JPH0443684B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は瀘紙に関するものであり、特にいわ
ゆるクリーンルーム、バイオロジカルクリーンル
ーム、クリーンベンチ等の清浄空間における空気
中の浮遊微粒子の制御に使用する瀘紙とその製造
方法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来のこの種の瀘紙は、サブミクロン粒子を効
率良く捕集するため、一般に微細なマイクログラ
スフアイバーに適当なバインダーを添加して湿式
抄紙後、乾燥して製造されていた。これらの瀘紙
の粒子捕集効率（0.1〜3μｍ粒子に対するもの）
及び圧力損失は、風速5.3cm／秒の場合でそれぞ
れ約99.98％、34〜40mmW.G.程度であつた。 近年、上記捕集効率をさらに上昇させることが
要求されてきており、このためさらに繊維径の小
さいマイクログラスフアイバーを瀘紙の構成繊維
として使用したり、瀘紙の厚みを厚くしたりする
ことが試みられたが、いずれも圧力損失が増加す
るため実際的ではなかつた。 そこで、機械的な粒子捕集効果と静電気力によ
る粒子捕集効果を併有する瀘紙として、羊毛繊維
の表面をコロホニーで被覆して摩擦力により機械
的に帯電させたものや、羊毛繊維・セルロース繊
維・ポリオレフイン系繊維等の短繊維をフエノー
ル系樹脂の破枠沫と混合して成型することにより
フエノール系樹脂を帯電させたものが案出されて
いる。しかし、これらは機械的に帯電させるた
め、構造が複雑であると共に製造も容易ではな
く、帯電による捕集効果の持続性及び安定性にも
問題があつた。 また、瀘紙の構成繊維としてエレクトレツト繊
維、たとえば、合成樹脂フイルムを高電圧放電加
工などによりエレクトレツト化し、これを極細幅
に細断してなる繊維、あるいは合成繊維を高電圧
放電加工してエレクトレツト化したもの等を用い
た瀘紙も存在する。しかし、これらの瀘紙におい
ても、初期の捕集効率が時間の経過と共に急速に
低下する欠点があつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 この発明は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、従来のこの種空気
瀘紙と同程度の圧力損失を維持しながら粒子捕集
効率を大幅に向上させた、冒頭で述べた種類の空
気瀘紙を提供することにある。 この発明の他の目的は、初期の粒子捕集効率が
長期間持続する同種類の空気瀘紙を提供すること
である。 この発明の他の目的は、構造が簡単で製造も容
易である同種類の空気瀘紙を提供することであ
る。 さらに、この発明の他の目的は、上述した瀘紙
を容易かつ低廉に製造する方法を提供することで
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 第１の発明は、クリーンルーム、バイオロジカ
ルクリーンルーム、クリーンベンチ等の清浄空間
における空気中の浮遊微粒子の制御に使用され、
且つ当該瀘紙を構成する構成繊維の全部または主
要部がグラスフアイバーであると共に湿式抄紙法
により得られる空気瀘紙において、 前記構成繊維の表面に弗素含有樹脂が付着され
ていると共に、当該弗素含有樹脂の付着量が前記
構成繊維に対して0.1〜10重量％であり、 さらに前記弗素含有樹脂は、ポリテトラフルオ
ロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフル
オロエチレン及びパーフルオロアルキル基含有樹
脂からなる群から選ばれたものであることを特徴
とする空気瀘紙である。 第２の発明は、第１の発明の空気瀘紙を製造す
る方法の発明であつて、 全部または主要部がグラスフアイバーからなる
前記構成繊維を水中に分散して得られるスラリー
を湿式抄紙して湿紙を形成する工程と、 前記湿紙を湿紙の状態で弗素含有樹脂により処
理する工程と、 前記処理後の湿紙を乾燥して当該湿紙に弗素含
有樹脂を定着させる工程とを備えてなり、 前記弗素含有樹脂の付着量が前記構成繊維に対
して0.1〜10重量％であり、 しかも前記弗素含有樹脂は、ポリテトラフルオ
ロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフル
オロエチレン及びパーフルオロアルキル基含有樹
脂からなる群から選ばれたものであることを特徴
とするものである。 瀘紙の構成繊維としては、従来より用いられて
いる繊維はいずれも使用可能であるが、この発明
では主としてマイクログラスフアイバーが用いら
れ、その平均繊維径が約0.1〜10μｍのものが適当
である。また、瀘紙の強度、耐化学薬品性等を向
上させるため、細デニールの芳香族ポリアミド繊
維やカーボン繊維等を適当量（１〜10重量％程
度）混合して使用することもできる。 この発明において弗素含有樹脂とは、ポリテト
ラフルオロエチレン（PTFE、四弗化エチレン樹
脂）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体（FEP）、ポリクロロトリフ
ルオロエチレン（PCTFE）、パーフルオロアル
キル基含有樹脂等の弗素原子を含有する樹脂をい
う。PTFEは、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性等に
優れているため、ガスケツト、パツキング、コー
テイング材料として用いられているものである。
FEP及びPCTFEは、化学的安定性はPTFEと同
等であつてかつ加工しやすいため、他の性質は多
少劣るがPTFEと同じ用途に用いられている。パ
ーフルオロアルキル基含有樹脂は、ベースとなる
樹脂（アクリル樹脂、ウレタン樹脂等）にフルオ
ロアルキル基を多数含有させたもので、これを固
体表面に被覆すると表面エネルギーが著しく低下
することから、主として撥水剤や撥油剤として用
いられているものである。 上記の弗素含有樹脂には、樹脂を溶剤に溶かし
てなる溶液型、乳化重合としてなるエマルジヨン
型及び粉末、顆粒状等とした固形型があるが、い
ずれの型であつてもこの発明には使用可能であ
る。また、この発明に使用する弗素含有樹脂とし
ては、弗素の含有率の大きなものがよく、かつ弗
素の大きな電気陰性度が生かされるようなものが
好ましい。 弗素含有樹脂の付着量は、構成繊維に対して
0.1重量％未満であれば効果が小さくなるため、
0.1重量％以上が好ましい。また、付着量の上限
は特にないが、あまり多くても効果の向上はそれ
ほど大きくなく却つてコスト上昇につながるた
め、0.1〜10重量％程度が適当である。 尚、通常は瀘紙の強度を上げるためバインダー
を加えているが、この発明ではバインダーを添加
することは必ずしも必要ではない。しかし、添加
するとすれば、ポリビニルアルコール（PVA）
繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維等の低
融点有機繊維、あるいはアクリル系樹脂等が好ま
しい。バインダーの添加量は、瀘紙の構成繊維に
対して一般に１〜10重量％程度で、所定の圧力損
失と強度に合わせて決定される。 弗素含有樹脂の付着により粒子捕集効率が上昇
する理由は、弗素原子は電気陰性度すなわち原子
が化学結合をする際の電子を引きつける能力が大
きいため、付着すると構成繊維の表面に電気的な
極性が生じ、これによつて空気中の浮遊帯電粒子
が電気的に捕集されるためと推定される。 ちなみに、弗素の電気陰性度は4.0で全元素中
最大であり、次いで酸素及び塩素が3.5、窒素が
3.0である。 上記瀘紙を製造する方法は、瀘紙の構成繊維を
水中に分散させてなるスラリーを湿式抄紙し、次
いでこの湿紙を弗素含有樹脂により処理した後、
乾燥するものである。 瀘紙の構成繊維を水中に分散させてなるスラリ
ーを湿式抄紙する階段は、従来より行われている
方法と同一である。構成繊維としては、上述の繊
維を必要な捕集効率及び強度に応じて種類及び繊
維径の異なるものを混合して用いることができ
る。 また、湿紙の状態で弗素含有樹脂により処理す
る段階において、弗素含有樹脂による処理とは、
弗素含有樹脂を構成繊維の表面に付着させるべ
く、湿紙を弗素含有樹脂溶液またはエマルジヨン
中に浸漬し、またはこれらを湿紙表面にスプレー
により吹き付けたり、塗布したりすることをい
う。この弗素含有樹脂溶液またはエマルジヨンの
濃度は、溶媒に対する濃度として0.1〜２重量％、
特に0.1〜１重量％程度が好ましい。0.1重量％未
満とすれば弗素含有樹脂が湿紙に付着し難く、他
方２重量％を越えても効果の向上は見られないと
共にコスト上昇につながるためである。 尚、上記処理は瀘紙を製造する際の通常の温度
で行えばよく、特に加熱・冷却の必要はない。 湿紙を乾燥する段階は、従来より行われている
方法と同様でよい。この階段により、湿紙の乾燥
と弗素含有樹脂の定着を行う。尚、バインダーを
添加した場合は、その架橋反応が温度に関係する
ので乾燥温度によつて瀘紙の強度が変化する。こ
の場合は、強度とエネルギーコストとの兼ね合い
から乾燥温度を約120〜130℃とするのが好まし
い。 ところで、瀘紙の構成繊維を水中に分散させる
際に繊維の分散性を良くするため、水に少量の酸
を加えて酸性とすることができる。加える酸とし
ては、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸、蟻酸、酢酸
等の有機酸が使用できる。酸を加えた溶液のPH値
は約２〜５が好ましい。PH値が低いほど繊維の分
散性は良くなるが、２未満とすると繊維の強度に
悪影響を及ぼし、また機械の腐食もひき起こすた
めである。他方、PH値が５を越えると効果が小さ
く、酸を加える意味が希簿となるためである。 尚、この酸の添加により弗素含有樹脂の付着に
よる濾紙の性能の向上効果は影響を受けない。 〔発明の効果〕 この発明の空気瀘紙は、従来のこの種空気瀘紙
と同程度の圧力損失を維持しながら、粒子捕集効
率を大幅に向上させることができ、しかも当該粒
子捕集効率を長時間維持することができる。この
粒子捕集効率の改善は、清浄空間用の空気瀘紙と
して非常に大きな意味を持つものである。また、
この発明の空気瀘紙は、グラスフアイバーを主体
とする瀘紙の構成繊維表面に前述した弗素含有樹
脂を付着させた構成であるから、構成が簡単で製
造も容易である。 従つて、半導体工業、精密工業等のクリーンル
ームやクリーンベンチ、病院手術室、製薬工場等
のバイオロジカルクリーンルーム等の給気用フイ
ルタとして、あるいは原子力施設、バイオロジカ
ルハザード施設等の排気浄化用フイルタとして有
用である。 またこの発明の空気瀘紙の製造方法は、グラス
フアイバーを主体とする瀘紙の構成繊維を水中に
分散して得られるスラリーを用いて湿紙を形成
し、当該湿紙を乾燥して前記弗素含有樹脂を定着
させるものであるから、製造に際して特殊な分散
液、機器等が不要であり、従つて前記空気瀘紙を
非常に容易に製造することができると共に製造コ
ストも低く抑えることができ、量産に適している
ものである。 従つて、この発明の空気瀘紙とその製造方法
は、工業上優れた効果を有するものである。 〔実施例〕 以下、実施例によつてこの発明をさらに詳細に
説明する。しかし、この発明はこれら実施例に限
定されるものではない。 実施例 １ 瀘紙の構成繊維として、３種類の繊維径
（0.35μｍ、0.45μｍ、3.2μｍ）のマイクログラスフ
アイバー混合繊維と、この混合繊維に対して２重
量％の芳香族ポリアミド繊維を水中に入れ、撹拌
して繊維を水中に分散させた。この際、繊維の分
散性を良くするため、このスラリーに硫酸を加え
て酸性（PH＝４）とした。 次いで、上記スラリーをTAPPIの標準角型シ
ートマシンにより湿式抄紙した。 一方、バインダーとしてアクリル酸エステル共
重合体水性エマルジヨンを用い、また弗素含有樹
脂として四弗化エチレン樹脂水性エマルジヨンを
用いて両者を混合し、バインダーと弗素含有樹脂
の水に対する濃度がそれぞれ２重量％及び0.3重
量％となる様に希釈・調整して処理液を作製し
た。そして、上記湿紙をこの処理液中に常温にて
約10秒間程度浸漬した後引き上げ、130℃にて乾
燥した。 この瀘紙の捕集効率は99.9961％（フオーナイ
ン）、圧力損失は36.2mmW.G.（Water Gauge）で
あつた。また、捕集効率の変化は図の通りであ
り、圧力損失が初期値（36.2mmW.G.）から最終
値（109.5mmW.G.）まで約３倍になつているにも
拘わらず、捕集効率は低下していないことが明ら
かである。 比較例 実施例１において、四弗化エチレン樹脂水性エ
マルジヨンを含む処理液に浸漬することなく、湿
式抄紙後の湿紙をそのまま同一条件下で乾燥し
た。 この瀘紙の捕集効率は99.971％（スリーナイ
ン）、圧力損失は36.0mmW.G.であつた。 実施例 ３ 実施例１と同じマイクログラスフアイバー混合
繊維と芳香族ポリアミド繊維を瀘紙の構成繊維と
し、実施例１と同様にして湿式抄紙した（但し、
スラリーのPH＝３）。 一方、アクリル酸エステル共重合体水性エマル
ジヨンを希釈し、濃度を２重量％に調整した。ま
た、別の溶液型四弗化エチレン樹脂を濃度1.5重
量％に調整した。 そして、上記湿紙を常温においてまずアクリル
酸エステル共重合体水性エマルジヨンの希釈液中
に浸漬し、次に四弗化エチレン樹脂溶液中に浸漬
した後、130℃で乾燥した。浸漬時間は、共に約
10秒程度とした。この場合の捕集効率は99.9965
％（フオーナイン）、圧力損失は35.4mmW.G.であ
り、捕集効率の低下も見られなかつた。 実施例 ４、６ 弗素含有樹脂としてテトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン共重合体（FEP）を
用い、実施例１及び３と同様にして瀘紙を製造し
た。 実施例 ７、９ 弗素含有樹脂としてポリクロロトリフルオロエ
チレン（PCTFE）を用い、実施例１及び３と同
様にして濾過を製造した。 実施例 10、12 弗素含有樹脂としてパーフルオロアルキル基含
有樹脂（撥水剤として用いられているもの）を用
い、実施例１及び３と同様にして瀘紙を製造し
た。 実施例 13 実施例１と同じ３種類の繊維径のマイクログラ
スフアイバー混合繊維を水中に入れ、さらに硫酸
を加えて酸性（PH＝３）として撹拌した。次い
で、このスラリーを湿式抄紙した。 一方、アクリル酸エステル共重合体水性エマル
ジヨンを希釈し、濃度を２重量％に調整した。ま
た、別に粉末状パーフルオロアルキル基含有樹脂
を１，１，１−トリクロルエタンに溶かし、濃度
1.5重量％に調整した。 そして、上記湿紙を常温においてまずアクリル
酸エステル共重合体水性エマルジヨンの希釈液中
に浸漬し、次にパーフルオロアルキル基含有樹脂
溶液中に浸漬した後、130℃で乾燥した。浸漬時
間は、共に約10秒程度とした。 上記の実施例４、６、７、９、10、12、13にお
ける圧力損失と捕集効率の測定結果を第１表に示
す。尚、実施例４、６、７、９、10、12、13を通
じて捕集効率の低下は見られなかつた。 この実施例に係る空気瀘紙は、従来のこの種空
気瀘紙と同程度の圧力損失を維持しながら、粒子
捕集効率を従来のスリーナイン（約99.98％）か
らフオーナイン（約99.996％）まで大幅に向上さ
せることができた。 尚、上記実施例１〜13及び比較例において、圧
力損失、捕集効率及び捕集効率の変化は次の方法
によつて求めたものである。 圧力損失（mmW.G.）：瀘紙に通過風速5.3cm／秒
で空気を通風させた時の通気抵抗を水柱マノメ
ーターにより計測した。 捕集効率（％）：平均粒子径約0.2μｍ程度のジオ
クチルフタレート（DOP）粒子を発生させて
瀘紙に通し、瀘紙の上流側と下流側のDOPス
モークの粒度分布をPMS社製レーザー・エア
ロゾル・スペクトロメーターで測定し、0.1〜
3μｍの粒子に捕集効率を算出した。 捕集効率の変化：平均粒子径約0.2μｍ程度の
DOPスモークを速度5.3cm／秒にて瀘紙に通し
て負荷させ、１時間毎に流出粒子数を測定し
て、DOP負荷時間に対する流出粒子数の変化
を求めた。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

図は、この発明の実施例１における捕集効率の
変化を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クリーンルーム、バイオロジカルクリーンル
   ーム、クリーンベンチ等の清浄空間における空気
   中の浮遊微粒子の制御に使用され、且つ当該瀘紙
   を構成する構成繊維の全部または主要部がグラス
   フアイバーであると共に湿式抄紙法により得られ
   る空気瀘紙において、 前記構成繊維の表面に弗素含有樹脂が付着され
   ていると共に、当該弗素含有樹脂の付着量が前記
   構成繊維に対して0.1〜10重量％であり、 さらに前記弗素含有樹脂は、ポリテトラフルオ
   ロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフ
   ルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフル
   オロエチレン及びパーフルオロアルキル基含有樹
   脂からなる群から選ばれたものであることを特徴
   とする空気瀘紙。 ２ クリーンルーム、バイオロジカルクリーンル
   ーム、クリーンベンチ等の清浄空間における空気
   中の浮遊微粒子の制御に使用され、且つ当該瀘紙
   を構成する構成繊維の全部または主要部がグラス
   フアイバーである空気瀘紙の製造方法において、 全部または主要部がグラスフアイバーからなる
   前記構成繊維を水中に分散して得られるスラリー
   を湿式抄紙して湿紙を形成する工程と、 前記湿紙を湿紙の状態で弗素含有樹脂により処
   理する工程と、 前記処理後の湿紙を乾燥して当該湿紙に弗素含
   有樹脂を定着させる工程とを備えてなり、 前記弗素含有樹脂の付着量が前記構成繊維に対
   して0.1〜10重量％であり、 しかも前記弗素含有樹脂は、ポリテトラフルオ
   ロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフ
   ルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフル
   オロエチレン及びパーフルオロアルキル基含有樹
   脂からなる群から選ばれたものであることを特徴
   とする空気瀘紙の製造方法。 ３ 前記湿紙を弗素含有樹脂により処理する工程
   が、前記湿紙を当該弗素含有樹脂の溶液またはエ
   マルジヨン中に浸漬するものである特許請求の範
   囲第２項に記載の空気瀘紙の製造方法。 ４ 前記湿紙を弗素含有樹脂により処理する工程
   が、前記湿紙の表面に当該弗素含有樹脂の溶液ま
   たはエマルジヨンを吹き付けまたは塗布するもの
   である特許請求の範囲第２項に記載の空気瀘紙の
   製造方法。 ５ 前記弗素含有樹脂の溶液またはエマルジヨン
   の溶媒に対する濃度が、少なくとも0.1重量％で
   ある特許請求の範囲第３項または第４項に記載の
   空気瀘紙の製造方法。 ６ 前記スラリーがPH２〜５の酸性である特許請
   求の範囲第２項〜第５項のいずれかに記載の空気
   瀘紙の製造方法。