表層濾過バグフィルタ
【課題】長期安定的にダスト払い落とし性が良く、目詰まりによる圧力損失が少なく、長寿命なバグフィルタを提供する。
【解決手段】バグフィルタ用不織布層と、前記バグフィルタ用不織布層の空気流入方向上流側に積層されるプレフィルタ層と、を備え、前記プレフィルタ層は、織物からなる基体と、無機微粒子を含み前記基体の空気流入方向上流側の表面に固定される無機微粒子層と、を備える。
【解決手段】バグフィルタ用不織布層と、前記バグフィルタ用不織布層の空気流入方向上流側に積層されるプレフィルタ層と、を備え、前記プレフィルタ層は、織物からなる基体と、無機微粒子を含み前記基体の空気流入方向上流側の表面に固定される無機微粒子層と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダストの払い落とし性に優れたプレフィルタ層を、バグフィルタ不織布層に積層することで長寿命化を可能としたバグフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
バクフィルタは、工場などの各種産業設備等で、ダストを含んで排出される処理ガスに対して、塵埃を取り除く集塵設備などに用いられる。目詰まりがなく、圧力損失を低く抑え、長期にわたる運転が可能であれば、フィルタ面積を小さくできたり、フィルタの交換回数を削減できたり、コストダウンにつながる。
【０００３】
バグフィルタにダスト等の粒子が堆積すると、バグフィルタを通過する流体の圧力損失が高くなる。圧力損失が高くなるとフィルタの除塵作業により、フィルタを再生する必要がある。ダストの払い落とし性が悪いと除塵が不十分となり、除塵作業を行っても、すぐにバグフィルタにダストが堆積するため、再び除塵作業が必要となる。
【０００４】
近年、集塵時のダストの払い落とし性を改良する目的で、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）の多孔膜を不織布または織物の表面にラミネートする方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平４−１７６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術は、長期間使用すると多孔膜内にダスト付着が生じることで、目詰まりし通気抵抗が急上昇するという問題がある。また、多孔膜であるため長期間の使用では破損しやすいという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、長期安定的にダスト払い落とし性が良く、目詰まりによる圧力損失が少なく、長寿命なバグフィルタ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】
【０００８】
すなわち、第１の発明は、バグフィルタ用不織布層と、
前記バグフィルタ用不織布層の空気流入方向上流側に積層されるプレフィルタ層と、を備え、
前記プレフィルタ層は、織物からなる基体を備えることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記基体は、マルチフィラメントを含む織物の繊維構造体であることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【００１０】
さらに、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記プレフィルタ層は、通気度が10cc／cm2・s以上100cc／cm2・s以下の繊維構造体であることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【００１１】
第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記基体は、畳織の織物であることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【００１２】
第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記基体は、平均孔径が30μm以上80μm以下の繊維構造体であることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【００１３】
第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明において、前記プレフィルタ層は、前記基体と無機微粒子層を備え、
前記無機微粒子層は、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子が、前記シランモノマーと前記基体の空気流入方向上流側の表面とを化学結合させることにより前記基体の空気流入方向上流側の表面上に形成されていることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プレフィルタ層でダストを捕集し、バグフィルタ用不織布層へ到達するダスト量を低減することで、バグフィルタ用不織布層の圧力損失の上昇を抑制することができる。さらにプレフィルタ層はダスト払い落とし性が良いことから、プレフィルタ層の圧力損失が大きくなった場合には、プレフィルタ層のダストを払い落とすことにより、プレフィルタ層の目詰まりがなくなる。ダストの払い落としにより、バグフィルタを長期間使用することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の表層濾過バグフィルタの模式図である。
【図２】本発明のプレフィルタ層の表面の模式図である。
【図３】実施例１〜８及び比較例１の構成および仕様を示す表である。
【図４】実施例１〜８及び比較例１についての測定結果を示す表である。
【図５】従来のバグフィルタと本発明の表層濾過バグフィルタのイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の表層濾過バグフィルタについて、図を用いて詳述する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態である表層濾過バグフィルタＦの断面の一部を模式的に表した図である。
【００１８】
表層濾過バグフィルタＦは、プレフィルタ層１０と、接着部２０と、バグフィルタ用不織布層３０と、を含んで構成される。本実施の形態における表層濾過バグフィルタＦは、プレフィルタ層１０を、接着部２０によって、バグフィルタ用不織布層３０の空気流入方向上流側に接着することにより構成される。
【００１９】
プレフィルタ層１０は、バグフィルタ用不織布層３０への塵埃の流入を低減させるフィルタとしての役割を有する。
【００２０】
接着部２０は、一般的な接着方法による接着剤である。例えば、ポリエステル系、アクリル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系接着剤、シリコーン系接着剤、フッ素系接着剤もしくはホットメルト接着剤、ＰＵＲホットメルト接着剤など既存の接着剤を採用可能である。接着部２０は、スプレーやグラビアコータ、ロールコータなど既存の装置を用いて、バグフィルタ用不織布３０上を上述のような接着剤によりコーティングし、積層することにより製造できる。特にスプレーを用いた接着方法は、接着剤を繊維状に塗布することにより、フィルタの通気抵抗を損なうことなく積層することが可能となるため、接着方法としては、スプレーによる接着方法が好ましい。
【００２１】
バグフィルタ用不織布層３０の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ガラス繊維などが挙げられ、使用用途、条件により適宜選ぶことができる。
【００２２】
続いて、本発明の実施形態によるプレフィルタ層１０の構成の詳細について説明する。図２は、本発明の実施形態によるプレフィルタ層１０の断面の一部を模式的に表した図である。
【００２３】
図２に示すように、本発明の実施形態によるプレフィルタ層１０は、基体１と、無機微粒子層６とを備えている。
【００２４】
プレフィルタ層１０の基体１は、織物である繊維構造体である。
また、プレフィルタ層１０の基体１は、「マルチフィラメント」を含んだ織物であることが好ましい。「マルチフィラメント」は、数本のフィラメントを撚り合わせて1本の糸にしたフィラメントである。マルチフィラメントを用いることでマルチフィラメントを織物にした場合に、扁平に広がりやすくダストの捕集面積が増えるため、１本のフィラメントからなるモノフィラメントに比べ、ダスト捕集性が高くなる。また、マルチフィラメントのフィラメント数を増やしたり、異形断面糸を使用したりすることでさらにダストの捕集量を多くすることができる。
【００２５】
プレフィルタ層１０の通気度は、10cc／cm2・s以上100cc／cm2・s以下であることが好ましく、10cc／cm2・s未満の場合には、バグフィルタ用不織布層３０にプレフィルタ層１０を積層したときの初期の通気抵抗が高くなり、フィルタとして使用するのに適さず、さらにダストの払い落とし操作を頻繁に行わなければならないため、実用上使用するには適さない。
また、100 cc／cm2・sより大きい場合には、プレフィルタ層１０でのダスト捕集性が低くなり、バグフィルタ用不織布層３０への塵埃の流入が増えるため、バグフィルタ用不織布層３０に塵埃が付着することによる圧力損失の上昇が速く、バグフィルタの長寿命化に適さない。
【００２６】
また、プレフィルタ層１０の基体１は、畳織の織物であることが好ましい。具体的に、畳織としては、「平畳織」や「綾畳織」などが挙げられる。畳織の特徴は、隣り合う経糸同士が接した構造のため、フィルタ正面から投影した際に、開口部がみえないが、断面方向から観察した場合には、経糸と緯糸が交点交差することで、緯糸間に隙間が存在することである。
【００２７】
畳織にすることで、塵埃と空気の混合系がプレフィルタ層１０に衝突したとき、その混合系は前記隙間に流入しようとする。しかし、混合系流体の慣性により塵埃は糸に付着し、プレフィルタ層１０前面で捕集されるため捕集効率を高くでき、バグフィルタ用不織布層３０への塵埃の流入を低減させる。その際に空気は前記隙間に流入するため、プレフィルタ層１０の通気性は優れる。プレフィルタ層１０に衝突した塵埃と空気の混合系は流速を低減させることができるため、プレフィルタ層１０を通過した塵埃はバグフィルタ用不織布層３０の表面で捕らえられやすくなり、目詰まりがしにくくなる。
畳織としては、「綾畳織」がより好適である。「平畳織」は、経糸を緯糸一本ずつ交互に交わらせて、経糸は隣り合う経糸同士が接するようにし、緯糸は間隔をあけて配置する。一方「綾畳織」は、経糸を緯糸二本以上またいで交わらせた構造である。よって、「綾畳織」は「平畳織」よりも交点交差部が少なくなるため、交点交差部で詰まるダスト量が少なくなるので、プレフィルタ層１０の目詰まりを低減することができる。
また、プレフィルタ層１０に畳織の織物を用いる場合、経糸にモノフィラメントを、緯糸にマルチフィラメントを使うと、さらに良い。フィルタ正面から見ると、経糸は隙間なく並ぶため、緯糸が露出する面積が経糸よりも少なくなる。経糸にマルチフィラメントを使用し、緯糸にモノフィラメントを使用すると、経糸の扁平に広がったマルチフィラメント表面で小さなダストをより多く捕集できるが捕集面積が大きくなるためダストの払い落としを頻繁に行わなければならなくなる。このため、経糸をモノフィラメントとし緯糸をマルチフィラメントとした場合に比べダスト払い落とし性が劣るため目詰まりしやすい。また、経糸と緯糸の両方にモノフィラメントを使用すると、ダストの捕集性能が低下し、バグフィルタ用不織布層３０へのダストの流入が増える。このため、経糸にモノフィラメントを、緯糸にマルチフィラメントを使うのがより好ましい。
【００２８】
また、プレフィルタ層１０の基体１は、基体１に形成される孔の平均孔径が30μm以上80μm以下であることが好ましい。平均孔径が30μm未満の場合には、プレフィルタ層１０でのダスト捕集による圧力損失の上昇が速くなるため、ダストの払い落とし回数が大幅に増えるとともに、プレフィルタ層１０が目詰まりしやすくなる。平均孔径が80μmを超える場合には、プレフィルタ層１０でのダストの捕集性能が著しく低下するため、バグフィルタ用不織布層３０への塵埃の流入量が増え、長期の使用ができない。なお、平均孔径は、JIS Ｋ 3822に基づき、バブルポイント法に基づいて貫通孔の細孔径を測定するPerm−Porometer（Porous Materials, Inc製）により測定した。
【００２９】
プレフィルタ層１０の基体１はカレンダー加工を行ってもよい。カレンダー加工をすることで、基体１の表面が平滑になり、ダスト払い落とし性がよくなる。また、平均孔径を30μm以上80μm以下の範囲における任意の値に調整することが可能となる。
【００３０】
本実施形態のプレフィルタ層１０に用いられる基体１としては、例えば、合成繊維や、綿、麻、絹等の天然繊維や炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維などを採用することができる。
【００３１】
また、プレフィルタ層１０の基体１に樹脂を用いる場合、例えば、ポリエチレン樹脂や、ポリプロピレン樹脂や、ポリスチレン樹脂や、ＡＢＳ樹脂や、ＡＳ樹脂や、ＥＶＡ樹脂や、ポリメチルペンテン樹脂や、ポリ塩化ビニル樹脂や、ポリ塩化ビニリデン樹脂や、ポリアクリル酸メチル樹脂や、ポリ酢酸ビニル樹脂や、ポリアミド樹脂や、ポリイミド樹脂や、ポリカーボネート樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂や、ポリブチレンテレフタレート樹脂や、ポリアセタール樹脂や、ポリアリレート樹脂や、ポリスルホン樹脂や、ポリフッ化ビニリデン樹脂や、ＥＴＦＥや、ＰＴＦＥなどの熱可塑性樹脂や、ポリ乳酸樹脂や、ポリヒドロキシブチレート樹脂や、修飾でんぷん樹脂や、ポリカプロラクトン樹脂や、ポリブチレンサクシネート樹脂や、ポリブチレンアジペートテレフタレート樹脂や、ポリブチレンサクシネートテレフタレート樹脂や、ポリエチレンサクシネート樹脂などの生分解性樹脂や、フェノール樹脂や、ユリア樹脂や、メラミン樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂や、ジアリルフタレート樹脂や、エポキシ樹脂や、エポキシアクリレート樹脂や、ケイ素樹脂や、アクリルウレタン樹脂や、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂や、シリコーン樹脂や、ポリスチレンエラストマーや、ポリエチレンエラストマーや、ポリプロピレンエラストマーや、ポリウレタンエラストマーなどのエラストマーや、漆などの天然樹脂などを採用することができる。
【００３２】
プレフィルタ層１０は、上述のように基体１と、無機微粒子層６と、を備えている。そして、無機微粒子層６は、無機微粒子２と、シランモノマー３と、を含んで構成される。
【００３３】
本実施形態の無機微粒子２の表面には、シランモノマー３が不飽和結合部または反応性官能基を外側に向けて配向して結合している。無機微粒子２の各々は、互いのシランモノマー３が脱水縮合反応した化学結合４（共有結合）により、互いに結合している。
【００３４】
また、基体１と無機微粒子２とは、無機微粒子２表面のシランモノマー３が、基体１表面との間で化学結合４を形成することで、結合し固定されている。無機微粒子２を、基体１に対してより強固に固定するには、バインダー５を添加しても良い。
【００３５】
また、無機微粒子層６にはカップリング剤を添加してもよい。カップリング剤は、表面のぬれ性、表面電位の制御等に用いるため添加される。好適なカップリング剤としてフッ素系のものが挙げられる。例えば、ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）11（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）15（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３や、ＣＦ３（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２や、ＣＦ３（ＣＦ２）２（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２、ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣ２Ｈ５）２や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３や、ＣＨ３（ＣＦ２）９（ＣＨ２）８Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＯＮＨ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＯＮＨ（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２や、パーフルオロアルキル基とシラノール基を有するオリゴマー、例えば、ＫＰ−８０１Ｍ（信越化学工業株式会社製）や、Ｘ−２４−７８９０（信越化学工業株式会社製）や、パーフルオロブテルビニルエーテルおよびその重合体、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦなどが用いられる。
【００３６】
無機微粒子２を有する無機微粒子層６が形成された基体１の空気流入方向上流側の表面には、微細な凹凸が形成される。このような微細な表面の凹凸形状により、プレフィルタ層１０の空気流入方向上流側の表面は、粉塵などとの接触面積小さくなるため付着しにくい特性を有している。これにより、プレフィルタ層１０の空気流入方向上流側の表面の「ダスト払い落とし性」が向上し、ひいてはバグフィルタ用不織布層３０の目詰まりが抑制される。
【００３７】
プレフィルタ層１０の空気流入方向上流側にある無機微粒子層６の表面凹凸が微細であればあるほど、粉塵などとの接触面積が小さくなるため、ダスト払い落とし性が良好となる。プレフィルタ層１０の空気流入方向上流側の表面状態は、無機微粒子２の粒径に応じて適宜調整されるが、プレフィルタ層１０の空気流入方向上流側の表面の算術平均粗さＲａが、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であればよい。
【００３８】
本実施形態に用いる無機微粒子２としては、例えば、非金属酸化物、金属酸化物、金属複合酸化物など無機酸化物が好適に用いられる。無機微粒子２は、非晶性あるいは結晶性のどちらでも良い。非金属酸化物としては、酸化珪素が挙げられる。また、金属酸化物としては酸化マグネシウム、酸化バリウム、過酸化バリウム、ギブサイト、ベーマイト、ダイスポア、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、過酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、水酸化鉄、酸化タングステン、酸化ビスマス、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化コバルト、酸化ニオブ、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化プラセオジムなどが挙げられる。また、金属複合酸化物としては、例えば、酸化チタンバリウム、酸化コバルトアルミニウム、酸化ジルコニウム鉛、酸化ニオブ鉛、ＴｉＯ２−ＷＯ３、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、ＷＯ３−ＺｒＯ２、ＷＯ３−ＳｎＯ２、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｓｂ−Ｓｎ、Ｓｂ−Ｚｎ、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎなどが挙げられる。これらの無機微粒子は、単体で用いてもよいし、２種以上混合して用いてもよい。
【００３９】
無機微粒子２の表面には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕなどの貴金属からなる触媒微粒子や、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｖ、Ｓｅなどの酸化物の微粒子などからなる触媒微粒子が付着されてあっても良い。
【００４０】
本実施形態で用いられるシランモノマー３としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００４１】
次に、本実施形態における、無機微粒子２の基体１に対する固定化方法について説明する。
【００４２】
まず、シランモノマー３が表面に化学結合している無機微粒子２を、メタノールやエタノール、ＭＥＫ、アセトン、キシレン、トルエンなどの分散媒に混合し、分散させる。ここで、分散を促進させる為に、必要に応じて界面活性剤や、塩酸、硫酸などの鉱酸や、酢酸、クエン酸などのカルボン酸などを加えるようにしてもよい。続いて、ビーズミルやボールミル、サンドミル、ロールミル、振動ミル、ホモジナイザーなどの装置を用いて、無機微粒子２を分散媒中で解砕・分散させ、無機微粒子２を含むスラリーを作製する。
【００４３】
なお、無機微粒子２と不飽和結合部または反応性官能基を有するシランモノマー３との共有結合は、通常の方法により形成させることができる。例えば、分散液にシランモノマー３を加え、その後、還流下で加熱させながら、無機微粒子２の表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により共有結合させてシランモノマー３からなる薄膜を無機微粒子２の表面に形成する方法や、粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー３を加えた後、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して１００℃から１８０℃で加熱してシランモノマー３を無機微粒子２の表面に脱水縮合反応により共有結合させ、次いで、粉砕・解砕して再分散する方法が挙げられる。
【００４４】
ここで、還流下、または、粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー３を加えた後、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して１００℃から１８０℃で加熱してシランモノマー３を無機微粒子２の表面に脱水縮合反応により共有結合させる場合、シランモノマー３の量は、無機微粒子２の平均粒子径にもよるが、無機微粒子２の質量に対して０．０１質量％から４０．０質量％であれば、無機微粒子２同士、および無機微粒子２の群と基体１との結合強度は実用上問題ない。また、結合しない余剰のシランカップリングモノマー３があっても良い。
【００４５】
続いて、以上のようにして得られた無機微粒子２が分散したスラリーを固定する基体１の表面に塗布する。具体的な無機微粒子２が分散したスラリーの塗布方法としては、例えば、一般に行われているスピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、キャストコート法、バーコート法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法などを用いればよく、目的に合った塗布ができれば特に限定されない。
【００４６】
次に、必要に応じて、基体１に塗布されたスラリーに含まれる分散媒を加熱乾燥などで除去した後、基体１と、無機微粒子２とを化学結合させる。具体的には、無機微粒子２の表面のシランモノマー３間で化学結合４を形成させることにより無機微粒子２同士を結合させるとともに、結合した無機微粒子２を、シランモノマー３と基体１表面との間の化学結合４を形成させることにより、基体１上に固定させる。
【００４７】
本実施形態においては、基体１とシランモノマー３とを化学結合させる方法として、グラフト重合による結合方法を用いることが好ましい。
【００４８】
本実施形態におけるグラフト重合としては、例えばパーオキサイド触媒を用いるグラフト重合、熱や光エネルギーを用いるグラフト重合、放射線によるグラフト重合（放射線グラフト重合）などが挙げられ、形状や形態に応じて適宜選択して用いられる。なお、パーオキサイド触媒による処理、熱や光エネルギーによる処理、および放射線による処理によって、無機微粒子２表面とシランモノマー３間の化学結合を形成させることができる。
【００４９】
ここで、シランモノマー３のグラフト重合を効率良く、かつ、均一に行わせるために、予め、基体１の表面に対して、コロナ放電処理やプラズマ放電処理や、火炎処理や、クロム酸や過塩素酸などの酸化性酸水溶液や水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ性水溶液による化学的な処理などの親水化処理をしてもよい。
【００５０】
本発明の表層濾過バグフィルタＦは、一般的なバグフィルタの使用形状である平面形状、円筒形状、あるいはプリーツ形状で使用することができる。プリーツ形状で使用してもプレフィルタ層１０とバグフィルタ用不織布層３０の剥離は起こらず、単位面積当たりの表面積が増加することにより圧力損失の上昇を抑えることができる。
【実施例】
【００５１】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５２】
（実施例１）
バグフィルタ用不織布層としてPI8555-3（中尾フィルター工業株式会社製）にホットメルトアプリケーターを用い、PURホットメルト接着剤を5g/m2でスプレー塗布し、プレフィルタ層として平織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）TNo-508T（株式会社NBCメッシュテック社製）を積層し、表層濾過バグフィルタを得た。
【００５３】
（実施例２）
プレフィルタ層に綾畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：マルチフィラメント）NMT16445（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００５４】
（実施例３）
無機微粒子として市販のジルコニア微粒子（日本電工株式会社製、PCS）をメタノールに１０．０質量％分散してｐＨを４．０に塩酸で調製した後、ビーズミルによりジルコニア微粒子を平均粒子径２０ｎｍに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合を有する３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して質量比で5.0質量％加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコをオイルバスで加熱し、4時間還流下で処理することによりジルコニア微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。
得られた分散溶液中にバインダー成分としてテトラメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を、シランモノマーで被覆された無機微粒子に対して質量比で20.0質量％添加し、ビーズミルにより再度粉砕分散したところ、得られた分散溶液中のジルコニア微粒子の平均粒子径は20nmであった。なお、ここでいう平均粒子径とは、体積平均粒子径（Mean Volume Diameter）のことで、測定にはゼータ電位・粒径測定システム（大塚電子株式会社製、ELSZ−2）を用いた。
【００５５】
2.0質量%に調整した上記ジルコニア微粒子スラリーに実施例２と同様の綾畳織の織物であるNMT16445を浸漬し、余剰分のスラリーを除去した後、100℃で１分間乾燥した。その後、エレクトロカーテン型電子線照射装置（岩崎電気株式会社製、CB250／15／180L）を用い、200kVの加速電圧で電子線を50KGｙ照射し、プレフィルタを得た。それ以外は実施例1と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００５６】
（実施例４）
プレフィルタ層に綾畳織の織物（経糸：マルチフィラメント／緯糸：マルチフィラメント）PMT8032（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００５７】
（実施例５）
プレフィルタ層に綾畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：マルチフィラメント）NMT16320（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例３と同様の方法で、プレフィルタ層に無機微粒子を固定化し、表層濾過バグフィルタを得た。
【００５８】
（実施例６）
プレフィルタ層に平畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）NBP29231（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００５９】
（実施例７）
プレフィルタ層に平織の織物（経糸：マルチフィラメント／緯糸：マルチフィラメント）MO200E（帝人ファイバー株式会社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６０】
（実施例８）
プレフィルタ層に平畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）NBP29236（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６１】
（実施例９）
プレフィルタ層に綾畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）NMT16490（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６２】
（実施例１０）
プレフィルタ層に平畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）NBP29256（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６３】
（実施例１１）
プレフィルタ層に平織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）TNo-380S（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６４】
（実施例１２）
プレフィルタ層に平畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：マルチフィラメント）NBP29246（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６５】
（比較例１）
バグフィルタ用不織布層としてPI8555-3（中尾フィルター工業株式会社製）を用い、プレフィルタ層を積層していない。
【００６６】
以上説明した実施例１〜１２及び比較例１の構成および仕様を図３に示し、実施例１〜１２及び比較例１についての様々な評価項目についての測定結果を図４に示す。
【００６７】
まず、図４において用いている用語である、「平均孔径」、「通気度」、「ダスト付着量」および「フィルタ寿命」について説明する。
【００６８】
（平均孔径）
JIS K 3822に基づき、Perm-Porometer（Porous Materials, Inc製）によりプレフィルタ層の平均孔径を測定した。
【００６９】
（通気度）
JIS L 1098（フラジール形法）によりプレフィルタ層の通気度を測定した。
【００７０】
（ダスト付着量）
実施例及び比較例それぞれのサンプルを10×10cmの大きさに切り取り、JIS1-10種フライアッシュ（体積平均径4μm）を満遍なく振りかけた後、軽く衝撃を加え（除塵操作）、重量を測定してダスト付着前と除塵操作後の表層濾過バグフィルタの重量差を測定し評価した。この重量差は除塵操作後の表層濾過バグフィルタに付着しているダスト重量となる。数値が小さいほど除塵操作後のダスト付着量が少ないためダスト剥離性が良く、数値が大きいほど除塵操作後のダスト付着量が多いためダスト剥離性が悪いということになる。
【００７１】
（フィルタ寿命）
直径8cmの大きさの表層濾過バグフィルタを試験体とし、JIS1-10種フライアッシュを捕集効率試験機（柴田科学株式会社製、AP-632F型）にて捕集した。捕集中に5分ごとに通気抵抗を測定し、450Paに到達するまで捕集し、その後ダストの払い落としを行った。これを1サイクルとしてダスト払い落とし後も、通気抵抗が450Pa以上になった時点で試験終了とした。試験終了までに要した時間をフィルタ寿命時間とした。
【００７２】
以上の結果より、プレフィルタ層を積層することでフィルタ寿命が延びていることが確認された。また、マルチフィラメントを含んだ織物である実施例２〜実施例５と実施例７、実施例１２は、フィルタ寿命が延びており、その中でも畳織りの織物である実施例２〜実施例５と実施例１２のフィルタ寿命がより伸びていることが確認された。
畳織りの織物でも、通気度が100cc／cm2・s以下である実施例２〜実施例５と実施例１２の方が、通気度が100 cc／cm2・sよりも大きい実施例６と実施例８よりもフィルタ寿命が延びていることが確認でき、さらにその中でも、綾畳織の実施例２〜５がより長寿命であることが確認された。
【００７３】
さらに、プレフィルタ層に無機微粒子を固定化した実施例３および実施例５のプレフィルタ層を用いることでダスト払い落とし性が良く、フィルタの目詰まりが抑えられ長寿命化を可能とした。
【００７４】
図５は、従来のバグフィルタと本発明に係る表層濾過バグフィルタのイメージ図である。
同図に示すように、従来のバグフィルタでは、バグフィルタ基体に直接ダストが付着してしまうため、除塵後もバグフィルタ基体にダストが残留してしまい、除塵をしても通気性能が回復しにくいという問題がある。
一方、本発明に係る表層濾過バグフィルタでは、表層濾過層であるプレフィルタによりダストが大幅に捕集されるため、バグフィルタ基体に付着するダスト量が従来のバグフィルタの構成に比べて少ない。従って、ダスト払い落し性に優れた表層濾過層に付着したダストを除塵することで、表層濾過バグフィルタ全体としての通気性能を良好に維持しやすいという効果を奏することができる。
【００７５】
以上のように、本発明で得られた表層濾過バグフィルタは、ダスト払い落とし性に優れ、長期間使用可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００７６】
１０：プレフィルタ層
２０：接着部
３０：バグフィルタ用不織布層
１：基体
２：無機微粒子
３：シランモノマー
４：化学結合
５：バインダー
６：無機微粒子層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダストの払い落とし性に優れたプレフィルタ層を、バグフィルタ不織布層に積層することで長寿命化を可能としたバグフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
バクフィルタは、工場などの各種産業設備等で、ダストを含んで排出される処理ガスに対して、塵埃を取り除く集塵設備などに用いられる。目詰まりがなく、圧力損失を低く抑え、長期にわたる運転が可能であれば、フィルタ面積を小さくできたり、フィルタの交換回数を削減できたり、コストダウンにつながる。
【０００３】
バグフィルタにダスト等の粒子が堆積すると、バグフィルタを通過する流体の圧力損失が高くなる。圧力損失が高くなるとフィルタの除塵作業により、フィルタを再生する必要がある。ダストの払い落とし性が悪いと除塵が不十分となり、除塵作業を行っても、すぐにバグフィルタにダストが堆積するため、再び除塵作業が必要となる。
【０００４】
近年、集塵時のダストの払い落とし性を改良する目的で、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）の多孔膜を不織布または織物の表面にラミネートする方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平４−１７６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術は、長期間使用すると多孔膜内にダスト付着が生じることで、目詰まりし通気抵抗が急上昇するという問題がある。また、多孔膜であるため長期間の使用では破損しやすいという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、長期安定的にダスト払い落とし性が良く、目詰まりによる圧力損失が少なく、長寿命なバグフィルタ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】
【０００８】
すなわち、第１の発明は、バグフィルタ用不織布層と、
前記バグフィルタ用不織布層の空気流入方向上流側に積層されるプレフィルタ層と、を備え、
前記プレフィルタ層は、織物からなる基体を備えることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記基体は、マルチフィラメントを含む織物の繊維構造体であることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【００１０】
さらに、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記プレフィルタ層は、通気度が10cc／cm2・s以上100cc／cm2・s以下の繊維構造体であることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【００１１】
第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記基体は、畳織の織物であることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【００１２】
第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記基体は、平均孔径が30μm以上80μm以下の繊維構造体であることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【００１３】
第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明において、前記プレフィルタ層は、前記基体と無機微粒子層を備え、
前記無機微粒子層は、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子が、前記シランモノマーと前記基体の空気流入方向上流側の表面とを化学結合させることにより前記基体の空気流入方向上流側の表面上に形成されていることを特徴とする表層濾過バグフィルタを提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プレフィルタ層でダストを捕集し、バグフィルタ用不織布層へ到達するダスト量を低減することで、バグフィルタ用不織布層の圧力損失の上昇を抑制することができる。さらにプレフィルタ層はダスト払い落とし性が良いことから、プレフィルタ層の圧力損失が大きくなった場合には、プレフィルタ層のダストを払い落とすことにより、プレフィルタ層の目詰まりがなくなる。ダストの払い落としにより、バグフィルタを長期間使用することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の表層濾過バグフィルタの模式図である。
【図２】本発明のプレフィルタ層の表面の模式図である。
【図３】実施例１〜８及び比較例１の構成および仕様を示す表である。
【図４】実施例１〜８及び比較例１についての測定結果を示す表である。
【図５】従来のバグフィルタと本発明の表層濾過バグフィルタのイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の表層濾過バグフィルタについて、図を用いて詳述する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態である表層濾過バグフィルタＦの断面の一部を模式的に表した図である。
【００１８】
表層濾過バグフィルタＦは、プレフィルタ層１０と、接着部２０と、バグフィルタ用不織布層３０と、を含んで構成される。本実施の形態における表層濾過バグフィルタＦは、プレフィルタ層１０を、接着部２０によって、バグフィルタ用不織布層３０の空気流入方向上流側に接着することにより構成される。
【００１９】
プレフィルタ層１０は、バグフィルタ用不織布層３０への塵埃の流入を低減させるフィルタとしての役割を有する。
【００２０】
接着部２０は、一般的な接着方法による接着剤である。例えば、ポリエステル系、アクリル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系接着剤、シリコーン系接着剤、フッ素系接着剤もしくはホットメルト接着剤、ＰＵＲホットメルト接着剤など既存の接着剤を採用可能である。接着部２０は、スプレーやグラビアコータ、ロールコータなど既存の装置を用いて、バグフィルタ用不織布３０上を上述のような接着剤によりコーティングし、積層することにより製造できる。特にスプレーを用いた接着方法は、接着剤を繊維状に塗布することにより、フィルタの通気抵抗を損なうことなく積層することが可能となるため、接着方法としては、スプレーによる接着方法が好ましい。
【００２１】
バグフィルタ用不織布層３０の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ガラス繊維などが挙げられ、使用用途、条件により適宜選ぶことができる。
【００２２】
続いて、本発明の実施形態によるプレフィルタ層１０の構成の詳細について説明する。図２は、本発明の実施形態によるプレフィルタ層１０の断面の一部を模式的に表した図である。
【００２３】
図２に示すように、本発明の実施形態によるプレフィルタ層１０は、基体１と、無機微粒子層６とを備えている。
【００２４】
プレフィルタ層１０の基体１は、織物である繊維構造体である。
また、プレフィルタ層１０の基体１は、「マルチフィラメント」を含んだ織物であることが好ましい。「マルチフィラメント」は、数本のフィラメントを撚り合わせて1本の糸にしたフィラメントである。マルチフィラメントを用いることでマルチフィラメントを織物にした場合に、扁平に広がりやすくダストの捕集面積が増えるため、１本のフィラメントからなるモノフィラメントに比べ、ダスト捕集性が高くなる。また、マルチフィラメントのフィラメント数を増やしたり、異形断面糸を使用したりすることでさらにダストの捕集量を多くすることができる。
【００２５】
プレフィルタ層１０の通気度は、10cc／cm2・s以上100cc／cm2・s以下であることが好ましく、10cc／cm2・s未満の場合には、バグフィルタ用不織布層３０にプレフィルタ層１０を積層したときの初期の通気抵抗が高くなり、フィルタとして使用するのに適さず、さらにダストの払い落とし操作を頻繁に行わなければならないため、実用上使用するには適さない。
また、100 cc／cm2・sより大きい場合には、プレフィルタ層１０でのダスト捕集性が低くなり、バグフィルタ用不織布層３０への塵埃の流入が増えるため、バグフィルタ用不織布層３０に塵埃が付着することによる圧力損失の上昇が速く、バグフィルタの長寿命化に適さない。
【００２６】
また、プレフィルタ層１０の基体１は、畳織の織物であることが好ましい。具体的に、畳織としては、「平畳織」や「綾畳織」などが挙げられる。畳織の特徴は、隣り合う経糸同士が接した構造のため、フィルタ正面から投影した際に、開口部がみえないが、断面方向から観察した場合には、経糸と緯糸が交点交差することで、緯糸間に隙間が存在することである。
【００２７】
畳織にすることで、塵埃と空気の混合系がプレフィルタ層１０に衝突したとき、その混合系は前記隙間に流入しようとする。しかし、混合系流体の慣性により塵埃は糸に付着し、プレフィルタ層１０前面で捕集されるため捕集効率を高くでき、バグフィルタ用不織布層３０への塵埃の流入を低減させる。その際に空気は前記隙間に流入するため、プレフィルタ層１０の通気性は優れる。プレフィルタ層１０に衝突した塵埃と空気の混合系は流速を低減させることができるため、プレフィルタ層１０を通過した塵埃はバグフィルタ用不織布層３０の表面で捕らえられやすくなり、目詰まりがしにくくなる。
畳織としては、「綾畳織」がより好適である。「平畳織」は、経糸を緯糸一本ずつ交互に交わらせて、経糸は隣り合う経糸同士が接するようにし、緯糸は間隔をあけて配置する。一方「綾畳織」は、経糸を緯糸二本以上またいで交わらせた構造である。よって、「綾畳織」は「平畳織」よりも交点交差部が少なくなるため、交点交差部で詰まるダスト量が少なくなるので、プレフィルタ層１０の目詰まりを低減することができる。
また、プレフィルタ層１０に畳織の織物を用いる場合、経糸にモノフィラメントを、緯糸にマルチフィラメントを使うと、さらに良い。フィルタ正面から見ると、経糸は隙間なく並ぶため、緯糸が露出する面積が経糸よりも少なくなる。経糸にマルチフィラメントを使用し、緯糸にモノフィラメントを使用すると、経糸の扁平に広がったマルチフィラメント表面で小さなダストをより多く捕集できるが捕集面積が大きくなるためダストの払い落としを頻繁に行わなければならなくなる。このため、経糸をモノフィラメントとし緯糸をマルチフィラメントとした場合に比べダスト払い落とし性が劣るため目詰まりしやすい。また、経糸と緯糸の両方にモノフィラメントを使用すると、ダストの捕集性能が低下し、バグフィルタ用不織布層３０へのダストの流入が増える。このため、経糸にモノフィラメントを、緯糸にマルチフィラメントを使うのがより好ましい。
【００２８】
また、プレフィルタ層１０の基体１は、基体１に形成される孔の平均孔径が30μm以上80μm以下であることが好ましい。平均孔径が30μm未満の場合には、プレフィルタ層１０でのダスト捕集による圧力損失の上昇が速くなるため、ダストの払い落とし回数が大幅に増えるとともに、プレフィルタ層１０が目詰まりしやすくなる。平均孔径が80μmを超える場合には、プレフィルタ層１０でのダストの捕集性能が著しく低下するため、バグフィルタ用不織布層３０への塵埃の流入量が増え、長期の使用ができない。なお、平均孔径は、JIS Ｋ 3822に基づき、バブルポイント法に基づいて貫通孔の細孔径を測定するPerm−Porometer（Porous Materials, Inc製）により測定した。
【００２９】
プレフィルタ層１０の基体１はカレンダー加工を行ってもよい。カレンダー加工をすることで、基体１の表面が平滑になり、ダスト払い落とし性がよくなる。また、平均孔径を30μm以上80μm以下の範囲における任意の値に調整することが可能となる。
【００３０】
本実施形態のプレフィルタ層１０に用いられる基体１としては、例えば、合成繊維や、綿、麻、絹等の天然繊維や炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維などを採用することができる。
【００３１】
また、プレフィルタ層１０の基体１に樹脂を用いる場合、例えば、ポリエチレン樹脂や、ポリプロピレン樹脂や、ポリスチレン樹脂や、ＡＢＳ樹脂や、ＡＳ樹脂や、ＥＶＡ樹脂や、ポリメチルペンテン樹脂や、ポリ塩化ビニル樹脂や、ポリ塩化ビニリデン樹脂や、ポリアクリル酸メチル樹脂や、ポリ酢酸ビニル樹脂や、ポリアミド樹脂や、ポリイミド樹脂や、ポリカーボネート樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂や、ポリブチレンテレフタレート樹脂や、ポリアセタール樹脂や、ポリアリレート樹脂や、ポリスルホン樹脂や、ポリフッ化ビニリデン樹脂や、ＥＴＦＥや、ＰＴＦＥなどの熱可塑性樹脂や、ポリ乳酸樹脂や、ポリヒドロキシブチレート樹脂や、修飾でんぷん樹脂や、ポリカプロラクトン樹脂や、ポリブチレンサクシネート樹脂や、ポリブチレンアジペートテレフタレート樹脂や、ポリブチレンサクシネートテレフタレート樹脂や、ポリエチレンサクシネート樹脂などの生分解性樹脂や、フェノール樹脂や、ユリア樹脂や、メラミン樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂や、ジアリルフタレート樹脂や、エポキシ樹脂や、エポキシアクリレート樹脂や、ケイ素樹脂や、アクリルウレタン樹脂や、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂や、シリコーン樹脂や、ポリスチレンエラストマーや、ポリエチレンエラストマーや、ポリプロピレンエラストマーや、ポリウレタンエラストマーなどのエラストマーや、漆などの天然樹脂などを採用することができる。
【００３２】
プレフィルタ層１０は、上述のように基体１と、無機微粒子層６と、を備えている。そして、無機微粒子層６は、無機微粒子２と、シランモノマー３と、を含んで構成される。
【００３３】
本実施形態の無機微粒子２の表面には、シランモノマー３が不飽和結合部または反応性官能基を外側に向けて配向して結合している。無機微粒子２の各々は、互いのシランモノマー３が脱水縮合反応した化学結合４（共有結合）により、互いに結合している。
【００３４】
また、基体１と無機微粒子２とは、無機微粒子２表面のシランモノマー３が、基体１表面との間で化学結合４を形成することで、結合し固定されている。無機微粒子２を、基体１に対してより強固に固定するには、バインダー５を添加しても良い。
【００３５】
また、無機微粒子層６にはカップリング剤を添加してもよい。カップリング剤は、表面のぬれ性、表面電位の制御等に用いるため添加される。好適なカップリング剤としてフッ素系のものが挙げられる。例えば、ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）11（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）15（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３や、ＣＦ３（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２や、ＣＦ３（ＣＦ２）２（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２、ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣ２Ｈ５）２や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３や、ＣＨ３（ＣＦ２）９（ＣＨ２）８Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＯＮＨ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３や、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＯＮＨ（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２や、パーフルオロアルキル基とシラノール基を有するオリゴマー、例えば、ＫＰ−８０１Ｍ（信越化学工業株式会社製）や、Ｘ−２４−７８９０（信越化学工業株式会社製）や、パーフルオロブテルビニルエーテルおよびその重合体、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦなどが用いられる。
【００３６】
無機微粒子２を有する無機微粒子層６が形成された基体１の空気流入方向上流側の表面には、微細な凹凸が形成される。このような微細な表面の凹凸形状により、プレフィルタ層１０の空気流入方向上流側の表面は、粉塵などとの接触面積小さくなるため付着しにくい特性を有している。これにより、プレフィルタ層１０の空気流入方向上流側の表面の「ダスト払い落とし性」が向上し、ひいてはバグフィルタ用不織布層３０の目詰まりが抑制される。
【００３７】
プレフィルタ層１０の空気流入方向上流側にある無機微粒子層６の表面凹凸が微細であればあるほど、粉塵などとの接触面積が小さくなるため、ダスト払い落とし性が良好となる。プレフィルタ層１０の空気流入方向上流側の表面状態は、無機微粒子２の粒径に応じて適宜調整されるが、プレフィルタ層１０の空気流入方向上流側の表面の算術平均粗さＲａが、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であればよい。
【００３８】
本実施形態に用いる無機微粒子２としては、例えば、非金属酸化物、金属酸化物、金属複合酸化物など無機酸化物が好適に用いられる。無機微粒子２は、非晶性あるいは結晶性のどちらでも良い。非金属酸化物としては、酸化珪素が挙げられる。また、金属酸化物としては酸化マグネシウム、酸化バリウム、過酸化バリウム、ギブサイト、ベーマイト、ダイスポア、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、過酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、水酸化鉄、酸化タングステン、酸化ビスマス、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化コバルト、酸化ニオブ、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化プラセオジムなどが挙げられる。また、金属複合酸化物としては、例えば、酸化チタンバリウム、酸化コバルトアルミニウム、酸化ジルコニウム鉛、酸化ニオブ鉛、ＴｉＯ２−ＷＯ３、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、ＷＯ３−ＺｒＯ２、ＷＯ３−ＳｎＯ２、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｓｂ−Ｓｎ、Ｓｂ−Ｚｎ、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎなどが挙げられる。これらの無機微粒子は、単体で用いてもよいし、２種以上混合して用いてもよい。
【００３９】
無機微粒子２の表面には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕなどの貴金属からなる触媒微粒子や、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｖ、Ｓｅなどの酸化物の微粒子などからなる触媒微粒子が付着されてあっても良い。
【００４０】
本実施形態で用いられるシランモノマー３としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００４１】
次に、本実施形態における、無機微粒子２の基体１に対する固定化方法について説明する。
【００４２】
まず、シランモノマー３が表面に化学結合している無機微粒子２を、メタノールやエタノール、ＭＥＫ、アセトン、キシレン、トルエンなどの分散媒に混合し、分散させる。ここで、分散を促進させる為に、必要に応じて界面活性剤や、塩酸、硫酸などの鉱酸や、酢酸、クエン酸などのカルボン酸などを加えるようにしてもよい。続いて、ビーズミルやボールミル、サンドミル、ロールミル、振動ミル、ホモジナイザーなどの装置を用いて、無機微粒子２を分散媒中で解砕・分散させ、無機微粒子２を含むスラリーを作製する。
【００４３】
なお、無機微粒子２と不飽和結合部または反応性官能基を有するシランモノマー３との共有結合は、通常の方法により形成させることができる。例えば、分散液にシランモノマー３を加え、その後、還流下で加熱させながら、無機微粒子２の表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により共有結合させてシランモノマー３からなる薄膜を無機微粒子２の表面に形成する方法や、粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー３を加えた後、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して１００℃から１８０℃で加熱してシランモノマー３を無機微粒子２の表面に脱水縮合反応により共有結合させ、次いで、粉砕・解砕して再分散する方法が挙げられる。
【００４４】
ここで、還流下、または、粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー３を加えた後、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して１００℃から１８０℃で加熱してシランモノマー３を無機微粒子２の表面に脱水縮合反応により共有結合させる場合、シランモノマー３の量は、無機微粒子２の平均粒子径にもよるが、無機微粒子２の質量に対して０．０１質量％から４０．０質量％であれば、無機微粒子２同士、および無機微粒子２の群と基体１との結合強度は実用上問題ない。また、結合しない余剰のシランカップリングモノマー３があっても良い。
【００４５】
続いて、以上のようにして得られた無機微粒子２が分散したスラリーを固定する基体１の表面に塗布する。具体的な無機微粒子２が分散したスラリーの塗布方法としては、例えば、一般に行われているスピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、キャストコート法、バーコート法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法などを用いればよく、目的に合った塗布ができれば特に限定されない。
【００４６】
次に、必要に応じて、基体１に塗布されたスラリーに含まれる分散媒を加熱乾燥などで除去した後、基体１と、無機微粒子２とを化学結合させる。具体的には、無機微粒子２の表面のシランモノマー３間で化学結合４を形成させることにより無機微粒子２同士を結合させるとともに、結合した無機微粒子２を、シランモノマー３と基体１表面との間の化学結合４を形成させることにより、基体１上に固定させる。
【００４７】
本実施形態においては、基体１とシランモノマー３とを化学結合させる方法として、グラフト重合による結合方法を用いることが好ましい。
【００４８】
本実施形態におけるグラフト重合としては、例えばパーオキサイド触媒を用いるグラフト重合、熱や光エネルギーを用いるグラフト重合、放射線によるグラフト重合（放射線グラフト重合）などが挙げられ、形状や形態に応じて適宜選択して用いられる。なお、パーオキサイド触媒による処理、熱や光エネルギーによる処理、および放射線による処理によって、無機微粒子２表面とシランモノマー３間の化学結合を形成させることができる。
【００４９】
ここで、シランモノマー３のグラフト重合を効率良く、かつ、均一に行わせるために、予め、基体１の表面に対して、コロナ放電処理やプラズマ放電処理や、火炎処理や、クロム酸や過塩素酸などの酸化性酸水溶液や水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ性水溶液による化学的な処理などの親水化処理をしてもよい。
【００５０】
本発明の表層濾過バグフィルタＦは、一般的なバグフィルタの使用形状である平面形状、円筒形状、あるいはプリーツ形状で使用することができる。プリーツ形状で使用してもプレフィルタ層１０とバグフィルタ用不織布層３０の剥離は起こらず、単位面積当たりの表面積が増加することにより圧力損失の上昇を抑えることができる。
【実施例】
【００５１】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５２】
（実施例１）
バグフィルタ用不織布層としてPI8555-3（中尾フィルター工業株式会社製）にホットメルトアプリケーターを用い、PURホットメルト接着剤を5g/m2でスプレー塗布し、プレフィルタ層として平織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）TNo-508T（株式会社NBCメッシュテック社製）を積層し、表層濾過バグフィルタを得た。
【００５３】
（実施例２）
プレフィルタ層に綾畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：マルチフィラメント）NMT16445（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００５４】
（実施例３）
無機微粒子として市販のジルコニア微粒子（日本電工株式会社製、PCS）をメタノールに１０．０質量％分散してｐＨを４．０に塩酸で調製した後、ビーズミルによりジルコニア微粒子を平均粒子径２０ｎｍに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合を有する３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して質量比で5.0質量％加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコをオイルバスで加熱し、4時間還流下で処理することによりジルコニア微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。
得られた分散溶液中にバインダー成分としてテトラメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を、シランモノマーで被覆された無機微粒子に対して質量比で20.0質量％添加し、ビーズミルにより再度粉砕分散したところ、得られた分散溶液中のジルコニア微粒子の平均粒子径は20nmであった。なお、ここでいう平均粒子径とは、体積平均粒子径（Mean Volume Diameter）のことで、測定にはゼータ電位・粒径測定システム（大塚電子株式会社製、ELSZ−2）を用いた。
【００５５】
2.0質量%に調整した上記ジルコニア微粒子スラリーに実施例２と同様の綾畳織の織物であるNMT16445を浸漬し、余剰分のスラリーを除去した後、100℃で１分間乾燥した。その後、エレクトロカーテン型電子線照射装置（岩崎電気株式会社製、CB250／15／180L）を用い、200kVの加速電圧で電子線を50KGｙ照射し、プレフィルタを得た。それ以外は実施例1と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００５６】
（実施例４）
プレフィルタ層に綾畳織の織物（経糸：マルチフィラメント／緯糸：マルチフィラメント）PMT8032（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００５７】
（実施例５）
プレフィルタ層に綾畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：マルチフィラメント）NMT16320（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例３と同様の方法で、プレフィルタ層に無機微粒子を固定化し、表層濾過バグフィルタを得た。
【００５８】
（実施例６）
プレフィルタ層に平畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）NBP29231（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００５９】
（実施例７）
プレフィルタ層に平織の織物（経糸：マルチフィラメント／緯糸：マルチフィラメント）MO200E（帝人ファイバー株式会社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６０】
（実施例８）
プレフィルタ層に平畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）NBP29236（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６１】
（実施例９）
プレフィルタ層に綾畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）NMT16490（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６２】
（実施例１０）
プレフィルタ層に平畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）NBP29256（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６３】
（実施例１１）
プレフィルタ層に平織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：モノフィラメント）TNo-380S（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６４】
（実施例１２）
プレフィルタ層に平畳織の織物（経糸：モノフィラメント／緯糸：マルチフィラメント）NBP29246（株式会社NBCメッシュテック社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で表層濾過バグフィルタを得た。
【００６５】
（比較例１）
バグフィルタ用不織布層としてPI8555-3（中尾フィルター工業株式会社製）を用い、プレフィルタ層を積層していない。
【００６６】
以上説明した実施例１〜１２及び比較例１の構成および仕様を図３に示し、実施例１〜１２及び比較例１についての様々な評価項目についての測定結果を図４に示す。
【００６７】
まず、図４において用いている用語である、「平均孔径」、「通気度」、「ダスト付着量」および「フィルタ寿命」について説明する。
【００６８】
（平均孔径）
JIS K 3822に基づき、Perm-Porometer（Porous Materials, Inc製）によりプレフィルタ層の平均孔径を測定した。
【００６９】
（通気度）
JIS L 1098（フラジール形法）によりプレフィルタ層の通気度を測定した。
【００７０】
（ダスト付着量）
実施例及び比較例それぞれのサンプルを10×10cmの大きさに切り取り、JIS1-10種フライアッシュ（体積平均径4μm）を満遍なく振りかけた後、軽く衝撃を加え（除塵操作）、重量を測定してダスト付着前と除塵操作後の表層濾過バグフィルタの重量差を測定し評価した。この重量差は除塵操作後の表層濾過バグフィルタに付着しているダスト重量となる。数値が小さいほど除塵操作後のダスト付着量が少ないためダスト剥離性が良く、数値が大きいほど除塵操作後のダスト付着量が多いためダスト剥離性が悪いということになる。
【００７１】
（フィルタ寿命）
直径8cmの大きさの表層濾過バグフィルタを試験体とし、JIS1-10種フライアッシュを捕集効率試験機（柴田科学株式会社製、AP-632F型）にて捕集した。捕集中に5分ごとに通気抵抗を測定し、450Paに到達するまで捕集し、その後ダストの払い落としを行った。これを1サイクルとしてダスト払い落とし後も、通気抵抗が450Pa以上になった時点で試験終了とした。試験終了までに要した時間をフィルタ寿命時間とした。
【００７２】
以上の結果より、プレフィルタ層を積層することでフィルタ寿命が延びていることが確認された。また、マルチフィラメントを含んだ織物である実施例２〜実施例５と実施例７、実施例１２は、フィルタ寿命が延びており、その中でも畳織りの織物である実施例２〜実施例５と実施例１２のフィルタ寿命がより伸びていることが確認された。
畳織りの織物でも、通気度が100cc／cm2・s以下である実施例２〜実施例５と実施例１２の方が、通気度が100 cc／cm2・sよりも大きい実施例６と実施例８よりもフィルタ寿命が延びていることが確認でき、さらにその中でも、綾畳織の実施例２〜５がより長寿命であることが確認された。
【００７３】
さらに、プレフィルタ層に無機微粒子を固定化した実施例３および実施例５のプレフィルタ層を用いることでダスト払い落とし性が良く、フィルタの目詰まりが抑えられ長寿命化を可能とした。
【００７４】
図５は、従来のバグフィルタと本発明に係る表層濾過バグフィルタのイメージ図である。
同図に示すように、従来のバグフィルタでは、バグフィルタ基体に直接ダストが付着してしまうため、除塵後もバグフィルタ基体にダストが残留してしまい、除塵をしても通気性能が回復しにくいという問題がある。
一方、本発明に係る表層濾過バグフィルタでは、表層濾過層であるプレフィルタによりダストが大幅に捕集されるため、バグフィルタ基体に付着するダスト量が従来のバグフィルタの構成に比べて少ない。従って、ダスト払い落し性に優れた表層濾過層に付着したダストを除塵することで、表層濾過バグフィルタ全体としての通気性能を良好に維持しやすいという効果を奏することができる。
【００７５】
以上のように、本発明で得られた表層濾過バグフィルタは、ダスト払い落とし性に優れ、長期間使用可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００７６】
１０：プレフィルタ層
２０：接着部
３０：バグフィルタ用不織布層
１：基体
２：無機微粒子
３：シランモノマー
４：化学結合
５：バインダー
６：無機微粒子層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バグフィルタ用不織布層と、
前記バグフィルタ用不織布層の空気流入方向上流側に積層されるプレフィルタ層と、を備え、
前記プレフィルタ層は、織物からなる基体を備えることを特徴とする表層濾過バグフィルタ。
【請求項２】
前記基体は、マルチフィラメントを含む織物の繊維構造体であることを特徴とする請求項1に記載の表層濾過バグフィルタ。
【請求項３】
前記プレフィルタ層は、通気度が10cc／cm2・s以上100 cc／cm2・s以下の繊維構造体であることを特徴とする請求項1又は２に記載の表層濾過バグフィルタ。
【請求項４】
前記基体は、畳織の織物であることを特徴とする請求項1から３のいずれかに記載の表層濾過バグフィルタ。
【請求項５】
前記プレフィルタ層は、平均孔径が30μm以上80μm以下の繊維構造体であることを特徴とする請求項1から４のいずれかに記載の表層濾過バグフィルタ。
【請求項６】
前記プレフィルタ層は、前記基体と無機微粒子層を備え、
前記無機微粒子層は、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子の前記シランモノマーと前記基体の空気流入方向上流側の表面とを化学結合させることにより、前記基体の空気流入方向上流側の表面上に形成されていることを特徴とする請求項1から５のいずれかに記載の表層濾過バグフィルタ。
【請求項１】
バグフィルタ用不織布層と、
前記バグフィルタ用不織布層の空気流入方向上流側に積層されるプレフィルタ層と、を備え、
前記プレフィルタ層は、織物からなる基体を備えることを特徴とする表層濾過バグフィルタ。
【請求項２】
前記基体は、マルチフィラメントを含む織物の繊維構造体であることを特徴とする請求項1に記載の表層濾過バグフィルタ。
【請求項３】
前記プレフィルタ層は、通気度が10cc／cm2・s以上100 cc／cm2・s以下の繊維構造体であることを特徴とする請求項1又は２に記載の表層濾過バグフィルタ。
【請求項４】
前記基体は、畳織の織物であることを特徴とする請求項1から３のいずれかに記載の表層濾過バグフィルタ。
【請求項５】
前記プレフィルタ層は、平均孔径が30μm以上80μm以下の繊維構造体であることを特徴とする請求項1から４のいずれかに記載の表層濾過バグフィルタ。
【請求項６】
前記プレフィルタ層は、前記基体と無機微粒子層を備え、
前記無機微粒子層は、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子の前記シランモノマーと前記基体の空気流入方向上流側の表面とを化学結合させることにより、前記基体の空気流入方向上流側の表面上に形成されていることを特徴とする請求項1から５のいずれかに記載の表層濾過バグフィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１６１７９０（Ｐ２０１２−１６１７９０Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９４７６（Ｐ２０１２−９４７６）
【出願日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【出願人】（３９１０１８３４１）株式会社ＮＢＣメッシュテック (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【出願人】（３９１０１８３４１）株式会社ＮＢＣメッシュテック (59)
【Ｆターム（参考）】
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