JP2002028416A

JP2002028416A - 濾過材及び濾過装置

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Publication number: JP2002028416A
Application number: JP2000215421A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yamashita; 英明山下; Tomoaki Kimura; 友昭木村
Original assignee: Kuraray Co Ltd; Goei Seisakusyo Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd; Goei Seisakusyo Co Ltd
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2002-01-29
Anticipated expiration: 2020-07-17
Also published as: JP3421846B2

Abstract

(57)【要約】【課題】コンクリート又は石材のスラッジを含んだ懸
濁液を迅速に濾過して、水分とスラッジとを分離できる
濾過材を提供することを目的とする。【解決手段】コンクリート又は石材のスラッジ等の粉
粒物を含む懸濁液の濾過に適した濾過材であって、１〜
１０μｍの平均繊維径を有し、連続繊維がランダムかつ
３次元的に交絡している不織布であり、１００％以上の
吸水率を有するように濾過材を構成する。また、望まし
くは目付を３０〜３００ｇ／ｍ²とし、不織布はポリア
ミド樹脂を用いて製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体中に含有される
粒子を効率よく除去する濾過材及びそれを用いた濾過装
置に関し、特にコンクリート又は石材のスラッジを含む
懸濁液の濾過に適し、濾過速度の速い濾過材及び濾過装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリートスラッジを含む懸濁
液は、沈殿槽でスラッジを沈殿させ、上澄みを流して排
水していた。しかし、このような処理のみではスラッジ
の除去は十分とはいえず、条件によっては細かいスラッ
ジを含む、濁った上澄みを流してしまう恐れもあった。
そのため、フィルターを通過させてスラッジを除去する
濾過処理が求められていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、コンクリート
スラッジを含む懸濁液を処理するには、実用上の捕集効
率を維持しつつ、濾過抵抗が小さく、濾過速度が速いも
のである必要があるのに対し、従来の濾過材では、これ
らを満足するものは見当たらなかった。そこで、本発明
では、コンクリート又は石材のスラッジを含んだ懸濁液
を迅速に濾過して、水分とスラッジとを分離できる液体
フィルター用濾材を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、コンクリート又は石材のスラッジ等の
粉粒物を含む懸濁液を濾過するための濾過材であって、
１〜１０μｍの平均繊維径を有し、連続繊維がランダム
かつ３次元的に交絡している不織布であり、１００％以
上の吸水率を有する濾過材を構成した。

【０００５】これらの要件を満たすことにより、濾過速
度を確保しつつ、コンクリートスラッジ等の懸濁液か
ら、スラッジを除去することができる。なお、ここでの
吸水率とは、濾過材の質量に対し、その濾過材が吸収保
持することのできる水の質量をいう。従って、吸水率１
００％以上の濾過材とは、濾過材がそれ自身の質量より
多い質量の水を吸収保持することができるようなものを
意味する。

【０００６】また、本発明の濾過材においては、不織布
の目付は３０〜３００ｇ／ｍ²であることが望ましい。
このようにすることにより、実用上の強度を確保し、フ
ィルター寿命を長くすることができる。

【０００７】また、本発明の濾過材となる不織布の材質
はポリアミド樹脂からなる未延伸繊維を用いることが望
ましい。このようにすることにより、親水化のための後
加工を要することなく濾過材の親水性をより高く確保で
きるので、濾過速度を高めることができる。

【０００８】また、請求項４の発明では、請求項１から
請求項３のいずれか１項に記載の濾過材を組み込んだ濾
過装置を構成した。このような濾過装置により、前記し
た濾過材の特長を生かし、コンクリートスラッジ等の粉
粒物の除去に適した濾過装置を提供することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】まず、本発明の濾過材の製造方法
を説明する。本発明の濾過材は以下のようなメルトブロ
ー法により製造される。原料となる熱可塑性樹脂の重合
体を押出機中で溶融し、一列に並んだ多数の紡糸ノズル
から吐出させ、これと同時に紡糸ノズルの両側に配置さ
れた気体噴出口から加熱気体を噴射させる。この加熱気
体流により、熱可塑性重合体の繊維状溶融体は引き伸ば
され、実質的に収束することなく移動するコンベアネッ
ト上に吹き当てられる。その繊維状溶融体はそのネット
上で気体流と分離して積層される。積層された繊維は自
己の有する熱により接触点で接合し、いわゆるウェブを
形成する。そして、出来上がったウェブ状シートはコン
ベアネットと共に移動し、その後そのネットから巻き取
られるように他の装置に渡されて巻き取られる。なお、
繊維を積層する際、即ち繊維の冷却前に加圧ローラーを
用いて加熱加圧し、繊維同士の接合を強化することも可
能である。

【００１０】以上の紡糸過程において、紡糸口金温度、
高速気体の温度、圧力及び重合体吐出量等の製造条件を
適宜選択することにより、１〜１０μｍの熱可塑性極細
繊維を製造することができる。

【００１１】ウェブ状シートは、その後スパンレース法
といわれる高速液体流処理を施される。これは水流によ
り３次元機械的交絡処理をするものであり、噴出口の
径、配列、水流の圧力、速度等の製造条件を適宜選択す
ることで本発明に好適な不織布の密度、強力を得ること
ができる。

【００１２】このようして、本発明の濾過材である不織
布は製造されるが、コンクリートスラッジ等を含む懸濁
液を濾過するフィルターとして機能するため、以下のよ
うな構成を有する必要がある。

【００１３】即ち、平均繊維径は１〜１０μｍであると
ともに連続繊維がランダムかつ３次元的に交絡している
不織布であり、１００％以上の吸水率を有する不織布で
ある必要がある。

【００１４】平均繊維径は、１〜１０μｍでなければな
らない。一般的に、平均繊維径が小さいほど、濾別する
粒子をよく捕捉することができるので、本発明の濾過の
目的においては、平均繊維径が１０μｍ以下でないと十
分な濾過性能を発揮できないからである。一方平均繊維
径が１μｍ以上である必要があるのは、１μｍ以下にな
ると目詰まりが早くなってしまうからである。

【００１５】不織布を構成する繊維は連続繊維でなけれ
ばならない。これは、短繊維の不織布では、濾過時の抵
抗により繊維が脱落し、濾過液に混入する可能性が高い
からである。

【００１６】不織布を構成する繊維はランダムかつ３次
元的に交絡していなければならない。これは、ランダム
であることにより、目の非常に細かい部分と比較的目の
荒い部分が混在して、目の細かい部分で微小な粒子を捉
えつつ、通水性をも同時に確保できるからである。ま
た、３次元的に交絡していることにより、フィルター表
面だけでなく、フィルター内部でも粉粒物を捉えること
が可能になり、目詰まりを遅らせ、通水性を確保してフ
ィルター寿命を延ばすことができるからである。なお、
ランダムかつ３次元的な交絡状態は、公知の高速液体流
処理により形成することができる。

【００１７】不織布は１００％以上の吸水率を有さなけ
ればならない。これは、実用上の濾過速度を確保するた
めであり、吸水率が１００％未満では、濾過速度が低く
なりすぎるからである。

【００１８】また、不織布の目付は３０〜３００ｇ／ｍ
²であることが好ましい。これは、目付が３０ｇ／ｍ²以
下になると実用上の強度が不足して、濾別したスラッジ
の重さで破損する恐れがあるとともに、不織布の薄い部
分からスラッジが漏れて、濾過性能が低下する恐れがあ
るからである。一方、目付が３００ｇ／ｍ ²以上になる
と、強度は高くなるが濾過抵抗が大きくなり、実用上の
濾過速度が確保できないとともに、目詰まりが早くなっ
て、フィルター寿命が短くなる。

【００１９】また、不織布はポリアミド樹脂を用いて製
造されるのが好ましい。これは、ポリアミド樹脂、例え
ばナイロン６、６６、１２等のポリアミド単体ないしそ
れらの共重合体、ブレンド体などは親水性が高く、吸水
率も高くなるため、濾過速度を確保しやすいからであ
る。

【００２０】次に、本発明の実施の形態に係る濾過材の
製造方法において、メルトブロー法を使用した理由につ
いて説明する。一般に、濾過材としての捕集効率を上げ
るためには、構成繊維径が細いほど良いが、実用的な濾
過速度を実現するためには適度な繊維空隙と親水性を兼
ね備えている必要がある。

【００２１】極細繊維として利用可能なものとしては、
これまでメルトブロー法によるものの他、直接紡糸法に
よる単一ポリマーの極細繊維、複数ポリマーの組み合わ
せによる分割型もしくは海島型の複合繊維等がある。し
かし、直接紡糸法による極細繊維は繊維径に限界があ
る。分割型複合繊維の場合には、機械的分割により細化
は可能であるが、異種ポリマー部分の残存により、親水
性が不足する。また、海島型の極細繊維は異種ポリマー
部分を薬品で除去することが可能であるが、これに伴う
コストアップや残存部分の密度不足などの問題が生じ
る。さらに、これらの分割繊維や海島繊維は、基本的に
もとの繊維の束の形状を保ってしまうため、メルトブロ
ー法による極細繊維の場合のように繊維をランダムに分
布させることができない。

【００２２】一方、メルトブロー法により製造した不織
布は、繊維がランダムに分布していることに加え、織
布、編布に比較して製造工程が簡便であり、目付、厚み
が得られる範囲等に関して自由度が高い。従って、メル
トブロー法による親水性を有する単一組成の極細繊維が
濾過材として好適であるといえる。

【００２３】なお、その他にもメルトブロー法及び高速
液体流処理によれば、次のような４つの利点がある。１
つ目として、不織布をバッグ状等の製品形状にする場合
に、従来からの縫製手段の他、繊維の熱可塑性を利用し
て溶融接着することも可能であること、及び他の極細繊
維構造体の形成方法に比べると格段に高速でシート形成
ができることより、コスト面で有利である。２つ目とし
て、高速液体流処理のみによる機械的結合をすれば糊剤
その他の不要な成分を一切含まないので、環境への負担
も少ない。３つ目として、繊維束を形成していない極細
繊維ランダムウェブに高速液体流処理を施すことによ
り、嵩密度が高く、しかも使用方法に適した機械的強度
を有する不織布構造体が得られるため、高いフィルター
性能を発現させることができる。４つ目として、メルト
ブロー法による極細繊維ウェブの製造条件を適当に選択
することにより、濾過目的に対応した薄物から厚物まで
の目付の制御が可能であり、複雑な工程を経ずして、適
切な濾過材を得ることができることがあげられる。

【００２４】次に、本発明の濾過材を使用した濾過装置
の実施の形態である、コンクリートスラッジ等の懸濁液
の濾過装置（以下、単に「濾過装置」という）について
説明する。図１は濾過装置に使用される本発明の濾過材
及び、濾過材を支持する枠の斜視図であり、図２は濾過
装置を説明する図である。

【００２５】濾過装置１はコンクリート２次製品工場等
のコンクリート懸濁液を貯めた貯留槽２から懸濁液３を
汲み上げて清浄水に濾過するものである。濾過装置１は
主に濾過槽４と、濾過材５と、水中ポンプ６とから構成
される。

【００２６】図１（ａ）に示すように、濾過材５は不織
布を円形断面の袋に成形したものである。不織布は熱可
塑性樹脂を前記したメルトブロー法により繊維化し、布
状に製造したものであり、熱で圧着して袋状に成形され
ている。濾過材５は図１（ｂ）に示すような枠５ａに入
れられて支持され、濾過槽４の開口部に設置される。濾
過槽４は上面が開口した円筒状の容器であり、側面の最
下部にはバルブ７ａを有する排出口７を備え、内面中央
付近には、枠５ａを支持する突起状の支持部を有してい
る。水中ポンプ６は貯留槽２内の懸濁液３を搬送するも
のであり、搬送管８を通して懸濁液３を濾過材５の上へ
搬送するように設置されている。

【００２７】以上のように構成された濾過装置１は、バ
ルブ７ａを閉めた状態で水中ポンプ６のスイッチを入れ
ると、懸濁液３が濾過材５の上へ搬送され、濾過材５へ
注がれる。濾過材５はスラッジを捉えるので、濾過材５
の下には清浄な濾過水のみが溜まっていく。濾過水が一
定量溜まった場合には、バルブ７ａを開けて濾過水を排
出する。このような濾過装置に本発明の濾過材を使用す
ることにより、本発明の目的であるコンクリートスラッ
ジ等を含む懸濁水を濾過することができる。

【００２８】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではな
い。すなわち、本発明に使用される不織布の構造として
は、単一の極細繊維のみで構成する場合のほか、極細繊
維と他の繊維構造体、例えば、短繊維ウェブや薄い編織
布等との複合積層体が使用可能である。また、より目の
粗い繊維構造体を本発明の濾過材の上流側に接合して複
合積層体とすれば、目詰まりを緩和することができ、長
期間濾過速度を維持することができる。

【００２９】

【実施例】次に、本発明の濾過材の実施例について説明
する。

【００３０】実施例は濾過材の通水性及び濾過性能を実
験して確認したものである。実験方法は実施例、比較例
のいずれについても共通であり、以下のような方法をと
った。

【００３１】（実験方法）シート状の濾過材を一辺４
０ｃｍの正方形に裁断し、円筒状の容器の上端に凹ませ
て固定した。この濾過材にコンクリートスラッジを含む
懸濁水を１０００ｍｌ注ぎ、７分間放置して通水性及び
濾過性能を確認した。懸濁水の濁水状態は１０００ｍｌ
の懸濁水をかき混ぜて６０秒間放置したときに、３００
〜４００ｍｌのスラッジが沈殿し、６００〜７００ｍｌ
のスラッジが浮遊している状態のものであった。

【００３２】実験の結果については表１に示す。各実施
例及び比較例について仕様を表示しているが、各仕様は
次のように測定したものである。（目付）ＪＩＳＬ１０８５の方法により測定した。（厚み）ＪＩＳＬ１０８５の方法により測定した。（密度）目付を厚みで除して求めた。（繊維径）１０００倍の走査電子顕微鏡像上で測定した
ものである。（最大孔）１０００倍の走査電子顕微鏡像上で、視野に
現れた最大の孔を測定した。（通水性）濾過時間を7分間の固定とし、この間に濾過
された濾過水の量を測定した。（濾過性能）濾過水を目視確認して、５段階評価により
評価した。なお、数字が小さいほど濾過性能が良く、１
は目視上濁りが全く無く、５は濁水のままであることを
表す

【００３３】（実施例）ナイロン６樹脂を、水分率１
５０ｐｐｍまで乾燥し、これを押出機によって溶融押出
しを行い、この溶融ポリマーを直径が０．２５ｍｍの吐
出孔が１．０ｍｍ間隔で１列に配列した紡糸口部を備
え、その両側に幅０．２５ｍｍの気体噴出用スリットを
１０００ｍｍにわたって備えたメルトブロー装置に導き
紡糸を行った。紡糸の条件は紡糸温度が３００℃、噴射
用気体（空気）温度が３００℃、噴射用気体圧力が２．
５ｋｇ／ｃｍ²、単孔あたりのポリマー吐出量が０．１
ｇ／ｍｉｎとした。紡出した極細繊維流を吐出孔の下２
５ｃｍの位置で捕集して、平均目付１２９．７ｇ／ｍ²
のナイロン６のメルトブロー極細繊維不織布を得た。

【００３４】このようにして得られた本発明の実施例
は、繊維径３〜８μｍ（平均繊維径３．６μｍ）、厚み
０．３３８ｍｍ、密度０．３８４ｇ／ｃｍ³最大孔２５
μｍとなっていた。なお、平均繊維径は１０００倍の走
査電子顕微鏡像上で任意の５００本の繊維について太さ
を測定し、算術平均したものである。

【００３５】実施例の性能は、通水性が６１０ｍｌで濾
過性能は１、即ち、目視上濁りは確認できず、濾過材と
して十分な性能であった。

【００３６】（比較例）Ｎｏ．２は目付１５０．０ｇ／
ｍ²、厚み１．６００ｍｍ、密度０．０９４ｇ／ｃｍ³、
繊維径３３μｍ、最大孔１１０μｍのものである。Ｎ
ｏ．３は目付２００．０ｇ／ｍ²、厚み１．３００ｍ
ｍ、密度０．１５４ｇ／ｃｍ³、繊維径２５μｍ、最大
孔１００μｍのものである。Ｎｏ．４は目付３００．０
ｇ／ｍ²、厚み８．０００ｍｍ、密度０．０３８ｇ／ｃ
ｍ³、繊維径１７μｍ、最大孔８３μｍのものである。
これらはいずれも、通水性が１０００ｍｌ以上、即ち７
分間経過する前に１０００ｍｌすべてが濾過されたが、
濾過性能は５で濾過水は濁ったままであり、濾過材とし
ては不十分な性能であった。これは、いずれも最大孔が
１００μｍ前後と大きいためと考えられる。

【００３７】Ｎｏ．５は目付８０．０ｇ／ｍ²、厚み
０．６６０ｍｍ、密度０．１２１ｇ／ｃｍ³、繊維径１
７μｍ、最大孔５０μｍのものである。これは、通水性
は６８０ｍｌで実施例と同等であるが、濾過性能は３で
濾過はされているものの、１０００ｍｌのビーカーに入
れた時に向こう側をすかして見ることができない程度に
濁ったままであり、濾過材としては不十分な性能であっ
た。Ｎｏ．５はＮｏ．４と比較したときに、最大孔がＮ
ｏ．４は８３μｍなのに対してＮｏ．５は５０μｍと小
さいことが濾過性能に影響を与えたと考えられる。な
お、Ｎｏ．６からＮｏ．８の濾過性能はＮｏ．１，２〜
４，５を基準として濁りを目視数値化している。

【００３８】Ｎｏ．６は、目付１５８．０ｇ／ｍ²、厚
み０．７８０ｍｍ、密度０．２０３ｇ／ｃｍ³、繊維径
１８μｍ、最大孔５０μｍのものである。Ｎｏ．５に対
して繊維径、最大孔が同等で目付が約２倍のものである
が、通水性は６５０ｍｌ、濾過性能は３でＮｏ．５と同
等の性能を示し、濾過材としては不十分な性能であっ
た。

【００３９】Ｎｏ．７は目付２１５．０ｇ／ｍ²、厚み
０．９４０ｍｍ、密度０．２２９ｇ／ｃｍ³、繊維径１
８〜３８μｍ、最大孔４２μｍのものである。Ｎｏ．７
の性能は、通水性が７００ｍｌで実施例と同等であった
が、濾過性能が３であり、濾過材としては不十分な性能
であった。Ｎｏ．７は最大孔がＮｏ．６より若干小さい
ものではあったが、濾過性能に差は見られなかった。

【００４０】Ｎｏ．８は、目付１５８．０ｇ／ｍ²、厚
み０．５４０ｍｍ、密度０．２９３ｇ／ｃｍ³、繊維径
１７〜３３μｍ、最大孔１３μｍのものである。Ｎｏ．
８の性能は、通水性が７００ｍｌで実施例と同等であっ
たが、濾過性能が２．５であり、濾過材としては不十分
な性能であった。Ｎｏ．８は最大孔が１３μｍと、実施
例の約半分であるにもかかわらず、濾過性能が不十分で
あったのは、繊維径が１７〜３３μｍと、実施例の約２
〜３倍であったためと考えられる。

【００４１】Ｎｏ．９は目付１０．０ｇ／ｍ²、厚み
０．０９０ｍｍ、密度０．１１１ｇ／ｃｍ³、繊維径３
３μｍ、最大孔１１０μｍのものである。Ｎｏ．９の性
能は通水性が８００ｍｌで実施例よりも良好であった
が、濾過性能は５でほとんど濾過されていなかった。ま
た、Ｎｏ．９は目付が小さく、容易に破れてしまうた
め、濾過材としての性能は不十分であった。

【００４２】Ｎｏ．１０はＮｏ．６を４枚重ねたもので
あり、目付３２０．０ｇ／ｍ²、厚み２．６４０ｍｍ、
密度０．１２１ｇ／ｃｍ³、繊維径１７μｍ、最大孔５
０μｍの仕様としたものである。Ｎｏ．１０の濾過性能
は２で、比較的良いものの実施例よりは劣り、また、通
水性が２００ｍｌであり実施例の６１０ｍｌと比較する
と約３分の１と遅く、実用的な濾過材としては不十分な
性能であった。

【００４３】以上の実験結果から見て、濾過性能には繊
維径が大きく関与しており、コンクリートスラッジを捉
えるためには約１〜１０μｍの繊維径が望ましいと考え
られる。また、繊維径は３〜８μｍであることがより望
ましい。この繊維径であれば、製造上も容易な繊維径で
あり、かつ、より高い濾過性能が確保できるからであ
る。さらには、繊維径は４〜７μｍであることが望まし
い。この繊維径であれば、製造がより容易であるととも
に、実施例相当の濾過性能が確保できるからである。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の請求項１の
濾過材によれば、コンクリートや石材を加工した際に発
生するスラッジ等の懸濁液を目視上濁りが無い程度に濾
過することができる。また、請求項２の発明によれば、
実用上の強度が確保され、濾過速度及び濾過材の寿命も
長いものとすることができる。また、請求項３の発明に
よれば、不織布の材料をポリアミド樹脂を使用すること
で親水性が高くなり、より濾過速度の高い濾過材とする
ことができる。また、請求項４の発明によれば、前記請
求項１から請求項３に記載の濾過材の特長を生かして、
コンクリートスラッジ等の粉粒物の除去に適した濾過装
置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る濾過材の
斜視図であり、（ｂ）は同濾過材を保持する枠の斜視図
である。

【図２】本発明の実施の形態に係る濾過材を使用した
濾過装置を説明する図である。

【符号の説明】

１…濾過装置、２…貯留槽、３…懸濁水、４…濾過槽、
５…濾過材、６…水中ポンプ、７…排出口、８…搬送管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村友昭愛媛県西条市朔日市892番地株式会社クラレ内Ｆターム(参考） 4D019 AA03 BA13 BB03 BC13 DA03 DA10 4D059 AA09 BE04 CB02 4L047 AA23 AB03 BD01 CA15 CA19 CB07 CC12 EA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉粒物を含む懸濁液を濾過するための濾
過材であって、１〜１０μｍの平均繊維径を有し、連続
繊維がランダムかつ３次元的に交絡している不織布であ
り、１００％以上の吸水率を有する濾過材。
【請求項２】目付が３０〜３００ｇ／ｍ²であること
を特徴とする請求項１記載の濾過材。
【請求項３】前記不織布はポリアミド樹脂を用いて製
造されたことを特徴とする請求項１記載又は請求項２記
載の濾過材。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれか１項に
記載の濾過材を組み込んだことを特徴とする濾過装置。