JPH03275109A - フィルター基材 - 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、粘稠状態のポリアリーレンスルフィド樹脂（
以下、Ｐ’ＡＳと略す。）に気体を噴射し、吹きとばす
ことにより得られるＰＡＳ短繊維を用いてなるフィルタ
ー基材に関する。

〔従来技術〕

ＰＡＳ、特にその中でも代表的なポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂（以下、ＰＰＳと略す。）を繊維化し、それ
を用いてフィルター基材とすることは知られている。例
えば、特公昭５２−３０６０９公報に溶融紡糸法により
紡糸・延伸したフィラメントを製造し、次に該フィラメ
ントから作った織物よりなるフィルター基材の開示があ
る。又ＰＰＳを溶融紡糸・延伸後けん縮をイ」与し、次
いでカットし、更にカーデイング後にニードルパンチ等
の処理を施した不織布或いは紡糸後にそのままニードル
パンチ等の処理を施した不織布（スパンボンド法）など
もフィルター基材として知られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、いずれの場合も紡糸に用いるポリマーは
製糸技術−に溶融粘度を少くとも１．０００ボイズ以−
ヒに上げる必要があるため必らず高分子量のポリマーが
用いられていた。ところがＰＰＳは融点が比較的高く、
このためかなり高温の紡糸条件を設定せざるを得ないが
、このような過酷な条件下ではポリマー分解、ガス発生
、ゲル化をおこし易くそのためノズル詰りなども発生し
て安定した紡糸が難しい欠点があった。

また、通常、ＰＡＳ繊維からフィルター基材を得るまで
には該繊維のけん縮工程、カット・工程、カーデイング
工程などの各種工程を必要とする欠点もある。しかも、
従来の工程を経て得られたフィルター基材の場合には、
フィルター使用後の回復性が劣る、いわゆる”へたり”
かめられる欠点も解消できなかった。

このように、従来法によりつくられるＰＡＳ繊維を用い
てなるフィルター基材ては、多くの工程を設ける必要が
あり、また原料ＰＡＳも汎用の射出成型用の低溶融粘度
ＰＡＳは使用出来ずに高分子量ポリマーが必要で、その
紡糸工程に於いて難しい種々の問題点を塗し、しかもそ
のフィルター物性にも欠点があった。

本発明の目的は、耐熱性・耐薬品性にずくれた特徴を有
しているＰＡＳ繊維を用いた安価でしかも良好な物性を
有するフィルター暴利を従供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の課題を解決ずべ（鋭意研究した結
果、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は′粘稠状態のポリアリーレンスルフィド
に気体を噴則し、吹きとばずことにより得られるポリア
リーレンスルフィド短繊維を用いてなるフィルター基材
に関する。

本発明においてＰＡＳを繊維化する手段は通常の紡糸法
とは異なり、粘稠状態のＰＡＳに気体を噴射し、吹きと
ばすことによる。かかる紡糸法は、ノズルより吐出され
る溶融ＰＡＳ糸に気体を、好適には紡糸温度と同等程度
のおよそ２５０℃〜３５０℃の気体を吹き当て効率よく
延伸する方法であり、ノズルの孔径と温度、吐出圧、ま
たは気体の温度、噴出角度及び流量などを変えることに
より、平均繊維径数μｍから数１０μｍ、平均繊維長５
〜３００ｔｍの繊維化が可能である。気体噴則による繊
維化手段のうちでも、特に、噴射する気体が進行する熔
融状態のＰＡＳの中心軸に垂直な横断面の外周に幻する
接線方向成分を有すると共に、溶融ＰＡＳの進行に沿っ
てまず中心軸に徐々に接近し、次に前記中心軸から徐々
に離れて行く成分を有する気体であり、この気体を流出
する熔融ＰＡＳに接触せしめる、いわゆる“渦流法゛に
よる繊維化手段（特公昭５８−５７３７４号公報参照）
は、カール状のＰＡＳ短繊維を与える。このカール状短
繊維では繊維同志が微妙にからみ合うのでフィルター基
材の形状保持が容易であり、しかもフィルターを実際に
使用した後の回復性に優れる等の特徴がある。また繊維
の物性も、引張強度３０〜７０ｋｇ／ｃｍと良好なので
その利用は好適である。

上記手段によって繊維化された繊維は、水平に移動する
負圧にされたメソシュベルト等の」−に捕集・堆積され
、さらに例えば定」ロールに通され、比較的高密度なマ
ツＩ・状繊維（ＲＡＳ原綿マント）として形成される。

メソシュコンベアの速度を調整することにより、マント
状繊維の厚さを調整することができ、得られたマント状
繊維はこのままフィルター基材として用いることが可能
なので、フィルター基材の調製は非常容易である。

本発明に係わるフィルター基材に用いられるＰＡＳ短繊
維としては、前記繊維化手段によって得られるＰＡＳ原
綿マントの形態がそのまま利用できるほか、該原綿マン
トを単独又は数枚積層した物をニードルパンチし高密度
化することによって均一な不織布としたもの、あるいは
該原綿マソトに適当なバイングーをスプレー加工したも
の等の形態のものも利用できる。

また、気体噴射によって紡糸されたＰＡＳ短繊維は短時
間の内にベルトコンベアー上へ到達するため時として充
分熱処理されないまま原綿マットを形成することになる
。用途によっては熱安定性が必ずしも充分でない場合が
あるので、これを熱処理することは有用である。その際
の温度は繊維化されるＰＡＳのガラス転移温度以上が好
ましい。

熱処理の方法として該短繊維或いはマントをそのまま熱
処理炉中に挿入してもよいが、ＰＡＳ短繊維の極限伸び
が小さくなる、また引張強さが低下するなどの点を防止
する意味から、ＰＡＳ短繊維の収縮を最小にとどめるよ
うにした状態、即ちＰＡＳ短繊維を定長下で熱処理する
ことがより望ましい。このような定長下での方法として
は、例えば高密度に埋め込まれた多数のニードル状物、
あるいはネ・ノド、ローラーによってマントを押えこん
だり、吸引することによって該マットを固定するなどが
あるがこれらの方法に限定されるものではない。以上の
操作によって得られたマットはそのまま使用してもよく
、さらにこれを開繊しウェッブを形成した後、ニードル
パンチ等適当な方法に依って不織布化して使用しても良
い。また、熱処理は該マント、もしくは不織布を実際に
使用する形状に底形した後に行なってもよく、その際の
温度、その他の条件は上記に準する。

本発明に係わるフィルター基材の原料であるＰＡＳは、
構造式（−Ａｒ−３−）、１（Ａｒ　：アリーレン基）
で表される重合体である。ここで、アリーレン基の−Ａ
ｒ−は、ｐ−フェニレン、ｍ−フェニレン、０−フェニ
レン、２．６−ナフタレン、４１４′ビフエニレンなど
、あるいは ２個の炭素数６の芳香環を含む２価の芳香環残基であり
、さらに、各芳香環にはＦ、　Ｃｊ！　、　Ｂｒ＋　Ｃ
Ｈ３などの置換基が導入されることもある。これらは、
ホモポリマーであっても、ランダム共重合体であっても
、ブロック共重合体であってもよい。

特に、粘度が比較的低粘度となる直鎖状のＰＡＳの使用
が好ましい。

このようなＰＡＳは、ＡＳＴＭ　Ｄ−１２３８−７０に
準し、温度条件を結晶性樹脂の場合は融点＋３０℃に、
非晶性樹脂の場合はガラス転移温度＋１００　℃に設定
、荷重を５　ｋｇとして測定した溶融流れの値が５００
〜３０００の範囲にある。

また、上記したＰＡＳの中でも、以下に詳述するＰＰｓ
、ポリフェニレンスルフィドケトン樹脂（以下、ＰＰ５
にと略す）、更にはＰ　Ｐ、Ｓ部分とポレフェニレンス
ルフイドスルホン（以下、ｐｐｓｓと略す。）部分から
なるブロック共重合体などは諸物性に優れており、その
使用は好適である。

ＰＰＳは、構造式 ９０モル％以上含む重合体である。ＰＰＳに１００ （Ｒ：アルキル、フェニル、アルコキシ、ニトロ、ハロ
ゲン基のいずれか。）などである。これらの構造成分の
一部は、重合体の合成過程や後処理過程中に形成される
ものである。

かかるＰＰＳば一般的な製造法、例えば（１）ハロゲン
置換芳香族化合物と硫化アルカリとの反応（米国特許第
２５１３１８８号明細書、特公昭４４２７６７１号およ
び特公昭４５−３３６８号参照）（２）チオフェノール
類のアルカリ触媒又は銅塩等の共存下における縮合反応
（米国特許第３２７４１６５号、英国特許第１１６０６
６０号参照）（３）芳香族化合物を塩化硫黄とのルイス
酸触媒共存下における縮合反応（特公昭４６−２７２５
５号、ヘルギー特許第２９４３７号参照）等により合成
されるものであり、目的に応じ任意に選択し得る。

１ 本発明において使用するＰＰＳの場合、その溶融流れ（
３１６℃，５ｋｇ荷重）は、７ｏｏ〜３ｏｏ。

８７１０分、好ましくは１０００〜２０００８７１０分
の範囲である。

ＰＰ５には、繰り返し単位 （式中−ＣＯ−基及び−３−基は、ヘンゼン環を介して
ハラ位に結合）を主構成要素とする高耐熱性樹脂である
。高い耐熱性を持つためには、主構成要素として前記繰
り返し単位が５０重量％を超え、より好ましくは６０重
量％以上含んでいることが好ましい。前記繰り返し単位
が５０重量％以下では、樹脂の結晶性が低下し、それに
伴って耐熱性も低下する恐れがある。前記繰り返し単位
以外の異種繰り返し単位としては （但し、−ＣＯ−基および−３−基がヘンゼン環をかい
してハラ位に結合したものを除く）２ 下のアルキル基、ｍはＯ〜４の整数）などが挙げられる
。

そのＰＰ５にの溶融流れ（３９０℃、５ｋｇ荷重）は、
５００〜３０００ｇ／１０分、好ましくは７００〜１５
００ｇ／１０分の範囲である。

また、ＰＰＳ部分とＰＰ５Ｓ部分からなるプロ（ＰＰＳ
）を繰り返し単位とするポリマ一部分と、り返し単位と
するポリマ一部分のブロック共重合体で、特開昭６２−
１１５０３０号公報や特開昭６３２７８９３５号公報な
どに示されている製造法によって得ることができる。例
えば、硫化ナトリウムとビス（ｐ−クロルフェニル）ス
ルホンとをＮ−メチルピロリドン中で反応させて得た末
端クロルフェニル基型ＰＰ５Ｓと、硫化ナトリウムとｐ
−ジクロルベンゼンとをＮ−メチルピロリドン中で反応
させて得た末端ナトリウムスルフィド基型ＰＰＳ３ ４ とをＮ−メチルピロリドン中で加熱する方法などにより
得ることができる。

該ブロック共重合体におけるｐｐｓｓ部分の割合は１０
〜９９モル％の範囲であり、好ましくは３０〜７０モル
％の範囲である。

また該ブロック共重合体には、製造上から含まれうるＰ
ＰＳのホモポリマー、ＰＰ５Ｓのホモポリマー、フェニ
レンスルフィドスルホンとフェニレンスルフィドのラン
ダム共重合体を、本発明の効果を損なわない範囲内であ
れば含んでいてもかまわない。

このようなブロック共重合体の溶融流れ（３１６℃，５
ｋｇ荷重）は、５００〜３０００ｇ／１０分、好ましく
は７００〜１５００ｇ／１０分の範囲である。

本発明に係わるフィルター基材は、気体噴射により繊維
化したＰＡＳ短繊維のマット状物を用いるもののほか、
特に機械的な強度を要求されるよう用途においては、該
短繊維に短繊維の炭化繊維を組み合わせたマント状物を
用いることが望ましい。

短繊維の炭化繊維としては、アスペクト比が５０以上、
好ましくは２００〜１５００の炭素繊維が用いられる。

当該マント状物の形態としては、ＰＡＳ短繊維そのまま
もしくはＰＡＳ原綿マントを開繊したのち短繊維の炭化
繊維を混綿した物、あるいは更にニードルパンチし不織
布にした物、または該ＰＡＳ原綿マットとマット状とし
た炭素繊維とを積層した物をニードルパンチしたＰＡＳ
炭素繊維積層不織布が好適である。熱処理は該マント、
もしくは不織布に対しそのまま行なってもよく、実際に
使用する形状に底形した後行なってもよい。

〔実施例〕

次いで、本発明を実施例により更に詳しく説明する。

実施例１ ＾ＳＴＭ　Ｄ−１２３８−７０に基ずき、温度３１６℃
、荷重５　ｋｇの条件で測定した溶融流れ１３００ｇ／
１０分のＰＰＳを渦流法により紡糸し、これを直接べ５ ６ ルトコンヘアー上に受は繊維長８０〜１５０■、嵩密度
が約０．０１ｇ／ｃＩｎ３、見かけ厚さが約２Ｏｎ＋、
ガーレーデンソメータ−で計った空気の透過速度は３６
０００　（ｃｍ２／ｓｅｃ−ａｔｍ）のマットを得た。

これをＭＡＴ−１とする。

実施例２ ＭＡＴ−１に５ｇ／ａｍ２の荷重をかけ、これを１４０
℃に保った恒温槽中に５分間放置し、得られた熱処理後
のマントをＭＡＴ−２とする。

ＭＡＴ−２の嵩密度は約０．２ｇ／ω３、ガーレーデン
ソメータ−で計った空気の透過密度２００（ｃ＋ｎ２／
ｓｅｃ　　−ａｔｍ）、見かけ厚さは約１１１であった
。

実施例３ ＭＡＴ−１をニードルパンチ機によって針深度２０ｔｍ
、針密度１２０本／ｃｆｌＩ２、毎分４００ストローク
なる条件でニードルパンチすることにより、目付６００
ｇ／ｍ２、みかけ厚さ７　ｉｎの不織布とし、これをＭ
ＡＴ−３とする。ＭＡＴ−３の嵩密度は０．０３ｇ／ｃ
ｍ３ガーレーデンソメータ−で計った空気の透過速度は
１００００　（Ｃｍ”／　ｓｅｃ−ａｔｍ）であった。

また、このＭＡＴ−３を排気ダクトに装着し、１力月使
用した。排気ダクト内の中心部の風速は約１ｍ／ｓｅｃ
であった。使用後のＭＡＴ−３の厚みを測定したところ
６ｕであった。

比較例１ ＾ＳＴＭ　Ｄ−１２３８−７０に基ずき、温度３１６℃
、荷重５　ｋｇの条件で測定した溶融流れ３００ｇ／１
０分のＰＰＳを通常の溶融紡糸法によって紡糸し、単糸
２８μｍのＰＰＳ繊維を得た。

これを実施例３と同様のスパンボンド法によってみかけ
厚さ７ｍ、日付け６００　ｇ／ｍの不織布とした。但し
、ＭＡＴ−３と同じ嵩密度（０，０３ｇ／ｃｍ”）を有
するようにするために平均３０山／インチのケン縮を有
するように処理しなければならなかった。

この不織布を用い、実施例３のＭＡＴ−３と同様に排気
ダクトに装着し、１力月使用した。使用後のみかけ厚み
を測定すると４ｆｌであった。

実施例４ ７ ８ ＭＡＴ−３を５　ｇ　／　ｃｍ　２の荷重をかけ、１９
０℃に保った恒温槽中に３分間放置し、得られたフェル
トをＭＡＴ−４とする。ＭＡＴ−４の性状は見かけ厚さ
約ＬＮＮ、嵩密度０．５８／ｃｍ”、ガーレーデンソメ
ータ−で計った空気の透過速度は１５０（ｃｍ２／　ｓ
ｅｃ−ａｔｍ）であった。

実施例５ ＭＡＴ−２をカード機により開繊後、実施例３と同様に
ニードルバンチすることにより目付７５０ｇ　／　ｍ　
２の不織布どし、これをＭＡＴ−５とする。

ＭＡＴ−５の性状は嵩密度０．０４ｇ／ｃｍ３、ガーレ
ーデンソメータ−で計った空気の透過速度ば７．０００
（ｃｍ２／　ｓｅｃ−ａｔｍ）であった〇実施例６ レゾール型フェノール樹脂（大日本インキ化学工業（株
）製“プライオーフェン”）を不揮発分が約８ｗｔ％と
なるように希釈し、それをＭＡＴ５の両面にスプレーに
より均一に散布し、続いてローラーをかけることにより
含浸させた。不織布重量に対する樹脂固形分の割合は０
．３５倍であり、目付９００　ｇ／ｍ”とした。含浸後
フェルトを１１０℃にて３分間乾燥した。これをＭＡＴ
−６とする。ＭＡＴ−６の性状は嵩密度０．０６ｇ／ｃ
ｍ’ガーレーデンソメータ−で計った空気の透過速度は
５，０００（ｃｆｎ”／　ｓｅｃ−ａｔｍ）であった。

実施例７ ＭＡＴ−２を開繊後、炭素繊維ドナカーボ■５２１０　
（ピッチ系炭素繊維、（株）トナツク製）と混綿し、目
付６００　ｇ／ｍ３　となるよう実施例３と同様にニー
ドルバンチし不織布とした。これをＭＡＴ−７とする。

この物の性状は嵩密度０．０５ｇ／ｃｍ’、ガーレーデ
ンソメータ−で計った空気の透過速度８０００（ｃｍ２
／　ｓｅｃ−ａｔｍ）であった。

実施例８ ＡＳＴＭ　Ｄ−１２３８−７０に基すき、温度３１６℃
１荷重５　ｋｇの条件で測定した溶融流れが５４０ｇ／
１０分のＰＰＳ部分とＰＰＳＳ部分からなるブロック共
重合体（ＰＰＳＳ　　４０モル％含有）を渦流法により
紡糸し、これを直接へルトコンベアー上に受け、繊維長
５０〜］、　３０　ｍｓ、嵩密度が約０．Ｏ］、ｇ９ ０ ７０ｍ３、見かけ厚さが約２０１１、ガーレーデンソメ
ータ−で計った空気の透過速度は４００００（ｃｍ２／
ｓｅｃ　　−ａｔｍ）のマットを得た。

実施例９ ＡＳＴＭ　０４２３８−７０法に基すき、温度３９０′
Ｃ，荷重５　ｋｇの条件で測定した溶融流れが↓５００
ｇ／１０分のポリフェニレンスルフィドケトンを渦流法
により紡糸し、これを直接へルトコンベアー上に受け、
繊維長６０−１．５０　ｗ、嵩密度が約０．Ｏ１ｇ／ｃ
ｍ３見かけ厚さが約２０１１、ガーレーデンソメータ−
で計った空気透過速度は３８，０００　（ｃｍ２１５ｅ
ｃａ　ｔｍ）のマットを得た。

〔発明の効果〕

気体の噴射により繊維化せしめたＰＡＳ短繊維を用いて
なる本発明のフィルター基材は、従来に比べて製造が容
易であり、その物性も良好である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．粘稠状態のポリアリーレンスルフィドに気体を噴射
   し、吹きとばすことにより得られるポリアリーレンスル
   フィド短繊維を用いてなるフィルター基材。
2. ２．粘稠状態のポリアリーレンスルフィドに気体を噴射
   し、吹きとばすことにより得られるポリアリーレンスル
   フィド短繊維と短繊維の炭素繊維とからなる繊維組成物
   を用いてなるフィルター基材。
3. ３．前記フィルター基材として、ポリアリーレンスルフ
   ィド短繊維の製造後からフィルター基材の製造までの任
   意の段階で、該ポリアリーレンスルフィドのガラス転移
   温度以上の温度によって熱処理したポリアリーレンスル
   フィド短繊維を用いる請求項第１項ないし第２項記載の
   フィルター基材。
4. ４．ポリアリーレンスルフィドの溶融流れが５００〜３
   ０００ｇ／１０分（ＡＳＴＭ　Ｄ−１２３８−７０に準
   じ、温度条件を結晶性樹脂では融点＋３０℃に、非晶性
   樹脂ではガラス転移温度＋１００℃に設定、荷重５ｋｇ
   ）の範囲である請求項第１〜３項記載のフィルター基材
   。