JP2020108884A - フィルタプリーツパック及びエアフィルタユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材を備え、プリーツ加工時における捕集効率の低下が抑制されたフィルタプリーツパックを提供する。【解決手段】プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材から構成され、エアフィルタ濾材はＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材との積層体を含み、プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材の折り返し領域におけるＰＴＦＥ多孔質膜の最小の厚さｄ１、及びエアフィルタ濾材の平坦領域におけるＰＴＦＥ多孔質膜の厚さｄ２から、式（ｄ２−ｄ１）／ｄ２により求められるエアフィルタ濾材の収縮率が５０％以上であるフィルタプリーツパックとする。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材を備えるフィルタプリーツパックと、当該フィルタプリーツパックを備えるエアフィルタユニットとに関する。
エアフィルタ濾材、特に半導体工業及び薬品工業等で利用されるクリーンルームのエアフィルタに使用される濾材、に、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」と記載する）多孔質膜を用いた濾材がある。ＰＴＦＥ多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材は、ガラス繊維を用いた濾材に比べて、自己発塵性が低く、耐薬品性が高い等の特長を有する。また、ＰＴＦＥ多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材は、ＵＬＰＡ（ultra-low penetration air grade）フィルタとしたときに、ガラス繊維を用いた濾材に比べて同じ捕集効率で２／３〜１／２程度の低い圧力損失を達成できる。特許文献１には、ＰＴＦＥ多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材とその製造方法が開示されている。
特開２００１−１７０４６１号公報
エアフィルタ濾材においてＰＴＦＥ多孔質膜は、当該膜を補強して濾材としての形状を維持するために、通常、通気性を有する支持材（以下、「通気性支持材」と記載する）と積層されている。また、エアフィルタ濾材は、できるだけ大きな濾過面積を確保するために、ひだ折り加工（プリーツ加工）によって、側面から見て連続したＷ字状となるようにプリーツ状に折り畳まれていることが一般的である。プリーツ加工されたエアフィルタ濾材は、さらに枠体に組み込まれて、エアフィルタユニットとして使用される。なお、プリーツ加工されたエアフィルタ濾材は、一般に、「フィルタプリーツパック」と当業者に称されている。
ＰＴＦＥ多孔質膜は非常に薄い膜である。このため、通気性支持材と積層されていても、プリーツ加工時に当該膜に加わる応力によって、微小な欠陥がＰＴＦＥ多孔質膜に生じることがある。ＰＴＦＥ多孔質膜に欠陥が生じると、フィルタプリーツパック及びこれを備えるエアフィルタユニットとしての捕集効率が低下する。特許文献１には、これらの現象及びその解決について何も示されていない。
本発明は、ＰＴＦＥ多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材を備えるフィルタプリーツパックであって、プリーツ加工時における捕集効率の低下が抑制されたフィルタプリーツパックの提供を目的とする。
本発明者は、試行錯誤を重ねた結果、遂にプリーツ加工時の応力に対する追従性が高いＰＴＦＥ多孔質膜を得ることに成功し、本発明を完成させた。
本発明は、
プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材を備えるフィルタプリーツパックであって、
前記エアフィルタ濾材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜と、通気性支持材との積層体を含み、
式（ｄ２−ｄ１）／ｄ２により求められる前記エアフィルタ濾材の収縮率が５０％以上であるフィルタプリーツパック、
を提供する。
ただし、ｄ１は、前記プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材の折り返し領域における前記ＰＴＦＥ多孔質膜の最小の厚さである。ｄ２は、前記エアフィルタ濾材の平坦領域における前記ＰＴＦＥ多孔質膜の厚さである。
別の側面において、本発明は、
上記本発明のフィルタプリーツパックと、前記フィルタプリーツパックを支持する枠体と、を備えるエアフィルタユニット、
を提供する。
本発明によるフィルタプリーツパックでは、プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材の折り返し領域におけるＰＴＦＥ多孔質膜の最小の厚さｄ１、及びエアフィルタ濾材における平坦領域（折り返し領域以外の領域）におけるＰＴＦＥ多孔質膜の厚さｄ２から、式（ｄ２−ｄ１）／ｄ２により求められる収縮率にして５０％以上の高い収縮率をエアフィルタ濾材が有している。上記高い収縮率は、本発明によるフィルタプリーツパックが備えるエアフィルタ濾材が、プリーツ加工時に加わる応力に対する追従性が高いＰＴＦＥ多孔質膜を含むことを意味している。したがって、本発明によれば、ＰＴＦＥ多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材を備えるフィルタプリーツパックであって、プリーツ加工時における捕集効率の低下が抑制されたフィルタプリーツパックが達成される。
図１Ａは、本発明のフィルタプリーツパックの一例を模式的に示す平面図である。 図１Ｂは、図１Ａに示すフィルタプリーツパックの断面Ｂ−Ｂにおける領域Ｉを示す断面図である。 図２は、エアフィルタ濾材における折り返し領域及び平坦領域を説明するための模式図である。 図３は、本発明のフィルタプリーツパックが備えるエアフィルタ濾材の一例を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明のエアフィルタユニットの一例を模式的に示す斜視図である。 図５Ａは、実施例３のフィルタプリーツパックにおける走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」と記載する）による断面の観察像である。 図５Ｂは、実施例３のフィルタプリーツパックにおけるＳＥＭによる断面の観察像である。 図５Ｃは、図５Ｂに示す観察像の領域IVの拡大像である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明は、以下に示す実施形態に限定されない。
［フィルタプリーツパック］
本発明のフィルタプリーツパックの一例を図１Ａ及び図１Ｂに示す。図１Ｂは、図１Ａの断面Ｂ−Ｂにおける領域Ｉの拡大図である。図１Ａ及び図１Ｂのフィルタプリーツパック１は、プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材２から構成される。エアフィルタ濾材２は、ＰＴＦＥ多孔質膜３と通気性支持材４（４Ａ，４Ｂ）との積層体５を含む。積層体５は、一対の通気性支持材４Ａ，４ＢによってＰＴＦＥ多孔質膜３を挟持した３層の積層構造を有している。ＰＴＦＥ多孔質膜３と通気性支持材４Ａ，４Ｂとは互いに接合されている。エアフィルタ濾材２においてＰＴＦＥ多孔質膜３は、被濾過気体に含まれる捕集対象物を捕集する機能を有する。捕集対象物は、典型的には、空気中の塵芥である。通気性支持材４Ａ，４Ｂは、ＰＴＦＥ多孔質膜３を補強して、エアフィルタ濾材２としての形状を維持する機能を有する。いずれかの通気性支持材４Ａ，４Ｂは、比較的大きなサイズの捕集対象物を捕集するプレフィルターとしての機能をさらに有しうる。また、通気性支持材４Ａ，４Ｂによって、プリーツ加工に必要なコシがエアフィルタ濾材２に与えられる。
図１Ｂに示す断面は、プリーツ線６と垂直に交わる平面により切断したフィルタプリーツパック１の切断面７である。なお、プリーツ線６は、プリーツ加工によってエアフィルタ濾材２に形成された折り線である。プリーツ線６は、フィルタプリーツパック１をその一方の面から見たときに、山折り線及び谷折り線として観察される。
フィルタプリーツパック１では、プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材２の折り返し領域におけるＰＴＦＥ多孔質膜３の最小の厚さｄ１、及びエアフィルタ濾材２の平坦領域におけるＰＴＦＥ多孔質膜３の厚さｄ２から、式（ｄ２−ｄ１）／ｄ２により求められるエアフィルタ濾材２の収縮率が５０％以上である。収縮率は、５５％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、８５％以上、さらには９０％以上であってもよい。収縮率の上限は、例えば１００％未満、さらには９８％以下である。なお、本明細書において折り返し領域IIは、エアフィルタ濾材２における折り返し部分の頂部１４からエアフィルタ濾材２に沿った長さＬにして１．５ｍｍ以内にある領域として定められる（図２参照）。長さＬにして１．５ｍｍ以内にある領域は、プリーツ加工時の折り畳みによる影響をエアフィルタ濾材２が特に強く受ける領域に相当する。したがって、収縮率が大きいことは、ＰＴＦＥ多孔質膜３が柔軟であって、応力への追従性に優れていることを意味している。また、本明細書において平坦領域IIIは、エアフィルタ濾材２における折り返し領域II以外の領域として定められる。
ＰＴＦＥ多孔質膜３の厚さｄ１は、例えば１μｍ以上であり、この場合、フィルタプリーツパック１としての十分な特性を得ることができる。厚さｄ１は、１．５μｍ以上、２．０μｍ以上、２．５μｍ以上、さらには３．０μｍ以上であってもよい。厚さｄ１の上限は、例えば５．０μｍ以下である。
ＰＴＦＥ多孔質膜３の厚さｄ２は、例えば５μｍを超え、６．０μｍ以上、７．０μｍ以上、８．０μｍ以上、９．０μｍ以上、さらには１０．０μｍ以上であってもよい。ＰＴＦＥ多孔質膜３の厚さｄ２の上限は、例えば２５．０μｍ以下である。
フィルタプリーツパック１に含まれた状態にあるＰＴＦＥ多孔質膜３の厚さｄ１，ｄ２は、例えば、以下のように評価できる。最初に、フィルタプリーツパック１をエポキシ樹脂に包埋した後、ＰＴＦＥ多孔質膜３を含む断面を露出させて研磨及び整面し、さらにイオンポリッシング加工する。断面は、通常、プリーツ線６と垂直に交わる平面により切断した面である。次に、ＳＥＭ等の拡大観察装置を用いて、当該断面の拡大観察像を得る。拡大観察像の倍率は、例えば１００〜２５００倍程度である。次に、拡大観察像を画像解析することで、折り返し領域IIにおけるＰＴＦＥ多孔質膜３の最小の厚さｄ１、及び平坦領域IIIにおけるＰＴＦＥ多孔質膜３の厚さｄ２を求めることができる。なお、厚さｄ２は、場所を変えながら少なくとも５か所の測定ポイントにおいて求めた厚さの平均値とする。
エアフィルタ濾材２の目付は、例えば３０〜２６０ｇ／ｍ2である。目付の下限は、４０ｇ／ｍ2以上、５０ｇ／ｍ2以上、さらには５５ｇ／ｍ2以上であってもよい。また、目付の上限は、２００ｇ／ｍ2以下、１５０ｇ／ｍ2以下、１２０ｇ／ｍ2以下、１００ｇ／ｍ2以下、９０ｇ／ｍ2以下、８０ｇ／ｍ2以下、さらには７０ｇ／ｍ2以下であってもよい。
エアフィルタ濾材２は、例えば、以下に示す特性を有する。
エアフィルタ濾材２のＰＦ（Performance Factor）値は、例えば２３以上であり、２５以上、２７以上、さらには３０以上であってもよい。ＰＦ値は、エアフィルタ濾材の捕集性能の指標となる数値であり、ＰＦ値が大きいほどエアフィルタ濾材の捕集性能は高い。ＰＦ値２３以上のエアフィルタ濾材２は、半導体工業、薬品工業等のクリーンルームで使用されるエアフィルタの濾材に使用可能である。
エアフィルタ濾材２のＰＦ値は、透過流速５．３ｃｍ／秒（透過気体は空気）における濾材２の圧力損失ＰＬ1（単位：ｍｍＨ2Ｏ）、及び粒子径０．１０〜０．２０μｍのポリアルファオレフィン粒子を用いて透過流速５．３ｃｍ／秒（透過気体は空気）において測定した濾材２の捕集効率ＣＥ1（単位：％）から、以下の式（１）により求められる値である。
ＰＦ値＝｛−ｌоｇ［（１００−ＣＥ1）／１００］／ＰＬ1｝×１００ （１）
エアフィルタ濾材２の圧力損失ＰＬ1は、例えば１０〜３００Ｐａであり、１００〜２５０Ｐａ、さらには１５０〜２５０Ｐａであってもよい。
エアフィルタ濾材２の圧力損失ＰＬ1は、次のように測定できる。通気口（円形、有効面積１００ｃｍ2）を有するホルダーに対して、評価対象物であるエアフィルタ濾材を当該濾材が通気口を塞ぐようにセットする。次に、通気口内の評価対象物を空気が透過するように、ホルダーの一方の面と他方の面との間に圧力差を発生させる。そして、評価対象物を透過する空気の線流速が流量計で測定して５．３ｃｍ／秒となったときの上記圧力差を圧力計（マノメータ）により測定する。１つの評価対象物について上記圧力差を８回測定し、その平均値を、評価対象物の圧力損失とする。
エアフィルタ濾材２の捕集効率ＣＥ1は、例えば２０〜１００％であり、９０〜１００％、さらには９９．９〜１００％であってもよい。また、捕集効率ＣＥ1の下限は、９９．９％以上、９９．９９％以上、さらには９９．９９９％以上であってもよい。エアフィルタ濾材２は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｚ８１２２：２０００に規定されたＨＥＰＡ（high-efficiency particulate air grade）フィルタ用の濾材であってもよく、ＵＬＰＡ（ultra-low penetration air grade）フィルタ用の濾材であってもよい。
エアフィルタ濾材２の捕集効率ＣＥ1は、次のように測定できる。通気口（円形、有効面積１００ｃｍ2）を有するホルダーに、評価対象物である濾材を当該濾材が通気口を塞ぐようにセットする。次に、通気口内の評価対象物を空気が透過するように、ホルダーの一方の面と他方の面との間に圧力差を発生させる。次に、評価対象物を透過する空気の線流速が流量計で測定して５．３ｃｍ／秒を保持するように上記圧力差を調整した後、粒子径０．１０〜０．２０μｍ（平均粒子径０．１５μｍ）のポリアルファオレフィン粒子を、４×１０8個／Ｌ以上の濃度で、評価対象物を透過する空気に含ませる。ここで、評価対象物の下流側に配置したパーティクルカウンタを用いて、評価対象物を透過した空気に含まれるポリアルファオレフィン粒子の濃度を測定し、以下の式（２）により、評価対象物の捕集効率を求める。
捕集効率＝［１−（下流側の粒子濃度）／（上流側の粒子濃度）］×１００（％） （２）
ＰＴＦＥ多孔質膜３は、通常、微細な繊維状構造体である無数のＰＴＦＥフィブリルにより構成される。ＰＴＦＥ多孔質膜３は、フィブリルに接続されたＰＴＦＥのノード（結節部）をさらに有していてもよい。
ＰＴＦＥ多孔質膜３は、例えば、未焼成のＰＴＦＥ粉末と液状潤滑剤との混和物を押出及び／又は圧延等の手法によりシートに成形し、得られた未焼成シートから液状潤滑剤を除去した後、延伸により多孔質化して得ることができる。延伸は、典型的には、ＰＴＦＥシートのＭＤ方向（長手方向）に対する延伸と、ＴＤ方向（幅方向）に対する延伸とを組み合わせた二軸延伸である。二軸延伸では、ＭＤ方向の延伸及びＴＤ方向の延伸をこの順に実施することが好ましい。液状潤滑剤は、ＰＴＦＥ粒子の表面を濡らすことができるとともに、後に除去できるものであれば限定されず、例えば、ナフサ、ホワイトオイル、流動パラフィン等の炭化水素油である。応力に対する追従性の高いＰＴＦＥ多孔質膜３を得るために、例えば、延伸に供する未焼成シートを薄くする一方でＭＤ方向の延伸倍率を低く保つことで、必要な強度を膜に与えながらＭＤ方向のみにＰＴＦＥ粒子が強く結着することを抑制して、厚く、かつＭＤ及びＴＤの双方の方向に強度バランスの取れたＰＴＦＥ多孔質膜３とするとともに、ＭＤ及びＴＤの双方の方向への延伸時に融点（３２７℃）未満の雰囲気にＰＴＦＥを保持する方法、を採用できる。当該方法において延伸する未焼成シートの厚さは、例えば５０〜５５０μｍであり、その上限は５００μｍ以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、さらには１００μｍ以下であることが好ましい。当該方法においてＭＤ方向の延伸は、例えば、延伸倍率２〜２３倍、延伸温度１５０〜３００℃の条件で実施すればよい。ＭＤ方向の延伸倍率は、２２倍以下、２０倍以下、１５倍以下、１０倍以下、さらには５倍以下であることが好ましい。当該方法においてＴＤ方向の延伸は、例えば、延伸倍率１０〜６０倍、延伸温度４０〜１９０℃の条件で実施すればよい。ＴＤ方向の延伸温度は、１７０℃以下、さらには１５０℃以下であることが好ましい。
ＰＴＦＥ多孔質膜３の気孔率は、例えば７０〜９８％である。この高い気孔率は、ＰＴＦＥ多孔質膜３を備えるエアフィルタ濾材２の低い圧力損失及び高い捕集効率に寄与する。気孔率は、次のように測定できる。測定対象物であるＰＴＦＥ多孔質膜を一定の寸法（例えば、直径６ｃｍの円形）に切り出して、その体積及び質量を求める。得られた体積及び質量を以下の式（３）に代入して、ＰＴＦＥ多孔質膜の気孔率を算出できる。式（３）のＶ（単位：ｃｍ3）は上記体積、Ｗ（単位：ｇ）は上記質量、Ｄ（単位：ｇ／ｃｍ3）はＰＴＦＥの真密度である。
気孔率（％）＝１００×［Ｖ−（Ｗ／Ｄ）］／Ｖ （３）
ＰＴＦＥ多孔質膜３の目付は、例えば０．０５〜１０ｇ／ｍ3であり、０．１〜５ｇ／ｍ3、０．３〜３ｇ／ｍ3であってもよい。
ＰＴＦＥ多孔質膜３の平均孔径は、例えば０．１〜５０μｍである。
ＰＴＦＥ多孔質膜３のＰＦ値、圧力損失及び捕集効率は、それぞれエアフィルタ濾材２の説明において上述したＰＦ値、圧力損失及び捕集効率と同じ範囲をとりうる。ＰＴＦＥ多孔質膜３の圧力損失及び捕集効率は、評価対象物をＰＴＦＥ多孔質膜として、エアフィルタ濾材２の圧力損失及び捕集効率を測定する方法と同じ方法により測定できる。
通気性支持材４は、ＰＴＦＥ多孔質膜２に比べて厚さ方向の通気性が高い層である。通気性支持材４は、例えば、短繊維及び長繊維等の繊維の不織布、織布、メッシュを備える。通気性、強度、柔軟性及び作業性に優れることから、不織布を備える通気性支持材４が好ましい。
通気性支持材４を構成しうる材料は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル；芳香族ポリアミドを含むポリアミド；及びこれらの複合材料である。通気性支持材４は、２以上のこれら材料を含んでいてもよい。ＰＴＦＥ多孔質膜３との接合性が高いことから、当該材料はポリオレフィンが好ましく、ＰＥがより好ましい。当該材料が複合材料である場合、ポリオレフィン、特にＰＥ、が通気性支持材４におけるＰＴＦＥ多孔質膜３との接合面に露出していることが好ましい。
通気性支持材４を構成しうる複合材料の一例は、互いに異なる材料からなる芯部と、芯部を被覆する鞘部との芯鞘構造を有する複合繊維である。この複合繊維において、芯部を構成する材料の融点に比べて鞘部を構成する材料の融点が低いことが好ましい。芯部を構成する材料は、例えばＰＥＴ等のポリエステルである。鞘部を構成する材料は、例えばＰＥ等のポリオレフィンである。
通気性支持材４を構成しうる繊維の平均繊維径は、例えば１〜５０μｍであり、１〜３０μｍ、１０〜３０μｍであってもよい。
通気性支持材３の目付は、例えば２０〜７０ｇ／ｍ2である。目付の上限は、５０ｇ／ｍ2以下、４０ｇ／ｍ2以下、４０ｇ／ｍ2未満、さらには３５ｇ／ｍ2以下であってもよい。目付の下限は、例えば２５ｇ／ｍ2以上である。
エアフィルタ濾材２において、ＰＴＦＥ多孔質膜３と通気性支持材４とは互いに接合されている。接合方法は限定されず、例えば、熱ラミネート、接着剤によるラミネートである。接合部における圧力損失の上昇を抑制できることから、ＰＴＦＥ多孔質膜３及び通気性支持材４は熱ラミネートによって互いに接合されていることが好ましい。
図１Ｂに示すエアフィルタ濾材２は、１つのＰＴＦＥ多孔質膜３と、これを挟持する２つの通気性支持材４Ａ，４Ｂとの３層構造の積層体５を含む濾材である。ただし、エアフィルタ濾材２及び積層体５が含むＰＴＦＥ多孔質膜３及び通気性支持材４の数は限定されない。エアフィルタ濾材２及び積層体５は、２以上のＰＴＦＥ多孔質膜３を含んでいてもよい。エアフィルタ濾材２は、３層以上の多層構造を有する積層体５を含むことが好ましい。
エアフィルタ濾材２の別の一例を図３に示す。図３のエアフィルタ濾材２は、２つのＰＴＦＥ多孔質膜３Ａ，３Ｂと、３つの通気性支持材４Ａ，４Ｂ，４Ｃとの５層構造の積層体５を含む。図３のエアフィルタ濾材２では、通気性支持材４Ａ、ＰＴＦＥ多孔質膜３Ａ、通気性支持材４Ｃ、ＰＴＦＥ多孔質膜３Ｂ及び通気性支持材４Ｂが順に積層されている。図１Ｂ及び図３に示すエアフィルタ濾材２では、いずれも、２以上の通気性支持材４を積層体５が含み、当該濾材２の双方の主面（双方の最外層）が通気性支持材４により構成されている。
エアフィルタ濾材２が２以上のＰＴＦＥ多孔質膜３を含む場合、ＰＴＦＥ多孔質膜３が連続して積層されている部分があってもよい。また、当該２以上のＰＴＦＥ多孔質膜３の構成は、同一であっても互いに異なっていてもよい。同様に、エアフィルタ濾材２が２以上の通気性支持材４を含む場合、通気性支持材４が連続して積層されている部分があってもよい。また、当該２以上の通気性支持材４の構成は、同一であっても互いに異なっていてもよい。
エアフィルタ濾材２及び積層体５は、本発明の効果が得られる限り、ＰＴＦＥ多孔質膜３及び通気性支持材４以外の層及び／又は部材を含んでいてもよい。
エアフィルタ濾材２は、例えば、ＰＴＦＥ多孔質膜３と通気性支持材４とを、熱ラミネート、接着剤ラミネート等の各種のラミネート手法により積層及び接合して形成できる。
フィルタプリーツパック１は、例えば、以下に示す特性を有する。
フィルタプリーツパック１のＰＦ（Performance Factor）値は、例えば４０以上であり、４５以上、５０以上、５５以上、さらには６０以上であってもよい。ＰＦ値は、フィルタプリーツパックの捕集性能の指標となる数値であり、ＰＦ値が大きいほどフィルタプリーツパックの捕集性能は高い。ＰＦ値４０以上のフィルタプリーツパック１は、半導体工業、薬品工業等のクリーンルームで使用されるエアフィルタに好ましく使用できる。
フィルタプリーツパック１のＰＦ値は、フィルタプリーツパック１の圧力損失ＰＬ2（単位：ｍｍＨ2Ｏ）及び捕集効率ＣＥ2（単位：％）から、以下の式（４）により求められる値である。
ＰＦ値＝｛−ｌоｇ［（１００−ＣＥ2）／１００］／ＰＬ2｝×１００ （４）
フィルタプリーツパック１の圧力損失ＰＬ2は、例えば５〜１２５Ｐａであり、４０〜１００Ｐａ、さらには６０〜１００Ｐａであってもよい。
フィルタプリーツパック１の圧力損失ＰＬ2は、当該フィルタプリーツパック１を枠体と組み合わせてエアフィルタユニットを形成し、形成したエアフィルタユニットに対してＪＩＳ Ｂ９９０８：２０１１に定められた試験方法形式１の圧力損失試験を実施して求めることができる。枠体には、例えば、外寸が６１０ｍｍ×６１０ｍｍ、開口部の寸法が５８０ｍｍ×５８０ｍｍであるアルミ製の枠体を使用できる。
フィルタプリーツパック１の捕集効率ＣＥ2は、例えば９９．９〜９９．９９９９％であり、９９．９〜９９．９９９９９％、さらには９９．９〜９９．９９９９９９％であってもよい。また、捕集効率ＣＥ2の下限は、９９．９９％以上、９９．９９９％以上、さらには９９．９９９９％以上であってもよい。フィルタプリーツパック１は、ＪＩＳ Ｚ８１２２：２０００に規定されたＨＥＰＡフィルタ用であってもよく、ＵＬＰＡフィルタ用であってもよい。
フィルタプリーツパック１の捕集効率（全体捕集効率）ＣＥ2は、当該フィルタプリーツパック１を枠体と組み合わせてエアフィルタユニットを形成し、形成したエアフィルタユニットに対してＥＮ（欧州規格）１８２２−１：２００９に定められた方法に準拠した捕集効率の評価を実施して求めることができる。枠体には、例えば、外寸が６１０ｍｍ×６１０ｍｍ、開口部の寸法が５８０ｍｍ×５８０ｍｍであるアルミ製の枠体を使用できる。また、評価は、以下の測定条件及び測定方法に従って実施するとともに、ＥＮ１８２２−１：２００９に定められている最大透過粒子径（ＭＰＰＳ）に対する捕集効率ではなく、多分散（粒子径０．１０〜０．２０μｍ、平均粒子径０．１５μｍ）の試験粒子を使用して求めた捕集効率を、フィルタプリーツパックの全体捕集効率ＣＥ2とする。
・試験粒子：ＰＡＯ（ポリアルファオレフィン）
・試験粒子径：０．１μｍ以上
・上流側粒子濃度：１．０×１０8個／Ｌ以上
・面風速：０．４±０．１ｍ／秒
フィルタプリーツパック１では、プリーツ加工時における捕集効率の低下が抑制される。このため、フィルタプリーツパック１では、低い圧力損失ＰＬ2及び高い捕集効率ＣＥ2の高いレベルでの両立が可能となる。この特性は、ＰＦ値及び捕集効率ＣＥ2により表現することができ、フィルタプリーツパック１は、例えば、４０以上、好ましくは４５以上、より好ましくは５０以上、さらに好ましくは５５以上、特に好ましくは６０以上のＰＦ値と、９９．９％以上、好ましくは９９．９９％以上、より好ましくは９９．９９９％以上、さらに好ましくは９９．９９９９％以上の捕集効率ＣＥ2とを同時に有することができる。
フィルタプリーツパック１は、エアフィルタ濾材２以外の部材をさらに備えていてもよい。当該部材は、例えば、一般に「ビード」と称される樹脂の紐状体である。ビードは、プリーツ加工されたエアフィルタ濾材の形状を維持するスペーサーの一種である。ビードは、通常、エアフィルタ濾材２のプリーツ線６（山折り線及び／又は谷折り線）と交差する方向に沿って進むように、折り畳まれたエアフィルタ濾材２の表面に配置されている。ビードは、エアフィルタ濾材２の一方の面に配置されていても、双方の面に配置されていてもよい。ただし、ビードは、ＰＴＦＥ多孔質膜３ではなく通気性支持材４上に配置されていることが好ましい。フィルタプリーツパック１は、ビードが配置されたエアフィルタ濾材２の面を平面視したときに、プリーツ線６の方向に所定の間隔をあけて互いに平行に配置された複数のビードを備えていてもよい。ビードは、例えば、樹脂を溶融して紐状に塗布することにより形成できる。樹脂は限定されず、例えばポリアミド、ポリオレフィンである。
フィルタプリーツパック１は、エアフィルタ濾材２をプリーツ加工によってプリーツ状に折り畳んで形成できる。エアフィルタ濾材２は、プリーツ加工によって、その側面から見て連続したＷ字状となるように折り畳まれる。
エアフィルタ濾材２のプリーツ加工は、例えば、レシプロ式の加工機を用いて、表面に交互かつ平行に設定された山折り線及び谷折り線によりエアフィルタ濾材２を連続して折り畳むことにより実施できる。
［エアフィルタユニット］
本発明のエアフィルタユニットの一例を図４に示す。図４に示すエアフィルタユニット２１は、フィルタプリーツパック１と、フィルタプリーツパック１を支持する枠体２２とを備える。エアフィルタユニット２１では、フィルタプリーツパック１の周縁部が枠体（支持枠）２２により支持されている。枠体２２は、例えば、金属、樹脂及びこれらの複合材料から構成される。樹脂から構成される枠体２２である場合は、枠体２２の成形と同時にフィルタプリーツパック１を当該枠体２２に組み合わせることも可能である。枠体２２の構成は、従来のエアフィルタユニットが備える枠体の構成と同様でありうる。
フィルタプリーツパック１を備えるエアフィルタユニット２１では、フィルタプリーツパック１を形成するためのプリーツ加工時における捕集効率の低下が抑制される。エアフィルタユニット２１は、ＰＦ値、圧力損失及び捕集効率（全体捕集効率）について、好ましい範囲を含め、フィルタプリーツパック１の説明において上述した数値範囲をとることができる。
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、以下に示す実施例に限定されない。
最初に、実施例及び比較例において作製したＰＴＦＥ多孔質膜、エアフィルタ濾材及びフィルタプリーツパックの評価方法を示す。
［厚さ］
通気性支持材、通気性支持材と積層する前のＰＴＦＥ多孔質膜、及びエアフィルタ濾材の厚さは、デジタルダイヤルゲージにより評価した。また、フィルタプリーツパックに含まれた状態にあるＰＴＦＥ多孔質膜の厚さは、以下のように評価した。最初に、フィルタプリーツパックをエポキシ樹脂に包埋した後、ＰＴＦＥ多孔質膜を含む断面を露出させて研磨及び整面し、さらにイオンポリッシング加工した。断面は、フィルタプリーツパックにおけるプリーツ線と垂直に交わる平面により切断した面とした。次に、電解放出型ＳＥＭ（ＦＥ−ＳＥＭ；日本電子製ＪＳＭ−７５００Ｆ、加速電圧５ｋＶ、反射電子像）を用いて得た当該断面の拡大観察像（倍率５００〜２０００倍）を画像解析して、折り返し領域IIにおけるＰＴＦＥ多孔質膜の最小の厚さｄ１、及び平坦領域IIIにおけるＰＴＦＥ多孔質膜の厚さｄ２を求めた。なお、厚さｄ２は、場所を変えながら５か所の測定ポイントにおいて求めた厚さの平均値とした。
［エアフィルタ濾材の捕集効率］
実施例及び比較例において作製したエアフィルタ濾材の捕集効率は、次のように測定した。最初に、通気口（円形、有効面積１００ｃｍ2）を有するホルダーに、評価対象物であるエアフィルタ濾材を、評価対象物が通気口を塞ぐようにセットした。次に、通気口内の評価対象物を空気が透過するように、ホルダーの一方の面と他方の面との間に圧力差を発生させた。次に、評価対象物を透過する空気の線流速が流量計で測定して５．３ｃｍ／秒を保持するように上記圧力差を調整した後、粒子径０．１０〜０．２０μｍ（平均粒子径０．１５μｍ）のポリアルファオレフィン粒子を、４×１０8個／Ｌ以上の濃度で、評価対象物を透過する空気に含ませた。評価対象物の下流に配置したパーティクルカウンタを用いて、評価対象物を透過した空気に含まれるポリアルファオレフィン粒子の濃度を測定し、以下の式（２）により、評価対象物の捕集効率を求めた。
捕集効率＝［１−（下流側の粒子濃度）／（上流側の粒子濃度）］×１００（％） （２）
［エアフィルタ濾材の圧力損失］
実施例及び比較例において作製したエアフィルタ濾材の圧力損失は、次のように評価した。最初に、通気口（円形、有効面積１００ｃｍ2）を有するホルダーに、評価対象物であるエアフィルタ濾材を、評価対象物が通気口を塞ぐようにセットした。次に、通気口内の評価対象物を空気が透過するように、ホルダーの一方の面と他方の面との間に圧力差を発生させた。そして、評価対象物を透過する空気の線流速が流量計で測定して５．３ｃｍ／秒となったときの上記圧力差を圧力計（マノメータ）により測定した。１つの評価対象物について上記圧力差を８回測定し、その平均値を、評価対象物の圧力損失とした。
［エアフィルタ濾材のＰＦ値］
実施例及び比較例において作製したエアフィルタ濾材のＰＦ値は、上述のように求めた捕集効率（ＣＥ1）及び圧力損失（ＰＬ1）から、以下の式（１）により求めた。ただし、式（１）に代入する圧力損失（ＰＬ1）の値は、単位Ｐａのときの値を単位ｍｍＨ2Ｏのときの値に換算した換算値とした。
ＰＦ値＝｛−ｌоｇ[（１００−ＣＥ1）／１００]／ＰＬ1｝×１００ （１）
［フィルタプリーツパックの捕集効率（全体捕集効率）］
実施例及び比較例において作製した各エアフィルタ濾材をプリーツ加工して得たフィルタプリーツパックの全体捕集効率は、当該プリーツパックを枠体に組み込んだエアフィルタユニットの全体捕集効率として、ＥＮ１８２２−１：２００９に定められた方法に準拠して評価した。ただし、評価は、以下の測定条件及び測定方法に従って実施した。また、ＥＮ１８２２−１：２００９に定められている最大透過粒子径（ＭＰＰＳ）に対する捕集効率ではなく、多分散（粒子径０．１０〜０．２０μｍ、平均粒子径０．１５μｍ）の試験粒子を使用して求めた捕集効率を、フィルタプリーツパックの全体捕集効率とした。
・試験粒子：ＰＡＯ（ポリアルファオレフィン）
・試験粒子径：０．１μｍ以上
・上流側粒子濃度：１．０×１０8個／Ｌ以上
・面風速：０．４±０．１ｍ／秒
・エアフィルタユニットのサイズ：外寸６１０ｍｍ×６１０ｍｍ、開口部の寸法５８０ｍｍ×５８０ｍｍ
ＥＮ１８２２−１：２００９に定められた方法に従い、エアフィルタユニットの下流側の面に沿って、５０ｍｍ×１０ｍｍの測定用開口部を有するプローブを速度２２ｍ／秒でスキャンさせて、エアフィルタユニットの全領域において下流側に漏れ出たＰＡＯ粒子の総数を計測した。次に、計測したＰＡＯ粒子の総数から、下流側粒子濃度を求めた。求めた下流側粒子濃度及び上記上流側粒子濃度から、式：全体捕集効率＝［１−（下流側粒子濃度／上流側粒子濃度）］×１００（％）により、エアフィルタユニット（フィルタプリーツパック）の全体捕集効率を求めた。
［フィルタプリーツパックの圧力損失］
実施例及び比較例において作製した各エアフィルタ濾材をプリーツ加工して得たフィルタプリーツパックの圧力損失は、当該フィルタプリーツパックを枠体に組み込んだエアフィルタユニットの圧力損失として、ＪＩＳ Ｂ９９０８：２０１１に定められた試験方法形式１の圧力損失試験を実施して評価した。枠体には、外寸が６１０ｍｍ×６１０ｍｍ、開口部の寸法が５８０ｍｍ×５８０ｍｍであるものを使用した。
［フィルタプリーツパックのＰＦ値］
実施例及び比較例において作製した各フィルタプリーツパックのＰＦ値は、上述のように求めた捕集効率（ＣＥ2）及び圧力損失（ＰＬ2）から、以下の式（４）により求めた。ただし、式（４）に代入する圧力損失（ＰＬ2）の値は、単位Ｐａのときの値を単位ｍｍＨ2Ｏのときの値に換算した換算値とした。
ＰＦ値＝｛−ｌоｇ[（１００−ＣＥ2）／１００]／ＰＬ2｝×１００ （４）
（実施例１）
ＰＴＦＥファインパウダー（ダイキン製、ポリフロンＦ−１０４）１００重量部と、液状潤滑剤としてドデカン２０重量部とを均一に混合して混合物を得た。次に、得られた混合物を押出機を用いてシート状に押出成形して、帯状のＰＴＦＥシート（厚さ１．５ｍｍ、幅２０ｃｍ）を得た。次に、形成したＰＴＦＥシートを１対の金属圧延ロールにより圧延した。圧延は、圧延の前後においてＰＴＦＥシートの幅が変化しないように、圧延ロールの下流に配置した別のロールを用いてＰＴＦＥシートを長手方向に引っ張りながら実施した。圧延後のＰＴＦＥシートの厚さは５００μｍであった。
次に、ＰＴＦＥシートを１５０℃の雰囲気に保持して液状潤滑剤を除去した。次に、ＰＴＦＥシートを、ロール延伸法により、長手方向に延伸温度２８０℃、延伸倍率２２倍で延伸した後、テンター延伸法により、幅方向に延伸温度１５０℃、延伸倍率４０倍で延伸した。さらに、延伸後のＰＴＦＥシートを、当該シートの寸法を固定した状態で５００℃の熱風により加熱して、ＰＴＦＥ多孔質膜Ａを得た。得られたＰＴＦＥ多孔質膜Ａの厚さは６．５μｍであった。
次に、得られたＰＴＦＥ多孔質膜Ａと、ＰＥＴ／ＰＥ複合繊維の不織布（ユニチカ製、エルベスＳ０３０３ＷＤＯ、目付３０ｇ／ｍ2、厚さ２１０μｍ）から構成される通気性支持材とを、一対の当該通気性支持材がＰＴＦＥ多孔質膜Ａを挟持するように熱ラミネートにより積層して、通気性支持材／ＰＴＦＥ多孔質膜Ａ／通気性支持材の３層構造を有するエアフィルタ濾材Ａを得た。得られたエアフィルタ濾材Ａの厚さは３２０μｍ、圧力損失は２２０Ｐａ、捕集効率は９９．９９９５％、ＰＦ値は２４であった。
次に、エアフィルタ濾材Ａを、レシプロ式プリーツ加工機（ファルテック製）を用いて、山高さ（プリーツ高さ）３５ｍｍ、プリーツ間隔８ｐｐｉ（pleats per inch）でプリーツ加工して、フィルタプリーツパックＡを得た。フィルタプリーツパックの形状を維持するためのビードには、ポリアミド樹脂を使用した。フィルタプリーツパックＡにおけるＰＴＦＥ多孔質膜Ａの厚さｄ１は３．０μｍ、厚さｄ２は７．０μｍであり、エアフィルタ濾材の収縮率は５７％であった。
次に、プリーツ加工により得たフィルタプリーツパックＡを、外寸が６１０ｍｍ×６１０ｍｍ、開口部の寸法が５８０ｍｍ×５８０ｍｍであるアルミ製の枠体に、フィルタプリーツパックの四辺が枠体に密着するように接着剤により固定して、エアフィルタユニットを得た。得られたエアフィルタユニットの全体捕集効率（フィルタプリーツパックＡの全体捕集効率）は９９．９９９８％（５Ｎ８）であった。また、フィルタプリーツパックＡの圧力損失は１００Ｐａ、ＰＦ値は５５であった。
（実施例２）
圧延後のＰＴＦＥシートの厚さが２００μｍとなるように圧延するとともに、長手方向の延伸倍率を１０倍とした以外は実施例１と同様にして、ＰＴＦＥ多孔質膜Ｂを得た。得られたＰＴＦＥ多孔質膜Ｂの厚さは１０μｍであった。
次に、ＰＴＦＥ多孔質膜Ａの代わりにＰＴＦＥ多孔質膜Ｂを用いた以外は実施例１と同様にして、通気性支持材／ＰＴＦＥ多孔質膜Ｂ／通気性支持材の３層構造を有するエアフィルタ濾材Ｂを得た。得られたエアフィルタ濾材Ｂの厚さは３２０μｍ、圧力損失は２２０Ｐａ、捕集効率は９９．９９９５％、ＰＦ値は２４であった。
次に、エアフィルタ濾材Ａの代わりにエアフィルタ濾材Ｂを用いた以外は実施例１と同様にして、フィルタプリーツパックＢを得た。フィルタプリーツパックＢにおけるＰＴＦＥ多孔質膜Ｂの厚さｄ１は１．０μｍ、厚さｄ２は６．７μｍであり、エアフィルタ濾材の収縮率は８５％であった。
次に、プリーツ加工により得たフィルタプリーツパックＢを、外寸が６１０ｍｍ×６１０ｍｍ、開口部の寸法が５８０ｍｍ×５８０ｍｍであるアルミ製の枠体に、フィルタプリーツパックの四辺が枠体に密着するように接着剤により固定して、エアフィルタユニットを得た。得られたエアフィルタユニットの全体捕集効率（フィルタプリーツパックＢの全体捕集効率）は９９．９９９９３％（６Ｎ３）であった。また、フィルタプリーツパックＢの圧力損失は１００Ｐａ、ＰＦ値は６０であった。
（実施例３）
圧延後のＰＴＦＥシートの厚さが１００μｍとなるように圧延するとともに、長手方向の延伸倍率を５倍とした以外は実施例１と同様にして、ＰＴＦＥ多孔質膜Ｃを得た。得られたＰＴＦＥ多孔質膜Ｃの厚さは１２．５μｍであった。
次に、ＰＴＦＥ多孔質膜Ａの代わりにＰＴＦＥ多孔質膜Ｃを用いた以外は実施例１と同様にして、通気性支持材／ＰＴＦＥ多孔質膜Ｃ／通気性支持材の３層構造を有するエアフィルタ濾材Ｃを得た。得られたエアフィルタ濾材Ｃの厚さは３２０μｍ、圧力損失は２２０Ｐａ、捕集効率は９９．９９９５％、ＰＦ値は２４であった。
次に、エアフィルタ濾材Ａの代わりにエアフィルタ濾材Ｃを用いた以外は実施例１と同様にして、フィルタプリーツパックＣを得た。フィルタプリーツパックＣにおけるＰＴＦＥ多孔質膜Ｃの厚さｄ１は１．０μｍ、厚さｄ２は１０．０μｍであり、エアフィルタ濾材の収縮率は９０％であった。厚さｄ１及びｄ２を求める際に画像解析した上記断面の拡大観察像を図５Ａ〜図５Ｃに示す。図５Ａには、平坦領域に位置するＰＴＦＥ多孔質膜が示されている。図５Ｂには、折り返し領域に位置するＰＴＦＥ多孔質膜が示されており、図５Ｃには、図５Ｂの領域IVの拡大像が示されている。
次に、プリーツ加工により得たフィルタプリーツパックＣを、外寸が６１０ｍｍ×６１０ｍｍ、開口部の寸法が５８０ｍｍ×５８０ｍｍであるアルミ製の枠体に、フィルタプリーツパックの四辺が枠体に密着するように接着剤により固定して、エアフィルタユニットを得た。得られたエアフィルタユニットの全体捕集効率（フィルタプリーツパックＣの全体捕集効率）は９９．９９９９８％（６Ｎ８）であった。また、フィルタプリーツパックＣの圧力損失は１００Ｐａ、ＰＦ値は６５であった。
（比較例１）
圧延後のＰＴＦＥシートの厚さが６００μｍとなるように圧延するとともに、長手方向の延伸倍率を２５倍とした以外は実施例１と同様にして、ＰＴＦＥ多孔質膜Ｄを得た。得られたＰＴＦＥ多孔質膜Ｄの厚さは５．０μｍであった。
次に、ＰＴＦＥ多孔質膜Ａの代わりにＰＴＦＥ多孔質膜Ｄを用いた以外は実施例１と同様にして、通気性支持材／ＰＴＦＥ多孔質膜Ｄ／通気性支持材の３層構造を有するエアフィルタ濾材Ｄを得た。得られたエアフィルタ濾材Ｄの厚さは３２０μｍ、圧力損失は２２０Ｐａ、捕集効率は９９．９９９５％、ＰＦ値は２４であった。
次に、エアフィルタ濾材Ａの代わりにエアフィルタ濾材Ｄを用いた以外は実施例１と同様にして、フィルタプリーツパックＤを得た。フィルタプリーツパックＤにおけるＰＴＦＥ多孔質膜Ｄの厚さｄ１は３．０μｍ、厚さｄ２は５．０μｍであり、エアフィルタ濾材の収縮率は４０％であった。
次に、プリーツ加工により得たフィルタプリーツパックＤを、外寸が６１０ｍｍ×６１０ｍｍ、開口部の寸法が５８０ｍｍ×５８０ｍｍであるアルミ製の枠体に、フィルタプリーツパックの四辺が枠体に密着するように接着剤により固定して、エアフィルタユニットを得た。得られたエアフィルタユニットの全体捕集効率（フィルタプリーツパックＤの全体捕集効率）は９９．９９９５％（５Ｎ５）であった。また、フィルタプリーツパックＤの圧力損失は１００Ｐａ、ＰＦ値は５０であった。
評価結果を以下の表１にまとめる。
表１に示すように、収縮率が５０％以上である実施例のフィルタプリーツパックでは、比較例のフィルタプリーツパックに比べて、エアフィルタ濾材としての圧力損失及び捕集効率は同等ながらも、フィルタプリーツパック及びこれを備えるエアフィルタユニットとしての捕集効率が向上した。
本発明のフィルタプリーツパックは、エアフィルタ濾材を備える従来のフィルタプリーツパックと同様の用途に使用できる。用途は、例えば、半導体工業、薬品工業等で利用されるクリーンルームのエアフィルタユニットである。
１ フィルタプリーツパック
２ エアフィルタ濾材
３，３Ａ，３Ｂ ＰＴＦＥ多孔質膜
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 通気性支持材
５ 積層体
６ プリーツ線
１４ 頂部
２１ エアフィルタユニット
２２ 枠体
ｄ１ （折り返し領域におけるＰＴＦＥ多孔質膜の最小の）厚さ
ｄ２ （平坦領域におけるＰＴＦＥ多孔質膜の）厚さ

Claims (6)

  1. プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材を備えるフィルタプリーツパックであって、
    前記エアフィルタ濾材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜と、通気性支持材との積層体を含み、
    式（ｄ２−ｄ１）／ｄ２により求められる前記エアフィルタ濾材の収縮率が５０％以上であるフィルタプリーツパック。
    ただし、ｄ１は、前記プリーツ状に折り畳まれたエアフィルタ濾材の折り返し領域における前記ＰＴＦＥ多孔質膜の最小の厚さである。ｄ２は、前記エアフィルタ濾材の平坦領域における前記ＰＴＦＥ多孔質膜の厚さである。
  2. 前記厚さｄ１が１μｍ以上である請求項１に記載のフィルタプリーツパック。
  3. 前記厚さｄ２が５μｍを超える請求項１又は２に記載のフィルタプリーツパック。
  4. 前記エアフィルタ濾材の目付が３０〜２６０ｇ／ｍ2である請求項１〜３のいずれかに記載のフィルタプリーツパック。
  5. 前記積層体が、２以上の前記通気性支持材を含み、
    前記濾材の双方の主面が前記通気性支持材により構成されている請求項１〜４のいずれかに記載のフィルタプリーツパック。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載のフィルタプリーツパックと、前記フィルタプリーツパックを支持する枠体と、を備えるエアフィルタユニット。
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