JPH03131313A - 複合濾過布 - Google Patents

複合濾過布

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JPH03131313A
JPH03131313A JP2172528A JP17252890A JPH03131313A JP H03131313 A JPH03131313 A JP H03131313A JP 2172528 A JP2172528 A JP 2172528A JP 17252890 A JP17252890 A JP 17252890A JP H03131313 A JPH03131313 A JP H03131313A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、濾過布に関し、特に流体中から細かな、即
ちミクロン単位以下の粒子を除去するのに有用な濾過布
に関するものである。
【従来の技術】
ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピ
レン及びポリアクリロニトリル等から形成された一般的
な合成繊維やガラス繊維を用いて作られた濾過布は、当
初において、内部濾過機構で流体中の粒子を除去するも
のである。これらの繊維は比較的規則正しい横断面、即
ち比較的小さな表面積を与える横断面（例えば円形や楕
円形）を持っている。 流体中の粒子は濾過布の内部に入り、それから濾過布の
繊維間の間隙に入る。そして、濾過布の内部において、
濾塊が形成される。濾過面内部の濾塊の形成の後に、濾
過布表面に濾塊が堆積し、この表面濾塊は濾過要素とし
て有効に機能する。 濾過面内部の粒子の堆積は、濾過布を通過する流体に対
する抵抗（流体抵抗）をある程度増加させる。そして、
それに対応して、濾過布の圧力損失を増加させるに至る
。 布製支持体層と、その上に接合された細孔を持つ薄膜と
より形成された濾過布は、濾過面内部への粒子の堆積を
顕著に減少させるものである。しかしながら、この薄膜
は、細孔が小さいものであるため、本質的に流体に対し
て大きな抵抗を持っている。そして、この使用は、大き
な圧力損失を伴うものである。
【発明が解決しようとする課Ｍ】
ところで、ｒＰ８４Ｊと言う商標でレンチング社（Ｌｅ
ｎｚｉｎｇ　Ａ　Ｇ　）から、芳香族系ポリイミド繊維
が市販されている。この繊維を顕微鏡観察すると、濾過
布の製造のために使用されている一般的な繊維の横断面
よりも、繊維の表面積をより増大させた横断面を持って
いる。即ち、一般的な繊維の横断面である円形や楕円形
ではなく、複雑な７字形、Ｗ字形、Ｕ字形、７字形等の
異形横断面を持っているのである（第４図参照）。更に
、この異形性は極めて不揃いであり、種々の横断面形状
を持つ繊維が混合されている。また、その異形度も図示
の如く極めて大きいものである。加えて、これらのポリ
イミド繊維は、その表面が荷電し、静電場を生じさせる
ものである。このポリイミド繊維が荷電しうる理由は、
高分子鎖中のイミド環が開環して、不対電子が発生する
ためであると推定される。その濃度は、電子スピン共鳴
（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｐｏｌａｒ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ　
、一般的にはＥｌｅｃｔｒ。 ５ｐｉｎ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ或いはＥｌｅｃｔｒｏ　
ＰａｒａｍａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ）で測定
すると、ＩＯ＋７〜１０′９スピン／ｄ程度であると推
定される（Ｎ、Ａ、　Ａｄｒｏｖａ、　Ｍ、Ｔ。 Ｂｅ５ｓｏｎｏｖ　　Ｌ、Ａ、　Ｌａ１ｕｓ　ｅｔ　ａ
ｌ、　　ＡＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｔｅｃｈｎｉ
ｃａｌ　Ｒｅｐｏｒｔ　ｏｎ　Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ。 Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　５ｃｉｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｔｈ
ｅ　ＵＳＳＲＩｎ５ｔｉｔｕｔｅｆｏｒ　Ｉｌｉｇｈ　
Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、　Ｍｏｓｃ
ｏｗ＋　１９８０＋ｐ７６）。 この繊維を用いて濾過布を作成すると、その濾過布は、
最初にその表面で粒子を捕捉する。そして、表面濾塊に
よる濾過機構を発渾することが判明した。Ｐ８４繊維よ
りなる濾過布を通過する流量は、特に、供給される流体
が非常に細かな粒子を含んでいると、徐々に制限を受け
る。そのような粒子が濾過布内部に侵入し、流体が通過
する間隙の抵抗が、濾過布の内部に亙って比較的に均一
になる傾向が生し、粒子の捕捉の可能性が比較的に高く
なることが判明した。 この繊維は、また非常に高価であるため、２００〜２５
０　’Ｃという高温度における濾過のための特別使用以
外には、使用しにくいものである。 この発明は、これらのＰ８４繊維に関する知見に基づい
てなされたものである。即ち、異形横断面を持ち且つ荷
電しうるポリイミド繊維が良好な濾過特性を示すこと、
及びある特定の支持体層と組み合わせることにより商業
面でも且つ濾過特性の面でも有利になることという知見
に基づいてなされたものである。即ち、この発明は以下
に示す目的を達成しうるちのである。 この発明の目的は、改良された濾過効率を持つ濾過布を
提供することにある。 また、この発明の目的は、高い濾過効率と低濾過圧で濾
過機能を発揮する濾過布を提供すること一 にある。 更に、この発明の他の目的は、安価な濾過布を提供する
ことにある。
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨は、以下のとおりである。即ち、第一層
と、この第一層に結合された布製支持体層とよりなる複
合濾過布であって、第一層はある特定のポリイミド繊維
を構成繊維とする不織布で形成され、布製支持体層はポ
リイミド繊維よりも小さな表面積を持ち且つ比較的に普
通の横断面の形を持つ繊維を構成繊維の一つとし、第一
層の構成繊維の繊度は支持体層の構成繊維の繊度よりも
小さいことを特徴とする複合濾過布に関するものである
。 この発明で使用するポリイミド繊維を構成する高分子の
構造式は下記のとおりである。 （式中、ｎは正の整数である。） 第一層は、特定のポリイミド繊維の相互間が絡合されて
なるものである。このポリイミド繊維は、ｒＰ８４Ｊ繊
維の如き横断面を持ち且つ荷電しやすいものである。そ
して、この発明で使用するポリイミド繊維としては、ｒ
Ｐ８４Ｊ繊維が最も好ましいものである。また、この絡
合は、ニードルパンチ法によって形成されるものである
。複合濾過布は、内部濾過機能を持つ布製支持体層を有
している。支持体層の構成繊維の繊度は、ポリイミド繊
維の繊度よりも大きいものである。そして、何らかの手
段で、第一層と支持体層とは結合されている。 支持体層の構成繊維は、従来公知の繊維を用いることが
できる。例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ナイロン、芳香族ポリアミド、ポリアクリロ
ニトリル、ポリフェニレンサルファイド　ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリベンズイミダゾール等の有機高分
子から形成される繊維、或いはガラス繊維等の無機繊維
が用いられる。これらは、単独で又は混合して使用され
る。 第一層及び支持体層の構成繊維の繊度は、流体から除去
される粒子の性質に基づいて選べばよい。 特に、粒度の分布状態に基づき、濾過布の流量が不必要
な制限を受けないで、粒子を除去しうるように選べばよ
い。 また、以下のことが第一に考察されるべきである。即ち
、支持体層の圧力損失が第一層の圧力損失よりも小さく
なるように、各層の構成繊維の繊度の比が選ばれるべき
である。各構成繊維の相互の繊度は、各層の厚みや各層
の密度と共に考慮されるべき一つの要因であることを認
識するべきである。現在の技術及びノウハウの下で、「
Ｐ８４」ポリイミド繊維については、約２デニールの繊
度を持つものだけが、商業ベースで提供されていること
を認識しておくべきである。−船釣に言えば、支持体層
の構成繊維の繊度は、通常ｒＰ８４」ポリイミド繊維の
繊度よりも大きいものである。好ましくは、支持体層の
構成繊維の繊度：第０ 一層の構成繊維の繊度は、１．５以上＝１である。 更に、望ましくは１．５〜４：１であり、最も好ましく
は３：１である。 支持体層は不織布であってもよいし、編織物であっても
よい。また、両者の混合であってもよい。 望ましくは、支持体層は粗布の如き織物を具備する不織
布であって、粗布は、例えばニードルパンチ法によって
不織布の構成繊維と絡み合っているものを採用するのが
よい。 また、好ましくは、第一層と支持体層とが、各構成繊維
のニードルパンチ法による絡み合いによって結合されて
いるのがよい。更に、好ましくは、第一層の構成繊維が
支持体層の背面に現れないように、また支持体層の構成
繊維が第一層の背面に現れないようにして、各層の構成
繊維が絡み合い、第一層と支持体層とが結合しているの
がよい。 第一層の重量は、通常、複合濾過布の全重量の５重１％
以上である。第一層の重量％を高くすると、通常は望ま
しい結果が得ら軌る。特に、高温度の下に曝されること
が予期される場合には、望ましい結果が得られる。しか
し、第一層の重量％を高くすると、濾過圧を増加させな
ければならない。 一般的に、良好な濾過特性を持っている複合濾過布は、
第一層の重量が２５〜３５重量％であり、最も好ましく
は約３０重量％である。 この発明に係る複合濾過布は、−船釣には、第一層が外
層となるようにして使用される。即ち、流体が第一層を
透過し、次に支持体層を透過するようにして使用される
。しかし、流体が支持体層を透過し、次に第一層を透過
するようにして使用してもよい。 以上説明した、この発明の目的や構成、更に他の目的や
構成、そしてこの発明の利点は、以下の好ましい実施例
や図面の説明によって、より明らかになるであろう。
【実施例】
特に、第１〜３回に基づいて、実施例を説明する。（１
０）は複合濾過布である。複合濾過布（１０）は、外層
である第一層（１２）を具備している。第一層（１２）
はｒＰ８４Ｊポリイミド繊維ａ４繊維構４繊維としてい
る。回の（１６）の位置でニードルパンチされて、不織
布（１８）を形成している。複合濾過布（１０）は、支
持体層（２０）を含有している。ポリエステル繊維（２
２）が、図の（２４）の位置でニードルパンチされ、不
織布（２６）が形成されている。複合濾過布（１０）に
は、ポリエステル製粗布（２８）も含有されている。 支持体層（２０）は、不織布（２６）の上に粗布（２８
）が積層され、図の（３２）の位置でニードルパンチさ
れて形成されている。従って、不織布の中に粗布が埋入
している。支持体層（２０）が形成された後、この層は
第一層と結合されている。この結合はニードルパンチ法
によって行われ、各層の構成繊維は他の層中に入ってい
る。この最後の工程において、支持体層の構成繊維（２
２）が第一層の背面に現れないようにする必要がある。 これは第一層中に、流体抵抗の低い通路が形成される可
能性を排除するためである。支持体層（２０）に対する
ポリイミド繊維（１４）の侵入の程度は、複合濾過布（
１０）が剥離しにくいように、層（１２）及び（２０）
が強固に結合しう３ る程度でよい。しかし、ポリイミド繊維（１４）の侵入
の程度は、それが高価であるため、また支持体層中に埋
火されると効果的な濾過を提供できないため、必要最小
限にするのが望ましい。 複合濾過布（１０）は、高温空気で熱セットすることに
より収縮する。高温空気の温度は、複合濾過布（１０）
が濾過時に継続的な条件の下で曝される温度よりも高い
温度に設定される。複合濾過布（１０）の熱セツト時に
おいて、複合濾過布（１０）に不均一な収縮が生じるの
を防止するため、及び不均一な第一層（１２）が生じる
のを防止するため、少なくとも幅方向に張力を与えるこ
とが望ましい。 熱セットの後、第一層（１２）の毛羽を除去するために
、火炎を用いて毛焼き加工をする。これは、毛羽の存在
によって、複合濾過布（１０）の表面に粒子が固着しや
すくなり、複合濾過布の清掃時において、濾塊の除去を
より困難ならしめるからである。 この方法の最後の工程として、複合濾過布（１０）は、
構成繊維間隙を小さくするために、及び所望４ の流体透過性を付与するために、加熱カレンダーロール
間を通して加圧される。 上記の方法で得られた複合濾過布において、ｒＰ８４Ｊ
ポリイミド繊維の繊度は２デニールであり、第一層の目
付は１２５ｇ／ｎ（であった。支持体Ｎ　（２０）は、
６デニールのポリエステル繊維で構成された目付２８５
ｇ／ｒｒｒのニードルパンチ不織布と、目付５０ｇ／ｒ
ｒｒのポリエステル紡績系で織られた粗布とよりなり、
粗布と不織布とはニードルパンチ法で一体化されている
ものであった。この複合濾過布は継続的条件の下、約１
５０’Ｃの温度で有用であり、そしてこれは１９５°Ｃ
の温度で熱セットされたものであった。この複合濾過布
の流体透過量は、同程度の厚さ及び重量のｒＰ８４Ｊポ
リイミド繊維のみからなる布帛に比べて、約６０％大き
かった。 上記の方法で得られた複合濾過布の濾過効率を試験した
。また、同程度の厚さ及び重量の濾過布であって、一般
のポリエステル繊維のみよりなる濾過布の濾過効率を試
験した。この二種の濾過布の特性を第１表に示した。 第１表：複合濾過布及び対照濾過布の特性第１表に示さ
れた２種の濾過布の濾過効率及び濾過圧が、種々の粒子
濃度及び種々の流量の条件下で試験された。粒子は、循
環型の流動層炉から取り出した塵埃で構成されている。 粒子は、平均粒径０．４４５μであり、且つ１μ以下の
ものが８２．３１％であった。濾過運転は、２０時間行
った。濾過効率及び濾過圧を同時に測定した。 選ばれた粒子濃度は、以下のとおりであった。 １）１１　ｇ　／　ｒｔｉ　（５，ＯＧｒａｉｎｓ／ｆ
ｔ３）２）１１０　ｇ／ｍ　（５０Ｇｒａｉｎｓ／ｆｔ
″）１ 両方の濾過布に与えた空気流量は以下のとおりであった
。 １）１．２２ｍ　／ｍｉｎ　　（４ｆｔ／ｍ１ｎ）２）
１．５２ｍ／ｍｉｎ　　（５ｆｔ／ｍ１ｎ）３）２．１
３ｍ／ｍｉｎ　　（７ｆｔ／ｍ１ｎ）濾過効率は低いレ
ベルから向上してゆき、１０時間の濾過後において平衡
状態となる。しかしながら、濾過効率の点において、Ｐ
８４／ポリエステル濾過布は、１００％ポリエステル濾
過布に比べて、全ての濾過作用時に顕著に高いものであ
った。Ｐ８４／ポリエステル濾過布の場合、濾過効率の
最も低い値は、最初に得られた９８．８９９％という値
であった。　１００％ポリエステル濾過布の場合、最も
低い値は９７．７２１％であった。また、Ｐ８４／ポリ
エステル濾過布の場合、最小値９９．９３６％最大値９
９゜９９２％の範囲内の漸近値を持つ。ポリエステル濾
過布の場合、９８．６０５％と９９．９１８％の範囲内
の漸近値を持ち、Ｐ８４／ポリエステル濾過布と比較す
れば、濾過効率の点で、より低いものであることが明ら
かである。 ＝１７ ６ 濾過時における濾過効率の変化は、第５図に示したとお
りである。これが全ての運転における典型である。 濾過圧は、時間の経過と共に上昇してゆき、濾過効率が
漸近値に至った時と同時に平衡になる。 全ての濾過時において、濾過圧はＰ８４／ポリエステル
濾過布の場合が明らかに低く維持される。 第２表は、空気流量を変えて、Ｐ８４／ポリエステル濾
過布と１００％ポリエステル濾過布とを、２０時間濾過
に供した後の濾過効率及び濾過圧を示したものである。 Ｐ８４／ポリエステル濾過布の場合は、空気流量を１．
２２ｍ／ｍｉｎから１．５２ｍ／ｍｉｎに増加すると、
濾過効率も増加することが示されている。１．５２ｍ／
ｗｉｎを超えて、空気流量が増加しても、濾過効率はほ
ぼ一定値を維持した。 （以下余白） ８ 第２表：２０時間濾過経過時における濾過効率と濾過圧
に与える空気流量の影響 第２表は、濾過圧における空気流量の影響をも示してい
る。Ｐ８４／ポリエステル濾過布の場合、濾過効率が増
加しても、明確には濾過圧は変化していない。 １００％ポリエステル濾過布の場合、濾過圧は空気流量
が増加すると共に増加している。 この発明の範囲内において、示された実施例に対して種
々の変更が可能であることは、明らかである。そして、
すべてのそのような変更は特許請求の範囲の記載によっ
て保護されているものである。 なお、この発明に係る複合濾過布を製造する場合の一例
を示せば、以下のとおりになる。即ら、（１）支持体層
を構成するポリエステル繊維よりなる不織布の製造工程
→（２）支持体層を構成するポリエステル製粗布を前記
の不織布に接合する工程→（３）ｒＰ８４Ｊポリイミド
繊維で自己支持性布状繊維集合体を製造する工程→（４
）ポリエステル製布状繊維集合体よりなる支持体層の上
にポリイミド繊維よりなる布状繊維集合体を積層してニ
ードルパンチする工程→（５）得られた複合濾過布を高
温で熱セットする工程→（６）複合濾過布の外層表面を
毛焼き加工する工程→（７）複合濾過布をカレンダー加
工する工程、からなるものである。
【作用及び発明の効果】
本発明に係る複合濾過布の第一層は、異形横断面のポリ
イミド繊維で構成されているので、繊維表面積が著しく
拡大されており、塵埃を効率よく捕捉しうるという効果
を奏する。また、不揃いな異形横断面を持つポリイミド
繊維で構成されているため、比較的構成繊維間隙を維持
することがで１９− き、濾過経過時においても圧力損失の低下が少ないとい
う効果を奏する。 また、このポリイミド繊維は荷電性であるため、微小な
塵埃を静電気の作用で吸着、捕捉することができ、濾過
効率を向上させうるという効果を奏する。 また、第一層に結合された布製支持体層を構成する繊維
の繊度は、第一層を構成するポリイミド繊維の繊度より
も大きいため、布製支持体層は第一層よりも大きな繊維
間隙を持つ。従って、布製支持体層の空気流量は第一層
の空気流量よりも多いので、濾過時に複合濾過材の空気
流量を低下させたり、或いは圧力損失を高めるというこ
とを防止しうる。更に、布製支持体層が存在するので、
第一層の目付や厚みを少なくしても、取り扱いが容易に
なり、得られる複合濾過布が安価になるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の好ましい態様に係る複合濾過布の
構成部材の模式図である。第２図は、第２　〇− １図と同様の模式図であり、複合濾過布の製造における
中間段階を示したものである。第３図は、第１図と同様
の模式図であるが、複合濾過布が結合した状態で各構成
部材を示したものである。第４図は、この発明で使用す
るポリイミド繊維の横断面の一例を示したものである。 第５図は、この発明の一態様に係る複合濾過布と従来の
濾過布（対照例）との比較試験の結果を示したものであ
る。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）異形断面で且つその表面が荷電性のポリイミド繊
    維を構成繊維とし、該ポリイミド繊維相互間がニードル
    パンチ法によって絡合されてなる第一層と、該第一層に
    結合されてなり且つ濾過特性を持つ布製支持体層とで構
    成され、該支持体層の構成繊維の繊度は該ポリイミド繊
    維の繊度よりも大きいことを特徴とする複合濾過布。
  2. （２）第一層の構成繊維と支持体層の構成繊維とが、ニ
    ードルパンチ法によって相互に絡合されて、該第一層と
    該支持体層とが結合されている請求項（１）記載の複合
    濾過布。
  3. （３）支持体層の構成繊維が有機高分子で形成されてい
    る請求項（１）記載の複合濾過布。
  4. （４）有機高分子が、ポリエステル、ポリプロピレン、
    ポリエチレン、ナイロン、芳香族ポリアミド、ポリアク
    リロニトリル、ポリフェニレンサルファイド、ポリテト
    ラフルオロエチレン及びポリベンズイミダゾールよりな
    る群から選ばれたものである請求項（３）記載の複合濾
    過布。
  5. （５）支持体層が、粗布と結合された不織布である請求
    項（１）記載の複合濾過布。
  6. （６）支持体層がポリエステル製である請求項（５）記
    載の複合濾過布。
  7. （７）第一層の重量が、複合濾過布の全重量に対して５
    重量％以上である請求項（１）記載の複合濾過布。
  8. （８）第一層の重量が、複合濾過布の全重量に対して２
    ５〜３５重量％である請求項（７）記載の複合濾過布。
  9. 　（９）支持体層の構成繊維の繊度は、第一層の構成繊
    維の繊度の１．５倍以上である請求項（１）記載の複合
    濾過布。
  10. （１０）支持体層の構成繊維の繊度は、第一層の構成繊
    維の繊度の１．５〜４倍である請求項（１）記載の複合
    濾過布。
  11. （１１）第一層の構成繊維の繊度が約２デニールであり
    、支持体層の構成繊維の繊度が約６デニールである請求
    項（１）記載の複合濾過布。
  12. （１２）異形断面で且つその表面が荷電性のポリイミド
    繊維を構成繊維とする不織布よりなる第一層と、該第一
    層に結合されてなり且つ濾過特性を持つ布製支持体層と
    で構成され、該支持体層の流量は、該第一層の流量より
    も大きいことを特徴とする複合濾過布。
  13. （１３）支持体層は、ニードルパンチ法によって構成繊
    維相互間が絡合された不織布であり、且つ該構成繊維が
    ポリエステル繊維である請求項（１２）記載の複合濾過
    布。
  14. （１４）支持体層の構成繊維の繊度は、第一層の構成繊
    維の繊度の約３倍である請求項（１３）記載の複合濾過
    布。
  15. （１５）第一層と支持体層とは、各層の構成繊維の相互
    絡合によって結合されている請求項（１３）記載の複合
    濾過布。
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