JPWO2018174137A1 - 濾材およびバグフィルター - Google Patents

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Abstract

本発明は製造時および使用時において触媒の脱落・飛散が抑制された排ガス除去用の濾材およびバグフィルターを提供することを課題とする。繊維層と触媒層とを備え、前記触媒層は触媒とフィブリル繊維とを主成分として含有している、濾材である。

Description

本発明は、濾材およびバグフィルターに関する。
従来バグフィルターは、焼却場や石炭ボイラー等の排ガス中の粉塵除去を目的として設けられてきた。しかしながら近年は、排ガス中のＮＯｘ、ＳＯｘ等の酸性ガスや、重金属類、ダイオキシンといった有毒ガスの除去も要求されるようになってきた。そして、上記に要求に応えるために、触媒が担持されたバグフィルターを用いて有毒ガス等を分解除去等する方法が採用されている。そして、触媒が担持されたバグフィルターとしては以下のものが具体的に知られている。すなわち、特許文献１には、ポリイミド繊維から構成される不織布を触媒スラリーに浸漬させて得られた濾材を用いたバグフィルターを開示している。また、特許文献２には、不織布と触媒粒子とを混合し、その混合体にニードルパンチを施すことで得られる濾材を用いたバグフィルターが開示されている。そして、特許文献３には、触媒を含有する樹脂組成物を紡糸して得られる繊維を不織布等とすることで得られる濾材を用いたバグフィルターが開示されている。さらに、特許文献４には、バインダーにより触媒が担持された基布を複数の不織布等で挟み積層体とし、この積層体にニードルパンチを施すことで得られる濾材を用いたバグフィルターが開示されている。
特開平１０−１８００３９号公報 特開平８−１９６８３０号公報 特表平１１−５０８８２２号公報 特開２０１４−１６６６１４号公報
特許文献１に開示されたバグフィルターに用いられる濾材は、不織布を作製した後に、この不織布を触媒スラリーに浸漬して得られるものであり、この濾材では、使用時などに触媒が脱落・飛散するとの課題がある。
特許文献２に開示されたバグフィルターに用いられる濾材には、その製造工程においてニードルパンチを施す際に、大量の触媒が濾材から脱落・飛散するとの課題がある。また、この濾材では、使用時などにおいても触媒が脱落・飛散するとの課題がある。
特許文献３に開示されたバグフィルターに用いられる濾材では、触媒は繊維に練り込まれているため、この濾材からの触媒の脱落・飛散は抑制される。しかし、この濾材において有効に機能する触媒は、繊維表面に配置されているものに限られるため、繊維の内部に配置された触媒は有効に活用されないとの課題がある。また、この濾材やバグフィルターに高い有毒ガスの吸着除去能等を付与するには大量の触媒を担持させる必要があり、濾材やバグフィルターのコストが大幅に上昇するとの課題もある。
特許文献４に開示されたバグフィルターに用いられる濾材では、触媒はバインダーにより基布に担持されているものの、その製造工程におけるニードルパンチを施す際に触媒が脱落・飛散するとの課題がある。
そこで、本発明は、製造時および使用時において触媒の脱落・飛散が抑制された濾材および、この濾材を用いたバグフィルターを提供することを課題とする。
本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意検討した結果、濾材が有する触媒層を特定のものとすることにより本課題を実現できることを見出し、本発明に至ったものである。
すなわち、本発明の濾材は以下の構成を有する。
（１）繊維層と触媒層とを備え、
前記触媒層は触媒とフィブリル繊維とを主成分として含有している、濾材。
さらに上記濾材の好ましい態様として以下の構成がある。
（２）前記繊維層を２層以上有し、
前記触媒層が前記２層以上の繊維層の層間の少なくとも１つに配置されている、前記の濾材。
（３）前記触媒層が少なくとも一方の面の最外層に配置されている、前記いずれかに記載の濾材。
（４）前記触媒層における触媒の触媒層単位面積あたりの合計含有量が１５０〜６００ｇ／ｍ２である、請求項１〜３の何れかに記載の濾材。
（５） 前記繊維層がポリテトラフルオロエチレン繊維を７０質量％以上含み、前記ポリテトラフルオロエチレン繊維の繊維径のＣＶ値が１０％以下である、前記いずれかに記載の濾材。
そして上記濾材の好ましい用途として、以下のバグフィルターがある。
（６）前記いずれかに記載の濾材を有するバグフィルターであって、前記濾材が筒状である、バグフィルター。
また前記いずれかの濾材の製造方法として以下のものがある。
（７）触媒とフィブリル繊維とを含むスラリーを湿式抄紙し触媒層を得る工程と、
前記触媒層と繊維層を積層する工程を有する、濾材の製造方法。
（８）前記触媒層と前記繊維層とを積層する工程が、ニードルパンチ処理により前記触媒層と前記繊維層とを積層する工程である、前記濾材の製造方法。
本発明によれば、製造時および使用時において触媒の脱落・飛散が抑制された濾材および、この濾材を用いたバグフィルターを提供することができる。
本発明の濾材の一の実施形態の断面概念図である。 本発明の濾材の他の実施形態の断面概念図である。 本発明の濾材の他の実施形態の断面概念図である。 ダイオキシン除去性能測定装置の構成概念図である。
本発明の濾材は繊維層と触媒層とを備える。この触媒層は触媒とフィブリル繊維とを主成分として有している。
なお、本発明において、バグフィルターとは、濾材を縫製等により筒状としたフィルターである。また筒に二つある端部のうちひとつを封じていてもよい。
まず、本発明の濾材が備える触媒層について説明する。この触媒層は触媒とフィブリル繊維とを主成分として有するものである。
この触媒層は、本発明の濾材をバグフィルターとして用いた場合に、浄化対象の空気中に含まれるダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質を分解除去するものである。そして、上記の触媒はフィブリル繊維によって強く担持されるので、本発明の濾材においては、製造時および使用時における触媒の脱落や飛散が抑制される。また、フィブリル繊維は触媒の担持能に優れるものであるため、触媒層中に触媒を強固に担持するのに触媒層中に含まれるフィブリル繊維は少量で足りる。結果として、本発明の濾材は圧力損失が低く、かつ、軽量で取り扱い性に優れたものとなり得る。一方で、特許文献４に記載された触媒の担持をバインダーにて行う濾材では、触媒層中に触媒を強固に担持するには多量のバインダーが必要となる。よって、使用する多量のバインダーにより基布における繊維間のスペースが閉塞され濾材の圧力損失が上昇するとともに、この濾材を用いたバグフィルターの重量も上昇する。 ここで、主成分とは、触媒層全体の質量に対する触媒層に含まれるフィブリル繊維および触媒の合計質量の割合が７０質量％以上であることをいう。触媒の濾材からの脱落・飛散をより抑制できることから、この割合は、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９７質量％以上であることがさらに好ましい。
また、本発明の効果を害しない範囲において、触媒層は触媒およびフィブリル繊維以外の成分を有していてもよい。そして、触媒およびフィブリル繊維以外の成分としては、触媒やフィブリル繊維を均一に分散させる分散剤などを例示することができる。分散剤としては、アクリル樹脂分散剤が例示できる。本発明の濾材が備える触媒層は触媒とフィブリル繊維とを主成分として有するものであることは上記のとおりである。
そして、この触媒層にて触媒がフィブリル繊維にて強固に担持されるメカニズムについては以下のとおり推測している。すなわち、フィブリル繊維は高度に交絡されやすく、触媒は高度に交絡されているフィブリル繊維によって触媒層に強固に担持されるものと推測される。そして、触媒層に触媒が強固に担持されることによって、本発明の濾材からの触媒の脱落・飛散は大幅に抑制される。
また、触媒層の形態としては、不織布が例示される。不織布としては、湿式不織布や乾式不織布を挙げることができる。そして、湿式不織布としては湿式ペーパーを挙げることができ、乾式不織布としては乾式ペーパーを挙げることができる。触媒層の厚みを薄く保ちつつ多量の触媒を担持することができ、さらに、触媒をより強固に触媒層に担持でき、濾材からの触媒の脱落・飛散をより抑制することができるとの観点から、触媒層は湿式ペーパーであることが好ましい。また、本発明の濾材は複数の触媒層を備えていてもよく、複数の触媒層を備える濾材としては複数の触媒層の積層体を有する形態のものを例示することができる。
次に、本発明の濾材の触媒層に用いられるフィブリル繊維について説明する。フィブリル繊維を定義するならば、１本の繊維が、繊維長さ方向に２以上の細い繊維に割れている状態にある繊維である。１本の繊維から長さ方向すべての領域で細い繊維に割れていてもいいし、長さ方向の一部のみの領域で長さ方向に割れていてもいい。割れている部分の長さは、もととなった繊維の長さの５０％以上であることが好ましい。また割れた細い繊維は枝分かれして、その先が元の繊維や他の細い繊維と離れていてもよい。
フィブリル繊維の原料となる繊維としては、木材パルプ、アラミド繊維、アクリル繊維、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、およびポリテトラフルオロエチレンファインパウダーが例示される。これらの繊維は長さ方向に割けやすい性質をもっている。これらの中でも、バグフィルターの耐熱性の観点からアラミドおよびポリテトラフルオロエチレンを材料とするものが好ましい。
原料となる繊維をフィブリル化してフィブリル繊維とすることができる。その製造方法としては、原料となる繊維を液体で膨潤させ繊維に力をかける方法、原料となる繊維を叩解する方法があげられる。また、ポリテトラフルオロエチレンファインパウダーは、剪断力がかかるとフィブリル化する性質があり、フィブリル化したポリテトラフルオロエチレンファインパウダーはフィブリル繊維として用いることができる。
触媒層にはフィブリル繊維以外の繊維も含有できる。材料としてはフィブリル繊維の部分で示したものが例示される。フィブリル繊維の触媒層にある繊維全体に対する割合は８０質量％以上、さらに９０質量％であることが好ましい。
また、本発明の濾材の触媒層に用いられる触媒は、ダイオキシン、窒素酸化物、硫黄酸化物など目的の成分を化学的に分解できるものである。このような触媒として具体的には、チタン、バナジウム、タングステン、マンガンおよびコバルト等から１種以上選ばれる金属の酸化物の単体または複合体からなる金属酸化物触媒を挙げることができる。これらの中でも触媒効果やコストを考慮すると、本発明の濾材に用いる触媒は二酸化マンガンおよび／または五酸化バナジウムを含むものであることが好ましい。
触媒層の厚みは０．１〜１．２ｍｍであることが好ましい。触媒層の厚みが０．１ｍｍ以上であることでより多量の触媒を担持することができる。一方で、触媒層の厚みが１．２ｍｍ以下であることでバグフィルターの取り扱い性をより向上させることができる。上記の事情から、厚みの上限は１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。ここで、本発明の濾材は触媒層を複数有する形態も取りうるが、このような場合には、上記の触媒層の厚みとは複数の触媒層の厚みの合計値のことをいうものとする。
触媒層の目付は３００〜７５０ｇ／ｍ２であることが好ましい。触媒層の目付が３００ｇ／ｍ２以上であることでより多量の触媒をより強固に担持することができる。一方で、触媒層の目付が７５０ｇ／ｍ２以下であることでバグフィルターをより軽量化することができ、バグフィルターの取り扱い性をより向上させることができる。上記の事情から、目付の上限は６００ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。ここで、本発明の濾材は触媒層を複数有する形態も取りうるが、このような場合には、上記の触媒層の目付とは複数の触媒層の目付の合計値のことをいうものとする。
また、普通の繊維に代えて本発明のフィブリル繊維を使用することにより、触媒が触媒機能を有する以上、触媒の量がいずれであっても、本発明の効果がある。ただ本発明の濾材をバグフィルターとして使用することを考えると、触媒層における触媒の触媒層単位面積あたりの合計含有量は１５０〜６００ｇ／ｍ２であることが好ましい。触媒の合計含有量を１５０ｇ／ｍ２以上とすることで、濾材の有毒ガスの吸着除去性能をより優れたものとすることができる。一方で、触媒の合計含有量を６００ｇ／ｍ２以下とすることで、バグフィルターからの触媒の脱落・飛散をより抑制することができる。上記の事情から、触媒の合計含有量は１８０ｇ／ｍ２以上がより好ましく、２００ｇ／ｍ２以上がさらに好ましい。上記の事情から、触媒の合計含有量は、５００ｇ／ｍ２以下がより好ましく、４５０ｇ／ｍ２以下がさらに好ましい。ここで、本発明の濾材は触媒層を複数有する形態も取りうるが、このような場合には、上記の触媒層における触媒の合計含有量とは、複数の触媒層の各触媒層における触媒の触媒層単位面積あたりの含有量の合計値のことをいうものとする。
濾材に用いる触媒としては二酸化マンガンおよび五酸化バナジウムいずれかが好ましいことは上で述べた。二酸化マンガンおよび五酸化バナジウムの合計含有量は１５０〜６００ｇ／ｍ２であることが好ましい。これらの触媒の合計含有量を１５０ｇ／ｍ２以上とすることで、濾材の有毒ガスの吸着除去性能をより優れたものとすることができる。一方で、触媒の合計含有量を６００ｇ／ｍ２以下とすることで、バグフィルターからの触媒の脱落・飛散をより抑制することができる。上記の事情から、これらの触媒の合計含有量は１８０ｇ／ｍ２以上がより好ましく、２００ｇ／ｍ２以上がさらに好ましい。これら触媒の合計含有量は、５００ｇ／ｍ２以下がより好ましく、４５０ｇ／ｍ２以下がさらに好ましい。この段落での合計含有量を示す触媒は、二酸化マンガンおよび五酸化バナジウムのいずれかが含まれていればよく、両方を必須とする必要はない。
次に、触媒層に含まれるフィブリル繊維の含有量は、触媒層全体に対し１０〜５０質量％であることが好ましい。フィブリル繊維の含有量を１０質量％以上とすることで濾材やバグフィルターからの触媒の脱落・飛散をより抑制することができる。一方で、フィブリル繊維の含有量を５０質量％以下とすることで十分な触媒性能を得ることができる。上記の事情により、フィブリル繊維の含有量は１５質量％以上であることがより好ましく、２０質量％以上であることがさらに好ましい。上記の事情により、フィブリル繊維の含有量は４０質量％以下であることがより好ましく、３５質量％以下であることがさらに好ましい。
触媒層は、本発明の効果を害しない範囲においてフィブリル繊維および触媒以外のものを含むことができることは上述のとおりであるが、フィブリル繊維および触媒以外のものとしては分散剤あるいは凝集剤としてのアクリルなどの有機バインダーや無機バインダー、水酸化アルミニウムなどの難燃剤などを例示することができる。ここで、本発明の濾材は触媒層を複数有する形態も取りうるが、このような場合には、上記の触媒層におけるフィブリル繊維の含有量とは、複数の触媒層の全体に対しての複数の触媒層に含まれるフィブリル繊維の総含有量をいうものとする。
次に、本発明の濾材に用いられる繊維層について説明する。本発明の濾材は繊維層を備えている。そして、この繊維層は、濾材において触媒層より繊維層が外側に配置されている面から、濾材の反対側の面の方向に空気を流す場合に、この空気に含まれる粒子（ダスト）を捕集する役割を果たすものである。すなわち、本発明の濾材は、繊維層を有することで、この濾材を用いたバグフィルターは従来のバグフィルターが備えるダストの捕集性能と同等の捕集性能を備えるものとなるのである。また、この繊維層は、上記の役割に加え、濾材の使用時において、濾材の触媒層より繊維層が外側に配置されている面からの触媒の脱落・飛散を抑制する役割や、濾材をバグフィルターに縫製するのに耐え得る強度を付与する役割なども有している。
例えば、図１の濾材１（Ａ）や図２の濾材１（Ｂ）においては両面が、繊維層が外側に配置されている面に相当する。図３に示す濾材１（Ｃ）においては最外層に繊維層２が配置されている下の方の面が、この面に該当する。
なお、後述する実施例１と比較例２との対比によると、触媒の脱落・飛散の抑制には、濾材等が繊維層を有するだけでは不十分であり、濾材等が有する触媒層がフィブリル繊維を有することが必要であることが判る。すなわち、実施例１の濾材では触媒の脱落・飛散が抑制されているのに対し、実施例１の濾材等に用いられているフィブリル繊維をバインダー(でん粉)に代替した比較例２の濾材等では触媒の脱落・飛散が抑制されていない点から上記のことがいえる。
繊維層の形態としては、織物、編み物および不織布などを例示することができるが、不織布であることが好ましい。また、この不織布としては、具体的にサーマルボンド不織布やニードルパンチ不織布、ウォータージェット不織布などを例示することができる。中でも、複数の繊維層の多層積層や繊維層と触媒層との多層積層等が一工程でできるという生産性の観点からは、ニードルパンチ不織布であることが好ましい。
次に、繊維層を構成する繊維としては、濾材が、ごみ焼却場や石炭ボイラー等のバグフィルターとして用いられる場合、耐熱性が要求されるため、ポリテトラフルオロエチレン繊維などのフッ素系繊維や、メタアラミド、パラアラミドといったアラミド繊維、他にポリフェニレンスルフィード繊維やポリイミド繊維、ポリベンゾビフェニル繊維などの有機繊維や、ガラス繊維、シリカ繊維、バサルト繊維といった無機繊維が、単独または混合して用いられる。特にごみ焼却場用バグフィルターには、高温で用いることのできる、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ガラス繊維、シリカ繊維等が単独あるいは混合して好適に用いられる。
また、ここで用いられるポリテトラフルオロエチレン繊維は、繊維径のＣＶが１０％未満であると、より好ましい。このような繊維はマトリクス紡糸法で得ることができる。マトリクス紡糸法は、ポリテトラフルオロエチレンファインパウダーをセルロース等に分散させて溶液紡糸した後、マトリクスのセルロース等を焼き飛ばす紡糸法であり、ほぼ丸断面の均一な繊維径のものが得られるもので、他の方法のポリテトラフルオロエチレン繊維と比べて、より均一な不織布が得られる。これをガラス繊維、シリカ繊維等と混合して用いる場合は７０％以上含んでいるのが好ましい。
繊維層の目付は、１００〜８００ｇ／ｍ２であるのが好ましい。１００ｇ／ｍ２以上であることで、繊維層の厚みむらや繊維層の目付むらの発生を抑制できると共に、空気中の粒子(ダスト)の捕捉性がより優れたものとなり、触媒層の支持体としてもより優れたものとなる。また、８００ｇ／ｍ２以下であることで濾材や、この濾材を用いたバグフィルターが軽量化され、濾材や、この濾材を用いたバグフィルターの取り扱い性が向上すると共に、濾材や、この濾材を用いたバグフィルターの通気性もより優れたものとなる。
触媒層を挟むために繊維層を２層以上設ける場合、それぞれの目付は１００〜４００ｇ／ｍ２であるのが好ましい。また、その下限値は、１５０ｇ／ｍ２以上であることが好ましく、１８０ｇ／ｍ２以上であることがより好ましい。一方で、その上限値は３００ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、２５０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
繊維層の見かけ密度(目付／厚み)は、０．１０〜０．４０ｇ／ｃｍ３であるのが好ましい。繊維層の見かけ密度が０．１０ｇ／ｃｍ３以上では、ダストの捕集性能がより優れたものとなる。一方、繊維層の見かけ密度が０．４０ｇ／ｃｍ３以下であることで、通気性により優れたものとなる。見かけ密度は、０．１５ｇ／ｃｍ３以上であることがより好ましく、０．２０ｇ／ｃｍ３以上であることがより好ましい。一方で、見かけ密度は、０．３５ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましく、０．３０ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましい。ここで、本発明の濾材は繊維層を複数有する形態も取りうるが、このような場合には、上記の繊維層の見かけ密度とは、複数の繊維層のうちの一つの繊維層の目付をいうものとする。
このような見かけ密度の繊維層を得るためには、たとえばニードルパンチの針条件(太さ、深さ、打ち込み本数)を変更して絡合状態を調整することで達成できる。また、カレンダー加工やプレス加工によって調整することも可能である。ここで、本発明の濾材は繊維層を複数有する形態も取りうるが、このような場合には、上記の繊維層の密度とは、複数の繊維層のうちの一つの繊維層の密度をいうものとする。
以下、本発明の濾材の実施態様例を示す図を用いて、本発明の濾材の説明を行う。なお、本発明の濾材は下記にて具体的に示す実施態様例に限定して解釈されるものではないことはいうまでもない。
ここで、図１は、本発明の濾材の一実施形態での断面概念図である。この濾材１（Ａ）では、触媒層３の両方の面に接して繊維層２が積層している。この形態の濾材では、その両面からの触媒の脱落・飛散がより高度に抑制される。
また、図２は、本発明の濾材の他の実施形態での断面概念図である。この濾材１（Ｂ）では、触媒層３の一方の面に接して繊維層２が積層しており、触媒層３の他方の面に接して基布４および繊維層２がこの順に積層している。この実施形態例の濾材は基布を有することで強度および熱安定性により優れたものとなっている。ここで、基布としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）紡績糸織物、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）織物などを用いることができる。
次に図３は、本発明の濾材の他の実施形態の断面概念図である。この濾材１（Ｃ）では、触媒層３の一方の面に繊維層２、基布４、繊維層２がこの順に積層しており、繊維層が積層している面からの触媒の脱落・飛散が極めて高度に抑制される。
また、触媒層と繊維層とを積層し一体化するための手段としては、ニードルパンチ、ウォータージェット、熱接着などが挙げられるが、図1および図２のような、繊維層の間に触媒層が挟み込まれた形態の場合は、すべての層（繊維層／触媒層／繊維層）を重ねて一度に積層できる観点からニードルパンチを採用することが好ましい。そして、本発明の濾材において触媒は触媒層にてフィブリル繊維により強固に担持されているため、触媒層と繊維層とを重ね合わせて、ニードルパンチを施したとしても、触媒層からの触媒の脱落・飛散は高度に抑制される。ここで「一体化」とは積層された各層が隣接して接合状態となり、層間で分離できない状態にすることをいう。
また、図３のような表層に触媒層を積層する場合は、物理的損傷が少ないことからウォータージェット法を用いることが好ましい。
次に、本発明の濾材の製造方法について説明する。濾材の製造方法は特に限定されないが、触媒とフィブリル繊維とを含むスラリーを湿式抄紙し触媒層を得る工程、その工程で得られた触媒層と繊維層とを積層する工程を有するものが例示できる。ここで、触媒層と繊維層とを積層する工程における積層手段としては上述のとおりウォータージェットやニードルパンチなどを挙げることができる。なかでも、一工程で多層を積層できる生産性の観点から、ニードルパンチにより積層することが好ましいのも上述のとおりである。また、上記のとおり、バグフィルターは濾材を筒状に縫製などにより加工することで得ることができる。
以下に本発明の濾材およびバグフィルターを実施例により具体的に説明するが、本発明の濾材およびバグフィルターはこれら実施例に限定して解釈されるものではないことはいうまでもない。また、測定は以下のとおり行った。
（１）厚み、目付
ＪＩＳ Ｌ１０９６（１９９９）に準じて測定した。
（２）ダイオキシン除去率
ダイオキシン除去率の測定装置の概略構成図を図４に示す。性能を測定するバグフィルターのサンプル１０をガラス内管１１にガスの漏れのないように慎重に取り付ける。サンプル１０を取り付けたガラス内管１１をガラス外管９の中にセットし、測定温度に保温する（保温するための槽は図示していない）。キャリアガスをキャリアガスボンベ５から加熱器８で加熱してガラス外管９へ供給し、サンプル１０を通してガラス内管１１を経由してダイオキシン吸着器１２の方向に流す。次に、ダイオキシン溶液６を加熱炉７で気化させた後、キャリアガスと混合してガラス外管９に導入する。サンプル１０を通って出てきたガスからダイオキシンをダイオキシン吸着器１２ですべて吸着して、ダイオキシン量を定量し、さらに流量計１４でガストータル流量を測定することで、残留ダイオキシン濃度を求める。一方、サンプル１０に供給前の初期ダイオキシン濃度を求めるため、ガラス外管９に供給前のガスを採取して、ダイオキシン吸着器１３と流量計１５を通すことで供給ガスの初期ダイオキシン濃度を測定する。そして、初期ダイオキシン濃度から残留ダイオキシン濃度を減じた値を初期ダイオキシン濃度で除し、得られた値に１００を乗じることでダイオキシン除去率（％）を求める。
（３）触媒の脱落・飛散
濾材の製造時における、触媒の脱落・飛散を以下に示す基準にて評価した。
Ａ：濾材の表面への触媒の付着が目視にて確認できず、かつ、濾材から、濾材の生産設備への触媒の脱落が目視にて確認できない。
Ｂ：濾材から、濾材の生産設備への触媒の脱落は目視にて確認できないが、濾材の表面への触媒の付着が目視にて確認できる。
Ｃ：濾材の表面への触媒の付着が目視にて確認でき、かつ、濾材から、濾材の生産設備への触媒の脱落も目視にて確認できる。
バグフィルターの使用時における、触媒の脱落・飛散を以下に示す基準にて評価した。
Ａ：バグフィルターの表面への触媒の付着が目視にて確認できず、かつ、バグフィルターから、バグフィルターの使用設備への触媒の脱落が目視にて確認できない。
Ｂ：バグフィルターから、バグフィルターの使用設備への触媒の脱落は目視にて確認できないが、バグフィルターの表面への触媒の付着が目視にて確認できる。
Ｃ：バグフィルターの表面への触媒の付着が目視にて確認でき、かつ、バグフィルターから、バグフィルターの使用設備への触媒の脱落も目視にて確認できる。
（４）繊維径ＣＶの測定
ポリテトラフルオロエチレン繊維の繊維径ＣＶの測定は、原綿中から無作為に５０本の繊維を取り出した。次に、これらの繊維の断面をＳＥＭにて写真撮影した。そして、ＳＥＭ写真より、これらの繊維の繊度を求め、その平均と標準偏差とを計算し、以下の式より繊維径ＣＶを算出した
繊維径ＣＶ = 繊維径の標準偏差／繊維径の平均×１００ （％）
繊維シートから繊維径ＣＶを求める場合は、以下の方法で繊維径ＣＶを測定した。繊維シート断面をＳＥＭにて観察し、この繊維シートの断面のＳＥＭ写真を得た。そして、このＳＥＭ写真より無作為に５０本の繊維を選定し、これらの繊維の繊度を求めて、前記と同様にして繊維径ＣＶを算出した。
（実施例１）
マトリクス紡糸法によるポリテトラフルオロエチレン繊維（ＰＴＦＥ繊維）ステープル（繊維径ＣＶ=４．５％）とガラス繊維カットファイバーを７０／３０の質量割合で混綿し、ニードルパンチ不織布製造工程にて、目付３００ｇ／ｍ２の不織布２枚を作製した。それぞれ繊維層Ａおよび繊維層Ｂという。
一方、パラアラミドパルプからフィブリル化したフィブリル繊維と二酸化マンガン系触媒(日本重化学工業製「AMD」)とを原料として通常の湿式抄紙法で目付４３０ｇ／ｍ２、厚み０．４５ｍｍの触媒層を作製した。この触媒層の触媒の担持量は３１０ｇ／ｍ２であり、この触媒層に含まれるフィブリル繊維の含有量は２０質量％であった。
さらに、目付１２０ｇ／ｍ２のポリテトラフルオロエチレン織物を準備してこれを基布とした。
次に、これらを図２に示す構成となるように繊維層Ａ、基布、触媒層、繊維層Ｂの順に積層した後、ニードルパンチ加工にて一体化して、触媒担持の濾材を得た。得られた濾材は、加工中も含めて、触媒の脱落も無く、図４の装置でダイオキシン除去性能を測定したところ、７５％であった。この濾材を使用して、直径１５０ｍｍ、長さ６ｍのバグフィルターを縫製した。従来のバグフィルターより多少重いものの、問題なく既存の集塵機設備に装着して使用することができた。
なお、濾材の製造時における触媒の脱落・飛散の評価はＡであり、バグフィルターの使用時における触媒の脱落・飛散の評価はＡであった。
（比較例１）
触媒層を用いない以外は実施例１と同様にして濾材（すなわち、繊維層Ａ、基布、繊維層Ｂの順で積層した積層体）を得た。これを実施例１と同様の方法でダイオキシン除去性能を測定したところ、ダイオキシン除去率は５％であった。比較例１の濾材等は触媒を含むものではないので、触媒の脱落・飛散の評価は実施しなかった。
（比較例２）
目付３００ｇ／ｍ２のガラス繊維不織布を二酸化マンガン系触媒(日本重化学工業製「ＡＭＤ」)とバインダー(でん粉)とを混合した水系スラリーに含浸させ、乾燥して、触媒を３００ｇ／ｍ２担持した触媒層を作製した。この触媒層の目付は８００ｇ／ｍ２、厚みは３ｍｍであった。この触媒層を用いた以外は実施例1と同様にして、濾材を作製し、さらにこの濾材で実施例１と同様にバグフィルターを縫製した。この濾材のダイオキシン除去率は７８％であったが、濾材の作製時およびバグフィルターの縫製時には、触媒の粉の脱落があり作業性が悪かった。なお、濾材等の製造時における触媒の脱落・飛散の評価はＢであり、バグフィルターの使用時における触媒の脱落・飛散の評価はＣであった。
（比較例３）
比較例１の濾材で用いた繊維層Ａ、基布、および繊維層Ｂの積層体に五酸化バナジウム系触媒(堺化学製「ＳＣＮ００４」)とセルロース系バインダー（でん粉）との水系スラリーを含浸させた。次いで、この積層体を乾燥させて触媒を３００ｇ／ｍ２担持した濾材を作製した。そして、この濾材をバグフィルターに縫製した。この濾材のダイオキシン除去率は８９％であったが、バグフィルターへの縫製時には触媒の脱落が発生し、作業環境が悪くなった。バグフィルターからの触媒の脱落も見られ、非常に取り扱いづらい製品であった。なお、濾材等の製造時における触媒の脱落・飛散の評価結果はＣあり、バグフィルターの使用時における触媒の脱落・飛散の評価はＣであった。
(比較例４)
ポリテトラフルオロエチレン繊維ステープルと二酸化マンガン系触媒(日本重化学工業製「ＡＭＤ」)とを質量比で２：１の割合で混合したものをカード処理し、さらにニードルパンチを施して、濾材の作製を試みた。カード処理やニードルパンチそれぞれでの触媒脱落・飛散が激しく、濾材とはならなかった。濾材を得ることができなかったため、バグフィルターとしての触媒の脱落・飛散の評価も行うことができなかった。
（実施例２）
パラアラミドパルプから得られたフィブリル繊維と五酸化バナジウム系触媒(堺化学製「ＳＣＮ００４」)を用いて通常の湿式抄紙法で目付２５０ｇ／ｍ２、厚み０．３５ｍｍの触媒層を作製した。この触媒層の触媒担持量は２００ｇ／ｍ２であり、この触媒層のフィブリル繊維の含有量は２０質量％であった。
そして、この触媒層２枚を直接積層して得た積層体を使用する以外は実施例１と同様にして、繊維層Ａ、基布、２枚の触媒層を直接積層して得た積層体および繊維層Ｂをこの順に有する層構成の濾材を得た。
この濾材の製造時におけるニードルパンチ加工時の触媒の脱落はなく作業性は良好であり、また、得られた濾材についても触媒の脱落はなく取り扱い性は良好であった。また、この濾材のダイオキシン除去率は９２％であった。なお、濾材等の製造時における触媒の脱落・飛散はＡであり、バグフィルターの使用時における触媒の脱落・飛散の評価はＡであった。
（実施例３）
実施例１にも記載したマトリクス紡糸法によるポリテトラフルオロエチレン繊維（ＰＴＦＥ繊維）ステープル（繊維径ＣＶ=４．５％）のみを用いて、ニードルパンチ工程にて、目付３００ｇ／ｍ２の不織布２枚を作製した。それぞれ繊維層Ａおよび繊維層Ｂという。
一方、ポリテトラフルオロエチレンファインパウダーと二酸化マンガン系触媒(日本重化学工業製「ＡＭＤ」)とを均一に混合し、この混合物１００質量部に対し２０質量部の石油樹脂を添加してペースト状の混合物を得た。次に、このペースト状の混合物を押出加工にてシート状にした後、加熱処理（２２０℃で５分）を行い、触媒層を作製した。この触媒層の目付は４００ｇ／ｍ２であり、厚みは０．２５ｍｍであり、触媒の担持量は２９０ｇ／ｍ２であった。さらに、目付１２０ｇ／ｍ２のポリテトラフルオロエチレン繊維で構成される織物を準備して、これを基布とした。次いで、これらを図２の構成となるように繊維層Ａ、基布、触媒層、繊維層Ｂの順に積層した後、ニードルパンチ加工にて一体化して触媒担持の濾材を得た。
得られた濾材は触媒の脱落もなく取り扱い性は良好であった。また濾材のダイオキシン除去率は８０％であった。なお、濾材等の製造時における触媒の脱落・飛散の評価はＡであり、バグフィルターの使用時における触媒の脱落・飛散の評価はＡであった。
（実施例４）
繊維径ＣＶが６１．８％であるポリテトラフルオロエチレン繊維のみを用いて、ニードルパンチ工程にて、目付３００ｇ／ｍ２の不織布２枚を作製した。それぞれ繊維層Ａおよび繊維層Ｂという。
一方、パラアラミドパルプから得られたフィブリル繊維と五酸化バナジウム系触媒(堺化学製「ＳＣＮ００４」）を用いて、通常の湿式抄紙法で目付３５０ｇ／ｍ２、厚み０．５２ｍｍの触媒層を作製した。この触媒層の触媒の担持量は２７０ｇ／ｍ２であり、フィブリル繊維の含有量は２０質量％であった。さらに、目付１２０ｇ／ｍ２のポリテトラフルオロエチレン繊維で構成される織物を準備してこれを基布とした。次いで、この基布を２枚の不織布（繊維層Ａおよび繊維層Ｂ）で挟んだ後、ニードルパンチ加工にて一体化して積層体を得た。この積層体に触媒層を積層し、ウォータージェット加工にて一体化して図３の構成の触媒を担持した濾材を作製した。この濾材は、触媒層、繊維層Ａ、基布および繊維層Ｂの順に備えたものである。そして、この濾材を用いて得られたバグフィルターは、触媒の脱落も無く、取り扱い性は良好であった。そのダイオキシン除去性能は８５％であった。なお、濾材等の製造時における触媒の脱落・飛散の評価はＡであり、バグフィルターの使用時における触媒の脱落・飛散の評価はＡであった。
（実施例５）
メタアラミドパルプから得られたフィブリル繊維と五酸化バナジウム系触媒(堺化学製「ＳＣＮ００４」)とを用いて、湿式抄紙法にて、目付２３５ｇ／ｍ２、厚み０．３５ｍｍの触媒層を作製した。この触媒層の触媒担持量は２００ｇ／ｍ２であり、この触媒層のフィブリル繊維の含有量は１５質量％であった。得られた触媒層は、触媒の脱落もなく強度も問題ないものであった。
触媒層としてこの触媒層を２層用いる以外は実施例１と同様にして、すなわち、繊維層Ａ、基布、触媒層（２層）、繊維層Ｂの順に積層してニードルパンチ加工して濾材を得た。この濾材作成時の触媒脱落はなく生産性は良好であり、また、得られた濾材のダイオキシン除去性能は９２％であった。この濾材を用いてバグフィルターを縫製したが、縫製時および使用時の触媒脱落はなかった。なお、濾材等の製造時における触媒の脱落・飛散はＢであり、バグフィルターの使用時における触媒の脱落・飛散は実施例1と同様の目視評価でＡであった。
表１に実施例１〜５の濾材等の構成と性能をまとめ、表２に比較例１〜３の濾材等の構成と性能をまとめた。比較例４については濾材にならなかったので表には記入していない。
Figure 2018174137
Figure 2018174137
１（Ａ）、１（Ｂ）、１（Ｃ） ：濾材
２ ：繊維層
３ ：触媒層
４ ：基布
５ ：キャリアガスボンベ
６ ：ダイオキシン溶液
７ ：加熱炉
８ ：加熱器
９ ：ガラス外管
１０：サンプル
１１：ガラス内管
１２、１３：ダイオキシン吸着器
１４、１５：流量計

Claims (8)

  1. 繊維層と触媒層とを備え、
    前記触媒層は触媒とフィブリル繊維とを主成分として含有している、濾材。
  2. 前記繊維層を２層以上有し、
    前記触媒層が前記２層以上の繊維層の層間の少なくとも１つに配置されている、請求項１に記載の濾材。
  3. 前記触媒層が少なくとも一方の面の最外層に配置されている、請求項１に記載の濾材。
  4. 前記触媒層における触媒の触媒層単位面積あたりの合計含有量が１５０〜６００ｇ／ｍ２である、請求項１〜３の何れかに記載の濾材。
  5. 前記繊維層がポリテトラフルオロエチレン繊維を７０質量％以上含み、前記ポリテトラフルオロエチレン繊維の繊維径のＣＶ値が１０％以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の濾材。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載の濾材を有するバグフィルターであって、
    前記濾材が筒状である、バグフィルター。
  7. 触媒とフィブリル繊維とを含むスラリーを湿式抄紙し触媒層を得る工程と、
    前記触媒層と繊維層を積層する工程を有する、濾材の製造方法。
  8. 前記触媒層と前記繊維層とを積層する工程が、ニードルパンチ処理により前記触媒層と前記繊維層とを積層する工程である、請求項７に記載の濾材の製造方法。

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