JP2633355B2 - 液体濾過用フィルター濾材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体中に含有される粒子を効率良く除去
し、清浄な液体を得るための液体濾過用フィルター濾材
（以下濾材という）に関するものである。更に詳細に
は、金属の型彫、切断加工等に使用されている放電加工
機の加工液中に含まれる加工クズやIC生産に置ける基板
のウエハの切断、研磨、エッチング等の工程で使用され
る超純水中に含まれる加工クズを効率よく除去し、清浄
な液体を得るための濾材に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、放電加工機やIC生産工程で使用されている液体
濾過用フィルターには天然パルプと有機繊維の混抄シー
トにフェノール樹脂等を含浸処理したシート、ポリエス
テル不織布（スパンポンド）等が使用されているが、除
去効率が低く、寿命が短い等の問題がある。又、高性能
のフィルターとしてフッ素樹脂等の多孔質シートがある
が、高価なため特殊用途に限定され、放電加工機やIC生
産工程のように多量の液体を処理する濾材としては不適
当である。

これらの問題点を解決する方法として、フィブリル化
された有機繊維を用いた濾材が開発されている（特開昭
59−92011号公報）。しかしながらこのような繊維を単
独で用いて通常の湿式抄紙法により製造しようとした場
合には、ワイヤーからの流失が大きく、またワイヤーの
目づまりを生じる等の製造上の問題が避けられない。た
とえ濾材が得られたとしても、繊維が微細であるために
得られる濾材は非常に緻密な濾材となり、その結果高い
捕集効率は得られるものの濾過抵抗が高く実用に適さな
い。更に、濾過抵抗を下げようとして比較的径の太いモ
ノフィラメントの繊維を含有した場合には、抄造工程で
の微細繊維の流失がより多くなり捕集効率の低下が著し
く、十分な性能が得られない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記欠点や問題点を解決し、濾過抵抗が小さ
く、捕集効率の高い濾材を提供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

これらの課題を解決する方法として種々の繊維のフィ
ルターへの応用を検討した結果、今迄に無い良好なフィ
ルター特性が得られることを見出し本発明を完成させ
た。

すなわち本発明は、 繊維径が１μｍ以下にフィブリル化された有機繊維５
〜40重量％と繊維径１〜５μｍの極細有機繊維５〜60重
量％及び繊維径５μｍ以上の有機繊維20〜70重量％から
なり、且該繊維径５μｍ以上の有機繊維のうち１部又は
全部が繊維状有機バインターであり、濾材密度が0.25〜
0.8g/cm³であることを特徴とする液体濾過用フィルター
濾材である。

本発明でいう繊維の一部分又は全部が繊維径１μｍ以
下にフィブリル化された有機繊維とは、例えば、 １） 合成高分子溶液を該高分子の貧溶媒中にせん断力
をかけながら流下させ、繊維状フィブリルを沈澱させる
方法（フィブリッド法、特公昭35−11851号公報）、 ２） 合成モノマーを重合させながらせん断をかけフィ
ブリルを析出させる方法（重合せん断法、特公昭47−21
898号公報）、 ３） 二種以上の非相溶性高分子を混合し、溶融押し出
し又は紡糸し、切断後機械的な手段で繊維状にフィブリ
ル化する方法（スプリッド法、特公昭35−9651号公
報）、 ４） 二種以上の非相溶性高分子を混合し、溶融押し出
し又は紡糸し、切断後溶剤に浸漬して一方の高分子を溶
解し、繊維状にフィブリル化する方法（ポリマーブレン
ド溶解法、米国特許3,382,305号）、 ５） 合成高分子をその溶媒の沸点以上でかつ高圧側か
ら低圧側へ爆発的に噴出させた後、繊維状にフィブリル
化する方法（フラッシュ紡糸法、特公昭36−16460号公
報）、 ６） ポリエステル系高分子に該ポリエステルに非相溶
のアルカリ可溶成分をブレンドし、成形後アルカリによ
り減量加工後叩解し、繊維状にフィブリル化する方法
（アルカリ減量叩解法、特開昭56−315号公報）、 ７） ケブラー繊維等の高結晶性、高配向性繊維を適当
な繊維長に切断後、水中に分散させ、ホモジェナイザ
ー、叩解機等を用いて、フィブリル化する方法（特開昭
56−100801号公報、特開昭59−92011号公報）等の方法
によって得られる繊維であり、具体的な例としては、ケ
ブラー繊維を均質化装置でフィブリル化したもの（MFC
−400,ダイセル社製）、アルカリ減量叩解法によって得
られたポリエステルパルプ等が挙げられる。これらフィ
ブリル化された有機繊維の配合量は、５〜40重量％が適
当であり、より好ましくは10〜30重量％であり、５重量
％未満では十分な捕集効率が得られず、また40重量％を
越えると濾過抵抗が大きく実用に適さない。

本発明でいう繊維径１〜５μｍの極細有機繊維とは、
たとえば５μｍ以下のポリエステル繊維、PVA繊維、ア
クリル繊維等の繊維が挙げられる。これら繊維の配合量
は５〜60重量％が適当であり、より好ましくは10〜40重
量％である。５重量％未満では１μｍ以下の微細繊維の
ワイヤーからの流失が多く十分な捕集多率が得られず、
又湿紙のワイヤーからの剥がれが悪い等の製造上の問題
を生じ、60重量％を越えると濾過抵抗が高くなり実用に
適さない。

本発明でいう繊維径５μｍ以上の有機繊維とは、ポリ
オレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリル
アミド、ビニロンなどの合成繊維のほか、パルプ、リン
ター、リントおよびその誘導体などが挙げられる。又、
繊維状有機バインダーとは、皮膜を形成し難い複合接着
性繊維（例えば芯鞘タイプ）、即ち繊維内部が高融点
で、外皮が低融点のポリマーで構成される複合接着性繊
維で、ポリエステル系、ポリオレフィン系、塩ビ酢酸ビ
ニル系等が挙げられる。低融点のみで構成される繊維状
バインダー（全融タイプ）やポリビニルアルコール系の
ような熱水溶性バインターは濾材の乾燥工程で皮膜を形
成し易く、濾過抵抗が大きくなり好ましくないが、特性
を阻害しない範囲で使用することは、できる。繊維径５
μｍ以上の有機繊維の配合量は20〜70重量％であるが、
これらのうち繊維状有機バインダーの配合量は全繊維量
の20重量％以上が好ましく、より好ましくは30重量％以
上である。20重量％未満では濾材強度が弱く、フィルタ
ーユニットの加工性の点で実用上問題が有る。

本発明の濾材は、一般紙や湿式不織布を製造するため
の抄紙機、例えば長網抄紙機、円網抄紙機、傾斜ワイヤ
ー式抄紙機等により製造される。

本発明の濾材には、必要に応じ濾材の特性を阻害しな
い範囲でアクリル系エマルジョン等のバインダーや、撥
水剤、分散剤、歩留り向上剤、染料等の添加剤を配合す
ることができる。本発明の濾材の目的は特に限定されな
いが、フィルターユニットの加工性の点から10g/m²以上
が好ましく、より好ましくは15g/m²以上である。10g/m²
未満ではピンホールができ信頼性の点で問題があり、ま
た加工性の点でも実用上問題が有る。

本発明の濾材の密度は0.25〜0.8g/cm³が適当であり、
好ましくは0.4〜0.7g/cm³である。密度が0.25g/cm³未満
では加工性が悪くなり、また濾材内部に粒子がはいり目
詰まりにより寿命が短くなる等の問題が生じる。密度が
0.8g/cm³を越えると濾過抵抗が大きくなり実用上の問題
が有る。密度のコントロールはスーパーカレンダー、熱
カレンダー等で加熱加圧処理することにより達成でき
る。カレンダー温度は特に限定しないが、濾材表面のケ
バ立ち繊維を熱セットし、濾材表面の平滑性をより高め
る点で、複合接着性繊維の低融点ポリマーの融点以上の
温度で、且主繊維の融点以下でカレンダー処理すること
が好ましい。

〔作 用〕

本発明の濾材が高い捕集効率と低い濾過抵抗の両者を
同時に満足するのは、繊維径１μｍ以下の繊維と、繊維
径１〜５μｍの極細有機繊維および、繊維径５μｍ以上
の有機繊維を組み合わせることで、繊維径１μｍ以下の
繊維の凝集が押さえられ、又繊維径１μｍ以下の微細繊
維と１〜５μｍの繊維が良く絡み合い、より均質なネッ
トワークを形成し、繊維径１μｍ以下の有機繊維の単
独、繊維径１μｍ以下の有機繊維と５μｍ以上の有機繊
維の組み合わせ、および繊維径１μｍ以下の有機繊維と
繊維径１〜５μｍの極細有機繊維の組み合わせでは得ら
れない特性が引き出されること、更にカレンダー処理に
よる濾材密度のコントロールにより濾材表面の平滑性を
上げることになり、液体中の粒子を濾材表面で濾過する
という表面濾過機能を有するための推定される。即ち、
比較的粗い粒子は濾材に捕捉されず濾材表面で自重によ
り沈降し、微細な粒子のみ選択的に捕捉されるためと推
定される。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこ
れらに何等限定されるものではない。なお、実施例及び
比較例における坪量、厚さ、密度、濾過抵抗（濾過速度
で評価した）及び粉塵捕集性能は以下の方法で測定し
た。

坪 量： JIS P8124の方法により求めた。

但し試験片の面積は100cm²で測定した。

厚 さ： JIS B7502に規定する外側マイクロメータを用いて１ 枚厚さを測定した。

密 度： 得られた坪量、厚さを用いて下記の計算により求め た。

密度（g/cm³） ＝坪量（g/cm²）÷｛厚さ（mm）×1000｝ 濾過速度、粉塵捕集性能の測定にはJIS第８種粉体を
0.05％濃度になるように水で希釈したものを試験用液体
として用い、以下の方法で測定した。

粉塵捕集性能： 濾材を水で湿潤した後、試験用液体100mlを濾過面積 14cm²,差圧ΔＰ＝320mmHgで濾過し、濾液の濁りの程 度から目視により捕集性能を判定した。

濾過速度： 上記粉塵捕集性能試験時の濾過時間から濾過速度を得 た。

（実施例１〜５） ケプラー微細繊維（MFC−400,ダイセル化学社製）
と、極細ポリエステル繊維（旭化成社製,0.1デニール×
3mm、直径約３μｍと）、熱接着性（芯鞘タイプ）ポリ
エステル繊維（ユニチカ社製4080、２デニール×5mm、
直径約15μｍ）とを混合して水性スラリーを作成し、こ
れらのスラリーから標準角形手抄き抄紙機を用いて坪量
20g/m²となるようにシートを形成した後、プレス、乾燥
してシートを得た。該シートを温度100℃の熱ロールで
加熱加圧処理して、実施例１〜５の濾材を得た。これら
の濾材の繊維配合、物性、及び捕集性能を第１表に示
す。

（実施例６） ケプラー微細繊維（MFC−400,ダイセル化学社製）15
重量％と、極細ポリエステル繊維（旭化成社製、0.1デ
ニール×3mm、直径約３μｍ）20重量％と、熱接着性
（芯鞘タイプ）ポリエステル繊維（ユニチカ社製4080、
２デニール×5mm、直径約15μｍ）40重量％と、ポリエ
ステル繊維（帝人社製、２デニール×5mm,直径約15μ
ｍ）25重量％とを混合して水性スラリーを作成し、この
スラリーから標準角形手抄き抄紙機を用いて坪量20g/m²
となるようにシートを形成した後、プレス、乾燥してシ
ートを得た。該シートを温度100℃の熱ロールで加熱加
圧処理して、実施例６の濾材を得た。この濾材の物性、
及び捕集性能を第１表に示す。

（実施例７） ケプラー微細繊維（MFC−400,ダイセル化学社製）15
重量％と、極細アクリル繊維（三菱レーヨン社製0.1デ
ニール×3mm、直径約３μｍ）20重量％と、熱接着性
（芯鞘タイプ）ポリエステル繊維（ユニチカ社製4080、
２デニール×5mm、直径約15μｍ）40重量％と、ポリエ
ステル繊維（帝人社製、２デニール×5mm,直径15μｍ）
25重量％とを混合して水性スラリーを作成し、このスラ
リーから標準角形手抄き抄紙機を用いて坪量20g/m²とな
るようにシートを形成した後、プレス、乾燥してシート
を得た。該シートを温度100℃の熱ロールで加熱加圧処
理して、実施例７の濾材を得た。この濾材の物性、及び
捕集性能を第１表に示す。

（実施例８） ケプラー微細繊維（MFC−400,ダイセル化学社製）15
重量％と、極細ポリエステル繊維（旭化成社製0.1デニ
ール×3mm、直径約３μｍ）20重量％と、熱接着性（芯
鞘タイプ）ポリエステル繊維（ユニチカ社製4080、２デ
ニール×5mm、直径約15μｍ）30重量％と、ポリエステ
ル繊維（帝人社製、２デニール×5mm,直径15μｍ）30重
量％と，熱接着性（全融タイプ）ポリエステル繊維（ユ
ニチカ社製、4000、２デニール×5mm、直径15μｍ）５
重量％とを混合して水性スラリーを作成し、このスラリ
ーから標準角形手抄き抄紙機を用いて坪量20g/m²となる
ようにシートを形成した後、プレス、乾燥してシートを
得た。該シートを温度100℃の熱ロールで加熱加圧処理
して、実施例８の濾材を得た。この濾材の物性、及び捕
集性能を第１表に示す。

（実施例９） 実施例７と同じ配合のスラリーを調製、手抄きし、10
0℃の熱ロールで実施例７より加圧を弱め、カレンダー
処理して実施例９の濾材を得た。この濾材の物性、及び
捕集性能を第１表に示す。

（実施例10） 実施例７と同じ配合のスラリーを調製、手抄きし、10
0℃の熱ロールで実施例７より加圧を強め、カレンダー
処理して実施例10の濾材を得た。この濾材の物性、及び
捕集性能を第１表に示す。

（比較例１） ケブラー微細繊維（MFC−400,ダイセル化学社製）100
％の水性スラリーを用いて坪量20g/m²のシートを実施例
６と同様にして試作したが、ワイヤー下への抜けが多
く、又ワイヤーからの剥がれが悪くシートが得られなか
った。

（比較例２） ケブラー微細繊維（MFC−400,ダイセル化学社製）15
重量％と、熱接着性（芯鞘タイプ）ポリエステル繊維
（ユニチカ社製4080、２デニール×5mm、直径約15μ
ｍ）85重量％とを混合して水性スラリーを作成し、この
水性スラリーから実施例６と同様の方法で手抄き、カレ
ンダー処理して比較例２のシートを得た。このシートの
物性、及び捕集性能を第２表に示す。得られたシートは
手抄き時ケブラー微細繊維のワイヤー下への抜けが多
く、捕集性能が低く実用に適さない物であった。

（比較例３） ケブラー微細繊維（MFC−400,ダイセル化学社製）15
重量％と、ポリエステル繊維（帝人社製、0.5デニール
×5mm,直径約７μｍ）30重量％と、熱接着性（芯鞘タイ
プ）ポリエステル繊維（ユニチカ社製4080、２デニール
×5mm、直径約15μｍ）55重量％と、を混合して水性ス
ラリーを作成し、この水性スラリーから実施例６と同様
の方法で手抄き、カレンダー処理をして比較例３のシー
トを得た。このシートの物性、及び捕集性能を第２表に
示す。得られたシートはケブラー微細繊維のワイヤー下
への抜けが多く、捕集性能が低く実用に適さない物であ
った。

（比較例４） ケブラー微細繊維（MFC−400,ダイセル社製）15重量
％と、極細ポリエステル繊維（旭化成社製、0.1デニー
ル×3mm,直径約３μｍ）70％と、熱接着性（芯鞘タイ
プ）ポリエステル繊維（ユニチカ社製4080、２デニール
×5mm、直径約15μｍ）15重量％とを混合して水性スラ
リーを作成し、この水性スラリーを用いて実施例６と同
様の方法で手抄き、カレンダー処理をして比較例４のシ
ートを得た。このシートの物性、及び捕集性能を第２表
に示す。得られたシートは濾過抵抗が高く実用に適さな
かった。

（比較例５） ケブラー微細繊維（MFC−400,ダイセル化学社製）45
重量％と、極細ポリエステル繊維（旭化成社製、0.1デ
ニール×3mm,直径約３μｍ）20重量％と、熱接着性（芯
鞘タイプ）ポリエステル繊維（ユニチカ社製4080、２デ
ニール×5mm、直径約15ミクロン）35重量％とを混合し
て水性スラリーを作成し、この水性スラリーを用いて実
施例６と同様の方法で手抄き、カレンダー処理をして比
較例５のシートを得た。このシートの物性、及び捕集性
能を第２表に示す。得られたシートは、濾過抵抗が高く
実用に適さなかった。

（比較例６） ケブラー微細繊維（MFC−400,ダイセル化学社製）15
重量％と、極細ポリエステル繊維（旭化成社製、0.1デ
ニール×3mm,直径約３μｍ）20重量％と、熱接着性（芯
鞘タイプ）ポリエステル繊維（ユニチカ社製4080、２デ
ニール×5mm、直径約15μｍ）40重量％と、ポリエステ
ル繊維（帝人社製、２デニール×5mm,直径約15μｍ）25
重量％とを混合して水性スラリーを作成し、このスラリ
ーを用いて実施例６と同様の方法で手抄きして比較例６
のシートを得た。このシートはカレンダー処理による加
熱加圧処理をしていないので、濾材密度は0.23g/cm³で
あった。このシートの物性、及び捕集性能を第２表に示
す。得られたシートは捕集性能が低く実用に適さない物
であった。

（比較例７） ケブラー微細繊維（MFC−400,ダイセル化学社製）15
重量％と、極細ポリエステル繊維（旭化成社製、0.1デ
ニール×3mm,直径約３μｍ）20重量％と、熱接着性（芯
鞘タイプ）ポリエステル繊維（ユニチカ社製4080、２デ
ニール×5mm、直径約15μｍ）40重量％と、ポリエステ
ル繊維（帝人社製、２デニール×5mm,直径約15μｍ）25
重量％とを混合して水性スラリーを作成し、このスラリ
ーを用いて実施例６と同様の方法で手抄きし、温度100
℃の熱ロールで実施例10より更に加圧を強めて、カレン
ダー処理して実施例７のシートを得た。このシートはカ
レンダー処理による加圧を強めたので濾材密度は0.82g/
cm³となった。このシートの物性、及び捕集性能を第２
表に示す。得られたシートは濾過抵抗が高く実用に適さ
ない物であった。

（比較例８） 現在、放電加工機に使用されているフィルターユニッ
トの濾材（三菱電機社製放電加工機用フィルターユニッ
ト：三菱ダイアフィルパ、DP−431内圧用）の物性、濾
過速度、捕集性能を第２表に示す。この濾材は第２表に
示されるように捕集性能の低い濾材であった。

発明の効果〕 本発明の濾材は薄くて、液体中の粒子の除去効率が良
く、且濾過抵抗が小さく、取り扱い性の良い産業上有用
な高性能濾材である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維径が１μｍ以下にフィブリル化された
   有機繊維５〜40重量％と繊維径１〜５μｍの極細有機繊
   維５〜60重量％及び繊維径５μｍ以上の有機繊維20〜70
   重量％からなり、且該繊維径５μｍ以上の有機繊維の１
   部又は全部が繊維状有機バインダーであり、濾材密度が
   0.25〜0.8g/cm³であることを特徴とする液体濾過用フィ
   ルター濾材。