(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリフェニレンサルファイド繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリイミド繊維、及びフッ素繊維からなる群から選ばれた少なくとも１種の耐熱性有機繊維を含有してなる耐熱性有機繊維基材に、アルカリ性フェノール樹脂組成物、アルカリ性物質含有ポリアミドイミド樹脂組成物、アルカリ性物質含有ポリイミド樹脂組成物、及びアルカリ性物質含有アラミド樹脂組成物からなる群から選ばれる少なくとも１種のアルカリ性物質含有樹脂組成物を固着して構成される耐熱性フィルター。
【請求項２】
前記耐熱性有機繊維基材がポリフェニレンサルファイド繊維を耐熱性有機繊維基材１００重量部あたり、５０重量部以上含有する、請求項１記載の耐熱性フィルター。
【請求項３】
前記耐熱性有機繊維基材が不織布である、請求項１または２記載の耐熱性フィルター。
【請求項４】
前記アルカリ性物質含有樹脂組成物が、アルカリ性フェノール樹脂組成物を含有する樹脂組成物である、請求項１〜３のいずれかに記載の耐熱性フィルター。
【請求項５】
前記アルカリ性物質が、アルカリ金属水酸化物及び／またはアルカリ土類金属水酸化物である請求項４記載の耐熱性フィルター。
【請求項６】
前記アルカリ性フェノール樹脂組成物が、フェノール樹脂組成物中のフェノール性水酸基１モルあたり、アルカリ性物質を０．１〜１．０モル含有するものである請求項５記載の耐熱性フィルター。
【請求項７】
前記耐熱性有機繊維基材１００重量部に対してアルカリ性物質含有樹脂組成物の固形分が５〜８０量部を固着されてなる、請求項１〜６のいずれかに記載の耐熱性フィルター。
【請求項８】
ＪＩＳ Ｌ １０９６で規定するガーレ法に基づく剛軟度が４０〜１５０ｍＮである、請求項１〜７のいずれかに記載の耐熱性フィルター。
【請求項９】
前記耐熱性有機繊維基材を構成する耐熱性有機繊維の単繊維繊度が０．１１〜２２．２デシテックスである、請求項１〜８のいずれかに記載の耐熱性フィルター。
【請求項１０】
プリーツ状に折り曲げ加工されてなる、請求項１〜９のいずれかに記載の耐熱性フィルター。
【請求項１１】
表面に微多孔膜を貼りつけてなる、請求項１〜１０のいずれかに記載の耐熱性フィルター。
【請求項１２】
石炭ボイラー用排ガス集塵フィルター、金属溶鉱炉用排ガス集塵フィルター、ゴミ焼却炉用排ガス集塵フィルターまたは、ディーゼル車用排ガス集塵フィルターとして用いられる、請求項１〜１１のいずれかに記載の耐熱性フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた耐熱性、耐蒸熱性、耐酸性を兼ね備えた耐熱性フィルターに関するものである。本発明の耐熱性フィルターは、例えば、石炭ボイラー、ゴミ焼却炉、金属溶鉱炉、あるいはディーゼル自動車などから排出される高温ダストなどを集塵するためのフィルター用濾材などに好適に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、ゴミ焼却炉、石炭ボイラー、金属溶鉱炉などから排出されるダストを集塵するためのフィルターとしては、周知のように、バグフィルターが用いられてきた。そのバグフィルター濾材は、排ガス温度が１４０℃〜２５０℃の高温であることから、耐熱性を必要とし、また、排ガス中にはＳＯｘ、ＮＯｘなどの酸性ガスおよび水分が含まれていることから、耐酸性および耐加水分解性を必要としているため、濾布としてポリフェニレンサルファイド（以下ＰＰＳという）繊維、メタ系アラミド繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、或いはガラス繊維などの各種耐熱性繊維を用い、特に不織布が用いられてきた。
【０００３】
また、近年では、この温度雰囲気下において高捕集効率、すなわち、限られた空間内で、できるだけ多くの排ガスを濾過する要求があり、狭い空間内で濾過面積を多くとることが必要であることから、特開平１１−１５８７７６号公報に示されるような、ＰＰＳ不織布に合成樹脂を含浸し、さらに濾材にプリーツ加工を施したフィルターが開発され、また、含浸用樹脂として、たとえば、特開２００１−１９２９５３号公報では、メラミン樹脂またはフェノールホルムアルデヒド樹脂を含浸成型用樹脂として用いると、耐熱性が非常に良好であり、かつ、高温下においても軟化しにくく、基材に含浸した際の高温下でのプリーツ形態保持性が良好であることが記載されている。
【０００４】
ところが、前記の特開２００１−１９２９５３号公報で提案されているようなＰＰＳ繊維からなる不織布にｐＨが４〜８のフェノール樹脂を含浸した繊維基材においては、高温下にて長期間使用された際に、異常な強度劣化を生じ、引張強力、耐折強さが大幅に低下し、長期間での使用において濾材が破損するなどの問題があった。前記強度劣化の原因の仮説としては、上記の排ガス中に存在するＳＯｘ、ＮＯｘ等の酸性ガスにより、フェノール樹脂が分解するか、或いは更に、ＰＰＳ繊維が酸化劣化し、ＳＯ２などの酸化物を発生し、これらの酸化物がフェノール樹脂を分解し、更にフェノール樹脂の分解物がＰＰＳ繊維を分解するという相乗分解により、強度劣化が生じたものと推定される。また、メタ系アラミド繊維、パラ系アラミド繊維或いは、ポリイミド繊維の場合においても、上記の排ガスに加え、酸化劣化や加水分解により、ＮＯＸなどの酸化物が発生し、この酸化物がフェノール樹脂の分解を促進することが仮説として推定される。また、フッ素繊維を用いた場合も、該繊維由来のＳＯＸやＮＯＸ等の酸性ガスの発生はないものの、排ガス中のＳＯＸやＮＯＸ等の酸性ガスにより、フェノール樹脂の分解を促進することは避けられない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を解消することを目的とし、高温下で使用されるフィルター用の濾材として用いても、引張強力、耐折強度の低下が少なく、さらには、高温下での使用において濾材が破損しにくく、長期間の寿命を達成し得ることが可能な耐熱性フィルターを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、これらを解決するためには耐熱性有機繊維基材に高アルカリ性の樹脂を加えることが効果的であることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明は、ポリフェニレンサルファイド繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリイミド繊維、及びフッ素繊維からなる群から選ばれた少なくとも１種の耐熱性有機繊維を含有してなる耐熱性有機繊維基材に、アルカリ性フェノール樹脂組成物、アルカリ性物質含有ポリアミドイミド樹脂組成物、アルカリ性物質含有ポリイミド樹脂組成物、及びアルカリ性物質含有アラミド樹脂組成物からなる群から選ばれる少なくとも１種のアルカリ性物質含有樹脂組成物を固着して構成される耐熱性フィルターを提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる耐熱性有機繊維基材を構成する耐熱性有機繊維としては、ＰＰＳ繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリイミド繊維、及びフッ素系繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有しているものが好ましく、さらに、ガラス繊維、炭素繊維などの無機耐熱性繊維を含有していてもよい。
【０００９】
前記ＰＰＳ繊維とは、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る。
【００１０】
また、前記パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維とは、アミド結合を介して結びついた芳香族基よりなる合成高分子であり、各アミド基が芳香族環のパラ位またはメタ位に結合していればよい。前記パラ系アラミド繊維としては、例えば、東レ・デュポン（株）製商品名「ケブラー」等の市販品が挙げられる。また、前記メタ系アラミド繊維としては、例えば、デュポン（株）製商品名「ノーメックス」等の市販品が挙げられる。また、ポリアミドイミド繊維としては、例えば、ＫＥＲＭＥＬ（ローヌプーラン社製）が挙げられる。また、ポリイミド繊維としては、例えば、Ｐ−８４（レンチング社製）が挙げられる。
【００１１】
また、前記フッ素繊維としては、繰り返し構造単位の９０％以上が、主鎖又は側鎖にフッ素原子を含有するモノマーで構成された重合体からなる繊維が挙げられる。これらの重合体の例としては、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）、４フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ−４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられ、中でも、耐熱性、耐薬品性の点からポリ−４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）が好ましい。
【００１２】
これらの耐熱性有機繊維の中でも、耐熱性、耐蒸熱性、耐酸性に優れ、比較的低価格のＰＰＳ繊維が好ましい。
【００１３】
また、ＰＰＳ繊維を耐熱性有機繊維として用いて、プリーツ型フィルターとして使用する場合は、１７０℃などの高温下で用いられた際に濾材が軟化したり、さらにはプリーツの形態が変形したりして、排ガス濾過時の圧力損失が急上昇するような、熱変形に起因する不具合がある場合には、例えば、パラ系アラミド繊維、ガラス繊維などの高温下においても変形しにくい高い耐熱性を有する繊維を配合させることが、更に好ましい。
【００１４】
上記ＰＰＳ繊維と上記の高い耐熱性を有する繊維とを用いる場合、ＰＰＳ繊維と上記の高い耐熱性を有する繊維との配合混率は、耐酸性、耐加水分解性などを維持するために、耐熱性有機繊維基材中においてＰＰＳ繊維が５０重量％以上となるような割合で配合することが好ましく、更に、７０重量％以上となるような割合で配合することが好ましい。ＰＰＳ繊維の配合率が耐熱性有機繊維基材の５０重量％以上であると、フィルターとして、高温、高水分率の酸性ガスを含む雰囲気下で使用されても、繊維基材が劣化してフィルターの引張強力、耐折強さが低くなるようなことがなく、長期間での使用でも、フィルターの破損の危険性が少なくなる。
【００１５】
これら種々の耐熱性繊維を配合するための手法に関しては特に限定されるものではなく、周知のカーディング法、エアレイ法、抄紙法などを用いることができる。
【００１６】
本発明の耐熱性フィルターに用いる耐熱性有機繊維基材を得るための手法に関しては、織物、編み物、不織布などの周知の方法を用いることができるが、フィルターとして使用された際に、効率良くダストを捕集しかつ、長期間使用されても目詰まりによる圧力損失の上昇が少ない不織布が好ましく用いられる。
【００１７】
また、本発明に用いるアルカリ性物質含有樹脂組成物としては、例えば、アルカリ性フェノール樹脂組成物、アルカリ性物質含有ポリアミドイミド樹脂組成物、アルカリ性物質含有ポリイミド樹脂組成物、アルカリ性物質含有アラミド樹脂組成物などの各種アルカリ性物質含有樹脂組成物が挙げられ、これらの樹脂組成物からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。また、前記アルカリ性物質含有樹脂組成物としては、アルカリ性フェノール樹脂を含有する樹脂組成物であることが好ましい。
【００１８】
また、前記アルカリ性物質としては、本発明の耐熱性フィルター使用条件で、ＳＯＸやＮＯＸ等の酸性ガスをトラップできるものであれば特に限定されないが、例えば、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アミン類が挙げられる。これらの中でも、アルカリ金属水酸化物、またはアルカリ土類金属水酸化物が好ましい。更に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウムが特に好ましい。
【００１９】
前記アルカリ性フェノール樹脂組成物に含まれるフェノール樹脂としては、アルカリ性の反応触媒下で、フェノール類とアルデヒド類とを反応させて得られるレゾール型フェノール樹脂類、あるいは酸触媒又は金属塩触媒下で、フェノール類とアルデヒド類とを反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂類が挙げられる。
【００２０】
前記アルカリ性フェノール樹脂組成物において、レゾール型フェノール樹脂組成物の場合、該樹脂形成反応時に、前記アルカリ性物質を触媒として添加して反応させてアルカリ性にしてもよく、また、反応終了したレゾール型フェノール樹脂に対しアルカリ性物質を配合してアルカリ性にしてもよい。また、ノボラック型フェノール樹脂組成物の場合は、ノボラック型フェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミンとを前記アルカリ性物質の水溶液に溶解させてもよいし、又、低アルカリ性の条件で反応したレゾール型フェノール樹脂の場合も、前記のアルカリ性物質をあとで追加してもよい。アルカリ性物質の含有量は、熱劣化抑制効果が顕著となる点から樹脂中のフェノール性水酸基１モル当たりに対しアルカリ性物質が０．１以上となるように用いることが好ましい。また、樹脂分をより多くフィルターに固着させることができる点から、樹脂中のフェノール性水酸基１モル当たり、アルカリ性物質が１．０モル以下となるように用いることが好ましい。
【００２１】
前記アルカリ性フェノール樹脂組成物に用いるフェノール樹脂は、例えば、フェノール類とアルデヒド類との反応で得られる。前記フェノール類としては特に限定されないが、例えば、フェノール、クレゾール等の（アルキル）フェノール類、レゾルシノール、カテコール等の芳香族ジオール、ビスフェノールＡ等のビスフェノール類が挙げられる。また、アルデヒド類としてはホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。
【００２２】
また、前記アルカリ性フェノール樹脂組成物で用いるレゾール型フェノール樹脂組成物を得るためのレゾール化反応に用いるアルカリ性の触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、ヘキサメチレンテトラミン等が挙げられる。ノボラック反応の場合の触媒としては硫酸、シュウ酸、パラトルエンスルホン酸等の酸類や酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酢酸亜鉛等の多価金属塩類が挙げられる。
【００２３】
前記フェノール樹脂を製造する際のアルデヒド類／フェノール類の比率は、レゾール型フェノール樹脂の場合は〔（アルデヒド類）／（フェノール類）〕のモル比として、１．０〜３．５であることが好ましい。中でも貯蔵安定性良好、ホルムアルデヒド放出量が少ない等の点から〔（アルデヒド類）／（フェノール類）〕（モル比）＝１．５〜２．５であることが特に好ましい。
【００２４】
また、ノボラック型フェノール樹脂の場合は〔（アルデヒド類）／（フェノール類）〕のモル比として０．３〜１．０であることが望ましい。
【００２５】
また、フェノール樹脂自体の速硬化性を改良するためにフェノール樹脂にレゾルシノール、アミノフェノール等の変性剤を一部共縮合した樹脂を併用することができる。変性剤を樹脂固形分重量全体に対して０．１〜２０重量％で共縮合することが望ましい。前記変性剤を用いる場合は、速硬化性改良効果が顕著に表れる点から０．１重量％以上が好ましく、また、樹脂のコストが増大しない点から２０重量％以下が好ましい。
【００２６】
また、本発明に用いるアルカリ性物質含有ポリアミドイミド樹脂組成物としては、例えば、ジメチルアセトアミド等の非プロトン性極性溶媒のポリアミドイミド樹脂溶液に前記アルカリ性物質を固形、或いは水溶液の形で混合したものが挙げられる。また、アルカリ性物質含有ポリイミド樹脂組成物、或いはアルカリ性物質含有アラミド樹脂組成物としては、前記のように溶媒等でポリイミド樹脂、或いはアラミド樹脂溶解後に、アルカリ性物質を添加しても良い。また、これらの樹脂が溶媒に不溶な場合は、水等に樹脂を懸濁させた後、アルカリ性物質を固体状或いは溶液の形で配合してもよい。この際、添加するアルカリ性物質としては、熱劣化抑制効果が顕著となる点から、アルカリ性物質含有樹脂の固形分１００重量部当たり、固形水酸化ナトリウム換算で２重量部以上が好ましい。また、樹脂分をより多くフィルターに固着させることができる点から、アルカリ性物質含有樹脂固形分の１００重量部当たり、固形水酸化ナトリウム換算で２０重量部以下が好ましい。
【００２７】
特に、プリーツ型フィルターとして使用する場合は、フィルターとして使用した際の、高温下においてのプリーツ形態保持性が優れる点から、アルカリ性フェノール樹脂組成物が好ましい。また、これらアルカリ性物質含有樹脂組成物に関しては単独で用いることもできるし、これらの混合で用いることもできる。
【００２８】
本発明の耐熱性フィルターは、耐熱性有機繊維基材、およびアルカリ性物質含有樹脂組成物をその基本構成とし、耐熱性有機繊維基材にアルカリ性物質含有樹脂組成物を固着して構成される。固着にあたっては、耐熱性有機繊維基材にアルカリ性物質含有樹脂組成物を含浸もしくは塗布することにより行うことができる。耐熱性有機繊維基材にアルカリ性樹脂組成物を固着することにより、高温下において使用された際にフィルターの引張強力、耐折強さの低下が少なく、さらには高温下においてフィルターとして使用された際に、長期の寿命を達成することができる。
【００２９】
また、アルカリ性物質含有樹脂組成物に加えて、更に、アルカリ性無機バインダーである珪酸ナトリウム類なども用いることができる。この併用にあたっては、アルカリ性物質含有樹脂組成物、例えばアルカリ性フェノール樹脂組成物と珪酸ナトリウムを混合して用いてもよく、アルカリ性フェノール樹脂組成物を含浸、乾燥の後、珪酸ナトリウムを含浸してもよい。逆に、珪酸ナトリウムを含浸もしくは塗布、乾燥し、その後にアルカリ性フェノール樹脂組成物を含浸もしくは塗布してもよい。
【００３０】
前述の耐熱性有機繊維を拘束するためのアルカリ性物質含有樹脂組成物は、繊維基材を構成する繊維同士の少なくとも交点に絡みついて、繊維に固着されており、繊維と繊維の相対運動を抑制するので、繊維基材に剛性を付与することができる。固着の状態は、繊維と繊維の交点に水掻き状に固着（繊維の交点近傍において、繊維の交点を形成する各繊維に固着して、アルカリ性物質含有樹脂組成物が一部面状に広がった状態で固着）していても、点状に固着していても構わないが、水掻き状に固着している方が物理的な変形に対する抵抗力が高いために好ましい。
【００３１】
ここで、アルカリ性物質含有樹脂組成物の耐熱性有機繊維基材に対しての固形分含浸量は、耐熱性有機繊維基材１００重量部に対して５〜８０重量部であることが好ましい。繊維を拘束するための拘束力や、プリーツ型フィルターとして用いる際の濾材剛性が高くなることから、固形分含浸量が５重量部以上が好ましく、また、排ガスなどを通過させるための空隙が充分確保でき、これによりフィルターとしての通気量が低下せず、排ガス濾過時の圧力損失も抑制できることから、固形分含浸量が８０重量部を以下が好ましい。
【００３２】
本発明の耐熱性フィルターは、２５０℃の空気中で１０日間処理した後のＪＩＳ  Ｌ  １０９６に基づいて測定した引張破断強力の保持率が、５０％以上であることが、高温下において使用された際にフィルターが劣化し、破損が生じにくいことから好ましい。
【００３３】
また、本発明の耐熱性フィルターは２５０℃の空気中で１０日間処理した後のＪＩＳ Ｐ−８１１５に基づいて測定した耐折強さの保持率は、２５０℃の空気中で１０日間処理した後の耐折強さの保持率が、高温下において使用された際にフィルターが劣化しにくく、さらにはパルスジェットなどのダスト払い落とし時の物理的折り曲げ疲労が加わっても、フィルターに破損が生じにくいことから、３％以上であることが好ましい。
【００３４】
なお、高温下での高い剛性を得るために必要な標準状態（温度：２０℃、圧力：大気圧）での耐熱性フィルターの剛性は、ＪＩＳ−Ｌ１０９６に規定されるガーレ法に基づく剛軟度により評価できることが本発明者により見出された。耐熱性フィルターの剛軟度は、高温下でのプリーツの形態保持性が優れることから４０ｍＮ以上が好ましく、プリーツ加工が容易なことから、１５０ｍＮ以下が好ましい。なお、本発明で測定される剛軟度については、繊維基材に樹脂溶液を含浸もしくは塗布の後、樹脂配合液の水分を除去し、更に２００℃程度の高温で樹脂をキュアした後、測定されるものである。このように繊維基材に樹脂を含浸もしくは塗布することにより、繊維同士の交点が拘束され、繊維基材の剛軟度は大幅に向上する。
【００３５】
これらの２５０℃の空気中で１０日間処理した後の、引張破断強力の保持率や耐折強さの保持率、及びガーレ法に基づく剛軟度は、バインダーとしてのアルカリ性物質含有樹脂組成物の含浸或いは塗布量、アルカリ性物質含有樹脂組成物の種類、アルカリ性の程度、例えば樹脂重合時のアルカリ触媒の使用量或いは樹脂へのアルカリの添加量を適量にすることにより、高温下において長期間使用した際の耐熱性を大幅に向上させ、上記性能を達成することができる。
【００３６】
本発明で用いられる耐熱性有機繊維基材を構成する耐熱性有機繊維の単繊維繊度は、繊維のカーディング時やニードルパンチ時において繊維が糸切れを起こしにくく、耐熱性フィルターの強力が低下しないことから０．１１デシテックス以上が好ましく、繊維の表面積が低下せず、ダストの集塵性能が良好であることから２２．２デシテックス以下であることが好ましい。
【００３７】
このようにして得られた耐熱性フィルターは、プリーツ状に折り曲げ加工することにより、エアフィルターとして好適に用いることができる。特に、高温の排ガスなどを集塵する際において、高温下での剛性が高い点から、より好ましく使用される。
【００３８】
上記した以外の用途の主な例として、プリーツ加工せず、通常の筒状に縫製して排ガスなどを濾過するフィルターとして使用することも可能であり、また、液体などを濾過する液体フィルター、もしくはディーゼル車の排ガスを濾過するフィルターとしても用いることができる。
【００３９】
また、耐熱性フィルターの表面に微多孔膜を貼り付けることにより、フィルターとして使用した際のダストの集塵性能をより高めた耐熱性フィルターとすることができ、かつ、パルスジェットによるダストの払い落とし時のダスト払い落とし性に優れた耐熱性フィルターとすることができる。使用される微多孔膜については、特に限定されるものではないが、公知のフッ素系微多孔膜などを用いることができる。なお、上記した耐熱性フィルターの表面とは、フィルターとして使用した際のダストが堆積する側の面のことを言う。
【００４０】
次に本発明の耐熱性フィルターを得るための好ましい製造方法について述べる。本発明の耐熱性フィルターを構成する耐熱性有機繊維基材は、織物、不織布、編み物などのいずれの繊維基材でも良いが、好ましくは集塵性能などの面から不織布であることが好ましい。また不織布においては、公知の不織布、例えば短繊維不織布においてはニードルパンチ不織布、湿式不織布、スパンレース不織布、エアレイド不織布などを用いることができる。また長繊維不織布においてはスパンボンド不織布、メルトブロー不織布、トウ開繊式不織布などを用いることができる。また、繊維同士を拘束させる方法においては、本発明においてはレジンボンド不織布が好ましく使用されるが、その他のケミカルボンド不織布、サーマルボンド不織布なども必要に応じて用いることができる。これらの製造方法の中でも、プリーツ型フィルター用濾材として用いるに当たっては、濾材の剛性および引張強力等の点から、ニードルにより繊維を絡合させるニードルパンチ不織布、または水流により繊維を絡合させるスパンレース不織布あるいは、熱接着タイプのスパンボンド不織布の製造方法が好ましい。
【００４１】
また、本発明の耐熱性フィルターの製造方法としては、耐熱性有機繊維基材として不織布を例にとると、通常のカーディングマシンを用いて開繊後、得られたフリースを積層し、ニードルパンチにより繊維同士を絡合させる。この絡合により、不織布が得られる。
【００４２】
得られた不織布は、熱プレス機、ヒートロールカレンダーなどを用い、１００℃〜２８０℃の温度、９８〜６８６０Ｎ／ｃｍの線圧、０〜１ｍｍのクリアランスで熱プレス処理される。この熱プレス処理により、不織布の厚みが調整される。この熱プレス処理により、不織布の表面層に配置された繊維が緻密化される。不織布の厚さ方向の密度の分布は、不織布の表面と平行な面で、不織布を厚さ方向に３等分にスライスした時に得られる２枚の表面層の密度Ａと１枚の中間層の密度Ｂとの比率Ａ／Ｂが、１．１〜２．５の範囲内であるように厚さ方向の密度変化があることが好ましい。
【００４３】
このように表面層を緻密化することにより、例えば、ダンボールのような剛性の高い構造を有する耐熱性有機繊維基材が得られ、ダストの払い落とし性にも優れる耐熱性有機繊維基材を得ることができる。この熱プレス処理については、その手段を特に限定されるものではなく、不織布の表面を熱プレス処理できるものであればどのような手段も用いることができる。不織布と接触するロールなどの表面は、フラットであっても凹凸を有するものであってもよい。
【００４４】
次に、得られた不織布に、ディップマングルを用いて、好ましく粘度が５０〜７００ｍＰａ・ｓのアルカリ性物質含有樹脂組成物を含有する溶液が含浸される。高アルカリ性物質含有樹脂組成物が含浸された不織布は、テンターにより、１２０℃〜３００℃で処理され、含浸されたアルカリ性物質含有樹脂組成物は、乾燥、キュアされる。ここに、目標とする耐熱性フィルターが製造される。
【００４５】
本発明の耐熱性フィルターは、例えば、石炭ボイラー用排ガス集塵フィルター、金属溶鉱炉用排ガス集塵フィルター、ゴミ焼却炉用排ガス集塵フィルターまたは、ディーゼル車用排ガス集塵フィルターとして好適に用いられる。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明に関して実施例、比較例により説明する。なお、以下に記載の部及び％は、特に断りのない限り重量基準である。
【００４７】
製造例１
フェノール１０００グラム、４０％ホルムアルデヒド水溶液１５９６グラム、イオン交換水９００グラムを還流装置の付いたフラスコに入れて、攪拌しつつ、水酸化ナトリウムの５０％水溶液４００グラムを徐々に加えながら８０℃迄昇温し、８０℃で５時間反応させてアルカリ性レゾール型フェノール樹脂水溶液を得た。得られたアルカリ性レゾール型フェノール樹脂水溶液の固形分濃度は４０％、粘度は１２０ｍＰａ・ｓ、ｐＨは１１．０であった。
【００４８】
製造例２
フェノール１０００グラム、４０％ホルムアルデヒド水溶液１５９６グラム、イオン交換水９００グラムを還流装置の付いたフラスコに入れて、攪拌しつつ、水酸化ナトリウムの５０％水溶液４０グラムを徐々に加えながら８０℃迄昇温し、８０℃で３時間反応させてアルカリ性レゾール型フェノール樹脂水溶液を得た。得られたアルカリ性レゾール型フェノール樹脂水溶液の固形分濃度は、３８．９％、ｐＨは８．９であった。
【００４９】
製造例３
フェノール１０００グラムを、還流装置の付いたフラスコに入れ７５℃に昇温し、攪拌しながら９８％硫酸１０グラムを加えた。次いで、温度を８５℃に保ちつつ、これに４０％ホルムアルデヒド水溶液５１８グラムを滴下した。８５℃で５時間反応させた後減圧下で水を３００グラム蒸留除去し、更に１７０℃迄昇温しながら常圧下で水を蒸留除去し、ノボラック型フェノール樹脂を得た。得られたノボラック型フェノール樹脂の軟化点は８０℃であった。
【００５０】
実施例１
単繊維繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのＰＰＳの短繊維（東レ（株）製「トルコン」）をカーディング法によりウェブを形成し、次いで積層後、ニードルパンチ処理を行い不織布を得た。得られた不織布を、カレンダーロールで、温度１９０℃、線圧２，９４０Ｎ（３００ｋｇｆ／ｃｍ）、クリアランス０ｍｍで熱処理を行ない、目付量２００グラム/ｍ２、厚み１．１ｍｍのＰＰＳ不織布を作成した。得られたＰＰＳ不織布に、製造例１で得られたアルカリ性レゾール型フェノール樹脂水溶液アルカリ性フェノール樹脂組成物としてディップマングルを用いて含浸させ、次いで乾燥機を用いて２００℃で５分間で樹脂配合液の水分を除去しＢ化状態とした。次いで、２００℃で３分間熱処理しＣ化状態とした。得られたＣ化物は厚さ１．２ｍｍ、密度０．２４グラム／ｃｍ3、繊維基材への高アルカリフェノール樹脂の付着量が１００グラム／ｍ２であった。この成型体をフィルターとしての耐熱性能を判断するために、２００℃の空気雰囲気中で３０、６０、９０日間熱処理した。引張強力、破断伸度は、ＪＩＳ  Ｌ  １０９６に基づいて、試験幅５ｃｍ、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度  １０ｃｍ／ｍｉｎの条件にて測定した。また、耐折強さに関しては、ＪＩＳ Ｐ−８１１５記載の紙及び板紙のＭＩＴ型試験機による耐折強さ試験方法に基づいて耐折度を測定し、シートの可撓性を見た。
【００５１】
比較として、熱処理無しのものも測定した。
なお、上記のＢ化状態およびＣ化状態とは樹脂の架橋の度合いを示す用語であって、Ｂ化状態とはすなわち樹脂配合液の水分が除去された状態を示す。また、Ｃ化状態とは、水分を除去した後、さらに乾燥された樹脂に熱を加えることによって、樹脂の架橋反応が進行した状態を示す。
【００５２】
実施例２
製造例２で得られたアルカリ性レゾール型フェノール樹脂水溶液１００部に５０％水酸化ナトリウム水溶液１０部を加え含浸用配合液とした。この配合液の濃度は３９．１％、粘度は１３０ｍＰａ・ｓ、ｐＨは１１．２であった。この配合液を実施例１で用いたＰＰＳ不織布に、実施例１と同様の方法で含浸し、成型した。得られた成型体は厚さ１．３ｍｍ、密度０．２２グラム／ｃｍ3であった。この含浸不織布のフィルターとしての耐熱性能を実施例１と同様の方法で調べた。
【００５３】
実施例３
製造例３で得られたノボラック型フェノール樹脂９０部を粉砕してブロック状とし、これにヘキサメチレンテトラミン１０部を加え混合し、更に平均粒子径３０μｍになるように粉砕した。これを１０％水酸化ナトリウム水溶液２００部に加え溶解させ、アルカリ性フェノール樹脂からなる含浸用配合液を得た。この配合液を用い、実施例１で用いたと同様のＰＰＳ不織布に実施例１と同様の方法で配合液を含浸し、成型した。得られた成型体は厚さ１．４ｍｍ、密度０．２１グラム／ｃｍ3であった。この含浸不織布のフィルターとしての耐熱性能を実施例１と同様の方法で調べた。
【００５４】
比較例１
レゾール型フェノール樹脂組成物として、フェノライトＴＤ−４３０４（大日本インキ化学工業（株）製、粘度８７０ｍＰａ・Ｓ、ｐＨ５．５）と水とを重量比で５０／５０に混合した含浸用樹脂を、実施例１で用いたと同様のＰＰＳ不織布を用い、実施例１と同様の方法で含浸し、成型した。得られた成型体は厚さ１．２ｍｍ、密度０．２４グラム／ｃｍ3であった。この含浸不織布のフィルターとしての耐熱性能を実施例１と同様の方法で調べた。
【００５５】
比較例２
製造例３で得られたノボラック型フェノール樹脂９０部を粉砕してブロック状とし、これにヘキサメチレンテトラミン１０部を加え混合し、更に平均粒子径３０μｍになるように粉砕した。これをメタノール１５０部に加え溶解させて含浸用配合液とした。この配合液を用い、また、実施例１のＰＰＳ不織布を用い、実施例１と同様の方法で含浸し、成型した。得られた成型体は厚さ１．４ｍｍ、密度０．２１グラム／ｃｍ3であった。この含浸不織布のフィルターとしての耐熱性能を実施例１と同様の方法で調べた。
【００５６】
上記実施例１〜３、および、比較例１、２において得られた成型体の評価結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
表１から明らかなように、実施例１〜３の成型体は、比較例の成型体に比べ２００℃で処理した際の引張強さ、および耐折強さの低下が少なく、耐熱性が良好であった。実施例１〜３の成型体および比較例１、２の成型体を、石炭ボイラーの排ガスを集塵するためのプリーツ型フィルターとして用いたところ、比較例１及び比較例２の成型体からなるフィルターは、いずれも１２０日の使用において、プリーツの頂点部分に亀裂および破損が見られたが、実施例１〜３の成型体からなる高耐熱性フィルターは、いずれも７００日間の使用においても該フィルターに亀裂や破損は見られなかった。
【００５９】
【発明の効果】
本発明に係る耐熱性フィルターは、アルカリ性バインダーを耐熱性有機繊維に固着させることにより、高温下において使用された際に引張強力、耐折強さの低下が少なく、さらには高温下においてフィルターとして使用された際に、長期の寿命を達成することができる。
本発明に係る耐熱性フィルターは、高温下での形態保持性にも優れることから、特にプリーツ型フィルターとして好適に用いられる。