具备多孔膜的滤材、其制造方法、滤袋及过滤单元的制作方法

专利名称：具备多孔膜的滤材、其制造方法、滤袋及过滤单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备多孔膜的滤材、其制造方法、滤袋及过滤单元。
背景技术：
过滤网根据具有特定粒径的粒子的捕集效率而分为超高效率空气过滤网(ULPA Ultra Low PenetrationAir,超低穿透率空气过滤网)、高效率空气过滤网(HEPA :HighEfficiency Particulate Air,高效率粒子空气过滤网)及中性能过滤网等。这些过滤网根据其性能而用于不同的用途中，中性能过滤网例如能够用于家庭、办公室或医院等的空气净化。中性能过滤网广泛使用以玻璃纤维作为基材的滤材，但在将玻璃纤维作为基材的滤材时，为了满足中性能过滤网所要求的特定捕集效率，存在压力损失变高的问题。作为低压力损失的滤材，已知有聚四氟乙烯多孔膜，但由于一般聚四氟乙烯多孔膜是根据使膜厚变薄而实现较低的压力损失，故存在膜强度变低的问题。为了解决该问题，于专利文献I中在特别的条件下制造聚四氟乙烯多孔膜。然而，一般对于滤材要求不易堵塞滤孔，即保尘量较大。以往的聚四氟乙烯多孔膜尤其是在油滴等流入时，表面被液膜覆盖，寿命显著下降。因此，聚四氟乙烯多孔膜主要与中性能过滤网等组合而用于半导体工业用无尘室的空气净化等。然而，将聚四氟乙烯多孔膜用于医院等的中性能过滤网时，需要更大的保尘量，尤其要求即便油滴或水滴等液滴流入，亦难以堵塞滤孔。专利文献专利文献I :日本专利特开2007-260547号公报

发明内容
发明要解决的问题对此，滤材要求具备兼具更高的捕集效率与更低的压力损失的多孔膜。另外，根据专利文献I中记载的制造方法所获得的多孔膜并未实现较大的保尘量。即，本发明的目的在于提供一种具备捕集效率较高，压力损失较低，且保尘量较大的多孔膜的滤材。解决问题的技术手段本发明提供下述第I项 第13项。[第I项]一种滤材，其具备由聚四氟乙烯所组成，平均孔径为2. 5μπι以上，且孔隙率为95%以上的多孔膜；及支撑该多孔膜的支撑材；且相对于该滤材，使空气以流速5. 3cm/秒通过时的压力损失低于lOOPa，
使含有粒径O. 3 μ m的NaCl粒子的空气以流速5. 3cm/秒通过时的上述粒子的捕集效率为95%以上，根据上述压力损失与上述捕集效率，按照下式PF={-log[(100-捕集效率(%))/100]/压力损失(Pa)} X 1000所计算出的PF值为30以上，使含有数量中值直径O. 25 μ m的聚α -烯烃粒子的空气以流速5. 3cm/秒对滤材进行连续通风，压力损失达到300Pa时保持于滤材上的聚α-烯烃粒子的保尘量为15g/m2以上。[第2 项]如第I项的滤材，其中多孔膜主要包含改性聚四氟乙烯。[第3 项]如第2项的滤材，其中改性聚四氟乙烯为四氟乙烯与全氟烷基乙烯醚的共聚物。[第4 项]一种滤材，其具备多孔膜、及支撑该多孔膜的支撑材；上述多孔膜是由如下聚四氟乙烯而获得，相对于聚四氟乙烯混合20. 5重量％的挤压助剂并于室温使混合成份熟化I小时而制作混合物时，使减缩比1600时的挤出速度32000mm/min下的浆料挤出压力为50MPa以·上IlOMPa以下，且由重量平均分子量/数量平均分子量表示的分子量分布为4. O以上；且上述多孔膜主要包含改性聚四氟乙烯。[第5 项]如第4项的滤材，其中改性聚四氟乙烯为四氟乙烯与全氟烷基乙烯醚的共聚物。[第6 项]如第4或5项的滤材，其中平均孔径为2. 5 μ m以上，且孔隙率为95%以上。[第7 项]如第4至6项中任一项的滤材，其中相对于滤材使空气以流速5. 3cm/秒通过时的压力损失低于lOOPa，且相对于滤材使含有粒径O. 3 μ m的NaCl粒子的空气以流速5. 3cm/秒通过时的上述粒子的捕集效率为95%以上。[第8 项]如第4至7项中任一项的滤材，其中根据相对于滤材使空气以流速5. 3cm/秒通过时的压力损失与相对于滤材使含有粒径O. 3 μ m的NaCl粒子的空气以流速5. 3cm/秒通过时的上述粒子的捕集效率，按照下式PF= {-log[(100-捕集效率(%))/100]/压力损失(Pa)} X 1000所计算出的PF值为30以上。[第9项]如第4至8项中任一项的滤材，其中使含有数量中值直径O. 25 μ m的聚α -烯烃粒子的空气以流速5. 3cm/秒对滤材进行连续通风，压力损失达到300Pa时保持于滤材上的聚α-烯烃粒子的保尘量为15g/m2以上。[第10 项]一种滤材的制造方法，其包括
准备主要包含改性聚四氟乙烯的未烧结膜的步骤；使上述未烧结膜以2倍 50倍的倍率沿第I方向延伸，其次，以2倍 80倍的倍率沿垂直于第I方向的第2方向延伸并使其产生孔，而获得多孔膜的步骤；及于所获得的多孔膜的至少一个面上，以支撑该多孔膜的方式配置支撑材的步骤。[第11 项]如第10项的制造方法，其中上述未烧结膜是由改性聚四氟乙烯的粉末所形成。[第12 项]一种滤袋，其具备成形为特定形状的如第I至9项中任一项的滤材或根据如第10或11项的制造方法所制造的滤材。[第13 项]一种过滤单元，其包括如第12项的滤袋、及收纳该滤袋的框体。发明的效果根据本发明，能够获得一种具有较高的捕集效率与较低的压力损失，且具有较·大的保尘量的多孔膜。


图I为本发明的滤材的一实施例的纵剖面图；图2为本发明的滤袋的一实施例的立体图；图3为本发明的空气过滤单元的一实施例的立体图；图4为本发明的空气过滤单元的另一实施例的部分破裂立体图；图5为聚四氟乙烯膜向长度方向延伸时所使用的装置的模式图；图6为聚四氟乙烯膜向宽度方向延伸时所使用的装置(左半部分)与将无纺布层压于聚四氟乙烯膜上的装置(右半部分)的模式图。
具体实施例方式本说明书中，表示数值范围的记号「 」只要无特别记载，则表示该数值范围包含其两端的数值来使用。即，例如「a b」是表示「a以上b以下」。< 滤材 >本发明的滤材具备由聚四氟乙烯所组成的多孔膜、及支撑该多孔膜的支撑材。支撑材是以支撑多孔膜的方式配置于多孔膜的至少一个面上。即，支撑材配置于上述多孔膜的单面或两面上。多孔膜及支撑材的数量并无限定，本发明的滤材例如能够将复数张多孔膜与复数个支撑材交替地积层而成。本发明的滤材较佳为相对于滤材使空气以流速5. 3cm/秒通过时的压力损失低于IOOPa,且使含有粒径O. 3 μ m的NaCl粒子的空气以流速5. 3cm/秒通过时的上述粒子的捕集效率较佳为95%以上。再者，于本发明中，所谓捕集效率，是指于不产生堵塞滤孔的状态下测定的初始捕集效率。另外，本发明的滤材根据上述压力损失与上述捕集效率，按照下式PF= {-log[(100-捕集效率(%) )/100]/压力损失(Pa)} X 1000所计算出的PF值较佳为30以上，更佳为40以上。另外，本发明的滤材的保尘量较佳为15g/m2以上，更佳为25g/m2以上。该保尘量是使含有数量中值直径O. 25 μ m的聚α -烯烃粒子的空气以流速5. 3cm/秒对滤材进行连续通风，压力损失达到300Pa时保持于滤材上的聚α -烯烃粒子于滤材的单位面积上的重量。这些滤材性能主要来源于下文中说明的由聚四氟乙烯所组成的多孔膜的性能。
<多孔膜>本发明中所使用的多孔膜由聚四氟乙烯所组成。用于本发明的聚四氟乙烯包含均聚聚四氟乙烯(狭义的聚四氟乙烯)及改性聚四氟乙烯。本说明书中，有时将「聚四氟乙烯」、「均聚聚四氟乙烯」及「改性聚四氟乙烯」分别简称为PTFE、均聚PTFE及改性PTFE。就实现较低的压力损失及较大的保尘量的观点而言，本发明中所使用的多孔膜较佳为主要包含改性聚四氟乙烯。该改性聚四氟乙烯是四氟乙烯与共单体的共聚物。作为该共单体，例如能够列举六氟丙烯、全氟烷基乙烯醚、三氟氯乙烯、偏二氟乙烯等。其中，较佳为全氟烷基乙烯醚，更佳为烷基的碳数为I 5个(较佳为碳原子为I 3个)的全氟烷基乙烯醚。该共单体能够为I种，亦能够为2种以上。较佳为用于本发明的改性聚四氟乙烯中的源自上述共单体的结构单元的含量为改性聚四氟乙烯整体的O. 001 O. 30重量％。本说明书中，有时将该含量称作改性度。改性度为这种程度的改性PTFE粉末由于熔融加工困难，故能够使非熔融加工性保持良好，故较佳。该改性度的上限较佳为O. 30重量％。该改性度的下限较佳为O. 001重量％。本发明中所使用的改性聚四氟乙烯能够为I种，亦能够为共单体或改性度不同的2种以上的混合物。本发明中所使用的多孔膜的聚四氟乙烯较佳为含有改性聚四氟乙烯90重量％以上，更佳为含有95重量％以上，进而较佳为含有98重量％以上，特佳为包含改性聚四氟乙
烯100重量％。本发明中所使用的多孔膜在不影响本发明的效果的范围内，亦能够含有均聚聚四氟乙烯。具体而言，本发明中所使用的多孔膜较佳为含有低于10重量％的均聚聚四氟乙烯，更佳为含有低于5重量％的均聚聚四氟乙烯，进而较佳为含有低于2重量％的均聚聚四氟乙烯，特佳为不含均聚聚四氟乙烯。用于本发明的聚四氟乙烯的分子量分布Mw/Mn较佳为4. O以上，更佳为4. 5以上。为了使延伸特性良好，分子量分布Mw/Mn的值较佳为4. O以上。另外,分子量分布Mw/Mn较佳为30以下。对用于本发明的聚四氟乙烯混合20. 5重量％的挤压助剂(烃油(商品名IS0PARG(注册商标)，Exxon公司制造))，并于室温(25±2°C )下使混合成份熟化I小时而制作混合物时，减缩比1600时的挤出速度32000mm/min下的浆料挤出压力较佳为50MPa以上，但并不限定于此。该浆料挤出压力更佳为70MPa以上。该浆料挤出压力较佳为IlOMPa以下。为了获得延伸特性良好的多孔膜，该浆料挤出压力较佳为50MPa以上。另外，为了良好地进行减缩比1600(RR1600)时的浆料挤出成型，该浆料挤出压力较佳为IlOMPa以下。本发明中所使用的多孔膜较佳为平均孔径为2. 5μπι以上，且孔隙率为95%以上。根据这种较大的平均孔径与较高的孔隙率，本发明中所使用的多孔膜实现具有较高的捕集效率与较低的压力损失，且具有较大的保尘量的滤材。本说明书中，平均孔径是根据ASTMF-316-86的记载所测定的中流量平均孔径 (MFP, MeanFlow PoreSize)。平均孔径能够使用库尔特仪(CoulterPorometer)[库尔特电子(CoulterElectronics)公司(英国)制造]而进行测定。本说明书中，孔隙率是根据下式求出的数值。孔隙率(%) = {1_[膜的重量(g)/(膜的主面的面积(cm2) X膜厚(cm) XPTFE的密度(g/cm3))]} XlOO具体而言，能够将经测定膜厚的PTFE多孔膜切成20X 20cm，并测定重量，而求出孔隙率。本发明中所使用的多孔膜的厚度较佳为5 10 μ m。于本发明的滤材中，此种多孔膜可以单层膜使用，亦能够重叠复数张而使用。此时，复数张多孔膜可以为同类，也可以为异类。另外，只要发挥本发明的效果，则亦能够与上述多孔膜以外的多孔膜组合使用。<支撑材>支撑材用于支撑多孔膜，较佳为接着于多孔膜。支撑材只要为具有通气性且能够支撑多孔膜则无特别限定，但较佳为无纺布。作为这种无纺布，例如能够列举聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PolyethyleneTerephthalate)纤维无纺布、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT,PolybutyleneTerephthalate)纤维无纺布、芯成分为PET且壳成分为聚乙烯(PE,Polyethylene)的芯壳结构的无纺布(PET/PE芯/壳无纺布)、芯成分为PET且壳成分为PBT的芯壳结构的无纺布(PET/PBT芯/壳无纺布)、芯成分为高熔点PET且壳成分为低熔点PET的芯壳结构的无纺布(高熔点PET/低熔点PET芯/壳无纺布)、包含PET纤维及PBT纤维的复合纤维的无纺布、包含高熔点PET纤维及低熔点PET纤维的复合纤维的无纺布等。为了不影响本发明的效果，支撑材较佳为具有较高的通气性且为低压力损失。如上所述，本发明的滤材的性能主要来源于由聚四氟乙烯所组成的多孔膜的性能，即便不使用具有预滤器功能的支撑材作为支撑材，亦能够获得足够大的保尘量，但为了进一步增大保尘量，亦能够使用熔喷无纺布等作为支撑材。较佳为支撑材的孔径大于聚四氟乙烯多孔膜的孔径。用于支撑材的无纺布的单位面积重量通常为10 600g/m2,较佳为15 300g/m2,更佳为15 100g/m2。另外,用于支撑材的无纺布的膜厚较佳为O. 10 O. 52mm。〈滤材的制造方法〉本发明的滤材是例如能够通过包含下述步骤的制造方法制造步骤1，准备由聚四氟乙烯所组成的未烧结膜；步骤2，使上述未烧结膜沿第I方向延伸，其次沿垂直于第I方向的第2方向延伸并使其产生孔 '及 步骤3，于所获得的多孔膜的至少一个面上，以支撑该多孔膜的方式配置支撑材。以下，对聚四氟乙烯主要包含改性聚四氟乙烯的情形进行说明，但此外的情形亦能够基于该说明而制造本发明的滤材。主要包含改性聚四氟乙烯的未烧结膜是由改性聚四氟乙烯微粒子形成。其中较佳为主要包含改性聚四氟乙烯的未烧结膜是由聚四氟乙烯粉末形成。聚四氟乙烯粉末是聚四氟乙烯微粒子(一次粒子)凝聚而成的二次粒子。再者，除未烧结膜之外，亦能够使用半烧结膜。a)步骤 I主要包含改性聚四氟乙烯的未烧结膜(以下简称为未烧结膜)例如能够根据包含以下步骤的制造方法制造步骤1-1，混合改性PTFE微粒子、视需要而调配的均聚PTFE微粒子及挤压助剂(液状润滑剂)；步骤1-2，将所获得的混合物成形为膜状；及步骤1-3，自视需要而获得的膜状成型物中去除挤压助剂(液状润滑剂)。(I)步骤 1-1改性PTFE微粒子中的改性PTFE较佳为共聚物。所谓此情形的「共聚物」，是表示将四氟乙烯与改性剂用于通常的共聚物的聚合中而均匀地混合并使其聚合而成的聚合物。即，关于该制造方法中适合使用的PTFE微粒子，例如具有于一次粒子中包含均聚PTFE的核与改性PTFE的壳的不均匀结构(核壳结构)的改性PTFE微粒子并非不佳，但能够使用壳部分的改性度较低者。于该步骤中，所谓改性PTFE微粒子与均聚PTFE微粒子，能够为改性聚四氟乙烯粉末与均聚聚四氟乙烯粉末的混合物的形态，亦能够为根据改性聚四氟乙烯水性分散体与均聚聚四氟乙烯水性分散体的共凝析及其后的干燥等而获得的粉体组合物的形态。PTFE微粒子的平均一次粒径较佳为O. I I μ m。PTFE微粒子的平均二次粒径较佳为300 700 μ m。上述混合物中的均聚PTFE微粉末的量越多，下述延伸越容易。然而，均聚PTFE微粉末的量越多，最终所获得的多孔膜的压力损失越高，保尘量越小。均聚PTFE微粉末的添加量相对于PTFE微粉末整体,较佳为低于10重量％,更佳为低于5重量％,进而较佳为低于2重量％，特佳为O重量％。再者，该添加量对应于所获得的多孔膜中的均聚PTFE的含量。作为挤压助剂(液状润滑剂)，只要是能够濡湿PTFE微粉末的表面，将上述混合物成形为膜状后能够去除的物质，则无特别限定，例如能够列举液体石蜡、石脑油、白油、甲苯、二甲苯等烃油的醇类、酮类、酯类等。液状润滑剂的使用量根据液状润滑剂的种类等而不同，通常，相对于PTFE微粉末100重量份为5 50重量份。根据增大液状润滑剂的使用量，能够减小压力损失。(2)步骤 1-2使上述混合物成形为膜状例如通过挤出及轧辊等惯用的方法进行即可。较佳为对上述混合体进行浆料挤出，并使用轧辊等对所获得的棒状物进行 轧辊。所获得的膜状物的厚度只要依据目标多孔膜的厚度设定即可，通常为100 300 μ m0(3)步骤 1-3挤压助剂去除例如只要通过对残存挤压助剂的未烧结膜进行加热，使挤压助剂蒸发而实施即可。此种未烧结膜亦能可市售品的形式获得。b)步骤 2通过使上述未烧结膜沿第I方向延伸，继而沿垂直于第I方向的第2方向延伸，而于上述未烧结膜上产生孔。(I)向第I方向的延伸第I方向较佳为未烧结膜的长度方向。向第I方向延伸的延伸倍率较佳为2 50倍，更佳为3 30倍，进而较佳为5 20倍。向第I方向延伸的速度较佳为300 600%/秒。向第I方向延伸时的温度较佳为200 350°C，更佳为220 270°C。(2)向第2方向的延伸第2方向较佳为未烧结膜的宽度方向。向第2方向延伸的延伸倍率较佳为2 80倍，更佳为5 50倍，进而较佳为10 45倍。向第2方向延伸的速度较佳为300 600%/秒。向第2方向延伸时的温度较佳为200 350°C，更佳为220 270°C。通过步骤2所获得的多孔膜较佳为进行热固定。热固定的温度能够为PTFE的熔点以上，亦能够为PTFE的熔点以下。较佳为250 350°C。c)步骤 3于步骤3中，通过以上述支撑材支撑上述多孔膜的方式将上述多孔膜与上述支撑材积层，而获得本发明的滤材。作为积层方法，使用公知的方法即可。例如于上述支撑材包含具有热融着性的无纺布时，能够通过热层压而制造本发明的滤材。另外，例如亦能够使用聚酯、四氟乙烯全氟烧基乙烯醚共聚物(PFA, Polyfluoroalkoxy)等的粉末、热熔接着剂而接着上述多孔膜与上述支撑材。图I表示本发明的滤材的一实施例。该滤材I具备包含PTFE的多孔膜3与热层压于PTFE多孔膜的两面上的通气性支撑材5。〈滤袋〉
本发明的滤袋具备成形为特定形状的本发明的滤材。作为特定的形状，例如能够列举波型形状。该波型形状较佳为能够用隔板(separator)或间隔物(spacer)而保持。该隔板的形状通常为波板状。该隔板的材质并无特别限定，例如能够列举铝。该间隔物的材质并无特别限定，例如能够列举聚醢胺等热熔树脂接着剂。本发明的滤袋亦能够具备经折叠加工的本发明的滤材与用以维持该滤材的形状的间隔物。滤材的折叠加工例如使用往复式折叠机等实施即可。图2表示本发明的滤袋的一实施例。滤袋13如图2所示，包括滤材I与间隔物17。 滤材I是交替地折回而加工成波型形状(折叠加工)。滤材I使用上述滤材，并交替地折回而加工成波型形状(折叠加工)。间隔物17用以保持经折叠加工的滤材I的波型形状，包含聚醢胺等热熔树脂接着剂。〈过滤单元〉本发明的过滤单元具备本发明的滤袋与收纳该滤袋的框体。本发明的过滤单元例如能够列举使用间隔物的微型折叠式空气过滤单元或使用隔板的隔板式空气过滤单元。本发明的过滤单元能够较佳地用作中性能过滤单元，较佳为隔板式空气过滤单
J Li ο该框体只要为能够收纳及保持上述滤袋者则无特别限定，例如能够通过安装4根铝制框架而获得。图3表示采用本发明的一实施例的微型折叠式空气过滤单元11a。该微型折叠式空气过滤单元Ila具备滤袋13与收纳滤袋13的框体15a。图4表示采用本发明的另一实施例的隔板式空气过滤单元lib。该隔板式空气过滤单元Ilb是过滤网滤材I经由波板状的隔板14而弯曲成波状，并收容于框体15b内。[实施例]〈实施例1>按照日本专利特开昭64-1711公报中记载的方法，添加四氟乙烯，其次添加全氟烷基乙烯醚(烷基的碳数为3个，CF2=CF-0-C3F7)，利用起始剂使其反应，向所制造的改性PTFE粉末I (全氟丙基乙烯醚共聚合改性，改性量O. 10重量％，分子量分布Mw/Mn6. 8，减缩比1600 (RR(ReductionRatio) 1600)的浆料挤出压力88MPa) 100重量份中添加挤压助剂(出光兴产股份有限公司制造，IP溶剂2028) 26重量份并进行混合，而获得预成形体。其次，通过将浆料挤出而使该预成形体成形为圆柱状。并且，通过将该圆柱状加热至70°C后用轧辊成形而成形为膜状，从而获得PTFE膜。使该膜通过200°C的热风干燥炉而蒸发去除挤压助剂，获得平均厚度200 μ m、平均宽度150mm的未烧结膜。使用图5所示的装置沿长度方向以延伸倍率10倍进行延伸。未烧结膜设置于轧辊21上，延伸的膜卷绕于卷绕辊22上。另外，延伸温度是250°C。再者，于图5中，23 25分别表示辊，26、27分别表示加热辊，28 32分别表示辊。
其次，使用能够利用连续夹具夹持所获得的长度方向延伸膜的图6的左半部分所示的装置(拉幅机)沿宽度方向以延伸倍率36倍进行延伸，进行热固定而获得PTFE多孔膜。此时的延伸温度为220°C，热固定温度为300°C，另外延伸速度为500%/秒。于PTFE多孔膜的两面，使用下述无纺布A、B，利用图6的右半部分所示的装置进行热融着，藉此获得滤材。无纺布A :尤尼吉能够股份有限公司制造「ElevesS0403WD0」PETPE芯/壳无纺布，单位面积重量40g/m2无纺布B :尤尼吉能够股份有限公司制造「ElevesT0403WD0」PETPE芯/壳无纺布，单位面积重量40g/m2
再者，于图6中，34表示长度方向延伸膜的卷出辊，35表示预热区域，36表示延伸区域，37表示热固定区域，39表示层压辊，41表示卷绕辊，43表示第I支撑材的卷出辊，45表示第2支撑材的卷出辊。另外，此时的热融着条件如下。(热融着条件)加热温度200°C线速度15m/min〈实施例2>为了调查改性量的比例的影响而实施实施例2。按照日本专利特公昭50-38159号公报中记载的方法，添加四氟乙烯，其次添加全氟烷基乙烯醚(烷基的碳数为3个，CF2=CF-0-C3F7)，利用起始剂使其反应，使用所制造的改性PTFE粉末2 (全氟丙基乙烯醚共聚合改性，改性量O. 15重量％，分子量分布Mw/Mn5. 0，减缩比1600(RR1600)的浆料挤出压力83MPa)，除此以外进行与实施例I相同的操作。〈实施例3>为了调查均聚PTFE微粉末的添加效果而实施实施例3。按照日本专利特公昭50-38159号公报中记载的方法，使用向95重量％的改性PTFE粉末2中混合5重量％的均聚PTFE粉末5 (大金工业股份有限公司制造「聚四氟粉末F-106」)，除此以外进行与实施例I相同的操作。根据添加少量均聚PTFE微粉末，而使延伸变得容易。〈实施例4>为了调查液状润滑剂的使用量的影响而实施实施例4。除使挤压助剂的量为24重量份以外，进行与实施例2相同的操作。<比较例1>为了调查改性PTFE粉末的分子量分布Mw/Mn的影响而实施比较例I。换成改性PTFE粉末1，按照日本专利特开平10-53624号公报中记载的方法，添加四氟乙烯，其次添加全氟烷基乙烯醚(烷基的碳数为3个，CF2=CF-0-C3F7)，利用起始剂使其反应，使用所制造的改质PTFE超粉末末3 (全氟丙基乙烯醚共聚合改性，改性量O. 12重量％，分子量分布Mw/Mn3. 9，减缩比1600(RR1600)的浆料挤出压力78MPa)，除此以外进行与实施例I相同的操作。然而，所获得的未烧结膜无法沿长度方向延伸，而无法获得多孔膜。一般认为其原因在于，由于分子量分布Mw/Mn较小,故延伸特性下降,延伸变得困难。
<比较例2>换成改性PTFE粉末1，按照W02006/054612号公报中记载的方法，制造具有核部分包含PTFE、壳部分包含四氟乙烯(TEE, Tetrafluorethylene)与全氟丙基乙烯醚的共聚物的核壳结构的改性PTFE粉末4。除使用改性PTFE粉末4(改性量O. 03重量％，减缩比1600(RR1600)的浆料挤出压力34MPa)以外，进行与实施例I相同的操作。然而，所获得的未烧结膜无法沿长度方向延伸，而无法获得多孔膜。一般认为其原因在于，由于PTFE的一次粒子之外侧的壳部分的改性量较多，故一次粒子的连接较为困难，延伸变得困难。<比较例3>向100重量份的均聚PTFE粉末5 (大金工业股份有限公司制造「聚四氟粉末F-106」、减缩比1600(RR1600)的浆料挤出压力无法测定)中添加30重量份的挤压助剂并进行混合，而获得预成形体。其次，根据浆料挤出而使该预成形体成形为圆柱状。并且，根 据加热至70°C的轧辊而使该圆柱状成形体成形为膜状，获得PTFE膜。使该膜通过200°C的热风干燥炉而蒸发去除挤压助剂，获得平均厚度200 μ m、平均宽度150_的未烧结膜。使用图5所示的装置沿长度方向以延伸倍率48倍进行延伸。未烧结膜设置于轧辊21上，延伸的膜卷绕于卷绕辊22上。另外，于延伸温度为250°C的条件下进行。其次，使用能够利用连续夹具夹持所获得的长度方向延伸膜的图6的左半部分所示的装置(拉幅机)，沿宽度方向以延伸倍率36倍进行延伸，进行热固定而获得PTFE多孔膜。此时的延伸温度为290°C，热固定温度为345°C，另外延伸速度为500%/秒。于PTFE多孔膜的两面，使用下述无纺布A、B，利用图6的右半部分所示的装置进行热融着，藉此获得滤材。再者，于比较例3中，为了与实施例I 3进行比较，而使压力损失接近这些。此是根据增加挤压助剂，提高长度方向的延伸倍率，提高宽度方向的延伸温度而实现。无纺布A :尤尼吉能够股份有限公司制造「ElevesS0403WD0」PETPE芯/壳无纺布，单位面积重量40g/m2无纺布B :尤尼吉能够股份有限公司制造「ElevesT0403WD0」PETPE芯/壳无纺布，单位面积重量40g/m2另外，此时的热融着条件如下。(热融着条件)加热温度200°C线速度15m/min〈参考例1>使用中性能玻璃过滤网Lydall公司制造的2991作为参考例I。下述表I中表示实施例I 4及比较例I 3的多孔膜的物性与使无纺布热融着于这些而成的滤材的物性。另外,表示参考例I的中性能玻璃过滤网的物性。将各物性的测定方法记载于下文。〈压力损失(Pa)〉将PTFE多孔膜及滤材的测定样品设置于直径IOOmm的过滤网固持器上，以压缩机对入口侧进行加压，以流速计将空气透过的流量调整为5. 3cm/秒。并且，以测压计测定此时的压力损失。
<捕集效率(O. 3 μ m的NaCl的粒子)>以静电分级器(TSI公司制造)将由雾化器产生的NaCl粒子分级为0.3 μ m，使用鋳241将粒子静电中和后，将透过的流量调整为5. 3cm/秒，使用粒子计数器(TSI公司制造，CNC)求出评价过滤网前后的粒子数，并根据下式计算出捕集效率。捕集效率(%) = (CO/CI) X 100CO=评价试样所捕集的O. 3 μ m的NaCl的粒子数
Cl=供给至评价试样的O. 3 μ m的NaCl的粒子数<捕集效率(O. I μ m的NaCl的粒子)>以静电分级器(TSI公司制造)将由雾化器产生的NaCl粒子分级为0.1 μ m，使用鋳241将粒子静电中和后，将透过的流量调整为5. 3cm/秒，使用粒子计数器(TSI公司制造，CNC)求出评价过滤网前后的粒子数，并根据下式计算出捕集效率。捕集效率(%)= (CO/CI) X 100CO=评价试样所捕集的O. I μ m的NaCl的粒子数Cl=供给至评价试样的O. I μ m的NaCl的粒子数<PF 值(O. 3 μ m 的 NaCl) >滤材的PF值(O. 3 μ m的NaCl)是通过将上述滤材的压力损失及捕集效率(O. 3 μ m的NaCl)代入下式而求出。PF 值(O. 3 μ m的NaCl) = {-log [(100-捕集效率(%) )/100]/压力损失(Pa)} X 1000<PF 值(O. I μ m 的 NaCl) >滤材的PF值(O. I μ m的NaCl)是通过将滤材的压力损失及捕集效率(O. I μ m的NaCl)代入下式而求出。PF 值(O. I μ m的NaCl) = {-log [(100-捕集效率(%) )/100]/压力损失(Pa)} X 1000<平均孔径>改性PTFE多孔膜的孔径是将基于ASTMF-316-86的记载所测定的中流量平均孔径(MFP, MeanFlow PoreSize)设为改性PTFE多孔膜的平均孔径。实际的测定是利用库尔特仪(CoulterPorometer)[库尔特电子(CoulterElectronics)公司(英国)制造]而进行测定。〈PTFE多孔膜的膜厚>将5张PTFE多孔膜重叠并使用膜厚计(1D-110MH型号，Mitutoyo公司制造)测定整体的膜厚，将该值除以5所得的数值作为I张的膜厚。〈PTFE多孔膜的孔隙率>将测定了膜厚的PTFE多孔膜切成20X20cm，测定重量，根据下述式求出孔隙率。孔隙率(%)= {1_[重量(g)/(400X 膜厚(Cm)X2·2(PTFE的密度))]X100< 保尘量聚 α -烯烃(ΡΑ0, PolyAlphaOlefin)(液体粒子)>「保尘量PAO(液体粒子)」是以PAO粒子透过时的压力损失上升试验而进行评价。即，利用差压计(U字管测压计)随着时间的推移而测定使含有PAO粒子的空气对有效滤过面积50cm2的样品滤材以流速5. 3cm/秒进行连续通风时的压力损失，将压力损失达到300Pa时保持于滤材上的PAO粒子的滤材的单位面积的重量即保尘量(g/m2)设为「保尘量PAO(液体粒子)」。
再者，PAO粒子使用利用Laskin喷嘴产生的PAO粒子(数量中值直径O. 25 μ m)，PAO粒子的浓度设为约100万 600万个/cm3。<保尘量NaCl (固体粒子)>对保尘量NaCl (固体粒子)，利用NaCl粒子透过时的压力损失上升试验进行评价。即，利用差压计(U字管测压计)随着时间的推移而测定使含有NaCl粒子的空气对有效滤过面积50cm2的样品滤材以流速5. 3cm/秒连续通风时的压力损失，将压力损失达到450Pa时保持于滤材上的NaCl粒子的滤材的单位面积的重量即保尘量(g/m2)设为「保尘量NaCl (固体粒子)」。再者，NaCl粒子的浓度设为约100万 300万个/cm3(数量中值直径
O.05 μ m)。<减缩比1600 (RR1600)的浆料挤出压力> 按照ASTMD4895进行测定。将50g的PTFE粉末(各上述粉末I 5)与10. 25g作为挤压助剂的烃油(商品名IS0PARG (注册商标)，Exxon公司制造)于玻璃瓶中混合3分钟，并于室温(25±2°C )下使混合成份熟化I小时。其次，将上述混合物填充于附带料缸(内径25. 4mm)的挤出模具(深冲模圆角30°，下端具有孔口(孔口直径0.65mm，孔口长2mm))中，对插入至料缸的活塞施加I. 2MPa的负荷并使其保持I分钟。其后，立即于室温下以冲压速度20mm/min将上述混合物自孔口挤出而获得柱状物。于挤出后半期，将压力成为平衡状态的部分的压力除以料缸剖面面积的值设为浆料挤出压力。再者，挤出速度设为减缩比乘以冲压速度所获得的值，此处，为减缩比1600乘以冲压速度20mm/min所获得的值(32000mm/min)。另外，该挤出速度是于室温(25±2°C )的状况下测定的值。另外，该挤出速度表示于添加挤压助剂(烃油(商品名IS0PARG))的状态下的值。再者，该挤压助剂是异构石蜡液，初沸点为167°C，干点为176°C，密度为O. 748g/ml，动力黏度为1.49mm2/秒。〈分子量分布Mw/Mn>分子量分布Mw/Mn是按照日本专利特开平10-53624号公报中记载的方法进行测定。此处，Mw表示重量平均分子量，Mn表示数量平均分子量。使用Rheometrics公司制造的黏弹性测定机RDS-2作为分子量分布Mw/Mn测定装置，于380°C下测定动态黏弹性。频率范围设为O. 001 500rad/秒，测定值的采样频率在对数等间隔的情况下是每I位取5点。测定值是按照S. Wu的方法(PolymerEngineering& Science, 1988, Vol. 28, 538, PolymerEngineering & Science, 1989, Vol. 29, 273)进行资料处理，而求出Mn、Mw及Mw/Mn。再者,此时,设为时间 =1/ω，G(t)=G’ ( ω ) ( ω =频率，G (t)=松弛模数,G’ (ω) =储存弹性模数)。另外，于2次连续的测定中，反覆进行测定直至各测定频率下的G’ (ω)的偏差的平均值为5%为止。<改性剂含量>改性剂含量是按照日本专利特开平10-53624号公报中记载的方法进行测定。使用红外线吸收带的995CHT1的吸收与935CHT1的吸收的比乘以O. 14所获得的值(重量％)作为改性剂含量聚合物中的氟烷基乙烯醚的含量。[表 I]
权利要求
1.一种滤材，其具备 由聚四氟乙烯所组成，平均孔径为2. 5μπι以上，且孔隙率为95%以上的多孔膜；及 支撑该多孔膜的支撑材；且 相对于该滤材，使空气以流速5. 3cm/秒通过时的压力损失低于IOOPa, 使含有粒径O. 3 μ m的NaCl粒子的空气以流速5. 3cm/秒通过时的上述粒子的捕集效率为95%以上， 根据上述压力损失与上述捕集效率，按照下式 PF= {-log[(100-捕集效率(%))/100]/压力损失(Pa)} X 1000所计算出的PF值为30以上， 使含有数量中值直径O. 25 μ m的聚α -烯烃粒子的空气以流速5. 3cm/秒对滤材进行连续通风，压力损失达到300Pa时保持于滤材上的聚α-烯烃粒子的保尘量为15g/m2以上。
2.根据权利要求I所述的滤材，其中多孔膜主要包含改性聚四氟乙烯。
3.根据权利要求2所述的滤材，其中改性聚四氟乙烯为四氟乙烯与全氟烷基乙烯醚的共聚物。
4.一种滤材，其具备 多孔膜、及 支撑该多孔膜的支撑材； 上述多孔膜是由如下的聚四氟乙烯而获得， 相对于聚四氟乙烯混合20. 5重量％的挤压助剂并于室温下使混合成份熟化I小时而制成混合物时，减缩比1600时的挤出速度32000mm/min下的浆料挤出压力为50MPa以上IlOMPa以下，且由重量平均分子量/数量平均分子量表示的分子量分布为4. O以上；且 上述多孔膜主要包含改性聚四氟乙烯。
5.根据权利要求4所述的滤材，其中改性聚四氟乙烯为四氟乙烯与全氟烷基乙烯醚的共聚物。
6.根据权利要求4或5所述的滤材，其中平均孔径为2.5 μ m以上，且孔隙率为95%以上。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的滤材，其中相对于滤材使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失低于lOOPa，且相对于滤材使含有粒径O. 3 μ m的NaCl粒子的空气以流速5. 3cm/秒通过时的上述粒子的捕集效率为95%以上。
8.根据权利要求4至7中任意一项所述的滤材，其中根据相对于滤材使空气以流速5. 3cm/秒通过时的压力损失与相对于滤材使含有粒径O. 3 μ m的NaCl粒子的空气以流速5.3cm/秒通过时的上述粒子的捕集效率，按照下式 PF= {-log[(100-捕集效率(%))/100]/压力损失(Pa)} X 1000所计算出的PF值为30以上。
9.根据权利要求4至8中任意一项所述的滤材，其中使含有数量中值直径O.25 μ m的聚CL-烯烃粒子的空气以流速5. 3cm/秒对滤材进行连续通风，压力损失达到300Pa时保持于滤材上的聚α-烯烃粒子的保尘量为15g/m2以上。
10.一种滤材的制造方法，其包括准备主要包含改性聚四氟乙烯的未烧结膜的步骤； 使上述未烧结膜以2倍 50倍的倍率沿第I方向延伸，其次，以2倍 80倍的倍率沿垂直于第I方向的第2方向延伸并使其产生孔，而获得多孔膜的步骤；及 于所获得的多孔膜的至少一个面上，以支撑该多孔膜的方式配置支撑材的步骤。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其中上述未烧结膜是由改性聚四氟乙烯的粉末形成。
12.一种滤袋，其具备成形为特定形状的根据权利要求I至9中任意一项所述的滤材或通过根据权利要求10或11所述的制造方法所制造的滤材。
13.一种过滤单元，其包括 根据权利要求12所述的滤袋、及 收纳该滤袋的框体。
全文摘要
本发明提供一种具备捕集效率较高，压力损失较低，且保尘量较大的多孔膜的滤材。该滤材具备由聚四氟乙烯所组成，平均孔径为2.5μm以上，且孔隙率为95%的多孔膜；及支撑该多孔膜的支撑材。该滤材在使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失低于100Pa，使含有粒径0.3μm的NaCl粒子的空气以流速5.3cm/秒通过时的粒子的捕集效率为95%以上，利用下式PF={-log[(100-捕集效率(%))/100]/压力损失(Pa)}×1000所获得的PF值为30以上。使含有数量中值直径0.25μm的聚α-烯烃粒子的空气以流速5.3cm/秒进行连续通风，压力损失达到300Pa时聚α-烯烃粒子的保尘量为15g/m2以上。
文档编号B01D39/16GK102946968SQ201180029148
公开日2013年2月27日 申请日期2011年6月8日 优先权日2010年6月17日
发明者乾邦彦, 涉谷吉之, 笠井俊二, 山中拓 申请人:大金工业株式会社