CN104994929A

CN104994929A - 集尘器用滤布

Info

Publication number: CN104994929A
Application number: CN201380069622.3A
Authority: CN
Inventors: 后夷光一; 内村勝次; 天野宽之
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-10-21
Also published as: JP2014151293A; WO2014125735A1

Abstract

本发明提供了兼顾高的灰尘捕集效率和低压力损失，并且具有优异的耐久性的集尘器用滤布。集尘器用滤布(1)具备纤维质的滤布基材(10)、和在滤布基材(10)的过滤面(10a)侧由比滤布基材(10)的纤维更微细的微细纤维(21)形成的微细纤维层(20)。微细纤维层(20)在滤布基材(10)的过滤面(10a)侧的内部(网层(12)内部)形成，或者从过滤面(10a)到滤布基材(10)的内部形成，具有比滤布基材(10)更微细的网络结构，作为表面过滤层而起作用。微细纤维层(20)由于仅在过滤面(10a)侧较薄地形成，因此能够减小压力损失。另外，微细纤维层(20)由于细孔径小，因此能够提高微细灰尘的捕集效率，能够兼顾灰尘捕集效率的提高和压力损失的降低。

Description

集尘器用滤布

技术领域

本发明涉及在集尘器中为了捕集气体中的浮动颗粒(灰尘)而使用的集尘器用滤布。

背景技术

迄今为止，作为在集尘器中为了捕集气体中的浮动颗粒(灰尘)而使用的集尘器用滤布，使用由聚酯等纤维材料形成的无纺布等纤维结构体。在集尘器中，广泛使用通过在滤布表面捕集灰尘而在滤布表面形成灰尘层，并通过该灰尘层进一步捕集灰尘的表面过滤方式的滤布。在这种表面过滤方式中，由于灰尘层变厚时压力损失增大，因此灰尘层达到一定程度的厚度以上时，通过脉冲喷吹(pulse jet)、空气逆洗等手段将灰尘从滤布上掸落，进行滤布再生。

使用无纺布作为集尘器用滤布的情况下，增大基重时能够提高灰尘的捕集效率，但导致压力损失增大。相反地，存在如下问题：减小基重时，虽然能够减小压力损失，但灰尘的捕集效率(尤其5μm以下的微小灰尘的捕集效率)降低，或者发生灰尘掸落后的灰尘泄漏。

因此，为了减小压力损失且提高灰尘的捕集效率，提出了各种结构的滤布。例如，在专利文献1、2等中公开了在无纺布基材上通过加热、粘接等形成了具有微细孔的膜状的表面层的滤布。

另外，例如，在专利文献3～5等中，公开了一种过滤器用结构体，其是由多个层构成且在中央部设置由微细纤维构成的层而成的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-97363号公报

专利文献2：日本特开2006-334457号公报

专利文献3：日本特开2007-301436号公报

专利文献4：日本特开2010-89456号公报

专利文献5：国际公开第2010/073958号

发明内容

发明要解决的问题

然而，如专利文献1、2中记载的那种在无纺布基材上通过加热、粘接等形成具有微细孔的膜状的表面层的滤布，表面层的耐曲磨(flexing abrasionresistance)较弱。因此，存在如下问题：在灰尘掸落时，集尘器用滤布挠曲，过大的应力作用于表面层、层间时，容易发生破损、剥离等，从而耐久性低。进而，通过粘接等在滤布的过滤面侧形成坚固的表面层时，由于滤布的柔软性降低，因此具有难以利用脉冲喷吹等充分掸落灰尘的问题。

另外，利用如对比文件3～5中记载的那种在由多个层形成的中央部设置由微细纤维形成的层的过滤器用结构体的集尘由于不是表面过滤方式，因此微小灰尘容易在由微细纤维构成的层之前的层中堆积。因此，从压力损失容易变大、灰尘的掸落困难等观点出发，不适合于集尘器。

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的是提供兼具高灰尘捕集效率和低压力损失、并且耐久性优异的集尘器用滤布。

用于解决问题的方案

本发明是集尘器用滤布，其特征在于，具备纤维质的滤布基材、和在滤布基材的过滤面侧的内部或者从表面到内部附着的、由比滤布基材的纤维更微细的微细纤维形成的微细纤维层。

根据这种构成的本发明，微细纤维层起着表面过滤层的作用，能够捕集灰尘。在此处，微细纤维层由于在过滤面侧的内部、或者从表面到内部形成，因此可以减小压力损失。另外，由于微细纤维层的细孔径小，因此可以提高用现有的滤布难以在维持低压力损失的同时捕集的、5μm以下、尤其1～3μm左右的灰尘的捕集效率。即，能够一起改进灰尘捕集效率提高和压力损失降低难以兼顾的特性。此外，由于集尘器用滤布在表面附近捕集灰尘并且具有适度的柔软性，因此可以有效进行灰尘的掸落。另外，微细纤维层在过滤面侧的内部、或者从表面到内部与滤布基材交织地形成，因此在灰尘掸落时，对于集尘器用滤布挠曲导致的耐曲磨等具有优异的耐久性。

在本发明中，优选微细纤维的平均纤维长度为0.01～5mm。另外，在本发明中，优选长径比(平均纤维长度/平均纤维直径)为1000～10000。

根据本发明的这种构成，将微细纤维导入到滤布基材的过滤面侧的内部，使微细纤维交织而容易形成微细纤维层，能够将压力损失和捕集效率控制在适当的条件。

在本发明中，优选微细纤维由选自由芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成。

根据这种构成的本发明，可以结合用途、使用环境而选择耐热性、耐酸性、耐碱性等优异的微细纤维。

在本发明中，优选微细纤维在滤布基材上的附着量为0.1～10g/m²。

根据这种构成的本发明，可以在适当的条件下同时兼顾灰尘的捕集效率和压力损失的降低。

在本发明中，优选滤布基材是无纺布。

根据这种构成的本发明，使用无纺布作为滤布基材时，由于与织布相比凹凸小，因此能够普遍均匀地形成微细纤维层。

在本发明中，优选滤布基材由选自由芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成。

根据这样构成的本发明，可以结合用途、使用环境而选择耐热性、耐酸性、耐碱性等优异的滤布基材。

在本发明中，优选微细纤维层含有导电性材料。

根据这样构成的本发明，能够赋予微细纤维层以导电性，因此能够从集尘器用滤布去除静电，可以有助于防爆、防火灾。

在本发明中，优选导电性材料是以碳作为主要成分的材料。

根据这样构成的本发明，为了对微细纤维层赋予导电性，可以使用以廉价的碳为主要成分的材料。

在本发明中，优选滤布基材具有导电性。

根据这样构成的本发明，能够从集尘器用滤布去除静电，能够有助于防爆、防火灾。

附图说明

图1为表示本发明的一个实施方式的集尘器用滤布的构成的示意性截面图。

图2为用于说明利用图1所示的集尘器用滤布的集尘方法的示意图。

图3为示意地表示在图1所示的集尘器用滤布上捕集灰尘的状态的截面图。

图4为用于说明图1所示的集尘器用滤布的再生方法的示意图。

具体实施方式

以下参照附图来说明本发明的集尘器用滤布的一个实施方式。

如图1所示，本实施方式的集尘器用滤布1在纤维质的滤布基材10的过滤面10a侧具备由比滤布基材10的纤维更微细的微细纤维21形成的微细纤维层20。

滤布基材10由无纺布、织布等纤维质的布状材料形成。在本实施方式中，作为滤布基材10，使用具备基布11、和在基布11的两侧用针刺(needle punch)形成的网层12的无纺布。从耐久性、灰尘掸落性能、捕集效果和成本的观点出发，滤布基材10优选基重为400～600g/m²的物质。另外，可以使用纤维直径为数μm～数十μm的物质。

作为滤布基材10，可以使用例如基布11的厚度为约0.2mm、网层12的厚度在单侧约2.0mm的基布。需要说明的是，无纺布与织布相比凹凸小，可以在表面普遍均匀地形成微细纤维层20，因此优选使用无纺布作为滤布基材10。

作为滤布基材10的材料，可以使用由选自由芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成的物质。例如，在要求耐热性的情况下，优选使用由选自由芳族聚酰胺纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成的滤布基材10。另外，在要求耐酸性的情况下，优选使用由选自由纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成的滤布基材10。而且，在要求耐碱性的情况下，优选使用由选自由芳族聚酰胺纤维、尼龙纤维、纤维素纤维、玻璃纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成的滤布基材10。另外，在耐热性、耐化学药品性等的要求高度耐久性的情况下，从成本方面等出发，优选使用由聚酯纤维形成的滤布基材10。

微细纤维层20从过滤面10a到滤布基材10的内部形成。需要说明的是，微细纤维层20也可以在滤布基材10的过滤面10a侧的内部(网层12内部)形成。微细纤维层20具有比滤布基材10更微细的网络结构，起着表面过滤层的作用。此处，本发明的“微细纤维层”是指微细纤维21与网层12交织地形成为层状的层，不限于以同样的厚度形成为层状的层，只要从过滤面10a侧观察没有间隙地连续形成即可。

在本实施方式中，作为微细纤维21，优选使用选自由芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维。例如，在要求耐热性的情况下，优选使用由选自由芳族聚酰胺纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成的微细纤维21。另外，在要求耐酸性的情况下，优选使用由选自由纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成的微细纤维21。而且，在要求耐碱性的情况下，优选使用由选自由芳族聚酰胺、尼龙纤维、纤维素纤维、玻璃纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成的微细纤维21。尤其，除了上述特性以外，从处理容易度、不易带电、价格方面等考虑，优选使用由纤维素纤维形成的微细纤维21。

微细纤维21的平均纤维长度优选为0.01～5mm。对于这种纤维长度的微细纤维，制造容易且能够抑制成本。另外，通过将纤维长度设定为0.01mm以上，微细纤维容易在网层12上充分固定(交织)，通过将纤维长度设定为5mm以下，制造时的分散液中的分散性、微细纤维层20的均匀性变好。

另外，微细纤维21的平均纤维长度相对于平均纤维直径的比(平均纤维长度/平均纤维直径：长径比)优选为1000～10000。作为微细纤维21，尽管具有纳米级的平均直径(例如1nm～5000nm，更优选10nm～数百nm)，可是优选使用较长的纤维长度的微细纤维。通过使用这样的微细纤维21，将微细纤维21导入到网层12内部，并使微细纤维21交织而容易形成微细纤维层20，能够将压力损失和捕集效率控制在适当的条件。

为了使微细纤维层20获得提高捕集效率和降低压力损失难以兼顾的特性，优选将微细纤维21的单位面积重量(附着量)设定为0.1～10g/m²。

通过附着0.1g/m²以上的微细纤维21，由于为了起到表面过滤层的作用而能够形成充分量的微细纤维层20，因此能够提高灰尘的捕集效率，尤其提高5μm以下的灰尘的捕集效率。

另外，通过将微细纤维21的附着量设定为10g/m²以下，能够降低压力损失，另外，由于附着量不过多而具有适度的柔软性，因此容易掸落捕集的灰尘。

另外，从作为过滤器的性能指标而使用的品质因数Qf(quality factor)的值考虑，更优选为1～5g/m²的范围。

具有上述结构的集尘器用滤布1例如，可以通过从滤布基材10的单面侧利用喷雾、涂布、浸渍等使分散有微细纤维21的分散液渗透到网层12中来形成。以下示出了集尘器用滤布1的制造方法的一个优选例子。

首先，准备滤布基材10和在水中均匀分散有微细纤维21的分散液。微细纤维(尤其纤维素纤维)在水中的分散性高而能够形成稳定的分散液。为了利用分散液的喷雾来进行微细纤维层20的形成，优选将分散液的粘度调节至150～200mPa·s，更优选调节为100～150mPa·s。分散液的粘度调节例如可以通过添加阴离子型的聚丙烯酸共聚物等分散剂来进行。此处所述的粘度是指使用B型粘度计且使用No.4转子，以60rpm的转速在25℃时作为表观粘度而测定的值。

接着，将分散液喷雾于滤布基材10的过滤面10a侧。需要说明的是，过滤面10a是指通过集尘器用滤布1去除浮动颗粒时位于上游侧的面。此处，仅在喷雾分散液的情况下，所喷雾的分散液通过毛细管现象渗透到滤布基材10整体，因此难以进行厚度方向的浸渗控制。再次，在本实施方式中，为了仅在过滤面10a侧形成微细纤维层20，利用滤布基材10的饱和含水率进行控制。分散液的浸渗深度与滤布基材10的饱和含水率存在比例关系，通过喷雾相当于浸渗深度(厚度)的含水率的分散液来进行控制。例如，滤布基材10的饱和含水率(滤布基材10的最大含水量/滤布基材10的基重)为300％，为了使分散液浸渗到该滤布基材10的单面侧的网层12的厚度的约1/2从而形成微细纤维层20，则将含有含水率约75％的量的微细纤维的分散液喷雾即可。该控制方法也适用于通过涂布分散液等其他方法来制作集尘器用滤布1的情况。

接着，使分散液干燥，例如，在120℃下干燥1小时，从而将微细纤维21固定在网层12内部。

通过以上的工序，微细纤维21与网层12交织，由此在网层12内部形成层状的微细纤维层20，从而能够制作上述集尘器用滤布1。

此处，为了使微细纤维21牢固地固定在网层12中，还可以向分散液中相对于微细纤维21添加0.01重量份左右的聚乙烯醇、环氧树脂等有机粘结剂，或者氯氧化锆等锆化合物，硅酸盐等硅化合物，铝或钛的金属醇盐等无机粘结剂。

以下，对使用上述说明的集尘器用滤布1来去除浮动颗粒的方法进行说明。为了通过本实施方式的集尘器用滤布1来去除浮动颗粒，以使得过滤面10a为上游侧的方式将集尘器用滤布1安装在集尘器中。开动集尘器时，如图2所示，含有灰尘D的空气从过滤面10a侧通过集尘器用滤布1。

此时，如图3所示，微细纤维层20起着表面过滤层的作用，灰尘D被微细纤维层20捕集。在集尘器用滤布1中，由于微细纤维层20仅在过滤面10a侧较薄地形成，因此可以减小压力损失。另外，由于微细纤维层20的细孔径小，因此可以提高用现有的滤布难以在维持低压力损失的同时捕集的、5μm以下、尤其1～3μm左右的灰尘的捕集效率。即，能够一起改进灰尘的捕集效率提高和压力损失降低难以兼顾的特性。

集尘器用滤布1上捕集的灰尘D的量超过一定量时，如图4所示，从过滤面10a的相反侧进行脉冲喷吹或者空气逆洗，捕集的灰尘从集尘器用滤布1掸落，进行集尘器用滤布1的再生。此处，集尘器用滤布1由于在表面附近捕集灰尘并且具有适度的柔软性，因此可以有效地进行灰尘的掸落。另外，由于微细纤维层20在网层12内部交织形成，因此具有锚固效果，微细纤维层20所负载的应力也变小，因此对掸落灰尘时集尘器用滤布1挠曲导致的耐曲磨等的耐久性优异。

需要说明的是，如果是在能够维持对灰尘掸落时的耐曲磨等的耐久性的范围内，微细纤维层20可以从过滤面10a稍微伸出，但优选整体存在于网层12内部。

根据本实施方式的集尘器用滤布1，能够一起改进灰尘捕集效率提高和压力损失降低难以兼顾的特性。另外，集尘器用滤布1由于在表面附近捕集灰尘并且具有适度的柔软性，因此能够有效地进行灰尘的掸落。微细纤维层20由于在网层12的内部交织地形成，因此在灰尘掸落时对于由集尘器用滤布1挠曲导致的耐曲磨的耐久性优异。

需要说明的是，为了防爆、防火灾而可以对集尘器用滤布1赋予导电性。作为滤布基材10，例如可以使用对芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维等附加了不锈钢、铜、镍等金属纤维而具有导电性的物质。

另外，可以采用微细纤维层20具有导电性的构成。为了对微细纤维层20赋予导电性，可以使用形成有由于纳米颗粒而具有导电性的涂层的导电性纤维等具有导电性的微细纤维21。另外，作为具有导电性的微细纤维，可以使用碳纳米管、碳纳米纤维等以廉价的碳为主要成分的纤维。此处，在微细纤维层20具有导电性的范围内还可以与没有导电性的其他微细纤维混合。

另外，形成微细纤维层20时，还可以在微细纤维21中添加炭黑、碳纳米卷(nanocoil)等导电性材料，使之附着于微细纤维21，由此赋予导电性。

实施例

以下，对于本发明的集尘器用滤布的实施例进行说明。需要说明的是，本发明不限于这些实施例。

(集尘器用滤布的制作)

作为滤布基材，使用聚酯针刺无纺布(单位面积重量600g/m²)，用平均纤维直径100～500nm、长径比1000～10000的纤维素系微细纤维(DAICELFINECHEM LTD.：Celish KY 110N)形成微细纤维层，从而制作集尘器用滤布。

微细纤维层的形成通过将在水中分散有微细纤维的分散液喷雾于滤布基材的过滤面侧并使微细纤维交织来进行。在本实施例中，将分散液中的微细纤维的固体成分浓度设定为0.2重量％，利用分散液的喷雾来形成微细纤维层，由此添加0.02重量％作为分散剂的阴离子型聚丙烯酸共聚物。另外，添加0.01重量％的作为粘结剂的自交联型阴离子系丙烯酸乳液。

考虑到滤布基材的饱和含水率而调节分散液的喷雾量，喷涂之后，在120℃下干燥1小时，制作微细纤维的附着量0～10g/m²的集尘器用滤布。为了比较，准备基重560g/m²、厚度1.9mm的PTFE膜毡片。

[表1]

	基材	微细纤维附着量(g/m²)
			实施例1	聚酯无纺布	0.1
实施例2	聚酯无纺布	1
			实施例3	聚酯无纺布	5
实施例4	聚酯无纺布	10
			比较例1	聚酯无纺布	0
比较例2	PTFE膜毡片	0

(压力损失、捕集效率、品质因数Qf的测定方法)

在分散有试验灰尘的压缩空气流动的流路中，配置实施例1～4和比较例1、2的集尘器用滤布，设定流量使得过滤速度达到2.0m/分钟。作为试验颗粒，使用根据ISO/FDIS21220：2008(E)的KCL颗粒发生装置生成的KCL颗粒。压力损失由使流量变化时的集尘器用滤布的上游与下游的压差来求出。捕集效率是利用颗粒计数器测量集尘器用滤布的上游与下游的灰尘颗粒个数，根据下式来算出。

(数学式1)

(捕集效率)＝1-(下游的颗粒个数)/(上游的颗粒个数)

品质因数Qf[1/Pa]由下式算出。通过率越小且压力损失越小，品质因数Qf表现出越大的值，该值越大表示作为滤布的性能越高。

(数学式2)

Qf＝-1nP/ΔP

在此，

P[-]：通过率，(通过率)＝(下游的颗粒个数)/(上游的颗粒个数)

ΔP[Pa]：压力损失

将测定结果示于表2中。为了比较微小灰尘的捕集效率，用粒径范围1～2μm的值进行比较。

[表2]

从表2可知，微小灰尘的捕集效率随着基重的增加而增大。另外，压力损失是容许达到500Pa左右的值，通过将基重设定为0.1～10g/m²，可以制作兼顾微小灰尘的捕集效率的提高和低压力损失的集尘器用滤布。另外，从品质因数Qf的值可知，基重更优选是1～5g/m²的范围。

(实施例5)

为了赋予导电性，向分散液中添加0.04重量％的以导电性炭黑为基础的水系糊剂(LION CORPORATION：W-370C)，从而制作集尘器用滤布。使用绝缘电阻计对实施例5的集尘器用滤布的导电性进行检测，结果为20MΩ以下(外加电压500V)的值，能够确认有抗静电效果。

(实施例6)

制作仅在过滤面侧以8.0g/m²的附着量形成有微细纤维层的集尘器用滤布(实施例6)以及在过滤面侧和脉冲喷吹面侧的双面分别以4.0g/m²的附着量形成有微细纤维层的集尘器用滤布(比较例3)，比较品质因数Qf。该值在实施例6中为0.033，与此相对，在比较例3中显示了低至0.029的值，由此可以确认，仅在过滤面侧形成有微细纤维层具有优异的性能。

(实施例7)

纳米纤维据称通常平均纤维直径为100nm以下，长径比为100以上。作为长径比相当于100～1000的微细纤维纤维素，示出了作为起始原料使用平均粒径为45μm相当品(Nippon Paper Industries Co.,Ltd.，KC FLCOK·GK系列)的比较例4。添加0.02重量％的作为分散剂的阴离子系聚丙烯酸共聚物，进行湿式粉碎·分散处理，调制成固体成分浓度为0.2重量％的水溶液。此后，在与实施例相同的滤布基材上形成微细纤维层，从而形成集尘器用滤布。在基重：5g/m²的条件下，压力损失为140Pa，捕集效率为82％，品质因数Qf为0.012。结果，与微细纤维的基重相同的实施例3相比，Qf的值小，因此可以确认，与微细纤维的长径比相当于100～1000者相比，确认长径比1000以上者在性能方面优异。

附图标记说明

1 集尘器用滤布

10 滤布基材

10a 过滤面

11 基布

12 网层

20 微细纤维层

21 微细纤维

D 灰尘

Claims

1.一种集尘器用滤布，其特征在于，具备纤维质的滤布基材、和

在所述滤布基材的过滤面侧的内部或者从表面到内部附着的、由比滤布基材的纤维更微细的微细纤维形成的微细纤维层。

2.根据权利要求1所述的集尘器用滤布，其特征在于，所述微细纤维的平均纤维长度为0.01～5mm。

3.根据权利要求1或2所述的集尘器用滤布，其特征在于，所述微细纤维的平均纤维长度相对于平均纤维直径的比即长径比为1000～10000。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的集尘器用滤布，其特征在于，所述微细纤维由选自由芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的集尘器用滤布，其特征在于，所述微细纤维在所述滤布基材上的附着量为0.1～10g/m²。

6.根据权利要求1～5的任一项所述的集尘器用滤布，其特征在于，所述滤布基材是无纺布。

7.根据权利要求1～6的任一项所述的集尘器用滤布，其特征在于，所述滤布基材由选自由芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维组成的组中的至少一种纤维而形成。

8.根据权利要求1～7的任一项所述的集尘器用滤布，其特征在于，所述微细纤维层含有导电性材料。

9.根据权利要求8所述的集尘器用滤布，其特征在于，所述导电性材料是以碳为主要成分的材料。

10.根据权利要求1～9的任一项所述的集尘器用滤布，其特征在于，所述滤布基材具有导电性。