TWI444221B - Filter medium and its manufacturing method and filter unit - Google Patents

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TWI444221B
TWI444221B TW097143826A TW97143826A TWI444221B TW I444221 B TWI444221 B TW I444221B TW 097143826 A TW097143826 A TW 097143826A TW 97143826 A TW97143826 A TW 97143826A TW I444221 B TWI444221 B TW I444221B
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Masatoshi Suzuki
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Description

過濾器濾材與其之製造方法及過濾器單元
本發明係關於一種具備聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)多孔質膜之過濾器濾材與其製造方法及過濾器單元。
於高性能旋風式吸塵器之過濾器等要求高捕集效率之過濾器中，一般係使用具備PTFE多孔質膜之濾材、於玻璃纖維中添加黏合劑並經抄紙而成之濾材(玻璃濾材)、或者使熔噴不織布(melt-blow nonwoven fabric)駐極體化而成之濾材(駐極體濾材)。其中，具備PTFE多孔質膜之濾材具有如下之特點，亦即，產生微小纖維或者自我發塵之問題較少，且伴隨使用所產生之壓力損耗之上升較少，預期今後該濾材之使用量會逐步增大。
然而，在吸塵器之過濾器等供較大之風量穿過之過濾器方面，係要求濾材本身具有一定程度之剛性，使得過濾器不會因上述風量而大幅度地變形。於具備PTFE多孔質膜之濾材之情形時，藉由將PTFE多孔質膜與支持該多孔質膜之通氣性支持材一體化來提高濾材之剛性，從而可確保所需之剛性。對於通氣性支持材，可廣泛使用通氣性優於PTFE多孔質膜之材料，一般係使用不織布、網眼等。
為了確保濾材之通氣性，並且使其剛性提高，例如，亦可將由聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)所代表之聚酯之不織布用作通氣性支持材。日本專利特開2005-253711號公報中，揭示有亦可將PTFE多孔質膜與作為通氣性支持材之聚酯不織布一體化來作為過濾器濾材。
然而，PTFE與聚酯，尤其與PET之接著性較低，為了將PTFE多孔質膜直接與作為通氣性支持材之PET不織布一體化，必需進行高溫以及高壓之熱層壓。於此種層壓中，例如不織布會因熱而堵塞，從而其作為濾材之通氣性易於顯著降低。又，一般而言，PTFE之接著性相對於PET以外之材料而言較低，因此，即便於使用PET不織布以外之通氣性支持材時，亦會產生與上述相同之問題。
為了解決該問題，可採用如下之方法，亦即，於PTFE多孔質膜與PET不織布之間，配置與PTFE之接著性較好之聚乙烯(polyethylene，PE)之不織布作為接著層，並對整體進行熱層壓。該方法與直接對PTFE多孔質膜與PET不織布進行熱層壓之情形相比，可降低層壓溫度，從而可抑制堵塞所引起之濾材通氣性降低。然而會產生如下之問題，例如，作為通氣性支持材之PET不織布與作為接著層之PE不織布之接合性未必會變高，且接著層與通氣性支持材會剝落。
為了改善通氣性支持材與接著層之接合性，考慮併用接著劑或者熱熔劑。然而，當併用上述接著劑或者熱熔劑時會產生如下之問題，例如，由於堵塞而引起通氣性降低；由於製造步驟之增加而引起良率降低；或者於熱層壓時，自接著劑產生逸出氣體。
又，為了使濾材具有疏水性、疏油性等疏液性，大多係進行有對通氣性支持材進行疏液處理之步驟，但PTFE多孔質膜與通氣性支持材之接合性會因該處理而進一步降低。
因此，本發明之目的在於提供一種過濾器濾材與其製造方法及具備該濾材之過濾器單元，該過濾器濾材係具備PTFE多孔質膜且藉由該多孔質膜與通氣性支持材之一體化而確保剛性者，且係通氣性以及構成濾材之各層之接合性優異之過濾器濾材。
本發明之過濾器濾材係包含PTFE多孔質膜及支持上述多孔質膜之通氣性支持材，且上述多孔質膜與上述通氣性支持材係經一體化，其中，上述通氣性支持材具備具通氣性之基體、及以與上述多孔質膜接觸之方式配置於上述基體上之纖維層，且上述通氣性支持材具備如下構造，亦即，藉由上述纖維層之纖維侵入至上述基體之內部並纏繞於上述基體，使得上述基體與上述纖維層相接合著；上述纖維層係包含與上述多孔質膜接合之含聚烯烴纖維。
本發明之過濾器單元係具備上述本發明之過濾器濾材、及支持上述過濾器濾材之支持框。
本發明之過濾器濾材之製造方法係用以製造上述本發明之過濾器濾材，其中，係將具備基體及纖維層之通氣性支持材與PTFE多孔質膜以該纖維層與該PTFE多孔質膜彼此接觸之方式加以一體化，其中該基體具有通氣性，而該纖維層係配置於該基體上且露出有含聚烯烴纖維多孔質膜多孔質膜；上述通氣性支持材具有如下構造，亦即，藉由上述纖維層之纖維侵入至上述基體之內部並纏繞於上述基體，使得上述基體與上述纖維層相接合著。
本發明之過濾器濾材中使用有通氣性支持材，該通氣性支持材具備基體、及以與PTFE多孔質膜接觸之方式配置於該基體上之纖維層，該通氣性支持材具有如下構造：藉由纖維層之纖維侵入至基體內部並纏繞於基體，使得基體與纖維層相接合著。又，纖維層含有含聚烯烴纖維，而該纖維係與PTFE多孔質膜接合。
於如此之過濾器濾材中，藉由PTFE多孔質膜與通氣性支持材之一體化來確保作為濾材所必需之剛性。又，由於構成通氣性支持材之基體與纖維層利用纖維之纏繞所產生之機械力來接合，而且，含有相對於一般與其他物質接著性較低之PTFE表現出較佳接著性之聚烯烴之纖維(含聚烯烴纖維)與PTFE多孔質膜接合，故成為構成濾材之各層間之接合性優異且可靠性較高之過濾器濾材。進而，此種濾材無需過度將構成該濾材之構件暴露於高溫度中即可製造，因此，可製成PTFE多孔質膜以及通氣性支持材之堵塞得到抑制且通氣性優異之濾材。
本發明之製造方法能夠可靠且高效地製造出上述過濾器濾材。
於以下之說明中，有時對同一構件標註同一符號，並省略重複之說明。
圖1表示本發明之過濾器濾材之一例。圖1所示之過濾器濾材1具有PTFE多孔質膜2與支持多孔質膜2之通氣性支持材3一體化而成之構造。通氣性支持材3具備具有通氣性之基體11、及以與多孔質膜2接觸之方式配置於基體11上之纖維層12。通氣性支持材3具有如下之構造：纖維層12之纖維侵入至基體11內部並纏繞於基體11，藉此，基體11與纖維層12相接合著。纖維層12係包含與多孔質膜2接合之含聚烯烴纖維。
過濾器濾材1中，於通氣性支持材3之與PTFE多孔質膜2接觸之面配置有含有含聚烯烴纖維之纖維層12，藉由與該PTFE之較為良好之接著性，來實現PTFE多孔質膜2以及纖維層12之間之良好接合。又，纖維層12以及基體11係利用由纖維層12中所含纖維之纏繞所產生之機械力來接合，於纖維層12以及基體11之間可確保高接合性。亦即，對於過濾器濾材1而言，構成該濾材之各層間之接合性優異，且可靠性高。
又，當製造過濾器濾材1時，藉由配置纖維層12，可在比直接對基體11(例如PET之不織布)與PTFE多孔質膜2進行熱層壓之情形更穩定之條件下，將通氣性支持材3與PTFE多孔質膜2加以接合。亦即，可製造出PTFE多孔質膜2以及通氣性支持材3之堵塞得到抑制且通氣性優異之過濾器濾材。
基體11只要具有通氣性，即只要具有成為氣體路徑之空隙，則無特別之限定，例如可使用不織布、網、網眼(網狀之網)等之各種多孔質材料。基體11較佳為不織布，於該情形時，作為過濾器濾材1之剛性、強度、柔軟性以及操作性之平衡會提高。然而，基體11之通氣性較佳為高於PTFE多孔質膜2之通氣性，其壓力損耗(使空氣以5.3cm/秒之流速穿過時產生之壓力損耗)例如為100Pa以下，較佳為50Pa以下。
用於基體11之材料並無特別之限定，可使用各種金屬或者纖維。基體11較佳為含有聚酯纖維，尤佳為含有聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維。於該情形時，作為過濾器濾材1之強度、柔軟性、耐熱性以及操作性之平衡會提高。又，可高效率地實施下述之熱層壓。
又，使基體11含有聚酯纖維，尤其含有PET纖維，藉此，作為過濾器濾材1之剛性會進一步提高。又，當將過濾器濾材1安裝至支持框作為過濾器單元時，該濾材1與支持框，尤其與含有丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)之支持框之接著性提高，從而能夠使過濾器濾材不會自支持框剝落。由於聚酯，尤其是PET較PTFE及聚烯烴中之任一材料之接著性均來得低，因此先前為了提高濾材之剛性，曾嘗試使用含有PET層之通氣性支持材，但往往會產生構成濾材之各層間之剝落或堵塞之問題。相對於此，於本發明中，不僅可藉由使用含有PET層之通氣性支持材來達成該目的，且可藉由纖維層12來實現可靠性較高之濾材。
基體11例如為PET之不織布。
亦可對基體11實施疏液處理(疏水處理及/或疏油處理)，於該情形時，係成為具有疏液性能之過濾器濾材1。又，若基體11經疏液處理，則容易藉由清洗來除去過濾器濾材1所捕集之物質，或機械性地撣落該物質。
一般而言，經疏液處理之層與其他層因熱層壓等而產生之接合性會因疏液處理而降低，但過濾器濾材1具有如下構造：通氣性支持材3中之基體11與纖維層12藉由纖維層12所合纖維之纏繞而接合所成之構造，因此，即便對基體11實施了疏液處理，亦可良好地保持兩者之接合性。
纖維層12只要是具有該層中所含之纖維侵入至基體11內部並纏繞於該基體11使得與該基體相接合所成之構造，且含有與多孔質膜2接合之含聚烯烴纖維，則無特別之限定。纖維層12例如亦可為不織布。
纖維層12即便由含聚烯烴纖維所構成，亦可含有含聚烯烴纖維以外之纖維。然而，於任一情形時，纖維層12中所含之所有含聚烯烴纖維並非都要與PTFE多孔質膜2接合。
當纖維層12由含聚烯烴纖維所構成時，侵入至基體11內部並纏繞於基體11之纖維為含聚烯烴纖維。
較佳為無論纖維層12是否含有含聚烯烴纖維以外之纖維，侵入至基體11內部並纏繞於基體11之纖維的熔點均低於構成基體11之材料的熔點。例如，根據下述之本發明製造方法之一例，於藉由熱層壓將PTFE多孔質膜2與通氣性支持材3一體化而形成過濾器濾材1之情形時，在該熱層壓時，可使纏繞於基體11之上述纖維熱熔接於基體11。於該情形時，基體11與纖維層12之接合性會進一步提高。又，於該情形時，可抑制該熱層壓之熱量對基體11造成之損害。再者，當纏繞於基體11之纖維具有如下述之PE/PET纖維那樣的芯鞘構造時，該纖維之熔點可考慮至少為該纖維之鞘部之熔點。
含聚烯烴纖維只要為含有聚烯烴之纖維，則無特別之限定，例如為聚乙烯(PE)纖維或者聚丙烯(PP)纖維。含聚烯烴纖維可為具有以聚烯烴為鞘之芯鞘構造之纖維，例如亦可為具有以PE為鞘且以PET為芯之芯鞘構造之纖維(PE/PET纖維)。藉由作成為如此之具有芯鞘構造之纖維，可提高纖維層12以及濾材1之剛性。又，因聚烯烴作為鞘，故該纖維與PTFE多孔質膜2之接合性亦良好。
就與PTFE多孔質膜2之接合性之觀點考慮，含聚烯烴纖維較佳為PE纖維或者PE/PET纖維。
當基體11為由不織布等纖維所構成之基體時，構成該基體11之纖維的平均纖維直徑與構成纖維層12之纖維的平均纖維直徑之關係並無特別之限定，但通常構成纖維層12之纖維的平均纖維直徑小於構成基體11之纖維的平均纖維直徑。
PTFE多孔質膜2為一般用作為過濾器濾材之PTFE多孔質膜即可，舉例而言，其平均孔徑為0.01~5μm左右，其平均纖維直徑為0.01~0.3μm左右，其壓力損耗(使空氣以5.3cm/秒之流速穿過時產生之壓力損耗)為10~300Pa左右。
PTFE多孔質膜2與通氣性支持材3(纖維層12)之接合方法，亦即，PTFE多孔質膜2與含聚烯烴纖維之接合方法並無特別之限定，但例如可藉由熱熔接來將兩者加以接合。藉由熱熔接所進行之接合例如可藉由熱層壓來達成。
圖2表示本發明之過濾器濾材之另一例。圖2所示之過濾器濾材31包含一對通氣性支持材3，藉由該一對通氣性支持材3(3a、3b)來夾持PTFE多孔質膜2。通氣性支持材3a、3b分別具備基體11(11a、11b)以及纖維層12(12a、12b)，纖維層12a、12b均與PTFE多孔質膜2接合。藉由此種構成，可良好地確保構成濾材31之各層間之接合性，同時可進一步提高濾材31之剛性。再者，於圖2所示之例中，通氣性支持材3a、3b中之各個基體11a、11b均作為濾材31之最外層。
圖3表示本發明之過濾器濾材之又一例。圖3所示之過濾器濾材32具有如下構造：含有含烯烴纖維之層13由一對PTFE多孔質膜2所夾持，該一對PTFE多孔質膜2再由一對通氣性支持材3(3a、3b)所夾持。通氣性支持材3a、3b分別具備基體11(11a、11b)以及纖維層12(12a、12b)，纖維層12a、12b均與PTFE多孔質膜2接合。於此種構成中，由於存在兩層PTFE多孔質膜2，故預期捕集效率會進一步提高。又，當進行下述之褶襉加工時，不易產生捕集效率之降低等損害。再者，於圖3所示之例中，通氣性支持材3a、3b中之各個基體11a、11b亦均作為濾材32之最外層。
當將被過濾氣體之流速設為5.3cm/秒，且將捕集對象粒子之粒徑設為0.3~0.5μm之範圍時，本發明之過濾器濾材之捕集效率通常為50%以上，藉由針對PTFE多孔質膜2之構成、基體11以及纖維層12之材質及構造、以及過濾器濾材之構成進行選擇，而上述捕集效率可達98%以上，進而為99.97%以上。
本發明之過濾器濾材亦可根據需要，或者在能夠獲得本發明之效果之範圍內，具有PTFE多孔質膜2、基體11以及纖維層12以外任意之層。
本發明之過濾器濾材亦可根據需要而經褶襉加工，該褶襉之形狀、尺寸並無特別之限定。舉例而言，褶襉之隆起高度為10~30mm左右。
經褶襉加工之過濾器濾材可藉由公知之褶襉加工機(旋轉褶襉機、往復式褶襉機、縫合褶襉機等)對平板狀之過濾器濾材進行褶襉加工而形成。就儘可能抑制褶襉加工時對PTFE多孔質膜2造成之損害之觀點考慮，較佳為使用往復式褶襉機之褶襉加工。
本發明之過濾器濾材中，亦可對PTFE多孔質膜2、基體11或者纖維層12進行著色。可藉由將顏料混練至該層之原料等之公知方法而實施各層之著色。
本發明之過濾器濾材例如係可藉由以下所示之本發明之製造方法而形成。
圖4~圖5表示本發明之製造方法之一例。
首先，如圖4所示，使含有含聚烯烴纖維之纖維群21藉由氣流成網法堆積於具有通氣性之基體11之表面，從而形成纖維層(上述之纖維層12，未圖示)。所謂氣流成網法(air lay method)係指如下之方法，亦即，使經開纖之短纖維群分散於空氣中，藉由空氣流來搬送該短纖維群，使之堆積於載體上，藉此形成纖維層，該方法係用於不織布之製造等(例如，參照日本專利特開2006-81779號公報、日本專利特開2006-83496號公報、及日本專利特開2006-83497號公報等)。此時，如圖4所示，係從基體11之與堆積纖維群21之面相反側之面，亦即，從與形成纖維層之面相反側之面進行空氣之抽吸。藉由該抽吸，產生在基體11之厚度方向上橫貫該基體11之空氣流，纖維群21之纖維藉由該空氣流而侵入至基體11內部，並纏繞於基體11。如此形成具有藉由所含纖維之纏繞使得與基體11相接合之構造之纖維層。再者，圖4中以箭頭表示空氣流。
堆積於基體11上之纖維群亦可使用熱壓黏合法等而彼此結著。該結著非必需，但藉由使堆積之纖維群彼此結著，可提高與PTFE多孔質膜一體化時之操作性。
使纖維層堆積於基體11上之具體的氣流成網法之條件、以及實施氣流成網法所必需之構件，與一般之氣流成網法相同即可。圖4所示之例中，於纖維群21藉由空氣流而分散並被搬送之腔室22內配置基體11，於該基體11上形成纖維層。
利用氣流成網法，亦可對帶狀之基體11連續進行纖維層之形成。因此，例如，將帶狀之基體11連續供給至藉由空氣流而連續供給有纖維群21之該腔室22之內部即可。
此處，亦可使包含熔點低於構成基體11之材料熔點的纖維之纖維群21堆積於基體11之表面。於該情形時，在使該纖維侵入並纏繞於基體11內部，並藉由熱層壓而將該纖維與下述之PTFE多孔質膜2一體化時，可使所纏繞之纖維熱熔接於基體11，從而可進一步提高基體11與纖維層之接合性。
當基體11係由不織布等纖維所構成者時，纖維群21較佳為包含纖維直徑小於構成基體11之纖維之平均纖維直徑的纖維。可使纖維群21所含之纖維更確實地侵入至基體11內部，從而能夠更確實地形成上述纖維層。
又，亦可於經疏液處理之基體11上形成纖維層。於該情形時，可形成具有疏液性能之過濾器濾材。
其次，如圖5所示，將形成有纖維層12之基體11作為通氣性支持材3，以纖維層12與多孔質膜2彼此接觸之方式，將通氣性支持材3與PTFE多孔質膜2加以積層而一體化，從而可獲得本發明之過濾器濾材。
將PTFE多孔質膜2與通氣性支持材3一體化之方法並無特別之限定，例如可藉由熱層壓將兩者一體化。
熱層壓之具體方法可依據公知之方法，例如以上述方式將PTFE多孔質膜2與通氣性支持材3加以積層之後，使兩者之積層體通過一對已加熱之輥之間，從而進行加熱以及加壓即可。此時輥之溫度例如為130~200℃左右，由輥施加於積層體之線壓例如為1~40kgf/m。
當藉由熱層壓將PTFE多孔質膜2與通氣性支持材3一體化時，根據熱層壓之溫度以及含聚烯烴纖維之種類，有時纖維層12所含之纖維會彼此結著，使得纖維層12成為不織布。
先前，當藉由熱層壓將PTFE多孔質膜、作為接著層之PE不織布、及作為通氣性支持材之PET不織布加以積層而一體化從而形成濾材時，由於PE不織布與PET不織布之接合性較低，故熱層壓所需之時間較長。相對於此，本發明之製造方法中，基體11以及纖維層12係機械性地接合，且纖維層12以及PTFE多孔質膜2間之接合性優異，因此，與上述先前之熱層壓所需之時間相比，可大幅度地減少PTFE多孔質膜2以及通氣性支持材3之熱層壓所需之時間。
PTFE多孔質膜2可藉由公知之製造方法來形成，例如可藉由將以PTFE細粉末為原料之糊膏擠出所獲得之PTFE片材加以拉伸之方法來形成。當藉由該方法形成PTFE多孔質膜2時，PTFE片材之面積拉伸倍率(單軸方向之拉伸倍率與垂直於該軸方向之方向之拉伸倍率的累計)例如設為50~900倍左右即可。本發明之製造方法中，構成通氣性支持材3之基體11以及纖維層12間之接合性優異，因此，當藉由該方法形成PTFE多孔質膜2時，亦可連續地進行將PTFE片材加以拉伸之步驟、以及將因拉伸所獲得之PTFE多孔質膜2與通氣性支持材3加以積層而一體化之步驟。
通氣性支持材3之形成與PTFE多孔質膜2及通氣性支持材3之一體化可連續地實施，亦可個別地實施。若著眼於個別實施時之PTFE多孔質膜2與通氣性支持材3之一體化步驟，則該步驟係：將具備基體11及纖維層12之通氣性支持材3與PTFE多孔質膜2以纖維層12與PTFE多孔質膜2彼此接觸之方式加以一體化，其中該基體具有通氣性，而該纖維層12係配置於基體11上且露出有含聚烯烴纖維多孔質膜多孔質膜。其中，通氣性支持材3具有如下構造：纖維層12之纖維侵入至基體11內部並纏繞於基體11，藉此基體11與纖維層12相接合。
於該情形時，通氣性支持材3之形成可藉由上述氣流成網法來進行。亦即，藉由氣流成網法使含有含聚烯烴纖維之纖維群21堆積於基體11之表面成為纖維層12，藉此亦可形成具有上述構造之通氣性支持材3。
本發明之製造方法中之基體11，可與上述本發明之過濾器濾材中之基體11相同。基體11例如可為不織布，亦可由聚酯纖維所構成。具體之一例為PET之不織布。
堆積於基體11上之纖維群21可含有上述含聚烯烴纖維，亦可由含聚烯烴纖維所構成。作為更為具體之例，纖維群21亦可含有PE纖維或者PE/PET纖維。當纖維群21由PE纖維(或者PE/PET纖維)所構成時，可形成由PE纖維(或者PE/PET纖維)所構成之纖維層12。
圖6表示本發明之過濾器單元之一例。圖6所示之過濾器單元51具備捕集被過濾氣體中所含之粒子之過濾器濾材52以及支持濾材52之支持框53。過濾器濾材52係上述本發明之過濾器濾材(例如過濾器濾材1、31、32)。過濾器單元51具有基於本發明之過濾器濾材52之高可靠性。
於圖6所示之例中，過濾器濾材52經褶襉加工，但亦可為未經褶襉加工之過濾器濾材52。
就過濾器單元而言，支持框53可使用一般之材料例如ABS、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、各種彈性體樹脂。一般係使用ABS或者PP來形成支持框53，但就容易確保尺寸精度，且亦能抑制使用時之變形之觀點而言，較佳為含有ABS之支持框53。又，由於PET與ABS彼此之接著性(熔接性)較高，因此，藉由將PET用於通氣性支持材3之基體11，並將ABS用於支持框53，於製造及使用過濾器單元51時可抑制過濾器濾材52與支持框53之剝落。
支持框53亦可含有玻璃纖維等纖維，於該情形時，支持框53之尺寸精度會進一步提高。
形成過濾器單元51之具體方法並無特別之限定，例如，可使用過濾器濾材52嵌入支持框53來成形而形成。
實施例
以下，藉由實施例對本發明作更詳細之說明。本發明並不限定於以下所示之實施例。
(實施例1)
[PTFE多孔質膜之製作]
首先，相對於100重量份之PTFE細粉末(商品名為「PolyflonF-104」，大金工業公司製)，均勻地混合25重量份之烴油(商品名為「ISOPAR-M」，ESSO石油公司製)作為液狀潤滑劑。其次，以20kg/cm2 之壓力，對所獲得之混合物進行壓縮預成形之後，將預成形物擠出成形為棒狀，進而，藉由一對金屬輥對該棒狀之擠出成形物進行壓延，獲得厚度為0.2mm、寬度為150mm之帶狀PTFE片材。
繼而，將所獲得之片材加熱至220℃，除去該片材中所含之液狀潤滑劑之後，於未煅燒之狀態下，直接以20倍之倍率於MD方向(機械方向)上加以拉伸，其次，以30倍之倍率於TD方向(橫斷方向)上加以拉伸，繼而，於尺寸已固定之狀態下，以PTFE之熔點以上之溫度進行煅燒，獲得帶狀之PTFE多孔質膜。
[通氣性支持材之製作]
與PTFE多孔質膜之製作不同地，以下述方式製作通氣性支持材。
首先，於由PET不織布(單位面積重量為80g/m2 ，平均纖維直徑為30μm，紡黏不織布)所構成之基體的其中一側主面上，藉由氣流成網法來堆積由PE/PET纖維(平均纖維直徑為10μm)所構成之短纖維群。利用氣流成網法所進行之PE/PET短纖維群的堆積係以下述方式進行：使用如圖4所示之腔室，從PET不織布之與堆積有短纖維群之面相反側的面抽吸空氣，同時使經開纖之短纖維群乘著空氣流流入至腔室內。
接著，藉由熱壓黏合法使堆積於基體上之短纖維群彼此結著，從而獲得在由PET不織布所構成之基體上配置有由PE/PET纖維所構成之纖維層之通氣性支持材。再者，當形成纖維層時，該層之單位面積重量為30g/m2 。
[過濾器濾材之製作]
將以上述方式製得之PTFE多孔質膜與通氣性支持材以通氣性支持材之纖維層與PTFE多孔質膜彼此接觸之方式加以積層之後，藉由熱層壓將兩者一體化以作成過濾器濾材。使PTFE多孔質膜與通氣性支持材之積層體通過已加熱至180℃之一對輥之間(線速度10m/分)，於積層體之積層方向上對該積層體進行加壓、加熱，藉此進行熱層壓。
[所製得之過濾器濾材之評價]
藉由掃描型電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)對以上述方式所獲得之過濾器濾材之剖面進行觀察，圖7表示該觀察結果。如圖7所示，可確認到所獲得之過濾器濾材形成為如下構造：纖維層所含之纖維之一部分(例如，圖7之部分D所示之纖維)侵入至作為基體之PET不織布之內部，並纏繞於該基體。又，纖維層之纖維(PE/PET纖維)良好地與PTFE多孔質膜接合。再者，圖7中之部分A為PET不織布，部分B為纖維層，部分C為PTFE多孔質膜。部分E係以SEM對所獲得之過濾器濾材剖面進行觀察時，為了將該濾材固定於觀察用台座上而使用之接著劑的層，所製得之過濾器濾材中不含有該部分E。
與利用SEM進行之評價不同地，藉由180°剝離測試，對以上述方式所獲得之過濾器濾材中之纖維層與基體之間之接合力進行評價，結果為，相對於PTFE多孔質膜之MD方向之兩者之接合力為2.98N/25mm，相對於該PTFE多孔質膜之TD方向之兩者之接合力為2.91N/25mm。
180°拉力測試如圖8所示，係以下述方式進行：於與基體11之表面平行之方向上，將纖維層12以及PTFE多孔質膜(PTFE多孔質膜未圖示)從基體11剝下100mm以上。以纖維層12之每25mm之寬度為單位，對剝下上述纖維層12以及PTFE多孔質膜時所需之力之平均值進行換算，作為纖維層與基體之間之接合力。再者，自基體11剝下纖維層12之速度為固定(200mm/分)。
[過濾器單元之製作]
使用旋轉褶襉機，並以褶襉之隆起高度20mm來對以上述方式所獲得之過濾器濾材進行褶襉加工。繼而，使用立式成形機，一併對褶襉加工後之濾材與ABS進行嵌入成形以將該ABS作成支持框，藉此獲得如圖6所示之過濾器單元。
(實施例2)
使用經氟系疏水劑(UNIDYNE，大金工業公司製)之浸漬處理進行疏水處理後之PET不織布(除了經疏水處理以外，與實施例1中所使用之PET不織布相同)作為通氣性支持材之基體，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得過濾器濾材。
以與實施1相同之方式，對所獲得之過濾器濾材中之纖維層與基體之間的接合力進行評價，結果為，相對於PTFE多孔質膜之MD方向之兩者之接合力為2.75N/25mm，相對於該PTFE多孔質膜之TD方向之兩者之接合力為2.88N/25mm。
(比較例1)
於以與實施例1相同方式所形成之PTFE多孔質膜，依序積層PE/PET纖維(平均纖維直徑為15μm)之不織布(單位面積重量為30g/m2 )、以及PET不織布(平均纖維直徑為30μm，單位面積重量為95g/m2 )，並使所獲得之積層體通過已加熱至180℃之一對輥之間(線速度為10m/分)，藉此對上述積層體進行熱層壓，從而獲得具有PTFE多孔質膜、PE/PET不織布以及PET不織布之3層積層構造之過濾器濾材。
與實施例1同樣地，藉由180°拉力測試，對所獲得之過濾器濾材中之PE/PET不織布與PET不織布之間的接合力進行評價，結果為，相對於PTFE多孔質膜之MD方向之兩者之接合力為0.82N/25mm，相對於該PTFE多孔質膜之TD方向之兩者之接合力為0.60N/25mm。
(比較例2)
使用經氟系疏水劑(UNIDYNE，大金工業公司製)之浸漬處理進行疏水處理後之PET不織布(除了經疏水處理以外，與比較例1中所使用之PET不織布相同)作為PET不織布，除此以外，以與比較例1相同之方式獲得過濾器濾材。
與實施例1同樣地，藉由180°拉力測試，對所獲得之過濾器濾材中之PE/PET不織布與PET不織布之間的接合力進行評價，結果為，相對於PTFE多孔質膜之MD方向之兩者之接合力為0.25N/25mm，相對於該PTFE多孔質膜之TD方向之兩者之接合力為0.23N/25mm。
將實施例1、2以及比較例1、2之接合力評價結果匯總表示於以下之表1。再者，表1中之「MD方向」以及「TD方向」分別為PTFE多孔質膜之MD方向以及TD方向。
若將表1所示之實施例以及比較例加以比較，則實施例之濾材中基體與纖維層之接合力於MD方向以及TD方向上，均為比較例之濾材中不織布間之接合力的3倍以上。尤其於使用有經疏水處理之PET不織布之比較例2的濾材中，不織布間之接合力降低較顯著，若與比較例2之濾材進行比較，則實施例之濾材中基體與纖維層之接合力係該濾材中基體與纖維層之接合力之10倍以上。
又，於實施例2之濾材中，雖使用了以與比較例2相同方式進行疏水處理之PET不織布作為基體，但相對於使用未經疏水處理之PET不織布作為基體之情形(實施例1)，接合力之降低程度較小。
(實施例3)
除了將PET不織布之單位面積重量設為20g/m2 以外，以與實施例1相同的方式獲得在由PET不織布所構成之基體上配置有由PE/PET纖維所構成之纖維層之通氣性支持材。再者，當形成纖維層時，該層之單位面積重量為20g/m2 。
其次，將上述方式所獲得之通氣性支持材與在實施例1中製得之PTFE多孔質膜以一對該通氣性支持材來夾持一該PTFE多孔質膜之方式加以積層之後，以與實施例1相同之方式對所獲得之積層體進行熱層壓，獲得具有圖2所示構造之過濾器濾材。再者，將通氣性支持材與PTFE多孔質膜以一對通氣性支持材中各自之纖維層與PTFE多孔質膜彼此接觸之方式而加以積層。
對所獲得之過濾器濾材之捕集效率(將被過濾氣體之流速設為5.3cm/秒，且將捕集對象粒子之粒徑設為0.3~0.5μm之範圍時之捕集效率)進行評價，結果該捕集效率為99.9910%。再者，捕集效率之評價係按以下之順序進行。適當地裁剪過濾器濾材，並將其固定於有效面積為100cm2 之圓形夾持具，對所固定之過濾器濾材之兩個面施加壓力差使氣體穿過該濾材，並將穿過濾材之氣體之線速度調節為5.3cm/秒。其次，於過濾器濾材之上游側混入多分散性鄰苯二甲酸二辛酯(dioctyl phthalate，DOP)粒子以使粒徑0.3~0.5μm範圍之粒子濃度成為108個/公升，利用粒子計數器對過濾器濾材下游側之上述DOP粒子濃度進行測定。粒子計數器之測定對象粒子之粒徑設為0.3~0.5μm之範圍，並藉由捕集效率=(1-(下游側DOP粒子濃度/上游側DOP粒子濃度))×100(%)之式子算出捕集效率。
其次，使用旋轉褶襉機，並以褶襉之隆起高度22mm對以上述方式獲得之過濾器濾材進行褶襉加工。繼而，使用立式成形機，一併對褶襉加工後之濾材及含有30重量%之玻璃纖維之ABS進行嵌入成形以將該含玻璃纖維之ABS作成支持框，藉此獲得圖6所示之過濾器單元。作成過濾器單元時濾材之寬度係定為191mm，高度係定為27mm，存在於該寬度內之褶襉之隆起數設為92。嵌入成形條件如下：射出樹脂溫度設為275℃，射出壓力設為8.0MPa/cm2 ，冷卻溫度以及時間分別設為60℃以及30秒，保壓設為5%。
藉由目視來確認所獲得之過濾器單元中之過濾器濾材與支持框之間是否產生剝落，可確認過濾器濾材未從支持框剝落。又，使用依據JIS B9927(無塵室用空氣過濾器性能測試方法)之方法，將粒子捕集率(η)未滿99.97%時判定為「漏洩」，藉此對所獲得之過濾器單元之漏洩進行評價，結果確認有兩處漏洩。
(實施例4)
將實施例1中所製得之PTFE多孔質膜與實施例3中所製作得之通氣性支持材以通氣性支持材之纖維層與PTFE多孔質膜彼此接觸之方式加以積層之後，以與實施例1相同之方式對所獲得之積層體進行熱層壓，獲得中間體A。
其次，將以上述方式獲得之中間體A與由PE/PET纖維所構成之紡黏不織布(單位面積重量為30g/m2 )以一對中間體A來夾持一PE/PET不織布之方式加以積層之後，以與實施例1相同之方式對所獲得之積層體進行熱層壓，獲得具有圖3所示構造之過濾器濾材。再者，將中間體A與PE/PET不織布以一對中間體A中各自之PTFE多孔質膜與PE/PET不織布彼此接觸之方式而加以積層。
與實施例3同樣地，對所獲得之過濾器濾材之捕集效率(將被過濾氣體之流速設為5.3cm/秒，且將捕集對象粒子之粒徑設為0.3~0.5μm之範圍時之捕集效率)進行評價，結果該捕集效率為99.9999%。
繼而，與實施例3同樣地，對以上述方式獲得之過濾器濾材進行嵌入成形，獲得將含玻璃纖維之ABS作成支持框之過濾器單元。
與實施例3同樣地，對所獲得之過濾器單元中之過濾器濾材與支持框之間是否產生了剝落進行評價，結果可確認過濾器濾材未從支持框剝落。又，與實施例3同樣地對所獲得之過濾器單元之漏洩進行評價，結果可確認無漏洩。
(比較例3)
將由PE/PET纖維所構成之紡黏不織布(單位面積重量為30g/m2 )作為通氣性支持材，利用一對該通氣性支持材來夾持實施例1中所製得之PTFE多孔質膜，並以與實施例1相同之方式對所獲得之積層體進行熱層壓，獲得具有PE/PET不織布、PTFE多孔質膜以及PE/PET不織布之積層構造之過濾器濾材。
與實施例3同樣地，對所獲得之過濾器濾材之捕集效率(將被過濾氣體之流速設為5.3cm/秒，且將捕集對象粒子之粒徑設為0.3~0.5μm之範圍時之捕集效率)進行評價，結果該捕集效率為99.9950%。
其次，與實施例3同樣地，對以上述方式獲得之過濾器濾材進行嵌入成形，獲得將含玻璃纖維之ABS作成支持框之過濾器單元。
與實施例3同樣地，對所獲得之過濾器單元中之過濾器濾材與支持框之間是否產生了剝落進行評價，結果確認到有98處過濾器濾材從支持框剝落。又，與實施例3同樣地，對所獲得之過濾器單元之漏洩進行評價，結構由於濾材從支持框剝落，故而無法進行漏洩測定。
本發明於不脫離其意圖以及本質性特徵之範圍內，可適用於其他實施形態。本說明書中所揭示之實施形態於所有方面均為說明用途，本發明並不限定於此。本發明之範圍並非藉由上述說明所表示，而是藉由所附之申請專利範圍來表示，與申請專利範圍均等之含義及範圍中之所有變更均包含於申請專利範圍。
 (產業利用性)
本發明之過濾器濾材以及過濾器單元可應用於各種用途，例如可用作無塵室用空氣過濾器、口罩用過濾器、或者家電中普遍使用之過濾器。本發明之過濾器濾材以及過濾器單元，尤其適合用於要求因應大風量之旋風式吸塵器。
又，本發明之過濾器濾材以及過濾器單元由於構成該濾材之各層之接合性較高，因而適用於以撣落或清洗等來除去過濾器濾材所捕集之粉塵、粒子之過濾器。
1、31、32．．．過濾器濾材(濾材)
2．．．PTFE多孔質膜
3、3a、3b．．．通氣性支持材
11、11a、11b．．．基體
12、12a、12b．．．纖維層
13．．．層
21．．．纖維群
22．．．腔室
51．．．過濾器單元
52．．．過濾器濾材
53．．．支持框
圖1係示意表示本發明之過濾器濾材之一例。
圖2係示意表示本發明之過濾器濾材之另一例。
圖3係示意表示本發明之過濾器濾材之又一例。
圖4係示意表示本發明之過濾器濾材之製造方法之一例中的一步驟。
圖5係示意表示本發明之過濾器濾材之製造方法之一例中，接續於圖4所示步驟之步驟。
圖6係示意表示本發明之過濾器單元之一例。
圖7係表示實施例1中製得之過濾器濾材剖面之掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像。
圖8係用以說明在實施例中實施之180°拉力測試之示意圖。
1．．．過濾器濾材(濾材)
2．．．PTFE多孔質膜
3．．．通氣性支持材
11．．．基體
12．．．纖維層

Claims (19)

  1. 一種過濾器濾材，其包含聚四氟乙烯(PTFE)多孔質膜及支持該多孔質膜之通氣性支持材，且該多孔質膜與該通氣性支持材係經一體化，其中該通氣性支持材具備具通氣性之基體、及以與該多孔質膜接觸之方式配置於該基體上之纖維層，且該通氣性支持材具備如下構造，亦即，藉由該纖維層之纖維侵入至該基體之內部並纏繞於該基體，使得該基體與該纖維層相接合著；該纖維層係包含與該多孔質膜接合之含聚烯烴纖維。
  2. 如申請專利範圍第1項之過濾器濾材，其係包含一對該通氣性支持材，並藉由該一對通氣性支持材來夾持該多孔質膜。
  3. 如申請專利範圍第1項之過濾器濾材，其中，纏繞於該基體之該纖維之熔點低於構成該基體之材料之熔點。
  4. 如申請專利範圍第1項之過濾器濾材，其中，該基體係由纖維所構成，構成該纖維層之纖維的平均纖維直徑小於構成該基體之纖維的平均纖維直徑。
  5. 如申請專利範圍第1項之過濾器濾材，其中，該基體包含聚酯纖維。
  6. 如申請專利範圍第1項之過濾器濾材，其中，該基體係聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之不織布。
  7. 如申請專利範圍第1項之過濾器濾材，其中，該含聚烯烴纖維係聚乙烯(PE)纖維，或者係具有以PE為鞘且以PET為芯之芯鞘構造之纖維。
  8. 如申請專利範圍第1項之過濾器濾材，其中，該多孔質膜與該含聚烯烴纖維係藉由熱熔接而接合著。
  9. 如申請專利範圍第1項之過濾器濾材，其中，當將被過濾氣體之流速設為5.3cm/秒，將捕集對象粒子之粒徑設為0.3~0.5μm之範圍時，該粒子之捕集效率為99.97%以上。
  10. 一種過濾器單元，其具備申請專利範圍第1至9項中任一項之過濾器濾材、及支持該過濾器濾材之支持框。
  11. 如申請專利範圍第10項之過濾器單元，其中，該支持框包含丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)。
  12. 一種過濾器濾材之製造方法，其係用以製造申請專利範圍第1項之過濾器濾材，其中係將具備基體及纖維層之通氣性支持材與PTFE多孔質膜以該纖維層與該PTFE多孔質膜彼此接觸之方式加以一體化，其中該基體具有通氣性，而該纖維層係配置於該基體上且露出有含聚烯烴纖維，該通氣性支持材具有如下構造，亦即，藉由該纖維層之纖維侵入至該基體之內部並纏繞於該基體，使得該基體與該纖維層相接合。
  13. 如申請專利範圍第12項之過濾器濾材之製造方法，其中，係使包含該含聚烯烴纖維之纖維群藉由氣流成網法堆積於該基體之表面而作成該纖維層來形成具有該構造之通氣性支持材。
  14. 如申請專利範圍第13項之過濾器濾材之製造方法，其中，係使該纖維群堆積於該基體之表面，而該纖維群包含具有熔點低於構成該基體之材料熔點之纖維。
  15. 如申請專利範圍第13項之過濾器濾材之製造方法，其中，該基體係由纖維所構成，並使該纖維群堆積於該基體之表面，而該纖維群包含纖維直徑小於構成該基體之纖維平均纖維直徑之纖維。
  16. 如申請專利範圍第12項之過濾器濾材之製造方法，其中，藉由熱層壓將該通氣性支持材與該PTFE多孔質膜一體化。
  17. 如申請專利範圍第12項之過濾器濾材之製造方法，其中，該基體包含聚酯纖維。
  18. 如申請專利範圍第12項之過濾器濾材之製造方法，其中，該基體係PET之不織布。
  19. 如申請專利範圍第12項之過濾器濾材之製造方法，其中該含聚烯烴纖維係PE纖維，或者係具有以PE為鞘且以PET為芯之芯鞘構造之纖維。
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