JPS61268327A - 有機重合体溶液用濾材 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は有機重合体溶液用濾材、特に有機重合体（以下
、単にポリマーという）溶液中の微小異物あるいは溶剤
不溶性ポリマの好適な濾材として用いるガラス繊維成型
物に関する。

（従来の技術） 従来１合成繊維、フィルム、炭素Ｉｔおよび浸透膜等の
分野では原料ポリマー中に微小異物が混在すると、成型
過程での操業上のトラブルや。

製品品質の低下等を惹起し、このため該ポリマー中の微
小異物を適当な濾過手段によって除去することが行なわ
れてきた。

アクリロニトリル系炭素繊維に例をとれば、特開昭５Ｅ
３−２２８２１号公報には炭素繊維中に微小貢物がある
と、該繊維中に構造的欠陥が生起して引張強度や弾性率
など力学的諸性質に多大の悪影響を与えるという問題か
ら、原料ポリマー溶液を目開き５μｍ以下のフィルター
で濾過すること、また特開昭５９−８８９２４号公報に
も、原料ポリマー溶液を、空気を濾過した際に５μｍ以
上の粒径の塵埃を９５％以上除去できるような精密濾材
で濾過した後、紡糸することが提案され、そして上記い
ずれにおいても焼結金属フィルターを用いることが示さ
れている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記ポリマー溶液の濾過に使用される焼
結金属フィルターの第１の問題点は、前述したように紡
糸原液中の微小異物が炭素繊維の力学的性質上に及ぼす
悪影響は予測された以上に大きく、該微小異物の混在を
少なくすればするほど炭素繊維の力学的性質が向上する
ことが解明ざ　　□れたにもかかわらず、焼結金属フィ
ルターは、製作技術上の問題から濾過精度が著しく制限
され、現状ではせいぜい前記特開昭５９−８８９２４号
公報に開示するように、空気を濾過した際に５μｍ以上
の粒径の塵埃を９５％以上除去できるのが限度であると
言われている。

また第２の問題点は、該フィルター自体が非常に高価で
あり、しかも使用過程で生じた目詰まりがその再生に多
大の時間と費用をか【プても十分復元できないという点
である。

なお、ガラス繊維は耐薬品性が優れ、またこれを濾材と
して用いると、濾過時の主として目詰まりによって生じ
る圧力損失が小さいために、これまで化学分析、空調等
の分野に使用されてはいるが、繊維製造分野では少なく
ともポリマー溶液の濾材として工業的に用いた例は知ら
れていない。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点の解消。

即ちポリマー溶液中に混在する微小貢物、あるいは溶剤
不溶性ポリマーを実質的に皆無の状態にまで捕捉し得る
工業的に有利な濾材を提供し、もって製品品質を一層向
上せしめることにある。また伯の目的は安価な濾材によ
って操業］ス］へを低減せしめることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の上記目的は、ガラス繊維成型物中種。

または該ガラス繊維成型物の少なくとも片面に有機重合
体繊維成型物を配した構造のポリマー溶液用濾材によっ
て達成できる。

以下、本発明を図面を参照しながら具体的に説明する。

第１図（１）及び（２）は本発明における濾材の一例を
示す概略図、第２図は本発明の濾材を適用した濾過機の
一例を示ず概略断面図であり、図中、ユは濾材、１ａは
ガラス、Ｉｆｉｆｆ成型物、１ｂは有機重合体繊維成型
物、２は多孔金属板、３は濾材保持具本体、４はポリマ
ー溶液供給口、５はポリマー濾液排出口、６はパツキン
である。

本発明のポリマー溶液用濾材は、第１図に示すように濾
材ユとしてガラス繊維成型物１ａ、あるいはガラス繊維
成型物１ａとその両面に配した有機重合体１ｌｌｉ維成
型物１ｂとの一体物を用いるところが特徴であり、第２
図に示すように、濾過機中での濾材ユは多孔金属板２に
沿わして取付けるのが普通である。

この場合のガラス繊維成型物１ａとしては、直径０．１
〜３．０μｍ程度の極細糸（ガラス繊維）の成型加工に
よって得られるガラス繊維紙、ガラス繊維のマット状物
、あるいはガラス繊維不織布等があるが、特にポリマー
溶液の工業用濾材としては目付けが４０〜１２０Ｍｍ２
．濾水時間が６〜２６ｓｅｃ、保留粒子径が大きくても
１．２μｍ等の特性を有するガラス繊維不織布が好適で
ある。

なお、ここでいう濾水時間とは、ＪＩＳ　　Ｐ３８０１
．７．５項に示ず方法、即ち、濾過面積１０ｃｍ”、水
頭圧１００ｍｍにおいて２５±２℃の水１．１１が通過
するに要する時間（秒）であり、また保留粒子径とは濾
液中の最大異物粒子径である。

また有機重合体繊維成型物１ｂとしては、被濾過物であ
るポリマー溶液中の溶媒に対して十分耐久性を有するよ
うな繊維の織物（特に平織または＝　５− 斜交織物をネル仕上げしたもの）２編物、不織布等の布
状物であって、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメヂ
ルスルホキシド、塩化曲鎗水溶液。

及びロダン塩水溶液等を溶媒とするアクリ目ニトリル系
ポリマー溶液の場合には木綿やポリエステル繊維の布状
物が好適であり、そしてこれらの布状物としては目付け
が３０（１／ｌｌＩ２以上、好ましくは３０〜４００ｇ
／１１１２で、かつ引張強度が３Ｋ（Ｉｆ／　５　Ｃｍ
以上のものが望ましい。

なお、該濾材ユは前記多孔金属板２のもとて濾過機内部
の濾過圧力（通常は１〜２０Ｋ（］　／ｃｍ２）に対し
て耐えることのできる機械的強度を備えており、好まし
くはさらに有効）濾過面積を向上するために１０〜５０
０メツシュ程度の金網を濾材１と多孔板２どの間に配す
るのがよい。

（作用） 本発明のポリマー溶液用濾材である濾材ユは、ガラス繊
維成型物１ａ、あるいはガラス繊維成型物１ａと、その
少なくとも一面に配した有機重合体成型物２ｂとで構成
され、ここでのガラス繊維−６＝ 成型物１ａは前述したように耐薬品性に優れ、また濾材
として所望の濾過精度が得られ易く、更に濾過時の圧力
損失が小さいなどの優れた特性を有しており、特にポリ
マー溶液中に混在するゲル状ポリマー、あるいはその他
溶剤不溶性ポリマーに対しては従来の濾材９例えば焼結
金属フィルターと比較にならない程優れた濾過効果が得
られる。

ただ、ガラス繊維はもともと集合体としての強度が弱く
、例えばＪＩＳ　　Ｐ４Ｏ１０に示す分析化学用濾紙程
度の湿潤破裂強さく１３０〜４００ｍｍ水柱）しかなく
、また伸度が小さくて脆いために、工業的には特殊なケ
ースを除いて使用し難い点が指摘されていたが、本発明
にお（プるガラス繊維成型物１ａは中種でも工業用濾材
としての機械的強度を十分保っているが、更にその両面
に配した有機重合体繊維成型物１ｂ、はガラス繊維成型
物の濾材に対して、その機械的強度を一層補強する作用
がある。

勿論、該有機重合体繊維成型物１ｂ自体、濾材としても
働き、特に該ガラス繊維成型物１ａの面の一次側に有機
重合体繊維不織布を用いると濾過寿命が大幅に延長し、
そして二次側にポリエステル艮繊維編織物を用いると、
該有機重合体繊維成型物１ｂから濾液の中に毛羽が混入
するのを防止できる。

（発明の効果） 本発明のポリマー溶液用濾材によれば、従来の焼結金属
フィルターでは為し得なかった。ポリマー溶液中に混在
する１〜２μｍ以上の微小異物。

あるいは溶剤不溶性ポリマーが、工業的規模にて実質的
皆無の状態にまで捕捉できるし、さらに該ポリマー溶液
中に含むゲル状ポリマーないし異常高分子量ポリマーの
ような溶剤不溶性ポリマー等が濾別できるようになり、
特にアクリロニトリル系炭素繊維分野では該繊維中に含
まれる微小異物。

あるいは溶剤不溶性ポリマー等に起因する構造的欠陥が
消滅するため、該繊維の引張強度や弾性率等の力学的性
質が大幅に向上するという顕著な効果を奏する。また濾
材自体のコストが安価であるため、操業コストの低減が
図れるという効果もある。

以上２本発明のポリマー溶液用濾材は、主としてアクリ
ロニトリル系炭素繊維プレカーザー用ポリマー溶液の濾
過を例に説明したが、その他衣料用、フィルム用、浸透
膜用等のポリマー溶液等に有効に適用できるのは勿論で
ある。

（実施例） 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

まず、はじめに本実施例中、共通する技術的事項を挙げ
ておくと次の通りである。

Ａ、アクリロニトリル系ポリマー（以下、単にＡＮポリ
マーという）の調製方法 アクリロニトリル９５ｗｔ％、アクリル酸メチル４ｗｔ
％、メタリルスルホン酸ソーダＩｗｔ％のモノマー組成
で、該モノマーを全量に対して１０ｗｔ％添加し、過硫
酸アンモニウム及び重亜硫酸ソーダを重合開始剤として
、５０℃で５時間乳化重合する。得られたＡＮポリマー
は水系媒体と分離した後、水洗、乾燥を行なう。

Ｂ、濾材 ａ、ガラスｍ維不織布（以下、単にＧ「という）東洋濾
紙株式会社製、ＧＡ−１００（保留粒子径１．０μｍ）
使用。

ｂ、有機重合体成型物（以下、単に濾布という）濾布の
種類と特性を第１表に示す。

なお、表中、目付けはＪＩＳ　　Ｌ〜１０９６．６．４
．２項の備考１に準じ、また引張強度は同じ＜ＪＩＳ　
　Ｌ−１０９６，１２項。

Ａ法（ストリップ法）により測定した。

Ｃ９標準フルイ ５０　メツシュ（以下、ト１という） ５００メツシユ（以下、■という） ｄ、金属繊維焼結体（以下、単にＭＦという）日本精線
株式会社製、ＮＦ−０３（保留粒子径３．０μｍ）使用
。

（以下、余白） Ｃ０濾過効果の評価方法 ａ、ＴＹＶ（＠ （ポリマー溶液中に存在する微小粒子と該溶液との光屈
折率が異なる場合の評価法） 第３図に示すように、ポリマー被検液の入った容器７を
ブラックボックス旦に収める。該ブラックボックス旦に
はスリット状の小窓８ａがあり、ポリマー被検液には光
源ｑからレンズ９を介してスリット状の光があたるよう
になっている。

これによりポリマー被検液中の微小異物はブラックボッ
クス８の窓８ｂから肉眼観察により計数し、１視野（Ｉ
Ｃｍ３）中の微小異物数をＴＹＶ値（ｖ：光源電圧）と
して表わす。

なお、このとき光強度を適宜変更すると相対的な粒子の
大きさが比較できる。

ｂ、ＧＰ値 （ポリマー溶液中に存在する微小粒子と該溶液との光屈
折率が一致、もしくは近接する場合に、異物粒子径の大
小を紫外線量の差巽によって識別する方法） ポリマー被検液を該ポリマーと同種の溶剤。

もしくは適当な溶剤で適宜稀釈したのち、ポリ四弗化エ
チレン・フィルター（孔径０．２μ…Φ）で濾過し、該
溶液中の微小異物を捕集する。

該濾過後のフィルターはポリマー溶媒で十分洗浄後、乾
燥させる。

該フィルターによって捕集された微小異物は第４図に示
すような、紫外線観察装置により肉眼で観察するが、該
紫外線観察装置はブラックボックス１１中に超高圧水銀
灯１３が装備され、該水銀灯１３から発した光はフィル
ター（ピーク波長：　３６０ｎｍ）　１４及び集光ミラ
ー１５を経て、試料（濾材）１６にあたるようになって
いる。本実施例ではフィルター１４を通過したビーク波
長３６００ｍの光を集光ミラー１５によって試料位置に
集光させ、その状態で検出できる異物をＧＰ−小（粒子
径が著しく小さいもの）とし、一方、集光ミラー１５を
左方向へ９０゜回転させた状態、即ちフィルター１４を
通過した光が直接試料にあたらず、その散乱光のみで検
出できる異物をＧＰ−人（粒子径が比較的大きいもの）
として表わす。なお、１２は安定器である。

Ｃ，カーボン粒子除去率 （ａ）吸光光度法 カーボン粒子を予め添加したポリマー溶液を濾過した際
の濾過前後のポリマー溶液について、分光光度計（日立
パーキンエルマー１３９型）で波長５５０ｎｍ、セル長
ＩＱｍｍによる透過率Ｔ（％）を測定し、次式によって
、カーボン粒子除去率Ｒ％を締出する。［ただし、カー
ボン粒子無添加のポリマー溶液の透過率を１００とする
］ ｒ１＝−ｔｏｏ　　（王、／１００） Ｉ２−−１０（＋　（Ｔ２　／１００）Ｒ（％）＝　［
１−（Ｉ２／１１）］ ×１００ この場合、透過率の測定波長はカーボン粒子無添加のポ
リマー溶液の透過率が最大となる波艮ＩＪよった。

Ｔ１は濾過前のポリマー溶液の透過率（％）王２は濾過
後のポリマー溶液の透過率（％）である。

（ｂ）イメージ・アナライザー法 アントリ１ウス社製イメージアナライザーを用いて測定
した。

実施例１ ＡＮ系ポリマー１２５０をジメチルスルホキシド８７５
ｑに溶解してポリマー溶液（２５℃の粘度；５０，００
０センチポイズ）を調整し、該溶液を流速１．３５ｃｍ
／ｍｉｎ　　（圧力損失５．０ＫＯ／Ｃｌｌ１２）のも
と、第１図に示す濾過装置によって送液の開始、停止を
反復するような濾過試験を行ない、濾液のＴＹ１００値
を調べた。

結果を第２表に示す。

表中、ｎは濾過試験における送液の開始・停止の反復回
数を示す。

この結果が示すように、濾材としてＧ［単独。

あるいはＧＥと濾布との一体物を使用し、送液の開始お
よび停止を反復した場合に、濾材自体はほとんど損傷さ
れることなく、長期間の使用に十分耐え得ることが認め
られる。

第２表 　１６　一 実施例２ 実施例１におけるＡＮ系ポリマー溶液に活性炭を１１０
０ｐｐ添加したのち十分混合して濾過試験用ポリマー溶
液とした。

この場合の活↑１炭は予め微粉末化した後、３７μＩＩ
Ｉ　　（４００メツシユ）の標準フルイでふるい分けを
行ない、フルイ下の微粉末性（粒子径：０゜３５〜４０
μ…）を使用した。

前記活性炭含有ポリマー溶液の濾過試験には、第１図に
示す濾過装置を使用し、流速０．ｌｃ…／ｍｉｎのもと
１種々の濾材についての濾過を行ない、濾過時の圧力損
失および吸光光度法による活性炭粒子の除去率を調べた
。

結果を第３表に示ず。

この結果が示すように、本発明方法におけるＧＥと濾布
とを組合せたものは従来のＭＦと比較して濾過時の圧力
損失が箸しく小さく、長時間の継続運転が可能になる。

またカーボン粒子の除去率も高い。

実施例３ 実施例２の濾過試験における濾材としてＧＦ及びＭ［を
使用した場合の濾過液について、イメージ・アナライザ
ー法によるカーボン粒子の分布状態を調べた。

結果を第４表に示す。

この結果が示すように、濾材としてのＧＥは従来のＭＦ
と比較して特にカーボン粒子の微細領域での除去率が著
しく高い点が特徴的である。

（以下、余白） 第４表 　２０　一 実施例４ ＡＮ系ポリマー２００（Ｊをジメチルスルホキシドａｏ
ｏｑに溶解して濾過試験用ポリマー溶液（７０’Ｃの粘
度：１０，０００センチポイズ）を調整し、第１図に示
す濾過装置により流速０．１ｃｍ／ｍｉｎのもとて濾過
試験を行ない、得られた濾液のＧＰ値を調べた。このＧ
Ｐ値はポリマー溶液中にある溶媒不溶性ポリマーを主体
とした異物を意味する。結果を第５表に示す。

（以下、余白） −２２一 実施例５ ＡＮ系ポリマーのジメチルスルホキシド溶液（ポリマー
濃度：　ｗｔ％、６０℃における粘度：９８０００セン
チボイズ）を第１図に示す濾過装置により濾材としてＤ
／ＧＦ／Ｃを用いて濾過処理し、次の様な紡糸用原液と
した。

Ｔ　Ｙ　１００値：　　　　　５［１／ｃｍ”ＧＰ　　
値：０１人　１０個／Ｋ（］ ＧＰ小　１７個／Ｋ（＋ 該紡糸用原液について、常法どおり紡糸−延伸−熱処理
して炭素繊維用プレカーザ（１，０ｄＸ１００ｆｉ１．
）を作製したのち、炭素化処理した。

なお比較のため、ポリマー溶液を流速０．０１７Ｃｍ／
ｍｉｎ、圧力損失Ｋｇ／ｃｍ　２テ０’）’ａ過処理に
Ｍ［を使用して得られた。

ＴＹ１００値：　　　　　　　５［Ｍｌ／ｃｍ３ＧＰ　
　値：ＧＰ大　　　Ｏ個／にｇ ＧＰ小　１２０個／に０ の紡糸用原液を用いた外、前記同様にしてＡＮ系炭素繊
維を作成し、その物性を第６表に併記した。

得られたＡＮ系炭素繊維の物性を第６表に示す。

第６表

【図面の簡単な説明】

第１図（１）及び（２）は本発明における濾材構成の一
例を示す概略図、第２図は本発明の濾材を適用した濾過
機の一例を示す概略断面図、第３〜４図は本発明の濾過
効果の評価に用いた微小異物測定装置の概略図である。 ユニ濾材 １ａニガラス繊維成型物（ガラス繊維不織布）１ｂ：有
機ポリマー繊維成型物（濾布）２：多孔金属板 ３：濾材保持具本体 ４；ポリマー溶液供給口 ５：ポリマー濾液排出ロ 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス繊維成型物単独、または該ガラス繊維成型物の少
   なくとも片面に有機重合体繊維成型物を配した構造の有
   機重合体溶液用濾材。