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JP3273735B2 - ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜およびその製造方法、シート状ポリテトラフルオロエチレン成形体、並びに、エアーフィルター用濾材 - Google Patents

ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜およびその製造方法、シート状ポリテトラフルオロエチレン成形体、並びに、エアーフィルター用濾材

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JP3273735B2
JP3273735B2 JP20508896A JP20508896A JP3273735B2 JP 3273735 B2 JP3273735 B2 JP 3273735B2 JP 20508896 A JP20508896 A JP 20508896A JP 20508896 A JP20508896 A JP 20508896A JP 3273735 B2 JP3273735 B2 JP 3273735B2
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polytetrafluoroethylene
ptfe
porous
producing
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敏昭 石野
憲兼 名畑
拓也 前岡
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Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポリテトラフルオロ
エチレン多孔質膜の製造方法及びこれに用いるシート状
ポリテトラフルオロエチレン成形体、ポリテトラフルオ
ロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」と称す。）多孔質膜、
並びに、エアーフィルター用濾材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、クリーンルームで使用されるエア
ーフィルターの材料として、ガラス繊維にバインダーを
加えて抄紙した濾材が多く使用されている。しかし、こ
のような濾材にはいくつかの問題がある。例えば、濾材
中の付着小繊維の存在、または加工による折り曲げ時の
自己発塵の発生、または自己発塵を防ぐためにバインダ
ーを増大させると圧力損失が増大することなどである
（特開昭６３−１６０１９号公報参照）。さらに、この
濾材は、フッ酸などのある種の化学薬品と接触するとガ
ラス及びバインダーの劣化により、発塵するという問題
もあった。
【０００３】これらの問題を解決するために合成繊維の
エレクトレット濾材（特開昭５４−５３３６５号公報参
照）を用いることが提案されているが、エレクトレット
の減衰の発生という問題がある。
【０００４】ＰＴＦＥはクリーンな材料で、耐薬品性も
ある。そこで、近年、ＰＴＦＥ多孔質膜がフィルターの
濾材として種々の分野で使用されている。特に、実質的
に大寸法の結節部がなく繊維のみからなる構造で極めて
薄膜のＰＴＦＥ多孔質膜は、厳しい清浄環境が要求され
る半導体製造等の分野において使用されるエアーフィル
ターの濾材として有用なものである。
【０００５】このような有用なＰＴＦＥ多孔質膜は、例
えば、シート状ＰＴＦＥ半焼成体を作製し（特開昭５９
−１５２８２５号公報）、これを２軸延伸して多孔質化
することにより製造することができる（特開平３−２２
１５４１号公報または特開平５−２０２２１７号公
報）。しかしながら、この製造方法は、後の延伸に好都
合な「半焼成状態」を実現する条件を設定することが困
難であり、特に温度条件が非常に狭く、このような状態
を工業的に実現することが非常に難しかった。このた
め、効率的に前記の有用なＰＴＦＥ多孔質膜を製造する
ことができなかった。そこで、未焼成のＰＴＦＥのシー
ト状成形体を延伸して得られたＰＴＦＥ多孔質膜を高性
能エアーフィルターの濾材に適用することが種々提案さ
れている。例えば国際公開番号ＷＯ９４／１６８０２号
公報、特開平７−１９６８３１号公報がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記国際公開番号ＷＯ
９４／１６８０２号公報、特開平７−１９６８３１号公
報に提案されているＰＴＦＥ多孔質膜は、いずれも捕集
効率を上げるために孔径（平均孔径）を０．５μｍ以下
と極めて小さくしており、又それで圧力損失を小さくす
るために厚さを極めて薄くしているものである。しかし
ながら、これらは前記のように孔径の微細化及び厚みの
極薄化を図った構造であるが故に次の様な問題点があっ
た。すなわち、多孔質膜における厚さと孔径のバラツキ
がその平均値に対して大きく、圧力損失の極めて小さな
部分やピンホールに由来するリークが生じ、対象として
いる粒子径以上の粒子を透過してしまうため、十分なク
リーン度を提供することができなくなってしまうという
問題点があった。また、厚さと孔径のバラツキによって
圧力損失がバラツキ、これを用いてフィルターユニット
を構成した時の風速分布が大きくなり、層流風が得られ
なくなるという問題点があった。
【０００７】一方、濾材の最重要特性である捕集効率と
圧力損失は一般的に相反する、すなわち、捕集効率を大
きくしようとすれば、圧力損失が大きくなってしまうこ
とが知られている。この捕集効率と圧力損失のバランス
をみる尺度として通常ＰＦ(Performance of filter )値
がよく用いられる。このＰＦ値は下記式（数１）で与え
られ、ＰＦ値が大きな濾材ほど塵埃の捕集効率が高く、
かつ圧力損失が低い濾材となる。なお、式（数１）中の
透過率は透過率＝（１００−捕集効率）の関係から得ら
れる。
【０００８】
【数１】ＰＦ値＝｛−Ｌｏｇ（透過率／１００）／圧力
損失｝×１００ 従来、ＰＴＦＥ多孔質膜のＰＦ値についてはあまり報告
されていないが、前記ＷＯ９４／１６８０２号公報の実
施例に記載されているＰＴＦＥ多孔質膜の捕集効率と圧
力損失からＰＦ値を計算で求めたところ高いものでせい
ぜい２１程度であった。
【０００９】本発明は前記のような事情に鑑みてなされ
たもので、高い捕集効率と低い圧力損失を有するＰＴＦ
Ｅ多孔質膜を再現性よく製造できるＰＴＦＥ多孔質膜の
製造方法及びこれに用いるシート状ＰＴＦＥ成形体を提
供することを第１の目的とする。
【００１０】また本発明の第２の目的は、高い捕集効率
と、極めて小さい圧力損失を有し、しかも、圧力損失の
バラツキが小さいＰＴＦＥ多孔質膜及びその製造方法を
提供することにある。
【００１１】更に本発明の第３の目的は、極めて高い捕
集効率と極めて小さい圧力損失を有するとともに、圧力
損失のバラツキが極めて小さく粗大粒径粒子のリークが
なく、しかも、機械的強度及び寿命特性に優れたエアー
フィルター用濾材を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために、本発明の第１のＰＴＦＥ多孔質膜の製造方法
は、ＰＴＦＥ微粉末に液状潤滑剤を加えて混合し、この
混合物を押出法および圧延法の少なくとも一つの方法に
より未焼成状態でシート状に成形し、このシート状成形
体をその長手方向にＰＴＦＥ焼成体の融点未満の温度で
延伸して、示差走査熱量計による結晶融解曲線上の３４
５±５℃の温度領域に吸熱ピークを有し、かつ結晶転化
率が０．１〜０．８５、比重が１．４以下であるシート
状ＰＴＦＥ成形体を取得し、これをその幅方向に延伸倍
率が２０〜１００倍になるように延伸し、次いで、ＰＴ
ＦＥ焼成体の融点以上の温度で熱処理を行うことを特徴
とする。このような構成、すなわち、ＰＴＦＥ未焼成の
シート状成形体をその長手方向に延伸して得られた、示
差走査熱量計による結晶融解曲線上の３４５±５℃の温
度領域に吸熱ピークを有し、かつ結晶転化率が０．１〜
０．８５、比重が１．４以下である特定の物性を有する
シート状ＰＴＦＥ成形体をこれの幅方向に延伸し、次い
で、ＰＴＦＥ焼成体の融点以上の温度で熱処理を行うと
いう構成により、シート状ＰＴＦＥ成形体の全域におい
て孔径を拡大させることなくフィブリル化が有効に促進
されることとなり、その結果、捕集効率が高く、かつ、
圧力損失が小さいＰＴＦＥ多孔質膜を再現性よく製造す
ることができる。
【００１３】前記本発明の第１のＰＴＦＥ多孔質膜の製
造方法においては、未焼成状態のシート状成形体を長手
方向に延伸する際の温度を１５０℃以上３２７℃未満に
し、延伸倍率を２〜６０倍にするのが好ましい。このよ
うな構成により、フィブリル化が有効に促進される特定
物性のシート状ＰＴＦＥ成形体を確実に形成することが
できる。
【００１４】また、前記第２の目的を達成するために、
本発明の第２のＰＴＦＥ多孔質膜の製造方法は、ＰＴＦ
Ｅ微粉末に液状潤滑剤を加えて混合し、この混合物を押
出法および圧延法の少なくとも一つの方法により未焼成
状態でシート状に成形し、このシート状成形体をその長
手方向にＰＴＦＥ焼成体の融点未満の温度で延伸して、
示差走査熱量計による結晶融解曲線上の３４５±５℃の
温度領域に吸熱ピークを有し、かつ結晶転化率が０．１
〜０．８５、比重が１．４以下であるシート状ＰＴＦＥ
成形体を取得し、これをその幅方向に延伸するＰＴＦＥ
多孔質膜の製造方法であって、未焼成状態のシート状成
形体をその長手方向に延伸する際の延伸倍率を１０〜６
０倍にし、シート状ＰＴＦＥ成形体をその幅方向に延伸
する際の前記シート状成形体の長手方向の延伸倍率（１
０〜６０倍）との積で定義される面積延伸倍率を４５０
倍以上にしたことを特徴とする。このような構成によ
り、シート状ＰＴＦＥ成形体の全域においてフィブリル
化が一様かつ有効に促進されることとなって、高い捕集
効率と極めて小さい圧力損失（２０ｍｍＨ2Ｏ未満）を
有し、すなわち、大きいＰＦ値（２２以上）を示し、し
かも、圧力損失のバラツキが小さいＰＴＦＥ多孔質膜を
再現性よく製造することができる。
【００１５】前記本発明の第２のＰＴＦＥ多孔質膜の製
造方法においては、シート状ＰＴＦＥ成形体をその幅方
向に延伸した後、熱処理を行うのが好ましい。このよう
な熱処理により、ＰＴＦＥ多孔質膜の強度及び寸法安定
性を向上させることができる。
【００１６】また前記本発明の第１及び第２のＰＴＦＥ
多孔質膜の製造方法においては、シート状ＰＴＦＥ成形
体を幅方向に延伸する際の温度条件が４０〜１００℃で
あるのが好ましい。このような構成により、孔径の拡大
化を確実に防止することができる。
【００１７】前記シート状ＰＴＦＥ成形体は、前記した
本発明のＰＴＦＥ多孔質膜の製造方法における中間体で
あって、適度な結晶化度と多孔質度を有するもので、こ
れを幅方向に延伸するだけで、捕集効率が高く、かつ、
圧力損失が小さいＰＴＦＥ多孔質膜を容易に製造するこ
とができる。
【００１８】また、本発明のＰＴＦＥ多孔質膜は、圧力
損失が２０ｍｍＨ2 Ｏ未満であり、ＰＦ値が２２以上で
あることを特徴とする。このような構成により、低稼働
コストで、かつ、極めて優れた除塵性能を示すフィルタ
ー素材を得ることができる。
【００１９】また、前記第３の目的を達成するために、
本発明のエアーフィルタ濾材は、前記圧力損失が２０ｍ
ｍＨ2 Ｏ未満で、ＰＦ値が２２以上であるＰＴＦＥ多孔
質膜を２層以上積層してなるものである。このような構
成により、前記ＰＴＦＥ多孔質膜を１層のみ用いて構成
したエアーフィルター用濾材に比して圧力損失及び捕集
効率のバラツキが小さくなり、しかも、粗大粒径粒子の
リークを全くなくすことができ、機械的強度及び寿命特
性も向上する。
【００２０】前記本発明のエアーフィルタ濾材において
は、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の積層間に補
強材を介在させるのが好ましい。このような構成によ
り、折り込み加工性及び強度が向上する。
【００２１】また前記本発明のエアーフィルタ濾材にお
いては、補強材が不織布、特に、芯成分が鞘成分より相
対的に融点が高い合成繊維で構成された芯鞘構造の複合
繊維からなる不織布であるのが好ましい。このような構
成により、熱を用いた積層化（ラミネート）時に収縮し
にくく、また、フィルターエレメントにする際の折り込
みピッチ数を増やすことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明のＰＴＦＥ多孔質膜
の製造方法について詳述する。まず、ＰＴＦＥ微粉末
（ファインパウダー）と液状潤滑剤を混合し、この混合
物を押出法および圧延法の少なくとも一つの方法を用い
て未焼成状態でシート状に成形してシート状成形体を得
る。前記ＰＴＦＥファインパウダーは、特に制限するも
のではなく、市販のものを使用できる。例えば、ポリフ
ロンＦ−１０４（ダイキン工業社製）、フルオンＣＤ−
１２３（旭・ＩＣＩフロロポリマーズ社製）、テフロン
６Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル社製）等があげら
れる。
【００２３】前記液状潤滑剤は、ＰＴＦＥファインパウ
ダーの表面を濡らすことができ、前記シート状成形体を
得た後、蒸発、抽出等の手法によって除去できるもので
あれば特に制限されるものではない。例えば、流動パラ
フィン、ナフサ、ホワイトオイル、トルエン、キシレン
等の炭化水素油の他、アルコール類、ケトン類、エステ
ル類およびこれらの２種類以上の混合物があげられる。
【００２４】前記液状潤滑剤のＰＴＦＥ微粉末（ファイ
ンパウダー）への添加量は、ＰＴＦＥファインパウダー
および液状潤滑剤の種類、シート状成形体を得る際の成
形方法によって適宜調整されるが、通常、ＰＴＦＥファ
インパウダー１００重量部に対して約５〜５０重量部で
ある。
【００２５】ＰＴＦＥファインパウダーと液状潤滑剤の
混合物を押出法および圧延法の少なくとも一つの方法に
よりシート状に成形するわけであるが、かかる成形方法
の具体例としては、ＰＴＦＥファインパウダーと液状潤
滑剤の混合物をロッド状に押し出した後、対になったロ
ールにより圧延シート化する方法や、板状に押出してシ
ート化する方法、または板状に押出してさらにロールに
より圧延シート化する方法等があげられる。このように
して得られるシート状成形体の厚みは、通常、０．０５
〜０．５ｍｍにする。
【００２６】つぎに、前記シート状成形体をその長手方
向に延伸して多孔質化せしめる。なお、通常、この延伸
前にシート状成形体に含有されている液状潤滑剤を除去
するのが好ましい。この液状潤滑剤の除去は加熱法ある
いは抽出法またはこれらを組み合わせた方法によって行
われる。
【００２７】このシート状成形体の長手方向の延伸時に
おける延伸倍率は大きい方が多孔質膜のフィブリル化が
促進されて好ましいが、延伸性の点で１０〜３０倍にす
る。又、この延伸時の温度は通常１５０℃〜３２７℃未
満で行なわれる。
【００２８】以上の工程により、示差走査熱量計による
結晶融解曲線上の３４５±５℃の温度領域に吸熱ピーク
を有し、結晶転化率が０．２５〜０．８５であり、多孔
質であり、比重が１．４以下のシート状ＰＴＦＥ成形体
が形成される。かかるシート状ＰＴＦＥ成形体は多孔質
であるが、これは、例えば、走査型電子顕微鏡による観
察や、以下に示すマーカーインキを用いた方法により調
べることができる。すなわち、まず、シート状ＰＴＦＥ
成形体の表面にマーカーインキを塗布した後、この表面
をトルエン等の溶剤を含浸させた布で拭きとる。そし
て、インキが拭きとれれば無孔質であり、インキが残れ
ば多孔質である。また、前記「比重」は、重量を見掛体
積で除した「見掛比重」である。
【００２９】かかるシート状ＰＴＦＥ成形体は、つぎの
点で、従来のＰＴＦＥ半焼成体（特開昭５９−１５２８
２５号公報）と異なる。まず、焼成体の融点未満の延伸
で得られ、比重は１．４以下であり、多孔質に形成され
ている。また、このシート状ＰＴＦＥ成形体は、Ｘ線回
折による結晶化度の測定が困難である。これは、本発明
のシート状ＰＴＦＥ成形体は、延伸による配向が大き
く、Ｘ線回折では結晶化度を正確に測定できないからで
ある。
【００３０】なお、前記示差走査熱量計（ＤＳＣ）によ
る結晶溶解曲線上での吸熱ピークおよび結晶転化率は、
特開昭５９−１５２８２５号公報と同様に、示差走査熱
量計（ＤＳＣ）測定によるピーク温度と結晶融解熱で定
義されるものである。
【００３１】これら吸熱ピークおよび結晶転化率は特開
昭５９−１５２８２５号公報と同様に、つぎのようにし
て測定される。まず、シート状ＰＴＦＥ成形体から１
０．０±０．１ｍｇ秤量して切り取り試料とする。な
お、ＰＴＦＥの加熱変性は、シート表面から内部へ進行
するので、前記試料の採取に際しては、シート厚み方向
において各変性度合いのものが平均して含まれるように
する。また、これと同様にして、ＰＴＦＥ未焼成体の試
料１０．０±０．１ｍｇを調製する。そして、これらの
試料を用い、以下のようにして結晶融解曲線を求める。
【００３２】すなわち、ＰＴＦＥ未焼成体の試料をＤＳ
Ｃのアルミニウム製パンに仕込み、ＰＴＦＥ未焼成体の
融解熱およびＰＴＦＥ焼成体の融解熱を、つぎの工程
（１）〜工程（３）の手順で測定する。
【００３３】（１） 試料を１６０℃／分の加熱速度で
２７７℃に加熱し、ついで１０℃／分の速度で２７７℃
から３６０℃まで加熱する。この加熱工程で記録された
結晶融解曲線において現れた吸熱ピークの位置を「ＰＴ
ＦＥ未焼成体の融点」と定義する。
【００３４】（２） ３６０℃まで加熱した直後、試料
を８０℃／分の冷却速度で２７７℃に冷却する。 （３） 試料を再び１０℃／分の加熱速度で３６０℃ま
で加熱する。この加熱工程で現れる吸熱ピークを「ＰＴ
ＦＥ焼成体の融点」と定義する。
【００３５】ＰＴＦＥ未焼成体とＰＴＦＥ焼成体の融解
熱は、吸熱カーブとベースラインとの間の面積に比例す
る。ベースラインは、ＤＳＣチャート上の３０７℃の点
から吸熱カーブの右端の基部に接するように引いた直線
である。
【００３６】つぎに、シート状ＰＴＦＥ成形体について
の結晶融解曲線を前記工程（１）にしたがって記録す
る。そして、結晶転化率は、つぎの式（数２）によって
算出される。
【００３７】
【数２】結晶転化率＝（Ｓ1 −Ｓ3 ）／（Ｓ1 −Ｓ2 ） 前記式（数２）において、Ｓ1 はＰＴＦＥ未焼成体の吸
熱カーブの面積、Ｓ2はＰＴＦＥ焼成体の吸熱カーブの
面積、Ｓ3 は本発明のシート状ＰＴＦＥ成形体の吸熱カ
ーブの面積である。
【００３８】前記シート状ＰＴＦＥ成形体は適度な結晶
化度と多孔質度を有しており、これの幅方向への延伸に
よってその全域において孔径を拡大させることなく（孔
径をばらつかせることなく）有効にフィブリル化がなさ
れる。
【００３９】かかるシート状ＰＴＦＥ成形体の幅方向へ
の延伸時の延伸温度は４０〜１００℃が好ましい。ま
た、延伸倍率は通常２０〜１００倍であるが、先の長手
方向の延伸時の延伸倍率との積であらわされる面積延伸
倍率が４５０倍以上となるようにするのが好ましい。こ
の理由は、面積延伸倍率が大きいほどフィブリル化がよ
り一層促進されて、ＰＦ値の大きな多孔質膜を得ること
ができるためである。幅方向の延伸を経て得られる多孔
質膜は、圧力損失が５０ｍｍＨ2Ｏ 以下で、捕集効率が
９９．９％以上の優れた特性を有するものとなる。特
に、面積延伸倍率を４５０倍以上にした場合は、捕集効
率が大きく低下することなく圧力損失が２０ｍｍ Ｈ2Ｏ
未満にまで低下して、ＰＦ値が２２以上の極めて優れた
性能の多孔質膜となる。また、圧力損失のバラツキも小
さくなる。従って、低稼働コストで、かつ、極めて優れ
た除塵性能を示すＰＴＦＥ多孔質膜が得られる。
【００４０】以上得られたＰＴＦＥ多孔質膜は強度アッ
プや寸法安定性を得るためにさらに熱処理（焼成処理）
してもよく、この時の熱処理は通常、ＰＴＦＥ焼成体の
融点以上で寸法を固定して行う。ただし、このような熱
処理は、圧力損失の低下をまねくことがある。本発明で
は前記幅方向の延伸により得られた多孔質膜のＰＦ値が
２２以上で、圧力損失が２０ｍｍＨ2 Ｏ以上を示す場
合、この熱処理によって圧力損失を２０ｍｍＨ2 Ｏ未満
に低下させることも可能である。
【００４１】次に、エアーフィルター用濾材について説
明する。本発明のエアーフィルター用濾材は、前記のよ
うして得られた圧力損失が２０ｍｍＨ2Ｏ 未満で、ＰＦ
値が２２以上のＰＴＦＥ多孔質膜を２層以上積層して構
成したものである。かかるエアーフィルター用濾材で
は、前記圧力損失が２０ｍｍＨ2Ｏ 未満で、ＰＦ値が２
２以上のＰＴＦＥ多孔質膜を一層のみ用いた場合に比較
して圧力損失及び捕集効率のバラツキがより一層緩和さ
れるとともに、貫通するピンホールがないリークレスな
構造となる。このようなエアーフィルター用濾材はクリ
ーンルーム等のＨＥＰＡ(Hig Efficiency Particulate
Air)フィルター、及びＵＬＰＡ(Ultra Low Penetration
Air) フィルターとして好適に使用される。
【００４２】かかる本発明のエアーフィルター用濾材に
おいて複数層のＰＴＦＥ多孔質膜を重ねる積層方法は特
に限定されるものではなく、接着剤を用いる方法、熱可
塑性の多孔質材料（不織布又はネット等）を介して熱で
積層する（ラミネート）方法などが挙げられる。一般に
はＰＴＦＥ多孔質膜だけでは折り込み加工性や強度に劣
るため前記多孔質材料（不織布又はネット等）等をＰＴ
ＦＥ多孔質膜の間に補強材として介在させて積層する。
【００４３】前記補強材（多孔質材料）としては、不織
布、織布、メッシュ、その他の多孔膜を使用できる。補
強材の材質としては、ポリオレフィン（たとえば、ポリ
エチレン、ポリプロピレンなど）、ナイロン、ポリエス
テル、アラミド（芳香族系ポリアミド）、又はこれらを
複合したもの（たとえば、芯／鞘構造の繊維から成る不
織布、低融点材料と高融点材料の２層不織布など）、更
にフッ素系多孔膜（たとえば、ＰＦＡ（テトラフルオロ
エチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体）、ＦＥＰ（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）、ＰＴＦＥの多孔質膜など）が
例示できる。とりわけ、芯鞘構造の複合繊維であって、
芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い合成繊維から成
る不織布、低融点材料と高融点材料の２層不織布などが
好ましい。これは、芯鞘構造の複合繊維から成る不織布
や低融点材料と高融点材料の２層不織布はラミネート時
に収縮ぜす、また、これらを用いてラミネートして得ら
れる膜は、ＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルターと
して加工しやすく、フィルターエレメントにする際に折
り込みピッチを増やすことができるためである。
【００４４】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明
する。なお、実施例での圧力損失、捕集効率、リーク性
能及びＰＦ値の測定は、以下に示す方法により行い、ま
た吸熱カーブ、結晶転化率、表面の多孔質の確認および
比重は、前述の方法により行った。
【００４５】（圧力損失）サンプル（ＰＴＦＥ多孔質
膜、濾材）を有効面積１００ｃｍ2 の円形のホルダーに
セットし、入口側と出口側に圧力差を与え、前記サンプ
ルの透過流速を流量計で５．３ｃｍ／ｓｅｃに調整した
ときの圧力損失を圧力計（マノメーター）で測定した。
測定は１サンプルにつき５０箇所行った。５０箇所測定
した各測定値の平均を濾材の圧力損失とし、バラツキは
その最大値と最小値で示した。
【００４６】（捕集効率）圧力損失測定と同一の装置を
用い、サンプル（ＰＴＦＥ多孔質膜、濾材）の透過流速
を５．３ｃｍ／ｓｅｃにして、上流側に多分散ジオクチ
ルフタレート（ＤＯＰ）を０．１μｍ〜０．１５μｍの
粒子が約１０7 ／リットルになるように流し、これを下
流側の濃度をパーティクルカウンターで測定し、以下の
式（数３）で捕集効率（％）を求めた。
【００４７】
【数３】 捕集効率＝｛１−（下流濃度／上流濃度）｝×１００％ （ただし、対象粒子は０．１〜０．１５μｍの範囲のも
のである。また、バラツキはその最大値と最小値で示し
た。） （リーク性能）捕集効率の測定において、０．３μｍ以
上の粒子が下流側でカウントされたサンプル数を示し
た。
【００４８】（ＰＦ値）捕集効率と圧力損失とを前記式
（数１）に当てはめて算出した。 （実施例１）ＰＴＦＥファインパウダー（フルオンＣＤ
−１２３、旭・ＩＣＩフロロポリマーズ社製）１００重
量部に対して液状潤滑剤（流動パラフィン）３０重量部
を均一に混合し、この混合物を２０ｋｇ／ｃｍ2 の条件
で予備成形し、ついでこれをロッド状に押出成形し、さ
らにこのロッド状物を１対の金属製圧延ロール間に通
し、厚さ０．２ｍｍの長尺フィルム（シート状成形体）
を得た。つぎに、このシート状成形体から、トリクレン
を用いた抽出法により前記液状潤滑剤を除去した後、管
状芯体にロール状に巻回した。
【００４９】このシート状成形体をロール延伸法により
長手方向に一軸延伸し、延伸の際の温度および延伸倍率
を変えて、下記表１に示す６種類のシート状ＰＴＦＥ成
形体（ＮＯ．１〜６）を製造した。なお、同表に、ＤＳ
Ｃで測定した吸熱ピーク（℃）および結晶転化率も併せ
て示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】つぎに、前記ＮＯ．４のシート状ＰＴＦＥ
成形体（表面多孔質、比重０．５０）を、テンターを用
いて幅方向に２０倍の倍率で延伸し、この延伸におい
て、温度を変化（３種類）させて、下記の表２に示す３
種類のＰＴＦＥ多孔質膜を作製した。そして、これらの
ＰＴＦＥ多孔質膜について、圧力損失、捕集効率及びリ
ーク性能を調べた。この結果を下記の表２に示す。な
お、同表において、延伸温度も併せて示す。また、圧力
損失および捕集効率は最小値と最大値を示した。
【００５２】
【表２】
【００５３】前記表２から、本発明の特定の物性を有す
るＮＯ．４のシート状ＰＴＦＥ成形体から得られたＮ
Ｏ．７〜９のＰＴＦＥ多孔質膜は、全て圧力損失が低
く、かつ高い捕集効率を示した。この結果から、本発明
の製造方法によれば、高性能のＰＴＦＥ多孔質膜を工業
的に簡単に製造できるといえる。
【００５４】（実施例２）上記表２のＮｏ．８のＰＴＦ
Ｅ多孔質膜を３４５℃で１５秒間寸法を固定して熱処理
し、目的とするＰＴＦＥ多孔質膜を得た。これについ
て、実施例１と同様に、圧力損失、捕集効率を調べ、こ
の結果を下記の表３に示した。
【００５５】
【表３】
【００５６】熱処理することにより、強度および寸法安
定性が向上していた。 （実施例３）表１の成形体（Ｎｏ．１，２，３，５，
６）をテンターにより温度９０℃で幅方向に２０倍の倍
率で延伸し、５種のＰＴＦＥ多孔質膜を作成した。この
ＰＴＦＥ多孔質膜について、圧力損失、捕集効率を調べ
た結果を表４に示した。
【００５７】
【表４】
【００５８】前記表４の結果から、５種類のＰＴＦＥ多
孔質膜は全て高い捕集効率を示し、また圧力損失も実用
的な範囲の低い範囲であった。 （実施例４）前記ＮＯ．１〜６のシート状ＰＴＦＥ成形
体（表面多孔質、比重０．５０）を、テンターを用いて
幅方向に温度９０℃で６０倍の倍率（面積延伸倍率９０
０，１２００）で延伸して下記の表５に示すＮＯ．１６
〜２１のＰＴＦＥ多孔質膜を作製した。そして、これら
のＰＴＦＥ多孔質膜について圧力損失、捕集効率を調べ
た。この結果を、下記の表５に示す。なお、同表におい
て、圧力損失は平均値であり、捕集効率は最低の値であ
り、これらによりＰＦ値を算出した。
【００５９】
【表５】
【００６０】上記表５から、本実施例のトータル面積延
伸倍率（９００〜１２００倍）を前記実施例１のそれ
（３００〜４００倍）よりも拡大させて製造したＮＯ．
１６〜２１のＰＴＦＥ多孔質膜は、全て、圧力損失が極
めて低く、かつ高い捕集効率を示し、ＰＦ値が最低でも
２２．２である、圧力損失と捕集効率とのバランスが極
めて優れたものであった（ちなみに、前記実施例１のＮ
Ｏ．７〜９のＰＴＦＥ多孔質膜ではＰＦ値が最も大きい
もので１６であった。）。また、圧力損失のバラツキも
前記実施例１のＮＯ．７〜９のＰＴＦＥ多孔質膜のそれ
に比べて小さいものであった。
【００６１】（実施例５）前記表５のＮｏ．１９の多孔
質膜とポリエステル／ポリエチレンの芯鞘構造を有する
複合繊維で形成されたスパンボンド不織布（商品名「エ
ルベス」ユニチカ製）を用いて熱ラミネートにより図１
の様なエアフィルタ濾材を作成した。図１において、１
は、表５のＮｏ．１９のＰＴＦＥ多孔質膜、２は目付１
５ｇの前記スパンボンド不織布、３は目付７０ｇの前記
スパンボンド不織布である。
【００６２】得られたエアーフィルター濾材の特性は後
の表７にまとめて示した。 （比較例１）国際公開番号ＷＯ９４／１６８０２号の実
施例より成る多孔質膜（横方向延伸倍率４０倍）を作成
した。この多孔質膜の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値及び
リーク性能を下記表６に示す通りであった。
【００６３】
【表６】
【００６４】このＰＴＦＥ多孔質膜とポリエステル／ポ
リエチレンの芯鞘構造を有する複合繊維で形成されたス
パンボンド不織布（エルベスユニチカ製）を用い、熱ラ
ミネートにより図２の様なエアーフィルター濾材を作成
した。尚、使用不織布の総秤量は実施例と合わせた。図
２において、１１はＰＴＦＥ多孔質膜、１２は目付：７
０g/mm2 の前記スパンボンド不織布、１３は目付：３０
g/mm2 の前記スパンボンド不織布である。
【００６５】前記実施例５と比較例１のエアーフィルタ
ー濾材の圧力損失、圧力損失のバラツキ、捕集効率、捕
集効率のバラツキ、リーク性能についてテストした。そ
の結果を表７に示した。なお、表にはＰＦ値も示した。
この場合のＰＦ値の算出は、捕集効率は最低値、圧力損
失は平均値を使用した。
【００６６】
【表７】
【００６７】表７から明らかな通り、実施例５の濾材
は、圧力損失及び捕集効率のバラツキが極めて小さく、
しかも、リーク性能については粗大粒径粒子のリークを
全く生じていなかった。これに対し、比較例１の濾材は
一部リークの現象が認められた。
【００６８】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、Ｐ
ＴＦＥ微粉末に液状潤滑剤を加えて混合し、この混合物
を押出法および圧延法の少なくとも一つの方法により未
焼成状態でシート状に成形し、このシート状成形体をそ
の長手方向にＰＴＦＥ焼成体の融点未満の温度で延伸し
て、示差走査熱量計による結晶融解曲線上の３４５±５
℃の温度領域に吸熱ピークを有し、かつ結晶転化率が
０．１〜０．８５、比重が１．４以下であるシート状Ｐ
ＴＦＥ成形体を取得し、これをその幅方向に延伸倍率が
２０〜１００倍になるように延伸し、次いで、ＰＴＦＥ
焼成体の融点以上の温度で熱処理を行うことにより、捕
集効率が高く、かつ、圧力損失が小さいＰＴＦＥ多孔質
膜を再現性よく製造することができる。
【００６９】また、本発明によれば、前記未焼成状態の
シート状成形体をその長手方向に延伸する際の延伸倍率
を１０〜６０倍にし、前記シート状ＰＴＦＥ成形体をそ
の幅方に延伸する際の前記シート状成形体の長手方向の
延伸倍率（１０〜６０倍）との積で定義される面積延伸
倍率を４５０倍以上にすることにより、シート状ＰＴＦ
Ｅ成形体の全域においてフィブリル化が一様かつ有効に
促進されることとなって、高い捕集効率を有するにもか
かわらず極めて大きいＰＦ値（２２以上）を有し、しか
も、圧力損失のバラツキが小さいＰＴＦＥ多孔質膜を再
現性よく製造することができる。
【００７０】また、本発明によれば、圧力損失が２０ｍ
ｍＨ2 Ｏ未満であり、ＰＦ値が２２以上のＰＴＦＥ多孔
質膜を２層以上積層したことにより、従来の１層だけの
場合と比較して、圧力損失及び捕集効率のバラツキが緩
和され、貫通したピンホールもなくなり、リークレスと
なるエアーフィルター用濾材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１によるエアーフィルター濾材
の構成を概略的に示した断面図である。
【図２】比較例１によるエアーフィルター濾材の構成を
概略的に示した断面図である。
【符号の説明】
１ ＰＴＦＥ多孔質膜 ２，３ 芯鞘構造の複合繊維を用いたスパンボンド不織
布 １１ ＰＴＦＥ多孔質膜 １２，１３ 芯鞘構造の複合繊維を用いたスパンボンド
不織布
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｃ０８Ｌ 27:18 Ｃ０８Ｌ 27:18 (56)参考文献 特開 平３−174452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−145735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−16019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−53365（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−152825（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−221541（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−202217（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−196831（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−504876（ＪＰ，Ａ) 国際公開94／16802（ＷＯ，Ａ１) 国際公開96／4063（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 9/00 - 9/42 C08J 9/00 CEW B01D 69/10 B01D 71/36 B29C 55/14 B01D 69/10 B01D 71/36 B29C 55/14

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポリテトラフルオロエチレン微粉末に液
    状潤滑剤を加えて混合し、この混合物を押出法および圧
    延法の少なくとも一つの方法により未焼成状態でシート
    状に成形し、このシート状成形体をその長手方向にポリ
    テトラフルオロエチレン焼成体の融点未満の温度で延伸
    して、示差走査熱量計による結晶融解曲線上の３４５±
    ５℃の温度領域に吸熱ピークを有し、かつ結晶転化率が
    ０．１〜０．８５、比重が１．４以下であるシート状ポ
    リテトラフルオロエチレン成形体を取得し、これをその
    幅方向に延伸倍率が２０〜１００倍になるように延伸
    し、次いで、ポリテトラフルオロエチレン焼成体の融点
    以上の温度で熱処理を行うことを特徴とするポリテトラ
    フルオロエチレン多孔質膜の製造方法。
  2. 【請求項２】 未焼成状態のシート状成形体を長手方向
    に延伸する際の温度が１５０℃以上３２７℃未満であ
    り、延伸倍率が２〜６０倍である請求項１に記載のポリ
    テトラフルオロエチレン多孔質膜の製造方法。
  3. 【請求項３】 ポリテトラフルオロエチレン微粉末に液
    状潤滑剤を加えて混合し、この混合物を押出法および圧
    延法の少なくとも一つの方法により未焼成状態でシート
    状に成形し、このシート状成形体をその長手方向にポリ
    テトラフルオロエチレン焼成体の融点未満の温度で延伸
    して、示差走査熱量計による結晶融解曲線上の３４５±
    ５℃の温度領域に吸熱ピークを有し、かつ結晶転化率が
    ０．１〜０．８５、比重が１．４以下であるシート状ポ
    リテトラフルオロエチレン成形体を取得し、これをその
    幅方向に延伸するポリテトラフルオロエチレン多孔質膜
    の製造方法であって、未焼成状態のシート状成形体を長
    手方向に延伸する際の延伸倍率が１０〜６０倍であり、
    シート状ポリテトラフルオロエチレン成形体を幅方向に
    延伸する際の、前記シート状成形体の長手方向の延伸倍
    率（１０〜６０倍）との積で定義される面積延伸倍率が
    ４５０倍以上であることを特徴とするポリテトラフルオ
    ロエチレン多孔質膜の製造方法。
  4. 【請求項４】 シート状ポリテトラフルオロエチレン成
    形体をその幅方向に延伸した後、熱処理を行う請求項３
    に記載のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の製造方
    法。
  5. 【請求項５】 熱処理温度がポリテトラフルオロエチレ
    ン焼成体の融点以上である請求項４に記載のポリテトラ
    フルオロエチレン多孔質膜の製造方法。
  6. 【請求項６】 シート状成形体の長手方向の延伸に先立
    ち、シート状成形体から液状潤滑剤を除去する請求項１
    〜５のいずれかに記載のポリテトラフルオロエチレン多
    孔質膜の製造方法。
  7. 【請求項７】 シート状ポリテトラフルオロエチレン成
    形体を幅方向に延伸する際の温度条件が４０〜１００℃
    である請求項１〜６のいずれかに記載のポリテトラフル
    オロエチレン多孔質膜の製造方法。
  8. 【請求項８】 ポリテトラフルオロエチレンを二軸方向
    に延伸してなるポリテトラフルオロエチレン多孔質膜で
    あって、圧力損失が２０ｍｍＨ 2 Ｏ未満であり、ＰＦ値
    が２２以上であることを特徴とするポリテトラフルオロ
    エチレン多孔質膜。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載のポリテトラフルオロエ
    チレン多孔質膜を２層以上積層してなるエアーフィルタ
    ー用濾材。
  10. 【請求項１０】 ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜
    の積層間に、補強材を介在させてなる請求項９に記載の
    エアーフィルター用濾材。
  11. 【請求項１１】 補強材が不織布である請求項１０に記
    載のエアーフィルター用濾材。
  12. 【請求項１２】 不織布を構成する繊維が芯鞘構造の複
    合繊維であり、芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い
    合成繊維である請求項１１に記載のエアーフィルター用
    濾材。
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