CN104245827B - 以ptfe为主要成分的组合物、混合粉末、成型用材料和过滤器用滤材、空气过滤器单元、以及多孔膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种组合物,该组合物可得到即使在后工序中受到压缩力等也可抑制性能降低的多孔膜。本发明的一个方式的组合物的特征在于,其包含能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,该组合物包含整体的0.1重量%~小于20重量%的上述不发生纤维化的能够热熔融加工的成分。
Description
技术领域
本发明涉及以PTFE为主要成分的组合物、混合粉末、成型用材料和过滤器用滤材、空气过滤器单元、以及多孔膜的制造方法。
背景技术
半导体装置和液晶显示装置的制造是在高清洁空间中进行的。为了制作该该高清洁空间,使用由聚四氟乙烯(PTFE)构成的多孔膜(下文中也称为PTFE多孔膜)作为捕集微粒的过滤器。与玻璃纤维制滤材相比,PTFE多孔膜在按照相同的压力损失进行比较时微粒的捕集效率高,因而特别适合用于HEPA过滤器(High Efficiency Particulate Air Filter:高效空气过滤器)和ULPA过滤器(Ultra low Penetration Air Filter:超高效空气过滤器)。
以往,使用了由玻璃纤维构成的滤材作为HEPA过滤器。但是,这存在压力损失高的问题。另一方面,还市售有通过将PTFE多孔膜适用于滤材而实现了比以往低的压力损失的过滤器。但是存在以下问题:因PTFE多孔膜的致密结构而引起表面过滤、压力损失容易上升,与玻璃纤维过滤器相比寿命为一半以下。
为了延长其寿命,还提出了一种在PTFE多孔膜的上游侧贴附有MB(Melt Blown,熔喷)无纺布的滤材。但是,贴附MB无纺布时,滤材厚度变厚,具有在组装进空气过滤器单元中的状态下滤材折入面积减少、而且滤材价格升高等问题。
作为现有的PTFE多孔膜,已知有制造时在通过拉伸而纤维化的PTFE中添加通过拉伸而不发生纤维化的PTFE而得到的通气性高的PTFE多孔膜(例如参照专利文献1和2)。这些PTFE多孔膜具有原纤维和由原纤维相互连接而成的结点部,但由于结点部的强度弱,因而通过在通气性支撑材料的层积等后工序中受到压缩力等,有时会有膜结构发生变化、压力损失、PF值、过滤寿命等过滤器性能降低的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表平10-505378号公报
专利文献2:日本专利2814574号公报
发明内容
发明要解决的课题
以往的PTFE的成型体的机械强度低,在加工成多孔膜后容易受到外力的影响。特别是在使用低填充率(例如1%~20%)的成型体的用途中其影响显著,多会有如下情况:即便在刚加工成多孔体(例如上述多孔膜、用于缓冲材料的片材、衬垫等)后能够发挥目标性能,其后也会因在后加工等中受到外力而使其低填充率的结构受损、成型体的性能降低。
本发明的目的在于提供一种可得到即便为低填充率也不易因外力而变形的成型体的组合物、混合粉末、成型用材料。
另外,本发明的目的在于提供一种积尘量大、捕集性能的降低得到抑制、同时不产生杂质的空气过滤器用滤材;空气过滤器单元;以及多孔膜的制造方法。
用于解决课题的方案
本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究,结果发现,在使用下述组合物制作例如多孔膜而应用于空气过滤器时,可改善PTFE多孔膜的结构,由此可满足低压力损失、长寿命这两者;并且发现,结点部的强度得到强化,即使在通气性支撑材料的层积等后工序中受到压缩力等也可抑制过滤器性能的降低;其中上述组合物除了配混有在拉伸时纤维化的PTFE和不发生纤维化的低分子量PTFE等不发生纤维化的非热熔融加工性成分以外,进一步混配了不发生纤维化的能够热熔融加工的成分。
本发明提供一种组合物、混合粉末、成型用材料,其特征在于,其包含能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,该组合物、混合粉末、成型用材料包含整体的0.1重量%~小于20重量%的上述熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分。
另外,本发明提供一种多孔膜,其特征在于,其为在捕集流体中的微粒的过滤器用滤材中使用的多孔膜,
该多孔膜具有由能够纤维化的聚四氟乙烯构成的原纤维和包含能够纤维化的聚四氟乙烯的结点部,上述结点部进一步包含不发生纤维化的非热熔融加工性成分和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,该多孔膜含有成型出多孔膜的全体成分的0.1重量%~小于20重量%的上述不发生纤维化的能够热熔融加工的成分。
另外,本发明人为了解决上述课题进行了深入研究,结果发现,若利用下述的空气过滤器用滤材则具有高的捕集性能、并且积尘量大幅提高,由此完成了本发明。
即,本发明提供一种空气过滤器用滤材,其特征在于,其为具备1个或多个多孔膜和多个通气性支撑材料的空气过滤器用滤材,上述多孔膜包含能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320度的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,上述通气性支撑材料支撑上述多孔膜并至少配置于最外层,
使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失小于200Pa,
使包含粒径为0.3μm的NaCl颗粒的空气以流速5.3cm/秒通过时的下式表示的PF值为17以上,
以流速5.3cm/秒连续通风包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃颗粒的空气、且压力损失上升250Pa时的聚α-烯烃颗粒的积尘量为20g/m2以上,
1片上述多孔膜的膜厚为30μm以上。
PF值=-log(透过率(%)/100)/压力损失(Pa)×1000
此处,透过率=100-捕集效率(%)。
另外,本发明提供一种空气过滤器单元,其具备上述空气过滤器用滤材、和保持上述空气过滤器用滤材的框体。
此外,本发明提供一种多孔膜的制造方法,其特征在于,其为在捕集流体中的微粒的过滤器用滤材中使用的多孔膜的制造方法,该制造方法包括以下步骤:
步骤a),除了能够纤维化的聚四氟乙烯的水性分散体和不发生纤维化的非热熔融加工性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度的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的水性分散体,进行共沉析;
步骤b),使用T模头将上述步骤a)中得到的材料糊料挤出为片状;
步骤c),对上述步骤b)中得到的挤出物进行压延;和
步骤d),在上述熔点小于320度的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的熔点以上且成型出上述多孔膜的各成分的分解温度以下的温度下,将上述步骤c)中得到的压延片在上述压延片的长度方向拉伸到4倍以上且小于10倍,得到单轴拉伸物,接下来,在上述单轴拉伸物的与长度方向正交的宽度方向拉伸到超过10倍且小于25倍,从而以伸长面积倍率计为40倍以上且小于150倍的方式进行拉伸。
发明的效果
使用本发明的组合物等在制成例如多孔膜时,所得到的多孔膜即使在成型体的填充率低的情况下也难以因外力而变形。因此,在所制作的多孔膜为低填充率且高通气度的情况下,使用该多孔膜不仅可得到低压力损失的滤材,而且可维持低密度结构,因而过滤寿命也得到大幅改善,可以达到与玻璃纤维过滤器同等程度的寿命。此外,即使在通气性支撑材料的层积等后工序中受到压缩力等,也可抑制过滤器性能的降低,制造上的问题也变少。
另外,根据本发明,可获得一种尽管积尘量大、但也可抑制捕集性能的降低、不产生杂质的空气过滤器用滤材;空气过滤器单元。另外,根据本发明的制造方法,可得到这种空气过滤器用滤材中使用的多孔膜。
附图说明
图1是示出使用第1实施方式的组合物等制成的多孔膜的示意图。
图2是对使用第1实施方式的组合物等制成的多孔膜的结构进行说明的图。
图3是示出利用了图1的多孔膜的过滤器用滤材的图。
图4是示出利用了图3的过滤器用滤材的空气过滤器单元的图。
图5是示出第2实施方式的5层结构的空气过滤器用滤材的截面的图。
图6是示出基于第2实施方式的变形例的空气过滤器用滤材的截面的图。
图7是示出基于第2实施方式的变形例的空气过滤器单元的外观的图。
图8是对包含第2实施方式的多孔膜的制造方法的空气过滤器用滤材的制造方法进行说明的图。
具体实施方式
(第1实施方式)
下面,对第1实施方式的组合物、混合粉末、成型用材料(将这三者一并称为组合物等)、多孔膜、过滤器用滤材、空气过滤器单元、多孔膜的制造方法进行说明。对于组合物等,与多孔膜的制造方法的说明一并进行说明。
图1是示出多孔膜的示意图。图2是说明多孔膜的结构的图。多孔膜1在捕集流体中的尘埃的滤材中使用,具有原纤维3和由原纤维3相互连接而成的结点部5。
(原纤维)
(a)能够纤维化的聚四氟乙烯
原纤维3由能够纤维化的聚四氟乙烯构成。能够纤维化的聚四氟乙烯为由例如四氟乙烯(TFE)的乳液聚合、或悬浮聚合得到的高分子量的PTFE。此处所说的高分子量是指,在多孔膜制作时的拉伸时容易纤维化而得到纤维长较长的原纤维的物质,该物质的标准比重(SSG)为2.130~2.230,熔融粘度高,因此实质上不会熔融流动。从容易纤维化、可得到纤维长较长的原纤维的方面考虑,能够纤维化的PTFE的SSG优选为2.130~2.190、更优选为2.140~2.170。若SSG过高,则作为多孔膜1的原料的、能够纤维化的PTFE、后述不发生纤维化的非热熔融加工成分、不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的混合物的拉伸性有可能变差,若SSG过低,则有可能压延性变差、多孔膜的均质性变差、多孔膜的压力损失升高。另外,从容易纤维化、可得到纤维长较长的原纤维的方面考虑,优选利用乳液聚合得到的PTFE。需要说明的是,标准比重(SSG)根据ASTM D 4895进行测定。
纤维化性的有无、即能否纤维化可以通过能否进行糊料挤出来判断,该糊料挤出为将由TFE的聚合物所制作的高分子量PTFE粉末进行成型的代表性方法。通常,可进行糊料挤出的原因在于高分子量的PTFE具有纤维化性。在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的情况下,例如在伸长率为0%、若拉伸则会断裂的情况下,可以视为不具有纤维化性。
高分子量PTFE可以为改性聚四氟乙烯(下文中称为改性PTFE),也可以为均聚四氟乙烯(下文中称为均聚PTFE),还可以为改性PTFE和均聚PTFE的混合物。对均聚PTFE没有特别限定,可以适合使用日本特开昭53-60979号公报、日本特开昭57-135号公报、日本特开昭61-16907号公报、日本特开昭62-104816号公报、日本特开昭62-190206号公报、日本特开昭63-137906号公报、日本特开2000-143727号公报、日本特开2002-201217号公报、国际公开第2007/046345号小册子、国际公开第2007/119829号小册子、国际公开第2009/001894号小册子、国际公开第2010/113950号小册子、国际公开第2013/027850号小册子等中公开的均聚PTFE。其中,优选具有高拉伸特性的日本特开昭57-135号公报、日本特开昭63-137906号公报、日本特开2000-143727号公报、日本特开2002-201217号公报、国际公开第2007/046345号小册子、国际公开第2007/119829号小册子、国际公开第2010/113950号小册子等中公开的均聚PTFE。
改性PTFE由TFE和TFE以外的单体(下文中称为改性单体)构成。改性PTFE通常为利用改性单体进行了均匀地改性的物质、在聚合反应的初期进行了改性的物质、在聚合反应的末期进行了改性的物质等,没有特别限定。改性PTFE可以适合使用例如日本特开昭60-42446号公报、日本特开昭61-16907号公报、日本特开昭62-104816号公报、日本特开昭62-190206号公报、日本特开昭64-1711号公报、日本特开平2-261810号公报、日本特开平11-240917、日本特开平11-240918、国际公开第2003/033555号小册子、国际公开第2005/061567号小册子、国际公开第2007/005361号小册子、国际公开第2011/055824号小册子、国际公开第2013/027850号小册子等中公开的改性PTFE。其中,优选具有高拉伸特性的日本特开昭61-16907号公报、日本特开昭62-104816号公报、日本特开昭64-1711号公报、日本特开平11-240917、国际公开第2003/033555号小册子、国际公开第2005/061567号小册子、国际公开第2007/005361号小册子、国际公开第2011/055824号小册子等中公开的改性PTFE。
改性PTFE包含基于TFE的TFE单元和基于改性单体的改性单体单元。改性PTFE优选包含全部单体单元的0.001重量%~0.500重量%的改性单体单元,更优选包含0.01重量%~0.30重量%。本说明书中,改性单体单元是改性PTFE的分子结构的一部分、是来自改性单体的部分。全部单体单元是改性PTFE的分子结构中的来自全部单体的部分。
改性单体只要能够与TFE共聚就没有特别限定,可以举出例如六氟丙烯(HFP)等全氟烯烃;三氟氯乙烯(CTFE)等氟氯烯烃;三氟乙烯、偏二氟乙烯(VDF)等含氢氟代烯烃;全氟乙烯基醚;全氟烷基乙烯(PFAE)、乙烯等。另外,所使用的改性单体可以为1种,也可以为多种。
对全氟乙烯基醚没有特别限定,例如,可以举出下述通式(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。
本说明书中,全氟有机基团为与碳原子键合的氢原子全部被氟原子取代而成的有机基团。上述全氟有机基团可以具有醚氧。
作为全氟乙烯基醚,例如可以举出上述通式(1)中Rf是碳原子数为1~10的全氟烷基的全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。全氟烷基的碳原子数优选为1~5。作为PAVE中的全氟烷基,可以举出例如全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟戊基、全氟己基等。作为PAVE,优选全氟丙基乙烯基醚(PPVE)、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)。
对全氟烷基乙烯(PFAE)没有特别限定,可以举出例如全氟丁基乙烯(PFBE)、全氟己基乙烯(PFHE)等。
作为改性PTFE中的改性单体,优选为选自由HFP、CTFE、VDF、PAVE、PFAE和乙烯组成的组中的至少一种。
特别是,从容易纤维化、可得到纤维长较长的原纤维的方面考虑,优选含有超过能够纤维化的PTFE的50重量%的均聚PTFE。
从维持多孔膜1的纤维结构的方面考虑,优选含有超过多孔膜1的50重量%的能够纤维化的PTFE。
(结点部)
结点部5是由原纤维3相互连接而成的部分,包含能够纤维化的PTFE、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分。这样的结点部5在多孔膜1中较大地形成,由此可成型出厚度比以往厚的多孔膜1。另外,通过包含不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,这样的结点部5比较牢固,可起到在厚度方向支撑多孔膜1的柱这样的作用,因此即使多孔膜1在通气性支撑材料13的层积等后工序中受到压缩力等,也可以抑制过滤器性能降低。结点部5所含有的能够纤维化的PTFE与上述原纤维3中使用的能够纤维化的PTFE相同。
(b)不发生纤维化的非热熔融加工性成分
不发生纤维化的非热熔融加工性成分主要作为非纤维状的颗粒而偏在于结点部5,起到抑制能够纤维化的PTFE被纤维化的作用。作为不发生纤维化的非热熔融加工性成分,可以举出例如低分子量PTFE等具有热塑性的成分、热固化性树脂、无机填料。不发生纤维化的非热熔融加工性成分为具有热塑性的成分时,优选熔点为320℃以上、且熔融粘度高。例如低分子量PTFE由于熔融粘度高,因而即使在熔点以上的温度下进行加工,也可以停留于结点部。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℃~335℃、380℃下的熔融粘度为100Pa·s~7.0×105Pa·s的PTFE(参照日本特开平10-147617号公报)。作为低分子量PTFE的制造方法,已知有下述方法:使由TFE的悬浮聚合得到的高分子量PTFE粉末(模压粉末)或由TFE的乳液聚合得到的高分子量PTFE粉末(细粉)与特定的氟化物在高温下进行接触反应而热分解的方法(参照日本特开昭61-162503号公报);对上述高分子量PTFE粉末或成型体照射电离性放射线的方法(参照日本特开昭48-78252号公报);或者使TFE与链转移剂一起进行直接聚合的方法(参照国际公开第2004/050727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。
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0%、若拉伸则会断裂。
对本发明中使用的低分子量PTFE没有特别限定,优选380℃下的熔融粘度为1000Pa·s以上、更优选为5000Pa·s以上、进一步优选为10000Pa·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。
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。
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3μm~20μm的无机填料。这些无机填料均可以作为市售品获得。
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。
(c)熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分
熔点小于320℃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℃下显示出小于10000Pa·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10℃/分钟升温至熔点以上而一次性完全熔融,并以10℃/分钟冷却至熔点以下,之后再次以10℃/分钟升温时,得到该熔解热曲线。
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)
RCF=CR2···(2)
(式中,R各自独立地选自H、F、Cl、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。
作为通式(2)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。
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)
R2C=CR2···(3)
(式中,R各自独立地选自H、Cl、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。
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。
作为通式(3)表示的化合物的有用例,可以举出乙烯、丙烯等。
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。
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。
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。
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。
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%。
填充率(%)={1-(多孔膜中的空隙体积/多孔膜的体积)}×100
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1.5μm/s以下。
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。
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150μm以下、优选为7μm~120μm。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。
(空气过滤器用滤材)
接着,对使用了上述多孔膜1的滤材9进行说明。
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。
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。
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。
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***,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。
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。
滤材9例如用于如下用途。
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(Gire-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;
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;
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。
(空气过滤器单元)
接着,对使用了上述滤材的空气过滤器单元进行说明。
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***谷部。框体24是将板材组合而制作的,将***有分隔件22的加工完毕的滤材21与分隔件22一起收纳于内侧。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。
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。
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。
(多孔膜的制造方法)
第1实施方式中,多孔膜的制造方法包括以下步骤:
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℃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;
步骤b),对步骤a)中得到的材料进行糊料挤出;
步骤c),对步骤b)中得到的挤出物进行压延;和
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。
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。
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。
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C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。
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。
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。
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。
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。
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100μm~1000μm。优选为300μm~800μm。该情况下,平均粒径根据JIS K6891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。
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。
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;
垫片、衬垫、泵隔膜、泵管、航空器用密封材料等空气过滤密封材料的领域;
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(医疗护体)、吸尘器过滤器、风笛(乐器)、电缆(吉他用信号电缆等)、弦(弦乐器用)等一般消耗材料领域;
PTFE纤维(纤维材料)、缝纫线(纺织品)、织造用线(纺织品)、绳等纤维领域;
体内埋设物(拉伸品)、人工血管、导管、一般手术(组织增强材料)、头颈部制品(硬膜代替)、口腔健康(组织再生医疗)、整形外科(包带)等医疗领域。
回到多孔膜的制造方法的说明,作为上述共沉析的方法,例如可以举出以下方法:
(i)将A成分的水性分散液、B成分的水性分散液和C成分的水性分散液混合后进行沉析的方法;
(ii)在A成分、B成分、C成分中的任一种成分的水性分散液中添加剩余的2种成分的粉末后进行沉析的方法;
(iii)将A成分、B成分、C成分中的任一种成分的粉末添加到混合有剩余的2种成分的水性分散液的混合水性分散液中后进行沉析的方法;
(iv)预先将A成分、B成分、C成分中的任意2种成分的各水性分散液混合后使其沉析而得到2种成分的混合粉末,将该混合粉末添加到剩余的1种成分的水性分散液中后进行沉析的方法。
作为上述共沉析的方法,从容易使3种成分均匀分散的方面出发,优选上述(i)的方法。
在基于上述(i)~(iv)的方法的共沉析中,优选添加例如硝酸、盐酸、硫酸等酸;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;丙酮、甲醇等有机溶剂中的任一种而进行沉析。
对上述A成分的混合前的形态没有特别限定,可以为上述能够纤维化的PTFE的水性分散体,也可以为粉体。作为能够纤维化的PTFE的粉末(特别是上述细粉),可以举出例如三井杜邦氟化学品社制造的“Teflon 6-J”(下文中Teflon为注册商标)、“Teflon 6C-J”、“Teflon 62-J”等、大金工业社制造的“POLYFLON F106”、“POLYFLON F104”、“POLYFLONF201”、“POLYFLON F302”等、旭硝子社制造的“Fluon CD123”、“Fluon CD1”、“FluonCD141”、“Fluon CD145”等、杜邦社制造的“Teflon60”、“Teflon60X”、“Teflon601A”、“Teflon601X”、“Teflon613A”、“Teflon613A X”、“Teflon605XT X”、“Teflon669X”等。
细粉可以通过对由TFE的乳液聚合得到的能够纤维化的PTFE的水性分散液(刚聚合出的水性分散液)进行沉析、干燥而获得。作为能够纤维化的PTFE的水性分散液,可以为上述的刚聚合出的水性分散液,也可以为市售品的水性分散液。作为刚聚合出的能够纤维化的PTFE水性分散液的优选制作方法,可以举出作为公开均聚PTFE的公报列举的上述公报等中所公开的制作方法。作为市售品的能够纤维化的PTFE的水性分散液,可以举出大金工业社制造的“POLYFLON D-110”、“POLYFLON D-210”、“POLYFLON D-210C”、“POLYFLON D-310”等、三井杜邦氟化学品社制造的“Teflon31-JR”、“Teflon 34-JR”等、旭硝子社制造的“Fluon AD911L”、“Fluon AD912L”、“AD938L”等的水性分散液。为了保持稳定性,市售品的能够纤维化的PTFE的水性分散液均相对于水性分散液中的PTFE 100重量份添加了非离子型表面活性剂等2重量份~10重量份,因而非离子型表面活性剂容易残留在通过共沉析而得到的混合粉末中,有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,优选刚聚合出的水性分散液。
对B成分的混合前的形态没有特别限定,在B成分为低分子量PTFE的情况下,对混合前的形态没有特别限定,可以为水性分散体,也可以为粉体(一般称为PTFE微粉或微粉)。作为低分子量PTFE的粉体,可以举出例如三井杜邦氟化学品社制造的“MP1300-J”等、大金工业社制造的“Lubron L-5”、“Lubron L-5F”等、旭硝子社制造的“FluonL169J”、“FluonL170J”、“FluonL172J”等、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,可以为上述由TFE的乳液聚合得到的刚聚合出的水性分散液,也可以为市售品的水性分散液。另外,也可以采用使用表面活性剂等将微粉分散于水分中而成的水性分散液。作为刚聚合出的能够纤维化的PTFE水性分散液的优选制作方法,可以举出日本特开平7-165828号公报、日本特开平10-147617号公报、日本特开2006-063140号公报、日本特开2009-1745号公报、国际公开第2009/020187号小册子等中公开的制作方法。作为市售品的能够纤维化的PTFE的水性分散液,可以举出大金工业社制造的“Lubron LDW-410”等的水性分散液。为了保持稳定性,市售品的低分子量PTFE的水性分散液相对于水性分散液中的PTFE 100重量份添加有非离子型表面活性剂等2重量份~10重量份,因而非离子型表面活性剂容易残留在通过共沉析而得到的混合粉末中,有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,优选刚聚合出的水性分散液。
另外,在使用无机填料作为B成分的情况下,对混合前的形态没有特别限定,优选水性分散体。作为无机填料,可以举出日本滑石株式会社制造的“Talc P2”、FUJITALCINDUSTRIAL CO.,LTD.制造的“LMR-100”等。对于这些无机填料,适当利用硅烷偶联剂等实施表面处理等,并将粉体分散于水中进行使用。其中,出于在水中的分散性的理由,优选使用由喷射式粉碎机得到的2次粉碎品(“Talc P2”等)。
作为C成分,例如除了FEP、PFA等氟树脂外,可以举出未固化的有机硅树脂、丙烯酸、氨基甲酸酯、PET等各树脂。对混合前的形态没有特别限定,优选水性分散体。水性分散体在为通过乳液聚合得到的树脂的情况下,除了可直接使用该刚聚合出的分散体外,还可以采用使用表面活性剂等将树脂粉分散于水分中而得到的物质。C成分在多孔膜中含有0.1重量%~小于20重量%,以特定量分散于水中而制备水性分散体。
对共沉析的方法没有特别限制,优选将3种水性分散体混合后对其作用机械搅拌力的方法。
共沉析后进行脱水、干燥,混合挤出助剂(液态润滑剂),并进行挤出。作为液态润滑剂,只要为能够润湿PTFE的粉末的表面且在将通过共沉析得到的混合物成型为膜状后可除去的物质就没有特别限定。可以举出例如液体石蜡、石脑油、白油、甲苯、二甲苯等烃油、醇类、酮类、酯类等。
液态润滑剂的用量根据液态润滑剂的种类等而不同,通常,相对于PTFE的粉末100重量份为5重量份~50重量份。通过增大液态润滑剂的用量,可以减小压力损失。
对于通过共沉析得到的混合物,在与液体润滑剂混合后,利用现有公知的方法进行挤出、压延,从而成型为膜状物。挤出可以通过糊料挤出、柱塞挤出等进行,优选通过糊料挤出进行。对于通过糊料挤出而被挤出的棒状挤出物,在加热下,于例如40℃~80℃的温度条件下使用压延辊等进行压延。所得到的膜状压延物的厚度基于目标多孔膜的厚度进行设定,通常为100μm~400μm。
接下来,从作为压延物的未烧制膜中除去液体润滑剂。液体润滑剂的除去通过加热法或提取法、或者它们的组合来进行。基于加热法时的加热温度只要低于不发生纤维化的热熔融加工性成分的熔点就没有特别限制,例如为100℃~250℃。
在不发生纤维化的热熔融加工性成分的熔点以上且不发生纤维化的非热熔融加工性成分的分解温度以下的温度下,对除去了液体润滑剂的压延物进行拉伸。在该过程中不发生纤维化的热熔融加工性成分熔融,之后在结点部5固化,从而多孔膜1的厚度方向的强度得到增强。此时的拉伸温度可以根据进行拉伸的炉的温度、或者运送压延物的加热辊的温度而设定,或者也可以通过将这些设定进行组合来实现。
拉伸包含向第1方向的拉伸、和优选向与第1方向正交的第2方向的拉伸。在将多孔膜1用于空气过滤器用滤材的情况下,优选也进行向第2方向的拉伸。本实施方式中,第1方向为压延物的长度方向(纵向),第2方向为压延物的宽度方向(横向)。
上述压延物以40倍~800倍的伸长面积倍率进行拉伸。向第1方向的拉伸速度优选为10%/秒~600%/秒、更优选为10%/秒~150%/秒。拉伸时的温度优选为200℃~350℃、更优选为280℃~310℃。
向第2方向的拉伸速度优选为10%/秒~600%/秒。拉伸时的温度优选为200℃~400℃、更优选为250℃~350℃。向第2方向的拉伸可以与向第1方向的拉伸同时或分别进行。
关于上述压延物(也称为PTFE未烧制物)的拉伸,已知拉伸时的温度、拉伸倍率、拉伸速度会对拉伸物的物性产生影响。PTFE未烧制物的S-S曲线(表示拉伸张力与伸长率的关系的曲线图)显示出与其它树脂不同的特异性特性。通常,树脂材料的拉伸张力也会随着伸长率而上升。弹性区域的范围、断裂点等根据材料、评价条件而有所不同,另一方面,拉伸张力随着伸长量而表现出上升倾向是极为一般的。相对于此,PTFE未烧制物的拉伸张力在某一伸长量下显示出波峰后表现出缓慢减小的倾向。该情况表示:在PTFE未烧制物中存在“未经拉伸的部位与经拉伸的部位相比变弱的区域”。
若将该情况替换为拉伸时的行为,在一般的树脂的情况下,拉伸时在拉伸面内最弱的部分开始伸长,由于经拉伸的部分比未经拉伸的部分更强,因而接下来较弱的未拉伸部被拉伸,从而被拉伸的区域扩大,整体上得到拉伸。另一方面,在PTFE未烧制物的情况下,若开始伸长的部分正赶上上述“未经拉伸的部位与经拉伸的部位相比变弱的区域”,则已伸长的部分进一步被拉伸,其结果未经拉伸的部分作为结点(结点部、未拉伸部)而残留。若拉伸速度变慢,则该现象变得显著,会残留更大的结点(结点部、未拉伸部)。通过在拉伸时利用该现象,可根据各种用途进行拉伸体的物性调整。
本实施方式中,优选得到更低密度的拉伸体,将低拉伸速度尤其应用于第1拉伸中是有效的。在为了得到符合本发明目的的物性的成型体而欲残留大的结点(结点部、未拉伸部)、得到低填充率的成型体时,在现有的仅将PTFE作为原料的情况下,需要将第1拉伸的拉伸速度设为150%/秒以下、优选设为80%/秒以下,并将向第2方向的拉伸设为500%/秒以下。但是,如此得到的成型体的低填充率结构容易因外力而受损。
本实施方式中,通过存在不发生纤维化的非热熔融加工性成分,从而使低拉伸速度所致的上述现象更加显著。其结果,作为可以应用的拉伸速度的范围,可以将第1拉伸的拉伸速度扩大至600%/秒以下、优选为150%/秒以下,并且可以将向第2方向的拉伸扩大至600%/秒以下。另外,通过存在不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,可以在后加工之后也维持其结构。
为了提高强度和得到尺寸稳定性,如此得到的多孔膜1优选被热固定。热固定时的温度可以为PTFE的熔点以上或小于PTFE的熔点,优选为250℃~400℃。
(第2实施方式)
下面,对第2实施方式的空气过滤器用滤材、空气过滤器单元、多孔膜的制造方法进行说明。
图3是示出本实施方式的空气过滤器用滤材9的厚度方向截面的图。图5是示出本实施方式的空气过滤器用滤材10的厚度方向截面的图。图5示出5层结构的滤材。
空气过滤器用滤材10为具备1个或多个多孔膜1和多个通气性支撑材料13的空气过滤器用滤材,该多孔膜1将PTFE作为主要成分,该通气性支撑材料13支撑多孔膜1并至少配置于最外层,使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失小于200Pa,使包含粒径为0.3μm的NaCl颗粒的空气以流速5.3cm/秒通过时的下式表示的PF值为17以上,以流速5.3cm/秒连续通风包含个数中值粒径为0.25μm的聚α-烯烃颗粒的空气、且压力损失上升250Pa时的聚α-烯烃颗粒的积尘量为20g/m2以上,1片上述多孔膜的膜厚为30μm以上。
PF值=-log(透过率(%)/100)/压力损失(Pa)×1000
此处,透过率=100-捕集效率(%)
此处所说的压力损失是指初期压力损失。初期是指下述时刻:例如,使空气过滤器用滤材保持于框体中而制成空气过滤器单元后,设置于特定的场所并成为可使用的状态的时刻。
空气过滤器用滤材9或10如上所述具备1个或多个多孔膜1和多个通气性支撑材料13。
图3所示的滤材9具有1片多孔膜1和从两侧夹住该多孔膜1的2片通气性支撑材料13的3层结构。图5所示的滤材10具有将2片多孔膜1和3片通气性支撑材料13交替层积而成的5层结构。
(多孔膜)
图2是对滤材9或10的多孔膜1的结构进行说明的图。多孔膜1由能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分和熔点小于320度的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分构成。这些成分分别与在第1实施方式中说明的能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、熔点小于320度的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分相同。
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倍以上且小于150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。
多孔膜1优选根据下式计算出的填充率为1%~20%、更优选为2%~10%。
填充率(%)=(多孔膜的比重)/(原料的比重)×100
多孔膜的比重=(多孔膜的重量)/(多孔膜的膜厚×多孔膜的面积)
需要说明的是,在为由多种成分构成的混合原料的情况下,原料的比重用使各成分的比重乘以各成分的重量比所得到的值之和除以重量比之和而得到的值表示。
多孔膜1的膜厚为30μm以上。此处所说的膜厚为1片多孔膜1的膜厚,在滤材具备多个多孔膜1时为各层的厚度。多孔膜1的膜厚优选为35μm以上、更优选为40μm以上。从使滤材的压力损失小于200Pa的方面考虑,膜厚优选为250μm以下、更优选为200μm以下。膜厚使用膜厚计进行测定。通过使膜厚为上述范围的上限值以下,可抑制滤材的压力损失升高。多孔膜1含有特定量的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,由此通过该成分在结点部5固化,从而结点部5***,即使在后工序中在膜厚方向受到压缩力等也难以被压坏,可以保持膜厚。对于多孔膜1,通过如上所述抑制纤维径细的纤维的产生,从而形成了纤维彼此的重合减少的空隙多的结构。通过这样的结构,将压力损失保持为较低,但在以相同膜厚进行比较时的捕集效率与不含不发生纤维化的非热熔融加工性成分的现有PTFE多孔膜相比发生了下降。但是,通过含有不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,多孔膜1的厚度方向的强度得以提高,从而与不含不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的现有PTFE多孔膜相比,可以如上述膜厚的范围那样使体积变大。由此,多孔膜1在厚度方向上纤维量增多,可抑制对捕集效率的不良影响,并且通过空隙多的膜结构,可以防止压力损失的上升并使积尘量大幅增加。
另外,若为了降低压力损失而将PTFE多孔膜以高倍率拉伸得较薄,则在相同滤材中的不同区域之间所产生的细纤维的疏密差变大,压力损失的偏差变大。此处所说的压力损失的偏差是在相同滤材中的不同区域之间的压力损失的偏差。
风集中地流过压力损失低的区域,捕集效率下降,因此若压力损失的偏差大,则在滤材中部分性地存在捕集效率低的部位的问题变得显著。
根据本发明,与不含不发生纤维化的非热熔融加工性成分的现有PTFE多孔膜相比,能够以低倍率进行拉伸,将压力损失保持为较低,使体积增大,可以大幅增加积尘量并且还可以将压力损失的偏差保持为较低。另外,通过包含不发生纤维化的热熔融加工性成分,即使受到外力也可以维持该大体积结构。
作为通过这样的多孔膜1的结构而使积尘量增加的原因,可以如下考虑。现有的PTFE多孔膜由于含有大量纤维径细的微细原纤维,因而每根纤维的表面积大,每一根纤维的捕集效率非常高,另一方面,由于膜厚薄、纤维彼此的重合多,因而无法积尘大量的微粒,无法有效地发挥每一根纤维的捕集效率的高效。与此相对,本实施方式的多孔膜1中,通过增大膜厚,纤维径细的纤维的量反而减少,比较粗的纤维的量、与通过这样的粗纤维而在多孔膜1中形成的空隙的量增加,由此可抑制压力损失的上升和捕集效率的降低,并且可得到使积尘量增加的纤维结构。
由于在具有纤维径的偏差大的结构的滤材中共存有纤维径细且纤维的量多的区域与纤维径粗且纤维的量少的区域,因而部分性地存在积尘量得以改善的区域。可以推测:在将这样的滤材组装入例如单元等的情况下,由于细纤维多且积尘量小的区域所产生的影响大,因而滤材的宽广面积上的平均积尘量未得到充分改善。另外,在具有纤维径的偏差大的结构的滤材中,在纤维径细且纤维的量少的区域中压力损失也降低,风集中地流过压力损失低的区域,捕集效率下降。这样,压力损失的偏差变大,滤材中部分性地产生捕集效率低的区域成为问题。
为了减小压力损失的偏差,优选在挤出时使用适当形状的T模头以片状进行挤出。
在所挤出的形状为例如圆棒状的情况下,压延时加工成片状时,形状发生较大变化,从圆棒状变为片状,此时,越为接近圆棒状的截面中的中央部的部分,挤出物越被大幅压坏,获得与其它部分不同的行为(压延行为)的部分会包含于片状物中。另一方面,若所挤出的形状为片状,则挤出时的形状变化也少,挤出物在压延时整体性地被压坏。
如上所述,多孔膜1在空气过滤器用滤材9至11中可以包含单层或多层。另外,在多孔膜1包含多层的情况下,多孔膜1彼此可以相互直接层积,也可以隔着通气性支撑材料13而进行层积。该情况下,通气性支撑材料13可以为单层或多片重叠而成的多层。另外,在多孔膜1被包含多层、且通气性支撑材料13介于相邻的2个多孔膜1之间的情况下,该通气性支撑材料13可以为与配置于空气过滤器用滤材10的最外层的通气性支撑材料13种类相同或不同。
(通气性支撑材料)
通气性支撑材料13与第1实施方式中说明的通气性支撑材料相同。
在空气过滤器用滤材10中,通气性支撑材料13除了最外层外还可以进一步包含1层以上。空气过滤器用滤材10所含有的通气性支撑材料13彼此可以为相同种类或不同种类。
通气性支撑材料13可以利用加热所致的通气性支撑材料13的一部分熔融或热熔性树脂的熔融所产生的锚定效应,或者利用使用了反应性接合剂等的粘接,从而与多孔膜1接合。
可以对滤材的层结构进行设定以实现作为基于JIS Z8122的HEPA过滤器的捕集性能,即作为在额定风量下对粒径为0.3μm的颗粒具有99.97%以上的颗粒捕集率、且具有初期压力损失为245Pa以下的性能的空气过滤器的捕集性能。滤材的层结构例如可以如图3所示的滤材9那样为3层结构,也可以如图5所示的滤材10那样为5层结构,也可以如图6所示的滤材11那样为4层结构,另外,还可以为6层以上的层结构。需要说明的是,图6是示出基于本实施方式的变形例的滤材的厚度方向截面的图。
在图5所示的5层结构的滤材10中,各多孔膜1例如平均纤维径为0.10μm~0.12μm,膜厚为35μm~60μm,填充率为3%~5%,滤材10例如膜厚为400μm~500μm。
图6所示的4层结构的滤材11是在相互直接层积的2片多孔膜1的外侧配置有2片通气性支撑材料13而成的。图6是示出基于本实施方式的变形例的滤材的厚度方向截面的图。图6所示的滤材11中,各多孔膜1例如平均纤维径为0.10μm~0.12μm,膜厚为35μm~60μm,填充率为3%~5%,平均孔径为0.8μm~1.6μm。滤材11例如膜厚为400μm~500μm。
需要说明的是,具有作为HEPA过滤器的捕集性能的滤材并不限定于图1、图3和图6所示的层结构的滤材。层结构的层数的上限值在不损害作为HEPA过滤器的压力损失的范围内进行设定。另外,本实施方式的滤材只要具有作为HEPA过滤器的捕集性能即可,例如,可以为基于JIS Z8122的ULPA过滤器,即在额定风量下对粒径为0.15μm的颗粒具有99.9995%以上的颗粒捕集率、且具有初期压力损失为245Pa以下的性能的空气过滤器。
如上所述,本实施方式的滤材的压力损失小于200Pa。如上所述,多孔膜1的结构可抑制纤维径细的纤维的产生,形成空隙多的结构,由此将多孔膜1的压力损失保持为较低,其结果作为滤材的压力损失被保持为小于200Pa。
如上所述,本实施方式的滤材的PF值为17以上。如上所述,多孔膜1的结构为空隙多的结构且为膜厚大的大体积结构,由此可抑制多孔膜1的捕集效率降低,其结果,作为滤材的捕集效率高,压力损失降低。由此,PF值达到17以上。
如上所述,本实施方式的滤材的积尘量为20g/m2以上。如上所述增加了多孔膜1的积尘量,其结果,作为滤材的积尘量达到20g/m2以上。积尘量通过后述PAO颗粒透过时的压力损失上升试验进行评价。从与NaCl等固体颗粒相比可广泛使用的方面出发,PAO颗粒优选作为试验颗粒使用。
本实施方式的滤材优选的是,使包含试验用颗粒的空气以流速5.3cm/秒通过时的捕集效率为99.97%以上,该试验用颗粒为JIS B9927的附属文件的无尘室用空气过滤器用滤材性能试验方法中规定的试验用颗粒。如上所述,多孔膜1的结构为空隙多的结构且为膜厚大的大体积结构,由此可抑制多孔膜1的捕集效率降低,其结果作为滤材的捕集效率被保持为99.97%以上。
本实施方式的滤材优选将压力损失分布的标准偏差除以平均值所得到的变异系数CV为5%以下。变异系数CV的下限值例如为1%。滤材的压力损失分布例如如下获得:将滤材分割成100个格子状,测定各格子内的直径为100mm的区域的压力损失,由此得到该压力损失分布。压力损失的测定例如可以通过下述方式进行:使用具备在接近滤材表面的状态下进行滤材10的两面测定的测压计的测定装置,以使该测压计在各区域的下游侧的表面上沿着已确定的路径移动的方式进行操作。然后,由包含所测得的各区域的压力损失的压力损失分布来计算出标准偏差,将该标准偏差除以所测得的所有区域的压力损失的平均值,由此可求出变异系数CV(%)。需要说明的是,本发明中,只要不特别声明则空气过滤器用滤材为了用于多个空气过滤器单元而具有可切割成多个的程度的面积,通常为在长度方向长的长条物。对滤材的尺寸没有特别限制,例如,长度方向长度为100m~1000m、宽度方向长度为600m~2000mm。
由均聚PTFE构成的现有PTFE多孔膜中的变异系数为10%左右,与此相对,本实施方式的滤材的压力损失的变异系数CV为5%以下,压力损失的偏差得到抑制。其原因可考虑如下。现有的PTFE多孔膜由于制造时的拉伸倍率高,因而膜厚较薄,会因拉伸不均而产生压力损失低的部位,通过存在这样的压力损失低的部位而使捕集效率降低。作为对该情况进行改善的方法,可以考虑减小多孔膜制造时的拉伸倍率,但仅仅减小拉伸倍率的话,会产生压力损失升高这样的其它问题。可发现:在这种状况下,若使用除了能够纤维化的PTFE外还含有不发生纤维化的非热熔融加工性成分和不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的多孔膜的原料,则可得到平均纤维径大、空隙多的纤维结构且膜厚较厚的多孔膜。通过具备这种多孔膜,本实施方式的滤材可将压力损失抑制为较低、小于200Pa,且压力损失的偏差小,同时积尘量增大。
如上所述,即使为相同滤材的区域彼此,也会因上述的纤维结构的偏差而可能存在积尘量大的区域与积尘量小的区域。该情况下,认为作为滤材整体的积尘量并不是积尘量大的区域与积尘量小的区域的平均,而是受到积尘量小的区域的值所支配而变小。因此,即使局部存在积尘量大的滤材的区域,作为滤材整体也有积尘量变小的可能性,根据滤材的区域,这种偏差大的情况是不优选的。从这方面考虑,上述压力损失的变异系数CV也优选为5%以内。
如上所述,本实施方式的滤材是具备以PTFE为主要成分的多孔膜1和通气性支撑材料13、并具有作为HEPA过滤器的捕集性能的空气过滤器用滤材,积尘量为20g/m2以上,多孔膜1的膜厚为30μm以上。现有的PTFE多孔膜尽管初期捕集效率高,但由于为具有大量纤维径细的纤维的纤维结构,因而有积尘量较小的缺点。但是,本实施方式的滤材的多孔膜1与现有的PTFE多孔膜相比具有平均纤维径大、纤维间的间隙大的纤维结构,并且膜厚大,由此具有纤维径粗的纤维的量增加且空隙多的(低填充率的)纤维结构。通过具备这种多孔膜,本实施方式的滤材可抑制由于平均纤维径变大所引起的对初期捕集效率的不良影响,并且将压力损失保持为较低,由此满足作为HEPA过滤器的捕集性能,同时具有与由玻璃纤维构成的滤材同等优异的积尘量。在使用了由均聚PTFE构成的现有PTFE多孔膜的滤材中无法得到这样的性能和纤维结构。
另外,如上所述由于积尘量大,因而若利用本实施方式的滤材则不需要设置有熔喷无纺布等构成的预捕集层。在现有的空气过滤器用滤材中,PTFE多孔膜被拉伸得较薄,液体颗粒的积尘量小,因此为了增大液体颗粒的积尘量而提出了在PTFE多孔膜的上游侧贴附由聚丙烯(PP)等构成的厚度300μm左右的熔喷(MB)无纺布而成的滤材。但是,这种滤材会由熔喷无纺布产生杂质,容易污染所透过的气流。此外,这种滤材由于滤材厚度变厚,因而将其保持于框体内制成空气过滤器单元时的滤材折入面积减少。但是,本实施方式的滤材由于如上所述积尘量大,因而不会生成由预捕集层产生的杂质。此外,由于不需要设置预捕集层,因而可以确保制造空气过滤器单元时滤材在框体中的折入面积。
本实施方式的滤材例如在与第1实施方式中说明的用途和领域同样的用途、领域中的除液体过滤领域外的用途、领域中使用。
(空气过滤器单元)
接着,对使用了上述滤材的空气过滤器单元进行说明。
空气过滤器单元例如与第1实施方式中说明的图4所示的空气过滤器单元相同。加工完毕的滤材21使用例如上述滤材9、滤材10或滤材11。
另外,使用了滤材9~11中的任一种滤材的空气过滤器单元不限定于图4所示的空气过滤器单元20,也可以为图7所示的V-Bank型(也称为双折叠型)的空气过滤器单元30等其它类型的空气过滤器单元。图7是将V-Bank型的空气过滤器单元30部分切缺而示出的外观图。空气过滤器单元30具备滤材31、组件支撑物37、39和框体34。滤材31使用例如上述滤材9、滤材10或滤材11。关于滤材31,对片状的滤材实施折叠加工而加工成锯齿形状,任意设置由热熔性树脂等构成的间隔物,从而加工成过滤器组件。多个过滤器组件按照看起来多个V字形沿一个方向排列的方式配置于框体34内,气流的流入侧的端部被组件支撑物37所支撑,流出侧的端部被组件支撑物39所支撑。
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9~11中的任一种,例如作为上述微型折叠型的空气过滤器单元来制成。
以上的空气过滤器单元20、30具备上述滤材9~11中的任一种作为滤材21、31,从而尽管积尘量与由玻璃纤维构成的滤材同等大,也可以抑制捕集性能的降低。另外,如上所述通过积尘量大,从而不需要设置预捕集层,因此不会产生以往由预捕集层所产生的杂质,可以确保滤材在框体内的折入面积。
(空气过滤器用滤材的制造方法)
接着,对空气过滤器用滤材的制造方法进行说明。
图8中示出包括本实施方式的多孔膜的制造方法的空气过滤器用滤材的制造方法的流程图。空气过滤器用滤材的制造方法包括:进行共沉析的步骤(ST10);进行糊料挤出的步骤(ST20);进行压延的步骤(ST30);进行拉伸的步骤(ST40);和进行层积的步骤(ST50)。其中,进行共沉析的步骤(ST10)至进行拉伸的步骤(ST40)为本实施方式的多孔膜的制造方法的一例,由此制造多孔膜。在进行共沉析的步骤(ST10)中,制造作为多孔膜的原料的成型用材料。
此处,包括在进行共沉析的步骤(ST10)中进行的成型用材料的制造方法,对成型用材料的制造方法进行说明。此处,将能够纤维化的PTFE设为A成分、将不发生纤维化的非热熔融加工性成分设为B成分、将不发生纤维化的能够热熔融加工的成分设为C成分来进行说明。需要说明的是,以B成分为低分子量PTFE等具有热塑性的成分的情况为例进行说明。
成型用材料可以作为混合粉末等组合物进行制作,可以通过包括进行共沉析的步骤(ST10)的各种方法来制造。例如,在组合物为混合粉末的情况下,可以举出以下方法:利用一般的混合机等将A成分、B成分和C成分的各粉末混合的方法;通过使包含A成分、B成分和C成分的各水性分散液进行共沉析而得到共沉析粉末的方法(进行共沉析的步骤(ST10));利用一般的混合机等将预先使A成分、B成分、C成分中的任意2种成分的各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。通过这些中的任一方法均可得到在进行拉伸的方面优选的材料。其中,从容易使3种不同成分均匀分散的方面出发,优选通过使包含A成分、B成分和C成分的各水性分散液进行共沉析、即进行共沉析的步骤(ST10)而获得。
作为包括进行共沉析的步骤(ST10)的共沉析的方法,可以举出第1实施方式中所说明的(i)~(iv)的方法。其中,从容易使3种成分均匀分散的方面出发,优选上述(i)的方法。
在上述(i)~(iv)的共沉析的方法中,例如优选与第1实施方式中说明的方法同样地添加酸、金属盐、有机溶剂而进行沉析。
对A成分的混合前的形态没有特别限定,例如优选为上述高分子量PTFE的水性分散体。作为高分子量PTFE,例如可以举出第1实施方式中所列举的高分子量PTFE的市售品等的水性分散体。
对B成分的混合前的形态没有特别限定,在B成分为低分子量PTFE的情况下优选水性分散体。除了由乳液聚合得到的水性分散体以外,水性分散体也可以为使用表面活性剂等将模压粉末、细粉分散于水分中而得到的水性分散体。其中,从水性分散体的稳定性的方面出发,优选使用由乳液聚合得到的水性分散体。作为低分子量PTFE,例如可以举出第1实施方式中所列举的低分子量PTFE的市售品等。
另外,在B成分为无机填料的情况下,B成分的混合前的形态优选为水性分散体。作为无机填料,例如可以举出第1实施方式中所列举的无机填料的市售品等。对于这些无机填料,适当利用硅烷偶联剂等实施表面处理等,并将其分散于水中进行使用。其中,出于在水中的分散性的理由,优选使用由喷射式粉碎机得到的2次粉碎品(上述“Talc P2”等)。
作为C成分,例如除了FEP、PFA等氟树脂外,还可以举出未固化的有机硅树脂、丙烯酸类树脂、氨基甲酸酯、PET等各树脂。对混合前的形态没有特别限定,优选水性分散体。水性分散体在为由乳液聚合得到的树脂的情况下,除了可直接使用其刚聚合出的分散体外,也可以采用使用表面活性剂等将树脂粉分散于水分中而得到的水性分散体。不发生纤维化的热熔融加工性成分在多孔膜中含有0.1重量%~小于20重量%,以特定量分散于水中而制备水性分散体。
共沉析的方法中,优选在将3种水性分散体混合后对其作用机械搅拌力。此时,可以合用上述酸、金属盐、有机溶剂等作为沉析剂。
共沉析后进行脱水、干燥,混合挤出助剂(液态润滑剂),进行挤出。液态润滑剂的种类、用量与第1实施方式中所说明的种类、用量相同。
对于通过共沉析得到的混合物,在与液体润滑剂混合后,利用现有公知的方法进行挤出、压延,从而成型为膜状物。挤出可以通过糊料挤出(ST20)、柱塞挤出等进行,优选通过糊料挤出进行。对于通过糊料挤出所挤出的棒状挤出物,在加热下,于例如40℃~80℃的温度条件下使用压延辊等进行压延(ST30)。通过压延得到的膜状的压延物的厚度基于目标多孔膜的厚度进行设定,通常为100μm~400μm。
此处,对糊料挤出(ST20)进行说明。
棒状可以举出片状、圆柱状(也称为圆棒状)等向一个方向伸长的形状。棒状的挤出物优选为片状。若为片状,则对未烧制膜(也称为生带)进行压延加工时的形状变化少,可以容易地得到均质的生带。其结果,可以得到在加工成多孔膜(也称为拉伸膜)后的物性变得均质、用于空气过滤器用滤材时压力损失的偏差少的多孔膜。片状的挤出物例如通过由安装在糊料挤出装置的前端部的挤片模头(T模头)挤出而形成。糊料挤出装置中,在前端部设置有与内部空间连接的圆形孔。在挤片模头形成挤出口,使挤出物从挤出的方向看形成为矩形。例如具有长度方向长度为100mm~250mm、宽度方向长度为1mm~8mm的尺寸的挤出口。通过从这样形状的挤出口被挤出,挤出物以片状被挤出。需要说明的是,若将挤片模头从糊料挤出装置拆除,则挤出物以圆柱状被挤出。
回到进行压延的步骤(ST30),从作为压延物的未烧制膜中除去液体润滑剂。液体润滑剂的除去是与第1实施方式中说明的方法同样进行的。
在不发生纤维化的热熔融加工性成分的熔点以上且不发生纤维化的非热熔融加工性成分的分解温度以下的温度下,对除去了液体润滑剂的压延物进行拉伸(ST40)。在该过程中C成分熔融,之后在结点部固化,从而多孔膜的厚度方向的强度得到增强。此时的拉伸温度可以根据进行拉伸的炉的温度、或者运送压延物的加热辊的温度而设定,或者也可以通过将这些设定进行组合来实现。向长度方向的拉伸例如可以通过日本特开2012-020274号公报的图5所示的装置进行。另外,向宽度方向的拉伸例如可以通过日本特开2012-020274号公报的图6所示的装置中的左半部分(拉幅机)进行。
拉伸包含向压延物的长度方向(MD方向)的拉伸、和优选向与长度方向正交的压延物的宽度方向(TD方向)的拉伸。在将多孔膜用于空气过滤器用滤材的情况下,优选也进行向宽度方向的拉伸。
上述压延物以40倍以上且小于150倍的伸长面积倍率进行拉伸。
向长度方向的拉伸倍率为4倍以上且小于10倍。关于向长度方向的拉伸速度、拉伸温度,分别在与第1实施方式中所说明的拉伸速度、拉伸温度相同的条件下进行。
向宽度方向的拉伸倍率超过10倍且小于25倍。若向宽度方向的拉伸倍率为10倍以下,则无法良好地进行拉伸,难以得到均匀的多孔膜。关于向宽度方向的拉伸速度、拉伸温度,分别在与第1实施方式中所说明的拉伸速度、拉伸温度相同的条件下进行。向宽度方向的拉伸可以与向长度方向的拉伸同时或分别进行。
为了提高强度和得到尺寸稳定性,如此得到的多孔膜优选被热固定。热固定时的温度可以为PTFE的熔点以上或小于PTFE的熔点,优选为250℃~400℃。
在进行层积的步骤(ST50)中,在所得到的多孔膜上层积通气性支撑材料。通气性支撑材料可以使用上述的无纺布、织布、金属网、树脂网等。层积可以利用现有公知的方法进行。例如,在使用无纺布等作为通气性支撑材料的情况下,可以利用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所产生的锚定效应、或利用使用了反应性接合剂等的粘接将通气性支撑材料13接合于多孔膜1上。这种层积例如可以通过日本特开2012-020274号公报的图6所示的装置中的右半部分的装置(热层积装置)进行。另外,多孔膜彼此的层积是加热至PTFE的熔点附近并如后述实施例4那样进行的。
如上得到空气过滤器用滤材。
通过上述空气过滤器用滤材的制造方法,可得到积尘量大、捕集性能的降低得到抑制且不产生杂质的空气过滤器用滤材。以往,作为在空气引入用HEPA过滤器中所用的空气过滤器用滤材的压力损失,要求80Pa~140Pa左右的低值的滤材。但是,在由均聚PTFE构成的现有的PTFE多孔膜中,尽管捕集效率高,但膜厚较薄,因而即使制成例如图3所示那样的5层结构的滤材,积尘量也不充分。因此,如上所述,通过使用含有不发生纤维化的非热熔融加工性成分(B成分)和不发生纤维化的能够热熔融加工的成分(C成分)的成型用材料作为多孔膜的原料,可得到平均纤维径大、膜厚较厚、纤维结构与现有的PTFE多孔膜不同的多孔膜。但是,可以明确的是,若制造多孔膜时的拉伸倍率高,则膜厚变薄且性能下降,并且可知单层的多孔膜的捕集效率低。因此,通过减小拉伸倍率、并且任意地形成包含多个多孔膜的层结构,可以得到不会使性能降低且为低压力损失、同时积尘量大幅提高的以往未有的空气过滤器用滤材。
实施例
下面,示出实施例,具体地说明第1实施方式。
(实施例1)
将根据国际公开第2005/061567号小册子的比较例3中记载的方法制作的SSG为2.160的PTFE水性分散体(PTFE-A)66.5重量%(聚合物换算)、根据国际公开第2009/020187号小册子中记载的方法制作的380℃下的利用流动测试仪法所测定的熔融粘度为20000Pa·s的低分子量PTFE水性分散体(PTFE-B)28.5重量%(聚合物换算)、以及根据日本特开2010-235667号公报中记载的方法制作的熔点为215℃的FEP水性分散体5重量%(聚合物换算)混合,添加1%硝酸铝水溶液500ml作为沉析剂,进行搅拌,由此进行共沉析。然后,使用筛沥去所生成的粉中的水分后,进而在热风干燥炉中于135℃下干燥18小时,得到上述3种成分的混合粉末。
接下来,相对于100重量份混合物,在20℃加入烃油(出光兴产株式会社制造的“IPSolvent 2028”)25重量份作为挤出液态润滑剂并进行混合。接着,使用糊料挤出装置将所得到的混合物挤出,得到圆棒形的成型体。通过加热至70℃的压延辊将该圆棒形的成型体成型为膜状,得到PTFE膜。使该膜通过250℃的热风干燥炉而将烃油蒸发除去,得到平均厚度为200μm、平均宽度为150mm的带状未烧制PTFE膜。接着,对未烧制PTFE膜以拉伸倍率5倍、拉伸速度38%/秒在长度方向进行拉伸。拉伸温度为300℃。接着,使用可连续夹持的拉幅机,对经拉伸的未烧制膜以拉伸倍率13.5倍、拉伸速度330%/秒在宽度方向进行拉伸,并进行热固定。此时的拉伸温度为290℃,热固定温度为390℃。由此,得到多孔膜(填充率4.2%、平均纤维径0.150μm、厚度38.6μm)。
接下来,使用由以PET为芯、以PE为鞘的芯/鞘结构的纤维构成的纺粘法无纺布(平均纤维径24μm、基重40g/m2、厚度0.2mm)作为通气性支撑材料,使用层积装置通过热粘接合到所得到的多孔膜1的两面,得到滤材。计算出如此得到的多孔膜和滤材的压力损失、PF值、过滤寿命、膜厚减少速度、粉尘保持容量等性能。
(实施例2)
在实施例1中,使用无机填料(日本滑石社制造的“Talc P2”)代替在380℃下利用流动测试仪法所测定的熔融粘度为20000Pa·s(PTFE-B)的PTFE水性分散体,另外,使用液体润滑剂29重量份,将宽度方向的拉伸倍率变为20倍,除此以外与实施例1同样地进行加工并评价。
(比较例1)
在实施例1中使用SSG为2.160的PTFE水性分散体(PTFE-A),不使用不发生纤维化的非热熔融加工性成分和不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,使用液体润滑剂30重量份,将宽度方向的拉伸倍率变为24倍,除此以外与实施例1同样地得到多孔膜和滤材,计算出过滤器性能。
(比较例2)
在实施例1中,使用不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,改变能够纤维化的PTFE和不发生纤维化的非热熔融加工性成分的混配比(能够纤维化的PTFE 70重量%、不发生纤维化的非热熔融加工性成分30重量%),将宽度方向的拉伸倍率变为20倍,除此以外与实施例1同样地进行加工并评价。
(比较例3)
在实施例1中,不使用不发生纤维化的非热熔融加工性成分,改变能够纤维化的聚四氟乙烯和不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的混配比例(能够纤维化的PTFE 90重量%、不发生纤维化的能够热熔融加工的成分10重量%),将宽度方向的拉伸倍率变为20倍,除此以外与实施例1同样地进行加工并评价。
(比较例4)
在实施例1中,改变各成分的混配比例以使不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的含量为23重量%,除此以外与实施例1同样地进行加工并评价。
(比较例5)
在实施例1中,将拉伸温度变为不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的熔点以下,除此以外与实施例1同样地进行加工并评价。
(实施例3)
在实施例1中,使用熔点为315℃的PFA作为不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,除此以外与实施例1同样地进行加工并评价。
(实施例4)
在实施例1中,使用有机硅树脂(Gamma Chemical社制造的“G-600”)作为不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,除此以外与实施例1同样地进行加工并评价。
将关于以上实施例1~4、比较例1~5的测定结果示于表1~2。
表1~表3所示的各种性能根据下述方法进行测定或计算。
(压力损失)
1.多孔膜和滤材的压力损失
从多孔膜1取出有效面积设为100cm2的圆形试验样品,将试验样品设置于圆筒形的过滤器滤材架上,用压缩器对入口侧进行加压,调整空气的流动以使空气通过滤材的速度为5.3cm/秒,用测压计在试验样品的上游侧和下游侧测定压力,得到上下游间的压力差作为多孔膜1的压力损失。采用使用相同的多孔膜所制成的滤材,同样地求出压力损失。
另外,根据下式计算出多孔膜与滤材之间的压力损失的变化率(%)。
变化率(%)=(滤材的压力损失(Pa)-多孔膜的压力损失(Pa))/多孔膜的压力损失(Pa)×100
2.空气过滤器单元的压力损失
将空气过滤器单元20设置于试验用矩形管上,调整空气的流动以使风量为56m3/分钟,用测压计在空气过滤器单元20的上游侧和下游侧测定压力,得到上下游间的压力差作为空气过滤器单元20的压力损失。需要说明的是,空气过滤器单元20使用了610mm(纵)×610mm(横)×290mm(深度)的分隔件型的空气过滤器单元。
(捕集效率)
使用喷雾器产生NaCl颗粒,利用静电分级器(TSI社制造)分级为0.3μm,使用镅241将颗粒带电中和后,将透过的流量调整为5.3cm/秒,使用颗粒计数器(TSI社制造,CNC)求出多孔膜1在前后的颗粒数,通过下式计算出捕集效率。
捕集效率(%)=(CO/CI)×100
CO=多孔膜1所捕集的NaCl 0.3μm的颗粒数
CI=对多孔膜1供给的NaCl 0.3μm的颗粒数
采用使用相同的多孔膜所制成的滤材,同样地计算出捕集效率。
(PF值)
使用粒径为0.3μm的NaCl颗粒,根据下式由多孔膜的压力损失和捕集效率(NaCl0.3μm)求出PF值。
PF值=-log(透过率(%)/100)/压力损失(Pa)×1000
此处,透过率=100-捕集效率(%)
另外,根据下式计算出多孔膜与滤材之间的PF值的变化率(%)。
变化率(%)=(滤材的PF值-多孔膜的PF值)/多孔膜的PF值×100
采用使用相同的多孔膜所制成的滤材,同样地求出PF值。
(过滤寿命)
1.多孔膜和滤材的过滤寿命
对多孔膜1连续地供给NaCl颗粒,测定直至多孔膜的压力损失增加100Pa为止所供给的NaCl颗粒的量(g/m2),将其设为多孔膜的寿命。所使用的多孔膜的有效过滤面积为50cm2。压力损失如上进行测定。NaCl颗粒的量通过由本试验增加100Pa后的样品滤材质量减去当初的质量而求出。
另外,根据下式计算出多孔膜与滤材之间的过滤寿命的变化率(%)。
变化率(%)=(滤材的过滤寿命(g/m2)-多孔膜的过滤寿命(g/m2))/多孔膜的过滤寿命(g/m2)×100
采用使用相同的多孔膜所制成的滤材,同样地求出过滤寿命(g/m2)。
2.空气过滤器单元的过滤寿命
制作610mm(纵)×610mm(横)×290mm(深度)的分隔件型过滤器单元20,安装于试验管上。滤材使用实施了折叠加工且折入面积为24m2的滤材。根据下式计算出直至初期的压力损失上升250Pa为止所捕集的捕集尘埃量(g/m2),作为过滤寿命。
捕集尘埃量(g/m2)=过滤器重量增加量(g/台)/滤材面积(m2/台)
(膜厚减少速度)
使用在数字线性测量计(Mitutoyo社制造、LGK-0510)上安装有直径为10mm(底面积78.5mm×2)的平板测头(零件No.101117)的测定器,使用数据记录器连续地(0.1Hz)记录沿垂直方向对膜表面施加压力6.4kPa时的膜厚度变化。由记录数据测定测头接触膜后起0.5秒的膜厚减少量,计算出膜厚减少速度(μm/秒)。
(用电量、节能效果)
根据下式计算出消耗电量(kWh),作为伴随通风的用电量。压力损失使用了当初的压力损失的值。
消耗电力(kWh)=风量(m3/分钟)×压力损失(Pa)×通风时间(小时)/风扇效率(-)×1000
此处,风扇效率=0.7
另外,根据下述方法计算出将采用空气过滤器单元20的情况与采用使用了玻璃纤维的滤材的空气过滤器单元的情况进行比较的节能效果(千日元/年)。
(a)例如,采用使用了压力损失为275Pa的玻璃纤维的滤材的HEPA过滤器(分隔件型)时的消耗电力如下式那样算出。
消耗电力(KWh)=56/60(m3/秒)×275(Pa)×8760(小时)/(0.7(-)×1000)≈3250KWh
(b)例如,采用压力损失为150Pa的本发明品(分隔件型)时的消耗电力如下式那样算出。
消耗电力(KWh)=56/60(m3/秒)×150(Pa)×8760(小时)/(0.7(-)×1000)≈1800KWh
之后,根据上述内容,在将电费假设为14日元/KWh的情况下,节能效果可以评价为相当于(3250-1800)×14≈20300日元/年。
[表1]
[表2]
由表1和2可知,在不含有不发生纤维化的非热熔融加工性成分和不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的比较例1中,通过通气性支撑材料的层积而使压力损失、PF值、过滤寿命均大幅降低,过滤器性能劣化。另外,膜厚减少速度也大,多孔膜的强度不充分。
另外,不含有不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的比较例2以及不含有不发生纤维化的非热熔融加工性成分的比较例3中,虽然可以制作与实施例1相同程度的填充率的多孔膜,但与比较例1同样地压力损失等大幅降低,过滤器性能劣化。另外,膜厚减少速度也大,多孔膜的强度不充分。
此外,在不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的含量为20重量%以上的比较例4中,无法制作多孔膜。
与此相对,在实施例1~4中,压力损失、PF值、过滤寿命的变化小,过滤器性能的劣化得到抑制。另外,膜厚减少速度也小,多孔膜的强度得到大幅改善。
(实施例5以及比较例6和7)
使用实施例1中制作的滤材制作分隔件型空气过滤器单元(实施例5),与使用现有的滤材制成的空气过滤器单元(比较例6和7)比较压力损失、寿命。
对于实施例5的空气过滤器单元,利用旋转式折叠机以沿长度方向每隔260mm成为峰折、谷折的方式对各滤材进行折叠加工,制作了锯齿形的加工完毕的滤材。然后,在滤材的谷部***将铝板加工成波纹形的分隔件,得到长590mm×宽590mm的过滤器组件。折叠数为160(80个峰)。将所得到的过滤器组件固定于外部尺寸为610mm(纵)×610mm(横)×290mm(深度)的铝制框体内。利用氨基甲酸酯接合剂将过滤器组件的周围与框体接合,计算出空气过滤器单元的压力损失、过滤寿命、用电量、节能效果。
在比较例6中,代替滤材和分隔件而将由玻璃纤维构成的HEPA过滤器滤材收纳于框体的内侧,除此以外与实施例5同样地进行加工并评价。玻璃纤维的平均纤维径为约0.5μm。
在比较例7中,作为滤材,使用在通常的PTFE的HEPA过滤器滤材(平均纤维径约70nm)的上游侧层积了通过熔喷法得到的由聚丙烯构成的预捕集层而成的HEPA过滤器,除此以外与实施例5同样地进行加工并评价。该预捕集层的平均纤维径为约1.1μm。
将关于以上实施例5、比较例6和7的测定结果示于表3。
[表3]
由表3可知,根据本发明所制作的滤材与玻璃滤材相比不仅压力损失低,而且在作为现有PTFE滤材的课题的灰尘保持量(过滤寿命)方面也得到大幅改善,与玻璃滤材大致同等程度,可以制作低压损且长寿命的过滤器。其结果,与现有的滤材(比较例6和7)相比可以实现大幅的节能。
接着,示出实施例来具体说明第2实施方式。
(实施例11)
将SSG为2.160的PTFE水性分散体(PTFE-A)66.5重量%(聚合物换算)、在380℃下使用流动测试仪法所测定的熔融粘度为20000Pa·s的低分子量PTFE水性分散体(PTFE-B)28.5重量%(聚合物换算)和熔点为215℃的FEP水性分散体5重量%(聚合物换算)混合,添加1%硝酸铝水溶液500ml作为沉析剂,进行搅拌,由此进行共沉析。然后,使用筛沥去所生成的粉中的水分后,进而在热风干燥炉中于135℃下干燥18小时,得到上述3种成分的混合粉末。
接下来,相对于100重量份混合粉末,在20℃加入烃油(出光兴产株式会社制造的“IP Solvent 2028”)32重量份作为挤出液态润滑剂并进行混合。接着,使用糊料挤出装置将所得到的混合物挤出,得到片状的成型体。在糊料挤出装置的前端部安装了形成有宽度方向长度2mm×长度方向长度150mm的矩形挤出口的挤片模头。通过加热至70℃的压延辊将该片状的成型体成型为膜状,得到PTFE膜。使该膜通过200℃的热风干燥炉而将烃油蒸发除去,得到平均厚度为300μm、平均宽度为150mm的带状未烧制PTFE膜。接着,对未烧制PTFE膜在长度方向以拉伸倍率5倍、拉伸速度40%/秒进行拉伸。拉伸温度为300℃。接着,使用可连续夹持的拉幅机对经拉伸的未烧制膜在宽度方向以拉伸倍率13.5倍、拉伸速度162%/秒进行拉伸,进行热固定。此时的拉伸温度为290℃,热固定温度为390℃。由此得到多孔膜(填充率4.0%、平均纤维径0.105μm、厚度55.0μm)。
接下来,使用由以PET为芯、以PE为鞘的芯/鞘结构的纤维构成的纺粘法无纺布(Unitika社制造的“ELEVES S0303WDO”(平均纤维径24μm、基重30g/m2、厚度0.15mm)作为通气性支撑材料,使用层积装置通过热粘将所得到的多孔膜1的2层和上述无纺布的3层交替地层积,得到与图5所示的滤材同样的5层结构的滤材。测定如此得到的滤材的压力损失、捕集效率、积尘量。另外,还测定了液体颗粒负荷时的捕集效率的变化。滤材的积尘量(PAO)为24.0g/m2,积尘量(NaCl)为4.5g/m2。
(实施例12)
使用拉幅机在宽度方向以拉伸倍率15倍、拉伸速度180%/秒进行拉伸,除此以外与实施例11同样地进行加工并评价。
(实施例13)
对未烧制膜在长度方向以拉伸倍率7.5倍、拉伸速度125%/秒进行拉伸,使用拉幅机在宽度方向以拉伸倍率15倍、拉伸速度180%/秒进行拉伸,除此以外与实施例11同样地进行加工并评价。
(实施例14)
将2层与实施例11的未烧制膜同样制成的未烧制PTFE膜重叠,在长度方向以拉伸倍率7.5倍、拉伸速度125%/秒进行拉伸。拉伸温度为300℃。接着,使用可连续夹持的拉幅机对经拉伸的未烧制膜在宽度方向以拉伸倍率15倍、拉伸速度180%/秒进行拉伸,进行热固定。此时的拉伸温度为290℃,热固定温度为390℃。然后,使用层积装置,通过热粘将实施例11中使用的通气性支撑材料接合于所得到的2层多孔膜的两侧(外层侧),得到图6所示的4层结构的滤材。对于所得到的滤材,与实施例11同样地进行评价。
(比较例11)
使用拉幅机在宽度方向以拉伸倍率28倍、拉伸速度347%/秒进行拉伸,除此以外与实施例11同样地进行加工并评价。
(比较例12)
在实施例11中使用SSG为2.160的PTFE水性分散体(PTFE-A),不使用不发生纤维化的能够热熔融加工的成分和不发生纤维化的非热熔融加工性成分,加入挤出液态润滑剂32重量份并混合,使用拉幅机在宽度方向以拉伸倍率24倍、拉伸速度298%/秒进行拉伸,除此以外与实施例11同样地进行加工并评价。
(比较例13)
在实施例11中,不使用不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,改变能够纤维化的PTFE和不发生纤维化的非热熔融加工性成分的混配比(SSG为2.160的PTFE水性分散体(PTFE-A)70重量%(聚合物换算)、在380℃使用流动测试仪法所测定的熔融粘度为20000Pa·s的低分子量PTFE水性分散体(PTFE-B)30重量%(聚合物换算)),使用拉幅机在宽度方向以拉伸倍率20倍、拉伸速度248%/秒进行拉伸,除此以外与实施例11同样地进行加工并评价。
(比较例14)
在实施例11中,不使用不发生纤维化的非热熔融加工性成分,改变能够纤维化的PTFE和不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的混配比(SSG为2.160的PTFE水性分散体(PTFE-A)90重量%(聚合物换算)、熔点为215℃的FEP水性分散体10重量%(聚合物换算)),使用拉幅机在宽度方向以拉伸倍率20倍、拉伸速度248%/秒进行拉伸,除此以外与实施例11同样地进行加工并评价。
(参考例1)
作为滤材,使用HEPA用玻璃滤材(H&V社制造的“HB-7633”),对性能进行评价。滤材的积尘量(PAO)为25.0g/m2、积尘量(NaCl)为5.3g/m2。需要说明的是,在表4中,参考例1的原料成分、制作条件、多孔膜的栏省略了记载。
将关于以上实施例11~14、比较例11~14、参考例1的测定结果示于表4和表5。
需要说明的是,表4和表5所示的各种性能通过下述方法进行测定或计算。
(填充率)
根据下式求出多孔膜的填充率。
填充率(%)=(多孔膜的比重)/(原料的比重)×100
多孔膜的比重=(多孔膜的重量)/(多孔膜的膜厚×多孔膜的面积)
需要说明的是,在为由多种成分构成的混合原料的情况下,原料的比重为使各成分的比重乘以各成分的重量比所得到的值之和除以重量比之和而得到的值。
(平均纤维经)
通过扫描型电子显微镜(SEM)拍摄多孔膜的表面,由所得到的照片测定10处以上的纤维径,计算出其测定值的平均,由此求出平均纤维经。
(平均孔径)
将根据ASTM F316-86的记载所测定的平均孔径(mean flow pore size)作为多孔膜的平均孔径。实际的测定是利用库尔特仪(Coulter Porometer)[库尔特电子(CoulterElectronics)社(英国)制造]进行测定的。
(膜厚)
使用膜厚计(1D-110MH型、Mitutoyo社制造),将5片多孔膜重叠而测定整体的膜压,将该值除以5所得到的数值作为1片多孔膜的膜厚。该膜厚是关于1片多孔膜整体的膜厚(平均膜厚)。
(压力损失)
将滤材的测定样品设置于直径为100mm的过滤器架上,用压缩器对入口侧进行加压,用流速计将空气透过的流量调整为5.3cm/秒。并且,用测压计测定此时的压力损失。
(捕集效率(粒径为0.3μm的NaCl颗粒))
根据JIS B9928附属文件5(规定)NaCl气溶胶的产生方法(加压喷雾法)中记载的方法,利用静电分级器(TSI社制造)将通过喷雾器产生的NaCl颗粒分级成粒径0.3μm,使用镅241将颗粒带电中和后,将透过的流量调整为5.3cm/秒,使用颗粒计数器(TSI社制造,CNC)求出作为测定试样的滤材在前后的颗粒数,通过下式计算出捕集效率。
捕集效率(%)=(CO/CI)×100
CO=测定试样所捕集的NaCl 0.3μm的颗粒数
CI=对测定试样供给的NaCl 0.3μm的颗粒数
(捕集效率(粒径为0.1μm的NaCl颗粒))
使用粒径为0.1μm的NaCl颗粒代替粒径为0.3μm的NaCl颗粒,除此以外与计算基于上述粒径为0.3μm的NaCl颗粒的捕集效率同样地计算出捕集效率。
(PF值(粒径为0.3μm的NaCl颗粒))
将上述滤材的压力损失和捕集效率(NaCl 0.3μm)代入下式,由此求出PF值。
PF值(粒径为0.3μm的NaCl颗粒)=-log(透过率(%)/100)/压力损失(Pa)×1000
此处,透过率=100-捕集效率(%)
(PF值(粒径为0.1μm的NaCl颗粒))
使用上述捕集效率(粒径为0.1μm的NaCl颗粒)代替捕集效率(粒径为0.3μm的NaCl颗粒),除此以外与求出PF值(粒径为0.3μm的NaCl颗粒)同样地求出PF值。
(积尘量聚α-烯烃(PAO)(液体颗粒))
利用PAO颗粒透过时的压力损失上升试验进行评价。即,利用差压计(U形管测压计)经时地测定使包含PAO颗粒的空气以流速5.3cm/秒对有效过滤面积为50cm2的样品滤材连续通风时的压力损失,求出在压力损失上升250Pa时滤材所保持的PAO颗粒在单位面积的滤材上的重量即积尘量(g/m2)。需要说明的是,PAO颗粒使用通过Laskin喷嘴产生的PAO颗粒(个数中值粒径为0.25μm),PAO颗粒的浓度设为约100万个/cm3~600万个/cm3。
关于HEPA滤材并没有积尘量的定义,但过滤器的初期压力损失通常在HEPA单元中设为约250Pa以下,作为过滤器的更换时期,一般推荐为超过过滤器的初期压力损失的2倍的时刻。另外,标准HEPA用玻璃滤材的初期压力损失为约250Pa~300Pa。因此,将用于评价滤材的积尘量的上述试验的终点设为压力损失上升250Pa的时刻。
(积尘量NaCl(固体颗粒))
利用NaCl颗粒透过时的压力损失上升试验进行评价。即,利用差压计(U形管测压计)经时地测定使包含NaCl颗粒的空气以流速5.3cm/秒对有效过滤面积为50cm2的样品滤材连续通风时的压力损失,求出在压力损失上升250Pa时滤材所保持的NaCl颗粒在单位面积的滤材上的重量即积尘量(g/m2)。需要说明的是,NaCl颗粒使用通过Laskin喷嘴产生的NaCl颗粒(个数中值粒径为0.05μm),NaCl颗粒的浓度设为约100万个/cm3~300万个/cm3。
(变异系数)
从缠绕成卷状的长条滤材(宽度方向长度为650mm)拉出包含前端部的5m左右的部分,在滤材的长度方向每隔200mm进行分割,分割成25个,并且在宽度方向除去两端部且每隔130mm进行分割,分割成4个,对所形成的100个格子状的部位使用直径为100mm的过滤器架来测定压力损失。此处的压力损失的测定通过下述方式进行:使用在滤材的宽度方向具备5个以上过滤器架的测定装置,使上述滤材在长度方向移动,对多个格子状的部位连续地进行测定,从而进行上述压力损失的测定。接下来,由这些所测定的压力损失构成的压力损失分布求出标准偏差,将所求出的标准偏差除以所测定的全部部位的压力损失的平均值,由此求出变异系数(%)。
(拉伸速度(%/秒))
在将拉伸前的拉伸方向的长度设为L0、将拉伸后的拉伸方向的长度设为L1时,将根据下式计算出的拉伸倍率(%)除以该拉伸所需要的时间T(秒),从而求出该拉伸速度。
拉伸倍率(%)=L1/L0×100
拉伸速度(%/秒)=拉伸倍率(%)/拉伸所需要的时间T(秒)
需要说明的是,在表4和表5中,“原料”为多孔膜的原料,“共沉析品”表示由上述能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分和熔点小于320度的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分构成的成型用材料,“均聚PTFE”表示用于制作上述现有的PTFE多孔膜的均聚PTFE。
在“长度拉伸倍率”的栏的表示倍率的数值后有“×2”的标记时,表示在长度方向拉伸时将2片未烧制膜重叠并以该拉伸倍率进行拉伸的情况。
“层结构”的栏所示的数字表示层数,在层数为5时,“长度拉伸倍率”的栏的数值仅为一个的情况下表示使用了2片相同拉伸倍率的多孔膜。
“测定界限”的标记表示超过了可测定的上限值。
[表4]
[表5]
由表4和5可知,在比较例11中,由于宽度方向的拉伸倍率大,超过25倍,且拉伸速度快,因而多孔膜过薄,纤维径小,因此在PAO的情况下的积尘量低。
在比较例12的以均聚PTFE为原料的滤材中,未能抑制细纤维的产生,压力损失高。另外,膜厚较薄,积尘量也低。
在比较例13的使用不含有不发生纤维化的能够热熔融加工的成分的原料的滤材中,积尘量低。认为这是由于不存在能够热熔融加工的成分,从而在后工序中膜被压缩,滤材中的积尘量降低。
在比较例14的使用不含有不发生纤维化的非热熔融加工性成分的原料的滤材中,积尘量低。认为这是由于不存在不发生纤维化的非热熔融加工性成分,从而对产生细纤维的抑制不充分,滤材中的积尘量降低。
以上,对本发明的空气过滤器用滤材、空气过滤器单元以及多孔膜的制造方法进行了详细说明,但本发明不限定于上述实施方式,当然可以在不脱离本发明的要点的范围内进行各种改良和变更。
以上,对本发明的组合物、混合粉末、成型材料、多孔膜、空气过滤器用滤材、空气过滤器单元以及多孔膜的制造方法进行了详细说明,但本发明不限定于上述实施方式,当然可以在不脱离本发明的要点的范围内进行各种改良和变更。
符号的说明
1 多孔膜
3 原纤维
5 结点部
9、10、11 空气过滤器用滤材
13 通气性支撑材料
20、30 空气过滤器单元
24、34 框体
Claims (7)
1.一种以聚四氟乙烯为主要成分的混合粉末,其特征在于,该混合粉末包含能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分为低分子量聚四氟乙烯,该混合粉末包含整体的20重量%~40重量%的所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分,该混合粉末包含整体的0.1重量%~小于20重量%的所述不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,该混合粉末的根据JIS K6892的表观密度为0.40g/ml~0.60g/ml。
2.一种以聚四氟乙烯为主要成分的混合粉末,其特征在于,该混合粉末包含能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分是未固化状态的热固化性树脂,该混合粉末包含整体的20重量%~40重量%的所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分,该混合粉末包含整体的0.1重量%~小于20重量%的所述不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,该混合粉末的根据JIS K6892的表观密度为0.40g/ml~0.60g/ml。
3.一种以聚四氟乙烯为主要成分的混合粉末,其特征在于,该混合粉末包含能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分是粒径为3μm~20μm的无机填料,该混合粉末包含整体的20重量%~40重量%的所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分,该混合粉末包含整体的0.1重量%~小于20重量%的所述不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,该混合粉末的根据JIS K6892的表观密度为0.40g/ml~0.60g/ml。
4.一种以聚四氟乙烯为主要成分的成型用材料,其特征在于,该成型用材料包含能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分为低分子量聚四氟乙烯,该成型用材料包含整体的20重量%~40重量%的所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分,该成型用材料包含整体的0.1重量%~小于20重量%的所述不发生纤维化的能够热熔融加工的成分。
5.一种以聚四氟乙烯为主要成分的成型用材料,其特征在于,该成型用材料包含能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分是未固化状态的热固化性树脂,该成型用材料包含整体的20重量%~40重量%的所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分,该成型用材料包含整体的0.1重量%~小于20重量%的所述不发生纤维化的能够热熔融加工的成分。
6.一种以聚四氟乙烯为主要成分的成型用材料,其特征在于,该成型用材料包含能够纤维化的聚四氟乙烯、不发生纤维化的非热熔融加工性成分、和熔点小于320℃的不发生纤维化的能够热熔融加工的成分,所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分是粒径为3μm~20μm的无机填料,该成型用材料包含整体的20重量%~40重量%的所述不发生纤维化的非热熔融加工性成分,该成型用材料包含整体的0.1重量%~小于20重量%的所述不发生纤维化的能够热熔融加工的成分。
7.如权利要求4~6中任一项所述的成型用材料,其中,该材料为用于成型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。
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