JP2011011168A - 液体フィルター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体中の固形物を濾過する不織布巻き込み型フィルターであって、その主濾過層が、平均繊維径0.2〜1.0μm、目付け50〜300g/m2、空孔率55〜85%、平均流量孔径0.3〜2.0μm、かつ、開孔径のばらつき200%以内である不織布を複数回巻き込んだものである、前記フィルター。
【選択図】なし
Description
そのため、サブミクロン粒子捕集用の液体フィルターにおいて、高精度化が難しいという問題点があり、特に高濃度粒子液体からの不純物除去については、捕集精度が依然として問題となっているのが現状である。
以上のように、サブミクロン粒径の粒子捕集性と高捕集精度を両立させた液体フィルターは未だ得られていないのが現状である。
即ち、本発明は下記の通りである。
本発明に係るフィルターは、特に、液体中の高濃度粒子から粒径の大きなものを除去又は分離するための、フィルター性能に優れたフィルターである。
本発明の液体フィルターは、主濾過層が特定性能の不織布からなる不織布巻き込み型フィルターである。
不織布を用いたフィルターは、孔径が不均一なため、捕集精度の点で問題があり、特にサブミクロン粒径を有する粒子の捕集では、捕集すべき大きさのものがすり抜ける確率が高くなるい。かかる問題を解決すべき鋭意検討した結果、本発明者らは、今般、不織布を構成する繊維径を細くすることと、捕集精度を低下させる部分的に存在する大きな孔径を減らすために不織布を積層することとを、組み合わせ、さらに、目付け、空孔率、平均流量孔径、開孔径のばらつきを、それぞれ、特定の値に設定することにより、主濾過層としての不織布の捕集精度を向上させることができることを、予想外に見出した。
開孔径ばらつき(%)=(2.3%最大孔径−97.7%最小孔径)/平均流量孔径(μm)×100
不織布や各種シートを巻きつける際、熱溶融樹脂からなるネット、穴あきフィルム、繊維構造体などで連れ巻きすることで不織布又は各種シートと熱溶融体との積層構造にしながら巻き込んでもよい。フィルターに処理液を外側から内側に流す際には、主濾過層を内側(内筒側)にし、補助濾過層が外側となるように巻く。処理液を内側から外側に流す際には、逆の構成となる。
なお、測定方法、評価方法等は下記の通りである。
(1)厚み(mm)
ピーコック厚み計を用いて、接圧20g/cm2の条件で測定を実施した。
(2)目付け(g/m2)
0.5m2以上の面積の不織布を、105℃で一定重量になるまで乾燥後、20℃65%RHの恒温室に16時間以上放置してその重量を測定し、不織布の単位面積当たりの重量(g/m2)を求めた。
(3)空孔率
上記(1)及び(2)で測定した厚み、目付け、及び使用した各素材の比重より次式より算出した。
空孔率(%)={1−目付け(g/m2)/比重(g/cm3)/厚み(mm)/1000)}×100
(4)平均繊維径
不織布の巾方向、長手方向に重ならないように、10箇所サンプリングし、5000倍に拡大した電顕写真から繊維径を10点測定した。合計100点の平均値を平均繊維径とする。
(5)平均流量孔径
ASTM F316−86に準じて、PMI社パームポロメーター(CFP−1200AEXS 多孔質材料自動細孔径分布測定システム)で測定を行った。
ASTM F316−86に準じて、PMI社パームポロメーター(CFP−1200AEXS 多孔質材料自動細孔径分布測定システム)で測定を行い、累積流量を100%として時のフィルター流量パーセントが2.3%のときを最大孔径とし、97.7%の時を最小孔径とし、以下の式で計算し求めた。
開孔径ばらつき(%)=(2.3%最大孔径―97.7%最小孔径)/平均流量孔径(μm)×100
(a)捕集性(%)
JIS11種粉塵を水に分散した濃度10ppmの試験液を均一に攪拌しながら実施例及び比較例でのカートリッジフィルターに流量10L/minでフィルター外側から内側に流れるようにして通水し、開始後30分、45分、60分後の濾過前液及び濾過後液を採取し、超純水で100倍希釈し、粒度分布測定器(PARTICLE MEASURING SYSTEMS INC.社製 LS−200(シリングサンプラ)およびLiqulaz−S02−HF(パーティクルセンサー))を使用し、0.5μm(測定範囲0.47〜0.53μm)粒子の各時間での捕集性を下記の式で求め、平均した値とする。
捕集性(%)={(A−B)/A}×100
{式中、A:濾過前の粒子数、B:濾過後の粒子数}
捕集性と同様に測定を行い、0.47μmから2.03μmの範囲の粒径が捕集される割合を計算する。
(c)流量圧損(KPa)
実施例及び比較例でのカートリッジフィルターに流量10L/minでフィルター外側から内側に流れるようにして通水した時の初期圧力損失を測定する。
(d)フィルター寿命(分)
JIS11種粉塵を水に分散した濃度300ppmの試験液を均一に攪拌しながら実施例及び比較例でのカートリッジフィルターに流量10L/minでフィルター外側から内側に流れるようにして通水し、初期圧力損失より圧力損失が0.2MPa上昇するまでに要した時間とする。
(e)分離精度
粒子径0.29μmのラテックス球(JSR社製 STADEX SC−031−S)及び粒子径0.48μmのラテックス球(JSR社製 STADEX SC−048−S)が、それぞれ、0.14ppm濃度になるように超純水に滴下し試験液を作り、均一に攪拌しながら実施例及び比較例でのカートリッジフィルターに流量10L/minでフィルター外側から内側に流れるようにして通水し、開始後30分後の濾過前液及び濾過後液を採取し、粒度分布測定器(PARTICLE MEASURING SYSTEMS INC.社製 LS−200(シリングサンプラ)及びLiqulaz−S02−HF(パーティクルセンサー))を使用し、0.29μm(測定範囲0.26〜0.32μm)粒子及び0.48μm(測定範囲0.45〜0.51μm)粒子の捕集性を求め、分離精度とした。
分離精度としては0.48μmを捕集し、0.29μmを多く通過させたものを優れているとし、以下の数式による通過比率を求め、20以上を「○)」、20未満10以上を「△」、そして10以下を「×」として評価した。
(通過比率)=(100−0.29μm捕集(%))/(100−0.48μm捕集(%))
メルトブロー方式を用いて、不織布(PP 目付け10g/m2 繊維径0.5μm)を作製し、8枚を重ね合せながら、カレンダー機(金属ロール/金属ロール)で一体化させて以下の表1に示す物性の不織布を作成した。
次に内筒(PP製内径33mm 厚み3mm)に液拡散層として「エルタス」P03050(旭化成せんい社製)を2回巻いた後、上記不織布を以下の表1に示す回数を巻きつけ、更に補助濾過層としてPO30UA(タピルス社製PPメルトブロー不織布 30g/m2 平均流量孔径6.1μm)を6回巻きつけ、最後に「エルタス」P03050で外形70mmになるように巻きつけ、シート端面を熱シールし固定した。次にエンド処理として、PP性樹脂プレートを熱融着させ端面をシールし、実施例1のフィルターカートリッジを作製した。その評価結果を以下の表2に示す。
メルトブロー方式を用いて、不織布(PP 目付け10g/m2 繊維径0.5μm)を作製し、8枚を重ね合せながら、カレンダー機(金属ロール/金属ロール)で一体化させて以下の表1に示す物性の不織布を作製した。
次に内筒(PP製内径33mm 厚み3mm)に液拡散層として「エルタス」P03050(旭化成せんい社製)を2回巻いた後、上記不織布を以下の表1に示す回数を巻きつけ、「エルタス」P03050で外形70mmになるように巻きつけ、シート端面を熱シールし固定した。実施例1と同様にエンド処理を行い、実施例2のフィルターカートリッジを作製した。その評価結果を以下の表2に示す。
メルトブロー方式を用いて、不織布(PP 目付け25g/m2 繊維径0.8μm)を作成し、4枚を重ね合せながら、カレンダー機(金属ロール/金属ロール)で一体化させながら以下の表1に示す物性の不織布を作製した。
次に内筒(PP製内径33mm 厚み3mm)に液拡散層として「エルタス」P03050(旭化成せんい社製)を2回巻いた後、上記不織布を以下の表1に示す回数を巻きつけ、「エルタス」P03050で外形70mmになるように巻きつけ、シート端面を熱シールし固定した。
実施例1と同様にエンド処理を行い、実施例3及び4のフィルターカートリッジを作製した。その評価結果を以下の表2に示す。
メルトブロー方式を用いて、不織布(ナイロン 目付け50g/m2 繊維径0.7μm)を作成し、3枚を重ね合せながら、カレンダー機(金属ロール/金属ロール)で一体化させながら以下の表1に示す物性の不織布を作製した。
次に内筒(PP製内径33mm 厚み3mm)に液拡散層として「エルタス」N03050(旭化成せんい社製)を2回巻いた後、上記不織布を以下の表1に示す回数を巻きつけ、補助濾過層としてN070A(旭化成せんい製ナイロンメルトブロー不織布 70g/m2 平均流量孔径3.8μm)を3回巻き、最後に「エルタス」P03050で外形70mmになるように巻きつけ、シート端面を熱シールし固定した。実施例1と同様にエンド処理を行い、実施例5及び6のフィルターカートリッジを作製した。その評価結果を以下の表2に示す。
A040C(旭化成せんい社製PETメルトブロー不織布 目付け40g/m2 繊維径1.2μm)を比較例1の不織布とした。その物性を以下の表1に示す。
次に実施例2と同様に、カートリッジを作製した。その評価結果を以下の表2に示す。
N070A(旭化成せんい製ナイロンメルトブロー不織布 70g/m2 平均繊維径1.7μm)を比較例2の不織布とした。その物性を以下の表1に示す。
次に実施例2と同様に、カートリッジを作製した。その評価結果を以下の表2に示す。
メルトブロー方式を用いて、不織布(PP 目付け25g/m2 繊維径0.8μm)を作成し、2枚を重ね合せながら、カレンダー機(金属ロール/金属ロール)で一体化させながら以下の表1に示す物性の不織布を作製した。
次に実施例2と同様に、カートリッジを作成した。その評価結果を以下の表2に示す。
メルトブロー方式を用いて、不織布(PP 目付け10g/m2 繊維径0.5μm)であって以下の表1に示す物性の不織布を作製した。
次に実施例2と同様に、カートリッジを作製した。その評価結果を以下の表2に示す。
また、本発明に係るフィルター(実施例1〜6)は、分離精度も良好である。更に実施例1、5、及び6では、については、主濾過層より大きい平均流量孔径の補助濾過層を設けることで寿命向上に優位であることを示している。
比較例1は、捕集性は高いが、孔径ばらつきが大きく、捕集精度及び分離精度が、実施例1〜6のものに比較して劣っていた。
比較例2は、平均繊維径が大きく、サブミクロン捕集性が低く、捕集精度、分離精度ともに満足されない結果となった。
比較例3は、空孔率を下げることで、サブミクロン捕集性を高めているが、捕集精度も低く、分離精度も劣る結果となった。
比較例4は、孔径ばらつきが大きいため、サブミクロン捕集性の値に対し、捕集精度が向上しておらず、また、分離精度も十分なレベルに達していない結果となった。
Claims (3)
- 流体中の固形物を濾過する不織布巻き込み型フィルターであって、その主濾過層が、平均繊維径0.2〜1.0μm、目付け50〜300g/m2、空孔率55〜85%、平均流量孔径0.3〜2.0μm、かつ、開孔径のばらつき200%以内である不織布を複数回巻き込んだものである、前記フィルター。
- 前記主濾過層に使用される不織布の合計目付け(目付け×巻き回数)が、200〜1000g/m2であり、かつ、前記不織布の巻き回数が、2〜8回である、請求項1に記載のフィルター。
- 前記主濾過層よりも平均流量孔径の大きい補助濾過層をさらに含む、請求項1又は2に記載のフィルター。
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