JP2000167322A

JP2000167322A - ろ過布およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000167322A
Application number: JP34400498A
Authority: JP
Inventors: Hidemoto Okada; 英基岡田; Takashi Shiotani; 隆塩谷; Yasushi Sasaki; 康佐々木
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】液体のろ過に好適に使用できる、微粒子の捕捉
性や形態保持性、耐久性、透過性などの特性に優れたろ
過布を提供する。【解決手段】ベース層上にろ過層を形成してなるろ過布
であって、前記ろ過層が互いに交絡した単繊維を有し、
その単繊維の少なくとも一部をベース層に固定し、単繊
維の長さＬと前記ろ過層の厚みＴとの比Ｔ／Ｌを０．０
２〜０．７の範囲とし、かつ、ろ過布の伸び率を１０％
以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベース層と、交絡
する単繊維を含むろ過層とを有するろ過布に関する。

【０００２】さらに詳しくは、液体のろ過において好適
に使用できる、微粒子の捕捉性や形態保持性、耐久性、
透過性などの特性に優れたろ過布に関する。

【０００３】

【従来の技術】水や溶剤などの液体に含まれる微粒子を
ろ過するためのろ材として、繊維を用いた織物や編物や
不織布からなるろ過布がこれまでに広く使用されてい
る。

【０００４】しかしながら、上記のようなろ過布は、繊
維間の隙間に原水を通過させて、原水中に含まれる粒子
を捕捉するもので、より小さな粒子を捕捉するために
は、種々の工夫が必要であった。

【０００５】そこで、たとえば、特公昭６２−１３０４
６号公報では、織物を起毛加工して、立毛からなるろ過
層を形成することによって、固形成分の阻止率向上を図
ることが説明されているが、これは、表面の立毛の長さ
が短く、立毛量も少ないため、微粒子の捕捉性は不十分
であった。さらに、立毛量の増加には限界があり、微粒
子の阻止性を向上させる有効な手段にはなり得ず、ま
た、起毛回数を増加させると繊維の切断が随所で発生
し、短期間でろ過布に裂け目が生じ、形態保持性や耐久
性が低いという問題があった。

【０００６】また、実公平４−１４１１２号公報では、
編地部の片面に立毛部を設け、この立毛部の繊維密度な
どを所定の値とすることで、ろ過効率の向上を図ること
が説明されているが、これは、立毛繊維が編地部に対し
ほぼ垂直に起毛したものであるため、ろ過の初期段階で
目詰まりを引き起こしやすく、透水性が低下するという
問題があった。

【０００７】さらに、特開平８−１５５２２８号公報で
は、ベース層上に繊維からなるろ過層を設け、それぞれ
の層の厚みを規定することにより、微粒子の捕捉性向上
を図ることが説明されているが、これは、ろ過層を構成
する繊維が交絡を有しないため、微粒子の捕捉性につい
てはなお不十分であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来の固液分離に用いられるろ過布の問題点を解決
し、液体の透過性や微粒子の捕捉性が高く、形態保持性
や耐久性に優れたろ過布を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ベース層上にろ過層を形成してなるろ過布
であって、前記ろ過層は、互いに交絡した単繊維を含
み、その単繊維は前記ベース層に固定され、前記単繊維
の長さＬと前記ろ過層の厚みＴとの比Ｔ／Ｌが０．０２
〜０．７の範囲にあり、かつ、ろ過布の伸び率が１０％
以下であることを特徴とするものである。

【００１０】ここで、ベース層が織物であることも好ま
しく、単繊維が織物に織り込まれていることも好まし
い。

【００１１】また、単繊維が自由端を有していることも
好ましく、単繊維の長さＬが２〜２０ｍｍの範囲にある
ことも好ましい。

【００１２】さらに、ベース層表面における１ｃｍ²あ
たりの単繊維の出現数が２．０×１０³〜１．８×１０⁷
本の範囲にあることも好ましい。

【００１３】また、ベース層上に立設、固定された繊維
束に流体を作用させ、その繊維束を構成している単繊維
同士を交絡させてろ過層を形成するろ過布の製造方法も
好ましい。この場合、ベース層として織物を用いること
も好ましく、二重織物を層間で切断することにより繊維
束を形成することも好ましい。

【００１４】さらに、流体として水を作用させることも
好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施態様に係るろ過布
は、図１に示すように、交絡を有する単繊維１がろ過層
２を構成し、織物からなるベース層３に織り込まれるよ
うにして固定されている。水などの被ろ過流体は、図中
の矢印Ａ方向から供給され、ろ過が行われる。

【００１６】本発明において、ベース層上に形成された
ろ過層は、互いに交絡した単繊維を含み、この単繊維は
ベース層に固定されている。単繊維は、交絡することに
より、微粒子を捕捉するのに適度な間隙を備えることが
でき、同時に被ろ過流体の透過性を保つことができる。

【００１７】また、上記の単繊維がベース層に固定され
ている部分、すなわちベース層の上端面（表面が凹凸を
有する場合は凸部の上端）から単繊維端部までの平均長
（単繊維の長さ）をＬ（ｍｍ）とし、ろ過層の厚みをＴ
（ｍｍ）としたとき、Ｔ／Ｌは０．０２〜０．７の範囲
にある。より好ましい範囲は０．０２〜０．６であり、
さらに好ましくは０．０２〜０．５の範囲である。特
に、０．５デニール以下の単繊維を用いる場合は、０．
０２〜０．２５の範囲にあることが好ましい。

【００１８】ここでろ過層の厚みＴとは、ろ過布の厚み
からベース層の厚みを差し引いた値をいう。すなわち、
３ｃｍ×３ｃｍのろ過布を３枚重ね、２ｃｍ²の測定子
を６ｇの荷重でろ過布の上に静置し、１０秒後に厚みを
測定し、これを３回繰り返してその平均値を求め、その
値を３で除してろ過層の厚みＴ₁とし、同様に、ろ過層
の単繊維を取り除いてベース層の厚みを測定し、これを
Ｔ₂としたときＴ₁−Ｔ₂をもって求められる値をいう。

【００１９】上記のＴ／Ｌが０．０２より小さい場合
は、微粒子の捕捉性が低下したり、ろ過層の中の微粒子
保持量が減少したりする傾向が現れる。また、ろ過層が
緻密となり、目詰まりを引き起こしやすくなる。Ｔ／Ｌ
が０．７より大きい場合は、ろ過層の内部に微粒子が入
り込みやすく、阻止されずにそのまま通過していってし
まうため、高い阻止率が得られにくい。また、Ｔ／Ｌが
０．７より大きく、かつ、ベース層が緻密な構造である
場合には、単繊維間に入り込んだ微粒子が堆積して目詰
まりを引き起こし、洗浄を行っても入り込んだ微粒子を
洗い落としにくく、寿命が低下しやすくなる。

【００２０】また、ろ過布に強い張力がかかった場合
に、ろ過布が変形するのを防ぐために、ろ過布の伸び率
は１０％以下とする。１０％を超えると、目開きが起こ
りやすく、微粒子の捕捉性が悪くなる傾向がみられる。
ここで、伸び率とは、標準条件下において、幅３ｃｍの
短冊状試験片に２０ｃｍの間隔でマーキングをし、所定
の荷重をかけた時のマーキング間の長さを測定したと
き、次の式によって求められる値である。

【００２１】伸び率（％）＝（（ｂ−ａ）／ａ）×１００ａ：荷重１Ｎを試験片にかけた時のマーキング間の長さｂ：１２０Ｎの荷重をかけて９０分間経過後の荷重をか
けた状態でのマーキング間の長さベース層については、織物構造を有するものが、形態保
持性に優れるため好ましい。編物構造や不織布構造を有
するものは、弱い張力下においてもろ過布が膨らんだ
り、歪んだり、伸びたりして変形が起こりやすくなる。

【００２２】また、ろ過布の変形を防ぐために、ベース
層を構成する繊維として、ＪＩＳＬ１０１３の方法で測
定した初期引張抵抗度が２，４５０Ｎ／ｍｍ²以上、好
ましくは２，９４０Ｎ／ｍｍ²以上、さらに好ましくは
３，４３０Ｎ／ｍｍ²以上のものを用いると、優れた形
態保持性を得ることができる。

【００２３】ろ過層に含まれる単繊維は、自由端を有し
ていることが好ましい。ここで、自由端とは、単繊維の
先端が解放されていて自由に動き得る状態にある単繊維
の端部をいう。単繊維が自由端を有することにより、洗
浄時において単繊維間に捕捉された粒子を除去しやすく
なり、ろ過布の耐久性を高めることができる。

【００２４】この単繊維は、０．００１〜２デニールの
範囲にあることが好ましく、より好ましくは０．００１
〜１デニールの範囲、さらに好ましくは０．０３〜０．
５デニールの範囲である。０．００１デニールを下回る
と、単繊維が切断しやすくなり、ろ過布の耐久性が不足
する傾向にある。また、０．５デニールを超えると、単
繊維間の間隙が大きくなり、微粒子の捕捉性が低下しや
すい。

【００２５】単繊維の材質としては、たとえば、ナイロ
ン６やナイロン６６やナイロン１２や共重合ナイロンな
どのポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレ
フタレートや共重合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や共重合ポリブチレンテレフタ
レートなどのポリエステル、全芳香族ポリエステル、ポ
リエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポ
リウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、
ポリビニルアルコール、ビニル重合体、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリハイドロサルファイト、ポリフッ化エチレ
ン、共重合ポリフッ化エチレン、ポリオキシメチレンを
用いることができる。また、これらを組み合わせて、芯
鞘構造やバイメタル構造などを有する複合単繊維を用い
ることもできる。０．１デニール以下の極細単繊維を用
いる場合には、海島構造を有する繊維から海成分を除い
て得られた単繊維を用いると好ましい。

【００２６】また、上記の単繊維は、その複数本が集合
した束状の繊維束を形成していても好ましい。この場
合、その繊維束のトータルデニールは、ろ過性能や加工
性の観点から、５０〜２，０００デニールの範囲にある
ことが好ましい。また、繊維束に含まれる単繊維の本数
は、５０〜２０，０００本の範囲にあることが好まし
い。

【００２７】ろ過層を構成する単繊維の長さＬは、２〜
２０ｍｍの範囲にあることが好ましい。ここで、単繊維
の長さとは、各繊維が伸長した状態で計測した値をい
う。この単繊維の長さが２ｍｍを下回ると、ろ過に寄与
できる単繊維の量が少なくなるため、微粒子の捕捉性が
低下しやすい。また、単繊維の先端部分がろ過層の表面
に林立し、単繊維間に粒子が堆積して目詰まりを引き起
こしやすく、寿命も低下することが多い。一方、単繊維
の長さＬが２０ｍｍを超えると、微粒子の捕捉性は向上
するものの、被ろ過流体の透過性が悪くなり、処理量が
低下する傾向がある。

【００２８】ベース層表面における１ｃｍ²あたりの単
繊維の出現数は、２×１０³〜１．８×１０⁷本の範囲で
あることが好ましく、さらに好ましくは２．５×１０³
〜１．０×１０⁷本の範囲である。出現数が２×１０³本
を下回ると、単繊維同士の間隔が増大してベース層を有
効に覆いにくくなり、微粒子の捕捉性が低下しやすい。
また、１．８×１０⁷本を超えると、単繊維同士の間隔
が小さくなり、被ろ過流体の通過抵抗が増大して圧力損
失が高くなるとともに、処理量も低下しやすい。また、
単繊維間に入り込んだ微粒子を除去しにくくなり、ろ過
布の寿命が低下する傾向がみられる。

【００２９】次に、本発明のろ過布の製法について述べ
る。

【００３０】本発明におけるろ過布は、たとえば、ベー
ス層上に単繊維を配して固定し、次にその単繊維を交絡
させることによって得ることができる。

【００３１】単繊維を配して固定する方法としては、接
着や熱融着や超音波融着などを用いた植毛や、ベース層
を起毛加工する方法などを挙げることができるが、ベー
ス層が織物である場合には、単繊維を織り込んで固定す
ると、脱落もなく、溶剤成分の溶出もなく好ましい。織
り込む方法としては、たとえば、その織物の織工程に際
して、２枚の織物の間にろ過層を構成する単繊維や繊維
束を同時に織り込んで一体化した二重織物とし、その二
重織物を層間で切断して、織物に単繊維や繊維束が織り
込まれた状態を作り出す方法を挙げることができる。ま
た、ベース層に織り込んだ後に超音波により溶着するな
ど、上述した方法を組み合わせて用いることもできる。

【００３２】単繊維のベース層への固定は、単繊維や繊
維束がベース層表面を十分に覆うよう等間隔に行うこと
が好ましい。単繊維や繊維束が疎な部分や、存在しない
部分があると、ろ過性能に影響を与える。これは、たと
えば単繊維や繊維束を格子状に規則的に固定したり、ラ
ンダムに固定したりすることにより行うとよい。

【００３３】交絡を形成する方法としては、各種流体を
単繊維や繊維束に接触させたり、衝突させたりして作用
させる方法を挙げることができる。流体としては、たと
えば、水やアルコールなどの液体や、空気などの気体
や、シリカなどの微小固体を用いることができる。中で
も、水を用いると、経済的に有利であり、取り扱いも簡
便であり、安全上も好ましい。この場合、たとえば、小
径ノズルから水を噴射するウオータジェットパンチ加工
を単繊維や繊維束に施して、単繊維の方向性を乱し、単
繊維同士を交絡させる方法をあげることができる。単繊
維や繊維束の配列周期と一致しないように、ノズルを振
動させるなどして適度に噴射位置を変化させるとよい。
また、ウオータジェットパンチ加工に用いる水の圧力
は、４．９〜９．８ＭＰａの範囲にあることが好まし
い。４．９ＭＰａより小さい場合は均一な交絡が得られ
ず、微粒子の捕捉性が一定となりにくい。また、９．８
ＭＰａを超えると、ベース層にまで影響を及ぼし、ろ過
布の耐久性や形態保持性、寿命などが低下しやすい。

【００３４】ウオータジェットパンチ加工を行う場合、
用いる水としては、ろ過布を汚染しない程度に不純物を
取り除いた水を用いることが好ましい。また、アルコー
ルやグリセリンなどの水溶液を用いることもでき、さら
に、洗浄剤や保湿剤などの添加剤を含ませることもでき
る。

【００３５】

【実施例】実施例および比較例においては下記の評価方
法を用いた。

【００３６】（１）阻止率図２に示した装置を用い、ＪＩＳＫ０１０２に準じて
測定を行う。なお、原水については活性汚泥処理におけ
る余剰汚泥（５，０１５ｍｇ／ｌの浮遊物を含む）を用
い、ろ紙には孔径１μｍ（たとえばミリポア（株）製）
のものを使用する。

【００３７】阻止率は、ろ過後の残留物質を含んだろ紙
の重量を測定して、次式によって算出する。重量は絶乾
重量（１１０℃の乾燥器中で２時間乾燥後、デシケータ
中で放冷した後の重量）を用いる。

【００３８】阻止率（％）＝（１−（ｂ−ａ）／（ｂ′
−ａ′））×１００ａ：濾過水を透過する前の濾紙の絶乾重量（ｇ）ｂ：濾過水の残留物質を含んだ濾紙の絶乾重量（ｇ）ａ′：原水を透過する前の濾紙の絶乾重量（ｇ）ｂ′：原水の残留物質を含んだ濾紙の絶乾重量（ｇ）（２）透水係数図２に示した装置を用いる。ろ過布５（試験片）は測定
前に蒸留水に一昼夜浸漬して、水になじませておく。ろ
過布５を下部ろ過管１２上の金網６の上に置き、クラン
プ１０で上部ろ過管４に固定する。上部ろ過管４に蒸留
水９を溜め、ポンプ８にて水頭高さ５００ｍｍを保持し
ながら、コック１１を全開し、１〜１．５リットルのろ
過水をメスシリンダ７にて採取する。同時にコック全開
時間を計測し、次式により透水係数Ｋを求める。

【００３９】Ｋ（ｍｌ／ｃｍ²・秒）＝Ｗ／（９．６×Ｓ）ただし、Ｗは採取したろ過水（ｍｌ）、Ｓはコック全開
時間（秒）、９．６はろ過布のろ過面積（ｃｍ²）。表
１に示した初期透水係数は、原水を透過する前の新しい
試料を試験した時の透水係数値である。

【００４０】（３）限界透水係数までの時間図２の装置を用い、透水係数が１ｍｌ／ｃｍ²・秒とな
るまでの時間を限界透水係数までの時間とする。なお、
原水については活性汚泥処理における余剰汚泥（５，０
１５ｍｇ／ｌの浮遊物を含む）を用いた。

【００４１】（実施例１）ベース層の糸として、ポリエ
チレンテレフタレートからなる１５０デニール、４８フ
ィラメントの糸（Ｆ１）を経糸および緯糸に用いて織物
を構成し、ろ過層としてポリエチレンテレフタレートか
らなる２４０デニール、５７６フィラメントの繊維束
（Ｆ２）を用いて、経糸２本に１本の割合でＦ１の間に
Ｆ２を配置した二重織物を作成した（Ｆ２は、上と下の
織物の緯糸と交互に交絡点を持って両者を一体化してい
る）。織物の間隔は６ｍｍとした。ついで、得られた二
重織物について、厚み方向の中央で織物の表面と平行に
切断した。

【００４２】次に、これら織物の繊維束の面を、細かい
凹凸のある回転ブラシロールの表面に接触させて繊維束
を開繊させ、表面に単繊維をくまなく展開させた。引き
続いて、加熱した平滑な金属ロール表面に上記単繊維面
を接触させ、繊維束をその開繊展開した状態に固定し
た。その後、６．３７ＭＰａの圧力でノズルから水を単
繊維面に対して噴射してウオータジェットパンチ加工を
行い、ろ過層の厚みが１ｍｍのろ過布を作った。得られ
たろ過布の評価結果を表１に示す。

【００４３】（実施例２）二重織物の間隔を２１ｍｍと
し、ウオータジェットパンチ加工の水圧を７．０６ＭＰ
ａとしてろ過層の厚みを３．２ｍｍとした他は実施例１
と同様にしてろ過布を作成した。評価結果を表１に示
す。

【００４４】（実施例３）二重織物の間隔を３８ｍｍと
し、ウオータジェットパンチ加工の水圧を９．６０ＭＰ
ａとしてろ過層の厚みを４．０ｍｍとした他は実施例１
と同様にしてろ過布を作成した。評価結果を表１に示
す。

【００４５】

【比較例】（比較例１）二重織物の間隔を２１ｍｍと
し、ウオータジェットパンチ加工を行わなかった他は実
施例１と同様にしてろ過布を作成した。評価結果を表１
に示す。

【００４６】（比較例２）二重織物の間隔を３８ｍｍと
し、ウオータジェットパンチ加工を行わなかった他は実
施例１と同様にしてろ過布を作成した。評価結果を表１
に示す。

【００４７】

【表１】実施例１、２、３に係るろ過布は、阻止率が高く、限界
透水係数までの時間も長いことが分かる。一方、ウオー
タジェットパンチ加工を実施していない比較例１、２に
係るろ過布は、初期透水係数は高いものの阻止率が低
く、限界透水係数までの時間も短いものであった。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、ベース層に固定された
単繊維同士が交絡し、かつ、その単繊維の長さとろ過層
の厚みの比が一定の範囲にあるので、単繊維同士の間隔
を適度に保つことができ、微粒子の捕捉性に優れたろ過
布を得ることができる。さらに、ろ過布の伸び率が１０
％以下であるので、形態保持性に優れたろ過布を得るこ
とができる。

【００４９】また、ベース層が織物である場合には、変
形しにくい、形態保持性に優れたろ過布を得ることがで
きる。この場合、ろ過層を構成する単繊維が織物に織り
込まれている場合には、単繊維の脱落が少なく、耐久性
に優れたろ過布を得ることができる。

【００５０】さらに、単繊維が自由端を有している場合
には、単繊維間に捕捉された粒子を取り除くことが容易
となるので、洗浄回復性に優れたろ過布を得ることがで
きる。

【００５１】また、単繊維の長さが２〜２０ｍｍの範囲
である場合には、単繊維間に適度に粒子を保持すること
ができるので、目詰まりを起こしにくい、寿命の長いろ
過布を得ることができる。

【００５２】さらに、ベース層表面における単繊維の出
現数が２．０×１０³〜１．８×１０⁷の範囲である場合
には、被ろ過流体の処理量と微粒子の捕捉性とを共に高
めたろ過布を得ることができる。

【００５３】また、単繊維の交絡を流体を作用させるこ
とにより行えば、より簡便に単繊維を交絡することがで
き、コスト的にも有利なろ過布を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係るろ過布の概略縦断面
図である。

【図２】ろ過布の透水係数を測定するための装置の概略
側面図である。

【符号の説明】

１：単繊維２：ろ過層３：ベース層４：上部ろ過管５：ろ過布（試験片）６：金網７：メスシリンダ８：ポンプ９：蒸留水１０：クランプ１１：コック１２：下部ろ過管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D019 AA01 AA03 BA13 BB02 BB13 BB18 BD01 BD04 BD10 CB06 CB10 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベース層上にろ過層を形成してなるろ過布
であって、前記ろ過層は、互いに交絡した単繊維を含
み、その単繊維は前記ベース層に固定され、前記単繊維
の長さＬと前記ろ過層の厚みＴとの比Ｔ／Ｌが０．０２
〜０．７の範囲にあり、かつ、ろ過布の伸び率が１０％
以下であることを特徴とするろ過布。
【請求項２】ベース層が織物である、請求項１に記載の
ろ過布。
【請求項３】単繊維が織物に織り込まれている、請求項
２に記載のろ過布。
【請求項４】単繊維が自由端を有している、請求項１〜
３のいずれかに記載のろ過布。
【請求項５】単繊維の長さＬが２〜２０ｍｍの範囲にあ
る、請求項１〜４のいずれかに記載のろ過布。
【請求項６】ベース層表面における１ｃｍ²あたりの単
繊維の出現数が２．０×１０³〜１．８×１０⁷本の範囲
にある、請求項１〜５のいずれかに記載のろ過布。
【請求項７】ベース層上に立設、固定された繊維束に流
体を作用させ、その繊維束を構成している単繊維同士を
交絡させてろ過層を形成することを特徴とするろ過布の
製造方法。
【請求項８】ベース層として織物を用いる、請求項７に
記載のろ過布の製造方法。
【請求項９】二重織物を層間で切断することにより繊維
束を形成する、請求項８に記載のろ過布の製造方法。
【請求項１０】流体が水である、請求項７〜９のいずれ
かに記載のろ過布の製造方法。