JP2010503776A - メタ−アラミド繊維及びアクリル繊維を含むバグフィルター - Google Patents

Abstract

本発明は、管状セクションと、１つのクローズドエンドと、１つのオープンエンドとを有するバグフィルターであって、前記管状セクションが、フェルト中のメタ−アラミド繊維およびアクリル繊維の総重量を基準として、５０〜８０重量部のメタ−アラミド繊維と２０〜５０重量部のアクリル繊維との均質繊維ブレンドを含む不織フェルトを有し、アクリル繊維がメタ−アラミド繊維に等しいかまたはそれより低いフィラメント当たりのデニールを有するバグフィルターに関する。

Description

本発明は、向上した濾過性能を有するバグフィルターに関する。かかるバグフィルターは、熱ガス、例えば１５０℃またはさらにより高い温度のガスを濾過するのに特に有用である。一実施形態では、本バグフィルターは、排出基準を満たすためにアスファルトプラントで特に有用である。

例えば、Ｆｏｒｓｔｅｎに付与された米国特許第４，１００，３２３号明細書に開示されている、熱ガス濾過用のメタ−アラミド・バグフィルターは公知であり、アスファルトプラント、石炭プラント、および他の工業関連からの粒子状物質から環境を保護するために使用されている。かかるプラントからの高い潜在的環境影響のために、バグフィルターの単位重量当たりの粒子状物質の捕捉を向上させる可能性を有するいかなる改善も望まれる。

本発明は、管状セクションと、１つのクローズドエンドと、１つのオープンエンドとを有するバグフィルターであって、管状セクションが、フェルト中のメタ−アラミド繊維およびアクリル繊維の総重量を基準として、５０〜８０重量部のメタ−アラミド繊維と２０〜５０重量部のアクリル繊維との均質繊維ブレンドを含む不織フェルトを有し、アクリル繊維がメタ−アラミド繊維に等しいかまたはそれより低いフィラメント当たりのデニールを有するバグフィルターに関する。

図は、本発明のバグフィルターの一実施形態を例示する。

本発明は、５０〜８０重量部のメタ−アラミド繊維と２０〜５０重量部のアクリル繊維との均質繊維ブレンドから製造されたバグフィルターであって、アクリル繊維がメタ−アラミド繊維に等しいかまたはそれより低いフィラメント当たりのデニールを有するバグフィルターに関する。驚くべきことに本発明者らは、熱ガス環境での使用に好適ではないと一般に考えられているアクリル繊維が、バグフィルターの濾過性能を向上させ得ることを見いだした。アクリル繊維はバグフィルターにおいてメタ−アラミド繊維と連携してフィルターバッグ機械的特性に悪影響を及ぼすことなくより多くの微粒子を保持すると考えられる。図は、本発明のフィルターバッグの一実施形態を例示する。フィルターバッグ１は、クローズドエンド２、オープンエンド３、および管状セクション４を有する。示される実施形態で、フィルターバッグはまた、バッグのオープンエンドに取り付けられたバネ鋼金属止め輪５を有する。このバッグの管状セクション４は、重なり合い、三重縫合７で縫い付けられた継ぎ目６を形成する濾過フェルトからなる。本実施形態でのバッグのクローズドエンドはまた、管状セクションのために使用されたフェルトの端に８で縫い合わされている濾過フェルトからなる。図は好ましい実施形態を表すが、Ｗｉｔｔｅｍｅｉｅｒらに付与された米国特許第３，５２４，３０４号明細書、Ｈｉｘｅｎｂａｕｇｈに付与された同第４，０５６，３７４号明細書、Ｐｅｔｅｒｓｏｎに付与された同第４，３１０，３３６号明細書、Ｒｅｉｅｒに付与された同第４，４８１，０２２号明細書、Ｔａｆａｒａに付与された同第４，４９０，２５３号明細書、および／またはＴａｆａｒａに付与された同第４，５８５，８３３号明細書に開示されているものなどの、バグフィルターの他の潜在的な構成、向き、および特徴が用いられてもよい。

幾つかの実施形態では、図に示されるような、フィルターバッグのクローズドエンド２は、管状セクションに縫い付けられたフィルター材料のディスクである。幾つかの他の実施形態では、クローズドエンドは、ある他の材料で作製されることができ、例えば幾つかの状況では金属クローズドエンドが必要とされるかもしれない。他の実施形態では、クローズドエンドは、縫い付け以外のある他の方法で超音波によって、接着剤によって、または熱で継ぎ合わせるかまたはシールすることができる。別の実施形態では、バッグの管状セクションに使用されるフェルトは、クローズドエンドを形成するために、一緒に寄せ集められるかまたは折り重ねられ、次にシールされることができる。

幾つかの実施形態では、バッグのオープンエンド３は、バッグをセル板に取り付けるためのハードウェアを備えてもよい。幾つかの他の実施形態では、バッグのオープンエンドを、特別に設計されたセル板上にバッグを滑らせることによって滑合が成し遂げられるように寸法決めしてもよい。

本発明の幾つかの実施形態では、管状セクション４におよび場合によりクローズドエンド２に使用される濾過材は不織布またはフェルトである。不織布またはフェルトは、エアレイド不織布、ウェット−レイド不織布、またはカード装置で製造される不織布の製造方法をはじめとする、従来の不織シート形成方法によって製造することができ、かかる形成シートは、スパンレーシング、ハイドロレーシング、ニードルパンチング、または不織シートを製造することができる他の方法によって布へ統合することができる。米国特許第３，５０８，３０８号明細書および同第３，７９７，０７４号明細書に開示されているスパンレース法ならびに米国特許第２，９１０，７６３号明細書および同第３，６８４，２８４号明細書に開示されているニードルパンチング法は、不織布およびフェルトの製造に有用である当該技術分野で周知の従来法の例である。

幾つかの好ましい実施形態では、不織フェルトはニードルパンチフェルトである。幾つかの他の好ましい実施形態では、不織フェルトはスパンレースフェルトである。フェルトの坪量は典型的には平方ヤード当たり約８〜１６オンス、好ましい実施形態では平方ヤード当たり１２〜１４オンスである。

幾つかの実施形態では、本発明のフィルターバッグの管状セクション４は、および場合によりクローズドエンド２においては、濾過材の単層である。幾つかの他の実施形態では、管状セクションは、バッグの脈動中に安定性を与えるスクリムまたは強化クロスによって支持された濾過材で作製される。幾つかの好ましい実施形態では、不織フェルトは、フェルト中のステープルファイバーと相溶性である繊維で製造されている、支持スクリム織物を含む。このフェルトの一タイプは、平方ヤード当たり約４〜８オンス（平方メートル当たり１３５〜２７０グラム）、好ましくは平方ヤード当たり約６オンス（平方メートル当たり２００グラム）の坪量を有するクロスラップされたバットへステープルファイバーを変換するための標準カードおよびクロスラップ装置を用いて製造することができる。必要ならば、このバットは次に、例えば、標準ニードルパンチ機で結び付けるかまたは軽く統合することができる。これらのバットの２つ以上を次に、平方ヤード当たり約１〜４オンス（平方メートル当たり３４〜１３５グラム）、好ましくは平方ヤード当たり約２オンス（平方メートル当たり７０グラム）の坪量を有するスクリム織物の両側に配置し、３層が両側で数回ニードルパンチされて濾過フェルトが製造される。幾つかの好ましい実施形態では、スクリム織物はポリフェニレンスルフィド繊維、メタ−アラミド繊維、またはそれらの混合物を含む。

図に示される好ましい実施形態では、濾過材は重ね合わせられて継ぎ目６を有するフィルター材のシリンダーを形成し、それは次に、メタ−アラミド繊維、フルオロポリマー繊維、ガラス繊維、またはそれらの組み合わせもしくはブレンドの３〜６のストランド層を有する糸などの、高温糸で縫い合わせられる。他の実施形態では、重ね合わせられた継ぎ目は、超音波、接着剤、熱、または全てのこれらの縫合方法のある組み合わせによってシールすることができる。

本発明のバグフィルターの一特徴は、それがフェルト中のメタ−アラミド繊維およびアクリル繊維の総重量を基準として、５０〜８０重量部のメタ−アラミド繊維と２０〜５０重量部のアクリル繊維との均質繊維ブレンドを含む不織フェルトを含むことである。好ましい実施形態では、均質繊維ブレンドは６５〜７５重量部のメタ−アラミド繊維を含む。別の好ましい実施形態では、均質繊維は２５〜３５重量部のアクリル繊維を含む。繊維は、メタ−アラミド繊維およびアクリル繊維がフェルト中に一様に混合され分配されていることを意味する、均質ブレンドとしてフェルト中に分散されている。これは、フェルトの任意の１つの部分に高濃度のアクリル繊維を有することによって引き起こされるホットスポットまたは局部的区域を回避するためにフェルトにおいて一様な混合物を形成する。

均質繊維ブレンドは従来法によって形成することができる。例えば、一実施形態では、繊維のベールから得られるクリンプしたステープルファイバーの塊は、より一様な混合物を形成するために、ピッカーなどの装置によって開繊し、次に空気搬送などの、任意の利用可能な方法によってブレンドすることができる。代わりの実施形態では、繊維は、ピッカーでの繊維開繊前に一様な混合物を形成するためにブレンドすることができる。さらに別の可能な実施形態では、繊維はカッターブレンドされてもよい、すなわち、様々な繊維タイプのトウを組み合わせ、次にステープルへカットすることができる。繊維のブレンドは次に、前に述べられたような従来法を用いて不織布またはフェルトへ変換することができる。一般にこれは、繊維のエア−レイングまたはウェット−レイングなどの、他の方法が用いられてもよいが、カード機などの装置を用いて繊維ウェブを形成することを含む。必要ならば、繊維ウェブは次に、ジグザグ構造で互いのトップ上に個々のウェブを層状にすることによってクロスラップした構造を生み出すためにクロスラッパーなどの装置にコンベヤによって送ることができる。

本発明のバグフィルターの別の特徴は、アクリル繊維がフェルトでの粒子保持率を高めそしてバグフィルター性能を向上させるためにメタ−アラミド繊維に等しいかまたはそれより低いフィラメント当たりのデニール、すなわちフィラメント当たりの線密度を有することである。幾つかの実施形態では、メタ−アラミド繊維はフィラメント当たり約１〜５デニール（フィラメント当たり１．１〜５．５デシテックス）の線密度を有し、アクリル繊維はフィラメント当たり約０．５〜３デニール（フィラメント当たり０．６〜３．３デシテックス）の線密度を有する。好ましい一実施形態では、メタ−アラミド繊維の線密度はフィラメント当たり１．８デニール（フィラメント当たり２．０デシテックス）より大きく、フィラメント当たり約２．２デニール（フィラメント当たり２．４デシテックス）以下であり、アクリル繊維はフィラメント当たり約０．９デニール（フィラメント当たり１．０デシテックス）からフィラメント当たり１．８デニール（フィラメント当たり２．０デシテックス）以下の線密度を有する。本発明に使用される繊維は好ましくは、約１．５〜３インチ（３８〜７６ｍｍ）のカット長を有し、クリンプし、インチ当たり約４〜１０クリンプ（センチメートル当たり１．５〜４クリンプ）のクリンプ頻度を有する。

アクリルポリマーは、等しいデニールを有する繊維について、アクリル繊維のフィラメント直径がメタ−アラミド繊維のフィラメント直径より大きく、そしてアクリル繊維の単位重量当たりの表面積がメタ−アラミド繊維より大きいことを意味する、メタ−アラミドポリマー（約１．３８）より低い比重（約１．１６）を有する。それ故、同じフィラメントデニールを有するアクリル繊維およびメタ−アラミド繊維のフェルトから製造されたバグフィルターが同じフィラメントデニールのメタ−アラミド繊維のみのフェルトからのバグフィルターと比較されるとき、バッグは同一の単位重量を有するが、アクリル／メタ−アラミド・バグフィルターは粒子を捕捉することができるより多くの繊維表面積を有するであろう。アクリル繊維がメタ−アラミド繊維より低いフィラメントデニールを有するとき、単位重量当たりより多くのアクリル繊維をバグフィルターへ組み入れることができ、再び、フィラメントの数の増加による表面被覆率の向上のために濾過性能の向上をもたらす。一方、アクリル繊維のフィラメントデニールがメタ−アラミド繊維のフィラメントデニールよりかなり大きい場合、アクリル繊維はより高い表面積を有するが、単位重量当たりを基準として、より少ないアクリル繊維が使用されなければならず、より不満足な濾過効率を有すると考えられるバグフィルターをもたらす。

本発明に有用なアクリル繊維は、全アクリル繊維の少なくとも８５重量％であるアクリロニトリル単位を含む。アクリロニトリル単位は−（ＣＨ₂−ＣＨＣＮ）−である。アクリル繊維は、アクリロニトリルと共重合性の１５重量％以下のエチレン系モノマーと共に８５重量％以上のアクリロニトリルで構成されるアクリルポリマーおよびこれらのアクリルポリマーの２つ以上の混合物から製造することができる。アクリロニトリルと共重合性のエチレン系モノマーの例には、アクリル酸、メタクリル酸およびそれらのエステル（アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなど）、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、メタクリロニトリル、アリルスルホン酸、メタンスルホン酸およびスチレンスルホン酸が挙げられる。アクリルポリマーおよび繊維の例示的な一製造方法は、米国特許第３，０４７，４５５号明細書に開示されている。アクリル繊維は、Ｓｏｌｕｔｉａ社およびＢａｙｅｒ社をはじめとする多数の会社によって商業的に製造されてきたし、特に好ましい一アクリル繊維は、フロリダ州ＰａｃｅのＳｔｅｒｌｉｎｇ Ｆｉｂｅｒｓ社から商業的に入手可能である。

本発明に有用なメタ−アラミド繊維には、メタ−配向合成芳香族ポリアミドが含まれる。本ポリマーは、繊維へ造形されるために繊維形成分子量のものなければならない。ポリマーは、アミド（−ＣＯＮＨ−）結合の少なくとも８５％が２つの芳香環に直接結合している、主として芳香族であるポリアミドホモポリマー、共重合体、およびそれらの混合物を含むことができる。この環は置換されていないかまたは置換されていることができる。ポリマーは、２つの環または基が分子鎖に沿って互いに関してメタ配向であるときメタ−アラミドである。好ましくは共重合体は、１０パーセント以下の他のジアミンがポリマーの形成に使用される主ジアミンと置き換わるかまたは１０パーセント以下の他の二酸塩化物がポリマーの形成に使用される主二酸塩化物と置き換わっている。添加物をアラミドで使用することができ、１３重量パーセントまでの他のポリマー材料をアラミドとブレンドするかまたは結合することができる。好ましいメタ−アラミドはポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）およびその共重合体である。かかる１つのメタ−アラミド繊維は、デラウェア州ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＥ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＮｏｍｅｘ（登録商標）アラミド繊維であるが、メタ−アラミド繊維は、日本国東京の帝人株式会社から入手可能な商標Ｔｅｊｉｎｃｏｎｅｘ（登録商標）；中国Ｓｈａｎｄｏｎｇ ＰｒｏｖｉｎｃｅのＹａｎｔａｉ Ｓｐａｎｄｅｘ社から入手可能なＮｅｗ Ｓｔａｒ（登録商標）メタ−アラミド；および中国広東ＸｉｎｈｕｉのＧｕａｎｇｄｏｎｇ Ｃｈａｒｍｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手可能なＣｈｉｎｆｕｎｅｘ（登録商標）アラミド１３１３で様々なスタイルで入手可能である。メタ−アラミド繊維は本質的に難燃性であり、任意の数のプロセスを用いる乾式または湿式紡糸によって紡糸することができるが、米国特許第３，０６３，９６６号明細書、同第３，２２７，７９３号明細書、同第３，２８７，３２４号明細書、同第３，４１４，６４５号明細書、および同第５，６６７，７４３号明細書は、本発明に使用することができるアラミド繊維の有用な製造方法を例示している。

試験方法
濾過効率はＡＳＴＭ（米国材料試験協会）Ｄ６８３０を用いて測定され、ミューレン破裂はＡＳＴＭ Ｄ４６１を用いて測定され、そして破壊強度および伸び率はＡＳＴＭ Ｄ５０３５を用いて測定された。

実施例１
６７重量部の２インチ（５０ｍｍ）カット長を有する、フィラメント当たり２デニール（フィラメント当たり２．２デシテックス）メタ−アラミド繊維（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ、デラウェア州Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎから商標Ｎｏｍｅｘ（登録商標）繊維で入手可能な）および３３重量部のＳｔｅｒｌｉｎｇ Ｆｉｂｅｒｓ社から入手可能な２インチ（５０ｍｍ）カット長を有する、フィラメント当たり０．９デニール（フィラメント当たり１．０デシテックス）アクリル繊維を含有する均質繊維ブレンドを、ベールからのステープルファイバーを組み合わせ、そして混合することによって製造した。標準カードおよびクロスラップ装置を用いて、これらの繊維を平方ヤード当たりおおよそ６オンス（平方メートル当たり２００グラム）の坪量を有するクロスラップしたバットへ変換し、それを次に標準ニードルパンチ機で結び付けるかまたは軽く統合した。これらのバットの２つを、平方ヤード当たりおおよそ２オンス（平方メートル当たり７０グラム）の坪量を有する、そして全体がＮｏｍｅｘ（登録商標）メタ−アラミド紡績糸からなるスクリム織物の両側に配置し、３つの層を両側で数回ニードルパンチして公称平方ヤード当たり１４オンス（平方メートル当たり４７５グラム）濾過フェルトを製造した。比較として、１００パーセントのメタ−アラミドフェルトを製造した。上記と同じ手順を用いて、１つが同じ平方ヤード当たり２オンス（平方メートル当たり７０グラム）のメタ−アラミド紡績糸スクリム織物の両側に配置された、１００パーセントのフィラメント当たり２デニール（フィラメント当たり２．２デシテックス）のＮｏｍｅｘ（登録商標）メタ−アラミド繊維の２つのバットを含有する３層状フェルトを製造した。両フェルトを、手順ＡＳＴＭ Ｄ６８３０を用いて濾過効率について評価し、均質ブレンドから製造した濾過フェルトの性能は、アスファルトプラントに対する放出限界値を十分に下回るものであった。加えて、ブレンドから製造した濾過フェルトの性能はまた、表１に示すように、１００％メタ−アラミド構造物よりも優れていた。

表１

実施例２
実施例１のフェルトを、７．５インチ（１９ｃｍ）ダブルフラット幅および５インチ（１３ｃｍ）止め輪トップを有する、おおよそ１２０インチ（３０５ｃｍ）長さであるフィルターバッグへ二次加工した。バッグは継ぎ目に三重縫合を有した。バッグは次に、パルス−ジェット・バグハウスでアスファルトプラント・ダスト粒子を濾過し、約４ヶ月の運転後に、バッグを取り出し、バッグは、穴、裂傷、または擦り傷のような潜在的なバッグ破損の明らかな兆候を全く示さなかった。物理的試験を次にバッグ材料に関して行い、その結果を表２に報告する。驚くべきことに、より低温のアクリル繊維の添加はバッグ材料の引張性能に悪影響を全く及ぼさなかった。

表２

Claims (11)

1. 管状セクションと、１つのクローズドエンドと、１つのオープンエンドとを有するバグフィルターであって、前記管状セクションが、フェルト中のメタ−アラミド繊維およびアクリル繊維の総重量を基準として、
   ａ）５０〜８０重量部のメタ−アラミド繊維と、
   ｂ）２０〜５０重量部のアクリル繊維と
   の均質繊維ブレンドを含む不織フェルトを有し、
   前記アクリル繊維が前記メタ−アラミド繊維に等しいかまたはそれより低いフィラメント当たりのデニールを有するバグフィルター。
2. ６５〜７５重量部のメタ−アラミド繊維を含む請求項１に記載のバグフィルター。
3. ２５〜３５重量部のアクリル繊維を含む請求項１に記載のバグフィルター。
4. 前記不織フェルトがニードルパンチフェルトである請求項１に記載のバグフィルター。
5. 前記不織フェルトがスパンレースフェルトである請求項１に記載のバグフィルター。
6. 前記メタ−アラミド繊維のフィラメント当たりのデニールが１〜５である請求項１に記載のバグフィルター。
7. 前記アクリル繊維のフィラメント当たりのデニールが０．５〜３である請求項１に記載のバグフィルター。
8. 前記クローズドエンドが同様に前記均質繊維ブレンドを含む請求項１に記載のバグフィルター。
9. 前記フェルトの坪量が平方ヤード当たり８〜１６オンスである請求項１に記載のバグフィルター。
10. 前記フェルトの坪量が平方ヤード当たり１２〜１４オンスである請求項９に記載のバグフィルター。
11. 少なくとも１５０℃の温度に加熱されたガスを、請求項１に記載のバグフィルターに通過させる工程を含む熱ガスの濾過方法。

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