JP2007083163A

JP2007083163A - 焼却システム用成形フィルタ及びその製造方法

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Publication number: JP2007083163A
Application number: JP2005275080A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Saito; 嘉一斉藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-04-05

Abstract

【課題】本発明は焼却システムにおける集塵装置に使用することができる成形フィルタに関し、所期の耐熱性を確保しつつ高い濾過効率を得ることができるようにすることを目的とする。
【解決手段】無機繊維の織布よる成る基布層１２と、基布層１２の片面におけるポリテトラフルオロエチレン(PTFE) 繊維やポリフェニレンサルファイド(PPS)繊維等の有機耐熱繊維より成る濾過層１４とにより濾布１０を構成し、濾布１０における少なくとも濾過層１４をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂及びポリイミド樹脂にて含浸固化し、プリーツ成形する。プリーツ成形後に濾過層側におけるプリーツ形状のコーナー部１０Ａを石英系の無機硬化剤を塗布し、硬化させることにより補強する。
【選択図】図１

Description

この発明は焼却システムにおける集塵装置に使用することができ、所期の耐熱性を確保しつつ高い濾過効率を得ることができる成形フィルタに関するものである。

焼却システムにおける集塵装置はこれまでバグフィルタが主として使用されてきた。この種の集塵装置では、バグフィルタに１６０−２００℃といった高温の燃焼ガスを通過せしめる。従って、バグフィルタとしては高温時の耐熱性に加え、寸法安定性が要求され、基布としてガラス繊維のような耐熱性を持ちかつ高温の形態安定性に優れた無機繊維を採用し、この無機繊維基布にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)繊維やポリフェニレンサルファイド(PPS)繊維のような耐熱性でかつ濾過性に優れた有機繊維をニードルパンチなどにより植設することにより濾過層を形成したものが提案されている（特許文献１）。
特開２００４−１６０３８１号公報

焼却システムにおける集塵装置として濾過性能の向上が要求されることはもとよりであり、そのため、バグフィルタとして濾過面積の増大が必要であり、そのため長尺化により対処してきたが、これは既に限界に達しており、焼却システムにおける集塵装置として耐熱性及び形態安定性は確保しつつ、より一層の濾過能率を増大しうる新規な構造のフィルタが希求されている。他方、濾過能率向上の手段としてはプリーツ等の折り畳み構造として単位体積あたりの濾過面積の増大を図ることはこれまで周知慣用の手段であったが、焼却システムのような高温環境化で耐熱性及び耐久性を確保しつつ所期の濾過性能を得ることができるものはこれまでなかった。この発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、焼却システムにおける集塵装置として適した新規な構造の成形フィルタを提供することを目的とする。

この発明によれば、無機繊維の織布等よる成る基布層と、基布層の片面におけるポリテトラフルオロエチレン(PTFE) 繊維やポリフェニレンサルファイド(PPS)繊維等の有機耐熱繊維より成る濾過層とにより濾布を構成し、濾布における少なくとも濾過層を耐熱性熱硬化樹脂にて含浸固化することによりプリーツ形状などの所定形状に成形された成形フィルタが提供される。

この発明によれば、無機繊維の織布などよる成る基布層の片面に有機耐熱繊維より成る濾過層を形成して成る濾布を準備し、前記濾布における少なくとも濾過層の部位にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の耐熱性及び濾過性に優れた熱硬化樹脂を含浸させ、熱硬化樹脂を含浸させた濾布を所定形状に付与しつつ所定温度に加熱し熱硬化樹脂を硬化させること濾布をプリーツ形状などの所定形状に成形するようにした成形フィルタの製造方法が提供される。

好ましくは、プリーツ形状などの成形部におけるコーナー部分は無機材料のコーティングにより硬化されている。

基布をガラス繊維などの無機繊維として構成すると共に、基布に植設されるPTFE 繊維やPPS繊維等の有機耐熱繊維よりなる濾材に熱硬化樹脂により含浸させ、プリーツ成形時の熱成形時に硬化させ、必要に応じプリーツ形状などの成形部におけるコーナー部分を硬化させたことにより高温時の寸法安定性を維持しつつ所期の濾過性能を実現することができる上、ダストの払い落としのための逆洗操作においてもプリーツ形状が崩れることがない。

この発明になる成形フィルタは無機繊維よる成る基布層と、基布層の片面における有機耐熱繊維より成る濾過層とにより濾布を構成し、濾布における少なくとも濾過層を耐熱性熱硬化樹脂にて含浸固化されることにより所定形状に成形される。基布層に採用する無機繊維としてはガラス繊維やセラミック繊維やカーボン繊維や玄武岩繊維のような高温時の寸法安定性に優れたものが好ましく、また、これらの無機繊維を織製することにより織布（無機繊維と有機繊維の交撚及び交織も含む）することが高温時の形態安定性の観点からより好ましい。

濾布を構成する有機耐熱性繊維としてはポリテトラフルオロエチレン(PTFE) 繊維やポリフェニレンサルファイド(PPS)繊維やｍアラミド繊維やポリイミド繊維やポリフルオロカーボン繊維を挙げることができる。これらの有機耐熱性繊維は無機繊維基布に植設一体化され、濾布層を形成せしめられる。植設一体化の技術としては周知のニードルパンチを採用することができる。即ち、有機耐熱繊維は所定ステープル長の有機耐熱繊維ウエブとされ、有機耐熱繊維ウエブは基布となる無機繊維織布上に積層されニードルパンチによって織布としての基布に交絡一体化せしめられる。

無機繊維基布に有機耐熱繊維層を形成してなる濾布は少なくとも有機耐熱繊維層の部分において耐熱性熱硬化樹脂にて含浸される。耐熱性熱硬化樹脂としてはポリイミド系樹脂が好適であり、含浸方法としてはポリイミド系樹脂の分散液を濾布における有機耐熱繊維層に塗布若しくは浸漬し、乾燥させることで水分を飛ばす方法を採用することができる。ポリイミド系樹脂はプリーツ成形などの熱成形時に熱硬化せしめられ、これにより濾布のプリーツ形状（凹凸形状）を維持することができる。含浸熱硬化樹脂の含浸時にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂などの耐熱性の樹脂を適量混合することができる。周知のように濾材中にPTFEを混入させることにより硫黄酸化物(SOx)成分の効果的な排出対策となる。

少なくとも有機耐熱繊維層の部分に熱硬化樹脂を含浸させた濾布は、プリーツ成形等の熱成形工程により凹凸形状を付される。プリーツ成形のため濾布はプリーツ加工機を通される。プリーツ加工の温度としては１５０〜１８０℃の範囲であり、プリーツ加工時の高温により濾布における少なくとも有機耐熱繊維層の部分に含浸された熱硬化樹脂が硬化され、熱成形形状（プリーツ形状）が熱固定される。

好ましくはプリーツ成形などの熱成形後の濾布はコーナー部に無機硬化剤を塗布し、２００℃といった温度で処理することができる。これにより、コーナー部が硬化され、濾布の曲折形状（プリーツ形状）の保持性を高めることができる。無機材料のコーティング方法としはゾル−ゲル法による石英硬化方式を採用することができる。即ち、この方式ではシラン化合物を溶剤中で加水分解することでゲル状とし、これを要硬化部に塗布乾燥することにより焼結固化され、石英ガラスとされる。無機材料のコーティングをすることで高温でのフィルタ強度（形状維持機能）を極限まで高めることができる。即ち、焼却システムにおける集塵装置ではダストの払い落としのため内側からの高圧空気流により逆洗を行うが、この際にコーナー部の強度が必要であり、焼却システムにおける集塵装置用としての、この発明の成形フィルタの適合性を高めることができる。また、無機系硬化樹脂の塗布・硬化の代替手段としてコーナー部に金属線を挿入するなどの機械的な手段を採用することも可能である。

図１はこの発明の成形フィルタの構造の実施形態を模式的に示しており、濾布１０はガラス繊維などの無機繊維よる成る織布として構成された基布層１２と、基布層１２に対してポリテトラフルオロエチレン(PTFE) 等の耐熱有機繊維をニードルパンチにより植毛することにより構成された濾層１４とを備える。少なくとも濾層１４には熱硬化樹脂が含浸され、プリーツ加工により熱硬化樹脂が硬化することにより濾布１０はプリーツ状に成形される。プリーツ形状のコーナー部１０Ａには無機硬化剤がコーティングされ熱処理後に局部的な硬化層１６を形成している。集塵装置内ではプリーツ状の濾材１０は図２に概略的に示すように円環筒状とされ、円環筒形状への成形は濾層１４が内側に位置するようにされる。従って、無機硬化剤をコーティングしたコーナー部１０Ａも内側に位置する。燃焼ガスは外側より半径方向（矢印ａ）にフィルタに導入され、矢印ｂのように中心より取り出される。従って、基布層１２（外側）がダストサイド、濾層１４（内側）がクリーンサイドとなっている。ダストの払い落としのための逆洗操作は内側より矢印ｂの反対方向（破線矢印ｂ´方向）にパルス式空気流を導入することにより行われるが、この発明ではフィルタの内側のコーナー部１０Ａを無機材料のコーティング（図１の部分１６）により硬化しているため、著しく高いコーナー強度が得られるため、繰り返し的に加わるダストの払い落とし動作に対して長期間に亘ってプリーツ形状が損なわれてしまうことがない点で優れている。

縦糸1040DTEX、横糸1040DTEXのガラス繊維を、縦糸密度１４本／センチメートル、横糸密度１０本／センチメートルで製織することによりガラス繊維基布（目付け320g/m²）を得た。このようにして得られた基布に、濾材として単糸2.2 DTEX（平均）で繊維長5.0センチメートルのポリフェニレンサルファイド(PPS)繊維（東洋紡株式会社の製品名プロコン）のウエブ（目付け130g/m²）を積層し、２６０℃でカレンダ掛けすることにより基布に圧着し、ニードルパンチングすることにより目付け４５０g/m²の濾布を得た。

鈴江技研製ポリイミド樹脂混合液（製品名P902）を水と重量比５０：５０にて混合することにより分散液を得て、この分散液を濾布における濾材面に塗布した。160℃で４０〜６０分乾燥させることで、水分の殆どを蒸発せしめた。濾材表面への樹脂固形分の付着量は５０g/m²であった。

ポリイミド樹脂混合液を含浸乾燥させた後の濾材を畑野産業製の平板プリーツ加工機（プリーツ幅1800mm、プリーツ長25mmに通すことによりプリーツ加工を行った。プリーツ加工温度は180℃であった。

また、得られたプリーツの部分にＴＳＲ製石英系無機硬化剤（製品名ガラスモドキ）を塗布（塗布量50g/m²）し、200℃で乾燥することにより、コーナー部を石英ガラスで補強したプリーツ状の成形フィルタを得た。

このようにして得られたフィルタ本数２４０本の集塵機（燃焼ガス温度＝１８０℃）を備えた焼却設備において１２０日間テストしたところ、通常の濾材長＝6000mmルの通常バグフィルタ材製品名（PSG50BP）との比較で１／３の濾長で同等の成績を収めることができた。

縦糸1040DTEX、横糸1040DTEXのガラス繊維を、縦糸密度１４本／センチメートル、横糸密度１０本／センチメートルで製織することによりガラス繊維基布（目付け300g/m²）を得た。このようにして得られた基布に、濾材として単糸2.7DTEX（平均）で繊維長60mmのPTFE繊維（レンチング社（オーストラリア）の製品名プロフィレン）と単糸2.4DTEX（平均）で繊維長50mmのポリイミド繊維（イミテックファイバー社の商品名P84のもの）とを重量比２０：８０で混合したウエブ（目付け150g/m²）を積層し、270℃でカレンダ掛けし、ニードルパンチングすることにより目付け４５０g/m²の濾布を得た。

その後、耐熱性樹脂による含浸処理及びプリーツ加工の条件及びコーナー部の補強処理は実施例１と同様であり、プリーツ状の成形フィルタを得た。

このようにして得られた成形フィルタについては燃焼ガス温度＝１８０℃で１２０日間テストしたところ、実施例１に記載された従来のバグフィルタと比較して１／４の濾長で動向の濾過性能を収めることができた。

図１はこの発明の成形フィルタの構造を模式的に示す図である。図２は集塵装置におけるこの発明の成形フィルタの配置状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１０…濾布
１０…コーナー部
１２…基布層
１４…濾層
１６…熱硬化層

Claims

無機繊維よる成る基布層と、基布層の片面における有機耐熱繊維より成る濾過層とにより濾布を構成し、濾布における少なくとも前記濾過層を耐熱性熱硬化樹脂にて含浸固化することにより所定形状に成形された成形フィルタ。
請求項１に記載の発明において、濾布はプリーツ形状に成形され、濾布のプリーツ形状における曲折部は曲折形状維持手段により部分的に補強されている成形フィルタ。
請求項２に記載の発明において、前記曲折形状維持手段は曲折部における濾材表面にコーティングされた無機材料による局部的硬化部分である成形フィルタ。
無機繊維よる成る基布層の片面に有機耐熱繊維より成る濾過層を形成して成る濾布を準備し、前記濾布における少なくとも濾過層の部位に熱硬化樹脂を含浸させ、熱硬化樹脂を含浸させた濾布を所定形状に保持しつつ所定温度に加熱し熱硬化樹脂を硬化させることにより濾布を所定形状に成形するようにした成形フィルタの製造方法。
無機繊維よる成る基布層の片面に有機耐熱繊維より成る濾過層を形成して成る濾布を準備し、前記濾布における少なくとも濾過層の部位に熱硬化樹脂を含浸させ、熱硬化樹脂を含浸させた濾布を熱硬化樹脂の硬化温度下でプリーツ成形する成形フィルタの製造方法。
請求項５に記載の発明において、プリーツ成形後に濾布のプリーツ形状における曲折部に無機材料をコーティングすることにより局部的硬化処理を行うようにした成形フィルタの製造方法。