(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾材を構成するガラス繊維に有機系バインダーとポリイソシアネート化合物および溌水剤を付着させてなる、下記式
【外１】
0003669756.tif 000006
によって算出されるＰＦ値が１３以上でありそしてその際に捕集効率の対象粒径が０．３μm であることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
【請求項２】
請求項１のエアフィルタ用濾材を製造する方法において、ガラス繊維を湿式抄紙法で抄いた湿紙に有機系バインダーとポリイソシアネート化合物および溌水剤を付着させ、その後に乾燥させることを特徴とする上記製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアフィルタ用濾材、特に半導体、液晶、バイオ・食品工業関係のクリーンルーム、クリーンベンチ等、あるいはビル空調用エアフィルタにおいて気体中の不純物を濾過するために使用されるエアフィルタ用濾材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より空気中のサブミクロン、あるいはミクロン単位の粒子を効率的に捕集するのにエアフィルタ用濾材が用いられている。そして、エアフィルタ用濾材においては通常、主要構成物として平均繊維径がコンマ数μm 〜数十μm のガラス繊維が用いられている。しかしガラス繊維はそれ自体、一般紙に使用されるパルプ繊維のような自己接着力がなく、このままでは後加工や使用の際の実用強度が無く、また、通風時にガラス繊維が飛散してしまうなどの問題が生じてしまう。
【０００３】
従来、この問題を解決するためにガラス繊維基材に有機系バインダーを付与する方法が用いられている。ここで、使用される有機系バインダーとしてはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール、ウレタン系樹脂などがある。
しかし、この方法で濾材の強度を上げようとするとバインダー付着量を増やす必要があるが、付着量を増やすとガラス繊維間にバインダーの水かき状膜が増えるため、濾材の圧力損失が高くなり粒子捕集率が低下する。また、濾材自体も燃えやすくなり、不燃・難燃の市場要望からすれば望ましくはないなど、付着量には限界がある。ちなみに、通常のエアフィルタ用濾材ではバインダー付着量は対基材約１０重量% 以下であり、特にＨＥＰＡ・ＵＬＰＡ等の高性能・超高性能エアフィルタ用濾材では、ＭＩＬ規格で可燃物量７重量% 以下と規定されている。
【０００４】
これに加え、エアフィルタ用濾材には溌水性をもたせるため溌水剤が付与されており（特開昭６２−９０３９５号公報、特開平２−１７５９９７号公報）、これが有機系バインダーとガラス繊維の結合を阻害し、濾材強度を低下させるという問題がある（特開平７−１８５２３５号公報）。
これを解決する手段として、シリコーン変性アクリル樹脂を付与する方法（特開平７−１８５２３５号公報）が提案されているが、シリコーン変性アクリル樹脂自体がコマーシャルベースで種類が少なく、汎用性に乏しいという問題がある。
【０００５】
また近年、エアフィルタの多風量化に伴い濾材のミニプリーツ化が進んで濾材のさらなる強度アップが求められており、このため全ての濾材要求物性を満たす濾材の強度付与方法が要望されている。
さらに濾過性能面においても、クリーンルーム、クリーンベンチ等に使用される送風機のランニングコスト低減の目的で、濾材の低圧損化・高捕集効率化の要望が強まっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、現行濾材に比べ濾材強度が向上し、しかも低圧損化・高捕集効率化したエアフィルタ用濾材とその製造方法を提供することである。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
この課題は、濾材を構成するガラス繊維に有機系バインダーとポリイソシアネート化合物および溌水剤を付着させてなる、下記式
0003669756.tif 000002
によって算出されるＰＦ値が１３以上でありそしてその際に捕集効率の対象粒径は０．３μm とすることを特徴とするエアフィルタ用濾材、および
ガラス繊維を湿式抄紙法で抄いた湿紙に有機系バインダーとポリイソシアネート化合物および溌水剤を付着させた後、乾燥することを特徴とする上記エアフィルタ用濾材の製造方法によって解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の濾材で用いられるポリイソシアネート化合物は組成中に少なくとも１つ以上のイソシアネート基（−ＮＣＯ）を有する化合物である。イソシアネート基は活性水素化合物と極めて反応性に富むことから、有機系バインダー樹脂の分子間に、あるいは構成繊維の分子と有機系バインダー樹脂の分子との間に架橋反応で化学結合して３次元網状構造をつくる特徴を持ち、架橋剤、硬化剤として使用されている周知の物質である。
【０００９】
ポリイソシアネート化合物〔Ｒ−（ＮＣＯ）n 〕は、Ｒ−基の構造、分子量などを変えた様々な種類があり、近年は水系での使用を可能とするため、分子内に疎水基を導入して−ＮＣＯ基を水から保護したもの、−ＮＣＯ基をマスク剤で保護しておき加熱処理により解離させるブロックイソシアネート化合物等もできている。市販品の例には、アクアネート（日本ポリウレタン工業製）、プロミネート（武田薬品工業製）、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（住友バイエルウレタン製）等がある。  本発明は、このポリイソシアネート化合物を新たに濾材に付着させることにより、強度物性が向上するとともに濾過性能が低圧損化・高捕集効率化した新規な濾材の製造を可能とする。
【００１０】
上記のポリイソシアネート化合物は、濾材構成繊維表面とバインダー分子との間あるいはバインダー分子とバインダー分子との間を架橋し、結果的に繊維どうしの結合をより強固にするため強度物性を大きく向上させる働きを持つ。更に製造の乾燥工程において、従来法では繊維とバインダー分子との間の結合に関与しないバインダーが繊維間に水かき状膜を形成して濾材の目をふさぎ、これが圧力損失上昇、捕集効率の低下を引き起こしているが、ポリイソシアネート化合物はより効果的に繊維とバインダー分子との間、あるいはバインダー分子とバインダー分子との間を３次元的に架橋成膜化するため、２次元的に濾材の目を塞ぐような水かき状膜が減り、結果的に圧力損失が低下し、捕集効率が高まるものと考えられる。  濾材中のポリイソシアネート化合物の付着量は対基材当たり０．０１〜１重量% が望ましく、０．０１重量% より下ではその効果が少なく、１重量% より上ではこれ以上の効果が期待されずコスト高となる。
【００１１】
また、ポリイソシアネート化合物は単独で基材に使用しても強度物性には全く効果はなく、有機系バインダーを併用することが必要である。ここで、使用される有機系バインダーとしては、通常濾材に使用しているアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール、ウレタン系樹脂のラテックスまたは溶液を用いることが出来、基材に対する付着量は７重量% 以下であれば充分な強度を得ることができる。
【００１２】
さらに溌水剤を付与してもその効果は変わりなく発揮される。これは上記のポリイソシアネート化合物による架橋が、繊維とバインダー分子との間あるいはバインダー分子とバインダー分子との間の結合に対する溌水剤の阻害を防いでいるためと考えられる。ここで、溌水剤は一般に用いられるシリコン系溌水剤、フッ素系溌水剤、あるいはシリコン系溌水剤とフッ素系溌水剤を混合したものを使用する事ができる。
【００１３】
上記のポリイソシアネート化合物は溌水性を阻害することなく、逆に向上させる効果がある。これはポリイソシアネート化合物が繊維表面あるいはバインダー分子と溌水剤の結合をより強固にし、繊維表面全体に渡って溌水効果を高めたためと考えられる。
また本発明の濾材は以下の製造方法で得ることができる。
【００１４】
すなわち、濾材構成繊維をパルパーなどを用いて水中に分散させ、このスラリーを抄紙機で湿紙抄紙して湿紙を得る。次にこの湿紙に前述のバインダー、ポリイソシアネート化合物、溌水剤等を付着させ、その後乾燥させる方法である。湿紙を乾燥した後にポリイソシアネート化合物を付与してもその効果は低く、湿紙乾燥前に付与することが望ましい。
【００１５】
有機系バインダー、ポリイソシアネート化合物、溌水剤は、それぞれ単独で付着させても良いが、これらを混合した溶液を付着させても効果は全く同じである。この溶液中のポリイソシアネート化合物濃度は０．００１〜１重量% が望ましく、０．００１重量% 以下では湿紙に対する付着量が少な過ぎてその効果が発揮されず、１重量% 以上では逆に付着量が多過ぎてこれ以上の効果が発揮されないばかりかコスト高となる。
【００１６】
濾材の構成繊維は通常エアフィルタ濾材に使用されている平均繊維径０．１〜２０μｍのガラス繊維を用いることができ、目的によっては有機繊維、ガラス繊維以外の無機繊維の配合も可能である。またこれら原料繊維の分散工程では分散性を良くするために、硫酸酸性でｐＨ２〜４の範囲で調整する方法をとるが、ｐＨ中性で分散剤などの界面活性剤を使用しても良い。
【００１７】
有機系バインダー、ポリイソシアネート化合物、溌水剤などの付着液の付与方法としては特に限定されるものでないが、湿紙を付着液に浸漬する方法、湿紙にスプレーで吹き付ける方法、ロールに付着液を付着させ湿紙に転写する方法などが上げられる。
乾燥方法としては、熱風乾燥機、ロールドライヤーなどを使用し、１１０〜１５０℃で乾燥することが望ましい。
【００１８】
【実施例】
実施例１：
平均繊維径２．０μm 以下のガラス繊維１００重量% を濃度０．５% 、硫酸酸性ｐＨ２．５でパルパーで離解し、次いで抄紙機にて抄紙して湿紙を得た。次いで、バインダー液組成としてアクリル系ラテックス１．８５重量% （商品名：プライマルＥ−３５８、製造元：日本アクリル化学（株））、フッ素系溌水剤０．１６重量% （商品名：ライトガードＦＲＧ−１、製造元：共栄社化学（株））、ポリイソシアネート化合物０．０８重量% （商品名：プロミネートＸＣ−９１０、製造元：武田薬品工業（株））のバインダー液を湿紙に付与し、その後１３０℃のドライヤーで乾燥し、目付７０g ／ｍ2 でバインダー付着量６．２% の濾材を得た。
【００１９】
実施例２：
実施例１においてバインダー液組成を、アクリル系ラテックス１．８５重量% （商品名：プライマルＥ−３５８、製造元：日本アクリル化学（株））、シリコン系溌水剤０．１６重量% （商品名：ＳＭ７０２５、製造元：東レダウコーニングシリコーン（株））、ポリイソシアネート化合物０．０８重量% （商品名：プロミネートＸＣ−９１０、製造元：武田薬品工業（株））とした以外は実施例１と同様にして目付７０g ／ｍ2 でバインダー付着量６．１% の濾材を得た。
【００２０】
実施例３：
実施例１においてバインダー液組成を、アクリル系ラテックス１．８５重量% （商品名：プライマルＥ−３５８、製造元：日本アクリル化学（株））、フッ素系溌水剤０．０８重量% （商品名：ライトガードＦＲＧ−１、製造元：共栄社化学（株））、シリコン系溌水剤０．０８重量% （商品名：ＳＭ７０２５、製造元：東レダウコーニングシリコーン（株））、ポリイソシアネート化合物０．０８重量% （商品名：プロミネートＸＣ−９１０、製造元：武田薬品工業（株））とした以外は実施例１と同様にして目付７０g ／ｍ2 でバインダー付着量６．０% の濾材を得た。
【００２１】
比較例１
比較例１においてバインダー液組成を、アクリル系ラテックス２．１０重量% （商品名：プライマルＥ−３５８、製造元：日本アクリル化学（株））とした以外は実施例１と同様にして目付７０g ／ｍ2 でバインダー付着量６．３% の濾材を得た。
【００２２】
比較例２
比較例１においてバインダー液組成を、アクリル系ラテックス１．９３重量% （商品名：プライマルＥ−３５８、製造元：日本アクリル化学（株））、フッ素系溌水剤０．１６重量% （商品名：ライトガードＦＲＧ−１、製造元：共栄社化学（株））とした以外は比較例１と同様にして目付７０g ／ｍ2 でバインダー付着量６．２% の濾材を得た。
【００２３】
比較例３
比較例１においてバインダー液組成を、アクリル系ラテックス１．９３重量% （商品名：プライマルＥ−３５８、製造元：日本アクリル化学（株））、シリコン系溌水剤０．１６重量% （商品名：ＳＭ７０２５、製造元：東レダウコーニングシリコーン（株））とした以外は比較例１と同様にして目付７０g ／ｍ2 でバインダー付着量６．１% の濾材を得た。
【００２４】
比較例４
比較例１においてバインダー液組成を、アクリル系ラテックス１．９３重量% （商品名：プライマルＥ−３５８、製造元：日本アクリル化学（株））、フッ素系溌水剤０．０８重量% （商品名：ライトガードＦＲＧ−１、製造元：共栄社化学（株））、シリコン系溌水剤０．０８重量% （商品名：ＳＭ７０２５、製造元：東レダウコーニングシリコーン（株））とした以外は比較例１と同様にして目７０g ／ｍ2 でバインダー付着量６．３% の濾材を得た。
【００２５】
実施例および比較例の濾材について以下の試験を行った。
▲１▼  引張強度
濾紙の縦方向と横方向より１インチ幅にカットした試験片をスパン長１００ｍｍ、引張速度１５ｍｍ／分で定速引張試験機（東洋精機製作所−ストログラフＭ１）を用い測定した。
【００２６】
▲２▼  圧力損失
ＭＩＬ−Ｆ−５１０７９Ｄに準拠し、有効面積１００ｃｍ2 の濾紙に面風速５．３ｃｍ／秒で通過させ、その時の差圧を微差圧計（岡野製作所社製マノスターゲージ）で測定する。
▲３▼  ＤＯＰ捕集効率
ラスキンノズルで発生させた多分散ＤＯＰ粒子を含む空気を、有効面積１００ｃｍ2 の濾紙に面風速５．３ｃｍ／秒通風した時のＤＯＰ捕集効率をリオン社製レーザーパーティクルカウンターにて測定した。なお、対象粒径は０．３μm で測定した。
【００２７】
▲４▼  ＰＦ値
濾材の濾過性能の指標となるＰＦ値は、▲２▼と▲３▼の測定値に基づき次式より求めた（ＰＦ値の高い方が同一圧力損失で高捕集効率を示す）
【００２８】
【外２】
0003669756.tif 000003
▲５▼  溌水性
ＭＩＬ−２８２に準拠し、有効面積２０ｃｍ2 の試験片に、３０５ｍｍＨ2 Ｏ／分で水圧を加え、水が試験片を通過して反対側に認められた時に水圧を測定した。
【００２９】
以上の試験の測定結果を以下の表１に示す：
【００３０】
【表１】
0003669756.tif 000004
【００３１】
【表２】
0003669756.tif 000005
【００３２】
【発明の効果】
以上から判るとおり、本発明のエアフィルタ用濾材およびその製造方法は、従来のものと比較して、濾材強度が向上し、低圧損・高捕集効率化し、さらに溌水性が向上した点で優れている。