(57)【要約】【課題】製鉄現場などで発生する高温排ガスを処理するにあたり、集塵ろ布に対して耐熱性や耐久性、柔軟性、高い集塵効率や低圧力損失化など、求められる要望は多岐にわたっている。耐熱性と柔軟性、耐久性、あるいは、高い集塵効率と低圧力損失化など、従来の集塵ろ布では、求められる要望をすべて満たすことは困難であり、長所と短所が混在してしまうという課題があった。【解決手段】本発明では、繊維径が０．０１〜０．７μｍのセラミックスナノファイバー繊維層、並びに、鋼線が編み込まれた繊維層の少なくとも２つの繊維層を含んだ、複数の繊維層から構成される集塵ろ布とすることで、耐熱性と耐久性と柔軟性を兼ね、さらに、低圧力損失化、高集塵効率化が見込める集塵ろ布の提供が可能となった。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維径０．１μｍ〜３０μｍの無機材から構成された繊維層、繊維径０．０１μｍ〜０．７μｍのセラミックスナノファイバー繊維と無機材綿から構成された繊維層、無機材と金属クロスから構成された繊維層、鋼線が編みこまれた無機繊維の繊維層を積層して構成されたことを特徴とした耐熱用集塵ろ布。
【請求項２】
ニードルパンチ法で各繊維層を一体化させることを特徴とした請求項１の耐熱用集塵ろ布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温排ガスを処理するための集塵ろ布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄現場などにおいて、粉塵を含んだ高温状態でガスが排出される現場が多く見受けられ、排ガスを処理するために集塵装置は耐熱性を求められることが多い。高温状態の排ガスを処理するための手法として、集塵装置内に設置された集塵ろ布の前段に冷却設備を設置して高温排ガスを冷却した後に有機繊維で構成された常温仕様の集塵ろ布で排ガスを処理する手法や、耐熱性を持った金属素材やセラミック成型材で構成されたフィルタを用いて高温排ガスを直接処理する手法がある。
【０００３】
従来技術に対する課題としては、例えば、ステンレスなどの耐熱性の高い金属素材を用いることで高温状態の排ガスの処理を直接行うことが可能となるが、既存の集塵装置との互換性が弱い点や集塵用バグフィルタの高圧力損失化、高価格化を招いてしまう点、バグフィルタにおける素材の加工性、フィルタろ材の繊維径による問題から粉塵に対する集塵率の低下を招いてしまう点などが挙げられる。そのため、耐熱性と耐久性、柔軟性、汎用性を兼ね、さらに、低圧力損失、省コスト化が見込める集塵ろ布が広く求められている現状がある。
【０００４】
特許文献１では、ナノ繊維を接合させたバグフィルタ用ろ材の発明が提案されているが、高温排ガスに対する耐熱性の有無については触れられていない。また、特許文献２では、集塵用フィルタの裏面側に金属網状物を設ける手法が記載されているが、ろ布の柔軟性に対する課題が残り、他の集じん用フィルタとの互換性が求められることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2013-22570
【特許文献２】特開2008-200551
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では、耐熱性と耐久性と柔軟性と兼ね、且つ低圧力損失化と高集塵率が見込める集塵ろ布について提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における集塵ろ布は４層の繊維層から構成されており、表面層と表中層、基布層、裏面層からなる。表面層は繊維径が０．１μｍ〜１００μｍの無機材から構成される。表中層は繊維径が０．０１〜０．７μｍのセラミックスナノファイバー繊維と無機材綿から構成される。そして、基材層は無機材と金属クロスから構成された層である。裏面層は、無機繊維の積層構造となっている。
【０００８】
本発明における集塵ろ布の作成工程として、無機材繊維からなる表面層へセラミックスナノファイバー繊維を積層させて無機材綿で挟み込む、もしくは、絡ませた表中層、そして、無機材と金属クロスから構成された基材層、無機材繊維を積層させた裏面綿、の並びで各繊維層を一体化させる。各繊維層を一体化させる手法は、無機系バインダによる固着、各繊維層同士の網目クロスでの挟み込み、ニードルパンチを用いての繊維層の一体化など、除去対象である排出ガスの温度域に応じて一体化の手法を変更することが好ましい。用途によっては、裏面層を使用しないこともある。
【０００９】
集塵ろ布は筒状のリテーナーを覆い、集塵装置内に設置されることとなる。製鉄現場等から発生した排ガスは集塵装置内に吸い込まれ、集塵ろ布を通過し、清浄化された排ガスは大気中へ放出される。粉塵を含んだ排ガスが継続して集塵ろ布に接触した場合、該ろ布は目詰まりを起こすこととなるので、一定の間隔で集塵ろ布の下流側にあたる内側から上流側にあたる外側へ圧縮空気などを吹き付け、該ろ布に捕集された粉塵の払い落としを行い、該ろ布の集塵能力を再生させる手法が一般的である。
【００１０】
本発明における集塵ろ布の特徴として、以下の３点が挙げられる。一つ目の特徴として、集塵用ガラス、シリカ、或いはセラミック繊維ろ布に繊維径の細いセラミックスナノファイバーを積層したことによって、該ろ布の低圧力損失化を図ったことが挙げられる。セラミックスナノファイバーの紡糸手法は特に限定されるものではないが、例えば電界紡糸法によって、繊維径が０．０１から０．７μｍのセラミックスナノファイバー繊維を形成し、該ろ布における表面層の下流側か上流側に吹き付ける。耐熱性をもった材質でナノファイバー繊維を紡糸するため、ナノファイバー繊維自体が高温排ガスによって溶解することはなく、ナノファイバーの特性であるスリップフロー効果によって該ろ布を通過する排ガスに対しての抵抗を抑えることが出来る。そのため、該ろ布全体における低圧力損失化が見込める。また、極微細な繊維での微細粉じんの高捕集率化も可能となる。
【００１１】
本発明における二つ目の特徴として、無機繊維とステンレス製の鋼線を編み込み、クロスにすることによってろ布の強度向上を図っている点が挙げられる。繊維径が０．１〜１００μｍの繊維の束に０．０５〜２０μｍ径のステンレス製鋼線を編み込み、ステンレス製の鋼線が編み込まれた各繊維束を縦横網目状に交差させて１枚の繊維層を構成する。本発明における集塵ろ布の最下流側にステンレス製の鋼線を編みこんだ無機繊維層を設けることもよく、中間部に設けることも出来、流入する排ガスに対して該ろ布全体の強度向上が図れる。
【００１２】
本発明における三つ目の特徴として、上記のナノファイバー繊維層やステンレス製の鋼線を編み込まれた基布層、裏面層を含んだ繊維層を一体化した構造であるため、耐熱性と耐久性、低圧力損失化、並びに、柔軟性と高い集塵率を、一つの集塵ろ布ですべて実現することが見込めるという点が挙げられる。繊維径の異なる複数の繊維層を積層しているため、金属素材を網目状に形成した従来の金属バグフィルタよりも高い集塵率を発揮することが出来、また、無機材を焼き固めた従来の成形型バグフィルタよりも集塵時における破損の回避と低圧力損失化を見込むことが出来、さらに、集塵装置内のリテーナーへの取り付け、交換時に高いハンドリング性が見込めるため、作業効率の向上、製品の低価格化につながる。
【００１３】
耐熱性を持った各繊維層を構成する材質は特に限定されるものではなく、現場で想定される排ガスの温度域に応じて、ガラス、シリカ、セラミック、メタ・パラ系アラミド、カーボン、ポリフェニレンエーテル、ザイロン、PTFE、ロックウール、ポリイミドなどから１種類選択、あるいは、２種類以上混合させる。さらに、処理する排ガスの風量に応じて、該ろ布を通過する排ガスに対しての抵抗を抑えるために、無機材と金属クロスから構成された基材層にセラミックスナノファイバーを吹き付ける。無機繊維にステンレス製の鋼線が編みこまれた基布層で挟み、ナノファイバー層、表面層の順序、基布層の裏面層取り付け、省略も用途によって可能である。また、集塵対象粒径によっては、ナノファイバーでなく、０．７〜２０μｍの無機繊維での使用も可能である。
【発明の効果】
【００１４】
集塵装置に冷却装置を取り付けることなく、高温域の排ガスを処理することが出来、さらに、柔軟性を持った構造の集塵ろ布であるため、ポリエステルなどの非耐熱性集塵ろ布との互換性があり、低圧力損失で耐久性のある、高効率耐熱性ろ布を提供することが出来る。
【００１５】
繊維径の細いナノファイバー繊維を集塵ろ布を構成する繊維層に積層しているため、該ろ布を通気する排ガスへの抵抗を抑えることが出来るとともに、PM２．５を含む微細な粉塵を捕集することも可能であり、また、ダストの剥離性向上につながる。
【００１６】
ステンレス製鉄、クロム等の鋼線が編み込まれた繊維層を集塵ろ布の基材、又は裏面層に採用したことで、該ろ布全体の高い耐久性が見込める。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１７】
以下７００℃の温度域の排ガスを処理するための集塵ろ布ついて説明する。該ろ布は通常、４層の繊維層から構成されており、上流側から表面層、表中層、基布層、裏面層の順番に積層されている。表面層は、繊維径が０．１〜３０μｍのガラス・シリカ繊維とセラミック繊維から構製された無機系繊維からなる。そして、表中層には、繊維径が０．０１〜０．７μｍのセラミックスナノファイバーを紡糸した繊維層と、該ナノファイバー繊維を無機材綿で挟み込んだ繊維層を用いる。紡糸手法は特に限定されるものではないが、該表面層の下流側に電界紡糸法によって紡糸したセラミックスナノファイバーが吹き付けられる。用途によって、表面上流側層にセラミックスナノファイバーを積層してもよい。
【００１８】
また、基材層にはガラス繊維セラミックス、シリカなどの繊維と金属クロスから構成された繊維を用い、該基材層の下流側裏面層に無機材綿を積層させる。
【００１９】
上記表面層、表中層と、基布層、裏面層を重ね合わせた後、ニードルパンチ法によって各繊維層を一体化させるか、無機バインダ等で固着一体化させる。
【実施例２】
【００２０】
以下４００℃の温度域の排ガスを処理するための集塵ろ布ついて説明する。該ろ布は３層の繊維層から構製されており、上流側から表面層、中間層、裏面層の順に積層されている。表面層はガラス繊維とシリカ繊維、カーボン繊維、アラミド繊維とセラミックスファイバーにおける２つ以上の繊維から構成されており、繊維径が０．１〜３０μｍの繊維の下流側又は上流側に電界紡糸法によって吹き付けた繊維径が０．０１〜０．７μｍのセラミックスナノファイバーが積層される。
【００２１】
そして、中間層はガラス繊維、シリカ繊維、或いはセラミックス繊維とカーボン繊維、SUSなど金属クロスが混合された繊維層からなり、裏面層はガラス繊維、シリカ繊維、或いはセラミックス繊維などが使用される。場合によっては裏面に使用しなくてもよい。各表面層、中間層、裏面層の間にはそれぞれ無機系バインダを用いて接着、好ましくはニードルパンチ法で繊維同士を絡ませ、各繊維層は、集塵ろ布として一体化する。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
非耐熱仕様の集塵ろ布では対応することが出来ない２５０〜７００℃の温度域の高温排ガスが発生する現場で、冷却装置を使用することなく、排ガスの処理が可能となる。また、集塵ろ布として、ナノファイバー繊維を使用することで高集塵率化、低圧力損失化が見込めることから、集塵装置における送風機の稼働エネルギーを抑制することにつながり、産業上の利用可能性は絶大なものが見込める。