JP3612689B2 - 耐熱性濾布 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、耐熱性繊維の基布の両面に、ポリベンザゾール繊維とガラス繊維とからなるウエブを有するフェルトでなる耐熱性濾布に関し、特に、機械的強度が高い耐熱性濾布に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、焼却場などで発生する高温ガス中の微細粉塵を捕集する耐熱性の濾布には、メタアラミド繊維、ポリフェニレンサルファイト繊維、テフロン繊維、ガラス繊維、またはそれらの混合繊維からなる織物、あるいはフェルトが用いられる。このような耐熱性濾布のうち、ガラス繊維を絡合させたフェルトは、優れた耐熱性および耐薬品性を有することが知られている。さらに、このガラス繊維を用いた耐熱性濾布は、ガラス繊維の単繊維径が数μｍであり、従って、その表面積が大きい。そのため、濾布に対する圧力損失を低く維持したまま、高温ガス中の微細粉塵を高い効率で捕集することが可能である。従って、このガラス繊維を用いた多くの耐熱性濾布が実用化されている。
【０００３】
しかし、このガラス繊維を用いた耐熱性濾布は、機械的強度が低いために、濾布の単位面積当たりの濾過流量を大きくすることができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題の解決を課題とするものであり、ガラス繊維が有する優れた微細粉塵の捕集効率を維持したまま、引っ張り強さのような機械的強度が高い耐熱性濾布を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、耐熱性繊維の基布の両面にポリベンザゾール繊維とガラス繊維とからなるウエブを有し、そして基布とウエブとの間の繊維が絡合したフェルトでなる、耐熱性濾布であり、そのことにより上記目的が達成される。
【０００６】
以下に本発明の耐熱性濾布について詳述する。
【０００７】
本発明で用いられる耐熱性繊維の基布は、融点または分解点が２７０℃以上である耐熱性繊維から製造される。この基布の材料となる耐熱性繊維の例としては、メタアラミド繊維、ポリフェニレンサルファイト繊維、ポリイミド繊維、ポリベンザゾール繊維などが挙げられる。本発明に用いられる基布は、２００ｇ／ｍ^２以下、好ましくは１５０ｇ／ｍ^２以下、さらに好ましくは７０ｇ／ｍ^２以下、最も好ましくは１０〜７０ｇ／ｍ^２の目付けを有する。一般の耐熱性濾布の基布はその強度および寸法安定性の観点から７０〜２００ｇ／ｍ^２の目付けの布帛が用いられる。しかし、本発明の耐熱性濾布は、ポリベンザゾール繊維とガラス繊維とからなるウエブ（後述）の強度が高いことから、上記よりも低い目付けの基布を用いることができ、その結果、濾過特性が向上する。
【０００８】
本発明に用いられるポリベンザゾール繊維は、ポリベンザゾール（ＰＢＺ）ポリマーでなる繊維である。このようなポリベンザゾール（ＰＢＺ）ポリマーには、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）などのホモポリマー、およびそれらの構成成分でなるランダム、シーケンシャル、またはブロック共重合体ポリマーが挙げられる。
【０００９】
これらのポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、およびそれらの構成成分でなるランダム、シーケンシャルあるいはブロックコポリマーは、例えば、以下の文献に記載されている：Ｗｏｌｆｅら、米国特許第４，７０３，１０３号（１９８７年１０月２７日）、「液晶ポリマー組成物、製造方法、および生成物」；米国特許第４，５３３，６９２号（１９８５年８月６日）、「液晶ポリマー組成物、製造方法、および生成物」；米国特許第４，５３３，７２４号（１９８５年８月６日）、「液晶ポリ（２，６−ベンゾチアゾール）組成物、製造方法、および生成物」；米国特許第４，５３３，６９３号（１９８５年８月６日）、「液晶ポリマー組成物、製造方法、および生成物」；Ｅｖｅｒｓ、米国特許第４，３５９，５６７号（１９８２年１１月１６日）、「熱酸化的に安定して結合したｐ−ベンゾビスオキサゾールおよびｐ−ベンゾビスチアゾールポリマー」；Ｔｓａｉら、米国特許第４，５７８，４３２号（１９８６年３月２５日）、「ヘテロ環式ブロックコポリマーの製造方法」。 ＰＢＺポリマーは、以下の構造式（ａ）〜（ｈ）の少なくとも１種を主構成単位とするホモポリマーまたはコポリマーからなるライオトロピック液晶ポリマーである。
【００１０】
【化１】

【００１１】
【化２】

【００１２】
本発明に用いられるＰＢＺポリマーは、上記構造式（ａ）〜（ｃ）からなる群より選択される少なくとも１種を主構成単位とすることが好ましい。
【００１３】
このようなＰＢＺポリマーおよびコポリマーは、例えば、Ｗｏｌｆｅら、米国特許第４，５３３，６９３号（１９８５年８月６日）、Ｓｙｂｅｒｔら、米国特許第４，７７２，６７８号（１９８８年９月２０日）、Ｈａｒｒｉｓ、米国特許第４，８４７，３５０号（１９８９年７月１１日）に記載される公知の方法を用いて合成される。
【００１４】
次いで、クレゾールまたはＰＢＺポリマーを溶解し得る非酸化性の酸を溶媒として、ＰＢＺポリマーのドープを形成する。この非酸化性の酸溶媒の例には、ポリリン酸、メタンスルホン酸、高濃度の硫酸、またはそれらの混合物が挙げられる。好適な溶媒は、ポリリン酸およびメタンスルホン酸であり、ポリリン酸が最も好ましい。
【００１５】
ドープは、少なくとも７重量％のＰＢＺポリマーを含有する。このドープのポリマー濃度は、好ましくは、少なくとも１０重量％であり、そして最も好ましくは、少なくとも１４重量％である。しかし、このポリマーの濃度は、ポリマーの溶解性を高め、そしてドープ粘度を低下させるという取り扱いの容易さの点から、通常、２０重量％未満に調製される。このドープもまた、米国特許第４，５３３，６９３号、第４，７７２，６７８号、および第４，８４７，３５０号において公知である。さらに、Ｇｒｅｇｏｒｙら、米国特許第５，０８９，５９１号（１９９２年２月１８日）には、ＰＢＺポリマーが、脱水性の酸溶媒中、比較的、高温および高剪断条件下において、高い反応速度を有し、そして高分子量化を可能とすることが記載されている。
【００１６】
従って、上記ドープから、公知の方法（例えば、米国特許第５，３８５，７０２号（１９９５年１月３１日）に記載の方法）を用いてポリベンザゾールの繊維が製造される。得られたポリベンザゾールの単糸繊維は、さらに通常の捲縮工程および切断工程が施され、ポリベンザゾール繊維のステープルに加工される。
【００１７】
本発明に用いられるガラス繊維は、表面積を大きくし濾過特性を向上させる点から、３μｍから１２μｍの繊維径を有することが好ましい。
【００１８】
上記ポリベンザゾール繊維およびガラス繊維を用いて、それらの繊維の混合物のカーディング、またはそれぞれ単独の繊維から製造したウエブの積層を行うことにより、目付け５０ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２のポリベンザゾール繊維とガラス繊維とからなるウエブが製造され得る。このようなポリベンザゾール繊維とガラス繊維とからなるウエブのポリベンザゾール繊維の含有量は、ウエブの全重量に対し、ウエブの強度を向上させる点から、１０％以上であることが好ましく、そしてガラス繊維の濾過特性を低下させない点から５０％以下であることが好ましい。
【００１９】
上記耐熱性繊維の基布の両面に、上記ポリベンザゾール繊維とガラス繊維とからなるウエブが積層される。次いで、これらのウエブと基布との間の繊維を、例えば、通常のニードルパンチ法を用いて絡合させることにより、フェルトが製造される。
【００２０】
さらに、耐熱性濾布の目詰まりを防止する目的から、必要に応じて上記フェルトの表面に、テフロン（登録商標）の多孔質膜をラミネートするか、または耐熱性樹脂をコーティングすることも推奨される。
【００２１】
このようにして、耐熱性繊維の基布の両面にポリベンザゾール繊維とガラス繊維とからなるウエブを有するフェルトでなる、耐熱性濾布が得られる。
【００２２】
以下の実施例により、本発明を具体的に説明する。しかし、これらは、本発明の範囲を制限するものではない。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
ポリリン酸中に、極限粘度数が３０ｄＩ／ｇのシス−ポリベンゾオキサゾールを、１４重量％溶解させてドープを得た。次いで、このドープを、オリフィス径が０．２２ｍｍの３３４個の孔数を有するノズルから、１６０℃の温度下にて、単孔あたり０．１２２ｍｌ／分の吐出量で、押し出した。押し出した繊維状ドープを、２２ｃｍのエアーギャップを通過させ、延伸し、約２２℃に調製された凝固浴を通過させて、走行速度約２００ｍ／分で５対以上のローラーを通して連続的に水洗した。これを巻き取ることなく乾燥し、紡績用油剤を付与し、そして巻き取り、単糸繊維を得た。得られた単糸繊維は、１．５ｄであり、そしてその強度は４２ｇ／ｄであった。次いで、この単糸繊維を３００００デニールのトウに合糸し、押し込み式クリンパで捲縮を付与し、そしてロータリーカッターで切断して、繊維長４４ｍｍのポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維のステープルを得た。
【００２４】
得られたＰＢＯ繊維３０重量％、および太さ３μｍおよび長さ３０ｍｍのガラス繊維７０重量％を、カーディング工程を経て、目付け２００ｇ／ｍ^２のウエブを製造した。このＰＢＯ繊維とガラス繊維とからなるウエブを、２０番手のメタアラミド紡績糸から作製した目付け５０ｇ／ｍ^２の基布の両面に積層し、ニードルパンチによりフェルトを製造した。得られたフェルトは、目付け５４０ｇ／ｍ^２、厚み３ｍｍであった。
【００２５】
このフェルトを、ＪＩＳ Ｌ１９０６（１９９４）の一般長繊維不織布試験方法に基づき、引っ張り強さについて測定したところ、８０ｋｇ／５ｃｍの値を得た。
【００２６】
（比較例１）
ＰＢＯ繊維を用いることなく、実施例１と同様のガラス繊維のみから、目付け２００ｇ／ｍ^２のウエブを作製した。このウエブを、２０番手のメタアラミド紡績糸から作製した目付け５０ｇ／ｍ^２の基布の両面に積層し、ニードルパンチによりフェルトを製造した。得られたフェルトは、目付け５３０ｇ／ｍ^２、厚み３ｍｍであった。
【００２７】
このフェルトを、実施例１と同様に、引っ張り強さについて測定したところ、３５ｋｇ／５ｃｍの値を得た。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、機械的強度が向上した耐熱性濾布が提供される。本発明の耐熱濾布を焼却場などで発生する高温ガス中の微細粉塵の捕集に用いると、単位面積当たりの濾過流量を大きくしても、該微細粉塵が高い効率で捕集される。

Claims (2)

1. 目付け１０〜７０ｇ／ｍ ^２ の耐熱性繊維の基布の両面に目付け５０〜５００ｇ／ｍ ^２ のポリベンザゾール繊維とガラス繊維とからなるウエブを有し、そして該基布と該ウエブとの間の該繊維が絡合したフェルトでなる、耐熱性濾布。
2. 前記ポリベンザゾール繊維が、該ポリベンザゾール繊維とガラス繊維とからなるウエブの全重量に対して１０重量％以上５０重量％以下の割合で存在する、請求項１に記載の耐熱性濾布。