WO2020121981A1 - テトラフルオロエチレン重合体、エアフィルタ濾材、フィルタパック、および、エアフィルタユニット - Google Patents

テトラフルオロエチレン重合体、エアフィルタ濾材、フィルタパック、および、エアフィルタユニット Download PDF

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tetrafluoroethylene polymer
filter medium
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less
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絵美 桐谷
乾 邦彦
清谷 秀之
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ダイキン工業株式会社
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    • C08J2327/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08J2327/18Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethylene

Definitions

  • the present disclosure relates to a tetrafluoroethylene polymer, an air filter medium, a filter pack, and an air filter unit.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a breathable cloth material can be obtained by stretching an extruded product obtained by paste extruding and molding PTFE fine powder in a non-sintered state.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the first aspect is a tetrafluoroethylene polymer having stretchability and non-melt processability.
  • This tetrafluoroethylene polymer has a ratio [S 2 /S 1 ] of 0.60 or more.
  • the endothermic amount (mJ/mg) at T 0 °C or higher and 350°C or lower is S 2
  • the endothermic amount (mJ/mg) at 320°C or higher and T 0 °C or lower is S 1 .
  • T 0 °C is a temperature that is 2.5 °C lower than the temperature T p °C (340 ⁇ T p ⁇ 345) showing the minimum point.
  • the heat of fusion curve refers to the heat of fusion curve obtained by a differential scanning calorimeter at a temperature rising rate of 2° C./min for an unbaked polymer for measurement having no history of heating to a temperature of 300° C. or higher.
  • the tetrafluoroethylene polymer has a melting heat curve of a line parallel to a baseline passing through a half position of a vertical line from the minimum point of the temperature T p °C to the baseline.
  • the full width at half maximum HW which is the difference in temperature at the two intersections, is 5.0 or more.
  • baseline is the line drawn by connecting the values at 305°C and 355°C on the heat of fusion curve.
  • the ratio [S 2 /S 1 ] of this tetrafluoroethylene polymer is 0.60 or more, the proportion of the components having a relatively low molecular weight is suppressed to a low level, and therefore, a portion having a low molecular weight is present. It is possible to suppress unevenness of the membrane after stretching caused by preferentially stretching, and to improve the homogeneity of pressure loss at a plurality of places of the obtained air filter medium.
  • the temperature on the horizontal axis generally correlates with the molecular weight, and the endothermic amount on the vertical axis correlates with the existing amount.
  • the longer the baseline in the heat of fusion curve the wider the molecular weight distribution tends to be.
  • those near the baseline the left end portion of S 1 and the right end portion of S 2
  • have a small abundance and abundance ratio and thus have a small adverse effect on the physical properties of the air filter medium.
  • this tetrafluoroethylene polymer has a half width HW of 5.0 or more.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the second aspect is the tetrafluoroethylene polymer according to the first aspect, and has a standard specific gravity of 2.140 or more and 2.165 or less.
  • “Stretchability” means that the unfired molded product obtained from the tetrafluoroethylene polymer has stretchability.
  • Unbaked molded product means a molded product composed of a unbaked polymer that has no history of being heated to a temperature of Tp° C. or higher, which is the minimum point on the melting heat curve.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the third aspect is the tetrafluoroethylene polymer according to the first aspect or the second aspect, and the ratio [S 2 /S 1 ] is 0.95 or less.
  • This tetrafluoroethylene polymer is capable of homogenizing pressure loss at multiple locations while suppressing pressure loss in the resulting air filter media.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the fourth aspect is the tetrafluoroethylene polymer according to the third aspect, and the ratio [S 2 /S 1 ] is less than 0.90.
  • This tetrafluoroethylene polymer is easy to improve the moldability.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the fifth aspect is the tetrafluoroethylene polymer according to any one of the first to fourth aspects, and is used for producing an air filter medium.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the sixth aspect is the tetrafluoroethylene polymer according to any one of the first to fifth aspects, and is used for producing an air filter medium having an air filter medium thickness of 1000 ⁇ m or less. ..
  • This tetrafluoroethylene polymer is capable of homogenizing pressure loss at multiple locations while thinning the film in the resulting air filter media.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the seventh aspect is the tetrafluoroethylene polymer according to any one of the first to sixth aspects, in which air containing NaCl particles having a particle diameter of 0.3 ⁇ m is supplied at a flow rate of 5.3 cm/sec. It is used for producing an air filter medium having a collection efficiency of the particles of 99.97% or more when it is passed through.
  • This tetrafluoroethylene polymer is capable of homogenizing pressure loss at multiple locations while increasing the collection efficiency of the obtained air filter media.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the eighth aspect is the tetrafluoroethylene polymer according to any one of the first to seventh aspects, and has a pressure loss of 250 Pa when air is passed at a flow rate of 5.3 cm/sec. It is used in the production of the following air filter media.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the ninth aspect is the tetrafluoroethylene polymer according to any one of the first aspect to the eighth aspect, which is used for producing an air filter medium having a pressure loss variation coefficient of 6.0 or less. Used.
  • the air filter medium according to the tenth aspect is produced by using the tetrafluoroethylene polymer according to any one of the first aspect to the ninth aspect.
  • the air filter pack according to the eleventh aspect is configured by processing the air filter medium according to the tenth aspect into a zigzag shape in which mountain folds and valley folds are alternately repeated.
  • the "filter pack” is not particularly limited, but for example, it is not a flat sheet, but a zigzag shape folded by alternately performing mountain folds and valley folds, and any frame. It may be shaped so that it can be stored in the body.
  • the air filter unit according to the twelfth aspect includes the air filter medium according to the tenth aspect or the filter pack according to the eleventh aspect, and a frame that holds the air filter medium or the filter pack.
  • the polytetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure is a tetrafluoroethylene polymer having stretchability and non-melt processability.
  • non-melt processability means that it has a high melt viscosity, so that it does not flow easily in a molten state and it is difficult to perform melt processing.
  • the tetrafluoroethylene polymer preferably has a melt viscosity at 380° C. of 1 ⁇ 10 8 Pa ⁇ S or more.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure has a melting heat curve obtained by a differential scanning calorimeter at a temperature rising rate of 2° C./min for an unbaked polymer for measurement having no history of heating to a temperature of 300° C. or higher, An endothermic amount S 2 mJ/mg at a temperature T 0 °C to 350 °C lower than the temperature T p °C (however, 340 ⁇ T p ⁇ 345) showing the minimum point by 2.5 °C, and 320 °C to the above T 0 °C or less.
  • the ratio [S 2 /S 1 ] of the endothermic amount S 1 mJ/mg of is 0.60 or more.
  • the above-mentioned “green polymer for measurement” is a tetrafluoroethylene polymer and has no history of being heated to a temperature of 300° C. or higher. If the minimum point (peak top) in the melting heat curve of the unburned polymer for measurement is less than 340° C., the film-forming property tends to be poor, and stretching may be difficult.
  • the endothermic amount S 2 mJ/mg at the temperature T 0 °C or higher and 350 °C or lower is the area in the temperature range of the region formed by the heat of fusion curve and its baseline. Equivalent to.
  • the endothermic amount S 1 mJ/mg of 320° C. or higher and the temperature T 0 ° C. or lower corresponds to the area in the temperature range in the region formed by the melting heat curve and its baseline.
  • the baseline is a line drawn by connecting the value at 305°C and the value at 355°C on the heat of fusion curve.
  • the temperature T 0 °C to be the boundary temperature when the endothermic amount S 2 and the endothermic amount S 1 are obtained, the influence of the difference in melting heat curve such as the peak position due to the difference in the model of the differential scanning calorimeter used And the ratio [S 2 /S 1 ] tends to be different.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure has a ratio [S 2 /S 1 ] of the endothermic amount S 2 mJ/mg and the endothermic amount S 1 mJ/mg of 0.60 or more.
  • the above S 2 represents the abundance ratio of a polymer having a relatively high molecular weight in the whole uncalcined polymer for measurement which is a measurement object of a differential scanning calorimeter. Can be said to be.
  • S 1 represents the abundance ratio of a polymer having a relatively low molecular weight in the whole uncalcined polymer for measurement.
  • the tetrafluoroethylene polymer has the above ratio [S 2 /S 1 ] of 0.60 or more, a low molecular weight polymer having a relatively large number of high molecular weight substances and a low heat of fusion in the heat of fusion curve is used. It can be said that it has been reduced.
  • the film homogeneity of the stretched product obtained by using the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure is, for example, a stretched product obtained by biaxial stretching, in which the pressure loss evaluated by passing an air flow at a plurality of points is uniform. It can be evaluated as something.
  • the pressure loss of the air filter medium made from the tetrafluoroethylene polymer is uniform means, for example, that the coefficient of variation CV obtained by dividing the standard deviation of the pressure loss distribution by the average value is 5% or less. Is preferred.
  • the lower limit value of the coefficient of variation CV is, for example, 1%.
  • the pressure loss distribution of the filter medium can be obtained, for example, by dividing the filter medium into 100 pieces in a lattice shape and measuring the pressure loss in a region having a diameter of 100 mm in each lattice.
  • the measurement of the pressure loss is performed, for example, by using a measuring device equipped with a manometer that measures both sides of the filter medium in a state of being close to the surface of the filter medium, and the manometer is arranged on the downstream surface of each region along a predetermined path. This can be done by operating it to move. Then, the coefficient of variation CV (%) can be obtained by calculating the standard deviation from the pressure loss distribution consisting of the measured pressure loss of each region and dividing this by the average value of the pressure loss of all the measured regions. it can.
  • the size of the filter material for the air filter is not particularly limited, but for example, the length in the longitudinal direction is 100 to 1000 m, and the length in the width direction is 600 to 2000 mm.
  • the above ratio [S 2 /S 1 ] is preferably 0.65 or more, more preferably 0.70 or more.
  • the upper limit of the ratio [S 2 /S 1 ] is preferably 0.95 or less from the viewpoint of easily reducing the pressure loss of the obtained air filter medium, and from the viewpoint of easily improving the moldability. , Less than 0.90 is preferable.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure has a melting heat curve, a line parallel to a baseline passing through a half position of a vertical line from a minimum point at a temperature T p °C to a baseline, and a melting heat curve.
  • the full width at half maximum HW, which is the difference in temperature at the two intersections of, is 5.0 or more.
  • the temperature on the horizontal axis correlates with the molecular weight
  • the endothermic amount on the vertical axis correlates with the existing amount.
  • the longer the baseline in the heat of fusion curve the wider the molecular weight distribution tends to be.
  • those near the baseline the left end portion of S 1 and the right end portion of S 2
  • have a small abundance and abundance ratio and thus have a small adverse effect on the physical properties of the air filter medium.
  • the full width at half maximum HW is 5.0 or more.
  • the full width at half maximum HW is preferably 6.0 or more, more preferably 7.5 or more, and more preferably 9.0 or more. More preferably.
  • the half-width HW may be 20.0 or less from the viewpoint of suppressing a decrease in the homogeneity of the pressure loss of the air filter medium due to the presence of many short polymer molecular chains. The following is preferable.
  • the form of the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure is not particularly limited, and may be, for example, a tetrafluoroethylene polymer aqueous dispersion obtained by dispersing it in an aqueous medium.
  • the tetrafluoroethylene polymer preferably has a standard specific gravity [SSG] of 2.140 or more and 2.165 or less from the viewpoint of improving the rolling property and the stretching property. Further, the standard specific gravity [SSG] of the tetrafluoroethylene polymer is preferably 2.160 or less in that a porous body having a high breaking strength can be obtained even by stretching at a high stretching ratio.
  • the standard specific gravity [SSG] is used as an index of the average molecular weight, and generally, the lower the value, the higher the average molecular weight.
  • the standard specific gravity [SSG] is measured by a water displacement method according to ASTM D-792 using a sample molded according to ASTM D4895-89.
  • the polytetrafluoroethylene polymer is polytetrafluoroethylene [PTFE], and the PTFE may be a tetrafluoroethylene [TFE] homopolymer or a modified PTFE.
  • Modified PTFE refers to a TFE copolymer obtained by subjecting a small amount of a monomer other than TFE to polymerization together with TFE within a range that does not significantly deteriorate the properties of the TFE homopolymer.
  • the monomer other than TFE include a fluorine-containing monomer having an ethylenically unsaturated group.
  • fluorine-containing monomer having an ethylenically unsaturated group examples include hexafluoropropylene [HFP], perfluoro(alkyl vinyl ether) [PAVE], chlorotrifluoroethylene [CTFE], (perfluoromethyl)ethylene, (Perfluorobutyl)ethylene, perfluorobutene-1, perfluorohexene-1, perfluorononene-1 and the like.
  • CTFE chlorotrifluoroethylene
  • PAVE include perfluoro(methyl vinyl ether) [PMVE], perfluoro(ethyl vinyl ether) [PEVE], perfluoro(propyl vinyl ether) [PPVE] and the like.
  • the monomers other than TFE may be used alone or in combination of two or more.
  • the total amount of repeating units based on monomers other than TFE is preferably 1% by mass or less of the total amount of repeating units based on all monomers forming the polytetrafluoroethylene polymer, and more preferably 0. It is 0.5 mass% or less.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure can be obtained by, for example, emulsion polymerization.
  • Emulsion polymerization can generally be carried out with TFE or TFE and another copolymer in an aqueous medium containing a dispersant and a polymerization initiator.
  • the polymerization temperature is generally 20 to 100° C., preferably 50 to 85° C.
  • the polymerization pressure is generally 0.5 to 3.0 MPa.
  • the polymerization initiator in emulsion polymerization radical polymerization initiators, redox polymerization initiators and the like are preferable.
  • radical polymerization initiator examples include water-soluble organic peroxides, preferred are persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate, and more preferred is ammonium persulfate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the radical polymerization initiator is preferably used in an amount corresponding to 1 to 100 ppm of the mass of the aqueous medium used, more preferably 1 to 10 ppm.
  • redox type polymerization initiator a combination of a water-soluble oxidizing agent such as persulfate or bromate and a reducing agent such as sulfite or diimine can be mentioned.
  • a redox type polymerization initiator is used as the polymerization initiator, a tetrafluoroethylene polymer having low SSG and high breaking strength can be obtained.
  • the redox polymerization initiator is preferably used in an amount corresponding to 1 to 100 ppm of the mass of the aqueous medium used, more preferably 1 to 10 ppm.
  • the emulsion polymerization is preferably carried out in the presence of one or more stabilizers.
  • the stabilizer paraffin wax, fluorinated oil, fluorinated compound, silicone oil and the like are preferable, and paraffin wax is particularly preferable.
  • the paraffin wax one having a melting point of 40 to 65° C. is preferable, and one having a melting point of 50 to 65° C. is more preferable.
  • the amount of paraffin wax used is preferably an amount corresponding to 0.1 to 12% by mass of the aqueous medium, and more preferably an amount corresponding to 0.1 to 8% by mass.
  • Emulsion polymerization is generally carried out by mixing the above-mentioned TFE, a monomer other than TFE, a dispersant and a polymerization initiator in an aqueous medium, under stirring conditions set so that the produced tetrafluoroethylene polymer fine particles do not aggregate, Perform with gentle stirring.
  • the tetrafluoroethylene polymer aqueous dispersion generally comprises the above-mentioned tetrafluoroethylene polymer fine particles dispersed in an aqueous medium in the presence of the above-mentioned dispersant.
  • the tetrafluoroethylene polymer aqueous dispersion contains the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure described above, which is obtained by the above-mentioned emulsion polymerization and has not undergone post-treatment, that is, an aqueous dispersion after polymerization. Or may be post-treated such as concentrated and diluted after the above emulsion polymerization.
  • the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure may constitute a fine powder obtained by emulsion polymerization.
  • the fine powder can be obtained by collecting fine particles of tetrafluoroethylene polymer from the aqueous dispersion of tetrafluoroethylene polymer obtained by the above-mentioned emulsion polymerization, aggregating and drying. Aggregation can be carried out by adding a coagulant and stirring the aqueous dispersion, but it is preferably carried out by stirring the aqueous dispersion at a high speed without adding the coagulant.
  • As the coagulant nitric acid, hydrochloric acid, ammonium carbonate and alcohol are preferable, and ammonium carbonate is more preferable.
  • the drying performed after aggregation is not particularly limited, but is preferably performed at a temperature of 100 to 250°C, more preferably 130 to 200°C.
  • PTFE fine powder can be obtained by emulsion-copolymerizing TFE in the presence of a fluorine-containing surfactant having a Log POW of 3.4 or less.
  • the above-mentioned fluorine-containing surfactant may have a LogPOW of 2.5 or more, or 3.0 or more.
  • Log POW is a partition coefficient between 1-octanol and water, and Log P [wherein P is in octanol when a octanol/water (1:1) mixed solution containing a fluorine-containing surfactant is phase-separated). Of the fluorine-containing surfactant concentration/water-containing surfactant concentration ratio in water].
  • a fluorine-containing anionic surfactant is preferable, and US Patent Application Publication No. 2007/0015864, US Patent Application Publication No. 2007/0015865, United States Patent Application Publication No. 2007/0015866, United States Patent Application Publication No. 2007/0276103, United States Patent Application Publication No. 2007/0117914, United States Patent Application Publication No. 2007/142541, United States Patent Publication No. 2008/0015319, U.S. Pat. No. 3,250,808, U.S. Pat. No. 3,271,341, JP 2003-119204 A, WO 2005/042593, WO 2008/060461, The thing etc. which were described in the international publication 2007/046377, the international publication 2007/119526, the international publication 2007/046482, the international publication 2007/046345 can be used.
  • CF 3 -(CF 2 ) 4- COOX (wherein X represents a hydrogen atom, NH 4 or an alkali metal), General formula: CF 3 CF 2 CF 2 OCF (CF 3) COOX, ( wherein, X represents a hydrogen atom, NH 4, or an alkali metal atom.)
  • CF 3 OCF (CF 3) CF 2 OCF (CF 3) COOX (wherein, X represents a hydrogen atom, NH 4, or an alkali metal atom.)
  • CF 3 OCF (CF 3) CF 2 OCF (CF 3) COOX (.
  • X represents a hydrogen atom, NH 4, or an alkali metal atom
  • General formula: CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 COOX wherein, X represents a hydrogen atom, NH 4, or an alkali metal atom.
  • examples of the counter ion forming the salt include alkali metal ions and NH 4 + , and examples of the alkali metal ions include Na + and K +. ..
  • the LogPOW is 3.4 or less of the fluorine-containing surfactant, CF 3 OCF (CF 3) CF 2 OCF (CF 3) COOH, CF 3 OCF (CF 3) CF 2 OCF (CF 3) COONH 4, CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 COOH, CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 COONH 4, CF 3 OCF 2 CF 2 CF 2 OCHFCF 2 COOH, CF 3 OCF 2 CF 2 CF 2 OCHFCF 2 COONH 4, CF 3 - (CF 2) 4 -COOH, CF 3 - (CF 2) 4 -COONH 4, CF 3 CF 2 CF 2 OCF (CF 3) COONH 4, CF 3 CF 2 CF 2 OCF (CF 3) COOH or the like include Be done.
  • the fan powder composed of the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure has an average primary particle size of usually 0.1 to 0.5 ⁇ m, preferably 0.1 to 0.4 ⁇ m.
  • the "primary particle” means a particle made of a tetrafluoroethylene polymer before the aggregation, which has no history of being heat-treated at a temperature equal to or higher than the melting point of the tetrafluoroethylene polymer after the polymerization reaction. ..
  • the "average primary particle diameter” means the number average particle diameter of the "primary particles".
  • the "average primary particle size” is the average particle size determined by the transmittance of 550 nm projected light per unit length and an electron micrograph for a tetrafluoroethylene polymer aqueous dispersion having a solid content concentration of 0.15% by mass. It is a value obtained indirectly by making a calibration curve with the diameter, measuring the above-mentioned transmittance of the tetrafluoroethylene polymer aqueous dispersion liquid to be measured, and based on the above calibration curve.
  • the fine powder preferably has an average particle size of 100 to 1000 ⁇ m, more preferably 400 to 600 ⁇ m. The average particle size here is measured according to ASTM D1457.
  • the fine powder made of the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure has good extrusion processability and can be paste extruded at an extrusion pressure of 20 MPa or less, for example.
  • the extrusion pressure was measured when the paste was extruded through an orifice (diameter: 2.5 cm, land length: 1.1 cm, introduction angle: 30°) under the conditions of a reduction ratio of 100, an extrusion speed of 51 cm/min, and 25°C. It is a thing.
  • the fluororesin porous membrane (and the air filter medium having the same) produced from the tetrafluoroethylene polymer according to the present disclosure has a uniform film appearance even if the total stretching ratio is 100 times on an area basis. ..
  • a fine powder made of a tetrafluoroethylene polymer is extruded and molded by a paste, rolled, and further stretched to obtain a stretched body.
  • the above fine powder and an extrusion aid are mixed and then preformed and then extruded.
  • the extrusion aid is not particularly limited and conventionally known ones can be used, but petroleum hydrocarbons having a boiling point of 150° C. or higher such as naphtha are preferable.
  • the amount of the extrusion aid added may be an amount corresponding to 10 to 40 mass% of the total mass of the fine powder and the extrusion aid. Preforming and extrusion can be performed by a conventionally known method, and the conditions can be appropriately selected.
  • Rolling can be performed using rolls with a diameter of 300 to 700 mm.
  • the sheet obtained by rolling has a thickness of preferably 50 to 500 ⁇ m, more preferably 100 to 300 ⁇ m.
  • the stretching can be performed at a temperature of 100 to 300°C. Stretching can be performed by appropriately selecting a stretching speed and a stretching ratio according to a desired product, and generally, it is performed at a speed of 10 to 1000%/sec and a stretching ratio of 3 times (300%) or more. it can.
  • the heat setting temperature is preferably 250 to 400°C.
  • the film thickness of the fluororesin porous film produced using the tetrafluoroethylene polymer is preferably 50.0 ⁇ m or less, more preferably 25.0 ⁇ m or less, and 15 It may be 0.0 ⁇ m or less.
  • the film thickness is thin, the homogeneity of the pressure loss at a plurality of points in the porous film is more likely to be a problem, but even in that case, in the porous film produced using the tetrafluoroethylene polymer, Uniformity of pressure drop can be provided.
  • a porous film made of a tetrafluoroethylene polymer has a particle collection efficiency of 99.97% when air containing NaCl particles having a particle diameter of 0.3 ⁇ m is passed at a flow rate of 5.3 cm/sec. It is preferably at least above, and may be at least 99.99%.
  • the pressure loss of the porous membrane produced using the tetrafluoroethylene polymer is preferably 250 Pa or less, and more preferably 20 Pa or more and 200 Pa or less.
  • the coefficient of variation of pressure loss of the porous membrane produced by using the tetrafluoroethylene polymer is preferably 6.0 or less, and more preferably 5.0 or less. This makes it possible to prevent the collection efficiency from decreasing due to the presence of a portion with low pressure loss.
  • the breathable support membrane is disposed on the upstream side or the downstream side of the fluororesin porous membrane or on both the upstream side and the downstream side and supports the fluororesin porous membrane. Therefore, even if the fluororesin porous film is difficult to stand on its own due to its small thickness, the fluororesin porous film can be stood upright by supporting the air-permeable support film. Further, the strength as an air filter medium is secured, and it becomes easy to handle.
  • the material and structure of the breathable support membrane are not particularly limited, but examples thereof include non-woven fabric, woven fabric, metal mesh, resin net and the like. Among them, a non-woven fabric having a heat-fusible property is preferable in terms of strength, collecting property, flexibility and workability.
  • the non-woven fabric is a non-woven fabric in which some or all of the constituent fibers have a core/sheath structure, a two-layer non-woven fabric consisting of a layer of fibers made of a low-melting material and a layer of fibers made of a high-melting material, and heat-sealed to the surface.
  • a non-woven fabric coated with a hydrophilic resin is preferable. Examples of such nonwoven fabric include spunbonded nonwoven fabric.
  • the core/sheath non-woven fabric preferably has a core component having a higher melting point than the sheath component.
  • core/sheath materials include PET/PE and high melting point polyester/low melting point polyester.
  • low melting point material/high melting point material of the two-layer nonwoven fabric include PE/PET, PP/PET, PBT/PET, and low melting point PET/high melting point PET.
  • non-woven fabric whose surface is coated with the heat-fusible resin include a PET non-woven fabric coated with EVA (ethylene vinyl acetate copolymer resin) and a non-woven fabric coated with an olefin resin.
  • EVA ethylene vinyl acetate copolymer resin
  • the material of the non-woven fabric is not particularly limited, and polyolefin (PE, PP, etc.), polyamide, polyester (PET, etc.), aromatic polyamide, or a composite material thereof can be used.
  • the breathable support film is formed by melting a part of the breathable support film by heating, or by melting the hot melt resin, utilizing the anchor effect, or utilizing the adhesion of a reactive adhesive or the like. It can be bonded to a resin porous membrane.
  • the breathable support membrane has extremely low pressure loss, collection efficiency, and dust holding capacity as compared with the above-mentioned fluororesin porous membrane, and may be regarded as substantially zero.
  • the pressure loss of the breathable support film is, for example, preferably 10 Pa or less, more preferably 5 Pa or less, and further preferably 1 Pa or less.
  • the collection efficiency of each polyalphaolefin having a particle diameter of 0.3 ⁇ m of the breathable support film may be regarded as substantially 0 or substantially 0, for example.
  • the breathable support film preferably has a thickness of, for example, 0.3 mm or less, and more preferably 0.25 mm or less.
  • the unit weight of the breathable support film is preferably 20 g/m 2 or more and 50 g/m 2 or less, for example.
  • Air filter medium The specific layer structure of the air filter medium described above is not particularly limited and, for example, the following can be exemplified.
  • the fluororesin porous membrane 31 and the breathable support membrane 33 may be laminated in the air flow direction.
  • the breathable support film 33 may be provided on the leeward side of the fluororesin porous film 31, may be provided on the windward side, or may be provided on both the leeward side and the windward side.
  • the air filter medium 30 shown in FIG. 2 is configured to have a first fluororesin porous membrane 31a and a second fluororesin porous membrane 31b arranged downstream of the first fluororesin porous membrane 31a.
  • the fluororesin porous film 31 and the breathable support film 33 may be laminated in the air flow direction.
  • the breathable support film 33 may be provided on the leeward side or the windward side with respect to the first fluororesin porous membrane 31a and the second fluororesin porous membrane 31b. It may be provided on both the leeward side and the leeward side.
  • the breathable support film 33 may be provided between the first fluororesin porous film 31a and the second fluororesin porous film 31b.
  • the fluororesin porous membrane 31 having a plurality of identical fluororesin porous membranes 31c (for example, two sheets) and the breathable support membrane 33 are arranged in the air flow direction. It may be configured by stacking in. Also in this case, the breathable support film 33 may be provided on the leeward side, the windward side, or the leeward side and the windward side with respect to the plurality of identical fluororesin porous membranes 31c. May be provided in both. Furthermore, the breathable support film 33 may be provided between the plurality of identical fluororesin porous films 31c.
  • the method of superimposing these respective films and layers is not particularly limited, and may be a partial melting by heating or a bonding utilizing an anchor effect by melting a hot-melt resin, or a reactive bonding. It may be pasted together using an agent or the like, or simply stacked. The thickness of each film or layer does not substantially change due to the bonding.
  • the pressure loss of any of the above air filter media is not particularly limited, but is, for example, preferably 250 Pa or less, and more preferably 20 Pa or more and 200 Pa or less.
  • the collection efficiency of particles when air containing NaCl particles having a particle size of 0.3 ⁇ m is passed at a flow rate of 5.3 cm/sec is 99.97% or more. Is preferable, and may be 99.99% or more.
  • the thickness of the air filter medium is not particularly limited, but is, for example, 50 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, preferably 200 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less, and more preferably 300 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the thickness of the air filter medium is a value of the thickness when a load of 0.3 N is applied to the measurement target in a specific measuring device.
  • FIG. 4 is an external perspective view of the filter pack 20 of this embodiment.
  • the filter pack 20 includes the air filter medium (for example, the air filter medium 30) described above.
  • the air filter filter medium of the filter pack 20 is a processed filter medium that has been processed (pleated) into a zigzag shape in which mountain folds and valley folds are alternately repeated. Pleating can be performed by, for example, a rotary folding machine.
  • the folding width of the filter medium is not particularly limited, but is, for example, 25 mm or more and 280 mm or less. Since the filter pack 20 is pleated, it is possible to increase the folding area of the filter medium when used in the air filter unit, and thus an air filter unit with high collection efficiency can be obtained. ..
  • the filter pack 20 may further include, in addition to the filter material, a spacer (not shown) for holding the pleat interval when used in the air filter unit.
  • a spacer for holding the pleat interval when used in the air filter unit.
  • the material of the spacer is not particularly limited, but hot melt resin can be preferably used.
  • the air filter medium 30 may have a plurality of embossed protrusions, and the pleated space may be held by the embossed protrusions.
  • FIG. 5 is an external perspective view of the air filter unit 1 of this embodiment.
  • the air filter unit 1 includes the air filter medium or filter pack described above, and a frame 25 that holds the air filter medium or filter pack.
  • the air filter unit may be manufactured such that the filter material that is not mountain-folded and valley-folded is held by the frame body, or that the filter pack 20 is held by the frame body 25. ..
  • the air filter unit 1 shown in FIG. 5 is manufactured using the filter pack 20 and the frame 25.
  • the frame 25 is made, for example, by combining plate materials or molding resin, and the space between the filter pack 20 and the frame 25 is preferably sealed with a sealant.
  • the sealant is for preventing leakage between the filter pack 20 and the frame 25, and is made of resin such as epoxy, acryl, urethane or the like.
  • the air filter unit 1 including the filter pack 20 and the frame body 25 is a mini-pleat type air filter unit that holds one filter pack 20 extending in a flat plate shape so as to be housed inside the frame body 25.
  • a V bank type air filter unit or a single header type air filter unit in which a plurality of flat plate-shaped filter packs are arranged and held in a frame may be used.
  • the air filter media, filter packs, and air filter units are used for the following applications, for example.
  • ULPA filter Ultra low Penetration Air Filter
  • HEPA filter for hospitals and semiconductor manufacturing
  • cylindrical cartridge filter for industry
  • bag filter for industry
  • heat resistant bag filter for exhaust gas treatment
  • heat resistance Pleated filter for exhaust gas treatment
  • SINBRAN registered trademark
  • filter for industrial use
  • catalyst filter for exhaust gas treatment
  • filter with adsorbent for HDD incorporation
  • vent filter with adsorbent for HDD incorporation
  • vent filter for HDD integration etc.
  • vacuum cleaner filters for vacuum cleaners
  • general-purpose multi-layer felt materials for gas turbine cartridge filters (for gas turbine compatible products), cooling filters (for electronic equipment casings), etc.
  • Freeze-drying materials such as containers for freeze-drying, automotive ventilation materials for electronic circuits and lamps, container applications for container caps, protective ventilation applications for electronic devices, ventilation/internal pressure adjustment for medical ventilation applications, etc. Field.
  • Example 1 3600 g of deionized water, 104 g of paraffin, and 5.4 g of CF 3 OCF(CF 3 )CF 2 OCF(CF 3 )COONH 4 were added to a reactor made of SUS with an internal volume of 6 L and equipped with a stirrer. Was sealed, the system was replaced with nitrogen, and oxygen was removed. The temperature of the reactor was raised to 70° C., TFE was charged into the reactor, and the reactor was set to 0.78 MPa. As a polymerization initiator, 18.0 mg of ammonium persulfate was added. Since a decrease in the polymerization pressure was observed, TFE was continuously supplied so that the pressure became constant at 0.78 MPa.
  • the obtained PTFE aqueous dispersion was diluted with deionized water so that the solid content concentration was about 10% by mass, aggregated under high-speed stirring conditions, and the aggregated wet powder was dried at 135° C. for 24 hours.
  • this mixture was molded into a round bar by paste extrusion. Then, this round bar-shaped molded product was molded into a film by a calender roll heated to 70° C. to obtain a PTFE film. This PTFE film was passed through a hot air drying oven at 250° C. to evaporate and remove the extrusion aid to obtain an unbaked film having an average thickness of 250 ⁇ m and an average width of 130 mm.
  • this unbaked film was stretched in the longitudinal direction at a stretch ratio of 6.7 using the apparatus shown in FIG.
  • the unbaked film was set on a roll 41, and the stretched film was wound on a winding roll 42.
  • the stretching temperature was 250°C.
  • 43 to 45 are rolls, 46 and 47 are heat rolls, and 48 to 52 are rolls.
  • the obtained stretched film in the longitudinal direction was stretched in the width direction at a stretching ratio of 37 times using a device (tenter) shown in the left half of FIG. 7 that can be sandwiched between continuous clips, and heat-set.
  • the stretching temperature was 290°C and the heat setting temperature was 360°C.
  • the thickness of the obtained PTFE porous film was measured to evaluate the film appearance.
  • An air filter medium was obtained by heat-bonding the following non-woven fabrics A and B on both sides of the above PTFE porous membrane using the device shown in the right half of FIG.
  • Non-woven fabric A “Elves S0403 WDO” PET/PE core/sheath non-woven fabric manufactured by Unitika Ltd., with a basis weight of 40 g/m 2.
  • Nonwoven fabric B “Elves T0403 WDO” manufactured by Unitika Ltd. PET/PE core/sheath nonwoven fabric, with a basis weight of 40 g/m 2.
  • 61 is an unwinding roll
  • 62 is a preheating zone
  • 63 is a stretching zone
  • 64 is a heat setting zone
  • 66 is a laminating roll
  • 67 is a winding roll.
  • the pressure loss, the coefficient of variation of the pressure loss, the collection efficiency (0.3 ⁇ m), and the collection efficiency (0.1 ⁇ m) of the air filter medium obtained as described above were measured.
  • Example 2 An aqueous PTFE dispersion was obtained in the same manner as in Example 1, except that hydroquinone was added at the time when 756 g of TFE was charged, and the reaction was terminated when 1800 g of TFE was charged.
  • the solid content concentration of the obtained PTFE aqueous dispersion was 33.3% by mass. Aggregation and drying were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain PTFE fine powder. Various physical properties of the obtained PTFE fine powder were measured.
  • Example 1 the mixture obtained by mixing the hydrocarbon oil is formed into a round bar shape by paste extrusion, is formed into a film shape by a calender roll, the obtained unbaked film is stretched in the longitudinal direction and the width direction, on both sides.
  • Each step such as providing a nonwoven fabric to obtain an air filter medium was the same as in Example 1. Also, regarding the measurement of the thickness of the PTFE porous membrane and the evaluation of the membrane appearance, the pressure loss of the air filter medium, the coefficient of variation of the pressure loss, the collection efficiency (0.3 ⁇ m), and the collection efficiency (0.1 ⁇ m), Same as Example 1.
  • TFE was continuously supplied so that the pressure became constant at 2.70 MPa.
  • the TFE supply and stirring were stopped, and the reaction was completed.
  • 46.8 g of an aqueous solution of permanganate was charged.
  • the reactor was evacuated to atmospheric pressure, and the contents were taken out of the reactor and cooled.
  • the supernatant paraffin wax was removed from the PTFE aqueous dispersion.
  • the solid content concentration of the obtained aqueous dispersion was 25.0% by mass.
  • the obtained PTFE aqueous dispersion was diluted with deionized water so that the solid content concentration was about 10% by mass, aggregated under high-speed stirring conditions, and the aggregated wet powder was dried at 160° C. for 18 hours.
  • Various physical properties of the obtained PTFE fine powder were measured.
  • this mixture is formed into a round bar shape by paste extrusion, formed into a film shape by a calendar roll, the obtained unbaked film is stretched in the longitudinal direction and the width direction, and a nonwoven fabric is provided on both surfaces to obtain an air filter medium.
  • the respective steps such as are the same as in Example 1. Also, regarding the measurement of the thickness of the PTFE porous membrane and the evaluation of the membrane appearance, the pressure loss of the air filter medium, the coefficient of variation of the pressure loss, the collection efficiency (0.3 ⁇ m), and the collection efficiency (0.1 ⁇ m), Same as Example 1.
  • Comparative example 2 A PTFE aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that 54.0 g of an aqueous solution of permanganate was charged before the reaction was stopped. The solid content concentration of the obtained PTFE aqueous dispersion was 25.0% by mass. A PTFE fine powder was obtained by aggregating and drying in the same manner as in Comparative Example 1. Various physical properties of the obtained PTFE fine powder were measured.
  • Example 1 the mixture obtained by mixing the hydrocarbon oil is formed into a round bar shape by paste extrusion, is formed into a film shape by a calender roll, the obtained unbaked film is stretched in the longitudinal direction and the width direction, on both sides.
  • Each step such as providing a nonwoven fabric to obtain an air filter medium was the same as in Example 1. Also, regarding the measurement of the thickness of the PTFE porous membrane and the evaluation of the membrane appearance, the pressure loss of the air filter medium, the coefficient of variation of the pressure loss, the collection efficiency (0.3 ⁇ m), and the collection efficiency (0.1 ⁇ m), Same as Example 1.
  • Example 1 the mixture obtained by mixing the hydrocarbon oil is formed into a round bar shape by paste extrusion, is formed into a film shape by a calender roll, the obtained unbaked film is stretched in the longitudinal direction and the width direction, on both sides.
  • Each step such as providing a nonwoven fabric to obtain an air filter medium was the same as in Example 1. Also, regarding the measurement of the thickness of the PTFE porous membrane and the evaluation of the membrane appearance, the pressure loss of the air filter medium, the coefficient of variation of the pressure loss, the collection efficiency (0.3 ⁇ m), and the collection efficiency (0.1 ⁇ m), Same as Example 1.
  • Solid content concentration 1 g of the aqueous dispersion was dried in a blow dryer at 150° C. for 60 minutes, and the ratio of the mass of the heating residue to the mass (1 g) of the aqueous dispersion was expressed as a percentage.
  • the width at the position of half of the vertical line from the minimum point of the temperature T p °C to the baseline was determined as the half width.
  • the difference in temperature between two points of intersection between a line parallel to the baseline passing through a position half the length from the minimum point of the temperature T p °C on the vertical line to the baseline and the melting heat curve. was calculated as the half width.
  • baseline is the line drawn by connecting the values at 305°C and 355°C on the heat of fusion curve.
  • a sample of an air filter medium having a fluororesin porous membrane is set in a cylindrical filter medium holder having a diameter of 100 mm, the inlet side is pressurized by a compressor, and air is passed through the filter medium at a velocity of 5.3 cm/sec.
  • the flow was adjusted, the pressure was measured using a manometer on the upstream side and the downstream side of the test sample, and the pressure difference between the upstream side and the downstream side was obtained as a pressure loss.
  • Collection efficiency (%) (CO/CI) ⁇ 100
  • CO number of particles of NaCl 0.3 ⁇ m collected by measurement sample
  • CI number of particles of NaCl 0.3 ⁇ m supplied to measurement sample (collection efficiency of air filter medium (NaCl particles having a particle size of 0.1 ⁇ m))
  • the collection efficiency by the NaCl particles having a particle size of 0.3 ⁇ m is calculated in the same manner as described above. The collection efficiency was calculated.
  • the following table shows the physical properties of the PTFE fine powder, the PTFE porous membrane, and the air filter media (not the filter pack or the air filter unit, but the planar one) of each example and each comparative example.
  • Air Filter Unit 20 Filter Pack 25 Frame 30 Air Filter Filter Material 31 Fluororesin Porous Membrane 31a First Fluororesin Porous Membrane 31b Second Fluororesin Porous Membrane 33 Breathable Support Membrane

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Abstract

得られるエアフィルタ濾材について、圧力損失を低く抑えつつ、複数の箇所における圧力損失を均質化させることが可能なテトラフルオロエチレン重合体、エアフィルタ濾材、フィルタパック、および、エアフィルタユニットを提供する。延伸性および非溶融加工性を有するテトラフルオロエチレン重合体であって、300℃以上の温度に加熱した履歴がない測定用未焼成重合体について示差走査熱量計により昇温速度2℃/分にて得られる融解熱曲線において、極小点を示す温度Tp℃(但し、340≦Tp≦345)から2.5℃低い温度T0℃以上350℃以下における吸熱量S2mJ/mgと、320℃以上T0℃以下の吸熱量S1mJ/mgと、の比〔S2/S1〕が0.60以上であり、融解熱曲線において、温度Tp℃の極小点からベースラインまでの垂直線の半分の位置を通過するベースラインに平行な線と、融解熱曲線と、の2つの交点における温度の差である半値幅HWが5.0以上である。

Description

テトラフルオロエチレン重合体、エアフィルタ濾材、フィルタパック、および、エアフィルタユニット
 本開示は、テトラフルオロエチレン重合体、エアフィルタ濾材、フィルタパック、および、エアフィルタユニットに関する。
 従来より、ポリテトラフルオロエチレン(以下、単に、PTFEという場合がある)は、種々の用途で使用されている。例えば、PTFEファインパウダーをペースト押出し成形して得られる押出し物を、未焼結状態において延伸させることで、通気性布材料を得ることができる。
 そして、例えば、特許文献1(特開2002―201217号公報)に記載のテトラフルオロエチレン重合体では、標準比重(SSG)が2.160以下のものが延伸均一性に優れるとされている。
 ところが、テトラフルオロエチレン重合体からエアフィルタ濾材を作製する場合において、得られるエアフィルタ濾材について、圧力損失を低く抑えつつ、複数の箇所における圧力損失を均質化させることについては、これまでなんら検討されていない。
 第1観点に係るテトラフルオロエチレン重合体は、延伸性および非溶融加工性を有するテトラフルオロエチレン重合体である。このテトラフルオロエチレン重合体は、比〔S/S〕が0.60以上である。ここで、融解熱曲線において、T℃以上350℃以下における吸熱量(mJ/mg)をSとし、320℃以上T℃以下における吸熱量(mJ/mg)をSとする。T℃は、極小点を示す温度T℃(但し、340≦T≦345)から2.5℃低い温度である。融解熱曲線は、300℃以上の温度に加熱した履歴がない測定用未焼成重合体について、示差走査熱量計により昇温速度2℃/分にて得られる融解熱曲線をいう。また、テトラフルオロエチレン重合体は、融解熱曲線において、温度T℃の極小点からベースラインまでの垂直線の半分の位置を通過するベースラインに平行な線と、前記融解熱曲線と、の2つの交点における温度の差である半値幅HWが5.0以上である。
 なお、ベースラインは、融解熱曲線において305℃での値と355℃での値を結ぶことで引かれるラインである。
 このテトラフルオロエチレン重合体は、比〔S/S〕が0.60以上であるため、比較的低分子量である成分の割合が少なく抑えられているため、低分子量のものが存在する箇所が優先的に延びてしまうことで生じる延伸後の膜のムラを抑制し、得られるエアフィルタ濾材の複数個所における圧力損失の均質性を良好にすることが可能になっている。
 ここで、一般的に、融解熱曲線では、横軸の温度が分子量に相関し、縦軸の吸熱量が存在量に相関する。ここで、融解熱曲線におけるベースラインが長い程、分子量が広く分布している傾向があるということになる。しかし、高分子量や低分子量のもののうちベースライン付近のもの(Sの左端部やSの右端部)は存在量や存在割合が少ないため、エアフィルタ濾材の物性に与える悪影響は小さい。他方で、半値幅HWについては、ベースラインからの距離も長く、存在量や存在割合としては、エアフィルタ濾材の物性に与える影響を無視することができない程度に多く存在していることになる。これに対して、このテトラフルオロエチレン重合体は、半値幅HWが5.0以上である。これにより、比〔S/S〕が0.60以上で比較的高分子量のものの存在割合が高い場合であっても、延伸により得られるエアフィルタ濾材の圧力損失を小さく抑えることが可能になっている。
 第2観点に係るテトラフルオロエチレン重合体は、第1観点のテトラフルオロエチレン重合体であって、標準比重が2.140以上2.165以下である。
 このテトラフルオロエチレン重合体は、圧延性および延伸性を良好にすることが可能である。
 「延伸性」とは、テトラフルオロエチレン重合体について得られる未焼成成形体が延伸加工性を有することを意味する。
 「未焼成成形体」とは、融解熱曲線における極小点を示す温度Tp℃以上の温度に加熱した履歴がない未焼成重合体から構成される成形体を意味する。
 第3観点に係るテトラフルオロエチレン重合体は、第1観点または第2観点のテトラフルオロエチレン重合体であって、比〔S/S〕が0.95以下である。
 このテトラフルオロエチレン重合体は、得られるエアフィルタ濾材における圧力損失を低く抑えつつ、複数個所における圧力損失を均質化させることが可能である。
 第4観点に係るテトラフルオロエチレン重合体は、第3観点のテトラフルオロエチレン重合体であって、比〔S/S〕が0.90未満である。
 このテトラフルオロエチレン重合体は、成形加工性を良好にしやすい。
 第5観点に係るテトラフルオロエチレン重合体は、第1観点から第4観点のいずれかのテトラフルオロエチレン重合体であって、エアフィルタ濾材の作製に用いられる。
 このテトラフルオロエチレン重合体は、エアフィルタ濾材の作製に用いることで、複数の箇所における圧力損失が均質化されたエアフィルタ濾材を得ることが可能になる。
 第6観点に係るテトラフルオロエチレン重合体は、第1観点から第5観点のいずれかのテトラフルオロエチレン重合体であって、エアフィルタ濾材の厚みが1000μm以下であるエアフィルタ濾材の作製に用いられる。
 このテトラフルオロエチレン重合体は、得られるエアフィルタ濾材における膜みを薄くさせつつ、複数個所における圧力損失を均質化させることが可能である。
 第7観点に係るテトラフルオロエチレン重合体は、第1観点から第6観点のいずれかのテトラフルオロエチレン重合体であって、粒子径0.3μmのNaCl粒子を含む空気を流速5.3cm/秒で通過させた時の前記粒子の捕集効率が99.97%以上であるエアフィルタ濾材の作製に用いられる。
 このテトラフルオロエチレン重合体は、得られるエアフィルタ濾材における捕集効率を高めつつ、複数個所における圧力損失を均質化させることが可能である。
 第8観点に係るテトラフルオロエチレン重合体は、第1観点から第7観点のいずれかのテトラフルオロエチレン重合体であって、空気を流速5.3cm/秒で通過させたときの圧力損失が250Pa以下であるエアフィルタ濾材の作製に用いられる。
 このテトラフルオロエチレン重合体では、得られるエアフィルタ濾材における圧力損失を低く抑えつつ、複数個所における圧力損失を均質化させることが可能である。
 第9観点に係るテトラフルオロエチレン重合体は、第1観点から第8観点のいずれかのテトラフルオロエチレン重合体であって、圧力損失の変動係数が6.0以下であるエアフィルタ濾材の作製に用いられる。
 このテトラフルオロエチレン重合体では、得られるエアフィルタ濾材の複数の箇所における圧力損失を十分に均質化させることが可能である。
 第10観点に係るエアフィルタ濾材は、第1観点から第9観点のいずれかのテトラフルオロエチレン重合体を用いて作製される。
 このエアフィルタ濾材は、複数の箇所における圧力損失を均質性に優れる。
 第11観点に係るエアフィルタパックは、第10観点のエアフィルタ濾材が山折りおよび谷折りが交互に繰り返されたジグザグ形状に加工されて構成されている。なお、「フィルタパック」は、特に限定されるものではないが、例えば、フラットなシート状のものではなく、山折りおよび谷折りを交互に行うことで折り畳まれたジグザグ形状であり、任意の枠体に収容可能となるように整形されているものであってよい。
 第12観点に係るエアフィルタユニットは、第10観点のエアフィルタ濾材または第11観点のフィルタパックと、エアフィルタ濾材またはフィルタパックを保持する枠体と、を備えている。
エアフィルタ濾材(その1)の層構成を示す概略断面図である。 エアフィルタ濾材(その2)の層構成を示す概略断面図である。 エアフィルタ濾材(その3)の層構成を示す概略断面図である。 フィルタパックの外観斜視図である。 エアフィルタユニットの外観斜視図である。 PTFEフィルムの長手方向への延伸に用いる装置を示す模式図である。 PTFEフィルムの幅方向への延伸に用いる装置(左半分)と、PTFEフィルムに不織布をラミネートする装置(右半分)とを示す模式図である。
 (1)ポリテトラフルオロエチレン重合体
 本開示に係るポリテトラフルオロエチレン重合体は、延伸性および非溶融加工性を有するテトラフルオロエチレン重合体である。なお、「非溶融加工性」とは、高い溶融粘度を有するため、溶融状態において容易に流動せず、溶融加工することが困難であることを意味する。テトラフルオロエチレン重合体としては、380℃における溶融粘度が1×10Pa・S以上であることが好ましい。
 本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体は、300℃以上の温度に加熱した履歴がない測定用未焼成重合体について示差走査熱量計により昇温速度2℃/分にて得られる融解熱曲線において、極小点を示す温度T℃(但し、340≦T≦345)から2.5℃低い温度T℃以上350℃以下における吸熱量SmJ/mgと、320℃以上前記T℃以下の吸熱量SmJ/mgと、の比〔S/S〕が0.60以上である。
 上記「測定用未焼成重合体」は、テトラフルオロエチレン重合体であって、300℃以上の温度に加熱した履歴がないものである。上記測定用未焼成重合体は、上記融解熱曲線における極小点(ピークトップ)が340℃未満であると、成膜性に劣る傾向があり、延伸加工が困難となる場合がある。
 上記融解熱曲線のチャートにおいて、上記温度T℃以上、350℃以下における吸熱量SmJ/mgは、該融解熱曲線と、そのベースラインとが形成する領域のうち、上記温度範囲における面積に相当する。同様に、320℃以上、上記温度T℃以下の吸熱量SmJ/mgは、該融解熱曲線と、そのベースラインとが形成する領域のうち、該温度範囲における面積に相当する。なお、ベースラインとは、融解熱曲線において305℃での値と355℃での値を結ぶことで引かれるラインをいう。
 上記温度T℃は、上記吸熱量Sおよび吸熱量Sを求める際の境界温度とすることにより、用いる示差走査熱量計の機種の相違によるピーク位置等の融解熱曲線上の差異による影響を抑えるとともに、比〔S/S〕における差異がでやすい。
 本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体は、上記吸熱量SmJ/mgと、上記吸熱量SmJ/mgとの比〔S/S〕が0.60以上であるものである。上記Sと上記Sとを比較すると、上記Sは、示差走査熱量計の測定対象である上記測定用未焼成重合体全体のうち、比較的高分子量の重合体の存在比率を表しているといえる。また、上記Sは、上記測定用未焼成重合体全体のうち、比較的低分子量の重合体の存在比率を表すといえる。そして、テトラフルオロエチレン重合体は、上記比〔S/S〕が0.60以上であるので、高分子量体が比較的多く、且つ、例えば融解熱曲線において融解熱が低い低分子量体を低減したものであるといえる。
 一般に、テトラフルオロエチレン重合体は、ポリマー分子鎖の短いものが混在すると、延伸時等の剪断力を受ける際、ポリマー分子鎖間の絡みがほどけやすいと考えられるが、本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体は、このようなポリマー分子鎖の短いものが比較的少なく、一方、ポリマー分子鎖の長いものが比較的多い。このため、剪断力を受けた場合におけるポリマー分子間の絡みを維持させやすく、膜均質性に優れた延伸体を得ることが可能になっているものと考えられる。本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体を用いて得られる延伸体の膜均質性は、例えば2軸延伸により得られる延伸体について、複数の箇所で気流を通過させて評価される圧力損失が均質であるものとして評価することができる。
 なお、テトラフルオロエチレン重合体から作成されるエアフィルタ濾材の圧力損失が均質であるとは、例えば、圧力損失分布の標準偏差を平均値で除してなる変動係数CVが5%以下であることが好ましい。変動係数CVの下限値は、例えば1%である。濾材の圧力損失分布は、例えば、濾材を格子状に100個に分割し、各格子内の直径100mmの領域の圧力損失を測定することにより得られる。圧力損失の測定は、例えば、濾材表面に接近した状態で濾材の両面の測定を行うマノメータを備える測定装置を用いて、当該マノメータが各領域の下流側の表面上を定められた経路に沿って移動するよう操作させることにより行うことができる。そして、測定した各領域の圧力損失からなる圧力損失分布から標準偏差を算出し、これを、測定した全ての領域の圧力損失の平均値で割ることにより、変動係数CV(%)を求めることができる。なお、エアフィルタ用濾材の大きさは、特に制限されないが、例えば、長手方向長さが100~1000m、幅方向長さが600~2000mmである。
 上記比〔S/S〕は、好ましくは0.65以上、より好ましくは0.70以上である。上記比〔S/S〕の上限としては、得られるエアフィルタ濾材の圧力損失を低減させやすいことから、0.95以下であることが好ましく、成形加工性を良好にさせやすくする観点から、0.90未満であることが好ましい。
 本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体は、融解熱曲線において、温度T℃の極小点からベースラインまでの垂直線の半分の位置を通過するベースラインに平行な線と、融解熱曲線と、の2つの交点における温度の差である半値幅HWが5.0以上である。
 一般に、融解熱曲線では、横軸の温度が分子量に相関し、縦軸の吸熱量が存在量に相関する。ここで、融解熱曲線におけるベースラインが長い程、分子量が広く分布している傾向があるということになる。しかし、高分子量や低分子量のもののうちベースライン付近のもの(Sの左端部やSの右端部)は存在量や存在割合が少ないため、エアフィルタ濾材の物性に与える悪影響は小さい。他方で、半値幅HWについては、ベースラインからの距離も長く、存在量や存在割合としては、エアフィルタ濾材の物性に与える影響を無視することができない程度に多く存在していることになる。したがって、上記の比〔S/S〕が0.60以上であったとしても、高分子量のものに対する低分子量のものの存在割合が過度に小さい場合等では、得られるエアフィルタ濾材の圧力損失を小さく抑えることが困難になる場合がある。これに対して、本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体では、半値幅HWが5.0以上である。これにより、比〔S/S〕が0.60以上で比較的高分子量のものの存在割合が高い場合であっても、延伸により得られるエアフィルタ濾材の圧力損失を小さく抑えることが可能になっている。なお、延伸により得られるエアフィルタ濾材の圧力損失を小さく抑える観点からは、半値幅HWが6.0以上であることが好ましく、7.5以上であることがより好ましく、9.0以上であることが更に好ましい。なお、ポリマー分子鎖の短いものが多く存在してしまうことによるエアフィルタ濾材の圧力損失の均質性の低下を抑制する観点から、半値幅HWは、20.0以下であってよく、15.0以下であることが好ましい。
 なお、本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体の形態は、特に限定されるものではなく、例えば、水性媒体に分散してなるテトラフルオロエチレン重合体水性分散液であってもよい。
 テトラフルオロエチレン重合体は、圧延性および延伸性を良好にする観点から、標準比重〔SSG〕が、2.140以上2.165以下であることが好ましい。また、テトラフルオロエチレン重合体の標準比重〔SSG〕は、高い延伸倍率で延伸加工しても破断強度が高い多孔体を得ることができ点で、2.160以下であることが好ましい。なお、標準比重〔SSG〕は、平均分子量の指標とされ、一般に、その値が低いほど平均分子量は高い。なお、標準比重〔SSG〕は、ASTM D4895-89に準拠して成形されたサンプルを用い、ASTM D-792に準拠した水置換法により測定したものである。
 ポリテトラフルオロエチレン重合体は、ポリテトラフルオロエチレン〔PTFE〕であり、該PTFEとしては、テトラフルオロエチレン〔TFE〕単独重合体であってもよいし、変性PTFEであってもよい。
 「変性PTFE」とは、TFE単独重合体の性質を大きく損なわない範囲内で、TFEとともに微量のTFE以外の単量体をも重合に供することにより得られるTFE共重合体をいう。上記TFE以外の単量体としては、例えば、エチレン性不飽和基を有する含フッ素単量体が挙げられる。上記エチレン性不飽和基を有する含フッ素単量体としては、例えば、ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)〔PAVE〕、クロロトリフルオロエチレン〔CTFE〕、(パーフルオロメチル)エチレン、(パーフルオロブチル)エチレン、パーフルオロブテン-1、パーフルオロへキセン-1、パーフルオロノネン-1等が挙げられる。上記PAVEとしては、例えば、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)〔PMVE〕、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)〔PEVE〕、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)〔PPVE〕等が挙げられる。上記TFE以外の単量体は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。上記TFE以外の単量体に基づく繰り返し単位の合計量は、ポリテトラフルオロエチレン重合体を形成する全単量体に基づく繰り返し単位の総量の1質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%以下である。
 本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体は、例えば、乳化重合により得ることができる。乳化重合は、一般に、TFE、又は、TFEとその他の共重合体とを、分散剤および重合開始剤を含有する水性媒体中で行うことができる。
 乳化重合において、重合温度は、一般に20~100℃、好ましくは50~85℃であり、重合圧力は、一般に0.5~3.0MPaである。
 乳化重合における重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤、レドックス系重合開始剤等が好ましい。重合開始剤の量は、少ないほど、延伸体の均質性を損なう低分子量のテトラフルオロエチレン重合体の生成を抑制し、SSGが低く、かつ、比〔S/S〕が高いテトラフルオロエチレン重合体を得ることができる点で好ましいが、あまりに少ないと重合速度が小さくなり過ぎる傾向があり、あまりに多いと、SSGが高く、かつ、比〔S/S〕が低いテトラフルオロエチレン重合体が生成する傾向がある。ラジカル重合開始剤としては、例えば、水溶性有機過酸化物が挙げられ、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩が好ましく、過硫酸アンモニウムがより好ましい。これらは、1種のみ使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。ラジカル重合開始剤は、使用される水性媒体の質量の1~100ppmに相当する量が好ましく、1~10ppmに相当する量がより好ましい。
 レドックス系重合開始剤としては、過硫酸塩、臭素酸塩等の水溶性酸化剤と、亜硫酸塩、ジイミン等の還元剤との組合せが挙げられる。重合開始剤としてレドックス系重合開始剤を使用する場合、SSGが低く、破断強度が高いテトラフルオロエチレン重合体が得ることができる。レドックス系重合開始剤は、使用される水性媒体の質量の1~100ppmに相当する量が好ましく、1~10ppmに相当する量がより好ましい。
 乳化重合は、1種又は2種以上の安定化剤の存在下に行うことが好ましい。安定化剤としては、パラフィンワックス、フッ素系オイル、フッ素系化合物、シリコーンオイル等が好ましく、なかでも、パラフィンワックスが好ましい。パラフィンワックスとしては、融点が40~65℃であるものが好ましく、融点が50~65℃であるものがより好ましい。パラフィンワックスの使用量は、上記水性媒体の0.1~12質量%に相当する量が好ましく、0.1~8質量%に相当する量がより好ましい。
 乳化重合は、一般に、上述のTFE、TFE以外の単量体、分散剤および重合開始剤を水性媒体中に混合し、生成したテトラフルオロエチレン重合体微粒子が凝集しないよう設定した撹拌条件下に、穏やかに撹拌して行う。
 テトラフルオロエチレン重合体水性分散液としては、一般に、上記テトラフルオロエチレン重合体微粒子が水性媒体中に上述の分散剤の存在下に分散してなるものである。テトラフルオロエチレン重合体水性分散液は、上述の本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体を含有し、上述の乳化重合により得られるものであって後処理を経ていないもの、すなわち重合上がりの水性分散液であってもよいし、上述の乳化重合の後で濃縮、希釈等の後処理を行ったものであってもよい。
 本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体は、乳化重合により得られるファインパウダーを構成するものであってもよい。ファインパウダーは、上述の乳化重合により得られるテトラフルオロエチレン重合体水性分散液からテトラフルオロエチレン重合体微粒子を回収し、凝集したのち乾燥させることにより得ることができる。凝集は、凝析剤を添加して水性分散液を攪拌することにより行うことができるが、凝析剤を添加せず水性分散液を高速撹拌することによって行うことが好ましい。凝析剤としては、硝酸、塩酸、炭酸アンモニウム、アルコールが好ましく、なかでも炭酸アンモニウムがより好ましい。凝集後に行う乾燥は、特に限定されないが、好ましくは100~250℃、より好ましくは130~200℃の温度下で行う。
 また、PTFEファインパウダーは、LogPOWが3.4以下である含フッ素界面活性剤存在下に、TFEを乳化共重合して得ることができる。
 LogPOWが大きい化合物は環境への負荷が懸念されており、これを考慮すると、LogPOWが3.4以下の化合物を使用することが好ましい。これまで乳化重合による含フッ素ポリマーの製造には、界面活性剤として主にパーフルオロオクタン酸アンモニウム〔PFOA〕が使用されており、PFOAはLogPOWが3.5であるので、LogPOWが3.4以下の含フッ素界面活性剤に切り替えることが好ましい。
 上記含フッ素界面活性剤は、LogPOWが2.5以上であってもよいし、3.0以上であってもよい。
 上記LogPOWは、1-オクタノールと水との分配係数であり、LogP[式中、Pは、含フッ素界面活性剤を含有するオクタノール/水(1:1)混合液が相分離した際のオクタノール中の含フッ素界面活性剤濃度/水中の含フッ素界面活性剤濃度比を表す]で表されるものである。
 LogPOWで表されるオクタノール/水分配係数は、カラム:TOSOH  ODS-120Tカラム(φ4.6mm×250mm)、溶離液:アセトニトリル/0.6質量%HClO水=1/1(vol/vol%)、流速:1.0ml/分、サンプル量:300μL、カラム温度:40℃、検出光:UV210nmの条件で、既知のオクタノール/水分配係数を有する標準物質(ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸及びデカン酸)についてHPLCを行い、各溶出時間と既知のオクタノール/水分配係数との検量線を作成し、この検量線に基づき、試料液におけるHPLCの溶出時間から算出する。
 上記LogPOWが3.4以下の含フッ素界面活性剤としては、含フッ素アニオン性界面活性剤が好ましく、米国特許出願公開第2007/0015864号明細書、米国特許出願公開第2007/0015865号明細書、米国特許出願公開第2007/0015866号明細書、米国特許出願公開第2007/0276103号明細書、米国特許出願公開第2007/0117914号明細書、米国特許出願公開第2007/142541号明細書、米国特許出願公開第2008/0015319号明細書、米国特許第3250808号明細書、米国特許第3271341号明細書、特開2003-119204号公報、国際公開第2005/042593号、国際公開第2008/060461号、国際公開第2007/046377号、国際公開第2007/119526号、国際公開第2007/046482号、国際公開第2007/046345号に記載されたもの等を使用できる。
 LogPOWが3.4以下の含フッ素界面活性剤としては、
一般式:CF-(CF-COOX(式中、Xは水素原子、NH又はアルカリ金属を表す。)、
一般式:CFCFCFOCF(CF)COOX(式中、Xは水素原子、NH又はアルカリ金属原子を表す。)、
一般式:CFOCF(CF)CFOCF(CF)COOX(式中、Xは水素原子、NH又はアルカリ金属原子を表す。)、及び、
一般式:CFCFOCFCFOCFCOOX(式中、Xは水素原子、NH又はアルカリ金属原子を表す。)
からなる群より選択される少なくとも1種の含フッ素界面活性剤であることが好ましい。
 LogPOWが3.4以下の含フッ素界面活性剤としては、
一般式:CFOCFCFOCFCFCOOX(式中、Xは水素原子、NH又はアルカリ金属原子を表す。)、
一般式:CFOCFCFCFOCHFCFCOOX(式中、Xは水素原子、NH又はアルカリ金属原子を表す。)
等も挙げることができる。
 上記含フッ素界面活性剤が塩である場合、該塩を形成する対イオンとしては、アルカリ金属イオン又はNH4等が挙げられ、アルカリ金属イオンとしては、例えば、Na、K等が挙げられる。
 LogPOWが3.4以下の含フッ素界面活性剤としては、CFOCF(CF)CFOCF(CF)COOH、CFOCF(CF)CFOCF(CF)COONH、CFCFOCFCFOCFCOOH、CFCFOCFCFOCFCOONH、CFOCFCFCFOCHFCFCOOH、CFOCFCFCFOCHFCFCOONH、CF-(CF-COOH、CF-(CF-COONH、CFCFCFOCF(CF)COONH、CFCFCFOCF(CF)COOH等が挙げられる。
 本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体からなるファンパウダーは、平均一次粒径が、通常0.1~0.5μmであり、好ましくは0.1~0.4μmである。ここで「一次粒子」とは、上記凝集前におけるテトラフルオロエチレン重合体からなる粒子であって、重合反応後にテトラフルオロエチレン重合体の融点以上の温度で熱処理を行った履歴がないものを意味する。また、「平均一次粒径」とは、上記「一次粒子」の数平均粒径を意味する。「平均一次粒径」は、固形分濃度を0.15質量%としたテトラフルオロエチレン重合体水性分散液について、単位長さに対する550nmの投射光の透過率と電子顕微鏡写真により決定された平均粒径との検量線を作成し、測定対象であるテトラフルオロエチレン重合体水性分散液について、上記透過率を測定し、上記検量線を基に間接的に求められる値である。上記ファインパウダーは、平均粒径が100~1000μmであることが好ましく、400~600μmであることがより好ましい。ここでの平均粒径は、ASTM D 1457に準拠して測定したものである。
 本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体からなるファインパウダーは、押出加工性が良く、例えば、20MPa以下の押出圧力でペースト押出することができる。なお、押出圧力とは、リダクションレシオ100、押出速度51cm/分、25℃の条件で、オリフィス(直径2.5cm、ランド長1.1cm、導入角30゜)を通してペースト押出を行う際に測定したものである。
 本開示に係るテトラフルオロエチレン重合体から作製されるフッ素樹脂多孔膜(およびこれを有するエアフィルタ濾材)は、例えば、総延伸倍率が面積基準で100倍であっても、膜外観が均一である。
 テトラフルオロエチレン重合体からなるファインパウダーをペースト押出し成形した後、圧延を行い、更に延伸することにより延伸体を得ることができる。
 ペースト押出し成形は、一般に、上記ファインパウダーと押出助剤(潤滑剤)とを混合したのち、予備成形を行い、押出しするものである。押出助剤は、特に限定されず従来公知のものを使用することができるが、ナフサ等、沸点が150℃以上である石油系炭化水素が好ましい。押出助剤の添加量は、上記ファインパウダーと押出助剤との合計質量の10~40質量%に相当する量であればよい。予備成形および押出しは、従来公知の方法で行うことができ、適宜条件を選択することができる。
 圧延は、直径300~700mmのロールを用いて行うことができる。圧延により得られるシートは、厚みが50~500μmであることが好ましく、100~300μmであることがより好ましい。延伸は、100~300℃の温度下で行うことができる。延伸は、所望の製品に応じて、延伸速度および延伸倍率を適宜選択することができ、一般に10~1000%/秒の速度で、延伸倍率3倍(300%)以上の条件下で行うことができる。延伸した後に、強度アップや寸法安定性を得るために熱固定を行う場合、熱固定温度は250~400℃であることが好ましい。
 以下、上述のテトラフルオロエチレン重合体を用いて作製されるフッ素樹脂多孔膜、これを有するエアフィルタ濾材(以降、単に濾材ともいう)、フィルタパック、および、エアフィルタユニット等について、例を挙げて説明する。
 (2)フッ素樹脂多孔膜
 テトラフルオロエチレン重合体を用いて作製されるフッ素樹脂多孔膜は、膜厚が、50.0μm以下であることが好ましく、25.0μm以下であることがより好ましく、15.0μm以下であってもよい。膜厚が薄い場合には、多孔膜における複数の箇所における圧力損失の均質性がより問題となりやすいが、その場合であっても、上記テトラフルオロエチレン重合体を用いて作製される多孔膜では、圧力損失の均質性を備えることができる。
 テトラフルオロエチレン重合体を用いて作製される多孔膜は、粒子径0.3μmのNaCl粒子を含む空気を流速5.3cm/秒で通過させた時の粒子の捕集効率が、99.97%以上であることが好ましく、99.99%以上であってもよい。
 テトラフルオロエチレン重合体を用いて作製される多孔膜は、圧力損失が、250Pa以下であることが好ましく、20Pa以上200Pa以下であることがより好ましい。
 テトラフルオロエチレン重合体を用いて作製される多孔膜は、圧力損失の変動係数が6.0以下であることが好ましく、5.0以下であることがより好ましい。これにより、圧力損失の低い部位が存在することによって捕集効率が低下してしまうことを避けることが可能になる。
 (3)通気性支持膜
 通気性支持膜は、フッ素樹脂多孔膜の上流側もしくは下流側または上流側と下流側の両方に配置されており、フッ素樹脂多孔膜を支持する。このためフッ素樹脂多孔膜の膜厚が薄い等で自立が困難であっても、通気性支持膜の支持によりフッ素樹脂多孔膜を立たせることが可能になる。また、エアフィルタ濾材としての強度が確保され、扱いやすくなる。
 通気性支持膜の材質および構造は、特に限定されないが、例えば、不織布、織布、金属メッシュ、樹脂ネットなどが挙げられる。なかでも、強度、捕集性、柔軟性、作業性の点からは熱融着性を有する不織布が好ましい。不織布は、構成繊維の一部または全てが芯/鞘構造を有する不織布、低融点材料からなる繊維の層と高融点材料からなる繊維の層の2層からなる2層不織布、表面に熱融着性樹脂が塗布された不織布が好ましい。このような不織布としては、例えば、スパンボンド不織布が挙げられる。また、芯/鞘構造の不織布は、芯成分が鞘成分よりも融点が高いものが好ましい。例えば、芯/鞘の各材料の組み合わせとしては、例えば、PET/PE、高融点ポリエステル/低融点ポリエステルが挙げられる。2層不織布の低融点材料/高融点材料の組み合わせとしては、例えば、PE/PET、PP/PET、PBT/PET、低融点PET/高融点PETが挙げられる。表面に熱融着性樹脂が塗布された不織布としては、例えばPET不織布にEVA(エチレン酢酸ビニル共重合樹脂)が塗布されたもの、PET不織布にオレフィン樹脂が塗布されたものが挙げられる。
 不織布の材質は、特に限定されず、ポリオレフィン(PE、PP等)、ポリアミド、ポリエステル(PET等)、芳香族ポリアミド、またはこれらの複合材などを用いることができる。
 通気性支持膜は、加熱により通気性支持膜の一部が溶融することで、或いはホットメルト樹脂の溶融により、アンカー効果を利用して、或いは反応性接着剤等の接着を利用して、フッ素樹脂多孔膜に接合することができる。
 通気性支持膜は、上述したフッ素樹脂多孔膜と比較すると、圧力損失、捕集効率および保塵量のいずれも極めて低く、実質的に0とみなすこともできるものであってもよい。通気性支持膜の圧力損失は、例えば、10Pa以下であることが好ましく、5Pa以下であることがより好ましく、1Pa以下であることがさらに好ましい。また、通気性支持膜の粒子径0.3μmのポリアルファオレフィンの各捕集効率は、例えば、実質的に0あるいは略0とみなすことができるものであってもよい。通気性支持膜の厚みは、例えば、0.3mm以下であることが好ましく、0.25mm以下であることがより好ましい。通気性支持膜の目付は、例えば、20g/m以上50g/m以下であることが好ましい。
 (4)エアフィルタ濾材
 以上に述べたエアフィルタ濾材の具体的な層構成は、特に限定されるものではなく、例えば、以下に示すものを例示することができる。
 図1に示すエアフィルタ濾材30のように、フッ素樹脂多孔膜31と通気性支持膜33が、空気流れ方向において積層されて構成されるものであってもよい。通気性支持膜33は、フッ素樹脂多孔膜31の風下側に設けられていてもよいし、風上側に設けられていてもよいし、風下側と風上側の両方に設けられていてもよい。
 図2に示すエアフィルタ濾材30のように、第1フッ素樹脂多孔膜31aと第1フッ素樹脂多孔膜31aに対して下流側に配置される第2フッ素樹脂多孔膜31bとを有して構成されるフッ素樹脂多孔膜31と、通気性支持膜33が、空気流れ方向において積層されて構成されるものであってもよい。この場合、通気性支持膜33は、第1フッ素樹脂多孔膜31aおよび第2フッ素樹脂多孔膜31bに対して、風下側に設けられていてもよいし、風上側に設けられていてもよいし、風下側と風上側の両方に設けられていてもよい。さらに、通気性支持膜33は、第1フッ素樹脂多孔膜31aと第2フッ素樹脂多孔膜31bの間に設けられてもよい。
 図3に示すエアフィルタ濾材30のように、同一フッ素樹脂多孔膜31cを複数枚(例えば、2枚)有して構成されるフッ素樹脂多孔膜31と、通気性支持膜33が、空気流れ方向において積層されて構成されるものであってもよい。この場合も、通気性支持膜33は、複数の同一フッ素樹脂多孔膜31cに対して、風下側に設けられていてもよいし、風上側に設けられていてもよいし、風下側と風上側の両方に設けられていてもよい。さらに、通気性支持膜33は、複数の同一フッ素樹脂多孔膜31cの間に設けられてもよい。
 また、これらの各膜や層等の重ね合わせの仕方は、特に限定されず、加熱による一部溶融又はホットメルト樹脂の溶融によるアンカー効果を利用した貼り合わせであってもよいし、反応性接着剤等を用いた貼り合わせであってもよいし、単に重ね置くだけであってもよい。なお、貼り合わせにより各膜や層の厚みは実質的に変化しない。
 なお、上記いずれのエアフィルタ濾材についても、圧力損失は、特に限定されないが、例えば、250Pa以下であることが好ましく、20Pa以上200Pa以下であることがより好ましい。
 また、上記いずれのエアフィルタ濾材についても、粒子径0.3μmのNaCl粒子を含む空気を流速5.3cm/秒で通過させた時の粒子の捕集効率が、99.97%以上であることが好ましく、99.99%以上であってもよい。
 また、エアフィルタ濾材としては、厚みは、特に限定されないが、例えば、50μm以上1000μm以下であり、200μm以上800μm以下であることが好ましく、300μm以上500μm以下であることがより好ましい。エアフィルタ濾材の厚みは、特定の測定装置において、測定対象に0.3Nの荷重をかけたときの厚さの値である。
 (5)フィルタパック
 次に、図4を参照して、本実施形態のフィルタパックについて説明する。
 図4は、本実施形態のフィルタパック20の外観斜視図である。
 フィルタパック20は、上記説明したエアフィルタ濾材(例えば、エアフィルタ濾材30等)を備えている。フィルタパック20のエアフィルタ濾材は、山折りおよび谷折りが交互に繰り返されたジグザグ形状に加工(プリーツ加工)された加工済み濾材である。プリーツ加工は、例えば、ロータリー式折り機によって行うことができる。濾材の折り幅は、特に限定されないが、例えば25mm以上280mm以下である。フィルタパック20は、プリーツ加工が施されていることで、エアフィルタユニットに用いられた場合の濾材の折り込み面積を増やすことができ、これにより、捕集効率の高いエアフィルタユニットを得ることができる。
 フィルタパック20は、濾材のほか、エアフィルタユニットに用いられた場合のプリーツ間隔を保持するためのスペーサ(不図示)をさらに備えていてもよい。スペーサの材質は特に限定されないが、ホットメルト樹脂を好ましく用いることができる。また、エアフィルタ濾材30が複数のエンボス突起を有しており、当該エンボス突起によってプリーツ間隔が保持されていてもよい。
 (6)エアフィルタユニット
 次に、図5を参照して、エアフィルタユニット1について説明する。
 図5は、本実施形態のエアフィルタユニット1の外観斜視図である。
 エアフィルタユニット1は、上記説明したエアフィルタ濾材またはフィルタパックと、エアフィルタ濾材またはフィルタパックを保持する枠体25と、を備えている。言い換えると、エアフィルタユニットは、山折り谷折されていない濾材が枠体に保持されるように作製されてもよいし、フィルタパック20が枠体25に保持されるように作製されてもよい。図5に示すエアフィルタユニット1は、フィルタパック20と枠体25を用いて作製したものである。
 枠体25は、例えば、板材を組み合わせてあるいは樹脂を成形して作られ、フィルタパック20と枠体25の間は好ましくはシール剤によりシールされる。シール剤は、フィルタパック20と枠体25の間のリークを防ぐためのものであり、例えば、エポキシ、アクリル、ウレタン系などの樹脂製のものが用いられる。
 フィルタパック20と枠体25とを備えるエアフィルタユニット1は、平板状に延在する1つのフィルタパック20を枠体25の内側に収納するように保持させたミニプリーツ型のエアフィルタユニットであってもよく、平板状に延在するフィルタパックを複数並べて枠体に保持させたVバンク型エアフィルタユニットあるいはシングルヘッダー型エアフィルタユニットであってもよい。
 (7)用途の例
 エアフィルタ濾材、フィルタパック、エアフィルタユニットは、例えば次のような用途に用いられる。
 ULPAフィルタ(Ultra low Penetration Air Filter)(半導体製造用)、HEPAフィルタ(病院、半導体製造用)、円筒カートリッジフィルタ(産業用)、バグフィルタ(産業用)、耐熱バグフィルタ(排ガス処理用)、耐熱プリーツフィルタ(排ガス処理用)、SINBRAN(登録商標)フィルタ(産業用)、触媒フィルタ(排ガス処理用)、吸着剤付フィルタ(HDD組込み用)、吸着剤付ベントフィルタ(HDD組込み用)、ベントフィルタ(HDD組込み用等)、掃除機用フィルタ(掃除機用)、汎用複層フェルト材、ガスタービン用カートリッジフィルタ(ガスタービン向け互換品用)、クーリングフィルタ(電子機器筐体用)等の分野。
 凍結乾燥用の容器等の凍結乾燥用材料、電子回路やランプ向けの自動車用換気材料、容器キャップ向け等の容器用途、電子機器向け等の保護換気用途、医療用換気用途等の換気/内圧調整分野。
 以下、実施例および比較例を示して、本開示の内容を具体的に説明する。
 (実施例1)
 内容積6Lの撹拌機付きSUS製の反応器に、3600gの脱イオン水、104gのパラフィン、及び5.4gのCFOCF(CF)CFOCF(CF)COONHを加え、反応器を密閉し、系内を窒素で置換を行ない、酸素を取り除いた。反応器を70℃に昇温し、TFEを反応器に充填して、反応器を0.78MPaとした。重合開始剤として、18.0mgの過硫酸アンモニウムを添加した。重合圧力の低下が見られたので、圧力0.78MPaに一定なるよう、TFEを連続的に供給した。1248gのTFEを仕込んだ時点で、10.8mgのハイドロキノンを添加した。1900gのTFEを仕込んだ時にTFEの供給と攪拌を停止し、反応を終了した。反応器内の圧力が大気圧になるまで排気し、内容物を反応器から取り出して冷却した。上澄みのパラフィンワックスをPTFE水性分散液から取り除いた。得られた水性分散液の固形分濃度は、34.5質量%であった。
 得られたPTFE水性分散液を脱イオン水で固形分濃度が約10質量%となるように希釈し、高速攪拌条件下で凝集させ、凝集した湿潤粉末を135℃で24時間乾燥した。得られたPTFEファインパウダーの各種物性(T(=T-2.5)(℃)、吸熱ピーク比S/S、半値幅、標準比重(SSG))を測定した。
 次いで、得られたPTFEファインパウダー1kgあたりに、炭化水素油(出光興産株式会社性「IPソルベント2028」)を20℃において0.30kg加えて混合した。
 次に、この混合物をペースト押出により丸棒状に成形した。そして、この丸棒状成形体を70℃に加熱したカレンダーロールによりフィルム状に成形し、PTFEフィルムを得た。このPTFEフィルムを250℃の熱風乾燥炉に通して押出助剤を蒸発除去し、平均厚み250μm、平均幅130mmの未焼成フィルムを得た。
 次に、この未焼成フィルムを、図6に示す装置を用いて長手方向に延伸倍率6.7倍で延伸した。未焼成フィルムはロール41にセットし、延伸したフィルムは巻き取りロール42に巻き取った。また、延伸温度は250℃で行った。なお、図6において、43~45はロール、46,47はヒートロール、48~52はロールをそれぞれ示す。
 次に、得られた長手方向延伸フィルムを、連続クリップで挟むことのできる図7の左半分に示す装置(テンター)を用いて幅方向に延伸倍率37倍で延伸し、熱固定を行った。この時の延伸温度は290℃、熱固定温度は360℃であった。これにより、PTFE多孔膜を得た。ここで、得られたPTFE多孔膜の厚みを測定し、膜外観を評価した。
 上記のPTFE多孔膜の両面に、下記の不織布A,Bを用いて、図7の右半分に示す装置によって熱融着することにより、エアフィルタ濾材を得た。
 不織布A:ユニチカ株式会社製「エルベスS0403WDO」PET/PE芯/鞘不織布、目付40g/m2
 不織布B:ユニチカ株式会社製「エルベスT0403WDO」PET/PE芯/鞘不織布、目付40g/m2
 なお、図7において、61は巻出しロール、62は予熱ゾーン、63は延伸ゾーン、64は熱固定ゾーン、66はラミネートロール、67は巻取ロールをそれぞれ示す。
 またこの時の熱融着条件は、以下の通りであった。
 加熱温度:200℃  ライン速度:15m/分
 以上のようにして得られたエアフィルタ濾材について、圧力損失、圧力損失の変動係数、捕集効率(0.3μm)、捕集効率(0.1μm)を測定した。
 (実施例2)
 756gのTFEを仕込んだ時点で、ハイドロキノンを添加したこと、及び1800gのTFEを仕込んだ時に反応を終了した以外は、実施例1と同様にしてPTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は33.3質量%であった。実施例1と同様に凝集、乾燥してPTFEファインパウダーを得た。得られたPTFEファインパウダーの各種物性を測定した。
 次いで、炭化水素油を混合して得られた混合物をペースト押出により丸棒状に成形し、カレンダーロールによりフィルム状に成形し、得られた未焼成フィルムを長手方向と幅方向に延伸し、両面に不織布を設けてエアフィルタ濾材を得る等の各工程は、実施例1と同様とした。また、PTFE多孔膜の厚みの測定および膜外観の評価、エアフィルタ濾材の圧力損失、圧力損失の変動係数、捕集効率(0.3μm)、捕集効率(0.1μm)の測定についても、実施例1と同様とした。
 (比較例1)
 内容積6Lの撹拌機付きSUS製の反応器に、3600gの脱イオン水、180gのパラフィン、5.4gのCFOCF(CF)CFOCF(CF)COONH、及び25.2gのシュウ酸を加え、反応器を密閉し、系内を窒素で置換を行ない、酸素を取り除いた。反応器を70℃に昇温し、TFEを反応器に充填して、反応器を2.70MPaとした。重合開始剤として、0.01質量%過マンガン酸カリウム水溶液を反応器に連続的に添加した。重合圧力の低下が見られたので、圧力2.70MPaに一定なるよう、TFEを連続的に供給した。1200gのTFEを仕込んだ時にTFEの供給と攪拌を停止し、反応を終了した。反応停止時までに46.8gの過マンガン酸水溶液を仕込んだ。反応器内の圧力が大気圧になるまで排気し、内容物を反応器から取り出して冷却した。上澄みのパラフィンワックスをPTFE水性分散液から取り除いた。得られた水性分散液の固形分濃度は、25.0質量%であった。
 得られたPTFE水性分散液を脱イオン水で固形分濃度が約10質量%となるように希釈し、高速攪拌条件下で凝集させ、凝集した湿潤粉末を160℃で18時間乾燥した。得られたPTFEファインパウダーの各種物性を測定した。
 次いで、得られたPTFEファインパウダー1kgあたりに,炭化水素油を20℃において0.30kg加えて混合した。
 なお、この混合物をペースト押出により丸棒状に成形し、カレンダーロールによりフィルム状に成形し、得られた未焼成フィルムを長手方向と幅方向に延伸し、両面に不織布を設けてエアフィルタ濾材を得る等の各工程は、実施例1と同様とした。また、PTFE多孔膜の厚みの測定および膜外観の評価、エアフィルタ濾材の圧力損失、圧力損失の変動係数、捕集効率(0.3μm)、捕集効率(0.1μm)の測定についても、実施例1と同様とした。
 (比較例2)
 反応停止時までに54.0gの過マンガン酸水溶液を仕込んだ以外は、比較例1と同様にしてPTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は25.0質量%であった。比較例1と同様に凝集、乾燥してPTFEファインパウダーを得た。得られたPTFEファインパウダーの各種物性を測定した。
 次いで、炭化水素油を混合して得られた混合物をペースト押出により丸棒状に成形し、カレンダーロールによりフィルム状に成形し、得られた未焼成フィルムを長手方向と幅方向に延伸し、両面に不織布を設けてエアフィルタ濾材を得る等の各工程は、実施例1と同様とした。また、PTFE多孔膜の厚みの測定および膜外観の評価、エアフィルタ濾材の圧力損失、圧力損失の変動係数、捕集効率(0.3μm)、捕集効率(0.1μm)の測定についても、実施例1と同様とした。
 (比較例3)
 反応前に360mgのコハク酸を反応器に仕込んだこと、32.4gの0.01質量%の過マンガン酸水溶液を仕込んだこと、及び、1650gのTFEを仕込んだ時に反応を終了した以外は、比較例1と同様にしてPTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は31.4質量%であった。比較例1と同様に凝集,乾燥してPTFEファインパウダーを得た。得られたPTFEファインパウダーの各種物性を測定した。
 次いで、炭化水素油を混合して得られた混合物をペースト押出により丸棒状に成形し、カレンダーロールによりフィルム状に成形し、得られた未焼成フィルムを長手方向と幅方向に延伸し、両面に不織布を設けてエアフィルタ濾材を得る等の各工程は、実施例1と同様とした。また、PTFE多孔膜の厚みの測定および膜外観の評価、エアフィルタ濾材の圧力損失、圧力損失の変動係数、捕集効率(0.3μm)、捕集効率(0.1μm)の測定についても、実施例1と同様とした。
 なお、実施例および比較例において測定した各物性は、以下の通りである。
 (固形分濃度)
 水性分散液1gを、送風乾燥機中で150℃、60分の条件で乾燥し、水性分散液の質量(1g)に対する、加熱残分の質量の割合を百分率で表した値を採用した。
 (融点Tおよび比〔S/S〕の測定)
 (a)示差走査熱測定〔DSC〕は、事前に標準サンプルとして、インジウム、鉛を用いて温度校正したRDC220(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用い、テトラフルオロエチレン〔TFE〕重合体のファインパウダー約3mgをアルミ製パン(クリンプ容器)に入れ、200ml/分のエアー気流下で、270~370℃の温度領域を2℃/分で昇温させて行った。なお、標準サンプルとして、インジウム、鉛、スズを用いて熱量を校正し、測定リファレンスには、空の上記アルミ製パンをシールして用いた。
 (b)得られた融解熱曲線は、Muse標準解析ソフト(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用いて、サンプル量が3.0mgになるよう規格化した上で、融解熱曲線の融解熱量を求める解析範囲を305~355℃に規定した。本解析範囲において融解熱量の極小点を示す温度を融点Tとした。さらに、本解析範囲において、融解熱曲線を(i)320℃、(ii)T(=T-2.5)℃、(iii)350℃で垂直分割し、さらに(c)320~T℃の吸熱量S(mJ/mg)と、T~350℃の吸熱量S(mJ/mg)とを計算して、各計算値に基づきSとSとの比〔S/S〕を求めた。
 (半値幅)
 上記融解熱曲線について、温度T℃の極小点からベースラインまでの垂直線の半分の位置における幅を半値幅として求めた。具体的には、垂直線における温度T℃の極小点からベースラインまでの長さの半分の位置を通過するベースラインに平行な線と、融解熱曲線と、の2つの交点の温度の相違を、半値幅として求めた。
 なお、ベースラインは、融解熱曲線において305℃での値と355℃での値を結ぶことで引かれるラインである。
 (標準比重(SSG))
 ASTM D4895-89に準拠して成形されたサンプルを用い、ASTM D-792に準拠した水置換法により測定した。
 (膜外観)
 得られたPTFE多孔膜について外観を目視して評価した。評価では、非常に均質であったものを◎とし、均質であったものを○とし、ムラが多かったものを△と評価した。
 (エアフィルタ濾材の圧力損失)
 フッ素樹脂多孔膜を有するエアフィルタ濾材のサンプルを直径100mmの円筒形状のフィルタ濾材ホルダにセットし、コンプレッサーで入口側を加圧し、空気の濾材通過速度が5.3cm/秒になるように空気の流れを調整し、試験サンプルの上流側及び下流側でマノメータを用いて圧力を測定し、上下流間の圧力の差を圧力損失として求めた。
 (圧力損失の変動係数)
 ロール状に巻き取られた長尺の濾材(幅方向長さ650mm)から、先端部を含む5m程度の部分を引き出し、濾材の長手方向に200mmごとに25個に分割しかつ幅方向に両端部を除き130mmごとに4個に分割してなる格子状の100箇所について直径100mmのフィルタホルダを用いて圧力損失を測定した。ここでの圧力損失の測定は、濾材の幅方向に5個以上のフィルタホルダを備える測定装置を用いて、上記濾材を長手方向に移動させて複数の格子状の箇所について連続して測定することにより行った。次いで、これら測定した圧力損失からなる圧力損失分布から標準偏差を求め、求めた標準偏差を、測定した全ての箇所の圧力損失の平均値で割ることにより、変動係数(%)を求めた。
 (エアフィルタ濾材の捕集効率(粒径0.3μmのNaCl粒子))
 JIS  B9928  附属書5(規定)NaClエアロゾルの発生方法(加圧噴霧法)記載の方法に準じて、アトマイザーで発生させたNaCl粒子を、静電分級器(TSI社製)で、粒径0.3μmに分級し、アメリシウム241を用いて粒子帯電を中和した後、透過する流量を5.3cm/秒に調整し、パーティクルカウンター(TSI社製、CNC)を用いて、測定試料である濾材の前後での粒子数を求め、次式により捕集効率を算出した。
 捕集効率(%)=(CO/CI)×100
 CO=測定試料が捕集したNaCl  0.3μmの粒子数
 CI=測定試料に供給されたNaCl  0.3μmの粒子数
 (エアフィルタ濾材の捕集効率(粒径0.1μmのNaCl粒子))
 粒径0.3μmのNaCl粒子に代えて、粒径0.1μmのNaCl粒子を用いた点を除き、上記の粒径0.3μmのNaCl粒子による捕集効率を算出するのと同様にして、捕集効率を算出した。
 (フッ素樹脂多孔膜の厚み)
 膜厚計(1D-110MH型、ミツトヨ社製)を使用し、測定対象を5枚重ねて全体の膜厚を測定し、その値を5で割った数値を1枚の膜厚とした。
 各実施例および各比較例のPTFEファインパウダー、PTFE多孔膜、エアフィルタ濾材(フィルタパックやエアフィルタユニットではない、平面状のもの)の物性を、以下の表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
 1 エアフィルタユニット
20 フィルタパック
25 枠体
30 エアフィルタ濾材
31 フッ素樹脂多孔膜
31a 第1フッ素樹脂多孔膜
31b 第2フッ素樹脂多孔膜
33 通気性支持膜
特開2002―201217号公報

Claims (12)

  1.  延伸性および非溶融加工性を有するテトラフルオロエチレン重合体であって、
     前記テトラフルオロエチレン重合体は、300℃以上の温度に加熱した履歴がない測定用未焼成重合体について示差走査熱量計により昇温速度2℃/分にて得られる融解熱曲線において、極小点を示す温度T℃(但し、340≦T≦345)から2.5℃低い温度T℃以上350℃以下における吸熱量SmJ/mgと、320℃以上前記T℃以下の吸熱量SmJ/mgと、の比〔S/S〕が0.60以上であり、
     前記融解熱曲線において、前記温度T℃の極小点からベースラインまでの垂直線の半分の位置を通過する前記ベースラインに平行な線と、前記融解熱曲線と、の2つの交点における温度の差である半値幅HWが5.0以上である、
    テトラフルオロエチレン重合体。
  2.  標準比重が2.140以上2.165以下である、
    請求項1に記載のテトラフルオロエチレン重合体。
  3.  比〔S/S〕が0.95以下である、
    請求項1または2に記載のテトラフルオロエチレン重合体。
  4.  比〔S/S〕が0.90未満である、
    請求項3に記載のテトラフルオロエチレン重合体。
  5.  エアフィルタ濾材の作製に用いられる、
    請求項1から4のいずれか1項に記載のテトラフルオロエチレン重合体。
  6.  エアフィルタ濾材の厚みが1000μm以下であるエアフィルタ濾材の作製に用いられる、
    請求項1から5のいずれか1項に記載のテトラフルオロエチレン重合体。
  7.  粒子径0.3μmのNaCl粒子を含む空気を流速5.3cm/秒で通過させた時の前記粒子の捕集効率が99.97%以上であるエアフィルタ濾材の作製に用いられる、
    請求項1から6のいずれか1項に記載のテトラフルオロエチレン重合体。
  8.  空気を流速5.3cm/秒で通過させたときの圧力損失が250Pa以下であるエアフィルタ濾材の作製に用いられる、
    請求項1から7のいずれか1項に記載のテトラフルオロエチレン重合体。
  9.  圧力損失の変動係数が6.0以下であるエアフィルタ濾材の作製に用いられる、
    請求項1から8のいずれか1項に記載のテトラフルオロエチレン重合体。
  10.  請求項1から9のいずれか1項に記載のテトラフルオロエチレン重合体を用いて作製されるエアフィルタ濾材。
  11.  請求項10に記載のエアフィルタ濾材が山折りおよび谷折りが交互に繰り返されたジグザグ形状に加工されている、
    フィルタパック。
  12.  請求項10に記載のエアフィルタ濾材または請求項11に記載のフィルタパックと、
     前記エアフィルタ濾材または前記フィルタパックを保持する枠体と、
    を備えたエアフィルタユニット。
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