JPH041649B2

JPH041649B2 -

Info

Publication number: JPH041649B2
Application number: JP15161383A
Authority: JP
Inventors: Mitsunobu Ootani; Teruo Senda; Teisuke Kojima
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1983-08-22
Filing date: 1983-08-22
Publication date: 1992-01-13
Also published as: JPS6044014A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は固液分離用濾布に関し、さらに詳し
くは、固液を載せたエンドレス濾布を周回させな
がら脱水や濾過を行う場合に使用する濾布に関す
る。

従来、転写ドラムとプレスロールとからなる圧
搾部に固液を載せたエンドレス濾布を走行させ、
上記圧搾部で液成分を絞り取るとともに、濾布上
に残つた、いわゆる固形成分を転写ドラムに転写
し、スクレーパで掻き取つて回収するようにした
ベルトプレス型脱水機や、濾布上の固液を圧搾す
ることなく、重力を利用して液成分を濾過し、残
つた固形成分を水ノズルやスクレーパで回収する
濾過機などの、いわゆる固液分離装置が、いろい
ろな分野で使用されている。この発明の濾布が、
そのような固液分離装置において使用するもので
ある。

上述したような固液分離装置に使用する濾布と
しては、従来、織物基材の表面に太さ30〜
100μの太し短繊維を接着剤で植毛し、一方向に
傾斜した立毛を形成したものや、織物基材の表
面にその基材を起毛してなる太さ数十ミクロンの
太い立毛を形成するようなものが知られている。
これら従来の濾布は、織物基材によつて濾布とし
て必要な強度を得るとともに、表面の立毛によつ
て固形成分を阻止するものである。つまり、立毛
が濾層を形成しているわけである。しかしなが
ら、かかる従来の濾布はいずれも固液分離性能が
低く、また転写性に劣るという欠点がある。

すなわち、上記従来濾布は、接着剤による植
毛によつて立毛を形成しており、基材の目が接着
剤によつて埋まらないようにするためには立毛密
度をそう高くとれないこと、および立毛の太さが
30〜100μと大変太いので、立毛間に形成される
すき間、つまり目がかなり大きく、微細な固形成
分が簡単にそのすき間を通り抜けてしまう。その
ため、この従来濾布を使用する場合には、凝集
剤の使用による固形成分の粗大化が不可欠とな
り、ランニングコストが大変高くなるばかりか、
凝集剤の種類によつてはその毒性も問題になる。
また凝集剤の使用は固形成分の量を増大させるこ
とにもなる。

また、上記従来濾布は、立毛が太さ30〜
100μと大変太いので、剛直で、基材表面に横た
わりにくい。そのため、立毛間に形成されるすき
間が大変深く、そのすき間に固形成分がはいり込
むとなかなか抜け出さず、濾布が目詰りしてしま
う。この傾向は、立毛が剛直で固形成分に突き刺
さりやすいこともあつて大変顕著である。さら
に、立毛間のすき間が深いことから表面の凹凸が
大きく、濾布上の固形成分の厚みが不均一となつ
て圧搾部での加圧が一様に行われない。

上述したような理由から、従来濾布は固液分
離性能が大変低い。固液分離性能が低いと、液成
分中に固形成分が大量に含まれることになるばか
りか、回収した固形成分中の水分量が多くなつて
焼却などの後処理に多大のエネルギを要すること
になる。

また、従来濾布は、上述したように、立毛間
にはいり込んだ固形成分がなかなか抜け出さな
い。そのため、転写ドラムから濾布が離れる際に
立毛によつて固形成分が濾布側に引き戻されるよ
うになり、転写性が低い。

一方、上記従来濾布は、従来濾布ほどでは
ないが、やはり立毛間のすき間がかなり大きく、
また深い。そのため、この従来濾布もまた、同
様に固液分離性能が低く、転写性もよくない。

一方、この発明の発明者らは、先に、特願昭57
−93591号および特願昭57−226384号出願におい
て、新しいタイプの濾布を提案した。これらの濾
布は、基材表面の濾層を、太さ0.1〜10μという、
極細繊維の立毛で形成している。

上記濾布は、太さ0.1〜10μの極細繊維の立毛で
濾層を形成しているので、立毛間に形成されるす
き間が大変小さく、微細な固形成分でも阻止する
ことができる。また、極細繊維の立毛は大変しな
やかで横たわりやすいので、立毛間のすき間が浅
く、そのすき間に固形成分が変形しながらはいり
込んで抜け出しにくくなるといつたことがなく、
目詰りを起こしにくい。これらの理由で、上記濾
布は固液分離性能が大変高い。

また、立毛間のすき間が小さくてそのすき間に
固形成分がはいりにくいこと、および立毛がしな
やかで固形成分への食い込みが防止されることか
ら、転写性も高い。

このように、上記両出願で提案した濾布は、上
述した従来濾布、の欠点を有しない優れたも
のであるが、立毛がまありにも細く、かつしなや
かであるために、立毛同士が絡み合いやすいとい
う傾向がある。立毛同士が絡み合うと、その部分
に固形成分が取り込まれ、処理量や固液分離性能
が低下してくる。

この発明は、かかる問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、処理量や固液分離
性能などの諸特性が高く、しかもそれらの特性の
低下が極めて少ない固液分離用濾布を提供するに
ある。

上記目的を達成するために、この発明において
は、織物または編物からなる基材の表面に、その
基材を起毛してなる太さ0.1〜10μの極細繊維の立
毛が横たわつて濾層を形成しており、かつその濾
層表面の密着性指数が0.3〜4.5であることを特徴
とする固液分離用濾布が提供される。

この発明の濾布の一実施態様を説明するに、第
１図において、濾布１は、点線部分で縫合され、
エンドレスに加工されている。濾布１の両側端部
には、濾布１を展張し、かつ蛇行しないように走
行させるための孔付ベルト２，３が縫合されてい
る。上記ベルト２，３は、濾布１にしわを発生さ
せないように展張するために、若干の伸縮性をも
つているのが好ましい。そのため、ベルト２，３
は、合成繊維の織物を芯材とし、その芯材とゴム
との複合体からなるものであるのが好ましい。

上記濾布は、合成繊維の織物や編物からなる基
材の表面に、それら基材を直接起毛してなる太さ
0.1〜10μ、好ましくは0.3〜7μ、さらに好ましく
は0.3〜5μの極細繊維の立毛を、ほぼ一方向に揃
えて横たえ、その立毛によつて濾層を形成してな
るものである。

上記織物は、太さ0.1〜10μの極細繊維の双糸ま
たは三子の紡績糸やマルチフイラメント糸からな
る単糸数200〜50000本の緯糸を、経糸に対して、
好ましくは３〜８本浮かせた、好ましくは朱子織
物からなつている。そして、緯糸を20〜100本／
cmの密度で、かつ濾布の幅方向に配置し、経糸は
長手方向に配置して、主として上記緯糸を経糸方
向に起毛している。また、経糸は、太さ10〜30μ
の繊維を10〜150本束ねたものを、緯糸の密度の
0.7〜３倍の密度で配置している。浮き組織を採
つているのは、そうすると緯糸と経糸との交錯数
が減り、織物の凹凸が少なくなつて表面凹凸の少
ない濾布が得られるからである。また、主として
緯糸を起毛しているのは、経糸には大きな展張力
が加わるので、これを起毛すると濾布の強度が低
くなるからである。上記において、緯糸および経
糸に４〜15回／cm程度の撚を有するものを使用す
ると、織密度が高くても基材の流路を確保するこ
とができ、また緯糸にあつては立毛の保持性が向
上して抜けにくくなるので好ましい。

編物基材としては、リブ編、両面編などに代表
される丸編や、ハーフ編、クインズコード編など
に代表される経編などを用いることができる。な
かでも、立毛を比較的形成しやすいという理由
で、ハーフ編の、それもトリコツト生地であるの
が好ましい。

織物や編物を構成している合成繊維は、主とし
て耐久性の面から、ポリアミド繊維、ポリエステ
ル繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリフルオ
ロエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアク
リルニトリル繊維などであるのが好ましい。固液
の種類によつては、これらの繊維に親水加工や疎
水加工を施したものを使用すると好ましい。

立毛の太さは、上述したように0.1〜10μである
必要がある。すなわち、0.1μよりも細いと、立毛
の密度を高くすることは可能であつても強度が低
くてすぐ切れてしまい、実用に耐える濾布が得ら
れない。また、濾層の流路抵抗が著しく増大し、
能率が大きく低下するばかりか固液分離性能も低
下する。一方、10μを越えるような太いものは、
剛直になつて立毛が立つてくるので層状の濾層を
形成することができなくなり、また立毛間のすき
間が大きくなつて微細な固形成分が通り抜けてし
まい、やはり固液分離性能が大きく低下する。ま
た。表面の凹凸も大きくなり、その深みにはまり
込んだ固形成分が、剛直な立毛が突き刺さること
とあいまつて抜けだしにくくなり、目詰りを起こ
したり、転写性が大きく低下する。

第２図は、後述するベルトプレス型脱水機を使
用し、固液として、粒径が１〜数十ミクロンの、
通称アオコと呼ばれるミクロキステイスを１リツ
トル当り100mg程度含む池の水を使用して、立毛
の太さｄ（μ）と固形成分の阻止率Ｋ（％）との関
係を調べたものである。阻止率Ｋは、固液中に含
まれる固形成分の重量に対する回収固形成分の重
量の百分率として表わし、いずれの固形成分につ
いても水分を加熱蒸発させた後に重量を測定す
る。この第２図から、立毛の太さが10μを越える
と阻止率が大幅に低下し、アオコのような微細な
固形成分に対してもはや濾布として機能しなくな
ることがわかる。好ましい立毛の太さの上限は
7μ、さらに好ましくは5μである。一方、立毛の
太さが0.1μ未満では、理論的には阻止率が高くな
ると考えられるが、あまりに細すぎて濾層の傷み
がひどくなり、耐久性がなくなるばかりか、濾層
の流路抵抗が極端に増大し、第３図に立毛の太さ
ｄ（μ）と固形成分濃度Ｃ（wt％）との関係で示
すように、固液分離性能が大きく低下する。な
お、この実験において使用した濾布の密着性指数
は約0.6である。

太さ0.1〜10μの極細繊維の立毛を形成すること
のもうひとつの利点は、繊維のしなやかさは太さ
の４乗に反比例するから、立毛が大変しなやかに
なり、転写ドラムへの転写時に立毛が順次スムー
ズに引き起こされて固形成分から離れ、固形成分
を濾布側に引き戻す力が弱くなつて転写性が向上
することである。

上記立毛は、極端に短いと基材表面の被覆を十
分に行うことができなくなるので、基材の緯糸を
２〜６本橋渡しできる程度の長さであるのが好ま
しい。立毛長さを上記のようにすると、基材長１
mm当りの立毛数が100〜40000本であるような、極
めて好ましい濾層を形成することができる。

立毛を形成する方法としては、針布、サンドペ
ーパ、サンドクロス、サンドネツト、砥石、スチ
ールブラシ、研磨ブラシ、サンドロール、ガーネ
ツト、サンドホーニングなどがある。なかでも、
針布によるのが最も好ましい。

さて、この発明においては、立毛によつて形成
される濾層表面の密着性指数が0.3〜4.5であるこ
とが必要である。好ましい密着性指数は、0.4〜
4.2である。ここにおいて、密着性指数とは、次
のようにして測定したものである。

測定すべき濾布の長手方向、つまり基材が織
物である場合にはその経糸方向、編物である場
合にはそのウエール方向を長手方向とする長さ
15cm、幅6.4cmの裁断片を１枚作る。各裁断片
の端には、濾布として走行させる場合に、その
先頭になる端にマークを付けておく。

次に、濾層の汚れや歪を取り除くため、上記
裁断片を濾層を上にして50メツシユの金網の上
に置き、室温のメタノール中に沈める。24時間
経過後、濾布を金網ごと引き上げ、風乾した
後、温度25±２℃、相対湿度65±５％の雰囲気
中に24時間放置して吸湿を一定にする。

次に、上記裁断片を濾層を上にしてガラス板
上に置き、適当なブラシ、たとえば日本シール
株式会社製“エチケツトブラシ”（太さ約40μ、
長さ約１mmのナイロン製ブリツスルを使用し、
そのブリツスルを約500本束ねたものを１cm²当
り約25本植毛したもの）を用い、マーク端から
他端に向かつて、好ましくは50±10ｇ／cm²の力
で５〜10回摺擦し、立毛の方向をよく揃える。

次に、長さ65cm、幅30cmのガラス板と、面積
が40cm²で、かつ剛性の大きい正方形の平板を用
意する。

そして、上記ガラス板を水平に置き、その表
面をアセトンで洗浄して風乾した後、で用意
した裁断片を、濾層を下、つまりガラス板側に
して、かつその長手方向がガラス板の長手方向
になるように、しかもマーク端がガラス板の中
央部になるように置く。このとき、裁断片の他
端約４cmがガラス板からはみだす。ガラス板上
の裁断片の上には、上記平板を、その一辺が上
記マーク端から２cmのところになるように、か
つマーク端と平行に置く。さらに、上記平板の
上に、その平板と合わせた重量が125ｇになる
ように重りを置く。

次に、有効挾み幅6.3cmのクリツプで、裁断
片の他端から３cmのところを、その他端と平行
に平板ごとに挾む。

次に、紐でクリツプの中央部とばね秤を連結
し、ばね秤を２cm／秒の速度で引つ張り、裁断
片が動き始めたときの荷重をばね秤で読み取
る。この荷重をＡとする。

次に、裁断片の長手方向を逆にして上記〜
の操作を行う。このときの荷重をＢとする。

上記荷重Ａ、Ｂから、Ｍ＝（Ａ＋Ｂ）／（２
×125）なる計算を行う。この計算結果がこの
発明にいう密着性指数Ｍである。

上述した定義から明らかなように、密着性指数
は、ガラス板面と濾層表面との密着の程度を表わ
すもので、数値が大きいほど両者は密着しやす
く、立毛同士が絡み合いにくい。そして、0.3〜
4.5という密着性指数は、基材の組織の種類や密
度、立毛の材質や長さなどを適宜選定することに
よつて得ることができる。

第４図は、やはりベルトプレス型脱水機を使用
し、後述する実施例で使用するのと同一の固液、
つまり平均粒径が約15μで、かつ１〜30μの粒度
分布をもつ粘土を、その粘土の濃度が約1000mg／
リツトルになるように水道水と混ぜたものについ
て調べた、密着性指数Ｍと阻止率Ｋ（％）との関
係を示すグラフである。このグラフにおいて、実
線は使用開始直後の、点線は500時間使用後にお
ける関係を示している。この第４図から、密着性
指数が0.3以上であれば良好な阻止率が得られ、
しかもそれが500時間使用後においても全く低下
しないことがわかる。すなわち、阻止率に関して
は、密着性指数が0.3以上であればよい。しかし
ながら、次に述べる処理量との関係から、この発
明においては、密着性指数の上限を4.5としてい
る。

第５図は、同一の固液について同様に試験した
密着性指数Ｍと処理量Ｖ（リツトル／分）との関
係を示すものであるが、処理量Ｖは、密着性指数
が0.3〜4.5の範囲で高く、かつ500時間使用後に
おける低下も全くない。

なお、上記第４図および第５図に示した実験で
使用した濾布の立毛の太さは、約1μである。

上述したような濾布は、目付が100〜400ｇ／m²
であるのが好ましい。すなわち、目付が100ｇ／
m²未満であると、走行時の張力により濾布が伸び
やすくなり、走行安定性が低くなる。また、目付
が400ｇ／m²を越えるような濾布は、洗浄時の水
圧を高くする必要がでてくるので経済的でない。

また、この発明の濾布は、濾布の表面に、温度
20±２℃、相対湿度65±５％という条件下で240
ｇ／cm²の荷重をかけたときの空隙率が0.5〜0.75
であるのが好ましい。すなわち、空隙率0.5未満
では、流路抵抗が大きくなつて処理量が少なくな
るので実用的でない。また、0.75を越えると、濾
布が液成分を多く含みやすくなり、固液分離に要
する時間が長くかかるようになつて長い濾布を使
用する必要がでてくるので好ましくない。

この発明の濾布をベルトプレス型脱水機に使用
する場合、第６図に示すように、矢印方向に一定
速度で回転する転写ドラム４と、プレスロール５
とからなる圧搾部に固液６を載せたエンドレス濾
布１を走行させ、上記圧搾部で固液６中の液成分
を絞り取るとともに、濾布１上に残つた固形成分
を転写ドラム４に転写し、スクレーパ７で掻き取
つて回収する。この場合、濾布１は、立毛を有す
る面、すなわち表面が転写ドラムの表面と対向す
るように、かつ立毛の傾斜の方向が濾布１の走行
方向に対して逆方向を向くように装着する。な
お、第６図において、符号８は転写後の濾布をそ
の表裏面から洗浄するための水スプレーノズルで
あり、９は液成分の減圧吸引槽である。

濾過機は、上記のような転写ドラムは有してお
らず、濾布上に残つた固形成分は、スクレーパや
水スプレーノズルで回収される。

この発明の濾布は、いろいろな方法によつて製
造することができる。次にその好ましい一例を示
す。

すなわち、緯糸として、高分子物質、好ましく
はポリエステルで島成分を、また高分子物質、好
ましくはポリスチレンで海成分を構成してなり、
かつ島成分を35〜75％含有する。いわゆる多芯複
合繊維や、極細繊維を発生する繊維を80％以上含
む混合紡糸繊維の双糸または三子の紡績糸やマル
チフイラメント糸を用い、経糸として仮撚加工糸
や複合潜在捲縮糸を用い、それら緯糸および経糸
を所望の密度で、かつ所望の浮き組織を有するよ
うに朱子織する。

次に、緯糸の海成分を適当な溶媒、たとえばト
リクロルエチレンで除去し、乾燥した後、その緯
糸を経糸方向に起毛してその方向に横たわつた立
毛を形成し、濾層を構成する。

他の方法としては、異なる高分子物質を貼り合
せ紡糸して得た複合繊維で織物や編物を作り、上
記貼り合せを剥離し、かつ起毛して一方向に横た
わつた立毛を形成する。貼り合わせる高分子物質
としては、ポリアミドと、ポリエステル共重合体
であるのが好ましい。剥離方法としては、熱水中
で激しく揉み、その後風乾するのが好ましい。

この発明の濾布は、極めて微細な固形成分を、
しかも安定して分離することができることから、
いろいろな用途に使用することができる。たとえ
ば、いわゆる懸濁系の汚泥や、生物膜処理装置か
ら排出される、いわゆる固着系の汚泥など、廃水
処理によつて生ずる汚泥、スカム、フロツク、洗
浄水、濃縮スラツジなどの濃縮、脱水を行う場合
に使用することができる。具体的には、たとえば
上下水処理によつて生ずる汚泥、浄化槽から発生
する余剰汚泥、し尿処理から発生する汚泥、加圧
浮上操作から生ずるスカム、産業廃水の処理によ
つて生ずる凝集フロツクやその凝集沈澱フロツ
ク、砂濾過装置などの各種濾過装置の逆洗水、ス
クリーン装置などで濃縮したスラツジなどであ
る。また、たとえば紙パルプ製造業、食品製造
業、酒造業、味贈などの醸造業など、各種製造業
において固形成分を回収する場合に使用すること
ができる。さらに、池や川の水を浄化するような
場合にも使用することができる。

以上説明したように、この発明の濾布は、濾層
表面の密着性指数が0.3〜4.5であるからして、使
用中に立毛が絡み合い、その部分に固定成分が取
り込まれることにより処理量や固液分離性能の低
下を防止することができる。。

また、この発明の濾布は、太さ0.1〜10μの極細
繊維で濾層を形成しているからして、立毛間に形
成されすき間が極めて小さく、微細な固形成分を
も阻止することができる。そのため、凝集剤の添
加をあえて必要としない。かつ、立毛がしなやか
で基材表面に横たわりやすいので、すき間が浅
く、そのすき間に固形成分が変形しながらはいり
込んで抜け出しにくくなるといつたことが防止さ
れ、目詰りの心配はほとんどない。立毛がしなや
かで横たわりやすいということは、それによつて
形成される濾層が嵩高にならず、立毛の充填率が
高くなるということでもあるので、減圧吸引を行
う場合の気密保持性も高い。これらのことから、
この発明の濾布は固液分離性能が大変高い。

さらに、この発明の濾布は、上述したように立
毛間のすき間が大変小さく、そのすき間に固形成
分がはいりにくいこと、および立毛がしなやかで
固形成分への食い込みが防止されることから、転
写ドラムへの固形成分の転写性が高い。

実施例ポリエステルを島成分とし、ポリスチレンを海
成分とする72芯の多芯型複合繊維（太さ20μ）を
紡績してなる20／2Sの紡績糸を緯糸とし、太さ
20μのポリエステル繊維を48本束ねたものを経糸
として、緯糸が30本／cm、経糸が40本／cmである
５枚朱子織物を得た。

次に、トリクロルエチレンを溶媒として上記緯
糸の海成分を取り除き、緯糸が太さ約1.5μの極細
繊維の約8000本の束からなる織物を得た。

次に、上記織物を起毛機にかけ、経糸方向に正
逆交互に15回の起毛操作を行い、さらに最後に正
方向に10回起毛操作を行つて主として緯糸を起毛
して、立毛数が約4000本／mmで、かつ密着性指数
が約1.7であるこの発明の濾布を得た。

次に、上記濾布を、その経糸方向を長手方向と
して幅30cm、長さ2.5ｍに裁断し、裁断端を縫合
して第１図に示すようなエンドレス濾布を得た。

次に、上記エンドレス濾布を第６図に示すベル
トプレス型脱水機にかけ、濾布の走行速度を４
ｍ／分、減圧吸引槽の減圧度を約900mm水柱、転
写ドラムへの押付力を約60Kgとして脱水試験をし
た。固液としては、水道水と平均粒径が約15μの
粘土とを粘土の濃度が約1000mg／リツトルになる
ように調整して使用し、これを凝集剤を添加しな
いで約10リツトル／分で供給した。コールタカウ
ンタで測定した上記固液中における粘土の粒度分
布は、約１〜30μで、かなり広い範囲に分布して
いた。

試験の結果、スクレーパで掻き取つて回収した
成分は約54％が固形分であつた。また、転写ドラ
ムへの転写率は約83％であり、極めて高かつた。
さらに、コールターカウンタで測定した固形成分
中の粘土の粒度分布は約１〜7μであり、それを
越えるものはほとんど除去されていた。また、約
300時間運転後においても上記性能はほとんど変
わらず、濾布の異状も認められなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の濾布の一実施態様を示す
概略斜視図、第２図は、立毛の太さｄ（μ）と固
形成分の阻止率Ｋ（％）との関係を示すグラフ、
第３図は、立毛の太さｄ（μ）と固形成分濃度Ｃ
（wt％）との関係を示すグラフ、第４図は、濾層
表面の密着性指数Ｍと固形成分の阻止率Ｋ（％）
との関係を示すグラフ、第５図は、濾層表面の密
着性指数Ｍと処理量Ｖ（リツトル／分）との関係
を示すグラフ、第６図は、上記第１図に示した濾
布を使用してベルトプレス型脱水機を運転してい
る状態を示す概略正面図である。１：濾布、２，３：孔付ベルト、４：転写ドラ
ム、５：プレスロール、６：固液、７：スクレー
パ、８：水スプレーノズル、９：減圧吸引槽。

Claims

【特許請求の範囲】

１織物または編物からなる基材の表面に、その
基材を起毛してなる太さ0.1〜10μの極細繊維の立
毛が横たわつて濾層を形成しており、かつその濾
層表面の密着性指数が0.3〜4.5であることを特徴
とする固液分離用濾布。