空气过滤器用滤材、过滤包、空气过滤器单元以及空气过滤器用滤材的制造方法与流程

文档序号:15879986发布日期:2018-11-09 17:44阅读:378来源:国知局
空气过滤器用滤材、过滤包、空气过滤器单元以及空气过滤器用滤材的制造方法与流程

本发明涉及一种空气过滤器用滤材、过滤包、空气过滤器单元以及空气过滤器用滤材的制造方法。

背景技术

作为满足hepa过滤器(高效粒子空气过滤器(英文:highefficiencyparticulateairfilter))的基准的空气过滤器用滤材,已知利用玻璃纤维制作而成的、被称为玻璃纤维滤材的滤材。hepa级的玻璃滤材具有对于粒子直径为0.3μm的粒子的捕集效率为99.97%的高捕集效率,与之相对的是,该玻璃滤材的压力损失较高。

作为上述这样的玻璃滤材的替代的低压力损失的hepa过滤器,已知采用ptfe多孔膜的滤材,该ptfe多孔膜通过对聚四氟乙烯(ptfe)进行延伸制成。与玻璃滤材相比,ptfe多孔膜具有较高的捕集效率和较低的压力损失,捕集效率和压力损失的平衡性优异。

例如,在下述专利文献1(日本专利特开2013-52320号公报)和专利文献2(日本专利特开2013-63424号公报)中,为了对通过形状保持构件保持并使用的空气过滤器单元的压力损失进行抑制,提出了一种空气过滤器用滤材,在该空气过滤器用滤材中,在ptfe多孔膜的上游侧设置熔喷无纺布,并且在更上游侧设置由纺粘无纺布构成的通气性覆盖层。



技术实现要素:

发明所要解决的技术问题

不过,近年来,为了使滤材具有较长的寿命,要求提高滤材的灰尘储存量。例如,在将空气过滤器单元用于燃气轮机的吸气用途的情况下,有时存在下述情况:由于滤材的灰尘储存量较小,还未等到对燃气轮机进行定期检查,空气过滤器就发生孔眼堵塞。若像上述这样发生孔眼堵塞,则仅为了更换空气过滤器就不得不停止燃气轮机的运转,从而使损失变大。

与此相对的是,尽管上述专利文献1和专利文献2所记载的空气过滤器的捕集效率高且压力损失低,但灰尘储存量还是不足,要求进一步提高灰尘储存量。

本发明的目的在于提供一种不仅捕集效率高且压力损失低、而且灰尘储存量也较高的空气过滤器用滤材、过滤包、空气过滤器单元以及空气过滤器用滤材的制造方法。

解决技术问题所采用的技术方案

本申请的发明者们为了解决上述技术问题进行了认真的研究,作为结果完成了本发明,即发现了下述事实:通过设置主要包括氟树脂的两层多孔膜和位于上游侧的具有特定物理特性的预捕集件,并且针对与具有特定性质的两层多孔膜一起使用的预捕集件,采用具有特定的压力损失、捕集效率以及厚度的各性质的预捕集件,从而不仅能够使捕集效率高且压力损失低,而且能够提高灰尘储存量。

第一观点的空气过滤器用滤材对气体中的灰尘进行捕集,包括第一多孔膜、第二多孔膜以及预捕集件。第一多孔膜主要包括氟树脂。第二多孔膜主要包括氟树脂,并且配置于比第一多孔膜靠近气流的下游侧的位置。预捕集件配置于比第一多孔膜靠近气流的上游侧的位置,并且对气流中的一部分灰尘进行捕集。在使空气以5.3cm/秒的流速流过第一多孔膜时,上述第一多孔膜的压力损失为30pa以上90pa以下,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过第一多孔膜时,上述第一多孔膜对上述粒子的捕集效率为95%以上99.9%以下。在使空气以5.3cm/秒的流速流过第二多孔膜时,上述第二多孔膜的压力损失为30pa以上90pa以下,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过第二多孔膜时,上述第二多孔膜对上述粒子的捕集效率为95%以上99.9%以下。在使空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件时,上述预捕集件的压力损失为5pa以上且小于55pa,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件时,上述预捕集件对于上述粒子的捕集效率为15%以上且小于85%,并且上述预捕集件的厚度大于0.4mm。

在仅设置一层氟树脂的多孔膜的情况下,为了提高空气过滤器用滤材整体的捕集效率,预捕集件所需的捕集效率变高。这样,若过度地提高预捕集件的捕集效率,则在预捕集件处的压力损失增大且往往在初期发生孔眼堵塞,从而很难增大空气过滤器用滤材整体的灰尘储存量。

与此相对的是,在上述空气过滤器用滤材中,具有作为氟树脂的多孔膜且作为具有特定性质的多孔膜的第一多孔膜和第二多孔膜中的至少两个多孔膜,因此容易提高空气过滤器用滤材整体的灰尘储存量。此外,由于具有第一多孔膜和第二多孔膜中至少两个的氟树脂的多孔膜,因此,在想要提高空气过滤器用滤材整体的捕集效率的情况下,能够将预捕集件所需的捕集效率抑制得较低,从而容易避免预捕集件在初期发生孔眼堵塞这一情况。

此外,由于预捕集件的捕集效率在特定的范围内且该预捕集件的厚度大于0.4mm,因此,能够在不局部地提高预捕集件的密度的情况下,在整个厚度方向范围内对较大的捕集对象进行捕捉。因而,在预捕集件中,不仅能够以减轻第一多孔膜和第二多孔膜的捕集负荷的方式对捕集对象进行捕捉,而且能够使预捕集件不容易发生初期的孔眼堵塞。

此外,作为预捕集件,即使在采用每单位厚度的捕集效率较大且厚度也较大的预捕集件的情况下,该预捕集件的捕集效率也小于85%。由此,能够使预捕集件不容易发生初期的孔眼堵塞。

由上述内容可知,由于能够对预捕集件在初期发生孔眼堵塞这一情况以及第一多孔膜和第二多孔膜在初期发生孔眼堵塞这一情况进行抑制,因此,在上述空气过滤器用滤材中,不仅能够使捕集效率高且压力损失低,而且能够提高灰尘储存量。

在第一观点所述的空气过滤器用滤材的基础上,在第二观点的空气过滤器用滤材中,预捕集件由玻璃纤维滤材构成。

在上述空气过滤器用滤材中,预捕集件由玻璃纤维滤材构成,该玻璃纤维滤材是不容易带电的材料。因此,通过将由不容易带电的玻璃纤维滤材构成的预捕集件与第一多孔膜和第二多孔膜组合使用,与使用容易带电的其它的材料(熔喷无纺布等)的预捕集件的情况相比,能够降低由静电产生的火花在第一多孔膜和第二多孔膜开孔的可能性。此外,作为预捕集件,假设采用容易带电的熔喷无纺布等,则预捕集件会不小心带电,从而增大预捕集件的捕集效率,进而容易使预捕集件自身在初期发生孔眼堵塞,其结果是,有可能无法使空气过滤器用滤材整体的灰尘储存量增大,但在此处,由于采用了作为不容易带电的材料的玻璃纤维滤材,因而能够避免上述这样的问题。

在第一观点或第二观点所述的空气过滤器用滤材的基础上,在第三观点的空气过滤器用滤材中,预捕集件的厚度为0.8mm以下。

由于上述空气过滤器用滤材的预捕集件的厚度为0.8mm以下,因此,在将空气过滤器用滤材折叠成压褶条的情况下,使折叠作业变得容易。

在第一观点至第三观点中任一观点所述的空气过滤器用滤材的基础上,在第四观点所述的空气过滤器用滤材中,关于空气过滤器用滤材,在使包括个数中位直径为0.25μm的聚α烯烃粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风并且压力损失上升250pa时,上述空气过滤器用滤材对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量为50g/m2以上。此外,关于空气过滤器用滤材,在使包括个数中位直径为0.1μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风并且压力损失上升250pa时,上述空气过滤器用滤材对于nacl粒子的灰尘储存量为5.0g/m2以上。

确保上述空气过滤器用滤材对于个数中位直径为0.25μm的聚α烯烃粒子的灰尘储存量为50g/m2以上,并且确保该空气过滤器用滤材对于个数中位直径为0.1μm的nacl粒子的灰尘储存量为5.0g/m2以上。因此,即使在将诸如上述粒径的聚α烯烃这样的液体粒子的、粒径较大粒子作为捕集对象以及在将诸如上述粒径的nacl这样的固体粒子的、粒径较小的粒子作为捕集对象的情况下,均能够确保充分的灰尘储存量。藉此,即使对于混合有固体粒子和液体粒子的对象物,孔眼堵塞也不容易发生,能够确保较高的灰尘储存量。

在第一观点至第四观点中任一观点所述的空气过滤器用滤材的基础上,在第五观点所述的空气过滤器用滤材中,在使包括个数中位直径为0.25μm的聚α烯烃粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风并且压力损失上升250pa时,第一多孔膜对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量为20g/m2以上35g/m2以下。此外,在使包括个数中位直径为0.25μm的聚α粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风并且压力损失上升250pa时,第二多孔膜对于聚α粒子的灰尘储存量为20g/m2以上35g/m2以下。

上述空气过滤器用滤材不仅捕集效率高且压力损失低,而且能够进一步提高灰尘储存量。

在第一观点至第五观点中任一观点所述的空气过滤器用滤材的基础上,第六观点的空气过滤器用滤材还包括上游通气性支承件。上游通气性支承件配置于比第一多孔膜靠近气流的上游侧的位置,并且支承第一多孔膜。

另外,预捕集件只要配置于比第一多孔膜靠近气流的上游侧的位置即可,也可配置于比上游通气性支承件靠近气流的上游侧的位置,也可配置于比上游通气性支承件靠近气流的下游侧的位置。

能够提高上述空气过滤器用滤材的上游侧的强度。

在第一观点至第六观点中任一观点所述的空气过滤器用滤材的基础上,第七观点的空气过滤器用滤材还包括下游通气性支承件。下游通气性支承件配置于比第二多孔膜靠近气流的下游侧的位置,并且支承第二多孔膜。

能够提高上述空气过滤器用滤材的下游侧的强度。

在第一观点至第七观点所述的空气过滤器用滤材的基础上,在第八观点的空气过滤器用滤材中,在使空气以5.3cm/秒的流速流过时,第一多孔膜的压力损失小于第二多孔膜的压力损失,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时,第二多孔膜对于上述粒子的捕集效率高于第一多孔膜对于上述粒子的捕集效率。

上述空气过滤器用滤材不仅捕集效率高且压力损失低,而且能够进一步提高灰尘储存量。

在第一观点至第八观点所述的空气过滤器用滤材中,在第九观点的空气过滤器用滤材中,第一多孔膜和第二多孔膜主要由能够纤维化的聚四氟乙烯、不会纤维化的非热熔融加工性成分以及熔点小于320℃的不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分构成。

在主要仅由现有的能够纤维化的ptfe(高分子量ptfe)构成的ptfe多孔膜中较多地包括纤维直径较细的微细原纤维,每根纤维的表面积较大,并且每根纤维的捕集效率较高,但与之相对的是,上述ptfe多孔膜的膜厚较薄且纤维彼此的重合较多,因此,无法储存较多的微粒,从而每根纤维的捕集效率较高这一点无法得到有效的发挥。

与此相对的是,上述空气过滤器用滤材构成为主要包括能够纤维化的聚四氟乙烯、不会纤维化的非热熔融加工性成分以及熔点小于320℃的不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分这三种成分构成,因此,与现有的ptfe多孔膜相比,能够通过较粗的纤维使空隙变多并增加膜厚来提高灰尘储存量。

在第一观点至第九观点中任一观点所述的空气过滤器用滤材的基础上,在第十观点所述的空气过滤器用滤材中,关于空气过滤器用滤材,在使空气以5.3cm/秒的流速流过时,上述空气过滤器用滤材的压力损失小于200pa,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时,上述空气过滤器用滤材对于粒子的捕集效率为99.97%以上。

第十一观点的空气过滤包包括第一观点至第十观点中任一观点所述的空气过滤器用滤材,并且以下述方式构成:空气过滤器用滤材被加工为外折和内折交替反复而形成的锯齿形状。此外,“过滤包”没有特别的限定,例如,可以不是平坦的片状,而是整形为通过交替进行外折和内折而折叠出的锯齿形状,并且能够收容于任意的框体。

第十二观点所述的空气过滤器单元包括:第一观点至第十观点中任一观点所述的空气过滤器用滤材或第十一观点所述的过滤包;以及对空气过滤器用滤材或过滤包进行保持的框体。

第十三观点的空气过滤器用滤材的制造方法是对气体中的灰尘进行捕集的空气过滤器用滤材的制造方法,该制造方法包括:获得主要包括氟树脂的第一多孔膜和第二多孔膜的步骤;将第一多孔膜配置于比第二多孔膜靠近气流的上游侧的位置的步骤;以及将对气流中的一部分的灰尘进行捕集的预捕集件配置于比第一多孔膜靠近气流的上游侧的位置的步骤。在使空气以5.3cm/秒的流速流过第一多孔膜时,上述第一多孔膜的压力损失为30pa以上90pa以下,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过第一多孔膜时,上述第一多孔膜对上述粒子的捕集效率为95%以上99.9%以下。在使空气以5.3cm/秒的流速流过第二多孔膜时,上述第二多孔膜的压力损失为30pa以上90pa以下,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过第二多孔膜时,上述第二多孔膜对上述粒子的捕集效率为95%以上99.9%以下。在使空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件时,上述预捕集件的压力损失为5pa以上且小于55pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件时,上述预捕集件对于上述粒子的捕集效率为15%以上且小于85%,并且上述预捕集件的厚度大于0.4mm。上述制造方法还包括第一多孔膜、第二多孔膜以及预捕集件通过热层压一体化的步骤。

根据上述空气过滤器用滤材的制造方法,与第一观点所述的空气过滤器用滤材相同的是,能够获得不仅捕集效率高且压力损失低、而且灰尘储存量也得到提高的空气过滤器用滤材。

在第十三观点所述的空气过滤器用滤材的制造方法的基础上,第十四观点的空气过滤器用滤材的制造方法还包括将支承第一多孔膜的上游通气性支承件配置于比第一多孔膜靠近气流的上游侧的位置的步骤。

另外,预捕集件只要配置于比第一多孔膜靠近气流的上游侧的位置即可,也可配置于比上游通气性支承件靠近气流的上游侧的位置,也可配置于比上游通气性支承件靠近气流的下游侧的位置。

根据上述空气过滤器用滤材的制造方法,能够提高所获得的空气过滤器用滤材的上游侧的强度。

在第十三观点或第十四观点所述的空气过滤器用滤材的制造方法的基础上,第十五观点的空气过滤器用滤材的制造方法还包括将支承第二多孔膜的下游通气性支承件配置于比第二多孔膜靠近气流的下游侧的位置的步骤。

根据上述空气过滤器用滤材的制造方法,能够提高所获得的空气过滤器用滤材的下游侧的强度。

发明效果

根据本发明的空气过滤器用滤材、过滤包或空气过滤器单元,不仅能够使捕集效率高且压力损失低,而且能够提高灰尘储存量。

此外,根据本发明的空气过滤器用滤材的制造方法,能够获得不仅捕集效率高且压力损失低、而且灰尘储存量也得到提高的空气过滤器用滤材。

附图说明

图1是表示本实施方式的五层结构的滤材的层构造的示意剖视图。

图2是表示本实施方式的六层结构的滤材的层构造的示意剖视图。

图3是表示变形例的三层结构的滤材的层构造的示意剖视图。

图4是表示变形例的四层结构的滤材的层构造的示意剖视图。

图5是表示变形例的五层结构的滤材的层构造的示意剖视图。

图6是本实施方式的过滤包的外观立体图。

图7是本实施方式的空气过滤器单元的外观立体图。

具体实施方式

以下,以实施方式为例对空气过滤器用滤材(以下简称为滤材)、过滤包、空气过滤器单元以及空气过滤器用滤材的制造方法进行说明。

(1)空气过滤器用滤材

图1表示本实施方式的五层结构的空气过滤器用滤材1的示意剖视图。

空气过滤器用滤材1是对气体中的灰尘进行捕集的空气过滤器用滤材,该空气过滤器用滤材1从气流的上游侧依次包括预捕集件10、任意的上游通气性支承件21、第一多孔膜31、第二多孔膜32以及任意的下游通气性支承件22。

第一多孔膜31主要包括氟树脂。第二多孔膜32主要包括氟树脂,并且以在比第一多孔膜31靠气流的下游侧与该第一多孔膜31彼此相邻的方式配置。上游通气性支承件21配置于比第一多孔膜31靠气流的上游侧,并且对第一多孔膜31进行支承。下游通气性支承件22配置于比第二多孔膜32靠气流的下游侧,并且对第二多孔膜32进行支承。预捕集件10配置于比第一多孔膜31靠气流的上游侧(在本实施方式中,比上游通气性支承件21靠气流的上游侧),并且对气流中的一部分灰尘进行捕集。

使空气以5.3cm/秒的流速流过第一多孔膜31和第二多孔膜32时,上述第一多孔膜31和第二多孔膜32的压力损失均为30pa以上90pa以下,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过第一多孔膜31和第二多孔膜32时,上述第一多孔膜31和第二多孔膜32对上述粒子的捕集效率均为95%以上99.9%以下。

使空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件10时,上述预捕集件10的压力损失为5pa以上且小于55pa,上述预捕集件10对粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率为15%以上且小于85%,并且上述预捕集件10的厚度大于0.4mm。

以下,对各层以及各层间的关系进行具体的说明。

(2)多孔膜

使空气以5.3cm/秒的流速流过第一多孔膜31时,上述第一多孔膜31的压力损失为30pa以上90pa以下,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过第一多孔膜31时,上述第一多孔膜31对上述粒子的捕集效率为95%以上99.9%以下。

此外,同样地,使空气以5.3cm/秒的流速流过第二多孔膜32时,上述第二多孔膜32的压力损失为30pa以上90pa以下,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过第二多孔膜32时,上述第二多孔膜32对上述粒子的捕集效率为95%以上99.9%以下。

此外,第一多孔膜31和第二多孔膜32均主要构成为包括氟树脂,并且均具有包括未图示的原纤维(纤维)和连接于原纤维的结点(结节部)的多孔质膜结构。

此处,“主要”是指下述意思:在含有多个种类的成分的情况下,含有最多的成分是氟树脂。第一多孔膜31和第二多孔膜32例如可以含有超过整体构成成分的50重量%的氟树脂。也就是说,第一多孔膜31和第二多孔膜32例如可以含有小于50重量%的、与氟树脂不同的成分。

作为与氟树脂不同的成分,例如能够列举后述的作为不会纤维化的、非熔融加工性成分(b成分)的无机填料。第一多孔膜31配置于气流的上游侧(图1的上方),第二多孔膜32配置于比第一多孔膜31靠气流的下游侧(图1的下方)。

第一多孔膜31和第二多孔膜32可以具有彼此相同的膜结构,也可具有彼此不同的膜结构。

用于第一多孔膜31和第二多孔膜32的氟树脂可以由一个种类的成分构成,也可由两种以上的成分构成。此外,作为由两种以上的成分构成的氟树脂,例如可以列举能够纤维化的ptfe(以后也称为a成分)、不会纤维化的非热熔融加工性成分(以后也称为b成分)以及熔点小于320℃的、不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分(以后也称为c成分)这三种成分的混合物。较为理想的是,第一多孔膜31由上述三种成分的组合构成。与以往能够纤维化的ptfe(高分子量ptfe)多孔膜相比,由上述三种成分构成的第一多孔膜31具有空隙较多且膜厚较厚的膜结构,因此,上述第一多孔膜31能够在滤材的厚度方向的较广的区域内对气体中的微粒进行捕集,藉此,能够提高灰尘储存量。通过由上述三种成分构成多孔膜,与固体粒子的灰尘储存量相比,能够特别增大液体粒子的灰尘储存量。从上述观点出发,更为理想的是,不仅第一多孔膜31由上述三种成分构成,第一多孔膜31和第二多孔膜32两者都由上述三种成分构成。藉此,能够充分确保整个滤材1的厚度,进一步提高灰尘储存量。

以下,对上述三种成分进行进一步详细的说明。另外,关于与第一多孔膜31和第二多孔膜32中的任一个都适用的内容,不对两者进行区别,仅使用“多孔膜”这一表述来进行说明。

(2-1)a成分:能够纤维化的ptfe

能够纤维化的ptfe例如是由四氟乙烯(tfe)的乳化聚合或者悬浮聚合得到的高分子量ptfe。这里所说的高分子量是指下述大小的分子量:在进行制作多孔膜时的延伸时容易纤维化且能够获得纤维长度较长的原纤维,标准比重(ssg)为2.130~2.230,并且由于熔融粘度较高而实质上没有熔融流动。从容易纤维化且能够获得纤维长度较长的原纤维的观点出发,较为理想的是,能够纤维化的ptfe的ssg是2.130~2.190,更为理想的是,上述能够纤维化的ptfe的ssg是2.140~2.170。若ssg过高,a~c的各成分的混合物的延伸性可能变差,若ssg过低,则轧制性可能变差,多孔膜的均质性可能变差并且多孔膜的压力损失可能变高。此外,从容易纤维化且能够获得纤维长度较长的原纤维的观点出发,较为理想的是,ptfe通过乳化聚合获得。标准比重(ssg)以astmd4895为基准进行测定。

能够通过能否进行糊料挤出来判断是否具有纤维化性、即能否纤维化,上述糊料挤出是将由tfe的聚合物制作而成的高分子量ptfe粉末成形的代表性方法。通常,能够进行糊料挤出是由于高分子量的ptfe具有纤维化性。在通过糊料挤出得到的未烧成的成形体不具有实质上的强度以及伸长率的情况下,例如伸长率为0%且一拉就断的情况下,能够视作不具有纤维化性。

上述高分子量ptfe可以是改性聚四氟乙烯(以下称为改性ptfe)、均聚聚四氟乙烯(以下称为均聚ptfe)、改性ptfe和均聚ptfe的混合物。均聚ptfe没有特别的限定,能够优选使用在下述文献中公开的均聚ptfe:日本专利特开昭53-60979号公报、日本专利特开昭57-135号公报、日本专利特开昭61-16907号公报、日本专利特开昭62-104816号公报、日本专利特开昭62-190206号公报、日本专利特开昭63-137906号公报、日本专利特开2000-143727号公报、日本专利特开2002-201217号公报、国际公开第2007/046345号文本、国际公开第2007/119829号文本、国际公开第2009/001894号文本、国际公开第2010/113950号文本、国际公开第2013/027850号文本等。其中,较为理想的是,使用具有高伸长特性的、在下述文献中公开的均聚ptfe:日本专利特开昭57-135号公报、日本专利特开昭63-137906号公报、日本专利特开2000-143727号公报、日本专利特开2002-201217号公报、国际公开第2007/046345号文本、国际公开第2007/119829号文本、国际公开第2010/113950号文本等。

改性ptfe由tfe和tfe以外的单体(以下称为改性单体)构成。对于改性ptfe,能够列举由改性单体均匀改性得到的改性ptfe、在聚合反应的初期改性得到的改性ptfe以及在聚合反应的末期改性得到的改性ptfe等,但对于改性ptfe没有特别的限定。例如,能够优选使用在下述文献中公开的改性ptfe:日本专利特开昭60-42446号公报、日本专利特开昭61-16907号公报、日本专利特开昭62-104816号公报、日本专利特开昭62-190206号公报、日本专利特开昭64-1711号公报、日本专利特开平2-261810号公报、日本专利特开平11-240917号公报、日本专利特开平11-240918号公报、国际公开第2003/033555号文本、国际公开第2005/061567号文本、国际公开第2007/005361号文本、国际公开第2011/055824号文本、国际公开第2013/027850号文本等。其中,较为理想的是,使用具有高伸长特性的、在下述文献中公开的改性ptfe:日本专利特开昭61-16907号公报、日本专利特开昭62-104816号公报、日本专利特开昭64-1711号公报、日本专利特开平11-240917号公报、国际公开第2003/033555号文本、国际公开第2005/061567号文本、国际公开第2007/005361号文本、国际公开第2011/055824号文本等。

改性ptfe包括基于tfe的tfe单位以及基于改性单体的改性单体单位。改性单体单位是改性ptfe的分子结构的一部分并且是来源于改性单体的部分。对于改性ptfe,改性单体单位的含量优选为全单体单位的0.001~0.500重量%,较为理想的是,0.01~0.30重量%。全单体单位是来源于改性ptfe的分子结构中全部的单体的部分。

对于改性单体,只要能够与tfe进行共聚,就没有特别的限定,例如能够列举六氟丙烯(hfp)等全氟烯烃、三氟氯乙烯(ctfe)等氯氟烯烃、三氟乙烯和偏氟乙烯(vdf)等含氢氟烯烃、全氟乙烯基醚、全氟烷基乙烯(pfae)以及乙烯等。所使用的改性单体可以是一种,也可是多个种类。

全氟乙烯基醚没有特别的限定,例如,能够列举由下述通式(1)表示的全氟不饱和化合物等。

cf2=cf-orf…(1)

式中,rf表示全氟有机基团。

在本说明书中,全氟有机基团是与碳原子结合的氢原子全部置换为氟原子而构成的有机基团。上述全氟有机基团可以具有醚氧。

作为全氟乙烯基醚,例如能够列举全氟(烷基乙烯基醚)(pave),上述全氟(烷基乙烯基醚)是指在上述通式(1)中rf是碳数为1~10的全氟烷基。较为理想的是,全氟烷基的碳数为1~5。作为pave中的全氟烷基,例如能够列举全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟戊基、全氟己基等。作为pave,较为理想的是全氟丙基乙烯基醚(ppve)、全氟甲基乙烯基醚(pmve)。

上述全氟烷基乙烯(pfae)没有特别的限定,例如能够列举全氟丁基乙烯(pfbe)、全氟己基乙烯(pfhe)等。

作为改性ptfe中的改性单体,较为理想的是从由hfp、ctfe、vdf、pave、pfae以及乙烯构成的组中选出的至少一种。

从容易纤维化且能够获得纤维长度较长的原纤维的观点出发,较为理想的是,均聚ptfe的含量超过能够纤维化的ptfe的50重量%。

另外,能够纤维化的ptfe可以由多个上述成分组合而成。

从维持多孔膜的纤维结构的观点出发,较为理想的是,能够纤维化的ptfe的含量超过多孔膜的50重量%。

(2-2)b成分:不会纤维化的、非热熔融加工性成分

不会纤维化的、非热熔融加工性成分作为非纤维状的粒子主要集中于结节部,以起到对能够纤维化的ptfe的纤维化进行抑制的作用。

作为不会纤维化的、非热熔融加工性成分,例如能够列举低分子量ptfe等具有热塑性的成分、热固性树脂、无机填料以及上述这些成分的混合物。

较为理想的是,具有热塑性的成分的熔点为320℃以上,并且其熔融粘度较高。例如,由于低分子量ptfe的熔融粘度较高,因此,能够在熔点以上的温度下对上述低分子量ptfe进行加工并使其停留于结节部。在本说明书中,低分子量ptfe是指数均分子量为60万以下、熔点为320℃以上335℃以下、并且在380℃时的熔融粘度为100pa·s~7.0×105pa·s的ptfe(参照日本专利特开平10-147617号公报)。

作为低分子量ptfe的制造方法,能够列举下述制造方法:使通过tfe的悬浮聚合得到的高分子量ptfe粉末(模塑粉)或通过tfe的乳化聚合得到的高分子量ptfe粉末(微粉)与特定的氟化物在高温下接触并反应而热分解的方法(参照日本专利特开昭61-162503号公报);向上述高分子量ptfe粉末或成形体照射电离性放射线的方法(参照日本专利特开昭48-78252号公报);以及使tfe与链转移剂一起直接聚合的方法(参照国际公开第2004/050727号文本、国际公开第2009/020187号文本、国际公开第2010/114033号文本等)等。与能够纤维化的ptfe相同的是,低分子量ptfe可以是均聚ptfe,也可以是包括上述改性单体的改性ptfe。

低分子量ptfe不具有纤维化性。能够通过上述方法判断是否具有纤维化性。对于低分子量ptfe,通过糊料挤出得到的未烧成的成形体不具有实质性强度和伸长率,例如伸长率为0%且一拉就断。

低分子量ptfe没有特别的限定,较为理想的是,在380℃时的熔融粘度为1000pa·s以上,更为理想的是,上述熔融粘度为5000pa·s以上,进一步更为理想的是,上述熔融粘度为10000pa·s以上。这样,若熔融粘度较高,则在制造多孔膜时,即使作为c成分的不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分熔融,不会纤维化的、非热熔融加工性成分也能够停留于结节部,从而能够抑制纤维化。

作为热固性树脂,例如能够列举环氧树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂以及上述树脂的混合物等各树脂。从后述的共聚沉的作业性的观点出发,较佳的是,采用在未固化状态下水分散的树脂来作为热固性树脂。上述这些热固性树脂均能够作为市售品获得。

作为无机填料,能够列举滑石、云母、硅酸钙、玻璃纤维、碳酸钙、碳酸镁、碳纤维、硫酸钡、硫酸钙以及上述成分的混合物等。其中,从与能够纤维化的高分子量的ptfe的亲和性以及比重的观点出发,较为理想的是采用滑石。从制造多孔膜时能够形成稳定的分散体的观点出发,较为理想的是,采用粒子直径为3μm以上20μm以下的无机填料。粒子直径是指平均粒子直径,并且通过激光衍射散射法进行测定。上述这些无机填料均能够作为市售品获得。

另外,不会纤维化的、非熔融加工性成分可以由多个上述成分组合而成。

较为理想的是,不会纤维化的、非热熔融加工性成分的含量为多孔膜的1重量%以上50重量%以下。通过使不会纤维化的、非热熔融加工性成分的含量为50重量%以下,容易维持多孔膜的纤维结构。较为理想的是,不会纤维化的、非热熔融加工性成分的含量为20重量%以上40重量%以下,更为理想的是30重量%。通过使含量为20重量%以上40重量%以下,能够更有效地对能够纤维化的ptfe的纤维化进行抑制。

(2-3)c成分:熔点小于320℃的、不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分

熔点小于320℃的、不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分(以下也称为不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分)在熔融时具有流动性,因此,该成分能够在制造多孔膜时(延伸时)熔融并凝固于结节部,从而能够提高多孔膜整体的强度,并且即使在后续工序中被压缩等情况下也能够抑制过滤性能变差。

较为理想的是,不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分在380℃时的熔融粘度表现为小于10000pa·s。另外,不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分的熔点是通过差示扫描量热计(dsc)并且在下述情况下得到的熔化热曲线的峰值,上述情况是指:以10℃/分的升温速度使上述成分升温至熔点以上并使该成分一次性完全熔融,并且在以10℃/分的速度使上述成分冷却至熔点以下后,再以10℃/分的速度使上述成分升温。

作为不会纤维化但能够进行热熔融化工的成分,能够列举能够进行热熔融的氟聚合物、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酯、聚酰胺等各树脂或者上述树脂的混合物等能够充分发挥在制造多孔膜时的延伸温度下的熔融性、流动性的成分。其中,从在制造多孔膜时的延伸温度下的耐热性优异、耐试剂性优异这一观点出发,较为理想的是能够进行热熔融的氟聚合物。对于能够进行热熔融的氟聚合物,能够列举包括由下述通式(2)

rcf=cr2…(2)

(式中,r分别独立地从氢、氟、氯、碳原子为1~8个的烷基、碳原子为6~8个的芳基、碳原子为3~10个的环状烷基、碳原子为1~8个的全氟烷基中选择。在上述情况下,所有的r可以相同,此外,任意两个r可以相同且剩下的一个r与上述两个r可以不同,所有的r也可彼此不同。)表示的至少一种氟化乙烯性不饱和单体、优选两种以上的单体衍生而成的共聚物单位的氟聚合物。

对作为由通式(2)表示的化合物的有用例没有进行限定,能够列举氟乙烯、vdf、三氟乙烯、tfe、hfp等全氟烯烃、ctfe、二氯二氟乙烯等氯氟烯烃、pfbe、pfhe等(全氟烷基)乙烯、全氟-1,3-二氧杂环戊烯及其混合物等。

此外,氟聚合物也能够包括共聚物,该共聚物通过至少一种的、由上述通式(2)表示的单体与

由上述通式(1)以及/或者下述通式(3)

r2c=cr2…(3)

(式中,r分别独立地从氢、氯、碳原子为1~8个的烷基、碳原子为6~8个的芳基、碳原子为3~10个的环状烷基中选择。在上述情况下,所有的r可以相同,此外,任意两个以上的r可以相同且其它的r与上述两个以上的r可以不同,所有的r也可彼此不同。上述其它的r为多个的情况下也可彼此不同。)表示的至少一种的共聚性共聚单体进行共聚而衍生形成。

作为由通式(1)表示的化合物的有用例,能够列举全氟(烷基乙烯基醚)(pave)。作为上述pave,较为理想的是全氟丙基乙烯基醚(ppve)、全氟甲基乙烯基醚(pmve)。

作为由通式(3)表示的化合物的有用例,能够列举乙烯、丙烯等。

作为氟聚合物的更具体的例子,能够列举由氟乙烯的聚合衍生而成的聚氟乙烯、由偏氟乙烯(vdf)的聚合衍生而成的聚偏氟乙烯(pvdf)、由三氟氯乙烯(ctfe)的聚合衍生而成的聚三氟氯乙烯(pctfe)、由两种以上不同的由上述通式(2)表示的单体的共聚衍生而成的氟聚合物、至少一种的由上述通式(2)表示的单体与至少一种的由上述通式(1)以及/或者至少一种的由上述通式(3)表示的单体进行共聚而衍生形成的氟聚合物。

上述聚合物的例子是由vdf和六氟丙烯(hfp)衍生形成的具有共聚物单位的聚合物、由tfe以及tfe以外的至少一种的共聚性共聚单体(至少3重量%)衍生而成的聚合物。作为后一种类的氟聚合物,能够列举tfe/pave共聚物(pfa)、tfe/pave/ctfe共聚物、tfe/hfp共聚物(fep)、tfe/乙烯共聚物(etfe)、tfe/hfp/乙烯共聚物(efep)、tfe/vdf共聚物、tfe/vdf/hfp共聚物、tfe/vdf/ctfe共聚物等、或者上述共聚物的混合物。

另外,不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分可以由多个上述成分组合而成。

较为理想的是,不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分在多孔膜中的含量为0.1重量%以上且小于20重量%。通过使上述不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分的含量小于20重量%,即使上述成分分散于多孔膜中的结节部以外的部分,也能够抑制多孔膜的压力损失变高。此外,通过使上述成分的含量小于20重量%,容易以后述的伸长面积倍率为40倍以上的高倍率进行延伸。通过使不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分在多孔膜中的含量为0.1重量%以上,即使在后续工序中施加有压缩力等的情况下,也容易对多孔膜的过滤性能变差这一情况进行充分的抑制。较为理想的是,不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分在多孔膜中的含量为15重量%以下,更为理想的是10重量%以下。此外,从确保多孔膜的强度的观点出发,较为理想的是,不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分在多孔膜中的含量为0.5重量%以上。其中,特别理想的是,上述含量为5重量%左右。

为了以40倍以上800倍以下的伸长面积倍率良好地进行延伸,较为理想的是,不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分的含有率为10重量%以下。

在由上述说明的三种成分构成的多孔膜中,原纤维主要由a成分构成,结节部由a~c成分构成。上述这样的结节部在多孔膜中形成得较大,藉此成形为厚度较厚的多孔膜。此外,上述这样的结节部包括不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分,因而比较牢固,能够起到沿厚度方向支承多孔膜的柱的作用,因此,在通气性支承件的层叠以及后述的压褶加工等后续工序中,即使在承受厚度方向的压缩力等的情况下,也能够对多孔膜的过滤性能降低这一情况进行抑制。

(2-4)多孔膜的其它性质

较为理想的是,根据下式求出的第一多孔膜31和第二多孔膜32的填充率为1%以上20%以下,更为理想的是2%以上10%以下。

填充率(%)={1-(多孔膜中的空隙体积/多孔膜的体积)}×100

较为理想的是,第一多孔膜31和第二多孔膜32各自的平均孔径大于1.6μm,更为理想的是,第一多孔膜31的平均孔径为3.0μm以上3.9μm以下,第二多孔膜32的平均孔径为大于1.6μm且小于3.0μm。藉此,容易使第一多孔膜31的灰尘储存量比第二多孔膜32的灰尘储存量大,从而容易提高滤材1整体的灰尘储存量。

平均孔径以astmf316-86为基准进行测定。平均孔径也被称为平均流路直径。

从提高灰尘储存量和捕集效率的观点出发,较为理想的是,第一多孔膜31的膜厚大于10μm,更为理想的是大于40μm。第一多孔膜31的膜厚的上限值没有特别的限定,例如可以是100μm。此外,例如在第二多孔膜32由上述三种成分构成的情况下,较为理想的是,第二多孔膜32的膜厚大于10μm,更为理想的是大于40μm。第二多孔膜32的膜厚的上限值没有特别的限定,例如可以是100μm。

关于膜厚,将五片测定对象重叠并对整体的膜厚进行测定,随后将测定得到的值除以5后得到的数值作为一片的膜厚。

第一多孔膜31和第二多孔膜32的灰尘储存量可以相等也可以不等。从在保持滤材1的捕集效率较高的情况下使滤材1的灰尘储存量大幅提高的观点出发,较为理想的是,在第一多孔膜31的灰尘储存量和第二多孔膜32的灰尘储存量之间设置差异,使得第一多孔膜31的灰尘储存量比第二多孔膜32的灰尘储存量大。

另外,第一多孔膜31的灰尘储存量和第二多孔膜32的灰尘储存量是指在下述情况下对于聚α烯烃(pao)粒子的灰尘储存量,上述情况是指:使包括个数中位直径为0.25μm的聚α烯烃粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风,并且压力损失上升了250pa,此外,在以后关于第一多孔膜31和第二多孔膜32的性质的说明中也简称为灰尘储存量。

例如能够采用在一片多孔膜的10~50部位测定出的灰尘储存量的平均值来对第一多孔膜31的灰尘储存量和第二多孔膜32的灰尘储存量进行比较。各测定部位的灰尘储存量利用聚α烯烃粒子并根据后述的方法进行测定。虽然没有特别的限定,但第一多孔膜31的灰尘储存量例如为20g/m2以上35g/m2以下,较为理想的是25g/m2以上35g/m2以下。同样地,第二多孔膜32的灰尘储存量例如为20g/m2以上35g/m2以下,较为理想的是20g/m2以上30g/m2以下。

在本实施方式的滤材1中,第一多孔膜31的压力损失和第二多孔膜32的压力损失可以彼此相等也可彼此不等,但从在维持压力损失较低且捕集效率较高的物理特性的情况下提高灰尘储存量的观点出发,较为理想的是,第一多孔膜31的压力损失小于第二多孔膜32的压力损失。

此外,第一多孔膜31的捕集效率和第二多孔膜32的捕集效率可以彼此相等也可彼此不等,但从在维持压力损失较低且捕集效率较高的物理特性的情况下提高灰尘储存量的观点出发,较为理想的是,第二多孔膜32的捕集效率高于第一多孔膜31的捕集效率。

这样,通过使第一多孔膜31的压力损失小于第二多孔膜32的压力损失并且使第二多孔膜32的捕集效率高于第一多孔膜31的捕集效率,能够在上游侧的第一多孔膜31处不过度捕集微粒,从而在一定程度上使微粒流向下游侧。此外,能够在下游侧的第二多孔膜32处进行充分的捕集。藉此,能够在滤材1的厚度方向的较广的区域范围内进行捕集,从而能够对上游侧的层在初期产生孔眼堵塞这一情况进行抑制。

另外,压力损失是指使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失,在以后的说明中也简称为压力损失。

另外,除非另有说明,捕集效率是指使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时的上述粒子的捕集效率,在以后关于第一多孔膜31和第二多孔膜32的性质的说明中也简称为捕集效率。

例如,能够采用在一片多孔膜的10~50部位测定出的压力损失的平均值来对第一多孔膜31的压力损失和第二多孔膜32的压力损失进行比较。各测定部位的压力损失根据后述的方法进行测定。第一多孔膜31的压力损失和第二多孔膜32的压力损失之差的大小没有特别的限定,例如可以是10pa以上130pa以下。此外,虽然没有特别的限定,但第一多孔膜31的压力损失可以是30pa以上90pa以下,较为理想的是40pa以上80pa以下,更为理想的是50pa以上80pa以下。第二多孔膜32的压力损失可以是30pa以上90pa以下,较为理想的是40pa以上90pa以下,更为理想的是60pa以上80pa以下。

例如,能够采用在一片多孔膜的10~50部位测定出的捕集效率的平均值来对第一多孔膜31的捕集效率和第二多孔膜32的捕集效率进行比较。各测定部位的捕集效率利用粒子直径为0.3μm的nacl粒子并根据后述的方法进行测定。虽然没有特别的限定,但第一多孔膜31的捕集效率例如为95%以上99.9%以下,较为理想的是95%以上99%以下。第二多孔膜32的捕集效率例如为95%以上99.9%以下,较为理想的是99%以上99.9%以下。

如上所述,可以认为,通过使上游侧的第一多孔膜31和下游侧的第二多孔膜不同而提高灰尘储存量的理由是:通过使第一多孔膜的平均孔径大于第二多孔膜的平均孔径,使微粒向下游侧流动。也就是说,可以认为,通过使作为上游侧层的第一多孔膜31的平均孔径扩大、变粗(具体而言,平均孔径为3.0μm以上3.9μm以下),从而使微粒沿滤材1的深度(厚度)方向流过,进而在比滤材1的厚度方向更广的范围内进行捕集,其结果是,能够提高灰尘储存量。特别地,可以认为,在使用通过采用上述三种成分制作而成的第一多孔膜31和第二多孔膜32的情况下,由于能够增加厚度,因此能够确保能够进行捕集的厚度方向的区域,从而提高灰尘储存量。

第一多孔膜31和第二多孔膜32例如根据后述空气过滤器用滤材的制造方法所包括的制作多孔膜的方法进行制作。

(3)通气性支承件

上游通气性支承件21配置于第一多孔膜31的上游侧,并且对第一多孔膜31进行支承。因此,即使在由于第一多孔膜31的膜厚较薄等原因而很难自主站立的情况下,能够通过上游通气性支承件21的支承而使第一多孔膜31站立。

下游通气性支承件22配置于第二多孔膜32的下游侧,并且对第二多孔膜32进行支承。另外,下游通气性支承件22以构成滤材1的最下游侧层的方式进行配置。第二多孔膜32也相同,即使在由于膜厚较薄等原因而很难自主站立的情况下,能够通过下游通气性支承件22的支承而使第二多孔膜32站立。

上游通气性支承件21和下游通气性支承件22的材质和结构没有特别的限定,例如能够列举无纺布、织布、金属网、树脂网等。其中,从强度、捕集性、柔软性和作业性的观点出发,优选具有热封性的无纺布。较为理想的是,无纺布是构成纤维的局部或全部具有芯/鞘结构的无纺布、通过由低熔点材料构成的纤维层和由高熔点材料构成的纤维层这两层构成的双层无纺布、在表面涂敷有热封性树脂的无纺布。作为上述无纺布,例如能够列举纺粘无纺布。此外,较为理想的是,在具有芯/鞘结构的无纺布中,芯成分的熔点比鞘成分的熔点高。例如,作为芯/鞘的各材料的组合,例如能够列举pet/pe、高熔点聚酯/低熔点聚酯。作为双层无纺布的低熔点材料/高熔点材料的组合,例如能够列举pe/pet、pp/pet、pbt/pet、低熔点pet/高熔点pet。作为在表面涂敷有热封性树脂的无纺布,例如能够列举在pet无纺布涂敷有eva(乙烯乙酸乙烯酯共聚树脂)、在pet无纺布涂敷有烯烃树脂。

无纺布的材质没有特别的限定,能够采用聚烯烃(pe、pp等)、聚酰胺、聚酯(pet等)、芳香族聚酰胺或上述材料的复合材料等。

通过使上游通气性支承件21的一部分通过加热熔融或通过使热熔树脂熔融,利用锚效应或利用反应性粘接剂等的粘接,能够使上述通气性支承件21与第一多孔膜31接合。此外,下游通气性支承件22同样能够与第二多孔膜32接合。

上游通气性支承件21和下游通气性支承件22可以是相同种类的支承件,也可以是不同种类的支承件。

与上述多孔膜相比,上游通气性支承件21和下游通气性支承件22的压力损失、捕集效率以及灰尘储存量均非常低,能够实质上视为零。

例如,较为理想的是,上游通气性支承件21和下游通气性支承件22的各压力损失均为10pa以下,更为理想的是均为5pa以下,进一步更为理想的是均为1pa以下。

此外,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过上游通气性支承件21和下游通气性支承件22时的上述粒子的捕集效率例如均能够实质上视为零或近似视为零。

此外,较为理想的是,上游通气性支承件21和下游通气性支承件22的各厚度例如均为0.3mm以下,更为理想的是均为0.25mm以下。

此外,较为理想的是,上游通气性支承件21和下游通气性支承件22的各单位面积质量例如均为20g/m2以上50g/m2以下。

(4)预捕集件

预捕集件10配置于比第一多孔膜31靠上游侧(在本实施方式中,为上游通气性支承件21的上游侧),能够对气流中的一部分灰尘进行捕集。

从将滤材1整体的压力损失抑制得较低的观点出发,在使空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件10时,该预捕集件10的压力损失为5pa以上且小于55pa,较为理想的是,该预捕集件10的压力损失为15pa以上且小于45pa。

此外,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件10时,该预捕集件10对于上述粒子的捕集效率为15%以上且小于85%,较为理想的是25%以上且小于80%,更为理想的是,30%以上且小于75%。若预捕集件10的捕集效率过低,则第一多孔膜31和第二多孔膜32的捕集负荷变大,第一多孔膜31和第二多孔膜32在初期会发生孔眼堵塞。此外,若预捕集件10的捕集效率过高,则预捕集件10自身在初期会发生孔眼堵塞。

另外,预捕集件10的厚度大于0.4mm。因此,作为预捕集件10,不需要为了实现相同程度的捕集效率而提高密度,该预捕集件10不仅能够在整个厚度方向的范围内对较大的捕集对象进行捕捉以减轻第一多孔膜和第二多孔膜的捕集负荷,而且不容易在初期发生孔眼堵塞。

此外,与捕集对象仅由固体粒子构成的情况不同的是,特别在捕集对象包括液体粒子的情况下,液体粒子往往会到达比预捕集件10靠下游的第一多孔膜和第二多孔膜。这样,即使在捕集对象包括液体粒子的情况下,由于上述预捕集件的厚度大于0.4mm,因此,通过使预捕集件具有充分的厚度,能够使液体粒子到达更下游侧的第一多孔膜和第二多孔膜的时间延迟。在上述这一点上,能够减轻第一多孔膜和第二多孔膜的捕集负荷,从而抑制第一多孔膜和第二多孔膜的孔眼堵塞。

另外,预捕集件10的厚度的上限没有特别的限定,从在将滤材1折叠成压褶条(日语:プリーツ条)的情况下使折叠作业变得容易的观点出发,较为理想的是,上述预捕集件10的厚度为0.8mm以下,更为理想的是0.7mm以下。另外,关于包括预捕集件10的滤材1的整体厚度,从在将滤材1折叠成压褶条的情况下使折叠作业变得容易的观点出发,上述滤材1的整体厚度为1.5mm以下,较为理想的是1.3mm以下,更为理想的是1.0mm以下。

此外,较为理想的是,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件10时,该预捕集件10的每单位厚度对于上述粒子的捕集效率(%/μm)为0.05%以上0.29%以下,更为理想的是0.07%以上0.29%以下,从使聚α烯烃粒子的灰尘储存量和nacl粒子的灰尘储存量两者良好的观点出发,进一步更为理想的是0.19%以上0.25%以下。通过将预捕集件的每单位厚度的捕集效率设为0.05%以上,能够以减轻第一多孔膜和第二多孔膜的捕集负荷的方式对捕集对象进行捕捉。此外,通过将预捕集件的每单位厚度的捕集效率设为0.29以下,能够使预捕集件不容易产生初期的孔眼堵塞。

此处,关于“在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件时,该预捕集件的每单位厚度对于上述粒子的捕集效率(%/μm)为0.05%以上0.29%以下”这一点,每单位厚度对于粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率在预捕集件的厚度方向的任意部位不一定要一样(例如,不限定于预捕集件的厚度方向的任意部位的每单位厚度对于粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率是0.05%以上0.29%以下范围内的某个值,在预捕集件的整个厚度方向的范围内上述某个值的捕集效率是一样的情况)。也就是说,每单位厚度对于粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率在预捕集件的厚度方向上不一样也可以。在预捕集件的厚度方向上可以存在每单位厚度对于粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率值较高的部位和捕集效率值较低的部位,较为理想的是,值较低的部位的每单位厚度对于粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率也为0.05%以上,值较高的部位的每单位厚度对于粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率也为0.29%以下。

另外,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件时,该预捕集件的每单位厚度对于上述粒子的捕集效率e(%/μm)通过下式求出。此处,e是粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率,t是预捕集件的每单位厚度对于粒子直径为0.3μn的nacl的透过率,n是预捕集件的厚度(μm)。具体而言,利用数学式1中将预捕集件的每单位厚度的透过率t以预捕集件的厚度n进行乘方后得到的值(预捕集件整体的透过率)和预捕集件整体的捕集效率的关系,计算出预捕集件的每单位厚度的透过率t。接着,利用数学式2中的预捕集件的每单位厚度的捕集效率e和预捕集件的每单位厚度的透过率t的关系,求出在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过上述预捕集件时的、该预捕集件的每单位厚度对于上述粒子的捕集效率e(%/μm)。

(数学式1)e=1-tn

(数学式2)e=(1-t)×100

对预捕集件10的单位面积质量没有特别的限定,例如能够是50g/m2以上70g/m2以下,较为理想的是55g/m2以上67g/m2以下。

对上述这样的预捕集件10没有特别的限定,可以由玻璃纤维滤材构成,也可以是由熔喷法、静电纺丝法、海岛法以及上述方法的混合方法中的一种方法制造出的纤维材料构成的无纺布或纤维层结构体。在混合方法中例如包括熔融纺丝法或驻极体吹制法。海岛法是指下述方法:例如,在通过从多个排出口排出的方式来构成纤维的情况下,根据排出路径设置不同的原料,使一部分的原料构成海部分,使其它的不同原料构成岛部分,从而使纤维的截面具有海岛结构。此处,能够通过对海岛的两个成分或多个成分的聚合物进行纺丝并且在后续加工中使海部分熔融,从而使岛部分残留而成为纤维。另外,能够通过排出路径的原料的组合来对堆积密度和伸展性等进行调节。在熔喷法中,利用挤出机将熔融后的聚合物从喷嘴排出,并且沿着喷嘴将加热后的空气吹出,从而形成纺线。此处,通过对来自喷嘴的每单位时间的聚合物的排出量和加热后的空气的吹出速度等进行调节,能够获得直径更细的纺线。此外,上述纺线的物理特性能够根据所使用的聚合物的熔融粘度变化。作为在通过熔喷法、静电纺丝法、海岛法以及上述方法的混合方法中的一种方法制造预捕集件10的情况下的材料,例如能够列举聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚酰胺(pa)、聚丙烯腈(pan)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚乙烯醇(pva)、聚氨酯(pu)以及上述材质的混合物等。

由于预捕集件10与第一多孔膜31和第二多孔膜32一起使用,因此,为了对由静电产生的火花在第一多孔膜31和第二多孔膜32上开孔进行抑制,较为理想的是,上述预捕集件10由作为不容易带电的材料的玻璃纤维滤材构成。另外,可以制造包括上述各物理特性的玻璃纤维滤材,也可从商业上入手上述玻璃纤维滤材。

此外,作为预捕集件,若不采用不容易带电的玻璃纤维滤材,而是采用容易带电的吹制无纺布等,则预捕集件会不小心带电,从而增大预捕集件的捕集效率,进而容易使预捕集件自身在初期发生孔眼堵塞,其结果是,有可能无法使空气过滤器用滤材整体的灰尘储存量增大。在避免上述问题这一点上,作为预捕集件,较为理想的也是,采用作为不容易带电的材料的玻璃纤维滤材。

(5)滤材整体

较为理想的是,滤材1的压力损失为小于200pa,更为理想的是70pa以上195pa以下。通过使滤材1的压力损失位于上述范围内,与仅由玻璃滤材构成的hepa过滤器相比,能够将上述滤材1的压力损失抑制得较低。

此外,较为理想的是,滤材1的捕集效率为99.97%以上。满足上述捕集效率的滤材能够作为hepa级的过滤器进行使用。

此外,较为理想的是,在使包括个数中位直径为0.25μm的聚α烯烃粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风并使滤材1的压力损失上升250pa的情况下,上述滤材1对于聚α粒子的灰尘储存量为50g/m2以上。在上述情况下,在将诸如聚α烯烃粒子这样的液体粒子的、粒径较大的粒子作为捕集对象的情况下,能够较多地确保上述滤材1的灰尘储存量。

此外,较为理想的是,在使包括个数中位直径为0.1μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风并使滤材1的压力损失上升250pa的情况下,上述滤材1对于nacl粒子的灰尘储存量为5.0g/m2以上。在上述情况下,在将诸如nacl粒子这样的固体粒子的、粒径较小的粒子作为捕集对象的情况下,能够较多地确保上述滤材1的灰尘储存量。

此外,更为理想的是,在使包括个数中位直径为0.25μm的聚α烯烃粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风并且使滤材1的压力损失上升250pa的情况下,该滤材1对聚α烯烃粒子的灰尘储存量为50g/m2以上,并且,在使包括个数中位直径为0.1μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风并且使上述滤材1的压力损失上升250pa的情况下,该滤材1对于nacl粒子的灰尘储存量为5.0g/m2以上。在上述情况下,在将混合有诸如聚α烯烃粒子这样的液体粒子的、粒径较大的粒子以及诸如nacl这样的固体粒子的、粒径较小的粒子的粒子作为捕集对象的情况下,能够较多地确保上述滤材1的灰尘储存量。

在上述实施方式的滤材1中,作为第一多孔膜31和第二多孔膜32,具有在使空气以5.3cm/秒的流速流过上述第一多孔膜31和第二多孔膜32时的压力损失为30pa以上90pa以下的性质,以及在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒流过上述第一多孔膜31和第二多孔膜32时的上述粒子的捕集效率为95%以上99.9%以下的性质,在采用具有上述性质的多孔膜的情况下,作为配置于上述第一多孔膜31和第二多孔膜32的上游侧的预捕集件10的性质,在使空气以5.3cm/秒的流速流过上述预捕集件10时,该预捕集件10的压力损失为5pa以上且小于55pa,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过上述预捕集件10时,该预捕集件10对于上述粒子的捕集效率为15%以上且小于85%,并且上述预捕集件10的厚度大于0.4mm,通过采用上述这样的预捕集件10,对于滤材1整体而言,能够以使预捕集件10不在初期发生孔眼堵塞的程度进行预捕集件10中灰尘的捕集,从而能够适度地减轻下游侧的第一多孔膜31和第二多孔膜32的捕集负担,进而能够对第一多孔膜31和第二多孔膜32的初期的孔眼堵塞进行抑制。藉此,能够在厚度方向的较广的范围内捕集更多的灰尘,例如,在使包括个数中位直径为0.25μm的聚α烯烃粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风并且使压力损失上升250pa的情况下,对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量为50g/m2以上,并且,在使包括个数中位直径为0.1μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风并且使压力损失上升250pa的情况下,对于nacl粒子的灰尘储存量为5.0g/m2以上。

(6)变形例

(6-1)

参照图2对本实施方式的空气过滤器用滤材1的变形例进行说明。

在上述空气过滤器用滤材1中,以从气流的上游侧依次包括预捕集件10、任意的上游通气性支承件21、第一多孔膜31、第二多孔膜32以及任意的下游通气性支承件22的五层结构的滤材为例进行了说明。

与此相对的是,例如,也可以是如图2所示的六层结构的空气过滤器用滤材2。

与空气过滤器用滤材1相同的是,空气过滤器用滤材2从气流的上游侧依次包括预捕集件10、任意的上游通气性支承件21、第一多孔膜31、第二多孔膜32以及任意的下游通气性支承件22,上述空气过滤器用滤材2还包括位于第一多孔膜31和第二多孔膜32之间的任意的中游通气性支承件23。

在上述空气过滤器用滤材2中,预捕集件10、上游通气性支承件21、第一多孔膜31、第二多孔膜32以及下游通气性支承件22均与上述空气过滤器用滤材1的相同。

作为中游通气性支承件23,能够与上述上游通气性支承件21和下游通气性支承件22相同地采用在通气性支承件一栏所说明的支承件。上游通气性支承件21、下游通气性支承件22以及中游通气性支承件23可以是相同种类的支承件,也可以是不同种类的支承件。

与上述空气过滤器用滤材1相同的是,上述空气过滤器用滤材2的结构维持压力损失小于200pa、捕集效率为99.97%以上的物理特性,并且能够增加上述聚α烯烃粒子的灰尘储存量以及/或者nacl粒子的灰尘储存量。

另外,在空气过滤器用滤材1和空气过滤器用滤材2中,以所使用的多孔膜的数量为两个的情况为例进行了说明,但不限定于此,也可以是三个以上。在上述情况下,较为理想的是,多个多孔膜以从气流的下游侧向上游侧而压力损失的大小依次变小的方式进行配置。

(6-2)

在上述空气过滤器用滤材1中,以从气流的上游侧依次包括预捕集件10、任意的上游通气性支承件21、第一多孔膜31、第二多孔膜32以及任意的下游通气性支承件22的五层结构的滤材为例进行了说明。

与此相对的是,例如,也可以是如图3所示的三层结构的空气过滤器用滤材3。

与空气过滤器用滤材1相同的是,空气过滤器用滤材3从气流的上游侧依次包括预捕集件10、第一多孔膜31以及第二多孔膜32。

在上述空气过滤器用滤材3中,预捕集件10、第一多孔膜31以及第二多孔膜32均与上述空气过滤器用滤材1的相同。

与上述空气过滤器用滤材1相比,空气过滤器用滤材3未设置有任意的上游通气性支承件21和任意的下游通气性支承件22,在这一点上,上述空气过滤器用滤材3是强度较弱、不容易自主站立的结构,但有时根据所使用的部位的结构和设置环境而不要求强度,因而上述空气过滤器用滤材3能够作为空气过滤器用滤材进行使用。

与上述空气过滤器用滤材1相同的是,上述空气过滤器用滤材3的结构维持压力损失小于200pa、捕集效率为99.97%以上的物理特性,并且能够增加上述聚α烯烃粒子的灰尘储存量以及/或者nacl粒子的灰尘储存量。

另外,在空气过滤器用滤材3中,所使用的多孔膜的数量不限定于两个,也可以是三个以上。在上述情况下,较为理想的是,多个多孔膜以从气流的下游侧向上游侧而压力损失的大小依次变小的方式进行配置。

(6-3)

在上述空气过滤器用滤材1中,以从气流的上游侧依次包括预捕集件10、任意的上游通气性支承件21、第一多孔膜31、第二多孔膜32以及任意的下游通气性支承件22的五层结构的滤材为例进行了说明。

与此相对的是,例如,也可以是如图4所示的四层结构的空气过滤器用滤材4。

与空气过滤器用滤材1相同的是,空气过滤器用滤材4从气流的上游侧依次包括预捕集件10、第一多孔膜31、第二多孔膜32以及任意的下游通气性支承件22。

在上述空气过滤器用滤材4中,预捕集件10、第一多孔膜31、第二多孔膜32以及任意的下游通气性支承件22均与上述空气过滤器用滤材1的相同。

与上述空气过滤器用滤材1相比,空气过滤器用滤材4未设置有任意的上游通气性支承件21,其相应的强度较弱,但能够自主站立。

与上述空气过滤器用滤材1相同的是,上述空气过滤器用滤材4的结构维持压力损失小于200pa、捕集效率为99.97%以上的物理特性,并且能够增加上述聚α烯烃粒子的灰尘储存量以及/或者nacl粒子的灰尘储存量。

另外,在空气过滤器用滤材4中,所使用的多孔膜的数量不限定于两个,也可以是三个以上。在上述情况下,较为理想的是,多个多孔膜以从气流的下游侧向上游侧而压力损失的大小依次变小的方式进行配置。

(6-4)

在上述空气过滤器用滤材2中,以从气流的上游侧依次包括预捕集件10、任意的上游通气性支承件21、第一多孔膜31、任意的中游通气性支承件23、第二多孔膜32以及任意的下游通气性支承件22的六层结构的滤材为例进行了说明。

与此相对的是,例如,也可以是如图5所示的五层结构的空气过滤器用滤材5。

与空气过滤器用滤材2相同的是,空气过滤器用滤材5从气流的上游侧依次包括预捕集件10、第一多孔膜31、任意的中游通气性支承件23、第二多孔膜32以及任意的下游通气性支承件22,但不包括任意的上游通气性支承件21。

在上述空气过滤器用滤材5中,预捕集件10、第一多孔膜31、任意的中游通气性支承件23、第二多孔膜32以及任意的下游通气性支承件22均与上述空气过滤器用滤材2的相同。

与上述空气过滤器用滤材2相比,空气过滤器用滤材5未设置有任意的上游通气性支承件21,其相应的强度较弱,但能够自主站立。

与上述空气过滤器用滤材1相同的是,上述空气过滤器用滤材5的结构维持压力损失小于200pa、捕集效率为99.97%以上的物理特性,并且能够增加上述聚α烯烃粒子的灰尘储存量以及/或者nacl粒子的灰尘储存量。

另外,在空气过滤器用滤材5中,所使用的多孔膜的数量不限定于两个,也可以是三个以上。在上述情况下,较为理想的是,多个多孔膜以从气流的下游侧向上游侧而压力损失的大小依次变小的方式进行配置。

(7)用途的例

空气过滤器用滤材例如用于下述用途:

ulpa过滤器(超低渗透空气过滤器)(半导体制造用)、hepa过滤器(医院、半导体制造用)、圆柱筒式过滤器(工业用)、袋式过滤器(工业用)、耐热袋式过滤器(排气处理用)、耐热折叠过滤器(排气处理用)、sinbran(注册商标)过滤器(工业用)、催化剂过滤器(排气处理用)、带有吸附剂的过滤器(hdd组装用)、带有吸附剂的通气式过滤器(hdd组装用)、通气式过滤器(hdd组装用等)、吸尘器用过滤器(吸尘器用)、通用多层毛毡件、燃气轮机用筒式过滤器(面向燃气轮机的兼容产品用)、冷却过滤器(电子设备箱体用)等领域;

冻结干燥用的容器等的冻结干燥用材料、面向电路和灯的汽车用换气材料和面向容器盖等的容器用途、面向电子设备等的保护换气用途以及医疗用换气用途等换气/内压调节领域;

半导体液体过滤器(半导体制造用)、亲水性过滤器(半导体制造用)、面向化学药品的过滤器(药液处理用)、纯水生产线用过滤器(纯水制造用)、反洗型液体过滤器(工业排水处理用)等液体过滤领域。

(8)过滤包

接着,参照图6对本实施方式的过滤包进行说明。

图6是本实施方式的过滤包40的外观立体图。

过滤包40包括上述说明的空气过滤器用滤材(例如,空气过滤器用滤材1或空气过滤器用滤材2等)。过滤包40的空气过滤器滤材是被加工(压褶加工)为具有外折和内折交替反复的锯齿形状的加工完毕的滤材。例如能够通过旋转式折叠机来进行压褶加工。滤材的折叠宽度没有特别的限定,例如可以是25mm以上280mm以下。由于对过滤包40进行了压褶加工,因而能够使将过滤包40用于空气过滤器单元的情况下的滤材的折入面积增大,藉此,能够获得捕集效率较高的空气过滤器单元。

此外,除了滤材,过滤包40还可以包括隔板(未图示),上述隔板用于对在将上述过滤包40用于空气过滤器单元的情况下的压褶间隔进行保持。隔板的材质没有特别的限定,较为理想的是,能够采用热熔树脂。

(9)空气过滤器单元

接着,参照图7对空气过滤器单元60进行说明。

图7是本实施方式的空气过滤器单元60的外观立体图。

空气过滤器单元60包括上述说明的空气过滤器用滤材或过滤包以及对空气过滤器用滤材或过滤包进行保持的框体50。换言之,空气过滤器单元可以以滤材保持于框体的方式进行制作,也可以过滤包40保持于框体50的方式进行制作。图7所示的空气过滤器单元60是采用过滤包40和框体50制作而成的。

框体50例如通过将板材组合或将树脂成形而制成,较为理想的是,过滤包40和框体50之间通过密封剂密封。密封剂用于防止过滤包40和框体50之间的泄漏,能够采用例如环氧、丙烯酸、聚氨酯类等树脂制的材料。

包括过滤包40和框体50的空气过滤器单元60可以是使呈平板状延伸的一个过滤包40以收纳于框体50的内侧的方式保持的迷你压褶型的空气过滤器单元,也可以是使呈平板状延伸的多个过滤包并排地保持于框体的v-bank型(日文:vバンク型)空气过滤器单元或单头型空气过滤器单元。

另一方面,包括滤材和框体的空气过滤器单元可以是使滤材具有交替折返的波形形状、并且在交替折返所形成的滤材的谷部配置有例如经过波纹加工(日文:コルゲート加工)的分离器的分离器型(日文:セパレータ型)的空气过滤器单元。

(10)空气过滤器用滤材的制造方法

接着,对本实施方式的空气过滤器用滤材的制造方法进行说明。

本实施方式的滤材的制造方法是对气体中的灰尘进行捕集的空气过滤器用滤材的制造方法,该制造方法包括:

(a)获得主要包括氟树脂的第一多孔膜和第二多孔膜的步骤;

(b)将上述第一多孔膜配置于比上述第二多孔膜靠近气流的上游侧的位置的步骤;

(c)将对气流中的一部分的灰尘进行捕集的预捕集件配置于比上述第一多孔膜靠近气流的上游侧的位置的步骤,

在使空气以5.3cm/秒的流速流过上述第一多孔膜和上述第二多孔膜时,上述第一多孔膜和上述第二多孔膜的压力损失均为30pa以上90pa以下,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过上述第一多孔膜和上述第二多孔膜时,上述第一多孔膜和上述第二多孔膜对上述粒子的捕集效率均为95%以上99.9%以下,

上述预捕集件的上述压力损失为5pa以上且小于55pa,上述捕集效率为15%以上且小于85%,并且厚度大于0.4mm,

还包括上述第一多孔膜、上述第二多孔膜以及上述预捕集件通过热层压一体化的步骤。

作为(a)步骤中使用的氟树脂,使用与上述说明的空气过滤器用滤材所使用的氟树脂相同的氟树脂。另外,第一多孔膜和第二多孔膜还可含有与氟树脂不同的其它成分。

此外,(d)还可包括将支承上述第一多孔膜的上游通气性支承件配置于比上述第一多孔膜靠近气流的上游侧的位置的步骤。此外,还可包括上述第一多孔膜、上述第二多孔膜、上述上游通气性支承件以及上述预捕集件通过热层压一体化的步骤。

此外,(e)还可包括将支承上述第二多孔膜的下游通气性支承件配置于比上述第二多孔膜靠近气流的下游侧的位置的步骤。此外,还可包括上述第一多孔膜、上述第二多孔膜、上述下游通气性支承件以及上述预捕集件通过热层压一体化的步骤。

此外,还可包括上述(d)步骤和(e)步骤以及上述第一多孔膜、上述第二多孔膜、上述上游通气性支承件、上述下游通气性支承件和上述预捕集件通过热层压一体化的步骤。

此处,在(a)步骤中,以采用上述说明的三种成分制作第一多孔膜和第二多孔膜的方法为例进行说明。

上述说明的a~c三种成分的形态没有特别的限定,例如是后述的组成物、混合粉末、成形用材料。首先,对作为多孔膜的原料的组成物、混合粉末、成形用材料进行说明。

组成物、混合粉末、成形用材料均包括上述a成分、b成分和c成分,c成分的含量为整体的0.1重量%以上且小于20重量%。a成分、b成分和c成分分别与关于多孔膜的上述能够纤维化的ptfe、不会纤维化的非热熔融加工性成分以及不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分相同。

成形用材料例如是用于将多孔膜成形的多孔膜成形用材料,上述多孔膜用于对气体中的微粒进行捕集的过滤器用滤材。

多孔膜的原料的形态可以是后述的混合粉末,也可以是非粉末的混合物,此外,也可以是后述的成形用材料或组成物。作为混合粉末,例如能够列举在后述的实施例中采用的通过共聚沉得到的微粉、将三种原料中的两种原料通过共聚沉混合后与另一种材料通过混合机混合而成的粉体、将三种原料通过混合机混合而成的粉体等。作为非粉末的混合物,例如能够列举多孔体(例如多孔膜)等成形体、包括三种成分的水性分散体。

为了将组成物成形,成形用材料可以是为了加工而进行了调节的材料,例如是添加了加工助剂(液体润滑剂等)等的材料、调节了粒度的材料、进行了预备成形的材料。例如,成形用材料除了包括上述三种成分,还可以包括公知的添加剂等。作为公知的添加剂,例如能够列举碳纳米管、炭黑等碳材料、颜料、光催化剂、活性炭、抗菌剂、吸附剂、防臭剂等。

组成物能够通过各种方法进行制造,例如,在组成物是混合粉末的情况下,能够下述方法等进行制造:通过一般的混合机等将a成分的粉末、b成分的粉末以及c成分的粉末混合的方法;通过对分别包括a成分、b成分和c成分的三种水性分散液进行共聚沉(上述步骤a)来获得共聚沉粉末的方法;通过将预先对包括a成分、b成分和c成分中的任意两种成分的水性分散液进行共聚沉而得到的混合粉末与剩余的一种成分的粉末通过一般的混合机等混合的方法。根据上述这样的方法,在任意的制造方法中,都能够得到优选的延伸材料。其中,在三种不同的成分容易均匀地分散这一点上,较为理想的是,通过对分别包括a成分、b成分和c成分的三种水性分散液进行共聚沉来获得组成物。

通过共聚沉获得的混合粉末的尺寸没有特别的限定,例如,平均粒径为100μm以上1000μm以下,较为理想的是300μm以上800μm以下。在上述情况下,平均粒径以jisk6891为基准进行测定。通过共聚沉获得的混合粉末的表观密度没有特别的限定,例如是0.40g/ml以上0.60g/ml以下,较为理想的是0.45g/ml以上0.55g/ml以下。表观密度以jisk6892为基准进行测定。

作为上述共聚沉的方法,例如能够列举下述方法:

(ⅰ)将a成分的水性分散液、b成分的水性分散液以及c成分的水性分散液混合后进行聚沉的方法;

(ⅱ)在a成分、b成分、c成分中任意一种成分的水性分散液添加剩余两种成分的粉末后进行聚沉的方法;

(ⅲ)将a成分、b成分、c成分中任意一种成分的粉末添加至将剩余两种成分的水性分散液混合而成的混合水性分散液后进行聚沉的方法;

(ⅳ)将预先将a成分、b成分、c成分中任意两种成分的各水性分散液混合后进行聚沉而得到的两种成分的混合粉末添加至剩余一种成分的水性分散液后进行聚沉的方法。

作为上述共聚沉的方法,在三种成分容易均匀地分散这一点上,较为理想的是(ⅰ)的方法。

在基于上述(ⅰ)~(ⅳ)的方法的共聚沉中,较为理想的是,例如添加下述成分中的任意成分并进行聚沉:硝酸、盐酸、硫酸等酸类;氯化镁、氯化钙、氯化钠、硫酸铝、硫酸镁、硫酸钡、碳酸氢钠、碳酸钠等金属盐类;丙酮、甲醇等有机溶剂。

上述a成分的混合前的形态没有特别的限定,可以是上述能够纤维化的ptfe的水性分散液,也可以是粉体。作为粉末(特别是上述微粉),例如能够列举下述粉末:三井杜邦氟化学株式会社(三井·デュポンフロロケミカル社)制造的“特富龙(テフロン)6-j”(以下特富龙为注册商标)、“特富龙6c-j”、“特富龙62-j”等;大金工业株式会社(ダイキン工業社)制造的“polyflon(ポリフロン)f106”(以下polyflon为注册商标)、“polyflonf104”、“polyflonf201”、“polyflonf302”等;旭硝子株式会社(旭硝子社)制造的“fluon(フルオン)cd123”(以下fluon为注册商标)、“fluoncd1”、“fluoncd141”、“fluoncd145”等;杜邦公司(デュポン社)制造的“teflon60”、“telfon60x”、“teflon601a”、“teflon601x”、“teflon613a”、“teflon613ax”、“teflon605xtx”、“teflon669x”等。可以对通过tfe的乳化聚合得到的能够纤维化的ptfe的水性分散液(聚合完毕的水性分散液)进行聚沉、干燥来获得微粉。

作为能够纤维化的ptfe的水性分散液,可以是上述聚合完毕的水性分散液,也可以是市售品的水性分散液。作为聚合完毕的能够纤维化的ptfe水性分散液的优选制作方法,能够列举将均聚ptfe作为公开内容进行了列举的上述公报等公开的制作方法。作为市售品的能够纤维化的ptfe的水性分散液,能够列举下述水性分散液:大金工业株式会社制造的“polyflond-110”、“polyflond-210”、“polyflond-210c”、“polyflond-310”等;三井杜邦氟化学株式会社制造的“特富龙31-jr”、“特富龙34-jr”等;旭硝子株式会社制造的“fluonad911l”、“fluonad912l”、“ad938l”等。对于市售品的能够纤维化的ptfe的水性分散液而言,为了保持稳定性,均相对于水性分散液中的ptfe的100重量份添加2~10重量份的非离子性表面活性剂等,因此,在通过共聚沉得到的混合粉末容易残留非离子性表面活性剂,从而可能引起多孔体着色等问题。因此,作为能够纤维化的ptfe的水性分散液,较为理想的是聚合完毕的水性分散液。

b成分的混合前的形态没有特别的限定,在b成分是低分子量ptfe的情况下对上述b成分的混合前的形态没有特别的限定,可以是水性分散体,也可以是粉体(一般称为ptfe微粉或微粉)。作为低分子量ptfe的粉体,例如能够列举下述粉体:三井杜邦氟化学株式会社制造的“mp1300-j”等;大金工业株式会社制造的“lubron(ルブロン)l-5”(以下lubron为注册商标)、“lubronl-5f”等;旭硝子株式会社制造的“fluonl169j”、“fluonl170j”、“fluonl172j”等;喜多村株式会社(喜多村社)制造的“ktl-f”、“ktl-500f”等。

作为低分子量ptfe的水性分散液,可以是通过上述tfe的乳化聚合得到的聚合完毕的水性分散液,也可以是市售品的水性分散液。此外,也能够使用通过利用表面活性剂等使微粉在水中分散而成的水性分散液。作为聚合完毕的能够纤维化的ptfe水性分散液的优选制作方法,能够列举下述文献公开的制作方法:日本专利特开平7-165828号公报、日本专利特开平10-147617号公报、日本专利特开2006-063140号公报、日本专利特开2009-1745号公报、国际公开第2009/020187号文本等。作为市售品的能够纤维化的ptfe的水性分散液,能够列举大金工业株式会社制造的“lubronldw-410”等水性分散液。对于市售品的低分子量ptfe的水性分散液而言,为了保持稳定性,均相对于水性分散液中的ptfe的100重量份添加2~10重量份的非离子性表面活性剂等,因此,在通过共聚沉得到的混合粉末容易残留非离子性表面活性剂,从而可能引起多孔体着色等问题。因此,作为低分子量ptfe的水性分散液,较为理想的是聚合完毕的水性分散液。

此外,在使用无机填料作为b成分的情况下,对b成分的混合前的形态没有特别的限定,较为理想的是水性分散体。作为无机填料,能够列举日本滑石株式会社(日本タルク株式会社)制造的“滑石p2”、富士滑石工业株式会社(富士タルク工業社)制造的“lmr-100”等。通过采用硅烷偶联剂等对上述滑石进行表面处理等而将粉体分散于水中的方式使用上述滑石。其中,从对水的分散性的理由出发,较为理想的是采用基于气流粉碎机的二次粉碎品(“滑石p2”等)。

作为c成分,除了fep、pfa等氟树脂,例如还能够列举丙烯酸、聚氨酯、pet等各树脂。上述c成分的混合前的形态没有特别的限定,较为理想的是水性分散体。在水性分散体是通过乳化聚合得到的树脂的情况下,除了能够直接使用上述聚合完毕的分散体,还能够使用通过采用表面活性剂等将树脂粉分散于水中而形成的水性分散体。以使c成分在多孔膜中的含量为0.1重量%以上且小于20重量%的方式将规定量的c成分分散于水中以调配水性分散体。

共聚沉的方法没有特别的限定,较为理想的是,在混合三种水性分散体后施加机械性搅拌力。

共聚沉后,进行脱水、干燥,与液体润滑剂(挤出助剂)混合并挤出。作为液体润滑剂,只要是能够使ptfe的粉末的表面湿润并且能够在将通过共聚沉得到的混合物成形为薄膜状后去除的物质,则没有特别的限定。例如,能够列举流动石蜡、石脑油、白油、甲苯、二甲苯等烃油、醇类、酮类、酯类等。

在使通过共聚沉得到的混合物与液体润滑剂混合后,通过现有公知的方法进行挤出、轧制成形为薄膜状物。挤出能够通过糊料挤出、柱塞挤出等进行,较为理想的是通过糊料挤出进行。通过糊料挤出的方式挤出的片状的挤出物在加热的条件下、例如在40℃以上80℃以下的温度条件下利用压延辊等进行轧制。得到的薄膜状的研制物的厚度根据目标多孔膜的厚度进行设定,通常为100μm以上400μm以下。

接着,从作为轧制物的未烧成薄膜去除液体润滑剂。通过加热法或萃取法或者上述方法的组合来去除液体润滑剂。采用加热法的情况下的加热温度只要比不会纤维化的热熔融加工性成分的熔点低,则没有特别的限定,例如为100℃以上250℃以下。

去除液体润滑剂的轧制物在下述温度下进行延伸,上述温度是指不会纤维化的热熔融加工性成分的熔点以上且非热熔融加工性成分的分解温度以下的温度。在上述过程中,不会纤维化的热熔融加工性成分熔融后凝固于结节部,使得多孔膜的厚度方向的强度得到强化。此时的延伸温度可以通过进行延伸的炉的温度或搬运轧制物的加热辊的温度设定,或者,也可通过上述设定的组合来实现。

延伸包括朝向第一方向的延伸,较为理想的是,还包括朝向与第一方向正交的第二方向的延伸。在将多孔膜用于经过压花加工后的空气过滤器用滤材的情况下,较为理想的是也进行朝向第二方向的延伸。在本实施方式中,第一方向是轧制物的长度方向(纵向),第二方向是轧制物的宽度方向(横向)。

上述轧制物以40倍以上800倍以下的伸长面积倍率进行延伸。较为理想的是,朝向第一方向的延伸速度为10%/秒以上600%/秒以下,更为理想的是10%/秒以上150%/秒以下。较为理想的是,延伸时的温度为200℃以上350℃以下,更为理想的是280℃以上310℃以下。

较为理想的是,朝向第二方向的延伸速度为10%/秒以上600%/秒以下。较为理想的是,延伸时的温度为200℃以上400℃以下,更为理想的是250℃以上350℃以下。朝向第二方向的延伸与朝向第一方向的延伸可以同时或单独进行。

关于上述轧制物(也称为氟树脂未烧成物)的延伸,已知延伸时的温度、延伸倍率、延伸速度会对延伸物的物理特性产生影响。氟树脂未烧成物的s-s曲线(表示拉伸张力和伸长的关系的图表)表示与其它的树脂不同的特异的特性。通常,树脂材料随着伸长,其拉伸张力也上升。十分常见的是,弹性区域的范围、断裂点等根据材料、评价条件而不同,另一方面,拉伸张力随着伸长量而呈上升趋势。与此相对的是,氟树脂未烧成物的拉伸张力在某伸长量呈现峰值,然后呈现逐渐减少的趋势。这表明,氟树脂未烧成物存在“与延伸的部位相比,未延伸的部位更强的区域”。

若将上述说法替换为延伸时的行为,则在一般的树脂的情况下,在延伸时,延伸面内最弱的部分开始伸长,延伸的部分变得比未延伸的部分强,因此,随后,较弱的未延伸部开始延伸,使得延伸的区域扩大,从而使整体延伸。另一方面,在氟树脂未烧成物的情况下,若开始伸长的部分进入上述“与延伸部位相比,未延伸的部位更强的区域”,则已经伸长的部分进一步延伸,其结果是,未延伸的部分作为结点(结节部、未延伸部)残留。若延伸速度变慢,则上述现象变得显著,会残留更大的结点(结节部、未延伸部)。通过在延伸时利用上述现象,根据各种用途调节延伸体的物理特性。

在本实施方式中,较为理想的是获得密度更低的延伸体,使得将低延伸速度特别应用于第一延伸是有效的。此处,在想要残留大的结点(结节部、未延伸部)以获得低填充率的成形体的情况下,对于仅将现有的ptfe作为原料的情况而言,需要将第一延伸的延伸速度设为150%/秒以下,较为理想的是80%/秒以下,需要将朝向第二方向的延伸设为500%/秒以下。但是,如上所述那样得到的成形体的低填充率结构容易由于外力而受损。

在本实施方式中,由于存在不会纤维化的非热熔融加工性成分,因此,基于低延伸速度的上述现象变得更显著。其结果是,作为能够应用的延伸速度的范围,能够将第一延伸的延伸速度扩大至600%/秒以下,较为理想的是150%/秒以下,并且能够将朝向第二方向的延伸扩大至600%/秒以下。此外,由于存在不会纤维化但能够进行热熔融加工的成分,因此,在后续加工后也能够维持上述结构。

为了获得机械性强度、尺寸稳定性,较为理想的是,对上述这样得到的多孔膜进行热固定。进行热固定时的温度可以是ptfe的熔点以上或小于ptfe的熔点,较为理想的是250℃以上400℃以下。

另外,在制造ptfe多孔膜以作为多孔膜的情况下,能够采用公知的方法。

另外,在获得物理特性与第一多孔膜的物理特性不同的第二多孔膜的情况下,与制作第一多孔膜时相比,在制作第二多孔膜时,通过以相对于100重量份氟树脂减少液体润滑剂的量的方式改变上述液体润滑剂的量,能够使所获得的多孔膜的平均孔径变小,从而能够获得压力损失比第一多孔膜的压力损失大且捕集效率比第一多孔膜的捕集效率高的第二多孔膜。在上述情况下,较为理想的是,相对于100重量份氟树脂使液体润滑剂的量之差(液体润滑剂量差或助剂量差)为1重量份以上4重量份以下。通过使助剂量差为1重量份以上,能够在两个多孔膜之间产生适当的平均孔径之差。通过使助剂量差为4重量份以下,能够对延伸的均匀性变差这一情况进行抑制。延伸的均匀性是指下述概念:在通过延伸加工制作而成的多孔膜中,捕集效率、压力损失等特性的偏差变少,在整个多孔膜的范围内,上述特性变得均匀。液体润滑剂量差例如为2重量份。

较为理想的是,相对于100重量份氟树脂,制作第一多孔膜时和制作第二多孔膜时所使用的液体润滑剂的量分别为30重量份以上37重量份以下。通过使用30重量份以上的上述液体润滑剂量,能够降低压力损失,并且能够使滤材整体的压力损失小于200pa。此外,通过使用37重量份以下的上述液体润滑剂量,能够确保后述的生带的成形性,并且能够对下述情况进行抑制:第一多孔膜的孔径变得过大,使得微粒未被捕集而流过上述第一多孔膜并向下游侧流动,从而使得下游侧的第二多孔膜的负担变得过大。

特别地,较为理想的是,相对于100重量份氟树脂,在制作第一多孔膜时所使用的液体润滑剂量例如为34~36重量份。例如,在满足液体润滑剂量差为1~4重量份的范围内,为了制造第二多孔膜而使用31~34重量份的液体润滑剂量,与此相对的是,为了制造第一多孔膜而使用34~36重量份的液体润滑剂量,由此能够大幅提高滤材的灰尘储存量。

第一多孔膜、第二多孔膜能够通过公知的方法先制作成未烧成薄膜(以后也称为生带),然后通过双轴延伸制作而成。

另外,产生两个多孔膜的平均孔径之差也可通过使两片多孔膜之间的上述三种成分的配合比不同来达成。

另外,假设贩卖有具有上述物理特性的第一多孔膜和第二多孔膜,则也可从商业上入手上述多孔膜。

在(b)、(c)、(d)、(e)各步骤中,对配置的方法没有特别的限定。

第一多孔膜、第二多孔膜和预捕集件通过热层压一体化的步骤没有特别的限定,不仅包括通过一次热层压使第一多孔膜、第二多孔膜和预捕集件全部一体化的情况,也可以通过热层压使彼此相邻的构件一体化并重复上述动作以使第一多孔膜、第二多孔膜和预捕集件全部一体化。

第一多孔膜、第二多孔膜、上游通气性支承件和预捕集件通过热层压一体化的步骤没有特别的限定,不仅包括通过一次热层压使第一多孔膜、第二多孔膜、上游通气性支承件和预捕集件全部一体化的情况,也可以通过热层压使彼此相邻的构件一体化并重复上述动作以使第一多孔膜、第二多孔膜、上游通气性支承件和预捕集件全部一体化。

下游通气性支承件的一体化与上游通气性支承件的一体化相同。

图1所示的五层结构的空气过滤器用滤材1中各层的层叠方法没有特别的限定。例如,在使第一多孔膜和第二多孔膜接合的情况下,能够通过下述方式使第一多孔膜和第二多孔膜接合:分别制作作为第一多孔膜和第二多孔膜的各生带并分别干燥后,将上述各生带重叠并进行双轴延伸(纵向延伸、横向延伸)。在上述情况下,第一多孔膜和第二多孔膜在重叠的状态下每进行延伸就受到加热,总共进行两次加热,因此,两片多孔膜良好地粘接,能够对两片多孔膜由于后续的加工而在边界处剥离这一情况等进行抑制。此外,作为上述方法的替代,能够在纵向延伸后将作为两片多孔膜的两片薄膜重叠并横向延伸以进行接合。此外,也能够加热至ptfe的熔点附近以进行多孔膜彼此的接合。此外,作为上游通气性支承件、下游通气性支承件,能够采用上述无纺布、织布、金属网、树脂网等。此处,在使用无纺布等作为上游通气性支承件的情况下,能够利用加热引起的上游通气性支承件的局部熔融或热熔树脂的熔融所产生的锚效应,或利用采用了反应性粘接剂等的粘接来使上游通气性支承件和第一多孔膜接合。此外,下游通气性支承件也能够以相同的方式与第二多孔膜接合。此处,在使用无纺布等作为预捕集件的情况下,也能够利用加热引起的预捕集件的局部熔融或热熔树脂的熔融所产生的锚效应,或利用采用了反应性粘接剂等的粘接来使预捕集件和上游通气性支承件接合。

图2所示的六层结构的空气过滤器用滤材2中各层的层叠方法没有特别的限定。例如,能够通过下述方式获得三层结构体:分别制作两片多孔膜,通过上游通气性支承件和中游通气性支承件夹住其中一片多孔膜并进行热层压。接着,能够将剩余一方的多孔膜以一边横向延伸一边热层压的方式与上述三层结构体接合。通过进一步将下游通气性支承件与上述第二多孔膜热层压,能够使下游通气性支承件与第二多孔膜接合。此外,在使用无纺布等作为预捕集件的情况下,能够利用加热引起的预捕集件的局部熔融或热熔树脂的熔融所产生的锚效应,或利用采用了反应性粘接剂等的粘接来使预捕集件和上游通气性支承件接合。

图3所示的三层结构的空气过滤器用滤材3中各层的层叠方法没有特别的限定。例如,在使上述第一多孔膜和第二多孔膜接合的情况下,能够以与5层结构的空气过滤器用滤材1的情况相同的方式进行接合。此外,在使用无纺布等作为预捕集件的情况下,能够利用加热引起的预捕集件的局部熔融或热熔树脂的熔融所产生的锚效应,或利用采用了反应性粘接剂等的粘接来将预捕集件接合于第一多孔膜的上游侧。

另外,由于对第一多孔膜、第二多孔膜、上游通气性支承件、下游通气性支承件、预捕集件(在空气过滤器用滤材2的情况下还包括中游通气性支承件)施加了压力,因而通过贴合获得的空气过滤器用滤材的膜厚不是各厚度的单纯总和,而是落在各膜厚的单纯总和的85%以上100%以下的范围内。

(实施例)

以下,通过示出实施例和比较例对本发明进行具体的说明。

(实施例一)

以下述方式进行了共聚沉:将66.5重量%(聚合物换算)的ssg为2.160的ptfe水性分散体(ptfe-a)、28.5重量%(聚合物换算)的在380℃时采用流动法(フローテスター法)测定出熔融粘度为20000pa·s的低分子量ptfe水性分散体(ptfe-b)以及5重量%(聚合物换算)的熔点为215℃的fep水性分散体混合,作为聚沉剂添加500ml的1%硝酸铝水溶液,并进行搅拌。接着,在利用筛去除生成后的粉的水分后,在热风干燥炉内以135℃的温度对上述粉进行18小时的干燥,从而获得上述三种成分的混合粉末。

然后,向每100重量份的混合粉末在20℃的温度下添加35重量份的烃油(出光兴产株式会社(出光興産社)制造的“ipsolvent(ソルベント)2028”)以作为液体润滑剂(挤出助剂)并进行混合。接着,利用糊料挤出装置将得到的混合物挤出以获得片状的成形体。在糊料挤出装置的前端部安装形成有短边方向长度为2mm×长边方向长度为150mm的矩形形状的挤出口的片材铸型。利用加热至70℃的压延辊将上述片状的成形体成形为薄膜状以获得氟树脂薄膜。使上述薄膜通过200℃的热风干燥炉来蒸发并去除烃油,从而获得平均厚度为300μm、平均宽度为150mm的带状的未烧成氟树脂薄膜(第一生带)。此外,除了将液体润滑剂的混合量设为33重量份这一点以外,以与第一生带相同的方式获得平均厚度为300μm、平均宽度为150mm的带状的未烧成氟树脂薄膜(第二生带)。

接着,将第一生带和第二生带重叠,沿长边方向(纵向)以6.5倍的延伸倍率进行了延伸。延伸温度为300℃。然后,利用能够连续夹持的展辐机使重叠并延伸后的生带沿宽度方向(横向)以13.5倍的延伸倍率延伸并进行了热固定。此时的延伸温度为290℃,热固定温度为390℃。藉此,获得第一多孔膜31和第二多孔膜32重叠而成的多层多孔膜。

作为图4所示的下游通气性支承件22,使用了通过采用pet为芯并且采用pe为鞘的芯/鞘结构的纤维构成的纺粘无纺布(平均纤维直径为20μm,单位面积质量为40g/m2,厚度为0.2mm)。

在得到的多层多孔膜的第二多孔膜32侧配置作为下游通气性支承件22的纺粘无纺布,并且利用层压装置通过热熔接进行接合,从而得到实施例1的氟树脂层叠体。

作为预捕集件10,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为9pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为32.3%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.070%/μm,厚度为0.56mm,单位面积质量为63.0g/m2

对上述实施例1的氟树脂层叠体和作为配置于上游通气性支承件21侧的预捕集件10的玻璃纤维滤材使用5g/m2的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)热熔粘接剂,并且在120℃的温度下进行热层压,从而获得具有图4所示的层构造的空气过滤器用滤材4。滤材1的厚度为0.77mm。

滤材4的压力损失为146pa,捕集效率为99.997%。热层压未引起压力损失的上升。上述压力损失和捕集效率大致是预捕集件10、第一多孔膜31和第二多孔膜32所形成的特性。

利用旋转式折叠机对制作而成的滤材4以每260mm形成外折、内折的方式进行压褶加工,从而制成图6所示那样的锯齿形状的加工完毕的滤材。随后,将对铝板进行了波纹加工的分离器插入滤材4的谷部,从而获得纵向590mm×横向590mm的过滤包40。此时的压褶数为79。

将得到的过滤包40固定于外部尺寸为610mm×610mm(纵向×横向)、内部尺寸为580mm×580mm(纵向×横向)、纵深为290mm的铝制框体50。利用聚氨酯粘接剂将过滤包的周围与框体50粘接并密封,从而得到空气过滤器单元60。

(实施例二)

作为实施例一的作为预捕集件10的玻璃纤维滤材的替代,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为14pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为39.8%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.088%/μm,厚度为0.58mm,单位面积质量为59.0g/m2,此外,除了采用具有上述性质的玻璃纤维滤材这一点以外,与实施例一相同。

(实施例三)

作为实施例一的作为预捕集件10的玻璃纤维滤材的替代,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为32pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为56.0%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.183%/μm,厚度为0.45mm,单位面积质量为64.1g/m2,此外,除了采用具有上述性质的玻璃纤维滤材这一点以外,与实施例一相同。

(实施例四)

作为实施例一的作为预捕集件10的玻璃纤维滤材的替代,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为31pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为68.5%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.206%/μm,厚度为0.56mm,单位面积质量为64.9g/m2,此外,除了采用具有上述性质的玻璃纤维滤材这一点以外,与实施例一相同。

(实施例五)

作为实施例一的作为预捕集件10的玻璃纤维滤材的替代,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为40pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为74.0%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.290%/μm,厚度为0.46mm,单位面积质量为56.8g/m2,此外,除了采用具有上述性质的玻璃纤维滤材这一点以外,与实施例一相同。

(实施例六)

作为实施例一的作为预捕集件10的玻璃纤维滤材的替代,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为31pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为68.5%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.206%/μm,厚度为0.56mm,单位面积质量为64.9g/m2,此外,除了采用具有上述性质的玻璃纤维滤材以及采用与实施例1的第二多孔膜32具有相同性质的多孔膜作为第一多孔膜31和第二多孔膜32这一点以外,与实施例一相同。

(实施例七)

在实施例四的第一多孔膜31和第二多孔膜32之间还设置作为中游通气性支承件23的纺粘无纺布(平均纤维直径为20μm,单位面积质量为40g/m2,厚度为0.2mm)并进行热层压,除了上述这一点(使用图2所示的滤材2的构造这一点)以外,与实施例四相同。

具体而言,通过下游通气性支承件22和中游通气性支承件23夹住将实施例一的第二生带沿纵向、横向延伸得到的第二多孔膜32,并且利用层压装置通过热熔接进行接合,从而得到实施例七的第一氟树脂层叠体。接着,将使实施例一的第一生带沿纵向、横向延伸得到的第一多孔膜31重叠于实施例七的第一氟树脂层叠体的上风侧,并且利用层压装置通过热熔接进行接合,从而得到实施例七的第二氟树脂层叠体。然后,对与实施例4相同的预捕集件10和实施例七的第二氟树脂层叠体使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)热熔粘接剂,并且利用层压装置在120℃的温度下进行热层压来进行接合,从而获得具有图5所示的层构造的空气过滤器用滤材2。

此外,通过压褶加工获得过滤包40和空气过滤器单元60的工序与实施例一相同。

(实施例七)

作为实施例六的作为预捕集件10的玻璃纤维滤材的替代,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为30pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为68.0%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.124%/μm,厚度为0.92mm,单位面积质量为125.3g/m2,此外,除了采用具有上述性质的玻璃纤维滤材这一点以外,与实施例六相同。

(实施例八)

作为实施例六的作为预捕集件10的玻璃纤维滤材的替代,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为45pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为55.1%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.072%/μm,厚度为1.11mm,单位面积质量为158.5g/m2,此外,除了采用具有上述性质的玻璃纤维滤材这一点以外,与实施例六相同。

(比较例一)

采用与实施例一相同的第一多孔膜31、第二多孔膜32、下游通气性支承件22,并设置上游通气性支承件21,并且通过作为上游通气性支承件21的纺粘无纺布和作为下游通气性支承件22的纺粘无纺布夹住“第一多孔膜31和第二多孔膜32重叠而成的多层多孔膜”,利用层压装置并通过热熔接进行接合,从而得到氟树脂层叠体。

这样得到的氟树脂层叠体的压力损失为131pa,捕集效率为99.997%。由于上游通气性支承件21、下游通气性支承件22没有实质性的贡献,因此,上述压力损失和捕集效率大致是第一多孔膜31和第二多孔膜32所形成的特性。

此外,通过压褶加工获得过滤包40和空气过滤器单元60的工序与实施例一相同。

(比较例二)

向每1kg的平均分子量为650万的ptfe微粉(大金工业株式会社制造的“polyflon微粉f106”)在20℃的温度下添加33.5质量%的烃油(出光兴产株式会社制造的“ipsolvent(ソルベント)2028”)以作为挤出液体润滑剂并进行混合。接着,利用糊料挤出装置将得到的混合物挤出以获得圆棒状的成形体。利用加热至70℃的压延辊将上述圆棒状的成形体成形为薄膜状以获得ptfe薄膜。使上述薄膜通过250℃的热风干燥炉来蒸发并去除烃油,从而获得平均厚度为200μm、平均宽度为150mm的带状的未烧成ptfe薄膜。然后,使未烧成ptfe薄膜沿长边方向以5倍的延伸倍率延伸。延伸温度为250℃。接着,利用能够连续夹持的展辐机使延伸后的未烧成薄膜沿宽度方向以32倍的延伸倍率延伸并进行了热固定。此时的延伸温度为290℃,热固定温度为390℃。藉此,获得ptfe多孔膜(填充率为4.0%,平均纤维直径为0.069μm,厚度为0.009mm)。

作为通气性支承层,使用了通过采用pet为芯并且采用pe为鞘的芯/鞘结构的纤维构成的纺粘无纺布(平均纤维直径为20μm,单位面积质量为40g/m2,厚度为0.20mm)。

利用层压装置并通过热熔接将作为上游通气性支承件21和下游通气性支承件22的上述纺粘无纺布接合于得到的ptfe多孔膜的两面,从而获得ptfe层叠体。根据上述的测定方法,这样得到的ptfe层叠体的压力损失为118pa,捕集效率为99.998%。上述压力损失和捕集效率大致是ptfe多孔膜的特性。

此外,通过压褶加工获得过滤包40和空气过滤器单元60的工序与实施例一相同。

(比较例三)

对于比较例二的ptfe层叠体,除了还设置有与实施例四相同的预捕集件10这一点以外,与比较例二相同。

此处,对比较例2的ptfe层叠体和作为与实施例四相同的预捕集件10的玻璃纤维滤材使用5g/m2的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)热熔粘接剂,并且在120℃的温度下进行热层压,从而获得层叠体。

藉此,获得具有四层构成的空气过滤器用滤材。滤材的厚度为0.69mm。

此外,通过压褶加工获得过滤包40和空气过滤器单元60的工序与实施例一相同。

(比较例四)

对于玻璃滤材,例如能够采用日本专利特开2007-7586号公报、日本专利特开平5-23513号公报、日本专利特许第3014440号公报记载的方法进行制造。

玻璃滤材能够通过使用造纸机从将玻璃纤维分散于水中而成的浆料搬运水中的玻璃纤维并抄制而成。作为造纸机,用于制造一般的纸和湿式无纺布,例如,能够使用长网造纸机、圆网造纸机、斜网造纸机(傾斜ワイヤー式抄紙機)等造纸机中的相同或不同种类的两台造纸机组合而成的组合机。基于粘合剂的纤维彼此的结合可以通过将粘合剂直接附着于玻璃纤维上来完成,也可通过使玻璃纤维浸渍于将粘合剂溶解于溶剂而形成的粘合剂溶液并进行干燥来完成。粘合剂能够采用丙烯酸树脂、酚醛树脂等公知的粘合剂。

作为上述这样的玻璃滤材,在比较例四中采用了北越造纸株式会社(北越製紙社)制造的hepa过滤器滤材。

此外,通过压褶加工获得过滤包40和空气过滤器单元60的工序与实施例一相同。

(比较例五)

除了不设置预捕集件10而设置有上游通气性支承件21和中游通气性支承件23这一点以外,与实施例六相同。

具体而言,使用包括实施例六的各层的物理特性的第一多孔膜31、第二多孔膜32、下游通气性支承件22,使用作为上游通气性支承件21的纺粘无纺布(平均纤维直径为20μm,单位面积质量为30g/m2,厚度为0.16mm)以及实施例七的中游通气性支承件23,并且将上述构件层叠并粘接,从而获得比较例五的空气过滤器滤材。

此外,通过压褶加工获得过滤包40和空气过滤器单元60的工序与实施例一相同。

(比较例六)

作为实施例一的作为预捕集件10的玻璃纤维滤材的替代,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为8pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为13.1%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.027%/μm,厚度为0.513mm,单位面积质量为65.4g/m2,此外,除了采用具有上述性质的玻璃纤维滤材以及还采用比较例一的上游通气性支承件21这一点以外,与实施例一相同。

(比较例七)

作为实施例一的作为预捕集件10的玻璃纤维滤材的替代,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为131pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为96.9%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.742%/μm,厚度为0.467mm,单位面积质量为71.8g/m2,此外,除了采用具有上述性质的玻璃纤维滤材以及还采用比较例一的上游通气性支承件21这一点以外,与实施例一相同。

(比较例八)

作为实施例一的作为预捕集件10的玻璃纤维滤材的替代,采用了具有下述性质的玻璃纤维滤材:使空气以5.3cm/秒的流速流过时的压力损失为54pa,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时对于上述粒子的捕集效率为68.0%,使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过时每单位厚度对于上述粒子的捕集效率为0.298%/μm,厚度为0.381mm,单位面积质量为48.0g/m2,此外,除了采用具有上述性质的玻璃纤维滤材以及还采用比较例一的上游通气性支承件21这一点以外,与实施例一相同。

(压力损失)

将滤材的测定样品设置于直径为100mm的过滤器保持件,通过压缩机对入口侧加压,并且利用流速计将空气流过的流量调节为5.3cm/秒。此外,通过压力计测定此时的压力损失。

(对于粒子直径为0.3μm的nacl粒子的捕集效率)

根据jisb9928附件5(规定)nacl气溶胶的产生方法(加压喷雾法)中所记载的方法,利用静电分级器(tsi株式会社(tsi社)制)将由喷雾器产生的nacl粒子分级为0.3μm的粒子直径并使用镅241将粒子带电中和后,将流过的流量调节为5.3cm/秒,并且使用粒子计数器(パーティクルカウンター)(tsi株式会社制,cnc)求出作为测定试样的滤材的前后的粒子数,然后根据下式计算捕集效率。

捕集效率(%)=(co/ci)×100

co=测定试样捕集到的、粒子直径为0.3μm的nacl的粒子数

ci=供给至测定试样的、粒子直径为0.3μm的nacl的粒子数

(对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量)

通过聚α烯烃(pao)粒子(液体粒子)流过时的压力损失上升试验进行评价。也就是说,利用差压计(u字管压力计)对使包括pao粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风于有效过滤面积为50cm2的样品滤材时的压力损失进行一段时间的测定,在压力损失上升250pa时,求出作为滤材的每单位面积的、保持于该滤材的pao粒子的重量的灰尘储存量(g/m2)。另外,作为pao粒子,采用由拉斯金喷嘴(ラスキンノズル)产生的pao粒子(个数中位直径为0.25μm),并且将pao粒子的浓度设为大约100万~600万个/cm3

关于hepa滤材,没有对灰尘储存量进行定义,但推荐在一般的hepa单元中,将过滤器的初期压力损失设为大约250pa以下,并且通常将超过过滤器的初期压力损失的两倍的时间点作为过滤器的更换时期。此外,标准的hepa用玻璃滤材的初期压力损失为大约250~300pa。因此,将用于评价滤材的灰尘储存量的上述试验的终点设为压力损失上升250pa的时间点。

聚α烯烃粒子的灰尘储存量分别针对滤材整体、第一多孔膜、第二多孔膜进行了测定。

(对于nacl粒子的灰尘储存量)

通过nacl粒子(固体粒子)流过时的压力损失上升试验进行评价。也就是说,利用差压计(u字管压力计)对使包括nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速连续通风于有效过滤面积为50cm2的样品滤材时的压力损失进行一段时间的测定,在压力损失上升250pa时,求出作为滤材的每单位面积的、保持于该滤材的nacl粒子的重量的灰尘储存量(g/m2)。另外,作为nacl粒子,采用由喷雾器产生的nacl粒子(个数中位直径为0.1μm),并且将nacl粒子的浓度设为大约500万~700万个/cm3

另外,与对于上述聚α烯烃粒子的灰尘储存量的测定相同的是,将用于评价滤材的灰尘储存量的上述试验的终点设为压力损失上升250pa的时间点。

(多孔膜的膜厚)

使用膜厚计(1d-110mh型,三丰株式会社(ミツトヨ社)制),将五片测定对象重叠并对整体的膜厚进行测定,随后将测定得到的值除以5后得到的数值作为一片的膜厚。

(多孔膜以外的接合前的各层的膜厚以及滤材整体的膜厚)

将abs数显千分表(absデジマチックインジケータ)(三丰株式会社(ミツトヨ社)制,id-c112cx)固定于仪表支架,并读取对测定对象施加0.3n的载荷时的厚度值。

下述的表1、表2、表3和表4表示各实施例以及各比较例的空气过滤器用滤材(处于形成为过滤包和空气过滤器单元前的状态的空气过滤器用滤材)以及用于制作各空气过滤器用滤材的各材质的物理特性。

(表1)

(表2)

(表3)

(表4)

由表1、表2、表3和表4可知,在任意的实施例中,在将滤材整体的压力损失抑制于200pa以下并且使滤材整体的捕集效率维持于99.97%以上的情况下,能够使滤材整体对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量为50g/m2以上,并且能够使滤材整体对于nacl粒子的灰尘储存量为5.0g/m2以上,从而能够达到前所未有的灰尘储存量。

此处,例如,若与不包括预捕集件的比较例1、比较例2以及比较例5进行比较可知,在各实施例中均能够增大对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量以及对于nacl粒子的灰尘储存量。

另外,若将实施例4与比较例3进行比较并且进一步将比较例1与比较例2进行比较可知,设置第二多孔膜来使多孔膜由三种成分构成这一点能够增大对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量和对于nacl粒子的灰尘储存量,并且尤其会增大对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量。

此外,可知,比较例6的预捕集件对于粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率过低,并且上述预捕集件的每单位厚度对于粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率也过低,因此,该比较例6的预捕集件对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量以及对于nacl粒子的灰尘储存量都是不充分的。这可以认为是由于下述原因造成的:无法在预捕集件对捕集对象进行捕集,从而对更下游侧的第一多孔膜和第二多孔膜过度施加负荷,使得第一多孔膜和第二多孔膜发生孔眼堵塞先于预捕集件发生孔眼堵塞,因而在初期发生滤材的孔眼堵塞。

此外,可知,比较例7的预捕集件对于粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率过高,并且上述预捕集件的每单位厚度对于粒子直径为0.3μm的nacl的捕集效率也过高,因此,该比较例7的预捕集件对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量以及对于nacl粒子的灰尘储存量也都是不充分的。这可以认为是由于下述原因造成的:在预捕集件对捕集对象进行过度的捕集,从而在更下游侧的第一多孔膜和第二多孔膜对捕集对象进行较多的捕集前的阶段(无论第一多孔膜和第二多孔膜是否处于能够进一步进行捕集的状态),在预捕集件发生孔眼堵塞,因而在初期发生滤材的孔眼堵塞。

此外,由于比较例8的预捕集件的滤材的厚度较薄,因而对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量是不充分的。这可以认为是由于下述原因造成的:由于预捕集件的厚度较薄,导致对于捕集对象的灰尘储存量较小,因而在初期发生预捕集件的孔眼堵塞。

此外,实施例4的预捕集件与上述比较例8的预捕集件具有相同程度的捕集效率(实施例4的捕集效率为68.5%,比较例8的捕集效率为68.0%)。这样,即使捕集效率是相同程度的,但实施例4的预捕集件和比较例8的预捕集件的厚度不同,并且实施例4的预捕集件的厚度(预捕集件的厚度为0.56mm)比比较例8的预捕集件的厚度(预捕集件的厚度为0.38mm)大。因此,可知,与比较例8相比,实施例4能够增大对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量以及对于nacl粒子的灰尘储存量(另外,在与实施例4的比较过程中,比较例8存在上游通气性支承件这一情况对于灰尘储存量没有实质性的影响)。

此外,实施例6和比较例8的预捕集件具有相同的上述关系。也就是说,虽然实施例6的预捕集件的捕集效率和上述比较例8的预捕集件的捕集效率是相同程度的(实施例6的捕集效率为68.5%,比较例8的捕集效率为68.0%),但实施例6的预捕集件和比较例8的预捕集件的厚度不同,并且实施例6的预捕集件的厚度(预捕集件的厚度为0.56mm)比比较例8的预捕集件的厚度(预捕集件的厚度为0.38mm)大。此外可知,虽然在实施例6中并没有将第一多孔膜的压力损失和第二多孔膜的压力损失设置得不同,但与比较例8相比,实施例6能够增大对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量以及对于nacl粒子的灰尘储存量。另外,与预捕集件的捕集效率具有相同程度的实施例6相比,实施例8的预捕集件的厚度变得更大(实施例6的捕集效率为68.5%且预捕集件的厚度为0.56mm,实施例8的捕集效率为68.0%且预捕集件的厚度为0.92mm)。此外可知,在预捕集件的厚度较大的实施例8中,与预捕集件的捕集效率具有相同程度的实施例6相比,能够进一步增大对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量。藉此可知,对于容易到达多孔膜的液体粒子的聚α烯烃粒子而言,增大预捕集件的厚度特别有助于增大灰尘储存量。另外,可知,在预捕集件的捕集效率具有相同程度的情况下,虽然增大预捕集件的厚度有助于增大对于液体粒子的聚α烯烃粒子的灰尘储存量,但在预捕集件的厚度超过0.70mm的情况下,对于作为固体粒子的nacl的灰尘储存量会减少。

另外,在实施例中,可知在下述实施例4、实施例6以及实施例7中,在使包括粒子直径为0.3μm的nacl粒子的空气以5.3cm/秒的流速流过预捕集件时,该预捕集件的每单位厚度对于上述粒子的捕集效率(%/μm)为0.19%以上0.25%以下,因此均能够显著地增大对于聚α烯烃粒子的灰尘储存量以及对于nacl粒子的灰尘储存量。

以上,对于空气过滤器用滤材、过滤包、空气过滤器单元以及空气过滤器用滤材的制造方法进行了详细的说明,但本发明不限定于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内包括各种改进和变更。

符号说明

1空气过滤器用滤材;

2空气过滤器用滤材;

3空气过滤器用滤材;

4空气过滤器用滤材;

5空气过滤器用滤材;

10预捕集件;

21上游通气性支承件;

22下游通气性支承件;

23中游通气性支承件;

31第一多孔膜;

32第二多孔膜;

40过滤包;

50框体;

60空气过滤器单元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2013-52320号公报

专利文献2:日本专利特开2013-63424号公报。

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