具体实施方式
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、其他物性，从具有各种纤维径的玻璃短纤维中自由选择。特别是，玻璃短纤维为利用火焰拉伸法、旋转法等制造得到的羊毛状玻璃纤维，是用于将滤材的压力损失保持为规定值、获得合适的捕集效率所必须的成分。由于纤维径变得越细，捕集效率变得越高，所以为了得到高性能的滤材，需要配合平均纤维径细的极细玻璃纤维。但是，如果纤维径变细，则有时压力损失过度升高，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，还可以混合多种不同纤维径的纤维进行配合。作为纤维径，通常使用小于5μm的纤维径。作为玻璃组成，在空气过滤器中使用的大多数为硼硅玻璃，其中，还包括具有耐酸性的C玻璃、具有电绝缘性的E玻璃(无碱性玻璃)等。另外，为了防止半导体工序等中的硼污染，还可以使用低硼玻璃短纤维、二氧化硅玻璃短纤维等。进而，只要不妨碍本发明的目的，则还可以在玻璃短纤维中配合30质量％以下的辅助材料，即，纤维径比玻璃短纤维粗且为5μm以上的短切玻璃纤维、天然纤维、有机合成纤维等。需要说明的是，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。
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，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，所以其平均纤维长度具有广泛的分布。另外，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，纤维长度的测定在显微镜下进行，但由于与其他纤维相比，玻璃短纤维的纤维径更细，所以精度良好且迅速地进行测定非常困难。但是，研究结果发现，如果使用本发明的沉降容积法，则可以间接地得到玻璃短纤维的平均纤维长度的信息。即，如果玻璃短纤维的比重约为2.5，在水中分散后静置时，从水分散体中游离而发生沉降。然而，如果平均纤维长度长，则会影响纤维之间保持在水中，难以发生沉降的现象。本发明的沉降容积，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，该数值越高，表示玻璃短纤维的平均纤维长度越长，是平均纤维长度的指标。
作为本发明中的具体的沉降容积的测定方法如下，分别取出在常温(23℃)条件下分散的原料浆液，将其用常温(23℃)的纯水稀释为0.04质量％，将上述稀释液放入内径38mm的250mL量筒内，放置12小时。接着，根据下述数学式2求出沉降容积。
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此处，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，但多少有影响，所以限定为0.04质量％。为了提高读数精度，本发明中测定中使用的容器使用带有刻度的量筒，但只要具有圆筒状的形状即可，也可以使用高型烧杯(tall beaker)、试验管等，没有特别限定。
本发明人等对此沉降容积与滤材的过滤特性，即与PF值之间的关系进行了考察，结果首次发现了上述沉降容积越大捕集特性变得越高。即，首次发现了玻璃短纤维的平均纤维长度越长，PF值变得越高。特别是如果沉降容积变为450cm3/g以上，则PF值急剧升高。虽然其原因尚不明确，但如果平均纤维长度短，则短玻璃纤维进入到构成滤材的纤维网络的空隙中，打乱网络结构变成不均匀的滤材，因此过滤性能降低。但是，相反地如果平均纤维长度长，则沉降容积变为450cm3/g以上，打乱网络的短纤维减少，滤材变得更均匀，因此粒子捕捉性能提高。另外，由于实质上平均纤维长度变长，所以也具有如下效果，即滤材构成纤维的缠绕变得良好，赋予粘合剂后的滤材强度、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，不仅在作为主体纤维的玻璃短纤维为100质量％时成立，而且在主体纤维为70质量％以上时也同样成立。
为了实现本发明的沉降容积，第一，选择平均纤维长度长的玻璃短纤维；第二，在滤材片材化时的浸渍软化·分散工序中破坏玻璃短纤维，不缩短平均纤维长度。对于第一点没有特别限定，但根据玻璃短纤维制造厂的制造方法、条件的不同，平均纤维长度特性不同，因此选择最适制造厂是重要的。另外，还可以举出在相同的制造厂内一边控制工序条件，一边发现最适条件的方法。第二点特别重要。即，这是因为即使在第一点中选择了最适的玻璃短纤维，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，例如可以举出下述方法：使用碎浆机、搅拌器、混合机、打浆机、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，但是消耗分散时间等，两者均存在优缺点，不能仅限于一个方法。例如可以通过降低搅拌器的旋转数，或者缩短分散时间等来降低分散能，由此能够缓和纤维破坏，但相反地纤维分散性变差，结果滤材片材的纤维网络变得不均匀，PF值降低。在各分散方法中，必须保持在最适条件，即，为构成纤维的纤维分散性均匀的状态，且为本发明的沉降容积以上。此处，所谓“构成纤维的纤维分散性均匀”的状态，是指取50ml分散后的原料浆料，边轻微振荡，边将其在1L的量筒内用水稀释至20倍后，在目视观察的状态下未观察到纤维结块、纤维集束，为均匀分散的状态。作为分散原料纤维的水的条件，为了使分散性良好，在硫酸酸性条件下采取在pH2～4范围内调整的方法，在pH中性条件下，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，引起纤维破坏的可能性增加；如果超过1.5质量％，则纤维分散性恶化。较优选为0.4～1.0质量％。
在玻璃短纤维中，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，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B2O3，所以脆且易切断，因此必须注意。因此，对工序的条件设定需要严格的管理。
通过使用具有本发明的沉降容积的玻璃短纤维原料，在除低硼玻璃短纤维之外的玻璃短纤维中，可以制成0.1-0.15μm粒子的PF值至少为9.9以上的滤材，且所述滤材为完全不附着粘合剂的无粘合剂状态。另外，在低硼玻璃短纤维中，可以制成该PF值至少为9.0以上的滤材。目前，由于还没有控制玻璃短纤维的平均纤维长度、即沉降容积的技术，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，不能制成此PF值以上的滤材，一般认为是由于如上所述纤维脆且易折断，纤维长度变短的原因。但是，由于玻璃的表面性与硼硅玻璃不同，所以即使在改善后，也难以将PF值提高至与硼硅玻璃短纤维等同。
此处，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、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，则滤材的压力损失升高，PF值降低。另外，受有机粘合药品、助剂等的影响PF值反而增加，根据情况，有时也可以得到为无粘合剂状态的滤材以上的PF值。但是，如果改善无粘合剂状态的滤材的PF值，则可以期待赋予有机粘合剂后的滤材的总PF值升高，因此着眼于无粘合剂状态滤材的PF值的必然性是充分的。
需要说明的是，对赋予了有机粘合剂的玻璃纤维滤材，可以通过采用下述方法，考察无粘合剂状态的PF值。即，将滤材在450℃的加热炉中加热2小时，燃烧除去有机粘合剂成分，由此可以基本完全达到无粘合剂状态(其中，还存在在450℃的温度下消散的助剂。)。作为其他方法，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、例如热水、或甲苯、丙酮、甲基乙基酮、四氯化碳、氯仿等有机溶剂、或超临界二氧化碳、超临界水等超临界流体，从滤材中提取有机粘合剂成分，由此也可以达到无粘合剂状态。另外，也可以在不破坏纤维的条件下使之分散于水中，由此测定本发明的沉降容积。
另外，即使在无粘合剂状态的滤材中，如果进行片材化时湿式片材的抄纸条件不合适，则纤维网络也会变得不均匀，无法达到上述PF值。但是，即使在不均匀的片材中，如果使用具有本发明的沉降容积的玻璃纤维原料，则也完全能够期待PF值升高。
此处，作为可以在本发明中使用的有机粘合剂，没有特别限定，但可以广泛使用丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂、环氧类树脂、烯烃类树脂、聚乙烯醇类树脂等合成树脂。通常，上述粘合剂树脂能够以水溶液或水类乳剂的形态，通过浸渍或喷雾等含浸、涂布处理被赋予给滤材。另外，为了降低上述粘合剂液的表面张力，还可以添加乙炔类、氟类表面活性剂。进而，为了赋予滤材实用上所需的防水性，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。
另外，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，优选使用热风干燥机、滚筒式干燥机等，在110～150℃下进行干燥。
实施例
实施例1：
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％、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，使浓度为0.5质量％，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，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％，使用手抄装置进行抄纸，由此得到湿纸。将其在130℃的滚筒式干燥机中干燥，得到坪量70g/m2的滤材。
实施例2：
在实施例1中，除使混合机电压为60V(电流实测值为2.9A)之外，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，与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材。
实施例3：
在实施例1中，除使混合机电压为50V(电流实测值为2.8A)之外，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，与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材。
实施例4：
在平均纤维径0.65μm的低硼玻璃短纤维(Lauscha公司制A06F)90质量％、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，使浓度为0.5质量％，使混合机电压从额定的100V降低至60V(电流实测值为3.0A)，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，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％，使用手抄装置，进行抄纸，由此得到湿纸。将其在130℃的滚筒式干燥机中干燥，得到坪量70g/m2的滤材。
实施例5：
在实施例4中，除使混合机电压为50V(电流实测值为2.9A)之外，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，与实施例4同样地得到坪量70g/m2的滤材。
实施例6：
在实施例1中，用浸渍软化装置代替混合机作为标准浸渍软化机，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，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，与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材。
实施例7：
在实施例4中，用浸渍软化装置代替混合机作为标准浸渍软化机，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，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，与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材。
实施例8：
在制造厂与实施例1不同的硼硅玻璃短纤维、平均纤维径0.65μm的极细玻璃纤维(Lauscha公司制B06F)90质量％、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％，将混合机电压从额定的100V降低至80V(电流实测值为2.9A)，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，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％，使用手抄装置进行抄纸，由此得到湿纸。将其在130℃的滚筒式干燥机中干燥，得到坪量70g/m2的滤材。
实施例9：
在实施例8中，除使混合机电压为70V(电流实测值为2.9A)之外，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，与实施例8同样地得到坪量70g/m2的滤材。
实施例10：
在实施例4中，将得到的湿纸浸渍到由丙烯酸类胶乳(商品名：Bonkote AN-155、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、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，由此将粘合剂赋予湿纸，之后，在130℃的滚筒式干燥机中干燥，得到坪量70g/m2、粘合剂固态成分附着量5.5质量％的滤材。
比较例1：
在实施例1中，除使混合机电压为额定的100V(电流实测值为2.9A)之外，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，与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材。
比较例2：
在实施例1中，除使混合机电压为80V(电流实测值为2.9A)之外，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，与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材。
比较例3：
在实施例1中，除使混合机电压为40V(电流实测值为2.6A)之外，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，与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材。
比较例4：
在实施例4中，除使混合机电压为额定的100V(电流实测值为3.0A)之外，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，与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材。
比较例5：
在实施例4中，除使混合机电压为70V(电流实测值为3.0A)之外，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，与实施例4同样地得到坪量70g/m2的滤材。
比较例6：
在实施例4中，除使混合机电压为40V(电流实测值为2.6A)之外，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，与实施例4同样地得到坪量70g/m2的滤材。
比较例7：
在实施例1中，用浸渍软化装置代替混合机作为标准浸渍软化机，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，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，与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材。
比较例8：
在实施例4中，用浸渍软化装置代替混合机作为标准浸渍软化机，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，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，与实施例1同样地得到坪量70g/m2的滤材。
比较例9：
对比较例5中得到的湿纸喷雾粘合剂液，所述粘合剂液中混合有丙烯酸类胶乳(商品名：Bonkote AN-155、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、制造商：共荣社化学社制)使其固态成分质量比为100/5，通过上述喷雾将粘合剂液赋予湿纸，之后，在130℃的滚筒式干燥机中干燥，得到坪量70g/m2、粘合剂固态成分附着量5.5质量％的滤材。
对实施例及比较例的滤材进行下述试验。
(1)压力损失
使用自制装置，向有效面积100cm2的滤材以面风速5.3cm/秒通风，用微差压计测定此时的压力损失。
(2)DOP捕集效率
向有效面积100cm2的滤材以面风速5.3cm/秒用空气进行通风，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，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。
需要说明的是，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。
(3)PF值
为滤材过滤性能指标的PF值，根据下述数学式1求出。PF值越高，在同一压力损失下表示捕集效率越高、或在同一捕集效率下表示压力损失越低。
[数2]
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※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)。
(4)拉伸强度
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，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、拉伸速度15mm/分钟的条件下进行测定。
(5)沉降容积
根据第4页最后1段记载的方法求出。
(6)分散性评价
构成纤维的纤维分散性评价如下：取50ml分散后的原料浆料，边将其轻微振荡边在1L的量筒内用水稀释至20倍，然后，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，则为○；如果不良，则为×。
(7)粘合剂除去处理
对附着有粘合剂的滤材，在500℃的电炉内保持30分钟，对粘合剂成分进行烧成处理。除去粘合剂后的压力损失、DOP捕集效率、PF值根据上述(1)、(2)及(3)的试验测定。另外，对于除去粘合剂后的沉降容积，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，使之分散，使浓度为0.04质量％，使用该液体利用第4页最后1段记载的方法进行测定。
以上试验的测定结果示于表1～5。
表1为在降低混合机电压、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，沉降容积低、PF值水平也低。这表明通过高旋转数的混合机处理，玻璃纤维被切断，纤维长度变短。在70～50V的条件下，沉降容积变为450cm3/g以上，PF值变为9.9以上。表明通过降低旋转数，纤维切断被缓和，过滤器特性被进一步改善。但是，在40V的条件下，旋转数过低，纤维分散性恶化，即使沉降容积高，但PF值却降低。
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，通过减少混合机叶片旋转数，使沉降容积为450cm3/g以上，由此使PF值提高至9以上。在40V的条件下也同样，纤维分散性恶化且PF值降低。但是，由于低硼玻璃短纤维比硼硅玻璃短纤维更脆，所以适合旋转数的范围变窄，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。
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，叶片形状、搅拌状态等不同，但如果根据适合的浸渍软化时间，使沉降容积为450cm3/g以上，则可以使PF值提高。另外，表明浸渍软化时间过长时纤维的切断大量产生。
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，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，原本平均纤维长度长的纤维。
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、附着有粘合剂的滤材的例子。如果附着有粘合剂，则所有例子的压力损失均升高，PF值降低，其降低比例相同。即，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、压力损失、捕集效率、PF值基本重现了无粘合剂状态的滤材的物性值。
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