(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス、セラミックもしくは合成ポリマーから作られた非導電性繊維と、導電性繊維とを含む多孔質媒体であって、
前記導電性繊維は、金属、炭素もしくは導電ポリマーから作られた繊維を含んでおり、
前記導電性繊維の量は、前記導電性繊維および前記非導電性繊維の合計の５０重量％よりも少なく、
前記導電性繊維は、３μｍ以下の直径を有し、
５０μｍ以下のポアサイズを有している、多孔質媒体。
【請求項２】
前記非導電性繊維がガラスから作られている、請求項１に記載の多孔質媒体。
【請求項３】
１０６オーム／平方以下の表面抵抗率を有する、請求項１又は２に記載の多孔質媒体。
【請求項４】
１０４オーム／平方以下の表面抵抗率を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質媒体。
【請求項５】
前記導電性繊維の量が、前記導電性繊維および前記非導電性繊維の合計の２５重量％以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質媒体。
【請求項６】
前記導電性繊維および前記非導電性繊維を互いに結合させる結合剤を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の多孔質媒体。
【請求項７】
前記結合剤が、接着樹脂である、請求項６に記載の多孔質媒体。
【請求項８】
基体と、請求項１〜７のいずれかに記載の多孔質媒体とを備える複合ろ過材であって、
前記多孔質媒体が前記基体上に設けられた、複合ろ過材。
【請求項９】
前記基体が、導電性である、請求項８に記載の複合ろ過材。
【請求項１０】
前記多孔質媒体が、前記基体に結合されている、請求項８又は９に記載の複合ろ過材。
【請求項１１】
接着樹脂が、前記繊維層と前記基体との界面に配置されている、請求項１０に記載の複合ろ過材。
【請求項１２】
前記多孔質媒体が、１μｍ〜１０μｍの範囲のポアサイズを有する、請求項８〜１１のいずれかに記載の複合ろ過材。
【請求項１３】
前記多孔質媒体が、１μｍ以下のポアサイズを有する、請求項８〜１１のいずれかに記載の複合ろ過材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、その内容すべてが本明細書に取り込まれる、１９９９年１１月２３日出願の米国仮特許出願第６０／１６６，９９０号の優先権を主張する。
【０００２】
技術分野
本発明は、一般に液体処理に使用できる多孔質媒体、特に無極性液体などの液体が媒体を通って移動するときに発生する電荷を散逸させるろ過材などの導電性多孔質媒体に関する。
【０００３】
発明の背景
非導電性液体、例えば、ガソリンなどの無極性炭化水素、のろ過材など多孔質媒体の使用による処理は、既知である。そのような液体処理は、静電荷もしくは摩擦電荷の蓄積の結果、困難もしくは挑発的となり得る。この問題は、例えば、小麦粉など食品材料の加工、炭塵もしくはガソリンのポンピングおよびテキスタイルの被覆など、多くの分野で認識されている。
【０００４】
経済的理由で高プロセス速度が所望されるので、蓄積される静電荷から生じる問題は、高液体速度では、また小さいポアサイズの多孔質媒体がプロセス実施に利用されるときには、重要となり得る。従来の多孔質媒体は一般に非導電性であるので、静電荷が媒体に蓄積する傾向がある。蓄積された電荷が適切に放電されないと、スパークが生じて、液体を点火し、作業者および所有物に危険を生じかねない。この状況は、ろ過業界で認識されている；例えば、米国特許第３，９３３，６４３号、第５，５２７，５６９号、および第５，２２９，２００号を参照。
【０００５】
例えば、湿った環境、核イオナイザー、高圧イメージおよびワイヤもしくは金属接地を与えることにより、そのような危険を減少させる試みがなされてきた。金属布、繊維もしくは粉末から作られた多孔質媒体の使用も、電荷を散逸させる助けをする。しかし、これらの媒体の多くのろ過効率およびポアサイズは、限られている。これらの媒体は、また製造が高くつく。ガラスもしくはセラミック繊維などの繊維、あるいはポリエステル、セルロース、レーヨンおよびポリプロピレンなどの有機繊維から作られた媒体は、ろ過材としてより有効である。しかし、これらの媒体は、非導電性であり、蓄積された静電気を放電もしくは減少させることでは有効でない。
【０００６】
発明の簡単な要約
上記のことは、優れたろ過特性を有し、かつ電荷を散逸させる多孔質媒体もしくはろ過材に対する需要が存在することを示す。上記需要の多くは、本発明により達成された。本発明のろ過材を含む多孔質媒体は、非常に有効なろ過材であり、無極性液体などの液体が移動するときに発生する摩擦電荷などの電荷を散逸させる。
【０００７】
本発明の１つの側面によれば、多孔質媒体は、非導電性ガラス、ポリマーもしくはセラミック繊維および導電性ポリマー繊維を組合せで含む。本発明の別の側面によれば、多孔質媒体は、非導電性ガラスもしくはセラミック繊維および導電性材料被覆繊維を組合せで含む。本発明のさらに別の側面によれば、多孔質媒体は、非導電性ガラス繊維および金属含浸導電性繊維を組合せで含む。本発明のさらに別の側面によれば、多孔質媒体は、非導電性合成ポリマー繊維および金属被覆繊維を組合せで含む。本発明のさらなる側面によれば、多孔質媒体は、非導電性天然ポリマー繊維および導電性材料含浸繊維を組合せで含む。本発明の別の側面によれば、多孔質媒体は、本質的に非導電性ガラス、セラミックもしくは合成ポリマー繊維および金属繊維からなる。
【０００８】
本発明の別の側面によれば、多孔質媒体を製造する方法は、多孔質媒体を構成する繊維を載置して繊維マトリックスを形成することを含む。
多孔質媒体の実施態様は、導電性繊維および非導電性繊維のスラリーを結合剤と、もしくは結合剤なしで混合し、混合物から多孔質繊維マトリックスを形成することにより、調製できる。繊維マトリックスは、導電性もしくは非導電性基体により支持されていなくても、支持されていてもよい。本発明のこの側面の多孔質媒体は、導電性繊維が電荷の蓄積する傾向がある非導電性繊維に非常に接近して、例えば、密に接触しているので、非導電性繊維に蓄積する電荷が容易に放電できるという利点を有する。
【０００９】
本発明の別の側面によれば、複合ろ過材は、導電性多孔質基体に載置され、かつ結合されている繊維層を含む。
本発明の別の側面によれば、複合ろ過材を製造する方法は、繊維層もしくはマトリックスを導電性基体に載置し、繊維層を導電性基体に結合することを含む。
【００１０】
複合ろ過材の実施態様は、フィラメントを含む導電性および／または非導電性繊維を導電性基体に載置、例えば、乾燥載置もしくは湿式載置し、繊維層を導電性基体に結合することにより調製できる。繊維層は、導電性基体に化学的結合（例、接着結合もしくは溶媒結合）、熱結合、および／または機械的結合される。本発明のこの側面の複合ろ過材は、これらの繊維が導電性基体に非常に接近して、例えば、密に結合接触しているので、非導電性繊維に蓄積する電荷が容易に放電できるという利点を有する。
【００１１】
本発明の利点は、発明の追加的特徴とともに、本明細書に与えられる本発明の説明から明らかとなろう。本発明をいくつかの実施態様および手順と関連して説明および開示するが、本発明をこれら特定の実施態様および手順に限定するつもりはない。それどころか、本発明の精神および範囲に入る代替的実施態様および改変はすべて包含するものとする。
【００１２】
実施態様の詳細な説明
本発明は、静電荷もしくは摩擦電荷などの電荷を散逸させるろ過材などの多孔質媒体を提供する。本発明の媒体は、導電性材料および非導電性材料を取り込む。導電性材料は、電荷の蓄積する傾向がある非導電性材料に非常に接近して、例えば、密に接触して、載置される。好ましい実施態様において、導電性材料の載置場所は、本発明の媒体の利点に貢献する。
【００１３】
本発明の側面によれば、多孔質媒体は、本質的に非導電性ガラス、セラミックもしくは合成ポリマー繊維および金属繊維からなる。好適な金属繊維は、いずれも用いることができる。本明細書における「金属」という語は、金属それ自体および合金など金属のブレンドも指す。好適な金属の例には、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、金、銀、および１種以上の金属もしくは炭素などの導電性材料を含む合金が含まれる。合金の例には、ステンレススチール、青銅および黄銅が含まれる。
【００１４】
本発明の別の側面によれば、多孔質媒体は、非導電性合成ポリマー繊維および金属被覆繊維を含む。金属被覆繊維には、金属被覆ガラス、セラミックおよびポリマー繊維などの繊維が含まれ、ガラス、セラミックもしくはポリマー繊維に当業者に既知の方法により金属コーティングを与えることにより調製できる。例えば、金属コーティングは、熱噴霧、金属噴霧もしくは金属化プロセスにより与えられる。これらのプロセスには、プラズマアーク噴霧、溶射、レーザー噴霧および電気アーク噴霧が含まれる。一般に、これらのプロセスでは、コーティング材料は溶融され、噴霧され、高速ガス流により繊維に強制的に当てられる。好ましいプロセスにおいて、金属は、繊維もしくは繊維シートにレーザー噴霧される。レーザー噴霧は、繊維シートの表面に焦点を当てるＣＯ2レーザーなどの高パワーレーザーを用いる。ヘリウムなどのキャリヤーガスは、金属粒をレーザー路中および繊維上に吹き込む。別のプロセスにおいて、繊維のファブリックもしくはウェブを金属化し、結果として得られるファブリックもしくはウェブは引き裂かれて、金属被覆もしくは金属化繊維を得ることができる。金属コーティングは、繊維表面を部分的もしくは全体を覆うことができる。
【００１５】
本発明の別の側面によれば、多孔質媒体は、非導電性ガラス繊維および金属含浸繊維を含む。金属含浸繊維は、金属含浸ポリマー、セラミックもしくはガラス繊維であり得る。例えば、種々の非導電性ポリマーを金属で含浸できる。含浸は、好適ないずれかの方法により実施できる。例えば、金属粉末をポリマー粉末もしくはペレットと組み合わせて、結果として得られる混合物を加工、例えば、押し出して、金属含浸繊維を形成できる。代替的に、金属粉末をポリマー溶液と混合し、結果として得られるスラリーを金属含浸繊維に紡ぐことができる。別の例では、例えば、金属酸化物、ハロゲン化物、カーボネートもしくはアルコキシドなどの金属化合物をポリマーと組合せて、結果として得られる混合物を繊維に加工できる。結果として得られる繊維を、適宜に処理、例えば、水素などの還元剤で処理して、金属化合物を金属（ゼロ原子価）状態に転換できる。
【００１６】
金属含浸ガラス繊維は、金属を含む溶融ガラス混合物から、例えば、溶融吹込など既知のガラス繊維製造技術により調製することができる。金属含浸セラミック繊維は、例えば、金属もしくは金属化合物をシランポリマーなどのセラミック材料の前駆体と組合せて調製し、例えば、溶融紡糸により繊維に造形することができる。結果として得られる繊維を、処理、例えば、適宜な雰囲気で加熱して、金属含浸セラミック繊維を得ることができる。
【００１７】
本発明の別の側面によれば、多孔質媒体は、非導電性ガラス、ポリマー（合成もしくは天然であり得る）もしくはセラミック繊維および導電ポリマー繊維を含む。フィラメントを含む適宜の導電ポリマー繊維を、非導電性繊維と混和できる；例えば、共役ポリマー、例えば、ポリアセチレン、ポリアリーレン、ポリヘテロサイクル、ポリ（アリーレンビニレン）およびポリアニリン、もしくはこれらの組合せなどの導電ポリマー（すなわち、固有導電ポリマー）から作られた繊維を混和することができる。導電ポリマーの追加例には、カルボキシル、スルホン、ホスホン、アンモニウム、スルホニウムもしくはホスホニウム基などのイオンもしくは電荷基を含む、あるいはそれらに改変されるポリマーが含まれる。
【００１８】
本発明の別の側面によれば、多孔質媒体は、非導電性ガラスもしくはセラミック繊維および導電性材料被覆繊維を含む。導電性材料は、非導電性繊維に上に被覆される。いずれかの好適な非導電性繊維を、好ましくはポリマー繊維を用いることができる。ポリマー繊維は、天然でも合成でもあり得る。導電性材料は、金属、金属化合物、例えば、金属酸化物、炭素、セラミックもしくは導電性ポリマーであり得る。
【００１９】
本発明の別の側面において、多孔質媒体は、非導電性天然ポリマー繊維および導電性材料含浸繊維を含む。
さらに、種々の非導電性ポリマー、例えば、以下に検討される非導電性ポリマーに、炭素もしくは金属などの導電性材料あるいはイオン物質を被覆もしくは含浸できる。イオン物質の例には、陰イオンおよび／または陽イオン荷電ポリマーなどのイオンポリマーが含まれる。典型的なイオン荷電ポリマーは、カルボキシル、スルホンもしくはホスホン基などの陰荷電基、アンモニウム、スルホニウムもしくはホスホニウム基などの陽荷電基を含む。陽荷電基は、クウォタナイズド(quaternized)基としても存在し得る。カルボキシメチルセルロースが、イオンポリマーの例である。
【００２０】
本発明の種々の側面における非導電性繊維は、ガラス、ポリマー（例、合成ポリマー）、セラミックもしくはこれらの組合せから作られた短繊維、フィラメントもしくはヤーンを含み得る。ガラス繊維の例には、ボロシリケートが含まれる。非導電性合成ポリマー繊維を含む種々の非導電性ポリマー繊維が、入手可能である。セラミック繊維の例には、アルミナ、シリカ、シリケートおよび石英が含まれる。ガラス繊維が好ましい。非導電性ガラス、ポリマーもしくはセラミック繊維は、さらにコーティング、例えば、繊維の耐久性、耐磨耗性もしくは加工性を向上させるコーティングを含み得る。好適なコーティングの例は、フルオロカーボンコーティング、例えば、ＰＴＦＥなどのフルオロポリマーである。
【００２１】
繊維は、適宜の寸法を有し得る。例えば、導電性繊維もしくは非導電性繊維は、約１μｍ以下〜約１００μｍ以上、好ましくは約１μｍ〜約１０μｍ、より好ましくは約１μｍ〜約３μｍの直径を有し得る。導電性繊維は、非導電性繊維マトリックス内に、多孔質媒体に所望の導電率を与える量で、例えば、多孔質媒体の約５０重量％未満、典型的には約２５重量％以下、もしくはより大きな重量％以下、好ましくは約１５〜約２５重量％、より好ましくは約２２〜２５重量％の量で取り込まれ得る。
【００２２】
多孔質媒体は、乾燥載置もしくは湿式載置を含む適宜の方法により調製できる。例えば、導電性繊維（例、金属繊維）および非導電性繊維の混合物を含むスラリーを、調製できる。代替的に、導電性繊維のスラリーおよび非導電性繊維のスラリーを別々に調製し、両スラリーを、スラリーが混合される混合室に入れることができる。スラリーを、適宜のキャリヤー、例えば、水もしくはアルコール中で調製できる。金属、金属被覆もしくは金属化繊維の密度は一般にほとんどの非導電性繊維のそれよりも高いので、スラリーの粘度および／または流量は、多孔質媒体において所望の金属含有量および金属分布の均一性を得るために適宜に調整できる。スラリーは、また繊維の互いの結合を改善するために結合剤などの添加剤を、および／またはスラリーを安定化するために界面活性剤もしくは増粘剤などの懸濁助剤を、含むことができる。
【００２３】
混合物は、加工されてマトリックスもしくはウェブを形成する。マトリックスは、適宜の方法により、例えば、不織ファブリックもしくは紙などのウェブの製造で既知の方法により形成できる。繊維スラリーの混合物を、スクリーンなどの表面に載置することができ、その上でマトリックスを形成でき、それからこのように形成されたマトリックスを後に取り出すことができる。導電性および非導電性繊維のマトリックスも、導電性もしくは非導電性基体などの多孔質支持体の上に載置して複合ろ過材を形成できる。例えば、傾斜ワイヤ長綱抄紙機もしくはシリンダーフォーマーなどの二次成形機を、マトリックスを成形するために用いることができる。マトリックス形成の間吸引もしくは真空を適用することにより、キャリヤーを除去し、マトリックスの厚さ、多孔度および密度を調整できる。得られたマトリックスを、結合プロセス、例えば、ステッチング(stitching)、ニードルフェルティング(needle-felting)もしくはカレンダリング(calendaring)に供して繊維のからみ合いを改善、あるいはマトリックスの強度、可撓性、多孔度、密度、ロフトおよび／または厚さを調整することができる。代替的に、スラリー混合物をダイ、例えば、スロットダイを含む適宜の押出機中で押し出すことにより、マトリックスを形成することができる。
【００２４】
マトリックスの繊維は、種々の方法で結合できる。例えば、繊維を互いに結合することは、適宜の手段、例えば、機械的、化学的、溶媒および／または熱手段により実施できる。機械的結合において、繊維を単に載置することにより、および／またはニードルフェルティング、ステッチボンディング(stitchbonding)および／またはハイドロエンタングリング(hydroentangling)などの摩擦方法により繊維をからみ合わせることができる。化学的結合は、樹脂、例えば、接着樹脂を、飽和、浸漬、噴霧、印刷および／または発泡によりマトリックスに適用することを含むことができる。代替的に、接着樹脂を、スラリー混合物中に含ませ、樹脂を活性化させて繊維を互いに結合することができる。樹脂は、熱もしくは光により活性化される。光は、適宜の波長のもの、例えば、マイクロ波、遠赤外線、赤外線、可視光線、紫外線、遠紫外線、ｘ‐線もしくはγ線であり得る。溶媒も繊維を結合するために用いることができる。溶媒は、繊維の一部を溶解、膨潤もしくは軟化することにより作用し、結果として得られる溶液中のポリマーあるいは膨潤もしくは軟化部分は結合剤として作用する。溶媒を、後に除去できる。熱結合においては、熱を用いて繊維をいっしょに融解もしくは溶接できる。２種以上の結合プロセスの組合せも、用いることができる。
【００２５】
本発明の別の側面によれば、複合ろ過材は、導電性基体に載置され、かつ結合されている繊維層を含む。繊維マトリックスは、適宜の手段により、例えば、化学的、熱、溶媒の使用、および／または機械的もつれ合いもしくはからみ合いにより、結合され得る。
【００２６】
本発明の側面において、好適なポリマー繊維には、天然ポリマー繊維および合成ポリマー繊維が含まれる。天然繊維の例には、ウール繊維およびセルロース繊維が含まれる。セルロース繊維の例には、綿、ラミー、大麻、ジュート、亜麻、バガス(bagasse)、ユーカリ(eucalyptus)およびエスパルト(esparto)が含まれる。合成繊維の例には、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、コポリイミド、ポリアリーレンオキシド、ポリアリーレンサルファイド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリケトン、セルロースのポリエーテルエーテルケトン誘導体、アクリル系誘導体、フェノール類、ポリアクリロニトリルおよびアセテートが含まれる。ポリオレフィンの例には、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＶＣおよびポリクロロトリフルオロエチレンなどのハロゲン化ポリオレフィン、ならびにハロゲン化オレフィンのハロゲン化もしくは非ハロゲン化オレフィンとのコポリマーが含まれる。ポリアミドの例には、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１２およびナイロン４６などの脂肪族ポリアミド、ＡＲＡＭＩＤ（登録商標）もしくはＫＥＶＬＡＲ（登録商標）などの芳香族ポリアミド、ならびにナイロン６Ｔなどの脂肪族芳香族ポリアミドが含まれる。フェノール系繊維の例には，ＮＯＶＯＬＯＩＤ（登録商標）繊維が含まれる。ポリエステルの例には、ＰＥＴおよびＰＢＴが含まれる。セルロース誘導体の例には、ＴＥＮＣＥＬ（登録商標）など木から作られるレーヨンおよび繊維が含まれる。
【００２７】
繊維を、適宜のいずれかの方法により基体に載置できる；例えば、繊維を、乾燥載置、もしくは好ましくは湿式載置できる。かくて、湿式載置については、繊維は、水もしくはアルコールなどのキャリヤーと混合され、接着樹脂などの樹脂および樹脂を含む繊維スラリーは、例えば、薄層として、導電性基体に載置される。結果として得られる繊維載置基体を、乾燥させてキャリヤーを除去できる。さらに、樹脂を活性化して繊維マトリックスを基体に結合し、複合ろ過材を形成できる。樹脂を、例えば、化学薬品、溶媒、光、放射線、もしくは好ましくは熱の適用により活性化できる。かくて、樹脂が活性化すると、それは溶融、軟化、膨潤、溶解および／または硬化し、かつ基体を繊維層に、および／または繊維を互いに、結合する。別の実施態様において、導電性基体に、樹脂を被覆できる；例えば、導電性基体の表面に樹脂を被覆でき、かつ繊維の混合物を樹脂被覆基体に載置できる。繊維載置基体を乾燥させてキャリヤーを除去でき、かつ樹脂を活性化して繊維マトリックスを導電性基体に、および／または繊維を互いに、結合し、それにより複合ろ過材を形成できる。さらに別の実施態様において、樹脂を繊維マトリックスおよび導電性基体に、例えば、飽和、浸漬もしくは噴霧により、導入できる。
【００２８】
改善した結合を与えるのに好適な樹脂は、いずれも用いることができる。樹脂は、好ましくは接着剤である。接着剤は、例えば、加熱すると溶融もしくは軟化する樹脂などの熱可塑性樹脂、例えば、ホットメルト接着剤、あるいは熱、酸素、湿分もしくは放射線による活性化で硬化する樹脂などの熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ、アクリル系、ビニル系、シアノアクリレート、シリコーンもしくはウレタン樹脂であり得る。好適な樹脂の例は、ポリビニルアセテートである。
【００２９】
多くの実施態様において、繊維層（もしくはマトリックス）および基体を、樹脂の使用なしで結合できる。かくて、例えば、ポリマー繊維を、導電性基体に載置し、繊維載置基体を加熱して基体を軟化もしくは溶融して繊維層に結合し、また繊維を互いに結合し、それにより複合ろ過材を形成できる。非ポリマー繊維を含む繊維も、機械的に基体に結合できる。例えば、繊維が基体に載置されると、繊維は、機械的に基体にもつれ合い、かつからみ合って、それにより複合ろ過材を形成する。代替的にもしくは追加的に、繊維を、導電性基体に載置し、続いて適宜の加工、例えば、ニードルフェルティングによりさらに繊維と基体との間の機械的結合を強化できる。
【００３０】
基体は、繊維層もしくはマトリックスに物理的もしくは機械的支持を与える。基体は多孔質であり、典型的にはろ過中の圧力低下を最小にする、もしくは減少させるためにそれが支持する繊維マトリックスのそれよりも大きなポアサイズを有する。例えば、基体は、約２０μｍ以下〜約２５０μｍ以上の範囲、好ましくは約５０μｍ〜約１００μｍの範囲の公称ポアサイズを有する。
【００３１】
導電性基体を、例えば、メッシュ、スクリーン、ネット、網状構造、あるいは織もしくは不織シート、ファブリックあるいはウェブに仕上げ、適宜の導電性もしくは非導電性基材で構成させることができる。例えば、基体は、金属、金属被覆もしくは金属化メッシュ、ファブリックあるいはウェブを含むことができる。導電性基体は、好ましくは非導電性ポリマーなどの非導電性基材の織もしくは不織ファブリック、ウェブもしくはメッシュを含む。より好ましくは、導電性基体は、非導電性ポリマーから作られる不織ファブリック、ウェブもしくはメッシュを含む。不織メッシュの例は、押出ポリマーメッシュである。好適な基材の好ましい例は、商標名ＲＥＥＭＡＹの下で入手可能なファブリックなどの不織ポリエステルファブリックである。
【００３２】
非導電性基材を、種々の方法で改変して基体を導電性にすることができる；例えば、基材に、炭素、金属および／または金属化合物などの導電性材料を被覆もしくは含浸することができる。かくて、例えば、基材に、炭素、例えば、黒鉛、および結合剤を含む組成物で被覆できる。導電性材料被覆もしくは含浸は、適宜の配合量で、例えば、基材の約２０重量％以下〜約５０重量％以上、好ましくは約３０重量％〜約５０重量％、より好ましくは約４０重量％〜約４５重量％の範囲で存在し得る。導電性材料は、例えば、非導電性基材ウェブ、ファブリックもしくはメッシュのいずれか一方の側もしくは両側、好ましくは全体に、コーティングとして存在し得る。有利には、接着樹脂は導電性材料とともに含まれて、導電性材料の基材への結合を向上させることができる。
【００３３】
非導電ポリマーの織もしくは不織ファブリック、ウェブもしくはメッシュに基づく基体は、それらが柔軟性があり、かつ二次加工および／またはろ過材装置操業の間機械的により安定および／または強健であるという利点を有する。代替的に、あるいは追加として、そのような基体を含む媒体は、ある金属もしくは炭素繊維に基づく基体を含む媒体に比べて、残留物もしくは破片などの物質をわずかしか加工液体流れに浸出しないかもしれない。
【００３４】
代替的に、導電性基体は、炭素などの導電性基材から作られるファブリック、ウェブもしくはメッシュであり得る。炭素ファブリック、ウェブもしくはメッシュを、黒鉛、ピッチ、あるいは炭化性ポリマー繊維、ウェブもしくはメッシュから製造することができる。ピッチの例は、コールタールピッチである。炭化性ポリマーの例は、ポリアクリロニトリルである。炭化性ポリマーの別の例は、商標名ＫＡＰＴＯＮの下で入手可能なポリイミドなどのポリイミドである。実施態様において、炭素は、熱硬化性ポリエステルなどのポリエステルから製造できる。炭化性ポリマーから作られるファブリック、ウェブもしくはメッシュを、好ましくは酸素もしくは空気の不存在下、高温に加熱して水素、窒素および／または酸素の損失、ならびに炭素ファブリック、ウェブもしくはメッシュの形成をもたらすことができる。
【００３５】
導電性基材を、共役ポリマー、例えば、ポリアセチレン、ポリアリーレン、ポリヘテロサイクル、ポリ（アリーレンビニレン）およびポリアニリン、もしくはこれらの組合せなどの導電ポリマーから製造することもできる。基体を、完全に導電ポリマーで構成させることができるが、代替的に、非導電性基材、例えば、ナイロンもしくはポリエステルに導電ポリマーを被覆して導電性基体を製造することもできる。
【００３６】
本発明の多孔質媒体、マトリックスもしくは複合ろ過材は、適宜のポアサイズ、例えば、約１００μｍ未満、好ましくは約０．０５μｍ〜約１００μｍ、より好ましくは約０．０５μｍ〜約２５μｍ、さらに好ましくは約１．０μｍ〜約２５μｍのポアサイズを有することができる。例えば、１μｍ未満のサブミクロンポアサイズの媒体も、多くのろ過材用途に好まれる。実施態様において、媒体は、約５０μｍ以下のポアサイズを有する。
【００３７】
本発明の導電性ろ過材マトリックス、基体、多孔質媒体および複合ろ過材は、好ましくは高導電率もしくは低抵抗率、例えば、約１０12オーム／平方又はそれ以下のオーダーで、典型的には約１０10オーム／平方又はそれ以下のオーダーで、好ましくは約１０6オーム／平方又はそれ以下のオーダーで、より好ましくは約１０4オーム／平方又はそれ以下のオーダーで、例えば、約１ｘ１０3オーム／平方以下〜約７ｘ１０3オーム／平方以上の表面抵抗率を有する。代替的にもしくは追加的に、導電性ろ過材マトリックス、基体、多孔質媒体および複合ろ過材は、好ましくは約１０10オームｃｍ又はそれ以下のオーダーの体積抵抗率を有する。表面および／または体積抵抗率は、当業者に既知の方法、例えば、ＡＳＴＭ法Ｄ２５７および／またはＤ４４９６により測定できる。
【００３８】
本発明の別の側面において、液体処理の間に発生する電荷を散逸させる方法は、前述の導電性多孔質媒体もしくは複合ろ過材を液体と接触させることを含む。方法は、液体を媒体の上流表面と接触させて置き、液体の少なくとも一部を媒体に通過させることを含む。媒体は、電荷不均衡もしくは電荷蓄積を抑制する。本発明を具体化する多孔質媒体および／または複合ろ過材を取り込み得るろ過材パック、ろ過材要素およびろ過材アセンブリーは、１９９９年１１月２３日に出願された米国仮出願第６０／１６６，９９１号、および２０００年１１月２２日に出願されたＪｏｓｅｐｈ  Ｇ．Ａｄｉｌｅｔｔａ、Ｌｅｏｎａｒｄ  Ｅ．Ｂｅｎｓｃｈ、Ｋｅｎｎｅｔｈ  Ｍ．ＷｉｌｌｉａｍｓｏｎおよびＲｏｎａｌｄ  Ｄ．Ｈｕｎｄｌｅｙによる“Ｆｌｕｉｄ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  Ｐａｃｋｓ，Ｆｌｕｉｄ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｔｒｅａｔｉｎｇ  Ｆｌｕｉｄｓ”と題するＰＣＴ国際出願に開示され、どちらもその内容すべてが本明細書に取り込まれる。
【００３９】
下記実施例は、本発明をさらに説明するが、もちろん本発明の範囲を限定すると解釈すべきではない。
実施例１
この実施例は、本発明の実施態様によるろ過材の利点を説明する。
【００４０】
水性繊維スラリーを、公称直径１．０μｍのガラス繊維１００ポンド（４５ｋｇ）および１００ガロン（３７９リットル）の水中１０ポンド（４．５ｋｇ）のポリビニルアセテート樹脂を混合することにより調製する。ついで、スラリーを、２デニール（０．２２テクス）のポリエステル繊維を含む１オンス／平方ヤード（０．８３６平方メートル）基本重量の不織ファブリックに載置する。湿潤繊維を、６ｇの乾燥繊維が最終的に基体１平方フィート（０．０９３平方メートル）につき入手可能なように載置する。繊維を、熱を当てて乾燥させ、樹脂を熱活性化して複合ろ過材を形成する。結果として得られるろ過材は、６μｍの平均ポアサイズを有する。
【００４１】
複合ろ過材の表面抵抗率を、ＡＳＴＭ Ｄ４４９６に実質的に開示される方法により測定する。かくて、表面抵抗率を、試料の一方の端にクリップされた４枚の黄銅１ｘ１インチ（２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍ）のシート１組を用いて、１ｘ４インチ（２．５４ｃｍ×１０．１６ｃｍ）の試料で測定する。このテスト配置は、表面抵抗率測定のために１ｘ２インチ（２．５４ｃｍ×５．０８ｃｍ）の区分を与える。測定された抵抗率に、試料の幅を掛け、ゲージ長さで割る。表面抵抗率は、１０6オーム／平方よりも大きい。
【００４２】
本発明によるやはり６μｍ級のろ過材４試料を、ガラス繊維とポリビニルアセテート樹脂とのスラリー混合物を、前もって導電性炭素で被覆したポリエステル基材からなる不織基体上に湿式載置することにより同様に調製する。繊維層を乾燥させ、樹脂を熱活性化する。結果として得られるろ過材を、表面抵抗率について上記のようにテストする。試料の表面抵抗率は、１．８ｘ１０3、１．５ｘ１０3、３．９ｘ１０3および６．３ｘ１０3オーム／平方である。観察された導電率（もしくは低抵抗率）は、主として導電性基体によると思われる。本発明のろ過材は、導電性基体を含まないある媒体よりも高導電率を有する。
【００４３】
実施例２
この実施例は、本発明の実施態様による多孔質媒体の利点を説明する。繊維混合物の７５重量％のガラス繊維および２５重量％のステンレススチール繊維を含む水性スラリー混合物を、２μｍステンレススチール繊維２５ｇ、２μｍガラス繊維７５ｇおよび水２０００ｇを混合することにより調製する。結果として得られたスラリーを、スクリーン上に載置して層を形成する。繊維中の残留水を、繊維層を加熱することにより除去する。層の乾燥繊維を、ニードルフェルティングによりもつれ合わせ、もしくはからみ合わせる。媒体の表面抵抗率を、実施例１のようにして測定すると、１０6オーム／平方未満である。
【００４４】
実施例３
この実施例は、本発明の別の実施態様による多孔質媒体の利点を説明する。多孔質ガラス繊維媒体シートは、レーザーアーク噴霧被覆により被覆されたアルミニウムである。アルミニウム化媒体シートを、シートを切り裂いて未金属化ガラス繊維とブレンドすることにより再パルプ化する。金属化繊維の量を、繊維混合物の約２５重量％に保つ。結果として得られる混合物を、実施例２で検討されるような多孔質媒体に二次加工する。媒体の表面抵抗率を、実施例１のようにして測定すると、１０6オーム／平方未満であることがわかる。
【００４５】
参照した全特許の内容すべてが、本明細書に取り込まれる。
本発明をいくつかの実施態様に重点を置いて説明したが、実施態様の変法を用いてもよいこと、ならびに本発明を本明細書に具体的に記載されるものとは別の方法で実施してもよいことは、当業者には自明であろう。したがって、本発明には、上記特許請求項で定義される本発明の精神および範囲内に包含される全改変が含まれる。