JP5981336B2 - 重力濾過用の改良型収着剤配合ウェブ - Google Patents
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Description
他の用語は、本開示の他の箇所に示されたときに定義され得るが、以下の定義リストは、読者の便宜を図って編集された。
粒子配合プロセスは、例えば、同一出願人の米国特許出願公開第2006/0096911号に開示されているように、標準的なメルトブローン繊維の形成法に付加されるプロセス工程であって、これは参照により本明細書に援用するものとする。ブロー成形されたマイクロファイバー(BMF)は、溶融ポリマーをダイに入れてそこから流し出すことによって作製され、この流れは、ダイ空洞内のダイの幅全体に広がっており、ポリマーは、一連のオリフィスを通じてダイからフィラメントとして押出される。一実施形態では、加熱された気流は、ダイ出口(チップ)を形成する一連のポリマーオリフィスと隣接している空気分流板及びエアナイフアセンブリを通過する。この加熱された気流は、温度と速度の両方を調節することで、ポリマーフィラメントを所望の繊維直径まで細くする(延伸する)ことができる。BMF繊維は、この乱流気流の中を、回転している表面に向かって運ばれ、表面で回収されるとウェブが形成される。
プラズマ処理した担体の場合、担体のプラズマ処理は、本願において別の箇所で説明した(すなわち、Baconらによる米国特許出願公開第2006/0139754号明細書に見られる)装置で行った。これらの実施例では、「処理」とはプラズマ処理を意味し、一方で、「未処理」とはプラズマ処理されていないことを意味する。
約10インチ(25.4cm)幅の配合ウェブのショートヤードのロールを次のような条件下で回収した。ポリプロピレンポリマーを6.9lb/hr(3.2kg/hr)で10インチ(25.4cm)幅のドリル穿孔オリフィスダイ(DOD)に通して押出成形した。ポリマー溶融温度は625°F(330℃)であった。ダイからコレクターまでの距離は8.5インチ(21.6cm)であった。基本ウェブ(配合微粒子なし)の試料を坪量73グラム/平方メートル(g/m2)で回収し、Davies,C.N.,「The Separation of Airborne Dust and Particles」(Institution of Mechanical Engineers,London Proceedings IB,1952)に記載の方法に従って有効繊維直径(EFD)を評価した。空気の温度及び速度を調整して、有効繊維直径8ミクロン(μm)を得た。
約10インチ(25.4cm)幅の配合ウェブのショートヤードのロールを次のような条件下で回収した。メタロセン触媒オリフィス性エラストマーポリマーを6.1lb/hr(2.7kg/hr)で10インチ(25.4cm)幅のドリル穿孔オリフィスダイ(DOD)に通して押出成形した。ポリマー溶融温度は535°F(280℃)であった。ダイからコレクターまでの距離は8.5インチ(21.6cm)であった。基本ウェブ(配合微粒子なし)の試料を坪量67グラム/平方メートル(g/m2)で回収し、Davies,C.N.の「The Separation of Airborne Dust and Particles」(Institution of Mechanical Engineers,London Proceedings IB,1952)に記載の方法に従って有効繊維直径(EFD)を評価した。空気の温度及び速度を調整して、有効繊維直径24ミクロン(μm)を得た(より高い押出温度での樹脂のブロッキング、及び使用した温度での空気速度の限界のために、有効繊維直径をこれ以上小さくすることができなかった)。
約10インチ(25.4cm)幅の配合ウェブのショートヤードのロールを次のような条件下で回収した。ポリブチレンテレフタレート(PBT)ポリマーを13.2lb/hr(6.0kg/hr)で10インチ(25.4cm)幅のドリル穿孔オリフィスダイ(DOD)に通して押出成形した。ポリマー溶融温度は580°F(305℃)であった。ダイからコレクターまでの距離は8.5インチ(21.6cm)であった。基本ウェブ(配合微粒子なし)の試料を坪量73グラム/平方メートル(g/m2)、55g/m2、及び87g/m2で回収し、Davies,C.N.の「The Separation of Airborne Dust and Particles」(Institution of Mechanical Engineers,London Proceedings IB,1952)に記載の方法に従って有効繊維直径(EFD)を評価した。空気の温度及び速度を調整して、有効繊維直径7.5ミクロン(μm)を得た。
約10インチ(25.4cm)幅の配合ウェブのショートヤードのロールを次のような条件下で回収した。熱可塑性ポリエステルエラストマーポリマーを8.8lb/hr(4.1kg/hr)で10インチ(25.4cm)幅のドリル穿孔オリフィスダイ(DOD)に通して押出成形した。ポリマー溶融温度は518°F(270℃)であった。ダイからコレクターまでの距離は7インチ(17.8cm)であった。基本ウェブ(配合微粒子なし)の試料を坪量65及び102グラム/平方メートル(g/m2)で回収し、Davies,C.N.の「The Separation of Airborne Dust and Particles」(Institution of Mechanical Engineers,London Proceedings IB,1952)に記載の方法に従って有効繊維直径(EFD)を評価した。空気の温度及び速度を調整して、有効繊維直径25ミクロン(μm)及び18ミクロン(μm)を得た。
スチールの抜き型を使用して実施例1〜22のウェブの一部を打ち抜き、その結果、直径が4.7インチ(11.9cm)の媒体ディスクが得られた。
標準的な実験室環境条件において、上記のように媒体ディスクを水流装置内に配置した。過剰な流体がドレインに流入できるように、水流装置をドレイン上に配置した。上記のように、回収チャンバ内にビーカーを配置した。リザーバの開いた上部からリザーバに水道水(City of Eagan,Minnesota)1リットルを注いだ。その水は、重力の作用を受けて媒体ホルダに流入して、媒体ディスクに接触した。媒体ディスクを通過した水が媒体ホルダから出て、ビーカー内に回収された。水が媒体ディスクを通過するのに要した時間をストップウォッチで記録した。
以下に、本願発明に関連する発明の実施形態について列挙する。
[実施形態1]
濾過媒体であって、
担体と、
前記担体に配置されたウェブと、を含み、
前記ウェブは、
親水性ポリマーメルトブローン繊維、及び
前記親水性ポリマーメルトブローン繊維に捕捉された複数の収着剤粒子、を含み、
前記担体は多孔質シートを含み、かつ担体坪量を有し、
前記ウェブはウェブ坪量を有し、前記親水性ポリマーメルトブローン繊維は、前記ウェブ坪量の少なくとも3%を構成し、前記複数の収着剤粒子は、最大で前記ウェブ坪量の97%を構成する、濾過媒体。
[実施形態2]
前記親水性ポリマーメルトブローン繊維は、前記ウェブ坪量の少なくとも12%を構成し、前記複数の収着剤粒子は、最大で前記ウェブ坪量の88%を構成する、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態3]
前記ウェブ坪量は、約10g/m 2 〜約2000g/m 2 の範囲内にある、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態4]
前記ウェブ坪量は、約400g/m 2 〜約600g/m 2 の範囲内にある、実施形態3に記載の濾過媒体。
[実施形態5]
前記担体坪量は、約40g/m 2 〜約120g/m 2 の範囲内にある、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態6]
前記担体坪量は、約90g/m 2 〜約110g/m 2 の範囲内にある、実施形態5に記載の濾過媒体。
[実施形態7]
前記親水性ポリマーメルトブローン繊維にはPBTが含まれる、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態8]
前記親水性ポリマーメルトブローン繊維には、熱可塑性ポリエステルエラストマーが含まれる、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態9]
前記多孔質シートは親水性である、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態10]
前記多孔質シートには、親水性の化学的性質を有するように官能基化されたPETが含まれる、実施形態9に記載の濾過媒体。
[実施形態11]
前記多孔質シートにはポリアミドが含まれる、実施形態9に記載の濾過媒体。
[実施形態12]
前記多孔質シートには、ポリエステル芯部及びポリアミドのシースを備える不織布が含まれる、実施形態11に記載の濾過媒体。
[実施形態13]
前記ポリマーメルトブローン繊維は、約2μm〜約50μmの範囲内の平均繊維直径を有する、実施形態1又は実施形態7〜8のいずれか一項に記載の濾過媒体。
[実施形態14]
前記ポリマーメルトブローン繊維は、約6μm〜約14μmの範囲内の平均繊維直径を有する、実施形態13に記載の濾過媒体。
[実施形態15]
前記ポリマーメルトブローン繊維は、約16μm〜約30μmの範囲内の平均繊維直径を有する、実施形態13に記載の濾過媒体。
[実施形態16]
前記収着剤粒子は、活性炭、珪藻土、イオン交換樹脂、金属イオン交換収着剤、活性アルミナ、抗菌化合物、酸性ガス吸着剤、ヒ素還元物質、ヨウ素化樹脂、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態17]
前記収着剤粒子は、250μm以下の平均粒径を有する、実施形態16に記載の濾過媒体。
[実施形態18]
前記収着剤粒子には、約180μm〜約220μmの範囲内の平均粒径を有する活性炭が含まれる、実施形態17に記載の濾過媒体。
[実施形態19]
前記収着剤粒子には、約130μm〜約180μmの範囲内の平均粒径を有する活性炭が含まれる、実施形態17に記載の濾過媒体。
[実施形態20]
前記ウェブは、約0.20g/cm 3 〜0.50g/cm 3 の範囲内の収着剤粒子密度を有する、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態21]
前記ウェブは、収着剤粒子密度勾配を有する、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態22]
前記ウェブは、カレンダー加工、熱誘導圧縮、又は加圧によって固められる、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態23]
前記ウェブは、2秒以下のガーレー時間を有する、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態24]
周囲条件下で毎秒5.3cmの空気の一定の前面速度における圧力低下が、150mm水柱以下である、実施形態1に記載の濾過媒体。
[実施形態25]
実施形態1〜24のいずれか一項に記載の濾過媒体を含む濾過器カートリッジであって、前記濾過媒体の少なくとも一部は多孔質シェル内に捕捉される、濾過器カートリッジ。
[実施形態26]
ウェブを含む濾過媒体であって、
前記ウェブは、
親水性ポリマーメルトブローン繊維と、
前記親水性ポリマーメルトブローン繊維に捕捉された複数の収着剤粒子と、を含み、
前記ウェブはウェブ坪量を有し、前記親水性ポリマーメルトブローン繊維は、前記ウェブ坪量の少なくとも3%を構成し、前記複数の収着剤粒子は、最大で前記ウェブ坪量の97%を構成する、濾過媒体。
Claims (6)
- 流体濾過のための濾過媒体であって、
担体と、
前記担体に配置されたウェブと、を含み、
前記ウェブは、
親水性ポリマーメルトブローン繊維、及び
前記親水性ポリマーメルトブローン繊維に捕捉された複数の収着剤粒子、を含み、前記粒子は前記ウェブの繊維中に分散されて物理的に保持されており、
前記担体は親水性の多孔質シートを含み、かつ担体坪量を有し、
前記ウェブはウェブ坪量を有し、前記親水性ポリマーメルトブローン繊維は、最大で前記ウェブ坪量の12%を構成し、前記複数の収着剤粒子は、少なくとも前記ウェブ坪量の88%を構成する、濾過媒体。 - 前記多孔質シートは、親水性の化学的性質を有するように官能基化されたPET、ポリアミド、又はポリエステル芯部及びポリアミドのシースを備える不織布の一つを含む、請求項1に記載の濾過媒体。
- 前記収着剤粒子は、活性炭、珪藻土、イオン交換樹脂、金属イオン交換収着剤、活性アルミナ、抗菌化合物、酸性ガス吸着剤、ヒ素還元物質、ヨウ素化樹脂、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1又は2に記載の濾過媒体。
- 前記ウェブは、2秒以下のガーレー時間を有する、請求項1に記載の濾過媒体。
- 周囲条件下で毎秒5.3cmの空気の一定の前面速度における圧力低下が、150mm水柱以下である、請求項1に記載の濾過媒体。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の濾過媒体を含む濾過器カートリッジであって、前記濾過媒体の少なくとも一部は多孔質シェル内に捕捉される、濾過器カートリッジ。
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