JPH10174824A - 濾材およびそれを用いたフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濾過面積が大きく低圧力損失で、長期
間使用に耐える選択的精密濾過を効果的に行うことがで
きる濾材およびそれを用いたフィルターを提供する。 【解決手段】 多孔性シートを長手方向中央に折り曲
げ、その間に多孔質基材を挾持した帯状体が、前記帯状
体の幅方向に積層してなる濾材およびこの濾材の前記帯
状体の折り曲げ方向により形成した面が被濾過物との接
触面となるようにしてなるフィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、濾材およびそれを
用いたフィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気の浄化用濾材としては、合成
樹脂製微多孔膜（以下、多孔膜ともいう）、あるいは不
織布やガラス繊維からなる濾過材と多孔膜とを併用した
ものが用いられている。一方、液体の水系浄化用濾材と
しては多孔平膜あるいはその積層膜や中空糸膜などが用
いられている。

【０００３】例えば、特開平３−７２９０８号には、ガ
ラス繊維からなる濾過層Ａが、平均孔径０．２〜１０μ
ｍ、開口率３５〜９５％の膜面に対して実質的に垂直に
開口した微細孔層と、この微細孔層の孔より大きな孔径
の孔を有するボイド層とからなる多孔質膜Ｂのボイド層
側に積層されたエアフィルタ用濾材を開示している。

【０００４】また、特開昭６３−２７６５３３号には、
超高分子量ポリオレフィン多孔膜と補強用多孔性基材と
を、多孔膜の孔径および空孔率が実質的に変化しないよ
うに間欠的な部分融着されている積層膜を開示してい
る。

【０００５】しかしながら、従来の濾材やそのフィルタ
ー、特に不純物を含む液体など水系の浄化には多孔平膜
や中空糸膜が用いられ、その孔径の大小、厚さや強度に
より浄化に差異があり、精密濾過を行うために孔径をよ
り小さくすることは浄化能力を高めるが、圧力損失が大
きく、また早期に目詰りを起したり、さらには耐圧が不
十分であるなどの問題があり、一方その孔径を大きくす
ることは濾過性能が不十分で浄化能力が低下するという
問題があり、さらに濾過面積が十分でなく特に精密濾過
においては従来の濾材では必ずしも十分ではなかった。
このために、より濾過性能に優れた選択的精密濾過を効
率的に行うことが望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、濾過
面積が大きく低圧力損失で、長期間使用に耐える選択的
精密濾過を効果的に行うことができる濾材およびそれを
用いたフィルターを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み鋭意研究の結果、多孔質基材を挾持した多孔性シ
ートの帯状体を積層した濾材を用いてフィルターとする
ことにより、選択的精密濾過を効率的に行なうことがで
きることを見出し、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明の濾材は、多孔性シート
の長手方向中央を折り曲げ、その間に多孔質基材を挾持
した帯状体が、前記帯状体の幅方向の面で積層してなる
ものである。

【０００９】また、それを用いたフィルターは、前記濾
材の帯状体の折り曲げ方向に形成された面が、被濾過物
との接触面となるようにしたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明における多孔性シートとし
ては、各種の合成樹脂製の多孔膜などを用いることがで
きる。各種の合成樹脂としては、ポリオレフィン、ポリ
アミド、ポリエステル、ポリアクリル、ポリイミド、ア
ラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリ四フッ化エチ
レン、フェノールホルムアルデヒド樹脂などをあげるこ
とができる。これらの合成樹脂は、二種以上を混合して
用いてもよい。

【００１１】また、前記多孔膜としては、ポリオレフィ
ンまたはポリ四フッ化エチレンなどからなるものが化学
的性質や微細孔を有するうえから好ましい。例えば、こ
のポリオレフィン微多孔膜としては、重量平均分子量が
５×１０⁵ 以上の超高分子量のポリオレフィンもしくは
それを含むポリオレフィン組成物、好ましくは超高分子
量ポリエチレンもしくはそれを含むポリエチレン組成物
からなり、厚さが５〜５００μｍで、透気度が５００秒
／１００ｃｃ以下で、平均貫通孔径が０．０５〜１μｍ
のものが強度および濾過性能のうえから好ましい。

【００１２】このようなポリオレフィン微多孔膜、特に
ポリエチレン微多孔膜の製造方法は、例えば重量平均分
子量５×１０⁵ 以上の超高分子量ポリエチレンまたは超
高分子量のポリエチレンもしくはその組成物を溶媒に５
〜３５重量％溶解した溶液をダイから厚さ５〜５００μ
ｍで押出し、少なくとも５０℃／分の速度で９０℃以下
まで冷却してゲル状組成物を形成し、しかる後に残存溶
媒を除去し乾燥することによって製造できる。なお、ポ
リオレフィン組成物を用いる場合は、重量平均分子量５
×１０⁵ 未満のポリオレフィン重量／重量平均分子量５
×１０⁵ 以上のポリオレフィン重量＝０．２〜２０のも
のが透過性、ゲル状シートの成形性などのうえから好ま
しい。

【００１３】本発明における多孔質基材は、合成繊維、
天然繊維、ガラス繊維などを各種の方法でマット状や薄
綿状にして、接着剤や繊維自身の融着力によって繊維同
志を接合した不織布や織布あるいは気泡が連通する発泡
体、多孔板などが使用できる。なお、多孔質基材を構成
する合成樹脂としては、上記の微多孔膜と同様のものが
使用できる。

【００１４】しかし、これら多孔質基材のうちでは、メ
ルトブローン法によって熱可塑性樹脂から製造された直
径が０．５〜１５０μｍの繊維により形成された厚さ
０．０５〜２ｍｍ、坪量が５〜５００ｇ／ｍ² 、通気度
０．１〜１００ｃｃ／ｃｍ² ／秒の不織布が、微細繊維
からなり、濾過性能や加工性のうえから好ましい。

【００１５】なお、前記多孔性シートおよび多孔質基材
が、疎水性のものについては予め親水化処理を施してお
くことが水系浄化用においては好ましい。例えば、アル
コールや界面活性剤による処理やアクリル系のモノマー
など親水性のモノマーをグラフト重合させる方法などが
あげられるが、水処理には前記グラフト重合処理による
ものが好ましい。

【００１６】次に、本発明の濾材およびそれを用いたフ
ィルターについて、実施態様の図面を参照しつつ詳細に
説明する。

【００１７】（１）濾材 本発明における濾材は、多孔性シートの長手方向の中央
を折り曲げ、その間に多孔質基材を挟持した帯状体を、
その幅方向の面で積層したものである。前記多孔質基材
の挟持には、多孔性シートと多孔質基材とを積層して多
孔質基材が内側となるように折り曲げて断面が略Ｕ字型
となるようにしたものと、多孔性シートで多孔質基材を
サンドウィッチ状に挟んだものとがあげられるが、前者
のものが濾過面積が大きく好ましい。

【００１８】また、帯状体の幅方向の積層は、帯状体の
折り曲げ方向が同一で多孔性シートの折り曲げ方向の先
端部分で互に密接しているもの、前記折り曲げ方向が同
一で幅方向の多孔性シート全体が互に密接しているも
の、あるいは前二者の帯状体の折り曲げ方向が交互に逆
方向であるものなどがあげられるが、この中では帯状体
の折り曲げ方向が同一で多孔性シートの折り曲げ方向の
先端部分で互に密接しているものが濾過面積が大きく好
ましい。なお、多孔性シートの折り曲げ方向の先端部分
で互に密接している最先端部分は、多孔性シート同志が
接着または融着されたものでもよい。

【００１９】前記好ましい濾材としては、図１に示すよ
うに合成樹脂多孔性シート、例えばポリオレフィン微多
孔膜１（以下、微多孔膜ともいう）と多孔質基材、例え
ば合成樹脂製不織布２（以下、不織布といもいう）との
積層体Ａの長手方向の中央３を不織布２が内側となるよ
うに折り曲げ、その先端部４を好ましくは接合し、図２
に示すように帯状体Ｂを形成し、例えばその先端から図
３に示すように巻きながら幅方向の面５同志を積層して
図４（ａ）に示すようなディスク状とする。

【００２０】また、上記帯状体Ｂの面５同志を積層した
ディスクの直径方向の積層断面は、図５に示すように外
側に微多孔膜１、内側に不織布２と僅かの空間５’を有
する略Ｕ字型の積層体がその微多孔膜１の上端部分で互
に密接して積層された構造Ｃとなる。このような構造Ｃ
は、後述の直方体状に積層したものにおいても同様とな
る。なお、微多孔膜と不織布との積層は、多孔性を損な
わないようにする必要があり、例えばエンボス加工など
で間欠的に行うことができる。

【００２１】なお、前記濾材の形状は、例えば図４
（ａ）に示すように前記帯状体Ｂを幅方向の面５を濾材
止め穴６を形成するパイプ状の巻芯６’を中心に巻いて
積層したディスク状のもの、または図４（ｂ）に示すよ
うに前記帯状体Ｂを同一寸法で折り曲げを繰り返し積層
したもの、あるいは前記帯状体Ｂを同一寸法に切断し、
その両端を好ましくは接合し、それぞれの帯状体Ｂの幅
方向の面５同志を積層したものなど直方体状のものを枠
詰めするなどがあげられる。これらのうちでは、ディス
ク状のものまたは前記帯状体Ｂを同一寸法で折り曲げを
繰り返し積層した直方体状のものが濾過効率のよい濾材
の形成（製造）が容易であるうえから好ましい。なお、
ディスク状の濾材には、最外周に円周止１４を付けるこ
とが好ましい。

【００２２】（２）フィルター 本発明におけるフィルターは、前記の濾材Ｃで、前記帯
状体の幅方向の不織布が内側となる方向により形成され
た面７が、被濾過物との接触面となるようにした構造Ｄ
とする。例えば、図４（ａ）に示すディスク状濾材を、
図６の断面で示すように細穴８を有する多孔板９に接続
するボルト１０に、前記ディスク状の濾材Ｃの濾材止め
穴６をセットし、その対面に細穴８を有する濾材押え盤
１１を置き、ワッシャ１２の上のナット１３で締め付け
て固定する。なお、濾材Ｃの最外周には円周止め１４を
付けて積層物を固定することが好ましい。また、多孔板
９への濾材Ｃの固定の際にはパッキング１５を設けるこ
とが好ましい。次に、前記フィルターＤは、例えば図７
の濾過装置Ｅに示すようにボルト穴１９を通してボルト
２０とナット２１で取り付ける。

【００２３】ここで処理される例えば原液は、装置Ｅの
入口１６からポンプなどで供給され、濾材押え盤１１の
細穴８を通りフィルター用濾材Ｃのディスク状の面７か
ら入り濾過され浄化液は再びフィルター出口の細穴８を
通り、装置Ｄの出口１７から排出される。なお、濾過装
置Ｄの上部には、過剰圧のガスや液を抜くためのベント
１８を設けておくことが好ましい。

【００２４】以上、本発明の濾材およびそれを用いたフ
ィルターは、多孔性シートと多孔質基材とからなる特定
構造の濾材を用いているため、気体および液体のうちで
も特に液体において、選択的精密濾過性に優れるととも
に耐圧性も良好で圧力損失が少く流速を大とすることが
でき浄化能力に優れ、かつ使用期間が長いものである。
さらに、濾材を用途にあわせたフィルターのサイズおよ
び形状に容易に組立てることができるメリットもある。

【００２５】このような効果の得られる理由について
は、微細物を濾過する多孔性シートおよび予備濾過を行
う多孔質基材とからなるフィルター用濾材が、コンパク
トな構造でしかも濾過面積が大きくとれ、かつ多孔質基
材により予備濾過を行うために微多孔膜の目詰りを予防
できるためと考えられる。また、濾材の濾過面積が大き
くそのうえに厚くなるため耐圧性があり流速を大にする
ことができるものと考えられる。

【００２６】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明は下
記の例に限定されるものではない。なお、実施例におけ
る試験方法は次の通りである。 （１）多孔膜の厚さ：断面を走査型電子顕微鏡により測
定。 （２）多孔膜の平均貫通孔径：ＰｏｒｏｍｅｔｅｒＩＩ
（ＣＯＵＬＴＥＲ社製）により測定。 （３）多孔膜の通気度：ＪＩＳ Ｐ８１１７に準拠して
測定。 （４）多孔膜の引張り破断強度：巾１５ｍｍ短冊状試験
片の破断強度をＡＳＴＭＤ８８２に準拠して測定。 （５）不織布の厚さ：マイクロメーターで測定。 （６）不織布の坪量：重量法により測定。 （７）フィルターの圧力損失：濾材をホルダーに固定
し、純水にポリスチレンラテックス粒子（１．０９μ
ｍ、０．４７４μｍ及び０．２１２μｍ）を１ｗｔ％分
散したものをモデル液とする被処理液を１リットル／分
の流速で流した場合の濾材の前後の差圧を実測して求め
た。 （８）濾過効率：濾過処理前の被処理液中のポリスチレ
ンラテックス濃度Ａ₁ と処理液中のポリスチレンラテッ
クス濃度Ａ₂ を光吸光度計によって求め、［（Ａ₁ −Ａ
₂ ）／Ａ₁ ］×１００（％）で表される値を濾過効率と
した。 （９）耐圧性：被処理液の給水圧が、３ｋｇ／ｃｍ² 以
上で濾材の変形または破損しないものを○印とし、変形
または破損したものを×印とした。

【００２７】参考例１ 重量平均分子量が２．５×１０⁶ のポリエチレン１３．
３重量％と重量平均分子量６．８×１０⁵ のポリエチレ
ン８６．７重量％とからなる組成物１００重量部に酸化
防止剤０．４重量部を添加し、このポリエチレン組成物
１５重量％と流動パラフィン８５重量％とを二軸押出機
を用いて２００℃で混練して均一な溶液とした。

【００２８】この溶液を直径４５ｍｍの押出機により先
端部を水冷したＴ−ダイから押出し、急冷（６０℃／
分）して冷却したロールで引き取りながらシート温度４
０℃のゲル状シートを膜厚が１２０μｍ前後になるよう
に成形した。次に、このゲル状シート中の流動パラフィ
ンを溶剤で抽出除去して室温で乾燥後、１２０℃で熱セ
ットして厚さ１２１μｍのポリエチレン多孔膜を得た。
その平均貫通孔径は０．３４μｍで、透気度は８２秒／
１００ｃｃであった。

【００２９】実施例 参考例のポリエチレン多孔膜の幅５０ｍｍのテープ１枚
の上に、同一幅のメルトブローン法製のポリプロピレン
製不織布（厚さ４００μｍ、坪量３０ｇ／ｍ²）２枚を
ポリエチレン多孔膜の端部を残して重ねてエボスロール
で積層し、ポリエチレン微多孔膜の長手方向中央を前記
ポリプロピレン製不織布が内側となるように折り曲げ、
前記ポリプロピレン製不織布を積層した帯状体とし、前
記不織布の積層されないポリエチレン微多孔膜の両端を
接着剤で接着した。

【００３０】この帯状体の１本を、折り曲げ方向が同一
方向になるように重ね、この先端部をパイプ状巻芯に巻
き付けながら巻き増して総膜面積０．５ｍ² で直径方向
の断面が図５に示すようなのディスク状濾材を形成し
た。

【００３１】次に、このディスク状濾材の被濾過物との
接触面７を、図６に示すように前記の面７を上にして多
孔板に固定したフィルターＤを、さらに図７に示すよう
な容量約１０リットルの濾過装置Ｅに取り付け、入口よ
り被処理液を１リットル／分の流速で濾過循環を行っ
た。その結果を表１に示す。

【００３２】 以上のように、被濾過対象物のサイズにかかわらず圧力
損失が小さく、耐圧性も良好である。また特定サイズの
ものを選択的に精密濾過を行うことができ、フィルター
サイズの選択性が良いため除菌濾過フィルターなどに用
いることもできる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の濾材は、選択的精密濾過に加え
て濾過面積が大きく目詰りによる圧力損失が遅いという
優れた効果がある。また、帯状体の面を積層しているた
めに耐圧性にも優れるので液体、気体用など各種の濾材
として有効であるが、特に液体浄化処理用フィルターと
して有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の帯状体を構成する積層体の
斜視図である。

【図２】 本発明の実施例の濾材を構成する帯状体の部
分の模式図である。

【図３】 本発明の実施例によるディスク状濾材の巻き
初めの模式図である。

【図４】 本発明の実施例による濾材正面の模式図であ
る。

【図５】 図４におけるＸ−Ｘ線の部分断面図である。

【図６】 本発明の実施例の濾材の取付状態を示す断面
略図である。

【図７】 本発明の実施例のフィルターの濾過装置を示
す断面略図である。

【符号の説明】

１ 多孔性シート ２ 多孔質基材 ３ 積層体の折り曲げ部 ４ 帯状体の端部の密着部分 ５ 帯状体の面 Ａ 積層体 Ｂ 帯状体 Ｃ 濾材の断面 Ｄ フィルター Ｅ 濾過装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂製多孔性シートの長手方向中央
   を折り曲げ、その間に多孔質基材を挾持した帯状体を、
   前記帯状体の幅方向の面で積層してなる濾材。
2. 【請求項２】 前記多孔質基材を挟持した帯状体が、合
   成樹脂製多孔性シートと多孔質基材とからなる積層体
   を、前記多孔質基材が内側となるように長手方向中央を
   折り曲げたものである請求項１に記載の濾材。
3. 【請求項３】 前記合成樹脂製多孔性シートが、重量平
   均分子量５×１０⁵ 以上の超高分子量ポリオレフィンま
   たはそれを含むポリオレフィン組成物からなり、平均貫
   通孔径０．０５〜１μｍ、透気度５００秒／１００ｃｃ
   以下のポリオレフィン微多孔膜である請求項１または２
   に記載の濾材。
4. 【請求項４】 前記多孔質基材が、メルトブローン法に
   よって熱可塑性樹脂から製造された厚さ０．０５〜２ｍ
   ｍ、坪量５〜５００ｇ／ｍ² を有するものである請求項
   １〜３に記載の濾材。
5. 【請求項５】 前記積層が、前記帯状体の折り曲げ方向
   が同一で、かつ折り曲げ方向の先端部分の多孔性シート
   が互に密接したものである請求項１〜４に記載の濾材。
6. 【請求項６】 前記積層の形状が、ディスク状または直
   方体状である請求項１〜５に記載の濾材。
7. 【請求項７】 前記請求項１〜６に記載の濾材の帯状体
   の折り曲げ方向に形成された面が、被濾過物との接触面
   となるようにしてなるフィルター。