WO2009141899A1 - エアフィルター用のフェルト材 - Google Patents

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英雄 中村
勝治 青木
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株式会社フジコー
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Definitions

  • the present invention relates to a felt material for a bag filter or a cartridge filter having a low pressure loss and a high collection performance, and an air that can efficiently remove fine soot from a high-temperature dust-containing gas when attached to a dust collector or a waste gas processing machine. It relates to felt material for filters.
  • Thermal equipment such as garbage incinerators, kilns or coal boilers generate dust when burning oil or coal fuel, and it is necessary to remove this dust with a dust collector to prevent air pollution.
  • a bag filter is attached to the dust collector, and the outlet concentration of the dust-containing gas in the dust collector is made equal to or less than the discharge standard.
  • This dust-containing gas has a high gas temperature and contains a large amount of an acidic substance, and the bag filter attached to these heat facilities needs to have high heat resistance and acid resistance.
  • PTFE fibers polytetrafluoroethylene fibers
  • PPS fibers polyphenylene sulfide fibers
  • polyimide fibers polyimide fibers
  • aramid fibers or metal fibers having excellent heat resistance and acid resistance
  • JP-B-2-14456 and JP-B-2-36704 use a composite felt in which PTFE fiber and glass fiber are blended as a material for a bag filter.
  • silica fibers are mixed with heat-resistant organic fibers and used.
  • the felt when used as a bag filter, not only the selection of the fibers constituting the felt body but also the felt body is integrated with a base fabric or a scrim to enhance the durability of the bag filter.
  • the integration of the felt and the base fabric is generally performed by a needle punch.
  • the bag filter tends to stretch by its own weight after being attached to the dust collector, and the bag filter is likely to bulge out due to filtration of high-pressure dust-containing gas.
  • PTFE fiber or PPS fiber is preferable in terms of flexibility and heat resistance, but the performance of collecting dust is not sufficient, and if the filter layer is thickened to increase the collection performance, the bag filter becomes heavy and expensive.
  • the composite felt of PTFE fiber and glass fiber or the composite felt of silica fiber and heat-resistant organic fiber is relatively cheap compared to a single fiber material, but the dust collection performance is not particularly high. Without the weight of the bug filter.
  • the present invention has been proposed in order to improve the above-mentioned problems related to felt materials for air filters, and by using a fibrillated flame-retardant organic fiber, it is relatively lightweight and has a collection performance. It aims to provide a felt material for high air filters. Another object of the present invention is to provide a felt material for an air filter that is less likely to expand or swell after being attached to a dust collector as a bag filter and has high durability. Another object of the present invention is to provide a felt material for an air filter that is relatively inexpensive even if the flame-retardant organic fiber is fibrillated.
  • the felt material according to the present invention is mainly applied to a high trapping air filter attached to a heat facility.
  • the felt material of the present invention comprises a fibrillated flame retardant first organic fiber, a flame retardant second organic fiber having a heat melting temperature of 250 ° C. or higher or no melting point, and a high heat resistant third inorganic fiber.
  • the auxiliary fiber when the auxiliary fiber is the second organic fiber, it is preferable that the first organic fiber is contained in an amount of 5 to 80% by weight, and the rest is the second organic fiber. Further, when the auxiliary fiber is the third inorganic fiber, it is preferable that the third inorganic fiber is contained in an amount of 1 to 40% by weight and the remaining is the first organic fiber.
  • the fibrillated first organic fiber includes PTFE fiber, tetrafluoroethylene-perfluoro copolymer (PFA) fiber, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) fiber, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer ( ETFE) fiber, aramid fiber or a mixture thereof is preferable.
  • the first organic fiber is, for example, a fibrillated PTFE fiber having a variation in fiber length, and the fiber diameter may vary.
  • the flame retardant second organic fiber is PTFE fiber, PPS fiber, meta-aramid fiber, para-aramid (poly-p-phenylene terephthalamide) fiber, copolymerized polyamide fiber, polyether ether ketone fiber, 66 nylon fiber, polyester fiber, hetero Ring fibers, polyimide fibers, poly-p-benzamide fibers or mixtures thereof are preferred.
  • the high heat-resistant third inorganic fiber is silica fiber, glass fiber, carbon fiber, flame resistant fiber, ceramic fiber, rock wool, or a mixture thereof.
  • the third inorganic fiber is a silica fiber.
  • the felt material according to the present invention includes a fibrillated flame retardant first organic fiber, a flame retardant second organic fiber having a heat melting temperature of 250 ° C. or higher or a non-melting point, and a high heat resistant first fiber.
  • the nonwoven fabric which integrated the card wrap containing 3 inorganic fiber by needle punching may be sufficient, and what is necessary is just to set this nonwoven fabric to predetermined thickness and density by heat processing.
  • the fibrillated flame retardant first organic fiber is 20 to 60% by weight
  • the high heat resistant third inorganic fiber is 5 to 15% by weight
  • the balance is the flame retardant second organic fiber.
  • FIGS. 1 to 3 respectively show sheet-like felt materials 1 for air filters according to the present invention.
  • the fibrillated first organic fiber 2 that is fibrillated and the second organic fiber 3 that has a heat melting temperature of 250 ° C. or higher or no melting point are mixed. May be.
  • the first flame retardant organic fiber 2 and the high heat resistant third inorganic fiber 4 may be blended.
  • the card wrap is integrated with needle punching to form a sheet-like nonwoven body with or without the base fabric 6 (FIG. 4) interposed.
  • the number of needles in this needle punch is usually about 250 to 350 / cm 2 .
  • it is further heated and pressurized at about 200 to 300 ° C. for several minutes with a tenter plate, a press or a calendar.
  • the felt material 1 is used as an air filter to be attached to a heat facility, it is necessary to determine the predetermined thickness and density in the heating / pressurizing process and adjust the air permeability to an appropriate level to increase the collection efficiency. For example, for use as a cylindrical bag filter 5, it is desirable to remove the loose hair by subjecting the surface of the felt material 1 to bake processing during the heating and pressurizing treatment.
  • the flame-retardant first organic fiber 2 constituting the felt material 1 requires that fibrils having a fiber diameter of 1 ⁇ m or less are formed at least partially by fibrillation.
  • a method of beating ordinary organic fiber using a beater or the like, or a method of applying strong shearing with a fiber spreader or a water jet can be used.
  • a large number of small balls are accommodated in a cylindrical container, and a fiber filament is allowed to pass through the cylindrical container while rotating the cylindrical container.
  • the fiber filament surface may be fibrillated by striking or rubbing.
  • the partial fibrillation of the first organic fiber 2 can be achieved only by physically pulverizing the organic fiber 2 after weaving or felting it into a sheet shape. Fibrils can be formed. In the fibrillated first organic fiber 2 obtained by fine cutting, the fiber length varies, and the fiber diameter also varies.
  • the flame retardant first organic fiber 2 is relatively flexible and has durability even when the temperature of the dust-containing gas reaches around 200 ° C. when used in a high heat environment as an air filter.
  • the temperature must be 250 ° C. or higher or no melting point.
  • the first organic fiber 2 include fibrillated PTFE fiber, PFA fiber, FEP fiber, ETFE fiber, and aramid fiber. Particularly, fibrillated PTFE fiber is preferable, and the fiber has a variation in fiber length and fiber diameter. .
  • the second organic fiber 3 that is an auxiliary fiber does not need to be fibrillated, is relatively flexible, and is durable even when the temperature of the dust-containing gas reaches around 200 ° C. when used in a high heat environment as an air filter. Therefore, it is necessary that the heat melting temperature is 250 ° C. or higher or no melting point.
  • Usable second organic fibers 3 are PTFE fiber, PPS fiber, meta-aramid fiber, para-aramid fiber, polymerized polyamide fiber, polyether ether ketone fiber, 66 nylon fiber, polyester fiber, heterocyclic fiber, polyimide fiber, poly-p- An example is benzamide fiber.
  • the third inorganic fiber 4 which is an auxiliary fiber needs to have high heat resistance so that it can be used as an air filter in a high heat environment.
  • usable inorganic fibers include silica fibers, E-glass fibers, carbon fibers, flame resistant fibers, ceramic fibers, and rock wool. Some or all of the inorganic fibers may be metal fibers, and examples of usable metal fibers include stainless steel fibers and amorphous fibers.
  • the felt material 1 As shown in FIG. 1, two kinds of fibers, that is, a fibrillated first organic fiber 2 and an auxiliary fiber may be mixed.
  • this auxiliary fiber is the second organic fiber 3
  • the first organic fiber 2 may be contained in an amount of 5 to 80% by weight, and the remaining may be the second organic fiber, and more preferably the first organic fiber 2 is contained in 20 to 60%. Contains by weight. At this time, if the content of the first organic fiber 2 is less than 5% by weight, the air filter collecting function tends to be lowered, and if it exceeds 80% by weight, the mechanical strength of the felt material 1 may be lowered.
  • the third inorganic fiber 4 may be contained in an amount of 1 to 40% by weight, and the remaining may be the first organic fiber, more preferably the third inorganic fiber. 4 is contained in an amount of 5 to 15% by weight. At this time, if the content of the third inorganic fiber 4 is less than 1% by weight, the heat resistance of the felt material does not increase and the cost does not decrease, and if it exceeds 40% by weight, the flexibility of the felt material 1 decreases. As a result, fiber scraps are easily generated.
  • the first organic The fiber 2 contains 5 to 80% by weight
  • the third inorganic fiber 4 contains 1 to 40% by weight
  • the balance is flame retardant second organic fiber.
  • the first organic fiber 2 is 20 to 60% by weight
  • 3 The second organic fiber 4 containing 5 to 15% by weight of the inorganic fiber 3 and the balance being flame retardant.
  • FIG. 4 illustrates a felt material 7 with a base cloth 6 interposed therebetween.
  • the base fabric 6 is made of, for example, organic fibers such as PTFE fiber, meta-aramid fiber, and polyester fiber, and can be applied to a normal monofilament, multifilament woven fabric, knitted fabric, or a spun woven fabric or knitted fabric.
  • the felt material When the high temperature furnace gas is filtered with the air filter made of the felt material 1, the felt material may be divided into two layers or three or more layers.
  • the felt layer on the dust accumulation side may be fibrillated.
  • the PTFE staple fiber preferably has branches and / or loops, and is self-adhesive, so that fuzzing can be suppressed by heating and pressing and is smooth.
  • the fiber diameter of the PTFE staple fiber is 0.5 to 30 dtex, preferably 1.5 to 10 dtex, and the fiber length of the staple fiber is 20 to 150 mm.
  • a photocatalytic reaction material such as titanium dioxide may be attached to the felt material 1.
  • dioxins can be removed by collecting dust and photocatalytic reaction of titanium dioxide in the bag filter.
  • Titanium dioxide can be easily attached by dipping in a felt material containing a large amount of polyimide fiber or aramid fiber when the powder is made into an aqueous solution.
  • the felt material mainly containing PTFE fiber the surface is treated with urea resin. And titanium dioxide is adhered to the processed surface of the urea resin.
  • the amount of titanium dioxide attached is generally preferably 20 to 100 g / m 2 .
  • a peelable sheet may be stitched on the dust accumulation side of the felt material 1 or integrated with a needle punch.
  • This peelable sheet is composed of a material suitable for efficiently dropping accumulated dust, for example, using a fluororesin porous film, a fluororesin film, a fluororesin coated nonwoven fabric, a long fiber spunbond nonwoven fabric, etc. Select according to the type of dust and the usage environment.
  • a more preferable peelable sheet is a polyester spunbond nonwoven fabric in terms of cost, and a fluororesin porous film for heat resistance.
  • the dimensions of the sheet-like felt material 1 are determined according to the size of the air filter to be manufactured.
  • the bag filter 5 is for a relatively large dust collector, and usually has a diameter of 100 to 200 mm and a length of 3 to 10 m.
  • the felt material 1 is preferably determined to have a width of 330 to 660 mm and a length of 3 to 10 m.
  • the surface of the sheet-like felt material 1 may be provided with a plurality of straight stitches 10 parallel to each other in the vertical direction at a pitch of 1 to 5 mm using heat-resistant fiber yarns having a fineness of about 200 dtex or more. If the fineness of the heat-resistant fiber yarn is about 200 dtex or more, the bag filter 5 can be prevented from being stretched by its own weight or from being swollen by high-pressure gas filtration.
  • the heat-resistant fiber yarn is preferably a single yarn made of glass fiber, silica fiber, PTFE fiber and / or PPS fiber, and the thickness of this single yarn is 10-30.
  • the straight stitch 10 is an industrial sewing machine with a single-needle, two-thread main stitch, a one-, two-needle, one- or two-thread single-ring stitch, a 1-3-needle, 2-to-4 thread double ring Such as sewing.
  • a plurality of other straight stitches 12 may be added to the surface of the felt material 1 at equal intervals and in parallel so as to be orthogonal to the longitudinal stitches 10.
  • the bag-shaped filter 5 arranges the annular stitches 12 of heat-resistant fiber yarns at substantially equal intervals in the axial direction.
  • the fiber yarn of the annular stitch 12 may be generally the same material and thickness as the fiber yarn of the longitudinal stitch 10.
  • the felt material according to the present invention contains a relatively large amount of fibrillated flame-retardant organic fibers, so there are many fine fibers, low pressure loss during filtration, high air permeability, and good dust collection efficiency. It is.
  • the filter material of the present invention When applied as an air filter, the filter material of the present invention has high heat resistance and chemical resistance, and can efficiently collect dust contained in the hot gas.
  • the filter material of the present invention can be suitably used as a bag filter or a cartridge filter for a dust collector for a coal boiler or a thermal power plant.
  • the felt material of the present invention is inexpensive when inorganic fibers such as silica fibers and glass fibers are used in addition to the fibrillated organic fibers, and even if PTFE fibers that are originally expensive and have an inherently expensive PTFE fiber are used, It is economical compared to the bug filter.
  • the bag filter obtained from the felt material of the present invention can be used for a long period of time because of its good dimensional stability during use, and replacement is not necessary for several years. You can also save on.
  • the felt material of the present invention can be provided with a base fabric or a plurality of straight stitches can be formed in a longitudinal and lateral direction on a non-woven fabric.
  • the pressure resistance of the bag filter is further increased.
  • This bag filter does not stretch or swell when used, and is relatively lightweight, so it can be easily attached to a dust collector even if it is large.
  • the felt material of the present invention is subjected to vertical and horizontal straight stitches, the felt surface has less fuzz as compared with the case of being integrated only with a needle punch, and even if a thin peelable sheet is provided on the dust accumulation side. There is no risk of falling off.
  • the fibrillated first organic fiber 2 (FIG. 1) is a PTFE fiber having a fiber diameter of 3.3 decitex, 6.7 decitex or a fiber diameter larger than this alone or a mixture of two or three kinds.
  • This PTFE fiber has a fiber length of 76 mm or less and is random, and 50% or more of all fibers are fibrillated on a part of the surface.
  • a base fabric 6 made of a PPS spun yarn woven fabric having a basis weight of 120 g / m 2 was interposed approximately in the middle of the card wrap, and needle punching was applied to the whole. Further, after heat treatment at 220 ° C., calendering was performed to obtain a felt material 1 having a basis weight of 550 g / m 2 , a thickness of 1.6 mm, and an air permeability of 13.7 cm 3 / cm 2 / sec.
  • the obtained felt material 1 can be suitably used as a bag filter fabric for an air filter, particularly a dust collector for a coal boiler or a thermal power plant.
  • a card wrap is manufactured in the same manner as in Example 1, and the base fabric 6 (FIG. 4) is a woven fabric made of PPS spun yarn and PTFE filament yarn. A rare woven fabric was used. The same processing as in Example 1 was performed to obtain a felt material 1 having a basis weight of 570 g / m 2 , a thickness of 1.6 mm, and an air permeability of 12.8 cm 3 / cm 2 / sec.
  • the obtained felt material 1 can be suitably used as a bag filter fabric for an air filter, particularly a dust collector for a coal boiler or a thermal power plant.
  • Comparative Example 1 A felt material having a basis weight of 550 g / m 2 , a thickness of 1.4 mm, and an air permeability of 14.1 cm 3 / cm 2 / sec, except that 100% PPS fiber having a fiber diameter of 2.2 dtex was used. Got.
  • the folding strength of the felt material 1 of Examples 1 and 2 and the felt material of Comparative Example 1 was measured by the MIT test method (based on JIS P8115). Comparing the measurement results, the felt material 1 of Examples 1 and 2 is 30,000 times or more, while the felt material of Comparative Example 1 is about 20,000 times, and the felt material 1 of Examples 1 and 2 is Is more durable. Moreover, in Example 2, since a part of PTFE fiber having higher heat resistance and chemical resistance than PPS fiber is used for the base fabric, durability is further improved.
  • Example 2 Treated in the same manner as in Example 1 except that a meta-aramid fiber having a fiber diameter of 2.2 dtex was used instead of the PPS fiber in Example 1, and a spun yarn of meta-aramid fiber having a basis weight of 80 g / m 2 was used as the base fabric.
  • a felt material 1 having a basis weight of 570 g / m 2 , a thickness of 1.6 mm, and an air permeability of 12.8 cm 3 / cm 2 / sec was obtained.
  • the obtained felt material 1 can be suitably used as a bag filter fabric for an air filter, particularly a dust collector for asphalt or cement plant.
  • Comparative Example 2 The same treatment as in Example 3 was performed except that 100% of the meta-aramid fiber having a fiber diameter of 2.2 dtex was used, and the basis weight was 570 g / m 2 , the thickness was 1.6 mm, and the air permeability was 12.8 cm 3 / cm 2 / second. Obtained felt material.
  • the abrasion resistance of the felt material 1 of Example 3 and the felt material of Comparative Example 2 was measured by the Taber method (JIS L1096 compliant). Comparing the measurement results, the weight loss of the felt material 1 of Example 3 is 180 mg, whereas that of the felt material of Comparative Example 2 is 280 mg, and the felt material 1 of Example 3 is more resistant to wear. Durability is improved.
  • Example 2 55% of the fibrillated PTFE fiber obtained in Example 1, 35% of PTFE fiber having a fiber diameter of 6.7 dtex and 10% of silica fiber having a fiber diameter of 6 ⁇ m were added, and these were uniformly mixed to form a card wrap. .
  • a base fabric 6 made of a PTFE filament yarn woven fabric having a basis weight of 120 g / m 2 was interposed approximately in the middle of the card wrap, and needle punching was applied to the whole. Further, heat treatment was performed at 280 ° C. to obtain a felt material 1 having a basis weight of 680 g / m 2 , a thickness of 1.7 mm, and an air permeability of 27.1 cm 3 / cm 2 / sec.
  • the obtained felt material 1 can be suitably used as a bag filter fabric for air filters, particularly for dust collectors for industrial waste and municipal waste incinerators.
  • Comparative Example 3 The treatment was performed in the same manner as in Example 4 except that 100% of PTFE fiber having a fiber diameter of 6.7 dtex was used, and the basis weight was 710 g / m 2, the thickness was 1.4 mm, and the air permeability was 19.8 cm 3 / cm 2 / sec. A felt material was obtained.
  • the felt material of Example 4 is better than the felt material of Comparative Example 3 under each wind speed and particle size condition. Better.
  • Example 2 75% of the fibrillated PTFE fiber obtained in Example 1 and 25% of silica fiber having a fiber diameter of 6 ⁇ m were added, and these were uniformly mixed to form a card wrap.
  • the obtained felt material 1 can be suitably used as a bag filter fabric for air filters, particularly for dust collectors for industrial waste and municipal waste incinerators.
  • Example 2 60% of the fibrillated PTFE fiber obtained in Example 1 and 40% of PTFE fiber having a fiber diameter of 6.7 dtex were added, and these were uniformly mixed to form a card wrap.
  • the obtained felt material 1 can be suitably used as a bag filter fabric for air filters, particularly for dust collectors for industrial waste and municipal waste incinerators.

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Abstract

【課題】 　圧力損失が低くて捕集性能が高く、集塵機や廃ガス処理機などに取り付けると高温の含塵ガスから微細な煤塵を効率良く除去できるエアフィルター用のフェルト材を提供する。 【解決手段】 　フィブリル化した難燃性の第１有機繊維と、熱溶融温度が２５０°C以上または無融点である難燃性の第２有機繊維および高耐熱性の第３無機繊維からなる群から選択された補助繊維とを含むカードラップをニードルパンチングで一体化した不織体であり、該不織体を熱処理によって所定の厚みと密度に定める。

Description

エアフィルター用のフェルト材
　本発明は、圧力損失が低くて捕集性能が高いバグフィルターやカートリッジフィルター用のフェルト材に関し、集塵機や廃ガス処理機などに取り付けると高温の含塵ガスから微細な煤塵を効率良く除去できるエアフィルター用のフェルト材に関する。
　ゴミ焼却炉，窯炉または石炭ボイラーのような熱設備は、石油や石炭燃料を燃焼する際に煤塵が発生し、この煤塵を集塵機によって除去して大気汚染を防止することが必要である。通常、集塵機にはバグフィルターを取り付け、該集塵機における含塵ガスの出口濃度を排出基準以下にする。この含塵ガスは、ガス温度が高く且つ酸性物質を多量に含み、これらの熱設備に取付けるバグフィルターは高耐熱且つ耐酸性であることを要する。
　このため、バグフィルターの素材には、一般に、耐熱・耐酸性が優れたポリテトラフルオロエチレン繊維（ＰＴＦＥ繊維）、ポリフェニレンサルファイド繊維（ＰＰＳ繊維）、ポリイミド繊維、アラミド繊維または金属繊維を用いている。特公平２－１４４５６号や特公平２－３６７０４号は、バグフィルターの素材として、ＰＴＦＥ繊維とガラス繊維とを配合した複合フェルトを用いる。特開２００１－２６２４５３号では、シリカ繊維を耐熱性の有機繊維と混綿して用いる。
　また、フェルトをバグフィルターとして使用する際に、該フェルト本体を構成する繊維の選択だけでなく、該フェルト本体を基布またはスクリムと一体化させ、バグフィルターの耐久性を高めている。フェルトと基布との一体化は、ニードルパンチによって行うことが一般的である。基布が介在しない場合、バグフィルターは集塵機に取り付け後に自重で伸びやすく、高圧の含塵ガスの濾過によって膨れ上がりが発生しやすい。
特公平２－１４４５６号公報 特公平２－３６７０４号公報 特開２００１－２６２４５３号公報
　バグフィルターの素材として、ＰＴＦＥ繊維またはＰＰＳ繊維は、柔軟性と耐熱性の点で好ましいけれども、煤塵を捕集する性能が十分でなく、捕集性能を高めるために濾過層を厚くすると、バグフィルターが重くなり且つ高価になってしまう。また、ＰＴＦＥ繊維とガラス繊維の複合フェルトまたはシリカ繊維と耐熱性の有機繊維の複合フェルトは、単一の繊維素材と比べて比較的安価になる反面、煤塵の捕集性能が特に高くなるわけではなく、バグフィルターの自重が大きくなる。特に、長さが６ｍに達する大型で重いバグフィルターでは、基布を介在させても自重による伸びや高圧ガスの濾過による膨れ上がりが大きくなるうえに、高圧空気を逆に流す堆積ダストの払い落し時の繰り返し振動に耐えることができず、その使用可能時間が著しく短くなってしまう。
　本発明は、エアフィルター用のフェルト材に関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、フィブリル化した難燃性の有機繊維を使用することにより、比較的軽量で捕集性能の高いエアフィルター用のフェルト材を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、バグフィルターとして集塵機に取り付けた後に伸びたり膨れ上がることが少なくて耐久性が高いエアフィルター用のフェルト材を提供することである。本発明の別の目的は、難燃性の有機繊維がフィブリル化していても比較的安価なエアフィルター用のフェルト材を提供することである。
　本発明に係るフェルト材は、主として熱設備に取り付ける高捕集性エアフィルターに適用する。本発明のフェルト材は、フィブリル化した難燃性の第１有機繊維と、熱溶融温度が２５０℃以上または無融点である難燃性の第２有機繊維および高耐熱性の第３無機繊維からなる群から選択された補助繊維とを含むカードラップをニードルパンチングで一体化した不織体である。この不織体は、熱処理によって所定の厚みと密度に定める。この不織体は、難燃性の有機繊維で織成または編成した基布を介してカードラップをニードルパンチングすることによって形成してもよい。
　本発明のフェルト体において、補助繊維が第２有機繊維である場合には、第１有機繊維を５～８０重量％含有し、残りが第２有機繊維であると好ましい。また、補助繊維が第３無機繊維である場合には、第３無機繊維を１～４０重量％含有し、残りが第１有機繊維であると好ましい。
　フィブリル化した第１有機繊維は、ＰＴＦＥ繊維、テトラフルオロエチレン－パーフルオロ共重合体（ＰＦＡ）繊維、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）繊維、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）繊維、アラミド繊維またはこれらの混合物であると好ましい。第１有機繊維は、例えば、繊維長にばらつきがあるフィブリル化ＰＴＦＥ繊維であり、さらにその繊維径がばらついていてもよい。
　難燃性の第２有機繊維は、ＰＴＦＥ繊維、ＰＰＳ繊維、メタアラミド繊維，パラアラミド（ポリ－ｐ－フェニレンテレフタルアミド）繊維，共重合ポリアミド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、６６ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ヘテロ環繊維、ポリイミド繊維、ポリ－ｐ－ベンズアミド繊維またはこれらの混合物であると好ましい。また、高耐熱性の第３無機繊維は、シリカ繊維、ガラス繊維、炭素繊維、耐炎繊維、セラミック繊維、ロックウールまたはこれらの混合物である。好ましくは、第３無機繊維はシリカ繊維である。
　また、本発明に係るフェルト材は、フィブリル化した難燃性の第１有機繊維と、熱溶融温度が２５０℃以上または無融点である難燃性の第２有機繊維と、高耐熱性の第３無機繊維とを含むカードラップをニードルパンチングで一体化した不織体であってもよく、該不織体を熱処理によって所定の厚みと密度に定めればよい。好ましくは、フィブリル化した難燃性の第１有機繊維を２０～６０重量％、高耐熱性の第３無機繊維を５～１５重量％含み、残部が難燃性の第２有機繊維である。
　本発明を図面によって説明すると、図１から図３において、それぞれ本発明に係るエアフィルター用のシート状のフェルト材１を示す。フェルト材１を製造するために、図１において、フィブリル化した難燃性の第１有機繊維２と、熱溶融温度が２５０℃以上または無融点である難燃性の第２有機繊維３を混綿してもよい。図２において、難燃性の第１有機繊維２と、高耐熱性の第３無機繊維４とを混綿してもよい。また、図３において、難燃性の第１有機繊維２と、難燃性の第２有機繊維３と、高耐熱性の第３無機繊維４とを混綿すると好ましい。
　混綿された各繊維は、カード機を通してカーディングを行い、用途に応じて１００～１０００ｇ／ｍ２積層して所定の厚みのカードラップを得る。用途がバグフィルター５（図５）であると、その目付は全体として３００～９００ｇ／ｍ２であると好ましく、より好ましくは３５０～７００ｇ／ｍ２である。この目付が３００ｇ／ｍ２未満であると、バグフィルター５として機械強度が低くなるうえに所望の耐久性および濾過性能を欠きやすく、９００ｇ／ｍ２を超えると、コスト的に不経済であるうえに重くなるすぎて自重による伸長の可能性が生じる。
　このカードラップには、基布６（図４）を介在させるかまたは介在させないで、ニードルパンチングで一体化してシート状の不織体を形成する。このニードルパンチにおける針本数は、通常、２５０～３５０本／ｃｍ２程度であればよい。この不織体からフェルト材１を製造するために、ニードルパンチング後に、さらにテンタープレート、プレスやカレンダなどで約２００～３００℃で数分間加熱・加圧処理を行う。
　フェルト材１は、熱設備に取り付けるエアフィルターとして用いるため、加熱・加圧処理において所定の厚みと密度に定め、適切な通気度に調整して捕集効率を高めることが必要である。例えば、筒状のバグフィルター５として用いるには、加熱・加圧処理の時に、フェルト材１の表面を毛焼き加工して遊び毛を除くことが望ましい。
　フェルト材１を構成する難燃性の第１有機繊維２は、フィブリル化によって少なくともその一部が繊維径１μｍ以下のフィブリルが形成されていることを要する。第１有機繊維２をフィブリル化するには、例えば、通常の有機繊維をビーターなどを用いて叩解する方法、または開繊機やウォータージェットなどによって強めの剪断を掛ける方法などが挙げられる。また、特開２０００－１４４５４６号に開示されるように、円筒容器内に多数個の小ボールを収納し、円筒容器を回転させながら、繊維フィラメントを円筒容器内を通過させることにより、小ボール群の打撃や摩擦によって繊維フィラメント表面をフィブリル化させてもよい。
　また、第１有機繊維２の部分的なフィブリル化は、該有機繊維２をシート状に織成またはフェルト化した後に物理的に微細に裁断するだけでも達成でき、繊維表面に破断された多くのフィブリルを形成させことが可能である。微細裁断で得たフィブリル化第１有機繊維２では、その繊維長についてばらつきが生じ、且つその繊維径についてもばらつきが発生する。
　難燃性の第１有機繊維２は、比較的柔軟であって、エアフィルターとして高熱環境で使用する際に、含塵ガスの温度が２００℃前後に達しても耐久性を有するため、熱溶融温度が２５０℃以上または無融点であることを要する。第１有機繊維２として、フィブリル化ＰＴＦＥ繊維、ＰＦＡ繊維、ＦＥＰ繊維、ＥＴＦＥ繊維またはアラミド繊維が例示でき、特にフィブリル化ＰＴＦＥ繊維であると好ましく、該繊維はその繊維長および繊維径がばらついている。
　補助繊維である第２有機繊維３は、フィブリル化させる必要はなく、比較的柔軟であって、エアフィルターとして高熱環境で使用する際に、含塵ガスの温度が２００℃前後に達しても耐久性を有するため、熱溶融温度が２５０℃以上または無融点であることを要する。使用可能な第２有機繊維３として、ＰＴＦＥ繊維、ＰＰＳ繊維、メタアラミド繊維、パラアラミド繊維、重合ポリアミド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、６６ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ヘテロ環繊維、ポリイミド繊維、ポリ－ｐ－ベンズアミド繊維が例示できる。
　補助繊維である第３無機繊維４は、エアフィルターとして高熱環境で使用できるように高耐熱性であることを要する。使用可能な無機繊維として、シリカ繊維、Ｅ－ガラス繊維、炭素繊維、耐炎繊維、セラミック繊維、ロックウールが例示できる。無機繊維の一部または全部が金属繊維であってもよく、使用可能な金属繊維として、ステンレススチール繊維、アモルファス繊維が例示できる。
　フェルト材１において、図１に示すように、フィブリル化した第１有機繊維２と補助繊維との２種の繊維を混綿する場合がある。この補助繊維が第２有機繊維３であれば、第１有機繊維２を５～８０重量％含有し、残りが第２有機繊維であればよく、より望ましくは第１有機繊維２を２０～６０重量％含有する。この際に、第１有機繊維２の含量が５重量％未満であるとエアフィルターの捕集機能が低下しやすく、８０重量％を超えるとフェルト材１の機械強度が低下する場合が生じる。
　図２に示すように補助繊維が第３無機繊維４であれば、第３無機繊維４を１～４０重量％含有し、残りが第１有機繊維であればよく、より望ましくは第３無機繊維４を５～１５重量％含有する。この際に、第３無機繊維４の含量が１重量％未満であるとフェルト材の耐熱性が上昇せず且つコストダウンにもならず、４０重量％を超えるとフェルト材１の柔軟性が低下して繊維屑が発生しやすい。
　また、図３に示すように、難燃性の第１有機繊維２と、難燃性の第２有機繊維３と、高耐熱性の第３無機繊維４とを混綿するならば、第１有機繊維２を５～８０重量％、第３無機繊維４を１～４０重量％含み、残部が難燃性の第２有機繊維である　好ましくは、第１有機繊維２を２０～６０重量％、第３無機繊維３を５～１５重量％含み、残部が難燃性の第２有機繊維４である。この際に、第１有機繊維２の含量が２０～６０重量％であるとフェルト材１の耐熱性が上昇し且つ適当なコストダウンにもつながる。
　図４では、基布６を介在させたフェルト材７を例示する。耐熱性の基布６は、図４のように２等分のカードラップ８，８の間に介在させてもまたは単独カードラップの下方ないし上方に配置すると、フェルト材７の寸法安定性が増すので好ましい。基布６は、例えば、ＰＴＦＥ繊維、メタアラミド繊維、ポリエステル繊維などの有機繊維からなり、通常のモノフィラメントやマルチフィラメント織布や編布でもまたはスパン糸の織布や編布でも適用可能である。
　フェルト材１からなるエアフィルターで高温炉ガスを濾過する場合、該フェルト材を２層または３層以上に分けた積層構造にしてもよく、塵埃滞積側のフェルト層には、例えば、フィブリル化したＰＴＦＥ繊維であるＰＴＦＥステープルファイバまたはＰＦＡ繊維、ＦＥＰ繊維、ＥＴＦＥ繊維などを使用する。このＰＴＦＥステープルファイバは、分枝および／またはループを有しているのが好ましく、自己粘着性であるので加熱・加圧加工で毛羽立ちを抑制でき且つ平滑である。好ましくは、ＰＴＦＥステープルファイバの繊維径は、０．５～３０デシテックス好ましくは１．５～１０デシテックスであり、該ステープルファイバの繊維長は２０～１５０ｍｍである。
　フェルト材１には、二酸化チタンなどの光触媒反応物質を付着させてもよい。バグフィルター５について、集塵機においてフィルター内部に紫外線を照射すると、該バグフィルターにおいて塵埃の捕集と二酸化チタンの光触媒触媒反応によってダイオキシンを除去できる。二酸化チタンは、その粉末を水溶液化して懸濁液にすると、ポリイミド繊維やアラミド繊維を多く含むフェルト材では浸漬によって容易に付着でき、主にＰＴＦＥ繊維を含むフェルト材では、その表面に尿素樹脂加工を施し、この尿素樹脂加工面に二酸化チタンを付着させる。二酸化チタンの付着量は、一般に２０～１００ｇ／ｍ２であると好ましい。
　図示しないけれども、フェルト材１のダスト滞積側に剥離性シートを縫合したりまたはニードルパンチで一体化してもよい。この剥離性シートは、滞積ダストを効率よく落下させるのに適した素材から構成し、例えば、フッ素樹脂の多孔質膜、フッ素樹脂フィルム、フッ素樹脂コート不織布、長繊維スパンボンド不織布などを用い、ダストの種類や使用環境に応じて適宜に選択する。より好適な剥離性シートは、コスト的にはポリエステルスパンボンド不織布であり、耐熱用途ではフッ素樹脂の多孔質膜である。
　シート状のフェルト材１の寸法は、製造するエアフィルターの大きさに応じて定める。例えば、バグフィルター５は、比較的大型の集塵機用であって、通常、直径１００～２００ｍｍ、長さ３～１０ｍである。これに応じて、フェルト材１は幅３３０～６６０ｍｍ、長さ３～１０ｍ程度に定めると好ましい。
　シート状のフェルト材１の表面には、繊度約２００デシテックス以上の耐熱性繊維糸により、複数本の直線ステッチ１０をピッチ１～５ｍｍで縦方向に平行に施してもよい。この耐熱性繊維糸は、その繊度が約２００デシテックス以上であると、バグフィルター５の自重による伸びや高圧ガスの濾過による膨れ上がりを阻止できる。この耐熱性繊維糸は、ガラス繊維、シリカ繊維、ＰＴＦＥ繊維および／またはＰＰＳ繊維製の単糸であると好ましく、この単糸の太さは１０～３０番手である。直線ステッチ１０は、工業用ミシンを用いて１本針２本糸の本縫い、１または２本針１または２本糸の単環縫い、１～３本針２～４本糸の二重環縫いなどである。
　フェルト材１の表面には、別の直線ステッチ１２を縦方向ステッチ１０と直交するように等間隔且つ平行に複数本追加してもよい。縦横方向にステッチしたフェルト材１を筒状に縫着すると、バグフィルター５において、耐熱性繊維糸の環状ステッチ１２を軸線方向にほぼ等間隔に配列することになる。環状ステッチ１２の繊維糸は、通常、縦方向ステッチ１０の繊維糸と同等の素材と太さであればよい。等間隔の環状ステッチ１２を複数本施すと、バグフィルター５の耐圧性がいっそう増大する。
　本発明に係るフェルト材は、フィブリル化した難燃性の有機繊維を比較的多く含有するので微細繊維が多く、濾過の際に圧力損失が低くて通気度が高く且つ塵埃の捕集効率が良好である。本発明のフィルター材は、エアフィルターとして適用すると耐熱性および耐薬品性が高く、高熱ガスに含まれる煤塵を効率良く捕集できる。本発明のフィルター材は、石炭ボイラーや火力発電所向けの集塵機用のバグフィルターまたはカートリッジフィルターとして好適に使用できる。
　本発明のフェルト材は、フィブリル化した有機繊維に加えてシリカ繊維やガラス繊維などの無機繊維を使用すると安価になり、基布が介在し且つ本来は高価なＰＴＦＥ繊維を使用しても、従来のバグフィルターに比べると経済的である。また、本発明のフェルト材から得たバグフィルターは、使用時の寸法安定性が良いので長期間の使用が可能であり、数年に亘って交換不要であるから、交換作業用の人員や時間についても節約可能である。
　本発明のフェルト材は、基布を介在させたり、直線ステッチを不織体に縦横方向に複数本形成することも可能であり、この場合にはバグフィルターの耐圧性がいっそう増大する。このバグフィルターは、使用時に伸びたり膨れ上がることが少なく、比較的軽量になるので大型でも集塵機へ取り付けやすい。本発明のフェルト材は、縦横方向の直線ステッチを施すと、ニードルパンチだけで一体化する場合と比べて、フェルト表面の毛羽立ちが少なくなり、薄い剥離性シートなどをダスト滞積側に設けても脱落するおそれがない。
本発明で用いるフェルト材の一例を拡大して示す概略断面図である。 フェルト材の変形例を示す概略断面図である。 フェルト材の別の変形例を示す概略断面図である。 基布を介在させたフェルト材を示す概略断面図である。 本発明に係るフェルト材から製造するバグフィルターの一例を示す概略斜視図である。
符号の説明
　　　１　フェルト材
　　　２　第１有機繊維
　　　３　第２有機繊維
　　　４　第３無機繊維
　　　５　バグフィルター
　　　６　基布
　次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
　フィブリル化した第１有機繊維２（図１）は、繊維径３.３デシテックス、６.７デシテックスまたはこれより大きい繊維径のものが単独あるいは２種または３種類混合されたＰＴＦＥ繊維である。このＰＴＦＥ繊維は、その繊維長が７６ｍｍ以下でランダムであり、全繊維のうちの５０％以上の繊維において表面の一部でフィブリル化している。
　このフィブリル化ＰＴＦＥ繊維を２５％、繊維径２.２デシテックスのＰＰＳ繊維を６０％、繊維径６μｍのシリカ繊維を１５％加え、これらを均一に混綿してカードラップを形成した。このカードラップのほぼ中間に目付１２０ｇ／ｍ2のＰＰＳスパン糸織物よりなる基布６（図４）を介在させ、全体にニードルパンチングを施した。さらに２２０℃で熱処理した後にカレンダー加工を行ない、目付５５０ｇ／ｍ２、厚さ１.６mm、通気度１３.７ｃｍ３／ｃｍ２／秒のフェルト材１を得た。
　得たフェルト材１は、エアフィルター用、特に石炭ボイラーや火力発電所向け集塵機用のバグフィルター生地として好適に使用できる。
　実施例１と同様にカードラップを製造し、基布６（図４）として、ＰＰＳスパン糸とＰＴＦＥフィラメント糸よりなる織物であり、縦横ともに４本に１本の割合でＰＴＦＥフィラメント糸がうちこまれている織物を用いた。実施例１と同様に処理して、目付５７０ｇ／ｍ２、厚さ１.６ｍｍ、通気度１２.８ｃｍ３／ｃｍ２／秒のフェルト材１を得た。
　得たフェルト材１は、エアフィルター用、特に石炭ボイラーや火力発電所向け集塵機用のバグフィルター生地として好適に使用できる。
比較例１
　繊維径２．２デシテックスのＰＰＳ繊維１００％を用いた以外は、実施例１と同様にして目付５５０ｇ／ｍ２、厚さ１.４ｍｍ、通気度１４.１ｃｍ３／ｃｍ２／秒のフェルト材を得た。
　実施例１および２のフェルト材１ならびに比較例１のフェルト材の耐折強度を、ＭＩＴ試験法（ＪＩＳ　Ｐ８１１５に準拠）によって測定した。測定結果を比較すると、実施例１および２のフェルト材１は３万回以上であるのに対し、比較例１のフェルト材は約２万回であり、実施例１および２のフェルト材１の方が耐久性に優れている。また、実施例２においては、基布にＰＰＳ繊維より耐熱性および耐薬品性に優れたＰＴＦＥ繊維を一部用いているので、さらに耐久性が向上している。
　実施例１におけるＰＰＳ繊維の代わりに繊維径２.２デシテックスのメタアラミド繊維を用い、基布として目付８０ｇ／ｍ２のメタアラミド繊維のスパン糸織物を用いた以外は実施例１と同様にして処理し、目付５７０ｇ／ｍ２、厚さ１.６ｍｍ、通気度１２.８ｃｍ３／ｃｍ２／秒のフェルト材１を得た。
　得たフェルト材１は、エアフィルター用、特にアスファルトやセメントプラント向け集塵機用のバグフィルター生地として好適に使用できる。
比較例２
　繊維径２.２デシテックスのメタアラミド繊維１００％を用いた以外は、実施例３と同様に処理して、目付５７０ｇ／ｍ２、厚さ１.６ｍｍ、通気度１２.８ｃｍ３／ｃｍ２／秒のフェルト材を得た。
　実施例３のフェルト材１および比較例２のフェルト材の耐摩耗性を、テーバ法（ＪＩＳ　Ｌ１０９６準拠）によって測定した。測定結果を比較すると、実施例３のフェルト材１の摩耗減量が１８０ｍｇであるのに対し、比較例２のフェルト材のそれは２８０ｍｇであり、実施例３のフェルト材１の方が耐摩耗性すなわち耐久性が向上している。
　実施例１で得たフィブリル化ＰＴＦＥ繊維を５５％、繊維径６.７デシテックスのＰＴＦＥ繊維を３５％、繊維径６μｍのシリカ繊維を１０％加え、これらを均一に混綿してカードラップを形成した。このカードラップのほぼ中間に目付１２０ｇ／ｍ２のＰＴＦＥフィラメント糸織物よりなる基布６を介在させ、全体にニードルパンチングを施した。さらに２８０℃で熱処理を行い、目付６８０ｇ／ｍ２、厚さ１.７ｍｍ、通気度２７.１ｃｍ３／ｃｍ２／秒のフェルト材１を得た。
　得たフェルト材１は、エアフィルター用、特に産業廃棄物や都市ごみ焼却炉向け集塵機用のバグフィルター生地として好適に使用できる。
比較例３
　繊維径６.７デシテックスのＰＴＦＥ繊維を１００％用いた以外は、実施例４と同様に処理して、目付７１０ｇ／ｍ2、厚さ１.４ｍｍ、通気度１９.８ｃｍ３／ｃｍ２／秒のフェルト材を得た。
　実施例４のフェルト材１および比較例３のフェルト材の捕集性能を大気塵法で測定すると、各風速および粒子径条件下で、実施例４のフェルト材の方が比較例３のフェルト材より優れている。
　実施例１で得たフィブリル化ＰＴＦＥ繊維を７５％、繊維径６μｍのシリカ繊維を２５％加え、これらを均一に混綿してカードラップを形成した。このカードラップのほぼ中間に目付１２０ｇ／ｍ２のＰＴＦＥフィラメント糸織物よりなる基布６を介在させ、全体にニードルパンチングを施した。さらに２８０℃で熱処理を行ってフェルト材１を得た。
　得たフェルト材１は、エアフィルター用、特に産業廃棄物や都市ごみ焼却炉向け集塵機用のバグフィルター生地として好適に使用できる。
　実施例１で得たフィブリル化ＰＴＦＥ繊維を６０％、繊維径６.７デシテックスのＰＴＦＥ繊維を４０％加え、これらを均一に混綿してカードラップを形成した。このカードラップのほぼ中間に目付１２０ｇ／ｍ２のＰＴＦＥフィラメント糸織物よりなる基布６を介在させ、全体にニードルパンチングを施した。さらに２８０℃で熱処理を行ってフェルト材１を得た。
　得たフェルト材１は、エアフィルター用、特に産業廃棄物や都市ごみ焼却炉向け集塵機用のバグフィルター生地として好適に使用できる。

Claims (12)

  1. 　主として熱設備に取り付ける高捕集性エアフィルター用のフェルト材であって、フィブリル化した難燃性の第１有機繊維と、熱溶融温度が２５０℃以上または無融点である難燃性の第２有機繊維および高耐熱性の第３無機繊維からなる群から選択された補助繊維とを含むカードラップをニードルパンチングで一体化した不織体であり、該不織体を熱処理によって所定の厚みと密度に定めるバグフィルター用のフェルト材。
  2. 　不織体は、難燃性の有機繊維で織成または編成した基布を介してカードラップをニードルパンチングすることによって形成する請求項１記載のフェルト材。
  3. 　補助繊維が第２有機繊維である場合には、第１有機繊維を５～８０重量％含有し、残りが第２有機繊維である請求項１記載のフェルト材。
  4. 　補助繊維が第３無機繊維である場合には、第３無機繊維を１～４０重量％含有し、残りが第１有機繊維である請求項１記載のフェルト材。
  5. 　フィブリル化した第１有機繊維は、ＰＴＦＥ繊維、ＰＦＡ繊維、ＦＥＰ繊維、ＥＴＦＥ繊維およびフィブリル化アラミド繊維からなる群から選択された有機繊維である請求項１記載のフェルト材。
  6. 　第１有機繊維が、繊維長にばらつきがあるフィブリル化ＰＴＦＥ繊維である請求項５記載のフェルト材。
  7. 　フィブリル化ＰＴＦＥ繊維は、その繊維径がばらついている請求項６記載のフェルト材。
  8. 　難燃性の第２有機繊維は、ＰＴＦＥ繊維、ＰＰＳ繊維、メタアラミド繊維，パラアラミド繊維、共重合ポリアミド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、６６ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ヘテロ環繊維、ポリイミド繊維およびポリ－ｐ－ベンズアミド繊維からなる群から選択された少なくとも１種の有機繊維である請求項１記載のフェルト材。
  9. 　高耐熱性の第３無機繊維は、シリカ繊維、ガラス繊維、炭素繊維、耐炎繊維、セラミック繊維およびロックウールからなる群から選択された少なくとも１種の無機繊維である請求項１記載のフェルト材。
  10. 　第３無機繊維がシリカ繊維である請求項９記載のフェルト材。
  11. 　熱設備に取り付ける高捕集性バグフィルター用のフェルト材であって、フィブリル化した難燃性の第１有機繊維と、熱溶融温度が２５０℃以上または無融点である難燃性の第２有機繊維と、高耐熱性の第３無機繊維とを含むカードラップをニードルパンチングで一体化した不織体であり、該不織体を熱処理によって所定の厚みと密度に定めるバグフィルター用のフェルト材。
  12. 　フィブリル化した難燃性の第１有機繊維を２０～６０重量％、高耐熱性の第３無機繊維を５～１５重量％含み、残部が難燃性の第２有機繊維である請求項１１記載のフェルト材。
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