JPH1033982A - 活性炭繊維系吸着材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着材の樹脂で固着した両端部の吸着能力低
下が少なく，また，固着に使用した樹脂が欠けたり，欠
けた部分の活性炭繊維が炭塵となってろ過水に混入する
ことがなく，家庭用浄水器用のフイルターエレメントと
して好適な活性炭繊維系吸着材を提供する。 【解決手段】 活性炭繊維を主成分とする円筒状体１の
内周面と外周面とを通水性の繊維層２，３で被覆すると
ともに，前記円筒状体１の両端部をエチレンビニルアセ
テート樹脂で固着した（固着部５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，水道水等を浄化す
るために用いられる家庭用浄水器用のフイルターエレメ
ントとして好適な活性炭繊維系吸着材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】家庭で飲料用に供される水道水には，殺
菌のために通常１ppm の塩素が含まれている。このよう
に塩素を含む水道水は，その塩素臭によって飲む人に不
快感を与える。また，水道水源の渇水期には，浄水場の
通常の浄水処理では除去できないかび臭が水道水に残る
ようになり，塩素臭以上の不快感を飲む人に与える。

【０００３】このような塩素臭やかび臭のような悪臭あ
るいは浮遊物を水道水から除去するために, 活性炭から
なるフイルターエレメント単独, あるいは活性炭からな
るフイルターエレメントと中空繊維からなるフイルター
エレメントとを組み合わせて組み込んだ家庭用浄水器で
水道水をろ過することが広く行なわれている。

【０００４】上記の家庭用浄水器に組み込まれる活性炭
からなるフイルターエレメントで使用される活性炭とし
ては，粒状や粉状のものに代わって繊維状のものが使用
されるようになっている。その理由は，活性炭繊維は繊
維状であるため，外表面積が大きくて水との接触効率が
良好で，かつ吸着速度が速く，また，不織布や紙状物等
に加工することが容易で，この不織布等を円筒状や円柱
状に巻くことにより，浄水器に広く用いられている円筒
状や円柱状の成形体に成形することができるからであ
る。

【０００５】家庭用浄水器に組み込まれる活性炭繊維か
らなるフイルターエレメントの具体的な形状は，活性炭
繊維を主成分とする円筒状体の内周面と外周面，あるい
は円柱状体の外周面を通水性の繊維層で被覆したもので
あり，繊維層で活性炭繊維を主成分とする円筒状体や円
柱状体を保護するとともに，この成形体の側面からの活
性炭繊維の脱落を防止し，これによってろ過された水の
中に活性炭繊維が混入するのを防止するようになってい
る。ところが，このような形態のフイルターエレメント
は，長尺の円筒状体あるいは円柱状体を所定の長さに切
断する方法で製造されるため，このフイルターエレメン
トの両端部から活性炭繊維の粉末が脱落するという問題
があった。

【０００６】この問題を解決するために，実開平６-726
19号公報では，切断した円筒状体の両端部を固形パラフ
インで固着したフイルターが提案されている。たしか
に，切断した円筒状体の両端部を固形パラフインで固着
することで，両端部から活性炭繊維の粉末が脱落するの
を減少させることはできるが，このフイルターには，次
のような問題がある。まず，固形パラフインは無極性で
あるが，活性炭は無極性のものをよく吸着するので，固
形パラフインは活性炭繊維の表面だけではなく微細な孔
の内部まで浸透し，円筒状体の両端部の吸着能力が消滅
する。また，固形パラフインは硬くて脆いので欠けやす
く，欠けた固形パラフインや，固形パラフインが欠けた
部分の活性炭繊維がろ過された水の中に混入する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上述した従
来の問題を解決し，吸着材の樹脂で固着した両端部の吸
着能力低下が少なく，また，固着に使用した樹脂が欠け
たり，欠けた部分の活性炭繊維が炭塵となってろ過水に
混入することのない活性炭繊維系吸着材を提供すること
を技術的な課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは，上記の課
題を解決するために鋭意検討した結果，本発明に到達し
た。すなわち，本発明は，次の構成を有するものであ
る。 (1) 活性炭繊維を主成分とする円筒状体の内周面と外周
面とを通水性の繊維層で被覆するとともに，前記円筒状
体の両端部をエチレンビニルアセテート樹脂で固着した
ことを特徴とする活性炭繊維系吸着材。 (2) 活性炭繊維を主成分とする円柱状体の外周面を通水
性の繊維層で被覆するとともに，前記円柱状体の両端部
をエチレンビニルアセテート樹脂で固着したことを特徴
とする活性炭繊維系吸着材。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下，本発明について詳細に説明
する。本発明の活性炭繊維系吸着材の形状としては，図
１，２で示したように，活性炭繊維を主成分とする円筒
状体１の内周面と外周面の両方を通水性の繊維層２，３
で被覆したものや，図３で示したように，円柱状体４の
外周面を通水性の繊維層３で被覆したものがあり，円筒
状体１と円柱状体４の両端部は，それぞれエチレンビニ
ルアセテート（ＥＶＡ）樹脂を使用した固着部５で固着
されている。

【００１０】本発明で使用される活性炭繊維は，ピッチ
系，ポリアクリロニトリル系，セルロース系，又はフェ
ノール系等の繊維を原料として通常の方法で得られる多
孔性で高い吸着機能を持ったものであり，その比表面積
が，好ましくは500 m²／ｇ以上，特に 700〜2500m²／ｇ
のものである。

【００１１】また，活性炭繊維を主成分とする円筒状体
１や円柱状体４は，後述するように活性炭繊維を含有す
るシート状物を巻回して得られるが，円筒状体１や円柱
状体４を構成する素材としては，活性炭繊維だけでもよ
いが，天然繊維や熱可塑性合成繊維を混合したものでも
よい。この場合，熱可塑性合成繊維を混合すれば，円筒
状体や円柱状体と，通水性の繊維層となるシート状物を
熱処理により一体化することができる。また，活性炭繊
維からなるシート状物の片側あるいは両側に熱可塑性合
成繊維からなる不織布を重ね合わせ，このシート状物か
ら活性炭繊維を主成分とする円筒状体や円柱状体を形成
してもよい。さらに, 活性炭繊維を主成分とする円筒状
体や円柱状体を形成するためのシート状物の目付は, 30
〜 150ｇ／m²のものが好ましい。

【００１２】活性炭繊維を主成分とする円筒状体１や円
柱状体４の内周面や外周面を被覆する繊維層２，３とな
るシート状物は，目付が10〜 100ｇ／m²のものを使用す
るのが好ましい。この目付が10ｇ／m²未満では円筒状体
１や円柱状体４の保護効果が低下し，また,100ｇ／m²を
超えると, 保護効果は十分となるが，圧損が高くなり，
吸着材の容積も大きくなって, 組み込む装置が大きくな
るので好ましくない。

【００１３】通水性の繊維層を構成する素材としては，
例えばポリエステル，ポリアミド，ポリエチレンやポリ
プロピレン等のポリオレフィン，綿，レーヨンあるいは
芯部にポリエステル，鞘部に共重合ポリエステルあるい
はポリオレフィンを用いた芯鞘複合繊維等が用いられる
が，なかでもポリプロピレン，ポリエチレン，ポリエス
テルとポリオレフィンとの芯鞘複合繊維が好ましく用い
られる。繊維層となるシート状物は，長繊維又は短繊維
の不織布, あるいは糸条を製編織した布状のもので形成
することができる。

【００１４】前述のように，本発明の活性炭繊維系吸着
材は，活性炭繊維を主成分とする円筒状体や円柱状体の
内周面や外周面を通水性の繊維層で被覆したものである
が，円筒状体や円柱状体と繊維層とを一体化する方法と
しては，両者を網状物等でカバーする方法がある。

【００１５】また，別の方法として，円筒状体や円柱状
体として活性炭繊維と熱可塑性合成繊維の混合物を用
い，円筒状体や円柱状体の側面に繊維層となるシートを
配して加熱処理し，熱可塑性合成繊維の一部又は全部を
熱溶融させて活性炭繊維と熱可塑性合成繊維あるいは熱
可塑性合成繊維同士を融着させ，一体化する方法があ
り，円筒状体や円柱状体と繊維層とが一体化するこの方
法が好ましい。

【００１６】活性炭繊維と混合する熱可塑性合成繊維と
しては，例えば，ポリエチレン，ポリプロピレン，共重
合ポリエステルあるいは芯部がポリエステル，鞘部がポ
リエチレン，ポリプロピレンあるいは共重合ポリエステ
ルである芯鞘複合繊維等が用いられる。活性炭繊維と熱
可塑性合成繊維の混合比は98：２〜40：60，好ましくは
95：５〜60：40である。活性炭繊維の混合比が上記範囲
より大きくなると，吸着材の成形性が悪くなり，円筒状
体や円柱状体と繊維層との接着性も悪くなる。また，混
合比が上記範囲より小さくなると，塩素臭やかび臭等の
吸着除去性能が低下する。

【００１７】活性炭繊維と熱可塑性合成繊維の混合方法
としては, 例えば活性炭繊維と熱可塑性合成繊維を所定
の割合でカード機に投入し, カードをかけながら混綿
し，シート状物とする方法がある。また，活性炭繊維と
熱可塑性合成繊維を混綿しながら抄紙法により湿式でシ
ート状物とする方法でもよい。さらに，これらに麻，綿
などの天然繊維を混合してもよい。天然繊維を混合する
場合は，その混合量を30重量％以下とすることが好まし
い。

【００１８】上記した，活性炭繊維を主成分とする円筒
状体や円柱状体の内周面や外周面は繊維層で被覆されて
いるが，円筒状体や円柱状体の両端部は露出しており，
そのままでは活性炭繊維の粉末が炭塵としてろ過水に混
入するおそれがある。そこで，本発明では，円筒状体や
円柱状体の両端部をＥＶＡ樹脂を使用した固着部で固着
する必要がある。ＥＶＡ樹脂は，官能基としてエステル
基を有するため固形パラフインより親水性があり，この
ため，溶融したＥＶＡ樹脂を円筒状体や円柱状体の両端
部に含浸させても，表面には付着するが，微細孔の内部
までは浸透せず，両端部においても吸着能力を残存させ
ることができる。また，ＥＶＡ樹脂は柔軟であり，衝撃
を受けても欠け難く，欠けた部分から活性炭繊維が炭塵
としてろ過水に混入することがない。

【００１９】本発明で使用するＥＶＡ樹脂としては，軟
化点が90〜110 ℃で，食品添加物等の規格基準に合格す
るものが好ましい。円筒状体や円柱状体の両端部をＥＶ
Ａ樹脂を使用した固着部で固着するには，板上にＥＶＡ
樹脂を溶融してフイルム状に流延させ，これに円筒状体
や円柱状体の端部を押圧し，溶融したＥＶＡ樹脂を浸透
させる方法等を採用することができる。

【００２０】次に，本発明の活性炭繊維系吸着材の製法
例について説明する。ポリテトラフロロエチレンをコー
ティングした棒状の成型用治具に，繊維層となるシート
状物を巻付けた後，活性炭繊維のシート状物あるいは活
性炭繊維と熱可塑性合成繊維の混合物からなるシート状
物をその上から巻付ける。さらに，内層側に巻付けたも
のと同一又は異なる目付のシート状物を巻付けた後，加
熱処理することにより熱可塑性合成繊維の一部あるいは
全部を溶融させ，活性炭繊維と熱可塑性合成繊維及び活
性炭繊維と内層及び外層のシート状物を融着させ一体化
する。ここで，加熱処理の温度は熱可塑性合成繊維の融
点より５〜40℃高い温度とすることが好ましい。次い
で, 冷却した後，成型用治具を抜き取って円筒状をした
活性炭繊維系吸着材の長尺物を得る。さらに，上記で得
られた長尺物を所定の長さに切断し，この切断物の端部
を，板上にＥＶＡ樹脂を溶融してフイルム状に流延させ
たものに押圧して溶融したＥＶＡ樹脂を端部に浸透さ
せ，次いで他端にも同様にしてＥＶＡ樹脂を浸透させ，
冷却して円筒状をした本発明の活性炭繊維系吸着材を得
る。また，円柱状をした本発明の活性炭繊維系吸着材
は，棒状の成型用治具として円筒状体を成形する場合よ
り径の小さなものを用い，内周面側の繊維層となるシー
ト状物を使用しない以外は上記と同様にして円筒状体を
形成した後，棒状の成型用治具を抜き，次いで円筒状体
を圧搾して中空部を潰し，円柱状として得ることができ
る。

【００２１】本発明の活性炭繊維系吸着材のうち，円筒
状をしたものは，外周面側から内周面側，あるいは内周
面側から外周面側に通水して，繊維層と活性炭繊維を主
成分とする円筒状体で浮遊物等をろ過するとともに，円
筒状体で，塩素臭やかび臭の原因物質を吸着するもので
ある。また，円柱状をしたものは，直径方向又は軸方向
に通水してろ過，吸着するものである。

【００２２】本発明の活性炭繊維系吸着材は，活性炭繊
維を主成分とする円筒状体の内周面と外周面，あるいは
円柱状体の外周面を通水性の繊維層で被覆したので，繊
維層で活性炭繊維を主成分とする円筒状体，あるいは円
柱状体を保護するとともに，この成形体の側面からの活
性炭繊維の脱落を防止し，これによってろ過された水の
中に，円周方向から活性炭繊維が混入するのを防止する
ことができる。

【００２３】また，円筒状体や円柱状体の両端部を固着
したので，繊維層で被覆されていない両端部から，活性
炭繊維の粉末が炭塵としてろ過水に混入するのも防止す
ることができる。しかも，固着材として，親水性を有す
るＥＶＡ樹脂を使用したので，溶融したＥＶＡ樹脂を円
筒状体や円柱状体の両端部に含浸させても，表面には付
着するが，微細孔の内部までは浸透せず，両端部におい
ても吸着能力を残存させることができる。また，ＥＶＡ
樹脂は柔軟性があるので，衝撃を受けても欠け難く，欠
けた部分から活性炭繊維が炭塵としてろ過水に混入する
ことがない。

【００２４】

【実施例】次に，本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例１ ユニチカ社製の活性炭繊維Ａ−15（比表面積1540m²／
ｇ）と，芯部がポリエチレンテレフタレート，鞘部が融
点 120℃の共重合ポリエステルである芯鞘型複合繊維
(メルティー：ユニチカ社製）を重量比で60：40に配合
し，カード機で均一に混合して目付が80g/m²のシートを
製造した。

【００２５】次いで，芯部がポリエチレンテレフタレー
ト, 鞘部がポリエチレンである芯鞘複合繊維からなる不
織布をポリテトラフロロエチレンコーティングした成型
用治具に巻付け, 目付30ｇ／m²の繊維層を形成した。そ
の上に，前記活性炭繊維を主成分とするシートを巻付け
た後，さらにその上に前記の不織布を巻き付けて目付30
ｇ／m²の外層繊維層を形成し, 外径66mm，内径30mm，長
さ 120cmの円筒状体とした。この円筒状体を 145℃で３
時間熱処理して一体化し, 冷却後, 成型用治具を抜き取
り，30cmの長さに切断した。

【００２６】次いで, 加熱板上でＥＶＡ樹脂 (松村石油
研究所製「モレスコメルトＰＫ−１００」, 軟化点95
℃）を溶融してフイルム状に流延させ，これに30cmに切
断した円筒状体の端部を押圧し，溶融したＥＶＡ樹脂を
浸透させた後，他端にも同様にしてＥＶＡ樹脂を浸透さ
せ，冷却して本発明の活性炭繊維系吸着材を得た。

【００２７】上記で得た活性炭繊維系吸着材を, 内径 1
00mm, 高さ330mm の樹脂筒体に装着し，蒸留水に遊離塩
素２mg／リットル，２−メチルイソボルネオール（かび
臭成分）50ng／リットルを添加した調整水を活性炭繊維
系吸着材の外周側から内周側に６リットル／分の速度で
通水し，上部からろ過水を取り出した。調整水には塩素
臭やかび臭が感じられたが，50m³通水後のろ過水をチエ
ツクしたところ，塩素臭やかび臭は全く感じられず，浄
水試験法で試験しても，遊離塩素や２−メチルイソボル
ネオールは検出できなかった。さらに，吸着材の両端部
が欠けることはなく，活性炭繊維が炭塵としてろ過水に
混入することもなかった。

【００２８】

【発明の効果】本発明の活性炭繊維系吸着材は，繊維層
で活性炭繊維を主成分とする円筒状体，あるいは円柱状
体を保護するとともに，この成形体の側面からの活性炭
繊維の脱落を防止し，これによってろ過された水の中
に，円周方向から活性炭繊維が混入するのを防止するこ
とができる。また，両端部を固着したので，繊維層で被
覆されていない両端部から，活性炭繊維の粉末が炭塵と
してろ過水に混入するのも防止することができる。さら
に，両端部においても吸着能力が残存し，かつ，両端部
が衝撃を受けても欠け難く，欠けた部分から活性炭繊維
が炭塵としてろ過水に混入するのを防止することが可能
となる。本発明の活性炭繊維系吸着材は，水道水等を浄
化するために用いられる家庭用浄水器用のフイルターエ
レメントとして好適なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の円筒状をした活性炭繊維系吸着材の一
実施態様を示す斜視図である。

【図２】図１の活性炭繊維系吸着材の縦断面図である。

【図３】本発明の円柱状をした活性炭繊維系吸着材の一
実施態様を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 円筒状体 ２ 内周面側の繊維層 ３ 外周面側の繊維層 ４ 円柱状体 ５ 固着部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 槇山 真由美 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性炭繊維を主成分とする円筒状体の内
   周面と外周面とを通水性の繊維層で被覆するとともに，
   前記円筒状体の両端部をエチレンビニルアセテート樹脂
   で固着したことを特徴とする活性炭繊維系吸着材。
2. 【請求項２】 活性炭繊維を主成分とする円柱状体の外
   周面を通水性の繊維層で被覆するとともに，前記円柱状
   体の両端部をエチレンビニルアセテート樹脂で固着した
   ことを特徴とする活性炭繊維系吸着材。