(57)【要約】【課題】厚み復元性が十分に得られ、被処理ガスに含まれる粉塵を高効率に捕集しながらも高い粉塵保持量を発揮するができるロールフィルタ用短繊維不織布を提供する。【解決手段】本発明の短繊維不織布は、被処理ガスに含まれる粉塵を捕集するロールフィルタ用の短繊維不織布であり、芯鞘型複合熱接着短繊維と非接着短繊維とから構成され、目付が８０ｇ／ｍ２以上２００ｇ／ｍ２以下、見かけ密度が０．０１５ｇ／ｃｃ以上０．０４０ｇ／ｃｃ以下、平均繊維径が１０μｍ以上２５μｍ以下、線速２．５ｍ／ｓで通気させた時の、初期圧力損失が８０Ｐａ以上２００Ｐａ以下であり、かつ、比色法平均効率が５５％以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理ガスに含まれる粉塵を捕集するロールフィルタ用の短繊維不織布であり、
芯鞘型複合熱接着短繊維と非接着短繊維とから構成され、
目付が８０ｇ／ｍ２以上２００ｇ／ｍ２以下、
見かけ密度が０．０１５ｇ／ｃｃ以上０．０４０ｇ／ｃｃ以下、
平均繊維径が１０μｍ以上２５μｍ以下、
線速２．５ｍ／ｓで通気させた時の、初期圧力損失が８０Ｐａ以上２００Ｐａ以下であり、かつ、比色法平均効率が５５％以上であることを特徴とする短繊維不織布。
【請求項２】
ロールフィルタに加工する前の平均厚み（Ａ）とロールフィルタに加工後に広げた際の平均厚み（Ｂ）とから以下の式（１）にて求まる復元率（％）が９０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の短繊維不織布。
復元率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
【請求項３】
前記被処理ガスは塗料を含む排気ガスであり、前記粉塵は塗料ミストであることを特徴とする請求項１または２に記載の短繊維不織布。
【請求項４】
前記芯鞘型熱接着短繊維は自身の溶融によって前記非接着短繊維と接着していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の短繊維不織布。
【請求項５】
前記芯鞘型複合熱接着短繊維と前記非接着短繊維との混繊比率が６０：４０〜９０：１０であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の短繊維不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場やビルから排気される被処理ガスに含まれる粉塵を捕集するロールフィルタ用の短繊維不織布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば塗装ブースの排気ガスは揮発性有機化合物（以下ＶＯＣ）を多く含んでおり、環境保全の観点から塗装ブースの後段にはＶＯＣ成分を吸着除去する吸着材を搭載したＶＯＣ処理装置が設置される。
【０００３】
ところが塗装ブースの排気ガスには製品を塗装する際に使用された余剰塗料で構成される塗料ミストが多く含まれており、この塗料ミストが吸着材表面を被覆して劣化させることでＶＯＣ処理装置の寿命を著しく短くしてしまう。そこで吸着材の劣化を防止する目的でＶＯＣ処理装置の前段に塗料ミスト等の粉塵を捕集するフィルタユニットが設置されている。
【０００４】
フィルタユニットの一例として巻取式ロールフィルタユニットがある。一般的な巻取式ロールフィルタユニットは、粉塵捕集用濾材を円筒状に加工したロールフィルタが巻出し軸に設置されており、巻取り軸に設置された芯棒で濾材を自動で巻き取る構成となっている。巻出し軸と巻取り軸との間には被処理ガスを通気するための開口部が備えられており、濾材が開口部の全面を覆うように常時設置されることで、被処理ガスに含まれる粉塵を濾材で捕集し、清浄ガスを排気する。
【０００５】
濾材で捕集された粉塵量が経時的に増加することで開口部の濾材の圧力損失が上昇すると、巻取式ロールフィルタユニットは巻取り軸を駆動させて粉塵を捕集した使用済み濾材を巻き取り回収し、濾材の未使用部分が再び開口部を覆うことで圧力損失が上昇することを防止している。
【０００６】
巻取り軸の駆動方法はさまざまであるが、開口部の濾材の圧力損失が一定の値を保つように自動制御する方法や、一定時間毎に一定量の濾材を巻き取る方法などが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１１０７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、巻取式ロールフィルタユニットは巻出し軸に装填されたロールフィルタが巻取り軸に装填された芯棒で順次巻き取られる構成をとることから、被処理ガスが通気される開口部で濾材がたるまないように一定の張力が濾材に与えられた状態を維持する。そのため、ロールフィルタの濾材には一定の強度および剛性が求められる。
【０００９】
さらにロールフィルタは円筒状に圧縮された形状で装填されているところから開口部に移動して単板状になる時に粉塵保持量を低下させたいために濾材の厚みが十分復元されている必要がある。そのため、濾材を構成する短繊維は必然的に繊維径が４０μｍ以上の比較的太く剛性のある素材から選定する必要があり、捕集性能は質量法で８５％程度までの低い効率しか得られていない。
【００１０】
また、濾材に厚み復元性を持たせるため短繊維同士をエステルウレタン系樹脂によって結合させる方法が報告されている（特許第５２４１４５２）が、結合のために使用した樹脂が繊維表面を覆うことで繊維表面積を低下させてしまい、特に塗料ミストに対しては十分な粉塵捕集性能が得られていない。
【００１１】
そこで本発明は上記課題に鑑みなされ、その目的は、厚み復元性が十分に得られ、被処理ガスに含まれる粉塵を高効率に捕集しながらも高い粉塵保持量を発揮するができるロールフィルタ用短繊維不織布を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、ついに本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は以下の通りである。
１．被処理ガスに含まれる粉塵を捕集するロールフィルタ用の短繊維不織布であり、芯鞘型複合熱接着短繊維と非接着短繊維とから構成され、目付が８０ｇ／ｍ２以上２００ｇ／ｍ２以下、見かけ密度が０．０１５ｇ／ｃｃ以上０．０４０ｇ／ｃｃ以下、平均繊維径が１０μｍ以上２５μｍ以下、線速２．５ｍ／ｓで通気させた時の、初期圧力損失が８０Ｐａ以上２００Ｐａ以下であり、かつ、比色法平均効率が５５％以上であることを特徴とする短繊維不織布。
２．ロールフィルタに加工する前の平均厚み（Ａ）とロールフィルタに加工後に広げた際の平均厚み（Ｂ）とから以下の式（１）にて求まる復元率（％）が９０％以上であることを特徴とする上記１に記載の短繊維不織布。
復元率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
３．前記被処理ガスは塗料を含む排気ガスであり、前記粉塵は塗料ミストであることを特徴とする上記１または２に記載の短繊維不織布。
４．前記芯鞘型熱接着短繊維は自身の溶融によって前記非接着短繊維と接着していることを特徴とする前記１〜３のいずれか１つに記載の短繊維不織布。
５．前記芯鞘型複合熱接着短繊維と前記非接着短繊維との混繊比率が６０：４０〜９０：１０であることを特徴とする前記１〜４のいずれか１つに記載の短繊維不織布。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の短繊維不織布は、圧縮されたロールフィルタの形状から使用時に単板状になる際に、厚み復元性が十分に得られるので、被処理ガスに含まれる粉塵を高効率に捕集しながらも高い粉塵保持量を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る巻取式ロールフィルタユニットの概略側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る巻取式ロールフィルタユニットの概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号とし、その説明は繰り返さない。
【００１６】
本実施の形態の短繊維不織布（濾材）は、被処理ガスに含まれる粉塵を捕集するロールフィルタ用の短繊維不織布である。本実施の形態の短繊維不織布は、芯鞘型複合熱接着短繊維と非接着短繊維とから構成され、目付が８０ｇ／ｍ２以上２００ｇ／ｍ２以下、見かけ密度が０．０１５ｇ／ｃｃ以上０．０４０ｇ／ｃｃ以下、平均繊維径が１０μｍ以上２５μｍ以下、線速２．５ｍ／ｓで通気させた時の初期圧力損失が８０Ｐａ以上２００Ｐａ以下であり比色法平均効率が５５％以上である。
【００１７】
まず、本実施の形態のロールフィルタとそれが取り付けられる巻取式ロールフィルタユニットについて説明する。図１および図２に示すように、本実施の形態における巻取式ロールフィルタユニット１００は、ロールフィルタ１を交換可能に備えている。さらに、巻取式ロールフィルタユニット１００は、巻出し軸２、巻取り軸４、開口部６を備えている。
【００１８】
ロールフィルタ１は濾材３を円筒状に巻付けたもので、巻出し軸２に装填される。そして、ロールフィルタユニット１００は、ロールフィルタ１が、巻取り軸４に装填されている芯棒５で順次巻き取られ、濾材３の未使用部分が開口部６を順次覆うように構成されている。
【００１９】
開口部６では被処理ガスが濾材３と直角方向に通気されており、この時濾材３で発生する圧力抵抗により、濾材３は開口部５の支え格子７に張り付くことで、被処理ガスは必ず濾材３を通気することになり、粉塵が濾材３で効率的に除去され、清浄ガスが巻取式ロールフィルタユニット１００から排出される。
【００２０】
次に濾材３の構成について説明する。濾材３は平均繊維径が１０μｍ以上２５μｍ以下の短繊維不織布で構成される。短繊維の繊維径が１０μｍよりも小さい場合は圧力損失が大きくなってしまい、被処理ガスを供給するために大量の電力が必要となる。また、繊維径が２５μｍよりも大きい場合は繊維表面積が小さくなり、粉塵捕集効率が低下してしまう。
【００２１】
また、濾材３は見かけ密度が０．０１５ｇ／ｃｃ以上０．０４０ｇ／ｃｃ以下である。見かけ密度が０．０１５ｇ／ｃｃよりも小さい場合は円筒状に圧縮された形状から単板状になった時に厚みが十分に復元されず、粉塵保持量が著しく少なくなってしまう。また、見かけ密度が０．０４０ｇ／ｃｃよりも大きい場合は元々の粉塵保持量が著しく小さくなってしまう。
【００２２】
また、濾材３は被処理ガスを線速２．５ｍ／ｓで通気させた時の初期圧力損失が８０Ｐａ以上２００Ｐａ以下である。初期圧力損失が８０Ｐａよりも小さい場合は濾材３が支え格子７に対し十分に張り付くことができず、開口部６と濾材３との間に隙間ができて被処理ガスがショートパスしてしまい、粉塵捕集効率が下がる。また、初期圧力損失が２００Ｐａよりも大きい場合は付着した粉塵量が少量でも圧力損失が著しく上昇してしまい、十分な粉塵保持量が得られない。
【００２３】
また、濾材３は線速２．５ｍ／ｓで通気させた時の比色法平均効率が５５％以上である。比色法平均効率が５５％よりも低い場合は清浄ガスに多量の粉塵が混入してしまい、粉塵暴露による環境汚染や後段装置の汚染に繋がる。比色法平均効率の測定はＪＩＳＢ９９０８：２００１形式２（比色法）に準じた方法で測定される。
【００２４】
また、濾材３は目付が８０ｇ／ｍ２以上２００ｇ／ｍ２以下である。目付が８０ｇ／ｍ２よりも小さい場合は濾材３が強度不足または剛性不足となり、巻取り時の濾材３の破断や、支え格子７への濾材３の張り付きが不十分になってしまう。また、目付が２００ｇ／ｍ２よりも大きい場合は円筒状のロールフィルタ１に加工する際に十分な巻付け長さが得られず、ロールフィルタ単位での粉塵保持量が少なくなり、頻繁にロールフィルタ１を交換する必要がある。
【００２５】
また、濾材３は芯鞘型複合接着短繊維と非接着短繊維とからなり、熱接着短繊維の鞘成分が溶融することで、被接着繊維と接着する短繊維不織布からなる。芯鞘型複合熱接着短繊維は、鞘部分が低融点樹脂であって、芯部分が高融点樹脂である芯鞘型の複合繊維とすることで、被接着短繊維とわずかな接着面積で良好に接着することができ、繊維表面積を殆ど低下させない。芯鞘型複合短繊維以外のサイドバイサイド型複合短繊維等の場合は、外表面に存在する高融点樹脂が溶融せず接着に寄与しないため、繊維交点の接着力不足が発生し、短繊維不織布の剛性不足が生じる。繊維同士を芯鞘型複合接着短繊維の鞘成分で溶融接着することで、平均繊維径が２５μｍより小さい場合でも短繊維の反発力が繊維同士で十分作用し、短繊維不織布の剛性やロールフィルタに加工した後に単板状に戻した際の厚み復元性が十分に得られる。
【００２６】
濾材３を構成する短繊維不織布の芯鞘型複合熱接着短繊維の芯成分樹脂と鞘成分樹脂の融点の差は、８０℃以上であることが好ましい。８０℃以上融点の差がない場合、不織布製造時の熱接着工程において、熱接着短繊維の鞘成分樹脂の融点以上の温度の熱風にて、鞘成分を溶融することにより熱接着させる際に、芯成分樹脂が軟化又は溶融する場合がり、その場合熱風の風圧により得られる短繊維不織布の厚みが極端に減少してしまう。
【００２７】
濾材３を構成する短繊維は、限界酸素指数（以下ＬＯＩ値と示す）が２０以上である短繊維が８０重量％以上含有されていることが好ましい。８０％重量未満の場合は、燃焼し易い状況になる。
【００２８】
濾材３を構成する短繊維のうちの芯鞘型複合熱接着短繊維は、ＬＯＩ値が２０以上であることが好ましく、特に限定はしないが鞘成分が低融点ポリエステル、芯成分が高融点ポリエステルからなる芯鞘型複合繊維が好ましい。一般的に知られているポリエチレン（鞘）／ポリプロピレン（芯）、ポリエチレン（鞘）／ポリエステル（芯）で構成される芯鞘型複合熱接着短繊維では、不織布の難燃性が不十分となるためである。
【００２９】
濾材３を構成する短繊維のうちの被接着短繊維も、ＬＯＩ値が２０以上であることが好ましく、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維等の繊維が挙げられる。特に限定はされないが、被接着短繊維は、芯鞘型複合熱接着短繊維に鞘成分が低融点ポリエステル、芯成分が高融点ポリエステルからなる繊維を使用した場合、繊維交点の接着性、リサイクル性の面より高融点ポリエステル繊維を使用することが好ましい。
【００３０】
濾材３の芯鞘型複合熱接着短繊維と被接着短繊維の混繊比率は、６０：４０〜９０：１０であることが好ましい。熱接着短繊維の混繊比率が１０％未満の場合は、不織布製造時の熱接着工程において、ウェブの嵩高性を維持することが困難となる。熱接着短繊維の混繊比率が６０％を越える場合は、接着交点が減少することによって、不織布の剛性不足が生じる。
【００３１】
巻取式ロールフィルタユニット１００は、例えば、塗装ブースの排気ガスに含まれている塗料ミストを捕集する用途に適している。塗料ミストはロールフィルタ１に付着した状態で長時間放置するとロールフィルタ１が巻取式ロールフィルタユニット１００と固着してしまい、フィルタの交換が困難になる。巻取式ロールフィルタユニット１００は塗装ミストが固着する前に濾材の巻取りが行われるため、使用後のロールフィルタ１の交換が容易になる。
【００３２】
巻取式ロールフィルタユニット１００は、自動でロールフィルタ１を巻き取るものとするが、手動であってもよい。
【実施例】
【００３３】
以下本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に沿って設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。実施例、比較例中の性能特性は以下に示す方法にて評価をおこなった。
【００３４】
（見かけ密度）
ロールフィルタ１に加工する前の濾材３を１５０ｍｍ×１５０ｍｍサイズにて不織布重量を測定し、目付（１ｍ２当たりの重量）を算出した。次に該試料の中心部分３箇所の厚みを荷重１．５g／ｃｍ２、測定圧子直径５０ｍｍにて測定し、その平均を厚みとした。見掛け密度は目付を厚みで割り、単位容積あたりの重量を算出した。
【００３５】
（厚み復元性）
ロールフィルタに加工する前の濾材３の平均厚み（厚みＡ）と、ロールフィルタに加工後に広げて単板状とした時の濾材３の平均厚み（厚みＢ）を見かけ密度の測定と同様の方法で測定し、次式により復元率（％）を求めた。厚みＢは、詳細には、濾材をロールフィルタに加工した後１日以上静止させ、その後、濾材を巻き出して広げて５分以内に厚みＢを測定した。
復元率（％）＝厚みＢ／厚みＡ×１００
【００３６】
（平均細孔径）
濾材３の平均繊維径の算出は、濾材表面及び断面を走査型電子顕微鏡にてランダムに写真撮影した画像の繊維径をノギスにて１／１００ｍｍ単位まで実測し、撮影した画像の倍率で除算して繊維径を算出し、算出して得られたｎ＝１００の平均値を平均繊維径とした。
【００３７】
（塗料ミスト捕集特性）
幅１４４０ｍｍ、巻付け長さ３０ｍの濾材３を巻きつけたロールフィルタ１を巻取式ロールフィルタユニット１００に装填し、幅１３７０ｍｍ、高さ２５００ｍｍの開口部６へ線速２．５ｍ／ｓ、塗料ミスト濃度２．５ｍｇ／ｍ３の被処理ガスを通気させた。開口部６の濾材の圧力損失が３００Ｐａを維持するように巻取り軸が自動で駆動するように設定し、ロールフィルタ１がすべて使用された時点で終了した。つまり、開口部６の濾材３の圧力損失が３００Ｐａを維持するように、徐々に濾材３の使用済み部分が開口部６から外れ、代わりに新しい濾材３部分が搬送されていくように駆動した。圧力損失は、濾材３を流れる被処理ガスの上流及び下流の静圧を測定し、その差圧から算出した。使用済みのロールフィルタ１で捕集された塗料ミスト重量から平均捕集効率および塗料ミスト保持量を算出した。
【００３８】
＜実施例１＞
実施例１の濾材３を構成する芯鞘型複合熱接着短繊維として、平均繊維径が１７μｍ、芯成分に融点が２５５℃のポリエステル樹脂、鞘成分に融点１１０℃のポリエステル樹脂を用いた。非接着短繊維として平均繊維径が１７μｍ、融点が２５５℃のポリエステル樹脂を用い、芯鞘型複合熱接着短繊維と非接着短繊維との混繊維比率が８０：２０となるように混合した後、ウェブ状に加工して熱処理し、熱接着短繊維を溶融し、短繊維不織布とした後、直径３３０ｍｍの円筒状に加工してロールフィルタを製作した。製作した濾材の目付は１２０ｇ／ｍ２、見かけ密度は０．０２０ｇ／ｃｃであった。
【００３９】
＜比較例１＞
比較例１の濾材３の構成として、平均繊維径が１７μｍ、融点が２５５℃のポリエステル樹脂からなる非接着短繊維を用い、ウェブ状に加工してエステルウレタン系樹脂を分散させた分散液に浸漬させて非接着短繊維同士を結合させ、短繊維不織布とした後、直径３３０ｍｍの円筒状に加工してロールフィルタを製作した。製作した濾材の目付は１４０ｇ／ｍ２、見かけ密度は０．０３５ｇ／ｃｃであった。
【００４０】
＜比較例２＞
比較例２の濾材３の構成として、平均繊維径が１７μｍ、融点が２５５℃のポリエステル樹脂からなる非接着短繊維を用い、ウェブ状に加工した後、ニードルパンチ法にて短繊維を交絡させ、短繊維不織布とした後、直径３３０ｍｍの円筒状に加工してロールフィルタを製作した。製作した濾材の目付は１３０ｇ／ｍ２、見かけ密度は０．０２５ｇ／ｃｃであった。
【００４１】
【表１】
2019130472.tif 000003
【００４２】
実施例１は、塗料ミストに対する平均捕集効率および塗料ミスト保持量が比較例１、比較例２よりも高く、厚み復元率が比較例２よりも高いことから、ロールフィルタ１及び巻取式ロールフィルタユニット１００として良好であることがわかる。
【００４３】
なお、上記開示した各実施の形態および各実施例はすべて例示であり制限的なものではない。また、各実施の形態および各実施例で開示した構成を適宜組み合わせた実施の形態や実施例も本発明に含まれる。つまり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって有効であり、特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内のすべての変更・修正・置き換え等を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、例えば向上やビルから排出される粉塵を含む被処理ガスから粉塵を捕集するシステムに有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１    ロールフィルタ
２    巻出し軸
３    濾材
４    巻取り軸
５    芯棒
６    開口部
７    支え格子
１００    巻取式ロールフィルタユニット
【図１】
2019130472.tif 000004
【図２】
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