JP2002204907A

JP2002204907A - 濾過材

Info

Publication number: JP2002204907A
Application number: JP2001000556A
Authority: JP
Inventors: Shoji Suzuki; 晶二鈴木; Masaru Uehara; 勝上原; Tsutomu Tsunoda; 務角田
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2002-07-23

Abstract

(57)【要約】【課題】均一かつ高品質であって、製造簡易な濾過
材。【解決手段】複数本の芯鞘構造の繊維１０が融着した
集束体であって、繊維の芯材の融点よりも鞘材の融点を
低くした。繰り返しの洗浄にも耐えられるので長時間使
用できる等の優れた耐久性を奏する。しかも、均一かつ
高品質で、製造が容易である。従って、種々の目的の濾
過装置として使用することができ、その有する工業的意
義はきわめて大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、濾過装置等に用い
られる濾過材に関する。特に、汚水等の液体中に存在す
る浮遊物や懸濁物の除去に利用する、活性汚泥沈澱処理
水、凝集沈澱処理水、河川表流水、養魚場排出水などの
高速濾過装置に好適な濾過材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、濾過装置の濾過材としては、濾
紙、濾布、金網、砂、セラミックなどが用いられてきた
が、濾紙、濾布、金網などのシート状物を用いた液体濾
過は、被濾過液中の浮遊物や懸濁物がこれら濾過材表面
に付着して目づまりを起こし、経時的に濾過流速が低下
し、濾過能率が悪くなる。また、これらのシート状物で
は、表面に付着した汚濁物の除去が困難であり、濾過材
の再生利用も難しい。また、砂、セラミックス等の粒子
状物の堆積層を用いた液体の内部濾過では、濾過流速の
低下は少ないものの、濾過速度が遅いとともに、濾過精
度に限界があり、濾液の清澄性が悪いという難点があ
る。また、濾過材の比重が重いため、逆洗時に多量の洗
浄液と動力とを必要とし、かつ、逆洗により濾過材の細
粒化が起こり、濾過材が目減りするという難点もある。
そこで、例えば、特公昭６２−１１６３７号公報にも示
される如く、液体用濾過材として天然繊維、再生繊維、
合成繊維等の無捲縮有機繊維およびガラス繊維、金属繊
維等の無捲縮無機繊維を必要に応じて適宜選択し、この
無捲縮繊維を適宜な方法によって互いに絡まり合わせた
繊維塊を用いる方法が提案されている。また、特公昭６
２−５５８８５号公報には、繊維長５〜５０ｍｍの無捲
縮有機繊維を組み合わせた楕円球状で最大直径が５〜１
００ｍｍの繊維塊からなる濾過材を用いて濾過する濾過
装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の繊維塊は無捲縮の繊維が相互の絡まり合いにより、も
つれた構造のものとなっており、これら繊維塊を濾過材
として濾過材層を構成し、特公昭６２−５５８８５号公
報に開示の如き濾過装置により、濁質含有溶剤の濾過を
行う場合に、濾過材層が捕捉濁質により閉塞して濾過能
力が低下しはじめると、濾過を中止して濾過材の洗浄す
なわち逆洗浄を行うことが必要となる。この際、これら
の繊維塊は単繊維が互いに接合されておらず、しかも無
捲縮繊維であるため、繊維間の絡みも弱い。そのため、
濾過装置内で逆洗浄する際に繊維間のホツレが生じ易
く、繰り返して使用すると、繊維塊がやせ、濾過効果が
低下し、また脱落した単繊維が濾過水中に混ざるという
不都合がある。また、かかる方法で作られた繊維塊は内
部まで均質な繊維充填構造とはなっていないため、その
内部に空隙部分があり、濾過を行うと、この空隙部に濁
質が付着したまま残り、濾過材の洗浄が十分には行われ
難い。また、この繊維塊を連続的に製造することは難し
く、濾過材の生産性が低いという難点があり、単繊維の
長さおよび太さにより得られる繊維塊の寸法に大きなば
らつきが生じ易い。また、繊度が１０デニール以下の無
捲縮繊維を用いて、上記方法により繊維塊を作ると、棒
状繊維塊しか形成し得ないため、濾過材としての取扱い
性が悪い。一方、捲縮繊維を用いて、上記方法により繊
維塊を作ると、ある繊維では紐状または大塊状のもつれ
たものしか得られず、やはり濾過材としての適性は十分
なものとは言い難い。そこで、このような課題を解決し
たものとして、特開平６−１８２１１５号公報に、捲縮
を有する有機繊維を多数本引揃え、繊維間に点接着点を
多数形成せしめた棒状繊維集束体を長さ３〜５０ｍｍに
切断して形成した濾過材が開示されている。この濾過材
であると、捲縮ある繊維の集束体内部の繊維を部分的に
接合しているため、逆洗浄等においての繊維脱落を大幅
に削減できる。しかしながら、その点接着点を多数形成
せしめる手段として、粒子状または繊維状の接着剤を繊
維束中に混入しておくことによって成し遂げているの
で、接着剤の添加工程が必要であり、また、接着剤が必
ずしも均一に分散するとも限らないので、ばらつきが生
じることもある。

【０００４】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、均一かつ高品質であって、製造簡易な濾過材
を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の濾過材は、複数
本の芯鞘構造の繊維が融着した集束体であって、該繊維
の芯材の融点よりも鞘材の融点が低いことを特徴とする
ものである。ここで、芯材としては、ポリエステルが望
ましく、鞘材としては、そのポリエステルよりも融点の
低いポリエチレン、または、ポリエステルが望ましい。
また、用いる繊維は捲縮されていることが望ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の濾過材は繊維の集束体で
あり、その繊維が内層と外層を有する所謂、複合繊維に
おける芯鞘構造であり、しかも、芯部の構成材料である
芯材の融点よりも、鞘部の構成材料である鞘材の融点が
低く、自己融着性があることに特徴がある。芯材及び鞘
材としては、芯鞘構造に紡糸できるものであれば多くの
合成樹脂を適用でき、例えば、低密度ポリエチレンや高
密度ポリエチレン等の各種ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ＰＥＴ等のポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビ
ニリデン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル等が挙
げられる。そして、芯材と鞘材の間において融点の関係
があることから、芯材／鞘材の組合せとして、例えば、
ポリエステル／ポリエチレン、ポリエステル／ポリプロ
ピレン、ポリプロピレン／ポリエチレン、ポリアミド／
ポリエチレン、ポリアミド／ポリプロピレン等が挙げら
れる。また、同種の樹脂間においても融点の差異がある
ものであれば適用でき、例えば、高融点ポリエステル／
低融点ポリエステル等を適用できる。さらにまた、芯材
をホモポリマー、鞘材を共重合ポリマーとすること等に
よっても融点差をつけたものを適用することもできる。
但し、芯材及び鞘材を共にポリオレフィンとして、比重
が１ｇ／ｃｍ³未満になると、濾過材を水処理に用いた
際に、濾過材が浮遊してしまうので好ましくない。特に
好適な組合せとしては、芯材／鞘材が、ポリエステル／
ポリエチレン、または、高融点ポリエステル／低融点ポ
リエステルが挙げられる。芯材の融点と鞘材の融点の差
は５０〜２００℃の範囲にあることが望ましい。５０℃
未満であると、鞘材を溶融したときに芯材も溶融してし
まうおそれがあり、２００℃よりも大きいと芯材と鞘材
との融着が困難となるからである。尚、本発明において
芯鞘構造とは、中心に芯部が１つだけの単純型だけでな
く、芯部が複数ある多芯型も含むものである。芯鞘構造
の複合繊維を紡糸する方法は特に制限されるものではな
く、周知の種々の方法を適用できる。本発明の濾過材で
あると、図１に示すように、複合繊維１０、１０、・・・
どうしが融着しているので、濾過装置内で逆洗浄しても
繊維間のホツレが生じにくく、繰り返して使用しても、
一定の繊維塊が保たれ、濾過効果が低下しにくく、また
脱落した単繊維が濾過水中に混ざるという不都合もな
い。しかも、ばらつきもなく、均一かつ高品質な濾過材
を簡易かつ連続的に製造でき、生産性も高い。

【０００７】また、繊維は捲縮されていることが望まし
い。捲縮されていることにより、濾過材としたときに、
内部に均一な空隙を有し、圧縮によりその空隙を縮小
し、濾過効果を上げることが容易にでき、無圧縮状態に
すれば容易に原形に復し易くなる。しかも、繊維脱落防
止効果もより高まる。

【０００８】繊維の集束体とするには、通常の紡績工程
の一部を利用することができる。例えば、上述した複合
繊維（繊維長が３０〜２００ｍｍであることが望まし
い。）をスライバ状に引き揃え、引き揃えた複合繊維を
棒状体に成形する。この際、鞘材を溶融するように周囲
から加熱し、各繊維どうしを融着して集束体とする。即
ち、円筒形の加熱体中を通し、圧縮して冷却することに
より連続成形できる。次いで所定の長さ、例えば３〜５
０ｍｍ長に切断して円柱状の濾過材が製造される。この
円棒状連続成形体よりなる濾過材の直径は、３ｍｍ以
上、５０ｍｍ以下とするのが好ましい。直径が３ｍｍ未
満の濾過材は、逆洗浄工程で繊維脱落が比較的生じ易
く、一方、直径が５０ｍｍを超えるものでは濾過材を濾
過装置に詰め込む際に異常な空隙が生じ易く、一度異常
な空隙を生じた濾過層はその圧縮によっても十分に隙間
を埋め難いので、濾過性能が落ち、成形も困難になる。
濾過材の長さは、その濾過材の直径とほぼ同じにするの
が好ましい。これは、そのような形状とすることによ
り、濾過装置への充填に際して異方性が少なく、濾過装
置内に異常な空隙を生ずることなく充填することができ
るからである。

【０００９】本発明の濾過材は、種々の濾過装置に適用
できるものであるが、例えば、図２に示す濾過装置に好
適である。図２に例示する濾過装置２０は濾過材２２を
圧縮しないタイプのもので、かつ、下向流により濾過す
るものである。この濾過装置２０では、縦型略円柱状の
ハウジング２１の上方に、被濾過液供給管２６が配備さ
れ、下方に浄液取出管２７が配備されている。この浄液
取出管２７は、逆洗時には洗浄水をハウジング２１内に
供給する機能も兼ね備えている。また、この浄液取出管
２７と共に洗浄液排出管２８も配備されている。また、
ハウジング２１の上端部には空気抜き管２９が接続され
ている。ハウジング２１の内部では、所定の間隔で下方
多孔板２３と上方多孔板２４とが設けられ、下方多孔板
２３上に濾過材２２が充填される。また、下方多孔板２
３の下方には、逆洗時に濾過材２２を攪拌する為の空気
吹込み管３０が配備されている。多孔板２３，２４の孔
径は濾過材２２が流出しない程度のものとする。上方多
孔板２４は、逆洗時に濾過材２２が被濾液供給管等に詰
まるトラブルを防ぐためのものである。下方多孔板２３
と上方多孔板２４の間隔は、逆洗時に濾過材の一つ一つ
が自由に展開し得るための空間２５を確保するため、少
なくとも濾過材を静置したときの厚さ（濾過層厚）の
１.３倍以上、好ましくは１.５倍以上の間隔とすること
がよい。尚、濾過層厚は、必要に応じて任意に設定する
ことができるが、濾過の精度、濾過材洗浄後の再積層で
の積層状態の均一性等から３０ｃｍ以上であるのがよ
く、８０ｃｍ以上であるのがさらに好ましい。濾過材層
上部に設ける洗浄時の濾過材展開部分は少なくとも、濾
過材層の１／３以上の高さであるのが適当である。空気
吹込み管３０は必ずしも必要ではないが、逆洗を効率的
に進めるにはこれを配備することが好ましい。

【００１０】図３に例示する濾過装置３２は図２の装置
と同様のものであるが、濾過材２２を上方から圧縮する
圧縮機３６が設けられている。この圧縮機３６は、螺刻
されたシャフト３８が上下動可能にネジ座４２によって
支持されて概略構成されているもので、シャフト３８の
上端には、シャフト３８を回転させるハンドル４０が形
成され、シャフト３８は回転することによって上下動す
るようになっている。また、シャフト３８の下端には上
方多孔板４４が、シャフト３８の上下運動を伝えるが、
回転運動を伝えないように接続している。濾過時には上
方多孔板４４を下ろし、濾過材２２に適量の圧縮力を加
え、逆洗時には濾過材２２が展開し得る場所まで上方多
孔板４４を上昇させて空間を形成する。

【００１１】図４に例示する濾過装置４６も上記同様の
ものであるが、濾過装置３２とは、下方多孔板５０を上
方に移動させて濾過材２２を圧縮するところが異なる。
この方法による濾過は、被濾過液が、繊維密度の粗なる
領域から密なる領域に流れるために、排液中の大きなも
のから捕捉されるので、濾過効率のよいものとなる。但
し、設備的には水のシーリング等が比較的に難しい。

【００１２】上述した濾過装置であると、構造が簡単で
操作も容易であり、大きな通液抵抗を生ずることなく、
高精度の濾過を連続的に行うことができる。また、濾過
材の洗浄も容易である。

【００１３】尚、上述した濾過装置の例では、濾過材層
の上下両側に多孔板を設置し、片側より圧縮して濾過し
たものであるが、これに限られるものではなく、例え
ば、濾過材層の下方のみに多孔板を設置し、上方からの
下向流によって濾過しても良い。これらは、濾過する液
に含まれる汚濁物の粒子の大きさ、濃度、濾過後の清澄
液の使用目的によって適宜選択すればよい。例えば、上
方より下向流を用いて濾過する場合は、装置的にも単純
でコストも安い反面、濾過材を通過する水流の抵抗が下
層に累加され、下層の濾過材の充填度が高くなり、濾過
時間の経過とともに捕捉された汚濁物が繊維空間に堆積
して水流の抵抗が増し、下層に及ぼす圧力が増大して繊
維が圧迫され、下層部分の繊維充填度が増すため、濾過
精度も良くなるが、微細な粒子は捕捉されず、片側を圧
縮濾過した場合の濾過精度には及ばない。濾過材層の両
側に多孔板を配置して片側より圧縮濾過する場合には、
圧縮側の繊維充填度が圧縮しない側に比べて高いため、
濾過材の圧縮側より被濾過液を供給すると汚濁物は主と
して圧縮された濾過材の表面部分で捕捉されるが、濾過
材の圧縮側の反対側より被濾過液を供給した場合には、
液が濾過材の充填度の低い側から高い側に移動するので
汚濁物の粒子の大きなものより徐々に捕捉される。この
ため、目づまりを起こすに至るまでの時間が長い。従っ
て、これらの濾過特徴を考慮して、濾液の水質と、清澄
濾過液の使用目的により濾過装置を設計すればよい。

【００１４】本発明の濾過材は、通常の排水処理、例え
ば、活性汚泥の沈澱上り排水、回転円板上り排水等の処
理に用いるのに好適である。また、いわゆる中水道用の
浄化処理にも使用できる。このほか、河川水、湖沼水、
地下水などをそのままでまたは凝集剤を添加したのち濾
過した浄水は、工業用水または上水に向けることができ
る。さらに、魚類養殖槽水などの濾過再利用、プール、
風呂などの水の濾過および再利用にも適用できる。

【００１５】

【実施例】芯材がポリエステル（融点：２５５℃）、鞘
材がポリエチレン（融点：１３０℃）の芯鞘構造の複合
繊維であって、３デニールで繊維長が１１０ｍｍの捲縮
された繊維を用い、目付が４ｇ／ｍのスライバを作成
し、ヒータで２３０℃で３０秒間加熱した後、円筒状の
パイプの中で３０秒間冷却して直径が６ｍｍの棒状の繊
維束を成形した。さらに得られた繊維束を長さ６ｍｍに
切断して濾過材を製造した。この濾過材は、繊維の解れ
が生じにくく、抜けのないものであった。

【００１６】

【発明の効果】本発明の濾過材は、繰り返しの洗浄にも
耐えられるので長時間使用できる等の優れた耐久性を奏
する。しかも、均一かつ高品質で、製造が容易である。
従って、種々の目的の濾過装置として使用することがで
き、その有する工業的意義はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】濾過材の部分拡大図である。

【図２】濾過装置の一例を示す断面図である。

【図３】濾過装置の一例を示す断面図である。

【図４】濾過装置の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０繊維２０濾過装置２２濾過材３２濾過装置４６濾過装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者角田務東京都港区港南一丁目６番41号三菱レイヨン株式会社内Ｆターム(参考） 4D019 AA03 BA13 BB13 BB14 CB02 CB09 DA05 DA06 4L047 AA14 AA21 AA27 AB02 AB09 AB10 BD01 CC12 CC14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本の芯鞘構造の繊維が融着した集束
体であって、該繊維の芯材の融点よりも鞘材の融点が低
いことを特徴とする濾過材。
【請求項２】芯材がポリエステル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】鞘材がポリエチレンであることを特徴と
する請求項２記載の濾過材。
【請求項４】鞘材がポリエステルであることを特徴と
する請求項２記載の濾過材。
【請求項５】前記繊維は捲縮され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濾過材。