JP3713924B2 - プリーツフィルター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリーツフィルターに関し、さらに詳しくは特に、粒子捕捉性に優れ、目詰まりの少ない、ひだ折り加工されたプリーツフィルターに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
液体を濾過するフィルターとしては、紡績糸または不織布を樹脂製の支持成形体に巻き取ってフィルターを成形したもの、またはフィルター用繊維濾材を芯棒等に巻き付けてバインダーもしくは自己接着により繊維交点を接着させた後、芯棒を抜き取りフィルターに成形したもの、さらにフィルター用濾材をひだ折り加工し、筒状に成形しフィルターとしたものがある。
【０００３】
これらのなかで、フィルター用濾材をひだ折り加工し、筒状に成形しフィルターとしたものは、他のフィルターに比べ濾材の濾過面積を大きくすることができるため、通水性が良くまた濾過ライフが長い。市場では、濾過した製品の品質向上及び低コスト化のため、濾過精度の精密性を向上させ、なおかつ濾過ライフが長いフィルターが要望されている。一般的にフィルターは、濾過精度の精密性を向上させると濾過ライフは短くなる。濾過ライフを長くするため、フィルター用濾材をひだ折り加工して筒状にしたフィルターの場合、濾材の折り山数を増やし、濾材の濾過面積を増やす方法があるが、濾材を収容できる容積は限定されているため、折り山数には限界がある。また、特表平６−５０３４１２号公報には、ひだ折りした濾材を筒状にした後、円周上に絞り込んで濾過面積を増やす方法があるが、濾過ライフは若干延長するものの、濾過精度の精密性は向上しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、濾過精度の精密性を向上させながら、かつ濾過ライフを長くするひだ折り加工されたプリーツフィルターを提供しようとするものである。本発明者らは、上記目的を達成するために、鋭意検討を重ねた結果、超微小螺旋捲縮を有した細繊度複合繊維と、顕在捲縮を有した太繊度複合繊維を混綿した不織布を、少なくとも片面に微多孔膜を貼り合わせてひだ折り加工して得られるプリーツフィルターが、濾過精度の精密性を向上させ、しかも濾過ライフが長いフィルターとして適していることを知り、本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するために以下の構成を有する。
（１）捲縮数２個／ｍｍ〜３０個／ｍｍの超微小螺旋捲縮を有し、繊度が０．５ｄ／ｆ〜３ｄ／ｆであり、かつ、低融点樹脂と高融点樹脂とからなる、細繊度複合繊維（Ａ）と、顕在捲縮を有し、繊度が４ｄ／ｆ〜５０ｄ／ｆである低融点樹脂と高融点樹脂とからなる太繊度複合繊維（Ｂ）が、（Ａ）／（Ｂ）重量比７０／３０〜２０／８０の比率で混綿され、かつ繊維交点において熱接着された不織布が、少なくとも片面に微多孔膜が貼り合わされてひだ折り加工されたプリーツフィルター。
（２）低融点樹脂と高融点樹脂の融点差が、１０℃以上である（１）項に記載のプリーツフィルター。
（３）微多孔膜がフッ素樹脂からなる（１）項に記載のプリーツフィルター。
（４）フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである（３）項に記載のプリーツフィルター。
（５）フッ素樹脂がポリフッ化ビニリデンである（３）項に記載のプリーツフィルター。
だ折り加工された（１）項に記載のプリーツフィルター。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のプリーツフィルターの濾材として使用される不織布は、細繊度複合繊維（Ａ）と太繊度複合繊維（Ｂ）とを混綿したものである。細繊度複合繊維（Ａ）は、超微小螺旋捲縮を有し、太繊度複合繊維（Ｂ）は、顕在捲縮を有している。ここで超微小螺旋捲縮とは、不織布加工時における加熱により、複合繊維を構成する熱収縮の異なる二種類の熱可塑性樹脂に収縮差が生じることによって発現する螺旋状の三次元的捲縮のことをいう。この細繊度複合繊維（Ａ）の超微小螺旋捲縮数としては、２個／ｍｍ〜３０個／ｍｍにすることが好ましい。２個／ｍｍ未満では、フィルターの濾過精度が悪くなり、３０個／ｍｍを越えると濾過ライフが短くなる。太繊度複合繊維（Ｂ）の顕在捲縮とは、機械捲縮のような二次元的な捲縮のことをいう。太繊度複合繊維（Ｂ）の顕在捲縮数は、不織布に加工可能であれば特に限定されない。
【０００７】
細繊度複合繊維（Ａ）と太繊度複合繊維（Ｂ）との混綿比、すなわち重量比Ａ／Ｂは、７０／３０〜２０／８０が好ましい。特に６０／４０〜３０／７０がより好ましい。細繊度複合繊維（Ａ）の混綿率が、７０％を超えると不織布加工時に不織布の幅方向の収縮が大きく、また不織布の強度が低下するため、ひだ折り加工が困難になる。一方、細繊度複合繊維（Ａ）の混綿率が、２０％未満では、濾過精度が悪くなる。
【０００８】
超微小螺旋捲縮を有する細繊度複合繊維（Ａ）としては、熱収縮率の異なる二種類の熱可塑性樹脂が並列型または偏心鞘芯型の複合形式をとっているものを例示できる。低融点樹脂と高融点樹脂の複合比は、７０／３０〜３０／７０特に６０／４０〜４０／６０がより好ましい。低融点樹脂の複合比が７０％を越えると、超微小螺旋捲縮数が３０個／ｍｍを越え、濾過ライフが極端に短くなる。また、低融点樹脂の複合比が３０％未満では、捲縮発現性が悪く、超微小螺旋捲縮数が２個／ｍｍ未満となりフィルターの濾過精度が悪くなる。
【０００９】
細繊度複合繊維（Ａ）の熱可塑性樹脂の組合せとして、互いに融点の異なるポリエチレンテレフタレート、ポリ（エチレンテレフタレートーcoーエチレンイソフタレート）等のポリエステル、６ーナイロン、６、６ーナイロン等のポリアミド、若しくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテンー１等のポリオレフィン等のうちの同種若しくは異種からなる２種のポリマーを選択することが出来る。これらの内では耐薬品性、紡糸性、経済性などの面から結晶性ポリプロピレン系樹脂がより好ましい。ポリプロピレン系樹脂のうちでは結晶性ポリプロピレン系共重合体／結晶性ホモポリプロピレン、または互いに融点の異なる結晶性ポリプロピレン系共重合体同士の組み合わせが挙げられるが、前者の方がより好ましい。
【００１０】
結晶性ポリプロピレン系共重合体としては、プロピレンを主としてエチレン、ブテンー１、ペンテンー１、ヘキセンー１、ヘプテンー１、オクテンー１若しくは４ーメチルーペンテンー１等のαーオレフィンの１種以上とのランダム、若しくはブロック共重合体を挙げることができる。これらの内で前記低融点樹脂として、プロピレン ８５〜９９重量％と、エチレン １〜１５重量％のランダム共重合体、プロピレン ５０〜９９重量％と、ブテン−１ １〜５０重量％のランダム共重合体、あるいは、プロピレン ８４〜９８重量％、エチレン １〜１０重量％及びブテン−１ １〜１５重量％のランダム共重合体が捲縮発現性に優れ好ましい。捲縮発現性が悪いと、超微小螺旋捲縮数が２個／ｍｍ未満となりフィルターの濾過精度が粗くなる。
【００１１】
高融点樹脂としてはホモポリプロピレン、若しくは上述したようなポリプロピレン系共重合体を用いることが出来るが、この場合該共重合体同士を用いる場合は高融点樹脂側に、より高融点の共重合体を用いるのは当然である。
高融点樹脂と低融点樹脂の融点差は１０℃以上が好ましい。温度差が１０℃未満の場合には不織布にしたときに熱収縮が大になる場合があり好ましくない。
細繊度複合繊維（Ａ）の繊度としては、０．５ｄ／ｆから３ｄ／ｆが好ましい。０．５ｄ／ｆより細くなると、フィルターの通液性が悪くなる。一方、３ｄ／ｆより太くなると濾過精度が粗くなる。この範囲内の繊度なら複数の繊度からなる繊維を用いることも可能である。
【００１２】
顕在捲縮を有した太繊度複合繊維（Ｂ）としては、二種類の熱可塑性樹脂が並列型、鞘芯型または偏心鞘芯型等の複合形式をとっているものを例示できる。低融点樹脂と高融点樹脂の複合比は、７０／３０〜３０／７０特に６０／４０〜４０／６０がより好ましい。低融点樹脂の複合比が７０％を越えると、不織布化時の収縮が大きくなる。また、低融点樹脂の複合比が３０％未満では、繊維交点の接着が弱く、不織布の強度が低下し、ひだ折り加工が困難になる。熱可塑性樹脂の組合せとしては、前記細繊度複合繊維（Ａ）の場合と同様のものを使用出来るが、好ましくは高密度ポリエチレン／ポリプロピレン、直鎖状低密度ポリエチレン／ポリプロピレン、低密度ポリエチレン／ポリプロピレン等を挙げることができる。太繊度複合繊維（Ｂ）の繊度としては、４ｄ／ｆから５０ｄ／ｆが好ましい。４ｄ／ｆより細くなると、通液性が悪くなる。一方、５０ｄ／ｆより太くなると、細繊度複合繊維（Ａ）との混綿時に繊維の分散性が悪くなり、濾過精度のバラツキが大きくなる。
【００１３】
本発明のプリーツフィルターの濾材として使用される不織布を得る方法としては、例えば、溶融紡糸により得られた、細繊度複合繊維（Ａ）と太繊度複合繊維（Ｂ）の短繊維を必要な重量比で混綿し、カーディング法、エアレイド法などを用いて必要な目付のウェブを作製する。このウェブを、サクションドライヤー法、熱風乾燥装置あるいは熱ロール法等の公知の方法で加熱し、繊維交点を接着すると同時に細繊度複合繊維（Ａ）に超微小螺旋捲縮を発現させ、不織布を得ることができる。
【００１４】
本発明のプリーツフィルターの濾材は、前記方法で作製した不織布に微多孔膜を貼り合わせたものである。微多孔膜の材質としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体若しくはポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、ポリスルホン、ポリプロピレン、セルロースアセテート等を挙げることができるが、特にポリテトラフルオロエチレン及びポリフッ化ビニリデンが、耐薬品性、開孔率、及び孔径分布の安定性の点で好ましい。
【００１５】
本発明のプリーツフィルターの製造方法としては、例えば、前記方法で作製した不織布に微多孔膜を貼り合わせたものを濾材として用い、これをひだ折り加工機でひだ折り加工し、支持成形体に周回させたのち濾材の合わせ部分を、超音波シール法、ヒートシール法、圧密法等の公知の方法で接着させ、両端にアダプターを熱版溶着法、ホットメルト接着法等の公知の方法で接着し、フィルターとする。また、ひだ折り加工するとき、濾材にネット等のスペーサーを重ねて同時にひだ折り加工してもよい。
【００１６】
【作用】
本発明のプリーツフィルターは、混綿不織布に貼り合わせた微多孔膜で濾過精度の精密性を向上させ、混綿不織布で大きい粒子を捕集するため微多孔膜の目詰まりを防止し、微多孔膜単体を濾材としたプリーツフィルターに比べ、濾過ライフが長くなる。混綿不織布のうち細繊度複合繊維（Ａ）の超微小螺旋捲縮により小粒径の粒子を捕捉し、濾過精度の精密性を向上させることができ、なおかつ超微小螺旋捲縮の三次元構造により粒子を捕捉する空間が大きくなり濾過ライフを長くする作用がある。さらに、太繊度複合繊維（Ｂ）により不織布加工時の収縮を抑えることができ、なおかつ不織布の強度が向上するため、ひだ折り加工時に発生する不織布の破れや伸びを防止できるので、ひだの変形を防止できプリーツの形態保持性に優れる。本発明のプリーツフィルターは、濾過ライフが長いため、フィルターの交換頻度が少なくなり、さらに、濾過精度の精密性が向上する事により濾過した製品の品質も向上する。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例、比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。なお、実施例中のフィルター性能評価は、下記方法に従った。
【００１８】
［通水性］ ３０リットルの水槽から毎分３０リットルの流量でフィルターに循環通水する。この時のフィルター入口と出口の圧力差、すなわち差圧を通水性とする。
［濾過精度］ ３０リットルの水槽から毎分３０リットルの流量でフィルターに循環通水する。水槽にケーキ（ＪＩＳ Ｚ８９０１ 試験用ダスト ７種と８種を重量比１：１で混合したもの）を毎分０．５ｇずつ投入し、投入開始１分後に原液中と濾液中のケーキの粒度分布を粒子測定器で測定する。２μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、２０μｍ以上及び５０μｍ以上の各粒子についてそれぞれ捕集効率を算出し、濾過精度とする。
捕集効率＝(１−(濾液中の所定粒径の個数÷原液中の所定粒径の個数))×１００
【００１９】
［濾過ライフ］ ３０リットルの水槽から毎分３０リットルの流量でフィルターに循環通水する。水槽にケーキ（ＪＩＳ Ｚ８９０１ 試験用ダスト ７種と８種を重量比１：１で混合したもの）を毎分０．５ｇずつ投入し、フィルターの入口と出口の圧力差、すなわち差圧が２ｋｇ／ｃｍ²になるまでの時間を濾過ライフとする。
【００３２】
実施例１繊度０．５ｄ／ｆの細繊度並列型複合繊維（Ａ）と繊度４ｄ／ｆの太繊度並列型複合繊維（Ｂ）とを混綿比５０／５０で混綿した不織布と平均孔径３μｍのポリテトラフルオロエチレン製の微多孔膜をカレンダーロールで貼り合わせフィルター濾材とした。このときフィルター濾材の細繊度並列型複合繊維（Ａ）の超微小螺旋捲縮数は、２０個／ｍｍであった。該フィルター濾材の微多孔膜側にポリプロピレン製の繊度３００ｄ／ｆ、目合い（繊維間隔）１ｍｍのネットを重ねて、ひだ折り加工機で山高を１５ｍｍにひだ折り加工した後、折り山数５０山に切断し、外径３６ｍｍ、内径２８ｍｍのポリプロピレン製の支持成形体にネットを内側にして周回させ、フィルター濾材の合わせ部分をヒートシール機で接着した。濾材と支持成形体の両端部にポリプロピレン製アダプターをポリプロピレン系ホットメルト剤で接着し、外径６６ｍｍ、内径２８ｍｍ、長さ２５０ｍｍの中空円筒状のプリーツフィルターを得た。フィルターの濾過性能評価結果を表１に示す。
【００３３】
実施例２繊度０．５ｄ／ｆの細繊度並列型複合繊維（Ａ）と繊度４ｄ／ｆの太繊度並列型複合繊維（Ｂ）とを混綿比５０／５０で混綿した不織布と平均孔径３μｍのポリフッ化ビニリデン製の微多孔膜をカレンダーロールで貼り合わせフィルター濾材とした。このときフィルター濾材の細繊度並列型複合繊維（Ａ）の超微小螺旋捲縮数は、２０個／ｍｍであった。該フィルター濾材の両側にポリプロピレン製の繊度３００ｄ／ｆ、目合い（繊維間隔）１ｍｍのネットを重ねて、ひだ折り加工機で山高を１５ｍｍにひだ折り加工した後、折り山数５０山に切断し、外径３６ｍｍ、内径２８ｍｍのポリプロピレン製の支持成形体に微多孔膜側のネットを内側にして周回させ、フィルター濾材の合わせ部分をヒートシール機で接着した。濾材と支持成形体の両端部にポリプロピレン製アダプターをポリプロピレン系ホットメルト剤で接着し、外径６６ｍｍ、内径２８ｍｍ、長さ２５０ｍｍの中空円筒状のプリーツフィルターを得た。フィルターの濾過性能評価結果を表１に示す。
【００３４】
実施例３繊度０．５ｄ／ｆの細繊度並列型複合繊維（Ａ）と繊度４ｄ／ｆの太繊度並列型複合繊維（Ｂ）とを混綿比５０／５０で混綿した不織布と平均孔径５μｍのポリプロピレン製メルトブロー不織布膜をカレンダーロールで貼り合わせフィルター濾材とした。このときフィルター濾材の細繊度並列型複合繊維（Ａ）の超微小螺旋捲縮数は、２０個／ｍｍであった。該フィルター濾材の両側にポリプロピレン製の繊度３００ｄ／ｆ、目合い（繊維間隔）１ｍｍのネットを重ねて、ひだ折り加工機で山高を１５ｍｍにひだ折り加工した後、折り山数５０山に切断し、外径３６ｍｍ、内径２８ｍｍのポリプロピレン製の支持成形体に不織布膜側のネットを内側にして周回させ、フィルター濾材の合わせ部分をヒートシール機で接着した。濾材と支持成形体の両端部にポリプロピレン製アダプターをポリプロピレン系ホットメルト剤で接着し、外径６６ｍｍ、内径２８ｍｍ、長さ２５０ｍｍの中空円筒状のプリーツフィルターを得た。フィルターの濾過性能評価結果を表１に示す。
【００４３】
比較例１平均孔径３μｍのポリテトラフルオロエチレン製微多孔膜の片側にポリプロピレン製の繊度３００ｄ／ｆ、目合い（繊維間隔）１ｍｍのネットを重ねて、ひだ折り加工機で山高を１５ｍｍにひだ折り加工した後、折り山数５０山に切断し、外径３６ｍｍ、内径２８ｍｍのポリプロピレン製の支持成形体にネットを内側にして周回させ、フィルター濾材の合わせ部分をヒートシール機で接着した。濾材と支持成形体の両端部にポリプロピレン製アダプターをポリプロピレン系ホットメルト剤で接着し、外径６６ｍｍ、内径２８ｍｍ、長さ２５０ｍｍの中空円筒状のプリーツフィルターを得た。フィルターの濾過性能評価結果を表１に示す。
【００４４】
比較例２平均孔径３μｍのポリフッ化ビニリデン製微多孔膜の両側にポリプロピレン製の繊度３００ｄ／ｆ、目合い（繊維間隔）１ｍｍのネットを重ねてひだ折り加工した以外は、実施例１と同様な工程でプリーツフィルターを得た。フィルターの濾過性能評価結果を表１に示す。
【００４５】
比較例３平均孔径５μｍのポリプロピレン製メルトブロー不織布膜の両側にポリプロピレン製の繊度３００ｄ／ｆ、目合い（繊維間隔）１ｍｍのネットを重ねてひだ折り加工した以外は、実施例１と同様な工程でプリーツフィルターを得た。フィルターの濾過性能評価結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１からも明らかなように、本発明の実施例１〜３の超微小螺旋捲縮を有した細繊度複合繊維（Ａ）と、顕在捲縮を有した太繊度複合繊維（Ｂ）を混綿しかつ繊維交点において熱接着された不織布が、少なくとも片面に微多孔膜が貼り合わされてひだ折り加工された本発明のプリーツフィルターは、濾過精度の精密性が向上し、微多孔膜のみを濾材とした比較例１〜３に比べ、濾過ライフも長い。
【００４８】
【発明の効果】
超微小螺旋捲縮を有した細繊度複合繊維（Ａ）と、顕在捲縮を有した太繊度複合繊維（Ｂ）を混綿しかつ繊維交点において熱接着された不織布が、少なくとも片面に微多孔膜が貼り合わされてひだ折り加工された本発明のプリーツフィルターは、濾過精度の精密性が向上し、また微多孔膜が目詰まりしにくいため、濾過ライフも長い。

Claims (5)

1. 捲縮数２個／ｍｍ〜３０個／ｍｍの超微小螺旋捲縮を有し、繊度が０．５ｄ／ｆ〜３ｄ／ｆであり、かつ、低融点樹脂と高融点樹脂とからなる、細繊度複合繊維（Ａ）と、顕在捲縮を有し、繊度が４ｄ／ｆ〜５０ｄ／ｆである低融点樹脂と高融点樹脂とからなる太繊度複合繊維（Ｂ）が、（Ａ）／（Ｂ）重量比７０／３０〜２０／８０の比率で混綿され、かつ繊維交点において熱接着された不織布が、少なくとも片面に微多孔膜が貼り合わされてひだ折り加工されたプリーツフィルター。
2. 低融点樹脂と高融点樹脂の融点差が、１０℃以上である請求項１に記載のプリーツフィルター。
3. 微多孔膜がフッ素樹脂からなる請求項１に記載のプリーツフィルター。
4. フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである請求項３に記載のプリーツフィルター。
5. フッ素樹脂がポリフッ化ビニリデンである請求項３に記載のプリーツフィルター。