JPH0445811A - 糸巻きカートリッジフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、繊維を構成成分に用いた糸巻きカートリッジ
タイプのフィルターに関する。

［従来の技術］ 繊維を構成成分に用いたカートリッジタイプのフィルタ
ーは、主に液体の濾過に有用なものである。特に製薬工
業、電子工業等で使用される精製水の濾過あるいは食品
工業におけるアルコール飲料の製造工程における濾過、
さらには自動車工業における塗装剤の濾過等様々な分野
で使用されている。

従来このようなタイプのカートリッジフィルターとして
は、実開昭６１−１２１９．２２号公報記載の多孔性芯
筒に通常の紡績糸、紡毛糸またはジノ糸を巻きつけたも
の、または特公平１−５３５６５号公報記載の不織布を
巻きつけたものがある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、多孔性芯筒に通常の紡績糸や紡毛糸を巻
きつけたものは、製造コストが低廉であるが、一方では
濾過液が主として糸格子間の比較的大きな空隙路を通る
ため、高精度な濾過用としては不向きであるという課題
がある。そのうえ初期濾過効率も良好でないという課題
がある。

また、不織布を広い幅のままのり巻状態に巻いたものは
、フィルターの最外層が平面的であるため、濾過精度は
巻き密度を上げることによっである程度向上させること
ができるものの、濾過ライフが短いという課題がある。

また−船釣に濾過精度と濾過ライフは相反する性質を有
し、一方を向上させると他方が低下することが避けられ
ないという課題もあった。

本発明は、前記従来例の課題を解決するため、濾過ライ
フをさほど低下させずに、濾過精度を向上させることが
できる糸巻きカートリッジフィルターを提供することを
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明の糸巻きカートリッジ
フィルターは、多孔性芯筒上に濾過層が形成されてなる
カートリッジフィルターであって、前記濾過層は構成繊
維の１０重量％以上が０．５デニール以下に分割されて
いる複合繊維からなるスリット不織布で形成され、前記
スリット不織布は０．５〜４．０Ｔ／インチの撚がかけ
られているとともに、前記濾過層の見掛けの繊維密度が
０゜１８〜０．３０であることを特徴とする。

前記本発明の構成においては、スリット不織布の糸幅を
３〜３０ｍｍとすることが好ましい。

また、前記本発明の構成においては、スリット不織布の
巻き付け長さを、１サイクル当たり５〜２０ｃｍの範囲
とすることが好ましい。

以下本発明の構成について詳細に説明する。

本発明において、構成繊維の１０重量％以上が０、　５
デニール以下に分割されている複合繊維を用いる理由は
、粒子直径がミクロン（μｍ）オーダーの微細な異物を
精度良く濾過するためである。

次に、不織布からなるスリット不織布であって、０．５
〜４．ＯＴ／インチの撚をかける理由は、濾過層の密度
を適切に保つと同時に表面積を太き（し、濾過ライフを
比較的長く保つためである。

次に、多孔性芯筒上に前記スリット不織布を巻きつけて
濾過層を形成するのは、カートリッジタイプにするため
である。

次に、濾過層の繊維密度を０．１８〜０．３０（ｇ／ｃ
ｍ３）の範囲にするのは、濾過精度と濾過ライフを同時
に満足させるためである。すなわち、密度が０．１８未
満では濾過精度が低下し、また０、３０を越えると濾過
ライフが低下する傾向となる。

不織布を構成する繊維に用いられる熱可塑性重合体とし
ては、濾過に要求される特性すなわち一般に、耐熱、耐
薬品性に優れていることが要求され、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテン−１、エ
チレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、ポリエチレンテレフタレートやポリブチ
レンテレフタレートなどで代表されるポリエステル、ナ
イロン−６やナイロン−６，６で代表されるポリアミド
、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の例を載げる
ことかできるが、これらの重合体は、濾過される対象物
や濾過の目的あるいはフィルターの用途になどに応じて
適宜選択すればよく必ずしも上述した重合体のみに限定
されるものではない。

このうち特に非吸水性、価格などの点からポリエチレン
、ポリプロピレンが好ましく用いられる。

また、本発明においては前記構成成分として、複合繊維
を用いる。複合繊維としてはたとえば前記の各種の２成
分系以上の複合繊維を用いることができる。これらの複
合繊維は、たとえば溶融防止時に２成分以上のポリマー
を同一の口金内で複合（コンジュゲート）することによ
り得ることができる。

その少数の代表的２成分系の複合繊維断面の一例を第４
図〜第５図に示す。これらの複合繊維の使用に当っては
、すでに公知の各種手法に従って用いればよく、例えば
分割型の複合繊維の場合には、高圧水などの物理的応力
により複合している各成分の境界面から剥離させてより
細い繊維にさせることができる。すなわち、分割型複合
繊維は細デニールの繊維が容易に得られる。かかる極細
化処理は通常不織布製造と同時かあるいは不織布にした
後に行なわれることが一般的であるが必ずしもこの順序
に限定されるものではない。

複合繊維のうち特に好ましいのは第４図の如き分割型の
複合繊維であり、各成分の境界面から物理的応力により
分割分繊するタイプが好ましく使用される。かかるタイ
プの複合繊維を用いる場合には複合繊維を構成する各成
分は例えば前述した重合体のうち分割処理の時に分割し
うるような組合せであれば特に限定されるものではない
。また第４図〜第５図においては８分割型の複合繊維を
示したが、分割数は任意の数とすることができる。

また、１成分として不織布の骨格を構成する繊維となる
ポリプロピレン、エチレンビニルアルコール共重合体、
ポリ４−メチルペンテン−１等耐熱、耐薬品性にすぐれ
た成分を用い、第２成分としてポリエチレンなどの熱融
着性成分とする組合せにしてもよい。

また、不織布を構成する繊維としてバインダー成分の繊
維（熱融着繊維成分）を混綿して使用することは好まし
い方法である。スリット不織布の強度を向上し、巻き上
げ工程の効率化が期待できるほか、脱落繊維も減少する
からである。バインダー繊維としては、低融点のポリエ
チレン、エチレン酢酸ビニル共重合体が好ましく用いら
れる。

また好ましい混合量は、５〜３０重量％、とくには１０
〜２０重量％である。製造方法としては、不織布形成前
に均一にバインダー繊維を混綿し、不織布形成後熱処理
する事により部分的な熱融着不織布を作ることができる
。

繊維の繊度については、フィルターの用途、濾過対象物
、どの程度のものをどの位濾過する必要があるかなどの
目的などに応じて好適なものを選定して用いればよく、
特に限定するものではないが、通常、１〜３０デニール
、好ましくは３〜１０デニールのものが用いられる。そ
して、分割型の複合繊維その他の複合繊維を用いた場合
の各成分に分割された場合の繊度は、０．５デーニル以
下、好ましくは０．０５〜０．５デニール、とくに０．
１〜０．３デニールである。このように、複合繊維を用
いて通常の単繊維よりより細いいわゆる極細繊維にして
用いた場合には、より精密な濾過を必要とするフィルタ
ーとして好適に使用される。

不織布の原料となる繊維の製造法は特に限定されず公知
技術である溶融押出紡糸、延伸を行ない、所望の長さに
カットしステーブルファイバーとする代表的な手法が採
用できる。

上記繊維を用いて不織布を製造する方法としては、繊維
をカード機にかけてカードウェブとし、熱風加工機で加
熱処理したり、熱ロール機でシート状にしたりウォータ
ーニードル、ニードルパンチングマシン等で交絡させて
シート状の不織布にするなどの方法を採用できる。この
うち特にウォーターニードル法で製造された不織布が複
合繊維の分割が効果的に行われるので好ましい。

前記本発明においては、スリット不織布の糸幅を３〜３
０ｍ、ｍとすることが好ましく、さらには５〜２０ｍｍ
である。３ｍｍ未満では巻き付け工程で切れやすく、３
０ｍｍを越えると重なり合う不織布間の間隙が大きくな
って濾過精度が低下する傾向になる。スリット不織布は
、広幅の不織布を所定の幅に長さ方向にカットすること
により得ることができる。

次に前記したスリット不織布に、通常の撚糸機を用いて
撚をかける。

次に前記撚をかけたスリット不織布を多孔性芯部に巻き
付ける。多孔性芯部に巻き付ける際は、スリット糸条の
巻き付け長さを、１サイクル当たり５〜２０ｃｍの範囲
とすることが好ましい。１サイクル（１周）５ｃｍ未満
では巻き付き密度が高すぎて濾過ライフを上げることが
困難となり、２０ｃｍを越えると濾過精度が低下する傾
向となる。

本発明のカートリッジフィルターを製造するに際しては
、芯筒上に巻きつける前の不織布からなるスリット糸と
しては、目付２０〜１５０　ｇ／ｒｄのものを用いるこ
とが好ましく、特に好ましくは４０〜１００　ｇ／−で
ある。目イ寸が２０　ｇ／ｒ］（より小さくなると不織
布のムラができやすく、目付が１５０　ｇ／ｍより大き
くなると厚くなり過ぎて密に巻きにくくなる。

ここで得た不織布からなるスリット糸は、ワインダーに
よって多孔性芯筒上へ巻きつけることにより、本発明の
目的とする不織布スリット糸巻きカートリッジフィルタ
ーを得ることができる。かかる不織布からなるスリッタ
ー系の多孔性芯筒状への巻き方は当然多孔性芯筒の表面
が完全にカバーされるような巻きつけ方であれば特に限
定されない。たとえば綾状に巻きつけるのが好ましい。

かかる巻回によって空隙路が調整されるが、上記した巻
回方式やワインド数により、適宜の空隙路に調整して用
いればよい。

次に、多孔性芯筒はポリプロピレン製などのプラスチッ
ク、金属、セラミックスなど任意のものを使用できるが
、コストの点からポリプロピレン製などのプラスチック
製成形品が好ましい。大きさや形状は濾過装置のサイズ
や形式に合わせて作ることができる。孔の大きさは一例
として３〜５ｍｍ角度の矩形とすることができる。

前記多孔性芯筒の一表面に巻く不織布層の厚さは一例と
して１５〜５０ｍｍ程度が好ましい。

なお本発明においては、構成繊維の１０重量％以上が０
．５デニール以下に分割されている複合繊維からなるス
リット不織布に撚をかけたものを、多孔性芯筒上に巻き
つけて濾過層を形成しているものであるが、その他の成
分を付加することはもちろん差し支えない。

［作用］ 前記した本発明の糸巻きカートリッジフィルターの構成
によれば、濾過層は構成繊維の１０重量％以上が０．５
デニール以下に分割されている複合繊維からなるスリッ
ト不織布で形成され、前記スリット不織布は０．５〜４
．ＯＴ／インチの撚がかけられているとともに、前記濾
過層の見掛けの繊維密度を０．１８〜０．３０としたの
で、内部空隙がバランスよく配置された構造のものとな
る。その結果、微細で多数の均一な空隙路の為、液体中
の粒子径の細かな粒子を精度良く捕捉でき、濾過ライフ
をさほど低下させずに、濾過精度を向上させることがで
きる。

また、スリット不織布の糸幅を３〜３０ｍｍとしたとい
う本発明の前記好ましい構成によれば、巻き付け密度を
最適なものとすることができる。

また、スリット不織布の巻き付け長さが、１サイクル当
たり５〜２０ｃｍの範囲であるという本発明の前記好ま
しい構成によれば、前記同様巻き付け密度を最適なもの
とすることができる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づき説明を行う。

第１図〜第３図は本発明の一実施例の糸巻きカートリッ
ジフィルターを示すものである。すなわち第１図は本発
明の一実施例のカートリッジフィルターの外観斜視図、
第２図は第１図のＡの部分の拡大図、第３図は第１図の
部分切り欠き図である。

第１図〜第３図において、１はカートリッジフィルター
、２は不織布スリット糸層（濾過層）、３はスリット糸
、４は多孔性芯筒である。スリット糸３は多孔性芯筒４
の上を綾状に巻かれているので、第２図に示すように表
面から見た場合、スリット糸３が立体的に配列して凸凹
が形成される。

次に第４図〜第５図は本発明の一実施例で用いる分割型
の複合繊維の断面模式図である。すなわち複合繊維５は
少なくとも２成分の繊維成分６゜７から構成され、物理
的または化学的手段により分割されるものである。なお
繊維成分６，７は同一ポリマーとしても良く、この場合
には各分割成分間に別のポリマーを介在させて分割し易
くすることもできる。

以上のように構成された糸巻きカートリッジフィルター
について、以下その作用、及び製造方法などを実験例に
より説明する。

実施例１ 第４図に示した繊維断面（ただし１６分割）を有し、図
中６の成分としてポリプロピレン、図中７の成分として
ポリ４−メチルペンテン−１を配した分割型複合繊維を
溶融紡糸し、延伸し、切断することにより得た。得られ
た複合繊維は、繊維太さ３デニール、平均繊維長４５ｍ
ｍであった。

この複合ステープル繊維を１００重量％用いて、カード
機に通して開繊し、カードウェブとし、ウォーターニー
ドル（水圧４５ｋｇ／ｃゴ、速度１２ｍ／ｍｍ）で処理
し、目付５８　、　７１＜ｇ／ｃｎｆのシート状不織布
と（−だ。このとき、分割された０７１８デニールの繊
維の割合は６５重量％であった。

この不織布をスリッターを用いて長平方向に１−０ｍｍ
巾でスリットし、スリット糸を得た。このスリッＩ・糸
を加熱機により２Ｔ／インチの撚をかけ、紐状のスリッ
ト撚糸条３を得た。ここでＴはインチ当たりの撚の回数
を示す。

このスリット撚糸条３をワインダーによってポリプロピ
レン製多孔性芯筒４上に巻き付けて（１サイクル当たり
１０ｃｍ、すなわち多孔性芯筒４の一端から他の端まで
のワインド数で示すと２゜５回）内径３０ｍｍ、外径６
０ｍ、ｍ、、、長さ２５０ｍｍ、濾過層の密度０．２３
５ｇ／ｃｍ３のカートリッジフィルター１を得た。

得られたカートリッジフィルターの濾過性能について評
価した結果を第１表に示す。

尚、この時濾過性能は次のようにして評価した。

■　濾過ライフ：濃度２００　ｐｐｍに調整された試験
用ダスト（関東ローム、平均粒径８μｍ）の懸濁液を均
一に攪拌しながら、各カーＩ・リッジフィルターの外側
から中空部に向かって１０Ａ！／ｍｉｎを維持するため
の通水圧力が２　、　０　ｋｇ　／　ｃｎｆとなった時
の総連水】（１）で評価する。

■　濾過精度：上記のようにして得られた清浄水を採取
し、超遠心式自動粒度分布測定装置（掘場製作所製）で
猥雑粒子の径を測定し、その最大粒子径（μｍ）で評価
する。

■　初期濾過効率：上記懸濁液を１１採取し乾燥後のダ
スＩ・重量をＡと１．、濾過開始１分経過後の清浄水を
１１採取し、乾燥後のダスト重量をＢとして次式により
算出する。

初期濾過効率（％’）　＝　［（Ａ−Ｂ）／Ａ］　　Ｘ
　１００比較例１ ポリプロピレン繊維（繊維太さ３デニール、繊維長４５
ｍｍ、）を使用し、リング紡績により１゜２番手（Ｓ）
の糸を得、実施例１−と同様に多孔性芯筒に巻き付けて
カートリッジフィルターとした。

１に の比較例は、実開昭６１−１２１９２２号公報記載のフ
ィルターに対応するものである。

得られたカートリッジフィルターの濾過性能を第千表に
示す。

比較例２ 実施例コ、で用いた広幅の不織布を用い、これを２５０
ｍ、ｍの幅にカットｊ、て多孔性芯筒上に巻き付けてカ
ー）・リッジフィルターとした。この比較例は、特公平
１−５３５６５号公報記載のフィルターに対応するもの
である。

得られたカートリッジフィルターの濾過性能を第１−表
に示す。

以上の実施例、比較例から明らかな通り、本実施例の糸
巻きカートリッジフィルターは、微小な異物まで濾過て
きるという濾過精度に優れ、初期濾過効率にも優れ、ま
た濾過ライフも比較例２に比べると優れるという顕著な
効果を奏する。そして、不織布ベースであるので、内部
空隙が多く微細で均一のため濾過精度がすぐれ、不織布
からなるスリット糸を巻くことにより多数の均一な空隙
路を形成するため濾過ライフが改良された糸巻きカート
リッジフィルターとすることができる。

以上説明した本発明の糸巻きカートリッジフィルターは
、主に液体の濾過に有用なものであり、た七えば製薬工
業、電子工業等で使用される精製水の濾過あるいは食品
工業におけるアルコール飲料の製造工程における濾過、
さらには自動車工業における塗装剤の濾過等様々な分野
で使用または応用することができる。

［発明の効果コ 以上説明した通り、本発明の糸巻きカートリッジフィル
ターによれば、濾過層は構成繊維の１０重量％以上が０
．５デニール以下に分割されている複合繊維からなるス
リット不織布で形成され、前記スリット不織布は０６５
〜４．０Ｔ／インチの撚がかけられているとともに、前
記濾過層の見掛けの繊維密度を０．１８〜０．３０とし
たので、内部空隙がバランスよ（配置された構造のもの
となる。その結果、微細で多数の均一な空隙路の為、液
体中の粒子径の細かな粒子を精度良（捕捉でき、濾過ラ
イフをさほど低下させずに、濾過精度を向上させること
ができるという優れた効果を達成できる。

また、スリット不織布の糸幅を３〜３０ｍｍとしたとい
う本発明の前記好ましい構成によれば、巻き付け密度を
最適なものとすることができる。

また、スリット不織布の巻き付け長さが、１サイクル当
たり５〜２０ｃｍの範囲であるという本発明の前記好ま
しい構成によれば、前記同様巻き付け密度を最適なもの
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のカートリッジフイルター
の斜視図、第２図は第１図の要部拡大図、第３図は第１
図の部分断面図、第４図〜第５図は〜第５図は本発明の
一実施例で用いる複合繊維の断面図の一例を示したもの
である。 １・・・カートリッジフィルター、２・・・スリット不
織布層（濾過層）、３・・・スリット不織布、４・・・
多孔性芯筒、５・・・分割型複合繊維、６，７・・・繊
維成分。 特許出願人　ダイワボウ・クリエイト株式会社５：分割
型複合繊維 ６１７：繊維成分 第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔性芯筒上に濾過層が形成されてなるカートリ
   ッジフィルターであって、前記濾過層は構成繊維の１０
   重量％以上が０．５デニール以下に分割されている複合
   繊維からなるスリット不織布で形成され、前記スリット
   不織布は０．５〜４．０Ｔ／インチの撚がかけられてい
   るとともに、前記濾過層の見掛けの繊維密度が０．１８
   〜０．３０であることを特徴とする糸巻きカートリッジ
   フィルター。
2. （２）スリット不織布の糸幅が３〜３０ｍｍである請求
   項１記載の糸巻きカートリッジフィルター。
3. （３）スリット不織布の巻き付け長さが、１サイクル当
   たり５〜２０ｃｍの範囲である請求項１記載の糸巻きカ
   ートリッジフィルター。