JP2001327816A

JP2001327816A - フィルター用濾材およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001327816A
Application number: JP2000152522A
Authority: JP
Inventors: Masataka Yamada; 賢孝山田; Nobutake Hiroe; 暢威廣江; Hideyuki Yamamoto; 英行山本
Original assignee: Toray Fine Chemicals Co Ltd; Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Fine Chemicals Co Ltd; Toray Industries Inc
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、フィルター用濾材で特に小粒径の粒
子の捕集性能に優れ、かつ、濾材としての形態保持性に
も優れたフィルター用濾材およびその製造方法を提供せ
んとするものである。【解決手段】本発明のフィルター用濾材は、基材シート
とフッ素系繊維ウェッブとで構成されるフィルター用濾
材であって、該フッ素系繊維ウェッブが、１ｄｔｅｘ以
上の太繊度のフッ素系繊維と、該フッ素系繊維が長さ方
向に割繊されて細繊度化された微細繊維とが混在して構
成されていることを特徴とするものである。また、かか
るフィルター用濾材の製造方法は、基材シートの少なく
とも片面に、１ｄｔｅｘ以上の太繊度のフッ素系繊維ウ
ェッブを積層した後、該フッ素系繊維ウェッブ表面に物
理的衝撃を与えて、該フッ素系繊維ウェッブを構成する
該フッ素系繊維の少なくとも１部を交絡させると同時
に、該フッ素系繊維の１部を割繊することを特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルター用濾材
で特に小粒径の粒子の捕集性能に優れ、かつ、濾材とし
ての形態安定性にも優れたフィルター用濾材およびその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のフィルター用濾材は、ポリエステ
ルなどの短繊維をカーディングしてウェッブとし、ニー
ドルパンチやウォータージェットパンチなどで繊維を交
絡させて一体化したり、あるいは、ウェッブを樹脂また
は熱により接着して成型する方法や、撚糸を用いた編み
加工で一体成型するステッチボンド加工などが広く用い
られている。かかる製造方法で得られるフィルター用濾
材は、ウェッブの構成繊維が均一な繊度の合成繊維であ
るという特徴を有するものであった。

【０００３】また、フィルター用濾材の中でも、特にバ
グフィルター用濾材においては、短繊維をカードに通し
てウェッブとし、ニードルパンチ加工して基布と該フェ
ルトとを一体化する製造方法が広く行われている。バグ
フィルター用濾材においては、焼却灰を確実に捕集する
捕集性能に加え、ダストを払い落とすために付加される
パルス衝撃や、焼却灰が付着したときの自重等に充分耐
えるといった形態安定性が求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術のフィ
ルター用濾材において、要求特性の１つである高捕集性
能を達成するために、例えば構成繊維の繊維径を細くす
る手法が広く採用されている。上述の従来のフィルター
用濾材の製造方法で製造されるフィルター用濾材におい
て、構成繊維を極細化するためには、用いる繊維を複合
原綿とし、化学的あるいは物理的処理で割繊して細繊度
化を行うことが広く公知である。例えば特開平５−２６
９３２０号公報では、ポリエステルを島成分とし、ポリ
エチレンを海成分とする１８芯の多芯型複合繊維を作
り、トリクロルエチレンを溶媒として海成分を取り除
き、微細繊維を得る。該微細繊維の短繊維と繊度３．３
ｄｔｅｘ、カット長５１ｍｍのポリエステル繊維を混綿
し、ランダムカード機で開繊してウェッブ成形し、しか
る後にニードルパンチ加工して一体化することで極細繊
維から構成されるフィルター用濾材を得ている。

【０００５】また、特開平８−２９９７２５号公報で
は、平均繊維径６．０μｍ以下の極細繊維で構成される
不織布シートと、４０μｍ以下の繊維径の繊維で構成さ
れるニードルフェルトとをニードルパンチングにより一
体化して、フィルター用濾材を得る方法が明記されてい
る。

【０００６】しかしこれらの方法で得られるフィルター
用濾材は、ウェッブを構成する合成繊維の繊維径が細い
ため、必然的にウェッブの強度が落ちるという問題があ
った。

【０００７】また前者の方法では、単一ポリマー組成の
原綿よりも複合原綿を製造するのにコストがかかり、さ
らに化学的または物理的処理で割繊して細繊度化する必
要があり、製造工程の複雑化が問題であった。また一般
のカードマシンは、０．５ｄｔｅｘ未満の繊維を処理し
た場合、シリンダーへの巻き付きが多発し、結果として
細繊度糸から構成される均一なウェッブを形成するのは
困難であった。さらにまた後者の方法では、極細繊維で
構成されるシートとニードルフェルトとを別々に製造す
る必要があり、それだけ工程数が多くなることは避ける
ことができなかった。

【０００８】本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、
フィルター用濾材で特に小粒径の粒子の捕集性能に優
れ、かつ、濾材としての形態保持性にも優れたフィルタ
ー用濾材およびその製造方法を提供せんとするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明のフィルター用濾材は、基材シー
トとフッ素系繊維ウェッブとで構成されるフィルター用
濾材であって、該フッ素系繊維ウェッブが、１ｄｔｅｘ
以上の太繊度のフッ素系繊維と、該フッ素系繊維が長さ
方向に割繊されて細繊度化された微細繊維とが混在して
構成されていることを特徴とするものである。

【００１０】また、かかるフィルター用濾材の製造方法
は、基材シートの少なくとも片面に、１ｄｔｅｘ以上の
太繊度のフッ素系繊維ウェッブを積層した後、該フッ素
系繊維ウェッブ表面に物理的衝撃を与えて、該フッ素系
繊維ウェッブを構成する該フッ素系繊維の少なくとも１
部を交絡させると同時に、該フッ素系繊維の１部を割繊
することを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまりフィ
ルター用濾材で特に小粒径の粒子の捕集性能に優れ、か
つ、濾材としての形態保持性にも優れたフィルター用濾
材について、鋭意検討し、濾材として特定な、つまり１
ｄｔｅｘ以上の太繊度のフッ素系繊維と、該フッ素系繊
維が長さ方向に割繊されて細繊度化された微細繊維とが
混在して構成したフッ素系繊維ウェッブを用いてみたと
ころ、意外にも、かかる課題を一挙に解決することを究
明したものである。

【００１２】本発明の提供するフィルター用濾材に好適
に用いられる繊維としてはフッ素系繊維が耐熱・耐薬品
性の観点から特に好ましい。これら合成繊維のポリマー
組成は単一成分からなることを特徴とし、従来公知の２
種類以上のポリマーからなる複合繊維とは異なる。

【００１３】本発明で用いる１ｄｔｅｘ以上の太繊度の
合成繊維は、好ましくは３ｄｔｅｘ以上、さらに好まし
くは７ｄｔｅｘ以上の繊度を有する繊維が、カード通過
性およびウェッブの強度面から用いられる。

【００１４】さらに該太繊度の合成繊維が繊維の長さ方
向で割繊して細繊度糸となった合成繊維において、最小
繊度が０．１ｄｔｅｘ以下であることが、小粒径のダス
トの捕集効率に優れたフィルター用濾材を提供する上か
ら好ましい。

【００１５】本発明のフィルター用濾材は、単一成分の
ポリマーからなる合成繊維であり、かつ１ｄｔｅｘ以上
の太繊度の合成繊維を好ましくは１０〜９０重量％含
み、かつ該太繊度糸が繊維の長さ方向で割繊して細繊度
糸となった合成繊維を１０〜９０重量％含むものが好ま
しい。なぜなら１ｄｔｅｘ以上の繊度の合成繊維が１０
重量％未満であると、ウェッブの強度が低く、形態安定
性が低下する傾向があり、逆に該太繊度糸が繊維の長さ
方向で割繊してできた細繊度糸を１０重量％未満しか含
まないフィルター用濾材は、ポアサイズが大きく従来の
フィルター用濾材と同程度の捕集効率しか示さない傾向
があるからである。

【００１６】さらにまた本発明のフィルター用濾材の製
造方法は、単一成分のポリマーからなる１ｄｔｅｘ以上
の繊度の合成繊維で構成されるウェッブ表面に物理的衝
撃を与えて構成繊維を交絡させると同時に、構成繊維が
割繊して細繊度化していくことを特徴とする製造方法で
ある。該物理的衝撃としては、ニードルパンチあるいは
ステッチボンド加工などの手段を採用するのが好まし
い。なぜならこの加工方法は、針がフィルター用濾材を
貫通しつつ一体加工するために、フィルター用濾材の厚
み方向で全体に物理的衝撃を与えることができるためで
ある。また該物理的衝撃として、フィルター用濾材の表
面の繊維を選択的に細繊度化する目的で、ウォータージ
ェットパンチ処理する方法も用いることができる。

【００１７】本発明の合成繊維に好適に用いられるフッ
素樹脂系繊維としては、重合体の繰り返し構造単位の９
０モル％以上が、主鎖または側鎖にフッ素原子を１個以
上含むモノマーで構成された繊維であればいずれのもの
でも使用できるが、フッ素原子数の多いモノマーで構成
された繊維ほど好ましく、例えば４フッ化エチレン-６
フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、４フッ化エチレ
ン- パーフロロアルコキシ基共重合体（ＥＴＦＥ）また
は４フッ化エチレン- オレフィン共重合体（ＥＴＦＥ）
などが例示できる。さらに好ましくはポリ４フッ化エチ
レン（ＰＴＦＥ）を用いることが、耐熱性あるいは耐薬
品性の点から好ましい。

【００１８】また、かかるフッ素樹脂系繊維は、従来公
知のマトリックス紡糸法により製造されるものがよい
が、さらにまた従来公知のエマルジョン紡糸またはペー
スト押出しなどによって得られるものも差し支えなく用
いられる。さらにまた、該ペースト押出し法により得ら
れる棒状物をスリット加工して得られる繊維状物や、さ
らにまた、ポリテトラフルオロエチレンの粉末を高温・
高圧下で円柱状に成型加工した後に外周にそって薄く幅
広のフィルム形状に切断して、さらにスリット加工し、
熱延伸することで得られる繊維状物も差し支えなく用い
ることができる。

【００１９】本発明のバグフィルター用濾材の製造方法
は、従来公知の製造方法、すなわちカードとニードルパ
ンチ加工をとり、尚かつ構成繊維を細繊度化することを
特徴とする製造方法である。したがって本発明の製造方
法をとることで、例えば２種類以上のポリマーから０．
５ｄｔｅｘ以上の繊度の複合原綿を製造し、フェルトに
加工した後にアルカリ減量するなどの化学的処理をして
割繊するといった加工工程をとる必要がなく、従来同様
のフェルト加工をとりつつ、かつ構成繊維を細繊度化す
ることが可能であるという特徴を有する製造方法を提供
することができるものである。

【００２０】また本発明の製造方法で製造されるフィル
ター用濾材は、特に２μｍ以下という小さな粒径のダス
トの捕集効率に優れるという特徴を有するフィルター用
濾材を提供することができる。本発明の製造方法で得ら
れるフィルター用濾材を例えばバグフィルター用途に用
いた場合、濾過表面積が飛躍的に向上するため、特に小
粒径のダストが多く発生する炉頂発電装置などに特に好
適に用いることができる。さらにかかるフィルター用濾
材を構成するウェッブは、部分的に１ｄｔｅｘ以上の太
繊度の合成繊維から構成されているので、形態保持性に
優れたフィルター用濾材を提供することができる。

【００２１】また本発明に好適に用いられる合成繊維
は、単一成分のポリマーからなる合成繊維であり、かつ
カード、ニードルパンチ、ウォータジェットパンチある
いはステッチボンド加工などの物理的衝撃で割繊すると
ころに特徴を有する。かかる合成繊維においては、断面
形状が扁平であって、厚さが一定でないものが好適に用
いられる。厚さの厚い部分は５μｍ以上であることが好
ましく、さらにまた厚さの薄い部分は、厚さの厚い部分
の８０％未満であるものが好ましい。なぜなら厚さの厚
い部分が５μｍ未満の繊維は、カード通過性が悪く、均
一なウェッブに加工できにくいためである。また厚さの
薄い部分が、厚さの厚い部分の８０％を越える場合で
は、ニードルパンチの針などによる物理的衝撃を何度も
繰り返し与えなければ割繊が生じにくいので好ましくな
い。

【００２２】以上説明したように、本発明のフィルター
用濾材は、１ｄｔｅｘ以上の太繊度のフッ素系繊維と、
該フッ素系繊維が長さ方向に割繊されて細繊度化された
微細繊維とが混在して構成されているので、太繊度糸が
濾材の補強枠体機能を有し、かつ微細繊維が特に小粒径
の粒子の捕集性能を有したフィルター用濾材を提供する
ことができる。

【００２３】また本発明の製造方法は、例えば異なるポ
リマー組成の分割原綿を用いてフェルト化し、アルカリ
減量して割繊するなどの別工程での割繊工程を行う必要
がなく、加工工程が少ない製造方法を提供することがで
きるものである。

【００２４】

【実施例】以下、実施例によって、本発明をさらに詳し
く説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００２５】実施例１、２と比較例２で得られたフェル
ト状物について、通気量、強度および捕集効率を測定し
た。各評価は以下の方法で行った。［最小繊度］フェルト状物の断面写真を電子顕微鏡で撮
影し、最も繊維径が細い繊維を選び出し、該繊維の断面
積を読みとる。この時、倍率は１０００倍とする。求め
た断面積と繊維の密度から、最小繊度を求めた。この時
ＰＴＦＥ繊維の密度は２．１７ｇ／ｃｍ³を用いた。［通気量］ＪＩＳＬ１０９６に規定されるフラジー
ル形法に基づいて測定した。測定試料は、無作為に５点
選んで測定した。［強度］ＪＩＳＬ１０９６に規定されるストリップ
法に基づいて測定した。試料サイズは、２００ｍｍ×５
０ｍｍ、引張速度は１００ｍｍ／ｍｉｎ、チャック間隔
は１００ｍｍで測定した。測定値は、試料のタテ方向で
測定した１次強力のデータである。［捕集効率］大気塵計数法にて測定した。ダスト粒径は
０．３μｍ〜０．５μｍ、測定風速は１ｍ／ｍｉｎのデ
ータである。実施例１ＰＴＦＥステープルファイバー（Ｌｅｎｚｉｎｇ社製Ｐ
ＲＯＦＩＬＥＮ、タイプ８０３／６０、ａｖ．２．７ｄ
ｔｅｘ、６０ｍｍ）をオープナーにかけて開繊し、カー
ドマシンで均一なウェッブ１とした。このウェッブ１を
ＰＴＦＥスリットヤーンからなるスクリム（ＧＯＲＥ−
ＴＥＸ社製、Ｒａｓｔｅｘ４４０ｄｔｅｘ使い）の表裏
両側に積層し、針本数３００×１０⁴本／ｍ²でニードル
パンチ処理してフェルト状物を得た。このフェルト状物
の構成繊維の最小繊度は、０．０９ｄｔｅｘであった。実施例２実施例１で得られたウェッブ１をＰＴＦＥスリットヤー
ンからなるスクリム（ＧＯＲＥ−ＴＥＸ社製、Ｒａｓｔ
ｅｘ４４０ｄｔｅｘ使い）の表裏両側に積層し、水圧１
４．７×１０⁶Ｎ／ｍ²で表・裏両面に１５秒間ウォータ
ージェットパンチ処理して一体化し、フェルト状物を得
た。このフェルト状物の構成繊維の最小繊度は、０．０
３ｄｔｅｘであった。比較例１特開昭６３−１２６９１１号公報に記載の方法で得た四
弗化エチレン樹脂繊維の海島型複合繊維（繊度０．１ｄ
ｔｅｘ）を６０ｍｍの長さに切断し、オープナーにかけ
て開繊した後、カードマシンに投入したが、シリンダー
への巻き付きが多発し、細繊度糸から構成されるフェル
ト状物は得られず、均一なウェッブさえ得ることができ
なかった。比較例２特開昭６３−１２６９１１号公報に記載の方法で得た四
弗化エチレン樹脂繊維の海島型複合繊維（繊度０．１ｄ
ｔｅｘ）を６０ｍｍの長さに切断し、オープナーにかけ
て開繊した後、カードマシンを用いずに手によってＰＴ
ＦＥスリットヤーンからなるスクリム（ＧＯＲＥ−ＴＥ
Ｘ社製、Ｒａｓｔｅｘ４４０ｄｔｅｘ使い）の表裏両側
に均一なウェッブ状に拡げ、針本数３００×１０⁴本／
ｍ²でニードルパンチ加工して一体化し、フェルト状物
を得た。このフェルト状物は、手によってウェッブ状に
拡げることはできるものの、大変手間がかかり、また目
付バラツキも大きいフェルト状物となった。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、比較例２に比し
て、実施例１、２の方が、通気量のバラツキが小さく、
均一で、強度も高く、かつ、捕集効率も優れていること
がわかる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、ウェッブの強力が高
く、小粒径の粒子の捕集性能に優れたフィルター用濾材
を提供することができる。

【００２９】また本発明の製造方法によれば、アルカリ
減量して割繊するなどの別工程での割繊工程を行う必要
がなく、コストのかからない廉価にフィルター用濾材を
提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者廣江暢威大阪市北区堂島１丁目６番20号東レ・ファインケミカル株式会社内 (72)発明者山本英行滋賀県大津市大江１丁目１番１号東レ株式会社瀬田工場内Ｆターム(参考） 4D019 AA01 AA03 BA13 BB03 BC12 DA03 4L047 AA18 AA28 AB02 AB08 BA03 BA04 BA06 BA22 CA02 CA04 CB01 CC12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材シートとフッ素系繊維ウェッブとで構
成されるフィルター用濾材であって、該フッ素系繊維ウ
ェッブが、１ｄｔｅｘ以上の太繊度のフッ素系繊維と、
該フッ素系繊維が長さ方向に割繊されて細繊度化された
微細繊維とが混在して構成されていることを特徴とする
フィルター用濾材。
【請求項２】該基材シートが、目粗シートである請求項
１記載のフィルター用濾材。
【請求項３】該目粗シートが、織物である請求項２記載
のフィルター用濾材。
【請求項４】該基材シートが、フッ素系繊維で構成され
ている請求項１〜３のいずれかに記載のフィルター用濾
材。
【請求項５】該フッ素系繊維ウェッブにおいて、該太繊
度のフッ素系繊維が該濾材の補強枠体機能を有し、該微
細繊維がフィルター機能を有するものである請求項１〜
４のいずれかに記載のフィルター用濾材。
【請求項６】該太繊度のフッ素系繊維が、１０〜９０重
量％含まれる請求項１〜５のいずれかに記載のフィルタ
ー用濾材。
【請求項７】該微細繊維が、１０〜９０重量％含まれる
請求項１〜６のいずれかに記載のフィルター用濾材。
【請求項８】該フッ素系繊維が、ポリ４フッ化エチレン
系重合体である請求項１〜７のいずれかに記載のフィル
ター用濾材。
【請求項９】該ポリ４フッ化エチレン系重合体が、ポリ
４フッ化エチレン、４フッ化エチレン- ６フッ化プロピ
レン共重合体、４フッ化エチレン- パーフロロアルコキ
シ共重合体および４フッ化エチレン- オレフィン共重合
体から選ばれた少なくとも一種である請求項８記載のフ
ィルター用濾材。
【請求項１０】該フッ素系繊維が、焼結体繊維である請
求項１〜９のいずれかに記載のフィルター用濾材。
【請求項１１】該フッ素系繊維が、断面形状が扁平であ
って、太さが一定ではないことを特徴とする請求項１〜
１０のいずれかに記載のフィルター用濾材。
【請求項１２】基材シートの少なくとも片面に、１ｄｔ
ｅｘ以上の太繊度のフッ素系繊維ウェッブを積層した
後、該フッ素系繊維ウェッブ表面に物理的衝撃を与え
て、該フッ素系繊維ウェッブを構成する該フッ素系繊維
の少なくとも１部を交絡させると同時に、該フッ素系繊
維の１部を割繊することを特徴とするフィルター用濾材
の製造方法。
【請求項１３】該物理的衝撃が、ウォータージェットパ
ンチ、ニードルパンチおよびステッチボンド加工から選
ばれた少なくとも１種である請求項１０記載のフィルタ
ー用濾材の製造方法。