JP2012143701A - 浄水用活性炭シート及び浄水フィルター - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失が小さく、目詰まりがしにくい上にフィルター体積当たりの浄水性能にも優れる浄水フィルターおよびそれを構成する浄水用活性炭シートを提供する。
【解決手段】粉末状活性炭（Ａ）４０〜８０質量％と、繊維状活性炭（Ｂ）２〜３０質量％と、熱融着性繊維（Ｃ）５〜１５質量％と、パルプ（Ｄ）５〜１５質量％とを含有し、これらの合計が１００質量％である混合物からなる湿式抄紙シートであり、前記粉末状活性炭（Ａ）のメジアン径が３０〜１２０μｍであり、前記シートの坪量が８０〜１７０ｇ／ｍ^２であり、かつシート２枚を熱接着した積層シートの剥離強度が１０ｇ／２０ｍｍ以上であることを特徴とする浄水用活性炭シート。上記活性炭シートを成型してなり、見かけ密度が０．３５〜０．５５ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする浄水フィルター。
【選択図】なし

Description

本発明は、圧力損失が小さく、目詰まりがしにくい上に単位体積当たりの浄水性能にも優れる浄水フィルター及びそれを構成する浄水用活性炭シートに関するものである。

飲料用に供される水道水などについては、殺菌を目的に塩素が添加され、残留塩素を一定濃度以上含有することが、健康・公衆衛生の観点から、水道法に規定されている。
しかし、殺菌を目的として添加される塩素は、殺菌作用の他に、無機物に対する酸化作用や有機物に対する酸化分解作用も有しており、天然有機物の一種であるフミン質などが酸化分解されると、発ガン性物質であるトリハロメタンを生成することが知られている。
そこで、従来、水道水に含まれるトリハロメタンに代表される有機ハロゲン系化合物を除去するために、吸着作用を有する活性炭を用いて、水道水の浄化処理が行われてきた。

従来、水処理用活性炭として、活性炭の単位容量当りの除去対象物吸着量を高めるために、ヨウ素吸着性能やメチレンブルー吸着性能などに優れる、高表面積の活性炭が使用されてきた。
例えば、特許文献１には、比表面積が１３００ｍ^２／ｇ以上で、細孔半径９〜１６Åの細孔の占める累積細孔容積が０．２５ｃｃ／ｇ以上であり、かつ細孔半径９〜１６Åの細孔の占める累積細孔容積が細孔半径１００Å以下の細孔の占める累積細孔容積の５０％以上の繊維状活性炭からなる浄水器用充填材が開示されている。
また、特許文献２には、比表面積が８００ｍ^２／ｇ以上で、細孔半径９Å以下の細孔の占める累積細孔容積が０．２０ｃｃ／ｇ以上であり、かつ細孔半径９Å以下の細孔の占める累積細孔容積が細孔半径１００Å以下の細孔の占める累積細孔容積の５０％以上の繊維状活性炭からなる浄水器用充填材が開示されている。
しかしながら、どちらの場合も有機ハロゲン系化合物の除去能力は低いものであり、満足できるものではなかった。

また、トリハロメタンの除去に関して、従来、粒状、粉末状、繊維状の活性炭又はイオン交換体を繊維状バインダーもしくは粉末状バインダーによって湿式成型法（スラリー吸引法）又は圧縮成型法によって成型された浄水フィルターがよく知られている。

例えば、特許文献３には、粒径１５０μｍ〜５ｍｍの粒状活性炭１００重量部に対して、補強繊維及び繊維状バインダーとからなる繊維１０〜１００重量部を含む一体成形の中空筒状の成形吸着体であって、繊維状バインダーの割合が、粒状活性炭１００重量部に対して、２〜１０重量部である成形吸着体が開示されている。
また、特許文献４には、比表面積が１０００〜１８００ｍ^２／ｇの繊維状活性炭１００重量部と、中心粒子径が１０〜７０ミクロンでベンゼン吸着能が２５〜４０重量％の粉末状椰子がら又はフェノール樹脂系活性炭１０〜３００重量部と、繊維状バインダー３〜３０重量部とからなる混合物をスラリー吸引法により一体成型せしめてなる活性炭成型体をカートリッジとして充填した浄水器が開示されている。しかし、スラリー吸引法により成型されているためフィルターの圧力損失を小さく抑えながらフィルターの成型密度を高めることは困難であり、目詰まりしやすいという問題があった。

また、特許文献５には、粉末状、粒状、繊維状から選ばれた少なくとも１種の吸着物質の表面にプラスチック及び微粒子粉末が付着した複合吸着材が開示され、また、特許文献６には、粒状又は粉末状活性炭と熱可塑性高分子バインダーからなり、見かけ密度０．６５ｇ／ｃｃ以下で、かつ体積抵抗率が３００Ω・ｃｍ以下である活性炭成型体が開示され、さらに特許文献７には、粒径の異なる少なくとも２種類の活性炭と短繊維を高分子量多孔質ポリマーからなる結合材で固化した水処理用フィルターが開示されている。しかしながら、特許文献５の技術では微粉の部分を篩い分けする必要があり、また、特許文献５〜７の技術はいずれも加圧成型法により得られるため浄水性能には優れるものの、目詰まりに関してはまだ十分満足しているとは言えないものであった。

さらに、特許文献８には、円筒体の内周層と外周層がそれぞれ不織布からなり、内周層と外周層の間の層が活性炭素繊維と熱溶融性繊維からなる混抄紙によって構成され、円筒体の両端部を熱可塑性樹脂によって固着するようにした浄水用フィルターが開示され、特許文献９には、繊維状活性炭と熱融着性の複合繊維とを乾式抄紙法で混抄し、複合繊維を融着させて得られた繊維状活性炭シートを積層した濾材を使用した浄水器が開示されている。これらの技術は、圧力損失が低く、目詰まりしにくいものの、浄水性能に関しては十分満足しているとは言えず、更なる高性能化が要望されていた。また、高価な繊維状活性炭が多く使用されているため、とりわけ低ＳＶでのコストパフォーマンスが悪いという問題があった。

特開平６−９９０６４号公報 特開平６−９９０６５号公報 特許第３５３７１４９号公報 特許第４０６４３０９号公報 国際公開第２００６／０８２８９８号 特開２００６−１８２５８２号公報 特開２００２−３５５５１５号公報 特許第３１４３８６０号公報 特開２００８−１４９２６７号公報

本発明は上記の問題点を解決し、圧力損失が小さく、目詰まりがしにくい上にフィルター体積当たりの浄水性能にも優れる浄水フィルターおよびそれを構成する浄水用活性炭シートを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、粉末状活性炭、繊維状活性炭、熱融着性繊維、およびパルプの混合物からなる、湿式抄紙法により得られる浄水用活性炭シートを用い、このシートを成型して得られる浄水フィルターが、浄水性能に優れ、かつ圧力損失が小さいことを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）粉末状活性炭（Ａ）４０〜８０質量％と、繊維状活性炭（Ｂ）２〜３０質量％と、熱融着性繊維（Ｃ）５〜１５質量％と、パルプ（Ｄ）５〜１５質量％とを含有し、これらの合計が１００質量％である混合物からなる湿式抄紙シートであり、前記粉末状活性炭（Ａ）のメジアン径が３０〜１２０μｍであり、前記シートの坪量が８０〜１７０ｇ／ｍ^２であり、かつシート２枚を熱接着した積層シートの剥離強度が１０ｇ／２０ｍｍ以上であることを特徴とする浄水用活性炭シート。
（２）シートの比表面積が５５０ｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする（１）記載の浄水用活性炭シート。
（３）混合物が、さらに弱酸型ポリアクリレート系イオン交換繊維（Ｅ）３〜２０質量％を含有し、合計が１００質量％であることを特徴とする（１）または（２）記載の浄水用活性炭シート。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の活性炭シートを成型してなり、見かけ密度が０．３５〜０．５５ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする浄水フィルター。
（５）空間速度（ＳＶ）５００／ｈにおける総トリハロメタン除去性能が１５Ｌ／ｃｍ^３以上であり、かつ圧力損失が０．１０ＭＰａ以下であることを特徴とする（４）記載の浄水フィルター。

本発明の浄水用活性炭シートおよび浄水フィルターは、浄水器に求められている遊離塩素除去性能に加え、総トリハロメタンに代表される有機ハロゲン系化合物や溶解性鉛などの重金属に対する除去性能にも優れ、かつ、圧力損失が小さく、目詰まりもしにくいため、高寿命化が可能となり、コストパフォーマンスにも優れる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の浄水用活性炭シートは、粉末状活性炭（Ａ）４０〜８０質量％と、繊維状活性炭（Ｂ）２〜３０質量％と、熱融着性繊維（Ｃ）５〜１５質量％と、パルプ（Ｄ）５〜１５質量％とを含有し、これらの合計が１００質量％である混合物からなる湿式抄紙シートである。

本発明の浄水用活性炭シートに用いられる粉末状活性炭（Ａ）としては、シートにした際の比表面積が５５０ｍ^２／ｇ以上となるものが好ましく、また総トリハロメタン除去性能が低下しないものであれば特に限定されるものではなく、市販の椰子がら系、石炭系、フェノール樹脂系活性炭を使用することができる。

粉末状活性炭（Ａ）のメジアン径は３０〜１２０μｍであることが必要であり、５０〜１００μｍであることが好ましい。粉末状活性炭（Ａ）のメジアン径が３０μｍ未満であると、湿式抄紙法によりシートを得る際に粉末状活性炭の大半がシートに残らず、材料歩留りが著しく低下し、良好なシートが得られないだけでなく、たとえフィルター化できても目詰まりしやすくなる可能性があるため好ましくない。一方、メジアン径が１２０μｍを超えると、接触効率が低下するため、浄水性能が低下する恐れがあるだけでなく、シート加工やフィルター加工の際に活性炭の脱落などの不具合が生じる可能性があるため好ましくない。粉末状活性炭（Ａ）のメジアン径を測定する方法としては、レーザー回折式粒度分布測定装置などが挙げられる。

粉末状活性炭（Ａ）混率は４０〜８０質量％であることが必要であり、５０〜７０質量％であることが好ましい。粉末状活性炭（Ａ）混率が４０質量％未満の場合、浄水性能を維持するために相対的に高価な繊維状活性炭（Ｂ）の比率を上げる必要があり、原料コストが上昇するため好ましくない。一方、粉末状活性炭（Ａ）混率が８０質量％を超える場合、シート自体の強度が低下し、シート加工およびフィルター化することが困難となるだけでなく、炭塵漏れや目詰まりの原因となるため好ましくない。

粉末状活性炭（Ａ）は、安価な粒状活性炭を、ゼゴミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を使用するなど公知の技術により、所定の粒度に粉砕して製造することができ、分級することなくそのまま使用することができる。

本発明の浄水用活性炭シートに用いられる繊維状活性炭（Ｂ）は、繊維状の形態を有し、活性炭表面および内部に所定量のミクロ細孔及びメソ細孔を内在させた活性炭である。繊維状活性炭（Ｂ）としては、シートにした際の比表面積が５５０ｍ^２／ｇ以上となるものが好ましく、また浄水性能が低下しないものであれば特に限定されるものではなく、石炭系、石油系、樹脂系、セルロース系繊維状活性炭を使用することができる。

繊維状活性炭（Ｂ）の比表面積は６００〜２５００ｍ^２／ｇであることが好ましく、６５０〜２０００ｍ^２／ｇであることがより好ましく、７００〜１５００ｍ^２／ｇであることがさらに好ましい。比表面積が６００ｍ^２／ｇ未満の場合は、本発明の課題とするトリハロメタンに代表される低分子化合物を十分に吸着除去することが困難になるため好ましくなく、一方、２５００ｍ^２／ｇを超える場合には、活性炭そのものの強度が低下するおそれがあるだけでなく、コストアップとなるため好ましくない。

繊維状活性炭（Ｂ）の繊維径は５〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２５μｍであることがより好ましい。繊維径が５μｍ未満であると、フィルターの圧力損失が大きくなったり、目詰まりしたりするおそれがあるため好ましくない。繊維径が３０μｍを超えると、接触効率が低下し、結果的に浄水性能が低下に繋がるため好ましくない。

繊維状活性炭（Ｂ）混率は２〜３０質量％であることが必要であり、５〜２０質量％であることが好ましい。繊維状活性炭（Ｂ）混率が２質量％未満の場合、抄造の際の乾燥時にシートが熱収縮することにより、シートに穴あきによる破れや裂けが生じ、生産効率が著しく低下するだけでなく、シート自体の強度も低下することからフィルター化が困難となる。また、それ以外にも浄水フィルターとした際に目詰まりしやすくなるため好ましくない。一方、繊維状活性炭（Ｂ）混率が３０質量％を超える場合、シートを圧密化しづらくフィルターの密度を高められなくなる可能性があり、結果的にフィルター体積当たりの浄水性能が低下する。さらに、原料コストの上昇にも繋がるため好ましくない。

本発明の浄水用活性炭シートに用いられる熱融着性繊維（Ｃ）は、融点又は軟化点の異なる２成分以上のポリマーで形成された熱融着性の繊維が好ましく、高融点ポリマーを芯成分、低融点ポリマーを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維がシートや濾材形成時の熱処理が容易な点から特に好ましい。芯鞘構造を有する繊維としては、例えば、芯部がポリプロピレンで鞘部が変性ポリエチレンからなるポリオレフィン系繊維、芯部がポリエチレンテレフタレートで鞘部がポリオレフィンからなる繊維、芯部がポリエチレンテレフタレートで鞘部が低融点（低軟化点）ポリエステルからなるポリエステル系繊維等の複合繊維が挙げられる。

熱融着性繊維（Ｃ）の繊維径は１〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２５μｍであることがより好ましい。繊維径が１μｍ未満であると、フィルターの圧力損失が大きくなったり、目詰まりしたりするおそれがあり、繊維径が３０μｍを超えると、他の構成部材とのバインダーとしての接着点が少なくなり、結果的にシートの剥離強度の低下に繋がり、フィルター化できなくなる可能性がある。
また、熱融着性繊維（Ｃ）の繊維長は１〜２０ｍｍであることが好ましく、２〜１０ｍｍであることがより好ましい。繊維長が１ｍｍ未満であると、他の構成部材とうまく絡まず、バインダーの意味をなさなくなる可能性があり、繊維長が２０ｍｍを超えると、スラリー作製時に分散しづらくなる可能性がある。

熱融着性繊維（Ｃ）の混率は５〜１５質量％であることが必要である。熱融着性繊維（Ｃ）の混率が５質量％未満の場合、シートの剥離強度の低下に繋がり、結果的に得られた活性炭シートを捲回し、熱接着したロールを所定の長さにカットした際に筍状となり、両端が平滑な円筒状のフィルターが得られなくなる可能性があるため望ましくない。一方、熱融着性繊維（Ｃ）の混率が１５質量％を超える場合、活性炭シートに占める活性炭の割合が低下し、結果としてフィルター体積当たりの浄水性能が低下するため望ましくない。

本発明の浄水用活性炭シートに用いられるパルプ（Ｄ）は、粉末状活性炭（Ａ）を物理的に絡め捕捉することができるものであれば特に限定されるものではなく、セルロース系、アクリル系、ポリエチレン系のパルプが挙げられる。

パルプ（Ｄ）の繊維径は５〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２５μｍであることがより好ましい。繊維径が５μｍ未満であると、フィルターの圧力損失が大きくなったり、目詰まりしたりするおそれがあり、繊維径が３０μｍを超えると、粉末状活性炭（Ａ）を物理的に絡め捕捉することが困難となり、パルプの比率を上げる必要があり、結果的にシートに占める活性炭の量が低下し、フィルター体積当たりの浄水性能が低下する可能性がある。

パルプ（Ｄ）の混率は５〜１５質量％であることが必要である。パルプ（Ｄ）の混率が５質量％未満の場合、湿式抄紙シートにする際に粉末状活性炭が捕捉されずに材料歩留りが低下するため望ましくない。一方、パルプ（Ｄ）の混率が１５質量％を超える場合、透水性が悪化し、目詰まりする可能性が高くなるだけでなく、活性炭シートに占める活性炭の割合が低下し、結果としてフィルター体積当たりの浄水性能が低下するため好ましくない。

本発明の浄水用活性炭シートの坪量は８０〜１７０ｇ／ｍ^２であることが必要であり、１００〜１５０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。坪量が８０ｇ／ｍ^２未満の場合、湿式抄紙法により活性炭シートを得る際に粉末状活性炭がシートから脱落しやすくなったり、地合いが悪化したりするため好ましくない。一方、坪量が１７０ｇ／ｍ^２を超える場合、シートの柔軟性が失われることにより、フィルター加工の際にシートを捲回しづらくなるおそれがあるため好ましくない。

本発明の浄水用活性炭シートの剥離強度は１０ｇ／２０ｍｍ以上であることが必要であり、２０ｇ／２０ｍｍ以上であることが好ましい。シートの剥離強度が１０ｇ／２０ｍｍ未満の場合、シート間の接着力が弱いために所定の長さにカットする際に筍状となり、両端が平滑な円筒状のフィルターが得られなくなる可能性があるため好ましくない。
上記剥離強度は、活性炭シートを２枚重ね合わせ、熱プレス機を用いプレス温度８５℃で４．５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を４０秒間かけ、得られた積層活性炭シートを幅２０ｍｍ×長さ５０ｍｍに裁断し、剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、剥離角度１６５°における剥離強度（ｇ／２０ｍｍ）を剥離強度試験機にて測定して得られる。

本発明の浄水用活性炭シートの比表面積は５５０ｍ^２／ｇ以上であることが好ましく、６５０ｍ^２／ｇ以上であることがより好ましい。シートの比表面積が５５０ｍ^２／ｇ未満の場合、総トリハロメタン除去性能はもとよりそれ以外の遊離塩素やカビ臭（２−ＭＩＢ）除去といった基本性能が著しく低下する可能性があるため好ましくない。浄水用活性炭シートの比表面積を５５０ｍ^２／ｇ以上とするには、比表面積が８００ｍ^２／ｇ以上の粉末状活性炭を使用するなどすればよい。

本発明の浄水用活性炭シートは、上述のように、粉末状活性炭（Ａ）４０〜８０質量％と、繊維状活性炭（Ｂ）２〜３０質量％と、熱融着性繊維（Ｃ）５〜１５質量％と、パルプ（Ｄ）５〜１５質量％とを含有し、これらの合計が１００質量％である混合物からなる湿式抄紙シートであるが、溶解性鉛除去の理由から、前記混合物は、さらに弱酸型ポリアクリレート系イオン交換繊維（Ｅ）３〜２０質量％を含有し、合計が１００質量％であることが好ましい。弱酸型ポリアクリレート系イオン交換繊維（Ｅ）は、末端官能基がＣａあるいはＮａで置換されていることが望ましい。
上記イオン交換繊維（Ｅ）の繊維径は５〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２５μｍであることがより好ましい。繊維径が５μｍ未満であると、スラリー作製時に分散しづらくなる可能性があり、繊維径が３０μｍを超えると、接触効率が低下するため溶解性鉛除去性能が低下する可能性がある。
また、イオン交換繊維（Ｅ）の繊維長は１〜２０ｍｍであることが好ましく、２〜１０ｍｍであることがより好ましい。繊維長が１ｍｍ未満であると、抄造時にシートから脱落する可能性があり、繊維長が２０ｍｍを超えると、シートに均一にイオン交換繊維が分散せずダマになり、ＳＶやフィルターの層厚にもよるが、初期から溶解性鉛がリークする可能性があるため好ましくない。
イオン交換繊維（Ｅ）混率は３〜２０質量％であることが好ましく、４〜１０質量％がより好ましい。イオン交換繊維（Ｅ）混率が３質量％未満の場合、ＳＶやフィルターの層厚にもよるが、初期から溶解性鉛がリークする可能性があるため好ましくない。一方、イオン交換繊維（Ｅ）混率が２０質量％を超える場合、抄造時にイオン交換繊維が膨潤して水分を多く保持するために、シートの乾燥効率が悪化するなどし、シートが乾燥できず、紙切れが多発するなどし、良好なシートを得ることができず、結果的に生産性が悪化し、コストアップとなる可能性があるため好ましくない。

本発明の浄水用活性炭シートは、粉末状活性炭（Ａ）、繊維状活性炭（Ｂ）、熱融着性繊維（Ｃ）、パルプ（Ｄ）、さらに必要に応じてイオン交換繊維（Ｅ）から構成されるが、本発明の効果を損なわない限り、その他のろ材と組み合わせて用いることもできる。その他のろ材としては、例えば、イオン交換樹脂、天然石、セラミック、亜硫酸カルシウム、中空糸、不織布などが挙げられる。その他のろ材を用いる場合、１種類だけ用いてもよいし、２種類以上を用いても構わない。また、浄水用活性炭シート及び浄水フィルターに抗菌性を付与するために、銀あるいは銀化合物を含有させた繊維状活性炭、粉末状活性炭、ゼオライトなどを併用することもできる。さらに、シートの強度を向上させるためとして、紙力増強剤などを添加してもよい。

本発明の浄水用活性炭シートは、粉末状活性炭（Ａ）、繊維状活性炭（Ｂ）、熱融着性繊維（Ｃ）、パルプ（Ｄ）の混合物を湿式抄紙することによって製造することができる。例えば、粉末状活性炭（Ａ）、繊維状活性炭（Ｂ）、熱融着性繊維（Ｃ）、パルプ（Ｄ）をパルパー、ビーター、リファイナーなどの装置を用いて混合、せん断し、均一に分散したスラリーを作製し、得られたスラリーを所定の流量でワイヤー上に流し、脱水することで、任意の坪量に調整すればよい。その後プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥し、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取るなどの公知の技術でシートを製造すればよい。シートの厚みは熱プレスローラーなどで任意の厚みに調整するなどすればよい。

本発明の浄水フィルターは、前述の浄水用活性炭シートを成型してなるフィルターである。浄水フィルターの見かけ密度は０．３５〜０．５５ｇ／ｃｍ^３が好ましく、０．４０〜０．５０ｇ／ｃｍ^３がより好ましい。見かけ密度が０．３５ｇ／ｃｍ^３未満の場合、フィルター体積当たりの除去性能が低下するおそれがあるため好ましくない。一方、見かけ密度が０．５５ｇ／ｃｍ^３を超える場合、フィルターのサイズ（層厚）にもよるが、フィルターの圧力損失が大きくなったり、目詰まりしたりするおそれがあるため好ましくない。

本発明の浄水フィルターは、空間速度（ＳＶ）５００／ｈにおける総トリハロメタン除去性能が１５Ｌ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。浄水器のサイズや種類等にもよるが、除去性能が１５Ｌ／ｃｍ^３未満であると、例えば小型で大流量の浄水器に使用する場合にフィルターの寿命が極端に短くなり、フィルターの交換頻度が増えることになり好ましくない。
さらに、本発明の浄水フィルターは、空間速度（ＳＶ）５００／ｈにおける圧力損失が０．１０ＭＰａ以下であることが好ましく、０．０５ＭＰａ以下であることがより好ましい。圧力損失が０．１０ＭＰａを超えると、例えば浄水器として使用する際に流量が確保できなくなるおそれがあるため好ましくない。

浄水フィルターを得るための成型法としては、本発明の浄水用活性炭シートを捲回し、熱処理して円柱状あるいは円筒状のフィルターとする方法、あるいはシートを積層して任意の形状に打ち抜いてフィルターとする方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
成型時のシートの熱処理条件としては、使用する熱融着性繊維（Ｃ）の融点によって異なるが、一般に、１１０〜１６０℃で融着させるのが好ましい。温度が高すぎると、熱可塑性繊維（Ｃ）が溶融流動し、粉末状活性炭（Ａ）及び繊維状活性炭（Ｂ）を被覆して浄水性能を低下させるという問題が生じる。また、温度が低すぎる場合は熱融着されず、成型できない問題が生じる。

本発明の浄水用活性炭シート及び浄水フィルターは、その用途として、例えば、浄水器、アルカリイオン整水器、純水製造装置、軟水器等の商品用途などが挙げられ、多様な形態での利用が可能となる。

以下、実施例にて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。浄水用活性炭シートと浄水フィルターの特性は下記の方法で測定した。

＜剥離強度（ｇ／２０ｍｍ）＞
浄水用活性炭シートの剥離強度は、活性炭シートを２枚重ね合わせ、熱プレス機を用いプレス温度８５℃で４．５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を４０秒間かけ、得られた積層活性炭シートを幅２０ｍｍ×長さ５０ｍｍに裁断し、剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、剥離角度１６５°における剥離強度（ｇ／２０ｍｍ）を剥離強度試験機にて測定した。

＜比表面積（ｍ^２／ｇ）＞
浄水用活性炭シートの比表面積は、７７．４Ｋにおいて窒素吸着等温線に基づいて算出した。具体的には、次のようにして窒素吸着等温線を作成した。活性炭シートを７７．４Ｋ（窒素の沸点）に冷却し、窒素ガスを導入して容量法により窒素ガスの吸着量Ｖ［ｃｃ／ｇ］を測定した。このとき、導入する窒素ガスの圧力Ｐ［ｈＰａ］を徐々に上げ、窒素ガスの飽和蒸気圧Ｐ_０［ｈＰａ］で除した値を相対圧力Ｐ／Ｐ_０として、各相対圧力に対する吸着量をプロットすることにより窒素吸着等温線を作成した。窒素ガスの吸着量は、市販の自動ガス吸着量測定装置（商品名「ＡＵＴＯＳＯＲＢ−６」（ＱＵＡＮＴＣＨＲＯＭＥ製））を用いて実施した。本発明では、窒素吸着等温線に基づき、ＢＥＴ法に従って比表面積を求めた。この解析は、上記装置に付属する解析プログラムを用いた。

＜見かけ密度（ｇ／ｃｍ^３）＞
浄水フィルターの見かけ密度は、内層及び外層不織布を取りのぞいたフィルターを熱風乾燥機にて８０℃、３時間乾燥させ、デシケーター内で室温まで冷却した後、電子天秤にて質量を秤量し、その質量（ｇ）をフィルター体積（ｃｍ^３）で割った値（ｇ／ｃｍ^３）である。

＜圧力損失＞
浄水フィルターの両端面をシリコーンシーラント（セメダイン社製）でシールした後、ステンレス製ハウジングに装填し、０．１μｍフィルターにより浄化処理したイオン交換水を所定の流量で、外側から内側に通過させ、１０分間その流量を保持した後にブルドン管圧力計にて圧力損失（ＭＰａ）を測定した。

＜総トリハロメタン除去性能＞
浄水フィルターの両端面をシリコーンシーラント（セメダイン社製）でシールした後、ステンレス製ハウジングに装填し、ろ過精度０．１μｍのフィルターにより浄化処理したイオン交換水に、ＪＩＳ Ｓ ３２０１に準じて総トリハロメタン濃度が１００±２０ｐｐｂとなるようにトリハロメタン類を添加したものを調整原水とし、所定の流量で外側から内側に通過させ、フィルターの流入前後で総トリハロメタンの濃度をヘッドスペース−ガスクロマトグラフ法にて定量測定した。この時、活性炭層通過前後で、流入水に対する流出水の総トリハロメタンの水中濃度が、２０％以上になる点を破過点とし、破過点までの総ろ過水量（Ｌ）をフィルター体積（ｃｍ^３）で割った値を総トリハロメタン除去性能（Ｌ／ｃｍ^３）とした。

実施例、比較例で使用した原料は下記のとおりである。
＜粉末状活性炭（Ａ）＞
Ａ１：椰子がら粒状活性炭（クラレケミカル社製：ＧＷ６０／１５０ＴＨＭ、比面積１０００ｍ^２／ｇ）を、メジアン径が８０μｍとなるようにゼゴミルにて粉砕し、粉末状活性炭（Ａ１）を得た。
Ａ２：Ａ１と同様に、椰子がら粒状活性炭をメジアン径が２０μｍとなるように粉砕し、粉末状活性炭（Ａ２）を得た。
Ａ３：Ａ１と同様に、椰子がら粒状活性炭をメジアン径が１５０μｍとなるように粉砕し、粉末状活性炭（Ａ３）を得た。

＜繊維状活性炭（Ｂ）＞
アドール社製；Ｗ−１０、比表面積１０００ｍ^２／ｇ
＜熱融着性繊維（Ｃ）＞
芯鞘型熱融着性ポリエステル繊維（ユニチカ社製；メルティ４０８０、繊維径１２μｍ、繊維長５ｍｍ）
＜パルプ（Ｄ）＞
アクリルパルプ（日本エクスラン社製；Ｂｉ−ＰＵＬ）
＜弱酸型ポリアクリレート系イオン交換繊維（Ｅ）＞
Ｃａ置換ポリアクリレート系イオン交換繊維（ユニチカ社製；Ａ−０２ＣＡ）

実施例１
粉末状活性炭（Ａ１）７７質量％、繊維状活性炭（Ｂ）５質量％、熱融着性繊維（Ｃ）１１質量％、パルプ（Ｄ）７質量％の混合物からなる湿式抄紙シート（坪量１２０ｇ／ｍ^２、シート厚み０．３３ｍｍ）を得た。得られた活性炭シートの比表面積は８２０ｍ^２／ｇ、剥離強度は５３ｇ／２０ｍｍであった。
直径φ３０ｍｍのステンレスパイプに内層不織布（ユニチカ社製；エルベスＳ０３０３）を先に捲回しておき、次いで得られた活性炭シートを所定の外径となるまで捲回し、熱処理炉で１５０℃、３時間熱処理し、一旦室温まで冷却した後に外層不織布（ユニチカ社製；エルベスＳ０３０３）をスパイラル状に巻き、再度熱処理炉に入れ、１５０℃で１０分間加熱し、放冷後ステンレスパイプから抜き取り、カット機を用いて、得られたロールを所定の長さにカットすることにより外径６５ｍｍ／内径３０ｍｍ×長さ１２５ｍｍの円筒状のフィルターを得た。得られたフィルターの見かけ密度は０．４３ｇ／ｃｍ^３であった。

実施例２〜９、比較例１〜３、５〜１２
粉末状活性炭（Ａ）、繊維状活性炭（Ｂ）、熱融着性繊維（Ｃ）、パルプ（Ｄ）、弱酸型ポリアクリレート系イオン交換繊維（Ｅ）の種類と含有量とを表１に示すように変更した以外は実施例１と同様にして、湿式抄紙シート、続いて円筒状のフィルターの作製を行なった。

比較例４
粉末状活性炭（Ａ１）８０質量％、繊維状活性炭（Ｂ）１０質量％、パルプ（Ｄ）１０質量％の混合物から湿式成型法によりφ６５／３０×１２５Ｌの円筒状のフィルターを得た。得られたフィルターの見かけ密度は０．３５ｇ／ｃｍ^３であった。

実施例、比較例で得られた湿式抄紙シートからなる浄水用活性炭シート、および円筒状のフィルターからなる浄水フィルターの特性を表１に示す。

表１に示したように、本発明の実施例１〜９の浄水フィルターは、いずれも１７〜２４Ｌ／ｃｍ^３と非常に優れた総トリハロメタン除去性能を有し、圧力損失も小さいものであった。また、実施例３において、ＳＶを５００／ｈから１０００／ｈに高めても、ほとんど性能の低下がみられなかった。
さらに、イオン交換繊維が含まれている実施例２〜９の浄水フィルターの溶解性鉛除去性能をＪＩＳ Ｓ ３２０１に準じて確認したところ、総トリハロメタンの破過点においても実施例２〜７及び実施例９のものは除去率９６％以上、実施例８も除去率８４％と十分な性能を有していた。

一方、比較例１において、粉末状活性炭（Ａ１）の混率が高い混合物から湿式抄紙シートを得ようと試みたが、シートからの活性炭の脱落が多く、良好なシートが得られなかった。
比較例２において、繊維状活性炭（Ｂ）を用いていない以外は実施例２と同様に抄造したが、シートには穴あきや破れが多発した。また作製したフィルターの圧力損失は０．０５ＭＰａと２倍以上高いものであり、また、総トリハロメタン除去性能も１３Ｌ/ｃｍ^３と低かった。シートの地合の悪さからフィルターに密度むらが生じ、通水時に偏流するなどフィルターが部分的にしか使われなかったものと推測される。比較例３のフィルターは、嵩高い繊維状活性炭（Ｂ）の混率が高いため密度が上がりにくく、結果的に総トリハロメタン除去性能が１３Ｌ/ｃｍ^３と低かった。
比較例４のフィルターは、湿式成型法にて作製した見かけ密度０．３５ｇ／ｃｍ^３のフィルターであり、実施例１〜３のものよりも密度が低いにもかかわらず、圧力損失は４倍以上と高いものであった。
比較例５では、実施例１同様にして得られたロールをカット機により所定の長さにカットしようと試みたが、熱融着性繊維（Ｃ）の混率が低く活性炭シート間の接着力が十分でないため筍状となり、端面が平滑な円筒状フィルターが得られなかった。比較例６のフィルターは、熱融着性繊維（Ｃ）の混率が高いため活性炭の混率が低下し、フィルター体積当たりの浄水性能が低下した。
比較例７において、パルプ（Ｄ）の混率が低い混合物から湿式抄紙シートを得ようとしたが、シートからの粉末状活性炭の脱落が多く、良好なシートが得られなかった。比較例８のフィルターは、パルプ（Ｄ）の混率が高いため透水性が低下し、圧力損失が高いものであった。
比較例９において、メジアン径２０μｍの粉末状活性炭（Ａ２）を用いた以外は実施例１と同様の構成の混合物から湿式抄紙シートを得ようと試みたが、粉末状活性炭（Ａ２）の脱落が非常に多く、良好なシートが得られなかった。比較例１０において、メジアン径１５０μｍの粉末状活性炭（Ａ３）の混合物から湿式抄紙シートを得ようと試みたが、抄造工程や、シートの厚み調整のための熱プレスの際に、粒径の大きな活性炭の脱落が目立ち、良好なシートが得られなかった。
比較例１１において、坪量が７０ｇ／ｍ^２である湿式抄紙シートを得たが、部分的に穴や破れが発生するなどし、シート厚みのばらつきが大きいものであった。比較例１２において、坪量が１８０ｇ／ｍ^２、シート厚みが０．５０ｍｍである湿式抄紙シートを得た。実施例１と同様に、直径φ３０ｍｍのステンレスパイプに内層不織布を先に捲回しておき、次いで得られたシートを捲回しようと試みたが、シートをパイプに巻き取ることができず、フィルター化することができなかった。

以上のことから、本発明の浄水用活性炭シート及び浄水フィルターは総トリハロメタンに代表される有機ハロゲン系化合物や溶解性鉛などの重金属に対するに対する除去性能に優れかつ圧力損失も小さいことから浄水器、アルカリイオン整水器、純水製造装置、軟水器等に好適に使用することができる。

Claims (5)

1. 粉末状活性炭（Ａ）４０〜８０質量％と、繊維状活性炭（Ｂ）２〜３０質量％と、熱融着性繊維（Ｃ）５〜１５質量％と、パルプ（Ｄ）５〜１５質量％とを含有し、これらの合計が１００質量％である混合物からなる湿式抄紙シートであり、前記粉末状活性炭（Ａ）のメジアン径が３０〜１２０μｍであり、前記シートの坪量が８０〜１７０ｇ／ｍ^２であり、かつシート２枚を熱接着した積層シートの剥離強度が１０ｇ／２０ｍｍ以上であることを特徴とする浄水用活性炭シート。
2. シートの比表面積が５５０ｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする請求項１記載の浄水用活性炭シート。
3. 混合物が、さらに弱酸型ポリアクリレート系イオン交換繊維（Ｅ）３〜２０質量％を含有し、合計が１００質量％であることを特徴とする請求項１または２記載の浄水用活性炭シート。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の活性炭シートを成型してなり、見かけ密度が０．３５〜０．５５ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする浄水フィルター。
5. 空間速度（ＳＶ）５００／ｈにおける総トリハロメタン除去性能が１５Ｌ／ｃｍ^３以上であり、かつ圧力損失が０．１０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項４記載の浄水フィルター。