JPH0716409A - 布にラミネートした濾過材 - Google Patents

布にラミネートした濾過材

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JPH0716409A
JPH0716409A JP5149058A JP14905893A JPH0716409A JP H0716409 A JPH0716409 A JP H0716409A JP 5149058 A JP5149058 A JP 5149058A JP 14905893 A JP14905893 A JP 14905893A JP H0716409 A JPH0716409 A JP H0716409A
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サッサ ロバート
Johnson Todd
ジョンソン トッド
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高効率、135 ℃未満の低温度、耐薬品性、低
エネルギー洗浄性を備えたフィルターを提供するための
ラミネート構造の濾過材において、多孔質ポリテトラフ
ルオロエチレン層が下地に良好に結合した濾過材を提供
する。 【構成】 接着剤によって多孔質ポリテトラフルオロエ
チレン層と下地の合成ポリマーを結合させて濾過材を構
成するにおいて、予め下地の合成ポリマーを耐油水性の
ポリマーで処理することにより接着剤の布の中への吸上
を防ぐ仕方で濾過材の目詰まりを防ぎ、良好な状態で結
合させる。合成ポリマーはポリアクリロニトリル等が好
ましい。このような濾過材よりバグフィルターを成形
し、例えば粒子を含むガスの流れを濾過材に通してガス
中の粒子を捕集する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば工業的ガス流の
ような流体の流れから固体を濾過するフィルターとして
有用な膜(membrane)ラミネートに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】布フィ
ルターは工業的な流体の流れから固体粒子を分離するた
めにしばしば使用される。生地をベースにしたフィルタ
ー材が粒子を蓄積すると、流体の流れ抵抗が増加する。
この抵抗が顕著になったとき、フィルターはいくつかの
方法の１つを用いて粒子を除去することにより再生する
必要がある。最も普通の洗浄のタイプはパルスジェッ
ト、逆洗空気、シェーカーである。
【０００３】パルスジェット法は圧縮空気の短時間のパ
ルスを使用する。噴出空気がバグの上部開口部に注入さ
れる。高速の空気団が激しくフィルターを拡げる。次い
でバグはそのかごに外から押しつけられ、濾過の役目に
戻る。この迅速な動きの間に蓄積したダストケークはフ
ィルターから放たれ、取り出し用のホッパーに落下す
る。
【０００４】逆洗空気系はきれいな側からダスト側への
少ない流れの空気を用いる。区画の全体は洗浄時間の際
に流入する空気の流れから隔離する必要があり、逆洗空
気はバグを圧し潰す。壊れたダストケークは底部の開口
部を通って集合ホッパーへと追い出される。また、シェ
ーカーの洗浄機構はダストを内側に捕集するバグフィル
ターと共に使用される。バグの閉じた上部は揺動アーム
に取り付けられる。加えられた正弦波がバグのダストケ
ークを外し、次いでケークは底部の開口部を通ってホッ
パーに落下する。バグのその区画はこの洗浄サイクルの
際には濾過の役目から外される。
【０００５】シェーカーのバグハウスはあらゆる種類の
工業的濾過の用途に世界中で使用されている。用途の範
囲は粉末ミルク製品の捕集より、金属精錬工業の大型炉
からの微細なダストの排出制御捕集まである。これらの
捕集機の殆どは、軽量の0.13〜0.33Kg/m2(4 〜10 oz/yd
2)の織物フィルター材を使用する。これらのフィルター
を金属や鉱物の用途に使用したときの主な破損の様式の
１つは、ガス流中の酸や水分による加水分解である。こ
のため、織物のポリアクリロニトリル(PAN) 素材は耐薬
品性を改良するために使用できる。
【０００６】通常の織物のポリエステルとアクリルの布
は、最初のダストケークを濾過材の表面上に堆積させる
必要があるためそれ自身では不満足なフィルター材であ
る。ケークはきれいなフィルターよりも濾過効率を向上
させるが、ケークはフィルターを通る圧力損失も増加さ
せる。上記のシェーカー洗浄機構を用いても、バグに捕
集されたダストの全てはバグから放たれない。時間が経
過すると、この捕獲されたダストの層は揺動サイクルの
後でも多量のダストがバグに残り、フィルターを通る圧
力損失を高くするに充分な厚さになる。この圧力損失の
増加はプロセスの問題になるためケークはバグから取り
除く必要がある。バグは取り外され、洗濯するか交換す
る必要がある。ここで、きれいなバグには新しいバグに
あると同じ吐出しの問題がある。バグハウスは全てのバ
グに新しいダストケークが堆積するまで効率が良くない
であろう。
【０００７】膜ラミネートのフィルター材は改良された
濾過性能について高い評価を得つつある。ゼロに近いレ
ベルに吐出しを下げるためには最初のケークは必要な
く、捕集された殆ど全てのダストは各々の揺動サイクル
で除去され、これがバグの寿命の全体でラミネートの前
後の一定の圧力損失を維持する助けになる。多孔質の延
伸ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜の２層のラミネ
ートと各種の下地が使用されている。いくつかの例を示
すと、高温のパルスジェットの用途にはガラス繊維の下
地が使用されており、低温のパルスジェットの用途には
ポリエステルフェルトの下地が使用されている。アクリ
ルフェルトやPTFEフェルトの下地も、加水分解が潜在的
な問題の可能性があるパルスジェットの用途に使用され
ている。低エネルギー洗浄濾過系（シェーカーと逆洗空
気）では、織物のポリエステル布が下地として使用され
ている。
【０００８】最近高い効率、低温(135℃未満）、耐薬品
性、低エネルギー洗浄性フィルター材への要求が大きく
なってきている。ラミネートを含む延伸多孔質PTFE膜は
これらの基準の殆どを満足するであろうが、１つの困難
は化学的に厳しい環境において低エネルギーで洗浄する
に適切な下地を見つけることである。このような要求
は、延伸多孔質PTFE膜と織物のアクリル布のラミネート
で満たすことができる。
【０００９】熱硬化繊維が下地として使用される場合、
接着剤系が必要である。また、接着剤は、熱可塑性繊維
への結合がラミネートの品質を顕著に劣化させることが
あるため、熱可塑性生地の下地を使用する場合でも、ラ
ミネーションプロセスに有益なことがある。接着剤の使
用は良好な結合の提供に必要であるが、その使用はまた
いくつかの問題を提出する。シェーカー洗浄系は柔軟な
通気性バグに依存し、接着剤はしばしばこれらの特性を
低下させる。例えば、粉末コーティング接着法は不均一
な接着層を形成し、通気性の一定しない素材に帰結する
ことがある。また、粉末は接着剤の移動を許容し、フィ
ルター材のきれいな空気側を潜在的に汚染することがあ
る。無溶剤の接着剤は化学的攻撃に曝され、このためこ
れらのラミネートは厳しい化学的環境に適さない。液体
の接着剤は毛管作用やいくつかの下地繊維の親水性によ
って布の中に吸引される傾向がある。これは膜との充分
な結合を形成するには表面上の接着剤の不適切な量にな
る。またこのことは糸やフィラメントを結合させるた
め、剛直なラミネートになる。この吸上作用は接着剤増
粘剤を添加することによって避けることができるが、化
学的低品質と長期の接着性は妥協になる。
【００１０】本発明のラミネートは上記の接着問題を解
決し、柔軟なラミネートを提供するために立案されたも
のである。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明で
は、接着剤が布の中に実質的に吸上られることを防ぎ、
基材が柔軟性を保持するような仕方で存在する耐油水性
のポリマーを有する合成ポリマーの布に、延伸多孔質ポ
リテトラフルオロエチレン(PTFE)膜を接着剤で接着す
る。図１に関して、本発明は多孔質ポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)膜11を採用する。膜は種々多様な公知の
プロセスで調製できるが、好ましくは米国特許第418739
0 号、同第4110239 号、同第3953566 号に記載のように
してポリテトラフルオロエチレンを延伸して調製し、延
伸ポリテトラフルオロエチレンを得る。用語「多孔質」
は膜が水柱圧20mmにおいて、少なくとも 0.05m3/分/m
2(m/分）の空気透過性を有することを意味する。水柱圧
20mm又はそれ以上で 200m/分の空気透過性の膜が使用で
きる。気孔は延伸PTFEのノードとフィブリルによって形
成された微細気孔である。
【００１２】膜はガス流の濾過の使用には、好ましく
は、水柱圧20mmにおいて少なくとも7.7m/ 分(Frazier数
16）の空気透過性を有する。液体流の用途には低い空気
透過性の膜が有用であり、一般に水柱圧20mmにおいて、
0.48〜4.80m/分(Frazier数１〜10）である。膜11をラミ
ネートする生地基材14は、各種の布、例えばアラミド、
コポリイミド、ポリイミド、モダクリル、ポリエステ
ル、ポリプロピレンでよいが、好ましくは３×１の綾織
りに織った重さ 0.2〜0.3Kg/m2のポリアクリロニトリル
(PAN)繊維である。布は織物、編み物、不織布等であっ
てよい。
【００１３】種々の重さの布を織物の組織、糸のデニー
ル、加工糸の含有率を変えて使用することができる。接
着剤層12を適用する前に耐油水性ポリマーで生地基材14
を処理することは、柔軟性を保持するラミネート10を形
成するために重要である。布の表面自由エネルギーはこ
の忌避(repellency)処理によって低下する。耐油水性物
質の存在は表面で接着剤を玉状にし、接着剤が生地の細
管に入ることを防ぐ。塗布した布は加熱して接着剤の全
ての水を蒸発させることができ、後には表面上に接着剤
の粒子のみが残る。
【００１４】耐油水性のポリマーは各種のフルオロポリ
マーであることができる。フッ素化された有機側鎖（好
ましくはアルキル）を有する主鎖にアクリル、ウレタ
ン、又は他の単位があるフルオロポリマーは、耐油水性
を付与するフィルムを繊維の周囲に形成する。市販の耐
油水ポリマーは、 ZepelTMフルオロポリマー、Teflon A
F TMフルオロポリマー、 MileaseTM又はScotchGardTM油
水忌避剤を含む。ポリマーは布の空気透過性が何ら有意
な範囲に妨げられないように適用する。
【００１５】多孔質延伸PTFE膜を布にラミネートするた
めに使用する接着剤は、各種のフルオロケミカル分散系
又は合成ラテックスであることができる。好ましくは、
接着剤は布の製織に使用する糸に比べて同等かそれ以上
の耐薬品性と耐熱性を有するべきである。可能性のある
接着剤系は次の水系アニオン分散系を含む。
【００１６】1. ブタジエンアクリロニトリルコポリマ
ー 2. アクリルエステルをベースにしたコポリマー 3. 乳化重合で製造した塩化ビニル又は塩化ビニリデン
のポリマー又はコポリマー 4. スチレン−ブタジエンコポリマー 5. ブタジエン、スチレン、ビニルピリジンの三元共重
合体
【００１７】これらの製品はいずれもラミネート全体を
高い耐薬品性に保ちながら膜と素材との適切な結合を形
成する。ラミネートする前に素材を接着剤で塗布する別
な方法も採用できる。しかし如何なる塗布方法が用いら
れても、耐油水性のポリマーは接着剤の布への吸上を防
止する。吸上作用が阻止されないと、接着剤が硬化した
後に元の布よりもかなり剛直になる。接着剤は複合体の
空気透過性が実質的に妨げられるようには適用しない。
【００１８】布を処理して接着剤を塗布した後、塗布し
た布の接着剤側の上に延伸多孔質PTFE膜を配置する。伝
導熱と充分な圧力を膜側に適用し、接着剤を膜の気孔に
流入させる。接着剤が架橋性であれば熱によって接着剤
は架橋し、膜の基材への機械的結合となる。架橋した接
着剤は厳しいバグハウスの環境に耐えるために充分熱的
に化学的に充分に安定であり、典型的に、HCl, HF, H2S
O4のような腐食性ガスの存在下で127 ℃までの温度が数
年間課せられる。
【００１９】運転について、バグハウスの運転に使用す
るためにラミネート10をバグフィルターに成形すること
ができる。図２と３に関して、ラミネート10をバグフィ
ルターに成形し、図２と３に20と図示した。このような
一連のバグを通常バグハウスと称される囲いに設置す
る。汚れた空気が入口22からバグハウスに入り、上方の
バグ20に流入する。空気がバグを貫通し、バグの壁に粒
子のケーク23を残す（図２）。次いできれいな空気が出
口24から流出する。
【００２０】バグからケーク23を払い落とすためにシェ
ーカーアーム25を操作する。これはバグに波状の動きを
生じさせ（図３に示す）、次いでケーク23は払われてバ
グ20の底の開口部26から落下する。落下するケークの粒
子を27と図示した。粒子は底に落下し、ポッパー全体に
移動する。
【００２１】
【実施例】ポリアクリロニトリル糸を、機械方向のマル
チフィラメントの糸と機械に交差する方向の紡績糸(spu
n yarn) で３×１の綾織りに織った。布は１インチにつ
き76×70本の加工糸数を有し、重さは0.189Kg/m2(5.6オ
ンス／平方ヤード）であった。
【００２２】この布の15cm×15cmのスワッチに、は水剤
を塗布した。エーロゾル缶のScotchGardTMの布保護剤を
布が実質的にずぶ濡れになるまでスワッチにスプレーし
た。次いで濡れたサンプルを100 ℃のオーブンに５分間
入れた。冷えた後、付加したコーティングは 5.5重量％
と測定された。次いで処理したスワッチに接着剤を塗布
した。総固形分25％の水系アクリルラテックス溶液を、
加圧ハンドスプレーガンを用いてスワッチ上にスプレー
した。このコーティングを周囲条件で一晩乾燥した。付
加した接着剤コーティングは2.75重量％と測定された。
【００２３】次いで塗布した布に、膜が塗布した表面に
接触するようにして、水柱圧20mmで8.64m/分の空気透過
性(0.5インチ水柱圧で18cfm/ft2)を有する１枚の多孔質
延伸PTFE膜を結合させた。得られたスワッチをアルミホ
イルの包みに入れ、次いで熱盤を備えた液圧プレスに配
置した。サンプルは布側が周囲温度の盤に支えられるよ
うにプレスに配置した。215 ℃(420°F)に加熱したもう
１つの盤は膜側を加圧した。盤を閉じ、287KPaに加圧し
た(6インチ×6 インチの面積に1500ポンド）。0.2 分間
の保圧時間の後圧力を開放し、サンプルをアルミホイル
の包みから取り出した。得られたラミネートはアクリル
布とPTFE膜の間に良好な結合を有した。ラミネートは布
側からの48.2KPa(7psi) の静水圧に漏れることなく耐え
ることができた。ラミネートの機械的強度は元の布より
も大きかったがラミネートは未だ柔軟であり、バグフィ
ルターに容易に縫うことができた。ラミネートは重さ0.
2Kg/m2(5.8 oz/yd2)で、厚さ0.38mm(0.15 インチ）であ
った。ラミネートの空気透過性は、水柱圧20mmで3.26m/
分(0.5インチ(1.27cm)水柱圧で6.8cfm/ft2）であった。
【００２４】空気透過性のデータは、試験するサンプル
を空気の流れに曝し、0.5 インチ(1.27cm)水柱圧を記録
するに必要な空気速度を書き留めることによって得た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的なラミネート10の横断面図を示
す。
【図２】バグの壁にフィルターケークのあるバグハウス
の横断面側面図を示す。
【図３】フィルターケークが揺動されて放たれているバ
グハウスの横断面側面図を示す。
【符号の説明】
１０…ラミネート ２０…バグフィルター ２３…ダストケーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トッド ジョンソン アメリカ合衆国，デラウェア 19808，ウ ィルミントン，ヘンリー コート 27 (72)発明者 リチャード ウィンケルメイヤー アメリカ合衆国，メリーランド 21901, ノース イースト，オールド フィラデル フィダ ロード 798

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 接着剤が布の中に実質的に吸上られるこ
    とを防ぐ仕方で存在する耐油水性のポリマーを有する合
    成ポリマー製の布に接着剤で接着された多孔質ポリテト
    ラフルオロエチレンの層を含んでなる多孔質複合体。
  2. 【請求項２】 合成ポリマーが熱硬化性ポリマーである
    請求項１記載の多孔質複合体。
  3. 【請求項３】 合成ポリマーがポリアクリロニトリルで
    ある請求項１記載の多孔質複合体。
  4. 【請求項４】 耐油水性のポリマーが接着剤と布の間に
    層を構成した請求項１、２、３のいずれか１項記載の多
    孔質複合体。
  5. 【請求項５】 耐油水性のポリマーが布に浸透した請求
    項１、２、３のいずれか１項記載の多孔質複合体。
  6. 【請求項６】 バグフィルターの形態である請求項１記
    載の多孔質複合体。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の多孔質複合体からバグフ
    ィルターを形成し、該バグフィルターを濾過すべき空気
    の囲いに配置し、該空気は該バグフィルターを貫通させ
    ることを含んでなる空気の流れから粒子を濾過する方
    法。
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