JP2005232622A - ニードルフェルトおよびバグフィルター - Google Patents

Abstract

【課題】高温で使用でき、かつ機械的特性に優れたフェルト、並びにこれを用いたバグフィルターを提供する。
【解決手段】基布の片面もしくは両面に有機耐熱性繊維と玄武岩繊維を、好ましくは９５：５〜５０：５０（重量比）の比率で混合してなるウェブが配置され、ニードリングして一体化されている。有機耐熱性繊維は、フッ素系繊維、ポリイミド系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維、アラミド系繊維およびポリベンズアミド繊維、特に好ましくはポリテオラフルオロエチレンを主成分とするフッ素系繊維である。また、このニードルフェルトを用いてバグフィルターが製造される。
【選択図】なし

Description

本発明は、ニードルフェルトおよびバグフィルター、特に耐熱性に優れたニードルフェルト、並びに焼却炉やボイラなどの高温ガス中のダストを捕集するのに好適なバグフィルターに関するものである。

有害物質による大気汚染、さらにダイオキシン類による環境汚染は深刻な地球環境問題となり世界的に規制が強化され、ボイラや焼却炉などの産業燃焼炉における集塵、窒素酸化物および硫黄酸化物の除去が義務付けられている。特に、ダイオキシン類は毒性、発ガン性の非常に高い有害物質として、世界的に厳しい規制が設けられ、日本でも大気汚染防止法に基づく指定物質として、焼却炉の処理能力に応じた規制値と適用時期を定めた法規制が施行された。特に、今後適用される「ダイオキシン類対策特別措置法」の環境基準を遵守するには、新設、既設を問わずに排ガスの高度な集塵装置の設置が義務づけられており、これに対応する除去装置の低コスト化が求められている。

集塵設備は、電気集塵器による方法とバグフィルターによる方法が主流であるが、電気集塵器は、設備費が高く保全性が良くないことから、今ではバグフィルター方式が主流となっている。バグフィルターは、織布で構成された基布の上に目の細かい不織繊維集合体を積層した多層構造〔例えば、特許文献１参照〕をなし、繊維上で微小ダストを捕集してフィルターを通過したガスは、ガス中の塩化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物などの酸性物質を除いた後に放出される。この方式は、圧損が少なく集塵効率が非常に高く、しかも乾式集塵に適している。

バグフィルターは、高温度でかつ酸性物質を含むことから、耐熱性とともに耐酸性が要求され、これまでポリフェニレンサルファイド系繊維〔例えば、特許文献２参照〕、アラミド系繊維〔例えば、特許文献３参照〕、ポリイミド繊維〔例えば、特許文献４参照〕、フッ素系繊維〔例えば、特許文献５参照〕などが提案され、さらに、ポリフェニレンサルファイド繊維などの有機繊維にガラス繊維を混入させたフェルト材〔特許文献６参照〕、シリカ繊維と有機耐熱性繊維を組合せたフェルト材〔特許文献７参照〕の提案もある。

特開２００１−１４９７１９号公報 特開２００３−１１７３２５号公報 特開平９−３１３８３２号公報 特開２００１−６２２１９号公報 特開２００１−２７６５２８号公報 特開平５−２４５３１６号公報 特開２００１−２６２４５３号公報

有機繊維を用いたバグフィルターは、耐熱温度が必ずしも満足のいくものではなく高温時の形状安定性が要求され、一方、金属繊維や無機繊維は耐熱性に優れた利点を有するが、繊維が硬く、耐屈曲性に劣る欠点があった。かかる観点から、本発明の目的は、高温で使用でき、かつ機械的特性に優れたフェルト、並びにこのフェルトを用いたバグフィルターを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るニードルフェルトは、基布の片面もしくは両面に有機耐熱性繊維と玄武岩繊維を含むウェブを配置し、ニードリングして一体化されてなる。

請求項２に記載のニードルフェルトは、有機耐熱性繊維と玄武岩繊維を９５：５〜５０：５０（重量比）で混合されたウェブからなる。

請求項３に記載のニードルフェルトは、フッ素系繊維、ポリイミド系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維、アラミド系繊維、ポリベンズアミド繊維から選ばれた一種以上の有機耐熱性繊維からなる。

請求項４に記載のニードルフェルトは、ポリテオラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主成分とするフッ素系繊維である有機耐熱性繊維からなる。

請求項５に係るバグフィルターは、請求項１に記載のニードルフェルトを用いて構成されている。

本発明の効果は、高温で使用することができ、かつ機械的特性に優れたフェルト、並びにバグフィルターを提供することができる。

本発明によるニードルフェルトは、有機耐熱性繊維と玄武岩繊維を含むウェブを基布の表面に置き、ニードリングして一体化されて構成されている。

基布は、特に限定するものではないが、本発明が耐熱性の向上を目的としているので、基布の素材においても耐熱性の高いものが要求され、有機耐熱性繊維、無機繊維が選ばれる。ここで、有機耐熱性繊維としては、フッ素系繊維、ポリイミド系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維、アラミド系繊維、ポリベンズアミド系繊維などがあり、無機繊維としては、ガラス繊維、シリカ繊維、玄武岩繊維などがあり、これらから任意に選ばれる。このうち、耐熱性に優れ、かつフェルト製作の取扱い上優れているのは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ホモポリマー、ＰＴＦＥとパーフルオロプロピレンとのコポリマー、ＰＴＦＥとパーフルオロアルコキシエチレンとのコポリマー、あるいはこれらからの一種以上のフッ素系繊維である。このとき本発明の目的とする耐熱性を考慮すれば、上記コポリマーにおけるＰＴＦＥは好ましくは７０モル％以上、より好ましくは８０モル％以上であることが推奨される。

基布を構成する繊維は、代表的には繊維径１０〜４０番手のスパン糸や繊維径２５０〜２５００ｄｔｅｘのマルチフィラメントであり、これを目付６０〜９５０ｇ／ｃｍ^２程度の平織、朱子織、あるいはあや織の１〜２重織にして使用する。

ウェブは、有機耐熱性繊維と玄武岩繊維を混合している。ここで、有機耐熱性繊維は、上記の基布と同じくフッ素系繊維、ポリイミド系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維、アラミド系繊維、ポリベンズアミド系繊維などであり、特にＰＴＦＥホモポリマー、ＰＴＦＥとパーフルオロプロピレンとのコポリマー、ＰＴＦＥとパーフルオロアルコキシエチレンとのコポリマー、あるいはこれらからの一種以上のフッ素系繊維が好ましい。

玄武岩繊維は、玄武岩を溶融状態から繊維化したものである。玄武岩は、火山岩の一種であり、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を４５〜６３重量％、その他、酸化アルミニウム、炭酸鉄、酸化チタン、酸化マグネシウムなどから構成されている。

玄武岩繊維は、耐熱フィルター製作の際によく使用されるガラス繊維（Ｅ−ガラス）やシリカ繊維に比べて、弾性率・耐折れ強度が高いため、製造時（繊維のカーディング、ニードリング）の可紡性が良好であり、フェルトを作成することが容易である。

ウェブにおける有機耐熱性繊維と玄武岩繊維は、それぞれ繊維径が２〜１８μｍ程度で、これを繊維長３８〜１００ｍｍ程度に切断して用いる。両者の混合比は、有機耐熱性繊維と玄武岩繊維を９５：５〜５０：５０（重量比）、好ましくは９０：１０〜６０：４０（重量比）とする。この範囲外でも、それなりの混合効果はみられるが、一般に有機耐熱性繊維を９５重量％より多く（すなわち、玄武岩繊維を５重量％より少く）すると、玄武岩繊維の効果が充分発揮されず、耐熱性における向上が少なく、逆に有機耐熱性繊維を５０重量％より少く（すなわち、玄武岩繊維を５０重量％より多く）すると、機械的強度が充分でないことがある。

玄武岩繊維は可紡性が良好であり、一般にガラス繊維（Ｅ−ガラス）やシリカ繊維を有機繊維と混紡してウェブを作成する場合、ガラス繊維やシリカ繊維が３０％以上混紡すると極端に可紡性が落ちフェルトの作成が困難になるが、玄武岩繊維では７０％程度までなら問題なく作成できる。

ウェブは、上記基布の片面に載せた二層構造、あるいは基布の両面に載せた三層構造にする。フェルト材からバグフィルターにする場合、集塵するのは繊維集合体層であり、この目的のためには二層構造で充分に目的は達せられるが、バグフィルターとして強度を高くして変形を少なくし、高圧空気による払い落しの振動に対して強くするには、三層構造とする意義がある。この際、集塵する面の繊維集合体層は、繊維径の小さいものを選んで集塵効果を上げ、その反対側は、通気性確保とリテーナーとの接触摩耗を軽減するために、大きな径のものを使用した三層構造形態とするのが好ましい。ウェブ層は、厚さを１．２〜１０ｍｍにして、目付は５０〜４００ｇ／ｍ^２程度であり、ニードリングにより絡ませて積層させ一体化する。ニードルパンチ法による絡合処理は、総植毛本数２００〜１０００万本／ｍ^２程度で基布とウェブ層を一体化させる。基布とバットが一体化されたフェルトの目付は通常５００〜１０００ｇ／ｍ^２である。

本発明のフェルトは、耐熱性に優れており、焼却炉やボイラなどの高温ガス中のダストを捕集するバグフィルターに好適である。特に、フェルトのウェブ部において有機耐熱繊維に玄武岩繊維を配合したことの利点は、有機耐熱繊維単独のウェブに比べて耐熱性を向上させ、高温に晒されたときの形状の安定を保つ効果をもつ。さらに玄武岩繊維は、耐熱性の点でシリカ繊維やガラス繊維と同程度であるが、耐屈曲性および耐アルカリ性において、シリカ繊維やガラス繊維と比べて優れている点において有利である。

また玄武岩繊維は、耐アルカリ性においてシリカ繊維やガラス繊維より優れていることも有利な点である。焼却炉に用いるバグフィルターでは、ガス中の酸性成分に対処するために石灰を散布することがあり、この場合、焼却炉の運転を停止して冷却させたとき、石灰が付着した状態に放置される。このようなバグフィルターがアルカリ性条件下に置かれると玄武岩繊維では劣化が少なく有利である。

〔フェルト試料の調製〕
繊維径４４０ｄｔｅｘのマルチフィラメントで目付約１００ｇ／ｃｍ^２のＰＴＦＥ製平織〔レンジングプラスチックス（ＬＥＮＺＩＮＧ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ ＫＧ）社（オーストリア）製、「プロフィレン（ＰＲＯＦＩＬＥＮ）」（商品名）〕を基布として、その片面に繊維径３．３ｄｔｅｘのＰＴＦＥ繊維〔東レ（株）製、「トヨフロン」（商品名）〕と繊維径９μｍの玄武岩繊維〔スダゴダ（ＳＵＤＡＧＯＤＡ）社（ロシア）製〕、６μｍのＥ−ガラス繊維〔ユニチカグラスファイバー（株）製〕、９μｍのシリカ繊維〔ベルケムファイバーマテリアル（ｂｅｌＣｈｅｍ ｆｉｂｅｒ ｍａｔｅｒｉｌａｓ ＧｍｂＨ）社（ドイツ）製〕のそれぞれを７０：３０（重量比）で混合したウェブを載せ、ニードリングして一体化し、約７００ｇ／ｍ^２のニードルフェルトを作成した。

〔切断強度の測定〕
ＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．１２．１に準じて、５ｃｍ幅のフェルトで、定伸長引張応力試験機〔（株）エー・アンド・デイ製、テンシロン万能試験機〕により測定した。

〔屈曲疲労性の測定〕
ＪＩＳ Ｒ３４２０に準じて、ＭＩＴ耐折度試験機〔テスター産業（株）製〕にて横方向の屈曲を繰り返し、残存強度と初めの強度との比較から強度保持率を求めた。

〔耐アルカリ性の測定〕
フェルトの試験片を、次のステップで行った。
１）５％水酸化ナトリウム水溶液に２０分浸した。
２）絞り機（マングル）により水溶液ピックアップ率１８０％〜２００％に絞った。
３）２００℃の乾燥機に３時間放置した。
４）恒温恒湿室（２０℃、６５％）に２０時間放置した。
５）水洗、脱水した後、２４時間以上恒温恒湿室（２０℃、６５％）に放置した。
６）強伸度試験（経方向のみの残存強度保持率）を行った。
７）上記第４ステップまで終了した試料の一部について、再度第１〜６ステップを行った。

〔測定結果〕
結果を表１に示す。

玄武岩を混合したフェルトは、切断強度においてＥ−ガラス繊維やシリカ繊維と比べて同程度、あるいはやや高い強度であった。屈曲疲労性および耐アルカリ性においては、Ｅ−ガラス繊維やシリカ繊維と比べて明らかに優位であった。

本発明のニードルフェルト、並びにこれを用いたバグフィルターは、耐熱性、屈曲疲労性および耐アルカリ性において優れており、高温かつ機械的に苛酷な条件下での使用に適するものであり、産業上有用である。

Claims (5)

1. 基布の片面もしくは両面に有機耐熱性繊維と玄武岩繊維を含むウェブを配置し、ニードリングして一体化されてなることを特徴とするニードルフェルト。
2. 前記ウェブは、有機耐熱性繊維と玄武岩繊維が９５：５〜５０：５０（重量比）で混合されていることを特徴とする請求項１に記載のニードルフェルト。
3. 前記有機耐熱性繊維は、フッ素系繊維、ポリイミド系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維、アラミド系繊維、ポリベンズアミド繊維から選ばれる一種以上であることを特徴とする請求項１に記載のニードルフェルト。
4. 前記有機耐熱性繊維は、ポリテトラフルオロエチレンを主成分とするフッ素系繊維であることを特徴とする請求項１に記載のニードルフェルト。
5. 請求項１に記載のニードルフェルトを用いることを特徴とするバグフィルター。