(57)【要約】  耐久性を改善するために横断方向における強度を有する多孔質膜を含むフィルタバッグを開示する。支持体副次構造と、該支持体副次構造を少なくとも部分的に取り囲むフィルタバッグとを含む、ガス流から粒子をろ過するためのフィルタアセンブリが存在する。フィルタバッグは、ガス流に曝される上流表面を有する多孔質膜を含む。多孔質膜は軽量で、上流表面上で粒子を収集する構造を有する。特に、多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上のバブルポイント及び１００Ｎ／ｍ以上の横断方向における強度を有する。開示される他のフィルタバッグは、０．０６ＭＰａ以上のバブルポイントを有する多孔質膜と、犠牲材料として作用する第二の層とを含むラミネートを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流から粒子をろ過するためのフィルタアセンブリであって、ろ材と、前記ガス流に曝される上流表面及び前記ろ材に隣接する下流表面を有する多孔質膜とを含むフィルタバッグ、を含んでなり、前記多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上のバブルポイントを有し、前記多孔質膜は１００Ｎ／ｍ以上である横断方向における強度を有し、かつ、前記フィルタアセンブリはクリーニング可能である、フィルタアセンブリ。
【請求項２】
ガス流から粒子をろ過するためのフィルタアセンブリであって、ろ材と、前記ガス流に曝される上流表面を有する多孔質膜と、第二の層とを含むフィルタバッグを含んでなり、前記第二の層は前記ろ材と前記多孔質膜の間に配置されており、前記多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上のバブルポイントを有し、かつ、前記フィルタアセンブリはクリーニング可能である、フィルタアセンブリ。
【請求項３】
前記ろ材は、織フェルト、不織フェルト又はガラス繊維材料を含む、請求項1又は２のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項４】
前記多孔質膜は、前記上流表面上で前記粒子を収集する構造を有する。請求項１〜３のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項５】
前記多孔質膜は、収集された粒子を前記多孔質膜の前記上流表面から解放するためのクリーニングプロセスの応力によって引き起こされる構造的破損に耐えることができる、請求項４記載のフィルタアセンブリ。
【請求項６】
前記多孔質膜はフルオロポリマー膜又はポリエステル膜を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項７】
前記多孔質膜は１７５Ｎ／ｍ以上の横断方向における強度を有する、請求項１〜６のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項８】
前記多孔質膜は４．５ｇｓｍ以下の面積あたりの質量比を有する、請求項１〜７のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項９】
前記多孔質膜は１．３６ｋｇ以下のボールバースト強度を有する、請求項１〜８のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１０】
前記多孔質膜は０．５インチ水ゲージで１ｃｆｍ／ｆｔ2の透過性を有する、請求項１〜９のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１１】
前記多孔質膜は５〜５０ミクロンの厚さを有する、請求項１〜１０のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１２】
前記多孔質膜は０．０９ＭＰａ以上のバブルポイントを有する、請求項１〜１１のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１３】
前記第二の層は０．５インチ水ゲージで１０ｃｆｍ／ｆｔ2の透過性を有する、請求項２〜１２のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１４】
前記第二の層及び前記多孔質膜は一緒にラミネート化されてラミネートを形成する、請求項２〜１３のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１５】
前記第二の層は織布テキスタイル、不織布テキスタイル又は膜を含む、請求項２〜１４のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１６】
前記第二の層は前記ろ材にラミネート化されている、請求項２〜１５のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１７】
前記多孔質膜は前記ガス流から０．０７ミクロンより大きい直径を有する粒子のうちの９７％を超える粒子を収集する、請求項１〜１６のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１８】
前記フィルタアセンブリはパルスジェット、リバースエア又はシェーカクリーニング技術によってクリーニングされる、請求項１〜１７のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１９】
入口及び出口を有するハウジング、
前記入口と前記出口との間の前記ハウジング内に配置されたチューブシート、及び
前記チューブシートに取り付けられた請求項１〜１７のいずれか１項記載の１つ以上のフィルタアセンブリ、
を含んでなる、バッグハウスフィルタシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、一般に、多孔質膜を含むフィルタバッグに関する。特に、多孔質膜は、ろ材に取り付けられるか、又は、ろ材に取り付けられた第二の層とラミネート化されることができる。多孔質膜はクリーニングサイクルで発生する応力に耐える耐久性がある。
【背景技術】
【０００２】
背景
ガス流からの粒子の除去は様々な産業分野において長い間行われてきた。ガス流から粒子などをろ過するための従来の手段としては、限定するわけではないが、フィルタバッグ、フィルタチューブ、フィルタカートリッジ及びフィルタパネルが挙げられる。これらのフィルタ要素は、典型的には、そのような粒子をろ過するために、しばしばフィルタバッグハウスと呼ばれるろ過システムに向けられる。そのようなろ過システムは、システム操作の要件に応じて、クリーニング可能であることも又はクリーニング不可能のいずれであることもできる。
【０００３】
産業上の流体流からの粒子状物質の分離は、しばしば、ラミネートフィルタを使用して達成される。これらのテキスタイルベースのラミネートフィルタは、流体流から粒子を除去する。フィルタ上の粒子の蓄積によって引き起こされる、テキスタイルを通過する流れに対する抵抗又は圧力低下が有意になると、フィルタをクリーニングし、粒子をフィルタから除去しなければならない。
【０００４】
クリーニングの方法によってフィルタバッグのタイプを特徴付けることは、工業用ろ過市場において一般的である。最も一般的なタイプのクリーニング技術は、リバースエア、シェーカ及びパルスジェットである。リバースエア及びシェーカ技術は、低エネルギークリーニング技術と考えられる。
【０００５】
リバースエアろ過技術において、粒子はバッグの内部に集まる。クリーニング中に、空気の穏やかなバックウォッシュによりバッグを崩潰し、バッグからダストケークが破砕され、バッグの底からホッパーに排出される。
【０００６】
シェーカ機構はまた、バッグの内側に集まるダストケークをクリーニングする。バッグの上部は振動するアームに取り付けられており、バッグ内に正弦波を作り、ダストケークを取り除く。
【０００７】
パルスジェットろ過において、粒子はバッグの外側に捕獲される。パルスジェットクリーニング技術は、フィルタバッグ又はチューブの内部の上部に入る圧縮空気の短いパルスを使用する。このクリーニングパルスのエネルギーによってバッグが膨張し、ダストケークがノックオフされる。バッグは、典型的に、ケージサポートにパチンとはじき返され、すぐにサービスに戻り、粒子を収集する。
【０００８】
３つのクリーニング技術のうち、パルスジェットがろ材上に最も応力を与える。しかしながら、近年、産業プロセスエンジニアは、以下の理由により、ダスト回収用途にパルスジェットバッグハウスを益々選択している。
１．下記理由により、ユニットサイズがより小さい（時にシェーカ及びリバースエアろ過のサイズの１／２又は１／４）
（Ａ）体積空気量/布面積比がより高い（媒体を通過する操作速度がより速い）、及び
（Ｂ）オンラインクリーニングによりユニットを所望の流量で設計できるため、オフラインクリーニングを可能にするための追加のろ材領域は必要ない。
２．最小数の可動部品。
３．交換するバッグの数が比較的少ない。
【０００９】
パルスジェットバッグハウスにおいて、バッグが崩壊しないように、内側に金属ケージが付いたバッグハウスにバッグは挿入される。ダストを含む汚染空気は、バッグの外側でバッグハウスに入り、ダストは表面に蓄積する。クリーニングされた空気は、バッグを介してバッグハウスの外に移動する。バッグの外側に十分な量のダストが堆積すると、バッグを通過する空気の量が減少し、パルスジェットバッグハウスは高圧空気のパルスをバッグを通して後方に送る。蓄積されたダストは、高圧空気と後方パルスによって引き起こされるバッグ内の移動の組み合わせにより、バッグから強制的に排出されてバッグハウスの下部に収集する。このクリーニングプロセスは、バッグを通る十分な空気流を維持するために、１時間に複数回行うことがある。
【００１０】
上述のバッグ内の動きは、バッグに応力を与える高圧空気の結果である。
【００１１】
米国特許第６，１１０，２４３号明細書は、金属、プラスチックなどの支持ケージなどの支持体構造と、バッキング材料又は層のない延伸ＰＴＦＥ膜のろ材とを含むフィルタバッグアセンブリを対象とする。記載されているように、フィルタバッグアセンブリは、支持体又はケージの外面上に適合する支持体カバー又はケージカバーをさらに含み、ろ材とケージとの接触を防止する。
【００１２】
フィルタバッグアセンブリには、耐久性を改善するという継続的な問題が存在する。したがって、上記の制限の１つ以上を克服することを対象とした改良されたフィルタバッグアセンブリを提供することが有利であることは明らかである。
【発明の概要】
【００１３】
幾つかの例示的な実施形態の簡単な要約
本発明の１つの実施形態によれば、ガス流から粒子をろ過するためのフィルタアセンブリであって、ろ材と、前記ガス流に曝される上流表面及び前記ろ材に隣接する下流表面を有する多孔質膜とを含むフィルタバッグ、を含んでなり、前記多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上、例えば０．０９ＭＰａ以上のバブルポイントを有し、前記多孔質膜は１００Ｎ／ｍ以上、例えば１７５Ｎ／ｍ以上である横断方向における強度を有し、さらに前記フィルタアセンブリはクリーニング可能である、そのようなフィルタアセンブリが提供される。１つの実施形態において、多孔質膜は、収集された粒子を多孔質膜の上流表面から解放するために、クリーニングプロセス、例えば、振とう又は脈動の応力によって引き起こされる構造的破損に耐えることができる。多孔質膜は、上流側の表面に粒子を集める構造を有する。さらに、多孔質膜は、ガス流から０．０７ミクロンより大きい直径を有する粒子のうちの９７％超の粒子を収集することができる。
【００１４】
本発明の別の実施形態によれば、ガス流から粒子をろ過するためのフィルタアセンブリであって、ろ材と、ガス流に暴露される上流表面を有する多孔質膜と、第二の層とを含むフィルタバッグ、を含んでなり、前記第二の層は前記ろ材と前記多孔質膜との間に配置され、前記多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上、例えば０．０９ＭＰａ以上のバブルポイントを有し、さらに前記フィルタアセンブリはクリーニング可能である、そのようなフィルタセンブリが提供される。第二の層に隣接する多孔質膜は５０Ｎ／ｍ以上、例えば１００Ｎ／ｍ以上又は１７５Ｎ／ｍ以上であることができる横断方向における強度を有する。１つの実施形態において、第二の層は、織布テキスタイル、不織布テキスタイル又は膜を含む。第二の層は犠牲層として機能し、ろ材又はクリーニングプロセスの応力からの多孔質膜への損傷を防ぐ。１つの実施形態において、第二の層は、０．５インチ水ゲージで１０ｃｆｍ／ｆｔ2の透過性を有する。第二の層を多孔質膜にラミネート化してラミネートを形成することができる。あるいは、第二の層はろ材にラミネート化してもよい。
【００１５】
１つの実施形態において、多孔質膜はフルオロポリマー膜又はポリエステル膜を含む。高いバブルポイント及び／又は高い横断強度に加えて、多孔質膜は以下の特徴のうちの１つ以上を有することができる。多孔質膜は、面積あたりの質量比が４．５ｇｓｍ以下であることができる。多孔質膜はまた、１．３６ｋｇ以下のボールバースト強度を有することができる。さらに、多孔質膜は、０．５インチ水ゲージで１ｃｆｍ/ｆｔ2の透過性を有することができる。さらに、多孔質膜は５〜５０ミクロンの厚さを有する。
【００１６】
１つの実施形態において、ろ材は、織フェルト、不織フェルト又はガラス繊維材料を含む。バッグのタイプによって、ろ材に隣接する支持体副次構造が存在する場合がある。
【００１７】
別の実施形態において、入口及び出口を有するハウジング、前記入口と前記出口との間で前記ハウジング内に配置されたチューブシート、及び、前記チューブシートに取り付けられた１つ以上のフィルタバッグアセンブリを含んでなるバッグハウスフィルタシステムが提供される。ここでは、前記フィルタバッグアセンブリがそれぞれ、ろ材と、ガス流に曝される上流表面及び前記ろ材に隣接する下流表面を有する多孔質膜とを含むフィルタバッグを含んでなり、前記多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上、例えば０．０９ＭＰａ以上のバブルポイントをて有し、そして前記多孔質膜は１００Ｎ／ｍ以上、例えば１７５Ｎ／ｍ以上の横断方向における強度を有する。
【００１８】
さらに別の実施形態において、入口及び出口を有するハウジング、前記入口と前記出口との間で前記ハウジング内に配置されたチューブシート、及び、前記チューブシートに取り付けられた１つ以上のフィルタバッグアセンブリを含んでなるバッグハウスフィルタシステムが提供される。ここでは、前記フィルタバッグアセンブリがそれぞれ、ろ材と、ガス流に曝される上流表面を有する多孔質膜と、第二の層とを含むフィルタバッグを含んでなり、前記第二の層は前記ろ材と前記多孔質膜との間に配置され、そして前記多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上、例えば０．０９ＭＰａ以上のバブルポイントを有する。
【００１９】
これら及び他の実施形態は、それらの利点及び特徴の多くとともに、以下の記載及び添付の図面と併せてより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
図面の簡単な説明
本発明は、添付の非限定的な図を考慮してよりよく理解されるであろう。
【００２１】
【図１】図１は、横断方向の膜強度が低いために構造的欠陥を有する膜のＳＥＭ画像である。
【００２２】
【図２】図２は本明細書に開示される実施形態によるバッグハウスの概略図を示す。
【００２３】
【図３】図３は本明細書に開示される実施形態による、ろ材に隣接する多孔質膜を備えたフィルタバッグの切取斜視図を示す。
【００２４】
【図４】図４は本明細書に開示される実施形態による、ろ材に隣接する多孔質膜を備えたフィルタバッグを有するフィルタアセンブリの斜視図を示す。
【００２５】
【図５】図５は本明細書に開示される実施形態による、ろ材に隣接するラミネートを備えたフィルタバッグを有する別のフィルタアセンブリの斜視図を示す。
【００２６】
【図６】図６は、比較例と比較した、ろ材に隣接する多孔質膜の差圧上昇のグラフである。
【００２７】
【図７】図７は、比較例と比較した、ろ材に隣接する多孔質膜の差圧上昇のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
詳細な説明
当業者は、本開示の様々な態様が、意図された機能を発揮するように構成された任意の数の方法及び装置によって実現されうることを容易に理解するであろう。本明細書で参照される添付の図は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではなく、本開示の様々な態様を示すために誇張されている場合があり、その点で、描かれている図面は限定として解釈されるべきでないことにも留意されたい。
【００２９】
本明細書に記載される様々な実施形態は、ろ材と、緻密な微細構造を有する隣接する耐久性多孔質膜とを含むフィルタバッグであって、改善されたクリーニング性を提供するフィルタバッグに関する。本発明の目的のために、０．０６ＭＰａ以上のバブルポイントは、緻密な微細構造を示す。緻密な微細構造の問題は、これらの膜がフィルタバッグに有害である圧力降下の有意な増加をもたらすとことが予想されることである。さらに薄い及び／又は軽量の膜もまた、圧力低下が有意に増加すると予想され、これはフィルタバッグに有害である。１つの実施形態において、多孔質膜は、横断方向に高い強度を有する薄くて緻密な膜を含む。別の実施形態において、多孔質膜は、膜などの第二の層にラミネート化される。実施形態は、横断方向に高強度を有する薄い及び／又は軽量の膜を使用することによって、又は第二の層に薄い及び／又は軽量の膜をラミネート化することによって圧力降下問題に関連する問題を克服し、フィルタバッグの耐久性及びクリーニング性を改善する。本明細書に記載のフィルタバッグは、排気ガス流などのガス流から粒子をろ過するためのフィルタアセンブリで使用することができる。１つの実施形態において、高効率の集塵フィルタバッグを提供することができる。
【００３０】
操作中、フィルタバッグは上流表面上に粒子を収集し、そして収集された粒子は、クリーニングにより、操作中に数回除去される。フィルタアセンブリは、フィルタバッグにダストケークとして収集された粒子をリバースエア、シェーカ及びパルスジェットなどのクリーニング技術を使用して除去することでクリーニングできる。１つの実施形態において、ソニックホーンを介した音響クリーニングを、これらのクリーニング技術と組み合わせて使用することができる。クリーニング操作で使用されるソニックホーンは、低周波数、高デシベルの音響エネルギーを生成し、最大１５０ｄＢの強度で６０〜２５０Ｈｚの範囲の音を生成する。
【００３１】
本発明の実施形態は、耐久性を高めながら透過性を達成するという利点を提供する。膜が軽くなり及び／又は薄くなると、膜は製造プロセス及びクリーニングプロセス中に損傷を受けやすくなる。製造プロセス中の亀裂、引き裂き又は破裂の形の構造的損傷は不便であり、費用がかかるが、使用前に膜を交換することができる。いったん使用すると、膜に構造的な損傷があると、フィルタバッグの寿命が短くなり、耐久性に有意な問題が生じる。
【００３２】
さらに、本発明のさらなる実施形態は、多孔質膜の犠牲層として作用する第二の層を提供する。これにより、本明細書に記載の薄くて緻密な膜を、摩耗性トポロジーを有するろ材を備えたフィルタバッグにおいて、又は、フィルタバッグに応力をかけるクリーニング技術で使用することができる。
【００３３】
本明細書に記載されているフィルタバッグは、汚染物質の制御又は生成物捕獲が必要な多種多様な用途で使用することができる。これには、発電所、製鉄所、化学製造者、及び高い粒子収集効率が望まれるその他の産業会社が挙げられる。本発明による例示的な実施形態は、セメントバッグハウスで使用されるフィルタバッグである。セメントバッグハウスは、しばしば、摩耗性トポロジーを有するろ材を使用する。
【００３４】
摩耗性トポロジーは、非平滑表面を作り出す縁、点又は輪郭を有するろ材の表面を指す。この非平滑表面は、隣接する膜を摩耗、引き裂き、破裂、裂傷又は他の方法で損傷する可能性がある。膜が損傷すると、フィルタバッグは粒子除去の効率を失う。
【００３５】
ダストケークを除去するためのクリーニング中に生じる応力のために、膜が損傷することもある。ろ材が平滑な表面を有するときでさえ、クリーニング中の脈動により、摩耗性応力などの追加の応力が発生することがある。クリーニング中に、支持体副次構造及び／又はろ材に対するフィルタバッグの繰り返しの膨張及び収縮は、膜に損傷を与える可能性がある。損傷によって引き起こされる問題を克服するために、本発明の１つの実施形態は、１００Ｎ／ｍ以上、例えば、１２０Ｎ／ｍ以上、１５０Ｎ／ｍ以上、１７５Ｎ／ｍ以上又は２００Ｎ/ｍである横断方向強度を有する膜を使用する。横断方向強度は、ダイFを使用して、ＡＳＴＭ法Ｄ４１２-０６ａ（２００６）を使用して決定することができる。横断方向強度は、フィルタバッグの周囲の方向などのフィルタバッグに対して横断方向における強度を指す。図示のように、横断方向は矢印（ｔ）で示されている。横断方向は、フィルタバッグの長さに対して非平行であるフィルタバッグの周囲幅の方向であることができ、幾つかの実施形態において、フィルタバッグの長さに対して垂直であることができる。１つの実施形態において、この横断方向強度特性は、弾力性がありかつ耐久性がある外側に面する膜を有するフィルタバッグを提供するのに役立つ。ろ材に隣接する、１００Ｎ/ｍ未満の横断方向強度を備えた膜は、フィルタバッグに応力がかかると、構造的な破損を被る。図１に示されるように、横断方向ｔにおいて９４．５Ｎ／ｍの強度を有する膜１は、図１の膜にける横断方向強度がないために目に見える破裂２を被った。これは、膜１の耐久性が低く、破裂がフィルタバッグの寿命を短くしたことを示している。
【００３６】
フィルタバッグ
【００３７】
本明細書に記載されるフィルタバッグは、高い空気流及び良好なダストケーク解放を提供する膜を含む。これにより、フィルタバッグを簡単にクリーニングすることができると同時に、フィルタバッグに関連する圧力降下を低減することができる。膜はろ材にラミネート化又は接着のいずれかでろ材に取り付けることができ、又は膜は第二の層に隣接して、ろ材に取り付けられるラミネートを形成することができる。フィルタバッグは、操作及びクリーニング技術に応じて、様々な形状及び特徴を有することができる。１つの実施形態において、パルスジェットクリーニング用のフィルタバッグは、一端にカフを、他端に開口部を有することができ、それは、フィルタバッグが支持体副次構造を少なくとも部分的に取り囲むことを可能にする。設計に関係なく、横断方向強度が高い多孔質膜を有するフィルタバッグはフィルタバッグの耐久性を高めるのに役立ち、これにより、粒子状物質の排出量が減少し、排出基準に準拠する。
【００３８】
典型的なバッグハウスにおいて、各フィルタバッグは、０．３ｍ〜１０ｍの長さ及び５ｃｍ〜３０ｃｍの内径を有することができる。フィルタバッグは、フィルタバッグがバッグハウスに取り付けられるか、支持体副次構造の上に取り付けられるか、又は、支持体副次構造に取り付けられることを可能にする寸法を有することができる。これらの寸法は、本発明の目的のために必ずしも限定的ではなく、本明細書に開示される実施形態は、多種多様なバッグハウスで使用されうることを理解されたい。
【００３９】
１つの実施形態において、フィルタバッグにプリーツを付けることができる。プリーツ付きフィルタバッグは、ろ材の深さを増加させ、流れの中のより少ない粒子にろ材を曝すことができる。
【００４０】
ここで図２を参照すると、パルスジェットクリーニングシーケンスを有するバッグハウスは示されている。ホッパー２０の内部には、粒子を含んだガス流２１は入口２２でホッパーに入り、横断方向（ｔ）に高強度を有する多孔質膜を含むフィルタバッグ２３を通って通過する。フィルタバッグは、ろ材に取り付けられた多孔質膜、又はろ材に取り付けられた多孔質膜を含むラミネートを含むことができる。ホッパー２０内のチューブシート２５は、ガス流がフィルタバッグ２３を迂回するのを防止する。フィルタバッグ２３は、（フィルタバッグ２３の下に示される）内部支持ケージ２６によって開いたままにされる。ガス流は、フィルタバッグ２３を通り、バッグ出口２９を通過した後に、出口２７でクリーンエアコンパートメントを出る。操作中、粒子は図の左側のバッグに示されるように、多孔質膜の外側にダストケーク２８を形成する。ダストケーク２８を除去するためにクリーニングする際、パルスパイプ３０から空気がフィルタバッグに入る。この空気のパルス３２がフィルタバッグを膨張させ、ダストケークを緩め、それにより粒子３１をホッパー２０の底部に収集する。図２の右側のバッグに見られるように、パルスジェットはフィルタバッグを膨張させる。フィルタバッグの膨張と収縮が繰り返されると、摩耗が引き起こされる。他のクリーニング技術もフィルタバッグに応力を与えることを理解されたい。本明細書に記載されているフィルタバッグの利点は、多孔質膜が緻密な微細構造を有し、横断方向のより高い強度を有し、それにより耐久性を向上させ、クリーニングサイクル中の応力によって引き起こされる構造的破損を低減することである。
【００４１】
多孔質膜
【００４２】
１つの実施形態において、フィルタバッグを含むガス流から粒子をろ過するためのクリーニング可能なフィルタバッグアセンブリは提供される。フィルタバッグは、ガス流に曝される上流表面を有する多孔質膜と、該多孔質膜に取り付けられたろ材とを含む。１つの実施形態において、多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上、例えば０．１ＭＰａ以上又は０．５ＭＰａ以上のバブルポイントを有する。１つの実施形態において、多孔質膜は１００Ｎ／ｍ以上、例えば１５０Ｎ／ｍ以上、１７５Ｎ／ｍ以上、又は２００Ｎ／ｍ以上である横断方向における強度を有する。
【００４３】
本明細書に記載されるフィルタバッグに使用される多孔質膜は、本明細書に記載されるより高い性能を達成するために特に有利な幾つかの特徴を有する。膜は微細な粒子を捕獲することができ、ろ過効率が向上し、ケークの解放が増加し、使用中の通気能力が増加することができる。１つの実施形態において、多孔質膜は、０．０７ミクロンより大きい直径を有するガス流中の粒子の９７％超を収集する。さらなる実施形態において、多孔質膜は、０．０７ミクロンより大きい直径を有するガス流中の粒子の９９％超を収集する。多孔質膜をろ材に取り付けると、フィルタバッグの収集効率が高くなる。
【００４４】
多孔質膜は、フルオロポリマー又はポリエステル材料を含むことができる。適切なフルオロポリマー膜は、ＰＴＦＥを延伸させて延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を形成することを含む、多くの異なる方法によって調製されるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。他の適切なフルオロポリマーは、ポリフッ化ビニリデン（「ＰＶＤＦ」）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（「ＦＥＰ」）、テトラフルオロエチレン−（ペルフルオロアルキル）ビニルエーテルコポリマー（「ＰＦＡ」）などを含むことができる。
【００４５】
膜は、微細なダストなどの粒子を保持しながら、空気又は液体のいずれかの流体の通過を可能にする孔を有する。膜の多孔質の性質は、ＩＳＯ試験法に関して記載された、０．７ＭＰａ未満、例えば、０．５ＭＰａ未満又は０．１ＭＰａ未満の差圧上昇を維持する。
【００４６】
１つの実施形態において、多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上、例えば０．１ＭＰａ以上又は０．５ＭＰａ以上のバブルポイントを有する緻密な微細構造を有するｅＰＴＦＥ膜である。範囲に関して、バブルポイントは０．０６〜１ＭＰａ、例えば０．０６〜０．７ＭＰａ、又は０．０７〜０．５ＭＰａである。ｅＰＴＦＥ膜はまた、０．７ミクロン以下、例えば、０．５ミクロン以下の平均孔径を有することができる。
【００４７】
ｅＰＴＦＥ膜は、細孔を形成する複数のノード及び／又は複数のフィブリルの構造を有することができる。幾つかの実施形態において、ｅＰＴＦＥ膜は実質的にフィブリル化され、幾つかのノードを含む。ＰＴＦＥの使用は良好な耐熱性及び化学的不活性を提供する。多孔質ｅＰＴＦＥは、強度及び安定性を高め、パルスジェットクリーニングによって発生する応力に耐える高い横断強度を有する。膜にかかるこれらの応力には2つのタイプがある。１つはパルスジェットクリーニング中の突然の膨張が原因である。もう１つは、支持体副次構造に対するバッグの突然の崩潰が原因である。応力は、数年になる可能性があるフィルタバッグの寿命にわたって繰り返し発生される。フィルタバッグの幾つかの用途によっては、毎年の操作で１００万回を超えるパルスサイクルがあり得る。
【００４８】
本明細書で使用される膜は、０．０６ＭＰａ以上のバブルポイント及び１００Ｎ／ｍ以上の横断強度を有し、それにより、亀裂、引き裂き又は破裂などの構造的破損に耐え、空気流の印加時に、収集された粒子を上流表面から解放する。ｅＰＴＦＥ膜では、押出ＰＴＦＥテープを二軸延伸することにより、高い横断強度を得ることができる。
【００４９】
横断方向における膜の強度は構造的破損を防止するのに十分に高くてよいが、横方向における強度の増加は必要とされない。横方向はフィルタバッグの長さに沿って延び、横断方向に対して角度が付けられているか又は垂直である。１つの実施形態において、横方向強度は、１００Ｎ／ｍ未満、例えば、７５Ｎ／ｍ未満又は５０Ｎ／ｍ未満である。横方向強度はより高くてよいが、フィルタバッグに必ずしも利点を与えない。
【００５０】
多孔質ｅＰＴＦＥ膜の使用は、良好な空気ろ過に適した、より高い空気流量、すなわち高い透過性を提供する。膜は多孔性であり、０．５インチ水ゲージで少なくとも１ｃｆｍ/ｆｔ2、例えば０．５インチ水ゲージで少なくとも５ｃｆｍ/ｆｔ2、又は０．５インチ水ゲージで少なくとも１０ｃｆｍ/ｆｔ2の空気透過性を有する。低い空気透過性は以前に液体流と共に使用されていたが、本発明の発明者は、低い空気透過性の膜が、より高いバブルポイントを有するフィルタバッグにおいて使用されうることを見出した。
【００５１】
軽量の膜は、空気流を維持し、フィルタバッグの全体の質量を減らすことができる。したがって、１つの実施形態において、４．５ｇｓｍ以下、例えば４ｇｓｍ以下、３ｇｓｍ以下又は１ｇｓｍ以下の面積あたりの質量比を有する膜が提供される。なお、膜は、０．５ｇｓｍ〜４．５ｇｓｍ、例えば、０．５ｇｓｍ〜４ｇｓｍ、又は０．５〜３ｇｓｍの面積あたりの質量比の範囲を有することができる。面積あたりの質量比が５ｇｓｍを超える膜は重く、透過性が低下して空気流が低下する傾向がある。
【００５２】
より薄い膜は一般に軽量であり、良好な通気性を有する。１つの実施形態において、膜は５〜５０ミクロン、例えば、５〜３０ミクロン又は１０〜３０ミクロンの厚さを有する。幾つかの実施形態において、膜を層状にして、所望の厚さを達成することができる。
【００５３】
本発明の膜は高い横断強度を有するが、膜は、１．３６ｋｇ以下、例えば１．２６ｋｇ以下又は１．１６ｋｇ以下のボールバーストを有する。ボールバーストを減少させることにより、バブルポイントが０．０６ＭＰａを超える膜は、圧力差の上昇がより低い空気流を維持することができる。さらに、膜はろ材に取り付けられているため、横断方向強度が高く、ボールバーストが低いことが望ましい。
【００５４】
１つの実施形態において、支持体副次構造と、該支持体副次構造を少なくとも部分的に取り囲むフィルタバッグとを含むガス流から粒子をろ過するためのクリーニング可能なフィルタバッグアセンブリは提供され、前記フィルタバッグは、ガス流に曝される上流表面を有する多孔質膜と、該多孔質膜に取り付けられたろ材とを含む。多孔質膜は、１００Ｎ/ｍ以上の横断方向における強度、及び、以下の特性のうちの少なくとも２つを有する：０．５インチ水ゲージで少なくとも１ｃｆｍ/ｆｔ2の通気性、０．０６ＭＰａ以上のバブルポイント、４．５ｇｓｍ以下の面積あたりの質量比、５〜５０ミクロンの厚さ及び１．３６ｋｇ以下のボールバースト。さらなる実施形態において、多孔質膜は、０．０６ＭＰａ以上のバブルポイント及び１００Ｎ／ｍ以上である横断方向における強度、及び、以下の特性のうちの少なくとも１つを有する：０．５インチ水ゲージで少なくとも１ｃｆｍ/ｆｔ2の通気性、４．５ｇｓｍ以下の面積あたりの質量比、５〜５０ミクロンの厚さ及び１．３６ｋｇ以下のボールバースト。
【００５５】
ろ材
【００５６】
膜は、ラミネート化、溶接、縫製、鋲留め、クランプ締め又は他の適切な取り付け手段を使用してろ材に取り付けられることができる。１つの実施形態において、膜は、接着剤の連続層又はドット及びグリッドの不連続接着剤を使用してろ材に接着される。一般的な接着剤は、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）コポリマーなどのフッ素化ポリマー接着剤であり、通常、ろ材の上面にＰＴＦＥ分散液又はＦＥＰ水性分散液をトランスファーコーティングすることにより、ろ材にコーティングされる。他の有用な接着剤としては、テトラフルオロエチレン／ペルフルオロプロピレンコポリマー、ポリビニリデンジフルオリドなどが挙げられる。別の実施形態において、ろ材のコーティングされた側への多孔質ｅＰＴＦＥ膜のラミネート化は、ろ材のコーティングされた側に膜を置くこと及び軽い圧力で接着剤の融点以上に加熱することによって行われる。他の実施形態において、ろ材は、ＰＴＦＥ又は熱可塑性材料を含むことができ、さらなる接着剤を必要とすることなく膜に溶融されることができる。
【００５７】
バッグハウスにおいて、ろ材は劣化することなく高温に耐えることができるべきである。ろ材は、膜を接着又はラミネート化できるバッカー材料である。ガス流の化学物質及び/又は湿分含有量、その温度及びその他の条件に応じて、フィルタバッグは、ガラス繊維、ポリエステル、綿、ナイロン又はその他の材料から構成されることができる。ＰＴＦＥ、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、アラミド又はポリイミドから作られたフェルト及び繊維もろ材として使用することができる。グラス繊維とＰＴＦＥなどのファイバーとフィラメントの混合もろ材として使用できる。４００℃を超える高温用途では、織ったＰＴＦＥ、グラス繊維又はポリイミドをろ材として使用できる。
【００５８】
市販のＰＴＦＥ布帛は、ＰＴＦＥ繊維の支持されたニードルフェルトである。これらのフェルトは、通常、６５０〜９００ｇ/ｍ2の質量であり、マルチフィラメントの織スクリム（１３０〜２１０ｇ/ｍ2）で補強されうる。スクリム要素は、任意のポリテトラフルオロエチレンから作ることができるが、好ましくは、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンである。フェルトはステープル繊維（通常は６．７デニール/フィラメント、又は７．４ｄｔｅｘ/フィラメント）から構成され、長さが５〜２０ｃｍである。
【００５９】
１つの実施形態において、ろ材の下流側で水銀を捕捉するための不織布ポリプロピレン材料又は吸着剤成分のラップなどの、ろ材に追加されたさらなる層が存在することができる。別の実施形態において、ろ材は、ＮＯx、ＮＨ3、ＣＯ、ダイオキシン、フラン又はオゾンなどの汚染物質を転化するための１つ以上の触媒を含むことができる。触媒は、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ3、ＷＯ3、ＭｎＯ2、Ｐｔ又はＡｌ2Ｏ3などの活性材料を含むことができる。触媒を使用すると、ダイオキシン、フラン、ＮＯx、ＣＯなどの汚染物質を流体流から効果的に除去することができる。
【００６０】
図３は、シェーカ機構（図示せず）に取り付けられたフィルタバッグ１０２を含むフィルタアセンブリ１００である。例示の目的で、フィルタバッグ１０２の層は切取図になっている。フィルタバッグ１０２は、一端にキャップ１１６を有し、反対側の端部に開口部１０８を有し、清浄化された空気が通過して出ていくことができる。フィルタアセンブリ１００は、フィルタアセンブリ１００をシェーカ機構（図示せず）に取り付けるためのワイヤ１１８を含む。フィルタバッグ１０２は、本明細書に記載のとおりの多孔質膜１２０を含み、該多孔質膜は接着層１２４を使用してろ材１２２に取り付けられている。接着層１２４は、連続層又は不連続層を形成する接着剤のグリッド、ライン又はパターンであることができる。多孔質膜１２０は、バブルポイントが０．０６ＭＰａ以上であり、横断方向（ｔ）における強度が１００Ｎ／ｍ以上である。図３に示すように、多孔質膜１２０は、ろ材１２２の内面に示されている。
【００６１】
支持体副次構造
【００６２】
本発明のフィルタ要素で使用されうる支持体副次構造は、フィルタアセンブリの構成、ろ過される材料のタイプ、フィルタアセンブリが組み込まれたろ過システム、クリーニング機構などを含む、幾つかの条件に応じて大きく変化することができる。例えば、本出願での使用に適した支持体構造としては、金属、プラスチック及び織布又は不織布形態を含む天然繊維、例えば、スパンボンドポリエステル又は不織布アラミドフェルト材料などの材料から製造できるケージ、リング又はブレースが挙げられる。１つの実施形態において、支持体副次構造は金属又はプラスチックメッシュであることができる。ワイヤ支持体ケージも支持体副次構造として使用できる。他の実施形態において、支持体副次構造は、剛性自立インサートであることができる。
【００６３】
１つの実施形態において、支持体副次構造は、１つの単一部品として構成され得るか、又は、複数の部品から組み立てることができるケージを備える。ケージは、ケージとろ材との間にバリアを提供するためにカバーを有することができる。カバーは、ろ材と支持体副次構造との間の接触を減らすことができる。
【００６４】
図４は、金属ケージとして示される支持体副次構造１０４の周りに取り付けられたフィルタバッグ１０２を含むフィルタアセンブリ１００である。例示の目的で、フィルタバッグ１０２の層は引き下げられているが、これらの層は支持体副次構造１０４を覆っていることを理解されたい。図３に示されているように、支持体副次構造１０４は、パルスジェットクリーニングに使用されるワイヤケージである。フィルタバッグ１０２は、一端にカフ部分１０６を有し、反対側の端部に開口部１０８を有し、クリーニングされた空気が通過して出ていくのを可能にする。フィルタアセンブリ１００は、バッグをチューブシートに取り付けるための保持部分１１０を含む。他の実施形態において、フィルタアセンブリは、フィルタアセンブリ１００をバッグハウス内に固定するためのフック又は他のファスナを有することができる。フィルタバッグ１０２は、本明細書に記載のように多孔質膜１２０を含み、該多孔質膜は接着剤層１２４を使用してろ材１２２に取り付けられている。図４に示される多孔質膜１２０は、バブルポイントが０．０６ＭＰａ以上であり、横断方向（ｔ）における強度が１００Ｎ／ｍ以上である。
【００６５】
犠牲材料
【００６６】
多孔質媒体は、図４ではろ材に直接取り付けられているように示されているが、他の実施形態において、ろ材と多孔質膜との間に配置された犠牲材料が存在することができる。この犠牲材料は、ろ材の摩耗性トポロジーが多孔質膜に構造的破損を引き起こすのを防止する。犠牲材料は、粒子収集の損失を引き起こすことなく多孔質媒体を保護する。１つの実施形態において、支持体副次構造、及び、膜と犠牲材料を含む第二の層とのラミネートを含む支持体副次構造を少なくとも部分的に取り囲むフィルタバッグを含む、ガス流から粒子をろ過するためのクリーニング可能なフィルタバッグアセンブリが提供される。ラミネートは、ガス流に曝される多孔質膜の上流表面を含むことができ、一方、第二の層は、ろ材に取り付けられる。
【００６７】
第二の層は、膜をろ材に接着させるための平滑な表面を作り出すための犠牲材料を含むことができる。ろ材の表面粗さのために、直接取り付けると、ろ材は膜に穴を開けることがある。１つの実施形態において、第二の層は、膜とろ材との間にバリアを提供することにより、この発生を低減する。第二の層は、多孔質膜に損傷を与えることなく、ろ材によって穴が開けられることがある。穴開けは、組み立て中又はクリーニング中に発生することがある。したがって、多孔質膜はその粒子保持性を保持し、耐久性を損なう構造上の問題を被ることなく操作し続ける。
【００６８】
この実施形態において、第二の層に取り付けられた多孔質膜は、５０Ｎ／ｍ以上、例えば６０Ｎ／ｍ以上又は１００Ｎ／ｍ以上である横断方向における強度を有する。この実施形態において、多孔質膜は、多孔質膜とろ材との間に第二の層が存在するために、ろ材に取り付けられた多孔質膜を使用する実施形態と比較して、比較的に低い横断強度を有することができる。さらに、多孔膜をラミネートとして用いるときに、多孔質膜のバブルポイントは０．０６ＭＰａ以上、例えば、０．２ＭＰａ以上又は０．５ＭＰａ以上である。
【００６９】
第二の層は、織布テキスタイル、不織布テキスタイル又は膜であることができる。１つの実施形態において、フルオロポリマー膜又はポリエステル膜などの膜を第二の層として使用することができる。第二の層に適した膜は、１フレイジャー以上、例えば５フレイジャー以上の透過性を有する多孔質であることができる。多孔質膜にラミネート化するときに、ラミネートは２フレイジャー以上の透過性を有することができる。第二の膜の層のサイズ及び質量は犠牲材料に応じて変化しうる。１つの実施形態において、第二の膜の層は、０．２５〜５０ｇｓｍの面積あたりの質量比を有する。
【００７０】
他の実施形態において、犠牲層は、限定するわけではないが、綿などのセルロース繊維、麻又は他の天然繊維、ガラス繊維を含む無機繊維、炭素繊維、又は、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリオレフィン又は他の従来の繊維又はポリマー材料などの有機繊維及びそれらの混合物を含む、様々な従来の繊維から形成することができる。
【００７１】
ラミネート中の犠牲材料は、織布又は不織布であることができる。織布バッグにおいて、典型的には、繊維は典型的な織形式で繊維の絡み合いメッシュに加工される。不織布は、典型的には、特定の配向ではなく繊維を緩く加工し、次いで繊維をフィルタ布に結合することによって作製される。第二の層を構築する１つの様式は、基材としてフェルト媒体を使用することである。フェルトは、別個の天然繊維又は合成繊維を層状に置き、当業者に知られている一般に入手可能なフェルト結合技術を使用して繊維をフェルト層に圧縮することによって作製された圧縮多孔質不織布である。
【００７２】
図５に示されるフィルタアセンブリ１００は、多孔質膜１２０と、犠牲材料を含む第二の層１３２とを含むラミネート１３０を含む。フィルタバッグ１０２は、金属ケージとして示される支持体副次構造１０４の周りに取り付けられる。図４と同様に、例示の目的で、フィルタバッグ１０２及びラミネート１３０の層は引き下げられているが、これらの層が支持体副次構造１０４を覆っていることを理解されたい。図４と同様に、一端にカフ部分１０６が示され、反対側の端に開口部１０８があり、クリーニングされた空気がフィルタバッグ１０２を通過しそして出ていくことができる。フィルタアセンブリ１００は、バッグハウスをチューブシートに取り付けるための保持部分１１０を有する。他の実施形態において、フィルタアセンブリ１００は、バッグハウス内にフィルタアセンブリ１００を固定するためのフック又は他のファスナを有することができる。フィルタバッグ１０２は、接着剤層１２４を使用してろ材１２２に取り付けられたラミネート１３０を含む。ラミネートは、上述のように、多孔質膜１２０である上流表面と第二の材料１３２である下流表面を有する。図５において、第二の材料１３２は膜である。多孔質膜１２０は、ラミネートとして形成されたときに、バブルポイントが０．０６以上である。１つの実施形態において、多孔質膜１２０はまた、５０Ｎ／ｍ以上、例えば１００Ｎ／ｍ以上又は１７５Ｎ／ｍ以上の横断方向（ｔ）における強度を有することができる。
【００７３】
シームシーリングテープ
【００７４】
フィルタバッグは、シームによって接合された少なくとも２つの隣接する縁部分と、延伸フルオロポリマーの層と、シームに接着してそれをシールするための材料とを含むシームテープとを含むことができる。シームテープは、多孔質膜の上流表面及び／又はろ材の下流表面上のシームの上に配置されうる。
【００７５】
１つの実施形態において、シームシーリングテープは、米国特許第８，７９０，４３２号明細書に記載されているように、室温で約１，９５０ｐｓｉを超える横断方向マトリックス弾性率及び０．６未満のエンタルピー比を有する延伸フルオロポリマーを含むことができ、その全内容及び開示を参照により本明細書に取り込む。
【００７６】
ろ材のシートを接合するシームは、縫製又は熱溶接などの従来の方法によって形成することができる。ろ材部分を接合してフィルタのシームを形成するために使用されるスレッドの材料、サイズ及び性質は、ろ材、フィルタを形成するために使用できる他の材料、及びフィルタの最終的な用途に依存する。フィルタバッグのシームが縫われる方法は様々であることができる。例えば、シームは、フェルドシーム（felled seam）であることができ、そのシームは、シームを縫う前に、ろ材の縁の間に挿入されたバインダストリップで直線縫いされうるか、又は、シームはオーバースティッチされうる。
【００７７】
本発明によって提供されるフィルタバッグは様々な適切な最終用途を有する。特に、フィルタバッグは、塗料及びコーティング、特に水性塗料及びプライマー、化学物質、石油化学製品、水、水溶液及び懸濁液などをろ過するために使用されうる。本発明のフィルタバッグは、鉱物、化学物質、金属及びエネルギーの生産において使用されうる。最も具体的には、高い横断強度を備えた膜を有するフィルタバッグを使用して、セメント工場で使用されるバッグハウス内の粒子ダスト排出物をろ過及び収集することができる。フィルタバッグの有用性はこれらの用途に限定されるものではなく、従来のフィルタバッグのほとんどの用途を含む。
【実施例】
【００７８】
本発明は、以下の非限定的な実施例及び試験結果を考慮してよりよく理解されるであろう。
【００７９】
試験方法
特定の方法及び装置が以下に記載されているが、当業者によって適切であると決定された任意の方法又は装置が利用されうることが理解されるべきである。
【００８０】
横断強度
【００８１】
横断方向における強度は、ダイＦを使用して、ＡＳＴＭ法Ｄ４１２−０６ａ（２００６）の試験方法に従って決定される。一定の伸び率（ＣＲＥ）制御が可能な万能試験機は、ドッグボーン又はダンベルのような形をしている膜を試験するために使用される。横断強度を測定するために、ダンベル型のサンプルをグリップに配置する。グリップの分離速度は５００〜５０ｍｍ/分である。機械が分離力を加え始め、破壊時の力は記録される。
【００８２】
空気透過性−フレイジャー数の決定
【００８３】
材料の空気透過性は、ＡＳＴＭ Ｄ ７３７−７５「テキスタイル布の空気透過性の標準試験方法」と題された試験方法に従って決定される。具体的には、空気流を測定するために、約６平方インチ（３８７１平方ｍｍ）（２．７５インチ（７０ｍｍ）の直径）の円形領域を提供するガスケット付きフランジ付き治具にテストサンプルをクランプ固定することにより、空気透過性を測定した。サンプル治具の上流側は、乾燥圧縮空気の供給源に沿って流量計に接続されていた。サンプル治具の下流側は大気に開放されていた。
【００８４】
試験は、サンプルの上流側に０．５インチ水ゲージの圧力を加え、インライン流量計（ボールフロート回転計）を通過する空気の流量を記録することによって行われた。
【００８５】
結果は、０．５インチ水ゲージでのサンプルの立方フィート／分／平方フィートでの空気流であるフレイジャー数で報告される。
【００８６】
バブルポイント試験
【００８７】
延伸多孔質ＰＴＦＥの表面自由エネルギーよりも小さい表面自由エネルギーを有する液体は、差圧を適用することにより、構造から強制的に外に出すことができる。このクリアリングは、最大の通路から最初に行われる。次いで、通路は作成され、そこを通過してバルク空気流が発生する。空気流は、サンプルの上で液層を通過する小さな気泡の安定した流れとして現れる。最初のバルク空気流が発生する圧力はバブルポイントと呼ばれ、テスト流体の表面張力及び最大開口部のサイズに依存する。バブルポイントは、膜の構造の相対的な尺度として使用でき、しばしば、ろ過効率などの幾つかの他のタイプの性能基準と相関している。
【００８８】
バブルポイントは、Porous Materials Inc.製のキャピラリーフローポロメーター、ＣＦＰ−１５００により決定した。テストされる膜の細孔を満たすための湿潤流体としてシルウィックオイルを使用した。シルウィックオイルの表面張力は２０．１ダイン/ｃｍである。膜のテスト面積は２．８４ｃｍ2である。サンプルテスト膜の下に金属支持体を配置して、膜が変形するのを防止する。
【００８９】
バブルポイントは、湿潤流体を試験試料の最大の細孔から移動させ、多孔質媒体を覆う湿潤流体の層を介したバブルの上昇によって検出可能なバブルの最初の連続的な流れを作り出すために必要な空気の圧力である。この測定により、最大細孔径の評価値が得られる。
【００９０】
面積あたりの質量
【００９１】
サンプルの面積あたりの質量は以下の方法により測定した。クリッカープレスを使用して、面積２．０３ｉｎ2のＤ４１２Ｆダイ（ドッグボーン型）を使用した膜の４つのサンプルに穴を開ける。これらの4つの穴開けされたサンプルのそれぞれの質量を測定してグラム単位で記録する。
【００９２】
各サンプルの質量を以下の方法でｇ／ｍ2の単位で質量／面積に変換する。質量/面積（ｇ/ｍ2）=[ダイＤ４１２Ｆから打ち抜かれた膜サンプルの質量（ｇ）×３９．３７２]÷２．０３であり、質量/面積（ｇ/ｍ2）=ダイＤ４１２Ｆから打ち抜かれた膜サンプルの質量（ｇ）×７６３．５に簡略化される。平均値は、膜の質量/面積としてｇ/ｍ2の単位で報告される。
【００９３】
圧力降下
【００９４】
圧力降下の変化は、方法ＩＳＯ １１０５７（初版；２０１１年５月１５日）を使用して測定される。残留圧力降下は、パルス後４秒で取得される。老化試験方法において、サイクル１及びサイクル２５００後の残留圧力降下が採用される。ｄＰ上昇は、サイクル２５００とサイクル１との間での残留圧力降下の差：ｄＰRise＝ResｄＰCycle2500−ResｄＰCycle1として規定される。圧力降下の上昇が小さいほど、高いクリーニング性のフィルタアセンブリを示す。
【００９５】
粒子捕捉
【００９６】
粒子を捕捉する際のろ過効率は、自動フィルタ試験機モデル３１６０（ＴＳＩ）を使用して決定される。測定のための流量は３２Ｌ/分である。３１６０は、１５〜８００ｎｍの範囲で最大２０の異なる単分散粒子サイズでフィルタに負荷させる。各粒子サイズの透過値を計算する。テストの最後に、モデル３１６０は透過対粒子サイズの曲線を生成し、最も透過する粒子サイズ（ＭＰＰＳ）を含むテスト結果の概要を生成する。
【００９７】
ボールバースト強度
【００９８】
この試験は、破壊時の最大負荷を決定することにより、媒体のサンプルの相対強度を測定する。媒体は、２つのプレートの間にクランプされている間に、直径１インチ（２．５４ｃｍ）のボールで負荷される。シャンティヨン、力ゲージ/ボールバーストテストを使用した。
【００９９】
媒体は測定デバイスにぴんと張られて配置され、ウェブを持ち上げてバーストプローブのボールと接触させることにより圧力が加えられる。破壊時の圧力は記録される。
【０１００】
例
【０１０１】
例１
２．２ｇｓｍの質量対面積比、２．６ｃｆｍ／ｆｔ2／分の透過性及び０．０９ＭＰａのバブルポイントを有する延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜を、接着剤を使用せずにＰＴＦＥフェルトに接着した。表１は、パルスジェットクリーニング技術を使用して耐久性及びクリーニング性を報告している。表１に示すように、例１は、ある程度の損傷を伴う許容可能な耐久性及び優れたクリーニング性を示している。
【０１０２】
例２
【０１０３】
例１と同様にフィルタを調製した。表１はｅＰＴＦＥ膜の特性を示す。表１に示すように、例１は、ある程度の損傷を伴う許容可能な耐久性及び優れたクリーニング性を示している。
【０１０４】
比較例Ａ
【０１０５】
例１と同様にフィルタを調製したが、表１に示すように、横断強度がより低いｅＰＴＦＥ膜である。横断強度がより低いために、比較例Ａは、表１に報告されているように、損傷を受け、耐久性が限られている。
【０１０６】
比較例Ｂ
【０１０７】
例１と同様にフィルタを調製したが、表１に示すように、０．０１３ＭＰａのより低いバブルポイントにより示される、より開放された微細構造を有するｅＰＴＦＥ膜である。開放された構造のために、比較例Ｂは、表１で報告されているように、不十分なクリーニング性を有し、したがって、圧力降下が増加している。
【表１】
2021502246.tif 000002
【０１０８】
差圧の上昇を例１又は２と比較例Ａ又はＢとの間で比較し、図６に示す。緻密な微細構造及び高い横断方向強度を有する単層膜は、１００Ｐａ（例１）及び９２Ｐａ（例２）の差圧上昇により、有意な改善を示している。対照的に、損傷を有する比較例Ａは、９３Ｐａの差圧上昇を有し、一方、比較例Ｂは、良好な耐久性を有するが、１４８Ｐａの差圧上昇を有した。
【０１０９】
例３及び例４
【０１１０】
上層（上流に面する）として多孔質膜を含み、ろ材に隣接する犠牲層（下層）を含むラミネートである。各層の質量／面積比及び透過性を表２に報告する。これらの例のろ材は２２オンスの織ガラス繊維であり、ＰＴＦＥ分散液コーティングを使用してラミネートを接着した。多孔質膜の横断強度は、５０Ｎ/ｍより大きかった。表２は、パルスジェットクリーニング技術を使用した耐久性及びクリーニング性を報告している。例３及び４はどちらも優れた耐久性及びクリーニング性を示す。
【表２】
2021502246.tif 000003
【０１１１】
図７は、例３におけるラミネートについての差圧上昇を示すグラフで１２０Ｐａであり、例４については４２Ｐａである。これは従来のフィルタを超える有意な改善である。
【０１１２】
本発明は、明確化及び理解の目的で詳細に記載されてきた。しかしながら、当業者は、添付の特許請求の範囲内で特定の変更及び修正を実施できることを理解するであろう。
【０１１３】
上述の記載において、説明の目的で、本発明の様々な実施形態の理解を提供するために多くの詳細が述べられてきた。しかしながら、特定の実施形態は、これらの詳細の一部なしで、又は追加の詳細を用いて実施されうることが当業者に明らかであろう。
【０１１４】
幾つかの実施形態を開示してきたが、実施形態の主旨から逸脱することなく、様々な修正、代替構造及び均等形態が使用されうることが当業者によって認識されるであろう。さらに、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、多くの周知の方法及び要素は記載されていない。したがって、上記の記載は本発明又は特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【０１１５】
値の範囲が提供される場合に、文脈が明確に他のことを指示しない限り、その範囲の上限と下限の間の各介在値が、下限の単位の最小部分まで具体的に開示されるものと理解される。任意の記載された値又は記載された範囲内の記載されていない介在値及びその記載された範囲内の他の記載された値又は介在する値の間のより狭い範囲は包含される。それらのより小さな範囲の上限と下限は、独立して、その範囲に含まれ又は除外されることができ、いずれかの限度がより小さな範囲に含まれ、両方の限度がより小さな範囲に含まれず、又は両方の限度がより小さな範囲に含まれる各範囲も本開示内に含まれ、記載された範囲内の具体的に除外された制限を受ける。記載された範囲が１つ又は両方の限度を含む場合に、含まれた限度のいずれか又は両方を除外する範囲も含まれる。
【０１１６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるときに、単数形「a」、「an」及び「the」は、文脈が明確に他のことを指示しない限り、複数の参照を含む。また、「備える（comprise）」、「備える(comprising)」、「含む(contain)」、「含む(containing)」、「含む(include)」、「含む(including)」及び「含む(includes)」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用されるときに、記載されている特徴部、整数、構成要素又は工程の存在を特定することを意図しているが、１つ以上の他の特徴部、整数、構成要素、工程、行為又は群の存在又は追加を排除するものではない。
【０１１７】
以下では、本開示の理解を容易にするために、さらなる例を記載する。
【０１１８】
Ｅ１．ガス流から粒子をろ過するためのフィルタアセンブリであって、ろ材と、ガス流に曝される上流表面及び前記ろ材に隣接する下流表面を有する多孔質膜とを含むフィルタバッグ、を含んでなり、前記多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上のバブルポイントを有し、前記多孔質膜は１００Ｎ／ｍ以上である横断方向における強度を有し、かつ、前記フィルタアセンブリはクリーニング可能である、フィルタアセンブリ。
【０１１９】
Ｅ２．前記ろ材は、織フェルト、不織フェルト又はガラス繊維材料を含む、例Ｅ１記載のフィルタアセンブリ。
【０１２０】
Ｅ３．前記多孔質膜は、前記上流表面上で前記粒子を収集する構造を有する。例Ｅ１又はＥ２のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１２１】
Ｅ４．前記多孔質膜は、収集された粒子を前記多孔質膜の前記上流表面から解放するためのクリーニングプロセスの応力によって引き起こされる構造的破損に耐えることができる、例Ｅ３記載のフィルタアセンブリ。
【０１２２】
Ｅ５．前記多孔質膜はフルオロポリマー膜又はポリエステル膜を含む、例Ｅ１〜Ｅ４のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１２３】
Ｅ６．前記多孔質膜は１７５Ｎ／ｍ以上の横断方向における強度を有する、例Ｅ１〜Ｅ５のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１２４】
Ｅ７．前記多孔質膜は４．５ｇｓｍ以下の面積あたりの質量比を有する、例Ｅ１〜Ｅ６のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１２５】
Ｅ８．前記多孔質膜は１．３６ｋｇ以下のボールバースト強度を有する、例Ｅ１〜Ｅ７のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１２６】
Ｅ９．前記多孔質膜は０．５インチ水ゲージで１ｃｆｍ／ｆｔ2の透過性を有する、例Ｅ１〜Ｅ８のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１２７】
Ｅ１０．前記多孔質膜は５〜５０ミクロンの厚さを有する、例Ｅ１〜Ｅ９のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１２８】
Ｅ１１．前記多孔質膜は０．０９ＭＰａ以上のバブルポイントを有する、例Ｅ１〜Ｅ１０のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１２９】
Ｅ１２．前記多孔質膜は０．０７ミクロンより大きい直径を有する粒子のうちの９７％を超える粒子を前記ガス流から収集する、例Ｅ１〜Ｅ１１のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１３０】
Ｅ１３．入口及び出口を有するハウジング、前記入口と前記出口の間でハウジング内に配置されたチューブシート、及び、前記チューブシートに取り付けられた例Ｅ１〜Ｅ１２のいずれか１項記載の１つ以上のフィルタバッグアセンブリを含んでなる、バッグハウスフィルタシステム。
【０１３１】
Ｅ１４．ガス流から粒子をろ過するためのフィルタアセンブリであって、ろ材と、ガス流に曝される上流表面を有する多孔質膜と、第二の層とを含むフィルタバッグを含んでなり、前記第二の層は前記ろ材と前記多孔質膜の間に配置されており、前記多孔質膜は０．０６ＭＰａ以上のバブルポイントを有し、かつ、前記フィルタアセンブリはクリーニング可能である、フィルタアセンブリ。
【０１３２】
Ｅ１５．前記多孔質膜は０．０９ＭＰａ以上のバブルポイントを有する、例Ｅ１４記載のフィルタアセンブリ。
【０１３３】
Ｅ１６．前記第二の層は０．５インチ水ゲージで１０ｃｆｍ／ｆｔ2の透過性を有する、例Ｅ１４又はＥ１５のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１３４】
Ｅ１７．前記第二の層及び前記多孔質膜は一緒にラミネート化されてラミネートを形成する、例Ｅ１４〜Ｅ１６のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１３５】
Ｅ１８．前記第二の層は織布テキスタイル、不織布テキスタイル又は膜を含む、例Ｅ１４〜Ｅ１７のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１３６】
Ｅ１９．前記第二の層は前記ろ材にラミネート化されている、例Ｅ１４〜Ｅ１８のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１３７】
Ｅ２０．前記ろ材は織フェルト、不織フェルト又はガラス繊維材料を含む、例Ｅ１４〜Ｅ１９のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１３８】
Ｅ２１．前記多孔質膜は前記上流表面上の前記粒子を収集するための構造を有する、例Ｅ１４〜Ｅ２０のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１３９】
Ｅ２２．前記多孔質膜は収集された粒子を前記多孔質膜の前記上流表面から解放するためのクリーニングプロセスの応力によって引き起こされる構造的破損に耐えることができる、例Ｅ２１記載のフィルタアセンブリ。
【０１４０】
Ｅ２３．前記多孔質膜はフルオロポリマー膜又はポリエステル膜を含む、例Ｅ１４〜Ｅ２２のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１４１】
Ｅ２４．前記多孔質膜は５０Ｎ／ｍ以上の横断方向における強度を有する、例Ｅ１４〜Ｅ２３のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１４２】
Ｅ２５．前記多孔質膜は１００Ｎ／ｍ以上の横断方向における強度を有する、例Ｅ１４〜Ｅ２４のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１４３】
Ｅ２６．前記多孔質膜は１７５Ｎ／ｍ以上の横断方向における強度を有する、例Ｅ１４〜Ｅ２５のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１４４】
Ｅ２７．前記多孔質膜は４．５ｇｓｍ以下の面積あたりの質量比を有する、例Ｅ１４〜Ｅ２６のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１４５】
Ｅ２８．前記多孔質膜は１．３６ｋｇ以下のボールバースト強度を有する、例Ｅ１４〜Ｅ２７のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１４６】
Ｅ２９．前記多孔質膜は０．５インチ水ゲージで１ｃｆｍ／ｆｔ2の透過性を有する、例Ｅ１４〜Ｅ２８のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１４７】
Ｅ３０．前記多孔質膜は５〜５０ミクロンの厚さを有する、例Ｅ１４〜Ｅ２９のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１４８】
Ｅ３１．前記多孔質膜は０．０７ミクロンより大きい直径を有する粒子のうちの９７％を超える粒子を前記ガス流から収集する、例Ｅ１４〜Ｅ３０のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１４９】
Ｅ３２．パルスジェット、リバースエア又はシェーカクリーニング技術によってクリーニングされる、例Ｅ１４〜Ｅ３１のいずれか１項記載のフィルタアセンブリ。
【０１５０】
Ｅ３３．入口及び出口を有するハウジング、前記入口と前記出口との間の前記ハウジング内に配置されたチューブシート、及び、前記チューブシートに取り付けられた例Ｅ１４〜Ｅ３２のいずれか１項記載の１つ以上のフィルタバッグアセンブリを含んでなる、バッグハウスフィルタシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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