(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素繊維製スクリムに、フッ素繊維の短繊維からなるウエッブを積層した後、ニードルパンチ処理し、しかる後、送り方向にストレッチ率が３〜１０％の緊張条件下で、３００℃以上の温度の熱処理を施すことを特徴とするバグフィルター用フェルト地の製造方法。
【請求項２】
該熱処理時間が、１０秒以上である請求項１に記載のバグフィルター用フェルト地の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境保護を目的とする排ガス集塵機に使用されるバグフィルターに関するもので、更に詳しくは、高温度下で長時間の使用に対し寸法安定性に優れるバグフィルター用フェルト地及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から都市ゴミ焼却用、産業廃棄物焼却用等の焼却炉から発生する煤煙からのダストの分離捕集の集塵装置には、バグフィルターが用いられ、その濾布には一般に織物やフェルト地が用いられている。かかる瀘布に要求される品質や性能は、発生するダストやガスの性状が、発生源の種類や構造、操業条件によって千差万別であり、その上、払い落とし機構の種類によっても瀘布への要求品質は異なるために、一概に決められないという問題がある。
【０００３】
しかし、一般に高い捕集効率を得たい場合には、機械的振動や逆気流型で代表される間欠式の払い落とし機構が採用されており、また、瀘布にはダスト離脱性を工夫したフェルト地タイプが用いられることが多い。
【０００４】
かかるフェルト地の素材としては、天然繊維も含まれた一般繊維の中から適切なものが選ばれて使用されているが、機械的特性、化学的特性、熱的特性などに優れる合成繊維が多く用いられている。かかる合成繊維としては、たとえばポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維等が一般に使用されている。
【０００５】
ところで、ニードルパンチ方式で短繊維を絡合して得られるフェルト地の場合、通気性は優れるが引張強力をはじめとする物理的特性が低いため機械的振動や、逆気流型の払い落とし機構を適用し難いといった欠点がある。この欠点を補うためにフィラメント糸や紡績糸からなる織物をスクリムと称し、該スクリムに短繊維を絡み合わせたフェルト地を使用している。即ち、通気量や引張強力を考慮し設計されたスクリムの上下にカードマシンから排出された短繊維ウエッブを積層しニードルパンチで絡合してフェルト地を得るものである。かかる方式で得たフェルト地は、優れた通気性と引張強力などの物理的特性に優れたものである。
【０００６】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、都市ゴミ、産業廃棄物焼却炉でのバグフィルター装置では、一般に２００℃以上の高温下でアルカリ性成分、酸性成分を含む排ガスが濾過されるため、それに用いられるバグフィルター用フェルト地には、濾過効率の他に高温下における耐熱性および耐薬品性の機能が必要であり、スクリムを構成する素材及び該スクリムに絡合せしめる短繊維の素材選定が重要になってくる。これらに対応する素材として、ポリアミド系繊維やポリイミド系繊維が検討されたが、、これらの繊維を用いたフェルト地は耐熱性が低いため、２００℃以上の高温度下における長時間の使用では、縦方向の伸びが発生し、寸法安定性が劣るという欠点があった。
【０００７】
本発明は、環境保護などを目的とする排ガスの集塵装置に使用されるバグフィルター用フェルト地における、かかる従来欠点、すなわち、高温度下における長時間の使用において寸法安定性が劣るという課題を解決し、瀘過効率、寸法安定性、耐薬品性に優れれたバグフィルター用フェルト地及びその製造方法を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために次のような手段を採用する。すなわち、本発明のバグフィルター用フェルト地の製造方法は、フッ素繊維製スクリムに、フッ素繊維の短繊維からなるウエッブを積層した後、ニードルパンチ処理し、しかる後、送り方向にストレッチ率が３〜１０％の緊張条件下で、３００℃以上の温度の熱処理を施すことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、従来の排ガス集塵装置に使用されるバグフィルターの上述課題に鑑み、バグフィルターを構成する濾布をフッ素繊維で構成することに着目して、かかるフッ素繊維製濾布で、かつ、高温での形態安定性を達成することについて、鋭意検討したところ、フッ素繊維製スクリムとフッ素繊維の短繊維ウエッブをニードルパンチ絡合してなる特定な性質を有するフェルト地が、意外にもかかる課題を一挙に解決することを究明したものである。
【００１０】
本発明のスクリムを構成するフッ素繊維としては、好ましくは９０％以上がフッ素原子を主鎖又は側鎖に１個以上有する繊維であればよいが、フッ素原子数の比率の高いものほど好ましい。なかでもポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）繊維が好ましく使用される。
【００１１】
すなわち、フッ素繊維は、一般に耐熱性が高く、酸やアルカリにも侵されにくく、耐薬品性にも優れているが、特にＰＴＦＥ繊維は、融点が３００℃以上と耐熱性が高く、連続使用可能温度も２６０℃以上と本発明には好適である。
【００１２】
かかるフッ素繊維製スクリムは、バグフィルター用フェルトにおける通気量や圧力損失などのフィルター特性と、引張強力、伸度および引裂強力などの機械的特性とを考慮して製造されるが、フッ素繊維のモノフィラメント糸、マルチフィラメント糸あるいは紡績糸などで構成された織物が使用される。なお、該モノフィラメント糸およびマルチフィラメント糸は、無撚であってもよいし、加撚集束したもの、好ましくは１５０〜２５０ T/m、さらに好ましくは１８０〜２００ T/m程度の撚数の織糸が使用される。かかる織物の組織としては、平織、綾織、朱子織りが、フィルター特性とフェルトの寸法安定性の面から好ましく使用される。かかる織物の織密度は、バグフィルターとしての性能に大きく影響するため通気量、引張強力、寸法安定性などを考慮した好ましい織密度が設計されるものである。このスクリムを使用することでバグフィルター用フェルトの寸法安定性が良好となるのである。
【００１３】
本発明のスクリムに絡み合せられるフッ素樹脂系短繊維としては、９０％以上がフッ素原子を主鎖又は側鎖に１個以上有する繊維であればいずれの繊維でも使用できるがフッ素原子数の比率の高いものほど好ましく融点の高いポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）繊維を使用することが好ましい。また本発明の効果を損なわない範囲で他のポリマー、添加剤を混合した繊維でも良く繊維の混繊でも良い。フッ素樹脂系繊維は耐熱性があり、特にＰＴＦＥ繊維は融点が３００℃以上と耐熱性が高く、連続使用可能温度も２６０℃以上である。また摩擦係数が低いことからダストの離脱性が良好であるとの特徴がある。
【００１４】
このスクリムに絡み合わせるフッ素樹脂系短繊維としては、繊度が１．０ｄ〜１０ｄ、繊維長が２０〜１５０ｍｍ程度の範囲の短繊維を使用することが絡み合せ状態が良好となり寸法安定性の面から好ましい。
【００１５】
この様に、フッ素樹脂系繊維を用いてスクリムと短繊維からフェルト地を構成することにより耐熱性，耐薬品性に優れ、また短繊維をウエッブに形成した後絡み合せると十分に絡み合わさるので寸法安定性が良好となり好ましく、濾過効率も良好で高温度下での長時間使用に対し寸法安定性に優れるバグフィルター用フェルト地を得ることができるのである。
【００１６】
本発明で言うホットストレッチ率とは、ある温度下における伸び率を示すもので、寸法安定性の指標となるものである。バグフィルター用に用いるフェルトのホットストレッチ率は、２３０℃の温度下において１．０％以下とするのが好ましく、これより高いと寸法安定性が劣り縦方向の伸びのため実用面で問題が生じる恐れがある（都市ゴミ焼却炉では２００℃〜２２０℃でバグフィルターが運転されている）。本発明においては、上記効果をより一層発現させるため、０．５％以下である。
【００１７】
乾熱収縮率とは、ある温度下におけるフリーの状態での熱寸法安定性を示すものである。バグフィルター用に用いるフェルトの乾熱収縮率は、２３０℃の温度下において５％以下とするのが好ましく、これより高いと収縮によりバグフィルターを保形するリテーナーにフェルト地が密着する恐れがある。この様になるとダスト払い落し効果の低下や交換時にリテーナーとバグフィルター用フェルト地の分離がしにくいなど実用面で問題が生じる恐れがある。更に好ましくは、３％以下である。
【００１８】
前記のごとき耐熱性、耐薬品性、フィルター特性が良好で高温度下で長時間の使用に対し寸法安定性に優れるバグフィルター用フェルト地はつぎの製造法で得られる。
【００１９】
フッ素樹脂系繊維からなるスクリムの上下にフッ素樹脂系短繊維からなる短繊維ウエッブをニードルパンチ方式で絡み合わせてフェルト地を得る方法である。ニードルパンチ方式で絡み合わせることにより寸法安定性が優れるが、ニードルパンチの条件（針密度、針深さなど）が甘いと短繊維の絡みが弱く寸法安定性が劣り、フェルト表面に毛羽状繊維が発生しフィルターとして使用した時のダスト離脱性が悪くなり好ましくない。一方、過酷な条件ではニードルでのスクリム繊維が切断しフェルト地強力の低下や短繊維の絡み過ぎによる通気量の低下などフィルター用フェルト地としての機能を低下せしめる。適性なニードルパンチの条件はスクリムの仕様（織密度、繊維形態、繊維太さなど）及び短繊維の仕様（繊度、繊維長など）さらには短繊維の量（フェルト目付）などにより異なり、適宜設定されるものである。
【００２０】
この様にして得られたフェルトを熱処理することが、本発明のフェルト地では必須である。すなわち、かかる熱処理することによって、高温度下での寸法安定性が更に向上するのである。
【００２１】
すなわち、かかる熱処理温度は３００℃以上とするのが寸法安定性の面から必要で、３３０℃以上の温度とするのが好ましい。処理時間は１０秒以上の条件下で行うのが寸法安定性の面から好ましい。この高温処理条件は、特に、本発明のＰＴＦＥ系繊維からなるフェルトに適用でき、有効な熱セットが与えられるものである。また、ゴミ焼却炉のバグフィルター使用条件の２００℃以上の高温下で使用されるバグフィルターにおいて運転トラブルによる温度異常が発生した場合にフェルト地が受ける瞬間的な高温（例えば２６０〜２８０℃）にも対応させることができるようにするためである。
【００２２】
かかる熱処理方法においては送り方向に緊張状態で行う方法が採用される。通常の製造プロセスで採用される熱処理方法でいう、たとえばフリーの状態で行う方法、オーバーフィードの状態で行う方法などの場合の、フリーとかオーバーフィードは、いずれも送り方向に対して規定しているものであるが、本発明では、特にその送り方向に緊張状態で行う方法を採用するものである。かかる送り方向に緊張状態で行うことによって、前記フェルト地のホットストレッチ率を２３０℃の温度下において、０．５％以下にすることができたものである。かかるホットストレッチ率とするためには、該緊張条件として、ストレッチ率を３〜１０％の範囲内の緊張状態で、前記３００℃以上の高温下で熱処理するものである。かかる特定条件下での緊張熱処理によって、初めてホットストレッチ率のみならず寸法安定性と乾熱収縮率をも制御することに成功したものである。
【００２３】
本発明においては、スクリム及び該スクリムに絡める繊維のいずれもがフッ素樹脂系繊維で構成されているためフェルト面が均一なフェルト地が得られる。
【００２４】
前記のようにして得られたフェルト地は優れた耐熱性と耐薬品性を有すると同時に高温度下での寸法安定性に優れるためバグフィルター用として使用すると、焼却排ガスからダストを濾過する際に焼却排ガスの高温が作用したり、アルカリ性や酸性等の物質が作用したりしても伸び、縮み、熱劣化、による破損することがなく長期の使用ができるものである。
【００２５】
【実施例】
以下実施例により本発明を説明する。なお、実施例に記述した諸物性の評価法はつぎのとおりである。
【００２６】
（１）通気量
ＪＩＳ  Ｌ−１０９６に基づいて測定した。
【００２７】
（２）引張強力
ＪＩＳ  Ｌ−１０９６に基づいて測定した。
【００２８】
（３）ホットストレッチ率
５ｃｍ幅の試料に１ポンドの荷重をかけて２０ｃｍのマークをいれる。次に荷重をかけたまま２３０℃の温度で３時間処理した後の長さを測定（Ｌ1 ）し次の式により求めた。
【００２９】
ホットストレッチ率（％）＝［（２０−Ｌ1 ）／２０］×１００
（４）乾熱収縮率
もとの寸法（２０ｃｍ）に対する２３０℃の温度で２４時間処理した後の寸法（Ｌ2 ）から次式に従って求めた。
【００３０】
乾熱収縮率（％）＝［（２０−Ｌ2 ）／２０］×１００
実施例１
次に示した条件でスクリムを製織した。
【００３１】
原糸として、４００Ｄ−６０ＦのＰＴＦＥ繊維（東レ・ファインケミカル株式会社製焼結体フッ素繊維）を綾織り組織で、縦糸を６６本／インチ、緯糸を６４本／インチの織密度に製織した。なお、経糸、緯糸共に撚数は、１９０ T/mの織糸を使用した。このスクリムの特性はつぎのとおり、バグフィルター用スクリムとして好ましいものであった。
【００３２】
0003702499.tif 000002
次に、平均繊維長７０mm、平均繊度６．７デニールのＰＴＦＥ繊維（東レ・ファインケミカル株式会社製焼結体フッ素繊維）の短繊維をカードマシンで開繊し、クロスラッパーで目付３００ｇ／ｍ2 のウエッブに形成した。このウエッブを先に得たスクリムの片面に積層した後、針密度５０本／cm2 、針深さ１０mmのニードルパンチ条件で、仮ニードルパンチ加工をし、続いてスクリムの反対面についても同様に、目付３００ｇ／ｍ2 の該ウエッブを積層した後、仮ニードルパンチ加工し、次いで、片面づつ交互にニードルパンチ加工を施して針密度３００本／cm2 のバグフィルター用フェルト地を形成した。このフェルトは、目付８４０ｇ／ｍ2 、厚み１．０５mm、密度０．８００g/cm3 であった。
【００３３】
次に、該フェルト地を、３３０℃×３０秒、ストレッチ率３％の緊張熱セット熱処理を行って、バグフィルター用フェルト地を得た。
【００３５】
比較例１
実施例１で得たフェルト地をフッ素繊維製ミシン糸を用いて縫製し、緊張しないでフリーとする他は実施例１と同一条件で熱処理して、得られたバグフィルター用フェルト地を比較品とした。
【００３６】
比較例２
ポリイミド系繊維からなるバグフィルター用フェルト地をフッ素繊維製ミシン糸を用いて縫製して作成し、比較品とした。
【００３７】
上記実施例１で作成したフェルト地と比較例１〜２のフェルト地についてホットストレッチ率及び乾熱収縮率の熱的特性、さらに機械的特性フィルター特性についてそれぞれ評価をした。これらの結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
0003702499.tif 000003
表１のように、実施例１のものはホットストレッチ率と乾熱収縮率が低く寸法安定性が良好である。また、通気量はバグフィルター用フェルト地として好ましい１０〜１７（cc/ cm2 ・ｓ）の範囲にあり引張強力もバグフィルター用フェルト地として好ましいものであった。
【００３９】
一方、比較例２のものは、実施例１のものに比べホットストレッチ率、乾熱収縮率が共に高く耐熱寸法安定性が劣るものであった。比較例１のものは、実施例１のものに比べ、ホットストレッチ率が極端に高く、耐熱寸法安定性が著しく劣るものであった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、耐熱性、耐薬品性はもとより、熱寸法安定性に優れかつフィルター特性に優れたバグフィルター用フェルト地を提供することができ、かかるフェルト地から得たバグフィルターは、焼却排ガスからダストを濾過する際に焼却排ガスの高温や、アルカリ性および酸性等の物質に対しても劣化することがなく、長期の使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この図は、本発明のバグフィルター用フェルト地の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：バグフィルター用フェルト地
２：短繊維
３：スクリム
【図１】
0003702499.tif 000004