JPH08508316A

JPH08508316A - 混合したガラス繊維とポリテトラフルオロエチレンの複合繊維及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08508316A
Application number: JP6520988A
Authority: JP
Inventors: サッサ，ロバート
Original assignee: WL Gore and Associates Inc
Current assignee: WL Gore and Associates Inc
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 1996-09-03
Also published as: WO1994021846A1; DE69312094T2; US5456983A; AU674003B2; CA2155325A1; AU4049093A; US5549966A; EP0689622A1; CA2155325C; DE69312094D1; US5667611A; EP0689622B1

Abstract

(57)【要約】ガラス繊維とポリテトラフルオロエチレン（PTFE）の改良複合繊維を提供する。この複合繊維はガラス繊維とPTFEの混合フィラメントの密着したストランドを含み、そしてそれは曲げ、摩耗、及び化学的攻撃に対して以前のガラス繊維よりもずっと耐性がある。好ましくは、延伸PTFEのトウヤーンフィラメントとPTFEのフィラメントをエアージェットテクスチャード加工する方法により組み合わせる。本発明の繊維には、布帛にしてろ過媒体として使用することを含めて、広範囲の可能な用途がある。

Description

【発明の詳細な説明】混合したガラス繊維とポリテトラフルオロエチレンの複合繊維及びその製造方法発明の背景１．発明の分野本発明は、改良した複合繊維及び布帛と、それらを製造するための方法に関する。より詳しく言えば、本発明は、ガラス繊維とポリテトラフルオロエチレン（ PTFE）の改良した複合繊維材料（compos-ite textile）に関する。２．関連技術の説明ガラス繊維の繊維材料は、今日多数の用途において広く使用されている。これは、比較的安い値段、優れた機械的強度、寸法安定性、良好な絶縁特性、そして優れた耐熱性及び耐湿性を含めた、ガラス繊維の多くの有利な性質のためである。ガラス繊維の普及している現在の用途の中には、建築用の布帛としてのもの、エレクトロニクス産業におけるもの（例えば印刷回路板としてのもの）、ろ過媒体としてのもの、そして構造用複合材料としてのものがある。主として値段が比較的安いために、ガラス繊維は現在高温ろ過の市場（典型的には300〜500°Ｆの範囲内で働くフィルターとして定義される）で優位を占めている。これに関して、ガラス繊維の値段はしばしば、一部の競合する合成繊維材料の繊維（例えばポリテトラエチレン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド及びコポリイミド）より33〜95％安い。ガラス繊維はこれらの用途において十分に働くとは言うものの、それは多数の欠陥に悩まされる。恐らくガラス繊維について一番大きな問題は、それが全く脆く、曲げるかすり減らされると容易に損傷を受けることである。結果として、ガラス繊維の布帛は多くの用途において働くことができない。例えば、ろ過された物質を除去してろ過媒体をきれいにする（例として、「シェイカー」型バッグハウスフィルター又はパルスジェットバッグハウスフィルターにおいて）ためフィルターを強く曲げなくてはならない場合、ガラス繊維の布帛は急速に破損する。それほど過酷でない再生処理下においてさえ（例えば空気で逆洗浄されるバッグ）、バッグがずっと少ない曲げを被る場合には、ガラス繊維の運転寿命は比較的制限される。ガラス繊維のもう一つの欠陥は、ある種の化学的攻撃を受けることである。化学物質は、主としてプロセスガス相が露点にずれると、繊維材料中のガラスフィラメントを攻撃する。化学的な攻撃はまた、気相においてあるいは固体粒子がガラス繊維と接触すると起こることがある。化学的攻撃の問題のうちのいくつかを処理しようと努力して、多くの仕上げ材料や保護コーティングが開発された。そのような処理の例には、シリコーン油の構成成分、グラファイト及びPTFE分散コーティングが含まれる。そのような処理はガラス繊維を化学的攻撃から保護するのに比較的有効であることが分かってはいるが、それらは曲げによる破損の問題を改善しない。ガラス繊維についてのもう一つの共通の問題は、取り扱うのと加工するのが困難なことである。例として、製織工程の間にガラス繊維を注意深く取り扱わないと、ガラス繊維の対摩耗性が小さいことからしばしばガラスフィブリルを摩擦により損傷させることになる。同様に、製織装置により引き起こされる摩耗から、後の処理において問題を引き起こしかねない表面の欠陥（例えばガラスのピル）が生じることがある。更に、処理中のガラス材料のただ１回の折り重ねでさえ疲労及び後の破損に至りかねない。これらの多くの問題に照らして、合成繊維は、長いフィルター寿命が必要とされ及び／又は極端な作業条件が予測される場合により抜きの繊維である。あいにくながら、合成繊維の値段がそれらを受け入れる用途を制限している。その上、ある種の合成繊維は、多くの並外れた特性を有するとは言え、ある点においてやはり制限される。例えば、PTFEは空気を逆流するバッグハウスにおいて安定性（クリープ）の問題を経験しやすく、バッグにかかる張力がそれを適切な洗浄と曲げが行われない点まで引き延ばす。コポリイミドとアラミドは、湿分と高温の存在下で加水分解する。ポリフェニレンスルフィドは、酸素と高温にさらされると酸化して脆くなる。従って、ガラス繊維の望ましい性質の多くを保持するが、曲げ、摩耗及び化学的攻撃に対してずっと耐性のある、改良した繊維複合材料を提供するのが、本発明の主な目的である。本発明の更に別の目的は、構造上の一体性を弱める恐れなしに一貫して取り扱い且つ加工することができるガラス繊維複合材料を提供することである。本発明のもう一つの目的は、既存の合成材料の所望の性質のうちの多く、例えば長い製品寿命や化学的攻撃に対する耐性等を有する比較的低価格の複合材料を提供することである。本発明のこれら及びこのほかの目的は、以下の詳しい記載を吟味することから明らかになろう。発明の概要本発明は、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）とガラス繊維との改良複合繊維であり、またそれを製造するための方法である。ガラス繊維のフィラメントをPTFEのフィラメント中に混ぜることによって、ガラス繊維の利益の多くを有するがずっと大きな柔軟性と化学物質や摩耗に対する耐性を持つ複合繊維が作りだされる。本発明の好ましい態様では、複合繊維はエアージェットテクスチャード加工（ air-jet texturing）装置で延伸PTFEのトウヤーンとガラス繊維ヤーンを組み合わせて作られる。そのように組み合わせることによって、延伸PTFEのフィラメントは、強く柔軟な複合材料の単一ストランドを形成するようにガラス繊維のフィラメントの周りに絡み合わされる。この材料は、容易に、フィルター媒体としての用途、建築用の布帛としての用途、構造用の布帛（例えばエポキシ樹脂と組み合わされた場合のような）としての用途等を含めて、広い範囲の可能な用途を持つ布帛にすることができる。本発明の繊維及び布帛には、以前から利用可能なガラス繊維材料を上回る多数の利点がある。例えば、この繊維は、その構造上の一体性を弱めることなく容易に取り扱いそして加工することができるよう曲げと摩耗に十分に耐える。その上、ガラス繊維と延伸PTFEとの組み合わせは、より大きな耐熱性と耐湿性、より大きな安定性と耐クリープ性、及び値段の低下を含めて、以前は一部の合成繊維の布帛に備わらなかった多数の改良された性質を複合材料に付与する。図面の説明本発明の作用は、添付の図面と関連して検討すれば以下の記載から明らかになるはずであり、添付の図面において、第１図は、本発明の繊維の一つの態様の拡大部分模式断面図であり、第２図は、本発明の繊維のもう一つの態様の拡大部分模式断面図であり、第３図は、延伸ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）から作られた通常のトウヤーンの拡大平面図であって、そのフィラメントを部分的にばらして示しており、第４図は、第３図の４−４線断面図であり、第５図は、通常のガラス繊維ヤーンの部分模式平面図であり、第６図は、第５図の６−６線断面図であり、第７図は、本発明の布帛から構成されたフィルターバッグを使用する空気逆流フィルターバッグハウスの模式図であり、第８図は、本発明の布帛から構成されたフィルターバッグを使用するシェーカータイプのフィルターバッグハウスの模式図であり、第９図は、第８図のシェーカーバッグハウスの模式図であって、フィルターバッグをきれいにしているところを示している。発明の詳しい説明本発明は、ガラス繊維フィラメントとポリテトラフルオロエチレン（ＰTFE）フィラメントの複合材料である改良繊維材料である。第１図と第２図に図示したように、本発明の繊維10ａ、10ｂは、ガラス繊維のフィラメント12ａ、12ｂとPTFEのフィラメント14ａ、14ｂを含む。フィラメント 12、14は、一緒に混ぜ合わされて密着性の（cohesive）複合糸を形成する。ここで「繊維」という用語を適用するときは、用途に関わりなく、本発明に従って製造された複合材料のいずれのストランドをも包含しようとすることを理解すべきである。これは、それが単一の糸（thread）として、製紐されたあるいは別のやり方で一緒に組み合わされた複数の糸として、製織した布帛又は膜材料として、及び製織していない布帛又は膜材料として使用される場合を、限定せずに含めようというものである。下記で詳しく説明するように、ガラス繊維とPTFEのフィラメントを組み合わせるのに使用されるパラメーターを変えることにより、形態の異なるたくさんの混合繊維を得ることができる。例えば、第１図は、ガラス繊維フィラメント12ａのクラスター16が一緒に配向されたままになる傾向があってPTFEフィラメント14ａが本質的にこれらのクラスター16を包み込む繊維10ａを示している。対照してみると、第２図の繊維10ｂは、ガラス繊維フィラメント12ｂとPTFEフィラメント14 ｂのずっと均一な混合物を持っていて、ガラス繊維フィラメント12ｂはPTFEの全体にわたってランダムにあるいはかなり一様に配向されている。ガラス繊維とPTFEのフィラメントを混ぜ合わせて本発明の複合繊維にすることにより、繊維に多数の独特で且つ望ましい性質を付与することができることが確認された。以前のガラス繊維と違って、本発明の繊維は並外れて曲げと摩耗に耐えることを証明した。更に、これらの繊維は、摩擦係数が小さく、そしてそれらが互いにこすり合うとき本来的な滑性を持つ。それらはまた特異なかさばり特性を持ち、ヤーンの組織（texture）にその密度及び形態を含めて多様性をもたらす。 PTFEだけから構成された以前の繊維と違って、これらの繊維は、熱安定性がより良好であり、熱と張力の標準的な作用条件下で被る「クリープ」がより少なく、そして縮んだ又は引き伸ばされたPTFEをもたらすであろう温度の変動に耐え抜くことが分かった。本発明の繊維10を作るためには、基本的に、PTFEのフィラメントをばらばらに広げて目の粗い格子にし、次にガラス繊維のフィラメントをこの格子内に挿入して囲い込む。好ましくは、挿入工程の前又はその間に、ガラス繊維フィラメントをバルク出しの処理をし、ばらばらにし、そしてPTFEの格子へ「取り込む（text urize）」。繊維を混合する工程は、好ましくは、エアージェットテクスチャード加工装置を使用してなされる。知られているように、テクスチャードヤーンは、同様の繊維（フィラメント）カウント及び線密度の相関ヤーンよりとりわけ大きい見かけ容積を与えられたものである。これは、標準的に、繊維の形状及び／又は配向をゆがめ、次いで繊維をこのゆがめた配向に固定して（通常はいくらか熱を適用して）なされる。これに関して普通の処理は、加撚、加熱、捲縮加工、及びエアージェットすることである。エアージェット装置は、繊維をそれらが引き抜かれるよりも速い速度で空気の高圧ジェットへ供給することでヤーンのバルク出し処理を果たす。これは、繊維のうちの一部をランダムループに形成し、そしてかなりの量のバルク（かさばり）をもたらす。繊維の乱れの量は、ヤーンにかかる張力の量、ヤーンが装置を通り抜ける速度、及び適用される圧力の量を含めた、多くのパラメーターの関数である。基礎のエアージェット装置の改良は、それを使って２種以上の材料を組み合わせてヤーンにするのを可能にする。本質的に、このプロセスは、（1）第一の材料を一連のローラーを通して供給し、且つエアージェットを供給してその構造を広げることと、（２）同時に第二の材料を「過剰供給」してそれを第一の材料内に引き入れて組み合わせることを伴う。更に、作用パラメーター（例えばヤーン供給の相対速度、エアージェット圧力、相対ローラー速度、温度等）を調整することにより、広範囲のいろいろなヤーン組織とタイプを作ることができる。そのような装置で作られる製品の中には、単一エンドヤーン、多エンドヤーン、コアヤーン、エフェクトヤーン、ノベルティヤーン（例えば異なる色を混ぜたもの）、そして混紡糸（例えばステープルヤーンを混ぜたフィラメントヤーン）がある。一つのそのような装置は、サウスカロライナ 29650，Greerの、HIRSCHBURGER-E LTEX U.S.，Inc．から、“モデル ATM”として商業的に入手できる。本発明はそのようなエアージェット装置を使用して容易に構成することができることが確認された。PTFEとガラス繊維をエアージェットを通して同時に供給することによって、ガラス繊維フィラメントはPTFEの構造内へ取り込まれ（あるいは逆の場合も同じ）、複合材料を形成する。供給の相対的な速度を調節することで、第１図及び第２図に示したような複合材料を容易に作ることができる。更に、ガラス繊維のフィラメントのうちの一部はエアージェット装置にかけられるとばらばらになる傾向があって、PTFEがばらばらになったガラス繊維のフィラメントを取り込んだ連続長の複合繊維ができることが示された。言及したように、これは、ガラス繊維をより長くてより密着した（coherent）ストランドの状態に保持するために注意が払われるものよりも一層柔軟で且つ耐摩耗性の複合繊維を製造するものと信じられる。本発明の繊維の加工は、第３〜６図の図面を参照することによりよりよく理解することができる。本発明の現在のところ好ましい応用においては、延伸PTFEポリマーを使用する。そのような製品は、既知のやり方で、例えば1976年４月27日に発行されたゴア社の米国特許第3,953,566号明細書の教示に従って、製造することができる。理想的には、スリットフィルムを作り、次いでこれを既知のやり方で一連のリッパーエレメント（例えばピンホイール）を通過させてトウヤーン 18を形成する。そのようなヤーンの代表的なものを第３図に示す。第３図に示したように、このようにして製造すると、トウヤーン18を容易に分離して、延伸PTFEの長手方向でランダムに相互連結された複数のフィラメント20からなる格子構造を見せることができる。第４図に示したように、分解していない配向において、これらのフィラメント20はPTFEトウヤーン内に位置してそれらの間にオープンスペース22を画定する。他方で、第５図と第６図に示したように、ガラス繊維フィラメント24は一般に、本質的に平行な又はら旋状の配列に配置されている。エアージェットテクスチャード加工装置にかけられると、これらのフィラメントのうちの一部は標準的にばらばらにされてより短いストランドになる。ガラス繊維とPTFEは、複合糸に様々な性質を付与するためにいろいろな割合で混ぜることができる。一般には、複合繊維は10〜75重量％のPTFEと、25〜90重量％のガラス繊維を含有すべきである。これらの割合は、所定の用途について必要とされる機械的性質の関数であり、屈曲疲労及び摩耗耐性をより大きくするためには相対的により多くのPTFEが含められる。大抵の用途については、25〜50重量％のPTFEと50〜75重量％のガラス繊維という割合が好ましい。更に、一部の用途については、複合繊維に別の又は増強した性質を与えるために１種以上の充填剤を含むことが望ましいことがある。適当な充填剤には、導電性の繊維を製造するための導電性充填剤、例えばグラファイト、カーボンブラック又は金属酸化物のようなもの、美観上の又は他の理由から着色するための金属酸化物又は有機顔料、及び／又は構造用複合材料を製造するための熱可塑性熱硬化樹脂が含まれる。そのような充填剤は、例えば1991年１月15日に発行されたMo rtimer，Jrの米国特許第4,985,296号明細書に開示されたのと同様の手順により、複合繊維へ被覆し及び／又はPTFE繊維自体へ取り入れることができる。本発明により製造された繊維は、各種用途の布帛を作るのに容易に利用することができる。これは、製織した材料、製織していない材料、製紐された材料、又はリボン材料を製造するための任意の通常の手順により行うことができる。好ましくは、布帛は、織布を製造するため通常の製織機で製織される。得られた布帛は、界面活性剤と水の溶液で洗濯し、あるいは高温ベークサイクルを使用して加熱洗浄して、いずれの残留しているのりも除去することができる。次いで、複合布帛に別の化学的仕上げを適用して、化学的な耐性やその他の所望の性質を付与することができる。これに関連して本発明のより有望な応用の一つは、フィルター媒体として使用するための織布を製造することである。第７図に示したのは空気逆流フィルターバッグハウス26の図である。このような産業用フィルターユニットは、汚れた煙道ガスのための入口28、清浄な煙道ガスのための出口30、粒状物質を捕捉するため入口と出口とをつなぐ１以上のフィルターバッグ32ａ、32ｂ、32ｃ、32ｄを使用する。フィルターバッグ32の内部が「ダストケーキ」又は「二次ケーキ」で覆われたならそれらを再生するために、フィルターバッグ32の外側へ圧力を与えるための逆流空気入口34が設けられる。バッグ32ｃ、32ｄに関して示すように、逆流空気の圧力が適用されると、バッグの布帛は内側へゆがめられる。逆流空気の流れとバッグの内側へのゆがみとの組み合わせは、粒状物質36をそれを取り出すことができるホッパー38へ除去するのに役立つ。リブ又はリング40は、この状況において、逆流空気の流動中のバッグ32の全体形状を保持するのを助けるために標準的に用いられる。ガラス繊維のバッグがこの環境において普通に使用されるとは言うものの、逆流空気の流れにより引き起こされる応力はリング40間の曲げの領域でフィルターバッグを弱くする。このことから、ガラス繊維の脆い性質のために、もっと柔軟な合成材料製のバッグと比べて相対的にバッグが急速に劣化することになる。本発明の織布から構成されたフィルターバッグ32ａ、32ｂ、32ｃ、32ｄを使用することにより、このようなフィルターバッグの寿命を劇的に増加させることができる。バッグの寿命は、このようにして２〜10倍程度増加させることができると信じられる。更に、本発明により付与される繊維の柔軟性は、「シェーカー」タイプやパルスジェットタイプのフィルターバッグのような、ずっと過酷なフィルター用途においてガラス繊維のバッグを使用するのを可能にする。第８図と第９図に示したように、通常のシェーカーフィルターバックハウス42には、汚れた煙道ガスのための入口44と、清浄な煙道ガスのための１以上の出口46と、粒状物質50を捕捉するため入口44と出口46とをつなぐ１以上のフィルターバッグ48ａ、48ｂ、48ｃがある。逆流空気バッグハウスと同様の清浄化操作において、操作中にシェーカーバッグフィルター48の内側は図示したように二次ケーキで覆われる。このフィルター媒体の再生のために、フィルターバッグ48のおのおのは、回転軸54又は同様の装置によって作動され、バッグを「振動」させて粒状物質を除去するロッカーアーム52に取り付けられる。振動処理を第９図で説明する。バッグがこうしてゆがめられると、粒状物50は、それを取り出すことができるホッパー 56へ落下する。ガラス繊維バッグの脆い性質の上記の検討から、実際それらは深刻な疲労と早期の破損を被らずにこの環境の激しい振動に耐えることができないということが明白になるはずである。対照してみると、本発明のバッグ48ａ、48ｂ、48ｃはそのような処理に破損せずあるいは有効性を失わずに容易に耐えることができる。加えて、本発明の布帛は、フィルター環境において多くの更に別の改良に資する。例えば、本発明の複合布帛はほかのフィルターコーティング（例として延伸ＰＴＦＥフィルター膜）と組み合わせてろ過特性を向上させることができる。本発明の繊維の強くてしかも柔軟な性質は、この点で優れたフィルターを製造することができると信じられる。更に、伝導性の充填剤入りPTFEのトウヤーンを使用することによって、摩擦− 電気的に似ていない物質が互いにこすりあうこと（例えばダストがフィルターバッグ表面に当たってこすれること）により生じる静電荷を消散させることが可能である。その上、本発明を利用することによりいろいろなこのほかの改良されたフィルターの性質が可能であると信じられる。例えば、本発明の繊維を使って繊維材料を織ることにより柔軟な剥離ベルトを改良することができる。そのようなベルトをテフロンＢ（TEFLON B）分散液又は同様の材料でコーティングすることにより、調理又はシール作業用に改良された剥離ベルト表面を提供することができる。本発明の繊維と布帛には、多数のこのほかの可能な用途がある。例えば、それを、改良した縫糸、ベルト材料、建築用の布帛として、印刷回路板においては、構造用複合材料として、屋根材料では、絶縁材料等として、使用することができる。本発明の範囲を限定しようとせずに、下記の例に照らして検討すれば、本発明の本質と作用はよりよく理解することができる。例 1200デニールの延伸PTFEモノフィラメントスリットフィルム繊維を、ピンホイールを使用して相関的なやり方でトウ処理した。OwensCorning Fiberglass社又はPPG Industries社から商業的に入手できる品番ECDE 75 2/0のガラス繊維ヤーンを使用して、上記のPTFEと組み合わせた。等しい割合（50：50）のこれらの二つのヤーンを、Ｓ方向に2.8回転／インチで一緒に加撚した。次に、この加撚したヤーンをモデルATMのHIRSCHBURGER-ELTE Xエアーテクスチャード加工機で処理して、繊維を均一に混合又は混ぜ合わせた。一度混ぜ合わせると、構成要素のヤーンを破壊せずに分離することは不可能であった。このとき、ヤーンは「毛羽立った（fuzzy）」外観を持っていた。次に掲げる表は、この混合ヤーンの物理的性質を通常のガラス繊維ヤーンと比較したものである。「M.I.T.曲げサイクル」試験は、破壊が起きるまで繊維を真っ直ぐなエッジにおおいかけて270°の範囲に両方向に二つ折りにする装置を含む。「ヤーン摩擦サイクル」試験は、２本の同様なヤーンをブラケットに固定し、次いで破壊が起きるまでヤーンをそれ自体にこすりつけることを含む。サイクルは、往方向の動きと復方向の動きを含む一つの完全なストロークである。試験した通常のガラス繊維ヤーンは１回のサイクルを完了することができなかった。上記の繊維を通常の製織機で製織して22 oz/yd²の未加工布帛を製造した。この未加工布帛の特性は、糸カウントが48×40糸／インチ、太さが0. 034インチ、切断強さ（Ｗ×Ｆ）が570×323 lbf/インチグラブであった。この未加工布帛を温水と界面活性剤の溶液で洗濯して、のりと製織助剤を除去した。次に、それにテフロンＢ分散液を塗布し、対流オーブン中で固めた。この布帛を500°Ｆで一晩ベーキングして布帛をヒートセットし、また塗布工程からのいずれの残留界面活性剤も焼き尽くした。この繊維をろ過繊維として使用することについて言えば、ろ過用途の要求はよこ糸方向のみの屈曲疲れ耐性の向上を要求する。それなりに、本発明の繊維はその方向に適用されることのみを必要とする。次に、そのように構成された布帛を物理的性質について試験し、そして通常のガラス繊維ろ過媒体と比べて下記の特性を持つことが判った。複合布帛をろ過効率について試験して、捕捉効率が通常のガラス繊維布帛よりも有意に良好なことが分かった。この複合布帛はまた、微孔質PTFE膜とうまくラミネートされた。この布帛は、現場試験の際に優れた性能を提供するものと期待される。ここには本発明の特定の態様が説明され、記載されているが、本発明はこのような説明や記載に限定されるべきではない。請求の範囲の記載の範囲内で変更や改変を本発明の一部として取り入れ、具体化することができることは、明白であろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年３月２日【補正内容】明細書ガラス繊維のもう一つの欠陥は、ある種の化学的攻撃を受けることである。化学物質は、主としてプロセスガス相が露点にずれると、繊維材料中のガラスフィラメントを攻撃する。化学的な攻撃はまた、気相においてあるいは固体粒子がガラス繊維と接触すると起こることがある。化学的攻撃の問題のうちのいくつかを処理しようと努力して、多くの仕上げ材料や保護コーティングが開発された。そのような処理の例には、シリコーン油の構成成分、グラファイト及びPTFE分散コーティングが含まれる。そのような処理はガラス繊維を化学的攻撃から保護するのに比較的有効であることが分かってはいるが、それらは曲げによる破損の問題を改善しない。ガラス繊維についてのもう一つの共通の問題は、取り扱うのと加工するのが困難なことである。例として、製織工程の間にガラス繊維を注意深く取り扱わないと、ガラス繊維の対摩耗性が小さいことからしばしばガラスフィブリルを摩擦により損傷させることになる。同様に、製織装置により引き起こされる摩耗から、後の処理において問題を引き起こしかねない表面の欠陥（例えばガラスのピル）が生じることがある。更に、処理中のガラス材料のただ１回の折り重ねでさえ疲労及び後の破損に至りかねない。これらの多くの問題に照らして、合成繊維は、長いフィルター寿命が必要とされ及び／又は極端な作業条件が予測される場合により抜きの繊維である。あいにくながら、合成繊維の値段がそれらを受け入れる用途を制限している。その上、ある種の合成繊維は、多くの並外れた特性を有するとは言え、ある点においてやはり制限される。例えば、PTFEは空気を逆流するバッグハウスにおいて安定性（クリープ）の問題を経験しやすく、バッグにかかる張力がそれを適切な洗浄と曲げが行われない点まで引き延ばす。コポリイミドとアラミドは、湿分と高温の存在下で加水分解する。ポリフェニレンスルフィドは、酸素と高温にさらされると酸化して脆くなる。 E．I．Dupont de Nemours and Co.のヨーロッパ特許出願公開第0,358,222号明細書は、耐熱性フェルト材料を製造するための方法の一部分として「ストレート」ガラス繊維ストランドをこれに絡んだ「ルーピー」PTFEストランドとともに使用することを目指している。この構造は不織フェルトでは十分に機能するかもしれないが、そのような繊維は、単独で、あるいは繰り返される折り曲げや同様のすり切れに耐えなくてはならない織布でもって使用するのには強さと耐久性が不十分である。従って、ガラス繊維の望ましい性質の多くを保持するが、曲げ、摩耗及び化学的攻撃に対してずっと耐性のある、改良した繊維複合材料を提供するのが、本発明の主な目的である。本発明の更に別の目的は、構造上の一体性を弱める恐れなしに一貫して取り扱い且つ加工することができるガラス繊維複合材料を提供することである。第１図と第２図に図示したように、本発明の繊維10ａ、10ｂは、ガラス繊維のフィラメント12ａ、12ｂとPTFEのフィラメント14ａ、14ｂを含む。フィラメント 12、14は、一緒に混ぜ合わされて密着性の（cohesive）複合糸を形成する。ここで「繊維」という用語を適用するときは、用途に関わりなく、本発明に従って製造された複合材料のいずれのストランドをも包含しようとすることを理解すべきである。これは、繊維が単一の糸（thread）として、製紐されたあるいは別のやり方で一緒に組み合わされた複数の糸として、製織した布帛又は膜材料として、及び製織していない布帛又は膜材料として使用される用途を、限定せずに含めようというものである。下記で詳しく説明するように、ガラス繊維とPTFEのフィラメントを組み合わせるのに使用されるパラメーターを変えることにより、形態の異なるたくさんの混合繊維を得ることができる。例えば、第１図は、ガラス繊維フィラメント12ａのクラスター16が一緒に配向されたままになる傾向があってPTFEフィラメント1４ａが本質的にこれらのクラスター16を包み込む繊維10ａを示している。対照してみると、第２図の繊維10ｂは、ガラス繊維フィラメント12ｂとPTFEフィラメント 14ｂのずっと均一な混合物を持っていて、ガラス繊維フィラメント12ｂはPTFEの全体にわたってランダムにあるいはかなり一様に配向されている。ガラス繊維とPTFEのフィラメントを混ぜ合わせて本発明の複合繊維にすることにより、繊維に多数の独特で且つ望ましい性質を付与することができることが確認された。以前のガラス繊維と違って、本発明の繊維は並外れて曲げと摩耗に耐えることを証明した。更に、これらの繊維は、摩擦係数が小さく、そしてそれらが互いにこすり合うとき本来的な滑性を持つ。それらはまた特異なかさばり特性を持ち、ヤーンの組織（texture）にその密度及び形態を含めて多様性をもたらす。 PTFEだけから構成された以前の繊維と違って、これらの繊維は、熱安定性がより良好であり、熱と張力の標準的な作用条件下で被る「クリープ」がより少なく、そして縮んだ又は引き伸ばされたPTFEをもたらすであろう温度の変動に耐え抜くことが分かった。本発明の繊維10を作るためには、基本的に、PTFEのフィラメントをばらばらに広げて目の粗い格子にし、次にガラス繊維のフィラメントをこの格子内に挿入して囲い込む。好ましくは、挿入工程の前又はその間に、ガラス繊維フィラメントをバルク出しの処理をし、ばらばらにし、そしてPTFEの格子へ「取り込む（text urize）」。「M.I.T.曲げサイクル」試験は、破壊が起きるまで繊維を真っ直ぐなエッジにおおいかけて270°の範囲に両方向に二つ折りにする装置を含む。「ヤーン摩擦サイクル」試験は、２本の同様なヤーンをブラケットに固定し、次いで破壊が起きるまでヤーンをそれ自体にこすりつけることを含む。サイクルは、往方向の動きと復方向の動きを含む一つの完全なストロークである。試験した通常のガラス繊維ヤーンは１回のサイクルを完了することができなかった。上記の繊維を通常の製織機で製織して746g/m²（22 oz/yd²）の未加工布帛を製造した。この未加工布帛の特性は、糸カウントが18.9×15.7糸／cm（48×40糸／インチ）、太さが0.086cm（0.034インチ）、切断強さ（Ｗ×Ｆ）が102×58kg/cm （570×323 lbf/インチ）グラブであった。この未加工布帛を温水と界面活性剤の溶液で洗濯して、のりと製織助剤を除去した。次に、それにテフロンＢ分散液を塗布し、対流オーブン中で固めた。この布帛を260℃（500°Ｆ）で一晩ベーキングして布帛をヒートセットし、また塗布工程からのいずれの残留界面活性剤も焼き尽くした。この繊維をろ過繊維として使用することについて言えば、ろ過用途の要求はよこ糸方向のみの屈曲疲れ耐性の向上を要求する。それなりに、本発明の繊維はその方向に適用されることのみを必要とする。次に、そのように構成された布帛を物理的性質について試験し、そして通常のガラス繊維ろ過媒体と比べて下記の特性を持つことが判った。複合布帛をろ過効率について試験して、捕捉効率が通常のガラス繊維布帛よりも有意に良好なことが分かった。この複合布帛はまた、微孔質PTFE膜とうまくラミネートされた。この布帛は、現場試験の際に優れた性能を提供するものと期待される。ここには本発明の特定の態様が説明され、記載されているが、本発明はこのような説明や記載に限定されるべきではない。請求の範囲の記載の範囲内で変更や改変を本発明の一部として取り入れ、具体化することができることは、明白であろう。請求の範囲１．ガラス繊維のばらばらなフィラメントを延伸ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）フィラメント内に取り込んだ混合フィラメントの単一ストランドを形成する延伸PTFEとガラス繊維のフィラメントを含む、延伸PTFEの多数のフィラメントとガラス繊維の多数のばらばらなフィラメントとの複合繊維。２．前記延伸PTFEの多数のフィラメントが、これに取り込まれたガラス繊維のばらばらなフィラメントとともに延伸PTFEのトウヤーンを含む、請求の範囲第１項記載の複合繊維。３．当該複合繊維が柔軟であって、且つ繰り返しの二つ折りに破壊せずに耐える、請求の範囲第１項記載の複合繊維。４．当該複合繊維が10〜75重量％のPTFEフィラメントを含む、請求の範囲第１項記載の複合繊維。５．当該複合繊維が25〜90重量％のガラス繊維フィラメントを含む、請求の範囲第４項記載の複合繊維。６．当該複合繊維が更に充填剤を含む、請求の範囲第５項記載の複合繊維。７．多数の複合繊維の組織から形成された布帛を更に構成する、請求の範囲第１項記載の複合繊維。８．前記布帛が繰り返しの二つ折りに裂けることなく耐えるのに十分柔軟である、請求の範囲第７項記載の複合繊維。９．前記布帛がフィルターを構成する、請求の範囲第８項記載の複合繊維。 10．前記フィルターがバッグフィルターを含む、請求の範囲第９項記載の複合繊維。 11．ガラス繊維のフィラメントを供給し、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）のフィラメントを供給し、当該ガラス繊維をばらばらにし、このばらばらにしたガラス繊維のフィラメントとPTFEを混ぜ合わせて、当該ガラス繊維のばらばらなフィラメントを延伸PTFEフィラメント内に取り込んだ複合繊維の単一ストランドを作ることを含む、複合繊維の製造方法。 12．延伸PTFEから作られたトウヤーンの形態のPTFEフィラメントを供給することを更に含む、請求の範囲第11項記載の方法。 13．前記ガラス繊維のフィラメントとPTFEのフィラメントを混ぜ合わせることが、PTFEのフィラメントを分離しそしてガラス繊維のフィラメントをばらばらにするようにこれらのフィラメントをエアージェットテクスチャード加工し、ガラス繊維フィラメントのばらばらになったものをPTFEのフィラメント内に散在させることを含む、請求の範囲第12項記載の方法。 14．前記繊維の10〜75重量％の相対割合でガラス繊維フィラメントを供給することを更に含む、請求の範囲第13項記載の方法。 15．前記繊維の25〜90重量％を構成するトウヤーンの形態のPTFEフィラメントを供給することを更に含む、請求の範囲第14項記載の方法。 16．多数の複合繊維を製織して布帛にすることを更に含む、請求の範囲第13項記載の方法。 17．延伸PTFEの膜を前記布帛に張りつけることを更に含む、請求の範囲第16項記載の方法。 18．前記布帛と張りつけた延伸PTFEの膜からフィルターを作ることを更に含む、請求の範囲第17項記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＤ０３Ｄ 15/12 7633−3ＢＤ０３Ｄ 15/12 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】１．ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）の多数のフィラメント、ガラス繊維の多数のフィラメント、を含み、PTFEのフィラメントとガラス繊維のフィラメントが混合フィラメントの単一ストランドを形成している複合繊維。２．前記PTFEが延伸PTFEを含む、請求の範囲第１項記載の複合繊維。３．前記延伸PTFEの多数のフィラメントがトウヤーンを含む、請求の範囲第２項記載の複合繊維。４．前記ガラス繊維フィラメントが、当該複合繊維の組織に加えられた部分的にばらばらにされたガラスフィラメントを含む、請求の範囲第３項記載の複合繊維。５．当該複合繊維が繰り返しの二つ折りに破壊せずに耐えることができる、請求の範囲第４項記載の複合繊維。６．当該複合繊維が10〜75重量％のPTFEフィラメントを含む、請求の範囲第１項記載の複合繊維。７．当該複合繊維が25〜90重量％のガラス繊維フィラメントを含む、請求の範囲第６項記載の複合繊維。８．当該複合繊維が更に充填剤を含む、請求の範囲第７項記載の複合繊維。９．多数の複合繊維の組織から形成された布帛を更に構成する、請求の範囲第１項記載の複合繊維。 10．前記布帛が繰り返しの二つ折りに裂けることなく耐えることができる、請求の範囲第９項記載の複合繊維。 11．前記布帛がフィルターを構成する、請求の範囲第９項記載の複合繊維。 12．前記フィルターがバッグフィルターを含む、請求の範囲第11項記載の複合繊維。 13．供給されたガラス繊維のフィラメント、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）のフィラメントを供給し、当該ガラス繊維のフィラメントとPTFEのフィラメントを混ぜ合わせて複合繊維のストランドを作ることを含む、改良複合繊維の製造方法。 14．延伸PTFEから作られたトウヤーンの形態のPTFEフィラメントを供給することを更に含む、請求の範囲第13項記載の方法。 15．前記ガラス繊維のフィラメントとPTFEのフィラメントを混ぜ合わせることが、PTFEのフィラメントを分離しそしてガラス繊維のフィラメントをばらばらにするようにこれらのフィラメントをエアージェットテクスチャード加工し、ガラス繊維フィラメントのばらばらになったものをPTFEのフィラメント内に散在させることを含む、請求の範囲第13項記載の方法。 16．前記繊維の10〜75重量％の相対割合でガラス繊維フィラメントを供給することを更に含む、請求の範囲第15項記載の方法。 17．前記繊維の25〜90重量％を構成するトウヤーンの形態のPTFEフィラメントを供給することを更に含む、請求の範囲第16項記載の方法。 18．多数の複合繊維を製織して布帛にすることを更に含む、請求の範囲第15項記載の方法。 19．延伸PTFEの膜を前記布帛に張りつけることを更に含む、請求の範囲第18項記載の方法。 20．前記布帛と張りつけた延伸PTFEの膜からフィルターを作ることを更に含む、請求の範囲第19項記載の方法。