【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性、耐薬品性を有するポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと略す）短繊維からなるバグフィルター用濾布に関する。更に詳しくは、良好な機械的強度および寸法安定性を有するＰＰＳ繊維からなるバグフィルター用濾布に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＰＳ重合体よりなる繊維は、ＰＰＳ素材特有の耐熱性、耐薬品性、難燃性などに優れており、従来からこの特徴を利用して各種フィルター、電気絶縁材、抄紙カンバス、あるいは電池セパレーターなどの産業用途への利用が期待されている。
【０００３】
特に都市ゴミ焼却設備などの廃ガス集塵用のバグフィルター濾布には、ＰＰＳ素材が広く用いられている。該バグフィルターは、濾布にて廃ガス中のダストを捕集し、ダストを含まない廃ガスを焼却設備の外へと排気するための設備であり、目詰まりがしないという長寿命化が常に要請されている。
【０００４】
一方で、濾布の長寿命化を図るためには、付着したダストを効率的に濾布から離脱させることで、濾布の目詰まりを抑制する必要がある。バグフィルターの濾布が目詰まりを起こすと、焼却設備からの廃ガスの排気ができなくなるので焼却設備を停止させて、該濾布の交換しなければならない。つまり、バグフィルター濾布が目詰まりする前に、ダストを効率的に払い落とすことで、バグフィルター濾布の長寿命化が図れ、焼却設備の長期連続運転が可能となる。
【０００５】
バグフィルター濾布に付着したダストを効率的に離脱させる手段として、パルスジェット方式がある（特許文献１、２）。該パルスジェット方式とは、バグフィルター濾布に、エアーを吹き付けて振動させ、表面に付着したダストを払い落とす方式であり、バグフィルター濾布表面に付着したダストが蓄積されないうちに、フィルター濾布表面にエアーを吹き付けて、ダストを払い落とす方法である。
【０００６】
このように、パルスジェットで、バグフィルター濾布表面に定期的に、エアー圧による外力が加えることで、ダストの払い落としは可能となるが、当然ながら、定期的に加えられる外力に対し、該濾布の機械的強度、寸法安定性が不十分な場合、該濾布が破断し、バグフィルター濾布の機能を果たせなくなる。
【０００７】
従来、バグフィルター濾布などに用いられるＰＰＳ繊維の機械的強度、寸法安定性を向上させるために、さまざまな提案がなされている。
【０００８】
例えば、耐熱、耐薬品性に優れる素材であるＰＰＳを溶融紡糸した後、ＰＰＳの融点以下で２〜７倍に延伸し、次いで、ＰＰＳの融点以上の温度で処理することにより、良好な引張強度、結節強度および引掛強度を有するとともに、耐屈曲摩擦性および耐屈曲疲労性に優れたＰＰＳ繊維とその製造方法に関する発明が開示されている（特許文献３）。
【０００９】
また、高捲縮性および低収縮性を有するポリアリーレンサルファイド繊維からなる不織布に関する発明が開示されている（特許文献４）。
【００１０】
しかしながら、これらの公知技術による方法で得られたＰＰＳ繊維からなるバグフィルター用濾布の機械的強度、及び寸法安定性は充分なものではなかった。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１０３６１７号公報
【００１２】
【特許文献２】特開平９−２４８４１３号公報
【００１３】
【特許文献３】特開平４−２２２２１７号公報
【００１４】
【特許文献４】特許第２７６４９１１号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐熱性、耐薬品性を有するとともに、良好な機械的強度、および寸法安定性を有するＰＰＳ短繊維からなるバグフィルター用濾布を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明は次の構成を有する。
【００１７】
すなわち、引張荷重１．０ｃＮ／ｄｔｅｘにおける伸度が１０％以下、捲縮度が１２％以上であるＰＰＳ短繊維からなることを特徴とするバグフィルター用濾布である。
【００１８】
あるいは、引張荷重１．０ｃＮ／ｄｔｅｘにおける伸度が１０％以下、捲縮度が１２％以上、かつ引張強度が４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるポリフェニレンサルファイド短繊維からなることを特徴とするバグフィルター用濾布である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＰＰＳ短繊維からなるバグフィルター用濾布について詳細に説明する。
【００２０】
本発明におけるバグフィルター用濾布を構成するＰＰＳ短繊維とは、繰り返し単位としてｐ−フェニレンスルフィド単位やｍ−フェニレンスルフィド単位などのフェニレンスルフィド単位を含有する重合体よりなる短繊維を意味する。
【００２１】
ＰＰＳ重合体は、ホモポリマーまたはｐ−フェニレンスルフィド単位とｍ−フェニレンスルフィド単位の両者を有する共重合体であってもよく、また、本発明の主旨を逸脱しない限り、他の芳香族スルフィドとの共重合体あるいは混合物であっても構わない。また、ＰＰＳ重合体は重量平均分子量が４００００〜６００００であることが望ましい。重量平均分子量が４００００未満のＰＰＳ重合体を用いて溶融紡糸した場合、紡糸張力が低く、紡糸時に糸切れが多発し、紡糸工程が著しく悪くなる。また、得られたＰＰＳ短繊維の力学的特性も劣ったものとなり、該短繊維より構成されるバグフィルターの機械的強度が低下する。
【００２２】
一方、重量平均分子量が６００００を超えるＰＰＳ重合体を用いると溶融紡糸に溶液の粘度が高くなり、紡糸設備を特殊な高耐圧仕様にしなければならず、製造設備費用の高騰を招くことになる。
【００２３】
本発明にかかるバグフィルター用濾布を構成するＰＰＳ短繊維の引張強度は４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上でなければならない。繊維の引張強度特性は、該繊維を用いたバグフィルター用濾布の強度、寸法安定性に直接寄与しており、引張強度が低いと、該濾布の強度、寸法安定性も低下する。引張強度は高いほど好ましいが、高強度を得るためには、ＰＰＳの重合度を高めたり、延伸工程での延伸倍率を高める必要があり、製造工程を不安定にさせたり、前記の通り紡糸設備を特殊な高耐圧仕様にしなければならず、製造設備費用の高騰を招くことにもなる。引張強度を４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上にするには重量平均分子量が５００００のＰＰＳ重合体を延伸温度９０〜９８℃の温度で３．０〜４．０倍の倍率で延伸することで可能となる。ＰＰＳ短繊維の引張強度は４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ〜７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、好ましくは４．３ｃＮ／ｄｔｅｘ〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。
【００２４】
本発明者らは、パルスジェットなどの外力（低応力）に対し、バグフィルター濾布の良好な機械的強度、および寸法安定性を有するには、該濾布を構成する短繊維の低応力下での伸度が低い方が優れることを見出した。すなわち、濾布を構成するＰＰＳ短繊維の引張荷重１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ（低応力）における伸度が１０％以下でなければならない。低応力での伸度を下げるには、ＰＰＳ短繊維製造において、延伸温度９０〜９８℃で３．０〜４．０倍に延伸し、さらに、次いで１３０〜１５０℃で緊張熱処理し、引き続き実質的に機械的な緊張を加えずに１１０〜１３０℃で弛緩処理を施すことで可能となる。
【００２５】
本発明にかかるバグフィルター用濾布を構成するＰＰＳ短繊維の捲縮度は１２％以上でなければならず、より好ましくは１３％以上である。捲縮度が１２％未満だと、該短繊維を用いた不織布の繊維間の交絡が充分に行われず、機械強度が低くなる。捲縮度を１２％以上にするためには、ＰＰＳ短繊維製造において、延伸工程後に１５０℃以下で緊張熱処理し、引き続き実質的に機械的な緊張を加えずに１１０〜１３０℃で弛緩処理を施すことで可能となる。緊張熱処理温度が１５０℃より高いと、捲縮付与性が低下し、捲縮度が低下する。また、弛緩熱処理温度を１３０℃以上にすると、捲縮がヘタリを生じ、捲縮度が低下する。
【００２６】
本発明におけるバグフィルター用濾布は、本発明におけるＰＰＳ短繊維を少なくとも含んで構成されれば良いが、該構成比率は５０重量％以上であることが、該濾布のバグフィルターとしての機械的強度、寸法安定性を維持するためには好ましい。より好ましくは該構成比率が８０重量％以上である。１００重量％であれば、最も性能的に優れているものとすることができる。
【００２７】
バグフィルターを構成する布帛の形態は特に限定されることはないが、フエルト状の不織布などがある。不織布の目付は５０〜１０００ｇ／ｍ２ 、厚み０．３〜３ｍｍが好ましい。より好ましくは、目付１００〜８００ｇ／ｍ２ 、厚み０．５〜２ｍｍである。またバグフィルター表面にフッ素樹脂加工を施すことで、ダストの離脱性を高めることができる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００２９】
なお、本発明で説明に用いた各特性値は、以下の方法で求めた。
（１）引張加重１．０ｃＮ／ｄｔｅｘにおける伸度
ＪＩＳ Ｌ−１０１５−７．１１の方法に準じて、荷重−伸度曲線を描き、該図から、引張加重１．０ｃＮ／ｄｔｅｘにおける伸度を読みとった。試験回数は３０回とし、その平均値を求めた。
（２）引張強度
ＪＩＳ Ｌ−１０１５−７．７の方法に準じて測定した。
（２）捲縮数
ＪＩＳ Ｌ−１０１５−７．１２の方法に準じて測定した。
（３）模擬パルスジェットテスト
ノズル径５ｍｍ、ノズル長２００ｍｍ、ノズル先端〜フエルト距離５０ｍｍのノズルより、元圧１．０ｋｇ／ｃｍ２ のエアーを間欠的に１００回吹き出させ、フェルトの状態を確認した。
実施例１、比較例１、２
重量平均分子量が５００００のＰＰＳ重合体を紡糸温度３２０℃で、丸形状の吐出孔を有する紡糸口金（孔数７０８）から３５０ｇ／分で吐出し、引取速度８００ｍ／分で紡糸を行った。次に、得られた未延伸糸を集束して糸条束とし、延伸温度９８℃、延伸速度８０ｍ／ｍｉｎで３．２〜３．５倍に延伸し、次いで表１の温度で、緊張熱処理および弛緩熱処理を行った。なお、弛緩熱処理とは、繊維にローラー等による機械的な緊張を加えないことを意味する。得られた糸条束を、５１ｍｍに切断して、ＰＰＳ短繊維を得た。
【００３０】
得られた、ＰＰＳ短繊維を開綿後、針密度１５０本／ｃｍ２ 、針深さ１４ｍｍの条件で、ニードルパンチ加工を行い、目付１００ｇ／ｍ２ 、厚み０．８ｍｍの該ＰＰＳ短繊維のみからなるフエルト（濾布）を製作し、耐パルスジェット性テストを行った。その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
実施例１と比較例１から確認できるように、短繊維の初期引張強度１．０ｃＮ／ｄｔｅｘにおける伸度を１０％以下にすることで、布帛の耐パルスジェット性テストでのフェルトの変形および一部の破断を抑制することができた。
【００３３】
実施例１と比較例２から確認できるように、捲縮度を１２％以上にすることで、布帛の耐パルスジェット性テストでのフェルトが目開および一部の破断を抑制することができた。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、耐熱性、耐薬品性を有するとともに、良好な機械的強度、および寸法安定性を有するＰＰＳ短繊維からなるバグフィルター用濾布を提供することができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a filter cloth for a bag filter comprising polyphenylene sulfide (hereinafter abbreviated as PPS) short fibers having heat resistance and chemical resistance. More specifically, the present invention relates to a filter cloth for bag filter made of PPS fiber having good mechanical strength and dimensional stability.
[0002]
[Prior art]
Fibers made of PPS polymer are excellent in heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, etc., which are peculiar to PPS materials. Conventionally, utilizing such characteristics, various filters, electric insulating materials, papermaking canvas, battery separators, etc. It is expected to be used for industrial applications.
[0003]
In particular, PPS materials are widely used for bag filter filter cloths for collecting waste gas such as municipal waste incineration equipment. The bag filter is a device for collecting dust in the waste gas with a filter cloth and exhausting the waste gas containing no dust to the outside of the incineration equipment. Has been requested.
[0004]
On the other hand, in order to prolong the service life of the filter cloth, it is necessary to suppress clogging of the filter cloth by efficiently removing attached dust from the filter cloth. If the filter cloth of the bag filter is clogged, exhaust gas cannot be exhausted from the incinerator, so the incinerator must be stopped and the filter cloth must be replaced. That is, by efficiently removing dust before the bag filter cloth is clogged, the life of the bag filter cloth can be prolonged, and long-term continuous operation of the incineration equipment becomes possible.
[0005]
As a means for efficiently removing dust adhering to the bag filter cloth, there is a pulse jet method (Patent Documents 1 and 2). The pulse jet method is a method in which air is blown on a bag filter cloth and vibrated to remove dust adhering to the surface, and before the dust adhering to the surface of the bag filter cloth is accumulated, the filter filter cloth is removed. This is a method of blowing off dust by blowing air on the surface.
[0006]
In this manner, dust can be removed by periodically applying an external force by air pressure to the surface of the bag filter cloth with the pulse jet, but of course, the external force applied periodically is If the mechanical strength and dimensional stability of the filter cloth are insufficient, the filter cloth will break, and the function of the bag filter filter cloth will not be fulfilled.
[0007]
Conventionally, various proposals have been made to improve the mechanical strength and dimensional stability of PPS fibers used for bag filter cloth and the like.
[0008]
For example, after melt-spinning PPS, which is a material excellent in heat resistance and chemical resistance, it is stretched 2 to 7 times below the melting point of PPS, and then treated at a temperature equal to or higher than the melting point of PPS to obtain good tensile strength. Patent Document 3 discloses a PPS fiber having knot strength and hooking strength, and excellent flex resistance and flex fatigue resistance, and a method for producing the same.
[0009]
Also, an invention relating to a nonwoven fabric made of polyarylene sulfide fiber having high crimpability and low shrinkage is disclosed (Patent Document 4).
[0010]
However, the mechanical strength and dimensional stability of the filter cloth for bag filters made of PPS fibers obtained by the methods according to these known techniques are not sufficient.
[0011]
[Patent Document 1] JP-A-8-103617
[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-248413
[Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-222217
[Patent Document 4] Japanese Patent No. 2764911
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a filter cloth for bag filters made of PPS short fibers having heat resistance, chemical resistance, and good mechanical strength and dimensional stability.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
[0017]
That is, a filter cloth for a bag filter, comprising PPS short fibers having an elongation of 10% or less and a degree of crimp of 12% or more at a tensile load of 1.0 cN / dtex.
[0018]
Alternatively, a bag filter comprising a polyphenylene sulfide short fiber having an elongation of 10% or less at a tensile load of 1.0 cN / dtex, a degree of crimp of 12% or more, and a tensile strength of 4.0 cN / dtex or more. Filter cloth.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the filter cloth for bag filter made of the PPS short fiber of the present invention will be described in detail.
[0020]
The PPS short fiber constituting the filter cloth for the bag filter in the present invention means a short fiber made of a polymer containing a phenylene sulfide unit such as a p-phenylene sulfide unit or an m-phenylene sulfide unit as a repeating unit.
[0021]
The PPS polymer may be a homopolymer or a copolymer having both p-phenylene sulfide units and m-phenylene sulfide units, and may be combined with other aromatic sulfides without departing from the gist of the present invention. It may be a copolymer or a mixture. Further, the PPS polymer preferably has a weight average molecular weight of 40,000 to 60,000. When melt spinning is performed using a PPS polymer having a weight average molecular weight of less than 40,000, spinning tension is low, yarn breakage occurs frequently during spinning, and the spinning process is significantly deteriorated. In addition, the mechanical properties of the obtained PPS staple fiber are also inferior, and the mechanical strength of the bag filter composed of the staple fiber is reduced.
[0022]
On the other hand, if a PPS polymer having a weight average molecular weight of more than 60,000 is used, the viscosity of the solution becomes high during melt spinning, and the spinning equipment must be provided with a special high pressure resistance specification, resulting in an increase in production equipment costs.
[0023]
The tensile strength of the PPS short fibers constituting the filter cloth for a bag filter according to the present invention must be 4.0 cN / dtex or more. The tensile strength characteristics of the fibers directly contribute to the strength and dimensional stability of a filter cloth for a bag filter using the fibers, and the lower the tensile strength, the lower the strength and dimensional stability of the filter cloth. The higher the tensile strength, the more preferable. However, in order to obtain high strength, it is necessary to increase the degree of polymerization of PPS, or to increase the draw ratio in the stretching step. Must have a special high withstand voltage specification, which leads to an increase in manufacturing equipment costs. The tensile strength can be increased to 4.0 cN / dtex or more by stretching a PPS polymer having a weight average molecular weight of 50,000 at a stretching temperature of 90 to 98 ° C. at a magnification of 3.0 to 4.0 times. . The tensile strength of the PPS short fiber is 4.0 cN / dtex to 7.0 cN / dtex, preferably 4.3 cN / dtex to 6.0 cN / dtex.
[0024]
The present inventors have found that, in order to have good mechanical strength and dimensional stability of a bag filter cloth against external force (low stress) such as a pulse jet, the short fiber constituting the filter cloth must have a low stress. It was found that the lower the elongation, the better. That is, the elongation of the PPS short fibers constituting the filter cloth at a tensile load of 1.0 cN / dtex (low stress) must be 10% or less. In order to reduce the elongation at low stress, in the production of PPS staple fiber, it is stretched 3.0 to 4.0 times at a stretching temperature of 90 to 98 ° C., and then is subjected to a tension heat treatment at 130 to 150 ° C. It becomes possible by performing a relaxation treatment at 110 to 130 ° C. without applying any mechanical tension.
[0025]
The degree of crimp of the PPS short fibers constituting the filter cloth for a bag filter according to the present invention must be 12% or more, and more preferably 13% or more. When the degree of crimp is less than 12%, the fibers of the nonwoven fabric using the short fibers are not sufficiently entangled with each other, resulting in low mechanical strength. In order to increase the degree of crimp to 12% or more, in the production of PPS short fibers, after the drawing step, a tension heat treatment is performed at 150 ° C or less, and then a relaxation treatment is performed at 110 to 130 ° C without substantially applying mechanical tension. It becomes possible by applying. If the tension heat treatment temperature is higher than 150 ° C., the crimp imparting property is reduced, and the degree of crimp is reduced. Further, when the relaxation heat treatment temperature is set to 130 ° C. or more, crimping occurs and crimping degree decreases.
[0026]
The filter cloth for a bag filter according to the present invention may be configured to include at least the PPS short fiber according to the present invention, and the constituent ratio is 50% by weight or more. It is preferable to maintain strength and dimensional stability. More preferably, the composition ratio is 80% by weight or more. If it is 100% by weight, it can be said that it is most excellent in performance.
[0027]
The form of the fabric constituting the bag filter is not particularly limited, and examples thereof include a felt-like nonwoven fabric. The basis weight of the nonwoven fabric is preferably 50 to 1000 g / m 2 and the thickness is 0.3 to 3 mm. More preferably, the basis weight is 100 to 800 g / m 2 and the thickness is 0.5 to 2 mm. In addition, by subjecting the surface of the bag filter to fluororesin processing, the releasability of dust can be enhanced.
[0028]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
[0029]
In addition, each characteristic value used in the description of the present invention was obtained by the following method.
(1) Elongation at a tensile load of 1.0 cN / dtex A load-elongation curve was drawn in accordance with the method of JIS L-1015-7.11, and the elongation at a tensile load of 1.0 cN / dtex was calculated from the figure. I read. The number of tests was 30 times, and the average value was obtained.
(2) Tensile strength Measured according to the method of JIS L-1015-7.7.
(2) Number of crimps Measured according to the method of JIS L-1015-7.12.
(3) Simulated pulse jet test Air having an original pressure of 1.0 kg / cm 2 was intermittently blown out 100 times from a nozzle having a nozzle diameter of 5 mm, a nozzle length of 200 mm and a nozzle tip to a felt distance of 50 mm, and the state of the felt was confirmed. .
Example 1, Comparative Examples 1 and 2
A PPS polymer having a weight average molecular weight of 50,000 was discharged at a spinning temperature of 320 ° C. from a spinneret having a round discharge hole (number of holes: 708) at 350 g / min, and spinning was performed at a take-up speed of 800 m / min. Next, the obtained undrawn yarn is bundled into a yarn bundle, drawn 3.2 to 3.5 times at a drawing temperature of 98 ° C. and a drawing speed of 80 m / min, and then subjected to tension heat treatment at the temperature shown in Table 1. And a relaxation heat treatment. Note that the relaxation heat treatment means that no mechanical tension is applied to the fiber by a roller or the like. The obtained yarn bundle was cut into 51 mm to obtain PPS short fibers.
[0030]
After opening the obtained PPS short fiber, needle punching is performed under the conditions of a needle density of 150 needles / cm 2 and a needle depth of 14 mm, and only the PPS short fiber having a basis weight of 100 g / m 2 and a thickness of 0.8 mm is used. A felt (filter cloth) made of was manufactured and subjected to a pulse jet resistance test. Table 1 shows the results.
[0031]
[Table 1]
[0032]
As can be confirmed from Example 1 and Comparative Example 1, by setting the elongation of the short fiber at an initial tensile strength of 1.0 cN / dtex to 10% or less, the deformation of the felt in the pulse jet resistance test of the fabric and the reduction of the felt were evaluated. The breakage of the part was able to be suppressed.
[0033]
As can be confirmed from Example 1 and Comparative Example 2, by setting the degree of crimp to 12% or more, the felt in the pulse jet resistance test of the fabric was able to suppress opening and partial breakage of the felt. .
[0034]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while having heat resistance and chemical resistance, the filter cloth for bag filters which consists of PPS short fiber which has favorable mechanical strength and dimensional stability can be provided.
