(57)【要約】【課題】ろ過性能を損なわずに耐熱性、耐薬品性、撥水性、低摩擦抵抗、ダスト剥離性を向上することができるフィルターの表面加工方法、およびこの加工方法が施されたニードルフィルター、織フィルターを提供する。【解決手段】フィルターの表面加工方法は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂微粒子と、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレン−ピロメリット酸イミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−  ｐ−フェニレン−ベンゾフェノンテトラカルボン酸イミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレン−トリメリット酸アミドイミド）などのポリイミド樹脂微粒子を、１００：（５〜７０）（重量比）で混合した分散液をスプレーコート法、ローラーコート法、ディッピング法によりフィルターに含浸させ、１５０〜２５０℃に加熱することからなる。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルターにフッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子を含む分散液を含浸させ、次いで１５０〜２５０℃に加熱することを特徴とするフィルターの表面加工方法。
【請求項２】
前記フッ素系樹脂微粒子と前記ポリイミド樹脂微粒子は、１００：（５〜７０）（重量比）で混合されていることを特徴とする請求項１記載のフィルターの表面加工方法。
【請求項３】
フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレンから選ばれる一種以上であることを特徴とする請求項１または２記載のフィルターの表面加工方法。
【請求項４】
ポリイミド樹脂は、ポリ（Ｎ，Ｎ’−  ｐ−フェニレン−ピロメリット酸イミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−
ｐ−フェニレン−ベンゾフェノンテトラカルボン酸イミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレン−トリメリット酸アミドイミド）から選ばれる一種以上であることを特徴とする請求項１または２記載のフィルターの表面加工方法。
【請求項５】
前記フッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子を含む分散液のフィルターへの含浸は、スプレーコート法、ローラーコート法、ディッピング法のいずれかの方法によることを特徴とする請求項１記載のフィルターの表面加工方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項記載のフィルターの表面加工方法が施されたニードルフィルター。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項記載のフィルターの表面加工方法が施された織フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルターの表面加工方法、さらに詳しくは主として集塵機のバグフィルターとして使用されるニードルフィルター、織フィルターに耐熱性、耐薬品性、耐久性を付与する加工方法、およびそのニードルフィルター、織フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオキシン類など有害物質による環境汚染は深刻な地球環境問題となり世界的に規制が強化され、ボイラ、焼却炉など産業燃焼炉においては確実な集塵除去が義務付けられている。
【０００３】
ダイオキシン類は、燃焼温度が比較的低い不完全燃焼時に炭化水素と塩素が金属化合物の触媒作用で生成するといわれており、焼却室で厳格な管理の下に完全燃焼を行っても、排ガスの冷却過程で飛灰中の金属類を触媒として極微量の前駆物質から合成される。従って高温の燃焼室排ガスは、急冷してダイオキシン類生成温度域にある時間を短くして、バグフィルターで集塵するときは３００℃以下になるようにしている。バグフィルターでの排ガス温度が下がったことで、バグフィルター素材として有機繊維の使用が可能となったが、一方で、排ガス温度が低くなったことから排ガス中の硫酸ミスト、塩酸ミストなど酸性物質が水分に溶解して凝縮し、酸によりバグフィルター素材を傷めるという問題がでてきた。従って、バグフィルター素材に使用される有機繊維の耐酸性を高めることが強く要求されるようになってきた。
【０００４】
バグフィルターの耐酸性向上には、濾過布をメラミン系樹脂や尿素系樹脂で被覆する方法〔例えば、特許文献１参照〕、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ションで処理する方法〔例えば、特許文献２参照〕、フッ素樹脂、ブロックドポリイソシアネート化合物およびフェノールノボラック化合物を配した加工剤で処理する方法〔例えば、特許文献３参照〕などがの提案があり、バグフィルター素材の表面に耐酸性の化合物で覆う方法が中心である。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭４８−３６７７０号公報（１頁）
【特許文献２】
特開昭５６−１０７０７３号公報（１頁）
【特許文献３】
特開平９−１２２４１５号公報（１頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら耐酸性を向上する方法では、処理剤成分がフィルター素材表面に付着しただけではすぐに脱落してしまい、またフィルター素材表面に被膜を形成させるとフィルターの目詰まりとなり、耐久性とろ過性能は相容れないものがあった。かかる問題点に鑑み、本発明の目的は、ろ過性能を損なわずに耐熱性、耐薬品性、撥水性、低摩擦抵抗、ダスト剥離性を向上することができるフィルターの表面加工方法、およびこの加工方法が施されたニードルフィルター、織フィルターを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく請求項１の発明は、フィルターの表面加工方法に係り、フィルターにフッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子を含む分散液を含浸させ、次いで１５０〜２５０℃に加熱することからなっている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載のフィルターの表面加工方法に係り、前記フッ素系樹脂微粒子と前記ポリイミド樹脂微粒子は、１００：（５〜７０）（重量比）で混合されていることからなっている。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２記載のフィルターの表面加工方法に係り、フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレンから選ばれる一種以上である。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１または２記載のフィルターの表面加工方法に係り、ポリイミド樹脂は、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレン−ピロメリット酸イミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−  ｐ−フェニレン−ベンゾフェノンテトラカルボン酸イミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレン−トリメリット酸アミドイミド）から選ばれる一種以上である。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１記載のフィルターの表面加工方法に係り、前記フッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子を含む分散液のフィルターへの含浸は、スプレーコート法、ローラーコート法、ディッピング法のいずれかの方法によっている。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項記載のフィルターの表面加工方法が施されたニードルフィルターである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項記載のフィルターの表面加工方法が施された織フィルターである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、フッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子を含む分散液をフィルターに含浸し、これを１５０〜２５０℃に加熱することにより固着させるフィルターの表面加工方法である。
【００１５】
本発明が対象とするフィルターの素材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、金属繊維、ガラス繊維を含む無機繊維などである。
【００１６】
フッ素系樹脂微粒子は、フィルター表面において耐熱性、耐薬品性、撥水性、低摩擦抵抗、ダスト剥離性を向上させる成分である。ここで、フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂）、ポリクロロトリフルオロエチレン（三フッ化塩化エチレン樹脂）が好ましく選ばれる。この他、テトラフルオロエチレンやクロロトリフルオロエチレンとエチレンなど他のビニル系モノマーとのコポリマーでも可能であるが、含水素モノマーの混合比が高くなると、フッ素系樹脂の特性が損なわれることが多く好ましくない。フッ素系樹脂微粒子は、旭硝子株式会社、シャムロックテクノロジー社（米国）から市販されており、これらを使用することができる。
【００１７】
一方、ポリイミド樹脂微粒子は、前記フッ素系樹脂微粒子をフィルター表面に固着させる作用をするが、同時に耐表面摩耗を向上させ、高温でフィルター表面の堆積物によりフィルター材料が伸びて形体が損なわれるのを抑える成分である。ここで、ポリイミド樹脂は、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレン−ピロメリット酸イミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−  ｐ−フェニレン−ベンゾフェノンテトラカルボン酸イミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレン−トリメリット酸アミドイミド）が好ましく選ばれ、これらは東レ・デュポン株式会社、東洋紡績株式会社などから市販されており、これらを使用することができる。この他、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレン−ビフェニルテトラカルボン酸イミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−  ｍ−フェニレン−ピロメリット酸イミド）なども使用できるが、前記のものより耐熱性が低くなる。
【００１８】
【化１】
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【００１９】
フッ素系樹脂微粒子、ポリイミド樹脂微粒子の粒子は、両方とも粒子が小さいほど好ましいが、実用上は０．５〜１０μｍである。
【００２０】
フッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子の混合割合は、好ましくは１００：（５〜７０）（重量比）、さらに好ましくは１００：（１０〜５０）（重量比）である。フッ素系樹脂微粒子１００（重量部）に対しポリイミド樹脂微粒子が７０（重量部）より多くなるとフッ素系樹脂微粒子がポリイミド樹脂にコーティングされて、特に撥水性においてポリイミド樹脂微粒子のもつ効果が充分に発揮されず、５（重量部）より少ないと、ポリイミド樹脂微粒子が脱落し易くなり耐久性に劣ることになる。
【００２１】
フッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子は、それらを含む分散液、好ましくは水を分散媒体にした水分散液にして、これをフィルターに含浸させる。分散液中の固体分濃度は高いほど一度に多く付着させることができるが、固体分３０〜７０重量％程度が取扱い上から好ましい。分散液を製造する際に、界面活性剤などの分散安定剤を加えることがあるが本発明はこれらの添加についてなんら制限するものではない。
【００２２】
フィルターに上記分散液を含浸させるには、スプレーコート法、ローラーコート法、ディッピング法などによってできる。これらの方法によりフッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子をフィルターに付着させるが、分散液の濃度や含浸方法によって一度の含浸では必要な付着量が得られないことがあり、この場合には含浸と乾燥を繰り返して所定の付着量を満たすようにする。
【００２３】
フィルター上に付着するフッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子の量（固形分換算量）は、好ましくは合計で１０〜１００ｇ／ｍ２、さらに好ましくは２５〜６０ｇ／ｍ２である。この付着量の範囲は、本発明の目的とするフィルターの耐熱性、耐薬品性、耐久性の点から最適値として求められたものであり、１００ｇ／ｍ２より多いと、効果は充分であるが、付着量の増加に伴う効果のさらなる向上が少なく、経済的に見て不利になることがあり、さらに通気性や硬さなどフィルターの特性が損なわれることがある。逆に、１０ｇ／ｍ２より少ないと本発明の目的が充分達せられないことがある。
【００２４】
フッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子をフィルターに固着させるには、フッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子を含む分散液を含浸させた後、予備乾燥で水分のほとんどを蒸発させた後、１５０〜２５０℃、好ましくは１８０〜２００℃にて、５〜６０分間、好ましくは１０〜３０分間加熱し樹脂をキュアリングさせる。この加処理により、フィルター表面のポリイミド樹脂微粒子が軟化し、部分的に溶融しフッ素系樹脂微粒子をフィルター表面に固定することになる。従って、この加熱温度は、用いるポリイミド樹脂の種類を考慮して選ぶべきである。
【００２５】
上記加熱処理ではフッ素系樹脂微粒子は溶融していないで、フィルターを構成する繊維表面にポリイミド樹脂が薄くコーティングされ、そのポリイミド樹脂によりフッ素系樹脂微粒子が固定された状態になっている。ポリイミド樹脂のコーティングによりフィルターの耐薬品性、耐酸性が実現する。この状態でフィルターを使用して長時間高温に晒されているうちにフッ素系樹脂微粒子が徐々にポリイミド樹脂被膜に流れ込み、フッ素系樹脂被膜の形成に進んで行く。すなわち、使用時の慣らし運転で十分なる性能を確保することが出来るようになる。
【００２６】
本発明のフィルターの表面加工方法により得られたフィルターは、ろ過特性を損なわずに、耐熱性、耐薬品性、撥水性、低摩擦抵抗、ダスト剥離性を向上することができる。さらに、ダストの付着による、丈伸びを少なく、より安定した寸法変化により劣化（濾布破れ）を防止できる利点もある。また、ガラス繊維を用いたフィルターでは、屈曲摩耗の問題が発生することがあるが、本発明の表面加工処理によりこの問題も軽減される。
【００２７】
【実施例】
実施例１：
メタ−アラミドからなる目付４５０ｇ／ｍ２のニードルフィルターを、ポリテトラフルオロエチレンからなるフッ素系樹脂微粒子（粒径：約１μｍ）とポリ（Ｎ，Ｎ’−
ｐ−フェニレン−ピロメリット酸イミド）からなるポリイミド樹脂微粒子（粒径：約１μｍ）を重量比１００：２０で含む水分散液に含浸し、フィルター表面に固形分２０ｇ／ｍ２を付着させた。水分のほとんどを蒸発させた後、２００℃にて、３０分間加熱し樹脂をキュアリングした。これをバグフィルターとして再生アスファルトプラントで使用した。無処理のフィルターが従来約半年で目詰まりによって使用不可能となっていたのに対し、約１年使用可能となった。半年使用時の抜き取り検査で無処理品の通気度が０．３１ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃまで落ち込んでいたのに対して、本発明の加工品は約５．０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃと良好な通気性を保っている（新品時の通気度１８ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ）。また、バグフィルターへのダスト付着量は無処理品が１０００ｇ／ｍ２を越えていたのに対して、加工品では３００ｇ／ｍ２程度であり、ダストの払落しが良好であることが確認できた。
【００２８】
実施例２：
メタ−アラミドからなる目付４８０ｇ／ｍ２のニードルフィルターを、実施例１と同じフッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子の水分散液に含浸し、フィルター表面に固形分２５ｇ／ｍ２を付着させた。水分のほとんどを蒸発させた後、２００℃にて、３０分間加熱し樹脂をキュアリングしてバグフィルターとし、酸性雰囲気の強い石炭コークス炉で使用した。従来の無処理品が約２年の使用でバグフィルター円筒方向の切断時強度が新品時の約３０％まで落ち込んでいたのに対して、フッ素系樹脂微粒子とポリイミド樹脂微粒子加工品は３年の使用で新品時対して６０％近い切断時強度を保持していた。
【００２９】
実施例３；
１００％ＰＴＦＥからなる目付７００ｇ／ｍ２のニードルフィルター表面に、ポリテトラフルオロエチレンからなるフッ素系樹脂微粒子（粒径：約１μｍ）とポリ（Ｎ，Ｎ’−
ｐ−フェニレン−ピロメリット酸イミド）からなるポリイミド樹脂微粒子（粒径：約１μｍ）を重量比１００：２０で含む水分散液に含浸し、フィルター表面に固形分２０ｇ／ｍ２を付着させた。水分のほとんどを蒸発させた後、２００℃にて、３０分間加熱し樹脂をキュアリングして、常温および高温（１８０℃）時の滑り性、および耐摩耗性を評価した。一方、比較としてポリテトラフルオロエチレンに代えてブチルゴム微粒子（粒径：約１μｍ）を用い、固形分１００ｇ／ｍ２をフィルター表面に付着させ、水分がなくなるまで乾燥、１８０℃で１０分間キュアリングした。尚、滑り性は、傾斜法により静摩擦係数を測定、耐摩耗性は、ＪＩＳ１０９６．８．１７．３Ｃ法（テーパ形法）により、基布が露出するまでの摩耗したときのこすり回数である。結果を表１に示した。
【００３０】
【表１】
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本発明に使用されるイミド樹脂により耐摩耗効果が優れることが確認できた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明をニードルフィルター、織フィルターなどに施すことにより、これらフィルターのろ過特性を損なわずに、耐熱性、耐薬品性、撥水性、低摩擦抵抗、ダスト剥離性を向上させることができ、さらに、ダストの付着による寸法変化を抑えられる。これは、フィルターとして濾布破れがなく長期間使用を可能にするものであり、バグフィルターとして好適である。