JPH04215812A - 精密濾過用円筒状フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、精密濾過用円筒状フィルターに関し、さらに
詳しくは、精密濾過ができ、また精密濾過が安定し、外
径変形せず、層間剥離しない精密濾過用円筒状フィルタ
ーに関する。

（従来の技術） 精密濾過用円筒状フィルターは電子機器用材料の洗浄液
用フィルターや除塵用エアフィルター、医薬品用に用い
られる水等の濾過のプレフィルター等として広く用いら
れている。この種のフィルターとしては、単一成分から
なる熱可塑性樹脂をメルトブロー法で紡糸し、紡糸直後
に、まだ繊維が冷却しないうちに巻回することにより繊
維間に絡みと弱いわずかの熱融着のある状態で成形した
ものが知られている（特開昭６０−２１６８１８）。

また特公昭５６−４９６０５公報には、熱接着性複合繊
維を含むウェッブを加熱しながら巻回し、巻回層の途中
に濾紙やメンブレンフィルター等のシートを巻き込む事
による精密濾過用フィルターの製法が示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら前記特開昭６０−２１６８１８号記載のフ
ィルターにあっては、ポリプロピレンやポリエステル等
の熱可塑性樹脂をメルトブロー法で紡糸しウェッブを巻
回しながら成形したものである。繊維間の接着は紡糸に
より吹き付けられた余熱により発生したものであるので
弱い接着でしかない。従って得られたフィルターは外径
変形が大きく耐圧性に劣る。

変形防止の目的で補強材として多孔性のプラスチック筒
材を中芯に挿着されている。しかしこの方法ではプラス
チック筒材の成形、さらにこれらの組立工程を要する。

また対象とする捕捉粒子径が微粒子となるほど濾過圧力
は高圧になり外径や濾過層が変形する。更に、変形にと
もない濾過層の目開き等が起こり濾過性能が劣るという
課題がある。

また特公昭５６−４９６０５の製法によるフィルターは
、補強層に巻き込んだ濾紙や極細繊維不織布等の濾過層
が補強層と強く熱接着していない。

従ってこのフィルターは補強層と濾過層で層間剥離し易
い。その為このフィルターは、成形後所定の寸法に揃え
るための切断工程や、箱詰、濾過装置へのフィルターの
装着工程等の軽い衝撃で層間剥離し端面が不均一になる
という課題があった。

本発明の目的は上記課題のない濾過精度がよくかつ層間
剥離せず外径変形の少ない精密濾過用フィルターを提供
することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明者は鋭意研究した結果、補強層及び濾過層の両方
に熱接着性複合繊維を用い、且つ両層を相互に、またそ
れ自身熱接着する事により前記課題が解決する事を知り
本発明を完成するに至った。

本発明は、熱接着性複合繊維の低融点成分間が熱接着さ
れた補強層、メルトブロー法による平均繊維径７μｍ以
下の極細熱接着性複合繊維の低融点成分間が熱接着され
た濾過層があり、さらに補強層複合繊維の低融点成分と
濾過層極細複合繊維の低融点成分が相互に熱接着された
ことを特徴とする精密濾過用円筒状フィルターである。

本発明の円筒状フィルターは、補強層および濾過層の両
方に熱接着性複合繊維を用い、加熱することにより補強
層の複合繊維低融点成分間が熱接着し、濾過層の極細複
合繊維低融点成分間が熱接着し、さらに補強層と濾過層
の複合繊維低融点成分が相互に熱接着したものである。

補強層および濾過層の両方に用いられる熱接着性複合繊
維は、融点差のある２種又は３種以上の熱可塑性樹脂か
らなる複合繊維であって低融点成分が繊維表面の少なく
とも一部を形成するような鞘芯型或いは並列型等の複合
繊維が用いられる。

この熱可塑性樹脂として軟化点又は融点が７０〜３００
℃の樹脂が用いられ例えば、ポリエステル、ポリアミド
、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ポリエチレ
ン、低融点ポリエステル、ポリウレタンエラストマー、
ポリエステルエラストマー等が例示できる。複合の組み
合わせとしては、ポリエチレン／ポリプロピレン、低融
点共重合ポリエステル／ポリエステル、ポリエチレン／
ポリエステルなど例示できるが、これらに限定されるも
のではない。

補強層および濾過層の両方に用いられる熱接着性複合繊
維の低融点成分は、相互に熱接着する目的から、共に近
似の融点であることが好ましく、特に融点差が２０℃未
満であることが好ましく、さらに同質の成分、例えばポ
リエチレンのものが好ましい。また補強層および濾過層
の両方に用いられる、それぞれの熱接着性複合繊維の低
融点成分と高融点成分の融点差は、２０℃以上が好まし
く、融点差が２０℃未満であると熱接合成形時、高融点
成分も軟化ないし融解してしまい、繊維形状がくずれて
フィルム化してしまう傾向がある。

円筒状フィルターがフィルム化して孔径が潰れてしまう
と、通水性低下など濾過性能に大きい影響が出て好まし
くない。ここでいう融点とは、一般的には示差走査熱量
計（ＤＳＣ）での測定が可能で、吸熱ピークとして現れ
る。非晶性の低融点共重合ポリエステル等の場合、融点
が必ずしも明確に現れないため、一般的に言われている
軟化点で代用され、測定には示差熱分析（ＤＴＡ）等を
利用することができる。

本フィルターの補強層に用いる複合繊維の繊維径は、濾
過層の補強を目的とするので、濾過層の極細熱接着性複
合繊維より太めの繊維であり、１０〜２００μｍのもの
が好ましい。また補強層は、熱接着性複合繊維１００％
であっても良いし他の繊維例えば、麻、綿、レイヨン、
ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維等の繊維を７０
％以下混合したものであってもよい。

本フィルターの濾過層に用いる極細熱接着性複合繊維は
、２台の押出機に高融点成分と低融点成分を導入し溶融
押出し、後記のメルトブロー法にょり紡糸された平均繊
維径７μｍ以下の熱接着性複合繊維であり、繊維径は０
．５〜５μｍが好ましく、７μｍを越えると濾過精度が
劣る。メルトブロー法とは、熱可塑性樹脂を溶融し、紡
糸孔の周囲より高温高速気体を吹き出すメルトブロー用
口金より複合紡糸する方法であり、捕集方法は、高温高
速気体によって捕集コンベアネット上に吹き付け極細繊
維のウェッブを得る方法を例示できる。紡糸用口金とし
ては、複合紡糸用口金を用い、芯鞘型、並列型等を例示
でき、気体としては通常０．５〜５Ｋｇ／ｃｍ２、４０
０℃、流量１〜４０ｍ３／分の空気や不活性ガスなどが
一般的である。メルトブロー用口金とコンベアとの距離
は、熱可塑性樹脂の融点や高速空気流の吹き付け条件な
どにより異なるが、繊維間接合の少ない距離に設定し、
約３０〜８０ｃｍが望ましい。

これら繊維の断面形状は、丸断面、三角断面、Ｔ型断面
、さらにはこれら形状に中空部を設けた形状であっても
よい。

本発明の円筒状フィルターの成形方法は、補強層用熱接
着性複合繊維をカード法等でウェッブとし、濾過層用極
細熱接着性複合繊維をコンベアーに吹き付けウェッブと
し、これらウェッブを加熱機および巻取り機のある成形
装置を用い、巻芯に巻き取り、加熱することにより得ら
れる。加熱の時期は、巻芯に補強層ウェッブ巻き取りな
がら加熱し補強層とした後、濾過層ウェッブを連続して
巻き取りながら加熱し濾過層を形成する方法、それぞれ
加熱し一旦、不織布またはシートとしこれを再度加熱し
円筒状フィルターとする方法、巻芯に補強層ウェッブ巻
き取り次に濾過層ウェッブを巻き取った後加熱する方法
など成形方法を限定するものではない。加熱温度は両層
の熱接着温度以上で行う。ウェッブの加熱法としては、
熱エンボス法、熱カレンダー法、熱風法、超音波結合法
、遠赤外加熱法などある。特に遠赤外加熱法は、複合メ
ルトブロー法により得られたウェッブを乱す事なく厚み
ムラが少なく均一に加熱接合でき、濾過性能も安定した
方法である。

濾過層ウェッブの巻回数は、２回以上が好ましく、それ
以下の巻回数では濾過すべき粒子が巻回部のシートに沿
って渦流になりながら通過するので好ましくない。

熱接着性複合繊維を巻芯に巻き取り補強層を成形し、こ
の層の外側に極細熱接着性複合繊維を巻取り濾過層を成
形する円筒状フィルターが一般的である。またこの濾過
層の外側に更に補強層を形成することもでき、内側に濾
過層があり、この濾過層の外側に補強層を形成する構造
であってもよい。

補強層は補強及び粗取りを目的とする層で、繊維径や空
隙率を変化させることもでき、濾過時間を長く保てる。

以下本発明を実施例で更に具体的に説明する。

［濾過精度］ ハウジングに、フィルター１本を取付、ポンプで３０リ
ットル／ｍｉｎの流量で水を循環させ、３０リットルの
水槽にケーキ（カーボランダム、＃４０００）を５ｇ添
加する。ケーキ添加より１分後に濾過水を１００ｃｃサ
ンプリングし、メンブレンフィルター（０．６μｍ以上
を捕集できるもの）で濾過し、メンブレンフィルター上
に捕集されたケーキの粒度を粒度分布測定機で測定し、
最大流出粒径より濾過精度とした。

［耐圧強度］ ハウジングに、フィルター１本を取付け、流量を３０リ
ットル／ｍｉｎに設定し循環通水する。水槽に火山灰土
壌下層土粉末（平均粒径１２．９μｍ、粒径範囲１〜３
０μｍが９９％）２０ｇを添加攪拌し、循環濾過を行い
水槽内の液が透明になった時点で入口圧と出口圧を読み
取る。この操作を最大圧力損失（入口圧と出口圧の差）
１０ｋｇ／ｃｍ２になるまで、または外径が変形するま
で繰り返し、カートリッジの変形度合を観察した。フィ
ルターの外径が変形したときの圧力（ｋｇ／ｃｍ２）を
耐圧強度とした。

［耐剥離性］ 得られた内径３０ｍｍ、外径６０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ
のフィルターを長さ５ｃｍに切断し、片側端面から内側
の補強層を両手の指で押し、濾過層と補強層の剥離の有
無を試験した。強く押しても全く剥離の起きないものを
耐剥離性良、剥離が起き補強層が押し出される物を耐剥
離性不可と判定した。

（実施例−１） 芯成分が固有粘度０．６４、融点２５５℃のポリエステ
ル、鞘成分が融点１３２℃、ＭＩ２５（ｇ／１０分、ａ
ｔ１９０℃、２１６０ｇ荷重）、の高密度ポリエチレン
からなり、繊維径１９．３μｍ、繊維長５１ｍｍの芯鞘
型熱接着性複合繊維を用い、目付２０ｇ／ｍ２のカード
ウェッブを得た。

該ウェッブをコンベア、遠赤外線ヒータ、巻取り機を備
えた成形装置を用い、温度１４５℃、速度３ｍ／分の条
件で、外径３０ｍｍの金属製中芯に加熱しながら巻取り
、外径４５ｍｍの内側用補強層を得た。

該補強層とは別に固有粘度０．６１、融点２５２℃のポ
リエステルを芯成分とし、ＭＦＲ１２４（ｇ／１０分、
ａｔ１９０℃、２１６０ｇ荷重）、融点１２２℃の線状
低密度ポリエチレンを鞘成分とし、孔径０．３ｍｍφ、
孔数５０１の芯鞘型メルトブロー用口金を用い、複合比
５０／５０、紡糸温度を芯成分２８０℃、鞘成分２６０
℃、総吐出量１２０ｇ／分の条件で紡糸し、温度３３０
℃の空気を圧力１．８ｋｇ／ｃｍ２で導入した。速度５
ｍ／分のコンベア上に吹き付け、ウェッブを得た。

吹き付けた気流はコンベア下部の吸引装置より吸引除去
した。該ウェッブを遠赤外線ヒータを備えた熱処理装置
を用い、温度１４０℃で加熱し繊維の交点が熱接着した
濾過層用極細繊維シートを得た。このシートは、目付５
０ｇ／ｍ２、平均繊維径２．５μｍであった。

前記内側補強層の上に上記極細繊維シートを１４５℃で
加熱しながら巻回し、厚み６ｍｍの濾過層とした。補強
層と濾過層は熱接着していた。

更に、この上に前記内側用補強層に用いたと同じ複合繊
維のカードウェッブを同一条件で加熱しながら巻回し外
側用補強層とした内径３０ｍｍ、外径６０ｍｍ、長さ２
５０ｍｍの三層構造円筒状フィルターを得た。このフィ
ルターは、机に打ちつけても凹む事のない硬いものであ
った。又、濾過精度は２．４μｍ、耐圧強度１０ｋｇ／
ｃｍ２以上であった。耐剥離性は内側の補強層を強く押
しても濾過層と剥離することのない良いものであった。

（実施例−２） 実施例−１において、内側と外側の補強層では繊度の異
なるポリオレフィン系並列型熱接着性複合繊維を用いた
以外は同様の方法でフィルターを成形した。即ち内側補
強層用の複合繊維として、融点１３２℃、ＭＩ２５１（
ｇ／１０分、ａｔ１９０℃、２１６０ｇ荷重）、の高密
度ポリエチレンを第１成分とし、融点１６２℃、ＭＦＲ
２４（ｇ／１０分、ａｔ１９０℃、２１６０ｇ荷重）、
のポリプロピレンを第２成分とする繊維径１７．５μｍ
、繊維長５１ｍｍの並列型複合繊維を用いた。外側用と
して、内側用と同成分の繊維径１２．４μｍ、繊維長５
１ｍｍの並列型複合繊維を用いた。また濾過層として、
第１成分が実施例−１と同じ線状低密度ポリエチレンを
用い、第２成分として融点１６２℃、ＭＦＲ１８０（ｇ
／１０分、ａｔ２３０℃、２１６０ｇ荷重）のポリプロ
ピレンを用いて孔径０．３ｍｍφ、孔数５０１の並列型
メルトブロー用口金を用い、複合比５０／５０、紡糸温
度を第１成分３００℃、第２成分２９０℃、総吐出量１
００ｇ／分の条件で紡糸し、温度３８０℃の空気を圧力
２．３ｋｇ／ｃｍ２で導入し、速度５ｍ／分の捕集コン
ベア上に吹き付け、ウェッブを得た。該ウェッブを実施
例−１同様に熱処理（温度１４０℃）し、繊維間が熱接
着した極細繊維シートを得た。このシートは、目付４０
ｇ／ｍ２、平均繊維径０．７μｍであった。実施例−１
と同じ成形機を用い、同じ方法で、内側補強層（厚み７
．５ｍｍ）／濾過層（同６ｍｍ）／外層（同１．５ｍｍ
）が各々熱接着した内径３０ｍｍ、外径６０ｍｍ、長さ
２５０ｍｍの三層構造円筒状フィルターを得た。このフ
ィルターは、硬度は十分であった。又、濾過精度は０．
９μｍ、耐圧強度９．８ｋｇ／ｃｍ２（濾過ライフ２５
分）であった。しかも耐剥離性は内側の補強層を強く押
しても濾過層と剥離することのない良いものであった。

（比較例−１） 実施例−１において、濾過層として、ポリプロピレン１
００％からなり、熱エンボス接着した目付５０ｇ／ｍ２
、平均繊維径１．４μｍのメルトブロー不織布を用いた
。内側補強層及び外側補強層は、実施例−１と同じ複合
繊維を用い、濾過層のみ上記のポリプロピレン１００％
不織布を用い、実施例−１と同一条件で成形し、中間部
に濾過層のある三層構造の円筒状フィルターを得た。こ
のフィルターの硬度は十分に高く、耐圧強度も１０ｋｇ
／ｃｍ２以上と高く良いものであった。しかし、濾過精
度は３．５μｍと悪く、しかも耐剥離性は内側の補強層
を強く押すと簡単に剥離を起こす悪いものであった。

（比較例−２） 実施例−１において、濾過として、ポリエステル１００
％からなり、熱エンボス接着した目付４４ｇ／ｍ２、平
均繊維径１．９μｍのメルトブロー不織布を用いた。内
側補強層及び外側補強層は、実施例−１と同じ複合繊維
を用い、濾過層のみ上記のポリエステル１００％不織布
を用い、実施例−１と同一条件で成形し、中間部に濾過
層のある三層構造の円筒状フィルターを得た。このフィ
ルターの硬度は十分に高く、耐圧強度も１０ｋｇ／ｃｍ
２以上と高く良いものであった。しかし、濾過精度は３
．８μｍと低く、しかも耐剥離性は内側の補強層を軽く
押しても簡単に剥離を起こす悪いものであった。

（比較例−３） ポリプロピレン単一成分のメルトブロー法ウェッブを、
多孔性のプラスチック筒材に巻回し、繊維同士が弱く熱
接着された円筒状フィルターを用い濾過性能などの評価
をした。このフィルターの平均繊維径１．３μｍで、サ
イズは内径２７．５ｍｍ、外径６０ｍｍ、長さ２５４ｍ
ｍであった。

このフィルターは非常に柔らかく指で押すと簡単に凹ん
だ。濾過精度は３．０μｍながら、耐圧強度は、１．８
ｋｇ／ｃｍ２と非常に悪いものであった。

（実施例−３） 内側補強層及び濾過層として実施例−１と同じ物を用い
、内側補強層の厚みが７．５ｍｍとなったところで、予
め実施例−１と同じ方法で作製しておいた極細繊維シー
ト（目付３０ｇ／ｍ２、平均繊維径２．５μｍ）を該補
強層を構成する複合繊維ウェッブ上に積層しながら連続
して供給巻回し、外径６０ｍｍの円筒状フィルターを得
た。このフィルターの硬度は十分に高く良いものであっ
た。

又、濾過精度は２．５μｍ、耐圧強度１０ｋｇ／ｃｍ２
以上であった。耐剥離性も良いものであった。

（発明の効果） 本発明の円筒状フィルターは、すべて熱接着性複合繊維
により構成され、熱接着しているため、濾過層が濾過圧
により目開きせず濾過精度に優れていた。また補強層と
濾過層が熱接着されているので両層の耐層間剥離強度が
高く、且つフィルターの耐圧変形強度が高くなる等の効
果が認められた。またプラスチック筒材の成形、濾過層
の不織布、シートの成形、組立工程など複雑な工程を要
せず精密濾過用円筒状フィルターを容易に製造でき、寸
法に揃えるための切断工程や、箱詰、濾過装置へのフィ
ルターの装着工程等の軽い衝撃でも層間剥離しなかった
。

以上 特許出願人　チッソ株式会社 代理人弁理士　佐々井彌太郎 代理人弁理士　野　中　克　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱接着性複合繊維の低融点成分間が熱接着された補強層
   、メルトブロー法による平均繊維径７μｍ以下の極細熱
   接着性複合繊維の低融点成分間が熱接着された濾過層が
   あり、さらに補強層複合繊維の低融点成分と濾過層極細
   複合繊維の低融点成分が相互に熱接着されたことを特徴
   とする精密濾過用円筒状フィルター。