CN101306284A - 成形滤器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可在焚化系统的除尘装置中使用的成形滤器，其目的在于将滤布的耐热性用至其极限并确保高过滤效率。由无机纤维的织布形成的基布层12和基布层12的一面上的聚四氟乙烯(PTFE)纤维或对聚苯硫(PPS)纤维等有机耐热纤维形成的过滤层14构成滤布10，滤布10的除形成口部和底部的两端以外的部位用聚四氟乙烯(PTFE)树脂和聚酰亚胺树脂等耐热性树脂浸含固化，进行褶皱成形。褶皱成形后，将不浸含耐热性树脂的两端部通过缝制平坦化。经平坦化的滤布的一端通过缝制垫布制成底部，另一端通过缝制缝入开口环的口部布制成口部。

Description

成形滤器及其制造方法

技术领域

本发明涉及成形滤器，主要希望用于焚化系统中的除尘装置，将滤布的耐热性用至其极限并确保高的过滤效率，但不局限于焚化系统，也可以实现一般的除尘用途的成形滤器。

背景技术

袋滤器被主要用于焚化系统中的除尘装置。这种除尘装置中，使高温的燃烧气体通过袋滤器。因此，作为袋滤器，除了高温时的耐热性，还要求尺寸稳定性，提出有基布采用像玻璃纤维那样具有耐热性且高温的形态稳定性良好的无机纤维，在该无机纤维基布上通过针刺法等植入如聚四氟乙烯(PTFE)纤维或对聚苯硫(PPS)纤维等耐热性且过滤性良好的有机纤维而形成过滤层的滤器(专利文献1)。

【专利文献1】日本专利特开2004-160381号公报

发明内容

作为焚化系统中的除尘装置，当然要求过滤性能的提高，因此作为袋滤器，需要过滤面积的增大，对于该要求，一般通过加长来处理，但像圆筒形状那样的单纯形状，过滤能力已经达到极限，非常需要作为焚化系统中的除尘装置不仅确保耐热性和形态稳定性且可进一步增大过滤效率的新结构的滤器。另一方面，作为过滤效率提高的方法，采用褶皱等折叠结构来实现单位体积的过滤面积的增大是目前公知的惯用方法，目前还没有可以在像焚化系统那样的高温环境下不仅确保耐热性和耐久性且可获得所期望的过滤性能的方法。即，以往通常在褶皱成形时口部和底部这两端的处理依靠树脂加工，但这时口部和底部可使用的树脂的耐热温度并不太高，所以作为滤器的耐热性被限制于200℃的较低温度。因此，远低于滤布原来的耐热极限的温度成了耐热极限，不能说充分利用了滤布原来具有的机能。

本发明是鉴于所述现状而完成的，其目的在于提供可以将滤布原来的机能用至极限，而且也适合作为焚化系统中的除尘装置的新结构的成形滤器。

本发明中，成形滤器由筒形状的滤布构成，滤布的中间部呈褶皱形状，形成口部和底部的两端部为缝制结构。滤布的褶皱形状的中间部为热固化性树脂的浸含·固化结构，通过热固化性树脂的浸含·固化，可以使其保持褶皱形状。形成口部和底部的两端部不浸含树脂。即，不浸含树脂的滤布的一端缝接垫布而构成成形滤器的底部，而在滤布的另一端缝接包裹保持环(开口环等)的口部布。

本发明中，焚化系统等需要耐热性的情况下，滤布较好是由无机纤维的织布等形成的基布层、基布层的一面上的采用针刺法等的植入结构的聚四氟乙烯(PTFE)纤维或对聚苯硫(PPS)纤维等有机耐热纤维形成的过滤层构成。

作为除形成口部和底部的两端以外的褶皱形状的保持方法，有缝制褶皱形状的前端角部(峰部和谷部)的方法。即，将滤布相对面在靠近峰部和谷部处缝接，可以保持褶皱形状。通过并用基于树脂的固定化，可以更持久地保持褶皱形状。

耐热用途时的本发明的成形滤器的制造方法中，准备在由无机纤维的织布等形成的基布层的一面形成由有机耐热纤维形成的过滤层而得的滤布，使聚四氟乙烯(PTFE)等耐热性和过滤性良好的热固化树脂浸含于筒形状的前述滤布中沿轴线方向的除两端部位以外的部位，通过赋予浸含了热固化树脂的滤布规定形状并加热至规定温度而使热固化树脂固化，将滤布成形为褶皱形状等规定形状，对于不浸含热固化树脂的两端部位通过缝制处理形成口部和底部。

不严格要求耐热性的一般用途的情况下，作为滤布，可以采用聚酯、尼龙或丙烯酸酯等非耐热性的合成纤维材料的织布或不织布构成，作为该情况下的热固化树脂，即使是耐热性较低的酚树脂或三聚氰胺树脂也完全可以使用。作为非耐热用途的成形滤器，其制造方法也基本上与上述相同，使酚树脂或三聚氰胺树脂等热固化性树脂浸含于采用聚酯、尼龙或丙烯酸酯等合成纤维材料的织布或不织布的滤布中沿轴线方向的除两端部位以外的部位，通过使浸含了热固化树脂的滤布具有筒形状并加热至规定温度而使树脂固化，将滤布成形为褶皱形状等规定形状，对于不浸含热固化树脂的两端部位通过缝制处理形成口部和底部。

为了制成所需长度的成形滤器，滤布可以多段结构化。作为多段结构化的方法，可以通过缝制将滤布多段连结。作为替代方法，可以通过卡环嵌合式连结器将滤布多段连结。

由于使热固化树脂浸含于滤器的除形成口部和底部的两端以外的部位，赋予褶皱形状，因此可以获得高过滤性能，而且由于在两端不浸含树脂，因此可以通过缝制形成口部和底部，可以在确保高过滤性能的同时实现低成本化。

因为褶皱形状的滤布两端的口部和底部为缝制处理，所以不存在像以往的树脂加工方式的两端处理那样的热固化树脂的耐热性极限的影响，因此采用构成滤布的PTFE等耐热性纤维的情况下，可以有效地利用其原来的耐热性，能够实现300～400℃的最高温度，可以使其特化而用于燃烧系统用途，而且基于褶皱形状的过滤性能提高的机能(过滤面积增大机能)一点也不会损失。

附图说明

图1为模式化表示本发明的成形滤器的滤布结构的截面图。

图2为模式化表示图1的滤布的筒形状的图。

图3为形成口部和底部前的筒形状的滤布的侧面图。

图4为沿图3的IV-IV线的横截面图。

图5为说明不浸含树脂的滤布端部的褶皱部分的采用缝纫机缝纫的平坦化状态的模式化立体图。

图6为不浸含树脂的滤布端部的平坦化后的滤布的侧面图。

图7为表示将开口环缝入而形成的口部的截面图。

图8为截断口部表示具备采用缝制的口部和底部的滤器的完成状态的侧面图。

图9为表示采用卡环式连结器的滤布的多段结构的截面图。

图10为具备采用缝制的褶皱形状维持结构的滤布的简要截面图。

图11为与图10同样的具备采用缝制的褶皱形状维持结构的滤布的简要立体图。

符号的说明

10…滤布，12…基布层，14…滤层，18…垫布，22…开口环，24…口部布。

具体实施方式

以下，针对用于焚化系统用途的情况对作为本发明的成形滤器进行详细说明，构成成形滤器的滤布采用含耐热性纤维的不织布或织布构成。作为耐热性纤维，可以采用耐热性有机纤维或玻璃纤维等无机纤维构成。滤布较好是由无机纤维形成的基布层和基布层一面上的有机耐热纤维形成的过滤层构成。作为基布层中采用的无机纤维，较好是像玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维或玄武岩纤维那样的高温时的尺寸稳定性良好的材料，而从高温时的形态稳定性的角度来看，更好是通过纺织这些无机纤维制成织布(也包括无机纤维和有机纤维的交捻和交织)。作为构成织布的有机耐热纤维，可以例举聚四氟乙烯(PTFE)纤维、对聚苯硫(PPS)纤维、间位芳族聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维和多氟烃纤维。这些有机耐热性纤维被一体化植入无机纤维基布，形成滤布层。作为一体化植入的技术，可以采用公知的针刺法。即，有机耐热纤维被制成规定毛长的有机耐热纤维网，有机耐热纤维网被层积于作为基布的无机纤维织布上，通过针刺法一体化缠结于采用玻璃纤维织布的基布。

滤布除形成口部和底部的两端以外的部分浸含耐热性热固化树脂。作为耐热性热固化树脂，较好是聚酰亚胺类树脂，浸含方法采用将聚酰亚胺类树脂的分散液涂布或浸渍于滤布的有机耐热纤维层并通过干燥除去水分的方法。聚酰亚胺类树脂通过褶皱成形时的高热而热固化，由此可以维持滤布的褶皱形状(凹凸形状)。浸含热固化树脂的浸含时可以适量混合聚四氟乙烯(PTFE)树脂等耐热性的树脂。在过滤材料中混入PTFE的方法公知为硫氧化物(S0_X)的有效排出对策。此外，为了褶皱形状的加强，也可以仅使褶皱前端部通过无机树脂以所谓溶胶-凝胶法固化。

除形成口部和底部的两端以外的部分中浸含了热固化树脂的滤布通过褶皱成形等热成形工序被赋予凹凸形状(波形形状)。为了褶皱成形，滤布被通过褶皱加工机。褶皱加工的温度在150～180℃的范围内，浸含于滤布中的有机耐热纤维层的部分的热固化树脂通过褶皱加工时的高温被固化，热成形形状(褶皱形状)被热固定。此外，不浸含热固化树脂的两端部不进行褶皱形状的热固定。

经褶皱加工的滤布通过沿长轴方向缝制等形成筒状，口部和底部通过缝制处理。首先，滤布中的不浸含热固化树脂的端部通过沿圆周方向缝制，褶皱部分被压塌，实质上变得平坦。在该经平坦化的滤布的端部形成作为口部和底部的端部。对底部的处理进行说明，在筒状的滤布的一端面盖上垫布，将垫布的缘部折回滤布侧，折叠部分被缝接于滤布的相对部分，滤布和垫布一体化(形成筒状的滤布的端部被垫布封闭)。作为垫布的材料，由陶瓷或PTFE等耐热纤维的织布或不织布构成。此外，作为口部的处理，将金属性的开口环用由与垫布同等的材料构成的口部布缝入，作为将其缝接于滤布的另一端的口部和底部的缝制用线，可以使用PTFE等耐热性纤维的长丝。

图1模式化表示本发明的成形滤器的结构的实施方式，滤布10具备由玻璃纤维等无机纤维形成的织布构成的基布层12和对基布层12通过以针刺法植入聚四氟乙烯(PTFE)等耐热有机纤维而构成的滤层14。滤层14的除形成口部和底部的部位以外的部位浸含热固化树脂，通过以褶皱加工固化热固化树脂，滤布10成形为褶皱状。

如图2和图3所简要示，热成形后的滤布10形成圆筒状，因此如图4所示在截面于圆周方向呈波形形状。废气如箭头a所示从波面导入滤布10，如箭头b所示从中心排出。另外，如图4所示，基布层12位于圆筒的外侧，滤层14位于圆筒的内侧。图3中，形成口部和底部的长度方向的端部10-1在褶皱加工后也呈波状截面，但由于不浸含树脂，因此是柔软的。作为用于形成口部和底部的准备工序，滤布的端部10-1如图5所示，褶皱被压平，通过如L所示沿圆周方向缝制被平坦化。图6模式化图示这样通过缝纫机缝纫平坦化后的滤布的缩径了的端部10-1。图6中18为圆形的垫布，垫布18连接于形成袋滤器的底部的滤布10的经平坦化的端部(图6的下端)，垫布18的外周部朝向筒状的滤布10的上表面折叠，垫布18的该折叠部分18A(图8)与滤布10缝接，图8中L2表示采用缝纫机的缝制部分，由此可以获得袋滤器的封闭底部。另一方面，袋滤器的形成口部的缝制部分由图7模式化表示，22为金属性开口环，由弹性钢材带片形成。开口环22被口部布24包裹，通过在两端缝合口部布24，开口环22被缝入口部布24(以L3表示缝接线)。由此，缝接了开口环22的口部布24缝接安装于滤布10的形成口部的端部(图8的上端)(以L4表示缝入线)。

这样构成的滤器的向除尘装置等的安装与公知的相同。即，图8中，26为除尘装置的窝眼盘，滤器被插入在窝眼盘26上形成多个的开口部28，开口环22利用表面的沟部嵌于开口部28。接着，从滤器的内侧插入用于保持工作中的滤器的形状的保持器。接着，作为本发明的优选变形实施方式，可以在过滤材料的保持器侧面配置用于发挥除臭功能、脱水功能、脱硫功能、杀菌功能或二氧芑分解功能用的附加功能的不织布或粒子层(本发明的附加功能层)。

以上的说明是对于焚化系统用途等需要耐热性的成形滤器，但浸含树脂的滤布的热固化成形+不浸含树脂的两端缝制结构的本发明的技术思想也可以在不需要耐热性的一般用途的滤器中实施，除了纤维材料不需要耐热性且热固化树脂可使用耐热性低的一般用途的材料之外结构相同，为了避免赘述，略去对实施方式的说明。

以上的优选实施方式的说明中，构成成形滤器的滤布10仅使用一块，但为了获得必需的长度，可以多段连接构成。为了获得多段连接结构，最单纯的方法可以采用缝制结构。也可以通过卡环式等连结器进行多段化，这示于图9(a)，10A、10B分别表示上下邻接的滤布。上段的滤布10A具备由SUS等金属性板材形成的环状卡环连结器30，连结器30通过折叠滤布10A的下端被滤布10A包围成袋状，通过以线条32缝制，连结器30被缝入滤布10A的下端。下段的滤布10B具备由SUS等金属性板材形成的环34，环34通过折叠滤布10B的上端被滤布10B包围成袋状，通过以线条36缝制，环34被缝入滤布10B的上端。上下的滤布10A、10B以卡环式2段连结的状态示于图9(b)，通过使上下的滤布10A、10B嵌合一体化，下侧的滤布10B上端的环34在弹性下被嵌合于上侧的滤布10A下端的卡环连结器30的内周沟部30-1，可以获得上下2段的滤布10A、10B的合体结构，该结构具有可通过简单的操作实现多段结构化的效果。

此外，以上说明的实施方式中，滤布10的除口部和底部以外的中间部的褶皱形状可以通过在滤布10中浸含并固化热固化树脂而获得，作为替代的褶皱形状固定方法，可以采用缝制方法。即，如图10所示，将滤布相对层用线条40接近褶皱形状的角部(褶皱的峰部和谷部)C缝接，如图11所示，缝接部40在滤布10的褶皱部的实际全长上延伸，由此在长期使用中也可以确保褶皱形状而不崩塌。

实施例1

通过以纵线密度14条/英寸、横线密度10条/英寸的条件织制纵线1040DTEX、横线1040DTEX的玻璃纤维，得到玻璃纤维基布(单位面积重量320g/m²)。这样得到的基布上层积作为过滤材料的单丝2.2DTEX(平均)的纤维长5.0厘米的对聚苯硫(PPS)纤维(东洋纺株式会社的商品名プロコン)的网(单位面积重量130g/m²)，通过在260℃进行辊压而压接于基布，通过针刺法得到单位面积重量450g/m²的滤布。

通过将铃江技研制聚酰亚胺树脂混合液(制品名P902)与水以50∶50的重量比混合而得到分散液，将该分散液涂布于滤布的过滤材料面的除两端部以外的部位。通过在160℃干燥40～60分钟，使水分几乎全部蒸发。树脂固体成分在过滤材料表面的附着量为50g/m²。

将使聚酰亚胺树脂混合液浸含干燥后的滤布通过

野产业制的平板褶皱加工机(褶皱宽度1800mm，褶皱长度25mm)而进行褶皱加工。褶皱加工温度为180℃。

将这样得到的滤布制成筒状，通过将不浸含树脂的端部的褶皱压塌并以1320DTEX的PTFE线缝制而平坦化，在该经平坦化的滤布的下端覆上由400DTEX的PTFE不织布形成的垫布，通过用1320DTEX的PTFE线缝制而缝接垫布，制成底部。接着，以1.0mm的厚度将156mm直径的钢板性开口环用由320g/m²的PTFE纤维不织布形成的口部布包围缝接，在筒状滤布的上端用1320DTEX的PTFE线缝接，形成口部，制成袋滤器。

将这样得到的滤器在具备除尘机(燃烧气体温度＝180℃)的焚化设备测试120天后，与通常的过滤材料长度为6000mm、直径为156mm的通常的滤布非褶皱的袋滤器(制品名(PSG50BP))比较，基于设置条数，以200条(基于过滤面积为以往制品的1/3)可以进行同等的处理，以往为280条。

实施例2

通过以纵线密度14条/英寸、横线密度10条/英寸的条件织制纵线1040DTEX、横线1040DTEX的玻璃纤维，得到玻璃纤维基布(单位面积重量300g/m²)。这样得到的基布上层积作为过滤材料的单丝2.7DTEX(平均)的纤维长60mm的PTFE纤维(レンチング公司(澳大利亚)的制品名プロフイレン)和单丝2.4DTEX(平均)的纤维长50mm的聚酰亚胺纤维(イミテツクフアイバ一公司的商品名P84)以重量比20∶80混合得到的网(单位面积重量150g/m²)，在270℃进行辊压，通过针刺法得到单位面积重量450g/m²的滤布。

然后，采用耐热性树脂的浸含处理、褶皱加工的条件以及口部和底部的缝制结构与实施例1相同，得到褶皱形状的成形滤器。

在这样得到的滤器的除尘机中，也可以获得与实施例1同等的性能。

Claims (10)

1.成形滤器，其特征在于，具备筒形状的滤布，滤布的中间部呈褶皱形状，形成口部和底部的两端部为缝制结构。

2.如权利要求1所述的成形滤器，其特征在于，滤布的褶皱形状的中间部浸含·固化热固化性树脂，形成口部和底部的两端部不浸含树脂。

3.如权利要求1或2所述的成形滤器，其特征在于，滤布由聚四氟乙烯纤维或对聚苯硫纤维等耐热性纤维构成，浸含·固化于滤布的中间部的树脂为聚酰亚胺树脂等耐热性树脂。

4.如权利要求1或2所述的成形滤器，其特征在于，滤布由聚酯纤维、尼龙纤维或丙烯酸纤维等非耐热性纤维构成，浸含·固化于滤布的中间部的树脂为聚酯类树脂或丙烯酸类树脂等非耐热性树脂。

5.成形滤器，其特征在于，具备筒形状的滤布，滤布的中间部呈褶皱形状，形成口部和底部的两端部为缝制结构，中间的褶皱形状通过缝制保持。

6.如权利要求1～5中任一项所述的成形滤器，其特征在于，多块滤布通过缝制多段连接。

7.如权利要求1～5中任一项所述的成形滤器，其特征在于，多块滤布通过卡环嵌合式连结器多段连接。

8.如权利要求1～7中任一项所述的成形滤器，其特征在于，滤布的内侧面具备附加功能层。

9.成形滤器的制造方法，其特征在于，具备准备滤布的工序、使热固化性树脂浸含于滤布的筒形状的除两端部位以外的部位的工序、对浸含了树脂的滤布进行褶皱加工的工序、将滤布形成筒形状的工序和在不浸含树脂的滤布两端于缝制操作下形成口部和底部的工序。

10.如权利要求9所述的成形滤器的制造方法，其特征在于，形成口部和底部的前述工序由以下步骤构成：

进行缝制、使不浸含树脂的滤布的两端部平坦化的步骤、

进行缝制、将在滤布的一端的被缝制的平坦部形成口部的步骤、和

进行缝制、将在滤布的另一端的被缝制的平坦部形成底部的步骤。

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