JP7453375B2

JP7453375B2 - エアフィルタ用濾材及びその製造方法

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Publication number: JP7453375B2
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Inventors: 希田代; 正佐藤
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Description

本開示は、半導体、液晶、食品工業向けのクリーンルーム、ビル空調又は空気清浄機などに設置されるエアフィルタに用いられるエアフィルタ用濾材に関する。

空気中のサブミクロン又はミクロン単位の粒子を捕集除去するためには、一般的に、エアフィルタ用濾材を備えたエアフィルタが用いられる。エアフィルタは捕集可能な粒子径、捕集効率によって粗塵用フィルタ、中性能フィルタ、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタに分類され、後者になるほどより高性能となる。

エアフィルタ用濾材の濾過性能を示す特性として、圧力損失及び捕集効率がある。圧力損失が高いほど、通風のために必要なエネルギー消費量が増加するとともにフィルタのランニングコストが高くなるため、圧力損失が低く且つ粒子の捕集効率が高い濾材が望ましい。この観点より示される濾過性能の指標としては、数１の式で定義されるＰＦ値がある。尚、透過率［％］＝１００－捕集効率［％］であり、高いＰＦ値を有する濾材が望ましい。

エアフィルタ用濾材に求められる他の物性としては、撥水性が挙げられる。撥水性が低いと、濾材をエアフィルタユニットに加工する際に使用するシール剤が染み込む問題がある。又、十分な撥水性があることで、気温の変化による結露や湿度の高い空気が通風した際に水滴により濾材の孔を塞ぐ問題の発生を防ぐことができる。

更にエアフィルタ用濾材に求められる物性としては、剛度及び強度が挙げられる。剛度が低いと、通風時のたわみによりプリーツの山同士が接触し、圧力損失が上昇する恐れがある。又、強度が低いと、濾材をエアフィルタユニットにプリーツ加工する際や通風して使用する際に、濾材の割れや裂けが発生する恐れがある。そのため、実用上十分な剛度及び強度を濾材に付与する必要がある。しかしながら、濾材に用いるガラス繊維は自己接着性を持たず、剛度及び強度が不十分であるため、バインダー樹脂、バインダー繊維等のバインダーが一般的に使用される。なかでも剛度と強度を共に付与できるバインダー樹脂を使用することが望ましいが、濾材にバインダー樹脂を付着させると、バインダーの皮膜が、濾材の細孔を目詰まりさせて圧力損失を上昇させたり、大きな表面積を有するガラス繊維のネットワーク構造を被覆して粒子捕集を阻害したりすることにより、ＰＦ値が低くなる場合があった。

エアフィルタ用濾材のＰＦ値を向上させる方法としては、エアフィルタ用濾材に４級アンモニウム塩であるカチオン性界面活性剤を付与する方法（例えば、特許文献１を参照。）、バインダー樹脂と硫酸エステル塩若しくはスルホン酸塩のいずれか一方又は両方からなる界面活性剤に加えてフッ素系撥水剤を付与する方法（例えば、特許文献２を参照。）、バインダー樹脂とパーフルオロアルキル化合物を含有するフッ素系界面活性剤と撥水剤を付与する方法（例えば、特許文献３を参照。）が提案されている。

ＰＦ値を更に向上する方法として全融型バインダー繊維と芯鞘型バインダー繊維とを付与する方法（例えば、特許文献４を参照。）が提案されている。

特開２０１０‐９４５８０号公報特開２０１４‐２２１４５６号公報特開２０１７‐４２７６２号公報特開２０１８‐３８９８３号公報

前記の通り、エアフィルタ用濾材のＰＦ値を向上させる方法として特許文献１～３の技術が提案されているが、更なるＰＦ値及び撥水性の向上が求められている。

また、特許文献４に開示された方法は、十分な強度は得られるものの剛度が十分でない問題があった。

前記の通り、エアフィルタ用濾材には、実用上十分な剛度、強度及び撥水性を有しながら高いＰＦ値を有することが求められているが、従来の技術では、これらの特性、特には十分な剛度、ＰＦ値及び撥水性を得られなかった。したがって、本開示の課題は、実用上十分な剛度及び強度を有しながら高いＰＦ値及び撥水性を有するエアフィルタ用濾材を提供すること及びその濾材を容易な製法で提供することである。

本発明に係るエアフィルタ用濾材は、ガラス繊維を含む湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材において、該濾材は、カチオン性のバインダー樹脂、ノニオン性又はカチオン性のフッ素樹脂及びカチオン性の界面活性剤を含み、かつ、アニオン性の界面活性剤を含まず、前記フッ素樹脂と前記界面活性剤との固形分質量比率が３０／７０～８０／２０の範囲にあることを特徴とする。カチオン性のバインダー樹脂でガラス繊維を結着させるに際して、フッ素樹脂及びカチオン性の界面活性剤を前記の割合で共にガラス繊維に吸着させることにより、実用上十分な剛度及び強度を有しながら、高いＰＦ値及び撥水性を有するエアフィルタ用濾材が得られる。また、ガラス繊維は負の表面電荷を有するため、フッ素樹脂がガラス表面により吸着しやすくなり、撥水効果が向上する。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、前記濾材に含まれる前記バインダー樹脂、前記フッ素樹脂及び前記界面活性剤を合計した固形分質量含有率は、濾材全体に対して２～１２％であることが好ましい。濾材の十分な剛度及び強度と高ＰＦ値との両立が可能となる。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、前記湿式不織布は、前記ガラス繊維として、繊維径が１～１０μｍのガラスウール繊維、繊維径が１μｍ未満のガラスウール繊維及び繊維径が４～３０μｍのチョップドガラス繊維を含むことが好ましい。高ＰＦ値及び高強度が得られやすくなる。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、前記濾材がバインダー繊維を更に含み、前記濾材に含まれる前記バインダー繊維の配合率は、濾材中の繊維の全繊維質量に対して、３０質量％以下であってもよい。バインダー樹脂の強度付与効果を補助する。

本発明に係るエアフィルタ用濾材の製造方法は、ガラス繊維を含むスラリーを湿式抄紙法によりシート化して、湿潤状態のシートを形成する工程と、前記湿潤状態のシートを、カチオン性のバインダー樹脂、ノニオン性又はカチオン性のフッ素樹脂及びカチオン性の界面活性剤を含み、かつ、アニオン性の界面活性剤を含まず、前記フッ素樹脂と前記界面活性剤との固形分質量比率が３０／７０～８０／２０の範囲にある水性分散液に含浸する工程と、前記水性分散液に含浸した湿潤状態のシートを乾燥して、乾燥シートを得る工程と、を有することを特徴とする。これにより、実用上十分な剛度及び強度を有しながら高いＰＦ値及び撥水性を有するエアフィルタ用濾材が得られる。

本開示によって、実用上十分な剛度及び強度を有しながら高いＰＦ値及び撥水性を有するエアフィルタ用濾材を提供することができる。

フッ素樹脂／界面活性剤の固形分質量比率と０．１０～０．１５μｍのＰＦ値との関係を表したグラフである。フッ素樹脂／界面活性剤の固形分質量比率と撥水性との関係を表したグラフである。

次に、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。

本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、ガラス繊維を含む湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材であり、濾材は、カチオン性のバインダー樹脂、フッ素樹脂及びカチオン性の界面活性剤を含み、フッ素樹脂と界面活性剤との固形分質量比率が３０／７０～８０／２０の範囲にある。又、濾材の製造工程において、カチオン性のバインダー樹脂、フッ素樹脂及びカチオン性の界面活性剤を含み、フッ素樹脂と界面活性剤との固形分質量比率が３０／７０～８０／２０の範囲にある水性分散液を、ガラス繊維を含むスラリーを湿式抄紙法によりシート化した湿潤状態のシートに含浸させる。含浸によってガラス繊維にフッ素樹脂と界面活性剤が共に吸着する。次に含浸したシートを乾燥させる。このような工程を経た濾材は、ガラス繊維が均一に分散してガラス繊維同士の凝集が防止され、濾材の表面積が大きくなる。加えて、界面活性剤により含浸液の表面張力が低くなることで、濾材の表面や細孔がバインダー樹脂により塞がれる問題が抑えられるため、バインダー樹脂のみを含浸させた場合よりも高いＰＦ値を有する濾材が得られる。

本実施形態におけるフッ素樹脂とカチオン性の界面活性剤の濾材中の固形分質量比率（フッ素樹脂／界面活性剤）は３０／７０～８０／２０の割合であり、より好ましくは４０／６０～８０／２０の割合である。この質量比率とすることで、高いＰＦ値（例えば、１１以上）と、高い撥水性（例えば、５０８ｍｍ水柱高以上）の両方を有するエアフィルタ用濾材を得ることができる。フッ素樹脂の質量比率が３０よりも低く界面活性剤の質量比率が７０よりも高いと、フッ素樹脂がガラス繊維に十分吸着しないためＰＦ値と撥水性が低くなり、フッ素樹脂の質量比率が８０も高く界面活性剤の質量比率が２０よりも低いと、界面活性剤がガラス繊維に十分吸着しないためＰＦ値が低くなる。

本実施形態で用いるフッ素樹脂は、分子内にフルオロアルキル基を含有する樹脂であり、フッ素原子によりもたらされる反撥力により、撥水性、撥油性、非粘着性等の特性を有するものである。撥水剤、撥油剤又は防汚剤として市販されているパーフルオロアルキル基含有樹脂からなる水性エマルジョンタイプ又は水性ディスパージョンタイプのものを用いることが好ましい。フッ素樹脂はノニオン性又はカチオン性が好ましく、ガラス繊維に吸着しやすいカチオン性のフッ素樹脂がより好ましい。ガラス繊維は負の表面電荷を有するため、フッ素樹脂がガラス表面により吸着しやすくなり、撥水効果が向上する。ここでいうカチオン性とは、フッ素樹脂自体又は乳化剤等がカチオン性であり、水中に分散されたフッ素樹脂のコロイド粒子が正の表面電荷を有することを意味する。カチオン性のフッ素樹脂を用いることにより、水中において負の表面電荷を有するガラス繊維に吸着しやすくなる。

本実施形態で用いる界面活性剤は、カチオン性のものから選択される。カチオン性界面活性剤としては、例えば１～３級アミン塩、４級アンモニウム塩等が挙げられる。本実施形態では、濾材がカチオン性の界面活性剤を含んでいれば、本発明の効果を妨げない範囲において、ノニオン性の界面活性剤がさらに含まれていても構わない。

本実施形態においては、エアフィルタ用濾材に必要とされる剛度及び強度を付与するために、バインダー樹脂が使用され、カチオン性のバインダー樹脂から選択される。ここでいうカチオン性とは、バインダー樹脂自体又は乳化剤等がカチオン性であり、水中に分散されたバインダー樹脂のコロイド粒子が正の表面電荷を有することを意味する。カチオン性のバインダー樹脂を用いることにより、ガラス繊維の表面を効率的に被覆できるため、剛度及び強度の向上と撥水性の発現との両立が可能である。一方で、アニオン性のバインダー樹脂を用いると、ガラス繊維の表面を効率的に被覆することによる効果が得られない上に、本実施形態で用いるカチオン性のフッ素樹脂及び／又はカチオン性の界面活性剤と混合した場合に凝集を起こしやすく、使用が難しい。バインダー樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリスチレンブタジエン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂であり、これらを含む水性分散液が用いられる。尚、本実施形態で用いるフッ素樹脂は、前記の通りフッ素原子による反撥力のために強度付与に対する効果が小さいため、ここでいうバインダー樹脂には含まれない。

濾材中におけるバインダー樹脂、フッ素樹脂及び界面活性剤を合計した固形分質量含有率は、濾材全体に対して２～１２％であることが好ましく、４～９％がより好ましい。これらの成分の含有率が２％よりも低いと強度が十分に発現せず、含有率が１２％よりも高いとＰＦ値が低くなる。

本実施形態におけるエアフィルタ用濾材は、ガラス繊維を含む湿式不織布からなる。ガラス繊維は高い剛性を有しているため、濾材内において、空気が通過するために必要な空隙を十分に維持することができ、高いＰＦ値を得ることができる。ガラス繊維としてはガラスウール繊維とチョップドガラス繊維を使用することができる。ここで言うガラスウール繊維は、火焔延伸法又はロータリー法により延伸されて製造される、繊維径がある程度の分布幅を有する不定形で不連続なウール状のガラス繊維である。繊維径の範囲は一般的に約０．１～約１０μｍであり、ある程度の分布幅を有することから繊維径の値は一般的に平均繊維径として表され、本実施形態において用いているガラスウール繊維の繊維径も平均繊維径である。一方で、チョップドガラス繊維は、所定の直径を有する口金から紡糸された連続したガラス繊維を所定の繊維長に切断した定形で直線状のガラス繊維であり、繊維径の範囲は一般的に約４～約３０μｍ、繊維長の範囲は一般的に約１．５～約２５ｍｍである。本実施形態の濾材において、繊維径が細く不定形のガラスウール繊維は、捕集効率を高くするとともに濾材中の空隙を保持する効果を有する。繊維径が太く直線状のチョップドガラス繊維は、フィルタユニットの加工時及び使用時に必要とされる強度及び剛度を付与する効果を有するが、濾材の製造中に繊維が水平方向に堆積しやすいため、チョップドガラス繊維の配合比率が高いと、濾材の密度を高くする傾向にある。本実施形態において、ガラス繊維としてチョップドガラス繊維を用いる場合、チョップドガラス繊維の配合率は、濾材中の繊維の全繊維質量に対して、１～５０質量％が好ましく、３～３０％質量％がより好ましく、５～１０質量％が更に好ましい。

本実施形態においては、ガラスウール繊維の平均繊維径は特に限定するものではないが、０．１～１０μｍであることが好ましく、０．２～７μｍであることがより好ましい。又、高いＰＦ値を得るためには、ガラス繊維の少なくとも一部が繊維径１μｍ未満のガラス繊維であることが好ましい。

本実施形態においては、バインダー樹脂の強度付与効果を補助する目的で、バインダー繊維を用いることができる。バインダー繊維は、ガラス繊維を含むスラリーに添加され、溶融接着、水素結合、物理的な絡み合い等により強度を付与する繊維であり、本実施形態の効果を損なわない範囲で自由に選択される。例を挙げると、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維等である。本実施形態においては、これらの中でも溶融接着バインダー繊維を用いることが好ましい。溶融接着バインダー繊維の形態としては、溶融する部分と溶融しない部分とが隣り合わせで複合化されたサイドバイサイド型バインダー繊維や、溶融しない芯部と溶融する鞘部を有する芯鞘型バインダー繊維や、全体が溶融してガラス繊維等の主体繊維同士の接着に寄与する全融型バインダー繊維などがある。バインダー繊維の配合率は、濾材中の繊維の全繊維質量に対して、０～３０質量％が好ましく、０～２０質量％がより好ましく、０～１０質量％が更に好ましい。溶融接着バインダー繊維は、サイドバイサイド型バインダー繊維、芯鞘型バインダー繊維及び全融型バインダー繊維のうち、いずれか一種をエアフィルタ用濾材に含ませる形態のほか、２種又は３種を含ませてもよい。２種を含ませる例としては、サイドバイサイド型バインダー繊維と芯鞘型バインダー繊維の組み合わせ、サイドバイサイド型バインダー繊維と全融型バインダー繊維の組み合わせ、又は芯鞘型バインダー繊維と全融型バインダー繊維の組み合わせがある。

本実施形態では、濾材がバインダー繊維を更に含み、濾材に含まれるバインダー繊維、バインダー樹脂、フッ素樹脂及び界面活性剤の固形分質量含有率は、濾材全体に対して０％以上３０％以下であってもよい。本実施形態では、濾材がバインダー樹脂を含むため、バインダー繊維は必須ではないが補助剤として濾材に含まれていてもよい。ただし、濾材に含まれるバインダー繊維、バインダー樹脂、フッ素樹脂及び界面活性剤の固形分質量含有率が３０％を超えると、ＰＦ値を下げ、濾材の難燃性を低下させる場合がある。

本実施形態に係るエアフィルタ用濾材の製造工程においては、原料繊維を水中で分散して原料スラリーを得て、これを湿式抄紙法によりシート化して、湿潤状態のシートを得る。分散及び抄紙に用いる水は、酸性であることが好ましく、ｐＨ２～４であることがより好ましい。酸性下で分散及び抄紙を行うことにより、ガラス繊維の分散が容易になるほか、湿紙強度を高くすることができ、操業が容易になる。

本実施形態にかかわる濾材の製造工程では、前記の方法で得られた湿潤状態のシートに、カチオン性のバインダー樹脂、フッ素樹脂、カチオン性の界面活性剤を含む水性分散液を含浸させ、シートを乾燥することでエアフィルタ用濾材が得られる。乾燥前のシートにバインダー樹脂、フッ素樹脂及び界面活性剤を含浸させることにより、本発明の効果を高めることができる。シートの乾燥は、抄紙機においては、多筒式ドライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥機、手抄装置においては、ロータリードライヤー、循環乾燥機等を用いて、例えば、１００～１７０℃、より好ましくは１２０～１６０℃の温度にて乾燥させることが好ましい。

本実施形態においては、バインダー樹脂、フッ素樹脂及び界面活性剤水性分散液に対して、本発明の効果を妨げない範囲で、消泡剤等の添加剤を適宜添加することができる。

以下に本発明について具体的な実施例を示して説明するが、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。尚、例中の「部」は、原料スラリー中の繊維の固形分質量比率、又は含浸液中の成分の固形分質量比率を示し、原料スラリーにおいては全ての繊維の合計量を１００部とし、含浸液においてはバインダー樹脂を１００部とした。バインダー樹脂を含まない含浸液については、合計を１００部とした。又、例中の「％」は、含浸液中の成分の固形分質量濃度、又は濾材中の成分の固形分質量含有率を示す。

＜実施例１＞
平均繊維径０．６５μｍのガラスウール（Ｂ－０６－Ｆ、ＵｎｉｆｒａｘＣｏ．製）を６０部、平均繊維径２．４４μｍのガラスウール（Ｂ－２６－Ｒ、ＵｎｉｆｒａｘＣｏ．製）を３０部、平均繊維径６μｍ、カット長６ｍｍのチョップドガラス繊維（ＥＣ－６－６－ＳＰ、ＵｎｉｆｒａｘＣｏ．製）１０部をテーブル離解機にてｐＨ３．０の酸性水を用いて離解し、原料スラリーを得た。次に、カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）１．５部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）３．５部及び水を混合して固形分濃度１．８％に調製した含浸液を湿紙に含浸付与させ、１３０℃のロータリードライヤーを用いて乾燥させ、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は５．２％であった。

＜実施例２＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）２部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）３部及び水を混合して固形分濃度１．８％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は５．２％であった。

＜実施例３＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）３部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）２部及び水を混合して固形分濃度１．５％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は５．２％であった。

＜実施例４＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）４部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）１部及び水を混合して固形分濃度１．２％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は５．２％であった。

＜実施例５＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、ノニオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ５５０Ｄ、ＡＧＣ（株）製）２部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）３部及び水を混合して固形分濃度１．８％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は４．０％であった。

＜実施例６＞
平均繊維径０．６５μｍのガラスウール（Ｂ－０６－Ｆ、ＵｎｉｆｒａｘＣｏ．製）を６０部、平均繊維径２．４４μｍのガラスウール（Ｂ－２６－Ｒ、ＵｎｉｆｒａｘＣｏ．製）を１２部、平均繊維径６μｍ、カット長６ｍｍのチョップドガラス繊維（ＥＣ－６－６－ＳＰ、ＵｎｉｆｒａｘＣｏ．製）１０部、カット長５ｍｍの芯／鞘がポリエステル／ポリエステルである芯鞘バインダー繊維（メルティ４０８０、ユニチカ（株）製）１８部をテーブル離解機にてｐＨ３．０の酸性水を用いて離解した以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は５．１％であった。

＜実施例７＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）２部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）３部及び水を混合して固形分濃度４．８％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は１１．８％であった。

＜比較例１＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）及び水を混合して固形分濃度０．４０％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は５．５％であった。

＜比較例２＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）５部及び水を混合して固形分濃度２．０％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は５．２％であった。

＜比較例３＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）１部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）４部及び水を混合して固形分濃度２．０％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は５．２％であった。

＜比較例４＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）４．５部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）０．５部及び水を混合して固形分濃度１．１％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は５．２％であった。

＜比較例５＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）５部及び水を混合して固形分濃度１．１％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は５．５％であった。

＜比較例６＞
カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）６０部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）４０部及び水を混合して固形分濃度０．１０％に調製した含浸液を用いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。尚、濾材中の含浸成分の含有率は０．２３％であった。

＜比較例７＞
含浸の工程を除いた以外は、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

＜比較例８＞
カチオン性バインダー樹脂（ボンコートＳＦＣ－５４、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）３部、アニオン性界面活性剤（ハイテノール３３０Ｔ、第一工業製薬（株）製）２部及び水を固形分濃度１．５％となるように混合したところ凝集物を発生した。そのため、この含浸液を用いたエアフィルタ用濾材は作製しなかった。

＜比較例９＞
アニオン性バインダー樹脂（ボンコートＡＮ－１１９０Ｓ、ＤＩＣ（株）製）１００部、カチオン性フッ素樹脂（アサヒガードＡＧ－Ｅ０６０、ＡＧＣ（株）製）３部、カチオン性界面活性剤（カチオーゲンＴＭＰ、第一工業製薬（株）製）２部及び水を固形分濃度１．５％となるように混合したところ凝集物を発生した。そのため、この含浸液を用いたエアフィルタ用濾材は作製しなかった。

実施例及び比較例において得られたエアフィルタ用濾材の評価は、以下に示す方法を用いて行った。

＜圧力損失＞
圧力損失は、有効面積１００ｃｍ^２のエアフィルタ用濾材に面風速５．３ｃｍ／秒で通風した際の差圧として、マノメーター（マノスターゲージＷＯ８１、（株）山本電機製作所製）を使用して測定した。

＜透過率＞
透過率は、ラスキンノズルで発生させた多分散ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）粒子を含む空気が有効面積１００ｃｍ^２のエアフィルタ用濾材に面風速５．３ｃｍ／秒で通風した際の上流及び下流のＰＡＯ粒子の個数をレーザーパーティクルカウンター（ＫＣ－１８、リオン（株）製）を用いて測定し、上流と下流の粒子数の比から求めた。対象粒子径は０．１０～０．１５μｍとした。

＜ＰＦ値＞
ＰＦ値は、圧力損失及び粒子透過率の値から、数１に示す式を用いて計算した。対象粒子径は０．１０～０．１５μｍとした。

＜ガーレー剛度＞
ガーレー剛度は、ガーレーステフネステスター（熊谷理機工業（株）製）を用いて、試験幅１ｉｎｃｈ、試験長２ｉｎｃｈの条件で測定した。

＜引張強度＞
引張強度は、オートグラフＡＧＸ－Ｓ（（株）島津製作所製）を用いて試験幅１ｉｎｃｈ、試験長１００ｍｍ、引張速度１５ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定を行った。

＜撥水性＞
撥水性は、ＭＩＬ－ＳＴＤ－２８２に準拠して測定を行った。

前記の方法で行ったエアフィルタ用濾材の評価結果を表１及び表２に示した。又、実施例１～４及び比較例２～５の結果を用いて、フッ素樹脂／界面活性剤の固形分質量比率と０．１０～０．１５μｍのＰＦ値、撥水性の関係を表したグラフを、各々、図１及び図２に示した。

実施例１～４によれば、カチオン性のバインダー樹脂を含み、且つカチオン性のフッ素樹脂とカチオン性の界面活性剤を３０／７０～８０／２０の範囲の比率で含む場合、実用上十分な強度及び剛度と、高いＰＦ値（１１以上）及び撥水性（５０８ｍｍ水柱高以上）を有する濾材を得ることができた。実施例５によれば、ノニオン性のフッ素樹脂を含む場合においては、撥水性が実施例２と比べて若干低いものの、同様の特徴を有する濾材を得ることができた。すなわち、カチオン性のフッ素樹脂を用いた実施例２がより好ましいことが分かった。実施例６によれば、バインダー繊維を使用した場合においては、実施例２と比べてＰＦ値が若干低いものの、高い強度と剛度を有する濾材を得ることができた。実施例７によれば、含浸成分の付着量を約１２％まで高めた場合においては、実施例２と比べてＰＦ値が若干低いものの、高い強度と剛度と撥水性を有する濾材を得ることができた。

比較例１によれば、フッ素樹脂及び界面活性剤を含まない場合、ＰＦ値が低かった。比較例２によれば、フッ素樹脂を含まない場合、ＰＦ値及び撥水性が低かった。比較例３によれば、フッ素樹脂の配合比率が低い場合、ＰＦ値及び撥水性が低かった。比較例４によれば、界面活性剤の配合比率が低い場合、ＰＦ値が低かった。比較例５によれば、界面活性剤を含まない場合、ＰＦ値が低かった。比較例６によれば、バインダー樹脂を含まない場合、剛度及び強度が低かった。比較例７によれば、含浸成分を全く含まない場合、剛度及び強度が低く、撥水性が全く得られなかった。比較例８によれば、界面活性剤をアニオン性にした場合、薬品同士の相性により凝集を起こしたため、濾材を作製できなかった。比較例９によれば、バインダー樹脂をアニオン性にした場合、薬品同士の相性により凝集を起こしたため、濾材を作製できなかった。

Claims

ガラス繊維を含む湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材において、
該濾材は、カチオン性のバインダー樹脂、ノニオン性又はカチオン性のフッ素樹脂及びカチオン性の界面活性剤を含み、かつ、アニオン性の界面活性剤を含まず、
前記フッ素樹脂と前記界面活性剤との固形分質量比率が３０／７０～８０／２０の範囲にあることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
前記濾材に含まれる前記バインダー樹脂、前記フッ素樹脂及び前記界面活性剤を合計した固形分質量含有率は、濾材全体に対して２～１２％であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用濾材。
前記湿式不織布は、前記ガラス繊維として、繊維径が１～１０μｍのガラスウール繊維、繊維径が１μｍ未満のガラスウール繊維及び繊維径が４～３０μｍのチョップドガラス繊維を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のエアフィルタ用濾材。
前記濾材がバインダー繊維を更に含み、前記濾材に含まれる前記バインダー繊維の配合率は、濾材中の繊維の全繊維質量に対して、３０質量％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載のエアフィルタ用濾材。
ガラス繊維を含むスラリーを湿式抄紙法によりシート化して、湿潤状態のシートを形成する工程と、
前記湿潤状態のシートを、カチオン性のバインダー樹脂、ノニオン性又はカチオン性のフッ素樹脂及びカチオン性の界面活性剤を含み、かつ、アニオン性の界面活性剤を含まず、前記フッ素樹脂と前記界面活性剤との固形分質量比率が３０／７０～８０／２０の範囲にある水性分散液に含浸する工程と、
前記水性分散液に含浸した湿潤状態のシートを乾燥して、乾燥シートを得る工程と、を有することを特徴とするエアフィルタ用濾材の製造方法。