DE60026420T2

DE60026420T2 - Hitzebeständiges Material und daraus hergestellter Filter

Info

Publication number: DE60026420T2
Application number: DE2000626420
Authority: DE
Inventors: Shiga Plant Makoto Kosei-center Otsu-shi Nakahara; Osamu Mishima-gun Okazaki
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2006-08-10
Also published as: EP1096057A1; EP1096057B1; DE60026420T8; DE60026420D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein hitzebeständiges Gewebe, das in Filtern zum Sammeln von Staub in Abgasen mit einer hohen Temperatur verwendet wird, die aus kommunalen Abfallverbrennungsöfen, Kohlekochern, Metallschmelzöfen usw. ausgestoßen werden, und ein Filter, das aus diesem besteht.
Beschreibung des Standes der Technik
Als Filter zum Sammeln von Staub, der von kommunalen Abfallverbrennungsöfen, Kohlekochern, Metallschmelzöfen usw. ausgestoßen wird, sind Schlauchfilter gut bekannt. Die Filtergewebe, die in diesen Schlauchfiltern verwendet werden, müssen gegenüber Hitze widerstandsfähig sein, wenn Temperaturen der Abgase so hoch sind wie von ungefähr 130°C bis ungefähr 250°C. Weiterhin ist es erforderlich, dass ein Filtrationsbereich in einem begrenzten Raum so groß wie möglich ist, um einen hohen Filtrationswirkungsgrad bei solch hohen Temperaturen aufrecht zu erhalten.
Die Filtergewebe für Schlauchfilter, die bei so hohen Temperaturen verwendet werden, umfassen Filz, erhalten durch Schichten eines Grundstoffs und eines Flors, und Verschränken des Flors und des Grundstoffs mittels einer Nadelstanze oder eines Wasserstrahls usw.
Jedoch werden die herkömmlichen Schlauchfilter, bestehend aus Filtergewebe für Schlauchfilter, durch Nähen des Filtergewebes zu zylindrischen Formen hergestellt und weisen ein Problem auf, dass, da der Filtergewebebereich klein ist, d. h. da der Filtrationsbereich klein ist, der Filtersack selbst größer sein muss, um einen höheren Filtrationswirkungsgrad zu erzielen. Um das Problem zu lösen, wurden in den letzten Jahren zunehmend plissierte Filter verwendet, bei denen die Filtergewebe plissiert sind, um möglichst große Filtrationsbereiche in kleinen Filtersäcken sicherzustellen.
In der JP 11-158776 A wird ein nicht gewobenes Gewebe, bestehend aus Polyphenylen-Sulfid-Fasern und imprägniert mit einem Kunstharz, zur Verwendung als ein steiferes Filtergewebe, das zu einem plissierten Filter geformt wird, vorgeschlagen. Obwohl dieses Filtergewebe in diesem Filter eine hohe Steifigkeit bei Raumtemperatur aufweist, hat es jedoch solche Probleme, wenn es bei hohen Temperaturen verwendet wird, dass das Filtergewebe selbst in Übereinstimmung mit der Erweichung der Polyphenylen-Sulfid-Fasern weich wird und eine Verformung der Gestalt der Plissierfalten auftritt, und dass ferner ein Anhaften von benachbarten Plissierfalten aneinander und eine Verkleinerung des wirksamen Filtrationsbereichs durch einen Druck, der auf den Filter während der Filtration des Abgases wirkt, verursacht wird. Diese Situation führt zu einem Problem eines plötzlichen Anstiegs des Druckverlusts im Filter.
JP 2052116 , JP 2594844 , und JP 2602116 , JP 01-274813 A, JP 02-047389 A , JP 03-137259 A, JP 03-137260 A und JP 06-248546 A und die internationale PCT-Veröffentlichung in japanischer Übersetzung Nr. 10-506963 schlagen nicht gewobene Gewebe vor, die viele Arten von Fasern, einschließlich Polyphenylen-Sulfid-Faser, umfassen. Obwohl diese nicht gewobenen Gewebe eine ausreichende Haltbarkeit der Fasern bei hohen Temperaturen aufweisen, haben sie jedoch eine geringe Steifigkeit bei Raumtemperatur so wie bei hohen Temperaturen und können die Form einer Plissierung nicht halten, da die Fasern weniger Bindung zueinander haben und nicht voneinander eingebunden werden.
JP 2594726 schlägt ein nicht gewobenes Gewebe vor, bei dem hitzebeständige Fasern mit einem wärmehärtenden Harz verbunden werden und bei dem die Dichte der Fasern in der Normalrichtung von der untersten Schicht zur obersten Schicht abgestuft ist. Da jedoch das nicht gewobene Gewebe ein Dichtigkeitsgefälle der Fasern von einer Oberfläche zur anderen Oberfläche aufweist, kann es nicht eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, welche für ein nicht gewobenes Gewebe erforderlich ist.
Die JP 2559872 schlägt ein nicht gewobenes Gewebe vor, bestehend aus hitzebeständigen Fasern und Polyphenylen-Sulfid-Fasern, bei welchem die geschmolzenen Klumpen der Polyphenylen-Sulfid-Fasern die Fasern miteinander verbinden. Das nicht gewobene Gewebe hat ein Problem, dass Plissierfalten verformt werden, wenn es bei einer Temperatur über 130°C verwendet wird, da die Steifigkeit des nicht gewobenen Gewebes wegen des Polyphenylensulfids, das zum Verbinden der Fasern miteinander verwendet wurde, abnimmt.
Die US 6103643 und die FR 2584942 offenbaren ein hitzebeständiges Gewebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Die herkömmlichen, oben diskutierten Filtergewebe haben Nachteile, wenn sie verwendet werden, um plissierte Filter zu bilden, und wenn sie bei einer hohen Temperatur verwendet werden, so dass das Filtergewebe weich wird und eine Ausbildung der Plissierfalten verformt wird und ferner ein Druckverlust des Filters plötzlich ansteigt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein hitzebeständiges Gewebe bereitzustellen, das seine Form bei hohen Temperaturen ausgezeichnet beibehält, auch wenn es als Filtergewebe für Filter verwendet wird, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, insbesondere ein hitzebeständiges Gewebe, das die Form seiner Falten bei hohen Temperaturen ausgezeichnet beibehält, auch wenn es als ein Filtergewebe für plissierte Filter verwendet wird, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden. Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung einen Filter bereit, der das hitzebeständige Gewebe als ein Filtermedium nutzt.
Diese Aufgabe wird durch ein hitzebeständiges Gewebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Ein hitzebeständiges Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein nicht gewobenes Gewebe, gebildet aus Polyphenylen-Sulfid-Fasern und Mischfasern mit einer Glasübergangstemperatur von nicht weniger als 100°C oder ohne Glasübergangstemperatur, und die Fasern des nicht gewobenen Gewebes sind an Schnittpunkten davon mit einem Kunstharz eingebunden. Die Menge der Mischfasern auf der Grundlage des Gewichts des nicht gewobenen Gewebes liegt in dem Bereich von 5 bis 90 Gew.%. Ein mehr bevorzugter Bereich liegt zwischen 10 und 60 Gew.%.
Das hitzebeständige Gewebe der vorliegenden Erfindung weist eine bemerkenswert verbesserte Formhalteeigenschaft oder Beibehaltungseigenschaft der Konfiguration bei einer hohen Temperatur auf, im Vergleich zu dem Gewebe mit einem nicht gewobenen Gewebe, das nur aus Polyphenylen-Sulfid-Fasern, imprägniert mit einem Kunstharz, gebildet wird.
Es ist bevorzugt, dass die Mischfasern in der vorliegenden Erfindung zumindest eine Art von Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Fasern, vollaromatischen Polyamidfasern, Fluorfasern und vollaromatischen Polyesterfasern, sind.
Es ist bevorzugt, dass die anorganischen Fasern Glasfasern oder Kohlenstofffasern sind. Es ist bevorzugt, dass die vollaromatischen Polyamidfasern Paraaramidfasern oder Metaaramidfasern sind. Es ist bevorzugt, dass die Fluorfasern Polytetrafluorethylenfasern sind.
Es ist bevorzugt, dass die Menge des Kunstharzes auf der Grundlage des Gewichts des nicht gewobenen Gewebes in dem Bereich von 5 bis 70 Gew.% liegt.
Es ist bevorzugt, dass die Viskosität des Kunstharzes in dem Bereich von 50 bis 700 mPa·s liegt. Es ist bevorzugt, dass die Glasübergangstemperatur des Kunstharzes nicht weniger als 100°C ist.
Es ist bevorzugt, dass das Kunstharz ein härtbares Harz ist. Es ist bevorzugt, dass das härtbare Kunstharz zumindest ein Harz, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Epoxidharzen, Acrylharzen, Melaminharzen, Phenolharzen, Vinylesterharzen und ungesättigten Polyesterharzen, ist.
Es ist bevorzugt, dass eine Herabhängelänge des hitzebeständigen Gewebes nicht mehr als 20 mm beträgt.
Es ist bevorzugt, dass eine Formsteifigkeit des hitzebeständigen Gewebes nicht weniger als 49,0 mN (5000 mgf) beträgt.
Es ist bevorzugt, dass eine Dichte der Zwischenschicht der drei Schichten, gekennzeichnet durch Teilen des hitzebeständigen Gewebes in drei gleich dicke Schichten in der Normalrichtung, geringer ist als die Dichte der Oberflächenschichten.
Es ist bevorzugt, dass eine Einzelfaserfeinheit der Polyphenylen-Sulfid-Fasern in dem Bereich zwischen 0,11 und 16,7 Decitex (von 0,1 bis 15 den) liegt. Es ist bevorzugt, dass die Faserlänge der Polyphenylen-Sulfid-Fasern in dem Bereich zwischen 2 und 100 mm liegt.
Es ist bevorzugt, dass eine Feinheit der Mischfasern in dem Bereich zwischen 0,33 und 33 Decitex (zwischen 0,3 und 30 den) liegt.
Es ist bevorzugt, dass das hitzebeständige Gewebe eine mikroporöse Membran auf einer Oberfläche davon zur Ablagerung von Staub aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung der Einrichtung zum Messen einer Herabhängelänge des hitzebeständigen Gewebes der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die grundlegende Anordnung des hitzebeständigen Gewebes gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus Fasern mit einer Glasübergangstemperatur von 100°C oder höher oder ohne Glasübergangstemperatur, Polyphenylen-Sulfid-Fasern und einem Kunstharz.
Es ist wichtig, dass das hitzebeständige Gewebe ein nicht gewobenes Gewebe umfasst, das mit Polyphenylen-Sulfid-Fasern gebildet wird, gemischt mit Fasern, d. h. Mischfasern mit einer Glasübergangstemperatur von 100°C oder höher oder ohne Glasübergangstemperatur. Die im nicht gewobenen Gewebe vorhandenen Mischfasern verbessern die Formhalteeigenschaft der Plissierung bzw. der Falten, die im Gewebe bei einer hohen Temperatur von nicht weniger als 130°C geformt werden, wenn das nicht gewobene Gewebe verwendet wird, um ein plissiertes bzw. gefaltetes Filtermedium zu bilden.
Es ist bevorzugt, dass die Mischfasern anorganische Fasern, vollaromatische Polyamidfasern, Fluorfasern oder vollaromatische Polyesterfasern sind. Unter diesen sind Glasfasern, Kohlenstofffasern, Paraaramidfasern, Metaaramidfasern oder Polytetrafluorethylenfasern, die jeweils eine exzellente Hitzebeständigkeit und chemische Beständigkeit aufweisen, bevorzugt. Weiterhin sind unter diesen Glasfasern oder Paraaramidfasern besonders bevorzugt.
In dem hitzebeständigen Gewebe der vorliegenden Erfindung wird ein Kunstharz, das zum Einbinden der Schnittpunkte zwischen den Fasern in dem nicht gewobenen Gewebe verwendet wird, z. B. in das nicht gewobene Gewebe eingebracht. Nach Beendigung der Imprägnierung wird das nicht gewobene Gewebe getrocknet, um Wasser, das sich aufgrund der Imprägnierung abgelagert hat, zu entfernen. Dann wird das nicht gewobene Gewebe ausgehärtet. Die Aushärtungsbehandlung härtet das im nicht gewobenen Gewebe abgelagerte Kunstharz. Somit weist das erhaltene nicht gewobene Gewebe eine hohe Steifigkeit auf.
Es ist bevorzugt, dass die Menge des abgelagerten Kunstharzes nach dem Trocknen in dem Bereich von 5 bis 70 Gew.% auf der Grundlage des Gesamtgewichts des nicht gewobenen Gewebes liegt. Wenn die abgelagerte Menge geringer als 5 Gew.% ist, ist die Steifigkeit des hitzebeständigen Gewebes zu gering, und es kann schwierig sein, die Form der Falten beizubehalten, wenn das Gewebe als ein Filter verwendet wird. Wenn die abgelagerte Menge größer als 70 Gew.% ist, werden die Hohlräume des hitzebeständigen Gewebes zu gering und der Druckverlust kann zu hoch sein, wenn das Gewebe als ein Filter verwendet wird.
Die Viskosität des Kunstharzes wird unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters gemäß JIS K 7117 gemessen. Es ist bevorzugt, dass die Viskosität des Kunstharzes in dem Bereich von 50 bis 700 mPa·S liegt.
Wenn die Viskosität des Kunstharzes geringer als 50 mPa·S ist, wird die Menge des Kunstharzes, das in dem nicht gewobenen Gewebe abgelagert ist, zu gering, und die Steifigkeit des hitzebeständigen Gewebes wird zu gering. Wenn die Viskosität des Kunstharzes größer als 700 mPa·S ist, wird die Menge des Kunstharzes, das in dem nicht gewobenen Gewebe abgelagert ist, zu groß, und die Hohlräume des hitzebeständigen Gewebes werden so klein, dass ein Ansteigen des Druckverlustes verursacht wird, wenn das Gewebe als ein Filter verwendet wird.
Wenn die Viskosität des Kunstharzes von 50 bis 700 mPa·S ist, kann die Kunstharz-Mischlösung hauptsächlich in die Schnittpunkte zwischen den Fasern des nicht gewobenen Gewebes gelangen, wenn das nicht gewobene Gewebe getrocknet und gehärtet wird. Somit kann ein hitzebeständiges Gewebe mit Fasern, die miteinander eingebunden sind, mit verbesserter Steifigkeit und geringem Druckverlust erhalten werden.
Die Polyphenylen-Sulfid-Fasern, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind Fasern aus Polymer, 90 % oder mehr der strukturellen Komponente ist eine Polyphenylen-Sulfid-Strukturkomponente, dargestellt durch (C₆H₄-S)-.
Die Bedeutung der Verwendung von Polyphenylen-Sulfid-Fasern ist wie folgt.
Polyphenylen-Sulfid-Fasern sind bekannt als Fasern mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit, Wärmedampfbeständigkeit, chemischer Widerstandsfähigkeit und physikalischen Eigenschaften wie Festigkeit. Jedoch ist die Glasübergangstemperatur von Polyphenylen-Sulfid-Fasern 90°C, was nicht mehr als 100°C ist, und dies ist ungenügend für das Halten der Konfigurationsfalten, die im Gewebe bei hohen Temperaturen von nicht weniger als 130°C ausgeformt werden.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn Polyphenylen-Sulfid-Faser und Fasern, z. B. Mischfasern mit einer Übergangstemperatur von nicht unter 100°C oder ohne Glasübergangstemperatur, gemischt werden, und die Fasern in dem erhaltenen Gewebe mit einem Kunstharz imprägniert werden, ein somit erhaltenes hitzebeständiges Gewebe eine ausgezeichnete Dampfwärmebeständigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit aufweist, als Filter eine lange Lebensdauer hat und auch eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen aufweist, wenn es in einem gefalteten Filter verwendet wird.
Es ist bevorzugt, dass der Anteil der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Mischfasern, d.h. der Fasern mit einer Glasübergangstemperatur von nicht weniger als 100°C oder ohne Glasübergangstemperatur, im Bereich von 5 bis 90 Gew.% liegt. Ein mehr bevorzugter Bereich ist von 10 bis 60 Gew.%. Wenn der Anteil der Mischfasern geringer als 5 Gew.% ist, ist die Steifigkeit des Gewebes bei hohen Temperaturen zu gering, und wenn der Anteil der Mischfasern mehr als 90 Gew.% ist, werden die Festigkeit, die chemische Widerstandskraft und die Dampfwärmebeständigkeit des Gewebes unerwünschterweise zu gering, obwohl die Steifigkeit des Gewebes bei hohen Temperaturen hoch ist.
Es ist bevorzugt, dass das in der vorliegenden Erfindung verwendete Kunstharz eine Glasübergangstemperatur von nicht weniger als 100°C aufweist. Um eine ausgezeichnete Steifigkeit bei hohen Temperaturen zu erhalten, ist es ferner vorteilhaft, dass das Kunstharz ein härtbares Harz ist, und damit das Gewebe eine ausgezeichnete Steifigkeit bei hohen Temperaturen von nicht weniger als 130°C aufweisen kann, ist es bevorzugt, dass das Kunstharz eines oder mehrere härtbare Harze, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Epoxidharzen, Acrylharzen, Melaminharzen, Phenolharzen, Vinylesterharzen und ungesättigten Polyesterharzen, ist.
Es ist bevorzugt, dass eine Herabhängelänge bei 170°C als ein Indikator für die Steifigkeit des hitzebeständigen Gewebes der vorliegenden Erfindung bei einer hohen Temperatur nicht mehr als 20 mm beträgt. Wenn die Herabhängelänge größer als 20 mm ist, ist die Steifigkeit bei einer hohen Temperatur zu gering, und die Formhalteeigenschaft einer Falte bei einer hohen Temperatur wird schlecht. Die Herabhängelänge wird wie folgt gemessen.
Aus einem hitzebeständigen Gewebe, dessen Herabhängelänge gemessen werden soll, wird ein Gewebeteil mit 200 mm Länge und 20 mm Breite als Teststück herausgeschnitten. Wie in 1 gezeigt, wird das so erhaltene Teststück 1 auf der Oberfläche eines rechteckigen Teststück-Befestigungsblocks 3 in einem Bereich von 100 mm von einem Ende 2 des Teststücks 1 unter Verwendung einer mechanischen Einrichtung oder eines Klebstoffs befestigt. In diesem Fall steht das andere Ende 4 des Teststücks 1 vom Block 3 vor.
Der Block 3 mit dem daran befestigten Teststück 1 bleibt 1 Stunde bei einer Umgebung von 170°C stehen. Während dieses Zeitraums wird der Bereich 5 des Teststücks 1, der vom Block 3 vorsteht, weich und hängt herab. In diesem Zustand wird die Länge L in der vertikalen Richtung von der Position des Endes 4 des Teststücks 1 zur Ebene 6 (durch eine gepunktete Linie in 1 angezeigt) mit der oberen Oberfläche des Blocks 3 gemessen. Diese gemessene Länge L ist eine Herabhängelänge. Unter Bezugnahme auf die Herabhängelänge kann eine Steifigkeit des Gewebes bei einer hohen Temperatur, d. h. eine Formhalteeigenschaft der Plissierfalte bei einer hohen Temperatur evaluiert werden.
Die Herabhängelänge hat eine wichtige Bedeutung, insbesondere in dem Fall, wenn das hitzebeständige Gewebe zu einem Gewebe mit Plissierfalten verarbeitet wird. Es ist bevorzugt, dass bei solchen Geweben mit Plissierfalten ein Teststück zum Messen der Herabhängelänge, das durch Schneiden aus dem Gewebe erhalten wird, in Übereinstimmung mit der Längenrichtung des Teststücks und der Richtung der Faltenlinie der Plissierung mit der oben definierten Abmessung eine Herabhängelänge von nicht mehr als 20 mm aufweist.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Steifigkeit eines hitzebeständigen Gewebes bei genormten Bedingungen (bei einer Temperatur von 20°C und Luftdruck), die notwendig zum Erhalten einer hohen Formsteifigkeit bei einer hohen Temperatur sind, unter Bezugnahme auf eine Festigkeit, gemessen auf der Grundlage des Gueley-Verfahrens, das in JIS L 1096 festgelegt ist, evaluiert werden kann.
Es ist bevorzugt, dass eine Formsteifigkeit des hitzebeständigen Gewebes nicht weniger als 49 mN (5000 mgf) ist. Wenn die Formsteifigkeit geringer als 49 mN (5000 mgf) ist, wird die Formhalteeigenschaft der Plissierung bei einer hohen Temperatur schlecht.
Es ist bevorzugt, dass eine Einzelfaserfeinheit der Polyphenylen-Sulfid-Fasern, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, in dem Bereich von 0,11 bis 16,7 Decitex (0,1 bis 15 den) liegt. Wenn eine Einzelfaserfeinheit geringer als 0,11 Decitex (0,1 den) ist, werden die Fasern während des Kämmens und/oder Nadelstanzens der Fasern zerbrochen und dies führt zu einer Verringerung der Festigkeit des hitzebeständigen Gewebes. Wenn die Einzelfaserfeinheit größer als 16,7 Decitex (15 den) ist, wird der Oberflächenbereich der Fasern klein und dies führt zu einer Verringerung der Staubsammelleistung.
Es ist bevorzugt, dass die Einzelfaserfeinheit der Fasern mit einer Glasübergangstemperatur von 100°C oder mehr oder ohne Glasübergangstemperatur, d.h. die Mischfasern, in dem Bereich von 0,33 bis 33 Decitex (von 0,3 bis 30 den) liegt. Wenn die Einzelfaserfeinheit geringer als 0,33 Decitex (0,3 den) ist, ist die Steifigkeit pro Faser zu gering und die Steifigkeit des hitzebeständigen Gewebes wird zu gering. Wenn die Einzelfaserfeinheit mehr als 33 Decitex (30 den) beträgt, wird die Stabilität des Kämmvorgangs gering und die Verwirbelung, die durch Nadelstanzen erreicht wird, wird schlecht und führt zu einer Verringerung der Festigkeit des hitzebeständigen Gewebes.
Es ist bevorzugt, dass eine Faserlänge der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyphenylen-Sulfid-Fasern in dem Bereich von 2 bis 100 mm liegt. Wenn die Faserlänge geringer als 2 mm ist, ist die gegenseitige Verwirbelung der Fasern unzureichend und dies führt zu einer Verringerung der Festigkeit des hitzebeständigen Gewebes. Wenn die Faserlänge mehr als 100 mm beträgt, können die Fasern während des Kämmens verwirbelt werden und eine Pillbildung usw. hervorrufen.
Das nicht gewobene Gewebe, das verwendet wird, um das hitzebeständige Gewebe der vorliegenden Erfindung zu bilden, kann durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines öffentlich bekannten nicht gewobenen Gewebes, wie ein nadelgestanztes, nicht gewobenes Gewebe, ein nasses nicht gewobenes Gewebe, ein nicht gewobenes Gewebe mit gesponnener Borte, ein nicht gewobenes Gewebe mit gesponnener Bindung, ein mittels Schmelzblasen hergestelltes nicht gewobenes Gewebe, ein nicht gewobenes Gewebe mit Harzbindung, ein nicht gewobenes Gewebe mit chemischer Bindung, ein nicht gewobenes Gewebe mit thermischer Bindung, ein nicht gewobenes Gewebe mit geöffneter Spitzhede (tow opened nonwoven fabric) oder ein mit Luft angeordnetes (Air-laid) nicht gewobenes Gewebe hergestellt werden. Zur Verwendung des nicht gewobenen Gewebes als ein Filtermedium für ein plissiertes Filter ist unter den obigen Verfahren ein Verfahren zum Herstellen eines nadelgestanzten, nicht gewobenen Gewebes oder eines nicht gewobenen Gewebes mit gesponnener Borte im Hinblick auf Steifigkeit und Zugfestigkeit des Filtermediums bevorzugt.
Das hitzebeständige Gewebe der vorliegenden Erfindung wird als ein Filtermedium für ein plissiertes Filter genutzt. Es ist notwendig, dass ein Bereichseinheitsgewicht des hitzebeständigen Gewebes im Bereich von 150 bis 600 g/m² liegt. Wenn das Bereichseinheitsgewicht geringer als 150 g/m² ist, wird die Steifigkeit des hitzebeständigen Gewebes zu gering. Wenn das Bereichseinheitsgewicht größer als 600 g/m² ist, ist die Dicke zu groß, und wenn das Gewebe zu Plissierfalten gefaltet wird, kleben die benachbarten Falten aneinander, wodurch der Druckverlust zum Zeitpunkt der Abgasfiltration steigt.
Es ist bevorzugt, dass eine Zugfestigkeit des hitzebeständigen Gewebes der vorliegenden Erfindung nicht weniger als 49 N/50mm (5 kgf/50 mm) beträgt. Wenn die Zugfestigkeit geringer als 49 N/50 mm (5 kgf/50 mm) ist, kann es passieren, dass der während der Abgasfiltration wirkende Druck oder der während der Rückextraktion des Pulsstrahls wirkende Druck usw. eine Schädigung des Filtermediums verursachen kann.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen des hitzebeständigen Gewebes der vorliegenden Erfindung ist wie folgt.
Um das hitzebeständige Gewebe der vorliegenden Erfindung herzustellen, werden kurze Polyphenylen-Sulfid-Fasern und kurze Fasern mit einer Glasübergangstemperatur von 100°C oder höher oder ohne Glasübergangstemperatur, welche die Mischfasern darstellen, gemischt und unter Verwendung einer normal üblichen Kämmvorrichtung geöffnet, und die erhaltenen Fliese werden geschichtet und nadelgestanzt, um die Fasern zu verwirbeln. Ein nicht gewobenes Gewebe wird durch die Verwirbelungsbehandlung erhalten. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Menge der Mischfasern in dem Bereich von 5 bis 90 Gew.% liegt. Ein stärker bevorzugter Bereich ist von 10 bis 60 Gew.%.
Das erhaltene nicht gewobene Gewebe wird unter Verwendung einer Heißpresse oder einem erwärmten Walzenkalander usw. bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 280°C thermisch gepresst, bei einem linearen Druck im Bereich von 98 bis 6860 N/cm (10 bis 700 kgf/cm) und bei einer Toleranz im Bereich von 0 bis 1 mm. Eine Dicke des nicht gewobenen Gewebes wird durch die thermische Pressbehandlung eingestellt. Eine Kompaktheit der Fasern, die in einer Oberflächenschicht des nicht gewobenen Gewebes vorhanden sind, wird durch die thermische Pressbehandlung erhalten.
Bezüglich der Ausbildung eines Unterschieds der Dichte des nicht gewobenen Gewebes in der Richtung der Dicke ist es bevorzugt, dass das Verhältnis der Dicke A der zwei Oberflächenschichten, die durch Schneiden des nicht gewobenen Gewebes in den Ebenen parallel zu den Oberflächen in drei gleiche Schichten in der Richtung der Dicke erhalten werden, zur Dicke B der mittleren Schicht in dem Bereich von 1,1 bis 2,5 liegt. Es ist bevorzugt, dass der Unterschied der Dichte in der Richtung der Dicke die folgende Formel erfüllt. A/B = 1,1 – 2,5
Dadurch kann ein hitzebeständiges Gewebe mit einer sehr steifen Struktur, z. B. wie ein Wellpappkarton, erhalten werden. Ein hitzebeständiges Gewebe mit einer ausgezeichneten Staubentfernungsfähigkeit kann ebenfalls erhalten werden.
Die thermische Pressbehandlung ist im Hinblick auf die Mittel hierfür nicht besonders eingeschränkt, und jede mögliche Einrichtung, welche die Oberflächen des nicht gewobenen Gewebes thermisch pressen kann, kann verwendet werden. Die Oberflächen der Walzen usw., die mit dem nicht gewobenen Gewebe in Kontakt gebracht werden, können flach sein oder Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen.
Das erhaltene nicht gewobene Gewebe wird mit einem Kunstharz mit einer Viskosität im Bereich von 50 bis 700 mPa·S unter Verwendung einer Beschichtungsmangel imprägniert. Das mit einem Kunstharz imprägnierte nicht gewobene Gewebe wird mit einem Spannrahmen bei einer Temperatur im Bereich von 120 bis 300°C behandelt, und das imprägnierte Kunstharz wird getrocknet und ausgehärtet. Somit kann ein erwünschtes hitzebeständiges Gewebe hergestellt werden.
Beim Kunstharz-Imprägniervorgang ist es bevorzugt, dass die Menge des abgelagerten Kunstharzes nach dem Trocknen des Kunstharzes auf der Basis des Gewichts des nicht mit dem Kunstharz imprägnierten, nicht gewobenen Gewebes im Bereich von 10 bis 60 Gew.% liegt, um ein hitzebeständiges Gewebe zu erhalten, dass gleichzeitig hohe Steifigkeit und geringen Druckverlust ermöglicht.
Als andere Anwendungen wie die obigen, kann das hitzebeständige Gewebe auch als in normales zylindrisches, genähtes Filter ohne Plissierfalten zum Filtern eines Abgases usw. oder als ein Flüssigkeitsfilter zum Filtern einer Flüssigkeit usw. verwendet werden.
Wenn eine mikroporöse Membran auf die Oberfläche des hitzebeständigen Gewebes aufgeklebt wird, kann es ein hitzebeständiges Gewebe mit höherer Staubsammelleistung sein, wenn es als ein Filter verwendet wird, oder auch ein hitzebeständiges Gewebe mit ausgezeichneter Staubentfernungsfähigkeit, wenn Staub mittels eines Pulsstrahls vom Gewebe entfernt wird. Die verwendete mikroporöse Membran ist nicht besonders eingeschränkt, z. B. kann eine allgemein bekannte mikroporöse Membran auf Fluorbasis verwendet werden. Die oben erwähnte Oberfläche des hitzebeständigen Gewebes bezieht sich auf die Oberfläche auf der Seite, auf welcher Staub abgelagert wird, wenn es als ein Filter verwendet wird.
Beispiele
Die Dichten der Kunstharze, die in den Beispielen verwendet werden, und die Herabhängelängen, Formsteifigkeitswerte, Zugbruchfestigkeiten und die Formhalteeigenschaften der Falten bei hohen Temperaturen der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten hitzebeständigen Gewebe wurden gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren gemessen.
Viskosität des Kunstharzes:
Diese wurde unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters, hergestellt von K.K. Tokyo Keiki, unter Verwendung des in JIS K 7117, Viskositätstestverfahren für Flüssigharze unter Verwendung von Dreh-Viscosimetern, beschriebenen Verfahrens gemessen.
Herabhängelänge des hitzebeständigen Gewebes:
wie oben beschrieben
Steifigkeit des hitzebeständigen Gewebes:
Diese wurde mit dem Gurley-Verfahren, beschrieben in JIS L 1096A, mit einem Teststück mit einer Länge von 50,8 mm und einer Breite von 25,4 mm, entnommen aus einem hitzebeständigen Gewebe, gemessen.
Zugbruchfestigkeit des hitzebeständigen Gewebes:
Ein Teststück mit einer Länge von 200 mm und einer Breite von 50 mm wurde durch Entnehmen aus einem hitzebeständigen Gewebe hergestellt. Wenn in einem hitzebeständigen Gewebe die Fasern darin relativ in einer Richtung angeordnet waren, wurde die Längsrichtung des Teststücks mit der Richtung der Fasern in dem Gewebe in Übereinstimmung gebracht. Die Zugbruchfestigkeit wurde unter Verwendung des Teststücks mit einem Tensilon-Zugprüfgerät mit einem Griffintervall von 100 mm und einer Zuggeschwindigkeit von 100 mm/min gemessen.
Formhalteeigenschaft der Plissierfalten des hitzebeständigen Gewebes bei einer hohen Temperatur:
Ein hitzebeständiges Gewebe wurde mit einem Abstand von 3 cm und einer Kammhöhe von 5 cm gefaltet. Wenn die Fasern in dem Gewebe relativ zu einer Richtung angeordnet waren, wurden die Faltenlinien der Plissierfalten senkrecht zu der Richtung der Fasern angelegt. Das plissierte, hitzebeständige Gewebe wurde in einem Eisenrahmen fixiert und heiße Luft mit einer Temperatur von 170°C und einer Geschwindigkeit von 3 m/min wurde durch das Gewebe geleitet. Eine Filtrationsluftgeschwindigkeit wurde durch Dividieren der Fließrate (m³/s) der heißen Luft durch den Filtrationsbereich (den gesamten Bereich des hitzebeständigen Gewebes, der durch Entfalten der Falten erhalten wird) (m²) erhalten.
Die Formhalteeigenschaft der Plissierfalten bei einer hohen Temperatur wurde gemäß dem folgenden Kriterium in Bezug auf den Zustand des gefalteten Filtergewebes, der während der Luftdurchführung beobachtet wurde, evaluiert.

E: Gut, ohne Verformung von Dreiecken der Faltenabschnitte
G: Dreiecke von Faltenabschnitten waren ziemlich verformt
B: Dreiecke von Faltenabschnitten waren stark verformt

Beispiel 1
Kurze Polyphenylen-Sulfid-Fasern (Torcon, hergestellt von Toray Industries, Inc.) mit einer Einzelfaserfeinheit von 2,0 den und einer Faserlänge von 51 mm und Glasfaser (E-glass, hergestellt von Unitika Glass Fibers K.K.) mit einem Faserdurchmesser von 5 μm und einer Faserlänge von 75 mm wurden in einem Gewichtsverhältnis von 85:15 gemischt und gekämmt, um ein Netz zu bilden, und die erhaltenen Netze wurden geschichtet. Das geschichtete Netz wurde nadelgestanzt, um ein nicht gewobenes Gewebe zu erhalten.
Das erhaltene nicht gewobene Gewebe wurde unter Verwendung einer Kalanderwalze mit einer Temperatur von 190°C, einem linearen Druck von 2.940 N (300 kgf/cm) und einer Toleranz von 0 mm wärmebehandelt, um ein nicht gewobenes Gewebe mit einer Dicke von 1,2 mm zu erhalten. Das nicht gewobene Gewebe wurde mit einem Kunstharz (Viskosität 224 mPa·s), hergestellt durch Mischen eines Acrylharzes (Boncoat EXPM1119, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals, Inc., Viskosität 320 mPa·s), eines Melaminharzes (Beccamine APM, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals, Inc., Viskosität 6240 mPa·s) und Leitungswasser (Viskosität 1,0 mPa·s), imprägniert.
Das mit dem Kunstharz imprägnierte, nicht gewobene Gewebe wurde mit einer Mangel gemangelt, so dass das Gewicht des gemangelten Gewebes 120 des Gewichts des nicht gewobenen Gewebes vor der Imprägnierung mit dem Harz betrug, und von einem Spannrahmen bei 220°C 3 Minuten lang getrocknet. Somit wurde ein hitzebeständiges Gewebe mit einem Gewicht von 381 g/m², einer Dicke von 1,51 mm und einer Ablagerungsrate des Kunstharzes nach dem Trocknen des nicht gewobenen Gewebes vor dem Imprägnieren des Kunstharzes von 32% erhalten.
Beispiel 2
Ein 1,48 mm dickes hitzebeständiges Gewebe mit einem Bereichseinheitsgewicht von 375 g/m² mit dem abgelagerten Kunstharz mit 29 % (nach dem Trocknen) auf der Grundlage des Gewichts des noch nicht mit Kunstharz imprägnierten, nicht gewobenen Gewebes wurde wie in Beispiel 1 beschrieben erhalten, mit der Ausnahme, dass kurze Polyphenylen-Sulfid-Fasern (Torcon, hergestellt von Toray Industries, Inc.) mit einer Einzelfaserfeinheit von 2,0 den und einer Faserlänge von 51 mm und Glasfaser (E-glass, hergestellt von Unitika Glass Fibers K.K.) mit einem Faserdurchmesser von 5 μm und einer Faserlänge von 75 mm in einem Gewichtsverhältnis von 50:50 gemischt wurden.
Beispiel 3
Ein 1,44 mm dickes hitzebeständiges Gewebe mit einem Bereichseinheitsgewicht von 370 g/m² mit dem abgelagerten Kunstharz mit 30 % (nach dem Trocknen) auf der Grundlage des Gewichts des noch nicht mit Kunstharz imprägnierten, nicht gewobenen Gewebes wurde wie in Beispiel 1 beschrieben erhalten, mit der Ausnahme, dass kurze Polyphenylen-Sulfid-Fasern (Torcon, hergestellt von Toray Industries, Inc.) mit einer Einzelfaserfeinheit von 2,0 den und einer Faserlänge von 51 mm und Paraaramid-Faser (Kevler, hergestellt von Toray Du Pont K.K) mit einer Einzelfaserfeinheit von 1,5 den und einer Faserlänge von 51 mm in einem Gewichtsverhältnis von 85:15 gemischt wurden.
Beispiel 4
Ein 1,41 mm dickes hitzebeständiges Gewebe mit einem Bereichseinheitsgewicht von 380 g/m² mit dem abgelagerten Kunstharz mit 27 % (nach dem Trocknen) auf der Grundlage des Gewichts des noch nicht mit Kunstharz imprägnierten, nicht gewobenen Gewebes wurde wie in Beispiel 1 beschrieben erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Phenolharz (Phenolite TD-4304, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals, Inc., Viskosität 870 mPa·s) statt dessen als Kunstharz verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Kurze Polyphenylen-Sulfid-Fasern (Torcon, hergestellt von Toray Industries, Inc.) mit einer Einzelfaserfeinheit von 2,0 den und einer Faserlänge von 51 mm wurden gekämmt, um ein Netz zu bilden, und das Netz wurde mit ähnlich hergestellten Netzen geschichtet. Das Laminat wurde nadelgestanzt, um ein nicht gewobenes Gewebe zu erhalten. Das erhaltene nicht gewobene Gewebe wurde mittels einer Kalanderwalze bei einer Temperatur von 190°C bei einem linearen Druck von 2940 N (300 kgf/cm) bei einer Toleranz von 0 mm wärmebehandelt, um ein 1,2 mm dickes nicht gewobenes Gewebe herzustellen. Das nicht gewobene Gewebe wurde mit einem Kunstharz (Viskosität 224 mPa·s), erhalten durch Mischen eines Acrylharzes (Boncoat EXPM1119, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals, Inc., Viskosität 320 mPa·s), eines Melaminharzes (Beccamine APM, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals, Inc., Viskosität 6240 mPa·s) und Leitungswasser (Viskosität 1,0 mPa·s) in einem Verhältnis von 25:25:50, imprägniert. Das mit dem Kunstharz imprägnierte, nicht gewobene Gewebe wurde von einer Mangel gemangelt, um sicherzustellen, dass das Gewicht 120% des Gewichts des noch nicht imprägnierten, nicht gewobenen Gewebes betrug, und von einem Spannrahmen bei 220°C 3 Minuten lang getrocknet, um ein 1,50 mm dickes, hitzebeständiges Gewebe mit einem Bereichseinheitsgewicht von 384 g/m² zu erhalten, bei dem das abgelagerte Kunstharz 34 % (nach dem Trocknen) auf der Grundlage des Gewichts des noch nicht mit dem Kunstharz imprägnierten, nicht gewobenen Gewebes ausmacht.
Vergleichsbeispiel 2
Ein 1,56 mm dickes, hitzebeständiges Gewebe mit einem Bereichseinheitsgewicht vom 383 g/m², bei dem das abgelagerte Kunstharz 33 % (nach dem Trocknen) auf der Grundlage des Gewichts des noch nicht mit dem Kunstharz imprägnierten, nicht gewobenen Gewebes ausmacht, wurde wie in Beispiel 1 beschrieben erhalten, mit der Ausnahme, dass kurze Polyphenylen-Sulfid-Fasern (Torcon, hergestellt von Toray Industries, Inc.) mit einer Einzelfaserfeinheit von 2,0 den und einer Faserlänge von 51 mm und Glasfaser (E-glass, hergestellt von Unitika Glass Fibers K.K.) mit einem Faserdurchmesser von 5 μm und einer Faserlänge von 75 mm in einem Verhältnis von 96:4 gemischt wurden.
Vergleichsbeispiel 3
Ein 1,52 mm dickes, hitzebeständiges Gewebe mit einem Bereichseinheitsgewicht vom 380,1 g/m², bei dem das abgelagerte Kunstharz 32 % (nach dem Trocknen) auf der Grundlage des Gewichts des noch nicht mit dem Kunstharz imprägnierten, nicht gewobenen Gewebes ausmacht, wurde wie in Beispiel 1 beschrieben erhalten, mit der Ausnahme, dass kurze Polyphenylen-Sulfid-Fasern (Torcon, hergestellt von Toray Industries, Inc.) mit einer Einzelfaserfeinheit von 2,0 den und einer Faserlänge von 51 mm und Glasfaser (E-glass, hergestellt von Unitika Glass Fibers K.K.) mit einem Faserdurchmesser von 5 μm und einer Faserlänge von 75 mm in einem Verhältnis von 8:92 gemischt wurden.
Die Eigenschaftswerte der hitzebeständigen Gewebe in Beispielen 1 bis 4 und Vergleichsbeispielen 1 bis 3 sind in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 steht PPS für Polyphenylen-Sulfid und Kevlar für Paraaramid-Fasern (Kevler, hergestellt von Toray Du Pont K.K.).
Tabelle 1
Tabelle 1 (Forts.)
Wie aus den in Tabelle 1 beschriebenen Daten ersichtlich ist, haben die hitzbeständigen Gewebe der Beispiele 1 bis 4 eine kurze Herabhängelänge bei 170°C, eine gute Formbeibehaltung der Plissierfalten bei 170°C und eine hohe Zugbruchfestigkeit.
Die hitzebeständigen Gewebe der Beispiele 1 bis 4 wurden als plissierte Filter von Staubkollektoren zum Sammeln des Abgases eines Kohlekessels verwendet und hatten eine ausgezeichnete Formbeibehaltung der Plissierfalten bei hohen Temperaturen.

Claims

Hitzebeständiges Gewebe, umfassend ein nicht gewobenes Gewebe, gebildet aus Polyphenylen-Sulfid-Fasern und Mischfasern mit einer Glasübergangstemperatur von nicht weniger als 100°C oder ohne Glasübergangstemperatur, wobei Schnittpunkte von Fasern in dem nicht gewobenen Gewebe mit einem Kunstharz eingebunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge der Mischfasern auf der Grundlage des Gewichts des nicht gewobenen Gewebes in dem Bereich zwischen 5 und 90 Gew.% liegt und das hitzebeständige Gewebe eine Faltenbildung aufweist und ferner ein Bereichseinheitsgewicht des hitzebeständigen Gewebes in dem Bereich zwischen 150 und 600 g/m² liegt.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 1, wobei die Mischfasern zumindest eine Art von Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Fasern, vollaromatischen Polyamidfasern, Fluorfasern und vollaromatischen Polyesterfasern, sind.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 2, wobei die Mischfasern zumindest eine Art von Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glasfasern, Kohlenstofffasern, Paraaramidfasern, Metaaramidfasern und Polytetrafluoräthylenfasern, sind.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 1, wobei eine Ablagerungsmenge des Kunstharzes auf der Grundlage des Gewichts des nicht gewobenen Gewebes in dem Bereich von 5 bis 70 Gew.% liegt.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 4, wobei eine Viskosität des Kunstharzes in dem Bereich von 50 bis 700 mPa·s liegt.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 5, wobei eine Glasübergangstemperatur des Kunstharzes nicht weniger als 100°C ist.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 1, wobei das Kunstharz ein härtbares Kunstharz ist.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 7, wobei das härtbare Kunstharz zumindest ein Harz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen, Acrylharzen, Melaminharzen, Phenolharzen, Vinylesterharzen und ungesättigten Polyesterharzen, ist.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 1, wobei die Menge der Mischfasern in dem Bereich zwischen 10 und 60 Gew.% liegt.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 1, wobei eine Herabhängelänge nicht mehr als 20 mm beträgt.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 1, wobei eine Formsteifigkeit des wärmebeständigen Gewebes nicht weniger als 49,0 mN (5000 mgf) beträgt.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 1, wobei eine Dichte einer Zwischenschicht, erhalten durch Teilen des Gewebes in drei gleich dicke Schichten in der Richtung der Dicke, geringer ist als die Dichte der Oberflächenschichten.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 1, wobei eine Einzelfaserfeinheit der Polyphenylen-Sulfid-Fasern in dem Bereich zwischen 0,11 und 16,7 Decitex (von 0,1 bis 15 den) liegt.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 13, wobei eine Feinheit der Mischfasern in dem Bereich zwischen 0,33 und 33 Decitex (zwischen 0,3 und 30 den) liegt.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 13, wobei eine Faserlänge der Polyphenylen-Sulfid-Fasern in dem Bereich zwischen 2 und 100 mm liegt.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 14, wobei eine Faserlänge der Polyphenylen-Sulfid-Fasern in dem Bereich zwischen 2 und 100 mm liegt.
Hitzebeständiges Gewebe nach Anspruch 1, wobei eine mikroporöse Membran auf der Oberfläche der Seite zur Ablagerung von Staub vorhanden ist.
Filter mit einem Filtermaterial umfassend das in einem der Ansprüche 1 bis 17 definierte hitzebeständige Gewebe.