JPH05192516A

JPH05192516A - カートリッジフィルター

Info

Publication number: JPH05192516A
Application number: JP4032631A
Authority: JP
Inventors: Takuji Nochi; 卓司野知; Takuma Nagatsu; 琢磨永津; Shuji Hori; 修二堀; Kentaro Matsumoto; 健太郎松本; Tetsuya Nishimuta; 哲也西牟田
Original assignee: Daiwabo Create Co Ltd
Current assignee: Daiwabo Create Co Ltd
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】【目的】筒状濾過層が繊維ウエブシートの捲き付けに
よって形成されているにも拘らず、通液抵抗が小さく、
層間剥離のないカートリッジフィルターを提供する。【構成】通液性芯筒上(1) に繊維ウェブシートを捲回
しながら高圧液流処理を施すことによって、繊維ウェブ
シートの各層(2)(2)の外側に位置する繊維の一部をその
内側に位置する繊維層にそれぞれ交絡させて順次層間を
接合し、筒状濾過層(4) を形成してカートリッジフィル
ター(3) となした。【効果】油剤付着率の極めて少ない濾過層となり、ま
た濾過層を形成しているすべての繊維は熱による変質が
なく、繊維間で構成される立体的空間を多く確保でき濾
過ライフが長くなり、特に食品工業におけるカートリッ
ジフィルターとして好適となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は懸濁液から不純物を除去
するためのカートリッジフィルター、特に製薬工業や食
品工業等のように濾過液に油分（油剤）の混入の回避が
要求される精製液の濾過器用に好適なカートリッジフィ
ルターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カートリッジフィルターは例えば製薬工
業、電子工業等での精製水の濾過、あるいは食品工業に
おけるアルコール飲料の製造工程における液体の濾過、
さらに自動車工業における塗装剤の濾過等各種の業界に
おいて広く利用されている。通常カートリッジフィルタ
ーの濾過層は不織布シートや繊維糸を通液性芯筒に捲回
して形成されている。そして濾過層を構成する繊維には
綿繊維、合成繊維等種々なものが用いられているが、耐
蝕性の面から合成繊維が汎用され、また均質な濾過層は
不織布シートの捲回によって容易に得られることから、
近年においては不織布シートを捲回して筒状となしたカ
ートリッジフィルターが好んで使用されるに至ってい
る。

【０００３】上記カートリッジフィルターの円筒状濾過
層を形成する不織布シートとしては、熱接着繊維を含有
するカードウェブを加熱し繊維間を熱接着した不織布、
スパンボンド不織布、湿式不織布等が挙げられるが、熱
接着性繊維を含有するカードウェブを加熱しながら捲回
されて形成された濾過層は、接着剤が不要であって層間
剥離が起こりにくいという利点があり、このことから熱
接着性繊維を使用したカートリッジフィルターの需要が
増加しているのが実情である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが合成繊維をカ
ードに通しウェブとして紡出するためには合成繊維に油
剤の付与が必要となり、したがってこのカードウェブか
ら形成された不織布シートを捲回したカートリッジフィ
ルターの濾過層には上記繊維油剤が残留しており、これ
を液体の濾過に供したときには濾過した清浄液中に油剤
が溶け入り、濁りや泡立ちが生じるという不都合が起き
る。このため使用分野に適合した油剤を選定するなどの
工夫がなされているが、食品工業や薬品工業用としては
不向きとされ、これらの業界においては油剤溶出のない
カートリッジフィルターが強く要望されている。

【０００５】濾過作用時に油剤溶出のない、または殆ど
ない濾過層を有するカートリッジフィルターは例えば特
開平2-21918 号公報に記載されているように、不織布シ
ートを湿式抄紙法またはエアレイ法で作られたウェブあ
るいはスパンボンド法によって形成された不織布シート
を用いることによって得ることができる。しかしながら
前者の方法ではカードウェブから形成した不織布シート
と同程度の均整な濾過層を得ることが困難であり、また
後者の方法では濾過層の層間剥離が生じやすいという難
点がある。

【０００６】また不織布シート中の熱接着性繊維の溶融
によって内外層の不織布シートを接着して濾過層となし
た場合、熱接着性繊維は溶融によって樹脂化して液通路
を閉塞し、通液抵抗が大きくなって液通過量の減少を招
く。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、捲回された繊
維ウェブシートが内外層の繊維の絡みによって接合して
なる円筒状濾過層となすことによって上記課題を解決し
た。即ち本発明のカートリッジフィルターは、通液性芯
筒上に繊維ウェブシートが捲回されて形成されたカート
リッジフィルターであって、捲回された繊維ウェブシー
トの外層の繊維の一部が少なくとも内層の繊維ウェブシ
ートに交絡されて円筒状濾過層が形成されていることを
特徴としているものである。

【０００８】本発明のカートリッジフィルターの通液性
芯筒としては特に限定を要するものではなく、外周面に
多数の透孔が形成されたプラスチック成形芯筒、あるい
は熱接着性繊維を含むウェブシートをその熱接着性繊維
を溶融しながら金属心棒に捲き付けたのち金属心棒を抜
き取って得られた通液性の繊維成形芯筒等、従来のこの
種のカートリッジフィルターに使用されている通液性芯
筒が適用できる。

【０００９】またこの通液性芯筒の上に捲回されて濾過
層となる繊維についても、各種の合成繊維や植物性繊維
（以下通常繊維という）の何れも使用することができる
が、内外層の繊維密度を異にした深層濾過性能を具備し
た濾過層を形成するには、濾過層を形成する繊維ウェブ
シートに、０．５デニール以下の極細繊維あるいは分割
されると太さが０．５デニール以下の極細繊維となる分
割型複合繊維が５重量％以上含まれていることが望まし
い。そしてこのような極細繊維を含有した繊維ウェブシ
ートを用いると内外の層間接合力を高めることができ
る。

【００１０】適用する分割型複合繊維については、物理
的・機械的に分割する複合繊維であれば何れのものでも
良いが、繊維断面が菊花型あるいは並行列型が好まし
い。成分に関しては、ポリエステル／ポリプロピレン、
ポリエステル／ナイロン、ポリプロピレン／ポリエチレ
ン等を代表としてポリオレフィン、ポリエステル、ポリ
アミド系重合体もしくは共重合体等繊維形成能のある公
知のポリマーを適宜選択し、組み合わせることにより使
用できる。一方、濾過層を形成する分割型複合繊維以外
に混合可能な通常繊維についても、公知の合成繊維、化
学繊維あるいは天然繊維が使用できるが、それぞれ濾過
材としての使用条件や用途に応じて、適宜選択されるべ
きである。また、繊維長については、分割型複合繊維お
よび通常繊維の何れもカードウェブを形成する短繊維あ
るいはスパンボンド不織布のような長繊維であってもよ
い。

【００１１】捲回された繊維ウェブシートの外層の繊維
の一部を少なくとも内層の繊維ウェブシートに交絡させ
る手段としては、高圧液流の噴射による高圧液流法を用
いるとよい。通常カード機を円滑に通過させるために上
記の繊維素材には通常0.3 ％前後の油剤が付与されてい
るが、この高圧液流法を使用すれば繊維に付着している
各種の油剤が除去され、油剤付着率が0.05％以下のカー
トリッジフィルターとなすことができる。

【００１２】高圧液流法の条件としては、液流圧力を１
０〜２００ｋｇ／ｃｍ² の範囲とする。液流圧力が１０
ｋｇ／ｃｍ² 未満であると、分割型複合繊維の分割が困
難となり、極細繊維が５重量％未満となって内外層繊維
の絡みが不足して、層間剥離が生じ易くなる。一方、液
流圧力が２００ｋｇ／ｃｍ² より高くなると、繊維ウェ
ブシートの繊維分布が乱れて、均質な濾過層となすこと
が至難となる。

【００１３】繊維ウェブシートを移送するコンベアの速
度については、１〜３０ｍ／ｍｉｎ程度が適している。
コンベア速度は、１ｍ／ｍｉｎ未満では生産効率が悪く
なり、また速度が３０ｍ／ｍｉｎより速くなると繊維ウ
ェブシートが乱れるばかりでなく高圧液流の噴射による
効果が十分でなく、内外層における繊維の絡みが弱くな
る。

【００１４】繊維ウェブシートは、分割型複合繊維と通
常繊維をカード工程で混綿するか、それぞれの繊維のカ
ードウェブを積層して作製する。しかし、スパンボンド
法等によるフィラメントからなるウェブあるいはメルト
ブローン法等よりなるウェブを使用する場合は、カード
工程を経て作製された上記カードウェブを併せて用いる
とよい。いずれの場合においても濾過層を形成する繊維
ウェブシート中に、分割型複合繊維が５重量％以上含有
させること好ましい。分割型複合繊維ウェブと通常繊維
ウェブを積層する場合は、高圧液流が当たる面に分割型
複合繊維ウェブを配置するのが、繊維の交絡を促すこと
になる。

【００１５】繊維ウェブシートは、高圧液流処理を実施
する前に、高圧液流の効果が損なわれない程度に、繊維
の移動性を残して、軽くニードルパンチングを施し、ウ
ェブを比較的安定的な形態にしておくことが望ましい。

【００１６】繊維ウェブシートの目付けは、２０〜２０
０ｇ／ｍ² 程度が好ましく、目付けが２０ｇ／ｍ² 未満
であると、プレパンチングの効果が弱くなったり、高圧
液流処理時に繊維ウェブシートが高圧液流により破損さ
れることがある。目付けが２００ｇ／ｍ² より大きくな
ると、高圧液流効果が内部まで十分に及ばなくなり好ま
しくない。また、目付けが大きい場合、円筒体の捲き終
りの段差が目立つようになるので、捲き終り端あたりの
目付けは、徐々に減らしていくと仕上がりが良くなる。

【００１７】上記高圧液流処理を行うに際しては、周面
に棘部を形成した通液性芯筒あるいは粘着テープを芯筒
の軸方向に設けた通液性芯筒を使用すれば繊維ウェブシ
ートの先端の捲き付けを容易に行うことができる。また
通液性芯筒の内面側に繊維の一部が突出するのを防止す
るために、通液性芯筒上に繊維ウェブシートを数回巻き
付けた状態から高圧液流を実施することも好ましい方法
である。

【００１８】高圧液流は円筒体の頂部において行うこと
が効果的であり、高圧液流ノズル面と円筒体の最外層と
の距離を所定条件に保持するため、捲径の増大に伴っ
て、円筒体の位置を徐々に移動させる。望ましくは、捲
き初めにおいては、ノズル面との距離は相対的に短くし
徐々に長くしていく。このような調整をすることによっ
て、内層側が密で外層側が粗となった密度勾配を有する
カートリッジフィルターとなすことができる。

【００１９】高圧液流処理において、高圧液流ノズル列
の孔径は、０．０５〜０．１５ｍｍ、孔の間隔は０．８
〜１．２ｍｍが適当である。高圧液流ノズル面と円筒体
の最外層との距離は、ノズル孔径、液流圧力、繊維ウェ
ブシート目付けおよびコンベア速度、さらに、密度勾配
の程度等の条件に基づき実験的に決定するとよい。ま
た、高圧液流ノズル列は通液性芯筒の軸方向にあるいは
円を描くように揺動させることにより、繊維ウェブシー
トをムラなく交絡させることができるが、ノズル列の単
位時間当たりの揺動回数は、ノズル孔の間隔とコンベア
速度との相関関係において適宜決定されるものである。

【００２０】所定径の円筒体が成形される時期にノズル
列の揺動を停止することにより、円筒濾過体の最外層に
円周方向の筋を形成することができる。これによってカ
ートリッジフィルターの表面積が増加し、濾過材として
の性能の向上をもたらすことができる。

【００２１】繊維ウェブシートは、所望の外径のカート
リッジフィルターとなすに必要な長さに予め切断してお
くことが望ましい。それによって形成したカートリッジ
フィルターの取り外しと新たな通液性芯筒の装着作業を
円滑に行うことができる。

【００２２】

【実施例】図４に示したような繊維断面を有し、Ａ成分
（１１）としてポリプロピレン、Ｂ成分（１２）として
ポリエチレンを配した１６分割型の複合繊維（１０）を
溶融紡糸し、熱水浴中で延伸して３デニール（分割後は
０．１９デニールとなる）の太さとなし、次いでこの繊
維を油剤浴に浸漬し、しかる後スタッファボックスによ
り機械捲縮を施して乾燥し、４５ｍｍに切断して不織布
用の分割型複合繊維（１０）となした。

【００２３】上記の分割型複合繊維を２０重量％、太さ
３デニール長さ５１ｍｍの通常のポリプロピレン繊維を
８０重量％とをカード機に通して混綿開繊し、有効針径
が１ｍｍ針長６ｍｍのニードルが３ｍｍ間隔で２列設置
されたニードルバーを上下方向に５ｍｍで８０回／ｍｉ
ｎ振動させて、プレパンチングを施し、目付け５０ｇ／
ｍ² の繊維ウェブシート（１３）となした。

【００２４】次に、図３に示しているように、この繊維
ウェブシート（１３）を１０．８ｍの長さに切断して高
圧液流処理装置のコンベア（１４）の上に載せ、常圧ス
プレーノズルヘッド（１５）からの水流で前処理しなが
ら５ｍ／ｍｉｎの速度で移送させ、押さえロール（１
６）でもって扁平化したのちその先端部を内径３０ｍｍ
外径３５ｍｍのポリエチレン製の通液性芯筒（１）の外
周に捲き付け、しかるのちその上方から下記条件のノズ
ルヘッド（１７）を使用し、高圧水流でもってウェータ
ーニードル処理を行った。

【００２５】記ノズル孔径０．１３ｍｍ、ノズルの並列個数５５０、ノ
ズル間隔１ｍｍ、ノズル列（１８）と通液性芯筒（１）
との初期間隔１０ｍｍ、ノズルからの吐出水圧１２０ｋ
ｇ／ｃｍ² 、そしてノズルヘッド（１７）には通液性芯
筒（１）の軸方向に１ｍｍ幅で３６０回／ｍｉｎの揺動
を与えた。また繊維ウェブシート（１３）が高圧水流の
噴射によって発生する空気流で乱れが生ずるので、この
影響をできるだけ少なくするため吸引口（１９）を配設
した。そして高圧液流ノズル列から噴射された水流を強
制的に除去するため処理部の下方に吸引口（２０）を設
けた。

【００２６】通液性芯筒（１）への繊維ウェブシートの
巻き付け層の増大にともなって通液性芯筒（１）を８ｍ
ｍ／ｍｉｎの速度で下方に移動させ、ノズル列（１８）
と円筒体（２１）の距離を順次僅かずつ広げながら繊維
ウェブシートを最終端まで捲き取った。かくして得られ
た外径６５ｍｍの円筒体を脱水し乾燥したのち長さ２５
ｃｍに切断し、円筒体の両端面を熱処理により樹脂化し
て、図１に示すようなカートリッジフィルター（３）と
した。

【００２７】このようにして得られたカートリッジフィ
ルター（３）は、通液性芯筒（１）上に繊維ウェブシー
ト層（２）が捲回されており、外層の繊維ウェブシート
層（２）に含有されている分割型複合繊維（１０）が高
圧液流処理により分割されて極細繊維となり、図２に示
しているようにこの極細繊維が内層の繊維ウェブシート
に交絡して内外層（２）（２）を接合し、層間剥離のな
い円筒状濾過層（４）を形成していた。また、多孔性芯
筒（１）に近い内層部においては、見掛けの繊維密度
０．２５ｇ／ｃｍ³ の緻密な濾過層となっていた。そし
て、外層に向かって見掛け密度が順次粗になり、最外層
の部分においては繊維密度が０．２１ｇ／ｃｍ³ となっ
ていて、深層濾過に好都合な密度勾配を形成していた。

【００２８】「比較例１」「実施例１」の繊維ウェブ
シートを高圧液流処理することなく、熱風加工機により
１４０℃で熱処理し、Ｂ成分（１２）のポリエチレンを
溶融し、繊維間を接着して不織布シートを作製した。こ
の不織布を通液性芯筒に捲回し、外径６５ｍｍのカート
リッジフィルターとなした。ここで用いた繊維ウェブシ
ートは、熱加工によりフィルム化し、嵩高性が失われて
見掛け繊維密度０．３２ｇ／ｃｍ³ と大きく、初期濾過
効率および濾過ライフにおいて劣り、また繊維油剤もそ
のまま残留していた。

【００２９】「比較例２」「実施例１」の繊維ウェブ
シート（１３）をそのまま高圧液流処理して平面状のシ
ートとなした。これを乾燥した後、通液性芯筒に捲き付
け、捲き終わりの端を熱融着し、外径６５ｍｍの円筒体
とした。そして円筒体を長さ２５ｃｍに切断し、円筒体
の両端面を熱処理により樹脂化して、カートリッジフィ
ルターとした。得られたカートリッジフィルターは、当
然のことながら繊維ウェブシートの内外層における層間
の交絡がなく、形体が不安定であったため最外層にポリ
エチレン製のネットを捲いて補強した。しかし、濾過材
として使用したところその濾過層が安定した繊維密度の
維持ができず、濾過性能の不安定なものであつた。

【００３０】上記「実施例」および「比較例１」「比較
例２」におけるカートリッジフィルターの濾過性能の測
定結果は、次表の通りであった。

【００３１】

【表１】

【００３２】なお、上表における各項目の測定値は、次
の方法によって算出した。「濾過ライフ（ｌ）」：濃度２００ｐｐｍに調整された
試験用ダスト（ＪＩＳ８種、関東ローム、平均粒径８μ
ｍ）の懸濁液を均一に撹拌しながら、カートリッジフィ
ルターの外側から内側に向かって、１０ｌ／ｍｉｎの水
量で強制通水を行い、通水量を１０ｌ／ｍｉｎに維持す
るための圧力が２．０ｋｇ／ｃｍ² となるまでの総通水
量。「濾過精度（μｍ）」：上記のようにして通水して得ら
れた濾過水（通液開始１ｍｉｎ後）を採取し、超遠心式
自動粒度分布測定装置（堀場製作所製）で、通過粒子の
径を測定したときの最大粒径。「初期濾過効率（％）」：上記懸濁液１ｌの乾燥後のダ
スト重量をＡとし、濾過開始１ｍｉｎ後の濾過水１ｌの
乾燥後のダスト重量をＢとして、［（Ａ−Ｂ）÷Ａ］×
１００より算出。

【００３３】

【発明の効果】このように本発明によるカートリッジフ
ィルターは、通液性芯筒上に繊維ウェブシートが捲回さ
れて円筒状濾過層が形成されたカートリッジフィルター
であって、捲回された繊維ウェブシートの各層の外側に
位置する繊維の一部がその内側に位置する繊維層にそれ
ぞれ交絡されて円筒状濾過層が形成されてなるものであ
るから、円筒状濾過層は一体化して形態安定性にすぐれ
ており、油剤付着率の極めて少ない濾過層となってい
る。また濾過層を形成しているすべての繊維は、熱によ
る変形がなくフィルム化していないので、繊維間で構成
される立体的空間を多く確保でき濾過ライフが長くな
り、特に食品工業におけるカートリッジフィルターとし
て好適となる。また濾過層に緩やかな密度勾配を設けた
カートリッジフィルターにおいては深層濾過効果の優れ
たものとなる。

【００３４】さらに、繊維層間の剥離がなく、捲き終り
の接合後加工が不要であり、また高圧液流処理時に、高
圧液流ノズル列の揺動を停止することにより、カートリ
ッジフィルターの表面に、円周方向の筋を入れることが
でき、濾過面積を大きくすることができるばかりでな
く、濾過層に無段階の密度勾配を形成することができる
など製作上においても利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカートリッジフィルターの部分破断斜
視図である。

【図２】濾過層の部分断面拡大図である。

【図３】本発明のカートリッジフィルターの製造方法を
示す簡略側面図である。

【図４】分割型複合繊維の断面図である。

【符号の説明】

１通液性芯筒２繊維ウェブシート層３カートリッジフィルター４濾過層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本健太郎兵庫県加古郡播磨町古宮877番地ダイワボウ・クリエイト株式会社播磨研究所内 (72)発明者西牟田哲也兵庫県加古郡播磨町古宮877番地ダイワボウ・クリエイト株式会社播磨研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通液性芯筒上に繊維ウェブシートが捲回
されて濾過層が形成されたカートリッジフィルターであ
って、捲回された繊維ウェブシートの各層の外側に位置
する繊維の一部がその内側に位置する繊維層にそれぞれ
交絡されて円筒状濾過層が形成されていることを特徴と
するカートリッジフィルター。
【請求項２】上記円筒状濾過層が、内層側より外層側
に向かって繊維密度が粗となる密度勾配を有しているこ
とを特徴とする「請求項１」記載のカートリッジフィル
ター。
【請求項３】濾過層を形成する上記繊維ウェブシート
に５重量％以上の極細繊維が含有していることを特徴と
するカートリッジフィルター。
【請求項４】上記繊維ウェブシートの少なくとも一部
が分割型複合繊維で構成され、その分割型複合繊維が分
割されて０．５デニール以下の極細繊維化されているこ
とを特徴とする「請求項１」記載のカートリッジフィル
ター。