(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基布にフェルトが一体成型されてなるフィルターにおいて、基布が、フッ素系樹脂にブロックドポリイソシアネート化合物及びフェノールノボラック化合物を配合した加工剤Ａで処理された基布であり、基布と一体成型されたフェルトが、無機微粒子、次いでフッ素系樹脂にフッ素化ウレタン化合物を配合した加工剤Ｂで処理されてなることを特徴とする耐酸性フィルター。
【請求項２】
無機微粒子がアルミナである請求項１記載の耐酸性フィルター。
【請求項３】
アルミナが羽毛状アルミナである請求項２記載の耐酸性フィルター。
【請求項４】
基布がメタ型アラミド繊維からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐酸性フィルター。
【請求項５】
フェルトがメタ型アラミド繊維からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐酸性フィルター。
【請求項６】
メタ型アラミド繊維が立体捲縮繊維である請求項５記載の耐酸性フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐酸性フィルターに関し、さらに詳しくは都市ゴミ焼却炉の排ガス、工場排気ガス等の排ガス中の微粒子を捕集するバッグフィルター等に利用される耐酸性フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、集塵用フィルターとして種々のフィルターが知られている。一般に集塵用フィルター用繊維として、よく利用されているのは金属繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等であるが、特にメタ型アラミド繊維がよく利用されている。メタ型アラミド繊維は、耐熱性に優れ、それを活かし、例えば都市ゴミ焼却炉などの排ガス中の微粒子などを捕集するバッグフィルター用素材として、高温状態で暴露される分野で広く使用されている。しかしながら、排ガス中には硫酸ミスト、塩酸ミストなどが含有されており、長期間高温状態で運転されるため、濾過布が劣化し、途中でバッグが破損するなどのトラブルが発生することがある。そこで、耐熱耐薬品性フィルターとして、耐熱性基布にフッ素系樹脂、シリコン樹脂、コロイダルアルミナ等を付着せしめてフィルターの耐熱性、耐薬品性、耐久性等を向上させる提案がされている。例えば「ガラス繊維などの無機質繊維クロスにシリコン、四フッ化エチレン樹脂、グラファイトなどのフィルター用処理をするに際して、予めコロイダルアルミナによる処理を施しておくか又はシリコン、四フッ化エチレン樹脂、グラファイトなどの処理と同時にコロイダルアルミナによる処理も行うことにより該クロスに対し、０．０３〜５重量％の範囲でアルミナを該クロスに付着せしめてなるようにした高温用フィルタークロスの処理方法。」（特公昭４７−１４８６６号公報）、「全芳香族ポリアミド繊維及び布帛をフッ素系樹脂エマルジョンで処理し該フッ素系樹脂被膜を付与したことを特徴とする改良された全芳香族ポリアミド繊維及び布帛。」（特開昭５６−１０７０７３号公報）、「芳香族ポリアミド繊維からなる繊維構造物の繊維表面が硅素、アルミニウム、リチウムの酸化物からなる群から選ばれた１以上の化合物と弗素系樹脂とで被覆されてなる耐薬品性濾材。」（特開昭６１−１４９２１７号公報）等が開示されている。しかし、これらの技術をもってしても耐熱性、耐薬品性、耐久性等は万全ではない。そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、本発明に至ったものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の事情を背景としてなされたものである。本発明の目的は、苛酷な酸性雰囲気中において、耐熱性、耐薬品性、耐久性等がより優れた耐酸性フィルター、特にバグフィルター用として好適な耐酸性フィルターを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、「（請求項１）基布にフェルトが一体成型されてなるフィルターにおいて、基布が、フッ素系樹脂にブロックドポリイソシアネート化合物及びフェノールノボラック化合物を配合した加工剤Ａで処理された基布であり、基布と一体成型されたフェルトが、無機微粒子、次いでフッ素系樹脂にフッ素化ウレタン化合物を配合した加工剤Ｂで処理されてなることを特徴とする耐酸性フィルター。
（請求項２）無機微粒子がアルミナである請求項１記載の耐酸性フィルター。
（請求項３）アルミナが羽毛状アルミナである請求項２記載の耐酸性フィルター。
（請求項４）基布がメタ型アラミド繊維からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐酸性フィルター。
（請求項５）フェルトがメタ型アラミド繊維からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐酸性フィルター。
（請求項６）メタ型アラミド繊維が立体捲縮繊維である請求項５記載の耐酸性フィルター。」である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
基布あるいはフェルトを構成する繊維は、耐熱性フィルター用として従来知られている繊維であり、例えば炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、有機耐熱性繊維などである。有機耐熱性繊維としては、メタ型アラミド繊維、ポリフェニレントリアゾール繊維、ポリオキシジアゾール繊維、ポリイミド繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維などがある。ここでメタ型アラミドとは、メタ型芳香族ジアミンとメタ型芳香族ジカルボン酸との反応により生成するポリマーあるいはそのコポリマーである。好ましく用いられる繊維は、例えばメタフェニレンジアミンとイソフタル酸ジクロライドとの反応により生成するポリメタフェニレンイソフタルアミドを主成分とするポリマーからなる繊維である。基布は織物でも編物でも不織布でもよいが、通常スクリムの形態で用いることが多い。
【０００６】
フェルトを構成する繊維としては、予め捲縮が付与されている繊維が使用されるが、メタ型アラミド繊維の場合には、機械的に捲縮を付与したものより、例えば繊維の製造時に繊維横断面内に熱収縮特性の異方性を付与し、次いで弛緩熱処理して捲縮を発現させた立体捲縮繊維が好ましい。通常の機械捲縮繊維の場合には、繊維に挫屈などの物理的なダメージが大きく、酸雰囲気で且つ高湿度雰囲気に暴露されると、該ダメージ部（通常は捲縮部）から劣化が進行しやすくなって耐酸性、耐久性等が低下するが、立体捲縮繊維では、この様なダメージ部の形成がなくなり、酸・湿度雰囲気中の劣化がさらに緩和されるので好ましいものである。
【０００７】
次ぎに基布の加工及びフェルトの加工に適用するフッ素系樹脂は、四フッ化エチレン（略称：ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル共重合体（略称：ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体などである。これらのフッ素系樹脂を微粒子化し、水に分散させたディスパージョンを表面処理剤として使用する。
【０００８】
基布の加工に際して、このフッ素系樹脂に架橋成分として添加されるブロックドポリイソシアネート化合物は、ポリイソシアネート化合物とブロック化剤との付加物であり、加熱によりブロック成分が遊離して活性なポリイソシアネート化合物を生じるものである。ポリイソシアネート化合物としては、例えばトリレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート等のポリイソシアネート、あるいはこれらのポリイソシアネートと、活性水素原子を２個以上有する化合物、例えばトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等とをイソシアネート基（−ＮＣＯ）とヒドロキシル基（−ＯＨ）の比が１を越えるモル比で反応させて得られる末端イソシアネート基含有のポリアルキレングリコールアダクトポリイソシアネートなどである。特にトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネートが優れた性能を発現するので好ましい。
【０００９】
ブロック化剤としては、例えばフェノール、チオフェノール、クレゾール、レゾルシノール等のフェノール類、ジフェニルアミン、キシリジン等の芳香族第２級アミン類、フタル酸イミド類、カプロラクタム、バレロラクタム等のラクタム類、アセトキシム、メチルエチルケトンオキシム、シクロヘキサンオキシム等のオキシム類あるいは酸性亜硫酸ソーダ等を用いる。
【００１０】
本発明にかかる加工剤Ａには、さらに耐熱性を有するフェノールノボラック化合物を添加配合するが、これは次式（化１）で表されるクレゾールノボラック型エポキシ化合物が特に好ましい。
【００１１】
【化１】
0003678476.tif 000002
【００１２】
上記（化１）を満足する化合物としては分子量１２００〜１３００、エポキシ価４．０〜４．５ｅｑ／ｋｇのものが好ましい。
【００１３】
加工剤Ａ中の、ブロックドポリイソシアネート化合物及びフェノールノボラック化合物の合計の配合量は、フッ素系樹脂固形分に対し１０〜２０重量％が適当である。１０重量％未満では、繊維に対する固着性が低下して使用時の耐久性が低下しやすい。一方２０重量％を越えると、フッ素系樹脂固形分量が相対的に減少し、本来の耐酸性能を発揮し難くなる。ブロックドポリイソシアネート化合物とフェノールノボラック化合物との重量比率は、１／１〜４／１、特に２／１程度が好ましい。
【００１４】
これらを配合した加工剤Ａの付着量は、基布繊維重量に対し５〜１５重量％が適当である。５重量％未満では、繊維表面に均一に付着させることが難しくムラとなりやすく、その部分から劣化する。一方１５重量％を越えると、耐酸性は向上するが、基布が硬くなって柔軟性に欠け、フェルト成形時のニドールパンチが困難となり、良好な耐酸性フィルターが得難くなる。
【００１５】
次に、フェルトの耐酸加工に使用する無機微粒子としては、アルミナ、シリカ、ジルコニウム等を用いることができるが、特にアルミナゾルが好ましい。アルミナゾル以外の無機微粒子でも効果はあるが、処理後の加工布の硬さが増加するなどの問題を生ずる。ここでいうアルミナゾルとは、５〜２００ｍμのコロイドの大きさを有するアルミナ水和物であり、重合粒子が水中の陰イオンを安定剤として分散している懸濁液（サスペンジョン）である。特に、羽毛状粒子の集合体が好ましい。この羽毛状粒子の１個は約６０万個のアルミナが重合してできたものであり、それだけ耐熱性、耐薬品性に優れている。陰イオンが粒子の表面及びその近傍に配位され、コロイドに安定性を付与している弱酸性懸濁液である。粒子形状は、羽毛状だけではなく、球状のものでも用いることができる。
【００１６】
この無機微粒子の付着量は、繊維重量に対し１０〜２５重量％が適当である。１０重量％未満では耐酸性能が充分発現しない場合がある。一方２５重量％を越えると、フィルターが硬くなって折り曲げたときにクッラックが生じやすい、フェルトとしての通気性が低下しやすい等、フィルターとしての品位に問題が生じやすくなる。
【００１７】
無機微粒子で処理されたフェルトは、次いで、前述したフッ素系樹脂にバインダー成分としてフッ素化ウレタン化合物を配合した加工剤Ｂで処理されるが、ここで使用されるフッ素化ウレタン化合物とは、脂肪族イソシアネートとパーフルオロアルキル基を構造中に有する活性水素化合物との縮合反応物を主成分とするウレタン化合物であり、下記構造式（化２）で表されるものを例示することができる。
【００１８】
【化２】
0003678476.tif 000003
【００１９】
式中、Ｒはアルキル基、好ましくは炭素数１〜５のアルキル基を表し、Ｒｆはパーフルオロアルキル基、好ましくは炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。また、ｎは１〜８の整数である。
【００２０】
この様なフッ素化ウレタン化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート化合物と、β−パーフルオロアルキルエチルアルコール等のパーフルオロアルキル基を含有する活性水素化合物及び脂肪族アルコールとの反応生成物を主成分とするウレタン化合物を例示することができる。前記フッ素系樹脂とこのフッ素化ウレタン化合物との配合割合は、固形分比率で７：３〜４：６、特に約１：１が最も良好な性能を示し好ましい。このバランスが崩れて上記範囲外になると、加工樹脂被膜の硬さが硬くなりすぎたり、フェルトへの付着性が低下しやすくなる。
【００２１】
加工剤Ｂの付着量（フッ素系ビニル重合体とフッ素化ウレタン化合物との合計量）は、繊維重量に対して５〜１２重量％が適当である。５重量％未満では均一に付着させることが困難となり、フッ素系樹脂の付着が少ない部分から劣化しやすくなるため充分な耐酸性能が得られない場合がある。一方、１２重量％を超える場合には、フェルト硬度が高くなりすぎてバッグ縫製時にトラブルが発生しやすくなる。
【００２２】
次に本発明の製造方法について例示する。先ず、基布に、フッ素系樹脂に架橋成分としてブロックドポリイソシアネート化合物及びクレゾールノボラック型エポキシ化合物を添加した加工剤Ａを付与して乾燥・熱処理し、それに繊維のカット綿を配し、ニードルパンチングを行い基布と一体化したフェルトを作る。次いで、羽毛状アルミナのアルミナゾル（濃度、約１０％）に含浸し、１０５〜１５０℃で乾燥後、１９０〜２１０℃で熱処理を行い、引き続き、フッ素系樹脂にフッ素化ウレタン化合物を添加配合した加工剤Ｂ（濃度１０〜２０％の水分散液）中に含浸処理し、マングルで絞り、１０５〜１５０℃で乾燥し、次いで１９０〜２１０℃で熱処理を行うことにより、適度な硬さと樹脂付着量を有する耐酸性フィルターを得る。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。なお、実施例における性能評価は下記の方法で実施した。
【００２４】
＜耐酸性評価＞
耐酸性フィルターサンプルを、７％硫酸水溶液中に浸漬し、８０ｍｍＨｇの減圧雰囲気中で３時間保持し、耐酸性フィルターのフェルト内部まで均一に硫酸を浸透させる。その後、取り出し、表面に付着した硫酸を軽く拭き取り、そのまま、２００℃の熱風乾燥機中で１時間保持した。この処理前後での、フェルトの強度変化から耐酸性能を評価した。
【００２５】
＜フェルト硬さ＞
耐酸性フィルターサンプルを巾１０ｍｍにカットし、長さ５ｃｍのスパンを有する支持台の上に置き、その中央部に１０ｇの荷重を置いたときの撓み量（ｍｍ）を測定して硬さを判定した。
【００２６】
［実施例１〜８、比較例１〜３］
メタ型アラミド繊維（商品名：コーネックス、帝人株式会社製）からなるスクリム；タテ、ヨコとも１０００デニール（撚り数；１２０回／ｍ）の繊維からなる平織りメッシュ状織物（タテ、ヨコとも、１５本／インチ）を、ＰＴＦＥ水分散液（商品名：ＡＤ−１、旭硝子株式会社製、濃度６０％）１００ｇに、ブロックドポリイソシアネート水分散液（商品名：プロミネートＸＣ９４５、武田薬品工業株式会社製、濃度３９％）２０ｇとフェノールノボラックエポキシ化合物水分散液（商品名：ＥＭ１２５、ナガセ化成株式会社製、濃度２５％）１５ｇを添加配合した加工剤Ａ中に浸漬、絞りを繰り返し、樹脂分を繊維重量対比表１記載の量付着させ、１４０℃で乾燥した後、１９０℃で２分間熱処理を行った。
【００２７】
次いで、このスクリムを基布として、その両側に、機械捲縮を付与したメタ型アラミド繊維（商品名：コーネックス、帝人株式会社製）の、単糸繊度２デニール、繊維長７６ｍｍのカット綿を、目付け５００ｇ／ｍ2 となるように配し、ニードルパンチングを行い、基布と一体化したフェルトを作製した。
【００２８】
次に、このフェルトを羽毛状アルミナゾルの水分散液（商品名：ＡＳ−２００，日産化学株式会社製、濃度１０％）中に浸漬、絞りを行い、１５０℃で乾燥させた後、２００℃で熱処理を行い、羽毛状アルミナを繊維重量に対し表１記載の量付着させた。次いで、ＰＴＦＥ水分散液（商品名：ＡＤ−１、旭硝子株式会社製、濃度６０％）８５重量部にフッ素化ウレタン化合物水分散液（商品名：ＡＧ３００１、旭硝子株式会社製、濃度２０％）２５５重量部を配合し水４１５重量部で稀釈した加工剤Ｂ中に浸漬、絞りを行い、１５０℃で乾燥、引き続き２００℃で熱処理を行い、繊維重量に対して表１記載の量付着させた。結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0003678476.tif 000004
【００３０】
［実施例９〜１２、比較例４〜６］
実施例１で用いたと同じ基布の両側に、２６０℃で熱セット後３１０℃で弛緩熱処理して立体捲縮を発現させたメタ型アラミド繊維（商品名：コーネックス、帝人株式会社製）の、単糸繊度２デニール、繊維長７６ｍｍのカット綿を、目付け５００ｇ／ｍ2 となるように配し、ニードルパンチングを行い、基布と一体化したフェルトを作製した。
【００３１】
次に、このフェルトを実施例１と同様に処理して羽毛状アルミナゾル及び加工剤Ｂを繊維重量に対して表２に記載の量付着させた。結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
0003678476.tif 000005
【００３３】
【発明の効果】
本発明の耐酸性フィルターは、より苛酷な高温酸性雰囲気においても、優れた耐熱性、耐薬品性、耐久性等を示すので、都市ゴミ焼却炉の排ガス、工場排気ガス等の排ガス中の微粒子を捕集するバッグフィルター等に好適に使用することができる。