JPH0924227A - 補強繊維状ウェブ組立体 - Google Patents

補強繊維状ウェブ組立体

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JPH0924227A
JPH0924227A JP8114885A JP11488596A JPH0924227A JP H0924227 A JPH0924227 A JP H0924227A JP 8114885 A JP8114885 A JP 8114885A JP 11488596 A JP11488596 A JP 11488596A JP H0924227 A JPH0924227 A JP H0924227A
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fibrous
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Michael R Gildersleeve
アール. ギルダースリーヴ マイケル
Tony Alex
アレックス トニー
Thomas C Gsell
シー.グスル トーマス
M Joanna Abes
エイベス エム.ジョアンナ
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Pall Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 繊維状ウェブあるいは支持材料のいずれにも
実質的に悪影響を及ぼすことなく、硬質の支持材料の表
面へ繊維状ウェブを固着させる。 【解決手段】 第1のポリマーと、第2のポリマーとを
含む多成分(multicomponent)ファイバーの不織(nonw
oven)ウェブに固着された支持材料を含む補強(suppor
ted)繊維状ウェブ組立体(assembly)であって;第2
のポリマーが、前記多成分ファイバー表面の少なくとも
一部の上に存在し、且つ、前記第1のポリマーおよび支
持材料の軟化温度より低い軟化温度を有し;前記補強繊
維状織物組立体が、多成分ファイバーの不織ウェブ単独
の水流量(water flow rate)の少なくとも約20%の
水流量を有する補強繊維状ウェブ組立体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、補強繊維状ウェブ
組立体(fibrous web assembly)、すなわち、支持材料
に固着された(adhered)繊維状ウェブに関する。本発
明は更に、このような補強繊維状ウェブ組立体を調製す
る方法、および、このような補強繊維状ウェブ組立体を
使用する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】濾材(filtration media)は、長年に亘
って、流体、特に液体から微粒子を濾過するために使用
されて来た。このような濾材は、それぞれ特定の濾過の
要求に応じるために種々の材料において利用可能であ
る。繊維状ウェブ、例えば米国特許第4,021,281
号中に記載されたようなものは、流体からのある種の微
粒子状物質の濾過に特に好適である。
【0003】繊維状ウェブは、ある種の粒子を除去する
能力を有しているが、不幸にも機械的強度の不足という
欠点を有しており、例えば、それらは容易に変形する。
この結果、濾材に満足な機械的特性を付与するために、
しばしば、このような繊維状ウェブは支持材料と組み合
わせて用いられる(mated with)。これは特に、濾材が
高いせん断またはパルス状の流れ環境において使用され
るか、あるいは高い逆流圧力(backflow pressures)に
晒される場合に、よくあるケースであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】繊維状ウェブを適当な
支持材料と組み合わせる(mate to)ことは、多く試み
られて来た。これらの試みは、支持材料上に繊維状ウェ
ブを直接メルトブロー(melt-blowing)すること、支持
材料上へ繊維状ウェブを直接に熱的ラミネートするこ
と、および繊維状ウェブを支持材料へ固定するための接
着剤を利用することを含んでいた。これらのテクニック
のそれぞれは、繊維状ウェブ−支持体間の弱い固着力、
繊維状ウェブおよび/又は支持材料の孔(pores)の顕
著な封鎖、繊維状ウェブの物理的特性の変化、および汚
染源の可能性の導入等、問題がないわけではなかった。
【0005】このように、繊維状ウェブあるいは支持材
料のいずれにも実質的に悪影響を及ぼすことなく、該繊
維状ウェブの支持材料への安定した固定を与えるよう
な、支持材料、特に硬質の支持材料の表面へ繊維状ウェ
ブを固着させるための方法の必要性は、なお残ってい
る。本発明は、このような方法および結果として生ずる
補強繊維状ウェブ組立体を提供しようとするものであ
る。本発明の他の目的および長所、および付加的な発明
的特徴は、ここに記載された本発明の記載から明らかと
なるであろう。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、多成分ファイ
バーの不織ウェブに固着された支持材料からなる補強繊
維状ウェブ組立体を提供する。該多成分ファイバーは、
第1のポリマーと、第2のポリマーとを含み、該第2の
ポリマーが、前記多成分ファイバー表面の少なくとも一
部の上に存在し、且つ、前記第1のポリマーおよび支持
材料の軟化温度より低い軟化温度を有している。上記補
強繊維状織物組立体は、多成分ファイバーの不織ウェブ
単独の水流量の少なくとも約20%の水流量を有する。
本発明の補強繊維状ウェブ組立体は、多成分ファイバー
の前記ウェブに固着された第2の繊維状ウェブを更に含
み;該多成分ファイバーの不織ウェブが、前記第2の繊
維状ウェブと前記支持材料との間に配置され、且つ、前
記補強繊維状ウェブ組立体が、前記第2の繊維状ウェブ
単独の水流量の少なくとも約20%の水流量を有してい
てもよい。本発明は更に、ハウジングと、上記した補強
繊維状ウェブ組立体とからなるフィルターエレメント、
このような補強繊維状ウェブ組立体を調製する方法、お
よびこのような補強繊維状ウェブ組立体を使用する方法
をも提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の補強繊維状ウェブ組立体
は、多成分ファイバーの不織ウェブに固着された支持材
料を含み;該多成分ファイバーは、第1のポリマーと、
第2のポリマーとを含み、前記第2のポリマーが、前記
多成分ファイバー表面の少なくとも一部の上に存在し、
且つ、前記第1のポリマーおよび支持材料の軟化温度よ
り低い軟化温度を有し;且つ、前記補強繊維状織物組立
体が、前記多成分ファイバーの不織ウェブ単独の水流量
の少なくとも約20%の水流量を有する。上記の補強繊
維状ウェブ組立体は、多成分ファイバーのウェブに固着
された第2の繊維状ウェブを更に含み;該多成分ファイ
バーの不織ウェブが、前記第2の繊維状ウェブと前記支
持材料との間に配置され、且つ、前記補強繊維状ウェブ
組立体が、前記第2の繊維状ウェブ単独の水流量の少な
くとも約20%の水流量を有していてもよい。
【0008】多成分ファイバーの不織ウェブ 多成分ファイバーの不織ウェブは、如何なる適当な量の
第1および第2のポリマーを含み、該第2のポリマー
が、多成分ファイバーの表面上に少なくとも部分的に存
在し、且つ、第1のポリマー、第2の繊維状ウェブ(存
在する場合)、および支持材料の軟化温度より低い軟化
温度を有していてもよい。典型的には、該多成分ファイ
バーは、第1の軟化温度を有する第1のポリマーの少く
とも約10重量%と、第2の繊維状ウェブ(存在する場
合)および支持材料の軟化温度のみならず該第1の軟化
温度より低い第2の軟化温度を有する第2のポリマーの
約90重量%以下とからなる。多成分ファイバーは、少
くとも約30重量%、より好ましくは少くとも約40重
量%(例えば、約40〜60重量%)の第1のポリマー
と、約70の重量%以下、より好ましくは約60重量%
以下(例えば、約60〜40重量%)の第2のポリマー
とからなることが好ましい。多成分ファイバーは、第1
のポリマーのコアと、少なくとも部分的に周囲を囲む
(surrounding)第2のポリマーの表面コーティングと
からなることが好ましい。多成分ファイバーはより好ま
しくは、第1のポリマーのコアと、第2のポリマーの外
装(すなわち、該第2のポリマーは、第1のポリマーの
コア表面上に(over)連続コーティングを形成する)。
【0009】不織ウェブの多成分ファイバーは、如何な
る適当なポリマーから調製することも可能である。好ま
しくは、少くとも第2のポリマー、より好ましくは、第
1のポリマーも、熱可塑性のポリマーである。最も好ま
しくは、不織ウェブの多成分ファイバーは、適当なポリ
オレフィンおよび/又はポリエステルから調製されるで
あろう。適切なポリマーは、ポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、およびポリメチルペンテンを含
む。第1のポリマーは、好ましくはポリエステルであ
り、第2のポリマーは好ましくはポリエチレンである。
不織ウェブの多成分ファイバーは、如何なる適当な手
段によっても調製することが可能であり、如何なる適当
な手段、例えば従来のフォードリニエ(Fourdrinier;
長網抄紙)紙製造プロセス、によって不織ウェブに形成
することが可能である。該多成分ファイバーは好ましく
は複合(ないし2成分)ファイバー(bicomponent fibe
r)、すなわち、2つのポリマーのみから調製したファ
イバーであるが、多成分ファイバーは2を超えるポリマ
ーから調製することが可能である、すなわち、本明細書
に記載された第1および/又は第2のポリマーはポリマ
ー・ブレンドとして想定することが可能である。また、
特に支持材料がステンレス鋼等の金属である場合には、
多成分ファイバーは、適当な接着プロモーター(adhesi
ve promotor)、例えば、シランカップリング剤を更に
含んでいてもよい。
【0010】多成分ファイバーのためのポリマーの特定
の組合せは、第2のポリマーの軟化が第2の繊維状ウェ
ブ(存在する場合)および支持材料のみならず、第1の
ポリマーに悪影響を及ぼすことなく実施されるのに充分
な程度に、第1および第2のポリマーの軟化温度が充分
に異なるように、選択されるべきである。したがって、
第1のポリマー、第2の繊維状ウェブ(存在する場
合)、および支持材料は、第2のポリマーの軟化温度よ
り、少くとも約20℃高い(より好ましくは、少くとも
約50℃高い)軟化温度を有することが好ましい。第2
のポリマーは、典型的には、約110℃〜約200℃
(より典型的には約110℃〜約150℃)の軟化温度
を有する。第2の繊維状ウェブ(存在する場合)、支持
材料、および多成分ファイバー不織ウェブの第1および
第2のポリマーの融点を考慮することは可能であるが、
軟化温度は、本発明の補強繊維状ウェブ組立体の種々の
エレメントの変形および/又は溶融流れ(melt flow)
が起こる可能性のあるところの温度のより実際的な尺度
(measure)を与える。
【0011】不織ウェブを形成するために使われる多成
分ファイバーは、約50μm以下の平均(mean or aver
age)の直径を有することが好ましい。より好ましく
は、不織ウェブを形成している多成分ファイバーの少く
とも90%、最も好ましくは、実質的に全てが、約50
μm以下の直径を有する。不織ウェブを形成する多成分
ファイバーは、典型的には、直径約5〜50μm(より
普通には直径約10〜30μm)を有する。 多成分フ
ァイバーは適当な長さ、例えば約0.5〜8cm、を有
することができる。
【0012】多成分ファイバーの不織ウェブは、如何な
る適当なシート重量(ないし坪量(basis weight))を
有していてもよい。 多成分ファイバーの不織ウェブ
は、好ましくは、少くとも約20g/m2、より好まし
くは約20g/m2と約200g/m2との間、最も好ま
しくは約20g/m2と約100g/m2の間のシート重
量を有する。
【0013】多成分ファイバーの不織ウェブは、如何な
る適当な厚さを有していてもよいが、一般には、少くと
も約50μmの厚さを有する。多成分ファイバーの不織
ウェブは、補強繊維状ウェブ組立体に、所望の剥離強度
を与えるのに充分な厚さにあることが好ましい。更に
は、多成分ファイバーの不織ウェブは、該多成分ファイ
バーの不織ウェブを通って充分な横流れ(lateral flo
w)、例えば、側方ないしエッジ流れ(sideways or edg
ewise flow)を見込むように、第2の繊維状ウェブ(存
在する場合)と支持材料の間の所望の物理的分離(phys
ical separation)を与えるような充分な厚さであるべ
きであり、これにより、補強繊維状ウェブ組立体を横切
る(across)圧力低下を最小にすることができる。多成
分ファイバーの不織ウェブは、約5000μm未満、よ
り好ましくは約2500μm未満、最も好ましくは約5
0μm〜約1000μmの厚さを有することが好まし
い。
【0014】多成分ファイバーの不織ウェブは、厚さに
関して、できる限り均一であるべきである。不織ウェブ
の平均厚さの約3つの標準偏差を代表する数値で、多成
分ファイバーの不織ウェブは、約±10%以下、より好
ましくは約±9%以下の厚さ変動(variability)を有
することが好ましい。多成分ファイバーの不織ウェブ
は、約±5%以下の厚さ変動を有することが最も好まし
い。
【0015】多成分ファイバーの不織ウェブは、如何な
る適当な通気性(air permeability)を有していてもよ
い。典型的には、多成分ファイバーの不織ウェブは、約
30,000〜約500,000 lpm/m2の通気性を
有する。 多成分ファイバーの不織ウェブは、約100,
000〜約300,000 lpm/m2の通気性を有す
ることが好ましい。
【0016】支持材料 支持材料は、如何なる適当な材料であってもよいが、多
成分ファイバーの不織ウェブおよび第2の繊維状ウェブ
(存在している場合)より、更に堅い材料であることが
望ましい。支持材料は、多成分ファイバーの不織ウェブ
および第2の繊維状ウェブ(存在している場合)の曲げ
剛性(flexural rigidity)の、少なくとも約10倍、
好ましくは少なくとも約50倍、より好ましくは少なく
とも約100倍(例えば、500倍以上)、最も好まし
くは少なくとも1000倍の曲げ剛性(ASTM D 1
388−64(1975年に再承認;1975年および
1976年に編集的な変更)のカンチレバー試験)を有
することが望ましい。支持材料は、多成分ファイバーの
不織ウェブおよび第2の繊維状ウェブ(存在している場
合)の引張強度(tensile strength)の、少なくとも約
5倍、より好ましくは少なくとも約10倍、の引張強度
を有していることが好ましい。加えて、支持材料の軟化
温度は、多成分ファイバーの第2のポリマーの軟化温度
より高くあるべきである。
【0017】支持材料は、典型的には、ポリマー材料
(polymeric material)か金属である。適切なポリマー
材料は、ポリアミド(例えば、ナイロン)、ポリプロピ
レン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン
(PSO)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエー
テルエーテルケトン(PEEK)、およびポリエーテル
ケトン(PEK)を包含する。適切な金属的材料は、ア
ルミニウム等の金属、およびステンレス鋼等の合金を包
含する。支持材料は、如何なる適当な形態、例えばシー
ト、繊維質、メッシュ、その他のいずれであってもよ
い。
【0018】支持材料は、濾過された流体が支持材料を
通過できるように多孔性であってもよく、また、濾過さ
れた流体が多成分ファイバーの不織ウェブを通して横向
きに(laterally)、例えば第2の繊維状ウェブ(存在
する場合)と支持材料との間に、流れるように非多孔性
であってもよい。支持材料は、好ましくは多孔性、特
に、ステンレス鋼の多孔性シート(例えば、それを貫く
化学エッチングされた孔を有する)であることが好まし
い。
【0019】支持材料は、該支持材料の表面を荒くする
ことによって、多成分ファイバーの不織ウェブへの固着
をより受容し易く(more amenable)してもよい。例え
ば、支持材料は、特にそれがステンレス鋼等の金属であ
る場合に、支持材料をエッチングするか、および/又は
熱処理または他の酸化的な表面処理に晒すことによっ
て、多成分ファイバーの不織ウェブへの固着をより受容
し易くしてもよい。
【0020】第2の繊維状ウェブ 本発明の繊維状ウェブ組立体は、第2の繊維状ウェブ、
すなわち多成分ファイバーの不織ウェブに加えて、ファ
イバーのウェブを含んでいてもよい。該第2の繊維状ウ
ェブとしては、如何なる適当な不織の繊維状ウェブをも
利用することができる。
【0021】第2の繊維状ウェブは、如何なる適当な材
料から構成されていてもよく、また如何なる適当な構造
(construction)を有していてもよい。該第2の繊維状
ウェブは、多成分ファイバーあるいは単一成分のファイ
バーからなっていてもよく、したがって、前記の多成分
ファイバーの不織ウェブと同じであってもよく、また異
なっていてもよい。第2の繊維状ウェブは、好ましくは
単一成分のファイバーからなる。第2の繊維状ウェブ
は、不織の繊維状ウェブ、あるいは織り(メッシュない
しスクリーンを包含する)繊維状ウェブの形態であって
もよいが、好ましくは、不織の繊維状ウェブの形態であ
る。
【0022】一般に、第2の繊維状ウェブが利用される
場合には、それは主要な(primary)濾材であり、多成
分ファイバーの不織ウェブは、第2の繊維状ウェブを支
持材料に固着させる手段である。
【0023】組立方法 多成分ファイバーの不織ウェブの支持材料および第2の
繊維状ウェブ(存在する場合)への固着は、該多成分フ
ァイバーの不織ウェブを、第2のポリマーの軟化温度よ
り高いが、第1のポリマー、第2の繊維状ウェブ(存在
している場合)、および支持材料の軟化温度より低い温
度に晒すことによって実行される。換言すれば、多成分
ファイバーの不織ウェブを、補強繊維状ウェブ組立体の
他の構成部分を有意に(significantly)軟化させるこ
となく、少くとも部分的に第2のポリマーを軟化させる
のに充分な温度に晒して、多成分ファイバーの不織ウェ
ブと第2の繊維状ウェブ(存在する場合)および支持材
料との間の望ましい固着を実行できるのに充分な程度
に、該第2のポリマーをメルトフローさせる。
【0024】このように、本発明は、(a)多成分ファ
イバーの不織ウェブを、支持材料に接触させて配置し
て、補強繊維状ウェブ組立体を形成するステップ;前記
多成分ファイバーは第1のポリマーと第2のポリマーと
からなり、該第2のポリマーが、前記多成分ファイバー
表面の少なくとも一部の上に存在し、且つ、前記第1の
ポリマーおよび支持材料の軟化温度より低い軟化温度を
有する、(b)多成分ファイバーの前記不織ウェブを、
前記第2のポリマーの軟化温度より高く、且つ、前記第
1のポリマーおよび支持材料の軟化温度より低い温度に
晒すステップ;および(c)多成分ファイバーの前記不
織ウェブを前記第2のポリマーの軟化温度より高い温度
としつつ、前記補強繊維状織物組立体に圧力を印加し
て、前記支持材料を多成分ファイバーの前記不織ウェブ
に固着させ、且つ、前記補強繊維状織物組立体が、前記
多成分ファイバーの不織ウェブ単独の水流量の少なくと
も約20%の水流量を有するようにするステップ;を含
む、補強繊維状ウェブ組立体の調製方法を提供する。
【0025】該本発明の方法においては、更に、多成分
ファイバーの前記不織ウェブを、前記支持材料と第2の
繊維状ウェブとの間に配置し;多成分ファイバーの前記
不織ウェブを、前記第2のポリマーの軟化温度より高
く、且つ、前記第1のポリマー、第2の繊維状ウェブ、
および支持材料の軟化温度より低い温度に晒し;且つ、
多成分ファイバーの前記不織ウェブを前記第2のポリマ
ーの軟化温度より高い温度としつつ、前記補強繊維状織
物組立体に圧力を印加して、前記支持材料および第2の
繊維状ウェブを多成分ファイバーの前記不織ウェブに固
着させ、前記補強繊維状織物組立体が、前記第2の繊維
状ウェブ単独の水流量の少なくとも約20%の水流量を
有するようにしてもよい。
【0026】多成分ファイバーの不織ウェブは、熱い熱
盤(platens)、誘導、マイクロ波、ラジオ波、伝達・
対流(convection)とその他を含む(しかし、これらに
限定されない)如何なる適当な手段によっても、所望の
軟化温度に晒すことができる。過度の孔の封鎖ないし盲
化(blinding)なしに、組立体の各層間に所望のレベル
の固着力、例えば、剥離強度が得られる限り、本発明の
組立体は、例えば、オーブン中、あるいは、ホットプレ
ート上、に置かれるか、より好ましくは、加熱されたニ
ップ・ローラーおよび/又は加熱されたコンベアーベル
トの間を通って走行させることができる。同様に、該組
立体の一部分は、該所望の温度に到達でき、そして該組
立体の残りの部分(portion(s))と結合する(combin
e)ことができる。
【0027】最も好ましくは、多成分ファイバーの不織
ウェブが所望の温度での平衡に達するために充分な時間
の間、該組立体に熱を印加する。このような加熱のため
の時間の長さは、ある程度、熱が印加されるところの方
法、および該組立体の構成要素の正確な物理的特性に依
存する。
【0028】多成分ファイバーの不織ウェブが高い(el
evated)温度、すなわち、第2のポリマーの軟化温度よ
り高い温度にある間(while)、如何なる適当な方法、
例えば、ニップ・ロール等によって実行されることが可
能な、適当な量の圧力印加に該組立体を供することが好
ましい。組立体の種々の構成要素の良好な固着を行うた
めに必要とされるところの、加熱された組立体に印加さ
れる圧力の量は、同様に、組立体構成要素の固着を実行
するために用いられる正確な方法、およびそれらの構成
要素の物理的な性質に依存して変動する。一般に、約5
〜1500kPaの印加圧力は充分であり、より典型的
には、約10〜1000kPaの印加圧力が利用され
る。
【0029】該圧力は、補強繊維状ウェブ組立体の残り
の部分に悪影響を与える、例えば、変形および/又はメ
ルトフローを生じさせることなく、該組立体の構成要素
間の望ましい程度の固着を実行するために、多成分ファ
イバーの不織ウェブを形成している第2のポリマーを変
形ないしメルトフローさせるのに充分な時間の間、印加
する必要があるであろう。一般には、該所望の圧力は、
約1〜60秒間、好ましくは約1〜30秒間印加するこ
とができる。
【0030】該印加圧力が、補強繊維状ウェブ組立体に
悪影響を及ぼすような方法において実行されないことを
確実なものとするために、注意が払われるべきである。
加えて、いくらかの例においては、多成分ファイバーの
不織ウェブの一部を意図的に非多孔性にする、すなわ
ち、流体流れに対して不透過性にして、例えば、流体流
れを制御したりすることが望ましい場合はあるけれど
も、多成分ファイバーの不織ウェブを非多孔性にした
り、あるいは多成分ファイバーの不織ウェブを横切る
(across)吸収および流体流れ特性に有意な(signific
ant)程度に悪影響を及ぼすように、圧力が補強繊維状
ウェブ組立体に印加されるべきではない。このようなア
プローチは、補強繊維状ウェブ組立体のエッジに流体に
対してタイトに(fluid-tight)シールして、流体の漏
洩を防止し、且つ、流体の流れを適切な出口へと導くこ
とにおいて有用である。
【0031】補強繊維状ウェブ組立体は、該組立体が充
分に高い透過性および固着特性を発揮するように調製さ
れることが望ましい。特に、補強繊維状ウェブ組立体
は、多成分ファイバーの不織ウェブの単独の水流量、お
よび/又は第2の繊維状ウェブ(存在する場合)の水流
量の、好ましくは少くとも約50 %、より好ましくは
少くとも約70 %、最も好ましくは少くとも約90
%、の水流量を有することが好ましい。該水流量は、時
間当たり、圧力単位当たり、組立体表面の単位面積当た
りの水の量であって、本明細書においてはml/分/k
Pa/m2で表わされる。水流量は、可能であれば、印
加圧力7kPaで測定される。本明細書で報告された水
流量値は、このような印加圧力での測定値を反映するも
のである。
【0032】さらに、補強繊維状ウェブ組立体は、乾燥
時に、最も好ましくは90℃で30分間水に浸漬した後
にも、少くとも約50 kg/m、より好ましくは少く
とも約100 kg/m、最も好ましくは少くとも約1
50 kg/mの第2の繊維状ウェブ−多成分ファイバ
ーの不織ウェブ、および多成分ファイバーの不織ウェブ
−支持材料の剥離強度を有することが好ましい。該補強
繊維状ウェブ組立体は、理想的には、第2の繊維状ウェ
ブおよび/又は支持材料を破壊することなく該補強繊維
状ウェブ組立体を別個に剥離(peeled apart)できない
程度に充分に高い、第2の繊維状ウェブ−多成分ファイ
バーの不織ウェブ、および多成分ファイバーの不織ウェ
ブ−支持材料の剥離強度を有する。
【0033】本発明の補強繊維状ウェブ組立体は、多成
分ファイバーの不織ウェブ、および第2の繊維状ウェブ
(存在する場合)の曲げ剛性の、少くとも約10倍、好
ましくは少くとも約50倍、より好ましくは約100倍
(例えば500倍以上)、そして、最も好ましくは少く
とも約1000倍の曲げ剛性(ASTM D 1388−
64)を有することが望ましい。
【0034】本発明の補強繊維状ウェブ組立体は、好ま
しくは、ダイナミック濾過において遭遇するような、少
くとも約200,000sec-1、より好ましくは少く
とも約400,000sec-1、最も好ましくは少くと
も約500,000sec-1のせん断速度に耐えること
ができる。同様に、本発明の補強繊維状ウェブ組立体
は、望ましくは、少くとも約100kPa、好ましくは
少くとも約200kPa、より好ましくは少くとも約4
00kPa、最も好ましくは少くとも約500kPaの
逆流圧力に耐えることができる。
【0035】使用の方法 本発明の補強繊維状ウェブ組立体は、如何なる適当な目
的のためにも、例えば従来の補強繊維状組立体が使用可
能であったたような如何なる目的のためにも、使用する
ことが可能である。本発明の補強繊維状ウェブ組立体
は、良好な透過特性を保持しつつ、優れた固着特性を有
するため、本発明の補強繊維状ウェブ組立体は、従来の
補強繊維状ウェブ組立体が適切でなかったような応用・
用途ないし環境、例えば、高いせん断又はパルス状の流
れ環境中、あるいは、補強繊維状ウェブ組立体が高い逆
流圧力に晒されるような応用・用途においても使用する
ことができる。本発明の補強繊維状ウェブ組立体は、ク
ロスフロー濾過装置・用途において有用であり、特に、
ダイナミックな濾過装置・用途、とりわけ回転式ないし
振動式のダイナミック濾過装置を含むもの、において特
に好適である。
【0036】このように、本発明は、ハウジングと、本
発明の補強繊維状ウェブ組立体とかなるフィルターエレ
メントを提供する。このようなフィルターエレメント
は、例えば支持材料がプレートであるシート形態、支持
材料がメッシュであるプリーツ状(pleated)の構成、
あるいは支持材料がチューブであるチューブ構成、を含
む如何なる適当な構成の、本発明の補強繊維状ウェブ組
立体を含むことができる。本発明は、更に、本発明の補
強繊維状ウェブ組立体に流体を通過させることを含む、
流体の濾過方法をも提供する。
【0037】
【実施例】以下の実施例により本発明を更に説明する
が、もちろん、如何なる方法であってもその範囲を制限
すると解釈してはならない。
【0038】実施例1 この実施例は、本発明の補強繊維状ウェブ組立体の優れ
た透過性および固着特性を実証するものである。
【0039】特に、該透過性は、単一成分の繊維状不織
ウェブ単独(サンプル1A)、ステンレス鋼支持体と組
み合わされている(mated)が、これに結合(bound)さ
れていない該単一成分の繊維状不織ウェブ(サンプル1
B)、多成分の繊維状不織ウェブ単独(サンプル1
C)、ステンレス鋼支持体と組み合わされているが、こ
れに結合されていない該多成分の繊維状不織ウェブ(サ
ンプル1D)、ステンレス鋼支持体と組み合わされ、且
つ、これに結合された該多成分の繊維状不織ウェブ(サ
ンプル1E)、ステンレス鋼支持体と組み合わされてい
るが、これに結合されていない上記単一の成分の繊維状
不織ウェブであって、上記多成分の繊維状不織ウェブを
これらの間に挟んだもの(サンプル1F)、およびステ
ンレス鋼支持体に結合された上記単一の成分の繊維状不
織ウェブであって、上記多成分の繊維状不織ウェブをこ
れらの間に挟んだもの(サンプル1G)の透過性を測定
した。これら種々の結合態様の剥離強度も、適用し得る
(applicable)程度にまで決定した。
【0040】この一連の実験において使用された単一成
分の繊維状不織ウェブは、リーメイ(Reemay、登録商
標)2016(Snow Filtration社、オハイオ州シンシ
ナティ)であった。該不織ウェブは、約46g/m2
シート重量を有しており、100%のポリエステル・フ
ァイバーからなり、スパンボンドされたランダム配向の
繊維状不織ウェブであった。該不織ウェブの厚さは約2
29μm(ASTM D1777-64(1975年に再
承認)の試験方法)であり、一方、該ウェブの通気性
は、274,300 lpm/m2(ASTM D 737-
75の試験方法)であった。 不織ウェブの引張強度
は、縦方向(machine direction)で661kg/リニ
アmであり、横方向(cross-machine direction)で4
82kg/リニアm(ASTM D 1117-77の試
験方法)であった。
【0041】ステンレス鋼の支持体は、約305μmの
厚さと化学的にエッチングされた直径約380μmの孔
とを有する304ステンレス鋼のプレートであった。そ
れらを通って浸透物(permeate)が排出されるところ
の、これらの孔は、中心間の距離で(on center apar
t)約900μm離れており、浸透のための約16%の
開口面積を与えた。ステンレス鋼のプレート表面は、接
着性を高める孔エッチングの間、化学的に粗面化され
た。該プレート表面は、該プレートを約370℃で約1
時間オーブン中に晒すことによって、更に接着に対して
好適にされた。
【0042】この一連の実験において使用された多成分
の繊維状不織ウェブは、セルボンド(Celbond、登録商
標)T105(ヘキスト−セラニース(ノースカロライ
ナ州ソールズベリー)であった。該T105不織ウェブ
は、127℃の融点を有する直鎖状低密度ポリエチレン
の外装と、256℃の融点を有するポリエステルのコア
とを有する100%の2成分(bicomponent)同心状配
向(concentrically oriented)のファイバーから構成
されていた。該T105不織ウェブは、約68g/m2
のシート重量を有し、約20μm直径×1.27cm長
さのセルボンド T105ファイバーから構成された、
湿式堆積(wet laid)ランダム配向の繊維状不織ウェブ
であった。該T105不織ウェブの厚さは約406μm
(ASTMD 1777-64の試験方法)であり、該ウ
ェブの通気性が167,600 lpm/m2(ASTM
D 737-75の試験方法)であった。T105不織
ウェブの引張強度は縦方向107kg/リニアm、横方
向71kg/リニアm(ASTM D 1117-77の
試験方法)であった。
【0043】濾液の流束(flux)は、周囲温度(例え
ば、約20〜25℃)で約7kPaの印加圧力におい
て、脱イオン水の流れを測定することによって決定し
た。単一成分の繊維状不織ウェブ単独を通しての水流量
は、約425 lpm/m2、ないし62 lpm/m2
kPaであった。単一成分の繊維状不織ウェブを取り込
んだ(incorporating)特定の組立体の透過性は、該組
立体を通る約7kPa印加圧力での水流量を決定し、そ
してその水流量を、膜単独を通る流量(すなわち、約4
25 lpm/m2ないし約62 lpm/m2/kPa)
で割って、パーセント透過性を得ることによって計算し
た。同様に、多成分の繊維状不織ウェブの単独を通して
の水流量は、約436 lpm/m2ないし63 lpm
/m2/kPaであった。単一成分の繊維状不織ウェブ
の不存在時の、多成分繊維状の不織ウェブを取り込んだ
特定の組立体の透過性は、該組立体を通る約7kPa印
加圧力での水流量を決定し、そしてその水流量を、膜単
独を通る流量(すなわち、約436lpm/m2ないし
約63 lpm/m2/kPa)で割って、パーセント透
過性を得ることによって計算した。
【0044】単一成分の繊維状不織ウェブ(布;fabri
c)、多成分の繊維状不織ウェブ(中間層)、およびス
テンレス鋼プレート(支持体)の接着は、ラミネーター
を用いて実行された。補強繊維状ウェブ組立体は、適正
に一体に階層化(layered together)され、次いで該ラ
ミネーターに供給された。該ラミネーターは、それを通
して前記組立体が通過されるところの、加熱された上方
および下方のコンベアーベルトから構成されていた。こ
れらのベルトの温度は、160〜170℃、すなわち2
成分ファイバーの外装構成部分の融点より高く、且つ、
単一成分の繊維状不織ウェブおよびステンレス鋼支持体
のみならず、2成分ファイバーのコアの融点より低い温
度であった。前記2つのベルト間の距離、ベルト高さを
参照して(referred to as )0.9 mmは、ニップ圧
力印加前に該組立体を均一に加熱するように、未接着の
組立体の厚さにほぼ等しいように調整された。熱的な平
衡は、該組立体が加熱されたコンベアーベルト下流へ走
行する際に、ニップ圧力の印加に先行する滞在(dwel
l)時間(それは、コンベアーベルトの速度によって決
定される)を約60秒にすることによって達成された。
下方コンベアーベルトとニップロールとの間のギャッ
プ、すなわちニップ高さは0.6 mmであり、ニップロ
ール圧力は、約21kPa(サンプル1Eについて)、
または約186kPa(サンプルのために1Gについ
て)であった。該ニップロールを出た後に、補強繊維状
ウェブ組立体は、周囲温度で冷却させられた。
【0045】固着された2層間の剥離強度は、ASTM
D 2724-79に従って、該2層を180度の角度
で互いに反対方向へ引き剥がす(peel back)ことによ
って決定した。本発明の補強繊維状ウェブ組立体を記述
する目的のための剥離強度は、該2つの固着された層の
一方を他方(固定される)から、5.08 cm/分の速
度で、固着されたシート内の幅2.54cm、長さ10.
16 cmのストリップを一定率の伸びで剥がすのに要
求される負荷である。固着された層の剥離強度は、ま
た、個々のテストストリップを水中に90℃で30分間
浸漬した後にも、決定された。
【0046】これらの実験において評価された種々の組
立体の接着の条件および物理的な特性は、表1中に示さ
れる。
【0047】
【表1】
【0048】表1に示されたデータから明らかなよう
に、本発明の補強繊維状ウェブ組立体は、優れた透過性
と接着力特性とを有する。特に、(サンプル1Eと1G
によって例証される)本発明の補強繊維状ウェブ組立体
は、剥離強度値によって立証されるような優れた接着力
特性を有しつつ、未接着の組立体の透過性の重要な部分
(サンプル1Dと1F、それぞれによって例証され
る)、および単一構成部分ないし多成分の繊維状不織ウ
ェブ単独(サンプル1Aと1C、それぞれによって例証
される)のそれをも保持する。ステンレス鋼支持体とと
もに単一および多成分の繊維状不織ウェブをも含む(サ
ンプル1Gによって例証される)本発明の補強繊維状ウ
ェブ組立体と、単一成分の繊維状不織ウェブおよびステ
ンレス鋼単独(サンプル1Bによって例証される)の透
過性の比較によって実証されるように、まさに多成分繊
維状不織ウェブの存在は、透過性に悪影響を殆ど及ぼさ
ない。
【0049】補強繊維状ウェブ組立体(サンプル1Eと
1Gとによって例証されるように)は、多成分の繊維状
不織ウェブとステンレス鋼支持体との間のように、優れ
た湿式および乾式の剥離強度を有していた。補強不織ウ
ェブ組立体も(サンプル1Gによって例証されるよう
に)、多成分の繊維状不織ウェブと単一成分の繊維状不
織ウェブとの間で、優れた湿式および乾式の剥離強度特
性を示した。
【0050】実施例2 この実施例は、本発明の要件とは反対に、単一成分の繊
維状不織ウェブとステンレス鋼の支持体との間の実施例
1において述べられた中間層として、単一成分の繊維状
不織ウェブを使用することを除いて、実施例1と同様の
方法で調製した補強繊維状ウェブ組立体の貧弱な透過特
性を実証する。
【0051】実施例1と同様の補強繊維状ウェブ組立体
を、ラミネーター(約186kPaのニップ圧力を用い
ることを除いて)を使用して、実施例1の単一成分の繊
維状不織ウェブ(布)、より低融点の単一成分の繊維状
不織ウェブ(中間層)、および実施例1のステンレス鋼
プレート(支持体)の接着を行った。該単一成分の繊維
状不織ウェブ中間層は、市販のポリプロピレンであるタ
イパー(Typar、登録商標)T135(Midwest Filtrat
ion社、オハイオ州、ハミルトン)からなっていた。単
一成分の繊維状不織ウェブ中間層は、約31g/m2
シート重量を有し、約23μmの平均直径を有するファ
イバーから成るスパンボンドされた繊維状不織ウェブで
あった。単一成分の繊維状不織ウェブ中間層の厚さは、
約254μm(ASTM D 1777-64の試験方
法)であり、一方該ウェブの通気性は76,200 lp
m/m2(ASTM D 737-75の試験方法)であっ
た。単一成分の繊維状不織ウェブ中間層の引張強度は、
縦方向で約482kg/リニアm、横方向で約268k
g/リニアm(ASTM D 1117-77の試験方
法)であった。
【0052】実施例1に記述されたのと同じ方法で、該
組立体の透過性と剥離強度を測定した。結果として得ら
れた数値は、表2に示す。比較の目的のために、同様に
未接着の形態の同じ組立体を同様にテストした。結果と
して得られた数値を、表2に示す。特に、濾液流束は、
周囲温度(例えば、約20〜25℃)で約7kPaの印
加圧力で、脱イオン水の流れを測定することによって決
定した。未接着の組立体を通しての水流量は、約425
lpm/m2ないし62 lpm/m2/kPaであっ
た。接着された組立体の透過性は、該組立体を通しての
約7kPa印加圧力時の水流量を決定し、そして該水流
量を、膜単独の水流量(すなわち、約425 lpm/
2または約62 lpm/m2/kPa)で割って、パ
ーセント透過性を得ることによって計算された。
【0053】
【表2】
【0054】表2中に示された一組のデータから明らか
なように、単一成分のファイバーの不織ウェブ中間層を
利用した補強繊維状ウェブ組立体は良好な剥離強度特性
を有していたものの、このような組立体は非常に貧弱な
透過特性を有していた。正に、この特定の比較例におい
て、有意な透過性はなかった。単一成分のファイバー
は、ポリプロピレンのみから成って(consisted of)は
いたが、他の単一成分のファイバー、例えば、ポリプロ
ピレンより低い融点を有するポリエチレン、については
同じ結果が期待される。
【0055】実施例3 この実施例は、本発明の補強繊維状ウェブ組立体の他の
態様、特にステンレス鋼プレートと多成分の繊維状不織
ウェブ中間層との関連において、不織ウェブよりむし
ろ、単一成分の繊維状の織物(woven)ウェブを利用す
ること以外は実施例1と同様とした補強繊維状ウェブ組
立体の良好な透過性と接着特性とを実証する。
【0056】前記ラミネーター(約186kPaのニッ
プ圧力の印加より前の滞在時間を約300秒とすること
を除く)を用いて、実施例1と同様の補強繊維状ウェブ
組立体を調製し、単一成分の繊維状織物ウェブ(布)、
実施例1の多成分の繊維状不織ウェブ(中間層)、およ
び実施例1のステンレス鋼プレート(支持体)の接着を
行った。単一成分の繊維状織物ウェブ布はポリエステル
からなり、市販のペキャップ(PeCap、登録商標)7−
5/2(Tetko社、Briarcliff Manor、ニューヨーク)
であった。単一成分の繊維状織物ウェブ布は約64 g
/m2のシート重量を有し、且つ、約33μmの平均直
径を有するファイバーから構成されるシンプルな上下パ
ターン平織り(over and under pattern square weav
e)の網(screening)であった。単一成分の繊維状織物
ウェブ布の厚さは約65μmであり、メッシュ開口は約
5μmで2%開口部(open area)であった。
【0057】実施例1に記述された方法と同じ方法で、
該組立体の透過性と剥離強度とを測定した。得られた数
値を、下記表3に示す。比較目的のために、未接着の形
態の同じ組立体をテストした。得られた値もまた、表3
に示す。特に、濾液流束は、周囲温度(例えば、約20
〜25℃)で約7kPaの印加圧力で脱イオン水の流れ
を測定することによって決定した。未接着の組立体を通
しての水流量は、約230 lpm/m2ないし33 l
pm/m2/kPaであった。接着された組立体の透過
性は、該組立体を通しての約7kPa印加圧力時の水流
量を決定し、この流量値を膜単独の流量(すなわち、約
230 lpm/m2または約33 lpm/m2/kP
a)で割って、パーセント透過性を得ることにより計算
した。
【0058】
【表3】
【0059】表3に示されたデータから明らかなよう
に、繊維状不織ウェブよりむしろ、繊維状織物ウェブを
利用している本発明の補強繊維状ウェブ組立体は、満足
な透過性と接着力特性とを示した。
【0060】実施例4 この実施例は、悪い濾過条件下における、本発明の補強
繊維状ウェブ組立体の一態様の満足な透過性と接着力特
性とを更に実証する。
【0061】実施例3(すなわち、サンプル3B)の本
発明の補強繊維状ウェブ組立体を、従来のフィルター・
ハウジング内に装着した(installed)。溶解された砂
糖および種々の繊維状と生物学的破片(debris)を含有
する熱水懸濁液が、該流体を脱水する目的で、補強繊維
状ウェブ組立体を通して、ポンプで供給された。該濾過
は、約69kPaの供給(feed)圧力と約50〜70℃
の供給温度で行われた。更に、該補強繊維状ウェブ組立
体は、流れの浸透を増進するために、垂直な軸周りに約
40Hz、約2.54cmの振幅で振動させられた。該
濾過過程の間、繊維状および生物学的破片は、該補強繊
維状ウェブ組立体によって除去(rejected)され、これ
によってかなり低い濁度(turbidity)を有する流体が
該組立体を浸透させられた。4時間の濾過の後、層間剥
離(delamination)の徴候はなかった。このように、本
発明の補強繊維状ウェブ組立体は、高い圧力、温度、お
よび振動せん断での流体への長時間の暴露の後において
も、一体性を維持する(remains integral)。
【0062】ここで引用された参考文献の全ては、リフ
ァレンスによって(by reference)それらの全部が本明
細書に取り込まれる。
【0063】本発明は好適な態様についての強調をもっ
て記述されたが、該好適な態様のバリエーションも使用
可能であること、およびここに具体的に記述された以外
でも本発明が実施可能であることは、当業者には明らか
であろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲によ
って定義されるように、該発明の精神と範囲内で取り囲
まれたすべての変形(modifications)を包含するもの
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596064112 2200 Northern Bouleva rd East Hills, New York (72)発明者 トニー アレックス アメリカ合衆国, ニューヨーク州, メ リック, セシリー ドライヴ 1418 (72)発明者 トーマス シー.グスル アメリカ合衆国, ニューヨーク州, グ レン ヘッド, ワシントン アヴェニュ ー 19 (72)発明者 エム.ジョアンナ エイベス アメリカ合衆国, ニュージャージー州, マウンテンサイド, セントラル アヴ ェニュー 263

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のポリマーと、第2のポリマーとを
    含む多成分(multicomponent)ファイバーの不織(nonw
    oven)ウェブに固着された支持材料を含む補強(suppor
    ted)繊維状ウェブ組立体(assembly)であって;前記
    第2のポリマーが、前記多成分ファイバー表面の少なく
    とも一部の上に存在し、且つ、前記第1のポリマーおよ
    び支持材料の軟化温度より低い軟化温度を有し;前記補
    強繊維状織物組立体が、前記多成分ファイバーの不織ウ
    ェブ単独の水流量(water flow rate)の少なくとも約
    20%の水流量を有することを特徴とする補強繊維状ウ
    ェブ組立体。
  2. 【請求項2】 前記多成分ファイバーの不織ウェブと支
    持材料との間の剥離強度が、少くとも約50kg/mで
    ある請求項1記載の補強繊維状ウェブ組立体。
  3. 【請求項3】 前記多成分ファイバーが、前記第1のポ
    リマーのコアと、前記第2のポリマーの外装(sheath)
    とからなる請求項1または2記載の補強繊維状ウェブ組
    立体。
  4. 【請求項4】 前記補強繊維状ウェブ組立体が、前記多
    成分ファイバーの不織ウェブ単独の水流量の少なくとも
    約50%の水流量を有する請求項1〜3のいずれかに記
    載の補強繊維状ウェブ組立体。
  5. 【請求項5】 前記補強繊維状ウェブ組立体が、前記多
    成分ファイバーの不織ウェブ単独の水流量の少なくとも
    約70%の水流量を有する請求項4に記載の補強繊維状
    ウェブ組立体。
  6. 【請求項6】 前記補強繊維状ウェブ組立体が、多成分
    ファイバーの前記ウェブに固着された第2の繊維状ウェ
    ブを更に含み;該多成分ファイバーの不織ウェブが、前
    記第2の繊維状ウェブと前記支持材料との間に配置さ
    れ、且つ、前記補強繊維状ウェブ組立体が、前記第2の
    繊維状ウェブ単独の水流量の少なくとも約20%の水流
    量を有する請求項1〜5のいずれかに記載の補強繊維状
    ウェブ組立体。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の補強繊
    維状ウェブ組立体に流体を通過させることを含む、流体
    の濾過方法。
  8. 【請求項8】 ハウジングと、請求項1〜6のいずれ
    かに記載の補強繊維状ウェブ組立体とを含むフィルター
    エレメント。
  9. 【請求項9】 (a)多成分ファイバーの不織ウェブ
    を、支持材料に接触させて配置して、補強繊維状ウェブ
    組立体を形成するステップ;前記多成分ファイバーは第
    1のポリマーと第2のポリマーとからなり、該第2のポ
    リマーが、前記多成分ファイバー表面の少なくとも一部
    の上に存在し、且つ、前記第1のポリマーおよび支持材
    料の軟化温度より低い軟化温度を有する、(b)多成分
    ファイバーの前記不織ウェブを、前記第2のポリマーの
    軟化温度より高く、且つ、前記第1のポリマーおよび支
    持材料の軟化温度より低い温度とするステップ;および
    (c)多成分ファイバーの前記不織ウェブを前記第2の
    ポリマーの軟化温度より高い温度としつつ、前記補強繊
    維状織物組立体に圧力を印加して、前記支持材料を多成
    分ファイバーの前記不織ウェブに固着させ、且つ、前記
    補強繊維状織物組立体が、前記多成分ファイバーの不織
    ウェブ単独の水流量の少なくとも約20%の水流量を有
    するようにするステップ;を含むことを特徴とする、補
    強繊維状ウェブ組立体の調製方法。
  10. 【請求項10】 前記方法が、多成分ファイバーの前記
    不織ウェブを、前記支持材料と第2の繊維状ウェブとの
    間に配置し、 多成分ファイバーの前記不織ウェブを、前記第2のポリ
    マーの軟化温度より高く、且つ、前記第1のポリマー、
    第2の繊維状ウェブ、および支持材料の軟化温度より低
    い温度とし、且つ、 多成分ファイバーの前記不織ウェブを前記第2のポリマ
    ーの軟化温度より高い温度としつつ、前記補強繊維状織
    物組立体に圧力を印加して、前記支持材料および第2の
    繊維状ウェブを多成分ファイバーの前記不織ウェブに固
    着させ、前記補強繊維状織物組立体が、前記第2の繊維
    状ウェブ単独の水流量の少なくとも約20%の水流量を
    有するようにする、請求項9記載の方法。
JP8114885A 1995-05-09 1996-05-09 補強繊維状ウェブ組立体 Pending JPH0924227A (ja)

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