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过滤气体中微粒的准高性能或高性能的空气过滤器用滤材

文章来源:http://dspclerk.com/  2019年01月14日  点击数:865
空气过滤器用滤材
[0001] 技术领域
[0002] 本发明涉及一种空气过滤器用滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,特别涉及在与半导体⊙ω⊙、液晶⊙ω⊙、生物?食品工业有关的洁净室⊙ω⊙、净化台等或建筑物空调用空气过滤器⊙ω⊙、空气净化器用途等中o⊙⊙ω⊙ ▼,用于过滤气体中微粒的准高性能或高性能的空气过滤器用滤材?!-!﹏▊。 
[0003] 背景技术
[0004] 到目前为止o⊙⊙ω⊙ ▼,为了有效地捕集空气中的亚微米或微米单位的粒子o⊙⊙ω⊙ ▼,一直采用空气过滤器的捕集技术?!-!﹏▊。空气过滤器根据成为其对象的粒径和除尘效率不同大致分为粗尘用过滤器⊙ω⊙、中性能过滤器⊙ω⊙、准高性能过滤器⊙ω⊙、高性能过滤器(HEPA过滤器⊙ω⊙、ULPA过滤器)等?!-!﹏▊。其中o⊙⊙ω⊙ ▼,作为准高性能过滤器⊙ω⊙、高性能过滤器的规格o⊙⊙ω⊙ ▼,包括欧洲规格EN1822?!-!﹏▊。在上述EN1822中o⊙⊙ω⊙ ▼,根据最大透过粒径(MPPS)的捕集效率水平o⊙⊙ω⊙ ▼,从U16到H10分为7个层次?!-!﹏▊。除此之外o⊙⊙ω⊙ ▼,作为高性能过滤器的规格o⊙⊙ω⊙ ▼,包括美国的IEST-RP-CC001⊙ω⊙、日本的JIS Z 4812等?!-!﹏▊。从而o⊙⊙ω⊙ ▼,作为准高性能过滤器⊙ω⊙、高性能过滤器中使用的滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,可以使用作为空气过滤器满足上述规格的物质?!-!﹏▊。作为滤材的原料o⊙⊙ω⊙ ▼,大多使用利用无纺布状玻璃纤维制造得到的空气过滤器用滤材?!-!﹏▊。作为主要构成物o⊙⊙ω⊙ ▼,使用平均纤维径为100nm(亚微米)~数10μm(微米)的玻璃纤维o⊙⊙ω⊙ ▼,上述最大透过粒径(MPPS)在0.1~0.2μm之间?!-!﹏▊。 
[0005] 作为空气过滤器用滤材主要要求的特性o⊙⊙ω⊙ ▼,除捕集效率之外还包括表示滤材空气阻力的压力损失?!-!﹏▊。为了提高滤材的捕集效率o⊙⊙ω⊙ ▼,需要增加细径的玻璃纤维的配合?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,同时会产生滤材的压力损失变高的问题?!-!﹏▊。高的压力损失存在由于吸气风扇的运转负载变高所以需支付电力费的运转费用的问题o⊙⊙ω⊙ ▼,从节约能源的观点考虑o⊙⊙ω⊙ ▼,谋求滤材的低压力损失化?!-!﹏▊。特别是近年来o⊙⊙ω⊙ ▼,随着空气过滤器的多风量化o⊙⊙ω⊙ ▼,在过滤性能方面为了降低洁 净室⊙ω⊙、净化台等中使用的鼓风机的运转成本o⊙⊙ω⊙ ▼,迫切要求滤材的低压力损失化?高捕集效率化?!-!﹏▊。 
[0006] 作为解决上述问题的方法o⊙⊙ω⊙ ▼,公开了下述方法:通过含有有机硅树脂o⊙⊙ω⊙ ▼,使加到滤材中的粘合剂的表面张力降低o⊙⊙ω⊙ ▼,结果可以消除或减少粘合剂的桨叶状膜(专利文献1⊙ω⊙、专利文献2)?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,近年来特别是在半导体领域中o⊙⊙ω⊙ ▼,已知有机硅树脂中含有的微量低分子硅氧烷向洁净室内的排放对大规模集成电路(LSI)的生产成品率产生影响o⊙⊙ω⊙ ▼,有机硅树脂的使用本身变得困难?!-!﹏▊。 
[0007] 本发明人等以前曾公开了一种空气过滤器用滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,所述空气过滤器用滤材在构成滤材的玻璃纤维中附着有粘合剂和⊙ω⊙、添加到25℃纯水中时的最低表面张力为20dyne/cm以下的氟类表面活性剂(专利文献3)?!-!﹏▊。作为解决上述问题的方法o⊙⊙ω⊙ ▼,该发明提高了效果?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,随着氟类表面活性剂的附着o⊙⊙ω⊙ ▼,会进一步提高粘合剂树脂表面的润湿性o⊙⊙ω⊙ ▼,有时也会导致滤材的防水性降低?!-!﹏▊。为了改良上述滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,本发明人等公开了一种滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,所述滤材附着有平均粒径为100nm以下的聚合物分散液⊙ω⊙、和添加到25℃纯水中时的最低表面张力为20mN/m以下的氟类表面活性剂(专利文献4)?!-!﹏▊。上述滤材对附着在滤材中的粘合剂进行限定?!-!﹏▊。 
[0008] 另外o⊙⊙ω⊙ ▼,关于基体的玻璃纤维片材o⊙⊙ω⊙ ▼,公开了下述制造方法:用中性水将玻璃纤维浸渍软化后o⊙⊙ω⊙ ▼,使用添加了N-烷基甜菜碱型两性表面活性剂的水进行中性抄纸的制造方法(专利文献5);和用中性水将玻璃纤维浸渍软化后o⊙⊙ω⊙ ▼,使用添加了聚乙二醇脂肪酸酯型非离子型表面活性剂的水进行中性抄纸的制造方法(专利文献6)?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,上述制造方法存在如下问题o⊙⊙ω⊙ ▼,即由于在滤材内含有大量残留的表面活性剂o⊙⊙ω⊙ ▼,所以滤材强度弱?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,公开了一种超高性能空气过滤器用玻璃纤维滤纸o⊙⊙ω⊙ ▼,所述玻璃纤维滤纸由如下配合形成:纤维径0.05~0.2μm的玻璃纤维5~15重量%和纤维径与其不同的玻璃纤维95~85重量%(专利文献7)o⊙⊙ω⊙ ▼,但存在纤维径0.05~0.2μm的玻璃纤维的成本过高o⊙⊙ω⊙ ▼,无法用作商业基体滤材的问题?!-!﹏▊。 
[0009] 但是o⊙⊙ω⊙ ▼,上述方法始终基于粘合剂树脂和玻璃纤维的片材化⊙ω⊙、玻璃纤维的配合组合的观点o⊙⊙ω⊙ ▼,对作为主要构成材料的玻璃纤维本身的特性几乎 没有进行过研究?!-!﹏▊。 
[0010] 专利文献1:日本特开平2-41499号公报 
[0011] 专利文献2:日本特开平2-175997号公报 
[0012] 专利文献3:参见日本特开平10-156116号公报 
[0013] 专利文献4:日本特开2004-160361号公报 
[0014] 专利文献5:日本特开昭62-21899号公报 
[0015] 专利文献6:日本特开昭61-266700号公报 
[0016] 专利文献7:日本特开昭62-4418号公报 
[0017] 发明内容
[0018] 本发明的课题在于提供一种与现有空气过滤器用滤材相比o⊙⊙ω⊙ ▼,压力损失降低⊙ω⊙、捕集效率提高的空气过滤器用滤材?!-!﹏▊。 
[0019] 上述课题通过下述空气过滤器用滤材来解决o⊙⊙ω⊙ ▼,所述空气过滤器用滤材以玻璃短纤维为主体纤维o⊙⊙ω⊙ ▼,其特征在于o⊙⊙ω⊙ ▼,构成纤维的纤维分散性均匀o⊙⊙ω⊙ ▼,且在稀释浓度为0.04质量%下放置12小时时o⊙⊙ω⊙ ▼,构成纤维的沉降容积为450cm3/g以上?!-!﹏▊。需要说明的是o⊙⊙ω⊙ ▼,构成纤维的沉降容积为构成纤维的平均纤维长度的指标?!-!﹏▊。 
[0020] 通过使用本发明的空气过滤器用滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,与现有空气过滤器用滤材相比o⊙⊙ω⊙ ▼,可以降低压力损失及提高捕集效率?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,可以提高附着粘合剂后的滤材强度?!-!﹏▊。 
[0021] 具体实施方式
[0022] 本发明中作为主体纤维使用的纤维称作玻璃短纤维?!-!﹏▊。玻璃短纤维可以根据所需的过滤性能⊙ω⊙、其他物性o⊙⊙ω⊙ ▼,从具有各种纤维径的玻璃短纤维中自由选择?!-!﹏▊。特别是o⊙⊙ω⊙ ▼,玻璃短纤维为利用火焰拉伸法⊙ω⊙、旋转法等制造得到的羊毛状玻璃纤维o⊙⊙ω⊙ ▼,是用于将滤材的压力损失保持为规定值⊙ω⊙、获得合适的捕集效率所必须的成分?!-!﹏▊。由于纤维径变得越细o⊙⊙ω⊙ ▼,捕集效率变得越高o⊙⊙ω⊙ ▼,所以为了得到高性能的滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,需要配合平均纤维径细的极细玻璃纤维?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,如果纤维径变细o⊙⊙ω⊙ ▼,则有时压力损失过度升高o⊙⊙ω⊙ ▼,所以必须选择兼顾压力损失的具有合适的纤维径的纤维?!-!﹏▊。需要说明的是o⊙⊙ω⊙ ▼,还可以混合多种不同纤维径的纤维进行配合?!-!﹏▊。作为纤维径o⊙⊙ω⊙ ▼,通常使用小于5μm的纤维径?!-!﹏▊。作为玻璃组成o⊙⊙ω⊙ ▼,在空气过滤器中使用的大多数为硼硅玻璃o⊙⊙ω⊙ ▼,其中o⊙⊙ω⊙ ▼,还包括具有耐酸性的C玻璃⊙ω⊙、具有电绝缘性的E玻璃(无碱性玻璃)等?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,为了防止半导体工序等中的硼污染o⊙⊙ω⊙ ▼,还可以使用低硼玻璃短纤维⊙ω⊙、二氧化硅玻璃短纤维等?!-!﹏▊。进而o⊙⊙ω⊙ ▼,只要不妨碍本发明的目的o⊙⊙ω⊙ ▼,则还可以在玻璃短纤维中配合30质量%以下的辅助材料o⊙⊙ω⊙ ▼,即o⊙⊙ω⊙ ▼,纤维径比玻璃短纤维粗且为5μm以上的短切玻璃纤维⊙ω⊙、天然纤维⊙ω⊙、有机合成纤维等?!-!﹏▊。需要说明的是o⊙⊙ω⊙ ▼,本发明中的主体纤维是指在全部原料纤维配合中占有大于70质量%的纤维?!-!﹏▊。
[0023] 本发明人等对上述玻璃短纤维的平均纤维长度与空气过滤器用滤材的捕集特性之间的关系进行进了深入研究o⊙⊙ω⊙ ▼,从而完成了本发明?!-!﹏▊。玻璃短纤维由于在其制法上难以进行管理o⊙⊙ω⊙ ▼,所以其平均纤维长度具有广泛的分布?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,通常玻璃短纤维的纤维长度与纤维径之比约为500/1~3000/1?!-!﹏▊。目前o⊙⊙ω⊙ ▼,纤维长度的测定在显微镜下进行o⊙⊙ω⊙ ▼,但由于与其他纤维相比o⊙⊙ω⊙ ▼,玻璃短纤维的纤维径更细o⊙⊙ω⊙ ▼,所以精度良好且迅速地进行测定非常困难?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,研究结果发现o⊙⊙ω⊙ ▼,如果使用本发明的沉降容积法o⊙⊙ω⊙ ▼,则可以间接地得到玻璃短纤维的平均纤维长度的信息?!-!﹏▊。即o⊙⊙ω⊙ ▼,如果玻璃短纤维的比重约为2.5o⊙⊙ω⊙ ▼,在水中分散后静置时o⊙⊙ω⊙ ▼,从水分散体中游离而发生沉降?!-!﹏▊。然而o⊙⊙ω⊙ ▼,如果平均纤维长度长o⊙⊙ω⊙ ▼,则会影响纤维之间保持在水中o⊙⊙ω⊙ ▼,难以发生沉降的现象?!-!﹏▊。本发明的沉降容积o⊙⊙ω⊙ ▼,是利用上述现象将在一定条件下分散玻璃短纤维后的沉降状态进行数值化而得到的o⊙⊙ω⊙ ▼,该数值越高o⊙⊙ω⊙ ▼,表示玻璃短纤维的平均纤维长度越长o⊙⊙ω⊙ ▼,是平均纤维长度的指标?!-!﹏▊。 
[0024] 作为本发明中的具体的沉降容积的测定方法如下o⊙⊙ω⊙ ▼,分别取出在常温(23℃)条件下分散的原料浆液o⊙⊙ω⊙ ▼,将其用常温(23℃)的纯水稀释为0.04质量%o⊙⊙ω⊙ ▼,将上述稀释液放入内径38mm的250mL量筒内o⊙⊙ω⊙ ▼,放置12小时?!-!﹏▊。接着o⊙⊙ω⊙ ▼,根据下述数学式2求出沉降容积?!-!﹏▊。 
[0025]  
[0026] 此处o⊙⊙ω⊙ ▼,使放置时间为12小时是因为这是原料的沉降现象一定程度稳定的条件?!-!﹏▊。本发明的沉降容积值不因稀释浓度而发生大的变化o⊙⊙ω⊙ ▼,但多少有影响o⊙⊙ω⊙ ▼,所以限定为0.04质量%?!-!﹏▊。为了提高读数精度o⊙⊙ω⊙ ▼,本发明中测定中使用的容器使用带有刻度的量筒o⊙⊙ω⊙ ▼,但只要具有圆筒状的形状即可o⊙⊙ω⊙ ▼,也可以使用高型烧杯(tall beaker)⊙ω⊙、试验管等o⊙⊙ω⊙ ▼,没有特别限定?!-!﹏▊。 
[0027] 本发明人等对此沉降容积与滤材的过滤特性o⊙⊙ω⊙ ▼,即与PF值之间的关系进行了考察o⊙⊙ω⊙ ▼,结果首次发现了上述沉降容积越大捕集特性变得越高?!-!﹏▊。即o⊙⊙ω⊙ ▼,首次发现了玻璃短纤维的平均纤维长度越长o⊙⊙ω⊙ ▼,PF值变得越高?!-!﹏▊。特别是如果沉降容积变为450cm3/g以上o⊙⊙ω⊙ ▼,则PF值急剧升高?!-!﹏▊。虽然其原因尚不明确o⊙⊙ω⊙ ▼,但如果平均纤维长度短o⊙⊙ω⊙ ▼,则短玻璃纤维进入到构成滤材的纤维网络的空隙中o⊙⊙ω⊙ ▼,打乱网络结构变成不均匀的滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,因此过滤性能降低?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,相反地如果平均纤维长度长o⊙⊙ω⊙ ▼,则沉降容积变为450cm3/g以上o⊙⊙ω⊙ ▼,打乱网络的短纤维减少o⊙⊙ω⊙ ▼,滤材变得更均匀o⊙⊙ω⊙ ▼,因此粒子捕捉性能提高?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,由于实质上平均纤维长度变长o⊙⊙ω⊙ ▼,所以也具有如下效果o⊙⊙ω⊙ ▼,即滤材构成纤维的缠绕变得良好o⊙⊙ω⊙ ▼,赋予粘合剂后的滤材强度⊙ω⊙、例如拉伸强度等提高?!-!﹏▊。沉降容积与滤材的PF值及滤材强度之间的关系o⊙⊙ω⊙ ▼,不仅在作为主体纤维的玻璃短纤维为100质量%时成立o⊙⊙ω⊙ ▼,而且在主体纤维为70质量%以上时也同样成立?!-!﹏▊。 
[0028] 为了实现本发明的沉降容积o⊙⊙ω⊙ ▼,第一o⊙⊙ω⊙ ▼,选择平均纤维长度长的玻璃短纤维;第二o⊙⊙ω⊙ ▼,在滤材片材化时的浸渍软化?分散工序中破坏玻璃短纤维o⊙⊙ω⊙ ▼,不缩短平均纤维长度?!-!﹏▊。对于第一点没有特别限定o⊙⊙ω⊙ ▼,但根据玻璃短纤维制造厂的制造方法⊙ω⊙、条件的不同o⊙⊙ω⊙ ▼,平均纤维长度特性不同o⊙⊙ω⊙ ▼,因此选择最适制造厂是重要的?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,还可以举出在相同的制造厂内一边控制工序条件o⊙⊙ω⊙ ▼,一边发现最适条件的方法?!-!﹏▊。第二点特别重要?!-!﹏▊。即o⊙⊙ω⊙ ▼,这是因为即使在第一点中选择了最适的玻璃短纤维o⊙⊙ω⊙ ▼,也会由纤维的破坏导致无法发挥其特征?!-!﹏▊。作为纤维的分散方法o⊙⊙ω⊙ ▼,例如可以举出下述方法:使用碎浆机⊙ω⊙、搅拌器⊙ω⊙、混合机⊙ω⊙、打浆机⊙ω⊙、Naginata-beater等边在水中搅拌边使之机械地分散的方法;使用超声波振子等利用水中的振动能使之分散的方法等?!-!﹏▊。后者的方法虽然对纤维破坏比较有利o⊙⊙ω⊙ ▼,但是消耗分散时间等o⊙⊙ω⊙ ▼,两者均存 在优缺点o⊙⊙ω⊙ ▼,不能仅限于一个方法?!-!﹏▊。例如可以通过降低搅拌器的旋转数o⊙⊙ω⊙ ▼,或者缩短分散时间等来降低分散能o⊙⊙ω⊙ ▼,由此能够缓和纤维破坏o⊙⊙ω⊙ ▼,但相反地纤维分散性变差o⊙⊙ω⊙ ▼,结果滤材片材的纤维网络变得不均匀o⊙⊙ω⊙ ▼,PF值降低?!-!﹏▊。在各分散方法中o⊙⊙ω⊙ ▼,必须保持在最适条件o⊙⊙ω⊙ ▼,即o⊙⊙ω⊙ ▼,为构成纤维的纤维分散性均匀的状态o⊙⊙ω⊙ ▼,且为本发明的沉降容积以上?!-!﹏▊。此处o⊙⊙ω⊙ ▼,所谓“构成纤维的纤维分散性均匀”的状态o⊙⊙ω⊙ ▼,是指取50ml分散后的原料浆料o⊙⊙ω⊙ ▼,边轻微振荡o⊙⊙ω⊙ ▼,边将其在1L的量筒内用水稀释至20倍后o⊙⊙ω⊙ ▼,在目视观察的状态下未观察到纤维结块⊙ω⊙、纤维集束o⊙⊙ω⊙ ▼,为均匀分散的状态?!-!﹏▊。作为分散原料纤维的水的条件o⊙⊙ω⊙ ▼,为了使分散性良好o⊙⊙ω⊙ ▼,在硫酸酸性条件下采取在pH2~4范围内调整的方法o⊙⊙ω⊙ ▼,在pH中性条件下o⊙⊙ω⊙ ▼,也可以使用分散剂等表面活性剂?!-!﹏▊。分散时的原料固态成分的浓度优选为0.2~1.5质量%?!-!﹏▊。小于0.2质量%时o⊙⊙ω⊙ ▼,引起纤维破坏的可能性增加;如果超过1.5质量%o⊙⊙ω⊙ ▼,则纤维分散性恶化?!-!﹏▊。较优选为0.4~1.0质量%?!-!﹏▊。 
[0029] 在玻璃短纤维中o⊙⊙ω⊙ ▼,特别是低硼玻璃短纤维在浸渍软化?分散工序中必须加以注意?!-!﹏▊。即o⊙⊙ω⊙ ▼,低硼玻璃短纤维由于几乎没有配合可赋予纤维强度的氧化硼B2O3o⊙⊙ω⊙ ▼,所以脆且易切断o⊙⊙ω⊙ ▼,因此必须注意?!-!﹏▊。因此o⊙⊙ω⊙ ▼,对工序的条件设定需要严格的管理?!-!﹏▊。 
[0030] 通过使用具有本发明的沉降容积的玻璃短纤维原料o⊙⊙ω⊙ ▼,在除低硼玻璃短纤维之外的玻璃短纤维中o⊙⊙ω⊙ ▼,可以制成0.1-0.15μm粒子的PF值至少为9.9以上的滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,且所述滤材为完全不附着粘合剂的无粘合剂状态?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,在低硼玻璃短纤维中o⊙⊙ω⊙ ▼,可以制成该PF值至少为9.0以上的滤材?!-!﹏▊。目前o⊙⊙ω⊙ ▼,由于还没有控制玻璃短纤维的平均纤维长度⊙ω⊙、即沉降容积的技术o⊙⊙ω⊙ ▼,所以无法制成上述PF值以上的滤材?!-!﹏▊。特别是目前为止低硼玻璃短纤维的PF值水平与其他玻璃短纤维相比较低o⊙⊙ω⊙ ▼,不能制成此PF值以上的滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,一般认为是由于如上所述纤维脆且易折断o⊙⊙ω⊙ ▼,纤维长度变短的原因?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,由于玻璃的表面性与硼硅玻璃不同o⊙⊙ω⊙ ▼,所以即使在改善后o⊙⊙ω⊙ ▼,也难以将PF值提高至与硼硅玻璃短纤维等同?!-!﹏▊。 
[0031] 此处o⊙⊙ω⊙ ▼,将PF值限定为无粘合剂状态的滤材的理由是因为使用玻璃纤维制造的空气过滤器用滤材(以下有时称作“玻璃纤维滤材”或简称作 “滤材”?!-!﹏▊。)的过滤器特性PF值受用于赋予滤材强度特性的有机粘合剂药品⊙ω⊙、助剂很大影响?!-!﹏▊。如果粘结纤维之间的交点的有机粘合剂在纤维网络之间成膜o⊙⊙ω⊙ ▼,则滤材的压力损失升高o⊙⊙ω⊙ ▼,PF值降低?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,受有机粘合药品⊙ω⊙、助剂等的影响PF值反而增加o⊙⊙ω⊙ ▼,根据情况o⊙⊙ω⊙ ▼,有时也可以得到为无粘合剂状态的滤材以上的PF值?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,如果改善无粘合剂状态的滤材的PF值o⊙⊙ω⊙ ▼,则可以期待赋予有机粘合剂后的滤材的总PF值升高o⊙⊙ω⊙ ▼,因此着眼于无粘合剂状态滤材的PF值的必然性是充分的?!-!﹏▊。 
[0032] 需要说明的是o⊙⊙ω⊙ ▼,对赋予了有机粘合剂的玻璃纤维滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,可以通过采用下述方法o⊙⊙ω⊙ ▼,考察无粘合剂状态的PF值?!-!﹏▊。即o⊙⊙ω⊙ ▼,将滤材在450℃的加热炉中加热2小时o⊙⊙ω⊙ ▼,燃烧除去有机粘合剂成分o⊙⊙ω⊙ ▼,由此可以基本完全达到无粘合剂状态(其中o⊙⊙ω⊙ ▼,还存在在450℃的温度下消散的助剂?!-!﹏▊。)?!-!﹏▊。作为其他方法o⊙⊙ω⊙ ▼,还可以采用如下方法:使用使滤材中使用的有机粘合剂分溶出的溶剂⊙ω⊙、例如热水⊙ω⊙、或甲苯⊙ω⊙、丙酮⊙ω⊙、甲基乙基酮⊙ω⊙、四氯化碳⊙ω⊙、氯仿等有机溶剂⊙ω⊙、或超临界二氧化碳⊙ω⊙、超临界水等超临界流体o⊙⊙ω⊙ ▼,从滤材中提取有机粘合剂成分o⊙⊙ω⊙ ▼,由此也可以达到无粘合剂状态?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,也可以在不破坏纤维的条件下使之分散于水中o⊙⊙ω⊙ ▼,由此测定本发明的沉降容积?!-!﹏▊。 
[0033] 另外o⊙⊙ω⊙ ▼,即使在无粘合剂状态的滤材中o⊙⊙ω⊙ ▼,如果进行片材化时湿式片材的抄纸条件不合适o⊙⊙ω⊙ ▼,则纤维网络也会变得不均匀o⊙⊙ω⊙ ▼,无法达到上述PF值?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,即使在不均匀的片材中o⊙⊙ω⊙ ▼,如果使用具有本发明的沉降容积的玻璃纤维原料o⊙⊙ω⊙ ▼,则也完全能够期待PF值升高?!-!﹏▊。 
[0034] 此处o⊙⊙ω⊙ ▼,作为可以在本发明中使用的有机粘合剂o⊙⊙ω⊙ ▼,没有特别限定o⊙⊙ω⊙ ▼,但可以广泛使用丙烯酸类树脂⊙ω⊙、聚氨酯类树脂⊙ω⊙、环氧类树脂⊙ω⊙、烯烃类树脂⊙ω⊙、聚乙烯醇类树脂等合成树脂?!-!﹏▊。通常o⊙⊙ω⊙ ▼,上述粘合剂树脂能够以水溶液或水类乳剂的形态o⊙⊙ω⊙ ▼,通过浸渍或喷雾等含浸⊙ω⊙、涂布处理被赋予给滤材?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,为了降低上述粘合剂液的表面张力o⊙⊙ω⊙ ▼,还可以添加乙炔类⊙ω⊙、氟类表面活性剂?!-!﹏▊。进而o⊙⊙ω⊙ ▼,为了赋予滤材实用上所需的防水性o⊙⊙ω⊙ ▼,也可以加入防水剂?!-!﹏▊。通常情况下上述防水剂可以与粘合剂树脂同样地通过浸渍或喷雾等处理被赋予给滤材?!-!﹏▊。 
[0035] 另外o⊙⊙ω⊙ ▼,为了从片材中除去片材化后的水分及赋予有机粘合剂液后的 水分o⊙⊙ω⊙ ▼,优选使用热风干燥机⊙ω⊙、滚筒式干燥机等o⊙⊙ω⊙ ▼,在110~150℃下进行干燥?!-!﹏▊。 
[0036] 实施例 
[0037] 实施例1:
[0038] 在平均纤维径0.65μm的硼硅玻璃短纤维(Johns-Manville公司制106-475)90质量%⊙ω⊙、平均纤维径2.70μm的硼硅玻璃短纤维(Johns-Manville公司制110X-475)10质量%中加入硫酸酸性pH为2.5的酸性水o⊙⊙ω⊙ ▼,使浓度为0.5质量%o⊙⊙ω⊙ ▼,将上述原料在食品用混合机(松下电器产业社制:产品编号MX-V200?!-!﹏▊。以下有时也简称作“混合机”?!-!﹏▊。)内在利用变压器使供给到混合机中的电压(以下简称作“混合机电压”?!-!﹏▊。)从额定值100V降低至70V(电流实测值为2.9A)的状态下浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。上述浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,将浸渍软化后的原料用相同的酸性水稀释至浓度为0.1质量%o⊙⊙ω⊙ ▼,使用手抄装置进行抄纸o⊙⊙ω⊙ ▼,由此得到湿纸?!-!﹏▊。将其在130℃的滚筒式干燥机中干燥o⊙⊙ω⊙ ▼,得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0039] 实施例2:
[0040] 在实施例1中o⊙⊙ω⊙ ▼,除使混合机电压为60V(电流实测值为2.9A)之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0041] 实施例3:
[0042] 在实施例1中o⊙⊙ω⊙ ▼,除使混合机电压为50V(电流实测值为2.8A)之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0043] 实施例4:
[0044] 在平均纤维径0.65μm的低硼玻璃短纤维(Lauscha公司制A06F)90质量%⊙ω⊙、平均纤维径2.70μm的低硼玻璃短纤维(Lauscha公司制A26F)10质量%中加入硫酸酸性pH2.5的酸性水o⊙⊙ω⊙ ▼,使浓度为0.5质量%o⊙⊙ω⊙ ▼,使混合机电压从额定的100V降低至60V(电流实测值为3.0A)o⊙⊙ω⊙ ▼,将上述原料在混合机内浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接 下来o⊙⊙ω⊙ ▼,将浸渍软化后的原料用相同的酸性水稀释至浓度为0.1质量%o⊙⊙ω⊙ ▼,使用手抄装置o⊙⊙ω⊙ ▼,进行抄纸o⊙⊙ω⊙ ▼,由此得到湿纸?!-!﹏▊。将其在130℃的滚筒式干燥机中干燥o⊙⊙ω⊙ ▼,得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0045] 实施例5:
[0046] 在实施例4中o⊙⊙ω⊙ ▼,除使混合机电压为50V(电流实测值为2.9A)之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例4同样地浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例4同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0047] 实施例6:
[0048] 在实施例1中o⊙⊙ω⊙ ▼,用浸渍软化装置代替混合机作为标准浸渍软化机o⊙⊙ω⊙ ▼,在额定电压100V下在标准浸渍软化机(JIS P 8220:1998规定的浸渍软化机)内将原料浸渍软化1分钟o⊙⊙ω⊙ ▼,除此之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1相同?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0049] 实施例7:
[0050] 在实施例4中o⊙⊙ω⊙ ▼,用浸渍软化装置代替混合机作为标准浸渍软化机o⊙⊙ω⊙ ▼,将原料在额定电压100V下在标准浸渍软化机内浸渍软化30秒o⊙⊙ω⊙ ▼,除此之外与实施例1相同?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0051] 实施例8: 
[0052] 在制造厂与实施例1不同的硼硅玻璃短纤维⊙ω⊙、平均纤维径0.65μm的极细玻璃纤维(Lauscha公司制B06F)90质量%⊙ω⊙、平均纤维径2.70μm的极细玻璃纤维(Lauscha公司制B26R)10质量%中加入硫酸酸性pH为2.5的酸性水使浓度为0.5质量%o⊙⊙ω⊙ ▼,将混合机电压从额定的100V降低至80V(电流实测值为2.9A)o⊙⊙ω⊙ ▼,将上述原料在混合机内浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,将浸渍软化后的原料用相同的酸性水稀释至浓度为0.1质量%o⊙⊙ω⊙ ▼,使用手抄装置进行抄纸o⊙⊙ω⊙ ▼,由此得到湿纸?!-!﹏▊。将其在130℃的滚筒式干燥机中干燥o⊙⊙ω⊙ ▼,得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0053] 实施例9:
[0054] 在实施例8中o⊙⊙ω⊙ ▼,除使混合机电压为70V(电流实测值为2.9A)之外o⊙⊙ω⊙ ▼, 与实施例8同样地浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例8同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0055] 实施例10:
[0056] 在实施例4中o⊙⊙ω⊙ ▼,将得到的湿纸浸渍到由丙烯酸类胶乳(商品名:Bonkote AN-155⊙ω⊙、制造商:大日本油墨化学工业社制)与氟类防水剂(商品名:Right guard T-10⊙ω⊙、制造商:共荣社化学社制)以固态成分质量比100/5混合得到的粘合剂液中o⊙⊙ω⊙ ▼,由此将粘合剂赋予湿纸o⊙⊙ω⊙ ▼,之后o⊙⊙ω⊙ ▼,在130℃的滚筒式干燥机中干燥o⊙⊙ω⊙ ▼,得到坪量70g/m2⊙ω⊙、粘合剂固态成分附着量5.5质量%的滤材?!-!﹏▊。 
[0057] 比较例1:
[0058] 在实施例1中o⊙⊙ω⊙ ▼,除使混合机电压为额定的100V(电流实测值为2.9A)之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0059] 比较例2:
[0060] 在实施例1中o⊙⊙ω⊙ ▼,除使混合机电压为80V(电流实测值为2.9A)之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0061] 比较例3:
[0062] 在实施例1中o⊙⊙ω⊙ ▼,除使混合机电压为40V(电流实测值为2.6A)之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为不均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0063] 比较例4:
[0064] 在实施例4中o⊙⊙ω⊙ ▼,除使混合机电压为额定的100V(电流实测值为3.0A)之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例4同样地浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0065] 比较例5:
[0066] 在实施例4中o⊙⊙ω⊙ ▼,除使混合机电压为70V(电流实测值为3.0A)之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例4同样地浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例4同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0067] 比较例6:
[0068] 在实施例4中o⊙⊙ω⊙ ▼,除使混合机电压为40V(电流实测值为2.6A)之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例4同样地浸渍软化1分钟?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为不均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例4同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0069] 比较例7:
[0070] 在实施例1中o⊙⊙ω⊙ ▼,用浸渍软化装置代替混合机作为标准浸渍软化机o⊙⊙ω⊙ ▼,将原料在额定电压100V下在标准浸渍软化机内浸渍软化2分钟o⊙⊙ω⊙ ▼,除此之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1相同?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0071] 比较例8:
[0072] 在实施例4中o⊙⊙ω⊙ ▼,用浸渍软化装置代替混合机作为标准浸渍软化机o⊙⊙ω⊙ ▼,将原料在额定电压100V下在标准浸渍软化机内浸渍软化1分钟o⊙⊙ω⊙ ▼,除此之外o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1相同?!-!﹏▊。浸渍软化后的分散物为均匀的分散状态?!-!﹏▊。接下来o⊙⊙ω⊙ ▼,与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材?!-!﹏▊。 
[0073] 比较例9:
[0074] 对比较例5中得到的湿纸喷雾粘合剂液o⊙⊙ω⊙ ▼,所述粘合剂液中混合有丙烯酸类胶乳(商品名:Bonkote AN-155⊙ω⊙、制造商:大日本油墨化学工业社制)与氟类防水剂(商品名:Right guard T-10⊙ω⊙、制造商:共荣社化学社制)使其固态成分质量比为100/5o⊙⊙ω⊙ ▼,通过上述喷雾将粘合剂液赋予湿纸o⊙⊙ω⊙ ▼,之后o⊙⊙ω⊙ ▼,在130℃的滚筒式干燥机中干燥o⊙⊙ω⊙ ▼,得到坪量70g/m2⊙ω⊙、粘合剂固态成分附着量5.5质量%的滤材?!-!﹏▊。 
[0075] 对实施例及比较例的滤材进行下述试验?!-!﹏▊。 
[0076] (1)压力损失 
[0077] 使用自制装置o⊙⊙ω⊙ ▼,向有效面积100cm2的滤材以面风速5.3cm/秒通风o⊙⊙ω⊙ ▼,用微差压计测定此时的压力损失?!-!﹏▊。 
[0078] (2)DOP捕集效率 
[0079] 向有效面积100cm2的滤材以面风速5.3cm/秒用空气进行通风o⊙⊙ω⊙ ▼,该空气中含有在Laskin喷嘴中产生的多分散DOP(邻苯二甲酸二辛酯)粒 子o⊙⊙ω⊙ ▼,根据此时的上游及下游的个数比利用Rion公司制激光粒子计数器测定DOP的透过率?!-!﹏▊。 
[0080] 需要说明的是o⊙⊙ω⊙ ▼,对象粒径为0.1-0.15μm?!-!﹏▊。DOP捕集效率(%)由100-(DOP透过率)的式子求出?!-!﹏▊。 
[0081] (3)PF值 
[0082] 为滤材过滤性能指标的PF值o⊙⊙ω⊙ ▼,根据下述数学式1求出?!-!﹏▊。PF值越高o⊙⊙ω⊙ ▼,在同一压力损失下表示捕集效率越高⊙ω⊙、或在同一捕集效率下表示压力损失越低?!-!﹏▊。 
[0083] [数2] 
[0084]  
[0085] ※式1中的压力损失表示对滤材以5.3cm/秒的面风速通过空气时的压力损失(单位:Pa)?!-!﹏▊。 
[0086] (4)拉伸强度 
[0087] 从附着有粘合剂的滤材上以1英寸宽×130mm长切割得到试验片o⊙⊙ω⊙ ▼,使用定速拉伸试验机(东洋精机制作所社制-Strograph M1)在间距长度100mm⊙ω⊙、拉伸速度15mm/分钟的条件下进行测定?!-!﹏▊。 
[0088] (5)沉降容积 
[0089] 根据第4页最后1段记载的方法求出?!-!﹏▊。 
[0090] (6)分散性评价 
[0091] 构成纤维的纤维分散性评价如下:取50ml分散后的原料浆料o⊙⊙ω⊙ ▼,边将其轻微振荡边在1L的量筒内用水稀释至20倍o⊙⊙ω⊙ ▼,然后o⊙⊙ω⊙ ▼,进行目视观察?!-!﹏▊。将未观察到纤维块及纤维束且均匀分散的状态评价为分散性良好?!-!﹏▊。如果分散性良好o⊙⊙ω⊙ ▼,则为○;如果不良o⊙⊙ω⊙ ▼,则为×?!-!﹏▊。 
[0092] (7)粘合剂除去处理 
[0093] 对附着有粘合剂的滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,在500℃的电炉内保持30分钟o⊙⊙ω⊙ ▼,对粘合剂成分进行烧成处理?!-!﹏▊。除去粘合剂后的压力损失⊙ω⊙、DOP捕集效率⊙ω⊙、PF值根据上述(1)⊙ω⊙、(2)及(3)的试验测定?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,对于除去粘合剂后的沉降容积o⊙⊙ω⊙ ▼,可以如下测定:将经过除去处理的滤材的一部分放入常温(23℃)的纯水中进行超声波振动处理3小时o⊙⊙ω⊙ ▼,使之分散o⊙⊙ω⊙ ▼,使浓度为0.04 质量%o⊙⊙ω⊙ ▼,使用该液体利用第4页最后1段记载的方法进行测定?!-!﹏▊。 
[0094] 以上试验的测定结果示于表1~5?!-!﹏▊。 
[0095] 表1为在降低混合机电压⊙ω⊙、减少混合机叶片的旋转数的条件下制作滤材的结果?!-!﹏▊。在从额定值100V到80V的条件下o⊙⊙ω⊙ ▼,沉降容积低⊙ω⊙、PF值水平也低?!-!﹏▊。这表明通过高旋转数的混合机处理o⊙⊙ω⊙ ▼,玻璃纤维被切断o⊙⊙ω⊙ ▼,纤维长度变短?!-!﹏▊。在70~50V的条件下o⊙⊙ω⊙ ▼,沉降容积变为450cm3/g以上o⊙⊙ω⊙ ▼,PF值变为9.9以上?!-!﹏▊。表明通过降低旋转数o⊙⊙ω⊙ ▼,纤维切断被缓和o⊙⊙ω⊙ ▼,过滤器特性被进一步改善?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,在40V的条件下o⊙⊙ω⊙ ▼,旋转数过低o⊙⊙ω⊙ ▼,纤维分散性恶化o⊙⊙ω⊙ ▼,即使沉降容积高o⊙⊙ω⊙ ▼,但PF值却降低?!-!﹏▊。 
[0096] 表2为低硼玻璃短纤维的例子?!-!﹏▊。与硼硅玻璃短纤维的情况相同o⊙⊙ω⊙ ▼,通过减少混合机叶片旋转数o⊙⊙ω⊙ ▼,使沉降容积为450cm3/g以上o⊙⊙ω⊙ ▼,由此使PF值提高至9以上?!-!﹏▊。在40V的条件下也同样o⊙⊙ω⊙ ▼,纤维分散性恶化且PF值降低?!-!﹏▊。但是o⊙⊙ω⊙ ▼,由于低硼玻璃短纤维比硼硅玻璃短纤维更脆o⊙⊙ω⊙ ▼,所以适合旋转数的范围变窄o⊙⊙ω⊙ ▼,纤维自身特性改善后的PF值水平也变得低于硼硅玻璃短纤维?!-!﹏▊。 
[0097] 表3为使用标准浸渍软化机代替食品用混合机的例子?!-!﹏▊。标准浸渍软化机与混合机相比o⊙⊙ω⊙ ▼,叶片形状⊙ω⊙、搅拌状态等不同o⊙⊙ω⊙ ▼,但如果根据适合的浸渍软化时间o⊙⊙ω⊙ ▼,使沉降容积为450cm3/g以上o⊙⊙ω⊙ ▼,则可以使PF值提高?!-!﹏▊。另外o⊙⊙ω⊙ ▼,表明浸渍软化时间过长时纤维的切断大量产生?!-!﹏▊。 
[0098] 表4为使用不同制造厂的相同硼硅玻璃短纤维的例子?!-!﹏▊。实施例8和9在与比较例2相同的浸渍软化条件下也可以使沉降容积变为450cm3/g以上o⊙⊙ω⊙ ▼,PF值变为9.9以上?!-!﹏▊。可以推定实施例8和9的玻璃短纤维是与实施例1和比较例2的纤维相比o⊙⊙ω⊙ ▼,原本平均纤维长度长的纤维?!-!﹏▊。 

[0099] 表5为在与使用了低硼玻璃短纤维的实施例4及比较例5同样的条件下进行浸渍软化⊙ω⊙、附着有粘合剂的滤材的例子?!-!﹏▊。如果附着有粘合剂o⊙⊙ω⊙ ▼,则所有例子的压力损失均升高o⊙⊙ω⊙ ▼,PF值降低o⊙⊙ω⊙ ▼,其降低比例相同?!-!﹏▊。即o⊙⊙ω⊙ ▼,表明基材的无粘合剂状态的滤材的过滤特性在直接附着粘合剂后也会体现?!-!﹏▊。其证据为:除去粘合剂后的沉降容积⊙ω⊙、压力损失⊙ω⊙、捕集效率⊙ω⊙、PF值基本重现了无粘合剂状态的滤材的物性值?!-!﹏▊。 

原文来源:http://dspclerk.com/

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