JPS60216818A - 円筒形繊維状構造体およびその製造方法 - 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】 本発明は円筒形の繊維状構造体、特に、各種の流体浄化
用の深さフィルタとして格別有効な不織、合成、重合に
よるマイクロファイバーで構成した円筒形の繊維状構造
体に関する。

ステープルおよび連続形状による天然繊維および合成繊
維等種々の材料で製造した不織構造体が多層型フィルタ
用としてはるか以前から公知であり、使用されてきた。

かかる多層型フィルタは一般に一足範囲の径の孔を有し
ている。薄いフィルタ材の場合、浄化せんとする流体の
粗大粒子は大径孔を通り抜けてし筐う。しかし、このフ
ィルタ材を通った廃液が次に、同質の第２層に流入する
ようにしたならば、流体中にろ過されずに残った粒子の
幾分かはより微細な有孔部分でろ過される。

同様に、同等の第３フィルタ層を設ければ、粗大粒子は
一層良くろ過され、ろ過動率をさらに向上させることが
できる。厚い層のフィルタ材を使用すれば、合計厚みで
同等の多層を使用する場合と同一の効果が得られる。こ
のように、ろ過動率を増加させることができるのが、多
層型フィルタを使用する１つの理由である。

特定用途に有効であるためには、多層型フィルタは必須
の効果、即ち、流体中に存在する特定寸法の粒子を妥当
な範囲でろ過することができなければならない。フィル
タ性能判断のもう１つの基準は一定用途において閉塞す
るまでに至る時間、即ち、フィルタに作用する圧力が十
分な流を保持するために望筐しくないまたは妥当でない
力を加えなければならない値か、また社フィルタが収縮
して、一体性が損われ、廃液による汚染の危険が極めて
大きい値になるまでの時間である。

フィルタの寿命を伸長させるためには、多層型フィルタ
は上流側の万が密度が低くなるようにするため、上流側
の孔径を比較的大きくし、下流側の孔径を小さくするの
がこれまでの一般的な方法であった。密度に差をもたせ
たことによって、汚染された流体は徐々に小径の孔を通
るようになり、流入する流体からろ過した粒子はその寸
法によって、別々の層に至り、よって、フィルタエレメ
ントは流れに影響を与えることなく、より多くの固形粒
子にＩｒＩ応することができ（塵埃ろ過性能が優れる）
、その結果、多層型フィルタの有効寿命が伸長する。上
述したことを理論的に言えば、下流側の細孔を閉塞させ
てしまうおそれのある粗大粒子は上流側の大径孔でろ過
されてしまうため、フィルタの寿命は伸長するというこ
とである。

しかし、フィルタ材の密度はそれ自体、使用中のこのフ
ィルタ材のろ過性能を左右する重要な要素であ。フィル
タの好適＠艮は次の２つの要素によって決まる。

（１）塵埃ろ過性能を向上させるためには、多層型フィ
ルタのを隙率８？５Ｉ能な限り大きな値とする必要があ
る。この理由は織り金網で製造した砂利スクリーンを寸
法は同一だが、穴が単一である金属板と比較してみると
理解できる。金属板は一つでも大き過ぎる粒子があると
閉塞してし１うのに対し砂利スクリーンの方は閉塞する
までには多数の粒子が塞まることを要し、従って、より
長期に亘り、使用できる。

（２）　繊維状の多層フィルタの場合、空隙率には上限
があり、それ以上にすることは望ましくない。

を隙率が増大すると、繊維状の深さフィルタはそこを通
過する流体の発生する圧力降下によって、より容易に圧
縮される。これは流体に粘性がある場合には、を隙率が
大きいと、フィルタ材は極く微かの圧力差で収縮してし
まうという問題がある。

フィルタは収縮すると、孔は一層小さくなり、圧力差は
増大しその結果、さらに収縮することになる。そして、
圧力を急速に上昇させると、高空隙率のフィルタに対す
る予想に反して、フィルタの寿命は伸長するどころか、
短縮される。フィルタの密度を極めて低い値にする（高
を隙率）と、フィルタは極めて軟質となり、このため、
通常の取扱い時に容易に損傷されてしまう。

このように、を隙率には実際上、上限があり、その値は
フィルタを使用する線圧力差いかんによるのである。ど
んな用途の場合でも、最長のフィルタ寿命が得られる最
適な空隙率がある。

上述したように、繊維状材料による多層型フィルタを提
供し、および直径が徐々に変化する多孔性とし且つ浄化
する流体の流れ方向に向けて密度が増大する密度曲線と
することにより有効寿命を伸長させようとする試みがこ
れまで行われてきた。

かかる努力は幾分成功したものもあるが、フィルタの構
造は実質上、限定されていた。これらには孔の直径を変
え得る範囲が狭小なことにより寿命が比較的短かいこと
、および粘性流体の場合、筐たは流体の流量が極めて大
である場合、圧縮により孔の直径が縮小することである
。

本発明は特に、多層型フィルタとして、効果的な円筒形
の繊維状構造体およびこれまで使用されてきた円筒形の
繊維状多層型フィルタの欠点をおおむね解決する上記構
造体の製造方法を提供することである。本発明の詳細な
説明から明らかなように、本発明による円筒形の繊維状
構造体はこれまで利用可能であった型式の円筒形の繊維
状構造体フィルタに比べて、フィルタの寿命が長いこと
、即ち、ろ過動率は同等だが塵埃ろ過性能に優れる、ま
たは寿命は同一だがろ過動率に優れる、もしくはろ過動
率と塵埃ろ過性共に優れるという特徴を備えている。こ
のフィルタはまた、これまで利用可能であった市販の円
筒形の繊維状多層型フィルタがろ過可能であったよりも
はるかに微細な粒状汚染物質を除去し得る性能を備えて
いる。

本発明に従った方法によると、以下に詳細に説明するよ
うに、合成重合材料を押出しによって繊維化して高速ガ
ス流とし中空または環状の円筒形構造体の形状の機械的
にもつれまたは絡ませた繊維集合体として製造されんこ
の方法およびその製品を検討していく過程で、幾つかの
意外な観測結果が得られた。

（−空隙率を増大させ（＠度を低下させることによって
）ても、全体的に、フィルタの寿命は微かしか伸長しな
かった。

（６）　研究の開始時、繊維の直径は異なるが、その他
の点では同等である２つのフィルタを比較した場合、微
細繊維によるフィルタの方がより圧縮され易いであろう
と考えた。この予想に反して、２つのフィルタの密度、
即ち、空隙率が同一であれば、微細繊維によるフィルタ
と粗質繊維によるフィルタとの圧縮抵抗性はほぼ等しい
ことが分かった。この発見の結果、直径約１．５μ常程
度の繊維を使用して、円筒形のフィルタ構造体を調成し
たが、良好な圧縮抵抗性のあることが分かった。直径約
１．５乃至２．５μ扉の繊維を使用して製造し繊維状集
合体の環状厚みが約１．５ｃｒｒＬ（０，６インチ）の
円筒形フィルタ構造体、またはここでしばしば呼ぶよう
に、円筒形フィルタエレメントは直径０．３μｍはどの
細菌を極めて効果的に、例えば９９．９９９９５６以上
のろ過動率でろ過した。

（ｃ）　これら極めて微細な繊維で製造した多層型フィ
ルタによる望ましい特性を勘案して、下流側には微細繊
維、上流側には粗質繊維を使用し、全体の空隙率を一定
にした円筒形のフィルタ構造体を調成した。これらフィ
ルタ・エレメントは直径０．３μｍはどの細菌微生物の
ろ過率が例えば、９９．９９９Ｘと非常に高性能である
ことと、従来の粗質な円筒形多層型フィルタ・エレメン
トの塵埃ろ過性能に匹敵する比較的大きな塵埃ろ過性能
を備えていることとを組合わせたものである。

本発明による円筒形の繊維状構造体は不織、合成、重合
のマイクロ・ファイバーの繊維状集合体を備え、この繊
維状構造体線少なくともその相当部分、好ましくは少な
くとも主要部分における半径方向に測定した場合の空隙
率がほぼ一足とする。

マイクロ・ファイバーは繊維間の結合が１１とんどなく
、機械的なもつれまたは絡み合いによって相互に固着し
である。本発明によるフィルタ構造体は中空、開放の比
較的剛性な中心支持部材または心を装着して支持しマイ
クロ・ファイバーの繊維状集合体がこの支持部材の外側
になるようにすることが望ましい。また、はとんどの用
途の場合、繊維状集合体の９隙率はおおむね一定で、こ
の窒隙″４を一定に保持する一万、円筒形の繊維状構造
体を製造する間に、繊維の直径を徐々に変化させること
によって、この集合体の少なくとも一部分が半径方向に
測定した場合、徐々に変化する繊維直径の構造体である
ことが望ましい。

本発明に従って、円筒形の繊維状構造体を製造する方法
は （ａ）　繊維化金型から合成１重合材料を押出し回転心
棒にｉｔたは複数のガス流を当て、心棒と作動状態でロ
ールを形成することによって押出した重合材料を細くす
る段階と、 （６）　心棒に巻取る前に、合成、重合マイクロファイ
バを相互に結合しまたは溶着しない温度まで冷却し、繊
維対繊維の結合をおおむね解消する段階と、および （Ｃ）　形成するロールによって、心棒に巻取ったマイ
クロ・ファイバーの外面に力を作用させ、円筒形構造体
を形成しながら、冷却したマイクロファイバーを不織、
繊維状集合体として、集積させる段階とを備え、工程変
動要素を制御して、半径方向に測足した場合、相当部分
、好ましくは少なくとも主要部分の空隙率がおおむね一
定である集合した繊維状集合体を提供するようにする。

特に、粉質繊維の場合、マイクロファイバー流が心棒ま
たは形成されつつあるロールに当たる前に、冷却流体を
噴出させて、マイクロファイバーの冷却化を促進し、繊
維間の結合をより効果的に防止することが望ましい。

さらに、細くしたマイクロファイバーをおおむね繊維の
溶解または軟化点以下の温度に保持した形成ロールに当
て、さらに、マイクロファイバーを回転心棒に搬送し、
冷却する前に、冷却し、よって、繊維同志の望ましくな
い結合のおそれをさらに少なくすることが望ましい。マ
イクロファイバー流祉少なくとも主要部分が先ず、形成
ロールに接触しくさらに、冷却される場合）、そこから
回転心棒に搬送するようにして、形成ロールおよび心棒
方向に向けることが望ましい。また、形成ロールが湿っ
ている場合、特に、マイクロファイバーを心棒への巻取
りを始めるとき、マイクロファイバーの心棒への搬送が
よりよく（より均一に）行えるため、始動はより均一に
行うことができる。

即ち、望ましくない層同志の結合が少なくなり、最小凝
集による円滑な巻付けおよびより規則的、または均質な
繊維とすることができる。

さらに、この装置は２次空気の自由な流入を許容するよ
うに設計し、新たに形成した加熱繊維を急速に冷却し得
るようにすることが望ましい。

本発明は添付図面を参照することによって、一層良く理
解し得るであろう。先ず、第１図を参照すると、本発明
に従った円筒形繊維状構造体の形成用装置が示してあり
、この装置はモータ駆動の押出機１１によって溶融樹脂
を供給し、またヒータ１２から、加熱圧縮気体、好筐し
くは空気を供給する繊維化装置または繊維化用金型１０
を備えている。この繊維化装置１０は溶融樹脂を繊維に
変える多数のｊｌ（」出ノズル１３を備えている。第１
図に示した好適実施態様では、押出機１１から繊維化装
置１０に供給した加熱樹脂（または重合体）が圧力（繊
維化空気圧）によって、各ノズルから噴出する。全体と
して１４で示し、樹脂として形成した溶融感熱プラスチ
ック重合体のマイクロファイバーがノズル１３から押出
され、このマイクロファイバーを円筒形の形成ロー＃１
５方向に上方に圧送する上述の加熱気体流によって、細
くされる。この形成ロール１５は動力能動で回転し、好
ましくは往復運動もする心棒１６と作ＴＪＪ回転状態に
ある。この形成ロール１５は例えば、その内部に非加熱
の外気を通過させて冷却することができる。支持手段を
設けたフィルタ構造体を形成する場合、心棒上にマイク
ロファイバーが集積し始める前に、心棒上に１または複
数の開放した比較的剛性な中央支持部材筐たはフィルタ
コア１７（第３図に詳細に示したような）を取付ける。

別の方法として、以下に説明するように、低圧で使用す
る場合には、中央支持部材またはコアは必要とせず、む
くの心棒上に直接、円筒形フィルタ構造体を形成するこ
とができる。この心棒１６およびフィルタ・コア１７は
両者間の摩擦またはばね、その他の装置側れかを利用し
てコア１７が心棒１６と共に回転するように設計する。

形成ロール１５は回転自在なように、即ち、心棒１６ま
たは心棒１６に集積した繊維状材料、あるいは心棒１６
に取付けられるフィルタ・支持用コア１７（第３図に図
示）と接触するとき、回転自在なように、軸受に取付け
ることが望ましい。

さらに、形成ロール１５は例えば、軸受に回転可能なよ
うに取付けた軸９上で作動する空気シリンダ１８によっ
て偏倚させることが望ましい。この空気シリンダ１８は
軸９を介して、心棒１６方向またはこれから離隔する方
向に、制御状態で形成ロール１５に対し偏倚力を作用さ
せる。空気シリンダの摩擦特性と付着する繊維の特性如
何によって、軸９の振動を減衰し形成ロール１５の撮動
を防止することが望ましいこともある。

心棒１６は一般に、約５０乃至５００　ｒｐｍのモータ
（図示せず）で回転しおよび第１図に示した好適実施態
様の場合、一般に、毎分当り約３．０憤（１０フイート
）乃至約９１．４餌（３００フイート）の速度で軸方向
に往復運動する。往復運動する心棒のストローク長さは
形成される円筒形フィルタ構造体の所望の長さ如何によ
る。

特に、比較的粗質の繊維体を製造する場合、ノズル２０
によって、繊維流の片側または両側から微細分割した水
滴１９または他の冷却流体の懸濁液を噴射し、押出ノズ
ル１３の少し上方、例えば２．５乃至１２．７ｃｍ（１
乃至５インチ）のところで繊維流に当るようにし、マイ
クロファイバーを冷却し、繊維同志の結合を防止するこ
とが望ましい。

作用について説明する。マイクロファイバーは全体とし
て、少なくとも１部が形成ロール１５に当るようにして
、形成ロール１５および心棒１６に向けて上方に噴射さ
れ、この形成ロール１５から回転往復運動する心棒１６
に取付けたフィルタ・コア１７に連続的に搬送される。

心棒１６が往復運動し、回転することにより、フィルタ
・コア１７に付着する円筒形繊維集合体の直径は増大す
る。

一般に、繊維流１４の少なくとも主要部分が心棒１６で
はなく、形成ロール１５に当たることが望ましい。これ
は、その結果、望ましくない繊維間の結合がほとんど、
または全くない、即ち、繊維同志の結合がおおむね存在
しない、より均質で、より再生産可能性ある製品を得る
ことができるからである。

ある条件下、特に、直径約１．８乃至２マイクロメータ
以下の繊維を集積させる場合、第２図に示したよう雇補
助集積部材２２を使用すると有利である。この部材２２
は平坦な薄板またはプレートで構成し形成ロールに対し
て静止状態であるようにすることができる。別の態様と
して、この部材２２は穏当な半径とし、凹状側部を下方
の繊維流方向に向けることができる。１端縁が形成ロー
ル表面より約０．２５ｃＩｒＬ（０，１インチ）以内と
なるように取付けることが望ましい。この補助集積部材
２２はブラケット２３により、形成ロール１５を支持す
る枠２４に固着される。部材２２の機能は形成ロールを
迂回してしまう微細繊維を集積させるためである。これ
ら繊維は部材２２上に集積すると直ちに形成ロール１５
に搬送され、その後、回転往復運動する心棒１６に搬送
される。

樹脂または重合材料を繊維化するための装置は様々な形
態とすることができ、その多くは特許および文献に記載
されている。例えば、１９５６年８月発行の産業とエン
ジニアリング化学（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ａｎｄ　Ｅ
ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）第４８巻
、８号に掲載された論文「超微細感熱プラスチック（５
ｕｐｅｒｆｉｎｅ　Ｔｈｅｒｒｎｏｐｌα５ｔｉａ　Ｆ
ｉ−ｂげ８）」を参照するとよい。樹脂流は不連続（即
ち、個々のノズルから噴射する場合）または連続（即ち
、溝穴から噴射する場合）とし、空気流も同様に連続ま
たは不連続とすることができる。さらに、２以上の異な
る重合体材料からフィルタ・エレメントを製造する場合
には、これら設計要素を組合わせることもできる。

また、多数の工程変動要素を制御して装置の制限内で繊
維直径と空隙率の任意の組合わせを選択することができ
る。以下に示した例から明らかなように、第１図の装置
を作動させる場合、次の４つの変動要素を用いることが
望ましい。

Ｌ（１）　繊維化金型への樹脂（または重合材料）の吐
出量 この量は押出機の発生圧力イその速度を変えることで増
減し調節することができる。この吐出量が増大すると、
繊維祉粗質となり、付着した円筒形繊維の空隙率は減少
する傾向となる。

（２）繊維化気体流量 この流量は気体、一般には生気の繊維化金型への吐出圧
力を変化させることで調節することができる。気体流の
流量が増大すると、繊維直径１ま小さくなり、空隙率は
増大する傾向となる。

（３）形成ロール圧力 形成ロール圧力は空隙率を一定に保持し得るように変化
させる。例えば、繊維化気体流量を減少させ、マイクロ
ファイバーの直径を増大させる場合には、形成ロール圧
力を減少し一定の空隙率を保持する必要がある。

（４）繊維冷却媒体の量および種類 これには２次空気量、金型とコレクタ間の距離（下記、
参照のこと）、繊維が当ることが望ましい形成ロールの
温度、液状冷却剤の吐出量および種類、心棒の回転およ
び往復運動速度がある。繊維直径が約３乃至６μ情以下
の場合、水冷却は必要ないが、使用することはできる。

上記種々の冷却媒体の集積繊維の密度に対する影響は変
動するので、経験的に定める必要がある。

形成した円筒形フィルタの性質に影響を与えるが、好適
な作動状態下で一旦、設足したならば、変える必要のな
い上記以外の工程変動要素には次のものがある。

（１）　繊維化金型とコレクタ間の距離ＣＤＣＤ）が過
大であると、繊維は形成ロール上に集積する前に、結束
してしまい（「ロープ化」現象）、その結果、均質でな
い製品となる。ＤＣＤが過少である場合には、集積した
ときの繊維の冷却が十分でなく、溶融または軟化する結
果々なり、フィルタ材として使用した場合、空隙を閉塞
し、繊維状集合体を通る流体の自由流を妨害する傾向と
なる。

最適なりＣＤは繊維の直径と速度および繊維の冷却速度
如何により試行錯誤によって足めるのが最良である。

ＤＣＤは制御変動要素として用いることができ、実際、
本発明開発の初期段階ではようようにしたが、上記４つ
の変動要素を変えることの方が容易であり、且つそれで
十分であることが分かったので、ＤＣＤの調節は止めた
。

（２）　繊維化金型に供給される樹脂または重合材料の
温度は製品の性質に大きな影響を及ぼす。この温度を高
くすると、繊維の直径は細くなるが、過度の高温の場合
、重合によって、樹脂の分子重量が大幅に減少するばか
りか、極めて短かい繊維および縦糸となる。最適温度は
重合材料、必要な構造体の種類、および、例えば樹脂の
流量に関係した押出機の寸法など使用する機械の特性を
含む様々な因子によるので、試行錯誤にてめるのが最良
である。

（３）　繊維化生気の温度は樹脂温度の約２８℃（５Ｕ
’Ｆ）以内に保持してあれば比較的軽微な影響しか与え
ない。

（４）形成ロールの温度は例えば周囲温度付近の低温と
し回転往復運動する心棒に搬送する前に、形成ロール上
に集積した繊維の繊維間融合を阻止する効果が得られる
ようにすることが望ましい。

（５）心棒の回転速度。高速回転は繊維間の結合を防止
することができる。

（６）心棒の往復運動速度。往復運動速度が早ければ、
繊維間の結合を防止する効果がある。

本発明の方法によって、円筒形繊維状構造体を回転心棒
上に形成する間に、繊維の円筒形集合体上に作用する形
成ロールの偏倚力を変化させることによって、はぼ一定
のを隙率を保持する一方、樹脂および繊維化空気流量を
変化させることによって、半径方向に測定した場合の上
記繊維状構造体の繊維直径を構造体の１部分から別の部
分にかけて、連続的に、またはステップワイズに変える
ことができる。ｌＫ８図から明らかなように、を隙率が
一定であれば、空隙直径は繊維の直径によって変化する
。本発明の方法によって、空隙直径は任意の方法で、フ
ィルタの１部分から別の部分にかけて、連続的に６、ま
たはステップワイズに変化させることができる。

円筒形繊維状構造体の外径が所望の値になったときに、
形成ロール１５に至る樹脂流および突気流を停止し形成
ロール１５の偏倚力を反対にし心棒１６を停止して作業
を中断する。形成し了えた円筒形繊維構造体をコアと共
に、心棒１６から取外す。この円筒形構造体の両端を切
断して、所定の長さにし複数のコア１７を使用した場合
には、さらに切断して、各部分に分離しここで、フィル
タ・シリンダ、フィルタ・エレメントまたは単にエレメ
ントと称するそれぞれの円筒形フィルタ構造体を形成す
る。本発明による円筒形フィルタ構造体は第３図に示し
である。全体として３０で示した円筒形フィルタ構造体
は中空の支持コア１７および不織の合成重合マイクロフ
ァイバー３１−’Ｆ備えている。

上述したように、ある用途の場合には、本発明の円筒形
繊維状構造体は内部支持手段、即ちコアを使用せずに、
直接、心棒上に形成する方が望ましい。しかし、はとん
どの用途にはフィルタとして使用される上記構造体は収
縮または元の状態を損わずに、２．８　＋１４／ｃＩｒ
Ｌ”　（４０１ｓｉ　）以上の圧力差に耐え得ることを
要する。高性能で長寿命であるという望ましい特性を兼
ね備えた本発明によるフィルタ構造体の未結束繊維状集
合体のを隙率は一般に非常に大きい値なので、内部支持
部材を使用しなかったならば、この圧力差に耐えること
ができず、収縮してしまう。従って、＃よとんどの場合
、集積した繊維または繊維状集合体を支持し得るように
設計した中をの有孔、または開放した比較的剛性の中央
支持部材またはコア上にフィルタを形成することが望ま
しい。この中央支持部材またはコア１７は第３図に一般
的な支持円筒形フィルタ構造体の斜視図で示したように
、開放し、または性質上有孔性であることを要する。こ
れは、コアの中心部（フィルタの外側う内にろ過した流
体流が通過したのを許容しまたは逆にろ過すべき流体が
フィルタ構造体の中空中央部から繊維状集合体（両側）
Ｖ３に通過するのを十分許容する必要があるためである
。一般的に、必須の支持を行なうためには、外側に集積
した繊維集合体に向かい合って、比較的剛性なコアは好
ましくは０−６ａｎ（’Ａインチ）以下、一般に１．３
ｃｍ（％インチ）以下の間隔で開口部３２を備える。

中央支持部材、即ちコアは例えば、合成樹脂を射出成形
筒たは押出して、あるいは金属を従来の方法で加工する
など様々な材料および方法によって製造することができ
る。必要はないが、コア扛その外側に多数の小突起を設
け、マイクロファイバーをコアの外側に固着する上で効
果があるようにすることもできる。

別の実施態様としては、繊維同志の結合が繊維状構造体
形成の最初の段階中に行われるような条件下即ち、繊維
冷却媒体の種類と量が最小になるような方法で作業し次
の後、繊維同志の結合がおおむね解消し得るような条件
下で本発明による方法を実施する。こうして形成した構
造体は従来の使用圧力下でエレメントが収縮するのを阻
止するのに必要な内部支持体を備え、自然結合した構造
体部分（中央支持部材）祉幾分ろ過性能を有するという
利点も得られる。

例えば、約０．３５乃至１．７６　ｋｇ／ｃｍ２（約５
乃至２５　ｐｓｉ　）の範囲の極めて低圧の場合は、本
発明による円筒形の多層型フィルタは平滑な心棒上に直
接、形成しコア無しで使用することができる。

勿論、円筒形のコア無しフィルタ構造体を製造し、その
後内部にコアまたは中央支持部材を嵌装することも可能
である。

本発明の方法によって製造した好適な繊維状構造体は繊
維同志の結合がほとんどなく、機械的なもつれ、または
絡みによって相互に固着させた不織、合成重合マイクロ
ファイバーを備え、繊維状集合体の空隙率が一般に、約
６０乃至９０′）６、より好１しくは約６４乃至９３′
）６、さらに好１しくけ約７５乃至８５九の範囲内でお
おむね一定であるようにする。樹脂として、ポリプロピ
レンを使用する場合には、最適な空隙率は約８２九とす
る。

一般的に、本発明による円筒形繊維状構造体の環状厚み
は、特に、多層型フィルタとして使用する場合、１．０
乃至２．５ｃｍ　（０−４乃至１インチ）、より好１し
くは１．３乃至２−Ｏｖａ（υ、５乃、ｉ０．８４ンテ
フ、さらに好ましくは１．５乃至１−８ｃＩｒＬ（０，
６乃全０．フインチ）の範囲とする。次の例から明らか
なように、本発明の円筒形フィルタがこれら特徴を兼ね
備えることによって、フィルタ性能は向上し塵埃ろ過能
力１には寿命も向上する。

不発明に従い、特に使用するのに適した重合材料はポリ
オレフィン、特に、ポリプロピレンおよびポリメチルペ
ンテン、ポリアミド、特にナイロン１１、ナイロン１２
、およびポリエステル、特にポリブチレン、テレフタル
酸塩およびポリエチレン・テレフタル酸塩のような感熱
プラスチックでおる。

不発明による方法はまた、適当な溶媒を用いて、樹脂溶
液にも適用することができ、この場合の温度は周囲温度
以下に変えることができる。この場合、繊維が集積する
前に、溶媒は少なくとも大部分蒸発させて、繊維同志の
結合を防止することができる。

一部分、■合体とした熱硬化樹脂）：ｉ：繊維化するこ
ともできるが、作業が複雑となるため、この樹脂を用い
て作業を開始するのは望ましくない。

繊維の直径は約１．５μｍ以下から約２０μｍ以上まで
変えることができる。しかし製品の空隙率が好ましい７
５乃千８５先の場合、繊維直径が約２０μｍ以上となる
と、エレメントは極めて粉質と’１１９、ろ適用途とし
てほとんど効果がなくなる。

繊維のアスペクトレインョは例文ば１，０ＵＯＪＪ上と
大きい値である。実際、顕微鏡を用いても、繊維端部を
見出すことは難しいので、長さ対直径の比をめることは
極めて困難である。

例えば、製造前に繊維流内に添加する方法によって、本
発明に従い、活性炭、イオン交換樹脂等の様々な添加剤
を円筒形繊維状構造体中に含授させることができる。ま
た、不発明による円筒形繊維状構造体は任意の長さで形
成することができる。

この円筒形繊維状構造体は例えば、外部支持手段および
出来上ったフィルタ要素を使用する時短のフィルタ構造
体に嵌入するような形状とした端部キャップを備えるよ
うに、さらに加工することができる。

ここで使用する「繊維同志の結合かはとんとない」とい
う表現は本発明に従った円筒形繊維状構造体の繊維状集
合部分を構成するマイクロファイバーの性質を表現する
ものである。マイクロファイバーは機械的にもつれ、ま
たは絡み合わせる。

この機械的もつれによって、この構造体の繊維状集合体
部分は構造上、一体性を備えるに至る。

１０倍乃至１００倍の顕微鏡で調べてみると、フィルタ
構造体の繊維状部分は無作為な繊維同志の結合を示すが
、この納会程度はフィルタの機能を着るしく損わず、ま
た、フィルタを構造上、一体化させる作用を行なうほど
ではない。さらに、突起がなく、すっきりした平滑な形
状をした繊維と相当に繊維同志が結合した構造体の繊維
に一般的に見られる分離不能な繊維塊とをピンセットで
分離させることも可能で必る。

ここで使用する「空隙率がおおむね一定」という表現は
円筒形フィルタ構造体の繊維状集合部分の平均空隙率が
約１乃至２嵩以上は変動しないことを意味する。空隙率
または別の手段として、密度の測定は５Ｕ字形シリーズ
のゲージを使用して行なった。ゲージの直径は逐次的に
竹なう測定結果間の差が形成された円筒形フィルタ構造
体の集積した繊維における合計を隙率の電に相当する値
となるように選択した。−足置の重合羽料または樹脂を
吐出し、各ゲージの直径になるまでの＆ｌｆ’時間を記
録した。同一条件の基、平均時間内でこの方法を反復し
、ｌＯ不のフィルタシリンダを連続的に製造した。この
方法による空隙率は約２３１６の範囲内、微細繊維の場
合、約１九の誤差範囲内で正確であることが分かった。

第８図および以下の第］懺に掲げたように、空隙率が８
２９６と一足であり、全体の繊維直径が一足である（但
し、エレメントによって１．９乃至１２．６μｍの差が
ある）フィルタ・エレメントのろ過半は例えば帆５μｍ
あるいはそれ以下から４０μ情の範囲で震動する。

極めて広範囲の最終フィルタに対し予備ろ過を行なうこ
とができるため効果的である１つの実施態様は繊維の直
径が下流側の約１．９μｍから上流側の約１２．６μｍ
まで変動し、密度が一定でめるニレメントラ形成する方
法を用いて、形成ロール圧力、樹脂量、繊維化空気量、
および〜動水の量を漕節した。繊維の直径を形成する方
法は例えば、ある場合には、微細繊維の比率を高くする
のが効果的でめ９、他の場合には、より粉質の繊維の方
が好ましいというように様々に変えることができる。一
般的な予備フィルタの用途の場合、繊維の直径は漸増す
るように製造しである。かかる構造の場合、エレメント
を円筒形部分Ｎに分割するならば、各分割部分は繊維の
重置（および体積）が同一であり、各分割部分の繊維の
直径は隣接する下流部分と比べて、係数Ｆだけ大きい値
である。

この係数は次式からめられる。

例えは、分割部分数が２０である場合（Ｎ＝２０）係数
Ｆは１．１０５となる。

予備ろ過と粘体ろ過能力を兼ね備えた別の実施態様Ｌ１
フィルタの下流部分を直径が一定の繊維を用いて製造す
る一層、上流部分岐下流部分の繊維直径から多少、大き
い直径までの繊維で製造する。繊維の直径が一定である
フィルタの下流部分が繊維状フィルタの全面積に占める
割合は約２０乃至８０　Ｘとし、従って、フィルタ・エ
レメントの上流部分の構成比率は約８０乃至２０九とす
ることができる。１つの好適実施態様は体積比で５０５
１６のエレメントの繊維直径が１．９μｍ（下流部分）
と一定であって、上流部分の繊維直径が徐々に変化する
構造体、即ち繊維直径が１．９マイクロメータから８乃
至１２μ情の範囲内となる構造体としたフィルタ・エレ
メントである。別の実施態様は少し大きいが一定の繊維
直径部分が直径８μ情の繊維を有し、繊維直径を徐々に
変化させた部分の繊維直径は８μ毒から１２乃至１６μ
ｍの範囲とする。

さらに別の好適実施態様は、フィルタの下流部分を空隙
率および繊維直径が一定であるように製造し、上流部分
は上述した繊維直径および前述したを隙率を有する。

フィルタエレメント紘直径１．６μ情程度の繊維を使用
して製造した。さらに微細な繊維も使用することができ
るが、生産率が徐々に低下し、また繊維の付着が一層困
難となり、装置の作動部分に集積しない割合が一層大き
くなるので、望ましくない。他のエレメントは直径１６
μ常程度の粉質繊維を使用して製造したが、このエレメ
ントのろ過性能は極めて大きいので、実用性には限界が
あり、または、密度を極めて高くした場合には、塵埃ろ
過能力は比較的劣る。しかし、下流部分を直径１３μｍ
以下の繊維で製造したフィルタ・エレメントはある場合
に祉、上流層の直径を１６μ脩またはそれ以上まで変化
させたことによる利益が得られる。

本発明によるフィルタ・エレメントは空隙率が６４乃至
９３３１６で変動するポリプロピレン樹脂を用いて製造
した。約６４乃至９３Ｎ以上のを隙率だと、例えば０．
３５乃至０．７　ｋｇ／ｃｍ”　（５乃至１Ｏｐｓｉ　
）程良の比較的低い圧力差で変形しその結果、突膝直径
が変化してしまうので、望ましくない。

をＮ率が低下すると、フィルタ寿命も短かくなるので、
はとんどのフィルタの使用範囲、即ち約２．８１乃至４
．２２　ｋＷ／ｃｒｎ”の圧力差のある場合には、約７
５５Ａ以下の空隙率は一般に望ましくない。その例外は
、実際的な繊維直径範囲、例えば１．６乃至２．０μｍ
の下限直径の繊維を用いてフィルタを製造するときＫは
、空隙率を小さい値にしてよい場合である。かかるフィ
ルタは空隙率を大きくした場合よりもより微細な粒子を
ろ過することができ、この理由によって、効果的である
。繊維直径約１．６乃至２．０μｍ以上の繊維で製造し
たフィルタ・エレメントを使用し約２．８１乃至４．２
２に９７ａｍ”　（４０乃至６０　ｐｓｉ）の圧力差が
作用する７４ルタの場合、好適なを隙率の範囲は７８乃
至８５丸である。圧力差が４−２２に９／ｃｒｒＬ”　
（６０ｐｓｉ　）乃至１４ｊＣ９／儂２以上（数Ｉ　Ｕ
　Ｏｐｓｉンの場合には、加圧状態下の収縮を防止する
ためには、空隙率は６０９６またはそれ以下にする必要
がある。ナイロン６のように、ポリプロピレンと比べて
変形に対する抵抗性に優れた比較的高いモジュラスの樹
脂材料で製造したフィルタ・エレメントの場合、空隙率
は幾分大きい値とすることができる。

効率、除去率および塵埃ろ過性能（寿命）上記性能は１
９７０年代、オクラホマ州立大学（Ｏｋｌａｈｏｍａ　
ｓｔａｔｇ’Ｕｎｉｖｇｒｓｉｔｙ　）で開発された試
験法Ｆ２を改良した方法によって、外径６．３５Ｘ内径
２．８Ｘ長さ２５−４ｃｍ　（２，５ｘ　１．１　ｘ　
ｌ　０インチ）のエレメントについて判定した。この試
験では、適当な試験流体を用いた人工的汚染物質の懸濁
液を試験フィルタに流す間に、試験中のフィルタの上流
および下流で連続的に流体を抽出する。

自動粒子カウンタによって、試料を分析し、予め選択し
た５種類以上の直径粒子の含有率を調べ、上流の計数値
の下流の計数値に対する比を自動的に記録する。酒技術
分野でベータ（βン比として仰られているこの比は予め
選択した各粒子直径のろ過動率を示すものである。

試験した５以上の各直径のベータ比は通常、縦座１１ｉ
を対数目盛とし、横座標をｌ　ｏ　ｙ　１目盛りとする
グラフの縦座標に、粒子直径を横座標として点を描く。

点を滑らかな曲線で結ぶ。この曲線から試験した範囲内
のあらゆる寸法に対するベータ比を読取ることができる
。次の式によって、特定粒子寸法の効率を計算する。

効率、九＝１００（１−１／ベータ） 例として、ベータ＝１０００の場合、効率＝９９．９９
６となる。

別設の記載がない限り、以下に掲げる例に用いた除去率
はベータ＝ｉ、ｏｏｏ、ろ過動率＝９９．９えとなる粒
子直径の場合のものである。

試験汚染物質として、ニー・シー・スパーク・プラグ・
カンパニーＣＡＣ５ｐａｒｋ　Ｐｌｕｇ　Ｃｏｒｎ、ｐ
ａｎｙ）の提供したＡＣ微細試験用塵埃、天然の石実質
展埃の懸濁液を用いて、１から約２０乃至２５μ常の範
囲における効率を調べた。使用前、水と塵埃の懸濁液を
分散が安定するまで混合した。試験流量は水の懸濁液１
０ｊ／分とした。通常１．１．２．１．５．２．２．５
および３μｍ　Ｋ　ｋける効率をめ、そのデータを１／
Ａｍ以下の効率を補外法でめることにより、上記と同一
の方法Ｂｉμｍ以下の効率のフィルタに適用した。

約２０μ惧以上の効率はＭＩＬ−１１−５６０６油圧流
体中に、ボツターズ・インダストリーズ・インコーホレ
イテッド（Ｐｏｔｔｅｒ’ｓ　ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＩ
ｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ　）のす３０００球状ガラスピ
ーズを懸濁させてめた。これらガラスピーズの寸法分布
は１５μ常以下から５０乃至５５μ常以上の範囲に及ぶ
。この流体粘度は試験温度３７．８℃（１００？）で約
１２センチポアズである。試験流量は毎分２０Ａとした
。これ以上粘度および流量値を大きくすると、直径約１
００μｍまでのピースを懸濁状態に維持する。

２０乃至２５μ常範囲内のフィルタはしばしば両方法で
試験した。その結果、得られた効率および塵埃ろ過能力
のデータは通常比較可能であった。

水および油を用いた両試験において、試験フィルタによ
る圧力降下をフィルタを通過した懸濁液の流量として測
定し、時間の関数として記録した。

４．２　ｋｆｌ／ｃｍ２（６０ｐｓｉ　）の圧力差を生
ずるのに必要な汚染物質のフィルタ流入量を塵埃ろ過能
力または試験エレメントの「寿命」として記録する。

圧力差が大きくなると、効率は低下し勝ちとなることは
深さフィルタ、特に粉質等級深さフィルタの特性である
。フィルタが４．２Ｉｃｇ／ｃＩｒＬ２（６０ｐｓｉ　
）程度の圧力差に・暴露されることは稀れであるから、
効率データはフィルタの全寿命の最初の約％を平均して
報告した。

上述したように、報告した１μ常以下のデータは補外法
によってめた。推定値がほぼ真実値に近似し、または少
なくとも隠当であるようにするため、１μ想以下の場合
のろ過動率が高い多数のフィルタ・エレメントについて
、公仰寸法のａ１懸濁液を流して、さらに試験した。上
流および下流における細菌濃度を用いてろ過動率を割算
した。

何れの場合でも、上記方法でめた効率は推定でめたＦ２
試験データを確認するか、またはさらに高い効率でおる
ことを示した。

上述したＡＣ塵埃を用いたａｍ範四の試験結果から、１
００，０００乃至ｉ、ｏ　ｏ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏという大
きい且つ再現可能なベータ比が得られ、９９．９９９九
まで、あるいはこれ以上ろ過動率を測定することができ
、−万、より少量のガラス・ビーズで、直径約４０μ常
まで約９９．９９％のろ過動率を測定することができ、
それ以上直径が大きくなると、ろ過動率は徐々に低下し
た。

細菌を用いたろ過試験 公知寸法の細菌懸濁液のろ過試験はフィルタの効率を知
る上で極めて有効な確実な方法である。

本発明による微細等級のフィルタにとって、細菌のろ過
は重要な用途の１つであるので、微細繊維で製造し、平
均乃至高い密度値のフィルタの試験方法として上記試験
は最適である。

細菌のろ過は次のようにして行った。

（α）　公知寸法の完全な人工変動によるＭＪ菌懸濁水
を１１当り、約１０１０乃至５Ｘ１０”細菌濃度で調成
した。

（ｂ）　フィルタ・エレメントを適当なハウジング内に
入れ、毎分帆５乃至１１の流量で１４の細菌懸濁液をエ
レメントを通過させた。

（Ｃ）　フィルタからの流出水の一部を収集し、無菌水
で１０倍、１００倍、１０００倍等に稀釈した。次いで
、この稀釈した試料をペトリ皿に採り、適当な培養媒体
を用いて、培養した。各細菌は２４乃至４８時間以内に
、低倍率の顕微鏡で見ることのできる大きさの細菌コロ
ニーに培養できた。

ある稀釈液における細菌コロニーの数は非常に多いので
、コロニーを数えることができなかった。

−万、別の稀釈液においては、コロニー数が少な過ぎて
、満足し得る結果が得られなかった。しかし、流出液中
の細菌の総数を計算することのできる有効な計数を提供
する少なくとも１つの稀釈欲は常にあった。流入計数と
流出計数とを知ることによって、効率を計算することが
できる。

この発明を為すのに使用したａ−はプセウドモナス・デ
イミヌタ（Ｐｓ、ｄ）およびセラチア・マルセスセンズ
（５ｅｒｒ　、　ｍ−）で、それぞれの寸法は直径０，
３Ｘ長さ０６６乃至０．８ｐｍ、直径０．５８長さ０．
８μ情であった。

本発明は１例として掲げた次の例を径照することによっ
て、一層良く理解することができよう。

例　Ｌ 均一繊維寸法および均−空隙率（差なし）の円筒形フィ
ルタ構造体の製造 上述した装置を用いて、有効中心部分の長さ９１−４ｃ
ＩｒＬ（３６インチ）の支持された円筒形フィルタ構造
体を製造した。繊維化金型の長さ１５．９ｃｒＩＬ（６
１／ｉインチ）、往復運動する心棒のストローク１１１
−１ｃｍ（４３％インチ）、心棒の回転速度１５０　ｒ
ｐｍ、軸方向並進速度毎分１２７０ｃｍ（５００インチ
ノおよび金型とコレクタ間の距離（ＤＣＤ　）　３１．
１硼（１２’ｙ４インチ）とした。心棒は内径＜１ｄ）
２．８ｃｉ（１，１インチ）Ｘ外径Ｃ０Ｄ）３．３ｃＩ
ｒＬ（１，３インチ）Ｘ長さ２４−９ｃｍ　（９，８イ
ンチ）で第３図に示した型式の３つの中空有孔（格子状
）フィルタ・コアを備えていた。溶融指数３０乃至３５
のポリプロピレン樹脂を３８２℃（７２０？）まで加熱
し押出機の回転速度ｒｐｍを調節して、気体流が樹脂押
出毛管を包囲する間隔を置いて配設した各ノズルを通る
樹脂の総流量が樹脂圧力４３．９　ｋｇ／ｃａ”　（６
２５ｐｓｉ　）時、毎秒当９１．８３ｇとなるようにし
た。（本例では全て、別設の記載なき限り、溶融指数３
０乃至３５のポリプロピレン樹脂を用いたう。繊維化窒
気圧は０、２８　Ｉｃｇ／ｃｒｎ”　（４ｐｓｉ　）と
した。上記条件下で製造する繊維の平均直径は予め１２
．５μ常に設定しておいた。０．５６ｋｇ／α’　（８
１ｓｉ　）の圧力を加えた空気シリンダによって、心棒
方向に偏倚させたを冷形成ロールに向けて、上記条件下
で製造した直径１２．５μｍのマイクロファイバーを吐
出させ、その後回転往復運動する心停止のフィルタ・コ
アに搬送した。円筒形繊維状構造体（ここで「フィルタ
・シリンダ」、「フィルタ・エレメント」または単忙［
エレメントと称する場合が多い）の外径が６．３５ｃｍ
　（２，５インチ）となるまで、繊維化および集積化は
続けられた。

本例における円筒形繊維状構造体の繊維状部分の平均密
度は空隙率が約８１九となるようにした。

（空隙率は１００　（１−Ｄ／ｄ）でめられる。但しＤ
は見掛密度、ｄは樹脂の密度とする。樹脂の密度は使用
したポリプロピレンの場合０−９　ｇ／ｃｒＩＬ’であ
った〕。

円筒形フィルタ構造体の中央部分を３部分に切断し、各
長さ２４．９ｃｍ　（９，８インチ）でその内部に対応
する長さ２４．９ｃＩＩＬ（９，８インチ）のフィルタ
・コアを備えた３つのフィルタ・シリンダとした。３つ
のフィルタ・シリンダの空隙率は測定誤差内にあり、各
々８ｌ−２ｙＸであった。

以下にＡ乃至Ｃで表示した３つのシリンダを適当な端部
密封手段を備えたハウジング内に組立て、上述したＦ２
試験方法によって試験した。その試験結果は次の通りで
ある。

Ａ　８２　４０ Ｂ　８１　４１ ０　８２　３９ エレメントの顕微鏡検査を行なった。幾分、望ましくな
い繊維の軟質化が生じた局部的な多数の小面積部分を除
いて、個々の繊維はピンセットを用いて集合体から引出
すことができ、隣接する繊維同志の結合は知見されなか
った。即ち、繊維の形状は平滑であり、繊維同志の結合
を示す突起が全く存在しなかった。

２．５μｍ以上の繊維を製造する次の例と同様、本例の
場合にも、水を噴霧して、繊維の冷却を促進し、よって
望ましくない繊維同志の結合を最小限にし得るようにし
た点注目する必要がある。水噴霧は第１図に示した一般
的な方法で行なった。

その噴霧量は前述した他の冷却方法に関連して、繊維間
の結合がほとんど存在しない構造体を提供するのに十分
な量、即ち毎分当り約８０乃至１４０ｃｍ”の範囲で行
なった。

例　２ 一定の形成ロール圧力で製造した円筒形フィルタ構造体
のを隙率分布 上述した装置を用い、例１に記載した一般的な方法によ
って、各々繊維寸法の均一な一連のエレメントを外径３
．３　ｃｍ　（１，３インチ）のむく集積心棒上罠直接
製造した。即ち、この例のエレメントは中央支持部材ま
たはコアを備えない点で例１により製造したエレメント
と異なる。以下の第１ｉでフィルタＤ乃至Ｂとして表示
したエレメントはそれぞれ繊維直径が一定であるが、繊
維間同志では第１表に掲げたように、１２・５μ餌乃至
２・５μ情の範囲で変動があった。集積した繊維の体積
が形成したフィルタ・シリンダの内径３．３ＣＩＩＩ（
１，３インチ）と仕上げたフィルタシリンダまたはエレ
メントの外径６．３５（１７＋１　（２−５インチ）間
に集積した繊維の総体積の電となるようなゲージを最初
にした一連の５つの「Ｕ字形」ゲージを製造した。同様
に、第２ゲージと第１ゲージ間の差（第２ゲージの方が
第１ゲージより直径が大きい）が３．３ｃｍ　（１，３
インテンと６−３５ｃ＊　（２，５インチ）間で集積す
る繊維の体積のイとなるようにした。

同様にして、第２ゲージと第３ゲージ間の直径の差が３
−３ａｎ　（１，３インチ）と６−３５ｃＩｒＬ（２，
５インチ）間に付着した繊維の体積のイとなるようにし
、第５ゲージまで同じようにした。樹脂の流ｔを一定に
保ち、各エレメントＤ乃至Ｈの製造中、フィルタ・シリ
ンダの直径が増大して、各５つのゲージの値径になるま
での時間を記録した。この時間を基にして、各エレメン
トの５部分それぞれの空隙率をめた。その結果は以下の
第１ｉｅに掲げる通りである。

上述した方法による繊維状集合体における空隙率（即ち
、繊維の密度は０．９ｇ／ｃｍ”と一定であるから、要
するに、平均密度である）の測定値は正確でない。繊維
フィルタの空隙率はフィルタ・シリンダの厚み全体に亘
って均一またはほぼ均一であり、’４ｔつで、この空隙
率の平均値を使用することによる誤差は少ないと考えら
れる。このように、形成ロール圧力を調節することによ
り、単一エレメント上に様々な直径の繊維を使用して行
なった上記例から、空隙率は約１乃至２％の差で繊維状
体積全体を通じて、一定であると考えられる。

例３乃至１２ 繊維直径を変化させることにより、様々な孔直径を提供
し得る形成とした空隙率が一定の円筒形フィルタの製造 以下の例３乃至９は除去率が１μｍ以下から４０μｍま
で変動し、空隙率が一定またはほぼ一定のフィルタの製
造を示すものである。以下の例１０．１１および１２は
、例３乃至９で得たデータを基にして、徐々に変化させ
た繊維直径の空隙率が一定のフィルタ・エレメントを製
造する方法を示すものである。

段階１ 空隙率が８２±１％で一定、またはほぼ一定で、繊維直
径の均一な一連の支持円筒形フィルタ構造体またはエレ
メント（例３乃至９）を製造した。

製造した一連の７エレメントについて、個々のエレメン
トの繊維直径は一定であるが、以下の第■表に掲げるよ
うに、繊維直径は１．９乃至１２．６μｍの範囲で差が
あった。また、以下の第■表に掲げるように、フィルタ
・エレメントの除去率は１μｍ以下から４０μｍの範囲
であった。

これらエレメントは例１の一般的方法および装置を用い
て製造したが、第■表に記載したように、１．９乃至１
２．６μｍの範囲内の繊維直径が得られるように、繊維
化空気圧および形成ロール空気圧は変化させた。各試験
エレメントの平均空隙率は可能な限り、８２％近くに保
持し平均偏差は０．４％以下とした。条件を調節して、
上述した方法によって製造したエレメント中の繊維同志
の結合をほとんど解消し得るようにした。最も重要なこ
とは、心棒ではなく、形成ロール上に繊維を集積させた
ことと、繊維の直径が２．５μｍ以上の場合には水噴霧
を行なったことである。各エレメントはＦ２方法によっ
て、試験しろ過効率（ろ過効率が９９．９％の場合の流
入流体中における粒子直径）および塵埃ろ過能力（寿命
）をめた。製造条件および試験結果は以下の第Ｒ表に掲
げである。第４図、第５図、第６図、第７図および第８
図は第１表の重要な変動要素間の関係を示すものである
。

段階２ 第４図乃至第７図を用いて、繊維直径１．９乃至１２．
６μｍ間の繊維を任意に組合わせてフィルタ・エレメン
トを製造するための製造計画を立てることができる。

一般に、エレメントはろ過せんとする液体がエレメント
の外側から内側に向けて流れ、次いでフィルタ・コア（
外側・内側形Ｂ）を通って排出されるように構成するこ
とが望ましい。しかし、ある状況、例えば、ろ過した固
形分をフィルタ・カーｌ’Ｊ／ツジ内に保持したい場合
には、方向を反対（内側・外側形態）にすることができ
る。倒れの場合でも、空隙率をほぼ一定に保つ一方、流
体の流れる方向、即ち、半径方向に向けて、直径を徐々
に変化させる方法で繊維の直径を細くすることによって
、孔は上流側で大きくし、下流側で小さくすることが一
般に望ましい。

直径変化の状態は様々に変えることができる。

はとんどの場合、フィルタの上流部分は直径を変化させ
、下流部分の孔寸法を均一にする。別の方法として、特
にプレ・フィルタとして使用する場合、フィルタの繊維
状部分全体の厚みは適当な状態で変化させ、最大の孔を
上流側に設け、最小の径を下流側に設けるようにする。

例１Ｏはフィルタが形成されていくのに伴なって、繊維
の直径を徐々に大きくした後者の型式によるフィルタが
示しである。例１０の場合、繊維の直径は等比数列的に
増加する。繊維の直径を等比数列的に増加させることに
よって、種々の一般的な用途に合ったフィルタ・エレメ
ントが得られると考えられる。

特定用途の場合、例えば、直線状、平方根またはロガリ
ズム等によって配列することもできる。別の方法として
、繊維の直径は半径方向に不連続段階を設けることなく
連続した状態に変化させることもできるこの変化形態は
ここで「連続的に徐々に変化させる」と称する。

例１０ 空隙率を一定にし、全体の繊維直径を徐々に変化させて
製造したエレメント 例１の一般的な方法および装置を用いて、Ｍ４図乃至第
７図のデータ（例３乃至９によりめた）を次のように利
用した。

（α）形成するフィルタ・エレメントの繊維状部分の総
体積（外径６．３５ｃｍ（２−５インチ）Ｘ内径３．３
０　（１，３０インチ）Ｘ長さ２４．９ｃｍ　（９，８
インチ））を１５の等増分体積部分に分割した。

（ｂ）　１．９乃至１２．６１Ｎｎ範囲の繊維直径を１
４段階の増加繊維直径に分割し、各繊維直径がその前の
繊維直径より１４．４４７％大きく、最初の直径が１．
９μｍで最後の直径が１２．６μ扉であるようにした（
これにより、以下の第■表に掲げた等比数列的に増加す
る繊維直径が得られる）。

ＣＣ）　次に以下の第す表に掲げた１５種類の繊維直径
を得るのに必要な作業条件を第４図、第５図および第６
図から読みとった。

本例において、各選択した繊維直径において、フィルタ
の繊維状集合体は等分体績となるように設計する。空隙
率は実験誤差の範囲内で８２％と一定であり、密度もそ
れに応じて一定であるため、１５の各等分体積部分に等
重量のマイクロファイバを入れることを要する。樹脂の
量は繊維直径の関数であるため、第７図を用いて、各増
分体積が等重量となるのに要する時間を計算する。その
結果、以下の第■表に掲げた作業計画が得られる。

上述したように、内径２．７９ｃｒｒＬ（１，１インチ
）Ｘ外径３．３０ｃＩｎ（１，３インチ）Ｘ長さ２４−
９ｃｒｒＬ（９，８インチ）のコア周囲に形成した長さ
２４．９ｃｌｎ（９，８インチ）のフィルタ・工にメン
トの外径は６．３５ｃｍ　（２にインチ）であった。即
ち、繊維状集合体は内径３．３０ｃｍ　（１，３インチ
）、外径６−３５ｃｍ　（２〆インチ）であった。この
フィルタ・エレメントの特性は次の通りであった。

毎分当りの水量１０／に対して、純圧力降下は０．１３
１ｃ９７ｃｍ”　（１，８ｐｓｉ　）であった。４．２
２匈／ｃｍ”　（６０ｐｓｉ　）　ｔＤ圧力差Ｋ　対ス
ル寿命’ｊ　タハ頑埃ろ過能力は８３ｇであった。ろ過
効率は１０μｍで９０％以上、３．７　Ｐｍで９９％、
５μｍで９９．９％、および５．６μｍで９９．９９％
であった。

０．３Ｐｍ直径のプセウドモナス・デイミヌタ（ｐ８゜
ｄ）微生物を用いて試験した細菌除去率は９９．９９７
％であった。

０．１乃至４０μｍの範囲全体に亘って、塵埃ろ過能力
が極めて高く（長寿命）、ろ過効率に優れるため、この
型式のフィルタは特に、プレ・フィルタとしての用途に
適している。例えば、非経口薬品の殺菌、またはマイク
ロ電子工学装置の製造用水の供給といった臨界的用途に
用いて、絶対ろ過度台の最終フィルタの前置手段として
使用することができる。広範囲な能力のため、例えば５
または１０ｐｍ度合いの粉質後置フィルタ用のプレ・フ
ィルタとしての作用もする。このフィルタはまた、ある
システムの唯一のフィルタとして、他の多くの用途にも
使用することができる。

例　１１ エレメントの繊維状部分の内側５０％について、繊維直
径１．９μｍと一定で、外側５０％について、繊維直径
が変動し、全体として空隙率が一定のフィルタ・エレメ
ント この例のフィルタ・エレメントは例１０とおおむね同一
の方法で製造され、例１０のフィルタ・エレメントの場
合と同様、空隙率８２％であるが、重量比でエレメント
の繊細状部分の最初の５０％を直径が１．９μ扉と一定
な繊維で製造し残部は等比数列的に、１６９から１２．
６μｒｎまで変化させた。

これは以下の第１Ｖ表に掲げた作業計画によって行われ
た。

その結果得られたエレメントは例１０と内径、外径およ
び長さとも同一であった。特性は次の通りであった。

純圧力降下：毎分当りの試験水３１ｉｏｚに対し、０．
３０　ｋｇ７ｃｍ”　（４３ｐｓｉ　）寿命または塵埃
ろ過能カニ圧力差４．２２／ψ／儂２（６０ｐｓｉ　）
に対し、３６ｇ ろ過効率：０．７μｍに対し、９９％以上（補外法によ
る推定）測定値は１．４μｍ に対し９９．９％、２．２μｍに対し ９９．９９％および３μｍに対し ９９．９９９％ ２．２μ扉に対する効率が極めて優れているためこのフ
ィルタエレメントはほとんど全ての目的に対し、絶対ろ
過度合は２．２μｍということができる。これはまた、
０．７μｍ程度の微細な粒子のろ過には極めて効果的で
ある。こうした効率の高さは、上述したように、Ｆ２試
験に基づく３６ｇという極めて高い塵埃ろ過能力と相俟
って、極めて効果的で、゛寿命の長いフィルタを提供す
るものである。

このフィルタ・エレメントの効率は例４のものより微細
であるが、その寿命（塵埃ろ過能力）は４倍以上であり
、９９．９％のろ過効率でろ過度合約２０μｍの均一孔
フィルタの寿命に等しい点にも注目する必要がある。

同様の方法で製造したこの超微細、長寿命のフィルタ・
エレメントは、プセウドモナスデイミイヌタ細菌の懸濁
液を通して試験した。この微生物の形状は円筒状で、直
径は０．３μｍであった。ろ過効率は９９．９９７％で
あった。

上述した方法で製造したエレメントはイースト菌および
細菌をろ過する必要のある様々な製品のろ適用としての
使用に通し、イースト菌および細菌の存在しない、また
は大幅に減少した流出液ばかりでなく、清澄度の高い流
出液を排出する。

例　１２ 繊維状集合体の内［５９％は繊維直径が２．９μｍと一
定で、外側４１％は繊維直径が変動し、空隙率は全体を
通じて８２％と一定のフィルタ・エレメント。

本例のフィルタ・エレメントはおおむね例１０の方法に
よって製造した。しかし、本例による支持フィルタ・エ
レメントの繊維状部分の重量比で最初の５９％は繊維直
径２．９μｍとし、残部は２．９μｍから１２．６μｒ
ｎ’４で等比数列的に増大させた。これは以下の第７表
に掲げた作業計画によって行なった。

本例のフィルタ・エレメントは上記例１１に掲げた一般
的方法によって製造したもので、例１１のエレメントと
内径、外径および長さが同一である。このエレメントの
特性は次の通りである。

純圧力降下：毎分当りの水流量１０１に対し０．１１　
ｋｇ／ｃＩｎ”　（１，５ｐｓｉ　）寿命または塵埃ろ
退化力＝５３ｇ ろ過効率：１．１μｍで９０％、４．６μｍで９９．９
％および５．８μｍで９９．９９％ 本例の型式のフィルタはビデオ・レコード・テープの製
造および写真用フィルム乳化液処理に用いる磁気粒子懸
濁液のろ過に使用される。

例　１３ 繊維直径が８．５乃至１２．５μｍと変動するフィルタ 例１０と同様の方法を用い、先ず８．５Ｐｍ直径の繊維
により次の特性を有するフィルタ・エレメントを製造し
た。

寿命または塵埃ろ退化カニ圧力降下０．０４２に９７ｃ
ｍ”　（０６ｐｓｉ　）まで１１５．９ろ過効率２４μ
ｍ はぼ均一な空隙率を有し、それに応じて繊維直径を徐々
に変化させた構造体でほぼ均一な密度を有するフィルタ
ではなく、密度変動構造体とし同等のろ過効率を有する
市販の最高級フィルタと比べて、０．０４２に９７ｃｍ
！（０，６ｐｓｉ　）に対する１１５Ｖのろ過性能は極
めて高い値である。

例１４乃至１７ フィルタ材の空隙率を低くすること、即ち密度を漸進的
に増加させることによって、孔径を上流側から下流側に
小さくなるように変化させ、寿命または塵埃ろ過症力を
増加させようとする研死の論文に多数のフィルタが記載
されている。刀為かるフィルタに予想される特性は次の
例１４乃至１７で得た結果を用いて、明らかにすること
ができる。

このグループの例におけるフィルタ要素は例１とおおむ
ね同様の方法で製造した。それぞれ、繊維直径は３．２
μｍと均一にし、各エレメントの空隙率も均一にした。

しかし、空隙率は以下の第■表に掲げたように、エレメ
ント各に変動させた。

上記データから、空隙率が７９乃至８８％の、範囲で徐
々に変化するようにした複合フィルタを製造しようとす
る場合、そのろ退化力はＦ２試験によると、１０．３．
９以下であると予想される。さらに、そのろ過度台は１
．７乃至３．８μｍ間の範囲内であろう。これら特性は
例１０乃至１２のデータと比べた場合、空隙率を一定に
し、繊維直径に変化をつけて製造したエレメントは同一
ろ過動率で少なくとも４倍の寿命または塵埃ろ過Ｎ目カ
があることを明らかにするものである。

繊維直径を一定にし、空隙率（−ｉたは密度）を変化さ
せた場合と比べて、空隙率を一定にし、繊維直径を変化
させた場合、ろ退化力ははるかに優るという結論は３．
２μｍ以外の繊維直径でも同様のデータ（ここには記載
していない）により支持される。

例１８乃至２１ 空隙率をｔｌぼ一定にし繊維直径を変化させる場合より
も、空隙率または密度を変化させて、孔径が徐々に変化
する構造体を得ようとするアプローチの方が劣るという
結論はまた例１８乃至２１によって支持される。例１８
乃至２０のフィルタ・エレメントは外径３．３ｃｍ　（
１−３インチ）のコア上に形成したものである。例１８
．１９および２０それぞれにおいて、直径３．３ｃｍ（
１，３インチ）と５．３ａ（２，１インチ）間に集積し
た繊維は同一である。即ち、使用した繊維直径は３．２
μｍであった。３例全てにおいて、この部分の空隙率は
８３％であった。

ｆｆ１１８のフィルタ・エレメントの場合、繊維の集積
は直径５．３ｃＩｎ（２，１インチ）でめた。

例１９のフィルタ・エレメントは空隙率を８３％に一定
に保持する一方、例１１および１２の方法で、繊維の直
径を３．２μｍから１２．５μ扉に変化させることによ
って、直径を５．３ｃＩｎ（２，１インチ）乃至６．３
５ｃｍ　（２，５インチ）の範囲内で徐々に変化させた
。

例２０のフィルタ・エレメントは繊維直径を３．２１１
ｍに一定に保持する一方、空隙率を８３乃至９０％に増
加させることによって、直径を５．３ｃｍ（２，１イン
チ）乃至５．３５　ｃｍ（２，５インチ）の範囲内で変
化させた。

以下の第■表に掲げたように、繊維直径を全体として３
．６μｍとした点を除いて、例２１のエレメントは例２
０と同一方法により製造した。

例１８乃至２１の４エレメントの特性は以下の第■表に
掲げである。

例１９および例２０の場合、空隙率を９０％以上にする
と、過度に軟質となり、圧縮され易いので、実用的でな
いため、かかる空隙率は採用しなかった。

第１表に掲げたデータから、また例２０と例２１の結果
を補外法でめることにより、この型式のエレメントは、
除去率が２．８μ鶴　即ち、例１９と同一の除去率とな
るような直径とした場合、塵埃ろ過龍力は微か１２ｇ、
即ち例１９の約％に過ぎないことが分かる。

例２２乃至２４ これら例によるフィルタ・エレメントは最初の繊維直径
を例１２の場合の２．９μｍではなく、３．２から４．
８μｍに変化させた点を除けば、例１２と同様の方法で
製造した。その結果得られた構造体の空隙率は８２％で
、その特性は以下の第１表に掲げた通である。

第１表 ２２　３．２　５２　９ ２３　４．０　６７　１２ ２４　４．８　６３　１４ 例２５乃至２８ フィルタ・エレメント・シリーズ空隙率変化による効果 ２．２μｍの繊維を製造し得′るような条件下で外径６
．３５ｃＩｎ（２にインチ）Ｘ内径２．７９ｃｍ　（１
，１インチ）Ｘ長さ２４．９ｃＩｎ（９，８インチ）の
フィルタ・エレメントを製造した。噴霧氷量および形成
ロール圧力を変化させることによって、空隙率は７２＃
１％から９１．８％に変化した。

その結果得られたフィルタの特性は下記の第１Ｘ表に掲
げである。

例２５乃至２８の塵埃ろ退化力は９９％のろ過動率を横
座標として、縦座標に点をとり、４つの実験点を結ぶ線
を引いた。この線から、２．２μｍにおける効率９９．
９９％とし、例２５乃至２８の方法で製造したフィルタ
の塵埃ろ過ｈｅ力は５．９１となることがわかる。この
値は、２．２μｍにおける効率が９’Ｌ９９％、で塵埃
ろ退化力３６ｇ、即ち６倍高い値である例１１のフィル
タ・エレメントと顕著な差がある。

例２９乃至３４ フィルタ・エレメントシリーズ空隙重重たは密度変化の
影響 例２５乃至２８と同様のフィルタ・エレメントシリーズ
を直径１２・５　ｐｒｎ　、空隙率が６．３乃至８９．
８％の範囲内で変動する繊維を用いて製造した。

このエレメントの特性は以下の第Ｘ表に掲げである。

上記エレメントを本発明の方法によって製造した同一効
率のエレメントと比較すると、後者のエレメントの方が
ろ過龍力の大きいことが分かる。

これを明らかにするため、例２９と例１３はＭＩＬ−Ｈ
−５６０６油圧流体中に懸濁させたガラス・ビーズ汚染
物質を使用するならば、相互に比較することができる。

両者のろ過度台は９９．９％のろ過効率時、それぞれ１
４および１５μｍと実質的に同一である。しかし、例１
３の塵埃ろ退化力は例２９の１２１（圧力降下４．ｚｋ
、９／ｃｍ”　（ｅ　。

ｐｓｉ）で試験した場合）に対して、４２ｇであった。

例３５乃至３７ このグループ例は溶融または軟化繊維を用いて繊維間を
接着させたフィルタ・エレメント（例３５）とこの種、
繊維間結合のほとんど存在しない繊維を用いて、製造し
たフィルタ・エレメント（例３６および３７）の収縮圧
力を比較するものである。

例３５はポリプロピレン繊維を用いて製造し、繊維間の
結合が極めて強固であることを特徴とする市販のＨ’／
　ｔ　ｒｅ　Ｚ商標のフィルタ（ｆスモニスク・インコ
ーホレイテッド（Ｏｓｒｎｏｎｉｃｓ　、Ｉｎｃ）から
入手可能）を購入した供試体である。検査してみると、
溶融または軟化繊維が相互に結合し合い、合着集合体を
形成していることで接着されていることが分かる。例３
５は内部支持コアを一切備えていなかった。例３６およ
び例３７は本発明の方法により製造し、支持゛コアは一
切使用しなかった。

各試験エレメントの外側を薄い不透水のプラスチック・
フィルムで包み、エレメントの両端を密封し次いで、透
明ハウジング内でエレメントの外側に水圧を作用させて
、エレメントの損傷の有無を調べて、個々に収縮圧力を
めた。

各エレメントの寸法、定格、空隙率および収縮圧力は以
下の通りである。

例　３５ １１’／１ｒｅｘ　２０１１ｒｎエレメント、外径７ｃ
ｍ（Ｚ７５インチ）Ｘ内径３．５ｃｍ（１％インチ）Ｘ
長さ２５．４ｃｍ（１０インチ）、平均空隙率７６．７
％収縮圧力は５−６３ｋｇ／ｃＩｒｔ”　（８０ｐｓｉ
　）であった。

例　３６ 不発明の方法によりろ過度台２０μηＬエレメントを製
造した。外径７ｃｍ（２，７５インチ）Ｘ内径３．５ｃ
ｍ（１％インチ）Ｘ長さ２ａ４ｃｍ（１０インチ）で支
持コアは支持しなかった。空隙率は７５％であった。収
縮圧力は１．１３に９７ａｍ”　（１６ｐｓｉｄ）であ
った。

例　３７ 本例のエレメントは空隙率が８１５％である点を除けは
、例３６のエレメントと同様であった。

収縮圧力は０．３５　ｋｇ７ｃｍ”　（Ｓ　ｐｓｉｄ）
であった。

本発明によるエレメントの収縮圧力が著るしく低圧なの
は、繊維間の結合がほとんど存在しないことによる。逆
に、ｆｌｙｔｒｇｙｅエレメントは繊維間の結合で強化
され、５．６３Ｉｃ９／ｃＦｎ’　（８０ｐｓｆｄ）の
圧力に耐えることができた。

例３８および３９ ポリプロピレンを使用する前述の場合と同一の装置にナ
イロン６樹脂を供給し、おおむね同一の方法で加工した
。その結果得られた作業条件および特性（Ｆ２試験で試
験したとき）は次に掲げである。

例３８　例３９ μｒｎ　２．３　４．０ 空隙率 ％　８０．５　７４．９ ろ過度台 μｍ　５．０　６．１ ろ退化力、ｇ１２，２　１０．２ 例　４０ 前述したポリプロピレンエレメントと同様の方法で本発
明に従いフィルタ・エレメントを製造したが、樹脂はポ
リメチルペンタンを使用した。製場合と極めて良く類似
している。

例　４１ 例２５の方法により製造したフィルタ・エレメントを水
と０．３μの細菌であるプセウドモナス・デイミュヌタ
（ｐｓ−ｄ）の懸濁液１．０００ｍ１中に通過させて試
験した。流出水を分析し、この細菌の含有量を調べた。

流入水中の総組菌数は２．３×１０１２であるのに対し
流出水中における含有量は１．６Ｘ１０’　で、１．４
Ｘ１０″　係数だけ減少しているのが分かった。

この値は９９．９９９９９％のろ遅効率に相当する。

例　４２ 例１１とほぼ同様の方法で、２つのフィルタ・エレメン
ト（４２Ａおよび４２Ｂ）を製造した。

但し、このエレメントは半分が直径り、７ｐｍの繊維、
外側半分は直径１２．５μｍの繊維で製造した点が異な
る。両フィルタとも例４１と同一の方法でｐｓ　ｄを使
用して試験し、さらに、再殺菌し試験微生物としてセラ
チア・マルセスセンズ（Ｓｅ７１ｍ）を用いて、再試験
した。その結果は以下の第Ｘ表に掲げである。

例　４３ 樹脂の流量、繊維化空気の流量および形成ロールの圧力
をステップワイズではなく、連続的に変化させる点を除
いて、例１Ｏの一般的方法を反復し、繊維直径が連続的
に徐々に変化する構造のエレメント、即ち連続的に変化
させ、例１０のフィルタ・エレメントと比肩し得る特性
を備えた構造体を形成した。

例　４４ 前述したポリプロピレンエレメントと同様の方向で本発
明によるフィルタ・エレメントを製造したが、樹脂はポ
リブチレンテレフタル酸塩（ＰＢ’ｌ’）を使用した。

この製品の特性および特徴はポリプロピレンを使用した
場合と同様である。しかし、ＰＢＴは溶融点が高く、ま
た炭化水素に対する抵抗性も浸れているため、ＰＢＴで
製造したフィルタ・エレメントは高温およびポリプロピ
レン繊維を膨潤させるおそれのある炭化水素と接触する
箇所に使用すると効果的であろう。

例　４５ 粉質および微ｌ１ａｆ、！維の圧縮性繊維直径が異なる
のみで、全体として例１の方法により、４ぼ均一な繊維
直径のフィルタ・エレメントを製造した。

内径１．４７３ｃＩＩｌ）　（０，５８インチ）の実験
用コクル穴あけと類似の工具を使用して、各フィルタ・
エレメントの繊維状部分をエレメントの縦軸に対し鉛直
に切断して、長さ約１．５２ｃｍ　（０，６インチ）Ｘ
直径約１．４７ｃｍ（０，５８インチ）のおおむね円筒
形の試料を調成した。

０．７に９／ｃｍ”　（１０ｐｓｉ　）、１−４に９／
ｃｍ”（２０ｐｓｉ）、４．２２Ｊｃ！？／Ｃｍ”　（
６０ｐｓｉ　）、６．３３１Ｃ５？／ｃｍ”　（９０ｐ
ｓｉ　）および８．４４に９７ｃｍ”　（１２０ｐｓｉ
　）の圧力を測定し、各シリンダの両端に個々に、且つ
連続的に作用させた。一方、作用各圧力時のシリンダ厚
みも同時に測定した。

この方法により、繊維直径２．０．６．８および１２μ
ｍの３つのエレメントを個々に試験した。

作用圧力に対して、点をとった場合、各厚みの減少値は
３つの繊維直径間で極めて類似していた。

例　４６ 高粘度流体を高流量で使用した場合のフィルタ・エレメ
ントの収縮 平均空隙率を２％低くした（８０乃至８２％）点を除い
て、例２４とおおむね同様のやり方で、同一方法により
２つのフィルタエレメント４６Ａおよび４６Ｂを製造し
た。ニレメン）４５Ａは上述した方法Ｆ２により、毎分
当りの水量ｌＯｌにて試験した。ろ過度合１１．２μｍ
および塵埃ろ退化力５３ｐであった。試験前の純圧力降
下は周囲温度６．６７乃至３．８９℃（２０乃至２５″
Ｆ）時０．０５稽／ｃｍ’　（０，７ｐｓｉ　）であっ
た。

エレメント４６Ｂは３７．８℃（１００下）で油圧流体
ＭＩＬ−Ｈ−５６０６を使用する試験Ｆ２台にのせた。

この温度時、ＭＩＬ−Ｈ−５６０６の油圧流体の粘度は
１２．７センチボアズ、即ち、水の粘度の１２．７倍で
あった。装置内には試験汚染物質は一切添加せず、その
代わり、以下の第ＸＩＩ表に掲げた流量により、エレメ
ントに清浄な流体を流入させた。

第　Ｘ■　表 ＮＩＬ−Ｈ−５６０６圧力降下ｋｇ／ａｍ”流体の流Ｊ
ｉ　ｌ／ｓｉｎ　（ｐｓｉ）１　０．０９（１，３） ４　０．７７　（１１，０） ７　１．７９（２５，５） １０　３．２７（４６，５） 本発明によるフィルタ・エレメントの圧力降下は流量お
よび粘度に正比例する。Ｏ，０５に９／ｃ１１Ｌ”（０
，７ｐｓｉ　）、流量１０１　／　ｒｎｉｎにおける水
圧降下を基にして、計算したＭＩＬ−Ｈ−５６０６流体
の圧力降下値は１ｏ１／ｍｉｎで０．０５６ＩＣ９／ｃ
ｍ’（８ｐｓｔ　）であり（測定値３，２７に９／ａｍ
”　（４６，５ｐｓｉ））、１３１／ｍ１ｒＬで約ｏ、
ｒ　７Ｊｃ５？／ｃｍ’　（１１ｐｇｊ）であった（測
定［５，６２ｋｇ／ｃｒｒＬ”　（８０ｐｓｉ））。

粘性流体を使用した場合に、はるかに大きい圧力降下が
あるのは、フィルタ材の圧縮に帰因する。

この例から、大きな圧力降下を伴なって、大流量の粘性
流体が流れる場合、特に、微細フィルタ・エレメントの
場合、空隙率を過度に大きな値とす゛　ることは望まし
くないことを明らかにする。

例　４７ 内側×を空隙率７４％とし、外側Ｋを繊維直径１２．５
μｍおよび空隙率７４％で構成したフィルタ・エレメン
ト おおむね例１１の方法により、次のように変形してフィ
ルタ・エレメントを製造した。

エレメント集合体の繊維状部分の重量比で最初の６７％
は水噴霧冷却剤を使用し、空隙率が７４％となるように
調節した形成ロールの空気圧力で、直径１．６μｍの繊
維で構成した。エレメントの繊維状集合体の重量比で外
側３３％は水噴射冷却剤を用い、線維直径を１．６から
１２．５μｒｒＬまで連続的に変化させる一方、空隙率
を均一に７４％を保持して、樹脂量、繊維化空気圧力お
よび形成ロール圧力を調節することによって形成した。

その結果、得られたフィルタ・エレメントは０．３μ扉
直径のプセウドモナス・デイミイヌタ・微生物を用いて
試験した場合、規定濃度が１０７以上減少しく効率９９
．９９９９９％）、また繊維状集合体の重量の１００％
を１．６μｍ繊維で構成し、空隙率を７４％とした同様
の円筒形フィルタ・エレメントと比べて、はるかに高い
塵埃ろ退化力を示すであろう。

例　４８ 内側×の空隙率を７４％とし外側〆を直径１２．５μ扉
以下の繊維で構成し、空隙率を８５％としたフィルタ・
エレメント おおむね例４７の方法に従い、次のように修正した方法
により、フィルタ・エレメントを製造する。

エレメントの繊維状集合体の重量比で３３％となる外側
は水噴射冷却剤を用い、繊維直径と空隙率を同時に、し
かも連続的に形成し得るような方法で、樹脂量、繊維化
空気圧および形成ロール圧力を調節する。繊維の外径は
１．６乃至１２．５μ扉の範囲とし、空隙率は７４乃至
８５％の範囲とする。

その結果得られたフィルタ・エレメントはプセウドモナ
ス・デイミイヌタ細菌を用いて、ろ過効率を試験した場
合、例４７とほぼ同等の効率となるが、塵埃ろ退化力は
幾分向上する。

本発明による円筒形繊維状構造体は種々のろ過目的に使
用することができる。本発明によるフィルタ・エレメン
トはフィルタ寿命の伸長化、即ち、これまでに市販され
た繊維状円筒形多層型フィルタと比べて、効率が同等で
塵埃ろ退化力に優れ、または寿命の同等でろ過効率に優
れ、あるいはろ過効率および塵埃ろ退化力共に優れると
いう特徴を具備する。広範囲の粒子寸法に対して、塵埃
ろ退化力に優れ（長寿命）、ろ退化力に優れていること
によって、本発明によるフィルタ・エレメントは例えば
、非経口薬品の殺菌、またはマイクロ電子装置の製造用
の給水といった臨界的用途に使用された場合、絶対ろ過
度台の最終フィルタのプレ・フィルタとして有効である
。

また、本発明によるフィルタ・エレメントはイースト菌
および細菌をろ過する必要のある種々の製品のろ過に好
適であり、イースト菌および細菌が存在しないか、また
はその含有率が著るしく低いばかりでなく、清澄度の高
い流出液を提供する。

本発明によるフィルタ・エレメントはまた、細菌をろ過
できるため、塵埃ろ退化力に優れると共に定格濃度を著
るしく低下させる必要のある用途にも使用することがで
きる。

高ろ過効率と伸長寿命によって、多層型フィルタとして
主に使用されるのに加えて、本発明による円筒形繊維状
構造体はまたコルセットおよび断熱用にも使用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により円筒形フィルタ構造体を形成する
のに使用できる装置の斜視図、第２図は第１図の装置と
共に使用できる補助集積手段の斜視図、 第３図は本発明による円筒形フィルタ構造体の一部切欠
き斜視図、 第４図は樹脂（または重合材料）圧力対線維直径の関係
を示すグラフ、 第５図は繊維化空気圧対繊維直径の関係を示すグラフ、 第６図は形成ロール圧力対繊維直径の関係を示すグラフ
、 第７図は樹脂縫対樹脂圧力の関係を示すグラフ、および 第８図はろ過度台が９９．９％となる粒子直径対綾維直
径の関係を示すグラフである。 図面の浄書（内容に変更なし） 第１頁の続き ０発　明　者　ティモジ−・アール・　フブレナン　ト °メリカ合衆国ニューヨーク州１１５６８．オールド・
ウェスベリー、アップルグリーン・ドライブ　１０手続
補正書（方式） ％式％ 円１猶Ｍ月・賎、ｒ−ｔ　：（人オ声止イ本す・１−レ
°ブつ宏ｊ茎方話６、補正をする者 事件との関係　出　願　人 住所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　繊維同志の結合がほとんど存在せず、機械的もつれ
   または絡みによって相互に固着した不織合成重合マイク
   ロファイバーの繊維状集合体を備える円筒形繊維状構造
   体の製造方法・において、（αン　繊維化金型から合成
   重合材料を押出しおよび１または複数の気体流を回転心
   棒および前記心棒と作用状態で回転する形成ロールに向
   けて、作用させることにより前記押出した重合材料を細
   くして前記合成重合マイクロファイバーを形成する段階
   と、 （ｂ）　前記心棒上に集積する前に、前記合成重合マイ
   クロファイバーをそのマイクロファイバーが結合または
   相互に溶着する温度以下の温度まで冷却し、よって、繊
   維同志の結合をはぼ解消する段階と、 （Ｃ）　集積したマイクロファイバーの外面に形成ロー
   ルによって力を作用させながら、冷却したマイクロファ
   イバーを不織合成重合繊維状集合体として心棒上に集積
   させ、工程変数を制御して前記繊維状集合体の少なくと
   も相当部分の空隙率が半径方向に測定したときに、はぼ
   一定であるようにしたことを特徴とする前記製造方法。 ２　前記回転心棒が往復運動するようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載した製造方法。 ａ　前記合成重合マイクロファイバーの少なくとも主要
   部分が前記回転心棒上に集積する前に、前記形成ロール
   と接触するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載した製造方法。 生　前記はぼ一足の空隙率がＵ）繊維化金型への前記重
   合材料の吐出量、（２）前記ｌまたは複数の気体流の流
   量、（３）集積したマイクロファイバーの外面に対し前
   記形成ロールの作用する力、および（４）前記マイクロ
   ファイバーの冷却手段の量と種類の何れか１つまたは複
   数を変化させることによって得られるようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の任意の項
   （記載した製造方法。 ＆　前記工程変数を制御して前記円筒形繊維状構造体を
   形成し、前記繊維状集合体の少なくとも一部分が半径方
   向に測定したとぎに、繊維直径が徐々に変化する構造体
   を備えるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第４項の任意の項に記載した製造方法。 Ｇ　前記重合マイクロファイバーを感熱プラスチックと
   し、および前記繊維状集合体が約６４乃至約９３光の範
   囲の空隙率を有し、前記マイクロファイバーが約１．５
   乃至約２０μｍの直径であるようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第５項の任意の項に記載し
   た製造方法。 ７　前記感熱プラスチックをポリプロピレンとし、前記
   空隙率が約７５乃至約８５Ｘの範囲であり、および前記
   マイクロファイバーの直径が約１．９乃至約１２．６μ
   ｍの範囲であるようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第６項に記載した製造方法。 ＆　前記マイクロファイバーの少なくとも一部分が前記
   回転心棒上に集積する前に、前記形成ロールと作用状態
   で補助集積部材と接触するようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項、第２項、第６項または第７項に
   記載した製造方法。 ａ　不織、合成重合マイクロファイバーの繊維状集合体
   を備える円筒形フィルタ構造体を製造する為の装置であ
   って、回転心棒と、および前記心棒と作用関係にある回
   転形成ロールと、繊維化金型とおよび重合材料を前記繊
   維化金型に供給する手段とを備える前記装置において、
   前記形成ロールおよび前記回転可能な心棒と作用関係に
   ある補助集積手段を設け、よって、形成ロールまたは前
   記回転心棒から外れた繊維の少なくとも１部分を前記補
   助集積手段上に集積させ、その後形成ロール、次いで回
   転往復運動する心棒に搬送するようにしたことを特徴と
   する前記装置。 ＩＱ繊維同志の結合かはとんと存在せず、機械的もつれ
   または絡みによって相互に固着させた不織、合成重合マ
   イクロファイバーの繊維状集合体を備え、前記繊維状集
   合体の少なくとも相当部分の空隙率が半径方向に測定し
   たときに、はば一定であるようにしたことを特徴とする
   円筒形繊維状構造体。 ＩＬ　前記繊維状集合体の空隙率が約６４乃至約９３Ｘ
   の範囲にあり、前記マイクロファイバーの直径が約１．
   ５乃至約２０μ脩の範囲であるようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１０項に記載した円筒形繊維状構
   造体。 １２、前記不織、合成重合マイクロファイバーがポリオ
   レフィン、ポリアミドおよびポリエステルで構成した種
   類から選択した感熱プラスチックを備えることを特徴と
   する特許請求の範囲第１０項または第１１項に記載した
   円筒形繊維状構造体。 ｌａ　前記合成マイクロファイバーがポリプロピレンを
   備え、前記繊維状集合体の空隙率が約７５乃至８５％の
   範囲にあり、および前記マイクロファイバーの直径が約
   １．９乃至１２．６μ常の範囲にあるようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１Ｏ項に記載した円筒形繊
   維状構造体。 １４前記繊維状集合体がその少なくとも一部分の繊維直
   径が半径方向に測定したとき、徐々に変化する構造体で
   あるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１υ
   項乃至１３項の任意の項に記載した円筒形繊維状構造体
   。 １＆前記円筒形繊維状構造体のプセウドモナス・デイミ
   ニスタのろ過動率が少なくとも約７５９６であるように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載し
   た円筒形繊維状構造体。 ｌ仏　前記円筒形繊維状構造体のプセウドモナス・ディ
   ｆ　ニスタのろ過動率が少なくとも約９９．９．％であ
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１４項
   に記載した円筒形繊維状構造体。 １７　不織、合成重合マイクロファイバーの前記繊維状
   集合体の内側に開放、゛比較的剛性の中央支持部材を設
   けることを特徴とする特許請求の範囲第１０項乃至第１
   ６項に記載した円筒形繊維状構造体。