(57)【要約】【課題】  低圧損、高捕集効率で、かつ、低アウトガスのエアフィルタ用濾材の提供。【解決手段】  湿式抄紙法によってシート形成されたガラス繊維を主体とした濾材に、該濾材の乾燥前又は乾燥後に、次の一般式（A）で表される４級アンモニウム塩であるカチオン性界面活性剤を０．０１〜０．２０質量％含有するバインダー液を付与したのち乾燥して得ることを特徴とするエアフィルタ用濾材によって解決される。2010094580.tif 000009［式中、R１は（ＣＨ２）ｍＨを、      R２は（ＣＨ２）ｎＨを、      R３はＣＨ３又はＣ２Ｈ５を、      R４はＣＨ３又はＣ２Ｈ５を、      Ｘはアンモニウムを中和する酸成分を意味し、      ただし、ｍ及びｎは８〜１８の範囲でありそして      ｍとｎとの和が１６〜３６の範囲内であるか、      又はｍが１２〜２２の範囲であり、ｎが１又は２である。］【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式抄紙法によってシート形成されたガラス繊維を主体とした濾材に、該濾材の乾燥前又は乾燥後に、次の一般式（A）で表される４級アンモニウム塩であるカチオン性界面活性剤を０．０１〜０．２０質量％含有するバインダー液を付与したのち乾燥して得ることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
【化１】
2010094580.tif 000006
［式中、R１は（ＣＨ２）ｍＨを、
R２は（ＣＨ２）ｎＨを、
R３はＣＨ３又はＣ２Ｈ５を、
R４はＣＨ３又はＣ２Ｈ５を、
Ｘはアンモニウムを中和する酸成分を意味し、
ただし、ｍ及びｎは８〜１８の範囲でありそして
ｍとｎとの和が１６〜３６の範囲内であるか、
又は
ｍが１２〜２２の範囲であり、ｎが１又は２である。］
【請求項２】
次の数式（Ｂ）で表される濾材のＰＦ値が、９．８以上であることを特徴とする、請求項１に記載のエアフィルタ用濾材。
【数１】
2010094580.tif 000007
Ｆ：ＰＦ値
Ｔ：０．１０〜０．１５μｍ径ＤＯＰ粒子透過率［％］
Ｐ：面風速５．３ｃｍ／ｓにおける濾材の圧力損失［Ｐａ］
【請求項３】
濾材を８０℃で加熱したときのアウトガス発生速度が、８００ｎｇ／ｇ／ｈ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項４】
湿式抄紙法によってシート形成されたガラス繊維を主体とした濾材に、該濾材の乾燥前又は乾燥後に、次の一般式（A）で表される４級アンモニウム塩であるカチオン性界面活性剤を０．０１〜０．２０質量％含有するバインダー液を付与したのち乾燥することを特徴とするエアフィルタ用濾材の製造方法。
【化２】
2010094580.tif 000008
［式中、R１は（ＣＨ２）ｍＨを、
R２は（ＣＨ２）ｎＨを、
R３はＣＨ３又はＣ２Ｈ５を、
R４はＣＨ３又はＣ２Ｈ５を、
Ｘはアンモニウムを中和する酸成分を意味し、
ただし、ｍ及びｎは８〜１８の範囲でありそして
ｍとｎとの和が１６〜３６の範囲内であるか、
又は
ｍが１２〜２２の範囲であり、ｎが１又は２である。］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス繊維を主体とした濾材であって、低圧損高捕集効率で、かつ、アウトガスが少なく、半導体、液晶、バイオ、食品、医療等の産業分野又はビル空調用、パーソナル空気清浄機用等に利用可能なエアフィルタ用濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロニクス、医療、食品・バイオ等のテクノロジーの高度化が進み、それらの分野において、製造現場、研究現場などで極めて高度なクリーンルームが必要とされている。クリーンルームの設計においては、室内の空気を強制循環させ、その循環経路の一部にエアフィルタを設置し、上流に存在する粒子を物理的に除去することが必要である。
【０００３】
それらのエアフィルタユニットに組み込まれる濾材としては、従来、種々の乾式／湿式不織布が使用されており、特にＨＥＰＡ、ＵＬＰＡと呼ばれる非常に粒子除去率の高いフィルタについては、平均繊維径が数百ｎｍ〜数十μｍのガラス繊維を湿式抄紙法によってシート化した濾材が、その高い性能ゆえに広範に用いられている。
【０００４】
しかし、ガラス繊維は、それ自体が接着性や融着性をもたないため、何らかの方法で濾材に強度を付与し、製造工程又は加工工程の各段階において十分なシート強度をもたせる必要がある。
【０００５】
ガラス繊維シートを製造するに当たり、酸性の水を用いてガラス原綿を分散、抄紙することによって、ガラス繊維同士の自己融着性の発現による湿紙強度が向上し、かつ、製造効率が向上することは従来公知である。現在においても、前記理由によってガラス繊維の抄紙においては酸性抄紙が主流となっている。
【０００６】
また、ガラス繊維シートの製造工程のあと、加工工程又はフィルタとしての使用時における十分な強度を得るために、適当な濃度のバインダー液を濾材に含浸又は塗布したのち乾燥することによってシート強度の向上が従来行われている。
【０００７】
しかし、バインダー成分は、乾燥後に皮膜を作りやすく、濾材を構成するガラス繊維構造の空隙に水かき状の膜を生成し、不必要に圧力損失を上げるだけでなく、濾材の微細空隙を埋めてしまうことによって捕集効率もより低下する場合があり、濾材の強度と低圧損高捕集効率とを両立させることは難しい。
【０００８】
この課題に対し、本出願人は、バインダー液の中に表面張力低下能の高いフッ素系の界面活性剤を適当量含有させることによってバインダー膜の生成を低減し、低圧損高捕集効率の濾材を得る方法を過去に提案している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
ところでクリーンルーム用のエアフィルタは、フィルタユニット加工時におけるシール剤や接着剤等の浸み込みを抑えたり、外気の温度変化に伴う結露の影響を抑えたり、また潮解性粒子の濾材表面での溶融を防いだりするために撥水性が必要とされており、例えばＭＩＬ仕様においては、ＨＥＰＡ濾材の撥水性は５０８ｍｍ水柱高以上とされている。ガラス繊維表面は親水性であるため、撥水性を得るために、撥水剤をバインダーに含有させることが一般的である。
【００１０】
また、半導体製造プロセスの高度化、微細化に伴いクリーンルームに求められる清浄度が一層厳しくなるに従い、濾材から放出されるガス状有機物が問題となってきており、濾材に含まれる撥水剤からのアウトガスが問題となりうる。したがって、濾材に含まれる撥水剤は、できる限り少ないことが望ましい。
【００１１】
しかし、特許文献１の技術によれば、表面張力低下能の高い界面活性剤は濾材に含有されるため撥水性を低下させやすく、それに伴い撥水剤を増やす必要があり、アウトガスの観点からは望ましくない。また、フッ素系界面活性剤は高価であり、また環境意識の高まりによってフッ素系化学物質の削減が望まれるところでもある。
【００１２】
この課題に対し、本出願人は、更に、バインダー液中に含有せしめる界面活性剤を、高分子量のエーテル型非イオン界面活性剤とすることによって、撥水性の低下を最低限に抑え、濾材からのアウトガスを極少とする技術を提案した（例えば、特許文献２参照。）。
【００１３】
しかし、特許文献２の技術において低アウトガスを実現しているものの、低圧損高捕集効率という観点からは、使用する界面活性剤が高分子であるがゆえに、界面に単分子膜を作りうるような低分子量の界面活性剤の効果と厳密に比較した場合には、いまだ満足できるものでなく、更なる向上が求められていた。
【００１４】
界面活性剤をガラス繊維紙の製造に用いた例として、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル塩、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールフェニルアルキルエーテル、Ｎ−アルキルベタインといったノニオン性又は両性の界面活性剤をガラス繊維の分散時に添加することによって、分散性が向上し、高性能のフィルタを得る方法が過去に提案されている（例えば、特許文献３、４、５、６参照。）。
【００１５】
また、カチオン性界面活性剤をガラス繊維紙の製造方法に適用した例として、抄紙工程にポリオキシエチレンアルキルアンモニウム塩を添加し、シリル基を有するバインダーを付与してガラス繊維濾材を構成する技術が提案されている（例えば、特許文献７参照。）。
【００１６】
また本出願人も、過去にガラス繊維シートを中性抄紙する技術を提案しており、その中で繊維の分散剤としてカチオン性の界面活性剤を用いることを規定している（例えば、特許文献８参照。）。
【００１７】
しかしこれら技術は、抄紙工程に界面活性剤を添加することによりｐＨ中性域におけるガラス繊維スラリーの分散性を向上させることで中性抄紙技術を確立することが主目的であり、湿紙強度が弱いという中性抄紙の問題点を克服できておらず、従って本発明のごとく、製造効率に優れる一般的な酸性抄紙によるガラス繊維フィルタの高性能化のために、バインダー液にカチオン性界面活性剤を添加するという技術とは根本的に異なる。
【００１８】
また、ローボロンガラス繊維濾材の製造方法に関する技術の中で、繊維シートが非イオン、両性、アニオン、及びカチオン性の界面活性剤を含んでもよいと記述する文献もある（例えば、特許文献９参照。）。
【００１９】
しかし、この文献の記述の中で具体的な物質名を挙げて言及されているのはもっぱら非イオン、アニオン、両性の界面活性剤だけであり、カチオン性界面活性剤については具体的な物質名さえ挙げられていない。
【特許文献１】特開平１０−１５６１１６号公報
【特許文献２】特開２００６−１６７４９１号公報
【特許文献３】特開昭６１−２６６７００号公報
【特許文献４】特開昭６２−２１８９７号公報
【特許文献５】特開昭６２−２１８９８号公報
【特許文献６】特開昭６２−２１８９９号公報
【特許文献７】特開昭６２−１１０９９９号公報
【特許文献８】特開平０２−２５１２１４号公報
【特許文献９】特表２００３−５１６８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
前述の如く、ガラス繊維濾材の製造に関して、低圧損、高捕集効率で、かつ、低アウトガスのエアフィルタ用濾材の製造方法は未だ発展途上であり、本発明はこれらを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係るエアフィルタ用濾材は、湿式抄紙法によってシート形成されたガラス繊維を主体とした濾材に、該濾材の乾燥前又は乾燥後に、次の一般式（A）で表される４級アンモニウム塩であるカチオン性界面活性剤を０．０１〜０．２０質量％含有するバインダー液を付与したのち乾燥して得られる。
【００２２】
【化１】
2010094580.tif 000002
［式中、R１は（ＣＨ２）ｍＨを、
R２は（ＣＨ２）ｎＨを、
R３はＣＨ３又はＣ２Ｈ５を、
R４はＣＨ３又はＣ２Ｈ５を、
Ｘはアンモニウムを中和する酸成分を意味し、
ただし、ｍ及びｎは８〜１８の範囲でありそして
ｍとｎとの和が１６〜３６の範囲内であるか、
又は
ｍが１２〜２２の範囲であり、ｎが１又は２である。］
本発明のエアフィルタ用濾材を湿式抄紙するときの抄紙ｐＨは、酸性であり、２．０〜４．０の範囲であることが好ましい。
【００２３】
本発明においては、前記界面活性剤のバインダー液中の適当な含有率は、０．０１〜０．２質量％である。
【００２４】
本発明のカチオン性界面活性剤を付与したエアフィルタ用濾材は、クリーンルーム内の有機物汚染を防ぐために、濾材からのアウトガス放出速度が、濾材質量１ｇ当たり８００ｎｇ／ｈ以下であることが望ましい。この値は、オーブンで８０℃の加熱条件下において１時間アウトガスを捕集し、ＧＣ−ＭＳにて分析、定量した数値である。
【００２５】
本発明のカチオン性界面活性剤を付与したフィルタ濾材は、次の数式（Ｂ）で表されるフィルタ性能を表す数値であるＰＦ値が９．８以上であることが望ましい。
【００２６】
【数１】
2010094580.tif 000003
【００２７】
Ｆ：ＰＦ値
Ｔ：０．１０〜０．１５μｍ径ＤＯＰ粒子透過率［％］
Ｐ：面風速５．３ｃｍ／ｓにおける濾材の圧力損失［Ｐａ］
粒子透過率は、ＤＯＰ（ジオクチルフタレート）をラスキンノズルによって粒子化させて気流に分散させ、面風速を５．３ｃｍ／ｓで濾材を通過させた場合のフィルタ上流と下流との粒子数をレーザー式パーティクルカウンタにてカウントして求めた値である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によって、前述の如く、濾材からのアウトガスを極少に保ちつつ、低圧損高捕集効率を実現させた、従来にない高性能なエアフィルタ用濾材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明について実施形態を示して説明するが、当明細書において％の記号を用いた場合には、特に断りの無い限り、「乾燥状態における質量％」を意味する。本発明は、次の実施の形態に制限されるものではない。
【００３０】
本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、繊維径数百ｎｍから数十μｍのガラス繊維を主体とした不織布である。このようなガラス繊維の製法としては、溶融させたガラスをバーナーで吹き飛ばしてガラス繊維を生成させる火炎法、又は回転する円盤によって溶融したガラスを遠心方向に吹き飛ばして繊維化させる遠心法などが挙げられるが、本発明では限定されない。また、ガラス繊維以外の繊維も、フィルタ性能を損なわない範囲であれば配合することが可能である。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化エチレン、ポリアラミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ナイロン等の合成樹脂から紡糸された繊維、若しくはポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリエチレン、ポリピロピレン等からなるバインダー繊維、若しくはレーヨン等の再生セルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース等の繊維状セルロース誘導体、又は近年生化学用途として活発に研究されているポリ乳酸、ポリ酪酸、ポリ琥珀酸等の天然物を原料ソースとした繊維も使用することができる。さらに、木材パルプ、非木材パルプ、コットン、シルク、麻等の天然繊維も使用が可能である。合成繊維の紡糸法も、延伸法、メルトブロー法、電界紡糸法などの各種の製法が挙げられ、本発明では限定されず、また使用する繊維の前処理を必要に応じて行うことも可能である。分散のときに用いる媒体は、水が好適であるが、場合によっては水以外の溶媒を用いて分散した方が好ましい場合もある。
【００３１】
本実施形態に係る濾材の製造工程では、繊維を水中に分散したのち、抄紙ワイヤ上に繊維を積層し、ワイヤ下方から脱水してシートを形成する、いわゆる湿式抄紙法が用いられる。このとき用いる抄紙機の種類は、本発明では限定されず、例えば枚葉式抄紙装置、又は連続抄紙機であれば長網式抄紙機、円網式抄紙機、傾斜ワイヤ式抄紙機、ギャップフォーマー、デルタフォーマー等を用いることができ、それら一種以上を組み合わせた多層抄き抄紙機を用いてもよい。このとき、より高性能なフィルタ用濾材を得るためには、できるだけ均一に、地合良く、嵩高くシート化することが望ましい。
【００３２】
本実施形態に係る濾材の製造工程において、ガラス繊維の分散ｐＨ及び湿式抄紙するときの抄紙ｐＨを、２．０〜４．０の範囲で調整することが有効である。より好ましくは、ｐＨの範囲は、２．５〜３．５である。ガラス繊維は、前記ｐＨの範囲において分散が容易となることに加え、ガラス繊維の表面が微量に溶解することによって繊維同士の融着が生まれ、抄紙工程において湿紙強度が増大するという利点がある。この利点は、抄紙速度を上げられること、及びウェットパートにおける紙切れが減少することによって生産効率の向上に寄与する。抄紙ｐＨが２．０より低い場合には、作業者にとって危険な上、製造設備の腐食を引き起こすなどして好ましくない。また、抄紙ｐＨが４．０より高い場合には、ウェブの湿潤強度が十分でなく、製造効率の低下を引き起こす可能性がある。
【００３３】
シート化された繊維ウェブは、そのままでは繊維間の結合が弱くフィルタとしてのハンドリング性に劣るため、何らかの方法でバインダー成分をシートに付与する工程が必要となる。この方法としては、各種のバインダー成分を水などの溶媒に稀釈したバインダー液を、含浸、ロールアプリケート、スプレー又はカーテン塗工などの各種の方法でシートに付与したのち、余分なバインダー液を負圧又は正圧の空気で除去する方法が一般的である。バインダー液を付与する前のシートは、湿潤状態であっても乾燥状態であっても構わないが、より高性能なフィルタ濾材を得るためには、シートは湿潤又は半湿潤状態であることが望ましい。
【００３４】
本発明で用いるバインダーは、基本的には繊維をつなぎとめる能力のある物質であれば限定されないが、例えばポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、でんぷん、変性でんぷん、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ソーダ、アルギン酸ソーダ、ポリスチレンスルホン酸ソーダ、カゼイン、ゼラチン、テルペンなどの水溶性バインダーを例示することができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸エチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリビスクロロメチルオキサシクロブタン、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリ−ｐ−キシリレン、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、変性スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、メチルメタアクリレート−ブタジエン共重合体、アクリル酸エステル−メタアクリル酸エステル共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−アクリル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル共重合体、などのエマルジョン型バインダーも例示することができる。これらのバインダーの重合度、鹸化度、ガラス転移点（Ｔｇ）、最低造膜温度（ＭＦT）、エマルジョンの粒子径は、限定されない。また、これらの分子鎖中に架橋性の官能基を付加しても構わない。また、フィルタが特に耐熱性を必要とされる場合などに、アルミナゾル、珪酸ナトリウム、珪酸リチウム、アルコキシシラン、金属アルコキシドの加水分解物などの無機バインダーを使用することも可能である。
【００３５】
濾材中のバインダー成分含有率は、目的とする強度が得られる限りにおいて、少ない方が良い。一般にバインダー含有率が高いほど濾材の空隙率が低下するため、フィルタ性能が低下する。適当なバインダー量は、バインダーの種類や所望する物性に依るが、一般的には濾材含有率として１０％を超えると性能の低下が顕著になる。濾材のバインダー含有率は、該濾材を適切な温度で焼成した場合の減量と、バインダー及び繊維の固有の燃焼減量率とを測定することで得られる。
【００３６】
本発明に係るエアフィルタ用濾材は、バインダー液中にカチオン性界面活性剤を含有することを特徴とする。本発明者は、この方法によって得られた濾材が優れた性能を示すことについて、次のように推測する。すなわち、濾材がバインダー液と接触したときに、バインダー液中のカチオン性界面活性剤が、バインダー液中で負に帯電したガラス繊維表面に疎水基を外側に向けて吸着し、繊維同士の凝集力を低下させて均一な繊維配列を作る作用と、バインダー液の表面張力を低下させることによるバインダーの濾材中の分布を均一化する作用との相乗効果によって、フィルタ性能が向上するものと考える。
【００３７】
本発明で用いられるカチオン性界面活性剤は４級アンモニウム塩である。１〜３級アミン及びアミン塩はアウトガスの発生量が多く、本発明には適さない。４級アンモニウム塩タイプとしては、塩化ラウリルトリメチルアンモニウム、臭化ラウリルトリメチルアンモニウム、ヨウ化ラウリルトリメチルアンモニウム、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、臭化ステアリルトリメチルアンモニウム、ヨウ化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、臭化ベヘニルトリメチルアンモニウム、ヨウ化ベヘニルトリメチルアンモニウム等という１つの鎖長の長いアルキル基を持つタイプが挙げられ、例えば日本油脂（株）からニッサンカチオンＢＢ、ニッサンカチオンＰＢ−３００、ニッサンカチオンＡＢという商品名で市販されている。また４級アンモニウムには、塩化ジテトラデシルジメチルアンモニウム、塩化ジステアリルアンモニウムという２つの鎖長の長いアルキル基を持つタイプもあり、例えば日本油脂（株）からニッサンカチオン２−ＤＢ−５００Ｅ、ニッサンカチオン２ＡＢＴという名称で市販されている。
【００３８】
また、４級アンモニウム塩の中には、疎水基に芳香環を含むタイプ、例えば塩化テトラデシルジメチルベンジルアンモニウム等が挙げられ、例えば日本油脂（株）からニッサンカチオンＭ２−１００Ｒという名称で市販されている。
【００３９】
４級アンモニウム塩の代わりに、アミンオキサイドを使用することもできる。例には、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ミリスチルジメチルアミンオキサイド、ステアリルジメチルアミンオキサイド等が挙げられ、例えばクローダジャパン（株）からインクロミンオキサイドＬ、インクロミンオキサイドＭ、インクロミンオキサイドＳという名称で市販されている。また、アミンオキサイドタイプの派生として、アルキル鎖の一部にエチレンオキサイド基を導入したタイプもあり、例えば日本油脂（株）からユニセーフＡ−ＬＥ、ユニセーフＡ−ＬＹという名称で市販されている。
【００４０】
前述のカチオン性界面活性剤の中でも、４級アンモニウム塩タイプが本実施形態に用いるカチオン性界面活性剤として好ましい。４級アンモニウムタイプは、塩として安定で、濾材に付着した後に有機物アウトガスとして濾材から放出される量が少ない。したがって、半導体製造用クリーンルームで使用する濾材については、４級アンモニウム塩タイプの使用が望ましい。アンモニウムを中和する物質としては、一般的には塩素、臭素、ヨウ素といったハロゲンが使われるが、硝酸、硫酸、メチル硫酸、酢酸、ギ酸のような酸であってもよい。
【００４１】
アミンオキサイドは、塩としての安定性が劣り、製品化された後の濾材表面から昇華してアウトガスが多くなる傾向にある。
【００４２】
また、４級アンモニウム塩タイプのカチオン性界面活性剤の中でも、１つ又は２つの鎖長の長いアルキル基を持つタイプが、本発明においては好適である。この種の脂肪族アルキルアンモニウムは、直鎖状の分子構造によって界面に配列した場合の疎水基の分子密度が高くなり、前述の効果が得やすいと考えられる。また、アルキル基も、飽和アルキル基であることが望ましい。ただし、アルキル基が不飽和アルキルである場合には、濾材のアウトガスが増加する現象が見られる。
【００４３】
前記の４級アンモニウム塩タイプのカチオン性界面活性剤は、そのアルキル基の長さ、すなわち、疎水性の強さによって、フィルタ性能に与える効果が異なる。アルキル鎖の長いものは、疎水性が強くなり、ガラス繊維表面に付着したときの表面疎水化能が高いため、繊維分散の均一化に寄与しやすい。ただし、疎水性基（アルキル基）が長すぎる場合には、水中での溶解安定性が損なわれたり、また長い疎水性基がガラス繊維表面への均一な付着を阻害したりしてフィルタ性能向上効果が得られない場合がある。本発明者の検討では、４級アンモニウム塩の各アルキル基の炭素数が多い場合は疎水性が強すぎて繊維表面への付着が不均一になり、フィルタ性能向上効果を低下させる。ところが、炭素数１２〜２２、好ましくは炭素数１２〜１８の１つのアルキル基と残りの３つのアルキル基がメチル基又はエチル基であるか又は炭素数８〜１８の２つのアルキル基（二つで炭素数１６〜３６） でありそして窒素原子に結合する残りの二つの基がメチル基又はエチル基である４級アンモニウムが繊維表面への付着が均一で、かつ、フィルタ性能向上効果があることを見出した。
【００４４】
これらのカチオン性界面活性剤は、単独で用いてもよいし、二種類以上を併用してもよい。また、カチオン性界面活性剤と相溶性をもつ他の界面活性剤と併用してもよい。例えば、ベヘニルタイプ、ジステアリルタイプのように単独では水系に溶解し難い場合に、適当なＨＬＢ をもつノニオン性界面活性剤と共に溶解する方法が有効である。なおこの場合、溶解助剤としてはノニオン性界面活性剤である必要はなく、乳化作用のある物質、例えばでんぷん、タンパク、その他天然／合成の水溶性高分子を用いることもできる。
【００４５】
バインダー液中のカチオン性界面活性剤の含有率は、本実施形態においては問われないが、０．０１〜０．２０質量％ が好ましい。より好ましくは、０．０３〜０．１０質量％である。０．０１質量％より少ない場合には、フィルタ性能向上効果が十分でない。また、０．２０質量％より多い場合には、濾材強度の低下が顕著となる上、シートの地合を乱す作用が現れるため性能が低下する場合がある。
【００４６】
バインダー液には、必要に応じて撥水剤、消泡剤、ｐＨ調整剤、湿潤剤、保水剤、増粘剤、架橋剤、離型剤、防腐剤、柔軟剤、帯電防止剤、耐水化剤、可塑剤、蛍光増白剤、着色顔料、着色染料、紫外線吸収剤、酸化防止剤、香料、脱臭剤等の添加剤を適宜選定して添加することができる。
【００４７】
バインダー液を付与した後のシートは、乾燥ゾーンで乾燥される。このときの乾燥方法は、特に限定されないが、熱風乾燥、ドラム乾燥、赤外線乾燥などが好適に用いられる。完成したシートは、オンライン又はオフラインによって巻き取られ、又はカッターによって裁断されて製品となる。
【００４８】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。また、例中の「％」は、特に断らない限り「乾燥質量％」を表し、「部」は「乾燥質量部」を表す。
【実施例１】
【００４９】
＜原料スラリーの調製＞
平均繊維径３μｍ以下の硼珪酸ガラス原綿９０部と、平均繊維径６μｍ、カット長５ｍｍのチョップドガラス繊維１０部とをテーブル離解機にてｐＨ３．０の酸性水を用いて濃度０．５％に離解し、原料スラリー１を得た。
【００５０】
＜バインダー液１の調製＞
完全鹸化のポリビニルアルコール（製品名ＰＶＡ１１７：クラレ社製）１０部とイオン交換水９０部とを混合し、９０℃で３０分クッキングし、１０％の溶解液を得た。このポリビニルアルコール水溶液をイオン交換水で更に０．２％に稀釈し、攪拌しながら塩化セチルトリメチルアンモニウム（製品名ニッサンカチオンＰＢ−３００、日本油脂社製）を対液で０．０４％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２４％のバインダー液１を得た。
【００５１】
＜濾材シート１の作製＞
原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液１に含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート１を得た。
【実施例２】
【００５２】
＜バインダー液２の調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、塩化セチルトリメチルアンモニウム（製品名ニッサンカチオンＰＢ−３００、日本油脂社製）を対液で０．０１％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２１％のバインダー液２を得た。
【００５３】
＜濾材シート２の作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液２に含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート２を得た。
【実施例３】
【００５４】
＜バインダー液３の調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、塩化セチルトリメチルアンモニウム（製品名ニッサンカチオンＰＢ−３００、日本油脂社製）を対液で０．２％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．4％のバインダー液３を得た。
【００５５】
＜濾材シート３の作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液３に含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート３を得た。
【実施例４】
【００５６】
＜バインダー液４の調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、塩化ラウリルトリメチルアンモニウム（製品名カチナールＬＴＣ−３５Ａ、東邦化学工業社製）を対液で０．０４％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２４％のバインダー液４を得た。
【００５７】
＜濾材シート４の作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液２に含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート４を得た。
【実施例５】
【００５８】
＜バインダー液５の調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム（製品名カチオンＡＢ、日本油脂社製）を対液で０．０４％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２４％のバインダー液５を得た。
【００５９】
＜濾材シート５の作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液５に含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート５を得た。
【実施例６】
【００６０】
＜バインダー液６の調製＞
塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム（製品名カチナールＤＣ−８０、東邦化学工業社製）とノニオン性界面活性剤（商品名プロノン＃２０４、日本油脂社製）を固形分重量比１：１で溶解した１０％水溶液を調製した。それを、実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に対液で０．０４％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２４％のバインダー液６を得た。
【００６１】
＜濾材シート６の作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液６に含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート６を得た。
【実施例７】
【００６２】
＜バインダー液７の調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、臭化セチルトリメチルアンモニウム（製品名カチナールＨＴＢ−７０、東邦化学工業社製）を対液で０．０４％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２４％のバインダー液７を得た。
【００６３】
＜濾材シート７の作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液７に含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート７を得た。
【実施例８】
【００６４】
＜バインダー液８の調製＞
塩化ジステアリルジメチルアンモニウム（製品名ニッサンカチオン２ＡＢＴ、日本油脂株式会社製）とノニオン性界面活性剤（商品名プロノン＃２０４、日本油脂社製）を固形分重量比１：１で溶解した１０％水溶液を調製した。それを、実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に対液で０．０４％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２４％のバインダー液８を得た。
【００６５】
＜濾材シート８の作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液８に含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート８を得た。
【００６６】
（比較例１）
＜バインダー液１ｃの調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、ノニオン性界面活性剤（炭素数１２、ＥＯ×１０）（製品名エマレックス７１０、日本エマルジョン社製）を対液で０．０４％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２４％のバインダー液１ｃを得た。
【００６７】
＜濾材シート１ｃの作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液１ｃに含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート１ｃを得た。
【００６８】
（比較例２）
＜バインダー液２ｃの調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、ノニオン性界面活性剤（炭素数１８、ＥＯ×１１）（製品名エマレックス６１１、日本エマルジョン社製）を対液で０．０４％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２４％のバインダー液２ｃを得た。
【００６９】
＜濾材シート２ｃの作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液２ｃに含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート２ｃを得た。
【００７０】
（比較例３）
＜バインダー液３ｃの調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液をバインダー液３ｃとした。カチオン性界面活性剤は、添加しなかった。
【００７１】
＜濾材シート３ｃの作製＞
原料スラリー１をテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液３ｃに含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート３ｃを得た。
【００７２】
（比較例４）
＜バインダー液４ｃの調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、塩化セチルトリメチルアンモニウム（製品名ニッサンカチオンＰＢ−３００、日本油脂社製）を対液で０．００５％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２０５％のバインダー液４ｃを得た。
【００７３】
＜濾材シート４ｃの作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液４ｃに含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート４ｃを得た。
【００７４】
（比較例５）
＜バインダー液５ｃの調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、塩化セチルトリメチルアンモニウム（製品名ニッサンカチオンＰＢ−３００、日本油脂社製）を対液で０．３％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．５％のバインダー液５ｃを得た。
【００７５】
＜濾材シート５ｃの作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液５ｃに含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート５ｃを得た。
【００７６】
（比較例６）
＜バインダー液６ｃの調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、ラウリルアミン酢酸塩（製品名アセタミン２４、花王社製）を対液で０．０４％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２４％のバインダー液６ｃを得た。
【００７７】
＜濾材シート６ｃの作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液７に含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート６ｃを得た。
【００７８】
（比較例７）
＜バインダー液７ｃの調製＞
実施例１で得たポリビニルアルコールの０．２％水溶液に、ステアリルアミン酢酸塩（製品名アセタミン８６、花王社製）を対液で０．０４％となるように投入して更に攪拌し、濃度０．２４％のバインダー液７ｃを得た。
【００７９】
＜濾材シート７ｃの作製＞
実施例１で得た原料スラリーをテーブル抄紙装置にて抄紙し、目付重量７０ｇ／ｍ２の湿紙を得た。得られた湿紙をバインダー液７ｃに含浸したのち吸引して余分のバインダー液を除いたのち、ドラム乾燥機にて乾燥し、濾材シート７ｃを得た。
【００８０】
実施例及び比較例のエアフィルタ用濾材の構成一覧を表１に示す。
【００８１】
【表１】
2010094580.tif 000004
【００８２】
以上の実施例及び比較例において得られたエアフィルタ用濾材について、表２に評価結果を示す。
【００８３】
【表２】
2010094580.tif 000005
【００８４】
（評価方法）
＜圧力損失＞
濾材の有効面積１００ｃｍ３に面風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通風したときの圧力損失を微差圧径で測定した。
【００８５】
＜ＤＯＰ透過率＞
常温下において、ラスキンノズルで発生させた多分散ＤＯＰ（ジオクチルフタレート）粒子を含む空気を、濾材の有効面積１００ｃｍ３に面風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通過させた時の、濾材の上流と下流における粒子数をレーザーパーティクルカウンター（商品名：ＬＡＳＡＩＲ  ＭＯＤＥＬ１００１、ＰＭＳ社製）で測定し、粒子径０．１０〜０．１５μｍの粒子の透過率を測定した。
【００８６】
＜ＰＦ値＞
前記の方法で測定した圧力損失とＤＯＰ透過率から、数式（１）を用いて計算して求めた。
【００８７】
＜アウトガス発生速度＞
ダイナミックヘッドスペース法を用いた。発生ガス濃縮導入装置を（ＭＳ−ＴＤ−２５８、ジーエルサイエンス社製）を用い、試料約０．３ｇを９９．９９９％のＨｅ気流（流量５０ｍｌ／ｍｉｎ）中で８０℃、１時間加熱し、試料から発生したアウトガスを吸着剤（ＴＥＮＡＸ  ＴＡ）で捕集濃縮し、２７０℃で再脱離させたガスをクライオフォーカスユニットでサンプルバンドを狭めた後、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣＭＳ−ＱＰ５０５０Ａ、島津製作所製）に導入して定量した。キャピラリーカラムは、ＴＣ−１（ジーエルサイエンス社製、０．２５ｍｍ×６０ｍ、膜圧０．２５μｍ）を用い、質量分析計のイオン化方法を電子衝撃法（イオン化電圧７０ｅＶ）とした。このときの単位時間当たりのアウトガス発生量をアウトガス発生速度として、ｎ−ヘキサデカン検量線によって相対評価した。
【００８８】
＜引張強度＞
引張強度は、JIS P8113に準拠して測定した。
【００８９】
実施例１〜８のエアフィルタ用濾材は、いずれも、４級アンモニウム塩タイプのカチオン性界面活性剤の効果によって、比較例３の無添加条件に比べフィルタ性能、特にＰＦ値及びＤＯＰ透過率の向上が確認された。
【００９０】
４級アンモニウム含有量が同じである条件において、Ｒ１の炭素数１６の実施例１、Ｒ１の炭素数１２の実施例４、Ｒ１の炭素数１８の実施例５の４級アンモニウム塩はＲ１の炭素数２２の実施例の実施例６の４級アンモニウム塩に比べＰＦ値及びＤＯＰ透過率に高い向上効果が認められる。しかし実施例６の４級アンモニウムも実用範囲内にある。
【００９１】
一方、比較例１，２のノニオン性界面活性剤では十分なフィルタ向上効果が達成されていない。比較例６，７の1級アミンにおいては、フィルタ向上は見られたがアウトガスが多かった。
【００９２】
比較例４、５においては４級アンモニウムの含有量が少ないとフィルタ性能の向上効果がほとんどなく、逆に含有量が多すぎるとフィルタ性能の向上効果はあったが引張強度が大きく低下した。