JP7356972B2

JP7356972B2 - フィルタ濾材とこれを備えるフィルタユニット

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Publication number: JP7356972B2
Application number: JP2020522648A
Authority: JP
Inventors: 志穂内山
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2023-10-05
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Description

本発明は、フィルタ濾材とこれを備えるフィルタユニットとに関する。

空気中に含まれる塵芥等を除去するためのフィルタ濾材として、ポリオレフィン樹脂やポリエステル樹脂等の合成繊維の不織布が広く使用されている。フィルタ濾材の使用時には、雨等による水がフィルタ濾材に付着することがある。これを考慮し、従来、撥水性材料を用いた撥水処理によって、フィルタ濾材の表面に撥水性を付与することが行われている（特許文献１参照）。

特開２００４－３５２９７６号公報

付着した水が内部に浸透するとフィルタ濾材の性能が損なわれることから、フィルタ濾材の内部への水の浸透を抑えることが望まれる。しかし、本発明者らの検討によれば、撥水処理によるフィルタ濾材の表面への撥水性の付与では、フィルタ濾材の内部への水の浸透を抑えることが難しい。

本発明は、フィルタ濾材の内部への水の浸透を抑制できる新規なフィルタ濾材の提供を目的とする。

本発明は、
通気性を有する基材層を備え、
前記基材層が、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」と記載する）のフィブリルによる修飾面を有するフィルタ濾材、
を提供する。

別の側面から、本発明は、
上記本発明のフィルタ濾材を備えるフィルタユニット、
を提供する。

本発明によるフィルタ濾材では、基材層の表面に対するＰＴＦＥのフィブリル（以下、「ＰＴＦＥフィブリル」と記載する）の修飾によって、濾材の内部への水の浸透を抑制できる。

図１は、本発明のフィルタ濾材の一例を模式的に示す断面図である。図２は、本発明のフィルタ濾材における基材層の修飾面の一例を模式的に示す平面図である。図３は、本発明の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４は、本発明のフィルタユニットが備えるフィルタプリーツパックの一例を模式的に示す斜視図である。図５Ａは、実施例１で作製したフィルタ濾材における基材層の修飾面に対する走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」と記載する）による観察像を示す図である。図５Ｂは、図５Ａに示す修飾面における領域Ａ，Ｂ及びＣを示す図である。図６は、比較例１で作製したフィルタ濾材の主面に対するＳＥＭによる観察像を示す図である。図７は、比較例２で作製したフィルタ濾材の主面に対するＳＥＭによる観察像を示す図である。

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、以下の実施形態に限定されない。

図１に、本開示のフィルタ濾材の一例を示す。図１に示すフィルタ濾材１は、通気性を有する基材層２を備える。基材層２は、多数のＰＴＦＥフィブリルによる修飾面３を有している。フィルタ濾材１において、基材層２の修飾面３は露出している。

修飾面３を修飾するフィブリルは、撥水性を有する素材であるＰＴＦＥにより構成される。また、多数のＰＴＦＥフィブリルによる修飾に基づいて、修飾面３には表面効果（大きな比表面積に基づく効果）が生じる。このため、修飾面３を介したフィルタ濾材１の内部への水の浸透が抑制される。フィルタ濾材１における水の浸透が抑制される効果は、修飾面３を有さない以外は基材層２と同一の構成を有し、かつ撥水処理により表面に撥水性が付与されたフィルタ濾材に比べて、大きくなる。

フィルタ濾材１では、修飾面３に垂直な方向から修飾面３を見たときに、修飾面３における基材層２の通気領域４を横断するように複数のＰＴＦＥフィブリル５が延びていてもよい（図２参照）。この場合、複数のＰＴＦＥフィブリル５により通気領域４が分割されることで、修飾面３における水の浸透が可能な経路の面積を低減できる。このため、フィルタ濾材１の内部への水の浸透を抑制する効果を高めることができる。なお、図２に示す例において、基材層２は繊維６により構成される。通気領域４は、隣接する繊維６間の空隙部分である。基材層２が繊維６により構成される場合、繊維（ＰＴＦＥフィブリル５）によって繊維６が修飾されていることになる。

また、図２に示す修飾面３では、ＰＴＦＥフィブリル５間に空隙部分が存在し、基材層２（の繊維６）は空隙部分において露出している。ＰＴＦＥは、接合性の低い素材である。しかし、当該空隙部分において基材層２が露出したフィルタ濾材１では、修飾面３に対する更なる層及び／又は部材の接合性を向上できる。また、フィルタ濾材１では、修飾面３に垂直な方向から倍率５００倍で修飾面３を見たときに、基材層２を構成する材料（例えば図２に示す繊維６）が露出したＰＴＦＥフィブリル５間の空隙部分が存在し、上記空隙部分において露出した上記材料の領域（上記空隙部分における上記材料の露出領域）が、修飾面上の直径５μｍの仮想円を内包する形状を有していてもよい。仮想円の直径は、７μｍであってもよく、１０μｍであってもよい。例えば図５Ａは、実施例１で作製したフィルタ濾材の修飾面３に対するＳＥＭによる観察像（倍率５００倍）であるが、図５Ｂに示すように当該修飾面３には、修飾面３上の直径５μｍの仮想の円を内包する形状を有する領域Ａ，Ｂ及びＣが存在している。また、領域Ａ及びＢは、修飾面３上の直径１０μｍの仮想の円を内包する形状を有している。

修飾面３におけるＰＴＦＥフィブリルの修飾量は、例えば０．５ｇ／ｍ²未満であり、０．４ｇ／ｍ²以下、０．３ｇ／ｍ²以下、更には０．２ｇ／ｍ²以下であってもよい。修飾量の下限は、例えば０．１ｇ／ｍ²以上である。

ＰＴＦＥフィブリルを構成するＰＴＦＥは、テトラフルオロエチレン単量体に由来する構成単位（ＴＦＥ単位）以外の構成単位を有する変性ＰＴＦＥであってもよい。ただし、変性ＰＴＦＥにおけるＴＦＥ単位の含有率は、好ましくは５０モル％以上であり、より好ましくは８０モル％以上、更に好ましくは９０モル％以上、特に好ましくは９５モル％以上である。

基材層２は、厚さ方向に通気性を有する。基材層２は、例えば、繊維により構成される。基材層２を構成しうる繊維は、長繊維、短繊維及びこれらの混合繊維のいずれであってもよい。基材層２は、例えば、不織布、織布、メッシュである。通気性、強度及び柔軟性に優れることから、基材層２は不織布であることが好ましい。不織布の種類は、例えば、エアレイド不織布、メルトブローン不織布、スパンボンド不織布、サーマルボンド不織布である。２以上の異なる種類の不織布が接合された基材層２（例えば、特開２０１４－３０８２５号公報に記載の通気性支持材）であってもよい。ただし、基材層２は、これらの例に限定されない。

基材層２を構成する材料は、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樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂；芳香族ポリアミドを含むポリアミド樹脂；及びこれらの複合材料である。ＰＴＦＥフィブリルとの接合性に優れており、ＰＴＦＥフィブリルによる基材層２の表面の修飾を比較的容易に実施できることから、当該材料は、好ましくはポリオレフィン樹脂であり、より好ましくはＰＥである。

基材層２を構成する複合材料の一例は、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。複合繊維の芯部と鞘部とでは、各々の部分を構成する材料が異なっている。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等のポリエステル樹脂である。鞘部を構成する材料は、例えば、ＰＥ等のポリオレフィン樹脂である。鞘部を構成する材料がポリオレフィン樹脂である場合、ＰＴＦＥフィブリルとの接合性に優れるポリオレフィン樹脂を、修飾面３である基材層２の表面に露出させることができる。

基材層２のより具体的な一例は、ポリエステル樹脂から構成される芯部と、ポリオレフィン樹脂から構成され、前記芯部を被覆する鞘部との芯鞘構造を有する複合繊維を含む不織布である。

基材層２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。

基材層２の厚さは、例えば５０～１０００μｍであり、１００～５００μｍ、２００～４００μｍであってもよい。

基材層２の目付の上限は、例えば１０００ｇ／ｍ²以下であり、５００ｇ／ｍ²以下、２００ｇ／ｍ²以下、更には１００ｇ／ｍ²以下であってもよい。基材層２の目付の下限は、例えば１０ｇ／ｍ²以上であり、５０ｇ／ｍ²以上であってもよい。

基材層２は、撥水処理及び／又は撥油処理されていてもよい。基材層に対する撥水処理及び撥油処理は、公知の手法、例えば、撥水性材料及び／又は撥油性材料を含む処理液の塗布及び乾燥、により実施できる。撥水性材料及び撥油性材料として、例えば、フッ素原子を含む各種の化合物が知られている。

フィルタ濾材１の修飾面３における水の接触角の上限は、例えば１５０°以下、１３０°以下、更には１２０°以下であってもよい。接触角の下限は、５０°以上、７０°以上、９０°以上、更には１００°以上であってもよい。本明細書において、修飾面３における水の接触角は、ＪＩＳＲ３２５７に規定する静滴法により評価した値とする。なお、ＪＩＳＲ３２５７は基板ガラス表面の接触角を評価する方法に関する規格である。しかし、当該規格で定められた試験条件により、修飾面３における水の接触角を評価可能である。

水中への２時間の浸漬によるフィルタ濾材１の含水率は、例えば１５０％以下である。フィルタ濾材１の含水率は、１００％以下、更には７０％以下であってもよい。フィルタ濾材１の含水率の下限は、例えば１０％以上である。含水率が小さいほど、フィルタ濾材１の内部への水の浸透を抑制できる。

フィルタ濾材１は、修飾面３の水洗いが可能な濾材でありうる。なお、本明細書において「水洗いが可能」とは、直径４７ｍｍの円形のフィルタ濾材１とし、ＪＩＳＺ８９０１に記載の試験用粉体である「１１種関東ローム」０．２ｇを修飾面３に載せて線速度２０ｃｍ／秒で反対側から６０秒吸引した後、約１０ｍＬの水で修飾面３を洗い流したときに、フィルタ濾材１の捕集効率ＣＥの低下が実質的にみられないことを意味する。捕集効率ＣＥの低下が実質的にみられないとは、捕集効率ＣＥの低下が、例えば３０％未満、好ましくは２５％以下、より好ましくは２０％以下であることを意味する。

ＰＴＦＥフィブリルによる基材層２の表面の修飾により、フィルタ濾材１の捕集効率を高めることができる。被濾過気体の線速度を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３～０．５μｍの範囲としたときのフィルタ濾材１の捕集効率ＣＥは、例えば６５％以上である。捕集効率ＣＥは、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、更には９０％以上であってもよい。捕集効率ＣＥは、修飾面３に垂直な方向から修飾面３を見たときに、修飾面３における基材層２の通気領域４を横断するように複数のＰＴＦＥフィブリル５が延びる場合に、特に高めることができる。

捕集効率ＣＥは、次のように評価できる。同一形状を有する２つのプレートから構成される測定ホルダーを準備する。各プレートには、貫通孔（円形の断面形状及び１００ｃｍ²の有効通気面積を有する）が形成されている。次に、評価対象のフィルタ濾材を双方のプレートにより挟持する。フィルタ濾材の挟持は、プレートの主面に垂直な方向から見て双方のプレートの貫通孔が一致するように、かつ、各プレートの貫通孔の開口をフィルタ濾材が覆うように実施する。また、フィルタ濾材の挟持は、各プレートとフィルタ濾材との間に隙間が生じないように行う。隙間を生じないようにするために、о－リングや両面粘着テープ等の固定部材を使用してもよい。固定部材を使用する場合、貫通孔を通過する空気の流れが固定部材によって阻害されないようにする。次に、貫通孔及び貫通孔内に位置するフィルタ濾材のみを空気が通過するように、流量計及び圧力計（マノメータ）が接続されたチャンバーにホルダーをセットする。次に、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、貫通孔及びフィルタ濾材に空気を流し始める。次に、貫通孔及び濾材を通過する空気の線速度が流量計の測定値にして５．３ｃｍ／秒を維持するように、圧力差を調整する。次に、粒子径０．３０～０．５０μｍ（平均粒子径０．４０μｍ）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、濾材を通過する空気に含ませる。その後、測定ホルダーの下流に配置したパーティクルカウンタを用いて、濾材を通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（１）により、評価対象物の捕集効率ＣＥを求める。
式（１）：捕集効率ＣＥ＝[１－（下流側の粒子濃度）／（上流側の粒子濃度）]×１００（％）

ＰＴＦＥフィブリルによる基材層２の表面の修飾では、フィルタ濾材１の圧力損失の増大を抑制しながら、捕集効率ＣＥを高めることができる。

５．３ｃｍ／秒の線速度で空気を透過させたときのフィルタ濾材１の圧力損失ＰＬは、例えば４０Ｐａ未満である。圧力損失ＰＬは、３５Ｐａ以下、３０Ｐａ以下、２５Ｐａ以下、更には２０Ｐａ以下であってもよい。

圧力損失ＰＬは、次のように評価できる。同一形状を有する２つのプレートから構成される測定ホルダーを準備する。各プレートには、貫通孔（円形の断面形状及び１００ｃｍ²の有効通気面積を有する）が形成されている。次に、評価対象のフィルタ濾材を双方のプレートにより挟持する。フィルタ濾材の挟持は、プレートの主面に垂直な方向から見て双方のプレートの貫通孔が一致するように、かつ、各プレートの貫通孔の開口をフィルタ濾材が覆うように実施する。また、フィルタ濾材の挟持は、各プレートとフィルタ濾材との間に隙間が生じないように行う。隙間を生じないようにするために、о－リングや両面粘着テープ等の固定部材を使用してもよい。固定部材を使用する場合、貫通孔を通過する空気の流れが固定部材によって阻害されないようにする。次に、貫通孔及び貫通孔内に位置するフィルタ濾材のみを空気が通過するように、流量計及び圧力計（マノメータ）が接続されたチャンバーにホルダーをセットする。次に、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、貫通孔及びフィルタ濾材に空気を流し始める。貫通孔及びフィルタ濾材を通過する空気の線速度が流量計の測定値にして５．３ｃｍ／秒となったときの上記圧力差（静圧差）を、圧力計により測定する。１つの濾材に対して上記圧力差を８回測定し、その平均値を、評価対象であるフィルタ濾材の圧力損失ＰＬとする。

フィルタ濾材１における捕集効率と圧力損失とのバランスを示すＰＦ（Performance Factor）値は、例えば３０以上であり、３２以上、３３以上、更には３４以上であってもよい。フィルタ濾材１のＰＦ値は、フィルタ濾材１の圧力損失ＰＬ及び捕集効率ＣＥから、以下の式（２）により求められる。
式（２）：ＰＦ値＝｛－ｌоｇ[（１００－ＣＥ）／１００]／（ＰＬ／９．８）｝×１００

フィルタ濾材１の各特性は、例えば、基材層２の構成及び／又はＰＴＦＥフィブリルによる修飾面３の修飾の状態により制御できる。修飾面３の修飾の状態は、例えば、後述する「ＰＴＦＥ修飾体」の構成により制御できる。

フィルタ濾材１は、通気性を有する基材層を２以上備えていてもよい。ただし、この場合、２以上の基材層の少なくとも１層が、修飾面３を有する基材層２である。フィルタ濾材１を構成する２以上の基材層の全てが修飾面３を有していてもよい。フィルタ濾材１は、例えば、２つの基材層から構成されると共に、当該２つの基材層の間に修飾面３を有していてもよい。２つの基材層の間に修飾面３を有するフィルタ濾材１では、修飾面３におけるＰＴＦＥフィブリル間の空隙部分において、一方の基材層と他方の基材層とが直接接合していてもよい。また、２つの基材層の間に修飾面３を有するフィルタ濾材１では、フィルタ濾材１の使用時に気流の上流側に位置する一方の基材層を、気流に含まれる比較的大きなサイズの粒子を捕集するプレフィルタとして使用することもできる。

修飾面３を有さない基材層は、修飾面３を有さない以外は、基材層２の説明において上述した構成を有することができる。

フィルタ濾材１の目付は、例えば１０～１０００ｇ／ｍ²であり、３０～５００ｇ／ｍ²、５０～１００ｇ／ｍ²であってもよい。フィルタ濾材１の目付は、フィルタ濾材１の重量を主面の面積で除して求めることができる。

フィルタ濾材１の厚さは、例えば５０～１０００μｍであり、１００～５００μｍ、２００～４００μｍであってもよい。

修飾面３を有する基材層２を備える限り、フィルタ濾材１は、任意の層及び／又は部材を備えていてもよい。

フィルタ濾材１は、例えば、被修飾体である原基材層と、ＰＴＦＥにより構成される修飾体（以下、「ＰＴＦＥ修飾体」と記載する）とを熱ラミネートして形成できる。ただし、フィルタ濾材１を形成する方法は、原基材層とＰＴＦＥ修飾体とを熱ラミネートする方法に限定されない。

熱ラミネートによりフィルタ濾材１を形成する場合、原基材層におけるＰＴＦＥ修飾体の接合面が修飾面３となる。なお、一般的な積層ラミネート体とは異なり、ＰＴＦＥ修飾体の接合により形成された基材層２の修飾面３は露出面であってもよい。原基材層は、修飾面３を有さない以外は、基材層２の説明において上述した構成を有することができる。

ＰＴＦＥ修飾体は、典型的には、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修飾体は、複数のフィブリルに接続されたＰＴＦＥのノードを有していてもよい。この場合、形成されたフィルタ濾材１の修飾面３にノードが存在することがある。ノードは、典型的には、修飾面３の拡大像において、２μｍ²以上の面積を有するＰＴＦＥの結節部として観察される。面積は、３μｍ²以上、５μｍ²以上、７μｍ²以上、更には１０μｍ²以上であってもよい。面積の上限は、例えば４５０μｍ²以下である。ノードの短軸方向の長さに対する長軸方向の長さの比は、例えば１０以下であり、７以下、５以下、３以下、更には２以下であってもよい。拡大像は、例えば、ＳＥＭ及び光学顕微鏡等の拡大観察手法により、得ることができる。

ＰＴＦＥ修飾体は、例えば、未焼成のＰＴＦＥ粉末（ファインパウダー）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フィルムに成形し、得られた未焼成のフィルムから液状潤滑剤を除去した後、延伸することにより形成できる。液状潤滑剤は、例えば、ナフサ、ホワイトオイル、ドデカン、流動パラフィン等の炭化水素油である。ただし、液状潤滑剤は、ＰＴＦＥ粉末の表面を濡らすことができると共に、乾燥等の手法によって後に除去できるものであれば限定されない。延伸は、例えば、フィルムのＭＤ方向（長手方向）に対する延伸倍率５～１００倍、延伸温度１００～３８０℃の縦延伸と、当該フィルムのＴＤ方向（幅方向）に対する延伸倍率１０～３００倍、延伸温度１００～３８０℃の横延伸とを組み合わせた二軸延伸である。縦延伸の延伸倍率の下限は、５倍超であってもよく、２０倍以上であってもよい。横延伸の延伸倍率の下限は、１０倍超であってもよく、３０倍以上であってもよい。縦延伸及び横延伸は、いずれの延伸を先に実施してもよい。また、縦延伸と横延伸との間で、延伸条件（延伸倍率及び延伸温度）が上記とは逆であってもよい。縦延伸の延伸倍率と横延伸の延伸倍率との積である総延伸倍率は、例えば１００００倍以上であり、１２０００倍以上、１３０００倍以上、１４０００倍以上、更には１５０００倍以上であってもよい。未焼成フィルムの形成後、任意のタイミングにおいて、ＰＴＦＥの融点以上の温度にフィルムを加熱する焼成を実施してもよい。ただし、ＰＴＦＥの融点以上の延伸温度での延伸を実施する場合は、延伸により形成されたＰＴＦＥフィブリルが互いに融着することを防ぐために、焼成の実施を省略することが好ましい。

ＰＴＦＥ修飾体の厚さは、例えば３．０μｍ未満であり、２．５μｍ以下、２．０μｍ以下、更には１．８μｍ以下であってもよい。ＰＴＦＥ修飾体の厚さの下限は、例えば０．１μｍ以上である。

ＰＴＦＥ修飾体の目付は、例えば０．５ｇ／ｍ²未満であり、０．４ｇ／ｍ²以下、０．３ｇ／ｍ²以下、更には０．２ｇ／ｍ²以下であってもよい。ＰＴＦＥ修飾体の目付の下限は、例えば０．１ｇ／ｍ²以上である。ＰＴＦＥ修飾体の目付によって、修飾面３におけるＰＴＦＥフィブリルの修飾量を制御できる。

フィルタ濾材１は、例えば、空気等の気体を透過させて当該気体に含まれる塵芥等の異物を除去するために使用できる。フィルタ濾材１は、典型的には、空気を透過させるエアフィルタ濾材である。

基材層２の修飾面３が露出しているフィルタ濾材１は、修飾面３が気流の最上流側に位置するように使用してもよい。

フィルタ濾材１は、例えば、空気清浄機、空調機及び掃除機等の各種の製品に使用できる。空調機及び空気清浄機には、室内での使用を主に想定した小型の製品以外にも、建物の空調システム等の大型の製品、及び自動車や鉄道車両等の輸送機器が備える製品が含まれる。ただし、フィルタ濾材１の用途は、これらの例に限定されない。

フィルタ濾材１は、以下に示すフィルタユニットとして使用してもよい。

[フィルタユニット]
図３に、本開示のフィルタユニットの一例を示す。図３に示すフィルタユニット１１は、フィルタ濾材１がプリーツ加工されてなるフィルタプリーツパック１２と、プリーツパック１２を支持する枠体１３と、を備える。枠体１３は、フィルタプリーツパック１２の周端部を全周にわたって支持している。ただし、本開示のフィルタユニットの構成は、図３に示す例に限定されない。

図４に示すように、フィルタプリーツパック１２は、シート状のフィルタ濾材１がプリーツ形状に折り畳まれた構造を有する。また、フィルタプリーツパック１２はビード１４を有している。ビード１４は、樹脂から構成される紐状体であり、フィルタ濾材１のプリーツ形状を維持するスペーサーの一種である。ビード１４は、フィルタ濾材１のプリーツ線１５（折り線）と交差する方向に沿って進む連続線又は断続線を描くように、折り畳まれたフィルタ濾材１の表面に配置されている。

フィルタプリーツパック１２においてビード１４は、フィルタ濾材１の一方の表面に配置されていても、双方の表面に配置されていてもよい。基材層２の修飾面３が露出しているフィルタ濾材１では、修飾面３にビード１４が配置されていてもよい。ビード１４は、例えば、フィルタ濾材１の表面に溶融樹脂を紐状に塗布して形成できる。ビード１４を構成する樹脂は限定されず、例えば、ポリアミド、ポリオレフィン、エチレン－酢酸ビニル共重合体である。

フィルタ濾材１のプリーツ加工には公知の方法を適用できる。フィルタ濾材１のプリーツ加工は、例えば、レシプロ式又はロータリー式のプリーツ加工機を用いて実施できる。

枠体１３は、例えば、金属、樹脂又はこれらの複合材料から構成される。枠体１３が樹脂から構成される場合、枠体１３の成形と同時にフィルタプリーツパック１２を枠体１３に固定することも可能である。枠体１３の構成は、従来のフィルタユニットが備える枠体の構成と同じであってもよい。

フィルタユニット１１は、上述した部材以外の任意の部材を備えていてもよい。

フィルタユニット１１は、例えば、空気等の気体を透過させて当該気体に含まれる塵芥等の異物を除去するために使用できる。フィルタユニット１１は、典型的には、空気を透過させるエアフィルタユニットである。

フィルタユニット１１は、例えば、空気清浄機、空調機及び掃除機等の各種の製品に使用できる。空調機及び空気清浄機には、室内での使用を主に想定した小型の製品以外にも、建物の空調システム等の大型の製品、及び自動車や鉄道車両等の輸送機器が備える製品が含まれる。ただし、フィルタユニット１１の用途は、これらの例に限定されない。

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。本発明は、以下に示す実施例に限定されない。

本実施例において作製したフィルタ濾材の評価方法を以下に示す。

[厚さ]
基材層及び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、ＰＴＦＥ修飾体の厚さは、以下のように評価した。最初に、評価対象物であるＰＴＦＥ修飾体をエポキシ樹脂に包埋した後、ＰＴＦＥ修飾体を含む断面を露出させて研磨及び整面し、更にイオンポリッシング加工した。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倍程度）を画像解析することで、ＰＴＦＥ修飾体の厚さを求めた。ただし、画像解析の際には、場所を変えながら少なくとも１０の測定ポイントにおける厚さを評価し、その平均値をＰＴＦＥ修飾体の厚さとした。なお、ＦＥ－ＳＥＭを用いた上記方法は、フィルタ濾材に含まれる基材層及びＰＴＦＥ修飾体の厚さの評価にも適用できる。

[目付]
ＰＴＦＥ修飾体の目付は、ＰＴＦＥ修飾体の重量を主面の面積で除して求めた。

[圧力損失ＰＬ及び捕集効率ＣＥ]
フィルタ濾材の圧力損失ＰＬ及び捕集効率ＣＥは、上述の方法により評価した。

[接触角]
フィルタ濾材の修飾面（実施例１）又は上流側（捕集効率を評価する際の上流側）の主面（比較例１，２）における水との接触角は、ＪＩＳＲ３２５７（基板ガラス表面のぬれ性試験方法、静滴法）に従い、接触角測定装置（ＣｏｎｔａｃｔＡｎｇｌｅＳｙｓｔｅｍＯＣＡ３０、ＤａｔａＰｈｙｓｉｃｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＧｍｂＨ製）を用いて測定した。

[含水率]
フィルタ濾材の含水率は、以下のように評価した。最初に、評価対象のフィルタ濾材を１５０ｍｍ×１２５ｍｍの長方形に切り出して試験片を得た。次に、２５℃及び６５％ＲＨの雰囲気に少なくとも１２時間、試験片を放置した後、試験片の重量（乾燥時重量Ｗ１）を測定した。次に、試験片の全体を水中に浸漬して２時間放置した。次に、水中から試験片を取り出して表面に付着している水滴をふき取った後、その重量（湿潤時重量Ｗ２）を測定した。測定した重量Ｗ１及びＷ２から、以下の式により、フィルタ濾材の含水率を求めた。
式：含水率＝（Ｗ２－Ｗ１）／Ｗ１×１００（％）

[水洗い性]
フィルタ濾材の水洗い性は、以下のように評価した。最初に、評価対象のフィルタ濾材を直径４７ｍｍの円形に切り出して試験片を得た。次に、試験片の修飾面（実施例１）又は上流側の主面（比較例１，２）に、ＪＩＳＺ８９０１に記載の試験用粉体である「１１種関東ローム」０．２ｇを満遍なく載せ、試験片の反対側から線速度２０ｃｍ／秒で６０秒吸引した。次に、粉体の戴置面を垂直に保持し、約１０ｍＬの水を洗瓶を用いて戴置面の全体に流しかけることで、粉体を洗い流した。次に、フィルタ濾材の捕集効率ＣＥを評価し、粉体を戴置する前の捕集効率ＣＥとの差が３０％未満である場合を「水洗い性／良（○）」、３０％以上である場合を「水洗い性／不可（×）」とした。

[フィルタ濾材の作製]
（実施例１）
ＰＴＦＥファインパウダー（ダイキン工業製、Ｆ－１０４）１００重量部と、液状潤滑剤であるドデカン１９重量部とを均一に混合し、得られた混合物を予備成形した。次に、予備成形物をシート状にペースト押出成形し、得られた成形体をロール圧延して、厚さ２００μｍの帯状のシートを得た。次に、得られたシートから液状潤滑剤を乾燥除去した後、シートのＭＤ方向に延伸温度２８０℃、延伸倍率８５倍で延伸し、続いてＴＤ方向に延伸温度１５０℃、延伸倍率２００倍でテンター法により延伸して、ＰＴＦＥのフィブリルから構成される修飾体Ａを得た。得られた修飾体Ａの厚さは１．５μｍ、目付は０．２ｇ／ｍ²であった。

次に、基材層であるエアレイド不織布／ＰＥＴ不織布接合体（厚さ３２０μｍ、目付１００ｇ／ｍ²、ＰＥＴの芯部及びＰＥの鞘部の芯鞘構造を有する複合繊維からエアレイド不織布が構成、特開２０１４－３０８２５号公報の段落００７１～００７３に記載の方法により作製）と、修飾体Ａとを積層し、積層体を熱ラミネートして、修飾体Ａによる修飾面を有する基材層からなるフィルタ濾材Ａを得た。熱ラミネートは、エアレイド不織布と修飾体Ａとが接するように実施した。得られたフィルタ濾材Ａの圧力損失ＰＬは２０Ｐａ、捕集効率ＣＥは８０％であった。また、修飾体Ａによる修飾量は０．２ｇ／ｍ²であった。フィルタ濾材Ａの修飾面に対するＳＥＭによる観察像（倍率５００倍）を図５Ａに示す。

図５Ａに示すように、フィルタ濾材Ａにおける修飾面には、ＰＴＦＥフィブリル間の空隙部分であって、基材層を構成する繊維が露出した空隙部分が多数存在していた。また、上記空隙部分において露出した上記繊維の領域の中に、修飾面上の直径５μｍの仮想の円を内包する形状を有する領域Ａ，Ｂ及びＣが存在していた（図５Ｂを参照）。なかでも領域Ａ及びＢは大きく、修飾面上の直径１０μｍの仮想の円を内包する形状を有していた。更に、フィルタ濾材Ａにおける修飾面では、基材層の通気領域を横断するように複数のＰＴＦＥフィブリルが延びていた。また、修飾面には、ノードＤ及びＥを含む複数のＰＴＦＥのノードが観察された。なお、図５Ａには、ＰＴＦＥフィブリル間の空隙部分に露出した基材層の繊維が、熱ラミネートの際の圧力によって平板状に変形している状態が示されている。

フィルタ濾材Ａの評価結果を以下の表１に示す。

（比較例１）
実施例１で準備した不織布接合体を比較例１のフィルタ濾材Ｂとした。フィルタ濾材Ｂは、エアレイド不織布を上流側に配置して用いた。フィルタ濾材Ｂの評価結果を以下の表１に、上流側の主面に対するＳＥＭによる観察像を図６に示す。

（比較例２）
実施例１で準備した不織布接合体を比較例２のフィルタ濾材Ｃとした。フィルタ濾材Ｃは、ＰＥＴ不織布を上流側に配置して用いた。フィルタ濾材Ｃの評価結果を以下の表１に、上流側の主面に対するＳＥＭによる観察像を図７に示す。図７に示すように、ＰＥＴ不織布を構成する繊維の表面には撥水剤が付着していた。

表１に示すように、実施例のフィルタ濾材では、比較例のフィルタ濾材に比べて含水率が大きく低下した。また、捕集効率の著しい上昇が確認された。

本発明のフィルタ濾材は、従来のフィルタ濾材が使用されている用途に使用できる。

Claims

通気性を有する基材層と、前記基材層に接合されたポリテトラフルオロエチレン修飾体と、を備え、
前記基材層は、前記修飾体に含まれるポリテトラフルオロエチレンのフィブリルによる修飾面を有し、
前記修飾面において前記基材層に接合した前記修飾体の目付が０．３ｇ／ｍ²以下であり、
前記修飾面に垂直な方向から前記修飾面を見たときに、前記ポリテトラフルオロエチレンの前記フィブリルの間に空隙部分が存在し、前記基材層は前記空隙部分において露出しているフィルタ濾材。
前記修飾面に垂直な方向から前記修飾面を見たときに、前記修飾面における前記基材層の通気領域を横断するように複数の前記フィブリルが延びている、請求項１に記載のフィルタ濾材。
前記修飾面に垂直な方向から倍率５００倍で前記修飾面を見たときに、
前記基材層を構成する材料が露出した前記フィブリル間の空隙部分が存在し、
前記材料における前記空隙部分において露出した領域が、前記修飾面上の直径５μｍの仮想の円を内包する形状を有する、請求項１又は２に記載のフィルタ濾材。
前記基材層が繊維により構成される、請求項１～３のいずれかに記載のフィルタ濾材。
前記基材層が不織布である、請求項４に記載のフィルタ濾材。
前記不織布が、ポリエステル樹脂から構成される芯部と、ポリオレフィン樹脂から構成され、前記芯部を被覆する鞘部との芯鞘構造を有する複合繊維を含む、請求項５に記載のフィルタ濾材。
請求項１～６のいずれかに記載のフィルタ濾材を備えるフィルタユニット。
前記フィルタ濾材がプリーツ加工されている請求項７に記載のフィルタユニット。