エアフィルタ濾材の製造方法
【課題】 濾材の表面状態を改善することにより、プリーツ加工によりひだ折りしてもポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜がダメージを受けず、毛羽などの発生のない、クリーンルームに要求される清浄空間の提供に適したエアフィルタ濾材を長期にわたって安定して製造する方法を提供する。
【解決手段】 ＰＴＦＥ多孔質膜２と通気性支持材１を積層し、その積層体の通気性支持材１の表面にカバーフィルム６を接触させた状態で加熱することで、通気性支持材１の表面を平滑にし、積層体の摩擦抵抗を小さくする。その後、カバーフィルム６のみを分離し、目的のエアフィルタ濾材を得ることができる。
【解決手段】 ＰＴＦＥ多孔質膜２と通気性支持材１を積層し、その積層体の通気性支持材１の表面にカバーフィルム６を接触させた状態で加熱することで、通気性支持材１の表面を平滑にし、積層体の摩擦抵抗を小さくする。その後、カバーフィルム６のみを分離し、目的のエアフィルタ濾材を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ、と表記）多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材の製造方法、さらに詳しくは、半導体工業や薬品工業などのクリーンルームで使用される気体中の浮遊粒子の捕獲に適したＰＴＦＥ多孔質膜を捕集層とするエアフィルタ濾材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、クリーンルームで使用されるエアフィルタ濾材として、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙したものが多く用いられてきた。しかし、このような濾材にはいくつかの問題がある。例えば、濾材中の付着小繊維の存在や、加工による折曲げ時の自己発塵などである。その他このようなガラス繊維濾材には、フッ酸など、ある種の化学薬品と接触すると劣化し、発塵するという問題もあった。
【０００３】それに対してＰＴＦＥは、濾材としてクリーンな材料であり、耐薬品性にも優れている。そこで近年、ＰＴＦＥ多孔質膜が、半導体工業などのクリーンルームに用いられる高性能エアフィルタの濾材として使用されてきている。特開平５−２０２２１７号公報に記載されているＰＴＦＥ多孔質膜はその一例である。
【０００４】エアフィルタの濾材として用いる場合、ＰＴＦＥ多孔質膜単独では「コシ」がないため、補強として通気性を有する支持材でラミネートすることで、連続したＷ字状にひだ折り加工（以下、プリーツ加工、と表記）できる濾材とするのが一般的である。プリーツ加工された濾材は、枠付けされてエアフィルタとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】プリーツ加工の方法としては、通常、レシプロ方式またはロータリー方式が用いられる。ロータリー方式は生産性という点では有利であるが、きれいなプリーツ加工を行うためには、レシプロ方式がよいとされている。
【０００６】しかし、ＰＴＦＥ多孔質膜に通気性支持材で補強を加えた濾材をレシプロ方式でプリーツ加工した場合、濾材がダメージを受けてピンホールが発生し、得られたフィルタにリークが発生してしまうという問題が従来あった。
【０００７】上記ピンホールは、以下に示すようなメカニズムで発生すると考えられる。
１．濾材に山部、谷部を形成するため、部分的に押圧するブレードが濾材表面を擦って行く。
２．これにより濾材とブレード間に摩擦力が働き、結果的に濾材内部に剪断応力が発生する。
３．剪断応力が、濾材内部のＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材の接着部に集中し、相対的に強度の低いＰＴＦＥ多孔質膜が破壊されてしまう。
【０００８】こういったダメージを低減する方法として、例えば、シリコーンロールなどの平滑化部材に加熱して押し当てることで表面を平滑にし、摩擦抵抗を小さくした通気性支持材を、濾材の少なくとも一方の露出面とする方法がある（特開２０００−６１２８０号公報に開示）。図３は、上記従来の方法の一例を示す模式図である。ＰＴＦＥ多孔質膜３２と通気性支持材３１とをガイドロール３４において積層し、加熱ロール３３にて加熱圧着後、平滑化部材となるシリコーンロール３７に押し当てることで、通気性支持材の表面を平滑にし、フィルタ濾材となる積層体の少なくとも一方の面の摩擦抵抗を小さくしている。
【０００９】上記従来の方法によれば、プリーツ加工時にダメージを受けにくい濾材の製造が可能になる。しかし、上記従来の方法では、平滑化部材の表面と通気性支持材が常に接触し続けており、長時間製造を行った場合、次第に平滑化部材の平滑度が失われ、結果として濾材に毛羽が発生するようになる。毛羽が発生した濾材をプリーツ加工した場合、濾材にリークが発生しやすくなり、また、使用中に毛羽の脱落によってクリーンルームが汚染されるなどの問題も生じる。
【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レシプロ方式でプリーツ加工を行ってもダメージを受けにくい、半導体クリーンルームなどの超清浄空間を実現するためのエアフィルタ濾材の、より優れた製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明のエアフィルタ濾材の製造方法は、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材との積層体を含み、少なくとも一方の露出面が通気性支持材の表面により構成されたエアフィルタ濾材の製造方法であって、上記通気性支持材の表面にカバーフィルムを接触させた状態で加熱することにより上記表面を平滑化する工程と、上記表面から上記カバーフィルムを分離する工程とを含むことを特徴とする。この方法を用いれば、通気性支持材の表面が平滑化され、積層体の摩擦抵抗を小さくすることができる。これによりレシプロタイプのプリーツ機でプリーツ加工した際にも、ブレードと濾材間の摩擦抵抗が小さくなり、濾材に働く剪断力が小さくなる。その結果、ＰＴＦＥ多孔質膜がダメージを受けにくくすることができる。また、カバーフィルムの形で、常に新しい平滑面を通気性支持材に接触させることができるため、長期にわたる製造の場合でも積層体の表面に毛羽などが発生せず、高性能のエアフィルタ濾材を安定して連続的に得ることができる。
【００１２】上記エアフィルタ濾材の製造方法において、上記通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点以上に加熱することが好ましい。この場合、カバーフィルムの融点以下で加熱することが好ましい。また、上記エアフィルタ濾材の製造方法において、カバーフィルムの融点が、通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点より高いことが好ましい。この方法を用いれば、より効果的に通気性支持材の表面を平滑化することができ、積層体の摩擦抵抗を小さくすることが出来る。その結果、高性能なエアフィルタ濾材をより安定して得ることができる。
【００１３】上記エアフィルタ濾材の製造方法において、カバーフィルムが、高分子フィルムであることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】本発明の製造方法によって得られるエアフィルタ濾材は、ＰＴＦＥ多孔質膜と、この膜を保護、および支持するための通気性支持材との積層体を含んでいる。通気性支持材により、プリーツ加工の可能な濾材に必要な、「コシ」も与えられる。
【００１６】ＰＴＦＥ多孔質膜は、用途に対して十分な捕集性能を持つものであれば、どのようなものでもよく、孔径、厚さ、気孔率などを特に限定することなく用いることができる。ただし、半導体クリーンルームなどのフィルタに使用される濾材とするには、捕集性能をあらわすＰＦ値（Performance of Filter）が２０より大きいことが好ましい。なお、ＰＦ値は次の式で表される。
ＰＦ値＝[（−ｌｏｇ透過率）／圧力損失｝×１００
【００１７】一方、通気性支持材は、ＰＴＦＥ多孔質膜より通気性に優れていればよく、例えば、不織布、織布、メッシュ、その他の多孔質材料などを用いることができる。通気性支持材は、材質、構造、形態などを特に限定する必要はないが、強度や柔軟性、作業性の観点からは、不織布が好ましい。さらに、濾材表面の摩擦抵抗を小さくするという観点からは、不織布を構成する一部または全部の繊維が芯鞘構造の複合繊維であり、芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い合成繊維であることがより好ましい。なお、通気性支持材の材料としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など）、ポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など）、芳香族ポリアミド、またはこれらの複合材を含むものなどを用いることができる。
【００１８】また、本発明の製造方法によって得られるエアフィルタ濾材は、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とが積層されており、少なくとも一方の露出面が通気性支持材の表面により構成されたものであればよい。図２（ａ）〜（ｄ）に、その積層例を示す。図示例のように、ＰＴＦＥ多孔質膜２２と通気性支持材２１が、交互に積層されていても、どちらか１種類が連続して積層されている部分があっても構わない。また、これらの積層界面に、接着を目的とするような別の材料が介在していてもよい。なかでも、捕集層となるＰＴＦＥ多孔質膜の表裏両面を、通気性支持材がカバーするように積層することが好ましい。さらに、捕集層となるＰＴＦＥ多孔質膜を、ピンホール対策の観点から２層以上積層することが好ましい。この場合、プリーツ加工時の、ブレードと濾材の摩擦抵抗から発生する剪断力を分散させるために、ＰＴＦＥ多孔質膜間にも通気性支持材を介在させる方がより好ましい。
【００１９】本発明のエアフィルタ濾材の製造方法では、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材を上記のように積層し、通気性支持材の表面にカバーフィルムを接触させた状態で加熱した後、通気性支持材の表面からカバーフィルムを分離すればよい。加熱することで、通気性支持材の表面がカバーフィルムの平滑面に応じて平滑化され、積層体の摩擦抵抗を低下させることができる。また、カバーフィルムの形で、常に新しい平滑面を通気性支持材の表面に接触させることができるため、積層体の表面に毛羽などの発生の無い安定した平滑化を長期にわたって行うことができる。積層体の一方の露出面がＰＴＦＥ多孔質膜の表面により構成されたものである場合、通気性支持材の表面だけではなく、ＰＴＦＥ多孔質膜の表面に対しても、カバーフィルムを接触させて構わない。
【００２０】さらにカバーフィルムは、加熱時の積層体の破損、汚損、しわ、折れ、傷などを防ぐ、一般的なカバーとしての効果も有する。
【００２１】また、加熱直後にプリーツ加工を行わないのであれば、カバーフィルムが接触したままの状態で、加熱後に保管することもできる。カバーフィルムは濾材保管時の、破損、汚損、しわ、折れ、傷などを防ぐ一般的なカバーとしての効果も有している。この場合は、プリーツ加工直前にカバーフィルムのみを分離すればよい。
【００２２】上記の製造方法により表面が平滑化された積層体の最大摩擦抵抗が、０．２５Ｎ以下であることが好ましい。また、最大摩擦抵抗が、０．２０Ｎ以下であることがより好ましい。これらの値であれば、プリーツ加工時に濾材に対して働く剪断力を十分に小さくすることができる。
【００２３】ここで、上記最大摩擦抵抗は、Bowden-Leben型往復動摩擦試験機を用い、条件を以下のように設定して測定される最大負荷により定められるものである。
・相手材 ：直径１０ｍｍの鋼球（JIS B 1501に規定される鋼球）
・摺動速度 ：７００ｍｍ／分・荷重 ：０．９８Ｎ・移動距離 ：４０ｍｍこのようにして、静摩擦抵抗および動摩擦抵抗が測定され、その最大値が最大摩擦抵抗として定められる。
【００２４】積層体の加熱時の温度は、通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点以上であることが好ましい。また、カバーフィルムの融点が通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点より高く、加熱時の温度がカバーフィルムの融点以下であることが好ましい。加熱時間は、エアフィルタ濾材として必要な接着力が得られるように任意に選定することができる。
【００２５】加熱の方法は特に限定されないが、例えば、加熱ロールを用いる方法などがある。この方法は、ＰＴＦＥ多孔質膜、通気性支持材、およびカバーフィルムとして帯状のものを用いた場合に、加熱作業を連続して実施できるために好ましい。
【００２６】この方法の一例を、図１を用いて説明する。
【００２７】まず、帯状のＰＴＦＥ多孔質膜２と帯状の通気性支持材１とを、通気性支持材１が積層体の最外層になるように、ガイドロール４を通して積層させる。この時同時に、同じく帯状のカバーフィルム６を、通気性支持材１に接するように配置させる。続いて、全体を加熱ロール３に接触させる。加熱ロール３を通過する間に全体が所定の温度にまで加熱され、通気性支持材の表面が平滑化される。引き続きカバーフィルム６のみを積層体から分離して、本発明のエアフィルタ濾材を得ることができる。図１の例では、上記した一連の工程を連続して行うことができる。
【００２８】図１の例において、積層体の加熱時の温度は、加熱ロール３の温度を変更したり、積層体が加熱ロール３を通過する速度を変更したりすることなどで任意に制御することができる。また、加熱の際には、必要に応じて、ガイドロール４の位置を調整することで積層体にかかる圧力を制御したり、積層体の厚みを調整したりすることができる。ピンチロール５を用いても同じく積層体にかかる圧力を制御したり、積層体の厚みを調整したりすることができる。なお、加熱ロール３だけではなく、ガイドロール４、ピンチロール５ともに、温度調節機構を備えたものであっても構わない。
【００２９】カバーフィルムは、表面が平滑であれば特に限定されないが、なかでも、高分子フィルムであることが好ましい。材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー（ＰＦＡ）、エチレン／テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などを用いることができる。カバーフィルムの厚みは特に限定されることはないが、作業性の観点から２０〜５０μｍが好ましい。
【００３０】カバーフィルムの平滑度は、表面粗さ（Ｒa）で、０．０２〜０．２μｍが好ましい。この範囲のカバーフィルムを用いれば、積層体の摩擦抵抗を十分に小さくすることができる。
【００３１】上記に説明したような、エアフィルタ濾材の製造方法を用いれば、レシプロタイプのプリーツ機で加工した場合においても、ブレードと濾材との摩擦抵抗を小さく保持し、濾材に働く剪断力を小さくすることができる。その結果、捕集層であるＰＴＦＥ多孔質膜へのダメージも極めて小さくなり、リーク発生のないエアフィルタ濾材を得ることができる。また、平滑化にカバーフィルムを用いることで、長期にわたって毛羽などの発生のない、安定した平滑化を連続して行うことができる。
【００３２】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例により制限されるものではない。
【００３３】（実施例１）厚さ１０μｍのＰＴＦＥ多孔質膜（圧力損失：３５ｍｍＨ２Ｏ、捕集効率：９９．９９９９９５％、ＰＦ値：２１）を、通気性支持材となるＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（ユニチカ社製「エルベスＴＯ３０３ＷＤＯ」、厚さ１５０μｍ、目付量３０ｇ／ｍ2、鞘部ＰＥの融点１２９℃、芯部ＰＥＴの融点２６１℃）の間に挟んで積層し、その両面に、厚さ３８μｍのＰＰＳフィルム（東レ社製「トレリナ３０００」、融点２８５℃、Ｒa＝０．０５μｍ）をカバーフィルムとして配置した。この積層体を、図１に示す方法と同様に加熱ロール（ロール温度１５５℃）に接触させ、加熱した後、カバーフィルムのみを剥がすことにより３層構造のエアフィルタ濾材（１０００ｍ品を１０ロット）を得た。
【００３４】（比較例１）厚さ１０μｍのＰＴＦＥ多孔質膜（圧力損失：３５ｍｍＨ２Ｏ、捕集効率：９９．９９９９９５％、ＰＦ値：２１）を、通気性支持材となるＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（ユニチカ社製「エルベスＴＯ３０３ＷＤＯ」、厚さ１５０μｍ、目付量３０ｇ／ｍ2、鞘部ＰＥの融点１２９℃、芯部ＰＥＴの融点２６１℃）の間に挟んで積層した。この積層体を、図３に示す方法と同様に加熱ロール（ロール温度１５５℃）に接触させ、温度を保持したまま平滑化部材であるシリコーンロールに押し当てて、３層構造のエアフィルタ濾材（１０００ｍ品を１０ロット）を得た。
【００３５】上記実施例１、比較例１で得られたエアフィルタ濾材の表面観察を行ったところ、実施例１ではすべてのロットにおいて、得られたエアフィルタ濾材の表面に毛羽などのイレギュラー部がなく、全体に均一な平滑面が得られていることがわかった。それに対し、比較例１で得られたエアフィルタ用濾材では、第８ロット品（通算７０５０ｍ付近）から、シリコーンロールと接触した面に毛羽の発生が認められた。
【００３６】実施例１、および比較例１の、ロットごとの表面観察結果を下の表１に示す。濾材の表面観察において毛羽などの発生が見られた場合を「×」、見られなかった場合を「○」とした。
【００３７】（表１）表面観察結果１ロット１０００ｍとする。
【００３８】表１によれば、比較例１では、ロットが増す、つまり生産時間が長くなるにつれてエアフィルタ濾材表面に毛羽などが発生していることがわかる。それに対し、実施例１では毛羽などの発生はみられないことがわかる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、表面の摩擦抵抗が小さく、毛羽のないエアフィルタ濾材が得られ、クリーンルームに要求される清浄空間の保持に適したエアフィルタ濾材を、長期にわたり連続、安定して製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のエアフィルタ濾材の製造方法例を示す図である。
【図２】 本発明のエアフィルタ濾材構造例を示す図である。
【図３】 従来の技術のエアフィルタ濾材の製造方法例を示す図である。
【符号の説明】
１、２１、３１ 通気性支持材
２、２２、３２ ＰＴＦＥ多孔質膜
３、３３ 加熱ロール
４、３４ ガイドロール
５ ピンチロール
６ カバーフィルム
３７ シリコーンロール
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ、と表記）多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材の製造方法、さらに詳しくは、半導体工業や薬品工業などのクリーンルームで使用される気体中の浮遊粒子の捕獲に適したＰＴＦＥ多孔質膜を捕集層とするエアフィルタ濾材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、クリーンルームで使用されるエアフィルタ濾材として、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙したものが多く用いられてきた。しかし、このような濾材にはいくつかの問題がある。例えば、濾材中の付着小繊維の存在や、加工による折曲げ時の自己発塵などである。その他このようなガラス繊維濾材には、フッ酸など、ある種の化学薬品と接触すると劣化し、発塵するという問題もあった。
【０００３】それに対してＰＴＦＥは、濾材としてクリーンな材料であり、耐薬品性にも優れている。そこで近年、ＰＴＦＥ多孔質膜が、半導体工業などのクリーンルームに用いられる高性能エアフィルタの濾材として使用されてきている。特開平５−２０２２１７号公報に記載されているＰＴＦＥ多孔質膜はその一例である。
【０００４】エアフィルタの濾材として用いる場合、ＰＴＦＥ多孔質膜単独では「コシ」がないため、補強として通気性を有する支持材でラミネートすることで、連続したＷ字状にひだ折り加工（以下、プリーツ加工、と表記）できる濾材とするのが一般的である。プリーツ加工された濾材は、枠付けされてエアフィルタとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】プリーツ加工の方法としては、通常、レシプロ方式またはロータリー方式が用いられる。ロータリー方式は生産性という点では有利であるが、きれいなプリーツ加工を行うためには、レシプロ方式がよいとされている。
【０００６】しかし、ＰＴＦＥ多孔質膜に通気性支持材で補強を加えた濾材をレシプロ方式でプリーツ加工した場合、濾材がダメージを受けてピンホールが発生し、得られたフィルタにリークが発生してしまうという問題が従来あった。
【０００７】上記ピンホールは、以下に示すようなメカニズムで発生すると考えられる。
１．濾材に山部、谷部を形成するため、部分的に押圧するブレードが濾材表面を擦って行く。
２．これにより濾材とブレード間に摩擦力が働き、結果的に濾材内部に剪断応力が発生する。
３．剪断応力が、濾材内部のＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材の接着部に集中し、相対的に強度の低いＰＴＦＥ多孔質膜が破壊されてしまう。
【０００８】こういったダメージを低減する方法として、例えば、シリコーンロールなどの平滑化部材に加熱して押し当てることで表面を平滑にし、摩擦抵抗を小さくした通気性支持材を、濾材の少なくとも一方の露出面とする方法がある（特開２０００−６１２８０号公報に開示）。図３は、上記従来の方法の一例を示す模式図である。ＰＴＦＥ多孔質膜３２と通気性支持材３１とをガイドロール３４において積層し、加熱ロール３３にて加熱圧着後、平滑化部材となるシリコーンロール３７に押し当てることで、通気性支持材の表面を平滑にし、フィルタ濾材となる積層体の少なくとも一方の面の摩擦抵抗を小さくしている。
【０００９】上記従来の方法によれば、プリーツ加工時にダメージを受けにくい濾材の製造が可能になる。しかし、上記従来の方法では、平滑化部材の表面と通気性支持材が常に接触し続けており、長時間製造を行った場合、次第に平滑化部材の平滑度が失われ、結果として濾材に毛羽が発生するようになる。毛羽が発生した濾材をプリーツ加工した場合、濾材にリークが発生しやすくなり、また、使用中に毛羽の脱落によってクリーンルームが汚染されるなどの問題も生じる。
【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レシプロ方式でプリーツ加工を行ってもダメージを受けにくい、半導体クリーンルームなどの超清浄空間を実現するためのエアフィルタ濾材の、より優れた製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明のエアフィルタ濾材の製造方法は、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材との積層体を含み、少なくとも一方の露出面が通気性支持材の表面により構成されたエアフィルタ濾材の製造方法であって、上記通気性支持材の表面にカバーフィルムを接触させた状態で加熱することにより上記表面を平滑化する工程と、上記表面から上記カバーフィルムを分離する工程とを含むことを特徴とする。この方法を用いれば、通気性支持材の表面が平滑化され、積層体の摩擦抵抗を小さくすることができる。これによりレシプロタイプのプリーツ機でプリーツ加工した際にも、ブレードと濾材間の摩擦抵抗が小さくなり、濾材に働く剪断力が小さくなる。その結果、ＰＴＦＥ多孔質膜がダメージを受けにくくすることができる。また、カバーフィルムの形で、常に新しい平滑面を通気性支持材に接触させることができるため、長期にわたる製造の場合でも積層体の表面に毛羽などが発生せず、高性能のエアフィルタ濾材を安定して連続的に得ることができる。
【００１２】上記エアフィルタ濾材の製造方法において、上記通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点以上に加熱することが好ましい。この場合、カバーフィルムの融点以下で加熱することが好ましい。また、上記エアフィルタ濾材の製造方法において、カバーフィルムの融点が、通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点より高いことが好ましい。この方法を用いれば、より効果的に通気性支持材の表面を平滑化することができ、積層体の摩擦抵抗を小さくすることが出来る。その結果、高性能なエアフィルタ濾材をより安定して得ることができる。
【００１３】上記エアフィルタ濾材の製造方法において、カバーフィルムが、高分子フィルムであることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】本発明の製造方法によって得られるエアフィルタ濾材は、ＰＴＦＥ多孔質膜と、この膜を保護、および支持するための通気性支持材との積層体を含んでいる。通気性支持材により、プリーツ加工の可能な濾材に必要な、「コシ」も与えられる。
【００１６】ＰＴＦＥ多孔質膜は、用途に対して十分な捕集性能を持つものであれば、どのようなものでもよく、孔径、厚さ、気孔率などを特に限定することなく用いることができる。ただし、半導体クリーンルームなどのフィルタに使用される濾材とするには、捕集性能をあらわすＰＦ値（Performance of Filter）が２０より大きいことが好ましい。なお、ＰＦ値は次の式で表される。
ＰＦ値＝[（−ｌｏｇ透過率）／圧力損失｝×１００
【００１７】一方、通気性支持材は、ＰＴＦＥ多孔質膜より通気性に優れていればよく、例えば、不織布、織布、メッシュ、その他の多孔質材料などを用いることができる。通気性支持材は、材質、構造、形態などを特に限定する必要はないが、強度や柔軟性、作業性の観点からは、不織布が好ましい。さらに、濾材表面の摩擦抵抗を小さくするという観点からは、不織布を構成する一部または全部の繊維が芯鞘構造の複合繊維であり、芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い合成繊維であることがより好ましい。なお、通気性支持材の材料としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など）、ポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など）、芳香族ポリアミド、またはこれらの複合材を含むものなどを用いることができる。
【００１８】また、本発明の製造方法によって得られるエアフィルタ濾材は、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とが積層されており、少なくとも一方の露出面が通気性支持材の表面により構成されたものであればよい。図２（ａ）〜（ｄ）に、その積層例を示す。図示例のように、ＰＴＦＥ多孔質膜２２と通気性支持材２１が、交互に積層されていても、どちらか１種類が連続して積層されている部分があっても構わない。また、これらの積層界面に、接着を目的とするような別の材料が介在していてもよい。なかでも、捕集層となるＰＴＦＥ多孔質膜の表裏両面を、通気性支持材がカバーするように積層することが好ましい。さらに、捕集層となるＰＴＦＥ多孔質膜を、ピンホール対策の観点から２層以上積層することが好ましい。この場合、プリーツ加工時の、ブレードと濾材の摩擦抵抗から発生する剪断力を分散させるために、ＰＴＦＥ多孔質膜間にも通気性支持材を介在させる方がより好ましい。
【００１９】本発明のエアフィルタ濾材の製造方法では、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材を上記のように積層し、通気性支持材の表面にカバーフィルムを接触させた状態で加熱した後、通気性支持材の表面からカバーフィルムを分離すればよい。加熱することで、通気性支持材の表面がカバーフィルムの平滑面に応じて平滑化され、積層体の摩擦抵抗を低下させることができる。また、カバーフィルムの形で、常に新しい平滑面を通気性支持材の表面に接触させることができるため、積層体の表面に毛羽などの発生の無い安定した平滑化を長期にわたって行うことができる。積層体の一方の露出面がＰＴＦＥ多孔質膜の表面により構成されたものである場合、通気性支持材の表面だけではなく、ＰＴＦＥ多孔質膜の表面に対しても、カバーフィルムを接触させて構わない。
【００２０】さらにカバーフィルムは、加熱時の積層体の破損、汚損、しわ、折れ、傷などを防ぐ、一般的なカバーとしての効果も有する。
【００２１】また、加熱直後にプリーツ加工を行わないのであれば、カバーフィルムが接触したままの状態で、加熱後に保管することもできる。カバーフィルムは濾材保管時の、破損、汚損、しわ、折れ、傷などを防ぐ一般的なカバーとしての効果も有している。この場合は、プリーツ加工直前にカバーフィルムのみを分離すればよい。
【００２２】上記の製造方法により表面が平滑化された積層体の最大摩擦抵抗が、０．２５Ｎ以下であることが好ましい。また、最大摩擦抵抗が、０．２０Ｎ以下であることがより好ましい。これらの値であれば、プリーツ加工時に濾材に対して働く剪断力を十分に小さくすることができる。
【００２３】ここで、上記最大摩擦抵抗は、Bowden-Leben型往復動摩擦試験機を用い、条件を以下のように設定して測定される最大負荷により定められるものである。
・相手材 ：直径１０ｍｍの鋼球（JIS B 1501に規定される鋼球）
・摺動速度 ：７００ｍｍ／分・荷重 ：０．９８Ｎ・移動距離 ：４０ｍｍこのようにして、静摩擦抵抗および動摩擦抵抗が測定され、その最大値が最大摩擦抵抗として定められる。
【００２４】積層体の加熱時の温度は、通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点以上であることが好ましい。また、カバーフィルムの融点が通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点より高く、加熱時の温度がカバーフィルムの融点以下であることが好ましい。加熱時間は、エアフィルタ濾材として必要な接着力が得られるように任意に選定することができる。
【００２５】加熱の方法は特に限定されないが、例えば、加熱ロールを用いる方法などがある。この方法は、ＰＴＦＥ多孔質膜、通気性支持材、およびカバーフィルムとして帯状のものを用いた場合に、加熱作業を連続して実施できるために好ましい。
【００２６】この方法の一例を、図１を用いて説明する。
【００２７】まず、帯状のＰＴＦＥ多孔質膜２と帯状の通気性支持材１とを、通気性支持材１が積層体の最外層になるように、ガイドロール４を通して積層させる。この時同時に、同じく帯状のカバーフィルム６を、通気性支持材１に接するように配置させる。続いて、全体を加熱ロール３に接触させる。加熱ロール３を通過する間に全体が所定の温度にまで加熱され、通気性支持材の表面が平滑化される。引き続きカバーフィルム６のみを積層体から分離して、本発明のエアフィルタ濾材を得ることができる。図１の例では、上記した一連の工程を連続して行うことができる。
【００２８】図１の例において、積層体の加熱時の温度は、加熱ロール３の温度を変更したり、積層体が加熱ロール３を通過する速度を変更したりすることなどで任意に制御することができる。また、加熱の際には、必要に応じて、ガイドロール４の位置を調整することで積層体にかかる圧力を制御したり、積層体の厚みを調整したりすることができる。ピンチロール５を用いても同じく積層体にかかる圧力を制御したり、積層体の厚みを調整したりすることができる。なお、加熱ロール３だけではなく、ガイドロール４、ピンチロール５ともに、温度調節機構を備えたものであっても構わない。
【００２９】カバーフィルムは、表面が平滑であれば特に限定されないが、なかでも、高分子フィルムであることが好ましい。材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー（ＰＦＡ）、エチレン／テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などを用いることができる。カバーフィルムの厚みは特に限定されることはないが、作業性の観点から２０〜５０μｍが好ましい。
【００３０】カバーフィルムの平滑度は、表面粗さ（Ｒa）で、０．０２〜０．２μｍが好ましい。この範囲のカバーフィルムを用いれば、積層体の摩擦抵抗を十分に小さくすることができる。
【００３１】上記に説明したような、エアフィルタ濾材の製造方法を用いれば、レシプロタイプのプリーツ機で加工した場合においても、ブレードと濾材との摩擦抵抗を小さく保持し、濾材に働く剪断力を小さくすることができる。その結果、捕集層であるＰＴＦＥ多孔質膜へのダメージも極めて小さくなり、リーク発生のないエアフィルタ濾材を得ることができる。また、平滑化にカバーフィルムを用いることで、長期にわたって毛羽などの発生のない、安定した平滑化を連続して行うことができる。
【００３２】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例により制限されるものではない。
【００３３】（実施例１）厚さ１０μｍのＰＴＦＥ多孔質膜（圧力損失：３５ｍｍＨ２Ｏ、捕集効率：９９．９９９９９５％、ＰＦ値：２１）を、通気性支持材となるＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（ユニチカ社製「エルベスＴＯ３０３ＷＤＯ」、厚さ１５０μｍ、目付量３０ｇ／ｍ2、鞘部ＰＥの融点１２９℃、芯部ＰＥＴの融点２６１℃）の間に挟んで積層し、その両面に、厚さ３８μｍのＰＰＳフィルム（東レ社製「トレリナ３０００」、融点２８５℃、Ｒa＝０．０５μｍ）をカバーフィルムとして配置した。この積層体を、図１に示す方法と同様に加熱ロール（ロール温度１５５℃）に接触させ、加熱した後、カバーフィルムのみを剥がすことにより３層構造のエアフィルタ濾材（１０００ｍ品を１０ロット）を得た。
【００３４】（比較例１）厚さ１０μｍのＰＴＦＥ多孔質膜（圧力損失：３５ｍｍＨ２Ｏ、捕集効率：９９．９９９９９５％、ＰＦ値：２１）を、通気性支持材となるＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（ユニチカ社製「エルベスＴＯ３０３ＷＤＯ」、厚さ１５０μｍ、目付量３０ｇ／ｍ2、鞘部ＰＥの融点１２９℃、芯部ＰＥＴの融点２６１℃）の間に挟んで積層した。この積層体を、図３に示す方法と同様に加熱ロール（ロール温度１５５℃）に接触させ、温度を保持したまま平滑化部材であるシリコーンロールに押し当てて、３層構造のエアフィルタ濾材（１０００ｍ品を１０ロット）を得た。
【００３５】上記実施例１、比較例１で得られたエアフィルタ濾材の表面観察を行ったところ、実施例１ではすべてのロットにおいて、得られたエアフィルタ濾材の表面に毛羽などのイレギュラー部がなく、全体に均一な平滑面が得られていることがわかった。それに対し、比較例１で得られたエアフィルタ用濾材では、第８ロット品（通算７０５０ｍ付近）から、シリコーンロールと接触した面に毛羽の発生が認められた。
【００３６】実施例１、および比較例１の、ロットごとの表面観察結果を下の表１に示す。濾材の表面観察において毛羽などの発生が見られた場合を「×」、見られなかった場合を「○」とした。
【００３７】（表１）表面観察結果１ロット１０００ｍとする。
【００３８】表１によれば、比較例１では、ロットが増す、つまり生産時間が長くなるにつれてエアフィルタ濾材表面に毛羽などが発生していることがわかる。それに対し、実施例１では毛羽などの発生はみられないことがわかる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、表面の摩擦抵抗が小さく、毛羽のないエアフィルタ濾材が得られ、クリーンルームに要求される清浄空間の保持に適したエアフィルタ濾材を、長期にわたり連続、安定して製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のエアフィルタ濾材の製造方法例を示す図である。
【図２】 本発明のエアフィルタ濾材構造例を示す図である。
【図３】 従来の技術のエアフィルタ濾材の製造方法例を示す図である。
【符号の説明】
１、２１、３１ 通気性支持材
２、２２、３２ ＰＴＦＥ多孔質膜
３、３３ 加熱ロール
４、３４ ガイドロール
５ ピンチロール
６ カバーフィルム
３７ シリコーンロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と通気性支持材との積層体を含み、少なくとも一方の露出面が通気性支持材の表面により構成されたエアフィルタ濾材の製造方法であって、前記通気性支持材の表面にカバーフィルムを接触させた状態で加熱することにより前記表面を平滑化する工程と、前記表面から前記カバーフィルムを分離する工程とを含むことを特徴とするエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項２】 通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点以上に加熱することを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項３】 カバーフィルムの融点以下で加熱することを特徴とする請求項２に記載のエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項４】 カバーフィルムの融点が、通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点より高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項５】 カバーフィルムが、高分子フィルムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項１】 ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と通気性支持材との積層体を含み、少なくとも一方の露出面が通気性支持材の表面により構成されたエアフィルタ濾材の製造方法であって、前記通気性支持材の表面にカバーフィルムを接触させた状態で加熱することにより前記表面を平滑化する工程と、前記表面から前記カバーフィルムを分離する工程とを含むことを特徴とするエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項２】 通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点以上に加熱することを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項３】 カバーフィルムの融点以下で加熱することを特徴とする請求項２に記載のエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項４】 カバーフィルムの融点が、通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点より高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項５】 カバーフィルムが、高分子フィルムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエアフィルタ濾材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００３−９３８１５（Ｐ２００３−９３８１５Ａ）
【公開日】平成１５年４月２日（２００３．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−２９４９３１（Ｐ２００１−２９４９３１）
【出願日】平成１３年９月２６日（２００１．９．２６）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年４月２日（２００３．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年９月２６日（２００１．９．２６）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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