(57)【要約】【課題】煤塵払い落とし性に優れ、通気性が良好で、層間剥離が発生しないフィルターメディア、及び該フィルターメディアを容易に製造する製造方法を提供する。【解決手段】不織布または織物である基材層と、フィブリットと短繊維とが混在しかつフィブリットの一部が溶融または軟化している短繊維層からなり、該基材層と該短繊維層とが融着しているフィルターメディアとする。また、フィブリットと短繊維とを含むスラリーを不織布または織物の上に直接抄紙した後、これを加熱プレスする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布また織編物である基材層と、フィブリットと短繊維とが混在しかつフィブリットの少なくとも一部が溶融または軟化している短繊維層からなり、該基材層と該短繊維層とが融着していることを特徴とするフィルターメディア。
【請求項２】
フィブリットが溶融または軟化してフィルターメディア表面でフィルム状となっている請求項１記載のフィルターメディア。
【請求項３】
フィブリットがアラミドフィブリッドである請求項１記載のフィルターメディア。
【請求項４】
短繊維が液晶性高分子からなる短繊維である請求項１記載のフィルターメディア。
【請求項５】
短繊維がアラミド短繊維である請求項１記載のフィルターメディア。
【請求項６】
短繊維がアラミドパルプである請求項５記載のフィルターメディア。
【請求項７】
短繊維層において、フィブリット：短繊維の重量比率が２５〜５０：５０〜７５である請求項１〜６のいずれかに記載のフィルターメディア。
【請求項８】
フィブリットと短繊維とを含むスラリーを不織布または織物の上に直接抄紙した後、これを加熱プレスすることを特徴とするフィルターメディアの製造方法。
【請求項９】
フィブリットがアラミドフィブリッドである請求項８記載のフィルターメディアの製造方法。
【請求項１０】
スラリー中の、フィブリット：短繊維の重量比率が２５〜５０：５０〜７５である請求項８または９に記載のフィルターメディアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルターメディア及びその製造法に関し、特に工業的ガス流のような流れから固体をろ過する有益なフィルターメディア及びその製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、固体粒子を含む含塵ガスから固体粒子（ダスト）を分離する作業が色々な場所で行われている。このための集塵装置としては、各種のものがあるが、大別すると動力集塵装置、慣性力集塵装置、遠心力集塵装置、洗浄集塵装置、濾過集塵装置、電気集塵装置などに分けられる。このうち都市ゴミ焼却炉、産業廃棄物焼却炉などではこれまで電気集塵装置が多く使用されてきたが、この方式では集塵効率がガス温度で３００℃前後が最も良好であるが、この温度ではダイオキシン類の発生（再合成）があり、廃棄物処理法で集塵機の入り口のガス温度が２００℃以下に義務づけられ、この影響もあってこの分野でも濾過集塵装置が、集塵・濾過効率が高い、設備コストが比較的低廉、集塵効率が温度に大きく影響されないなどといったメリットも大きく、バグフィルターが主流になってきている。
【０００３】
この濾過集塵装置の心臓部はバグフィルターであり、その濾布には織物やフェルト地が用いられている。中でも排気濃度の低減、電気集塵機の置き換えからくるろ過面積の低減、高速化などからフェルト地の使用が増えてきている。更に、一般にバグフィルター方式の集塵装置ではバグフィルターに付着した煤塵を、機械的振動や逆気流方式の間欠的払い落とし装置を使用して払い落とすことにより、フィルターの使用期間を延長し得るが、フェルト地のみから構成される濾布では煤塵が内部まで浸透し、十分な払い落としができないという問題がある。
【０００４】
そこで高い煤塵払い落とし性を有する濾過布を形成するためにこれまで様々な方法が検討されている。代表的な方法は、繊維構造物にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の延伸皮膜を接着し、濾過布とする方法が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、上記の方法により得られた濾過布は、延伸皮膜と繊維構造物との接着性に劣るため、それらの間で剥離し易いという問題がある。また、これを補うため特殊な接着加工を必要とするだけでなく、ポリテトラフルオロエチレンの皮膜形成を別に行う必要があるため、その製造においては作業が煩雑になり、コストも非常に高くなるという問題がある。
【特許文献１】特開２０００−１４０５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記背景技術を鑑みなされたもので、その目的は、煤塵払い落とし性に優れ、通気性が良好で、層間剥離が発生しないフィルターメディア、及び該フィルターメディアを容易に製造する製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を達成するため検討を重ねた結果、２層構造からなり、一方の層に溶融または軟化の熱特性の異なる繊維を組合わせて加工した繊維層としたとき、煤塵払い落とし性と通気性が共に優れたフィルターメディアが得られることを見出した。
【０００８】
かくして、本発明によれば、「不織布また織編物である基材層と、フィブリットと短繊維とが混在しかつフィブリットの少なくとも一部が溶融または軟化している短繊維層からなり、該基材層と該短繊維層とが融着していることを特徴とするフィルターメディア」、及び、「フィブリットと短繊維とを含むスラリーを不織布または織物の上に直接抄紙した後、これを加熱プレスすることを特徴とするフィルターメディアの製造方法」が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のフィルターメディアは、表面が平滑であることにより煤塵払い落とし性に優れているだけでなく、剥離の問題がなく、さらに繊維層には溶融または軟化していない繊維が混在しているため通気性も良好であり、バグフィルターなどに特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本は発明のフィルターメディアは、不織布また織編物である基材層と、短繊維とフィブリットとが混在しかつフィブリットの少なくとも一部が溶融または軟化している短繊維層からなり、該基材層と該短繊維層とが融着していることが肝要である。
【００１１】
すなわち、フィブリットは微細繊維を有することで、短繊維と、基材層をなす不織布または織編物を構成する繊維とをつなぐバインダー機能を有し、さらに該フィブリルが少なくとも一部で溶融または軟化していることによって、それらの結合をより強固なものにしている。しかも、フィルターメディア表面においては溶融または軟化して短繊維が露出する量を少なくし平滑な表面にしているため、煤塵払い落とし性を向上させることができる。かかる観点から、フィブリットはフィルターメディア表面でフィルム状となっていることがより好ましい。一方で、短繊維層に短繊維が存在することにより、フィブリットが溶融または軟化しても完全に短繊維層の目が詰まることがなく、十分な通気性を確保することができる。
なお、ここで「フィルム状となっている」とは、フィルターメディアを走査型顕微鏡により３５００倍で観察したときにフィブリットが繊維形状で確認されないことをいう。
【００１２】
また、本発明において短繊維としては、分子配向度の高い液晶性高分子繊維が好ましく、特に芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維が強度、耐熱性の点から適している。
【００１３】
上記の芳香族ポリアミド繊維としては、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド、ポリ−ｐ−ベンズアミド、ポリ−ｐ−アミドヒドラジド、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド−３，４−ジフェニルエーテルテレフタルアミドなどを紡糸して繊維化したものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
芳香族ポリエステルは芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸などのモノマーを組み合わせて、組成比を変えて合成される。例えばｐ−ヒドロキシ安息香酸と２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸との共重合体が挙げられるが、これに限定されるものではない。芳香族ポリエステル繊維は、このようなポリマーを紡糸して繊維化したものである。
【００１５】
ポリベンザゾール繊維はポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）ホモポリマー、および実質的に８５％以上のＰＢＯ成分を含みポリベンザゾール類とのランダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマーを紡糸して繊維化したものである。
【００１６】
本発明において溶融または軟化していない繊維としては、以上に述べた剛直な分子構造を持つ繊維をリファイナーやビーター、ミル、高圧ホモジナイザー、摩砕装置などの装置により高度にフィブリル化させたものが好ましい。具体的なフィブリル化の程度としては、比表面積で３〜２０ｍ２／ｇが好ましく、５〜１５ｍ２／ｇがより好ましい。
【００１７】
一方、本発明においてフィブリッドとは、湿式抄造工程において、バインダー性能を有する微小のフィブリルを有する薄葉状、鱗片状の小片、又は、ランダムにフィブリル化した微小短繊維の総称であり、例えば、ＷＯ２００４／０９９４７６Ａ１パンフレット、特公昭３５−１１８５１号公報、特公昭３７−５７３２号公報などに記載された方法により、有機系高分子重合体溶液を該高分子重合体溶液の沈澱剤と剪断力の存在する系において混合することにより製造されるフィブリッドや、あるいは、特公昭５９−６０３号公報に記載された方法により、光学的異方性を示す高分子重合体溶液から成形した分子配向性を有する成形物に叩解などの機械的剪断力を与えてランダムにフィブリル化させたフィブリッドを用いるものが好ましい。中でもＷＯ２００４／０９９４７６Ａ１パンフレットに記載されたアラミドフィブリットは、１２０〜１６０℃の低温でも加熱プレスでフィルム状となり、前述した煤塵払い落とし性に優れたフィルターメディアを容易に得ることができ、それでいてフィルターとして用いて加熱プレス温度以上の高い温度にも耐えられる点でより好ましい。なお、本発明においては、フィブリッドは紡糸工程を経ずに得られるという点において前記の短繊維とは異なるものである。
【００１８】
さらに、本発明のフィルターメディアは、基材層を有しており、これが不織布または織物で構成されていることにより、通気性をさらに良くするだけでなく、フィルターメディアとして十分な強度を与える上で重要な役割を果たしている。
【００１９】
上記に基材層の形態としては不織布、織編物のいずれでも良い。上記の基材層を構成する繊維としてはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド、メタ型ポリアミド、パラ型ポリアミドなどの芳香族ポリアミド、などを主成分とする繊維や、ガラス繊維、炭素繊維があげられる。中でも加熱プレス時の耐熱性の面から、芳香族ポリアミド、ガラス繊維、炭素繊維が好ましい。また、この基材層の目付けは６０〜５００ｇ／ｍ２が好ましく、目付けが６０ｇ／ｍ２以下であると機械的強度が低下する傾向にあり、５００ｇ／ｍ２以上であると通気度が低下する傾向にある。
【００２０】
以上に説明した本発明のフィルターメディアは次の製造方法により容易に製造することができる。すなわち、フィブリットと短繊維とを含むスラリーを不織布または織物の上に直接抄紙した後、これを加熱プレスする製造方法である。
【００２１】
より具体的には、まず、フィブリッドと短繊維とを水などに分散させたスラリーを作製する。離解機などの公知の撹拌装置を用いて十分に離解することにより、均一に分散したスラリーを得ることができる。
【００２２】
本発明者らが検討したところ、前述したＷＯ２００４／０９９４７６Ａ１パンフレットに記載された方法で得られたアラミドフィブリッドは、湿潤時は高いバインダー性能を有しているものの、一度乾燥したアラミドフィブリッドは、再度水などに均一に分散させても十分なバインダー効果を発揮させるのが難しくなる。よって、上記アラミドファイブリッドは前記スラリー製造時まで湿潤状態で保存するのが好ましい。
【００２３】
この繊維層におけるフィブリッド及び短繊維の割合はそれぞれ２５〜５０重量％、５０〜７５重量％が好ましい。フィブリッドが２５重量％より小さく、短繊維が７５重量％を超えるの場合、バインダー効果が不十分であり短繊維層と基材層との効果的な接着性が得られにくい。一方、フィブリッドが５０重量％を超え、短繊維が５０重量％より小さい場合、フィブリッドの融着による穴埋め効果により、通気度が低下する傾向にある。
【００２４】
次に、このスラリーを公知の抄造装置用いて基材層となる不織布または織物の上に直接抄造し、積層体を得る。
最後に、湿った状態の上記積層体を加熱プレスにより加圧・融着させてフィルターメディアを得ることができる。この際、加熱プレスの加圧力が小さすぎると、短繊維層と基材層の接着性が不十分であり、一方、加圧力が過ぎると、基材の目詰まりやフィブリッドの穴埋め効果により十分な通気度が確保できない。このため、加熱プレスの加圧力は０．５〜２．０ｋＰａとするのが好ましい。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。なお本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下に述べる測定方法に従って各種の物性測定を実施した。
（１）フィルターメディア表面の繊維数
得られたフィルターメディア表面の任意に選んだ５箇所のうち１０×１０ミクロン区画を、走査型電子顕微鏡により３５００倍の倍率で観察し、繊維形状の数を評価した。繊維数の少ないものは表面平滑性が良好である。
なお、融着したアラミドファイブリッドは加熱プレス後に繊維が軟化して変形するか又は繊維形状をとどめずフィルム状となっており、基材の不織布を構成する繊維とトワロン１０９７とは繊維径が大きく異なるため容易に区別できる。
【００２６】
（２）短繊維層と基材層との剥離強度（接着性）
下記の試験方法、条件で得られたフィルターメディアの短繊維層と基材層との剥離強度を測定した。
なお下記の通り得られた試験片は、不織布基材層端を固定し、短繊維層端を垂直に引張ることにより、両層を５ｃｍ剥離させるのに要する力の平均値を測定した。
試験機：ＩＮＳＴＲＯＮ  ５５６５型（ＩＮＳＴＲＯＮ社製）
試験片：１０ｍｍ×１００ｍｍに切断した試験片の短繊維層と不織布基材層の端部１ｃｍを意図的に剥離させて試験片を得た。
温度：室温
ゲージ間距離：５０ｍｍ
引張速度：１０ｍｍ／分
Ｎ数（測定数）：５
【００２７】
（３）通気度
下記の試験方法、条件で得られたフィルターメディアの通気度評価を行った。
試験機：フラジール型試験機
試験片：２５×２５ｃｍ
試験条件：ＪＩＳ  Ｌ１０９６
【００２８】
（４）煤塵払い落とし性
下記の試験方法、条件で得られたフィルターメディアの煤塵払い落とし性を測定した。
試験方法：大気塵計数法（パーティクルカウンターでろ過前後の大気中に含まれる煤塵の数を計測）
吸引量：３００ｃｍ３／分
試験片：作成したフィルターメディアを７０×７０ｍｍ角に切断し、中心にφ３０ｍｍの穴の開いた２枚の円盤で挟み、このユニットを装置吸引部に設置した。
煤塵：粒径０．０８〜０．５μｍの外気中に浮遊する微粒子を使用した。
上記試験機により煤塵を濾過させた後、のフィルターメディア表面の任意の５箇所のうち１０×１０ミクロン区画を、走査型電子顕微鏡により３５００倍の倍率で観察し、残存する微粒子を観察することで煤塵の払い落とし性とした。なお、微粒子はアラミドフィブリッド、トワロン１０９７、不織布繊維のいずれとも明らかに形状が異なるため区別することができる。
【００２９】
［実施例１］
ＷＯ２００４／０９９４７６Ａ１パンフレットの実施例１に記載された方法によりアラミドフィブリットを製造した。フィブリットの繊維長は１．０ｍｍ以下であり、比表面積は２．０ｍ２／ｇ以下であった。
【００３０】
５００ｍｌの水に上記アラミドフィブリッドを２．５重量部、短繊維としてパラ型芳香族ポリアミド繊維を高度にフィブリル化したパルプ（商品名「トワロン１０９７」、帝人テクノプロダクツ（株）製）を２．５重量部それぞれ添加し、これをＪＩＳ標準離解機にて３０００ｒｐｍで３分間離解して、スラリーを得た。さらに、抄紙ワイヤー上に基材層となる目付け４００ｇ／ｍ２のメタ型ポリアミド不織布（商品名「ＦＸ０４０４」、(株)アンビック製）を敷き、ＴＡＰＰＩ式角型抄紙機でこのスラリーを不織布上に直接抄造し、この短繊維と不織布基材との積層体をプレス脱水した後、温度１４０℃、面圧０．５ｋＰａで５分間の加熱プレスすることで、短繊維層の目付けが２５ｇ／ｍ２、不織布基材層の目付けが４００ｇ／ｍ２のフィルターメディアを得た。なお、加熱プレス温度及び時間は試料が十分乾燥する条件を選択した。結果を表１に示す。
【００３１】
［実施例２］
アラミドフィブリッドを１重量部、トワロン１０９７を４重量部とした以外は実施例１と同様にしてフィルターメディアを得た。結果を表１に示す。
【００３２】
［比較例１］
実施例１で使用した不織布のみを実施例１と同条件で加熱プレスし、不織布基材層の目付け４００ｇ／ｍ２のフィルターメディアを得た。結果を表１に示す。
【００３３】
［比較例２］
アラミドフィブリッドを使用せず、トワロン１０９７を５重量としスラリー調製を行った以外は実施例１と同様にしてフィルターメディアを得た。結果を表１に示す。
【００３４】
［比較例３］
トワロン１０９７を使用せず、アラミドフィブリッドを５重量％としてスラリー調整を行った以外は実施例１と同様にしてフィルターメディアを得た。結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2006334457.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のフィルターメディアは、煤塵の払い落とし性に優れ、通気性も良好であり、しかも繊維層と基材層で剥離が発生しにくいため、工業的ガス流のような流れから固体をろ過する有益なフィルター、具体的にはバグフィルターなどに好適に用いることができる。また、本発明の製造方法によれば、容易に上記の優れた性能を有するフィルターメディアを製造でき、コスト面でのメリットも大きく産業上の利用価値が極めて高いものである。