JP2000262819A

JP2000262819A - ろ過布および固液分離装置

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Publication number: JP2000262819A
Application number: JP11075567A
Authority: JP
Inventors: Manabu Terao; 学寺尾; Kazuhiko Nishimura; 和彦西村
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、微粒子の捕捉性、洗浄回復性、耐久
性に優れ、液体のろ過における微粒子の阻止率が高く、
高い透水性と目詰まり耐久性に優れたろ過布および長い
寿命を有する固液分離装置を提供せんとするものであ
る。【解決手段】本発明のろ過布は、ベース層に繊維束を交
絡させてなるカットパイルで構成されたろ過層を有する
ろ過布であって、該ろ過層から該ベース層に気体を透過
させた時の気体透過圧力と、該ベース層から該ろ過層に
気体を透過させた時の気体透過圧力がともに１００Ｐａ
以上であり、かつ、該ろ過層から該気体を透過させる方
が、該ベース層から気体を透過させるよりも気体透過圧
力が５〜２５−Ｐａ大きいことを特徴とするものであ
る。本発明の固液分離装置は、かかるろ過布を備えてい
ることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微粒子の阻止性、
透水性、耐目詰まり性に優れたろ過布および液体のろ過
において懸濁物質の分離に好適に使用できる固液分離装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水や油などの液体や空気やガスな
どの気体に含まれる微粒子をろ過するためのろ材とし
て、繊維を用いた織編物や不織布からなるろ過布が広く
用いられている。特に水中浮遊物質のろ過には、平、
綾、朱子のいわゆる三原組織を基本とする格子構造の織
物が使用されてきた。

【０００３】また、特公昭６２−１３０４６号公報や特
公平２−４７２４号公報では、緯糸に極細繊維を用いた
織物を起毛加工し、表面に極細繊維の立毛を形成したろ
過布が提案されている。また、実公平２−３６５６８号
公報、実公平５−３４７３０号公報、実開平４−１４１
１２号公報では、表面に繊維束を有するフィルターやろ
過布が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、織編物
からなる従来のろ過布は、繊維の格子構造の隙間から原
水を通過させて、そこに含まれる微粒子を格子で阻止す
るものであるため、格子の隙間の大きさより小さい微粒
子のほとんどは阻止されずに通過してしまう。また、粒
子径の小さい微粒子を阻止するため、織密度を高くし
て、格子の大きさを小さくしたものでは、ろ過布におけ
る隙間の比率が少なくなって、ろ過できる処理量が極端
に低下し、かつ、すぐに目詰まりして、ろ過できなくな
ってしまう。また、織物を構成する糸や繊維を細くし
て、小さい微粒子の阻止性向上を狙ったものでは、繊維
と繊維の隙間に一旦入り込んだ微粒子は、逆洗等を行っ
ても洗い落とすことが容易でなく、早期に目詰まりを引
き起こす問題があった。また、糸や繊維が細いため、ろ
過布の強力が低く、耐久性に乏しいものであった。

【０００５】一方、編物構造のろ過布では、編物の伸び
が大きく、形態保持性に劣るものであった。また、ろ過
布が変形し易いために、隙間が大きく変化して、阻止で
きる微粒子の粒子径が変動し、安定的なろ過性能が得ら
れにくいという問題があった。不織布構造のろ過布は、
繊維の三次元構造で比較的厚くて緻密であるため、微粒
子の阻止性は高いものの、圧力損失も高く、また、三次
元の格子の隙間に一旦入り込んだ微粒子を取り除くこと
が難しく、ろ過布の再生が困難であることから、再使用
性に劣るものである。また、張力が掛かった場合に容易
に変形するため、形態保持性に劣るものであった。

【０００６】本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、
微粒子の捕捉性、洗浄回復性、耐久性に優れ、液体のろ
過における微粒子の阻止率が高く、高い透水性と目詰ま
り耐久性に優れたろ過布および長い寿命を有する固液分
離装置を提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明のろ過布は、ベース層に繊維束を
交絡させてなるカットパイルで構成されたろ過層を有す
るろ過布であって、該ろ過層から該ベース層に気体を透
過させた時の気体透過圧力と、該ベース層から該ろ過層
に気体を透過させた時の気体透過圧力がともに１００Ｐ
ａ以上であり、かつ、該ろ過層から該気体を透過させる
方が、該ベース層から気体を透過させるよりも気体透過
圧力が５〜２５Ｐａ大きいことを特徴とするものであ
る。本発明の固液分離装置は、かかるろ過布を備えてい
ることを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、かかる課題、つまり微
粒子の捕捉性、洗浄回復性、液体のろ過における微粒子
の阻止率が高く、目詰まり耐久性に優れた固液分離に好
適に使用できるろ過布について、鋭意検討し、カットパ
イルで構成されたろ過層とベース層を特定な気体透過圧
力関係にしてみたところ、かかる課題を一挙に解決する
ことを究明したものである。

【０００９】本発明のろ過層を構成する繊維束に使用し
うる繊維は、異種または同種の繊維が束状に相互配列さ
れたもので、好ましくは極細繊維が、前記課題の上から
使用される。かかる極細繊維を得る方法としては、例え
ば極細繊維発生型繊維から極細繊維を得る方法が好まし
く、より具体的には海島型複合繊維あるいは混合紡糸複
合繊維から１成分の除去するか、剥離分割型複合繊維の
物理的、化学的などの剥離分割により極細化するか、ま
たは直接紡糸法、スーパードロー法などの公知の各種の
方法で製造されたものを使用することができる。

【００１０】かかる繊維束を構成する素材としては、極
細繊維となりうる人造繊維であれば何でもよく、ポリエ
チレンテレフタレート、あるいはその共重合体（例、5-
ナトリウムスルホイソフタル酸のごとき共重合体成分な
ど）、ポリブチレンテレフタレート、あるいはその共重
合体、ナイロン６、ナイロン６６、ポリアクリロニトリ
ル系ポリマ、再生セルロースなどの素材を使用すること
ができる。また、かかる繊維束には、必要に応じて、仮
撚加工が施されいてもよい。かかる極細繊維としては、
比較的細い１デニール以下が好ましいが、微粒子の阻止
性能を向上させるには、０．００１〜１デニールがより
好ましく、繊維の耐久性を高く維持しつつ微粒子の阻止
性能を向上させるには、０．００３〜０．５デニールが
さらに好ましい。

【００１１】本発明のろ過層は、かかる繊維束からなる
カットパイルの形でベース層に係合されて構成されてい
るものであるが、かかる繊維束、つまりカットパイルを
構成する糸条のトータル繊度は、好ましくは５０〜２０
００デニール、さらに好ましくは１００〜１５００デニ
ールの範囲のものが、ろ過布の仕上げ加工における加工
性や、得られたろ過布のろ過性能の上からよい。また、
かかる繊維束に含まれる繊維の本数は、前記のトータル
繊度により変動し得るが、好ましくは５０〜２００００
本／束の範囲にあるものがよい。かかる繊維束はカット
パイルの形でろ過層を構成するものであるが、該繊維束
は、ベース層に係合されているものであり、たとえば交
絡、接着剤による接着、さらには熱融着や超音波接着お
よびこれらの組み合わせなどにより一体化して係合され
ていてもよいが、好ましくは該ベース層にＷ型に織り込
まれて絡合しているのがよい。また、かかる繊維束は、
前記極細繊維の長繊維束をタフティングした後、カット
したものが耐久性の上から好ましい。

【００１２】かかるろ過層を係合して支持するベース層
としては、形態保持性に優れたろ過布を与える上から、
織物組織のものが好ましく使用される。すなわち、実際
のろ過布において、ろ過布の下流側に金網や多孔板を置
かずに、ろ過布単独でろ過を行う場合が多く、この場
合、編物や不織布では、弱い張力でろ過布が膨らんだり
歪に伸びたりして変形し易く好ましくない。

【００１３】かかるろ過布において、強い張力が掛かっ
た場合に、大きく変形するのを防ぐためには、そのベー
ス層の繊維として、ＪＩＳＬ−１０１３の規定に基づ
いて測定される初期引張抵抗度が、好ましくは２．５Ｇ
Ｐａ以上、さらに好ましくは３ＧＰａ以上、特に好まし
くは３．５ＧＰａ以上の繊維を主体に用いるのがよい。
また、繊維の形態としては、仮撚加工糸のように捲縮を
有するものより、ストレートの繊維が、阻止率と透水性
のバランスの上から好ましい。

【００１４】かかるベース層と、ろ過層は、該ろ過層か
ら該ベース層に気体を透過させた時の気体透過圧力と、
該ベース層から該ろ過層に気体を透過させた時の気体透
過圧力がともに１００Ｐａ以上、好ましくは１１０Ｐａ
以上、さらに好ましくは１２０Ｐａ以上であるという関
係を満足することが重要である。すなわち、気体透過圧
力が１００Ｐａ以下であると、ろ過層の繊維束間に空隙
を多く有する構造となるため、透水性は高くなる反面、
細かい微粒子はほとんど阻止されずにろ過層の内部に入
り込み易くなり、阻止されずにそのまま通過してしまう
ため、高い阻止率が得られず好ましくない。また、気体
透過圧力が１００Ｐａ以下であっても、ろ過層の表層を
通過して内部に入り込んだ微粒子の一部が堆積して、目
詰まりを引き起こし、洗浄を行っても、内部に入り込ん
だ微粒子は洗い落としにくく、洗浄回復性が低下するた
め好ましくない。

【００１５】さらに本発明においては、該ろ過層から該
気体を透過させる方が、該ベース層から気体を透過させ
るよりも気体透過圧力が、５〜２５Ｐａ大きいことが重
要である。すなわち、かかる気体透過圧力の差が、５Ｐ
ａよりも小さいと、ろ過層とベース層との粗密構造差が
少なすぎるということであり、この場合は、カットパイ
ルによるろ過層のカバーが不十分であるために、微粒子
の阻止性が低く、ろ過層を通過した微粒子がベース層に
堆積し易く、このように一旦目詰まりが発生し始める
と、ろ過圧力の上昇が急激に起こることになる。また、
反対に気体透過圧力の差が、２５Ｐａよりも大きいとい
うことは、ろ過層とベース層との粗密構造差が大きすぎ
るということであり、ろ過層が緻密過ぎて、透水性が極
端に低く、処理できる量が少ないために、効率的な処理
ができない。したがって、本発明において、好ましくは
かかる気体透過圧力の差を、１０〜２０Ｐａの範囲に制
御することにより、高い阻止率と高い透水性のバランス
がとれたろ過布を提供することができる。

【００１６】本発明の該パイルにおいては、ベース層表
面からの長さが、好ましくは２ｍｍ〜２０ｍｍ、さらに
好ましくは２ｍｍ〜１５ｍｍのパイル長さを有するもの
であることと、方向性を持って傾斜しているものである
こととが満足されている場合、阻止率と透水性のバラン
スの上から、さらに好ましい効果を奏するものである。

【００１７】すなわち、かかるパイルを構成する繊維束
は、パイル先端部が開繊されており、かつ、傾斜されて
いるという条件を満足しているものが好ましいが、かか
る条件が十分なされていない場合は、該繊維束を構成す
る繊維と繊維が収束し易く、ろ過布の表面を繊維で十分
カバーできず、繊維束と繊維束の間に隙間が発生するこ
ととなり、微粒子の阻止性が十分でなくなる。

【００１８】一方、該パイルの長さが短くなりすぎる
と、ろ過に寄与するパイルの量が少なくなるため、微粒
子の阻止性が低下してくるし、また、該パイルが撓みに
くくなり、パイルの先端部分がろ過層の表面に林立する
状態になるために、かかるパイルの谷間に微粒子が堆積
し易く、目詰まりを引き起こし易く、洗浄回復性も低下
する。逆に、ろ過層のパイルの長さが長くなりすぎる
と、微粒子の阻止性は高くなるが、気体や液体の通過性
が悪くなり、処理できる量が低下する。また、ろ過中に
パイル同士が絡み合ったりして、ネップ状の塊を生じ易
くなる。

【００１９】本発明の固液分離装置は、かかるろ過布を
備えたものであり、したがって、微粒子の捕捉性、洗浄
回復性、液体のろ過における微粒子の阻止率が高く、目
詰まり耐久性に優れているので、長期間の使用に耐え得
る機能を発揮するものである。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。な
お、実施例で使用した評価方法は、次に示す方法を採用
した。（１）繊維束の長さベース層の上端面（ベース層が織物で表面が凹凸の場合
は凸部の上端）からろ過層の自由端までの構成繊維の長
さの平均値とする。（２）気体透過差圧図２に示した装置を用いる。ろ過布の一次側（ろ過層
側）から３００ＫＰａの圧力条下で１０ＮＬ／ｍｉｎの
空気を連続的に透過させた時の二次側（ベース層側）に
おけるろ過布の気体透過差圧のことを言う。（３）阻止率原水およびろ過水の微粒子濃度がそれぞれＣ１、Ｃ２の
とき、阻止率Ｒは、Ｒ＝（Ｃ１−Ｃ２）÷Ｃ１×１００
の式から求める。

【００２１】微粒子濃度は、ＪＩＳＫ０１０２に基づ
き測定する。（４）透水係数図３に示した装置を用いる。新しい試料は、測定前に蒸
留水に一昼夜浸漬して水に馴染ませておく。ろ過布を下
部ろ過管上の金網メッシュの上に置き、クランプで上部
ろ過管と固定する。上部ろ過管に蒸留水を溜め水頭高さ
５００ｍｍを保持しながら、コックを全開し１〜１．５
リットルのろ過水を採取する。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。

【００２２】Ｋ＝Ｗ÷（９．６×Ｓ）（ｍｌ
／ｃｍ²・秒）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）。

【００２３】表１に示した初期透水係数は、ろ過機に取
り付けて運転する前の新しい試料を試験した時の透水係
数値である。実施例１基布である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２５０デニール、４８フィラメントの糸
（Ｆ１）を、経糸及び緯糸に用いて織物を構成し、ろ過
層の繊維束として、ポリエチレンテレフタレートからな
る２４０デニール、５７６フィラメントの糸（Ｆ２）を
用いて、経糸Ｆ１の間もしくは経糸何本かに１本の割合
でＦ２を配置した上下２枚の同じ織物からなる２重織物
をベルベット織機で製織した。

【００２４】この織物は、一定間隔をおいて離れた、上
下２枚の織物の間を、Ｆ２が往復を繰り返して構成され
た２重織物である。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ものであ
る。

【００２５】得られた織物について、厚さ方向の指定し
た位置で、織物の表面と平行にスライスすることによ
り、ろ過層のパイル長さが６ｍｍと１２ｍｍからなる立
毛織物を得た。

【００２６】次に、この立毛織物を液流染色機で、通常
の条件でリラックス・精錬加工した後、乾燥装置で乾燥
処理を行った。この時の立毛織物は、該パイルが一定方
向に傾斜した顕著な方向性を有するものであった。

【００２７】次に、これらの立毛織物のパイル面を、該
パイルの傾斜している方向に合わせて、針布ブラシロー
ルの表面に接触させて、該パイルを開繊し、該パイルを
構成する繊維束内の繊維同士の収束や絡み合いを少なく
して、繊維と繊維の間に適度な空間を形成させた。

【００２８】次に、これらの立毛織物のパイル面を、そ
の傾斜方向に合わせて、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、ろ過層の
表面に繊維をくまなく展開させると同時に方向を揃え
た。引き続き、加熱した平滑な金属ロールとゴムロール
の間を、該パイル面を金属ロールの表面に当てて、該パ
イルをその状態にセット固定して、ろ過布を形成した。

【００２９】かくして得られたろ過布について、気体透
過差圧と初期性能および図１に示す回転ドラム式連続ろ
過機に、サンプルろ過布を取り付けて、連続運転した後
のろ過性能を評価した。得られた結果は表１に示した通
りであった。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から、実施例のろ過布は、初期値にお
ける微粒子阻止率と透水係数が高く、使用後において
も、微粒子阻止率と透水性のバランスが取れており、使
用前後におけるろ過性能の低下が少ないことがわかる。

【００３２】一方、ろ過層とベース層で適度の気体透過
圧力差を有しながら、気体透過圧力のレベルが、１００
Ｐａ未満である極細繊維の繊維束を起毛して、ろ過層を
形成した比較例１では、初期における微粒子阻止率と透
水性のバランスは取れていたが、使用後の透水係数が、
大幅に低下しており、目詰まりし易いことがわかる。

【００３３】また、ろ過層とベース層の気体透過圧力が
ほぼ同レベルである比較例２〜３では、透水係数は高い
ものの、微粒子阻止率が低く、しかも使用前後における
性能変化が大きいものであり、ろ過性能のバランスが取
れているものではなかった。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、微粒子の阻止性、透水
性、耐目詰まり性に優れ、固液分離に好適に使用できる
ろ過布を安定して提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転ドラム式連続ろ過機のメカニズムを示す側
面図である。

【図２】ろ過布の気体透過差圧を測定するための装置の
側面図である。

【図３】ろ過布の透水係数を測定するための装置の側面
図である。

【符号の説明】

１：ろ過布２：原水３：ろ過水４：濃縮水５：洗浄水用ポンプ６：逆洗スプレー７：表洗スプレー８：ロータリードラム９：損失水頭１０：ろ過布（試験片）１１：試料保持ホルダー１２：空気１３：ダイヤフラムゲージ１４：マノメータ１５：上部ろ過管１６：ろ過布（試験片）１７：金網１８：メスシリンダー１９：ポンプ２０：蒸留水２１：クランプ２２：コック２３：下部ろ過管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベース層に繊維束を係合させてなるカット
パイルで構成されたろ過層を有するろ過布であって、該
ろ過層から該ベース層に気体を透過させた時の気体透過
圧力と、該ベース層から該ろ過層に気体を透過させた時
の気体透過圧力がともに１００Ｐａ以上であり、かつ、
該ろ過層から該気体を透過させる方が、該ベース層から
気体を透過させるよりも気体透過圧力が５〜２５Ｐａ大
きいことを特徴とするろ過布。
【請求項２】該係合が、該ベース層にＷ型織り込まれて
絡合されたものである請求項１記載のろ過布。
【請求項３】該繊維束が、単糸繊度１デニール以下の極
細繊維で、かつ、トータル繊度５０〜２０００デニール
の繊維糸条で構成されたものである請求項１または２記
載のろ過布。
【請求項４】該パイルが、ベース層表面からの長さが２
ｍｍ〜２０ｍｍのパイル長さを有するものである請求項
１〜３のいずれかに記載のろ過布。
【請求項５】該パイルが、方向性を持って傾斜している
ものである請求項１〜４のいずれかに記載のろ過布。
【請求項６】該ベース層が、織物組織を有するものであ
る請求項１〜５のいずれかに記載のろ過布。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のろ過布を
備えていることを特徴とする固液分離装置。