JPS58205520A - 「ろ」過材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高性能濾過材に関し、さらＫくわしくは濾過
特性がすぐれ、強力が大きく、製造が容易で、信頼性の
商い高酸型性の高性能濾過材に関する。

従来、クリーンルーム、クリーンペンチ、病院の無菌室
のように空気中の粉塵を除去し高度な清浄環境を要求さ
れる分野、あるいは原子力発電所などにおける放射性粉
塵の除去などのように超微塵を除去する必要のある分野
や、液体中の小さな不純物を緻り除くことを必要とする
分野においては１μｍ以下の粉塵を高効率で捕集するた
めに、繊維径の小さな濾過材が必要とされ、無機質、例
えばガラスマイクロウールで構成された不織布状濾過材
が用いられている。

しかしながら、かかる濾過材は柔軟性が非常に乏しい剛
直なガラス繊維で構成されているために、取り扱い中に
破壊しやすく、それＫより捕集性能の低下、崩壊マイク
ロクールの再飛散などの問題が起りやす＜、％に医療関
係、飲料水製造関係などで使用する場合は、濾過性能の
低下や無機質微細繊維による人体への悪影響が危惧され
ていた。

又かかる濾過材は高度のひだつけ加工を必要とする場合
が多く同様な理由から加工が難かしく加工上のトラブル
も多い。

さらＫこの濾過材はガラス籾維で構成されているため焼
却が困難であり、特に原子力関係で使用した後廃棄する
鳩舎に、焼却して容積を小さくすることが出来ないため
大きな問題となっている。

その上、これらカラスマイクロウールからｐ祠 過材を糎造するに際して、ガラスをマイクロウール化す
るために大量のエネルギーを必要とし、また該マイクロ
ウール表面が平滑で水中での分散も悪く、単独では抄造
が難かしく、表面の粗面化、分散性改良のためのＰＨｊ
ｌｌ整、バインダが必要とされ製造コストが著しく高く
なる。

ガラスマイクロウールのこれらの欠点を改良せんとして
、近年有機繊維フィブリルよりなる濾過材の開発が行な
われるようになってきた。

この場合高性能濾過材の製造には、素材の繊維径が非常
に小さい材料を精密に均一なシート状に構成する必要が
あるために通常湿式抄紙法が用いられる。

従って、従凍の無機質高性能濾過材の欠点を解消しうる
有機質高性能濾過材を得るには、まず有機質の微細繊維
状フィブリルを得ることが必要不可欠な条件となる。従
来これら有機質繊維状フィブリルを得る方法としては、 イ）合成高分子溶液を核高分子の貧溶媒中に剪断力をか
けながら流下させ、ａｍ状フィブリルを沈殿させる方法
（フィブリッド法；特公昭ａｓ−ｉｔｓｓｔ号等）。

口）合成モノマーを重合させながら剪断をかけ線維状フ
ィブリルを析出させる方法（重合剪断法；特公昭４７−
２１８９□８号）。

ハ）二楢以上の非相溶性合成高分子を混合し、溶融押し
出しく又は紡糸し）、切断後機械的な手段で線維状にフ
ィブリル化する方法（スプリット法；特公昭３５−９６
５１号等）。

二）二種以上の非相溶性合成高分子を混合し、溶融押出
しくまたは紡糸し）、切断後溶剤に浸漬して、一方の高
分子を溶解し、線維状にフィブリル化する方法（ポリマ
ーブレンド溶解法；米国特許３，１８２，３０５号等）
。

ホ）合成高分子をその溶媒の沸点以上でかつ高圧側から
低圧側へ爆発的に噴出させたのち５、繊維状にフィブリ
ル化する方法（フラッシュ紡糸法；特公昭３６−１６４
６０号等）。

へ）ポリエステル系高分子に該ポリエステルに非相溶の
アルカ１．す可溶成分をブレンドし、成型後アルカＩＪ
　ｉｃより態量加工後叩解し、線維状にフィブリル化す
る方法（アルカリ豪量叩解法；特開昭５６−３１５号等
）。

などがある〇 これらのうちで、得られた線維状フィブリル化パルプを
抄造しシート化した不峻布のテ過性能は、製造方法を選
択すればすぐれたものが得られる可能性がある。しかし
これらの綾紺状フィブリル′化パルプはいずれも水中で
の分散が悪いもの、―紙のワイヤ剥離性の悪いもの、不
織布のムラが著しいもの、不織布を高空隙率化しにくい
もの、濾過性能の悪いもの、あるいは熱寸法安定性、属
調寸法安定性などの物性に問題があるもの等それぞれに
短所を有しており、湿式抄紙適性のすぐれた高性能濾過
材としての有機材料は未だに工業化されていない。

本発明者らは、かかる従来の濾過拐の欠点を解消し、抄
紙適性にすぐれ、柔軟性があり、取扱性がよく加工性に
優れ、かつ、強力、濾過性能に優れた為信頼性高性能濾
過材を、得るべく鋭意検討の結果、本発明に到達したも
のである・。

すなわち本発明は有機槽雄状フィブリル３０〜６０重量
％、ガラスマイクロウール５〜３５重量冬及び有機繊維
５〜６５重量％よりなる不織布で構成されたことを特徴
とする濾過材である。

本発明においてｆｉ壱機ゆ雄状フィブリル、ガラスマイ
クロウール及び有機繊維の三者を混合した不織布を用い
ることが必要であり、このうちどれを一つ欠いても本発
明の目的とする濾過材は得られない。そ（７て、有Ｎｉ
療維状フィブリルの混入率は３０〜６ＯＮ：！Ｅ％、好
ましくは３５〜５（ｌｉ！Ｌｔｉ％、　　ガラスマイク
ロクールの混入率は５〜３５重量％、好ましく１ｉｌＱ
〜３０重ｔ％、また有機像維の混入率は５〜６５重量％
好ましくは２０〜５５″Ｎｋカである。

有機禮雄状フイフリルの混入率が３０Ｍｋ％未満である
と抄紙時に湿紙のワイヤメツシュからの剥離が悪くなり
、又得られた濾過材の他業効率も低下する。六方、重機
械１状フィブリルの混入率が６０重景％を超えると湿紙
のワイヤからの剥離が悪くなり、不織布（濾過材）ｆ）
斑も多くなる０ カラスマイクロウールの混入率が５％未満になると得ら
れた不織布の空隙率が小さく、濾過性能が悪くなる。一
方ガラスマイクロウールの混入率が３５％重量％を超え
ると、湿紙のワイヤメツシュからの剥離が悪くなり、ま
た得られりＰｆ過拐の特性も柔軟性が乏しく、破壊しや
すくて、取扱い性の悪いものとなり、焼却にょる諷容効
果も小さくなる。

有機繊維の混入率は６５Ｎ（％を超えると湿紙のワイヤ
剥離が急く、また得られる不織布のポーラス化が進み、
微粉塵の捕集効率か悪くなる。一方壱機繊維の混入率が
５％未満であると抄紙時における湿紙のワイヤメツシュ
からの剥離が悪くなると共ＩＣ得られる不織布の強力が
低下し、所定の汚力を得ようとして大量のバインダを使
用すると、それによりｔ濾過性能の低下が著しくなる。

本発明において使用する有機綾雄状フィブリル及びガラ
スマイクロクールの平均繍維径は０．０５〜５μｍであ
ることが好ましく　０．１０〜４μｍ　であることが更
に好ましい。

平均繊維径が太すきると、抄紙の際、湿紙がワイヤメツ
シュから剥離しに〈〈なり通気抵抗係数も低くなって、
微粉塵を捕集する効果が低下する傾向が認められる。ま
た平均繊維径が細すき゛ると、不織布の空隙率が小さく
なり、通気抵抗係数が大きくなって濾過材の圧力損失が
大きくなり、更には抄紙速度を低くする必要も生じて来
て、生産性が低下するという問題がある。

また０、０５未満のガラスマイクロウールを得ることは
現状では困難である。

有機繊維の平均１ｊ’ｌ＃径は３〜３５ｐｍであること
が不織布の空隙率１斑、抄紙時の湿紙のワイヤメツシュ
からの剥離性、微粉塵の捕集効率のうえから好ましく、
４．５〜２５ｐｍでおることが更しこ好ましい。また有
機ｖｌＬ維の平均繊維長は１〜１５＋ｍｓであるとと壽
、が、水中での分散性、得られた不織布の強力及び短繊
維に切断するに要するコストの点で好ましく、２〜１０
闇であることが更に望ましい。有機繊維の断面形状は任
意であるが、断面の長径と短径の比（長径／短径）が３
以下である楕円状繊維を用いると濾過性能が向上するの
で好ましい。

本発明で用いる不織布の空＠率は０．８７〜０．９７．
特に０．８９〜０．９５であることが望ましく、通気抵
抗係数は５×ＩＣ〜６　Ｘ　１０’　ｄｙｎ・ｍｅｔ／
ｌ’ｍ’、％に５’、６　Ｘ　１０’　〜４　Ｘ　１０
’　ｄｙｎ＠ｉｅｅ／ｃｍ’が好ましい。

空隙率が高すぎる場合、あるいは通気抵抗係数が低すぎ
る場合、微粉塵の捕集効率が低下し、空隙率が低すき゛
る場合、あるいは、通気抵抗係数が高すき′る場合は、
圧力損失が高くなって濾過性能が悪化する。

本発明において、有機線維状フィブリルは、メルトブロ
ー法、スプリット法、フラッシュ紡糸法、ポリマブレン
ド溶解法、アルカリｉｔＪ　ｉｋ叩解法などによって製
造されるが、このうちアルカリ減量叩解法によれば抄紙
適性、熱的安定性及びヂ過性能の優れた。ｒｑ　Ｉｎ　
＃ｌｌ状状フィブリル得られるので好ましい。

アルカリ減量叩解法によって有機繊維状フィブリルを製
造するに１．：、線状芳香族ポリエステルと該ポリエス
テルに相溶性がなくアルカリ性溶液Ｋ　’ｏＪ溶の有機
化合物、例えば有機スルホン酸金属塩、ポリアルキレン
グリコール等との混合物を浴融紡糸、延伸し、得られた
榴維を適当な繊維長に切断後アルカリ性溶液で減蓋処理
し。

次いで叩解して、フィブリル化する方法が好適である。

かかる竹状芳香族ポリエステルとしては具体的には、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリエチレンプレフタレー
ト／インフタレート。ポリエチレンテレフタレート／ヘ
キナヒドロテレフタレート、ポリエチレンテレフタレー
ト１５−（′ナトリウムスルホ）インフタレート、ポリ
（ｐ−へキサヒドロキシリレニ／・テレフタレート）、
ポリ（シフｈエニ１０−ル・グロパンイノフタレート）
及びポリエチレンナフタレンジカルゲキシレート類（特
に２．６および２，７異性体誘導体）等があるが、この
うちで屯テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタリンジカ
ルボン酸。

ジフェニルジカルボン酸なとの二官能性芳香族カルボン
酸を酸成分とし、エチレングリコール。

トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、
ヘキサメチレングリコールなどのグリコールをグリコー
ル成分とする線状芳香族ポリエステルが好ましく、とく
に一般式 ％式％） 〔ｎは２〜６の整数を示す〕 で示される繰り返し単位パを主たる構成成分とするポリ
エステルが用いられ、その酸成分、グリコール成分の一
部をそれぞれ他の二官能性カルボン酸、他のグリコール
成分で置きかえてもよいことは言うまでもない。これら
のポリエステルは、所望ならばつや消し剤、増粘剤、顔
料等の添加剤を含んでいてもよい。

一方、ガラスマイクロウールは微細なガラスＭ維であり
、その表面が平滑で本粗面化してぃてもよい。

また有機ｆＩＩ＃Ｉｉとしては、任意の天然繊維、化学
−絣１合成＊ｍを用いることができるが、特にボリグロ
ピレン使維、ポリアミド１Ｌポリエステル峻維等の熱可
塑性合成１１！＃が抄紙時における湿紙のワイヤメツシ
ュからの剥離性を向上させ、不織布の強力を高めるうえ
で好ましく、なかでも有機線維状フィブリルに用いたの
と同様の線状芳香族ポリエステルが最適である。

本発明に用いられる不織布は、前記有機線維状フィブリ
ルパルプ、６１１記ガラスマイクロウールを水罠分散さ
せパルプ化したもの及び前記有機繊維を短かく切断した
ものを所定の割合で混合し、湿式抄紙Ｅ、−により抄造
すること釦よって出来る。抄紙に際し、抄紙特性を高め
、製品強力を高めるな、めの湿潤紙力増強剤、乾燥紙力
増強剤、内添バインダ、外添バインダなどを使用する仁
とは好ましい実施態様である。

次いす、ζ、の不繊布を必要に応じて、ひだ付加工等に
、付し、一過材（可成型加工する。

本発明の一過材は、抄紙時において湿紙がワイヤメツシ
ュから容易に剥離し、円滑に抄紙することができ流体の
通過抵抗が小さく、不純物の捕集性能がすぐれ、しかも
柔軟性をもつための取扱いが容易で、有機物が主体であ
るために成型性も良好であり、（７かも強力が犬きく耐
久性に優れ、また使用後の焼却減容も極めて容易である
。このためこの一過材はエアロゾル等の空気中の微少粉
じん、あるいは湿式の液体中の不純物除去の用途に好適
である。

以下実Ｔ’Ｓ　５ＡＩ　＋−おいて本発明を具体的（（
説明するが、本発明は以下の実施例に拘束されるもので
ない。

なお、実施例において一過材の特性は、下記の方法によ
って測定したものである。

平均繊維径（μｍ）：繊維状フィブリル、マイクロガラ
スウール及び有機繊維を琳独で抄紙し、任意の位置を走
査型電千顯微鏡で撮影しく繊維状フィブリル、マイクロ
ガラスウール昏倍率ｚ　ｏ　ｏ　ｏ１倍有灸繊維２００
倍）。

ランダムに抽出したｑ＆径を１枚当り１０点、計１００
点読み取り算術平均により求めた。

充填車α：　ＪＩＳ　Ｌ−１０７９に基づきシート状物
の目付ｔ、　（ｆ　／　ｍ”　）及び１０　ｔ　／　ｔ
：ＪＩの荷重下での厚さｔ　（ｃｒ−）を求め次式によ
り算出した。

１０４・ｔ×不緘布の補正比重 尚、不織布の禰正比重は次式により求める。

不域布の補正比重＝〔ゼ機概地状フィブリルの真比重Ｘ
混合率（１ｉチ）十マイクロガラスクールの真比重Ｘ混
合４ｉＳ（重ｔ％）十有機練】 維の真比重×混合率（重量％）〕×ＴＴｆ空隙率ε；次
式により求める ｔ　　＝　　１　−　α 圧力損失ΔＰ（■ＨＩＯ）　；濾過材に空気を線速４．
７５ｃｍ　／ｗｅｅで通気させた時の通気抵抗を水柱マ
ノメータにより１求めた。

透過率ｒ７　（ｃｏ／ｃｌ）　’；平均粒任０．３μｍ
のジオクチルフタレー）　（ＤＯＰ）粒子を発生させ、
線速４．７５α／ｓｅｅで濾過材を通過させ、その前後
での空気の一部を採取し、それぞれのＤＯＰ粒子の個数
濃度（ｃｏ、ｃｌ）をダン科学■製４１００型マルチダ
ストカウンタにより側翼し次式により算出した。

ｃｉ　　（入口偵１１個数濃度、１固／１）不織布強力
（Ｋｑ　）　：　ＪＩＳ　Ｐ８１１３に従い＄１ｊ次し
た。

通気抵抗係数Ｋ　（ｄｙｎ・ｓｅｃ　／ｃｍ’　）　：
次式によッテ求めた。

α　ν　ｔ ここでｔはシート状物の厚さくａ）、αは充填車、νｔ
よ通気Ｖ　（ｃ　ｃ／ｃｒＡ／　ｓｅｅ　）　　でアッ
テＪＩＳ　Ｌ１０７９　ＶＣ基づきフラジール穐試験機
を用いて測定したものである、。

実施例 常法によって稗られるポリエチレンデレフタレー）（３
５℃の０−クロロフェノール溶液で測定した極限粘度Ｏ
，Ｓ　Ｓ　）を２９５℃で溶融し、ギヤポンプで重量し
た後２８５℃に加熱された混線スクリューに供給した。

一方１．炭素数８〜２．０で平均グ素数が１４であるア
ルキルスルホン酸ソーダ混合物ｆ１５０℃でギヤポンプ
で計量した後２８５℃に加温されｆｒ前記混裡スクリュ
ーに供給した。アルキルスルホン酬ソーダのポリエチレ
ンテレフタレートに対す不飢合率ｈ４ｒ、ｉ伜である。

混線スクリューで混合’　ｆ：ブレンドポリマーに押し
出し成型してナツツ択の成型物を得た。

この得られたグツズを乾燥後環状スリットの一部が開口
【７た馬蹄形の開口部１Ｆｆ：ｒ４．つノズルを有する
ものを使μして１也出し、常法に従って溶融紡糸し中空
糸を得た。これら原糸を合糸、延伸、トセットし、１７
万ｄａのトウ（本繊維デニール１．５）を得た。

このトウをギロ、チンカッターで３瓢の長さに切断した
後、浴比ｌ：　ｔｏｏ　　で９８℃±１℃に保ったカセ
インーダ水溶液（ａｏｒ／ｚ）に投入し、撹拌しながら
所定時間処理し、水洗、乾燥した後、水に分散し、濃度
１％のスラリを能谷理磯■製ディスクリイファイナで叩
解し／ａ維状状フィブリルパルプｔ−（Ｉ　タ。

一方、ガラスマイクロ１ン−ルを水に分散させ、濃度１
重ｆ％のスラリーとし、前記ディスクリイファイナを通
しガラスマイクロ１ンールのパルプ？得た。

ｔたｒ１線径、咳ｎ長を種々変更、したポリエｔレンチ
レフタレ−１・短繊維を用意し、各パルプと短線ｆｅ’
を所定の混合ｔになるよう番゛こ描合し、混合されたス
ラリーにパルプ本藍に対して１重量−のＰＶＡ繊維状バ
インダ（φラクラレ製）をｔ５加し、さらにパルプ鎖ｙ
Ｌ１．５　ｔ　／　７．９　ＬとなるようＶｒｌｆＡ度
閑整し、東洋■機■製タッピ式スタンダードシートマシ
ンで抄紙し、軽いコーチロールにより脱水し、ワイヤメ
ツシュより剥離し所定の条件で乾燥した。

その乾祿された不織布を所定のメラミン水溶液で浸漬し
、乾燥熱処理して不織布濾過材を得た。

実験条件および結果を次表に示す。

表からも明らかなように１有機締維状フィブリルの混入
率が６０重量％を超えると不織布の斑がやや存在し、ワ
イヤメツシュからの剥離性が悪くなり（Ａ７）、一方混
入軍が３０重１１１未満になると、ワイヤメツシュから
の剥離性、０．３μｍＤＯＰ粒子の補薬効率共に悪くな
る（）に１８）。

ガラスマイクロクールの混入率が３５貢ｉｔｓを超える
と、焼却における派容注、が著しく悪化しく４１５　Ｌ
混入率かり１％未満では、不織布の空隙率が低くなり、
濾過特性（圧力損失と０．３μｍＤＯＰ粒子の透過率の
１４１１係）が冨しく悪くなる（Ａ８　）６ また有Ａ＃ＰＬ雄の混入率が６５重量％を超えるとワイ
ヤメツシュからの湿紙のぶ１麺性が悪く、不織布の０　
、３　ｔｔｍ　ＤＯＰ粒子の捕集幼名が−み＜（Ａ１６
）、混入率が５重量チ未満では不能布の強力が大巾に低
下する（４１　？　）。

これに対して、本発明の濾過材は、抄紙性。

減容性、濾過特性にイ嵌飢ている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　有機轢維状フィブリル３０〜６０重量％。 ガラスマイクロウール３〜３５Ｎ量う、及び有機繊！５
   〜６５重量％よりなる不織布で構成されたことを特徴と
   する濾過材。 ２、　不織布の空隙率が０．８７〜０．９７であり、か
   つ通気抵抗係数が５Ｘ１０’〜６　Ｘ　１０５ｄｙｎ・
   Ｓｅｃ／Ｃｒｎ’　　である特許請求の範囲第１項記載
   の濾過材。。 ３、　有機繊維状フイフーリルの平均繊維径がＯ，ＯＳ
   〜５μｍ、ガラスマイクロクールの平均繊維径が０．０
   ５〜５μｍ、有機幡維の平均々維径が３〜３５μｍであ
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の濾過材。 ４、　有磯緻維の平均繊維長が１〜１５ｍである特許請
   求の範囲第３項記載の濾過材。 ＆　有機線維状フィブリルが一般式 （ｎは２〜６の整数を示す） で表わされる繰り返し単位を主とするポリエステルより
   構成されている特許請求の範囲第１項乃至第４項のうち
   のいずれか１項記載の濾過材。