JP2002520506A - フィルター材料およびその製造法 - Google Patents
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Abstract
Description
濾過用フィルターに関する(但し、それには限定されない)。
料と濾過される粒子との間の静電引力により極めて効率的に粒子を濾過する。用
途としては、防塵用ヘルメット、呼吸マスク、吸引掃除機および空調装置が含ま
れる。
材料は、フィルター材料を通過する流体流に対する抵抗を少なくしながら粒子を
効率的に濾過する必要がある。空気濾過の場合、これは、フィルター材料全体に
わたって空気圧の低下が少ないことを意味する。さらに、出来得る限り長期間に
わたりフィルター材料の濾過性能を維持すること、または、少なくとも、性能の
劣化を最小限にすることが重要である。それによって、フィルターの実用寿命が
長くなる。さらに、フィルターの実用寿命がつきたら、フィルターを安全に処理
し得ることも重要である。
ために濾過効率が良好であると共に気流に対する抵抗が少ないエアフィルター材
料を記載している。この材料は、ポリオレフィン繊維とハロゲン置換のポリオレ
フィン繊維との配合物を含んでいる。米国特許第5,470,485号は、芯/
鞘型またはサイドバイサイド型の二成分ポリプロピレン/ポリエチレン繊維とハ
ロゲンを含まないポリアクリロニトリル繊維との配合物を含むエアフィルター材
料を記載している。二成分繊維の使用はこの米国特許第5,470,485号の
必須要素であり、それによって、剛性の成形用不織マットのフィルター材料を製
造することができる。いずれの場合も、フィルター材料は、反対の極性に帯電し
た異なるタイプの材料中で全体として電気的に中性の繊維であることに留意され
たい。
を提供する。
いアクリル繊維または(ii)ポリ塩化ビニル(PVC)繊維または(iii)
ハロゲンを含まないアクリル繊維およびPVC繊維の混合物との配合物を含む静
電荷フィルター材料が提供される。
を通過する流体流に対する抵抗が少ない。
式紡糸プロセスでは、アクリルポリマーを気流中に噴出させて繊維にする。その
ような繊維を含むフィルター材料は、濾過効率が改良されていると共に長期電荷
安定性がより高められていることが判明した。
ル繊維との配合物からなっていてよい。そのような材料は、EP0 246 8
11のフィルター材料とは異なり、ダイオキシン化合物を生成しないので、安全
に焼却処理し得る。
なっていてよい。そのような材料は、長期電荷安定性が優れているので、長期間
にわたって優れたフィルター性能を示す。
リル繊維と、PVC繊維との配合物から成っていてよい。配合物中にPVC繊維
が存在することにより、長期間にわたり高い性能が得られる。
り好ましくは60%以上、最も好ましくは85%以上のアクリロニトリルを含ん
でいてよい。
いアクリル繊維または(ii)PVC繊維または(iii)ハロゲンを含まない
アクリル繊維およびPVC繊維の混合物とを配合するステップを含む静電荷フィ
ルター材料の製造法が提供される。
」として知られている)滑剤および帯電防止剤の存在に大きく影響を受ける。実
際、市販のポリマー繊維にはスピン仕上げが施されており、従って、繊維の配合
前、配合中または配合後に、繊維から滑剤や帯電防止剤を実質的に除去する必要
がある。
テップを含んでいてよい。不織布はニードリングしてよい。
維とは配合しなくてもよい。
維とは配合しなくてもよい。
配合してよい。
時間の関数として2種のフィルター材料に関する透過(penetration
)特性を示している。
たは(ii)PVC繊維または(iii)ハロゲンを含まないアクリル繊維およ
びPVC繊維の混合物との配合物を含むフィルター材料を含む。
ii)および(iii)に対応するフィルター材料を製造した。配合物(重量)
比が50:50のポリプロピレン/ハロゲンを含まないアクリルとポリプロピレ
ン/PVCとの配合物からなるフィルター材料を製造した。さらに、配合比が5
0:25:25のポリプロピレン/ハロゲンを含まないアクリル/PVCの配合
物からフィルター材料を製造した。しかし、本発明はこの点では制限されておら
ず、異なる配合比を用いてよいことを理解されたい。一般に、70:30〜30
:70の範囲の配合比のポリプロピレン/[アクリル+PVC]が許容可能であ
る。ポリプロピレン成分はより安価な材料であるために、この成分が優勢な配合
比を用いることには経済的な利点がある。ハロゲンを含まないアクリルとPVC
との比率は、100:0(オプション(i)に対応する全てアクリルの場合)か
ら0:100(オプション(ii)に対応する全てPVCの場合)の範囲にわた
って完全に変更可能である。しかし、用語「ポリプロピレン繊維」とは、米国特
許第5,470,485号に記載されている芯/鞘型またはサイドバイサイド型
ポリプロピレン/ポリプロピレン繊維などの、異なる物性を有するフィルター材
料を生成する二成分繊維は含まないものと理解されたい。
めて重要であると認識している。特に、用いられる繊維の表面特性と濾過材料の
長期性能との間に関係があるのは明らかである。有意な割れや亀裂を含む表面を
有する繊維からは、該して品質の劣る濾過材料ができる。これは、少なくとも部
分的には、割れや亀裂からスピン仕上げ(および、恐らく水)を除去することが
困難であるためと考えられる。従って、ポリマーを気流中に噴出させて繊維にす
る乾式紡糸により製造されたハロゲンを含まないアクリル繊維を利用するのが好
ましい。走査電子顕微鏡により、そのようにして製造された繊維は、ポリマー溶
液を凝固浴中に紡出する湿式紡糸プロセスによって製造された繊維よりも平滑で
あると共に変形が少ないことが確認された。本明細書に記載の実施例においては
、乾式紡糸されたアクリルを用いた。
た。EP0 246 811においては、滑剤および帯電防止剤の除去は繊維を
配合する前に実施することに留意されたい。本実施例においては、この除去ステ
ップは、繊維配合ステップの後で実施する。どちらの方法も本発明の範囲内であ
る。滑剤および帯電防止剤の除去は、洗剤、アルカリまたは溶媒スカーリングな
どの紡織繊維スカーリングプロセスに従って実施することができる。洗剤スカー
リングプロセスを用い、次いで繊維のリンスおよび乾燥を行うのが好ましい。
、(ii)繊維を帯電させるものである。カーディングの後、フェルト製品を製
造するために不織布のニードリングを行う。ニードリングプロセスもウェブ上の
電荷を強化する役割を果たす。
過する気流中で運ばれてフィルター材料によって捕集される粒子の百分率である
。英国標準規格BS4400テストに従ってフィルター材料の効率を測定する試
験を行った。平均粒径0.65μmの塩化ナトリウム粒子を用い、標準カプセル
形態の2g量の当該材料を試験した。
ン置換のポリオレフィンとしてモダクリルを利用している。確かに、モダクリル
はEP0 246 811においては好ましい繊維である。しかし、モダクリル
は、焼却すると許容不能な高濃度で高毒性のダイオキシンを生成するという不具
合を有している。これは重要な問題である。何故なら、多様な環境問題を取り扱
うISO14000標準規格が使用済み空気濾過材料の処理に適用されているか
らである。特に極東においては、法制によって、そのような処理を焼却によって
実施することが要求される国がある。本明細書に記載したポリプロピレン/ハロ
ゲンを含まないアクリルの配合物は、繊維中にハロゲン置換基が存在しないので
、焼却してもダイオキシンを生成しない。さらなる利点は、アクリル繊維がモダ
クリル繊維より安価であることである。
様を表すモダクリルフィルター材料と比べて、長期にわたって相当改良された性
能を示す。図面は、それぞれポリプロピレン/PVC配合物とポリプロピレン/
モダクリル配合物(EP0 246 811の好ましい実施態様)に関する長時
間にわたる透過%曲線10、12を示している。透過%とは、フィルター材料を
通過する気流中の空気粒子の百分率を表す(従って、効率値=100%−透過%
)。ポリプロピレン/PVC配合物は約7.1%の透過値で安定している。それ
に対し、ポリプロピレン/モダクリル配合物は、約9.5%に達するかなり高い
透過値を示している。さらに、ポリプロピレン/モダクリル配合物の性能は経時
的に安定しておらず、むしろ、着実に増大しているのは明らかである。図1に示
されている結果は、ポリプロピレン/PVC配合物製のフィルターが優れた実用
寿命を有することを示している。実用寿命は、フィルターが特定標準規格内で作
動し得る期間によって与えられる。図1は、例えば、ある用途において透過率8
%またはそれより良好であることが要求される場合、ポリプロピレン/モダクリ
ル配合物は約224日間適当であるに過ぎないことを示している。それに対し、
ポリプロピレン/PVC配合物は、本研究の最後、すなわち、728日後にも依
然としてこの規格で作動しており、この性能は、さらに相当長期間維持される可
能性がある。
材料を焼却するとダイオキシンを生成する可能性がある。この材料の焼却により
生成される有毒物質が許容可能な濃度で存在するかどうかは不明である。
本発明の範囲内である。この材料の効率は優れており、PVC成分により、長期
間にわたって高い性能が提供される。ハロゲンを含まないアクリル繊維成分を含
むことにより、材料中のPVCの量が減少し、それによって、材料の焼却により
生成されるダイオキシンの濃度が減少する。
維を用いた。本発明は、この点では限定されておらず、実際には、繊維特性が変
化すると、フィルター材料の特性も変化する可能性がある。「粗い」デニールの
繊維とは、およそ5デニール以上のものであり、一方、細いデニールの繊維とは
、およそ1.5デニール以下のものである。種々の粗さの繊維を配合してよい。
フィルター材料全体の圧力低下、ならびに所望の性能特性を得るのに必要なフィ
ルター材料のコストおよび/または重量など、効率以外にも考慮すべき他の要素
があることに留意しなければならない。繊維の粗さを変えることは、そのような
要素を最適化し得る1つの方法である。
従来のフィルター材料と比較して示すグラフである。
Claims (14)
- 【請求項1】 ポリプロピレン繊維と、(i)ハロゲンを含まないアクリル
繊維または(ii)PVC繊維または(iii)ハロゲンを含まないアクリル繊
維およびPVC繊維の混合物との配合物を含む静電荷フィルター材料。 - 【請求項2】 ハロゲンを含まないアクリル繊維を乾式紡糸により製造する
請求項1に記載のフィルター材料。 - 【請求項3】 ポリプロピレン繊維とハロゲンを含まないアクリル繊維との
配合物からなる請求項1または2に記載のフィルター材料。 - 【請求項4】 ポリプロピレン繊維とPVC繊維との配合物からなる請求項
1または2に記載のフィルター材料。 - 【請求項5】 ポリプロピレン繊維と、ハロゲンを含まないアクリル繊維お
よびPVC繊維との配合物からなる請求項1または2に記載のフィルター材料。 - 【請求項6】 ハロゲンを含まないアクリル繊維が40%以上、好ましくは
50%以上、より好ましくは60%以上、最も好ましくは85%以上のアクリロ
ニトリルを含む請求項1から3のいずれか1項または請求項5に記載のフィルタ
ー材料。 - 【請求項7】 ポリプロピレン繊維と、(i)ハロゲンを含まないアクリル
繊維または(ii)PVC繊維または(iii)ハロゲンを含まないアクリル繊
維およびPVC繊維の混合物とを一緒に配合するステップを含む、静電荷フィル
ター材料を製造する方法。 - 【請求項8】 繊維の配合前、配合中または配合後に、前記繊維から滑剤お
よび帯電防止剤を実質的に除去する請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 不織布を形成するように繊維の配合物をカーディングするス
テップを含む請求項7または8に記載の方法。 - 【請求項10】 不織布をニードリングする請求項9に記載の方法。
- 【請求項11】 ハロゲンを含まないアクリル繊維を乾式紡糸により製造す
る請求項7から11のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項12】 ポリプロピレン繊維をハロゲンを含まないアクリル繊維と
配合し、PVC繊維とは配合しない請求項7から11のいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項13】 ポリプロピレン繊維をPVC繊維と配合し、ハロゲンを含
まないアクリル繊維とは配合しない請求項7から10のいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項14】 ポリプロピレン繊維と、ハロゲンを含まないアクリル繊維
およびPVC繊維とを配合する請求項7から11のいずれか1項に記載の方法。
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