JP2002336619A - 集塵機に用いられる耐熱性フィルタエレメントとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強度的に強弱分布がなく、部分的な熱収縮も
生じない焼結体のフィルタエレメントを製造できる方法
を提供する。 【解決手段】 ポリスルホンを主成分としメルトフロー
インデックスが５〜９［ｇ／１０分］の範囲である合成
樹脂を粉砕し、得られた粉末を金型に充填し、樹脂のガ
ラス転移点より高く且つそれより４０℃を越えない温度
範囲にて焼結して連通多孔質成形体を形成し、当該成形
体の表面にフッ素樹脂粒子のコーティング層を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体の製品を回収
するために使用される捕集機に用いられるべきフィルタ
要素に関するものであって、乾燥炉、ボイラ、焼却炉の
排気中に含まれる粉塵を捕集するための捕集機や、工場
における製品捕集や環境保全のための集塵機に用いられ
る。その使用は、捕集粉体や雰囲気が１６０℃までの高
温の環境下でなされるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、工場において発生する粉塵を捕集
するにあたり、その粉塵が製品である場合や作業環境保
全のための集塵の場合などに、濾布を袋状に縫製したバ
グフィルタや合成樹脂粉末を焼結し連結多孔質にした濾
過材、すなわちフィルタエレメントからなるフィルタが
用いられている。合成樹脂粉末を焼結し自立形状をもつ
支持体としたもの（特公平１−５９３４号公報）、その
表面にテトラフルオロエチレン粒子を接着剤と共にコー
ティングするもの（特公表昭６１−５０２３８１号公
報）などが開示されている。

【０００３】一方、乾燥機、ボイラ、焼却炉などの排気
排煙中に含まれる粉塵を捕集するために、ガラス繊維や
耐熱性合成樹脂からなる繊維を生地にした耐熱性濾布と
称される濾布を組み込んだ集塵機としてのバグフィルタ
や、３００℃を越える温度の集塵機として濾布の代わり
にセラミック焼結体を濾過材とした集塵機あるいは電気
集塵機が多く用いられていた。

【０００４】しかしながら、従来の濾布を袋状に縫製し
たバグフィルタや、合成樹脂粉体を焼結し連通多孔質に
した濾過材からなるフィルタでは、常温付近の温度には
材質の変形などなく使用に耐えるが、７０〜９０℃以上
の温度になると、材料の変形が生じ使用できなくなると
いう欠点がある。

【０００５】更に、１６０℃以下の含塵ガスから粒子を
分離捕集するために、ガラス繊維や耐熱性合成樹脂繊維
を生地にした耐熱性濾布を組み込んだバグフィルタが使
われているが、これらの生地は織り目が粗く、それによ
って粒子の漏れが生じたり、これらの繊維を用いたフェ
ルトなどの濾布では、集塵した粒子による濾過層の形成
によって次第に目詰まりが生じ、通気抵抗が大きくな
り、多大な送風機動力が必要となる。またバグフィルタ
の場合、濾布の表面に堆積した粒子を払い落とすため
に、間欠的に加圧空気を噴射する逆洗方式が採用されて
いるが、この逆洗に対し濾布の形状を維持するための挿
入子と濾布の間で摩擦が頻繁に起こり、濾布が損傷する
などの欠点がある。

【０００６】また常温以上１６０℃以下の含塵ガスから
粒子を分離捕集するために、セラミック焼結体を濾材と
した集塵機あるいは電気集塵機を用いた場合、セラミッ
ク焼結体や電気集塵機そのものが高価であり、これらの
集塵機を用いることは設備費が過大になるなどの欠点が
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで以上のような欠
点を回避することができるフィルタエレメントを供する
べく特許第２５４７２５１号では、１６０℃以下での粉
体捕集に使用するフィルタエレメントの製造方法とし
て、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及びポリフェ
ニルサルファイドのうちから選ばれた１種類を少なくと
も主成分とする耐熱性合成樹脂であって、メルトフロー
インデックスの異なる２グレード以上のものをそれぞれ
２〜３ｍｍのペレットから機械的に５０μｍ〜５００μ
ｍの範囲に粉砕し、メルトフローインデックスの高い側
のグレードのものが２０〜８０重量％になるように混合
した後、円筒体、箱体、または表面積を多くするため
に、その断面がもみの木状又は波形形状となり得る金型
に振動充填し、結晶性樹脂の場合はその融点の±１０℃
の温度範囲で、非結晶性樹脂の場合はそのガラス転移点
より高く且つそれより４０℃を越えない温度範囲で焼結
して連通多孔質成形体を形成し、１００℃以下に冷却し
た後、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子と
熱硬化性合成樹脂からなる接着剤と水とを混合した懸濁
液を上記成形体の表面に噴霧塗布し、加熱硬化すること
で表面コーティング層を成形することが提案されてい
る。

【０００８】しかしながら、このようにメルトフローイ
ンデックスの異なる耐熱性樹脂を混合焼結する手法で
は、メルトフローインデックスの高い側のグレードは焼
結炉の温度変動に対して敏感で、焼結炉内の温度が所定
温度よりも高くなってしまった場合、融け易い故に連通
多孔体を成形できず、部分的に体積が減少する。そのた
めに焼結体の外観を損なう結果となる。

【０００９】逆に炉内温度が低い場合、メルトフローイ
ンデックスが低いグレードは、粒子表面の溶融が不足
し、強固な連通多孔体を成形できず、十分な強度を保持
する焼結体を得ることができない。

【００１０】また２グレードの耐熱性樹脂の混合が十分
でなかった場合、焼結体中に強度分布が発生し、一定の
外力が与えられたときに強度の低い部分が破損する可能
性があり、したがってフィルタエレメント全体の強度が
不足し、外力が加わったときに破損することがある。

【００１１】そこで本発明では、強度的に強度分布がな
く、部分的な熱収縮も生じない焼結体のフィルタエレメ
ントを製造でき、その製造工程も簡潔な製造方法を提供
することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、ポリスルホンを主成分としメルトフローインデッ
クスが５〜９［ｇ／１０分］の範囲である合成樹脂を粉
砕し、得られた粉末を金型に充填し、樹脂のガラス転移
点より高く且つそれより４０℃を越えない温度範囲にて
焼結して連通多孔質成形体を形成し、当該成形体の表面
にフッ素樹脂粒子のコーティング層を施すことによっ
て、解決される。メルトフローインデックスが９［ｇ／
１０分］を越えると、焼結炉の温度変動に対して敏感
で、融け易い故に連通多孔体を形成できず、部分的に体
積が減少することになる。また５［ｇ／１０分］を下回
ると、粒子表面の溶融が不足し、強固な連通多孔体を形
成できない。上記粉砕によって得られる合成樹脂粉末の
粒度が、５０〜５００μｍであれば好適である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係るフィルタエレメント
を調製するとともに、メルトフローインデックスが異な
る２グレードを一方のグレードが４０重量％になるよう
に混合粉砕して得られたフィルタエレメントを比較例と
して、調製した。

【００１４】先ず、メルトフローインデックスが５〜９
［ｇ／１０分］のポリスルホンを主成分とした耐熱性合
成樹脂を５０〜５００μｍの範囲に機械的に粉砕する
（本粉砕産物）一方、メルトフローインデックスがそれ
ぞれ２〜５［ｇ／１０分］と１６〜１８［ｇ／１０分］
のポリスルホン樹脂を別々に５０〜５００μｍの範囲に
機械的に粉砕して、１６〜１８［ｇ／１０分］のものが
４０重量％になるように混合した（比較粉砕産物）。

【００１５】これら２種類の粉砕産物を各々成形体にな
る金型（例えば円筒形、箱状、断面もみの木状など）に
振動を与えながら充填し、加圧することなく被せ蓋をし
た。本粉砕産物と比較粉砕産物をそれぞれ充填した各２
個の金型を交互に配列するように焼結炉に装填して焼結
した。焼結炉は２２０±１℃に温度制御され、５時間放
置した後、加熱を止め、樹脂温度が１００℃以下になっ
てから焼結体を取り出した。

【００１６】それら焼結体の表面に、ポリテトラフルオ
ロエチレン粒子が５部、水系接着剤が１部、水が１３
部、エチルアルコールが１部の割合で混合した懸濁液を
スプレーにより塗布し、その後、１８０℃に調節した電
気乾燥機に３０分入れて接着剤を硬化させて２種類のフ
ィルタエレメントを各２枚得た。

【００１７】比較対象となる各２枚の耐熱性フィルタエ
レメントの所定の５個所を抜き取り、引っ張り試験（Ｊ
ＩＳ Ｋ７１１３）に準じ「引っ張り強さ」と「引っ張
り伸び」の比較を行った。結果を表１に示す。

【表１】

【００１８】上記表１のように、２グレードを混合した
従来のものに比べて、単一グレードのものは、引っ張り
強さ、引っ張り伸びともに強度が増している。このよう
に、従来のメルトフローインデックスの異なる２グレー
ドを混合するのではなく、単一グレードの耐熱性樹脂ポ
リスルホンを用いて焼結することにより、エレメント内
の強度分布が生ぜず、フィルタエレメント全体としての
強度が増した。また単一グレードの耐熱性樹脂ポリスル
ホンで焼結させたフィルタエレメントのフィルタ性能
は、２グレードで焼結させたフィルタエレメントと同様
の性能を保持することも確認した。

【００１９】本発明に係るフィルタエレメント２を複数
個配置した集塵機１の内部構造を図１に示す。含塵ガス
が入口３より集塵機１内に流入し、脱塵されたガスが出
口４より流出する。符号５は除塵された粉塵用排出ホッ
パー、そして６はその取出口である。各フィルタエレメ
ント２の詳細を図２に示す。フィルタエレメント２は図
３に示すように、もみの木状断面を有するが、本発明は
この断面形状に限定されるものではない。フィルタエレ
メントの頭部７には図４に示すように、脱塵ガス導出口
８があり、図１に示す出口４に通じている。よってフィ
ルタエレメント２により脱塵されたガスは、フィルタエ
レメントの内部空間を通り、導出口８を経て出口４に達
する。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、単一グレードの耐熱性
樹脂を焼結することで、粒子表面の溶融が焼結体全体に
おいて均一となり、強度分布がなくなる。そして焼結体
全体で強度分布が生じないことで、外力が加わった場合
に局所的な破損がなくなる。同様の理由により、部分的
に熱収縮することによる外観不良もなくなる。更に粒子
間の溶融結合が均一且つ強固となり、焼結体全体の強度
が向上する。

【００２１】単一グレードのものを使用するので、粉砕
工程が簡潔で混合工程が必要なくなり、工程管理が容易
となる。よって本発明の耐熱性フィルタエレメントは、
常温以上１６０℃以下の温度において変形せずに自立形
状性を保ち、且つ加圧空気による間欠逆洗払い落としに
際しても破損することがない高い剛性を保持している。
しかも優れた耐熱性を兼ね備えていることによって、濾
過粒子の漏れがなく、高効率に粉塵の捕集が可能とな
る。

【００２２】本発明に係るフィルタエレメントは、常温
以上１６０℃以下の温度の含塵ガスから粒子を分離捕集
する集塵機に、例えば工場における製品捕集や環境保全
のための集塵機に、又は乾燥機、ボイラ、焼却炉などの
排気中に含まれる有害な粉塵を捕集する集塵機に組み込
まれて使用されるものであり、それによってもたらされ
る産業上の効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフィルタエレメントを用いた集塵
機の模式図である。

【図２】フィルタエレメントの正面部分図である。

【図３】図２のｘ-ｘ線による断面図である。

【図４】図２のフィルタエレメントの平面図である。

【符号の説明】

１ 集塵機 ２ フィルタエレメント ３ 含塵ガス入口 ４ 脱塵ガス出口 ５ 排出ホッパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大崎 活規 東京都西多摩郡日の出町平井８−１ 日鉄 鉱業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA13 BB06 BC12 BD01 CA04 CB06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常温以上１６０℃以下の含塵ガスから粒
   子を分離捕集する集塵機に用いられる耐熱性フィルタエ
   レメントであって、ポリスルホンを主成分としメルトフ
   ローインデックスが５〜９［ｇ／１０分］の範囲である
   合成樹脂を、そのガラス転移点より高く且つそれより４
   ０℃を越えない温度範囲で焼結することでなり、表面に
   フッ素樹脂粒子のコーティング層を有した連通多孔質成
   形体であることを特徴とする耐熱性フィルタエレメン
   ト。
2. 【請求項２】 常温以上１６０℃以下の含塵ガスから粒
   子を分離捕集する集塵機に用いられる耐熱性フィルタエ
   レメントの製造方法において、 ポリスルホンを主成分としメルトフローインデックスが
   ５〜９［ｇ／１０分］の範囲である合成樹脂を粉砕し、
   得られた粉末を金型に充填し、樹脂のガラス転移点より
   高く且つそれより４０℃を越えない温度範囲にて焼結し
   て連通多孔質成形体を形成し、当該成形体の表面にフッ
   素樹脂粒子のコーティング層を施すことを特徴とする耐
   熱性フィルタエレメントの製造方法。
3. 【請求項３】 上記粉砕によって得られる合成樹脂粉末
   の粒度が、５０〜５００μｍであることを特徴とする請
   求項２に記載の耐熱性フィルタエレメントの製造方法。