JPH0723576B2 - フィルターフェルト用繊維布およびその製造法 - Google Patents

フィルターフェルト用繊維布およびその製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス流から粒子状物質を除去するフィルター
フェルトとして使用し得る、不織布に関する。本発明
は、また、高い引張応力、高いガス透過性、摩耗に対す
る高抵抗性を有し、高温ガスに曝されることによる損傷
に対して抵抗のある、不織布を製造する方法にも関す
る。
ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）から製造され
るフィルターフェルトは本分野で公知であり、例えばフ
ォーステン（Forsten）の米国特許第4,100,323号に開示
されている。
スフ（ステープル・ファイバー、staple fiber）を水中
でもつれさせることによってポリ（ｍ−フェニレンイソ
フタルアミド）の繊維布を製造することもまた公知であ
り、例えば1974年８月のリサーチディスクロージャ（Re
search Disclosure）,12410を参照のこと。
スフを水中でもつれさせることによって製造されたポリ
（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）の繊維布を、カレ
ンダーロールをかけながら高圧で加工することもまた公
知であり、1975年２月のリサーチディスクロージャ1300
2を参照のこと。
ガス流から粒状の物質（ダスト）を除去するための、一
つの広汎に使用されている商業的なデザインでは、アウ
トサイドバック（“outside bag"）ダスト捕集原理と名
づけられている方法が利用されている。このデザインに
おいては、ダスト含有ガスが、長くて実質的に円筒状の
多数のフィルターバッグを含み、各バッグがそのリング
状の頂部によって吊り下げられている、大きな隔室の中
へ流入する。円筒状のワイヤの篭が内部的にそのバッグ
を支え、ガスがその中へ流入した時のフィルターバッグ
のつぶれを防止する。ダストはバッグの外側のまわりに
集まり、一方、清浄化されたガスはバッグの中へ流入
し、その中を上方へ流れ、そしてバッグの頂部から外へ
出て、清浄空気流出導管の中へ流れる。バッグの外側の
表面上に捕集されたダストは、バッグの頂部の中への、
圧縮空気のほんの一瞬間の逆流パルスを放つことによっ
て周期的に除去される。圧縮空気はバッグの長さの方向
に下降し、これを膨張させる。逆流空気のパルスが停止
された時、バッグは円筒状のワイヤ支持篭に対して収縮
する。バッグの膨張と収縮は、集められた粒子をバッグ
から落下させ、捕集させる。逆流空気のパルスは、数多
くのサイクルに亘ってバッグを膨張（“grow"）させる
（繊維布の面積が増加）。篭に対する収縮は、バッグを
摩耗させ、バッグが成長するとともに摩耗はより甚だし
くなる。逆流空気のパルスは、普通、一巡の中のある時
刻に一つのバッグに対してかけられ、バッグハウス（ba
ghouse）の中へのダスト含有空気の主な流れおよびそこ
からの清浄空気の流れが中断されないようにする。
本発明において、粒子状物質を含有する熱いガス流の瀘
過においてフィルターフェルトとして有用な、より軽量
の、より強力な、より摩耗抵抗性の繊維布が、ポリ（ｍ
−フェニレンイソフタルアミド）から製造することがで
きることが見出された。この繊維布は、内部的に支えら
れ、バッグハウス中で使用されるべきフィルターバッグ
を形成するのに、殊に有用である。
本発明の繊維布は、実質的に、１乃至5cmの長さを有す
る、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）のもつれ
させたスフからなる。繊維布中の繊維は、少なくとも約
0.50の結晶性指数を有する。この繊維布は200乃至350g/
m2の間の基体重量、12乃至30m3/分/m2の空気透過性、40
kg/cm2より大きい横断機械方向（cross−machine−dire
ction）引張応力、およびテーバー（Taber）摩耗試験で
破損するまでに少なくとも500サイクル耐えるような摩
耗耐性を有する。本発明の繊維布の機械方向引張応力
は、普通、横断機械方向引張応力よりも大きい。
本発明の繊維布は、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルア
ミド）の１乃至5cmの長さを有するスフから実質的にな
る繊維バット（fiber batt）を水の中でもつれさせ、該
スフは少なくとも0.45の結晶性指数を有するものとし、
このものが厚さ方向に低い圧縮力をかけられた状態或い
は全くかけられない状態で、繊維布の長さを維持しなが
ら、また繊維布をそのもとの幅の５乃至15％だけ横方向
に伸張させながら、260乃至360℃の範囲内の温度まで加
熱し、該加熱を、結晶性指数を少なくとも約0.05単位上
昇させるのに十分な時間だけ行なうことにより、製造す
ることができる。もつれさせる工程の前の繊維バット
は、繊維布中に望まれる最終基体重量よりも約５乃至15
％高い基体重量を有するものでなければならない。
繊維を水の中でもつれさせて繊維布を作ることは、水中
ニードリング（hydraulic needling）として公知であ
り、その結果得られる繊維布は、紡糸レース繊維布（sp
unlaced fabric）として公知である。本発明の繊維布
は、一般的にバンチング（Bunting）らによって米国特
許第3,508,308号に記載された方法、更に特定的にはフ
ァン（Hwang）によって1984年１月５日付のその米国特
許出願通し番号568,171号に記載された方法によって製
造される、開きのない（模様のない）繊維布である。本
発明の繊維布の製造に際しては、１乃至5cmの切断長さ
を有するポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）スフ
を使用し、このスフは少なくとも約0.45の結晶性指数を
有するものとする。スフはザフィログル（Zafiroglu）
によってその米国特許第3,797,074号に記載された種類
のステープル糸（staple）エアレイダウン法（air−lay
down process）によって、カージングされ、クロスラ
ッピング（cross−lapping）され、バットに作り上げら
れる。こうして製造されたバットを、軽い水中ニードリ
ングにかけてこれを固形化させ、そして次にウェブ布
（web）の頂部および底部から交互に、より高い水圧で
くり返し水中ニードリングする。
横断機械方法引張応力および機械方向引張応力は、20±
３秒で破壊するかわりに、試験片を40％／分の伸張速度
で伸ばす点以外は、ASTM法Ｄ−1682−64に従って測定す
る。引張試験機（インストロン試験機、インストロンコ
ーポレーション（Instron Corp.）、キャントン（Cant
on）、マサチューセッツ）には、１インチ×３インチ
（2.5cm×7.5cm）のゴムでライニングされたジョーフェ
ース（jaw face）を有する、上方および下方の空気駆
動型のクランプが備えられている。５つの試験片を長尺
側が機械方向と平行になるようにして１インチ×7.5イ
ンチ（2.5cm×19cm）に切断し、同じ寸法の５つの試験
片を長尺方向が機械の横断方向と平行になるようにす
る。引張応力の値は、応力の変化対歪の変化の比が、負
荷−伸び曲線の最初の直線部分（たるみおよびしわの除
去に続く）において一定であると仮定して、試験片を10
0％の伸びまで引き伸ばすための応力として記録する。
空気透過性は、市販で入手し得る空気透過性試験機（フ
ラジャープリセッションインスツルメントカンパニー
（Frazier Precision Instrument Company）,210オーク
モントアブニュー（Oakmont Avenue），ガイザースバー
グ（Gaithersburg），メリーランド製の、空気透過性試
験機の如きもの）で、米国連邦使用CCC−Ｔ−191bのテ
キスタイル試験法に一般的に従って測定する。
「結晶性指数」なる語句は、ある強度比から計算される
実験値であり、ポリマー中の結晶性の量と線型に比例す
るとは考えるべきではないが、ポリマーの結晶性の程度
の一つの測度となるものである。ポリ（ｍ−フェニレン
イソフタルアミド）の繊維で作られた繊維布の結晶性指
数を測定するには、繊維布の試料を平坦な試料ホルダー
に据えて、グラファイト結晶モノクロメーターの備えら
れた標準の粉末回折計を用いて、通常の反射モードで５
゜から35゜（２θ）までＸ線回折図を測定する。［添付
図面は、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）繊維
布のＸ線回折図を表わす。］結晶性ポリ（ｍ−フェニレ
ンイソフタルアミド）の回折スキャンの中には、それぞ
れ約24゜および27゜（２θ）に２本の目立ったピークが
含まれ、最大の強度変化は約27゜の結晶回折ピークで起
る。結晶性指数を求めるには、スキャンに実質的に接す
るバックグラウンドのベースラインを、約５゜のスキャ
ン低角端Ａから約35゜のスキャン広角端Ｂまで、直線AB
として引くが、添付図面を参照のこと。次に、約27゜の
結晶ピークをスキャンの残りの部分から分離する直線CD
を引くが、この線CDは、27゜の結晶ピークの高角側で30
゜近傍で接点Ｄにてスキャンに接し、27゜の結晶ピーク
の低角側で25゜近傍で接点Ｃにてスキャンに接するよう
に引くものとし、もしスキャン上に明瞭な接点が存在し
ない場合は、点Ｃはスキャン上の25.0゜に置くものとす
るが、添付図面を参照のこと。こうして引かれた線CD
は、低角側から高角側へ下がって傾斜している。約27゜
の結晶ピークの最高点を、次に点Ｅと名づける。Ｘ軸に
垂直な線をＥを通って引き、ベースラインABを点Ｆで横
切り、線CDを点Ｇで横切るものとする。結晶性指数を距
離EG対距離EFの比と定義する。計算は下記の式を用いて
行なう： テーバー摩耗試験は、ホイールあたり500gの負荷で試験
片に対してかけられたCS−1.0グリットサイズの摩耗ホ
イールを使用して、ASTM試験法Ｄ−1175−64Tの283頁
（回転プラットホーム（Rotary Platform），ダブルヘ
ッド法（Double Head Method））に従って行なう。シ
ートを完全に貫通する如何なる大きさの穴でも観測され
ると、破損が起ったと判断する。結果は破損に至るまで
のサイクル数として記録する。
実施例 イー．エル．アレクサンダー．ジュニア（E.L.Alexande
r,Jr.）の米国特許第3,133,138号記載の如く製造された
結晶性のポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）繊維
（デュポン社（E.I.du Pont de Nemours and Comp
any）からＴ−450ノメックス（Nomex ）アラミド繊維
として入手可能）を、ザフィログルの米国特許第3,797,
074号記載の種類のエアレイダウン法によって、バット
に成形した。このバットは２デニール（2.2dtex）の１
インチ（2.54cm）ステープル長さの繊維からなるもので
あり、8.6oz/yd2（292g/m2）の、開きのない不織布に、
円柱状の水のジェット流を用いる処理によって成形し
た。
バットがスクリーン上に支持されている間に、バットに
水の円柱状の流れを提供するのに、異なった組合せのオ
リフィスを使用し、スクリーンの下には水を除去するた
めの手段を備えた。オリフィスは、バットの動程の方向
に垂直な列に並べて、バット表面から約１インチ（2.54
cm）に配設した。５つの組合せのオリフィスと５枚の異
なるスクリーンを使用した。オリフィス直径およびこれ
らのオリフィスの組合せの中のオリフィスの配設間隔は
以下の如くとした： オリフィスの組合せＡ、Ｂ、Ｃ、およびＥは、一列に配
置されたオリフィスを有するものであったが、組合せＤ
においては、１インチあたり20のオリフィス（7.9/cm）
を有する、各列から0.04インチ（0.10cm）離れた間隔
の、２列の互い違いの列に、オリフィスを配置させた。
実施例中で使用される異なるワイヤメッシュの支持スク
リーンは下記の如く組み立てた： 第Ｉ表はジェット処理の順序を要約するものである。最
初の５列のジェットはバットの一方の表面を衝撃し、残
る列は他方の表面を衝撃するものとした。
処理において消費される全エネルギーおよびエネルギー
衝撃積（energy−impactproduct）を第II表に列記す
る。
第II表 エネルギー Hp−hr/1b 0.46 106J/kg 2.71 エネルギー−衝撃積 Hp−hr 1bf/1bm 0.039 106JN/kg 1.03 その結果得られる、水中でもつれさせた不織布を、強制
熱空気幅出し機フレーム中で、288℃（550゜F）に120秒
間熱処理した。熱処理される間、このものを機械横断方
向に10％伸張させた。第III表は、後熱処理の前および
後の繊維布特性を要約するものである。
65個の瀘過バッグを、上記の如く調製された熱処理され
伸張された不織布から製造した。バッグは直径約５イン
チ（12.7cm）で長さ92インチ（234cm）とし、各々、封
止された円形の底部と開放頂部とを有するものとした。
各バッグの頂部において、バッグと同じ直径で１インチ
（2.5cm）の深さの環状スチールバンドを同じ繊維布で
覆い、バッグの頂部が継続して開放状態を保てるよう
に、バッグの上方の外周に縫いつけた。これらのバッグ
を以下では「試験バッグ」と命名する。熱処理および伸
張されていない、或る量の同種の繊維布から作られた、
同じ寸法をもつ65個の瀘過バッグの同様の組合せのもの
を、以下では「照査標準バッグ」と名づけるものとす
る。以下に「通常のバッグ」と命名されている、各々65
個のバッグからなる４組の組合せのものもまた評価の中
で使用しており、基体重量14og/yd2（475g/m2）を有
し、熱硬化処理をされていない、スクリム強化ニードル
パンチフェルト繊維布（scrim−reinforced,needle pu
nchedfelt fabric）から、同じ寸法で製造されるもの
とした。スクリムは、結晶性のポリ（ｍ−フェニレンイ
ソフタルアミド）スフヤーン糸（yarn）から、外被では
18末端／インチ（７末端/cm）の8/1綿糸番手ヤーン糸、
横糸では14末端／インチ（5.5末端/cm）の17/1綿糸番手
ヤーン糸として、平織の織構造に織られた、2.2oz/yd2
（74g/m2）基体重量の繊維布とした。スクリムは寸法安
定性を提供するために使用した。切断長さ３インチ（7.
5cm）を有するポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミ
ド）の結晶性スフの約6oz/yd2（204g/m2）の基体重量を
有するバットを、スクリムの各々の側でニードルパンチ
してこれらのフェルト繊維布を生成させた。
上記の如く準備されたバッグを、岩石をアスファルトと
混合する前に岩石を乾燥させるのに使用されているドラ
ムミキサーから来る325゜F（163℃）の空気から岩石の
ダストを除去するための商用のバッグハウス中で評価し
た。バッグハウスは各々65個のバッグからなる６個の隔
室を有しており、高圧パルスを用いる「アウトサイドバ
ッグ」ダスト捕集原理によって操作させた。65個の「照
査標準バッグ」を内有する隔室は、試験全体を通して、
流出空気の中へ他の隔室よりも多くのダスト漏れを示
し、180日後には、受容できない漏れのため、閉鎖のや
むなきに至った。「照査標準バッグ」は４％膨張してい
ことが見出された。65個の「試験バッグ」を含む隔室お
よび「通常のバッグ」の65バッグの組合せを含む各隔室
は、全て、180日後も受容できる性能を示した。「試験
バッグ」および「通常のバッグ」は、各々、この時点で
1.8％の膨張を示した。「照査標準バッグ」を含む隔室
を、「通常のバッグ」を用いて再び供与して、試験を再
開した。310日後、全ての隔室はなおも受容できる性能
を示した。
上記実施例において、「試験バッグ」は強化用スクリム
を全く用いずに製造されており、「通常のバッグ」の基
体重量の約半分の基体重量しか有していないことに注意
すべきである。しかしながら、「試験バッグ」は商用の
バッグハウス中で「通常のバッグ」と同じ位よく性能を
発揮したのである。
【図面の簡単な説明】
添付図面は、本発明に従うポリ（ｍ−フェニレンイソフ
タルアミド）繊維布のＸ線回折図および結晶性指数の定
義を示す概略の図面である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】実質的にポリ（ｍ−フエニレンイソフタル
    アミド）のもつれさせたスフからなる繊維布にして、該
    スフが１乃至5cmの長さを有し、その繊維が少なくとも
    約0.50の結晶性指数を有し、この繊維布が200乃至350g/
    m2の間の基体重量、12乃至30m3/分/m2の空気透過性、40
    kg/cm2より大きい横断機械方向引張応力、およびテーバ
    ー摩耗試験で破損するまでに少なくとも500サイクル耐
    えるような摩耗耐性を有することを特徴とするフイルタ
    ーフエルト用繊維布。
  2. 【請求項２】機械方向引張応力が横断機械方向引張応力
    よりも大きいことからなる、特許請求の範囲第１項記載
    のフイルターフエルト用繊維布。
  3. 【請求項３】実質的にポリ（ｍ−フエニレンイソフタル
    アミド）のもつれさせたスフからなる繊維布にして、該
    スフが１乃至5cmの長さを有し、その繊維が少なくとも
    約0.50の結晶性指数を有し、この繊維布が200乃至350g/
    m2のの間の基体重量、12乃至30m2/分/m2の空気透過性、
    40kg/cm2より大きい横断機械方向引張応力、およびテー
    バー摩耗試験で破損するまでに少なくとも500サイクル
    耐えるような摩耗耐性を有するフイルターフエルト用繊
    維布の製造方法であって、ポリ−（ｍ−フエニレンイソ
    フタルアミド）の１乃至5cmの長さを有するスフから実
    質的になるバツトの繊維を水の中でもつれさせ、該スフ
    は少なくとも0.45の結晶性指数を有するものとし、繊維
    布が厚さ方向に低い圧縮力をかけられた状態或いは全く
    かけられない状態で、繊維布の長さを維持しながら、ま
    た繊維布を５乃至15％だけ横方向に伸張させながら、繊
    維布を260乃至360℃の範囲内の温度まで、結晶性指数を
    少なくとも約0.05単位上昇させるのに十分な時間だけ加
    熱することからなることを特徴とする方法。
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