JPH0952007A - 耐酸性フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 苛酷な酸雰囲気中においても、メタ型芳香族
アラミド繊維の有する特性を損なうことなく、また濾過
布として優れた耐熱性、耐薬品性、耐久性等の特性を有
する耐酸性フィルターを提供すること。 【解決手段】 経糸がメタ型アラミド繊維で緯糸がポリ
四フッ化エチレン繊維である基布にフェルトが一体成型
されており、さらに該フェルトが無機微粒子及びフッ素
系樹脂で処理されている耐酸性フィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は耐酸性フィルターに
関する。さらに詳しくは、都市ゴミ焼却炉の排ガス、工
場排気ガス等の排ガス中の微粒子を捕集するバッグフィ
ルター等に利用される耐酸性フィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、集塵用フィルターとしては種々の
フィルターが知られている。一般に集塵用フィルター用
繊維として利用されている繊維は、金属繊維、ガラス繊
維、アラミド繊維等であるが、特にメタ型アラミド繊維
がよく利用されている。メタ型アラミド繊維は、耐熱性
に優れ、それを活かし、例えば都市ゴミ焼却炉などの排
ガス中の微粒子などを捕集するバッグフィルター用素材
として、高温状態に暴露される分野で広く使用されてい
る。しかしながら、排ガス中には硫酸ミスト、塩酸ミス
トなどが含有されており、長期間高温状態で運転される
ため、濾過布が劣化して途中でバッグが破損するなどの
トラブルが発生しやすいという問題がある。このため、
耐熱耐薬品性フィルターとして、耐熱性基布にフッ素系
樹脂、シリコン樹脂、コロイダルアルミナ等を付着せし
めてフィルターの耐熱性、耐薬品性、耐久性等を向上さ
せる方法が種々提案がされている。例えば、「ガラス繊
維等の無機質繊維クロスにシリコン、ポリ四フッ化エチ
レン系樹脂、グラファイト等のフィルター用処理を施す
に際して、予めコロイダルアルミナによる処理を施して
おくか又はシリコン、ポリ四フッ化エチレン系樹脂、グ
ラファイト等の処理と同時にコロイダルアルミナによる
処理も行うことにより、該クロスに対し、０．０３〜５
重量％の範囲でアルミナを付着せしめる高温用フィルタ
ークロスの処理方法。」（特公昭４７−１４８６６号公
報）、「全芳香族ポリアミド繊維及び布帛をフッ素系樹
脂エマルジョンで処理し該フッ素系樹脂被膜を付与した
ことを特徴とする改良された全芳香族ポリアミド繊維及
び布帛。」（特開昭５６−１０７０７３号公報）、「芳
香族ポリアミド繊維からなる繊維構造物の繊維表面が、
珪素、アルミニウム、リチウムなどの酸化物からなる群
から選択された１種以上の化合物とフッ素系樹脂とで被
覆されてなる耐薬品性濾材。」（特開昭６１−１４９２
１７号公報）などが開示されている。しかし、これらの
技術をもってしても耐熱性、耐薬品性、耐久性等は万全
ではない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の事情
を背景としてなされたものであり、その目的は、苛酷な
酸雰囲気中においても、メタ型芳香族アラミド繊維の有
する特性を損なうことなく、濾過布としての優れた耐熱
性、耐薬品性、耐久性等の特性を有する耐酸性フィルタ
ーを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記本発明の課題は、
「経糸がメタ型アラミド繊維及び緯糸がポリ四フッ化エ
チレン繊維からなる基布に、フェルトが一体成型されて
なる耐酸性フィルターであって、該一体成型されてなる
フェルトが、無機微粒子及びフッ素系樹脂で処理されて
なる耐酸性フィルター」により達成される。

【０００５】

【発明の実施の形態】耐熱性フィルター用として使用さ
れている基布又はフェルトを構成する繊維には、従来炭
素繊維、金属繊維、ガラス繊維、有機耐熱性繊維などが
知られており、また有機耐熱性繊維としては、メタ型ア
ラミド繊維、ポリフェニレントリアゾール繊維、ポリオ
キシチアゾール繊維、ポリイミド繊維、ポリベンゾイミ
ダゾール繊維などが知られている。本発明においては、
フェルトを一体成型する基布には、経糸としてメタ型ア
ラミド繊維、緯糸としてポリ四フッ化エチレン繊維を用
いた織物が用いられ、通常スクリムの形態で用いられる
ことが多い。ここでメタ型アラミド繊維とは、メタ型芳
香族ジアミンとメタ型芳香族ジカルボン酸との反応によ
り生成するポリマーあるいはそのコポリマーからなる繊
維であり、なかでもメタフェニレンジアミンとイソフタ
ル酸クロライドとの反応により生成するポリメタフェニ
レンイソフタルアミドを主成分とする繊維が好ましい。
また緯糸は、通常バッグフィルターは捕集した塵埃を払
い落とす時のパルスにより緯糸方向に引張応力を受ける
ため、耐薬品性のみならず伸度が大きい繊維を使用する
ことが大切で、ポリ四フッ化エチレン繊維（ＰＴＦＥ繊
維）であることが好ましい。

【０００６】またフェルトを構成する繊維は、従来公知
の前記繊維をいずれも用いることができるが、メタ型ポ
リアミド繊維、特にポリメタフェニレンイソフタルアミ
ドを主成分とする繊維が好ましい。

【０００７】基布に一体成型されたフェルトを処理す
る、すなわちフィルターの耐酸加工に使用する無機微粒
子としては、アルミナ、シリカ、ジルコニウム等、およ
びこれらの水和物を用いることができるが、特にアルミ
ナゾルが好ましい。アルミナゾル以外の無機微粒子でも
効果はあるが、処理後の加工布の硬さが増加するなどの
取扱上の問題を生ずる場合がある。ここで言うアルミナ
ゾルとは、平均粒径が５〜２００ｍμのコロイド状のア
ルミナ水和物であり、通常該粒子は陰イオンを安定剤と
して水中に分散している懸濁液であり、アルミナ自身が
陽性に帯電しているため、陰イオンがアルミナ粒子の表
面及びその近傍に配位され、このためコロイドに安定性
が付与されている。なお粒子形状は、特に限定する必要
はなく球状のもの、羽毛状のもの、いずれをも用いるこ
とができるが、特に羽毛状のものは，繊維との絡みが多
いので、球状のものに比べて耐久性に優れたフィルター
が得られるので好ましい。この羽毛状粒子の１個は、約
６０万個のアルミナが重合して出来たものであり、耐熱
性、耐薬品性が特に良好である。

【０００８】この無機微粒子の付着量は、フェルト繊維
重量に対し１０〜２５重量％である。１０重量％未満で
は、均一付着させることが困難となって、耐酸性能にバ
ラツキを生じさせる場合がある。一方、２５重量％を超
える場合には、フェルトを構成する繊維間に堆積し、フ
ェルトとしての通気性が不充分となる場合がある。

【０００９】次ぎにフェルトの処理に用いられるフッ素
系樹脂は、例えばポリ四フッ化エチレン（略称：ＰＴＦ
Ｅ）、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル
共重合体（略称：ＰＦＡ），四フッ化エチレン・六フッ
化プロピレン共重合体などである。これらのフッ素系ビ
ニル重合体は、通常、微粒子化した状態で水に分散して
いるディスパージョン（分散液）として使用する。ま
た、フェルトへの固着性を向上させるために、バインダ
ー成分として、下記式（化１）で表されるフッ素化ウレ
タン化合物を添加・配合して使用することが好ましい。

【００１０】

【化１】

【００１１】式中、Ｒはアルキル基、好ましくは炭素数
１〜５のアルキル基を表し、Ｒｆはパーフルオロアルキ
ル基、好ましくは炭素数１〜５のパーフルオロアルキル
基を表す。また、ｎは１〜８の整数である。

【００１２】この様なフッ素化ウレタン化合物として
は、ヘキサメチレンジソシアネート等の脂肪族イソシア
ネート化合物と、β−パーフルオロアルキルエチルアル
コール等のパーフルオロアルキル基を含有する活性水素
化合物及び脂肪族アルコールとの反応生成物を主成分と
するウレタン化合物を例示することができる。前記フッ
素系ビニル重合体とこのフッ素化ウレタン化合物との配
合割合は、固形分比率で約１：１が最も良好な性能を示
し好ましい。このバランスが崩れると、加工樹脂被膜の
硬さが硬くなりすぎたり、フェルトへの付着性が低下し
たりする。

【００１３】フッ素系樹脂の付着量（フッ素系ビニル重
合体とフッ素化ウレタン化合物との合計量）は、繊維重
量に対して５〜１２重量％である。５重量％未満では均
一に付着させることが困難となり、フッ素系樹脂の付着
が少ない部分から劣化しやすくなるため充分な耐酸性能
が得られない。一方、１２重量％を超える場合には、フ
ェルト硬度が高くなりすぎてバッグ縫製時にトラブルが
発生しやすくなる。

【００１４】以上に説明した本発明の耐酸性フィルター
を製造するには、例えば、経糸にメタ型アラミド繊維，
緯糸にポリ四フッ化エチレン繊維をもちいた基布に、メ
タ型芳香族アラミド繊維のカット綿を配し、ニードルパ
ンチングを施して基布と一体させて先ずフェルトを作成
する。次いでこのフェルトを加工処理するが、本発明に
おいては、無機微粒子を含有する処理剤とフッ素系樹脂
を含有する処理剤とを別々に処理してもよく、またこれ
らを共に含有する処理剤で処理してもよい。しかし別々
に処理する場合には、無機微粒子を含有する処理剤で先
ず処理した後にフッ素系樹脂を含有する処理剤で処理す
る。かくすることにより、得られるフィルターの耐酸性
能及びその耐久性は一段と良好になるのでより好まし
い。例えば、先ず羽毛状アルミナのアルミナゾル（濃度
約１０％）に含浸し、１０５〜１５０℃で乾燥後１９０
〜２１０℃で熱処理を行い、引き続き、ＰＴＦＥ微粒子
水分散液にフッ素化ウレタン化合物を添加配合したフッ
素系樹脂（濃度１０〜２０％）に含浸し、マングルで絞
り、１０５〜１５０℃で乾燥し、次いで１９０〜２１０
℃で熱処理を行うことにより、適度な硬さと樹脂付着量
を有する耐酸性フィルターを得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、実施例における性能評価は下記の方法で実施
した。 ＜耐酸性保持率＞フィルターサンプルを、７％硫酸水溶
液中に浸漬し、８０ｍｍＨｇの減圧雰囲気中で３時間保
持し、フィルターサンプルのフェルト内部まで均一に硫
酸を浸透させた。その後、サンプルを取り出し、表面に
付着した硫酸を軽く拭き取り、そのまま、２００℃に設
定した熱風乾燥機中で１時間保持した。この処理前後で
の、フェルトの強度変化（強度保持率）から耐酸性能を
評価した。 ＜フェルト硬さ＞サンプルを巾１０ｍｍにカットし、長
さ５ｃｍのスパンを有する支持台の上に置き、中央部に
１０ｇの荷重を置いたときの撓み量を測定してその硬さ
を評価した。

【００１６】［実施例１〜５，比較例１〜３］経糸がメ
タ型アラミド繊維（商品名：コーネックス、帝人株式会
社製）からなり、緯糸がポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦ
Ｅ）繊維からなるスクリム（タテ、ヨコとも１０００デ
ニールの繊維からなる平織りメッシュ状織物：経糸密
度、緯糸密度ともに１３〜１５本／インチ）を用いた。
このスクリムを基布として、その両側に、単糸繊度が２
デニールで繊維長が５１ｍｍであるメタ型アラミド短繊
維（商品名：コーネックス、帝人株式会社製）を、目付
け５００ｇ／ｍ² となる割合で配し、これにニードルパ
ンチングを施して基布と一体化したフェルトを作成し
た。

【００１７】得られたフェルトを、羽毛状アルミナゾル
の水分散液（商品名；ＡＳ−２００、日産化学株式会社
製、濃度１０％）中に浸漬、絞りを行い、１５０℃で乾
燥させた後、２００℃で熱処理を行って、羽毛状アルミ
ナを繊維重量に対し表１記載の量付着させた。次いで、
ＰＴＦＥ水分散液（商品名：ＡＤ−１、旭硝子株式会社
製、濃度６０％）８５重量部とフッ素化ウレタン化合物
（商品名：ＡＧ３００１、旭硝子株式会社製、濃度２０
％）２５５重量部に水４１５重量部を混合した処理液中
に浸漬、絞りを行い、１５０℃で乾燥、引き続き２００
℃で熱処理を行い、繊維重量に対し表１記載の割合でフ
ッ素系樹脂を付着させた。以下にその結果を示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】本発明の耐酸性フィルターは、より苛酷
な高温酸性雰囲気においても、優れた耐熱性、耐薬品
性、耐久性等を示すので、都市ゴミ焼却炉の排ガス、工
場排気ガス等の排ガス中の微粒子を捕集するバッグフィ
ルター等に好適に使用することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基布にフェルトが一体成型されてなるフ
   ィルターにおいて、基布の経糸がメタ型アラミド繊維、
   緯糸がポリ四フッ化エチレン繊維であり、基布に一体成
   型されたフェルトが、無機微粒子及びフッ素系樹脂で処
   理されてなることを特徴とする耐酸性フィルター。
2. 【請求項２】 無機微粒子がアルミナである請求項１記
   載の耐酸性フィルター。
3. 【請求項３】 アルミナが羽毛状アルミナである請求項
   ２記載の耐酸性フィルター。
4. 【請求項４】 フェルトがメタ型アラミド繊維からなる
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐酸性フィルタ
   ー。