JP2016187767A - 耐熱フィルター用フェルトおよびそれからなるバグフィルター - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、優れたダスト剥離性能とダスト集塵性能、機械強度を有しながら、高温下での剛性、対摩耗性に優れる耐熱フィルター用フェルトを安価(低コスト)に提供する。
【解決手段】本発明は、ポリアリーレンスルフィド繊維からなる耐熱フィルター用フェルトであって、ろ過面となる第1ウェブ層、補強布層、非ろ過面となる第2ウェブ層からなり、前記第1ウェブ層が、第1ウェブ層全体を100重量%として、繊度0.5〜1.2dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%、1.3〜3.0dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%含むことを特徴とし、前記第2ウェブ層が、繊度1.0〜4.0dtexポリアリーレンスルフィド繊維からなり、前記補強布層が剛直非晶量50%以上のポリアリーレンスルフィド繊維からなることを特徴とする、耐熱フィルター用フェルトである。
【選択図】 なし
【解決手段】本発明は、ポリアリーレンスルフィド繊維からなる耐熱フィルター用フェルトであって、ろ過面となる第1ウェブ層、補強布層、非ろ過面となる第2ウェブ層からなり、前記第1ウェブ層が、第1ウェブ層全体を100重量%として、繊度0.5〜1.2dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%、1.3〜3.0dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%含むことを特徴とし、前記第2ウェブ層が、繊度1.0〜4.0dtexポリアリーレンスルフィド繊維からなり、前記補強布層が剛直非晶量50%以上のポリアリーレンスルフィド繊維からなることを特徴とする、耐熱フィルター用フェルトである。
【選択図】 なし
Description
本発明は、生産性を損なうことなく、耐熱性、捕集性、機械強度およびフィルター寿命に優れた、耐熱フィルター用フェルトおよびそれからなるバグフィルターに関するものである。
空気を清浄化するフィルター材には、内部ろ過用フィルター材と表面ろ過用フィルター材とがあり、集塵機では表面ろ過用フィルター材が用いられる。表面ろ過とは、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ろ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。
バグフィルターに求められるフィルター性能として、良好なダスト剥離性能、ダスト捕集性能および機械強度が挙げられる。ダスト剥離性能が劣るとバグフィルターがダストにより目詰まりし、集塵機の圧力損失が上昇し問題となる。また、排ガス中の煤塵濃度を低下させるためにダスト捕集性能に優れたバグフィルターが求められている。更に、バグフィルターにおいて、濾布に付着したダストを効率的に離脱させる方法としてパルスジェット方式が採用されることが多い。パルスジェット方式とは、濾布の表面に付着したダストが蓄積しないうちに、濾布に高速の気流を定期的に吹き付けて濾布を振動させ、濾布の表面に付着したダストを払い落とす方式である。このようなパルスジェット方式により、ダストの払い落としは可能となるが、当然ながら、外力として加えられる高速の気流は濾布の機械強度を経時的に低下させやすい。定期的に外力が加えられた際に、濾布の機械強度が不十分な場合、濾布が破断されバグフィルターとしての機能を果たせなくなるという課題がある。
特許文献1には、ダスト捕集層と強度保持層の2層構造とし、PPSをメルトブローした不織布をダスト捕集層に用いたろ過布が提案されている。 特許文献2には、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ろ過布が提案されている。 特許文献3には、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以下の耐熱性繊維からなり、エアー排出面側のウェブが、繊維径20μm以上の耐熱性繊維からなるフィルター材が提案されている。
特許文献1のろ過布は確かに、ダスト剥離性能とダスト集塵性能が良好となるものの、製造にニードルパンチ、メルトブロー、ウォータージェットパンチの各工程が必要となり、特定の設備のみ製造可能となる上に高コストとなる問題があった。また、機械強度の向上については記述がないが、強度保持層を構成する繊維が従来と同様であるため、機械強度が不十分であるという問題があった。
特許文献2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ろ過布の劣化が進行し、破損が生じるなどの問題があった。また、機械強度の向上については記述がないが、強度保持層を構成する繊維が従来と同様であるため、機械強度が不十分であるという問題があった。
特許文献3の方法ではエアー排出面側に太繊維径繊維を用いているため、確かに機械強度、剛性、耐摩耗性は良好となるものの、該太繊維径繊維がエアー流入面側まで絡合するために、十分なダスト剥離性能、ダスト集塵性能が得られないといった問題があった。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決せんとするものであり、優れたダスト剥離性能とダスト集塵性能、および機械強度を有しながら、高温下での剛性、対摩耗性に優れる耐熱フィルター用フェルトを安価(低コスト)に提供するものである。
本発明者らは、上記課題を解決するために検討した結果、次の手段により達成出来ることを見出し、本発明に至った。
本発明の耐熱フィルター用フェルトは、ポリアリーレンスルフィド繊維からなる耐熱フィルター用フェルトであって、ろ過面となる第1ウェブ層、補強布層、非ろ過面となる第2ウェブ層からなり、前記第1ウェブ層が、第1ウェブ層全体を100重量%として、繊度0.5〜1.2dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%、1.3〜3.0dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%含むことを特徴とし、前記第2ウェブ層が、繊度1.0〜4.0dtexポリアリーレンスルフィド繊維からなり、かつ下記式1を満足することを特徴とし、前記補強布層が剛直非晶量50%以上のポリアリーレンスルフィド繊維からなることを特徴とする耐熱フィルター用フェルトである。
X1≦X2- (式1)
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す)
本発明の耐熱フィルター用フェルトの好ましい態様によれば、前記耐熱フィルター用フェルトの見かけ密度を0.20〜0.40g/cm3とすることができるものである。
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す)
本発明の耐熱フィルター用フェルトの好ましい態様によれば、前記耐熱フィルター用フェルトの見かけ密度を0.20〜0.40g/cm3とすることができるものである。
また、本発明のバグフィルターは、前記耐熱フィルター用フェルトを袋状に縫製することによって得られるものである。
本発明によれば、優れたダスト剥離性、ダスト集塵性、機械強度を有しながら、高温下での剛性、対摩耗性に優れる耐熱フィルター用フェルトを安価(低コスト)に提供することができる。
次に、本発明の耐熱フィルター用フェルトについて詳細に説明する。
本発明の耐熱フィルター用フェルトは、ポリアリーレンスルフィド繊維からなる耐熱フィルター用フェルトであって、ろ過面となる第1ウェブ層、補強布層、非ろ過面となる第2ウェブ層からなり、前記第1ウェブ層が、第1ウェブ層全体を100重量%として、繊度0.5〜1.2dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%、1.3〜3.0dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%含むことを特徴とし、前記第2ウェブ層が、繊度1.0〜4.0dtexポリアリーレンスルフィド繊維からなり、かつ下記式1を満足することを特徴とし、前記補強布層が剛直非晶量50%以上のポリアリーレンスルフィド繊維からなることを特徴とする耐熱フィルター用フェルトである。
X1≦X2- (式1)
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す)
本発明で用いられるポリアリーレンスルフィド繊維とは、その構成単位の90%以上がポリアリーレンスルフィド構造単位からなる繊維であり、ポリアリーレンスルフィド構造単位とは、芳香族環と硫黄原子とが結合した構造を繰り返し単位とする構造単位のことである。芳香族環の構造によりポリマーを選択することが可能だが、入手の容易性、曳糸性の観点から、ベンゼンのパラ位に結合したポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)を用いることが好ましい。
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す)
本発明で用いられるポリアリーレンスルフィド繊維とは、その構成単位の90%以上がポリアリーレンスルフィド構造単位からなる繊維であり、ポリアリーレンスルフィド構造単位とは、芳香族環と硫黄原子とが結合した構造を繰り返し単位とする構造単位のことである。芳香族環の構造によりポリマーを選択することが可能だが、入手の容易性、曳糸性の観点から、ベンゼンのパラ位に結合したポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)を用いることが好ましい。
また、PPS樹脂中には、その重合の過程において、メタ−フェニレンサルファイド単位、フェニレンエーテル単位、フェニレンスルホン単位、フェニレンケトン単位、ビフェニレンケトン単位等の構成単位が形成される場合があり、これら構成単位を10%以下含んでいてもよい。
本発明の耐熱フィルター用フェルトは、ろ過面である第1ウェブ層、補強布層、非ろ過面である第2ウェブ層の3層構造からなり、いずれの層も前記ポリアリーレンスルフィド繊維からなるものである。
本発明の耐熱フィルター用フェルトの製造方法は、例えば、第1ウェブ層として、第1ウェブ層全体を100重量%として、繊度0.5〜1.2dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%、1.3〜3.0dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%含むウェブを作成し、補強布と積層した後、第2ウェブ層として、繊度1.0〜4.0dtexポリアリーレンスルフィド繊維からなるウェブを作成し、前記第1ウェブ層と補強布を積層したものに更に積層した後、これら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、耐熱性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用いることができる。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。補強布の作成方法としては、例えば、剛直非晶量50%以上のポリアリーレンスルフィド繊維であって耐熱性の短繊維紡績糸またはマルチフィラメントを織物とする方法を好適に用いることができる。
本発明の効果を得るためには、前記第1ウェブ層が、第1ウェブ層全体を100重量%として、繊度0.5〜1.2dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%、1.3〜3.0dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%含み、前記第2ウェブ層が、繊度1.0〜4.0dtexポリアリーレンスルフィド繊維からなり、かつ下記式1を満足し、前記補強布層が剛直非晶量50%以上のポリアリーレンスルフィド繊維からなることが重要である。
X1≦X2- (式1)
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す)
第1ウェブ層の構成においては、繊度0.5〜1.2dtexの細繊度繊維と、繊度1.3〜3.0dtexの太繊度繊維とを、所定の範囲にて混合して使用することが重要である。
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す)
第1ウェブ層の構成においては、繊度0.5〜1.2dtexの細繊度繊維と、繊度1.3〜3.0dtexの太繊度繊維とを、所定の範囲にて混合して使用することが重要である。
細繊度繊維の繊度は0.5〜1.2dtexである。0.5dtexを下回る場合は、フィルターの圧力損失が高くなり、フィルター寿命が短縮するほか、フェルト加工性が悪くなる。細繊度繊維の繊度の下限は好ましくは0.7dtexであり、更に好ましくは0.8dtexである。1.2dtexを上回る場合は、目的とするダスト剥離性能、ダスト集塵性能が得られない。細繊度繊維の繊度の上限は好ましくは1.1dtexであり、更に好ましくは1.0dtexである。
細繊度繊維の含有率は、第1ウェブ層全体を100重量%として、30〜70重量%である。細繊度繊維の含有率が30重量%を下回る場合には、目的とするダスト剥離性能、ダスト集塵性能が得られない。細繊度繊維の含有率の下限は好ましくは40%であり、より好ましくは45%である。細繊度繊維の含有率が70重量%を上回る場合には、フィルターの圧力損失が高くなり、フィルター寿命が短縮するほか、フェルト加工性が悪くなる。細繊度繊維の含有率の上限は好ましくは60%であり、更に好ましくは55%である。
太繊度繊維の繊度は1.3〜3.0dtexである。太繊度繊維の繊度が1.3dtexを下回る場合は、フェルト加工性が悪くなる。太繊度繊維の繊度の下限は好ましくは1.4dtex、更に好ましくは1.5dtexである。太繊度繊維の繊度が3.0dtexを上回る場合は、目的のダスト剥離性能、ダスト集塵性能が得られない。太繊度繊維の繊度の上限は好ましくは2.8dtexであり、更に好ましくは2.6dtexである。
太繊度繊維の含有率は、第1ウェブ層全体を100重量%として、30〜70重量%である。太繊度繊維の含有率が30重量%を下回る場合には、フェルト加工性が悪くなる。太繊度繊維の含有率の下限は好ましくは35重量%であり、更に好ましくは40重量%である。太繊度繊維の含有率が70重量%を上回る場合には、目的のダスト剥離性能、ダスト集塵性能が得られない。太繊度繊維の含有率の上限は好ましくは60%であり、更に好ましくは55%である。
これら第1ウェブ層においては、目的とする性能を損なわない範囲であれば、その他繊維を混合することも出来るが、耐熱性という観点からは、メタ系アラミド繊維、ポリイミド繊維などが好ましく、その含有率は好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下である。フッ素系繊維は、使用したフィルターを処分する際、焼却処分が不可となるため好ましくない。
第2ウェブ層においては、繊度が1.0〜4.0dtexのポリアリーレンスルフィド繊維からなり、かつ下記式1を満足することが重要である。
X1≦X2- (式1)
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す)
第2ウェブ層は、1.0〜4.0dtexのポリアリーレンスルフィド繊維からなるものである。ポリアリーレンスルフィド繊維の繊度が1.0dtexを下回る場合は、フィルターの圧力損失が高くなり、フィルター寿命が短縮するほか、フェルト加工性が悪くなり、耐摩耗性も悪くなる。ポリアリーレンスルフィド繊維の繊度の下限は、好ましくは1.2dtex、更に好ましくは1.4dtexである。ポリアリーレンスルフィドの繊度が4.0dtexを上回る場合には、目的のダスト剥離性能、ダスト集塵性能が得られない。ポリアリーレンスルフィドの繊度の上限は、好ましくは3.3dtexであり、更に好ましくは2.8dtexである。
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す)
第2ウェブ層は、1.0〜4.0dtexのポリアリーレンスルフィド繊維からなるものである。ポリアリーレンスルフィド繊維の繊度が1.0dtexを下回る場合は、フィルターの圧力損失が高くなり、フィルター寿命が短縮するほか、フェルト加工性が悪くなり、耐摩耗性も悪くなる。ポリアリーレンスルフィド繊維の繊度の下限は、好ましくは1.2dtex、更に好ましくは1.4dtexである。ポリアリーレンスルフィドの繊度が4.0dtexを上回る場合には、目的のダスト剥離性能、ダスト集塵性能が得られない。ポリアリーレンスルフィドの繊度の上限は、好ましくは3.3dtexであり、更に好ましくは2.8dtexである。
第2ウェブ層は、ポリアリーレンスルフィド繊維の繊度が範囲内にあれば、単一繊度の繊維を用いても、異繊度繊維の混合であってもよい。また、目的の効果を損なわない範囲であれば、その他繊維を混合することも出来るが、耐熱性という観点からは、メタ系アラミド繊維、ポリイミド繊維などが好ましく、その含有率は好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下である。フッ素系繊維は、使用したフィルターを処分する際、焼却処分が不可となるため好ましくない。
第2ウェブ層を構成する繊度の範囲は、下記式1を満たすものである。第1ウェブ層の平均繊度X1に対し、第2ウェブ層の平均繊度X2が同等もしくは上回るものである。X2がX1を下回る場合には、目的のダスト剥離性能、ダスト集塵性能が得られず、またフェルトの強度、耐摩耗性といった観点から好ましくない。
X1≦X2- (式1)
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す)
補強布層においては、ポリアリーレンスルフィド繊維を使用することが重要である。そして、剛直非晶量が50%以上であることが重要である。剛直非晶量が50%を下回る場合、補強布層の強度が充分とならず、目的とするフェルト機械強度を得ることが困難である。一方、PPS繊維における内部構造として達成しうる剛直非晶量の上限値は65%であると考えられる。剛直非晶とは、高分子の結晶と可動非晶との中間状態を表し、繊維では、結晶部と同様に強度を発現する要因の一つであり、強度や耐久性等に明確な関係性が見られる。剛直非晶量を増加させることにより、従来原綿との対比において、機械強度に優れた繊維を得ることが可能である。
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す)
補強布層においては、ポリアリーレンスルフィド繊維を使用することが重要である。そして、剛直非晶量が50%以上であることが重要である。剛直非晶量が50%を下回る場合、補強布層の強度が充分とならず、目的とするフェルト機械強度を得ることが困難である。一方、PPS繊維における内部構造として達成しうる剛直非晶量の上限値は65%であると考えられる。剛直非晶とは、高分子の結晶と可動非晶との中間状態を表し、繊維では、結晶部と同様に強度を発現する要因の一つであり、強度や耐久性等に明確な関係性が見られる。剛直非晶量を増加させることにより、従来原綿との対比において、機械強度に優れた繊維を得ることが可能である。
補強布に用いられるポリアリーレンスルフィド繊維において、(111)結晶面方向の結晶子サイズは、5nm以上とすることが好ましく、より好ましくは5.2nm以上であり、更に好ましくは5.4nm以上である。(111)結晶面方向の結晶子サイズが5nm未満では、補強布層の機械強度が十分な値とならず、目的とするフェルト機械強度を得られない可能性がある。一方、PPS繊維における内部構造として達成しうる(111)結晶面方向の結晶子サイズの上限値としては、8nmと考えられる。結晶子サイズを好ましくは8nm以下、より好ましくは7nm以下とすることにより、極端に粘度の高い樹脂を必要とせず、糸切れなどの紡糸性不良の発生を抑えることができ、良質な繊維を得ることができる。
補強布に用いられるポリアリーレンスルフィド繊維を形成するポリアリーレンスルフィド樹脂の重量平均分子量は、50,000以上80,000以下とすることが好ましく、より好ましくは50,500以上、更に好ましくは51,000以上である。また、好ましくは70,000以下であり、より好ましくは60,000以下である。重量平均分子量が50,000未満のポリアリーレンスルフィド樹脂を用いた場合、前記のように、好ましい剛直非晶量や(111)結晶面方向の結晶子サイズとすることが困難となり、補強布層の機械強度が十分な値とならず、目的とするフェルト機械強度が得られない可能性がある。一方、重量平均分子量が80,000を超えるポリアリーレンスルフィド樹脂を用いると、溶融時の粘度が高すぎて、糸切れなど紡糸不良が発生し良質な繊維を得ることが困難となる場合がある。
補強布に用いられるポリアリーレンスルフィド繊維は高強度であることが好ましい。強度の下限は、好ましくは4.2cN/dtex、より好ましくは4.5cN/dtex、更に好ましくは5.0cN/dtexである。
補強布に用いられるポリアリーレンスルフィド繊維の形態としては、短繊維紡績糸またはマルチフィラメントを用いる事が望ましい。特に短繊維紡績糸は、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は好適である。補強布を構成する繊維の繊度としては、特に限定するものではないが、繊度が太すぎると織り条件によっては補強布の目が詰まりやすい傾向にあり、圧力損失が高くなるため好ましくない。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傾向にあるが、補強布としての強度が低下する傾向にあり、フェルト全体の機械的強度が低下するため好ましくない。
補強布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、より好ましくは300〜600dtexの範囲内にあることが好ましい。総繊度が100dtex未満の場合には、寸法安定性や引張強度の向上効果を十分に得られない場合がある。また、総繊度が1000dtexを上回る場合には、寸法安定性や引張強度に優れるものの、フェルトの通気量が低下する傾向となるため、フィルターとしての寿命が短縮される可能性がある。
補強布の形態としては、フィルターとして用いた場合の圧力損失を軽減する観点からは、目の粗い織物であることが好ましく、その織り密度としては、経糸密度が、好ましくは15〜40本/2.54cmの範囲内であり、より好ましくは20〜35本/2.54cmの範囲内で、緯糸密度が、好ましくは10〜30本/2.54cmの範囲内であり、更に好ましくは15〜25本/2.54cmの範囲内である。補強布の織り組織としては平織り、二重織り、三重織り、綾織り、朱子織りなどがあるが、特に低コストで汎用的な平織りの織物で満足した性能が得られるため、好ましく用いられる。
本発明の耐熱フィルター用フェルトの通気度は、5cc/cm2/s以上とすることが好ましい。通気度が5cc/cm2/sを下回る場合には、フィルターとして用いた場合に圧力損失が高くなり、フィルターの寿命を短縮することとなる可能性がある。通気度の下限は好ましくは6cc/cm2/sであり、より好ましくは7cc/cm2/sである。
本発明の耐熱フィルター用フェルトの見かけ密度は、0.20〜0.40g/cm3であることが好ましい。見かけ密度が0.20を下回る場合には、フェルト内の繊維間の空隙が大きくなりすぎ、フェルト内にダストが侵入しやすくなる傾向があり、フィルター寿命が短縮される可能性がある。見かけ密度の下限はより好ましくは0.22g/cm3であり、更に好ましくは0.24g/cm3である。見かけ密度が0.40を上回る場合には、フェルト内の繊維間に空隙がなくなる傾向にあり、圧力損失が大きくなるため寿命が短縮される可能性がある。見かけ密度の上限はより好ましくは0.38g/cm3であり、更に好ましくは0.36g/cm3である。
耐熱フィルター用フェルトの見かけ密度は、フェルトの目付や、ニードルパンチの場合はニードリング本数や針の番手を、ウォータージェットパンチの場合は水流の圧力やノズル径を、またカレンダー加工を施す場合にはカレンダー圧力や回数といったフェルトの製造条件を当業者が選択することで適宜調整が可能である。
本発明の耐熱フィルター用フェルトの目付は、前記特徴を満たす範囲であれば特に限定されるものではないが、400〜800g/m2の範囲とすることが好ましく、より好ましくは500〜700g/m2の範囲である。フェルトの目付が400g/m2を下回る場合には、フェルトの強度が低くなる傾向にある。フェルトの目付が800g/m2を上回る場合には、フェルトの圧力損失が高くなり、フィルターとしての使用に適さない。
耐熱フィルター用フェルトの目付は、フェルト加工機のラインスピードに対する、繊維原料の投入量によって主に調整可能であり、その他フェルト加工条件によっても当業者が適宜調整可能である。
本発明の耐熱フィルター用フェルトは、ダストが堆積する第1ウェブ層側のウェブ表面の一部を融着させることにより、更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、毛焼き処理やミラー加工などの方法を用いることができる。具体的には、耐熱フィルター用フェルトの第1ウェブ層に、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、第1ウェブ層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。
このようにして得られた耐熱フィルター用フェルトは、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、耐熱性、耐薬品性を有する繊維素材で構成された糸を使用することが好ましく、なかでもポリアリーレンスルフィド繊維を用いることが好ましい。
以下、実施例により本発明を更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。
耐熱フィルター用フェルトを構成する繊維物性の測定方法は、以下の通りである。
<剛直非晶量(%)>
通常の示差走査熱量測定(DSC)から得られた融解熱量(ΔHm)と冷結晶化熱量(ΔHc)、温度変調DSCから得られた比熱差(ΔCp)を用いて、式(2)(3)により、結晶化度(Xc)および可動非晶量(Xma)を求めた。さらに式(4)より剛直非晶の割合(Xra)を算出した。
Xc(%)=(ΔHm−ΔHc)/ΔHm0×100 (2)
Xma(%)=ΔCp/ΔCp0×100 (3)
Xra(%)=100−(Xc+Xma) (4)
ここで、
ΔHm0:完全結晶PPSの融解熱量(146.2J/g)
ΔCp0:完全非晶PPSのTg前後での比熱差(0.2699J/g℃) 。
通常の示差走査熱量測定(DSC)から得られた融解熱量(ΔHm)と冷結晶化熱量(ΔHc)、温度変調DSCから得られた比熱差(ΔCp)を用いて、式(2)(3)により、結晶化度(Xc)および可動非晶量(Xma)を求めた。さらに式(4)より剛直非晶の割合(Xra)を算出した。
Xc(%)=(ΔHm−ΔHc)/ΔHm0×100 (2)
Xma(%)=ΔCp/ΔCp0×100 (3)
Xra(%)=100−(Xc+Xma) (4)
ここで、
ΔHm0:完全結晶PPSの融解熱量(146.2J/g)
ΔCp0:完全非晶PPSのTg前後での比熱差(0.2699J/g℃) 。
<(111)結晶面方向の結晶子サイズ(nm)>
長さ4cmに切断した繊維の試料を20mg秤量し、試料の繊維軸を揃えて束ね、広角X線回析法(透過法)で測定した。測定条件を以下に示す。
X線発生装置:理学電機社製4036A2型
X線源:CuKα線(Niフィルター使用)
出力:40kV−20mA
ゴニオメーター:理学電機社製2155D型
スリット:2mmφ−1° −1°
検出器:シンチレーションカウンター
アタッチメント:理学電機社製 繊維試料台
計数記録装置:理学電機社製RAD−C型
スキャン方式:2θ−θステップスキャン
測定範囲(2θ):5〜60°
測定ステップ(2θ):0.05°
計数時間:2秒
スキャン方式:βステップスキャン
回析ピーク:2θ=20°
測定範囲(2θ):90〜270°
測定ステップ(2θ):0.5°
計数時間:2秒 。
長さ4cmに切断した繊維の試料を20mg秤量し、試料の繊維軸を揃えて束ね、広角X線回析法(透過法)で測定した。測定条件を以下に示す。
X線発生装置:理学電機社製4036A2型
X線源:CuKα線(Niフィルター使用)
出力:40kV−20mA
ゴニオメーター:理学電機社製2155D型
スリット:2mmφ−1° −1°
検出器:シンチレーションカウンター
アタッチメント:理学電機社製 繊維試料台
計数記録装置:理学電機社製RAD−C型
スキャン方式:2θ−θステップスキャン
測定範囲(2θ):5〜60°
測定ステップ(2θ):0.05°
計数時間:2秒
スキャン方式:βステップスキャン
回析ピーク:2θ=20°
測定範囲(2θ):90〜270°
測定ステップ(2θ):0.5°
計数時間:2秒 。
広角X線回析の測定結果から、以下の式を用いて結晶子サイズを算出した。
結晶子サイズ(Anm)=λ/βcosθ
ここで、
λ=0.15418nm
β=(βe2−βo2)1/2
βe:回析ピークの半値幅
βo:半値幅の補正値(0.6°)
である。
結晶子サイズ(Anm)=λ/βcosθ
ここで、
λ=0.15418nm
β=(βe2−βo2)1/2
βe:回析ピークの半値幅
βo:半値幅の補正値(0.6°)
である。
また、耐熱フィルター用フェルトの各物性の測定方法は以下の通りである。
<目付け(g/m2)>
JIS−L1085(1998年)の方法により、20cm×20cmの試料を3枚作成、重量を測定し、その平均値をm2あたりの質量として求めた。
JIS−L1085(1998年)の方法により、20cm×20cmの試料を3枚作成、重量を測定し、その平均値をm2あたりの質量として求めた。
<厚み(mm)>
フェルトの厚みを、シックネスダイヤルゲージ(押し圧力250g/cm2=0.000245Pa)にて無作為に10点測定し、その平均値として算出した。
フェルトの厚みを、シックネスダイヤルゲージ(押し圧力250g/cm2=0.000245Pa)にて無作為に10点測定し、その平均値として算出した。
<密度(g/cm3)>
上記目付、厚みから算出した。
上記目付、厚みから算出した。
<強度(N/5cm)、伸度(%)>
JIS−L1085(1998年)の方法により、定速伸張型引張試験機にて、フェルトの試験片5サンプルの平均値として、タテ方向、ヨコ方向それぞれ算出した。
JIS−L1085(1998年)の方法により、定速伸張型引張試験機にて、フェルトの試験片5サンプルの平均値として、タテ方向、ヨコ方向それぞれ算出した。
<通気度(cc/cm2/s)>
JIS−L1096(2010年)A法(フラジール形法)により、無作為に10点測定し、その平均値として算出した。
JIS−L1096(2010年)A法(フラジール形法)により、無作為に10点測定し、その平均値として算出した。
<出口ダスト濃度(mg/m3)>
VDI−3926(2006年)の方法により、エージング後の最終30回におけるフィルターを通過したダスト量と、その通気量から出口ダスト濃度を算出した。
VDI−3926(2006年)の方法により、エージング後の最終30回におけるフィルターを通過したダスト量と、その通気量から出口ダスト濃度を算出した。
<循環時間(s)>
VDI−3926(2006年)の方法により、エージング後の最終30回におけるパルス照射時間の積算時間により求めた。
VDI−3926(2006年)の方法により、エージング後の最終30回におけるパルス照射時間の積算時間により求めた。
(実施例1)
繊度2.2dtex、カット長51mm、剛直非晶量60.7%、(111)結晶面方向の結晶子サイズ5.3nmのPPS短繊維(東レ(株)“トルコン(R)”S391−2.2T51mm)を用い、単糸番手20s、合糸本数2本の紡績糸(以下、20s/2)と、単糸番手7sの紡績糸(以下7s/1)を得た。これら紡績糸のうち、20s/2を経糸に、7s/1を緯糸にして平織りとし、経糸密度30本・2.54/cm、緯糸密度18本/2.54cmのPPS紡績糸平織物を得た。この織物を補強布とした。
繊度2.2dtex、カット長51mm、剛直非晶量60.7%、(111)結晶面方向の結晶子サイズ5.3nmのPPS短繊維(東レ(株)“トルコン(R)”S391−2.2T51mm)を用い、単糸番手20s、合糸本数2本の紡績糸(以下、20s/2)と、単糸番手7sの紡績糸(以下7s/1)を得た。これら紡績糸のうち、20s/2を経糸に、7s/1を緯糸にして平織りとし、経糸密度30本・2.54/cm、緯糸密度18本/2.54cmのPPS紡績糸平織物を得た。この織物を補強布とした。
織物の片面に、繊度1.0dtex、カット長51mmのPPS短繊維(東レ(株)“トルコン(R)”S301−1T51mm)と、繊度2.2dtex、カット長51mmのPPS短繊維(東レ(株)“トルコン(R)”S371−2.2T51mm)とを重量比50:50で混面した短繊維をオープナー、カーディング処理した後、クロスラッパーにて目付約220g/m2としたウェブを積層した後、刺針密度100本/cm2にて仮ニードルパンチした。このウェブが、ろ過面である第1ウェブ層となる。
織物のもう一方の面に、第1ウェブ層で用いた物と同一の繊度2.2dtex、カット長51mmのPPS短繊維100%をオープナー、カーディング処理した後、クロスラッパーにて目付約220g/m2としたウェブを積層した後、刺針密度100本/cm2にて仮ニードルパンチした。このウェブが、非ろ過面である第2ウェブ層となる。
更にニードルパンチ加工により補強布と上述のウェブを交絡させ、目付552g/m2、総刺針密度500本/cm2のフェルトを得た。得られたフェルトの性能を表1に示した。なお、ここで得られたフェルトの密度は、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見られた。
(実施例2)
第1ウェブ層、および第2ウェブ層に用いた繊度2.2dtex、カット長51mmのPPS短繊維を、繊度1.5dtex、カット長51mmのPPS短繊維とした以外は、実施例1と同様にしてフェルトを作成し、目付552g/m2のフェルトを得た。得られたフェルトの性能を表1に示した。
第1ウェブ層、および第2ウェブ層に用いた繊度2.2dtex、カット長51mmのPPS短繊維を、繊度1.5dtex、カット長51mmのPPS短繊維とした以外は、実施例1と同様にしてフェルトを作成し、目付552g/m2のフェルトを得た。得られたフェルトの性能を表1に示した。
(比較例1)
第1ウェブ層、および第2ウェブ層に用いたPPS繊維を全て繊度1.0dtex、カット長51mmのものとした以外は、実施例1と同様にしてフェルトを作成し、目付554g/m2のフェルトを得た。しかしながら、カーディング工程にてネップが多発したため、ラインスピードを4割程度落とす必要があった。得られたフェルトの性能を表1に示した。
第1ウェブ層、および第2ウェブ層に用いたPPS繊維を全て繊度1.0dtex、カット長51mmのものとした以外は、実施例1と同様にしてフェルトを作成し、目付554g/m2のフェルトを得た。しかしながら、カーディング工程にてネップが多発したため、ラインスピードを4割程度落とす必要があった。得られたフェルトの性能を表1に示した。
(比較例2)
第1ウェブ層、および第2ウェブ層に用いたPPS繊維を全て繊度2.2dtex、カット長51mmのものとした以外は、実施例1と同様にしてフェルトを作成し、目付566g/m2のフェルトを得た。得られたフェルトの性能を表1に示した。
第1ウェブ層、および第2ウェブ層に用いたPPS繊維を全て繊度2.2dtex、カット長51mmのものとした以外は、実施例1と同様にしてフェルトを作成し、目付566g/m2のフェルトを得た。得られたフェルトの性能を表1に示した。
(比較例3)
補強布層に用いたPPS繊維を、繊度2.2dtex、カット長51mm、剛直非晶量34.1%、(111)結晶面方向の結晶子サイズ3.2nm(東レ(株)“トルコン(R)”S301−2.2T51mm)とし、第2ウェブ層に用いたPPS繊維を、繊度7.8dtex、カット長51mmのPPS短繊維(東レ(株)“トルコン(R)”S101−7.8T51mm)とした以外は、実施例1と同様にしてフェルトを作成し、目付575g/m2のフェルトを得た。得られたフェルトの性能を表1に示した。
補強布層に用いたPPS繊維を、繊度2.2dtex、カット長51mm、剛直非晶量34.1%、(111)結晶面方向の結晶子サイズ3.2nm(東レ(株)“トルコン(R)”S301−2.2T51mm)とし、第2ウェブ層に用いたPPS繊維を、繊度7.8dtex、カット長51mmのPPS短繊維(東レ(株)“トルコン(R)”S101−7.8T51mm)とした以外は、実施例1と同様にしてフェルトを作成し、目付575g/m2のフェルトを得た。得られたフェルトの性能を表1に示した。
実施例1および実施例2で得られたフェルトは、良好なフェルト加工性でありながら、ダスト集塵性能の指標となる出口ダスト濃度と、フィルター寿命の指標となる循環時間、更にフェルト機械強度に優れていることが示された。
比較例1で得られたフェルトは、細繊度繊維のみを用いたため、フェルト加工性が悪くなり、フィルター性能としても、ダスト集塵性能およびフェルト機械強度は良好であるものの、フィルター寿命が短縮することが示された。
比較例2で得られたフェルトは機械強度に優れているものの、第1ウェブ層に太繊度繊維のみを用いたため、目的としたダスト集塵性能が得られなかった。
比較例3で得られたフェルトは、第2ウェブ層に7.8dtexの太繊度繊維を用いたため、目的としたダスト集塵性能が得られなかった。これは、第2ウェブ層の太繊度繊維が、第1ウェブ層まで交絡したためと考えられる。更に、補強布層に用いた繊維の剛直非晶量が50%未満と少量であったため、十分なフェルト機械強度が得られなかった。
Claims (3)
- ポリアリーレンスルフィド繊維からなる耐熱フィルター用フェルトであって、ろ過面となる第1ウェブ層、補強布層、非ろ過面となる第2ウェブ層からなり、前記第1ウェブ層が、第1ウェブ層全体を100重量%として、繊度0.5〜1.2dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%、1.3〜3.0dtexのポリアリーレンスルフィド繊維を30〜70重量%含むことを特徴とし、前記第2ウェブ層が、繊度1.0〜4.0dtexポリアリーレンスルフィド繊維からなり、かつ下記式1を満足することを特徴とし、前記補強布層が剛直非晶量50%以上のポリアリーレンスルフィド繊維からなることを特徴とする、耐熱フィルター用フェルト。
X1≦X2- (式1)
(ここで、X1は第1ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示し、X2は第2ウェブ層を構成する繊維の平均繊度を示す) - 耐熱フィルター用フェルトの見かけ密度が0.20〜0.40g/cm3の範囲内であることを特徴とする、請求項1記載の耐熱フィルター用フェルト。
- 請求項1または2記載の耐熱フィルター用フェルトを、袋状に縫製して得られるバグフィルター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015068210A JP2016187767A (ja) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | 耐熱フィルター用フェルトおよびそれからなるバグフィルター |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019117029A1 (ja) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | 東洋紡株式会社 | ろ過材用不織布およびその製造方法 |
WO2022138100A1 (ja) * | 2020-12-22 | 2022-06-30 | 東洋紡株式会社 | アルカリ水電解隔膜用基材及びアルカリ水電解隔膜 |
-
2015
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