过滤器滤材,使用过滤器滤材的过滤器组件和空气过滤器部件以及过滤器滤材的制造方法

技术领域

本发明涉及使用聚四氟乙烯制成的多孔膜的过滤器滤材，使用上述过滤器滤材的过滤器组件和空气过滤器部件，以及过滤器滤材的制造方法。

背景技术

随着半导体的集成程度和液晶性能的提高，近年来，对于绝对清洁室的洁净度的要求越来越高，所以正在寻求一种粒子捕集能力更高的空气过滤器部件。

迄今为止，用于这种空气过滤器部件的高性能空气过滤器，特别是，HEPA(高效率粒子空气)过滤器和ULPA(超低穿透率空气)过滤器等等，是由玻璃纤维经过湿式抄纸后制成的过滤器滤材经过折叠之后制成的。

但是，由于希望进一步降低空调装置的送风的动力费用，所以就要减少空气过滤器部件的压力损失，并进一步提高捕集效率，以便实现洁净度更高的空间。然而，用玻璃纤维制成的空气过滤器部件，要进一步提高其性能(即，同样的压力损失，捕集的效率更高；同样的捕集效率，压力损失更低的性能)，是非常困难的。

因此，为了制造出更高性能的空气过滤器部件，已经提出了使用性能比玻璃纤维更高的聚四氟乙烯(以下，简称PTFE)制成的多孔膜的空气过滤器部件。有报告说，由于使用了PTFE多孔膜，与使用玻璃纤维的ULPA过滤器相比，在同样的捕集率下，压力损失只有其2/3(特开平5-202217号公报、WO 94/16802号公报、WO 98/26860号公报)。

此外，使用PTFE多孔膜的空气过滤器部件，除了由于其制造方法和加工方法能进一步提高其性能之外，还提出了一种用于这种空气过滤器部件的性能更高的PTFE多孔膜。单体(尚未重叠作为过滤器滤材的通气性支承材料的)的性能很高的PTFE多孔膜，已经在特开平9-504737号公报、特开平10-30031号公报、特开平10-287759号公报，以及WO 98/26860号公报上提出来了。在上述这些公报中，公开了作为过滤器滤材的性能指标的PF(性能因素)值很高的PTFE多孔膜。此外，在特开平10-287759号公报中还公开了最高PF值为32的PTFE多孔膜。

为了提高PTFE多孔膜的PF值，至今一直认为，只要减小PTFE多孔膜的纤维的直径就可以了，但，根据最近的研究，已经了解，单纯减小纤维的直径，所提高的PF值是有限的(第15期ICCCS国际论丛论文集，454页～463页，O.Tanaka等著)。其原因是，当减小PTFE多孔膜的纤维直径时，虽然单独一根纤维的捕集效率η确实能增大而超过1，但因为受到附近纤维的干涉，实际捕集效率η要比通过计算得到的η小。

下面，参照上述文献(第15期ICCCS国际论丛论文集)说明其原因。

图15表示以往滤材中的纤维61与这种纤维61所捕集的粒子63之间的关系，图16表示构成PTFE多孔膜的纤维71与这种纤维71所捕集的粒子73之间的关系。图中，构成滤材的纤维61、71的纤维直径用d_f表示，在离开该纤维规定距离的位置上，由该纤维所能捕集到粒子的分布宽度用d_e表示。此时，滤材的单独一根纤维的捕集效率可用公式1表示。

[公式1]

                       η＝d_e/d_f

如图15所示，在以往的滤材中，纤维直径d_f比较大，所以单独一根纤维的捕集效率η比1小，而由于PTFE多孔膜的纤维直径d_f非常的小，所以单独一根纤维的捕集效率η就比1大。

因此，如图16所示，一根纤维所能捕集的范围S就有一部分与附近的另一根纤维的所能捕集的范围S’重合(图中用符号P表示的范围)，所以每一根纤维的捕集效率，即单独一根纤维的捕集效率η就减小了。

其结果，如上所述，以PTFE多孔膜作为一个整体来说，单独一根纤维的实际捕集效率，要比单独一根纤维的理论捕集效率(不考虑许多纤维之间的干涉造成的捕集效率的降低的单独一根纤维的捕集效率)的值小。

根据这个理由，即使减小滤材纤维的直径，也不可能期待单独一根纤维的实际捕集效率增大，因而难以提高PF值。迄今为止所知道的PTFE多孔膜的PF值为32，还不知道有超过这个值的PTFE多孔膜。

此外，实际上，为了使用PTFE多孔膜作为过滤器滤材，就必须重叠通气性支承材料。这样做，不但从使用性能上提高了PTFE多孔膜单体的强度，并且对于防止在把滤材加工成所希望的形状时受到损伤，也是必要的。可是，当在PTFE多孔膜上重叠通气性支承材料时，PTFE多孔膜在厚度方向受到压缩，PTFE多孔膜的纤维之间的距离缩小了，结果，实际上的η值减小了，以致重叠了通气性支承材料的PTFE多孔膜的PF值，比PTFE多孔膜单体的PF值还要小。

实际上，在特开平10-30031号公报上就记载着，当在PF值为26.6的PTFE多孔膜上重叠通气性支承材料时，其PF值变成了19.8了。以往，对于在PTFE多孔膜上重叠了通气性支承材料后的滤材，在WO 98/26860公报中报道的PF值为21.8，而在第15期ICCCS国际论丛的论文集中报道的PF值为28，未见有报道超过这些数值的。

发明内容

本发明的第一目的是在PTFE多孔膜的至少一面上重叠了通气性支承材料的过滤器滤材的基础上，提供一种滤材在热重叠后，其过滤器滤材的单独一根纤维的捕集效率η的减小受到控制，因此压力损失小，而捕集效率高的高性能过滤器滤材。更详细的说，例如，是在PTFE多孔膜的至少一面上重叠了通气性支承材料的过滤器滤材的基础上，提供一种实际上单独一根纤维的捕集效率η为理论计算的单独一根纤维的捕集效率η的80％，能减少热重叠后的过滤器滤材的单独一根纤维的捕集效率η的减小，而且压力损失小，捕集效率高的高性能过滤器滤材。

本发明的第二目的是对在PTFE多孔膜的至少一面上重叠了通气性支承材料的过滤器滤材进行打褶加工后制成的过滤器组件的基础上，提供一种压力损失小，而捕集效率高的过滤器组件。

本发明的第三目的是把在PTFE多孔膜的至少一面上重叠了通气性支承材料的过滤器滤材进行打褶加工制成的过滤器组件，容纳在框架中的空气过滤器部件的基础上，提供一种压力损失小，而捕集效率高的空气过滤器部件。

本发明的第四目的是提供一种高效率的制造上述过滤器滤材的方法。

权利要求1中所记载的过滤器滤材，具有用PTFE制成的多孔膜，以及热重叠在上述多孔膜至少一面上的通气性支承材料。并且，当使空气以5.3cm/s的流速透过滤材时所产生的压力损失，和使用粒子直径为0.10～0.12μm的硅粒子时所测定的捕集效率，代入下列公式2时，计算所得的PF值超过32，

[公式2]

PF＝[-log(透过率(％)/100)/压力损失(Pa)]×1000

(式中，透过率(％)＝100-捕集效率(％))。

如上所述，已经公知的以往的过滤器滤材的PF值为28，还不知道有PF值超过此值的过滤器滤材。

可是，经过本发明人等的研究后发现，例如，在PTFE细粉中加入规定比例以上的液体润滑剂后制成PTFE多孔膜，就能获得填充率小而空隙率大的PTFE多孔膜。

这种PTFE多孔膜与以往的PTFE多孔膜相比，在减小其压力损失的同时，不仅能有效地发挥多孔膜表层部分纤维的捕集功能，而且还能充分发挥内侧纤维的捕集功能，大幅度提高了捕集效率。因此，这种PTFE多孔膜，与以往的PTFE多孔膜相比，PF值大幅度提高了。

因此，利用这种PTFE多孔膜作为过滤器滤材，可以获得PF值大幅度提高的过滤器滤材。

权利要求2中所述的过滤器滤材是在权利要求1的过滤器滤材上，把通气性支承材料热重叠在滤材两侧的最外侧。

如上所述，通气性支承材料是用来稳定PTFE多孔膜的形态，提高其使用性能的，但是，在后述的制造过滤器组件和空气过滤器部件的过程中，从减小构成PTFE多孔膜的纤维损伤的观点看来，把PTFE多孔膜露出在过滤器滤材外部是不利的。

因此，在这种过滤器滤材中，在过滤器滤材的两侧的最外层部分重叠了通气性支承材料，以减小多孔膜所受到的损伤。

按照这种过滤器滤材，例如，即使在用多层PTFE多孔膜层叠起来的多层结构的过滤器滤材中，由于其最外层部分上重叠了通气性支承材料，所以能有效地减小PTFE多孔膜所受到的损伤。

权利要求3中所述的过滤器滤材是在权利要求1或2的过滤器滤材中，其通气性支承材料是热熔接性的无纺布。

在这种过滤器滤材中，虽然在PTFE多孔膜进行热重叠时，把通气性支承材料的一部分熔接在PTFE多孔膜上，但作为这种通气性支承材料，如果是不对过滤器滤材的压力损失产生影响的材料，例如，是使PTFE多孔膜的压力损失非常小的材料，则也可以使用目的是补强以往的PTFE多孔膜的公知的材料。

理想的通气性支承材料是至少表面有热熔接性能的无纺布，更好一些，则是用包芯结构纤维制成的无纺布(例如，芯子是聚酯材料，而外层是聚乙烯材料；芯子是高熔点的聚酯，而外层是低熔点聚酯的纤维)。

权利要求4所述的过滤器滤材，是在权利要求1或2的过滤器滤材中，其PTFE的分子量大于600万。

关于PTFE的分子量，从提高PF值的观点来看，没有特别的限制，但，如果分子量小了，延伸性能就会变坏，在延伸时会发生多孔膜破损，或者所制造的PTFE多孔膜很不均匀等等，很难在商业上作为过滤器来使用，所以使用分子量大于600万的PTFE较为理想。

权利要求5所述的过滤器滤材，是在权利要求1或2的过滤器滤材中，其多孔膜的填充率在8％以下。

如上所述，当PTFE多孔膜的填充率增大时，纤维之间的距离就变小，范围接近的各纤维之间会发生干涉，使得过滤器滤材的单独一根纤维的捕集效率小于理论上的单独一根纤维的捕集效率。

可是，本发明人等研究后发现，当使用上述方法制造PTFE多孔膜时，填充率较小，结果，就能获得纤维之间的距离较大的PTFE多孔膜。

因此，在这种过滤器滤材中，填充率比规定值低的PTFE多孔膜就是指填充率在8％以下的PTFE多孔膜。

权利要求6所述的过滤器滤材，是在权利要求1或2的过滤器滤材中，构成多孔膜的纤维的平均纤维直径小于0.1μm。

由于PTFE多孔膜的纤维直径比以往的玻璃纤维滤材的纤维直径小，所以如上所述，一方面PF值变大，而另一方面，又具有容易受到填充率大的影响而使单独一根纤维的捕集效率降低的性质。而且，PF值越高，这种性质就越明显。

因此，在本发明中，所使用的多孔膜是纤维直径小于规定值的PTFE多孔膜，在使用这种PTFE多孔膜的过滤器滤材中，能获得很高的PF值。

权利要求7所述的过滤器滤材，是在权利要求1或2的过滤器滤材中，其多孔膜的PF值超过35。

如上所述，PTFE多孔膜一般是在过滤器滤材的加工过程中，当把通气性支承材料热重叠在它上面时，其PF值随之降低，然而，在本发明中，由于使用了高性能的PTFE多孔膜而使得过滤器滤材具有更高的PF值，可获得PF值超过35的过滤器滤材。

权利要求8所述的过滤器滤材，是在权利要求1或2的过滤器滤材中，多孔膜的实际单独一根纤维的捕集效率η，是根据多孔膜的物性计算出来的单独一根纤维的捕集效率η的80％以上。

如上所述，虽然PTFE多孔膜单独一根纤维的捕集效率η大于1，但因与附近的纤维产生干涉，所以实际上单独一根纤维的捕集效率要小于理论上单独一根纤维的捕集效率。

可是，如下面所要描述的，根据本发明人等的研究结果，例如，当用规定比例以上的液体润滑剂混合在PTFE细粉中的混合物制作成PTFE多孔膜时，发现与以往的PTFE多孔膜相比，能获得填充率较小而纤维之间的距离较大的PTFE多孔膜，纤维之间的干涉减小了。即，已经查明，借助于这种制造方法，能获得将实际上单独一根纤维捕集效率的减小，控制在计算所得的单独一根纤维捕集效率的80％以上的PTFE多孔膜。

因此，在本发明中，由于把这种PTFE多孔膜用在过滤器滤材上，与以往的PTFE多孔膜相比，能获得单独一根纤维捕集效率η的减小程度很小的高性能过滤器滤材。

另外，在本发明中，所谓多孔膜的物性，是指下文中[公式10]中的与PTFE多孔膜相关的各种数值。

权利要求9所述的过滤器滤材，是在权利要求1或2的过滤器滤材中，将其使用在透过滤材的风速为1.4cm/秒的情况下，粒子直径在0.3μm以上的粒子的捕集效率超过99.97％，并且，在滤材的透过风速为1.4cm/秒时，压力损失为50Pa～500Pa的空气过滤器部件上。

具有这种性能的空气过滤器部件，一般来说，适合于用作具有HEPA过滤器的规格的，要求高洁净度的空间中的空气过滤器部件。近年来，这种需求正在逐渐增长。而且，使用上述高性能PTFE多孔膜的过滤器滤材，具有适合于获得这种HEPA过滤器的性能。

因此，在本发明中，使用这种PTFE多孔膜，就能获得可用于HEPA过滤器的过滤器滤材。

权利要求10所述的过滤器滤材，是在权利要求1或2的过滤器滤材中，将其使用在滤材的透过风速为1.4cm/秒时，粒子直径大于0.1μm的粒子捕集效率超过99.9999％，并且，在滤材的透过风速为1.4cm/秒时，压力损失为50Pa～500Pa的空气过滤器部件上。

具有这种性能的空气过滤器部件，一般来说，适合于用作具有ULPA过滤器的规格的，用于要求的洁净度比HEPA过滤器的洁净度更高的空间中的空气过滤器部件。而且，使用上述高性能PTFE多孔膜的过滤器滤材，具有适合于获得这种ULPA过滤器的性能。

因此，在本发明中，使用这种PTFE多孔膜，就能获得可用于ULPA过滤器的过滤器滤材。

权利要求11所述的过滤器组件，包括加工成规定形状的，如权利要求1到10中任何一项权利要求所述的过滤器滤材。

由于过滤器滤材是用于空气过滤器部件的，所以加工成波浪形等规定的形状，在本发明中，由于使用了上述高性能的过滤器滤材，所以能获得高性能的过滤器组件。

权利要求12中所记载的过滤器组件，包含了过滤器滤材和隔垫。过滤器滤材是经过打褶加工的，如权利要求1或2中的过滤器滤材。隔垫是为了保持经过打褶加工的过滤器滤材的形状用的，用聚酰胺树脂制成的零件。

通常，为了把过滤器滤材用于空气过滤器部件，在进行打褶加工的同时设置为保持打褶间隔用的隔垫，但，由于使用了上述高性能的过滤器滤材，所以在本权利要求中能获得高性能的过滤器组件。另外，所谓打褶加工，如下文中所述，就是指把过滤器滤材交错地反复折叠，形成波浪(或者褶裥)的形状。

权利要求13中所记载的空气过滤器部件，具有权利要求11或12中记载的过滤器组件，和容纳过滤器组件的框架。

过滤器组件是用于容纳在规定的框架内，加工成空气过滤器部件的，由于使用了上述高性能过滤器组件，所以能获得高性能的空气过滤器部件。

权利要求14所记载的过滤器滤材的制造方法，其中的过滤器滤材具有用PTFE制成的多孔膜，以及热重叠在上述多孔膜至少一面上的通气性支承材料；并且，当使空气以5.3cm/s的流速透过时的压力损失，和使用粒子直径0.10～0.12μm的硅粒子时所测定的捕集效率代入下列公式2时，计算所得的PF值超过32，

[公式2]

PF＝[-log(透过率(％)/100)/压力损失(Pa)]×1000

(式中，透过率(％)＝100-捕集效率(％))。

这种过滤器滤材的制造方法具有第一工序、第二工序、第三工序和第四工序。在第一工序中，在每1kg PTFE细粉中加入380ml以上的20℃的液体状润滑剂，经过混合而获得混合物。另外，在本发明中，液体润滑剂的量是指20℃时的值。在第二工序中，对上述混合物进行压延之后，去除上述润滑剂，获得未经烧成的带子。在第三工序中，延伸上述未经烧成的的带子，以获得上述多孔膜。在第四工序中，在上述多孔膜的至少一面上热重叠通气性支承材料。

如上所述，根据本发明人等最近的研究，现在已经很明确，要使PTFE多孔膜能获得更高的PF值，仅仅减小多孔膜纤维的直径，提高的PF值是有限的。

于是，经过本发明人等的锐意研究，结果发现，例如，对于分子量600万以上的PTFE细粉，在20℃时，在每1kg PTFE细粉中加入380ml以上的液体润滑剂，挤出成膏状之后，在进行了压延的PTFE薄片中使液体润滑剂干燥，得到PTFE的未经烧成的薄片，然后沿长度方向，接着沿宽度方向使上述未经烧成的薄片延伸，用具有这些特征的方法去制作PTFE多孔膜，能获得具有以往所不可能获得的那样高的PF值的PTFE多孔膜。

在制作PTFE多孔膜时，为了保持PTFE多孔膜的非熔融加工性能，在PTFE细粉中混合了液体润滑剂，但是，关于这种液体润滑剂的量，按照本发明人等迄今为止的研究结果表明，在其它条件与以往相同的制造条件下，当增加液体润滑剂的混合量时，所制成的PTFE多孔膜，其压力损失逐渐下降。而且，进一步研究的结果表明，造成这种现象的原因如下。即，已经查明，当增加液体润滑剂的混合量时，对挤出成膏状和压延时的PTFE细粉施加应力的过程减慢了，PTFE细粉中纤维的发生点减少了。结果，当延伸尚未烧成的带子时，液体润滑剂的混合量多的带子中产生纤维的量就少，提高了多孔膜的空隙率，即，多孔膜的填充率下降了。因此，可以判定，压力损失减小了。同时，也可以判定，PTFE多孔膜的PF值增大了。此外，还查明，按照本发明的制造方法，即使在PTFE多孔膜上热重叠了通气性支承材料之后，仍能获得PF值超过32的过滤器滤材。

按照本发明的制造方法所获得的过滤器滤材的PF值能得以提高的理由如下。根据单独一根纤维的捕集理论，一般，当填充率变大时，由于按照屏蔽机制的粒子捕集效率提高了，多孔膜本身的PF值应该提高，然而，在实测的情况下，恰恰相反，填充率小时PF值却提高了。其理由是，按照第15期ICCCS国际论丛论文集，当填充率增大时，由于纤维之间的距离减小了，对于PTFE多孔膜那样的纤维直径很小的单独一根纤维的捕集效率η超过1的纤维来说，由于邻近的纤维发生了干涉，实际单独一根纤维的捕集效率，与纤维本身所具有的单独一根纤维的捕集效率η相比，反而变小了。相反，当填充率小而纤维之间的距离大时，由于相邻纤维的干涉区域很小，所以就能充分发挥纤维本身所具有的单独一根纤维的捕集效率η。

这样，本发明的PTFE多孔膜，由于防止了单独一根纤维的实际捕集效率η的减小，所以能超过以往所公知的PF值32，并进而还能超过后述的PF值35。

此外，如上所述，在PTFE多孔膜上热重叠通气性支承材料的过程中，通常所使用的方法是，让PTFE多孔膜和通气性支承材料通过至少有一根辊子加热的两根辊子之间，在厚度方向上进行压缩，这样，单独一根纤维的捕集效率η的损失很大，降低了作为滤材的PF值。

因此，在本发明中，为了不使具有很高PF值的PTFE多孔膜的PF值降低，采用了如特开平6-218899号公报中所公开的那种，不进行加压，只依靠其自重把PTFE多孔膜和通气性支承材料重叠在一起的方法，和减小卷取张力的方法等，尽可能在不使PTFE多孔膜的厚度方向受到压缩的状态下进行热重叠，以便获得具有高PF值的过滤器滤材。

权利要求15中所记载的过滤器滤材的制造方法，是在权利要求14的制造方法中，在第一工序中，在每1kg PTFE细粉中所混合的20℃时的液体润滑剂超过406ml。

如上所述，根据本发明人等的研究，已经发现，每单位重量的PTFE细粉中混合的液体润滑剂的量越多，就越能获得填充率降低得少的PTFE多孔膜，但，已经查明，此时的液体润滑剂的量最理想的是每1kg PTFE细粉中所混合的20℃下的液体润滑剂超过406ml。

因此，在这种制造方法中，把PTFE细粉中加入的液体润滑剂的混合量确定为这个值，就更能减小填充率，获得具有更高PF值的过滤器滤材。

权利要求16中所记载的过滤器滤材的制造方法，是在权利要求14或15的制造方法中，在第三工序中，在将上述未经烧成的带子沿着其长度方向延伸3～20倍之后，再沿着其宽度方向延伸10～50倍，以使上述未经烧成的带子经过延伸后的总面积的倍率为80～800倍。

在这种制造方法中，在延伸未烧成的PTFE带子的过程中，由于以上述延伸倍率进行延伸，所以能获得具有高性能的PTFE多孔膜的过滤器滤材。

权利要求17中所记载的过滤器滤材的制造方法，是在权利要求14或15所述的制造方法中，其通气性支承材料是用有热熔接性能的无纺布制成的。

在这种制造方法中，特别是在用具有热熔接性能的无纺布制成过滤器滤材的情况下，能获得高性能的过滤器滤材。

权利要求18中所述的过滤器滤材是在权利要求1的过滤器滤材中，其多孔膜是由至少两层结构构成的多层多孔膜。并且这种多层多孔膜包括：用聚四氟乙烯制成的第一多孔膜，和用变性聚四氟乙烯所制成的，重叠在上述第一多孔膜上的第二多孔膜。

如上所述，以往的过滤器滤材，公知的PF值是28，还没有超过这一PF值的过滤器滤材为公众所知。其理由是，按照单独一根纤维的捕集理论，一般，在PTFE多孔膜那样的单独一根纤维的捕集效率η超过1的纤维中，很容易发生邻近纤维之间的干涉，与纤维本身所具备的单独一根纤维的捕集效率η相比，实际上的捕集效率要小得多(参见第15期ICCCS国际论丛论文集，454页～463页，O.Tanaka等著)。

可是，根据本发明人等的研究结果发现，例如，借助于把至少两层以上的同质PTFE多孔膜和变性PTFE多孔膜层叠起来的多层多孔膜，就能获得具有以往想象不到那样高的PF值的PTFE多孔膜。即，借助于后述的制造方法，能使PTFE多孔膜的纤维之间的距离增大。结果发现，防止了邻近纤维的干涉，能进一步获得以往所没有的高PF值的多孔膜。

下面，说明按照本发明制成的多层多孔膜之所以具有这样高的PF值的理由。

变性PTFE本身的延伸性能很差，用它单独制作多孔膜时，在延伸宽度方向的最后工序中，会发生断裂，不能获得用作空气过滤器的多孔膜。可是，当把这种变性PTFE重叠在同质PTFE上时，就不会发生断裂，就能够进行最后的宽度方向的延伸工序。

更详细的说，由于变性PTFE的延伸性能很差，所以使用变性PTFE的多层多孔膜的结构，与同质PTFE具有致密的构造相对照，其孔径是很大的网眼状，所以对于实质上作为粒子捕集层的PTFE多孔膜来说，会影响变性PTFE多孔膜层分界面上的多孔结构。即，在同质PTFE和变性PTFE的界面上，因为变性PTFE的网眼的孔径很大，会把同质PTFE多孔膜的孔径拉大，其结果是，与同样的同质PTFE多孔膜的内部结构相比，在与变性PTFE相邻的界面上的结构的孔径变大了，纤维之间的距离也加大了。

另一方面，由于PTFE多孔膜的捕集性能很高，捕集在PTFE多孔膜上的粒子都集中在多孔膜的最外面的表面上，但，由于上述理由，所以在界面上的同质PTFE多孔膜的纤维的单独一根纤维的捕集效率η，由于邻近纤维的干涉而减小了，结果，多孔膜的PF值提高了。

具有这种多层结构的多层PTFE多孔膜，与单独的PTFE多孔膜相比，由于粒子附着而产生的压力损失的上升率减小了。一般，在这种多层多孔膜中，比较大的粒子由大的网眼层捕集，而比较小的粒子则由小的网眼层捕集，所以说，压力损失的上升率减小了。

可是，当应用于在半导体工业的超洁净度工作室中使用的HEPA和ULPA过滤器中时，由于在超洁净度工作室中，大的粒子已经用初级过滤器之类清除掉了，所以不能减小由于上述理由而使压力损失上升。

在本发明的多层多孔膜中，同质PTFE多孔膜的界面由于变性PTFE多孔膜的影响而变成粗糙的状态与此有关。由于粒子的附着而使PTFE多孔膜的压力损失上升的原因，不是因为粒子积存在多孔膜内部而引起网眼堵塞，而是因为粒子在多孔膜表面上堆积成层状，形成了一层饼层的缘故。

按照本发明的多层PTFE多孔膜，由于作为粒子捕集层的同质PTFE多孔膜的表面粗糙了，即使附着粒子也难以形成饼层，因而能防止压力损失的上升。

此外，如上所述，像平常那样，让通气性支承材料通过至少有一根辊子加热的两根辊子之间的方法，把它热重叠在PTFE多孔膜上，由于在厚度方向受到压缩，所以单独一根纤维的捕集效率η的损失增大了，作为滤材的PF值降低了。

因此，在这种过滤器滤材中，使用的是如特开平6-218899号公报中所记载那样的，不进行加压，仅仅依靠自重把PTFE多孔膜与通气性支承材料重叠在一起的方法，以及减小卷取张力等等，尽可能在进行热层叠时不使PTFE多孔膜在厚度方向受到压缩，不使具有高PF值的PTFE多孔膜的PF值降低，从而获得高PF值的过滤器滤材。

权利要求19所记载的过滤器滤材是在权利要求1的过滤器滤材中，多孔膜是由至少两层结构构成的多层多孔膜。这种多层多孔膜包括：第一多孔膜；重叠在上述第一多孔膜上，并且其平均孔径为上述第一多孔膜孔径的10倍以上的第二多孔膜。

在这种过滤器滤材中，使用的是平均孔径不同的多层多孔膜层叠起来的多层多孔膜，其平均孔径小的第一多孔膜起实质上捕集层的作用。

在这种多层多孔膜中，在作为多孔膜制作时的最后一道工序的延伸过程中，在第一多孔膜上的与第二多孔膜的界面部分，在延伸之前是很细小的结构，当与第二多孔膜一起延伸时，第二多孔膜的平均孔径较大的纤维结构(例如，网孔状的结构)受到了将其进一步扩大的力，使第二多孔膜拉伸成为扩大很多的粗糙的结构。结果，第一多孔膜在界面部分的结构便成了具有比内部细小的结构大很多的结构。

因此，在这种多层多孔膜中，第一多孔膜界面部分的纤维之间的距离增大了，结果，相邻区域内的纤维之间就不会产生干涉，防止了单独一根纤维的捕集效率的降低。这样，就大幅度提高了多层多孔膜的PF值。

此外，在这种多层多孔膜中，不仅能在第一多孔膜的界面部分上捕集空气中的粒子，而且还能用内部纤维来捕集粒子。因此，粒子不会像以往那样堆积在第一多孔膜的界面部分上，形成饼层，结果，防止了压力损失的上升。

另外，理想的第二多孔膜的平均孔径是第一多孔膜的50倍，最好是第一多孔膜的100倍以上。

权利要求20中所记载的过滤器滤材，是在权利要求19的过滤器滤材中，第一多孔膜由同质PTFE制成，第二多孔膜由变性PTFE制成。

如上所述，根据本发明人等的研究，发现，在含有同质PTFE多孔膜和变性PTFE多孔膜的多层多孔膜中，同质PTFE多孔膜的界面部分，被延伸时平均孔径大的变性多孔膜的变形所拉动，纤维拉长了，纤维之间的距离增大了，结果，邻近的纤维之间不再发生干涉，减小了单独一根纤维的捕集效率的降低，PF值大幅上升。

因此，这种包括同质PTFE多孔膜和变性PTFE多孔膜的多层多孔膜，与通气性支承材料进行热层叠后制成的过滤器滤材，能获得PF值大幅度提高的，高性能的过滤器滤材。

以往，只知道热重叠了通气性支承材料之后的PTFE多孔膜的PF值在28以下，然而，在本发明中，由于特别采用了含有同质PTFE和变性PTFE那样的平均孔径不同的多孔膜的多层多孔膜，就能获得PF值超过32的过滤器滤材。

权利要求21中所记载的过滤器滤材，是在权利要求20的过滤器滤材中，其变性PTFE是在TFE单体中加入不能熔融加工的量的共聚单体后制成的。

在本发明中，用作变性PTFE的变性PTFE细粉，是在TFE单体中加入极少量的共聚单体共同聚合后的细粉，共聚单体的量，一般为重量的0.01～0.3％左右。

添加了这种重量比例的共聚单体，变性PTFE的细粉不能进行熔融加工，保持了其非熔融加工的性能。

权利要求22中所记载的过滤器滤材，是在权利要求21的过滤器滤材中，共聚单体是由从下列这一组单体中选择出来的一种以上单体构成的：六氟丙烯，全氟烷基乙烯醚，全氟烃基乙烯醚，以及三氟氯乙烯。

作为共聚物理想的单体，有六氟丙烯，全氟烷基乙烯醚，全氟烃基乙烯醚，以及三氟氯乙烯等。具体的说，在本发明中，以使用这些物质作为单体的情况为对象。

权利要求23中所记载的过滤器滤材，是在权利要求19到22中任何一项权利要求所述的过滤器滤材中，其通气性支承材料热重叠在两侧的最外侧。

如上所述，通气性支承材料是用来使PTFE多孔膜的形态稳定，提高其处理性能的，但是，从减少构成PTFE多孔膜的纤维在后述的过滤器组件和过滤器部件的制造过程中所受到的损伤的观点来看，最好还是让PTFE多孔膜露出在过滤器滤材的外部。

因此，在这种过滤器滤材两侧的最外层部分上重叠通气性支承材料，以防止多孔膜受到损伤。

采用这种过滤器滤材，例如，即使是在具有用多层PTFE多孔膜层叠起来的多层多孔膜的过滤器滤材中，由于最外层部分上重叠了通气性支承材料，所以能有效地减少PTFE多孔膜受到的损伤。

权利要求24中所记载的过滤器滤材，是在权利要求19到22中任何一项权利要求所述的过滤器滤材中，其通气性支承材料是热熔接性的无纺布。

在这种过滤器滤材中，通气性支承材料在与PTFE多孔膜热重叠时，其一部分热熔接在PTFE多孔膜上，但，这种通气性支承材料对于过滤器滤材的压力损失没有影响，例如，是比PTFE多孔膜的压力损失低得很多的材料，也可以使用以往为了补强PTFE多孔膜的目的而使用的，公知的材料。

作为这种通气性支承材料，理想的是至少表面有热熔接性的无纺布，此外，更好一些，则是用包芯结构制成的无纺布(例如，芯子是聚酯材料，而外层是聚乙烯材料；芯子是高熔点的聚酯，而外层是低熔点聚酯的纤维)。

权利要求25中所记载的过滤器滤材，是在权利要求19到22中任何一项权利要求所述的过滤器滤材中，其多层多孔膜在与上述第一多孔膜重叠了第二多孔膜相反的一侧，还具有平均孔径为上述第一多孔膜平均孔径10倍以上的第三多孔膜。

本发明的多层PTFE多孔膜，并不限定为两层结构的多孔膜，也可以采用此处所述的三层以上的结构。在三层结构的情况下，如果中间层使用同质PTFE多孔膜，外层使用变性PTFE多孔膜；或者中间层使用变性PTFE多孔膜，外层使用同质PTFE多孔膜，都能获得以上所说的效果。

权利要求26中所记载的过滤器滤材，是在权利要求19到22中任何一项权利要求所述的过滤器滤材中，使用于滤材的透过风速为1.4cm/秒时，直径在0.3μm以上的粒子的捕集效率在99.97％以上，并且，在滤材的透过风速为1.4cm/秒时，压力损失在50Pa～500Pa之间的空气过滤器部件。

具有上述性能的空气过滤器部件，一般具有作为HEPA过滤器的标准，是近年来需求量很大的，适合于要求高洁净度空间使用的空气过滤器部件。而且，使用上述高性能的PTFE多孔膜的过滤器滤材，具有适合于获得这种HEPA过滤器的性能。

因此，在本发明中，使用了这种PTFE多孔膜，以便获得能用于HEPA过滤器的过滤器滤材。

权利要求27中所记载的过滤器滤材，是在权利要求19到22中任何一项权利要求所述的过滤器滤材中，使用于滤材的透过风速为1.4cm/秒时，直径在0.1μm以上的粒子的捕集效率在99.9999％以上，并且，在滤材的透过风速为1.4cm/秒时，压力损失在50Pa～500Pa之间的空气过滤器部件。

具有上述性能的空气过滤器部件，一般具有作为ULPA过滤器的标准，是适合于要求更高的洁净度空间使用的空气过滤器部件。而且，使用上述高性能的PTFE多孔膜的过滤器滤材，具有适合于获得这种ULPA过滤器的性能。

因此，在本发明中，使用了这种PTFE多孔膜，以便获得能用于ULPA过滤器的过滤器滤材。

权利要求28中所记载的过滤器滤材，是在权利要求19到22中任何一项权利要求所述的过滤器滤材中，上述多层多孔膜的PF值超过35。

如上所述，PTFE多孔膜在热重叠通气性支承材料，加工成过滤器滤材的过程中，PF值要随之下降，但是，在本发明中，由于使用了PF值比过滤器滤材的PF值高很多的PTFE多孔膜，所以能获得PF值超过35的过滤器滤材。

权利要求29中所记载的过滤器组件，具有加工成规定形状的，如权利要求19到22中任何一项权利要求所述的过滤器滤材。

过滤器滤材为了能在空气过滤器部件中使用，要加工成波浪形等等规定的形状，在本发明中，由于使用了上述高性能过滤器滤材，所以能获得高性能的过滤器组件。

权利要求30中所记载的过滤器组件，具有过滤器滤材和隔垫。过滤器滤材是打褶加工而成的，如权利要求19到22中所述的任何一项权利要求所述的过滤器滤材。隔垫是为保持上述打褶加工而成的过滤器滤材的形状用的，用聚酰胺热熔树脂制成的。

过滤器滤材为了能在空气过滤器部件中使用，通常，要在打褶加工的同时，设置保持打褶的间隔用的隔垫。由于使用了上述高性能的过滤器滤材，所以本发明能获得高性能的过滤器组件。另外，如下文中所述，所谓打褶加工，是指把过滤器滤材交错往返地折叠，形成波浪形(或者裙子形)的形状。

权利要求31中所述的空气过滤器部件，具有过滤器组件和框架。过滤器组件是权利要求29或30中所记载的部件。框架则是容纳过滤器组件的部件。

把过滤器组件容纳在规定的框架内，便成为空气过滤器部件，由于使用了上述高性能的过滤器组件，所以能获得高性能的空气过滤器部件。

权利要求32中所记载的过滤器部件的制造方法，是包括制造过滤器滤材的制造方法，这种过滤器滤材具有至少两层结构组成的多层多孔膜，并且在上述多层多孔膜的至少一面上有热重叠的通气性支承材料，上述多层多孔膜包括用同质PTFE制成的第一多孔膜，和用变性PTFE制成的第二多孔膜。这种制造方法具有第一工序、第二工序、第三工序、第四工序、第五工序和第六工序。

在第一工序中，把在同质PTFE细粉中混入液体润滑剂后制成的第一混合物，与在变性PTFE细粉中混入液体润滑剂的第二混合物填充在挤出模具的缸内的不同区域中。在第二工序中，把上述第一和第二混合物挤出来，成为一体的膏状。在第三工序中，对经过上述第二工序后的第一和第二混合物进行整体压延，获得多层成形体。在第四工序中，从上述多层成形体上除去上述液体润滑剂，获得未烧成的带子。在第五工序中，将未烧成的带子沿着长度方向延伸，然后再沿着宽度方向延伸，获得多层多孔膜。在第六工序中，在多层多孔膜的至少一面上热重叠通气性支承材料。

以上所述的多层多孔膜的制造方法是本发明人等经过研究后发现的一种方法，它是把同质PTFE细粉和变性PTFE细粉，填充在挤出模具的缸内的不同区域中，挤出成膏状之后，经过压延，去除液体润滑剂，再经长度方向的压延和宽度方向的压延而获得的。

在本发明中，借助于这种方法获得多层多孔膜，然后，再把通气性支承材料热重叠在其上，就能以很高的效率获得高性能的过滤器滤材。

权利要求33中所记载的过滤器滤材的制造方法，所制造的过滤器滤材具有至少两层结构组成的多层多孔膜，并且在多层多孔膜的至少一面上具有热重叠的通气性支承材料，多层多孔膜包括用同质PTFE制成的第一多孔膜，和用变性PTFE制成的第二多孔膜。这种制造方法具有第一工序、第二工序、第三工序、第四工序、第五工序和第六工序。

在第一工序中，把在同质PTFE细粉中混入液体润滑剂后制成的第一混合物，与在变性PTFE细粉中混入液体润滑剂的第二混合物分别挤出成膏状。在第二工序中，对经过第一工序后的第一混合物进行压延，获得第一成形体，同时，对经过第一工序后的第二混合物进行压延获得第二成形体。在第三工序中，分别从第一和第二成形体除去上述液体润滑剂。在第四工序中，把经过第三工序的第一和第二成形体重叠后获得未烧成带子。在第五工序中，使未烧成的带子沿着长度方向延伸，然后再沿着宽度方向延伸，获得多层多孔膜。在第六工序中，在多层多孔膜的至少一面上热重叠通气性支承材料。

以上所述的多层多孔膜的制造方法是本发明人等经过研究后发现的一种方法，它分别把同质PTFE细粉和变性PTFE细粉挤出成膏状之后，经过压延，去除液体润滑剂之后，把未烧成的带子重叠起来，接着再经长度方向的压延和宽度方向的压延而获得的。

这里，用这种方法获得多层多孔膜，然后，再把通气性支承材料热重叠在其上，就能以很高的效率获得高性能的过滤器滤材。

权利要求34中所记载的过滤器部件的制造方法，所制造的过滤器滤材具有至少两层结构组成的多层多孔膜，并且在上述多层多孔膜的至少一面上有热重叠的通气性支承材料，上述多层多孔膜包括用同质PTFE制成的第一多孔膜，和用变性PTFE制成的第二多孔膜。这种制造方法具有第一工序、第二工序、第三工序、第四工序、第五工序和第六工序。

在第一工序中，把在同质PTFE细粉中混入液体润滑剂后制成的第一混合物，与在变性PTFE细粉中混入液体润滑剂的第二混合物分别挤出成膏状。在第二工序中，对经过第一工序后的第一混合物进行压延获得第一成形体，同时，对经过第一工序后的第二混合物进行压延获得第二成形体。在第三工序中，分别从第一和第二成形体上除去液体润滑剂后获得两条未烧成的带子。在第四工序中，分别对两条未烧成的带子沿着长度方向进行延伸。在第五工序中，把两条长度方向经过延伸的带子重叠起来，沿着宽度方向进行延伸，获得多层多孔膜。在第六工序中，在多层多孔膜的至少一面上热重叠通气性支承材料。

以上所述的多层多孔膜的制造方法是本发明人等经过研究后发现的一种方法，它在分别把同质PTFE细粉和变性PTFE细粉挤出成膏状之后，经过压延，除去液体润滑剂，再经过长度方向的压延之后，把未烧成的带子重叠起来，接着再经过宽度方向的压延而获得的。

这样，借助于这种方法获得多层多孔膜，然后，再把通气性支承材料热重叠在其上，就能以很高的效率获得高性能的过滤器滤材。

权利要求35中所记载的过滤器滤材的制造方法，是在权利要求32～34中任何一项权利要求所述的过滤器滤材的制造方法中，其未烧成带子在长度方向上延伸的倍率为3倍以上20倍以下，其次，在宽度方向上延伸的倍率为10倍以上50倍以下，从而其总面积的增大倍率为80倍以上800倍以下。

在这种制造方法中，由于在对未烧成的PTFE带子进行延伸的过程中，按照上述延伸倍率进行了延伸，因而能获得具有高性能PTFE多孔膜的过滤器滤材。

权利要求36中所记载的过滤器滤材的制造方法，是在权利要求32～34中任何一项权利要求所述的过滤器滤材的制造方法中，其通气性支承材料是用热熔接性无纺布制成的。

在这种制造方法中，特别是在使用具有热熔接性的无纺布作为通气性支承材料了获得过滤器滤材的情况下，能获得高性能的过滤器滤材。

附图说明

图1是本发明第一实施例所采用的过滤器滤材的纵断面图；

图2是本发明第一实施例所采用的空气过滤器部件的立体图；

图3是本发明第一实施例所采用的过滤器组件的立体图；

图4是本发明第二实施例所采用的过滤器滤材的纵断面图；

图5是本发明第二实施例所采用的另一种过滤器滤材的纵断面图；

图6是本发明第二实施例所采用的空气过滤器部件的立体图；

图7是本发明第二实施例所采用的过滤器组件的立体图；

图8是PTFE多孔膜沿长度方向压延用的装置的示意图；

图9是PTFE多孔膜沿宽度方向压延用的装置(左半部)，和把无纺布重叠在PTFE多孔膜上的装置(右半部)的示意图；

图10是测定空气过滤器部件的压力损失的装置的示意图；

图11是说明本发明的第二实施例的过滤器滤材的制造方法的一个例子的说明图；

图12是PTFE多孔膜沿长度方向压延用的装置的示意图；

图13是PTFE多孔膜沿宽度方向压延用的装置(左半部)，和把无纺布重叠在PTFE多孔膜上的装置(右半部)的示意图；

图14是说明本发明的第二实施例的过滤器滤材的另一种制造方法的一个例子的说明图；

图15是说明以往滤材的纤维与这种纤维所捕集的粒子之间的关系的图；

图16是构成PTFE多孔膜的纤维与这种纤维所捕集的粒子之间的关系的图。