JP6282423B2 - 集塵用バグフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、圧縮空気による粉塵払い落とし再生が可能な集塵用バグフィルタにおいて、バグフィルタを構成する繊維層の高い接合性と、低圧力損失を実現した集塵用バグフィルタの製造方法に関するものである。

集塵装置内に設置されたバグフィルタにおいて、メンテナンス頻度を抑えるためにバグフィルタの繊維表面へ、一定間隔を空けて継続的に圧縮空気を吹き付け、バグフィルタが捕集した粉塵を払い落とす再生手法がある。

該手法は、バグフィルタの繊維表面に継続的に圧縮空気を吹き付けるため、バグフィルタは圧縮空気の吹き付けに耐えうる耐久性が必要となる。そして、該バグフィルタの耐久性を高めるために、バグフィルタを構成するろ布を複数層積層させることが一般的である。

引用文献１では、ろ材繊維における充填率が異なるろ過層と基材層を熱圧着によって積層接着し、ダスト払い落とし性の向上と、低圧力損失化を達成したバグフィルタ用ろ布に関する発明が記載されている。

引用文献２では、ろ過面が細かい不織布層にプレフィルタ層を積層させ、該不織布層へのダストの目詰まりを防止するバグフィルタについて記載されている。

引用文献３では、基材層と捕集用ナノ繊維層と、接合用のナノ繊維層を積層したバグフィルタ用濾材について記載されている。

特開2011-147850 特開2012-161790 特開2013-22570

圧縮空気による粉塵の払い落としが可能なバグフィルタにおいて、引用文献１や引用文献２では、プレフィルタ層の下流側に捕集効率の高い繊維層を積層して、粒子径の大きい粉塵をプレフィルタ層で捕集し、さらに、粒子径の小さい粉塵を捕集効率の高い後段の繊維層で捕集する機構が記載されている。粉塵捕集効率の異なるバグフィルタろ布層を複数積層することによって、各繊維層に粉塵の粒子径ごとの捕集が可能となり、特定のバグフィルタ繊維層への粉塵の目詰まりの防止、及びバグフィルタの長寿命化を図ることができる。

引用文献１での明細書0028に記載のように、ろ過層と基材層を熱圧着する際、部分的非接着部を設けつつ、熱圧着面に対してカレンダーロールなどを用い、ろ布層同士を接着させている。

また、引用文献３では、捕塵用ナノ繊維層と基材層の間に接合用ナノ繊維を設け、該接合用ナノ繊維を溶融させることによって、捕塵用ナノ繊維層と基材層を接着させている。繊維径の細いナノ繊維を溶融させてろ布層同士の接着を行なうため、バグフィルタにおける十分な有効ろ過面積を確保することが可能となる。

しかしながら、バグフィルタにおける繊維層の積層方法において、繊維層に接着剤を塗布する場合や、積層する繊維層に溶融処理を施して熱接着を行なう場合、繊維層同士の接着面が大きくなってしまうと、必要以上にバグフィルタを構成する繊維同士が接着し、バグフィルタの有効ろ過面積を縮小させてしまう問題がある。一方で、繊維同士の接着面が小さくなってしまうと、バグフィルタの有効ろ過面積は確保できるものの、繊維層に吹き付ける圧縮空気によって、バグフィルタを構成する繊維層の剥離が生じてしまう問題があり、繊維積層型のバグフィルタにおいて、有効ろ過面積の確保と繊維層の高い接合性は相反するものである。

本発明が解決しようとする課題として、バグフィルタにおける有効ろ過面積の十分な確保と繊維層の高い接合性の両立、及び、粉塵の払い落とし性の向上の２点が挙げられる。

有効ろ過面積の十分な確保と繊維層の高い接合性の両立に関して、バグフィルタ繊維層を積層させる際、バグフィルタを構成する繊維が熱溶融や接着剤の塗布などによって潰れてしまうことでバグフィルタ全体の有効ろ過面積の減少、及びバグフィルタの圧力損失が増加する問題がある。

本発明では、積層したバグフィルタ繊維層間の接着面を制御し、繊維層間の高い接合性を実現しつつ、バグフィルタの低圧力損失化を図る。

また、バグフィルタにおける粉塵の払い落とし性の向上に関して、バグフィルタを構成する繊維層に、バグフィルタによって処理される空気の滑性が高い繊維を積層させることで、該バグフィルタが捕集した粉塵によるバグフィルタの目詰まり防止、捕集粉塵の払い落とし性の向上を図る。

バグフィルタにおける十分な有効ろ過面積と積層した繊維層の高い接合性の両立、そして、バグフィルタにおける粉塵の払い落とし性向上の2点を実現するために、バグフィルタを構成する繊維層にナノファイバー繊維を積層させ、繊維層を積層する際、バグフィルタを構成する繊維層の一部に毛焼処理を施す工程を設けて繊維層同士を接着させる。

本発明におけるバグフィルタの構造に関して、バグフィルタを構成する繊維層は５層構造を成し、第１層目を不織布プレ層１、第２層目をナノファイバー繊維層２、第３層目を原綿層３、第４層目を基材層４、第５層目を原綿層５とする。

不織布プレ層１に関して、繊維径が1〜50μm、繊維目付が2〜50g/m2の例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、ガラス、アラミド、ポリウレタンなどを用いる。

不織布プレ層１の製造方法は特に限定されるものではなく、例えば、乾式法、湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法などによって形成される。

ナノファイバー繊維層２に関して、繊維径が50〜700nm、繊維目付が0.1〜10g/m2の例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、ポリエーテルサルフォン、ポリウレタン、アラミドなどを用いる。

第２層目のナノファイバー繊維層２は、例えば電界紡糸法によって形成され、第１層目の不織布プレ層１にナノファイバー繊維を直接吹き付ける。

第３層目の原綿層３に関して、繊維径が1〜50μm、繊維目付が50〜400g/m2の例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、ガラス、アラミドなどを用いる。

第４層目の基材層４に関して、繊維径が5〜100μm、繊維目付が30〜300g/m2の、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、ガラス、アラミドなどを用いる。

第５層目の原綿層５に関して、繊維径が1〜50μm、繊維目付が50〜400g/m2の、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、ガラス、アラミドなどを用いる。

本発明におけるバグフィルタを構成するにあたり、まず、原綿層３、基材層４、原綿層５の順に積層し、各繊維層が相互に絡み合うようにニードリング加工を施す。

そして、ナノファイバー繊維を吹きつけた不織布プレ層１を表面不織布層とし、原綿層３、基材層４、原綿層５にニードリング加工を施した繊維層をろ布層とする。該表面不織布層と該ろ布層の接着方法に関して、まず、該ろ布層を構成する原綿層３表面にのみバーナーなどを用いて毛焼処理を施し、該原綿層３表面上に単位面積10％以上25％以下の毛焼箇所１１を形成する。

毛焼処理を施した該ろ布層に表面不織布層を積層し、カレンダーロールを用いて表面不織布層とろ布層を圧着して接着させる。該バグフィルタ繊維の積層構成として、第１層目の不織布プレ層１と、原綿層３、基材層４、原綿層５によって構成されたろ布層で、第２層目のナノファイバー繊維層２を挟み込むように積層される。毛焼処理を施した該ろ布層の毛焼箇所１１が、ナノファイバー繊維層２を間に挟み込むかたちで不織布プレ層１と接触する。

毛焼箇所１１が第1層目の不織布プレ層１に接触後、カレンダーロールを用いて接触箇所を圧着させる。該ろ布層の毛焼箇所１１のみが接着部となり、不織布プレ層１、ナノファイバー繊維層２、ろ布層が溶融接着される。バグフィルタを構成する繊維層において、ろ布層上の毛焼箇所１１と、不織布プレ層１とナノファイバー繊維層２における該毛焼箇所１１に接触した箇所のみ接着処理が施されるため、バグフィルタの有効ろ過面積が大幅に狭まることはない。

次に本発明におけるバグフィルタの粉塵捕集機構、及び粉塵払い落とし機構について記載していく。

5層の繊維層を積層することによって構成される、本発明のバグフィルタにおいて、まず、第1層目の不織布プレ層１はプレ層として、粒子径の大きい粉塵を捕集する。

第2層目のナノファイバー繊維層２は、第1層目の不織布プレ層１で捕集しきれなかった微小粒子を捕集するとともに、繊維径が小さいナノファイバー繊維の特性である表面平滑性を活用して繊維への空気抵抗が抑制されることによって、バグフィルタの低圧力損失化を図ることが可能となる。さらに、該ナノファイバー繊維層２の表面平滑性によって、圧縮空気による粉塵の払い落としがスムーズとなり、粉塵の払い落とし効率の向上、バグフィルタの目詰まりが起こりにくくなる。

第３層目から第５層目によって構成されたろ布層は、主としてバグフィルタの強度を保持するための働きがある。

圧縮空気噴出装置１３から噴出される圧縮空気は、一定間隔を空けて継続的に該バグフィルタの下流側、つまり、バグフィルタを構成する原綿層５に向けて吹き付けられ、該バグフィルタの内部に入り込んだ粉塵や上流側繊維表面に付着した粉塵は、ホッパー部１５へ払い落とされる。

バグフィルタを構成するろ布層に毛焼処理を施し、ろ布層とナノファイバー繊維層２と不織布プレ層１を圧着処理することによって、ナノファイバー繊維を必要以上に潰すことなく、積層型のバグフィルタの製造が可能となる。また、ニードリング加工と毛焼処理を経た圧着処理の2つの接着工程を繊維層に施すことによって、接合性の高い積層型のバグフィルタの製造が可能となる。

ナノファイバー繊維層２を構成するナノファイバー繊維を必要以上に潰さないことによって、該バグフィルタにおけるナノファイバー繊維層の有効ろ過面積を狭めることなく、ナノファイバー繊維の特性である表面平滑性を最大限バグフィルタに活かすことが可能となる。

ナノファイバー繊維の特性である表面平滑性をバグフィルタに活かすことによって、バグフィルタの低圧力損失化と粉塵の払い落とし性の向上が見込める。バグフィルタにナノファイバー繊維層２を積層することによって、ナノファイバー繊維層２への空気の通り抜けがスムーズとなり、バグフィルタの低圧力損失化、及びナノファイバー繊維層２に付着した粉塵の払い落とし性の向上が見込める。

加えて、バグフィルタの低圧力損失化による電気代の抑制、粉塵の払い落とし性の向上によってバグフィルタのメンテナンス費用の抑制が見込める。

バグフィルタの断面図 不織布プレ層１とナノファイバー繊維層２と原綿層３の接着図 毛焼処理後のろ布層３ 集塵装置の概略図

以下、本発明における積層型のバグフィルタの形態について記載していく。

本発明におけるバグフィルタは、不織布プレ層１、ナノファイバー繊維層２、原綿層３、基材層４、原綿層５の５層の繊維層から構成される。該バグフィルタを製造するにあたり、まず、原綿層３、基材層４、原綿層５から構成されたろ布層を形成する。その後、不織布プレ層１にナノファイバー繊維を吹き付けた表面不織布層を構成し、該ろ布層に積層させる。

該ろ布層の製造方法に関して、原綿層３、基材層４、原綿層５における各層の繊維を絡み合わせるためにニードリング加工を施し、３層構造のろ布層を構成する。

ニードリング加工後、該ろ布層を構成している原綿層３の表面にのみにバーナーなどを用いて毛焼処理を施す。このとき、該原綿層３表面上に、単位面積あたり10〜20％の粒状の毛焼箇所が原綿層３表面に形成されるようにする。

毛焼処理を施す範囲は、原綿層３表面の単位面積あたり、約10〜25％の範囲内にとどめ、約15％前後が好ましい。毛焼処理を施す範囲が小さすぎる場合、積層した繊維層の接着強度が弱くなる。逆に、毛焼処理を施す範囲が大きすぎる場合、接着箇所がナノファイバー繊維層２における有効ろ過面を潰してしまい、ナノファイバー繊維の特性である表面平滑性と微小粒子に対する捕集効率が低減することとなる。

不織布プレ層１、ナノファイバー繊維層２によって構成される表面不織布層に関して、不織布プレ層１に電界紡糸発生装置を用いてナノファイバー繊維を吹き付ける。

表面不織布層を形成後、原綿層３、基材層４、原綿層５によって構成されたろ布層と、不織布プレ層１によって、ナノファイバー繊維層２を挟み込むように、表面不織布層とろ布層を積層させる。表面不織布層とろ布層を積層する際、該ろ布層を構成する原綿層３上の毛焼処理を施した毛焼箇所１１が、カレンダーロールによって、ナノファイバー繊維層２を通り抜けて不織布プレ層１に接触することにより、表面不織布層とろ布層が接着し、圧着処理が施される。

不織布プレ層１とナノファイバー繊維層２と、ろ布層を構成する原綿層３のそれぞれの層は、該原綿層３の表面上に形成された毛焼箇所１１によって接着し、ろ布層を構成する原綿層３、基材層４、原綿層５は、ニードリング加工によって各層の繊維同士が絡み合うように接合される。

接着処理が施され、不織布プレ層１、ナノファイバー繊維層２、原綿層３、基材層４、原綿層５から構成されたバグフィルタ繊維層は、最終的に、筒型で袋状のバグフィルタとして加工される。

耐久性の高い複層構造のバグフィルタであるため、より多くの空気を処理する現場での活用が見込める。また、ナノファイバー繊維層を積層したことによってバグフィルタの低圧力損失化を実現したため、エネルギー消費とメンテナンス費用を抑制したい現場で幅広く利用することができる。

１・・・不織布プレ層 ２・・・ナノファイバー繊維層 ３・・・原綿層
４・・・基材層 ５・・・原綿層 ６・・・原綿層
７・・・毛焼箇所 ８・・・不織布プレ層 ９・・・原綿層
１０・・・ナノファイバー繊維層 １１・・・毛焼箇所 １２・・・バグフィルタ
１３・・・圧縮空気噴出装置 １４・・・集塵装置 １５・・・ホッパー部

Claims (1)

1. ろ布層と表面不織布層からなるバグフィルタにおいて、該ろ布層は原綿層３、基布層４、原綿層５が順次積層され、ニードリングによって一体化されており、該表面不織布層は不織布プレ層１とナノファイバー繊維層２とからなり、該ろ布層を構成する原綿層表面に単位面積あたり10%以上25%以下の毛焼箇所を構成し、該ろ布層の毛焼箇所が接着部となって、不織布プレ層とナノファイバー繊維層における該毛焼箇所に接触した箇所のみに接着処理が施され、不織布プレ層、ナノファイバー繊維層、ろ布層が接着されていることを特徴とするバグフィルタ。