JPH06311A - ろ過材料 - Google Patents

ろ過材料

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JPH06311A
JPH06311A JP4187583A JP18758392A JPH06311A JP H06311 A JPH06311 A JP H06311A JP 4187583 A JP4187583 A JP 4187583A JP 18758392 A JP18758392 A JP 18758392A JP H06311 A JPH06311 A JP H06311A
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Yoshiaki Mogami
義昭 最上
Akira Moriya
昭 守屋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高流量、高ろ液清澄度、高ケーク剥離性を有
するとともに、さらに耐久性にすぐれたろ過材料を提供
する。 【構成】 高分子多孔体からなるろ過層、通液性シート
からなる緩衝層及び繊維シートからなる補強層の積層体
であって、該層の隣接面はその全面にわたって部分的に
接着され、かつ該緩衝層を構成する通液性シートは補強
層を構成する繊維シートよりも弾性変形を生じやすいこ
とを特徴とするろ過材料。高分子多孔体からなるろ過
層、通液性シートからなる緩衝層及び繊維シートからな
る補強層の積層体であって、該ろ過層と緩衝層との隣接
面はその全面にわたって部分的に接着されるとともに、
該緩衝層と補強層との隣接面はその周縁部においてのみ
接着され、かつ該緩衝層を構成する通液性シートは補強
層を構成する繊維シートよりも弾性変形を生じやすいこ
とを特徴とするろ過材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、流体中の固体の分離に
用いるろ過材料に関する。特に、フィルタープレス、ベ
ルトプレス型脱水機等にとりつけて、酸化チタン、水酸
化鉛、アルミナ等の固体微粉末の分離や、排水処理、余
剰汚泥、消化洗浄汚泥等各種の汚泥を脱水するのに適し
た高耐久性の高分子多孔膜型ろ過材料に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】産業用流体中の粒状固体
分の分離には、多くの場合、織布、フェルト等のろ過材
料が用いられている。このようなろ過材料は、一般に
は、フィルタープレス、ベルトプレス型脱水機等のろ過
装置に取り付けて用いられる。ろ過材料としては、流量
が高く、ろ液清澄度が高く、ケーク剥離性にすぐれ、か
つ寿命の長いものが求められている。織布、フェルト等
のろ過材料では、前記の条件を同時に達成することはで
きない。例えば、ろ液清澄度を高くするためにはステー
プル系の糸と平織の組み合わせを選択すればよいが、し
かし、この場合には、ろ過速度、ケーク剥離性及び耐目
詰まり性が犠牲にされるとともに、ケーク剥離のために
は人力や、ケーク掻き落とし具、あるいはろ布振動装置
等によるケーク剥離操作が必要である。しかも、この際
の剥離操作には、多くの人力を必要とする上、異物混入
を起こしやすいという問題もある。また、一般の織布、
フェルトによるろ過の場合には、ろ液の清澄度が低いた
めに、プレコートあるいはセルフプレコートが必要とな
り、これに要する時間と人力も多大である。プレコート
ろ過を行う場合、ろ過助剤とそれに要する設備、更に使
用後のろ過助剤とケークの廃棄とが必要となる。セルフ
プレコートろ過の場合には、ろ過助剤のようなものは必
要としないが、ケーク層が成長するまで予備運転する時
間が必要で、加えて、粒子を含んだろ液の再処理が必要
となる。
【0003】そこで、これらの問題を解決するために多
孔質高分子あるいは連続気孔を持つ高分子膜をろ過層に
持つろ過布や、平滑な表面を持つろ過布等が開発されて
きた。このようなろ過布としては、例えば、粗目の織物
又はフェルト状布よりなる基布の上に連続気泡を有する
樹脂層を一体成形してなるろ材(実開昭50−4497
9号)、ポリウレタン多孔質皮膜を有する清澄ろ過剤
(特開60−44012号)、ニードルパンチと無押圧
熱処理によって結着したろ材の表面を熱加圧によって平
滑化させたろ材(特開昭57−135021号、実開昭
60−144922号)、多孔性微粒子を合成樹脂より
なる連続気孔集合体の表面に層状に固着したろ材(実開
昭50−44971号)等がある。これらのろ材は、高
いろ過速度、高いろ液清澄度、良好なケーク剥離性を示
す。しかし、これらのろ材は、取り扱い、装着時にろ材
のねじれを生じたり、使用中の圧力により連続気孔層あ
るいは多孔質層の破壊が生じたりする他、連続気孔層の
厚みを増やしてその耐久性を増加させると圧力損失が生
じて流量の低下を引き起こす等の欠点が生じた。即ち、
これらのものは寿命が短く、適用できる装置も限られ、
実用的ではない。したがって、ろ過装置に用いられる高
分子多孔体をろ過層に持つろ過材料としては、高い流
量、高いろ液清澄度、良好なケーク剥離性に加えて、耐
久性にすぐれ、長い寿命を持つものが要求されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高流量、高
ろ液清澄度、高ケーク剥離性を有するとともに、さらに
耐久性にすぐれたろ過材料を提供することをその課題と
する。
【0005】
【発明が解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、高分子多孔体から
なるろ過層と、織布、フェルト、網状体等からなる補強
層を、その間に織布、フェルト、網状体等からなる緩衝
層を介して積層してろ過材料とすることにより、前記課
題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに到っ
た。すなわち、本発明によれば、高分子多孔体からなる
ろ過層、通液性シートからなる緩衝層及び繊維シートか
らなる補強層の積層体であって、該層の隣接面はその全
面にわたって部分的に接着され、かつ該緩衝層を構成す
る通液性シートは補強層を構成する繊維シートよりも弾
性変形を生じやすいことを特徴とするろ過材料が提供さ
れる。また、本発明によれば、高分子多孔体からなるろ
過層、通液性シートからなる緩衝層及び繊維シートから
なる補強層の積層体であって、該ろ過層と緩衝層との隣
接面はその全面にわたって部分的に接着されるととも
に、該緩衝層と補強層との隣接面はその周縁部において
のみ接着され、かつ該緩衝層を構成する通液性シートは
補強層を構成する繊維シートよりも弾性変形を生じやす
いことを特徴とするろ過材料が提供される。
【0006】次に、本発明のろ過材料の層構成について
詳述する。 (1)ろ過層 微細孔を有する高分子多孔体からなり、その細孔径は、
0.01〜50μm程度である。この細孔径を変化させ
ることにより、ろ過性能(粉末捕集性能)を変えること
ができる。厚さは、通常20μmから500μm程度で
ある。また、その空孔率は50から98%である。この
高分子多孔体の材質としては、従来公知の各種の高分子
が使用可能であるが、フッ素樹脂の使用が好ましい。フ
ッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレ
ン(PTFE)や、テトラフルオロエチレン−エチレン
共重合体(ETFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVD
F)、テトラフルオロエチレン−(パーフルオロアルキ
ル)ビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオ
ロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FE
P)等が挙げられる。また、この高分子多孔質体として
は、ビスコーススポンジ体も使用可能である。
【0007】高分子多孔体がフッ素樹脂等の撥水性を有
するものである場合には、有機溶媒中からの固体粒子の
ろ過分離は可能であるが、水を主体とした水性溶媒中の
固体粒子は、その高分子多孔体が水を透過させないの
で、ろ過分離することができない。この場合には、その
高分子多孔体を親水化処理して使用することにより、水
性媒体からの固体粒子をろ過分離することができる。フ
ッ素樹脂多孔質体の親水化処理としては、従来公知の方
法、例えば、ポリビニルアルコールや、ビニルアルコー
ルと含フッ素ビニルモノマーとの共重合体や、界面活性
剤等の親水化剤を含む溶媒中でその多孔質体を処理し、
その細孔内表面を親水化する方法を示すことができる。
【0008】(2)緩衝層 通液性を有し、かつ補強層より弾性変形を生じやすいシ
ートからなる。この通液性シートは、一般的には、厚さ
1mmのシートに対して、1cm2当り1000gの荷
重を上面から加えた時に、その弾性変形率が5〜50%
以上、好ましくは20〜40%程度の範囲にあればよ
い。この場合、弾性変形率(%)は、次式で表わされ
る。 R=(A−B)/A×100(%) (1) R:弾性変形率 A:荷重を付加する前の厚さ(1mm) B:荷重を付加した後のシートの厚さ また、緩衝層を構成するシートは、厚さ1mmのシート
を、引張応力1000gで縦又は横方向に引張った時
に、弾性伸び率が0.1〜20%以上、好ましくは2〜
10%の範囲にあるものの使用が好ましい。この場合、
弾性伸び率は、次式で表わされる。 L=(C−D)/C×100(%) (2) L:弾性伸び率 C:引張応力を付加する前のシートの長さ D:引張応力を付加した後のシートの長さ
【0009】緩衝層の厚みは、0.01〜10mm、好
ましくは0.1〜3mmであり、その1m2当りの重量
は、通常、10〜500g、好ましくは20〜100g
である。緩衝層は、織布、不織布、網状体等の構造のシ
ートであることができる。この場合、網状体としては、
有孔発泡フィルムや、繊維編成物等が包含される。ま
た、この緩衝層を構成するシートの細孔径は、1〜10
00μm、好ましくは30〜300μmである。緩衝層
が織布や不織布等の繊維シートから構成される場合、そ
の繊維の太さは、1〜500μm、好ましくは10〜3
00μmである。繊維としては、中空系繊維の使用が好
ましい。シートの材質としては、従来公知の高分子、例
えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィ
ンの他、ポリアミド、ポリエステル、ポリテトラフルオ
ロエチレン、セルロース等の各種のものが挙げられる。
この高分子は、ろ過材料として要求される耐熱性や耐薬
品性に応じて適当なものが選ばれる。
【0010】本発明で緩衝層材料として用いるシート
は、不織布及びフェルトであることが好ましい。不織布
としては、細孔径10〜1000μm、好ましくは50
〜500μm、空孔率30〜98%、好ましくは50〜
90%で、目付10〜500g/m2、好ましくは20
〜100g/m2の特性を有するものが用いられる。不
織布を構成する繊維は、ポリオレフィンやポリエステ
ル、ナイロン、ポリ塩化ビニル等であることができる。
フェルトとしては、細孔径10〜1000μm、好まし
くは50〜500μm、目付50〜500g/m2、好
ましくは80〜300g/m2の特性を有するものが用
いられる。
【0011】この緩衝層は、高分子多孔体層と補強層と
の間に介在させるが、この緩衝層の介在により、高分子
多孔体層に対して単に補強層を積層しただけの従来の2
層構造のろ過材料では達成し得なかった効果を得ること
ができる。即ち、従来の2層構造のろ過材料の場合に
は、(1)ろ過時の圧力による高分子多孔体のクリープ
で、その高分子多孔体が補強層の繊維間隙内に圧入さ
れ、ピンホールを生じる、(2)運搬及び装置への装着
時に生じる補強層のねじれによって高分子多孔体層(ろ
過層)と補強層との間が剥離する、(3)スラリー中の
大きな粒子の衝突により高分子多孔体層が損傷を受ける
等の問題を生じたが、本発明による緩衝層を含む3層構
造のろ過材料では、これらの問題は一挙に解決される。
【0012】本発明の緩衝層は、前記のように、弾性変
形を生じやすいため、これをろ過層と積層接着させる際
及び補強層と積層接着させる際に、それらの隣接面を平
面化された状態で密に接触させることができ、その結
果、各層間の接着強度を高めることができ、機械的強度
にすぐれたろ過材料を得ることができる。また、本発明
で用いる緩衝層は、前記のように、弾性変形を生じやす
いために、本発明のろ過材料は、その使用時において、
ろ過時の圧力による高分子多孔体のピンホール化の問題
を生じることもなく、さらにその運搬時や装置への装着
時において、補強層にねじれを生じても、そのねじれ応
力を緩衝層が吸収するので、高分子多孔体が剥離するよ
うなこともない。さらにまた、本発明のろ過材料の使用
時に、高分子多孔体面にスラリー中の大きな粒子が衝突
しても、その衝撃力を緩衝層が吸収するので、高分子多
孔体面が損傷されることもない。
【0013】(3)補強層 この補強層は、前記緩衝層よりも弾性変形を生じにくい
もので、従来公知の補強層が用いられる。即ち、この補
強層は、引張強度20〜800kg/3cmの織布、網
状体、不織布などの繊維シートからなる。この場合の引
張強度は装着する装置に応じて任意に選択できる。繊維
シートとして織布を用いる場合には、その織組織は、綾
織、平織、朱子織、斜子織等であることができる。繊維
シートの材質はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリア
ミド、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、セ
ルロース等であることができる。また繊維の形態は、モ
ノフィラメント、マルチフィラメント、ステープル等で
ある。これらの繊維は、必要な強度、耐薬品性、耐熱性
に応じて適当に選択される。補強層での目詰まりを防ぐ
点からは、繊維の形態はステープル以外であることが望
ましい。繊維の太さは、1〜2000μm、好ましくは
10〜800μmである。この補強層において、その厚
みは0.1〜10mm、好ましくは0.5〜3mmであ
る。
【0014】本発明によるろ過材料は、前記したろ過
層、緩衝層及び補強層の積層体からなるが、それらの各
層の隣接面は、その全面にわたって部分的に接着されて
いてもよいし、また、ろ過層と緩衝層との隣接面のみが
全面にわたって部分的に接着され、緩衝層と補強層との
隣接面はその周縁部においてのみ接着されていてもよ
い。ろ過層、緩衝層及び補強層の各隣接面をその全面に
わたって部分的に接着させる場合、その接着方法として
は、熱融着や接着剤によるラミネート法が採用される。
また、その際の接着手順には、ろ過層と緩衝層と補強層
を同時に熱融着や接着剤によるラミネートをする方法、
ろ過層と緩衝層を始めに熱融着や接着剤によるラミネー
トを行い、次にこれと補強層を熱融着や接着剤によるラ
ミネートを行う方法、緩衝層と補強層を始めに熱融着、
接着剤によるラミネートを行い、次にこれとろ過層を熱
融着や接着剤によるラミネートをする方法がある。熱融
着によるラミネートを行う条件は、ろ過層と緩衝層と補
強層の熱的性質を十分考慮の上、接着強度及び通液度に
基づいて決定すればよい。接着剤による接着を行う条件
は、取り扱う対象液体の侵食性に耐久性を有し、使用温
度に耐え得る接着剤を用い、所望する接着強度及び通液
度に基づいて決定すればよい。接着強度は100g/3
cm以上にすれば充分である。各層の隣接面をその全面
にわたって部分接着する場合、その接着部分の合計面積
比は、隣接面積に対し、通常、1〜50%、好ましくは
2〜20%の範囲にするのがよい。隣接面を部分的に接
着させる方法(部分接着法)としては、点状接着法や線
状接着法、パターン状接着法等が挙げられる。
【0015】本発明のろ過材料において、ろ過層と緩衝
層の隣接層をその全面にわたって部分的に接着させ、緩
衝層と補強層はその隣接面の周縁部のみにおいて接着さ
せる場合、ろ過層と緩衝層の隣接面をその全面にわたっ
て部分的に接着させる方法としては、前記した方法が採
用され、また、緩衝層と補強層との隣接面の周縁部のみ
において接着させる方法としては、通常の全面接着法が
採用される。このような緩衝層と補強層の隣接面がその
周縁部のみで接着され、中央部が未接着の空間部に形成
されたろ過材料は、その使用後に、ろ過層表面に堆積し
たろ過ケークを補強層側からの空気や水による逆洗(バ
ックブロー)により剥離させる場合に、その空気や水の
圧力をその緩衝層と補強層との間の空間部で吸収させる
ことができ、これによってろ過層の被損を防止すること
ができる。本発明のろ過材料におけるろ過層と緩衝層と
の隣接面をその全面にわたって部分接着させる場合、そ
の接着面における隣接する接着点間の距離は、5mm以
下、好ましくは1mm以下、さらに好ましくは0.2m
m以下にするのがよい。このような接着点間距離を保持
することにより、ろ過層と緩衝層との間を平面性良くか
つ強度よく接着させることができる。この場合の接着点
間距離は、前記した従来公知の部分接着法により調節す
ることができる他、緩衝層を形成する通液性シートの表
面の目の粗さによって調節することができる。例えば、
ろ過層を形成する高分子多孔体と緩衝層を形成する通液
性シートを加熱ロールを用いる熱融着法や接着剤塗布ロ
ールを用いる接着法により接着する場合、通液性シート
として、その表面粗さ(凹凸表面におけるその隣接凸部
間の距離)が5mm以下のものを用いることによって接
着点間距離が5mm以下の接着体を得ることができる。
また、高分子多孔体の緩衝層の接着を接着剤を用いて行
う場合、その接着剤塗布装置として溝間の距離が5mm
以下のグラビアロールを用いることにより、接着点間距
離が5mm以下の接着体を得ることができる。
【0016】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 実施例1 (1)ろ過層として、公称孔径0.2μm、厚さ40μ
m、空孔率85%の延伸多孔質PTFEフィルムを使
用。 (2)緩衝層としてポリプロピレン製、スパンボンド
製、目付け量28g/m2(厚さ:1mm)の不織布を
使用。 (3)補強層として、材質ポリプロピレン、糸の形態:
縦横共にマルチフィラメント、厚さ:1.0mm、引張
強度:縦310kg/3cm、横:160kg/3c
m、通気度:13cc/cm2/secの織布を使用。 前記3層を形成する材料を重ね、延伸PTFE側に熱ロ
ールを位置させ、温度180℃、ラインスピード6m/
min、圧力3kg/cm2で熱融着を行った。ろ過層
と緩衝層との間の接着強度は250g/3cm、緩衝層
と補強層との間の接着強度は150g/3cmであっ
た。このようにして得られた積層体のろ過層の表面に親
水化処理剤を、キスコート装置を用い、ラインスピート
5m/minで塗布処理し、表1に示すろ過材料を製造
した。実施例1のろ過材料において、ろ過層と緩衝層の
接着面における隣接する接着点間距離は、平均0.2m
mで、0.5mmを超えるものはなかった。また、比較
のために、表1に示すように、緩衝層のないろ過材料
(比較例1)を同様に作り、さらに、補強層のみからな
るろ過材料を作った。なお、前記した親水化処理剤とし
ては、親水性コポリマー(ポリビニルアルコール:80
モル%と、テトラフルオロエチレン:20モル%との共
重合体)をメタノール/エタノール混合液(混合重量比
=4:1)からなる溶媒に1重量%の濃度で溶解させた
溶液を用いた。
【0017】
【表1】
【0018】次に、実施例1と比較例1のろ過材料に対
し25kg/cm2の圧力耐久性ろ過試験を行った。こ
の試験においては、温度40から60℃で所定圧力を断
続的に120回かけた。実施例1のろ過材料では高分子
多孔体に全く損傷を受けなかったが、比較例1のろ過材
料では高分子多孔体が織布の凹部に圧入され、50個/
17cm2以上のピンホールが発生し、使用不可能にな
った。実施例1、比較例1及び比較例2の各ろ過材料に
対して2%酸化チタン水懸濁液を用いたろ過試験を実施
した。ろ液清澄度は実施例1のろ過材料と比較例1では
常に20ppm以下であったが、比較例2では最も清澄
度の高い定常期でも300ppm以上であった。ケーク
剥離性は、実施例1と比較例1のろ過材料ではフィルタ
ープレスを開放した瞬間にケークが完全に落下したのに
対し、比較例2のろ過材料ではろ過布表面にケークの残
留が認められた。また、比較例2のろ過材料では、次の
ろ過のためにろ過布表面を高圧水で洗浄する必要があっ
た。120回の繰返し試験後において、実施例1のろ過
材料では高分子多孔体ろ過層に異常は認められなかった
が、比較例1のろ過材料では高分子多孔体ろ過層にピン
ホール、ろ過層のはがれ等が認められた。また、流量と
ろ液清澄度は、実施例1のろ過材料はほぼ初期の状態を
保っていたが、比較例1及び2ではいずれも悪化してい
た。次に、表2にろ過量の経時変化を示すとともに、表
3にろ液清澄度の経時変化を示す。
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】実施例2 (1)ろ過層として、公称孔径30μm、空孔率90%
の延伸多孔質PTFEフィルムを使用。 (2)緩衝層として、厚さ1mmのポリプロピレン製、
スパンポンド製の不織布を使用。 (3)補強層として、ポリプロピレン製、縦横ともモノ
フィラメント製、朱子織りで通気度75cc/cm2
secの織布を使用。 次に、前記のろ過層と緩衝層を形成する材料を重ね、キ
スコート装置を用い、温度180度、ラインスピード3
m/min、圧力3kg/cm2で熱融着を行い、2層
の構造体を作った。次いで、この2層構造体に対しフレ
ームボンド法によって補強層材料を融着した。ろ過層と
緩衝層間、緩衝層と補強層間はいずれも150g/3c
m以上の接着強度を示した。また、このろ過材料におい
て、ろ過層と緩衝層の接着面における隣接する接着点間
距離は、平均0.2mmで、0.5mmを超えるものは
なかった。
【0022】実施例3 (1)ろ過層として、公称孔径0.05μm、厚さ40
μmの延伸多孔径PTFEフィルムを使用。 (2)緩衝層として、延伸PTFE製のフェルト(厚
さ:0.8mm、細孔径:約50μm)を使用。 (3)補強層として、延伸PTFE繊維からなる織布
(厚さ:0.5mm)を使用。 前記各層形成材料を、接着剤としてFEPディスバージ
ョンを使用し、熱によって接着した。このろ過材料にお
いて、ろ過層と緩衝層の接着面における隣接する接着間
距離は、平均0.5mmで、1mmを超えるものはなか
った。
【0023】実施例4 実施例1において、緩衝層と補強層との間をその周縁部
においてのみ接着した以外は同様にしてろ過材料を得
た。このろ過材料は、その緩衝層と補強層との間が空間
部に形成され、バックブローによる圧力からろ過層が保
護されているため、ろ過層上に堆積したケークは、ろ過
層の破損を生じることなく、バックブローにより剥離さ
せることができる。
【0024】
【発明の効果】本発明のろ過材料は、ろ過速度及びろ液
清澄度が高い上に、ケーク剥離性も良く、さらに、耐久
性にすぐれ、寿命の長いものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高分子多孔体からなるろ過層、通液性シ
    ートからなる緩衝層及び繊維シートからなる補強層の積
    層体であって、該層の隣接面はその全面にわたって部分
    的に接着され、かつ該緩衝層を構成する通液性シートは
    補強層を構成する繊維シートよりも弾性変形を生じやす
    いことを特徴とするろ過材料。
  2. 【請求項2】 高分子多孔体からなるろ過層、通液性シ
    ートからなる緩衝層及び繊維シートからなる補強層の積
    層体であって、該ろ過層と緩衝層との隣接面はその全面
    にわたって部分的に接着されるとともに、該緩衝層と補
    強層との隣接面はその周縁部においてのみ接着され、か
    つ該緩衝層を構成する通液性シートは補強層を構成する
    繊維シートよりも弾性変形を生じやすいことを特徴とす
    るろ過材料。
  3. 【請求項3】 緩衝層が不織布又はフェルトからなり、
    補強層が繊維織物からなる請求項1又は2のろ過材料。
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