WO2020138009A1 - フィルタプリーツパック及びエアフィルタユニット - Google Patents

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WO2020138009A1
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filter
pleat pack
air filter
porous membrane
ptfe porous
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志穂 内山
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日東電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a filter pleat pack including an air filter medium folded in a pleat shape, and an air filter unit including the filter pleat pack.
  • a filter medium using a polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as "PTFE”) porous film as an air filter medium, particularly a filter medium used for an air filter in a clean room used in the semiconductor industry, the chemical industry and the like. ..
  • the air filter medium using the PTFE porous membrane has features such as low self-dusting property and high chemical resistance as compared with the filter medium using glass fiber.
  • the air filter media using the PTFE porous membrane is 2/3 to 1/2 with the same collection efficiency as the filter media using glass fiber when it is used as an ULPA (ultra-low penetration air grade) filter. A low pressure loss can be achieved.
  • Patent Document 1 discloses an air filter medium using a PTFE porous membrane and a method for producing the same.
  • a PTFE porous membrane is usually laminated with a breathable support material (hereinafter referred to as “breathable support material”) in order to reinforce the membrane and maintain the shape of the filter medium.
  • breathable support material a breathable support material
  • the air filter medium is generally folded in a pleat shape by a pleating process (pleating process) so as to have a continuous W-shape when viewed from the side in order to secure a filtration area as large as possible.
  • the pleated air filter medium is further incorporated into a frame body and used as an air filter unit.
  • the pleated air filter medium is generally referred to by those skilled in the art as "filter pleated pack".
  • PTFE porous membrane is a very thin membrane. Therefore, even if laminated with the air-permeable support material, minute defects may occur in the PTFE porous film due to the stress applied to the film during the pleating process. If a defect occurs in the PTFE porous membrane, the collection efficiency of the filter pleat pack and the air filter unit including the same will decrease. Patent Document 1 does not show anything about these phenomena and their solution.
  • An object of the present invention is to provide a filter pleat pack including an air filter medium using a PTFE porous membrane, in which a decrease in collection efficiency during pleating is suppressed.
  • the present invention is A filter pleat pack comprising air filter media folded in pleats
  • the air filter medium comprises a laminate of a PTFE porous membrane and a breathable support material,
  • the PTFE porous membrane When observing the cut surface of the filter pleat pack cut by a plane perpendicular to the pleat line of the filter pleat pack, the PTFE porous membrane has a first converging portion, a dividing portion, and a extending portion in the extending direction of the membrane.
  • the PTFE porous membrane is divided into a plurality of layers in the thickness direction of the membrane, and the plurality of layers are separated from each other,
  • a filter pleat pack wherein the plurality of layers are converged into one layer in the first converging unit and the second converging unit, I will provide a.
  • the present invention provides An air filter unit comprising the filter pleat pack of the present invention and a frame body that supports the filter pleat pack, I will provide a.
  • the PTFE porous membrane when the cut surface of the filter pleat pack is observed, has the first converging portion, the dividing portion, and the second converging portion in this order in the extending direction of the membrane.
  • the PTFE porous membrane is divided into a plurality of layers in the thickness direction of the membrane, and the plurality of layers are separated from each other. Further, in the first converging unit and the second converging unit, the plurality of layers converge into one layer.
  • the divided portion is formed when the air filter medium containing the above laminate is pleated, but the stress applied to the PTFE porous membrane during the pleating is dispersed and relaxed by the formation of the divided portion, which results from the pleating process.
  • FIG. 1A is a plan view schematically showing an example of the filter pleat pack of the present invention.
  • 1B is a sectional view showing a region I in a section BB of the filter pleat pack shown in FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a schematic diagram showing the vicinity of a divided portion in an example of a porous PTFE membrane that can be included in the filter pleat pack of the present invention.
  • FIG. 2B is a schematic diagram showing the vicinity of the divided portion in an example of the porous PTFE membrane that can be included in the filter pleat pack of the present invention.
  • FIG. 2C is a schematic view showing the vicinity of a divided portion in an example of the porous PTFE membrane that can be included in the filter pleat pack of the present invention.
  • FIG. 1A is a plan view schematically showing an example of the filter pleat pack of the present invention.
  • 1B is a sectional view showing a region I in a section BB of the filter pleat pack shown in FIG. 1A
  • FIG. 2D is a schematic view showing the vicinity of a divided portion in an example of the porous PTFE membrane that can be included in the filter pleat pack of the present invention.
  • FIG. 2E is a schematic view showing the vicinity of a divided portion in an example of the porous PTFE membrane that can be included in the filter pleat pack of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the positions of the dividing parts that the filter pleat pack of the present invention may have.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of an air filter medium included in the filter pleat pack of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing an example of the air filter unit of the present invention.
  • FIG. 6A is an observation image of a cut surface including a divided portion in the filter pleat pack of Example 1 by a scanning electron microscope (hereinafter, referred to as “SEM”).
  • FIG. 6B is an enlarged image of region IV of the observation image shown in FIG. 6A.
  • FIG. 7A is an SEM observation image of a cut surface including a divided portion in the filter pleat pack of Example 1.
  • FIG. 7B is an enlarged image of the region V of the observation image shown in FIG. 7A.
  • FIG. 7C is an enlarged image of area VI of the enlarged image shown in FIG. 7B.
  • FIG. 8A is an SEM observation image of a cut surface including a divided portion in the filter pleat pack of Example 2.
  • FIG. 8A is an SEM observation image of a cut surface including a divided portion in the filter pleat pack of Example 2.
  • FIG. 8B is an enlarged image of region VII of the observed image shown in FIG. 8A.
  • FIG. 8C is an enlarged image of a region VIII of the enlarged image shown in FIG. 8B.
  • FIG. 9A is an SEM observation image of a cut surface including a divided portion in the filter pleat pack of Example 3.
  • FIG. 9B is an enlarged image of the region IX of the observation image shown in FIG. 9A.
  • FIGS. 1A and 1B An example of the filter pleat pack of the present invention is shown in FIGS. 1A and 1B.
  • FIG. 1B is an enlarged view of the region I in the cross section BB of FIG. 1A.
  • the filter pleat pack 1 shown in FIGS. 1A and 1B is composed of an air filter medium 2 folded in a pleat shape.
  • the air filter medium 2 includes a laminated body 5 of a porous PTFE membrane 3 and a breathable support material 4 (4A, 4B).
  • the laminated body 5 has a three-layered laminated structure in which the PTFE porous membrane 3 is sandwiched between a pair of breathable support materials 4A and 4B.
  • the PTFE porous membrane 3 and the breathable support materials 4A and 4B are bonded to each other.
  • the PTFE porous membrane 3 has a function of collecting a target substance contained in the gas to be filtered.
  • the object to be collected is typically dust in the air.
  • the breathable support materials 4A and 4B have a function of reinforcing the PTFE porous membrane 3 and maintaining the shape of the air filter medium 2. Any of the breathable support materials 4A and 4B can further have a function as a pre-filter for collecting a relatively large size collection target.
  • the air-permeable support materials 4A and 4B provide the air filter medium 2 with the rigidity necessary for pleating.
  • the cross section shown in FIG. 1B is a cut surface (hereinafter, simply referred to as a “cut surface”) 7 of the filter pleat pack 1 cut by a plane perpendicular to the pleat line 6.
  • the pleated line 6 is a fold line formed on the air filter medium 2 by pleating.
  • the pleated lines 6 are observed as mountain fold lines and valley fold lines when the filter pleat pack 1 is viewed from one surface thereof.
  • the PTFE porous membrane 3 has a first converging portion 13A, a dividing portion 9 and a second converging portion 13B in this order in the extending direction of the membrane.
  • the PTFE porous membrane 3 is divided into a plurality of layers in the thickness direction of the membrane, and the plurality of layers are separated from each other.
  • the plurality of layers converge into one layer.
  • the observation of the cut surface 7 may be carried out by a method such as SEM that allows the cut surface 7 to be enlarged and observed. The magnification is, for example, 100 to 2500 times.
  • the vicinity of the dividing portion 9 in the example of the PTFE porous membrane 3 that can be included in the filter pleat pack 1 is shown in FIGS. 2A to 2E.
  • the PTFE porous membrane 3 of FIG. 2A has a first converging portion 13A, a dividing portion 9 and a second converging portion 13B in this order in the extending direction of the membrane.
  • the PTFE porous membrane 3 is divided into a main layer 10 having the largest thickness and a sub-layer 11 having a thickness of 70% or less of the thickness of the main layer as the plurality of layers. There is.
  • the main layer 10 and the sublayer 11 are separated from each other with a space 12 interposed therebetween.
  • the main layer 10 and the sub-layer 11 are converged into one layer.
  • the sublayer 11 is connected to the main layer 10 at both ends thereof.
  • the sublayers 11, 11A and 11B shown in FIGS. 2A to 2E are connected to the main layer 10 at both ends thereof.
  • the thickness of the sub-layer 11 is 70% or less of the thickness of the main layer 10, and may be 60% or less, 50% or less, 40% or less, or even 30% or less.
  • the lower limit of the ratio of the thickness of the sublayer 11 to the thickness of the main layer 10 is, for example, 1% or more, and may be 3% or more, 5% or more, and further 10% or more.
  • the porous PTFE membrane 3 is divided into a main layer 10 and two sublayers 11A and 11B in the dividing portion 9 shown in FIG. 2B.
  • Each of the main layer 10, the sublayer 11A, and the sublayer 11B is separated from each other with the space 12 in between.
  • the main layer 10 and the sub-layers 11A and 11B converge to one layer.
  • the sublayers 11A and 11B are both branched from the main layer 10.
  • the dividing unit 9 may have a sub-layer 11B that branches from the sub-layer 11A (see FIG. 2C). Further, in the divided portion 9 shown in FIGS.
  • the sub-layers 11A and 11B are formed on the same side with respect to the main layer 10, in other words, on the same side of the PTFE porous membrane 3,
  • the sublayers 11A and 11B may be formed on different sides with respect to the main layer 10, in other words, on the respective surface sides of the PTFE porous membrane 3 (see FIG. 2D).
  • the sections where the sub-layers 11A and 11B are formed coincide with each other when viewed along the extending direction of the PTFE porous membrane 3, but the sub-layers
  • the sections in which 11A and 11B are formed do not have to match (see FIG. 2E).
  • the configuration of the main layer 10 and the sublayer 11 for example, the state of division and the number of layers are not limited to the above example. ..
  • the strength of the PTFE porous membrane 3 can be more reliably ensured by the thickness of the main layer 10.
  • the division mode of the PTFE porous membrane 3 in the division section 9 is not limited to the division into the main layer 10 and the sublayer 11.
  • the PTFE porous membrane in the dividing portion 9 may be divided into a plurality of layers having an equal thickness, and the main layer 10 may not be included.
  • the maximum separation distance D between the plurality of layers in the dividing portion 9, for example, the maximum separation distance D between the main layer 10 and the sub-layer 11, is the first converging portion 13A and/or the second converging portion 13B.
  • the thickness may be equal to or larger than the thickness of the PTFE porous film 3 in the above case, and in this case, the dispersion and relaxation of the stress applied to the PTFE porous film 3 during the pleating process can be further enhanced.
  • the maximum distance D is the distance in the film thickness direction of the PTFE porous film 3, for example, the direction perpendicular to the main layer 10. 2A to 2E show the maximum separation distance D in each divided portion 9.
  • the maximum separation distance D is 1.5 times or more, 2 times or more, 3 times or more, 4 times or more, or 5 times the thickness of the PTFE porous film 3 in the first converging portion 13A and/or the second converging portion 13B. It may be 6 times or more.
  • the dividing portion 9 is typically located in the folded region II (see FIG. 3) of the laminated body 5.
  • the folded region II is a region in the vicinity of the pleat line 6 of the filter pleat pack 1 and is a region where the stress applied to the PTFE porous film 3 during the pleat processing is the strongest. Therefore, by positioning the dividing portion 9 in the folded region II, it is possible to more surely disperse and alleviate the stress.
  • the folded region II is defined as a region within 1.5 mm in the length L along the air filter medium 2 from the top 14 of the folded portion of the air filter medium 2 (laminate 5).
  • a region having a length L within 1.5 mm corresponds to a region where the air filter medium 2 and the laminated body 5 are particularly strongly affected by folding during pleating.
  • the position of the dividing portion 9 in the laminated body 5 is not limited to the above example.
  • the dividing portion 9 may be located in the flat region III instead of the folded region II or together with the folded region II.
  • the flat region III is defined as a region other than the folded region II in the air filter medium 2 (laminate 5) folded in a pleat shape.
  • the dividing portion 9 When the plurality of layers in the dividing portion 9 include the main layer 10 and the sub-layer 11, and the dividing portion 9 is located in the folded region II of the laminated body 5, at least one sub-layer 11 is the main layer 10. It may be located on the outer side of the folded back of the laminated body 5 as compared with.
  • the basis weight of the air filter medium 2 is, for example, 30 to 260 g/m 2 .
  • the lower limit of the basis weight may be 40 g/m 2 or more, 50 g/m 2 or more, and further 55 g/m 2 or more.
  • the upper limit of the basis weight is 200 g/m 2 or less, 150 g/m 2 or less, 120 g/m 2 or less, 100 g/m 2 or less, 90 g/m 2 or less, 80 g/m 2 or less, and further 70 g/m 2 or less. May be
  • the air filter medium 2 has, for example, the following characteristics.
  • the PF (Performance Factor) value of the air filter medium 2 is, for example, 23 or more, and may be 25 or more, 27 or more, and further 30 or more.
  • the PF value is a numerical value that is an index of the collection performance of the air filter medium, and the larger the PF value, the higher the collection performance of the air filter medium.
  • the air filter medium 2 having a PF value of 23 or more can be used as a filter medium for an air filter used in a clean room such as the semiconductor industry or the chemical industry.
  • the pressure loss PL 1 of the air filter medium 2 is, for example, 10 to 300 Pa, and may be 100 to 250 Pa, further 150 to 250 Pa.
  • the pressure loss PL 1 of the air filter medium 2 can be measured as follows. An air filter medium to be evaluated is set in a holder having a vent hole (circular shape, effective area 100 cm 2 ) so that the filter medium closes the vent hole. Next, a pressure difference is generated between one surface of the holder and the other surface of the holder so that air can pass through the object to be evaluated in the vent hole. Then, the pressure difference is measured by a pressure gauge (manometer) when the linear flow velocity of the air passing through the object to be evaluated becomes 5.3 cm/sec as measured by the flowmeter. The pressure difference is measured 8 times for one evaluation object, and the average value is taken as the pressure loss of the evaluation object.
  • a pressure gauge manometer
  • the collection efficiency CE 1 of the air filter medium 2 is, for example, 20 to 100%, and may be 90 to 100%, or even 99.9 to 100%. Further, the lower limit of the collection efficiency CE 1 may be 99.9% or more, 99.99% or more, and further 99.999% or more.
  • the air filter medium 2 may be a filter medium for a HEPA (high-efficiency particulate air grade) filter defined in Japanese Industrial Standard (JIS) Z8122:2000, and may be a ULPA (ultra-low penetration air grade) filter medium. It may be a filter medium.
  • the collection efficiency CE 1 of the air filter medium 2 can be measured as follows.
  • a filter medium to be evaluated is set in a holder having a vent hole (circular shape, effective area 100 cm 2 ) so that the filter medium closes the vent hole.
  • a pressure difference is generated between one surface of the holder and the other surface of the holder so that air can pass through the object to be evaluated in the vent hole.
  • the particle diameter was 0.10 to 0.20 ⁇ m (average particle size).
  • Polyalphaolefin particles having a diameter of 0.15 ⁇ m) are contained in the air passing through the object to be evaluated at a concentration of 4 ⁇ 10 8 particles/L or more.
  • the PTFE porous membrane 3 is usually composed of innumerable PTFE fibrils which are fine fibrous structures.
  • the PTFE porous membrane 3 may further have a PTFE node (nodule portion) connected to the fibril.
  • the PTFE porous film 3 is formed, for example, by molding a mixture of unsintered PTFE powder and a liquid lubricant into a sheet by a method such as extrusion and/or rolling, and removing the liquid lubricant from the obtained unsintered sheet. Then, it can be obtained by making it porous by stretching.
  • the stretching is typically biaxial stretching in which the stretching in the MD direction (longitudinal direction) of the PTFE sheet and the stretching in the TD direction (width direction) are combined. In biaxial stretching, it is preferable to carry out MD-direction stretching and TD-direction stretching in this order.
  • the liquid lubricant is not limited as long as it can wet the surfaces of the PTFE particles and can be removed later, and examples thereof include hydrocarbon oils such as naphtha, white oil, and liquid paraffin.
  • hydrocarbon oils such as naphtha, white oil, and liquid paraffin.
  • the flexible PTFE porous membrane 3 Therefore, for example, by thinning the unsintered sheet to be stretched while keeping the stretching ratio in the MD direction low, it is possible to prevent the PTFE particles from strongly binding only in the MD direction while imparting the necessary strength to the film.
  • the PTFE porous film 3 is thick and has a well-balanced strength in both MD and TD directions, and PTFE is added to an atmosphere having a melting point (327° C.) or less when stretched in both MD and TD directions.
  • a holding method can be adopted.
  • the thickness of the unsintered sheet stretched in this method is, for example, 50 to 550 ⁇ m, and the upper limit thereof is preferably 500 ⁇ m or less, 400 ⁇ m or less, 300 ⁇ m or less, 200 ⁇ m or less, and more preferably 100 ⁇ m or less.
  • stretching in the MD direction may be carried out, for example, at a stretching ratio of 2 to 23 times and a stretching temperature of 150 to 300°C.
  • the draw ratio in the MD direction is preferably 22 times or less, 20 times or less, 15 times or less, 10 times or less, and more preferably 5 times or less.
  • the stretching in the TD direction may be carried out, for example, under the conditions of a stretching ratio of 10 to 60 times and a stretching temperature of 40 to 190°C.
  • the stretching temperature in the TD direction is preferably 170°C or lower, more preferably 150°C or lower.
  • the porosity of the PTFE porous membrane 3 is, for example, 70 to 98%. This high porosity contributes to the low pressure loss and high collection efficiency of the air filter medium 2 including the PTFE porous membrane 3.
  • the porosity can be measured as follows.
  • the PTFE porous membrane that is the object to be measured is cut into a certain size (for example, a circle having a diameter of 6 cm), and the volume and mass thereof are obtained.
  • the porosity of the PTFE porous membrane can be calculated by substituting the obtained volume and mass into the following formula (3).
  • V (unit: cm 3 ) is the above volume
  • W (unit: g) is the above mass
  • D (unit: g/cm 3 ) is the true density of PTFE.
  • Porosity (%) 100 ⁇ [V ⁇ (W/D)]/V (3)
  • the basis weight of the PTFE porous membrane 3 is, for example, 0.05 to 10 g/m 3 , and may be 0.1 to 5 g/m 3 or 0.3 to 3 g/m 3 .
  • the thickness of the PTFE porous film 3 in the first converging portion 13A and/or the second converging portion 13B exceeds 5.0 ⁇ m, for example, 6.0 ⁇ m or more, 7.0 ⁇ m or more, 8.0 ⁇ m or more, 9. It may be 0 ⁇ m or more, further 10.0 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the PTFE porous film 3 in the first converging portion 13A and/or the second converging portion 13B is, for example, 25 ⁇ m or less.
  • the average pore diameter of the PTFE porous membrane 3 is, for example, 0.1 to 50 ⁇ m.
  • the PF value, pressure loss, and collection efficiency of the PTFE porous membrane 3 can be in the same range as the PF value, pressure loss, and collection efficiency described above in the description of the air filter medium 2.
  • the pressure loss and the collection efficiency of the PTFE porous membrane 3 can be measured by the same method as the method of measuring the pressure loss and the collection efficiency of the air filter medium 2 using the PTFE porous membrane as the evaluation object.
  • the breathable support material 4 is a layer having higher air permeability in the thickness direction than the PTFE porous membrane 2.
  • the breathable support material 4 includes, for example, a non-woven fabric, a woven fabric, or a mesh of fibers such as short fibers and long fibers.
  • the breathable support material 4 including a nonwoven fabric is preferable because it has excellent breathability, strength, flexibility, and workability.
  • Examples of materials that can form the breathable support material 4 are polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); polyesters such as polyethylene terephthalate (PET); polyamides including aromatic polyamides; and composite materials thereof. ..
  • the breathable support material 4 may include two or more of these materials.
  • the material is preferably polyolefin, and more preferably PE, because the material has high bonding properties with the PTFE porous membrane 3.
  • the polyolefin, particularly PE is exposed on the surface of the breathable support 4 that is joined to the PTFE porous membrane 3.
  • An example of a composite material that can form the air-permeable support material 4 is a composite fiber having a core-sheath structure having a core part made of different materials and a sheath part covering the core part.
  • the melting point of the material forming the sheath is preferably lower than the melting point of the material forming the core.
  • the material forming the core is polyester such as PET.
  • the material forming the sheath is, for example, a polyolefin such as PE.
  • the average fiber diameter of the fibers that can form the breathable support material 4 is, for example, 1 to 50 ⁇ m, and may be 1 to 30 ⁇ m or 10 to 30 ⁇ m.
  • the breathable support material 3 has a basis weight of, for example, 20 to 70 g/m 2 .
  • the upper limit of the basis weight may be 50 g/m 2 or less, 40 g/m 2 or less, less than 40 g/m 2 , and even 35 g/m 2 or less.
  • the lower limit of the basis weight is, for example, 25 g/m 2 or more.
  • the PTFE porous membrane 3 and the breathable support material 4 are bonded to each other.
  • the joining method is not limited, and examples thereof include thermal lamination and adhesive lamination. It is preferable that the PTFE porous membrane 3 and the air permeable support material 4 are bonded to each other by thermal lamination, because the increase in pressure loss at the bonded portion can be suppressed.
  • the air filter medium 2 shown in FIG. 1B is a filter medium including a laminated body 5 having a three-layer structure of one PTFE porous membrane 3 and two breathable support materials 4A and 4B sandwiching the same.
  • the numbers of the PTFE porous membrane 3 and the breathable support material 4 included in the air filter medium 2 and the laminated body 5 are not limited.
  • the air filter medium 2 and the laminated body 5 may include two or more PTFE porous membranes 3.
  • the air filter medium 2 preferably includes a laminated body 5 having a multilayer structure of three or more layers.
  • the air filter medium 2 of FIG. 4 includes a laminated body 5 having a five-layer structure including two PTFE porous membranes 3A and 3B and three breathable support materials 4A, 4B and 4C.
  • a breathable support material 4A, a PTFE porous membrane 3A, a breathable support material 4C, a PTFE porous membrane 3B and a breathable support material 4B are laminated in this order.
  • the laminated body 5 includes two or more breathable support materials 4, and both main surfaces (both outermost layers) of the filter media 2 are breathable support materials. It is composed of four.
  • the air filter medium 2 includes two or more PTFE porous membranes 3, there may be a portion where the PTFE porous membranes 3 are continuously laminated.
  • the two or more PTFE porous membranes 3 may have the same structure or different structures.
  • the air filter medium 2 includes two or more breathable support members 4, there may be a portion where the breathable support members 4 are continuously laminated. Further, the configurations of the two or more breathable support members 4 may be the same or different from each other.
  • the air filter medium 2 and the laminated body 5 may include layers and/or members other than the PTFE porous membrane 3 and the breathable support material 4 as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • the air filter medium 2 can be formed, for example, by laminating and joining the PTFE porous membrane 3 and the air-permeable support material 4 by various laminating methods such as thermal lamination and adhesive lamination.
  • the filter pleat pack 1 has the following characteristics, for example.
  • the PF (Performance Factor) value of the filter pleat pack 1 is, for example, 40 or more, and may be 45 or more, 50 or more, 55 or more, and even 60 or more.
  • the PF value is a numerical value that is an index of the collection performance of the filter pleat pack, and the larger the PF value, the higher the collection performance of the filter pleat pack.
  • the filter pleat pack 1 having a PF value of 40 or more can be preferably used for an air filter used in a clean room such as the semiconductor industry or the chemical industry.
  • the pressure loss PL 2 of the filter pleat pack 1 is, for example, 5 to 125 Pa, and may be 40 to 100 Pa, or even 60 to 100 Pa.
  • the pressure loss PL 2 of the filter pleat pack 1 is formed by combining the filter pleat pack 1 with a frame body to form an air filter unit, and the formed air filter unit has the test method type 1 defined in JIS B9908:2011. It can be determined by performing a pressure loss test.
  • the frame body for example, an aluminum frame body having an outer size of 610 mm ⁇ 610 mm and an opening having a dimension of 580 mm ⁇ 580 mm can be used.
  • the collection efficiency CE 2 of the filter pleat pack 1 is, for example, 99.9 to 99.9999%, and may be 99.9 to 99.99999%, or even 99.9 to 99.999999%. Further, the lower limit of the collection efficiency CE 2 may be 99.99% or more, 99.999% or more, and further 99.9999% or more.
  • the filter pleat pack 1 may be for a HEPA filter specified in JIS Z8122:2000 or may be for a ULPA filter.
  • the collecting efficiency (entire collecting efficiency) CE 2 of the filter pleat pack 1 is formed by combining the filter pleat pack 1 with a frame body to form an air filter unit, and EN (European standard) 1822 is applied to the formed air filter unit.
  • the collection efficiency can be obtained by conducting an evaluation of the collection efficiency in accordance with the method defined in -1:2009.
  • the frame body for example, an aluminum frame body having an outer size of 610 mm ⁇ 610 mm and an opening having a dimension of 580 mm ⁇ 580 mm can be used.
  • the evaluation is performed according to the following measurement conditions and measurement methods, and polydispersion (particle size 0.10 to 0.10) is obtained instead of collection efficiency with respect to the maximum permeation particle size (MPPS) defined in EN1822-1:2009.
  • MPPS maximum permeation particle size
  • the collection efficiency obtained by using test particles having a particle size of 0.20 ⁇ m and an average particle size of 0.15 ⁇ m) is defined as the total collection efficiency CE 2 of the filter pleat pack.
  • ⁇ Test particles PAO (polyalphaolefin)
  • ⁇ Test particle size 0.1 ⁇ m or more
  • Upstream particle concentration 1.0 ⁇ 10 8 particles/L or more
  • ⁇ Surface wind velocity 0.4 ⁇ 0.1 m/sec
  • the filter pleat pack 1 suppresses a decrease in collection efficiency during pleating. Therefore, the filter pleat pack 1 can achieve both low pressure loss PL 2 and high collection efficiency CE 2 at a high level.
  • This characteristic can be expressed by the PF value and the collection efficiency CE 2 , and the filter pleat pack 1 has, for example, 40 or more, preferably 45 or more, more preferably 50 or more, further preferably 55 or more, particularly preferably It may have a PF value of 60 or more and a collection efficiency CE 2 of 99.9% or more, preferably 99.99% or more, more preferably 99.999% or more, still more preferably 99.9999% or more. it can.
  • the filter pleat pack 1 may further include members other than the air filter medium 2.
  • the member is, for example, a resin string generally called a “bead”.
  • a bead is a type of spacer that maintains the shape of the pleated air filter media.
  • the beads are usually arranged on the surface of the folded air filter medium 2 so as to proceed along a direction intersecting the pleated line 6 (the mountain fold line and/or the valley fold line) of the air filter medium 2.
  • the beads may be arranged on one surface of the air filter medium 2 or on both surfaces thereof. However, it is preferable that the beads are arranged not on the porous PTFE membrane 3 but on the breathable support material 4.
  • the filter pleat pack 1 may include a plurality of beads arranged in parallel with each other at a predetermined interval in the direction of the pleat line 6 when the surface of the air filter medium 2 on which the beads are arranged is viewed in a plan view.
  • the beads can be formed, for example, by melting a resin and applying it in a string shape.
  • the resin is not limited, and examples thereof include polyamide and polyolefin.
  • the filter pleat pack 1 can be formed by folding the air filter medium 2 into pleats by pleating.
  • the air filter medium 2 is folded by pleating so as to have a continuous W shape when viewed from the side surface.
  • Pleating of the air filter medium 2 can be carried out, for example, by using a reciprocating machine to continuously fold the air filter medium 2 along the mountain fold lines and valley fold lines set alternately and parallel to the surface. ..
  • FIG. 5 An example of the air filter unit of the present invention is shown in FIG.
  • the air filter unit 21 shown in FIG. 5 includes the filter pleat pack 1 and a frame body 22 that supports the filter pleat pack 1.
  • the peripheral edge of the filter pleat pack 1 is supported by a frame body (support frame) 22.
  • the frame body 22 is made of, for example, metal, resin, or a composite material thereof.
  • the filter pleat pack 1 can be combined with the frame body 22 at the same time when the frame body 22 is molded.
  • the configuration of the frame body 22 can be similar to the configuration of the frame body included in the conventional air filter unit.
  • the air filter unit 21 including the filter pleat pack 1, a decrease in collection efficiency in the pleating process for forming the filter pleat pack 1 is suppressed.
  • the air filter unit 21 can have the PF value, the pressure loss, and the collection efficiency (total collection efficiency) within the numerical ranges described above in the description of the filter pleat pack 1, including the preferable ranges.
  • the thickness of the air-permeable support material, the PTFE porous membrane before being laminated with the air-permeable support material, and the air filter material was evaluated by a digital dial gauge.
  • the thickness of the PTFE porous membrane contained in the filter pleat pack was evaluated as follows. First, after embedding a filter pleat pack in an epoxy resin, the cross section including the PTFE porous film was exposed, polished and surface-treated, and further subjected to ion polishing. Next, an enlarged observation image (magnification of about 2000 times) of the cross section obtained by using a field emission SEM (FE-SEM; JSM-7500F manufactured by JEOL, acceleration voltage 5 kV, backscattered electron image) is subjected to image analysis.
  • FE-SEM field emission SEM
  • the thickness of the PTFE porous film contained in the filter pleat pack was determined. However, at the time of image analysis, the thickness at five measurement points was evaluated while changing the location, and the average value was used as the thickness of the PTFE porous membrane. The above method using FE-SEM can also be applied to the evaluation of the thickness of the PTFE porous membrane contained in the air filter medium.
  • the collection efficiency of the air filter media produced in the examples and comparative examples was measured as follows. First, an air filter medium, which is an evaluation target, was set in a holder having a ventilation port (circular shape, effective area 100 cm 2 ) so that the evaluation target blocked the ventilation port. Next, a pressure difference was generated between one surface of the holder and the other surface of the holder so that air could pass through the object to be evaluated in the vent hole.
  • a ventilation port circular shape, effective area 100 cm 2
  • the particle diameter was 0.10 to 0.20 ⁇ m (average particle Polyalphaolefin particles having a diameter of 0.15 ⁇ m) were included in the air passing through the object to be evaluated at a concentration of 4 ⁇ 10 8 particles/L or more.
  • the pressure loss of the air filter media produced in Examples and Comparative Examples was evaluated as follows. First, an air filter medium, which is an evaluation target, was set in a holder having a ventilation port (circular shape, effective area 100 cm 2 ) so that the evaluation target blocked the ventilation port. Next, a pressure difference was generated between one surface of the holder and the other surface of the holder so that air could pass through the object to be evaluated in the vent hole. Then, the pressure difference was measured by a pressure gauge (manometer) when the linear velocity of the air passing through the evaluation object was 5.3 cm/sec as measured by the flowmeter. The pressure difference was measured 8 times for one evaluation object, and the average value was taken as the pressure loss of the evaluation object.
  • a pressure gauge manometer
  • the overall collection efficiency of the filter pleat packs obtained by pleating the air filter media produced in the examples and comparative examples is EN1822-as the total collection efficiency of the air filter unit in which the pleat packs are incorporated into the frame.
  • the evaluation was performed according to the method defined in 1:2009. However, the evaluation was performed according to the following measurement conditions and measurement methods.
  • MPPS maximum permeation particle size
  • polydisperse particle size 0.10 to 0.20 ⁇ m, average particle size 0.15 ⁇ m
  • the collection efficiency obtained by using was used as the total collection efficiency of the filter pleated pack.
  • ⁇ Test particles PAO (polyalphaolefin)
  • ⁇ Test particle size 0.1 ⁇ m or more
  • Upstream particle concentration 1.0 ⁇ 10 8 particles/L or more
  • ⁇ Surface wind velocity 0.4 ⁇ 0.1 m/sec
  • Air filter unit size External dimensions 610 mm ⁇ 610 mm , Opening dimensions 580mm x 580mm
  • a probe having a measurement opening of 50 mm ⁇ 10 mm is scanned at a speed of 22 m/sec along the downstream surface of the air filter unit to remove the entire air filter unit. The total number of PAO particles leaking to the downstream side in the region was measured. Next, the downstream particle concentration was determined from the total number of measured PAO particles.
  • the pressure loss of the filter pleat pack obtained by pleating each of the air filter media produced in Examples and Comparative Examples is JIS B9908:2011 as the pressure loss of the air filter unit in which the filter pleat pack is incorporated in the frame.
  • the pressure loss test of the prescribed test method type 1 was performed and evaluated. For the evaluation, a frame body having an outer size of 610 mm ⁇ 610 mm and an opening size of 580 mm ⁇ 580 mm was used.
  • Example 1 100 parts by weight of PTFE fine powder (manufactured by Daikin, Polyflon F-104) and 20 parts by weight of dodecane as a liquid lubricant were uniformly mixed to obtain a mixture. Next, the obtained mixture was extruded into a sheet using an extruder to obtain a belt-shaped PTFE sheet (thickness 1.5 mm, width 20 cm). Next, the formed PTFE sheet was rolled by a pair of metal rolling rolls. Rolling was carried out while pulling the PTFE sheet in the longitudinal direction using another roll arranged downstream of the rolling roll so that the width of the PTFE sheet did not change before and after rolling. The PTFE sheet after rolling had a thickness of 500 ⁇ m.
  • the PTFE sheet was kept in an atmosphere of 150°C to remove the liquid lubricant.
  • the PTFE sheet was stretched in the longitudinal direction at a stretching temperature of 280° C. and a stretching ratio of 22 times by the roll stretching method, and then stretched in the width direction at a stretching temperature of 150° C. and a stretching ratio of 40 times by the tenter stretching method. Further, the stretched PTFE sheet was heated with hot air at 500° C. in a state where the dimensions of the sheet were fixed to obtain a PTFE porous membrane A.
  • the thickness of the obtained PTFE porous membrane A was 6.5 ⁇ m.
  • a pair of the obtained porous PTFE membrane A and a breathable support material composed of a PET/PE composite fiber non-woven fabric manufactured by Unitika, Elves S0303 WDO, basis weight 30 g/m 2 , thickness 210 ⁇ m
  • An air filter medium A having a three-layer structure of breathable support material/PTFE porous membrane A/breathable support material is obtained by laminating the porous porous membrane A by thermal lamination so that the porous support material sandwiches the porous PTFE membrane A. It was The obtained air filter medium A had a thickness of 320 ⁇ m, a pressure loss of 220 Pa, a collection efficiency of 99.9995%, and a PF value of 24.
  • the air filter medium A is pleated with a reciprocating pleating machine (made by Faltec) at a mountain height (pleats height) of 35 mm and a pleats spacing of 8 ppi (pleats per inch) to obtain a filter pleats pack A. Obtained. Polyamide resin was used for the beads for maintaining the shape of the filter pleat pack.
  • the divided portion 9 is formed in a plurality of folded regions observed on the cut surface, and it was confirmed that the similar divided portion 9 was formed even when the cut surface was changed and evaluation was performed.
  • the dividing portion 9 located in the folded region was formed over the entire area.
  • An example of the confirmed dividing unit 9 is shown in FIGS. 6A to 6B and FIGS. 7A to 7C. Note that FIG. 6B is an enlarged image of the area IV in FIG. 6A. 7B is an enlarged view of the area V in FIG. 7A, and FIG. 7C is an enlarged image of the area VI in FIG. 7B.
  • the PTFE porous membrane was divided into the main layer 10 and one sub-layer 11 having a thickness of about 10% of the thickness of the main layer 10.
  • the main layer 10 and the sublayer 11 were separated from each other. Further, the sub-layer 11 was formed so as to be located on the outer side of the folded back of the laminated body as compared with the main layer 10.
  • the maximum separation distance D (the maximum separation distance between the main layer 10 and the sub-layer 11) in the dividing portion 9 is the thickness of the PTFE porous film A in the first converging portion 13A and the second converging portion 13B.
  • the PTFE porous membrane is divided into a main layer 10 and two sub-layers 11A and 11B having a thickness of about 10 to 20% of the thickness of the main layer 10.
  • the main layer 10, the sublayer 11A, and the sublayer 11B were separated from each other. Further, each of the sub-layers 11A and 11B was formed so as to be positioned on the outer side of the folded back of the laminated body as compared with the main layer 10.
  • the maximum separation distance D in the dividing portion 9 (the maximum separation distance D between the main layer 10 and the sub-layer 11B) is the thickness of the PTFE porous film A in the first converging portion 13A and the second converging portion 13B.
  • the maximum separation distance D in the dividing portion 9 is the thickness of the PTFE porous film A in the first converging portion 13A and the second converging portion 13B.
  • the filter pleat pack obtained by pleating was placed on an aluminum frame body having outer dimensions of 610 mm ⁇ 610 mm and opening dimensions of 580 mm ⁇ 580 mm.
  • the air filter unit was obtained by fixing with an adhesive so that the four sides are in close contact with the frame.
  • the overall collection efficiency of the obtained air filter unit was 99.9998% (5N8).
  • the pressure loss of the filter pleat pack A was 100 Pa, and the PF value was 55.
  • Example 2 A PTFE porous membrane B was obtained in the same manner as in Example 1 except that the rolled PTFE sheet was rolled to a thickness of 200 ⁇ m and the stretching ratio in the longitudinal direction was set to 10 times. The thickness of the obtained PTFE porous membrane B was 10 ⁇ m.
  • a three-layer structure of breathable support material/PTFE porous membrane B/breathable support material is obtained in the same manner as in Example 1 except that the PTFE porous membrane B is used instead of the PTFE porous membrane A.
  • Air filter medium B was obtained.
  • the air filter medium B thus obtained had a thickness of 320 ⁇ m, a pressure loss of 220 Pa, a collection efficiency of 99.9995%, and a PF value of 24.
  • a filter pleat pack B was obtained in the same manner as in Example 1 except that the air filter medium B was used in place of the air filter medium A.
  • An enlarged observation image of the cut surface of the filter pleat pack B cut by a plane perpendicular to the pleat line was confirmed by the above-mentioned method carried out on the filter pleat pack A.
  • the dividing portion 9 was formed in the folded region, which is a region in the vicinity of.
  • the divided portion 9 is formed in a plurality of folded regions observed on the cut surface, and it was confirmed that the similar divided portion 9 was formed even when the cut surface was changed and evaluation was performed.
  • the dividing portion 9 located in the folded region was formed over the entire portion.
  • FIGS. 8A to 8C An example of the confirmed division parts is shown in FIGS. 8A to 8C.
  • the example shown in FIGS. 8A to 8C is an example of the dividing portion 9 which is formed in a position slightly separated from the apex of the turn-back, although it is within the turn-back region.
  • 8B is an enlarged image of region VII in FIG. 8A
  • FIG. 8C is an enlarged image of region VIII in FIG. 8B.
  • the PTFE porous film is divided into a main layer 10 and four sublayers 11 (11A to 11D) having a thickness of about 50% of the thickness of the main layer 10. It had been.
  • the main layer 10 and the sublayers 11A to 11D were separated from each other.
  • the sub-layer 11 was formed at both the position on the outer side and the position on the inner side of the folded back of the laminated body with respect to the main layer 10.
  • the maximum separation distance D (the maximum separation distance D between the sublayer 11C and the sublayer 11D) in the dividing portion 9 is the thickness of the PTFE porous film B in the first converging portion 13A and the second converging portion 13B. Of about 6.7 ⁇ m, it was about 7 times about 47 ⁇ m.
  • the filter pleat pack obtained by pleating was placed on an aluminum frame body having outer dimensions of 610 mm ⁇ 610 mm and opening dimensions of 580 mm ⁇ 580 mm.
  • the air filter unit was obtained by fixing with an adhesive so that the four sides are in close contact with the frame.
  • the overall collection efficiency of the obtained air filter unit (entire collection efficiency of the filter pleat pack B) was 99.99999% (6N3).
  • the pressure loss of the filter pleat pack B was 100 Pa and the PF value was 60.
  • Example 3 A PTFE porous membrane C was obtained in the same manner as in Example 1 except that the PTFE sheet after rolling was rolled to a thickness of 100 ⁇ m and the stretching ratio in the longitudinal direction was set to 5 times. The thickness of the obtained PTFE porous membrane C was 12.5 ⁇ m.
  • a three-layer structure of breathable support material/PTFE porous membrane C/breathable support material is obtained in the same manner as in Example 1 except that the PTFE porous membrane C is used instead of the PTFE porous membrane A.
  • Air filter medium C was obtained.
  • the air filter medium C thus obtained had a thickness of 320 ⁇ m, a pressure loss of 220 Pa, a collection efficiency of 99.9995%, and a PF value of 24.
  • a filter pleat pack C was obtained in the same manner as in Example 1 except that the air filter medium C was used instead of the air filter medium A.
  • the air filter medium C was used instead of the air filter medium A.
  • the dividing portion 9 was formed in the folded region, which is a region near the pleated line. Further, the divided portion 9 is formed in a plurality of folded regions on the cut surface, and it was confirmed that the same divided portion 9 was formed even when the cut surface was changed and the evaluation was performed.
  • FIGS. 9A and 9B An example of the divided portion 9 confirmed in the flat area is shown in FIGS. 9A and 9B. Note that FIG. 9B is an enlarged image of the area IX in FIG. 9A.
  • the PTFE porous membrane was divided into a main layer 10 and two sublayers 11A and 11B having a thickness of about 50% of the thickness of the main layer 10. ..
  • the main layer 10, the sublayer 11A, and the sublayer 11B were separated from each other.
  • the two sublayers 11A and 11B were formed so as to sandwich the main layer 10 therebetween, and each of the sublayers 11A and 11B extended in parallel with the main layer 10.
  • the maximum separation distance D (the maximum separation distance D between the sublayer 11A and the sublayer 11B) in the dividing portion 9 is the thickness of the PTFE porous film C in the first converging portion 13A and the second converging portion 13B.
  • the filter pleat pack obtained by pleating was placed on an aluminum frame body having outer dimensions of 610 mm ⁇ 610 mm and opening dimensions of 580 mm ⁇ 580 mm.
  • the air filter unit was obtained by fixing with an adhesive so that the four sides are in close contact with the frame.
  • the overall collection efficiency of the obtained air filter unit (entire collection efficiency of the filter pleat pack C) was 99.99998% (6N8).
  • the pressure loss of the filter pleat pack C was 100 Pa and the PF value was 65.
  • Example 1 A PTFE porous membrane D was obtained in the same manner as in Example 1 except that the PTFE sheet after rolling was rolled to a thickness of 600 ⁇ m and the stretching ratio in the longitudinal direction was 25 times. The thickness of the obtained PTFE porous membrane D was 5.0 ⁇ m.
  • a three-layer structure of breathable support material/PTFE porous membrane D/breathable support material is obtained in the same manner as in Example 1 except that the PTFE porous membrane D is used instead of the PTFE porous membrane A.
  • Air filter medium D was obtained.
  • the obtained air filter medium D had a thickness of 320 ⁇ m, a pressure loss of 220 Pa, a collection efficiency of 99.9995%, and a PF value of 24.
  • a filter pleat pack D was obtained in the same manner as in Example 1 except that the air filter medium D was used in place of the air filter medium A.
  • An enlarged observation image of the cut surface of the filter pleat pack D cut by the plane perpendicular to the pleat line was confirmed by the above-mentioned method carried out on the filter pleat pack A, but in all regions of the folded region and the flat region. No division was confirmed. Further, the cut surface was changed a plurality of times, and the enlarged observation image was confirmed for each cut surface, but no divided portion was confirmed in any of them.
  • the thickness of the PTFE porous membrane D in the filter pleat pack D was 5.0 ⁇ m.
  • the filter pleat pack obtained by pleating was placed on an aluminum frame body having outer dimensions of 610 mm ⁇ 610 mm and opening dimensions of 580 mm ⁇ 580 mm.
  • the air filter unit was obtained by fixing with an adhesive so that the four sides are in close contact with the frame.
  • the overall collection efficiency of the obtained air filter unit (entire collection efficiency of the filter pleat pack D) was 99.9995% (5N5).
  • the pressure loss of the filter pleat pack D was 100 Pa, and the PF value was 50.
  • the pressure loss and the trapping efficiency as the air filter medium are equal to those of the filter pleat pack of the comparative example, but the filter pleat pack is the same.
  • the collection efficiency of the pleated pack and the air filter unit including the pleated pack is improved.
  • the filter pleat pack of the present invention can be used for the same purpose as a conventional filter pleat pack including an air filter medium.
  • the application is, for example, an air filter unit in a clean room used in the semiconductor industry, the pharmaceutical industry, or the like.

Abstract

本開示のフィルタプリーツパックは、プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材を備え、エアフィルタ濾材は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)多孔質膜と通気性支持材との積層体を含み、フィルタプリーツパックのプリーツ線と垂直に交わる平面により切断した当該フィルタプリーツパックの切断面を観察したときに、PTFE多孔質膜は、当該膜が延びる方向に、第1収束部、分割部及び第2収束部をこの順に有し、分割部において、PTFE多孔質膜は当該膜の厚さ方向に複数の層に分割されるとともに、前記複数の層は互いに離間しており、第1収束部及び第2収束部において、前記複数の層は1つの層に収束している。本開示のフィルタプリーツパックは、プリーツ加工時における捕集効率の低下が抑制されたフィルタプリーツパックである。

Description

フィルタプリーツパック及びエアフィルタユニット
 本発明は、プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材を備えるフィルタプリーツパックと、当該フィルタプリーツパックを備えるエアフィルタユニットとに関する。
 エアフィルタ濾材、特に半導体工業及び薬品工業等で利用されるクリーンルームのエアフィルタに使用される濾材、に、ポリテトラフルオロエチレン(以下、「PTFE」と記載する)多孔質膜を用いた濾材がある。PTFE多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材は、ガラス繊維を用いた濾材に比べて、自己発塵性が低く、耐薬品性が高い等の特長を有する。また、PTFE多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材は、ULPA(ultra-low penetration air grade)フィルタとしたときに、ガラス繊維を用いた濾材に比べて同じ捕集効率で2/3~1/2程度の低い圧力損失を達成できる。特許文献1には、PTFE多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材とその製造方法が開示されている。
特開2001-170461号公報
 エアフィルタ濾材においてPTFE多孔質膜は、当該膜を補強して濾材としての形状を維持するために、通常、通気性を有する支持材(以下、「通気性支持材」と記載する)と積層されている。また、エアフィルタ濾材は、できるだけ大きな濾過面積を確保するために、ひだ折り加工(プリーツ加工)によって、側面から見て連続したW字状となるようにプリーツ状に折り畳まれていることが一般的である。プリーツ加工されたエアフィルタ濾材は、さらに枠体に組み込まれて、エアフィルタユニットとして使用される。なお、プリーツ加工されたエアフィルタ濾材は、一般に、「フィルタプリーツパック」と当業者に称されている。
 PTFE多孔質膜は非常に薄い膜である。このため、通気性支持材と積層されていても、プリーツ加工時に当該膜に加わる応力によって、微小な欠陥がPTFE多孔質膜に生じることがある。PTFE多孔質膜に欠陥が生じると、フィルタプリーツパック及びこれを備えるエアフィルタユニットとしての捕集効率が低下する。特許文献1には、これらの現象及びその解決について何も示されていない。
 本発明は、PTFE多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材を備えるフィルタプリーツパックであって、プリーツ加工時における捕集効率の低下が抑制されたフィルタプリーツパックの提供を目的とする。
 本発明は、
 プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材を備えるフィルタプリーツパックであって、
 前記エアフィルタ濾材は、PTFE多孔質膜と、通気性支持材との積層体を含み、
 前記フィルタプリーツパックのプリーツ線と垂直に交わる平面により切断した当該フィルタプリーツパックの切断面を観察したときに、前記PTFE多孔質膜は、当該膜が延びる方向に、第1収束部、分割部及び第2収束部をこの順に有し、
 前記分割部において、前記PTFE多孔質膜は当該膜の厚さ方向に複数の層に分割されるとともに、前記複数の層は互いに離間しており、
 前記第1収束部及び前記第2収束部において、前記複数の層は1つの層に収束している、フィルタプリーツパック、
 を提供する。
 別の側面において、本発明は、
 上記本発明のフィルタプリーツパックと、前記フィルタプリーツパックを支持する枠体と、を備えるエアフィルタユニット、
 を提供する。
 本発明によるフィルタプリーツパックでは、当該フィルタプリーツパックにおける上記切断面を観察したときに、PTFE多孔質膜は、当該膜が延びる方向に、第1収束部、分割部及び第2収束部をこの順に有している。分割部において、PTFE多孔質膜は当該膜の厚さ方向に複数の層に分割されるとともに、当該複数の層は互いに離間している。また、第1収束部及び第2収束部において、上記複数の層は1つの層に収束している。分割部は、上記積層体を含むエアフィルタ濾材をプリーツ加工する際に形成されるが、プリーツ加工時にPTFE多孔質膜に加わる応力は分割部の形成によって分散及び緩和され、これにより、プリーツ加工によるPTFE多孔質膜への欠陥の発生が抑制される。したがって、本発明によれば、PTFE多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材を備えるフィルタプリーツパックであって、プリーツ加工時における捕集効率の低下が抑制されたフィルタプリーツパックが達成される。
図1Aは、本発明のフィルタプリーツパックの一例を模式的に示す平面図である。 図1Bは、図1Aに示すフィルタプリーツパックの断面B-Bにおける領域Iを示す断面図である。 図2Aは、本発明のフィルタプリーツパックが有しうるPTFE多孔質膜の一例における分割部の近傍を示す模式図である。 図2Bは、本発明のフィルタプリーツパックが有しうるPTFE多孔質膜の一例における分割部の近傍を示す模式図である。 図2Cは、本発明のフィルタプリーツパックが有しうるPTFE多孔質膜の一例における分割部の近傍を示す模式図である。 図2Dは、本発明のフィルタプリーツパックが有しうるPTFE多孔質膜の一例における分割部の近傍を示す模式図である。 図2Eは、本発明のフィルタプリーツパックが有しうるPTFE多孔質膜の一例における分割部の近傍を示す模式図である。 図3は、本発明のフィルタプリーツパックが有しうる分割部の位置を説明するための模式図である。 図4は、本発明のフィルタプリーツパックが備えるエアフィルタ濾材の一例を模式的に示す断面図である。 図5は、本発明のエアフィルタユニットの一例を模式的に示す斜視図である。 図6Aは、実施例1のフィルタプリーツパックにおける分割部を含む切断面の走査型電子顕微鏡(以下、「SEM」と記載する)による観察像である。 図6Bは、図6Aに示す観察像の領域IVの拡大像である。 図7Aは、実施例1のフィルタプリーツパックにおける分割部を含む切断面のSEMによる観察像である。 図7Bは、図7Aに示す観察像の領域Vの拡大像である。 図7Cは、図7Bに示す拡大像の領域VIの拡大像である。 図8Aは、実施例2のフィルタプリーツパックにおける分割部を含む切断面のSEMによる観察像である。 図8Bは、図8Aに示す観察像の領域VIIの拡大像である。 図8Cは、図8Bに示す拡大像の領域VIIIの拡大像である。 図9Aは、実施例3のフィルタプリーツパックにおける分割部を含む切断面のSEMによる観察像である。 図9Bは、図9Aに示す観察像の領域IXの拡大像である。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明は、以下に示す実施形態に限定されない。
 [フィルタプリーツパック]
 本発明のフィルタプリーツパックの一例を図1A及び図1Bに示す。図1Bは、図1Aの断面B-Bにおける領域Iの拡大図である。図1A及び図1Bのフィルタプリーツパック1は、プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材2から構成される。エアフィルタ濾材2は、PTFE多孔質膜3と通気性支持材4(4A,4B)との積層体5を含む。積層体5は、一対の通気性支持材4A,4BによってPTFE多孔質膜3を挟持した3層の積層構造を有している。PTFE多孔質膜3と通気性支持材4A,4Bとは互いに接合している。エアフィルタ濾材2においてPTFE多孔質膜3は、被濾過気体に含まれる捕集対象物を捕集する機能を有する。捕集対象物は、典型的には、空気中の塵芥である。通気性支持材4A,4Bは、PTFE多孔質膜3を補強して、エアフィルタ濾材2としての形状を維持する機能を有する。いずれかの通気性支持材4A,4Bは、比較的大きなサイズの捕集対象物を捕集するプレフィルターとしての機能をさらに有しうる。また、通気性支持材4A,4Bによって、プリーツ加工に必要なコシがエアフィルタ濾材2に与えられる。
 図1Bに示す断面は、プリーツ線6と垂直に交わる平面により切断したフィルタプリーツパック1の切断面(以下、単に「切断面」と記載する)7である。なお、プリーツ線6は、プリーツ加工によってエアフィルタ濾材2に形成された折り線である。プリーツ線6は、フィルタプリーツパック1をその一方の面から見たときに、山折り線及び谷折り線として観察される。
 切断面7を観察したときに、PTFE多孔質膜3は、当該膜が延びる方向に、第1収束部13A、分割部9及び第2収束部13Bをこの順に有している。分割部9において、PTFE多孔質膜3は当該膜の厚さ方向に複数の層に分割されるとともに、当該複数の層は互いに離間している。第1収束部13A及び第2収束部13Bにおいて、上記複数の層は1つの層に収束している。切断面7の観察は、切断面7を拡大して観察することが可能なSEM等の手法により実施するとよい。拡大倍率は、例えば、100~2500倍である。フィルタプリーツパック1が備えうるPTFE多孔質膜3の例における分割部9の近傍を、図2A~図2Eに示す。
 図2AのPTFE多孔質膜3は、当該膜が延びる方向に、第1収束部13A、分割部9及び第2収束部13Bをこの順に有している。分割部9においてPTFE多孔質膜3は、上記複数の層として、最も大きな厚さを有する主層10と、主層の厚さの70%以下の厚さを有する副層11とに分割されている。主層10及び副層11は、空間12を挟んで互いに離間している。第1収束部13A及び第2収束部13Bにおいて、主層10及び副層11は1つの層に収束している。言い換えると、副層11は、その両端において主層10に接続している。なお、図2A~図2Eに示す副層11,11A,11Bは、いずれも、その両端において主層10に接続している。
 副層11の厚さは、主層10の厚さの70%以下であり、60%以下、50%以下、40%以下、さらには30%以下であってもよい。主層10の厚さに対する副層11の厚さの比の下限は、例えば1%以上であり、3%以上、5%以上、さらには10%以上であってもよい。
 図2Bに示す分割部9においてPTFE多孔質膜3は、主層10と、2つの副層11A,11Bとに分割されている。主層10、副層11A及び副層11Bの各々は、空間12を挟んで互いに離間している。第1収束部13A及び第2収束部13Bにおいて、主層10及び副層11A,11Bは1つの層に収束している。また、副層11A,11Bは、いずれも主層10から分岐している。ただし、分割部9は、副層11Aから分岐する副層11Bを有していてもよい(図2C参照)。さらに、図2B及び図2Cに示す分割部9において副層11A,11Bは、主層10に対して同じ側、言い換えると、PTFE多孔質膜3の同じ面の側、に形成されているが、副層11A,11Bは、主層10に対して異なる側、言い換えると、PTFE多孔質膜3の各々の面の側に形成されていてもよい(図2D参照)。また、図2B及び図2Dに示す分割部9では、PTFE多孔質膜3の延びる方向に沿って見たときに、副層11A,11Bが形成されている区間が一致しているが、副層11A,11Bが形成されている区間は一致していなくてもよい(図2E参照)。主層10と副層11とにPTFE多孔質膜3が分割された分割部9において、主層10及び副層11の構成、例えば分割の状態や層の数等、は、上記例に限定されない。
 分割部9においてPTFE多孔質膜3が主層10と副層11とに分割されている場合、主層10の厚さによってPTFE多孔質膜3の強度をより確実に確保できる。ただし、分割部9におけるPTFE多孔質膜3の分割の態様は、主層10及び副層11への分割に限定されない。例えば、分割部9においてPTFE多孔質膜は、厚さの均等な複数の層に分割されていてる等、主層10を含まない分割の態様をとりうる。
 分割部9における上記複数の層の間の最大の離間距離D、例えば、主層10及び副層11の間の最大の離間距離D、は、第1収束部13A及び/又は第2収束部13BにおけるPTFE多孔質膜3の厚さ以上であってもよく、この場合、プリーツ加工時にPTFE多孔質膜3に加わる応力の分散及び緩和をより高めることができる。なお、最大の離間距離Dは、PTFE多孔質膜3の膜厚方向、例えば主層10に垂直に交わる方向、の距離とする。図2A~図2Eには、各分割部9における最大の離間距離Dが示されている。
 最大の離間距離Dは、第1収束部13A及び/又は第2収束部13BにおけるPTFE多孔質膜3の厚さの1.5倍以上、2倍以上、3倍以上、4倍以上、5倍以上、さらには6倍以上であってもよい。
 分割部9は、典型的には、積層体5の折り返し領域II(図3参照)に位置している。折り返し領域IIは、フィルタプリーツパック1のプリーツ線6の近傍の領域であって、プリーツ加工時にPTFE多孔質膜3に加わる応力が最も強くなる領域である。このため、分割部9が折り返し領域IIに位置することにより、当該応力のより確実な分散及び緩和が可能となる。なお、本明細書において折り返し領域IIは、エアフィルタ濾材2(積層体5)における折り返し部分の頂部14からエアフィルタ濾材2に沿った長さLにして1.5mm以内にある領域として定められる。長さLにして1.5mm以内にある領域は、プリーツ加工時の折り畳みによる影響をエアフィルタ濾材2及び積層体5が特に強く受ける領域に相当する。
 ただし、積層体5における分割部9の位置は上記例に限定されない。分割部9は、折り返し領域IIではなく、あるいは折り返し領域IIとともに、平坦領域IIIに位置していてもよい。折り返し領域IIとともに平坦領域IIIに分割部9を有する場合、上記応力の分散及び緩和がより確実となる。なお、本明細書において平坦領域IIIは、プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材2(積層体5)における折り返し領域II以外の領域として定められる。
 分割部9における上記複数の層が主層10と副層11とを含むとともに、積層体5の折り返し領域IIに分割部9が位置している場合、少なくとも1つの副層11が、主層10に比べて積層体5の折り返しの外方側に位置していてもよい。
 エアフィルタ濾材2の目付は、例えば30~260g/m2である。目付の下限は、40g/m2以上、50g/m2以上、さらには55g/m2以上であってもよい。また、目付の上限は、200g/m2以下、150g/m2以下、120g/m2以下、100g/m2以下、90g/m2以下、80g/m2以下、さらには70g/m2以下であってもよい。
 エアフィルタ濾材2は、例えば、以下に示す特性を有する。
 エアフィルタ濾材2のPF(Performance Factor)値は、例えば23以上であり、25以上、27以上、さらには30以上であってもよい。PF値は、エアフィルタ濾材の捕集性能の指標となる数値であり、PF値が大きいほどエアフィルタ濾材の捕集性能は高い。PF値23以上のエアフィルタ濾材2は、半導体工業、薬品工業等のクリーンルームで使用されるエアフィルタの濾材に使用可能である。
 エアフィルタ濾材2のPF値は、透過流速5.3cm/秒(透過気体は空気)における濾材2の圧力損失PL1(単位:mmH2O)、及び粒子径0.10~0.20μmのポリアルファオレフィン粒子を用いて透過流速5.3cm/秒(透過気体は空気)において測定した濾材2の捕集効率CE1(単位:%)から、以下の式(1)により求められる値である。
 PF値={-lоg[(100-CE1)/100]/PL1}×100   (1)
 エアフィルタ濾材2の圧力損失PL1は、例えば10~300Paであり、100~250Pa、さらには150~250Paであってもよい。
 エアフィルタ濾材2の圧力損失PL1は、次のように測定できる。通気口(円形、有効面積100cm2)を有するホルダーに対して、評価対象物であるエアフィルタ濾材を当該濾材が通気口を塞ぐようにセットする。次に、通気口内の評価対象物を空気が透過するように、ホルダーの一方の面と他方の面との間に圧力差を発生させる。そして、評価対象物を透過する空気の線流速が流量計で測定して5.3cm/秒となったときの上記圧力差を圧力計(マノメータ)により測定する。1つの評価対象物について上記圧力差を8回測定し、その平均値を、評価対象物の圧力損失とする。
 エアフィルタ濾材2の捕集効率CE1は、例えば20~100%であり、90~100%、さらには99.9~100%であってもよい。また、捕集効率CE1の下限は、99.9%以上、99.99%以上、さらには99.999%以上であってもよい。エアフィルタ濾材2は、日本工業規格(JIS)Z8122:2000に規定されたHEPA(high-efficiency particulate air grade)フィルタ用の濾材であってもよく、ULPA(ultra-low penetration air grade)フィルタ用の濾材であってもよい。
 エアフィルタ濾材2の捕集効率CE1は、次のように測定できる。通気口(円形、有効面積100cm2)を有するホルダーに、評価対象物である濾材を当該濾材が通気口を塞ぐようにセットする。次に、通気口内の評価対象物を空気が透過するように、ホルダーの一方の面と他方の面との間に圧力差を発生させる。次に、評価対象物を透過する空気の線流速が流量計で測定して5.3cm/秒を保持するように上記圧力差を調整した後、粒子径0.10~0.20μm(平均粒子径0.15μm)のポリアルファオレフィン粒子を、4×108個/L以上の濃度で、評価対象物を透過する空気に含ませる。ここで、評価対象物の下流側に配置したパーティクルカウンタを用いて、評価対象物を透過した空気に含まれるポリアルファオレフィン粒子の濃度を測定し、以下の式(2)により、評価対象物の捕集効率を求める。
 捕集効率=[1-(下流側の粒子濃度)/(上流側の粒子濃度)]×100(%) (2)
 PTFE多孔質膜3は、通常、微細な繊維状構造体である無数のPTFEフィブリルにより構成される。PTFE多孔質膜3は、フィブリルに接続されたPTFEのノード(結節部)をさらに有していてもよい。
 PTFE多孔質膜3は、例えば、未焼成のPTFE粉末と液状潤滑剤との混和物を押出及び/又は圧延等の手法によりシートに成形し、得られた未焼成シートから液状潤滑剤を除去した後、延伸により多孔質化して得ることができる。延伸は、典型的には、PTFEシートのMD方向(長手方向)に対する延伸と、TD方向(幅方向)に対する延伸とを組み合わせた二軸延伸である。二軸延伸では、MD方向の延伸及びTD方向の延伸をこの順に実施することが好ましい。液状潤滑剤は、PTFE粒子の表面を濡らすことができるとともに、後に除去できるものであれば限定されず、例えば、ナフサ、ホワイトオイル、流動パラフィン等の炭化水素油である。分割部9の形成のためには、柔軟なPTFE多孔質膜3とすることが好ましい。そのために、例えば、延伸に供する未焼成シートを薄くする一方でMD方向の延伸倍率を低く保つことで、必要な強度を膜に与えながらMD方向のみにPTFE粒子が強く結着することを抑制して、厚く、かつ、MD及びTDの双方の方向に強度バランスの取れたPTFE多孔質膜3とするとともに、MD及びTDの双方の方向への延伸時に融点(327℃)未満の雰囲気にPTFEを保持する方法、を採用できる。当該方法において延伸する未焼成シートの厚さは、例えば50~550μmであり、その上限は500μm以下、400μm以下、300μm以下、200μm以下、さらには100μm以下であることが好ましい。当該方法においてMD方向の延伸は、例えば、延伸倍率2~23倍、延伸温度150~300℃の条件で実施すればよい。MD方向の延伸倍率は、22倍以下、20倍以下、15倍以下、10倍以下、さらには5倍以下であることが好ましい。当該方法においてTD方向の延伸は、例えば、延伸倍率10~60倍、延伸温度40~190℃の条件で実施すればよい。TD方向の延伸温度は、170℃以下、さらには150℃以下であることが好ましい。
 PTFE多孔質膜3の気孔率は、例えば70~98%である。この高い気孔率は、PTFE多孔質膜3を備えるエアフィルタ濾材2の低い圧力損失及び高い捕集効率に寄与する。気孔率は、次のように測定できる。測定対象物であるPTFE多孔質膜を一定の寸法(例えば、直径6cmの円形)に切り出して、その体積及び質量を求める。得られた体積及び質量を以下の式(3)に代入して、PTFE多孔質膜の気孔率を算出できる。式(3)のV(単位:cm3)は上記体積、W(単位:g)は上記質量、D(単位:g/cm3)はPTFEの真密度である。
 気孔率(%)=100×[V-(W/D)]/V   (3)
 PTFE多孔質膜3の目付は、例えば0.05~10g/m3であり、0.1~5g/m3、0.3~3g/m3であってもよい。
 第1収束部13A及び/又は第2収束部13BにおけるPTFE多孔質膜3の厚さは、例えば5.0μmを超えており、6.0μm以上、7.0μm以上、8.0μm以上、9.0μm以上、さらには10.0μm以上であってもよい。第1収束部13A及び/又は第2収束部13BにおけるPTFE多孔質膜3の厚さの上限は、例えば25μm以下である。PTFE多孔質膜3の平均孔径は、例えば0.1~50μmである。
 PTFE多孔質膜3のPF値、圧力損失及び捕集効率は、それぞれエアフィルタ濾材2の説明において上述したPF値、圧力損失及び捕集効率と同じ範囲をとりうる。PTFE多孔質膜3の圧力損失及び捕集効率は、評価対象物をPTFE多孔質膜として、エアフィルタ濾材2の圧力損失及び捕集効率を測定する方法と同じ方法により測定できる。
 通気性支持材4は、PTFE多孔質膜2に比べて厚さ方向の通気性が高い層である。通気性支持材4は、例えば、短繊維及び長繊維等の繊維の不織布、織布、メッシュを備える。通気性、強度、柔軟性及び作業性に優れることから、不織布を備える通気性支持材4が好ましい。
 通気性支持材4を構成しうる材料は、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル;芳香族ポリアミドを含むポリアミド;及びこれらの複合材料である。通気性支持材4は、2以上のこれら材料を含んでいてもよい。PTFE多孔質膜3との接合性が高いことから、当該材料はポリオレフィンが好ましく、PEがより好ましい。当該材料が複合材料である場合、ポリオレフィン、特にPE、が通気性支持材4におけるPTFE多孔質膜3との接合面に露出していることが好ましい。
 通気性支持材4を構成しうる複合材料の一例は、互いに異なる材料からなる芯部と、芯部を被覆する鞘部との芯鞘構造を有する複合繊維である。この複合繊維において、芯部を構成する材料の融点に比べて鞘部を構成する材料の融点が低いことが好ましい。芯部を構成する材料は、例えばPET等のポリエステルである。鞘部を構成する材料は、例えばPE等のポリオレフィンである。
 通気性支持材4を構成しうる繊維の平均繊維径は、例えば1~50μmであり、1~30μm、10~30μmであってもよい。
 通気性支持材3の目付は、例えば20~70g/m2である。目付の上限は、50g/m2以下、40g/m2以下、40g/m2未満、さらには35g/m2以下であってもよい。目付の下限は、例えば25g/m2以上である。
 エアフィルタ濾材2において、PTFE多孔質膜3と通気性支持材4とは互いに接合されている。接合方法は限定されず、例えば、熱ラミネート、接着剤によるラミネートである。接合部における圧力損失の上昇を抑制できることから、PTFE多孔質膜3及び通気性支持材4は熱ラミネートによって互いに接合されていることが好ましい。
 図1Bに示すエアフィルタ濾材2は、1つのPTFE多孔質膜3と、これを挟持する2つの通気性支持材4A,4Bとの3層構造の積層体5を含む濾材である。ただし、エアフィルタ濾材2及び積層体5が含むPTFE多孔質膜3及び通気性支持材4の数は限定されない。エアフィルタ濾材2及び積層体5は、2以上のPTFE多孔質膜3を含んでいてもよい。エアフィルタ濾材2は、3層以上の多層構造を有する積層体5を含むことが好ましい。
 エアフィルタ濾材2の別の一例を図4に示す。図4のエアフィルタ濾材2は、2つのPTFE多孔質膜3A,3Bと、3つの通気性支持材4A,4B,4Cとの5層構造の積層体5を含む。図4のエアフィルタ濾材2では、通気性支持材4A、PTFE多孔質膜3A、通気性支持材4C、PTFE多孔質膜3B及び通気性支持材4Bが順に積層されている。図1B及び図4に示すエアフィルタ濾材2では、いずれも、2以上の通気性支持材4を積層体5が含み、当該濾材2の双方の主面(双方の最外層)が通気性支持材4により構成されている。
 エアフィルタ濾材2が2以上のPTFE多孔質膜3を含む場合、PTFE多孔質膜3が連続して積層されている部分があってもよい。また、当該2以上のPTFE多孔質膜3の構成は、同一であっても互いに異なっていてもよい。同様に、エアフィルタ濾材2が2以上の通気性支持材4を含む場合、通気性支持材4が連続して積層されている部分があってもよい。また、当該2以上の通気性支持材4の構成は、同一であっても互いに異なっていてもよい。
 エアフィルタ濾材2及び積層体5は、本発明の効果が得られる限り、PTFE多孔質膜3及び通気性支持材4以外の層及び/又は部材を含んでいてもよい。
 エアフィルタ濾材2は、例えば、PTFE多孔質膜3と通気性支持材4とを、熱ラミネート、接着剤ラミネート等の各種のラミネート手法により積層及び接合して形成できる。
 フィルタプリーツパック1は、例えば、以下に示す特性を有する。
 フィルタプリーツパック1のPF(Performance Factor)値は、例えば40以上であり、45以上、50以上、55以上、さらには60以上であってもよい。PF値は、フィルタプリーツパックの捕集性能の指標となる数値であり、PF値が大きいほどフィルタプリーツパックの捕集性能は高い。PF値40以上のフィルタプリーツパック1は、半導体工業、薬品工業等のクリーンルームで使用されるエアフィルタに好ましく使用できる。
 フィルタプリーツパック1のPF値は、フィルタプリーツパック1の圧力損失PL2(単位:mmH2O)及び捕集効率CE2(単位:%)から、以下の式(4)により求められる値である。
 PF値={-lоg[(100-CE2)/100]/PL2}×100   (4)
 フィルタプリーツパック1の圧力損失PL2は、例えば5~125Paであり、40~100Pa、さらには60~100Paであってもよい。
 フィルタプリーツパック1の圧力損失PL2は、当該フィルタプリーツパック1を枠体と組み合わせてエアフィルタユニットを形成し、形成したエアフィルタユニットに対してJIS B9908:2011に定められた試験方法形式1の圧力損失試験を実施して求めることができる。枠体には、例えば、外寸が610mm×610mm、開口部の寸法が580mm×580mmであるアルミ製の枠体を使用できる。
 フィルタプリーツパック1の捕集効率CE2は、例えば99.9~99.9999%であり、99.9~99.99999%、さらには99.9~99.999999%であってもよい。また、捕集効率CE2の下限は、99.99%以上、99.999%以上、さらには99.9999%以上であってもよい。フィルタプリーツパック1は、JIS Z8122:2000に規定されたHEPAフィルタ用であってもよく、ULPAフィルタ用であってもよい。
 フィルタプリーツパック1の捕集効率(全体捕集効率)CE2は、当該フィルタプリーツパック1を枠体と組み合わせてエアフィルタユニットを形成し、形成したエアフィルタユニットに対してEN(欧州規格)1822-1:2009に定められた方法に準拠した捕集効率の評価を実施して求めることができる。枠体には、例えば、外寸が610mm×610mm、開口部の寸法が580mm×580mmであるアルミ製の枠体を使用できる。また、評価は、以下の測定条件及び測定方法に従って実施するとともに、EN1822-1:2009に定められている最大透過粒子径(MPPS)に対する捕集効率ではなく、多分散(粒子径0.10~0.20μm、平均粒子径0.15μm)の試験粒子を使用して求めた捕集効率を、フィルタプリーツパックの全体捕集効率CE2とする。
 ・試験粒子:PAO(ポリアルファオレフィン)
 ・試験粒子径:0.1μm以上
 ・上流側粒子濃度:1.0×108個/L以上
 ・面風速:0.4±0.1m/秒
 フィルタプリーツパック1では、プリーツ加工時における捕集効率の低下が抑制される。このため、フィルタプリーツパック1では、低い圧力損失PL2及び高い捕集効率CE2の高いレベルでの両立が可能となる。この特性は、PF値及び捕集効率CE2により表現することができ、フィルタプリーツパック1は、例えば、40以上、好ましくは45以上、より好ましくは50以上、さらに好ましくは55以上、特に好ましくは60以上のPF値と、99.9%以上、好ましくは99.99%以上、より好ましくは99.999%以上、さらに好ましくは99.9999%以上の捕集効率CE2とを同時に有することができる。
 フィルタプリーツパック1は、エアフィルタ濾材2以外の部材をさらに備えていてもよい。当該部材は、例えば、一般に「ビード」と称される樹脂の紐状体である。ビードは、プリーツ加工されたエアフィルタ濾材の形状を維持するスペーサーの一種である。ビードは、通常、エアフィルタ濾材2のプリーツ線6(山折り線及び/又は谷折り線)と交差する方向に沿って進むように、折り畳まれたエアフィルタ濾材2の表面に配置されている。ビードは、エアフィルタ濾材2の一方の面に配置されていても、双方の面に配置されていてもよい。ただし、ビードは、PTFE多孔質膜3ではなく通気性支持材4上に配置されていることが好ましい。フィルタプリーツパック1は、ビードが配置されたエアフィルタ濾材2の面を平面視したときに、プリーツ線6の方向に所定の間隔をあけて互いに平行に配置された複数のビードを備えていてもよい。ビードは、例えば、樹脂を溶融して紐状に塗布することにより形成できる。樹脂は限定されず、例えばポリアミド、ポリオレフィンである。
 フィルタプリーツパック1は、エアフィルタ濾材2をプリーツ加工によってプリーツ状に折り畳んで形成できる。エアフィルタ濾材2は、プリーツ加工によって、その側面から見て連続したW字状となるように折り畳まれる。
 エアフィルタ濾材2のプリーツ加工は、例えば、レシプロ式の加工機を用いて、表面に交互かつ平行に設定された山折り線及び谷折り線によりエアフィルタ濾材2を連続して折り畳むことにより実施できる。
 [エアフィルタユニット]
 本発明のエアフィルタユニットの一例を図5に示す。図5に示すエアフィルタユニット21は、フィルタプリーツパック1と、フィルタプリーツパック1を支持する枠体22とを備える。エアフィルタユニット21では、フィルタプリーツパック1の周縁部が枠体(支持枠)22により支持されている。枠体22は、例えば、金属、樹脂及びこれらの複合材料から構成される。樹脂から構成される枠体22である場合は、枠体22の成形と同時にフィルタプリーツパック1を当該枠体22に組み合わせることも可能である。枠体22の構成は、従来のエアフィルタユニットが備える枠体の構成と同様でありうる。
 フィルタプリーツパック1を備えるエアフィルタユニット21では、フィルタプリーツパック1を形成するためのプリーツ加工における捕集効率の低下が抑制される。エアフィルタユニット21は、PF値、圧力損失及び捕集効率(全体捕集効率)について、好ましい範囲を含め、フィルタプリーツパック1の説明において上述した数値範囲をとることができる。
 以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、以下に示す実施例に限定されない。
 最初に、実施例及び比較例において作製したPTFE多孔質膜、エアフィルタ濾材及びフィルタプリーツパックの評価方法を示す。
 [厚さ]
 通気性支持材、通気性支持材と積層する前のPTFE多孔質膜、及びエアフィルタ濾材の厚さは、デジタルダイヤルゲージにより評価した。また、フィルタプリーツパックに含まれるPTFE多孔質膜の厚さは、以下のように評価した。最初に、フィルタプリーツパックをエポキシ樹脂に包埋した後、PTFE多孔質膜を含む断面を露出させて研磨及び整面し、さらにイオンポリッシング加工した。次に、電解放出型SEM(FE-SEM;日本電子製JSM-7500F、加速電圧5kV、反射電子像)を用いて得た当該断面の拡大観察像(倍率2000倍程度)を画像解析することで、フィルタプリーツパックに含まれるPTFE多孔質膜の厚さを求めた。ただし、画像解析の際には、場所を変えながら5か所の測定ポイントにおける厚さを評価し、その平均値を、PTFE多孔質膜の厚さとした。なお、FE-SEMを用いた上記方法は、エアフィルタ濾材に含まれるPTFE多孔質膜の厚さの評価にも適用できる。
 [エアフィルタ濾材の捕集効率]
 実施例及び比較例において作製したエアフィルタ濾材の捕集効率は、次のように測定した。最初に、通気口(円形、有効面積100cm2)を有するホルダーに、評価対象物であるエアフィルタ濾材を、評価対象物が通気口を塞ぐようにセットした。次に、通気口内の評価対象物を空気が透過するように、ホルダーの一方の面と他方の面との間に圧力差を発生させた。次に、評価対象物を透過する空気の線流速が流量計で測定して5.3cm/秒を保持するように上記圧力差を調整した後、粒子径0.10~0.20μm(平均粒子径0.15μm)のポリアルファオレフィン粒子を、4×108個/L以上の濃度で、評価対象物を透過する空気に含ませた。評価対象物の下流に配置したパーティクルカウンタを用いて、評価対象物を透過した空気に含まれるポリアルファオレフィン粒子の濃度を測定し、以下の式(2)により、評価対象物の捕集効率を求めた。
 捕集効率=[1-(下流側の粒子濃度)/(上流側の粒子濃度)]×100(%) (2)
 [エアフィルタ濾材の圧力損失]
 実施例及び比較例において作製したエアフィルタ濾材の圧力損失は、次のように評価した。最初に、通気口(円形、有効面積100cm2)を有するホルダーに、評価対象物であるエアフィルタ濾材を、評価対象物が通気口を塞ぐようにセットした。次に、通気口内の評価対象物を空気が透過するように、ホルダーの一方の面と他方の面との間に圧力差を発生させた。そして、評価対象物を透過する空気の線流速が流量計で測定して5.3cm/秒となったときの上記圧力差を圧力計(マノメータ)により測定した。1つの評価対象物について上記圧力差を8回測定し、その平均値を、評価対象物の圧力損失とした。
 [エアフィルタ濾材のPF値]
 実施例及び比較例において作製したエアフィルタ濾材のPF値は、上述のように求めた捕集効率(CE1)及び圧力損失(PL1)から、以下の式(1)により求めた。ただし、式(1)に代入する圧力損失(PL1)の値は、単位Paのときの値を単位mmH2Oのときの値に換算した換算値とした。
 PF値={-lоg[(100-CE1)/100]/PL1}×100   (1)
 [フィルタプリーツパックの捕集効率(全体捕集効率)]
 実施例及び比較例において作製した各エアフィルタ濾材をプリーツ加工して得たフィルタプリーツパックの全体捕集効率は、当該プリーツパックを枠体に組み込んだエアフィルタユニットの全体捕集効率として、EN1822-1:2009に定められた方法に準拠して評価した。ただし、評価は、以下の測定条件及び測定方法に従って実施した。また、EN1822-1:2009に定められている最大透過粒子径(MPPS)に対する捕集効率ではなく、多分散(粒子径0.10~0.20μm、平均粒子径0.15μm)の試験粒子を使用して求めた捕集効率を、フィルタプリーツパックの全体捕集効率とした。
 ・試験粒子:PAO(ポリアルファオレフィン)
 ・試験粒子径:0.1μm以上
 ・上流側粒子濃度:1.0×108個/L以上
 ・面風速:0.4±0.1m/秒
 ・エアフィルタユニットのサイズ:外寸610mm×610mm、開口部の寸法580mm×580mm
 EN1822-1:2009に定められた方法に従い、エアフィルタユニットの下流側の面に沿って、50mm×10mmの測定用開口部を有するプローブを速度22m/秒でスキャンさせて、エアフィルタユニットの全領域において下流側に漏れ出たPAO粒子の総数を計測した。次に、計測したPAO粒子の総数から、下流側粒子濃度を求めた。求めた下流側粒子濃度及び上記上流側粒子濃度から、式:全体捕集効率=[1-(下流側粒子濃度/上流側粒子濃度)]×100(%)により、エアフィルタユニット(フィルタプリーツパック)の全体捕集効率を求めた。
 [フィルタプリーツパックの圧力損失]
 実施例及び比較例において作製した各エアフィルタ濾材をプリーツ加工して得たフィルタプリーツパックの圧力損失は、当該フィルタプリーツパックを枠体に組み込んだエアフィルタユニットの圧力損失として、JIS B9908:2011に定められた試験方法形式1の圧力損失試験を実施して評価した。評価には、外寸が610mm×610mm、開口部の寸法が580mm×580mmの枠体を使用した。
 [フィルタプリーツパックのPF値]
 実施例及び比較例において作製した各フィルタプリーツパックのPF値は、上述のように求めた捕集効率(CE2)及び圧力損失(PL2)から、以下の式(4)により求めた。ただし、式(4)に代入する圧力損失(PL2)の値は、単位Paのときの値を単位mmH2Oのときの値に換算した換算値とした。
 PF値={-lоg[(100-CE2)/100]/PL2}×100   (4)
 (実施例1)
 PTFEファインパウダー(ダイキン製、ポリフロンF-104)100重量部と、液状潤滑剤としてドデカン20重量部とを均一に混合して混合物を得た。次に、得られた混合物を押出機を用いてシート状に押出成形して、帯状のPTFEシート(厚さ1.5mm、幅20cm)を得た。次に、形成したPTFEシートを1対の金属圧延ロールにより圧延した。圧延は、圧延の前後においてPTFEシートの幅が変化しないように、圧延ロールの下流に配置した別のロールを用いてPTFEシートを長手方向に引っ張りながら実施した。圧延後のPTFEシートの厚さは500μmであった。
 次に、PTFEシートを150℃の雰囲気に保持して液状潤滑剤を除去した。次に、PTFEシートを、ロール延伸法により、長手方向に延伸温度280℃、延伸倍率22倍で延伸した後、テンター延伸法により、幅方向に延伸温度150℃、延伸倍率40倍で延伸した。さらに、延伸後のPTFEシートを、当該シートの寸法を固定した状態で500℃の熱風により加熱して、PTFE多孔質膜Aを得た。得られたPTFE多孔質膜Aの厚さは6.5μmであった。
 次に、得られたPTFE多孔質膜Aと、PET/PE複合繊維の不織布(ユニチカ製、エルベスS0303WDO、目付30g/m2、厚さ210μm)から構成される通気性支持材とを、一対の当該通気性支持材がPTFE多孔質膜Aを挟持するように熱ラミネートにより積層して、通気性支持材/PTFE多孔質膜A/通気性支持材の3層構造を有するエアフィルタ濾材Aを得た。得られたエアフィルタ濾材Aの厚さは320μm、圧力損失は220Pa、捕集効率は99.9995%、PF値は24であった。
 次に、エアフィルタ濾材Aを、レシプロ式プリーツ加工機(ファルテック製)を用いて、山高さ(プリーツ高さ)35mm、プリーツ間隔8ppi(pleats per inch)でプリーツ加工して、フィルタプリーツパックAを得た。フィルタプリーツパックの形状を維持するためのビードには、ポリアミド樹脂を使用した。
 次に、得られたフィルタプリーツパックAをエポキシ樹脂に包埋した後、プリーツ線と垂直に交わる平面により切断したフィルタプリーツパックAの切断面を露出させて研磨及び整面し、さらにイオンポリッシング加工した。次に、電解放出型SEM(FE-SEM;日本電子製JSM-7500F、加速電圧5kV、反射電子像)により得た当該断面の拡大観察像(倍率100~2000倍)を確認したところ、プリーツ線の近傍の領域である折り返し領域に分割部9が形成されていた。また、分割部9は、上記切断面に観察される複数の折り返し領域に形成されており、切断面を変更して評価を実施した場合においても、同様の分割部9の形成が確認された。言い換えると、フィルタプリーツパックAでは、折り返し領域に位置する分割部9がその全体にわたり形成されていた。確認された分割部9の例を、図6A~図6B及び図7A~図7Cに示す。なお、図6Bは、図6Aにおける領域IVの拡大像である。また、図7Bは、図7Aにおける領域Vの拡大図であり、図7Cは、図7Bにおける領域VIの拡大像である。
 図6A及び図6Bに示す分割部9においてPTFE多孔質膜は、主層10と、主層10の厚さの10%程度の厚さを有する1つの副層11とに分割されていた。主層10と副層11とは、互いに離間していた。また、副層11は、主層10に比べて積層体の折り返しの外方側に位置するように形成されていた。分割部9における最大の離間距離D(主層10と副層11との間の最大の離間距離)は、第1の収束部13A及び第2の収束部13BにおけるPTFE多孔質膜Aの厚さが7.0μmであるのに対して、およそ5倍の約35μmであった。
 図7A~図7Cに示す分割部9においてPTFE多孔質膜は、主層10と、主層10の厚さの10~20%程度の厚さを有する2つの副層11A,11Bとに分割されていた。主層10、副層11A及び副層11Bは、互いに離間していた。また、副層11A,11Bは、いずれも、主層10に比べて積層体の折り返しの外方側に位置するように形成されていた。分割部9における最大の離間距離D(主層10及び副層11Bとの間の最大の離間距離D)は、第1の収束部13A及び第2の収束部13BにおけるPTFE多孔質膜Aの厚さが7.0μmであるのに対して、およそ5倍の約35μmであった。
 次に、上記切断面の評価とは別に、プリーツ加工により得たフィルタプリーツパックを、外寸が610mm×610mm、開口部の寸法が580mm×580mmであるアルミ製の枠体に、フィルタプリーツパックの四辺が枠体に密着するように接着剤により固定して、エアフィルタユニットを得た。得られたエアフィルタユニットの全体捕集効率(フィルタプリーツパックAの全体捕集効率)は99.9998%(5N8)であった。また、フィルタプリーツパックAの圧力損失は100Pa、PF値は55であった。
 (実施例2)
 圧延後のPTFEシートの厚さが200μmとなるように圧延するとともに、長手方向の延伸倍率を10倍とした以外は実施例1と同様にして、PTFE多孔質膜Bを得た。得られたPTFE多孔質膜Bの厚さは10μmであった。
 次に、PTFE多孔質膜Aの代わりにPTFE多孔質膜Bを用いた以外は実施例1と同様にして、通気性支持材/PTFE多孔質膜B/通気性支持材の3層構造を有するエアフィルタ濾材Bを得た。得られたエアフィルタ濾材Bの厚さは320μm、圧力損失は220Pa、捕集効率は99.9995%、PF値は24であった。
 次に、エアフィルタ濾材Aの代わりにエアフィルタ濾材Bを用いた以外は実施例1と同様にして、フィルタプリーツパックBを得た。フィルタプリーツパックAに対して実施した上述の手法により、プリーツ線と垂直に交わる平面により切断したフィルタプリーツパックBの切断面の拡大観察像を確認したところ、フィルタプリーツパックAと同様に、プリーツ線の近傍の領域である折り返し領域に分割部9が形成されていた。また、分割部9は、上記切断面に観察される複数の折り返し領域に形成されており、切断面を変更して評価を実施した場合においても、同様の分割部9の形成が確認された。言い換えると、フィルタプリーツパックBでは、折り返し領域に位置する分割部9がその全体にわたり形成されていた。確認された分割部の例を、図8A~図8Cに示す。なお、図8A~図8Cに示す例は、折り返し領域内ではあるが、折り返しの頂点より若干離れた位置に形成されている分割部9の例である。なお、図8Bは、図8Aにおける領域VIIの拡大像であり、図8Cは、図8Bにおける領域VIIIの拡大像である。
 図8A~図8Cに示す分割部9においてPTFE多孔質膜は、主層10と、主層10の厚さの50%程度の厚さを有する、4つの副層11(11A~11D)に分割されていた。主層10及び副層11A~11Dは、互いに離間していた。また、副層11は、主層10を基準として積層体の折り返しの外方側の位置及び内方側の位置のいずれにも形成されていた。分割部9における最大の離間距離D(副層11Cと副層11Dとの間の最大の離間距離D)は、第1の収束部13A及び第2の収束部13BにおけるPTFE多孔質膜Bの厚さが6.7μmであるのに対して、およそ7倍の約47μmであった。
 次に、上記切断面の評価とは別に、プリーツ加工により得たフィルタプリーツパックを、外寸が610mm×610mm、開口部の寸法が580mm×580mmであるアルミ製の枠体に、フィルタプリーツパックの四辺が枠体に密着するように接着剤により固定して、エアフィルタユニットを得た。得られたエアフィルタユニットの全体捕集効率(フィルタプリーツパックBの全体捕集効率)は99.99993%(6N3)であった。また、フィルタプリーツパックBの圧力損失は100Pa、PF値は60であった。
 (実施例3)
 圧延後のPTFEシートの厚さが100μmとなるように圧延するとともに、長手方向の延伸倍率を5倍とした以外は実施例1と同様にして、PTFE多孔質膜Cを得た。得られたPTFE多孔質膜Cの厚さは12.5μmであった。
 次に、PTFE多孔質膜Aの代わりにPTFE多孔質膜Cを用いた以外は実施例1と同様にして、通気性支持材/PTFE多孔質膜C/通気性支持材の3層構造を有するエアフィルタ濾材Cを得た。得られたエアフィルタ濾材Cの厚さは320μm、圧力損失は220Pa、捕集効率は99.9995%、PF値は24であった。
 次に、エアフィルタ濾材Aの代わりにエアフィルタ濾材Cを用いた以外は実施例1と同様にして、フィルタプリーツパックCを得た。フィルタプリーツパックAに対して実施した上述の手法により、プリーツ線と垂直に交わる平面により切断したフィルタプリーツパックCの切断面の拡大観察像を確認したところ、フィルタプリーツパックA,Bと同様に、プリーツ線の近傍の領域である折り返し領域に分割部9が形成されていた。また、分割部9は、上記切断面における複数の折り返し領域に形成されており、切断面を変更して評価を実施した場合においても、同様の分割部9の形成が確認された。言い換えると、フィルタプリーツパックCでは、折り返し領域に位置する分割部9がその全体にわたり形成されていた。また、フィルタプリーツパックCでは、折り返し領域以外の平坦領域においても分割部9が確認された。平坦領域において確認された分割部9の例を、図9A及び図9Bに示す。なお、図9Bは、図9Aにおける領域IXの拡大像である。
 図9A及び図9Bに示す分割部9においてPTFE多孔質膜は、主層10と、主層10の厚さの50%程度の厚さを有する2つの副層11A,11Bとに分割されていた。主層10、副層11A及び副層11Bは、互いに離間していた。2つの副層11A,11Bは、主層10を間に挟むように形成されており、各々の副層11A,11Bは主層10と平行に延びていた。分割部9における最大の離間距離D(副層11Aと副層11Bとの間の最大の離間距離D)は、第1の収束部13A及び第2の収束部13BにおけるPTFE多孔質膜Cの厚さが10.0μmであるのに対して、およそ3倍の約30μmであった。
 次に、上記切断面の評価とは別に、プリーツ加工により得たフィルタプリーツパックを、外寸が610mm×610mm、開口部の寸法が580mm×580mmであるアルミ製の枠体に、フィルタプリーツパックの四辺が枠体に密着するように接着剤により固定して、エアフィルタユニットを得た。得られたエアフィルタユニットの全体捕集効率(フィルタプリーツパックCの全体捕集効率)は99.99998%(6N8)であった。また、フィルタプリーツパックCの圧力損失は100Pa、PF値は65であった。
 (比較例1)
 圧延後のPTFEシートの厚さが600μmとなるように圧延するとともに、長手方向の延伸倍率を25倍とした以外は実施例1と同様にして、PTFE多孔質膜Dを得た。得られたPTFE多孔質膜Dの厚さは5.0μmであった。
 次に、PTFE多孔質膜Aの代わりにPTFE多孔質膜Dを用いた以外は実施例1と同様にして、通気性支持材/PTFE多孔質膜D/通気性支持材の3層構造を有するエアフィルタ濾材Dを得た。得られたエアフィルタ濾材Dの厚さは320μm、圧力損失は220Pa、捕集効率は99.9995%、PF値は24であった。
 次に、エアフィルタ濾材Aの代わりにエアフィルタ濾材Dを用いた以外は実施例1と同様にして、フィルタプリーツパックDを得た。フィルタプリーツパックAに対して実施した上述の手法により、プリーツ線と垂直に交わる平面により切断したフィルタプリーツパックDの切断面の拡大観察像を確認したが、折り返し領域及び平坦領域の全ての領域において分割部は確認されなかった。また、切断面を複数回変更し、各切断面について上記拡大観察像の確認を実施したが、いずれも分割部は確認されなかった。なお、フィルタプリーツパックDにおけるPTFE多孔質膜Dの厚さは5.0μmであった。
 次に、上記切断面の評価とは別に、プリーツ加工により得たフィルタプリーツパックを、外寸が610mm×610mm、開口部の寸法が580mm×580mmであるアルミ製の枠体に、フィルタプリーツパックの四辺が枠体に密着するように接着剤により固定して、エアフィルタユニットを得た。得られたエアフィルタユニットの全体捕集効率(フィルタプリーツパックDの全体捕集効率)は99.9995%(5N5)であった。また、フィルタプリーツパックDの圧力損失は100Pa、PF値は50であった。
 評価結果を以下の表1にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、分割部9が形成されている実施例のフィルタプリーツパックでは、比較例のフィルタプリーツパックに比べて、エアフィルタ濾材としての圧力損失及び捕集効率は同等ながらも、フィルタプリーツパック及びこれを備えるエアフィルタユニットとしての捕集効率が向上した。
 本発明のフィルタプリーツパックは、エアフィルタ濾材を備える従来のフィルタプリーツパックと同様の用途に使用できる。用途は、例えば、半導体工業、薬品工業等で利用されるクリーンルームのエアフィルタユニットである。

Claims (9)

  1.  プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材を備えるフィルタプリーツパックであって、
     前記エアフィルタ濾材は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)多孔質膜と、通気性支持材との積層体を含み、
     前記フィルタプリーツパックのプリーツ線と垂直に交わる平面により切断した当該フィルタプリーツパックの切断面を観察したときに、前記PTFE多孔質膜は、当該膜が延びる方向に、第1収束部、分割部及び第2収束部をこの順に有し、
     前記分割部において、前記PTFE多孔質膜は当該膜の厚さ方向に複数の層に分割されるとともに、前記複数の層は互いに離間しており、
     前記第1収束部及び前記第2収束部において、前記複数の層は1つの層に収束している、フィルタプリーツパック。
  2.  前記分割部における前記複数の層の間の最大の離間距離が、前記第1収束部及び/又は前記第2収束部における前記PTFE多孔質膜の厚さ以上である請求項1に記載のフィルタプリーツパック。
  3.  前記複数の層は、最も大きな厚さを有する主層と、前記主層の厚さの70%以下の厚さを有する1又は2以上の副層とを含む請求項1又は2に記載のフィルタプリーツパック。
  4.  前記分割部が、前記プリーツ線の近傍の領域である前記積層体の折り返し領域に位置している請求項1~3のいずれかに記載のフィルタプリーツパック。
  5.  前記分割部が、前記プリーツ線の近傍の領域である前記積層体の折り返し領域に位置しており、
     少なくとも1つの前記副層が、前記主層に比べて前記積層体の折り返しの外方側に位置している請求項3に記載のフィルタプリーツパック。
  6.  前記第1収束部及び/又は前記第2収束部における前記PTFE多孔質膜の厚さが5μmを超える請求項1~5のいずれかに記載のフィルタプリーツパック。
  7.  前記エアフィルタ濾材の目付が30~260g/m2である請求項1~6のいずれかに記載のフィルタプリーツパック。
  8.  前記積層体が、2以上の前記通気性支持材を含み、
     前記濾材の双方の主面が前記通気性支持材により構成されている請求項1~7のいずれかに記載のフィルタプリーツパック。
  9.  請求項1~8のいずれかに記載のフィルタプリーツパックと、前記フィルタプリーツパックを支持する枠体と、を備えるエアフィルタユニット。
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