JP2004160361A

JP2004160361A - エアフィルタ用濾材およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004160361A
Application number: JP2002329527A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Soyama; 智彦楚山; Tadashi Sato; 正佐藤
Original assignee: Hokuetsu Paper Mills Ltd
Current assignee: Hokuetsu Paper Mills Ltd
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2022-11-13
Also published as: JP4184764B2

Abstract

【課題】撥水性および強度物性を維持したまま、低圧力損失化・高捕集効率化を達成し、更に、濾材から発生する低分子有機物アウトガス量を極力少なく抑えた、エアフィルタ用濾材の提供。
【解決手段】この課題は、濾材中にポリマーディスパージョンからなるバインダーと対濾材当たり０．３重量％以下のフッ素系界面活性剤を含有し、濾過性能の指標であり下記数式１によって示されるＰＦ値が１４．５以上であり、濾材のＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２に測定方法が規定される撥水性が３００ｍｍ（水柱高）以上であるエアフィルタ用濾材；
【外１】

または、濾材を構成するガラス繊維に、バインダーとして平均粒子径が１００ｎｍ以下であるポリマーディスパージョンと、２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下であるフッ素系界面活性剤を対濾材あたり０．３重量％以下付着させたエアフィルタ用濾材によって解決される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エアフィルタ用濾材、特に半導体、液晶、バイオ・食品工業関係のクリーンルーム、クリーンベンチ等あるいはビル空調用エアフィルタ、空気清浄機の用途などに使用されるエアフィルタ用濾材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気中のサブミクロン、あるいはミクロン単位の粒子を効率的に捕集するために、エアフィルタ用濾材が用いられている。濾材はその捕集性能により、中性能フィルタ用、ＨＥＰＡフィルタ用、ＵＬＰＡフィルタ用に大別される。このうちＨＥＰＡフィルタ用については、米軍規格ＭＩＬ−ＳＴＤにおいて、有効面積１００ｃｍ^２の濾材に面風速５．３ｃｍ／秒で通風した時の０．３μｍＤＯＰ捕集効率が９９．９７％以上と規定されている。ＵＬＰＡフィルタ用については、明確な規定は無いが、ＩＥＳのＲＰ−２１において、面風速２．５ｃｍ／秒で通風した時の０．１〜０．２μｍの捕集効率が９９．９９９％以上と定義づけされている。
【０００３】
エアフィルタ用濾材においては、通常、主要構成物として、平均繊維径がコンマ数μｍ〜数十μｍオーダーのガラス繊維が用いられている。
【０００４】
しかし、ガラス繊維にはそれ自体、一般紙に用いられるパルプ繊維のような自己接着力が無く、このままでは後加工や実使用の際の実用強度が無い、あるいは、通風時にガラス繊維が飛散してしまうなどの問題が生じてしまう。従来、この問題を解決するためにガラス繊維基材に有機系のバインダーを付与する方法が用いられている。ここで使用されるバインダーとしては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール、ウレタン樹脂などがある。
【０００５】
しかし、この方法で濾材強度を上げようとすると、バインダー付着量を増やす必要があるが、付着量を増やすと、ガラス繊維間にバインダーの水掻き状膜が増えるため、濾材の圧力損失が高くなり、しかも粒子捕集効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
これを解決する手段として、シリコン樹脂を含有することでバインダーの表面張力を低下させ、バインダーの水掻き状膜を解消または減少させる方法が提案されている（特許文献１および２参照）。しかし近年、特に半導体分野においてシリコン樹脂に含有される微量の低分子シロキサンのクリーンルーム内への放散がＬＳＩの生産歩留に影響を与えることが分かり、シリコン樹脂の使用自体が難しくなっている。
【０００７】
本発明者らは、以前、濾材を構成するガラス繊維にバインダーと２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ（＝２０ｍＮ／ｍ）以下であるフッ素系界面活性剤を付着させたエアフィルタ用濾材を提案した（特許文献３参照）。この発明は、前記問題点を解決するものとして効果を上げた。しかし、フッ素系界面活性剤の付着にともない、バインダー樹脂表面の濡れ性をより高めてしまい、濾材の撥水性の低下を起こす問題があった。そこで本発明者らは撥水剤を併用することでこれを解決しようとした（特許文献３、特に実施例）。
【０００８】
エアフィルタ用濾材の撥水性については、フィルタユニット加工時に使用されるシール剤やホットメルト等のしみ込みを防ぐことや、濾材面に水がかかったり、温度変化により水分が結露した場合でも、そのまま濾材を使用できるようにするために、通常、撥水性を付与させる必要がある。また、海塩粒子が多く存在するような環境下においては、捕集された塩分の潮解を防ぐために高撥水性を有する濾材が必要とされている。ＭＩＬ規格においては、ＨＥＰＡ濾材の撥水性は、５０８ｍｍ（水柱高）以上と規定されている。実際は撥水性１５０ｍｍ（水柱高）以上あれば濾材の後加工では問題無いが、実使用時には前述の理由で撥水性は少なくとも３００ｍｍ（水柱高）以上、できれば５０８ｍｍ（水柱高）以上が望ましい。
【０００９】
従来のバインダー（アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール、ウレタン系樹脂等）とフッ素系界面活性剤を付着させることにより低圧力損失化・高捕集効率化させた前記発明記載のエアフィルタ用濾材において、濾材に高い撥水性を付与させるためには、バインダーとは別にフッ素系、シリコン系、ワックス系等の撥水剤の添加が必要不可欠であり、その添加量も前記の理由で通常使用しているよりもさらに増量する必要がある。撥水剤の添加量を増量することは、製造コストの増大だけでなく、ほとんどの撥水剤がバインダー機能を有していないために、濾材の強度低下を引き起こす。さらには、撥水剤添加量を増量すると、撥水剤に由来する低分子有機物アウトガスも増加し、これがクリーンルーム内に放散された場合、シリコン樹脂の場合と同様に、ＬＳＩの生産歩留に影響を与える等の問題が生じる原因となってしまう。そのため、半導体製造工程で使用される濾材においては、撥水剤は使用しないか、もしくは、必要最小限の使用にとどめることが望まれている。
【００１０】
濾材からの低分子有機物アウトガスを低減させ、かつ撥水性を有させる従来技術として、バインダーにソープフリーエマルジョンを使用する方法（特許文献４参照）、撥水剤に炭素数２０以上のマイクロクリスタリンワックス、炭素数２０以上のポリオレフィンワックス、炭素数１８以上の高級アルコールを使う方法（特許文献５参照）、バーサティック酸ビニル重合物樹脂などをバインダーに用いる本発明者らが先願した方法（特許文献６参照）、乳化剤等の添加剤をほとんど含まない疎水性モノマーと親水性モノマーの共重合体からなるポリマーディスパージョンをバインダーとして用いる方法（特許文献７参照）が提案されていた。しかし、これらはいずれも濾材の低圧力損失・高捕集効率化を目指したものではなかった。
【００１１】
以上のように、エアフィルタ用濾材の低圧力損失化・高捕集効率化を達成すると同時に、十分な撥水性と強度を付与し、さらには、低分子有機物アウトガスの発生量も少なく抑えることは非常に困難である。しかし、このような特性を全て満たす濾材への要求は非常に強く、それらを達成するための改良手段が必要となっていた。
【００１２】
【特許文献１】特開平２−４１４９９号公報、第３頁
【００１３】
【特許文献２】特開平２−１７５９９７号公報、第３頁
【００１４】
【特許文献３】特開平１０−１５６１１６号公報、第２頁および各実施例
【００１５】
【特許文献４】特開平１０−２４４１１２号公報、第２〜３頁
【００１６】
【特許文献５】特許第３２８２１１３号公報、第４〜５頁
【００１７】
【特許文献６】特開２００２−１３６８１５号公報、第２〜３頁
【００１８】
【特許文献７】ＷＯ００／３７１６０、第６頁
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、第一に、撥水性および強度物性を維持したまま、低圧力損失化・高捕集効率化を達成し、第二に、第一の課題に加え、濾材から発生する低分子有機物アウトガス量を極力少なく抑えた、エアフィルタ用濾材とその製造方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、撥水性および強度物性を維持したまま、低圧力損失化・高捕集効率化を達成し、さらには、濾材から放散される低分子有機物アウトガス量を極力少なく抑えた高性能エアフィルタ用濾材を提供するため鋭意研究を行った結果、濾材を構成するガラス繊維に、平均粒子径が１００ｎｍ以下であるポリマーディスパージョンと、２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下であるフッ素系界面活性剤を付着させることにより、従来品と比較して極めて特徴的なエアフィルタ用濾材が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２１】
従って本発明の対象は、濾材中にポリマーディスパージョンからなるバインダーと対濾材当たり０．３重量％以下のフッ素系界面活性剤を含有し、濾過性能の指標であり下記数式１によって示されるＰＦ値が１４．５以上であり、濾材のＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２に測定方法が規定される撥水性が３００ｍｍ（水柱高）以上であることを特徴とする、エアフィルタ用濾材に関する：
【外２】

※１数式１中の圧力損失は、濾材に対し５．３ｃｍ／ｓの面風速で空気を通過させた際のもの（単位：Ｐａ）。
【００２２】
※２数式１中の０．３μｍ換算捕集効率は、５．３ｃｍ／ｓの面風速で粒子径０．２〜０．３μｍ、および０．３〜０．４μｍのＤＯＰ（ジオクチルフタレート）粒子を用いて各透過率を測定し、その相乗平均の透過率から求めたもの。（ここで、捕集効率（％）＝１００−透過率（％））
更に本発明は、濾材を構成するガラス繊維に、バインダーとして平均粒子径が１００ｎｍ以下であるポリマーディスパージョンと、２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下であるフッ素系界面活性剤を対濾材当たり０．３重量％以下付着させたことを特徴とするエアフィルタ濾材にも関する。
【００２３】
本発明の有利な一つの実施態様は、濾材を８０℃で加熱した際のアウトガス発生ガス速度が、１０００ｎｇ／ｇ・ｈｒ以下である場合である。
【００２４】
また、ポリマーディスパージョンが、疎水性部と親水性部を有したポリマー構造からなる場合も本発明の実施態様の一つである。
【００２５】
他の有利な実施態様の一つは、ポリマーディスパージョンが親水性部でアルカリ金属イオンあるいはアルカリ土類金属イオンあるいはアンモニウム化合物イオンで中和した塩の構造を取ったアイオノマーである場合である。ここでアンモニウム化合物にはアンモニア、アミンも含まれる。
【００２６】
本発明の別の有利な一つの実施態様においては、濾材のＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２に測定方法が規定される撥水性が５０８ｍｍ（水柱高）以上である。
【００２７】
本発明のエアフィルタ用濾材は、濾材を構成するガラス繊維を分散させたスラリーを湿式抄紙することにより得られた湿紙に、平均粒子径が１００ｎｍ以下であるポリマーディスパージョンに対して、バインダー液固形分濃度２％とした際の２５℃での水溶液表面張力が４５ｍＮ／ｍ以下となるように、２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下であるフッ素系界面活性剤を添加して得られた混合液を付着させることによって製造される。
【００２８】
本発明のエアフィルタ用濾材で用いるバインダーは、ポリマーディスパージョンと呼ばれるものであり、ポリマー鎖に適当な量の親水性部を有することにより、乳化剤を使用しなくとも水に安定的に分散された状態となっている。一方、先願発明（特許文献３）に使用されるポリマーは、界面活性剤等乳化剤で水溶媒中に分散安定化させたポリマーエマルジョンであり、ポリマーディスパージョンとポリマーエマルジョンとは分散機構が明らかに異なるものである。ポリマー内の親水性部は通常、主鎖の一部に結合、あるいは側鎖の末端に結合した親水性基の形をとっており、親水性基としてはカルボキシル基、水酸基、スルホン酸基などが挙げられる。
【００２９】
また、濾材に撥水性を付与するためには、ポリマーディスパージョンがある程度の疎水性部を有していることが必要である。例えば、でんぷんやポリビニルアルコール、ポリアクリルアミドなどは乾燥皮膜を形成させても皮膜の親水性が強すぎるため、十分に高い撥水性を付与させることができない。疎水性部としてはポリマー主鎖や側鎖に疎水性の強いポリオレフィン構造や芳香環が導入されていることが好ましい。
【００３０】
本発明で使用されるポリマーディスパージョンとしては、ポリマー組成的に限定されるものではないが、例えばスチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、主構造に親水性基を結合させ変性したポリエステル樹脂、あるいはポリウレタン樹脂などが挙げられる。ポリマーディスパージョンは構造内の親水性部で水溶媒との親和性を保持しているが、さらに分散安定性を増すために、少量の界面活性剤や溶剤が添加されている場合がある。
【００３１】
ポリマーディスパージョンとして本発明で使用されるアイオノマーとは、ポリマーの親水性基がＮａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａなどアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはアンモニア、アミンを含めたアンモニウム化合物のカウンターイオンと中和して塩の構造を取ったものであり、分散安定性が非常に良好で、前述の添加剤を含まないので、アイオノマーのポリマーディスパージョンを使用することはより好ましいことである。
【００３２】
また、本発明の撥水性３００ｍｍ（水柱高）以上を達成するには、前記ポリマーディスパージョン単独で濾材に付与させた場合の撥水性が２００ｍｍ（水柱高）以上のものを使用することが好ましい。
【００３３】
本発明において用いられるポリマーディスパージョンは、その平均粒子径が１００ｎｍ以下のものである。このように小粒子径のポリマーを用いた場合、ガラス繊維の表面をこれまでより均一でムラなく被覆することができる。親水性のガラス繊維表面に、より均一でムラのないポリマー皮膜を形成させることは、濾材に撥水性を付与するために非常に重要である。
【００３４】
ただし、ポリマーディスパージョン単独をバインダーに使用しても、濾材に撥水性は付与できるものの、同時にバインダーの水掻き状膜も形成されてしまい、濾過性能は従来バインダーに比べ高圧力損失・低捕集効率へと低いものとなってしまう。
【００３５】
本発明者らは、このような粒子径の小さいポリマーディスパージョンと少量のフッ素系界面活性剤を付与すると、エアフィルタ用濾材を低圧力損失・高捕集効率化すると同時に、撥水性を低下させずにむしろ撥水剤を併用せずとも撥水性を向上させることができることを見出した。また、低圧力損失・高捕集効率化の効果もよりいっそう高くなることを見出した。
【００３６】
低圧力損失化・高捕集効率化の機構については、先願発明（特許文献３）に記載した通り、バインダー液の表面張力低下により濾材構成繊維への濡れ性が改善し、繊維１本１本の表面あるいは交絡部分にバインダー液が浸透して、ガラス繊維間の水掻き状バインダー膜が減少したためであると考えられる。元来、ポリマーディスパージョンは乳化剤をほとんど含有しないためバインダー液の表面張力が高く、これが単独使用時の濾過性能悪化の要因と予想されるが、フッ素系界面活性剤の付加による表面張力低下効果が大きいこと、ポリマーディスパージョンの粒径が非常に小さいため繊維への浸透効果がさらに良くなったことが原因と推測される。この結果、エアフィルタ用濾材の濾過性能は、前記数式１に示されるＰＦ値が１４．５以上と向上した。
【００３７】
一方、撥水性の向上効果については驚くべき結果であり、従来のバインダーには全く見られなかった現象である。この機構は定かではないが、フッ素系界面活性剤の添加がポリマーディスパージョンのガラス表面に対する濡れ性を向上させ、ガラス繊維表面におけるポリマー被膜の均一性がいっそう増し、この結果濾材の撥水性が向上したものと推測される。
【００３８】
ただし、ここでフッ素系界面活性剤を添加しすぎると、逆に撥水性の低下を引き起こす。これは、フッ素系界面活性剤の濡れ剤としての効果がポリマー皮膜の撥水機能を阻害した可能性がある。
【００３９】
フッ素系界面活性剤の濾材含有量と撥水性の関係について実験結果の一例を図１に示した。従来処方は先願発明（特許文献３）によるもので、アクリル樹脂エマルジョンバインダーおよびフッ素系界面活性剤の他に、撥水性を高めるためにバインダー液の重量を基準として０．１５重量％のフッ素系撥水剤（商品名：ライトガードＦＲＧ−１，製造元：共栄社化学（株））を併用したものであるが、フッ素系界面活性剤の濾材含有量が増えるにしたがって、撥水剤に起因する高い撥水性が急激に低下してしまう。一方、本発明に従ってポリマーディスパージョンを用いた場合には、前述の如く、撥水剤を併用せずともフッ素系界面活性剤の最適濾材含有量で特異的に高撥水性が得られることが分かる。
【００４０】
また、図２は同じ実験でフッ素系界面活性剤の濾材含有量とＰＦ値の関係の結果である。上記従来処方、本発明処方ともにフッ素系界面活性剤の濾材含有量が増えるとＰＦ値は上昇するが、本発明処方の方でその効果が顕著であることが分かる。
【００４１】
濾材に対するフッ素系界面活性剤付着量は撥水性の点から重要であり、濾材中に含有されるフッ素系界面活性剤量として対濾材当たり０．３重量％以下にとどめることが望ましい。この範囲内であれば、撥水性の低下と強度物性の低下がほとんど無く、濾過特性の低圧力損失・高捕集効率化が実現でき、なおかつ低分子有機アウトガスを低レベルに抑えることができる。（ここで、低分子有機アウトガス目標レベルは、濾材８０℃加熱時でアウトガス発生速度１０００ｎｇ／ｇ・ｈｒ以下とした。）この理由は、フッ素系界面活性剤が他の界面活性剤に比べ少量で効果を発揮でき、また発生する低分子有機物アウトガス量も少ないことによるものと考えられる。しかし、含有量が対濾材当たり０．３重量％より多いと、低圧力損失・高捕集効率化の濾材が得られたとしても、フッ素系界面活性剤の影響による撥水性、強度物性の低下が顕著になり、さらには低分子有機アウトガスが目標レベルを超えてしまうので、好ましくない。
【００４２】
なお、濾材中のフッ素系界面活性剤含有量については、濾材中のバインダー量、バインダー液中のフッ素系界面活性剤量から推定可能である。また、例えば濾材をアルカリ融解法などの前処理をしてからランタン−アリザリンコンプレキソン吸光光度法でフッ素量を定量するなどの分析からフッ素系界面活性剤中のフッ素含有量が分かれば、濾材中のフッ素系界面活性剤含有量を求めることができる。ちなみに、フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率はおおよそ４０〜８０重量％と見られる。
【００４３】
フッ素系界面活性剤付与による撥水性の向上は、粒子径１００ｎｍ以下のポリマーディスパージョンにおいてのみ見られる現象であり、粒子径が１００ｎｍを超える粒子径の大きいポリマーディスパージョンにおいては撥水性の向上は見られない。これは、ポリマーの粒子径が大きいため、もともとガラス表面を均一に被覆することが難しく、ここにフッ素系界面活性剤を付与しても不均一な状態は改善されないため、撥水性の向上が見られないものと推測される。
【００４４】
なお、先述の先行技術のうち、特許文献４、５および６に記載の方法では、従来のバインダーと同様フッ素系界面活性剤の付与により撥水性と強度物性が大きく低下してしまう。また、特許文献７に使用されている乳化剤等の添加剤をほとんど含まない疎水性モノマーと親水性モノマーの共重合体からなるポリマーディスパージョンのバインダーは、疎水性部と親水性部を有したポリマー構造からなる、本発明で使用されるポリマーディスパージョンの範疇に含まれるものと推測される。しかし、先述の如く、このバインダーを単独使用してもバインダーの水掻き状膜が形成されて濾過性能が低下する問題点がある。さらに、この発明は有機物アウトガスの発生を抑制するため乳化剤（界面活性剤）やその他の添加物を極力バインダーに含有させない技術である一方、本発明はバインダーにあえてフッ素系の界面活性剤を対濾材当たり０．３重量％以下添加して目的を達成させている点で、全く異なった技術思想のものである。
【００４５】
本発明のエアフィルタ用濾材で用いられるフッ素系界面活性剤はフッ素系撥水剤とは相違するものであり、好ましくは分子中にフルオロアルキル基（ＣＦ_３−ＣＦ_２−ＣＦ_２−・・・）の疎水性基と親水性基を含有するものである。例として、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルアミノスルホン酸などが挙げられるが、２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下であるもので本発明の目的を達成できるものであるならば、使用についてその種類を限定するものではない。ただし、撥水・撥油用途で使われるフッ素系樹脂は、ほとんどの場合分子中に親水性基が含有されていないので、ほぼ該当しない。
【００４６】
バインダー液表面張力の低下方法については、分子中にフルオロアルキル基の疎水性基と親水性基を含有するフッ素系界面活性剤を液に添加することで効果が得られ、また十分に効果を得るためには、同フッ素系界面活性剤の中でも、２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下でなければならない。これ以上では水掻き状膜の減少が少なく、圧力損失の低減と捕集効率の向上が期待し得ず、バインダー液への添加効果がほとんど無くなってしまう。
【００４７】
フッ素系界面活性剤添加後のバインダー液の表面張力については、バインダーの組成・粘度・濃度などの条件で変わるため、絶対値として規定することは難しいが、バインダー液固形分濃度２％とした際の２５℃の水溶液表面張力が４５ｍＮ／ｍ以下となるようにするのが目安となる。
【００４８】
また、補助的に撥水性を付与する目的で、かつアウトガス発生速度が前述目標値以下ならば、先述のフッ素系、シリコン系、ワックス系等の撥水剤の併用は可能である。ただし、低アウトガスの目的からしてその使用は最小限にとどめるべきである。
【００４９】
本発明で主体繊維として使用するガラス繊維は、必要とされる濾過性能やその他物性に応じて、種々の繊維径や繊維長を有する極細ガラス繊維やチョップドガラス繊維の中から自由に選ぶことが出来る。特に、極細ガラス繊維は火焔延伸法やロータリー法で製造されるウール状のガラス繊維であり、濾材の圧力損失を所定の値に保ち、適正な捕集効率とするための必須成分である。繊維径が細くなるほど捕集効率は高くなるため、高性能の濾材を得るためには平均繊維径の細かい極細ガラス繊維を配合する必要がある。ただし、繊維径が細くなると圧力損失が上昇しすぎる場合があるので、この範囲内で適正な繊維径のものを選択すべきである。なお、数種の繊維径のものをブレンドして配合しても構わない。また、半導体工程の汚染を防止する目的で、ローボロンガラス繊維やシリカガラス繊維を使用することも出来る。更に副資材として、天然繊維や有機合成繊維などをガラス繊維中に配合しても差し支えない。
【００５０】
基材に対するバインダーの付与率は、１〜１０重量％が望ましく、１重量％未満の添加では濾材加工、実使用に耐える濾材強度が出ず、１０重量％以上ではバインダーが濾材の目詰まりを起すため、圧力損失の上昇が起こり濾過性能が低下してしまう。また、可燃物であるバインダー量が多いと濾材の難燃性を悪化させてしまう。
【００５１】
本発明のエアフィルタ用濾材は以下の製造方法で得ることができる。すなわち、濾材を構成するガラス繊維をパルパーなどを用いて水中に分散させ、このスラリーを抄紙機で湿式抄紙して湿紙を得る。次にこの湿紙に前述のフッ素系界面活性剤とポリマーディスパージョンを添加したバインダー液を付着させ、その後乾燥させる方法である。また、湿紙を乾燥した後にバインダー液を付与してもその効果は変わらない。
【００５２】
原料繊維の分散工程では分散性を良くするために、硫酸酸性でｐＨ２〜４の範囲で調整する方法を取るが、ｐＨ中性で分散剤などの界面活性剤を使用しても良い。ポリマーディスパージョンとフッ素系界面活性剤は、それぞれ単独で付着させても効果は無く、これらを混合したバインダー液を付着させなければならない。また、撥水性や難燃性を付与するため、本発明の目的の範囲内でバインダー液に撥水剤や難燃剤を添加することも可能である。
【００５３】
バインダー液の付与方法としては特に限定されるものではないが、湿紙又は乾紙を付着液に浸漬する方法、湿紙又は乾紙にスプレーで吹き付ける方法、ロールに付着液を付着させ湿紙又は乾紙に転写する方法が挙げられる。乾燥方法としては、熱風乾燥機、ロールドライヤーなどを利用し、１１０〜１６０℃で乾燥することが望ましい。
【００５４】
【実施例】
次に、実施例および比較例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００５５】
［実施例１］
平均繊維径０．６５μｍの極細ガラス繊維６０重量％、平均繊維径２．７０μｍの極細ガラス繊維３５重量％、平均繊維径６μｍのチョップドガラス繊維５重量％を、離解濃度０．５％、硫酸酸性ｐＨ２．５の水でミキサーを用い離解した。次いで手抄装置を用いて抄紙して湿紙を得た。この湿紙に、バインダー液を基準として１．９０重量％のアイオノマーポリマーディスパージョン（商品名：ザイクセンＡ、製造元：住友精化（株））、０．０４重量％のフッ素系界面活性剤（商品名：メガファックＦ１２０、製造元：大日本インキ化学工業（株））を含有するバインダー液を湿紙に付与し、その後１３０℃の熱風ドライヤーで乾燥し、目付重量７０ｇ／ｍ^２、バインダー付着量５．５重量％の濾材を得た。
【００５６】
［実施例２］
実施例１においてバインダー液組成のうち、フッ素系界面活性剤量を０．０９重量％とした以外は実施例１と同様にして、目付重量７０ｇ／ｍ^２、バインダー付着量５．５重量％の濾材を得た。
【００５７】
［実施例３］
実施例１においてバインダー液組成のうち、スチレン−アクリル酸系ポリマーディスパージョン１．８５重量％（商品名：ＳＳ３１６、製造元：日本ＰＭＣ（株））、フッ素系界面活性剤量０．０４重量％とした以外は実施例１と同様にして、目付重量７０ｇ／ｍ^２、バインダー付着量５．５重量％の濾材を得た。
【００５８】
［実施例４］
実施例１においてバインダー液組成のうち、変性ポリエステルポリマーディスパージョン２．００重量％（商品名：バイロナールＭＤ−１２４５、製造元：東洋紡績（株））、フッ素系界面活性剤量０．０４重量％とした以外は実施例１と同様にして、目付重量７０ｇ／ｍ^２、バインダー付着量５．５重量％の濾材を得た。
【００５９】
実施例１〜４について、下記で詳述する試験の結果を含めて表１に総括掲載する。
【００６０】
【表１】

［比較例１］
実施例１においてバインダー液組成を、アクリル酸エステル系ポリマーエマルジョン１．７０重量％（商品名：ボンコートＡＮ−２５８、製造元：大日本インキ化学工業（株））、フッ素系撥水剤（商品名：ライトガードＦＲＧ−１，製造元：共栄社化学（株））０．１５重量％とした以外は実施例１と同様にして、目付重量７０ｇ／ｍ^２、バインダー付着量５．５重量％の濾材を得た。
【００６１】
［比較例２］
比較例１においてバインダー液組成に対し、さらにフッ素系界面活性剤量０．０４重量％を加えた以外は比較例１と同様にして、目付重量７０ｇ／ｍ^２、バインダー付着量５．５重量％の濾材を得た。
【００６２】
［比較例３］
比較例２においてバインダー液組成のうち、フッ素系撥水剤量を０．３５重量％とした以外は比較例２と同様にして、目付重量７０ｇ／ｍ^２、バインダー付着量５．５重量％の濾材を得た。
【００６３】
［比較例４］
実施例１においてバインダー液組成を、ソープフリー系アクリル酸エステル系ポリマーエマルジョン２．００重量％（商品名：ヨドゾールＡＤ−５７、製造元：日本エヌエスシー（株））、フッ素系界面活性剤量０．０５重量％とした以外は実施例１と同様にして、目付重量７０ｇ／ｍ^２、バインダー付着量５．５重量％の濾材を得た。
【００６４】
［比較例５］
実施例１においてバインダー液組成を、アイオノマーポリマーディスパージョン１．９０重量％のみとした以外は実施例１と同様にして、目付重量７０ｇ／ｍ^２、バインダー付着量５．５重量％の濾材を得た。
【００６５】
［比較例６］
実施例１においてバインダー液組成のうち、フッ素系界面活性剤量を０．１３重量％とした以外は実施例１と同様にして、目付重量７０ｇ／ｍ^２、バインダー付着量５．５重量％の濾材を得た。
【００６６】
比較例１〜６について、下記で詳述する試験の結果を含めて表２に総括掲載する：
【００６７】
【表２】

実施例及び比較例の分析は下記の方法で行った。
（１）圧力損失
自製の装置を用いて、有効面積１００ｃｍ^２の濾紙に面風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通風した時の圧力損失を微差圧計で測定した。
（２）ＤＯＰ捕集効率
ラスキンノズルで発生させた多分散ＤＯＰ粒子を含む空気を、有効面積１００ｃｍ^２の濾紙に面風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通風した時のＤＯＰの捕集効率をリオン（株）社製レーザーパーティクルカウンターを使用し測定した。なお、対象粒径は０．３μｍ換算とした。
（３）ＰＦ値
濾紙のフィルタ性能の指標となるＰＦ値は、前記数式１より求めた。ＰＦ値が高いほど、同一圧力損失で高捕集効率を示す。
（４）撥水性
ＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２に準拠して測定した。
（５）引張強度
引張強度は、ＪＩＳＰ８１１３に準拠して測定した。
（６）アウトガス発生速度
いわゆるダイナミックヘッドスペース法を用いた。発生ガス濃縮導入装置（ジーエルサイエンス社製ＭＳＴＤ−２５８）を用い、試料約０．２ｇを９９．９９９％の不活性Ｈｅガス気流中（流量５０ｍｌ／分）で、８０℃、１時間加熱し、試料から発生したアウトガスを吸着剤（ＴＥＮＡＸＴＡ）で捕集濃縮し、２７０℃で再脱離させたガスをクライオフォーカスユニットでサンプルバンドを狭めた後、ガスクロマトグラフ質量分析計（島津製作所製ＧＣＭＳ−ＱＰ５０５０Ａ）に導入して測定した。キャピラリーカラムは、ＴＣ−１（ジーエルサイエンス社製；０．２５ｍｍ×６０ｍ、膜圧０．２５μｍ）を用いた。質量分析計の装置のイオン化法は電子衝撃法（イオン化電圧７０ｅＶ）である。このときの時間あたりのアウトガス発生量をアウトガス発生速度として、ｎ−ヘキサデカン検量線によって相対評価した。
（７）表面張力
フッ素系界面活性剤を２５℃純水中に添加した際の最低表面張力、およびバインダー液の表面張力を太平理化工業（株）製デニュイ氏表面張力測定器で測定した。
【００６８】
【発明の効果】
本発明は上記の説明から判るように、濾材を構成するガラス繊維に平均粒子径が１００ｎｍ以下であるポリマーディスパージョンと、２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下であるフッ素系界面活性剤を付着させるようにしたので、これまで以上に低圧力損失・高捕集効率化が図られるとともに、高レベルの撥水性と強度物性が得られ、なおかつ濾材から放散される低分子有機物アウトガス量を極力少なく抑えることができる。そして、本発明の製造方法によれば、このエアフィルタ用濾材を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はフッ素系界面活性剤の濾材含有量と撥水性の関係について本発明の処方の一例に従う実験結果と先願発明（特許文献３）に従う処方による実験結果を図示したものである。
【図２】図２は図１と同じ実験でフッ素系界面活性剤の濾材含有量とＰＦ値の関係の結果を図示したものである。

Claims

濾材中にポリマーディスパージョンからなるバインダーと対濾材当たり０．３重量％以下のフッ素系界面活性剤を含有し、濾過性能の指標であり下記数式１によって示されるＰＦ値が１４．５以上であり、濾材のＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２に測定方法が規定される撥水性が３００ｍｍ（水柱高）以上であることを特徴とする、エアフィルタ用濾材。
【外１】

※１数式１中の圧力損失は、濾材に対し５．３ｃｍ／ｓの面風速で空気を通過させた際のもの（単位：Ｐａ）。
※２数式１中の０．３μｍ換算捕集効率は、５．３ｃｍ／ｓの面風速で粒子径０．２〜０．３μｍ、および０．３〜０．４μｍのＤＯＰ（ジオクチルフタレート）粒子を用いて各透過率を測定し、その相乗平均の透過率から求めたもの。（ここで、捕集効率（％）＝１００−透過率（％））
濾材を構成するガラス繊維に、バインダーとして平均粒子径が１００ｎｍ以下であるポリマーディスパージョンと、２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下であるフッ素系界面活性剤を対濾材当たり０．３重量％以下付着させたことを特徴とするエアフィルタ用濾材。
濾材を８０℃で加熱した際のアウトガス発生ガス速度が、１０００ｎｇ／ｇ・ｈｒ以下である、請求項１または２に記載のエアフィルタ用濾材。
ポリマーディスパージョンが、疎水性部と親水性部を有したポリマー構造からなる、請求項１〜３のいずれか一つに記載のエアフィルタ用濾材。
ポリマーディスパージョンが親水性部でアルカリ金属イオンあるいはアルカリ土類金属イオンあるいはアンモニウム化合物イオンで中和した塩の構造を取ったアイオノマーである、請求項４記載のエアフィルタ用濾材。
濾材の撥水性が５０８ｍｍ（水柱高）以上である、請求項１〜５のいずれか一つに記載のエアフィルタ用濾材。
請求項１〜６のいずれか一つに記載のエアフィルタ用濾材を製造する方法において、濾材を構成するガラス繊維を分散させたスラリーを湿式抄紙することにより得られた湿紙に、平均粒子径が１００ｎｍ以下であるポリマーディスパージョンに対して、バインダー液固形分濃度２％とした際の２５℃での水溶液表面張力が４５ｍＮ／ｍ以下となるように、２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下であるフッ素系界面活性剤を添加して得られた混合液を付着させることを特徴とする、上記方法。