CN113260443B - 过滤器褶裥组件和空气过滤器单元 - Google Patents

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Abstract

本公开的过滤器褶裥组件具备被折叠成褶裥状的空气过滤器滤材，空气过滤器滤材包括聚四氟乙烯(PTFE)多孔质膜与透气性支承件的层叠体，由式(d2‑d1)/d2求出来的空气过滤器滤材的收缩率是50％以上。其中，d1是被折叠成褶裥状的空气过滤器滤材的折回区域中的PTFE多孔质膜的最小厚度。d2是空气过滤器滤材的平坦区域中的PTFE多孔质膜的厚度。本公开的过滤器褶裥组件是抑制了褶裥加工时的捕集效率的降低的过滤器褶裥组件。

Description

过滤器褶裥组件和空气过滤器单元
技术领域
本发明涉及一种具备被折叠成褶裥状的空气过滤器滤材的过滤器褶裥组件和具备该过滤器褶裥组件的空气过滤器单元。
背景技术
在空气过滤器滤材、特别是在半导体工业和药品工业等中利用的洁净室的空气过滤器所使用的滤材中存在使用了聚四氟乙烯(以下记载为“PTFE”)多孔质膜的滤材。使用了PTFE多孔质膜的空气过滤器滤材与使用了玻璃纤维的滤材相比，具有自起尘性较低、耐化学药品性较高等特长。另外，使用了PTFE多孔质膜的空气过滤器滤材在形成ULPA(超低穿透空气级：ultra-low penetration air grade)过滤器时与使用了玻璃纤维的滤材相比，能够在相同的捕集效率下达成2/3～1/2左右的较低的压力损失。在专利文献1中公开有使用了PTFE多孔质膜的空气过滤器滤材及其制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-170461号公报
发明内容
发明要解决的问题
在空气过滤器滤材中，PTFE多孔质膜为了加强该膜而维持作为滤材的形状，通常与具有透气性的支承件(以下记载为“透气性支承件”)层叠。另外，普遍而言，空气过滤器滤材为了确保尽可能大的过滤面积，通过打褶加工(褶裥加工)以从侧面观察时成为连续的W字状的方式被折叠成褶裥状。褶裥加工后的空气过滤器滤材进一步被装入框体而用作空气过滤器单元。此外，褶裥加工后的空气过滤器滤材普遍被本领域技术人员称为“过滤器褶裥组件”。
PTFE多孔质膜是非常薄的膜。因此，即使与透气性支承件层叠，有时也由于在褶裥加工时施加于该膜的应力而在PTFE多孔质膜产生微小的缺陷。若在PTFE多孔质膜产生缺陷，则作为过滤器褶裥组件和具备该过滤器褶裥组件的空气过滤器单元的捕集效率降低。在专利文献1中完全没有表示这些现象及其解决对策。
本发明以提供一种过滤器褶裥组件为目的，该过滤器褶裥组件是具备使用了PTFE多孔质膜的空气过滤器滤材的过滤器褶裥组件，抑制了褶裥加工时的捕集效率的降低。
用于解决问题的方案
本发明人反复进行了试错，结果最终成功获得对褶裥加工时的应力的追随性较高的PTFE多孔质膜，完成了本发明。
本发明提供一种过滤器褶裥组件，该过滤器褶裥组件是具备被折叠成褶裥状的空气过滤器滤材的过滤器褶裥组件，其中，
所述空气过滤器滤材包括聚四氟乙烯(PTFE)多孔质膜与透气性支承件的层叠体，
由式(d2-d1)/d2求出来的所述空气过滤器滤材的收缩率是50％以上。
其中，d1是被折叠成所述褶裥状的空气过滤器滤材的折回区域中的所述PTFE多孔质膜的最小厚度。d2是所述空气过滤器滤材的平坦区域中的所述PTFE多孔质膜的厚度。
另一方面，本发明提供一种具备上述本发明的过滤器褶裥组件和支承所述过滤器褶裥组件的框体的空气过滤器单元。
发明的效果
在本发明的过滤器褶裥组件中，空气过滤器滤材具有根据被折叠成褶裥状的空气过滤器滤材的折回区域中的PTFE多孔质膜的最小厚度d1和空气过滤器滤材中的平坦区域(除了折回区域以外的区域)中的PTFE多孔质膜的厚度d2，由式(d2-d1)/d2求出来的收缩率为50％以上的较高的收缩率。上述较高的收缩率意味着本发明的过滤器褶裥组件所具备的空气过滤器滤材包括对在褶裥加工时施加的应力的追随性较高的PTFE多孔质膜。因而，根据本发明，达成一种过滤器褶裥组件，该过滤器褶裥组件是具备使用了PTFE多孔质膜的空气过滤器滤材的过滤器褶裥组件，抑制了褶裥加工时的捕集效率的降低。
附图说明
图1A是示意性地表示本发明的过滤器褶裥组件的一个例子的俯视图。
图1B是表示图1A所示的过滤器褶裥组件的截面B-B中的区域I的剖视图。
图2是用于说明空气过滤器滤材中的折回区域和平坦区域的示意图。
图3是示意性地表示本发明的过滤器褶裥组件所具备的空气过滤器滤材的一个例子的剖视图。
图4是示意性地表示本发明的空气过滤器单元的一个例子的立体图。
图5A是实施例3的过滤器褶裥组件中的由扫描型电子显微镜(以下记载为“SEM”)观察的截面的观察像。
图5B是实施例3的过滤器褶裥组件中的由SEM观察的截面的观察像。
图5C是图5B所示的观察像的区域IV的放大像。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。本发明并不限定于以下所示的实施方式。
[过滤器褶裥组件]
将本发明的过滤器褶裥组件的一个例子表示在图1A和图1B中。图1B是图1A的截面B-B中的区域I的放大图。图1A和图1B的过滤器褶裥组件1由被折叠成褶裥状的空气过滤器滤材2构成。空气过滤器滤材2包括PTFE多孔质膜3与透气性支承件4(4A、4B)的层叠体5。层叠体5具有由一对透气性支承件4A、4B夹持PTFE多孔质膜3而成的3层的层叠构造。PTFE多孔质膜3与透气性支承件4A、4B相互接合。在空气过滤器滤材2中，PTFE多孔质膜3具有捕集被过滤气体所含有的捕集对象物的功能。典型而言，捕集对象物是空气中的尘埃。透气性支承件4A、4B具有加强PTFE多孔质膜3而维持作为空气过滤器滤材2的形状的功能。任一个透气性支承件4A、4B还能具有作为捕集比较大的尺寸的捕集对象物的预过滤器的功能。另外，利用透气性支承件4A、4B对空气过滤器滤材2赋予褶裥加工所需要的刚性。
图1B所示的截面是利用与褶裥线6垂直地相交的平面剖切而成的过滤器褶裥组件1的剖切面7。此外，褶裥线6是由于褶裥加工而在空气过滤器滤材2形成的折线。褶裥线6在从过滤器褶裥组件1的一个面观察该过滤器褶裥组件1时观察为峰折线和谷折线。
在过滤器褶裥组件1中，根据被折叠成褶裥状的空气过滤器滤材2的折回区域中的PTFE多孔质膜3的最小厚度d1和空气过滤器滤材2的平坦区域中的PTFE多孔质膜3的厚度d2，由式(d2-d1)/d2求出来的空气过滤器滤材2的收缩率是50％以上。收缩率也可以是55％以上、60％以上、70％以上、80％以上、85％以上、进而90％以上。收缩率的上限例如小于100％、进而98％以下。此外，在本说明书中，折回区域II被确定为空气过滤器滤材2中的从折回部分的顶部14起沿着空气过滤器滤材2的长度L为1.5mm以内的区域(参照图2)。长度L为1.5mm以内的区域相当于空气过滤器滤材2特别强烈地受到由褶裥加工时的折叠带来的影响的区域。因而，收缩率较大意味着PTFE多孔质膜3柔软、且对应力的追随性优异。另外，在本说明书中，平坦区域III被确定为空气过滤器滤材2中的除了折回区域II以外的区域。
PTFE多孔质膜3的厚度d1例如是1μm以上，在该情况下，能够获得作为过滤器褶裥组件1的充分的特性。厚度d1也可以是1.5μm以上、2.0μm以上、2.5μm以上、进而3.0μm以上。厚度d1的上限例如是5.0μm以下。
PTFE多孔质膜3的厚度d2例如超过5μm，也可以是6.0μm以上、7.0μm以上、8.0μm以上、9.0μm以上、进而10.0μm以上。PTFE多孔质膜3的厚度d2的上限例如是25.0μm以下。
处于包含于过滤器褶裥组件1的状态的PTFE多孔质膜3的厚度d1、d2例如能够如以下这样评价。最初，在将过滤器褶裥组件1包埋到环氧树脂之后，使包括PTFE多孔质膜3的截面暴露并进行研磨和整平，进一步进行离子抛光加工。截面通常是利用与褶裥线6垂直地相交的平面剖切而成的面。接着，使用SEM等放大观察装置而获得该截面的放大观察像。放大观察像的倍率例如是100倍～2500倍左右。接着，对放大观察像进行图像分析，从而能够求出折回区域II中的PTFE多孔质膜3的最小厚度d1和平坦区域III中的PTFE多孔质膜3的厚度d2。此外，厚度d2设为一边改变场所一边在至少五处测定点求出来的厚度的平均值。
空气过滤器滤材2的单位面积重量例如是30g/m2～260g/m2。单位面积重量的下限也可以是40g/m2以上、50g/m2以上、进而55g/m2以上。另外，单位面积重量的上限也可以是200g/m2以下、150g/m2以下、120g/m2以下、100g/m2以下、90g/m2以下、80g/m2以下、进而70g/m2以下。
空气过滤器滤材2例如具有以下所示的特性。
空气过滤器滤材2的PF(性能因数：Performance Factor)值是例如23以上，也可以是25以上、27以上、进而30以上。PF值是成为空气过滤器滤材的捕集性能的指标的数值，PF值越大，空气过滤器滤材的捕集性能越高。PF值23以上的空气过滤器滤材2能够使用于在半导体工业、药品工业等的洁净室中所使用的空气过滤器的滤材。
空气过滤器滤材2的PF值是根据透过流速5.3cm/秒(透过气体是空气)时的滤材2的压力损失PL1(单位：mmH2O)、和使用粒径0.10μm～0.20μm的聚α烯烃颗粒在透过流速5.3cm/秒(透过气体是空气)时所测定的滤材2的捕集效率CE1(单位：％)，由以下的式(1)求出来的值。
PF值＝{-lоg[(100-CE1)/100]/PL1}×100 (1)
空气过滤器滤材2的压力损失PL1例如是10Pa～300Pa，也可以是100Pa～250Pa、进而150Pa～250Pa。
空气过滤器滤材2的压力损失PL1能够如下这样测定。将作为评价对象物的空气过滤器滤材以该滤材封堵透气口的方式安放于具有透气口(圆形、有效面积100cm2)的保持件。接着，使保持件的一个面与另一个面之间产生压力差，以便空气透过透气口内的评价对象物。然后，透过评价对象物的空气的线流速利用流量计测定而成为5.3cm/秒时的上述压力差由压力计(manometer)测定。针对1个评价对象物，测定8次上述压力差，将它们的平均值设为评价对象物的压力损失。
空气过滤器滤材2的捕集效率CE1例如是20％～100％，也可以是90％～100％、进而99.9％～100％。另外，捕集效率CE1的下限是99.9％以上，也可以是99.99％以上、进而99.999％以上。空气过滤器滤材2既可以是日本工业标准(JIS)Z8122：2000所规定的HEPA(高效颗粒空气级：high-efficiency particulate air grade)过滤器用的滤材，也可以是ULPA(超低穿透空气级：ultra-low penetration air grade)过滤器用的滤材。
空气过滤器滤材2的捕集效率CE1能够如下这样测定。将作为评价对象物的滤材以该滤材封堵透气口的方式安放于具有透气口(圆形、有效面积100cm2)的保持件。接着，使保持件的一个面与另一个面之间产生压力差，以便空气透过透气口内的评价对象物。接着，在调整上述压力差以透过评价对象物的空气的线流速由流量计测定并保持5.3cm/秒之后，以4×108个/L以上的浓度使透过评价对象物的空气含有粒径0.10μm～0.20μm(平均粒径0.15μm)的聚α烯烃颗粒。其中，使用已配置到评价对象物的下游侧的颗粒计数器而测定已透过了评价对象物的空气所含有的聚α烯烃颗粒的浓度，由以下的式(2)求出评价对象物的捕集效率。
捕集效率＝[1-(下游侧的颗粒浓度)/(上游侧的颗粒浓度)]×100(％)(2)
PTFE多孔质膜3通常由作为微细的纤维状构造体的无数PTFE原纤维构成。PTFE多孔质膜3也可以还具有与原纤维连接起来的PTFE的节点(结节部)。
PTFE多孔质膜3例如能够如下获得：利用挤压和/或压延等方法将未焙烧的PTFE粉末与液状润滑剂的混和物成形为片，从所获得的未焙烧片去除了液状润滑剂之后，通过延伸进行多孔质化。典型而言，延伸是组合PTFE片的MD方向(长度方向)上的延伸和TD方向(宽度方向)上的延伸而成的双轴延伸。在双轴延伸中，优选依次实施MD方向的延伸和TD方向的延伸。液状润滑剂只要是能够湿润PTFE颗粒的表面、并且能够之后去除的液状润滑剂，就未被限定，例如是石脑油、白油、液体石蜡等烃油。为了获得对应力的追随性较高的的PTFE多孔质膜3，例如，能够采用如下方法：通过使供于延伸的未焙烧片减薄、另一方面将MD方向的延伸倍率保持得较低，从而设为一边对膜赋予需要的强度、一边抑制PTFE颗粒仅在MD方向上强粘结、增厚且MD和TD这两个方向取得了强度平衡的PTFE多孔质膜3，并且，在MD和TD这两个方向上的延伸时将PTFE保持在小于熔点(327℃)的气氛。在该方法中延伸的未焙烧片的厚度例如是50μm～550μm，其上限优选500μm以下、400μm以下、300μm以下、200μm以下、进而100μm以下。在该方法中例如以延伸倍率2倍～23倍、延伸温度150℃～300℃的条件实施MD方向的延伸即可。优选MD方向的延伸倍率是22倍以下、20倍以下、15倍以下、10倍以下、进而5倍以下。在该方法中例如以延伸倍率10倍～60倍、延伸温度40℃～190℃的条件实施TD方向的延伸即可。优选TD方向的延伸温度是170℃以下、进而150℃以下。
PTFE多孔质膜3的气孔率例如是70％～98％。其较高的气孔率有助于具备PTFE多孔质膜3的空气过滤器滤材2的较低的压力损失和较高的捕集效率。气孔率能够如下这样测定。将作为测定对象物的PTFE多孔质膜切出一定的尺寸(例如，直径6cm的圆形)，求出其体积和质量。能够将所获得的体积和质量代入以下的式(3)而算出PTFE多孔质膜的气孔率。式(3)的V(单位：cm3)是上述体积，W(单位：g)是上述质量，D(单位：g/cm3)是PTFE的真密度。
气孔率(％)＝100×[V-(W/D)]/V (3)
PTFE多孔质膜3的单位面积重量例如是0.05g/m3～10g/m3，也可以是0.1g/m3～5g/m3、0.3g/m3～3g/m3。
PTFE多孔质膜3的平均孔径例如是0.1μm～50μm。
PTFE多孔质膜3的PF值、压力损失以及捕集效率分别能够采取在空气过滤器滤材2的说明中上述的PF值、压力损失和捕集效率相同的范围。PTFE多孔质膜3的压力损失和捕集效率能够将评价对象物设为PTFE多孔质膜而利用与测定空气过滤器滤材2的压力损失和捕集效率的方法相同的方法测定。
透气性支承件4是厚度方向的透气性比PTFE多孔质膜3的厚度方向的透气性高的层。透气性支承件4具备例如短纤维和长纤维等纤维的无纺布、织布、网状物。出于透气性、强度、柔软性以及操作性优异的观点考虑，优选具备无纺布的透气性支承件4。
能构成透气性支承件4的材料例如是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯、含有芳香族聚酰胺的聚酰胺、以及它们的复合材料。透气性支承件4也可以含有两种以上的这些材料。出于与PTFE多孔质膜3之间的接合性较高的观点考虑，该材料优选聚烯烃，更优选PE。在该材料是复合材料的情况下，优选聚烯烃、特别是PE暴露于透气性支承件4中的与PTFE多孔质膜3接合的接合面。
能构成透气性支承件4的复合材料的一个例子是具有由互不相同的材料构成的芯部与包覆芯部的鞘部的芯鞘结构的复合纤维。在该复合纤维中，优选构成鞘部的材料的熔点比构成芯部的材料的熔点低。构成芯部的材料例如是PET等聚酯。构成鞘部的材料例如是PE等聚烯烃。
能构成透气性支承件4的纤维的平均纤维径例如是1μm～50μm，也可以是1μm～30μm、10μm～30μm。
透气性支承件4的单位面积重量例如是20g/m2～70g/m2。单位面积重量的上限也可以是50g/m2以下、40g/m2以下、小于40g/m2、进而35g/m2以下。单位面积重量的下限例如是25g/m2以上。
在空气过滤器滤材2中，PTFE多孔质膜3与透气性支承件4相互接合。接合方法未被限定，例如是热层压、利用粘接剂进行的层压。由于能够抑制接合部中的压力损失的上升，因此，优选PTFE多孔质膜3和透气性支承件4利用热层压相互接合。
图1B所示的空气过滤器滤材2是包括1个PTFE多孔质膜3与夹持该1个PTFE多孔质膜3的两个透气性支承件4A、4B的3层构造的层叠体5的滤材。不过，空气过滤器滤材2和层叠体5所包括的PTFE多孔质膜3和透气性支承件4的数量未被限定。空气过滤器滤材2和层叠体5也可以包括两个以上的PTFE多孔质膜3。优选空气过滤器滤材2包括具有3层以上的多层构造的层叠体5。
将空气过滤器滤材2的另一个例子表示在图3中。图3的空气过滤器滤材2包括两个PTFE多孔质膜3A、3B与3个透气性支承件4A、4B、4C的5层构造的层叠体5。在图3的空气过滤器滤材2中，透气性支承件4A、PTFE多孔质膜3A、透气性支承件4C、PTFE多孔质膜3B以及透气性支承件4B依次层叠。在图1B和图3所示的空气过滤器滤材2中，层叠体5均包括两个以上的透气性支承件4，该滤材2的两个主面(两个最外层)由透气性支承件4构成。
在空气过滤器滤材2包括两个以上的PTFE多孔质膜3的情况下，也可以存在PTFE多孔质膜3连续地层叠的部分。另外，该两个以上的PTFE多孔质膜3的结构既可以相同，也可以互不相同。同样地，在空气过滤器滤材2包括两个以上的透气性支承件4的情况下，也可以存在透气性支承件4连续地层叠的部分。另外，该两个以上的透气性支承件4的结构既可以相同，也可以互不相同。
只要获得本发明的效果，空气过滤器滤材2和层叠体5也可以包括除了PTFE多孔质膜3和透气性支承件4以外的层和/或构件。
空气过滤器滤材2例如能够利用热层压、粘接剂层压等各种层压方法将PTFE多孔质膜3和透气性支承件4层叠和接合而形成。
过滤器褶裥组件1例如具有以下所示的特性。
过滤器褶裥组件1的PF(Performance Factor)值例如是40以上，也可以是45以上、50以上、55以上、进而是60以上。PF值是成为过滤器褶裥组件的捕集性能的指标的数值，PF值越大，过滤器褶裥组件的捕集性能越高。PF值40以上的过滤器褶裥组件1能够优选使用于在半导体工业、药品工业等的洁净室中所使用的空气过滤器。
过滤器褶裥组件1的PF值是根据过滤器褶裥组件1的压力损失PL2(单位：mmH2O)和捕集效率CE2(单位：％)由以下的式(4)求出来的值。
PF值＝{-lоg[(100-CE2)/100]/PL2}×100 (4)
过滤器褶裥组件1的压力损失PL2例如是5Pa～125Pa，也可以是40Pa～100Pa、进而60Pa～100Pa。
过滤器褶裥组件1的压力损失PL2能够如下求出：将该过滤器褶裥组件1与框体组合而形成空气过滤器单元，对所形成的空气过滤器单元实施JIS B9908：2011所确定的试验方法形式1的压力损失试验。框体能够使用例如外尺寸是610mm×610mm、开口部的尺寸是580mm×580mm的铝制的框体。
过滤器褶裥组件1的捕集效率CE2例如是99.9％～99.9999％，也可以是99.9％～99.99999％、进而99.9～99.999999％。另外，捕集效率CE2的下限也可以是99.99％以上、99.999％以上、进而99.9999％以上。过滤器褶裥组件1既可以是JIS Z8122：2000所规定的HEPA过滤器用的，也可以是ULPA过滤器用的。
过滤器褶裥组件1的捕集效率(整体捕集效率)CE2能够如下求出：将该过滤器褶裥组件1与框体组合而形成空气过滤器单元，对所形成的空气过滤器单元实施依据EN(欧洲标准)1822-1：2009所确定的方法的捕集效率的评价。框体能够使用例如外尺寸是610mm×610mm、开口部的尺寸是580mm×580mm的铝制的框体。另外，按照以下的测定条件和测定方法实施评价，并且，不是将EN1822-1：2009所确定的针对最大透过粒径(MPPS)的捕集效率、而是将使用多分散(粒径0.10～0.20μm、平均粒径0.15μm)的试验颗粒而求出来的捕集效率设为过滤器褶裥组件的整体捕集效率CE2。
·试验颗粒：PAO(聚α烯烃)
·试验粒径：0.1μm以上
·上游侧颗粒浓度：1.0×108个/L以上
·面风速：0.4±0.1m/秒
过滤器褶裥组件1抑制褶裥加工时的捕集效率的降低。因此，过滤器褶裥组件1能够较高的水平地兼顾较低的压力损失PL2和较高的捕集效率CE2。该特性能够利用PF值和捕集效率CE2表现，过滤器褶裥组件1例如能够同时具有40以上、优选45以上、更优选50以上、进一步优选55以上、特别优选60以上的PF值、和99.9％以上、优选99.99％以上、更优选99.999％以上、进一步优选99.9999％以上的捕集效率CE2。
也可以是，过滤器褶裥组件1还具备除了空气过滤器滤材2以外的构件。该构件例如是普遍被称为“加强筋”的树脂的绳状体。加强筋是维持褶裥加工后的空气过滤器滤材的形状的分隔件的一种。加强筋通常以沿着与空气过滤器滤材2的褶裥线6(峰折线和/或谷折线)交叉的方向前进的方式配置于折叠后的空气过滤器滤材2的表面。加强筋既可以配置于空气过滤器滤材2的一个面，也可以配置于两个面。不过，加强筋优选不是配置于PTFE多孔质膜3上，而是配置于透气性支承件4上。过滤器褶裥组件1也可以具备在俯视空气过滤器滤材2的配置有加强筋的面时以在褶裥线6的方向上隔开预定的间隔的方式相互平行地配置的多个加强筋。加强筋例如能够通过使树脂熔融并涂敷成绳状而形成。树脂未被限定，例如是聚酰胺、聚烯烃。
过滤器褶裥组件1能够利用褶裥加工将空气过滤器滤材2折叠成褶裥状而形成。空气过滤器滤材2利用褶裥加工折叠成，从其侧面观察时成为连续的W字状。
例如能够利用使用往复式的加工机而交替且平行地设定到表面的峰折线和谷折线将空气过滤器滤材2连续地折叠，从而实施空气过滤器滤材2的褶裥加工。
[空气过滤器单元]
将本发明的空气过滤器单元的一个例子表示在图4中。图4所示的空气过滤器单元21具备过滤器褶裥组件1和支承过滤器褶裥组件1的框体22。在空气过滤器单元21中，过滤器褶裥组件1的周缘部由框体(支承框)22支承。框体22例如由金属、树脂以及它们的复合材料形成。在是由树脂形成的框体22的情况下，在框体22的成形的同时也能够将过滤器褶裥组件1与该框体22组合。框体22的结构能与以往的空气过滤器单元所具备的框体的结构同样。
具备过滤器褶裥组件1的空气过滤器单元21抑制用于形成过滤器褶裥组件1的褶裥加工时的捕集效率的降低。空气过滤器单元21针对PF值、压力损失和捕集效率(整体捕集效率)包括优选的范围，能够采取在过滤器褶裥组件1的说明中上述的数值范围。
实施例
以下，利用实施例进一步详细地说明本发明。本发明并不限定于以下所示的实施例。
最初，表示在实施例和比较例中制作成的PTFE多孔质膜、空气过滤器滤材以及过滤器褶裥组件的评价方法。
[厚度]
利用数字千分表评价了透气性支承件、与透气性支承件层叠之前的PTFE多孔质膜、以及空气过滤器滤材的厚度。另外，如以下这样评价了处于包含于过滤器褶裥组件的状态的PTFE多孔质膜的厚度。最初，在将过滤器褶裥组件包埋到环氧树脂之后，使包括PTFE多孔质膜的截面暴露并进行研磨和整平，进一步进行了离子抛光加工。截面设为过滤器褶裥组件中的利用与褶裥线垂直地相交的平面剖切而成的面。接着，对使用场发射型SEM(FE-SEM；日本电子制JSM-7500F、加速电压5kV、反射电子像)而获得的该截面的放大观察像(倍率500～2000倍)进行图像分析，求出来折回区域II中的PTFE多孔质膜的最小厚度d1和平坦区域III中的PTFE多孔质膜的厚度d2。此外，厚度d2设为一边改变场所一边在五处测定点求出来的厚度的平均值。
[空气过滤器滤材的捕集效率]
如下这样测定了在实施例和比较例中制作成的空气过滤器滤材的捕集效率。最初，将作为评价对象物的空气过滤器滤材以评价对象物封堵透气口的方式安放到具有透气口(圆形、有效面积100cm2)的保持件。接着，使保持件的一个面与另一个面之间产生了压力差，以便空气透过透气口内的评价对象物。接着，在调整上述压力差以透过评价对象物的空气的线流速由流量计测定并保持5.3cm/秒之后，以4×108个/L以上的浓度使透过评价对象物的空气含有粒径0.10μm～0.20μm(平均粒径0.15μm)的聚α烯烃颗粒。使用已配置到评价对象物的下游的颗粒计数器而测定已透过了评价对象物的空气所含有的聚α烯烃颗粒的浓度，由以下的式(2)求出来评价对象物的捕集效率。
捕集效率＝[1-(下游侧的颗粒浓度)/(上游侧的颗粒浓度)]×100(％)(2)
[空气过滤器滤材的压力损失]
如下这样评价了在实施例和比较例中制作成的空气过滤器滤材的压力损失。最初，将作为评价对象物的空气过滤器滤材以评价对象物封堵透气口的方式安放到具有透气口(圆形、有效面积100cm2)的保持件。接着，使保持件的一个面与另一个面之间产生了压力差，以便空气透过透气口内的评价对象物。然后，利用压力计(manometer)测定了透过评价对象物的空气的线流速由流量计测定并成为5.3cm/秒时的上述压力差。针对1个评价对象物，测定8次上述压力差，将它们的平均值设为评价对象物的压力损失。
[空气过滤器滤材的PF值]
根据如上述那样求出来的捕集效率(CE1)和压力损失(PL1)由以下的式(1)求出来在实施例和比较例中制作成的空气过滤器滤材的PF值。不过，代入式(1)的压力损失(PL1)的值设为将单位Pa时的值换算成单位mmH2O时的值而成的换算值。
PF值＝{-lоg[(100-CE1)/100]/PL1}×100 (1)
[过滤器褶裥组件的捕集效率(整体捕集效率)]
对在实施例和比较例中制作成的各空气过滤器滤材进行褶裥加工而获得的过滤器褶裥组件的整体捕集效率作为将该褶裥组件装入到框体而成的空气过滤器单元的整体捕集效率，依据EN1822-1：2009所确定的方法进行了评价。不过，按照以下的测定条件和测定方法实施了评价。另外，不是将EN1822-1：2009所确定的针对最大透过粒径(MPPS)的捕集效率、而是将使用多分散(粒径0.10～0.20μm、平均粒径0.15μm)的试验颗粒而求出来的捕集效率设为过滤器褶裥组件的整体捕集效率。
·试验颗粒：PAO(聚α烯烃)
·试验粒径：0.1μm以上
·上游侧颗粒浓度：1.0×108个/L以上
·面风速：0.4±0.1m/秒
·空气过滤器单元的尺寸：外尺寸610mm×610mm、开口部的尺寸580mm×580mm
按照EN1822-1：2009所确定的方法，使具有50mm×10mm的测定用开口部的探测仪以速度22m/秒沿着空气过滤器单元的下游侧的面扫描，对在空气过滤器单元的整个区域中漏出到下游侧的PAO颗粒的总数进行了测量。接着，根据所测量的PAO颗粒的总数求出来下游侧颗粒浓度。根据求出来的下游侧颗粒浓度和上述上游侧颗粒浓度由式：整体捕集效率＝[1-(下游侧颗粒浓度/上游侧颗粒浓度)]×100(％)求出来空气过滤器单元(过滤器褶裥组件)的整体捕集效率。
[过滤器褶裥组件的压力损失]
对在实施例和比较例中制作成的各空气过滤器滤材进行褶裥加工而获得的过滤器褶裥组件的压力损失作为将该过滤器褶裥组件装入到框体而成的空气过滤器单元的压力损失，实施JIS B9908：2011所确定的试验方法形式1的压力损失试验而进行了评价。框体使用了外尺寸是610mm×610mm、开口部的尺寸是580mm×580mm的框体。
[过滤器褶裥组件的PF值]
根据如上述那样求出来的捕集效率(CE2)和压力损失(PL2)由以下的式(4)求出来在实施例和比较例中制作成的各过滤器褶裥组件的PF值。不过，代入式(4)的压力损失(PL2)的值设为将单位Pa时的值换算成单位mmH2O时的值而成的换算值。
PF值＝{-lоg[(100-CE2)/100]/PL2}×100 (4)
(实施例1)
均匀地混合100重量份的PTFE细粉(大金制、PolyflonF-104)和20重量份的作为液状润滑剂的十二烷而获得了混合物。接着，使用挤压机而将获得的混合物挤压成形成片状，而获得带状的PTFE片(厚度1.5mm、宽度20cm)。接着，利用1对金属压延辊对所形成的PTFE片进行了压延。一边使用配置到压延辊的下游的别的辊以PTFE片的宽度在压延前后不变化的方式将PTFE片在长度方向上拉伸一边实施了压延。压延后的PTFE片的厚度是500μm。
接着，将PTFE片保持在150℃的气氛并去除了液状润滑剂。接着，在利用辊延伸法以延伸温度280℃、延伸倍率22倍将PTFE片在长度方向上延伸了后，利用拉幅延伸法以延伸温度150℃、延伸倍率40倍在宽度方向上进行了延伸。而且，利用500℃的热风以使延伸后的PTFE片的尺寸固定了的状态加热该片而获得PTFE多孔质膜A。所获得的PTFE多孔质膜A的厚度是6.5μm。
接着，利用热层压将所获得的PTFE多孔质膜A和由PET/PE复合纤维的无纺布(尤尼吉可制、ELEVESS0303WDO、单位面积重量30g/m2、厚度210μm)构成的透气性支承件以一对该透气性支承件夹持PTFE多孔质膜A的方式层叠而获得具有透气性支承件/PTFE多孔质膜A/透气性支承件的3层构造的空气过滤器滤材A。所获得的空气过滤器滤材A的厚度是320μm，压力损失是220Pa，捕集效率是99.9995％，PF值是24。
接着，使用往复式褶裥加工机(发尔特克制)而以峰高(褶裥高度)35mm、褶裥间隔8ppi(每英寸褶裥：pleats per inch)对空气过滤器滤材A进行褶裥加工，获得过滤器褶裥组件A。用于维持过滤器褶裥组件的形状的加强筋使用了聚酰胺树脂。过滤器褶裥组件A中的PTFE多孔质膜A的厚度d1是3.0μm，厚度d2是7.0μm，空气过滤器滤材的收缩率是57％。
接着，利用粘接剂将通过褶裥加工获得的过滤器褶裥组件A以过滤器褶裥组件的四边与外尺寸是610mm×610mm、开口部的尺寸是580mm×580mm的铝制的框体密合的方式固定于框体而获得空气过滤器单元。所获得的空气过滤器单元的整体捕集效率(过滤器褶裥组件A的整体捕集效率)是99.9998％(5N8)。另外，过滤器褶裥组件A的压力损失是100Pa，PF值是55。
(实施例2)
除了以压延后的PTFE片的厚度成为200μm的方式进行压延、并且将长度方向的延伸倍率设为10倍以外，与实施例1同样地获得PTFE多孔质膜B。所获得的PTFE多孔质膜B的厚度是10μm。
接着，除了使用了PTFE多孔质膜B替代PTFE多孔质膜A以外，与实施例1同样地获得具有透气性支承件/PTFE多孔质膜B/透气性支承件的3层构造的空气过滤器滤材B。所获得的空气过滤器滤材B的厚度是320μm，压力损失是220Pa，捕集效率是99.9995％，PF值是24。
接着，除了使用了空气过滤器滤材B替代空气过滤器滤材A以外，与实施例1同样地获得过滤器褶裥组件B。过滤器褶裥组件B中的PTFE多孔质膜B的厚度d1是1.0μm，厚度d2是6.7μm，空气过滤器滤材的收缩率是85％。
接着，利用粘接剂将通过褶裥加工获得的过滤器褶裥组件B以过滤器褶裥组件的四边与外尺寸是610mm×610mm、开口部的尺寸是580mm×580mm的铝制的框体密合的方式固定于框体而获得空气过滤器单元。所获得的空气过滤器单元的整体捕集效率(过滤器褶裥组件B的整体捕集效率)是99.99993％(6N3)。另外，过滤器褶裥组件B的压力损失是100Pa，PF值是60。
(实施例3)
除了以压延后的PTFE片的厚度成为100μm的方式进行压延、并且将长度方向的延伸倍率设为5倍以外，与实施例1同样地获得PTFE多孔质膜C。所获得的PTFE多孔质膜C的厚度是12.5μm。
接着，除了使用了PTFE多孔质膜C替代PTFE多孔质膜A以外，与实施例1同样地获得具有透气性支承件/PTFE多孔质膜C/透气性支承件的3层构造的空气过滤器滤材C。所获得的空气过滤器滤材C的厚度是320μm，压力损失是220Pa，捕集效率是99.9995％，PF值是24。
接着，除了使用了空气过滤器滤材C替代空气过滤器滤材A以外，与实施例1同样地获得过滤器褶裥组件C。过滤器褶裥组件C中的PTFE多孔质膜C的厚度d1是1.0μm，厚度d2是10.0μm，空气过滤器滤材的收缩率是90％。将求出厚度d1和d2之际进行了图像分析的上述截面的放大观察像表示在图5A～图5C中。在图5A中示出有位于平坦区域的PTFE多孔质膜。在图5B中示出有位于折回区域的PTFE多孔质膜，在图5C中示出有图5B的区域IV的放大像。
接着，利用粘接剂将通过褶裥加工获得的过滤器褶裥组件C以过滤器褶裥组件的四边与外尺寸是610mm×610mm、开口部的尺寸是580mm×580mm的铝制的框体密合的方式固定于框体而获得空气过滤器单元。所获得的空气过滤器单元的整体捕集效率(过滤器褶裥组件C的整体捕集效率)是99.99998％(6N8)。另外，过滤器褶裥组件C的压力损失是100Pa，PF值是65。
(比较例1)
除了以压延后的PTFE片的厚度成为600μm的方式进行压延、并且将长度方向的延伸倍率设为25倍以外，与实施例1同样地获得PTFE多孔质膜D。所获得的PTFE多孔质膜D的厚度是5.0μm。
接着，除了使用了PTFE多孔质膜D来替代PTFE多孔质膜A以外，与实施例1同样地获得具有透气性支承件/PTFE多孔质膜D/透气性支承件的3层构造的空气过滤器滤材D。所获得的空气过滤器滤材D的厚度是320μm，压力损失是220Pa，捕集效率是99.9995％，PF值是24。
接着，除了使用了空气过滤器滤材D来替代空气过滤器滤材A以外，与实施例1同样地获得过滤器褶裥组件D。过滤器褶裥组件D中的PTFE多孔质膜D的厚度d1是3.0μm，厚度d2是5.0μm，空气过滤器滤材的收缩率是40％。
接着，利用粘接剂将通过褶裥加工获得的过滤器褶裥组件D以过滤器褶裥组件的四边与外尺寸是610mm×610mm、开口部的尺寸是580mm×580mm的铝制的框体密合的的方式固定于框体而获得空气过滤器单元。所获得的空气过滤器单元的整体捕集效率(过滤器褶裥组件D的整体捕集效率)是99.9995％(5N5)。另外，过滤器褶裥组件D的压力损失是100Pa，PF值是50。
将评价结果汇总于以下的表1中。
[表1]
Figure GDA0003136074350000181
如表1所示，收缩率是50％以上的实施例的过滤器褶裥组件与比较例的过滤器褶裥组件相比，虽然作为空气过滤器滤材的压力损失和捕集效率相等，但提高了过滤器褶裥组件和具备该过滤器褶裥组件的空气过滤器单元的捕集效率。
产业上的可利用性
本发明的过滤器褶裥组件能够使用于与具备空气过滤器滤材的以往的过滤器褶裥组件同样的用途。用途是在例如半导体工业、药品工业等中利用的洁净室的空气过滤器单元。

Claims (6)

1.一种过滤器褶裥组件，其是具备被折叠成褶裥状的空气过滤器滤材的过滤器褶裥组件，其中，
所述空气过滤器滤材包括聚四氟乙烯即PTFE多孔质膜与透气性支承件的层叠体，
由式(d2-d1)/d2求出来的所述空气过滤器滤材的收缩率是50％以上，
其中，d1是被折叠成所述褶裥状的空气过滤器滤材的折回区域中的所述PTFE多孔质膜的最小厚度，d2是所述空气过滤器滤材的平坦区域中的所述PTFE多孔质膜的厚度，所述折回区域为所述空气过滤器滤材中的从折回部分的顶部起沿着所述空气过滤器滤材的长度为1.5mm以内的区域，所述厚度d2设为一边改变场所一边在至少五处测定点求出来的厚度的平均值。
2.根据权利要求1所述的过滤器褶裥组件，其中，
所述厚度d1是1μm以上。
3.根据权利要求1或2所述的过滤器褶裥组件，其中，
所述厚度d2超过5μm。
4.根据权利要求1或2所述的过滤器褶裥组件，其中，
所述空气过滤器滤材的单位面积重量是30g/m2～260g/m2。
5.根据权利要求1或2所述的过滤器褶裥组件，其中，
所述层叠体包括两个以上的所述透气性支承件，
所述滤材的两个主面由所述透气性支承件构成。
6.一种空气过滤器单元，其具备权利要求1～5中任一项所述的过滤器褶裥组件和支承所述过滤器褶裥组件的框体。
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