JPH074493B2 - フィルター要素用セラミック繊維またはガラス繊維の織布の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、フィルター要素製造用に有効な均一な透過性
を有する高温で安定なセラミック繊維またはガラス繊維
の織布の製造方法に関する。

背景技術 ここ数十年の内に、非ガラス性無機または金属酸化物繊
維が当業界に知られるようになつた。これらの繊維は高
温での安定性のような好ましい物理特性を有するが、そ
れらの利用度は或る種の用途に伴う機械的および化学的
応力に耐えられないため元来限定されている。かかる用
途の一つには、高温濾過がある。

フイルターハウジングに配設された多数の管状フイルタ
ーバツグを有する濾過装置は、当業界に知られており、
通常は「バツグハウス」と呼ばれている。一般的にガス
透過性の無機または有機の織物材料から作られている各
フイルターバツグは、開放した管状でフイルターバツグ
を把持する管状の支承フレームまたはゲージを有する。
微粒子物を含むガス流はバツグ中に流れ込み、ガスの流
れはフイルターバツグの外側から内側へと向かつている
ので、微粒子物は次第にフイルターバツグの外部表面上
に捕捉されまたは付着するようになる。織物材料中の孔
は通常は分離される微粒子物よりずつと大きいので、微
粒子物は最初のうちは然程捕捉されない。微粒子物を含
むガスが最初に織物材料または織物を通過する時は、十
分な微粒子物が捕捉されて織物に「プレコート」を形成
するまでは、分離効率は低い。工業的工程でしばしば出
会う微粒子物に関しては、プレコート層は秒単位の内に
形成される。一度プレコート層が形成されると、微粒子
物のガス流からの分離効率は通常99％以上になり、すな
わち約99％の微粒子物がガス流から除去される。時間が
経つと、微粒子物がフイルターバツグの織物中に蓄積す
るので、フイルターバツグの残留圧力低下が次第に増加
し、圧力低下が大きくなり過ぎたりあるいはバツグが破
損したりすることにより、バツグを取り替えなければな
らない。

効率的に働く織布バツグハウスフイルターは、概ね水で
２から６インチ（５から15cm）のガス流圧力低下を有
し、織物面積１平方フイート当たり毎分１から８立方フ
イート（3.2から25.6リツトル／分／dm²）となる。微粒
子物の層がフイルター織物上に形成されると、フイルタ
ーの圧力低下が増加して、蓄積した微粒子物をそこから
除去しなければならなくなる。フイルターバツグに接続
したマノメーターを用いて、フイルターを浄化すべき時
を決定している。浄化は、機械的振動または逆ジエツト
フローの何れによつても自動的に行うことが出来る。浄
化の間隔はフイルター織物上への微粒子物の集積速度に
よつて数分から数時間とすることが出来る。バツグハウ
スの浄化作業では、フイルターの一部を自動ダンパーに
よつて作業から除くことが出来、浄化作業は秒単位すな
わち２から10秒間で行うことが出来る。

フイルターバツグ中に微粒子物が存在すると、浄化中に
フイルターバツグの磨損が生じ、有効寿命が短くなる。
フイルターバツグ材料が殊に堅い縫い目のちかくで運動
すると、特に研磨用微粒子物が入つている時には磨耗作
用の速度が増加して、特に元もと磨損を非常に受け易い
高弾性率の無機繊維ではその速度が増加する。大き過ぎ
る開口を有するフイルターバツグの支承ケージは、浄化
中にフイルター織物の繊維が甚だしく屈曲することがあ
る。従つて、フイルターバツグとフイルターバツグケー
ジの基本形状と構造は、特に腐食性ガス中の磨耗性の高
い微粒子物を除去するのに用いる時には、フイルターの
寿命を引き伸ばす上で重要なフアクターであり、これら
の条件下ではフイルターバツグは数週間で磨耗して交換
の必要が起こることがある。

先行技術はバツグフイルターの浄化の問題点とフイルタ
ー織物の磨耗による消耗の問題点を認識していた。米国
特許第4,259,095号明細書は、フイルターバツグの支承
と微粒子物の浄化を改良するために逆パージ空気のパル
スで浄化を行う支承‐拡散体チユーブを開示している。
米国特許第4,149,863号明細書は、ワイヤメツシユケー
ジ上にガラス繊維の布バツグフイルターを取り付けてバ
ツグを空気の逆噴射による浄化を開示している。ガラス
繊維とメツシユ支承材は、腐食性雰囲気中で高温におい
て成功しなかつた合成繊維型バツグフイルターに関する
技術の問題点を解決出来るとされている。米国特許第3,
884,659号明細書では、円筒状ワイヤケージ状の緩み位
置における屈曲性の通常の多孔性フイルターバツグが逆
ジエツト空気噴射によつて浄化され、バツグが膨張して
ケージからはじけてフイルター媒質から蓄積した固形物
を除去することを記載している。米国特許第4,398,931
号明細書は、セラミツク織物テープを堅いフレーム上に
きつく螺旋状に巻いて高温で安定なフイルターを生成す
ることを記載している。かかるフイルターの製造は手間
が掛かり、また重なり構造によつてフイルター中にガス
透過性が変動する箇所が生じる。

合成の有機およびガラス繊維織物バツグフイルターは、
当業界でバツグハウスの応用に用いられてきた。合成の
有機性織物は、300℃以上の温度で変質し、ガラス繊維
は450℃以上で変質する。

エネルギーを保存する現代社会の要求から、化石燃料を
用いた動力プラントからの廃熱を再利用することが望ま
れている。これらのプラントから出て来る温度がしばし
ば700から1000℃の範囲にあるガス流から熱いしばしば
腐食性を有するガスを電気的エネルギーを製造するのに
用いられる膨張または燃焼タービンを介して送る前に微
粒子物を除く必要がある。先行技術において用いられて
いたガラス繊維材料のような織物は、これらの高温と化
石燃料の腐食性硫黄化合物との組合せに耐えられない。
更に高温に耐えられる織物は或る種の微粒子物の磨耗特
性と濾過と逆空気ジエツト噴射によるフイルターの浄化
中に繊維が屈曲することにより変質する。

発明の開示 簡単に表現すれば、本発明は一つの観点では2.0L/M/cm²
以下、好ましくは1.5L/M/cm²以下の均一な最小流体透過
性を有し且つベーリー屈曲試験機商標での試験（後述す
る）で少なくとも10,000サイクルで完全に耐えることが
出来る繊維、好ましくはセラミツク製またはガラス製の
織布を製造する方法を供する。本発明の製造方法によっ
て得られた織物は、従来のセラミツク繊維織物に比較し
て流体の透過性が低く、屈曲性が大きく、耐酸性を有す
る高温で安定なセラミツク繊維織布である。

透過性は熱で浄化した織物を緩やかに操作したりまたは
屈曲させたりすることから成る独特の方法により織物組
織の如何なる型についても均一な値（即ち最小値）に制
御することが出来る。織物の操作は、繊維の「弛緩」ま
たは再整合若しくは統合を生じるタンブリングから成つ
ていてもよい。未処理の織物に存在する空間や開口部或
は溝は、閉じる。これによつてフイルター布中に、均一
な透過性が生じる。濾過を効率的にするには、流体は抵
抗が最も少ない通路を通過するので、織物中の流体流に
対する抵抗は均一でなければならない。溝はこのような
通路であり、微粒子物の集合により均等になるまで非効
率的な濾過が起こる。

本発明の独特な方法は最終の熱処理工程を含む。熱処理
によつて、布に繊維の整合が起こり、ベーリー商標屈曲
試験機による評価によつて示されるように屈曲性が増加
する。更に耐酸性が大幅に増加する。

もう一つの観点では、本発明の製造方法によって製造さ
れた繊維織布からなるフィルターは、高温のガス流から
微粒子物を除くためのフイルター組立体であつて、周期
的な空気の逆パージにより浄化を行うのに好適で、 高温で安定な材料から作られ、少なくとも１個の開放末
端を有し、その少なくとも１個の開放末端でガス区画室
に接続されるようになつている（好ましくは堅い）管状
フレームまたはケージであつて、側部表面に少なくとも
20％の開放部を供する開口部を有し且つ各開口が125平
方ミリメートル以下の面積を有するケージと、 上記ケージの側部表面を取り巻いてこれに隣接している
管状フイルター要素であつて、好ましくは継ぎ目なしの
セラミツク繊維製織布であり2.0L/M/cm²（65CFM/平方フ
イート）以下の、好ましくは0.15から2.0L/M/cm²（５か
ら65CFM/平方フイート）の、更に好ましくは0.30から1.
5L/M/cm²（10から50CFM/平方フイート）の、最も好まし
くは0.8L/M/cm²（25CFM/平方フイート）以下の均一な最
少ガス透過性を有して微小な微粒子物を効率的に除去す
るほぼ順応性の管から成り、且つベーリー商標屈曲試験
機での試験で少なくとも10,000サイクルに耐えることが
出来且つ少なくとも１個の開放末端を有する管状フイル
ター要素と、 上記フイルター要素を上記ケージに固定する手段であつ
て、フイルターの開放末端に末端キヤツプを任意に形成
する手段とから成るフイルター組立体を提供する。

フイルターの両端を開放しておくことも出来るが、（好
ましい態様ではないが、ケージがその下端に貫通した基
部を有する場合に）セラミツク繊維の織布のシート状断
片によつてまたは高温で安定な材料でできた固形状の
（貫通していない）キヤツプによつて、一方の末端を閉
じておいてもよい。

本願で用いている用語の内で、 「繊維」は、長さが少なくとも直径の100倍であるフイ
ラメント構造体であり、 「連続的繊維」（または「フイラメント」）は、米国特
許第4,047,965号明細書に記載のように、直径に比較し
て無限の長さを有する繊維を意味し、 「つうじ」とは、たて糸を繊維に引くための機械的枠組
を意味し、 「ピツクカウント」とは、織物の縦または横方向の何れ
かの2.54cm当たりの糸の数を意味し、 「デニール」とは、9000mの長さの糸の重量をグラムで
表したものであり、 「ロービング」とは、セラミツク繊維の１以上のストラ
ンドを加撚せずにまとめたものを意味し、 「ストランド」または「ヤーン」とは、複数の繊維を意
味し、 「基本重量」とは、単位面積当たりの織物の重量（即
ち、１平方メートル当たりのグラム数）を意味し、 「フイルター織物」とは、高温で安定な織布であり、平
織り、綾織り、ドリル、朱子などの所望な織り型にする
ことが出来るものであり、 「実質的に順応性の」とは、フイルターのケージを隣接
した状態で取り巻き、概略的な形状をケージに対応させ
るようにし、生成する構造が、好ましくは堅いケージ
と、浄化時に屈曲可能なフイルター要素とから成るもの
を意味し、 「屈曲性」とは、例えばベーリー商標屈曲試験機での10
000サイクルの繰り返し曲げ試験に破損なしで耐えるこ
とが出来ることを意味し、 「空間」または「溝」とは、織物のヤーンの間の開口部
を意味し、 「ケージ」とは、両側に開放加工を有する骨格構造また
は貫通スリーブのような所望な形状を有する支承枠組で
あり、 「フイルター」とは、継ぎ目があつてもよいが、好まし
くは継ぎ目なしの織布管状のフイルター要素と、これが
支承されるケージであつて少なくとも一端が開放してい
るものとを意味し、 「フイルター要素」とは、管状のフイルター織布であつ
てケージによつて支承されているもの、またはフレーム
またはクランプによつて支承することが出来る平シート
を意味し、 「フイルター組立体」とは、例えばフイルターハウジン
グのガスセパレータープレート中に配設するようにした
フイルターと組立体または支承部上の平らなシート状織
物を意味し、 「低負荷屈曲性」とは、引張応力が非常に低いかまたは
全くない状態で織物を繰り返し折り曲げることを意味
し、 「側部表面」とは、上面と底面とを除いたケージの側部
を意味し、 「管状」とは、円筒形、円錐形、箱状またはこれらの形
状の変形である形状を意味し、 「均一な最小透過性」とは、織物の構造中を通して得る
ことが出来る実質的に制御されて同一の透過性の値の最
小のものを意味し、 ベーリー屈曲試験機の試験での「破損」とは、少なくと
も１個の破損したヤーンおよび／または目視可能な試料
の過度の毛羽立ちの存在を意味し、 「非ガラス質」材料とは、溶融物から得たものでないも
のであり、 「ヒートセツト」とは、ヤーンの応力を放出して弛緩さ
せる高温処理を意味し、 「セラミツク性金属酸化物」とは、灼熱して堅いまたは
自立性の多結晶形にすることが出来、通常の空気環境す
なわち23℃で50％相対湿度では安定な金属酸化物を意味
する。

本発明は、高温で安定なすなわち少なくとも1150℃程度
の温度で長期間且つ少なくとも1400℃で少なくとも短期
間統一性を維持する、流体（すなわちガスまたは液体）
の透過性が低く且つ均一で、耐酸性を有する、繊維織布
およびセラミツク性繊維織布フイルターを提供する。織
布フイルターは、例えば少なくとも50,000サイクルでの
逆ジエツト噴射による浄化に目に見える損傷なしに耐え
ることが出来る。

詳細な説明 本発明は、a.総ての好ましくない有機物質を除くのに
（例えばサイジング）十分な温度と時間で、好ましくは
450から750℃の範囲の温度で、最も好ましくは650℃
で、好ましくは1.5から0.25時間、最も好ましくは約30
分間、繊維織布を熱浄化し、 b.この織物を室温で緩やかに機械的に屈曲しまたは処理
し（例えば通常の家庭洗濯機の衣類乾燥機で15から30分
間、好ましくは約15分間タンブリングし）、繊維を再整
列または締めて空間または開口部を埋めるようにし、織
物の流体に対する透過性を均一な最小値まで減少させ、 c.この織物をヒートセツトするのに十分な温度と時間だ
け例えば800から1100℃の温度で２時間から10分間、好
ましくは950か1000℃で30分間、アルミナ−ボリア−シ
リカ（ネクステル（Nextel）312商標セラミツク繊維織
物、スリーエム）の連続的繊維織物について熱処理して
屈曲性を最大にし且つ耐酸性を増加させることから成る
独特な一連の処理によつて、ガス透過性が低く且つ均一
な繊維織物、好ましくはセラミツクを提供する。この方
法は、繊維の屈曲性と耐久性を増す。

本願で用いる透過性は、ASTM D−737−75に記載の方法
で測定し、衣類を作るのに用いる織り型によつて通常の
制御を行う。しかしながら、堅いセラミツク繊維では、
衣類は、繊維が破壊してしまうので、きつく織ることは
出来ない。この緩い織り型により「開放」的な織り型の
衣類が供され、繊維間に開口部があるため、未処理織物
の透過性は変動し易い。

試料を熱浄化した後緩やかに揉まないと、透過性の測定
値が大きく変動することが分かつた。熱浄化を行つた織
物の試料でも、揉むことをしなかつたものは、やはり透
過性にかなりの変動が見られる。衣類を緩やかに揉むこ
とにより、その透過性は特定の織物について達成し得る
最小値にまで減少する。ヤーンの選択、織り型、および
ピツクカウントを変化させて、特定の織物についての基
本または最小透過性を制御することが出来る。

また、織物を熱浄化しても予め揉んでおかなければ、透
過性を揉みによつて最小にすることは出来ないことが分
かつた。従つて、熱浄化、揉みおよび熱処理の各工程を
行う順序が大切である。熱処理を揉みの前に行うと、透
過性は最小値よりもかなり大きな値になる。実施例４が
このことを示している。

本発明の方法によって製造されたセラミック繊維または
ガラス繊維の織布からなるフイルターは、特に「バツグ
ハウス」組立体および化学的工程流中の熱ガス流から微
粒子物を除くのに有用であり、 （１）フイルター材料は、上述のように高温、すなわち
700から1400℃で安定であり、 （２）フイルター織物から2.0L/M/cm²以下、好ましくは
0.15から2.0の範囲の、より好ましくは0.30から1.5L/M/
cm²の範囲の、最も好ましくは0.8L/M/cm²以下の均一な
最小ガス透過性を有するフイルター媒質を形成すること
が出来、 （３）フイルター織物は、ベーリー商標屈曲試験機の試
験で少なくとも10,000サイクルで破損なしで耐えること
が出来、 （４）フイルター要素は、使用中に機械的および化学的
力による分解に抵抗性を有し、 （５）フイルター織物は、寿命が長い、という特徴を有
する。

一態様では、このフイルター組立体は、セラミツク繊維
織布の、好ましくは継ぎ目なしの管状フイルターを構成
し、例えば煙道ガスバツグハウス区画室中の熱ガス流に
載つた微粒子物を濾過する。微粒子物を載荷したガス
は、フイルターハウジング中に向けられ、ガス透過性フ
イルター要素の中を流れながら、微粒子物を濾過され
て、フイルター要素の外部表面上に保持される。定期的
に管状フイルターの上部末端に逆空気パージを行うと、
フイルター要素の外部表面から捕捉されていた微粒子物
を除くようにフイルター要素が屈曲してフイルターが浄
化される。継ぎ目のある管状フイルターは、揉みの時の
磨耗、縫製時の損傷、縫製糸の損傷などが大きくなるの
で継ぎ目なしのフイルターよりも寿命が短いが、継ぎ目
付き管状フイルターも本発明に包含される。

本発明の方法によって製造されたセラミック繊維または
ガラス繊維の織布からなるフイルターは、一態様では管
状の、継ぎ目なしのセラミツク繊維織布のフイルター要
素であるが、当業界で新規である。従来は、セラミツク
繊維織布の継ぎ目なし管状フイルター要素は、提供され
ていない。上述のように、継ぎ目はフイルター要素を損
傷させ、寿命を短くするので、継ぎ目なしフイルター要
素が得られると、有利である。

本発明は、頻繁な交換が必要で、しかも高温では使用す
ることが出来ないあるいは透過性を変動させる部分があ
る従来のフイルター要素に改良を提供する。セラミツク
繊維フイルター要素は機械的に且つ所定の順序で熱処理
されるので、この織物は均一で最小の流体透過性を有
し、耐酸性および耐磨耗性が増し、有効寿命も長くな
る。

好ましい態様では、ネクステル（Nextel）セラミツク繊
維ヤーンから織られた継ぎ目なし管材料に上記の機械的
および熱処理法を行うことにより、高温での使用に好適
なフイルター要素を製造することが出来る。

このフイルター要素として有用な継ぎ目なしの管材料
は、織り型、ヤーンおよびピツクカウントを変化させる
ことが出来る。管材料は、開いた時に管状構造を供する
２層の織物として織ることが出来る。織り工程では、織
りは状層から底部などへと続くだけである。生成する管
材料は織機から平らな二層の織物として現れ、その端は
「ターンアラウンド」と呼ぶことが出来る。横糸は、タ
ーンアラウンドで180℃回転しなければならず、個々の
フイラメントに幾分破損が生じることがある。ターンア
ラウンドでの織物の引張強さは、管材料の平坦部での強
さより約20％小さい。しかしながら、ターンアラウンド
での織物は、平たい製品を縫つて管にしたものよりも少
なくとも２倍の強さがあり、管を高温にしたり、機械的
および化学的応力を加えたりする時、かかる継ぎ目は大
きな弱点になる。この差異は、６個のバツグのインハウ
スでの産業用焼却炉からの煙道ガスを用いてフイールド
テストによつて示された。３個の継ぎ目なしバツグを継
ぎ目付きバツグと共に試験した。６個全部を小さなバツ
グハウスに配設して、焼却炉から取り出したあと流れに
付着させた。バツグを5.6kg/cm²（80psig）の圧力の空
気パルスにより浄化した。約20,000サイクルの後、継ぎ
目つきバツグは破損し、継ぎ目は３個のバツグ全部で末
端から末端まで裂けていた。継ぎ目なしバツグは、50,0
00サイクルでも損傷はなく、試験を完了した時にも良好
な状態を保つていた。（例えば、環状織機で）管状のセ
ラミツク繊維を織る他の方法も、本発明に包含される。

もう一つの態様では、フイルター組立体は、フレーム構
造に死傷されたセラミツク繊維の平らな織布シートから
成り、例えば炉フイルターとして用いることが出来る。

第２図には、本発明の方法によって製造されたセラミッ
ク繊維またはガラス繊維の織布からなるフイルターの一
態様が示されている。管状のケージ12は、ワイヤスクリ
ーンで作られており、開放上端13を有する。管状のセラ
ミツク繊維織物14が、ケージ12の側部表面を覆い管状の
ガス透過性で実質的に順応した堅いフイルター10を供す
るようになつている。セラミツク織布14は、通常はケー
ジ12の全側部表面を覆うが、第２図にはケージを部分的
にだけ覆うようにして示しケージの側部表面の性状を示
すようにしている。セラミツク織布14は管状で、継ぎ目
なしであるが、余り好ましくない態様では管の長さに沿
つて継ぎ目を有することも出来る。

第１図は、微粒子物を載荷したガスの入口44と浄化ガス
の出口46とを有する複数のフイルター組立体40のハウジ
ング42を示す。ハウジング42は、一連の開口54を有する
ガス分離プレートまたは管シート52によつて入口と出口
区画室48および50とに分けられている。ハウジング内部
の矢印は、作業サイクル中のガスの流れの方向を示して
いる。ガス管シート52の各開口54には、末端キヤツプ22
により閉じられた下部末端20と上部開放末端64を有する
フイルター組立体40が取り付けられている。末端キヤツ
プ22は、締め付けボルト30によりきつく固定されたクラ
ンプバンド28により所定の場所に確りと固定されてお
り、これらの部品も第２図に示されている。上部開放末
端64は、圧縮空気ライン68の開口66の下方になつて、浄
化サイクル中に弁70によつて調節されて噴射される圧縮
空気を受け取るようになつている。浄化サイクル中に、
微粒子物はフイルター組立体40の外部表面から除かれて
ハウジング42の底に落ち、そこから弁76を通して定期的
に除かれるパイル60として蓄積する。フイルター組立体
40は、クランプのような好都合な手段によつて組立体に
固定されたカラー72を有する。カラー72には、ボルトの
ような固定手段を挿入するために（図示していないが）
孔が放射状に配設され、カラー72をガス管シート52に帖
付している。

第３図および第４図は、本発明の方法によるそれぞれ未
処理34および処理したセラミツク繊維織布の平らな断片
を示している。第３図では、水平ストランド31と垂直ス
トランド32は、織物中に多数の空間または開口部33が存
在するように配列されている。かかる織物シート34は、
その透過性が最小になるようには成つていない。第４図
は、水平ストランド36と垂直ストランド37は「弛緩」し
ており、倍率を7.5倍にしても開口部は見られない処理
済みの織物シート35を示している。第５図および第６図
は、第４図の処理済み織物35の断面を示している。織り
には開口部は見られない。

第７図は、インコネル（Inconel）商標（インターナシ
ヨナル ニツケル カンパニー（International Nickel
Co.））のような高温で安定な材料で作ることが出来る
フレーム84に支承された処理済みのセラミツク繊維織物
82のシートを有する平フイルター80を示している。

第８図は、継ぎ目なしの管状セラミツク繊維の織布を示
している。垂直ストランド37と水平ストランド36とが、
示されている。末端ストランド36aはセラミツク繊維織
物14から解かれた状態で示され、水平ストランド36が管
状織物14の長さ中を通じて連続していることを示してい
る。末端ストランド36aは、開放位置にあつて且つケー
ジに応用される時、管状織物14の長さに沿つて湾曲部39
を作りだすターンアラウンド38に示されている。

本発明の織物の処理法は、如何なる織り、ピツクカウン
ト、ヤーンまたは如何なる基本重量の繊維織物に応用す
ることも出来るが、セラミツクまたはガラス繊維の織物
のような緩く織られた織物に特に有用である。達成され
る利点（透過性の減少、屈曲性の増加、耐酸性の増加）
は、織り型が緩くなれば大きくなる。本発明のフイルタ
ー要素を作り上げることが出来るセラミツク繊維織布
は、織られたセラミツク繊維のストランドから成り、各
ストランドは同一または異なる連続的なセラミツク繊維
または２種以上の連続的セラミツク繊維の混合物から作
られていてもよい。セラミツク繊維のストランドは柔軟
な織物とした後、上記の熱および機械的処理を行い、１
種以上の上記繊維を含んでもよい。また、繊維に捻じれ
があつても、捻じれがなくとも、いい加減に捻じれてい
ても、もつれていてもまたはスフ糸であつてもよい。セ
ラミツク繊維ストランドは、連続溶融シリカ繊維（アス
トロクオルツ（Astroquartz）商標ジエイピースチーブ
ンスアンドカンパニー（J.P.Stevens,Co.）、ニユーヨ
ーク）のような無機繊維およびレフラシル（Refrasil）
商標（99％シリカ、HITCO、ロスアンゼルス、カリホル
ニア）のような浸出ガラス繊維から成り、特に有用なも
のはニカロン（Nicalon）商標炭化ケイ素繊維（日本カ
ーバイド株式会社、日本）のような非ガラス性セラミツ
ク繊維またはジルコニア−シリカ繊維（米国特許第3,79
3,041号および同第3,709,706号明細書を参照）、アルミ
ナ−シリカ繊維（米国特許第4,047,965号明細書を参
照）、グラフアイト繊維（ユニオンカーバイド）、アル
ミナ−クロミア−金属（IV）酸化物繊維（米国特許第4,
125,406号明細書を参照）、チタニア繊維（米国特許第
4,166,147号明細書を参照）のようなセラミツク金属酸
化物の繊維（SiO₂のような非金属酸化物と結合すること
が出来る）である。好ましくは、セラミツク繊維織物
は、（ネクステル312セラミツク繊維の商標で販売され
ているもののような）連続アルミナ−ボリア−シリカセ
ラミツク繊維で、米国特許第3,795,524号明細書記載の
ように、アルミナ：ボリアのモル比が9:2から3:1.5であ
り、65重量％以下のシリカ、好ましくは20から50重量％
のシリカを含むものを包含する。ネクステル312セラミ
ツク繊維は、スリーエムブレチンに記載の市販の繊維の
ロービングであり、例えば、Ｎ−MHFOL（79.5）MP、Ｎ
−MPBFC−２（109.5）11、Ｎ−MPBVF−１（89.5）11、
Ｎ−MTDS（79.5）MP、Ｎ−MPBBS−（89.5）11およびＮ
−MOUT（89.4）MPである。

セラミツク繊維織物は、予め選択した厚さのものでよ
い。好ましくは、織物は0.5から1.0mmの範囲の厚さを有
し、フイルター織物の圧力低下が約0.1インチ（0.25c
m）の水となるようにして、フイルター性能を干渉しな
いようにする。

上記のように熱および機械的に処理した後のセラミツク
繊維織物は、驚異的且つ異常なほどの透過特性を示し、
すなわち均一な最小透過性は2.0L/M/cm²、好ましくは0.
15から2.0の範囲にあり、ベーリー屈曲試験機の試験で
少なくとも10,000サイクルで損傷なしで耐えられる。

フイルター要素は継ぎ目なしの織物管材料であるのが好
ましい。セラミツク繊維織物の如何なる織り型、厚さな
ども、本発明に包含される。

フイルターは、処理済みの低透過性のセラミツク繊維織
物をケージ上にスライドさせることによつて形成され
る。ケージ状の管を十分に締めて、フイルター要素の濾
過および浄化サイクルの際の横方向への移動がどの点で
も3mm以下、好ましくはケージの表面から2mm以下であ
る。ケージは細長い形で、一般的には楕円または円筒形
のものが好ましいが、如何なる所望な形状も本発明の範
囲内に包含され少なくとも一端は開放されており、適当
なカラーまたはクランプ装置、例えば航空機クランプの
ような圧縮リングクランプによつてガス分離プレートに
接続されている。ケージは少なくとも１個の（第一の）
開放末端を有する。ケージは、１個の閉（第二の）閉末
端を有することが出来、この第二の末端は任意に孔また
は開放部を有し、または第二の末端を開放しておき且つ
末端キヤツプで閉じることが出来、または第一の末端と
同様ガス分離プレートに接続することが出来る。フイル
ター要素は、好ましくは剛性形状の、ガス透過性の、屈
曲性の、実質的に整合した構造体である。

ケージは小孔質によつて形成された開放加工物を有し、
またはスクリーン状であり、20から90％の、好ましくは
30から70％以上の開放部または孔を有し、各孔は125mm²
以下の面積を有する。大きな開放部を有するケージは、
典型的にはスクリーン（65から90％の開放部）であり、
例えば1.85mmの直径を有するワイヤーを使用している8m
mの開口部（開口部の最大距離）を有するスクリーン
は、約81％の開放面積を有する。スクリーン構造体は、
支承が均一な為、有用であり、過度の揉みを受け易くす
る大きな面積を有しないフイルター要素の織物を供す
る。ケージの開放部の最大距離は約12mm以下にすべきで
あり、好ましくは４から8mmの範囲にすべきである。1mm
以下の最大距離を有する開口部は概ね効率的ではない。
ケージは1400℃程度以上の温度に耐えられる金属または
セラミツクスのような高温で安定な材料で構成すること
が出来る。また、ケージに替えてフイルター要素に取り
付けられた高温で安定な材料の水平に配置されたリング
を用いることも可能である。特に有用な材料は、ステン
レス鋼、ステライト（Stellite）商標（カボツトコーポ
レーシヨン、インデイアナポリス、インデイアナ）、イ
ンコネル（Inconel）商標（インターナシヨナルニツケ
ルカンパニー、インコーポレーテツド、ニユーヨーク、
ニユーヨーク）のような超合金、またはアルミナ、ムラ
イト、安定化したジルコニア、炭化ケイ素、凍石または
スピネルのようなセラミツクである。

本発明の方法によって製造されたセラミック繊維または
ガラス繊維の織布からなるフイルターは、高温のガス
流、例えば精練工程ガス流または燃焼ガスのような長期
の温度が少なくとも1150℃程度になり、短期の温度が少
なくとも1400℃程度以上になるものから懸濁または分散
した微粒子物を濾過する必要がある応用において有用で
ある。かかるフイルターは、例えば化石燃料を燃やす動
力設備のバツグハウス組立体、産業焼却炉、溶鉱炉およ
びその他の高温の流体流工程で有用である。上記のよう
にケージによつて堅く支承された屈曲性セラミツク繊維
織物から成るフイルター要素は、浄化の際の機械的磨耗
に抵抗力を有し、大きな耐酸性を示すので、頻繁に交換
する必要はない。

上記の熱および機械的工程によつて処理される本発明の
セラミツク繊維織物も、例えばフレームによつて支承さ
れる平フイルターにおいておよびカーテンとして炉にお
いて用いるのに有用である。これはまた、アルミナのよ
うな溶融金属の輸送におけるライナーとしても有用であ
る。この織物は、高温での安定性に加えて、ガスおよび
液体の透過性が低く、屈曲性であり、耐酸性を有し且つ
寿命も長い。

本発明の方法は、脆いヤーンからの織布の透過性を減少
させ、屈曲性と耐酸性を増加させるのに有用である。こ
れはガラス繊維と同様、総ての高温で安定なセラミツク
ヤーンを包含する。

本発明の目的と利点を、次の実施例によつて更に説明す
るが、これらの実施例に引用される特定の材料とその
量、並びにその他の条件や詳細は、過度に本発明を限定
するものと考えるべきでない。以下の実施例において、
5H、1/2、30×30と表示された織物は、５つうじ織物
で、各ヤーンがロービングの２個の撚つたストランドか
ら成り、且つ織物の縦糸と横糸の両方向において2.54cm
当たり30ヤーンであることを意味している。透過性は、
ASTM D−737−75に記載の方法によつて測定した。

本願に引用した（ASTM D−735−75の透過性試験の他
の）試験方法は、次の通りである： I.ベーリー屈曲試験機の試験 ベーリー屈曲試験機（ベーリーカンパニー、スイス）を
使用するのに準拠した試験法は、次の通りである。織物
試料を45mm×73mm（12/3インチ×27/8インチ）の寸法の
長方形に切断した。試料の末端をマスキングテープでテ
ープして、試験装置にクランプする時押し潰さないよう
にした。テープは、試料の長さ方向に6mm（0.25イン
チ）以上下がらないようにした。試料を２個の定常およ
び可動性のクランプで留めた。定常クランプは、ベーリ
ー試験機の基部に固定してあり、それと組合うクランプ
は、そのすぐ上方に設置されていた。可動性クランプが
試験中に約20度の角度範囲を振動し、この運動につれて
試料の中央部が撚れた試料を配設する場合には、振動ク
ランプの位置を調整して移動の上限になるようにする必
要があつた。試料を配設して、所定位置にしつかりと固
定した時、試料は装置の運動によつて引き裂かれず或は
過度の応力は加わらなかつた。この注意を怠ると、不正
確な結果が得られる。12個の試料を同時に試験したが、
配設の後総ての試料が適正に配設されているかどうかを
目視検査した。

試験装置にはサイクルカウンターと自動切り止め器とが
装備されていた。すなわち、サイクル数を予めセツトす
ることが出来た。典型的に行つたのは、装置を1000にセ
ツトして、開始させ、停止するまでその侭にしておき、
その後、試料の外観を検査した。その後、装置を再始動
させて、この工程を数1000サイクルに増加するまで繰り
返した。

ベーリー試験機で試験した時には、総ての織物が同様に
は応答しなかつた。例えば、ネストレル織物は、次のよ
うに破損した。

試料の中央部にほぼ円形の領域があり、個々のフイラメ
ントの破損による毛羽立ちが見られた。ついには、十分
な破損が生じて単一ヤーンの総てまたは多くが破損し
て、破断した末端が織物の表面から突き出た。これが起
きたら試料を失格として、サイクル数（ほぼ1000）を記
録した。複雑な因子は、試料のほぐれであつた。すなわ
ち、試料の末端が試験中にほぐれることがあつた。この
ほぐれが、試料の中央部にまで及ぶと、試験は意味がな
くなり、従つて無視した。試料のほぐれの傾向は、試料
の縁にサンフオーズラバーセメント（サンフオード、ベ
ルウツド、イリノイ）のようなラバーセメントを塗付す
ることにより大幅に減少させることが出来た。

II.耐酸性試験 織物を酸に暴露した後、800℃に加熱することから成る
下記の処理を行い、セラミツク繊維織物の酸に対する抵
抗力を評価した正確な工程は次の通りであつた： 1.濃硫酸を水で希釈して10重量％の硫酸溶液を調整し、 2.10％酸溶液を入れたガラス皿を用いて、酸の中に織物
試料を漬けて、 3.皿から試料を取り出して、過剰の酸を紙タオルで吸い
取り、 4.織物を予め800℃に加熱したオーブン中に30分間置い
た。

この試験は、酸に暴露した後素早く加熱して酸を除去し
た場合に織物がどのように反応するかを示した。フイル
ター要素を酸の露点を通して冷却した後素早く再加熱し
た場合に何が起こるかを大まかに模してみた。

実施例１ ３個の異なる10.2cm×30.5cm（４インチ×12インチ）の
織物試料（ネクステル312）に熱浄化（650℃で30分
間）、タンブリング（直径が25cmの容器、20RPMで12時
間）、および熱処理（950℃、30分間）をこの順序で行
つた透過性を各工程の後測定した。その結果を下記の表
−１に示す。

表−１のデーターは、試料に本発明の３工程の処理を行
うことにより、透過性が最小値に減少したことを示して
いる。

実施例２ ３種の異なるネクステル織物試料を、実施例１と同じ処
理および条件を用いて、熱処理した後、タンブリングし
た。透過性を各工程の後、測定し、その結果を下記の表
−２に示す。

表−２のデーターは、タンブリングの前に熱処理した織
物はヒートセツトしてしまい、タンブリングで十分に締
まらず、透過性は高くなつた。表−１と表−２を比較さ
れたい。

実施例３ ９種の異なる繊維織物試料を、未処理の布の状態、熱浄
化後およびタンブリング後における透過性について、試
料７から10は650℃で熱浄化し、試料11から15は426℃で
熱浄化した以外は実施例１の処理法と条件とを用いて評
価した。結果を、下記の表−３に示す。

表−３のデーターは、熱浄化だけでは未処理の布に比べ
て試料の透過性に対する効果が変動が大きいことを示し
ている。しかしながら、何れの場合にも、タンブリング
は概ね布をかなり弛緩させ、布の流体透過性を均一な最
小値まで減少させた。

実施例４ ネクステル繊維織物（5H 1/0 30×30 1800デニール）の
試料を、熱浄化（650℃、30分間）、熱処理（950℃、30
分間）およびタンブリング（12時間、室温、15cmの直径
のドラム中で20RPM）の各種組合せと順序とで処理し
た。各評価対象について３回の実験を行つた。（＊印
は、２個の試料の平均透過性値を示す）。濾過用には、
織物の全表面に亘つて均一な透過性値を有することが最
も望ましい。透過性のデーターを下記の表−４に示す。

表−４のデーターは、織物試料を順に熱浄化、タンブリ
ング、次いで熱処理する場合に均一で最小の透過性値が
達成されることを示している。

実施例５ ネクステル織物5H 1/2 30×30の２個の試料を次のよう
に処理した。一方を熱処理（650℃、30分間）して、衣
類乾燥器中でタンブリング（室温、15分間）し、他方を
熱浄化し、タンブリングした後、熱処理（950℃、30分
間）した。両者とも、上記の処理法に従い酸処理した。

熱処理を行つた試料は、酸で処理した後も屈曲性があ
り、光沢を有した。熱処理をしなかつた試料は、外観が
鈍く、すなわち光沢がなく、脆いので、折り曲げると織
物のヤーンに破損を生じた。熱処理をしたネクステル試
料は、熱処理を行わなかつた試料よりも大きな耐酸性を
示した。

本発明の各種修正および変更は、本発明の範囲および精
神から離反することなく当業者に明らかになるであろ
う。また本発明は、これまでに記載した例示のための態
様に限定されるものでないことを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複数のフイルター組立体を含むハウジングの
断面図であり、 第２図は、第１図の１個のフイルターの一部切り欠き断
面立面図であり、 第３図は、未処理状態の５つうじ組織織物の一部分の拡
大立面図であり、 第４図は、本発明による処理の後の第３図の織物の一部
分の拡大立面図であり、 第５図は、第４図の線５−５についての織物の断面図で
あり、 第６図は、第４図の線６−６−についての織物の断面図
であり、 第７図は、フレーム中に支承された本発明の織物の平断
片を有する平フイルターの斜視図であり、また 第８図は、組織を示す第２図の管状フイルター要素の斜
視図である。 10:フイルター、12:ケージ、13:開放上方末端、14:セラ
ミツク織布、20:下部末端、22:末端キヤツプ、30:ボル
ト、31、32:ストランド、34:織物シート、35:処理済み
織物、36、37:ストランド、38:ターンアラウンド、40:
フイルター組立体、42:ハウジング、44:入口、46:出
口、48、50:区画室、52:ガス管シート、54:開口、64:開
放末端、66:開口、68:空気ライン、70:空気ライン、72:
カラー、76:弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】a.未処理のセラミック繊維またはガラス繊
   維の織布を供し、そして b.上記織布を、 （ｉ）総ての好ましくない有機物質を取り除くために、
   450〜750℃の範囲の温度において0.25〜1.5時間の範囲
   の時間上記繊維織布を熱浄化し、 （ii）上記織布を室温において穏やかに機械的に屈曲し
   またはタンブリングして繊維を再配列しまたは締めて、
   上記織布中の空間または開口部を埋め、かつ上記織布の
   流体に対する透過性を上記織布の全表面にわたって均一
   な最小値まで減少させ、その段階で、上記織布は、倍率
   7.5倍ではヤーン間に存在する本質的に目に見える空間
   または開口部を有さず、そして （iii）上記織布をヒートセットするために、800〜1100
   ℃の範囲の温度において10分〜２時間の範囲の時間上記
   織布を熱処理して屈曲性を最大にし、かつ酸の攻撃に対
   する抵抗力を増加させる、 ことから成る一連の工程にかける、 ことから成る、127mmH₂Oの圧力差において1.5L/M/cm²以
   下の均一なガス透過性を有し、ベーリー（商標）屈曲試
   験機の試験で少なくとも10,000サイクルで破損なしに耐
   えることが出来るセラミック繊維またはガラス繊維の織
   布から成り、 上記布が約1150℃の温度で長期間に亘って一体性を維持
   することができ、かつ上記布が倍率7.5倍ではヤーン間
   に存在する目に見える空間または開口部を本質的に有し
   ていない、 上記布からなる、管状で少なくとも１個の開放末端を有
   している、フィルター要素の製造用に有効なセラミック
   繊維またはガラス繊維の織布の製造方法。