。
作為與氟樹脂多孔膜中所包含之氟樹脂不同之成分,例如可例舉作為下述不會纖維化之非熔融加工性成分(B成分)之無機填料。
氟樹脂多孔膜所使用之氟樹脂可包含一種成分,亦可包含兩種以上之成分。又,作為氟樹脂,例如可例舉包含可纖維化之PTFE(以下,亦稱為A成分)者。又,作為氟樹脂,可例舉該A成分、不會纖維化之非熱熔融加工性成分(以下,亦稱為B成分)及熔點未達320℃之不會纖維化且可熱熔融加工之成分(以下,亦稱為C成分)之三種成分之混合物。
(2-1)A成分:可纖維化之PTFE
可纖維化之PTFE例如具有延伸性及非熔融加工性。再者,所謂「非熔融加工性」意指由於具有較高之熔融黏度,故而於熔融狀態下不易流動,不易進行熔融加工。可纖維化之PTFE於380℃下之熔融黏度較佳為1×10
8Pa・S以上。
可纖維化之PTFE例如為藉由四氟乙烯(TFE)之乳化聚合或懸浮聚合所獲得之高分子量PTFE。此處所謂之高分子量係指製成多孔膜時延伸時容易纖維化,可獲得纖維長度較長之原纖,且標準比重(SSG)為2.130~2.230,由於熔融黏度較高而實質上不會熔融流動之大小之分子量。就容易纖維化,且可獲得纖維長度較長之原纖之觀點而言,可纖維化之PTFE之SSG較佳為2.130~2.190,進而較佳為2.140~2.170。若SSG過高,則有延伸性變差之虞,若SSG過低,則有壓延性變差,多孔膜之均質性變差,多孔膜之壓力損失增高之虞。上述標準比重(SSG)係依據ASTM D 4895進行測定。
又,就容易纖維化,且可獲得纖維長度較長之原纖而觀點而言,較佳為藉由乳化聚合所獲得之PTFE。一般而言,乳化聚合可於含有TFE、或TFE及除TFE以外之單體、分散劑以及聚合起始劑之水性介質中進行。再者,乳化聚合較佳為於設定為所生成之PTFE微粒子不會凝聚之攪拌條件下平穩地攪拌而進行。於乳化聚合中,聚合溫度一般為20~100℃,較佳為50~85℃,聚合壓力一般為0.5~3.0 MPa。作為乳化聚合中之聚合起始劑,較佳為自由基聚合起始劑、氧化還原系聚合起始劑等。聚合起始劑之量越少,則越可抑制低分子量PTFE之生成,可獲得SSG較低之PTFE,故而較佳,但若太少,則有聚合速度過小之傾向,若太多,則有生成SSG較高之PTFE之傾向。
PTFE亦可構成藉由乳化聚合所獲得之細粉。細粉可藉由如下方式獲得:自藉由上述乳化聚合所獲得之PTFE水性分散液中回收PTFE微粒子,使其凝結後進行乾燥。包含上述PTFE之細粉之擠出加工性較佳,例如,可於20 MPa以下之擠出壓力下進行糊狀擠出。再者,擠出壓力係於壓縮比100、擠出速度51 cm/分鐘、25℃之條件下,通過孔口(直徑2.5 cm、槽脊長1.1 cm、導入角30°)而進行糊狀擠出時所測得。糊狀擠出成形中,一般將上述細粉與擠出助劑(潤滑劑)加以混合後,進行預成形,將其擠出。擠出助劑並無特別限定,可使用先前公知者,較佳為石腦油等沸點為150℃以上之石油系烴。擠出助劑之使用量根據擠出助劑之種類等而有所不同,但通常相對於PTFE之粉末100重量份為5重量份以上50重量份(P)以下。再者,較佳為10重量份以上40重量份以下,更佳為25重量份以上35重量份以下。預成形及擠出可利用先前公知之方法來進行,並可選擇適當之條件。
再者,有無纖維化性即是否可纖維化可根據是否可進行糊狀擠出來判斷,該糊狀擠出係使由TFE之聚合物所製作之高分子量PTFE粉末成形之代表性方法。通常,可進行糊狀擠出係由於高分子量PTFE具有纖維化性。於經糊狀擠出而獲得之未焙燒之成形體沒有實質強度或伸長率之情形時,例如於伸長率為0%,一拉即斷之情形時,可視為沒有纖維化性。
上述高分子量PTFE可為改性聚四氟乙烯(以下,稱為改性PTFE),亦可為均聚四氟乙烯(以下,稱為均PTFE),還可為改性PTFE與均PTFE之混合物。再者,就良好地維持聚四氟乙烯之成形性之觀點而言,高分子PTFE中之改性PTFE之含有比率較佳為10重量%以上98重量%以下,更佳為50重量%以上95重量%以下。均PTFE並無特別限定,可適宜地使用日本專利特開昭53-60979號公報、日本專利特開昭57-135號公報、日本專利特開昭61-16907號公報、日本專利特開昭62-104816號公報、日本專利特開昭62-190206號公報、日本專利特開昭63-137906號公報、日本專利特開2000-143727號公報、日本專利特開2002-201217號公報、國際公開第2007/046345號說明書、國際公開第2007/119829號說明書、國際公開第2009/001894號說明書、國際公開第2010/113950號說明書、國際公開第2013/027850號說明書等所揭示之均PTFE。其中,較佳為日本專利特開昭57-135號公報、日本專利特開昭63-137906號公報、日本專利特開2000-143727號公報、日本專利特開2002-201217號公報、國際公開第2007/046345號說明書、國際公開第2007/119829號說明書、國際公開第2010/113950號說明書等所揭示之具有較高之延伸特性之均PTFE。
改性PTFE包含TFE及除TFE以外之單體(以下,稱為改性單體)。關於改性PTFE,可例舉藉由改性單體均勻地改性而成者、於聚合反應初期改性而成者、於聚合反應末期改性而成者等,但並不特別限定於該等。改性PTFE較佳為於不大幅度損害TFE均聚物之性質之範圍內,將微量之除TFE以外之單體與TFE一同聚合而獲得之TFE共聚物。改性PTFE例如可適宜地使用日本專利特開昭60-42446號公報、日本專利特開昭61-16907號公報、日本專利特開昭62-104816號公報、日本專利特開昭62-190206號公報、日本專利特開昭64-1711號公報、日本專利特開平2-261810號公報、日本專利特開平11-240917、日本專利特開平11-240918、國際公開第2003/033555號說明書、國際公開第2005/061567號說明書、國際公開第2007/005361號說明書、國際公開第2011/055824號說明書、國際公開第2013/027850號說明書等所揭示者。其中,較佳為日本專利特開昭61-16907號公報、日本專利特開昭62-104816號公報、日本專利特開昭64-1711號公報、日本專利特開平11-240917、國際公開第2003/033555號說明書、國際公開第2005/061567號說明書、國際公開第2007/005361號說明書、國際公開第2011/055824號說明書等所揭示之具有較高之延伸特性之改性PTFE。
改性PTFE包含基於TFE之TFE單元及基於改性單體之改性單體單元。改性單體單元為改性PTFE之分子結構之一部分且源自改性單體之部分。改性PTFE較佳為包含全部單體單元之0.001~0.500重量%之改性單體單元,較佳為包含0.01~0.30重量%。全部單體單元為改性PTFE之分子結構中源自所有單體之部分。
改性單體可與TFE共聚即可,並無特別限定,例如可例舉:六氟丙烯(HFP)等全氟烯烴;三氟氯乙烯(CTFE)等氯氟烯烴;三氟乙烯、偏二氟乙烯(VDF)等含有氫之氟烯烴;全氟乙烯基醚;全氟烷基乙烯(PFAE)、乙烯等。所使用之改性單體可為一種,亦可為複數種。
全氟乙烯基醚並無特別限定,例如可例舉下述通式(1)所表示之全氟不飽和化合物等。
CF
2=CF-ORf (1)
式中,Rf表示全氟有機基。
於本說明書中,全氟有機基係鍵結於碳原子之氫原子全部被取代為氟原子而成之有機基。上述全氟有機基可具有醚氧。
作為全氟乙烯基醚,例如可例舉:於上述通式(1)中,Rf為碳數1~10之全氟烷基之全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。全氟烷基之碳數較佳為1~5。作為PAVE中之全氟烷基,例如可例舉:全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟戊基、全氟己基等。作為PAVE,較佳為全氟丙基乙烯基醚(PPVE)、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)。
上述全氟烷基乙烯(PFAE)並無特別限定,例如可例舉:全氟丁基乙烯(PFBE)、全氟己基乙烯(PFHE)等。
作為改性PTFE中之改性單體,較佳為選自由HFP、CTFE、VDF、PAVE、PFAE及乙烯所組成之群中之至少一種。
特別是,就容易纖維化,且可獲得纖維長度較長之原纖之觀點而言,於使用下述B成分及C成分構成氟樹脂多孔膜之情形時,較佳為含有超過可纖維化之PTFE之50重量%之均PTFE。
於氟樹脂多孔膜不僅包含上述可纖維化之PTFE(A成分),亦包含不會纖維化之非熱熔融加工性成分(B成分)及熔點未達320℃之不會纖維化且可熱熔融加工之成分(C成分)之情形時,各B成分、C成分可使用以下成分。包含該等三種成分之氟樹脂多孔膜與先前之可纖維化之PTFE(高分子量PTFE)多孔膜相比,具有空隙較多且膜厚較厚之膜結構,故而可於濾材之厚度方向之較大區域捕獲氣體中之微粒子,藉此,可提昇容塵量。藉由以該等三種成分構成氟樹脂多孔膜,可相較於固體粒子而言特別增大液體粒子之容塵量。
(2-2)B成分:不會纖維化之非熱熔融加工性成分
不會纖維化之非熱熔融加工性成分主要以非纖維狀粒子之形式偏集存在於結節部,起到抑制可纖維化之PTFE被纖維化之作用。
作為不會纖維化之非熱熔融加工性成分,例如可例舉:低分子量PTFE等具有熱塑性之成分、熱固性樹脂、無機填料及該等之混合物。
具有熱塑性之成分較佳為熔點為320℃以上,熔融黏度較高。例如,低分子量PTFE由於熔融黏度較高,故而即便於熔點以上之溫度下進行加工,亦可停留於結節部。於本說明書中,低分子量PTFE係指數量平均分子量為60萬以下、熔點為320℃以上335℃以下、380℃下之熔融黏度為100 Pa・s~7.0×10
5Pa・s之PTFE(參照日本專利特開平10-147617號公報)。
作為低分子量PTFE之製造方法,可例舉:使藉由TFE之懸浮聚合所獲得之高分子量PTFE粉末(模製粉)或藉由TFE之乳化聚合所獲得之高分子量PTFE粉末(FP:細粉)與特定氟化物在高溫下進行接觸反應而進行熱分解之方法(參照日本專利特開昭61-162503號公報);或對上述高分子量PTFE粉末或成形體照射游離輻射之方法(參照日本專利特開昭48-78252號公報);又,使TFE與鏈轉移劑一同直接聚合之方法(參照國際公開第2004/050727號說明書、國際公開第2009/020187號說明書、國際公開第2010/114033號說明書等)等。低分子量PTFE與可纖維化之PTFE相同,可為均PTFE,亦可為含有上述改性單體之改性PTFE。
低分子量PTFE沒有纖維化性。有無纖維化性可藉由上述方法來判斷。低分子量PTFE係經糊狀擠出而獲得之未焙燒之成形體沒有實質強度或伸長率,例如伸長率為0%,一拉即斷。
低分子量PTFE並無特別限定,380℃下之熔融黏度較佳為1000 Pa・s以上,更佳為5000 Pa・s以上,進而較佳為10000 Pa・s以上。如此,若熔融黏度較高,則製造多孔膜時,即便作為C成分之不會纖維化且可熱熔融加工之成分熔融,不會纖維化之非熱熔融加工性成分亦可停留於結節部,能夠抑制纖維化。
作為熱固性樹脂,例如可例舉:環氧樹脂、聚矽氧樹脂、聚酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、酚系樹脂及該等之混合物等各樹脂。就共凝結之作業性之觀點而言,熱固性樹脂宜使用於未硬化狀態下經水分散而成之樹脂。該等熱固性樹脂均亦可作為市售品而獲得。
作為無機填料,可例舉:滑石、雲母、矽酸鈣、玻璃纖維、碳酸鈣、碳酸鎂、碳纖維、硫酸鋇、硫酸鈣及該等之混合物等。其中,就與可纖維化之高分子量PTFE之親和性及比重之方面而言,適宜使用滑石。就製造多孔膜時可形成穩定之分散體之觀點而言,無機填料適宜使用粒徑3 μm以上20 μm以下者。粒徑係平均粒徑,藉由雷射繞射、散射法進行測定。該等無機填料均亦可作為市售品而獲得。
再者,不會纖維化之非熔融加工性成分亦可為組合複數種上述成分而成者。
不會纖維化之非熱熔融加工性成分之含量較佳為多孔膜之1重量%以上50重量%以下。藉由使不會纖維化之非熱熔融加工性成分之含量為50重量%以下,容易維持多孔膜之纖維結構。不會纖維化之非熱熔融加工性成分較佳為含有20重量%以上40重量%以下,更佳為含有30重量%。藉由含有20重量%以上40重量%以下之不會纖維化之非熱熔融加工性成分,可更有效地抑制可纖維化之PTFE之纖維化。
(2-3)C成分:熔點未達320℃之不會纖維化且可熱熔融加工之成分
熔點未達320℃之不會纖維化且可熱熔融加工之成分(以下,亦稱為不會纖維化且可熱熔融加工之成分)在熔融時具有流動性,故而可在製造多孔膜時(延伸時)熔融而於結節部硬化,提高了多孔膜整體之強度,即便於後續步驟被壓縮等,亦可抑制過濾器性能劣化。
不會纖維化且可熱熔融加工之成分較佳為於380℃下顯示出未達10000 Pa・s之熔融黏度。再者,關於不會纖維化且可熱熔融加工之成分之熔點,設為藉由示差掃描熱量計(DSC)以升溫速度10℃/分鐘升溫至熔點以上,使其一次性完全熔融,以10℃/分鐘冷卻至熔點以下後,再次以10℃/分鐘升溫時所獲得的熔解熱曲線之峰頂。
作為不會纖維化且可熱熔融加工之成分,可例舉可熱熔融之含氟聚合物、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酯、聚醯胺等各樹脂或該等之混合物,其等可充分發揮於製造多孔膜時之延伸溫度下之熔融性、流動性。其中,就製造多孔膜時之延伸溫度下之耐熱性優異且耐化學品性優異之方面而言,較佳為可熱熔融之含氟聚合物。關於可熱熔融之含氟聚合物,可例舉包含由下述通式(2)所表示之至少一種氟化乙烯性不飽和單體、較佳為兩種以上單體衍生之共聚單元的含氟聚合物。
RCF=CR
2(2)
(式中,R分別獨立地自H、F、Cl、碳原子1~8個之烷基、碳原子6~8個之芳基、碳原子3~10個之環狀烷基、碳原子1~8個之全氟烷基中選擇。於該情形時,可所有R相同,又,亦可任2個R相同而剩餘1個R與其等不同,還可所有R彼此不同)
通式(2)所表示之化合物之有用例並無限定,可例舉:氟乙烯、VDF、三氟乙烯、TFE、HFP等全氟烯烴、CTFE、二氯二氟乙烯等氯氟烯烴、PFBE、PFHE等(全氟烷基)乙烯、全氟-1,3-二氧雜環戊烯及其混合物等。
又,含氟聚合物亦可包含由至少一種上述通式(2)所表示之單體與上述通式(1)及/或下述通式(3)所表示之至少一種共聚性共聚單體之共聚所衍生之共聚物。
R
2C=CR
2(3)
(式中,R分別獨立地自H、Cl、碳原子1~8個之烷基、碳原子6~8個之芳基、碳原子3~10個之環狀烷基中選擇。於該情形時,可所有R相同,又,亦可任2個以上之R相同而該等2個以上之R與剩餘其他R不同,還可所有R彼此不同。上述其他R於存在複數個之情形時,可彼此不同)
作為通式(1)所表示之化合物之有用例,可例舉全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。作為該PAVE,較佳為全氟丙基乙烯基醚(PPVE)、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)。
作為通式(3)所表示之化合物之有用例,可例舉乙烯、丙烯等。
作為含氟聚合物之更具體之例,可例舉:由氟乙烯之聚合所衍生之聚氟乙烯、由偏二氟乙烯(VDF)之聚合所衍生之聚偏二氟乙烯(PVDF)、由三氟氯乙烯(CTFE)之聚合所衍生之聚氯三氟乙烯(PCTFE)、由兩種以上不同之上述通式(2)所表示之單體之共聚所衍生之含氟聚合物、由至少一種上述通式(2)之單體與至少一種上述通式(1)及/或至少一種上述通式(3)所表示之單體之共聚所衍生之含氟聚合物。
該聚合物之例子為具有由VDF及六氟丙烯(HFP)所衍生之共聚物單元之聚合物、由TFE及除TFE以外之至少一種共聚性共聚單體(至少3重量%)所衍生之聚合物。作為後一種含氟聚合物,可例舉:TFE/PAVE共聚物(PFA)、TFE/PAVE/CTFE共聚物、TFE/HFP共聚物(FEP)、TFE/乙烯共聚物(ETFE)、TFE/HFP/乙烯共聚物(EFEP)、TFE/VDF共聚物、TFE/VDF/HFP共聚物、TFE/VDF/CTFE共聚物等或該等之混合物。
再者,不會纖維化且可熱熔融加工之成分亦可為組合複數種上述成分而成者。
不會纖維化且可熱熔融加工之成分在多孔膜中之含量較佳為0.1重量%以上且未達20重量%。藉由使上述含量未達20重量%,抑制不會纖維化且可熱熔融加工之成分亦分散於多孔膜中除結節部以外之部分而使多孔膜之壓力損失提高。又,藉由使上述含量未達20重量%,容易進行伸長面積倍率為40倍以上之高倍率下之延伸。藉由使不會纖維化且可熱熔融加工之成分在多孔膜中之含量為0.1重量%以上,即便於後續步驟中施加壓縮力等,亦容易充分抑制多孔膜之過濾器性能劣化。不會纖維化且可熱熔融加工之成分在多孔膜中之含量較佳為15重量%以下,更佳為10重量%以下。又,就確保多孔膜之強度之觀點而言,不會纖維化且可熱熔融加工之成分在多孔膜中之含量較佳為0.5重量%以上。其中,特佳為5重量%左右。
為了良好地進行伸長面積倍率40倍以上800倍以下之延伸,不會纖維化且可熱熔融加工之成分之含有率較佳為10重量%以下。
(2-4)氟樹脂多孔膜之製造方法
繼而,舉例對空氣過濾器用濾材之製造方法進行說明。
製作氟樹脂多孔膜時,可使用氟樹脂,例如,較佳為使用上述A成分或上文所說明之三種成分。
上文所說明之A~C三種成分之形態並無特別限定,例如,為下述組合物、混合粉末、成形用材料。組合物、混合粉末、成形用材料均包含上述A成分、B成分、C成分,例如含有整體之0.1重量%以上且未達20重量%之C成分。
多孔膜之原料形態可為下述混合粉末,亦可為非粉末之混合物,又,還可為下述成形用材料或組合物。作為混合粉末,例如可例舉:下述實施例所使用之藉由共凝結所獲得之細粉;或利用共凝結將三種原料中之兩種加以混合,使用混合機混合另一種成分而成之粉體;使用混合機將三種原料加以混合而成之粉體等。作為非粉末之混合物,例如可例舉:多孔體(例如多孔膜)等成形體、包含三種成分之水性分散體。
成形用材料係指為了使組合物成形而進行了用以加工之調整者,例如添加有加工助劑(液體潤滑劑等)等者、調整了粒度者、進行了預成形者。成形用材料例如除包含上述三種成分以外,還可包含公知之添加劑等。作為公知之添加劑,例如可例舉:奈米碳管、碳黑等碳材料、顏料、光觸媒、活性碳、抗菌劑、吸附劑、防臭劑等。
組合物可藉由各種方法製造,例如,於組合物為混合粉末之情形時,可藉由如下方法等製造:利用一般混合機等將A成分之粉末、B成分之粉末及C成分之粉末加以混合;藉由使分別包含A成分、B成分及C成分之三種水性分散液共凝結而獲得共凝結粉末;利用一般混合機等將藉由預先使包含A成分、B成分、C成分之任兩種成分之水性分散液共凝結而獲得之混合粉末與剩餘一種成分之粉末混合。其中,就三種不同成分容易均勻地分散之方面而言,組合物較佳為藉由使分別包含A成分、B成分及C成分之三種水性分散液共凝結而獲得者。
藉由共凝結所獲得之混合粉末之尺寸並無特別限定,例如,平均粒徑為100 μm以上1000 μm以下,較佳為300 μm以上800 μm以下。於該情形時,平均粒徑係依據JIS K6891進行測定。藉由共凝結所獲得之混合粉末之視密度並無特別限定,例如為0.40 g/ml以上0.60 g/ml以下,較佳為0.45 g/ml以上0.55 g/ml以下。視密度係依據JIS K6892進行測定。
作為上述共凝結之方法,例如可例舉如下方法:
(i)將A成分之水性分散液、B成分之水性分散液及C成分之水性分散液加以混合後使其凝結;
(ii)向A成分、B成分、C成分中之任一種成分之水性分散液中添加剩餘兩種成分之粉末後使其凝結;
(iii)將A成分、B成分、C成分中之任一種成分之粉末添加至混合有剩餘兩種成分之水性分散液之混合水性分散液中後使其凝結;
(iv)將預先將A成分、B成分、C成分中之任兩種成分之各水性分散液加以混合後使其凝結而獲得之兩種成分之混合粉末添加至剩餘一種成分之水性分散液中後使其凝結。
作為上述共凝結之方法,就三種成分容易均勻地分散之方面而言,較佳為上述方法(i)。
於利用上述方法(i)~(iv)所進行之共凝結中,例如較佳為添加下述成分之任一種而使其凝結:硝酸、鹽酸、硫酸等酸;氯化鎂、氯化鈣、氯化鈉、硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸鋇、碳酸氫鈉、碳酸鈉等金屬鹽;丙酮、甲醇等有機溶劑。
上述A成分混合前之形態並無特別限定,可為上述可纖維化之PTFE之水性分散液,亦可為粉體。作為粉末(特別是上述FP:細粉),例如可例舉:三井・杜邦氟化學公司製造之「鐵氟龍6-J」(以下,鐵氟龍為註冊商標)、「鐵氟龍6C-J」、「鐵氟龍62-J」等、大金工業公司製造之「Polyflon F106」、「Polyflon F104」、「Polyflon F201」、「Polyflon F302」等、旭硝子公司製造之「Fluon CD123」、「Fluon CD1」、「Fluon CD141」、「Fluon CD145」等、杜邦公司製造之「Teflon60」、「Teflon60X」、「Teflon601A」、「Teflon601X」、「Teflon613A」、「Teflon613AX」、「Teflon605XTX」、「Teflon669X」等。細粉可藉由如下方式獲得:對藉由TFE之乳化聚合所獲得之可纖維化之PTFE之水性分散液(完成聚合之水性分散液)進行凝結、乾燥。
可纖維化之PTFE之水性分散液可為上述完成聚合之水性分散液,亦可為市售品之水性分散液。作為完成聚合之可纖維化之PTFE水性分散液之較佳製作方法,可例舉作為揭示均PTFE者而例舉之上述公報等中所揭示之製作方法。作為市售品之可纖維化之PTFE之水性分散液,可例舉:大金工業公司製造之「Polyflon D-110」、「Polyflon D-210」、「Polyflon D-210C」、「Polyflon D-310」等、三井・杜邦氟化學公司製造之「鐵氟龍31-JR」、「鐵氟龍34-JR」等、旭硝子公司製造之「Fluon AD911L」、「Fluon AD912L」、「AD938L」等之水性分散液。市售品之可纖維化之PTFE之水性分散液均為了保持穩定性,而添加相對於水性分散液中之100重量份之PTFE為2~10重量份之非離子性界面活性劑等,故而有產生非離子性界面活性劑容易殘留於藉由共凝結所獲得之混合粉末中,多孔體著色等問題之虞。因此,作為可纖維化之PTFE之水性分散液,較佳為完成聚合之水性分散液。
B成分混合前之形態並無特別限定,於B成分為低分子量PTFE之情形時,混合前之形態並無特別限定,可為水性分散體,亦可為粉體(一般而言,被稱為PTFE微細粉或微細粉)。作為低分子量PTFE之粉體,例如可例舉:三井・杜邦氟化學公司製造之「MP1300-J」等、大金工業公司製造之「Lubron L-5」、「Lubron L-5F」等、旭硝子公司製造之「Fluon L169J」、「Fluon L170J」、「Fluon L172J」等、喜多村公司製造之「KTL-F」、「KTL-500F」等。
低分子量PTFE之水性分散液可為藉由上述TFE之乳化聚合所獲得之完成聚合之水性分散液,亦可為市售品之水性分散液。又,亦可使用進行利用界面活性劑之操作等使微細粉分散於水中而成者。作為完成聚合之可纖維化之PTFE水性分散液之較佳製作方法,可例舉日本專利特開平7-165828號公報、日本專利特開平10-147617號公報、日本專利特開2006-063140號公報、日本專利特開2009-1745號公報、國際公開第2009/020187號說明書等所揭示之製作方法。作為市售品之可纖維化之PTFE之水性分散液,可例舉大金工業公司製造之「Lubron LDW-410」等水性分散液。市售品之低分子量PTFE之水性分散液為了保持穩定性,而添加相對於水性分散液中之100重量份之PTFE為2~10重量份之非離子性界面活性劑等,故而有產生非離子性界面活性劑容易殘留於藉由共凝結所獲得之混合粉末中,多孔體著色等問題之虞。因此,作為低分子量PTFE之水性分散液,較佳為完成聚合之水性分散液。
又,於使用無機填料作為B成分之情形時,混合前之形態亦無特別限定,較佳為水性分散體。作為無機填料,可例舉Nippon Talc股份有限公司製造之「Talc P2」、Fuji Talc工業公司製造之「LMR-100」等。該等係藉由適當之矽烷偶合劑等實施表面處理等而使粉體分散於水中來使用。其中,就於水中之分散性之理由而言,適宜使用利用噴射磨機所得之二次粉碎品(「Talc P2」等)。
作為C成分,例如,除FEP、PFA等氟樹脂以外,還可例舉丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、PET樹脂等各樹脂。混合前之形態並無特別限定,較佳為水性分散體。於藉由乳化聚合而獲得之樹脂之情形時,水性分散體除可直接使用該完成聚合之分散體以外,亦可使用利用界面活性劑等使樹脂粉末分散於水分中而成者。將特定量之C成分分散於水中,以使其於多孔膜中含有0.1重量%以上且未達20重量%,從而製備水性分散體。
共凝結之方法並無特別限定,較佳為將三種水性分散體加以混合後施加機械攪拌力。
共凝結後,進行脫水、乾燥,混合液體潤滑劑(擠出助劑),進行擠出。液體潤滑劑為可濡濕PTFE粉末之表面,且在將藉由共凝結所獲得之混合物成形為膜狀後可去除之物質即可,並無特別限定。例如可例舉:液態石蠟、石腦油、白油、甲苯、二甲苯等烴油、醇類、酮類、酯類等。
藉由共凝結所獲得之混合物在與液體潤滑劑混合後,利用先前公知之方法進行擠出、壓延,藉此成形為膜狀物。此處,混合至氟樹脂(例如藉由共凝結所獲得之混合物)中之液體潤滑劑之量可設為相對於氟樹脂100重量份為10重量份以上40重量份以下,較佳為25重量份以上35重量份以下。藉由增多液體潤滑劑之量,對於所獲得之氟樹脂多孔膜,將填充率抑制得較小,並且確保厚度較大,容易將壓力損失抑制得較小。又,藉由減少液體潤滑劑之量,容易提高所獲得之氟樹脂多孔膜之捕獲效率,亦容易將壓力損失之變異係數抑制得較小。
擠出可藉由糊狀擠出、柱塞擠出等來進行,較佳為藉由糊狀擠出來進行。藉由糊狀擠出所擠出之片狀擠出物於加熱下、例如於40℃以上80℃以下之溫度條件下使用砑光輥等進行壓延。所獲得之膜狀壓延物之厚度基於目標多孔膜之厚度來設定,通常為100 μm以上1000 μm以下,可為100 μm以上400 μm以下,較佳為150 μm以上350 μm以下。
繼而,自作為壓延物之未焙燒膜中去除液體潤滑劑。液體潤滑劑之去除藉由加熱法或提取法或藉由該等之組合來進行。關於藉由加熱法進行去除時之加熱溫度,於使用A~C三種成分之情形時,低於不會纖維化之熱熔融加工性成分之熔點即可,並無特別限定,例如為100℃以上250℃以下,可為180℃以上200℃以下。
此處,就充分確保所獲得之氟樹脂多孔膜之厚度,降低壓力損失之觀點而言,去除了液體潤滑劑之壓延物較佳為在進行延伸之前,進行熱處理,該熱處理係於250℃以上325℃以下之溫度氛圍下加熱1分鐘以上。該熱處理之溫度例如可為320℃以下,較佳為未達製作氟樹脂多孔膜所使用之氟樹脂之熔點,於使用示差掃描熱量計使上述壓延物在升溫速度10℃/分鐘之條件下升溫之情形時,可為結晶熔解曲線上出現複數個吸熱曲線(一次熔點、二次熔點)時更低之最大峰溫度(一次熔點)以下。又,就充分確保厚度並且充分減小壓力損失之觀點而言,該熱處理之溫度例如可為260℃以上,亦可為280℃以上,還可為藉由加熱法自作為壓延物之未焙燒膜中去除液體潤滑劑時之溫度以上,還可為延伸溫度(於雙軸延伸之情形時,為先進行之一次延伸之溫度)以上。再者,熱處理之持續時間並無特別限定,根據所需之熱處理之效果,例如可設為1分鐘以上2小時以下,亦可設為30分鐘以上1小時以下。
再者,為了獲得於厚度方向上填充率不同之氟樹脂多孔膜,並無特別限定,較佳為在上述熱處理時,以降低填充率時之溫度高於提高填充率時之溫度之方式進行熱處理,且較佳為以風上側部分之熱處理時之溫度高於風下側部分之熱處理時之溫度之方式進行熱處理。再者,可對風下側部分進行冷卻至低於常溫之溫度之冷卻處理。再者,關於熱處理時之溫度,就產生充分之密度差之觀點而言,風上側部分與風下側部分之溫度差可為100℃以上,較佳為200℃以上,更佳為300℃以上。又,較佳為在上述熱處理時,以延長降低填充率時之加熱時間,且縮短提高填充率時之加熱時間之方式進行熱處理。藉此,藉由對所獲得之壓延物進行延伸,可降低風上側之填充率,且提高風下側之填充率。
對以如上方式去除了液體潤滑劑之壓延物或進而經熱處理之壓延物進行延伸。再者,於包含不會纖維化之熱熔融加工性成分及不會纖維化之非熱熔融加工性成分之情形時,在不會纖維化之熱熔融加工性成分之熔點以上且不會纖維化之非熱熔融加工性成分之分解溫度以下之溫度下進行延伸。
再者,於在製作氟樹脂多孔膜時使用不會纖維化之熱熔融加工性成分之情形時,於該延伸過程中,不會纖維化之熱熔融加工性成分熔融,其後於結節部硬化,藉此可強化多孔膜之厚度方向之強度。此時之延伸溫度可藉由進行延伸之爐之溫度或搬送壓延物之加熱輥之溫度來設定,或者亦可藉由組合該等設定來實現。
延伸包括向第1方向之延伸、及向較佳為與第1方向正交之第2方向之延伸。此處,可在向第1方向延伸之後向第2方向延伸。又,向第1方向之延伸及向第2方向之延伸亦可同時實現。進而,可在以第1延伸速度向第1方向延伸後,進而以第2延伸速度向第1方向延伸,其後,向第2方向延伸。於本實施方式中,第1方向為壓延物之長度方向(縱向:MD方向),第2方向為壓延物之寬度方向(橫向:TD方向)。再者,延伸亦可在重疊複數片壓延物之狀態下同時進行延伸。
上述壓延物較佳為所延伸之伸長面積倍率為40倍以上800倍以下。藉由充分提高延伸倍率,氟樹脂多孔膜可具有更多纖維,容易提昇捕獲效率,可提高延伸之均勻性而將壓力損失之變異係數抑制得較小,故而較佳。又,藉由充分降低延伸倍率,可抑制氟樹脂多孔膜之厚度過小,且抑制容塵量變小,故而較佳。
就延伸時,增大所獲得之氟樹脂多孔膜之厚度並提昇容塵量,容易降低壓力損失,並且將壓力損失之變異係數抑制得較小之觀點而言,較佳為以產生以30%/秒以下之延伸速度向延伸方向延伸之部分之方式進行延伸,更佳為以產生以20%/秒以下之延伸速度向延伸方向延伸之部分之方式進行延伸。於雙軸延伸之情形時,於縱向及橫向之任一方向上實現30%/秒以下之延伸速度即可,就確保充分之厚度並且降低壓力損失之觀點而言,較佳為在先進行之縱向延伸時實現30%/秒以下之延伸速度。於根據不同延伸速度在2個階段進行縱向延伸之情形時,較佳為於任一階段在延伸方向上以30%/秒以下之延伸速度進行延伸。又,於使用台式試驗裝置等在平面上將縱向與橫向同時延伸之情形時,較佳為於縱向或橫向之任一延伸方向上實現30%/秒以下之延伸速度。再者,延伸速度不受縱向及橫向限定,例如,延伸方向上之延伸速度可設為1%/秒以上。
再者,延伸速度係指將延伸倍率(%)除以該延伸所需之時間(秒)而獲得之值,延伸倍率(%)係指延伸後之長度相對於延伸前之長度之比(延伸後之長度/延伸前之長度)。再者,於以此方式延緩延伸速度之情形時,可進一步降低所獲得之多孔膜之壓力損失,故而較佳。
再者,就增大所獲得之氟樹脂多孔膜之厚度,進一步降低壓力損失之觀點而言,較佳為在進行延伸之前,對壓延物進行上述熱處理,並且進而如上所述以低速進行延伸。
於雙軸延伸之情形時,向第1方向延伸時之溫度較佳為200℃以上300℃以下,更佳為230℃以上270℃以下。又,向第2方向延伸時之溫度較佳為200℃以上300℃以下,更佳為250℃以上290℃以下。
再者,關於上述壓延物(亦稱為氟樹脂未焙燒物)之延伸,已知延伸時之溫度、延伸倍率、延伸速度會影響延伸物之物性。氟樹脂未焙燒物之S-S曲線(表示拉伸張力與伸長率之關係之曲線圖)顯示出與其他樹脂不同之特殊特性。通常,樹脂材料之拉伸張力隨著其伸長而亦上升。彈性區域之範圍、斷裂點等根據材料、評估條件而有所不同,另一方面,拉伸張力隨伸長量而呈上升傾向極為普遍。相對於此,氟樹脂未焙燒物之拉伸張力在某伸長量下顯示出波峰後,顯示出緩慢減少之傾向。這表明氟樹脂未焙燒物中存在「未經延伸之部位比經延伸之部位更強之區域」。
若將其置換為延伸時之行為,則於一般樹脂之情形時,延伸時,延伸面內最弱之部分開始伸長,由於經延伸之部分比未經延伸之部分強,故而次弱之未延伸部不斷進行延伸,藉此經延伸之區域擴大,而整體進行延伸。另一方面,於氟樹脂未焙燒物之情形時,若開始伸長之部分靠近上述「未經延伸之部位比經延伸之部位更強之區域」,則已伸長之部分進一步延伸,結果,未經延伸之部分作為節點(結節部、未延伸部)而殘留。若延伸速度延緩,則該現象變得顯著,而殘留更大之節點(結節部、未延伸部)。藉由在延伸時利用此種現象,可根據各種用途來調整延伸體之物性。
關於本實施方式之氟樹脂多孔膜,較佳為獲得更低密度之延伸體,於雙軸延伸之情形時,特別是於第1延伸中應用低延伸速度較為有效。此處,殘留較大之節點(結節部、未延伸部),與先前之僅以PTFE作為原料之情形相比,使用不會纖維化之非熱熔融加工性成分時,低延伸速度下之上述現象更加顯著,即便於想要獲得厚度較大之成形體之情形時,亦可相較於僅以PTFE作為原料之情形提高延伸速度。
為了獲得機械強度、尺寸穩定性,以此方式獲得之多孔膜較佳為進行熱固定。熱固定時之溫度可為PTFE之熔點以上或未達PTFE之熔點,較佳為250℃以上400℃以下。
氟樹脂多孔膜可為單層,亦可為積層有第1氟樹脂多孔膜及第2氟樹脂多孔膜之多層。製作時所使用之液體潤滑劑之量較佳為分別相對於氟樹脂100重量份為25重量份以上35重量份以下。藉由使用25重量份以上之液體潤滑劑,可降低壓力損失,容易將濾材整體之壓力損失調整至80 Pa以下。又,藉由使用35重量份以下之液體潤滑劑,可確保未焙燒膜(生帶)之成形性,可抑制第1氟樹脂多孔膜之孔徑過大,從而微粒子未被捕獲而通過該膜並流入下游側,下游側之第2氟樹脂多孔膜之負擔過大。
特別是,相對於氟樹脂100重量份,製作第1氟樹脂多孔膜時所使用之液體潤滑劑量例如較佳為30重量份以上35重量份以下。例如,於滿足液體潤滑劑量差為1~4重量份之範圍內,製作第2氟樹脂多孔膜時使用26重量份以上31重量份以下之液體潤滑劑,而製作第1氟樹脂多孔膜時使用30重量份以上35重量份以下之液體潤滑劑,藉此可大幅度提高濾材之容塵量。
再者,產生第1氟樹脂多孔膜與第2氟樹脂多孔膜之平均孔徑之差可藉由使上述三種成分之調配比於2片多孔膜之間不同來達成。
(3)透氣性支持材
透氣性支持材配置於氟樹脂多孔膜之上游側或下游側、或者上游側及下游側之兩者,且支持氟樹脂多孔膜。因此,即便氟樹脂多孔膜因膜厚較薄等而不易自支撐,亦可藉由透氣性支持材之支持使氟樹脂多孔膜豎立。又,確保作為空氣過濾器濾材之強度,於摺疊為特定形狀之情形時,亦容易保持該形狀。
透氣性支持材之材質及結構並無特別限定,例如可例舉不織布、織布、樹脂網狀物等。其中,就強度、捕獲性、柔軟性、作業性之方面而言,較佳為具有熱熔接性之不織布。關於不織布之材質,就於進行使用藥液之除菌處理之情形時,藥劑之滲透性良好,透氣性支持材不溶解而抑制形狀變化或劣化之觀點而言,較佳為使用聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)等聚烯烴、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等聚酯、或者該等之複合材料等作為主成分。
不織布較佳為構成纖維之一部分或全部具有芯/鞘結構之不織布、具有包含低熔點材料之纖維層及包含高熔點材料之纖維層之2層的雙層不織布、表面塗佈有熱熔接性樹脂之不織布。作為此種不織布,例如可例舉紡黏不織布。又,芯/鞘結構之不織布較佳為芯成分之熔點高於鞘成分。例如,作為芯/鞘之各材料之組合,例如可例舉PET/PE、高熔點聚酯/低熔點聚酯。作為雙層不織布之低熔點材料/高熔點材料之組合,例如可例舉PE/PET、PP/PET、低熔點PET/高熔點PET。作為表面塗佈有熱熔接性樹脂之不織布,例如可例舉於PET不織布塗佈烯烴樹脂而成者。
關於透氣性支持材,可藉由利用加熱使透氣性支持材之一部分熔融,或者藉由熱熔樹脂之熔融,從而利用投錨效應或者利用反應性接著劑等之接著而接合於氟樹脂多孔膜。
與上述氟樹脂多孔膜相比較而言,透氣性支持材之壓力損失、捕獲效率及容塵量均極低,實質上亦可視為0。透氣性支持材之壓力損失例如較佳為10 Pa以下,更佳為5 Pa以下,進而較佳為1 Pa以下。又,透氣性支持材之捕獲效率例如實質上可視為0或大致為0。
透氣性支持材之厚度例如較佳為500 μm以下,更佳為300 μm以下。再者,摺疊氟樹脂多孔膜使其成為褶襉狀來使用時,就容易維持褶襉形狀之觀點而言,透氣性支持材之厚度較佳為200 μm以上。
(4)褶襉狀濾材
關於本實施方式之褶襉狀濾材,可例舉:使用上述空氣過濾器濾材,以濾材面彼此相對向之方式加工(褶襉加工)為山褶線及谷褶線交替地重複之鋸齒狀,藉此形成褶襉部分,山褶部構成上風面,且谷褶部構成下風面,整體為大致長方體形狀者;或複數個山褶部於風上側以成為同心圓之方式設置,且複數個谷褶部於風下側以成為同心圓之方式設置,而成為同心圓型褶襉形狀者等。
褶襉狀濾材例如可為用於覆蓋人類之鼻子或嘴巴之口罩用途之褶襉狀口罩用濾材。
圖4示出本實施方式之褶襉狀濾材之例之外觀立體圖。又,圖5示出安裝於底座之狀態之口罩用途之褶襉狀濾材之前視圖,圖6示出安裝於底座之狀態之口罩用途之褶襉狀濾材之側視剖視圖。
如圖4-6所示,褶襉狀濾材可為安裝於包含不具有過濾功能之樹脂等之底座2之開口2a來使用之褶襉狀濾材20。褶襉狀濾材20更佳為安裝於具備濾材更換式安裝開口2a之底座2來使用。再者,自底座2設置有用於掛於耳朵上而配戴之繩3。
褶襉狀濾材之相鄰之山褶部與谷褶部之距離即褶高較佳為設為10 mm以上40 mm以下。藉由將褶高設為10 mm以上,可使形成空氣過濾器濾材之山褶部或谷褶部時之彎曲加工變得容易。又,藉由將褶高設為40 mm以下,可抑制因褶襉狀濾材之褶襉形狀之構造所導致之壓力損失增大。
褶襉狀濾材之相鄰之山褶部與山褶部之距離或谷褶部與谷褶部之距離即褶襉間隔較佳為設為2.0 mm以上4.5 mm以下。藉由使褶襉間隔為2.0 mm以上,可抑制因褶襉形狀之構造所導致之壓力損失增大。又,藉由使褶襉間隔為4.5 mm以下,可確保可用於褶襉狀濾材之空氣過濾器濾材之總面積足夠大。
再者,於褶襉狀濾材中彼此相對向之濾材面彼此之間隔例如可使用作為間隔保持構件之熱熔樹脂等隔離膜來確保,亦可使用藉由對濾材面實施壓紋加工而形成之突起來確保。又,褶襉狀濾材可僅摺疊而不實施隔離或壓紋加工。於該情形時,氣流亦可通過風上側之山褶部彼此之間。
再者,安裝於底座上所形成之開口之褶襉狀濾材之上風面之面積例如可設為22 cm
2以上61 cm
2以下。再者,於使該上風面為矩形之情形時,例如可將對角線之長度設為4.5 cm以上11 cm以下。
就在一定程度上保持捕獲對象後亦容易將壓力損失維持得較低,捕獲效率亦容易維持良好之狀態之觀點而言,褶襉狀濾材之總面積較佳為設為200 cm
2以上,更佳為設為300 cm
2以上。又,就褶襉狀濾材之上風面之面積及褶高為容易使用之大小及實現有效之褶襉間隔之觀點而言,褶襉狀濾材之總面積較佳為設為1300 cm
2以下。
關於褶襉狀濾材,於藉由使包含粒數中數粒徑0.25 μm之聚α-烯烴粒子之空氣以流速85 L/分鐘連續通風而負載200 mg之聚α-烯烴粒子之狀態下,使空氣以流速40 L/分鐘通風時之壓力損失較佳為120 Pa以下,更佳為100 Pa以下,進而較佳為80 Pa以下。藉此,於繼續使用之情形時,使用時亦不易感到憋悶感。
(5)空氣過濾器單元
繼而,參照圖7對空氣過濾器單元1進行說明。
空氣過濾器單元1具備上文所說明之褶襉狀濾材20、及收容褶襉狀濾材20之殼體25。
殼體25例如組合樹脂或金屬等板材來製作,褶襉狀濾材20與殼體25之間較佳為藉由密封劑密封。密封劑係用於防止褶襉狀濾材20與殼體25之間之洩漏,例如可使用環氧、丙烯酸、胺基甲酸酯系等樹脂製密封劑。
具備褶襉狀濾材20及殼體25之空氣過濾器單元1可為以將平板狀地延伸之1個褶襉狀濾材20收納於殼體25之內側之方式保持之迷你褶襉型空氣過濾器單元,亦可為排列複數個平板狀地延伸之褶襉狀濾材而保持於殼體之V形障壁型空氣過濾器單元或單集管型空氣過濾器單元。
(6)空氣過濾器濾材之用途
本實施方式之空氣過濾器濾材於進行降低或去除所捕獲之細菌或病毒數量之除菌處理之情形時,性能亦不易劣化,故而可用作藉由除菌處理以進行再利用之用途之空氣過濾器濾材。
更具體而言,可為藉由暴露於醇中之除菌處理以進行再利用之空氣過濾器濾材、藉由暴露於界面活性劑中之除菌處理以進行再利用之空氣過濾器濾材、藉由暴露於氯系漂白劑中之除菌處理以進行再利用之空氣過濾器濾材、藉由暴露於次氯酸水中之除菌處理以進行再利用之空氣過濾器濾材、藉由暴露於過氧化氫水中之除菌處理以進行再利用之空氣過濾器濾材、藉由暴露於75℃以上150℃以下之溫度環境中之除菌處理以進行再利用之空氣過濾器濾材、藉由照射紫外線之除菌處理以進行再利用之空氣過濾器濾材、藉由暴露於臭氧中之除菌處理以進行再利用之空氣過濾器濾材之至少任一者。
又,空氣過濾器濾材由於壓力損失較低,故而就可抑制使用時之憋悶感之觀點而言,較佳為用於口罩。
口罩較佳為抑制灰塵、油煙、菌、病毒等經由人類之嘴巴、鼻子侵入體內。
關於口罩之種類,可為通用口罩,亦可為防塵用口罩,還可為醫療用口罩。又,口罩之形態可為平型、褶襉型、立體型之任一者。褶襉型口罩可於展開摺疊之褶襉部分之狀態下使用。立體型口罩可為越往前側越細之形狀之喙型。
(7)空氣過濾器濾材之再生方法
於本實施方式之空氣過濾器濾材之再生方法中,包括如下步驟:準備積層有氟樹脂多孔膜及支持材之空氣過濾器濾材;及對氟樹脂多孔膜進行除菌處理。
於該再生方法中,除菌處理後之透過率相對於除菌處理前之透過率之比率即透過率比(除菌處理後之透過率/除菌處理前之透過率)為5.0以下,除菌處理前之透過率為針對於對氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率,除菌處理後之透過率為針對於對氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率。
於該再生方法中,除菌處理後之壓力損失相對於除菌處理前之壓力損失之比率即壓力損失比(除菌處理後之壓力損失/除菌處理前之壓力損失)為0.83以上1.15以下,除菌處理前之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之空氣過濾器濾材時之壓力損失,除菌處理後之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之空氣過濾器濾材時之壓力損失。
根據該再生方法,於實施用於降低或去除所附著之病毒或細菌之除菌處理之情形時,亦可將性能下降抑制得較小以進行再利用。
(8)除菌處理
空氣過濾器濾材之除菌處理為可減少附著於空氣過濾器濾材之細菌及病毒之至少任一者之數量或去除該等之處理即可,並無特別限定。作為此種除菌處理,例如可例舉:將醇、界面活性劑、氯系漂白劑、次氯酸水、過氧化氫水、高溫環境、紫外線、臭氧之至少任一者作用於空氣過濾器濾材之處理。
再者,空氣過濾器濾材中主要保持細菌或病毒之部位為氟樹脂多孔膜,故而除菌處理可不對整個空氣過濾器濾材進行而對氟樹脂多孔膜進行。
於如該等除菌處理中之醇、界面活性劑、氯系漂白劑、次氯酸水、過氧化氫水般使用流體對空氣過濾器濾材進行處理之情形時,為了獲得除菌至內部之效果,宜使流體進入空氣過濾器濾材之內部。於該情形時,空氣過濾器濾材較佳為具備良好之液體滲透性。例如,空氣過濾器濾材較佳為於將異丙醇與水之體積比率為60:40之混合液之液滴靜置並放置30秒之情形時,混合液滲透至空氣過濾器濾材中。考慮到細菌或病毒主要保持於氟樹脂多孔膜中,較佳為氟樹脂多孔膜具備上述滲透性。再者,包含作為先前之濾材之玻璃纖維之玻璃濾材若被液體濡濕,則機械強度顯著下降,但於包含氟樹脂多孔膜及支持材之氟樹脂濾材中,即便在除菌處理時被液體濡濕,亦容易維持機械強度。又,作為先前之濾材之駐極體濾材若進行使用液體之除菌處理,則靜電湮滅,捕獲效率大幅度下降,但於包含氟樹脂多孔膜及支持材之氟樹脂濾材中,即便在除菌處理時被液體濡濕,亦可抑制性能下降。
再者,於空氣過濾器濾材中,使用包含耐化學品性較高之氟樹脂之氟樹脂多孔膜。因此,即便實施了該等除菌處理,亦可將性能下降抑制得較低。特別是,包含氟樹脂多孔膜之空氣過濾器濾材與先前之包含由駐極體熔噴所製成之膜之空氣過濾器濾材相比較而言,關於除菌處理中使用醇及界面活性劑之除菌處理,處理後之性能維持特性優異。
(8-1)醇
作為使用醇之除菌處理,可例舉:將空氣過濾器濾材浸漬於醇中或對空氣過濾器濾材噴霧醇。關於醇之種類,例如可例舉乙醇。醇之濃度例如可為60重量%以上99重量%以下,較佳為70重量%以上95重量%以下。再者,關於使用醇之除菌處理,可以空氣過濾器濾材之表面及內部被充分濡濕之狀態例如持續20秒以上之方式進行處理。
(8-2)界面活性劑
作為使用界面活性劑之除菌處理,可例舉:將空氣過濾器濾材浸漬於調配有界面活性劑之液體中或對空氣過濾器濾材噴霧調配有界面活性劑之液體。界面活性劑之種類並無特別限定,例如可例舉:直鏈烷基苯磺酸鈉(0.1重量%以上)、烷基糖苷(0.1重量%以上)、烷基胺氧化物(0.05重量%以上)、氯化苄烷銨(0.05重量%以上)、苄索氯銨(0.05重量%以上)、二烷基二甲基氯化銨(0.01重量%以上)、聚氧乙烯烷基醚(0.2重量%以上)、純皂成分(脂肪酸鉀)(0.24重量%以上)、純皂成分(脂肪酸鈉)(0.22重量%以上)等之任一者或該等之組合。此處,括號內之數值表示較佳之調配量之下限。再者,關於使用界面活性劑之除菌處理,可以空氣過濾器濾材之表面及內部被充分濡濕之狀態例如持續20秒以上之方式進行處理,處理可為1分鐘以內。
(8-3)氯系漂白劑
作為使用氯系漂白劑之除菌處理,例如可例舉:將空氣過濾器濾材浸漬於調配有氯系漂白劑之液體中或對空氣過濾器濾材噴霧調配有氯系漂白劑之液體。關於氯系漂白劑之種類,例如可例舉次氯酸鈉。氯系漂白劑之濃度例如可為0.01重量%以上7.0重量%以下,更佳為0.05重量%以上6.0重量%以下。再者,關於使用氯系漂白劑之除菌處理,可以空氣過濾器濾材之表面及內部被充分濡濕之狀態例如持續20秒以上之方式進行處理,處理可為1小時以內。
(8-4)次氯酸水
作為使用次氯酸水之除菌處理,例如可例舉:將空氣過濾器濾材浸漬於調配有次氯酸之液體中或對空氣過濾器濾材噴霧調配有次氯酸之液體。次氯酸之濃度例如以有效氯重量濃度計可為30 ppm以上,較佳為35 ppm以上,更佳為50 ppm以上,可為200 ppm以上。再者,次氯酸濃度之上限例如以有效氯重量濃度計可為200 ppm。再者,關於使用次氯酸水之除菌處理,可以空氣過濾器濾材之表面及內部被充分濡濕之狀態例如持續20秒以上之方式進行處理,處理可為1小時以內。
(8-5)過氧化氫水
作為使用過氧化氫水之除菌處理,例如可例舉:將空氣過濾器濾材浸漬於調配有過氧化氫水之液體中。過氧化氫水之濃度例如可為2.5 w/v%以上3.5 w/v%以下。此種過氧化氫水用於創傷、潰瘍部位等之消毒,作為雙氧水而公知。再者,w/v%為重量(weight)/體積(volume)%,表示100 ml溶液中之過氧化氫之克數。再者,關於使用過氧化氫水之除菌處理,可以空氣過濾器濾材之表面及內部被充分濡濕之狀態例如持續1分鐘以上之方式進行處理,較佳為以持續10分鐘以上之方式進行處理,更佳為以持續30分鐘以上之方式進行處理,處理可為5小時以內,較佳為3小時以內。
(8-6)高溫環境
作為使用高溫環境之除菌處理,可例舉:將空氣過濾器濾材浸漬於高溫流體中或對空氣過濾器濾材噴霧高溫流體。作為流體,例如可例舉空氣、水、水蒸氣。
高溫流體之溫度例如可為75℃以上150℃以下。再者,高溫流體之溫度例如較佳為80℃以上。又,高溫流體之溫度較佳為135℃以下,更佳為125℃以下,例如可為121℃。再者,關於使用高溫環境之除菌處理,可以空氣過濾器濾材之表面及內部之溫度充分提高之方式、例如以持續1分鐘以上之方式進行處理,較佳為以持續10分鐘以上之方式進行處理,更佳為以持續60分鐘以上之方式進行處理。再者,使用高溫環境之除菌處理例如可為2小時以內。
再者,作為上述使用高溫環境之除菌處理,例如可例舉:高壓釜處理;高溫空氣加熱處理;以密封於鋁袋內之空氣過濾器濾材作為對象之高壓釜處理。高壓釜處理為使用高溫高壓之蒸氣之除菌處理。高壓釜處理中之蒸氣之壓力例如可為1.5個氣壓以上,較佳為2.0個氣壓以上。又,高溫空氣加熱處理為將空氣過濾器濾材暴露於高溫之乾燥空氣環境下之除菌處理。又,於以密封於鋁袋內之空氣過濾器濾材作為對象之高壓釜處理中,可不使蒸氣與空氣過濾器濾材直接接觸而進行空氣過濾器濾材之除菌。
(8-7)紫外線
使用紫外線之除菌處理可藉由對空氣過濾器濾材照射具有紫外線區域之波長之光來進行。照射時間例如可為1分鐘以上1小時以下,亦可為5分鐘以上30分鐘以下。
(8-8)臭氧
作為使用臭氧之除菌處理,可例舉:將空氣過濾器濾材暴露於臭氧中。臭氧濃度例如可為1 ppm以上100 ppm以下,較佳為5 ppm以上50 ppm以下,可為10 ppm。暴露時間例如可為10分鐘以上100小時以內,較佳為1小時以上70小時以下,可為2小時。
[實施例]
以下,示出實施例及比較例,對本發明之內容進行具體說明。
(實施例1)
實施例1之空氣過濾器濾材所使用之氟樹脂多孔膜之FP原料使用包含三種成分(可纖維化之PTFE(A成分)、不會纖維化之非熱熔融加工性成分(B成分)及熔點未達320℃之不會纖維化且可熱熔融加工之成分(C成分))之混合粉末。
更具體而言,首先,將按照國際公開第2005/061567號說明書之比較例3中所記載之方法所製作之SSG為2.160之PTFE水性分散體(A成分)66.5重量%(聚合物換算)、按照國際公開第2009/020187號說明書中所記載之方法所製作之使用流動測試法所測得之380℃下之熔融黏度為20000 Pa・s之低分子量PTFE水性分散體(B成分)28.5重量%(聚合物換算)、及按照日本專利特開2010-235667號公報中所記載之方法所製作之熔點為215℃之FEP水性分散體(C成分)5重量%(聚合物換算)加以混合,添加500 ml之作為凝結劑之1%硝酸鋁水溶液,進行攪拌,藉此進行共凝結。然後,使用篩子將所生成之粉末瀝乾水後,進而藉由熱風乾燥爐於135℃下乾燥18小時,獲得上述三種成分之混合粉末。
繼而,於20℃下向每100重量份混合物中添加27.0重量份(相對於混合粉末100重量份為27.0重量份)之作為擠出液狀潤滑劑之烴油(出光興產股份有限公司製造之「IP Solvent 2028」)並加以混合。繼而,使用糊狀擠出裝置擠出所獲得之混合物,從而獲得片狀成形體。藉由加熱至70℃之砑光輥將該片狀成形體成形為膜狀,獲得PTFE膜。使該膜通過250℃之熱風乾燥爐而蒸發去除烴油,獲得平均厚度200 μm、平均寬度150 mm之帶狀之未焙燒PTFE膜(生帶)。繼而,將未焙燒PTFE膜於特定溫度環境下(250℃)在長度方向(MD方向)上以特定延伸倍率(7.5倍)、特定延伸速度(13.8%/秒)進行延伸。繼而,使用可夾住經延伸之未焙燒膜之拉幅機,於特定溫度環境下(288℃)在寬度方向(TD方向)上以特定延伸倍率(45倍)、特定延伸速度(330%/秒)進行延伸,於390℃之溫度下進行熱固定。藉此,獲得氟樹脂多孔膜。
藉由使透氣性支持材熱熔接於氟樹脂多孔膜之上游側及下游側之兩者,獲得平板形狀之實施例1之空氣過濾器濾材。再者,透氣性支持材使用紡黏不織布(平均纖維徑24 μm、單位面積重量30 g/m
2、厚度0.2 mm)(再者,捕獲效率實質上可視為0或大致為0),該紡黏不織布包含芯使用PET、鞘使用PE之芯/鞘結構之纖維。
以如上方式獲得之實施例1之空氣過濾器濾材之壓力損失之變異係數為4.1。又,實施例1之空氣過濾器濾材之聚α-烯烴粒子之容塵量為17 g/m
2。
再者,關於實施例1之空氣過濾器濾材,自實施例1之同一濾材卷中切割出各樣品,對各樣品進行下述除菌處理。其中,關於壓力損失之變異係數及聚α-烯烴粒子之容塵量,示出以該實施例1之同一濾材卷作為對象所測得之值作為各樣品共通之值。
(實施例2)
實施例2之空氣過濾器濾材所使用之氟樹脂多孔膜之FP原料使用包含三種成分(可纖維化之PTFE(A成分)、不會纖維化之非熱熔融加工性成分(B成分)及熔點未達320℃之不會纖維化且可熱熔融加工之成分(C成分))之混合粉末。
更具體而言,首先,將按照國際公開第2005/061567號說明書之比較例3中所記載之方法所製作之SSG為2.160之PTFE水性分散體(A成分)66.5重量%(聚合物換算)、按照國際公開第2009/020187號說明書中所記載之方法所製作之使用流動測試法所測得之380℃下之熔融黏度為20000 Pa・s之低分子量PTFE水性分散體(B成分)28.5重量%(聚合物換算)、及按照日本專利特開2010-235667號公報中所記載之方法所製作之熔點為215℃之FEP水性分散體(C成分)5重量%(聚合物換算)加以混合,添加500 ml之作為凝結劑之1%硝酸鋁水溶液,進行攪拌,藉此進行共凝結。然後,使用篩子將所生成之粉末瀝乾水後,進而藉由熱風乾燥爐於135℃下乾燥18小時,獲得上述三種成分之混合粉末。
繼而,於20℃下向每100重量份混合物中添加29.0重量份(相對於混合粉末100重量份為29.0重量份)之作為擠出液狀潤滑劑之烴油(出光興產股份有限公司製造之「IP Solvent 2028」)並加以混合。繼而,使用糊狀擠出裝置擠出所獲得之混合物,從而獲得片狀成形體。藉由加熱至70℃之砑光輥將該片狀成形體成形為膜狀,獲得PTFE膜。使該膜通過250℃之熱風乾燥爐而蒸發去除烴油,獲得平均厚度300 μm、平均寬度150 mm之帶狀之未焙燒PTFE膜(第1生帶)。
又,除將液狀潤滑劑之混合量設為33.0重量份以外,以與第1生帶相同之方式,獲得平均厚度300 μm、平均寬度150 mm之帶狀之未焙燒PTFE膜(第2生帶)。
繼而,將第1生帶與第2生帶重疊並於特定溫度環境下(250℃)在長度方向(MD方向)上以特定延伸倍率(6.7倍)、特定延伸速度(13.8%/秒)進行延伸。繼而,使用可夾住經延伸之未焙燒膜之拉幅機,於特定溫度環境下(288℃)在寬度方向(TD方向)上以特定延伸倍率(11.5倍)、特定延伸速度(280%/秒)進行延伸,於390℃之溫度下進行熱固定。藉此,獲得氟樹脂多孔膜。
藉由使透氣性支持材熱熔接於該氟樹脂多孔膜之上游側及下游側之兩者,獲得平板形狀之實施例2之空氣過濾器濾材。再者,透氣性支持材使用紡黏不織布(平均纖維徑24 μm、單位面積重量40 g/m
2、厚度0.2 mm)(再者,捕獲效率實質上可視為0或大致為0),該紡黏不織布包含芯使用PET、鞘使用PE之芯/鞘結構之纖維。
以如上方式獲得之實施例2之空氣過濾器濾材之壓力損失之變異係數為4.8。又,實施例2之空氣過濾器濾材之聚α-烯烴粒子之容塵量為28 g/m
2。
再者,關於實施例2之空氣過濾器濾材,亦與實施例1相同地,自實施例2之同一濾材卷中切割出各樣品,對各樣品進行下述除菌處理。關於壓力損失之變異係數及聚α-烯烴粒子之容塵量,示出以該實施例2之同一濾材卷作為對象所測得之值作為各樣品共通之值。
(實施例3)
於實施例3中,除將液狀潤滑劑之混合量設為31重量份以外,以與實施例2之第1生帶相同之方式,獲得平均厚度300 μm、平均寬度150 mm之帶狀之未焙燒氟樹脂膜。然後,將該1片第1生帶以與實施例2相同之方式進行延伸而獲得氟樹脂多孔膜。與實施例2相同地,使透氣性支持材熱熔接於該1片氟樹脂多孔膜之上游側及下游側之兩者,藉此獲得實施例3之空氣過濾器濾材。再者,透氣性支持材使用紡黏不織布(平均纖維徑24 μm、單位面積重量40 g/m
2、厚度0.2 mm)(再者,捕獲效率實質上可視為0或大致為0),該紡黏不織布包含芯使用PET、鞘使用PE之芯/鞘結構之纖維。
以如上方式獲得之實施例3之空氣過濾器濾材之壓力損失之變異係數為5.4。又,實施例3之空氣過濾器濾材之聚α-烯烴粒子之容塵量為19 g/m
2。
再者,關於實施例3之空氣過濾器濾材,亦與實施例1同樣地,自實施例3之同一濾材卷中切割出各樣品,對各樣品進行下述除菌處理。關於壓力損失之變異係數及聚α-烯烴粒子之容塵量,示出以該實施例3之同一濾材卷作為對象所測得之值作為各樣品共通之值。
(除菌處理)
對以上之實施例1-3實施以下所述之各種除菌處理,對該除菌處理前後之各物性進行測定。
作為除菌處理,如下所述,分別進行使用界面活性劑之除菌處理、使用醇之除菌處理、使用次氯酸鈉之除菌處理、使用次氯酸水之除菌處理、使用85℃之熱水之除菌處理、基於高壓釜處理之除菌處理、基於高溫空氣加熱處理之除菌處理、基於密封於鋁袋之狀態下之高壓釜處理之除菌處理、照射紫外線之除菌處理、使用過氧化氫水之除菌處理、使用臭氧之除菌處理。
於使用界面活性劑之除菌處理中,以有效成分聚氧乙烯烷基醚成為0.2重量%以上之方式,將由水稀釋之液體向空氣過濾器濾材之雙面各噴霧6次,其後,進行風乾。再者,液體之噴霧量相對於空氣過濾器濾材之直徑60 mm為1.5 g。
於使用醇之除菌處理中,將80重量%之乙醇向空氣過濾器濾材之雙面各噴霧6次,其後,進行風乾。再者,液體之噴霧量相對於空氣過濾器濾材之直徑60 mm為1.5 g。
於使用次氯酸鈉之除菌處理中,將次氯酸鈉濃度為0.05重量%之液體向空氣過濾器濾材之雙面各噴霧6次,其後,進行風乾。再者,液體之噴霧量相對於空氣過濾器濾材之直徑60 mm為1.5 g。
於使用次氯酸水之除菌處理中,將次氯酸水濃度為50 ppm之液體向空氣過濾器濾材之雙面各噴霧6次,其後,進行風乾。再者,液體之噴霧量相對於空氣過濾器濾材之直徑60 mm為1.5 g。
於使用85℃之熱水之除菌處理中,分別進行將空氣過濾器濾材於85℃之熱水中浸漬10分鐘之除菌處理及將空氣過濾器濾材於85℃之熱水中浸漬60分鐘之除菌處理。
於基於高壓釜處理之除菌處理中,分別進行按照「JIS Z2801抗菌加工製品-抗菌性試驗方法、抗菌效果5.3 殺菌方法b)高壓蒸氣殺菌」中所記載之條件,將空氣過濾器濾材於溫度121℃(以表壓相當於壓力103 kPa)之高溫水蒸氣環境下暴露20分鐘之除菌處理及暴露100分鐘之除菌處理。再者,雖然基於高壓釜處理之除菌處理僅對實施例1之空氣過濾器濾材進行,但由於構成空氣過濾器濾材之成分相同,故而認為實施例2、3之空氣過濾器濾材亦呈相同傾向。
於基於高溫空氣加熱處理之除菌處理中,進行將空氣過濾器濾材於充滿溫度120℃之乾燥空氣之恆溫槽內暴露100分鐘之除菌處理。再者,雖然基於高溫空氣加熱處理之除菌處理僅對實施例1之空氣過濾器濾材進行,但由於構成空氣過濾器濾材之成分相同,故而認為實施例2、3之空氣過濾器濾材亦呈相同傾向。
於基於密封於鋁袋之狀態下之高壓釜處理之除菌處理中,進行將使空氣過濾器濾材密封於鋁袋內而成者於溫度121℃(以表壓相當於壓力103 kPa)之高溫水蒸氣環境下暴露100分鐘之除菌處理。再者,雖然基於密封於鋁袋之狀態下之高壓釜處理之除菌處理僅對實施例1之空氣過濾器濾材進行,但由於構成空氣過濾器濾材之成分相同,故而認為實施例2、3之空氣過濾器濾材亦呈相同傾向。
於照射紫外線之除菌處理中,分別進行將波長254 nm之紫外線對空氣過濾器濾材照射5分鐘之除菌處理及照射30分鐘之處理。
於使用過氧化氫水之除菌處理中,分別進行將空氣過濾器濾材於過氧化氫水濃度為3 w/v%之液體中浸漬10分鐘之除菌處理及浸漬30分鐘之除菌處理。
於使用臭氧之除菌處理中,進行將空氣過濾器濾材於臭氧濃度6 ppm之環境下暴露66小時之除菌處理。再者,雖然使用臭氧之除菌處理僅對實施例1之空氣過濾器濾材進行,但由於構成空氣過濾器濾材之成分相同,故而認為實施例2、3之空氣過濾器濾材亦呈相同傾向。
再者,於實施例1-3中所測得之各物性如下所示。
(空氣過濾器濾材中之壓力損失)
將空氣過濾器濾材之測定樣品安放於直徑100 mm之過濾器支架。利用壓縮機對入口側進行加壓,利用流速計將空氣透過之流量調整至5.3 cm/秒。然後,利用差壓計測定此時之壓力損失。
(空氣過濾器濾材中之粒徑0.1 μm之NaCl粒子之捕獲效率及透過率)
按照JIS B9928附件5(規定)之NaCl氣溶膠之產生方法(加壓噴霧法)中所記載之方法,利用靜電分級器(TSI公司製造)將由霧化器所產生之NaCl粒子分級為粒徑0.1 μm,使用鋂241中和粒子帶電後,將透過之流量調整至5.3 cm/秒,使用粒子計數器(TSI公司製造之CNC),求出作為測定試樣之濾材前後之粒子數,藉由下式算出捕獲效率。
透過率(%)=(CO/CI)×100
捕獲效率(%)=100-透過率(%)
CO=測定試樣之下游側之NaCl 0.1 μm之粒子數
CI=測定試樣之上游側之NaCl 0.1 μm之粒子數
(空氣過濾器濾材中之粒徑0.1 μm之NaCl粒子之PF值)
使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子,根據空氣過濾器濾材之壓力損失及捕獲效率(粒徑0.1 μm之NaCl粒子之捕獲效率),按照下式求出PF值。
PF值={-log((100-捕獲效率(%))/100)}/(壓力損失(Pa)/1000)
(空氣過濾器濾材之壓力損失之變異係數(CV值))
自捲繞為卷狀之長條之空氣過濾器濾材(寬度方向長度為650 mm)中抽出包含前端部之5 m左右之部分,在空氣過濾器濾材之長度方向上每200 mm分割為25個且在寬度方向上除兩端部以外每130 mm分割為4個,形成格子狀之100個部位,對於該100個部位使用直徑100 mm之過濾器支架測定壓力損失。此處之壓力損失之測定藉由如下方式進行:使用於濾材之寬度方向上具備5個以上過濾器支架之測定裝置,使上述濾材沿長度方向移動而對複數個格子狀部位連續進行測定。繼而,根據包含該等所測得之壓力損失之壓力損失分佈求出標準偏差,將所求出之標準偏差除以所測得之所有部位之壓力損失之平均值,藉此求出變異係數(CV值)(%)。
(空氣過濾器濾材之聚α-烯烴粒子之容塵量:PHC)
藉由聚α-烯烴(PAO)粒子(液體粒子)透過時之壓力損失上升試驗進行評估。即,利用差壓計隨時間對使包含PAO粒子之空氣以流速5.3 cm/秒對有效過濾面積50 cm
2之樣品濾材進行連續通風時之壓力損失進行測定,壓力損失上升250 Pa時,求出保持於濾材之PAO粒子在濾材上之每單位面積之重量即容塵量(g/m
2)。再者,PAO粒子使用由盧斯噴嘴所產生之PAO粒子(粒數中數粒徑為0.25 μm),PAO粒子之濃度設為約100萬~600萬個/cm
3。
對於各實施例1-3之空氣過濾器濾材,將各除菌處理前及後之各物性示於以下之表。
再者,表中,壓力損失比為除菌處理後之壓力損失(Pa)/初始壓力損失(Pa),捕獲效率比為除菌處理後之捕獲效率(%)/初始捕獲效率(%),透過率比為100-除菌處理後之捕獲效率(%)/100-初始捕獲效率(%),PF值比為除菌處理後之PF值/初始PF值。
[表1]
初始壓力損失(Pa) | 除菌處理後之壓力損失(Pa) | 壓力損失比 | 初始捕獲效率(%) | 除菌處理後之捕獲效率(%) | 捕獲效率比 | 透過率比 | 初始PF值 | 除菌處理後之PF值 | PF值比 | |
界面活性劑 | 48 | 48 | 1.00 | 93.4375 | 89.0625 | 1.0 | 1.7 | 24.6 | 20.0 | 0.8 |
醇 | 50 | 52 | 1.04 | 94.3750 | 96.5625 | 1.0 | 0.6 | 25.0 | 28.1 | 1.1 |
次氯酸鈉 | 50 | 50 | 1.00 | 93.7500 | 97.6250 | 1.0 | 0.4 | 24.1 | 32.5 | 1.3 |
次氯酸水 | 50 | 47 | 0.94 | 94.0625 | 97.0313 | 1.0 | 0.5 | 24.5 | 32.5 | 1.3 |
85℃熱水(10分鐘) | 47 | 42 | 0.89 | 91.8750 | 90.3125 | 1.0 | 1.2 | 23.2 | 24.1 | 1.0 |
85℃熱水(60分鐘) | 45 | 38 | 0.84 | 51.8750 | 90.6250 | 1.0 | 1.2 | 24.2 | 27.1 | 1.1 |
高壓釜(20分鐘) | 50 | 42 | 0.84 | 95.5500 | 93.4000 | 1.0 | 1.5 | 26.9 | 28.1 | 1.0 |
高壓釜(100分鐘) | 50 | 42 | 0.84 | 94.8300 | 92.5400 | 1.0 | 1.4 | 25.2 | 26.3 | 1.0 |
高溫空氣加熱處理 | 49 | 41 | 0.84 | 93.5000 | 92.9200 | 1.0 | 1.1 | 23.6 | 27.6 | 1.2 |
鋁袋密封 | 50 | 42 | 0.84 | 95.2300 | 93.7000 | 1.0 | 1.3 | 24.0 | 26.5 | 1.1 |
UV(5分鐘) | 47 | 48 | 1.02 | 91.2500 | 89.6875 | 1.0 | 1.2 | 22.5 | 20.6 | 0.9 |
UV(30分鐘) | 51 | 45 | 0.88 | 90.6250 | 86.2500 | 1.0 | 1.5 | 20.2 | 19.1 | 0.9 |
過氧化氫水(10分鐘) | 49 | 44 | 0.90 | 90.9375 | 85.9375 | 0.9 | 1.6 | 21.3 | 19.4 | 0.9 |
過氧化氫水(30分鐘) | 46 | 45 | 0.98 | 89.3750 | 88.7500 | 1.0 | 1.1 | 21.2 | 21.1 | 1.0 |
臭氧 | 52 | 51 | 0.98 | 97.6400 | 97.0600 | 1.0 | 1.2 | 31.3 | 30.0 | 1.0 |
[表2]
初始壓力損失(Pa) | 除菌處理後之壓力損失(Pa) | 壓力損失比 | 初始捕獲效率(%) | 除菌處理後之捕獲效率(%) | 捕獲效率比 | 透過率比 | 初始PF值 | 除菌處理後之PF值 | PF值比 | |
界面活性劑 | 182 | 182 | 1.00 | 99.9891 | 99.9900 | 1.0 | 0.9 | 21.8 | 22.0 | 1.0 |
醇 | 181 | 180 | 0.99 | 99.9918 | 99.9908 | 1.0 | 1.1 | 22.6 | 22.4 | 1.0 |
次氯酸鈉 | 188 | 183 | 0.98 | 99.9918 | 99.9973 | 1.0 | 0.3 | 21.7 | 25.0 | 1.1 |
次氯酸水 | 195 | 191 | 0.98 | 99.9864 | 99.9942 | 1.0 | 0.4 | 19.8 | 22.2 | 1.1 |
85℃熱水(10分鐘) | 156 | 160 | 1.03 | 99.9412 | 99.9265 | 1.0 | 1.3 | 20.7 | 19.6 | 1.0 |
85℃熱水(60分鐘) | 167 | 162 | 0.96 | 99.9576 | 99.9541 | 1.0 | 1.1 | 20.2 | 20.6 | 1.0 |
UV(5分鐘) | 183 | 181 | 0.99 | 99.9939 | 99.9889 | 1.0 | 1.8 | 23.0 | 21.8 | 0.9 |
UV(30分鐘) | 183 | 184 | 1.00 | 99.9939 | 99.9857 | 1.0 | 2.3 | 23.0 | 20.9 | 0.9 |
過氧化氫水(10分鐘) | 183 | 180 | 0.98 | 99.9853 | 99.9840 | 1.0 | 1.1 | 20.9 | 21.1 | 1.0 |
過氧化氫水(30分鐘) | 183 | 186 | 1.01 | 99.9853 | 99.9869 | 1.0 | 0.9 | 20.9 | 20.9 | 1.0 |
[表3]
初始壓力損失(Pa) | 除菌處理後之壓力損失(Pa) | 壓力損失比 | 初始捕獲效率(%) | 除菌處理後之捕獲效率(%) | 捕獲效率比 | 透過率比 | 初始PF值 | 除菌處理後之PF值 | PF值比 | |
界面活性劑 | 91 | 91 | 1.00 | 99.0940 | 98.9917 | 1.0 | 1.1 | 22.0 | 21.5 | 1.0 |
醇 | 91 | 90 | 0.99 | 99.2157 | 99.1596 | 1.0 | 1.1 | 22.8 | 22.6 | 1.0 |
次氯酸鈉 | 94 | 92 | 0.98 | 99.3915 | 99.2879 | 1.0 | 1.2 | 23.1 | 23.0 | 1.0 |
次氯酸水 | 98 | 96 | 0.98 | 99.0442 | 98.8753 | 1.0 | 1.2 | 20.3 | 20.0 | 1.0 |
85℃熱水(10分鐘) | 78 | 80 | 1.03 | 97.7524 | 97.4814 | 1.0 | 1.1 | 20.7 | 19.6 | 0.9 |
85℃熱水(60分鐘) | 84 | 81 | 0.96 | 98.2081 | 97.9004 | 1.0 | 1.2 | 20.5 | 20.3 | 1.0 |
UV(5分鐘) | 92 | 91 | 0.99 | 99.2566 | 99.0702 | 1.0 | 1.3 | 22.8 | 22.0 | 1.0 |
UV(30分鐘) | 92 | 92 | 1.00 | 99.3179 | 98.9991 | 1.0 | 1.5 | 23.2 | 21.3 | 0.9 |
過氧化氫水(10分鐘) | 92 | 90 | 0.98 | 98.9514 | 98.7960 | 1.0 | 1.1 | 21.2 | 20.9 | 1.0 |
過氧化氫水(30分鐘) | 92 | 93 | 1.01 | 98.9737 | 98.9834 | 1.0 | 1.0 | 21.3 | 21.0 | 1.0 |
(比較例1)
再者,使用未使用氟樹脂多孔膜之空氣過濾器濾材作為比較例1,於進行利用界面活性劑之除菌處理之情形時及進行利用醇之除菌處理之情形時,對各除菌處理前後之物性變化進行測定。
於比較例1中,使用經駐極體處理之PP熔噴之市售口罩構件。該口罩構件之厚度為130 μm,單位面積重量為23 g/m
2。將重疊3片該口罩構件而成者作為比較例1之空氣過濾器濾材。
對於以上之比較例1之空氣過濾器濾材,以與上述實施例1~3相同之方式,測定利用界面活性劑之除菌處理及利用醇之除菌處理前後之物性變化。
於對比較例1之空氣過濾器濾材進行利用界面活性劑之除菌處理之情形時,初始壓力損失為58 Pa,除菌處理後之壓力損失為54 Pa,壓力損失比為0.93。又,初始捕獲效率為97.5161%,除菌處理後之捕獲效率為59.0323%,捕獲效率比為0.6,透過率比為16.5。又,初始PF值為27.7,除菌處理後之PF值為7.2,PF值比為0.3。
又,於對比較例1之空氣過濾器濾材進行利用醇之除菌處理之情形時,初始壓力損失為58 Pa,除菌處理後之壓力損失為54 Pa,壓力損失比為0.93。又,初始捕獲效率為97.5161%,除菌處理後之捕獲效率為86.4516%,捕獲效率比為0.9,透過率比為5.5。又,初始PF值為27.7,除菌處理後之PF值為16.1,PF值比為0.6。
(比較例2)
使用作為奈米纖維複合濾材之N95口罩作為比較例2,以與上述實施例1相同之方式,進行基於高壓釜處理之除菌處理(20分鐘)。
於比較例2之口罩中,初始壓力損失為57 Pa,除菌處理後之壓力損失為60 Pa,壓力損失比為1.0。又,關於比較例2之口罩,初始捕獲效率為99.25%,除菌處理後之捕獲效率為63.58%,捕獲效率比為0.6,透過率比為48.8。進而,關於比較例2之口罩,初始PF值為36.4,除菌處理後之PF值為7.2,PF值比為0.2。認為比較例2之口罩因高壓釜處理而減少靜電效應,捕獲效率大幅度下降。
(附記)
以上,對本發明之實施方式進行了說明,但應當理解,在不脫離申請專利範圍所記載之本發明之主旨及範圍之情況下,可對形態或詳細情況進行各種變更。
1:空氣過濾器單元
2:底座
2a:開口
3:繩
20:褶襉狀口罩用濾材(褶襉狀濾材)
25:殼體
30:空氣過濾器濾材
31:氟樹脂多孔膜
32:透氣性支持材(支持材)
圖1係表示空氣過濾器濾材(其1)之層構成之概略剖視圖。
圖2係表示空氣過濾器濾材(其2)之層構成之概略剖視圖。
圖3係表示空氣過濾器濾材(其3)之層構成之概略剖視圖。
圖4係褶襉狀濾材之外觀立體圖。
圖5係安裝於底座之狀態之褶襉狀濾材之前視圖。
圖6係安裝於底座之狀態之褶襉狀濾材之側視剖視圖。
圖7係空氣過濾器單元之外觀立體圖。
30:空氣過濾器濾材
31:氟樹脂多孔膜
32:透氣性支持材(支持材)
Claims (16)
- 一種空氣過濾器濾材(30),其係積層有氟樹脂多孔膜(31)及支持材(32)者,且 除菌處理後之透過率相對於除菌處理前之透過率之比率即透過率比(除菌處理後之透過率/除菌處理前之透過率)為5.0以下,除菌處理前之透過率為針對於對上述氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之上述空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率,除菌處理後之透過率為針對於對上述氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之上述空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率, 除菌處理後之壓力損失相對於除菌處理前之壓力損失之比率即壓力損失比(除菌處理後之壓力損失/除菌處理前之壓力損失)為0.83以上1.15以下,除菌處理前之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對上述氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之上述空氣過濾器濾材時之壓力損失,除菌處理後之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對上述氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之上述空氣過濾器濾材時之壓力損失。
- 如請求項1之空氣過濾器濾材,其中於將異丙醇與水之體積比率為60:40之混合液之液滴靜置於上述氟樹脂多孔膜之表面並放置30秒之情形時,上述混合液滲透至上述氟樹脂多孔膜中。
- 如請求項1或2之空氣過濾器濾材,其中關於進行除菌處理前之上述空氣過濾器濾材,利用上述壓力損失及使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之捕獲效率,並利用下式PF值={-log((100-捕獲效率(%))/100)}/(壓力損失(Pa)/1000)所確定之PF值為19以上。
- 如請求項1或2之空氣過濾器濾材,其中進行除菌處理前之上述空氣過濾器濾材之上述壓力損失為200 Pa以下。
- 如請求項4之空氣過濾器濾材,其中進行除菌處理前之上述空氣過濾器濾材之上述壓力損失為80 Pa以下,且 該空氣過濾器濾材係用作口罩。
- 如請求項1或2之空氣過濾器濾材,其中關於進行除菌處理前之上述空氣過濾器濾材,使包含粒數中數粒徑0.25 μm之聚α-烯烴粒子之空氣以流速5.3 cm/秒連續通風,壓力損失上升250 Pa時之上述聚α-烯烴粒子之容塵量為15.0 g/m 2以上。
- 如請求項1或2之空氣過濾器濾材,其中上述除菌處理為暴露於醇中、暴露於界面活性劑中、暴露於氯系漂白劑中、暴露於次氯酸水中、暴露於過氧化氫水中、暴露於75℃以上150℃以下之溫度環境中、照射紫外線、暴露於臭氧中之至少任一種。
- 如請求項1或2之空氣過濾器濾材,其中上述除菌處理為暴露於醇中、暴露於界面活性劑中之至少任一種。
- 如請求項1或2之空氣過濾器濾材,其中上述支持材具有聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯及該等之複合材料之任一者作為主成分。
- 如請求項1或2之空氣過濾器濾材,其中上述氟樹脂多孔膜包含可纖維化之聚四氟乙烯、不會纖維化之非熱熔融加工性成分及熔點未達320℃之不會纖維化且可熱熔融加工之成分。
- 如請求項1或2之空氣過濾器濾材,其中上述氟樹脂多孔膜包含改性聚四氟乙烯。
- 如請求項1或2之空氣過濾器濾材,其用於在上述除菌處理後進行再利用之用途中。
- 一種褶襉狀濾材(20),其係如請求項1之空氣過濾器濾材為包括山褶部及谷褶部之形狀。
- 一種空氣過濾器單元(1),其具備如請求項1之空氣過濾器濾材或如請求項13之褶襉狀濾材、及保持上述空氣過濾器濾材或上述褶襉狀濾材之殼體(25)。
- 一種口罩用濾材,其具備如請求項1之空氣過濾器濾材或如請求項13之褶襉狀濾材。
- 一種空氣過濾器濾材之再生方法,其包括如下步驟:準備積層有氟樹脂多孔膜(31)及支持材(32)之空氣過濾器濾材(30);及 對上述氟樹脂多孔膜進行除菌處理;且 除菌處理後之透過率相對於除菌處理前之透過率之比率即透過率比(除菌處理後之透過率/除菌處理前之透過率)為5.0以下,除菌處理前之透過率為針對於對上述氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之上述空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率,除菌處理後之透過率為針對於對上述氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之上述空氣過濾器濾材,使用粒徑0.1 μm之NaCl粒子所獲得之透過率, 除菌處理後之壓力損失相對於除菌處理前之壓力損失之比率即壓力損失比(除菌處理後之壓力損失/除菌處理前之壓力損失)為0.83以上1.15以下,除菌處理前之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對上述氟樹脂多孔膜進行除菌處理前之上述空氣過濾器濾材時之壓力損失,除菌處理後之壓力損失為使空氣以流速5.3 cm/秒通過對上述氟樹脂多孔膜進行除菌處理後之上述空氣過濾器濾材時之壓力損失。
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