JP3082764B2 - Air filter material - Google Patents
Air filter materialInfo
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- JP3082764B2 JP3082764B2 JP11208985A JP20898599A JP3082764B2 JP 3082764 B2 JP3082764 B2 JP 3082764B2 JP 11208985 A JP11208985 A JP 11208985A JP 20898599 A JP20898599 A JP 20898599A JP 3082764 B2 JP3082764 B2 JP 3082764B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
- Y02A50/2351—Atmospheric particulate matter [PM], e.g. carbon smoke microparticles, smog, aerosol particles, dust
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルターエレメ
ント、特にエアーフィルター装置用のフィルターエレメ
ントに関し、より詳しくは高性能エアーフィルター装
置、例えばHEPA(High Efficiency Particulate Ai
r)、ULPA(Ultra Low Penetration Air)または超
ULPAフィルターとして使用されるフィルター装置に
使用されるフィルターエレメントおよびそれを製造する
ためのフィルター媒体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filter element, and more particularly to a filter element for an air filter device.
r), a filter element used in a filter device used as a ULPA (Ultra Low Penetration Air) or ultra ULPA filter and a filter medium for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年における科学技術の進歩および生活
様式の変化に伴い、清浄な空間や清澄な空気が必要とさ
れる場合が増えてきている。病院や住居内において清澄
な空気が望ましいのは当然であり、種々の空気清浄器が
用いられている。また、精密機械工業や食品産業におい
ても同様である。更に、集積回路や半導体の製造、薬品
の製造、人工臓器などのメディカル関連製品の製造にお
いては、通常の清浄空間より遥かに少ない量の塵埃しか
許容されず、一般的にはHEPAフィルター、好ましく
はULPAフィルター、より好ましくは超ULPAフィ
ルターグレードのフィルター装置が必要とされている。2. Description of the Related Art Along with recent advances in science and technology and changes in lifestyles, there is an increasing need for clean spaces and clear air. Naturally, clear air is desirable in hospitals and homes, and various air purifiers are used. The same applies to the precision machinery industry and the food industry. Furthermore, in the manufacture of integrated circuits and semiconductors, in the manufacture of medicines, and in the manufacture of medical-related products such as artificial organs, much less dust is allowed than in ordinary clean spaces, and generally HEPA filters, preferably There is a need for a filter device of the ULPA filter, more preferably the ultra ULPA filter grade.
【0003】上述のような空気清浄用のフィルター装置
は、清浄にすべき空気を通過させて塵埃を除去するフィ
ルター材料から成るフィルターエレメントを有するフィ
ルターをフィルター装置に装着するようになっている。[0003] In the filter device for air cleaning as described above, a filter having a filter element made of a filter material for removing dust by passing air to be cleaned is mounted on the filter device.
【0004】このフィルターエレメントの一例を図3に
模式的に斜視図にて示す。フィルターエレメント1は、
複数の畝状部2を形成するように屈曲されたフィルター
媒体3、例えばガラス繊維の濾布から成る。更に、一般
的にはフィルター媒体を均等に配置するためにスペーサ
ー4が畝状部と畝状部との間に配置されている(2つの
みを例示的に図示)。このようなフィルターエレメント
1の周囲を矩形のフレーム(図示せず)内に気密的に結
合してフィルターとする。フィルターを通過する空気
は、矢印で示すように、図3の右手後方からフィルター
媒体を通過して左手前方に向かって流れる。このような
フィルターエレメントは、例えば高機能フィルターの展
開(大阪ケミカル・リサーチシリーズ VOL.5 N
O.9 大阪ケミカルマーケッティングセンター発行)
の40〜41頁に記載されている。FIG. 3 schematically shows an example of this filter element in a perspective view. Filter element 1 is
It consists of a filter medium 3, for example a glass fiber filter cloth, bent to form a plurality of ridges 2. Furthermore, in general, a spacer 4 is disposed between the ridges to evenly arrange the filter media (only two are illustrated by way of example). The periphery of such a filter element 1 is hermetically connected in a rectangular frame (not shown) to form a filter. As shown by the arrows, the air passing through the filter flows from the rear right of FIG. 3 through the filter medium to the front left. Such a filter element is developed, for example, by developing a high-performance filter (Osaka Chemical Research Series VOL.5 N
O.9 Published by Osaka Chemical Marketing Center)
On pages 40-41.
【0005】図示したようなフィルターエレメントを製
造する場合、フィルター媒体を波形に屈曲させ、屈曲さ
せた状態を例えばホットメルト接着剤により固定されて
いる。この場合、セパレーターを波形形状のフィルター
媒体の間に挿入すれば必然的に波のピッチが大きくな
り、濾過面積が小さくなってしまう。更に、接着剤によ
るフィルター媒体の固定は、屈曲後により行われるた
め、ピッチ(図3のpに相当)が不均一になることが多
い。特にピッチが小さい場合、少々の不均一であって
も、気体の流れが不均一になり、全体としての圧力損失
が増えたり、気体の偏流が生じたりして好ましくない結
果となる。[0005] In the case of manufacturing a filter element as shown in the figure, the filter medium is bent in a wave form, and the bent state is fixed by, for example, a hot melt adhesive. In this case, if the separator is inserted between the filter media having a corrugated shape, the pitch of the waves will inevitably increase, and the filtration area will decrease. Furthermore, since the fixing of the filter medium with the adhesive is performed after the bending, the pitch (corresponding to p in FIG. 3) is often non-uniform. In particular, when the pitch is small, even if the pitch is slightly nonuniform, the gas flow becomes nonuniform, and the pressure loss as a whole increases and the gas drifts, which is not preferable.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従って、上述のような
従来のフィルターエレメントの問題点を克服して、フィ
ルター媒体の折り込みピッチを均一にしたフィルターエ
レメントおよびそのためのフィルター材料を提供するこ
とが本発明が解決しようとする課題である。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a filter element having a uniform folding pitch of a filter medium and a filter material therefor, by overcoming the above-mentioned problems of the conventional filter element. Is the problem to be solved.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上述の課題は、長手方向
に相互に平行に配置された少なくとも2つの長尺ストリ
ップ材料を両側に有するシート状フィルター媒体から成
るシート状フィルター材料により解決されることが見出
された。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned object is achieved by a sheet-like filter material comprising a sheet-like filter medium having on both sides at least two elongate strips arranged longitudinally parallel to one another. Was found.
【0008】本発明のフィルター材料において、長尺ス
トリップ材料は熱融着性であるのが好ましく、ストリッ
プ材料は、フィルター材料の両側に存在する。これは、
フィルター媒体を折り込んだ場合に、ストリップ材料が
相互に重なることにより、フィルター材料の均等な折り
込みピッチを確保するためである。このストリップ材料
は、使用するフィルター媒体の長手方向に平行に、ま
た、フィルター媒体の全長にわたって存在する。ストリ
ップ材料の数は、使用するフィルター媒体の性質、例え
ば可撓性や強度に応じて適当に選択できるが、均等なピ
ッチを確保するという目的上、フィルター媒体の両側に
それぞれ少なくとも2つ必要である。ストリップ材料を
いずれの位置に配置してもよいが、フィルター媒体の有
効利用の観点から、フィルター媒体の両縁に配置するの
が最も好ましい。また、両縁だけでは、中央付近におけ
るピッチが正確に確保されない場合には、フィルター媒
体の中央部分にもストリップ材料を配置するのが好まし
い。更に、ストリップ材料は、フィルター媒体の同じ位
置の両側にあっても、または、そうでなくてもよい。In the filter material of the present invention, the long strip material is preferably heat-fusible, and the strip material is on both sides of the filter material. this is,
This is because when the filter medium is folded, the strip materials overlap with each other to ensure a uniform folding pitch of the filter material. This strip material is present parallel to the longitudinal direction of the filter media used and over the entire length of the filter media. The number of strip materials can be appropriately selected according to the properties of the filter medium to be used, for example, flexibility and strength, but at least two on each side of the filter medium are required for the purpose of ensuring a uniform pitch. . The strip material may be arranged at any position, but is most preferably arranged at both edges of the filter medium from the viewpoint of effective use of the filter medium. In addition, when the pitch near the center is not accurately secured by only the both edges, it is preferable to arrange the strip material also in the center portion of the filter medium. Further, the strip material may or may not be on opposite sides of the same location of the filter media.
【0009】ストリップ材料は、熱融着性の材料であれ
ばいずれの材料であってもよい。本明細書において、
「熱融着性」なる用語は、加熱により溶融して、それ自
身同士が結合できる性質を意味する。耐薬品性の点など
を考慮した場合、ポリエチレンやポリプロピレンが特に
好ましい熱融着性材料として例示できる。その他の好ま
しいストリップ材料には、例えばポリエステルやフッ素
樹脂が包含される。熱融着性材料に代えて、接着剤を介
在させることにより結合できるストリップ材料も使用し
てよい。この場合、許容できる範囲で接着剤の塗布厚さ
のコントロールを精密にする必要がある。この点で熱融
着性の材料を使用するのがより好ましい。The strip material may be any material as long as it is a heat-fusible material. In this specification,
The term "thermally fusible" refers to the property of being able to melt by heating and bond together. Considering the chemical resistance and the like, polyethylene and polypropylene can be exemplified as particularly preferable heat-fusible materials. Other preferred strip materials include, for example, polyesters and fluoroplastics. Instead of a heat-sealable material, a strip material that can be bonded by interposing an adhesive may be used. In this case, it is necessary to precisely control the thickness of the adhesive applied within an acceptable range. In this regard, it is more preferable to use a heat-fusible material.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1には、本発明のフィルター材
料11の斜視図を示す。図示した態様では、フィルター
媒体13は、その両面にそれぞれ3本の熱融着性ストリ
ップ材料15を有する。それぞれのストリップ材料はフ
ィルター材料の全長にわたって存在し、相互に平行にな
っている。FIG. 1 is a perspective view of a filter material 11 according to the present invention. In the embodiment shown, the filter media 13 has three heat-sealable strip materials 15 on each side thereof. Each strip material is present over the entire length of the filter material and is parallel to each other.
【0011】本発明は、更に、フィルター媒体が織布ま
たは不織布により少なくとも片面がラミネートされたポ
リテトラフルオロエチレン多孔膜であるフィルター材料
も提供する。The present invention further provides a filter material wherein the filter medium is a polytetrafluoroethylene porous membrane laminated on at least one side with a woven or nonwoven fabric.
【0012】本発明のフィルターエレメントを図2に模
式的に斜視図で示す。本発明のフィルター材料11を折
り込んでフィルター媒体の同じ側の熱融着性ストリップ
材料を相互に隣接させ、隣接したストリップ材料を適当
な方法、例えば超音波加熱により熱融着する。あるい
は、接着剤を介在させることにより結合してもよい。こ
の場合、フィルター材料の両縁のストリップ材料17は
完全に結合させる必要があるが、中央のストリップ材料
19は、結合させても、あるいは結合させなくてもよ
い。従って、本発明のフィルターエレメントにおいて、
ストリップ材料の厚さの2倍に相当する長さがピッチに
相当することになる。FIG. 2 is a schematic perspective view of the filter element of the present invention. The filter material 11 of the present invention is folded so that the heat-sealable strip materials on the same side of the filter media are adjacent to each other, and the adjacent strip materials are heat-sealed by any suitable method, for example, by ultrasonic heating. Alternatively, they may be joined by interposing an adhesive. In this case, the strip material 17 on both edges of the filter material must be completely bonded, while the central strip material 19 may or may not be bonded. Therefore, in the filter element of the present invention,
The length corresponding to twice the thickness of the strip material will correspond to the pitch.
【0013】本発明のフィルターエレメントに使用する
フィルター媒体は、上述の折り込み処理が可能であるよ
うにある程度の可撓性を有するものであれば、一般的に
エアーフィルター装置に使用されているフィルター媒体
であってよい。例えば、ガラス繊維、合成繊維の濾布を
使用できる。ピッチを小さくする(即ち、畝状部の開き
具合を小さくする)ことを考慮した場合、ポリマー物質
のフィルター媒体、例えばポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)の多孔膜が好ましく、更に、微小粒子の捕
集効率を大きくすること、圧力損失を小さくすることな
どを考慮した場合、孔径が微小でかつ膜厚が薄いPTF
E多孔膜のようなフィルター媒体を使用するのが特に好
ましい。The filter medium used in the filter element of the present invention may be any filter medium generally used in an air filter device as long as it has a certain degree of flexibility so that the above-described folding process can be performed. It may be. For example, glass cloth or synthetic fiber filter cloth can be used. In consideration of reducing the pitch (that is, reducing the degree of opening of the ridges), a filter medium of a polymer substance, for example, a porous membrane of polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferable, and furthermore, collection of fine particles. In consideration of increasing the efficiency, reducing the pressure loss, etc., a PTF having a small pore diameter and a thin film thickness is used.
It is particularly preferred to use a filter medium such as a porous E membrane.
【0014】なかでも、ポリエチレン、ポリプロピレン
のようなポリマー繊維の織布または不織布とラミネート
構造にしたPTFE多孔膜のようなフィルター媒体は、
図2のように屈曲させても、ガラス繊維のフィルター媒
体のように折れてそれ故に新たに塵埃を発生することも
ないので好ましい。Above all, a filter medium such as a PTFE porous membrane laminated with a woven or non-woven fabric of polymer fibers such as polyethylene and polypropylene is used.
The bending as shown in FIG. 2 is preferable because it does not bend like a glass fiber filter medium and hence does not generate any new dust.
【0015】本発明のフィルターエレメントにおいて、
圧力損失、塵埃の捕集効率、フィルター媒体の可撓性な
どを考慮した場合、ポリテトラフルオロエチレンからな
るフィルター媒体を用いるのが好ましく、また、フッ素
系樹脂特有の耐薬品性を有する点からも有利である。そ
の他、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレートをコ
アとしてその周囲にポリオレフィン、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、低融点ポリエステルのような熱融
着性樹脂を被覆した複合繊維の織布または不織布とフィ
ルター媒体をラミネート構造にした場合、接着剤を使用
しなくてもストリップ材料と気密的に熱融着できるので
更に好都合である。In the filter element of the present invention,
In consideration of pressure loss, dust collection efficiency, flexibility of the filter medium, and the like, it is preferable to use a filter medium made of polytetrafluoroethylene, and also from the viewpoint of having chemical resistance unique to a fluororesin. It is advantageous. In addition, polyester, polyethylene terephthalate as a core around the polyolefin, for example, polyethylene, polypropylene, a woven or non-woven fabric of a composite fiber coated with a heat-fusible resin such as low-melting polyester and a filter medium in a laminated structure, It is even more advantageous that the adhesive can be hermetically sealed to the strip material without using an adhesive.
【0016】換言すれば、本発明は、ポリテトラフルオ
ロエチレン多孔膜の少なくとも片面に、芯/鞘構造を有
する複合繊維からなる織布または不織布をラミネートし
てなるラミネート構造物を提供する。本発明のラミネー
ト構造物は、鞘成分として熱融着樹脂を用いることによ
り、ストリップ材料と気密的に熱融着させることができ
る。In other words, the present invention provides a laminated structure obtained by laminating a woven or nonwoven fabric made of a composite fiber having a core / sheath structure on at least one surface of a polytetrafluoroethylene porous membrane. The laminate structure of the present invention can be heat-sealed to the strip material in an airtight manner by using a heat-sealing resin as the sheath component.
【0017】また、本発明のラミネート構造物におい
て、織布または不織布は、ポリエステルまたはポリエチ
レンテレフタレートを芯として、その周囲にポリエチレ
ン、ポリプロピレンまたは低融点ポリエステルからなる
熱融着性樹脂を被覆した複合繊維を用いることができ
る。本発明のラミネート構造物において、芯(コア)成
分としてのポリエステルまたはポリエチレンテレフタレ
ートと組み合わせる鞘(被覆)成分としてのポリエチレ
ン、ポリプロピレンまたは低融点ポリエステルは、フィ
ルター媒体をストリップ材料に対して熱融着させるため
の機能を有する。Further, in the laminated structure of the present invention, the woven or nonwoven fabric is made of a composite fiber having a core made of polyester or polyethylene terephthalate and coated with a heat-fusible resin made of polyethylene, polypropylene or low-melting polyester around the core. Can be used. In the laminated structure of the present invention, polyethylene, polypropylene or low melting point polyester as a sheath (coating) component in combination with polyester or polyethylene terephthalate as a core component is used to thermally fuse the filter medium to the strip material. It has the function of
【0018】このようなポリテトラフルオロエチレンか
らなる多孔質フィルター媒体は、例えば、ポリテトラフ
ルオロエチレン半焼成体を延伸したのちこれをポリテト
ラフルオロエチレン焼成体の融点以上の温度でヒートセ
ットしてなるポリテトラフルオロエチレン多孔膜であっ
て、走査型電子顕微鏡写真の画像処理によるフィブリル
と結節の面積比が99:1〜75:25であり、平均フ
ィブリル径が0.05μm〜0.2μmであり、結節の最大
面積が2μm2以下であり、かつ平均孔径が0.2μm〜
0.5μmであるポリテトラフルオロエチレン多孔膜、平
均孔径が0.2μm〜0.5μmであり、かつ5.3cm/秒
の流速で空気を透過させた時の圧力損失が10mmH2O
〜100mmH2Oであるポリテトラフルオロエチレン多
孔膜、ポリテトラフルオロエチレン半焼成体を二軸方向
に少なくとも50倍の伸張面積倍率で延伸し、ポリテト
ラフルオロエチレン焼成体の融点以上でヒートセットさ
れたポリテトラフルオロエチレン多孔膜のようなもので
ある。Such a porous filter medium made of polytetrafluoroethylene is obtained, for example, by stretching a semi-baked polytetrafluoroethylene and then heat setting it at a temperature equal to or higher than the melting point of the fired polytetrafluoroethylene. A polytetrafluoroethylene porous membrane, wherein the area ratio of fibrils and nodules by image processing of a scanning electron micrograph is 99: 1 to 75:25, the average fibril diameter is 0.05 μm to 0.2 μm, The maximum area of the nodule is 2 μm 2 or less, and the average pore size is 0.2 μm or more.
A polytetrafluoroethylene porous membrane having a thickness of 0.5 μm, an average pore size of 0.2 μm to 0.5 μm, and a pressure loss of 10 mmH 2 O when air is permeated at a flow rate of 5.3 cm / sec.
A polytetrafluoroethylene porous film having a thickness of 100100 mmH 2 O, a polytetrafluoroethylene semi-fired body was stretched in a biaxial direction at an extension area magnification of at least 50 times, and heat-set at a temperature equal to or higher than the melting point of the polytetrafluoroethylene fired body. It is like a polytetrafluoroethylene porous membrane.
【0019】このような多孔膜は、粒子を確実に捕集す
る為にはフィルターの繊維に付着した粒子の再離脱の防
止や貫通粒子の遮蔽が必要である。その為には、確実に
捕集したい粒子の大きさよりも小さい孔径のフィルター
材を用いるべきである。従って、PTFE多孔膜にあっ
ては平均孔径の小さいものが好ましい。フィルター材料
の孔径と空孔率が同一であれば圧力損失は膜厚に比例す
るので、膜厚は薄い方が好ましい。In such a porous membrane, it is necessary to prevent the particles adhering to the fibers of the filter from detaching again and to shield the penetrating particles in order to reliably collect the particles. For that purpose, a filter material having a pore size smaller than the size of the particles to be surely collected should be used. Therefore, a porous PTFE membrane having a small average pore diameter is preferred. If the pore size and the porosity of the filter material are the same, the pressure loss is proportional to the film thickness.
【0020】フィルター材料の圧力損失、孔径、空孔
率、膜厚が同じであっても粒子捕集性能は異なるもので
あり、理論上は0.5μm以下の細かい繊維を用い又バ
インダーを可能なかぎり少量に抑える、すなわち繊維以
外の部分を減らすことが好ましいといわれている(化学
工学協会52年会江見準講演要旨集参照)。上述のPT
FE多孔膜は、このような諸条件を満足するものであ
る。Even if the filter material has the same pressure loss, pore size, porosity, and film thickness, the particle collecting performance is different. In theory, fine fibers of 0.5 μm or less can be used and a binder can be used. It is said that it is preferable to keep the amount as small as possible, that is, to reduce the portion other than the fiber (see the Abstracts of the 52nd Annual Meeting of the Society of Chemical Engineers, Emi). The above PT
The FE porous membrane satisfies such conditions.
【0021】これらPTFE多孔膜について製法を含め
てより詳細に説明する。PTFE多孔膜の延伸前の材料
は、特開昭59−152825公報で定義されたPTF
E半焼成体に準拠するものである。このPTFE半焼成
体を二軸方向に伸張面積倍率で少なくとも50倍、好ま
しくは少なくとも100倍、さらに好ましくは少なくと
も250倍延伸し焼成した延伸多孔体の構造は、ほとん
ど結節のない微細な繊維からなる特有な膜構造を有す
る。These PTFE porous membranes will be described in more detail including the production method. The material of the porous PTFE membrane before stretching is PTF defined in JP-A-59-152825.
This is based on the semi-fired E. The structure of the stretched porous body obtained by stretching and firing the semi-baked PTFE in the biaxial direction at a stretch area ratio of at least 50 times, preferably at least 100 times, and more preferably at least 250 times, is made of fine fibers having almost no knots. It has a unique film structure.
【0022】しかも、そのようにして製造したPTFE
多孔膜の平均孔径はきわめて小さく、通常0.5μm〜
0.2μmであり、さらに膜の厚みも延伸前の20分の1
から100分の1程度に減少している。これらの諸要件
は、半導体の微細パターンを加工する高度な清浄空間を
維持するためのエアフィルター材料に適している。In addition, the PTFE thus manufactured
The average pore size of the porous membrane is extremely small, usually from 0.5 μm
0.2 μm, and the thickness of the film is 1/20 of that before stretching.
From about 1/100. These requirements are suitable for an air filter material for maintaining a high clean space for processing a fine pattern of a semiconductor.
【0023】低圧損のフィルターを作製するための一つ
の要件は、薄いPTFE多孔膜で良いことになるが、従
来法(特公昭56−17216号公報)では延伸倍率を増
大させても厚みは少ししか減少しない。けれども、極端
に延伸倍率を増大させ、厚みを小さくすると孔径は大き
くなるので延伸前のフィルム厚みを薄くせざるを得な
い。しかし工業的に利用できるフィルムの延伸前厚みは
せいぜい30μm〜50μmまでである。品質及び歩留り
を考えると、100μm前後の厚みの延伸前フィルムが
通常である。One requirement for producing a filter having a low pressure loss is that a thin PTFE porous membrane is sufficient. However, in the conventional method (Japanese Patent Publication No. 56-17216), even if the stretching ratio is increased, the thickness is slightly reduced. Only decrease. However, when the stretching ratio is extremely increased and the thickness is reduced, the pore size increases, so that the film thickness before stretching must be reduced. However, the thickness of an industrially usable film before stretching is at most 30 μm to 50 μm. In consideration of quality and yield, a film before stretching having a thickness of about 100 μm is usually used.
【0024】前記したPTFE半焼成体を二軸方向に伸
張面積倍率で少なくとも50倍延伸し焼成する製法で
は、工業的に生産性に支障のない厚み100μm程度の
延伸前フィルムを用いて目的を達成することができる。In the above-mentioned production method in which the semi-sintered PTFE is stretched in the biaxial direction by at least 50 times the stretching area ratio and fired, the purpose is achieved by using a film before stretching having a thickness of about 100 μm which does not hinder industrial productivity. can do.
【0025】PTFE多孔膜における各パラメータの一
般的な範囲および好ましい範囲をまとめて示す。 一般的な範囲 好ましい範囲 焼成度: 0.30〜0.80 0.35〜0.70 延伸倍率: 長手方向 4〜30 長手方向 5〜25 幅方向 10〜100 幅方向 15〜70 合計 50〜1000 合計 75〜850 (延伸倍率の合計が250倍以上の時には、焼成度が0.35〜0.48であるこ とが特に好ましい。) 一般的な範囲 好ましい範囲 平均孔径: 0.2〜0.5μm 0.2〜0.4μm 膜厚: 0.5〜15μm 0.5〜10μm フィブリル/結節面積比:99/1〜75/25 99/1〜85/15 平均フィブリル径: 0.05〜0.2μm 0.05〜0.2μm 結節の最大面積: 2μm2以下 0.05〜1μm2 圧力損失: 10〜100mmH2O 10〜70mmH2OA general range and a preferable range of each parameter in the PTFE porous membrane are shown together. General range Preferred range Firing degree: 0.30 to 0.80 0.35 to 0.70 Stretching ratio: longitudinal direction 4 to 30 longitudinal direction 5 to 25 width direction 10 to 100 width direction 15 to 70 Total 50 to 1000 75 to 850 in total (when the total draw ratio is 250 or more, the degree of baking is particularly preferably 0.35 to 0.48.) General range Preferred range Average pore size: 0.2 to 0.5 μm 0.2 to 0.4 μm Film thickness: 0.5 to 15 μm 0.5 to 10 μm Fibril / knot area ratio: 99/1 to 75/25 99/1 to 85/15 Average fibril diameter: 0.05 to 0.5 2 μm 0.05 to 0.2 μm Maximum area of nodule: 2 μm 2 or less 0.05 to 1 μm 2 Pressure loss: 10 to 100 mmH 2 O 10 to 70 mmH 2 O
【0026】前記の各特性は次の測定方法で求められ
る。平均孔径 ASTM F−316−86の記載に準じて測定される
ミーンフローポアサイズ(MFP)を平均孔径とする。実
際の測定は、コールター・ポロメーター(Coulter Por
ometer)[コールター・エレクトロニクス(Coulter Ele
ctronics)社(英国)製]で測定を行う。The above characteristics are obtained by the following measuring methods. Mean flow pore size measured according to the description of the average pore size of ASTM F-316-86 with (MFP) and average pore diameter. The actual measurement was made using a Coulter Porometer.
ometer) [Coulter Ele
ctronics) (UK)].
【0027】膜厚 株式会社ミツトヨ製1D−110MH型膜厚計を使用
し、多孔膜を5枚重ねて全体の膜厚を測定し、その膜厚
を5で割り、得られた値を1枚の膜の膜厚とする。[0027] Using the film thickness Mitutoyo Corporation Ltd. 1D-110MH type film thickness meter, the thickness of the entire measured repeatedly five porous membrane dividing the thickness at 5, one obtained value Film thickness.
【0028】圧力損失 多孔膜を直径47mmの円形に切り出し、透過有効面積1
2.6cm2のフィルターホルダーにセットし、これの入口
側を0.4kg/cm2に加圧し、出口側から出る空気の流量
を上島製作所製流量計で調節し多孔膜透過流速を5.3c
m/秒に合わせた。その時の圧力損失をマノメーターで
測定する。The pressure loss porous membrane is cut into a circle having a diameter of 47 mm, and the effective transmission area is 1
The filter was set in a 2.6 cm 2 filter holder, the inlet side of the filter was pressurized to 0.4 kg / cm 2 , the flow rate of air exiting from the outlet side was adjusted with a flow meter manufactured by Kamishima Seisakusho, and the permeation rate of the porous membrane was 5.3 c.
m / sec. The pressure loss at that time is measured with a manometer.
【0029】焼成度 まず、PTFE未焼成体から3.0±0.1mgの試料を秤
量して切取り、この試料を用いてまず結晶融解曲線を求
める。同様にPTFE半焼成体から3.0±0.1mgの試
料を秤量して切取り、この試料を用いて結晶融解曲線を
求める。 Degree of firing First, a sample of 3.0 ± 0.1 mg was weighed and cut from the unfired PTFE, and a crystal melting curve was first determined using this sample. Similarly, a sample of 3.0 ± 0.1 mg is weighed and cut from the semi-baked PTFE, and a crystal melting curve is obtained using this sample.
【0030】結晶融解曲線は、示差走査熱量計(以下、
「DSC」という。例えば島津製作所社製DSC−50
型)を用いて記録する。まずPTFE未焼成体の試料
を、DSCのアルミニウム製パンに仕込み、未焼成体の
融解熱および焼成体の融解熱を次の手順で測定する。 (1) 試料を50℃/分の加熱速度で250℃に加熱
し、次いで10℃/分の加熱速度で250℃から380
℃まで加熱する。この加熱工程において記録された結晶
融解曲線の1例を図4の曲線Aとして示す。この工程に
おいて現われる吸熱カーブのピーク位置を「PTFE未
焼成体の融点」または「PTFEファインパウダーの融
点」と定義する。 (2) 380℃まで加熱した直後、試料を10℃/分の
冷却速度で250℃に冷却する。 (3) 試料を再び10℃/分の加熱速度で380℃に加
熱する。加熱工程(3)において記録される結晶融解曲線
の1例を図4の曲線Bとして示す。加熱工程(3)におい
て現われる吸熱カーブのピーク位置を「PTFE焼成体
の融点」と定義する。The crystal melting curve was measured by a differential scanning calorimeter (hereinafter, referred to as
It is called "DSC". For example, DSC-50 manufactured by Shimadzu Corporation
(Type). First, a sample of the unfired PTFE is charged into a DSC aluminum pan, and the heat of fusion of the unfired body and the heat of fusion of the fired body are measured in the following procedure. (1) The sample is heated to 250 ° C. at a heating rate of 50 ° C./min and then from 250 ° C. to 380 at a heating rate of 10 ° C./min.
Heat to ° C. One example of the crystal melting curve recorded in this heating step is shown as curve A in FIG. The peak position of the endothermic curve appearing in this step is defined as “the melting point of the unfired PTFE” or “the melting point of the PTFE fine powder”. (2) Immediately after heating to 380 ° C, the sample is cooled to 250 ° C at a cooling rate of 10 ° C / min. (3) The sample is heated again to 380 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min. One example of a crystal melting curve recorded in the heating step (3) is shown as a curve B in FIG. The peak position of the endothermic curve appearing in the heating step (3) is defined as "the melting point of the fired PTFE".
【0031】続いてPTFE半焼成体について結晶融解
曲線を工程(1)に従って記録する。この場合の曲線の1
例を図5に示す。PTFE未焼成体、焼成体、半焼成体
の融解熱は吸熱カーブとベースラインとの間の面積に比
例し、島津製作所社製DSC−50型では解析温度を設
定すれば自動的に計算される。Subsequently, the crystal melting curve of the semi-baked PTFE is recorded according to the step (1). Curve 1 in this case
An example is shown in FIG. The heat of fusion of the unfired, fired, and semi-fired PTFE bodies is proportional to the area between the endothermic curve and the baseline, and is automatically calculated by setting the analysis temperature in DSC-50, manufactured by Shimadzu Corporation. .
【0032】そこで焼成度は次の式によって計算され
る。 焼成度=(ΔH1−ΔH3)/(ΔH1−ΔH2) ここで、ΔH1はPTFE未焼成体の融解熱、ΔH2はP
TFE焼成体の融解熱、ΔH3はPTFE半焼成体の融
解熱である。PTFE半焼成体に関しては、特開昭59
−152825号公報に詳細な説明がある。Therefore, the degree of firing is calculated by the following equation. Firing degree = (ΔH 1 −ΔH 3 ) / (ΔH 1 −ΔH 2 ) where ΔH 1 is the heat of fusion of the unfired PTFE and ΔH 2 is P
The heat of fusion of the fired TFE, ΔH 3, is the heat of fusion of the semi-fired PTFE. Japanese Patent Application Laid-Open No.
A detailed description is given in -152825.
【0033】画像解析 フィブリルと結節の面積比、平均フィブリル径、最大の
結節面積は次に示す方法で測定する。多孔膜表面の写真
を走査型電子顕微鏡(日立S−4000型蒸着は日立E
1030型)でとる(SEM写真。倍率1000倍〜50
00倍)。この写真を画像処理装置(本体名:日本アビオ
ニクス株式会社製、TVイメージプロセッサTVIP−
4100II、制御ソフト名:ラトックシステムエンジ
ニアリング株式会社製、TVイメージプロセッサ イメ
ージコマンド4198)に取り込み、結節とフィブリル
に分離し、結節のみからなる像と繊維のみからなる像を
得る。結節のみからなる像を演算処理することで最大の
結節面積を求め、フィブリルのみからなる像を演算処理
しフィブリルの平均径を求める(総面積を総周長の1/
2で割る)。フィブリルと結節の面積比は、フィブリル
像の面積の総和と結節像の面積の総和の比から求めるこ
とができる。The area ratio between the image analysis fibrils and the nodules, the average fibril diameter, and the maximum nodule area are measured by the following methods. A photograph of the surface of the porous film is taken with a scanning electron microscope (Hitachi S-4000 type is Hitachi E
1030 type) (SEM photograph. Magnification 1000 times to 50 times)
00 times). This photograph is processed by an image processing device (main unit name: Nippon Avionics Co., Ltd., TV image processor TVIP-
4100II, name of control software: Ratok System Engineering Co., Ltd., TV image processor Image command 4198), separates into nodules and fibrils, and obtains an image consisting only of nodules and an image consisting only of fibers. The maximum nodule area is obtained by arithmetically processing the image consisting of nodules only, and the image consisting only of fibrils is arithmetically processed to obtain the average diameter of fibrils (the total area is 1 / the total circumference).
Divide by 2). The area ratio between the fibril and the nodule can be obtained from the ratio of the sum of the areas of the fibril image and the nodule image.
【0034】結節の定義 結節は、次のいずれかを満足するものをいう。 (1)複数のフィブリルがつながっているかたまり(図
6:点で埋められた部分。) (2)つながっているかたまりがフィブリル径より太い
(図9及び図10:斜線部) (3)一次粒子及び一次粒子がかたまっていて、そこか
らフィブリルが放射線状に伸びている(図7、図8及び
図11:斜線部) なお、図12は、結節とは見なさない例である。すなわ
ち、フィブリルが枝分かれしているが、フィブリルと分
岐部分の径が同じである場合、分岐分岐は結節とは見な
さない。 Definition of a nodule A nodule satisfies one of the following. (1) A plurality of fibrils are connected to each other (FIG. 6: a portion filled with dots). (2) A connected group is larger than the fibril diameter (FIGS. 9 and 10: hatched portion). (3) Primary particles And the primary particles are gathered, and the fibrils are extended radially therefrom (FIGS. 7, 8, and 11: hatched portions). FIG. 12 is an example not regarded as a nodule. That is, if the fibrils are branched, but the fibrils and the bifurcation have the same diameter, the bifurcation is not considered a nodule.
【0035】具体的には、PTFEファインパウダー
(ダイキン工業株式会社製「ポリフロン・ファインパウ
ダーF−104」)のペースト押出成形によって得られ
た未焼成フィルム(厚さ100μm)を339℃のオー
ブン中で50秒間加熱処理して、焼成度0.50の半焼
成フィルムを得、このフィルムを320℃に加熱してフ
ィルムの長手方向に100%/秒の延伸速度で8倍、フ
ィルムの幅方向に25倍延伸し(合計で延伸前のフィル
ム面積の200倍とする。)、この延伸フィルムが収縮
しないように350℃で3分間熱固定処理を行うことに
より得られる。このようにして得られるPTFE多孔膜
は、厚さ1.0μm、平均孔径が0.28μm、フィブリル
と結節の面積比が95:5、平均フィブリル径0.14
μm、最大結節面積0.38μm2であり、5.3cm/秒の
流速で空気を通過させた時の圧力損失が45mmH2Oで
ある。Specifically, an unfired film (thickness: 100 μm) obtained by paste extrusion of PTFE fine powder (“Polyflon Fine Powder F-104” manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was placed in an oven at 339 ° C. A heat treatment was performed for 50 seconds to obtain a semi-baked film having a baking degree of 0.50. It is obtained by performing double stretching (total of 200 times the film area before stretching) and performing heat setting at 350 ° C. for 3 minutes so that the stretched film does not shrink. The porous PTFE membrane thus obtained has a thickness of 1.0 μm, an average pore diameter of 0.28 μm, an area ratio between fibrils and nodes of 95: 5, and an average fibril diameter of 0.14.
μm, the maximum nodal area is 0.38 μm 2 , and the pressure loss when passing air at a flow rate of 5.3 cm / sec is 45 mmH 2 O.
【0036】また、上述のようなフィルター媒体とラミ
ネート構造にする織布または不織布は、例えばユニチカ
株式会社から市販されているエルベス(登録商標)を使
用できる。As the woven or nonwoven fabric to be laminated with the filter medium as described above, for example, Elves (registered trademark) commercially available from Unitika Ltd. can be used.
【0037】[0037]
【発明の効果】本発明のフィルター材料を使用すること
により、一定の折り込みピッチを有するフィルターエレ
メントを容易に製造できる。従って、本発明のフィルタ
ーエレメントをフィルター装置に使用して気体を濾過す
る場合、気体の偏流が生じることなく、フィルター媒体
が一様に使用される。By using the filter material of the present invention, a filter element having a constant fold pitch can be easily manufactured. Therefore, when gas is filtered using the filter element of the present invention in a filter device, the filter medium is uniformly used without causing gas drift.
【図1】 本発明のフィルター材料を模式的に示す斜視
図。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a filter material of the present invention.
【図2】 本発明のフィルターエレメントを模式的に示
す斜視図。FIG. 2 is a perspective view schematically showing a filter element of the present invention.
【図3】 従来技術のフィルターエレメントを模式的に
示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a conventional filter element.
【図4】 焼成度を測定する場合にDSCにより測定さ
れた未焼成PTFEおよび焼成PTFEの結晶融解曲線
の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a crystal melting curve of unfired PTFE and fired PTFE measured by DSC when measuring the degree of firing.
【図5】 焼成度を測定する場合にDSCによる測定さ
れた半焼成PTFEの結晶融解曲線の一例を示す図。FIG. 5 is a view showing an example of a crystal melting curve of semi-baked PTFE measured by DSC when measuring a degree of firing.
【図6】 フィブリル一結節構造の一例の模式図。FIG. 6 is a schematic view of an example of a fibril one-node structure.
【図7】 フィブリル一結節構造の一例の模式図。FIG. 7 is a schematic diagram of an example of a fibril one-node structure.
【図8】 フィブリル一結節構造の一例の模式図。FIG. 8 is a schematic diagram of an example of a fibril one-node structure.
【図9】 フィブリル一結節構造の一例の模式図。FIG. 9 is a schematic view of an example of a fibril one-node structure.
【図10】 フィブリル一結節構造の一例の模式図。FIG. 10 is a schematic view of an example of a fibril one-node structure.
【図11】 フィブリル一結節構造の一例の模式図。FIG. 11 is a schematic view of an example of a fibril one-node structure.
【図12】 フィブリル一結節構造の一例の模式図。FIG. 12 is a schematic view of an example of a fibril one-node structure.
1…フィルターエレメント、2…畝状部、3…フィルタ
ー媒体、4…スペーサー、11…フィルター材料、13
…フィルター媒体、15…ストリップ材料、17…両縁
のストリップ材料、19…中央のストリップ材料。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Filter element, 2 ... Ridge part, 3 ... Filter medium, 4 ... Spacer, 11 ... Filter material, 13
... filter media, 15 ... strip material, 17 ... strip material on both sides, 19 ... center strip material.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−146107(JP,A) 特開 昭62−83017(JP,A) 特開 昭52−80579(JP,A) 実開 昭61−125320(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 39/14,46/54 B01D 69/12,71/36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-146107 (JP, A) JP-A-62-83017 (JP, A) JP-A-52-80579 (JP, A) 125320 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B01D 39 / 14,46 / 54 B01D 69 / 12,71 / 36
Claims (2)
なくとも片面に、芯/鞘構造を有する複合繊維からな
り、鞘成分として熱融着性樹脂を用いる不織布をラミネ
ートしてなる高性能エアフィルター装置に使用されるエ
アフィルター材料。1. A high performance air filter device comprising a nonwoven fabric made of a composite fiber having a core / sheath structure and using a heat-fusible resin as a sheath component on at least one surface of a polytetrafluoroethylene porous membrane. Air filter material.
レンテレフタレートを芯として、その周囲にポリエチレ
ン、ポリプロピレンまたは低融点ポリエステルからなる
熱融着性樹脂を被覆した複合繊維からなることを特徴と
する請求項1に記載のエアフィルター材料。2. The non-woven fabric according to claim 1, wherein the non-woven fabric is made of a composite fiber having a polyester or polyethylene terephthalate core and a heat-fusible resin made of polyethylene, polypropylene or low-melting polyester coated around the core. Air filter material.
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1999
- 1999-07-23 JP JP11208985A patent/JP3082764B2/en not_active Expired - Fee Related
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