JP5043050B2

JP5043050B2 - 液体濾過用カートリッジフィルター

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Publication number: JP5043050B2
Application number: JP2009013767A
Authority: JP
Inventors: 正勝鯨; 淳二永野; 利公中西
Original assignee: Toyo Roshi Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Roshi Kaisha Ltd
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2029-01-26
Also published as: JP2010167384A

Description

本発明は液体中のゲル状粒子や固体状粒子の除去に用いる液体濾過用カートリッジフィルターに関する。

従来の液体濾過用フィルターは一般的にスパンボンド法や乾式法などによって製造された不織布が多用されているが、それらはいずれも繊維の平均直径が１５〜３０μｍと太く、また空隙径が大きいために、０．８μｍ前後の微細粒子を多く含む液体の濾過用フィルターとしては充分な濾過効率が得られず使用に適さない。
そのような微細粒子の液体濾過用として、上記スパンボンド法や乾式法などによって製造された不織布を使用できるようにするには、濾過精度を向上させるために充填率を高くして空隙率を小さくする必要があり、そのためにカレンダー加工を施すことが考えられる。

しかしながら、カレンダー加工を施した場合、空隙率を小さくさせることはできるものの空隙のばらつきが大きく、濾過精度を向上させるのは難しく、さらに不織布の地合いのばらつきにより局所的に繊維の存在率が高い部分で繊維がつぶれてフィルム化してしまうため満足な濾過流量を得ることができず、結局、この方法では０．８μｍ前後の微細粒子を多く含む液体の濾過用フィルターに適したものを得ることができない。

そこで、濾過精度を上げるために行われている従来の手法を見ると、下記特許文献１には、不織布を積層状態で加熱一体化させて得られるフィルターに関する記載がある。
この特許文献１の技術では、各単層不織布を積層して加熱一体化した場合に、空隙径がより均一になり、型くずれも起こし難くなるという利点がある。しかし、加熱することによって単層不織布の繊維が融合されてしまい、その結果、通気性が低下し、また濾過流量や濾過寿命及び濾過精度も充分には得られず、このため上記のような液体の濾過用フィルターとしては充分な性能を得ることはできない。

また、下記特許文献２には、樹脂の粘度などを工夫することにより極細化を図ることが記載されている。
この特許文献２に記載されているメルトブローン法によって作られる不織布フィルターは、平均繊維直径は２．５μｍ程度が下限であるが、これをさらに精度を上げて１μｍ前後の粒子でも捕捉できるようにするためには、その得られたメルトブローン不織布に対してさらに熱カレンダー処理を行い、不織布の表面をつぶすことで空隙径を小さくすることも考えられる。しかし、そのような熱カレンダー処理を行うと、濾材表面のメルトブローン繊維がつぶれてしまうためフィルターの空隙率が大幅に減少し、濾過流量が大幅に減少してしまう。したがって、このような熱カレンダー処理を行うことでも結局は上記のような液体濾過用フィルターとしては充分な濾過機能を達成させることはできない。
そして、この特許文献２のポリプロピレンからなるメルトブローン不織布フィルターはフォトレジスト液の濾過に使用した場合、ポリプロピレン中の添加剤成分の溶出が多いという欠点を有しているために、フォトレジスト濾過液の濾過用として使用することは好ましくなく、また溶出を抑えるため塩化メチレンなどの有機溶剤でポリプロピレンからなるメルトブローン不織布フィルターを洗浄することが必要となることから、使用した有機溶剤が安全性や環境面に悪影響を及ぼし、またメルトブローン不織布フィルターの洗浄に要するコストの増加が避けられない問題がある。

また、極細繊維を用いたフィルターに関して下記特許文献３には、平均繊維直径が１．５μｍ以上で５μｍ以下の極細繊維が厚さ方向に１０〜４０本重ねられた繊維集合体からなり、該繊維集合体の最大空隙径が２８μｍ〜４０μｍの範囲にあり、該最大空隙径と平均流量孔径の比が１．５〜２．５の範囲にあり、且つ繊維の充填率が０．０５〜０．３５の範囲にある微小粒子に対する濾過材が提案されている。
しかしながら、この濾過材では、空隙径が大きく、捕捉したいサイズの微細な粒子が漏れやすいので上記のような０．８μｍ前後の微細粒子を多く含む液体の濾過用フィルターとしては好ましいものではない。

またさらに、下記特許文献４には、静電紡糸法により製造される極細繊維フィルターが記載され、そのフィルターの平均繊維直径が０．０１μｍ以上、０．５μｍ未満の極細繊維集合体と、平均繊維直径が０．５μｍ以上、５μｍ以下の細繊維集合体とを備えた濾過材が開示されている。
しかしながら、この濾過材は、０．２μｍグレードの細菌除去用フィルターであることから、フォトレジスト液中の有効成分まで捕捉してしまう。また、上流に配される１次側フィルターの平均繊維直径が細いため透気度が遅く、また濾過時の圧力損失が高いので、濾過寿命も短くフォトレジスト液濾過用フィルター用としては不向きである。

以上の如く、上記各特許文献に記載の技術では、０．８μｍ前後の径の粒子を捕捉するための液体濾過用、特にフォトレジスト液濾過用のフィルターとしては、濾過流量、濾過精度及び濾過寿命の面においてバランスのとれた有効な性能を得るまでには至っていない。
さらに、下記特許文献１及び２にあるようなポリプロピレン材質のフィルターや、カートリッジフィルターの構成部材がポリプロピレン材質を使用しているカートリッジフィルターの場合では、例えばフォトレジスト液の濾過に使用するときなどにおいては、そのままでは濾液中へ混入しては好ましくないポリプロピレン中の添加剤成分などの不純物が溶出されてしまい、これを防ぐためには、濾過前にあらかじめそのようなカートリッジフィルターを構成するポリプロピレン材質の構成部材を塩化メチレンなどの有機溶剤で洗浄することが必要となり、この結果、その洗浄に要するコストの増加や、使用する有機溶剤による安全性や環境面への悪影響などの問題を解決することができない。

特公平５−４１２８４号公報特開２００２−２０１５６０号公報特開平７−２４２３１号公報特開２００５−２１８９０９号公報

そこで本発明は、高流量でありながら濾過精度と濾過寿命の性能のバランスをよく得ることができる液体濾過用カートリッジフィルターを提供し、特にフォトレジスト液濾過用として使用する場合には約０．８μｍ以上の径の粒子に対する優れた濾過性能を発揮し且つ濾過液中ヘの溶出が殆どなくフォトレジスト液の濾過に最適の液体濾過用カートリッジフィルターを提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の液体濾過用フィルターにおける請求項１に記載の発明は、周面に多数の通液孔を有する管状コアと、該管状コアの外周面に沿って前記管状コアを覆うように設けられたプリーツ加工フィルターと、該プリーツ加工フィルターの外周を覆うように設けられた周面に多数の通液孔を有する筒状のプロテクタと、前記管状コア、プリーツ加工フィルター及びプロテクタの軸方向の両端に前記プリーツ加工フィルターとの熱溶着によりプリーツ加工フィルターを液密にシールしたエンドキャップを備えたカートリッジフィルターにおいて、前記プリーツ加工フィルターは、メルトブローン法により製造された平均繊維直径が６〜１０μｍのメルトブローン不織布と、静電紡糸法により製造された繊維径が５０〜３００ｎｍの静電紡糸不織布との積層から成り、前記メルトブローン不織布は、平均空隙径が１０〜２５μｍ、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度が３〜６０秒／３００ｃｃ、空隙率が６０〜９０％とし、前記静電紡糸不織布は、平均空隙径が０．１０〜０．８５μｍ、目付が１．５〜５．０ｇ／ｍ²とし、濾過対象液を前記メルトブローン不織布側から前記静電紡糸不織布側に向けて濾過したとき、約０．８μｍ以上の径の粒子に対する濾過効率を表すＬＲＶ値が３以上で、前記プリーツ加工フィルターを収納した直径が７０ｍｍで長さが２５０ｍｍのカートリッジフィルターに１０Ｌ／分の流量で通水したときの通水抵抗が１０ｋＰａ以下としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記発明において、前記静電紡糸不織布の材質をポリアミドとし、メルトブローン不織布の材質をポリアミド又はポリエチレンとし、管状コア、プロテクタ及びエンドキャップの材質をポリアミド及び／又はポリエチレンとしたことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、用いるプリーツ加工フィルターは、上記の平均空隙径などの設定条件下で得られたメルトブローン法により製造された平均繊維直径が６〜１０μｍの上流側のメルトブローン不織布と、静電紡糸法により製造された繊維径が５０〜３００ｎｍの下流側の静電紡糸不織布とを積層することによって、液体濾過用として、高流量でありながら濾過精度と濾過寿命とのバランスが良い実用性に優れた液体濾過用カートリッジフィルターを得ることが可能となった。

請求項２に記載の発明では、前記プリーツ加工フィルターの静電紡糸不織布の材質をポリアミドとし、メルトブローン不織布の材質をポリアミド又はポリエチレンとし、前記管状コア、プロテクタ及びエンドキャップの材質をポリアミド及び／又はポリエチレンとしたので、濾過液中に混入すると好ましくない物質の溶出が殆ど起こらないフォトレジスト液の濾過用の液体濾過用カートリッジフィルターとして最適な性能を得ることが可能となった。

本発明の液体濾過用カートリッジフィルターの一部を切欠してプリーツ加工フィルターの一部を引き出した状態を示す斜視図である。

本発明を実施するための形態を以下詳細に説明する。
本発明の液体濾過用カートリッジフィルターは、各種液体の濾過用として使用されるものであるが、以下の実施例では、図１に示すように、フォトレジスト液の濾過に用いるカートリッジフィルターでその形態を説明する。

この液体濾過用カートリッジフィルターの形態は濾過材のフィルターにフォトレジスト液用のプリーツ加工したフィルターを用いてカートリッジの内部に充填する。
このプリーツ加工フィルター以外の液体濾過用カートリッジフィルターを構成する各部材の材質にはポリアミド及び／又はポリエチレンを使用し、ポリアミド及びポリエチレン以外の物質は一切含まないものが好ましい。

前記フォトレジスト液用のプリーツ加工フィルターは、繊維径が５０〜３００ｎｍ、平均空隙径０.１０〜０．８５μｍ及び目付１．５〜５．０g／ｍ²の静電紡糸法から製造されたポリアミド製の極細な静電紡糸不織布５と、平均繊維直径６〜１０μｍ、平均空隙径が１０〜２５μｍ、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度３〜６０秒／３００ｃｃ及び空隙率６０〜９０％のメルトブローン法から製造されたポリアミド製の細いメルトブローン不織布４とを使用してこれらを積層させる。
そして、前記静電紡糸不織布５の外側（下流側）にはサポート材３として市販のナイロン製スパンボンド（旭化成株式会社の商品の商標名エルタスＮ０５０３０）を積層し、また前記メルトブローン不織布４の外側（上流側）にもサポート材３として市販のナイロン製スパンボンド（旭化成株式会社の商品の商標名エルタスＮ０５０３０）を積層して、それらの４枚を一体化し、これらを一緒にプリーツ加工し、さらにメルトブローン不織布４が外側に、前記静電紡糸不織布５が内側になるように円筒形にして始端と終端とを熱融着してプリーツ加工フィルターができあがる。

このプリーツ加工フィルターは、図１に示すように、通液孔を備えた円筒形のポリエチレン製の筒状コア６と通液孔を備えた外側のプロテクタ７との間に格納し、その一方端部はフィンパーツ１付きのエンドキャップ２に溶着し、他方端部は濾過液排出口を備えたオーリングパーツ８付きのエンドキャップ２に溶着してプリーツ加工フィルターの両端を液密にシールする、このように組み立てて、前記液体濾過用カートリッジフィルターの全体のサイズが直径が７０ｍｍで長さが２５０ｍｍの筒状である場合では、濾過面積が０.５６ｍ²のフォトレジスト液の濾過用カートリッジフィルターが完成する。
濾過対象液は、前記プロテクタ７の通液孔からプリーツ加工フィルターを通過する際に濾過されて前記筒状コア６へと流れ、濾過された液はオーリングパーツ８側の濾過液排出口から外に排出されるようにする。
また、この液体濾過用カートリッジフィルターには、ポリアミド又はポリエチレンの素材を使用することで、フォトレジスト液の濾過過程においてカートリッジを構成する材質を原因とした物質の溶出が殆どないフォトレジスト液の濾過用として好適な液体濾過用カートリッジフィルターが得られる。

次に本発明の液体濾過用カートリッジフィルター内のプリーツ加工フィルターを構成する、ポリアミド又はポリエチレンを原料にして製造されるメルトブローン不織布４とポリアミドを原料にして製造される静電紡糸不織布５について以下詳細に説明する。

本発明は数値限定が構成の要件となっているが、その限定した数値については以下の（イ）〜（ト）の測定方法による数値としたものである。
（イ）目付（g／ｍ²）
不織布の長手方向を縦方向として、縦２０ｃｍ横５ｃｍの矩形シートを精密天秤で坪量し、測定値を算術平均して、１ｍ²あたりのｇ数に換算した。
（ロ）最大空隙径、平均空隙径（μｍ）
ＰＭＩ社製パームポロメータにより測定した。
（ハ）繊維径（μｍ）
不織布表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し、無作為に抽出した５０本以上の繊維直径の最小値と最大値で表した。
（二）平均繊維直径（μｍ）
不織布表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し、無作為に抽出した５０本以上の繊維直径の測定値を算術平均した値で表した。
（ホ）透気度（秒／３００ｃｃ）
ＪＩＳＰ
８１１７紙及び板紙―透気度試験方法により、不織布の透気度を測定し、不織布の目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度に換算した。
目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度＝透気度×１００／不織布の目付
（へ）通水抵抗（ｋＰａ）
２０℃の水をカートリッジフィルター（寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍ）に流量１０Ｌ／分にて通水したときの圧力損失である。
なお、通水ラインの配管は３／４インチ、ハウジングは東洋濾紙株式会社の商品名１ＴＷＡ−１Ｓ−ＦＳを使用した。
（ト）初期圧力損失（ｋＰａ）
ＪＩＳ７種粉体を純水に１００ｍｇ／Ｌとなるように分散させ、均一に攪拌した試験液をカートリッジフィルター（寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍ）に流量１０Ｌ／分にて５Ｌ濾過したときの圧力損失である。

前記プリーツ加工フィルターを構成する前記メルトブローン不織布４と前記静電紡糸不織布５については、前記メルトブローン不織布４は、上流側である１次側の濾過材として使用され、平均空隙径が１０〜２５μｍ、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度が３〜６０秒／３００ｃｃ、空隙率が６０〜９０％であるものを使用し、また前記静電紡糸不織布５は、下流側である２次側の濾過材として使用され、平均空隙径が０.１０〜０.８５μｍ、目付が１.５〜５.０ｇ／ｍ²であるものを使用する。そして、上流側のメルトブローン不織布４で捕捉できなかった微細な粒子はその下流側の静電紡糸不織布５で捕捉できるようにする。

次に前記メルトブローン不織布４をさらに詳細に説明する。
前記メルトブローン不織布４は特にフォトレジスト液濾過用には溶出が少ないポリアミド又はポリエチレンが好ましい。
そしてこのメルトブローン不織布４の細繊維の平均繊維直径は、１０μｍを越えると空隙径が大きくなり、静電紡糸不織布５への負荷が大きくなり、その結果、濾過寿命の向上には役に立たないので好ましくない。
また、細繊維の平均繊維直径が６μｍを下回ると圧力損失が高くなり、濾過流量が減少してしまい、濾過寿命も短くなり好ましくない。したがって、このメルトブローン不織布４の細繊維の平均繊維直径が６〜１０μｍの場合、濾過流量および濾過寿命の向上に好ましい。
また濾過寿命上、空隙率は６０〜９０％が好ましく、空隙率が６０％を下回ると流量低下や濾過寿命が短くなり、空隙率が９０％を超えると濾材の強度が弱く、フィルターの耐圧強度や加工性にて問題がある。
さらにメルトブローン不織布４の細繊維の平均繊維直径が６μｍ以上であっても、１００ｇ／ｍ²当たりの透気度が６０秒以上になると空隙率も低く、圧力損失が高くなり、濾過流量と濾過寿命が減少してしまい好ましくない。

次に前記静電紡糸不織布５をさらに詳細に説明する。
前記静電紡糸不織布５は、上記の如く、ポリアミドを原料にして静電紡糸法により製造され、特にフォトレジスト液濾過用にはポリアミドが好ましい。
そしてこの静電紡糸不織布５は、平均空隙径が０．１０〜０．８５μｍ、目付が１．５〜５．０ｇ／ｍ²の不織布を用いる。
静電紡糸法は、ポリマーを溶媒に溶解させたものを紡糸溶液とし、ノズルから押し出すとともに、押し出した紡糸溶液に電界を作用させて、極細繊維化する方法である。
具体的には、ニードルを取り付けたシリンジにポリマー溶液を装入し、該ニードルに対峙した基材（コレクタ）とニードルの間に５ｋＶ以上、好ましくは１０〜２０ｋＶの高電圧をかけた状態で、シリンジからポリマー溶液を噴霧することにより、基材とニードルの間の電気力線に沿って繊維状のポリマーファイバー（極細繊維）を作製する方法である。
この方法であれば、１０ｎｍ〜数１００ｎｍオーダーの極細繊維を集積した不織布を作製することができる。

前記静電紡糸法では、ポリマー濃度や溶媒、電圧や紡糸距離や温湿度などの紡糸雰囲気、塩や機能剤などの第３成分の添加により、繊維径、繊維表面形状、繊維断面形状などを多様にできるのみならず、不織布の空隙率など、任意に仕上げることが可能であり、例えば、ポリマー濃度を濃くすると繊維径は太くなり、ポリマー濃度を薄くすると、繊維径が細くなる。
また、紡糸雰囲気の湿度のばらつきを小さくすると、繊維径の太さのばらつきは小さくなる。

この静電紡糸不織布５の極細繊維層の繊維径が３００ｎｍより大きく、目付が１．５ｇ／ｍ²未満で、平均空隙径が０．８５μｍより大きくなると微細な粒子に対する捕捉性能が劣り、一方、この極細繊維層の繊維径が５０ｎｍより小さく、目付が５．０ｇ／ｍ²より大きく、平均空隙径が０．１０μｍより小さくなると、圧力損失が高くなるため目詰まりが早くなり、フィルターの濾過寿命が短くなるため好ましくない。
また、前記静電紡糸法により製造された極細繊維の静電紡糸不織布５の材質は、ポリアミドであるのでフォトレジスト液の濾過の場合、濾液中への溶出は少ないので好適である。

本発明では以上のように性能の異なるメルトブローン不織布４と静電紡糸不織布５とを積層したプリーツ加工フィルターを収納した液体濾過用カートリッジフィルターに濾過対象液をメルトブローン不織布側から静電紡糸不織布側に向けて濾過したとき、約０．８μｍ以上の径の粒子に対する濾過効率を表すＬＲＶ値が３以上の濾過精度を有し、初期圧力損失が１０ｋＰａ以下となり、高流量でありながら濾過精度と濾過寿命とのバランスに優れたカートリッジフィルターを得ることが可能となる。

以下に本発明の液体濾過用カートリッジフィルターの実施例を記載するが、本発明はこれらの本実施例のみに限定されるものではない。
本実施例１では、下記表１に示すように、繊維径が９０〜２８０ｎｍ、平均空隙径０．４７μｍ、目付３．５ｇ／ｍ²の静電紡糸法から製造されたポリアミド製の静電紡糸不織布５の１次側に平均繊維直径６．３μｍ、目付２１ｇ／ｍ²、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度１６．７秒／３００ｃｃ、空隙率７０％のポリアミド製のメルトブローン不織布４を積層し、さらに静電紡糸不織布５の２次側にサポート材として市販のナイロン製スパンボンド（旭化成株式会社の商品の商標名エルタスＮ０５０３０）を積層してプリーツ加工したプリーツ加工フィルターとを用いる。そしてこのプリーツ加工フィルターは、図１に示すように、筒状コア６と、プロテクタ７との間に収納される。
そして、本実施例１では、図１に示すように、筒状コア６、プロテクタ７、エンドキャップ２、フィンパーツ１及びオーリングパーツ８のプリーツ加工フィルター以外の部材のすべてをポリエチレン製の部材で組み立てて、全体が寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさであって、濾過面積０．５６ｍ²のカートリッジフィルターを作成し、このカートリッジフィルターに４５℃の温純水を２００Ｌ通水し、温度６０℃の空気中にて乾燥することによって、本実施例１に係る液体濾過用カートリッジフィルターを得た。

この実施例１の液体濾過用カートリッジフィルターと従来の市販のカートリッジフィルターと比較するため、例えば従来の東洋濾紙株式会社の商品名ＴＣＰ−ＬＸ：寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍを従来のカートリッジフィルターとして選んだ場合、そのフィルター部材はポリプロピレン材質の濾過面積が０．３３ｍ²であるポリプロピレン材質のメルトブローン不織布が使用され、下記表１に示すように、そのメルトブローン不織布は細繊維の平均繊維直径は２．５μｍ、厚み６４５μｍで、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度４０８．９秒／３００ｃｃ、目付３５８ｇ／ｍ²、空隙率３９．４％、平均空隙径１．１μｍである。
比較すると、下記表１に示すように、濾過効率（初期）、（終期）ともあまり差は見られないが、濾過量では従来品が３２Ｌに対して本実施例１では１９６Ｌと、約６倍もの極めて大きな濾過量（濾過寿命）の差が認められる。
また、本実施例１の液体濾過用カートリッジフィルターの通水抵抗は、前記市販の前記ＴＣＰ−ＬＸの１／３３の値を示し、極めて高い流量が得られることが確認された。

また、本実施例１の液体濾過用カートリッジフィルターと市販の前記ＴＣＰ−ＬＸをそれぞれフォトレジスト用溶剤であるＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）１．５Ｌに２４時間浸漬し、カートリッジフィルターを取り出した抽出液５００ｍＬを蒸発乾固させ、蒸発残留物の質量を測定したところ、本実施例１の液体濾過用カートリッジフィルターは１．０ｍｇで、前記ＴＣＰ−ＬＸは５２．５ｍｇであり、本実施例１の液体濾過用カートリッジフィルターでは、フォトレジスト用溶剤に対して、溶出する物質が極めて少ないことがわかった。

本実施例２は、上記実施例１と同様にプリーツ加工フィルター以外の部材のすべてポリエチレン製で、全体が寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさであって、濾過面積０．５６ｍ²のカートリッジフィルターを使用し、その中のプリーツ加工フィルターのみ入れ替えたものである。
そのプリーツ加工フィルターは、繊維径が５０〜１６０ｎｍ、平均空隙径０．２２μｍ、目付３．１ｇ／ｍ²の静電紡糸法から製造されたポリアミド製の静電紡糸不織布５の１次側に本実施例１と同じ平均繊維直径６.３μｍ、目付２１ｇ／ｍ²、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度１６．７秒／３００ｃｃ、空隙率７０％のポリアミド製のメルトブローン不織布４を積層し、さらに静電紡糸不織布５の２次側にサポート材として市販のナイロン製スパンボンド（旭化成株式会社の商品の商標名エルタスＮ０５０３０）を積層し、これを一体的にプリーツ加工したものである。このカートリッジフィルターに４５℃の温純水を２００Ｌ通水し、温度６０℃の空気中にて乾燥することによって得られた。これを用いたのが本実施例２の液体濾過用カートリッジフィルターであり、下記表１に示すデータを得ることができた。

本実施例３は、上記実施例１と同様にプリーツ加工フィルター以外の部材のすべてポリエチレン製で、全体が寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさであって、濾過面積０．５６ｍ²のカートリッジフィルターを使用し、その中のプリーツ加工フィルターのみ入れ替えたものである。
そして、そのプリーツ加工フィルターは、上記実施例１と同じ繊維径が９０〜２８０ｎｍ、平均空隙径０．４７μｍ、目付３．５ｇ／ｍ²の静電紡糸法から製造されたポリアミド製の静電紡糸不織布５の１次側に平均繊維直径６．２μｍ、目付２１ｇ／ｍ²、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度５．２秒／３００ｃｃ、空隙率８６％のポリアミド製のメルトブローン不織布４を積層し、さらに静電紡糸不織布５の２次側にサポート材として市販のナイロン製スパンボンド（旭化成株式会社の商品の商標名エルタスＮ０５０３０）を積層したフィルターをプリーツ加工したものである。このカートリッジフィルターに４５℃の温純水を２００Ｌ通水し、温度６０℃の空気中にて乾燥することによって得られた。これを用いたのが本実施例３の液体濾過用カートリッジフィルターであり、下記表１に示すデータを得ることができた。

本実施例４は、上記実施例１と同様にプリーツ加工フィルター以外の部材のすべてポリエチレン製で、全体が寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさであって、濾過面積０．５６ｍ²のカートリッジフィルターを使用し、その中のプリーツ加工フィルターのみ入れ替えたものである。
そして、そのプリーツ加工フィルターは、上記実施例２と同じ繊維径が５０〜１６０ｎｍ、平均空隙径０．２２μｍ、目付３．１ｇ／ｍ²の静電紡糸法から製造されたポリアミド製の静電紡糸不織布５の１次側に平均繊維直径６．４μｍ、目付８５ｇ／ｍ²、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度９．４秒／３００ｃｃ、空隙率７０％のポリエチレン製のメルトブローン不織布４を積層し、さらに静電紡糸不織布５の２次側にサポート材として市販のポリエチレン製スパンボンド（出光興産株式会社の商品の商標名ユニテックＬＮ２０５０）を積層したフィルターをプリーツ加工したものである。このカートリッジフィルターに４５℃の温純水を２００Ｌ通水し、温度６０℃の空気中にて乾燥することによって得られた。これを用いたのが本実施例４の液体濾過用カートリッジフィルターであり、下記表１に示すデータを得ることができた。

本実施例５は、上記実施例１と同様にプリーツ加工フィルター以外の部材のすべてポリエチレン製で、全体が寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさであって、濾過面積０．５６ｍ²のカートリッジフィルターを使用し、その中のプリーツ加工フィルターのみ入れ替えたものである。
そして、そのプリーツ加工フィルターは、繊維径が９０〜２８０ｎｍ、平均空隙径０．７７μｍ、目付１．５ｇ／ｍ²の静電紡糸法から製造されたポリアミド製の静電紡糸不織布５の１次側に実施例１と同じ平均繊維直径６．３μｍ、目付２１ｇ／ｍ²、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度１６．７秒／３００ｃｃ、空隙率７０％のポリアミド製のメルトブローン不織布４を積層し、さらに静電紡糸不織布５の２次側にサポート材として市販のナイロン製スパンボンド（旭化成株式会社の商品の商標名エルタスＮ０５０３０）を積層したフィルターをプリーツ加工したものである。このカートリッジフィルターに４５℃の温純水を２００Ｌ通水し、温度６０℃の空気中にて乾燥することによって得られた。これを用いたのが本実施例５の液体濾過用カートリッジフィルターであり、下記表１に示すデータを得ることができた。

（比較例１）
前記各実施例１〜５に対して比較するための比較例１〜３を以下に示す。
そのうち本比較例１は、上記実施例１と同様にプリーツ加工フィルター以外の部材のすべてポリエチレン製で、全体が寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさであって、濾過面積０．５６ｍ²のカートリッジフィルターを使用し、その中のプリーツ加工フィルターのみ入れ替えたものである。
そして、そのプリーツ加工フィルターは、前記実施例１と同じ繊維径が９０〜２８０ｎｍ、平均空隙径０．４７μｍ、目付３．５ｇ／ｍ²の静電紡糸法から製造されたポリアミド製の静電紡糸不織布５の１次側に平均繊維直径６．８μｍ、目付２２．４ｇ／ｍ²、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度１１０．３秒／３００ｃｃ、空隙率４４．５％のポリアミド製メルトブローン不織布を積層し、さらにポリアミド製の静電紡糸不織布５の２次側にサポート材として市販のナイロン製スパンボンド（旭化成株式会社の商品の商標名エルタスＮ０５０３０）を積層したフィルターをプリーツ加工したものである。このカートリッジフィルターに４５℃の温純水を２００Ｌ通水し、温度６０℃の空気中にて乾燥することによって得られた。これを用いたのが本比較例１のカートリッジフィルターであり、下記表１に示すデータが得られた。

（比較例２）
本比較例２は、上記実施例１と同様にプリーツ加工フィルター以外の部材のすべてポリエチレン製で、全体が寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさであって、濾過面積０．５６ｍ²のカートリッジフィルターを使用し、その中のプリーツ加工フィルターのみ入れ替えたものである。
そして、そのプリーツ加工フィルターは、前記実施例１と同じ繊維径が９０〜２８０ｎｍ、平均空隙径０．４７μｍ、目付３．５ｇ／ｍ²の静電紡糸法から製造されたポリアミド製の静電紡糸不織布５の１次側に平均繊維直径２．６μｍ、目付１１９ｇ／ｍ²、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度４１０．１秒／３００ｃｃ、空隙率３９．６％のポリプロピレン製メルトブローン不織布を積層し、さらにポリアミド製の静電紡糸不織布５の２次側にサポート材として市販のナイロン製スパンボンド（旭化成株式会社の商品の商標名エルタスＮ０５０３０）を積層したフィルターをプリーツ加工したものである。このカートリッジフィルターに４５℃の温純水を２００Ｌ通水し、温度６０℃の空気中にて乾燥することによって得られた。これを用いたのが本比較例２のカートリッジフィルターであり、下記表１に示すデータが得られた。

（比較例３）
本比較例３は、上記実施例１と同様にプリーツ加工フィルター以外の部材のすべてポリエチレン製で、全体が寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさであって、濾過面積０．５６ｍ²のカートリッジフィルターを使用し、その中のプリーツ加工フィルターのみ入れ替えたものである。
そして、そのプリーツ加工フィルターは、繊維径が１５０〜７９０ｎｍ、平均空隙径１．３１μｍ、目付１．５ｇ／ｍ²の静電紡糸法から製造されたポリアミド製の静電紡糸不織布５の１次側に実施例４と同じ平均繊維直径６．４μｍ、目付８５ｇ／ｍ²、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度９．４秒／３００ｃｃ、空隙率７０％のポリエチレン製メルトブローン不織布を積層し、さらにポリアミド製の静電紡糸不織布５の２次側にサポート材として市販のポリエチレン製スパンボンド（出光興産株式会社の商品の商標名ユニテックＬＮ２０５０）を積層したフィルターをプリーツ加工したものである。このカートリッジフィルターに４５℃の温純水を２００Ｌ通水し、温度６０℃の空気中にて乾燥することによって得られた。これを用いたのが本比較例３のカートリッジフィルターであり、下記表１に示すデータが得られた。

下記表１は、上記本実施例１〜５と、上記比較例１〜３と、市販の前記ＴＣＰ−ＬＸの精密濾過用カートリッジフィルターとについてそれぞれ通水抵抗、濾過効率及び濾過寿命試験を実施した結果の比較表である。
この実験では、２０℃の水をカートリッジフィルター（寸法φ７０ｍｍ×２５０ｍｍ）に流量１０Ｌ／分にて通水したときの圧力損失を測定した後、ＪＩＳ７種粉体を純水に１００ｍｇ／Ｌとなるように分散させ、均一に攪拌した試験液を用いて濾過試験をおこなった。各カートリッジフィルターに流量１０Ｌ／分にて試験液を濾過し、圧力損失が１５０ｋＰａになるまでの試験液の濾過量を測定し、各カートリッジフィルターの濾過寿命とした。
そして、この試験液に含まれる粒子数をパーティクルセンサー（リオン製ＫＬ−２０）にて、０．８μｍ以上の粒子を測定した（ＣＯ）。そして濾過開始直後（初期）および圧力が１５０ｋＰａ（終期）に達した時の濾液を採取し、この濾液に含まれる粒子数をパーティクルセンサー（リオン製ＫＬ−２０）にて０．８μｍ以上の粒子を測定した（ＣＥ）。そして濾過効率（ＬＲＶ）を、「濾過効率（ＬＲＶ）＝Ｌｏｇ１０（ＣＯ／ＣＥ）」の式により算出した。この式中のＣＯは濾過前の試験液の０．８μｍ以上の粒子数（単位：個／１０ｍｌ）、ＣＥは濾過後の濾液中の０．８μｍ以上の粒子数（単位：個／１０ｍｌ）を示す。
前記実施例１〜５、前記比較例１〜３および市販の前記ＴＣＰ−ＬＸの精密濾過用カートリッジフィルターの通水抵抗、濾過効率、濾過寿命試験の結果は下記表１に示す通りであった。

本実施例１〜５と比較例１〜３について実験を行い前記表１の結果が得られた。
以下この実験結果について本実施例１〜５と比較例１〜３とを比較しながら説明する。
前記比較例１についてみると、メルトブローン不織布の空隙率は、本実施例１では７０％に対して比較例１では４４．５％と大幅に低い。また目付１００ｇ/ｍ²当たりの透気度は、本実施例１では１６．７秒／３００ｃｃに対して比較例１では１１０．３秒／３００ｃｃと極めて遅い。このことから比較例１では初期の濾過効率は高いが、早く目詰まりするので濾過寿命が短いことが確認できる。
前記比較例２については、メルトブローン不織布の繊維径が、本実施例１では６．３μｍに対して比較例２では２．６μｍと細く、空隙率も本実施例１では７０％に対して比較例２では３９．６％と極めて低い。また目付１００ｇ/ｍ²当たりの透気度も本実施例１では１６．７秒／３００ｃｃに対して比較例２では４１０．１秒／３００ｃｃと極めて遅い。このことから、比較例２では初期の濾過効率は高いが、初期の圧力損失が高く、その結果、目詰まりも早く起こり濾過寿命が劣っているものとなっていることが確認できる。
前記比較例３について、静電紡糸不織布の繊維径が、本実施例１では９０〜２８０ｎｍに対して比較例３では１５０〜７９０ｎｍと太く、平均空隙径が、本実施例１では０．４７μｍに対して比較例３では１．３１μｍと大きいために比較例３では初期の濾過精度が低いことが確認できる。
また、本実施例２〜５についても、本実施例１と同様に比較例１〜３と比較して、濾過精度と濾過寿命とのバランスに優れていると判断できる表１に示された空隙率や透気度などの数値が得られた。

これにより本発明におけるメルトブローン不織布４および静電紡糸不織布５を繊維の平均径などの数値を限定したことが有効であることの確認をすることができた。
このように従来のメルトブローン法や静電紡糸法により製造されたフィルターのみでは達成できなかった濾過性能のバランスが、本発明の新規な構成により、上記実験のように試行錯誤して完成することができたものである。
即ち、本発明では極細繊維不織布の製造には静電紡糸法を用い、その静電紡糸不織布５を２次側に配し、メルトブローン法で製造した不織布を1次側に配して積層することで、高流量でありながら濾過寿命が長く、且つ約０．８μｍ以上の径の粒子に対する濾過効率を表すＬＲＶ値が少なくとも３以上の濾過精度を有する液体濾過用カートリッジフィルターを実現し、特にカートリッジフィルター全体としてポリアミド及びポリエチレン材質のみを使用することで、カートリッジフィルター構成物質が極めて低溶出で、且つ高流量でありながら濾過精度と濾過寿命とのバランスに優れたフォトレジスト液の濾過用として最適なカートリッジフィルターを提供することが可能となった。

本発明の液体濾過用カートリッジフィルターは、各種液体について微細な粒子の除去を目的として広く利用することが可能である。

１フィンパーツ
２エンドキャップ
３サポート材
４メルトブローン不織布
５静電紡糸不織布
６管状コア
７プロテクタ
８オーリングパーツ

Claims

周面に多数の通液孔を有する管状コアと、該管状コアの外周面に沿って前記管状コアを覆うように設けられたプリーツ加工フィルターと、該プリーツ加工フィルターの外周を覆うように設けられた周面に多数の通液孔を有する筒状のプロテクタと、前記管状コア、プリーツ加工フィルター及びプロテクタの軸方向の両端に前記プリーツ加工フィルターとの熱溶着によりプリーツ加工フィルターを液密にシールしたエンドキャップを備えたカートリッジフィルターにおいて、
前記プリーツ加工フィルターは、メルトブローン法により製造された平均繊維直径が６〜１０μｍのメルトブローン不織布と、静電紡糸法により製造された繊維径が５０〜３００ｎｍの静電紡糸不織布との積層から成り、前記メルトブローン不織布は、平均空隙径が１０〜２５μｍ、目付１００ｇ／ｍ²当たりの透気度が３〜６０秒／３００ｃｃ、空隙率が６０〜９０％とし、前記静電紡糸不織布は、平均空隙径が０．１０〜０．８５μｍ、目付が１．５〜５．０ｇ／ｍ²とし、
濾過対象液を前記メルトブローン不織布側から前記静電紡糸不織布側に向けて濾過したとき、約０．８μｍ以上の径の粒子に対する濾過効率を表すＬＲＶ値が濾過開始直後（初期）で３以上、前記プリーツ加工フィルターを収納した直径が７０ｍｍで長さが２５０ｍｍのカートリッジフィルターの濾過面積０．５６ｍ ² において、流量１０Ｌ／分の通水抵抗と初期圧力損失が１０ｋＰａ以下としたことを特徴とするフォトレジスト液濾過用カートリッジフィルター。
静電紡糸不織布の材質をポリアミドとし、メルトブローン不織布の材質をポリアミド又はポリエチレンとし、管状コア、プロテクタ及びエンドキャップの材質をポリアミド及び／又はポリエチレンとしたことを特徴とする請求項１記載のフォトレジスト液濾過用カートリッジフィルター。