JP2011005860A - フィルター材 - Google Patents

Abstract

【課題】ダスト捕集効率に優れ、かつ、機械的強度が高いフィルター材およびそれからなるバグフィルターを提供すること。
【解決手段】ポリフェニレンサルファイド繊維を含むフィルター材において、下記の（１）および／または（２）を満足することを特徴とするフィルター材により、；（１）少なくとも２層のウェブを含み、エアー流入面側のウェブ１が、繊維径１５μｍ以下の耐熱性繊維を５０ｗｔ％以上含み、かつ、エアー排出面側のウェブ３が、繊維径２０μｍ以上の耐熱性繊維を５０ｗｔ％以上含む；（２）繊度が１〜３ｄｔｅｘの範囲内にあるポリフェニレンサルファイド短繊維と、繊度が２〜４ｄｔｅｘの範囲内にあるフッ素系繊維の短繊維を含むウェブを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中の汚染物、例えば粉塵を捕集して除去し、空気を清浄にする機能を有するフィルター材に関する。本発明のフィルター材は、特にゴミ焼却炉、石炭ボイラー、あるいは金属溶鉱炉などから排出される高温の排ガスを濾過するための集塵用濾布および該濾布を縫製したバグフィルターとして好適に用いられる。

空気を清浄化するフィルター材には、内部濾過用フィルター材と表面濾過用フィルター材とがあり、集塵機では表面濾過用フィルター材が用いられる。表面濾過とは、ダストをフィルター材表面で捕集してダスト層をフィルター材表面に形成させ、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空気圧によってフィルター材表面からダスト層を除去し、再びフィルター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。

ゴミ焼却炉、石炭ボイラー、あるいは金属溶鉱炉などから排出される高温の排ガスを濾過するためのフィルター材を構成する繊維としては、耐熱性および耐薬品性に優れたポリフェニレンサルファイド（以下ＰＰＳと略す）繊維、メタ系アラミド繊維、フッ素系繊維、ポリイミド繊維などを用いた不織布からなるフィルター材が用いられてきた。中でもＰＰＳ繊維は、優れた耐加水分解性、耐酸性および耐アルカリ性を有していることから、石炭ボイラーの集塵用バグフィルターとして広く用いられている。

ところで、環境規制は厳しくなる時流にあり、特に米国において制定される動きにあるＰＭ２．５規制が日本でも適用される可能性がある。このような流れを受けて、より高いダスト捕集効率で、より高温下での寸法安定性に優れたフィルターが要望されている。従来用いられている電気集塵機やサイクロン方式では、このような時流に追随できず、不織布製フィルターの更なる高機能化が要望されている。

さらに、これらのフィルター材においては、ゴミ焼却炉などにおける使用において、高温排ガスやその排ガス中に含まれる薬品などによる化学的な劣化と、これに加え、排ガス濾過時の圧力損失や逆洗時のパルスジェットに起因する、リテーナーとの摩耗や屈曲疲労等の物理的な劣化が同時に進行する。したがって、バグフィルターに用いられるフィルター材には、上述した耐熱性、耐薬品性、耐加水分解性に加え、耐摩耗性などの機械的強度が要求される。

特許文献１では、単繊維繊度が１．８ｄ（２．０ｄｔｅｘ）以下のＰＰＳ繊維を表面層に配置した濾過布が提案されている。この方法では確かに、ダスト剥離性能、およびダスト集塵性能は良好であるものの、高温下での剛性、および耐摩耗性が十分でないために、使用時において、物理的な濾布の劣化が進行し、破損が生じるなどの問題があった。

また、特許文献２では、短繊維からなるフッ素繊維製フェルトであって、該短繊維が上層部と下層部とで繊維径が異なる繊維で構成されたバグフィルター用濾布が提案されている。この発明は、細い繊維からなる層を上流側に配し、太い繊維を下流側に配することで、圧力損失の増加がゆるやかになり長寿命化がなされるといった濾布を提供しているものの、フッ素繊維は比較的剛性が低いため、特に高温下での剛性が低くなってしまう懸念がある。またフッ素繊維は耐摩耗性が十分でないために、使用時において、物理的な劣化により、破損が生じるなどの問題があった。

また、特許文献３では、極細繊維層とフェルト基材層とをニードルパンチ処理して一体化し、極細化可能繊維の分布を表面から裏面に向かって漸減させ、次に高圧水流パンチによって極細化可能繊維を分割して極細化させるようなフィルターが提案されている。この方法では確かに、フェルト表層の極細繊維によってダスト捕集効率を高くすることができるが、加工工程が多くなってしまうため加工コストが高くなってしまうという問題がある。

また、特許文献４では、フィルターの機械的強度を高くするために、例えばポリテトラフルオロエチレン繊維およびＰＰＳ繊維からなるラップと、ＰＰＳ繊維製の織布と、ガラス繊維製の織布とを、この順序で積層し、一体化した耐熱性濾布が提案されている。この方法ではガラス繊維製の織布を積層することで機械的強度の向上を狙っているが、ガラス繊維はアルカリ薬品に対する耐性が低いため、ＰＰＳ繊維の持つ耐薬品性を活かした耐熱性濾布を提供することはできない問題や、湿熱処理（オートクレーブ処理）時の強度劣化が非常に大きいという問題がある。

特許文献５では、例えばＰＰＳ繊維およびポリイミド、ポリアミドイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス繊維のいずれか一種以上の繊維と混綿された高濾過性バグフィルター用濾布が提案されている。しかしながらこの発明は、１８０℃乾熱収縮率が３％以上のＰＰＳ繊維を用いるものであり、ＰＰＳ繊維を用いた不織布製フィルターの寸法安定性を改善したものではない。また、ＰＰＳ繊維と他の繊維を混合する際には、混合ムラが発生しやすいという問題があった。

特許文献６では、耐熱性を有する基材の表面にフッ素繊維を交絡させる濾布が提案されている。この方法では確かに、ダスト剥離性能、および濾布内部への粒子の浸透を防ぎ、集塵装置稼働時の圧力損失を抑える点では良好である。しかしながら、初期状態での通気度が低く、初期の圧力損失が高くなることから濾布の短寿命化につながり、また排気ガスの処理能力が大幅に低下するという問題がある。さらにまた、耐熱性を有する基材のフェルトを作成後に、ポリテトラフルオロエチレンのステープルファイバーからなるウェブを積層し、交絡処理するという複数の加工工程が必要となる問題がある。さらにまた、積層したポリテトラフルオロエチレンのステープルファイバーからなるウェブ層が、バグフィルターとして使用中の衝撃で剥離する問題がある。

特開平１０−１６５７２９号公報 特開平９−０７５６３７号公報 特公平７−１６５７０号公報 特開２０００−３３４２２８号公報 特開２０００−１４０５３０号公報 特開２００２−２０４９０９号公報

発明の開示
本発明は、かかる技術的背景に鑑み、ダスト捕集効率に優れ、ダスト払い落とし後の圧力損失の上昇が少なく、かつ、機械的強度が高いフィルター材を提供せんとするものである。

また本発明は、ダスト捕集効率に優れ、高温下での熱寸法安定性に優れ、かつ、地合が均一で緻密なフィルター材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、本発明は、「１．ポリフェニレンサルファイド繊維からなるフィルター材であって、下記の（１）および（２）を満足することを特徴とするフィルター材；（１）少なくとも２層のウェブを含み、エアー流入面側のウェブが、繊維径１５μｍ以下のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含み、かつ、エアー排出面側のウェブが、繊維径２０μｍ以上のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含む；
（２）エアー流入面側のウェブが、繊維径が９〜１５μｍのＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含む。」
「２．ＰＰＳ繊維からなる骨材の両面にウェブを積層した、少なくとも３層構造からなる上記のフィルター材。」
「３．骨材がＰＰＳ繊維の織物からなる上記のフィルター材。」
「「４．骨材を構成するＰＰＳ繊維が、総繊度が１００〜１０００ｄｔｅｘの範囲内にあるポリフェニレンサルファイドの紡績糸である上記いずれかに記載のフィルター材。」
「５．ポリフェニレンサルファイド繊維のヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である、上記いずれかに記載のフィルター材。」

「６．上記のいずれかに記載のフィルター材を袋状に縫製したバグフィルター。」からなる。

本発明によれば、ダスト捕集効率に優れ、ダスト払い落とし後の圧力損失の上昇が少なく、かつ、機械的強度に優れたフィルター材とすることができる。

本発明にかかるフィルター材の分解断面図の一例である。 本発明にかかるフィルター材の大気塵捕集効率測定装置の概略図である。 本発明にかかるフィルター材のダスト払い落とし後の圧力損失測定装置の概略図である。 本発明にかかるフィルター材の風速１ｍ／分における大気塵捕集効率の測定結果である。 本発明にかかるフィルター材の風速２ｍ／分におけるダスト払い落とし後の圧力損失の測定結果である。

発明者らは、フィルター材について、鋭意検討し、耐熱性繊維であるポリフェニレンサルファイド繊維からなるフィルター材であって、下記の（１）および（２）を満足するフィルター材が優れた特性を有することを究明したものである；
（１）少なくとも２層のウェブを含み、エアー流入面側のウェブが、繊維径１５μｍ以下のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含み、かつ、エアー排出面側のウェブが、繊維径２０μｍ以上のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含む；
（２）エアー流入面側のウェブが、繊維径が９〜１５μｍのＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含む。

すなわち、本発明は、ポリフェニレンサルファイド繊維からなるフィルター材であって、少なくとも２層のウェブを含み、エアー流入面側のウェブが、繊維径１５μｍ以下のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含み、かつ、エアー排出面側のウェブが、繊維径２０μｍ以上のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含み、および、エアー流入面側のウェブが、繊維径が９〜１５μｍのＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含むフィルター材である。

以下に、本発明を説明する。

本発明で用いられるポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと略す）繊維とは、その構成単位の９０％以上が−（Ｃ_６Ｈ_４−Ｓ）−で表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。ＰＰＳ繊維を使用することにより、耐熱性、耐薬品性および耐加水分解性に優れたフィルター材を得ることができる。

本発明のＰＰＳ繊維からなるフィルター材は、少なくとも２層のウェブを含み、エアー流入面側のウェブが、繊維径１５μｍ以下のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含み、かつ、エアー排出面側のウェブが、繊維径２０μｍ以上のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含むことが重要である。エアー流入面側のウェブにおいて、繊維径１５μｍより大きいＰＰＳ繊維の含有量が５０ｗｔ％を越える場合、緻密性が損なわれるため、フィルター性能であるダスト捕集効率が低下する傾向となるので好ましくない。さらに、エアー排出面側のウェブにおいて、繊維径２０μｍ未満のＰＰＳ繊維の含有量が５０ｗｔ％より多い場合、ウェブのみからなるフィルター材においては、フィルター材の機械的強度が低下する傾向になるため好ましくない。

本発明において、エアー流入面とは、表面濾過用フィルター材において、ダストが含まれたエアーが最初にフィルター材と接触する面のことを示す。すなわち、ダストをフィルター材表面で捕集しダスト層を形成させる面のことを表す。また、その反対側の面、すなわち、ダストが除去されたエアーが排出される面のことをエアー排出面と定義する。

本発明のフィルター材は、エアー排出面側のウェブが、繊維径２０μｍ以上のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含んでいるウェブで構成されていることから、寸法安定性や引張強力などの機械的強度に優れたフィルター材が得られる。ウェブを交絡させて得られた不織布は、空隙部分が均一に分散されており、織物に比べて濾過特性に優れているためフィルター材として好ましく使用される。しかしながら、細い繊維のみのウェブからなる不織布では引張強力や寸法安定性が低く、機械的強度が十分でなく好ましくない。

フィルター材を構成するＰＰＳ繊維の構成としては、ダスト捕集効率と圧力損失と機械的強度とのバランスから、エアー流入面側のウェブは、繊維径が９〜１５μｍのＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含むことが重要である。また、エアー排出面側のウェブは、繊維径が２０〜４０μｍのＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含むことが好ましい。エアー流入面側のウェブを形成するＰＰＳ繊維として、９〜１５μｍの繊維径のＰＰＳ繊維以外のＰＰＳ繊維を混ぜる場合、繊維径が１５μｍを超え４０μｍ以下のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以下の範囲で含むことが好ましい。エアー排出面側のウェブを形成するＰＰＳ繊維として、２０〜４０μｍの繊維径のＰＰＳ繊維以外の繊維を混ぜる場合、繊維径が９μｍ以上２０μｍ未満のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以下の範囲で含むことが好ましい。

また、上述のエアー流入面側のウェブを形成するＰＰＳ繊維として、繊維径が１０μｍ以下のＰＰＳ繊維を２０ｗｔ％以上含んでいることが、さらに高いダスト捕集効率を得られることから、好ましい。繊維径が９μｍ以上１０μｍ以下のＰＰＳ繊維を２０ｗｔ％以上含むことが、より好ましい。

ＰＰＳ繊維以外の耐熱性繊維としては、フッ素系繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、ポリイミド繊維、炭素繊維およびガラス繊維から選ばれる繊維が例示される。

本発明に用いるＰＰＳ繊維の製造方法は、フェニレンサルファイドポリマーをその融点以上の温度に加熱して溶融紡糸して繊維状とした後、加熱スチーム中または湯浴中を通過して延伸し、捲縮を付与して得ることができる。ＰＰＳの短繊維の場合は、さらに所望の長さに切断して得ることができる。延伸工程においては、緊張状態で延伸するよりも弛緩状態で延伸した方が工程通過性は安定して糸切れなどの発生が少なくて好ましい。そのため、通常は、弛緩状態で延伸が行われるが、その場合、ＰＰＳ繊維のヤング率は低くなる。本発明では、延伸工程において緊張熱処理を実施することで、ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のＰＰＳ繊維を製造することができる。ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のＰＰＳ繊維を用いると、フィルター材の寸法安定性が向上するので、特に好適に用いることができる。特に、バグフィルターとして用いた場合、パルスジェットによる逆洗時の衝撃や、フィルター材の表面に堆積したダストの自重による応力に対して、寸法安定性が向上するので好ましい。

本発明のフィルター材の製造方法は、例えば、エアー流入面側のウェブとして、繊維径１５μｍ以下のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含むウェブを作成し、さらに、エアー排出面側のウェブとして、繊維径２０μｍ以上のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含むウェブを作成し、しかる後に両者を絡合して一体化する方法を好適に用いることができる。ウェブを作成する方法としては、例えば、ＰＰＳ繊維の短繊維をカードマシンに通してウェブとする方法を好適に得ることができる。また、ウェブを絡合して一体化する方法としては、ニードルパンチ、またはウォータージェットパンチが好ましい。

ここで一般的に知られているニードルパンチ工程を説明する。まず原綿を一定の方向に引きそろえる為に無数の針の付いた回転ドラム、シリンダーの中に投入し、繊維を引きそろえ（カード工程）、得られたウェブをクロスラッパーと呼ばれる振り分け装置により、ラチス上に一定の割合で折り重ねていく。最終的に仕上がるフィルター材の目付としては、この時の原綿投入量とライン速度からほぼ決まると言える。原綿投入量が多くライン速度が遅ければ目付は高く、原綿投入量が少なくライン速度が早ければ目付は低くなる傾向である。得られたウェブは、押さえロールによって軽く圧縮をかけラップと呼ばれる状態にしてから、ニードルパンチにより繊維同士を厚み方向で絡合させて、エアー流入面およびエアー排出面のウェブとする。

上述のニードルパンチの針密度としては、フィルター材の強度や見かけ密度、また通気量の点から３００本／ｃｍ^２以上であることが好ましい。針密度は少なすぎると繊維同士の絡合性が弱くフィルター材の強度が低くなってしまい、また見かけ密度も低くなる方向であるので、フィルター材の目が緩い状態になり、ダストの捕集性能が悪くなる可能性があり好ましくない。逆に、針密度が多くなり過ぎた場合、ニードルによって繊維が傷つけられるため、フィルター材の強度が低くなる場合があり好ましくない。またフィルター材の収縮傾向が強くなるため、見かけ密度が上がってダスト捕集性能は良くなるが、通気量が低くなるため、使用初期の状態から圧力損失が高くなってしまい、短寿命化につながるため好ましくない。

上述のことから、フィルター材の見掛け密度としては適宜ニードルパンチ条件を調整して、０．１〜１．５ｇ／ｃｍ^３の範囲にすることが好ましく、さらには０．１〜０．６ｇ／ｃｍ^３の範囲にすることが好ましい。０．１ｇ／ｃｍ^３よりも小さいフィルター材は、集塵できないダスト量が多くなるため好ましくない。また、見掛け密度が０．６ｇ／ｃｍ^３よりも大きいフィルター材の場合は、通気量が非常に小さいので、フィルターとして用いた場合の圧力損失の上昇が大きくなりすぎるため好ましくない。また通気量についても、適宜ニードルパンチ条件を調整して、１０〜８０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃの範囲が好ましい。

本発明のフィルター材は、ＰＰＳ繊維からなる織物（以下、骨材もしくはスクリムと呼ぶ）の片面にエアー流入面側のウェブを積層し、もう一方の面にエアー排出面側のウェブを積層した、少なくとも３層構造とすることがさらに好ましい。本発明のフィルター材は、エアー排出面側のウェブに繊維径２０μｍ以上のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含むことにより、このような骨材を含まない、いわゆるスクリムレスの構成でも、十分な機械的強度を有するが、３層構造とすることにより、さらに寸法安定性、引張強力、耐摩耗性等の機械的強度に優れ、かつ、ダスト捕集効率に優れたフィルター材を得ることが可能となる。また、フィルター材をバグフィルターとして用いる場合に、リテーナーとの接触によるフィルター材の摩耗を軽減することができる。ここで、リテーナーとは、バグフィルターをかぶせて使用する円筒状の骨組みのことであり、一般的には金属で構成されている。濾過圧力や逆洗時のパルスジェットにより、バグフィルターは、リテーナーと接触して摩耗する。３層構造とすることにより、エアー排出面側のウェブが、フィルター材の磨耗を低減する効果を示す。特に、本発明においては、エアー排出面側のウェブに繊維径２０μｍ以上のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含むことにより、リテーナーとの接触によるフィルター材の摩耗を大きく軽減することができるので好ましい。

骨材は、機械的強度を保持する役割を担うため、３５０〜９００Ｎ／５ｃｍの範囲内の引張強度を有するものが好適に用いられる。

本発明において、骨材を構成する繊維は、耐熱性を有するものであればよく、ＰＰＳ繊維を用いることができる。機械的強度が高いことからＰＰＳ繊維が最も好ましい。

骨材を構成する繊維としては、紡績糸またはマルチフィラメントを用いることが好ましい。特に、紡績糸は、ウェブとの絡合性が良く、繊維の表面積が多くなるため、フィルター材のダスト捕集効率が良くなる点でより好適である。

骨材を構成する繊維の繊度としては、適度な強度を有しているものであれば特に限定するものではないが、繊度が太すぎると織条件によっては骨材の目が詰まりやすい傾向にあり、圧力損失が高くなってしまうため好ましくない。逆に、繊度が細すぎると、織り密度が低くなり通気量は高くなるので圧力損失は低くなる傾向であるが、骨材自身の強度が低下してしまい、フィルター材の機械的強度が低下するため好ましくない。骨材を構成する繊維の総繊度としては１００〜１０００ｄｔｅｘの範囲内にあることが好ましく、さらには３００〜６００ｄｔｅｘの範囲内にあることが好ましい。総繊度が１００ｄｔｅｘ未満になると、骨材の積層による寸法安定性や引張強力の向上効果を十分には得ることができない。また、総繊度が１０００ｄｔｅｘを超えると寸法安定性や引張強力には優れるものの、フィルター材の通気量が低くなる傾向であるため、フィルター性能であるダスト捕集効率は良くなるが初期の圧力損失が高くなるため、バグフィルターとして使用した場合の寿命が短くなってしまうため好ましくない。

特に、ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のＰＰＳの短繊維からなる紡績糸を用いるのが好ましい。ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のＰＰＳ繊維は寸法安定性に優れるので好ましい。

骨材は、フィルター性能である圧力損失に影響しないように目の粗い織り組織にすることが好ましく、一般的な構造としては、平織り、二重織り、三重織り、綾織り、朱子織りなどがある。特に低コストで汎用的な平織りの織物で満足した性能のものが得られるため好ましく用いられる。織り密度としては、経糸密度が、好ましくは１５〜４０本／２．５４ｃｍの範囲内、さらに好ましくは２０〜３０本／２．５４ｃｍの範囲内で、緯糸密度が、好ましくは１０〜３０本／２．５４ｃｍの範囲内、さらに好ましくは１５〜２５本／２．５４ｃｍの範囲内であるものが好ましく使用される。

エアー流入面側ウェブ、骨材、およびエアー排出面側ウェブをこの順に積層した後、絡合により一体化する。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好ましい。絡合強度の上からは、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ダスト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。また、これらの組合せ処理が施されたものが、バランスの良いフィルター材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。

本発明のフィルター材は、ダストが堆積するエアー流入面側のウェブ表面の一部を融着させることにより、さらにダスト剥離性能やダスト捕集効率を高めることができる。ウェブ表面の一部を融着させる方法としては、毛焼処理やミラー加工などの方法を用いることができる。特にダスト捕集効率の高いものが要求される場合は、両面とも処理を施したものが好ましく使用されるが、具体的には、フィルター材のエアー流入面に、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り、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、エアー流入面のウェブ表面の少なくとも一部を融着したり、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、ダスト捕集効率を向上させることができる。

ここで繊維の繊度と繊維直径の換算は、丸断面繊維においては比重を用いて計算するとし、異形断面繊維の場合には、繊維の多角形断面において、断面の重心から多角形の各頂点（内角が鋭角および鈍角いずれも含む）までの距離の平均を繊維直径と定義した。楕円繊維の場合は、長辺と短辺の平均値を繊維直径と定義した。ＰＰＳ繊維の比重は１．３４、フッ素系繊維の比重は２．３０を使用した。

従って繊度が１〜３ｄｔｅｘの範囲内にあるＰＰＳ短繊維の直径は９．７〜１６．９μｍであり、繊度が２〜４ｄｅｔｘの範囲内にあるフッ素系繊維の短繊維の直径は１０．５〜１４．９μｍである。

本発明のフィルター材は、ポリテトラフルオロエチレン微多孔膜をラミネートしたものも、好適に用いることができる。ポリテトラフルオロエチレン微多孔膜をラミネート、すなわち、積層して接着することで、微細なダストの集塵効率がさらに向上して好ましい。ポリテトラフルオロエチレン繊維からなるフィルター材にポリテトラフルオロエチレン微多孔膜をラミネートする場合は、そのポリマーの持つ性質上、接着性がやや悪いという欠点を持つ。本発明のフィルター材はＰＰＳ繊維からなることから、ポリテトラフルオロエチレン繊維のみからなるフィルター材に比較して接着性が向上しており、ラミネートしやすくなるという効果も併せ持つものである。

このようにして得られたフィルター材は、袋状に縫製し、耐熱性の要求されるゴミ焼却炉や石炭ボイラー、もしくは金属溶鉱炉などの排ガスを集塵するバグフィルターとして好適に使用される。この縫製に使用される縫糸としては、織物を構成する繊維と同様に、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く、ＰＰＳ繊維やフッ素系繊維などが適宜使用される。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

なお、フィルター材の各物性の測定方法は以下のとおりである。

［目付］
フィルター材を４００ｍｍ角にカットして、重量からフィルター材の目付を算出した。

［厚み］
フィルター材の厚みを、シックネスダイヤルゲージ（押し圧力２５０ｇ／ｃｍ^２＝０．０００２４５Ｐａ）にて測定した。無作為に６点選んで測定し、平均値を求めた。

［剛軟度］
ＪＩＳ Ｌ １０９６に規定されるガーレ法に基づいて、フィルター材の剛軟度を測定した。フィルター材は長さ６３．５ｍｍ、幅２５．４ｍｍのサイズにカットして表裏一回ずつ測定した。測定試料はｎ＝４で行った。

［破裂強力］
ＪＩＳ Ｌ １０９６に規定される破裂強力法に基づいて、フィルター材の破裂強力を測定した。測定箇所は無作為に５点選んで測定した。

［通気量］
ＪＩＳ Ｌ １０９６に規定されるフラジール形法に基づいて、フィルター材の通気量を測定した。測定箇所は、無作為に６点選んで測定した。

［大気塵捕集効率］
フィルター材のダスト捕集効率を、図２の装置を用いて、大気塵計数法により測定した。すなわち、図２においてフィルター材５（φ１７０ｍｍ）の下流側に設置された送風機８により、フィルター材５に対し、濾過風速１ｍ／ｍｉｎの気流を５分間通気させた後、フィルター材５の上流側の大気塵（粒径：０．３〜５μｍ）個数Ａをリオン社製パーティクルカウンター（上流）４によって測定し、同時にフィルター材５の下流側の大気塵（粒径：０．３〜５μｍ）個数Ｂを同社製パーティクルカウンター（下流）６によって測定した。測定試料はｎ＝３で行った。得られた測定結果から、次式によって捕集効率（％）を求めた。

（１−（Ｂ／Ａ））×１００
式中、Ａ：上流側大気塵個数
Ｂ：下流側大気塵個数
大気塵捕集効率の判定基準は、粒径１μｍ以下のダスト捕集効率が５０％以上を○（良い）、４５％以上５０％未満を△（やや良い）、４５％未満を×（悪い）とした。
［圧力損失］
大気塵捕集効率測定時の、フィルター材５による圧力損失を、マノメーター７で読みとった。
［ダスト払い落とし後の圧力損失］
図３の装置により、ダスト払い落とし後の圧力損失の測定をした。すなわち、図３においてフィルター材５（φ１７０ｍｍ）の下流側に設置された真空ポンプ１２と流量計１０により、フィルター材５に対し、濾過風速２．０ｍ／ｍｉｎの気流を与えた。ＪＩＳ１０種ダストをダスト供給機１４とダスト分散機１５でダスト濃度２０ｇ／ｍ^３に調整したダストをフィルター材５（濾過面積１００ｃｍ^２）のエアー流入面側に付加した。デジタルマノメーター１３で測定した圧力損失が１００ｍｍＨ_２Ｏ（９８０Ｐａ）まで上昇する毎に、フィルター材５の下流にあるパルスジェット負荷機９により、パルスジェット圧力３ｋｇｆ／ｃｍ^２（２９４ｋＰａ）、０．１ｓｅｃの条件でパルスジェットを１５５回打ち、パルスジェット付加直後の圧力損失をデジタルマノメーター１３で連続モニターリングした。

ダスト払い落とし後の圧力損失の判定基準は、経過時間３０ｈｒ時点の圧力損失が７ｍｍＨ_２Ｏ（６９Ｐａ）未満を○（良い）、７ｍｍＨ_２Ｏ（６９Ｐａ）以上８ｍｍＨ_２Ｏ（７８Ｐａ）以下を△（やや良い）、８ｍｍＨ_２Ｏ（７８Ｐａ）よりも高い場合を×（悪い）とした。
［総合判定］
大気塵捕集効率およびダスト払い落とし後の圧力損失の判定基準において、２項目中で×（悪い）の判定が１つでもある場合は総合判定を×（悪い）とし、２項目中で○（良い）と△（やや良い）の場合は総合判定を○（良い）とした。
［フィルター材強度］
ＪＩＳ Ｌ １０９６に規定されるストリップ法に基づいて、フィルター材の引張強度を測定した。試料サイズは、２００ｍｍ×５０ｍｍであり、引っ張り速度は１００ｍｍ／ｍｉｎ、チャック間隔は１００ｍｍで測定した。測定値は、試料のタテ方向（繊維の配向と垂直な方向で、スクリムを含む試料の場合にはスクリムのタテ方向と同一方向）における１次強度の値である。
［耐熱性（耐蒸熱性）］
下記条件にて試料の処理を実施し、試料のタテ方向（繊維の配向と垂直な方向で、スクリムを含む試料の場合にはスクリムのタテ方向と同一方向）における１次強度の保持率を求めた。一次強度の保持率は以下の式で求めた。
一次強度の保持率（％）＝Ａ／Ｂ×１００
Ａ；オートクレーブ処理を実施した後の試料の一次強度
Ｂ；オートクレーブ処理を実施していない試料の一次強度
オートクレーブの処理条件はオートクレーブ装置（日東オートクレーブ社製）を用いて、設定温度１６０℃、表示圧力６．５ｋｇｆ／ｃｍ^２（６３７ｋＰａ）で、２００時間実施した。
［寸法安定性］
試料を３００ｍｍ（タテ）×５０ｍｍ（ヨコ）のサイズにカットし、試料のタテ方向と鉛直方向とが同一方向となるように、９．８Ｎの荷重を鉛直方向に吊した状態で、２４０℃の雰囲気下に１時間保持した。該熱処理を実施した後の、試料のタテ方向の伸び（クリープ）を測定した。クリープを求める式は以下の通りであり、クリープは絶対値がゼロに近いほど、寸法安定性が良い。
クリープ（％）＝（（熱処理後の試料の長さ）−３００）×１００／３００
［地合］
試料を光に透かして、地合の均一性、およびピンホールの有無を目視判定し、○（良い）、△（やや良い）、×（悪い）の３段階で評価した。
（実施例１）
繊度３．０ｄｔｅｘ（繊維径１７μｍ）、カット長７６ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製“トルコン（Ｒ）”Ｓ１０１−３．０Ｔ７６ｍｍ）を用い、単糸番手２０ｓ、合糸本数２本の紡績糸（総繊度６００ｄｔｅｘ）を得た。これを平織りとし、経糸密度２６本／２．５４ｃｍ、緯糸密度１８本／２．５４ｃｍのＰＰＳ紡績糸平織物を得た。この織物を骨材として、その片面に、繊度２．２ｄｔｅｘ（繊維径１４．５μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製“トルコン（Ｒ）”Ｓ１０１−２．２Ｔ５１ｍｍ）と、繊度１．０ｄｔｅｘ（繊維径９．７μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製“トルコン（Ｒ）”Ｓ１０１−１．０Ｔ５１ｍｍ）を重量比５０：５０で混綿した短繊維をオープナー、カーディング処理した後、刺針密度５０本/ｃｍ^２で仮ニードルパンチして得たウェブを１９４ｇ／ｍ^２の目付で積層した。このウェブが、エアー流入面の濾過層を形成する。織物のもう一方の面に、繊度７．８ｄｔｅｘ（繊維径２７．２μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製“トルコン（Ｒ）”Ｓ１０１−７．８Ｔ５１ｍｍ）１００％をオープナー、カーディング処理した後、刺針密度５０本/ｃｍ^２で仮ニードルパンチして得たウェブを２２０ｇ／ｍ^２の目付で積層した。このウェブが、エアー排出面の濾過層を形成する。さらにニードルパンチ加工により織物（骨材）と上述のウェブとを交絡させ、目付が５４４ｇ／ｍ^２、総刺針密度が３００本／ｃｍ^２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表１と図４、５に示した。なお、ここで得られたフィルター材は、ニードルパンチ処理により収縮して理論上より目付が高くなっている傾向がみられた。
（実施例２）
エアー流入面側のウェブを構成する繊維として、繊度１．０ｄｔｅｘ（繊維径９．７μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維と、繊度２．２ｄｔｅｘ（繊維径１４．５μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維、さらには、繊度７．８ｄｔｅｘ（繊維径２７．２μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維を、３０：３０：４０で混合して用いた。さらにエアー排出面側のウェブを構成する繊維として、繊度２．２ｄｔｅｘ、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維と、繊度７．８ｄｔｅｘ、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維とを５０：５０で混合して用いた。それら以外は、実施例１と同様の方法でフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表１と図４、５に示した。
（実施例３）
エアー流入面側のウェブを構成する繊維として、繊度１．０ｄｔｅｘ（繊維径９．７μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維と、繊度２．２ｄｔｅｘ（繊維径１４．５μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維とを、２０：８０で混合して用いる以外は、実施例１と同様の方法でフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表１と図４、５に示した。
（実施例４）（参考例）
繊度２．２ｄｔｅｘ（繊維径１４．５μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製“トルコン（Ｒ）”Ｓ１０１−２．２Ｔ５１ｍｍ）と、繊度３．３ｄｔｅｘ（繊維径１３．５μｍ）、カット長７０ｍｍのＰＴＦＥ短繊維（東レ・ファインケミカル（株）製“トヨフロン（Ｒ）”Ｔ２０１−３．３Ｔ７０ｍｍ）をそれぞれ重量比５０：５０で混綿した短繊維をオープナー、カーディング処理した後、刺針密度４０本／ｃｍ^２で仮ニードルパンチして、エアー流入面の濾過層を形成するウェブ２１０ｇ／ｍ^２を得た。それ
以外は、実施例１と同様の方法でフィルター材を製布し、目付５３３ｇ／ｍ^２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表１と図４、５に示した。
（実施例５）
繊度２．２ｄｔｅｘ（繊維径１４．５μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製“トルコン（Ｒ）”Ｓ１０１−２．２Ｔ５１ｍｍ）１００％の短繊維をオープナー、カーディング処理した後、刺針密度４０本／ｃｍ^２で仮ニードルパンチして、エアー流入面の濾過層を形成するウェブ２２０ｇ／ｍ^２を得た。それ以外は、エアー排出面の濾過層を繊度７．８ｄｔｅｘ（東レ（株）製“トルコン（Ｒ）”Ｓ１０１−７．８Ｔ５１ｍｍ）を用いることも含めて、実施例１と同様の方法でフィルター材を製布し、目付が４９４ｇ／ｍ^２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表１と図４、５に示した。
（実施例６）（参考例）
溶融紡糸法により得られたＰＰＳ繊維を、その延伸工程において緊張熱処理を実施して製造することで、ヤング率が２８ｃＮ／ｄｔｅｘ、繊度が２．２ｄｔｅｘ（繊維径１４．５μｍ）、カット長７６ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製トルコン（Ｒ））を得た。このＰＰＳ短繊維と、エマルジョン紡糸法で得られた、繊度が３．３ｄｔｅｘ（繊維径１３．５μｍ）、カット長７０ｍｍのポリテトラフルオロエチレンの短繊維（東レ（株）製ＴＯＹＯＦＬＯＮ（Ｒ））とを重量比で５０：５０にオープナーで混合し、カードマシンに通してシート状のウェブとする。スクリムとして、ヤング率が２８ｃＮ／ｄｔｅｘ、繊度が２．２ｄｔｅｘ、カット長７６ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製トルコン（Ｒ））を、単糸番手２０ｓ、合糸本数２本の紡績糸（総繊度６００ｄｔｅｘ）とし、平織りの織物（＃２８１８、タテ糸密度：２８本／２．５４ｃｍ、ヨコ糸密度：１８本／２．５４ｃｍ）として用いた。これらのウェブ／スクリム／ウェブをこの順に積層し、針本数４００本／ｃｍ^２でニードルパンチ処理をしてフェルトを得た。このフェルトに、鉄ロール製の熱プレスロールマシンを用いて１００℃、クリアランス１．０ｍｍでプレス処理を実施して、目付７１５ｇ／ｍ^２、厚み１．４２ｍｍのフィルター材を得た。

得られたフィルター材は、地合も均一で、ピンホールが少なく、ＰＰＳ繊維とポリテトラフルオロエチレン繊維の混合も均一な不織布であった。
（実施例７）（参考例）
シート状のウェブに用いるＰＰＳ短繊維とポリテトラフルオロエチレンの短繊維とを重量比で７５：２５にオープナーで混合する以外は、実施例６と同様の方法で目付７０３ｇ／ｍ^２、厚み１．５８ｍｍのフィルター材を得た。得られたフィルター材は、地合も均一で、ピンホールが少なく、ＰＰＳ繊維とポリテトラフルオロエチレン繊維の混合も均一な不織布であった。
（実施例８）（参考例）
シート状のウェブに用いるポリテトラフルオロエチレンの短繊維として、繊度が２．７ｄｔｅｘ（繊維径１２．２μｍ）、カット長が６０ｍｍのＬｅｎｎｚｉｎｇ社製ＰＲＯＦＩＬＥＮ（Ｒ）、タイプ８０３／６０を用い、さらにシート状のウェブに用いるＰＰＳ短繊維とポリテトラフルオロエチレンの短繊維とを重量比で２５：７５にオープナーで混合して作成した。さらにスクリムとしてラステックス（Ｒ）スクリム（ゴアテックス製、ＰＴＦＥスリットヤーン糸４００Ｄ使い、２０本／２．５４ｃｍの織密度を有する平織り織物、目付７０ｇ／ｍ^２）を用いた以外は、実施例６と同様の方法で目付７２２ｇ／ｍ^２、厚み１．２９ｍｍのフィルター材を得た。得られたフィルター材は地合も均一で、ピンホールが少なく、ＰＰＳ繊維とポリテトラフルオロエチレン繊維の混合も均一な不織布であったが、表面の毛羽が若干目立つものであった。
（実施例９）
骨材を用いずエアー流入面の濾過層およびエアー排出面の濾過層の２層構造とした以外は、実施例１と同様の方法でフィルター材を製布し、目付４０８ｇ／ｍ^２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表２と図４、図５に示した。
（実施例１０） （参考例）
骨材を用いずエアー流入面の濾過層およびエアー排出面の濾過層の２層構造とした以外は、実施例４と同様の方法でフィルター材を製布し、目付４１３ｇ／ｍ^２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表２と図４、図５に示した。
（比較例１）
繊度２．２ｄｔｅｘ（繊維径１４．５μｍ）、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製“トルコン（Ｒ）”Ｓ１０１−２．２Ｔ５１ｍｍ）１００％の短繊維をオープナー、カーディング処理した後、刺針密度４０本／ｃｍ^２で仮ニードルパンチして、エアー流入面およびエアー排出面の濾過層を形成するウェブをそれぞれ目付２２０ｇ／ｍ^２、および２２０ｇ／ｍ^２で得た。それ以外は、実施例１と同様の方法でフィルター材を製布し、目付が５７１ｇ／ｍ^２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表３と図４、５に示した。
（比較例２）
繊度７．８ｄｔｅｘ、カット長５１ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製“トルコン（Ｒ）”Ｓ１０１−７．８Ｔ５１ｍｍ）１００％の短繊維をオープナー、カーディング処理した後、刺針密度４０本／ｃｍ^２で仮ニードルパンチして、エアー流入面およびエアー排出面の濾過層を形成するウェブをそれぞれ目付２２５ｇ／ｍ^２、および２２８ｇ／ｍ^２で得た。それ以外は、実施例１と同様の方法でフィルター材を製布し、目付が５９４ｇ／ｍ^２のフィルター材を得た。得られたフィルター材の性能を表３と図４、５に示した。
（比較例３）
溶融紡糸法により得られたＰＰＳ繊維を、その延伸工程において弛緩熱処理を実施して製造することで、ヤング率が１９ｃＮ／ｄｔｅｘ、繊度が７．８ｄｔｅｘ（繊維径２７．７μｍ）、カット長７６ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製トルコン（Ｒ））を得た。このＰＰＳ短繊維をオープナーおよびカードマシンに通してシート状のウェブとする。スクリムとして、ヤング率が１９ｃＮ／ｄｔｅｘであるＰＰＳ短繊維（東レ（株）製トルコン（Ｒ）、繊度は２．２ｄｔｅｘ、カット長７６ｍｍ）を単糸番手２０ｓ、合糸本数２本の紡績糸（総繊度６００ｄｔｅｘ）とし、平織りの織物（＃２８１８、タテ糸密度：２８本／２．５４ｃｍ、ヨコ糸密度：１８本／２．５４ｃｍ）として用いた。これらのウェブ／スクリム／ウェブをこの順に積層し、針本数４００本／ｃｍ^２でニードルパンチ処理をしてフェルトを得た。このフェルトに、鉄ロール製の熱プレスロールマシンを用いて１００℃、クリアランス１．０ｍｍでプレス処理を実施して、目付５５１ｇ／ｍ^２、厚み１．５２ｍｍのフィルター材を得た。

得られたフィルター材は、地合こそ均一なものの、ニードルパンチの針穴の後が見られる不織布であった。
（比較例４）
シート状のウェブとしてエマルジョン紡糸法で得られた、繊度７．４ｄｔｅｘ、カット長７０ｍｍのポリテトラフルオロエチレンの短繊維（東レ（株）製ＴＯＹＯＦＬＯＮ（Ｒ））を用い、さらにスクリムとしてラステックス（Ｒ）スクリム（ゴアテックス製、ＰＴＦＥスリットヤーン糸４００Ｄ使い、２０本／２．５４ｃｍの織密度を有する平織り織物、目付７０ｇ／ｍ^２）を用いた以外は、比較例２と同様の方法で目付６３０ｇ／ｍ^２、厚み１．２５ｍｍのフィルター材を得た。

得られたフィルター材は、地合こそ均一なものの、ニードルパンチの針穴の後が見られる不織布であった。
（比較例５）
シート状のウェブとして、繊度２．２ｄｔｅｘ、カット長５１ｍｍのポリエチレンテレフタレートの短繊維（東レ（株）製テトロン（Ｒ））を用い、スクリムを用いない以外は、比較例１と同様の方法で目付５５８ｇ／ｍ^２、厚み１．５３ｍｍのフィルター材を得た。

得られたフィルター材は、地合こそ均一なものの、ニードルパンチの針穴の後が見られる不織布であった。
（比較例６）
溶融紡糸法により得られたＰＰＳ繊維を、その延伸工程において弛緩熱処理を実施して製造することで、ヤング率が１９ｃＮ／ｄｔｅｘ、繊度２．２ｄｔｅｘ、カット長７６ｍｍのＰＰＳ短繊維（東レ（株）製トルコン（Ｒ））を得た。このＰＰＳ短繊維をオープナーおよびカードマシンに通してシート状のウェブとする。スクリムを用いないで比較例２と同様の方法で目付５１２ｇ／ｍ^２、厚み１．９６ｍｍのフィルター材を得た。

得られたフィルター材は、地合が若干不均一な不織布であった。

表１〜３、図４、５の評価結果から、実施例１〜３、実施例５のフィルター材は、比較例１、２のフィルター材に比べて、ダストの捕集効率が高く、破裂強力やガーレ剛軟度が高く、かつ、ダスト払い落とし後の圧力損失の上昇も緩やかであることがわかる。フィルター材が機械的強度に優れているため、ダスト払い落とし時の応力やリテーナーとの磨耗に対して強いこと、および、ダストの払い落としをしながら連続使用しても、圧力損失が高くならないことから、フィルターの長寿命化を図ることが可能である。

本発明によれば、ポリフェニレンサルファイド繊維からなるフィルター材であって、少なくとも２層のウェブを含み、エアー流入面側のウェブが、繊維径１５μｍ以下のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含み、かつ、エアー排出面側のウェブが、繊維径２０μｍ以上のＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含むもの、および、エアー流入面側のウェブが、繊維径が９〜１５μｍのＰＰＳ繊維を５０ｗｔ％以上含む構成であるので、ダスト捕集効率に優れ、ダスト払い落とし後の圧力損失の上昇が少なく、かつ、機械的強度に優れたフィルター材とすることができる。

また、本発明のバグフィルターは、上記のフィルター材からなるので、排ガス中に含まれるダストの捕集効率に優れ、かつ、リテーナーとの耐摩耗性や破裂強力、剛軟度、寸法安定性などの機械強度が高く優れるため、フィルターの長寿命化が図れる。

本発明のフィルター材およびバグフィルターは、特にゴミ焼却炉、石炭ボイラー、あるいは金属溶鉱炉などから排出される高温の排ガスを濾過するための集塵用濾布およびそれからなるバグフィルターとして好適に用いられる。

１：エアー流入面の濾過層を形成するウェブ
２：耐熱性繊維からなる織物（骨材）
３：エアー排出面の濾過層を形成するウェブ
４：パーティクルカウンター（上流）
５：フィルター材
６：パーティクルカウンター（下流）
７：マノメーター
８：送風機
９：パルスジェット負荷機
１０：流量計
１１：ダスト捕集フィルター
１２：真空ポンプ
１３：デジタルマノメーター
１４：ダスト供給機
１５：ダスト分散機
１６：払い落としダスト捕集部
１７：大気塵エアー
１８：大気塵が除去されたエアー
１９：計量ダスト
２０：ダストが含まれたエアー
２１：ダストが除去されたエアー

Claims (3)

1. ポリフェニレンサルファイド繊維を含むフィルター材であって、下記の（１）および／または（２）を満足することを特徴とするフィルター材；
   （１）少なくとも２層のウェブを含み、エアー流入面側のウェブが、繊維径１５μｍ以下の耐熱性繊維を５０ｗｔ％以上含み、かつ、エアー排出面側のウェブが、繊維径２０μｍ以上の耐熱性繊維を５０ｗｔ％以上含む；
   （２）繊度が１〜３ｄｔｅｘの範囲内にあるポリフェニレンサルファイド短繊維と、繊度が２〜４ｄｔｅｘの範囲内にあるフッ素系繊維の短繊維を含むウェブを含む。
2. 耐熱性繊維からなる骨材の両面にウェブを積層した、少なくとも３層構造からなる、請求項１に記載のフィルター材。
3. 請求項１または２に記載のフィルター材を袋状に縫製したバグフィルター。

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