JP3354988B2 - 耐薬品性濾過材及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性で目詰まりし難
く、長寿命、大型でかつ自立可能な剛直性を有し、さら
に耐薬品性に優れた濾過材として適用できるポリイミド
繊維からなる通気性の成形体およびそれを製造する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、セルローズ、アセチルセルロ
ーズ、テフロン、ポリカーボネート、ナイロンなどプラ
スチック材料からなる通気性材料は多く市販されてお
り、種々の孔径のものが得られる。しかし高耐熱性のも
のはない。高耐熱性のもの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
製のフィルターは一般的につまり易い欠点がある。

【０００３】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つくること
は、濾布状のものとするにしても芳香族ポリイミドの織
布は作り難く、ましてフィルターとして用い得る成形体
は得られていない。また、ポリイミド粉体材料を使用し
て成形体を成形することはリー（Ｂ．Ｈ．Ｌｅｅ）によ
りモダーン・プラスチック・エンサイクロペディア（Ｍ
ｏｄｅｒｎＰｌａｓｔｉｃ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉ
ａ）１９８８年 ６２頁に記載されている。しかし、予
備成形体に加工する必要がある場合があるなど、簡単な
成形法ではない。またこの方法を用いる場合、ポリイミ
ド粉体材料を広い面積にわたって均一に広げることは、
粉末層の厚みが薄い場合には不可能である。かくの如
く、薄くかつ大型の通気性の成形体を芳香族ポリイミド
の粉体材料を用いて成形することは極めて困難である。
またさらに、芳香族ポリイミドは高耐熱性で、かつ難溶
解性の材料であるため、この材料から均一な粒径分布を
有する粉体を得ることは困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高耐熱性で、大型のも
のまで所望の形状で得られる種々の孔度の通気性の成形
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
織布又はフェルトに予備成形し、その芳香族ポリイミド
繊維不織布又はフェルトを、ポリイミドのガラス転移点
を超えた温度で適当な時間加熱・加圧処理することによ
り収縮させ、自立可能なほど剛直性を有する望ましい形
状に成形し、濾過材を得ることに成功し特許出願した。
（特願平５−６２５３４号）

【０００５】しかし、ポリイミド繊維は耐塩酸性が劣る
ので、産業及び都市廃棄物の焼却炉の濾過ガス中に塩化
水素を含む場合は、短期間の間に濾過材としての性能が
劣化する。また、耐アルカリ性も劣るので、化学工業に
おける粉体原料の回収、粉体製品の捕集工程で、それら
の粉体がアルカリ性であると、同様に性能が短期間に劣
化する。耐薬品性改善を目的として、フッ素樹脂浸漬処
理を施す方法があるが、フッ素樹脂の溶融粘度は３４０
〜３８０℃の温度でも１０¹¹〜１０¹³ポイズと高いた
め、通気性成形体中のポリイミド繊維の間隙の繊維表面
をフッ素樹脂で隙間なく覆うことは困難であり、フッ素
樹脂浸漬処理によって濾過材の耐薬品性を発揮すること
はできない。

【０００６】本発明の目的は、 大型のものまで所望の形状で得られ、 広い表面積を持ち、かつなるだけ薄くコンパクトに成
形でき、 種々の孔度の通気性が得られ、 目詰まりし難く長寿命で、 高耐熱性であり、 かつ、耐薬品性特に耐酸耐アルカリ性に優れている。 上記諸特性を有する通気性の成形体（濾過材）とそれを
製造し得る製造方法を提供することにある。特に本発明
の目的は、常用使用温度２６０℃においても、耐酸性、
耐アルカリ性の優れたポリイミド繊維製不織布又はフェ
ルトから成形した濾過材とそれを製造し得る製造方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明の高
耐熱性で、かつ耐薬品性の濾過材及びその製造方法によ
って達成される。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
高耐熱性ポリイミド繊維からなる通気性成形体に縮合多
環多核芳香族樹脂を被覆することを特徴とする耐薬品性
濾過材。

【０００８】

【化４】

【０００９】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通気性成
形体に、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芳香族炭化水素を酸触媒の
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って得られる縮合多環多
核芳香族樹脂を被覆することを特徴とする耐薬品性濾過
材。

【００１０】

【化５】

【００１１】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通気性成
形体を、縮合多環多核芳香族樹脂の中間縮合体を有機溶
剤に２０〜６０％の濃度に溶解した溶液に含浸し、乾燥
し、熱硬化して上記１）記載の縮合多環多核芳香族樹脂
を該通気性成形体に被覆することを特徴とする上記１）
記載の耐薬品性濾過材の製造方法。

【００１２】

【化６】

【００１３】本発明の目的は高耐熱性ポリイミド繊維か
らなる通気性成形体に耐薬品性を与えること、特に酸や
アルカリに抵抗性を有する通気性成形体を提供すること
にある。本発明の骨子は、このために成形体の表面を、
通気性を害することなく、耐薬品性皮膜で保護すること
にある。本発明者等は鋭意研究の結果、上記目的が高耐
熱性ポリイミド繊維からなる通気性成形体の表面に熱硬
化性樹脂を被覆することによって達成されることを見出
した。特に熱硬化性樹脂として縮合多環多核芳香族樹脂
を被覆することが、耐熱性及び被覆膜の通気性成形体と
の接着性を維持しながら耐薬品性を賦与できるので好ま
しい。

【００１４】本発明において、高耐熱性ポリイミド繊維
からなる通気性成形体の表面に熱硬化性樹脂を被覆する
方法としては、上記通気性成形体を樹脂成分の低分子化
合物中にあるいはそれを溶剤で希釈した溶液中に成形体
を浸漬し、あるいは成形体表面に塗布して、通気性成形
体を構成しているポリイミド繊維の表面に被覆し、縮合
触媒の存在下に縮合することに達成される。勿論、上記
樹脂成分の低分子化合物の代わりに中間縮合体にまで縮
合してからこの中間縮合体を、必要ならば溶剤で希釈し
て、その中に成形体を浸漬し、あるいは成形体表面に塗
布してポリイミド繊維の表面に被覆し保護皮膜化しても
よい。

【００１５】本発明において、縮合多環多核芳香族樹脂
を該通気性成形体に被覆するということは、上記の説明
からも明らかなように以下のような状態を意味する。す
なわち、本発明において、高耐熱性ポリイミド繊維から
通気性成形体を形成する方法は、例えば高耐熱性ポリイ
ミド繊維から不織布あるいはフェルトを予備成形し、こ
の成形体を加熱・加圧することによりポリイミド繊維を
所期の通気性を保つ程度に相互に融着させ通気性成形体
を形成する。従ってこの通気性成形体は成形体の表面及
び内部に原料のポリイミド繊維の表面を残している。か
かる通気性成形体を縮合多環多核芳香族樹脂の構成成分
の低分子化合物（樹脂成分の低分子化合物を中間縮合体
にまで縮合した中間縮合体でもよい）あるいはそれらを
溶剤で希釈した溶液中に浸漬し、あるいは溶液を通気性
成形体表面に塗布してその内部に浸透させることによ
り、通気性成形体の表面及びその内部のポリイミド繊維
の表面を該樹脂成分の低分子化合物により被覆すること
ができる。

【００１６】通気性成形体の高耐熱性ポリイミド繊維の
表面に熱硬化性樹脂として縮合多環多核芳香族樹脂を被
覆する方法としては、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芳香族炭化水
素を酸触媒及び１，４−ベンゼンジメタノール等の架橋
剤と共に、あるいは必要ならば溶剤で希釈して、あるい
は上記縮合多環芳香族炭化水素を酸触媒の存在下で、
１，４−ベンゼンジメタノール等の架橋剤と共に加熱反
応して中間縮合体にまで縮合した中間縮合体、あるいは
それを必要ならば溶剤で希釈して、成形体の表面に被覆
し、加熱重縮合反応させることにより成形体の表面に耐
熱性で耐薬品性の保護皮膜を設けることができる。上記
縮合多環多核芳香族樹脂の溶剤に可溶な中間縮合体の１
例としては、住金化工株式会社が開発したＳＫレジンが
挙げられる。その化学構造式（１）を下記に示す。ここ
で、溶剤に溶解するという表現には完全に樹脂等が分子
分散にまで溶解することを意味していない。場合によっ
てはコロイド分散状態にあることもあろうが、要するに
樹脂等が通気性成形体中に浸透して、それを耐薬品性に
することができれば足りる。

【００１７】

【化７】

【００１８】以下に、本発明のより好ましい態様を具体
的に説明する。ただし、本発明は以下の説明によって制
限されるものではない。すなわち、上述の縮合多環多核
芳香族樹脂の溶剤可溶性の中間縮合体を１０〜６０％の
濃度の有機溶剤溶液とし、この溶液中に高耐熱性ポリイ
ミド成形体を浸漬し、溶剤を乾燥することによりポリイ
ミド成形体の表面を縮合多環多核芳香族樹脂の中間縮合
体で被覆し、次に熱硬化温度に所定時間保ち、熱硬化す
ることにより、優れた耐薬品性の保護皮膜を設けること
ができる。

【００１９】（作用）本発明は、縮合多環多核芳香族樹
脂を被覆することにより、通気性の高耐熱性ポリイミド
成形体よりなる濾過材に優れた耐薬品性、特に耐酸耐ア
ルカリ性を賦与するものである。また、本発明の縮合多
環多核芳香族樹脂の被覆を行うことにより、高耐熱性ポ
リイミド成形体のポリイミド繊維同士の接触箇所を縮合
多環多核芳香族樹脂が強固に結合・固定するため、通気
性の高耐熱性ポリイミド成形体よりなる濾過材の強度を
著しく増大させることができる。

【００２０】

【実施例】上記、本発明の通気性の高耐熱性ポリイミド
成形体よりなる耐薬品性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。

【００２１】実施例１ 容器に予め８０ｇのベンゾフェノン−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目付４７５ｇ／ｍ² 、厚さ
２ｍｍのフェルトを、温度３４０℃に３０分間保つこと
によって、厚さ１ｍｍのシートに成形し、幅４５ｍｍ、
長さ１２０ｍｍの試験片を切り取った。上記のポリイミ
ド繊維を構成するポリイミドの化学構造式（２）を下記
に示す。

【００２２】

【化８】

【００２３】本試験片を、上記のＳＫレジンの溶液に５
分間浸漬した後、室温に２４時間放置して乾燥させ、続
いて電気炉中に１５０℃で２４時間放置することによ
り、ＳＫレジンを試験片のポリイミド繊維上で熱硬化さ
せた。ＳＫレジンを被覆・熱硬化した試験片の厚みを測
定し、密度を算出した。本試験片を直径２０ｍｍのパイ
プに挟み、０．１ｋｇ／ｃｍ² の圧力下で空気通過量を
測定した。また、本試験片を２３℃で１０％の塩酸溶液
に２００時間、５％の水酸化ナトリウム溶液に１２０時
間浸漬し、水洗・乾燥後、引張強さを測定し、保持率を
算出した。結果を第１表に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例２ 実施例１で用いたポリイミド繊維試験片を実施例１と同
様の方法で調製した４０％濃度のＳＫレジンの溶液に５
分間浸漬した後、室温に２４時間放置して乾燥させ、続
いて電気炉中に１５０℃で２４時間放置することによ
り、ＳＫレジンを試験片のポリイミド繊維上で熱硬化さ
せた。実施例１と同様に、密度、空気透過率を測定し、
また、２３℃で１０％の塩酸溶液に２００時間、５％の
水酸化ナトリウム溶液に１２０時間浸漬し、水洗・乾燥
後、引張強さを測定し、保持率を算出した。結果を第１
表に示した。

【００２６】実施例３ 実施例１で用いたポリイミド繊維試験片を、実施例１と
同様の方法で調製した６０％濃度のＳＫレジンの溶液に
５分間浸漬した後、室温に２４時間放置して乾燥させ、
続いて電気炉中に１５０℃で２４時間放置することによ
り、ＳＫレジンを試験片のポリイミド繊維上で熱硬化さ
せた。実施例１と同様に、密度、空気透過率を測定し、
また、２３℃で１０％の塩酸溶液に２００時間、５％の
水酸化ナトリウム溶液に１２０時間浸漬し、水洗・乾燥
後、引張強さを測定し、保持率を算出した。結果を第１
表に示した。

【００２７】比較例１ 実施例１で用いたポリイミド繊維試験片を、ＳＫレジン
で被覆処理することなしに、実施例１と同様に、密度、
空気透過率を測定し、また、２３℃で１０％の塩酸溶液
に２００時間、５％の水酸化ナトリウム溶液に１２０時
間浸漬し、水洗・乾燥後、引張強さを測定し、保持率を
算出した。結果を第２表に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】比較例２ 実施例１で用いたポリイミド繊維試験片を、実施例１と
同様の方法で調製した５％濃度のＳＫレジンの溶液に５
分間浸漬した後、室温に２４時間放置して乾燥させ、続
いて電気炉中に１５０℃で２４時間放置することによ
り、ＳＫレジンを試験片のポリイミド繊維上で熱硬化さ
せた。実施例１と同様に、密度、空気透過率を測定し、
また、２３℃で１０％の塩酸溶液に２００時間、５％の
水酸化ナトリウム溶液に１２０時間浸漬し、水洗・乾燥
後、引張強さを測定し、保持率を算出した。結果を第２
表に示した。

【００３０】比較例３ 実施例１で用いたポリイミド繊維試験片を、実施例１と
同様の方法で調製した８０％濃度のＳＫレジンの溶液に
５分間浸漬した後、室温に２４時間放置して乾燥させ、
続いて電気炉中に１５０℃で２４時間放置することによ
り、ＳＫレジンを試験片のポリイミド繊維上で熱硬化さ
せた。実施例１と同様に、密度、空気透過率を測定し、
また、２３℃で１０％の塩酸溶液に２００時間、５％の
水酸化ナトリウム溶液に１２０時間浸漬し、水洗・乾燥
後、引張強さを測定し、保持率を算出した。結果を第２
表に示した。

【００３１】比較例４ 容器に予め６０ｇの蒸留水を秤り取り、攪拌しながら粒
子径３μｍのポリテトラフロロエチレン４０ｇを少量づ
つ加えてポリテトラフロロエチレン懸濁液を調製した。
実施例１で用いたポリイミド繊維試験片を、上記のポリ
テトラフロロエチレン懸濁液に５分間浸漬した後、室温
に２４時間放置して乾燥させ、続いて電気炉中に３４０
℃で５時間放置することにより、試験片のポリイミド繊
維の表面をポリテトラフロロエチレンで被覆した。実施
例１と同様に、密度、空気透過率を測定し、また、２３
℃で１０％の塩酸溶液に２００時間、５％の水酸化ナト
リウム溶液に１２０時間浸漬し、水洗・乾燥後、引張強
さを測定し、保持率を算出した。結果を第２表に示し
た。

【００３２】

【発明の効果】本発明の縮合多環多核芳香族樹脂は、こ
れをポリイミド繊維に被覆することにより、ポリイミド
の弱点である耐薬品性を改善できるので、ポリイミド繊
維製濾過材の保護被覆剤として適用し、該濾過材に耐薬
品性を賦与して濾過材の適用分野を著しく拡大すること
を可能にするものである。また、本発明の縮合多環多核
芳香族樹脂の被覆処理により、高耐熱性ポリイミド成形
体のポリイミド繊維同士の接触箇所を縮合多環多核芳香
族樹脂が強固に結合・固定するため、通気性の高耐熱性
ポリイミド成形体よりなる濾過材の強度を著しく増大さ
せる効果が発揮される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 39/00 - 39/20

Claims (3)

(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
   位を有する高耐熱性ポリイミド繊維からなる通気性成形
   体に縮合多環多核芳香族樹脂を被覆することを特徴とす
   る耐薬品性濾過材。 【化１】
2. 【請求項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通気性成形
   体に、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芳香族炭化水素を酸触媒の存
   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って得られる縮合多環多核
   芳香族樹脂を被覆することを特徴とする耐薬品性濾過
   材。 【化２】
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通気性成形
   体を、縮合多環多核芳香族樹脂の中間縮合体を有機溶剤
   に２０〜６０％の濃度に溶解した溶液に含浸し、乾燥
   し、熱硬化して請求項１記載の縮合多環多核芳香族樹脂
   を該通気性成形体に被覆することを特徴とする請求項１
   記載の耐薬品性濾過材の製造方法。 【化３】