JP2000513648A

JP2000513648A - 清掃可能なフィルター媒体とフィルターエレメント

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Publication number: JP2000513648A
Application number: JP09539331A
Authority: JP
Inventors: エム．ウネンシャク，レイモンド; イー．バシノ，ジョン; ケー．スターク，スティーブン; エイチ．ウィルト，エリック
Original assignee: WL Gore and Associates Inc
Current assignee: WL Gore and Associates Inc
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2000-10-17
Also published as: EP0928220B1; US6110243A; CA2260105C; DE69711201T2; AU3727897A; CA2260105A1; WO1998002229A1; US5928414A; DE69711201D1; EP0928220A1

Abstract

(57)【要約】濾過プロセスに耐えるのに十分な高い強度を有し、かつフィルターエレメントを屈曲させて清掃するのに低いエネルギーの使用で済む延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）から新規なフィルターエレメントが構成される。さらに、本発明の新規なフィルター媒体は、フィルターのｅＰＴＦＥ膜構造のため、糸くずが発生せず非汚染性であり、このため、高効率の濾過を必要とする種々の工業で優れた濾過性能を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】清掃可能なフィルター媒体とフィルターエレメント発明の分野本発明は、フィルターバッグやカートリッジのような清掃可能なフィルターエレメントに使用される延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンの新規なフィルター媒体に関する。発明の背景ガス流からの粒子の除去は、各種の工業分野で長年にわたって行われている。粒子などをガス流から濾過する通常の手段には、限定されるものではないが、フィルターバッグ、フィルターチューブ、フィルターカートリッジが挙げられる。本願では、便宜上、これらのタイプの濾過手段を総称するのに用語「フィルターエレメント」を用いる。通常の濾過技術は、フィルターエレメントを使用し、エレメントを貫通する粒子を阻止し、粒子がエレメントの中及び／又は上に蓄積するにつれ、エレメントの濾過効率が高くなる。ある量のダストがフィルターエレメントの表面上でケーキになると、エレメントを貫くガスの流量は、エレメントからまとまったダストケーキが除去される（一般に、振動などの動揺の形態）ことが必要なレベルまで低下する。フィルターエレメントは、一般に、ポリエステル、ポリプロピレン、アラミド、ガラス、フルオロポリマーなどの種々の材料からなるフェルト及び／又は布帛から構成される。使用される材料のタイプの選択は、一般に、フィルターエレメントが接触するガス流、設備の運転条件、濾過される粒子のタイプに基づく。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、数多くの分野で有用性を実証している。工業材料（例えば、濾過材料）として、ＰＴＦＥは、通常多くの一般的金属やポリマー材料が劣化する過酷な化学的条件下で優れた有用性を示してきた。また、ＰＴＦＥは、高くは２６０℃から低くは約−２７３℃までの広い温度範囲にわたって有用である。ここで、通常の非多孔質ＰＴＦＥ材料は、とりわけシート状の非延伸膨張ＰＴＦＥの場合に、濾過手段として有効であるには不十分な気孔率を有する。例えば、非延伸膨張ＰＴＦＥ繊維の織物フェルト又はマットを作成し、織物の繊維の間に粒子を捕獲するといった代替手段が開発された。しかしながら、少なくともある意味でＰＴＦＥの非多孔性のため、これらの材料には依然として限界がある。延伸膨張ＰＴＦＥ膜を、通常のフィルターエレメントの表面ラミネートとして取り入れた場合、粒子濾過の分野で顕著な前進が得られた。１つの例は、流動するガス又は空気の流れからダスト粒子を除去するフィルターカートリッジに関する米国特許第４８７８９３０号に教示される。カートリッジに好ましいフィルター媒体は、多孔質延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン膜の層を備えたフェルト又は布帛複合材料である。延伸膨張ＰＴＦＥ膜の使用は、フィルターエレメントの性能を大きく向上させたが、これは、延伸膨張ＰＴＦＥ層が存在しないときに生じるエレメントの深部で捕集されるのではなく、延伸膨張ＰＴＦＥの表面上で粒子が捕集されるためである。いくつかの顕著な長所がこれらのフィルターエレメントに見られる。第１に、エレメントの濾過効率は、濾過プロセスの直後から高く、高い効率を得るのに粒子のケーキが堆積する必要がない。第２に、粒子がエレメントの裏地に入り込まずに繊維を擦って磨耗させないため、エレメントがより長持ちする。第３に、膜の表面が滑らかでより低い表面エネルギーを有するため、エレメントから粒子のケーキを洗い落とすのに必要な清掃エネルギーがより小さい。全てが延伸膨張ＰＴＦＥからなるフィルターバックが米国特許第４９８３４３４号に記載されており、この特許は、カード処理した延伸膨張ＰＴＦＥステープル繊維のフェルトにラミネートされた延伸膨張ＰＴＦＥ膜を開示している。このフィルターバックは、延伸膨張ＰＴＦＥの強度と可撓性による良好なパルスジェット清掃能力を呈すると同時に、良好な耐熱性、化学的不活性、高い空気透過性を提供する。延伸膨張ＰＴＦＥを取り入れた上記の各々の場合において、フィルターエレメントは、膜に意図的に支持を与えて厳しい濾過・洗浄プロセスに耐え得るようにする裏地にラミネートされた膜を備える。濾過分野における一般的教示は、フィルターエレメントをより耐久性にするためにより重い支持や裏地の必要性に集中しているが、しかしながら、より高い強度と耐久性のためにより重い支持材料を使用することは、フィルターを貫く気流により抵抗し、フィルターエレメントを清掃するのにより多くのエネルギーを必要とするといった負の効果をもたらす。例えば、２２オンス／平方ヤード（７４５ｇ／平方メートル）に及ぶ重さのラミネートが開発され、これは、より長い寿命を与えるものの、重くて嵩張り、エレメントを屈曲・清掃するのにより多くのエネルギーを必要とする。また、このような材料の欠点として、限定されるものではないが、ラミネート式エレメントの複雑性による高い製造コスト、ラミネートされた層の間の内部応力によるバッグの磨耗、支持に対するフィルターエレメントの動き（バックの磨耗と究極的な破損をもたらす）を防ぐためにフィルターアセンブリのエレメントに正確に適合させる必要性、効果的な洗浄を達成する困難性、ラミネート式媒体の粒子化による汚染、フィルターバックを使い古した後の多量の材料の処分、及び濾過アセンブリの設計の中で過剰量のラミネート式フィルターエレメントを備える必要性が挙げられる。本発明の新規なフィルターエレメントは、下記により詳しく説明するように、これらの問題を解決し、従来技術のフィルターエレメントを凌駕する顕著な特長を提供するものとして提案される。発明の要旨本発明は、清掃可能な濾過媒体として使用される延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、及びそのフィルター媒体を取り入れた新規な清掃可能なフィルターエレメントに関する。本新規なフィルター媒体とエレメントは、フィルターエレメント工業における濾過問題を解決するために、特異で予想外のアプローチに基づくものである。具体的には、ｅＰＴＦＥ膜そのものを濾過媒体として使用することが、従来技術のラミネート構造よりも低い全体的強度を有するけれど、ｅＰＴＦＥのラミネート式構造からなる既存のフィルターエレメントを超える清掃可能なフィルターエレメントの優れた性能をもたらし、濾過分野において多大な利益を与えるといった新しい知見に基づくものである。濾過媒体としてのｅＰＴＦＥ膜そのものの優れた性能は、濾過設備の用途と設計において大きな融通性を可能にする。具体的には、濾過媒体がｅＰＴＦＥの薄い膜からなるため（とりわけ軽量で可撓性である）、フィルターエレメントを貫く空気流量が、従来のラミネート式材料に比較して非常に大きく、このため、その表面から捕集ケーキを除去するのに非常に僅かなエネルギーを必要とするに過ぎない。フィルターエレメントを清掃するのにこのように僅かなエネルギーを使うに過ぎない性能は、膜に与える応力が非常に小さく、このため、驚くべき耐久性と、従来の材料の性能から予想されるよりもはるかに長い寿命をもたらす。また、軽量のｅＰＴＦＥ材料の膜を使用することは、通常のラミネート式材料に比較して、フィルターケージに接触する材料の磨耗を少なくし、通常のラミネート式構造で存在する層間に生じる応力の存在を解消する。さらに、ｅＰＴＦＥ膜の耐薬品性と耐熱性は、広範囲な温度と化学的環境でフィルターエレメントを使用することを可能にする。さらに、本発明の新規なフィルター媒体は、媒体がｅＰＴＦＥ膜のみであることから、糸くずが発生せず非汚染性であり、このため、高効率の濾過を必要とする種々の工業で優れた濾過性能を提供する。本発明のさらなる特長は、本発明のフィルターエレメントに僅かな量の材料を使用するに過ぎないため、使い古したフィルターエレメントで始末すべき材料の量が僅かなことである。図面の説明以上の要旨及び以下の本発明の詳細な説明は、添付の図面と併せて読み進める時、より的確に理解されるであろう。本発明の説明のため、図面には現状で好ましい態様が示されている。ここで、本発明は示されたそのままの配置や装備に限定されるものではないことを理解すべきである。図１は、本発明に係るｅＰＴＦＥ膜の１０００倍の顕微鏡写真である。図２Ａと図２Ｂは、本発明に係るフィルターバッグのある態様である。図３Ａと図３Ｂは、本発明に係るフィルターバッグを取り入れた、それぞれ濾過の前と途中のフィルターバッグアセンブリを示す。図４は、図３Ａと図３Ｂのフィルターバッグアセンブリであり、濾過アセンブリの使用中の屈曲又は清掃時のフィルターバッグを示す。図５Ａと図５Ｂは、それぞれ濾過と清掃時の本発明のフィルターカートリッジを示す。図６Ａと図６Ｂは、それぞれ濾過と清掃時の本発明のフィルターカートリッジの別な態様を示す。発明の詳細な説明本発明は、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜から構成された、改良された清掃可能なフィルター媒体及び改良された清掃可能なフィルターエレメントに関する。本発明の新規なフィルター媒体は、裏地材料などの別な層又は構成部分を必要とせずに、濾過プロセスに耐えるのに十分な強度を有する。即ち、本発明の新規な特徴は、従来のフィルターエレメントに比較して、本発明の新規なフィルターエレメントに使用される清掃可能な濾過媒体としてのｅＰＴＦＥ膜そのものの優れた性能である。本発明のｅＰＴＦＥ膜の優れた性能は、濾過設備の用途と設計に顕著な融通性を可能にする。例えば、本発明の好ましい態様において、フィルターエレメントがｅＰＴＦＥの清掃可能な濾過媒体からなるため、フィルターエレメントを貫く空気流量が非常に大きく、このため、濾過された材料の捕集ケーキをその表面から離脱させるのに非常に僅かなエネルギーを必要とするに過ぎない。また、ｅＰＴＦＥ膜の軽量性と可撓性が、媒体のかなりの程度の運動を可能にし、清掃時における捕集ケーキの非常に効率的な除去をもたらす。また、本発明のフィルターエレメントは、種々の濾過設備アセンブリに適合し得る自在的寸法で作成されることができ、このため、現状で存在する非常に様々なフィルターアセンブリにフィットするように調整された多数のフィルターエレメント構造の必要性を回避することができる。例えば、前述のように、従来のラミネート式構造の濾過媒体は、ケージに対するフィルターエレメントの動きとそれによる磨耗を防ぐだけでなく屈曲・清掃の際の層間の応力を防ぐために、支持ケージに対して非常にピッタリとフィットすることを必要とする。この点に関し、エレメントが構造体にぶら下がる又は自由に載ることができる仕方でケージ又はプリーツ形カートリッジのような支持構造に容易にフィットする高度に可撓性で適合性のあるｅＰＴＦＥフィルターエレメントを使用することは、エレメントの清掃を助長し、付加的な濾過表面を提供し、支持構造体の谷部にダストが集まる可能性を低下させると考えられる。フィルターエレメントを清掃するのに低いエレメントの使用でよいことは、非常に小さい応力を膜に与えるに過ぎなく、このため、従来の材料の性能から予想されるよりも、エレメントの驚くべき耐久性と長い寿命をもたらす。本発明の適切な清掃法には、限定されるものではないが、振動、バックパルス、逆流空気清掃、音波清掃、振盪が挙げられる。また、フィルターアセンブリを清掃するのに低いエネルギーの使用でよいことは、濾過設備の設計者に、より効率的でより低エネルギーの濾過設備を設計するのに大きな融通性を与えることができる。本発明のさらなる特長は、ｅＰＴＦＥ膜の耐薬品性と耐熱性であり、これは、広い温度範囲と化学的環境でフィルター媒体とフィルターエレメントを使用することを可能にする。さらに、ｅＰＴＦＥ膜の生来の潤滑性と非常な軽量は、支持構造体上のフィルターエレメントの磨耗をさらに低下させる。また、本発明の新規なフィルター媒体は、媒体がｅＰＴＦＥ膜の構造体のみであることから、糸くずが出なくて非汚染性であり、このため、高効率の濾過を必要とする種々の工業に、優れた濾過性能を提供すると同時に汚染が少ない。本発明のさらなる付加的な特長は、ラミネート式構造体に比較し、本発明のフィルターエレメントに少量の材料を使用することであり、これにより、使い古したフィルターエレメントにおいて始末すべき材料の量を低減させる。本発明の新規なｅＰＴＦＥフィルターエレメントは、一般に、従来のラミネート式フィルターエレメント材料の体積の１０％を占めるに過ぎなく、こうした従来の材料よりも平均で８０％の重量低下である。例えば、本発明の平均的ｅＰＴＦＥ媒体は、約３０〜４０ｇ／平方メートルの重さであるのに対し、従来の軽量ポリエステルラミネートフィルター媒体は約４００ｇ／平方メートルである。しかも、これによる搬送や取扱いにおける省力が、本発明の材料に現れることができる。本発明のフィルターエレメントを作成するために使用されるｅＰＴＦＥ膜の新規や濾過媒体は、高いボール破裂強度を伴って高い空気流量を示す。本発明の好ましいｅＰＴＦＥフィルターエレメント材料は、下記の仕方で作成される。即ち、ファインパウダーＰＴＦＥ樹脂に、配合物が得られるまで、無臭ミネラルスピリットのような潤滑剤を配合する。使用される潤滑剤の体積は、押出の前に粒子の剪断の可能性を最少限にするように、ＰＴＦＥ樹脂の一次粒子を潤滑するのに十分であるべきである。次いで、配合物を圧縮してビレットにし、例えばラム式押出機によって押出し、押出物の凝集性シートを作成する。約３０：１〜３００：１の縮小比を使用することができる（即ち、縮小比＝押出シリンダーの横断面積÷押出ダイの横断面積）。殆どの用途について、７５：１〜１００：１の縮小比が好ましい。次いで、蒸発などによって潤滑剤を除去することができ、次いで、ドライ凝集性押出物のシートを少なくとも１つの方向に、その元の長さの約１．１〜５０倍に迅速に延伸膨張する（約１．５〜２．５倍が好ましい）。延伸膨張は、例えば米国特許第３９５３５６６号に教示の方法にしたがい、約１００〜３２５℃の温度の回転する一連の加熱ローラー又は加熱プレートの上にドライ凝集性押出物を通すことによって行うことができる。あるいは、潤滑剤を除去する前に、Ｂａｃｉｎｏの米国特許第４９０２４２３号に記載の仕方で押出シートを延伸膨張することもできる。さらに別な態様において、Ｂａｃｉｎｏの米国特許第５４７６５８９号に教示の仕方で押出シートを延伸膨張することもできる。これらの特許の各主要部は、本願でもとりわけ参考にして取り入れられている。好ましい態様において、この材料を１．１：１〜５０：１の比でさらに延伸膨張し（５：１〜３５：１が好ましい）、最終的な微細多孔質シートを作成することができる。好ましくは、シートの縦と横の両方向で強度を高めるように、シートを二軸で延伸膨張する。最終的に、３４０℃を超える温度に曝すことにより、その材料をアモルファス固定工程に供することができる。本発明の材料は、好ましくは、シートの形態に作成し、そのシートは、固有の融通性のおかげで、様々な別な所望形状の例えばチューブ、ストリップ、凹型又は凸型構造などに形成することができる。あるいは、特定の用途に対処するため、本発明の材料を同様にして押出又はその他の仕方で、求められる連続チューブ、ロッド（即ち、シリンダー）、角形、異形その他の構造にすることができる。上記のプロセス工程で得られるシートは、限定されるものではないが、０．０１ｍｍ〜２ｍｍの範囲の厚さで製造することができる。また、シートは、その後で層状に重ね、十分な圧力を加えながら約３００℃〜４００℃の温度に曝し、層を一緒に結合させることもできる。図１に関し、本発明のｅＰＴＦＥ膜の横断面を、１０００倍の顕微鏡写真で示す。図１に明らかに示されているように、本発明のｅＰＴＦＥ膜は、平行な筋(s tria)のシースの中に位置するフィブリルによって相互に接続された細長い結節によって特徴づけられる微細構造を有する。これらの平行な筋のシースは、ほぼ延伸膨張の長手方向に位置する。フィブリルは事実上粗く観察され、細長い結節は、長手延伸膨張の方向に実質的に直角に位置する。この材料の多孔性は、フレージャー数で１以上であることができ、この材料のボール破裂強度は、３〜５０ポンド、好ましくは１２〜１８ポンドの範囲であることができる。ｅＰＴＦＥ膜は、Ｇｏｒｅの米国特許第４０９６２２７号やモルチマーＪｒ．の米国特許第４９８５２９６号（本願でも参考にして取り入れられている）に教示のように、延伸膨張微細多孔質ＰＴＦＥにフィラー充填するのに現状で使用される種々のフィラーを充填することができる。適切な粒子フィラーには、例えば、無機材料の金属、半金属、金属酸化物、ガラス、セラミックなどが挙げられる。あるいは、別の適切な粒子フィラーとして、例えば、活性炭、カーボンブラック、ポリマー樹脂などから選択された有機材料も挙げることができる。また、ｅＰＴＦＥ膜にフィラー充填するのに導電性(conductive)フィラーが使用されてかなりの量で存在する場合、こうしたｅＰＴＦＥ膜から製造されたｅＰＴＦＥフィルターエレメントは、静電気散逸性又は導電性であることもできる。本願における用語「静電気散逸性」は、ＡＳＴＭのＤ２５７−９０で測定して１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する材料を総称するものとする。本願における用語「導電性」は、ＡＳＴＭのＤ２５７−９０で測定して１０²Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有する材料を総称するものとする。本願における用語「粒子 (particulate)」とは、任意のアスペクト比の粉末や繊維などのバラバラの粒子を意味するものとする。本発明のフィルターエレメントは、任意の数の通常のｅＰＴＦＥ付形及び／又は結合技術を用いて作成することができる。本発明の好ましい態様において、フィルターエレメントは、エッジ又はシームにそってｅＰＴＦＥ膜のシートを溶接することによって作成可能であり、従来のラミネート式フィルターエレメントで必要な縫合や封止を要しない。例えば、図２Ａに示すように、２枚のｅＰＴＦＥ膜を互いに重ね、エッジ12と底部16を溶接によってシールし、支持ケージの上にフィルターエレメント10を配置することを可能にするように開口部14を残存させることにより、フィルターエレメント10を作成することができる。また、別な態様において、図２Ｂに示したように、両端を開口させたままにして側面シーム12 を溶接することによってチューブの形状にフィルターエレメント10を作成することもでき、ここで、一方の端部14は支持ケージに固定し、他方の端部は、膜を結んで締めることによって封鎖する。本発明のフィルターエレメントに選択して使用され得る支持構造は様々であり、フィルターエレメントの構造、濾過されるべき材料のタイプ、フィルターエレメントが組み込まれる濾過設備などの多数の条件によって決まる。例えば、本発明の実施に使用されるのに適切な支持構造には、ケージ、プリーツ構造の例えば円筒状カートリッジ、角形パネルなどが挙げられ、金属、プラスチック、及び繊維のような材料から作成され、例えば、織物又は不織布の形態のスプラスチックの網などがある。図３Ａは、取付リング24のような取付手段によって支持リブ26を有する支持ケージ22にアセンブリされた本発明のフィルターバッグ10を示す。図３Ｂは、典型的な濾過操作の際に見られる図３Ａのフィルターバッグ10を示す。減圧その他の条件が形成され、フィルターバッグ10を通してガスを流動させて粒子30を濾過除去するとき、フィルターバッグ10は、支持ケージ22の支持リブ26の間に吸引され又は押入れられる。図４は、パルス洗浄操作の際の図３Ａと図３Ｂのフィルターバッグ10を示す。具体的には、洗浄の際、ガスは濾過の際に維持されたガス流と反対の方向にフィルターバッグ10の中を動き、フィルターバッグ10は膨らんで支持ケージ22から離れ、これにより、粒子30がフィルターバッグ10から剥がれ落ちる。ここで示した図面は、濾過エレメントとアセンブリの特定の態様を示しているが、これらの態様で示したのとそれぞれ逆方向の気流などの同様な濾過技術も、本発明に包含されるものである。本発明のフィルターエレメントに望ましい別な構成には、媒体をフィルターカートリッジに組み込むことがある。図５Ａと図５Ｂは、本発明のフィルターカートリッジを示し、垂直部材38を有する支持ケージ36が提供され、媒体40は、垂直部材の間でプリーツ加工される。媒体40は、接着剤の使用や溶接その他の適切な手段によって垂直部材38に固定され、プリーツ先端42を形成する。特に好ましい垂直部材は、媒体の迅速な接着が可能な材料を含んでなるが、別な結合手段を用いて別な材料を使用することもできる。この態様において、プリーツは極めて融通性があり、図５Ａに示すような濾過の際と図５Ｂに示すような洗浄の際で完全な反転を可能にする。即ち、プリーツは、濾過の際の凹形と洗浄の際の凸形を行き来し、又はフィルターアセンブリの構造に応じてこの反対になる。図５Ｃと図５Ｄは、プリーツ形の支持部材44を備えたフィルターカートリッジの一部の、それぞれ濾過と洗浄の際の透視図であり、ここで、媒体40は、プリーツ形支持部材44のプリーツ先端46に取り付けられる。図５Ａと図５Ｂのように、濾過と洗浄の際に、媒体40は、濾過の際の凹形と洗浄の際の凸形を行き来し、又はフィルターアセンブリの構造に応じてこの反対になる。このような凹形と凸形のプリーツを形成し得ることは、濾過の際に付加的な表面積を提供し、これによりフィルターの濾過性能を高め、洗浄の際のプリーツ谷部の完全な清掃を助長する。フィルター媒体を支持構造体に接合させる好ましい手段には、限定されるものではないが、適当な接着剤を使用し、又は媒体を構造体に溶接又は融合させ、そしてロッド、ワイヤー、糸その他の機械的支持材を取付け、前述の米国特許第４８７８９３０号に記載の方法と同様にして構造体に媒体を固定することが挙げられる。適切な接着剤には、ホットメルトポリイミド、ＲＴＶシリコーン、エポキシ、ポリウレタンなどが挙げられる。本発明のフィルターカートリッジアセンブリの別な好ましい態様において、フィルター媒体は、支持構造に接触して適所に保持されるか支持構造に直接取付けられることができ、この支持構造は、例料、金属やプラスチックの網などのプリーツ加工された織物又は不織布材料を含んでなることができる。この態様において、フィルター媒体は、フィルターの望ましい性能に対応して、任意の数の構成の支持構造に取付けられることができる。本発明のこの態様の第１の別な構成において、フィルター媒体は、支持構造の少なくとも一部に接触してフィルターエレメントを支持するケージ、フレーム、帯、ベルトその他の任意の外的手段のいずれかを提供することによって支持構造に接触して支持されることができる。外的手段は、濾過操作に適合性があって接着剤を用いて又は用いずにアセンブリに取付けられることができる金属、プラスチック、布帛その他の任意の材料を含んでなることができる。この態様の第２の別な構成において、フィルター媒体は、接着剤の使用や融合などによってプリーツ加工された支持構造の外側又は内側の折り目に取付けられる。図５Ａと図５Ｂに関して前述したのと同様な構成で、支持構造の外側折り目にフィルター媒体を取付けることが、濾過と洗浄の際のプリーツの完全な逆転を可能にする。あるいは、フィルター媒体は、支持構造の内側折り目に取り付けることもできる。図６Ａは、プリーツ形構造44の内側折り目48に取付けられたフィルター媒体40を有するプリーツ形支持構造44を備えた本発明のフィルターカートリッジを示す。図６Ｂは、洗浄時の構造の例示的な図であり、プリーツ形構造44 の表面から離れてフィルター媒体40が屈曲し、濾過媒体40から濾過物を分離させる。この構成において、フィルター媒体は、外側折り目に取付けられる場合よりも支持構造の近くに位置するが、媒体の非結合部分は自由であり、洗浄の際に支持構造の表面から瞬間的に離れると同時に、濾過や洗浄の操作の際に皺や折れ曲がりの発生を回避する。この態様の第３の別な構成において、フィルター媒体は、支持構造の表面に媒体を不連続に結合させることにより、支持構造の表面の一部に固定されることができる。例えば、この不連続結合は、垂直又は水平のライン、グラビア印刷その他の任意の構造的形態でよく、それによって、媒体を支持構造に融合や接着により取付ける。この仕方で作成されたフィルターカートリッジは、洗浄の際に支持構造の表面から膜の非結合部分に屈曲又はパルスを与え得ることにより高められた濾過を提供すると同時に、濾過と洗浄の際に膜の折れ曲がりや襞の発生なしに支持構造上のフィルター媒体の全体的な位置を保持する。本発明のさらにもう１つの態様において、フィルターバッグの極めて小さい欠損や孔が特に有害な汚染をもたらすある種の工業において、フィルターのこのような損傷が生じないことを保証するため、フィルターエレメントに多層のフィルター媒体を提供することが望ましいことがある（例えば、フィルターバッグアセンブリの場合の「二重バッグ」）。〔試験法〕 −ボール破裂強度− この試験は、破断時の最大負荷を測定することによって、媒体サンプルの相対的強度を評価する。２枚の板の間に締めつけながら、直径１インチ（２．５４ｃｍ）のボールで媒体を攻撃する。Chantillon，Force Gauge/Ball Burst Testを用いた。媒体を測定装置にピンと張って配置し、破裂プローブのボールを接触させながらウェブを上昇させることによって圧力を与える。破断時の圧力を記録する。 −空気透過率（フレージャー数）の測定− 材料の空気透過率をＡＳＴＭのＤ７３７−７５「布地布帛の空気透過率の標準試験法」の試験法にしたがって測定する。 −示差走査熱量− サンプルの熱分析を示差走査熱量計を使用して測定する。約１０ｍｇのサンプルを示差走査熱量計の中に入れ、サンプルの温度を室温（約２１℃）から１０℃ ／分の走査速度で高める。以下の例は、本発明の教示をさらに説明するために提示するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。当業者には、本発明の思想と範囲から逸脱することなく、種々の変更や均等が容易に示唆されるであろう。例１本発明のフィルターバッグを下記の仕方で製造した。ファインパウダーＰＴＦＥにある量のミネラルスピリットを混ぜ、ペーストが得られるまで混合した。減圧下でペーストを圧縮してビレットを作成し、次いでダイを通してそのビレットを押出し、それによって、凝集性のＰＴＦＥ押出物を作成した。この凝集性ＰＴＦＥ押出物を、厚さ０．５１ｍｍの凝集性シートが得られるまで、一対のローラーの間で圧縮した。この凝集性ＰＴＦＥシートは、未だ少量の無臭ミネラルスピリットを含んでいた。無臭ミネラルスピリットの沸点より高いがＰＴＦＥ樹脂の融点より低い温度に加熱した一連のローラーの上にＰＴＦＥシートを通すことにより、凝集性ＰＴＦＥシートから無臭ミネラルスピリットを蒸発させ、ドライな凝集性のＰＴＦＥシートを得た。次いで、このドライな凝集性ＰＴＦＥシートを、一連の３つの曲がり加熱プレートの上で、長手方向に２回のパスで延伸膨張させた。第１回のパスにおいて、各プレートを３００℃の温度に加熱し、ドライな凝集性ＰＴＦＥシートを７．６２ｍ／分の速度で第１プレートの上に通した。第１プレートの上でドライな凝集性ＰＴＦＥシートを８：１の比で延伸膨張させ、第３プレートの上でそのシートの長さを６０％収縮させた。第２回のパスにおいて、ドライな凝集性ＰＴＦＥシートを第１プレートの上に７．６２ｍ／分の速度で供給し、プレートを３００℃の温度に加熱して、そのＰＴＦＥシートを３：１の比で延伸膨張させた。第２プレートの上で、プレートを３３５℃の温度に加熱して、そのＰＴＦＥシートを２：１の比で延伸膨張させた。最後のプレートの上で、プレートをＰＴＦＥ樹脂の結晶融点を上回る温度の３６０℃の温度に加熱して、そのＰＴＦＥシートを１．１１：１の比で延伸膨張させた。得られた物は、実質的にアモルファス固定されて長手方向に延伸膨張されたＰＴＦＥ膜であった。次いで、この膜を約３６５℃の設定温度で２：１の比で横方向に延伸膨張させた。得られた物は、５０のフレージャー数と４．１５ポンドのボール破裂強度を有する幅４０ｃｍの多孔質膜であった。次いで、この膜を長さ２．４ｍ（８フィート）×幅１７．２ｃｍ（６．７８インチ）の２枚のシートに切断した。このシートを互いに重ね、Vertrod Wire Wel der Model 72E WB-HOVに設置した。この溶接機を、重ねた膜の１つの２．４ｍ（８フィート）の長手エッジの上に載置し、８０ｐｓｉの圧力と約３５０℃の温度で１秒間にわたって圧力を与えた。溶接機が約１５０℃に降温するまでその溶接機を膜の上のその場所に保ち、次いでそれを除去した。重ねた膜の他方の２．４ｍ（８フィート）のエッジを同じ仕方でシールした。そのチューブの一方の端部を同じ仕方でシールした。作成したフィルターバッグの中に支持ケージを装入できるように、他方の端部は開口したままにした。フィルターバッグの装着のため、開口端部は、チューブシート穴の中に押し込めるように調節した。例２本発明のフィルターバッグを下記の仕方で製造した。例１と同様にしてドライな凝集性ＰＴＦＥ押出物を作成した。このドライな凝集性ＰＴＦＥシートを一連の３枚の曲がり加熱プレートの上で２回のパスで延伸膨張させた。第１回のパスは例１に記載したのと同様にして行った。第２回のパスにおいて、ドライな凝集性ＰＴＦＥシートを第１プレートの上に１０．６７ｍ／分の速度で供給し、第１プレートを３００℃の温度に加熱して、そのＰＴＦＥシートを２：１の比で延伸膨張させた。第２プレートの上で、プレートを３３５℃の温度に加熱して、そのＰＴＦＥシートを２：１の比で延伸膨張させた。最後のプレートの上で、プレートをＰＴＦＥ樹脂の結晶融点を上回る温度の３６０℃の温度に加熱して、そのＰＴＦＥシートを１．１１：１の比で延伸膨張させた。得られた物は、実質的にアモルファス固定されて長手方向に延伸膨張されたＰＴＦＥ膜であった。次いで、この膜を約３６５℃の設定温度で２：１の比で横方向に延伸膨張させた。得られた物は、３０のフレージャー数と５．１８ポンドのボール破裂強度を有する幅４０ｃｍの多孔質膜であった。次いで、得られた膜を、例１に記載したのと同じ仕方でフィルターバッグに作成した。例３例１と実質的に同様にして膜を作成した。この膜を、次の仕方で２０本のワイヤーの高さ７６ｃｍ（３０インチ）の丸形ケージに取付けた。ケージの垂直ワイヤーは、熱可塑性チューブでコーティングした。次いで、ケージのワイヤー間に約２．５４ｃｍ（１インチ）のプリーツを入れて、過剰な材料を用いて各ワイヤーにこの膜を溶接した。ケージの下部の余剰材料は、まとめてテープで止め、底にシールを形成した。ケージの上部の余剰材料は、まとめてテープで止め、同じ仕方でシールを形成した。この構成において、フィルターエレメントは、洗浄サイクルの際にプリーツが自由に完全に反転するプリーツ形カートリッジの形態を取った。例４本発明のプリーツ形フィルターカートリッジを次の仕方で作成した。例１に実質的にしたがって作成した幅４０ｃｍの膜ウェブを、東レ社から入手したＡｘｔａｒスパンボンドポリエステル（２７０グラム／平方メートル）の幅４０ｃｍのウェブの上に広げた。２枚の層を一緒に、約２．５４ｃｍのプリーツ深さの３５プリーツからなるパックにプリーツ加工した。このプリーツパックを、約２６０℃の表面温度のホットプレートの上で、膜を下に向けてその場所で一緒に圧縮した。プリーツ先端をホットプレートの上に約１５秒間にわたって押し付け、次いで取り出して放冷した。このプロセスにおいて、プリーツ先端でポリエステル繊維が溶融し、各プリーツのエッジにそってＰＴＦＥ膜と強い結合を形成した。このプリーツパックの形状物を、ポリアミドホットメルト接着剤と一緒にスパンボンドポリエステルの端部プリーツを結合させることによりフィルターカートリッジを作成し、円筒状プリーツパックを作成した。最後に残ったプリーツからのルーズな膜を、ＲＴＶシリコーン（ゼネラルエレクトリック社のＲＴＶ１１８）のビートを用いてシームを覆ってシールした。次いで、長さ４０ｃｍの円筒状プリーツパックを、有孔亜鉛メッキ鋼からなる長さ４０ｃｍのセンターコアの周りに配置した。次いで、このアセンブリを、外径１４１ｍｍの亜鉛メッキ鋼のエンドキャップの中に注封した。注封材料は、デニスケミカル社（セントルイス、ミズリー州）から入手したＰＶＣプラスチゾルであり、フィルターアセンブリを約１９０℃の表面温度のホットプレート上に約２０分間にわたって置くことによって硬化させた。例５本発明のプリーツ形フィルターカートリッジを、次の仕方で製造した。スパンボンドポリエステルプリーツの底部にそってＲＴＶシリコーン接着剤／シーラント（ゼネラルエレクトリック社のＲＴＶ１１８）の幅４ｍｍのビードを施すことにより、プリーツの背部に膜を結合させてプリーツ形パックを製造した。次いで、シリコーンを施した後、プリーツの背部にシリコーンを接触させ、薄いプラスチックロッドを用いて各プリーツの背部に膜ウェブを押し込むことにより、膜を取付けた。シリコーンを２４時間硬化させた。このプリーツパックの形状物を、ポリアミドホットメルト接着剤と一緒にスパンボンドポリエステルの端部プリーツを結合させることによりフィルターカートリッジを作成し、円筒状プリーツパックを作成した。最後に残ったプリーツからのルーズな膜を、ＲＴＶシリコーン（ゼネラルエレクトリック社のＲＴＶ１１８）のビートを用いてシームを覆ってシールした。次いで、長さ４０ｃｍの円筒状プリーツパックを、有孔亜鉛メッキ鋼からなる長さ４０ｃｍのセンターコアの周りに配置した。次いで、このアセンブリを、外径１４１ｍｍの亜鉛メッキ鋼のエンドキャップの中に注封した。注封材料は、デニスケミカル社（セントルイス、ミズリー州）から入手したＰＶＣプラスチゾルであり、フィルターアセンブリを約１９０℃の表面温度のホットプレート上に約２０分間にわたって置くことによって硬化させた。本願において本発明の特定の態様を例示し、説明してきたが、本発明はこれらの例示や説明に限定されるものではない。いろいろな変化や変更が、次の請求の範囲の中で本発明の一部として取り入れられ具体化され得ることは明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者スターク，スティーブンケー. アメリカ合衆国，デラウエア 19808，ウィルミントン，ダンカンロード 2905 (72)発明者ウィルト，エリックエイチ. アメリカ合衆国，デラウエア 19803，ウィルミントン，ウィンヤードロード 602

Claims

【特許請求の範囲】１．延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン膜からなる清掃可能な濾過媒体。２．その媒体が、振動、バックパルス、逆流空気清掃、音波清掃、及び振盪からなる群より選択された少なくとも１つの技術によって清掃可能な請求項１に記載の清掃可能な濾過媒体。３．その媒体が、約１フレージャー数を上回る多孔性を有する請求項１に記載の清掃可能な濾過媒体。４．その媒体が、約３〜５０ポンドのボール破裂強度を有する請求項１に記載の清掃可能な濾過媒体。５．その媒体が、２層以上の延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンを備えた請求項１に記載の清掃可能な濾過媒体。６．第１面と第２面を有する清掃可能な濾過媒体を提供し、それによって、濾過されるべきガスが、媒体の第１面に流入し、媒体の中を通り、媒体の第２面から流出し、その結果、媒体の第１面の上にガスからの濾過物が集積し、濾過アセンブリの支持手段の１つ以上の取付箇所に、その取付箇所の間の濾過媒体部分が固定されないようにして、その清掃可能な濾過媒体を取付け、その清掃可能な濾過媒体に動揺を与え、その動揺によって１つ以上の取付箇所の間の媒体領域に屈曲を生じさせ、その濾過媒体の動揺が、濾過媒体の第１面から濾過物の離脱を生じさせる、ことを含む、清掃可能な濾過媒体の清掃方法。７．その濾過媒体が、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンからなる請求項６に記載の方法。８．その清掃が、振動、バックパルス、逆流空気清掃、音波清掃、及び振盪からなる群より選択された少なくとも１つの技術によって行われる請求項６に記載の方法。９．その動揺が、媒体の第２面に流入して媒体の中を通り媒体の第１面から流出する媒体の第２面の付近のガスのバックパルスを形成し、そのバックパルスが、濾過物が媒体の第１面から吹き飛ばされて媒体の第１面から離脱するレベルまで媒体を膨らませるのに十分であることを含む請求項６に記載の方法。１０．延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン膜の濾過媒体、濾過の際にその濾過媒体を支持する支持手段、及びその濾過媒体をその支持手段に取付けるための取付手段、を含んでなる、濾過アセンブリ用の清掃可能なフィルターエレメント。１１．フィルターエレメントが、フィルターバッグ、フィルターチューブ、及びフィルターカートリッジからなる群より選択された形状を有する請求項１０に記載の清掃可能なフィルターエレメント。１２．そのフィルターエレメントが、上部、底部、及びそのバッグの側面をシールするための少なくとも１つの面にそった少なくとも１つのシームを有するフィルターバッグを構成し、その上部が、その支持手段に取付るために開口した請求項１１に記載の清掃可能なフィルターエレメント。１３．その底部が、濾過媒体をシームシールすることと結ぶことからなる群より選択された少なくとも１つの技術によってシールされた請求項１２に記載の清掃可能なフィルターエレメント。１４．その濾過媒体が、２層以上の延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン膜を備えた請求項１２に記載の清掃可能なフィルターエレメント。１５．そのフィルターエレメントがフィルターカートリッジを構成し、その支持手段が１つ以上の垂直部材を有する支持ケージを備え、その濾過媒体がその少なくとも１つの垂直部材に取付けられ、それによって、その濾過媒体が、濾過と清掃の際にその支持ケージの取付箇所の間で屈曲する請求項１１に記載の清掃可能なフィルターエレメント。１６．その濾過媒体が、約１フレージャー数を上回る多孔性を有する請求項１０に記載の清掃可能なフィルターエレメント。１７．その濾過媒体が、約３〜５０ポンドのボール破裂強度を有する請求項１０に記載の清掃可能な濾過媒体。１８．その濾過媒体が、２層以上の延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンを備えた請求項１１に記載の清掃可能な濾過媒体。１９．延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン膜から清掃可能なフィルターエレメントを作成し、その清掃可能なフィルターエレメントを粒子濾過アセンブリに組み込み、その清掃可能なフィルターエレメントによって粒子含有ガスを濾過し、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンの表面上に粒子を捕集し、その清掃可能なフィルターエレメントを清掃して、その清掃可能なフィルターエレメントの表面から捕集粒子を除去する、ことを含む、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜の使用方法。