JP3705586B2

JP3705586B2 - シリカ繊維をワインドしたフィルターカートリッジ

Info

Publication number: JP3705586B2
Application number: JP2001313347A
Authority: JP
Inventors: 亘野村; 雅吉野; 和樹斎藤
Original assignee: Roki Techno Co Ltd
Current assignee: Roki Techno Co Ltd
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: TW547136U; JP2003117321A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、シリカ繊維を巻き付けてなる高温域での耐性と耐酸化性とを併有するフィルターカートリッジ及び該フィルターカートリッジを使用する固形粒子の除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶液から固形粒子を除去する溶液濾過用フイルターカートリッジとしては、従来から種々のものが使用されている。
【０００３】
例えばポリマーの製造工程において、ポリマー中の異物除去の目的に使用する場合は、２００〜４００℃の高温域で耐性のあるフイルターが使用されている。この場合、従来使用されているフイルターとしては、ステンレス、ブロンズ、チタン等の金属材料を燒結した多孔質濾過材が一般的である。
【０００４】
また、特許第２５６７６３３号明細書に記載のように、炭素繊維を筒状有孔コアに巻き付けたフイルターも提案されているが、炭素繊維は非常に高価であったので、経済的な濾過コストの面から安価なフイルターが求められている。
【０００５】
一方、最近、プール水の殺菌を目的として、オゾン水を使用するケースが増えてきている。この場合、オゾン水の清澄化を目的として濾過を行うには、オゾン酸化耐性が必要であるが、この目的には従来は主としてステンレス等の金属フイルターが使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記金属材料を濾過材とした場合、耐食性、機械的強度の点で問題があり、満足すべきものではなかった。そればかりか、上記濾過材を用いた場合は、粒径が１０μｍ程度以下の特に微細な粒子の除去が充分ではなかった。
【０００７】
ポリマーの製造においては、粒子の除去が不充分であると、繊維の場合は糸切れの問題が生じ、フイルムの場合は表面白化等のトラブル原因の一つになると考えられている。
【０００８】
また、オゾン水の清澄化を目的に濾過を行うラインにおいては、オゾンの強い酸化性のため、耐性のある材料はステンレス程度であるが、このステンレスフイルターは、濾過性能を高めようとすると、流量性が極端に悪くなるので、これでは経済的な濾過は行えなかった。
【０００９】
上記したように、ポリマー及びオゾン等の高温及び強酸化性溶液から微細な固形粒子を除去する従来のフイルターは、未だ全く満足すべきものではなかった。
【００１０】
この発明はこのような点に着目してなされたものであり、高温及び／又は強酸化性溶液から微細な固形粒子を精度良く経済的に濾過し得るフィルターカートリッジ及び該フィルターカートリッジを使用する微細な固形粒子の除去方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的に沿う本発明の構成は、シリカとアルミナとを主成分とし、その混合物の合計が９５重量％以上で且つシリカ含有量が９０重量％以上であるシリカ繊維のマルチフイラメントの撚糸を、少なくとも一端が開放された多孔コアに巻き付けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明に使用するシリカ繊維は、セラミックス繊維の一種であるが、従来セラミックス繊維を使用したフィルターカートリッジは、市販されていないし、このような発想も知られていない。
【００１３】
これは、セラミックス繊維は、硬く脆いため、本発明のようなワインドフイルターとした場合には、折れて繊維屑が発生し、これがコンタミとして濾液中に混入するため、フイルターの機能を発揮し得ないと考えられていたためと思われる。従って、セラミックスフイルターとしては、従来焼成したフイルターしか知られていない。
【００１４】
本発明者等は、鋭意研究の結果、シリカとアルミナとを主成分とし、その混合物の合計が９５重量％以上で且つシリカ含有量が９０重量％以上であるシリカ繊維は柔らかいため、ワインドフイルターとしても濾液中に繊維屑が全く混入しないことと、このフイルターは、優れた耐熱性及びオゾンに対する耐酸化性を有することを見出し、本発明に到達した。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明のフィルターカートリッジの一実施例を示す斜視図であり、多孔筒体からなるコア１にシリカ繊維のマルチフイラメントの撚糸２を巻き付けた例を示す。
【００１７】
本発明に使用するシリカ繊維は、シリカとアルミナとを主成分とし、その混合物の合計が９５重量％以上、好ましくは９８重量％以上であり、シリカ含有量が９０重量％以上、好ましくは９３重量％以上である。シリカ、アルミナ以外の成分は、好ましくは２重量％以下、特に好ましくは１重量％以下である。
【００１８】
本発明に使用するシリカ繊維のマルチフイラメントの撚糸は、単糸径１〜２０μｍ、好ましくは５〜１０μｍの単糸のものを、フイラメント長さ５〜１００ｍｍ、好ましくは５〜５０ｍｍにカットしたものを束ねて糸状（マルチフイラメント）としたものである。この束ねた糸状（マルチフイラメント）の糸径は、０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍであり、更に束ねた糸を２〜５本撚り合わせて、２〜１０ｍｍ径とした太糸を使用するのが好ましい。
【００１９】
また、本発明に使用するシリカ繊維のマルチフイラメントの撚糸は、単糸径１〜２０μｍの連続糸のマルチフイラメントを、１〜３ｍｍの糸径に収束し、これに適度のねじりを加えてマルチフイラメントとし、更にこれを２〜１０本撚り合わせて、２〜１０ｍｍ径とした太糸を使用することもできる。
【００２０】
上記マルチフイラメントの撚糸は、コア芯から巻き始め、均一な巻目となるように稜角を１０〜２０度とするのが好ましい。糸巻きフィルターの濾過層の厚みは、５〜５０ｍｍとするのが好ましい。
【００２１】
本発明のフイルターカートリッジの使用方法としては、通常のフイルターカートリッジと同様に、好ましくはマルチフイラメント２の外側から溶液を供給し、コア１から処理液を取り出す方法が採用される。
【００２２】
上記構成とすることによって、繊維密度が高くなり、フイルターとしての剛性が保たれ、繊維屑の発生をもたらすことなく、高温及び／又は強酸化性溶液から濾過機能を低下させること無く、固形粒子を除去することができる。
【００２３】
本発明のフイルターカートリッジは、耐高温性及び耐酸化性において、従来のフイルターには全く見られない優れた性能を有するので、特にポリマー製造時の高温且つ高腐食性溶液やオゾン水等の高酸化性溶液の濾過に好適である。しかしながら、他の液体の濾過にも適用でき、濾過対象となる溶液の種類は、特に限定されない。
【００２４】
【実施例】
次に実施例、比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００２５】
実施例１
コア１にシリカ繊維（Ｓｉ０_２：９４．５重量％、Ａｌ_２０_３：４．５重量％、Ｎａ_２０＋Ｋ_２０：<０．４重量％、その他：<０．３重量％）ファイバー・ヤーンを巻き付けた円筒形フイルターカートリッジ（直径６２ｍｍ×全長２５０ｍｍ）を作製し、これをポリプロピレンの溶融紡糸装置のポリマー濾過用フイルターとして、約２３０℃に保ったポリプロピレンの溶融液を通液し、ノズルを詰まらせる固形粒子の除去及び糸切れの原因となるゲル状物質の除去を行った。尚、上記シリカ繊維は、単糸径８〜１０μｍでフイラメント長さ２０〜３０ｍｍにカットして糸状としたものを、束ねて５〜８ｍｍ径としたものを使用した。
【００２６】
フイルターの圧力損失を測定したところ、運転を開始して約１箇月後に圧力が２倍となったため運転を停止した。運転中の糸切れによるトラブルは皆無であり、固形粒子の除去率は、９９％であった。
【００２７】
実施例２
上記と同様のフイルターカートリッジを作製し、高酸化性の雰囲気での耐久性を確認するため、オゾン水の濾過を行った。
【００２８】
水中のオゾン濃度は、１ｐｐｍとし、２５０ｍｍのフイルターカートリッジに対し、流量は５リットル／分一定とし、時間は１ヶ月間の連続通液を行った。リファレンスとしてポリプロピレン製のマルチフイラメントのフイルターカートリッジについて、１週間同じ条件下で通液を行った。糸の強度劣化の有無を確認するため、引っ張り強度試験を行った。結果を次表１に示す。
【００２９】
【表１】

上記結果から明らかなように、従来のポリプロピレン糸は、一週間後でもオゾン水の酸化作用を受けるが、本発明のシリカ繊維は、一ヶ月後でもオゾン水の酸化作用を全く受けない。
【００３０】
【発明の効果】
以上のべた如く、本発明によれば、従来フイルターカートリッジの濾材として使用されたことのないシリカ繊維を使用することによって、高温及び高酸化性の雰囲気でも濾材が劣化することなく、しかも従来の金属製フイルターでは除去し得ない微細な粒子を極めて効率的に除去し得る等、従来のこの種耐高温及び耐酸化性金属フイルターには、全く見られない絶大な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１………コア
２………シリカ繊維

Claims

シリカとアルミナとを主成分とし、その混合物の合計が９５重量％以上で且つシリカ含有量が９０重量％以上であるシリカ繊維のマルチフイラメントの撚糸を、少なくとも一端が開放された多孔コアに巻き付けたことを特徴とするシリカ繊維をワインドしたフィルターカートリッジ。
前記撚糸が、単糸径１〜２０μｍのものをフイラメント長さ５〜１００ｍｍにカットし、これをマルチフイラメントとして撚り合わせて２〜１０ｍｍの糸径としたものである請求項１記載のフィルターカートリッジ。
前記撚糸が、単糸径１〜２０μｍの連続糸のマルチフイラメントを収束し、２〜１０ｍｍの糸径としたものである請求項１記載のフィルターカートリッジ。
前記糸巻きフィルターの濾過層の厚みが、５〜５０ｍｍである請求項１〜３のいずれか１項記載のフィルターカートリッジ。
高温域での耐性と耐酸化性とを併有する請求項１〜４のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
請求項１〜５のいずれかに記載のフィルターカートリッジを使用することを特徴とする高温及び／又は強酸化性溶液から固形粒子を除去する方法。