專利名稱：多孔性材料、空氣過濾器濾材、空氣過濾器單元以及空氣過濾器濾材用支持材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多孔性材料、空氣過濾器濾材、空氣過濾器單元以及空氣過濾器濾材用支持材料，特別地，涉及一種含有聚四氟乙烯多孔膜和透氣性支持材料的空氣過濾器濾材、裝入該濾材的空氣過濾器單元以及該空氣過濾器濾材用支持材料。
背景技術：
作為被用于凈化室等的空氣清潔的過濾器，曾提出聚四氟乙烯(以下稱為“PTFE”)的多孔膜(參看例如特開平5-202217號公報)。另外，還曾提出在使用PTFE多孔膜的場合下，由于膜本身很薄，為了防止劃傷和發(fā)生針孔，在PTFE多孔膜的兩面層壓上一種使用皮芯結構長纖維的紡粘型非織造織物等熱塑性材料進行保護(參看特開平6-218899號公報)。
近年來，隨著半導體集成度和液晶性能的提高，對凈化室清潔度的要求越來越高，過去，一般認為問題在于固體微粒的個數(shù)，但最近，總有機碳(TOC)也會成為問題。一旦TOC升高，很有可能會導致凈化室中制造的半導體和液晶的品質降低。TOC意味著例如十二烷、十三烷、丁羥基甲苯(BTH)、磷酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯、硅氧烷等各種氣態(tài)有機物的總量。
但是，由上述公報中公開的先有技術的空氣過濾器濾材所產生的TOC，在用于制造集成度越來越高的半導體和液晶的凈化室中，往往達到不可忽視的水平。
根據(jù)本發(fā)明者們的研究發(fā)現(xiàn)，如果使層壓在PTFE多孔膜上的透氣性支持材料的材質僅為聚酯，則可以降低TOC。但是，在維持聚酯制透氣性支持材料(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯制非織造織物)的良好透氣性(即，保持低的壓力損失)的同時，很難將其直接粘合(熱熔粘合)到PTFE多孔膜上。
因此，為了將兩者粘合起來，曾考慮使用熱熔粘合劑。但是，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，隨著熱熔粘合劑涂布形態(tài)的不同，粘合劑會將PTFE多孔膜的孔堵塞，使空氣過濾器濾材的捕集效率降低，壓力損失增加，而且有時PTFE多孔膜與支持材料不能充分粘合。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一在于，提供一種空氣過濾器濾材，是用熱熔粘合劑將PTFE多孔膜與透氣性多孔膜粘合在一起形成的，它可維持高的捕集效率，而且與熱熔粘合的場合相比，壓力損失不會增大。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種使用這種空氣過濾器濾材的空氣過濾器單元以及這種空氣過濾器濾材用支持材料。
上述目的是由以下內容達成一種多孔性材料，它由聚四氟乙烯多孔膜和在該多孔膜的至少一面上層壓的透氣性支持材料構成，其中，聚四氟乙烯多孔膜與透氣性支持材料通過從獨立纖維狀熱熔粘合劑和由結節(jié)連結的纖維狀熱熔粘合劑中選出的至少一種熱熔粘合劑結合在一起；一種空氣過濾器濾材，它是由本發(fā)明的上述多孔性材料構成；一種空氣過濾器單元，其中含有過濾器支持體和支持體上安裝的本發(fā)明的上述空氣過濾器濾材；以及一種空氣過濾器濾材用支持材料，它是由透氣性支持材料和在其表面至少一部分上涂布的從獨立纖維狀熱熔粘合劑和由結節(jié)連結的纖維狀熱熔粘合劑中選出的至少一種熱熔粘合劑構成。
實施發(fā)明的最佳方式<PTFE多孔膜>
本發(fā)明的多孔性材料以及用于空氣過濾器濾材的PTFE多孔膜沒有特別的限定，可以使用公知的材料。特別地，優(yōu)選能夠達成用于半導體、液晶等的制造用凈化室和這些制造裝置的過濾器單元所要求的浮游微粒的捕集效率、壓力損失等性能(與HEPA過濾器(高效微?？諝膺^濾器)、ULPA過濾器(超低滲透空氣過濾器)的性能相同或更好)的PTFE拉伸多孔膜。
例如，優(yōu)選這樣一種PTFE多孔膜，在使空氣以5.3cm/秒的流速透過時，壓力損失在100～1000pa的范圍內，粒徑為0.10～0.12μm的鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)試驗粒子的捕集效率在99.0％以上。
這種PTFE多孔膜在特開平5-202217號公報、WO 94/16802號公報等中有記載。
本發(fā)明中使用的PTFE多孔膜，可以采用公知的制法很容易地進行制造。例如，將PTFE細粉與擠出助劑一起進行糊料擠出，經過壓延制得帶狀物，再將該帶狀物不經焙燒直接地、或者經半焙燒后，通過雙軸拉伸制得。這種制法的詳細描述記載于特開平5-202217號公報、WO 94/16802號公報等中。
PTFE多孔膜上層壓的透氣性支持材料用來補強和保護PTFE多孔膜，由此提高過濾器濾材的使用性，同時提高在褶裥等形狀的元件加工過程中的加工性。
透氣性支持材料優(yōu)選具有比PTFE多孔膜小的壓力損失。
透氣性支持材料通常由非織造織物、織物、篩網、多孔膜、編織物等構成，優(yōu)選為非織造織物。
透氣性支持材料一般由纖維材料構成，該場合下，纖維的平均纖維直徑優(yōu)選為0.1～100μm。
更優(yōu)選的透氣性支持材料實際上是由聚酯纖維、特別是不含聚烯烴的聚酯纖維形成的透氣性支持材料。
透氣性支持材料也可以是具有至少2個熔點的透氣性支持材料。
此處，聚酯可以是過去已知的任何一種聚酯，優(yōu)選為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等。聚酯也可以是共聚物。
作為聚酯纖維非織造織物的優(yōu)選例子，可以舉出例如PET纖維非織造織物、PBT纖維非織造織物、芯成分為PET、皮成分為PBT的芯殼結構纖維的非織造織物(PET/PBT芯皮結構非織造織物)、芯成分為高熔點PET、皮成分為低熔點PET的芯皮結構纖維的非織造織物(高熔點PET/低熔點PET芯皮結構非織造織物)、由PET纖維和PBT纖維的復合纖維構成的非織造織物、由高熔點PET纖維和低熔點PET纖維的復合纖維構成的非織造織物等。
優(yōu)選的上述低熔點PET，為由間苯二甲酸、己二酸、一縮二乙二醇、聚乙二醇等共聚而成的共聚聚對苯二甲酸乙二醇酯，優(yōu)選的上述高熔點PET和通常的PET，為實質上由對苯二甲酸成分與乙二醇成分構成的熔點約260℃的PET。
另外，上述PBT也可以是與其他可共聚成分的共聚物。
1個優(yōu)選的方案中，過濾器濾材的透氣性支持材料為聚酯纖維非織造織物，特別是使用長纖維的非織造織物。使用長纖維的非織造織物，是由于可在熔融紡絲時形成非織造織物(直接紡絲制非織造織物)，從最一開始就可保持清潔狀態(tài)。使用長纖維的非織造織物，可以采用例如紡粘法、閃紡法、熔噴法制造。其中，優(yōu)選紡粘法。
非織造織物的單位面積重量為10～600g/m2，優(yōu)選為15～300g/m2，更優(yōu)選為15～100g/m2。單位面積重量超過100g/m2時，過濾器濾材在加工成例如褶裥型的空氣過濾器時難以進行加工(例如，難以折疊)，而且成本有可能提高。
使用短纖維的非織造織物，為了進行開纖，必須使其通過粗梳機，為了在該工序中保持通過性，必然要向纖維給油。該場合下，非織造織物需除去油劑后使用。使用短纖維的非織造織物，可以采用針刺法、噴水法、縫編法、熱粘合法、樹脂粘合法等方法制造。
本發(fā)明的過濾器濾材中，透氣性支持材料，可以使用阻燃性透氣性支持材料。此處所說的阻燃性材料是指按照社團法人日本空氣清凈協(xié)會(JACA)濾材規(guī)格委員會制定的“空氣清凈裝置用濾材燃燒性試驗法”(JACA-No.11-1977)測定的最大炭化長度在150mm以下的濾材。
作為賦予阻燃性的手段，優(yōu)選共聚可發(fā)揮阻燃性的化合物的材料，特別是共聚作為阻燃劑的有機磷系化合物的聚酯纖維，可抑制有機物的產生，同時也不會產生磷本身，作為過濾器濾材整體，可具備阻燃性，是優(yōu)選的。
作為熱熔粘合劑(HMA)的涂布方法，只要能夠使HMA在透氣性支持材料和其表面的至少一部分上形成獨立纖維狀和/或由結節(jié)連結的纖維狀，就可以采用使用一般的熱熔粘合劑涂布器的方法，但優(yōu)選利用熱空氣的壓力涂布HMA，使其以纖維狀非接觸地堆積在被覆體(支持材料)上，通過使被覆體移動來連續(xù)進行涂布的方法。
特別地，更優(yōu)選將從細噴嘴(例如，直徑0.3～0.5mm的噴嘴)擠出的HMA以熱空氣的高速氣流攜帶，使其霧化成均勻的纖維狀，在被覆體表面上堆積并形成HMA纖維層的方法。采用這種方法，可在高溫(例如180℃以上)下在將HMA加熱熔融的狀態(tài)下進行涂布，但由于使HMA形成微細均勻化的纖維狀而堆積在透氣性支持材料上，因此，即使在例如很薄或具有較低熔點的透氣性支持材料上涂布的場合下，也不會受熱損壞，而且與PTFE多孔膜粘合也可以極大地抑制PTFE多孔膜的孔堵塞。
另外，為了高效率地在非織造織物等被覆體上形成HMA纖維層，對HMA的用量和溫度、熱空氣的壓力和溫度的控制是重要的。
形成纖維層的優(yōu)選的HMA用量，受被覆體移動速度(線速度)的影響，在例如10m/min的場合下，優(yōu)選為0.04g/m2～30g/m2，更優(yōu)選為0.1g/m2～10g/m2。
HMA的熔融粘度優(yōu)選在20,000cp以下，更優(yōu)選在10,000cp以下。
HMA的擠出速度和熱空氣溫度，優(yōu)選為(HMA的溶解溫度-50℃)～(HMA的溶解溫度+100℃)，更優(yōu)選為HMA的溶解溫度～(HMA的溶解溫度+50℃)。
熱空氣的壓力優(yōu)選為0.1kgf/cm2～5.0kgf/cm2，更優(yōu)選為0.2kgf/cm2～2.0kgf/cm2。
作為熱熔粘合劑，可以使用例如聚酰胺系、聚酯系、合成橡膠(彈性體)系、EVA系、改性聚烯烴系熱熔粘合劑。其中，從TOC的觀點考慮，優(yōu)選聚酰胺系和聚酯系熱熔粘合劑。
涂布形成的纖維狀或由結節(jié)連結的纖維狀熱熔粘合劑，纖維直徑通常在100μm以下，優(yōu)選為0.1～30μm。
應予說明，纖維狀意味著粘合劑的外觀為纖維狀，不存在大的團塊狀，而且也不存在球形顆粒。
本發(fā)明的空氣過濾器濾材的制造方法是，將一面上以纖維狀涂布熱熔粘合劑的透氣性支持材料，使粘合劑涂布面朝向PTFE多孔膜地重合到PTFE多孔膜的一面或兩面上，加熱，任選地進行加壓來制造。
加熱采用哪種加熱手段都可以，通常使重合的透氣性支持材料和PTFE多孔膜通過熱輥來進行。此時，也可以任選用加壓輥加壓，但為了不破壞過濾器濾材的透氣性，優(yōu)選不加壓(例如僅靠自身重量、或者在熱輥上配置但不進行針刺)地進行制造。
加熱溫度可根據(jù)所使用的熱熔粘合劑的種類適宜地選定。
本發(fā)明的空氣過濾器單元中，空氣過濾器濾材優(yōu)選以折曲成波紋形的狀態(tài)收納于作為構架的支持體中，并且將其周邊密封。
本發(fā)明的空氣過濾器單元，優(yōu)選是將本發(fā)明的空氣過濾器濾材收納到具有由熱熔粘合劑形成的帶狀或條狀隔離物的微小褶裥式過濾器元件中。這種結構的空氣過濾器，其結構緊湊，可以有效地利用濾材的全部面積，因此，可優(yōu)選用于半導體和液晶等電子器件制造裝置中。
以上主要說明了以本發(fā)明的多孔性材料構成的空氣過濾器濾材和空氣過濾器單元，但本發(fā)明的多孔性材料除了空氣過濾器濾材以外，還可以用作磁盤裝置等中使用的通氣孔、燃料容器和耐火倉庫等的通氣閥、防蟲劑和脫氧劑等的透氣包裝材料、氣敏傳感器等元件的保護材料、醫(yī)用密封墊(medical pads)的保護層、紙尿布等衛(wèi)生材料、防水材料、氣液分離膜、電池用隔膜。
實施例以下示出實施例，更具體地說明本發(fā)明。
實施例中，過濾器單元是將空氣過濾器濾材組裝入過濾器支持體構架中而制成的?？諝膺^濾器濾材的總面積為過濾器支持體構架的開口面積的35倍。
另外，壓力損失和粒子捕集率分別按照JIS B 9927的方法，在風速0.5m/秒的條件下測定的。粒子捕集率的試驗粒子使用粒徑為0.1～0.2μm的DOP粒子。
分別在PTFE多孔膜(單位面積重量2g/m2，壓力損失327pa，厚4μm)的兩面上，使粘合劑涂布面朝向PTFE多孔膜地重疊原先形成的透氣性支持材料，使其與線速度10m/分、溫度200℃的熱輥接觸，在無加壓輥的情況下進行層壓，獲得由多孔性材料構成的空氣過濾器濾材。該纖維狀熱熔粘合劑的纖維直徑為20μm。
將獲得的濾材組裝入過濾器支持體構架(610×610×65mm)中，制成過濾器單元，測定壓力損失和粒子捕集率。壓力損失為61pa，粒子捕集率為99.9999％。
分別在PTFE多孔膜(單位面積重量2g/m2，壓力損失338pa，厚5μm)的兩面上，使粘合劑涂布面朝向PTFE多孔膜地重疊原先形成的透氣性支持材料，使其與線速度10m/分、溫度200℃的熱輥接觸，在無加壓輥的情況下進行層壓，獲得由多孔性材料構成的空氣過濾器濾材。該纖維狀熱熔粘合劑的纖維直徑為15μm。
將獲得的濾材組裝入過濾器支持體構架(610×610×65mm)中，制成過濾器單元，測定壓力損失和粒子捕集率。壓力損失為63pa，粒子捕集率為99.9999％。比較例1使用字輪式熱熔粘合劑涂布裝置(サンセイ理工株式會社制)，將與實施例1中所用相同的熱熔粘合劑以單位面積重量5g/m2涂布到與實施例1中所用相同的PET制紡粘型非織造織物上，獲得熱熔粘合劑以點狀(不含纖維)形成在表面上的壓力損失21pa的透氣性支持材料。
分別在PTFE多孔膜(單位面積重量2g/m2，壓力損失327pa，厚4μm)的兩面上，使粘合劑涂布面朝向PTFE多孔膜地重疊原先形成的透氣性支持材料，使其與線速度10m/分、溫度200℃的熱輥接觸進行層壓(無加壓輥)，獲得由多孔性材料構成的空氣過濾器濾材。
除了使用該濾材以外，與實施例1同樣地制成過濾器單元，測定壓力損失和粒子捕集率。壓力損失為60pa，粒子捕集率為99.97％。與實施例1相比，粒子捕集率大大降低。比較例2除了用T型口模式涂布裝置涂布熱熔粘合劑以外，與比較例1同樣地制成過濾器單元，測定壓力損失和粒子捕集率。熱熔粘合劑中不合纖維，作為100μm以上的團塊形成在支持材料的表面上。壓力損失為65pa，粒子捕集率為99.9992％。與實施例1相比，壓力損失和粒子捕集率皆低。特別地，捕集效率的降低，與實施例1相比，將近差1位數(shù)，不能滿足下一代ULPA過濾器所要求的性能。比較例3使用燒結式粘合劑涂布裝置，將與實施例1中所用相同的熱熔粘合劑以單位面積重量5g/m2涂布到與實施例1中所用相同的PET制紡粘型非織造織物上，獲得壓力損失21pa的透氣性支持材料。但是，該支持材料采用與實施例1相同的方法制造時，PTFE多孔膜與PET非織造織物的粘接強度差，實際上不能貼合到PTFE多孔膜上。比較例4在加熱輥上配置夾持用橡膠輥，將比較例3中獲得的透氣性支持材料一邊用橡膠輥加壓，一邊層壓到PTFE多孔膜上，除此之外，與實施例1同樣地制成過濾器單元，測定壓力損失和粒子捕集率。壓力損失為93pa，粒子捕集率為99.997％。與實施例1相比，壓力損失和粒子捕集率皆大大降低。
權利要求
1.一種多孔性材料，它是由聚四氟乙烯多孔膜和在該多孔膜的至少一面上層壓的透氣性支持材料構成，其中，聚四氟乙烯多孔膜與透氣性支持材料通過從獨立纖維狀熱熔粘合劑和由結節(jié)連結的纖維狀熱熔粘合劑中選出的至少一種熱熔粘合劑結合在一起。
2.一種空氣過濾器濾材，它是由權利要求1中所述的多孔性材料構成。
3.一種空氣過濾器單元，其中含有過濾器支持體和支持體上安裝的權利要求2中所述的空氣過濾器濾材。
4.權利要求3中所述的空氣過濾器單元，其中，該濾材以折曲成波紋形的狀態(tài)收納于該支持體中，并將濾材的周邊密封。
5.一種空氣過濾器濾材用支持材料，它是由透氣性支持材料和在其表面至少一部分上涂布的從獨立纖維狀熱熔粘合劑和由結節(jié)連結的纖維狀熱熔粘合劑中選出的至少一種熱熔粘合劑構成。
6.一種空氣過濾器濾材用支持材料的制造方法，該方法是將從細噴嘴擠出的加熱熔融的熱熔粘合劑以熱空氣氣流攜帶，使其霧化成纖維狀，纖維狀熱熔粘合劑堆積在透氣性支持材料的至少一部分表面上。
7.一種多孔性材料，它是將聚四氟乙烯多孔膜與權利要求5中所述的空氣過濾器濾材用支持材料層壓而成。
8.一種空氣過濾器濾材，其中使用權利要求7中所述的多孔性材料。
9.一種空氣過濾器單元，其中含有過濾器支持體以及該支持體上安裝的權利要求8中所述的空氣過濾器濾材。
全文摘要
在具有聚四氟乙烯多孔膜以及在該多孔膜的至少一面上層壓的透氣性支持材料的空氣過濾器濾材中,聚四氟乙烯多孔膜與透氣性支持材料通過從獨立纖維狀和/或由結節(jié)連結的纖維狀的熱熔粘合劑結合在一起。由此空氣過濾器濾材可以維持高的捕集效率,而且與熱熔粘合的場合相比,壓力損失不會增大。
文檔編號B01D69/00GK1334770SQ99816095
公開日2002年2月6日 申請日期1999年12月7日 優(yōu)先權日1998年12月11日
發(fā)明者井上治, 浦岡伸樹 申請人:大金工業(yè)株式會社