JP3674764B2 - ポリアリ−レンスルヒド不織布及びオイルフィルタ−及びバグフィルター用不織布 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性に優れた不織布に関する。特に、高温の食用油あるいは工業用油に浮遊あるいは混合された固体成分を濾過するフィルタ−として好適な不織布、或いは耐久性と濾過性能に優れたバグフィルタ−用不織布に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温下の濾過処理には、比較的融点の高いポリエステルを主構成材料とする繊維からなるフィルタ−用不織布が広く用いられている。しかし、上記のフィルタ−用不織布は、高温領域においてオイルと濾過する際に膨潤して目詰りが速いことや強力が低下することが問題となっている。また、ポリテトラフルオロエチレンなどフッ素系ポリマーはオイルに対する耐久性が高く問題なく使用できるが、廃棄する際に焼却処理できず埋め立て処理となり環境問題から好ましくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
高温の温度でも耐久性が高く、高精度の濾過が可能でかつ濾過効率に優れたポリアリ−レンスルヒド不織布及びオイルフィルタ−及びバグフィルター用不織布を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明に係る第１の発明は、単糸0.5〜7.0dtexのポリアリ−レンスルヒド繊維を主構成材料とする、最大孔径が250ミクロン以下で目付が50〜600ｇ／m²のポリアリーレンスルヒド不織布である。
【０００５】
また第２の発明は、上記記載のポリアリーレンスルヒド不織布の最大孔径がパラメ−タ−A（＝3000／√W）（ミクロン）以下であることを特徴とするオイルフィルタ−である。
但し、Wは目付け（g／m²）。
【０００６】
更に第３の発明は、上記記載のポリアリーレンスルヒド不織布の210℃空気中における1200時間処理後の強度保持率が80％以上であり、93℃10％塩酸水溶液中における150時間処理後の強度保持率が90％以上であることを特徴とするバグフィルタ−用不織布である。
以下、本発明を詳述する。
【０００７】
本発明で使用される繊維は、ポリアリ−レンスルヒド繊維を主構成材料とすることが肝要である。ポリアリ−レンスルヒドは、ポリフェニレンスルヒドやポリ（４．４−ビフエニレンサルファイド）など１４９℃またはそれ以上、さらに好ましくは約２０４℃〜４８２℃）融点または軟化点を有するホモポリマ−、常温で固体のア−レンサルファイドコポリマ−等を含む総称である。不織布は、短繊維不織布であっても長繊維不織布であっても良いが、不織布の厚みや充填率を調整する自由度から短繊維不織布であることが好ましい。また他の機能性繊維と複合することも好ましい形態の一つである。
【０００８】
本発明に用いるポリフェニレンサルファイド繊維とは、ｐ―フェニレンサルファイト（―Ｃ6Ｈ4―S―）単位を含有するポリマーからなる繊維で、ｐ―フェニレンサルファイド繰り返し単位を７０重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上含む線状ポリマーからなる繊維であることが好ましい。
【０００９】
本発明において、使用される短繊維の単糸繊度は0.5〜7.0dtexであることが望ましい。その理由は、0.5dtex未満であると濾過精度は高いがライフが短くなり問題となる。また、カ−ド加工の際、紡出性に問題が生じる。一方、7.0dtexを超えると濾過精度を高くすることができない。
【００１０】
また、不織布の目付は、50〜600ｇ／m²の間にあることが望ましい。目付が、50ｇ／m²未満だとろ過性能が低下し、600ｇ／m²を超えると濾過精度にあまり変化が内にも関わらず目詰りしてライフが短くなるなどの問題が生ずやすくあまり好ましくない。
【００１１】
不織布の最大孔径は250ミクロン以下であることが好ましく、特に好ましくは100ミクロン以下である。250ミクロン以上だとろ過性能が低下するという問題が生じる。
【００１２】
本発明者の検討の範囲では、最大孔径が、3000／√W）で表されるパラメータA（ミクロン）以下であると、オイルフィルタ−として用いる際に特に好ましかった。最大孔径がそれより大きいとオイルミストを効率よく除去できなかった。ここで、Wは目付け（ｇ／m²）を表すものとする。
【００１３】
本発明で使用されるフィルタ−および不織布はスクリム補強フェルトであることが、オイルフィルターやバグフィルターとして用いる上で、強度特性にすぐれるため特に好ましい。
【００１４】
ポリアリーレンスルフィドは耐熱性および耐薬品性に優れているだけでなく、融点以下の温度で繊維を熱収縮させてスクリムと短繊維層を強固に一体化することができる。また、予備熱処理を行うことにより、高温でオイルを濾過処理する際の収縮を抑制することが可能となる。赤外線、電熱バー等によるろ過面を溶融させた後に加熱ロールにてプレス処理をするのも好ましい。さらに、加熱プレス処理することにより繊維を融着させることが可能であり、毛羽立ちなどの問題も解決することが可能である。
【００１５】
また、ろ過層となるポリフェニレンスルフィドの不織布は、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ガラスなどの繊維と混綿したり、あるいは、他の不織布と積層しても良い。このように他素材と混用する場合、ポリフェニレンスルフィド繊維は５０重量％以上不織布に存在すれば良い。
【００１６】
また、支持層となるスクリムは、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、フッ素系繊維、ガラスからなる少なくとも一種類の繊維のマルチフィラメント、あるいはスパン糸のいずれであってもよい。
【００１７】
さらに、本発明の好適な実施態様としては、不織布を熱処理した後に、加熱ロールによるプレスを行って充填率調整することが好ましい。そして、ろ過面毛焼き等の処理をすることにより緻密化することができる。
【００１８】
本発明者らは、上記構成からなる本発明のポリアリ−レンスルヒド不織布を主成分とするオイルフィルタ−は、高温領域での食用油、工業用油のろ過において長期に渡って使用できることを見いだした。
【００１９】
ろ過層と支持層およびろ過層同士の積層あるいは絡合方法としは、ニードルパンチ法、あるいは、ウオーターパンチ法などを用いることができる。
【００２０】
次に、本発明の不織布を高温バグフィルターとして用いる際の重要事項について説明する。本発明にかかるバグフィルター用不織布は、上記記載のポリアリーレンスルヒド不織布の210℃空気中における1200時間処理後の強度保持率が80％以上であり、93℃10％塩酸水溶液中における150時間処理後の強度保持率が90％以上であることを特徴とするものである。
目詰まりやダスト漏れもなく、長期安定して排ガスろ過が行える高ろ過性バグフィルター用ろ布を得るには、１８０℃乾熱収縮率が３％以上のポリフェニレンサルファイド繊維を５０％以上含有するバグフィルター用ろ布を熱処理することにより緻密化させてろ布を得ることが好ましい。
【００２１】
ろ過層に用いるポリフェニレンサルファイド繊維は、１８０℃３０分の乾熱収縮率が３％以上の短繊維を用いることが好ましい。３％未満では、熱処理時収縮による見かけの空隙率の低減効果が小さく、目的とする高ろ過性バグフィルター用ろ布を得ることができない。１０％より収縮率が大きいと寸法安定性が悪く問題である。また、繊維は0.5dtex〜7.0dtexであることが望ましい。さらに、繊維断面形状については、丸形、三角、ロライローバル、ランダム等種々あるが、特に限定された物ではなく、微粒子の捕捉という面から考えると表面積がより大きいものが好ましい。
【００２２】
本発明に用いる好ましい熱処理としては、熱風処理温度が１５０〜３５０℃、好ましくは２００〜３２０℃である、必要により加熱ロールによりプレスしさらに緻密化させることもできる。さらにろ過面を毛焼きすることによりダスト払い落とし性を向上させる。バグフィルター用ろ布を緻密化させるための熱処理としては、高温スチームを用いた処理や赤外線による熱処理等も採用できる。
【００２３】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。まお、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。測定は以下の方法により行った。
【００２４】
（オイルろ過評価）ろ材をコンタミろ過試験機に供し、以下の試験条件で初期ろ過効率およびライフを測定し評価した。
【００２５】
コンタミろ過試験条件は、以下のとおりである。
・使用液体：プレトン３０３Ｐ
・測定粒子：SOFTC‐C２A
・流量：０．５リットル／分
・油温：８0℃
・有効ろ過面積：50cm²
・粒子濃度：１５ g／リットル
【００２６】
＜初期ろ過効率＞初期ろ過効率（％）は、コンタミろ過試験30分経過後におけるろ材の上流粒子数と下流の粒子数を測定し、下記式により算出した。
【００２７】
初期ろ過効率（％）＝｛（A−B）／A｝×１００
A：ろ材の上流の粒子数
B：ろ材の下流の粒子数
【００２８】
＜ライフ＞ライフ（分）は、コンタミろ過試験における差圧が１．５kg／cm²になるまでの時間を測定したものである。
【００２９】
＜平均ポアサイズ＞最大孔径（μm）は、ASTM‐F‐316記載のバブルポイント法及びミ−トフロ−法により求めた。
【００３０】
＜バグフィルターろ過特性評価＞ダストはフライアッシュ１０種を用い、ダスト濃度１５(g/m³)、ろ過面積0.0４(m²)、ろ過速度３(m/min)、圧力損失１５０(mmH2O)にてパルスジェットダスト払い落としをパルス圧３(kg/cm²)で３００回行った。そして、初期ダスト保持量と最終回ダスト保持量とからダスト保持率（％）＝（最終回ダスト保持量／初期ダスト保持量）ｘ１００を測定した。また、捕集効率については吹き漏れ量（排気濃度）を粉塵濃度計にて測定した。なお、初期ダスト保持量とは、ろ布にダストをプレコート層として付着させた後の第一回目のダスト保持量である。
【００３１】
＜耐薬品性評価＞密閉式のガラス瓶に短繊維を10％の塩酸に含浸させ93℃の設定されたオ−ブンにいれ、その前後でテンシロンを使って、強度を測定しそこから強度保持率を求め評価した。
【００３２】
耐熱性評価は、短繊維を210℃に設定されたオ−ブン1200時間入れ、その前後でテンシロンを使って、強度を測定しそこから強度保持率を求め評価した。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）
オイルフィルタ−用ろ布は一般的なニードルパンチング加工工程により作成した。ろ過層として用いたポリフェニレンサルファイド短繊維は、２.2dtex、５１mmカットのものであり、１８０℃で３０分以下の熱収縮は４．２％である。支持層には２５０dtex、６０フィラメントのマルチフィラメントを用いた。予備開繊を行い上記短繊維をカード処理後、レイヤーによりウエブを積層し、ニードルパンチ処理をして、ろ過層を形成した。このろ過層を上記支持層上下に重ね合わせてさらにニードルパンチング工程により一体化させ、４５０(g/m²)のろ布を得た。スクリム９０(g/m²)、ろ過層３６０(g/m²)から構成されたこのろ布を３００℃熱風処理をした。濾材の最大孔径は２０μｍであった。オイルろ過特性を測定したところ、濾過５分後のろ過効率75％、ライフ80分、オイルフィルタ−として高いろ過特性を示した．
【００３４】
（実施例２）
実施例１と同様の方法で４５０(g/m²) のろ布を得た。スクリム９０(g/m²)、ろ過層３６０(g/m²)から構成されたこのろ布を３００℃熱風処理をした。濾材の最大孔径は８０μｍであった。オイルろ過特性を測定したところ、濾過５分後のろ過効率75％、ライフ80分とオイルフィルタ−として高いろ過特性を示した。
【００３５】
（比較例１）
ろ過層として、ポリエチレンテレタレ−ト短繊維２.2dtex、51mmを用いて、支持層には、同素材の２５０dtex、６０フィラメントのマルチフィラメントを用いたものを実施例２と同様にスクリム９０(g/m²)、ろ過層３６０(g/m²)から構成された４５０ｇ／m²目付、最大孔径１００μｍのろ布を作成した。ろ布特性を測定したところ、初期ろ過効率が６０％、ライフ２５分で、繊維の膨潤の為に濾加圧の上昇が速いために濾過ライフが短いという問題が生じた。
【００３６】
（実施例３）
実施例２の目付が４５０g/m²、最大孔径１３０ミクロンのろ布のろ過特性を測定したところ、ダスト保持量８５％、捕集効率９９．９９８９％を得、バグフィルタ−として高いろ過特性を示した。このフェルトを用いて、耐酸性評価と耐熱評価の両方を行った結果、強度保持率は9１％、80％を示し、耐薬品性、耐熱性に問題なかった。
【００３７】
（比較例２）
実施例１と同様に、メタアラミドを用いて、上記の評価を行った結果、強度保持率は１０％以下まで低下し、濾過テスト中に濾材が破れて測定不能であった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によると高温の食用油あるいは工業用油に浮遊あるいは混合された固体成分を濾過するフィルタ−や高温バグフィルター用のろ布として耐熱性、耐薬品性に優れろ過性能が高い不織布を得ることが可能になった。

Claims (3)

1. ろ過層と支持層とからなる積層不織布であって、該ろ過層が１８０℃３０分の乾熱収縮率が３〜１０％である単糸０．５〜７．０ｄｔｅｘのポリアリ−レンスルヒド繊維を主構成材料とし、目付が５０〜６００ｇ／ｍ²である不織布であって、ニードルパンチ法又はウォーターパンチ法によって該支持層と積層され、かつ当該ポリアリーレンススルヒド繊維を主構成材料とする不織布の最大孔径が２５０ミクロン以下であることを特徴とするバグフィルター用積層不織布。
2. 請求項１記載のろ過層であるポリアリーレンスルヒド不織布の最大孔径がパラメ−タ−A（＝３０００／√Ｗ）（ミクロン）以下であることを特徴とするオイルフィルタ−。但し、Wは目付け（ｇ／ｍ²）。
3. ろ過層であるポリアリーレンスルヒド不織布の２１０℃空気中における１２００時間処理後の強度保持率が８０％以上であり、９３℃１０％塩酸水溶液中における１５０時間処理後の強度保持率が９０％以上であることを特徴とする請求項１記載のバグフィルター用積層不織布。