JP3793130B2 - 集塵機用フィルターおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有価粉体や化学合成物等の回収、並びに、空調における空気中からのダスト除去等に用いられる集塵機用フィルターと、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品分野における小麦粉に代表される有価粉体や化学合成物の回収、および、セメントや金属粉体の回収などには、従来よりバグフィルター式集塵機やカートリッジフィルター式集塵機が用いられている。バグフィルター式集塵機は、一般的には高炉、製鉄炉、および焼却炉などに発生する排煙からのダスト除去用の大型の集塵機として用いられることが多い。最近特に問題とされている公害防止の観点から、電気式集塵機に代わって捕集性能に優れたバグフィルター式集塵機が多用されるようになっている。一方、カートリッジフィルター式集塵機は、耐熱用途でない部分で用いられることが多くなっている。特に、有価粉体や化学合成物の回収、およびセメントや金属粉体の回収等には、カートリッジフィルター式集塵機が多用されている。また、最近では、空調における空気中からのダスト除去等にも利用されることが多くなっている。一般に、カートリッジフィルター式集塵機は、小型のものが多くて扱いやすく、さらにフィルターの取り替えが容易であるという便利さから、普及してきている。
【０００３】
バグフィルター式集塵機に用いられるフィルターの材料には、高い捕集性能、耐熱性、耐薬品性、および低エネルギー洗浄性等の諸物性を満足させるために、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記載する。）多孔質膜が用いられている。このＰＴＦＥ多孔質膜をフィルターとして使用する場合、フェルト、織布、または帆布等の通気性支持材と積層するのが一般的である。これにより、ＰＴＦＥ多孔質膜によって高い捕集性およびダスト離脱性を実現すると共に、通気性支持材によって十分な強度を確保することができ、フィルター寿命を大きく延長することが可能となる。
【０００４】
また、最近では有価粉体等の粒子が小さくなっており、その結果処理する粉塵もより細かくなっていることから、カートリッジフィルター式集塵機に用いられるフィルターの材料にもＰＴＦＥ多孔質膜を用いなければ十分に処理できないケースがみられるようになってきている。
【０００５】
また、空調における空気中からのダスト除去についても、空気中から大気塵を９０％以上の捕集効率で除去してクリーンなエアーを供給するシステムもあり、フィルター材としてＰＴＦＥ多孔質膜を用いる必要が生じている。
【０００６】
以上のようなフィルター材は、容積内での面積をできるだけ大きくするために、プリーツ加工し、さらに円筒状もしくは平板状に加工して使用されることが多い。このため、フィルター材に積層される通気性支持材は、一般的にプリーツ加工時の形状を保持し、かつ、強度を有するように、予めエンボス加工して使われる。このような通気性支持材の代表的なものとして、エンボス加工等により表面に規則正しい凹凸模様が形成されたポリエステル系不織布が挙げられる。また、不織布からなる通気性支持材をカートリッジに成型する技術について特開２００１−２９３３１０号公報や特開２００１−２９３３１６号公報等に開示されている。
【０００７】
このように、フィルター材としてのＰＴＦＥ多孔質膜の必要性は近年増加しており、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とのラミネートが重要なポイントとなっている。表面にエンボス加工が施された通気性支持材にＰＴＦＥ多孔質膜を積層する場合、一般に、熱融着による接着もしくは接着剤による接着により、積層が行われている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２９３３１０号公報（第２−４頁、第１−１１図）
【特許文献２】
特開２００１−２９３３１６号公報（第２−４頁、第１−４図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表面に設けられた凹凸の高低差が激しい通気性支持材にＰＴＦＥ多孔質膜をラミネートする場合、ＰＴＦＥ多孔質膜がクラックや割れ等のダメージを受けてしまうという問題が生じる。また、従来のラミネート技術においては、通気性支持材表面の凸部にのみＰＴＦＥ多孔質膜がラミネートされ、凹部でＰＴＦＥ多孔質膜が密着せずに浮いた状態となってしまうことがある。このため、プリーツ加工時や、集塵機運転中にダスト払い落としのために逆圧をかけた時等に、ＰＴＦＥ多孔質膜が破壊されたり通気性支持材から剥離したりして、十分な捕集効率が得られないという問題が生じる。また、このようなダスト払い落とし時に生じるＰＴＦＥ多孔質膜の破壊や剥離を考慮して加える圧力を小さくすると、ダスト離脱性が悪くなり圧力損失が増加するので好ましくない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の集塵機用フィルターは、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と貼り合わされた、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上の第１の通気性支持材と、前記第１の通気性支持材の前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜が貼り合わされた面と反対側の面に貼り合わされた、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材とを、ダストを含むエアーの流入側からこの順に含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の集塵機用フィルターの製造方法は、ＰＴＦＥ多孔質膜と、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上である第１の通気性支持材とを貼り合わせて、積層構造体を作製する第１の工程と、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材と前記積層構造体とを、前記第２の通気性支持材と前記第１の通気性支持材とを対向させて貼り合わせる第２の工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の集塵機用フィルターは、ＰＴＦＥ多孔質膜と、前記ＰＴＦＥ多孔質膜と貼り合わされた、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上の第１の通気性支持材と、前記第１の通気性支持材の前記ＰＴＦＥ多孔質膜が貼り合わされた面と反対側の面に貼り合わされた、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材とを含んでいる。
【００１３】
なお、前記引張強度は、ＪＩＳ Ｌ １０９６ ６．１２に基づいて測定される値であり、試験片３０ｃｍ×５ｃｍ、引張速度１５ｃｍ／分、つかみ間隔２０ｃｍである。
【００１４】
この集塵機用フィルターは、ＰＴＦＥ多孔質膜と凹凸形状を含む第２の通気性支持材とを直接貼り合わせるのではなく、間に引張強度が１．５Ｎ／ｃｍの第１の通気性支持材を介して貼り合わせた構成となっている。このような構成では、ＰＴＦＥ多孔質膜は第１の通気性支持材自体の強度により補強されることになる。このように補強されたＰＴＦＥ多孔質膜と第２の通気性支持材とが貼り合わされているので、たとえ第２の通気性支持材の凹凸の高低差が激しい場合であっても、ＰＴＦＥ多孔質膜にクラック等の破壊が生じにくい。なお、このような構成においても、やはり第２の通気性支持材の表面は凹凸形状となっているので凹部には第１の通気性支持材が密着しにくく、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを積層させた積層構造体が第２の通気性支持材の凹部表面から浮いた状態になりやすい。しかしながら、第１の通気性支持材にて補強されたＰＴＦＥ多孔質膜は、プリーツ加工時や集塵機運転中にダスト払い落としのために逆圧をかけた時であっても破壊されにくく、さらに第２の通気性支持体から剥離しにくい。この第１の通気性支持材の任意の方向における引張強度は１．５Ｎ／ｃｍ以上であるため、ＰＴＦＥ多孔質膜はプリーツ加工時のストレスや、ダストを十分に払い落とせる大きさの逆圧（例えば０．７ＭＰａ程度の逆圧）にも、十分に耐えることができる。
【００１５】
本発明の集塵機用フィルターに用いられる第１の通気性支持材は、ＰＴＦＥ多孔質膜と第２の通気性支持材とを貼り合わせるためのバインダーとしての役割を果たしている。従って、第１の通気性支持材の物性によって、得られる集塵機用フィルターの特性が決定される。そこで、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第１の通気性支持材の通気度がフラジール法で５０ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上であることが好ましく、さらに、１００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上であることがより好ましい。得られる集塵機用フィルターの通気性を低下させないためである。なお、フラジール法による通気度の測定とは、圧力１２．７ｍｍＨ2Ｏ条件下で試験片を透過する空気量を測定することによって行われる。より具体的には、ＪＩＳ Ｌ １０９６（６．２７．１ Ａ法）に従い、フラジール型試験機を用いて測定される値である。
【００１６】
また、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第１の通気性支持材の目付け重量が８０ｇ／ｍ2以下であることが好ましく、さらに、５０ｇ／ｍ2以下であることがより好ましい。ＰＴＦＥ多孔質膜や第２の通気性支持材と熱融着にて接着する場合に、十分な熱伝達率を確保して接着力の低下を防ぐためである。
【００１７】
また、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第１の通気性支持材が不織布であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第１の通気性支持材は、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ナイロン系、およびポリウレタン系から選ばれる少なくとも一種類の材質からなることが好ましい。この場合、これらの材質を混合した混合品であってもよく、また、組み合わせによっては芯鞘構造を採用することもできる。熱融着によりＰＴＦＥ多孔質膜および第２の通気性支持材と貼り合わせるためである。
【００１９】
また、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第１の通気性支持材の融点が１００〜２６０℃の範囲であることが好ましい。
【００２０】
本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第２の通気性支持材はポリエステル系の材質からなることが好ましい。また、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第２の通気性支持材が不織布であることが好ましい。なお、第２の通気性支持体の表面に設けられている凹凸の形状や数は特に規定するものではないが、凹凸の高低差は１００μｍ〜１．５ｍｍの範囲程度のものが好ましい。また、凹凸形状の例としては、図２（ａ）（ｂ）に示されるような形状が挙げられる。図２（ａ）（ｂ）は、凹凸が設けられている面側から見た第２の通気性支持材１の平面図であり、１ａは凹部、１ｂは凸部を示している。なお、図２（ａ）に示す第２の通気性支持材１に設けられた凹部１ａの形状は円形に限定されるものではなく、楕円形であってもよい。また、第２の通気性支持材の引張強度は特に規定するものではないが、集塵機用フィルターに用いられるものとしての一般的な引張強度は、縦方向３００〜５００Ｎ／ｃｍ、横方向２００〜４００Ｎ／ｃｍ程度である。
【００２１】
本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記ＰＴＦＥ多孔質膜の通気度が、フラジール法で４ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上であることが好ましい。ＰＴＦＥ多孔質膜の通気度がフラジール法で４ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ未満であると、得られるフィルターの通気性が低下して、集塵機運転時の圧力損失が増大してしまうからである。一方、ＰＴＦＥ多孔質膜の通気度の上限は特に規定されるものではないが、フラジール法で３０ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上であることが好ましい。また、ＰＴＦＥ多孔質膜の通気度のより好ましい範囲は８〜２０ｃｍ3／ｃｍ2／ｓである。
【００２２】
ＰＴＦＥ多孔質膜の上記以外の特性は、特に限定されないが、通常、膜厚は３〜５０μｍ、孔径は０．５〜１０μｍ、気孔率は４０〜９５％である。
【００２３】
上記特性を有するＰＴＦＥ多孔質膜は、例えば、未焼成のＰＴＦＥシートを延伸により多孔質化することによって作製することができる。以下、このＰＴＦＥ多孔質膜の製造方法の一例について簡単に説明する。
【００２４】
ＰＴＦＥシートは、未焼成のＰＴＦＥ粉末と液状潤滑剤とを混合し、この混合物を押出しおよび圧延から選ばれる少なくとも１つの手段によりシート状に成形することにより得られる。ＰＴＦＥ粉末としてはＰＴＦＥファインパウダーが好適に用いられる。また、液状潤滑剤としては、流動パラフィン、ナフサなどの炭化水素油、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類等が使用できる。液状潤滑剤の添加量は、ＰＴＦＥ粉末１００重量部に対して５〜５０重量部が適当である。なお、ＰＴＦＥシートの厚さは０．１〜０．７ｍｍ程度が適当である。
【００２５】
延伸は、以下に説明するような条件で２軸方向に行うことが好ましい。また、延伸に先立って、ＰＴＦＥシートに含まれる液状潤滑剤を加熱または抽出によって除去しておくことが好ましい。
【００２６】
まず、シートの成形（押出し）方向、つまり長尺シートにおいてはその長手方向に一軸延伸する。延伸はロール延伸、テンター延伸等の慣用の方法により行うことができる。延伸温度は、ＰＴＦＥの融点（３２７℃）より低ければ特に限定するものではないが、均一な延伸のためには２４０〜３２０℃に設定することが好ましい。また、延伸倍率は、５〜３０倍、更には１０〜２０倍の範囲とすることが好ましい。５倍未満であるとＰＴＦＥ多孔質膜の通気度を十分に確保することが困難であり、３０倍を超えるとＰＴＦＥ多孔質膜の長手方向における破断伸度を２０％以上とすることが困難だからである。
【００２７】
更に、前記延伸の方向と直交する方向、通常は長尺シートにおける幅方向に延伸する。この幅方向の延伸においても慣用の延伸方法を採用できる。幅方向の延伸は、好ましくは２５〜２００℃、更に好ましくは３０〜１３０℃で行う。また、延伸倍率は、１０〜５０倍、更には１０〜３０倍とすることが好ましい。１０倍未満であるとＰＴＦＥ多孔質膜の通気性を十分に確保することが困難であり、５０倍を超えるとＰＴＦＥ多孔質膜の幅方向における破断伸度を２０％以上とすることが困難となるからである。
【００２８】
ＰＴＦＥ多孔質膜の破断伸度および通気度は、上記延伸における諸条件を変化させることにより、適宜増大ないし減少させることが可能である。例えば、長手方向の破断伸度は、長手方向の延伸倍率が小さいほど増大し、長手方向の延伸倍率が大きいほど減少する。また、幅方向の破断伸度は、幅方向の延伸倍率が小さいほど増大し、幅方向の延伸倍率が大きいほど減少する。また、幅方向の延伸倍率が同等であれば、長手方向の延伸倍率が小さいほど、幅方向の破断伸度は増大する。
【００２９】
一方、通気度は、長手方向および幅方向の少なくとも一方の延伸倍率を大きくすることによって増大させることができる。
【００３０】
上記のようにして得られるＰＴＦＥ多孔質膜は、熱処理を施し、寸法安定性を向上させることが好ましい。熱処理に際し、多孔質膜における延伸方向の寸法を固定すれば、この多孔質膜の膜厚や孔径の変化を抑制できる。熱処理温度は、適宜調整できるが、その温度をＰＴＦＥの融点以上とすれば、焼成された多孔質膜を得ることができる。この焼成された多孔質膜は、機械的強度が高いという利点を有する。熱処理温度をＰＴＦＥの融点以上とする場合は、多孔質膜の変質を防止するという観点から、４７０℃以下とすることが好ましい。なお、熱処理時間は、多孔質膜の膜厚や熱処理温度によっても変わり得るが、通常、６０秒以下である。
【００３１】
上記熱処理は、その条件によりＰＴＦＥ多孔質膜の通気度に影響を与えることがあり、例えば、熱処理時間を長くするほど通気度が向上する。
【００３２】
本発明の集塵機用フィルターは、上記のＰＴＦＥ多孔質膜、第１の通気性支持材、および第２の通気性支持材を積層することにより作製される。
【００３３】
本発明の集塵機用フィルターの製造方法は、ＰＴＦＥ多孔質膜と、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上である第１の通気性支持材とを貼り合わせて、積層構造体を作製する第１の工程と、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材と前記積層構造体とを、前記第２の通気性支持材の凹凸面と前記積層構造体の不織布とを対向させて貼り合わせる第２の工程とを含むことを特徴とする。これにより、十分な捕集効率が得られ、かつ、圧力損失の増加が抑制された、集塵機用フィルターを製造することができる。ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材との貼り合わせ、および、第１の通気性支持材と第２の通気性支持材との貼り合わせを熱融着にて行う場合は、例えば、まずＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを、第１の通気性支持材の融点近傍に加熱した熱ロールを用いてラミネートし、次いで、第１の通気性支持材と第２の通気性支持材の凹凸面とを、同様に第１の通気性支持材の融点近傍に加熱した熱ロールを用いてラミネートする。また、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを仮接着しておき、その後、第１の通気性支持材と第２の通気性支持材の凹凸面とを接着する際に同時に第１の通気性支持材とＰＴＦＥ多孔質膜とを本接着する方法を用いることもできる。この方法の場合、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材との仮接着時には第１の通気性支持材の融点まで加熱する必要はなく、その後の本接着時（第１の通気性支持材と、ＰＴＦＥ多孔質膜および第２の通気性支持材との接着時）に第１の通気性支持材の融点近傍まで加熱する。これらの方法によれば、第２の通気性支持材の凹部であってもＰＴＦＥ多孔質膜は第１の通気性支持材と貼り合わされて補強されており、さらに、第２の通気性支持材の凸部においては第１の通気性支持材と第２の通気性支持材とが接着されてＰＴＦＥ多孔質膜、第１の通気性支持材、および第２の通気性支持材が一体的に貼り合わされている状態を実現することができる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。
【００３５】
以下に示す実施例１〜４および比較例１，２において用いられたＰＴＦＥ多孔質膜は、次のようにして作製されたものである。まず、ＰＴＦＥファインパウダー（ポリフロンＦ１０４：ダイキン（株）製）１００重量部に対して、液状潤滑材（流動パラフィン）２５重量部を均一に混合し、この混合物を圧力２０ｋｇ／ｃｍ2の条件で圧縮予備成形した。次いで、この予備成形体を丸棒状に押出し、更にこの丸棒状物を１対の金属圧延ロール間に通し、厚さ０．２ｍｍの長尺の未焼成シートを得た。次いで、炭化水素系溶媒を用いた抽出法により液状潤滑材を除去した後、このシートを、管状芯体にロール状に巻回した。このシートを、ロール延伸により長手方向に延伸した後、テンター延伸により幅方向に延伸し、次いで、シートの長手方向および幅方向の寸法を固定し、３７０℃の温度で５秒間熱処理を行い、焼成されたＰＴＦＥ多孔質膜を得た。なお、延伸条件は以下の通りである。
【００３６】
また、得られたＰＴＦＥ膜の通気度は、フラジール法で測定したところ１０ｃｍ3／ｃｍ2／ｓであった。なお、フラジール法による通気度の測定は、ＪＩＳ Ｌ １０９６に従い、フラジール型試験機を用いて行った。ここでは、フラジール試験機（東洋精機製作所製）を用いて測定を行った。
【００３７】
また、以下の実施例１〜４および比較例１，２において、第２の通気性支持材には、ポリエステル系の不織布である東レ（株）製のアクスターＧ２２６０−１Ｓ（厚み：０．６ｍｍ、目付け重量：２６０ｇ／ｍ2、通気度：１２ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ）を用いた。このアクスターＧ２２６０−１Ｓには、エンボス加工等により表面に規則正しい凹凸模様が設けられていた。この凹凸の高低差は０．５ｍｍであった。
【００３８】
また、実施例１〜４および比較例２において用いた第１の通気性支持材の引張強度の測定は、ＪＩＳ Ｌ １０９６（６．１２）に基づいて行った。試験片は３０ｃｍ×５ｃｍ、引張速度は１５ｃｍ／分、つかみ間隔は２０ｃｍで、縦方向、横方向、斜め４５度方向それぞれについて測定した。
【００３９】
（実施例１）
第１の通気性支持材には、ＰＰ（ポリプロピレン）／ＰＥ（ポリエチレン）系の不織布である大紀商事（株）製のオキロンＨＭ８００（厚み：０．０８ｍｍ、目付け重量：１６ｇ／ｍ2、通気度：４００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ、縦方向引張強度：１５Ｎ／ｃｍ、横方向引張強度：２Ｎ／ｃｍ、斜め４５度方向引張強度：４．５Ｎ／ｃｍ、融点：１７０℃（ＰＰ）／１２５℃（ＰＥ））を用いた。まず、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを１３０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートし（仮接着）、積層構造体を作製した。次に、１７０℃に加熱した熱ロールを用いて、第２の通気性支持体と積層構造体を構成する第１通気性支持材とを加圧ラミネートすると同時に、仮接着されていたＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持体とを接着して、集塵機用フィルターを作製した。
【００４０】
（実施例２）
第１の通気性支持材には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）系の不織布である大紀商事（株）製のモイスターＷ１８（厚み：０．０８ｍｍ、目付け重量：１８ｇ／ｍ2、通気度：４００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ、縦方向引張強度：１５Ｎ／ｃｍ、横方向引張強度：３Ｎ／ｃｍ、斜め４５度方向引張強度：７．５Ｎ／ｃｍ、融点２５５℃）を用いた。まず、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを１７０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートし（仮接着）、積層構造体を作製した。次に、２３０℃に加熱した熱ロールを用いて、第２の通気性支持体と積層構造体を構成する第１通気性支持材とを加圧ラミネートすると同時に、仮接着されていたＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持体とを接着して、集塵機用フィルターを作製した。
【００４１】
（実施例３）
第１の通気性支持材には、ポリウレタン系の不織布である鐘紡合繊（株）製のエスパンシオーネＵＥＯ２５（厚み：０．１２ｍｍ、目付け重量：２５ｇ／ｍ2、通気度：４００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ、縦方向引張強度：２．８Ｎ／ｃｍ、横方向引張強度：３．６Ｎ／ｃｍ、斜め４５度方向引張強度：３Ｎ／ｃｍ、融点１５０℃）を用いた。まず、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを１２０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートし（仮接着）、積層構造体を作製した。次に、１５０℃に加熱した熱ロールを用いて、第２の通気性支持体と積層構造体を構成する第１通気性支持材とを加圧ラミネートすると同時に、仮接着されていたＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持体とを接着して、集塵機用フィルターを作製した。
【００４２】
（実施例４）
第１の通気性支持材には、ポリウレタン系の不織布である鐘紡合繊（株）製のエスパンシオーネＵＥＯ１００（厚み：０．３８ｍｍ、目付け重量：１００ｇ／ｍ2、通気度：２００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ、縦方向引張強度：５．２Ｎ／ｃｍ、横方向引張強度：７．５Ｎ／ｃｍ、斜め４５度方向引張強度：６．３Ｎ／ｃｍ、融点１５０℃）を用いた。まず、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを１２０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートし（仮接着）、積層構造体を作製した。次に、１５０℃に加熱した熱ロールを用いて、第２の通気性支持体と積層構造体を構成する第１通気性支持材とを加圧ラミネートすると同時に、仮接着されていたＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持体とを接着して、集塵機用フィルターを作製した。
【００４３】
（比較例１）
比較例１においては、第１の通気性支持材を用いずに、ＰＴＦＥ多孔質膜と第２の通気性支持材とを直接貼り合わせた。ＰＴＦＥ多孔質膜と第２の通気性支持材とを２５０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートにて積層し、集塵機用フィルターを作製した。
【００４４】
（比較例２）
第１の通気性支持材には、ＰＰ系のメルトブロー法により製造された不織布である東洋紡（株）製のシャンファインＰＭ０１０ＪＦ（厚み：０．０９ｍｍ、目付け重量：１０ｇ／ｍ2、通気度：４５ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ、縦方向引張強度：３Ｎ／ｃｍ、横方向引張強度：１．２Ｎ／ｃｍ、斜め４５度方向引張強度：１．４Ｎ／ｃｍ、融点１７０℃）を用いた。まず、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを１６０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートし（仮接着）、積層構造体を作製した。次に、１７０℃に加熱した熱ロールを用いて、第２の通気性支持体と積層構造体を構成する第１通気性支持材とを加圧ラミネートすると同時に、仮接着されていたＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持体とを接着して、集塵機用フィルターを作製した。
【００４５】
以上のようにして作製された実施例１〜４および比較例１，２の集塵機用フィルターについて、それぞれ、▲１▼フラジール法で測定した通気度、▲２▼手で折り曲げた時の折曲部分のクラックの発生状況を目視で観察した結果、▲３▼ＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定されているジオクチルフタレート粒子（ＤＯＰ）（粒径０．３〜０．５μｍ）をＪＩＳ Ｋ ０９０１に規定の方法で測定した捕集効率、▲４▼０．７ＭＰａ圧のエアーを第２の通気性支持材側の面から加えた際のＰＴＦＥ多孔質膜の破壊状況および層間の剥離状況、を表１に示す。なお、▲４▼の試験においては、得られた集塵機用フィルターを図１に示す治具に固定して試験を行った。まず、図１に示すように、ＰＴＦＥ多孔質膜３の面を上にして、ＰＴＦＥ多孔質膜３、第１の通気性支持材２、および第２の通気性支持材１からなる集塵機用フィルターをＯ−リング４，６でシールして治具５に固定した。この治具５はステンレス製であった。集塵機用フィルターを治具５に固定した後、第２の通気性支持材１側の面から圧力０．７ＭＰａのエアーもしくは窒素等の不活性ガスを１０秒間付加し、加圧停止５秒後にさらに同様の作業を行った。この操作を５回繰り返した後、ＰＴＦＥ多孔質膜３の変化を観察した。本実施例においては、第１の通気性支持材２と第２の通気性支持材１との間の剥離と、ＰＴＦＥ多孔質膜３の破壊の有無、とを観察した。
【００４６】
【００４７】
以上の結果から、ＰＴＦＥ多孔質膜と表面が凹凸形状の第２の通気性支持材とを、不織布等の第１の通気性支持材を介して貼り合わせることにより、折り曲げ時のストレスに耐え得る集塵機用フィルターを得ることができることが確認された。また、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上の第１の通気性支持材を用いることにより、０．７ＭＰａの逆圧にも耐え得る集塵機用フィルターが得られることが確認された。また、第１の通気性支持材の通気度を５０ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上とすることで、十分な通気性を有する集塵機用フィルターが得られることも確認された。
【００４８】
また、実施例４で得られた集塵機用フィルターは、各層の間を手で剥がす試験を行ったところ、実施例１〜３で得られた集塵機用フィルターよりも層間の接着強度が弱いことも確認できた。これは、実施例４で得られた集塵機用フィルターは、目付け重量が８０ｇ／ｍ2を超える第１の通気性支持材を用いているため熱伝達率が小さく、そのために熱融着による接着強度が弱くなってしまったからであると考えられる。
【００４９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の集塵機用フィルターおよびその製造方法によれば、凹凸のあるエンボス形状の表面形態を有する通気性支持材とＰＴＦＥ多孔質膜とを積層した構成であっても、プリーツ加工時のストレスやダスト払い落とし時の逆圧等によるＰＴＦＥ多孔質膜の破壊や剥離が生じにくくなる。これにより、十分な捕集効率が得られ、かつ、圧力損失の少ない集塵機用フィルターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 剥離状況の試験の際、集塵機用フィルターが治具に固定される様子を示した断面図である。
【図２】 （ａ）および（ｂ）は、本発明の集塵機用フィルターに用いられる第２の通気性支持材の表面凹凸形状の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 第２の通気性支持材
１ａ 凹部
１ｂ 凸部
２ 第１の通気性支持材
３ ＰＴＦＥ多孔質膜
４ Ｏ−リング
５ 治具
６ Ｏ−リング
【発明の属する技術分野】
本発明は、有価粉体や化学合成物等の回収、並びに、空調における空気中からのダスト除去等に用いられる集塵機用フィルターと、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品分野における小麦粉に代表される有価粉体や化学合成物の回収、および、セメントや金属粉体の回収などには、従来よりバグフィルター式集塵機やカートリッジフィルター式集塵機が用いられている。バグフィルター式集塵機は、一般的には高炉、製鉄炉、および焼却炉などに発生する排煙からのダスト除去用の大型の集塵機として用いられることが多い。最近特に問題とされている公害防止の観点から、電気式集塵機に代わって捕集性能に優れたバグフィルター式集塵機が多用されるようになっている。一方、カートリッジフィルター式集塵機は、耐熱用途でない部分で用いられることが多くなっている。特に、有価粉体や化学合成物の回収、およびセメントや金属粉体の回収等には、カートリッジフィルター式集塵機が多用されている。また、最近では、空調における空気中からのダスト除去等にも利用されることが多くなっている。一般に、カートリッジフィルター式集塵機は、小型のものが多くて扱いやすく、さらにフィルターの取り替えが容易であるという便利さから、普及してきている。
【０００３】
バグフィルター式集塵機に用いられるフィルターの材料には、高い捕集性能、耐熱性、耐薬品性、および低エネルギー洗浄性等の諸物性を満足させるために、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記載する。）多孔質膜が用いられている。このＰＴＦＥ多孔質膜をフィルターとして使用する場合、フェルト、織布、または帆布等の通気性支持材と積層するのが一般的である。これにより、ＰＴＦＥ多孔質膜によって高い捕集性およびダスト離脱性を実現すると共に、通気性支持材によって十分な強度を確保することができ、フィルター寿命を大きく延長することが可能となる。
【０００４】
また、最近では有価粉体等の粒子が小さくなっており、その結果処理する粉塵もより細かくなっていることから、カートリッジフィルター式集塵機に用いられるフィルターの材料にもＰＴＦＥ多孔質膜を用いなければ十分に処理できないケースがみられるようになってきている。
【０００５】
また、空調における空気中からのダスト除去についても、空気中から大気塵を９０％以上の捕集効率で除去してクリーンなエアーを供給するシステムもあり、フィルター材としてＰＴＦＥ多孔質膜を用いる必要が生じている。
【０００６】
以上のようなフィルター材は、容積内での面積をできるだけ大きくするために、プリーツ加工し、さらに円筒状もしくは平板状に加工して使用されることが多い。このため、フィルター材に積層される通気性支持材は、一般的にプリーツ加工時の形状を保持し、かつ、強度を有するように、予めエンボス加工して使われる。このような通気性支持材の代表的なものとして、エンボス加工等により表面に規則正しい凹凸模様が形成されたポリエステル系不織布が挙げられる。また、不織布からなる通気性支持材をカートリッジに成型する技術について特開２００１−２９３３１０号公報や特開２００１−２９３３１６号公報等に開示されている。
【０００７】
このように、フィルター材としてのＰＴＦＥ多孔質膜の必要性は近年増加しており、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とのラミネートが重要なポイントとなっている。表面にエンボス加工が施された通気性支持材にＰＴＦＥ多孔質膜を積層する場合、一般に、熱融着による接着もしくは接着剤による接着により、積層が行われている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２９３３１０号公報（第２−４頁、第１−１１図）
【特許文献２】
特開２００１−２９３３１６号公報（第２−４頁、第１−４図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表面に設けられた凹凸の高低差が激しい通気性支持材にＰＴＦＥ多孔質膜をラミネートする場合、ＰＴＦＥ多孔質膜がクラックや割れ等のダメージを受けてしまうという問題が生じる。また、従来のラミネート技術においては、通気性支持材表面の凸部にのみＰＴＦＥ多孔質膜がラミネートされ、凹部でＰＴＦＥ多孔質膜が密着せずに浮いた状態となってしまうことがある。このため、プリーツ加工時や、集塵機運転中にダスト払い落としのために逆圧をかけた時等に、ＰＴＦＥ多孔質膜が破壊されたり通気性支持材から剥離したりして、十分な捕集効率が得られないという問題が生じる。また、このようなダスト払い落とし時に生じるＰＴＦＥ多孔質膜の破壊や剥離を考慮して加える圧力を小さくすると、ダスト離脱性が悪くなり圧力損失が増加するので好ましくない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の集塵機用フィルターは、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と貼り合わされた、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上の第１の通気性支持材と、前記第１の通気性支持材の前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜が貼り合わされた面と反対側の面に貼り合わされた、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材とを、ダストを含むエアーの流入側からこの順に含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の集塵機用フィルターの製造方法は、ＰＴＦＥ多孔質膜と、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上である第１の通気性支持材とを貼り合わせて、積層構造体を作製する第１の工程と、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材と前記積層構造体とを、前記第２の通気性支持材と前記第１の通気性支持材とを対向させて貼り合わせる第２の工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の集塵機用フィルターは、ＰＴＦＥ多孔質膜と、前記ＰＴＦＥ多孔質膜と貼り合わされた、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上の第１の通気性支持材と、前記第１の通気性支持材の前記ＰＴＦＥ多孔質膜が貼り合わされた面と反対側の面に貼り合わされた、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材とを含んでいる。
【００１３】
なお、前記引張強度は、ＪＩＳ Ｌ １０９６ ６．１２に基づいて測定される値であり、試験片３０ｃｍ×５ｃｍ、引張速度１５ｃｍ／分、つかみ間隔２０ｃｍである。
【００１４】
この集塵機用フィルターは、ＰＴＦＥ多孔質膜と凹凸形状を含む第２の通気性支持材とを直接貼り合わせるのではなく、間に引張強度が１．５Ｎ／ｃｍの第１の通気性支持材を介して貼り合わせた構成となっている。このような構成では、ＰＴＦＥ多孔質膜は第１の通気性支持材自体の強度により補強されることになる。このように補強されたＰＴＦＥ多孔質膜と第２の通気性支持材とが貼り合わされているので、たとえ第２の通気性支持材の凹凸の高低差が激しい場合であっても、ＰＴＦＥ多孔質膜にクラック等の破壊が生じにくい。なお、このような構成においても、やはり第２の通気性支持材の表面は凹凸形状となっているので凹部には第１の通気性支持材が密着しにくく、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを積層させた積層構造体が第２の通気性支持材の凹部表面から浮いた状態になりやすい。しかしながら、第１の通気性支持材にて補強されたＰＴＦＥ多孔質膜は、プリーツ加工時や集塵機運転中にダスト払い落としのために逆圧をかけた時であっても破壊されにくく、さらに第２の通気性支持体から剥離しにくい。この第１の通気性支持材の任意の方向における引張強度は１．５Ｎ／ｃｍ以上であるため、ＰＴＦＥ多孔質膜はプリーツ加工時のストレスや、ダストを十分に払い落とせる大きさの逆圧（例えば０．７ＭＰａ程度の逆圧）にも、十分に耐えることができる。
【００１５】
本発明の集塵機用フィルターに用いられる第１の通気性支持材は、ＰＴＦＥ多孔質膜と第２の通気性支持材とを貼り合わせるためのバインダーとしての役割を果たしている。従って、第１の通気性支持材の物性によって、得られる集塵機用フィルターの特性が決定される。そこで、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第１の通気性支持材の通気度がフラジール法で５０ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上であることが好ましく、さらに、１００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上であることがより好ましい。得られる集塵機用フィルターの通気性を低下させないためである。なお、フラジール法による通気度の測定とは、圧力１２．７ｍｍＨ2Ｏ条件下で試験片を透過する空気量を測定することによって行われる。より具体的には、ＪＩＳ Ｌ １０９６（６．２７．１ Ａ法）に従い、フラジール型試験機を用いて測定される値である。
【００１６】
また、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第１の通気性支持材の目付け重量が８０ｇ／ｍ2以下であることが好ましく、さらに、５０ｇ／ｍ2以下であることがより好ましい。ＰＴＦＥ多孔質膜や第２の通気性支持材と熱融着にて接着する場合に、十分な熱伝達率を確保して接着力の低下を防ぐためである。
【００１７】
また、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第１の通気性支持材が不織布であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第１の通気性支持材は、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ナイロン系、およびポリウレタン系から選ばれる少なくとも一種類の材質からなることが好ましい。この場合、これらの材質を混合した混合品であってもよく、また、組み合わせによっては芯鞘構造を採用することもできる。熱融着によりＰＴＦＥ多孔質膜および第２の通気性支持材と貼り合わせるためである。
【００１９】
また、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第１の通気性支持材の融点が１００〜２６０℃の範囲であることが好ましい。
【００２０】
本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第２の通気性支持材はポリエステル系の材質からなることが好ましい。また、本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記第２の通気性支持材が不織布であることが好ましい。なお、第２の通気性支持体の表面に設けられている凹凸の形状や数は特に規定するものではないが、凹凸の高低差は１００μｍ〜１．５ｍｍの範囲程度のものが好ましい。また、凹凸形状の例としては、図２（ａ）（ｂ）に示されるような形状が挙げられる。図２（ａ）（ｂ）は、凹凸が設けられている面側から見た第２の通気性支持材１の平面図であり、１ａは凹部、１ｂは凸部を示している。なお、図２（ａ）に示す第２の通気性支持材１に設けられた凹部１ａの形状は円形に限定されるものではなく、楕円形であってもよい。また、第２の通気性支持材の引張強度は特に規定するものではないが、集塵機用フィルターに用いられるものとしての一般的な引張強度は、縦方向３００〜５００Ｎ／ｃｍ、横方向２００〜４００Ｎ／ｃｍ程度である。
【００２１】
本発明の集塵機用フィルターにおいては、前記ＰＴＦＥ多孔質膜の通気度が、フラジール法で４ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上であることが好ましい。ＰＴＦＥ多孔質膜の通気度がフラジール法で４ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ未満であると、得られるフィルターの通気性が低下して、集塵機運転時の圧力損失が増大してしまうからである。一方、ＰＴＦＥ多孔質膜の通気度の上限は特に規定されるものではないが、フラジール法で３０ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上であることが好ましい。また、ＰＴＦＥ多孔質膜の通気度のより好ましい範囲は８〜２０ｃｍ3／ｃｍ2／ｓである。
【００２２】
ＰＴＦＥ多孔質膜の上記以外の特性は、特に限定されないが、通常、膜厚は３〜５０μｍ、孔径は０．５〜１０μｍ、気孔率は４０〜９５％である。
【００２３】
上記特性を有するＰＴＦＥ多孔質膜は、例えば、未焼成のＰＴＦＥシートを延伸により多孔質化することによって作製することができる。以下、このＰＴＦＥ多孔質膜の製造方法の一例について簡単に説明する。
【００２４】
ＰＴＦＥシートは、未焼成のＰＴＦＥ粉末と液状潤滑剤とを混合し、この混合物を押出しおよび圧延から選ばれる少なくとも１つの手段によりシート状に成形することにより得られる。ＰＴＦＥ粉末としてはＰＴＦＥファインパウダーが好適に用いられる。また、液状潤滑剤としては、流動パラフィン、ナフサなどの炭化水素油、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類等が使用できる。液状潤滑剤の添加量は、ＰＴＦＥ粉末１００重量部に対して５〜５０重量部が適当である。なお、ＰＴＦＥシートの厚さは０．１〜０．７ｍｍ程度が適当である。
【００２５】
延伸は、以下に説明するような条件で２軸方向に行うことが好ましい。また、延伸に先立って、ＰＴＦＥシートに含まれる液状潤滑剤を加熱または抽出によって除去しておくことが好ましい。
【００２６】
まず、シートの成形（押出し）方向、つまり長尺シートにおいてはその長手方向に一軸延伸する。延伸はロール延伸、テンター延伸等の慣用の方法により行うことができる。延伸温度は、ＰＴＦＥの融点（３２７℃）より低ければ特に限定するものではないが、均一な延伸のためには２４０〜３２０℃に設定することが好ましい。また、延伸倍率は、５〜３０倍、更には１０〜２０倍の範囲とすることが好ましい。５倍未満であるとＰＴＦＥ多孔質膜の通気度を十分に確保することが困難であり、３０倍を超えるとＰＴＦＥ多孔質膜の長手方向における破断伸度を２０％以上とすることが困難だからである。
【００２７】
更に、前記延伸の方向と直交する方向、通常は長尺シートにおける幅方向に延伸する。この幅方向の延伸においても慣用の延伸方法を採用できる。幅方向の延伸は、好ましくは２５〜２００℃、更に好ましくは３０〜１３０℃で行う。また、延伸倍率は、１０〜５０倍、更には１０〜３０倍とすることが好ましい。１０倍未満であるとＰＴＦＥ多孔質膜の通気性を十分に確保することが困難であり、５０倍を超えるとＰＴＦＥ多孔質膜の幅方向における破断伸度を２０％以上とすることが困難となるからである。
【００２８】
ＰＴＦＥ多孔質膜の破断伸度および通気度は、上記延伸における諸条件を変化させることにより、適宜増大ないし減少させることが可能である。例えば、長手方向の破断伸度は、長手方向の延伸倍率が小さいほど増大し、長手方向の延伸倍率が大きいほど減少する。また、幅方向の破断伸度は、幅方向の延伸倍率が小さいほど増大し、幅方向の延伸倍率が大きいほど減少する。また、幅方向の延伸倍率が同等であれば、長手方向の延伸倍率が小さいほど、幅方向の破断伸度は増大する。
【００２９】
一方、通気度は、長手方向および幅方向の少なくとも一方の延伸倍率を大きくすることによって増大させることができる。
【００３０】
上記のようにして得られるＰＴＦＥ多孔質膜は、熱処理を施し、寸法安定性を向上させることが好ましい。熱処理に際し、多孔質膜における延伸方向の寸法を固定すれば、この多孔質膜の膜厚や孔径の変化を抑制できる。熱処理温度は、適宜調整できるが、その温度をＰＴＦＥの融点以上とすれば、焼成された多孔質膜を得ることができる。この焼成された多孔質膜は、機械的強度が高いという利点を有する。熱処理温度をＰＴＦＥの融点以上とする場合は、多孔質膜の変質を防止するという観点から、４７０℃以下とすることが好ましい。なお、熱処理時間は、多孔質膜の膜厚や熱処理温度によっても変わり得るが、通常、６０秒以下である。
【００３１】
上記熱処理は、その条件によりＰＴＦＥ多孔質膜の通気度に影響を与えることがあり、例えば、熱処理時間を長くするほど通気度が向上する。
【００３２】
本発明の集塵機用フィルターは、上記のＰＴＦＥ多孔質膜、第１の通気性支持材、および第２の通気性支持材を積層することにより作製される。
【００３３】
本発明の集塵機用フィルターの製造方法は、ＰＴＦＥ多孔質膜と、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上である第１の通気性支持材とを貼り合わせて、積層構造体を作製する第１の工程と、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材と前記積層構造体とを、前記第２の通気性支持材の凹凸面と前記積層構造体の不織布とを対向させて貼り合わせる第２の工程とを含むことを特徴とする。これにより、十分な捕集効率が得られ、かつ、圧力損失の増加が抑制された、集塵機用フィルターを製造することができる。ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材との貼り合わせ、および、第１の通気性支持材と第２の通気性支持材との貼り合わせを熱融着にて行う場合は、例えば、まずＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを、第１の通気性支持材の融点近傍に加熱した熱ロールを用いてラミネートし、次いで、第１の通気性支持材と第２の通気性支持材の凹凸面とを、同様に第１の通気性支持材の融点近傍に加熱した熱ロールを用いてラミネートする。また、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを仮接着しておき、その後、第１の通気性支持材と第２の通気性支持材の凹凸面とを接着する際に同時に第１の通気性支持材とＰＴＦＥ多孔質膜とを本接着する方法を用いることもできる。この方法の場合、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材との仮接着時には第１の通気性支持材の融点まで加熱する必要はなく、その後の本接着時（第１の通気性支持材と、ＰＴＦＥ多孔質膜および第２の通気性支持材との接着時）に第１の通気性支持材の融点近傍まで加熱する。これらの方法によれば、第２の通気性支持材の凹部であってもＰＴＦＥ多孔質膜は第１の通気性支持材と貼り合わされて補強されており、さらに、第２の通気性支持材の凸部においては第１の通気性支持材と第２の通気性支持材とが接着されてＰＴＦＥ多孔質膜、第１の通気性支持材、および第２の通気性支持材が一体的に貼り合わされている状態を実現することができる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。
【００３５】
以下に示す実施例１〜４および比較例１，２において用いられたＰＴＦＥ多孔質膜は、次のようにして作製されたものである。まず、ＰＴＦＥファインパウダー（ポリフロンＦ１０４：ダイキン（株）製）１００重量部に対して、液状潤滑材（流動パラフィン）２５重量部を均一に混合し、この混合物を圧力２０ｋｇ／ｃｍ2の条件で圧縮予備成形した。次いで、この予備成形体を丸棒状に押出し、更にこの丸棒状物を１対の金属圧延ロール間に通し、厚さ０．２ｍｍの長尺の未焼成シートを得た。次いで、炭化水素系溶媒を用いた抽出法により液状潤滑材を除去した後、このシートを、管状芯体にロール状に巻回した。このシートを、ロール延伸により長手方向に延伸した後、テンター延伸により幅方向に延伸し、次いで、シートの長手方向および幅方向の寸法を固定し、３７０℃の温度で５秒間熱処理を行い、焼成されたＰＴＦＥ多孔質膜を得た。なお、延伸条件は以下の通りである。
【００３６】
【００３７】
また、以下の実施例１〜４および比較例１，２において、第２の通気性支持材には、ポリエステル系の不織布である東レ（株）製のアクスターＧ２２６０−１Ｓ（厚み：０．６ｍｍ、目付け重量：２６０ｇ／ｍ2、通気度：１２ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ）を用いた。このアクスターＧ２２６０−１Ｓには、エンボス加工等により表面に規則正しい凹凸模様が設けられていた。この凹凸の高低差は０．５ｍｍであった。
【００３８】
また、実施例１〜４および比較例２において用いた第１の通気性支持材の引張強度の測定は、ＪＩＳ Ｌ １０９６（６．１２）に基づいて行った。試験片は３０ｃｍ×５ｃｍ、引張速度は１５ｃｍ／分、つかみ間隔は２０ｃｍで、縦方向、横方向、斜め４５度方向それぞれについて測定した。
【００３９】
（実施例１）
第１の通気性支持材には、ＰＰ（ポリプロピレン）／ＰＥ（ポリエチレン）系の不織布である大紀商事（株）製のオキロンＨＭ８００（厚み：０．０８ｍｍ、目付け重量：１６ｇ／ｍ2、通気度：４００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ、縦方向引張強度：１５Ｎ／ｃｍ、横方向引張強度：２Ｎ／ｃｍ、斜め４５度方向引張強度：４．５Ｎ／ｃｍ、融点：１７０℃（ＰＰ）／１２５℃（ＰＥ））を用いた。まず、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを１３０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートし（仮接着）、積層構造体を作製した。次に、１７０℃に加熱した熱ロールを用いて、第２の通気性支持体と積層構造体を構成する第１通気性支持材とを加圧ラミネートすると同時に、仮接着されていたＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持体とを接着して、集塵機用フィルターを作製した。
【００４０】
（実施例２）
第１の通気性支持材には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）系の不織布である大紀商事（株）製のモイスターＷ１８（厚み：０．０８ｍｍ、目付け重量：１８ｇ／ｍ2、通気度：４００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ、縦方向引張強度：１５Ｎ／ｃｍ、横方向引張強度：３Ｎ／ｃｍ、斜め４５度方向引張強度：７．５Ｎ／ｃｍ、融点２５５℃）を用いた。まず、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを１７０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートし（仮接着）、積層構造体を作製した。次に、２３０℃に加熱した熱ロールを用いて、第２の通気性支持体と積層構造体を構成する第１通気性支持材とを加圧ラミネートすると同時に、仮接着されていたＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持体とを接着して、集塵機用フィルターを作製した。
【００４１】
（実施例３）
第１の通気性支持材には、ポリウレタン系の不織布である鐘紡合繊（株）製のエスパンシオーネＵＥＯ２５（厚み：０．１２ｍｍ、目付け重量：２５ｇ／ｍ2、通気度：４００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ、縦方向引張強度：２．８Ｎ／ｃｍ、横方向引張強度：３．６Ｎ／ｃｍ、斜め４５度方向引張強度：３Ｎ／ｃｍ、融点１５０℃）を用いた。まず、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを１２０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートし（仮接着）、積層構造体を作製した。次に、１５０℃に加熱した熱ロールを用いて、第２の通気性支持体と積層構造体を構成する第１通気性支持材とを加圧ラミネートすると同時に、仮接着されていたＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持体とを接着して、集塵機用フィルターを作製した。
【００４２】
（実施例４）
第１の通気性支持材には、ポリウレタン系の不織布である鐘紡合繊（株）製のエスパンシオーネＵＥＯ１００（厚み：０．３８ｍｍ、目付け重量：１００ｇ／ｍ2、通気度：２００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ、縦方向引張強度：５．２Ｎ／ｃｍ、横方向引張強度：７．５Ｎ／ｃｍ、斜め４５度方向引張強度：６．３Ｎ／ｃｍ、融点１５０℃）を用いた。まず、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを１２０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートし（仮接着）、積層構造体を作製した。次に、１５０℃に加熱した熱ロールを用いて、第２の通気性支持体と積層構造体を構成する第１通気性支持材とを加圧ラミネートすると同時に、仮接着されていたＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持体とを接着して、集塵機用フィルターを作製した。
【００４３】
（比較例１）
比較例１においては、第１の通気性支持材を用いずに、ＰＴＦＥ多孔質膜と第２の通気性支持材とを直接貼り合わせた。ＰＴＦＥ多孔質膜と第２の通気性支持材とを２５０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートにて積層し、集塵機用フィルターを作製した。
【００４４】
（比較例２）
第１の通気性支持材には、ＰＰ系のメルトブロー法により製造された不織布である東洋紡（株）製のシャンファインＰＭ０１０ＪＦ（厚み：０．０９ｍｍ、目付け重量：１０ｇ／ｍ2、通気度：４５ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ、縦方向引張強度：３Ｎ／ｃｍ、横方向引張強度：１．２Ｎ／ｃｍ、斜め４５度方向引張強度：１．４Ｎ／ｃｍ、融点１７０℃）を用いた。まず、ＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持材とを１６０℃に加熱した熱ロールを用いて加圧ラミネートし（仮接着）、積層構造体を作製した。次に、１７０℃に加熱した熱ロールを用いて、第２の通気性支持体と積層構造体を構成する第１通気性支持材とを加圧ラミネートすると同時に、仮接着されていたＰＴＦＥ多孔質膜と第１の通気性支持体とを接着して、集塵機用フィルターを作製した。
【００４５】
以上のようにして作製された実施例１〜４および比較例１，２の集塵機用フィルターについて、それぞれ、▲１▼フラジール法で測定した通気度、▲２▼手で折り曲げた時の折曲部分のクラックの発生状況を目視で観察した結果、▲３▼ＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定されているジオクチルフタレート粒子（ＤＯＰ）（粒径０．３〜０．５μｍ）をＪＩＳ Ｋ ０９０１に規定の方法で測定した捕集効率、▲４▼０．７ＭＰａ圧のエアーを第２の通気性支持材側の面から加えた際のＰＴＦＥ多孔質膜の破壊状況および層間の剥離状況、を表１に示す。なお、▲４▼の試験においては、得られた集塵機用フィルターを図１に示す治具に固定して試験を行った。まず、図１に示すように、ＰＴＦＥ多孔質膜３の面を上にして、ＰＴＦＥ多孔質膜３、第１の通気性支持材２、および第２の通気性支持材１からなる集塵機用フィルターをＯ−リング４，６でシールして治具５に固定した。この治具５はステンレス製であった。集塵機用フィルターを治具５に固定した後、第２の通気性支持材１側の面から圧力０．７ＭＰａのエアーもしくは窒素等の不活性ガスを１０秒間付加し、加圧停止５秒後にさらに同様の作業を行った。この操作を５回繰り返した後、ＰＴＦＥ多孔質膜３の変化を観察した。本実施例においては、第１の通気性支持材２と第２の通気性支持材１との間の剥離と、ＰＴＦＥ多孔質膜３の破壊の有無、とを観察した。
【００４６】
以上の結果から、ＰＴＦＥ多孔質膜と表面が凹凸形状の第２の通気性支持材とを、不織布等の第１の通気性支持材を介して貼り合わせることにより、折り曲げ時のストレスに耐え得る集塵機用フィルターを得ることができることが確認された。また、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上の第１の通気性支持材を用いることにより、０．７ＭＰａの逆圧にも耐え得る集塵機用フィルターが得られることが確認された。また、第１の通気性支持材の通気度を５０ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上とすることで、十分な通気性を有する集塵機用フィルターが得られることも確認された。
【００４８】
また、実施例４で得られた集塵機用フィルターは、各層の間を手で剥がす試験を行ったところ、実施例１〜３で得られた集塵機用フィルターよりも層間の接着強度が弱いことも確認できた。これは、実施例４で得られた集塵機用フィルターは、目付け重量が８０ｇ／ｍ2を超える第１の通気性支持材を用いているため熱伝達率が小さく、そのために熱融着による接着強度が弱くなってしまったからであると考えられる。
【００４９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の集塵機用フィルターおよびその製造方法によれば、凹凸のあるエンボス形状の表面形態を有する通気性支持材とＰＴＦＥ多孔質膜とを積層した構成であっても、プリーツ加工時のストレスやダスト払い落とし時の逆圧等によるＰＴＦＥ多孔質膜の破壊や剥離が生じにくくなる。これにより、十分な捕集効率が得られ、かつ、圧力損失の少ない集塵機用フィルターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 剥離状況の試験の際、集塵機用フィルターが治具に固定される様子を示した断面図である。
【図２】 （ａ）および（ｂ）は、本発明の集塵機用フィルターに用いられる第２の通気性支持材の表面凹凸形状の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 第２の通気性支持材
１ａ 凹部
１ｂ 凸部
２ 第１の通気性支持材
３ ＰＴＦＥ多孔質膜
４ Ｏ−リング
５ 治具
６ Ｏ−リング
Claims (11)
- ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、
前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と貼り合わされた、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上の第１の通気性支持材と、
前記第１の通気性支持材の前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜が貼り合わされた面と反対側の面に貼り合わされた、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材とを、ダストを含むエアーの流入側からこの順に含むことを特徴とする集塵機用フィルター。 - 前記第１の通気性支持材の通気度が、フラジール法で５０ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上である請求項１に記載の集塵機用フィルター。
- 前記第１の通気性支持材の目付け重量が、８０ｇ／ｍ2以下である請求項１に記載の集塵機用フィルター。
- 前記第１の通気性支持材は、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ナイロン系、およびポリウレタン系から選ばれる少なくとも一種類の材質からなる請求項１に記載の集塵機用フィルター。
- 前記第１の通気性支持材が不織布である請求項１に記載の集塵機用フィルター。
- 前記第２の通気性支持材はポリエステル系の材質からなる請求項１に記載の集塵機用フィルター。
- 前記第２の通気性支持材が不織布である請求項１に記載の集塵機用フィルター。
- 前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の通気度が、フラジール法で４ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上である請求項１に記載の集塵機用フィルター。
- 前記第２の通気性支持材の表面に設けられた凹凸の高低差が、１００μｍ〜１．５ｍｍの範囲である請求項１に記載の集塵機用フィルター。
- 前記第２の通気性支持材の引張強度は、縦方向が３００〜５００Ｎ／ｃｍ、横方向２００〜４００Ｎ／ｃｍである請求項１に記載の集塵機用フィルター。
- 請求項１に記載の集塵機用フィルターの製造方法であって、
ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上である第１の通気性支持材とを貼り合わせて、積層構造体を作製する第１の工程と、
表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材と前記積層構造体とを、前記第２の通気性支持材と前記第１の通気性支持材とを対向させて貼り合わせる第２の工程とを含むことを特徴とする集塵機用フィルターの製造方法。
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