JP3722259B2

JP3722259B2 - 高ろ過性バグフィルター用ろ布及びその製造方法

Info

Publication number: JP3722259B2
Application number: JP31500798A
Authority: JP
Inventors: 博文杉山
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JP2000140530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種繊維よりなるバグフィルター用ろ布において、ダスト目詰まりがなく、ダスト払い落とし性が良好で、長期安定して排ガス中のダストろ過が行える、高ろ過性バグフィルター用ろ布に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭焚きボイラー、都市ゴミ焼却炉、産業廃棄物焼却炉等から排出される排ガス中には煤塵のみならずダイオキシン等の有害物質も含まれており、大気汚染防止として各種排ガス集塵は非常に重要である。また、ダイオキシン生成抑制および排出抑制の観点からもバグフィルターによる排ガスろ過が大きく期待されている。また、大きなろ過速度で目詰まりなく長期運転できれば、ろ過面積やバグフィルター設置面積を小さくできコストダウンにもつながる。
【０００３】
ダストによる目詰まりが小さく、ダスト排気濃度も小さく、なおかつ長期安定して排ガス処理を行う方法として、様々な方法が検討されている。例えば、不織布あるいは織物のろ過面にＰＴＦＥからなる細孔径が約２μｍ程度のメンブレンを接着させ払い落とし性を向上させたもの。また、特開平１−７５１６９号報公報ではろ過層の厚み方向の中央部にスリットを入れたフィルムを形成させ、ダスト漏れを防ぐ方法。さらに、特開平９−５７０２６号公報ではニードルパンチングによる刺針密度を大きくして緻密化させる方法等が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなＰＴＦＥメンブレンをろ布に接着したものでは、パルスジェット方式によるダスト払い落とし性は優れるが、他素材との接着性が悪いというＰＴＦＥのもつ特性から長期に渡るパルスジェット払い落とし操作によりメンブレン自体がろ過面から剥がれるという問題がある。また、メンブレン加工コストが非常に高く、現在あるバグフィルター用ろ布として最も高いものとなっている。特開平１−７５１６９号公報では、ろ過層内部のフィルムによりろ布を通過しようとしたダストを捕捉することができるが、繊維からなるろ過層自体の空隙率が大きいため、目詰まりを起こし長期安定して排ガスろ過を行えないと言う問題がある。また、特開平９−５７０２６号報公報では空隙率を小さくして緻密化させようとすると、ニードル針によりろ布内部の支持層がダメージを受け強力低下を引き起こしたり、ろ過層の繊維自体を傷つけてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来技術のバグフィルター用ろ布の持つ問題点に対し、特に、メンブレンを使用しなくても、ニードルパンチによりろ布を傷つけなくても、各種繊維のろ過層と支持層からなるバグフィルター用ろ布により、目詰まりやダスト漏れもなく、長期安定して排ガスろ過が行える高ろ過性バグフィルター用ろ布を提案する事を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、１８０℃乾熱収縮率が３％以上のポリフェニレンサルファイド繊維を含有するバグフィルター用フェルトを熱処理することにより見かけの空隙率が４０〜９０％のろ過層を製造し、次いで、支持層と積層し一体化処理することにより、通気度が１〜２０cc/cm²・ s のバグフィルター用フェルトとなす事を特徴とする高ろ過性バグフィルター用ろ布を提供するものである。
【０００７】
即ち、本発明はろ過層と支持層が積層一体化した通気度が１〜２０cc/cm²・ s のバグフィルター用ろ布であって、前記ろ過層はポリフェニレンサルファイド繊維を含有する見かけの空隙率が４０〜９０％であることを特徴とする高ろ過性バグフィルター用ろ布であって、具体的にはろ過層はポリフェニレンサルファイド繊維及びポリイミド、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あるいは積層されたものからなることを特徴とする上記記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布及び、支持層はポリフェニレンサルファイド、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、ガラスのいずれか一種以上の繊維からなることを特徴とする上記記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布である。
【０００８】
また本発明は１８０℃乾熱収縮率が３％以上のポリフェニレンサルファイド繊維を含有するろ過層と支持層とを積層一体化処理してろ布となし、次いで該ろ布を熱処理することにより前記ろ過層の見かけの空隙率が４０〜９０％で、且つ前記ろ布の通気度が１〜２０cc/cm²・ s とすることを特徴とする高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法であって、具体的には熱処理は、熱風処理温度が１５０〜３５０℃であることを特徴とする上記記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法、熱処理は、高温スチーム処理によることを特徴とする上記記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法、熱処理後に加熱プレス処理を施すことを特徴とする上記記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法、熱処理後にろ過面の毛焼き処理を施すことを特徴とする上記記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法、及びろ過層と支持層をニードルパンチ、あるいはウオーターパンチにより積層一体化することを特徴とする上記記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法である。
【０００９】
上記構成からなる本発明の高ろ過性バグフィルター用ろ布は、排ガス中のダストろ過を目詰まりなく、ダスト漏れも小さく、さらに、パルスジェット方式や逆先方式の払い落とし操作において長期安定した優れた特性を示すことができる。
【００１０】
以下本発明を詳述する。
各種繊維からなるろ過層と支持層からなるバグフィルター用ろ布で、目詰まりやダスト漏れもなく、長期安定して排ガスろ過が行える高ろ過性バグフィルター用ろ布を得るには、見かけの空隙率を４０〜９０％、好ましくは６０〜８０％にする必要がある。本発明においては、１８０℃乾熱収縮率が３％以上、好ましくは４％以上のポリフェニレンサルファイド繊維を含有するバグフィルター用ろ布を熱処理することにより緻密化させ、高ろ過性バグフィルター用ろ布を得ることができる。なお、見かけの空隙率は次式により求めた。バグフィルター用ろ布を2.5cm ×10cmにカットし、60g/cm²荷重のダイヤルゲージで厚さt(cm) をはかり、サンプル重量w(g)を秤量する。また、繊維の比重ρから見かけの空隙率εを求めた。
ε＝｛１−w ／（２５・ｔ・ρ）｝・１００
【００１１】
本発明に用いるバグフィルター用ろ布を構成する好適な繊維としては、ポリフェニレンサルファイドが挙げられるが、単独、あるいはその他の繊維との混綿、積層等によりバグフィルター用ろ布を形成する事ができる。その他の繊維としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、ガラス等が挙げられる。
【００１２】
本発明に用いるポリフェニレンサルファイド繊維とは、ｐ−フェニレンサルファイト（−Ｃ₆Ｈ₄−Ｓ−）単位を含有するポリマーからなる繊維で、ｐ−フェニレンサルファイド繰り返し単位を７０重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上含む線状ポリマーからなる繊維である。ポリフェニレンサルファイド繊維は、耐熱性、各種薬品に対する耐薬品性、難燃性に優れることから、１９０℃以下での使用範囲ではバグフィルター用ろ布として非常に高い性能を発揮する。
【００１３】
ろ過層に用いるポリフェニレンサルファイド繊維は、１８０℃乾熱収縮率が３％以上の短繊維を用いる。３％未満では、熱処理時収縮による見かけの空隙率の低減効果が小さく、目的とする高ろ過性バグフィルター用ろ布を得ることができない。また、繊維の繊維径は０．１〜１００μｍであることが望ましく、１〜５０μｍが好ましい。さらに、繊維断面形状については、丸形、三角、トライローバル、ランダム等種々あるが、特に限定されるものではなく、微粒子の捕捉という面から考えると比表面積がより大きいものが好ましい。
【００１４】
本発明に用いる熱処理としては、熱風処理温度が１５０〜３５０℃、好ましくは２００〜３２０℃であり、１８０℃、３０分下での乾熱収縮率が３％以上のポリフェニレンサルファイド繊維を収縮させ、その後、加熱ロールによりプレスしさらに緻密化させる。さらにろ過面は毛焼きによりダスト払い落とし性を向上させる。バグフィルター用ろ布を緻密化させるための熱処理としては、高温スチームを用いた処理や赤外線による熱処理等も採用できる。
【００１５】
本発明に用いるバグフィルター用ろ布は、その構成繊維の形態に特に制限されないが、短繊維からなるろ過層と、マルチフィラメント、モノフィラメント、紡績糸からなる支持層から構成される組み合わせが好ましい。ろ布の形成方法としては、ニードルパンチング法やウオーターパンチング法が挙げられる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。まお、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００１７】
ろ過特性評価は、図１のような東洋紡績（株）製フィルターバグ用ろ布ろ過試験機にて評価した。ダストはフライアッシュ１０種を用い、ダスト濃度１５(g/m³)、ろ過面積０．０４(m²)、ろ過速度３(m/min) 、圧力損失１５０(mmH₂O) にてパルスジェットダスト払い落としをパルス圧３(kg/cm²)で３００回行った。そして、初期ダスト保持量と最終回ダスト保持量とからダスト保持率（％）＝（最終回ダスト保持量／初期ダスト保持量）・１００を測定した。また、捕集効率については吹き漏れ量（排気濃度）を粉塵濃度計にて測定した。なお、初期ダスト保持量とは、ろ布にダストをプレコート層として付着させた後の第一回目のダスト保持量である。
【００１８】
（実施例１）
バグフィルター用ろ布は一般的なニードルパンチング加工工程により作成した。ろ過層として用いたポリフェニレンサルファイド短繊維（東洋紡績（株）製）は２デニール、５１mm、丸断面、強度４．９(g/d) 、１８０℃３０分での乾熱収縮率が４．４％である。支持層には同じく２２５デニール、６０フィラメント、強度４．８(g/d) 、１８０℃３０分での乾熱収縮率が４．２％のマルチフィラメント繊維を平織りにして用いた。まず、予備開繊を行い上記短繊維をローラーカードに供し、細かな開繊、繊維配列を行った後、クロスレイヤーによりウエブを積層し、プレニーパン、仕上げニーパンをしてろ過層を形成し、このろ過層を上記支持層上下にさらにニードルパンチング工程により一体化させ、４５０(g/m²)のろ布を得た。このろ布は、２４０℃熱風処理をしタテ約４％ヨコ約６％収縮させた。さらに２００℃３５(kg/cm²)のカレンダーロールにてプレスしろ過面は毛焼き処理をし、厚さ１．６mm、通気度１０(cc/cm²・ s)見かけの空隙率７８％のバグフィルター用ろ布を得た。このろ布のろ過特性を測定したところ、ダスト保持量８５％、捕集効率９９．９９８９％を得、バグフィルターとして高いろ過特性を示した。
【００１９】
（実施例２）
実施例１と同様なろ過層、支持層を用いてニードルパンチ工程を経てろ布を形成した。ただし、１デニール、６０mmのポリフェニレンサルファイド短繊維を目付が１００(g/m²)になるように作成し、これを上記ろ布のろ過面にニードルパンチ工程により一体化させ、トータル目付が５５０(g/m²)になるように作成した。実施例１と同様に、２４０℃熱風処理によりタテ・ヨコ約５％収縮させ、さらに、熱カレンダーによるプレス、毛焼き加工を実施した。このろ布は、厚み１．７mm、通気度は８(cc/cm²・ s)で見かけの空隙率は７６％、ろ過表層部見かけの空隙率６５％でであった。やはり同様にろ過特性を評価したところ、ダスト保持量は９２％、捕集効率９９．９９９９％を得、非常に高いろ過特性を示した。
【００２０】
（比較例１）
実施例１と同様な短繊維、支持層を用いて、ニードルパンチ工程によりトータル目付が４００(g/m²)になるようにろ布を形成した。そして、熱風処理を行わずに、２００℃熱カレンダーのみにより厚み調整をした。厚みは、３．０mmで見かけの空隙率は９０％であった。実施例と同様にろ過特性を評価すると、ダスト保持量は４８％で、捕集効率は９９．８２５４％であり、ろ布状態を確認するとろ布内部までダストが侵入し、目詰まりを起こしているのが確認された。
【００２１】
（比較例２）
実施例１と同様な短繊維、支持層を用いて、ニードルパンチ加工によりトータル目付が５００(g/m²)になるように形成した。そして、熱風処理を行わずに、２１０℃熱カレンダーのみにより厚み調整した。厚みは、２．２mmで見かけの空隙率は８５％であった。実施例１、２と同様ろ過特性を評価すると、ダスト保持率は５９％で捕集効率は９９．９８５４％であった。
【００２２】
（比較例３）
ろ過層に、ポリフェニレンサルファイド繊維２デニール、５１mm、強度４．４(g/d) 、１８０℃３０分での乾熱収縮率が２．７％の短繊維を用いた。また、支持層には２２５デニール、６０フィラメント、強度４．６(g/d) 、１８０℃３０分の乾熱収縮率が２．５％のマルチフィラメント繊維を平織りにして用いた。実施例１と同様に、ニードルパンチ加工によりトータル目付が４６０(g/m²)のろ布を得た。このろ布は、実施例１と同様に２４０℃熱風処理、熱カレンダーロールによるプレス、ろ過面毛焼きを行い、厚み１．９mm、通気度１３(cc/cm²・ s)で見かけの空隙率が８３％のバグフィルター様ろ布を得た。ろ過特性評価結果は、ダスト保持量６８％で捕集効率は９９．９９２１％であった。
【００２３】
以上のように、１８０℃３０分下での乾熱収縮率が３％以上のポリフェニレンサルファイドをニードルパンチにより加工し、その後、熱風処理による収縮、及び熱ロール処理し、バグフィルター用ろ布の見かけの空隙率を９０％以下とする事により、実施例にも見られるように高いろ過速度においても高いろ過特性を示すバグフィルター用ろ布を得ることができた。実施例２見られるように、さらに、ろ過表層部の見かけの空隙率を小さくすることによりさらに高いろ過特性を示すことができた。一方、比較例２、３に見られるように、見かけの空隙率は８５％程度であるが、実施例と比較すると捕集効率が多少低下している。通常一般的な１．０(m/min) 前後のろ過速度では比較例２、３でも十分な長期安定性を示すと思われるが、ろ過速度が３(m/min) と非常に大きくなると、ろ布へのダスト侵入が光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡から確認され、目詰まりを起こしているのが分かり、実使用で、ろ過速度が３(m/min) 程度に早まると、長期安定してダストろ過が行えないと推測される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によると、ポリフェニレンサルファイド繊維からなるろ布を熱風処理して見かけの空隙率を小さくすることにより、長期安定してダスト払い落としができ、ダスト目詰まりも小さい、ろ過特性が長期安定したバグフィルター用ろ布を提供する事を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用したフィルターバグ用ろ布ろ過特性評価装置の概略図。
【符号の説明】
１：スクリューフィーダー、２：フライアッシュ１０種、３：オーバーフローフィルター、４：テストサンプル、５：パルスエアー、６：粉塵濃度計、７：排気ダストトラップ用フィルター、８：流量計、９：吸引ポンプ、１０：ガスメーター、１１：排気

Claims

ろ過層と支持層がニードルパンチ法又はウォーターパンチ法により積層一体化し、熱処理により緻密化させた、通気度が１〜２０ｃｃ／ｃｍ²・ｓのバグフィルター用ろ布であって、前記ろ過層は１８０℃乾熱収縮率が３％以上のポリフェニレンサルファイド繊維を収縮させた繊維径が０．１〜１００μｍの繊維を含有し、見かけの空隙率が４０〜９０％であることを特徴とする高ろ過性バグフィルター用ろ布。
ろ過層はポリフェニレンサルファイド繊維及びポリイミド、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あるいは積層されたものからなることを特徴とする請求項１記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布。
支持層はポリフェニレンサルファイド、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、ガラスのいずれか一種以上の繊維からなることを特徴とする請求項１記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布。
１８０℃乾熱収縮率が３％以上のポリフェニレンサルファイド繊維を含有するろ過層と支持層とをニードルパンチ法又はウォーターパンチ法により積層一体化処理してろ布となし、次いで該ろ布を熱処理により緻密化することにより前記ろ過層の見かけの空隙率が４０〜９０％で、且つ前記ろ布の通気度が１〜２０ｃｃ／ｃｍ²・ｓとすることを特徴とする高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法。
熱処理は、熱風処理温度が１５０〜３５０℃であることを特徴とする請求項４記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法。
熱処理は、高温スチーム処理によることを特徴とする請求項４記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法。
熱処理後に加熱プレス処理を施すことを特徴とする請求項４記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法。
熱処理後にろ過面の毛焼き処理を施すことを特徴とする請求項４記載の高ろ過性バグフィルター用ろ布の製造方法。