JP2000061222A - 成形濾材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 理想的なバインダの濃度勾配を有する成形濾
材を製造する製造方法を提供する。 【解決手段】 バインダ１３を含むバインダ溶液に活性
炭素繊維１１と粒状活性炭１２との混合物を混合させて
なる混合体２を、底部１ｂに底孔１ｄ、側面１ｃに側孔
１ｅを有する成形型１に入れ、底孔１ｄを閉塞板３にて
閉塞しつつ、成形型１の開口部１ａから押さえ板４によ
り加圧することにより、側孔１ｅから余剰のバインダ溶
液を排出させる。その後、底孔１ｄを開けてここからも
バインダ溶液を排出させることにより成形体を形成し、
この成形体を乾燥処理し、バインダ１３を重合させるこ
とにより、成形濾材１０を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バインダを含むバ
インダ溶液に濾過用素材を混合させてなる混合体から余
剰のバインダ溶液を排出させて成形体を形成した後、こ
の成形体を乾燥することにより、濾過用素材がバインダ
で結合された成形濾材を製造する成形濾材の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の成形濾材は、繊維ある
いは粒状の濾過用素材（例えば活性炭等）をバインダで
固め層状としたものが用いられる。この濾過用素材を固
めるバインダとしては、濾過用素材に固形物として混合
した後、加熱溶融させるホットメルトタイプと、単分子
状態で水に溶かし溶液として成形する層にまんべんなく
付着させた後、乾燥処理（例えば加熱重合処理）にて不
溶性の高分子に変化させる溶解タイプとがある。

【０００３】ここで上記溶解タイプは、濾過用素材の全
ての繊維片あるいは粒子にバインダがいきわたるため、
高い剛性を持つ成形体を得ることができるとされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等の検討によれば、上記溶解タイプにおいては、以下
のような問題が生じることがわかった。従来、溶解タイ
プにおいては、図４（ａ）に示す様に、バインダを含む
バインダ溶液に濾過用素材を混合させてなる混合体２
を、底部に排水孔２０ａを有する成形型２０に入れ、押
さえ板２１によりプレスするかあるいは重力により、余
剰のバインダ溶液を排水孔２０ａから流して排出する。

【０００５】このとき、余剰のバインダ溶液が下方に向
かう軸流となるため、バインダは下方即ちバインダ溶液
の流出側に局部的に集中する。そのため、出来上がった
成形濾材３０のバインダ溶液流出側部位３１において、
バインダが異常に高濃度となった高密度バインダ層（図
４（ｂ）のハッチング部分）３２が形成され、この部分
で空隙率が極端に下がってしまうという欠点がある。

【０００６】層状の成形濾材においては、バインダの濃
度勾配を緩やかにし、層の一方側から他方側に向かって
徐々に空隙率が下がる（つまり、徐々に目が細かくなっ
ていく）ことが望ましい。しかし、図４（ｂ）に示すよ
うな高密度バインダ層３２を有する成形濾材３０では、
上方から下方に向けて濁水を流した場合、濁質の捕捉が
高密度バインダ層３２に集中し、目詰まりが早くなって
しまう。

【０００７】そこで、本発明は上記点に鑑みて、理想的
なバインダの濃度勾配を有する成形濾材を製造する製造
方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、バインダの濃
度の偏りは、バインダ溶液に濾過用素材を含浸させてな
る混合体から排出される余剰のバインダ溶液の排出の仕
方によることに着目し、該バインダ溶液の排出流れの分
配を工夫することでなされたものである。即ち、請求項
１記載の発明では、混合体（２）を上方から加圧すると
ともに、混合体（２）の側方からバインダ溶液を排出さ
せた後、混合体の下方からもバインダ溶液を排出させる
ことにより、成形体を形成することを特徴としている。

【０００９】それによって、加圧とともに、混合体
（２）の側方から余剰のバインダ溶液が徐々に排出さ
れ、最後に残った余剰のバインダ溶液が混合体（２）の
下方から排出される。そのため、混合体（２）の下方部
位、つまり、従来におけるバインダ溶液の出口近傍に、
バインダ溶液が集中することがなく、理想的なバインダ
の濃度勾配を有する成形濾材（１０）を製造することが
できる。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明を、より具体化したものであり、上側に開口部
（１ａ）を有するとともに下側に底部（１ｂ）を有し、
且つ、底部（１ｂ）及び開口部（１ａ）から底部（１
ｂ）に渡る側面（１ｃ）に、バインダ溶液排出用の複数
の孔（１ｄ、１ｅ）を有する成形型（１）を用いた成形
濾材の製造方法である。

【００１１】そして、本発明では、この成形型（１）に
混合体（２）を入れ、底部（１ｂ）における複数の孔
（１ｄ）を閉塞しつつ開口部（１ａ）側から混合体
（２）を加圧することにより、側面（１ｃ）における複
数の孔（１ｅ）からバインダ溶液を排出させた後、底部
（１ｂ）における複数の孔（１ｄ）を開けて、ここから
もバインダ溶液を排出させることにより成形体を形成す
ることを特徴としている。

【００１２】それによって、請求項１記載の発明と同様
に、混合体（２）の上方から加圧することになり、この
加圧とともに混合体（２）の側方から余剰のバインダ溶
液が徐々に排出されるから、混合体（２）の下方部位に
バインダ溶液が集中することがなく、理想的なバインダ
の濃度勾配を有する成形濾材（１０）を製造することが
できる。

【００１３】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例であ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は本発明の実施形態に係る成形
濾材１０を示す説明図、図２は成形濾材１０の模式的な
組織拡大図である。成形濾材１０は、濾過用素材である
活性炭素繊維１１あるいは粒状活性炭１２の単独あるい
は混合物（本例では混合物）を、例えば水溶性のアクリ
ル樹脂等からなるバインダ１３で固めたものであり、全
体として層状をなす。

【００１５】成形濾材１０は、例えば浄水器の水浄化用
のフィルタとして用いられ、層の略垂直方向（図１にて
上方から下方）に浄化すべき水（濁水）が流れ、水中の
濁質は成形濾材１０内部に捕捉される。図１に示す様
に、バインダ１３は成形濾材１０の略全域に行き渡り、
層の略垂直方向にゆるやかな濃度勾配を有する。バイン
ダ１３の濃度勾配は、図１中、線密度の多少で示してあ
り、図１の上方から下方に向かってだんだんと高密度に
なっている。

【００１６】また、図２に示す様に、バインダ１３は濾
過用素材１１、１２の全体に浸透して、濾過用素材１
１、１２間の接触部において微細隙間（細孔）１４を形
成している。そして、この微細隙間１４に上記濁質が捕
捉される。ここで、上記のバインダ１３の濃度勾配に伴
い、微細隙間１４の大きさ（つまり空隙率）は、平均的
に図１の上方から下方に向かってだんだんと小さくなっ
ている。

【００１７】次に、成形濾材１０の製造方法について、
図３を参照して述べる。図３において、１は成形用の成
形型であり、上側に開口部１ａを有するとともに下側に
底部１ｂを有する容器形状をなす。成形型１の底部１ｂ
及び開口部１ａから底部１ｂに渡る側面１ｃには、各々
複数の孔である底孔（下部排水孔）１ｄ及び側孔１ｅが
形成され、これら孔１ｄ、１ｅは余剰バインダ溶液排出
用の排出孔として構成されている。

【００１８】まず、アクリル樹脂等からなるバインダ１
３を、単分子状態で水に溶かしバインダ溶解水（バイン
ダ溶液）を作る。これに濾過用素材である活性炭素繊維
１１あるいは粒状活性炭１２の単独あるいは混合物（本
例では混合物）を分散混合させた混合体２を、成形型１
に入れる。このとき、成形型１において底孔１ｄを閉塞
板３により閉塞しておく。

【００１９】続いて、閉塞したまま、成形型１内の混合
体２を、上方の開口部１ａ側から押さえ板４で下方に向
けて加圧して絞り、側方の側孔１ｅから余剰のバインダ
溶液を排水させる。ここで、混合体２を所定の厚さに絞
るまで、底孔１ｄを閉塞板３で閉塞しておき、絞り操作
終了後、閉塞板３を外して下方の底孔１ｄからも余剰の
バインダ溶液を排水する。

【００２０】こうして、混合体２から余剰のバインダ溶
液が排出された層状の成形体が形成され、この成形体に
おけるバインダ１３の濃度勾配は、上記図１と同様とな
る。即ち、成形体において加圧された側（成形型１の開
口部１ａ側）が、図１に示す成形濾材１０の上方部分に
対応し、成形体において成形型１の底部１ｂ側が、図１
に示す成形濾材１０の下方部分に対応するように、バイ
ンダ１３の濃度勾配が形成される。

【００２１】その後、成形体を成形型１から取出し、寸
法維持したまま、加熱乾燥または自然乾燥する。この乾
燥工程において、濾過用素材１１、１２を結合するとと
もに、濾過用素材１１、１２間の細孔を閉塞しないよう
に、バインダ１３の重合が行なわれる。こうして、上記
微細隙間１４が形成され、全体が多孔質である成形濾材
１０が形成される。

【００２２】このように、本実施形態によれば、押さえ
板４による加圧とともに、混合体２の側方の側孔１ｅか
ら余剰のバインダ溶液が徐々に排出されるから、混合体
２の下方部位、つまり従来におけるバインダ溶液の出口
近傍にバインダ溶液が集中することがなく、理想的なバ
インダの濃度勾配を有する成形濾材１０を製造すること
ができる。

【００２３】また、本実施形態によれば、バインダ１３
が成形濾材１０の略全域に行き渡っているため、全域に
わたるバインダ１３の固着により、圧縮強度が高く剛性
に優れ、水流による変形も小さい成形濾材１０を提供で
きる。ところで、上記図４に示す従来の成形濾材３０で
は、上方から濁水を流した場合、高密度バインダ層３２
にて濁質の捕捉が集中し、目詰まりは早く、水流による
濁質再飛散が起こる。それに対して、本実施形態によれ
ば、微細隙間１４の大きさが、平均的に図１の上方から
下方に向かってだんだんと小さくなり、徐々に目が細か
くなっている。

【００２４】よって、図１の上方から下方に向かって濁
水を成形濾材１０に流した場合、濁質成分の捕捉成分が
上流側で大粒子となり、下流側に行くに連れて小粒子に
なるので、目詰まりしにくい。従って、本実施形態によ
れば、捕捉容量が大きく、捕捉した濁質の再飛散も小さ
くなるという理想的な成形濾材１０を提供することがで
きる。

【００２５】以上、述べてきたように、本発明は溶解タ
イプにおいて、理想的なバインダの濃度勾配を有する成
形濾材を得るべく、混合体から余剰のバインダ溶液を排
出させる工程において、混合体の上方から加圧するとと
もに、混合体の側方からバインダ溶液を排出させた後、
混合体の下方からもバインダ溶液を排出させることを特
徴としており、溶解タイプのバインダを用いるものであ
れば、どのようなものでも適用可能である。

【００２６】また、本発明は、浄水器の浄化用のフィル
タ、つまり浄水フィルタだけでなく、各種産業用あるい
は家庭用に用いられ液状物を濾過する濾材、更には、気
体中の不純物を濾別する濾材、固形物の濾別選定を行な
う篩（ふるい）等に使用される溶解タイプの濾材を製造
する製造方法に適用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る成形濾材を示す説明図
である。

【図２】図１に示す成形濾材の模式的な組織拡大図であ
る。

【図３】上記実施形態に係る成形濾材の製造方法を示す
説明図である。

【図４】従来の成形濾材及びその製造方法を示す説明図
である。

【符号の説明】

１…成形型、１ａ…成形型の開口部、１ｂ…成形型の底
部、１ｃ…成形型の側面、１ｄ…底孔、１ｅ…側孔、２
…混合体、１０…成形濾材、１３…バインダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バインダ（１３）を含むバインダ溶液に
   濾過用素材を混合させてなる混合体（２）から余剰のバ
   インダ溶液を排出させて成形体を形成した後、この成形
   体を乾燥することにより成形濾材（１０）を製造する成
   形濾材の製造方法において、 前記混合体から余剰のバインダ溶液を排出させる工程に
   おいて、前記混合体を上方から加圧するとともに、前記
   混合体の側方から前記バインダ溶液を排出させた後、前
   記混合体の下方からも前記バインダ溶液を排出させるこ
   とにより、前記成形体を形成することを特徴とする成形
   濾材の製造方法。
2. 【請求項２】 バインダ（１３）を含むバインダ溶液に
   濾過用素材を混合させてなる混合体（２）から余剰のバ
   インダ溶液を排出させて成形体を形成した後、この成形
   体を乾燥することにより成形濾材（１０）を製造する成
   形濾材の製造方法において、 上側に開口部（１ａ）を有するとともに下側に底部（１
   ｂ）を有し、且つ前記底部及び前記開口部から前記底部
   に渡る側面（１ｃ）に複数の孔（１ｄ、１ｅ）を有する
   成形型（１）に、前記混合体を入れ、 前記底部における前記複数の孔（１ｄ）を閉塞しつつ前
   記開口部側から前記混合体を加圧することにより、前記
   側面における前記複数の孔（１ｅ）から前記バインダ溶
   液を排出させた後、 前記底部における前記複数の孔を開けて前記底部におけ
   る前記複数の孔からも前記バインダ溶液を排出させるこ
   とにより前記成形体を形成することを特徴とする成形濾
   材の製造方法。