(57)【要約】【課題】加工性に優れ、フィルター材の剛性アップができ、かつ、コストダウンを図ることもできるフィルター材を提供する。【解決手段】玄武岩繊維２０〜９０重量％と耐薬品性繊維１０〜８０重量％とを含むウェブからなるフィルター材とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
玄武岩繊維２０〜９０重量％と耐薬品性繊維１０〜８０重量％とを含むウェブからなることを特徴とするフィルター材。
【請求項２】
見かけ密度が０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１に記載のフィルター材。
【請求項３】
１平方メートル当たり３００〜９００ｇの目付であることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルター材。
【請求項４】
耐薬品性繊維がフッ素系繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィルター材。
【請求項５】
耐薬品性繊維がポリフェニレンサルファイド繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィルター材。
【請求項６】
フィルター材が補強布を含んでいる、請求項１〜５のいずれかに記載のフィルター材。
【請求項７】
補強布が織物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフィルター材。
【請求項８】
補強布が玄武岩繊維を含んでなることを特徴とする請求項７に記載のフィルター材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のフィルター材からなることを特徴とするバグフィルター。
【請求項１０】
１３０℃以上の環境で使用されることを特徴とする請求項９に記載のバグフィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バグフィルター濾布として好適に用いられる、特にゴミ焼却炉、石炭ボイラー、あるいは金属溶鉱炉などから排出される高温の排ガスを濾過するためのフィルター材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却炉、石炭ボイラー金属溶鉱炉などに付設される排ガス用バグフィルターに用いられるフィルター材には、排ガスが高温であること、また、排ガス中にはＳＯｘ、ＮＯｘ等に代表される種々の薬品が含まれるため、耐熱性、耐薬品性が求められる。
【０００３】
そこで、耐熱性、耐薬品性に優れた繊維としてはフッ素系繊維、メタ系アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維などがあり、これらの素材を用いて、ニードルパンチあるいは噴射水流などで繊維を絡合させて得られる不織布からなるフィルター材が用いられてきた。
【０００４】
特に、フッ素系繊維は耐熱性、耐薬品性などの特性に優れ、使用条件が厳しい場合に好ましく用いられる。しかし、フッ素系繊維単体では剛性が不足してまう、かつ、フッ素系繊維は非常に高価であることから剛性アップとコストダウンを図るために、ガラス繊維と混合した不織布を用いる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、ガラス繊維とフッ素繊維とを混合した不織布は加工性が悪く、ガラス繊維をせいぜい３５重量％までしか混合することができないという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特公平２−３６７０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、加工性に優れ、フィルター材の剛性アップができ、かつ、コストダウンを図ることができるフィルター材を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために次のような手段を採用する。すなわち、本発明のフィルター材は、玄武岩繊維２０〜９０重量％と耐薬品性繊維１０〜８０重量％とを含むウェブからなることを特徴とするものである。
【０００８】
また、見かけ密度が０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、１平方メートル当たり３００〜９００ｇの目付であることが好ましい。
【０００９】
また、耐薬品性繊維がフッ素系繊維またはポリフェニレンサルファイド繊維であることが好ましい。
【００１０】
また、フィルター材が補強布を含んでいることが好ましく、その補強布が織物であることが好ましく、さらにはその補強布が玄武岩繊維を含んでいることが好ましい。
【００１１】
本発明のバグフィルターは、上記のフィルター材からなることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明においては、フィルター材は玄武岩繊維２０〜９０重量％と耐薬品性繊維１０〜８０重量％とを含むウェブからなる。玄武岩繊維と耐薬品繊維とはオープナーなどで混綿された状態でウェブが構成されていてもよいし、玄武岩繊維の層と耐薬品性繊維の層が積層された状態でウェブが構成されていてもよい。加工性の良さ、フィルター材の均一性から混綿された状態であることが好ましい。玄武岩繊維の含有率が２０重量％未満では含有率が少なすぎてフィルター材の剛性が足りず、かつ、コストダウン効果が十分に得られない。また、玄武岩繊維の含有率が９０重量％よりも多いと加工性が悪くフィルター材としての形態を保持することが難しくなる。
【００１３】
また、耐薬品性繊維とは、強酸性または強アルカリ性の溶液に浸漬した場合に強度低下が少なく、製品として使用できる程度の強度は保持されるものであり、例えば、フッ素系繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、メタ系アラミド繊維、ポリイミド繊維などがある。その中でも、特に耐薬品性とともに耐熱性にも優れるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維およびフッ素系繊維が好ましい。これらの繊維が１種類のみ含有されていてもよいし、また、２種類以上のものが混綿または積層されたものであってもよい。
【００１４】
ＰＰＳ繊維はその構成単位の９０％以上が−（Ｃ６Ｈ４−Ｓ）−で構成されるフェニレンサルファイド構造単位を含有する重合体からなる繊維であり、耐薬品性、耐熱性、耐加水分解性に優れていることで知られている。
【００１５】
かかるフッ素系繊維とは、重合体の繰り返し構造単位の９０％以上が、主鎖または側鎖にフッ素原紙を１個以上含むモノマーで構成された繊維であれば、いずれのものでも使用することができるが、フッ素原子数の多いモノマーで構成された繊維ほど好ましく、例えば、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）またはエチレン−４フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）を用いることがさらに好ましい。さらには、ＰＴＦＥ繊維を用いることが好ましい。
【００１６】
また、玄武岩繊維の化学組成は、ＳｉＯ２；４７〜５２重量％、ＣａＯ；８〜１１重量％、Ａｌ２Ｏ３；１４〜１８重量％、Ｆｅ＋Ｆｅ２Ｏ３；７〜１３．５重量％、ＭｇＯ；３．５〜１０重量％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ；２．５〜６重量％、ＴｉＯ２；０．２〜２重量％、ＭｎＯ；０．２重量％以下、ＳＯ３；０．２重量％以下、Ｐ２Ｏ５；０．３〜０．８重量％、Ｃｒ２Ｏ３；０．０１〜０．０４重量％、Ｏｒｇａｎｉｃ（ｓｉｚｉｎｇ）；０．２〜０．８重量％である。
【００１７】
使用する繊維の繊維径としては、フィルター性能であるダスト捕集効率と圧力損失とのバランスから５〜２５μｍの範囲内にあることが好ましく、さらには７〜１７μｍの範囲内にあることが好ましい。繊維径が５μｍよりも細いとダスト捕集効率は向上するが圧力損失が大きくなりすぎてしまう。一方、繊維径が２５μｍよりも太くなるとダスト捕集効率が悪くなってしまいフィルター性能を十分に保つことができなくなってしまう。
【００１８】
本発明のフィルター材を用いたフィルターに要求される重要な性能として、ダスト捕集効率が高く、圧力損失は小さいことがあるが、この両者の性能は反比例の関係にあるので、両者の性能が最適となるようにフィルター材を設計することが非常に重要となる。両者の性能を最適とするために、見かけ密度は０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３が好ましい。０．１ｇ／ｃｍ３よりも小さいと、フィルター材の空隙が大きすぎて十分なダスト捕集効率を得ることができない。また、見かけ密度が１．５ｇ／ｃｍ３よりも大きいと、フィルター材が密になりすぎて圧力損失が大きくなりすぎてしまう。さらには、０．１〜０．６ｇ／ｃｍ３の範囲にあることが好ましい。
【００１９】
なお、見かけ密度は、フィルター材重さ／（フィルター材面積×厚み）により算出される。このとき、厚み測定の押しあて荷重は２５０ｇ／ｃｍ２とする。
【００２０】
また、本発明のフィルター材の１平方メートル当たりの重さ（目付）は、３００〜９００ｇ／ｍ２であることが好ましい。３００ｇ／ｍ２未満では、薄すぎて十分なダスト捕集効率を得ることができない。また、９００ｇ／ｍ２より大きくては、厚くなりすぎて圧力損失が大きくなりすぎてしまう。さらには、４００〜７００ｇ／ｍ２であることが好ましい。
【００２１】
本発明において、フィルター材が補強布を含んでいることも好ましい。補強布は特に限定するものではないが、強度、通気性などの点から織物が好ましく、織物を構成する繊維は、耐熱性を有することが好ましく、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、ＰＰＳ繊維、ポリイミド繊維、フッ素系繊維、炭素繊維、ガラス繊維、玄武岩繊維などを用いることができるが、その中でも耐熱性、コストダウンの観点から玄武岩繊維を含んでなることが好ましい。
【００２２】
かかる織物は、繊度が太すぎると織条件によっては織物の目が詰まりやすい傾向にあり圧力損失が高くなってしまうため好ましくない。逆に、繊度が細すぎると織物の強度が低下してしまいフィルター材の機械強度を損なうため好ましくない。織物を構成する繊維の総繊度としては１００〜１０００ｄｔｅｘの範囲内であることが好ましく、さらには３００〜６００ｄｔｅｘの範囲内であることが好ましい。
【００２３】
また、かかる織物は、フィルター性能である圧力損失に影響しないように目の粗い織り組織にすることが好ましく、一般的な構造としては、平織り、二重織り、三重織り、綾織り、朱子織りなどがあるが、特に低コストで汎用的な平織りで満足した性能のものが得られるため好ましく用いられる。織り密度は１５〜４０本／２．５４ｃｍの範囲内のものが好ましく用いられる。
【００２４】
補強布は玄武岩繊維と耐薬品性繊維とからなるウェブに挟持されていてもよいし、補強布の片面のみにかかるウェブが配置されていてもよい。
【００２５】
本発明のウェブは、玄武岩繊維と耐薬品性繊維と必要な場合は補強布とを絡合させるが、かかる絡合手段としては、ニードルパンチおよびウォータージェットパンチから選ばれた少なくとも一方の手段が好ましい。絡合強度の上からは、前者のニードルパンチが好ましく採用されるが、要求される圧力損失や捕集性能によってはウォータージェットパンチが好ましい場合があり、また、これらの組み合わせ処理が施されることによって、圧力損失と捕集性能とのバランスが調整されたものを得ることができる場合があるので、適宜選択して採用するのが好ましい。
【００２６】
ここで、一般的に知られているニードルパンチ工程を説明する。まず原綿を一定の方向に引きそろえるために無数の針の付いた回転ドラム、シリンダーの中に投入し、繊維を引きそろえ（カード工程）、得られたウェブをクロスーラッパーと呼ばれる振り分け装置により、ラチス上に一定の割合で折り重ねていく。最終的に仕上がるフェルトの目付としては、この時の原綿投入量とライン速度からほぼ決まると言える。原綿投入量が多くライン速度が遅ければ目付が高く、原綿投入量が少なくライン速度が速ければ目付が低くなる傾向である。そこで、前述にある好ましい目付になるように原綿投入量とライン速度を調整する。
【００２７】
得られたウェブは、押さえロールによって軽く圧縮をかけラップと呼ばれる状態にしてから、ニードルパンチにより繊維同士を厚み方向で絡合させて、玄武岩繊維と耐薬品性繊維からなるウェブとするのがニードルパンチ工程である。ニードルパンチの針密度としては、フィルター材の強度や見かけ密度等の点から２００本／ｍ２以上であることが好ましい。針密度は小さすぎると繊維同士の絡合性が弱くフィルター材の強度が低くなってしまい、また見かけ密度も低くなる方向であるので、フェルトの目が緩い状態になりダストの捕集性能が悪くなる可能性があり好ましくない。逆に、針密度が大きくなりすぎた場合、ニードルによって繊維や補強布が傷つけられるためフィルター材の強度は小さくなる場合があり好ましくない。また、フィルター材の収縮傾向が強くなるため、見かけ密度も大きくり圧力損失が大きくなりすぎてしまう。そこで、前述の好ましい見かけ密度になるように適宜ニードルパンチ条件を調整する。
【００２８】
このようにして得られたフィルター材は、袋状に縫製し、耐熱性の要求されるゴミ焼却炉や石炭ボイラー、もしくは金属溶鉱炉などの排ガスを集塵するバグフィルターとして好適に使用される。この縫製に使用される縫い糸は、補強布を構成する繊維と同様に、耐薬品性、耐熱性を有する繊維素材で構成された糸を使用するのが好ましく、フッ素系繊維やＰＰＳ繊維などが適時使用される。かかるバグフィルターは、耐熱性に優れるので、１３０℃以上の環境下で使用されるところに好ましく適用される。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
なお、フィルター材の各物性の測定方法は以下のとおりである。
＜目付＞
フィルター材を２００ｍｍ角にカットして、フィルター材重量を測定し算出した。
＜見かけ密度＞
フィルター材の厚みを測定し、上記目付の値を用いて次式から算出した。
見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）＝｛目付（ｇ／ｍ２）／厚み（ｃｍ）｝／１００００
なお、厚みはシックネスダイヤルゲージ（押し圧力２５０ｇ／ｃｍ２）にて測定した。測定個所は無作為に４点選んで測定し平均値を用いた。
＜剛性＞
バグフィルターを作製するのに、剛性が十分にあり取り扱い性良くフィルター材を袋状に縫製して正常にバグフィルターを作製できる場合○、剛性が少なく取り扱い性は悪いが袋状に縫製してバグフィルターを作製できる場合△、バグフィルターを作製することができない場合を×と判定した。
【００３１】
（実施例１）
繊度３．０ｄｔｅｘ（繊維径１７μｍ）、カット長７６ｍｍのＰＰＳ短繊維を用い、単糸番手２０ｓ、合糸本数２本の紡績糸（総繊度６００ｄｔｅｘ）を得た。これを平織りとし経糸密度２６本／２．５４ｃｍ、緯糸密度１８本／２．５４ｃｍのＰＰＳ紡績糸平織物（補強布）を得た。
【００３２】
繊度３．３ｄｔｅｘ（１４μｍ）、カット長７０ｍｍの捲縮のかかったＰＴＦＥ短繊維と、繊度３．５ｄｔｅｘ（繊維径１１μｍ）、カット長５１ｍｍの捲縮のかかっていない玄武岩短繊維とを重量比５０：５０で混綿したものをオープナー、カーディング処理して刺針密度５０本／ｃｍ２で仮ニードルパンチして２種類のウェブ（目付２１６ｇ／ｍ２と１９５ｇ／ｍ２）を得た。そして、一方のウェブ、補強布、他方のウェブの順で積層して、さらにニードルパンチ加工により補強布とそれを挟む２層のウェブとを交絡させ、目付が５２１ｇ／ｍ２、総刺針密度が３００本／ｃｍ２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表１に示した。
【００３３】
（実施例２）
実施例１と同じＰＴＦＥ短繊維と玄武岩短繊維を用いて、重量比を７５：２５で混綿したものをオープナー、カーディング処理して刺針密度５０本／ｃｍ２で仮ニードルパンチして２種類のウェブ（目付２０４ｇ／ｍ２と２２１ｇ／ｍ２）を得た。それ以外は、実施例１と同じ方法でフィルター材を製布し、目付５４５ｇ／ｍ２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表１に示した。
【００３４】
（実施例３）
繊度２．２ｄｔｅｘ（繊維径１５μｍ）、カット長５１ｍｍの捲縮のかかったＰＰＳ短繊維と実施例１と同じＰＴＦＥ短繊維とを用いて、重量比を５０：５０で混綿したものをオープナー、カーディング処理して刺針密度５０本／ｃｍ２で仮ニードルパンチして２種類のウェブ（目付２２７ｇ／ｍ２と２３４ｇ／ｍ２）を得た。それ以外は、実施例１と同じ方法でフィルター材を製布し、目付５７１ｇ／ｍ２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表１に示した。
【００３５】
（実施例４）
繊度３．５ｄｔｅｘ（繊維径１１μｍ）、フィラメント数３１０本、総繊度１１００ｄｔｅｘの玄武岩繊維フィラメントヤーンを得た。これを平織りとし経糸密度２５本／２．５４ｃｍ、緯糸密度１９本／２．５４ｃｍの玄武岩繊維平織物（補強布）を得た。
【００３６】
実施例１と同じＰＴＦＥ短繊維と実施例１と同じ玄武岩短繊維とを重量比７５：２５で混綿したものをオープナー、カーディング処理して刺針密度５０本／ｃｍ２で仮ニードルパンチして２種類のウェブ（目付２２３ｇ／ｍ２と２０１ｇ／ｍ２）を得た。それ以外は、実施例１と同じ方法でフィルター材を製布し、目付６４４ｇ／ｍ２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表１に示した。
【００３７】
（比較例１）
実施例１で用いたのと同じＰＴＦＥ短繊維１００％をオープナー、カーディング処理して刺針密度５０本／ｃｍ２で仮ニードルパンチして、目付が１９２ｇ／ｍ２と２０５ｇ／ｍ２の２種類のウェブを得た。それ以外は、実施例１と同じ方法でフィルター材を製布し、目付５１７ｇ／ｍ２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表１に示した。
【００３８】
（比較例２）
繊度０．８ｄｔｅｘ（繊維径７μｍ）、カット長約５１ｍｍのガラス短繊維と、実施例１で用いたのと同じＰＴＦＥ繊維とを重量比５０：５０で混綿したものをオープナー、カーディング処理して刺針密度５０本／ｃｍ２で仮ニードルパンチしウェブを得ようとしたが、加工性悪く設計通りのウェブを得ることができなかった。
【００３９】
【表１】
2005052709.tif 000002
【００４０】
【発明の効果】
本発明のフィルター材によれば、玄武岩繊維と耐薬品性繊維とを混綿することにより、加工性に優れ、フィルター材の剛性アップができ、かつ、コストダウンを図ることができる。