JP3784107B2

JP3784107B2 - 液体フィルター用濾材

Info

Publication number: JP3784107B2
Application number: JP16421296A
Authority: JP
Inventors: 浅治夫湯; 柴常雄吉; 藤信幸齋
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JPH106425A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体フィルター用濾材に関し、特に、液体中に含まれる微粒子、例えば、アルミニウム粒子、鉄粒子等の金属粉を含む液体を濾過するフィルターとして好適な液体フィルター用濾材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料の変形加工、切削加工等の機械加工において、被加工物と成形工具または成形用金型等とが接触する加工部位に冷却液（クーラント）を注いで、加工部位の冷却と潤滑が行われる。この冷却液として、鉱物油に他の油脂や添加剤を混合してなる水不溶性油剤、また、水に油分を分散させたエマルジョン系の冷却水がある。また、水に界面活性剤等を均一に混合したソリューション系の冷却液がある。成形加工に用いられた冷却液は、成形加工によって生じた切削屑、金属粒子等を含んで加工部位から排出される。例えば、絞り成形によるアルミニウム製缶工程で使用されたクーラントは、微細なアルミニウム金属粒子が混入された状態で排出される。排出されたクーラントは、混入した切削屑、金属粒子等を液体フィルターで濾過して除去された後、再度、循環して使用される。
【０００３】
従来、これらの用途に用いられる液体フィルターとして、スパンボンド法や乾式法等によって製造された不織布が用いられてきた。しかし、これらのスパンボンド法や乾式法等によって製造された従来の不織布は、機械的強度は優れるものであるが、孔径が大きく微細な金属粉に対する濾過性能が十分でない。一方、メルトブローン法等による極細繊維シートは、濾過性能は優れるものの、極細繊維であるため、機械的強度が弱く、このままでは使用できない。そこで、この極細繊維シートを補強する支持層としてスパンボンド法不織布等を積層したものが知られている（特開平７−２６４６０号公報等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の繊維シートにスパンボンド法不織布を積層したものは、非常に微細な金属粉、例えば、１μｍ以下のアルミニウム粉の濾過が必要なアルミ製缶工程で使用されるクーラントに対しては、未だポアサイズが大きく、濾過性能が不十分である。また、一般に重力式または加圧式の濾過装置では、パンチングプレートや金網等の濾板の上にフィルター用濾材をのせて使用され、濾材が目詰まりして交換する際には、濾板の側面から引っ張ることにより未使用の濾材を繰り出し、使用済みの濾材と交換する方法が行われる。このとき、図４に示すごとく、従来の濾材においては、濾材４１の上流側に堆積した被濾過物の重みや上昇した通液抵抗によって、濾材４１はパンチングプレート、金網等からなる濾板４２の孔部４３に食い込んだ状態となっている。そのため、従来のスパンボンド法不織布からなる濾材では、引張強度やスティフネスが不足し、濾材４１を、例えば、矢印Ａの方向に引っ張って交換する際に大きな力が必要となり、操作性が悪いばかりでなく、濾材が破れてしまうことがある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、従来の液体フィルター用濾材の欠点を解消し、極細繊維シートの目付量を特定の範囲におさえたものに、いわゆる特定の物性の不織布を積層し、かつ支持層を濾板に接する側に配置することにより、高い濾過性能を有し、しかも濾材交換の操作性のよい液体フィルター用濾材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、平均繊維径１〜１０μｍの熱可塑性合成繊維からなる、目付量１００〜３００ｇ／ｍ²の主濾過層と、縦方向の引張強度が４ｋｇ／５ｃｍ以上、ＪＩＳＬ１９０６に規定される試験方法に準じて求めたスティフネスが１０ｋｇ／ｃｍ²以上であって、表面にエンボス状の凹凸形状を有しない平滑性の不織布からなる支持層とを有し、かつ支持層が濾板に接する側に配置される液体フィルター用濾材を提供するものである。
【０００７】
以下、本発明の液体フィルター用濾材（以下、「本発明の濾材」という）について詳細に説明する。
【０００８】
本発明の濾材は、主濾過層と、濾板に接する側に配置される支持層とを有する複層構造材である。
【０００９】
本発明の濾材の主濾過層は、通液抵抗が小さく、適正な範囲のポアサイズを形成し、十分な濾過性能が得られることから、平均繊維径１〜１０μｍ、好ましくは２〜５μｍの熱可塑性合成繊維からなる不織布である。
【００１０】
また、主濾過層を構成する不織布の目付量は、通液抵抗が小さく、十分な濾過性能が得られることから、１００〜３００ｇ／ｍ²、好ましくは１１０〜２００ｇ／ｍ²である。
【００１１】
不織布を構成する熱可塑性合成繊維は、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられ、濾過対象である濾過液の含有成分、粘度、性状、温度、あるいは濾過によって除去する粒子の粒径、形状、成分、濃度、分散状態等に応じて適宜選択される。これらは１種単独でも２種以上の組合せでも用いられる。これらの中でも、濾過対象である濾過液が、少量の油分をエマルジョン状態で含む水性液体、例えば、アルミ製缶工程で使用されるクーラントである場合、油分の吸着性に優れる点で、ポリプロピレンまたはポリ４−メチル−１−ペンテンからなる繊維が好ましい。
【００１２】
この不織布の製造は、前記各種の熱可塑性樹脂を用いて、所要の物性を有する不織布を製造することができる方法であれば、いずれの方法にしたがって行ってもよく、特に制限されない。例えば、メルトブローン法、スパンボンド法等の方法にしたがって行うことができる。特に、濾過性能の点で、メルトブローン法による方法が好ましい。
【００１３】
本発明の濾材の支持層は、濾板と接する側に配置される層であり、濾材の交換時の引張応力に十分耐えることができ、かつ剛性が高く、濾板の孔部に食い込みにくい平滑性を有する不織布からなるものであり、縦方向の引張強度が４ｋｇ／５ｃｍ以上、好ましくは５ｋｇ／５ｃｍ以上であり、スティフネスが１０ｋｇ／ｃｍ²以上、好ましくは１５ｋｇ／ｃｍ²以上のものである。
【００１４】
本発明において、この不織布を構成する繊維原料は、常用のものを用いることができる。例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等の合成樹脂、ビスコースレーヨン等のレーヨンなどの樹脂が用いられる。これらは１種単独でも２種以上の組合せでも用いられる。これらの中でも、低目付量で高い引張強度およびスティフネスを有する不織布が得られる点で、ポリエステル樹脂が好ましい。
【００１５】
この不織布の製造は、いずれの方法にしたがって製造されたものでもよく、特に制限されない。例えば、カード法等の乾式法、スパンボンド法、湿式法等の方法にしたがって製造することができる。不織布を構成する繊維同士の接着は、熱接着法、ケミカルボンディング法等の任意の方法で行うことができ、平滑な表面を形成することができる方法が好ましい。例えば、ホットエアースルーまたはケミカルボンディングによる方法は、平滑ロールを用いて行うことができ、平滑な表面を得ることが容易である点で、好ましい。
【００１６】
不織布の構成繊維の繊維径は、通常、１０〜６０μｍ程度であり、低目付量で高い引張強度およびスティフネスを容易に得ることができる点で、好ましくは１５〜４５μｍ程度である。
【００１７】
この支持層を構成する不織布の目付量は、所要の引張強度、スティフネスおよび平滑性を有する点で、１０〜１２０ｇ／ｍ²、好ましくは２０〜６０ｇ／ｍ²のものである。
【００１８】
また、支持層を構成する不織布の厚さは、所要の引張強度、スティフネスおよび平滑性を有するフィルターが得られる点で、０．１〜１．０ｍｍ、好ましくは０．１〜０．７ｍｍである。
【００１９】
本発明の濾材は、主濾過層と支持層以外に、必要に応じて他の層を有していてもよい。主濾過層と支持層以外に、例えば、主濾過層の上流側に前濾過層、保護層等を有していてもよい。前濾過層としては、例えば、目付量１０〜１００ｇ／ｍ²のスパンボンド法不織布、乾式不織布等が挙げられる。また、保護層としては、例えば、目付量５〜４０ｇ／ｍ²のスパンボンド法不織布等が挙げられる。
【００２０】
本発明の濾材の製造は、主濾過層となる不織布と、支持層となる不織布との、両不織布を重ね合わせ、接着をしないで、または接着をして、行うことができる。特に、取扱性に優れる濾材が得られる点で、両不織布を接着することが好ましく、接着方法としては、例えば、両不織布を積層した後、エンボス加工、超音波加工等による両不織布の繊維同士の融着によって接着する方法、あるいは両不織布を接着樹脂層を介して接着する方法等が挙げられる。両不織布は、積層した後、両不織布を全面にわたって部分接着してもよいし、両端部のみを接着してもよく、あるいは両端と中央部のみを接着してもよい。また、本発明の濾材が、前濾過層、保護層等を有するものである場合は、全ての層を積層した後、一度に全面にわたって部分接着してもよいし、両端部のみ、あるいは両端と中央部のみを接着してもよい。また、予め、前濾過層と主濾過層を接着した後、保護層を接着する等、何回かに分けて接着してもよい。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例により、本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施例および比較例におけるフィルター性能の評価、アルミニウム粒子捕捉量の測定、およびトランプオイル捕捉量の測定は、下記の方法にしたがって行った。
【００２２】
（試験液の調製）
１００ｃｍ³の蒸留水と、平均粒径０．１μｍのアルミニウム金属粉（（株）レアメタリック製）０．６ｇとを入れたガラス容器を、超音波洗浄機を用いて、１０分間超音波を作用させ、アルミ粉を十分に分散させた。次に、蒸留水５９００ｃｍ³、アルミ製缶用潤滑油（日本クエーカーケミカル（株）製、クエクロール６０２Ａ）２４０ｃｍ³、および機械油（出光興産（株）製、ＳＧ１５０）１２０ｃｍ³を加えた後、ホモミキサーで１００００ｒｐｍで１０分間攪拌して、アルミ粉濃度１００ｐｐｍ、有効潤滑油濃度４％、混入機械油２％のクーラント試験液を調製した。
【００２３】
目付量、厚さ
ＪＩＳＬ１９０６（一般長繊維不織布試験方法）に準じて求めた。
引張強さ（縦）
幅５ｃｍの試験片を縦方向に採取し、引張試験機を用い、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／ｍｉｎで引張試験に供して、測定した。
【００２４】
スティフネス
ＪＩＳＬ１９０６に準じて求めた読取値の最高値から、下記式（ａ）にしたがって求めた。

単位：
スティフネス：ｋｇ／ｃｍ²
読取値：ｇ
スリット幅：ｃｍ
試験片の幅：ｃｍ
厚さ：ｃｍ
平均ポアサイズ
コールター社製ポロメーターで測定した。
【００２５】
（フィルター性能の評価）
図１に示す装置において、攪拌機２を備える恒温槽１に６０００ｃｍ³の試験液３を入れ、攪拌しながら温度を４０℃に保った。定量ポンプ４によって５００ｃｍ³／ｍｉｎの流量で試験液を、恒温槽１から循環経路５₁、５₂を通り、上ホルダー６ａと下ホルダー６ｂとからなる濾材保持器６に導入し、上ホルダー６ａと下ホルダー６ｂ（直径：９０ｍｍφ）の間に保持された試験濾材７（有効濾過面積：５０ｃｍ²）によって濾過した後、循環経路５₃を通って恒温槽１に戻す濾過試験を２時間行った。このとき、濾材保持器６内の圧力を圧力計８によって測定した。
【００２６】
（１）アルミ捕捉量、トランプオイル捕捉量
濾過試験を行った試験濾材を、室温で１昼夜自然乾燥させた後、灰化させた。灰分中のアルミ量を、高周波誘導結合型プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ）で定量し、下記式（ｂ）にしたがって、単位濾過面積当りのアルミ捕捉量を求めた。

また、自然乾燥後の試験濾材からソックスレー抽出器を用いてｎ−ヘキサンで６時間、油分を抽出して、試験濾材が吸着した油分量を測定した。次に、抽出分からｎ−ヘキサンを蒸発させて得られた油分のケン化価（Ｓ）を求め、アルミ製缶工程で使用した潤滑油のケン化価Ａ（１２０ｍｇ／ｇ）および機械油のケン化価Ｂ（０ｍｇ／ｇ）とから、抽出油分中の機械油の含有比率（Ｍ）を下記式（ｃ）にしたがって求めた。このとき、ケン化価は、自動滴定装置（三菱化成社製、ＧＴ−０６）を用いて測定した。
機械油の含有比率（Ｍ）＝（Ａ−Ｓ）／（Ａ−Ｂ）（ｃ）
さらに、得られた油分量と機械油の含有比率とから、試験濾材に吸着された単位濾過面積当りのトランプオイル捕捉量を、下記式（ｄ）にしたがって求めた。

【００２７】
（濾材の交換性の評価）
図２に示すとおり、幅２０ｃｍ、長さ３０ｃｍ、厚さ３ｍｍの鉄板に、中心間距離５ｃｍの間隔で、直径３ｃｍの穴１１を１５個開けてなる濾板１２の上に、濾板と同じ幅および長さに成形した試験濾材１３を重ね、その上に内寸が幅１５ｃｍ、高さ６ｃｍ、厚さ０．３ｍｍの鉄枠１４を載せた。次に、図３（ａ）に示すとおり、水２２５ｇを入れたポリ袋からなる小荷重１５と、水９００ｇを入れた大荷重１６を、上下に重ねて、鉄枠１４内に置き、試験濾材１３に荷重を加えた。３０分後、上部の大荷重１６を除去した後、図３（ｂ）に示すとおり、試験濾材１３を水平方向に引張り、濾材の交換性を下記の基準で評価した。
○…引張抵抗が小さく、容易に引張ることができる。
△…引張抵抗が大きいが、強く引っ張っても濾材が破れない。
×…引張抵抗が大きく、無理に引っ張ると濾材が破れる。
【００２８】
（実施例１）
平均繊維径５μｍ、目付量１２０ｇ／ｍ²のポリプロピレン製メルトブロー不織布を紡糸ノズルからの溶融樹脂の単位吐出量当りのエア量（エア比）１２ｋｇ／ｋｇ、ダイとコレクタ間の距離（ＤＣＤ）を４０ｃｍとして引取り、目付量３２ｇ／ｍ²、引張強さ（縦）６．５ｋｇ／５ｃｍ、およびスティフネス２６ｋｇ／ｃｍ²のポリエチレンテレフタレート製スパンボンド不織布を積層して、濾材を製造した。
得られた濾材について、フィルター性能および交換性の評価を行った。結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例２）
平均繊維径３μｍ、目付量１５０ｇ／ｍ²、エア比３４ｋｇ／ｋｇ、ＤＣＤ２５ｃｍとした以外は、実施例１と同様にして濾材を製造し、得られた濾材について、フィルター性能および交換性の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３０】
（実施例３）
平均繊維径２．６μｍ、目付量１５０ｇ／ｍ²、エア比３８ｋｇ／ｋｇ、ＤＣＤ３５ｃｍとした以外は、実施例１と同様にして濾材を製造し、得られた濾材について、フィルター性能および交換性の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例４）
平均繊維径２．６μｍ、目付量１５０ｇ／ｍ²、エア比３８ｋｇ／ｋｇ、ＤＣＤ３５ｃｍとし、かつ目付量３００ｇ／ｍ²のメルトブロー不織布を使用した以外は、実施例１と同様にして濾材を製造し、得られた濾材について、フィルター性能および交換性の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３２】
（比較例１）
目付量８０ｇ／ｍ²のメルトブロー不織布を使用した以外は、実施例１と同様にして濾材を製造し、得られた濾材について、フィルター性能および交換性の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３３】
（比較例２）
目付量８０ｇ／ｍ²のメルトブロー不織布に、目付量１００ｇ／ｍ²、引張強さ（縦）２１．０ｋｇ／５ｃｍ、スティフネス３１ｋｇ／ｃｍ²のポリプロピレン製スパンボンド不織布を積層して、濾材を製造した。
得られた濾材について、フィルター性能および交換性の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３４】
（比較例３）
目付量４２０ｇ／ｍ²、引張強さ１０５ｋｇ／５ｃｍ、スティフネス１２８ｋｇ／ｃｍ²のポリエチレンテレフタレート製スパンボンド不織布について、フィルター性能および交換性の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３５】
（比較例４）
実施例１で用いたものと同じメルトブロー不織布に、目付量３０ｇ／ｍ²、引張強さ（縦）９．０ｋｇ／５ｃｍ、スティフネス（縦）７ｋｇ／ｃｍ²のポリプロピレン製スパンボンド不織布を積層して濾材を製造し、得られた濾材について、フィルター性能および交換性の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３６】
（比較例５）
実施例１で用いたものと同じメルトブロー不織布に、目付量２０ｇ／ｍ²、引張強さ（縦）６．０ｋｇ／５ｃｍ、スティフネス（縦）８ｋｇ／ｃｍ²のポリプロピレン製スパンボンド不織布を積層して濾材を製造し、得られた濾材について、フィルター性能および交換性の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【発明の効果】
本発明の液体フィルター用濾材は、従来の液体フィルター用濾材の欠点を解消し、高い濾過性能を有し、しかも濾材交換の操作性のよいものである。そのため、本発明の液体フィルター用濾材は、アルミニウム製缶工程で用いられるクーラントの濾過用フィルター、金属加工や切削加工工程から排出される冷却液の濾過用フィルター等の用途に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィルター性能の評価に用いた装置を説明する概念図。
【図２】濾材の交換性の評価方法を説明する図。
【図３】濾材の交換性の評価方法を説明する図。
【図４】従来の濾材における交換性を説明する図。
【符号の説明】
１恒温槽
２攪拌機
３試験液
４定量ポンプ
５₁，５₂，５₃ 循環経路
６濾材保持器
６ａ上ホルダー
６ｂ下ホルダー
７試験濾材
８圧力計
１１穴
１２濾板
１３試験濾材
１４鉄枠
１５小荷重
１６大荷重
４１濾材
４２濾板
４３孔部

Claims

平均繊維径１〜１０μｍの熱可塑性合成繊維からなる、目付量１００〜３００ｇ／ｍ²の主濾過層と、縦方向の引張強度が４ｋｇ／５ｃｍ以上、ＪＩＳＬ１９０６に規定される試験方法に準じて求めたスティフネスが１０ｋｇ／ｃｍ²以上であって、表面にエンボス状の凹凸形状を有しない平滑性の不織布からなる支持層とを有し、かつ支持層が濾板に接する側に配置される液体フィルター用濾材。