(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過面表層、ろ過層及び支持層をニードルパンチ加工により一体化したバグフィルター用ろ布であって、ろ過面表層は繊維平均径が０．１〜１００μｍのポリフェニレンサルファイド繊維から構成され、見かけ空隙率が７０％以下の緻密層を形成しており、ろ過層及び支持層がポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス繊維のいずれか１種または２種以上の繊維から構成され、しかもろ布全体の見かけ空隙率が６０〜９０％であることを特徴とする高集塵効率バグフィルター用ろ布。
【請求項２】
繊維自体の収縮により緻密化されていることを特徴とする請求項１記載の高集塵効率バグフィルター用ろ布。
【請求項３】
ろ過面表層部を形成する繊維の繊維径は０．１〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の高集塵効率バグフィルター用ろ布。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種繊維よりなるバグフィルター用ろ布において、ダスト目詰まりがなく、ダスト払い落とし性が良好で、長期安定して排ガス中のダストろ過が行える、高集塵効率バグフィルター用ろ布及びその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭焚きボイラー、都市ゴミ焼却炉、産業廃棄物焼却炉等から排出される排ガス中には煤塵のみならずダイオキシン等の有害物質も含まれており、大気汚染防止として各種排ガス集塵は非常に重要である。また、ダイオキシン生成抑制及び排出抑制の観点からも、バグフィルターによる排ガスろ過が大きく期待されている。また、大きなろ過速度で目詰まりなしで運転できれば、ろ過面積やバグフィルター設置面積も小さくでき、コストダウンにもつながる。
【０００３】
ダストによる目詰まりが小さく、ダスト排気濃度も小さく、なおかつ長期安定して排ガスろ過を行う方法として、様々な方法が検討されている。既に製品として存在する、不織布あるいは織物のろ過面にＰＴＦＥからなり細孔径が約２μｍ程度のメンブレンを接着させ払い落とし性を向上させたもの。また、特願平１―７５１６９号ではろ過層の厚み方向の中央部にスリットを入れたフィルムを形成させ、ダスト漏れを防ぐ方法等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の様なＰＴＦＥメンブレンをろ布に接着させたものでは、パルスジェット方式によるダスト払い落とし性は優れるが、他素材との接着性に劣るＰＴＦＥは長期にわたるパルスジェット払い落とし操作によりメンブレン自体がろ過面から剥がれるという問題がある。また、メンブレン加工のコストが非常に高く、しかも圧損が大きくエネルギー効率が非常に小さいものである。
特願平１−７５１６９号では、ろ過層内部のフィルムによりろ布を通過しようとしたダストを補足することができるが、繊維からなるろ過層自体の空隙率が大きいため、目詰まりを起こし長期安定して排ガスろ過を行えないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来技術のバグフィルター用ろ布の持つ問題点に対し、特に、メンブレンを使用しなくても、各種繊維のろ過層と支持層からなるバグフィルター用ろ布により、目詰まりやダスト漏れもなく、長期安定して排ガスろ過が行える高集塵効率バグフィルター用ろ布及びその製造法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の物質発明は、ろ過層及び支持層からなるバグフィルター用ろ布において、前記ろ過層は繊維平均径が０．１〜１００μｍの繊維から構成され、ろ過層のろ過面表層部に見かけ空隙率が７０％以下の緻密層を形成しており、しかもろ布全体の見かけ空隙率が６０〜９０％であることを特徴とする高集塵効率バグフィルター用ろ布である。
そして具体的には、ろ過面表層部の見かけ空隙率が２０〜８０％であることを特徴とする上記記載の高集塵効率バグフィルター用ろ布、ろ過層及支持層がポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ガラス繊維のいずれか１種または２種以上の繊維からなることを特徴とする上記記載の高集塵効率バグフィルター用ろ布、及びろ過面表層部を形成する繊維の繊維径は０．１〜５０μｍであることを特徴とする上記記載の高集塵効率バグフィルター用ろ布、である。
また本発明の製法発明は、ろ過層と支持層を一体化処理してろ布となし、次いで前記ろ布を１５０〜３５０℃の熱処理を施すことを特徴とする高集塵効率バグフィルター用ろ布の製造方法である。そして具体的には、熱処理に赤外線ヒーターを用いることを特徴とする上記記載の高集塵効率バグフィルター用ろ布の製造方法、及び熱処理に加熱ロールを用いることを特徴とする上記記載の高集塵効率バグフィルター用ろ布の製造方法である。
【０００７】
上記構成からなる本発明の高効率バグフィルター用ろ布は、排ガス中のダストろ過を目詰まりなく、ダスト漏れも小さく、さらに、パルスジェット方式や逆洗方式の払い落とし操作において長期安定した優れた特性を示すことができる。
【０００８】
以下、本発明を詳述する。
各種繊維のろ過層と支持層からなるバグフィルター用ろ布で、目詰まりやダスト漏れもなく、長期安定して排ガスろ過が行える高集塵効率バグフィルター用ろ布を得るには、該ろ布全体の見かけの空隙率を９０％以下にする必要がある。本発明においては、さらに、ろ過面表層部空隙率を７０％以下にすることにより、高集塵効率バグフィルター用ろ布が得られる。好ましくは４０〜７０％である。なお、見かけの空隙率は次式により求めた。バグフィルター用ろ布を2.5cm ×10cmにカットし、60ｇ/cm2荷重のダイヤルゲージで厚さｔ(cm)を測定し、サンプル重量ｗ(g) を秤量する。また、繊維の比重ρから見掛けの空隙率εを求めた。
ε＝{１―ｗ／（2.5×10×ｔ×ρ）}×100
【０００９】
本発明で用いるバグフィルター用ろ布を構成する繊維としては、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、ガラス等が挙げられ、使用用途、条件により適時選ぶことができる。
なかでも、ポリイミドは耐熱性が高く、繊維断面もその製造方法からランダムな異形断面をしているので、表面積が大きく集塵効率が優れる。また、使用後バグの処理においても可燃性であるため焼却処分でき、さらにポリテトラフルオロエチレンと比べても、フッ化水素等の有害物質の発生がなく、バグフィルターに適している。また、ポリフェニレンサルファイドはポリイミドに比べると耐熱性は劣るが、ポリテトラフルオロエチレンに次ぐ耐薬品性を有しているため、バグフィルターに適している。
【００１０】
ろ過層に用いる繊維の繊維径は０．１〜１００μｍであることが必要であり、特に１〜５０μｍが好ましい。さらにろ過面表層部においては、０．１〜３０μｍが好ましい。繊維径が５０μｍを越えるとろ過面表面を緻密化しても微細粒子の侵入、通過を完全に押さえることはできづ、長期間にわたる使用ではダスト目詰まりにより圧損の上昇や微細粒子の漏れなどの問題が健在化する。
【００１１】
本発明に用いる繊維の断面形状については、丸形、三角、トライローバル、ランダム等種々あるが、特に限定されたものではない。微細粒子の捕捉という面から考えるとより表面積が大きい異形断面、特に三角断面が好ましい。
【００１２】
本発明に用いるバグフィルター用ろ布は、その構成繊維の形態は特に制限されないが、短繊維からなるろ過層と、マルチフィラメント、モノフィラメント、紡績糸からなる支持層から構成される組み合せが望ましい。ろ布の形成方法としては、ニードルパンチング法やウオーターパンチング法等があげられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１３】
本発明は、ろ布、特にろ過層のろ過面表層部の見かけ空隙率を高く保つことにより微粒子のろ布への進入を防ぎ、長期ダスト払い落とし性の優れるバグフィルター用ろ布を得ることにある。なお、本発明でいうろ過面表層部とは、ろ過層全体の厚みの１／２以上ろ過面側に存在する部分をいう。緻密化の手段としては、ろ過層と支持層とからなるろ布を１５０〜３５０℃、好ましくは２００〜３２０℃の熱風処理を行い、繊維自体の収縮により緻密化させる方法が採用できる。また、赤外線ヒーターを用いた熱処理も採用できる。あるいは、加熱ローラーに接触プレスし緻密化させる方法も採用できる。熱風処理温度は用いる繊維種によって異なるが、各繊維の最大収縮応力が発生する温度以上の温度が好ましい。
熱処理を施さない場合は、たとえ単糸1.8デニール以下の細繊度の繊維を使用して高密度化にしても製品として十分なダスト保持性が得られない。
【００１４】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例】
濾過特性評価は、図１のような東洋紡績（株）製フィルターバグ用ろ布濾過試験器にて評価した。ダストはフライアッシュ１０種を用い、ダスト濃度１５（ｇ／ｍ3）、濾過面積０．０４（ｍ2）、濾過速度３(m/min)、圧力損失１５０(mmH2O)にてパルスジェットダスト払い落としをパルス圧３(kg/cm2)で３００回行った。そして、初期ダスト保持量と最終回ダスト保持量とからダスト保持率（％）＝（最終回ダスト保持量／初期ダスト保持量）・１００を測定し、また捕集効率については吹き漏れ量（排気濃度）を粉塵濃度計にて測定し求めた。なお、初期ダスト保持量とは、ろ布にダストをプレコート層として付着させた後の第一回目のダスト保持量である。
【００１６】
（実施例１）
バグフィルター用ろ布は一般的な不織布加工工程により作成した。ろ過層として用いた短繊維は直径１４．５μｍ、長さ６０ｍｍ、丸型断面のポリフェニレンサルファイド繊維（東洋紡績(株)PROCON：登録商標）であり、支持層には同じく２２５デニール６０フィラメントのポリフェニレンサルファイド繊維（東洋紡績(株)PROCON）を平織りにして用いた。まず、予備開繊を経た上記短繊維をローラーカードに供し、細かな開繊、繊維配列を行った後、クロスレイヤーによりウエブを積層し、このろ過層を上記支持層上下にさらにニードルパンチ工程により一体化させ約４００(g/m2)のろ布を得た。さらに、直径１４．５μｍの短繊維を目付が約１００(g/m2)になるようにウエブを作成し、ニードルパンチ工程に供し、目付１１５(g/m2)のウエブを得、このウエブを２００℃３５(kg/cm2)のカレンダーロールにてプレスし、厚さ０．２６mmのろ過面側のろ過層を得た。そして、先に作成した４００(g/m2)のろ布にこのウエブを積層しニードルパンチ行程により一体化させた。さらに、２４０℃熱風処理しタテ・ヨコそれぞれ約５％収縮させ、２００℃３５(kg/cm2)のカレンダーロールにてプレスした。得られたろ布は、目付５５１(g/m2)、厚さ１．７(mm)、見かけの空隙率７６％、ろ過層見かけの空隙率６７％のバグフィルター用ろ布を得た。このろ布のろ過特性を測定したところ、ダスト保持率８５％、捕集効率９９，９９９９％を得、バグフィルターとして高い集塵効率を示した。
【００１７】
（実施例２）
実施例１と同様な直径１４．５μｍの短繊維、支持層を用いてニードルパンチ工程を経て目付が約４００(g/m2)のろ布を形成した。さらに、直径１０．３μｍ、長さ６０mmの ポリフェニレンサルファイド短繊維を目付が１００(g/m2)になるように作成し、２００℃３５(kg/cm2)のカレンダーロールにてプレスし、目付１１０g、厚さ０．２４mmのウエブを得た。このウエブを上記ろ布のろ過面にニードルパンチ行程により一体化させた。実施例１と同様に、２４０℃熱処理で５％収縮させ、カレンダーロールによるプレスを実施したところ、目付５３２(g/m2)、厚み１．８mm、見かけの空隙率７８％、ろ過表層部見かけの空隙率６６％のバグフィルター用ろ布を得た。ろ過特性を測定したところ、ダスト保持率９０％、捕集効率９９．９９９９％を得、非常に高い集塵効率を示した。
【００１８】
（比較例１）
実施例１と同様な直径１４．５μｍの短繊維、支持層を用いて、ニードルパンチ加工によりトータル目付が４００(g/m2)になるようにろ布を作成した。そして、熱風処理を行わずに、２００℃熱カレンダーのみにより厚み調整をした。得られたろ布は目付３９６(g/m2)、厚みは、３．０(mm)で、ろ過面表層部の緻密層は見られず、全体の見かけの空隙率は９０％であった。実施例と同様にろ過特性を評価すると、ダスト保持率は３８％で、捕集効率は、９９，８２５４％であり、ろ布状態を確認するとろ布内部までダストが進入し、目詰まりを起こしているのが確認された。
【００１９】
（比較例２）
実施例１と同様な直径１４．５μｍの短繊維、支持層を用いて、ニードルパンチ加工によりトータル目付が５００(g/ｍ2)になるように形成した。そして、熱風処理を行わずに、２１０℃熱カレンダーのみにより厚みを調整した。得られたろ布は、目付５０５(g/m2)、厚みは２．０(mm)でろ過面表層部の緻密層は見られず、全体の見かけの空隙率は８３％であった。実施例１，２と同様にろ過特性を評価すると、ダスト保持率は４５％で、捕集効率は９９．９８５４％であった。
【００２０】
（比較例３）
実施例２と同様に、実施例１と同様な直径１４．５μｍの短繊維と支持層を用いて、ニードルパンチ工程を経て目付が約４００(g/m2)のろ布を作成し、さらに、直径１０．３μｍ（約１den）、長さ６０mmの ポリフェニレンサルファイド短繊維を目付が１００(g/m2)になるように作成し、上記ろ布と直径１０．３μｍの短繊維からなるウエブをニードルパンチ工程により一体化させた。そして、熱風処理を行わずに、２００℃熱カレンダーのみにより厚み調整をした。得られたろ布は目付４８７(g/m2)、厚みは、１．８(mm)でろ過面表層部の緻密層は見られず、全体の見かけの空隙率は８０％であった。実施例と同様にろ過特性を評価すると、ダスト保持率は４８％で、捕集効率は、９９，８３３２％であり、ろ布状態を確認するとろ布内部にダストが進入し、目詰まりを起こしているのが確認された。
【００２１】
以上のように、ニードルパンチ工程後に、熱風処理、及び熱ロール処理することにより、バグフィルター用ろ布の見かけの空隙率を９０％以下とし、さらに、ろ過表層部の見かけの空隙率を７０％未満にする事により、非常に高い集塵効率を示すことが明らかとなった。一方、比較例２に見られるように、見かけの空隙率は８５％であるがろ過面が緻密でないため、実施例と比較すると集塵性能が明らかに低下していることがわかる。また、比較例３では、糸径を小さくしたものを用いたが、熱風処理をしていないために見かけの空隙率が大きく、やはりダストによる目詰まりを起こしているのが確認され、細繊度繊維の高密度化によるろ過性能に限界があることが明らかとなった。通常一般的な１．０(m/min)前後のろ過速度では比較例２や比較例３でも十分な長期安定性を示すが、ろ過速度が３(m/min)と非常に大きいく、ダストサイズも非常に小さいため、ろ布内部へのダストの進入が、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡観察から確認され、大きなろ過速度では、目詰まりにより長期安定して使用できないことになる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、高ろ過速度においても、長期安定してダスト払い落としができ、ダスト見詰まりも小さい、集塵特性が長期安定したバグフィルタ−ろ過布を提供することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィルターバグ用ろ過試験器の模式図。
【符号の説明】
１：スクリュウフィーダー、２：フライアッシュ１０種、３：オーバーフローフィルター、４：テストサンプル、５：パルスエア−、６：粉塵濃度計、７：排気ダストトラップ用フィルタ−、８：流量計、９：吸引ポンプ、１０：ガスメ−タ−、１１：排気、１２：ダスト吸引
【図１】
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