TWI618572B - 空氣過濾器濾材之製造方法、空氣過濾器濾材及空氣過濾器包 - Google Patents

空氣過濾器濾材之製造方法、空氣過濾器濾材及空氣過濾器包 Download PDF

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新井雅弘
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Abstract

本發明是包含以下步驟之空氣過濾器濾材等，即：步驟(a)，於聚四氟乙烯多孔質膜之一面側堆疊第1不織布，並於前述聚四氟乙烯多孔質膜之另一面側堆疊第2不織布；及步驟(b)，於已堆疊前述聚四氟乙烯多孔質膜、前述第1不織布及前述第2不織布之狀態下，使加熱輥與前述第2不織布接觸，並將前述加熱輥按壓於前述聚四氟乙烯多孔質膜、前述第1不織布及前述第2不織布。

Description

空氣過濾器濾材之製造方法、空氣過濾器濾材及空氣過濾器包 相關申請之相互參照
本發明主張日本專利特願2013-72805號及日本專利特願2014-27524號之優先權，並藉由引用納入本說明書之揭示。
技術領域
本發明是有關於具備聚四氟乙烯(PTFE)多孔質膜之空氣過濾器濾材之製造方法、空氣過濾器濾材及空氣過濾器包。
背景技術
以往，使用在空氣清淨裝置或無塵室用等之空氣過濾器濾材會使用具備聚四氟乙烯(PTFE)多孔質膜等之氟樹脂多孔質膜之濾材、於玻璃纖維加入黏結劑而抄紙之濾材(玻璃濾材)、將熔噴不織布駐極體化之濾材(駐極體濾材)等。
其中，具備PTFE多孔質膜之空氣過濾器濾材具 有微小纖維之產生或自發塵之問題少且伴隨著使用的壓力損失之上升少等之特徵。又，氟樹脂之性質是摩擦係數小而滑動性良好，且亦具有可藉由於多孔質膜賦予衝擊而輕易地將所收集之灰塵除塵之性質等。
一般而言，PTFE多孔質膜是富含柔軟性之極薄之材料。另一方面，於透過大風量之空氣過濾器單元中，為了使空氣過濾器濾材不會因該風量而大幅變形，空氣過濾器濾材會要求一定程度之剛性。又，由於PTFE多孔質膜是富含柔軟性之極薄之材料，因此，可處理性非常困難。故，舉例言之，如專利文獻1所揭示，具備PTFE多孔質膜之過濾器濾材一般會藉由加熱，於作為通氣構件之PTFE多孔質膜積層(熱層合)作為補強材之通氣性支持材。
使用圖5，說明前述習知技術之熱層合法之一例。
經由導輥，將帶狀之通氣性支持材21與同樣帶狀之PTFE多孔質膜22堆疊成通氣性支持材21夾持PTFE多孔質膜22，接著，使全體與加熱輥24接觸而加熱至預定溫度。直接於加熱輥24上使通氣性支持材21與PTFE多孔質膜22接著、積層，然後，藉由將所製得之積層體拉取至輥25而自加熱輥24分離，且可製得空氣過濾器濾材。
如前述，在將通氣性支持材堆疊於PTFE多孔質膜之兩面側時，可提升空氣過濾器濾材之剛性及可處理性。然而，若進行利用熱層合之通氣性支持材於PTFE多孔質膜之積層，則相較於積層前之PTFE多孔質膜其本身之性能，會產生積層後所製得之空氣過濾器濾材之性能降低之 問題。
先行技術文獻 專利文獻
[專利文獻1]日本專利特開2001-170461號公報
發明概要
本發明是有鑑於前述情形而完成，其課題在於維持良好之濾材之剛性及可處理性，並抑制經加熱積層後所製得之空氣過濾器濾材之性能降低。
即，本發明提供一種空氣過濾器濾材之製造方法，其包含以下步驟：步驟(a)，於聚四氟乙烯多孔質膜之一面側堆疊第1不織布，並於前述聚四氟乙烯多孔質膜之另一面側堆疊第2不織布；及步驟(b)，於已堆疊前述聚四氟乙烯多孔質膜、前述第1不織布及前述第2不織布之狀態下，使加熱輥與前述第2不織布接觸，並將前述加熱輥按壓於前述聚四氟乙烯多孔質膜、前述第1不織布及前述第2不織布；又，前述第1不織布是使用與前述一面側接合之面的壓花比率為12%以上且18%以下之不織布，前述第2不織布是使用與前述另一面側接合之面的壓花比率大於18%之不織布。
於本發明中，前述第2不織布之與前述另一面側接合之面的壓花比率亦可為19%以上且50%以下。
有關本發明之空氣過濾器濾材是藉由前述空氣過濾器濾材之製造方法製得。
有關本發明之空氣過濾器包具備前述空氣過濾器濾材。
1a，1b‧‧‧不織布
2，22‧‧‧PTFE多孔質膜
2a‧‧‧一面側
2b‧‧‧另一面側
3，6‧‧‧導輥
4，24‧‧‧加熱輥
5，25‧‧‧捲取輥
21‧‧‧通氣性支持材
A‧‧‧空氣過濾器濾材
圖1是本發明一實施形態之空氣過濾器濾材之製造方法之概略圖。
圖2是藉由本發明之製造方法所製得之空氣過濾器濾材。
圖3是本發明中使用的不織布之表面之光學顯微鏡相片(倍率5倍)。
圖4是本發明中使用的不織布之表面之光學顯微鏡相片(倍率5倍)。
圖5是習知空氣過濾器濾材之製造方法之概略圖。
用以實施發明之形態
以下，參照圖式，說明本發明之較佳實施形態。
本發明之空氣過濾器濾材之製造方法包含以下步驟：步驟(a)，於聚四氟乙烯多孔質膜(以下亦稱作PTFE多孔質膜。)之一面側堆疊第1不織布，並於前述PTFE多孔質膜之另一面側堆疊第2不織布；及步驟(b)，於已堆疊前述PTFE多孔質膜、前述第1不織布及前述第2不織布之狀態下，使加熱輥與前述第2不織布接觸，並將前述加熱輥按壓於前述PTFE多孔質膜、前述第1不織布及前述第2不織布； 前述第1不織布是使用與前述一面接合之面的壓花比率為12%以上且18%以下之不織布，並使用前述第2不織布之與前述另一面接合之面的壓花比率大於18%之不織布。
更具體而言，如圖1所示，首先，將不織布1a及1b與PTFE多孔質膜堆疊成帶狀之不織布1a及1b夾持PTFE多孔質膜2。即，於PTFE多孔質膜之一面側2a堆疊第1不織布，並經由導輥3，於前述PTFE多孔質膜之另一面側2b堆疊第2不織布(步驟a)。
接著，於已堆疊前述PTFE多孔質膜、前述第1不織布及前述第2不織布之狀態下，使加熱輥與前述第2不織布接觸，並沿著加熱輥4按壓全體(步驟b)。於沿著加熱輥4之狀態下，藉由加熱輥4將包含PTFE多孔質膜2、不織布1a及1b之全體加熱至預定溫度，且使不織布1a及1b與PTFE多孔質膜2接著、積層，並藉由將所製得之積層體拉取至輥5而自加熱輥4分離，且可製得空氣過濾器濾材A。
於圖1之例中，不織布1a及1b之加熱溫度可藉由調節加熱輥4之溫度設定或線路速度來控制。此時，不織布1a及1b之加熱溫度是作成於包含於不織布1a之最低熔點之材料與包含於不織布1b之最低熔點之材料中較高者之熔點以上。
又，藉由設置於緊接著加熱輥4之導輥6，進一步地加壓業已加熱之不織布1a及1b與PTFE多孔質膜2之積層體，藉此，可提升各層之接著力。
於本發明之空氣過濾器用濾材之製造方法中，不 織布1a及1b分別於至少單面設置壓花，且各自施行壓花加工之面在與PTFE多孔質膜2積層時，配置成與PTFE多孔質膜2接合。
又，不織布1a及1b使用與PTFE多孔質膜2接合之面的壓花比率不同者。具體而言，不織布1a是使用與PTFE多孔質膜2接合之面的壓花比率為12%以上且18%以下之不織布，不織布1b是使用與PTFE多孔質膜2接合之面的壓花比率大於18%之不織布。
特別理想的是分別使用壓花比率為12%以上且18%以下之不織布作為不織布1a，並使用壓花比率為19%以上且50%以下之不織布作為不織布1b。
於本發明中，所謂「壓花比率」是指平均單位面積之不織布之凹部面積之比例。另，算出方法會在後述實施例中詳細說明。
若如前述般將不織布1a及1b配置於前述PTFE多孔質膜2之一面側2a及另一面側2b，則於壓花比率小，即，平均單位面積之凹部面積小的不織布1a與PTFE多孔質膜2之一面側2a間，接觸點數會比不織布1b與PTFE多孔質膜2之另一面側2b間更多。於圖1所示利用加熱輥4之層合中，位於PTFE多孔質膜2之一面側2a的不織布1a會位於不會與加熱輥4接觸側。於此種配置中，相較於不織布1b，來自加熱輥4之熱不易傳達至不織布1a，因此，為了獲得充分之層合後之接著力，必須藉由導輥6等，相較於不織布1b而於不織布1a大幅地施加張力。
故，不織布1a朝加熱輥4於加熱狀態下按壓之壓力會比不織布1b朝加熱輥4按壓之壓力更高。
故，若施加壓力之不織布1a與PTFE多孔質膜2間之接觸點數增多，則施加於接觸點之壓力會分散，並抑制因不織布1a之纖維之侵入所造成的PTFE多孔質膜2之破壞。故，可抑制藉由本發明之製造方法所製得之空氣過濾器濾材之收集效率之降低。
特別是PTFE多孔質膜2是構成HEPA、ULPA等之空氣過濾器濾材，使用收集效率更高但非常容易損傷之PTFE多孔質膜時，本發明之效果顯著。
這是因為HEPA、ULPA等之空氣過濾器濾材用之PTFE多孔質膜屬於對PTFE多孔質膜2之纖維之損害容易反映在空氣過濾器濾材之收集效率之降低之故。
又，再者，發明人發現，若增大不織布1b之壓花比率，則可抑制不織布熔融成分於加熱輥4上之附著(被稱作所謂「拉絲」之問題)。這是因為若增大壓花比率，則構成不織布1b之纖維彼此之接著點會增加，且熔融之纖維不易被抓取至輥之故。藉由抑制「拉絲」之產生，亦可抑制製造線路中後續之熔融纖維朝空氣過濾器濾材之附著等之問題，且亦可減少加熱輥4之清掃次數，因此，於空氣過濾器濾材之量產中有助於產量之提升。
如圖2所示，藉由如以上所說明的本實施形態之製造方法所製得之空氣過濾器濾材A是包含下述之積層體，即：PTFE多孔質膜2；及不織布1a及1b，其於該PTFE 多孔質膜之兩面直接設置成夾持該PTFE多孔質膜。
使用該空氣過濾器濾材A而製造空氣過濾器包及空氣過濾器單元。一般而言，空氣過濾器單元可將空氣過濾器濾材褶襉加工成褶狀而製得空氣過濾器包，並將其納入框架而製造。
本實施形態之空氣包是構成為藉由本實施形態之製造方法所製得之空氣過濾器濾材形成為預定形狀或大小。
舉例言之，本實施形態之空氣包可列舉如：構成為空氣過濾器濾材於複數處彎折而形成為褶狀之空氣包等。
舉例言之，前述空氣包亦可構成為具備：彎折部，是前述空氣過濾器濾材沿著一方向彎折而形成；平板部，是構成為前述彎折部以外之領域形成為板狀；及複數個間隔保持部，是形成於空氣過濾器濾材之一面側及另一面側中的各平板部間而保持相鄰之彎折部彼此之間隔。
舉例言之，前述空氣包之製造方法可列舉如以下方法。
首先，褶襉加工空氣過濾器濾材。具體而言，帶狀之空氣過濾器濾材會沿著與長向正交之寬度方向於複數處彎折而形成為褶狀。藉此，於空氣過濾器濾材形成複數個彎折部與複數個平板部(褶襉加工之步驟)。
其次，褶襉加工成褶狀之空氣過濾器濾材會伸展成褶襉加工前之平坦狀態，並於空氣過濾器濾材之兩面塗布接著劑等之分隔樹脂(一般被稱作「圓緣」)而形成間隔保持部 (塗布分隔樹脂之步驟)。
間隔保持部配置於相鄰之平板部中在形成為褶狀時對向的一對對向面間。
再者，空氣過濾器濾材會再度彎折而形成為褶狀(再度褶襉加工之步驟)。
依需要，業已褶襉加工之空氣過濾器濾材亦可切斷成預定大小(切斷步驟)。
前述空氣過濾器包亦可安裝於框架並形成作為空氣過濾器單元。
空氣過濾器單元是藉由將包圍前述空氣過濾器包四周之框架與空氣過濾器包密封而製造。
依此所製造的空氣過濾器單元會使用在空氣清淨裝置或無塵室之空調設備等。
舉例言之，於本實施形態中使用的PTFE多孔質膜2可藉由製作片狀PTFE成形體並將其雙軸延伸而多孔質化之方法，以及日本特開平7-196831號公報等所揭示等之公知方法來製造。
又，依需要，PTFE多孔質膜2亦可使用具有業已積層複數層PTFE多孔質膜之結構的PTFE複層多孔質膜。PTFE複層多孔質膜之製法並無特殊之限制，可揭示如下述數種方法。
舉例言之，可列舉如：(1)使業已混合液狀潤滑劑之分子量不同的PTFE細粉分布成層狀後，於維持層結構之狀態下直接押出而壓延再延伸，藉此，製得PTFE複層多孔質膜 之方法(日本特開平3-179038號公報所揭示)；(2)堆疊含有液狀潤滑劑之複數片PTFE壓延片而壓延再延伸，藉此，製得PTFE複層多孔質膜之方法(日本特開昭59-49935號公報所揭示)；(3)藉由將孔徑不同的未焙燒PTFE多孔質膜壓接而積層化，並以PTFE之熔點以上之溫度焙燒，藉此，製得PTFE複層多孔質膜之方法(日本特開昭54-97686號公報所揭示)等。
於本實施形態中使用的不織布1a及1b使用壓花比率相互不同者。具體而言，不織布1a是壓花比率為12%以上且18%以下，不織布1b是壓花比率大於18%。特別理想的是不織布1a是壓花比率為12%以上且18%以下，不織布1b是壓花比率為19%以上且50%以下。又，該等不織布之壓花必須至少設置於與PTFE多孔質膜2接合之面。
若為滿足該條件者，則不織布1a及1b並無特殊之限制，然而，宜為通氣性優於PTFE多孔質膜者。
又，由於與PTFE多孔質膜之接著容易等，因此，構成不織布之一部分或全部之纖維更宜為屬於芯鞘結構之複合纖維且芯成分相較於鞘成分熔點相對高之合成纖維。
另，不織布之材料並無特殊之限制，舉例言之，可使用聚烯烴(聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等)、聚醯胺、聚酯(聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等)、芳族聚醯胺或含有該等之複合材者等。
若藉由本實施形態，則可提供一種空氣過濾器濾材，其維持良好之濾材之剛性及可處理性，並抑制利用加 熱之積層後之性能降低。
有關本實施形態之空氣過濾器濾材之製造方法、空氣過濾器濾材及空氣過濾器包是如以上所述，然而，應理解此次所揭示之實施形態在所有方面為例示而並非限制。本發明之範圍是藉由申請專利範圍所揭示而並非前述說明，用意在包含與申請專利範圍均等之意及範圍內之所有變更。
實施例
以下，舉出實施例及比較例，更詳細地說明本發明，然而，本發明並不限於該等實施例。
將相對於PTFE細粉(大金工業(股)製，製品名：F104)80重量份而添加液狀潤滑劑(十二烷)20重量份之糊狀混合物預備成形，並藉由糊押出，成形為圓棒狀。其次，通過一對金屬製壓延輥間而製得業已壓延成形物之片狀成形體(厚度：0.2mm)。其次，將該片狀成形體加熱至150℃而使其乾燥，藉此，自片狀成形體除去液狀潤滑劑。將該片狀成形體於其長向以300℃之溫度延伸15倍，再以150℃之溫度延伸30倍而製得厚度4μm、氣孔率95%之PTFE多孔質膜。所製得之PTFE多孔質膜於透過流速5.3cm/秒之條件下壓力損失為140Pa，且於透過流速5.3cm/秒之條件下，將粒子徑0.1~0.2μm之粒子作為對象之收集效率為99.9995%。
使用圖1所示之裝置，並藉由熱層合，積層該PTFE多孔質膜與由PET/PE芯鞘複合纖維所構成的不織布，並製得3層結構之空氣過濾器濾材。另，此時，加熱輥 4是使用業已於輥表面施行氟樹脂之表面塗覆者，並設定為於加熱輥4上的不織布1a及1b之溫度會構成130℃以上。
於表1及表2中顯示於本實施例及比較例中使用的不織布之特性及所製作之空氣過濾器濾材之特性。
另，本實施例中的不織布之壓花比率、壓力損失及收集效率之測定與空氣過濾器濾材之PF值之算出會藉由以下所示之方法來進行。
(不織布之壓花比率)
不織布之壓花比率是求取平均單位面積之不織布之凹部面積之比例。算出方法是以倍率5倍拍攝不織布表面(例如參照圖3及圖4)之光學顯微鏡相片而印刷該相片，並測定所印刷之相片全體之重量後，自所印刷之相片剪下凹部，並藉由測定所剪下之紙片之重量來計算。另，圖3是實施例1之不織布1a之表面之光學顯微鏡相片，圖4是實施例1之不織布1b之表面之光學顯微鏡相片。
(PTFE多孔質膜及空氣過濾器濾材之壓力損失之測定)
壓力損失(Pa)之測定是根據JIS K 0901之「氣體中的灰塵試料收集用過濾材」，並將PTFE多孔質膜及空氣過濾器濾材之測定試樣設置於面積100mm2之支架，且藉由壓縮機加壓入口側，並藉由流量計將空氣透過之流量調整為5.3cm/秒。藉由測壓計，測定此時之壓力損失。於表1及2中顯示結果。
(PTFE多孔質膜及空氣過濾器濾材之收集效率 之測定)
收集效率是藉由JIS K 3803之「除菌用空氣過濾深層過濾器之懸浮微粒收集性能試驗方法」，混入粒子徑0.3~0.5μm之DOP(苯二甲酸二辛酯)之粒子，且粒子濃度構成約108個/公升而測定，並藉由下式(1)來計算。另，式(1)中的NL表示下游側之粒子數(個/L)，NU表示上游側之粒子數(個/L)，P表示粒子收集效率(%)。於表1及2中顯示結果。
P=(1-NL/NU)×100…(1)
(空氣過濾器濾材之PF值)
藉由下式(2)，算出表示空氣過濾器濾材之性能之PF值。於表1及2中顯示結果。
PF值=-Log(1-收集效率(%)/100)/壓力損失(mmH2O)×100…(2)
由表1及表2之結果可知，於圖1所示之層合步驟中，不織布1a及1b各自施行壓花加工之面在與PTFE多孔質膜2積層時，配置成與PTFE多孔質膜2接合，且分別使用不織布1a之壓花比率為12%以上且18%以下之不織布、不織布1b之壓花比率為19%以上且50%以下之不織布，藉此，相較於PTFE多孔質膜之收集效率，可抑制所製得之空氣過濾器濾材之收集效率(或PF值)之降低，且亦可抑制不織布熔融成分於加熱輥4上之附著(拉絲)。
產業上之可利用性
藉由本發明所提供之空氣過濾器濾材及空氣過濾器包可適於用作空氣清淨裝置或無塵室之空調設備等中使用的空氣過濾器單元之濾材及空氣過濾器包。
1a，1b‧‧‧不織布
2‧‧‧PTFE多孔質膜
2a‧‧‧一面側
2b‧‧‧另一面側
3，6‧‧‧導輥
4‧‧‧加熱輥
5‧‧‧捲取輥
A‧‧‧空氣過濾器濾材

Claims (4)

  1. 一種空氣過濾器濾材之製造方法，其包含以下步驟：步驟(a)，於聚四氟乙烯多孔質膜之一面側堆疊第1不織布，並於前述聚四氟乙烯多孔質膜之另一面側堆疊第2不織布；及步驟(b)，於已堆疊前述聚四氟乙烯多孔質膜、前述第1不織布及前述第2不織布之狀態下，使加熱輥與前述第2不織布接觸，並將前述加熱輥按壓於前述聚四氟乙烯多孔質膜、前述第1不織布及前述第2不織布；前述第1不織布是使用與前述一面側接合之面的壓花比率為12%以上且18%以下之不織布，前述第2不織布是使用與前述另一面側接合之面的壓花比率大於18%之不織布。
  2. 如請求項1之空氣過濾器濾材之製造方法，其中前述第2不織布之與前述另一面側接合之面的壓花比率為19%以上且50%以下。
  3. 一種空氣過濾器濾材，其藉由如請求項1或2之製造方法製得。
  4. 一種空氣過濾器包，其具備如請求項3之空氣過濾器濾材。
TW103107479A 2013-03-29 2014-03-05 空氣過濾器濾材之製造方法、空氣過濾器濾材及空氣過濾器包 TWI618572B (zh)

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