JPH08505084A - 摩擦帯電濾過材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 清浄な延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン繊維と清浄なポリアミド繊維の配合物を含む帯電空気フィルター。

Description

【発明の詳細な説明】 摩擦帯電濾過材料 発明の技術分野 本発明は、摩擦電気を帯びた濾過基材、より詳しくは、配合した繊維の摩擦電 気を帯びた空気濾過基材に関する。 発明の背景 摩擦帯電は、異なる高分子材料の物体の間の接触又は摩擦による電荷の移動で ある。材料は、電子を与える又は受け取る、即ち正又は負に帯電するそれらの性 向について、「摩擦電気等級」で大略ランクづけすることができる。このような 等級は測定者や方法によって若干異なるが、ほぼ一致する傾向にある。空気濾過 基材の摩擦電気の増加を引き起こすため、非類似の、通常は繊維である材料を組 み合わせることは従来技術で公知である。電子を与える又は受け取る性向が異な るをポリマーを接触させると、局所的な電荷が蓄積する。これらの局所的な電場 は、空気中の粒子を捕獲する助けをし、非類似の材料の配合を空気フィルターと して有用にする。英国特許第384052号に開示のこのようなフィルターの１つは、 羊毛の繊維と樹脂の粒子を含む。ポリオレフィンの清浄な繊維と、１種以上のハ ロゲン又は−ＣＮで置換した炭化水素からなるポリマーの清浄な繊維との組み合 わせが、Brownの米国特許第4798850号に開示されている。 文献「生地繊維混合物中の摩擦電荷の発生と空気フィルターとしてのそれらの 用途、Journal of Electrostatics，21巻（1988年）、81〜98頁」において、そ の他の繊維状ポリマーを混合し、それらの 摩擦電気の効果について試験している。この文献は、多くの異なるタイプの糸を 試験し、ポリプロピレンとモダクリル繊維の組み合わせが最良であると見いだし たと述べており、また、それが米国特許第4798850号に例示されたものであると 述べている。 普通のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と市販のガラス繊維の繊維混 合物が摩擦電気特性を有することが知られている。普通のＰＴＦＥ繊維は、通常 は水中のＰＴＦＥ粒子の分散系にセルロース系バインダーを混合し、その分散系 を紡糸口金に強制的に通過せしめ、ＰＴＦＥ粒子が一緒になるように焼結し、セ ルロースの大部分が焼失するまで得られた繊維を加熱することにより製造される 。 発明の要旨 特殊な形態のポリテトラフルオロエチレン、即ち、多孔質の延伸ポリテトラフ ルオロエチレンを、ポリアミド繊維と繊維成形体に混合すると、良好な濾過効率 とクリーン度の空気濾過、即ち、粒子を保留する基材が得られることを新しく見 いだした。 発明の説明 延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）は、「注目すべき新規 な材料」と評されてきたＰＴＦＥの１つの形態であり、「テフロン（フッ素樹脂 ）の他の加工形態と相違する」形態である。こゝでテフロン樹脂は普通のＰＴＦ Ｅである。延伸多孔質ＰＴＦＥは、Goreの米国特許第3953566号に開示のように 、特定の速度と温度で普通のＰＴＦＥを延伸することによって製造される。得ら れたｅＰＴＦＥは、フィブリルによって相互に接続したノードの微細構造からな る。 ｅＰＴＦＥの繊維を作成するため、ｅＰＴＦＥのシートを繊維の幅に細長く切 ることができる。多孔質延伸ＰＴＦＥ繊維は、W．L． Gore & Associates社から入手することができる。 本願で使用するポリアミド繊維は、商業的に入手することができる。代表的な ポリアミド繊維にはナイロン66、ナイロン612等がある。ナイロン66が好ましい 。 本発明の混合物を調製するため、ｅＰＴＦＥ繊維とポリアミド繊維を普通のカ ード（carding machine）で混合する。繊維は一般に約５〜７．６ｃｍの長さで あるが、これは殆どのカードがその長さの繊維を使用するためである。２種の繊 維の比は、繊維の間で摩擦帯電を生成する任意の比でよい。一般に、繊維の大半 がポリアミドの場合にカーディングの実施がより容易であるため、配合物の主成 分はポリアミドであることが好ましい。繊維はカーディングの間に帯電する。「 帯電した」とは、摩擦帯電が生じ、電荷が移動したことを意味する。配合した繊 維は電荷を保持し、濾過操作の際に小粒子の捕獲をもたらすのはこの電荷である 。 ＰＴＦＥとポリアミドは、存在することがある溶媒や潤滑剤は全く含まないこ とが好ましい。存在する全ての溶媒や潤滑剤は、水系の界面活性剤の浴の中で洗 い、脱イオン水ですすぎ落すことによって除去することができる。「清浄」は、 繊維が潤滑剤や帯電防止剤のコーティングを全く有しないこと、又は例えばノニ オン系の洗剤でごしごし洗って配合の前にそのようなコーティングを全て除去し たことを意味する。また、好ましくは、ナイロン繊維をけん縮する。カーディン グした配合物は、所望により、針で縫ってフェルトにすることができる。例１ 標準的なカードで、長さ７．６ｃｍで３デニールの延伸多孔質ＰＴＦＥ繊維の ２００ｇに、長さ５．０８ｃｍで３デニールのけん縮 したナイロン66（デュポン社から入手した）の１０００ｇを混合し、次いで少し 針で縫ってまとまった扱いやすいフェルトバットを作成した。 繊維は、カーディング操作の間に生じたこすれと摩擦によって帯電し、互いに 極めて接近していることによって帯電を保った。 使用したナイロン66は、ノニオン系界面活性剤を含む高温の水系の浴（約１４ ０℃）の中で洗い、次いで脱イオン水で洗うことによって清浄にしておいた。ｅ ＰＴＦＥ繊維は、既に溶媒や潤滑剤を含まなかった。 下記のように多数のサンプルを試験した。比較例１ デュポン社から入手した長さ７．６ｃｍで３デニールの普通のＰＴＦＥ繊維を 、例１で使用したと同じナイロン66繊維に、同じ重量比で同じカード処理及び針 縫い処理をして混合した。この手順によって多数のサンプルを調製した。例１と比較例１のサンプルの試験結果 例１によりｅＰＴＦＥ／ナイロン66のバットの形態のいくつかのサンプルを調 製し、比較例１により普通のＰＴＦＥ／ナイロン66のバットの形態のいくつかの サンプルを調製した。 これらのサンプルを、空気濾過効率と特質について試験した。試験装置は、エ ーロゾル粒子源としての溶液霧化を、またエーロゾル粒子検出器としてのレーザ ーエーロゾルスペクトロメーターを用いた型式のW．L．Gore & Associates社製 のフィルター基材の効率試験器であった。エーロゾル粒子源は噴霧器（ミネソタ 州セントポールにあるThermal System社製のModel 3076）であり、希薄なＮａＣ ｌ溶液を使用した。エーロゾルスペクトロメーターは、コロラド州Boulderにあ るParticle Measuring Systems社製の２台のModel LAS-X粒子カウンターであり 、試験中のフィルター基材の上流と下流を測定した。装置はコンピューター制御 とした。 下記の表１において、サンプルの重さを記録し、サンプルを通過するエーロゾ ルの速度を記録し、気流に対する抵抗を記録し、０．１μｍの塩化ナトリウム粒 子の捕獲率を記録し、さらに０．３μｍの粒子の捕獲率を記録している。全ての フィルター基材が気流に対する同じ抵抗を有していないため、通常は特質係数（ Ｑ_f）でフィルター基材を比較することが好ましく、これは粒子捕獲率と空気透 過性との折衷によって定められる性能の一般に受入れられた尺度である。このデ ータは表１の最後の欄に見られる。特質係数は として定義される。ここでＰは直径０．１μｍの粒子の貫通（penetration）で あり、Ｒは３．２ｍ／分（１０．５フィート／分）の濾過速度における、ｍｍＨ₂ Ｏ単位の流れに対する抵抗である。 見られるように、粒子捕獲率と特質係数の両方とも本発明のｅＰＴＦＥ／ナイ ロン66のバットが優れている。比較例２ 多くの用途について、フィルターの望ましい特性は清浄度、とりわけフィルタ ー基材中に存在する抽出可能な有機系汚染物の量である。ポリプロピレンとモダ クリル繊維の混合物のフェルトで作成した代表的な摩擦帯電フィルター（Techno stat）をHepworth Minerals & Chemicals社から入手した。このフェルトは１０ ０ｇ／ｍ²の重さを有した。例１と同様にしてｅＰＴＦＥとナイロン66繊維のい くつかの組み合わせを作成し、ポリプロピレン／モダクリル繊維のフェルトと比 較した。試験した混合物は、ナイロン66に対する重さで２０重量％と４０重量％ のｅＰＴＦＥであった。ナイロンは、ノニオン系界面活性剤、ピロ燐酸四ナトリ ウム、及び脱イオン水の高温浴の中で洗い、脱イオン水ですすぎ落としておいた 。繊維をカード中で混合し、針縫いし、約５オンス／平方ヤード（１５０ｇ／ｍ² ）のフェルトを作成した。抽出可能な有機系汚染物の存在を試験するため、溶 媒としてトリクロロトリフルオロエタンを用いて標準的なソックスレー抽出試験 を３０分間行い、ポリプロピレン／モダクリルの組み合わせと本発明のｅＰＴＦ Ｅ／ナイロン66の組み合わせの清浄度を比較した。材料間の比較のため、１０． ９３７ｇのサンプルを試験し（材料の５オンス／平方ヤード（１６９．４９ｇ／ ｍ²）の１００平方インチ（６４５．１ｃｍ²）に等しい）、その清浄度の結果は 材料の５オンス／平方ヤード（１６９．４９ｇ／ｍ²）当りのｍｇ／ｍ²で与えら れた。この試験結果を次に示す。 ｅＰＴＦＥ繊維とナイロン66繊維のフェルトは、ポリプロピレン／モダクリル のフェルトの組み合わせよりも、はるかに少ない有機系汚染物の保有を示した。 フィルター効率の試験のため、フェルトを前記で使用したフィルター効率試験 器で試験した。結果は次の通りである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．清浄な延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン繊維と清浄なポリアミド繊 維の配合物を含む帯電フィルター。 ２．ポリアミド繊維がけん縮された請求の範囲第１項に記載のフィルター。 ３．ポリアミドがナイロン66である請求の範囲第１又は２項に記載のフィルタ ー。 ４．カーディングしたバットの形態である請求の範囲第３項に記載のフィルタ ー。 ５．フェルトの形態である請求の範囲第３項に記載のフィルター。