JPH0824536A

JPH0824536A - 濾過材

Info

Publication number: JPH0824536A
Application number: JP18308594A
Authority: JP
Inventors: Kiyomine Taniguchi; 清峰谷口; Tatsuyoshi Yasuda; 達芳安田
Original assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Current assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1996-01-30
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP3429072B2

Abstract

(57)【要約】【目的】濾過性能に優れることは勿論のこと、機械的
強度にも優れ、熱安定性、耐候性、帯電防止性等を良好
に且つ簡便に付与でき、更に着色等加工性に富んだ濾過
材を安価に提供する。【構成】熱可塑性樹脂粒子２０〜７０％と、架橋熱可
塑性樹脂粒子３０〜８０重量％とを配合した混合粉体
を、金型に充填して加熱焼結することにより濾過材が得
られる。この濾過材は、熱可塑性樹脂粒子と架橋熱可塑
性樹脂粒子との相溶性が高いために機械的強度に優れる
とともに、架橋熱可塑性樹脂の作製時に各種充填材を添
加して架橋させることにより、熱安定性、耐候性、帯電
防止性等を付与したり、着色を施すことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体粒子を含有する気
体中から固体粒子を分離する濾過材に関し、特に焼却炉
等から発生する高温排ガス中に含まれる煤塵その他の粒
子を捕集、除去し、清浄化された空気のみを外部に取り
出すのに良好で、且つ機械的強度に優れ、破損しにくい
濾過材に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場の生産ラインや各種装置、乾燥機或
いは焼却炉や溶融炉等の高温炉から排出されるガス中に
は、煤塵その他の固体粒子が含まれており、環境上の問
題からそのままの状態で外部に廃棄することはできず、
集塵装置を用いて前記粒子を捕集、除去して清浄化され
た空気のみを外部に取り出している。

【０００３】集塵装置の濾過材は、集塵率が高く、濾過
後の清浄ガス中の含塵濃度が低いという濾過能力に優れ
るとともに、簡易製作ができ、材料費が低く、機械的強
度に優れることが望まれる。従来技術として、例えば特
公平２−３９９２６号公報に記載される濾過材は、分子
量が中程度のポリエチレン粒子と、「巨大分子量のポリ
エチレン」、即ち分子量が数百万の超高分子量ポリエチ
レン粒子とを混合して、金型に充填し、加熱することに
得られる。この濾過材は、分子量が中程度のポリエチレ
ン粒子がバインダの役割を果たして濾過材としての形状
を維持するとともに、超高分子量ポリエチレン粒子は分
子量が中程度のポリエチレン粒子間に入り込んで、空隙
形成の役割を果している。含塵ガス中の固体粒子は、超
高分子量ポリエチレン粒子により形成される微細な空隙
を透過することができず捕集され、空気のみがこの微細
な空隙を透過することにより濾過が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如く構成される濾過材は、分子量が中程度のポリエチレ
ン粒子は、バインダの役割を果たすために３００μｍ程
度の大径で、しかも接触面積を大きくするために不定形
に形成されている。これに対し、超高分子量ポリエチレ
ン粒子は、空隙形成のために１００〜１５０μｍ程度の
小径で、しかも球状となるように形状が制御されてい
る。そこで、これらの両粒子を混合したり、金型まで輸
送する際に、それぞれの形状の違いから両粒子が十分均
一に混合されることなく、金型に充填される場合があ
る。

【０００５】そして、両粒子が不均一のまま金型中に充
填されて焼結されると、濾過材中に分子量が中程度のポ
リエチレン粒子に富む部分と、超高分子量ポリエチレン
粒子に富む部分とが混在することになる。ここで、超高
分子量ポリエチレン粒子は分子量が大きいために、著し
く流動性が低い。従って、濾過材形成時の焼結温度で
は、超高分子量ポリエチレン粒子同士は結合することが
なく、この超高分子量ポリエチレン粒子に富む部分は強
度的には欠陥部分となる。一方、分子量が中程度のポリ
エチレン粒子はバインダとして機能するために、焼結温
度において溶融して隣接する粒子同士は容易に結合し合
う。その結果、分子量が中程度のポリエチレン粒子に富
む部分では空隙のない、即ち濾過機能を持たない部分と
なってしまう。また、濾過材が良好な濾過性能および機
械的強度を有するには、加熱焼結する際、超高分子量ポ
リエチレン粒子と分子量が中程度のポリエチレン粒子と
の間に適度な相溶性が必要であるが、前記両粒子は融点
並びに流動性が著しく異なるために、適度な相溶性が発
現しない。

【０００６】以上のような構成粒子の形状や物性の違い
に起因する問題に加えて、超高分子量ポリエチレン粒子
は、分子量が数百万と大きいため、融点１３５℃を越え
ても溶融せず、従って添加剤を配合することができず、
濾過材に熱安定性、耐候性、帯電防止性等を付与した
り、着色を施したりすることが困難である。更に、超高
分子量ポリエチレン粒子は、高価であるという欠点も抱
えている。

【０００７】従って、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、濾過性能に優れることは勿論のこと、
機械的強度にも優れ、熱安定性、耐候性、帯電防止性等
を良好に且つ簡便に付与でき、更に着色等加工性に富ん
だ濾過材を安価に提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、熱可塑
性樹脂粒子と架橋熱可塑性樹脂粒子とを加熱焼結してな
る濾過材により達成することができる。

【０００９】本発明に使用される熱可塑性樹脂としては
ポリオレフィンが挙げられ、特に限定されないが、例え
ばポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、
エチレン・エチルアクリレート共重合体が好ましい。こ
れら熱可塑性樹脂は、平均粒径３００μｍ程度の粒子に
加工される。

【００１０】また、本発明に使用される架橋熱可塑性樹
脂としては架橋ポリオレフィンが挙げられ、特に限定さ
れないが、例えば架橋ポリエチレン、架橋塩素化ポリエ
チレン、架橋ポリプロピレン、架橋ポリ塩化ビニル、架
橋エチレン・酢酸ビニル共重合体、架橋エチレン・エチ
ルアクリレート共重合体等が好ましい。これら架橋熱可
塑性樹脂は、既に架橋されたものを使用することがで
き、あるいは新たに架橋して調製することもできる。そ
して、架橋熱可塑性樹脂は、平均粒径１００μｍ程度の
粒子に加工される。

【００１１】架橋は、有機過酸化物による化学架橋、シ
ランカップリング剤によるシラン架橋、電子線照射によ
る放射線架橋等ケーブル、パイプ等に用いられている通
常の架橋方法を採用することができ、また必要に応じて
架橋助剤を樹脂に添加してもよい。また、架橋熱可塑性
樹脂は架橋させる前は融点を超すと融解し、従って、混
練により各種充填材を添加することが可能であり、濾過
材に熱安定性、耐候性、帯電防止性等を付与することが
でき、また顔料を添加することにより着色を施すことも
できる。一方、架橋熱可塑性樹脂として、既に架橋され
た架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル等を用いると、廃
棄物の再利用ができ、製品のコストを抑えることができ
るとともに、機械粉砕するだけで簡便に原料を調製する
ことができる。

【００１２】本発明に係る濾過材は、前記熱可塑性樹脂
と前記架橋熱可塑性樹脂とを粒子に加工したものを、前
記配合割合で混合して金型に充填し、加熱焼結すること
により得られる。この時の熱可塑性樹脂粒子と架橋熱可
塑性樹脂粒子との配合割合は、熱可塑性樹脂粒子が２０
〜７０重量％で、架橋熱可塑性樹脂粒子が３０〜８０重
量％とすることにより、濾過材の各性能をより良好とす
ることができ好ましい。即ち、濾過材において熱可塑性
樹脂粒子はバインダーとしての役割を果たし、一方架橋
熱可塑性樹脂粒子は空隙形成材としての役割を果たす。
従って、熱可塑性樹脂粒子の配合割合が２０重量％未満
では、濾過材としての機械的強度に問題が生じ、７０重
量％を越えると空隙が十分に形成されず、濾過性能に問
題を生じる。また、更に好ましい配合割合は、３０〜６
０重量％である。一方、架橋熱可塑性樹脂粒子の配合割
合が３０重量％未満では、形成される空隙が不足して濾
過性能に問題が生じ、８０重量％を越えると濾過材とし
て十分な機械的強度が得られない。また、更に好ましい
配合割合は、４０〜７０重量％である。

【００１３】また、架橋熱可塑性樹脂のゲル分率は、４
０％以上であることが好ましい。粉体分離装置の濾過材
として必要な通気度は、経験的に１ｃｍ³／ｃｍ²・秒
以上であることが知られており、前記ゲル分率が４０％
未満の場合には前記通気度を達成できない。また、上限
値は特に制限されない。尚、このゲル分率は、樹脂を適
当な溶媒に浸漬して未架橋分を抽出し、抽出前の樹脂と
未架橋分との重量比から求められる。

【００１４】ところで、架橋熱可塑性樹脂の分子量は、
架橋の程度により異なり、通常数万から数千万に亘る広
い分子量分布を有する。しかもその分子量分布は、熱可
塑性樹脂の分子量分布を包含する。従って、架橋熱可塑
性樹脂は、前記熱可塑性樹脂との間に適度の相溶性を有
し、両樹脂からなる粒子を焼結した際に良好な結合が得
られ、濾過材とした場合に均一で、高い機械的強度が得
られる。特に、熱可塑性樹脂と架橋熱可塑性樹脂とを同
一種の樹脂で構成し、架橋および非架橋とすることによ
り、更に優れた相溶性が得られる。

【００１５】更に、熱可塑性樹脂および架橋熱可塑性樹
脂を、機械粉砕により前記所定粒径の粒子となるように
破砕することにより、両粒子とも不定形を呈することと
なり、両粒子の混合性が向上して粒子の分離を抑制する
ことができる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を基に本発明をより明確にする
ことができる。 ○実施例１平均粒径１４０μｍ、ゲル分率８５％の架橋ポリエチレ
ン粒子と平均粒径３５０μｍのメルトフローレート１．
５ｇ／１０分の直鎖状低密度ポリエチレン粒子とを、混
合比率を表１に示す如く変えて２ｌＶ型ブレンダーにて
３０分間混合した。この混合粒子を、高さ３ｍｍ、幅１
００ｍｍ、長さ１５０ｍｍのキャビティを有する金型に
充填し、１６０℃の電気炉に１時間保持し、厚さ３ｍ
ｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの通気性多孔体を得
た。この通気性多孔体を、ＪＩＳＬ１００４に準拠
した通気性試験機（（株）東洋精機製作所製）によって
通気度を測定した。また、通気性多孔体から、幅１００
ｍｍ、長さ１２０ｍｍの短冊状試験片を切取り、引張強
さを測定した。測定結果を表１に示した。

【００１７】

【表１】

【００１８】粉体分離装置の濾過材として、通気度は少
なくとも１ｃｍ³／ｃｍ²・秒が必要であることが経験
上知られており、表１に示す測定結果から架橋ポリエチ
レン粒子が３０重量％以上、直鎖状低密度ポリエチレン
粒子が７０重量％以下であると、通気度が充分であるこ
とが判った。また、粉体分離装置の濾過材として、引張
強さが０．２ｋｇ／ｍｍ²以上必要であることが経験上
知られており、表１に示す測定結果から架橋ポリエチレ
ン粒子が８０重量％以下、直鎖状低密度ポリエチレン粒
子が２０重量％以上であると、機械的強度が充分である
ことが判った。なお、ゲル分率は、樹脂を１２０℃のキ
シレンに５時間浸漬して未架橋分を抽出し、抽出前の樹
脂と未架橋分との重量比から求めた。

【００１９】○実施例２平均粒径が１３０μｍで、表２に示す如くゲル分率の異
なる電子線照射架橋エチレン・酢酸ビニル共重合体（酢
酸ビニル含有量１０％）粒子６５重量％と、平均粒径２
９０μｍでメルトフローレート５．５ｇ／１０分のエチ
レン・酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含有量１０％）
粒子３５重量％とを、２ｌＶ型ブレンダーにて３０分間
混合した。なお、ゲル分率は、樹脂を１２０℃のキシレ
ンに５時間浸漬して未架橋分を抽出し、抽出前の樹脂と
未架橋分との重量比から求めた。この混合粒子を、実施
例１と同様な方法で通気性多孔体を得た。但し、１３０
℃の電気炉に１時間保持した。この通気性多孔体を、Ｊ
ＩＳＬ１００４に準拠した通気性試験機（（株）東
洋精機製作所製）によって通気度を測定した。測定結果
を表２に示した。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２より、架橋エチレン・酢酸ビニル共重
合体（酢酸ビニル含有量１０％）のゲル分率が４０％以
上であると、通気度が粉体分離装置の濾過材として必要
な１ｃｍ³／ｃｍ²・秒以上となることが判った。

【００２２】○実施例３真比重０．９２２、平均粒径１４０μｍ、ゲル分率８５
％の架橋ポリエチレン粒子５０重量％と、カーボンブラ
ック１％を混練・添加した黒色の真比重０．９１０、平
均粒径３３０μｍのポリプロピレン粒子５０重量％と
を、２ｌＶ型ブレンダーにて３０分間混合したところ、
両粒子が混じり合った灰色の混合粒子が得られた。この
混合粒子１００ｍｌを３００ｍｌ三角フラスコに採り、
小型シェーカーＮＷ−ＤＲ型（宮本理研工業製）にて振
幅４５ｍｍ、振盪数２００回／分にて３０分振盪した
後、粒子の分離の有無を観察したが、認められなかっ
た。これに対し、真比重０．９３５、平均粒径１１０μ
ｍの超高分子量ポリエチレン粒子５０重量％と、カーボ
ンブラック１％を混練・添加した黒色の真比重０．９０
５、平均粒径３３０μｍのポリプロピレン粒子５０重量
％とを、２ｌＶ型ブレンダーにて３０分間混合したとこ
ろ、両粒子が混じり合った灰色の混合粒子が得られた。
この混合粒子を同様の条件で振盪して観察した結果、上
部に黒色層（ポリプロピレン粒子に富んだ層）、下部に
白色層（超高分子量ポリエチレン粒子に富んだ層）の２
層に分離しているのが認められた。各混合粒子の構成粒
子の比重差の違いを考慮しても、架橋ポリエチレン粒子
とポリプロピレン粒子との混合粒子の方が、超高分子量
ポリエチレン粒子とポリプロピレン粒子との混合粒子に
比べて混合状態が良好であることが判る。

【００２３】○実施例４使用済みの６ＫＶ架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの
絶縁層から回収して平均粒径９０μｍに粉砕したゲル分
率８７％の架橋ポリエチレン粒子３ｋｇと、平均粒径３
１０μｍのメルトフローレート０．５ｇ／１０分の高圧
法低密度ポリエチレン粒子３ｋｇとを、１５ｌＶ型ブレ
ンダーにて３０分間混合した。この混合粒子を、円筒状
のキャビティを有する金型に充填し、１５０℃の電気炉
に１時間保持し、厚さ５ｍｍ、外径６０ｍｍ、内径５０
ｍｍ、長さ５００ｍｍの円筒状の通気性多孔体を得た。
そして、図１に示すように、この円筒状通気性多孔体１
の下部を金属の蓋２で閉じた濾過材３とした。この濾過
材３を、図２に示した粉体分離装置１０の天板１１の固
定部材１２に取り付け、濾過試験を行った。濾過試験
は、気体供給口１３から粉体分離装置１０内にＪＩＳ
Ｚ８９０１「試験用ダスト」で規定される第７種「関
東ローム」（中位径２７〜３１μｍ）を５ｇ／Ｎｍ³含
有する含塵ガスを導入するとともに、この含塵ガスを濾
過材３を通じて１ｍ／分の通気速度で吸引して濾過し、
気体排出口１４から排出される濾過ガスの１時間、２４
時間及び１２０時間経過後の含塵濃度を測定したとこ
ろ、それぞれ２．５ｍｇ／Ｎｍ³、０．５ｍｇ／Ｎｍ³
及び０．６ｍｇ／Ｎｍ³であり、濾過材として有用であ
ることが判明した。

【００２４】上記の結果に示されるように、実施例１に
より熱可塑性樹脂と架橋熱可塑性樹脂との混合比率の適
正範囲が、また実施例２により架橋熱可塑性樹脂のゲル
分率の最適範囲が、それぞれ判明した。また、実施例３
及び実施例４により、混合時における両粒子の分離もな
く、濾過材とした場合にも濾過性能に優れ、濾過材とし
て十分使用可能であることが確認された。一方、実施例
３の比較例からは、超高分子量ポリエチレン粒子を使用
した場合の混合性の悪さが確認された。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、熱可塑性樹脂粒子と架
橋熱可塑性樹脂粒子とを組み合わせることにより、原料
となる前記両粒子の空気輸送や金型充填の際の分離がな
く、均一に混合できるとともに、加熱焼結時における前
記両粒子の相溶性が適度に得られるため、濾過材は均一
構造となり、濾過材全体の機械的強度を高めることがで
きる。また、濾過材に熱安定性、耐候性、帯電防止性等
を付与したり、あるいは着色を施すことが可能となる。
更に、架橋熱可塑性樹脂粒子として、廃棄処分される架
橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルから回収した架橋ポリ
エチレンの活用により、原料コストの低減を図ることが
できるととに、資源の再利用の観点からも好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例４において作製した濾過材を示す斜視図
である。

【図２】実施例４において使用した粉体分離装置を示す
要部断面図である。

【符号の説明】

１通気性多孔体２蓋３濾過材１０粉体分離装置１１天板１２固定部材１３気体供給口１４気体排出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂粒子と架橋熱可塑性樹脂粒
子とを加熱焼結してなることを特徴とする濾過材。
【請求項２】前記熱可塑性樹脂粒子が２０〜７０重量
％であり、前記架橋熱可塑性樹脂粒子が３０〜８０重量
％であることを特徴とする請求項１記載の濾過材。
【請求項３】前記架橋熱可塑性樹脂粒子のゲル分率
が、４０％以上であることを特徴とする請求項１または
２記載の濾過材。