JP2012061390A - 浄化用フィルター体 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着体からの活性炭の漏出を極力回避しつつ、強アルカリ性環境下での処理に使用しても形状変形を少なくした新たなフィルター体を提供する。
【解決手段】粒状活性炭の活性炭吸着剤（２１）６０〜９５重量部と、活性炭吸着剤に対しフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維（２２）５〜４０重量部を有し、さらにアクリル繊維バインダー（２３）を加え、これら３種類を水中で混合して混合スラリー状物（２０）とし、混合スラリー状物を中空円筒形芯部材（２５）の側面より吸引しながら被着させて吸着被着物とし、吸着被着物を加熱乾燥することにより熱溶融性ポリエチレン繊維を溶融させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、浄化用フィルター体に関し、特にアルカリ性環境下における使用を想定した耐アルカリ性浄化用フィルター体に関する。

活性炭は賦活を経ることにより多孔質化する。このため、従来から多孔質への吸着能を生かして水系やガス体の浄化用途に広く用いられてきた。ただし、活性炭単独では粒状、繊維状等の形状であるため拡散しやすく凝集性に乏しい。このため、活性炭を取り扱う際には通気性、通液性を高めつつ袋等で密封する必要がある。活性炭のみの使用では、吸着濾過した溶液に活性炭が漏出してしまうおそれもあるため、活性炭単独では使い勝手が良いわけではなかった。

活性炭の利便性を高めるべく、活性炭と樹脂繊維を組み合わせて所定形状に成形したフィルター体が提案されるに至った（特許文献１、２、３等参照）。特許文献１は、吸引成形型により、繊維状活性炭とアクリル繊維を含有するスラリーを吸引凝集してフィルター体とし、これに不織布を巻き付ける方法を開示する。特許文献２は、フィブリル化したアラミド繊維を結着材と活性炭を混合して水性スラリーとし、このスラリーを成形型に導入して吸引して積層したフィルター体を得る方法を開示する。引用文献３は、粒状または繊維状の活性炭にバインダーを添加してこれらをスラリー状とし、このスラリーを成形型に導入して吸引して積層した浄水器フィルターを開示する。

前述のとおり、活性炭の状態から各フィルター体として成形されたことにより取り扱いの利便性は高まり、適用用途は大きく広がった。しかし、スラリー状物にすることにより活性炭と繊維を絡め、乾燥、その際の加熱により一体化した構造であるため、必ずしも活性炭の液中への分散を避けることはできなかった。

活性炭に充間される樹脂繊維、炭素繊維、またはガラス繊維等の繊維状成分の割合を高め活性炭を保持しようとすることも可能である。しかし、これらの繊維、例えば炭素繊維等は賦活を経ていないため吸着性能を有しておらず、相対的に活性炭の割合が低下しフィルター体としての吸着性能を落とすことになり好ましくない。また、例えばめっき（鍍金）液等には強アルカリ性の成分も含まれることが多い。そのような強アルカリ性環境下で濾過処理に使用し続ける場合、フィルター体に用いた樹脂繊維がアルカリ成分により劣化し、フィルター体自体の形状維持が困難になる。この結果、濾過性能の低下やフィルター体の内部に保持されている活性炭の漏出等も問題視されている。このように、フィルター体として活性炭を保持し続ける性能は十分とは言えなかった。さらに、特殊な繊維状成分を使用することは総じて原材料コストの上昇となる。

そこで、フィルター体からの活性炭の漏出を極力回避しつつ、強アルカリ性の液体にも使用可能な新たなフィルター体が所望されることとなった。

特許第２６４５１１８号公報 特許第３３９６０５７号公報 特開２００３−１０６１４号公報

本発明は、前記の点に鑑みなされたものであり、フィルター体からの活性炭の漏出を極力回避しつつ、強アルカリ性環境下での処理に使用しても形状変形を少なくした新たなフィルター体を提供するものである。

すなわち、請求項１の発明は、活性炭吸着剤６０〜９５重量部と、前記活性炭吸着剤に対しフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維５〜４０重量部を有し、さらにアクリル繊維バインダーを添加してなることを特徴とする浄化用フィルター体に係る。

請求項２の発明は、前記活性炭吸着剤と、前記フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維と、前記アクリル繊維バインダーとを水中で混合して混合スラリー状物とし、前記混合スラリー状物を中空円筒形芯部材の側面より吸引しながら被着させて吸着被着物とし、前記吸着被着物を加熱乾燥することにより前記熱溶融性ポリエチレン繊維を溶融させてなる請求項１に記載の浄化用フィルター体に係る。

請求項３の発明は、前記活性炭吸着剤が粒状活性炭である請求項１または２に記載の浄化用フィルター体に係る。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の浄化用フィルター体がアルカリ性環境下で使用されることを特徴とする耐アルカリ浄化用フィルター体に係る。

請求項５の発明は、請求項４に記載の耐アルカリ浄化用フィルター体において、その内部の長さ方向に中空円筒形芯部材の中空部を形成してなる管状成形フィルター体であって、４０℃、１５％水酸化ナトリウム水溶液を４Ｌ／分の流量にて管状成形フィルター体の外部から該管状成形フィルター体の中空部に７２時間透過させた後、前記管状成形フィルター体の長さ方向の中間部に硬度計を押し当てて透過前の硬度（Ｈ１）と透過後の硬度（Ｈ２）を測定して下記（ｉ）式にて示される硬度減少率（Ｒｈ）が３０％以下であることを特徴とする耐アルカリ浄化用フィルター体に係る。

請求項１の発明に係る浄化用フィルター体によると、活性炭吸着剤６０〜９５重量部と、前記活性炭吸着剤に対しフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維５〜４０重量部を有し、さらにアクリル繊維バインダーを添加してなるため、吸着体からの活性炭の漏出を極力回避することができ、強アルカリ性環境下での処理に使用しても形状変形を少なくすることができ、強靱なフィルター体を形成することができた。

請求項２の発明に係る浄化用フィルター体によると、請求項１の発明において、前記活性炭吸着剤と、前記フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維と、前記アクリル繊維バインダーとを水中で混合して混合スラリー状物とし、前記混合スラリー状物を中空円筒形芯部材の側面より吸引しながら被着させて吸着被着物とし、前記吸着被着物を加熱乾燥することにより前記熱溶融性ポリエチレン繊維を溶融させてなるため、ポリエチレン繊維の溶融を促しフィルター体における構成材料同士の一体性を向上させて形状維持に大きく貢献する。

請求項３の発明に係る浄化用フィルター体によると、請求項１または２の発明において、前記活性炭吸着剤が粒状活性炭であるため、ポリエチレン繊維との溶融やバインダーとの絡まりにより、緻密化するため、変形に耐性を有する。また、他の活性炭吸着剤と比較して安価である。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の浄化用フィルター体がアルカリ性環境下で使用されることを特徴とする耐アルカリ浄化用フィルター体であるため、アルカリ性環境下においても形状維持が可能となり耐久性能を向上することができる。

請求項５の発明に係る耐アルカリ性浄化用フィルター体によると、請求項４に記載の発明において、その内部の長さ方向に中空円筒形芯部材の中空部を形成してなる管状成形フィルター体であって、４０℃、１５％水酸化ナトリウム水溶液を４Ｌ／分の流量にて管状成形フィルター体の外部から該管状成形フィルター体の中空部に７２時間透過させた後、前記管状成形フィルター体の長さ方向の中間部に硬度計を押し当てて透過前の硬度と透過後の硬度を測定して硬度減少率が３０％以下であるため、アルカリ性環境下における形状維持性能を確認することができた。

本発明に係る浄化用フィルター体の斜視図である。 浄化用フィルター体の製造工程を示す概略工程図である。 水酸化ナトリウム水溶液の循環試験を示す概略図である。 フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維の電子顕微鏡写真である。 実施例４の浄化用フィルター体の電子顕微鏡写真である。 実施例２の浄化用フィルター体の顕微鏡写真である。 比較例６の浄化用フィルター体の顕微鏡写真である。

本発明の浄化用フィルター体の形状、形態は、その用途に応じて適宜設計される。通液時に浄化用フィルター体の表面積が最も有利に利用でき、かつ均等に液体を通過させることができるため、図１に示すように中心に空洞を有する円筒体構造が多く用いられる。

はじめに図１を用い構造面から説明する。図１（ａ）の浄化用フィルター体１のフィルター本体１０は、適宜の透過孔を有した中空円筒形芯部材１２の表面に濾過能力を有する濾過部１１を凝集させた構造体である。一般には、図１（ｂ）の浄化用フィルター体１Ａのように、キャップ１４等の付属品が取り付けられ、取り扱いの利便性が図られる。同図において、フィルター本体１０の濾過部１１の表面は、不織布等の透過性の高い布状物１３により被覆、保護される。そして、濾過部１１の上下を保護するキャップ１４が被せられる（キャップの形状、材質は用途により異なる。）。通常、図１（ｂ）の形態で販売、使用される。中空円筒形芯部材１２はフィルター本体１０内に残存させても取り外してもよい。用途等により適宜ではあるもののフィルター本体の保形性を重視して中空円筒形芯部材はフィルター本体内に残存される。

浄化用フィルター体のフィルター本体の主体となる濾過部は、請求項１の発明に規定するように、活性炭吸着剤６０ないし９５重量部と、当該活性炭吸着剤に対しフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維５〜４０重量部を有する。そして、これらにアクリル繊維バインダーが添加されてなる。このように、活性炭を吸着剤としつつ、他の２種類の樹脂成分により濾過部の保形性を確保した構造体である。

配合割合の知見については、後記する実施例が参照される。活性炭吸着剤が６０重量部を下回る（つまりポリエチレン繊維が４０重量部を上回る）場合、活性炭以外の成分が多くなりすぎて活性炭に起因する吸着性能が発揮されなくなる。また、活性炭吸着剤が９５重量部を超える（つまりポリエチレン繊維が５重量部を下回る）場合、活性炭吸着剤割合が増加する分、フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維が減少する。そのため、活性炭同士の結着性が低下し、保形性が悪化するためである。

浄化用フィルター体のフィルター本体の主体となる濾過部において、活性炭吸着剤とフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維のさらに望ましい配合割合は、活性炭吸着剤７０ないし９０重量部と、当該活性炭吸着剤に対しフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維１０ないし３０重量部とされる（後記実施例参照）。なお、アクリル繊維バインダーの配合量は、活性炭吸着剤及びフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維の合計重量の４〜１０重量部ほど添加される。

活性炭吸着剤には、繊維状活性炭や粉末状活性炭等の使用も検討される。しかし、最終的に成形した後の保形性や全体の製造原価等を勘案すると、これらは必ずしも好ましいとは言えない。繊維状等の活性炭を用いた場合、いずれの構成材料とも繊維質であるため、成形後の押圧の影響を受けやすいと考えられる。粉末状活性炭を用いた場合、粒径が小さいため、成形性が悪い。そこで、比較的安価であるにも関わらず成形性に優れ、被処理液の圧送時の保形性を有することから、請求項３の発明に規定するように、粒状活性炭が好ましく用いられる。粒状活性炭は、木質、石炭、椰子殻等を原料として８００〜１０００℃で加熱焼成し、適宜の賦活により細孔を発達させた炭化物である。粒状活性炭の場合、前記のポリエチレン繊維との溶融やバインダーとの絡まりにより、緻密化するため、ある程度の変形に耐性を有すると考えられる。また、他の活性炭吸着剤と比較して安価である。

続いて、図２を用い、請求項２の発明に規定する浄化用フィルター体の製造過程を説明する。はじめに、活性炭吸着剤２１、フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維２２、及びアクリル繊維バインダー２３は水中に投入され、十分に混合されて混合スラリー状物２０が調製される。

中空円筒形芯部材１２の内部に、混合スラリー状物を減圧吸引するための多孔の金型棒状部材２６が挿入される。中空円筒形芯部材１２には透過のための細孔（図示省略）が形成されており、金型棒状部材２６は多孔形状のステンレス製である。中空円筒形芯部材１２と金型棒状部材２６の一体化物が混合スラリー状物２０内に降ろされた後、金型棒状部材２６を介して減圧吸引することにより、混合スラリー状物２０は中空円筒形芯部材１２の側面に引き寄せられて被着する。図示の切り欠き部分参照のとおり、中空円筒形芯部材の表面にスラリー被着部２７が形成される。所定量のスラリー被着部２７が形成された後、混合スラリー状物から引き上げられ、金型棒状部材２１が取り外される。こうして中空円筒形芯部材１２の表面にスラリー被着部２７を備えた吸着被着物２５が得られる。その後、吸着被着物２５は乾燥機３０内で加熱乾燥される。

加熱乾燥の温度、時間は、樹脂成分の溶融温度、吸着被着物自体の大きさ、混合スラリー状物の被着量、生産効率等を勘案して最適に設定される。乾燥時の温度は一般的に８０〜１２０℃である。この加熱乾燥の温度は、前記のフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維２２を溶融するために必要とされる温度である。当該熱溶融性ポリエチレン繊維の溶融に伴い、周囲の活性炭吸着剤同士、さらにはアクリル繊維バインダーも引き寄せて一体化する。中空円筒形芯部材をフィルター本体内に残存させる場合、フィルター本体に用いる樹脂成分との親和性より、当該中空円筒形芯部材は適宜の樹脂材料から構成される。前述の配合量の割合の限りにおいては、活性炭吸着剤の表面細孔は完全に溶融した樹脂で塞がれることなく、互いの活性炭吸着剤同士の固着は完了する。また、アクリル繊維バインダーは加熱乾燥時の加熱によっては溶融しないためバインダーの繊維構造は残存する。

浄化用フィルター体の吸着機能自体は活性炭吸着剤が担う。ここにアクリル繊維等のバインダーが配合されることにより活性炭吸着剤を互いに保持する構造材料として作用する。背景技術に開示の従来品のフィルター体にあってはここまでの構成である。しかし、本発明においては、さらに、フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維が配合される。ポリエチレン繊維は活性炭吸着剤同士を互いに結びつけて熱溶融するため、活性炭吸着剤を互いに保持する結着材料として作用し、フィルター本体の形状を維持するための網状の構造材として作用する。このように、吸着以外の繊維状樹脂成分を適切に選択することにより、後記の実施例から明らかなように強靱なフィルター体を得ることができる。

特にポリエチレン繊維にフィブリル化物を用いるため、容易に周囲の活性炭吸着剤やバインダーと絡まり合うことができる。そして、フィブリル化した繊維先端ほど加熱乾燥の熱により素早く溶融するため、熱融着に好適である。このようなフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維は、乾燥温度から勘案すると融点１００〜１２０℃が好適である。

これまでに述べた浄化用フィルター体について、活性炭吸着剤の吸着能力が生かされる分野の限りその用途は特段限定されない。また、保形性が高められていることから圧力負荷が大きい濾過環境下での使用も好適と言える。さらに、背景技術にて開示したように、例えばめっき（鍍金）液には強アルカリ性の成分も含まれることが多い。浄化用フィルター体を強アルカリ性環境下で廃水処理に使用し続ける場合、フィルター体のバインダーに用いた樹脂繊維がアルカリ成分により劣化し、吸着体自体の形状維持が困難になる。この結果、濾過性の低下や吸着体の内部に保持されている活性炭の漏出等が生じやすくなる。

しかし、浄化用フィルター体の構成材料となるフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維は、アクリル繊維やアラミド繊維よりもアルカリ性や酸性に耐性を有する。そのため、本発明の構造組成によると、強アルカリ性環境下や強酸性環境下等の条件下での使用が想定される場合に大きな利点を発揮する。そこで、請求項４の発明に規定するように、前述の浄化用フィルター体は、アルカリ性環境下で使用される耐アルカリ浄化用フィルター体となる。強アルカリ性のめっき液に暴露される条件下でもめっき液に生じた汚染を浄化し、常時清浄なめっき液条件を維持できるため、めっき液処理の分野において好適である。

耐アルカリ浄化用フィルター体としての具体的な形状維持性能（保形性）については、後述する実施例に開示している。具体的には、対象となる耐アルカリ浄化用フィルター体の全長を２５０ｍｍ、フィルター部分の厚さ（図２の吸着被着物２５の加熱乾燥後の厚さ）を１５ｍｍとし、その内部に長さ方向に２５０ｍｍの中空円筒形芯部材の中空部を形成してなる管状成形フィルター体４０である。

図３の模式図に示すように、管状成形フィルター体４０はフィルターハウジング５０内に収容されるとともに、循環路５１に接続される。請求項５の発明として規定されるように、液温４０℃、１５重量％に調製した水酸化ナトリウム水溶液を４Ｌ／分の流量で循環される。流れの向きは、フィルターハウジング５０内において管状成形フィルター体４０の外部から同フィルター体の内部に浸透し、中心に位置する中空円筒形芯部材を通過して循環路５１に戻る向きである。管状成形フィルター体に対する水酸化ナトリウム水溶液の透過試験が７２時間連続して行われる。図中、循環路５１にはポンプ５２、流量計５３、循環液槽５４が接続される。

水酸化ナトリウム水溶液の透過前と透過後に、管状成形フィルター体の長さ方向の中間部に硬度計（デュロメーター）を垂直に押し当てて、透過前の管状成形フィルター体の硬度（Ｈ１）と、透過後の管状成形フィルター体の硬度（Ｈ２）が測定される。硬度の測定には公知の硬度計が用いられ、目盛りが読みとられる。この場合、硬度計には先端を半球状とした押針が装着され、押針が管状成形フィルター体中間の濾過部に押し当てられる。

そして、下記の（ｉ）式に従い、水酸化ナトリウム水溶液の透過により生じた硬度減少率（Ｒｈ）（％）が求められる。前述のめっき液への使用を前提とする耐アルカリ浄化用フィルター体とする場合、望ましい硬度減少率（Ｒｈ）は、３０％以下、より好ましくは２５％以下である。なお、当該管状成形フィルター体の表面を前記の不織布等の布状物により被覆した場合であっても同様である。

発明者らは、表１ないし表４に基づく原料を用い、主に活性炭吸着剤、フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維の量を変化させて実施例及び比較例の浄化用フィルター体を試作した。なお、比較例６ないし８は市販されている既存のフィルター体の組成である。

［使用材料］
活性炭吸着剤として、平均粒径１００μｍ未満（１５０ｍｅｓｈ以上）、平均粒径１００〜１８０μｍ（８０〜１５０ｍｅｓｈ）、平均粒径１８０〜３５５μｍ（４０〜８０ｍｅｓｈ）、平均粒径３００〜５００μｍ（３０〜５０ｍｅｓｈ）の３種類の椰子殻活性炭（順にフタムラ化学株式会社製；商品名ＣＡＺ、ＣＷ８１５０Ａ、ＣＷ４８０Ａ、ＣＷ３６０Ａ）を用いた。

フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維として、三井化学株式会社製；商品名ＳＷＰ ＮＬ４９１（融点１００℃）、同社製ＳＷＰ Ｅ６２０（融点１３５℃）を用いた。フィブリル化した非熱溶融性ポリプロピレン繊維として、同社製ＳＷＰ Ｙ６００（融点１６５℃）を用いた。ＳＷＰは登録商標である。

バインダーとして、フィブリル化したアクリル樹脂繊維（東洋紡績株式会社製，商品名ビィパル）、フィブリル化したアラミド樹脂繊維（帝人テクノプロダクツ株式会社製，商品名コーネックス）を用いた。

活性炭吸着剤の対照として、炭素繊維（大阪ガスケミカル株式会社製，商品名Ｓ−２３１）、繊維状活性炭（フタムラ化学株式会社製，商品名フェノール系繊維状活性炭）を用いた。また、ゼオライト（株式会社シナネンゼオミック製，商品名粉末状ゼオミック）を用いた。

［浄化用フィルター体の試作］
表１ないし表４に基づく原料とその配合（単位：重量部）に従い、活性炭吸着剤、フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維（無配合を含む）、バインダーを水中で十分に混合し、実施例及び比較例に対応した混合スラリー状物を調製した。混合スラリー状物における水は、添加した固形分の１０倍重量とした。そして、外直径３５ｍｍ、内直径３０ｍｍ、全長２５０ｍｍであり直径２ｍｍの細孔を有するポリプロピレン製の中空円筒形芯部材を用意した。同中空円筒形芯部材内に、多孔形状のステンレス製の金型棒状部材を挿入して固定するとともに混合スラリー状物内に投入し、減圧吸引により混合スラリー状物内から固形分を引き寄せて中空円筒形芯部材の表面に約１５ｍｍ被着させた（スラリー被着部）。中空円筒形芯部材から金型棒状部材を取り外し、スラリー被着部と中空円筒形芯部材の一体化物となる吸着被着物を得た。そして、乾燥機を用いて１００℃、１２時間かけて吸着被着物の加熱、乾燥を行い、実施例及び比較例の浄化用フィルター体を試作した。各フィルター体の寸法は、中空円筒形芯部材を含む直径６５ｍｍ、全長２５０ｍｍの円筒体である。また、フィルター体の表面をポリエチレンとポリプロピレンの混抄繊維からなる不織布で覆うとともにフィルター体の上下にポリプロピレン製キャップを取り付けた。

［評価項目］
実施例、比較例の浄化用フィルター体について、次のとおり成形性、通水抵抗（圧力損失）、目詰まり傾向、遊離残留塩素吸着性能、耐圧性、部材脱落、原料コスト、耐アルカリ性（保形性）、総合評価の各指標・評価項目に従い評価を行い、それぞれについて良否を調べた。

〈成形性〉
中空円筒形芯部材を混合スラリー状物内に投入し、減圧吸引により混合スラリー状物内から固形分を引き寄せて中空円筒形芯部材の表面に１５ｍｍ被着させる際、１分未満で完了したフィルター体を「Ｏ」、被着に１分以上要したフィルター体を「Δ」、所定量の被着が不能であったフィルター体を「Ｘ」とした。

〈通水抵抗（圧力損失）〉
実施例及び比較例の浄化用フィルター体のそれぞれに対し、水道水を１０Ｌ／ｍｉｎの流量にて通水し（図３の装置参照）、フィルター体に加わる動水圧を測定した。通水方向はフィルター体の外側から内側（中空円筒形芯部材）とした。１０Ｌ／ｍｉｎの流量の通水条件における動水圧が０．０１ＭＰａ以下のフィルター体を「Ｏ」、同通水条件における動水圧が０．０１〜０．０２ＭＰａのフィルター体を「Δ」、同通水条件における動水圧が０．０２ＭＰａ以上のフィルター体を「Ｘ」とした。

〈目詰まり傾向〉
実施例及び比較例の浄化用フィルター体のそれぞれについて、ＪＩＳ Ｓ ３２０１（２０１０）の濁り除去性能試験に準拠し、同試験のカオリンの捕集率から目詰まりの程度を比較した。当該試験において、目詰まりが起こりにくいフィルター体を「Ｏ」、中程度の目詰まりのフィルター体を「Δ」、早期に目詰まりにより流量低下が生じたフィルター体を「Ｘ」とした。

〈遊離残留塩素吸着性能〉
実施例及び比較例の浄化用フィルター体のそれぞれについて、ＪＩＳ Ｓ ３２０１（２０１０）の浄水器試験方法に準拠し、遊離残留塩素の濾過能力試験を行った。本試験においては通水流量を８Ｌ／ｍｉｎに設定した。遊離残留塩素吸着性能はフィルター体による吸着指標として代表的であり、評価が確立されている。また、化学種の吸着であるため、めっき液の精製処理用途においても有効な判断指標として採用した。評価に際し、従来構成のフィルター体（活性炭吸着剤、バインダー）よりなる比較例６を基準とした。比較例６の遊離残留塩素吸着性能の２／３以上の性能を発揮するフィルター体を「Ｏ」、比較例６の１／３〜２／３の性能となったフィルター体を「Δ」、比較例６の１／３以下の性能となったフィルター体を「Ｘ」とした。

〈耐圧性〉
実施例及び比較例の浄化用フィルター体のそれぞれについて、ＪＩＳ Ｓ ３２００−１（１９９７）の水道用器具−耐圧性能試験方法に準拠し、試験を行った。実施例及び比較例の浄化用フィルター体のそれぞれを供試器具内に取り付け、その開口部を密封した。供試器具に所定の静水圧を１分間加えて供試器具内のフィルター体の変形、破損、その他の以上の有無について、圧力計の変化並びにフィルター体の目視により確認した。評価に際し、０．５ＭＰａ以上の静水圧の場合で変形（潰れ）が生じなかったフィルター体を「Ｏ」、０．３〜０．５ＭＰａ以上の静水圧の場合で変形（潰れ）が生じなかったフィルター体を「Δ」、０．３ＭＰａ以下の静水圧の場合で変形（潰れ）が生じたフィルター体を「Ｘ」とした。

〈部材脱落〉
実施例及び比較例の浄化用フィルター体のそれぞれについて、はじめに外表面にエアーを吹き付けてフィルター体から脱落している活性炭を除去した。次に、フィルター体の内側（中空円筒形芯部材）から外側（フィルター体外面）へ、流量４Ｌ／ｍｉｎ、１分間通水した。通水に供した水を全量採取し、濾紙を用いて吸引濾過した。そこで、濾紙に付着したフィルター体からの脱落物を目視により確認した。評価に際し、通水による脱落物を確認できなかったフィルター体を「Ｏ」、通水による脱落物を確認できたフィルター体を「Ｘ」とした。

〈原料コスト〉
傾向として、粒状活性炭は、炭素繊維や繊維状活性炭よりも安価である。また、ポリエチレン繊維は、アクリル繊維、アラミド繊維よりも安価である。そこで、実施例並びに比較例のフィルター体の試作に要した原料の原価計算を行い、既存品と比較して十分に低廉「Ｏ」、中程度「Δ」、既存品と同等もしくは高価「Ｘ」の３段階に区分した。

〈耐アルカリ性・循環条件〉
実施例及び比較例の浄化用フィルター体のそれぞれに対し、前出の図３の模式図に示すように、処理容器内に収容して循環路に接続した。その後、液温４０℃、１５重量％に調製した水酸化ナトリウム水溶液を４Ｌ／分の流量で循環した。循環は、処理容器内よりフィルター体の外部からその内部（中空円筒形芯部材）に浸透し、中空円筒形芯部材を通過して循環路に戻る向きとした。フィルター体に対する水酸化ナトリウム水溶液の透過試験を７２時間連続して行った。

〈耐アルカリ性・保形性の評価〉
実施例及び比較例の浄化用フィルター体のそれぞれに対し、前記の水酸化ナトリウム水溶液の透過前と透過後に、硬度計（デュロメーター）を用いてフィルター体の硬度を測定した。具体的には、ＪＩＳ Ｋ ６２５３（２００６）に準拠して、株式会社テクロック社製「ＧＳ−７２１Ｎ，タイプＥ（直径２．５ｍｍの半球状の押針を装着）」の硬度計を実施例及び比較例のフィルター体の濾過部の長さ方向の中間部に硬度計の押針を垂直に立て、同硬度計をフィルター体にゆっくりと押し当て目盛りを読みとった。前記の水酸化ナトリウム水溶液の透過前におけるフィルター体の硬度（読みとり数値：Ｈ１）と、透過後のフィルター体の硬度（読みとり数値：Ｈ２）を求めた。読みとりに際し、一のフィルター体につき５回測定して平均値を求めて当該硬度とした。前出の（ｉ）式に基づいて水酸化ナトリウム水溶液の透過により生じた硬度減少率（Ｒｈ）（％）を算出した。保形性の評価に際し、硬度減少率（Ｒｈ）が３０％未満のフィルター体を「Ｏ」、３０〜４０％のフィルター体を「Δ」、４０％以上のフィルター体を「Ｘ」とした。

〈総合評価〉
一連の実施例及び比較例の浄化用フィルター体のそれぞれに関する評価項目において、「Δ」が０個のフィルター体の総合評価は『Ａ』、「Δ」が１〜４個のフィルター体の総合評価は『Ｂ』、「Ｘ」がひとつでもあるフィルター体の総合評価は『Ｃ』、「Δ」が５個以上あるフィルター体の総合評価も『Ｃ』とした。

実施例及び比較例の浄化用フィルター体の原料配合量（単位：重量部）に基づく評価項目の結果も表１ないし表４に記した。なお、比較例１，２については、フィルター体として成形不能であったため、各評価に供することなく総合評価を『Ｘ』とした。

［結果と考察］
表に開示の結果より、フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維を欠く比較例（比較例６，７，８）は、耐アルカリ性能が劣化するため、一様に不適格である。比較例９に用いたフィブリル化繊維については、カナディアン・スタンダード・フリーネス値（ＣＳＦ値）が他の繊維よりも低かった。参考までに、ＳＷＰ ＮＬ４９１のＣＳＦ値は７２０ｍＬ、ＳＷＰ Ｅ６２０は３４０ｍＬ、ＳＷＰ Ｙ６００は７２０ｍＬであった。当該結果を勘案すると、当該フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維は、フィルター体製造の際の加熱、乾燥時に溶融する融点の樹脂種であることも必要であることが判明した。また、活性炭吸着剤として椰子殻活性炭は安価であることから原価コスト面で他の原料と比べて非常に有利である。

実施例のフィルター体はいずれの項目においても比較例のフィルター体よりも有意に優れている。とりわけ、実施例２ないし７の優位が顕著である。比較例２では、椰子殻活性炭の粒径が小さすぎるため成形ができなかった。比較例３では、成形可能ではあったものの、フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維の配合量が少ないため、成形性、耐圧性、耐アルカリ性が劣る結果となった。比較例４については、椰子殻活性炭の平均粒径の相違のみが影響している。試験項目では遊離残留塩素の吸着を指標とした。少なくとも他の吸着指標では異なった結果であると勘案される。比較例５については、フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維が多すぎて活性炭吸着剤の表面が過剰に被覆された結果と考える。従って、活性炭吸着剤の配合量は６０ないし９５重量部、さらに望ましい配合量は７０ないし９０重量部であり、同時にフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維の配合量は５〜４０重量部、さらに望ましい配合量は１０ないし３０重量部である。

ここで、浄化用フィルター体の詳細構造について図４，５の電子顕微鏡写真、図６，７の顕微鏡写真とともに説明する。図４はフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維（三井化学株式会社製；商品名ＳＷＰ ＮＬ４９１）の２００倍拡大写真である。繊維に細かな毛羽立ちが存在する。図５は実施例４の２００倍拡大写真である。細かな穴が空いた塊状物は椰子殻活性炭である。その周りにフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維が一部溶融して付着している。この写真のとおり、個々の活性炭はポリエチレン繊維により互いに結びつけられていることがわかる。

図６の写真は実施例２、図７の写真は比較例６である。ともに２００倍拡大である。図６の写真において、白色の部分は溶融したフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維である。当該溶融樹脂が活性炭吸着剤（椰子殻活性炭）同士の隙間を埋めて活性炭を一体に固着している。これに対し、図７の写真では、一様に繊維質が残存しており、融着の痕跡は生じていない。比較例６（図７の写真）においては、スラリー状物からの成形は可能であっても個々の材料の一体性は乏しい。それゆえ、比較例６の耐圧性等の性能が他の実施例よりも劣る。このことを踏まえると、活性炭吸着剤やバインダーにポリエチレン繊維が適度に溶融して付着することは、フィルター体における構成材料同士の一体性を向上させ、耐圧性、耐アルカリ性のように形状維持の性能向上、耐久時間の向上に大きく貢献しているといえる。

本発明の浄化用フィルター体は、バインダーに加えてフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維を含むとともにこれが溶融して構成材料同士を結びつけることが可能となった。そこで、従前のフィルター体の問題点であった使用に伴うフィルター体の脆弱化を解消することにつながり、特に強アルカリ性環境下における使用に有効である。

１，１Ａ 浄化用フィルター体
１０ フィルター本体
１１ 濾過部
１２ 中空円筒形芯部材
２０ 混合スラリー状物
２１ 活性炭吸着剤
２２ フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維
２３ アクリル繊維バインダー
２５ 吸着被着物
２６ 金型棒状部材
２７ スラリー被着部
４０ 管状成形フィルター体
５０ 処理容器
５１ 循環路
５２ ポンプ
５３ 流量計
５４ 循環液槽

Claims (5)

1. 活性炭吸着剤６０〜９５重量部と、
   前記活性炭吸着剤に対しフィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維５〜４０重量部を有し、
   さらにアクリル繊維バインダーを添加してなる
   ことを特徴とする浄化用フィルター体。
2. 前記活性炭吸着剤と、前記フィブリル化した熱溶融性ポリエチレン繊維と、前記アクリル繊維バインダーとを水中で混合して混合スラリー状物とし、前記混合スラリー状物を中空円筒形芯部材の側面より吸引しながら被着させて吸着被着物とし、前記吸着被着物を加熱乾燥することにより前記熱溶融性ポリエチレン繊維を溶融させてなる請求項１に記載の浄化用フィルター体。
3. 前記活性炭吸着剤が粒状活性炭である請求項１または２に記載の浄化用フィルター体。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の浄化用フィルター体がアルカリ性環境下で使用されることを特徴とする耐アルカリ浄化用フィルター体。
5. 請求項４に記載の耐アルカリ浄化用フィルター体において、その内部の長さ方向に中空円筒形芯部材の中空部を形成してなる管状成形フィルター体であって、
   ４０℃、１５％水酸化ナトリウム水溶液を４Ｌ／分の流量にて管状成形フィルター体の外部から該管状成形フィルター体の中空部に７２時間透過させた後、
   前記管状成形フィルター体の長さ方向の中間部に硬度計を押し当てて透過前の硬度（Ｈ１）と透過後の硬度（Ｈ２）を測定して下記（ｉ）式にて示される硬度減少率（Ｒｈ）が３０％以下である
   ことを特徴とする耐アルカリ浄化用フィルター体。
   

   

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