(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルミストと粉塵を含む空気が流入する一面と、この一面に対向し前記空気が流出する他面との間を貫通する多数の気孔が繊維間に形成された不織布を含むエアフィルタであって、
前記不織布の目付が２００ｇ／ｍ2〜４００ｇ／ｍ2の範囲にあり、
前記不織布の繊維表面に撥油性膜が形成され、
前記撥油性膜は、フッ素含有官能基成分を含むシリカゾル加水分解物を有し、
前記フッ素含有官能基成分は、前記シリカゾル加水分解物を１００質量％とするとき、０．０１質量％〜１０質量％の割合で含まれ、
前記エアフィルタの通気度が１ｍｌ／ｃｍ2／秒〜３０ｍｌ／ｃｍ2／秒であって、
前記フッ素含有官能基成分は、下記の一般式（１）又は式（２）で示されるペルフルオロエーテル構造を含むことを特徴とするエアフィルタ。
【化１】
0006923630.tif 000031
【化２】
0006923630.tif 000032
上記式（１）及び式（２）中、ｐ、ｑ及びｒは、それぞれ同一又は互いに異なる１〜６の整数であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。また上記式（１）及び式（２）中、Ｘは、炭素数２〜１０の炭化水素基であって、エーテル結合、ＣＯ−ＮＨ結合、Ｏ−ＣＯ−ＮＨ結合及びスルホンアミド結合から選択される１種以上の結合を含んでいてもよい。また上記式（１）及び式（２）中、Ｙは、シリカゾル加水分解物の主成分である。
【請求項２】
前記シリカゾル加水分解物は、更に炭素数２〜７のアルキレン基成分を０．５質量％〜２０質量％含む請求項１記載のエアフィルタ。
【請求項３】
前記不織布が単一層により構成されるか、又は複数層の積層体により構成される請求項１又は２記載のエアフィルタ。
【請求項４】
前記不織布を構成する繊維がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ガラス、アルミナ、炭素、セルロース、パルプ、ナイロン及び金属からなる群より選ばれた１種又は２種以上の繊維である請求項１ないし３いずれか１項に記載のエアフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルミストと粉塵を含む空気を清浄にするエアフィルタに関する。更に詳しくは、撥油性を有する撥油性膜が不織布の繊維表面に形成されたエアフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製品を切削油を用いて加工する切削機や旋削機等の工作機械からは機械の高速稼働により切削油が飛散して、オイルミストが発生し、同時に粉塵も発生する。これらのオイルミスト及び粉塵は作業環境を悪化させ、その作業効率を低下させる。このため、従来より、オイルミストと粉塵を含む空気を清浄にするエアフィルタとして、空気中に浮遊する粉塵だけでなく、オイルミストによる目詰まりを抑制できるエアフィルタ濾材が提案されている（例えば、特許文献１（請求項１、段落[０００６]、段落[００２１]、段落[００４５]、段落[００５３]〜段落[００６０]）。
【０００３】
このエアフィルタ濾材は、第１のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）多孔質膜と、第２のＰＴＦＥ多孔質膜を含み、気流が、エアフィルタ濾材の第１主面から第１のＰＴＦＥ多孔質膜、第２のＰＴＦＥ多孔質膜の順にエアフィルタ濾材の第２主面へと、通過するようになっている。第１のＰＴＦＥ多孔質膜の厚さは４〜４０μｍの範囲にあり、第１のＰＴＦＥ多孔質膜の比表面積は０．５ｍ2／ｇ以下にあり、第２のＰＴＦＥ多孔質膜の比表面積は、第１のＰＴＦＥ多孔質膜のそれより大きい１．５〜１０ｍ2／ｇ以下の範囲にある。
【０００４】
第１及び第２のＰＴＦＥ多孔質膜は、それぞれＰＴＦＥ微粉末と液状潤滑剤を加えた混合物をシート状成形体に成形する。第１のＰＴＦＥ多孔質膜は、シート状成形体をＰＴＦＥの融点（３２７℃）以上の温度と５０倍以上の倍率で、長手（ＭＤ）方向に加熱しつつ延伸し、次いで横（ＴＤ）方向に１３０〜４００℃の温度で、延伸前の長さに対して５〜８倍になるように、加熱しつつ延伸することにより、製造される。第２のＰＴＦＥ多孔質膜は、ＰＴＦＥのシート状成形体をＰＴＦＥの融点未満の温度（２７０〜２９０℃）で、かつ１５〜４０倍の倍率でＭＤ方向に加熱しつつ延伸し、次いでＴＤ方向に更に１２０〜１３０℃の温度で、延伸前の長さに対して１５〜４０倍になるように、とＭＤ方向延伸時と同じ倍率で加熱しつつ延伸することにより、製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−５１５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたエアフィルタ濾材では、第１のＰＴＦＥ多孔質膜を、第２のＰＴＦＥ多孔質膜と比較して、延伸温度を高くし、延伸倍率を大きくして、製造することにより、第１のＰＴＦＥ多孔質膜の比表面積を０．５ｍ2／ｇ以下と小さくし、これにより、大きい粒径の粉塵及びオイルミストを捕集する。一方、第２のＰＴＦＥ多孔質膜の比表面積を１．５〜１０ｍ2／ｇと大きくし、これにより、小さい粒径の粉塵及びオイルミストを捕集している。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されるエアフィルタ濾材では、第１及び第２のＰＴＦＥ多孔質膜により、粒径の異なる粉塵とオイルミストを捕集するとしても、ＰＴＦＥ多孔質膜は、静電気が発生し易く、かつ発生した静電気の除去が困難であるため、フィルタ形状に加工することが容易でなかった。また撥油性よりも撥水性が高いため、大気中に含まれる水分がＰＴＦＥ多孔質膜を塞ぐことがあり、そこに粉塵が付着し易かった。そのため、エアフィルタ濾材を使用し続けると、オイルミストがエアフィルタ濾材の内部に残留し続け、エアフィルタ濾材が目詰まりし易い課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、オイルミストと粉塵を含む空気を清浄にし、目詰まりを抑制し、かつ捕集したオイルミストと粉塵を容易に落とすことができるエアフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点は、オイルミストと粉塵を含む空気が流入する一面と、この一面に対向し前記空気が流出する他面との間を貫通する多数の気孔が繊維間に形成された不織布を含むエアフィルタであって、前記不織布の目付が２００ｇ／ｍ2〜４００ｇ／ｍ2の範囲にあり、前記不織布の繊維表面に撥油性膜が形成され、前記フッ素含有官能基成分は、前記シリカゾル加水分解物を１００質量％とするとき、０．０１質量％〜１０質量％の割合で含まれ、前記エアフィルタの通気度が１ｍｌ／ｃｍ2／秒〜３０ｍｌ／ｃｍ2／秒であって、  前記フッ素含有官能基成分は、下記の一般式（１）又は式（２）で示されるペルフルオロエーテル構造を含むことを特徴とするエアフィルタである。
【００１０】
【化１】
0006923630.tif 000002
（１）
【００１１】
【化２】
0006923630.tif 000003
（２）
【００１２】
上記式（１）及び式（２）中、ｐ、ｑ及びｒは、それぞれ同一又は互いに異なる１〜６の整数であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。また上記式（１）及び式（２）中、Ｘは、炭素数２〜１０の炭化水素基であって、エーテル結合、ＣＯ−ＮＨ結合、Ｏ−ＣＯ−ＮＨ結合及びスルホンアミド結合から選択される１種以上の結合を含んでいてもよい。また上記式（１）及び式（２）中、Ｙは、シリカゾル加水分解物の主成分である。
【００１３】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、前記シリカゾル加水分解物は、更に炭素数２〜７のアルキレン基成分を０．５質量％〜２０質量％含むエアフィルタである。
【００１４】
本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、前記不織布が単一層により構成されるか、又は複数層の積層体により構成されるエアフィルタである。
【００１５】
本発明の第４の観点は、第１ないし第３の観点のうちいずれかの観点に基づく発明であって、前記不織布を構成する繊維がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ガラス、アルミナ、炭素、セルロース、パルプ、ナイロン及び金属からなる群より選ばれた１種又は２種以上の繊維であるエアフィルタである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の観点のエアフィルタでは、不織布の目付が２００ｇ／ｍ2〜４００ｇ／ｍ2の範囲にあり、この不織布の繊維表面に撥油性膜が形成され、撥油性膜が、前述した一般式（１）又は式（２）で示される撥油性の機能を有するフッ素含有官能基成分を含み、また同時にエアフィルタの通気度を１ｍｌ／ｃｍ2／秒〜３０ｍｌ／ｃｍ2／秒に規定して不織布の気孔を限定している。このため、エアフィルタ内にオイルミストと粉塵を含む空気がエアフィルタの一面から流入すると、オイルミストと粉塵が不織布で捕集され、空気だけが不織布の気孔を通過しエアフィルタの他面から流出して、空気が清浄になる。
【００１７】
このとき、撥油性膜の撥油性機能のため、オイルミストが不織布の繊維表面の撥油性膜に吸着せずに弾かれて付着するに止まる。エアフィルタを使用し続けてオイルミストの不織布内部における捕集量が増えると、エアフィルタが水平に配置される場合には、オイルミストは液状化して通過する空気に随伴されてエアフィルタの他面に集まり、エアフィルタが鉛直に配置される場合には、捕集されたオイルミストが自重によりエアフィルタの下端に集まり、不織布の気孔を閉塞しない。これにより、オイルミストによる気孔の目詰まりは抑制される。
【００１８】
一方、粉塵は不織布の繊維表面の撥油性膜に直接付着するか、或いは撥油性膜に付着したオイルミストに付着する。このため、エアフィルタを長期間使用して粉塵等で目詰まりしたときに、エアノッカー等でエアフィルタに衝撃を与えると、オイルミストと一緒に付着した粉塵を容易に落とすことができ、エアフィルタを再生することができる。
【００１９】
本発明の第２の観点のエアフィルタでは、撥油性膜に含まれるフッ素含有官能基成分が、更に炭素数２〜７のアルキレン基成分を０．５質量％〜２０質量％含むため、撥油性膜が不織布の繊維に良好に密着し、かつ撥油性膜の厚さが均一になり、撥油性膜により一層優れた撥油性能を付与することができる。
【００２０】
本発明の第３の観点のエアフィルタでは、不織布が単一層により構成される場合には、簡単な構成のエアフィルタになり、不織布が複数層の積層体により構成される場合には、流入する粉塵の粒径、オイルミストの油粒子のサイズ等の性状に応じて各層を構成することができる。
【００２１】
本発明の第４の観点のエアフィルタでは、不織布を構成する繊維の材質を、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ガラス、アルミナ、炭素、セルロース、パルプ、ナイロン及び金属から、流入する粉塵の粒径、オイルミストの油粒子のサイズ等の性状に応じて、或いは後述する撥油性膜を形成するための液組成物中のエポキシ基含有シランが加水分解してなる炭素数２〜７のアルキレン基成分の含有量に応じて、選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の単一層の不織布の側面図である。
【図２】本実施形態の二層の不織布の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
〔エアフィルタ〕
図１に示すように、本実施形態のエアフィルタ１０は、不織布２０とこの不織布の繊維表面に形成された撥油性膜２１とを備える。このエアフィルタ１０の主たる構成要素である不織布２０は、オイルミストと粉塵を含む空気が流入する一面２０ａと、この一面２０ａに対向し前記空気が流出する他面２０ｂを有し、単一層からなる。図２に示すように、上層の不織布３０と下層の不織布４０の二層の積層体により構成されるエアフィルタ５０でもよい。この場合、上層の不織布３０の上面がオイルミストと粉塵を含む空気が流入する一面３０ａとなり、下層の不織布４０の下面がこの一面３０ａに対向する他面４０ｂとなる。なお、積層体は二層に限らず、三層、四層等の複数層から構成することもできる。
【００２５】
図１の拡大図に示すように、不織布２０は多数の繊維２０ｃが絡み合って形成され、繊維と繊維の間には気孔２０ｄが形成される。気孔２０ｄは不織布２０の一面２０ａと他面２０ｂとの間を貫通する。不織布の繊維２０ｃの表面には撥油性膜２１が形成される。不織布の目付は、２００ｇ／ｍ2〜４００ｇ／ｍ2の範囲にある。撥油性膜２１は、前述した一般式（１）又は式（２）で示される撥油性を有するフッ素含有官能基成分を含むシリカゾル加水分解物により形成される。フッ素含有官能基成分は、シリカゾル加水分解物を１００質量％とするとき、０．０１質量％〜１０質量％の割合で含まれる。繊維表面に撥油性膜２１が形成されたエアフィルタ１０の状態で、不織布２０は１ｍｌ／ｃｍ2／秒〜３０ｍｌ／ｃｍ2／秒の通気度を有するように作製される。通気度はＪＩＳ−Ｌ１９１３：２０００に記載のフラジール形試験機を用いて測定される。
【００２６】
不織布の目付が２００ｇ／ｍ2未満であると、繊維間の気孔が大き過ぎることから、粉塵を捕集する能力が不足する。４００ｇ／ｍ2を超えると、通気度が１ｍｌ／ｃｍ2／秒未満となり、粉塵が直ぐに繊維間の気孔に詰まってしまうか、或いは通気度が低過ぎるため、エアフィルタに送り込む空気の抵抗によりエアフィルタで圧力損失が生じ、送風エネルギーの効率が悪い。
撥油性膜を形成するシリカゾルゲルを１００質量％とするときのフッ素含有官能基成分が０．０１質量％未満では、撥油性の効果に乏しく、オイルミストを弾く性能が不十分になる。即ち、オイルミストがエアフィルタに到達したときに、オイルミストが繊維表面上に濡れ広がり、気孔２０ｄを塞ぎ易くなる。
フッ素含有官能基成分が１０質量％を超えると、撥油性膜の不織布への密着性が悪くなる。不織布の目付は、２２０ｇ／ｍ2〜３５０ｇ／ｍ2の範囲にあることが好ましい。またフッ素含有官能基成分はシリカゾル加水分解物を１００質量％とするとき、０．１質量％〜５質量％の範囲で含まれることが好ましい。
通気度が１ｍｌ／ｃｍ2／秒未満では、通気性に劣り、オイルミストと粉塵を含む空気が通過しにくくなる。３０ｍｌ／ｃｍ2／秒を超えると、不織布の気孔２０ｄの大きさが流入する空気中のオイルミストの油粒子２２及び粉塵の粒子２３の各粒径よりも遙かに大きくなり、油粒子２２及び粉塵の粒子２３が空気とともに不織布の気孔を通してエアフィルタ１０から通過し、オイルミストと粉塵を捕集することができない。通気度は１．５ｍｌ／ｃｍ2／秒〜２５ｍｌ／ｃｍ2／秒であることが好ましい。
【００２７】
このようなエアフィルタ１０の作用について説明する。図１に示すように、オイルミストと粉塵を含む空気が、エアフィルタ１０を構成する不織布２０の一面２０ａに到来する。ここでエアフィルタ１０は所定の通気度を有するため、また撥油性膜２１が撥油性を示すため、オイルミストの油粒子２２は気孔２０ｄの孔径より粒径が大きい場合は勿論のこと、気孔２０ｄの孔径より粒径が僅かに小さくても、エアフィルタ１３を通過できず、不織布２０の繊維２０ｃと繊維２０ｃの間に、撥油性膜２１によって弾かれながら、撥油性膜２１に付着して止まる。同時に粉塵の粒子２３も撥油性膜２１に付着して止まる。これによりオイルミストと粉塵が不織布２０に捕集され、空気だけが、図１の拡大図に示す繊維２０ｃと繊維２０ｃの間に形成された気孔２０ｄを通過して他面２０ｂに至り、不織布２０を通過する。
【００２８】
エアフィルタを使用し続けてオイルミストの不織布内部における捕集量が増えると、エアフィルタが水平に配置される場合には、オイルミストは液状化して通過する空気に随伴されてエアフィルタの他面に集まり、エアフィルタが鉛直に配置される場合には、捕集されたオイルミストが自重によりエアフィルタの下端に集まり、不織布の気孔を閉塞しない。これにより、オイルミストによる気孔の目詰まりは抑制される。粉塵は不織布の繊維表面の撥油性膜に直接付着するか、或いは撥油性膜に付着したオイルミストに付着する。不織布２０に溜まったオイルミストと粉塵は、定期的にエアノッカー等でエアフィルタ１０に衝撃を与えることにより、エアフィルタ１０から除去することができる。
【００２９】
〔エアフィルタの製造方法〕
〔不織布の準備〕
先ず、１．１ｍｌ／ｃｍ2／秒〜４０ｍｌ／ｃｍ2／秒の通気度を有する不織布を準備する。具体的には、後述する撥油性膜が不織布の繊維表面に形成されたエアフィルタになった状態で、１ｍｌ／ｃｍ2／秒〜３０ｍｌ／ｃｍ2／秒の通気度を有する不織布を準備する。撥油性膜が多目に厚膜で形成される場合には、通気度の大きい不織布が選定され、撥油性膜が少な目に薄膜で形成される場合には、通気度の小さい不織布が選定される。
【００３０】
この不織布としては、例えば、セルロース混合エステル性のメンブレンフィルタ、ガラス繊維ろ紙、ポリエチレンテレフタレート繊維とガラス繊維を混用した不織布（安積濾紙社製、商品名：３４０）がある。このように不織布は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ガラス、アルミナ、炭素、セルロース、パルプ、ナイロン及び金属からなる群より選ばれた１種又は２種以上の繊維から作られる。繊維は、２以上の繊維を混合した繊維でもよい。繊維の太さ（繊維径）は、上記通気度が得られるように、０．０１μｍ〜１０μｍの太さが好適である。不織布の厚さは、エアフィルタが単一層である場合には、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ、複数層の積層体である場合には、積層体の厚さが０．２ｍｍ〜１．６ｍｍになる厚さが好ましい。本発明の撥油性膜形成材料の主成分がシリカゾル加水分解物であるため、繊維との密着性を得るために、水酸基をもつ材料が好ましい。その中でも、ガラス、アルミナ、セルロースナノ繊維等は、繊維径も細いものがあり、通気度を上記範囲内の低い値にすることができる。
【００３１】
前述したように不織布が図２に示すように複数の不織布３０、４０を積層した積層体である場合、オイルミストと粉塵を含む空気が流入する側の不織布３０を構成する繊維をガラス繊維にすることにより、シリカゾル加水分解物を主成分として含む撥油性膜が、より一層強固にガラス繊維に密着し、不織布の繊維から剥離しにくくなる。
【００３２】
〔不織布の繊維表面への撥油性膜の形成方法〕
本実施の形態の不織布の繊維表面に撥油性膜を形成するには、後述する撥油性膜形成用液組成物を、後述する沸点が１２０℃未満の炭素数１〜４の範囲にあるアルコールで、液組成物に対する質量比（液組成物：アルコール）が１：１〜５０の割合になるように希釈した液を調製し、この希釈液に不織布をディッピングして希釈液から引上げ、大気中、室温で不織布を水平な金網等の上に拡げて一定の液分量になるまで脱液する。別法として、引き上げた不織布をマングルロール（絞り機）に通して脱液する。脱液した不織布は、大気中、２５℃〜１４０℃の温度で０．５時間〜２４時間乾燥する。これにより、図１の拡大図に示すように、不織布２０を構成している繊維２０ｃの表面に撥油性膜２１が形成される。脱液量が少ない場合には、厚膜に不織布の繊維表面に形成され、脱液量が多い場合には、薄膜に不織布の繊維表面に形成される。
【００３３】
〔撥油性膜形成用液組成物の製造方法〕
撥油性膜を形成するための液組成物は次の方法により製造される。
〔混合液の調製〕
先ず、ケイ素アルコキシドとしてのテトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランと、アルキレン基成分となるエポキシ基含有シランと、フッ素含有官能基成分となるフッ素含有シラン、沸点が１２０℃未満の炭素数１〜４の範囲にあるアルコールと、水とを混合して混合液を調製する。このケイ素アルコキシドとしては、具体的には、テトラメトキシシラン、そのオリゴマー又はテトラエトキシシラン、そのオリゴマーが挙げられる。例えば、耐久性の高い撥油性膜を得る目的には、テトラメトキシシランを用いることが好ましく、一方、加水分解時に発生するメタノールを避ける場合は、テトラエトキシシランを用いることが好ましい。
【００３４】
上記アルキレン基成分となるエポキシ基含有シランとしては、具体的には、２−(３，４−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン又は多官能エポキシシランが挙げられる。アルキレン基成分はケイ素アルコキシドとアルキレン基成分の合計質量に対して１質量％〜４０質量％、好ましくは２．５質量％〜２０質量％含まれる。アルキレン基成分が下限値の１質量％未満では、水酸基を含まない不織布の繊維に膜を形成した場合に、繊維への密着性が不十分になる。また上限値の４０質量％を超えると、形成した膜の耐久性が低くなる。アルキレン基成分を上記１〜４０質量％の範囲になるようにエポキシ基含有シランを含むと、エポキシ基も加水分解重合過程において開環して重合に寄与し、これにより乾燥過程にレベリング性が改善し膜厚さが均一になる。なお、不織布の繊維がガラス繊維等の親水基を含む場合には、アルキレン基成分の含有量は極少量であるか、若しくはゼロでもよい。一方、不織布の繊維が親水基を含まない場合には、このアルキレン基成分をシリカゾル加水分解物を１００質量％とするとき、０．５質量％〜２０質量％含むことが好ましい。
【００３５】
炭素数１〜４の範囲にあるアルコールは、この範囲にある１種又は２種以上のアルコールが挙げられる。このアルコールとしては、例えば、メタノール（沸点６４．７℃）、エタノール（沸点約７８．３℃）、プロパノール（ｎ−プロパノール（沸点９７−９８℃）、イソプロパノール（沸点８２．４℃））が挙げられる。特にメタノール又はエタノールが好ましい。これらのアルコールは、ケイ素アルコキドとの混合がしやすいためである。上記水としては、不純物の混入防止のため、イオン交換水や純水等を使用するのが望ましい。ケイ素アルコキシド及びエポキシ基含有シランに炭素数１〜４の範囲にあるアルコールと水を添加して、好ましくは１０〜３０℃の温度で５〜２０分間撹拌することにより混合液を調製する。
【００３６】
〔加水分解物（シリカゾル加水分解物）の調製〕
上記調製された混合液と有機酸、無機酸又はチタン化合物からなる触媒とを混合する。このとき液温を好ましくは３０℃〜８０℃の温度に保持して好ましくは１時間〜２４時間撹拌する。これにより、ケイ素アルコキシドとアルキレン基成分となるエポキシ基含有シランとフッ素含有官能基成分となるフッ素含有シランの加水分解物（以下、シリカゾル加水分解物ということもある。）が調製される。加水分解物は、ケイ素アルコキシドを２質量％〜５０質量％、エポキシ基含有シランを最大３０質量％まで、フッ素含有官能基成分となるフッ素含有シランを０．００５質量％〜３質量％、炭素数１〜４の範囲にあるアルコールを２０質量％〜９８質量％、水を０．１質量％〜４０質量％、有機酸、無機酸又はチタン化合物を触媒として０．０１質量％〜５質量％の割合で混合してケイ素アルコキシド、エポキシ基含有シラン及びフッ素含有官能基成分となるフッ素含有シランの加水分解反応を進行させることで得られる。フッ素含有官能基成分となるフッ素含有シランが下限値の０．００５質量％未満では、形成した膜に撥油性が生じにくく、上限値の３質量％を超えると、不織布の繊維表面に密着しにくい。
【００３７】
炭素数１〜４の範囲にあるアルコールの割合を上記範囲に限定したのは、アルコールの割合が下限値未満では、ケイ素アルコキシドが、溶液中に溶解せず分離してしまうこと、加水分解反応中に反応液がゲル化しやすく、一方、上限値を超えると、加水分解に必要な水、触媒量が相対的に少なくなるために、加水分解の反応性が低下して、重合が進まず、膜の密着性が低下するためである。水の割合を上記範囲に限定したのは、下限値未満では加水分解速度が遅くなるために、重合が進まず、撥油性膜の密着性が不十分になり、一方、上限値を超えると加水分解反応中に反応液がゲル化し、水が多過ぎるためケイ素アルコキシド化合物がアルコール水溶液に溶解せず、分離する不具合を生じるからである。
【００３８】
加水分解物を１００質量％とするときのＳｉＯ2濃度（ＳｉＯ2分）は１〜４０質量％であるものが好ましい。加水分解物のＳｉＯ2濃度が下限値未満では、重合が不十分であり、膜の密着性の低下やクラックの発生が起こり易く、上限値を超えると、相対的に水の割合が高くなりケイ素アルコキシドが溶解せず、反応液がゲル化する不具合を生じる。
【００３９】
有機酸、無機酸又はチタン化合物は加水分解反応を促進させるための触媒として機能する。有機酸としてはギ酸、シュウ酸が例示され、無機酸としては塩酸、硝酸、リン酸が例示され、チタン化合物としてはテトラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、乳酸チタン等が例示される。触媒は上記のものに限定されない。上記触媒の割合を上記範囲に限定したのは、下限値未満では反応性に乏しく重合が不十分になるため、膜が形成されず、一方、上限値を超えても反応性に影響はないが、残留する酸による不織布の繊維の腐食等の不具合を生じる。
【００４０】
フッ素含有官能基成分となるフッ素含有シランは、下記一般式（３）及び式（４）で示される。上記式（３）及び式（４）中のペルフルオロエーテル基としては、より具体的には、下記式（５）〜（１３）で示されるペルフルオロエーテル構造を挙げることができる。
【００４１】
【化３】
0006923630.tif 000004
（３）
【００４２】
【化４】
0006923630.tif 000005
（４）
【００４３】
【化５】
0006923630.tif 000006
（５）
【００４４】
【化６】
0006923630.tif 000007
（６）
【００４５】
【化７】
0006923630.tif 000008
（７）
【００４６】
【化８】
0006923630.tif 000009
（８）
【００４７】
【化９】
0006923630.tif 000010
（９）
【００４８】
【化１０】
0006923630.tif 000011
（１０）
【００４９】
【化１１】
0006923630.tif 000012
（１１）
【００５０】
【化１２】
0006923630.tif 000013
（１２）
【００５１】
【化１３】
0006923630.tif 000014
（１３）
【００５２】
また、上記式（２）及び式（３）中のＸとしては、下記式（１４）〜（１８）で示される構造を挙げることができる。なお、下記式（１４）はエーテル結合、下記式（１５）はエステル結合、下記式（１６）はアミド結合、下記式（１７）はウレタン結合、下記式（１８）はスルホンアミド結合を含む例を示している。
【００５３】
【化１４】
0006923630.tif 000015
（１４）
【００５４】
【化１５】
0006923630.tif 000016
（１５）
【００５５】
【化１６】
0006923630.tif 000017
（１６）
【００５６】
【化１７】
0006923630.tif 000018
（１７）
【００５７】
【化１８】
0006923630.tif 000019
（１８）
【００５８】
ここで、上記式（１４）〜（１８）中、Ｒ2及びＲ3は炭素数が０から１０の炭化水素基、Ｒ4は水素原子又は炭素数１から６の炭化水素基である。Ｒ3の炭化水素基の例とは、メチレン基、エチレン基等のアルキレン基が挙げられ、Ｒ4の炭化水素基の例とは、メチル基、エチル基等のアルキル基の他、フェニル基等も挙げられる。
【００５９】
また、上記式（３）及び式（４）中、Ｒ１は、加水分解基のメトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
【００６０】
また、上記式（３）及び式（４）中、Ｚは、加水分解されてＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成可能な加水分解性基であれば特に限定されるものではない。このような加水分解性基としては、具体的には、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基などのアリールオキシ基、ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基などのアラルキルオキシ基、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、バレリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシルオキシ基等が挙げられる。これらの中でも、メトキシ基、エトキシ基を適用することが好ましい。
【００６１】
ここで、上記式（３）及び式（４）で表されるペルフルオロエーテル構造を有するフッ素含有官能基成分となるフッ素含有シランの具体例としては、例えば、下記式（１９）〜（２７）で表される構造が挙げられる。なお、下記式（１９）〜（２７）中、Ｒはメチル基又はエチル基である。
【００６２】
【化１９】
0006923630.tif 000020
（１９）
【００６３】
【化２０】
0006923630.tif 000021
（２０）
【００６４】
【化２１】
0006923630.tif 000022
（２１）
【００６５】
【化２２】
0006923630.tif 000023
（２２）
【００６６】
【化２３】
0006923630.tif 000024
（２３）
【００６７】
【化２４】
0006923630.tif 000025
（２４）
【００６８】
【化２５】
0006923630.tif 000026
（２５）
【００６９】
【化２６】
0006923630.tif 000027
（２６）
【００７０】
【化２７】
0006923630.tif 000028
（２７）
【００７１】
上述したように、本実施の形態の撥油性膜形成用液組成物に含まれるフッ素含有官能基成分は、分子内にペルフルオロエーテル基とアルコキシシリル基とをそれぞれ１以上有する構造となっていて、酸素原子に炭素数が６以下の短鎖長のペルフルオロアルキル基とペルフルオロアルキレン基が複数結合したペルフルオロエーテル基を有しており、分子内のフッ素含有率が高いため、形成した膜に優れた撥水撥油性を付与することができる。
【００７２】
〔撥油性膜形成用液組成物〕
本実施の形態の撥油性膜形成用液組成物は、上記製造方法で製造され、前述したフッ素含有官能基成分を含むシリカゾル加水分解物と、溶媒とを含む。このフッ素含有官能基成分は、上記の一般式（１）及び式（２）で示されるペルフルオロエーテル構造を有し、シリカゾル加水分解物を１００質量％とするとき、０．０１質量％〜１０質量％含まれる。
【００７３】
上記溶媒は、水と炭素数１〜４のアルコールとの混合溶媒であるか、或いは水と炭素数１〜４のアルコールと上記アルコール以外の有機溶媒との混合溶媒である。ペルフルオロエーテル構造の具体例としては、上述した式（５）〜（２７）で示される構造を挙げることができる。
【００７４】
本実施の形態の撥油性膜形成用液組成物がシリカゾル加水分解物を主成分として含むため、撥油性膜の不織布の繊維への密着性に優れ、剥離しにくい高い強度の撥油性膜が得られる。またシリカゾル加水分解物が上記一般式（１）又は（２）で示されるペルフルオロエーテル構造のフッ素含有官能基成分を含むため、撥油性の効果がある。フッ素含有官能基成分の含有割合が０．０１質量％未満では形成した膜に撥油性を付与できず、１０質量％を超えると膜の弾き等が発生し成膜性に劣る。好ましいフッ素含有官能基成分の含有割合は０．１質量％〜５質量％である。
【実施例】
【００７５】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
【００７６】
＜実施例１＞
ケイ素アルコキシドとしてテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）の３量体〜５量体（三菱化学社製、商品名：ＭＫＣシリケートＭＳ５１）８．５２ｇと、アルキレン基成分となるエポキシ基含有シランとして３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ：信越化学工業社製、商品名：ＫＢＭ−４０３）０．４８ｇと、フッ素含有官能基成分として式（１９）で表わされるフッ素含有シラン（Ｒ：エチル基）０．２４ｇと、有機溶媒としてエタノール(EtOH)（沸点７８．３℃）１７．３４ｇとを混合し、更にイオン交換水３．３７ｇを添加して、セパラブルフラスコ内で２５℃の温度で５分間撹拌することにより混合液を調製した。またこの混合液に、触媒として濃度３５質量％の塩酸０．０５ｇを添加し、４０℃で２時間撹拌した。これにより、シリカゾル加水分解物を含む撥油性膜形成用液組成物を調製した。この調製内容を表１に示す。
【００７７】
【表１】
0006923630.tif 000029
【００７８】
得られた撥油性膜形成用液組成物のシリカゾル加水分解物には、フッ素含有官能基成分が４．５質量％と、炭素数７のアルキレン基成分が７．８質量％含まれていた。次に撥油性膜形成用液組成物１．０ｇに、工業アルコール（日本アルコール産業社製、ＡＰ−７）７．０ｇを添加混合して、液組成物の希釈液を調製した。この希釈液に、エアフィルタの基材として、５ｍｌ／ｃｍ2／秒の通気度を有する単一層の目付が２６５ｇ／ｍ2である不織布を３０秒間ディッピングした。エアフィルタの基材は、ＰＥＴ繊維からなる不織布であった。希釈液から不織布を引上げ、水平の金網の上に拡げ、室温で３０分間放置して、脱液した。その後１２０℃に維持された乾燥機に単一層の不織布を３０分間入れて乾燥し、エアフィルタを得た。このエアフィルタの通気度は３．０ｍｌ／ｃｍ2／秒であった。以上の結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
0006923630.tif 000030
【００８０】
＜実施例２〜５、比較例２〜４＞
実施例２〜５及び比較例２〜４について、表２に示すように、エアフィルタの基材の種類及びフッ素含有官能基成分となるフッ素含有シランの種類を選定し、実施例１に示されるＴＭＯＳの添加量、ＧＰＴＭＳの添加量及びフッ素含有シランの添加量をそれぞれ変更した。それ以外は実施例１と同様にして、実施例２〜５、比較例２〜４の撥油性膜形成用液組成物を得た。これらの液組成物に実施例１と同一の工業アルコールを添加し、実施例１と同様にして、エアフィルタ基材のディッピング用の希釈液を調製した。これらの希釈液に表２に示すエアフィルタ基材を実施例１と同様にディッピングし、乾燥して、表２に示す特性を有するエアフィルタを得た。なお、表２において、フッ素含有官能基成分として式（１９）〜式（２３）で表わされるフッ素含有シランの式中のＲはすべてエチル基である。
【００８１】
なお、実施例３に用いた不織布は、実施例１の不織布と異なり、ガラス繊維の不織布とＰＥＴ繊維の不織布の二層からなり、この不織布から得られたエアフィルタの通気度は、１．２ｍｌ／ｃｍ2／秒であった。また実施例５及び比較例４で用いた不織布は、実施例１の不織布と異なり、ＰＥＴ繊維とガラス繊維の混合繊維（質量比でＰＥＴ：ガラス＝８０：２０）からなり、これらの不織布から得られたエアフィルタのそれぞれの通気度は、２８．０ｍｌ／ｃｍ2／秒及び０．５ｍｌ／ｃｍ2／秒であった。更に実施例６及び比較例５に用いたエアフィルタ基材は、実施例１の不織布と異なり、それぞれＰＴＦＥ繊維からなる単一層の不織布であり、これらの不織布から得られたエアフィルタのそれぞれの通気度は、３．０ｍｌ／ｃｍ2／秒及び５．０ｍｌ／ｃｍ2／秒であった。
【００８２】
＜比較例１＞
比較例１では、実施例１と同一の不織布を用いたが、シリカゾル加水分解物中にフッ素含有官能基成分となるフッ素含有シランを含まなかった。
【００８３】
＜比較例５＞
比較例５では、エアフィルタの基材として、市販されている目開き１μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のメンブランフィルタを未処理のまま用いて、これをエアフィルタとした。実施例１のような撥油性膜形成用液組成物の希釈液にはディッピングしなかった。
【００８４】
＜比較試験及び評価＞
金属製品を切削油を用いて加工する工作機械から飛散するオイルミストと粉塵に模して、ヘキサデカンと酸化鉄（III）（富士フイルム和光純薬社製）を質量比で８０：２０の割合で自転公転撹拌機に投入して撹拌混合し、模擬液を得た。得られた模擬液１ｍｌを、実施例１〜６及び比較例１〜５で得られた１１種類の水平に置いたエアフィルタに上方から滴下した後、エアフィルタを鉛直に立てて、模擬液の転落性を確認した。模擬液がエアフィルタに染みこんだものは、エアフィルタの撥油性が『不良』であるとし、模擬液がエアフィルタから転落するものをエアフィルタの撥油性が『良好』であるとした。
【００８５】
表２から明らかなように、比較例１では、シリカゾル加水分解物中にフッ素含有官能基成分となるフッ素含有シランを含まなかったため、模擬液はエアフィルタに染みこんで転落せず、その撥油性は『不良』であった。
【００８６】
比較例２では、シリカゾル加水分解物を１００質量％とするときのフッ素含有官能基成分の含有量が１１．６質量％と多過ぎたこと、不織布の目付が１５０ｇ／ｍ2と低過ぎたため、エアフィルタの通気度が６０．０ｍｌ／ｃｍ2／秒と高過ぎ、模擬液はエアフィルタに染みこんで転落せず、その撥油性は『不良』であった。
【００８７】
比較例３では、エアフィルタの通気度が３５ｍｌ／ｃｍ2／秒と高過ぎ、模擬液はエアフィルタに染みこんで転落せず、その撥油性は『不良』であった。
【００８８】
比較例４では、模擬液のエアフィルタからの転落はあったが、不織布の目付が４５０ｇ／ｍ2と高過ぎたため、エアフィルタの通気度が０．５ｍｌ／ｃｍ2／秒と低過ぎ、エアフィルタとしての性能は不十分であった。
【００８９】
比較例５では、エアフィルタとして、ＰＴＦＥ製のメンブレンフィルタを用いたが、模擬液はエアフィルタに染みこんで転落せず、その撥油性は『不良』であった。
【００９０】
それに対して、実施例１〜６のエアフィルタでは、不織布の目付が２１０ｇ／ｍ2〜３８０ｇ／ｍ2の範囲にあり、撥油性の機能を有する撥油性膜にフッ素含有官能基成分がシリカゾル加水分解物を１００質量％とするとき、０．０２質量％〜９．８質量％の割合で含まれ、エアフィルタの通気度が１．２ｍｌ／ｃｍ2／秒〜２８．０ｍｌ／ｃｍ2／秒であって、第１の観点の発明の範囲を満たしていることから、模擬液がエアフィルタから転落し、その撥油性はすべて『良好』であることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明のエアフィルタは、金属製品を切削油を用いて加工する切削機や旋削機等の工作機械のある作業環境で用いられる。
【符号の説明】
【００９２】
１０  エアフィルタ
２０  不織布
２０ａ  不織布の一面
２０ｂ  不織布の他面
２０ｃ  不織布の繊維
２０ｄ  不織布の気孔
２１  撥油性膜
２２  オイルミストの油粒子
２３  粉塵の粒子
【図１】
0006923630.tif 000033
【図２】
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