JPH09220417A

JPH09220417A - 磁気フィルターおよび磁気マスク

Info

Publication number: JPH09220417A
Application number: JP8051058A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Nishida; 良祐西田; Hiroshi Ono; 宏小野
Original assignee: Japan Exlan Co Ltd
Current assignee: Japan Exlan Co Ltd
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1997-08-26
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JP3580389B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、気体、液体中に混在された微小
な磁性不純物を磁力によって気体、液体から吸着分離す
ると共に、ミクロンメートル以下の微小非磁性不純物を
も分離して気体、液体を純化させる磁気利用による濾過
材を提供する。【構成】磁力を有する材料よりなる支持体と、磁界を
加えることにより磁力が誘起される繊維よりなる濾過材
とから構成されてなる磁気フィルターおよび磁気マスク
よりなる。【効果】本発明は、磁力を有した支持体および該支持
体により誘起された磁力を有する繊維または繊維成形加
工体によって、気体、液体中に混在された磁性不純物、
特にミクロンメートル以下の微小な磁性不純物を、気
体、液体から吸着分離すると共に、他の微小非磁性不純
物をも分離して気体、液体を純化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体、液体中に混
在された微小な磁性不純物を磁力によって気体、液体か
ら吸着分離すると共に、ミクロンメートル以下の微小非
磁性不純物をも分離して気体、液体を純化させる磁気利
用による濾過材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄分等の磁性不純物が混在された気体、
液体の濾過処理手段として磁気を利用した、いわゆる磁
性フィルターは公知であるが、従来この種の技術は、永
久磁石を内装したタンク内に磁性不純物が混在する気
体、液体を通して磁性不純物を永久磁石の表面に直接吸
着させて分離処理するのが一般的であった。

【０００３】しかしながら、永久磁石の表面に直接吸着
させるこの様な従来の方法では、粒子径の小さな、例え
ばミクロンメートル以下の磁性不純物に対しては効果は
少なく、また、磁力は磁石からの距離の二乗に反比例す
るため、磁石からすこしでも離れた点においては磁力が
及ばなくなり、捕集効率が急激に悪くなる。さらに、非
磁性不純物に対しては全く効果がないものであった。従
って、磁性、非磁性不純物の混在されたものに対しては
目的とする効果的な分離処理ができないという問題点が
あった。

【０００４】特開昭５５ー９８９０９号公報では、強磁
性を有する粒子を繊維形成性の有機重合体に添加し、磁
性を有する繊維を得ているが、この場合、繊維の物性を
維持する必要があるため磁性を有する粒子の添加量には
限界があり、当然磁力も弱いものとなる。また、磁力を
強めるために希土類の磁性粒子を使うなどの工夫がみら
れるが、繊維に添加できるような粒子径の極めて小さな
希土類磁石粒子はコストが非常に高く実用性に欠け、ま
た、コスト的に使い捨てとするような使い方のものは適
さない。さらに、この様な方法であると、常磁性である
ため一度フィルターが閉塞等の理由により汚染され、機
能が低下した場合それ全体を廃棄する必要があり、経済
的にも環境的にも問題がある。

【０００５】また、特開昭５４ー６３４６６号公報およ
び特開昭５５ー１１３４６０号公報には繊維状の材料の
表面に磁気的性質を有する粒子を付着させた素材が記載
されている。しかしこれらの場合、表面に付着できる磁
性粒子の量には限界があり、あまり多くの磁性粒子を付
着できない。従っておのずと磁力は弱いものとなり、十
分な磁気捕集を得ることは困難である。また、接着剤に
よって磁性粒子を付着させる方法であるため、使用状況
によっては脱落を起こし、磁力低下、工程汚染等の問題
を引き起こす。さらに、繊維１本１本個々の表面に磁性
粒子を付着させることは工業的に製造を考えた場合かな
り無理がある。

【０００６】一方、特開昭６２ー９５１１２号公報にお
いては、磁力を有する部材の間に磁性材繊維を充填した
ハウジング装置が提案されているが、磁性材繊維として
軟鉄の繊維を用いており次のような問題点を有してい
る。１．液体と接触するため、錆が発生する。２．製造
上の制約よりあまり細い繊維とすることが出来ない。
３．金属繊維であるため、加工性に劣る。４．金属繊維
であるため、その製造工程において手にささる等の操業
上の問題がある。５．比重が大きく、柔軟性に難点があ
るため、ハウジングのような用途では良いが、マスク等
に使用することはできない。６．ハウジングの形態であ
り、濾過面積が狭いため、液体には良いが、広い表面積
を必要とする気体の濾過には適していない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、気体、液体
等に適応できる磁気フィルターであり、製造的にもコス
ト的にも優れており、上述のようなこれまでの技術にみ
られた問題点を有しない磁気フィルターを提供すること
を課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、磁気フィル
ターについて、鋭意研究を続けてきた。その結果、磁力
を有する支持体と、磁力が誘起されうる繊維よりなる濾
過材とから構成されてなる磁気フィルターとすることに
より、上記の課題を解決できることを見いだし、本発明
を完成するに至った。即ち本発明は、磁力を有する材料
よりなる支持体と、磁界を加えることにより磁力が誘起
される繊維よりなる濾過材とから構成されてなる磁気フ
ィルターよりなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。本
発明の支持体となる磁力を有する材料としては、磁界を
加えることにより磁力を有する材料、あるいは着磁によ
り永久に磁力を有する材料である限り特に限定はない。
例えば、磁界を加えることにより磁力を有する材料であ
る軟磁性材料では、マンガンー亜鉛フェライト、銅ー亜
鉛フェライト、ニッケルー亜鉛フェライトなどの酸化鉄
を主成分とする複合金属酸化物、カルボニル鉄、アーム
コ鉄などの純鉄、ケイ素を鉄に合金させたケイ素鋼、鉄
ーニッケル合金、パーマロイ、ミューメタル、鉄ーアル
ミニウム合金、センダスト、鉄ーケイ素ーアルミニウム
合金、モリブデン・スーパーマロイなどの高透磁率合
金、パーメンダーなどの高磁気飽和値合金、パーミンバ
ール、イソパーム、ＴＭダストコアなどの定透磁率合
金、サーモパーム、モネル合金、ＭＳ合金などの整磁合
金、方向性ケイ素鋼、デルタマックス、マグネシウムー
マンガンフェライトなどの角型ヒステリシス材料などが
あげられる。

【００１０】また、着磁により永久に磁力を有する材料
である永久磁石材料としては、例えば、ＫＳ鋼、炭素
鋼、ＭＴ鋼などの焼き入れ磁石鋼、ケスター合金、ＭＫ
合金、ＫＳ合金、アルニコ５、バイカロイ、キュニフ
ェ、キュニコ、ＥＳＤ磁石、などの析出硬化型合金、Ｏ
Ｐ磁石、バリウムフェライト磁石、ガンマフェライト磁
石などの焼結磁石、ニッケルーアルフェル合金、ニッケ
ルーコバルト系などの磁歪合金、サマリウムコバルト、
ネオジムー鉄−ホウ素などの鉄族遷移金属と希土類金属
の化合物である希土類磁石などがあげられる。

【００１１】本発明にもちいる磁力を有する支持体の形
状、形態としては、使用される用途に応じて適宜選択す
ることができ特に限定はない。例えば、単体としての形
状として、棒状、球状、平板状、紡錘状、円盤状、リン
グ状、立方体状、シリンダー状、ディスク状など、ある
いはこれらを組み合わせた形状として、格子状、網目
状、短冊状、大きさの違うリングを重ね合わせたものと
いった形態のものを用いることができる。

【００１２】また、磁力を有する支持体への着磁の方法
としても、使用される用途に応じて適宜選択することが
でき特に限定はなく、全面に着磁する方法、スパイラル
状に着磁する方法、ステップ状に着磁する方法、ストラ
イプ状に着磁する方法などその用途に応じて選択するこ
とが出来る。

【００１３】本発明に採用する磁力が誘起される繊維
は、磁界をくわえることにより磁力が誘起される繊維で
あれば特に限定はないが、紙、不織布、編み物、織物と
加工することができる加工性の良さと、重量が軽く適応
範囲がひろい有機繊維系、即ち磁界をくわえることによ
り磁力を発現する粒子を含有した有機繊維であるものが
好ましい。またその繊維径は、あまり太いと目開きが大
きくなりすぎ磁気フィルターとしての効果が期待できな
いこと、また、加工性に問題がでてくることより、１０
０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下であることが
好ましい。

【００１４】該繊維に含有される磁力を発現する粒子と
しては、磁界をくわえることにより磁力を発現する粒子
である限り特に限定はなく、例えば上記の軟磁性材料の
粒子等をあげることができる。また、該粒子の平均粒子
径は、その繊維直径に応じて選択でき特に限定はない
が、平均粒子径が、５μｍ以下であり、かつ該粒子の繊
維への含有量が９０重量％以下である場合良好な結果を
得ることが出来る。ここで、磁力を発現する粒子の粒子
径が、５μｍを越える場合繊維直径に対する相対的な粒
子径が大きくなりすぎるため、繊維形成性有機高分子マ
トリックスの不連続が生じ易くなり、特に粒子の凝集を
伴った場合に顕著となり、良好な繊維物性を得ることは
困難となる。また、磁性粒子の含有量は、磁性材料とし
ての磁気特性を発現させるためできるだけ多いほうが望
ましいが、９０重量％を越えた場合、磁性粒子の占有体
積が大きくなりすぎ、繊維形成性有機高分子マトリック
スの不連続が生じやすくなり良好な繊維物性の繊維を得
ることが困難となる。

【００１５】繊維中へ添加する磁力を発現する粒子の形
状は、多角形、針状、球状、立方体状、紡錘状、板状な
ど形状に限定することなく使用可能であるが、分散性お
よび耐磨耗性の観点から球状または紡錘状をしたものの
ほうが好ましい。

【００１６】本発明の磁力が誘起される繊維において、
該繊維を構成するポリマーとしては、繊維形成性を有す
る限りにおいては特に限定は無く、天然ポリマー、半合
成ポリマー及び合成ポリマーのいずれであってもよい。
具体的なポリマーとしては、例えばポリエチレン、ポリ
プロピレン、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ナイロン、ポリ
エステル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリスチ
レン、ポリアセタール、ポリカーボネイト、アクリル樹
脂、フッ素樹脂、ポリウレタンエラストマー、ポリエス
テルエラストマー、メラミン樹脂、ユリア樹脂、４フッ
化エチレン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹
脂、ウレタン樹脂及びフェノール樹脂等のプラスチック
系ポリマー；ナイロン、ポリエチレン、レーヨン、アセ
テート、アクリル、ポリビニルアルコール、ポリプロピ
レン、キュプラ、トリアセテート、ビニリデン等の一般
の繊維形成性のポリマー；天然ゴム及びシリコーンゴ
ム、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエン・ゴム）、ＣＲ（ク
ロロプレンゴム）、ＥＰＭ（エチレン・プロピレンゴ
ム）ＦＰＭ（フッ素ゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、
ＣＳＭ（クロルスルホン化ポリエチレンゴム）、ＢＲ
（ブタジエンゴム）、ＩＲ（合成天然ゴム）、ＩＩＲ
（ブチルゴム）、ウレタンゴム及びアクリルゴム等の合
成ゴム系のポリマー等があげられる。中でも特に、磁性
を発現する無機系の粒子との親和性の高いポリアクリロ
ニトリル系重合体を用いた場合良好な結果が得られる。

【００１７】本発明において、磁界を加えることにより
磁力が誘起される繊維よりなる濾過材の形態としては、
使用される用途に応じて適宜選択でき、特に限定はな
く、例えば、繊維自体を用いたもの、抄紙によるシート
状のもの、不織布、編み地、織り地、あるいはこれらを
組み合わせたものなど自由に加工することができる。

【００１８】本発明における支持体と磁力が誘起される
繊維よりなる濾過材を組み合せた磁気フィルターの製造
方法としても、該繊維が、磁界を加えられることにより
磁力を発現する限りにおいては特に限定はない。例え
ば、球状、棒状、櫛状あるいは網目状などの支持体のま
わりを磁力発現繊維でなる濾過材で囲む方法、逆に該濾
過材を球状、棒状、櫛状あるいは網目状などの磁力を有
する支持体の間に配する方法など用途に応じて適宜選択
できる。また、該濾過材は支持体に固定する方法でも、
支持体から着脱ができる方法でもどちらも用途によって
使い分けることができる。特に、着脱が可能な場合、汚
れたフィルター、あるいは能力の低下したフィルター等
を容易に更新できるため、コスト的にも、操作的にも有
利である。

【００１９】本発明の磁気フィルターの用途としては、
気体、液体を濾過する様々な用途に適応できるが、軽い
有機繊維系である濾過材であり、広い濾過面積を持つこ
とより気体の濾過に適しており、さらには、鉄粉などを
吸着除去できる磁気マスクに適している。特に、磁力が
誘起される繊維よりなる濾過材を、磁力を有する格子状
の支持体に重ねることにより優れた磁気マスクとなる。
特に、該濾過材のみを着脱可能とした方式によるものが
コスト的にも優れている。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明するが、本発明の要旨はこれによって限定され
るものではない。

【００２１】

【実施例１】重量平均分子量８９０００のアクリロニト
リル／アクリル酸メチル共重合体３０重量部をチオシア
ン酸ナトリウムの５５％水溶液５００重量部に７３℃で
溶解し、粒子径０．２μｍのソフトフェライト微粒子７
０重量部を添加、さらに５時間撹拌を行いこのフェライ
ト粒子を均一に分散することにより紡糸原液を得た。該
紡糸原液を孔径０．０７ｍｍ、孔数５０００の紡糸ノズ
ルを用いてー２℃、１５％のチオシアン酸ナトリウム水
溶液中に紡出した後、水洗、延伸（総延伸倍率１２
倍）、乾燥緻密化、捲縮処理、緩和熱処理及び油剤処理
を施して単繊維直径２２μｍの磁性が誘起される繊維１
Ａを得た。この磁性繊維を評価したところ、単繊維強度
８２ＭＰａ、単繊維伸度２３％、結節強度３５ＭＰａで
あり、充分後加工に耐えるだけの繊維物性を有してい
た。得られた繊維１Ａを用い、抄紙した紙１Ｂ、不織布
１Ｃ、編み物１Ｄ、織物１Ｅを作成し、磁界を加えるこ
とにより磁力が誘起される繊維および繊維加工成形体で
なる濾過材を得た。

【００２２】図１は本発明の磁気フィルターの１例とし
て型式１を示すものであり、円柱状、角柱状等の棒状の
永久磁石または磁界を加えられて磁力を有するようにな
る支持体１、および上記の繊維１Ａよりなる濾過材で構
成されてなる。これは、通常の磁気フィルターを繊維１
Ａで覆うことにより、小さな粒子径の磁性不純物あるい
は、非磁性不純物さえも容易にしかも効率よく除去でき
る磁気フィルターである。

【００２３】図２は本発明の１例として型式２を示すも
のであり、交互にＮおよびＳに着磁された永久磁石より
なる網目状の支持体３、および上記の不織布１Ｃよりな
る濾過材４が面同士で密着されてなる平板状磁気フィル
ター５である。型式２は、大きな表面積を必要とする場
合に適しており、また、繊維あるいは繊維加工成形体で
なる濾過材４が汚染などにより能力が低下した場合、濾
過材４の部分のみを更新することができるという利点が
ある。また、図３は、濾過材である不織布１Ｃを、磁性
を有する支持体６で挟んでなる型式２の別の態様であ
る。

【００２４】図４は本発明の１例である磁気マスクへの
応用例を示すものであり、着脱可能な抄紙した紙１Ｂよ
り成形したシート状濾過材７、該シート状濾過材７を挿
入することのできる口の開いたマスク本体８、耳かけ１
０、およびマスク本体８に固定された永久磁石よりなる
網目状支持体９より構成される。該磁気マスクは、取り
扱いが容易でさらに着脱可能であることよりコスト的に
も安いものとすることができる。また、磁性が誘起され
たシート状の濾過材よりなるため、磁性不純物を効率よ
く除去できるばかりか、非磁性不純物までも効率よく捕
捉することができ利用効率は高い。

【００２５】

【実施例２】孔径０．１４ｍｍの紡糸ノズルを用いた以
外は実施例１と同様な方法により、繊維径４５μｍの磁
性が誘起される繊維２Ａを得た。さらに該繊維２Ａを用
い不織布２Ｃに加工した。

【００２６】

【実施例３】粒子径２．１μｍのソフトフェライト微粒
子を用いた以外は実施例２と同様な方法により、繊維径
４２μｍの磁性が誘起される繊維３Ａを得た。さらに該
繊維３Ａを用い不織布３Ｃに加工した。

【００２７】

【比較例】

【００２８】

【比較例１】孔径０．３８ｍｍの紡糸ノズルを用いた以
外は実施例３と同様な方法により、繊維径１２５μｍの
磁性が誘起される繊維Ｈ１Ａを得た。さらに該繊維Ｈ１
Ａを用い不織布Ｈ１Ｃに加工した。

【００２９】

【比較例２】粒子径１２．０μｍのソフトフェライト粒
子を用いた以外は実施例３と同様な方法により繊維作成
を試みたが、ノズルでの昇圧が発生し、良好な繊維は得
ることが出来なかった。次に、この粒子径１２．０μｍ
のソフトフェライト粒子の添加量を１０％に低下させ、
実施例３と同様な方法により紡糸を行ったところ繊維径
４７μｍの磁性が誘起される繊維Ｈ２Ａを得た。さらに
該繊維Ｈ２Ａを用い不織布Ｈ２Ｃに加工した。

【００３０】上記実施例および比較例より得られた不織
布、編み地および織り地を用い、実施例１の型式２の磁
気フィルターに加工し、面風速が２．５ｍ／ｓｅｃの時
の気体中での磁性微粒子の集塵効率および圧力損失、ま
た面流速が０．２ｍ／ｓｅｃの時の水中での磁性微粒子
の集塵効率を評価した。また、比較例３としては、磁性
が誘起される繊維よりなる濾過材を用いず、支持体のみ
の状態のものとした。これらの結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１に示すとおり、本発明の磁気フィルタ
ーは、磁力が誘起される繊維を用いていない比較例３に
比べて、水中でも、気体中でも集塵効率に優れているこ
とが明かである。また圧力損失は比較例３に比べ上昇し
てはいるが、実際に使用できるレベルの範囲内にある。
一方、比較例１では繊維径が太すぎるため十分な集塵効
率が発現されておらず、また、比較例２ではフェライト
の含有量が少ないため集塵効率は極度に低下している。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、磁力を有した支持体および該
支持体により誘起された磁力を有する繊維または該繊維
成形加工体でなる濾過材で構成された磁気フィルターに
よって、気体、液体中に混在された磁性不純物、特にμ
ｍ以下の微小な磁性不純物を、気体、液体から吸着分離
すると共に、他の微小非磁性不純物をも分離して気体、
液体を純化させることができる。さらに、該繊維および
繊維成形加工体は着脱可能であり、容易に更新すること
ができ吸着能力を復元させることができるものである。
また、本発明になる磁気マスクは、安価で、扱いやす
く、捕集効率も優れるものであり、花粉症の原因となる
花粉等をも吸着除去することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示したもので、図１は、本発明
における型式１を示したもの、図２は、本発明における
型式２およびその構成を示したもの、図３は、型式２の
うちの他の例を示したもの、図４は、本発明の磁気スク
を示したものである。１・・・磁力を有してなる支持体２・・・誘起された磁力を有する繊維よりなる濾過材３・・・網目状の磁力を有してなる支持体４・・・誘起された磁力を有する繊維よりなる紙、不織
布、編み地、織り地状の濾過材５・・・磁気フィルター６・・・磁力を有してなる支持体７・・・抄紙した紙で成形したシート状濾過材８・・・マスク本体９・・・内部に固定された磁力を有してなる支持体１０・・耳かけ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁力を有する材料よりなる支持体と、磁
界を加えることにより磁力が誘起される繊維よりなる濾
過材とから構成されてなることを特徴とする磁気フィル
ター。
【請求項２】濾過材を構成する繊維が、磁界を加える
ことにより磁力を発現する粒子を含有した繊維径５０μ
ｍ以下の有機繊維であることを特徴とする請求項１記載
の磁気フィルター。
【請求項３】磁力を発現する粒子の平均粒子径が５μ
ｍ以下であり、かつ有機繊維がポリアクリロニトリル系
重合体よりなることを特徴とする請求項２記載の磁気フ
ィルター。
【請求項４】濾過材が着脱可能であり、容易に更新で
きることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
の磁気フィルター。
【請求項５】請求項１から４のいずれかの磁気フィル
ターよりなることを特徴とする磁気マスク。