JP2002018218A

JP2002018218A - フィルター

Info

Publication number: JP2002018218A
Application number: JP2000203592A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sano; 眞二佐野; Toshiki Kubota; 敏毅窪田; Masahiro Ozasa; 正博小笹
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2002-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】高効率に濾過する性能を保持しつつ濾過性能を
長時間維持できるフィルターを提供する。【解決手段】密度が０．０１〜０．１ｇ／ｃｍ³で繊維
相互が部分的に接着されてなる繊維構造体であって、該
繊維構造体の構成繊維の多くが該繊維構造体の一断面
（ａｂｃｄ）方向に対し繊維軸方向を略平行に配列し、
該断面内でランダムな方向に配列されており、該一断面
（ａｂｃｄ）が流体の通過方向に配列されていることを
特徴とするフィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルターに関す
るものであり、さらに詳しくは、液体、特に水槽や浴
槽、洗濯槽など水を主体とした液体を濾過するのに好ま
しく用いることができるフィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、短繊維不織布からなるフィル
ターは気体−固体分離、液体−固体分離など幅広く使用
されている。

【０００３】通常フィルターは該フィルターを構成する
繊維の方向に対し、流体はほぼ垂直に通過するため濾過
抵抗が高く、かついわゆる硬綿を用いた場合は水圧に対
しフィルター自体圧縮され、さらに濾過抵抗が増大し、
濾過物の捕集効率を悪化させる一因となりやすい。中で
も昨今注目を浴びているいわゆる２４時間風呂などに使
用する濾過フィルターなどでは濾過する水量が多く、形
態変化に耐えうるように緻密な構造にすると使用後にた
まる汚れや垢などにより目詰まりしやすく、濾過寿命が
極端に短くなるという致命的欠陥があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る従来技術の背景に鑑み、高効率に濾過する性能を保持
しつつ濾過性能を長時間維持できるフィルターを提供す
ることにある。

【０００５】

【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、（１）密度が０．０１〜０．１ｇ／ｃｍ³で繊維相互が
部分的に接着されてなる繊維構造体であって、該繊維構
造体の構成繊維の多くが該繊維構造体の一断面（ａｂｃ
ｄ）方向に対し繊維軸方向を略平行に配列し、該断面内
でランダムな方向に配列されており、該一断面（ａｂｃ
ｄ）が流体の通過方向に配列されていることを特徴とす
るフィルター。

【０００６】（２）前記繊維構造体の少なくとも一部分
の通気量が８０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上、硬度が０．
１ｋｇ／ｃｍ²以上であることを特徴とする前記（１）
に記載のフィルター。

【０００７】（３）前記繊維構造体の層間剥離強力が
０．０１Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とする前記
（１）または（２）のいずれかに記載のフィルター。

【０００８】（４）前記繊維構造体が２種類以上の繊維
で構成されているとともに、そのうちの１種の繊維は他
の繊維より融点が低い繊維からなり、該融点の低い繊維
相互間および該融点の低い繊維と他の繊維との間で部分
的に溶融接着されていることを特徴とする前記（１）〜
（３）のいずれかに記載のフィルター。

【０００９】（５）前記繊維構造体を構成する繊維密度
が流体の通過方向に対し異なっていることを特徴とする
前記（１）〜（４）のいずれかに記載のフィルター。

【００１０】（６）前記繊維構造体を屈曲させることに
より繊維密度が流体の通過方向に対し異なっていること
を特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のフ
ィルター。

【００１１】（７）前記繊維構造体の表面の少なくとも
一部に凹凸部分を有し、該凹凸部の隣り合う凹部と凸部
の高さの差が０．５ｃｍ以上であることを特徴とする前
記（１）〜（６）のいずれかに記載のフィルター。

【００１２】（８）前記繊維構造体の表面の少なくとも
一部に凹凸部分を有し、該凹凸部分が切り出しにより形
成されていることを特徴とする前記（１）〜（７）のい
ずれかに記載のフィルター。

【００１３】（９）前記繊維集合体がポリエステル系繊
維で構成されていることを特徴とする前記（１）〜
（８）のいずれかに記載のフィルター。

【００１４】（１０）液体の濾過用であることを特徴と
する前記（１）〜（９）のいずれかに記載のフィルタ
ー。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のフィルターに用いる繊維
構造体を構成する繊維の素材としては、木綿、麻、羊毛
などの天然繊維、レーヨン系、アセテート系などの化学
繊維、ポリエステル系、ポリアミド系、アクリル系、ポ
リプロピレン系、ポリエチレン系などの合成繊維のいず
れのものでも使用できるが、繊維自体の硬度が高く、耐
久性、リサイクル性、経済性の点から、ポリエステル系
繊維を使うのが最も好ましい。

【００１６】本発明のフィルターに用いる繊維構造体
は、密度が０．０１〜０．１ｇ／ｃｍ ³で繊維相互が部
分的に接着されていて、該繊維構造体の構成繊維の多く
が該繊維構造体の一断面（ａｂｃｄ）方向に対し繊維軸
方向を略平行に配列し、該断面内でランダムな方向に配
列されており、しかも該繊維構造体の一断面（ａｂｃ
ｄ）が流体の通過方向にほぼ平行に配列されているもの
である。密度が０．０１ｇ／ｃｍ³未満の場合は形態を
保つことが困難となり、濾過時の水圧に耐えられず、耐
久性の面から好ましくなく、また密度が０．１ｇ／ｃｍ
³を超えると繊維密度が高くなりすぎて加工しにくくな
り、また水抜けしにくくいため濾過圧損が大きく、フィ
ルターとして適さないからである。好ましくは０．０２
〜０．０４ｇ／ｃｍ³である。また、該繊維構造体の一
断面（ａｂｃｄ）が流体の通過方向（図１において流体
の通過方向の一例を矢印で示している）にほぼ平行に配
列させるのは、流圧により構造体そのものの形態変化が
起こりにくくするためである。もちろん、流体の通過方
向が部分的にほぼ垂直あるいは斜めに入る部分があって
もよいが、そのような部分を使用する場合は、流圧によ
る形態変化がしやすいことを考慮する必要があり、好ま
しくない。

【００１７】本発明のフィルターに用いる繊維構造体の
少なくとも１部分の通気量は８０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ
以上、硬度は０．１ｋｇ／ｃｍ²以上であることが好ま
しい。通気量が８０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ未満の場合
は、濾過物による目詰まりが起こりやすくなり、濾過寿
命が短く傾向がある。また、硬度が０．１ｋｇ／ｃｍ²
未満の場合は、濾過物によるフィルター目詰まりにより
生じた濾過圧によりフィルター自体が圧縮変形し、さら
に濾過圧が上昇しやすくなり、好ましくない傾向とな
る。

【００１８】また本発明のフィルターに用いる繊維構造
体の層間剥離強力は０．０１Ｎ／ｃｍ以上であることが
好ましい。０．０１Ｎ／ｃｍ未満の場合は、繊維構造体
が剥離しやすくなり、フィルターとして使用すると形態
破壊が起こる場合がある。

【００１９】本発明のフィルターに用いる繊維構造体
は、２種類以上の繊維で構成されたものであって、該繊
維構造体の構成繊維の１種は、他の繊維より融点が低い
繊維であり、該融点の低い繊維相互間および該融点の低
い繊維と他の繊維との間で部分的に溶融接着されている
ことが好ましい。

【００２０】これら融点の低い繊維は、繊維構造体の製
造において熱処理を施して熱融着するため、繊維間の十
分な熱接着性を得ることや、必要以上に高温熱処理を施
すことを避けるために、その他の繊維に比べて融点が、
２０℃以上低く、かつ８０〜１７０℃の範囲にあるもの
が好ましい。

【００２１】さらに融点の低い繊維は、該融点の低い繊
維を構成する熱可塑性重合体を鞘成分に、それより融点
が２０℃以上高い熱可塑性重合体を芯成分に複合した複
合繊維であることが好ましい。

【００２２】また、上記の複合繊維としては、繊維間の
十分な熱接着性を得ることや、使用耐久性の観点から、
芯成分／鞘成分で表される重量比が２０／８０〜６０／
４０の範囲のものであることが好ましい。このような複
合繊維は、通常の複合紡糸によって製造することができ
る。この鞘成分は特に限定されないが、ポリエステル繊
維の場合、通常イソフタル酸を共重合したポリエチレン
テレフタレートが用いられる。

【００２３】本発明のフィルターに用いられる繊維構造
体は、融点の低い繊維とその他の繊維が混合されて構成
されている場合は、その比率は特に限定されるものでは
ないが、融点の低い繊維を１０〜６０重量％でその他の
繊維が４０〜９０重量％であることが好ましい。融点が
低い繊維が１０重量％未満の場合は、融点の低い繊維相
互間および融点の低い繊維とその他の繊維との熱接着点
が少なくなって、繊維構造体は形態を保ちにくく、フィ
ルターとして使用すると形態破壊が起こる場合があり、
好ましくない。十分は形態および耐久性を保持するため
には６０重量％以下で混合させればよい。

【００２４】本発明のフィルターに用いる繊維構造体の
繊維の繊度は特に限定するものではないが、好ましくは
０．０１〜１００ｄｔｅｘで、さらに好ましくは１〜５
０ｄｔｅｘである。繊度を細くさせると相対的に構成繊
維本数が増大し細かな濾過物を捕集することが可能とな
り、繊度を太くすると構造体として変形しにくくなり強
固なものとなり易い。また繊度をミックスすることも可
能で上述の効果を相乗的に得ることができる。

【００２５】本発明のフィルターに用いる繊維構造体の
繊維の平均繊維長は特に限定するものではないが、好ま
しくは１０〜１５０ｍｍで、さらに好ましくは３０〜７
０ｍｍである。１０ｍｍ未満になると繊維間の絡合性が
悪くなり、フィルターしての使用耐久性が低下しやすく
なり、１５０ｍｍを超えると繊維構造体を製造する際に
繊維が絡み合い過ぎて開繊・混綿性が悪くなり、均一な
密度の繊維構造体が得られにくくなりやすい。

【００２６】本発明のフィルターに用いる繊維構造体の
繊維の捲縮の形態は特に限定するものではないが、繊維
構造体の嵩高性、ソフト性、圧縮に対する回復性をよく
する観点から、機械捲縮型よりもスパイラル捲縮型が好
ましい。また捲縮数は３〜５０山／２５ｍｍ、捲縮度は
５〜１００％であることが好ましく、さらには５〜２０
山／２５ｍｍ、１０〜５０％が好ましい。

【００２７】本発明のフィルターに用いる繊維構造体の
繊維の断面形状は、通常の丸断面、Ｔ型、扁平などの異
型断面のいずれでもよく、また中空断面であってもよ
い。

【００２８】さらに本発明のフィルターは、抗菌性能や
防カビ性能などを付与することも可能である。抗菌性能
や防ダニ性能は、繊維構造体を構成する繊維に抗菌繊維
や防ダニ繊維を使用したり、繊維構造体そのものに抗菌
あるいは防ダニ加工を行うことにより達成できる。

【００２９】本発明のフィルターは厚さすなわち流体の
通過長に関し特に限定するものではなく、目的の性能に
より設定できるが、たとえば５ｍｍから５０ｃｍの範囲
のものが好ましい。より好ましくは１ｃｍから１０ｃｍ
である。

【００３０】本発明のフィルターを構成する繊維構造体
の繊維密度は流体の通過方向に対し勾配があることが好
ましい。流体が通過するに従って繊維密度が密になって
いくことにより、濾過性能を順次変化させることが可能
となり、最初は比較的大きな形状の濾過物を濾過するの
に対し、内部にいくに従って比較的微少なものを濾過す
ることが可能となる。そうすることにより、種々の汚れ
を効率よくかつ多量に濾過することが可能となりやすい
からである。

【００３１】繊維構造体の繊維密度を流体の通過方向に
対し勾配をもたせる構造は、密度の異なる繊維構造体を
複数枚積層する構造など特に限定するものではないが、
繊維構造体を屈曲させることにより勾配を持たせる構造
でもよい。すなわち、図２に示すように、繊維構造体の
構成繊維の多くが該繊維構造体の一断面（ａｂｃｄ）方
向に対し繊維軸方向を略平行に配列し、該断面内でラン
ダムな方向に配列されている該繊維構造体の一断面（ａ
ｂｃｄ）に垂直な方向の軸を屈曲させ、筒状な構成とす
ることにより、繊維構造体の外層部は、繊維密度が高く
なり、内層部は低いという勾配をもつこととなる。もち
ろん、完全な筒状ではなくても、波状やうずまき状であ
ってもよい（図２において流体の通過方向の一例を矢印
で示している）。

【００３２】さらに本発明のフィルターを構成する繊維
構造体の表面の少なくとも一部に凹凸部分を有し、その
凹凸部の隣り合う凹部と凸部の高さの差が０．５ｃｍ以
上であることが好ましい。凹凸部分を有することにより
流体がフィルター内を通過する際、接触面積が大きくな
るため、目詰まりが起こりにくいからである。０．５ｃ
ｍ未満の場合、上記の凹凸の効果が発揮しにくいからで
ある。より好ましくは１ｃｍ以上である。

【００３３】また、前記繊維構造体表面の凸部は、５０
〜２０００個／ｍ²であることが好ましい。より好まし
くは１００〜１０００個／ｍ²である。

【００３４】凹凸部分の形状形成方法は特に限定するも
のではなく、繊維構造体形成時に原綿を多数の凹凸部を
有するモールドに詰め込んで圧縮／加熱成型して得たも
のであっても、原綿から得られ積層されたウエブをパン
チングメタルなど穴のあいたプレートなどで圧縮／加熱
成型して得られたものであってもよい。

【００３５】好ましくは、一旦圧縮／加熱成型などで得
られた繊維構造体を切り出しにより凹凸部分を形成され
ていることである。すなわち、平板状に作成された繊維
構造体を、一対の圧縮ローラであって多数の角状の圧縮
部を持ち、その形状を工夫したいわゆるプロファイル加
工機により、厚み方向に部分的に圧縮した状態でカット
することにより切り出し、凹凸部を形成したもので、凹
凸部を含め繊維構造体の密度が一定になりやすく、また
切り出しのため成型により凹凸部を形成したものに比較
し目が詰まりにくく流体のスムーズ通過を達成しやすい
こととなり良好な傾向を示す。図３の例においては表面
をプロファイル加工し、市松模様状に凹凸部を形成した
ものであり、３が凸部、４が凹部である。

【００３６】

【実施例】本発明を実施例によってさらに詳しく説明す
る。

【００３７】なお、本発明の用いる評価方法について説
明する。ここで説明しない評価方法については基本的に
ＪＩＳで定められている方法に準ずる。

【００３８】通気量：ＪＩＳＬ１０９６（フ
ラジール法）に準ずる。

【００３９】硬度：ＪＩＳＫ６４００６．
３（Ａ法）に準ずる。ただし、事前の７５％圧縮は行わ
ない。

【００４０】層間剥離強力：幅５ｃｍの試験片に厚さの
中間部へ剥がすように切り込みを入れ、その両端部をつ
かみ引き裂くように剥離し、その最大強力（Ｎ）を次の
式で計算した。

【００４１】層間剥離強力（Ｎ／ｃｍ）＝最大強力
（Ｎ）／試験片幅（ｃｍ）試験機定速伸長型引張り試験機つかみ間隔１０ｃｍ引張速度２０ｃｍ／ｍｉｎ実施例１まず、繊維構造体を次のようにして作成した。

【００４２】使用する繊維として、ポリエステルステー
プル原綿１４．４デシテツクス、繊維長６４mｍ、捲縮
数９山／２５ｍｍ、捲縮度３１％）と、接着性繊維とし
て、ポリエステルステープル芯鞘型複合繊維（芯部にポ
リエステルポリマを用い、鞘部にイソフタル酸共重合の
ポリエステルで溶融温度１１０℃のポリマを配したも
の、４．４デシテツクス、繊維長５１ｍｍ、捲縮数１０
山／２５ｍｍ、捲縮度１４％）を用意した。

【００４３】これら両者の繊維を前者／後者＝６０／４
０の重量比率で投入し、ローラカードで混綿／開繊した
後、金型内に空気流とともに吹き込んだ後圧縮して、１
７０℃の温度で熱処理／冷却し、密度０．０３５ｇ／ｃ
ｍ³のタテ１００ｃｍ、ヨコ１００ｃｍ、高さ５０ｃｍ
の繊維構造体を作成した。この繊維構造体は構成繊維の
多くが該繊維構造体の一断面（ａｂｃｄ）方向に対し繊
維軸方向を略平行に配列し、該断面内でランダムな方向
に配列されているものであった。層間剥離強力は１Ｎ／
ｃｍであった。

【００４４】この繊維構造体をタテ×高さの面に平行に
８ｃｍの厚さに切断した。通気量は１６０ｃｃ／ｃｍ²
／ｓｅｃ、硬度は１ｋｇｆ／ｃｍ²であった。

【００４５】さらにこの繊維構造体をタテ１０ｃｍ×ヨ
コ１０ｃｍ×厚さ８ｃｍに切断し、浴槽のフィルターと
して繊維構造体の一断面（ａｂｃｄ）が流体の通過方向
にほぼ平行に配列されるようにして用いたところ、流圧
による形態変化がなく、濾過効果の優れたものとなっ
た。また寿命も３日間あった。

【００４６】比較例１実施例１で用いたものと同様の構成で原綿を投入しロー
ラカードにで混綿／開繊してできたウエブを複数枚積層
し、一対のキャタピラ間で圧縮しつつ１７０℃で熱固定
して、厚さ８ｃｍで密度０．０３５ｇ／ｃｍ³のいわゆ
る硬綿を製造した。この硬綿は通気量は１６０ｃｃ／ｃ
ｍ²／ｓｅｃ、硬度は０．５ｋｇｆ／ｃｍ²であった。
この硬綿をフィルターとして用いたところ、濾過物が付
着するにしたがい、フィルターの厚みが薄くなり、それ
によって流圧がさらに上昇しフィルター寿命が短いもの
となった。

【００４７】実施例２使用する繊維として、ポリエステルステープル原綿３３
デシテツクス、繊維長６４ｍｍ、丸断面、捲縮数８山／
２５ｍｍ、捲縮度２０％）と、接着性繊維として、実施
例１で用いたものを用意した。

【００４８】これら両者の繊維を前者／後者＝７０／３
０の重量比率で投入し、ローラカードで混綿／開繊した
後、金型内に空気流とともに吹き込んだ後圧縮して、１
７０℃の温度で熱処理／冷却し、密度０．０２５ｇ／ｃ
ｍ³のタテ１００ｃｍ、ヨコ１００ｃｍ、高さ５０ｃｍ
の繊維構造体を作成した。この繊維構造体は構成繊維の
多くが該繊維構造体の一断面（ａｂｃｄ）方向に対し繊
維軸方向を略平行に配列し、該断面内でランダムな方向
に配列されてものであった。層間剥離強力は０．７Ｎ／
ｃｍであった。この繊維構造体をタテ×高さの面に平行
に８ｃｍの厚さに切断した。通気量は２５０ｃｃ／ｃｍ
²／ｓｅｃ、硬度は０．７ｋｇｆ／ｃｍ²であった。さ
らにこの繊維構造体をタテ１８ｃｍ×ヨコ５ｃｍ×厚さ
２ｃｍに切断し、タテ方向に屈曲させ円筒状のフィルタ
ーを作製した。このフィルターに外層部から中央部に抜
けるように流体を流したところ優れたフィルター性能を
示した。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、高効率に濾過する性能
を保持しつつ濾過性能を長時間維持できるフィルターを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフィルターの一例を示す概念図であ
る。

【図２】本発明のフィルターの一例を示す概念図で、屈
曲させ筒状にしたものである。

【図３】本発明のフィルターの一例を示すもので上面か
らみた概略図で、表面をプロファイル加工し、黒い部分
が凸部で白い部分が凹部である。

【符号の説明】

１：フィルター２：フィルターのつなぎ目３：凸部４：凹部５：液体の通過方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 29/08 ５３０Ｚ５４０ＡＦターム(参考） 4D019 AA03 BA13 BB10 BC06 BD01 BD02 CA03 CB04 DA01 DA05 DA06 4L047 AA21 AB02 BA09 BB06 CC12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密度が０．０１〜０．１ｇ／ｃｍ³で繊維
相互が部分的に接着されてなる繊維構造体であって、該
繊維構造体の構成繊維の多くが該繊維構造体の一断面
（ａｂｃｄ）方向に対し繊維軸方向を略平行に配列し、
該断面内でランダムな方向に配列されており、該一断面
（ａｂｃｄ）が流体の通過方向に配列されていることを
特徴とするフィルター。
【請求項２】前記繊維構造体の少なくとも一部分の通気
量が８０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上、硬度が０．１ｋｇ
／ｃｍ²以上であることを特徴とする請求項１に記載の
フィルター。
【請求項３】前記繊維構造体の層間剥離強力が０．０１
Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１または２
のいずれかに記載のフィルター。
【請求項４】前記繊維構造体が２種類以上の繊維で構成
されているとともに、そのうちの１種の繊維は他の繊維
より融点が低い繊維からなり、該融点の低い繊維相互間
および該融点の低い繊維と他の繊維との間で部分的に溶
融接着されていることを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載のフィルター。
【請求項５】前記繊維構造体を構成する繊維密度が流体
の通過方向に対し異なっていることを特徴とする請求項
１〜４のいずれかに記載のフィルター。
【請求項６】前記繊維構造体を屈曲させることにより繊
維密度が流体の通過方向に対し異なっていることを特徴
とする請求項１〜５のいずれかに記載のフィルター。
【請求項７】前記繊維構造体の表面の少なくとも一部に
凹凸部分を有し、該凹凸部の隣り合う凹部と凸部の高さ
の差が０．５ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載のフィルター。
【請求項８】前記繊維構造体の表面の少なくとも一部に
凹凸部分を有し、該凹凸部分が切り出しにより形成され
ていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載
のフィルター。
【請求項９】前記繊維集合体がポリエステル系繊維で構
成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
に記載のフィルター。
【請求項１０】液体の濾過用であることを特徴とする請
求項１〜９のいずれかに記載のフィルター。