JP2007222813A - 筒状フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 濾過速度が速く、更に濾過寿命の長い筒状フィルタを提供すること。
【解決手段】 本発明の筒状フィルタは、多孔筒の周囲に濾過材を巻回した筒状フィルタであって、静電紡糸不織布からなる濾過材Ａと、メルトブロー不織布、スパンボンド不織布、湿式不織布の群から選ばれる濾過材Ｂが巻回されており、濾過材Ａは濾過流体の流れ方向において濾過材Ｂよりも下流側に巻回されている。なお、静電紡糸不織布のフラジール通気度が目付１５ｇ／ｍ^２あたり１０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ以下であるのが好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は筒状フィルタに関する。より具体的には、液体濾過に好適に使用することができる筒状フィルタに関する。

従来から液体中の固形物を濾過できるフィルタとして、濾過材を多孔筒の周囲に巻回した筒状フィルタが知られている。例えば、「液体通過孔を有する管状コアー部材の外側に平均繊維径が０．１〜１０μｍの間にあり、繊維径分布のばらつきを示す指数である標準偏差を平均値でわったＣＶ％が５０％以下である極細繊維よりなり、目付が５〜２００ｇ／ｍ^２の範囲にある繊維集合体を少なくとも３巻以上巻き付け端部を固定したカートリッジフィルタにおいて、コアー部材に近い繊維集合体ほど繊維の分散状態が良く均一に繊維が分布させた事を特徴とするフィルターカートリッジ。」（特許文献１）が提案されている。

特開平７−３１８１３号公報（請求項１）

このフィルターカートリッジは繊維の分散状態を変化させ、上流側ほど繊維の分布を悪くしている。このようにすることで、孔径の分布が大きい上流側で大きい粒子を除去し、孔径の分布の小さい下流側で小さい粒子を除去することでき、濾過寿命をのばすことを可能としている。しかしながら、下流側にメルトブロー不織布のような従来の濾過材を使用した場合、メルトブロー不織布の密度が大きいので、流体が流れにくくなり濾過速度の低下をまねいていた。また、流体を流した時の圧力損失も大きく、一定の圧力に達するまでの濾過量が小さくなり、十分な濾過寿命が得られないものであった。

本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、濾過速度が速く、更に濾過寿命の長い筒状フィルタを提供することを目的とする。

本発明の請求項１にかかる発明は、「多孔筒の周囲に濾過材を巻回した筒状フィルタであって、静電紡糸不織布からなる濾過材Ａと、メルトブロー不織布、スパンボンド不織布、湿式不織布の群から選ばれる濾過材Ｂが巻回されており、濾過材Ａは濾過流体の流れ方向において濾過材Ｂよりも下流側に巻回されていることを特徴とする筒状フィルタ。」である。

本発明の請求項２にかかる発明は、「静電紡糸不織布のフラジール通気度が目付１５ｇ／ｍ^２あたり１０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ以下であることを特徴とする、請求項１記載の筒状フィルタ。」である。

本発明の請求項３にかかる発明は、「静電紡糸不織布の厚さが５０〜２００μｍであることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の筒状フィルタ。」である。

本発明の請求項４にかかる発明は、「静電紡糸不織布が単層構造からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の筒状フィルタ。」である。

本発明の請求項１にかかる発明は、静電紡糸不織布からなる濾過材Ａと濾過材Ｂとを含み、濾過材Ａが下流側となるように巻回されていることによって、濾過速度を向上させることができ、また、圧力損失の低下をはかることができるため、濾過寿命を長くすることができる。

本発明の請求項２にかかる発明は、静電紡糸不織布のフラジール通気度が目付１５ｇ／ｍ^２あたり１０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ以下であるため、濾過精度が向上するという効果がある。

本発明の請求項３にかかる発明は、静電紡糸不織布の厚さが５０〜２００μｍであるため、濾過精度が向上するという効果がある。

本発明の請求項４にかかる発明は、静電紡糸不織布が単層構造からなるため、多孔筒に巻回しても、多層構造に見られるような層間剥離が生じないという効果がある。

本発明の筒状フィルタは静電紡糸不織布からなる濾過材Ａと、メルトブロー不織布、スパンボンド不織布、湿式不織布の群から選ばれる濾過材Ｂとを組み合わせた点に特長がある。メルトブロー不織布、スパンボンド不織布、湿式不織布の群から選ばれる濾過材Ｂは、静電紡糸不織布からなる濾過材Ａに比べて、孔径が大きいため、濾過流体の濾過速度を落とすことなく、大きな粒子を除去することができる。濾過材Ｂによって小さな粒子を除去するには、濾過材Ｂの孔径を小さく、つまり、濾過材Ｂの密度を大きくする必要がある。しかしながら、濾過材Ｂの密度を大きくすると、濾過流体の流れが悪くなり、濾過寿命、濾過速度の低下をまねく。これに対して、静電紡糸不織布からなる濾過材Ａは密度が小さいにもかかわらず、孔径が小さいため、濾過流体の流れも良く、濾過寿命及び濾過精度に優れている。そのため、本発明の筒状フィルタによれば、孔径が大きく、圧力損失の小さい濾過材Ｂで大きい粒子を除去した後、孔径が小さく、圧力損失も小さい濾過材Ａで小さい粒子をすることができるため、濾過速度が速く、濾過寿命の長いものである。

この濾過材Ａである静電紡糸不織布は、小さい孔径を有するように、平均繊維径が１０ｎｍ〜２０００ｎｍであるのが好ましく、５０ｎｍ〜１０００ｎｍであるのがより好ましく、１００ｎｍ〜５００ｎｍであるのが更に好ましい。なお、本発明における「平均繊維径」は厚さ方向断面の電子顕微鏡写真をもとに５０ヶ所以上の繊維径を測定し、その繊維径を算術平均した値をいう。繊維の横断面形状が非円形である場合には、横断面積と同じ面積をもつ円の直径を繊維径とみなす。

静電紡糸不織布を構成する繊維の繊維長は特に限定するものではないが、繊維の脱落が発生しにくいように、０．１ｍｍ以上であるのが好ましく、特に、連続繊維であるのが好ましい。

なお、静電紡糸不織布構成繊維は濾過流体によって浸されないものであれば良く、特に限定するものではないが、繊維構成樹脂は、例えば、ポリエチレングリコール、部分けん化ポリビニルアルコール、完全けん化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンなどの有機材料、あるいは石英ガラスなどの無機材料を挙げることができる。なお、静電紡糸不織布構成繊維は単一樹脂から構成されている必要はなく、二種類以上の樹脂から構成されていても良い。

本発明の静電紡糸不織布は上述のような繊維から構成されているが、繊維は束状になく、繊維が分散した状態にある。そのため、孔径分布が均一で、濾過精度に優れている。より具体的には、最大孔径が５μｍ以下（好ましくは３μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下）で、平均流量孔径が３μｍ以下（好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上）で、最大孔径が平均流量孔径の５倍以下（好ましくは３倍以下、より好ましくは２倍以下）である。なお、本発明における最大孔径はポロメータ（Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ、コールター（Ｃｏｕｌｔｅｒ）社製）を用いてバブルポイント法により測定した値をいい、平均流量孔径はポロメータ（Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ、コールター（Ｃｏｕｌｔｅｒ）社製）を用いて、ミーンフローポイント法により測定した値をいう。

本発明の静電紡糸不織布はフラジール通気度が目付１５ｇ／ｍ^２あたり１０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ以下であるのが好ましい。フラジール通気度が目付１５ｇ／ｍ^２あたり１０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃを超えると、孔径が大き過ぎて、十分な濾過性能が得られないためで、７．５ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ以下であるのがより好ましい。なお、圧力損失が大きくなり過ぎて、濾過速度が遅くなり、濾過寿命が短くならないように、２ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ以上であるのが好ましく、２．５ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ以上であるのがより好ましい。このフラジール通気度はＪＩＳ−Ｌ１０９６：１９９９（一般織物試験方法）８．２７．１に規定されたＡ法（フラジール形法）により得られる値をいう。なお、目付１５ｇ／ｍ^２あたりのフラジール通気度への換算は、目付と通気度とが反比例の関係にあることから算出できる。例えば、目付３０ｇ／ｍ^２の濾過材Ａの通気度がＰ（ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ）の場合、目付１５ｇ／ｍ^２では２Ｐ（ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ）と換算でき、目付１０ｇ／ｍ^２の濾過材Ａの通気度がＰ（ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ）の場合、目付１５ｇ／ｍ^２では（２／３）Ｐ（ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ）と換算できる。

静電紡糸不織布の目付は、目付が小さすぎると小さな粒子が漏れ出し、十分な濾過精度が得られず、目付が大きすぎると圧力損失が大きくなるため、３ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２であるのが好ましく、５ｇ／ｍ^２〜３０ｇ／ｍ^２であるのがより好ましい。また、静電紡糸不織布の厚さは、厚さが小さすぎると小さな粒子が漏れ出し十分な濾過精度が得られず、厚さが大きすぎると圧力損失が大きくなるのため、５０〜２００μｍであるのが好ましく、８０〜１８０μｍであるのがより好ましく、１００〜１５０μｍであるのが更に好ましい。更に、静電紡糸不織布の見掛密度は濾過流体が流れやすく、濾過寿命及び濾過速度に優れているように、０．０５ｇ／ｃｍ^３〜０．５ｇ／ｃｍ^３であるのが好ましく、０．１ｇ／ｃｍ^３〜０．３ｇ／ｃｍ^３であるのがより好ましい。なお、本発明における目付は１０ｃｍ角の正方形サンプルの重量を測定し、その重量を１００倍した値をいい、厚さは１ｃｍ^２当り２ｍＮの荷重をかけた時の厚さをいい、見掛密度は目付（ｇ／ｃｍ^２）を厚さ（ｃｍ）で除した値をいう。

なお、静電紡糸不織布は単層構造からなるのが好ましい。静電紡糸不織布が多層構造からなると、多孔筒の周囲に巻回した際に層間で剥離しやすくなるためである。本発明における単層構造とは、平均繊維径の同じ層のみからなることを意味し、例えば、繊維の樹脂組成が異なっていても、平均繊維径の同じ層を２層有する場合であっても単層構造とみなし、平均繊維径の異なる静電紡糸不織布を２層有する場合は単層構造とはみなさない。

このような静電紡糸不織布は、ノズル等から供給した紡糸溶液に対して電界を作用させることにより延伸して繊維化し、集積させることによって製造された不織布である。

より具体的には、まず、紡糸溶液を用意する。この紡糸溶液は繊維構成材料を溶解させた溶液である。例えば、ポリエチレングリコール、部分けん化ポリビニルアルコール、完全けん化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンなどの有機高分子を溶解させた溶液、或いは金属アルコキシドを加水分解した曳糸性のゾル溶液を使用することができる。これら例示以外の材料を溶解させた紡糸溶液も使用可能であり、例示以外の材料も含めて、二種類以上の材料を溶解させた紡糸溶液も用いることができる。

紡糸溶液の溶媒は繊維構成材料によって異なり、特に限定するものではないが、例えば、水、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，４−ジオキサン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、ピリジン、トリクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、アセトニトリルなどを挙げることができる。これら例示以外の溶媒も使用可能であり、例示以外の溶媒も含めて、２種以上の溶媒を用いた混合溶液も使用することができる。

このような紡糸溶液をノズルへ供給し、ノズルから吐出するとともに、吐出した紡糸溶液に電界を作用させて繊維化する。

この紡糸溶液を吐出するノズルの直径は、繊維の平均繊維径によって変化するが、平均繊維径を２０００ｎｍ以下とすることができるように、ノズルの直径（内径）は０．２〜１．５ｍｍであるのが好ましい。

また、ノズルは金属製であっても、非金属製であっても良い。ノズルが金属製であればノズルを一方の電極として使用することができ、ノズルが非金属製である場合には、ノズルの内部又は紡糸溶液供給管内に電極を設置することにより、吐出した紡糸溶液に電界を作用させることができる。

このようなノズルから紡糸溶液を吐出した後、吐出した紡糸溶液に電界を作用させることにより延伸して繊維化する。この電界は、繊維の平均繊維径、ノズルと繊維を集積する捕集体との距離、紡糸溶液の溶媒、紡糸溶液の粘度などによって変化するため、特に限定するものではないが、繊維の平均繊維径を２０００ｎｍ以下とするには、０．２〜５ｋＶ／ｃｍであるのが好ましい。印加する電界が大きければ、その電界値の増加に応じて繊維の平均繊維径が小さくなる傾向があるが、５ｋＶ／ｃｍを超えると、空気の絶縁破壊が生じやすいので好ましくない。また、０．２ｋＶ／ｃｍ未満になると、繊維形状となりにくい。

前述のように吐出した紡糸溶液に電界を作用させることにより、紡糸溶液に静電荷が蓄積され、捕集体側の電極（後述）によって電気的に引張られ、引き伸ばされて繊維化する。電気的に引き伸ばしているため、繊維が捕集体に近づくにしたがって、電界により繊維の速度が加速され、平均繊維径のより小さい繊維となる。また、溶媒の蒸発によって細くなり、静電気密度が高まり、その電気的反発力によって分裂し、更に平均繊維径の小さい繊維になると考えている。

このような電界は、例えば、ノズル（金属製ノズルの場合にはノズル自体、ガラスや樹脂などの非金属製ノズルの場合にはノズル内部又は紡糸溶液供給管内の電極）と捕集体との間に電位差を設けることによって、作用させることができる。例えば、ノズルに電圧を印加するとともに捕集体をアースすることによって電位差を設けることができるし、逆に、捕集体に電圧を印加するとともにノズルをアースすることによって電位差を設けることもできる。なお、電圧を印加する装置は特に限定されるものではないが、直流高電圧発生装置を使用できるほか、ヴァン・デ・グラフ起電機を用いることもできる。また、印加電圧は前述のような電界強度とすることができるのであれば良く、特に限定するものではないが、５〜５０ＫＶ程度であるのが好ましい。

次いで、前記繊維化した繊維を捕集体上に集積させて不織布（静電紡糸不織布）を形成できる。この捕集体は繊維を捕集できるものであれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、金属製や炭素などの導電性材料、又は有機高分子などの非導電性材料からなる、不織布、織物、編物、ネット、平板、ドラム、或いはベルトを使用できる。また、場合によっては水や有機溶媒などの液体を捕集体として使用できる。

前述のように捕集体を他方の電極として使用する場合には、捕集体は体積抵抗が１０^９Ω以下の導電性材料（例えば、金属製）からなるのが好ましい。一方、ノズル側から見て、捕集体よりも後方に対向電極として導電性材料を配置する場合には、捕集体は必ずしも導電性材料である必要はない。後者のように、捕集体よりも後方に対向電極を配置する場合、捕集体と対向電極とは接触していても良いし、離間していても良い。

本発明の筒状フィルタは前述のような静電紡糸不織布からなる濾過材Ａに加えて、メルトブロー不織布、スパンボンド不織布、湿式不織布の群から選ばれる濾過材Ｂが巻回されている。この濾過材Ｂは孔径が大きいため、粒子径の大きい粒子を除去することができ、濾過材Ａへの負荷を減らすことができるので、濾過寿命をのばすことができる。

より具体的には、濾過材Ｂがメルトブロー不織布からなる場合には、前述の効果に加えて、繊維の移行や繊維の脱落が少ないという特長がある。このメルトブロー不織布の平均繊維径、平均流量孔径は、静電紡糸不織布（濾過材Ａ）との関係で適宜変化するため、特に限定するものではないが、平均繊維径は０．５μｍ〜１０μｍであるのが好ましく、１μｍ〜５μｍであるのがより好ましい。また、平均流量孔径は０．５〜１００μｍであるのが好ましく、１〜１０μｍであるのがより好ましい。

この「メルトブロー不織布」は、メルトブロー法により製造された不織布をいい、例えば、樹脂を吐出するダイを温度２２０〜３５０℃に加熱し、ダイから吐出した樹脂に対して、１ｍ当り２〜８Ｎｍ^３／ｍｉｎ．のエアーを作用させてメルトブロー繊維を形成した後、ロールやコンベアなどの捕集体により捕集して製造することができる。

なお、メルトブロー繊維は熱可塑性樹脂から構成することができ、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂など）、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂など１種類以上から構成することができる。これら樹脂の中でも、ポリオレフィン系樹脂（特に、ポリプロピレン）は耐薬品性に優れ、汎用性にも優れているため好適である。なお、メルトブロー繊維を構成する樹脂成分は１種類である必要はなく、２種類以上含んでいても良い。

このメルトブロー不織布はオリフィスから吐出されたメルトブロー繊維を捕集体で捕集して集積したものをそのまま使用しても良いし、平均流量孔径を調節するために、集積後に加熱処理及び／又は加圧処理を実施したものを使用しても良い。加熱処理及び加圧処理を実施する場合、加熱処理と加圧処理とを同時に実施しても良いし、加熱処理を実施した後に加圧処理を実施しても良い。いずれの場合の加熱温度も、メルトブロー繊維（メルトブロー繊維が融点の異なる２種類以上の熱可塑性樹脂からなる場合には、最も低い融点を有する樹脂）の融点よりも５〜１２０℃低い温度であるのが好ましく、いずれの場合の線圧力も０．３〜３ｋＮ／ｃｍであるのが好ましい。本発明における「融点」は示差走査熱量計を用い、昇温温度１０℃／分で、室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の極大値を与える温度をいう。なお、極大値が２つ以上ある場合には、最も高温の極大値を融点とする。

本発明のメルトブロー不織布の目付は５〜２００ｇ／ｍ^２であるのが好ましく、２０〜１００ｇ／ｍ^２であるのがより好ましい。また、厚さは０．０５〜０．５ｍｍであるのが好ましく、０．１〜０．３ｍｍであるのがより好ましい。更に、見掛密度は０．５〜１．０ｇ／ｃｍ^３であるのが好ましく、０．６〜０．９ｇ／ｃｍ^３であるのがより好ましい。

濾過材Ｂがスパンボンド不織布からなる場合には、前述の効果に加えて、繊維の移行や繊維の脱落が少ないという特長がある。また、メルトブロー不織布と比較して繊維径が大きいので、孔径も大きく、大きな粒子を捕捉できる。この「スパンボンド不織布」は、常法のスパンボンド法により得られる不織布をいい、市販されているため容易に入手することができる。このスパンボンド不織布の平均繊維径は静電紡糸不織布（濾過材Ａ）との関係で適宜変化するため、特に限定するものではないが、平均繊維径は１〜２００μｍであるのが好ましく、５〜１００μｍであるのがより好ましい。また、平均流量孔径は５〜５００μｍであるのが好ましく、３０〜２００μｍであるのがより好ましい。

なお、スパンボンド不織布を構成するスパンボンド繊維は、前述のメルトブロー繊維と同様の樹脂成分１種類以上から構成することができる。このスパンボンド不織布は常法のスパンボンド法により得られるスパンボンド不織布をそのまま使用しても良いし、平均流量孔径を調節するために、加熱処理及び／又は加圧処理を実施したものを使用しても良い。加熱処理及び加圧処理を実施する場合、加熱処理と加圧処理とを同時に実施しても良いし、加熱処理を実施した後に加圧処理を実施しても良い。いずれの場合であっても加熱する場合の温度は、スパンボンド繊維（スパンボンド繊維が融点の異なる２種類以上の熱可塑性樹脂からなる場合には、最も低い融点を有する樹脂）の融点より５〜１２０℃低い温度であるのが好ましく、線圧力は０．３〜３ｋＮ／ｃｍであるのが好ましい。

本発明のスパンボンド不織布の目付は５〜１００ｇ／ｍ^２であるのが好ましく、２０〜６０ｇ／ｍ^２であるのがより好ましい。また、厚さは０．０５〜０．５ｍｍであるのが好ましく、０．１〜０．３ｍｍであるのがより好ましい。更に、見掛密度は０．５〜０．９ｇ／ｃｍ^３あるのが好ましく、０．６〜０．８ｇ／ｃｍ^３であるのがより好ましい。

濾過材Ｂが湿式不織布からなる場合には、前述の効果に加えて、繊維の分散が均一で、孔径分布も均一であるため、孔径に応じた大きい粒子を確実に捕捉することができるという特長がある。具体的には、最大孔径が３０μｍ以下（好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下）で、平均流量孔径が０．５〜１００μｍ（好ましくは１〜１０μｍ）で、最大孔径が平均流量孔径の３倍以下（好ましくは２．５倍以下、より好ましくは２倍以下）である。

この「湿式不織布」は、湿式法により繊維ウエブを形成した後に、繊維ウエブを水流などの流体流によって絡合させたり、繊維ウエブ中に融着性繊維を含ませておいて融着性繊維によって接着したり、エマルジョンバインダーやラテックスバインダーによって接着したり、或いはこれらを併用することにより繊維同士を結合した不織布をいう。

なお、湿式不織布は前述のような平均流量孔径であることが容易であるように、平均繊維径が０．５〜１０μｍ（好ましくは１〜３μｍ）の極細繊維を含んでいるのが好ましい。このような極細繊維は、例えば、海島型複合繊維から海成分を除去することによって島成分からなる極細繊維を得ることができるし、分割型複合繊維を外力によって分割し、個々の樹脂成分からなる極細繊維を得ることができるし、分割型複合繊維を化学的に膨潤させることによって分割し、個々の樹脂成分からなる極細繊維を得ることができるし、或いはスーパードロー法のように溶融紡糸することによって極細繊維を得ることができる。

本発明の湿式不織布は前述のような最大孔径及び平均流量孔径であることが容易であるように、繊維ウエブを形成した後に、繊維の融着のみによって結合したものであるのが好ましい。水流などの流体流によって絡合させると、貫通孔が形成され、最大孔径や平均流量孔径が大きくなるためである。そのため、本発明の湿式不織布は融着性繊維を含んでいるのが好ましいが、この融着性繊維は融着後にも繊維形態を維持して強度的に優れるように、２種類以上の樹脂からなる、繊維断面における配置が芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型などの複合繊維であるのが好ましい。この融着性繊維は融着繊維を融着させる際の熱によって極細繊維までも溶融させることがないように、融着性繊維の融着成分は極細繊維の融点よりも１０℃以上低い（好ましくは２０℃以上低い）融点であるのが好ましい。なお、極細繊維自体が融着性繊維として作用しても良い。また、融着性繊維は最大孔径及び平均流量孔径が小さいように、繊度が０．１ｄｔｅｘ〜２．２ｄｔｅｘであるのが好ましく、０．５ｄｔｅｘ〜１．１ｄｔｅｘであるのがより好ましい。

本発明の湿式不織布は上述のような繊維（例えば、極細繊維、融着性繊維）から構成することができるが、湿式不織布構成繊維は前述のようなメルトブロー繊維構成樹脂と同じ樹脂から構成することができる。また、湿式不織布構成繊維の繊維長は均一に分散でき、最大孔径及び平均流量孔径が小さいように、０．５〜１０ｍｍであるのが好ましく、１〜５ｍｍであるのがより好ましい。

本発明の湿式不織布の目付は５〜１００ｇ／ｍ^２であるのが好ましく、１０〜６０ｇ／ｍ^２であるのがより好ましい。また、厚さは０．０５〜０．５ｍｍであるのが好ましく、０．１〜０．３ｍｍであるのがより好ましい。更に、見掛密度は０．５〜０．９ｇ／ｃｍ^３あるのが好ましく、０．６〜０．８ｇ／ｃｍ^３であるのがより好ましい。

本発明の筒状フィルタは前述のような濾過材Ａと濾過材Ｂとが多孔筒の周囲に巻回されているが、濾過材Ａは濾過流体の流れ方向において濾過材Ｂよりも下流側に巻回されている。つまり、濾過流体が多孔筒へ向かって流れる場合には、濾過材Ａは内層側に位置し、濾過材Ｂは外層側に位置した状態にある。逆に、濾過流体が多孔筒から外側へ向かって流れる場合には、濾過材Ａは外層側に位置し、濾過材Ｂは内層側に位置した状態にある。そのため、孔径が大きく、圧力損失の小さい濾過材Ｂで大きい粒子を除去した後、孔径が小さく、圧力損失も小さい濾過材Ａで小さい粒子をすることができ、濾過速度が速く、濾過寿命の長いものである。

なお、濾過材Ａと濾過材Ｂの巻回方法は特に限定するものではないが、例えば、濾過材Ａの巻回数は３以下であるのが好ましく、２以下であるのがより好ましい。濾過材Ａは濾材表面で濾過する表面濾過のため、１枚〜３枚で十分であり、これ以上巻いても濾過精度の向上は見られず、濾過流体の流れを妨げるだけであるためである。また、濾過材Ｂとして、平均繊維径及び／又は平均流量孔径の点で異なる２種類以上の濾過材Ｂを巻回しても良い。この場合には、平均繊維径又は平均流量孔径が大きいものほど上流側となるように巻回し、いずれの濾過材Ｂよりも下流側に濾過材Ａを巻回するのが好ましい。なお、濾過材Ａ及び濾過材Ｂは平巻き状に巻回しても良いし、螺旋状に巻回しても良く、特に限定するものではない。更に、濾過材Ａ及び濾過材Ｂ以外の濾過材（例えば、糸、乾式不織布など）を巻回しても良い。

本発明の筒状フィルタを構成する多孔筒は、従来から公知の材料、例えば金属やプラスチックからなるものを使用することができる。また、本発明の筒状フィルタは上述のような基本構成からなるが、筒状フィルタの両端をキャップで封鎖することにより処理流体が散逸するのを防いだり、筒状フィルタの最外表面に、金属やプラスチックからなる多孔網筒を設置することにより筒状フィルタの形状を保持するなど、従来から採られている構成を付加することができる。

本発明の筒状フィルタは濾過速度が速く、濾過寿命も長いため、高粘度の液体の濾過用途にも好適に使用することができる。例えば、食品・飲料、電子、医薬、化学、水処理、写真、塗料、メッキ、染色、機械・鉄鋼など各製造プロセスにおいて使用する液体、又は使用した液体などの流体の濾過に好適に使用することができる。

以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（静電紡糸不織布Ａの製造）
ポリアクリロニトリル繊維（三菱レイヨン（株）製、登録商標：ボンネルＤ１２２）を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアルデヒドに溶解させた、濃度１１ｍａｓｓ％の紡糸溶液を用意した。

他方、シリンジにポリテトラフルオロエチレン製チューブを接続し、更に前記チューブの先端に、内径が０．６ｍｍのステンレス製ノズルを取り付けて、紡糸装置とした。次いで、前記ノズルに高電圧電源を接続した。更に、前記ノズルと対向し、１０ｃｍ離れた位置に、表面に導電フッ素加工を施したステンレス薄板を取り付けたドラム（捕集体、接地）を設置した。

次いで、前記紡糸溶液を前記シリンジに入れ、マイクロフィーダーを用いて、重量の作用方向と直角の方向へ押し出す（押し出し量：２．５ｇ／時間）とともに、前記ドラムを一定速度（表面速度：０．９ｍ／分）で回転させながら、前記高電圧電源からノズルに＋１５ＫＶの電圧を印加して、押し出した紡糸溶液に電界を作用させて繊維化し、前記ドラムのステンレス薄板上に連続した繊維を集積させて静電紡糸不織布Ａを形成した。この静電紡糸不織布Ａの物性は表１に示す通りであった。なお、静電紡糸不織布Ａの形成は紡糸空間の相対湿度を３０％とした環境下で行った。また、静電紡糸不織布Ａを形成する際に、前記ノズルはドラムの回転方向と直角方向に一定速度（移動速度：３ｃｍ／分）で往復移動（移動幅：３０ｃｍ）させて、繊維の分散性を高めた。

表中、Ｍは目付（ｇ／ｍ^２）、Ｔは厚さ（μｍ）、ＭＤは平均繊維径（ｎｍ）、Ｐｍａｘは最大孔径（μｍ）、Ｐａｖｅは平均流量孔径（μｍ）、ＡＰは目付１５ｇ／ｍ^２あたりのフラジール通気度（ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ）、ＡＤは見掛密度（ｇ／ｃｍ^３）を、それぞれ意味する。なお、２層静電紡糸不織布における目付及び平均繊維径は各静電紡糸不織布の値を示す。

（静電紡糸不織布Ｂの製造）
繊維の集積時間を短くして、目付を２．８ｇ／ｍ^２としたこと以外は、静電紡糸不織布Ａと全く同様にして静電紡糸不織布Ｂを製造した。この静電紡糸不織布Ｂの物性は表１に示す通りであった。

（２層静電紡糸不織布の製造）
繊維の集積時間を短くして、目付を１４ｇ／ｍ^２としたこと以外は、静電紡糸不織布Ａと全く同様にして静電紡糸不織布Ｃを製造した。

また、紡糸溶液の濃度を１６％ｍａｓｓとしたこと、紡糸空間の相対湿度を４０％としたこと、及び目付を１７ｇ／ｍ^２としたこと以外は、静電紡糸不織布Ａと全く同様にして、静電紡糸不織布Ｄを製造した。

次いで、静電紡糸不織布Ｃの上に静電紡糸不織布Ｄを積層した後、ローラプレス機（旭繊維機械工業（株）製、ＪＲ−１０００ＬＴＳ）を用い、温度１３０℃、ゲージ圧４．９ＫＰａ、時間６０秒の条件で加熱加圧して、２層静電紡糸不織布を製造した。この２層静電紡糸不織布の物性は表１に示す通りであった。

（メルトブロー不織布Ａの製造）
ポリプロピレン製ペレット（ＭＩ：５００ｇ／１０ｍｉｎ．）を、ダイ温度２７０℃、エアー量１ｍ当り４Ｎｍ^３／ｍｉｎ．で紡糸して、メルトブロー不織布Ａを作成した。このメルトブロー不織布Ａの物性は表１に示す通りであった。

（メルトブロー不織布Ｂの製造）
ダイ温度を２５０℃としたこと以外は、メルトブロー不織布Ａと全く同様にして、メルトブロー不織布Ｂを製造した。このメルトブロー不織布Ｂの物性は表１に示す通りであった。

（メルトブロー不織布Ｃの製造）
ダイ温度を２３５℃としたこと以外は、メルトブロー不織布Ａと全く同様にしてメルトブロー不織布Ｃを製造した。このメルトブロー不織布Ｃの物性は表１に示す通りであった。

（メルトブロー不織布Ｄの製造）
ダイ温度を２８０℃としたこと以外は、メルトブロー不織布Ａと全く同様にしてメルトブロー不織布Ｄを製造した。このメルトブロー不織布Ｄの物性は表１に示す通りであった。

（湿式不織布の製造）
島成分がポリプロピレンからなり、海成分がポリエチレンテレフタレートからなる海島型複合繊維の海成分を水酸化ナトリウム水溶液にて抽出除去して製造した、島成分からなるポリプロピレン単繊維（平均繊維径：１．５μｍ、繊維長：２ｍｍ、融点：１８０℃）８０ｍａｓｓ％と、ポリプロピレン（芯）／ポリエチレン（鞘、融点：１３０℃）からなる芯鞘型融着繊維（繊度：０．８ｄｔｅｘ、繊維長：５ｍｍ）２０ｍａｓｓ％とからなるスラリーを抄紙し、乾燥した後、温度１４０℃で加熱することにより、前記芯鞘型融着繊維の鞘成分を融着させて湿式不織布を製造した。この湿式不織布の物性は表１に示す通りであった。

（スパンボンド不織布の準備）
ポリプロピレン樹脂製スパンボンド不織布（出光ユニテック（株）、登録商標：ストラテックＲＮ−２０６０）を用意した。このスパンボンド不織布の物性は表１に示す通りであった。

（実施例１〜５及び比較例１）
ポリプロピレン樹脂製多孔筒の周囲に、表２で示す順序で濾過材を平巻きした後、発泡ポリプロピレン製のエンドキャップを多孔筒に積層した濾過材の両端に熱溶着して、筒状フィルタを製造した。

表中、ＥＳａは静電紡糸不織布Ａ、ＥＳｂは静電紡糸不織布Ｂ、ＥＳｄは２層静電紡糸不織布、ＭＢａはメルトブロー不織布Ａ、ＭＢｂはメルトブロー不織布Ｂ、ＭＢｃはメルトブロー不織布Ｃ、ＭＢｄはメルトブロー不織布Ｄ、ＷＮは湿式不織布、ＳＢはスパンボンド不織布、をそれぞれ意味する。また、表中の括弧内の数字は巻き数を表す。

（筒状フィルタの濾過性能評価）
実施例１〜５及び比較例１の筒状フィルタの濾過性能を、ＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定されているＪＩＳ試験用粉体１の１１種を純水中に分散させた濃度４０ｐｐｍの懸濁液を用いて評価した。
（イ）濾過寿命；
上述の懸濁液を２０Ｌ／ｍｉｎ．で濾過した時に、圧力損失が１９６ｋＰａに達するまでの濾過流量を測定し、この濾過流量を濾過寿命とした。
（ロ）濾過精度；
前述の懸濁液を２０Ｌ／ｍｉｎ．で濾過し、最初の１０Ｌの濾液をサンプリングし、パーティクルカウンターで０．２〜１．０μｍの区間の粒子数（Ｎａ）を計測した。あらかじめ計測しておいた濾過前の懸濁液の粒子数（Ｎｂ）をもとに、次の式に基いて除去効率（ＬＲＶ）を算出した。この除去効率（ＬＲＶ）が大きいほど濾過精度に優れていることを表す。
ＬＲＶ＝ｌｏｇ（Ｎｂ／Ｎａ）
（ハ）濾過速度；
前述の懸濁液を加圧タンクに入れ、１００ｋＰａで加圧濾過した時の初期の流速を測定した。
以上の筒状フィルタの濾過性能は表３に示す通りであった。

表３から明らかなように、本発明の静電紡糸不織布からなる濾過材Ａが巻回された筒状フィルタは、濾過速度が７．５Ｌ／ｍｉｎ．以上、かつ濾過寿命が５４８Ｌ以上の濾過性能の優れるものであった。

なお、実施例１と実施例４との比較から、目付及び厚さが適性で、目付１５ｇ／ｍ^２あたりの通気度が１０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ以下の筒状フィルタは濾過精度の点でも優れていることがわかった。

また、実施例１と実施例５との比較から、単層構造の静電紡糸不織布が巻回されている方が、濾過寿命、濾過精度及び濾過速度のいずれの点においても優れるものであった。これは、実施例５の静電紡糸不織布は２層構造であり、多孔筒の周囲に巻回した際に、層間剥離によるシワが発生し、均一に巻回しにくかったため、多孔筒と２層静電紡糸不織布との間に隙間ができたためであると考えられた。

Claims (4)

1. 多孔筒の周囲に濾過材を巻回した筒状フィルタであって、静電紡糸不織布からなる濾過材Ａと、メルトブロー不織布、スパンボンド不織布、湿式不織布の群から選ばれる濾過材Ｂが巻回されており、濾過材Ａは濾過流体の流れ方向において濾過材Ｂよりも下流側に巻回されていることを特徴とする筒状フィルタ。
2. 静電紡糸不織布のフラジール通気度が目付１５ｇ／ｍ^２あたり１０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ以下であることを特徴とする、請求項１記載の筒状フィルタ。
3. 静電紡糸不織布の厚さが５０〜２００μｍであることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の筒状フィルタ。
4. 静電紡糸不織布が単層構造からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の筒状フィルタ。