JP3300529B2 - 帯電防止性のある濾過材とその製造方法 - Google Patents

帯電防止性のある濾過材とその製造方法

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    • Y10T442/2213Coating or impregnation is specified as weather proof, water vapor resistant, or moisture resistant

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性、耐薬品性に優
れ、目詰まりし難く長寿命で、かつ帯電防止性の優れた
濾過材及びそれを製造することに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、高耐熱性の濾過材としてはガ
ラス繊維を使用した通気性の成形体があるが、成形体が
非常に嵩高く、薄くコンパクトな成形体に成形すること
は困難であった。ガラス製の通気性材料としては、シン
タードガラス製の通気性材料は多く市販されているが、
こわれ易く、薄くかつ大型の通気性の成形体は得られな
い。また、ガラス製のフィルターはつまり易い欠点があ
る。高耐熱性の成形体の成形に使用できる高分子材料と
しては芳香族ポリイミドが挙げられる。従来この高分子
材料を使用して通気性のフィルターを作ることは、濾布
状のものとするにしても、芳香族ポリイミドの濾布は作
り難く、ましてフィルターとして用いる成形体は得られ
ていない。
【0003】高耐熱性で、種々の孔度の通気性成形体を
得るために鋭意研究の結果、本発明者等は、芳香族ポリ
イミド繊維を使用し、この芳香族ポリイミド繊維を不織
布またはフェルトに予備成形し、その芳香族ポリイミド
不織布またはフェルトを、ポリイミドのガラス転移点を
越えた温度で適当な時間加熱することにより濾過材を得
ることに成功し、特許出願した。(特開平6−2570
45号)しかし、ポリイミド繊維は電気絶縁性が高く、
乾燥雰囲気で粉体を濾過する場合、粉体との間の摩擦に
より帯電し、放電により粉塵爆発の恐れがある。
【0004】従来、合成繊維の帯電防止の場合には、グ
リセライドのような帯電防止剤を繊維表面に塗布するの
が一般的な方法である。しかし、産業及び都市廃棄物の
焼却炉の排ガスの濾過、化学工業における高温ガス中の
粉体原料の回収や粉体製品捕集のための濾過の場合、グ
リセライドのような帯電防止剤は劣化し、短期間で効果
を失ってしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の前記問題点を解決し、ポリイミド繊維からなる不
織布またはフェルトを加工してなる帯電防止性に優れた
濾過材とその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明の帯
電防止性濾過材とその製造方法により、帯電防止性を改
善することにより達成される。すなわち、 1) 下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有す
るポリイミド繊維からなる不織布またはフェルトのポリ
イミド繊維の表面に、導電性物質および縮合多環多核芳
香族樹脂、溶剤可溶性常温硬化型フッ素樹脂またはフッ
素系エラストマーの皮膜を被覆したものであることを特
徴とする帯電防止性のある濾過材により、および、
【0007】
【化5】
【0008】2)下記一般式(1)で表される繰り返し
単位を有する高耐熱性ポリイミド繊維からなる不織布ま
たはフェルトに、有機溶剤中に分散させた導電性物質
と縮合多環多核芳香族樹脂を塗布、または浸漬し、15
0〜300℃に加熱すること、有機溶剤中に分散させ
た導電性物質と溶剤可溶性常温硬化型フッ素樹脂を塗
、または浸漬し、室温放置または加熱すること、ある
いは水または有機溶剤中に分散させた導電性物質とフ
ッ素系エラストマーを塗布、または浸漬し、室温放置ま
たは加熱することにより、前記不織布またはフェルトの
ポリイミド繊維の表面に導電性物質と縮合多環多核芳香
族樹脂、フッ素系エラストマーまたはフッ素系エラスト
マーの皮膜を被覆することを特徴とする帯電防止性のあ
る濾過材の製造方法により達成される。
【0009】
【化6】
【0010】本発明の骨子は、ポリイミド繊維からなる
濾過材に帯電防止性を付与するために、該濾過材のポリ
イミド繊維の表面を、通気性を害することなく、帯電防
止性皮膜で被覆することにある。前記ポリイミド繊維か
らなる濾過材に帯電防止性を付与するために、ポリイミ
ド繊維からなる不織布またはフェルトのポリイミド繊維
表面に、合成樹脂と共に被覆する導電性物質の例とし
ては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャ
ンネルブラック等のカーボンブラックや、銅、亜鉛、錫
等の金属微粉末があげられる。
【0011】本発明においては、ポリイミド繊維からな
る不織布またはフェルトを少なくともポリイミド繊維の
二次転移温度以上に加熱し、加圧して、通気性の成形体
に成形した後、通気性を害することなく、前記のように
ポリイミド繊維の表面に帯電防止性皮膜で被覆すること
が望ましいが、直接ポリイミド繊維からなる不織布また
はフェルトのポリイミド繊維の表面に帯電防止性皮膜を
被覆して帯電防止性のある濾過材としても良い。
【0012】前記ポリイミド繊維からなる濾過材に帯電
防止性を付与するために、ポリイミド繊維からなる不織
布またはフェルトのポリイミド繊維の表面に、導電性物
質と共に被覆する縮合多環多核芳香族樹脂の例として
は、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレ
ン、ピッチ等の縮合多環多核芳香族炭化水素を触媒の存
在下で、1,4−ベンゼンジメタノール等の架橋剤と加
熱重縮合反応させることにより得られるものが挙げられ
る。その構造モデルの1例としてSKレジン(住金化工
株式会社製)の化学構造式(I)を下記に示す。
【0013】
【化7】
【0014】ここで、導電性物質を縮合多環多核芳香族
樹脂によってポリイミド繊維の表面に被覆させる好まし
い処理条件の具体例を以下に示す。前記縮合多環多核芳
香族樹脂のB状態ポリマーの100重量部を200〜
1,000重量部の溶媒に溶解させた溶液中に導電性物
質の2〜20重量部を分散させ、この導電性物質分散溶
液中にポリイミド繊維からなる不織布またはフェルトを
浸漬し、乾燥して溶媒を除去する。次に、縮合多環多核
芳香族樹脂の熱硬化温度の150〜300℃に1〜3時
間保ち、熱硬化させることにより、ポリイミド繊維の表
面は一様に導電性物質で覆われる。導電性物質は縮合多
環多核芳香族樹脂でポリイミド繊維の表面に固定される
ため、高温かつ腐食性のガスに接触しても、ポリイミド
繊維の表面から脱落することはなく、従って永く帯電防
止効果を発揮する。この場合、縮合多環多核芳香族樹脂
と共に付着する導電性物質の量が適当な範囲にあれば、
ポリイミド繊維製成形体の通気性を損なうことがなく、
帯電防止性に優れた濾過材を製造することができる。
【0015】また前記ポリイミド繊維からなる濾過材に
帯電防止性を付与するために、導電性物質を溶剤可溶性
常温硬化型フッ素樹脂によってポリイミド繊維からなる
不織布またはフェルトの表面に被覆させる具体的説明を
以下に記載する。ポリイミド繊維の表面に導電性物質を
被覆するために使用する溶剤可溶性常温硬化型フッ素樹
脂の例としては、フッ化ビニリデン共重合体、フルオロ
オレフィン・炭化水素ビニルエーテル共重合体、及びフ
ルオロエポキシ樹脂等が挙げられる。
【0016】該常温硬化型フッ素樹脂を有機溶媒に溶解
し、該溶液中に導電性物質を分散させ、この導電性物質
分散溶液中にポリイミド繊維からなる不織布またはフェ
ルトを浸漬し、乾燥して溶媒を除去し、次に室温放置あ
るいはポリイミド繊維に悪影響を及ぼさない温度に加熱
して硬化させて導電性物質を硬化型フッ素樹脂によりポ
リイミド繊維の表面に固定することができる。本目的に
合致する溶剤可溶性常温硬化型フッ素樹脂は、化学式
(I)に示すフルオロオレフィン・炭化水素系ビニルエ
ーテル共重合体等がある。
【0017】
【化8】
【0018】さらにまた前記ポリイミド繊維からなる濾
過材に帯電防止性を付与するために、導電性物質をフッ
素系エラストマーによってポリイミド繊維からなる不織
布またはフェルトのポリイミド繊維の表面に被覆させる
具体的説明を以下に記載する。ポリイミド繊維からなる
濾過材に帯電防止性を付与するために、ポリイミド繊維
からなる不織布またはフェルトのポリイミド繊維の表面
に導電性物質を被覆するために使用するフッ素系エラス
トマーの例としては、ビニリデンフルオライド・ヘキサ
フルオロプロピレン系、及びテトラフルオロエチレン・
プロピレン系等の共重合体が挙げられる。導電性物質を
ポリイミド繊維表面に被覆するために使用するフッ素系
エラストマーは、有機溶媒に溶解可能なものあるいは水
エマルジョンとして得られるものが好ましい。
【0019】フッ素系エラストマーは、ポリイミド繊維
に悪影響を及ぼさない温度範囲で容易に加硫でき、加硫
により耐熱性及び耐薬品性にできるものであることが好
ましい。本発明の上記目的に合致するフッ素系エラスト
マーの例としては、ビニリデンフルオライド(CH2
CF2 )とヘキサフルオロプロピレン(CF2 =CF−
CF3 )との共重合体及び(CF2 =CF2 )とプロピ
レン(CH2 =CH−CH3 )との共重合体等が挙げら
れる。
【0020】
【作用】本発明は、導電性物質と縮合多環多核芳香族樹
脂、溶剤可溶性常温硬化型フッ素樹脂またはフッ素系エ
ラストマーをポリイミド繊維からなる不織布またはフェ
ルトのポリイミド繊維の表面に被覆させることにより、
ポリイミド繊維からなる不織布またはフェルトからなる
濾過材に優れた帯電防止効果を付与することを可能にす
るものである。また、縮合多環多核芳香族樹脂、溶剤可
溶性常温硬化型フッ素樹脂またはフッ素系エラストマー
の被覆処理により、ポリイミド繊維からなる不織布また
はフェルトの接触箇所を前記樹脂やエラストマーが結合
・固定するため、不織布またはフェルトからの濾過材の
強度を著しく増大させる効果をもたらす。
【0021】
【実施例】前記、本発明の帯電防止性のある濾過材およ
びそれを製造する方法の例を以下に実施例を示して説明
する。しかし本発明は以下の実施例によって制限される
ものではない。
【0022】実施例1 容器に予め900重量部のテトラヒドロフランを秤り取
り、攪拌しながら80重量部のB状態SKレジン及び2
0重量部の平均粒子径40μm、N2 表面積70m2
gのアセチレンブラックを分散させ、帯電防止液を調製
した。前記帯電防止液に、ベンゾフェノン−3,3´
4,4´−テトラカルボン酸二無水物および4,4´−
メチレン−ビス−(トリレンイソシアネート)から製造
された延伸比1:5、太さ30μmのポリイミド繊維か
らニードルパンチ法で予備成形された厚さ2mm、目付
475g/m2 のフェルトを、温度340℃に30分間
保ことによって、厚さ1mmのシートに成形し、幅10
0mm、長さ120mmの試験片を切り取った。前記の
ポリイミド繊維を構成するポリイミドの化学構造式を化
学式(II)に示す。
【0023】
【化9】
【0024】本試験片を、前記前記帯電防止液に1分間
浸漬した後に引上げて、ドライヤーで乾燥させ、続い
て、70℃にて5時間保持して乾燥させ、続いて、電気
炉中に230℃で2時間保持して、SKレジンを熱硬化
させた。次に、本試験片をフラジール型通気試験機に
て、通気度を測定し、また、レジステビティ・チェンバ
・R12704(Adantest Corporation製)を用いて、
JIS K6911 5.13項に準拠し、体積固有抵
抗を測定した。さらに、本試験片に250℃の熱風を1
m/分の通気速度で、1,000時間、通過させた後の
体積固有抵抗を測定した。結果を第1表に示した。
【0025】実施例2 容器に予め400重量部のテトラヒドロフランを秤り取
り、攪拌しながら90重量部のB状態SKレジン及び1
0重量部のアセチレンブラックを分散させ、帯電防止液
を調製した。前記帯電防止液を使用して、実施例1で用
いたと同種の試験片を1分間浸漬して引き上げ、ドライ
ヤーで乾燥させ、続いて、70℃の乾燥器中に1時間保
持してテトラヒドロフランを揮散させ、続いて、電気炉
中に230℃で2時間保持して、SKレジンを熱硬化さ
せた。実施例1と同様に、通気度、及び体積固有抵抗を
測定した。さらに、本試験片に250℃の熱風を1m/
分の通気速度で、1,000時間、通過させた後の体積
固有抵抗を測定した。結果を第1表に示した。
【0026】実施例3 容器に予め200重量部のテトラヒドロフランを秤り取
り、攪拌しながら90重量部のB状態SKレジン及び1
0重量部のアセチレンブラックを分散させ、帯電防止液
を調製した。前記帯電防止液を使用して、実施例1で用
いたと同種の試験片を1分間浸漬して引き上げ、ドライ
ヤーで乾燥させ、続いて、70℃の乾燥器中に1時間保
持してテトラヒドロフランを揮散させ、続いて、電気炉
中に230℃で2時間保持して、SKレジンを熱硬化さ
せた。実施例1と同様に、通気度、及び体積固有抵抗を
測定した。さらに、本試験片に250℃の熱風を1m/
分の通気速度で、1,000時間、通過させた後の体積
固有抵抗を測定した。結果を第1表に示した。
【0027】
【表1】
【0028】実施例4 容器に予め400重量部のメチルエチルケトンを秤り取
り、攪拌しながら90重量部のフルオロエチレン・エチ
レンエチルエーテル共重合体(分子量80,000)、
5重量部のCoronate EH(イソシアネート硬化剤)およ
び10重量部のアセチレンブラックを分散させ、帯電防
止液を調製した。前記帯電防止液を使用して、実施例1
で用いたと同種の試験片を1分間浸漬して引き上げ、ド
ライヤーで乾燥させ、続いて、70℃の乾燥器中に1時
間保持してメチルエチルケトンを揮散させ、室温にて3
日間放置して、フルオロエチレン・エチレンエチルエー
テル共重合体を硬化させた。実施例1と同様に、通気
度、及び体積固有抵抗を測定した。さらに、本試験片に
200℃の熱風を1m/分の通気速度で、1,000時
間、通過させた後の体積固有抵抗を測定した。結果を第
2表に示した。
【0029】実施例5 容器に予め400重量部のメチルエチルケトンを秤り取
り、攪拌しながら96重量部のフルオロエチレン・エチ
レンエチルエーテル共重合体(分子量80,000)、
5重量部のCoronate EH(イソシアネート硬化剤)およ
び4重量部のケッチェンブラックを分散させ、帯電防止
液を調製した。前記帯電防止液を使用して、実施例1で
用いたと同種の試験片を1分間浸漬して引き上げ、ドラ
イヤーで乾燥させ、続いて、70℃の乾燥器中に1時間
保持してメチルエチルケトンを揮散させ、室温にて3日
間放置して、フルオロエチレン・エチレンエチルエーテ
ル共重合体を硬化させた。実施例1と同様に、通気度、
及び体積固有抵抗を測定した。さらに、本試験片に20
0℃の熱風を1m/分の通気速度で、1,000時間、
通過させた後の体積固有抵抗を測定した。結果を第2表
に示した。
【0030】
【表2】
【0031】実施例6 フッ素エラストマー94重量部及びファーネスブラック
の1種である平均粒子径30μm、N2表面積930m2
/gのケッチェンブラックECの6重量部をイオン交換
水900重量部に分散させ、電防止液を調製した。前
記帯電防止液に、実施例1で用いたと同種の試験片を1
分間浸漬して引き上げ、ドライヤーで乾燥させ、続い
て、70℃の乾燥器中に1時間保持して水を蒸発させ、
続いて、電気炉中に150℃で1時間保持して、フッ素
エラストマーを硬化させた。実施例1と同様に、通気
度、及び体積固有抵抗を測定した。さらに、本試験片に
250℃の熱風を1m/分の通気速度で、1,000時
間、通過させた後の体積固有抵抗を測定した。結果を第
3表に示した。
【0032】実施例7 フッ素エラストマー96重量部及びケッチェンブラック
ECの4重量部をイオン交換水400重量部に分散さ
せ、電防止液を調製した。前記帯電防止液に、実施例
1で用いたと同種の試験片を1分間浸漬して引き上げ、
ドライヤーで乾燥させ、続いて、70℃の乾燥器中に1
時間保持して水を蒸発させ、続いて、電気炉中に150
℃で1時間保持して、フッ素エラストマーを硬化させ
た。実施例1と同様に、通気度、及び体積固有抵抗を測
定した。さらに、本試験片に250℃の熱風を1m/分
の通気速度で、1,000時間、通過させた後の体積固
有抵抗を測定した。結果を第3表に示した。
【0033】実施例8 フッ素エラストマー98重量部及びケッチェンブラック
ECの2重量部をイオン交換水200重量部に分散さ
せ、電防止液を調製した。前記帯電防止液に、実施例
1で用いたと同種の試験片を1分間浸漬して引き上げ、
ドライヤーで乾燥させ、続いて、70℃の乾燥器中に1
時間保持して水を蒸発させ、続いて、電気炉中に150
℃で1時間保持して、フッ素エラストマーを硬化させ
た。実施例1と同様に、通気度、及び体積固有抵抗を測
定した。さらに、本試験片に250℃の熱風を1m/分
の通気速度で、1,000時間、通過させた後の体積固
有抵抗を測定した。結果を第3表に示した。
【0034】
【表3】
【0035】比較例1 容器に予め1,500重量部のテトラヒドロフランを秤
り取り、攪拌しながら90重量部のB状態SKレジン及
び10重量部のアセチレンブラックを分散させ、帯電防
止液を調製した。前記帯電防止液を使用して、実施例1
で用いたと同種の試験片を1分間浸漬して引き上げ、ド
ライヤーで乾燥させ、続いて、70℃の乾燥器中に1時
間保持してテトラヒドロフランを揮散させ、続いて、電
気炉中に230℃で2時間保持して、SKレジンを熱硬
化させた。実施例1と同様に、通気度、及び体積固有抵
抗を測定した。さらに、本試験片に250℃の熱風を1
m/分の通気速度で、1,000時間、通過させた後の
体積固有抵抗を測定した。結果を第4表に示した。
【0036】比較例2 容器に予め200重量部のテトラヒドロフランを秤り取
り、攪拌しながら80重量部のB状態SKレジン及び2
0重量部のアセチレンブラックを分散させ、帯電防止液
を調製した。前記帯電防止液を使用して、実施例1で用
いたと同種の試験片を1分間浸漬して引き上げ、ドライ
ヤーで乾燥させ、続いて、70℃の乾燥器中に1時間保
持してテトラヒドロフランを揮散させ、続いて、電気炉
中に230℃で2時間保持して、SKレジンを熱硬化さ
せた。実施例1と同様に、通気度、及び体積固有抵抗を
測定した。さらに、本試験片に250℃の熱風を1m/
分の通気速度で、1,000時間、通過させた後の体積
固有抵抗を測定した。結果を第4表に示した。
【0037】
【表4】
【0038】比較例3 フッ素エラストマー98重量部及びケッチェンブラック
ECの2重量部をイオン交換水1,500重量部に分散
させ、電防止液を調製した。前記帯電防止液に、実施
例1で用いたと同種の試験片を1分間浸漬して引き上
げ、ドライヤーで乾燥させ、続いて、70℃の乾燥器中
に1時間保持して水を蒸発させ、続いて、電気炉中に1
50℃で1時間保持して、フッ素エラストマーを硬化さ
せた。実施例1と同様に、通気度、及び体積固有抵抗を
測定した。さらに、本試験片に250℃の熱風を1m/
分の通気速度で、1,000時間、通過させた後の体積
固有抵抗を測定した。結果を第5表に示した。
【0039】比較例4 フッ素エラストマー97重量部及びケッチェンブラック
ECの6重量部をイオン交換水200重量部に分散さ
せ、電防止液を調製した。前記帯電防止液に、実施例
1で用いたと同種の試験片を1分間浸漬して引き上げ、
ドライヤーで乾燥させ、続いて、70℃の乾燥器中に1
時間保持して水を蒸発させ、続いて、電気炉中に150
℃で1時間保持して、フッ素エラストマーを硬化させ
た。実施例1と同様に、通気度、及び体積固有抵抗を測
定した。さらに、本試験片に250℃の熱風を1m/分
の通気速度で、1,000時間、通過させた後の体積固
有抵抗を測定した。結果を第5表に示した。
【0040】
【表5】
【0041】
【発明の効果】本発明は、導電性物質と縮合多環多核芳
香族樹脂、溶剤可溶性常温硬化型フッ素樹脂またはフッ
素系エラストマーをポリイミド繊維からなる不織布また
はフェルトのポリイミド繊維の表面に被覆することによ
り、ポリイミド繊維に帯電防止効果を付与して、濾過材
としての適用分野を著しく拡大することを可能とするも
のである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // C08G 73/10 C08G 73/10 C09D 127/12 C09D 127/12 (56)参考文献 特開 平2−2856(JP,A) 実開 昭56−176017(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 39/00 - 39/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で表される繰り返し単
    位を有するポリイミド繊維からなる不織布またはフェル
    のポリイミド繊維の表面に、導電性物質および縮合多
    環多核芳香族樹脂、溶剤可溶性常温硬化型フッ素樹脂ま
    たはフッ素系エラストマーの皮膜を被覆したものである
    ことを特徴とする帯電防止性のある濾過材。 【化1】
  2. 【請求項2】 前記導電性物質が、粉末状カーボンブラ
    ックおよび/または金属粉末であることを特徴とする請
    求項1に記載の帯電防止性のある濾過材。
  3. 【請求項3】 下記一般式(1)で表される繰り返し単
    位を有する高耐熱性ポリイミド繊維からなる不織布また
    はフェルトに、有機溶剤中に分散させた導電性物質と縮
    合多環多核芳香族樹脂を塗布、または浸漬し、150〜
    300℃に加熱して、前記不織布またはフェルトのポリ
    イミド繊維の表面に導電性物質と縮合多環多核芳香族樹
    脂の皮膜を被覆することを特徴とする帯電防止性のある
    濾過材の製造方法。 【化2】
  4. 【請求項4】 下記一般式(1)で表される繰り返し単
    位を有する高耐熱性ポリイミド繊維からなる不織布また
    はフェルトに、有機溶剤中に分散させた導電性物質と溶
    剤可溶性常温硬化型フッ素樹脂を塗布、または浸漬し、
    室温放置または加熱して、前記不織布またはフェルトの
    ポリイミド繊維の表面に導電性物質 と溶剤可溶性常温硬
    化型フッ素樹脂の皮膜を被覆することを特徴とする帯電
    防止性のある濾過材の製造方法。 【化3】
  5. 【請求項5】 下記一般式(1)で表される繰り返し単
    位を有する高耐熱性ポリイミド繊維からなる不織布また
    はフェルトに、有機溶剤中に分散させた導電性物質とフ
    ッ素系エラストマーを塗布、または浸漬し、室温放置ま
    たは加熱して、前記不織布またはフェルトのポリイミド
    繊維の表面に導電性物質とフッ素系エラストマーの皮膜
    を被覆することを特徴とする帯電防止性のある濾過材の
    製造方法。 【化4】
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