JP2013236985A - 筒状フィルター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の筒状フィルター1は、芯材2に巻回されているろ過層3を含み、ろ過層3は、ろ過対象物の流入側から順番に連続して巻回されている不織布層A、不織布層B及び不織布層Cの少なくとも3種類の不織布で構成され、不織布層A、不織布層B及び不織布層Cの合計質量は、筒状フィルター全体の質量の20質量%以上であり、不織布層Aの平均孔径は15μm以上23μm未満、不織布層Bの平均孔径は不織布層Aの平均孔径の0.62倍以上0.9倍未満、不織布層Cの平均孔径は不織布層Aの平均孔径の0.2倍以上0.62倍未満であり、不織布層A、不織布層B及び不織布層Cの合計質量に対して、不織布層Aの含有量は3質量%以上35質量%以下、不織布層Bの含有量は10質量%以上40質量%以下、不織布層Cの含有量は50質量%以上85質量%以下である。
【選択図】図1
Description
ろ過層3は、ろ過対象物の流入側から順番に、不織布層A、不織布層B及び不織布層Cの少なくとも3種類の不織布層で構成されている。また、ろ過層3は、本発明の効果を阻害しない範囲において、不織布層A、不織布層B及び不織布層Cに加えて、他の部材を含んでもよい。不織布層Aの平均孔径は15μm以上23μm未満であり、不織布層Bの平均孔径は不織布層Aの平均孔径の0.62倍以上0.9倍未満であり、不織布層Cの平均孔径は不織布層Aの平均孔径の0.2倍以上0.62倍未満である。本発明の筒状フィルターにおいて、不織布層A、不織布層B及び不織布層Cの合計質量に対して、不織布層Aの含有量は3質量%以上35質量%以下であり、不織布層Bの含有量は10質量%以上40質量%以下であり、不織布層Cの含有量は50質量%以上85質量%以下である。より好ましくは、不織布層A、不織布層B及び不織布層Cの合計質量に対して、不織布層Aの含有量が5質量%以上30質量%以下であり、不織布層Bの含有量が12質量%以上35質量%以下であり、不織布層Cの含有量が55質量%以上80質量%以下である。さらに好ましくは、不織布層A、不織布層B及び不織布層Cの合計質量に対して、不織布層Aの含有量が5質量%以上28質量%以下であり、不織布層Bの含有量が12質量%以上30質量%以下であり、不織布層Cの含有量が55質量%以上80質量%以下である。
本発明の筒状フィルターにおいて、不織布層Aは不織布層B及び不織布層Cよりも流入側に位置し、不織布層B及び不織布層Cに対する前ろ過層として機能し、不織布層B及び/又は不織布層Cでろ過するのに適したサイズの固形物は通過させつつ、不織布層B及び/又は不織布層Cでろ過するには大きすぎるサイズの固形物を捕集し、不織布層B及び/又は不織布層Cには可能な限り流出させない。
不織布層Bは、不織布層Cの前ろ過層として機能し、不織布層Aを通過してきた固形物のうち、不織布層Cでろ過するのに適したサイズよりも大きい、比較的大きいサイズの固形物を捕集し、かつ不織布層Cでろ過するのに適したサイズの固形物は、ある程度捕集するものの不織布層Cにむけて流出させる役割を持つ。
不織布層Cは、ろ過層を構成する不織布層A、不織布層B及び不織布層Cの中で、最も流出側に位置するろ過層であり、筒状フィルターのろ過精度に大きな影響を与える。
ろ過層3は、本発明の効果を阻害しない範囲において、不織布層A、不織布層B及び不織布層Cに加えて、他の部材を含んでもよい。他の部材は、不織布層Aの外側(流入側)及び/又は不織布層Cの内側(流出側)に配置することができる。まず、他の部材が不織布層Aよりも流入側に配置される場合を説明する。他の部材が不織布層Aよりも流入側に配置される場合、他の部材は、その平均孔径が不織布層Aの平均孔径より大きいことが好ましい。このような構造とすることで、本発明の筒状フィルターのろ過寿命がより長いものとなりうる。次に、他の部材が不織布層Cよりも流出側に配置される場合を説明する。他の部材が不織布層Cよりも流出側に配置される場合、他の部材は、その平均孔径が不織布層Cの平均孔径より小さいことが好ましい。このような構造とすることで、本発明の筒状フィルターのろ過精度がより高いものとなりうる。
一般に、筒状フィルターは、ろ過対象物が通過する孔を有する管状芯材の周囲にろ過不織布が巻回されている構成を有する。本発明において、芯材1は、その外周側から内周側、又は外周側から内周側に向かって流れる液体の通過を実質的に妨げないものであればよく、特に限定されない。例えば、熱可塑性樹脂製の孔あき筒状体、金属製の孔あき筒状体、セラミックス製の孔あき筒状体などを用いることができるほか、円筒状の繊維成形品を用いることができる。芯材1としては、耐薬品性や製造コストの面から、熱可塑性樹脂製の孔あき筒状体、円筒状の繊維成形品を用いることが好ましい。上記熱可塑性樹脂製の孔あき筒状体は、溶融した熱可塑性樹脂を押出成形すること又は射出成形することにより得られる。上記円筒状の繊維成形品としては、その製造方法は限定されず、熱接着性繊維を含む繊維ウェブを加熱しながら芯棒に巻き取ることにより得られる繊維成形体、熱接着性繊維を含む繊維ウェブを円筒状容器に充填して加熱することにより得られる繊維成形体などを用いることができる。上記繊維ウェブの目付は、好ましくは5g/m2以上100g/m2以下、より好ましくは10g/m2以上80g/m2以下、さらに好ましくは20g/m2以上60g/m2以下である。或いは、上記円筒状の繊維成形品としては、メルトブロー法などで溶融した熱可塑性樹脂を空気中に吐出して不織布を得る製造方法において、表面が軟らかい、或いは表面が溶融状態の繊維を金属製の円柱状の芯棒に直接巻き付けて冷却することで得られる繊維成形品などを用いることもできる。芯材1のサイズや形状は、ろ過装置のサイズや形式に合わせて適宜決めればよい。芯材1が孔あき筒状体である場合、孔のサイズは、例えば一辺が1〜10mm角の多角形形状や、直径が1〜10mmの円形にすることができる。
本発明の筒状フィルターは、図1に示しているように、好ましくはろ過層3の外側に巻回されている支持不織布4を含む。支持不織布4は、ろ過層3を構成する不織布の損傷及び/又は脱落を防止するとともに、巻回作業を容易にするためや、筒状フィルター表面に意匠性を持たせるために好ましく用いられる。
条件(a):ろ過精度が0.75μm未満、且つ、ろ過寿命が600リットル以上である。
条件(b):ろ過精度が0.75μm以上1.00μm未満、且つろ過寿命が1100リットル以上である。
条件(a1):ろ過精度が0.73μm未満、且つ、ろ過寿命が620リットル以上である。
条件(a2):ろ過精度が0.71μm未満、且つ、ろ過寿命が620リットル以上である。
条件(a3):ろ過精度が0.71μm未満、且つ、ろ過寿命が680リットル以上である。
条件(a4):ろ過精度が0.71μm未満、且つ、ろ過寿命が750リットル以上である。
条件(b1):ろ過精度が0.75μm以上1.00μm未満、且つ、ろ過寿命が1200リットル以上である。
条件(b2):ろ過精度が0.75μm以上1.00μm未満、且つ、ろ過寿命が1250リットル以上である。
条件(b3):ろ過精度が0.75μm以上1.00μm未満、且つ、ろ過寿命が1350リットル以上である。
条件(b4):ろ過精度が0.75μm以上1.00μm未満、且つ、ろ過寿命が1400リットル以上である。
30リットル/分の流量で水を通水した際の筒状フィルターの入口と出口の圧力差を測定し、通水圧損(MPa)とした。
JIS Z 8901に準ずる試験用粉体(JIS11種)を水に分散させて濃度20ppmの試験用懸濁液を作製し、試験用懸濁液に含まれる粉体(ダスト)の粒子径別の個数(M)と、筒状フィルターを用いて試験用懸濁液を流速20リットル/分でろ過し、ろ過開始後1分の濾液に含まれるダストの粒子径別の個数(N)とを粒度分布測定機(商品名:マルチサイザーIII型、ベックマン・コールター株式会社製)を用いて測定した。各粒子径別に下記式に基づいて遮断率を算出し、遮断率が90%になる粒子径を筒状フィルターのろ過精度とした。
遮断率(%)=[(M−N)/M]×100
JIS Z 8901に準ずる試験用粉体(JIS11種)を水に分散させて濃度20ppmの試験用懸濁液を作製した。次に試験用懸濁液を均一に攪拌しながら筒状フィルターの外周側から内周側中空部へ向かって、20リットル/分の流量で通過させ、この流量を維持するための通水圧力が0.2MPaになったときの総通水量(リットル)を筒状フィルターのろ過寿命とした。
ASTM F 316−86(バブルポイント法)に準じ、不織布の平均孔径、最大孔径、最多孔径及び最小孔径を測定した。
電子顕微鏡を用いて、不織布表面を100〜1000倍に拡大して観察し、任意の100本の繊維側面の幅を計測し、計測した値の平均値を算出することにより求めた。なお、複数の繊維が融着し、その境界が不明である場合は、融着した状態の繊維群を1本の繊維とみなして計測した。
まず、鞘成分が高密度ポリエチレン、芯成分がポリプロピレン樹脂であり、繊度が2.2dtex、平均繊維径が18μm、繊維長が51mmである芯鞘型複合繊維(商品名「NBF(H)」、ダイワボウポリテック株式会社製)を用い、上記芯鞘型複合繊維からなる目付40g/m2のパラレルカードウェブを作製した。このウェブを、温度130℃に設定した熱風吹き付け装置で約30秒間加熱し、高密度ポリエチレンを溶融又は軟化させ、高密度ポリエチレンが溶融又は軟化した状態で、外径30mmの鉄棒の周囲に巻回させた。巻回の間、鉄棒及び巻回したウェブの自重による圧力を加え続けた。巻回を外径が42mmになるまで行って、上記芯鞘型複合繊維からなる長さ60cmの芯材を得た。得られた芯材は、外径が42mm、内径が30mmの円筒状であり、質量は50g、密度が0.29g/cm3であった。
まず、鞘成分が高密度ポリエチレン、芯成分がポリプロピレン樹脂であり、繊度が2.2dtex、平均繊維径が18μm、繊維長が51mmである芯鞘型複合繊維(商品名「NBF(H)」、ダイワボウポリテック株式会社製)を用い、上記芯鞘型複合繊維からなる目付40g/m2のパラレルカードウェブを作製した。このウェブを、温度130℃に設定した熱風吹き付け装置で約30秒間加熱し、繊維同士を鞘成分により熱接着させて上記芯鞘型複合繊維からなる熱接着不織布を得た。この熱接着不織布を支持不織布として用いた。
ろ過層用不織布としては、ポリプロピレン樹脂の単一繊維で構成されたメルトブローン不織布を用いた。下記表1に各メルトブローン不織布の目付、厚み、平均孔径、最大孔径、最多孔径及び最小孔径、並びに各メルトブローン不織布を構成する繊維の平均繊維径を示した。
ろ過層用不織布1を幅60cm、長さ100cmに切断し、ろ過層用不織布3を幅60cm、長さ100cmに切断し、ろ過層用不織布5を幅60cm、長さ325cmに切断した。芯材の周囲にろ過層用不織布5、ろ過層用不織布3及びろ過層用不織布1をこの順番に連続して巻回した。ろ過層用不織布の巻回が終わった後、ろ過層の周囲に、幅60cmに切断した支持不織布を巻き径(筒状フィルターの外径)が約62〜68mmになるまで巻き回し、巻き終わりにおいて端部を軽く熱接着させた。得られた筒状フィルター(長さ60cm)の両端部をそれぞれ5cm切除した後、25cm毎に切断して本発明の筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布5の長さを300cmにした以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布3の長さを200cmにし、ろ過層用不織布5の長さを400cmにした以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布1の長さを75cmにし、ろ過層用不織布3の長さを150cmにした以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布5の長さを350cmにした以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布2を幅60cm、長さ75cmに切断し、ろ過層用不織布4を幅60cm、長さ200cmに切断し、ろ過層用不織布5を幅60cm、長さ500cmに切断した。芯材の周囲にろ過層用不織布5、ろ過層用不織布4及びろ過層用不織布2をこの順番に連続して巻回した。ろ過層用不織布の巻回が終わった後、ろ過層の周囲に、幅60cmに切断した支持不織布を巻き径(筒状フィルターの外径)が約62〜68mmになるまで巻き回し、巻き終わりにおいて端部を軽く熱接着させた。得られた筒状フィルター(長さ60cm)の両端部をそれぞれ5cm切除した後、25cm毎に切断して本発明の筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布1の長さを50cmにし、ろ過層用不織布3の長さを200cmにし、ろ過層用不織布5の長さを400cmにした以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布1の長さを75cmにし、ろ過層用不織布3の長さを175cmにし、ろ過層用不織布5の長さを400cmにした以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布1の長さを75cmにし、ろ過層用不織布3の長さを175cmにし、ろ過層用不織布5の長さを375cmにした以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布1の長さを75cmにし、ろ過層用不織布3の長さを150cmにし、ろ過層用不織布5の長さを425cmにした以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布2の長さを150cmにし、ろ過層用不織布5の長さを425cmにした以外は、実施例6と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布2の長さを200cmにし、ろ過層用不織布5の長さを350cmにした以外は、実施例6と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布3の長さを300cmにし、ろ過層用不織布5の長さを350cmにした以外は、実施例6と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布1を幅60cm、長さ100cmに切断し、ろ過層用不織布3を幅60cm、長さ500cmに切断した。芯材の周囲にろ過層用不織布3及びろ過層用不織布1をこの順番に連続して巻回してろ過層を形成した以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布1を幅60cm、長さ200cmに切断し、ろ過層用不織布4を幅60cm、長さ600cmに切断し、ろ過層用不織布5を幅60cm、長さ200cmに切断した。芯材の周囲にろ過層用不織布5、ろ過層用不織布4及びろ過層用不織布1をこの順番に連続して巻回してろ過層を形成した以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布1の長さを200cmにし、ろ過層用不織布3の長さを100cmにし、ろ過層用不織布5の長さを300cmにした以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
ろ過層用不織布3を幅60cm、長さ70cmに切断し、ろ過層用不織布6を幅60cm、長さ500cmに切断し、ろ過層用不織布7を幅60cm、長さ70cmに切断し、ろ過層用不織布8を幅60cm、長さ200cmのものと、幅60cm、長さ70cmのものに切断した。芯材の周囲にろ過層用不織布8(長さ70cmのもの)、ろ過層用不織布6、ろ過層用不織布3、ろ過層用不織布7及びろ過層用不織布8(長さ200cmのもの)をこの順番に連続して巻回してろ過層を形成した以外は、実施例1と同様にして筒状フィルターを得た。
2 芯材
3 ろ過層
4 支持不織布
Claims (8)
- 芯材に巻回されているろ過層を含む筒状フィルターであって、
前記ろ過層は、ろ過対象物の流入側から順番に連続して巻回されている不織布層A、不織布層B、不織布層Cの少なくとも3種類の不織布層で構成されており、
不織布層A、不織布層B及び不織布層Cの合計質量は、筒状フィルター全体の質量の20質量%以上であり、
不織布層Aの平均孔径は15μm以上23μm未満であり、不織布層Bの平均孔径は不織布層Aの平均孔径の0.62倍以上0.9倍未満であり、不織布層Cの平均孔径は不織布層Aの平均孔径の0.2倍以上0.62倍未満であり、
不織布層A、不織布層B及び不織布層Cの合計質量に対して、不織布層Aの含有量は3質量%以上35質量%以下であり、不織布層Bの含有量は10質量%以上40質量%以下であり、不織布層Cの含有量は50質量%以上85質量%以下であることを特徴とする筒状フィルター。 - 不織布層Cの平均孔径が不織布層Bの平均孔径の0.25倍以上0.95倍未満である請求項1に記載の筒状フィルター。
- 不織布層Cを構成する繊維の平均繊維径が0.3μm以上3.0μm以下であり、不織布層Cの目付が5g/m2以上120g/m2以下である請求項1又は2に記載の筒状フィルター。
- 不織布層A、不織布層B及び不織布層Cが、ポリプロピレン樹脂からなる単一繊維で構成された不織布である請求項1〜3のいずれか1項に記載の筒状フィルター。
- 不織布層A、不織布層B及び不織布層Cは、メルトブローン不織布である請求項1〜4のいずれか1項に記載の筒状フィルター。
- 前記ろ過層を構成するメルトブローン不織布が3種類以上6種類以下である請求項5に記載の筒状フィルター。
- 不織布層A、不織布層B、不織布層Cがそれぞれ1種類のメルトブローン不織布で構成されている請求項5又は6に記載の筒状フィルター。
- 前記筒状フィルターにおいて、下記の測定方法で測定したろ過精度とろ過寿命が、下記の条件(a)及び条件(b)のうち、いずれかを満たす請求項1〜7のいずれか1項に記載の筒状フィルター。
条件(a):ろ過精度が0.75μm未満、且つ、ろ過寿命が600リットル以上である
条件(b):ろ過精度が0.75μm以上1.00μm未満、且つ、ろ過寿命が1100リットル以上である。
[ろ過精度]
JIS Z 8901に準ずる試験用粉体(JIS11種)を水に分散させて濃度20ppmの試験用懸濁液を作製し、試験用懸濁液に含まれる粉体(ダスト)の粒子径別の個数(M)と、筒状フィルターを用いて試験用懸濁液を流速20リットル/分でろ過し、ろ過開始後5分の濾液に含まれるダストの粒子径別の個数(N)とを粒度分布測定機を用いて測定する。各粒子径別に下記式に基づいて遮断率を算出し、遮断率が90%になる粒子径を筒状フィルターのろ過精度とする。
遮断率(%)=[(M−N)/M]×100
[ろ過寿命]
JIS Z 8901に準ずる試験用粉体(JIS11種)を水に分散させて濃度20ppmの試験用懸濁液を作製する。次に試験用懸濁液を均一に攪拌しながら筒状フィルターの外周側から内周側中空部へ向かって、20リットル/分の流量で通過させ、この流量を維持するための通水圧力が0.2MPaになったときの総通水量(リットル)を筒状フィルターのろ過寿命とする。
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