フィルター用フェルト
【課題】ポリフェニレンサルファイド繊維を含むバグフィルターなどに用いるフェルトに関するものであり、長期安定して排ガス中のダストろ過を行うことができ、フィルターの弾力性を向上することで、逆洗、振動により表面のダストを除去する際、振動の力を効率よく伝達することができるフィルター用フェルトの提供。
【解決手段】中空率が５〜５０％、比容積が５０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が７５％以下である中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維を３０％以上使用した不織布を少なくとも１層以上使用するフィルター用フェルト。
【解決手段】中空率が５〜５０％、比容積が５０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が７５％以下である中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維を３０％以上使用した不織布を少なくとも１層以上使用するフィルター用フェルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリフェニレンサルファイド繊維を含むバグフィルターなどに用いるフェルトに関するものであり、長期安定して排ガス中のダストろ過を行うことができ、フィルターの弾力性を向上することで、逆洗、振動により表面のダストを除去する際、振動の力を効率よく伝達することができるフィルター用フェルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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及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しの低圧損運転できれば、ろ過面積やバグフィルター設置面積も小さくでき、コストダウンにもつながる。また、ダイオキシン類や重金属などの有害物質対策として、ガス化溶融炉や灰溶融炉が使用されるようになり、ダストはより小さくなる傾向にある。
【０００３】
ダスト吹き漏れ量が小さく長期安定して排ガスろ過を行う方法として、様々な方法が検討されている。
例えば、既に製品として存在するものとして、不織布あるいは織物のろ過面側にポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という）からなり細孔径が約２〜３μｍ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がある。
また、不織布あるいは織物のろ過面側にフィルムの延伸方向にスリットを入れた一軸延伸フィルムを貼り合わせ、μｍ径オーダーの微少な粒子を捕捉可能としたろ過布（例えば、特許文献１）が提案されている。
ポリフェニレンサルファイド（以下、「ＰＰＳ」という）繊維よりなるフェルトに限っては、ろ過面層に細繊度繊維を用い、更には太さ勾配をつけたもの（例えば、特許文献２）、異型断面繊維を使用することにより、繊維表面積を大きくしたしたもの（例えば、特許文献３）が知られている。
【０００４】
上記のＰＴＦＥメンブレンをろ布のろ過面側に接着させたものは、パルスジェット方式や逆洗方式によるダスト払い落とし性は優れるが、初期より圧損が大きく、さらに、他素材との接着性に劣るＰＴＦＥは長期にわたるダスト払い落とし操作によりＰＴＦＥメンブレン自体がろ過面から剥がれたり、ダスト払落し屈曲疲労によってシワができ、破損に至るという問題がある。また、バグフィルター用フェルトは、ろ過と同時に塩化水素などの酸性ガスをろ過面のケーキ層で消石灰などにより反応除去するという機能も有している。しかし、メンブレンを使用するとケーキ層まで払落ししてしまうため、酸性ガスの除去率が低下するといった問題がある。さらに、メンブレン加工の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は最も高いものとなっている。
【０００５】
特許文献１のものは、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いう問題がある。
【０００６】
特許文献２のものは、繊度が２．０ｄｔｅｘ以下であるＰＰＳ短繊維をろ過層表層に配している。これは、ろ過性能は向上するものであるが、フェルト作成時の生産性が低くなる問題がある。
【０００７】
また、特許文献３では、繊度が５．６ｄｔｅｘ以下で、Ｙ型の異型断面ＰＰＳ繊維を使用して性能向上するものである。しかし、これらの技術でろ過層のろ過性能を向上することはできても、断面の形状から強力の低下が大きくなる問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−２５３８１４号公報
【特許文献２】特開平１０−１６５７２９号公報
【特許文献３】特開２０００−１１７０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術のバグフィルター用フェルトの持つ問題点に対し、ＰＰＳ繊維を含むバグフィルターなどに用いるフェルトにおいて、長期安定して排ガス中のダストろ過を行うことができ、フィルターの弾力性を向上することで、パルス、逆洗、振動により表面のダストを除去する際、振動の力を効率よく伝達することができるフィルター用フェルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
即ち、本発明は、以下の通りである。
１．中空率が５〜５０％、比容積が５０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が７５％以下である中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維を３０％以上使用した不織布を少なくとも１層以上使用することを特徴とするフィルター用フェルト。
２．前記中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維が、少なくとも２つの突起物が存在する断面形状である中空異型断面ポリフェニレンサルファイド短繊維であることを特徴とする請求項１に記載のファルター用フェルト。
３．前記ポリフェニレンサルファイド短繊維が比容積が７０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が６５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のフィルター用フェルト。
４．前記ポリフェニレンサルファイド短繊維が立体捲縮を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィルター用フェルト。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、ＰＰＳ繊維を含む不織布層からなるバグフィルター用フェルトで、長期安定して排ガス中のダストろ過を行うことができ、フィルターの弾力性を向上することで、パルス、逆洗、振動により表面のダストを除去する際、振動の力を効率よく伝達することができるフィルター用フェルトを提供することを可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いるＰＰＳ短繊維の断面形状は、中空断面が好ましく、その中空率は好ましくは５〜５０％、より好ましくは１０〜４０％である。中空率が５％未満では十分な比容積、圧縮率を得ることができず、５０％より大きくなると後工程で破裂の問題が発生する。その結果十分な比容積、圧縮率を得ることができなくなる。
【００１３】
また繊維断面形状において、突起物が２つ以上５つ以下存在することが好ましく、突起物が３つ以上５つ以下存在することがより好ましい。６つ以上の突起物が存在しても目的を達成することはできるが、突起物を大きくしなければ効果が小さくなる。突起物が存在することにより圧縮率を低くすることができる。
【００１４】
本発明に用いるＰＰＳ短繊維の比容積は５０ｃｍ３／ｇ以上が好ましく、６０ｃｍ３／ｇ以上がより好ましく、７０ｃｍ３／ｇ以上がさらに好ましく、９０ｃｍ３／ｇ以上が最も好ましい。圧縮率は７５％以下が好ましく、６５％以下がより好ましく、６０％以下がさらに好ましい。比容積が５０ｃｍ３／ｇ以下、あるいは圧縮率が７５％以上であれば、ＰＰＳ短繊維をウェッブとしニードルパンチなどにより交絡させたフェルトとした時に、一定の嵩を保持した場合、柔らかい、いわゆる腰のないフェルトとなり、振動の力を吸収してしまい、振動の力を効率よく伝達することができなくなる。
【００１５】
さらに、捲縮形態が立体捲縮を有することが好ましい。これは機械捲縮より、望ましい比容積、圧縮率が得やすいためである。
【００１６】
ＰＰＳ短繊維の繊度は２．０〜２０ｄｔｅｘ、好ましくは２．５〜１７ｄｔｅｘである。２．０ｄｔｅｘより小さくなると圧縮率が高くなり好ましくない。また２０ｄｔｅｘより大きくなると製造時の繊維の冷却速度が遅くなり生産性が悪くなる問題がある。
【００１７】
次にこのＰＰＳ短繊維を得るために用いる樹脂について説明する。用いる樹脂は線状ＰＰＳポリマーが好ましく、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８−８２法で荷重４９Ｎ、温度３１５．６℃の条件で測定したＰＰＳのメルトフローレートが５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎがより好ましい。バグフィルター用フェルトのように厳しい各種用途には単なる耐熱性や耐薬品性のみならず、例えばフィルター形体に必要な強度なども併せ持つ必要がある。そのため、例えば繊維としての高い強力を得るために、重合段階でトリクロロベンゼンなどを用いて未反応の塩素基を残しておき、紡糸前のポリマーの段階で酸素雰囲気あるいはチッソ雰囲気での高温処理によって未反応塩素基により架橋反応を起こさせ重合度を増し、繊維として必要な初期強度を得る方法がある。また、比較的メルトフローレート（低分子量）の低いポリマーでも、紡糸前に、酸素雰囲気で一時的に架橋させて分子量を大きくすることによっても繊維自体は強力など必要物性を満足させることができる。しかし、この様な方法では比較的低分子量ポリマーを一次的な架橋反応によって得られたポリマーよりなる繊維であり、ＥＳＣＡなどでイオウ原子を中心とする結合を測定すると既に−ＳＯ−や−ＳＯ２−の結合が含まれ、一次的に架橋や酸化により重合度を高くしたこの様な方法では長期に渡る耐熱性を得ることはできない。本発明のＰＰＳは、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８−８２法で荷重４９Ｎ、温度３１５．６℃の条件で測定したＰＰＳのメルトフローレートが５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎからなる線状ポリマーを紡糸してなるものであり、例えば、ＥＳＣＡでイオウ原子を中心とする結合状態を測定した場合、その９５アトミック％以上がスルフィド結合であることが好ましく、９８アトミック％以上がスルフィド結合であることより好ましく、１００アトミック％がスルフィド結合であることがさらに好ましい。
【００１８】
本発明でいうＰＰＳに代表されるポリアリーレンスルフィドは、−Ａｒ−Ｓ−（Ａｒはアリーレン基）で表されるアリーレンスルフィドを繰返し単位とする芳香族ポリマーである。アリーレン基としては、ｐ−フェニレンの他に、例えばｍ−フェニレン、ナフチレン基などさまざまなものが知られているが、その耐熱性、加工性、経済的観点から言ってもｐ−フェニレンスルフィドの繰返し単位が最も優れる。
【００１９】
本発明でいうＰＰＳのＡＳＴＭ Ｄ−１２３８−８２法で荷重４９Ｎ、温度３１５．６℃の条件で測定したメルトフローレートは５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎである。十分な長期耐熱性や強度を得るためには線状ポリマーでなおかつ重合度がより高いほうが好ましい。しかし、メルトフローレートが５０ｇ／１０ｍｉｎ以下では高温でもあまりにも粘性が高く、紡糸時の圧損上昇などから生産性と言う面では好ましくない。また、またメルトフローレートが１６０ｇ／１０ｍｉｎ以上になる、即ち分子量が小さくなると紡糸時の圧損上昇などは抑えることができるが、分子量分布が大きくなり、低圧損状態でより高分子量ポリマーが含まれると、高分子量ポリマーの溶融状態が悪く紡糸時の糸切れなどに影響を及ぼす可能性がある。また、長期耐熱性の観点からも低分子量化は望ましくない。この様な観点からＰＰＳのメルトフローレートは５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎ、さらに好ましくは８０〜１４０ｇ／１０ｍｉｎの範囲である。また、線状ポリマーのＰＰＳは、架橋型や半架橋型のＰＰＳに比べると、長期耐熱性に優れるばかりでなく溶融時の熱安定性も優れるため加工性にも優れる。
【００２０】
本発明で使用するＰＰＳは、極性有機溶媒中で、アルカリ金属硫化物とジハロ芳香族化合物を重合反応させる方法により得ることができる。アルカリ金属硫化物は、例えば、硫化ナトリウム、硫化リチウム、硫化カリウム等、あるいはこれらの混合物などが使用することができる。これらの中でも硫化ナトリウムが最も経済的に優れることから一般的に用いられる。
【００２１】
また、ジハロ化合物としては、例えば、ｐ−ジクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼンなどのジハロベンゼン、１，４−ジクロロナフタレン等のジハロナフタレン、その他、ジハロ安息香酸、ジハロベンゾフェノン、ジハロフェニルエーテルなどを上げることができるが、物性および経済的観点よりｐ−ジクロロベンゼンが最も好ましく使用される。その他、一般的には、多少の分岐構造を得るために１分子当り２個ではなく３個以上のハロゲン置換基を有するポリハロ芳香族化合物を少量併用することも知られており、トリクロロベンゼンなどが上げられるが、本発明でいう線状ポリマーとはこの様な半架橋構造を実質的に有さないものである。
【００２２】
次に本発明の中空断面と中空異型断面ＰＰＳ繊維を得る方法について説明する。前記した樹脂を用い、溶融紡糸法により得ることができる。ノズルより押し出し５００〜２０００ｍ／ｍｉｎの速度で紡糸し、未延伸糸を得る。このときノズルは、図１〜６のノズル孔を持つノズルを用いることで中空断面あるいは中空異型断面の繊維を得ることができる。
しかし、立体的な捲縮を得るために糸断面方向で収縮率の差を与える必要がある。そのような未延伸糸を作る方法としては、クエンチの風速を１．２ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは１．６ｍ／ｓｅｃ以上とし、溶融されたポリマーの冷却速度を変更する方法、サイドバイサイドによりメルトフローレートが少なくとも１０ｇ／１０ｍｉｎ、好ましくは２０ｇ／１０ｍｉｎ以上異なる樹脂を用いる方法、サイドバイサイドにより一方のポリマーの滞留時間を０．５分以上長くすることで収縮差をつける方法、サイドバイサイドにより一方のポリマーに架橋型あるいは半架橋型の樹脂を用いる方法、サイドバイサイドにより一方に相溶性のある樹脂である例えばポリケトンサルファイド、ＰＥＥＫなどを０．１〜５０ｗｔ％、好ましくは１〜２０ｗｔ％混合する方法、さらにはサイドバイサイドにより一方に相溶性のないポリオレフィン樹脂（例えばポリプロピレンなど）を０．１〜５ｗｔ％、好ましくは０．２〜２ｗｔ％混合する方法などがある。以上により得られた未延伸糸を常法により所望する繊度になるよう延伸倍率を設定し、延伸し、乾燥後カットし短繊維を得ることができる。このとき、収縮による立体的な捲縮を発現させるため、１４０℃以上、好ましくは１６０℃以上、さらに好ましくは１８０℃以上の温度条件下で延伸することが望ましい。
【００２３】
以上により得られた中空断面、中空異型断面ＰＰＳ繊維の少なくとも１種を３０％以上、好ましくは５０％以上、さらに好ましくは８０％以上含有した不織布を少なくとも一層に使用することで振動の力をろ過面に効率よく伝えることができるフィルター用フェルトを得ることができる。例えば一般的なバグフィルター用のフェルトでは耐熱性、耐薬品性に優れた例えばＰＰＳ短繊維などが多く用いられているが、構造としては、ろ過層、支持層、クリーンガスサイド層で構成されている場合が多い。ろ過層（最外層）は繊維の表面積を上げるため、４ｄｔｅｘ以下の丸断面の繊維、あるいはＹ断面や扁平断面などの異型断面の繊維が用いられることが多い。支持層は高温下での寸法安定性向上のために、ＰＰＳ繊維よりなる織布が多く用いられていることが多い。クリーンガスサイド層は２．２ｄｔｅｘ以上の丸断面繊維が用いられることが多い。
【００２４】
本発明のフィルター用フェルトは、特にこのろ過層の反対側となるクリーンガスサイド層に用いることで効力を発揮することができる。したがって、本発明のフェルト層と、本発明のフェルトを構成する繊維より細く、密度も１．２倍以上高いろ過層であるフェルト層との二層構造以上が好ましいバグフィルター用フェルトの構成である。
【００２５】
ろ過層、支持層、クリーンガスサイド層には、ＰＰＳ繊維の他、要求により、ｍ−アラミド繊維、ポリイミド繊維、ＰＴＦＥ繊維などを併用することができる。しかし、回収後の処理の観点からはＰＰＳ繊維１００％で構成されることが好ましい。
【００２６】
以上のフェルトを得る方法としてはカードウェッブを積層し、ニードルパンチにより交絡させることで得られる。このとき、ろ過層はろ過効率を上げるため一定以上の密度に仕上げる必要があるが、クリーンガスサイド層は製品規格によりある一定以上の嵩を必要とする。このとき比容積の低い繊維あるいは圧縮率の高い繊維の場合、前記したとおり、フェルトに腰がなく、非常に柔らかい製品となる。このときの問題点についてバグフィルターの例で説明する。バグフィルターのパルスジェットタイプは、例えば、筒径１５５φ、長さ６ｍのろ布は、小さい設備で数十本、火力発電所などの大型の設備では数万本の単位で使用される。筒状ろ布に対して、ろ過は外側から内側へ向かってガスが流れ、一定圧力や一定時間で上部パルスエアーによる物理的衝撃によってダスト払い落とし操作が繰り返される。しかしクリーンガスサイド層のフェルトに腰がないと衝撃が吸収され十分にダストを払い落とすことができず、長時間の衝撃が必要となり、繊維へのダメージも大きくなり、長期間使用に不利となる。したがって、クリーンガスサイド層に用いる繊維の比容積、圧縮率が重要になるのである。
【００２７】
ろ過層と支持層とクリーンガスサイド層の一体化処理が、ニードルパンチ、あるいはウォーターパンチいずれかの方法によって行うことが出来る。また、ろ過層と支持層とクリーンガスサイド層の積層一体化後、１４０〜２７０℃の加熱プレスを行ってもよい。さらに、ろ過層と支持層とクリーンガスサイド層を積層一体化し熱プレスした後に、１８０℃以上の熱処理後、ろ過面層の毛焼きを行う、あるいは、１８０℃の熱処理後に赤外線、電熱バーによるろ過面溶融処理を行うことが出来る。あるいは、ろ過層最表面をより平滑化させるために、毛焼き処理の後に、熱カレンダー処理を行うことも出来る。
【００２８】
また、ろ過層と支持層とクリーンガスサイド層の積層一体化、熱プレス、熱処理、フェルト表面処理などを行った後にフッ素系などの樹脂加工をすることが出来る。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
なお、測定方法は下記の通りである。
【００３０】
比容積および圧縮率：ＪＩＳ Ｌ １０９７ 合成繊維ふとんわた試験方法に準拠して評価した。カードウエッブを１０ｃｍ×１０ｃｍで約５ｇになるよう重ねる。１時間以上放置したのちサンプルの質量を正確に測る（Ｗｇ）。６０ｇの天板を載せ、更に５００ｇのおもりを３０秒載せ、おもりのみ取り除き３０秒放置する。この操作を３回繰り返し、おもりを取り除き３０秒後に四隅の高さを測定し平均値を求める（Ｈ０ｍｍ）。同サンプルに６０ｇの天板を載せ、更に１０００ｇのおもりを３０秒載せ、この時の四隅の高さを測定し平均値（Ｈ１ｍｍ）を求める。
比容積（ｃｍ３／ｇ）＝１０×１０×Ｈ０／１０／Ｗ
圧縮率（％）＝（Ｈ０−Ｈ１）／Ｈ０×１００
【００３１】
繊度：ＪＩＳ Ｌ−１０１５−８．５（１９９９）の方法に準じて測定した。
【００３２】
中空率：断面を光学顕微鏡にて撮影し、面積比より求めた。
中空率（％）＝中空部面積／外周円の面積×１００
【００３３】
パルスエアーによるダストの払い落とし性（ドイツ規格、ＶＤＩ Ｎ３９２６）：
ろ過速度：２．０ｍｍ／ｍｉｎ、ダスト濃度：５ｇ／ｍ３、ダスト種類：Ｐｕｒａｌ ＮＦ、温度：１３０℃、ダスト払い落とし：１０００Ｐａ、エージング間隔：５ｓ、タンク圧：０．５ＭＰａ、パルスエアー圧：１０１７ｍｂａｒ、パルス時間：６０ｍｓ
手順
（１）サンプルを装着した段階で、ダストのない状態で、サンプルフェルトの持つ初期圧損Ｐａを測定する。
（２）第１段階：圧損が１０００Ｐａに達したときにダスト払い落としを行う。この操作を３０回繰り返す。
（３）第２段階：ダスト無で、５ｓ間隔による１００００回のエージングを行う。
（４）第３段階：安定化操作として、ダスト無でパルスエアーによる払い落とし操作のみを１０回行う。
（５）第４段階：ダストを流し、圧損１０００Ｐａでのダスト払い落としを２時間実施する。その最終時の、ダスト払い落とし直後の残留圧損Ｐａを測定する。
【００３４】
＜実施例１＞
メルトフローレートが１１０ｇ／１０ｍｉｎであるＰＰＳを図１のノズルよりポリマー温度を３００℃とし、単孔吐出量＝２．０ｇ／ｍｉｎにて押し出し、１２００ｍ／ｍｉｎにて紡糸した。このときの冷却条件は１．６ｍ／ｓｅｃ、２５℃であった。その後トータル繊度が１，０００，０００ｄｔｅｘとし、延伸倍率２．５、延伸温度１６０℃にて延伸し、乾燥後６４ｍｍにカットし中空断面ＰＰＳ短繊維を得た。繊度は６．７ｄｔｅｘ、中空率＝２５％、立体捲縮を持ち、比容積＝９８ｃｍ３／ｇ、圧縮率＝７１％であった。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ（東洋紡績株式会社製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、支持層であるＰＰＳ織布（５００ｄｔｅｘ、１２０フィラメントＰＰＳ長繊維使用平織物、織密度タテ／ヨコ＝２６／２０本／２．５４ｃｍ、目付１０４ｇ／ｍ２）に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンガスサイド層用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付、５２１ｇ／ｍ２、厚さ１．８ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００３５】
＜実施例２＞
メルトフローレートが１１０ｇ／１０ｍｉｎであるＰＰＳポリマーを図１のノズルよりポリマー温度を３００℃とし、単孔吐出量＝２．１ｇ／ｍｉｎにて押し出し、１２００ｍ／ｍｉｎにて紡糸した。このときの冷却条件は３．０ｍ／ｓｅｃ、２５℃であった。その後トータル繊度が１，０００，０００ｄｔｅｘとし、延伸倍率１．８、延伸温度１６０℃にて延伸し、乾燥後６４ｍｍにカットし中空断面ＰＰＳ短繊維を得た。繊度は１４ｄｔｅｘ、中空率＝２２％、立体捲縮を持ち、比容積＝９０ｃｍ３／ｇ、圧縮率＝６５％であった。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ（東洋紡績製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンガスサイド層用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５３０ｇ／ｍ２、厚さ２．１ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００３６】
＜比較例１＞
メルトフローレートが１１０ｇ／１０ｍｉｎであるＰＰＳポリマーを丸型ノズルよりポリマー温度を３００℃とし、単孔吐出量＝２．１ｇ／ｍｉｎにて押し出し、１２００ｍ／ｍｉｎにて紡糸した。このときの冷却条件は１．０ｍ／ｓｅｃ、２５℃であった。その後トータル繊度が１，０００，０００ｄｔｅｘとし、延伸倍率２．５、延伸温度１６０℃にて延伸し、スタッフィングボックスにより捲縮を付与し、乾燥後６４ｍｍにカットし丸断面ＰＰＳ短繊維を得た。繊度は７．０ｄｔｅｘ、機械捲縮を持ち、比容積＝６５ｃｍ３／ｇ、圧縮率＝６５％であった。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ（東洋紡績製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンガスサイド層用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５１５／ｍ２、厚さ１．８ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００３７】
＜実施例３＞
実施例１で得られた６．７ｄｔｅｘの中空断面ＰＰＳ短繊維を６０重量％、比較例１で得られた７．０ｄｔｅｘの丸断面ＰＰＳ短繊維を４０重量％混綿し、クリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ（東洋紡績製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンガスサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５３０／ｍ２、厚さ１．８ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００３８】
＜比較例２＞
実施例１で得られた６．７ｄｔｅｘの中空断面ＰＰＳ短繊維を１０重量％、比較例１で得られた７．０ｄｔｅｘの丸断面ＰＰＳ短繊維を９０重量％混綿し、クリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ（東洋紡績製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５０５／ｍ２、厚さ１．８ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００３９】
＜実施例４＞
メルトフローレートが１１０ｇ／１０ｍｉｎであるＰＰＳポリマーを図５のノズルよりポリマー温度を３００℃とし、単孔吐出量＝２．７ｇ／ｍｉｎにて押し出し、１２００ｍ／ｍｉｎにて紡糸した。このときの冷却条件は３．０ｍ／ｓｅｃ、２５℃であった。その後トータル繊度が１，０００，０００ｄｔｅｘとし、延伸倍率２．０、延伸温度１６０℃にて延伸し、乾燥後６４ｍｍにカットし中空異型断面ＰＰＳ短繊維を得た。繊度は１１ｄｔｅｘ、中空率＝２２％、立体捲縮を持ち、比容積＝６５ｃｍ３／ｇ、圧縮率＝６１％であった。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ短繊維（東洋紡績株式会社製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５２５ｇ／ｍ２、厚さ２．０ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００４０】
＜比較例３＞
メルトフローレートが１１０ｇ／１０ｍｉｎであるＰＰＳポリマーを丸型ノズルよりポリマー温度を３００℃とし、単孔吐出量＝１．９ｇ／ｍｉｎにて押し出し、１２００ｍ／ｍｉｎにて紡糸した。このときの冷却条件は１．０ｍ／ｓｅｃ、２５℃であった。その後トータル繊度が１，０００，０００ｄｔｅｘとし、延伸倍率２．２、延伸温度１６０℃にて延伸し、スタッフィングボックスにより捲縮を付与し、乾燥後６４ｍｍにカットし丸断面ＰＰＳ短繊維を得た。繊度は７．０ｄｔｅｘ、機械捲縮を持ち、比容積＝６５ｃｍ３／ｇ、圧縮率＝７０％であった。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層のカードウェッブ２００ｇ／ｍ２とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ短繊維（東洋紡績株式会社製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５０９ｇ／ｍ２、厚さ１．８ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００４１】
＜実施例５＞
実施例４で得られた１１ｄｔｅｘの中空異型断面ＰＰＳ短繊維を６０重量％、比較例３で得られた７．０ｄｔｅｘの丸断面ＰＰＳ短繊維を４０重量％混綿し、クリーンガスサイド層のカードウェッブ２００ｇ／ｍ２とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ短繊維（東洋紡績株式会社製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５１８ｇ／ｍ２、厚さ１．９ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００４２】
＜比較例４＞
実施例４で得られた１１ｄｔｅｘの中空異型断面ＰＰＳ短繊維を１０重量％、比較例３で得られた７．０ｄｔｅｘの丸断面ＰＰＳ短繊維を９０重量％混綿し、クリーンガスサイド層用カードウェッブとした。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層のカードウェッブ２００ｇ／ｍ２とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ短繊維（東洋紡績製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５０１ｇ／ｍ２、厚さ１．９ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００４３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明では、従来、一般的に使用されているフィルター用フェルトのダストの除去効果を改善するために、中空率が５〜５０％、比容積が５０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が７５％以下である中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維を３０％以上使用した不織布を少なくとも１層以上使用することによって、効率良く残存率を下げることができた。このことからパルスエアーなどの稼動時間を長くすることができ、フィルター寿命を長期化できるフィルター用フェルトを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明で使用可能な中空断面繊維用ノズルを示す一例である。
【図２】本発明で使用可能な中空断面繊維用ノズルを示す一例である。
【図３】本発明で使用可能な中空断面繊維用ノズルを示す一例である。
【図４】本発明で使用可能な中空で、２つの突起物が存在する断面形状繊維用ノズルを示す一例である。
【図５】本発明で使用可能な中空で、３つの突起物が存在する断面形状繊維用ノズルを示す一例である。
【図６】本発明で使用可能な中空で、４つの突起物が存在する断面形状繊維用ノズルを示す一例である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリフェニレンサルファイド繊維を含むバグフィルターなどに用いるフェルトに関するものであり、長期安定して排ガス中のダストろ過を行うことができ、フィルターの弾力性を向上することで、逆洗、振動により表面のダストを除去する際、振動の力を効率よく伝達することができるフィルター用フェルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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及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しの低圧損運転できれば、ろ過面積やバグフィルター設置面積も小さくでき、コストダウンにもつながる。また、ダイオキシン類や重金属などの有害物質対策として、ガス化溶融炉や灰溶融炉が使用されるようになり、ダストはより小さくなる傾向にある。
【０００３】
ダスト吹き漏れ量が小さく長期安定して排ガスろ過を行う方法として、様々な方法が検討されている。
例えば、既に製品として存在するものとして、不織布あるいは織物のろ過面側にポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という）からなり細孔径が約２〜３μｍ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がある。
また、不織布あるいは織物のろ過面側にフィルムの延伸方向にスリットを入れた一軸延伸フィルムを貼り合わせ、μｍ径オーダーの微少な粒子を捕捉可能としたろ過布（例えば、特許文献１）が提案されている。
ポリフェニレンサルファイド（以下、「ＰＰＳ」という）繊維よりなるフェルトに限っては、ろ過面層に細繊度繊維を用い、更には太さ勾配をつけたもの（例えば、特許文献２）、異型断面繊維を使用することにより、繊維表面積を大きくしたしたもの（例えば、特許文献３）が知られている。
【０００４】
上記のＰＴＦＥメンブレンをろ布のろ過面側に接着させたものは、パルスジェット方式や逆洗方式によるダスト払い落とし性は優れるが、初期より圧損が大きく、さらに、他素材との接着性に劣るＰＴＦＥは長期にわたるダスト払い落とし操作によりＰＴＦＥメンブレン自体がろ過面から剥がれたり、ダスト払落し屈曲疲労によってシワができ、破損に至るという問題がある。また、バグフィルター用フェルトは、ろ過と同時に塩化水素などの酸性ガスをろ過面のケーキ層で消石灰などにより反応除去するという機能も有している。しかし、メンブレンを使用するとケーキ層まで払落ししてしまうため、酸性ガスの除去率が低下するといった問題がある。さらに、メンブレン加工の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は最も高いものとなっている。
【０００５】
特許文献１のものは、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いう問題がある。
【０００６】
特許文献２のものは、繊度が２．０ｄｔｅｘ以下であるＰＰＳ短繊維をろ過層表層に配している。これは、ろ過性能は向上するものであるが、フェルト作成時の生産性が低くなる問題がある。
【０００７】
また、特許文献３では、繊度が５．６ｄｔｅｘ以下で、Ｙ型の異型断面ＰＰＳ繊維を使用して性能向上するものである。しかし、これらの技術でろ過層のろ過性能を向上することはできても、断面の形状から強力の低下が大きくなる問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−２５３８１４号公報
【特許文献２】特開平１０−１６５７２９号公報
【特許文献３】特開２０００−１１７０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術のバグフィルター用フェルトの持つ問題点に対し、ＰＰＳ繊維を含むバグフィルターなどに用いるフェルトにおいて、長期安定して排ガス中のダストろ過を行うことができ、フィルターの弾力性を向上することで、パルス、逆洗、振動により表面のダストを除去する際、振動の力を効率よく伝達することができるフィルター用フェルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
即ち、本発明は、以下の通りである。
１．中空率が５〜５０％、比容積が５０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が７５％以下である中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維を３０％以上使用した不織布を少なくとも１層以上使用することを特徴とするフィルター用フェルト。
２．前記中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維が、少なくとも２つの突起物が存在する断面形状である中空異型断面ポリフェニレンサルファイド短繊維であることを特徴とする請求項１に記載のファルター用フェルト。
３．前記ポリフェニレンサルファイド短繊維が比容積が７０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が６５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のフィルター用フェルト。
４．前記ポリフェニレンサルファイド短繊維が立体捲縮を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィルター用フェルト。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、ＰＰＳ繊維を含む不織布層からなるバグフィルター用フェルトで、長期安定して排ガス中のダストろ過を行うことができ、フィルターの弾力性を向上することで、パルス、逆洗、振動により表面のダストを除去する際、振動の力を効率よく伝達することができるフィルター用フェルトを提供することを可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いるＰＰＳ短繊維の断面形状は、中空断面が好ましく、その中空率は好ましくは５〜５０％、より好ましくは１０〜４０％である。中空率が５％未満では十分な比容積、圧縮率を得ることができず、５０％より大きくなると後工程で破裂の問題が発生する。その結果十分な比容積、圧縮率を得ることができなくなる。
【００１３】
また繊維断面形状において、突起物が２つ以上５つ以下存在することが好ましく、突起物が３つ以上５つ以下存在することがより好ましい。６つ以上の突起物が存在しても目的を達成することはできるが、突起物を大きくしなければ効果が小さくなる。突起物が存在することにより圧縮率を低くすることができる。
【００１４】
本発明に用いるＰＰＳ短繊維の比容積は５０ｃｍ３／ｇ以上が好ましく、６０ｃｍ３／ｇ以上がより好ましく、７０ｃｍ３／ｇ以上がさらに好ましく、９０ｃｍ３／ｇ以上が最も好ましい。圧縮率は７５％以下が好ましく、６５％以下がより好ましく、６０％以下がさらに好ましい。比容積が５０ｃｍ３／ｇ以下、あるいは圧縮率が７５％以上であれば、ＰＰＳ短繊維をウェッブとしニードルパンチなどにより交絡させたフェルトとした時に、一定の嵩を保持した場合、柔らかい、いわゆる腰のないフェルトとなり、振動の力を吸収してしまい、振動の力を効率よく伝達することができなくなる。
【００１５】
さらに、捲縮形態が立体捲縮を有することが好ましい。これは機械捲縮より、望ましい比容積、圧縮率が得やすいためである。
【００１６】
ＰＰＳ短繊維の繊度は２．０〜２０ｄｔｅｘ、好ましくは２．５〜１７ｄｔｅｘである。２．０ｄｔｅｘより小さくなると圧縮率が高くなり好ましくない。また２０ｄｔｅｘより大きくなると製造時の繊維の冷却速度が遅くなり生産性が悪くなる問題がある。
【００１７】
次にこのＰＰＳ短繊維を得るために用いる樹脂について説明する。用いる樹脂は線状ＰＰＳポリマーが好ましく、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８−８２法で荷重４９Ｎ、温度３１５．６℃の条件で測定したＰＰＳのメルトフローレートが５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎがより好ましい。バグフィルター用フェルトのように厳しい各種用途には単なる耐熱性や耐薬品性のみならず、例えばフィルター形体に必要な強度なども併せ持つ必要がある。そのため、例えば繊維としての高い強力を得るために、重合段階でトリクロロベンゼンなどを用いて未反応の塩素基を残しておき、紡糸前のポリマーの段階で酸素雰囲気あるいはチッソ雰囲気での高温処理によって未反応塩素基により架橋反応を起こさせ重合度を増し、繊維として必要な初期強度を得る方法がある。また、比較的メルトフローレート（低分子量）の低いポリマーでも、紡糸前に、酸素雰囲気で一時的に架橋させて分子量を大きくすることによっても繊維自体は強力など必要物性を満足させることができる。しかし、この様な方法では比較的低分子量ポリマーを一次的な架橋反応によって得られたポリマーよりなる繊維であり、ＥＳＣＡなどでイオウ原子を中心とする結合を測定すると既に−ＳＯ−や−ＳＯ２−の結合が含まれ、一次的に架橋や酸化により重合度を高くしたこの様な方法では長期に渡る耐熱性を得ることはできない。本発明のＰＰＳは、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８−８２法で荷重４９Ｎ、温度３１５．６℃の条件で測定したＰＰＳのメルトフローレートが５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎからなる線状ポリマーを紡糸してなるものであり、例えば、ＥＳＣＡでイオウ原子を中心とする結合状態を測定した場合、その９５アトミック％以上がスルフィド結合であることが好ましく、９８アトミック％以上がスルフィド結合であることより好ましく、１００アトミック％がスルフィド結合であることがさらに好ましい。
【００１８】
本発明でいうＰＰＳに代表されるポリアリーレンスルフィドは、−Ａｒ−Ｓ−（Ａｒはアリーレン基）で表されるアリーレンスルフィドを繰返し単位とする芳香族ポリマーである。アリーレン基としては、ｐ−フェニレンの他に、例えばｍ−フェニレン、ナフチレン基などさまざまなものが知られているが、その耐熱性、加工性、経済的観点から言ってもｐ−フェニレンスルフィドの繰返し単位が最も優れる。
【００１９】
本発明でいうＰＰＳのＡＳＴＭ Ｄ−１２３８−８２法で荷重４９Ｎ、温度３１５．６℃の条件で測定したメルトフローレートは５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎである。十分な長期耐熱性や強度を得るためには線状ポリマーでなおかつ重合度がより高いほうが好ましい。しかし、メルトフローレートが５０ｇ／１０ｍｉｎ以下では高温でもあまりにも粘性が高く、紡糸時の圧損上昇などから生産性と言う面では好ましくない。また、またメルトフローレートが１６０ｇ／１０ｍｉｎ以上になる、即ち分子量が小さくなると紡糸時の圧損上昇などは抑えることができるが、分子量分布が大きくなり、低圧損状態でより高分子量ポリマーが含まれると、高分子量ポリマーの溶融状態が悪く紡糸時の糸切れなどに影響を及ぼす可能性がある。また、長期耐熱性の観点からも低分子量化は望ましくない。この様な観点からＰＰＳのメルトフローレートは５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎ、さらに好ましくは８０〜１４０ｇ／１０ｍｉｎの範囲である。また、線状ポリマーのＰＰＳは、架橋型や半架橋型のＰＰＳに比べると、長期耐熱性に優れるばかりでなく溶融時の熱安定性も優れるため加工性にも優れる。
【００２０】
本発明で使用するＰＰＳは、極性有機溶媒中で、アルカリ金属硫化物とジハロ芳香族化合物を重合反応させる方法により得ることができる。アルカリ金属硫化物は、例えば、硫化ナトリウム、硫化リチウム、硫化カリウム等、あるいはこれらの混合物などが使用することができる。これらの中でも硫化ナトリウムが最も経済的に優れることから一般的に用いられる。
【００２１】
また、ジハロ化合物としては、例えば、ｐ−ジクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼンなどのジハロベンゼン、１，４−ジクロロナフタレン等のジハロナフタレン、その他、ジハロ安息香酸、ジハロベンゾフェノン、ジハロフェニルエーテルなどを上げることができるが、物性および経済的観点よりｐ−ジクロロベンゼンが最も好ましく使用される。その他、一般的には、多少の分岐構造を得るために１分子当り２個ではなく３個以上のハロゲン置換基を有するポリハロ芳香族化合物を少量併用することも知られており、トリクロロベンゼンなどが上げられるが、本発明でいう線状ポリマーとはこの様な半架橋構造を実質的に有さないものである。
【００２２】
次に本発明の中空断面と中空異型断面ＰＰＳ繊維を得る方法について説明する。前記した樹脂を用い、溶融紡糸法により得ることができる。ノズルより押し出し５００〜２０００ｍ／ｍｉｎの速度で紡糸し、未延伸糸を得る。このときノズルは、図１〜６のノズル孔を持つノズルを用いることで中空断面あるいは中空異型断面の繊維を得ることができる。
しかし、立体的な捲縮を得るために糸断面方向で収縮率の差を与える必要がある。そのような未延伸糸を作る方法としては、クエンチの風速を１．２ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは１．６ｍ／ｓｅｃ以上とし、溶融されたポリマーの冷却速度を変更する方法、サイドバイサイドによりメルトフローレートが少なくとも１０ｇ／１０ｍｉｎ、好ましくは２０ｇ／１０ｍｉｎ以上異なる樹脂を用いる方法、サイドバイサイドにより一方のポリマーの滞留時間を０．５分以上長くすることで収縮差をつける方法、サイドバイサイドにより一方のポリマーに架橋型あるいは半架橋型の樹脂を用いる方法、サイドバイサイドにより一方に相溶性のある樹脂である例えばポリケトンサルファイド、ＰＥＥＫなどを０．１〜５０ｗｔ％、好ましくは１〜２０ｗｔ％混合する方法、さらにはサイドバイサイドにより一方に相溶性のないポリオレフィン樹脂（例えばポリプロピレンなど）を０．１〜５ｗｔ％、好ましくは０．２〜２ｗｔ％混合する方法などがある。以上により得られた未延伸糸を常法により所望する繊度になるよう延伸倍率を設定し、延伸し、乾燥後カットし短繊維を得ることができる。このとき、収縮による立体的な捲縮を発現させるため、１４０℃以上、好ましくは１６０℃以上、さらに好ましくは１８０℃以上の温度条件下で延伸することが望ましい。
【００２３】
以上により得られた中空断面、中空異型断面ＰＰＳ繊維の少なくとも１種を３０％以上、好ましくは５０％以上、さらに好ましくは８０％以上含有した不織布を少なくとも一層に使用することで振動の力をろ過面に効率よく伝えることができるフィルター用フェルトを得ることができる。例えば一般的なバグフィルター用のフェルトでは耐熱性、耐薬品性に優れた例えばＰＰＳ短繊維などが多く用いられているが、構造としては、ろ過層、支持層、クリーンガスサイド層で構成されている場合が多い。ろ過層（最外層）は繊維の表面積を上げるため、４ｄｔｅｘ以下の丸断面の繊維、あるいはＹ断面や扁平断面などの異型断面の繊維が用いられることが多い。支持層は高温下での寸法安定性向上のために、ＰＰＳ繊維よりなる織布が多く用いられていることが多い。クリーンガスサイド層は２．２ｄｔｅｘ以上の丸断面繊維が用いられることが多い。
【００２４】
本発明のフィルター用フェルトは、特にこのろ過層の反対側となるクリーンガスサイド層に用いることで効力を発揮することができる。したがって、本発明のフェルト層と、本発明のフェルトを構成する繊維より細く、密度も１．２倍以上高いろ過層であるフェルト層との二層構造以上が好ましいバグフィルター用フェルトの構成である。
【００２５】
ろ過層、支持層、クリーンガスサイド層には、ＰＰＳ繊維の他、要求により、ｍ−アラミド繊維、ポリイミド繊維、ＰＴＦＥ繊維などを併用することができる。しかし、回収後の処理の観点からはＰＰＳ繊維１００％で構成されることが好ましい。
【００２６】
以上のフェルトを得る方法としてはカードウェッブを積層し、ニードルパンチにより交絡させることで得られる。このとき、ろ過層はろ過効率を上げるため一定以上の密度に仕上げる必要があるが、クリーンガスサイド層は製品規格によりある一定以上の嵩を必要とする。このとき比容積の低い繊維あるいは圧縮率の高い繊維の場合、前記したとおり、フェルトに腰がなく、非常に柔らかい製品となる。このときの問題点についてバグフィルターの例で説明する。バグフィルターのパルスジェットタイプは、例えば、筒径１５５φ、長さ６ｍのろ布は、小さい設備で数十本、火力発電所などの大型の設備では数万本の単位で使用される。筒状ろ布に対して、ろ過は外側から内側へ向かってガスが流れ、一定圧力や一定時間で上部パルスエアーによる物理的衝撃によってダスト払い落とし操作が繰り返される。しかしクリーンガスサイド層のフェルトに腰がないと衝撃が吸収され十分にダストを払い落とすことができず、長時間の衝撃が必要となり、繊維へのダメージも大きくなり、長期間使用に不利となる。したがって、クリーンガスサイド層に用いる繊維の比容積、圧縮率が重要になるのである。
【００２７】
ろ過層と支持層とクリーンガスサイド層の一体化処理が、ニードルパンチ、あるいはウォーターパンチいずれかの方法によって行うことが出来る。また、ろ過層と支持層とクリーンガスサイド層の積層一体化後、１４０〜２７０℃の加熱プレスを行ってもよい。さらに、ろ過層と支持層とクリーンガスサイド層を積層一体化し熱プレスした後に、１８０℃以上の熱処理後、ろ過面層の毛焼きを行う、あるいは、１８０℃の熱処理後に赤外線、電熱バーによるろ過面溶融処理を行うことが出来る。あるいは、ろ過層最表面をより平滑化させるために、毛焼き処理の後に、熱カレンダー処理を行うことも出来る。
【００２８】
また、ろ過層と支持層とクリーンガスサイド層の積層一体化、熱プレス、熱処理、フェルト表面処理などを行った後にフッ素系などの樹脂加工をすることが出来る。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
なお、測定方法は下記の通りである。
【００３０】
比容積および圧縮率：ＪＩＳ Ｌ １０９７ 合成繊維ふとんわた試験方法に準拠して評価した。カードウエッブを１０ｃｍ×１０ｃｍで約５ｇになるよう重ねる。１時間以上放置したのちサンプルの質量を正確に測る（Ｗｇ）。６０ｇの天板を載せ、更に５００ｇのおもりを３０秒載せ、おもりのみ取り除き３０秒放置する。この操作を３回繰り返し、おもりを取り除き３０秒後に四隅の高さを測定し平均値を求める（Ｈ０ｍｍ）。同サンプルに６０ｇの天板を載せ、更に１０００ｇのおもりを３０秒載せ、この時の四隅の高さを測定し平均値（Ｈ１ｍｍ）を求める。
比容積（ｃｍ３／ｇ）＝１０×１０×Ｈ０／１０／Ｗ
圧縮率（％）＝（Ｈ０−Ｈ１）／Ｈ０×１００
【００３１】
繊度：ＪＩＳ Ｌ−１０１５−８．５（１９９９）の方法に準じて測定した。
【００３２】
中空率：断面を光学顕微鏡にて撮影し、面積比より求めた。
中空率（％）＝中空部面積／外周円の面積×１００
【００３３】
パルスエアーによるダストの払い落とし性（ドイツ規格、ＶＤＩ Ｎ３９２６）：
ろ過速度：２．０ｍｍ／ｍｉｎ、ダスト濃度：５ｇ／ｍ３、ダスト種類：Ｐｕｒａｌ ＮＦ、温度：１３０℃、ダスト払い落とし：１０００Ｐａ、エージング間隔：５ｓ、タンク圧：０．５ＭＰａ、パルスエアー圧：１０１７ｍｂａｒ、パルス時間：６０ｍｓ
手順
（１）サンプルを装着した段階で、ダストのない状態で、サンプルフェルトの持つ初期圧損Ｐａを測定する。
（２）第１段階：圧損が１０００Ｐａに達したときにダスト払い落としを行う。この操作を３０回繰り返す。
（３）第２段階：ダスト無で、５ｓ間隔による１００００回のエージングを行う。
（４）第３段階：安定化操作として、ダスト無でパルスエアーによる払い落とし操作のみを１０回行う。
（５）第４段階：ダストを流し、圧損１０００Ｐａでのダスト払い落としを２時間実施する。その最終時の、ダスト払い落とし直後の残留圧損Ｐａを測定する。
【００３４】
＜実施例１＞
メルトフローレートが１１０ｇ／１０ｍｉｎであるＰＰＳを図１のノズルよりポリマー温度を３００℃とし、単孔吐出量＝２．０ｇ／ｍｉｎにて押し出し、１２００ｍ／ｍｉｎにて紡糸した。このときの冷却条件は１．６ｍ／ｓｅｃ、２５℃であった。その後トータル繊度が１，０００，０００ｄｔｅｘとし、延伸倍率２．５、延伸温度１６０℃にて延伸し、乾燥後６４ｍｍにカットし中空断面ＰＰＳ短繊維を得た。繊度は６．７ｄｔｅｘ、中空率＝２５％、立体捲縮を持ち、比容積＝９８ｃｍ３／ｇ、圧縮率＝７１％であった。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ（東洋紡績株式会社製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、支持層であるＰＰＳ織布（５００ｄｔｅｘ、１２０フィラメントＰＰＳ長繊維使用平織物、織密度タテ／ヨコ＝２６／２０本／２．５４ｃｍ、目付１０４ｇ／ｍ２）に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンガスサイド層用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付、５２１ｇ／ｍ２、厚さ１．８ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００３５】
＜実施例２＞
メルトフローレートが１１０ｇ／１０ｍｉｎであるＰＰＳポリマーを図１のノズルよりポリマー温度を３００℃とし、単孔吐出量＝２．１ｇ／ｍｉｎにて押し出し、１２００ｍ／ｍｉｎにて紡糸した。このときの冷却条件は３．０ｍ／ｓｅｃ、２５℃であった。その後トータル繊度が１，０００，０００ｄｔｅｘとし、延伸倍率１．８、延伸温度１６０℃にて延伸し、乾燥後６４ｍｍにカットし中空断面ＰＰＳ短繊維を得た。繊度は１４ｄｔｅｘ、中空率＝２２％、立体捲縮を持ち、比容積＝９０ｃｍ３／ｇ、圧縮率＝６５％であった。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ（東洋紡績製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンガスサイド層用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５３０ｇ／ｍ２、厚さ２．１ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００３６】
＜比較例１＞
メルトフローレートが１１０ｇ／１０ｍｉｎであるＰＰＳポリマーを丸型ノズルよりポリマー温度を３００℃とし、単孔吐出量＝２．１ｇ／ｍｉｎにて押し出し、１２００ｍ／ｍｉｎにて紡糸した。このときの冷却条件は１．０ｍ／ｓｅｃ、２５℃であった。その後トータル繊度が１，０００，０００ｄｔｅｘとし、延伸倍率２．５、延伸温度１６０℃にて延伸し、スタッフィングボックスにより捲縮を付与し、乾燥後６４ｍｍにカットし丸断面ＰＰＳ短繊維を得た。繊度は７．０ｄｔｅｘ、機械捲縮を持ち、比容積＝６５ｃｍ３／ｇ、圧縮率＝６５％であった。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ（東洋紡績製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンガスサイド層用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５１５／ｍ２、厚さ１．８ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００３７】
＜実施例３＞
実施例１で得られた６．７ｄｔｅｘの中空断面ＰＰＳ短繊維を６０重量％、比較例１で得られた７．０ｄｔｅｘの丸断面ＰＰＳ短繊維を４０重量％混綿し、クリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ（東洋紡績製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンガスサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５３０／ｍ２、厚さ１．８ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００３８】
＜比較例２＞
実施例１で得られた６．７ｄｔｅｘの中空断面ＰＰＳ短繊維を１０重量％、比較例１で得られた７．０ｄｔｅｘの丸断面ＰＰＳ短繊維を９０重量％混綿し、クリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ（東洋紡績製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５０５／ｍ２、厚さ１．８ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００３９】
＜実施例４＞
メルトフローレートが１１０ｇ／１０ｍｉｎであるＰＰＳポリマーを図５のノズルよりポリマー温度を３００℃とし、単孔吐出量＝２．７ｇ／ｍｉｎにて押し出し、１２００ｍ／ｍｉｎにて紡糸した。このときの冷却条件は３．０ｍ／ｓｅｃ、２５℃であった。その後トータル繊度が１，０００，０００ｄｔｅｘとし、延伸倍率２．０、延伸温度１６０℃にて延伸し、乾燥後６４ｍｍにカットし中空異型断面ＰＰＳ短繊維を得た。繊度は１１ｄｔｅｘ、中空率＝２２％、立体捲縮を持ち、比容積＝６５ｃｍ３／ｇ、圧縮率＝６１％であった。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層用カードウェッブ（目付２００ｇ／ｍ２）とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ短繊維（東洋紡績株式会社製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５２５ｇ／ｍ２、厚さ２．０ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００４０】
＜比較例３＞
メルトフローレートが１１０ｇ／１０ｍｉｎであるＰＰＳポリマーを丸型ノズルよりポリマー温度を３００℃とし、単孔吐出量＝１．９ｇ／ｍｉｎにて押し出し、１２００ｍ／ｍｉｎにて紡糸した。このときの冷却条件は１．０ｍ／ｓｅｃ、２５℃であった。その後トータル繊度が１，０００，０００ｄｔｅｘとし、延伸倍率２．２、延伸温度１６０℃にて延伸し、スタッフィングボックスにより捲縮を付与し、乾燥後６４ｍｍにカットし丸断面ＰＰＳ短繊維を得た。繊度は７．０ｄｔｅｘ、機械捲縮を持ち、比容積＝６５ｃｍ３／ｇ、圧縮率＝７０％であった。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層のカードウェッブ２００ｇ／ｍ２とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ短繊維（東洋紡績株式会社製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５０９ｇ／ｍ２、厚さ１．８ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００４１】
＜実施例５＞
実施例４で得られた１１ｄｔｅｘの中空異型断面ＰＰＳ短繊維を６０重量％、比較例３で得られた７．０ｄｔｅｘの丸断面ＰＰＳ短繊維を４０重量％混綿し、クリーンガスサイド層のカードウェッブ２００ｇ／ｍ２とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ短繊維（東洋紡績株式会社製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５１８ｇ／ｍ２、厚さ１．９ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００４２】
＜比較例４＞
実施例４で得られた１１ｄｔｅｘの中空異型断面ＰＰＳ短繊維を１０重量％、比較例３で得られた７．０ｄｔｅｘの丸断面ＰＰＳ短繊維を９０重量％混綿し、クリーンガスサイド層用カードウェッブとした。この繊維を１００％でクリーンガスサイド層のカードウェッブ２００ｇ／ｍ２とした。あらかじめ２．２ｄｔｅｘ丸断面繊維のＰＰＳ短繊維（東洋紡績製プロコン（登録商標））１００％からなるウエブをクロスレイヤーにより、実施例１と同様なＰＰＳ基布に積層し、ニードルパンチによりろ過層フェルト（目付２００ｇ／ｍ２）と支持層の積層品を作成した。この積層品の支持層側（ろ過層と反対側）に上記クリーンサイド用カードウェッブを積層し、さらに両面よりニードルパンチで一体化させた。得られたフェルトを２１０℃の熱カレンダーによってプレスおよび、熱セットを行い、ろ過層には、ガス毛焼きを施して、目付５０１ｇ／ｍ２、厚さ１．９ｍｍのバグフィルター用フェルトを得た。
【００４３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明では、従来、一般的に使用されているフィルター用フェルトのダストの除去効果を改善するために、中空率が５〜５０％、比容積が５０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が７５％以下である中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維を３０％以上使用した不織布を少なくとも１層以上使用することによって、効率良く残存率を下げることができた。このことからパルスエアーなどの稼動時間を長くすることができ、フィルター寿命を長期化できるフィルター用フェルトを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明で使用可能な中空断面繊維用ノズルを示す一例である。
【図２】本発明で使用可能な中空断面繊維用ノズルを示す一例である。
【図３】本発明で使用可能な中空断面繊維用ノズルを示す一例である。
【図４】本発明で使用可能な中空で、２つの突起物が存在する断面形状繊維用ノズルを示す一例である。
【図５】本発明で使用可能な中空で、３つの突起物が存在する断面形状繊維用ノズルを示す一例である。
【図６】本発明で使用可能な中空で、４つの突起物が存在する断面形状繊維用ノズルを示す一例である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空率が５〜５０％、比容積が５０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が７５％以下である中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維を３０％以上使用した不織布を少なくとも１層以上使用することを特徴とするフィルター用フェルト。
【請求項２】
前記中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維が、少なくとも２つの突起物が存在する断面形状である中空異型断面ポリフェニレンサルファイド短繊維であることを特徴とする請求項１に記載のファルター用フェルト。
【請求項３】
前記ポリフェニレンサルファイド短繊維が比容積が７０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が６５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のフィルター用フェルト。
【請求項４】
前記ポリフェニレンサルファイド短繊維が立体捲縮を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィルター用フェルト。
【請求項１】
中空率が５〜５０％、比容積が５０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が７５％以下である中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維を３０％以上使用した不織布を少なくとも１層以上使用することを特徴とするフィルター用フェルト。
【請求項２】
前記中空断面ポリフェニレンサルファイド短繊維が、少なくとも２つの突起物が存在する断面形状である中空異型断面ポリフェニレンサルファイド短繊維であることを特徴とする請求項１に記載のファルター用フェルト。
【請求項３】
前記ポリフェニレンサルファイド短繊維が比容積が７０ｃｍ３／ｇ以上、圧縮率が６５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のフィルター用フェルト。
【請求項４】
前記ポリフェニレンサルファイド短繊維が立体捲縮を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィルター用フェルト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１７９９３８（Ｐ２００８−１７９９３８Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３６０２５（Ｐ２００７−３３６０２５）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
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