(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族ポリイミド繊維からなる不織布であって、構成繊度が１．０デシテックス以下の極細芳香族ポリイミド繊維を２０ｗｔ％以上含有し、通常太さの２〜５デシテックスの芳香族ポリイミド繊維と混繊してなる繊維層と、通常太さの芳香族ポリイミド繊維からなる繊維層を前記混繊繊維層を芳香族ポリイミド繊維からなる基布の一面に、一方、通常太さの芳香族ポリイミドからなる繊維層を他面に夫々積層し、交絡処理を施し、３００℃以上の高温で熱処理して極細繊維含有繊維層の表面に耐熱性バインダーをコーティングしてなることを特徴とする高効率低圧損の表面濾過フィルター材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面濾過フィルター材に係り、詳しくは高温排ガス中のダスト、特に微粒子を捕集するための高効率低圧損の耐熱性フィルター材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から火力発電所の炉やごみ焼却炉等から排出される高温の燃焼排ガス中に含まれる微細粒子を除去するため集塵用フィルター材として多数の素材が提案され、例えばメタ芳香族ポリアミド繊維，ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維，ガラス繊維，テフロン（登録商標）等の単独素材からなる織物や不織布、あるいは織物を基布としたもの、又は前記素材の組み合わせからなる織物や不織布あるいは織物を基布としたものが使用されて来た。
【０００３】
ところが、前記不織布タイプの耐熱性濾材は、その構成上、その表面濾過面を構成する繊維の繊維間空隙が大きく、また、毛羽立ち易いため、濾過時にダストが濾材内部に入り込み易く、ダストの払い落とし効果（ダスト剥離性）に難点があった。従って、濾材が目詰まりし易く、経時的に圧力損失が高くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、濾材を構成する不織布の表面の毛羽を毛焼処理したり、表面に耐熱性樹脂を含浸させたり、耐熱性樹脂をコーティングするなどして、ダストが前記濾材の内部に侵入することを防止することが考えられ、提案されて来た。
【０００５】
例えば、特開昭６１−１６０４６６号公報では、同公報に見られるように、四フッ化エチレン（ＰＴＨＥ）繊維に０．２〜０．４デニール（３．４〜４．７μｍ）の細かいガラス繊維を混入したニードル不織布が検討されている。更に、該不織布の剥離性を改善した提案が特開平５−２４５３１６号公報によりなされている。
【０００６】
また、合成繊維からなる不織布の表面に四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）フィルムを延伸して得られる微細な細孔を有する薄膜（メンブレン）をラミネートした濾材も提供されており、ダスト捕集性，払い落とし性を改善した提案も特開平５−５７１１６号公報で見ることができる。
【０００７】
しかしながら、焼却炉，ボイラー等において燃焼に伴って生じるダストは、その燃焼温度が高くなるに従って細かくなり、前記従来例に見られるように不織布表面の毛羽を毛焼処理したり、耐熱樹脂を含浸又はコーティングする方法だけではダストに対する捕集効率は低いもので、充分な解決を見るには至らなかった。
【０００８】
そのため、このような問題に対応するべ近時 、芳香族ポリイミド繊維を利用した良好なダスト捕集性とダスト払い落とし性に優れたフィルター材が提案されている。（特開２０００−３２５７１４号公報参照）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記提案に係るポリイミド繊維利用のフィルター材は製作工程の管理が複雑であると共に、細孔の微小化にも限度があり、ダスト捕集に未だ向上の余地が残っていた。
【００１０】
本発明は上述の如き実状に対処し、極細ポリイミド繊維と高熱処理を併用することにより表面の細孔の微小化と密度勾配の形成により一層のダスト捕集性を向上せしめることを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、上記目的に適合する本発明は、芳香族ポリイミド繊維からなる不織布であって、構成繊度が１．０デシテックス以下の極細芳香族ポリイミド繊維を２０ｗｔ％以上含有し、通常の太さの２〜５デシテックスの芳香族ポリイミド繊維と混繊してなる繊維層と、通常太さの芳香族ポリイミド繊維からなる繊維層とを前記混繊繊維層を芳香族ポリイミド繊維からなる基布の一面に、一方、通常太さの芳香族ポリイミド繊維からなる繊維層を他面に夫々積層し、交絡処理を施し、３００℃以上の高温で熱処理して上記極細繊維含有繊維層の表面に耐熱性バインダーをコーティングしてなることを特徴とする。
【００１２】
本発明は極細ポリイミド繊維含有層と、通常の太さのポリイミド繊維を積層していることから強度の保持力が高いのみならず、高温熱処理を施すことにより極細繊維を含む繊維層側の表面の極細繊維が適度に緊張し表面が緻密で内面は厚さ方向に密度勾配を有するために濾過性能が優れる。
【００１３】
特に微細粒子を捕集する高効率低圧損でダストの剥離性がよい。更に、極細繊維層の側の表面に耐熱性のバインダーをコーティングすると、濾過性能をより向上することを可能とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、更に本発明の具体的実施形態について詳述する。
【００１５】
本発明は前述の如く、耐熱性に優れた芳香族ポリイミド繊維を繊維層ならびに基布の構成に使用することを基本とする。
【００１６】
即ち、本発明に使用する基布は、芳香族ポリイミド繊維からなる織布又は編布で、繊維層も芳香族ポリイミド繊維からなる繊維層である。
【００１７】
特に繊維層は全部が芳香族ポリイミド繊維であるが、極細繊維１００ｗｔ％に限らず、芳香族ポリイミド繊維の通常太さの繊維と極細繊維の混繊からなる繊維層とすることが好適である。この場合、混繊繊維層における極細繊維の成分量は２０ｗｔ％以上、とりわけ２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の範囲が好ましく、２０ｗｔ％以下では極細繊維の効果とする濾過特性を充分発揮することができない。
【００１８】
ここで芳香族ポリイミド繊維の通常太さの繊維としては、１デシテックスを超え、２〜５デシテックスの繊維が通常、用いられる。
【００１９】
そして、上述の基布と繊維との積層に際しては、極細繊維を含む繊維層を少なくとも基布の一面に積層することが必要である。基布の両面共、極細繊維を含む繊維層であってもよいが、強度上，コスト上、極細繊維を含む繊維層を基布の一面に積層し、他面には通常太さの略２〜５デシテックスの芳香族ポリイミド繊維からなる繊維層を積層するのが好適である。
【００２０】
なお、繊維層に芳香族ポリイミド繊維を使用するときは、芳香族ポリイミド繊維は不規則な異形断面形状と適度な表面摩擦特性を有しているために製造工程での生産性が良好である。
【００２１】
次に上記の如く基布と繊維層とを積層すると、両者に対しニードルパンチ加工を施して交絡一体化する。絡合処理を十分に行うことにより、繊維同士が互いに強固に絡み合った不織布を得ることができる。
【００２２】
そこで、更に随時、カレンダー処理をして厚さと繊維層の表面や内層の繊維を整えて後、３００℃以上の高温で乾燥熱処理を施すことにより、高温に安定なフィルター材製品が得られる。３００℃以下では芳香族ポリイミド繊維層に対し充分に高温安定性を得ることができない。
【００２３】
高温の乾熱処理を施して得た上記製品は３００℃以上の高熱で処理されたため繊維層表面が緻密で均一な構造で内面は表面より稍粗い構造を示し、特に極細繊維を含有している繊維層は高温処理時に収縮を生じて適度な締まりのある安定な製品を得ることができる。従って、この構造が微粒子のダストを捕集しダスト払い落とし性も優れた濾過性能を有する製品を構成する。
【００２４】
更に、上記得られた製品において不織布の極細繊維層側に耐熱性のバインダーをコーティングすることで、より一層、濾過性能の向上が得られる。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明の実施例及び比較例を示すが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２６】
なお、以下の実施例及び比較例における目付量，厚さ，通気度の測定，濾過性能の評価は下記の方法に従った。
【００２７】
目付量
ＪＩＳ  Ｌ１０９６の８．４．２に記載の方法に準拠して求めた。
【００２８】
厚さ
ＪＩＳ  Ｌ１０９６の８．５．１に記載の方法に従って荷重２ＫＰａで測定した。
【００２９】
通気度
ＪＩＳ  Ｌ１０９６の６．２７．１に記載のフランジール形試験機で測定した。
【００３０】
濾布の評価
都市ゴミ焼却炉に用いられるバッグフィルター濾過集塵装置（ＮＫＫ(株)製「ボトムインレット」）用の濾布（直径１６４ｍｍ×長さ５２００ｍｍの袋型）を作成し、製品の初期圧損、払い落とし頻度、１年後の圧力損失を評価した。
【００３１】
集塵の対象ガスは温度２３０℃〜２４０℃、水分率５％〜３０％、ＨＣＬ濃度が３００ｍｇ／Ｎｍ3、ＳＯｘ濃度が１２０ｐｐｍ、ＮＯｘ濃度が１００ｐｐｍ、及び見掛け濾過速度が１．２ｍ／分であった。
【００３２】
（実施例１）
繊度２．２デシテックスで繊維長６０ｍｍの芳香族ポリイミド繊維（商品名：東洋紡Ｐ８４）のステープルファイバ５０ｗｔ％と、繊度０．７デシテックスで繊維長６０ｍｍの極細の芳香族ポリイミド繊維（Ｐ８４）５０ｗｔ％を均一混合して、次いでカーディング機により繊維層Ａを得た。
【００３３】
更に、繊度２．２デシテックスで繊維長６０ｍｍの芳香族ポリイミド繊維（Ｐ８４）１００ｗｔ％をカーディング機により繊維層Ｂを得た。
【００３４】
また、繊度１０６０デシテックスの芳香族ポリイミド繊維（Ｐ８４）のマルチフィラメントを用いてタテ１２本／インチ、横１０本／インチの平織りを作成し基布とした。
【００３５】
そして、この基布の表面に繊維層Ａを、裏面に繊維層Ｂを夫々積層し、ニードルパンチ加工を施して不織布を得た。この不織布をカレンダープレスロール機により２４０℃で処理速度２．０ｍ／分でローラー間の隙間巾０．８ｍｍで不織布を処理し、引き続き、高温熱風ヒートセット機により、３００℃で実行処理時間４０秒で３％伸張処理を行ってフィルター材を得た。次にこの得られたフィルター材の極細繊維を含む繊維層Ａ側にポリテトラフロルエチレン樹脂を付与量６ｗｔ％になるように表面コーティングを施して本発明のフィルター材を得た。
（比較例１）
実施例１と同様に得られた繊維層Ａを基布の両面に積層してニードルパンチ加工を施して不織布を得た。次いでこの不織布をカレンダープレスロール機により２４０℃で処理速度２．０ｍ／分でローラー間の隙間巾０．８ｍｍで処理し、引き続きこの不織布を高温熱風ヒートセット機により３１５℃で実行処理時間４０秒で３％伸張処理を行って比較フィルター材を得た。
（比較例２）
実施例１と同様に得られた繊維層Ｂを基布の両面に積層してニードルパンチ加工を施して不織布を得た。そして、この不織布をカレンダープレスロール機により２４０℃で処理速度２．０ｍ／分でローラー間の隙間巾０．８ｍｍで不織布を処理し、引き続きこの不織布を高温熱風ヒートセット機により３１５℃で実行処理時間４０秒で３％伸張処理をおこなって比較フィルター材を得た。
（比較例３）
実施例１と同様に不織布を得て、カレンダー処理も同じ条件で処理し、高温熱風ヒートセット機により２８０℃、実行処理時間４０秒で３％伸張処理を行なった以外は実施例１と全て同じ処理で比較フィルター材を得た。
【００３６】
以上のようにして得られた実施例１及び比較例１，２，３の各フィルター材について夫々、特性評価を行なった。その結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
上記表より実施例１に係る本発明フィルター材は、各比較例に比べ濾過性能は低圧損で、払い落とし頻度も少なく、高効率であることが判る。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は以上のように、芳香族ポリイミド繊維からなる構成繊度１．０デシテックス以下の極細繊維を２０ｗｔ％以上含有してなる繊維層を基布の一面に、一方、他面に通常の太さの芳香族ポリイミド繊維からなる繊維層を積層し、絡合してなる該不織布を３００℃以上の温度で熱処理したフィルター材であり、更に上記極細繊維を含有する層を高温乾熱処理することにより表面と内層とで密度の勾配ができ、その表面を耐熱樹脂でコーティングすることにより、表面層の細孔の微小化及び平滑化を達成し、しかもダストの捕集力が高くなると共に、ダストが繊維層内部に侵入することを防ぐ結果、ダストの剥離性も向上する顕著な効果を有する。