JP2017170347A

JP2017170347A - 耐熱性濾過材

Info

Publication number: JP2017170347A
Application number: JP2016059865A
Authority: JP
Inventors: 恭行奥; Yasuyuki Oku
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-09-28

Abstract

【課題】本発明の課題は、捕集効率が高いのはもちろんのこと、複数回の使用にも材料が劣化することなく、かつ目詰まりが起こりにくく、寿命が長く、逆洗時のダストの払い落とし性に優れた耐熱性濾過材を提供することである。
【解決手段】上流に繊維層Ａ及び下流に繊維層Ａより繊維径が太い繊維層Ｂからなる耐熱性濾過材であって、該繊維層Ａは延伸処理を施された連続繊維からなり、かつ繊維径は３μｍ以下のポリフェニレンサルファイド繊維であることを特徴とする耐熱性濾過材。
【選択図】なし

Description

本発明は、高温の排ガス中のダストを濾過するのに適した耐熱性濾過材である。

ゴミ焼却炉、石炭ボイラー、金属溶鉱炉などから排出される高温の排ガス中のダストを濾過するための耐熱性濾過材を構成する繊維材料としては、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維（以下、「ＰＰＳ繊維」と略記する場合がある）、メタ系アラミド繊維、フッ素系繊維、ポリイミド繊維などが用いられてきた。中でもＰＰＳ繊維は、優れた耐薬品性を併せもっていることから、石炭ボイラーの集塵用バグフィルターの構成材である耐熱性濾過材として広く用いられている。

近年、近隣諸国の近代化に伴う火力発電所の増加などの影響で、耐熱性濾過材及びそれを用いたバグフィルターの需要は増加している。また、環境規制は厳しくなる傾向にあり、耐熱性濾過材には、より高効率なダストの捕集性能が求められている。

耐熱性濾材としては、一般的にはカーディングにより開繊した繊維ウェブをニードルパンチ法により絡合一体化した乾式不織布やスクリムと呼ばれる織物や編物との複合不織布が用いられてきたかが、繊維径が大きく、細かいダストの捕集効率が低いという問題があった。さらには、濾材深層での濾過が進み、使用時間の経過に伴い、目詰まりが進行し、圧損上昇が発生する。また、払い落としでのダストの洗浄が困難であるという課題があった。

耐熱性濾過材の高効率化の取り組みとして、ダスト捕集層と強度保持層がスクリムを介在して積層された２層構造の耐熱性濾過材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、前記ダスト捕集層は、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、又はポリテトラフルオロエチレンの少なくとも１つから選ばれてなる、メルトブロー法により作製された繊維で形成されていると記載されているが、メルトブロー法により作製された繊維は延伸が不十分で、ポリマーの有する耐熱性、対薬品性、強度などの耐久性が不足することが懸念される。

また、乾式不織布に対して、溶媒や界面活性剤溶液中で揉み処理、浸透処理、超音波処理などを施すことで部分的に細繊度の繊維を発現させる方法が開示されているが、工程が煩雑である（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−２６４４３０号公報特開２０１３−７９４８６号公報

本発明の課題は、捕集効率が高いのはもちろんのこと、複数回の使用にも材料が劣化することなく、かつ目詰まりが起こりにくく、寿命が長く、逆洗時のダストの払い落とし性に優れた耐熱性濾過材を提供することである。

上記課題を解決するため鋭意検討した結果、以下の耐熱濾過材料を発明するに至った。

（１）上流に繊維層Ａ及び下流に繊維層Ａより繊維径が太い繊維層Ｂからなる耐熱性濾過材であって、該繊維層Ａは、延伸処理が施された連続繊維からなり、かつ繊維径が３μｍ以下のポリフェニレンサルファイド繊維からなることを特徴とする耐熱性濾過材。

（２）繊維層Ｂは、不織布、フエルト、織物及び編物の群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）に記載の耐熱性濾過材。

本発明の耐熱性濾過材は、延伸処置が施された細い繊維径のＰＰＳ繊維からなるため、高温での使用条件において、耐熱性濾過材の表層でダストを高効率で濾過することができ、目詰まりが抑制されるため、長時間にわたり使用できる。また、ダストの払い落としが容易であり、複数回使用でも性能が維持されるため、濾過材としての寿命が長い。もちろん耐薬品性にも優れたものであり、石炭ボイラーの排気処理等の高温で耐薬品性が要求される使用条件において、耐熱性濾過材として有効に作用し、バグフィルターとして十分な性能を有するものである。

以下、本発明の耐熱性濾過材を具体的に説明する。本発明の耐熱性濾過材は、上流に繊維層Ａ及び下流に繊維層Ａより繊維径が太い繊維層Ｂからなる耐熱性濾過材であり、該繊維層Ａは、延伸処理が施された連続繊維からなり、かつ繊維径が３μｍ以下のポリフェニレンサルファイド繊維からなることを特徴とする。

本発明において、繊維層Ａは耐熱性濾材の上流に配置され、延伸処理が施された連続繊維からなり、かつ繊維径が３μｍ以下のＰＰＳ繊維からなる。

延伸処理が施されていない又は延伸処理が不十分な場合は、ＰＰＳ繊維の耐熱性が不十分である場合や、使用時に劣化する場合や、収縮する可能性があり、また、磨耗による脱落など、長期間の使用に耐えることが困難である。

延伸処理が施された連続繊維を使用することで、表層において捕捉したダストの払い落としが容易となる。連続繊維でない場合は、繊維末端にダストが絡むため、払い落とし時における耐熱性濾過材への負荷が大きい。

繊維層ＡにおけるＰＰＳ繊維の繊維径は３μｍ以下である。より好ましくは１μｍ以下である。繊維径が３μｍ以下の場合、表層でダストを捕捉することができるので、耐熱性濾過材の再生には好適である。繊維径が３μｍを超えると、捕集効率が低い。また、ダストが耐熱性濾過材の深層へ入り込みやすく、再生が困難となる。

繊維層Ａの連続繊維の製造方法に特に制限はないが、例えば、ポリフェニレンサルファイドの原料フィラメントを、気圧差を有する延伸部に導入し、赤外線光束により加熱し延伸することで、スパンボンド法、メルトブロー法のような通常の延伸紡糸法では得ることが困難な繊維径３μｍ以下の連続繊維からなるＰＰＳ繊維及び該ＰＰＳ繊維からなる繊維層を得ることができる。

本発明において、繊維層Ａの目付けは１〜５０ｇ／ｍ^２が好ましい。さらに好ましくは３〜３０ｇ／ｍ^２である。１ｇ／ｍ^２を下回る場合は、捕集効率が不足する場合があり、また、ハンドリングが困難になる場合がある。５０ｇ／ｍ^２を超えると、通気性が低下し過ぎる場合がある。

本発明において、繊維層Ｂの役割は、耐熱濾過材の強度保持のための支持体であるため、繊維層Ａより太い繊維径の繊維からなることが好ましい。繊維層Ｂの繊維径は、好ましくは１０μｍ以上であり、より好ましくは１５μｍ以上である。繊維層Ｂの繊維径が１０μｍ未満の場合は、支持体としての強度が不足する場合がある。

繊維層Ｂを構成する繊維としては、耐熱性を担保するため、ポリフェニレンサルファイド繊維、メタアラミド繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維及びガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種の繊維であることが好ましい。繊維層Ｂとしては、不織布、フエルト、織物及び編物の群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。繊維層Ｂを構成する繊維の繊維形状には特に制限はなく、短繊維を用いることもできるし、連続繊維を用いることもできる。

使用後の廃棄処理が容易なことから、繊維層Ａと同じ樹脂であるＰＰＳ繊維からなる繊維層Ｂを用いることが特に好ましい。

繊維層Ｂにおいて、不織布の製法に特に制限はなく、スパンボンド法、乾式法（ニードルパンチ法、サーマルボンド法、ケミカルボンド法）、湿式法を適宜用いることができる。強度発現の観点からニードルパンチ法、スパンボンド法又はこれらの複合方法が特に好ましい。織物、編物の構造にも、本発明の性能を維持できるものであれば特に制限はない。繊維層Ｂが織物である場合、繊維層Ａと積層するためには、できるだけ平滑な織組織が好ましい。繊維層Ｂが編物である場合、長寸のバグフィルターとしても耐えられるように、伸びの小さいラッセル編み等の経編み組織が好ましい。また、強度や通気度、取り扱い性のバランスを保つ目的で、不織布、フエルト、織物及び編物の群から選ばれる複数種の複合体を使用することもでき、不織布と織物及び／又は編物とが一体化された繊維層Ｂを用いることが好ましい。

本発明の耐熱性濾材において、繊維層Ａと繊維層Ｂとを一体化させる方法について説明する。例えば、繊維層Ａの形成直後で、繊維層Ａを構成する繊維のポリマーがガラス転移点以上にある段階で、予め準備された繊維層Ｂ上に繊維層Ａを捕集し、カレンダー処理を施すことで、繊維層Ａと繊維層Ｂとを一体化させることができる。

また、繊維層Ａと繊維層Ｂの層間強度を上げる目的で、カレンダー加工や水流交絡処理を施すことも好ましい方法のひとつである。

耐熱性濾過材の目付けは、３００〜７００ｇ／ｍ^２が好ましい。３００ｇ／ｍ^２未満の場合、強度が不足する場合があり、７００ｇ／ｍ^２を超えると、通気性が低過ぎる場合がある。

耐熱性濾過材の厚みは、０．７〜１．８ｍｍのものが好ましい。０．７ｍｍ未満の場合、強度が不足し、バグフィルターとして使用中に破損する可能性がある。１．８ｍｍを超える場合は、通気性が低過ぎる場合がある。

（実施例１）
ＰＰＳ繊維（東洋紡株式会社製、２．２ｄｔｅｘ×５１ｍｍ）をカード機で開繊し、クロスラッパーにて積層してウェブとし、得られたウェブ２層間に、ＰＰＳ繊維からなる編物を挿入し、ニードルパンチ処理を施し、目付け４００ｇ／ｍ^２の繊維層Ｂを得た。

前記繊維層Ｂ上に、ＰＰＳフィラメントを赤外線光束により加熱して延伸し、繊維径０．７μｍの延伸された連続繊維からなる目付け２０ｇ／ｍ^２の繊維層Ａを積層し、積層後直ぐにカレンダー処理を施して一体化した後、さらに水流交絡処理を施し、耐熱性濾材を作製した。

（比較例１）
ＰＰＳ繊維（東洋紡株式会社製２．２ｄｔｅｘ×５１ｍｍ）をカード機で開繊し、クロスラッパーにて積層してウェブとして、得られたウェブ２層間に、ＰＰＳ繊維からなる織物を挿入し、ニードルパンチを施し、カレンダー処理を施し、目付け５５０ｇ／ｍ^２の耐熱性濾材を得た。

（比較例２）
実施例１の繊維層Ｂに、繊維層Ａとして、ＰＰＳメルトブロー不織布（目付け３０ｇ／ｍ^２）を重ね合わせる以外は実施例１と同じ方法で耐熱性濾材を作製した。

（実施例２）
水流交絡処理に替えて、ニードルパンチ処理を施す以外は実施例１と同じ方法にて耐熱性濾材を作製した。

各実施例及び各比較例で得られた耐熱性濾過材を以下の方法で試験を行い、結果を表１に示した。

［通気性］
ＪＩＳＬ−１０９６法（Ａ法）によるフラジール透気度（ｃｍ^３／ｃｍ^２・秒）を測定した。

［捕集性能］
ＪＩＳ１０種ダストを用い、ダスト濃度１２ｇ／ｍ^３、面風速１．５ｍ／ｍｉｎで圧力損失が２０ｍｍＡｑ上昇するまで濾過を行った場合におけるダスト捕集効率（％）を求めた。

［寿命テスト］
実施例及び比較例の耐熱性濾過材をＰＰＳ繊維の糸で縫製し、直径２０ｃｍ、長さ４ｍのバグフィルターを作製し、石炭ボイラーにて１０００時間の装着試験を実施し、取り外してダストを払い落とした後、耐熱性濾過材の透気度を測定した。

表１に示すように、本発明の耐熱性濾過材は、捕集効率が高く、目詰まりがしにくく、ダストの払い落とし性にも優れているので、耐熱性濾過材としての寿命が長いことがわかる。

本発明の耐熱性濾過材は、ダストの除去効率も高く、目詰まりしにくく、再生も容易で、焼却炉やボイラーなどにおいて発生するダスト等を捕集する、集塵装置のバグフィルター用耐熱性濾過材として最適である。

Claims

上流に繊維層Ａ及び下流に繊維層Ａより繊維径が太い繊維層Ｂからなる耐熱性濾過材であって、該繊維層Ａは、延伸処理が施された連続繊維からなり、かつ繊維径が３μｍ以下のポリフェニレンサルファイド繊維からなることを特徴とする耐熱性濾過材。
繊維層Ｂは、不織布、フエルト、織物及び編物の群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の耐熱性濾過材。