JP2002204912A - 耐熱性濾布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダストケークが十分蓄積していない集塵の初
期段階でも良好な集塵効果を発揮し、またダストケーク
の払い落としの際にダスト層が残らずダストの吐出しが
良好である耐熱性濾布を提供すること 【解決手段】 メタフェニレンイソフタルアミド系ポリ
マーからなる空隙率が４０〜９０％で、表面開孔率が１
０〜７０％である多孔膜を表面に有する濾布。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリメタフェニレン
イソフタルアミド系ポリマーの多孔膜からなる耐熱性の
濾布に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来集塵用フィルターとして種々のフィ
ルターが知られている。一般に集塵用フィルター繊維と
してよく利用されている繊維は、金属繊維、ガラス繊
維、芳香族ポリアミド繊維等であり、織布、フェルト、
不織布等の形態で使用される。特にポリアミド繊維は耐
熱性に優れ、特開平８‐１９２０１７号公報には、都市
ゴミ焼却炉など高温状態で暴露される分野での排ガス中
の微粒子などを捕集するバッグフィルター用素材として
使用しうると記載されている。また特開平７‐１６４０
９号公報では多孔質ポリテトラフルオロエチレンを濾布
表面にラミネートした濾布材が記載されているが使用さ
れる温度条件に制限があり、実際上多孔質ポリテトラフ
ルオロエチレンを濾布表面にラミネートした濾布材は１
３５℃未満で使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】バッグフィルターは濾
過布による集塵機で、集塵室内に円筒状や封筒状あるい
は平板状の濾過布を吊設しておいて集塵を行うもので一
般に複数室構造として１室ずつ濾過布に付着したダスト
の払い落としを行い、集塵と払い落としの繰り返しによ
り長時間の集塵が行えるようになっている。通常の織
布、フェルト、不織布からなる濾材は、集塵が進行する
につれてダストケークが表面に蓄積され、それにより良
好な集塵効果を発揮する。しかし、ダストケークの表面
への蓄積によりフィルターを通るダストの圧力損失も増
加し、エネルギーの損失が大きい。またダストケークの
払い落としを実施してもダスト層が残り圧力損失の増大
は避けられず、払い落とし頻度を上げなければならない
ことが問題となっている。これに対し本発明は、ダスト
ケークが十分蓄積していない集塵の初期段階でも良好な
集塵効果を発揮し、またダストケークの払い落としの際
にダスト層が残らず圧力損失が少なくダストの吐出しが
良好である耐熱性濾布を提供することを目的とするもの
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決すべく鋭意検討した結果、メタフェニレンイソフ
タルアミド系ポリマーの多孔膜を表層に有する濾布によ
って達成できることを見出し本発明に至った。

【０００５】すなわち本発明は次の通りである。 １．メタフェニレンイソフタルアミド系ポリマーからな
る空隙率が４０〜９０％で、表面開孔率が１０〜７０％
である多孔膜を表面に有することを特徴とする耐熱性の
濾布。 ２．表面の平均開孔径が０．５〜２０μｍであり、厚み
が１〜２００μｍである多孔膜を表面に有することを特
徴とする耐熱性の濾布。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明のメタフェニレンイソフタ
ルアミド系ポリマーの多孔膜を表面に有する耐熱性の濾
布の好ましい製造方法は次の通りである。

【０００７】本発明に係るメタフェニレンイソフタルア
ミド系ポリマーとはメタ芳香族ジアミンとメタ芳香族ジ
カルボン酸ハライドとの重縮合によって得られるポリマ
ー、およびメタ芳香族ジアミンとメタ芳香族ジカルボン
酸ハライドとの総量に対しモル基準で、アミン成分また
はカルボン酸成分としての共重合率がそれぞれ４０モル
％以下の割合で、パラ芳香族ジアミン、パラ芳香族ジク
ロライド、脂肪族ジアミン、脂肪族ジカルボン酸や脂環
族ジアミン、脂環族ジカルボン酸を使用し重縮合して得
られるポリマーである。

【０００８】具体的にはメタ芳香族ジアミンとしては
１，３−フェニレンジアミン、１，６−ナフタレンジア
ミン、１，７−ナフタレンジアミン、２，７−ナフタレ
ンジアミン、３，４’−ビフェニルジアミン等、またメ
タ芳香族ジカルボン酸としてはイソフタル酸、１，６−
ナフタレンジカルボン酸、１，７−ナフタレンジカルボ
ン酸、３，４−ビフェニルジカルボン酸等が挙げられ
る。

【０００９】また共重合モノマーについては、具体的に
はパラ芳香族ジアミンとしてパラフェニレンジアミン、
４，４’−ジアミノビフェニル、２−メチル−パラフェ
ニレンジアミン、２−クロロ−パラフェニレンジアミ
ン、２，６−ナフタレンジアミン等を、パラ芳香族ジカ
ルボン酸ジクロライドとしてテレフタル酸クロライド、
ビフェニル−４，４’−ジカルボン酸クロライド、２，
６−ナフタレンジカルボン酸クロライド等、脂肪族ジア
ミンとしてヘキサンジアミン、デカンジアミン、ドデカ
ンジアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン等、また脂肪族ジカルボン酸としてエチレンジカルボ
ン酸、ヘキサメチレンジカルボン酸等を挙げることがで
きる。ただしいずれについてもこれらに限定されるもの
ではない。

【００１０】ポリメタフェニレンイソフタルアミド系ポ
リマーをアミド系溶媒で溶解した溶液（以下ドープとい
う）を支持体上にキャストし、当該キャスト物を支持体
に載せたままポリメタフェニレンイソフタルアミド系ポ
リマーに対し非相溶性物質を含有するアミド系溶媒（以
下凝固液という）に浸漬して凝固させ、これを水洗し乾
燥することによってポリメタフェニレンイソフタルアミ
ド系ポリマー多孔膜が製造される。なお支持体からの剥
離は凝固後であればどの段階でも構わない。さらに孔径
を制御する目的で延伸、熱処理を追加しても構わない。

【００１１】本発明に係るドープ中のポリマー濃度とし
ては好ましくは３〜３０重量％、より好ましくは５〜２
０重量％である。

【００１２】アミド系溶媒としてはN−メチル−２−ピ
ロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルホルムアミド等の極性溶媒が挙げられるがこれら
に限定されるものではなく、本発明の目的に反しない限
り、本発明に係るポリメタフェニレンイソフタルアミド
系ポリマーを溶解するものであってアミド基を含有する
ものであればどのようなものでも良い。なおアミド系溶
媒に限定されるのは本発明に係るポリメタフェニレンイ
ソフタルアミド系ポリマーを溶解するためである。

【００１３】また該ポリアミドの溶解性を向上させるた
め１価または２価陽イオン金属塩を用いることができ
る。金属塩はポリメタフェニレンイソフタルアミド系ポ
リマー１００重量部に対し０〜５０重量部となる割合で
本発明に係るアミド系溶媒中に存在させることができ、
具体的には塩化カルシウム、塩化リチウム、硝酸リチウ
ム、塩化マグネシウム等が挙げられる。金属塩のアミド
系溶媒中への溶解方法は通常の方法で良く、ポリメタフ
ェニレンイソフタルアミド系ポリマーの溶解の前であっ
ても途中であってもまた後であっても良い。

【００１４】支持体としては金属ドラム、エンドレスの
金属ベルト、有機フィルム、例えばポリプロピレン、ポ
リエチレン、ポリエステルテレフタレート等が挙げられ
る。より好ましくはシリコン等の離形処理が施されてい
るものがよい。

【００１５】キャストする場合におけるドープの温度に
ついては特に制限がないが、その粘度が１〜２，０００
Ｐｏｉｓｅの間に選択するのが好ましく、望ましくは５
〜５００Ｐｏｉｓｅの間になるよう選択する。またキャ
スト物の形状をシート状に保つため、支持体および支持
体周りの雰囲気温度範囲を選択し、また、支持体周りの
雰囲気を送風等によって調節することも本発明を実施す
る場合に有効であるが、これらの条件は試行錯誤によっ
て決めることができる。

【００１６】凝固浴に使用するアミド系溶媒としては具
体的にはN−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が挙
げられ、好ましくはN−メチル−２−ピロリドンを使用
する。

【００１７】またポリメタフェニレンイソフタルアミド
系ポリマーおよびアミド系溶媒に対して不活性でありポ
リメタフェニレンイソフタルアミド系ポリマーに相溶性
を有さずかつ当該アミド系物質と相溶性を有する物質と
しては、低級アルコール、低級エーテル等各種の物を使
用できるが、なかんずく水を用いることが好ましい。こ
れらの混合物を使用することもできる。

【００１８】凝固液中には孔径を調整する目的で金属塩
をアミド系凝固液に対し１〜１０重量％用いることも可
能である。具体的には塩化カルシウム、塩化リチウム、
硝酸リチウム、塩化マグネシウム等が挙げられる。

【００１９】凝固液中のアミド系溶媒の濃度は凝固液全
体に対し３０重量％以上８０重量％以下であり、より好
ましくは５０重量％〜７０重量％である。凝固液の温度
は０℃以上９８℃以下でありより好ましくは２０℃以上
９０℃以下である。

【００２０】アミド系溶媒の濃度が３０重量％未満で温
度が０℃未満の場合、作成されたポリアミド多孔膜の表
面にある孔の数が減ると共に、その孔径が小さくなり、
開孔率の低いポリアミド多孔膜となる傾向が生じる。ま
た濃度が８０％を超え、温度が９８℃を越える場合、ポ
リマーが粒状化しポリアミド多孔膜にはならない場合が
ある。また、温度と濃度とのいずれか一方が上記範囲を
超えている場合には両者が上記範囲を超えている場合ほ
どではないにしても用途によっては欠点となりうる。

【００２１】凝固された多孔膜である該キャスト物は次
に水洗工程に移され、そこで水によって洗浄される。こ
の時の温度は多孔形状に影響をほとんど与えないため特
に限定されるものではない。またこの工程は省略するこ
とも可能である。省略できるかどうかは実験等によって
得られる結果を見て定めることができる。

【００２２】乾燥は任意の程度に行えばよく、通常は水
切りと呼ばれる程度のニップロール処理による乾燥から
熱風乾燥機等による本格的乾燥までを含む。ただし基材
に対して安定した接着性を確保するために所定の乾燥度
に維持することが好ましく、そのため乾燥度の程度は絶
乾状態の多孔膜１００重量部に対して水分量が１００重
量部以下であることが好ましく、より好ましくは３０重
量部以下、特に好ましくは５重量部以下である。

【００２３】延伸については湿式と乾式による方法が挙
げられ、さらに一軸延伸、逐次二軸延伸、同時二軸延伸
等のいずれの方法であってもよいが一軸延伸のみの場合
延伸倍率が大きくなると共に孔が変形し、通気性が低下
するので二軸延伸のほうが好ましい。また延伸に際して
は延伸方向に対して両サイドを把持し、拘束しているほ
うが通気性の低下抑制という点で好ましい。湿式延伸は
凝固後のポリアミド膜をポリメタフェニレンイソフタル
アミド系ポリマーに対し非相溶性物質を含有するアミド
系溶媒中で延伸する方法である。延伸浴に有用なアミド
系溶剤としては具体的にはN−メチル−２−ピロリド
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル
ホルムアミド等が挙げられ、好ましくはN−メチル−２
−ピロリドンを使用する。またポリメタフェニレンイソ
フタルアミド系ポリマーおよびアミド系溶媒に対して不
活性でありポリメタフェニレンイソフタルアミド系ポリ
マーに相溶性を有さずかつ当該アミド系物質と相溶性を
有する物質としては、低級アルコール、低級エーテル等
各種の物を使用できるが、なかんずく水を用いることが
好ましい。これらの混合物を使用することもできる。

【００２４】延伸浴中のアミド系溶剤の濃度は延伸浴全
体に対して５〜７０重量％であるのが好ましく、より好
ましくは３０〜６５重量％である。延伸浴の温度は０〜
９８℃であるのが好ましく、より好ましくは３０〜９０
℃である。延伸浴中のアミド系溶剤の濃度が５重量％未
満であり、延伸浴の温度が０℃未満である場合は、ポリ
アミド多孔膜の可塑化が不十分であり、延伸倍率が上が
らず、期待するヤング率が得られないことがある。また
濃度が７０重量％を超え、温度が９８℃を超える場合に
は、ポリアミド多孔膜の溶解が進行し、延伸によってヤ
ング率を向上させることが不可能であると共に多孔構造
が崩れて緻密化が進行してしまいポリアミド多孔膜を得
ることができない。延伸倍率は一軸方向に１．３〜５倍
の倍率で、または直交する二方向へ１．３〜１０倍の倍
率であるのが開孔率、孔径分布、機械物性のバランスを
適切なものとするために好ましい。ここで二軸延伸の場
合の延伸倍率１．３〜１０倍は両方向の延伸倍率の積
（面積倍率）として求めることができる。

【００２５】乾式延伸の加熱方式は接触方式、非接触方
式のいずれであっても良いが、延伸に際しては延伸方向
に対して両サイドを把持し拘束しているほうが孔径制御
の点で好ましい。延伸温度は２７０〜３８０℃であるの
が適当であり、より好ましくは２９０〜３６０℃であ
る。延伸温度が２７０℃より低い場合には多孔膜は低倍
率で破断してしまい、３８０℃より高温であると多孔構
造がつぶれて孔が塞がり緻密化してしまうことがある。
延伸倍率は一軸方向に１．３〜５倍の倍率で、または直
交する二方向へ１．３〜１０倍の倍率であるのが開孔
率、孔径分布、機械物性のバランスを適切なものとする
ために好ましい。ここで二軸延伸の場合の延伸倍率１．
３〜１０倍は両方向の延伸倍率の積（面積倍率）として
求めることができる。

【００２６】また所望により凝固処理後得られたポリア
ミド多孔膜をポリメタフェニレンイソフタルアミド系ポ
リマーに対し非相溶性物質を含有するアミド系溶媒から
なる浴中浸漬処理して結晶化を促進しても良い。浸漬処
理浴に有用なアミド系溶剤としては具体的にはN−メチ
ル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が挙げられ、好ましく
はN−メチル−２−ピロリドンを使用する。またポリメ
タフェニレンイソフタルアミド系ポリマーおよびアミド
系溶媒に対して不活性でありポリメタフェニレンイソフ
タルアミド系ポリマーに相溶性を有さずかつ当該アミド
系物質と相溶性を有する物質としては、低級アルコー
ル、低級エーテル等各種の物を使用できるが、なかんず
く水を用いることが好ましい。これらの混合物を使用す
ることもできる。

【００２７】浸漬処理浴中のアミド系溶剤の濃度は延伸
浴全体に対して５０〜８０重量％であるのが好ましく、
より好ましくは６０〜７０重量％である。浸漬処理浴の
温度は５０〜９８℃であるのが好ましく、より好ましく
は６０〜９０℃である。 浸漬処理浴中のアミド系溶剤
の濃度が８０重量％を超えるとポリアミド多孔膜の溶解
が起こって多孔構造が破壊されることがあり、５０重量
％未満では結晶化が十分に進行しないことがある。また
浸漬処理浴の温度が５０℃未満であるとポリアミド多孔
膜の結晶化が進行しないか、あるいは進行しにくくなる
ことがあり、９８℃を超えるとポリアミド多孔膜の溶解
が起って多孔構造が破壊されることがある。浸漬処理後
ポリアミド多孔膜は水中に導入されて洗浄され、次いで
乾燥されるのが良い。その水洗及び乾燥は凝固処理後の
水洗及び乾燥に関して前述した方法と同様に行うのが好
ましい。また浸漬処理後に得られるポリアミド多孔膜に
おいては２０℃のジメチルホルムアミドに対する不溶部
分が１０％以上であることが好ましい。

【００２８】また熱処理を実施する場合、２９０℃〜３
８０℃の温度で実施されるのが好ましく、より好ましく
は３３０〜３６０℃である。熱処理は結晶化の目的のた
めに行うものであり、２９０℃未満であると効果が十分
でないことがあり、３８０℃を超えるとポリマーの分解
が起こることがある。

【００２９】この熱処理では得られる多孔膜の多孔度が
減少したりまたは孔が閉塞したりして通気性が悪化する
ことがあるが、本発明による多孔膜ではその影響が全く
ないか、あるいはその影響を最小限度に抑えることがで
きる。

【００３０】該多孔膜を耐熱性基材にドット接着するこ
とにより耐熱性の濾布が作成される。

【００３１】基材としては織物でも編物でも不織布、フ
ェルトあるいはこれらの混合でもよいが濾過布の要求特
性からみて織物が好ましい。織成は平織り、綾織、多重
織等を用いることができるが濾過布の要求特性から見て
平織りが好ましい。また繊維素材としては金属繊維、ガ
ラス繊維、ポリイミド繊維、芳香族ポリアミド繊維等が
挙げられ濾過布の要求特性から見て芳香族ポリアミド繊
維が好ましい。

【００３２】接着に関しては縫付け、接着剤等によるド
ット接着が挙げられるが、接着剤による接着がプロセス
的に簡略である。

【００３３】接着剤としては芳香族ポリアミドのワニス
が挙げられるがこれに特定されるものではない。

【００３４】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが本発明はそれらの実施例に限定されるもので
はない。

【００３５】[評価方法] ［空隙率］乾燥後の多孔膜をＡ（ｍｍ）×Ｂ（ｍｍ）の
大きさにカットし、厚みＣ（ｍｍ）、重量Ｄ（ｇ）を測
定する（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは適宜選択する）。以上より見
かけ密度Ｅを以下の式で求める。続いて使用したポリマ
ーの真密度Ｆを求め、以下の式から空隙率を算出する。 見かけ密度Ｅ＝Ｄ／（Ａ＊Ｂ＊Ｃ）＊１０００（ｇ／ｃ
ｍ³） 空隙率＝（Ｆ−Ｅ）／Ｅ＊１００（％）

【００３６】[表面開孔率]分解能４〜７ｎｍの走査電子
顕微鏡で観察した倍率２０００倍の表面写真を縦１５０
×横２００ｍｍで現像し、スキャナーを使用して１０万
ピクセル／３００００ｍｍ２の解像度で、直径０．０１
μｍ以上の各孔についてピクセル数を算出し、その総和
を開孔部分のピクセル数とする。表面開孔率＝各孔の総
和ピクセル／１０万ピクセル＊１００（％）

【００３７】[平均開孔径]分解能４〜７ｎｍの走査電子
顕微鏡で観察した倍率２０００倍の表面写真を縦１５０
×横２００ｍｍで現像し、スキャナーを使用して１０万
ピクセル／３００００ｍｍ２の解像度で、直径０．０１
μｍ以上の各孔についてピクセル数を算出し、その総和
を開孔部分のピクセル数とする。細孔側から各孔のピク
セル数を累積し、表面開孔率の１／２に達成した時のピ
クセル数を有する孔の径を平均開孔径とする。

【００３８】[実施例１]パラ型アラミド繊維（単糸繊度
１．５デニール、繊維糸条本数５００〜２０００本）１
００％からなる織布（経緯織密度５〜２０本／インチの
平織物）の片面に以下の製法による多孔膜をアラミドワ
ニスにてドット接着させた濾過布を作成した。多孔膜は
メタフェニレンジアミンとイソフタル酸クロライドを当
モルで生成ポリマー濃度が１０重量％となるようにN−
メチル−２−ピロリドン（以下ＮＭＰ）中で溶液重合し
ドープを作成した。このとき中和剤として水酸化カルシ
ウムを使用した。作成したドープをＰＥＴフィルム上に
１００μｍの厚みにキャストし、これをＮＭＰ／水＝６
０／４０重量％、８０℃からなる凝固浴に１０ｍｉｎ浸
漬し、水洗後１５０℃にて５ｍｉｎ乾燥し、メタフェニ
レンイソフタルアミドポリマーからなる多孔膜を得た。
これをさらに３５０℃で２軸方向に面倍率４倍に延伸し
て得られた多孔膜を使用した。この多孔膜は厚みが７μ
ｍ、空隙率７０％、表面開孔率５０％、平均開孔径１２
μｍであった。

【００３９】[実施例２]実施例１同様パラ型アラミド繊
維（単糸繊度１．５デニール、繊維糸条本数５００〜２
０００本）１００％からなる織布（経緯織密度５〜２０
本／インチの平織物）の片面に以下の製法による多孔膜
をアラミドワニスにてドット接着させた濾過布を作成し
た。多孔膜はメタフェニレンジアミンとイソフタル酸ク
ロライドを当モルで生成ポリマー濃度が１０重量％とな
るようにN−メチル−２−ピロリドン（以下ＮＭＰ）中
で溶液重合しドープを作成した。このとき中和剤として
水酸化カルシウムを使用した。作成したドープをＰＥＴ
フィルム上に３０μｍの厚みにキャストし、これをＮＭ
Ｐ／水＝６０／４０重量％、６０℃からなる凝固浴に５
ｍｉｎ浸漬し、水洗後１５０℃にて５ｍｉｎ乾燥し、メ
タフェニレンイソフタルアミドポリマーからなる多孔膜
を使用した。この多孔膜は厚みが８μｍ、空隙率６０
％、表面開孔率２０％、平均開孔径３μｍであった。

【００４０】[比較例]実施例同様パラ型アラミド繊維
（単糸繊度１．５デニール、繊維糸条本数５００〜２０
００本）１００％からなる織布（経緯織密度５〜２０本
／インチの平織物）からなる濾過布を使用した。

【００４１】ダスト払い落としの頻度について次の評価
方法を用いて実施した。実効面積が３０ｃｍ×３０ｃｍ
の平面型の濾過布サンプルを使用し、濾過速度２．０ｍ
／ｍｉｎ、温度２００℃において試験粉体（ＪＩＳ規格
のダスト１０種）の濾過を行い、フィルター前後の差圧
が８０ｍｍ水柱に到達するまでの時間を測定した。また
払い落としは３ｋｇ／ｍ２のパルスジェットで行った。
表中の結果は５０回払い落とし後に８０ｍｍ水柱に到達
するまでの時間で示した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】この発明により、ダストケークが十分蓄
積していない集塵の初期段階でも良好な集塵効果を発揮
し、またダストケークの払い落としの際にダスト層が残
らず圧力損失の少ないダストの吐出しが良好である耐熱
性濾布を提供することが可能となった。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA44 HA61 MA03 MA07 MA22 MA23 MA24 MA31 MB03 MB15 MC54X NA12 NA17 NA18 NA54 NA66 PB19 PB70 4D019 AA01 BA13 BB02 BB03 BB04 BB08 BB10 BC12 BD01 CA03 CA04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メタフェニレンイソフタルアミド系ポリ
   マーからなる空隙率が４０〜９０％で、表面開孔率が１
   ０〜７０％である多孔膜を表面に有することを特徴とす
   る濾布。
2. 【請求項２】 表面の平均開孔径が０．５〜２０μｍで
   あり、厚みが１〜２００μｍである多孔膜を表面に有す
   ることを特徴とする請求項１の濾布。