[发明专利]空气过滤器用过滤材料的制造方法

说明书

本发明的目的在于提供一种使用纤维素纳米纤维而使粒子捕捉性能提升的空气过滤器用过滤材料的制造方法。本发明的空气过滤器用过滤材料的制造方法是使含有纤维素纳米纤维和分散介质的混合液附着于具有通气性的支撑体纤维素纳米纤维上，继而进行冷冻干燥，并且纤维素纳米纤维的数均纤维直径为1～50nm，分散介质为水和溶解于水的有机溶剂的混合分散介质，混合液中的纤维素纳米纤维的固体成分浓度为0.001～0.150质量％。

技术领域

本发明涉及一种空气过滤器用过滤材料、尤其是半导体、液晶、和生物/食品工业相关的洁净室或者洁净台等空气净化施设用途的空气过滤器、楼宇空调用空气过滤器或空气清洁机用途的空气过滤器等中所使用的空气过滤器用过滤材料的制造方法。

背景技术

为了捕捉空气中的次微米乃至微米单位的粒子，通常使用空气过滤器用过滤材料。空气过滤器用过滤材料根据其捕捉性能而大致分为粗尘过滤器用、中性能过滤器用、HEPA过滤器(High Efficiency Particulate Air Filter，高效空气过滤器)用或ULPA过滤器(Ultra Low Penetration Air Filter，超低穿透空气过滤器)用。对于这些空气过滤器用过滤材料的基本特性，除了要求微细灰尘粒子的捕捉效率高以外，还要求压力损失小，以降低用以使空气通过过滤器的能量成本。

近年来，纤维素纳米纤维的应用备受瞩目。一般而言，所谓纤维素纳米纤维是指数均纤维直径为1～100nm的(1)微细的纤维素纳米纤维(纤维素纤维)或(2)经过化学处理(改质)的微细的纤维素纳米纤维。作为(1)纤维素纳米纤维，例如为将纤维素纤维在高压下剪断而解纤的微纤化纤维素、纳米纤化纤维素(下文简称为MFC、NFC)或微生物所产生的微细的细菌纤维素(下文简称为BC)。作为(2)经过改质的纤维素纳米纤维，例如为利用40％以上的浓硫酸对天然纤维素进行处理而获得的纤维素纳米晶体(下文简称为CNC)或通过常温常压的温和化学处理及轻微的机械处理将构成木材纸浆的纤维最小单位即微原纤维制成水分散体而单独分离的超极细且纤维直径均匀的微细纤维素纤维(例如参照专利文献1)。

对于这些纤维素纳米纤维，业界期待用作过滤器材料或多孔质体。例如披露有一种白细胞去除过滤器材的制造方法，该过滤器材包含平均孔径为1.0μm以上且小于100μm的多孔质元件、和由该多孔质元件所保持的平均纤维直径为0.01μm以上且小于1.0μm的纤维构造体(例如参照专利文献2)。专利文献2中是使用乙酸菌所产出的细菌纤维素、或对人造丝进行硫酸处理并利用匀浆器进行微细化而获得的纤维素纤维作为纤维构造体。

不仅纤维素容易发生凝聚，纳米纤维分散液通常在干燥时也容易发生凝聚。因此，难以制成具有通气性的材料。作为使用纳米纤维而获得具有通气性的材料的方法，披露有如下的多孔体的制造方法，其是使数均直径为1～500nm的纳米纤维分散至分散介质中，使其附着在支撑体上，其后通过冷冻干燥而去除分散介质(例如参照专利文献3)。

纤维素纳米纤维由于亲水性高，所以在干燥时发挥作用的凝聚力强于源于热塑性聚合物的纳米纤维。作为使用纤维素纳米纤维而获得具有通气性的材料的方法，披露有如下的纤维素多孔质体的制造方法，其是使纤维素纳米纤维分散至水和溶解于水的有机溶剂的混合液中，并将该混合液冷冻干燥而去除分散介质(例如参照专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008-1728号公报

专利文献2：日本专利第3941838号公报

专利文献3：日本专利特开2008-101315号公报

专利文献4：日本专利特开2013-253137号公报

非专利文献