JP6840772B2 - フィルタ部材用素材 - Google Patents
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Description
本願発明は、フィルタ部材用素材に関する。
流体の濾過を目的とした装置の管路では、その管路の一部に、不純物を捕捉するように不織布等の多孔質素材を円筒形に形成したフィルタ部材が使用される。フィルタ部材は、吸着量を上げるためには、不織布等の吸着部分の表面積を大きくする必要がある。その一つの方法として、多孔質化が挙げられる。
多孔質化の一つの方法としては、不織布の表面を化学処理により多孔質化する方法が考えられる。化学処理による多孔質化の方法として、ナイロンを無機酸により加水分解による処理方法が考えられる。特許文献１には、ナイロンを無機酸により加水分解による処理する方法を提案しているが、これは単位繊維の延伸を目的としたものであり、多孔質化を図ろうとするものではない。不織布の表面を多孔質化することにより、性能の向上をはかることができる。
結晶部と非結晶部とを有するポリアミド系樹脂繊維から表面に主に結晶部の繊維要素を集合化したポリアミド系樹脂繊維のフィルタ素材であって、結晶部の繊維要素の間で複数の孔が形成される多孔質部を形成しているフィルタ素材により解決する。
本発明により、細かい孔の集合体である多孔質を形成して、フィルタ素材の表面積が向上する。
まず、結晶部と非結晶部とを有するポリアミド系樹脂繊維を準備する。ポリアミド系樹脂繊維としては、ナイロン６およびナイロン６６等の繊維集合体である。たとえば、繊維径０．１マイクロメータから３０マイクロメータの不織布により、このポリアミド系樹脂繊維を無機酸の処理液に浸漬して、非結晶部を加水分解する。無機酸の処理液がポリアミド系樹脂繊維に十分に触れる限り、浸漬以外の方法もとることができる。無機酸の処理液は、硝酸、塩酸、硫酸等の液体である。処理液濃度は、酸濃度が１重量パーセントから３０重量パーセントが好ましい。処理液の温度は、摂氏１５度から摂氏６０度である。これに、所定時間、たとえば１５分から３００分程度浸漬する。その後、取り出して、純水にて処理液が中性になるまで洗浄する。純水による洗浄後、水分を除去し、乾燥機にて摂氏約６０度で乾燥する。
この処理を行うことにより、ポリアミド系樹脂繊維の表面において、非結晶部が除去されて、ポリアミド系樹脂繊維の表面の結晶部の要素が三次元網目構造を形成する。そして、ポリアミド系樹脂繊維の除去された非結晶部の箇所が、複数の孔となって多孔質部を形成する。孔の大きさは、たとえば、径が、１０ナノメータから２００ナノメータ程度であって、１００マイクロ平米あたりの孔の個数は、約１０，０００個である。
図１は、酸濃度が１２．５重量パーセントで摂氏４０度の硝酸液に３００分浸漬した場合のナイロン繊維の断面を１５，０００倍で撮影したＳＥＭ写真である。図２は、酸濃度が１２．５重量パーセントで摂氏４０度の硝酸液に３００分浸漬した場合のナイロン繊維の表面を３０，０００倍で撮影したＳＥＭ写真である。図３は、酸濃度が１２．５重量パーセントで摂氏４０度の硝酸液に３００分浸漬した場合のナイロン繊維の表面を３０，０００倍で撮影したＳＥＭ写真であって、多孔質部(写真右側)が繊維表面である。
この写真に撮影されているとおり、ポリアミド系樹脂繊維の断面の表面において、結晶部の要素が三次元網目構造の多孔質部を形成できることがわかる。ここで、三次元網目構造の多孔質とは、近接する結晶部の要素同士の隙間が孔を形成し、その隙間が多いことから多孔が形成されている態様である。三次元網目構造の多孔質を形成することにより、約２．２倍の表面積の向上が達成できる。
図４は、本発明の無機酸の処理液に浸漬して非結晶部を加水分解したポリアミド系樹脂繊維のフィルタ素材（処理品）と、無機酸の処理液に浸漬しないポリアミド系樹脂繊維のフィルタ素材（未処理品）とのそれぞれにポリスチレンラテックス粒子０．００５パーセント液を通液したときの吸着率の差を示したものである。図４に示すように、通液初期の段階において、非結晶部を加水分解したポリアミド系樹脂繊維のフィルタ素材での吸着率が、未処理のポリアミド系樹脂繊維のフィルタ素材よりも向上していることがわかる。すなわち、ポリアミド系樹脂繊維を無機酸の処理液に浸漬して、非結晶部を加水分解することにより、表面に三次元網目構造の多孔質を形成することができる。これにより、未処理のポリアミド系樹脂繊維に比べて、通液時間の初期において、繊維表面においての物理吸着量が向上し、吸着効果が高くなることがわかる。
また、図５は、本発明の無機酸の処理液に浸漬して非結晶部を加水分解したポリアミド系樹脂繊維のフィルタ素材（処理品）と、無機酸の処理液に浸漬しないポリアミド系樹脂繊維のフィルタ素材（未処理品）とのそれぞれに色素としてフェノールレッドを含有した水溶液を通液したときの吸着率の差を示したものである。図５に示すように、図４と同様に、表面に三次元網目構造の多孔質を形成することで、未処理のポリアミド系樹脂繊維に比べて、通液時間の初期において、繊維表面の表面積増加に伴う官能基が増加して、色素の吸着量が増加し、吸着効果が高くなる。
すなわち、前記のとおり、この構成とすることにより、機械的に形成される孔よりも細かい孔を形成させることができる。また、細かい孔を形成させることにより、樹脂繊維の表面積を増加させることができる。さらに、形成された細孔により物理吸着を喚起して粒子捕捉性能が向上する。また、さらに、形成された細孔による表面積の増加に伴う表面官能基の増加による色素などの低分子成分の吸着効果が向上する。
Claims (3)
- 結晶部と非結晶部とを有するポリアミド系樹脂繊維からなり、表面に主に前記結晶部の繊維要素を集合化したポリアミド系樹脂繊維のフィルタ素材であって、前記ポリアミド系樹脂繊維の表面部には多孔質部を有し、前記多孔質部は、少なくとも１重量パーセントの無機酸により前記ポリアミド系樹脂繊維の前記非結晶部が除去されて前記結晶部の要素の間の隙間として形成される複数の孔であるフィルタ素材。
- 請求項１に記載のフィルタ素材であって、
前記多孔質部は、前記ポリアミド系樹脂繊維の非結晶部を除去した箇所が前記複数の孔であるフィルタ素材。 - 請求項１または２に記載のフィルタ素材であって、
前記多孔質部は、前記結晶部の前記要素が三次元網目構造であるフィルタ素材。
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