(57)【要約】  不織アラミドマットを含む、熱ガス濾過のための濾過特性の改良されたフィルター布。このマットは、少なくとも９．７オンス／平方ヤード（３３０ｇ／ｍ２）の坪量を有し、かつＡＳＴＭ  Ｆ３１６−０３試験法によって測定される細孔数を所定範囲内で孔径に対してプロットした細孔径分布によって特徴づけられる。好ましい実施形態では、１０〜２６ミクロンの間にあるサイズを有する細孔の割合が５０％を超えるが、５０ミクロンを超えるサイズを有する細孔の割合が０．５％未満である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織繊維マットを含む、熱ガス濾過のための濾過特性の改良された布であって、前記マットが、少なくとも９．０オンス／平方ヤード（３０５ｇ／ｍ2）の坪量を有し、前記マットが、ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−０３試験法によって測定される細孔数を所定範囲内で孔径に対してプロットした細孔径分布によって特徴づけられ、１０〜２６ミクロンの間にあるサイズを有する細孔の割合が５０％を超えるが、５０ミクロンを超えるサイズを有する細孔の割合が０．５％未満である、布。
【請求項２】
１０〜２６ミクロンの間にあるサイズを有する細孔の割合が５０％を超えるが、５０ミクロンを超えるサイズを有する細孔の割合が０．５％未満である、請求項１に記載の布。
【請求項３】
前記マットがスパンレース不連続繊維から形成される、請求項１に記載の布。
【請求項４】
前記マットが、アラミドの、またはポリアリーレンスルフィドの、または両方の繊維を含む、請求項１に記載の布。
【請求項５】
管状部分、１つの閉端部、および１つの開口端部を有するバッグフィルターであって、前記管状部分が不織マットを有し、前記マットが、ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−０３試験法によって測定される細孔数を所定範囲内で孔径に対してプロットした細孔径分布によって特徴づけられ、１０〜２６ミクロンの間にあるサイズを有する細孔の割合が５０％を超えるが、５０ミクロンを超えるサイズを有する細孔の割合が０．５％未満である、バッグフィルター。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
粒子放出のための環境基準がますます厳しくなるにつれて布フィルターの使用は著しく増大している。布フィルターは、それらが非常に有効であり、操作が容易であり、かつ多くの場合、そのような放出の最も費用のかからない制御方法であるために使用される。フィルターバッグ布は、同一環境において或る布が別の布よりも一層効果的に機能することができるのできわめて重要である。濾過能力の改良された新しいフィルター布構造物が、望ましい目標である。本発明は、所定の圧力降下において既存の布およびフィルターを凌ぐ改良された効率を有するフィルター布およびフィルターを目指す。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明は、熱ガス濾過のための改良された濾過特性を有する布を提供する。
【０００３】
布は、アラミド繊維またはポリアリーレンスルフィド繊維などの耐熱繊維の不織マットを含む。前記マットは、少なくとも９．０オンス／平方ヤード（３０５ｇ／ｍ2（ｇｓｍ））の坪量を有する。マットは、ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−０３によって測定される流量の割合を所定範囲内で孔径に対してプロットした細孔径分布によって特徴づけられる。１０〜２６ミクロンの間にあるサイズを有する細孔の割合は５０％を超えるが、５０ミクロンを超えるサイズを有する細孔の割合は０．５％未満である。
【０００４】
本発明はまた、この布を含むフィルターアセンブリを対象とする。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明によるフィルターバッグの一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
定義
用語「不織布」とは、多数の無秩序に分布した繊維を含むウェブを意味する。それら繊維は全体として互いに接合されてもよく、また接合されなくてもよい。繊維は、ステープルでも連続繊維でもよい。繊維は、単一材料を含むこともでき、また異種繊維の組合せとして、またはそれぞれが異種材料から構成される類似繊維の組合せとして、多種材料を含むこともできる。
【０００７】
用語「スパンレースした」および「水流交絡した」は、本明細書中では同義である。本明細書中で使用される用語「スパンレースした」は、マット、布、またはウェブに適用される場合、１種類または複数種類の、好ましくは非連続繊維からなる材料のウェブを指し、この場合、それら繊維は結合材料または熱接着なしに機械的結合を達成するために水流交絡される。本明細書中で使用される用語「水流交絡」または「水流交絡法」は、１種類または複数種類の繊維またはフィラメントからなる材料のウェブを高速ウォータージェットにかけるプロセスを指す。高速ウォータージェットは繊維を絡み合わせて機械的接合を達成する。米国特許第３，５０８，３０８号明細書および同第３，７９７，０７４号明細書中に開示されているスパンレース式プロセスは、不織布およびフェルトの製造に有用な当業界で知られている方法の例である。
【０００８】
「ニードルパンチング」とは、カードまたは他の設備によって通常通り生産された繊維の機械的結合の形態を指す。この方法は、ニードル織機を用いてばらばら（ｌｏｏｓｅ）の繊維のウェブをまとまった不織布に変える。様々な種類のニードル織機が当業界で知られており、ウェブを貫通して機械的に繊維の向きを揃えることによって不織ウェブを結合させる働きをする。この方法は、ニードル法またはニードルパンチ法と呼ばれる。板に植え付けた髭針が、バットに繊維を突き刺し、繊維を絡み合った状態に残して引っ込む。針は、整列されない配置構成で一定の間隔をおいて配置される。１分当たりのストロークを変えることによって、織機当たりの針数、バットの前進速度、針の浸透度、バットの重量、広範囲の布密度を作り出すことができる。ニードル織機は、模様のあるまたは無地の製品を生産するように操作することができる。
【０００９】
米国特許第２，９１０，７６３号明細書および同第３，６８４，２８４号明細書に開示されているニードルパンチ工程は、これら不織布およびフェルトの製造に有用な当業界で知られている方法の例である。
【００１０】
好ましい実施形態の説明
本発明は、熱ガス濾過のための改良された濾過特性を有する布を提供する。この布は、アラミド繊維またはポリアリーレンスルフィド繊維などの耐熱繊維の不織マットを含む。前記マットは、少なくとも９．０オンス／平方ヤード（３０５ｇ／ｍ2（ｇｓｍ））の坪量を有する。このマットは、ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−０３試験法によって測定される流量の割合を所定範囲内で孔径に対してプロットした細孔径分布によって特徴づけられる。１０〜２６ミクロンの間にあるサイズを有する細孔の割合は５０％を超えるが、５０ミクロンを超えるサイズを有する細孔の割合は０．５％未満である。
【００１１】
本発明はまた、この布を含むフィルターアセンブリを対象とする。ダストケーキまたは表面濾過の用途において、本発明を組み込んだ濾過布およびフィルターが、高い濾過効率（低い塵埃漏出率）および低い圧力降下を与えることを発見した。本発明の目的は、比較的一様な細孔径分布と、最小量の大きな細孔と有する布を提供することである。より一様な細孔は、より均一なケーキ負荷および空気流れを生じさせることになり、フィルター全体にわたってより低い圧力降下をもたらすことが予想される。大きな細孔の量を減少することによって、すでにより小さい細孔上にダストケーキが蓄積しつつある間に、その大きな細孔を通過して塵埃が漏出するという有害な影響を最小限に抑えることができる。その最終的な結果は、ケーキ濾過サイクル全体を通してのより高い濾過効率およびより低い塵埃漏出である。
【００１２】
この繊維マットは、従来の方法によって形成することができる。例えば、一実施形態では繊維の梱から得られる捲縮ステープルの塊をピッカーなどの装置によってほぐし、次いで空気搬送などの任意の利用可能な方法によってブレンドすることができる。次いでこれら繊維を、前述の従来の方法を用いて不織布またはフェルトに変えることができる。一般にはこれはカードなどの装置を使用することによる繊維のウェブの形成を伴うが、繊維の空気積層または湿式積層などの他の方法を使用することもできる。望むならこの繊維のウェブを次いでコンベヤーによりクロスラッパーなどの装置に送って、個々のウェブをジグザグ構造に重ねて並べることによってクロスラップ構造を作り出すこともできる。
【００１３】
好ましい実施形態ではマットは、繊維の水流交絡によって形成される。熱ガス濾過用途などの技術アプリケーションのための水流交絡（スパンレース）構造物を作り出すためには、少なくとも３３０ｇ／ｍ2の坪量を得ることが必要である。従来の水流交絡機械は、一般に１３５ｇ／ｍ2未満の布を得ることができる。最近、ウォータージェットインターミングル式（ｗａｔｅｒ  ｊｅｔ  ｉｎｔｅｒｍｉｎｇｌｅｄ）設備がさらに進歩し、その結果、そのような機械でより重さのある濾過媒体坪量を達成することができる。
【００１４】
最終不織構造の高密度化のために必要なかさ高の繊維マットの調製法は、これら両技術（ニードルパンチ法および／またはスパンレース法）の場合と同一であることができる。クロスラッパーの代わりに繊維空気積層システムを同様に使用することができる。この場合、高密度化の前に単一ウェブは最終のバットの重量および等方繊維方向に調製される。したがってニードルパンチ法とスパンレース法の間の基本的な違いは高密度化のステップである。この場合、ニードルフェルト法の場合と同様に高密度化は髭金属針を使用することによって行われ、スパンレース法はバットを、無数の極めて小さなジェット水流で生み出されるウォーターカーテンにより高密度化する。
【００１５】
本発明において有用なメタ−アラミド繊維には、メタ配向性合成芳香族ポリアミドが挙げられる。これらポリマーは、繊維の形にするために繊維形成分子量のものでなければならない。これらポリマーには、主に芳香族であり、そのアミド（−−ＣＯＮＨ−−）結合の少なくとも８５％が２個の芳香族環に直接に結合しているポリアミドホモポリマー、ポリアミドコポリマー、およびそれらの混合物を挙げることができる。環は、非置換でも、また置換されてもよい。それらポリマーは、その２個の環または遊離基が分子鎖に沿って相互にメタ配向性である場合にメタ−アラミドである。好ましくはそれらコポリマーは、そのポリマーを形成する際に使用される第一級ジアミンの代わりに他のジアミンがせいぜい１０％使用されるか、またはそのポリマーを形成する際に使用される第一級ジカルボン酸塩化物の代わりに他のジカルボン酸塩化物がせいぜい１０％使用される。添加剤をアラミドと共に使用することができ、他の高分子材料の１３重量％ほどまでをアラミドとブレンドまたは結合させることができることが分かっている。好ましいメタ−アラミドは、ポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）およびそのコポリマーである。そのようなメタ−アラミド繊維の一つはＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌ．）から入手できるＮｏｍｅｘ（登録商標）アラミド繊維であるが、帝人株式会社（東京、日本）から入手できる商標Ｔｅｉｊｉｎｃｏｎｅｘ（登録商標）として、またＹａｎｔａｉ  Ｓｐａｎｄｅｘ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．（山東省、中国）から入手できる商標Ｎｅｗ  Ｓｔａｒ（登録商標）Ｍｅｔａ−ａｒａｍｉｄとして、またＧｕａｎｇｄｏｎｇ  Ｃｈａｒｍｉｎｇ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．（シンホイ、広東省、中国）から入手できるＣｈｉｎｆｕｎｅｘ（登録商標）Ａｒａｍｉｄ  １３１３として様々な呼び名で入手できる。メタ−アラミド繊維は本質的に難燃性であり、何段階かの工程を使用する乾式または湿式紡糸によって紡糸することができるが、米国特許第３，０６３，９６６号明細書、同第３，２２７，７９３号明細書、同第３，２８７，３２４号明細書、同第３，４１４，６４５号明細書、および同第５，６６７，７４３号明細書は、本発明で使用することができるアラミド繊維を製造するための有用な方法の例証である。
【００１６】
本発明において有用なパラ−アラミド繊維には、アラミドポリマー、すなわちそのアミド結合の８５％以上が２個の芳香族環に直接に結合している長鎖合成ポリアミドが挙げられる。これらのアラミドはよく知られており、例えばＤｕ  Ｐｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌ．）から市販されており容易に入手できる。Ｄｕ  Ｐｏｎｔは、そのような製品の一つを商標ＫＥＶＬＡＲとして市場で販売している。別のアラミドが、帝人グループのＴｗａｒｏｎ  ＢＶ事業部から商標ＴＷＡＲＯＮとして入手できる。
【００１７】
メタ−アラミド繊維とパラ−アラミド繊維の混紡繊維もまた、本発明において使用することができる。
【００１８】
本発明において有用なポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）には、アリーレンスルフィド単位を含む線状、分岐、または架橋ポリマーが挙げられる。ポリアリーレンスルフィドポリマーおよびそれらの合成については当業界で知られており、またそのようなポリマーは市販されている。
【００１９】
本発明において有用なポリアリーレンスルフィドの具体例には、式−［（Ａｒ1）n−Ｘ］m−［（Ａｒ2）i−Ｙ］j−［（Ａｒ3）k−Ｚ］l−［（Ａｒ4）o−Ｗ］pの反復単位を含むポリアリーレンチオエーテルが挙げられる。式中、Ａｒ1、Ａｒ2、Ａｒ3、およびＡｒ4は同一または異なり、６〜１８個の炭素原子のアリーレン単位である。Ｗ、Ｘ、Ｙ、およびＺは同一または異なり、−ＳＯ2−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、あるいは１〜６個の炭素原子のアルキレン基またはアルキリデン基から選択される二価連結基であり、かつこれら連結基の少なくとも１個が−Ｓ−である。ｎ、ｍ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｏ、およびｐは、それらの総計が２以上であるという条件に従って、独立して０、または１、２、３、または４である。アリーレン単位Ａｒ1、Ａｒ2、Ａｒ3、およびＡｒ4は、選択的に置換されてもよく、また非置換でもよい。有利なアリーレン系は、フェニレン、ビフェニレン、ナフチレン、アントラセン、およびフェナントレンである。ポリアリーレンスルフィドは、一般に少なくとも３０モル％、具体的には少なくとも５０モル％、より具体的には少なくとも７０モル％のアリーレンスルフィド（−Ｓ−）単位を含む。好ましくはポリアリーレンスルフィドポリマーは、２個の芳香族環に直接に結合している少なくとも８５モル％のスルフィド結合を含む。有利には、ポリアリーレンスルフィドポリマーはポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）である。これは本明細書中ではその成分としてフェニレンスルフィド構造−（Ｃ6Ｈ4−Ｓ）n−（式中、ｎは１以上の整数である）を含むものと定義される。
【００２０】
主成分として１種類のアリーレン基を有するポリアリーレンスルフィドポリマーを好ましくは使用することができる。しかしながら加工性および耐熱性を考慮すると、２種類以上のアリーレン基を含むコポリマーもまた使用することができる。主成分としてｐ−フェニレンスルフィド反復単位を含むＰＰＳ樹脂は、それが優れた加工性を有し、かつ工業的に容易に得られるので、特に好ましい。さらにポリアリーレンケトンスルフィド、ポリアリーレンケトンケトンスルフィド、ポリアリーレンスルフィドスルホンなどもまた使用することができる。
【００２１】
可能性のあるコポリマーの特定の例には、ｐ−フェニレンスルフィド反復単位とｍ−フェニレンスルフィド反復単位を有するランダムまたはブロックコポリマー、フェニレンスルフィド反復単位とアリーレンケトンスルフィド反復単位を有するランダムまたはブロックコポリマー、フェニレンスルフィド反復単位とアリーレンケトンケトンスルフィド反復単位を有するランダムまたはブロックコポリマー、およびフェニレンスルフィド反復単位とアリーレンスルホンスルフィド反復単位を有するランダムまたはブロックコポリマーが挙げられる。
【００２２】
ポリアリーレンスルフィドは、その望ましい特性に悪影響を与えない他の成分を含んでいてもよい。追加の成分として使用することができる材料の実例には、これらに限定されないが殺菌薬、顔料、酸化防止剤、界面活性剤、ワックス、流れ促進剤、微粒子、およびポリマーの加工性を高めるために加えられる他の材料が挙げられるはずである。これらおよび他の添加剤は従来の量で使用することができる。
【００２３】
図１は、本発明のフィルターバッグの一実施形態を例示する。フィルターバッグ１は、閉端部２、開口端部３、および管状部分４を有する。提示した実施形態ではフィルターバッグはまた、バッグの開口端部に取り付けられたバネ鋼金属製止め輪５を有する。このバッグの管状部分４は、一部を重ね合わされた濾過フェルトからなり、３重の縫い合わせ７で縫い付けられた継ぎ目６を形成する。この実施形態におけるバッグの閉端部はまた、管状部分の代わりに使用されるフェルトの端部に８において縫い付けられた濾過フェルトからなる。この図１は好ましい実施形態を表すが、Ｗｉｔｔｅｍｅｉｅｒらの米国特許第３，５２４，３０４号明細書；Ｈｉｘｅｎｂａｕｇｈの米国特許第４，０５６，３７４号明細書；Ｐｅｔｅｒｓｏｎの米国特許第４，３１０，３３６号明細書；Ｒｅｉｅｒの米国特許第４，４８１，０２２号明細書；Ｔａｆａｒａの米国特許第４，４９０，２５３号明細書、および／またはＴａｆａｒａの米国特許第４，５８５，８３３号の明細書中に開示されているものなどの他の可能性のあるバッグフィルターの構造、幾何学的配置、および機構を使用することもできる。
【００２４】
幾つかの実施形態では図１に示すようにフィルターバッグの閉端部２は、管状部分に縫い付けられたフィルター材料の平円盤である。幾つかの他の実施形態では閉端部は、何らかの他の材料で作ることもできる。例えば幾つかの状況では金属製の閉端部を必要とすることもある。他の実施形態では閉端部を、超音波で、接着剤で、または熱で継ぎ合わせるか、あるいは縫製以外の何らかの他の方法でシールすることもできる。別の実施形態ではバッグの管状部分に使用されるフェルトを寄り集めるか折り重ね、次いでシールして閉端部を形成することもできる。
【００２５】
幾つかの実施形態ではバッグの開口端部３は、バッグをセルプレートに取り付けるための機材を備えることができる。幾つかの他の実施形態ではバッグの開口端部は、特に設計されたセルプレート上をバッグを滑らせることによって滑りばめが達成されるようなサイズに作ることができる。
【００２６】
本発明の幾つかの実施形態では管状部分４に、また場合によっては閉端部２に使用される濾過材料は、不織布またはフェルトである。この不織布またはフェルトは、エアレイド不織布、湿式不織布、またはカード設備で作られる不織布を製造するための方法を含めた従来の不織シート形成方法によって製造することができ、またこのような形成されたシートは、スパンレース法、ハイドロレース法、ニードルパンチ法、または他の不織シートを生み出すことができる他の方法により圧密化して布にすることができる。米国特許第３，５０８，３０８号および米国特許第３，７９７，０７４号各明細書に開示されているスパンレース法、および米国特許第２，９１０，７６３号および米国特許第３，６８４，２８４号各明細書に開示されているニードルパンチ法は、この不織布およびフェルトの製造に有用な当業界でよく知られている従来の方法の例である。
【００２７】
幾つかの好ましい実施形態では不織フェルトは、ニードルパンチフェルトである。幾つかの他の好ましい実施形態では不織フェルトは、スパンレースフェルトである。フェルトの坪量は、一般に９オンス／平方ヤード（３０５ｇｓｍ）を超え、また好ましい実施形態では１２オンス／平方ヤード（４０５ｇｓｍ）を超える。幾つかの実施形態では本発明のフィルターバッグの管状部分４、および場合によっては閉端部２は、濾過材料の単一層である。幾つかの他の実施形態では管状部分は、バッグのパルシング中の安定性を与えるスクリムまたは補強布によって支持された濾過材料から作られる。幾つかの好ましい実施形態では不織フェルトは、そのフェルト中のステープルと相性のよい繊維から作られる支持用織物スクリムを含む。標準的なカード設備とクロスラップ設備を用いてステープルを９オンス／平方ヤード（３０５ｇ／ｍ2）以上の坪量を有するクロスラップバットに変えることによってこのフェルトの１つのタイプを作製することができる。望むならこれらバットを次に、例えば標準的なニードルパンチ機械上で仮留めするか、または軽く圧密化することができる。次いでこれらのバットの２枚以上を、約１〜４オンス／平方ヤード（３４〜１３５ｇ／ｍ2）、好ましくは約２オンス／平方ヤード（７０ｇ／ｍ2）の坪量を有する織物スクリムの両面に位置決めし、それら３枚の層を両面で数回ニードルパンチして、濾過フェルトを生産する。幾つかの実施形態では織物スクリムは、ポリフェニレンスルフィド繊維、メタ−アラミド繊維、またはこれらの混合物を含む。
【００２８】
図１に示す好ましい実施形態では濾過材料の一部を重ね合せて、継ぎ目６を有するフィルター材料の円筒を形成し、次いでその継ぎ目を耐熱スレッド、例えばメタ−アラミド繊維、フルオロポリマー繊維、ガラス繊維、あるいはこれらの組合せまたは混紡繊維のストランド３〜６本を有するスレッドで縫い合せる。他の実施形態では一部を重ね合せた継ぎ目を、超音波、接着剤、熱、または全てのこれらの継ぎ合わせ方法の幾つかの組合せによってシールすることもできる。
【００２９】
試験方法
細孔径分布
濾過材料の細孔径分布は、ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−０３「バブルポイントおよび平均流量孔試験による膜フィルターの細孔径特性の標準試験法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｐｏｒｅ  Ｓｉｚｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｉｌｔｅｒｓ  ｂｙ  Ｂｕｂｂｌｅ  Ｐｏｉｎｔ  ａｎｄ  Ｍｅａｎ  Ｆｌｏｗ  Ｐｏｒｅ  Ｔｅｓｔ）」に従って測定した。この標準は、膜フィルター媒体用に指定されているが、この手法は長年、不織布業界によって使用されている。使用した設備は、ＰＭＩ製キャピラリー・フロー・ポロメーター、Ｍｏｄｅｌ  Ｎｕｍｂｅｒ  ＣＦＰ−２１００ＡＥであった。フィルター試料径は１．９１ｃｍであり、使用した湿潤流体はＰＭＩから入手したＧａｌｗｉｃｋであった。完全乾燥／湿潤（ｄｒｙ  ｕｐ／ｗｅｔ  ｕｐ）の動作モードを用いて乾きおよび濡れ流動曲線を得た。バブルポイント、平均流量孔（ＭＦＰ）径、および細孔径分布を曲線から計算し、また計器により記録した。細孔径分布は、指定されたサイズ範囲内の細孔を通過する流量の割合として記録し、結果を柱状グラフにまとめた。各試料について３回の試験を行い、その結果を平均し記録した。
【００３０】
濾過性能試験−ＶＤＩ試験法
清浄な未使用の濾過媒体について、濾過性能を２００４年１０月発行のＶＤＩ  ３９２６の第１部「クリーニング可能なフィルター媒体を評価するための標準試験」に従って試験した。手短に言えば直径１５ｃｍの布試料を試料保持器に取り付け、指定の濾過、クリーニング、および老化のサイクルにかけた。老化サイクルの後に、性能試験相の最後の５サイクルについて塵埃漏出量、平均圧力降下、およびパルスサイクル時間などの基本的パラメータを測定し記録した。
【００３１】
一定期間の現場での使用後にバッグハウスから回収した使用済み濾過媒体の性能を判定するために、ＶＤＩ  ３９２６試験法の場合と同じ試験装置を用いた「特殊ＶＤＩ試験」を開発した。直径１５ｃｍの布試料を使用済みフィルターバッグから切り取り、試料保持器に取り付けた。次いでこの実験室試験装置上で「屋外老化」布試料を３０回の通常の濾過サイクルにかけた。最後の５回のサイクルについて塵埃漏出量、圧力降下、およびパルスサイクル時間などの基本的な性能パラメータを測定し記録した。この試験は、現場での使用条件を実験室内でシミュレートすることによって、布が現場でどのように機能したかについて有用なデータを提供する。
【実施例】
【００３２】
実施例１：メタ−アラミド繊維のスパンレース濾過構造
ＮＯＭＥＸ（登録商標）メタ−アラミド繊維（ＤｕＰｏｎｔ  Ｔｙｐｅ  ４５０）２５０ｋｇを従来の開綿機の供給装置中で処理し、次いでボトムカードとトップカードに空気輸送することによってメタ−アラミド繊維のスパンレース布を調製した。そのカードウェブを集め、所望の重量にしてからハイドロレース設備に入れた。ハイドロレース設備は、それぞれ２００バールまでの圧力範囲を有する７個のウォータージェットヘッドを搭載した。ハイドロレース工程は約５ｍ／分の速さで行い、作製された布は３８１ｇ／ｍ2の坪量を有した。
【００３３】
実施例２：メタ−アラミド繊維とパラ−アラミド繊維の混紡繊維のスパンレース濾過構造
繊維が７５重量％のメタ−アラミド繊維と２５重量％のパラ−アラミド繊維の混紡繊維であることを除いて実施例１で述べた手順に従ってスパンレース濾過構造物を作製した。作製された布は３３３ｇ／ｍ2の坪量を有した。
【００３４】
比較例３〜４
比較例３は、メタ−アラミド繊維から作られたニードルフェルトであった。これは４６０ｇ／ｍ2の坪量を有した。比較例４は、７５重量％のメタ−アラミド繊維と２５重量％のパラ−アラミド繊維の混紡繊維から作られたニードルフェルトであった。この布の坪量は４５０ｇ／ｍ2であった。
【００３５】
実施例２および比較例３〜４の細孔径分布を、以前に述べた手順によって測定した。結果を表１に示す。明らかに実施例２のスパンレース構造はより一様な細孔径分布を与え、６５％の個体群は１０ミクロン〜２６ミクロンの間にあり、２ミクロン未満または４６ミクロン超には個体群は存在しない。一方、比較例３および４の場合、１０ミクロン〜２６ミクロンの間の個体群はそれぞれ４９．７％および４９．４％であり、５０ミクロンを超える個体群は１．８％および０．５％である。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
これらの４つの実施例についてのＶＤＩ試験結果を表２に示す。異なる坪量の塵埃漏出量の結果を比較するには各試料の濾過質量効率を計算する必要がある。分別透過率（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）は、塵埃漏出量を上流塵埃濃度５ｇ／ｍ3で除することによって計算される。濾過の対数的性質のせいで濾過質量効率は、負の対数（分別透過率）を布の坪量で除することによって計算される。本発明者らの結果は、異なる坪量の同一構造の場合、濾過質量効率は一定のままであることを示した。最新の結果は、同じ繊維組成の場合、実施例１および２は、比較例３および４よりも高い濾過質量効率を与えることを示している。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
実施例５：ポリフェニレンスルフィド繊維のスパンレース濾過構造
繊維がポリフェニレンスルフィド繊維であることを除いて実施例１で述べた手順に従ってスパンレース濾過構造物を作製した。作製された布は４３０ｇ／ｍ2の坪量を有した。
【００４０】
比較例６
比較例６は、ＰＰＳ繊維から作られ、ＰＰＳスクリムに支持されたニードルフェルトであった。総坪量は５５０ｇ／ｍ2であった。
【００４１】
比較例７
比較例７は、比較例６で述べたニードルフェルトに支持されたＰＴＦＥ膜であった。細孔径分布の測定についてはメタ−アラミド繊維から作られたニードルフェルトに支持されたＰＴＦＥ膜で置き換えた。この型の濾過媒体のＰＳＤはその膜によって支配され、したがってそれらの結果はきわめて似ているはずである。
【００４２】
上記手順を用いてこれらの３つ試料の細孔径分布を測定し、結果を表３に示す。実施例５のスパンレース試料は、１０ミクロン〜２６ミクロンの孔径範囲の間に６０．１％の個体群を有し、３４ミクロン超に０％の個体群を有するきわめて一様な細孔径分布を与える。比較例６のニードルパンチ試料はそれほど一様でなく、１０ミクロン〜２６ミクロンの間に４８．９％の個体群、５０ミクロン超に３．８％の個体群を有する。比較例７のＰＴＦＥ膜試料は、２ミクロン未満の孔径に８０．１％の個体群を有するが、これは非常に大きな第二の浅いがきわめて広い細孔構造を有し、それは５０ミクロンもある場合もある。この現象は、膜材料の場合には普通に観察され、おそらく膜と基板の貼合せ工程の欠陥によって引き起こされる。広い細孔径分布は、下記で証明するように濾過性能に害を及ぼす。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
実施例５、および比較例６および７で述べた濾過媒体からフィルターバッグを作製した。バッグは、石炭燃焼ボイラ発電所のバッグハウス中に装着され、通常の実運転にかけられた。バッグは２．５か月および１１か月後に「特殊ＶＤＩ試験（Ｓｐｅｃｉａｌ  ＶＤＩ  Ｔｅｓｔ）評価」のために現場から回収した。結果を表４に示す。実施例５のスパンレース布は、比較例７のＰＴＦＥ膜と比較して、より低い塵埃漏出量（すなわち、より高い濾過効率）およびより低い圧力降下を与える。普通は濾過効率が高い布ほど高い圧力降下をもたらすので、これは驚くべき結果である。さらにこのスパンレース布はより長いパルスサイクル時間を与え、それはパルスサイクル回数およびエネルギー消費、ならびにフィルターバッグの物理的損傷を減少させる。比較例６のニードルパンチ試料はずっと高い塵埃漏出量を与えるが、圧力降下がより低かった。
【００４５】
このスパンレース布による優れた濾過性能は、均一なダストケーキおよびガス流をもたらすその一様な細孔径分布によるものである可能性がある。大きな細孔を有する構造は、たとえダストケーキがその小さな細孔中に形成されたとしても塵埃漏出に悩み続けることになる。本発明は、高い濾過効率および低い圧力降下を達成するのにそのような漏出がきわめて有害であることを立証した。
【００４６】
【表４】
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【図１】
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【国際調査報告】
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