JP3272703B2 - 気体状媒体用フィルター - Google Patents

気体状媒体用フィルター

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微粉化可能な材料
からなる導電性物質から構成される導電層を備える、不
織布、紙又は同様の材質でできた気体状媒体用フィルタ
ーに関する。
【０００２】気体状媒体から除塵するためにフィルター
を使用することは、一般に広く普及している。そこで
は、例えばチューブフィルター、カートリッジフィルタ
ー又はフィルタープレートのような様々な外観の表面フ
ィルターが使用されている。フィルター層は、多くの場
合不織布、フリース布地又は紙から形成される。このよ
うなフィルターの有効性は、原空気側すなわちフィルタ
ーによって処理されていない空気側で発生するダストケ
ーキ、ちりの固まりによって影響を受ける。フィルター
表面上のダストケーキが増加すると、より高いダスト除
去が達成される。しかし同時にフィルターの空気透過率
が低下し、さらにフィルター内外の圧力差が上昇する。
予め設定された圧力差の限界値を越えると、フィルター
層からダストケーキ及びフィルターに堆積したダストを
除去するための清浄化が必要になる。通常この清浄化
は、フィルター作動中の流動方向とは反対方向への圧力
の衝撃によって行われる。
【０００３】ある種の使用目的をもつフィルターは、フ
ィルター層に導電性物質を用いる表面仕上げが行われる
ことがある。その場合、例えば爆発性ダストを除去する
ためには帯電防止性を備えるフィルターエレメント、及
びアースされたフィルターエレメントしか認められな
い。それによって、静電的に発生する火花が爆発の誘発
を引き起こす可能性が回避される。したがってフィルタ
ーのそれ自体が静電的に導電性ではない構成要素は、帯
電防止性を備える表面仕上げによって加工しなければな
らない。この場合例えばフィルター層に金属層又は導電
性カーボンブラック微粒子から構成される層を設けるこ
とは公知である。金属層は、例えばフィルター層への蒸
着によって積層することができる。この場合、極めて薄
い層を設けるだけで必要な表面抵抗が達成される。フィ
ルター媒体の多孔性及び空気透過性が、この層によって
影響を受けることはほとんどない。しかし金属層は、摩
耗応力又は化学薬品による作用に対して極めて不安定で
ある。このため金属層の使用範囲は著しく限定される。
さらに通例の蒸着法では、フィルター媒体の表面にしか
金属被覆加工が施されないので、その結果としてち密も
しくはより厚い材料が使用された場合には、通過抵抗値
が極めて高くなる。
【０００４】金属層と比較して導電性カーボンブラック
及び適切な結合剤系によるフィルターへの完全な面浸透
は、確かに良好な摩耗安定性及び化学薬品に対する安定
性という長所を有しているが、しかしこの表面仕上げで
は、例えばフィルター媒体の空気透過性又は多孔性のよ
うなフィルター特性が著しく低下する。それによって除
塵用フィルターの実用性が制限される。フィルターを作
動させるためのエネルギー消費量は増加し、寿命は短縮
される。さらにその上、大量にダストが存在する場合、
この表面仕上げは、再生能力が都合の悪い方に変化する
又はもはや全く再生が不可能になる程度にフィルター媒
体へのダスト固着を増大させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、不織布、紙
又は同様の材質でできた、高い程度での使用に十分耐え
る気体状媒体用フィルターを製造するという課題に基づ
いている。そのために、摩耗負荷はできる限り小さく、
化学薬品に対する安定性はできる限り高くなければなら
ない。このようなフィルターは再生可能でなければなら
ず、長期の寿命を有していなければならない。さらに、
本発明は高度の多孔性及び高い空気透過性を得ることが
意図されている。
【０００６】重要な目的は帯電防止性の表面仕上げであ
り、これによって本発明のフィルターは爆発性ダストを
含む気体の清浄化においても使用することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、特に導電
性カーボンブラック及び／又は粉末状金属微粒子又はそ
の他の微粉化可能な材料からなる導電性物質より構成さ
れる導電層を備える、不織布、紙等からなる気体状媒体
用フィルターであって、導電性カーボンブラック又は粉
末状金属微粒子が結合剤によってフィルター繊維上に固
定され、さらに導電層がフィルター層上に網状に塗布さ
れていることを特徴とするフィルターによって解決され
る。
【０００８】フィルター層は、好ましくは不織布から作
られるフィルターが使用される。このフィルターは微粉
化可能な材料、特に導電性カーボンブラック及び／又は
粉末状金属微粒子又はその他の微粉化可能な適切な材料
から作られた導電性物質から構成される導電層を備えて
おり、このとき微粒子は結合剤を使用してフィルター繊
維上に固定されており、さらにこのときこの層がフィル
ター表面に網状に塗布されている。導電性物質から構成
されるこれまでの一般的な密着層の代わりに、網状又は
篩状構造で断続的に構成される層が不織布層上に塗布さ
れる。層の断続は良好な帯電防止性仕上げと同時に満足
できる空気透過性の維持を可能にする。ここで網状又は
篩状とは、導電性物質から構成される層が、網又は篩の
ように網の目に形成されていることを意味する。フィル
ターの高度の耐摩耗性、化学薬品に対する安定性及び再
生可能性といった既知の長所は維持される。低い表面抵
抗についての要求条件を満たすためには、導電層のパタ
ーンはフィルター層上の縦横両方に全般的に塗布され
る。これに追加して、導電性混合物、導電性物質がフィ
ルター層内の十分な深さへ浸透させられ、これによって
フィルター層によっても電荷の輸送が可能であることが
必要である。このために、本発明の別の実施形態では導
電性カーボンブラック又は粉末状金属微粒子が、フィル
ター層内へフィルター層の厚みの少なくとも50％の深さ
まで浸透される。それぞれの使用目的にしたがって、さ
らにフィルター層の厚みにも依存して、微粒子はフィル
ター層内のこれより浅い又は深い深さに沈積される。場
合によっては100％の浸透が見込まれる。
【０００９】多くの使用例では、カーボンブラック粉末
を使用するのが好都合である。この場合に、結合剤に対
するカーボンブラック微粒子の比率は重量で10〜80％、
好ましくは30〜50％である。実験では、これらの比率で十
分な帯電防止作用が達成されることが証明されている。
特に良好な結果は、カーボン粒子の比率が33.5％の場合
に達成された。
【００１０】カーボンブラック微粒子の平均主要粒径は
15〜30nmである。このカーボンブラック微粒子の粒度は
フィルター層内への微粒子の良好な浸透及び後になって
の良好な導電性を可能にする。
【００１１】粉末状金属微粒子を使用した場合は、カー
ボンブラック微粒子と比較してほんの僅かな相違が生じ
る。同様に結合剤に対する金属微粒子の比率は20〜99％
が選択されるが、好ましくは70〜90％の比率である。金
属微粒子の平均主要粒径は0.5〜20μm、好ましくは１〜
５μmである。
【００１２】粉末状金属微粒子が、銅、亜鉛、アルミニ
ウム及び／又は銀の粉末からなることが適切であること
が証明されている。適切な金属はフィルターの使用領域
を考慮に入れて選択される。
【００１３】結合剤としてはポリ酢酸ビニル、ポリフッ
化ビニル、ポリウレタン、ポリアクリレート又はブタジ
エン共重合体が使用される。結合剤は、導電性微粒子と
フィルター繊維との間の良好な結合をもたらすはずであ
る。
【００１４】カーボンブラック微粒子はコストの面から
特に好都合であることが証明されており、金属微粒子は
特別な場合に初めて考慮の対象となるが、導電性有機物
質の使用も又本発明の思想の範囲内に見込まれている。
この場合には、特にポリアセチレン、ポリフェニレン、
ポリチオフェン又はポリピロールから形成される導電性
重合体を挙げることができる。
【００１５】最後に、さらにカーボンブラック、金属及
び／又は有機微粒子と適切な結合剤との混合物としての
導電性物質を製造することも可能である。
【００１６】導電層による網状の表面被覆率が小さけれ
ば小さいほど、当然ながら空気透過性が向上する。この
場合当然電気的作用、伝導率は低下する。実験では、カ
ーボンブラック微粒子を使用した場合には、導電性カー
ボンブラック層による網状表面被覆率がフィルター表面
積の25〜70％であるのが好都合であると証明されてい
る。金属微粒子層を使用した場合は、導電性金属粉末
層、金属微粒子層による網状表面被覆率はより小さくて
よく、フィルター表面積の５〜70％である。
【００１７】ほとんどの使用目的には、フィルター表面
上の物質の固体比率、フィルター表面の単位面積あたり
の導電性物質の質量が１〜15g/m2であれば十分だが、好
ましくは２〜５g/m2である。これらの数値はカーボンブ
ラック微粒子を使用した場合の数値である。金属微粒子
を使用した場合、あるいは金属微粒子をカーボンブラッ
ク微粒子に追加して使用した場合には、物質の固体比率
は小さくなる。
【００１８】通例は、フィルター層の片側を導電性物質
で被覆すれば十分である。既に上記で言及したように、
この場合にはフィルター層内への粒子の浸透が重要な役
割を果たす。しかしフィルターの両側を導電層で被覆す
ることも可能である。これによって、確実な層の相互の
結合がもたらされる。一部の場合には、さらに、両側の
導電層を完全に等しく設けることも可能である。それに
よって導電性をできる限り大きくすることによって、高
い空気流量が達成される。
【００１９】このフィルターによる空気透過性は、様々
な要素によって決定される。しかし空気透過性は、あら
ゆる場合においてフィルターの全面に被覆加工が施され
たときよりは優れている。本発明の思想に十分な余裕を
与えるために、全面に被覆加工が施されたフィルターに
対して、空気透過率を少なくとも15％改善し得ることが
意図されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】導電性カーボンブラック33.5wt
％、ポリアクリレートからなる結合剤52wt％及びアクリ
ル酸エステルからなる粘稠剤約12wt％から構成されるペ
ーストを、不織布から作られたフィルターにシルクスク
リーニング法でプリントする。10％溶液を作成するため
に、この固体物質を精製水に溶解させて希釈する。不織
布層は100％ポリエステル繊維から構成される。導電性
カーボンブラックは不織布層の厚みの85％まで浸透す
る。達成されるフィルターの抵抗値は108Ωより小さ
い。導電性カーボンブラック層によるフィルター層表面
の被覆率は43％である。空気透過性は、DIN（ドイツ工
業規格）53887に基づき、200Paの圧力差において測定し
た場合に330m3/m2/hである。同じ不織布の全面を導電性
の混合物で被覆すると、空気透過性の値は270m3/m2/hに
落ちる。これらをまとめると平面圧に対する空気透過率
が22％改善された。
【００２１】
【発明の効果】微粉化可能な材料、特に導電性カーボン
ブラック及び／又は粉末状金属微粒子又はその他の微粉
化可能な材料から作られた導電性物質から構成される導
電層を備える、不織布、紙又は同様の材質でできた気体
状媒体用フィルターであって、導電性カーボンブラック
又は金属微粒子が結合剤を使用してフィルター繊維上に
固定されており、さらに導電層がフィルター層上に網状
に塗布されているフィルターが開示される。本発明のフ
ィルターは爆発性ダストを含む気体の清浄化に対しても
使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マチアス・プドレイナー ドイツ国69469ヴェインハイム，トーマ スシュトラーセ・23 (72)発明者 ディルク・ダンツ ドイツ国69469ヴェインハイム，ローシ ュネルシュトラーセ・６ (56)参考文献 特開 平９−206522（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−220418（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 39/00 - 39/20

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性カーボンブラック及び／又は粉末
    状金属微粒子又はその他の微粉化可能な材料からなる導
    電性物質より構成される導電層を備える、不織布、紙等
    からなる気体状媒体用フィルターであって、 前記導電性カーボンブラック及び／又は粉末状金属微粒
    子又はその他の微粉化可能な材料からなる導電性物質が
    結合剤によってフィルター層の繊維に固定され、それに
    よって前記導電層が前記フィルター層の表面に網状に形
    成され、前記導電性カーボンブラック及び／又は粉末状
    金属微粒子又はその他の微粉化可能な材料からなる導電
    性物質が前記フィルター層に浸透していることを特徴と
    するフィルター。
  2. 【請求項２】 前記導電性カーボンブラック又は粉末状
    金属微粒子が、前記フィルター層の厚みの少なくとも50
    ％の深さまで浸透している、請求項１に記載のフィルタ
    ー。
  3. 【請求項３】 前記結合剤に対する前記導電性カーボン
    ブラック微粒子の比率が10〜80％、好ましくは30〜50％
    である、請求項１又は２に記載のフィルター。
  4. 【請求項４】 前記結合剤に対する前記導電性カーボン
    ブラック微粒子の比率が33.5％である、請求項１〜３の
    いずれか１つに記載のフィルター。
  5. 【請求項５】 前記導電性カーボンブラック微粒子の平
    均主要粒径が15〜30nmである、請求項１〜４のいずれか
    １項に記載のフィルター。
  6. 【請求項６】 前記結合剤に対する前記粉末状金属微粒
    子の比率が20〜99％、好ましくは70〜90％である、請求
    項１〜５に記載のフィルター。
  7. 【請求項７】 前記粉末状金属微粒子の平均主要粒径が
    0.5〜20μm、好ましくは１〜５μmである、請求項６に
    記載のフィルター。
  8. 【請求項８】 前記粉末状金属微粒子が、銅、亜鉛、ア
    ルミニウム及び／又は銀の粉末からなる、請求項６又は
    ７に記載のフィルター。
  9. 【請求項９】 前記結合剤が、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩
    化ビニル、ポリウレタン、ポリアクリレート又はブタジ
    エン共重合体からなる、請求項１〜８のいずれか１項に
    記載のフィルター。
  10. 【請求項１０】 導電性有機物質が結合剤とともに使用
    される、請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルタ
    ー。
  11. 【請求項１１】 前記導電性有機物質が、ポリアセチレ
    ン、ポリフェニレン、ポリチオフェン又はポリピロール
    からなる導電性重合体である、請求項１０に記載のフィ
    ルター。
  12. 【請求項１２】 前記導電性物質が、カーボンブラック
    微粒子、金属微粒子及び有機微粒子と結合剤との混合物
    である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフィル
    ター。
  13. 【請求項１３】 前記導電性カーボンブラック微粒子の
    導電層による網状表面被覆率が、前記フィルターの表面
    積の25〜70％である、請求項１〜１２のいずれか１項に
    記載のフィルター。
  14. 【請求項１４】 前記粉末状金属微粒子の導電層による
    網状表面被覆率が、前記フィルター表面積の５〜70％で
    ある、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のフィルタ
    ー。
  15. 【請求項１５】 前記フィルター層上の前記導電物質の
    固体比率が１〜15g/m2、好ましくは２〜５g/m2である、
    請求項１〜１４のいずれか１項に記載のフィルター。
  16. 【請求項１６】 前記フィルターの両面が前記導電層で
    被覆されている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載
    のフィルター。
  17. 【請求項１７】 前記両面の導電層が完全に等しい、請
    求項１６に記載のフィルター。
  18. 【請求項１８】 前記フィルターの空気透過率が、全面
    が被覆されたフィルターに対して少なくとも15％上昇し
    ている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のフィル
    ター。
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