JP6884033B2 - Filter media for immersion type filtration cartridge and immersion type filtration cartridge - Google Patents

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Description

本発明は、浸漬型濾過カートリッジ用濾材であって、濾過性能に優れるだけでなく低圧力損失で処理量が大きく、長期にわたってその性能が維持される浸漬型濾過カートリッジ用濾材および浸漬型濾過カートリッジに関する。 The present invention relates to a filter medium for an immersion type filtration cartridge, which is not only excellent in filtration performance but also has a large processing amount due to a low pressure loss and maintains its performance for a long period of time. ..

膜分離活性汚泥法(MBR)は、下水や工業排水などの有機排水を生物処理槽において活性汚泥処理し、生物処理槽内に浸漬した浸漬型膜分離装置で活性汚泥混合液を固液分離する方法である。従来の沈殿法と比べて、処理フローが簡単で省スペース、濾材により確実に汚泥除去が可能であるといった特徴があり、広く普及しつつある。
従来、このような膜分離活性汚泥法に用いられる濾材として、有機繊維からなる多孔質膜が多く用いられてきた。
In the membrane separation activated sludge method (MBR), organic wastewater such as sewage and industrial wastewater is treated with activated sludge in a biological treatment tank, and the activated sludge mixture is solid-liquid separated by an immersion type membrane separation device immersed in the biological treatment tank. The method. Compared with the conventional settling method, the treatment flow is simple, the space is saved, and sludge can be reliably removed by the filter medium, and it is becoming widespread.
Conventionally, a porous membrane made of organic fibers has been often used as a filter medium used in such a membrane separation activated sludge method.

しかしながら、従来の膜では、孔径が小さいがゆえに、濁度はほぼ除去できるものの、流量抵抗が大きく、処理量が低いという問題があった。また、膜が目詰まりしやすく、長期使用により処理量がさらに低下することにより、膜の交換頻度が向上するという問題や、酸・アルカリなどによる薬品洗浄を頻繁に行わなければならず、耐薬品性の観点から使用できる素材が制限される、などの問題があった。 However, in the conventional film, since the pore diameter is small, the turbidity can be almost removed, but there is a problem that the flow rate resistance is large and the processing amount is low. In addition, the membrane is easily clogged, and the amount of treatment is further reduced due to long-term use, which causes a problem that the frequency of membrane replacement increases, and chemical cleaning with acids, alkalis, etc. must be performed frequently, resulting in chemical resistance. There was a problem that the materials that could be used were limited from the viewpoint of sex.

その対策として、例えば、特許文献1には、ファウリングを抑制し、膜の長期透水性を得るために、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)に高分子成分を添加することで親水化を付与する方法が提案されているが、使用時に親水化剤が脱落してしまい、透水性能の効果が長時間継続しないという問題があった。 As a countermeasure, for example, Patent Document 1 describes a method of imparting hydrophilicity by adding a polymer component to polyvinylidene fluoride (PVDF) in order to suppress fouling and obtain long-term water permeability of the membrane. Although it has been proposed, there is a problem that the hydrophilicizing agent falls off during use and the effect of water permeability does not continue for a long time.

特開2012−106235号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-106235

本発明は上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、浸漬型濾過カートリッジ用濾材であって、濾過性能に優れるだけでなく低圧力損失で処理量が大きく、長期にわたってその性能が維持される浸漬型濾過カートリッジ用濾材および浸漬型濾過カートリッジを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is a filter medium for an immersion type filtration cartridge, which not only has excellent filtration performance but also has a low pressure loss and a large processing amount, and its performance is maintained for a long period of time. It is an object of the present invention to provide a filter medium for an immersion type filtration cartridge and an immersion type filtration cartridge.

本発明者らは上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、濾過層を含む浸漬型濾過カートリッジ用濾材において濾過層にナノファイバーを含ませ、かつ該濾過層のガーレ透気度を20秒/100cc以下とすることにより、濾過効率が高く、単位時間あたりの処理量が大きく、長期にわたってその性能が維持される浸漬型濾過カートリッジ用濾材が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to achieve the above problems, the present inventors have made the filtration layer contain nanofibers in the filter medium for an immersion type filtration cartridge including the filtration layer, and set the Gale air permeability of the filtration layer to 20 seconds / second. We have found that by setting the content to 100 cc or less, a filter medium for an immersion type filtration cartridge having high filtration efficiency, a large amount of processing per unit time, and maintaining its performance for a long period of time can be obtained, and the present invention has been completed. ..

かくして、本発明によれば「濾過層を含む浸漬型濾過カートリッジ用濾材であって、前記濾過層に繊維径が1000nm以下のナノファイバーが含まれ、かつ該濾過層のガーレ透気度が20秒/100cc以下であることを特徴とする浸漬型濾過カートリッジ用濾材。」が提供される。 Thus, according to the present invention, "a filter medium for an immersion type filtration cartridge including a filtration layer, wherein the filtration layer contains nanofibers having a fiber diameter of 1000 nm or less, and the Gale air permeability of the filtration layer is 20 seconds. / 100 cc or less, a filter medium for an immersion type filtration cartridge. ”Is provided.

その際、前記濾過層において平均孔径が2.0μm以下であることが好ましい。また、140cmの面積の濾材に透過水量25.8m/m/dayで水を全量濾過した際の圧力損失が10kPa以下であることが好ましい。また、前記ナノファイバーが、ポリエステル繊維またはポリフェニレンサルファイド繊維またはポリプロピレン繊維からなることが好ましい。また、前記濾過層に、さらにバインダー繊維が含まれることが好ましい。その際、前記バインダー繊維の単繊維繊度が1.0dtex以下であることが好ましい。また、前記濾過層において、前記ナノファイバーの重量比率が濾過層重量に対して50〜90重量%の範囲内であり、かつ前記バインダー繊維の重量比率が濾過層重量に対して10〜50重量%の範囲内であることが好ましい。また、前記濾過層において、厚さが100μm以下であることが好ましい。また、前記濾過層が湿式不織布からなることが好ましい。
また、本発明によれば、前記の浸漬型濾過カートリッジ用濾材を用いてなる浸漬型濾過カートリッジが提供される。
At that time, it is preferable that the average pore size of the filtration layer is 2.0 μm or less. Further, it is preferable that the pressure loss when the entire amount of water is filtered through a filter medium having an area of 140 cm 2 with a permeated water amount of 25.8 m 3 / m 2 / day is 10 kPa or less. Further, it is preferable that the nanofibers are made of polyester fibers, polyphenylene sulfide fibers or polypropylene fibers. Further, it is preferable that the filtration layer further contains binder fibers. At that time, it is preferable that the single fiber fineness of the binder fiber is 1.0 dtex or less. Further, in the filtration layer, the weight ratio of the nanofibers is in the range of 50 to 90% by weight with respect to the weight of the filtration layer, and the weight ratio of the binder fibers is 10 to 50% by weight with respect to the weight of the filtration layer. It is preferably within the range of. Further, the thickness of the filtration layer is preferably 100 μm or less. Further, it is preferable that the filtration layer is made of a wet non-woven fabric.
Further, according to the present invention, there is provided an immersion type filtration cartridge using the above-mentioned immersion type filtration cartridge filter medium.

本発明によれば、浸漬型濾過カートリッジ用濾材であって、濾過性能に優れるだけでなく低圧力損失で処理量が大きく、長期にわたってその性能が維持される浸漬型濾過カートリッジ用濾材および浸漬型濾過カートリッジが得られる。 According to the present invention, the filter medium for an immersion type filtration cartridge, the filter medium for an immersion type filtration cartridge and the immersion type filtration, which are not only excellent in filtration performance but also have a large processing amount due to a low pressure loss and the performance is maintained for a long period of time. A cartridge is obtained.

本発明の浸漬型濾過カートリッジの一例である。This is an example of the immersion type filtration cartridge of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、本発明の浸漬型濾過カートリッジ用濾材は、濾過層を含み、かつ前記濾過層に、繊維径が1000nm以下のナノファイバーが含まれる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. First, the filter medium for an immersion type filtration cartridge of the present invention includes a filtration layer, and the filtration layer contains nanofibers having a fiber diameter of 1000 nm or less.

ここで、本発明でいうナノファイバーは1000nm以下(好ましくは10〜800nm、より好ましくは200〜750nm)の繊維径を有する。該繊維径はナノファイバーの単繊維径である。該繊維径が1000nmよりも大きいと濾過性能が低下するおそれがある。逆に、該繊維径が10nmよりも小さいとナノファイバーの分散性が低下し濾過性能が低下するおそれがある。 Here, the nanofibers referred to in the present invention have a fiber diameter of 1000 nm or less (preferably 10 to 800 nm, more preferably 200 to 750 nm). The fiber diameter is the single fiber diameter of nanofibers. If the fiber diameter is larger than 1000 nm, the filtration performance may deteriorate. On the contrary, if the fiber diameter is smaller than 10 nm, the dispersibility of the nanofibers may be lowered and the filtration performance may be lowered.

前記の繊維径は、透過型電子顕微鏡TEMで、倍率30000倍で単繊維断面写真を撮影し測定することができる。その際、測長機能を有するTEMでは、測長機能を活用して測定することができる。また、測長機能の無いTEMでは、撮った写真を拡大コピーして、縮尺を考慮した上で定規にて測定すればよい。 The fiber diameter can be measured by taking a cross-sectional photograph of a single fiber at a magnification of 30,000 times with a transmission electron microscope TEM. At that time, in the TEM having a length measuring function, the length measuring function can be utilized for measurement. Further, in a TEM having no length measuring function, the photograph taken may be enlarged and copied, and the measurement may be performed with a ruler after considering the scale.

その際、単繊維の横断面形状が丸断面以外の異型断面である場合には、繊維径は、単繊維の横断面の外接円の直径を用いるものとする。 At that time, when the cross-sectional shape of the single fiber is a modified cross section other than the round cross section, the diameter of the circumscribed circle of the cross section of the single fiber shall be used as the fiber diameter.

前記ナノファイバーにおいて繊維長が0.4〜1.5mmであることが好ましい。該繊維長が0.4mmよりも小さいと工程性が低下するおそれがある。逆に該繊維長が1.5mmよりも大きいと分散性不良により凝集繊維塊となり濾過性能や強度が低下するおそれがある。また、繊維径Dに対する繊維長Lの比L/Dとしては200〜4000(より好ましくは800〜2500)の範囲内であることが好ましい。 The nanofibers preferably have a fiber length of 0.4 to 1.5 mm. If the fiber length is smaller than 0.4 mm, the processability may decrease. On the contrary, if the fiber length is larger than 1.5 mm, the dispersibility may be poor, resulting in agglomerated fiber lumps, which may reduce the filtration performance and strength. The ratio L / D of the fiber length L to the fiber diameter D is preferably in the range of 200 to 4000 (more preferably 800 to 2500).

前記ナノファイバーの繊維種類としては特に限定されないが、ポリエステル繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、脂肪族ポリアミド繊維などが例示される。なかでも、ポリエステル繊維またはポリフェニレンサルファイド繊維またはポリプロピレン繊維が好ましい。 The fiber type of the nanofibers is not particularly limited, and examples thereof include polyester fibers, polyphenylene sulfide fibers, polypropylene fibers, polyethylene fibers, and aliphatic polyamide fibers. Of these, polyester fibers, polyphenylene sulfide fibers, or polypropylene fibers are preferable.

ポリエステル繊維を形成するポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と称することもある。)、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、これらを主たる繰返し単位とする、イソフタル酸や5−スルホイソフタル酸金属塩等の芳香族ジカルボン酸やアジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸やε−カプロラクトン等のヒドロキシカルボン酸縮合物、ジエチレングリコールやトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等のグリコール成分等との共重合体が好ましい。マテリアルリサイクルまたはケミカルリサイクルされたポリエステルや、特開2009−091694号公報に記載された、バイオマスすなわち生物由来の物質を原材料として得られたモノマー成分を使用してなるポリエチレンテレフタレートであってもよい。さらには、特開2004−270097号公報や特開2004−211268号公報に記載されているような、特定のリン化合物およびチタン化合物を含む触媒を用いて得られたポリエステルでもよい。 Examples of the polyester forming the polyester fiber include polyethylene terephthalate (hereinafter, also referred to as "PET"), polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, and isophthalic acid and 5-, which are mainly repeating units. Aromatic dicarboxylic acids such as sulfoisophthalic acid metal salts, aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid, hydroxycarboxylic acid condensates such as ε-caprolactone, diethylene glycol, trimethylene glycol, tetramethylene glycol, hexamethylene glycol and the like. A copolymer with a glycol component or the like is preferable. It may be a material-recycled or chemically-recycled polyester, or a polyethylene terephthalate made by using a monomer component obtained from biomass, that is, a substance derived from a living material, which is described in JP-A-2009-0916994. Further, a polyester obtained by using a catalyst containing a specific phosphorus compound and titanium compound as described in JP-A-2004-27097 and JP-A-2004-21268 may be used.

また、前記ポリエステル繊維は延伸糸、未延伸糸、半延伸糸いずれでもよい。また、伸度が60%未満でもよいし60%以上でもよい。なお、ポリエステル延伸糸は通常、伸度が60%未満であり、ポリエステル未延伸糸は通常、伸度が60%以上である。 Further, the polyester fiber may be a drawn yarn, an undrawn yarn, or a semi-drawn yarn. Further, the elongation may be less than 60% or 60% or more. The polyester drawn yarn usually has an elongation of less than 60%, and the polyester undrawn yarn usually has an elongation of 60% or more.

ポリフェニレンスルフィド(PPS)繊維を形成するポリアリーレンスルフィド樹脂としては、ポリアリーレンスルフィド樹脂と称される範疇に属するものであれば如何なるものを用いてもよい。ポリアリーレンスルフィド樹脂としては、その構成単位として、例えばp−フェニレンスルフィド単位、m−フェニレンスルフィド単位、o−フェニレンスルフィド単位、フェニレンスルフィドスルホン単位、フェニレンスルフィドケトン単位、フェニレンスルフィドエーテル単位、ジフェニレンスルフィド単位、置換基含有フェニレンスルフィド単位、分岐構造含有フェニレンスルフィド単位、等よりなるものを挙げる事ができる。その中でも、p−フェニレンスルフィド単位を70モル%以上、特に90モル%以上含有しているものが好ましく、さらにポリ(p−フェニレンスルフィド)がより好ましい。 As the polyarylene sulfide resin forming the polyphenylene sulfide (PPS) fiber, any polyarylene sulfide resin may be used as long as it belongs to the category called polyarylene sulfide resin. The polyarylene sulfide resin has, as its constituent units, for example, p-phenylene sulfide unit, m-phenylene sulfide unit, o-phenylene sulfide unit, phenylene sulfide sulfone unit, phenylene sulfide ketone unit, phenylene sulfide ether unit, diphenylene sulfide unit. , Substituent-containing phenylene sulfide unit, branched structure-containing phenylene sulfide unit, and the like. Among them, those containing 70 mol% or more, particularly 90 mol% or more of p-phenylene sulfide units are preferable, and poly (p-phenylene sulfide) is more preferable.

また、前記ポフェニレンスルフィド繊維は延伸糸、未延伸糸、半延伸糸いずれでもよい。また、伸度が60%未満でもよいし60%以上でもよい。なお、ポリフェニレンスルフィド延伸糸は通常、伸度が60%未満であり、ポリフェニレンスルフィド未延伸糸は通常、伸度が60%以上である。 Further, the pophenylene sulfide fiber may be a drawn yarn, an undrawn yarn, or a semi-drawn yarn. Further, the elongation may be less than 60% or 60% or more. The polyphenylene sulfide drawn yarn usually has an elongation of less than 60%, and the polyphenylene sulfide undrawn yarn usually has an elongation of 60% or more.

前記ナノファイバーの製造方法は特に限定されないが、国際公開第2005/095686号パンフレットや国際公開第2008/130019号パンフレットに開示された方法が好ましい。すなわち、繊維形成性熱可塑性ポリマーからなる島成分と、前記の繊維形成性熱可塑性ポリマーよりもアルカリ水溶液に対して溶解し易いポリマー(以下、「易溶解性ポリマー」ということもある。)からなる海成分を有する複合繊維にアルカリ減量加工を施し、前記海成分を溶解除去したものであることが好ましい。 The method for producing the nanofibers is not particularly limited, but the method disclosed in International Publication No. 2005/095686 Pamphlet and International Publication No. 2008/13019 Pamphlet is preferable. That is, it is composed of an island component made of a fiber-forming thermoplastic polymer and a polymer that is more soluble in an alkaline aqueous solution than the above-mentioned fiber-forming thermoplastic polymer (hereinafter, may be referred to as "easily soluble polymer"). It is preferable that the composite fiber having a sea component is subjected to an alkali weight loss process to dissolve and remove the sea component.

ここで、海成分を形成するアルカリ水溶液易溶解性ポリマーの、島成分を形成する繊維形成性熱可塑性ポリマーに対する溶解速度比が200以上(好ましくは300〜3000)であると、島分離性が良好となり好ましい。 Here, when the dissolution rate ratio of the alkaline aqueous solution easily soluble polymer forming the sea component to the fiber-forming thermoplastic polymer forming the island component is 200 or more (preferably 300 to 3000), the island separability is good. It is preferable.

海成分を形成する易溶解性ポリマーとしては、特に繊維形成性の良いポリエステル類、脂肪族ポリアミド類、ポリエチレンやポリスチレン等のポリオレフィン類を好ましい例としてあげることができる。さらに具体例をあげれば、ポリ乳酸、超高分子量ポリアルキレンオキサイド縮合系ポリマー、ポリアルキレングリコール系化合物と5−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合ポリエステルが、アルカリ水溶液に対して溶解しやすく好ましい。ここでアルカリ水溶液とは、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム水溶液などをいう。これ以外にも、海成分と、該海成分を溶解する溶液の組合せとしては、ナイロン6やナイロン66等の脂肪族ポリアミドに対するギ酸、ポリスチレンに対するトリクロロエチレン等やポリエチレン(特に高圧法低密度ポリエチレンや直鎖状低密度ポリエチレン)に対する熱トルエンやキシレン等の炭化水素系溶媒、ポリビニルアルコールやエチレン変性ビニルアルコール系ポリマーに対する熱水を例としてあげることができる。 As the easily soluble polymer forming the sea component, polyesters having particularly good fiber forming properties, aliphatic polyamides, and polyolefins such as polyethylene and polystyrene can be mentioned as preferable examples. More specifically, polylactic acid, ultra-high molecular weight polyalkylene oxide condensing polymer, and copolymerized polyester of polyalkylene glycol compound and 5-sodium sulfoisophthalic acid are preferable because they are easily dissolved in an alkaline aqueous solution. Here, the alkaline aqueous solution means potassium hydroxide, sodium hydroxide aqueous solution, or the like. In addition to this, as a combination of the sea component and the solution for dissolving the sea component, hydrocarbons for aliphatic polyamides such as nylon 6 and nylon 66, trichloroethylene for polystyrene and polyethylene (particularly high pressure method low density polyethylene and straight chain). Examples include hydrocarbon solvents such as hot toluene and xylene for low-density polyethylene, and hot water for polyvinyl alcohol and ethylene-modified vinyl alcohol-based polymers.

ポリエステル系ポリマーの中でも、5−ナトリウムスルホイソフタル酸6〜12モル%と分子量4000〜12000のポリエチレングリコールを3〜10重量%共重合させた固有粘度が0.4〜0.6のポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルが好ましい。ここで、5−ナトリウムスルホイソフタル酸は親水性と溶融粘度向上に寄与し、ポリエチレングリコール(PEG)は親水性を向上させる。また、PEGは分子量が大きいほど、その高次構造に起因すると考えられる親水性増加作用があるが、反応性が悪くなってブレンド系になるため、耐熱性や紡糸安定性の面で問題が生じるおそれがある。また、共重合量が10重量%以上になると、溶融粘度が低下するおそれがある。 Among polyester polymers, polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.4 to 0.6 obtained by copolymerizing 6 to 12 mol% of 5-sodium sulfoisophthalic acid and polyethylene glycol having a molecular weight of 4000 to 12000 by 3 to 10% by weight. Polymerized polyester is preferred. Here, 5-sodium sulfoisophthalic acid contributes to the improvement of hydrophilicity and melt viscosity, and polyethylene glycol (PEG) improves the hydrophilicity. Further, the larger the molecular weight of PEG, the more hydrophilicity it is thought to be due to its higher-order structure, but the reactivity deteriorates and it becomes a blend system, which causes problems in terms of heat resistance and spinning stability. There is a risk. Further, when the copolymerization amount is 10% by weight or more, the melt viscosity may decrease.

一方、島成分を形成する難溶解性ポリマーとしては、最終的にナノファイバーを形成するポリマーであり、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリオレフィン類、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などが好適な例としてあげられる。具体的には、機械的強度や耐熱性を要求される用途では、ポリエステル類では、ポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と称することもある。)、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、これらを主たる繰返し単位とする、イソフタル酸や5−スルホイソフタル酸金属塩等の芳香族ジカルボン酸やアジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸やε−カプロラクトン等のヒドロキシカルボン酸縮合物、ジエチレングリコールやトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等のグリコール成分等との共重合体が好ましい。また、ポリアミド類では、ナイロン6、ナイロン66等の脂肪族ポリアミド類が好ましい。一方、ポリオレフィン類は酸やアルカリ等に侵され難いことや、比較的低い融点のために極細繊維として取り出した後のバインダー成分として使える等の特徴があり、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体、無水マレイン酸などのビニルモノマーのエチレン共重合体等を好ましい例としてあげることができる。特にポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、イソフタル酸共重合率が20モル%以下のポリエチレンテレフタレートイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、等のポリエステル類、あるいは、ナイロン6、ナイロン66等の脂肪族ポリアミド類が、高い融点による耐熱性や力学的特性を備えているので、ポリビニルアルコール/ポリアクリロニトリル混合紡糸繊維からなる極細フィブリル化繊維に比べ、耐熱性や強度を要求される用途へ適用でき好ましい。なお、島成分は丸断面に限らず、三角断面や扁平断面などの異型断面であってもよい。 On the other hand, examples of the poorly soluble polymer that forms the island component include polymers that finally form nanofibers, such as polyamides, polyesters, polyolefins, and polyphenylene sulfide (PPS). Specifically, in applications where mechanical strength and heat resistance are required, polyesters include polyethylene terephthalate (hereinafter, also referred to as "PET"), polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate. Aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic acid and 5-sulfoisophthalic acid metal salt, aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid, hydroxycarboxylic acid condensates such as ε-caprolactone, and diethylene glycol, which have these as the main repeating units. A copolymer with a glycol component such as trimethylene glycol, tetramethylene glycol, or hexamethylene glycol is preferable. Further, as the polyamides, aliphatic polyamides such as nylon 6 and nylon 66 are preferable. On the other hand, polyolefins are not easily attacked by acids and alkalis, and because of their relatively low melting point, they can be used as binder components after being taken out as ultrafine fibers. High-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-pressure method Preferred examples include low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, isotactic polypropylene, ethylene-propylene copolymer, and ethylene copolymer of vinyl monomer such as maleic anhydride. In particular, polyesters such as polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate isophthalate having an isophthalic acid copolymerization rate of 20 mol% or less, polyethylene naphthalate, etc., or aliphatic polyamides such as nylon 6 and nylon 66. Since the class has heat resistance and mechanical properties due to a high melting point, it can be applied to applications requiring heat resistance and strength as compared with ultrafine fibrillated fibers made of polyvinyl alcohol / polyacrylonitrile mixed spun fibers, which is preferable. The island component is not limited to a round cross section, but may be a modified cross section such as a triangular cross section or a flat cross section.

前記の海成分を形成するポリマーおよび島成分を形成するポリマーについて、製糸性および抽出後のナノファイバーの物性に影響を及ぼさない範囲で、必要に応じて、有機充填剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、防錆剤、架橋剤、発泡剤、蛍光剤、表面平滑剤、表面光沢改良剤、フッ素樹脂等の離型改良剤、等の各種添加剤を含んでいても差しつかえない。 With respect to the polymer forming the sea component and the polymer forming the island component, an organic filler, an antioxidant, and a thermal stability are required as long as they do not affect the yarn-forming property and the physical properties of the nanofiber after extraction. Additions of agents, light stabilizers, flame retardants, lubricants, antistatic agents, rust preventives, cross-linking agents, foaming agents, fluorescent agents, surface smoothing agents, surface gloss improvers, mold release improvers such as fluororesins, etc. It does not matter if it contains an agent.

前記の海島型複合繊維において、溶融紡糸時における海成分の溶融粘度が島成分ポリマーの溶融粘度よりも大きいことが好ましい。かかる関係にある場合には、海成分の複合重量比率が40%未満と少なくなっても、島同士の接合を防止しやすい。 In the sea-island type composite fiber, it is preferable that the melt viscosity of the sea component at the time of melt spinning is larger than the melt viscosity of the island component polymer. In such a relationship, even if the composite weight ratio of the sea component is as small as less than 40%, it is easy to prevent the islands from joining each other.

好ましい溶融粘度比(海/島)は、1.1〜2.0、特に1.3〜1.5の範囲である。この比が1.1倍未満の場合には溶融紡糸時に島成分が接合しやすくなり、一方2.0倍を越える場合には、粘度差が大きすぎるために紡糸調子が低下しやすい。 Preferred melt viscosity ratios (sea / island) range from 1.1 to 2.0, especially 1.3 to 1.5. If this ratio is less than 1.1 times, the island components are likely to be bonded during melt spinning, while if it exceeds 2.0 times, the viscosity difference is too large and the spinning tone is likely to decrease.

次に島数は、100以上(より好ましくは500〜2000)であることが好ましい。また、その海島複合重量比率(海:島)は、20:80〜80:20の範囲が好ましい。かかる範囲であれば、島間の海成分の厚みを薄くすることができ、海成分の溶解除去が容易となり、島成分のナノファイバーへの転換が容易になるので好ましい。ここで海成分の割合が80%を越える場合には海成分の厚みが厚くなりすぎ、一方20%未満の場合には海成分の量が少なくなりすぎて、島間に接合が発生しやすくなるおそれがある。 Next, the number of islands is preferably 100 or more (more preferably 500 to 2000). The sea-island composite weight ratio (sea: island) is preferably in the range of 20:80 to 80:20. Within such a range, the thickness of the sea component between the islands can be reduced, the dissolution and removal of the sea component becomes easy, and the conversion of the island component into nanofibers becomes easy, which is preferable. Here, if the ratio of the sea component exceeds 80%, the thickness of the sea component becomes too thick, while if it is less than 20%, the amount of the sea component becomes too small, and there is a possibility that bonding between islands is likely to occur. There is.

溶融紡糸に用いられる口金としては、島成分を形成するための中空ピン群や微細孔群(ピンレス)を有するものなど任意のものを用いることができる。例えば、中空ピンや微細孔より押し出された島成分とその間を埋める形で流路を設計されている海成分流とを合流し、これを圧縮することにより海島断面が形成されるといった紡糸口金でもよい。吐出された海島型複合繊維は冷却風により固化され、所定の引き取り速度に設定した回転ローラーあるいはエジェクターにより引き取られ未延伸糸(複屈折率Δnが0.05以下であることが好ましい。)を得る。この引き取り速度は特に限定されないが、200〜5000m/分であることが好ましい。200m/分以下では生産性が低下するおそれがある。また、5000m/分以上では紡糸安定性が低下するおそれがある。 As the mouthpiece used for melt spinning, any one can be used, such as one having a hollow pin group or a fine hole group (pinless) for forming an island component. For example, even with a spinneret in which an island component extruded from a hollow pin or a micropore and a sea component flow whose flow path is designed to fill the space between them are merged and compressed to form a sea island cross section. Good. The discharged sea-island type composite fiber is solidified by cooling air and is taken up by a rotating roller or ejector set to a predetermined take-up speed to obtain an undrawn yarn (preferably having a birefringence Δn of 0.05 or less). .. The pick-up speed is not particularly limited, but is preferably 200 to 5000 m / min. At 200 m / min or less, productivity may decrease. Further, at 5000 m / min or more, the spinning stability may decrease.

得られた未延伸糸は、必要に応じてそのままカット工程あるいはその後の抽出工程(アルカリ減量加工)に供してもよいし、延伸工程や熱処理工程を経由して延伸糸とした後、カット工程あるいはその後の抽出工程(アルカリ減量加工)に供してもよい。その際、延伸工程は紡糸と延伸を別ステップで行う別延方式でもよいし、一工程内で紡糸後直ちに延伸を行う直延方式を用いてもよい。カット工程と抽出工程の順番は逆にしてもよい。 The obtained undrawn yarn may be subjected to a cutting step or a subsequent extraction step (alkali weight loss processing) as it is, if necessary, or after being made into a drawn yarn through a drawing step or a heat treatment step, a cutting step or a cutting step or It may be subjected to a subsequent extraction step (alkaline weight reduction processing). At that time, the drawing step may be a separate stretching method in which spinning and stretching are performed in separate steps, or a straight stretching method in which spinning is performed immediately after spinning in one step may be used. The order of the cutting step and the extraction step may be reversed.

かかるカットは、未延伸糸または延伸糸をそのまま、または数十本〜数百万本単位に束ねたトウにしてギロチンカッターやロータリーカッターなどでカットすることが好ましい。 For such cutting, it is preferable to cut the undrawn yarn or the drawn yarn as it is, or to make a toe bundled in units of tens to millions and cut it with a guillotine cutter or a rotary cutter.

前記の海島型複合繊維にアルカリ減量加工を施してナノファイバーとする際、繊維とアルカリ液の比率(浴比)は0.1〜5%であることが好ましく、さらには0.4〜3%であることが好ましい。0.1%未満では繊維とアルカリ液の接触は多いものの、排水等の工程性が困難となるおそれがある。一方、5%を越えると繊維量が多過ぎるため、アルカリ減量加工時に繊維同士の絡み合いが発生するおそれがある。なお、浴比は下記式にて定義する。
浴比(%)=(繊維質量(gr)/アルカリ水溶液質量(gr))×100
When the sea-island type composite fiber is subjected to alkali weight loss processing to obtain nanofibers, the ratio (bath ratio) of the fiber to the alkaline solution is preferably 0.1 to 5%, more preferably 0.4 to 3%. Is preferable. If it is less than 0.1%, there is a lot of contact between the fiber and the alkaline solution, but there is a risk that processability such as drainage will be difficult. On the other hand, if it exceeds 5%, the amount of fibers is too large, so that the fibers may be entangled with each other during the alkali weight reduction process. The bath ratio is defined by the following formula.
Bath ratio (%) = (fiber mass (gr) / alkaline aqueous solution mass (gr)) × 100

また、アルカリ減量加工の処理時間は5〜60分であることが好ましく、さらには10〜30分であることが好ましい。5分未満ではアルカリ減量が不十分となるおそれがある。一方、60分を越えると島成分までも減量されるおそれがある。 The treatment time for the alkali weight loss processing is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 10 to 30 minutes. Less than 5 minutes may result in insufficient alkali weight loss. On the other hand, if it exceeds 60 minutes, even the island component may be reduced.

また、アルカリ減量加工において、アルカリ濃度は2%〜10%であることが好ましい。2%未満では、アルカリ不足となり、減量速度が極めて遅くなるおそれがある。一方、10%を越えるとアルカリ減量が進みすぎ、島部分まで減量されるおそれがある。 Further, in the alkali weight loss processing, the alkali concentration is preferably 2% to 10%. If it is less than 2%, the alkali may be insufficient and the weight loss rate may become extremely slow. On the other hand, if it exceeds 10%, the alkali weight loss progresses too much, and the weight may be reduced to the island part.

アルカリ減量の方法としては、海島型複合繊維をアルカリ液に投入し、所定の条件、時間でアルカリ減量処理した後に一度、脱水工程を経てから、再度、水中に投入し、酢酸、シュウ酸などの有機酸を使用して中和、希釈を進め最終的に脱水する方法や、または、所定の時間アルカリ減量処理した後に、先に中和処理を施し、さらに水を注入し希釈を進めその後脱水をする方法等があげられる。前者では、バッチ式に処理する為、少量での製造(加工)を行えることができるものの、中和処理に時間を要するため少し生産性が悪い。後者は半連続生産が可能であるが、中和処理時に多くの酸系水溶液及び希釈のために多くの水を必要とするという問題点がある。処理設備は何ら制限されるものではないが、脱水時に繊維脱落を防止する観点から、特許第3678511号公報に開示されているような開口率(単位面積当たりの開口部分の面積比率)が10〜50%であるメッシュ状物(例えば非アルカリ加水分解性袋など)を使用することが好ましい。該開口率が10%未満では水分の抜けが極めて悪く、50%を超えると、繊維の脱落が発生するおそれがある。 As a method of reducing the amount of alkali, the sea-island type composite fiber is put into an alkaline solution, and after the alkali weight loss treatment is performed under a predetermined condition and for a certain period of time, it is once subjected to a neutralization step and then put into water again, and acetic acid, oxalic acid, etc. are used. A method of neutralizing and diluting with an organic acid to finally dehydrate, or an alkali weight loss treatment for a predetermined time, then neutralizing first, then injecting water to proceed with dilution and then dehydration. There are ways to do this. In the former case, since it is processed in a batch system, it can be manufactured (processed) in a small amount, but the neutralization process takes time, so the productivity is a little poor. The latter can be produced semi-continuously, but has the problem that it requires a large amount of acid-based aqueous solution during the neutralization treatment and a large amount of water for dilution. The processing equipment is not limited in any way, but from the viewpoint of preventing fiber from falling off during dehydration, the aperture ratio (area ratio of the opening portion per unit area) as disclosed in Japanese Patent No. 3678511 is 10 to 10. It is preferable to use a mesh material having a content of 50% (for example, a non-alkali hydrolyzable bag). If the aperture ratio is less than 10%, moisture escape is extremely poor, and if it exceeds 50%, fibers may fall off.

さらには、アルカリ減量加工の後、繊維の分散性を高めるために分散剤(例えば、高松油脂(株)製の型式YM−81)を繊維表面に、繊維重量に対して0.1〜5.0重量%付着させることが好ましい。 Further, after the alkali weight loss processing, a dispersant (for example, model YM-81 manufactured by Takamatsu Oil & Fat Co., Ltd.) is applied to the fiber surface in order to enhance the dispersibility of the fiber, and 0.1 to 5 with respect to the fiber weight. It is preferable to attach 0% by weight.

本発明の浸漬型濾過カートリッジ用濾材において、濾過層は湿式不織布からなることが好ましい。湿式不織布は、スパンボンド法やメルトブロー法、エレクトロスピニング法等により作製された不織布と比較して、目付け、繊維径、通気度などのフィルター性能に関わる性質のばらつきが小さく、濾過性能に優れることから好ましい。 In the filter medium for the immersion type filtration cartridge of the present invention, the filtration layer is preferably made of a wet non-woven fabric. Compared to non-woven fabrics produced by the spunbond method, melt blow method, electrospinning method, etc., wet non-woven fabrics have less variation in properties related to filter performance such as texture, fiber diameter, and air permeability, and are superior in filtration performance. preferable.

前記濾過層は、ナノファイバーだけでなくバインダー繊維も含むことが好ましい。その際、前記ナノファイバーの重量比率が濾過層重量に対して50〜90重量%の範囲内であり、かつ前記バインダー重量の重量比率が濾過層重量に対して10〜50重量%の範囲内であることが好ましい。 The filtration layer preferably contains not only nanofibers but also binder fibers. At that time, the weight ratio of the nanofibers is in the range of 50 to 90% by weight with respect to the weight of the filtration layer, and the weight ratio of the binder weight is in the range of 10 to 50% by weight with respect to the weight of the filtration layer. It is preferable to have.

バインダー繊維は熱接着性繊維である。濾過層にバインダー繊維が含まれることにより、不織布の強度やネットワーク構造および収縮による嵩向上などの効果が得られる。バインダー繊維としては、単繊維繊度が1.0dtex以下(より好ましくは0.0001〜0.3dtex)の、未延伸糸または複合繊維が好ましい。バインダー繊維の繊維長は、3〜10mmであることが好ましい。 The binder fiber is a heat-adhesive fiber. By including the binder fiber in the filtration layer, effects such as strength of the non-woven fabric, network structure, and bulk improvement due to shrinkage can be obtained. As the binder fiber, an undrawn yarn or a composite fiber having a single fiber fineness of 1.0 dtex or less (more preferably 0.0001 to 0.3 dtex) is preferable. The fiber length of the binder fiber is preferably 3 to 10 mm.

バインダー繊維のうち、未延伸糸としては、紡糸速度が600〜1500m/分で紡糸された未延伸ポリエステル繊維が好ましい。ポリエステルとは、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレタレート、ポリブチレンテレフタレートが挙げられ、好ましくは生産性、水への分散性などの理由から、ポリエチレンテレフタレートやそれを主成分とする共重合ポリエステルが好ましい。 Among the binder fibers, the undrawn yarn is preferably an undrawn polyester fiber spun at a spinning speed of 600 to 1500 m / min. Examples of the polyester include polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, and polybutylene terephthalate. Polyethylene terephthalate and a copolymerized polyester containing the same as a main component are preferable from the viewpoint of productivity and dispersibility in water.

また、バインダー繊維のうち、複合繊維としては、抄紙時のドライヤー温度により融着接着効果を発現するポリマー成分、たとえば非結晶性共重合ポリエステルが鞘部に配置され、これらのポリマーより融点が20℃以上高い他のポリマーが芯部に配置された芯鞘型複合繊維が好ましい。また、偏心芯鞘型複合繊維、サイドバイサイド型複合繊維などの形態も使用できる。 Further, among the binder fibers, as the composite fiber, a polymer component that exhibits a fusion-bonding effect depending on the dryer temperature at the time of papermaking, for example, a non-crystalline copolymer polyester is arranged in the sheath portion, and the melting point is 20 ° C. than these polymers. A core-sheath type composite fiber in which the higher other polymer is arranged in the core portion is preferable. Further, forms such as an eccentric core sheath type composite fiber and a side-by-side type composite fiber can also be used.

ここで、上記の非結晶性共重合ポリエステルは、テレフタル酸、イソフタル酸、エチレングリコールおよびジエチレングリコールを主成分として用いることがコスト面からも好ましい。 Here, it is preferable from the viewpoint of cost that the above-mentioned non-crystalline copolymer polyester uses terephthalic acid, isophthalic acid, ethylene glycol and diethylene glycol as main components.

さらに、ナノファイバーの分散を助けるとともに、空隙率の向上にも寄与する非バインダー繊維でありナノファイバーよりも太繊度の繊維が湿式不織布からなる層(ナノファイバーを含む層)に含まれていてもよい。ナノファイバーよりも太繊度の繊維としては、繊維径が均一で分散性のよい前記のようなポリエステル繊維が好ましい。また、少量および目的に応じて、種々の紙用繊維素材が使用可能であり、たとえば、木材パルプ、天然パルプ、アラミドやポリエチレンを主成分とする合成パルプ、ナイロン、アクリル、ビニロン、レーヨン等の成分を含む合成繊維または半合成繊維を混合、添加してもよい。 Furthermore, even if the layer made of wet non-woven fabric (layer containing nanofibers) contains fibers that are non-binder fibers and have a finer fineness than nanofibers while helping to disperse the nanofibers and also contribute to the improvement of porosity. Good. As the fiber having a higher fineness than the nanofiber, the polyester fiber as described above having a uniform fiber diameter and good dispersibility is preferable. In addition, various fiber materials for paper can be used in a small amount and depending on the purpose. For example, wood pulp, natural pulp, synthetic pulp containing aramid or polyethylene as a main component, nylon, acrylic, vinylon, rayon and the like. Synthetic fibers or semi-synthetic fibers containing the above may be mixed and added.

前記の湿式不織布は、前記の繊維を用いて通常の長網抄紙機、短網抄紙機、丸網抄紙機などを用いて抄紙した後、バインダー繊維を熱接着することにより得られる。 The wet non-woven fabric is obtained by making paper using the above fibers using a normal long net paper machine, short net paper machine, round net paper machine, or the like, and then heat-bonding the binder fibers.

かくして得られた濾過層において、ガーレ透気度が20秒/100cc以下(より好ましくは0.1〜18秒/100cc)であることが肝要である。該ガーレ透気度が20秒/100ccよりも大きいと圧力損失が大きくなり、単位時間あたりの処理量が小さくなってしまうおそれがある。 In the filtration layer thus obtained, it is important that the Gale air permeability is 20 seconds / 100 cc or less (more preferably 0.1 to 18 seconds / 100 cc). If the Gale air permeability is larger than 20 seconds / 100 cc, the pressure loss may be large and the processing amount per unit time may be small.

従来のメルトブロー不織布は、繊維径が揃わないことから孔径が不均一であり、処理量は大きいが、濾過効率が低いという問題があった。一方、メンブレンタイプの濾材では、濾過効率は高いが、処理量が小さいという問題があった。本発明による繊維径の均一なナノファイバーを用いた濾過材は、孔径の均一な構造を形成することが可能なため、目付けや厚さが小さいにもかかわらず、微小な孔径を持ち、高い濾過効率を有する。さらに、濾過材のガーレ透気度を20秒/100cc以下とすることによって、水を透過させたときの圧力損失が小さく、単位時間あたりの処理量が大きい濾材が得られる。これは、孔径が微小であってもその孔径が均一でかつ、多数存在することによるものと考えている。 The conventional melt-blown non-woven fabric has a problem that the pore diameter is not uniform because the fiber diameters are not uniform, the processing amount is large, and the filtration efficiency is low. On the other hand, the membrane type filter medium has a problem that the filtration efficiency is high but the processing amount is small. Since the filter medium using nanofibers having a uniform fiber diameter according to the present invention can form a structure having a uniform pore diameter, it has a minute pore diameter and high filtration despite its small basis weight and thickness. Has efficiency. Further, by setting the Gale air permeability of the filter medium to 20 seconds / 100 cc or less, a filter medium having a small pressure loss when water is permeated and a large amount of processing per unit time can be obtained. It is considered that this is because even if the pore diameter is small, the pore diameter is uniform and there are many.

本発明の浸漬型濾過カートリッジ用濾材において、濾過層に加えて支持層も含まれることが好ましい。 In the filter medium for an immersion type filtration cartridge of the present invention, it is preferable that a support layer is included in addition to the filtration layer.

かかる支持層は、低密度の不織布であることが好ましい。密度は0.1〜0.7g/cmの範囲内であることが好ましい。該密度が0.1g/cmより小さいと、取扱い性が悪くなるおそれがある。逆に、該密度が0.7g/cmより大きいと、高い水処理量が得られなくなるおそれがある。 The support layer is preferably a low-density non-woven fabric. The density is preferably in the range of 0.1 to 0.7 g / cm 3. If the density is less than 0.1 g / cm 3 , handleability may deteriorate. On the contrary, if the density is larger than 0.7 g / cm 3 , a high water treatment amount may not be obtained.

支持層は湿式不織布に限らず、スパンボンド法やメルトブロー法、エレクトロスピニング法等により作製された不織布であってもよい。 The support layer is not limited to the wet non-woven fabric, and may be a non-woven fabric produced by a spunbond method, a melt blow method, an electrospinning method, or the like.

また、支持層を構成する繊維としては、前記のようなポリエステル繊維や、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、脂肪族ポリアミド繊維などが例示される。 Examples of the fibers constituting the support layer include the polyester fibers as described above, polyphenylene sulfide fibers, polypropylene fibers, polyethylene fibers, aliphatic polyamide fibers and the like.

本発明の浸漬型膜カートリッジ用濾材において、かかる支持層に前記濾過層が積層してなることが好ましい。 In the filter medium for an immersion type membrane cartridge of the present invention, it is preferable that the filtration layer is laminated on such a support layer.

その際、濾過層の厚さが100μm以下(好ましくは5〜90μm)であることが好ましい。濾過層の厚さが100μmを超えると、水処理量が低くなるおそれがある。 At that time, the thickness of the filtration layer is preferably 100 μm or less (preferably 5 to 90 μm). If the thickness of the filtration layer exceeds 100 μm, the amount of water treated may decrease.

本発明の浸漬型膜カートリッジ用濾材は前記の濾過層を含むので、濾過性能に優れるだけでなく低圧力損失で処理量が大きく、長期にわたってその性能が維持される。 Since the filter medium for an immersion type membrane cartridge of the present invention contains the above-mentioned filtration layer, it not only has excellent filtration performance, but also has a low pressure loss, a large amount of processing, and its performance is maintained for a long period of time.

ここで、前記濾過層において平均孔径が2.0μm以下(より好ましくは0.1〜1.8μm)であることが好ましい。 Here, it is preferable that the average pore size of the filtration layer is 2.0 μm or less (more preferably 0.1 to 1.8 μm).

また、初期の圧力損失(圧損)としては、10kPa以下(より好ましくは0.1〜8kPa)であることが好ましい。ただし、140cmの面積の濾材に透過水量25.8m/m/dayで水を全量濾過した際の圧力損失を初期の圧力損失(kPa)とする。 The initial pressure loss (pressure loss) is preferably 10 kPa or less (more preferably 0.1 to 8 kPa). However, the initial pressure loss (kPa) is defined as the pressure loss when the entire amount of water is filtered through a filter medium having an area of 140 cm 2 with a permeated water amount of 25.8 m 3 / m 2 / day.

次に、本発明の浸漬型濾過カートリッジは、前記の浸漬型濾過カートリッジ用濾材を用いてなる浸漬型濾過カートリッジである。 Next, the immersion type filtration cartridge of the present invention is an immersion type filtration cartridge made by using the above-mentioned filter medium for the immersion type filtration cartridge.

かかる浸漬型濾過カートリッジの一例を図1に示す。図1は、円筒状の浸漬型濾過カートリッジの縦断面図である。活性汚泥水は濾過層で濾過された後、支持層を通過する。 An example of such an immersion type filtration cartridge is shown in FIG. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a cylindrical immersion type filtration cartridge. Activated sludge water is filtered through the filtration layer and then passes through the support layer.

かかる浸漬型濾過カートリッジは前記の浸漬型濾過カートリッジ用濾材を用いているので、濾過性能に優れるだけでなく低圧力損失で処理量が大きく、長期にわたってその性能が維持される。 Since the immersion type filtration cartridge uses the above-mentioned filter medium for the immersion type filtration cartridge, not only the filtration performance is excellent, but also the processing amount is large due to the low pressure loss, and the performance is maintained for a long period of time.

次に本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
(1)繊維径
透過型電子顕微鏡TEM(測長機能付)を使用し、倍率30000倍で繊維断面写真を撮影し測定した。ただし、繊維径は、単繊維横断面におけるその外接円の直径を用いた(n数5の平均値)。
(2)繊維長
走査型電子顕微鏡(SEM)により、海成分溶解除去前のナノファイバー用海島型複合繊維を基盤上に寝かせた状態とし、20〜500倍で繊維長Lを測定した(n数5の平均値)。その際、SEMの測長機能を活用して繊維長Lを測定した。
(3)目付け
JIS P8124(紙のメートル坪量測定方法)に基づいて目付を測定した。
(4)厚さ
JIS P8118(紙及び板紙の厚さと密度の測定方法)に基づいて厚みを測定した。測定荷重は75g/cmにて、n=5で測定し、平均値を求めた。
(5)溶融粘度
乾燥処理後のポリマーを紡糸時のルーダー温度に設定したオリフィスにセットして5分間溶融保持したのち、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときのせん断速度と溶融粘度をプロットする。そのデータをもとに、せん断速度−溶融粘度曲線を作成し、せん断速度が1000sec−1の時の溶融粘度を読み取った。
(6)平均孔径
PMI社製パームポロメーターにより測定した。
(7)ガーレ透気度
JIS P8117 (紙および板紙の透気度試験方法)に基づいて実施した。
(8)初期の圧力損失
140cmの面積の濾材に透過水量25.8m/m/dayで水を全量濾過した際の圧力損失を初期の圧力損失(kPa)とした。
(9)模擬液透過後の圧力損失
汚泥の模擬液としてスキムミルク水溶液1wt%を用いて、圧力が250kPaに達するまで全量濾過を行った。その後、濾材を次亜塩素酸ナトリウム溶液(6g/L)に浸し、周波数45Hzにて超音波洗浄を10分間行った。この模擬液の濾過・洗浄を7回繰り返した後、透過水量25.8m/m/dayで水を全量濾過した際の圧力損失の値を模擬液透過後の圧力損失(kPa)とした。
(10)1μm初期捕集率
汚泥の模擬液としてスキムミルク水溶液1wt%を用いて、圧力が250kPaに達するまで全量濾過を行った際、濾過前後の1μm粒子個数の差から、1μm粒子の捕集率(%)を求めた。
Next, examples and comparative examples of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto. Each measurement item in the examples was measured by the following method.
(1) Fiber diameter Using a transmission electron microscope TEM (with a length measuring function), a cross-sectional photograph of the fiber was taken and measured at a magnification of 30,000 times. However, as the fiber diameter, the diameter of the circumscribed circle in the cross section of the single fiber was used (average value of n number 5).
(2) Fiber length With a scanning electron microscope (SEM), the sea-island type composite fiber for nanofibers before dissolution and removal of sea components was laid on the substrate, and the fiber length L was measured at a magnification of 20 to 500 (n number). Average value of 5). At that time, the fiber length L was measured by utilizing the length measuring function of the SEM.
(3) Metsuke The basis weight was measured based on JIS P8124 (method for measuring metric basis weight of paper).
(4) Thickness The thickness was measured based on JIS P8118 (method for measuring the thickness and density of paper and paperboard). The measured load was 75 g / cm 2 and n = 5, and the average value was calculated.
(5) Melt viscosity The polymer after the drying process is set in an orifice set at the ruder temperature at the time of spinning, melted and held for 5 minutes, then extruded by applying a load of several levels, and the shear rate and melt viscosity at that time are plotted. To do. Based on the data, a shear rate-melt viscosity curve was created, and the melt viscosity when the shear rate was 1000 sec -1 was read.
(6) Average pore size Measured with a palm polo meter manufactured by PMI.
(7) Gale air permeability Performed based on JIS P8117 (paper and paperboard air permeability test method).
(8) Initial pressure loss The initial pressure loss (kPa) was defined as the pressure loss when the entire amount of water was filtered through a filter medium having an area of 140 cm 2 with a permeated water amount of 25.8 m 3 / m 2 / day.
(9) Pressure loss after permeation of simulated liquid 1 wt% of skim milk aqueous solution was used as a simulated liquid for sludge, and the entire amount was filtered until the pressure reached 250 kPa. Then, the filter medium was immersed in a sodium hypochlorite solution (6 g / L), and ultrasonic cleaning was performed at a frequency of 45 Hz for 10 minutes. After repeating the filtration and washing of the simulated liquid 7 times, the value of the pressure loss when the entire amount of water was filtered with the permeated water volume of 25.8 m 3 / m 2 / day was defined as the pressure loss (kPa) after the simulated liquid permeated. ..
(10) 1 μm initial collection rate When 1 wt% of skim milk aqueous solution was used as a simulated sludge solution and the entire amount was filtered until the pressure reached 250 kPa, the 1 μm particle collection rate was determined by the difference in the number of 1 μm particles before and after filtration. (%) Was calculated.

[実施例1]
島成分に285℃での溶融粘度が120Pa・secのポリエチレンテレフタレート、海成分に285℃での溶融粘度が135Pa・secである平均分子量4000のポリエチレングリコールを4重量%、5−ナトリウムスルホイソフタル酸を9mol%共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを使用し、海:島=10:90の重量比率で島数400の口金を用いて紡糸し、紡糸速度1500m/分で引き取った。アルカリ減量速度差は1000倍であった。これを3.9倍に延伸した後、ギロチンカッターで0.5mmにカットして、海島型複合繊維を得た。これを4%NaOH水溶液で75℃にて10%減量し、繊維径400nm、カット長0.4mmのポリエチレンテレフタレート(PET)繊維からなるナノファイバーを得て主体繊維とした。
[Example 1]
Polyethylene terephthalate having a melt viscosity at 285 ° C. of 120 Pa · sec was added to the island component, and polyethylene glycol having an average molecular weight of 4000 having a melt viscosity at 285 ° C. of 135 Pa · sec was added to the sea component in an amount of 4% by weight and 5-sodium sulfoisophthalic acid. Using modified polyethylene terephthalate copolymerized at 9 mol%, spinning was performed using a base having 400 islands at a weight ratio of sea: islands = 10:90, and the mixture was taken up at a spinning speed of 1500 m / min. The difference in alkali weight loss rate was 1000 times. This was stretched 3.9 times and then cut to 0.5 mm with a guillotine cutter to obtain a sea-island type composite fiber. This was reduced by 10% at 75 ° C. with a 4% NaOH aqueous solution to obtain nanofibers made of polyethylene terephthalate (PET) fibers having a fiber diameter of 400 nm and a cut length of 0.4 mm, which were used as main fibers.

一方、バインダー繊維として、ポリエチレンテレフタレートを常法により紡糸して得られた未延伸ポリエステル繊維を用意した。 On the other hand, as a binder fiber, an undrawn polyester fiber obtained by spinning polyethylene terephthalate by a conventional method was prepared.

次いで、前記ナノファイバー(60wt%)と、繊維径1.2μm、カット長0.4mmの未延伸ポリエステル繊維(30wt%)と、繊維径4.3μm、カット長3mmの未延伸ポリエステル繊維(10wt%)とを混合撹拌した後、傾斜短網抄紙機で湿式抄紙を行いヤンキードライヤー140℃で乾燥し濾過層となる湿式不織布を得た。濾過層の目付けは20g/mであった。 Next, the nanofiber (60 wt%), an undrawn polyester fiber (30 wt%) having a fiber diameter of 1.2 μm and a cut length of 0.4 mm, and an undrawn polyester fiber (10 wt%) having a fiber diameter of 4.3 μm and a cut length of 3 mm. ) Was mixed and stirred, and then wet papermaking was performed with an inclined short net paper machine and dried at 140 ° C. with a Yankee dryer to obtain a wet non-woven fabric to be a filtration layer. The basis weight of the filtration layer was 20 g / m 2 .

その後、1.7dtex、カット長5mmの延伸ポリエステル繊維と1.2dtex(60wt%)と、カット長5mmの未延伸ポリエステル繊維(40wt%)からなる湿式不織布を支持層とし、カレンダー熱処理185℃で、前記濾過層と貼り合せを実施した。 Then, a wet non-woven fabric composed of 1.7 dtex, stretched polyester fiber having a cut length of 5 mm, 1.2 dtex (60 wt%), and unstretched polyester fiber (40 wt%) having a cut length of 5 mm was used as a support layer, and the calendar heat treatment was performed at 185 ° C. Bonding with the filtration layer was carried out.

かかる方法により得られた濾材において濾過層の厚みが19μmであった。次いで、模擬液による濾過試験を行ったところ、模擬液透過後の圧力損失は初期の圧力損失同等であり、水処理量が維持されていることがわかった。 In the filter medium obtained by such a method, the thickness of the filtration layer was 19 μm. Next, when a filtration test with a simulated liquid was performed, it was found that the pressure loss after the simulated liquid permeated was equivalent to the initial pressure loss, and the water treatment amount was maintained.

[実施例2]
濾過層の目付けを10g/mとした以外は、実施例1と同様とした。
[Example 2]
The same as in Example 1 except that the basis weight of the filtration layer was 10 g / m 2.

[実施例3]
濾過層の構成繊維を繊維径700nmのポリエチレンテレフタレート(PET)繊維からなるナノファイバー(60wt%)と繊維径1.2μmの未延伸ポリエステル繊維かららなるバインダー繊維(40wt%)とした以外は、実施例2と同様とした。
[Example 3]
Except that the constituent fibers of the filtration layer were nanofibers (60 wt%) made of polyethylene terephthalate (PET) fibers having a fiber diameter of 700 nm and binder fibers (40 wt%) made of unstretched polyester fibers having a fiber diameter of 1.2 μm. It was the same as in Example 2.

[実施例4]
実施例3において、ナノファイバーの繊維径を1000nmに変更した以外は実施例3と同様とした。かかる方法により得られた濾材は、平均孔径が1.0μm以上であり、1μmの捕集率が、実施例3で得られたものよりも低いものであった。
[Example 4]
In Example 3, the same as in Example 3 except that the fiber diameter of the nanofiber was changed to 1000 nm. The filter medium obtained by such a method had an average pore diameter of 1.0 μm or more, and a collection rate of 1 μm was lower than that obtained in Example 3.

[比較例1]
実施例3において、濾過層の目付けを30g/mとした以外は実施例3と同様とした。かかる方法により得られた濾材は、ガーレが20秒/100cc以上であり、初期圧損が18kPaと高く、浸漬型膜カートリッジ用濾材として適さないものであった。
[Comparative Example 1]
In Example 3, the same as in Example 3 except that the basis weight of the filtration layer was set to 30 g / m 2. The filter medium obtained by this method had a gullet of 20 seconds / 100 cc or more and a high initial pressure loss of 18 kPa, and was not suitable as a filter medium for an immersion type membrane cartridge.

[比較例2]
実施例3において得られた濾材をカレンダー加工することにより、平均孔径が1μm以下となるようにした。かかる方法により得られた濾材は、ガーレが20秒/100cc以上であり、初期圧損が29kPaと高く、浸漬型膜カートリッジ用濾材として適さないものであった。
[Comparative Example 2]
The filter medium obtained in Example 3 was subjected to calendar processing so that the average pore diameter was 1 μm or less. The filter medium obtained by this method had a gullet of 20 seconds / 100 cc or more and a high initial pressure loss of 29 kPa, and was not suitable as a filter medium for an immersion type membrane cartridge.

Figure 0006884033
Figure 0006884033

本発明によれば、浸漬型濾過カートリッジ用濾材であって、濾過性能に優れるだけでなく低圧力損失で処理量が大きく、長期にわたってその性能が維持される浸漬型濾過カートリッジ用濾材および浸漬型濾過カートリッジが提供され、その工業的価値は極めて大である。 According to the present invention, the filter medium for an immersion type filtration cartridge, the filter medium for an immersion type filtration cartridge and the immersion type filtration, which are not only excellent in filtration performance but also have a large processing amount due to a low pressure loss and the performance is maintained for a long period of time. Cartridges are provided and their industrial value is enormous.

Claims (8)

濾過層を含む浸漬型濾過カートリッジ用濾材であって、前記濾過層に繊維径が1000nm以下のナノファイバーと、繊維径1.2μm以下の未延伸ポリエステル繊維であるバインダー繊維が含まれ、かつ該濾過層のガーレ透気度が20秒/100cc以下であることを特徴とする浸漬型濾過カートリッジ用濾材。 A filter medium for an immersion type filtration cartridge including a filtration layer, wherein the filtration layer contains nanofibers having a fiber diameter of 1000 nm or less and binder fibers which are unstretched polyester fibers having a fiber diameter of 1.2 μm or less , and the filtration is performed. A filter medium for an immersion type filtration cartridge, characterized in that the Gale air permeability of the layer is 20 seconds / 100 cc or less. 前記濾過層において平均孔径が2.0μm以下である、請求項1に記載の浸漬型濾過カートリッジ用濾材。 The filter medium for an immersion type filtration cartridge according to claim 1, wherein the filtration layer has an average pore diameter of 2.0 μm or less. 140cmの面積の濾材に透過水量25.8m/m/dayで水を全量濾過した際の初期の圧力損失が10kPa以下である、請求項1または請求項2に記載の浸漬型濾過カートリッジ用濾材。 The immersion type filtration cartridge according to claim 1 or 2, wherein the initial pressure loss when the entire amount of water is filtered through a filter medium having an area of 140 cm 2 with a permeation amount of 25.8 m 3 / m 2 / day is 10 kPa or less. Filter media. 前記ナノファイバーが、ポリエステル繊維またはポリフェニレンサルファイド繊維またはポリプロピレン繊維からなる、請求項1〜3のいずれかに記載の浸漬型濾過カートリッジ用濾材。 The filter medium for an immersion type filtration cartridge according to any one of claims 1 to 3, wherein the nanofibers are made of polyester fiber, polyphenylene sulfide fiber, or polypropylene fiber. 前記濾過層において、前記ナノファイバーの重量比率が濾過層重量に対して50〜90重量%の範囲内であり、かつ前記バインダー繊維の重量比率が濾過層重量に対して10〜50重量%の範囲内である、請求項1〜3のいずれかに記載の浸漬型濾過カートリッジ用濾材。 In the filtration layer, the weight ratio of the nanofibers is in the range of 50 to 90% by weight with respect to the weight of the filtration layer, and the weight ratio of the binder fibers is in the range of 10 to 50% by weight with respect to the weight of the filtration layer. The filter medium for an immersion type filtration cartridge according to any one of claims 1 to 3. 前記濾過層において、厚さが100μm以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の浸漬型濾過カートリッジ用濾材。 The filter medium for an immersion type filtration cartridge according to any one of claims 1 to 5 , wherein the filtration layer has a thickness of 100 μm or less. 前記濾過層が湿式不織布である請求項1〜6のいずれかに記載の浸漬型濾過カートリッジ用濾材。 The filtration layer is a wet-laid nonwoven fabric, immersion type filtration cartridge filter material according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜7のいずれかに記載の浸漬型濾過カートリッジ用濾材を用いてなる浸漬型濾過カートリッジ。 An immersion type filtration cartridge using the filter medium for the immersion type filtration cartridge according to any one of claims 1 to 7.
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