JPH0146169B2 - - Google Patents
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Description
本発明は円筒形の繊維状構造体、特に、各種の
流体浄化用の深さフイルタとして格別有効な不
織、合成、重合によるマイクロフアイバーで構成
した円筒形の繊維状構造体に関する。 ステープルおよび連続形状による天然繊維およ
び合成繊維等種々の材料で製造した不織構造体が
多層型フイルタ用としてはるか以前から公知であ
り、使用されてきた。かかる多層型フイルタは一
般に一定範囲の径の孔を有している。薄いフイル
タ材の場合、浄化せんとする流体の粗大粒子は大
径孔を通り抜けてしまう。しかし、このフイルタ
材を通つた廃液が次に、同質の第２層に流入する
ようにしたならば、流体中にろ過されずに残つた
粒子の幾分かはより微細な有孔部分でろ過され
る。同様に、同等の第３フイルタ層を設ければ、
粗大粒子は一層良くろ過され、ろ過効率をさらに
向上させることができる。厚い層のフイルタ材を
使用すれば、合計厚みで同等の多層を使用する場
合と同一の効果が得られる。このように、ろ過効
率を増加させることができるのが、多層型フイル
タを使用する１つの理由である。 特定用途に有効であるためには、多層型フイル
タは必須の効果、即ち、流体中に存在する特定寸
法の粒子を妥当な範囲でろ過することができなけ
ればならない。フイルタ性能判断のもう１つの基
準は一定用途において閉塞するまでに至る時間、
即ち、フイルタに作用する圧力が十分な流を保持
するために望ましくないまたは妥当でない力を加
えなければならない値か、またはフイルタが収縮
して、一体性が損われ、廃液による汚染の危険が
極めて大きい値になるまでの時間である。 フイルタの寿命を伸長させるためには、多層型
フイルタは上流側の方が密度が低くなるようにす
るため、上流側の孔径を比較的大きくし、下流側
の孔径を小さくするのがこれまでの一般的な方法
であつた。密度に差をもたせたことによつて、汚
染された流体は徐々に小径の孔を通るようにな
り、流入する流体からろ過した粒子はその寸法に
よつて、別々の層に至り、よつて、フイルタエレ
メントは流れに影響を与えることなく、より多く
の固形粒子に順応することができ（塵埃ろ過性能
が優れる）、その結果、多層型フイルタの有効寿
命が伸長する。上述したことを理論的に言えば、
下流側の細孔を閉塞させてしまうおそれのある粗
大粒子は上流側の大径孔でろ過されてしまうた
め、フイルタの寿命は伸長するということであ
る。 しかし、フイルタ材の密度はそれ自体、使用中
のこのフイルタ材のろ過性能を左右する重要な要
素であ。フイルタの好適密度は次の２つの要素に
よつて決まる。 (1) 塵埃ろ過性能を向上させるためには、多層型
フイルタの空隙率を可能な限り大きな値とする
必要がある。この理由は織り金網で製造した砂
利スクリーンを寸法は同一だが、穴が単一であ
る金属板と比較してみると理解できる。金属板
は一つでも大き過ぎる粒子があると閉塞したし
まうのに対し砂利スクリーンの方は閉塞するま
でには多数の粒子が塞まることを要し、従つ
て、より長期に亘り、使用できる。 (2) 繊維状の多層フイルタの場合、空隙率には上
限があり、それ以上にすることは望ましくな
い。空隙率が増大すると、繊維状の深さフイル
タはそこを通過する流体の発生する圧力降下に
よつて、より容易に圧縮される。これは流体に
粘性がある場合には、空隙率が大きいと、フイ
ルタ材は極く微かの圧力差で収縮してしまうと
いう問題がある。フイルタは収縮すると、孔は
一層小さくなり、圧力差は増大しその結果、さ
らに収縮することになる。そして、圧力を急速
に上昇させると、高空隙率のフイルタに対する
予想に反して、フイルタの寿命は伸長するどこ
ろか、短縮される。フイルタの密度を極めて低
い値にする（高空隙率）と、フイルタは極めて
軟質となり、このため、通常の取扱い時に容易
に損傷されてしまう。 このように、空隙率には実際上、上限があり、
その値はフイルタを使用する純圧力差いかんによ
るのである。どんな用途の場合でも、最長のフイ
ルタ寿命が得られる最適な空隙率がある。 上述したように、繊維状材料による多層型フイ
ルタを提供し、および直径が徐々に変化する多孔
性とし且つ浄化する流体の流れ方向に向けて密度
が増大する密度曲線とすることにより有効寿命を
伸長させようとする試みがこれまで行われてき
た。かかる努力は幾分成功したものもあるが、フ
イルタの構造は実質上、限定されていた。これら
には孔の直径を変え得る範囲が狭小なことにより
寿命が比較的短かいこと、および粘性流体の場
合、または流体の流量が極めて大である場合、圧
縮により孔の直径が縮小することである。 本発明は特に、多層型フイルタとして、効果的
な円筒形の繊維状構造体およびこれまで使用され
てきた円筒形の繊維状多層型フイルタの欠点をお
おむね解決する上記構造体の製造方法を提供する
ことである。本発明の次下の説明から明らかなよ
うに、本発明による円筒形の繊維状構造体はこれ
まで利用可能であつた型式の円筒形の繊維状多層
型フイルタに比べて、フイルタの寿命が長いこ
と、即ち、ろ過効率は同等だが塵埃ろ過性能に優
れる、または寿命は同一だがろ過効率に優れる、
もしくはろ過効率と塵埃ろ過性共に優れるという
特徴を備えている。このフイルタはまた、これま
で利用可能であつた市販の円筒形の繊維状多層型
フイルタがろ過可能であつたよりもはるかに微細
な粒状汚染物質を除去し得る性能を備えている。 本発明に従つた方法によると、以下に詳細に説
明するように、合成重合材料を押出しによつて繊
維化して高速ガス流とし中空または環状の円筒形
構造体の形状の機械的にもつれまたは絡ませた繊
維集合体として製造される。この方法およびその
製品を検討していく過程で、幾つかの意外な観測
結果が得られた。 (a) 空隙率を増大させ（密度を低下させることに
よつて）ても、全体的に、フイルタの寿命は微
かしか伸長しなかつた。 (b) 研究の開始時、繊維の直径は異なるが、その
他の点では同等である２つのフイルタを比較し
た場合、微細繊維によるフイルタの方がより圧
縮され易いであろうと考えた。この予想に反し
て、２つのフイルタの密度、即ち、空隙率が同
一であれば、微細繊維によるフイルタと粗質繊
維によるフイルタとの圧縮抵抗性はほぼ等しい
ことが分かつた。この発見の結果、直径約
1.5μm程度の繊維を使用して、円筒形のフイル
タ構造体を調成したが、良好な圧縮抵抗性のあ
ることが分かつた。直径約1.5乃至2.5μmの繊維
を使用して製造し繊維状集造体の環状厚みが約
1.5cm（0.6インチ）の円筒形フイルタ構造体、
またはここでしばしば呼ぶように、円筒形フイ
ルタエレメントは直径0.3μmほどの細菌を極め
て効果的に、例えば99.9999％以上のろ過効率
でろ過した。 (c) これら極めて微細な繊維で製造した多層型フ
イルタによる望ましい特性を勘案して、下流側
には微細繊維、上流側には粗質繊維を使用し、
全体の空隙率を一定にした円筒形のフイルタ構
造体をを調成した。これらフイルタ・エレメン
トは直径0.3μmほどの細菌微生物のろ過率が例
えば、99.999％と非常に高性能であることと、
従来の粗質な円筒形多層型フイルタ・エレメン
トの塵埃ろ過性能に匹敵する比較的大きな塵埃
ろ過性能を備えていることとを組合わせたもの
である。 本発明による円筒形の繊維状構造体は不織、合
成、重合のマイクロ・フアイバーの繊維状集合体
を備え、この繊維状集合体は少なくともその相当
部分、好ましくは少なくとも主要部分における半
径方向に測定した場合の空隙率がほぼ一定とす
る。マイクロ・フアイバーは繊維間の付着結合が
ほとんどなく、機械的なもつれまたは絡み合いに
よつて相互に固着してある。本発明によるフイル
タ構造体は中空、開放の比較的剛性な中心支持部
材または心を装着して支持しマイクロ・フアイバ
ーの繊維状集合体がこの支持部材の外側になるよ
うにすることが望ましい。また、ほとんどの用途
の場合、繊維状集合体の空隙率はおおむね一定
で、この空隙率を一定に保持する一方、円筒形の
繊維状構造体を製造する間に、繊維の直径を徐々
に変化させることによつて、この集合体の少なく
とも一部分が半径方向に測定した場合、徐々に変
化する繊維直径の構造体であることが望ましい。 本発明に従つて、円筒形の繊維状構造体を製造
する方法は (a) 繊維化金型から合成、重合材料を押出し回転
心棒に１または複数のガス流を当て、心棒と作
動状態でロールを形成することによつて押出し
た重合材料を細くする段階と、 (b) 心棒に巻取る前に、合成、重合マイクロフア
イバを相互に付着結合しまたは溶着しない温度
まで冷却し、繊維対繊維の結合をおおむね解消
する段階と、および (c) 形成するロールによつて、心棒に巻取つたマ
イク・ロフアイバーの外面に力を作用させ、円
筒形構造体を形成しながら、冷却したマイクロ
フアイバーを不織、繊維状集合体として、集積
させる段階とを備え、工程変動要素を制御し
て、半径方向に測定した場合、相当部分、好ま
しくは少なくとも主要部分の空隙率がおおむね
一定である集合した繊維状集合体を提供するよ
うにする。 特に、粗質繊維の場合、マイクロフアイバー流
が心棒または形成されつつあるロールに当たる前
に、冷却流体を噴出させて、マイクロフアイバー
の冷却化を促進し、繊維間の結合をより効果的に
防止することが望ましい。 さらに、細くしたマイクロフアイバーをおおむ
ね繊維の溶解または軟化点以下の温度に保持した
形成ロールに当て、さらに、マイクロフアイバー
を回転心棒に搬送し、冷却する前に、冷却し、よ
つて、繊維同志の望ましくない付着結合のおそれ
をさらに少なくすることが望ましい。マイクロフ
アイバー流は少なくとも主要部分が先ず、形成ロ
ールに接触し（さらに、冷却される場合）、そこ
から回転心棒に搬送するようにして、形成ロール
および心棒方向に向けることが望ましい。また、
形成ロールが湿つている場合、特に、マイクロフ
アイバーを心棒への巻取りを始めるとき、マイク
ロフアイバーの心棒への搬送がよりよく（より均
一に）行えるため、始動はより均一に行うことが
できる。即ち、望ましくない層同志の結合が少な
くなり、最小凝集による円滑な巻付けおよび規則
的、または均質な繊維とすることができる。 さらに、この装置は２次空気の自由な流入を許
容するように設計し、新たに形成した加熱繊維を
急速に冷却し得るようにすることが望ましい。 本発明は添付図面を参照することによつて、一
層良く理解し得るであろう。先ず、第１図を参照
すると、本発明に従つた円筒形繊維状構造体の形
成用装置が示してあり、この装置はモータ駆動の
押出機１１によつて溶融樹脂を供給し、またヒー
タ１２から、加熱圧縮気体、好ましくは空気を供
給する繊維化装置または繊維化用金型１０を備え
ている。この繊維化装置１０は溶融樹脂を繊維に
変える多数の押出ノズル１３を備えている。第１
図に示した好適実施態様では、押出機１１から繊
維化装置１０に供給した加熱樹脂（または重合
体）が圧力（繊維化空気圧）によつて、各ノズル
から噴出する。全体として14で示し、樹脂として
形成した溶融感熱プラスチツク重合体のマイクロ
フアイバーがノズル１３から押出され、このマイ
クロフアイバーを円筒形の形成ロール１５方向に
上方に圧送する上述の加熱気体流によつて、細く
される。この形成ロール１５、動力駆動で回転
し、好ましくは往復運動もする心棒１６ち作動回
転状態にある。この形成ロール１５は例えば、そ
の内部に非加熱の外気を通過させて冷却すること
ができる。支持手段を設けたフイルタ構造体を形
成する場合、心棒上にマイクロフアイバーが集積
し始める前に、心棒上に１または複数の開放した
比較的剛性な中央支持部材またはフイルタコア１
７（第３図に詳細に示したような）を取付ける。
別の方法として、以下に説明するように、低圧で
使用する場合には、中央支持部材またはコアは必
要とせず、むくの心棒上に直接、円筒形フイルタ
構造体を形成することができる。この心棒１６お
よびフイルタ・コア１７は両者間の摩擦またはば
ね、その他の装置何れかを利用してコア１７が心
棒１６と共に回転するように設計する。 形成ロール１５は回転自在なように、即ち、心
棒１６または心棒１６に集積した繊維状材料、あ
るいは心棒１６に取付けられるフイルタ・支持用
コア１７（第３図に図示）と接触するとき、回転
自在なように、軸受に取付けることが望ましい。
さらに、形成ロール１５は例えば、軸受に回転可
能なよに取付けた軸９上で作動する空気シリンダ
１８によつて偏倚させることが望ましい。この空
気シリンダ１８は軸９を介して、心棒１６方向ま
たはこれから離隔する方向に、制御御状態で形成
ロール１５に対し偏倚力を作用させる。空気シリ
ンダの摩擦特性と付着する繊維の特性如何によつ
て、軸９の振動を減衰し形成ロール１５の振動を
防止することが望ましいこともある。 心棒１６は一般に、約50乃至500rpmのモータ
（図示せず）で回転しおよび第１図に示した好適
実施態様の場合、一般に、毎分当り約3.0ｍ（10
フイート）乃至約91.4ｍ（300フイート）の速度
で軸方向に往復運動する。往復運動する心棒のス
トローク長さは形成される円筒形フイルタ構造体
の所望の長さ如何による。 特に、比較的粗質の繊維体を製造する場合、ノ
ズル２０によつて、繊維流の片側または両側から
微細分割した水滴１９または他の冷却流体の懸濁
液を噴射し、押出ノズル１３の少し上方、例えば
2.5乃至12.7cm（１乃至５インチ）のところで繊
維流に当るようにし、マイクロフアイバーを冷却
し、繊維同志の結合を防止することが望ましい。 作用について説明する。マイクロフアイバーは
全体として、少なくとも１部が形成ロール１５に
当るようにして、形成ロール１５および心棒１６
に向けて上方に噴射され、この形成ロール１５か
ら回転往復運動する心棒１６に取付けたフイル
タ・コア１７に連続的に搬送される。心棒１６が
往復運動し、回転することにより、フイルタ・コ
ア１７に付着する円筒形繊維集合体の直径は増大
する。 一般に、繊維流１４の少なくとも主要部分が心
棒１６ではなく、形成ロール１５に当たることが
望ましい。これは、その結果、望ましくない繊維
間の結合がほとんど、または全くない、即ち、繊
維同志の結合がおおむね存在しない、より均質
で、より再生産可能性ある製品を得ることができ
るからである。 ある条件下、特に、直径約1.8乃至２マイクロ
メータ以下の繊維を集積させる場合、第２図に示
したような補助集積部材２２を使用すると有利で
ある。この部材２２は平坦な薄板またはプレート
で構成し形成ロールに対して静止状態であるよう
にすることができる。別の態様として、この部材
２２は穏当な湾曲面とし、凹状側部を下方の繊維
流方向に向けることができる。１端縁が形成ロー
ル表面より約0.25cm（0.1インチ）以内となるよ
うに取付けることが望ましい。この補助集積部材
２２はブラケツト２３により、形成ロール１５を
支持する枠２４に固着される。繊維の直径が2μm
以下のように非常に小さい場合には、押出しノズ
ル１３から噴出する繊維流１４が直径の大きな繊
維に比較して広い範囲に拡り、形成ロール１５に
当たらないものが多くなる。補助集積部材２２
は、形成ロール１５に当らないような外側の繊維
流をさえぎり、その繊維流の方向を形成ロール１
５の方へ偏向させるのである。 樹脂または重合材料を繊維化するための装置は
様々な形態とすることができ、その多くは特許お
よび文献に記載されている。例えば、1956年８月
発行の産業とエンジニアリング化学（Industrial
and Engineering Chemistry）第48巻、８号に掲
載された論文「超微細感熱プラスチツク
（Superfine Thermoplastic Fi―bers）」を参照
するとよい。樹脂流は不連続（即ち、個々のノズ
ルから噴射する場合）または連続（即ち、溝穴か
ら噴射する場合）とし、空気流も同様に連続また
は不連続とすることができる。さらに、２以上の
異なる重合体材料からフイルタ・エレメントを製
造する場合には、これら設計要素を組合わせるこ
ともできる。 また、多数の工程変動要素を制御して装置の制
限内で繊維直径と空隙率の任意の組合わせを選択
することができる。以下に示した例から明らかな
ように、第１図の装置を作動させる場合、次の４
つの変動要素を用いることが望ましい。 １ (1) 繊維化金型への樹脂（または重合材料）
の吐出量 この量は押出機の発生圧力をその速度を変え
ることで増減し調節することができる。この吐
出量が増大すると、繊維は粗質となり、付着し
た円筒形繊維の空隙率は減少する傾向となる。 (2) 繊維化気体流量 この流量は気体、一般には空気の繊維化金型
への吐出圧力を変化させることで調節すること
とができる。気体流の流量が増大すると、繊維
直径は小さくなり、空隙率は増大する傾向とな
る。 (3) 形成ロール圧力 形成ロール圧力は空隙率を一定に保持し得る
ように変化させる。例えば、繊維化気体流量を
減少させ、マイクロフアイバーの直径を増大さ
せる場合には、形成ロール圧力を減少し一定の
空隙率を保持する必要がある。 (4) 繊維冷却媒体の量および種類 これには２次空気量、金型とコレクタ間の距
離（下記、参照のこと）、繊維が当ることが望
ましい形成ロールの温度、液状冷却剤の吐出量
および種類、心棒の回転および往復運動速度が
ある。繊維直径が約３乃至6μm以下の場合、水
冷却は必要ないが、使用することはできる。上
記種々の冷却媒体の集積繊維の密度に対する影
響は変動するので、経験的に定める必要があ
る。 形成した円筒形フイルタの性質に影響を与える
が、好適な作動状態下で一旦、設定したならば、
変える必要のない上記以外の工程変動要素には次
のものがある。 (1) 繊維化金型とコレクタ間の距離（DCD）が
過大であると、繊維は形成ロール上に集積する
前に、結束してしまい（「ロープ化」現象）、そ
の結果、均質でない製品となる。DCDが過少
である場合には、集積したときの繊維の冷却が
十分でなく、溶融または軟化する結果となり、
フイルタ材として使用した場合、空隙を閉塞
し、繊維状集合体を通る流体の自由流を妨害す
る傾向となる。 最適なDCDは繊維の直径と速度および繊維
の冷却速度如何により試行錯誤によつて定める
のが最良である。 DCDは制御変動要素として用いることがで
き、実際、本発明開発の初期段階ではようよう
にしたが、上記４つの変動要素を変えることの
方が容易であり、且つそれで十分であることが
分かつたので、DCDの調節は止めた。 (2) 繊維化金型に供給される樹脂または重合材料
の温度は製品の性質に大きな影響を及ぼす。こ
の温度を高くすると、繊維の直径は細くなる
が、過度の高温の場合、重合によつて、樹脂の
分子重量が大幅に減少するばかりか、極めて短
かい繊維および縦糸となる。最適温度は重合材
料、必要な構造体の種類、および、例えば樹脂
の流量に関係した押出機の寸法など使用する機
械の特性を含む様々な因子によるので、試行錯
誤にて求めるのが最良である。 (3) 繊維化空気の温度は樹脂温度の約28℃（50
〓）以内に保持してあれば比較的軽微な影響し
か与えない。 (4) 形成ロールの温度は例えば周囲温度付近の低
温とし回転往復運動する心棒に搬送する前に、
形成ロール上に集積した繊維の繊維間融合を阻
止する効果が得られるようにすることが望まし
い。 (5) 心棒の回転速度。高速回転は繊維間の結合を
防止することができる。 (6) 心棒の往復運動速度。往復運動速度が早けれ
ば、繊維間の結合を防止する効果がある。 本発明の方法によつて、円筒形繊維状構造体を
回転心棒上に形成する間に、繊維の円筒形集合体
上に作用する形成ロールの偏倚力を変化させるこ
とによつて、ほぼ一定の空隙率を保持する一方、
樹脂および繊維化空気流量を変化させることによ
つて、半径方向に測定した場合の上記繊維状構造
体の繊維直径を構造体の１部分から別の部分にか
けて、連続的に、またはステツプワイズに変える
ことができる。第８図から明らかなように、空隙
率が一定であれば、空隙直径は繊維の直径によつ
て変化する。本発明の方法によつて、空隙直径は
任意の方法で、フイルタの１部分から別の部分に
かけて、連続的に、またはステツプワイズに変化
させることができる。 円筒形繊維状構造体の外径が所望の値になつた
ときに、形成ロール１５に至る樹脂流および空気
流を停止し形成ロール１５の偏倚力を反対にし心
棒１６を停止して作業を中断する。形成し了えた
円筒形繊維構造体をコアと共に、心棒１６から取
外す。この円筒形構造体の両端を切断して、所定
の長さにし複数のコア１７を使用した場合には、
さらに切断して、各部分に分離しここで、フイル
タ・シリンダ、フイルタ・エレメントまたは単に
エレメントと称するそれぞれの円筒形フイルタ構
造体を形成する。本発明による円筒形フイルタ構
造体は第３図に示してある。全体として３０で示
した円筒形フイルタ構造体は中空の支持コア１７
および不織の合成重合マイクロフアイバー３１を
備えている。 上述したように、ある用途の場合には、本発明
の円筒形繊維状構造体は内部支持手段、即ちコア
を使用せずに、直接、心棒上に形成する方が望ま
しい。しかし、ほとんどの用途にはフイルタとし
て使用される上記構造体は収縮または元の状態を
損わずに、2.81Kg／cm2（40psi）以上の圧力差に
耐え得ることを要する。高性能で長寿命であると
いう望ましい特性を兼ね備えた本発明によるフイ
ルタ構造体の未結束繊維状集合体の空隙率は一般
に非常に大きい値なので、内部支持部材を使用し
なかつたならば、この圧力差に耐えることができ
ず、収縮してしまう。従つて、ほとんどの場合、
集積した繊維または繊維状集合体を支持し得るよ
うに設計した中空の有孔、または開放した比較的
剛性の中央支持部材またはコア上にフイルタを形
成することが望ましい。この中央支持部材または
コア１７は第１３図に一般的な支持円筒形フイル
タ構造体の斜視図で示したように、開放し、また
は性質上有孔性であることを要する。これは、コ
アの中心部（フイルタの外側）内にろ過した流体
流が通過したのを許容しまたは逆にろ過すべき流
体がフイルタ構造体の中空中央部から繊維状集合
体（両側）内に通過するのを十分許容する必要が
あるためである。一般的に、必須の支持を行なう
ためには、外側に集積した繊維集合体に向かい合
つて、比較的剛性なコアは好ましくは0.6cm（1/4
インチ）以下、一般に1.3cm（1/2インチ）以下の
間隔で開口部３２を備える。 中部支持部材は、即ちコアは例えば、合成樹脂
を射出成形または押出して、あるいは金属を従来
の方法で加工するなど様々な材料および方法によ
つて製造することができる。必要はないが、コア
はその外側に多数の小突起を設け、マイクロフア
イバーをコアの外側に固着する上で効果があるよ
うにすることもできる。 別の実施態様としては、繊維同志の結合が繊維
状構造体形成の最初の段階中に行われるような条
件下即ち、繊維冷却媒体の種類と量が最小になる
ような方法で作業し次の後、繊維同志の結合がお
おむね解消し得るような条件下で本発明による方
法を実施する。こうして形成した構造体は従来の
使用圧力下でエレメントが収縮するのを阻止する
のに必要な内部支持体を備え、自然結合した構造
体部分（中央支持部材）は幾分ろ過性能を有する
という利点も得られる。 例えば、約0.35乃至1.76Kg／cm2（約５乃至
25psi）の範囲の極めて低圧の場合は、本発明に
よる円筒形の多層型フイルタは平滑な心棒上に直
接、形成しコア無しで使用することができる。勿
論、円筒形のコア無しフイルタ構造体を製造し、
その後内部にコアまたは中央支持部材を嵌装する
ことも可能である。 本発明の方法によつて製造した好適な繊維状構
造体は繊維同志の付着結合がほとんどなく、機械
的なもつれ、または絡みによつて相互に固着させ
た不織、合成重合マイクロフアイバーを備え、繊
維状集合体の空隙率が一般に、約60乃至90％、よ
り好ましくは約64乃至93％、さらに好ましくは約
75乃至85％の範囲内でおおむね一定であるように
する。樹脂として、ポリピロピレンを使用する場
合には、最適な空隙率は約82％とする。一般的
に、本発明による円筒形繊維状構造体の環状厚み
は、特に、多層型フイルタとして使用する場合、
1.0乃至2.5cm（0.4乃至１インチ）、より好ましく
は1.3乃至2.0cm（0.5乃至0.8インチ）、さらに好ま
しくは1.5乃至1.8cm（0.6乃至0.7インチ）の範囲
とする。次の例から明らかなように、本発明の円
筒形フイルタがこれら特徴を兼ね備えることによ
つて、フイルタ性能は向上し塵埃ろ過能力または
寿命も向上する。 本発明に従い、特に使用するのに適した重合材
料はポリオレフイン、特に、ポリプロピレンおよ
びポリメチルペンテン、ポリアミド、特にナイロ
ン１１、ナイロン１２、およびポリエステル、特
にポリブチレン、テレフタル酸塩およびポリエチ
レン・テレフタル酸塩のような熱可塑性プラスチ
ツクである。 本発明による方法はまた、適当な溶媒を用い
て、樹脂溶液にも適用することができ、この場合
の温度は周囲温度以下に変えることができる。こ
の場合、繊維が集積する前に、溶媒は少なくとも
大部分蒸発させて、繊維同志の付着結合を防止す
ることができる。 一部分、重合体とした熱硬化樹脂を繊維化する
こともできるが、作業が複雑となるため、この樹
脂を用いて作業を開始するのは望ましくない。 繊維の直径は約1.5μm以下から約20μm以上ま
で変えることができる。しかし製品の空隙率が好
ましい75乃至85％の場合、繊維直径が約20μm以
上となると、エレメントは極めて粗質となり、ろ
過用途としてほとんど効果がなくなる。 繊維のアスペクトレイシヨは例えば1000以上と
大きい値である。実際、顕微鏡を用いても、繊維
端部を見出すことは難しいので、長さ対直径の比
を求めることは極めて困難である。 例えば、製造前に繊維流内に添加する方法によ
つて、本発明に従い、活性炭、イオン交換樹脂等
の様々な添加剤を円筒形繊維状構造体中に含浸さ
せることとができる。また、本発明による円筒形
繊維状構造体は任意の長さで形成することができ
る。この円筒形繊維状構造体は例えば、外部支持
手段および出来上つたフイルタ要素を使用する特
定のフイルタ構造体に嵌入するような形状とした
端部キヤツプを備えるように、さらに加工するこ
とができる。 ここで使用する「繊維同志の付着結合がほとん
どない」という表現は本発明に従つた円筒形繊維
状構造体の繊維状集合部分を構成するマイクロフ
アイバーの性質を表現するものである。マイクロ
フアイバーは機械的にもつれ、または絡み合わせ
る。この機械的もつれによつて、この構造体の繊
維状集合体部分は構造上、一体性を備えるに至
る。10倍乃至100倍の顕微鏡で調べてみると、フ
イルタ構造体の繊維状部分は無作為な繊維同志の
結合を示すが、この結合程度はフイルタの機能を
著るしく損わず、また、フイルルタを構造上、一
体化させる作用を行なうほどではない。さらに、
突起がなく、すつきりした平滑な形状をした繊維
と相当に繊維同志が結合した構造体の繊維に一般
的に見られる分離不能な繊維塊とをピンセツトで
分離させることも可能である。 ここで使用する「空隙率がおおむね一定」とと
いう表現は円筒形フイルタ構造体の繊維状集合部
分の平均空隙率が約１乃至２％以上は変動しない
ことを意味する。空隙率または別の手段として、
密度の測定は5U字形シリーズのゲージを使用し
て行なつた。ゲージの直径は逐次的に行なう測定
結果間の差が形成された円筒形フイルタ構造体の
集積した繊維における合計空隙率の1/5に相当す
る値となるように選択した。一定量の重合材料ま
たは樹脂を吐出し、各ゲージの直径になるまでの
所要時間を記録した。同一条件の基、平均時間内
でこの方法を反復し、10本のフイルタシリンダを
連続的に製造した。この方法による空隙率は約２
％の範囲内、微細繊維の場合、約１％の誤差範囲
内で正確であることが分かつた。 第８図および以下の第表に掲げたように、空
隙率が82％と一定であり、全体の繊維直径が一定
である（但し、エレメントによつて1.9乃至
12.6μmの差がある）フイルタ・エレメントのろ
過率は例えば0.5μmあるいはそれ以下から40μm
の範囲で変動する。 極めて広範囲の最終フイルタに対し予備ろ過を
行なうことができるため効果的である１つの実施
態様は繊維の直径が下流側の約1.9μmから上流側
の約12.6μmまで変動し、密度が一定であるエレ
メントを形成する方法を用いて、形成ロール圧
力、樹脂量、繊維化空気量、および冷却水の量を
調節した。繊維の直径を形成する方法は例えば、
ある場合には、微細繊維の比率を高くするのが効
果であり、他の場合には、より粗質の繊維の方が
好ましいというように様々に変えることができ
る。一般的な予備フイルタの用途の場合、繊維の
直径は漸増するように製造してある。かかる構造
の場合、エレメントを円筒形部分Ｎに分割するな
らば、各分割部分は繊維の重量（および体積）が
同一であり、各分割部分の繊維の直径は隣接する
下流部分と比べて、係数Ｆだけ大きい値である。
この係数は次式から求められる。 例えば、分割部分数が20である場合（Ｎ＝20）
係数Ｆは1.105となる。 予備ろ過と絶体ろ過能力を兼ね備えた別の実施
態様は、フイルタの下流部分を直径が一定の繊維
を用いて製造する一方、上流部分は下流部分の繊
維直径から多少、大きい直径までの繊維で製造す
る。繊維の直径が一定であるフイルタの下流部分
が繊維状フイルタの全面積に占める割合は約20乃
至80％とし、従つて、フイルタ・エレメントの上
流部分の構成比率は約80乃至20％とすることがで
きる。１つの好適実施態様は体積比で50％のエレ
メントの繊維直径が1.9Lm（下流部分）と一定で
あつて、上流部分の繊維直径が徐々に変化する構
造体、即ち繊維直径が1.9マイクロメータから８
乃至12μmの範囲内となる構造体としたフイル
タ・エレメントである。別の実施態様は少し大き
いが一定の繊維直径部分が直径8μmの繊維を有
し、繊維直径を徐々に変化させた部分の繊維直径
は8μmから12乃至16μmの範囲とする。 さらに別の好適実施態様は、フイルタの下流部
分を空隙率および繊維直径が一定であるように製
造し、上流部分は上述した繊維直径および前述し
た空隙率を有する。 フイイルタエレメメントは直径1.6μm程度の繊
維を使用して製造した。さらに微細な繊維も使用
することができるが、生産率が徐々に低下し、ま
た繊維の付着が一層困難となり、装置の作動部分
に集積しない割合が一層大きくなるので、望まし
くない。他のエレメントは直径16μm程度の粗質
繊維を使用して製造したが、このエレメントのろ
過性能は極めて大きいので、実用性には限界があ
り、または、密度を極めて高くした場合には、塵
埃ろ過能力は比較的劣る。しかし、下流部分を直
径13μm以下の繊維で製造したフイルタ・エレメ
ントはある場合には、上流層の直径を16μmまた
はそれ以上まで変化させたことによる利益が得ら
れる。 本発明によるフイルタ・エレメントは空隙率が
64乃至93％で変動するポリプロピレン樹脂を用い
て製造した。約64乃至93％以上の空隙率だと、例
えば0.3乃至0.7Kg／cm2（５乃至10psi）程度の比較
的低い圧力差で変形しその結果、空隙直径が変化
してしまうので、望ましくない。空隙率が低下す
ると、フイルタ寿命も短かくなるので、ほとんど
のフイルタの使用範囲、即ち約2.81乃至4.22Kg／
cm2の圧力差のある場合には、約75％以下の空隙率
は一般に望ましくない。その例外は、実際的な繊
維直径範囲、例えば1.6乃至2.0μmの下限直径の繊
維を用いてフイルタを製造するときには、空隙率
を小さい値にしてよい場合である。かかるフイル
タは空隙率を大きくした場合よりもより微細な粒
子をろ過することができ、この理由によつて、効
果的である。繊維直径約1.6乃至2.0μm以上の繊維
で製造したフイルタ・エレメントを使用し約2.81
乃至4.22Kg／cm2（40乃至60psi）の圧力差が作用
するフイルタの場合、好適な空隙率の範囲は78乃
至85％である。圧力差が4.22Kg／cm2（60psi）乃
至14Kg／cm2以上（数100psi）の場合には、加圧状
態下の収縮を防止するためには、空隙率は60％ま
たはそれ以下にする必要がある。ナイロン６のよ
うに、ポリプロピレンと比べて変形に対する抵抗
性に優れた比較的高いモジユラスの樹脂材料で製
造したフイルタ・エレメントの場合、空隙率は幾
分大きい値とすることができる。 効率、除去率および塵埃ろ過性能（寿命） 上記性能は1970年代、オクラホマ州立大学
（OKlahoma state University）で開発された試
験法F2を改良した方法によつて、外径6.35×内径
2.8×長さ25.4cm（2.5×1.1×10インチ）のエレメ
ントについて判定した。この試験では、適当な試
験流体を用いた人工的汚染物質の懸濁液を試験フ
イルタに流す間に、試験中のフイルタの上流およ
び下流で連続的に流体を抽出する。自動粒子カウ
ンタによつて、試料を分析し、予め選択した５種
類以上の直径粒子の含有率を調べ、上流の計数値
の下流の計数値に対する比を自動的に記録する。
当技術分野でベータ（β）比として知られている
この比は予め選択した各粒子直径のろ過効率を示
すものである。 試験した５以上の各直径のベータ比は通常、縦
座標を対数目盛とし、横座標をlog2目盛とするグ
ラフの縦座標に、粒子直径を横座標として点を描
く。点を滑らかな曲線で結ぶ。この曲線から試験
した範囲内のあらゆる寸法に対するベータ比を読
取ることができる。次の式によつて、特定粒子寸
法の効率を計算する。 効率、％＝100（１−１／ベータ） 例として、ベータ＝1000の場合、効率＝99.9％
となる。 別段の記載がない限り、以下に掲げる例に用い
た除去率はベータ＝1000、ろ過効率＝99.9％とな
る粒子直径の場合のものである。 試験汚染物質として、エー・シー・スパーク・
プラグ・カンパニー（AC Spark Plug
Company）の提供したAC微細試験用塵埃、天然
の石英質塵埃の懸濁液を用いて、１から約20乃至
25μmの範囲における効率を調べた。使用前、水
と塵埃の懸濁液を分散が安定するまで混合した。
試験流量は水の懸濁液10／分とした。通常１，
1.2，1.5，２，2.5および3μmにおける効率を求
め、そのデータを1μm以下の効率を補外法で求め
ることにより、上記と同一の方法を1μm以下の効
率のフイルタに適用した。 約20μm以上の効率はMIL−Ｈ−5606油圧流体
中に、ポツターズ・インダストリーズ・インコー
ポレイテツド（Potter′s Industries
Incorporated）の＃3000球状ガラスビーズを懸濁
させて求めた。これらガラスビーズの寸法分布は
15μm以下から50乃至55μm以上の範囲に及ぶ。こ
の流体粘度は試験温度37.8℃（100〓）で約12セ
ンチポアズである。試験流量は毎分20とした。
これ以上粘度および流量値を大きくすると、直径
約100μmまでのビーズを懸濁状態に維持する。 20乃至25μm範囲内のフイルタはしばしば両方
法で試験した。その結果、得られた効率および塵
埃ろ過能力のデータは通常比較可能であつた。 水および油を用いた両試験において、試験フイ
ルタによる圧力降下をフイルタを通過した懸濁液
の流量として測定し、時間の関数として記録し
た。4.2Kg／cm2（60psi）の圧力差を生ずるのに必
要な汚染物質のフイルタ流入量を塵埃ろ過能力ま
たは試験エレメントの「寿命」として記録する。 圧力差が大きくなると、効率は低下し勝ちとな
ることは深さフイルタ、特に粗質等級深さフイル
タの特性である。フイルタが4.2Kg／cm2（60psi）
程度の圧力差に暴露されることは稀れであるか
ら、効率データはフイルタの全寿命の最初の約2/
３を平均して報告した。 上述したように、報告した1μm以下のデータは
補外法によつて求めた。推定値がほぼ真実値に近
似し、または少なくとも隠当であるようにするた
め、1μm以下の場合のろ過効率が高い多数のフイ
ルタ・エレメントについて、公知寸法の細菌懸濁
液を流して、さらに試験した。上流および下流に
おける細菌濃度を用いてろ過効率を計算した。何
れの場合でも、上記方法で求めた効率は推定で求
めたF2試験データを確認するか、またはさらに
高い効率であることを示した。 上述したAC塵埃を用いた微細範囲の試験効果
から、100000乃至1000000という大きい且つ再現
可能なベータ比が得られ、99.999％まで、あるい
はこれ以上ろ過効率を測定することができ、一
方、より少量のガラス・ビーズで、直径約40μm
まで約99.99％のろ過効率を測定することができ、
そ以上直径が大きくなると、ろ過効率は徐々に低
下した。 細菌を用いたろ過試験 公知寸法の細菌懸濁液のろ過試験はフイルタの
効率を知る上で極めて有効な確実な方法である。
本発明による微細等級のフイルタにとつて、細菌
のろ過は重要な用途の１つであるので、微細繊維
で製造し、平均乃至高い密度値のフイルタの試験
方法として上記試験は最適である。 細菌のろ過は次のようにして行つた。 (a) 公知寸法の完全な人工変動による細菌懸濁水
を１当り、約1010乃至５×1012細菌濃度で調
成した。 (b) フイルタ・エレメントを適当なハウジング内
に入れ、毎分0.5乃至１の流量で１の細菌
懸濁液をエレメントを通過させた。 (c) フイルタからの流出水の一部を収集し、無菌
水で10倍、100倍、1000倍等に稀釈した。次い
で、この稀釈した試料をペトリ皿に採り、適当
な培養媒体を用いて、培養した。各細菌は24乃
至48時間以内に、低倍率の顕微鏡で見ることの
できる大きさの細菌コロニーに培養できた。あ
る稀釈液における細菌コロニーの数は非常に多
いので、コロニーを数えることができなかつ
た。一方、別の稀釈液においては、コロニー数
が少な過ぎて、満足し得る結果が得られなかつ
た。しかし、流出液中の細菌の総数を計算する
ことのできる有効な計数を提供する少なくとも
１つの稀釈液は常にあつた。流入計数と流出計
数とを知ることによつて、効率を計算すること
ができる。 この発明を為すのに使用した細菌はプセウドモ
ナス・デイミヌタ（Ps.d）およびセラチア・マル
セスセンズ（Serr・m.）で、それぞれの寸法は
直径0.3×長さ0.6乃至0.8μm、直径0.5×長さ
0.8μmであつた。 本発明は１例として掲げた次の例を参照するこ
とによつて、一層良く理解ることができよう。 例 １ 均一繊維寸法および均一空隙率（差なし）の円
筒形フイタ構造体の製造 上述した装置を用いて、有効中心部分の長さ
91.4cm（36インチ）の支持された円筒形フイルタ
構造体を製造した。繊維化金型の長さ15.9cm（６
１／４インチ）、往復運動する心棒のストローク
111.1cm（433/4インチ）、心棒の回転速度
150rpm、軸方向並進速度毎分1270cm（500イン
チ）および金型とコレクタ間の距離（DCD）31.1
cm（121/4インチ）とした。心棒は内径（id）2.8
cm（1.1インチ）×外径（OD）3.3cm（1.3インチ））
×長さ24.9cm（9.8インチ）で第３図に示した型
式の３つの中空有孔（格子状）フイルタ・コアを
備えていた。溶融指数30乃至35のポリプロピレン
樹脂を382℃（720〓）まで加熱し押出機の回転速
度rpmを調節して、気体流が樹脂押出毛管を包囲
する間隔を置いて配設した各ノズルを通る樹脂の
総流量が樹脂圧力43.9Kg／cm2（625psi）時、毎秒
当り1.83ｇとなるようにした。（本例では全て、
別段の記載なき限り、溶融指数30乃至35のポリプ
ロピレン樹脂を用いた）。繊維化空気圧は0.28
Kg／cm2（4psi）とした。上記条件下で製造する繊
維の平均直径は予め12.5μmに設定しておいた。
0.56Kg／cm2（8psi）の圧力を加えた空気シリンダ
によつて、心棒方向に偏倚させた空冷形成ロール
に向けて、上記条件下で製造した直径12.5μmの
マイクロフアイバーを吐出させ、その後回転往復
運動する心棒上のフイルタ・コアに搬送した。円
筒形繊維状構造体（ここで「フイルタ・シリン
ダ」、「フイルタ・エレメント」または単に「エレ
メントと称する場合が多い）の外径が6.35cm
（2.5インチ）となるまで、繊維化および集積化は
続けられた。 本例における円筒形繊維状構造体の繊維状部分
の平均密度は空隙率が約81％となるようにした。
（空隙率は100（１−Ｄ／ｄ）で求められる。但し
Ｄは見掛密度、ｄは樹脂の密度とする。樹脂の密
度は使用したポリプロピレンの場合0.9ｇ／cm3で
あつた）。 円筒形フイルタ構造体の中央部分を３部分に切
断し、各長さ24.9cm（9.8インチ）でその内部に
対応する長さ24.9cm（9.8インチ）のフイルタ・
コアを備えた３つのフイルタ・シリンダとした。
３つのフイルタ・シリンダの空隙率は測定誤差内
にあり、各々81.2％であつた。 以下にＡ乃至Ｃで表示した３つのシリンダを適
当な端部密封手段を備えたハウジング内に組立
て、上述したF2試験方法によつて試験した。そ
の試験結果は次の通りである。 フイルタ 寿命または ろ過効率 塵埃ろ過能力 （μm） （ｇ） Ａ 82 40 Ｂ 81 41 Ｃ 82 39 エレメントの顕微鏡検査を行なつた。幾分、望
ましくない繊維の軟質化が生じた局部的な多数の
小面積部分を除いて、個々の繊維はピンセツトを
用いて集合体から引出すことができ、隣接する繊
維同志の結合は知見されなかつた。即ち、繊維の
形状は平滑であり、繊磯同志の結合を示す突起が
全く存在しなかつた。 2.5μm以上の繊維を製造する次の例と同様、本
例の場合にも、水を噴霧して、繊維の冷却を促進
し、よつて望ましくない繊維同志の結合を最小限
にし得るようにした点注目する必要がある。水噴
霧は第１図に示した一般的な方法で行なつた。そ
の噴霧量は前述した他の冷却方法に関連して、繊
維間の結合がほとんど存在しない構造体を提供す
るのに十分な量、即ち毎分当り約80乃至140cm3の
範囲で行なつた。 例 ２ 一定の形成ロール圧力で製造した円筒形フイル
タ構造体の空隙率分布 上述した装置を用い、例１に記載した一般的な
方法によつて、各々繊維寸法の均一な一連のエレ
メントを外径3.3cm（1.3インチ）のむく集積心棒
上に直接製造した。即ち、この例のエレメントは
中央支持部材またはコアを備えない点で例１によ
り製造したエレメントと異なる。以下の第表で
フイルタＤ乃至Ｈとして表示したエレメントはそ
れぞれ繊維直径が一定であるが、繊維間同志では
第表に掲げたように、12.5μm乃至2.5μmの範囲
で変動があつた。集積した繊維の体積が形成した
フイルタ・シリンダの内径3.3cm（1.3インチ）と
仕上げたフイルタシリンダまたはエレメントの外
径6.35cm（2.5インチ）間に集積した繊維の総体
積の1/5となるようなゲージを最初にした一連の
５つの「Ｕ字形」ゲージを製造した。同様に、第
２ゲージと第１ゲージ間の差（第２ゲージの方が
第１ゲージより直径が大きい）が3.3cm（1.3イン
チ）と6.35cm（2.5インチ）間で集積する繊維の
体積の1/5となるようにした。同様にして、第２
ゲージと第３ゲージ間の直径の差が3.3cm（1.3イ
ンチ）と6.35cm（2.5インチ）間に付着した繊維
の体積の1/5となるようにし、第５ゲージまで同
じようにした。樹脂の流量を一定に保ち、各エレ
メントＤ乃至Ｈの製造中、フイルタ・シリンダの
直径が増大して、各５つのゲージの値径になるま
での時間を記録した。この時間を基にして、各エ
レメントの５部分それぞれの空隙率を求めた。そ
の結果は以下の第表に掲げる通りである。
流体浄化用の深さフイルタとして格別有効な不
織、合成、重合によるマイクロフアイバーで構成
した円筒形の繊維状構造体に関する。 ステープルおよび連続形状による天然繊維およ
び合成繊維等種々の材料で製造した不織構造体が
多層型フイルタ用としてはるか以前から公知であ
り、使用されてきた。かかる多層型フイルタは一
般に一定範囲の径の孔を有している。薄いフイル
タ材の場合、浄化せんとする流体の粗大粒子は大
径孔を通り抜けてしまう。しかし、このフイルタ
材を通つた廃液が次に、同質の第２層に流入する
ようにしたならば、流体中にろ過されずに残つた
粒子の幾分かはより微細な有孔部分でろ過され
る。同様に、同等の第３フイルタ層を設ければ、
粗大粒子は一層良くろ過され、ろ過効率をさらに
向上させることができる。厚い層のフイルタ材を
使用すれば、合計厚みで同等の多層を使用する場
合と同一の効果が得られる。このように、ろ過効
率を増加させることができるのが、多層型フイル
タを使用する１つの理由である。 特定用途に有効であるためには、多層型フイル
タは必須の効果、即ち、流体中に存在する特定寸
法の粒子を妥当な範囲でろ過することができなけ
ればならない。フイルタ性能判断のもう１つの基
準は一定用途において閉塞するまでに至る時間、
即ち、フイルタに作用する圧力が十分な流を保持
するために望ましくないまたは妥当でない力を加
えなければならない値か、またはフイルタが収縮
して、一体性が損われ、廃液による汚染の危険が
極めて大きい値になるまでの時間である。 フイルタの寿命を伸長させるためには、多層型
フイルタは上流側の方が密度が低くなるようにす
るため、上流側の孔径を比較的大きくし、下流側
の孔径を小さくするのがこれまでの一般的な方法
であつた。密度に差をもたせたことによつて、汚
染された流体は徐々に小径の孔を通るようにな
り、流入する流体からろ過した粒子はその寸法に
よつて、別々の層に至り、よつて、フイルタエレ
メントは流れに影響を与えることなく、より多く
の固形粒子に順応することができ（塵埃ろ過性能
が優れる）、その結果、多層型フイルタの有効寿
命が伸長する。上述したことを理論的に言えば、
下流側の細孔を閉塞させてしまうおそれのある粗
大粒子は上流側の大径孔でろ過されてしまうた
め、フイルタの寿命は伸長するということであ
る。 しかし、フイルタ材の密度はそれ自体、使用中
のこのフイルタ材のろ過性能を左右する重要な要
素であ。フイルタの好適密度は次の２つの要素に
よつて決まる。 (1) 塵埃ろ過性能を向上させるためには、多層型
フイルタの空隙率を可能な限り大きな値とする
必要がある。この理由は織り金網で製造した砂
利スクリーンを寸法は同一だが、穴が単一であ
る金属板と比較してみると理解できる。金属板
は一つでも大き過ぎる粒子があると閉塞したし
まうのに対し砂利スクリーンの方は閉塞するま
でには多数の粒子が塞まることを要し、従つ
て、より長期に亘り、使用できる。 (2) 繊維状の多層フイルタの場合、空隙率には上
限があり、それ以上にすることは望ましくな
い。空隙率が増大すると、繊維状の深さフイル
タはそこを通過する流体の発生する圧力降下に
よつて、より容易に圧縮される。これは流体に
粘性がある場合には、空隙率が大きいと、フイ
ルタ材は極く微かの圧力差で収縮してしまうと
いう問題がある。フイルタは収縮すると、孔は
一層小さくなり、圧力差は増大しその結果、さ
らに収縮することになる。そして、圧力を急速
に上昇させると、高空隙率のフイルタに対する
予想に反して、フイルタの寿命は伸長するどこ
ろか、短縮される。フイルタの密度を極めて低
い値にする（高空隙率）と、フイルタは極めて
軟質となり、このため、通常の取扱い時に容易
に損傷されてしまう。 このように、空隙率には実際上、上限があり、
その値はフイルタを使用する純圧力差いかんによ
るのである。どんな用途の場合でも、最長のフイ
ルタ寿命が得られる最適な空隙率がある。 上述したように、繊維状材料による多層型フイ
ルタを提供し、および直径が徐々に変化する多孔
性とし且つ浄化する流体の流れ方向に向けて密度
が増大する密度曲線とすることにより有効寿命を
伸長させようとする試みがこれまで行われてき
た。かかる努力は幾分成功したものもあるが、フ
イルタの構造は実質上、限定されていた。これら
には孔の直径を変え得る範囲が狭小なことにより
寿命が比較的短かいこと、および粘性流体の場
合、または流体の流量が極めて大である場合、圧
縮により孔の直径が縮小することである。 本発明は特に、多層型フイルタとして、効果的
な円筒形の繊維状構造体およびこれまで使用され
てきた円筒形の繊維状多層型フイルタの欠点をお
おむね解決する上記構造体の製造方法を提供する
ことである。本発明の次下の説明から明らかなよ
うに、本発明による円筒形の繊維状構造体はこれ
まで利用可能であつた型式の円筒形の繊維状多層
型フイルタに比べて、フイルタの寿命が長いこ
と、即ち、ろ過効率は同等だが塵埃ろ過性能に優
れる、または寿命は同一だがろ過効率に優れる、
もしくはろ過効率と塵埃ろ過性共に優れるという
特徴を備えている。このフイルタはまた、これま
で利用可能であつた市販の円筒形の繊維状多層型
フイルタがろ過可能であつたよりもはるかに微細
な粒状汚染物質を除去し得る性能を備えている。 本発明に従つた方法によると、以下に詳細に説
明するように、合成重合材料を押出しによつて繊
維化して高速ガス流とし中空または環状の円筒形
構造体の形状の機械的にもつれまたは絡ませた繊
維集合体として製造される。この方法およびその
製品を検討していく過程で、幾つかの意外な観測
結果が得られた。 (a) 空隙率を増大させ（密度を低下させることに
よつて）ても、全体的に、フイルタの寿命は微
かしか伸長しなかつた。 (b) 研究の開始時、繊維の直径は異なるが、その
他の点では同等である２つのフイルタを比較し
た場合、微細繊維によるフイルタの方がより圧
縮され易いであろうと考えた。この予想に反し
て、２つのフイルタの密度、即ち、空隙率が同
一であれば、微細繊維によるフイルタと粗質繊
維によるフイルタとの圧縮抵抗性はほぼ等しい
ことが分かつた。この発見の結果、直径約
1.5μm程度の繊維を使用して、円筒形のフイル
タ構造体を調成したが、良好な圧縮抵抗性のあ
ることが分かつた。直径約1.5乃至2.5μmの繊維
を使用して製造し繊維状集造体の環状厚みが約
1.5cm（0.6インチ）の円筒形フイルタ構造体、
またはここでしばしば呼ぶように、円筒形フイ
ルタエレメントは直径0.3μmほどの細菌を極め
て効果的に、例えば99.9999％以上のろ過効率
でろ過した。 (c) これら極めて微細な繊維で製造した多層型フ
イルタによる望ましい特性を勘案して、下流側
には微細繊維、上流側には粗質繊維を使用し、
全体の空隙率を一定にした円筒形のフイルタ構
造体をを調成した。これらフイルタ・エレメン
トは直径0.3μmほどの細菌微生物のろ過率が例
えば、99.999％と非常に高性能であることと、
従来の粗質な円筒形多層型フイルタ・エレメン
トの塵埃ろ過性能に匹敵する比較的大きな塵埃
ろ過性能を備えていることとを組合わせたもの
である。 本発明による円筒形の繊維状構造体は不織、合
成、重合のマイクロ・フアイバーの繊維状集合体
を備え、この繊維状集合体は少なくともその相当
部分、好ましくは少なくとも主要部分における半
径方向に測定した場合の空隙率がほぼ一定とす
る。マイクロ・フアイバーは繊維間の付着結合が
ほとんどなく、機械的なもつれまたは絡み合いに
よつて相互に固着してある。本発明によるフイル
タ構造体は中空、開放の比較的剛性な中心支持部
材または心を装着して支持しマイクロ・フアイバ
ーの繊維状集合体がこの支持部材の外側になるよ
うにすることが望ましい。また、ほとんどの用途
の場合、繊維状集合体の空隙率はおおむね一定
で、この空隙率を一定に保持する一方、円筒形の
繊維状構造体を製造する間に、繊維の直径を徐々
に変化させることによつて、この集合体の少なく
とも一部分が半径方向に測定した場合、徐々に変
化する繊維直径の構造体であることが望ましい。 本発明に従つて、円筒形の繊維状構造体を製造
する方法は (a) 繊維化金型から合成、重合材料を押出し回転
心棒に１または複数のガス流を当て、心棒と作
動状態でロールを形成することによつて押出し
た重合材料を細くする段階と、 (b) 心棒に巻取る前に、合成、重合マイクロフア
イバを相互に付着結合しまたは溶着しない温度
まで冷却し、繊維対繊維の結合をおおむね解消
する段階と、および (c) 形成するロールによつて、心棒に巻取つたマ
イク・ロフアイバーの外面に力を作用させ、円
筒形構造体を形成しながら、冷却したマイクロ
フアイバーを不織、繊維状集合体として、集積
させる段階とを備え、工程変動要素を制御し
て、半径方向に測定した場合、相当部分、好ま
しくは少なくとも主要部分の空隙率がおおむね
一定である集合した繊維状集合体を提供するよ
うにする。 特に、粗質繊維の場合、マイクロフアイバー流
が心棒または形成されつつあるロールに当たる前
に、冷却流体を噴出させて、マイクロフアイバー
の冷却化を促進し、繊維間の結合をより効果的に
防止することが望ましい。 さらに、細くしたマイクロフアイバーをおおむ
ね繊維の溶解または軟化点以下の温度に保持した
形成ロールに当て、さらに、マイクロフアイバー
を回転心棒に搬送し、冷却する前に、冷却し、よ
つて、繊維同志の望ましくない付着結合のおそれ
をさらに少なくすることが望ましい。マイクロフ
アイバー流は少なくとも主要部分が先ず、形成ロ
ールに接触し（さらに、冷却される場合）、そこ
から回転心棒に搬送するようにして、形成ロール
および心棒方向に向けることが望ましい。また、
形成ロールが湿つている場合、特に、マイクロフ
アイバーを心棒への巻取りを始めるとき、マイク
ロフアイバーの心棒への搬送がよりよく（より均
一に）行えるため、始動はより均一に行うことが
できる。即ち、望ましくない層同志の結合が少な
くなり、最小凝集による円滑な巻付けおよび規則
的、または均質な繊維とすることができる。 さらに、この装置は２次空気の自由な流入を許
容するように設計し、新たに形成した加熱繊維を
急速に冷却し得るようにすることが望ましい。 本発明は添付図面を参照することによつて、一
層良く理解し得るであろう。先ず、第１図を参照
すると、本発明に従つた円筒形繊維状構造体の形
成用装置が示してあり、この装置はモータ駆動の
押出機１１によつて溶融樹脂を供給し、またヒー
タ１２から、加熱圧縮気体、好ましくは空気を供
給する繊維化装置または繊維化用金型１０を備え
ている。この繊維化装置１０は溶融樹脂を繊維に
変える多数の押出ノズル１３を備えている。第１
図に示した好適実施態様では、押出機１１から繊
維化装置１０に供給した加熱樹脂（または重合
体）が圧力（繊維化空気圧）によつて、各ノズル
から噴出する。全体として14で示し、樹脂として
形成した溶融感熱プラスチツク重合体のマイクロ
フアイバーがノズル１３から押出され、このマイ
クロフアイバーを円筒形の形成ロール１５方向に
上方に圧送する上述の加熱気体流によつて、細く
される。この形成ロール１５、動力駆動で回転
し、好ましくは往復運動もする心棒１６ち作動回
転状態にある。この形成ロール１５は例えば、そ
の内部に非加熱の外気を通過させて冷却すること
ができる。支持手段を設けたフイルタ構造体を形
成する場合、心棒上にマイクロフアイバーが集積
し始める前に、心棒上に１または複数の開放した
比較的剛性な中央支持部材またはフイルタコア１
７（第３図に詳細に示したような）を取付ける。
別の方法として、以下に説明するように、低圧で
使用する場合には、中央支持部材またはコアは必
要とせず、むくの心棒上に直接、円筒形フイルタ
構造体を形成することができる。この心棒１６お
よびフイルタ・コア１７は両者間の摩擦またはば
ね、その他の装置何れかを利用してコア１７が心
棒１６と共に回転するように設計する。 形成ロール１５は回転自在なように、即ち、心
棒１６または心棒１６に集積した繊維状材料、あ
るいは心棒１６に取付けられるフイルタ・支持用
コア１７（第３図に図示）と接触するとき、回転
自在なように、軸受に取付けることが望ましい。
さらに、形成ロール１５は例えば、軸受に回転可
能なよに取付けた軸９上で作動する空気シリンダ
１８によつて偏倚させることが望ましい。この空
気シリンダ１８は軸９を介して、心棒１６方向ま
たはこれから離隔する方向に、制御御状態で形成
ロール１５に対し偏倚力を作用させる。空気シリ
ンダの摩擦特性と付着する繊維の特性如何によつ
て、軸９の振動を減衰し形成ロール１５の振動を
防止することが望ましいこともある。 心棒１６は一般に、約50乃至500rpmのモータ
（図示せず）で回転しおよび第１図に示した好適
実施態様の場合、一般に、毎分当り約3.0ｍ（10
フイート）乃至約91.4ｍ（300フイート）の速度
で軸方向に往復運動する。往復運動する心棒のス
トローク長さは形成される円筒形フイルタ構造体
の所望の長さ如何による。 特に、比較的粗質の繊維体を製造する場合、ノ
ズル２０によつて、繊維流の片側または両側から
微細分割した水滴１９または他の冷却流体の懸濁
液を噴射し、押出ノズル１３の少し上方、例えば
2.5乃至12.7cm（１乃至５インチ）のところで繊
維流に当るようにし、マイクロフアイバーを冷却
し、繊維同志の結合を防止することが望ましい。 作用について説明する。マイクロフアイバーは
全体として、少なくとも１部が形成ロール１５に
当るようにして、形成ロール１５および心棒１６
に向けて上方に噴射され、この形成ロール１５か
ら回転往復運動する心棒１６に取付けたフイル
タ・コア１７に連続的に搬送される。心棒１６が
往復運動し、回転することにより、フイルタ・コ
ア１７に付着する円筒形繊維集合体の直径は増大
する。 一般に、繊維流１４の少なくとも主要部分が心
棒１６ではなく、形成ロール１５に当たることが
望ましい。これは、その結果、望ましくない繊維
間の結合がほとんど、または全くない、即ち、繊
維同志の結合がおおむね存在しない、より均質
で、より再生産可能性ある製品を得ることができ
るからである。 ある条件下、特に、直径約1.8乃至２マイクロ
メータ以下の繊維を集積させる場合、第２図に示
したような補助集積部材２２を使用すると有利で
ある。この部材２２は平坦な薄板またはプレート
で構成し形成ロールに対して静止状態であるよう
にすることができる。別の態様として、この部材
２２は穏当な湾曲面とし、凹状側部を下方の繊維
流方向に向けることができる。１端縁が形成ロー
ル表面より約0.25cm（0.1インチ）以内となるよ
うに取付けることが望ましい。この補助集積部材
２２はブラケツト２３により、形成ロール１５を
支持する枠２４に固着される。繊維の直径が2μm
以下のように非常に小さい場合には、押出しノズ
ル１３から噴出する繊維流１４が直径の大きな繊
維に比較して広い範囲に拡り、形成ロール１５に
当たらないものが多くなる。補助集積部材２２
は、形成ロール１５に当らないような外側の繊維
流をさえぎり、その繊維流の方向を形成ロール１
５の方へ偏向させるのである。 樹脂または重合材料を繊維化するための装置は
様々な形態とすることができ、その多くは特許お
よび文献に記載されている。例えば、1956年８月
発行の産業とエンジニアリング化学（Industrial
and Engineering Chemistry）第48巻、８号に掲
載された論文「超微細感熱プラスチツク
（Superfine Thermoplastic Fi―bers）」を参照
するとよい。樹脂流は不連続（即ち、個々のノズ
ルから噴射する場合）または連続（即ち、溝穴か
ら噴射する場合）とし、空気流も同様に連続また
は不連続とすることができる。さらに、２以上の
異なる重合体材料からフイルタ・エレメントを製
造する場合には、これら設計要素を組合わせるこ
ともできる。 また、多数の工程変動要素を制御して装置の制
限内で繊維直径と空隙率の任意の組合わせを選択
することができる。以下に示した例から明らかな
ように、第１図の装置を作動させる場合、次の４
つの変動要素を用いることが望ましい。 １ (1) 繊維化金型への樹脂（または重合材料）
の吐出量 この量は押出機の発生圧力をその速度を変え
ることで増減し調節することができる。この吐
出量が増大すると、繊維は粗質となり、付着し
た円筒形繊維の空隙率は減少する傾向となる。 (2) 繊維化気体流量 この流量は気体、一般には空気の繊維化金型
への吐出圧力を変化させることで調節すること
とができる。気体流の流量が増大すると、繊維
直径は小さくなり、空隙率は増大する傾向とな
る。 (3) 形成ロール圧力 形成ロール圧力は空隙率を一定に保持し得る
ように変化させる。例えば、繊維化気体流量を
減少させ、マイクロフアイバーの直径を増大さ
せる場合には、形成ロール圧力を減少し一定の
空隙率を保持する必要がある。 (4) 繊維冷却媒体の量および種類 これには２次空気量、金型とコレクタ間の距
離（下記、参照のこと）、繊維が当ることが望
ましい形成ロールの温度、液状冷却剤の吐出量
および種類、心棒の回転および往復運動速度が
ある。繊維直径が約３乃至6μm以下の場合、水
冷却は必要ないが、使用することはできる。上
記種々の冷却媒体の集積繊維の密度に対する影
響は変動するので、経験的に定める必要があ
る。 形成した円筒形フイルタの性質に影響を与える
が、好適な作動状態下で一旦、設定したならば、
変える必要のない上記以外の工程変動要素には次
のものがある。 (1) 繊維化金型とコレクタ間の距離（DCD）が
過大であると、繊維は形成ロール上に集積する
前に、結束してしまい（「ロープ化」現象）、そ
の結果、均質でない製品となる。DCDが過少
である場合には、集積したときの繊維の冷却が
十分でなく、溶融または軟化する結果となり、
フイルタ材として使用した場合、空隙を閉塞
し、繊維状集合体を通る流体の自由流を妨害す
る傾向となる。 最適なDCDは繊維の直径と速度および繊維
の冷却速度如何により試行錯誤によつて定める
のが最良である。 DCDは制御変動要素として用いることがで
き、実際、本発明開発の初期段階ではようよう
にしたが、上記４つの変動要素を変えることの
方が容易であり、且つそれで十分であることが
分かつたので、DCDの調節は止めた。 (2) 繊維化金型に供給される樹脂または重合材料
の温度は製品の性質に大きな影響を及ぼす。こ
の温度を高くすると、繊維の直径は細くなる
が、過度の高温の場合、重合によつて、樹脂の
分子重量が大幅に減少するばかりか、極めて短
かい繊維および縦糸となる。最適温度は重合材
料、必要な構造体の種類、および、例えば樹脂
の流量に関係した押出機の寸法など使用する機
械の特性を含む様々な因子によるので、試行錯
誤にて求めるのが最良である。 (3) 繊維化空気の温度は樹脂温度の約28℃（50
〓）以内に保持してあれば比較的軽微な影響し
か与えない。 (4) 形成ロールの温度は例えば周囲温度付近の低
温とし回転往復運動する心棒に搬送する前に、
形成ロール上に集積した繊維の繊維間融合を阻
止する効果が得られるようにすることが望まし
い。 (5) 心棒の回転速度。高速回転は繊維間の結合を
防止することができる。 (6) 心棒の往復運動速度。往復運動速度が早けれ
ば、繊維間の結合を防止する効果がある。 本発明の方法によつて、円筒形繊維状構造体を
回転心棒上に形成する間に、繊維の円筒形集合体
上に作用する形成ロールの偏倚力を変化させるこ
とによつて、ほぼ一定の空隙率を保持する一方、
樹脂および繊維化空気流量を変化させることによ
つて、半径方向に測定した場合の上記繊維状構造
体の繊維直径を構造体の１部分から別の部分にか
けて、連続的に、またはステツプワイズに変える
ことができる。第８図から明らかなように、空隙
率が一定であれば、空隙直径は繊維の直径によつ
て変化する。本発明の方法によつて、空隙直径は
任意の方法で、フイルタの１部分から別の部分に
かけて、連続的に、またはステツプワイズに変化
させることができる。 円筒形繊維状構造体の外径が所望の値になつた
ときに、形成ロール１５に至る樹脂流および空気
流を停止し形成ロール１５の偏倚力を反対にし心
棒１６を停止して作業を中断する。形成し了えた
円筒形繊維構造体をコアと共に、心棒１６から取
外す。この円筒形構造体の両端を切断して、所定
の長さにし複数のコア１７を使用した場合には、
さらに切断して、各部分に分離しここで、フイル
タ・シリンダ、フイルタ・エレメントまたは単に
エレメントと称するそれぞれの円筒形フイルタ構
造体を形成する。本発明による円筒形フイルタ構
造体は第３図に示してある。全体として３０で示
した円筒形フイルタ構造体は中空の支持コア１７
および不織の合成重合マイクロフアイバー３１を
備えている。 上述したように、ある用途の場合には、本発明
の円筒形繊維状構造体は内部支持手段、即ちコア
を使用せずに、直接、心棒上に形成する方が望ま
しい。しかし、ほとんどの用途にはフイルタとし
て使用される上記構造体は収縮または元の状態を
損わずに、2.81Kg／cm2（40psi）以上の圧力差に
耐え得ることを要する。高性能で長寿命であると
いう望ましい特性を兼ね備えた本発明によるフイ
ルタ構造体の未結束繊維状集合体の空隙率は一般
に非常に大きい値なので、内部支持部材を使用し
なかつたならば、この圧力差に耐えることができ
ず、収縮してしまう。従つて、ほとんどの場合、
集積した繊維または繊維状集合体を支持し得るよ
うに設計した中空の有孔、または開放した比較的
剛性の中央支持部材またはコア上にフイルタを形
成することが望ましい。この中央支持部材または
コア１７は第１３図に一般的な支持円筒形フイル
タ構造体の斜視図で示したように、開放し、また
は性質上有孔性であることを要する。これは、コ
アの中心部（フイルタの外側）内にろ過した流体
流が通過したのを許容しまたは逆にろ過すべき流
体がフイルタ構造体の中空中央部から繊維状集合
体（両側）内に通過するのを十分許容する必要が
あるためである。一般的に、必須の支持を行なう
ためには、外側に集積した繊維集合体に向かい合
つて、比較的剛性なコアは好ましくは0.6cm（1/4
インチ）以下、一般に1.3cm（1/2インチ）以下の
間隔で開口部３２を備える。 中部支持部材は、即ちコアは例えば、合成樹脂
を射出成形または押出して、あるいは金属を従来
の方法で加工するなど様々な材料および方法によ
つて製造することができる。必要はないが、コア
はその外側に多数の小突起を設け、マイクロフア
イバーをコアの外側に固着する上で効果があるよ
うにすることもできる。 別の実施態様としては、繊維同志の結合が繊維
状構造体形成の最初の段階中に行われるような条
件下即ち、繊維冷却媒体の種類と量が最小になる
ような方法で作業し次の後、繊維同志の結合がお
おむね解消し得るような条件下で本発明による方
法を実施する。こうして形成した構造体は従来の
使用圧力下でエレメントが収縮するのを阻止する
のに必要な内部支持体を備え、自然結合した構造
体部分（中央支持部材）は幾分ろ過性能を有する
という利点も得られる。 例えば、約0.35乃至1.76Kg／cm2（約５乃至
25psi）の範囲の極めて低圧の場合は、本発明に
よる円筒形の多層型フイルタは平滑な心棒上に直
接、形成しコア無しで使用することができる。勿
論、円筒形のコア無しフイルタ構造体を製造し、
その後内部にコアまたは中央支持部材を嵌装する
ことも可能である。 本発明の方法によつて製造した好適な繊維状構
造体は繊維同志の付着結合がほとんどなく、機械
的なもつれ、または絡みによつて相互に固着させ
た不織、合成重合マイクロフアイバーを備え、繊
維状集合体の空隙率が一般に、約60乃至90％、よ
り好ましくは約64乃至93％、さらに好ましくは約
75乃至85％の範囲内でおおむね一定であるように
する。樹脂として、ポリピロピレンを使用する場
合には、最適な空隙率は約82％とする。一般的
に、本発明による円筒形繊維状構造体の環状厚み
は、特に、多層型フイルタとして使用する場合、
1.0乃至2.5cm（0.4乃至１インチ）、より好ましく
は1.3乃至2.0cm（0.5乃至0.8インチ）、さらに好ま
しくは1.5乃至1.8cm（0.6乃至0.7インチ）の範囲
とする。次の例から明らかなように、本発明の円
筒形フイルタがこれら特徴を兼ね備えることによ
つて、フイルタ性能は向上し塵埃ろ過能力または
寿命も向上する。 本発明に従い、特に使用するのに適した重合材
料はポリオレフイン、特に、ポリプロピレンおよ
びポリメチルペンテン、ポリアミド、特にナイロ
ン１１、ナイロン１２、およびポリエステル、特
にポリブチレン、テレフタル酸塩およびポリエチ
レン・テレフタル酸塩のような熱可塑性プラスチ
ツクである。 本発明による方法はまた、適当な溶媒を用い
て、樹脂溶液にも適用することができ、この場合
の温度は周囲温度以下に変えることができる。こ
の場合、繊維が集積する前に、溶媒は少なくとも
大部分蒸発させて、繊維同志の付着結合を防止す
ることができる。 一部分、重合体とした熱硬化樹脂を繊維化する
こともできるが、作業が複雑となるため、この樹
脂を用いて作業を開始するのは望ましくない。 繊維の直径は約1.5μm以下から約20μm以上ま
で変えることができる。しかし製品の空隙率が好
ましい75乃至85％の場合、繊維直径が約20μm以
上となると、エレメントは極めて粗質となり、ろ
過用途としてほとんど効果がなくなる。 繊維のアスペクトレイシヨは例えば1000以上と
大きい値である。実際、顕微鏡を用いても、繊維
端部を見出すことは難しいので、長さ対直径の比
を求めることは極めて困難である。 例えば、製造前に繊維流内に添加する方法によ
つて、本発明に従い、活性炭、イオン交換樹脂等
の様々な添加剤を円筒形繊維状構造体中に含浸さ
せることとができる。また、本発明による円筒形
繊維状構造体は任意の長さで形成することができ
る。この円筒形繊維状構造体は例えば、外部支持
手段および出来上つたフイルタ要素を使用する特
定のフイルタ構造体に嵌入するような形状とした
端部キヤツプを備えるように、さらに加工するこ
とができる。 ここで使用する「繊維同志の付着結合がほとん
どない」という表現は本発明に従つた円筒形繊維
状構造体の繊維状集合部分を構成するマイクロフ
アイバーの性質を表現するものである。マイクロ
フアイバーは機械的にもつれ、または絡み合わせ
る。この機械的もつれによつて、この構造体の繊
維状集合体部分は構造上、一体性を備えるに至
る。10倍乃至100倍の顕微鏡で調べてみると、フ
イルタ構造体の繊維状部分は無作為な繊維同志の
結合を示すが、この結合程度はフイルタの機能を
著るしく損わず、また、フイルルタを構造上、一
体化させる作用を行なうほどではない。さらに、
突起がなく、すつきりした平滑な形状をした繊維
と相当に繊維同志が結合した構造体の繊維に一般
的に見られる分離不能な繊維塊とをピンセツトで
分離させることも可能である。 ここで使用する「空隙率がおおむね一定」とと
いう表現は円筒形フイルタ構造体の繊維状集合部
分の平均空隙率が約１乃至２％以上は変動しない
ことを意味する。空隙率または別の手段として、
密度の測定は5U字形シリーズのゲージを使用し
て行なつた。ゲージの直径は逐次的に行なう測定
結果間の差が形成された円筒形フイルタ構造体の
集積した繊維における合計空隙率の1/5に相当す
る値となるように選択した。一定量の重合材料ま
たは樹脂を吐出し、各ゲージの直径になるまでの
所要時間を記録した。同一条件の基、平均時間内
でこの方法を反復し、10本のフイルタシリンダを
連続的に製造した。この方法による空隙率は約２
％の範囲内、微細繊維の場合、約１％の誤差範囲
内で正確であることが分かつた。 第８図および以下の第表に掲げたように、空
隙率が82％と一定であり、全体の繊維直径が一定
である（但し、エレメントによつて1.9乃至
12.6μmの差がある）フイルタ・エレメントのろ
過率は例えば0.5μmあるいはそれ以下から40μm
の範囲で変動する。 極めて広範囲の最終フイルタに対し予備ろ過を
行なうことができるため効果的である１つの実施
態様は繊維の直径が下流側の約1.9μmから上流側
の約12.6μmまで変動し、密度が一定であるエレ
メントを形成する方法を用いて、形成ロール圧
力、樹脂量、繊維化空気量、および冷却水の量を
調節した。繊維の直径を形成する方法は例えば、
ある場合には、微細繊維の比率を高くするのが効
果であり、他の場合には、より粗質の繊維の方が
好ましいというように様々に変えることができ
る。一般的な予備フイルタの用途の場合、繊維の
直径は漸増するように製造してある。かかる構造
の場合、エレメントを円筒形部分Ｎに分割するな
らば、各分割部分は繊維の重量（および体積）が
同一であり、各分割部分の繊維の直径は隣接する
下流部分と比べて、係数Ｆだけ大きい値である。
この係数は次式から求められる。 例えば、分割部分数が20である場合（Ｎ＝20）
係数Ｆは1.105となる。 予備ろ過と絶体ろ過能力を兼ね備えた別の実施
態様は、フイルタの下流部分を直径が一定の繊維
を用いて製造する一方、上流部分は下流部分の繊
維直径から多少、大きい直径までの繊維で製造す
る。繊維の直径が一定であるフイルタの下流部分
が繊維状フイルタの全面積に占める割合は約20乃
至80％とし、従つて、フイルタ・エレメントの上
流部分の構成比率は約80乃至20％とすることがで
きる。１つの好適実施態様は体積比で50％のエレ
メントの繊維直径が1.9Lm（下流部分）と一定で
あつて、上流部分の繊維直径が徐々に変化する構
造体、即ち繊維直径が1.9マイクロメータから８
乃至12μmの範囲内となる構造体としたフイル
タ・エレメントである。別の実施態様は少し大き
いが一定の繊維直径部分が直径8μmの繊維を有
し、繊維直径を徐々に変化させた部分の繊維直径
は8μmから12乃至16μmの範囲とする。 さらに別の好適実施態様は、フイルタの下流部
分を空隙率および繊維直径が一定であるように製
造し、上流部分は上述した繊維直径および前述し
た空隙率を有する。 フイイルタエレメメントは直径1.6μm程度の繊
維を使用して製造した。さらに微細な繊維も使用
することができるが、生産率が徐々に低下し、ま
た繊維の付着が一層困難となり、装置の作動部分
に集積しない割合が一層大きくなるので、望まし
くない。他のエレメントは直径16μm程度の粗質
繊維を使用して製造したが、このエレメントのろ
過性能は極めて大きいので、実用性には限界があ
り、または、密度を極めて高くした場合には、塵
埃ろ過能力は比較的劣る。しかし、下流部分を直
径13μm以下の繊維で製造したフイルタ・エレメ
ントはある場合には、上流層の直径を16μmまた
はそれ以上まで変化させたことによる利益が得ら
れる。 本発明によるフイルタ・エレメントは空隙率が
64乃至93％で変動するポリプロピレン樹脂を用い
て製造した。約64乃至93％以上の空隙率だと、例
えば0.3乃至0.7Kg／cm2（５乃至10psi）程度の比較
的低い圧力差で変形しその結果、空隙直径が変化
してしまうので、望ましくない。空隙率が低下す
ると、フイルタ寿命も短かくなるので、ほとんど
のフイルタの使用範囲、即ち約2.81乃至4.22Kg／
cm2の圧力差のある場合には、約75％以下の空隙率
は一般に望ましくない。その例外は、実際的な繊
維直径範囲、例えば1.6乃至2.0μmの下限直径の繊
維を用いてフイルタを製造するときには、空隙率
を小さい値にしてよい場合である。かかるフイル
タは空隙率を大きくした場合よりもより微細な粒
子をろ過することができ、この理由によつて、効
果的である。繊維直径約1.6乃至2.0μm以上の繊維
で製造したフイルタ・エレメントを使用し約2.81
乃至4.22Kg／cm2（40乃至60psi）の圧力差が作用
するフイルタの場合、好適な空隙率の範囲は78乃
至85％である。圧力差が4.22Kg／cm2（60psi）乃
至14Kg／cm2以上（数100psi）の場合には、加圧状
態下の収縮を防止するためには、空隙率は60％ま
たはそれ以下にする必要がある。ナイロン６のよ
うに、ポリプロピレンと比べて変形に対する抵抗
性に優れた比較的高いモジユラスの樹脂材料で製
造したフイルタ・エレメントの場合、空隙率は幾
分大きい値とすることができる。 効率、除去率および塵埃ろ過性能（寿命） 上記性能は1970年代、オクラホマ州立大学
（OKlahoma state University）で開発された試
験法F2を改良した方法によつて、外径6.35×内径
2.8×長さ25.4cm（2.5×1.1×10インチ）のエレメ
ントについて判定した。この試験では、適当な試
験流体を用いた人工的汚染物質の懸濁液を試験フ
イルタに流す間に、試験中のフイルタの上流およ
び下流で連続的に流体を抽出する。自動粒子カウ
ンタによつて、試料を分析し、予め選択した５種
類以上の直径粒子の含有率を調べ、上流の計数値
の下流の計数値に対する比を自動的に記録する。
当技術分野でベータ（β）比として知られている
この比は予め選択した各粒子直径のろ過効率を示
すものである。 試験した５以上の各直径のベータ比は通常、縦
座標を対数目盛とし、横座標をlog2目盛とするグ
ラフの縦座標に、粒子直径を横座標として点を描
く。点を滑らかな曲線で結ぶ。この曲線から試験
した範囲内のあらゆる寸法に対するベータ比を読
取ることができる。次の式によつて、特定粒子寸
法の効率を計算する。 効率、％＝100（１−１／ベータ） 例として、ベータ＝1000の場合、効率＝99.9％
となる。 別段の記載がない限り、以下に掲げる例に用い
た除去率はベータ＝1000、ろ過効率＝99.9％とな
る粒子直径の場合のものである。 試験汚染物質として、エー・シー・スパーク・
プラグ・カンパニー（AC Spark Plug
Company）の提供したAC微細試験用塵埃、天然
の石英質塵埃の懸濁液を用いて、１から約20乃至
25μmの範囲における効率を調べた。使用前、水
と塵埃の懸濁液を分散が安定するまで混合した。
試験流量は水の懸濁液10／分とした。通常１，
1.2，1.5，２，2.5および3μmにおける効率を求
め、そのデータを1μm以下の効率を補外法で求め
ることにより、上記と同一の方法を1μm以下の効
率のフイルタに適用した。 約20μm以上の効率はMIL−Ｈ−5606油圧流体
中に、ポツターズ・インダストリーズ・インコー
ポレイテツド（Potter′s Industries
Incorporated）の＃3000球状ガラスビーズを懸濁
させて求めた。これらガラスビーズの寸法分布は
15μm以下から50乃至55μm以上の範囲に及ぶ。こ
の流体粘度は試験温度37.8℃（100〓）で約12セ
ンチポアズである。試験流量は毎分20とした。
これ以上粘度および流量値を大きくすると、直径
約100μmまでのビーズを懸濁状態に維持する。 20乃至25μm範囲内のフイルタはしばしば両方
法で試験した。その結果、得られた効率および塵
埃ろ過能力のデータは通常比較可能であつた。 水および油を用いた両試験において、試験フイ
ルタによる圧力降下をフイルタを通過した懸濁液
の流量として測定し、時間の関数として記録し
た。4.2Kg／cm2（60psi）の圧力差を生ずるのに必
要な汚染物質のフイルタ流入量を塵埃ろ過能力ま
たは試験エレメントの「寿命」として記録する。 圧力差が大きくなると、効率は低下し勝ちとな
ることは深さフイルタ、特に粗質等級深さフイル
タの特性である。フイルタが4.2Kg／cm2（60psi）
程度の圧力差に暴露されることは稀れであるか
ら、効率データはフイルタの全寿命の最初の約2/
３を平均して報告した。 上述したように、報告した1μm以下のデータは
補外法によつて求めた。推定値がほぼ真実値に近
似し、または少なくとも隠当であるようにするた
め、1μm以下の場合のろ過効率が高い多数のフイ
ルタ・エレメントについて、公知寸法の細菌懸濁
液を流して、さらに試験した。上流および下流に
おける細菌濃度を用いてろ過効率を計算した。何
れの場合でも、上記方法で求めた効率は推定で求
めたF2試験データを確認するか、またはさらに
高い効率であることを示した。 上述したAC塵埃を用いた微細範囲の試験効果
から、100000乃至1000000という大きい且つ再現
可能なベータ比が得られ、99.999％まで、あるい
はこれ以上ろ過効率を測定することができ、一
方、より少量のガラス・ビーズで、直径約40μm
まで約99.99％のろ過効率を測定することができ、
そ以上直径が大きくなると、ろ過効率は徐々に低
下した。 細菌を用いたろ過試験 公知寸法の細菌懸濁液のろ過試験はフイルタの
効率を知る上で極めて有効な確実な方法である。
本発明による微細等級のフイルタにとつて、細菌
のろ過は重要な用途の１つであるので、微細繊維
で製造し、平均乃至高い密度値のフイルタの試験
方法として上記試験は最適である。 細菌のろ過は次のようにして行つた。 (a) 公知寸法の完全な人工変動による細菌懸濁水
を１当り、約1010乃至５×1012細菌濃度で調
成した。 (b) フイルタ・エレメントを適当なハウジング内
に入れ、毎分0.5乃至１の流量で１の細菌
懸濁液をエレメントを通過させた。 (c) フイルタからの流出水の一部を収集し、無菌
水で10倍、100倍、1000倍等に稀釈した。次い
で、この稀釈した試料をペトリ皿に採り、適当
な培養媒体を用いて、培養した。各細菌は24乃
至48時間以内に、低倍率の顕微鏡で見ることの
できる大きさの細菌コロニーに培養できた。あ
る稀釈液における細菌コロニーの数は非常に多
いので、コロニーを数えることができなかつ
た。一方、別の稀釈液においては、コロニー数
が少な過ぎて、満足し得る結果が得られなかつ
た。しかし、流出液中の細菌の総数を計算する
ことのできる有効な計数を提供する少なくとも
１つの稀釈液は常にあつた。流入計数と流出計
数とを知ることによつて、効率を計算すること
ができる。 この発明を為すのに使用した細菌はプセウドモ
ナス・デイミヌタ（Ps.d）およびセラチア・マル
セスセンズ（Serr・m.）で、それぞれの寸法は
直径0.3×長さ0.6乃至0.8μm、直径0.5×長さ
0.8μmであつた。 本発明は１例として掲げた次の例を参照するこ
とによつて、一層良く理解ることができよう。 例 １ 均一繊維寸法および均一空隙率（差なし）の円
筒形フイタ構造体の製造 上述した装置を用いて、有効中心部分の長さ
91.4cm（36インチ）の支持された円筒形フイルタ
構造体を製造した。繊維化金型の長さ15.9cm（６
１／４インチ）、往復運動する心棒のストローク
111.1cm（433/4インチ）、心棒の回転速度
150rpm、軸方向並進速度毎分1270cm（500イン
チ）および金型とコレクタ間の距離（DCD）31.1
cm（121/4インチ）とした。心棒は内径（id）2.8
cm（1.1インチ）×外径（OD）3.3cm（1.3インチ））
×長さ24.9cm（9.8インチ）で第３図に示した型
式の３つの中空有孔（格子状）フイルタ・コアを
備えていた。溶融指数30乃至35のポリプロピレン
樹脂を382℃（720〓）まで加熱し押出機の回転速
度rpmを調節して、気体流が樹脂押出毛管を包囲
する間隔を置いて配設した各ノズルを通る樹脂の
総流量が樹脂圧力43.9Kg／cm2（625psi）時、毎秒
当り1.83ｇとなるようにした。（本例では全て、
別段の記載なき限り、溶融指数30乃至35のポリプ
ロピレン樹脂を用いた）。繊維化空気圧は0.28
Kg／cm2（4psi）とした。上記条件下で製造する繊
維の平均直径は予め12.5μmに設定しておいた。
0.56Kg／cm2（8psi）の圧力を加えた空気シリンダ
によつて、心棒方向に偏倚させた空冷形成ロール
に向けて、上記条件下で製造した直径12.5μmの
マイクロフアイバーを吐出させ、その後回転往復
運動する心棒上のフイルタ・コアに搬送した。円
筒形繊維状構造体（ここで「フイルタ・シリン
ダ」、「フイルタ・エレメント」または単に「エレ
メントと称する場合が多い）の外径が6.35cm
（2.5インチ）となるまで、繊維化および集積化は
続けられた。 本例における円筒形繊維状構造体の繊維状部分
の平均密度は空隙率が約81％となるようにした。
（空隙率は100（１−Ｄ／ｄ）で求められる。但し
Ｄは見掛密度、ｄは樹脂の密度とする。樹脂の密
度は使用したポリプロピレンの場合0.9ｇ／cm3で
あつた）。 円筒形フイルタ構造体の中央部分を３部分に切
断し、各長さ24.9cm（9.8インチ）でその内部に
対応する長さ24.9cm（9.8インチ）のフイルタ・
コアを備えた３つのフイルタ・シリンダとした。
３つのフイルタ・シリンダの空隙率は測定誤差内
にあり、各々81.2％であつた。 以下にＡ乃至Ｃで表示した３つのシリンダを適
当な端部密封手段を備えたハウジング内に組立
て、上述したF2試験方法によつて試験した。そ
の試験結果は次の通りである。 フイルタ 寿命または ろ過効率 塵埃ろ過能力 （μm） （ｇ） Ａ 82 40 Ｂ 81 41 Ｃ 82 39 エレメントの顕微鏡検査を行なつた。幾分、望
ましくない繊維の軟質化が生じた局部的な多数の
小面積部分を除いて、個々の繊維はピンセツトを
用いて集合体から引出すことができ、隣接する繊
維同志の結合は知見されなかつた。即ち、繊維の
形状は平滑であり、繊磯同志の結合を示す突起が
全く存在しなかつた。 2.5μm以上の繊維を製造する次の例と同様、本
例の場合にも、水を噴霧して、繊維の冷却を促進
し、よつて望ましくない繊維同志の結合を最小限
にし得るようにした点注目する必要がある。水噴
霧は第１図に示した一般的な方法で行なつた。そ
の噴霧量は前述した他の冷却方法に関連して、繊
維間の結合がほとんど存在しない構造体を提供す
るのに十分な量、即ち毎分当り約80乃至140cm3の
範囲で行なつた。 例 ２ 一定の形成ロール圧力で製造した円筒形フイル
タ構造体の空隙率分布 上述した装置を用い、例１に記載した一般的な
方法によつて、各々繊維寸法の均一な一連のエレ
メントを外径3.3cm（1.3インチ）のむく集積心棒
上に直接製造した。即ち、この例のエレメントは
中央支持部材またはコアを備えない点で例１によ
り製造したエレメントと異なる。以下の第表で
フイルタＤ乃至Ｈとして表示したエレメントはそ
れぞれ繊維直径が一定であるが、繊維間同志では
第表に掲げたように、12.5μm乃至2.5μmの範囲
で変動があつた。集積した繊維の体積が形成した
フイルタ・シリンダの内径3.3cm（1.3インチ）と
仕上げたフイルタシリンダまたはエレメントの外
径6.35cm（2.5インチ）間に集積した繊維の総体
積の1/5となるようなゲージを最初にした一連の
５つの「Ｕ字形」ゲージを製造した。同様に、第
２ゲージと第１ゲージ間の差（第２ゲージの方が
第１ゲージより直径が大きい）が3.3cm（1.3イン
チ）と6.35cm（2.5インチ）間で集積する繊維の
体積の1/5となるようにした。同様にして、第２
ゲージと第３ゲージ間の直径の差が3.3cm（1.3イ
ンチ）と6.35cm（2.5インチ）間に付着した繊維
の体積の1/5となるようにし、第５ゲージまで同
じようにした。樹脂の流量を一定に保ち、各エレ
メントＤ乃至Ｈの製造中、フイルタ・シリンダの
直径が増大して、各５つのゲージの値径になるま
での時間を記録した。この時間を基にして、各エ
レメントの５部分それぞれの空隙率を求めた。そ
の結果は以下の第表に掲げる通りである。
【表】
上述した方法による繊維状集合体における空隙
率（即ち、繊維の密度は0.9ｇ／cm3と一定である
から、要するに、平均密度である）の測定値は正
確でない。繊維フイルタの空隙率はフイルタ・シ
リンダの厚み全体に亘つて均一またはほぼ均一で
あり、従つて、この空隙率の平均値を使用するこ
とによる誤差は少ないと考えられる。このよう
に、形成ロール圧力を調節することにより、単一
エレメント上に様々な直径の繊維を使用して行な
つた上記例から、空隙率は約１乃至２％の差で繊
維状体積全体を通じて、一定であると考えられ
る。 例３乃至12 繊維直径を変化させることにより、様々な孔直
径を提供し得る形成として空隙率が一定の円筒
形フイルタの製造 以下の例３乃至９は除去率が1μm以下から
40μmまで変動し、空隙率が一定またはほぼ一定
のフイルタの製造を示すものである。以下の例
10，11および12は、例３乃至９で得たデータを基
にして、徐々に変化させた繊維直径の空隙率が一
定のフイルタ・エレメントを製造する方法を示す
ものである。 段階 １ 空隙率が82±１％で一定、またはほぼ一定で、
繊維直径の均一な一連の支持円筒形フイルタ構造
体またはエレメント（例３乃至９）を製造した。
製造した一連の７エレメントについて、個々のエ
レメントの繊維直径は一定であるが、以下の第
表に掲げるように、繊維直径は1.9乃至12.6μmの
範囲で差があつた。また、以下の第表に掲げる
ように、フイルタ・エレメントの除去率は1μm以
下から40μmの範囲であつた。 これらエレメントは例１の一般的方法および装
置を用いて製造したが、第表に記載したよう
に、1.9乃至12.6μmの範囲内の繊維直径が得られ
るように、繊維化空気圧および形成ロール空気圧
は変化させた。各試験エレメントの平均空隙率は
可能な限り、82％近くに保持し平均偏差は0.4％
以下とした。条件を調節して、上述した方法によ
つて製造したエレメント中の繊維同志の結合をほ
とんど解消し得るようにした。最も重要なこと
は、心棒ではなく、形成ロール上に繊維を集積さ
せたことと、繊維の直径が2.5μm以上の場合には
水噴霧を行なつたことである。各エレメントは
F2方法によつて、試験しろ過効率（ろ過効率が
99.9％の場合の流入流体中における粒子直径）お
よび塵埃ろ過能力（寿命）を求めた。製造条件お
よび試験結果は以下の第表に掲げてある。第４
図、第５図、第６図、第７図および第８図は第
表の重要な変動要素間の関係を示すものである。
率（即ち、繊維の密度は0.9ｇ／cm3と一定である
から、要するに、平均密度である）の測定値は正
確でない。繊維フイルタの空隙率はフイルタ・シ
リンダの厚み全体に亘つて均一またはほぼ均一で
あり、従つて、この空隙率の平均値を使用するこ
とによる誤差は少ないと考えられる。このよう
に、形成ロール圧力を調節することにより、単一
エレメント上に様々な直径の繊維を使用して行な
つた上記例から、空隙率は約１乃至２％の差で繊
維状体積全体を通じて、一定であると考えられ
る。 例３乃至12 繊維直径を変化させることにより、様々な孔直
径を提供し得る形成として空隙率が一定の円筒
形フイルタの製造 以下の例３乃至９は除去率が1μm以下から
40μmまで変動し、空隙率が一定またはほぼ一定
のフイルタの製造を示すものである。以下の例
10，11および12は、例３乃至９で得たデータを基
にして、徐々に変化させた繊維直径の空隙率が一
定のフイルタ・エレメントを製造する方法を示す
ものである。 段階 １ 空隙率が82±１％で一定、またはほぼ一定で、
繊維直径の均一な一連の支持円筒形フイルタ構造
体またはエレメント（例３乃至９）を製造した。
製造した一連の７エレメントについて、個々のエ
レメントの繊維直径は一定であるが、以下の第
表に掲げるように、繊維直径は1.9乃至12.6μmの
範囲で差があつた。また、以下の第表に掲げる
ように、フイルタ・エレメントの除去率は1μm以
下から40μmの範囲であつた。 これらエレメントは例１の一般的方法および装
置を用いて製造したが、第表に記載したよう
に、1.9乃至12.6μmの範囲内の繊維直径が得られ
るように、繊維化空気圧および形成ロール空気圧
は変化させた。各試験エレメントの平均空隙率は
可能な限り、82％近くに保持し平均偏差は0.4％
以下とした。条件を調節して、上述した方法によ
つて製造したエレメント中の繊維同志の結合をほ
とんど解消し得るようにした。最も重要なこと
は、心棒ではなく、形成ロール上に繊維を集積さ
せたことと、繊維の直径が2.5μm以上の場合には
水噴霧を行なつたことである。各エレメントは
F2方法によつて、試験しろ過効率（ろ過効率が
99.9％の場合の流入流体中における粒子直径）お
よび塵埃ろ過能力（寿命）を求めた。製造条件お
よび試験結果は以下の第表に掲げてある。第４
図、第５図、第６図、第７図および第８図は第
表の重要な変動要素間の関係を示すものである。
【表】
段階 ２
第４図乃至第７図を用いて、繊維直径1.9乃至
12.6μm間の繊維を任意に組合わせてフイルタ・
エレメントを製造するための製造計画を立てるこ
とができる。 一般に、エレメントはろ過せんとする液体がエ
レメントの外側から内側に向けて流れ、次いでフ
イルタ・コア（外側・内側形態）を通つて排出さ
れるように構成することが望ましい。しかし、あ
る状況、例えば、ろ過した固形分をフイルタ・カ
ートリツジ内に保持したい場合には、方向を反対
（内側・外側形態）にすることができる。何れの
場合でも、空隙率をほぼ一定に保つ一方、流体の
流れる方向、即ち、半径方向に向けて、直径を
徐々に変化させる方法で繊維の直径を細くするこ
とによつて、孔は上流側で大きくし、下流側で小
さくすることが一般に望ましい。 直径変化の状態は様々に変えることができる。
ほとんどの場合、フイルタの上流部分は直径を変
化させ、下流部分の孔寸法を均一にする。別の方
法として、特にプレ・フイルタとして使用する場
合、フイルタの繊維状部分全体の厚みは適当な状
態で変化させ、最大の孔を上流側に設け、最小の
径を下流側に設けるようにする。例10はフイルタ
が形成されていくのに伴なつて、繊維の直径を
徐々に大きくした後者の型式によるフイルタが示
してある。例10の場合、繊維の直径は等比数列的
に増加する。繊維の直径を等比数列的に増加させ
ることによつて、種々の一般的な用途に合つたフ
イルタ・エレメントが得られると考えられる。特
定用途の場合、例えば、直線状、平方根またはロ
ガリズム等によつて配列することもできる。別の
方法として、繊維の直径は半径方向に不連続段階
を設けることなく連続した状態に変化させること
もできるこの変化形態はここで「連続的に徐々に
変化させる」と称する。 例 10 空隙率を一定にし、全体を繊維直径を徐々に変
化させて製造したエレメント 例１の一般的な方法および装置を用いて、第４
図乃至第７図のデータ（例３乃至９により求め
た）を次のように利用した。 (a) 形成するフイルタ・エレメントの繊維状部分
の総体積（外径6.35cm（2.5インチ）×内径3.30
（1.30インチ）×長さ24.9cm（9.8インチ））を15
の等増分体積部分に分割した。 (b) 1.9乃至12.6μm範囲の繊維直径を14段階の増
加繊維直径に分割し、各繊維直径がその前の繊
維直径より14.447％大きく、最初の直径が
1.9μmで最後の直径が12.6μmであるようにした
（これにより、以下の第表に掲げた等比数列
的に増加する繊維直径が得られる）。 (c) 次に以下の第表に掲げた15種類の繊維直径
を得るのに必要な作業条件を第４図、第５図お
よび第６図から読みとつた。 本例において、各選択した繊維直径において、
フイルタの繊維状集合体は等分体積となるように
設計する。空隙率は実験誤差の範囲内で82％と一
定であり、密度もそれに応じて一定であるため、
15の各等分体積部分に等重量のマイクロフアイバ
を入れることを要する。樹脂の量は繊維直径の関
数であるため、第７図を用いて、各増分体積が等
重量となるのに要する時間を計算する。その結
果、以下の第表に掲げた作業計画が得られる。
12.6μm間の繊維を任意に組合わせてフイルタ・
エレメントを製造するための製造計画を立てるこ
とができる。 一般に、エレメントはろ過せんとする液体がエ
レメントの外側から内側に向けて流れ、次いでフ
イルタ・コア（外側・内側形態）を通つて排出さ
れるように構成することが望ましい。しかし、あ
る状況、例えば、ろ過した固形分をフイルタ・カ
ートリツジ内に保持したい場合には、方向を反対
（内側・外側形態）にすることができる。何れの
場合でも、空隙率をほぼ一定に保つ一方、流体の
流れる方向、即ち、半径方向に向けて、直径を
徐々に変化させる方法で繊維の直径を細くするこ
とによつて、孔は上流側で大きくし、下流側で小
さくすることが一般に望ましい。 直径変化の状態は様々に変えることができる。
ほとんどの場合、フイルタの上流部分は直径を変
化させ、下流部分の孔寸法を均一にする。別の方
法として、特にプレ・フイルタとして使用する場
合、フイルタの繊維状部分全体の厚みは適当な状
態で変化させ、最大の孔を上流側に設け、最小の
径を下流側に設けるようにする。例10はフイルタ
が形成されていくのに伴なつて、繊維の直径を
徐々に大きくした後者の型式によるフイルタが示
してある。例10の場合、繊維の直径は等比数列的
に増加する。繊維の直径を等比数列的に増加させ
ることによつて、種々の一般的な用途に合つたフ
イルタ・エレメントが得られると考えられる。特
定用途の場合、例えば、直線状、平方根またはロ
ガリズム等によつて配列することもできる。別の
方法として、繊維の直径は半径方向に不連続段階
を設けることなく連続した状態に変化させること
もできるこの変化形態はここで「連続的に徐々に
変化させる」と称する。 例 10 空隙率を一定にし、全体を繊維直径を徐々に変
化させて製造したエレメント 例１の一般的な方法および装置を用いて、第４
図乃至第７図のデータ（例３乃至９により求め
た）を次のように利用した。 (a) 形成するフイルタ・エレメントの繊維状部分
の総体積（外径6.35cm（2.5インチ）×内径3.30
（1.30インチ）×長さ24.9cm（9.8インチ））を15
の等増分体積部分に分割した。 (b) 1.9乃至12.6μm範囲の繊維直径を14段階の増
加繊維直径に分割し、各繊維直径がその前の繊
維直径より14.447％大きく、最初の直径が
1.9μmで最後の直径が12.6μmであるようにした
（これにより、以下の第表に掲げた等比数列
的に増加する繊維直径が得られる）。 (c) 次に以下の第表に掲げた15種類の繊維直径
を得るのに必要な作業条件を第４図、第５図お
よび第６図から読みとつた。 本例において、各選択した繊維直径において、
フイルタの繊維状集合体は等分体積となるように
設計する。空隙率は実験誤差の範囲内で82％と一
定であり、密度もそれに応じて一定であるため、
15の各等分体積部分に等重量のマイクロフアイバ
を入れることを要する。樹脂の量は繊維直径の関
数であるため、第７図を用いて、各増分体積が等
重量となるのに要する時間を計算する。その結
果、以下の第表に掲げた作業計画が得られる。
【表】
上述したように、内径2.79cm（1.1インチ）×外
径3.30cm（1.3インチ）×長さ24.9cm（9.8インチ）
のコア周囲に形成した長さ24.9cm（9.8インチ）
のフイルタ・エレメントの外径は6.35cm（２1/2
インチ）であつた。即ち、繊維状集合体は内径
3.30cm（1.3インチ）、外径6.35cm（２1/2インチ）
であつた。このフイルタ・エレメントの特性は次
の通りであつた。 毎分当りの水量10に対して、純圧力降下は
0.13Kg／cm2（1.8psi）であつた。4.22Kg／cm2
（60psi）の圧力差に対する寿命または塵埃ろ過能
力は83ｇであつた。ろ過効率は1.0μmで90％以
上、3.7μmで99％、5μmで99.9％、および5.6μm
で99.99％であつた。0.3μm直径のプセウドモナ
ス・デイミヌタ（ps.d）微生物を用いて試験した
細菌除去率は99.997％であつた。 0.1乃至40μmの範囲全体に亘つて、塵埃ろ過能
力が極めて高く（長寿命）、ろ過効率に優れるた
め、この型式のフイルタは特に、プレ・フイルタ
としての用途に適している。例えば、非経口薬品
の殺菌、またはマイクロ電子工学装置の製造用水
の供給といつた臨界的用途に用いて、絶対ろ過度
合の最終フイルルタの前置手段として使用するこ
とができる。広範囲な能力のため、例えば５また
は10μm度合いの粗質後置フイルタ用のプレ・フ
イルタとしての作用もする。このフイルタはま
た、あるシステムの唯一のフイルタとして、他の
多くの用途にも使用することができる。 例 11 エレメントの繊維状部分の内側50％について、
繊維直径1.9μmと一定で、外側50％について、
繊維直径が変動し、全体として空隙率が一定の
フイルタ・エレメント この例のフイルタ・エレメントは例10とおおむ
ね同一の方法で製造され、例10のフイルタ・エレ
メントの場合と同様、空隙率82％であるが、重量
比でエレメントの繊維状部分の最初の50％を直径
が1.9μmと一定な繊維で製造し残部は等比数列的
に、1.9から12.6μmまで変化させた。これは以下
の第表に掲げた作業計画によつて行われた。
径3.30cm（1.3インチ）×長さ24.9cm（9.8インチ）
のコア周囲に形成した長さ24.9cm（9.8インチ）
のフイルタ・エレメントの外径は6.35cm（２1/2
インチ）であつた。即ち、繊維状集合体は内径
3.30cm（1.3インチ）、外径6.35cm（２1/2インチ）
であつた。このフイルタ・エレメントの特性は次
の通りであつた。 毎分当りの水量10に対して、純圧力降下は
0.13Kg／cm2（1.8psi）であつた。4.22Kg／cm2
（60psi）の圧力差に対する寿命または塵埃ろ過能
力は83ｇであつた。ろ過効率は1.0μmで90％以
上、3.7μmで99％、5μmで99.9％、および5.6μm
で99.99％であつた。0.3μm直径のプセウドモナ
ス・デイミヌタ（ps.d）微生物を用いて試験した
細菌除去率は99.997％であつた。 0.1乃至40μmの範囲全体に亘つて、塵埃ろ過能
力が極めて高く（長寿命）、ろ過効率に優れるた
め、この型式のフイルタは特に、プレ・フイルタ
としての用途に適している。例えば、非経口薬品
の殺菌、またはマイクロ電子工学装置の製造用水
の供給といつた臨界的用途に用いて、絶対ろ過度
合の最終フイルルタの前置手段として使用するこ
とができる。広範囲な能力のため、例えば５また
は10μm度合いの粗質後置フイルタ用のプレ・フ
イルタとしての作用もする。このフイルタはま
た、あるシステムの唯一のフイルタとして、他の
多くの用途にも使用することができる。 例 11 エレメントの繊維状部分の内側50％について、
繊維直径1.9μmと一定で、外側50％について、
繊維直径が変動し、全体として空隙率が一定の
フイルタ・エレメント この例のフイルタ・エレメントは例10とおおむ
ね同一の方法で製造され、例10のフイルタ・エレ
メントの場合と同様、空隙率82％であるが、重量
比でエレメントの繊維状部分の最初の50％を直径
が1.9μmと一定な繊維で製造し残部は等比数列的
に、1.9から12.6μmまで変化させた。これは以下
の第表に掲げた作業計画によつて行われた。
【表】
その結果得られたエレメントは例10と内径、外
径および長さとも同一であつた。特性は次の通り
であつた。 純圧力降下：毎分当りの試験水量10に対し、
0.30Kg／cm2（4.3psi） 寿命または塵埃ろ過能力：圧力差4.22Kg／cm2
（60psi）に対し、36ｇ ろ過効率：0.7μmに対し、99％以上（補外法に
よる推定）測定値は1.4μmに対し99.9
％、2.2μmに対し99.99％および3μmに
対し99.999％ 2.2μmに対する効率が極めて優れているためこ
のフイルタエレメントはほとんど全ての目的に対
し、絶対ろ過度合は2.2μmということとができ
る。これはまた、0.7μm程度の微細な粒子のろ過
には極めて効果的である。こうした効率の高さ
は、上述したように、F2試験に基づく36ｇとい
う極めて高い塵埃ろ過能力と相俟つて、極めて効
果的で、寿命の長いフイルタを提供するものであ
る。 このフイルタ・エレメントの効率は例４のもの
より微細であるが、その寿命（塵埃ろ過能力）は
４倍以上であり、99.9％のろ過効率でろ過度合約
20μmの均一孔フイルタの寿命に等しい点にも注
目する必要がある。 同様の方法で製造したこの超微細、長寿命のフ
イルタ・エレメントは、プセウドモナスデイミイ
ヌタ細菌の懸濁液を通して試験した。この微生物
の形状は円筒状で、直径は0.3μmであつた。ろ過
効率は99.997％であつた。 上述した方法で製造したエレメントはイースト
菌および細菌をろ過する必要のある様々な製品の
ろ過用としての使用に通し、イースト菌および細
菌の存在しない、または大幅に減少した流出液ば
かりでなく、清澄度の高い流出液を排出する。 例 12 繊維状集合体の内側59％は繊維直径が2.9μmと
一定で、外側41％は繊維直径が変動し、空隙率は
全体を通じて82％と一定のフイルタ・エレメン
ト。 本例のフイルタ・エレメントはおおむね例10の
方法によつて製造した。しかし、本例による支持
フイルタ・エレメントの繊維状部分の重量比で最
初の59％は繊維直径2.9μmとし、残部は2.9μmか
ら12.6μmまで等比数列的に増大させた。これは
以下の第表に掲げた作業計画によつて行なつ
た。
径および長さとも同一であつた。特性は次の通り
であつた。 純圧力降下：毎分当りの試験水量10に対し、
0.30Kg／cm2（4.3psi） 寿命または塵埃ろ過能力：圧力差4.22Kg／cm2
（60psi）に対し、36ｇ ろ過効率：0.7μmに対し、99％以上（補外法に
よる推定）測定値は1.4μmに対し99.9
％、2.2μmに対し99.99％および3μmに
対し99.999％ 2.2μmに対する効率が極めて優れているためこ
のフイルタエレメントはほとんど全ての目的に対
し、絶対ろ過度合は2.2μmということとができ
る。これはまた、0.7μm程度の微細な粒子のろ過
には極めて効果的である。こうした効率の高さ
は、上述したように、F2試験に基づく36ｇとい
う極めて高い塵埃ろ過能力と相俟つて、極めて効
果的で、寿命の長いフイルタを提供するものであ
る。 このフイルタ・エレメントの効率は例４のもの
より微細であるが、その寿命（塵埃ろ過能力）は
４倍以上であり、99.9％のろ過効率でろ過度合約
20μmの均一孔フイルタの寿命に等しい点にも注
目する必要がある。 同様の方法で製造したこの超微細、長寿命のフ
イルタ・エレメントは、プセウドモナスデイミイ
ヌタ細菌の懸濁液を通して試験した。この微生物
の形状は円筒状で、直径は0.3μmであつた。ろ過
効率は99.997％であつた。 上述した方法で製造したエレメントはイースト
菌および細菌をろ過する必要のある様々な製品の
ろ過用としての使用に通し、イースト菌および細
菌の存在しない、または大幅に減少した流出液ば
かりでなく、清澄度の高い流出液を排出する。 例 12 繊維状集合体の内側59％は繊維直径が2.9μmと
一定で、外側41％は繊維直径が変動し、空隙率は
全体を通じて82％と一定のフイルタ・エレメン
ト。 本例のフイルタ・エレメントはおおむね例10の
方法によつて製造した。しかし、本例による支持
フイルタ・エレメントの繊維状部分の重量比で最
初の59％は繊維直径2.9μmとし、残部は2.9μmか
ら12.6μmまで等比数列的に増大させた。これは
以下の第表に掲げた作業計画によつて行なつ
た。
【表】
本例のフイルタ・エレメントは上記例11に掲げ
た一般的方法によつて製造したもので、例11のエ
レメントと内径、外径および長さが同一である。
このエレメントの特性は次の通りである。 純圧力降下：毎分当りの水流量10に対し0.11
Kg／cm2（1.5psi） 寿命または塵埃ろ過能力：53ｇ ろ過効率：1.1μmで90％、4.6μmで99.9％およ
び5.8μmで99.99％ 本例の型式のフイルタはビデオ・レコード・テ
ープの製造よび写真用フイルム乳化液処理に用い
る磁気粒子懸濁液のろ過に使用される。 例 13 繊維直径が8.5乃至12.5μmと変動するフイルタ 例10と同様の方法を用い、先ず8.5μm直径の繊
維により次の特性を有するフイルタ・エレメント
を製造した。 寿命または塵埃ろ過能力：圧力降下0.042Kg／
cm2（0.6psi）まで115ｇ ろ過効率24μm ほぼ均一な空隙率を有し、それに応じて繊維直
径を徐々に変化させた構造体でほぼ均一な密度を
有するフイルタではなく、密度変動構造体とし同
等のろ過効率を有する市販の最高級フイルタと比
べて、0.042Kg／cm2（0.6psi）に対する115ｇのろ
過性能は極めて高い値である。 例14乃至17 フイルタ材の空隙率を低くすること、即ち密度
も漸進的に増加させることによつて、孔径を上流
側から下流側に小さくなるように変化させ、寿命
または塵埃ろ過能力を増加させようとする研究の
論文に多数のフイルタが記載されている。かかる
フイルタに予想される特性は次の例14乃至17で得
た結果を用いて、明らかにすることができる。 このグループの例におけるフイルタ要素は例１
とおおむね同様の方法で製造した。それぞれ、繊
維直径は3.2μmと均一にし、各エレメントの空隙
率も均一にした。しかし、空隙率は以下の第表
に掲げたように、エレメント各に変動させた。
た一般的方法によつて製造したもので、例11のエ
レメントと内径、外径および長さが同一である。
このエレメントの特性は次の通りである。 純圧力降下：毎分当りの水流量10に対し0.11
Kg／cm2（1.5psi） 寿命または塵埃ろ過能力：53ｇ ろ過効率：1.1μmで90％、4.6μmで99.9％およ
び5.8μmで99.99％ 本例の型式のフイルタはビデオ・レコード・テ
ープの製造よび写真用フイルム乳化液処理に用い
る磁気粒子懸濁液のろ過に使用される。 例 13 繊維直径が8.5乃至12.5μmと変動するフイルタ 例10と同様の方法を用い、先ず8.5μm直径の繊
維により次の特性を有するフイルタ・エレメント
を製造した。 寿命または塵埃ろ過能力：圧力降下0.042Kg／
cm2（0.6psi）まで115ｇ ろ過効率24μm ほぼ均一な空隙率を有し、それに応じて繊維直
径を徐々に変化させた構造体でほぼ均一な密度を
有するフイルタではなく、密度変動構造体とし同
等のろ過効率を有する市販の最高級フイルタと比
べて、0.042Kg／cm2（0.6psi）に対する115ｇのろ
過性能は極めて高い値である。 例14乃至17 フイルタ材の空隙率を低くすること、即ち密度
も漸進的に増加させることによつて、孔径を上流
側から下流側に小さくなるように変化させ、寿命
または塵埃ろ過能力を増加させようとする研究の
論文に多数のフイルタが記載されている。かかる
フイルタに予想される特性は次の例14乃至17で得
た結果を用いて、明らかにすることができる。 このグループの例におけるフイルタ要素は例１
とおおむね同様の方法で製造した。それぞれ、繊
維直径は3.2μmと均一にし、各エレメントの空隙
率も均一にした。しかし、空隙率は以下の第表
に掲げたように、エレメント各に変動させた。
【表】
上記データから、空隙率が79乃至88％の範囲で
徐々に変化するようにした複合フイルタを製造し
ようとする場合、そのろ過能力はF2試験による
と、10.3ｇ以下であると予想される。さらに、そ
のろ過度合は1.7乃至3.8μm間の範囲内であろう。
これら特性は例10乃至12のデータと比べた場合、
空隙率を一定にし、繊維直径に変化をつけて製造
したエレメントは同一ろ過効率で少なくとも４倍
の寿命または塵埃ろ過能力があることを明らかに
するものである。 繊維直径を一定にし、空隙率（または密度）を
変化させた場合と比べて、空隙率を一定にし、繊
維直径を変化させた場合、ろ過能力ははるかに優
るという結論は3.2μm以外の繊維直径でも同様の
データ（ここには記載していない）により支持さ
れる。 例18乃至21 空隙率をほぼ一定にし繊維直径を変化させる場
合よりも、空隙率または密度を変化させて、孔径
が徐々に変化する構造体を得ようとするアプロー
チの方が劣るという結論はまた例18乃至21によつ
て支持される。例18乃至20のフイルタ・エレメン
トは外径3.3cm（1.3インチ）のコア上に形成した
ものである。例18、19および20それぞれにおい
て、直径3.3cm（1.3インチ）と5.3cm（2.1インチ）
間に集積した繊維は同一である。即ち、使用した
繊維直径は3.2μmであつた。３例全てにおいて、
この部分の空隙率は83％であつた。 例18のフイルタ・エレメントの場合、繊維の集
積は直径5.3cm（2.1インチ）で求めた。 例19のフイルタ・エレメントは空隙率を83％に
一定に保持する一方、例11および12の方法で、繊
維の直径を3.2μmから1.25μmに変化させることに
よつて、直径を5.3cm（2.1インチ）乃至6.35cm
（2.5インチ）の範囲内で徐々に変化させた。 例20のフイルタ・エレメントは繊維直径を
3.2μmに一定に保持する一方、空隙率を83乃至90
％に増加させることによつて、直径を5.3cm（2.1
インチ）乃至6.35cm（2.5インチ）の範囲内で変
化させた。 以下の第表に掲げたように、繊維直径を全体
として3.6μmとした点を除いて、例21のエレメン
トは例20と同一方法により製造した。 例18乃至21の４エレメントの特性は以下の第
表に掲げてある。
徐々に変化するようにした複合フイルタを製造し
ようとする場合、そのろ過能力はF2試験による
と、10.3ｇ以下であると予想される。さらに、そ
のろ過度合は1.7乃至3.8μm間の範囲内であろう。
これら特性は例10乃至12のデータと比べた場合、
空隙率を一定にし、繊維直径に変化をつけて製造
したエレメントは同一ろ過効率で少なくとも４倍
の寿命または塵埃ろ過能力があることを明らかに
するものである。 繊維直径を一定にし、空隙率（または密度）を
変化させた場合と比べて、空隙率を一定にし、繊
維直径を変化させた場合、ろ過能力ははるかに優
るという結論は3.2μm以外の繊維直径でも同様の
データ（ここには記載していない）により支持さ
れる。 例18乃至21 空隙率をほぼ一定にし繊維直径を変化させる場
合よりも、空隙率または密度を変化させて、孔径
が徐々に変化する構造体を得ようとするアプロー
チの方が劣るという結論はまた例18乃至21によつ
て支持される。例18乃至20のフイルタ・エレメン
トは外径3.3cm（1.3インチ）のコア上に形成した
ものである。例18、19および20それぞれにおい
て、直径3.3cm（1.3インチ）と5.3cm（2.1インチ）
間に集積した繊維は同一である。即ち、使用した
繊維直径は3.2μmであつた。３例全てにおいて、
この部分の空隙率は83％であつた。 例18のフイルタ・エレメントの場合、繊維の集
積は直径5.3cm（2.1インチ）で求めた。 例19のフイルタ・エレメントは空隙率を83％に
一定に保持する一方、例11および12の方法で、繊
維の直径を3.2μmから1.25μmに変化させることに
よつて、直径を5.3cm（2.1インチ）乃至6.35cm
（2.5インチ）の範囲内で徐々に変化させた。 例20のフイルタ・エレメントは繊維直径を
3.2μmに一定に保持する一方、空隙率を83乃至90
％に増加させることによつて、直径を5.3cm（2.1
インチ）乃至6.35cm（2.5インチ）の範囲内で変
化させた。 以下の第表に掲げたように、繊維直径を全体
として3.6μmとした点を除いて、例21のエレメン
トは例20と同一方法により製造した。 例18乃至21の４エレメントの特性は以下の第
表に掲げてある。
【表】
【表】
例19および例20の場合、空隙率を90％以上にす
ると、過度に軟質となり、圧縮され易いので、実
用的でないため、かかる空隙率は採用しなかつ
た。 第表に掲げたデータから、また例20と例21の
結果を補外法で求めることにより、この型式のエ
レメントは、除去率が2.8μm、即ち、例19と同一
の除去率となるような直径とした場合、塵埃ろ過
能力は微か12ｇ、即ち例19の約1/4に過ぎないこ
とが分かる。 例22乃至24 これら例によるフイルタ・エレメントは最初の
繊維直径を例12の場合の2.9μmではなく、3.2から
4.8μmに変化させた点を除けば、例12と同様の方
法で製造した。その結果得られた構造体の空隙率
は82％で、その特性は以下の第表に掲げた通で
ある。
ると、過度に軟質となり、圧縮され易いので、実
用的でないため、かかる空隙率は採用しなかつ
た。 第表に掲げたデータから、また例20と例21の
結果を補外法で求めることにより、この型式のエ
レメントは、除去率が2.8μm、即ち、例19と同一
の除去率となるような直径とした場合、塵埃ろ過
能力は微か12ｇ、即ち例19の約1/4に過ぎないこ
とが分かる。 例22乃至24 これら例によるフイルタ・エレメントは最初の
繊維直径を例12の場合の2.9μmではなく、3.2から
4.8μmに変化させた点を除けば、例12と同様の方
法で製造した。その結果得られた構造体の空隙率
は82％で、その特性は以下の第表に掲げた通で
ある。
【表】
例25乃至28
フイルタ・エレメント・シリーズ空隙率変化に
よる効果 2.2μmの繊維を製造し得るような条件下で外径
6.35cm（２1/2インチ）×内径2.79cm（1.1インチ）
×長さ24.9cm（9.8インチ）のフイルタ・エレメ
ントを製造した。噴霧水量および形成ロール圧力
を変化させることによつて、空隙率は72.1％から
91.8％に変化した。 その結果得られたフイルタの特性は下記の第
表に掲げてある。
よる効果 2.2μmの繊維を製造し得るような条件下で外径
6.35cm（２1/2インチ）×内径2.79cm（1.1インチ）
×長さ24.9cm（9.8インチ）のフイルタ・エレメ
ントを製造した。噴霧水量および形成ロール圧力
を変化させることによつて、空隙率は72.1％から
91.8％に変化した。 その結果得られたフイルタの特性は下記の第
表に掲げてある。
【表】
例25乃至28の塵埃ろ過能力は99％のろ過効率を
横座標として、縦座標に点をとり、４つの実験点
を結ぶ線を引いた。この線から、2.2μmにおける
効率99.99％とし、例25乃至28の方法で製造した
フイルタの塵埃ろ過能力は5.9ｇとなることがわ
かる。この値は、2.2μmにおける効率が99.99％、
で塵埃ろ過能力36ｇ、即ち６倍高い値である例11
のフイルタ・エレメントと顕著な差がある。 例29乃至34 フイルタ・エレメントシリーズ空隙率または密
度変化の影響 例25乃至28と同様のフイルタ・エレメントシリ
ーズを直径12.5μm、空隙率が6.3乃至89.8％の範
囲内で変動する繊維を用いて製造した。 このエレメントの特性は以下の第表に掲げて
ある。
横座標として、縦座標に点をとり、４つの実験点
を結ぶ線を引いた。この線から、2.2μmにおける
効率99.99％とし、例25乃至28の方法で製造した
フイルタの塵埃ろ過能力は5.9ｇとなることがわ
かる。この値は、2.2μmにおける効率が99.99％、
で塵埃ろ過能力36ｇ、即ち６倍高い値である例11
のフイルタ・エレメントと顕著な差がある。 例29乃至34 フイルタ・エレメントシリーズ空隙率または密
度変化の影響 例25乃至28と同様のフイルタ・エレメントシリ
ーズを直径12.5μm、空隙率が6.3乃至89.8％の範
囲内で変動する繊維を用いて製造した。 このエレメントの特性は以下の第表に掲げて
ある。
【表】
上記エレメントを本発明の方法によつて製造し
た同一効率のエレメントと比較すると、後者のエ
レメントの方がろ過能力の大きいことが分かる。
これを明らかにするため、例29と例13はMIL−
Ｈ−5606油圧流体中に懸濁させたガラス・ビーズ
汚染物質を使用するならば、相互に比較すること
ができる。両者のろ過度合は99.9％のろ過効率
時、それぞれ14および15μmと実質的に同一であ
る。しかし、例13の塵埃ろ過能力は例29の12ｇ
（圧力降下4.2Kg／cm2（60psi）で試験した場合）
に対して、42ｇであつた。 例35乃至37 このグループ例は溶融または軟化繊維を用いて
繊維間を接着させたフイルタ・エレメント（例
35）とこの種、繊維間結合のほとんど存在しない
繊維を用いて、製造したフイルタ・エレメント
（例36および37）の収縮圧力を比較するものであ
る。 例35はポリピプロピレン繊維を用いて製造し、
繊維間の結合が極めて強固であることを特徴とす
る市販のHytrex商標のフイルタ（オスモニス
ク・インコーポレイテツド（Osmonics，Inc）か
ら入手可能）を購入した供試体である。検査して
みると、溶融または軟化繊維が相互に結合し合
い、合着集合体を形成していることで接着されて
いることが分かる。例35は内部支持コアを一切備
えていなかつた。例36および例37は本発明の方法
により製造し、支持コアは一切使用しなかつた。
各試験エレメントの外側を薄い不透水のプラスチ
ツク・フイルムで包み、エレメントの両端を密封
し次いで、透明ハウジング内でエレメントの外側
に水圧を作用させて、エレメントの損傷の有無を
調べて、個々に収縮圧力を求めた。 各エレメントの寸法、定格、空隙率および収縮
圧力は以下の通りである。 例 35 Hytrex20μmエレメント、外径７cm（2.75イン
チ）×内径3.5cm（１3/8インチ）×長さ25.4cm（10
インチ）、平均空隙率76.7％収縮圧力は5.63Kg／
cm2（80psi）であつた。 例 36 本発明の方法によりろ過度合20μmエレメント
を製造した。外径７cm（2.75インチ）×内径3.5cm
（１3/8インチ）×長さ25.4cm（10インチ）で支持
コアは支持しなかつた。空隙率は75％であつた。
収縮圧力は1.13Kg／cm2（16psid）であつた。 例 37 本例のエレメントは空隙率が81.5％である点を
除けば、例36のエレメントと同様であつた。圧縮
圧力は0.35Kg／cm2（5psid）であつた。 本発明によるエレメントの収縮圧力が著るしく
低圧なのは、繊維間の結合がほとんど存在しない
ことによる。逆に、Hytrexエレメントは繊維間
の結合で強化され、5.63Kg／cm2（80psid）の圧力
に耐えることができた。 例38および39 ポリプロピレンを使用する前述の場合と同一の
装置にナイロン６樹脂を供給し、おおむね同一の
方法で加工した。その結果得られた作業条件およ
び特性（F2試験で試験したとき）は次に掲げて
ある。 例38 例39 樹脂温度 ℃ 417 417 (〓) (693) (693) 樹脂圧力 21 21 Kg／cm2(psi) (300) (300) 繊維化空気圧力 2.8 0.84 Kg／cm2(psi) (40) (12) 繊維直径 μm 2.3 4.0 空隙率 ％ 80.5 74.9 ろ過度合 μm 5.0 6.1 ろ過能力、ｇ 12.2 10.2 例 40 前述したポリプロピレンエレメントと同様の方
法で本発明に従いフイルタ・エレメントを製造し
たが、樹脂はポリメチルペンタンを使用した。製
品の特性および特徴はポリプロピレンを使用した
場合と極めて良く類似している。 例 41 例25の方法により製造したフイルタ・エレメン
トを水と0.3μの細菌であるプセウドモナス・デイ
ミユヌタ（ps.d）の懸濁液1000ml中に通過させて
試験した。流出水を分析し、この細菌の含有量を
調べた。流入水中の総細菌数は2.3×1012である
のに対し両出水中における含有量は1.6×105で、
1.4×107係数だけ減少しているのが分かつた。 この値は99.99999％のろ過効率に相当する。 例 42 例11とほぼ同様の方法で、２つのフイルタ・エ
レメント（42Aおよび42B）を製造した。但し、
このエレメントは半分が直径1.7μmの繊維、外側
半分は直径12.5μmの繊維で製造した点が異なる。
両フイルタとも例41と同一の方法でpsdを使用し
て試験し、さらに、再殺菌し試験微生物としてセ
ラチア・マルセスセンズ（Serrm）を用いて、再
試験した。その結果は以下の第XI表に掲げてあ
る。
た同一効率のエレメントと比較すると、後者のエ
レメントの方がろ過能力の大きいことが分かる。
これを明らかにするため、例29と例13はMIL−
Ｈ−5606油圧流体中に懸濁させたガラス・ビーズ
汚染物質を使用するならば、相互に比較すること
ができる。両者のろ過度合は99.9％のろ過効率
時、それぞれ14および15μmと実質的に同一であ
る。しかし、例13の塵埃ろ過能力は例29の12ｇ
（圧力降下4.2Kg／cm2（60psi）で試験した場合）
に対して、42ｇであつた。 例35乃至37 このグループ例は溶融または軟化繊維を用いて
繊維間を接着させたフイルタ・エレメント（例
35）とこの種、繊維間結合のほとんど存在しない
繊維を用いて、製造したフイルタ・エレメント
（例36および37）の収縮圧力を比較するものであ
る。 例35はポリピプロピレン繊維を用いて製造し、
繊維間の結合が極めて強固であることを特徴とす
る市販のHytrex商標のフイルタ（オスモニス
ク・インコーポレイテツド（Osmonics，Inc）か
ら入手可能）を購入した供試体である。検査して
みると、溶融または軟化繊維が相互に結合し合
い、合着集合体を形成していることで接着されて
いることが分かる。例35は内部支持コアを一切備
えていなかつた。例36および例37は本発明の方法
により製造し、支持コアは一切使用しなかつた。
各試験エレメントの外側を薄い不透水のプラスチ
ツク・フイルムで包み、エレメントの両端を密封
し次いで、透明ハウジング内でエレメントの外側
に水圧を作用させて、エレメントの損傷の有無を
調べて、個々に収縮圧力を求めた。 各エレメントの寸法、定格、空隙率および収縮
圧力は以下の通りである。 例 35 Hytrex20μmエレメント、外径７cm（2.75イン
チ）×内径3.5cm（１3/8インチ）×長さ25.4cm（10
インチ）、平均空隙率76.7％収縮圧力は5.63Kg／
cm2（80psi）であつた。 例 36 本発明の方法によりろ過度合20μmエレメント
を製造した。外径７cm（2.75インチ）×内径3.5cm
（１3/8インチ）×長さ25.4cm（10インチ）で支持
コアは支持しなかつた。空隙率は75％であつた。
収縮圧力は1.13Kg／cm2（16psid）であつた。 例 37 本例のエレメントは空隙率が81.5％である点を
除けば、例36のエレメントと同様であつた。圧縮
圧力は0.35Kg／cm2（5psid）であつた。 本発明によるエレメントの収縮圧力が著るしく
低圧なのは、繊維間の結合がほとんど存在しない
ことによる。逆に、Hytrexエレメントは繊維間
の結合で強化され、5.63Kg／cm2（80psid）の圧力
に耐えることができた。 例38および39 ポリプロピレンを使用する前述の場合と同一の
装置にナイロン６樹脂を供給し、おおむね同一の
方法で加工した。その結果得られた作業条件およ
び特性（F2試験で試験したとき）は次に掲げて
ある。 例38 例39 樹脂温度 ℃ 417 417 (〓) (693) (693) 樹脂圧力 21 21 Kg／cm2(psi) (300) (300) 繊維化空気圧力 2.8 0.84 Kg／cm2(psi) (40) (12) 繊維直径 μm 2.3 4.0 空隙率 ％ 80.5 74.9 ろ過度合 μm 5.0 6.1 ろ過能力、ｇ 12.2 10.2 例 40 前述したポリプロピレンエレメントと同様の方
法で本発明に従いフイルタ・エレメントを製造し
たが、樹脂はポリメチルペンタンを使用した。製
品の特性および特徴はポリプロピレンを使用した
場合と極めて良く類似している。 例 41 例25の方法により製造したフイルタ・エレメン
トを水と0.3μの細菌であるプセウドモナス・デイ
ミユヌタ（ps.d）の懸濁液1000ml中に通過させて
試験した。流出水を分析し、この細菌の含有量を
調べた。流入水中の総細菌数は2.3×1012である
のに対し両出水中における含有量は1.6×105で、
1.4×107係数だけ減少しているのが分かつた。 この値は99.99999％のろ過効率に相当する。 例 42 例11とほぼ同様の方法で、２つのフイルタ・エ
レメント（42Aおよび42B）を製造した。但し、
このエレメントは半分が直径1.7μmの繊維、外側
半分は直径12.5μmの繊維で製造した点が異なる。
両フイルタとも例41と同一の方法でpsdを使用し
て試験し、さらに、再殺菌し試験微生物としてセ
ラチア・マルセスセンズ（Serrm）を用いて、再
試験した。その結果は以下の第XI表に掲げてあ
る。
【表】
例 43
樹脂の流量、繊維化空気の流量および形成ロー
ルの圧力をステツプワイズではなく、連続的に変
化させる点を除いて、例10の一般的方法を反復
し、繊維直径が連続的に徐々に変化する構造のエ
レメント、即ち連続的に変化させ、例10のフイル
タ・エレメントと比肩し得る特性を備えた構造体
を形成した。 例 44 前述したポリプロピレンエレメントと同様の方
向で本発明によるフイルタ・エレメントを製造し
たが、樹脂はポリブチレンテレフタル酸塩
（PBT）を使用した。この製品の特性および特徴
はポリプロピレンを使用した場合と同様である。
しかし、PBTは溶融点が高く、また炭化水素に
対する抵抗性も優れているため、PBTで製造し
たフイルタ・エレメントは高温およびポリプロピ
レン繊維を膨潤させるおそれのある炭化水素と接
触する箇所に使用すると効果的であろう。 例 45 粗質および微細繊維の圧縮性繊維直径が異なる
のみで、全体として例１の方法により、ほぼ均一
な繊維直径のフイルタ・エレメントを製造した。
内径1.473cm）（0.58インチ）の実験用コクル穴あ
けと類似の工具を使用して、各フイルタ・エレメ
ントの繊維状部分をエレメントの縦軸に対し鉛直
に切断して、長さ約1.52cm（0.6インチ）×直径約
1.47cm（0.58インチ）のおおむね円筒形の試料を
調成した。 0.7Kg／cm2（10psi）、1.4Kg／cm2（20psi）、4.22
Kg／cm2（60psi）、6.33Kg／cm2（90psi）および8.44
Kg／cm2（120psi）の圧力を測定し、各シリンダの
両端に個々に、且つ連続的に作用させた。一方、
作用各圧力時のシリンダ厚みも同時に測定した。 この方法により、増維直径2.0，6.8および12μm
の３つのエレメントを個々に試験した。作用圧力
に対して、点をとつた場合、各厚みの減少値は３
つの繊維直径間で極めて類似していた。 例 46 高粘度流体を高流量で使用した場合のフイル
タ・エレメントの収縮 平均空隙率を２％低くした（80乃至82％）点を
除いて、例24とおおむね同様のやり方で、同一方
法により２つのフイルタエレメント46Aおよび
46Bを製造した。エレメント45Aは上述した方法
F2により、毎分当りの水量10にて試験した。
ろ過度合11.2μmおよび塵埃ろ過能力53ｇであつ
た。試験前の純圧力降下は周囲温度6.67乃至3.89
℃（20乃至25〓）時0.05Kg／cm2（0.7psi）であつ
た。 エレメント46Bは37.8℃（100〓）で油圧流体
MIL−Ｈ−5606を使用する試験F2台にのせた。
この温度時、MIL−Ｈ−5606の油圧流体の粘度
は12.7センチポアズ、即ち、水の粘度の12.7倍で
あつた。装置内には試験汚染物質は一切添加せ
ず、その代わり、以下の第XII表に掲げた流量によ
り、エレメントに清浄な流体を流入させた。 第 XII 表 MIL−Ｈ−5606 圧力降下Kg／cm2 流体の流量 ／min （psi） １ 0.09（1.3） ４ 0.77（11.0） ７ 1.79（25.5） 10 3.27（46.5） 13 約5.63Kg／cm2 （80psi）でコ アの収縮により、 カートリツジ破損 本発明によるフイルタ・エレメントの圧力降下
は流量および粘度に正比例する。0.05Kg／cm2
（0.7psi）、流量10／minにおける水圧降下を基
にして、計算したMIL−Ｈ−5606流体の圧力降
下値は10／minで0.056Kg／cm2（8psi）であり
（測定値3.27Kg／cm2（46.5psi））、13／minで約
0.77Kg／cm2（11psi）であつた（測定値5.62Kg／cm2
（80psi））。 粘性流体を使用した場合に、はるかに大きい圧
力降下があるのは、フイルタ材の圧縮に帰因す
る。この例から、大きな圧力降下を伴なつて、大
流量の粘性流体が流れる場合、特に、微細フイル
タ・エレメントの場合、空隙率を過度に大きな値
とすることは望ましくないことを明らかにする。 例 47 内側2/3を空隙率74％とし、外側1/3を繊維直径
12.5μmおよび空隙率74％で構成したフイル
タ・エレメント おおむね例11の方法により、次のように変形し
てフイルタ・エレメントを製造した。 エレメント集合体の繊維状部分の重量比で最初
の67％は水噴霧冷却剤を使用し、空隙率が74％と
なるように調節した形成ロールの空気圧力で、直
径1.6μmの繊維で構成した。エレメントの繊維状
集合体の重量比で外側33％は水噴射冷却剤を用
い、繊維直径を1.6から12.5μmまで連続的に変化
させる一方、空隙率を均一に74％を保持して、樹
脂量、繊維化空気圧力および形成ロール圧力を調
節することによつて形成した。その結果、得られ
たフイルタ・エレメントは0.3μm直径のプセウド
モナス・デイミイヌタ・微生物を用いて試験した
場合、規定濃度が107以上減少し（効率99.99999
％）、また繊維状集合体の重量の100％を1.6μm繊
維で構成し、空隙率を74％とした同様の円筒形フ
イルタ・エレメントと比べて、はるかに高い塵埃
ろ過能力を示すであろう。 例 48 内側2/3の空隙率を74％とし外側1/3を直径
12.5μm以下の繊維で構成し、空隙率を85％と
したフイルタ・エレメント おおむね例47の方法に従い、次のように修正し
た方法により、フイルタ・エレメントを製造す
る。 エレメントの繊維状集合体の重量比で33％とな
る外側は水噴射冷却剤を用い、繊維直径と空隙率
を同時に、しかも連続的に形成し得るような方法
で、樹脂量、繊維化空気圧および形成ロール圧力
を調節する。繊維の外径は1.6乃至12.5μmの範囲
とし、空隙率は74乃至85％の範囲とする。 その結果得られたフイルタ・エレメントはプセ
ウドモナス・デイミイヌタ細菌を用いて、ろ過効
率を試験した場合、例47とほぼ同等の効率となる
が、塵埃ろ過能力は幾分向上する。 本発明による円筒形繊維状構造体は種々のろ過
目的に使用することができる。本発明によるフイ
ルタ・エレメントはフイルタ寿命の伸長化、即
ち、これまでに市販された繊維状円筒形多層型フ
イルタと比べて、効率が同等で塵埃ろ過能力に優
れ、または寿命の同等でろ過効率に優れ、あるい
はろ過効率および塵埃ろ過能力共に優れるという
特徴を具備する。広範囲の粒子寸法に対して、塵
埃ろ過能力に優れ（長寿命）、ろ過能力に優れて
いることによつて、本発明によるフイルタ・エレ
メントは例えば、非経口薬品の殺菌、またはマイ
クロ電子装置の製造用の給水といつた臨界的用途
に使用された場合、絶対ろ過度合の最終フイルタ
のプレ・フイルタとして有効である。 また、本発明によるフイルタ・エレメントはイ
ースト菌および細菌をろ過する必要のある種々の
製品のろ過に好適であり、イースト菌および細菌
が存在しないか、またはその含有率が著るしく低
いばかりでなく、清澄度の高い流出液を提供す
る。本発明によるフイルタ・エレメントはまた、
細菌をろ過できるため、塵埃ろ過能力に優れると
共に定格濃度を著るしく低下させる必要のある用
途にも使用することができる。 高ろ過効率を伸長寿命によつて、多層型フイル
タとして主に使用されるのに加えて、本発明によ
る円筒形繊維状構造体はまたコルセツトおよび断
熱用にも使用可能である。
ルの圧力をステツプワイズではなく、連続的に変
化させる点を除いて、例10の一般的方法を反復
し、繊維直径が連続的に徐々に変化する構造のエ
レメント、即ち連続的に変化させ、例10のフイル
タ・エレメントと比肩し得る特性を備えた構造体
を形成した。 例 44 前述したポリプロピレンエレメントと同様の方
向で本発明によるフイルタ・エレメントを製造し
たが、樹脂はポリブチレンテレフタル酸塩
（PBT）を使用した。この製品の特性および特徴
はポリプロピレンを使用した場合と同様である。
しかし、PBTは溶融点が高く、また炭化水素に
対する抵抗性も優れているため、PBTで製造し
たフイルタ・エレメントは高温およびポリプロピ
レン繊維を膨潤させるおそれのある炭化水素と接
触する箇所に使用すると効果的であろう。 例 45 粗質および微細繊維の圧縮性繊維直径が異なる
のみで、全体として例１の方法により、ほぼ均一
な繊維直径のフイルタ・エレメントを製造した。
内径1.473cm）（0.58インチ）の実験用コクル穴あ
けと類似の工具を使用して、各フイルタ・エレメ
ントの繊維状部分をエレメントの縦軸に対し鉛直
に切断して、長さ約1.52cm（0.6インチ）×直径約
1.47cm（0.58インチ）のおおむね円筒形の試料を
調成した。 0.7Kg／cm2（10psi）、1.4Kg／cm2（20psi）、4.22
Kg／cm2（60psi）、6.33Kg／cm2（90psi）および8.44
Kg／cm2（120psi）の圧力を測定し、各シリンダの
両端に個々に、且つ連続的に作用させた。一方、
作用各圧力時のシリンダ厚みも同時に測定した。 この方法により、増維直径2.0，6.8および12μm
の３つのエレメントを個々に試験した。作用圧力
に対して、点をとつた場合、各厚みの減少値は３
つの繊維直径間で極めて類似していた。 例 46 高粘度流体を高流量で使用した場合のフイル
タ・エレメントの収縮 平均空隙率を２％低くした（80乃至82％）点を
除いて、例24とおおむね同様のやり方で、同一方
法により２つのフイルタエレメント46Aおよび
46Bを製造した。エレメント45Aは上述した方法
F2により、毎分当りの水量10にて試験した。
ろ過度合11.2μmおよび塵埃ろ過能力53ｇであつ
た。試験前の純圧力降下は周囲温度6.67乃至3.89
℃（20乃至25〓）時0.05Kg／cm2（0.7psi）であつ
た。 エレメント46Bは37.8℃（100〓）で油圧流体
MIL−Ｈ−5606を使用する試験F2台にのせた。
この温度時、MIL−Ｈ−5606の油圧流体の粘度
は12.7センチポアズ、即ち、水の粘度の12.7倍で
あつた。装置内には試験汚染物質は一切添加せ
ず、その代わり、以下の第XII表に掲げた流量によ
り、エレメントに清浄な流体を流入させた。 第 XII 表 MIL−Ｈ−5606 圧力降下Kg／cm2 流体の流量 ／min （psi） １ 0.09（1.3） ４ 0.77（11.0） ７ 1.79（25.5） 10 3.27（46.5） 13 約5.63Kg／cm2 （80psi）でコ アの収縮により、 カートリツジ破損 本発明によるフイルタ・エレメントの圧力降下
は流量および粘度に正比例する。0.05Kg／cm2
（0.7psi）、流量10／minにおける水圧降下を基
にして、計算したMIL−Ｈ−5606流体の圧力降
下値は10／minで0.056Kg／cm2（8psi）であり
（測定値3.27Kg／cm2（46.5psi））、13／minで約
0.77Kg／cm2（11psi）であつた（測定値5.62Kg／cm2
（80psi））。 粘性流体を使用した場合に、はるかに大きい圧
力降下があるのは、フイルタ材の圧縮に帰因す
る。この例から、大きな圧力降下を伴なつて、大
流量の粘性流体が流れる場合、特に、微細フイル
タ・エレメントの場合、空隙率を過度に大きな値
とすることは望ましくないことを明らかにする。 例 47 内側2/3を空隙率74％とし、外側1/3を繊維直径
12.5μmおよび空隙率74％で構成したフイル
タ・エレメント おおむね例11の方法により、次のように変形し
てフイルタ・エレメントを製造した。 エレメント集合体の繊維状部分の重量比で最初
の67％は水噴霧冷却剤を使用し、空隙率が74％と
なるように調節した形成ロールの空気圧力で、直
径1.6μmの繊維で構成した。エレメントの繊維状
集合体の重量比で外側33％は水噴射冷却剤を用
い、繊維直径を1.6から12.5μmまで連続的に変化
させる一方、空隙率を均一に74％を保持して、樹
脂量、繊維化空気圧力および形成ロール圧力を調
節することによつて形成した。その結果、得られ
たフイルタ・エレメントは0.3μm直径のプセウド
モナス・デイミイヌタ・微生物を用いて試験した
場合、規定濃度が107以上減少し（効率99.99999
％）、また繊維状集合体の重量の100％を1.6μm繊
維で構成し、空隙率を74％とした同様の円筒形フ
イルタ・エレメントと比べて、はるかに高い塵埃
ろ過能力を示すであろう。 例 48 内側2/3の空隙率を74％とし外側1/3を直径
12.5μm以下の繊維で構成し、空隙率を85％と
したフイルタ・エレメント おおむね例47の方法に従い、次のように修正し
た方法により、フイルタ・エレメントを製造す
る。 エレメントの繊維状集合体の重量比で33％とな
る外側は水噴射冷却剤を用い、繊維直径と空隙率
を同時に、しかも連続的に形成し得るような方法
で、樹脂量、繊維化空気圧および形成ロール圧力
を調節する。繊維の外径は1.6乃至12.5μmの範囲
とし、空隙率は74乃至85％の範囲とする。 その結果得られたフイルタ・エレメントはプセ
ウドモナス・デイミイヌタ細菌を用いて、ろ過効
率を試験した場合、例47とほぼ同等の効率となる
が、塵埃ろ過能力は幾分向上する。 本発明による円筒形繊維状構造体は種々のろ過
目的に使用することができる。本発明によるフイ
ルタ・エレメントはフイルタ寿命の伸長化、即
ち、これまでに市販された繊維状円筒形多層型フ
イルタと比べて、効率が同等で塵埃ろ過能力に優
れ、または寿命の同等でろ過効率に優れ、あるい
はろ過効率および塵埃ろ過能力共に優れるという
特徴を具備する。広範囲の粒子寸法に対して、塵
埃ろ過能力に優れ（長寿命）、ろ過能力に優れて
いることによつて、本発明によるフイルタ・エレ
メントは例えば、非経口薬品の殺菌、またはマイ
クロ電子装置の製造用の給水といつた臨界的用途
に使用された場合、絶対ろ過度合の最終フイルタ
のプレ・フイルタとして有効である。 また、本発明によるフイルタ・エレメントはイ
ースト菌および細菌をろ過する必要のある種々の
製品のろ過に好適であり、イースト菌および細菌
が存在しないか、またはその含有率が著るしく低
いばかりでなく、清澄度の高い流出液を提供す
る。本発明によるフイルタ・エレメントはまた、
細菌をろ過できるため、塵埃ろ過能力に優れると
共に定格濃度を著るしく低下させる必要のある用
途にも使用することができる。 高ろ過効率を伸長寿命によつて、多層型フイル
タとして主に使用されるのに加えて、本発明によ
る円筒形繊維状構造体はまたコルセツトおよび断
熱用にも使用可能である。
第１図は本発明により円筒形フイルタ構造体を
形成するのに使用できる装置の斜視図、第２図は
第１図の装置と共に使用できる補助集積手段の斜
視図、第３図は本発明による円筒形フイルタ構造
体の一部切込き斜視図、第４図は樹脂（または重
合材料）圧力対繊維直径の関係を示すグラフ、第
５図は繊維化空気圧対繊維直径の関係を示すグラ
フ、第６図は形成ロール圧力対繊維直径の関係を
示すグラフ、第７図は樹脂量対樹脂圧力の関係を
示すグラフ、および第８図はろ過度合が99.9％と
なる粒子直径対繊維直径の関係を示すグラフであ
る。
形成するのに使用できる装置の斜視図、第２図は
第１図の装置と共に使用できる補助集積手段の斜
視図、第３図は本発明による円筒形フイルタ構造
体の一部切込き斜視図、第４図は樹脂（または重
合材料）圧力対繊維直径の関係を示すグラフ、第
５図は繊維化空気圧対繊維直径の関係を示すグラ
フ、第６図は形成ロール圧力対繊維直径の関係を
示すグラフ、第７図は樹脂量対樹脂圧力の関係を
示すグラフ、および第８図はろ過度合が99.9％と
なる粒子直径対繊維直径の関係を示すグラフであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 繊維同志の付着結合がほとんど存在せず、機
械的もつれまたは絡みによつて相互に固定した不
織合成重合マイクロフアイバーの繊維状集合体を
備える円筒形繊維状構造体の製造方法において、 (a) 繊維化金型から合成重合材料を押出し、気体
流を回転心棒および前記心棒と作用状態で回転
する形成ロールに向けて作用させることにより
前記押出した重合材料を細くして前記合成重合
マイクロフアイバーを形成する段階と、 (b) 前記心棒上に集積する前に、前記合成重合マ
イクロフアイバーをそのマイクロフアイバーが
結合または相互に溶着する温度以下の温度まで
冷却し、よつて、繊維同志の結合を解消する段
階と、 (c) 集積したマイクロフアイバーの外面に前記形
成ロールによつて力を作用させながら、冷却し
たマイクロフアイバーを不織合成重合繊維状集
合体として前記心棒上に集積させ、工程変数を
制御して前記繊維状集合体の少なくとも相当部
分の空隙率が半径方向に測定したときに、ほぼ
一定であるようにしたことを特徴とする前記製
造方法。 ２ 前記回転心棒が往復運動するようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した製
造方法。 ３ 前記合成重合マイクロフアイバーの少なくと
も主要部分が前記回転心棒上に集積する前に、前
記形成ロールと接触するようにしたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項に記載し
た製造方法。 ４ 前記ほぼ一定の空隙率が(1)繊維化金型への前
記重合材料の吐出量、(2)前記気体流の流量、(3)集
積したマイクロフアイバーの外面に対し前記形成
ロールの作用する力、および(4)前記マイクロフア
イバーの冷却手段の量と種類の少くとも何れか１
つを変化させることによつて得られるようにした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
項の任意の１項に記載した製造方法。 ５ 前記工程変数を制御して前記円筒形繊維状構
造体を形成し、前記繊維状集合体の少なくとも一
部分が半径方向に測定したときに、繊維直径が
徐々に変化する構造体を備えるようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の任
意の１項に記載した製造方法。 ６ 前記重合マイクロフアイバーが熱可塑性のプ
ラスチツク材料から成り、前記繊維状集合体が約
64乃至約93％の範囲の空隙率を有し、前記マイク
ロフアイバーが約1.5乃至約20μmの直径であるよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
乃至第５項の任意の１項に記載した製造方法。 ７ 前記熱可塑性プラスチツク材料をポリプロピ
レンとし、前記空隙率が約75乃至約85％の範囲で
あり、前記マイクロフアイバーの直径が約1.9乃
至約12.6μmの範囲であるようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第６項に記載した製造方
法。 ８ 前記マイクロフアイバーの少なくとも一部分
が前記回転心棒上に集積する前に、前記形成ロー
ルとの作用状態にある補助集積部材と接触するよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項、第２項、第６項または第７項に記載した製造
方法。 ９ 不織、合成重合マイクロフアイバーの繊維状
集合体を備える円筒形フイルタ構造体を製造する
為の装置であつて、マイクロフアイバーを集積す
べき回転心棒と、前記心棒との作用関係にある回
転形成ロールと、繊維化金型と、重合材料を前記
繊維化金型に供給する手段とを備える前記装置に
おいて、前記心棒上に集積する前に前記合成重合
マイクロフアイバーを、そのマイクロフアイバー
が相互に付着結合または溶着する温度以下の温度
まで冷却する手段と、前記形成ロールとの作用関
係にあつて前記形成ロールから外れる繊維流の少
なくとも１部分をさえぎり前記形成ロールの方へ
偏向させる補助集積手段とを設けたことを特徴と
する前記装置。 １０ 繊維同志の付着結合がほとんど存在せず、
機械的もつれまたは絡みによつて相互に固定させ
た不織、合成重合マイクロフアイバーの繊維状集
合体を備え、前記繊維状集合体の少なくとも相当
部分でほぼ一定の空隙率と半径方向に測定したと
きに変化するマイクロフアイバー直径とを有して
孔径が徐々に変化するようにしたことを特徴とす
る円筒形繊維状構造体。 １１ 前記繊維状集合体の空隙率が約64乃至約93
％の範囲にあり、前記マイクロフアイバーの直径
が約1.5乃至約20μmの範囲であるようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載した
円筒形繊維状構造体。 １２ 前記不織、合成重合マイクロフアイバーが
ポリオレフイン、ポリアミドおよびポリエステル
で構成した種類から選択した熱可塑性プラスチツ
ク材料から成ることを特徴とする特許請求の範囲
第１０項または第１１項に記載した円筒形繊維状
構造体。 １３ 前記合成マイクロフアイバーがポリプロピ
レンから成り、前記繊維状集合体の空隙率が約75
乃至85％の範囲にあり、および前記マイクロフア
イバーの直径が約1.9乃至12.6μmの範囲にあるよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１０
項に記載した円筒形繊維状構造体。 １４ 前記円筒形繊維状構造体のプセウドモナ
ス・デイミニスタのろ過効率が少なくとも約75％
であるようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１０項に記載した円筒形繊維状構造体。 １５ 前記円筒形繊維状構造体のプセウドモナ
ス・デイミニスタのろ過効率が少なくとも約99.9
％であるようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第１０項に記載した円筒形繊維状構造体。 １６ 不織、合成重合マイクロフアイバーの前記
繊維状集合体の内側に開放、比較的剛性の中央支
持部材を設けることを特徴とする特許請求の範囲
第１０項乃至第１５項の任意の１項に記載した円
筒形繊維状構造体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US568824 | 1984-01-06 | ||
| US06/568,824 US4594202A (en) | 1984-01-06 | 1984-01-06 | Method of making cylindrical fibrous filter structures |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216818A JPS60216818A (ja) | 1985-10-30 |
| JPH0146169B2 true JPH0146169B2 (ja) | 1989-10-06 |
Family
ID=24272890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60000750A Granted JPS60216818A (ja) | 1984-01-06 | 1985-01-07 | 円筒形繊維状構造体およびその製造方法 |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4594202A (ja) |
| EP (1) | EP0148638B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60216818A (ja) |
| KR (1) | KR910009125B1 (ja) |
| AT (1) | ATE47731T1 (ja) |
| AU (1) | AU581420B2 (ja) |
| CA (1) | CA1255863A (ja) |
| CH (1) | CH662956A5 (ja) |
| DE (1) | DE3480351D1 (ja) |
| DK (1) | DK168400B1 (ja) |
| FR (1) | FR2557893B1 (ja) |
| GB (1) | GB2152471B (ja) |
| IL (1) | IL73988A (ja) |
| MX (1) | MX160662A (ja) |
| NO (1) | NO163370C (ja) |
| ZA (1) | ZA8525B (ja) |
Families Citing this family (86)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4726901A (en) * | 1984-01-06 | 1988-02-23 | Pall Corporation | Cylindrical fibrous structures with graded pore size |
| GB2187396B (en) * | 1986-03-07 | 1990-03-21 | Pall Corp | Filtering apparatus |
| JPH0811167B2 (ja) * | 1986-06-30 | 1996-02-07 | 旭化成工業株式会社 | 無機質粒子が分散した排液の処理方法 |
| GB2202164B (en) * | 1987-02-20 | 1991-04-03 | Sartorius Gmbh | Testing fluid filter apparatus |
| DE3805299A1 (de) * | 1987-02-20 | 1988-11-03 | Sartorius Gmbh | Integralfilter zur abscheidung von fluidinhaltsstoffen und gehaeuse dafuer |
| JPS63296807A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 高温液体用フィルタカ−トリッジ |
| JPH0655493B2 (ja) * | 1988-02-29 | 1994-07-27 | 帝人株式会社 | 易接着性ポリエステルフイルム及びその製造方法 |
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