过滤器滤材及使用其的过滤器的制作方法

文档序号:25997849发布日期:2021-07-23 21:13阅读:105来源:国知局
过滤器滤材及使用其的过滤器的制作方法

本发明涉及一种用于捕集灰尘(dust)的过滤器滤材及使用其的过滤器。



背景技术:

以高效微粒空气(highefficiencyparticulateair,hepa)过滤器为首的高性能过滤器由于具有高的捕集效率,因此被用于洁净室用的过滤器、吸尘器或空气净化器用等家电过滤器、大厦空调用的过滤器、产业用的过滤器、汽车的车厢过滤器(cabinfilter)等中。在高性能过滤器的使用中,在因灰尘的堵塞而压力损失达到既定值的情况下,要更换为新品,但为了省资源化或抑制运行成本(runningcost),期望可进行清洗而再使用的高性能过滤器。

作为此种过滤器的例子,在专利文献1中,提出有一种用于实现高性能过滤器的低压损化的玻璃纤维滤材。专利文献1的滤材是通过调配平均纤维径0.2μm~0.6μm的极细玻璃短纤维与平均纤维径3μm~5μm的合成纤维并进行抄造,而获得在厚度方向上具有组成梯度的滤材。另外,在专利文献2中,提出有一种用于实现粉尘保持量的增加的驻极体(electret)滤材。专利文献2的滤材是聚丙烯的熔喷无纺布与支撑层接合而成的层叠结构,且熔喷无纺布的纤维径为5μm左右,并形成有大量孔径为1.0mm以下的小孔。专利文献2的滤材是经折叠而被用作褶皱过滤器。

另一方面,在专利文献3中,提出有一种过滤器滤材,其为在表面配置有可容易地去除灰尘的聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,ptfe)微多孔膜的层叠体。ptfe微多孔膜是在被称为结点(node)的树脂块之间形成非常细的原纤维(fibril)而成的致密膜,因此被捕集的灰尘容易堆积于膜的表面,并且可比较容易地从此种过滤器滤材冲走灰尘。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2012-077400号公报

专利文献2:日本专利特开2014-226629号公报

专利文献3:日本专利特开2016-209870号公报



技术实现要素:

发明所要解决的问题

但是,专利文献1、专利文献2那样的玻璃纤维滤材或驻极体滤材中,构成滤材的纤维之间所形成的孔的大小(平均流量孔径)比较大,被捕集的灰尘会进入至滤材的内部。因此,无法容易地除去被捕集的灰尘,且视情况需要使用化学药品等进行清洗,因此,在环境方面或成本方面存在问题。

另一方面,在专利文献3的过滤器滤材中,有时为了去除附着于滤材表面的灰尘而进行水洗,但ptfe微多孔膜的液滴去除性未必充分,有时包含灰尘的水的一部分会残留于表面上,在自净性或速干性方面存在课题。

本发明的课题是解决所述问题,并提供一种灰尘的捕集效率高、压力损失低、且可在不使用化学药品等的情况下利用水容易地去除灰尘、速干性优异的过滤器滤材、以及使用所述过滤器滤材而成的过滤器。

解决问题的技术手段

本发明人等人为了解决所述课题而反复进行了努力研究。结果,确认到:使用利用静电纺丝等方法而获得的极细的纤维,并将平均流量细孔径设为一定以下,由此,能以高水平兼顾低的压力损失与高的捕集效率。另外,发现,若对此种极细纤维赋予拨水性,则滤材表面的拨水性提高,在清洗后容易去除表面的液滴,因此速干性提高,另一方面,水难以浸入至滤材中,清洗性受损。因此,发明人等人为了兼顾速干性与清洗性而进一步反复进行了研究,发现,通过将滤材表面的水的附着能设为参数,能够表示速干性与清洗性,进而,通过将滤材表面的水的附着能设为一定值以下,可获得除了兼顾灰尘的捕集效率、压力损失以外还兼顾清洗性及速干性的滤材,从而完成了本发明。

即,本发明具有解决所述课题的以下结构。

[1]一种过滤器滤材,其为包含极细纤维层与基材层的过滤器滤材,并且所述过滤器滤材的平均流量孔径为3.0μm以下,且所述极细纤维层的表面的水的附着能为3.0mj/m2以下。

[2]根据所述[1]记载的过滤器滤材,其中构成所述极细纤维层的极细纤维含有拨水剂。

[3]根据所述[2]记载的过滤器滤材,其中所述拨水剂含有氟。

[4]根据[1]至[3]中任一项所述的过滤器滤材,其中所述极细纤维层的单位面积重量为0.1g/m2~20.0g/m2

[5]根据[1]至[4]中任一项所述的过滤器滤材,其中所述基材层包含平均纤维径为1μm~30μm的无纺布。

[6]一种过滤器,包含根据所述[1]至[5]中任一项所述的过滤器滤材。

发明的效果

根据具有以上结构的本发明,能够提供一种灰尘的捕集效率高、压力损失低、可在不使用化学药品等的情况下利用水容易地去除灰尘、速干性也优异的过滤器滤材。尤其是,能够提供一种对于吸尘器或空气净化器用等家电过滤器、大厦空调用的空气过滤器、产业用的中性能和/或高性能过滤器、洁净室用的hepa过滤器或超低渗透空气(ultralowpenetrationair,ulpa)过滤器、汽车用的空气过滤器等而言适宜的过滤器滤材。

附图说明

图1是实施例1的过滤器滤材的清洗性评价后的光学照片。

图2是比较例1的过滤器滤材的清洗性评价后的光学照片。

具体实施方式

以下,对本发明进行详细说明。

本发明的过滤器滤材为包含极细纤维层与基材层的过滤器滤材,其特征在于:过滤器滤材的平均流量孔径为3.0μm以下,另外,极细纤维层的表面的水的附着能为3.0mj/m2以下。通过具有此种特征,能够提供一种灰尘的捕集效率高、压力损失低、可在不使用化学药品等的情况下利用水容易地去除灰尘、速干性优异的过滤器滤材。

<极细纤维层>

本发明的过滤器滤材包含极细纤维层。再者,在本说明书中,所谓极细纤维,是指平均纤维径小于1μm的纤维。构成此种极细纤维层的极细纤维并无特别限定,优选为平均纤维径为10nm~999.9nm的范围,更优选为50nm~200nm,进而优选为80nm~150nm的范围。若极细纤维的平均纤维径变小,则比表面积变大,因此容易获得高捕集效率且低压力损失等高的过滤器特性。另外,由于构成滤材的纤维间所形成的孔径变小,因此灰尘容易被滤材的表面捕集,清洗变容易。另一方面,随着纤维径减小,每一根纤维的力学强度降低,在过滤器加工时或使用时,有引发纤维断裂的可能性,若极细纤维的平均纤维径为10nm以上,则可获得可令人满意的单丝强度。极细纤维的纤维径的变动系数并无特别限定,优选为0.5以下,若为0.3以下则进而优选。若第一纤维的变动系数为0.5以下,则能够获得优异的过滤器特性与易清洗性。平均纤维径可利用公知的方法来测定,例如可列举:使用扫描式电子显微镜观察极细纤维,使用图像分析软件测定50根极细纤维的直径,并将其平均值设为平均纤维径等。

构成极细纤维的树脂并无特别限定,可例示:聚乙烯基醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乳酸、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙醇酸、聚己内酯、聚乙酸乙烯基酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、纤维素、纤维素衍生物、几丁质(chitin)、壳聚糖、胶原、明胶及这些的共聚物等高分子材料。就降低水的附着能的观点而言,构成极细纤维的树脂优选为疏水性树脂,例如更优选为聚烯烃系树脂、氟系树脂,进而优选为聚偏二氟乙烯系树脂。聚偏二氟乙烯系树脂并无特别限定,可例示:偏二氟乙烯聚合物、偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯与三氟乙烯的共聚物等。构成极细纤维的树脂的重量平均分子量并无特别限定,优选为10,000~10,000,000的范围,更优选为50,000~5,000,000的范围,进而优选为100,000~1,000,000。若重量平均分子量为10,000以上,则极细纤维的纤维形成性优异,容易获得平均纤维径小的极细纤维,因此优选,若为10,000,000以下,则溶解性或热塑性优异,加工容易,因此优选。

构成极细纤维层的极细纤维优选为含有拨水剂。通过含有拨水剂,能够降低过滤器滤材表面的水的附着能,提高清洗性、速干性。作为拨水剂,若发挥降低水的附着能的效果,则并无特别限定,可例示:硅系硅烷化合物、氟系硅烷化合物、含氟笼型倍半硅氧烷、氟改性聚氨基甲酸酯、硅改性聚氨基甲酸酯。其中,就拨水性、作业性、价格的观点而言,优选为使用含氟笼型倍半硅氧烷或氟改性聚氨基甲酸酯等包含氟的拨水剂。拨水剂的含有比例并无特别限定,相对于极细纤维及利用静电纺丝法进行纺丝时产生的微粒子,优选为0.1重量%~20重量%的范围,更优选为1重量%~15重量%。若拨水剂的浓度为0.1重量%以上,则可获得降低水的附着能的效果,若为20重量%以下,则可获得与使用量相应的效果的提高,因此优选。

本发明的过滤器滤材的特征在于:极细纤维层的表面的水的附着能为3.0mj/m2以下,水的附着能是表示水从表面滑落的滑落容易度的指标。水的附着能(e)是使用使在极细纤维层上滴加有水的过滤器滤材倾斜而水开始滑落时的滑落角(α)、此时间点的水的接触半径(r)与液滴的质量(m),并利用以下式(1)来算出。具体的测定方法是示于实施例中。

虽不受理论的特别约束,但认为极细纤维层的水的附着能是受由极细纤维形成的表面的微细的凹凸结构、极细纤维的拨水性、其他性质左右。作为表面的拨水性的评价指标,一般使用接触角的值,但在评价表面的液滴去除性能时,仅接触角并不充分,优选为使用水的附着能的值。关于本发明的过滤器滤材,重要的是极细纤维层的表面的水的附着能为3.0mj/m2以下,若为2.0mj/m2以下,则更优选。下限并无特别限制,若考虑到工业合理性,则可设为0.1mj/m2以上。若水的附着能为3.0mj/m2以下,则在清洗过程中,水容易在极细纤维层中滑落,对过滤器进行水洗后的脱水良好,可获得速干性。

极细纤维层的单位面积重量能够根据所要求的过滤器性能、清洗性、速干性等来适宜选择,例如可例示0.1g/m2~20.0g/m2的范围。若单位面积重量为0.1g/m2以上,则极细纤维所构成的纤维矩阵变得充分致密,可提高捕集效率或清洗性,若为20.0g/m2以下,则可降低压力损失。就此种观点而言,作为极细纤维层的单位面积重量,更优选为0.2g/m2~10.0g/m2的范围,进而优选为0.5g/m2~5.0g/m2的范围。

若为不显著损及本发明的效果的范围,则极细纤维层也可包含所述以外的成分。

极细纤维层的制造方法并无特别限定,优选为利用静电纺丝法来制造。通过使用静电纺丝法,能够均匀地对极细纤维进行纺丝,可获得优异的过滤器特性。

所谓静电纺丝法,是指在喷出纺丝溶液的同时,使电场发挥作用,将所喷出的纺溶液纤维化,并在收集器(collector)上以无纺布状捕集亚微米级(submicronorder)的纳米纤维的方法。静电纺丝的方式并无特别限定,可列举通常已知的方式,例如使用一根或多根针的针方式、通过对针前端喷附气流来提高每一根针的生产性的吹气(airblow)方式、在一个喷丝头(spinneret)设置有多个溶液喷出孔的多孔喷丝头方式、使用半浸渍于溶液槽中的圆柱状或螺旋线状的旋转电极的自由面(freesurface)方式、将通过供给空气而在聚合物溶液表面产生的气泡作为起点来进行静电纺丝的电气泡(electrobubble)方式等,可根据所要求的纳米纤维的纤维径或物性来选择。

作为纺丝溶液,若具有可纺性,则并无特别限定,可使用使树脂分散于溶媒中而成的溶液、使树脂溶解于溶媒中而成的溶液、通过热或激光照射使树脂熔融而成的溶液等。在本发明中,为了获得非常细且均匀的纤维,优选为使用使树脂溶解于溶媒中而成的溶液作为纺丝溶液。

使树脂分散或溶解的溶媒并无特别限定,可例示:水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、n-甲基-2-吡咯烷酮、甲苯、二甲苯、吡啶、甲酸、乙酸、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷、1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇、三氟乙酸及这些的混合物等。混合使用时的混合率并无特别限定,可鉴于所要求的可纺性或分散性、所获得的纤维或过滤器滤材的物性来适宜设定。

在极细纤维含有拨水剂的情况下,虽无特别限定,但优选为在纺丝溶液中一并混合树脂以及拨水剂。混合方法并无特别限定,可例示搅拌或超声波处理等方法。另外,混合顺序也无特别限定,可同时混合,也可逐次混合。关于混合时间,若拨水剂均匀地分散或溶解于纺丝溶液中,则并无特别限定,可将搅拌或超声波处理进行1小时~24小时。

出于提高静电纺丝的稳定性或纤维形成性的目的,纺丝溶液中可进而含有表面活性剂。表面活性剂例如可列举:十二烷基硫酸钠等阴离子性表面活性剂、溴化四丁基铵等阳离子表面活性剂、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯等非离子性表面活性剂等。关于表面活性剂的浓度,相对于纺丝溶液而优选为5重量%以下的范围。若为5重量%以下,则可获得与使用相应的效果的提高,因此优选。

只要为不显著损及本发明的效果的范围,则也可包含所述以外的成分作为纺丝溶液的成分。

为了通过静电纺丝获得极细纤维,优选为将纺丝溶液的粘度制备为10cp~10,000cp的范围,更优选为50cp~8,000cp的范围。若粘度为10cp以上,则可获得用于形成纤维的可纺性,若为10,000cp以下,则容易喷出纺丝溶液。若粘度为50cp~8,000cp的范围,则可在广泛的纺丝条件范围内获得良好的可纺性,因此更优选。纺丝溶液的粘度可通过适宜变更纤维形成性材料的分子量、浓度或溶媒的种类或混合率来调整。

关于纺丝溶液的温度,也可在常温下进行纺丝,也可进行加热和/或冷却而进行纺丝。作为喷出纺丝溶液的方法,例如可列举使用泵使填充于注射器(syringe)的纺丝溶液自喷嘴喷出的方法等。喷嘴的内径并无特别限定,优选为0.1mm~1.5mm的范围。另外,喷出量并无特别限定,优选为0.1ml/hr~10ml/hr。

作为使电场发挥作用的方法,若可在喷嘴与收集器形成电场,则并无特别限定,例如,也可对喷嘴施加高电压而使收集器接地。关于施加的电压,若可形成纤维,则并无特别限定,优选为5kv~100kv的范围。另外,关于喷嘴与收集器的距离,若可形成纤维,则并无特别限定,优选为5cm~50cm的范围。收集器只要可捕集纺丝后的纤维即可,其原材料或形状等并无特别限定。作为收集器的原材料,可适宜地使用金属等导电性材料。收集器的形状并无特别限定,例如可列举平板状、轴(shaft)状、传送带(conveyor)状等。若收集器为平板状,则能以片状捕集纤维集合体,若为轴状,则能以管状捕集纤维集合体。若为传送带状,则可连续地制造以片状捕集的纤维集合体。在本发明中,优选为通过在收集器上载置基材层并在其上进行纺丝,而在基材层上直接形成极细纤维层。

<基材层>

本发明的过滤器滤材包含基材层。通过包含基材层,可对极细纤维层的特性赋予力学强度、耐久性、褶皱加工性、粘接特性等。作为基材层,可根据过滤器滤材的要求特性或形态来适宜选择,例如可例示无纺布、织布、网状物或微多孔膜等。

构成基材层的原材料并无特别限定,例如在使用聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃系原材料的基材层的情况下,具有耐化学品性优异的特征,可适宜地在需要耐化学品性的液体过滤器等用途中使用。在使用有聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、或者将这些作为主成分的共聚物等聚酯系原材料的基材层的情况下,由于褶皱特性优异,因此可适宜地在需要褶皱加工的空气过滤器等用途中使用。

就过滤器滤材的加工性或通气性的观点而言,基材层优选为使用无纺布。无纺布并无特别限定,作为无纺布,可列举:热风(through-air)无纺布、气流成网(air-laid)无纺布、水刺(spunlace)无纺布、湿式无纺布、纺粘无纺布、熔喷无纺布、化学结合(chemicalbond)无纺布、闪纺(flash-spinning)无纺布、静电纺丝无纺布等。

本发明的过滤器滤材优选为极细纤维层与基材层一体化。一体化的方法并无特别限定,可通过粘接剂或热熔接将分别制造的极细纤维层与基材层一体化,也可通过在基材层上直接纺丝极细纤维层而一体化,还可于在基材层上直接纺丝极细纤维层后进而实施利用热进行的粘接加工。

在实施利用热进行的粘接加工的情况下,虽无特别限定,但优选为使用包含热熔接性复合纤维的无纺布作为基材层,所述热熔接性复合纤维包含低熔点成分与高熔点成分。热熔接性复合纤维的原材料结构、复合形态、剖面形状并无特别限定,可使用公知者。作为原材料结构,可例示:共聚聚对苯二甲酸乙二酯与聚对苯二甲酸乙二酯、共聚聚对苯二甲酸乙二酯与聚丙烯、高密度聚乙烯与聚丙烯、高密度聚乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯、共聚聚丙烯与聚丙烯、共聚聚丙烯与聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯与聚对苯二甲酸乙二酯等的组合。进而,若考虑到原材料的获取容易性等,优选为可例示:共聚聚对苯二甲酸乙二酯与聚对苯二甲酸乙二酯、高密度聚乙烯与聚丙烯、高密度聚乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯的任一组合。

作为剖面的复合形态,例如可例示鞘芯型、偏心鞘芯型、或并列型等。纤维的剖面形状也无特别限定,除了一般的圆形以外,还可采用椭圆形、中空形、三角形、四边形、八用形等异型剖面等所有的剖面形状,就提高极细纤维层与基材层的密合性的观点而言,优选为具有相对于极细纤维层表面大致平行的扁平形状。具有此种剖面形状的纤维的基材层例如可通过如下方式而获得:将椭圆形、扁平形、半圆形的纤维加工成料片状后,利用热或粘接剂进行粘接的方法;或者利用热辊对由圆形的纤维构成的无纺布进行压实加工。

制造包含所述热熔接性复合纤维的无纺布的方法并无特别限定,可使用梳理法、抄纸法、气流成网法、熔喷法、或纺粘法等公知的制造方法。关于加工成无纺布时的纤维粘接方法,也无特别限定,例如可列举:基于空气通过(airthrough)加工的热熔接或基于压花加工的热压接、基于针刺(needlepunch)或水刺加工的纤维交织、利用粘接剂的化学结合等。

构成基材层的纤维的粗度并无特别限制,例如可使用平均纤维径为1μm~100μm的纤维,若为5μm~50μm则优选,若为10μm~30μm则更优选。若平均纤维径为1μm以上,则可抑制基材层的压力损失,若平均纤维径为100μm以下,则可均匀地捕集极细纤维层。

基材层的单位面积重量并无特别限定,优选为15g/m2以上,更优选为30g/m2以上,进而优选为60g/m2以上。若基材层的单位面积重量为15g/m2以上,则能够抑制极细纤维层的收缩、发皱、卷曲(curl)等,并赋予加工强度。基材层的比容积并无特别限定,优选为5cm3/g以下,进而优选为3cm3/g以下。若基材层的比容积为5cm3/g以下,则极细纤维层的剥离强度、耐磨耗性提高,反复进行清洗时的捕集效率的降低变小,因此优选。基材层的厚度并无特别限制,可根据所期望的过滤器物性或用途来适宜选择,例如,可设为0.05mm~10mm,若为0.1mm~5mm则优选。例如,在用作褶皱过滤器的情况下,通过将基材层设为0.1mm~5mm,可提高褶皱加工适性,因此优选。

基材层的通气度并无特别限定,优选为10cc/cm2/秒以上,更优选为100cc/cm2/秒以上,进而优选为200cc/cm2/秒以上。若通气度为10cc/cm2/秒以上,则可降低压力损失,因此优选。

在通过利用静电纺丝法将极细纤维层直接纺丝到基材层上来制造过滤器滤材的情况下,作为基材层的电气泄漏电阻值,优选为电气泄漏电阻值为1010ω以下,更优选为107ω以下。若电气泄漏电阻值为1010ω以下,则极细纤维层能够在不产生电排斥的情况下稳定地堆积到基材层上,可提高密合性。基材层的纵向与横向上的拉伸强度的平均值并无特别限定,就强度或刚性、加工性赋予的观点而言,优选为30n/50mm以上,更优选为60n/50mm以上。

若为不显著损及本发明的效果的范围,则基材层也可实施驻极体加工、防静电加工、拨水加工、抗菌加工、紫外线吸收加工、近红外吸收加工、防污加工、着色加工等,就清洗性的观点而言,优选为实施拨水加工。

<过滤器滤材>

本发明的过滤器滤材包含所述极细纤维层及基材层,也可在所述极细纤维层的表面侧进而将选自由无纺布、织布、网状物及微多孔膜所组成的群组中的至少一个层加以层叠一体化。通过层叠一体化,极细纤维层面难以露出至表面,可提高耐磨耗性、耐久性、加工强度。就清洗性的观点而言,优选为将网状物加以层叠一体化。一体化方法并无特别限定,可采用:利用经加热的平滑辊或压花辊进行的热压接处理、利用热熔剂或化学粘接剂进行的粘接处理、利用循环热风或辐射热进行的热粘接处理等。

本发明的过滤器滤材的特征在于:平均流量孔径为3.0μm以下。在本说明书中,所谓过滤器滤材的平均流量孔径,是指包含极细纤维层与基材层的过滤器滤材整体的平均流量孔径。平均流量孔径是构成滤材的纤维之间所形成的孔的大小的指标,可利用公知的方法来测定。例如,可利用细孔径分布测定器等进行测定,将详细情况示于实施例中。认为,若平均流量孔径为3.0μm以下,则可兼顾捕集效率与压力损失,且灰尘难以进入至滤材内部,从而提高清洗性。就过滤器滤材的压力损失的观点而言,平均流量孔径的下限优选为0.1μm以上。过滤器滤材的平均流量孔径能够通过适宜变更极细纤维的平均纤维径、单位面积重量等来调整。认为,基材层对平均流量孔径并没有大的贡献。

本发明的过滤器滤材的灰尘的捕集效率并无特别限定,优选为90%以上,更优选为99%以上,进而优选为99.97%以上。另外,压力损失并无特别限定,优选为300pa以下,更优选为180pa以下,进而优选为160pa以下。此处,灰尘的捕集效率及压力损失是使粒子径:0.07μm(个数中央直径)、粒子浓度:10mg/m3~25mg/m3的粒子以流速5.3cm/秒通过样品时的测定值。灰尘的捕集效率与压力损失能够通过适宜变更极细纤维的平均纤维径或单位面积重量来调整。

本发明的过滤器滤材是与框、增强材、本发明以外的过滤器滤材等公知的结构组合而作为过滤器来利用。过滤器可为褶皱过滤器、平板状过滤器、圆筒状过滤器等任一形态,可适宜地用作褶皱过滤器。在作为过滤器来利用时,优选为将过滤器滤材的极细纤维层侧用作过滤器的表面侧(吸气侧)。过滤器的用途并无特别限制,优选为吸尘器或空气净化器用等家电过滤器、大厦空调用的空气过滤器、产业用的中性能和/或高性能过滤器、洁净室用的hepa过滤器或ulpa过滤器、汽车用的车厢过滤器等。

实施例

下述的实施例只不过是以例示为目的的实施例。本发明的范围并不限定于本实施例。

[实施例1]

将聚偏二氟乙烯均聚物(重量平均分子量:30万)以18重量%的浓度溶解于n,n-二甲基乙酰胺中,并且相对于总溶液重量,以0.025重量%的浓度添加作为导电助剂的月桂基硫酸钠,相对于聚偏二氟乙烯的重量以10重量%的浓度添加作为拨水剂的氟辛基倍半硅氧烷(nbd纳米科技(nbdnanotechnologies)公司制造),制备纺丝溶液。接着,将包含含有共聚聚对苯二甲酸乙二酯与聚对苯二甲酸乙二酯的热粘接性复合纤维的热风无纺布(纤维径:10μm、厚度:60μm、单位面积重量:18g/m2)设为基材,在其上从注射针(特鲁莫(terumo)公司制造、针头管径(gauge):27g、针长:19mm)纺出所述纺丝溶液并进行静电纺丝,以极细纤维层的单位面积重量成为0.5g/m2的方式进行制作。关于本实施例的纺丝条件,单孔溶液供给量为1.0ml/hr,施加电压为30kv,纺丝距离为150mm,纺丝空间为气温25度及湿度30%。

[实施例2]

将聚偏二氟乙烯均聚物(重量平均分子量:30万)以18重量%的浓度溶解于n,n-二甲基乙酰胺中,并且相对于总溶液重量,以0.025重量%的浓度添加作为导电助剂的月桂基硫酸钠,相对于聚偏二氟乙烯的重量以10重量%的浓度添加作为拨水剂的氟辛基倍半硅氧烷(nbd纳米科技(nbdnanotechnologies)公司制造),制备纺丝溶液。接着,将实施例1中记载的热风无纺布设为基材,在其上从注射针(特鲁莫(terumo)公司制造、针头管径:27g、针长:19mm)纺出所述纺丝溶液并进行静电纺丝,以极细纤维层的单位面积重量成为1.5g/m2的方式进行制作。本实施例的纺丝条件为实施例1中记载的条件。

[实施例3]

将聚偏二氟乙烯均聚物(重量平均分子量:30万)以18重量%的浓度溶解于n,n-二甲基乙酰胺中,并且相对于总溶液重量,以0.025重量%的浓度添加作为导电助剂的月桂基硫酸钠,相对于聚偏二氟乙烯的重量以10重量%的浓度添加作为拨水剂的氟系共聚物(大日精化公司制造、戴依阿罗马(daiallomer)ff129d),制备纺丝溶液。接着,将实施例1中记载的热风无纺布设为基材,在其上从注射针(特鲁莫(terumo)公司制造、针头管径:27g、针长:19mm)纺出所述纺丝溶液并进行静电纺丝,以极细纤维层的单位面积重量成为1.5g/m2的方式进行制作。本实施例的纺丝条件为实施例1中记载的条件。

[实施例4]

将热塑性聚氨基甲酸酯弹性体(迪爱生科思创聚合物(diccovestropolymer)公司制造、t1190)以12重量%的浓度溶解于混合溶媒(n,n-二甲基甲酰胺:四氢呋喃=60重量%:40重量%)中,并且相对于总溶液重量,以0.025重量%的浓度添加作为导电助剂的月桂基硫酸钠,相对于热塑性聚氨基甲酸酯弹性体的重量以10重量%的浓度添加作为拨水剂的氟辛基倍半硅氧烷(nbd纳米科技(nbdnanotechnologies)公司制造),制备纺丝溶液。接着,将实施例1中记载的热风无纺布设为基材,在其上从注射针(特鲁莫(terumo)公司制造、针头管径:27g、针长:19mm)纺出所述纺丝溶液并进行静电纺丝,以极细纤维层的单位面积重量成为3.0g/m2的方式进行制作。本实施例的纺丝条件为实施例1中记载的条件。

[比较例1]

将聚偏二氟乙烯均聚物(重量平均分子量:30万)以18重量%的浓度溶解于n,n-二甲基乙酰胺中,并且相对于总溶液重量,以0.025重量%的浓度添加作为导电助剂的月桂基硫酸钠,相对于聚偏二氟乙烯的重量以10重量%的浓度添加作为拨水剂的氟辛基倍半硅氧烷(nbd纳米科技(nbdnanotechnologies)公司制造),制备纺丝溶液。接着,将实施例1中记载的热风无纺布设为基材,在其上从实施例1中记载的注射针纺出所述纺丝溶液并进行静电纺丝,以极细纤维层的单位面积重量成为0.1g/m2的方式进行制作。本比较例的纺丝条件为实施例1中记载的条件。

[比较例2]

将聚偏二氟乙烯均聚物(重量平均分子量:30万)以18重量%的浓度溶解于n,n-二甲基乙酰胺中,并且相对于总溶液重量,以0.025重量%的浓度添加作为导电助剂的月桂基硫酸钠,制备纺丝溶液。接着,将实施例1中记载的热风无纺布设为基材,在其上从实施例1中记载的注射针纺出所述纺丝溶液并进行静电纺丝,以极细纤维层的单位面积重量成为1.2g/m2的方式进行制作。本比较例的纺丝条件为实施例1中记载的条件。

以下示出实施例中所示出的物性值的测定方法与定义。

<平均流量孔径>

使用多孔材料(porousmaterials)公司制造的自动波尔姆孔隙度仪(autometedpermporometer),浸液是使用多孔材料(porousmaterials)公司制造的加尔威克(galwick)(表面张力=15.6达因/厘米(dynes/cm)),并依据日本工业标准(japaneseindustrialstandards,jis)k3832(泡点法(bubblepointmethod))来测定。将结果示于表1中。

<过滤器滤材的压力损失>

使用tsi公司制造的过滤器效率自动检测装置(型号(model)8130),设定为流速5.3cm/秒来测定压力损失。将结果示于表1中。

<过滤器滤材的极细纤维面的水的附着能>

使用协和界面科学股份有限公司制造的接触角测定装置dm-500,使过滤器滤材静止于平坦的玻璃基板上。在玻璃基板的倾斜为0度的状态下,将4.0μl的水的液滴滴加至过滤器滤材表面上,在液滴静止后的3秒后测定静态接触角。其后,以0.5度/秒的速度使玻璃基板倾斜,将液滴的端点远离静止位置时的液滴的滑落角设为α,将着液半径设为r,将液滴质量设为m,将重力加速度设为g,由下述式(1)求出附着能e(mj/m2)。将结果示于表1中。

<清洗性的评价>

在过滤器滤材面(100cm2)上均匀负载jis试验用粉体8种关东壤土1.0g,从负载有粉体的面的相反侧以1m/秒的风速抽吸1分钟。使负载有粉体的过滤器滤材倾斜为40°的角度,并从距滤材面为5cm的高度,落下400ml的纯水进行清洗。其后,在干燥机内以70℃静置1小时使其干燥。干燥后,按照所述过滤器滤材的压力损失的方法进行测定。反复进行所述操作共计5次。将初期压力损失设为p0,将清洗性的评价结束后的压力损失设为p1,由下述式(2)算出压力损失上升率r。关于清洗性,将压力损失上升率r为0%以上且小于5%的情况设为◎,将5%以上且小于10%的情况设为○,将10%以上的情况设为×。将结果示于表1中。

表1

若对实施例1~实施例4与比较例1进行比较,则平均流量孔径为3.0μm以下的实施例1~实施例4显示出高的清洗性,平均流量孔径超过3.0μm的比较例1显示出低的清洗性。比较例1尽管附着能并不比实施例1~实施例4差,但未获得清洗性。认为其原因在于:平均流量孔径为3.0μm以下的实施例1~实施例4的过滤器滤材中,灰尘难以进入至滤材内部,清洗性提高。

实施例1~实施例4与比较例2具备充分的灰尘捕集性。然而,若对实施例1~实施例4与比较例2进行比较,则附着能为3.0mj/m2以下的实施例1~实施例4的清洗性高,附着能超过3.0mj/m2的比较例2的清洗性低。比较例2尽管平均流量孔径并不比实施例1~实施例4差,但未获得清洗性。认为其原因在于:在附着能为3.0mj/m2以下时,包含灰尘的液滴容易被从滤材表面去除。

图1、图2是表示清洗性评价后的实施例1及比较例1的过滤器滤材的光学照片。图1(实施例1)的过滤器滤材的灰尘被清洗去除至视觉上几乎确认不到的程度。另一方面,图2(比较例1)的过滤器滤材可视认到残存于过滤器表面的灰尘。

产业上的可利用性

本发明的过滤器滤材由于灰尘的捕集效率高、压力损失低、可在不使用化学药品等的情况下利用水容易地去除灰尘,因此能够适宜地用于吸尘器或空气净化器用等家电过滤器、大厦空调用的空气过滤器、产业用的中性能和/或高性能过滤器、洁净室用的hepa过滤器或ulpa过滤器、汽车用的车厢过滤器等中。

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