JPH07185239A - 濾過材及びフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた濾過精度を有し、かつ、単位体積当た
りの濾過面積が大きく長寿命であり、製造が容易なフィ
ルタを提供すること。 【構成】 繊維径が５μｍ以上の有機繊維から構成され
た多孔性の支持層の一面に繊維径が１μｍ以下の超微細
繊維を含む濾過層を形成した濾材の濾過層側表面のみ
に、隆起を断続的に一定間隔で形成した濾過材及び該濾
過材を隆起が山側にあるように折り曲げて形成したフィ
ルタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体の濾過に用いるのに
適した濾過材及び該濾過材を菊花形等に折り曲げて形成
したフィルタに関する。

【０００２】

【発明の背景】放電加工で使用される加工液、ＩＣ生産
における基板のウエハの切断、研磨、エッチング等の工
程で使用される超純水は、これら加工工程中に発生した
微粒子等を、フィルタを用いて除去し再利用されてい
る。

【０００３】従来、これらフィルタには、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂を含浸して処理し、引っ
張り強度、折り曲げ強度を与えたセルローズ繊維を主原
料とする濾紙を、菊花状等に折り曲げ、単位体積当たり
の濾過面積を大きくし、濾過面で多量の微粒子が捕集で
きるように構成されたものが使用されている。

【０００４】しかしながら、これらフィルタにおいて
は、隣接する濾紙が濾過液の圧力によって接触し、濾過
液が透過しなくなるのを避けるために、隣接する濾紙を
ある程度以上は近接させることができないので、濾紙を
菊花状等に折り曲げ、単位体積当たりの濾過面積を大き
くしようとしても単位体積当たりの濾過面積の拡大には
限度があった。

【０００５】また、合成樹脂を含浸して処理した濾材
は、強度を有しているが、全体が固くなるため伸びに対
する耐性がなくなり、濾紙を菊花状等に折り曲げる際
に、山側の表面が引き伸ばされ、亀裂が生じるという事
故がしばしば発生する。また、菊花状等に折り曲げる際
に亀裂が生じない場合であっても、曲げ部分の強度が弱
くなり、運転中に濾過された微粒子が濾紙に詰まり濾過
圧力が次第に上昇してくると曲げ部分において濾紙が破
損するという事故が発生する危険があるので、曲げ部分
の曲率半径を極端に小さくすることはできず、隣接する
濾紙間に間隙を小さくして濾過面積の拡大を図ることは
この点からも限度があった。

【０００６】単位体積当たりの濾過面積を大きくする為
に様々の工夫が為されている。例えば、襞折りした濾紙
の配列を特殊なものとし、フィルタ内の空隙部分を少な
くして多数の濾紙を装填することが提案されているが、
これらフィルタにおいては、襞折りした濾紙の配列を特
殊なものとしなければならないため、製造時の作業性が
悪くコストが高くなり、しかも、このような手段による
だけでは単位体積当たりの濾過面積を大きくすることに
は限度があった。

【０００７】また、濾紙に使用されるセルローズ繊維は
その線径が太いため、濾過精度はせいぜい５〜１０μｍ
であった。濾過精度をあげるには濾紙密度をあげなけれ
ばならないが、濾紙密度をあげると通水抵抗が増加して
しまうので、濾紙密度をあげて濾過精度を向上させるこ
とは実用的ではない。現状では濾過精度をあげる為に厚
い濾紙を用いているが、濾紙を厚くすると、曲げ部分に
おいての亀裂の発生、曲げ部分における濾紙の破損を避
ける為に、曲げ部分の曲率半径を大きくとらねばなら
ず、単位体積当たりの濾過面積を大きくすることはでき
い。

【０００８】

【発明の目的】従って、本発明の目的は、優れた濾過精
度を有し、かつ、単位体積当たりの濾過面積が大きく長
寿命であり、製造が容易なフィルタを提供することにあ
る。

【０００９】

【発明の構成】本発明の上記目的は、 （１）繊維径が５μｍ以上の有機繊維から構成された多
孔性の支持層の一面に繊維径が１μｍ以下の超微細繊維
を含む濾過層を形成した濾材の濾過層側表面のみに、隆
起を断続的に一定間隔で形成したことを特徴とする濾過
材。 （２）繊維径が５μｍ以上の有機繊維から構成された多
孔性の支持層の一面に繊維径が１μｍ以下の超微細繊維
を含む濾過層を形成した濾材が、繊維径が５μｍ以上の
有機繊維から構成された多孔性の支持層と繊維径が１μ
ｍ以下の超微細繊維を含む濾過層とを漉き合わせて形成
されたものであることを特徴とする上記（１）記載の濾
過材。 （３）隆起が合成樹脂系ホットメルト剤により形成され
ていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の濾
過材 （４）上記（１）〜（３）記載の濾過材を隆起が山側に
あるように折り曲げて形成したことを特徴とするフィル
タ。 （５）支持層が接触あるいは近接するように折り曲げら
れていることを特徴とする上記（４）記載のフィルタ。 （６）菊花形状に折り曲げたことを特徴とする上記
（４）又は（５）記載のフィルタ。 によって達成される。

【００１０】以下、本発明を図面に従って詳細に説明す
る。

【００１１】図１及び図２において、１は本発明の濾材
を表わす。濾材１は支持層２の一面に濾過層３が形成さ
れており、濾材１の表面には、隆起４が断続的に一定間
隔で設けられており、濾過材５が形成されている。

【００１２】本発明において、支持層２は繊維径が５μ
ｍ以上の有機繊維から構成され、多孔性で通水性を有し
ており、また、濾過層３は繊維径が１μｍ以下の超微細
繊維を用いて形成されている。

【００１３】本発明の濾過層３を構成する繊維径が１μ
ｍ以下の超微細繊維は、例えば、以下に示す方法で得る
ことができる。 合成高分子溶液を該高分子の貧溶媒中に剪断力をか
けながら流下させ、繊維状フィブリルを沈殿させる方法
（特公昭３５−１１８５１号公報）。 合成モノマーを重合させがら剪断をかけ繊維状フィ
ブリルを析出させる方法（持公昭４７−２１８９８号公
報）。 二種以上の非相溶性高分子を混合し、溶融押し出
し、又は紡糸し、切断後機械的な手段で繊維状にフイブ
リル化する方法（特公昭３５−９６５１号公報）。 二種以上の非相溶性高分子を混合し、溶融押し出
し、又は紡糸し、切断後溶剤に浸漬して一方の高分子を
溶解し、繊維状にフィブリル化する方法（米国特許第
３，３８２，３０５号明細書）。 合成高分子をその溶媒の沸点以上で、且高圧側から
低圧側ヘ爆発的に噴出させた後、繊維状にフィブリル化
する方法（特公昭３６−１６４６０号公報）。 ポリエステル系高分子に該ポリエステルに非相溶の
アルカリ可溶成分をブレンドし、成形後アルカリにより
減量後叩解し、繊維状にフィブリル化する方法（特公昭
５６−３１５号公報）。 ケプラー繊維等の高結晶性．高配向性繊維を適当な
繊維長に切断後、水中に分散させ、ホモジナイザー、叩
解機等を用いてフィブリル化する方法（特公昭５６−１
００８０１号公報、特公昭５９−９２０１１号公報）。

【００１４】これら超微細繊維は、市販されており、例
えば、ケプラー繊維を均質化装置でフィブリル化した繊
維、ＭＦＣ−４００（ダイセル社製）を挙げることがで
きる。

【００１５】濾過層３に用いる繊維径が１μｍ以下の超
微細繊維の繊維長は特に限定されるものではない。繊維
径が１μｍ以下の超微細繊維としてフィブリル化された
有機繊維を用いる場合、フィブリル化して製造された繊
維をそのまま用いることができる。

【００１６】濾過層３には、上記繊維径が１μｍ以下の
超微細繊維と共に繊維径が１μｍ以上の他の有機繊維を
配合することが好ましく、強度を考慮すると、他の有機
繊維としては、繊維径が１〜５μｍの極細有機繊維及び
繊維径が５μｍ以上の有機繊維を共に用いることが好ま
しい。

【００１７】濾過層３における繊維径が１μｍ以下の超
微細繊維の配合量は、濾過精度及び強度を考慮すると５
〜４０重量％が適当であり、好ましくは５〜３０重量％
である。５重量％末満では濾材の平均空隙径が大きくな
り十分な捕集効率が得られず、また４０重量％を越える
と濾過抵抗が大きくなり好ましくない。

【００１８】濾過層３は、例えば、上記超微細繊維及び
上記他の有機繊維を混合して抄紙することによって形成
することができる。

【００１９】超微細繊維と共に用いる他の有機繊維とし
て、繊維径が１〜５μｍの極細有機繊維及び繊維径が５
μｍ以上の有機繊維を用いる場合、繊維径が１〜５μｍ
の極細有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、
ＰＶＡ繊維、アクリル繊維等が挙げられ、繊維径５μｍ
以上の有機繊維としては、ポリオレフィン、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリアクリルアミド、ビニロン等の
合成繊維、パルプ、リンター、リント、及びその誘導体
等が挙げられる。

【００２０】上記繊維径が１〜５μｍの極細有機繊維及
び繊維径が５μｍ以上の有機繊維の繊維長は特に限定さ
れるものではなが、実用的には、繊維径が１〜５μｍの
極細有機繊維にあっては、平均繊維長が１〜５ｍｍのも
のが、また、繊維径が５μｍ以上の有機繊維にあって
は、平均繊維長が３ｍｍ以上のものが用いられる。

【００２１】濾過層３を抄紙により形成する場合、繊維
径が１〜５μｍの極細有機繊維の配合量は５〜７０重量
％が適当であり、好ましくは１０〜６０重量％である。
５重量％末満では、抄紙にあたり繊維径が１μｍ以下に
フィブリル化された有機繊維がワイヤーから流失し十分
な濾過効率を有する濾材が得られず、また、湿紙のワイ
ヤーからの剥がれが悪い等の製造上の問題を生じる。ま
た、７０重量％を越えると濾過抵抗が大きくなってしま
う。また、繊維径が５μｍ以上の有機繊維の配合量は２
０〜７０重量％が適当である。２０重量％末満では濾材
の表面強度が弱く、加工性の点で問題があり、７０重量
％を越えるとシートの平均空隙径が大きくなり、濾過性
能が悪くなる。

【００２２】濾過層３にはバインダーを用いることがで
きる。バインダーとしては皮膜を形成し難いものが好ま
しい。また、バインダーは、濾過層３が柔軟性を保つ程
度に用いることが好ましい。

【００２３】バインダーを用いる場合、濾過層３に用い
る上記繊維径が５μｍ以上の有機繊維の一部または全部
を繊維状有機バインダーとすることによりバインダーと
しての機能を果たさせることが好ましい。繊維状有機バ
インダーとは、バインダーとして働く有機材料を繊維状
にしたものであり、例えば、繊維内部が高融点のポリマ
ーであり、外皮が低融点でありバインダーとしての機能
を有するポリマーで構成されている芯鞘タイプの複合繊
維を挙げることができる。

【００２４】これら繊維状有機バインダーは、加熱によ
り溶融し、濾過層３のバインダーとして機能する。

【００２５】繊維状有機バインダーの配合量は全繊維量
の２０〜６０重量％が適当であり、好ましくは３０〜５
０重量％であるが、濾過層３の伸びを害する程用いては
ならない。

【００２６】本発明の濾過層３の坪量は５〜５０ｇ／ｍ
²が適当であり、好ましくは１０〜３０ｇ／ｍ²である。
５ｇ／ｍ²未満ではピンホール等を生じる場合があり信
頼性の点で問題があり、５０ｇ／ｍ²を越えると濾過抵
抗が上昇する。また、本発明の濾材１は、濾材１表面の
濾過層３において濾過するものであることから、濾過層
３の坪量を増やしても濾過精度を向上させるという効果
はあまり期待できず、コスト面が増大するだけである。

【００２７】濾過層３の平均空隙径は、濾過する液体に
よっても異なるが、１〜１０μｍが適当でり、好ましく
は２〜８μｍである。平均空隙径が１μｍ未満では濾過
抵抗が大きくなり、液の濾過性が悪くなり実用上好まし
くない。また、平均空隙径が１０μｍを越えると除去す
べき微細粒子が濾材１の内部に入り、濾材１の目詰まり
を生じ寿命が短くなる。

【００２８】最大空隙径は特に限定されないが、均質性
の点で最大空隙径は平均空隙径の２倍以下が好ましい。

【００２９】本発明の支持層２を構成する繊維径が５μ
ｍ以上の有機繊維としては、ポリオレフィン、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリアクリルアミド、ビニロン等の
合成繊維のほか、パルプ、リンター、リント、及びその
誘導体等が挙げられる。これらの有機繊維は各々単独、
又はこれらを混合して使用でき、また、ポリエステル
系、ポリオレフィン系、塩ビ酢酸ビニル系等の繊維状有
機バインダーを混合してもよい。

【００３０】上記繊維径が５μｍ以上の有機繊維の繊維
長は特に限定されるものではなが、実用的には、平均繊
維長が３ｍｍ以上のものが用いられる。

【００３１】本発明の支持層２には、本発明所期の機能
を阻害しない範囲で、繊維径が５μｍ以下の有機繊維を
混入してもよい。

【００３２】本発明の支持層２は、例えば、上記繊維径
が５μｍ以上の有機繊維を抄紙することによって形成す
ることができる。

【００３３】液体の濾過性からすると、繊維径は７μｍ
以上であることが好ましい。繊維径の上限は特に限定し
ないが、支持層２を抄紙により形成する場合の抄紙性等
を考慮すると繊維径は５０μｍ以下が好ましい。また、
支持層２は、濾過された液が大きな抵抗を受けずに支持
体中を通過することができる厚さを有することが好まし
いが、あまり厚くすると襞折り加工性が悪くなり、コス
ト面からも好ましくない。

【００３４】本発明の支持層２の坪量は３０〜１５０ｇ
／ｍ²が適当である。

【００３５】本発明の支持層２及び濾過層３を抄紙によ
り形成する場合、抄紙には、一般紙や湿式不織布を製造
するための抄紙機、例えば長網抄紙機、円網抄紙機、傾
斜ワイヤー式抄紙機等を用いることができる。

【００３６】支持層２の一面に濾過層３を設けた濾材１
は、支持層２の一面に濾過層３を漉き合わせて形成する
ことができる。支持層２の一面に濾過層３を漉き合わせ
るには、抄紙機を２機組合せたコンビネーションマシン
を用いればよい。抄紙機の組合せは同一タイプの抄紙機
の組合せ、異種の抄紙機の組合せどちらでも可能であ
る。

【００３７】本発明の支持層２には、強度を上げる目的
で各種バインダーを付与することが可能である。バイン
ダーとしては皮膜を形成し難いものが好ましい。用いる
ことができるバインダーとしては、例えば、アクリル
系、酢酸ビニル系、エポキシ系、合成ゴム系、塩化ビニ
リデン系等のラテックス、フェノール樹脂等の熱硬化性
樹脂、ポリビニルアルコールを挙げることができる。こ
れらバインダーは単独で用いても、また、２種類以上を
併用してもよい。また、バインダーは、支持層２が、濾
過時に掛けられる圧力下においても通水性を保ち、ま
た、柔軟性を保つ程度に用いることが好ましい。

【００３８】また、支持層２及び濾過層３には、必要に
応じ液体濾過器用フィルター素材の特性を阻害しない範
囲で撥水剤、分散剤、歩留り向上剤、染料等の添加剤を
配合することができる。

【００３９】上記支持層２の一面に濾過層３を形成した
濾材１は、例えば、特開平３−１２２０８号公報、特開
平４−３１３３１３号公報に記載されており、本発明に
おいては、上記公報に記載の濾材を用いることができ
る。

【００４０】隆起４は濾材１の濾過層３側に設けられて
おり、濾過材５を折り曲げてフィルタを形成した場合
に、隣接する濾過層３の間に間隙を形成する。該間隙に
は濾過層３の表面に濾過された粒子が堆積する。

【００４１】隆起４は合成樹脂で形成されることが好ま
しい。合成樹脂としては、例えば、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体系、ポリオレフィン系、ゴム系、ポリアミド
系の合成樹脂を用いることができる。隆起４は、例え
ば、合成樹脂系ホットメルト接着剤を加熱溶融し、並列
したノズルから断続的に吐出すると共に、並列したノズ
ルの下を濾材１を移動させることによって形成すること
ができる。

【００４２】図１及び図２においては、隆起４は周期的
間隔をあけて設けられているが、隆起４は必ずしも周期
的間隔を開けて設けなければならないものではなく、隣
接する濾過層３の間に間隙を形成することができればそ
の配置は任意である。

【００４３】図１及び図２において、６は山折れ線を、
７は谷折れ線を示す。本発明のフィルタは、濾過材５は
山折れ線６及び谷折れ線７で図３に示すように折り曲げ
ることにより形成される。

【００４４】図３において、矢印Ｂで示される方向から
流入した液体は濾材１の濾過層３で微細粒子が除かれ、
清浄にされた濾液は矢印Ｃで示される方向に排出され
る。除かれた微細粒子は濾過層３上に堆積する。

【００４５】本発明においては、支持層２は繊維径が５
μｍ以上の有機繊維から構成され、濾過圧下において通
水性を有している為、図４に示すように、隣接する支持
層２同士が接触していても濾過された液体は支持層２を
通過して流出することができるので、隣接する支持層２
は、接触して、あるいは、近接して配置することがで
き、フィルタをコンパクトにすることができる。また、
フィルタの容積が同一であれば、濾過面積を大きくとる
ことができる。

【００４６】図５に示すように、本発明の濾過材５は菊
花形状に折り曲げて本発明のフィルタを構成するのが好
ましい。

【００４７】図５において、８は菊花形状に折り曲げた
本発明のフィルタを示す。菊花形状に折り曲げたフィル
タ８は、点線９及び１０で示されるように環状に形成さ
れている。

【００４８】図６は、菊花形状に折り曲げて形成した本
発明のフィルタ８を用いたフィルタエレメントであり、
菊花形状に折り曲げたフィルタ８は、パンチングメタル
で形成された外筒１１、パンチングメタルで形成された
内筒１２及び上下２枚の端板１３により形成された空間
に設置される。また、菊花形状に折り曲げたフィルタ８
の両端は、上下２枚の端板１３に接着されており、この
間から液体が洩れないようになっている。

【００４９】菊花形状に折り曲げて形成したフィルタを
用いたフィルタエレメントは周知であり、本発明の菊花
形状に折り曲げて形成したフィルタはこれら周知のフィ
ルタエレメントに用いることができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明の濾過材及びフィルタは、濾過層
に設けられた隆起により濾過された微粒子が堆積する空
間が確保でき、また、支持層が繊維径が５μｍ以上の有
機繊維から構成され通水性がよく、上流側に加わる圧力
により隣接する支持体が密着しても通水性が確保できる
為、濾材は剛性を有する必要はなく、折り曲げ部分の曲
率半径を小さくすることができる。。更に、濾過材を近
接して配置することができるので、濾過材を高密度で設
置することができ、単位体積当りの濾過面積を大きくと
ることができる。また、濾過抵抗も小さく、低い圧力で
運転することができる。

【００５１】濾過層に設けられた隆起により開口面の状
態を均一にすることができるので、濾過材を通過する濾
過液の流速は安定し、濾過材の表面を有効に使用できる
ため、除去された微細粒子の保持量も大きい。

【００５２】本発明の濾過材及びフィルタは、隆起の形
成及び濾過材の襞折りが連続しできるので、製造時の作
業性に優れ、安価にフィルタを作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濾過材の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。

【図３】本発明の濾過材を折り曲げて形成した本発明の
フィルタの部分斜視図である。

【図４】本発明の濾過材を折り曲げて形成した本発明の
フィルタの説明図である。

【図５】本発明の濾過材を菊花形状に折り曲げて形成し
た本発明のフィルタの説明図である。

【図６】本発明の濾過材を菊花形状に折り曲げて形成し
た本発明のフィルタを用いたフィルタエレメントの斜視
図である。

【符号の説明】

１ 濾材 ２ 濾材の支持層 ３ 濾材の濾過層 ４ 帯状バンド ５ 濾過材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維径が５μｍ以上の有機繊維から構成
   された多孔性の支持層の一面に繊維径が１μｍ以下の超
   微細繊維を含む濾過層を形成した濾材の濾過層側表面の
   みに、隆起を断続的に一定間隔で形成したことを特徴と
   する濾過材。
2. 【請求項２】 繊維径が５μｍ以上の有機繊維から構成
   された多孔性の支持層の一面に繊維径が１μｍ以下の超
   微細繊維を含む濾過層を形成した濾材が、繊維径が５μ
   ｍ以上の有機繊維から構成された多孔性の支持層と繊維
   径が１μｍ以下の超微細繊維を含む濾過層とを漉き合わ
   せて形成されたものであることを特徴とする請求項１記
   載の濾過材。
3. 【請求項３】 隆起が合成樹脂系ホットメルト剤により
   形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の
   濾過材
4. 【請求項４】 請求項１〜３記載の濾過材を隆起が山側
   にあるように折り曲げて形成したことを特徴とするフィ
   ルタ。
5. 【請求項５】 支持層が接触あるいは近接するように折
   り曲げられていることを特徴とする請求項４記載のフィ
   ルタ。
6. 【請求項６】 菊花形状に折り曲げたことを特徴とする
   請求項４又は５記載のフィルタ。