JPWO2019030823A1 - グラファイト付着ガラス繊維ファブリック、及びこれを利用した集塵フィルター - Google Patents
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Abstract
Description
項1. ガラス繊維ファブリックと、
グラファイトを含む皮膜と、を有し、
前記皮膜が、前記ガラス繊維ファブリックを構成するガラス繊維の表面の少なくとも一部を被覆しており、
前記ガラス繊維を構成するガラス組成物が、SiO2を60.0〜66.0質量%、Al2O3を18.0〜26.0質量%、及びMgOを8.0〜20.0質量%含有する、
グラファイト付着ガラス繊維ファブリック。
項2. 前記ガラス繊維を構成するガラス組成物が、SiO2を64.0〜66.0質量%、Al2O3を24.0〜26.0質量%、MgOを9.0〜11.0%、その他成分を3質量%以下(0質量%を含む。)含有する、項1に記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリック。
項3. 前記皮膜が、分子構造内に側鎖及び分岐のない熱可塑性樹脂及び/又はシリコーンオイルを含む、項1又は2に記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリック。
項4. 前記皮膜が、カルボキシメチルセルロースを含む、項1〜3のいずれかに記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリック。
項5. 前記ガラス繊維ファブリックが織物であり、且つ、
前記織物を構成する緯糸が、マルチフィラメント糸からなるバルキー加工糸とマルチフィラメント糸からなるヤーンとの合撚糸である、
項1〜4のいずれかに記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリック。
項6. 前記皮膜100質量部当たり、前記グラファイトが30質量部以上含まれる、項1〜5のいずれかに記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリック。
項7. 項1〜6のいずれかに記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックを含む集塵フィルター。
項8. バグフィルターである、項7に記載の集塵フィルター。
項9. 項1〜6のいずれかに記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックの、集塵フィルターとしての使用。
本発明において、「ガラス繊維ファブリック」とは、構成繊維がガラス繊維からなるファブリックである。
本発明では、ガラス繊維ファブリックを構成するガラス繊維の表面の少なくとも一部が、グラファイトを含有する皮膜によって被覆されている。ガラス繊維を構成するガラス組成物が前述した特定の組成を具備し、かつ、該ガラス繊維の表面の少なくとも一部がグラファイトを含有する皮膜で被覆されていることによって、250℃を超える雰囲気温度における耐折性を飛躍的に向上させることが可能になる。
本発明のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックは、必要に応じて、ガス状ダイオキシン類やNOx等を分解し、ガスを浄化するための触媒を担持していてもよい。該触媒としては、例えば、五酸化バナジウム等が挙げられる。また、上記触媒を担持する担体も公知のものを使用することができる。触媒の、本発明のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックへの担持方法も、公知の方法を採用することができる。
本発明のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックの単位面積当たりの質量(g/m2)としては、特に制限されないが、例えば、500〜1500g/m2、好ましくは700〜1100g/m2が挙げられる。
(1)測定対象となるグラファイト付着ガラス繊維ファブリックを、測定方向の長さ(すなわち、経糸と並行方向の耐折性を測定するときは、経糸と並行方向)が32cm、測定方向と異なる方向の長さ(すなわち、経糸と並行方向の耐折性を測定するときは、経糸と並行方向)が23cmの大きさに切り出し、試験片とする。当該試験片を10枚準備する。
(2)試験片を10枚重ねた状態で、マッフル炉に入れて、400℃で、24時間熱暴露した後に、自然冷却する。
(3)自然冷却後に、10枚重ねた試験片の上から5枚目を取り出し、MIT耐折試験機を用いて、荷重9.8N、折り曲げ装置の折り曲げ面の曲率半径0.38mm、折り曲げ速度175±10回/分に設定して、試験片が切れるまでの往復折り曲げ回数を計測する。当該往復折り曲げ回数の計測は、日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.14「クロスの耐折強さ」に規定されている方法に準拠して行うことができる。
(1)測定対象となるグラファイト付着ガラス繊維ファブリックを、測定方向の長さ(すなわち、経糸と並行方向の耐折性を測定するときは、経糸と並行方向)が32cm、測定方向と異なる方向の長さ(すなわち、経糸と並行方向の耐折性を測定するときは、経糸と並行方向)が23cmの大きさに切り出し、試験片とする。
(2)試験片1枚を熱風循環式高温炉に入れて、400℃で、24時間熱暴露した後に、自然冷却する。
(3)自然冷却後の試験片について、MIT耐折試験機を用いて、荷重9.8N、折り曲げ装置の折り曲げ面の曲率半径0.38mm、折り曲げ速度175±10回/分に設定して、試験片が切れるまでの往復折り曲げ回数を計測する。当該往復折り曲げ回数の計測は、日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.14「クロスの耐折強さ」に規定されている方法に準拠して行うことができる。
本発明のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックの用途については、特に制限されないが、集塵フィルターとして好適に使用される。特に、本発明のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックは、250℃を超える雰囲気温度、例えば雰囲気温度400℃の条件下に熱暴露しても、優れた耐折性を有しているので、高温の含塵排気ガスからダストを補足するための集塵機に使用される集塵フィルターとして特に好適に使用される。高温の含塵排気ガスからダストを補足するための集塵機としては、例えば、都市ゴミ焼却炉、産業廃棄物焼却炉、石炭専焼ボイラー、金属溶融炉等において発生する排ガス中のダストを捕捉するために設置される集塵機が挙げられる。
本発明のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックの製造方法は特に限定されない。例えば、まず、ガラス繊維ファブリックを準備する。別途、皮膜に含有させる成分を、水、有機溶剤等の溶媒に、分散又は溶解させた皮膜形成用液を準備する。該皮膜形成用液における固形分(皮膜に含有させる成分の総量)としては、例えば、20〜60質量%程度、好ましくは30〜55質量%程度に設定すればよい。そして、前記で準備したガラス繊維ファブリックに対して、皮膜形成用液をスプレー法、ディップ法等公知の手法により付着させる。その後、乾燥し、皮膜形成用液に由来する溶媒を除去することにより、本発明のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックが得られる。
各実施例及び比較例につき、以下の方法により評価をおこなった。
アルカリ融解−ICP発光分光分析法及び原子吸光光度法により測定した。
日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.6「単繊維直径」に規定されているA法に準拠して測定した。
日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.1「番手」に規定されている方法に準拠して測定した。なお、ヤーンとバルキー加工糸との合撚糸を構成するバルキー加工糸とヤーンとの単位長さあたりの質量比については、該合撚糸を1m採取し、該採取した合撚糸を解撚させてバルキー加工糸とヤーンに分離し、分離したバルキー加工糸とヤーンの質量について、日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.1「番手」に規定されている方法に準拠して測定し、得られたそれぞれの値から前記質量比を求めた。
日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.5「より数」に規定されている方法に準拠して測定した。
得られたガラス繊維織物について、日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.9「密度(織り密度)」に規定されている方法に準拠して、経糸及び緯糸の織密度を測定した。
日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.10.1「クロスの厚さ」に規定されているA法に準拠して、マイクロメータを用いて0.001mm(1μm)の桁まで測定した。これを5か所についておこない、該5か所の平均値を、日本工業規格JIS Z 8401:1999「数値の丸め方」に規定されている規則Bに従って、数値を丸め、0.001mm(1μm)の桁まで算出した。
日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.2の「クロス及びマットの質量(質量)」に規定されている方法に準拠して測定した。
ガラス繊維を被覆している皮膜の各組成比については、後述する皮膜形成用液における各成分の固形分濃度から求めた。また、皮膜の被覆量について、まず、ガラス繊維を被覆している皮膜について、グラファイト以外の他の成分の量を、日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.3.2「強熱減量」に規定されている方法に準拠して算出した。そして、得られたグラファイト以外の他の成分の量と、上記求めた各組成比から、ガラス繊維を被覆している皮膜の被覆量、及びグラファイト量を算出した。
フラジール形試験機(株式会社東洋精機製作所社製 フラジールパーミヤメータ(フラジール形通気度試験機 型番:FP−2))を用いて、日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.13「クロスの通気性」に規定されている方法に準拠して、グラファイト付着ガラス繊維織物の通気度を測定した。
前述した評価方法1(熱処理試験I)に従って、往復折り曲げ回数を測定した。なお、本測定において、マッフル炉は、(ADVANTEC)社製の(KL−600)を使用し、MIT耐折試験機は、(株式会社東洋精機製作所)社製の(D型)を使用した。
前述した評価方法2(熱処理試験II)に従って、往復折り曲げ回数を測定した。なお、本測定において、熱風循環式高温炉は、ハイテンプオーブン(旭科学株式会社製商品名HP80)を使用し、MIT耐折試験機は、(株式会社東洋精機製作所)社製の(D型)を使用した。
測定対象となるグラファイト付着ガラス繊維織物又はガラス繊維織物から、長さ250mm、幅25mmの試験片を準備した。該試験片について、日本工業規格JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の7.4「引張強さ」に規定されている定速荷重形引張試験法によって、グラファイト付着ガラス繊維織物又はガラス繊維織物の引張強さを測定した。なお、本測定において、引張試験機として株式会社オリエンテック製商品名RTC−1310Aを用い、つかみ間隔を150mm、引張速度を200mm/分に設定した。また、引張強さは、上記(10)及び(11)の評価における熱暴露の前後のグラファイト付着ガラス繊維織物又はガラス繊維織物について測定した。
使用したガラス繊維を構成するガラス組成物を前記方法で測定したところ、以下の組成であることが確認された。なお、ガラス組成物CはEガラスであり、ガラス組成物Cに関する下記組成は、Eガラスの一般的な組成を示している。
(1)ガラス組成物A:SiO2が65.0質量%、Al2O3が25.0質量%、MgOが10.0質量%であるガラス組成物
(2)ガラス組成物B:SiO2が61.9質量%、Al2O3が19.4質量%、MgOが15.3質量%、残部がN2O、K2O、Fe2O3、CaO及びB2O3であるガラス組成物
(3)ガラス組成物C:Eガラス組成物(SiO2が52〜56質量%、Al2O3が12〜16質量%、CaOが15〜25質量%、MgOが0〜6質量%、B2O3が5〜13質量%、残部Na2O3及びK2O3であるガラス組成物)
(実施例1)
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名STD410(バルキー加工糸、フィラメント径5.0μm、番手410.0tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Aである。
皮膜形成用液を、グラファイト分散液(グラファイト固形分濃度20質量%、CMC固形分濃度10質量%、を含む水分散液)100質量部と、PTFE溶液(三井・デュポンフロロケミカル株式会社製商品名PTFE 31−JR、PTFEの固形分濃度60質量%)50質量部と、を混合することにより得たこと以外は、実施例1と同様の条件で、グラファイト付着ガラス繊維織物を得た。得られたグラファイト付着ガラス繊維織物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図1と同様に、グラファイトを含む皮膜は、少なくとも一部のガラス繊維上に、該ガラス繊維を覆っている状態で存在していた。また、グラファイトを含む皮膜は、ガラス繊維織物の表面及び内部のガラス繊維上に含まれていた。ガラス繊維を被覆している皮膜100質量部当たり、グラファイトは33.4質量部含まれていた。
皮膜形成用液を、グラファイト分散液(グラファイト濃度25質量%、CMC濃度5質量%、を含む水分散液)100質量部と、PTFE溶液(三井・デュポンフロロケミカル株式会社製商品名PTFE 31−JR、PTFE濃度60質量%)50質量部と、を混合することにより得たこと以外は、実施例1と同様の条件で、グラファイト付着ガラス繊維織物を得た。得られたグラファイト付着ガラス繊維織物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図1と同様に、グラファイトを含む皮膜は、少なくとも一部のガラス繊維上に、該ガラス繊維を覆っている状態で存在していた。また、グラファイトを含む皮膜は、ガラス繊維織物の表面及び内部のガラス繊維上に含まれていた。ガラス繊維を被覆している皮膜100質量部当たり、グラファイトは41.7質量部含まれていた。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名STD300(バルキー加工糸、フィラメント径5.0μm、番手302.0tex)1本と、ユニチカ株式会社製商品名D450 3/0(フィラメント径5.0μm、番手33.6tex)1本とを合撚した糸(撚り数2.0S、番手335.6tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Aである。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名STD410(バルキー加工糸、フィラメント径5.0μm、番手410.0tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Aである。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名STD410(バルキー加工糸、フィラメント径5.0μm、番手410.0tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Aである。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名STD410(バルキー加工糸、フィラメント径5.0μm、番手410.0tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Aである。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名STD410(バルキー加工糸、フィラメント径5.0μm、番手410.0tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Aである。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名UTD410(バルキー加工糸、フィラメント径5.0μm、番手410.0tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Bである。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名STD410(バルキー加工糸、フィラメント径5.0μm、番手410.0tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Aである。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名STD300(バルキー加工糸、フィラメント径5.0μm、番手302.0tex)1本と、ユニチカ株式会社製商品名D450 3/0(フィラメント径5.0μm、番手33.6tex)1本とを合撚した糸(撚り数2.0S、番手335.6tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Aである。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名STD300(バルキー加工糸、フィラメント径5.0μm、番手302.0tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Bである。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名TDE300(バルキー加工糸、フィラメント径6.0μm、番手302.0tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Cである。
経糸として、ユニチカ株式会社製商品名D450 6/2 3.8S(D450 1/0 1Zを6本下撚りしたものを2本上撚りした合撚糸、上撚り数3.8回/25mm、フィラメント径5.0μm、番手134.4tex)、緯糸として、ユニチカ株式会社製商品名TDE300(バルキー加工糸、フィラメント径6.0μm、番手302.0tex)を用いた。なお、経糸及び緯糸は、共に、ガラス繊維を構成するガラス組成物は上記ガラス組成物Cである。
得られたグラファイト付着ガラス繊維織物の評価結果を表1に示す。
Claims (9)
- ガラス繊維ファブリックと、
グラファイトを含む皮膜と、を有し、
前記皮膜が、前記ガラス繊維ファブリックを構成するガラス繊維の表面の少なくとも一部を被覆しており、
前記ガラス繊維を構成するガラス組成物が、SiO2を60.0〜66.0質量%、Al2O3を18.0〜26.0質量%、及びMgOを8.0〜20.0質量%含有する、
グラファイト付着ガラス繊維ファブリック。 - 前記ガラス繊維を構成するガラス組成物が、SiO2を64.0〜66.0質量%、Al2O3を24.0〜26.0質量%、MgOを9.0〜11.0%、その他成分を3質量%以下(0質量%を含む。)含有する、請求項1に記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリック。
- 前記皮膜が、分子構造内に側鎖及び分岐のない熱可塑性樹脂及び/又はシリコーンオイルを含む、請求項1又は2に記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリック。
- 前記皮膜が、カルボキシメチルセルロースを含む、請求項1〜3のいずれかに記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリック。
- 前記ガラス繊維ファブリックが織物であり、且つ、
前記織物を構成する緯糸が、マルチフィラメント糸からなるバルキー加工糸とマルチフィラメント糸からなるヤーンとの合撚糸である、
請求項1〜4のいずれかに記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリック。 - 前記皮膜100質量部当たり、前記グラファイトが30質量部以上含まれる、請求項1〜5のいずれかに記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリック。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックを含む集塵フィルター。
- バグフィルターである、請求項7に記載の集塵フィルター。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のグラファイト付着ガラス繊維ファブリックの、集塵フィルターとしての使用。
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