空气过滤器用滤材、空气过滤器单元及多孔膜的制造方法_2

文档序号:9774349阅读:来源:国知局
号小册子、国 际公开第2009/020187号小册子、国际公开第2010/114033号小册子等);等等。低分子量 PTFE与能够纤维化的PTFE同样地可以为均聚PTFE,也可以为包含上述改性单体的改性 PTFE。
[0069] 低分子量PTFE不具有纤维化性。纤维化性的有无可以利用上述方法进行判断。低 分子量PTFE的利用糊料挤出得到的未烧制的成型体不具有实质性强度或伸长率,例如伸长 率为〇 %、若拉伸则会断裂。
[0070] 对本发明中使用的低分子量PTFE没有特别限定,优选380°C下的熔融粘度为 1000 Pa · s以上、更优选为5000Pa · s以上、进一步优选为1000 OPa · s以上。这样,若熔融粘 度高,则在制造多孔膜时即使不发生纤维化的能够热熔融加工的成分熔融,也可以使不发 生纤维化的非热熔融加工性成分停留于结点部5,可以抑制纤维化。
[0071] 作为热固化性树脂,可以举出例如环氧树脂、硅酮、聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、酚醛 等各树脂。从共沉析的作业性的方面出发,热固化性树脂优选使用在未固化状态下经水分 散的树脂。这些热固化性树脂均可以作为市售品获得。
[0072] 作为无机填料,使用滑石、云母、硅酸钙、玻璃纤维、碳酸钙、碳酸镁、碳纤维、硫酸 钡、硫酸钙等。其中,从与PTFE的亲和性和比重的方面考虑,优选使用滑石。从在多孔膜1的 制造时可形成稳定的分散体的方面考虑,无机填料优选使用粒径为3μπι~20μπι的无机填料。 这些无机填料均可以作为市售品获得。
[0073] 不发生纤维化的非热熔融加工性成分优选含有多孔膜1的1重量%~50重量%。通 过使不发生纤维化的非热熔融加工性成分的含量为50重量%以下,可以维持多孔膜1的纤 维结构。不发生纤维化的非热熔融加工性成分优选含有20重量%~40重量%、更优选含有 30重量%。通过含有20重量%~40重量%,可以更有效地抑制能够纤维化的PTFE的纤维化。
[0074] (c)熔点小于320°C的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分
[0075] 熔点小于320°C的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分(下文中也称为不发生 纤维化的能够热熔融加工的成分)在熔融时具有流动性,由此在制造多孔膜1时(拉伸时)可 以熔融并固化在结点部5,可以提高多孔膜1整体的强度,即使在后工序中被压缩等也可以 抑制过滤器性能的劣化。不发生纤维化的能够热熔融加工的成分优选在380°C下显示出小 于1000 OPa · s的熔融粘度。需要说明的是,不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的熔点 为下述熔解热曲线的峰顶,该熔解热曲线如下获得:利用差示扫描量热计(DSC)以升温速度 l〇°C/分钟升温至熔点以上而一次性完全熔融,并以10°C/分钟冷却至熔点以下,之后再次 以l〇°C/分钟升温时,得到该熔解热曲线。
[0076] 作为不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,为可热熔融的含氟聚合物、硅酮、聚 苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚酰胺等或者这些的混合物,可以举出能够充 分发挥在制造多孔膜1时的拉伸温度下的熔融性、流动性的物质。其中,从在制造多孔膜1时 的拉伸温度下的耐热性优异、耐化学药品性优异的方面考虑,优选可热熔融的含氟聚合物。 可热熔融的含氟聚合物可以举出包含由下述通式(2)
[0077] RCF = CR2 · · · (2)
[0078] (式中,R各自独立地选自H、F、C1、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。该情况下,所有R可以相 同,另外,也可以任意2个R相同且剩余的1个R与它们不同,还可以所有R相互不同。)表示的 至少一种氟化烯键式不饱和单体、优选为2种以上的单体所衍生的共聚单元的含氟聚合物。 [00 79]作为通式⑵表示的化合物的有用例,并未限定,可以举出氟乙烯、VDF、三氟乙烯、 TFE、HFP等全氟烯烃;CTFE、二氯二氟乙烯等氟氯烯烃;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。
[0080] 另外,含氟聚合物也可以包含由至少一种上述通式(2)所示的单体、与上述通式 (1)和/或下述通式(3)
[0081] R2C = CR2 · · · (3)
[0082](式中,R各自独立地选自H、C1、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。该情况下,所有R可以相同,另外,也可以任意2个以上的R 相同且这些2个以上的R与剩余的其它R不同,还可以所有R相互不同。上述其它R在具有多个 的情况下可以相互不同。)表示的至少一种共聚性共聚单体的共聚所衍生的共聚物。
[0083] 作为通式(1)表示的化合物的有用例,为PAVE,优选可以举出PPVE、PMVE等。
[0084]作为通式(3)表示的化合物的有用例,可以举出乙烯、丙烯等。
[0085]作为含氟聚合物的更具体的示例,可以举出:由氟乙烯的聚合衍生的聚氟乙烯、由 VDF的聚合衍生的聚偏二氟乙烯(PVDF)、由CTFE的聚合衍生的聚三氟氯乙烯(PCTFE)、由2种 以上不同的上述通式(2)所示的单体的共聚衍生的含氟聚合物、由至少1种上述通式(2)的 单体与至少1种上述通式(1)和/或至少1种上述通式(3)所示的单体的共聚衍生的含氟聚合 物。
[0086]该聚合物的示例为具有由VDF和HFP衍生的共聚物单元的聚合物、由TFE和TFE以外 的至少一种共聚性共聚单体(至少3重量%)衍生的聚合物。作为后一种含氟聚合物,可以举 出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 共聚物等或者它们的混合物。
[0087]不发生纤维化的能够热熔融加工的成分在多孔膜1中的含量为0.1重量%~小于 20重量%。若为20重量%以上,则不发生纤维化的能够热熔融加工的成分也分散于多孔膜1 中的结点部5以外的部分,从而导致尤其是将多孔膜1用于后述空气过滤器用滤材的情况下 压力损失升高。另外,难以以后述的伸长面积倍率为40倍以上的高倍率进行拉伸,对多孔膜 1的制造造成阻碍。另外,若少于0.1重量%,则无法充分抑制由后工序中的压缩力等引起的 多孔膜的过滤器性能的劣化。不发生纤维化的能够热熔融加工的成分在多孔膜1中的含量 优选为15重量%以下、更优选为10重量%以下。另外,从确保多孔膜1的强度的方面考虑,不 发生纤维化的能够热熔融加工的成分在多孔膜1中的含量优选为0.5重量%以上。其中,特 别优选为5重量%左右。
[0088]在将多孔膜1用作空气过滤器用滤材的情况下,为了良好地进行伸长面积倍率为 40~800倍的拉伸,不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的含量优选为10重量%以下。 [0089]多孔膜1优选根据下式求出的填充率为1%~20%,更优选为2%~10%。
[0090] 填充率(% ) = { 1 -(多孔膜中的空隙体积/多孔膜的体积)} X 100
[0091] 对于这样的填充率的多孔膜1,在作用压力6.4kPa的情况下后述膜厚减少速度为 1.5ym/s 以下。
[0092] 多孔膜1例如可以根据后述的多孔膜的制造方法得到。另外,多孔膜1例如可以使 用后述的组合物、混合粉末、成型用材料制成。
[0093] 多孔膜1可以用于空气过滤器用滤材、液体过滤器。多孔膜1优选用作空气过滤器 用滤材,膜厚为150μπι以下、优选为7μπι~120μπι。另外,构成多孔膜1的纤维的平均纤维径例 如为50nm~200nm。优选为80nm~200nm〇
[0094] (空气过滤器用滤材)
[0095] 接着,对使用了上述多孔膜1的滤材9进行说明。
[0096] 图3是示出滤材9的示意图。滤材9捕集气体中的尘埃,具备上述多孔膜1和在多孔 膜1的两侧层积的通气性支撑材料13。对通气性支撑材料13的材质和结构没有特别限定,可 使用例如无纺布、织布、金属网、树脂网等。其中,从强度、捕集性、柔软性、作业性的方面考 虑,优选具有热粘性的无纺布。进而,无纺布也可以为构成其的一部分或全部的纤维为芯/ 鞘结构的无纺布、或者包含低熔点材料和高熔点材料2层的2层无纺布。对无纺布的材质没 有特别限制,可以使用聚烯烃(PE、PP等)、聚酰胺、聚酯(PET等)、芳香族聚酰胺、或它们的复 合材料等。芯/鞘结构的无纺布优选芯成分的熔点高于鞘成分的熔点的无纺布。例如,作为 芯/鞘的各材料的组合,可以举出例如PET/PE、高熔点聚酯/低熔点聚酯。通气性支撑材料13 可以通过加热所致的通气性支撑材料13的部分熔融或热熔性树脂的熔融而利用锚定效应 或利用反应性接合剂等的粘接而接合于多孔膜1上。
[0097] 对通气性支撑材料13的基重和厚度没有特别限制,在多孔膜1的两侧可以相同或 不同。另外,多孔膜1可以为单层或将多片层叠而成的多层。该情况下,多片多孔膜可以为相 同种类,也可以在其间夹有通气性支撑材料13。需要说明的是,通气性支撑材料13在其它实 施方式中也可以仅层积在多孔膜1的单侧。
[0098] 为了长寿命化,滤材9也可以在单侧(通常为通过滤材的气流的上游侧)的通气性 支撑材料13上进一步层积未图示的预捕集层。作为预捕集层,例如使用通过熔喷法得到的 预捕集层。预捕集层的材质可以举出例如聚乙烯(PE),以及聚丙烯(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)、聚偏二氟乙烯 (PVdF)、聚乙烯醇(PVA)、聚氨酯(PU)等。预捕集层可以通过例如使用热熔性树脂的热层积 而与多孔膜1接合。具备这样的预捕集层的滤材9优选用作HEPA过滤器。该情况下,通气性支 撑材料13在多孔膜1的两侧使用厚度不同、但基重相同的材料。需要说明的是,在将滤材用 作ULPA过滤器的情况下,不需要此处说明的预捕集层。另外,滤材9也可以将预捕集层代替 通气性支撑材料13而直接层积在多孔膜1上。
[0099] 在上述滤材9中,如上所述,结点部5通过不发生纤维化的热熔融加工成分而变硬, 由此多孔膜1的强度提高。因此,即使在将通气性支撑材料13层积于多孔膜1上时压缩力等 发生作用,也可抑制多孔膜1的膜结构被压坏而使压力损失、PF值、过滤寿命等过滤器性能 劣化。
[0100] 另外,滤材9中使用的多孔膜1主要由能够纤维化的PTFE构成,由此可以形成低填 充率且高通气度的多孔膜。通过使用这样的多孔膜1,不仅可得到低压力损失的滤材,而且 如上所述多孔膜1的强度提高,因此过滤寿命也大幅改善,可达到与玻璃纤维过滤器同等程 度的寿命。此处,低填充率是指通过上式计算出的填充率为1 %~20%。高通气度是指为低 压力损失。低压力损失是指利用后述的方法测定的压力损失小于200Pa。过滤寿命利用后述 的方法进行测定。
[0101] 滤材9例如用于如下用途。
[0102] ULPA过滤器(半导体制造用)、HEPA过滤器(医院、半导体制造用)、圆筒筒式过滤器 (产业用)、袋式过滤器(产业用)、耐热袋式过滤器(尾气处理用)、耐热折叠式过滤器(尾气 处理用)、SINBRAN(注册商标)过滤器(产业用)、催化过滤器(尾气处理用)、带吸附剂的过滤 器(HDD(硬盘驱动器)组装用)、带吸附剂的通气过滤器(HDD组装用)、通气过滤器(HDD组装 用等)、吸尘器用过滤器(吸尘器用)、通用多层毡材、GT(Gir e-Tournois)用筒式过滤器(适 合GT的互换品用)、冷却过滤器(电子设备壳体用)等领域;
[0103] 冷冻干燥用的容器等冷冻干燥用材料、适合于电子电路或灯的汽车用换气材料、 适合于容器盖等的容器用途、适合于电子设备等的保护换气用途、医疗用换气用途等换气/ 内压调整领域;
[0104] 半导体液体过滤过滤器(半导体制造用)、亲水性PTFE过滤器(半导体制造用)、适 合于化学药品的过滤器(试剂处理用)、纯水制造线用过滤器(纯水制造用)、反洗型液体过 滤过滤器(工业废水处理用)等液体过滤领域。
[0105] (空气过滤器单元)
[0106 ]接着,对使用了上述滤材的空气过滤器单元进行说明。
[0107] 图4是示出空气过滤器单元20的立体图。空气过滤器单元20具备加工完毕的滤材 21、分隔件22和框体24。加工完毕的滤材21是对片状的上述滤材9进行折叠加工,以出现峰 部、谷部的方式进行峰折、谷折而成的锯齿形状的滤材。分隔件22用于保持加工完毕的滤材 21的锯齿形状,通过对薄板进行波纹形加工而使其成为波形,被插入谷部。框体24是将板材 组合而制作的,将插入有分隔件22的加工完毕的滤材21与分隔件22-起收纳于内侧。需要 说明的是,在图4中,加工完毕的滤材21、分隔件22、框体24是将一部分切除而示出的。
[0108] 这样的空气过滤器单元中,加工完毕的滤材21所使用的多孔膜的强度如上所述得 到提高,因此即使在将滤材加工成锯齿形状时压缩力等发生作用,也可以抑制多孔膜的膜 结构被压坏而使压力损失、PF值、过滤寿命等过滤器功能劣化。另外,尽管压力损失低于现 有的使用玻璃纤维的滤材的空气过滤器单元,但也可得到与其同等程度的过滤寿命。
[0109] 需要说明的是,在其它实施方式中,空气过滤器单元也可以使用上述滤材而作为 例如日本特开2012-020274号公报的图3所示那样的微型折叠型空气过滤器单元来制作。 [0110](多孔膜的制造方法)
[cm]第1实施方式中,多孔膜的制造方法包括以下步骤:
[0112] 步骤a),除了能够纤维化的聚四氟乙烯(下文中也称为A成分)的水性分散体和不 发生纤维化的非热熔融加工性成分(下文中也称为B成分)的水性分散体以外,还以含有成 型出上述多孔膜的成分整体的0.1重量%~小于20重量%的方式混合熔点小于320°C的不 发生纤维化的能够热熔融加工的成分(下文中也称为C成分)的水性分散体,进行共沉析;
[0113] 步骤b),对步骤a)中得到的材料进行糊料挤出;
[0114] 步骤c),对步骤b)中得到的挤出物进行压延;和
[0115] 步骤d),在形成上述多孔膜的各成分的分解温度以下的温度下,对步骤c)中得到 的压延物进行拉伸。
[0116] 需要说明的是,在其它实施方式中,在上述步骤a)中,也可以利用其它方法使3种 成分混合而代替进行3种成分的水性分散体的共沉析。从可以均匀混合3种成分的方面考 虑,优选如上所述通过共沉析法将3种成分混合。
[0117] 此处,对本实施方式的组合物、混合粉末、成型用材料进行说明。
[0118] 组合物、混合粉末、成型用材料均包含上述A成分、B成分、C成分,含有整体的0.1重 量%~小于20重量%的(3成分。A成分、B成分、C成分在多孔膜1中分别与上述能够纤维化的 PTFE、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、不发生纤维化的能够热熔融加工的成分相同。 [0119]成型用材料为例如用于成型出多孔膜的多孔膜成型用材料,该多孔膜在捕集流体 中的微粒的过滤器用滤材中使用。
[0120] 本发明的组合物可以为后述的混合粉末,也可以为非粉末的混合物。作为混合粉 末,可以举出例如后述实施例中使用的通过共沉析得到的细粉;使3种原料中的2种通过共 沉析混合并使用混合机混合另一种成分而得到的粉体;利用混合机将3种原料混合而成的 粉体等。作为非粉末的混合物,可以举出例如多孔体等成型体、包含3种成分的水性分散体。 需要说明的是,第1实施方式中说明的多孔膜包含于多孔体中。
[0121] 成型用材料是指为了将组合物成型而进行了用于加工的调整的材料,例如为添加 了加工助剂等的材料、调整了粒度的材料、进行了预备成型的材料。成型用材料例如除了上 述3种成分外还可以包含公知的添加剂等。作为公知的添加剂,可以举出例如碳纳米管、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。
[0122] 本发明的组合物可以通过各种方法进行制造,例如,在组合物为混合粉末的情况 下可以通过下述方法制造:利用一般的混合机等将A成分的粉末、B成分的粉末和C成分的粉 末混合的方法;通过使分别包含A成分、B成分和C成分的3种水性分散液进行共沉析(上述步 骤a))而得到共沉析粉末的方法;利用一般的混合机等将通过预先使包含A成分、B成分、C成 分中的任意2种成分的水性分散液进行共沉析而得到的混合粉末与剩余的1种成分的粉末 进行混合的方法;等等。若利用这样的方法,则无论任一制法均可得到合适的拉伸材料。其 中,从容易使3种不同成分均匀分散的方面出发,本发明的组合物优选为通过使分别包含A 成分、B成分和C成分的3种水性分散液进行共沉析而得到的物质。
[0123] 对通过共沉析而得到的混合粉末的尺寸没有特别限制,例如平均粒径为100μπι~ ΙΟΟΟμηι。优选为300μηι~800μηι。该情况下,平均粒径根据JIS Κ6891进行测定。对通过共沉析 而得到的混合粉末的表观密度没有特别限制,例如为0.40g/ml~0.60g/ml、优选为0.45g/ ml~0.55g/ml。表观密度根据JIS K6892进行测定。
[0124] 使用本发明的组合物、混合粉末、成型用材料所成型的成型体除了优选在上述各 种过滤器的领域、换气/内压调整领域、液体过滤领域使用外,例如还用于下述领域。
[0125] 介电材料预浸料、EMI(Electro Magnetic Interference,电磁干扰)屏蔽材料、传 热材料等,更详细而言,印刷电路基板、电磁遮蔽屏蔽材料、绝缘传热材料、绝缘材料、食盐 等电解装置、或电池所使用的导电性聚合物膜的增强材料等电化学领域;
[0126] 垫片、衬垫、栗隔膜、栗管、航空器用密封材料等空气过滤密封材料的领域;
[0127] 衣服(适合于民生衣服)、电缆导管(适合于摩托车的可动线)、摩托车用衣服(适合 于民生衣服)、浇铸衬垫(医
当前第2页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1