JP2010064075A - 集塵用濾布およびバグフィルター - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、排ガス集塵用バグフィルター濾過装置において捕集効率に優れた集塵用濾布およびそれからなるバグフィルターを提供せんとするものである。
【解決手段】本発明の集塵用濾布は、基布とその両側のウェブとで構成される集塵用濾布において、該基布のダスト捕集面側のウェブが０．３〜２．０ｄのＹ字形断面ポリフェニレンサルファイド繊維と円形断面のポリフェニレンサルファイド繊維とを混合して構成されており、かつ該基布の裏面には２．０ｄの丸断面ポリフェニレンサルファイド繊維を用いたウェブを積層して構成されていることを特徴とするものである。また、本発明のバグフィルターは、かかる集塵用濾布で構成されていることを特徴とするものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、捕集性能に優れた濾材として好適に用いられる集塵用濾布およびそれからなるバグフィルター、特に排ガス集塵用バグフィルターに関するものである。

空気を清浄化する濾材には、内部濾過用濾材と表面濾過用濾材とがあり、集塵機では表面濾過用濾材が用いられる。表面濾過とは、ダストを濾材表面で捕集してダスト層を濾材表面に形成させ、そのダスト層によって次々にダストを捕集し、ダスト層がある程度の厚さになったら濾材表面からダスト層を除去し、再び濾材表面にダスト層を形成させる操作を繰り返すものである。

従来から表面濾過用濾材としては、不織布が利用され、ニードルパンチフェルトを加圧加熱（カレンダー）処理して表面を平滑にしたもの、更にはニードルパンチフェルトの表面にシリコーン樹脂やフッ素樹脂を樹脂加工して高剥離性を付与したものが知られている。しかしながら、これまで使用されてきた繊維の横断面が円形であるため、ダストとの接触面積が小さく、捕集できるダストの量が少なくなる問題があった。また、ニードルパンチフェルトの表面に樹脂をラミネートした濾材は、捕集効率が良好で、ダストの払い落とし性にも優れるが、大きな圧力損失を伴う欠点があった。

特開平６−３１０号公報 特開平１０−１６５７２９号公報 特開平９−５７０２６号公報 特開平９−２９０２１号公報 特開平３−２４９２５０号公報 Fortron PPS Fibers for Improved Filtration Felts，Fortron PPS，Hoechst Celanese社，１９９４年 ８月

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、排ガス集塵用バグフィルター濾過装置において捕集効率に優れた集塵用濾布およびそれからなるバグフィルターを提供せんとするものである。

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。すなわち、本発明の集塵用濾布は、基布とその両側のウェブとで構成される集塵用濾布において、該基布のダスト捕集面のウェブが０．３〜２．０ｄのＹ字形断面ポリフェニレンサルファイド繊維と円形断面のポリフェニレンサルファイド繊維とを混綿して構成されており、かつ該基布の裏面には２．０ｄの丸断面ポリフェニレンサルファイド繊維を用いたウェブを積層して構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、圧力損失が小さいにもかかわらず、捕集効率に優れた集塵用濾布を提供することができ、かかる集塵用濾布で構成したバグフィルターは、集塵性に優れた装置を提供することができる。

本発明は、前記課題、つまり捕集効率に優れた集塵用濾布およびそれからなるバグフィルターについて、鋭意検討し、ウェブを０．３〜２．０ｄのＹ字形断面ポリフェニレンサルファイド繊維と円形断面のポリフェニレンサルファイド繊維とを混綿して構成し、かつ該基布の裏面には２．０ｄの丸断面ポリフェニレンサルファイド繊維を用いたウェブを積層して構成してみたところ、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。

本発明で用いられるポリフェニレンサルファイド繊維とは、耐熱性、耐薬品性、耐加水分解性に優れていることで知られている繊維であり、該繊維はその構成単位の９０％以上が−（Ｃ_６Ｈ_４−Ｓ）−で構成されるフェニレンサルファイド構造単位を含有する重合体からなる繊維である。したがって、この繊維を使用すれば、耐熱性、耐薬品性、耐加水分解性に優れた集塵用濾布を得ることができるが、捕集効率まで改善することはできない。そこで本発明では、集塵用濾布のダスト捕集側のウェブを構成する繊維として、０．３〜２．０ｄのＹ字形断面ポリフェニレンサルファイド繊維と円形断面のポリフェニレンサルファイド繊維とを混綿して使用したものであり、これにより圧力損失を心配することなく、大幅に捕集効率を高めることができたものである。

本発明の集塵用濾布は、ダスト捕集側のウェブとして、０．３〜２．０ｄの繊度で、かつ、Ｙ字形断面のポリフェニレンサルファイド繊維と円形断面のポリフェニレンサルファイド繊維とを混綿して存在していることが重要であり、これらの要件がすべて揃った場合に捕集効率を大幅に向上させることができ、圧力損失が低く、なお、かつ耐久性に優れた集塵用濾布を得ることができる。

本発明の集塵用濾布のウェブを構成する繊維としては、０．３〜２．０ｄのＹ字形断面繊維が、捕集効率に優れていてよい。好ましくは該ウェブの表面層をかかる繊度の繊維で構成するのがよい。繊度が５ｄを越えるとフェルト構造が粗いものとなり、また、繊維とダストとの接触面積が小さくなり、繊維表面に付着するダストが少なくなるため捕集性能が低下するので好ましくない。この時、繊度が０．３ｄ以下になると繊維の強力が低くなり、カード通過時や、ニードルパンチ時に繊維が糸切れを起こし、濾布の強力が低くなるので好ましくない。また、ウェブを構成する繊維が円形断面であった場合、ダストとの接触面積が小さくなり捕集性能が低下するので好ましくない。さらにウェブまたは基布を構成する繊維がポリエチレンテレフタレートなどの耐熱性、耐薬品性の低い繊維であった場合、種々の薬品を含む高温の排ガスを濾過する際に、繊維が化学劣化を起こし濾布の強力が著しく低下するので好ましくない。

かかる０．３〜２．０ｄのＹ字形断面ポリフェニレンサルファイド繊維は、混繊または混綿した形で使用するものであり、その場合には捕集効率の上から、好ましくは２５重量％以上、さらに好ましくは５０重量％以上含有させるのがよい。また、カード通過性の面からＹ字形断面のものが使用される。

また、さらに好ましい集塵用濾布としては、該ウェブとして、繊度勾配を有する繊維、つまり表層に向かって小さい繊度の繊維で構成されている形（積層体）であるのが好ましい。もちろん、ここでいう繊度勾配は、混繊、混綿の平均繊度であってもよいが、好ましくは該積層体の各層が均一な繊度を有する繊維で構成されたものであって、その積層層間において繊度勾配を有するものが、特に好ましい効果を発揮する。表層に向かって小さい繊度の繊度勾配を付与することにより、ダストが濾布の表面で捕集されるため、ダストを濾過し始めてから初期にダストのケーキ層が形成され、ダストのケーキ層によるダストの捕集が促進される。これにより更に捕集効率を高めることができる。また、この場合ダストが濾布の内側へ進入しにくくなり、ダストの払い落とし効率が高くなる。これにより、圧力損失の上昇を少なくすることができ、さらに集塵用濾布としての寿命を長くすることができる。

本発明に用いられる芯材である基布を構成する繊維はどんな繊維でも良いが、耐熱性からフッ素系繊維、ＰＰＳ繊維、ポリイミド繊維、ガラス繊維などが良く、ウェブとの絡合性の観点からＰＰＳ繊維が好ましい。かかる基布は、目粗な織物であり、経糸密度が、好ましくは１５〜４０本／ｉｎｃｈ、さらに好ましくは２０〜３０本／ｉｎｃｈで、緯糸密度が、好ましくは１０〜３０本／ｉｎｃｈ、さらに好ましくは１５〜２５本／ｉｎｃｈであるものが使用される。

かかるウェブは、芯材の基布と絡合させるが、かかる絡合手段としては、ニードルパンチおよびウォータージェットパンチから選ばれた少なくとも一方の手段が採用される。絡合強度の上からは、前者のニードルパンチが好ましく採用されるが、要求される圧力損失や捕集性能によってはウォータージェットパンチが好ましい場合があるし、また、これらの組合せ処理が施されたものが、バランス調整されたものを与える場合があるので、適宜選択して採用するのが好ましい。

かかる本発明の集塵用濾布の表面側には、ダスト捕集効率を高めるために、毛焼処理およびロール処理から選ばれた少なくとも一方の処理を施すのが好ましい。特にダスト捕集効率の高いものが要求される場合は、両方の処理を施したものが好ましく使用されるが、具体的には、集塵用濾布の表面側に、バーナー炎あるいは赤外線ヒーターなどによる毛焼き処理を行った後、次いで、熱ロールでプレスするものである。かかる処理をすることによって、濾布表面の繊維の少なくとも一部を溶着したり、目詰めしたり、さらに両方の手段でカレンダー加工することにより、捕集効率を大幅に向上させることができる。

また、本発明のバグフィルターは、かかる集塵用濾布の表面側がダスト捕集面となるように袋状に縫製して形成されるが、ここで使用する縫糸としは、基布を構成する繊維と同じ、耐薬品性、耐熱性を有する繊維素材で構成された糸を使用するのが好ましい。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１
繊度２．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈのポリフェニレンサルファイド短繊維を用い、単糸番手２０ｓ、合糸本数２本の紡績糸を得た。このものを平織りとしポリフェニレンサルファイド紡績糸織物を得た。次いで２２０℃でオーバーフィードを与えつつ４５秒間ヒートセットし、経糸密度２６本／ｉｎｃｈ、緯糸密度１８本／ｉｎｃｈの基布とした。該基布のダスト捕集面に繊度２．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈのＹ字形断面を有するポリフェニレンサルファイド繊維と丸断面を有するポリフェニレンサルファイド繊維とを重量比３０：７０で混綿されたウェブを積層し、該基布の裏面には繊度２．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈの丸断面を有するポリフェニレンサルファイド繊維を用いたウェブを積層し、ニードルパンチングにより該基布と該ウェブとを絡合させてニードルフェルトを得た。さらに、このフェルトにバーナー炎で毛焼き処理を行い、次いで表面温度２００℃の熱ロールにてプレスすることにより目付５５２ｇ／ｍ²、厚み１．７２ｍｍの濾布を得た。

実施例２
Ｙ字形断面を有するポリフェニレンサルファイド繊維と丸断面を有すポリフェニレンサルファイド繊維との重量比を９０：１０に変更した他は実施例１と同一方法、同一条件を採用することにより目付５４３ｇ／ｍ²、厚み１．７７ｍｍの濾布を得た。

実施例３
基布のダスト捕集面に使用するＹ字型断面の繊維を繊度１．５ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈのポリフェニレンサルファイド繊維に変更した他は実施例１と同一方法、同一条件を採用することにより目付５４８ｇ／ｍ² 、厚み１．７６ｍｍの濾布を得た。

比較例１
繊度４ｄ、フィラメント数１００のポリフェニレンサルファイドフィラメントを平織とし、ポリフェニレンサルファイド織物を得た。次いで２２０℃でオーバーフィードを与えつつ４５秒間ヒートセットし、経糸密度２６本／ｉｎｃｈ、緯糸密度２６本／ｉｎｃｈの基布とした。該基布の両面に繊度２．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈの丸断面を有するポリフェニレンサルファイド繊維からなるウェブを積層し、ニードルパンチングにより該基布と該ウェブとを絡合させてニードルフェルトを得た。さらに、このフェルトにバーナー炎で毛焼き処理を行い、次いで表面温度２００℃の熱ロールにてプレスすることにより目付５６８ｇ／ｍ²、厚み１．７１ｍｍの濾布を得た。

比較例２
基布のダスト捕集面に使用するＹ字断面の繊維を繊度６．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈのポリフェニレンサルファイド繊維に変更した他は実施例２と同一方法、同一条件を採用することにより目付５５１ｇ／ｍ²、厚み１．７５ｍｍの濾布を得た。

比較例３
繊度２．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈのポリエチレンテレフタレート短繊維を用い、単糸番手２０ｓ、合糸本数２本の紡績糸を得た。このものを平織りとしポリエチレンテレフタレート紡績糸織物を得た。次いで１２０℃でオーバーフィードを与えつつ４５秒間ヒートセットし、経糸密度２６本／ｉｎｃｈ、緯糸密度１８本／ｉｎｃｈの基布とした。該基布のダスト捕集面に繊度１．５ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈのＹ字形断面を有するポリエチレンテレフタレート繊維と、繊度２．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈの丸断面を有するポリエチレンテレフタレート繊維とを重量比９０：１０で混綿されたウェブを積層し、該基布の裏面には繊度２．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈの丸断面を有するポリエチレンテレフタレート繊維を用いたウェブを積層し、ニードルパンチングにより該基布と該ウェブとを絡合させてニードルフェルトを得た。さらに、このフェルトにバーナー炎で毛焼き処理を行い、次いで表面温度２００℃の熱ロールにてプレスすることにより目付５６１ｇ／ｍ²、厚み１．７１ｍｍの濾布を得た。

比較例４
基布のダスト捕集面に使用するＹ字型断面の繊維を繊度４．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈのポリフェニレンサルファイド繊維に変更した他は実施例２と同一方法、同一条件を採用することにより目付５４８ｇ／ｍ²、厚み１．７６ｍｍの濾布を得た。

実施例１、２及び比較例１で作成した積層体のダスト捕集性能は次の方法により測定した。その結果を表１に示す。

［ダスト捕集性能］
ＪＩＳ１０種ダストを用い、ダスト濃度１２ｇ／ｍ^３、濾過風速１．５ｍ／ｍｉｎで圧力損失が２０ｍｍＡｑ上昇するまで濾過を行い、濾布のダスト補足量（Ａ）および濾布を通過したダスト量（Ｂ）から次式により求めた。

ダスト捕集性能（％）＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）
式中、Ａ：濾布のダスト補足量（ｍｇ）
Ｂ：濾布を通過したダスト量（ｍｇ）

表１からわかるように、実施例１、２のものは、比較例１と比較して捕集効率が良好であった。

実施例１および比較例１の集塵用濾布を、実施例１の繊度２．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈのポリフェニレンサルファイド短繊維を用い、単糸番手２０ｓ、合糸本数２本の紡績糸を用いて袋状に縫製してバグフィルターをつくった。このフィルターは、直径２０ｃｍ、長さ４ｍの袋体であった。これを排ガス用集塵装置に取り付けて実施例１と同一実験をした。

その結果、比較例１の集塵用濾布で作ったバグフィルターは、実施例１のものに比して約３．５倍の濾布通過ダスト量を示した。

さらに、実施例１〜３および比較例１〜４の集塵用濾布を実施例１の繊度２．０ｄ、カット長５１ｍｍ、捲縮数１４個／ｉｎｃｈのポリフェニレンサルファイド短繊維を用い、単糸番手２０ｓ、合糸本数２本の紡績糸を用いて袋状に縫製してバグフィルターをつくった。このフィルターは、直径２０ｃｍ、長さ４ｍの袋体であった。これを排ガス用集塵装置に取り付けて１０００時間連続運転を行い以下の測定を行った。その結果を表２に示す。

（漏れダスト濃度）
１０００時間連続運転を行った後、濾布を通過した総ダスト量（Ａ）および濾布を通過した気体の総流量（Ｂ）から次式により求めた。

漏れダスト濃度（ｍｇ／ｍ^３）＝Ａ／Ｂ
式中、Ａ：濾布を通過した総ダスト量（ｍｇ）
Ｂ：濾布を通過した気体の総流量（ｍ³ ）
（ダスト払い落とし後の圧力損失）
１０００時間連続運転を行った後、３ｋｇ／ｃｍ²の圧力でバグフィルターに付着したダストを払い落とし後、バグフィルターの圧力損失を測定した。なお、圧力損失については、風速１．５ｍ／ｍｉｎで大気を該バグフィルターに通過させ、バグフィルター直後の圧力と大気圧との差圧を山本電気（株）製マノメーターを用いて測定し、圧力損失とした。

（強力保持率）
１０００時間連続運転を行った後の濾布の引張破断強力（Ａ）および、運転前の濾布の引張破断強力（Ｂ）から次式により求めた。なお、引張破断強力については、テンシロン引張試験機を用い、試料幅５０ｍｍ、つかみ間隔１００ｍｍ、引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎで測定した。

強力保持率（％）＝Ａ／Ｂ
式中、Ａ：１０００時間運転後の引張破断強力（ｋｇｆ／５ｃｍ）
Ｂ：運転前の濾布の引張破断強力（ｋｇｆ／５ｃｍ）

表２からわかるように、実施例１〜３の濾布を使用したバグフィルターは、漏れダスト濃度が低く、ダスト払い落とし後の圧力損失が低く、なおかつ１０００時間使用後の強力保持率が高いものであった。

なお、排ガス集塵機の運転条件は以下のとおり。

ダスト濃度：８ｍｇ／ｍ^３
濾過風速 ：１．１ｍ／ｍｉｎ
排ガス温度：１６０℃
排ガス酸素濃度：８．９ｖｏｌ−％
排ガスＨ₂Ｏ濃度：３９．０ｖｏｌ−％
排ガスＳＯｘ濃度：７２ｐｐｍ
排ガスＮＯｘ濃度：１２６ｐｐｍ
排ガスＨＣｌ濃度：１６８ｐｐｍ

Claims (6)

1. 基布とその両側のウェブとで構成される集塵用濾布において、該基布のダスト捕集面のウェブが０．３〜２．０ｄのＹ字形断面ポリフェニレンサルファイド繊維と円形断面のポリフェニレンサルファイド繊維とを混綿して構成されており、かつ該基布の裏面には２．０ｄの丸断面ポリフェニレンサルファイド繊維を用いたウェブを積層して構成されていることを特徴とする集塵用濾布。
2. 該ウェブが、Ｙ字形断面ポリフェニレンサルファイド繊維を２５重量％以上混綿してなるものである請求項１に記載の集塵用濾布。
3. 該ウェブが、毛焼き処理およびロール処理の少なくとも一方の処理がその表面側に施されたものである請求項１または２のいずれかに記載の集塵用濾布。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載された集塵用濾布で構成されていることを特徴とするバグフィルター。
5. 該集塵用濾布の表面側が、ダスト捕集面となるように縫製されてなる請求項４記載のバグフィルター。
6. 該バグフィルターが、ポリフェニレンサルファイド繊維製縫糸で縫製されたものである請求項４または５記載のバグフィルター。