エアフィルタ用濾材
【課題】
低圧力損失・高捕集効率であり、かつ、孔径分布のバラツキが小さく均一であり、実用上必要とされる十分な強度を有しているエアフィルタ用濾材を提供することである。
【解決手段】
この課題は、濾材を構成するガラス繊維として、蛍光Ｘ線分析を用いてファンダメンタルパラメータ法によって測定したガラス繊維中に存在するマグネシウムとカルシウムとの質量和と、珪素の質量との比率（（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉ）の値が０．１０以下である、平均繊維径が１μｍ未満のサブミクロンガラス繊維を含有させ、かつ、濾材を構成するガラス繊維にバインダーとフッ素系界面活性剤とを付着させることによって解決される。
低圧力損失・高捕集効率であり、かつ、孔径分布のバラツキが小さく均一であり、実用上必要とされる十分な強度を有しているエアフィルタ用濾材を提供することである。
【解決手段】
この課題は、濾材を構成するガラス繊維として、蛍光Ｘ線分析を用いてファンダメンタルパラメータ法によって測定したガラス繊維中に存在するマグネシウムとカルシウムとの質量和と、珪素の質量との比率（（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉ）の値が０．１０以下である、平均繊維径が１μｍ未満のサブミクロンガラス繊維を含有させ、かつ、濾材を構成するガラス繊維にバインダーとフッ素系界面活性剤とを付着させることによって解決される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアフィルタ用濾材、特に、半導体、液晶、ナノテクノロジー、バイオ、食品、製薬、医療などの分野で用いるクリーンルームやクリーンベンチ、ビル空調用エアフィルタ、空気清浄機用途などに使用するエアフィルタ用濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中のサブミクロン又はミクロン単位の粒子を効率的に捕集するためには、エアフィルタの捕集技術が用いられている。エアフィルタは、その対象とする粒子径や捕集効率の違いによって、粗塵用フィルタ、中性能フィルタ、準高性能フィルタ、高性能フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ）などに大別される。このうち、主にクリーンルーム用途などで使用される高性能フィルタとしては、ガラス繊維湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材が広く用いられている。このエアフィルタ用濾材を構成するガラス繊維としては、一般的に、平均繊維径が０．数μｍから１μｍ未満までのガラス繊維（以下、サブミクロンガラス繊維と称する。）、及び、平均繊維径が１μｍから数十μｍ程度までのガラス繊維（以下、ミクロンガラス繊維と称する。）が用いられている。
【０００３】
エアフィルタ用濾材の主要な要求特性としては、捕集効率の他に、濾材の通気抵抗を示す圧力損失がある。濾材の捕集効率を上昇させるためには、大きな表面積を有する細径のサブミクロンガラス繊維の配合を増やす必要があるが、同時に濾材の圧力損失も上昇する。高い圧力損失は、吸気ファンの運転負荷を高め、電力消費量の上昇を引き起こすことから、省エネルギーとランニングコスト低減の両方の観点から好ましくない。そのため、低圧力損失と高捕集効率を兼ね備えたエアフィルタ用濾材が要求されている。エアフィルタ用濾材の低圧力損失・高捕集効率のレベルの指標値として、数１の式によって定義するＰＦ値がある。このＰＦ値が高いことは、エアフィルタ用濾材が低圧力損失・高捕集効率であることを示している。なお、透過率［％］＝１００−捕集効率［％］である。
【数１】
【０００４】
エアフィルタの低圧力損失・高捕集効率化の課題に対して、ガラス繊維スラリーを酸性で調製した後、ヘッドボックスにおいてｐＨ調整剤を添加することによってｐＨを約６〜９にして抄紙する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、この方法の実施例においては、濾材の製造時にバインダーが使用されていないことから、ここで得られた濾材は、実使用に必要とされる十分な強度を有していないことが容易に推定される。一方、本発明者らは、ガラス繊維スラリーを調製する際の離解条件を制御することによって繊維の破壊を防ぎ、スラリーの沈降容積を４５０ｃｍ３／ｇ以上とする方法について提案している（例えば、特許文献２を参照。）。しかし、この方法においても、バインダー使用時においては、ノーバインダー時に比べてＰＦ値の低下が見られている。
【０００５】
エアフィルタ用濾材を構成するガラス繊維は、自己接着力をほとんど有していないため、エアフィルタユニットとして加工したり、実際に通風して使用する場合に必要とされる濾材強度を付与するためには、バインダーによってガラス繊維同士を接着させたりする必要がある。しかし、ガラス繊維にバインダーを付着させると、バインダー皮膜が濾材の細孔を目詰まりさせるために、圧力損失の上昇を引き起こしたり、ガラス繊維がバインダー皮膜中に埋没するために、捕集効率の低下を引き起こして、ＰＦ値の低下をもたらしたりする。そのため、高いＰＦ値と十分な濾材強度とを両立させることは、実用的な濾材を製造するうえでの大きな課題となっている。
【０００６】
この課題に対して、本発明者らは、濾材を構成するガラス繊維にバインダーと２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であるフッ素系界面活性剤を付着させる方法（例えば、特許文献３を参照。）、濾材を構成するガラス繊維にバインダーとアセチレン系界面活性剤とを付着させる方法（例えば、特許文献４を参照。）、濾材を構成するガラス繊維にバインダーとエーテル型非イオン界面活性剤を付着させる方法（例えば、特許文献５を参照。）について提案しており、これらの方法を用いることによって、バインダー皮膜による細孔の目詰まりを防ぐことで、エアフィルタを低圧力損失・高捕集効率化できることを示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００４／０９４０３８号
【特許文献２】国際公開第２００９／１１９０５４号
【特許文献３】特許第３８７４０３８号公報
【特許文献４】特開２００３−７１２１９号公報
【特許文献５】特開２００６−１６７４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これらの方法を用いても、非常に高いレベルで低圧力損失・高捕集効率化したエアフィルタ用濾材、例えば、対象粒子径０．１０〜０．１５μｍ、面風速５．３ｃｍ／秒におけるＰＦ値が１１．０以上のガラス繊維エアフィルタ用濾材を安定して製造することは、非常に難しく、更なる改善が求められている。したがって、本発明の課題は、低圧力損失・高捕集効率であり、かつ、孔径分布のバラツキが小さく均一であり、実用上必要とされる十分な強度を有しているエアフィルタ用濾材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、濾材を構成するガラス繊維として、蛍光Ｘ線分析を用いてファンダメンタルパラメータ法によって測定したガラス繊維中に存在するマグネシウムとカルシウムとの質量和と、珪素の質量との比率（（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉ）の値が０．１０以下である、平均繊維径が１μｍ未満のサブミクロンガラス繊維を含有させ、かつ、濾材を構成するガラス繊維にバインダーとフッ素系界面活性剤とを付着させることによって解決される。また、濾材を構成するガラス繊維における酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量が５０〜７０質量％であり、更に、硼珪酸ガラス繊維であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の方法を用いることによって、実用上必要とされる十分な強度を有しつつ、かつ、孔径分布のバラツキが小さく均一であり、これまでになく高いレベルで低圧力損失・高捕集効率化された、ガラス繊維湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例及び比較例のＰＦ値を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明で使用するサブミクロンガラス繊維は、平均繊維径が１μｍ未満であるガラス繊維である。当該平均繊維径が１μｍ未満であるサブミクロンガラス繊維は、蛍光Ｘ線分析を用いてファンダメンタルパラメータ法によって測定したガラス繊維中に存在するマグネシウムとカルシウムとの質量和と、珪素の質量との比率（以下、「質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉ」という。）の値が０．１０以下である繊維である。この範囲内に入るように特別に設計されたガラス繊維を使用しても、市販のガラス繊維の中からこの範囲内にあるものを選択して使用してもよい。ガラス繊維中における酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量は、４０〜８０質量％、好ましくは５０〜７０質量％でよい。また、主には、硼珪酸ガラス繊維を選択することが好ましい。硼珪酸ガラス繊維であれば、濾剤の製造及び使用において必要とされる耐化学性及び耐熱性に優れているからである。硼珪酸ガラス繊維中における酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量は、４０〜８０質量％、好ましくは５０〜７０質量％、更に好ましくは５５〜６５質量％である。また、酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）の含有量は、０．５〜４０質量％、好ましくは１〜２０質量％、更に好ましくは７．５〜１５質量％である。例えば、５５〜６５質量％の酸化珪素（ＳｉＯ２）を含み、８〜１１質量％の酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）を含む硼珪酸ガラス繊維である。
【００１３】
本発明において、サブミクロンガラス繊維の質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値を低く抑えることで高いＰＦ値が達成できる理由は、次のとおりと推定される。
【００１４】
ガラス繊維湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材を構成する成分の中で、高い捕集効率を達成するために最も重要となる成分は、細径のサブミクロンガラス繊維である。気流とともに濾材中に進入したダスト粒子は、濾材中の繊維表面に付着することによって捕集される。そのため、ダスト粒子の通過を妨げる目の細かいネットワークを形成することが可能であり、かつ、ダスト粒子の衝突確率を高める大きな表面積を有しているサブミクロンガラス繊維が、捕集効率に対して大きく寄与する。このようなサブミクロンガラス繊維の効果を高めるためには、繊維の1本1本が、偏在することなく、濾材中に均一に配置されていることが重要である。
【００１５】
湿式不織布の製造工程においては、ガラス繊維が水中に分散され、ガラス繊維スラリーが調製される。このときに、ガラス繊維の表面電荷は高い負電荷を示すが、サブミクロンガラス繊維の質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が大きくなると、表面電荷が上昇する（負電荷が弱まる。）ことを、本発明者らは見出した。これは、ガラス繊維の大部分を構成する酸化珪素（ＳｉＯ２）は負電荷を示し、一方、改質成分として添加されている酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）は正電荷を示すためであると考えられる。ガラス繊維の負電荷が弱まると、繊維間に働く反撥力が弱まるため、繊維の偏在を防いで均一に配置させるためには不利に働くものと考えられる。また、繊維表面に反対電荷が混在していると、繊維が凝集しやすくなるため、これも、繊維を均一に配置させるためには不利であると考えられる。以上の理由によって、サブミクロンガラス繊維の質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉを低く抑えることは、サブミクロンガラス繊維の均一な配置をもたらすことによって、濾材の捕集効率を上昇させ、ＰＦ値を向上させるものと推定される。また、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの下限値は、０．００５以上、更には０．０２以上でよい。
【００１６】
本発明では、サブミクロンガラス繊維とともにミクロンガラス繊維が併用される。ミクロンガラス繊維は、平均繊維径が１μｍ以上のガラス繊維でよいが、好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満のミクロンガラス繊維である。このミクロンガラス繊維は、サブミクロンガラス繊維のような組成上の制限は特にない。これは、ミクロンガラス繊維が、サブミクロンガラス繊維に比べて、エアフィルタ用濾材の捕集効率に対してほとんど影響を及ぼさないためである。ミクロンガラス繊維の繊維径、繊維長、繊維形態などは、エアフィルタ用濾材の圧力損失、強度、剛度などの物性に応じて、適宜選択される。さらに、サブミクロンガラス繊維の効果に影響を及ぼさない範囲であれば、副資材として、天然繊維、有機合成繊維などをガラス繊維中に配合してもよい。
【００１７】
全ガラス繊維（サブミクロンガラス繊維＋ミクロンガラス繊維）質量に対するサブミクロンガラス繊維の配合量は、目標とする圧力損失・捕集効率などの物性に応じて適宜調整されるが、好ましくは１０〜１００％であり、より好ましくは３０〜９５％であり、更に好ましくは４０〜８５％である。サブミクロンガラス繊維の配合量が１０％よりも少ないと、サブミクロンガラス繊維のＰＦ値に対する効果が得られにくい。また、サブミクロンガラス繊維の配合量を１００％としてもＰＦ値に対する効果は得られるが、製造時における配合量調整による物性の制御を容易するためには、配合量の設計値を９５％以下とすることがより好ましい。
【００１８】
本発明で使用するバインダーは、ガラス繊維を接着し実用上必要な引張強さを付与でき、かつ、水又は溶剤に溶解又は分散できる物質であれば、特に限定されない。このような物質としては、例えば、アクリル酸エステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、エチレン−アクリル酸樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
【００１９】
本発明で使用するフッ素系界面活性剤は、分子中のフルオロアルキル基からなる疎水基と、親水基を含有するものである。例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアンモニウム塩などが挙げられる。バインダーとフッ素系界面活性剤とその他の添加剤とを含有する液（以下、バインダー液と称する。）中における、フッ素系界面活性剤の添加量は、バインダーに対する固形分質量比率で０．１〜５％であり、好ましくは０．５〜３％である。フッ素系界面活性剤の添加量が対バインダーで０．１％よりも少ないと、ＰＦ値向上の効果が十分に得られない。また、フッ素系界面活性剤の添加量が５％を超えると、添加量増加に見合うだけのＰＦ値上昇の効果が得られないばかりでなく、濾材の引張強さの低下や、撥水処理をしている場合には撥水性の低下などの問題を引き起こす。
【００２０】
本発明においては、バインダーとともにフッ素系界面活性剤も、濾材を構成する必須成分である。前述したとおり、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉを低く抑えたサブミクロンガラス繊維を用いた湿式不織布から、ＰＦ値の高い濾材を得ることができるが、ここでバインダーを付着させると、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉによる効果がほとんど消失してしまう。しかし、ここでバインダーとともにフッ素系界面活性剤を付着させると、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉによる効果が再び発現されることを、本発明者らは見出した。この理由としては、濾材を構成するガラス繊維にバインダーを付着させると、水掻き状のバインダー皮膜中にサブミクロンガラス繊維が埋没してしまい、その効果が発揮されなくなるが、ここにフッ素系界面活性剤を添加すると、バインダー液の表面張力が低下することによって、水掻き状のバインダー皮膜が減少し、サブミクロンガラス繊維の効果が再び発現されるためであることが推定される。また、バインダー液の表面張力の低下によって、バインダー液が乾燥固化する際に繊維同士を引き寄せる力を弱めることになり、その結果として均一な繊維の配置の変化を抑えることができることも推定される。
【００２１】
本発明で使用するバインダー及びフッ素系界面活性剤は、バインダー液の状態で同時に付与されるが、このバインダー液には、エアフィルタ用濾材に必要とされる物性に応じて、撥水剤、架橋剤、難燃剤などの添加剤を、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜添加することができる。特に、エアフィルタ用濾材のほとんどの用途においては、ある程度以上の撥水性が必要とされているため、ほとんどの場合において撥水剤が用いられる。撥水剤としては、例えば、フッ素系撥水剤、シリコーン系撥水剤、ワックス系撥水剤、アルキルケテンダイマーなどが挙げられる。撥水剤などの添加剤の添加量は、バインダーに対する固形分質量比率で０〜４０％であり、好ましくは１〜３０％である。より好ましくは、２〜２５％である。
【００２２】
バインダー液に含有したバインダーとフッ素系界面活性剤とその他添加剤（以下、バインダー組成物と称する。）との固形分付着量は、全濾材質量に対して１〜１５％であり、好ましくは２〜１０％、より好ましくは３〜８％である。付着量が１％未満であると、実用上必要とされる引張強さを得ることが難しい。また、付着量が１５％を超えると、濾材の空隙を埋めるために圧力損失が上昇し、ＰＦ値が低下する。
【００２３】
本発明のエアフィルタ用濾材は、湿式抄紙法によって製造する。ここではまず、ガラス繊維を水中に分散し、次いで、得られたガラス繊維スラリーをワイヤー上に積層し、脱水することによって抄紙（シート化）する。このときに用いる抄紙機は、特に限定されないが、できる限り均一に抄紙できるものが選定される。また、分散及び抄紙に用いられる水は、繊維の分散を均一にするために、酸を添加してｐＨが約２〜４に調整することが好ましい。
【００２４】
湿式抄紙したシートにバインダー液を付与する方法としては、含浸、ロール塗工、スプレー塗工、カーテン塗工などの方法が用いられる。バインダー皮膜による濾材の目詰まりを防ぐために、余分に付与されたバインダー液は、負圧吸引などによって除去することが好ましい。その後、バインダー液を付与した湿潤状態のシートは、熱風乾燥機、ロータリードライヤーなどを用いて乾燥して、最終的なエアフィルタ用濾材が得られる。
【００２５】
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【実施例１】
【００２６】
蛍光Ｘ線分析を用いて測定した質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が０．０７６である平均繊維径約０．６５μｍの硼珪酸ガラスからなるサブミクロンガラス繊維（酸化珪素含有量５８質量％）６５質量％、平均繊維径約２．７０μｍのミクロンガラス繊維（Ｂ−２６−Ｒ、ラウシャ社製）３５質量％に、固形分濃度０．５質量％となるように硫酸酸性ｐＨ２．５の水道水を加え、パルパーを用いて離解してガラス繊維スラリーを得た。次に、得られたスラリーを、手抄筒を用いて抄紙して湿紙を得た。次に、アクリル系樹脂バインダー（ボンコートＡＮ−１１９０、ＤＩＣ（株）製）とフッ素系界面活性剤（フタージェント１１０、（株）ネオス製）とフッ素系撥水剤（ＮＫガードＳ−０２、日華化学（株）製）とを固形分質量比率が１００／１／５となるように配合したバインダー液を、湿紙に対して含浸付与し、その後１３０℃の熱風乾燥機で乾燥して、坪量７０ｇ/ｍ２、全濾材質量に対するバインダー組成物固形分付着量が５．５質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【実施例２】
【００２７】
蛍光Ｘ線分析を用いて測定した質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が０．０９９である平均繊維径約０．６５μｍの硼珪酸ガラスからなるサブミクロンガラス繊維（酸化珪素含有量５８質量％）６５質量％、平均繊維径約２．７０μｍのミクロンガラス繊維（Ｂ−２６−Ｒ、ラウシャ社製）３５質量％に、固形分濃度０．５質量％となるように硫酸酸性ｐＨ２．５の水道水を加え、パルパーを用いて離解してガラス繊維スラリーを得た。これ以降、実施例１と同じ方法によって、坪量７０ｇ/ｍ２、バインダー組成物固形分付着量が５．４質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【００２８】
[比較例１]
蛍光Ｘ線分析を用いて測定した質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が０．１６８である平均繊維径約０．６５μｍのサブミクロンガラス繊維（Ｂ−０６−Ｆ、ラウシャ社製）６５質量％、平均繊維径約２．７０μｍのミクロンガラス繊維（Ｂ−２６−Ｒ、ラウシャ社製）３５質量％に、固形分濃度０．５質量％となるように硫酸酸性ｐＨ２．５の水道水を加え、パルパーを用いて離解してガラス繊維スラリーを得た。これ以降、実施例１と同じ方法によって、坪量７０ｇ/ｍ２、バインダー組成物固形分付着量が５．５質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【００２９】
[比較例２]
実施例１と同じ方法で得たガラス繊維スラリーと、アクリル系樹脂バインダー（ボンコートＡＮ−１１９０、ＤＩＣ（株）製）とフッ素系撥水剤（ＮＫガードＳ−０２、日華化学（株）製）とを固形分質量比率が１００／５となるように配合したバインダー液を用いて、実施例１と同じ方法によって、坪量７０ｇ／ｍ２、バインダー組成物固形分付着量が５．４質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【００３０】
[比較例３]
実施例２と同じ方法で得たガラス繊維スラリーと、アクリル系樹脂バインダー（ボンコートＡＮ−１１９０、ＤＩＣ（株）製）とフッ素系撥水剤（ＮＫガードＳ−０２、日華化学（株）製）とを固形分質量比率が１００／５となるように配合したバインダー液を用いて、実施例１と同じ方法によって、坪量７０ｇ／ｍ２、バインダー組成物固形分付着量が５．６質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【００３１】
[比較例４]
比較例１と同じ方法で得たガラス繊維スラリーと、アクリル系樹脂バインダー（ボンコートＡＮ−１１９０、ＤＩＣ（株）製）とフッ素系撥水剤（ＮＫガードＳ−０２、日華化学（株）製）とを固形分質量比率が１００／５となるように配合したバインダー液を用いて、実施例１と同じ方法によって、坪量７０ｇ／ｍ２、バインダー組成物固形分付着量が５．５質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【００３２】
[比較例５]
実施例１と同じ方法で得たガラス繊維スラリーを、手抄筒を用いて抄紙して得た湿紙を、バインダー含浸付与せずにそのまま１３０℃の熱風乾燥機で乾燥して、坪量７０ｇ/ｍ２、ノーバインダーのエアフィルタ用濾材を得た。
【００３３】
[比較例６]
実施例２と同じ方法で得たガラス繊維スラリーを、手抄筒を用いて抄紙して得た湿紙を、バインダー含浸付与せずにそのまま１３０℃の熱風乾燥機で乾燥して、坪量７０ｇ/ｍ２、ノーバインダーのエアフィルタ用濾材を得た。
【００３４】
[比較例７]
比較例１と同じ方法で得たガラス繊維スラリーを、手抄筒を用いて抄紙して得た湿紙を、バインダー含浸付与せずにそのまま１３０℃の熱風乾燥機で乾燥して、坪量７０ｇ/ｍ２、ノーバインダーのエアフィルタ用濾材を得た。
【００３５】
実施例及び比較例において得た濾材の評価は、次に示す方法を用いて行った。
【００３６】
サブミクロンガラス繊維中に存在する、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値は、離解前のサブミクロンガラス繊維について、蛍光Ｘ線分析計（ＳＥＡ２２１０Ａ、エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製）を用いて、ファンダメンタルパラメータ法によって、マグネシウム、カルシウム及び珪素の存在量（質量％）を測定し、その測定値から計算して求めた。
【００３７】
サブミクロンガラス繊維のゼータ電位は、サブミクロンガラス繊維に、固形分濃度０．５質量％となるように硫酸酸性ｐＨ２．５の水道水を加え、パルパーを用いて離解して得たガラス繊維スラリーについて、流動電位法によるゼータ電位計（ＳＺＰ０６、ミューテック社製）を用いて測定した。
【００３８】
圧力損失は、有効面積１００ｃｍ２の濾材に、空気が面風速５．３ｃｍ／秒で通過するときの差圧としてマノメーターを用いて測定した。
【００３９】
透過率（粒子透過率ともいう。）は、有効面積１００ｃｍ２の濾材に、ラスキンノズルで発生させた多分散フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）粒子を含む空気が面風速５．３ｃｍ／秒で通過するときの上流及び下流のＤＯＰ粒子個数を、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、その個数値から計算して求めた。なお、対象粒子径は、０．１０〜０．１５μｍとした。
【００４０】
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。なお、対象粒子径は、０．１０〜０．１５μｍとした。
【００４１】
引張強さは、ＪＩＳ Ｐ ８１１３：２００６「紙及び板紙−引張特性の試験方法−第２部：低速伸張法」に準拠して、引張試験機（ストログラフＭ１、（株）東洋精機製作所製）を用いて測定した。
【００４２】
撥水性は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２に準拠して、自製の撥水性試験機を用いて測定した。
【００４３】
平均孔径及び最大孔径は、多孔質材料自動細孔径測定装置（パームポロメーター、ＰＭＩ社製）を用いて測定し、比率（最大孔径／平均孔径）の値を計算して求めた。なお、試験液は、フロリナートＦＣ−４０（住友スリーエム（株）製）を用いた。
【００４４】
実施例及び比較例の評価結果を表１に示した。また、ＰＦ値比較のグラフを図１に示した。
【００４５】
ゼータ電位を見ると、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が小さいサブミクロンガラス繊維ほど、ゼータ電位の値が低く（負の絶対値が大きく）、すなわち、繊維間に働く反撥力がより大きいことを示している。
【００４６】
ＰＦ値を見ると、ノーバインダー濾材（比較例５〜７）の場合は、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が０．１０以下においてＰＦ値が高いが、バインダーと撥水剤とを付着させた濾材（比較例２〜４）の場合は、ＰＦ値はほぼ同じになり、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの効果は消失している。しかし、ここにフッ素系界面活性剤を付着させた濾材（実施例１、２及び比較例１）の場合は、再び、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が０．１０以下において高いＰＦ値となっており、更に、フッ素系界面活性剤を付着させたことによるＰＦ値の上昇の度合も大きい。これらのデータから、サブミクロンガラス繊維の質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値を少なくとも０．１０以下に抑えることによって、本発明の意図するＰＦ値に対する効果が、十分に得られることが明らかである。
【００４７】
比率（最大孔径／平均孔径）の値は、濾材の孔径分布の均一さを示しており、この値が小さいほど、孔径分布のバラツキが小さく均一であることを示している。質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が小さくなるほど、比率（最大孔径／平均孔径）の値が小さく、孔径分布がより均一であることを示しており、このことは、サブミクロンガラス繊維の濾材中における配置がより均一であることを示唆している。
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアフィルタ用濾材、特に、半導体、液晶、ナノテクノロジー、バイオ、食品、製薬、医療などの分野で用いるクリーンルームやクリーンベンチ、ビル空調用エアフィルタ、空気清浄機用途などに使用するエアフィルタ用濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中のサブミクロン又はミクロン単位の粒子を効率的に捕集するためには、エアフィルタの捕集技術が用いられている。エアフィルタは、その対象とする粒子径や捕集効率の違いによって、粗塵用フィルタ、中性能フィルタ、準高性能フィルタ、高性能フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ）などに大別される。このうち、主にクリーンルーム用途などで使用される高性能フィルタとしては、ガラス繊維湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材が広く用いられている。このエアフィルタ用濾材を構成するガラス繊維としては、一般的に、平均繊維径が０．数μｍから１μｍ未満までのガラス繊維（以下、サブミクロンガラス繊維と称する。）、及び、平均繊維径が１μｍから数十μｍ程度までのガラス繊維（以下、ミクロンガラス繊維と称する。）が用いられている。
【０００３】
エアフィルタ用濾材の主要な要求特性としては、捕集効率の他に、濾材の通気抵抗を示す圧力損失がある。濾材の捕集効率を上昇させるためには、大きな表面積を有する細径のサブミクロンガラス繊維の配合を増やす必要があるが、同時に濾材の圧力損失も上昇する。高い圧力損失は、吸気ファンの運転負荷を高め、電力消費量の上昇を引き起こすことから、省エネルギーとランニングコスト低減の両方の観点から好ましくない。そのため、低圧力損失と高捕集効率を兼ね備えたエアフィルタ用濾材が要求されている。エアフィルタ用濾材の低圧力損失・高捕集効率のレベルの指標値として、数１の式によって定義するＰＦ値がある。このＰＦ値が高いことは、エアフィルタ用濾材が低圧力損失・高捕集効率であることを示している。なお、透過率［％］＝１００−捕集効率［％］である。
【数１】
【０００４】
エアフィルタの低圧力損失・高捕集効率化の課題に対して、ガラス繊維スラリーを酸性で調製した後、ヘッドボックスにおいてｐＨ調整剤を添加することによってｐＨを約６〜９にして抄紙する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、この方法の実施例においては、濾材の製造時にバインダーが使用されていないことから、ここで得られた濾材は、実使用に必要とされる十分な強度を有していないことが容易に推定される。一方、本発明者らは、ガラス繊維スラリーを調製する際の離解条件を制御することによって繊維の破壊を防ぎ、スラリーの沈降容積を４５０ｃｍ３／ｇ以上とする方法について提案している（例えば、特許文献２を参照。）。しかし、この方法においても、バインダー使用時においては、ノーバインダー時に比べてＰＦ値の低下が見られている。
【０００５】
エアフィルタ用濾材を構成するガラス繊維は、自己接着力をほとんど有していないため、エアフィルタユニットとして加工したり、実際に通風して使用する場合に必要とされる濾材強度を付与するためには、バインダーによってガラス繊維同士を接着させたりする必要がある。しかし、ガラス繊維にバインダーを付着させると、バインダー皮膜が濾材の細孔を目詰まりさせるために、圧力損失の上昇を引き起こしたり、ガラス繊維がバインダー皮膜中に埋没するために、捕集効率の低下を引き起こして、ＰＦ値の低下をもたらしたりする。そのため、高いＰＦ値と十分な濾材強度とを両立させることは、実用的な濾材を製造するうえでの大きな課題となっている。
【０００６】
この課題に対して、本発明者らは、濾材を構成するガラス繊維にバインダーと２５℃純水中に添加した際の最低表面張力が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であるフッ素系界面活性剤を付着させる方法（例えば、特許文献３を参照。）、濾材を構成するガラス繊維にバインダーとアセチレン系界面活性剤とを付着させる方法（例えば、特許文献４を参照。）、濾材を構成するガラス繊維にバインダーとエーテル型非イオン界面活性剤を付着させる方法（例えば、特許文献５を参照。）について提案しており、これらの方法を用いることによって、バインダー皮膜による細孔の目詰まりを防ぐことで、エアフィルタを低圧力損失・高捕集効率化できることを示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００４／０９４０３８号
【特許文献２】国際公開第２００９／１１９０５４号
【特許文献３】特許第３８７４０３８号公報
【特許文献４】特開２００３−７１２１９号公報
【特許文献５】特開２００６−１６７４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これらの方法を用いても、非常に高いレベルで低圧力損失・高捕集効率化したエアフィルタ用濾材、例えば、対象粒子径０．１０〜０．１５μｍ、面風速５．３ｃｍ／秒におけるＰＦ値が１１．０以上のガラス繊維エアフィルタ用濾材を安定して製造することは、非常に難しく、更なる改善が求められている。したがって、本発明の課題は、低圧力損失・高捕集効率であり、かつ、孔径分布のバラツキが小さく均一であり、実用上必要とされる十分な強度を有しているエアフィルタ用濾材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、濾材を構成するガラス繊維として、蛍光Ｘ線分析を用いてファンダメンタルパラメータ法によって測定したガラス繊維中に存在するマグネシウムとカルシウムとの質量和と、珪素の質量との比率（（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉ）の値が０．１０以下である、平均繊維径が１μｍ未満のサブミクロンガラス繊維を含有させ、かつ、濾材を構成するガラス繊維にバインダーとフッ素系界面活性剤とを付着させることによって解決される。また、濾材を構成するガラス繊維における酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量が５０〜７０質量％であり、更に、硼珪酸ガラス繊維であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の方法を用いることによって、実用上必要とされる十分な強度を有しつつ、かつ、孔径分布のバラツキが小さく均一であり、これまでになく高いレベルで低圧力損失・高捕集効率化された、ガラス繊維湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例及び比較例のＰＦ値を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明で使用するサブミクロンガラス繊維は、平均繊維径が１μｍ未満であるガラス繊維である。当該平均繊維径が１μｍ未満であるサブミクロンガラス繊維は、蛍光Ｘ線分析を用いてファンダメンタルパラメータ法によって測定したガラス繊維中に存在するマグネシウムとカルシウムとの質量和と、珪素の質量との比率（以下、「質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉ」という。）の値が０．１０以下である繊維である。この範囲内に入るように特別に設計されたガラス繊維を使用しても、市販のガラス繊維の中からこの範囲内にあるものを選択して使用してもよい。ガラス繊維中における酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量は、４０〜８０質量％、好ましくは５０〜７０質量％でよい。また、主には、硼珪酸ガラス繊維を選択することが好ましい。硼珪酸ガラス繊維であれば、濾剤の製造及び使用において必要とされる耐化学性及び耐熱性に優れているからである。硼珪酸ガラス繊維中における酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量は、４０〜８０質量％、好ましくは５０〜７０質量％、更に好ましくは５５〜６５質量％である。また、酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）の含有量は、０．５〜４０質量％、好ましくは１〜２０質量％、更に好ましくは７．５〜１５質量％である。例えば、５５〜６５質量％の酸化珪素（ＳｉＯ２）を含み、８〜１１質量％の酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）を含む硼珪酸ガラス繊維である。
【００１３】
本発明において、サブミクロンガラス繊維の質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値を低く抑えることで高いＰＦ値が達成できる理由は、次のとおりと推定される。
【００１４】
ガラス繊維湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材を構成する成分の中で、高い捕集効率を達成するために最も重要となる成分は、細径のサブミクロンガラス繊維である。気流とともに濾材中に進入したダスト粒子は、濾材中の繊維表面に付着することによって捕集される。そのため、ダスト粒子の通過を妨げる目の細かいネットワークを形成することが可能であり、かつ、ダスト粒子の衝突確率を高める大きな表面積を有しているサブミクロンガラス繊維が、捕集効率に対して大きく寄与する。このようなサブミクロンガラス繊維の効果を高めるためには、繊維の1本1本が、偏在することなく、濾材中に均一に配置されていることが重要である。
【００１５】
湿式不織布の製造工程においては、ガラス繊維が水中に分散され、ガラス繊維スラリーが調製される。このときに、ガラス繊維の表面電荷は高い負電荷を示すが、サブミクロンガラス繊維の質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が大きくなると、表面電荷が上昇する（負電荷が弱まる。）ことを、本発明者らは見出した。これは、ガラス繊維の大部分を構成する酸化珪素（ＳｉＯ２）は負電荷を示し、一方、改質成分として添加されている酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）は正電荷を示すためであると考えられる。ガラス繊維の負電荷が弱まると、繊維間に働く反撥力が弱まるため、繊維の偏在を防いで均一に配置させるためには不利に働くものと考えられる。また、繊維表面に反対電荷が混在していると、繊維が凝集しやすくなるため、これも、繊維を均一に配置させるためには不利であると考えられる。以上の理由によって、サブミクロンガラス繊維の質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉを低く抑えることは、サブミクロンガラス繊維の均一な配置をもたらすことによって、濾材の捕集効率を上昇させ、ＰＦ値を向上させるものと推定される。また、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの下限値は、０．００５以上、更には０．０２以上でよい。
【００１６】
本発明では、サブミクロンガラス繊維とともにミクロンガラス繊維が併用される。ミクロンガラス繊維は、平均繊維径が１μｍ以上のガラス繊維でよいが、好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満のミクロンガラス繊維である。このミクロンガラス繊維は、サブミクロンガラス繊維のような組成上の制限は特にない。これは、ミクロンガラス繊維が、サブミクロンガラス繊維に比べて、エアフィルタ用濾材の捕集効率に対してほとんど影響を及ぼさないためである。ミクロンガラス繊維の繊維径、繊維長、繊維形態などは、エアフィルタ用濾材の圧力損失、強度、剛度などの物性に応じて、適宜選択される。さらに、サブミクロンガラス繊維の効果に影響を及ぼさない範囲であれば、副資材として、天然繊維、有機合成繊維などをガラス繊維中に配合してもよい。
【００１７】
全ガラス繊維（サブミクロンガラス繊維＋ミクロンガラス繊維）質量に対するサブミクロンガラス繊維の配合量は、目標とする圧力損失・捕集効率などの物性に応じて適宜調整されるが、好ましくは１０〜１００％であり、より好ましくは３０〜９５％であり、更に好ましくは４０〜８５％である。サブミクロンガラス繊維の配合量が１０％よりも少ないと、サブミクロンガラス繊維のＰＦ値に対する効果が得られにくい。また、サブミクロンガラス繊維の配合量を１００％としてもＰＦ値に対する効果は得られるが、製造時における配合量調整による物性の制御を容易するためには、配合量の設計値を９５％以下とすることがより好ましい。
【００１８】
本発明で使用するバインダーは、ガラス繊維を接着し実用上必要な引張強さを付与でき、かつ、水又は溶剤に溶解又は分散できる物質であれば、特に限定されない。このような物質としては、例えば、アクリル酸エステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、エチレン−アクリル酸樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
【００１９】
本発明で使用するフッ素系界面活性剤は、分子中のフルオロアルキル基からなる疎水基と、親水基を含有するものである。例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアンモニウム塩などが挙げられる。バインダーとフッ素系界面活性剤とその他の添加剤とを含有する液（以下、バインダー液と称する。）中における、フッ素系界面活性剤の添加量は、バインダーに対する固形分質量比率で０．１〜５％であり、好ましくは０．５〜３％である。フッ素系界面活性剤の添加量が対バインダーで０．１％よりも少ないと、ＰＦ値向上の効果が十分に得られない。また、フッ素系界面活性剤の添加量が５％を超えると、添加量増加に見合うだけのＰＦ値上昇の効果が得られないばかりでなく、濾材の引張強さの低下や、撥水処理をしている場合には撥水性の低下などの問題を引き起こす。
【００２０】
本発明においては、バインダーとともにフッ素系界面活性剤も、濾材を構成する必須成分である。前述したとおり、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉを低く抑えたサブミクロンガラス繊維を用いた湿式不織布から、ＰＦ値の高い濾材を得ることができるが、ここでバインダーを付着させると、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉによる効果がほとんど消失してしまう。しかし、ここでバインダーとともにフッ素系界面活性剤を付着させると、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉによる効果が再び発現されることを、本発明者らは見出した。この理由としては、濾材を構成するガラス繊維にバインダーを付着させると、水掻き状のバインダー皮膜中にサブミクロンガラス繊維が埋没してしまい、その効果が発揮されなくなるが、ここにフッ素系界面活性剤を添加すると、バインダー液の表面張力が低下することによって、水掻き状のバインダー皮膜が減少し、サブミクロンガラス繊維の効果が再び発現されるためであることが推定される。また、バインダー液の表面張力の低下によって、バインダー液が乾燥固化する際に繊維同士を引き寄せる力を弱めることになり、その結果として均一な繊維の配置の変化を抑えることができることも推定される。
【００２１】
本発明で使用するバインダー及びフッ素系界面活性剤は、バインダー液の状態で同時に付与されるが、このバインダー液には、エアフィルタ用濾材に必要とされる物性に応じて、撥水剤、架橋剤、難燃剤などの添加剤を、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜添加することができる。特に、エアフィルタ用濾材のほとんどの用途においては、ある程度以上の撥水性が必要とされているため、ほとんどの場合において撥水剤が用いられる。撥水剤としては、例えば、フッ素系撥水剤、シリコーン系撥水剤、ワックス系撥水剤、アルキルケテンダイマーなどが挙げられる。撥水剤などの添加剤の添加量は、バインダーに対する固形分質量比率で０〜４０％であり、好ましくは１〜３０％である。より好ましくは、２〜２５％である。
【００２２】
バインダー液に含有したバインダーとフッ素系界面活性剤とその他添加剤（以下、バインダー組成物と称する。）との固形分付着量は、全濾材質量に対して１〜１５％であり、好ましくは２〜１０％、より好ましくは３〜８％である。付着量が１％未満であると、実用上必要とされる引張強さを得ることが難しい。また、付着量が１５％を超えると、濾材の空隙を埋めるために圧力損失が上昇し、ＰＦ値が低下する。
【００２３】
本発明のエアフィルタ用濾材は、湿式抄紙法によって製造する。ここではまず、ガラス繊維を水中に分散し、次いで、得られたガラス繊維スラリーをワイヤー上に積層し、脱水することによって抄紙（シート化）する。このときに用いる抄紙機は、特に限定されないが、できる限り均一に抄紙できるものが選定される。また、分散及び抄紙に用いられる水は、繊維の分散を均一にするために、酸を添加してｐＨが約２〜４に調整することが好ましい。
【００２４】
湿式抄紙したシートにバインダー液を付与する方法としては、含浸、ロール塗工、スプレー塗工、カーテン塗工などの方法が用いられる。バインダー皮膜による濾材の目詰まりを防ぐために、余分に付与されたバインダー液は、負圧吸引などによって除去することが好ましい。その後、バインダー液を付与した湿潤状態のシートは、熱風乾燥機、ロータリードライヤーなどを用いて乾燥して、最終的なエアフィルタ用濾材が得られる。
【００２５】
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【実施例１】
【００２６】
蛍光Ｘ線分析を用いて測定した質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が０．０７６である平均繊維径約０．６５μｍの硼珪酸ガラスからなるサブミクロンガラス繊維（酸化珪素含有量５８質量％）６５質量％、平均繊維径約２．７０μｍのミクロンガラス繊維（Ｂ−２６−Ｒ、ラウシャ社製）３５質量％に、固形分濃度０．５質量％となるように硫酸酸性ｐＨ２．５の水道水を加え、パルパーを用いて離解してガラス繊維スラリーを得た。次に、得られたスラリーを、手抄筒を用いて抄紙して湿紙を得た。次に、アクリル系樹脂バインダー（ボンコートＡＮ−１１９０、ＤＩＣ（株）製）とフッ素系界面活性剤（フタージェント１１０、（株）ネオス製）とフッ素系撥水剤（ＮＫガードＳ−０２、日華化学（株）製）とを固形分質量比率が１００／１／５となるように配合したバインダー液を、湿紙に対して含浸付与し、その後１３０℃の熱風乾燥機で乾燥して、坪量７０ｇ/ｍ２、全濾材質量に対するバインダー組成物固形分付着量が５．５質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【実施例２】
【００２７】
蛍光Ｘ線分析を用いて測定した質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が０．０９９である平均繊維径約０．６５μｍの硼珪酸ガラスからなるサブミクロンガラス繊維（酸化珪素含有量５８質量％）６５質量％、平均繊維径約２．７０μｍのミクロンガラス繊維（Ｂ−２６−Ｒ、ラウシャ社製）３５質量％に、固形分濃度０．５質量％となるように硫酸酸性ｐＨ２．５の水道水を加え、パルパーを用いて離解してガラス繊維スラリーを得た。これ以降、実施例１と同じ方法によって、坪量７０ｇ/ｍ２、バインダー組成物固形分付着量が５．４質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【００２８】
[比較例１]
蛍光Ｘ線分析を用いて測定した質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が０．１６８である平均繊維径約０．６５μｍのサブミクロンガラス繊維（Ｂ−０６−Ｆ、ラウシャ社製）６５質量％、平均繊維径約２．７０μｍのミクロンガラス繊維（Ｂ−２６−Ｒ、ラウシャ社製）３５質量％に、固形分濃度０．５質量％となるように硫酸酸性ｐＨ２．５の水道水を加え、パルパーを用いて離解してガラス繊維スラリーを得た。これ以降、実施例１と同じ方法によって、坪量７０ｇ/ｍ２、バインダー組成物固形分付着量が５．５質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【００２９】
[比較例２]
実施例１と同じ方法で得たガラス繊維スラリーと、アクリル系樹脂バインダー（ボンコートＡＮ−１１９０、ＤＩＣ（株）製）とフッ素系撥水剤（ＮＫガードＳ−０２、日華化学（株）製）とを固形分質量比率が１００／５となるように配合したバインダー液を用いて、実施例１と同じ方法によって、坪量７０ｇ／ｍ２、バインダー組成物固形分付着量が５．４質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【００３０】
[比較例３]
実施例２と同じ方法で得たガラス繊維スラリーと、アクリル系樹脂バインダー（ボンコートＡＮ−１１９０、ＤＩＣ（株）製）とフッ素系撥水剤（ＮＫガードＳ−０２、日華化学（株）製）とを固形分質量比率が１００／５となるように配合したバインダー液を用いて、実施例１と同じ方法によって、坪量７０ｇ／ｍ２、バインダー組成物固形分付着量が５．６質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【００３１】
[比較例４]
比較例１と同じ方法で得たガラス繊維スラリーと、アクリル系樹脂バインダー（ボンコートＡＮ−１１９０、ＤＩＣ（株）製）とフッ素系撥水剤（ＮＫガードＳ−０２、日華化学（株）製）とを固形分質量比率が１００／５となるように配合したバインダー液を用いて、実施例１と同じ方法によって、坪量７０ｇ／ｍ２、バインダー組成物固形分付着量が５．５質量％のエアフィルタ用濾材を得た。
【００３２】
[比較例５]
実施例１と同じ方法で得たガラス繊維スラリーを、手抄筒を用いて抄紙して得た湿紙を、バインダー含浸付与せずにそのまま１３０℃の熱風乾燥機で乾燥して、坪量７０ｇ/ｍ２、ノーバインダーのエアフィルタ用濾材を得た。
【００３３】
[比較例６]
実施例２と同じ方法で得たガラス繊維スラリーを、手抄筒を用いて抄紙して得た湿紙を、バインダー含浸付与せずにそのまま１３０℃の熱風乾燥機で乾燥して、坪量７０ｇ/ｍ２、ノーバインダーのエアフィルタ用濾材を得た。
【００３４】
[比較例７]
比較例１と同じ方法で得たガラス繊維スラリーを、手抄筒を用いて抄紙して得た湿紙を、バインダー含浸付与せずにそのまま１３０℃の熱風乾燥機で乾燥して、坪量７０ｇ/ｍ２、ノーバインダーのエアフィルタ用濾材を得た。
【００３５】
実施例及び比較例において得た濾材の評価は、次に示す方法を用いて行った。
【００３６】
サブミクロンガラス繊維中に存在する、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値は、離解前のサブミクロンガラス繊維について、蛍光Ｘ線分析計（ＳＥＡ２２１０Ａ、エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製）を用いて、ファンダメンタルパラメータ法によって、マグネシウム、カルシウム及び珪素の存在量（質量％）を測定し、その測定値から計算して求めた。
【００３７】
サブミクロンガラス繊維のゼータ電位は、サブミクロンガラス繊維に、固形分濃度０．５質量％となるように硫酸酸性ｐＨ２．５の水道水を加え、パルパーを用いて離解して得たガラス繊維スラリーについて、流動電位法によるゼータ電位計（ＳＺＰ０６、ミューテック社製）を用いて測定した。
【００３８】
圧力損失は、有効面積１００ｃｍ２の濾材に、空気が面風速５．３ｃｍ／秒で通過するときの差圧としてマノメーターを用いて測定した。
【００３９】
透過率（粒子透過率ともいう。）は、有効面積１００ｃｍ２の濾材に、ラスキンノズルで発生させた多分散フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）粒子を含む空気が面風速５．３ｃｍ／秒で通過するときの上流及び下流のＤＯＰ粒子個数を、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、その個数値から計算して求めた。なお、対象粒子径は、０．１０〜０．１５μｍとした。
【００４０】
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。なお、対象粒子径は、０．１０〜０．１５μｍとした。
【００４１】
引張強さは、ＪＩＳ Ｐ ８１１３：２００６「紙及び板紙−引張特性の試験方法−第２部：低速伸張法」に準拠して、引張試験機（ストログラフＭ１、（株）東洋精機製作所製）を用いて測定した。
【００４２】
撥水性は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２に準拠して、自製の撥水性試験機を用いて測定した。
【００４３】
平均孔径及び最大孔径は、多孔質材料自動細孔径測定装置（パームポロメーター、ＰＭＩ社製）を用いて測定し、比率（最大孔径／平均孔径）の値を計算して求めた。なお、試験液は、フロリナートＦＣ−４０（住友スリーエム（株）製）を用いた。
【００４４】
実施例及び比較例の評価結果を表１に示した。また、ＰＦ値比較のグラフを図１に示した。
【００４５】
ゼータ電位を見ると、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が小さいサブミクロンガラス繊維ほど、ゼータ電位の値が低く（負の絶対値が大きく）、すなわち、繊維間に働く反撥力がより大きいことを示している。
【００４６】
ＰＦ値を見ると、ノーバインダー濾材（比較例５〜７）の場合は、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が０．１０以下においてＰＦ値が高いが、バインダーと撥水剤とを付着させた濾材（比較例２〜４）の場合は、ＰＦ値はほぼ同じになり、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの効果は消失している。しかし、ここにフッ素系界面活性剤を付着させた濾材（実施例１、２及び比較例１）の場合は、再び、質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が０．１０以下において高いＰＦ値となっており、更に、フッ素系界面活性剤を付着させたことによるＰＦ値の上昇の度合も大きい。これらのデータから、サブミクロンガラス繊維の質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値を少なくとも０．１０以下に抑えることによって、本発明の意図するＰＦ値に対する効果が、十分に得られることが明らかである。
【００４７】
比率（最大孔径／平均孔径）の値は、濾材の孔径分布の均一さを示しており、この値が小さいほど、孔径分布のバラツキが小さく均一であることを示している。質量比率（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉの値が小さくなるほど、比率（最大孔径／平均孔径）の値が小さく、孔径分布がより均一であることを示しており、このことは、サブミクロンガラス繊維の濾材中における配置がより均一であることを示唆している。
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾材を構成するガラス繊維として、蛍光Ｘ線分析を用いてファンダメンタルパラメータ法によって測定したガラス繊維中に存在するマグネシウムとカルシウムとの質量和と、珪素の質量との比率（（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉ）の値が０．１０以下である、平均繊維径が１μｍ未満のサブミクロンガラス繊維を含み、かつ、濾材を構成するガラス繊維にバインダーとフッ素系界面活性剤とを付着させたことを特徴とする、エアフィルタ用濾材。
【請求項２】
前記濾材を構成するガラス繊維における酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量が５０〜７０質量％である、請求項１に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項３】
前記濾材を構成するガラス繊維が硼珪酸ガラス繊維である、請求項１又は２に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項４】
前記濾材の最大孔径と平均孔径との比率（最大孔径／平均孔径）の値が２．４以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項５】
対象粒子径０．１０〜０．１５μｍ、面風速５．３ｃｍ／秒における、数１の式によって定義するＰＦ値が１１．０以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエアフィルタ用濾材。
【数１】
【請求項１】
濾材を構成するガラス繊維として、蛍光Ｘ線分析を用いてファンダメンタルパラメータ法によって測定したガラス繊維中に存在するマグネシウムとカルシウムとの質量和と、珪素の質量との比率（（Ｍｇ＋Ｃａ）／Ｓｉ）の値が０．１０以下である、平均繊維径が１μｍ未満のサブミクロンガラス繊維を含み、かつ、濾材を構成するガラス繊維にバインダーとフッ素系界面活性剤とを付着させたことを特徴とする、エアフィルタ用濾材。
【請求項２】
前記濾材を構成するガラス繊維における酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量が５０〜７０質量％である、請求項１に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項３】
前記濾材を構成するガラス繊維が硼珪酸ガラス繊維である、請求項１又は２に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項４】
前記濾材の最大孔径と平均孔径との比率（最大孔径／平均孔径）の値が２．４以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項５】
対象粒子径０．１０〜０．１５μｍ、面風速５．３ｃｍ／秒における、数１の式によって定義するＰＦ値が１１．０以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエアフィルタ用濾材。
【数１】
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２４０３１１（Ｐ２０１１−２４０３１１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１７２５５（Ｐ２０１０−１１７２５５）
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００２４１８１０）北越紀州製紙株式会社 (196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００２４１８１０）北越紀州製紙株式会社 (196)
【Ｆターム（参考）】
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