JPH0788340A - 濾過材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目 的】 合成繊維製のウェブ状部材と微細孔を有す
る膜状部材との複合化された濾過材の欠点、特に複合化
の際の微細孔を有する膜状部材の損傷を解決することに
ある。 【構 成】 中空合成繊維製ウェブ状部材と、微細孔を
有する膜状部材とを複合化した濾過材を提供するもので
あり、これによって、膜状部材の損傷問題が解決とれ、
今後の更なる需要が期待される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体、液体等を濾過す
るための濾過材に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体、気体等の濾過においては、その濾
過内容によって、精密濾過、限外濾過等が行われてい
る。この場合の濾過材には、一般に、化学的に多孔質化
して作った高分子物質系の膜状部材とか、物理的又は物
理化学的に細孔化して作った高分子物質系の膜状部材等
が使用されている。これら濾禍材は極めて薄い膜であっ
て、従って強度が弱く、取扱いにくいので、以後の加工
に厳重な注意が必要である。このため、こうした多孔質
の膜状部材が実用化される場合には、単品で使用される
ことは少なく、他の補助材料と複合化された形で使用さ
れるのが一般である。前記した他の補助材料には、一般
に合成繊維による薄い編・織構造物等が使われている。
こうした補助部材は前記膜状部材を補強すると共に、被
濾過物が、局所的に集中して流れないように、整流化す
る役目を果たすものであり、現状では概ね必須の材料と
なっている。つまり膜状部材の補強兼整流化材といえる
ものである。

【０００３】補強兼整流化材としての合成繊維製編・織
構造物等は通常の繊維を使って、織物、編物又は、不織
布のように薄いウェブ状としたものであり、これを前記
した膜状部材に貼り合せて複合化している。この際の複
合化は、貼り合せたり、単に重ね合わせる以外に、多く
の場合は、貼り合せたり、重ね合わせたものを軟化又は
溶解しない温度でもって、加圧して密着することにより
行われている。しかし、膜状部材は薄くて強度的に弱
く、又取扱い性も悪いので、複合化の際、例えば加熱、
加圧して密着する過程で傷が入るとか、開孔をつぶすよ
うな問題が発生している。更に、高圧下で濾過される場
合、補強兼整流化材によって膜に損傷を与える場合もあ
り、これも問題となっている。

【０００４】

【発明が解決するための手段】そこで、本発明者等は、
前記する膜上部材を複合化してなる濾過材における従来
の欠点を解決するために、鋭意検討した結果、意外にも
補強兼整流化材として、中空合成繊維製のウェブ状部材
を用いることにより、驚くべき効果をもたらすことを見
いだし、遂に本発明をなすに至った。

【０００５】

【問題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、濾過材において、中空合成繊維製ウェブ状部材材
と微細孔を有する膜状部材とが、複合化されてなる構造
を有する点にある。

【０００６】本発明において、ウェブ状部材に用いられ
る中空合成繊維とは、一般に知られている熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂等の各種合成樹脂を素材として用い、
中空繊維状に紡糸したものである。前記した各種合成樹
脂としては、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ
エチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミ
ド、ポリアクリロニトリル等が例示でき、就中ポリエー
テルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテ
ルニトリル、フッ素系樹脂、熱可塑性ポリイミド、芳香
族ポリエステル、ポリカーボネート等が好ましいものと
して例示できる。しかしながら、これらに制限はされも
のでなく、また２種類以上を用いてもよい。どの種類の
樹脂を素材とした合成繊維を選択するかは、被濾過物の
内容（例えば気体、液体、、蒸気等の如き相の差異又は
化学的、物理化学的性質等の差異等）等を判断して決め
ればよい。就中、好ましいものとしてはフッ素系樹脂に
よる中空繊維を例示できる。

【０００７】このフツ素系樹脂を具体的に例示するなら
ば、ホモポリマーとしては、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリビニリデンフルオライド等であり、コポリマー
としては、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、テトラフルオロエチレン
・ヘキサンフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオ
ロエチレン・エチレン共重合体等であり、これに限定は
されないのは勿論である。尚、以上に説明する各種合成
樹脂による紡糸の際に、必要に応じて、他の第三成分を
混合することもできる。

【０００８】本発明では、この熱可塑性樹脂を単に繊維
状に紡糸するのではなく、一本の繊維中に長手方向に貫
通する穴を形成せしめた中空合成繊維とする必要があ
る。本発明は中空合成繊維によるウェブ状部材と微細孔
を有する膜状部材とを複合化することによって、膜状部
材の損傷による濾過能力の低下や、濾過中における圧力
による損傷等が全くない、極めて優れた性能の濾過材が
得られる。又、複合化の後、フィルターカートリッジ等
に組み込む際に、膜状部材を損傷させるという作業不安
もなくなる。これは繊維が中空であることにより繊維自
体に弾力性が付与されたためであり、また更に中空によ
って繊維が軽量化された事による効果もである。

【０００９】中空合成繊維の形状、つまり断面形状には
特に制限はないが、例えば円形、楕円形、多角形、十字
形等の中空断面を有するものをを例示できる。紡糸方法
は特に制限はなく、通常の方法で行う。例えばＣ型等の
異型断面形状を持ち、素材の溶融粘弾性等による中空繊
維の製造が可能な紡糸用ノズルを使うとか、内部マンド
レルを使用したパイプダイ様の紡糸用ノズルを使う方法
等がある。以上に例示する中空合成繊維の中でも、前記
するようにフッ素系樹脂によるそれは、好ましいものと
して例示できる。この理由は、膜状部材の損傷をより少
なくする以外に、フッ素系樹脂はあらゆる被濾過物に対
しても耐薬品性、耐熱性、非粘着性等の物性に優れてい
るので濾過中のダメージを受けにくい上に、膜状部材を
効果的に保護するからである。更に被濾過物の透過性も
良好であるからである。しかしながら、このようなフッ
素系樹脂を用いるに際しは、本発明に係る膜状部材の素
材も、フッ素系樹脂膜又はフッ素系樹脂膜に匹敵する物
性を有するものが望ましいこのは当然であるが、このこ
とについては特に限定はされない。

【００１０】また、中空繊維における内径と外径の比、
つまり肉厚に関しては、特に制限はないが、合成樹脂自
身が硬質の場合には、むしろ、薄肉であることが好まし
い。繊維の太さについても、特に制限はないが、あまり
太くして全体が硬い感触になることは好ましくない。前
記した繊維の太さ、肉厚等は、ウェブ化の容易性、複合
化の容易性、複合化する際の加工性、複合化した場合の
膜状部材に対する補強と整流化効果とのバランス等を考
慮して、予め実験によって条件を決めることが好まし
い。

【００１１】中空合成繊維はウェブ状の状熊で使用され
る。ここで、本発明のウェブ状部材とは、織物、編物又
は不織布等を例示できるが特に制限はなく、例えば被濾
過物が全面に概ね均一に通過するように液体の適当な流
通性を有するものが望ましい。ウェブ状部材の厚さは、
複合化される膜状部材との関係において決められるが、
特に制限はない。一般的には、約０．０６〜０．３ｍｍ
の薄いものが好ましい。また、ウェブ状部材の作成方法
については特に制限はない。

【００１２】前記ウェブ状部材と膜状部材との複合化に
ついては、特に制限はないが、例えば膜状部材の片側に
もしくは両側に重ね合わせ又は貼り合わせ、更に必要に
よっては加熱の上、加圧して確実に密着せしめ、作成す
る方法を例示できる。この時に加熱によって破壊されな
いように注意する必要がある。複合化の際には融着して
はならないので、少なくともどちらかの部材が溶融する
ような温度は回避せねばならない。このような加熱、加
圧工程において、本発明に係るウェブ状部材を用いるこ
とにより、該ウェブ状部材の中空繊維を用いたことによ
るクッション性、弾性等により膜状部材の損傷が一層回
避され、好ましい濾禍材の提供が可能となる。

【００１３】本発明に係る微細孔を有する膜状部材とは
特に制限はないが、例えば、通常市販されている精密濾
過法、限外濾過法等に用いられる濾過材を用いることが
できる。具体的にはニトロセルローズ、セルローズアセ
テート等のセルローズ系素材、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン等のポリオレフィン系素材、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリビニリデンフルオロライド等のフッ素系
樹脂素材及びポリエーテルサルホン、ポリスルホン等の
スルホン基を有する樹脂素材等からなる微細孔を有する
膜状部材を例示できる。微細孔の大きさや形状及び膜厚
等は特に制限はないが、前者は平均孔径１０μｍ以下、
好ましくは０．０２〜５μｍ程度の孔を例示でき、後者
（膜厚）は０．８ｍｍ以下程度、好ましくは０．０３〜
０．６ｍｍ程度を例示できる。尚、平均孔径の測定法は
種々あるが、具体的にはＡＴＳＭ−Ｆ３１６−８６に記
載されている方法、即ち濾過材にかかる空気圧を変え
て、同一試料の乾燥膜と湿潤膜の空気透過流量を測定
し、平均孔径を導びく方法を例示できる。ここで、好ま
しい膜状部材としては、ポリテトラフルオロエチレン等
のフッ素系樹脂を素材とするものをあげることができ、
以下に前記素材を用いた膜状部材の一つの好ましい製法
を簡単に述べることにする。まず、乳化重合等により得
られるフィブリル化しやすいポリテトラフルオロエチレ
ンの原料粉末（一般にファインパウダーと呼称されてい
る）を押し固めてプレスすることにより粒子間がフィブ
リル化されたシートを形成し、次いで延伸、熱処理する
ことにより、前記で形成されたフィブリル化された粒子
間を、適当な大きさに調節して微細孔を形成する方法で
ある。勿論、本発明に係る膜状部材は、他のどのような
方法で作成してもよいが、このようにして得られたフッ
素系樹脂からなる膜状部材は耐薬品性耐熱性に優れ、そ
の上孔径の均一性、表面補集性の向上等数多くの特性を
有するものである。更に広範囲な濾過条件下でも劣化、
変質がみられず、しかも非粘着性、剥離性を有するため
濾過残滓も容易に取り除けるという利点がある。したが
って、膜状部材の素材としては、フッ素系樹脂が好適な
ものとして例示できる。

【００１４】

【実施例】次に実施例によって本発明で詳述する。 実施例１ まず、中空合成繊維製のウェブ状部材を下記の方法で作
製した。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を、外径１．０ｍｍ、内径
０．６ｍｍの円形スリット部を有すると共に、末スリッ
ト部の距離０．２５ｍｍを有するＣ型ノズルを使って溶
融紡糸した。得られた単糸は外径が２２ミクロン、内径
が９ミクロンの円形断面を有する中空糸であった。この
単糸２４本を用いてマルチフィラメントとし、これを用
いて緯方向３１本／１インチ、経方向５３本／インチの
打込み本数により平均厚さ０．１ｍｍの平織織布を作製
し、ウェブ状部材とした。一方、ポリテトラフルオロエ
チレンを素材とした、平均孔径３μｍ、厚さ０．１ｍｍ
の微細孔を有する膜状部材を準備した。この膜状部材は
「ＰＴＦＥメンブレンフィルターＴ３００Ａ２９３Ｄ」
として東洋濾紙（株）から市販されているものである。
次に、前記ウェブ状部材と膜状部材の各１枚を重ね合わ
せ、１５０℃、５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で３分間平圧プレ
スして、複合化し、本発明の濾過材を得た。この濾過材
を構成するウェブ状部材と膜状部材とは、密着状熊にあ
るので、両者を注意深く剥離し、膜状部材の表面を電子
顕微鏡にて観察した結果、その表面状熊は良好で、全面
に亘ってつぶれた様子はない上に、フィブリル化された
膜状部材の微細孔が元の状態を保っており、何らの異常
が認められないことが確認された。参考として、前記膜
状部材を電子顕微鏡にて３００倍に拡大して撮影した写
真を図１に示す。この結果は、高圧力が負荷されても、
微細孔のつぶれはないことを立証するものといえる。一
方ウェブ状部材については、表面等を観察したが、変化
は見られず、厚みも０．１ｍｍ（平均）と変わりなかっ
たので、中空のつぶれが生じていないことが分かる。

【００１５】比較例１ 前記実施例１において、Ｃ型ノズルの代わりに径０．７
ｍｍの円形ノズルを使って、ポリ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を溶
融紡糸し、非中空で直系が２２μｍの単糸を得て、実施
例１と同様にして厚さ０．１ｍｍのウェブ状部材を作製
した。次に、これと実施例１で準備した微細孔を有する
膜状部材の各１枚を実施例１と同様の方法で加熱、加圧
して複合化し濾過材を得た。こうして得た濾過材の両者
を注意深く剥離し、膜状部材の表面を電子顕微鏡にて観
察した結果、フィブリル化され微細孔が形成されていた
表面の一部分が押しつぶされて、その形態をとどめてい
ない様子が確認された。このことは、該部分では微細孔
が閉塞し、濾過機能が失なわれていることを意味する。
参考として、前記膜状部材を電子顕微鏡にて３００倍に
拡大して撮影した写真を図２に示す。図２において、中
心に見られる黒い陰影は、微細孔がつぶれ、孔がふさが
れている状態を示している。

【００１６】実施例２及び比較例２ ポリ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を実施例１と同様のＣ型ノズル及
び比較例１と同様の円形ノズルを用いて、各々溶融紡糸
した。得られた単糸は、Ｃ型ノズルによるものは外径２
２ミクロン、内径９ミクロンの中空断面（中空糸）を有
し、円形ノズルによるものは直径２２ミクロンの非中空
状（非中空糸）であった。次いで、各々の単糸を２４本
用いて、マルチフィラメントとし、これを緯方向３１本
／インチ、経方向５３本／インチの打込み本数により、
平織織布を各々作製し、ウェブ状部材とした。各々のウ
ェブ状部材の厚さは、両者とも同じで、０．１ｍｍ（平
均）であった。ここで中空糸によるウェブ状部材をＡシ
ート、非中空糸によるウェブ状部材をＢシートと呼ぶ。
一方、ポリテトラフルオロエチレンを素材とした、平均
孔径０．５μｍ、厚さ０．０８ｍｍの微細孔を有する膜
状部材を２枚準備した。この膜状部材は「ＰＴＦＥメン
ブレンフィルターＴ０５０Ａ２９３Ｄ」として東洋濾紙
（株）から市販されているものである。この１校をＡシ
ートと、他の１校をＢシートと重ね合わせ、１００℃、
２５ｋｇ／ｃｍの線圧でローリングプレスして密着せし
め、複台化して実施例２及び比

【００１７】較例２に係る濾過材を得た。次に、この２
点の濾過材を使って、電気伝導率が０．１マイクロシー
メンス（μｓ）／ｃｍの水を通水し、濾過せしめた。こ
の際の通水圧力は両者とも０．８ｋｇ／ｃｍ^２とした。
その結果を表１に示す。通水量の比較でも、本発明の濾
過材の方が高い値を示しており、実施例２の濾過材は同
じ圧力下であっても通水量が多いことがわかる。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】本発明の濾過材は、複合化の際に、膜状
部材のつぶれや損傷が極めて減少する等の効果を有する
上に、例えば精密濾過、限外濾過等における濾過材とし
て用いる場合、高圧下でも膜状部材の損傷も減少し、よ
り効率的に濾過が達成される等の効果を奏するので、改
良された濾過材として広範な分野で一層の有効活用が期
待されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の膜状部材における微細化された繊維
（フィブリル化）の形状を示す拡大顕微鏡写真。

【図２】比較例１の膜状部材における微細化された繊維
（フィブリル化）の形状を示す拡大顕微鏡写真。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年４月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空合成繊維製ウェブ状部材と微細孔を
   有する膜状部材とが複合化されてなる構造を有すること
   を特徴とする濾過材。
2. 【請求項２】 中空合成繊維の素材が、フッ素系樹脂で
   ある請求項１に記載の濾過材。