JPS5924846B2 - 浄水部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、水処理に際し沖過流路が処理水量に応じて
弾性的に変位し水中の不純分を長期間高率で除去しうる
浄水部材に関するものである。

従来から、上水には塩素その他の消毒用薬品が混入さね
、それらの薬品の残留により不快な臭、味が感知されて
いた。

近年、家庭および工場からの廃水の増加によって原水が
益々汚染されるに伴い消毒薬も増量さね、したがって多
数の有機塩素系化合物が上水中に残留するようになり、
不快味がひどくなってきた。

このような上水中の有機塩素系化合物を連続的に除去す
る目的で、粉、粒状の活性炭、イオン交換樹脂などの浄
水部材を内装した浄水器が開発されたが、これらは、前
記浄水部材によって形成される空間、すなわち濾過流路
が狭少なため処理水量が少なく、かつ滞留水中の混在物
質（例えば、鉄、カルシウム、マグネシウム、フミン酸
等）等の泥過流路上部への付着により目詰まりが起きや
すく、それによって有機塩素系化合物の除去が不充分に
なるとともに細菌の繁殖を招くようになるという欠点を
有していた。

また、塩素系化合物等に対する吸着能の犬な活性炭素繊
維を編織状に構成し、こねに樹脂エマルジョン等の樹脂
液（バインダー）を含浸させたシート状の浄水部材も開
発されたが、この浄水部材は、樹脂エマルジョン等の樹
脂分によって活性炭素繊維自身が被覆されるため、活性
炭素繊維の吸着能が生かされず、また、沖過流路となる
編織目部分もその一部または全部が上記樹脂分によって
被覆されるため濾過流路が狭少で目詰まりを起こしやす
いという欠点を有していた。

そのうえ、樹脂エマルジョン等の樹脂分によって浄水部
材が剛直となっており、取り扱い性が悪いという欠点も
有していた。

そこで、上記の浄水部材に代わるものとして、活性炭素
繊維と天然繊維、合成繊維とを併用した浄水部材が開発
された。

このような浄水部材のうち、活性炭素繊維と天然繊維と
を抄造してシート状にしたものは、水処理に際して繊維
の分離を起こしやすく、それにバインダーを含浸させて
両繊維をバインダーで結合したもの（活性炭素繊維、天
然繊維は共に熱溶融性をもたないため熱溶着できない）
は、上記の活性炭素繊維にバインダーを含浸させたもの
と同様の欠点を有していた。

活性炭素繊維と合成繊維とを抄造してシート状にしたも
のは、両繊維が剛直で疎水性を有しているため、均一混
合がなされていす、水処理に際して繊維の著しい分離を
起こしやすく、また、そねにバインダーを含浸させて両
繊維をバインダーで結合したもの、またはそれを熱処理
して合成繊維を活性炭素繊維に溶着させたものは、いず
れも剛直で濾過流路が固定された状態になっており、処
理能力が既述品と大差ないものであった。

活性炭素繊維と天然繊維と合成繊維の３者を抄造してシ
ート状にしたものは、水処理に際して繊維の分離を起こ
しやすいという欠点を有し、そのうえ水処理によって天
然繊維が吸水して膨潤、伸長するため濾過流路が狭くな
り、目詰まりを起こしやすいという欠点も有していた。

このように、従来の浄水部材は、いまだ満足しつるよう
な性能をもつものがないのが実情である。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ゴ
ム弾性を発揮しうる樹脂が含まれている繊維と活性炭素
繊維とが混じり合った状態で三次元構造を形成して石り
、ゴム弾性を発揮しうる樹脂が含まれている繊維と活性
炭素繊維とがその接触個所において前記繊維に含まねて
いる前記樹脂によって弾性的に結合している浄水部材を
その要旨とするものである。

すなわち、この発明は、活性炭素繊維と共に濾過流路を
形成する他の繊維にゴム弾性を発揮しつる樹脂を含ませ
、その樹脂含有繊維と活性炭素繊維とをその接触個所に
おいて含有樹脂で弾性的に結合して浄水部材を構成して
いるため、すなわち、活性炭素繊維と共にｐ過流路を形
成する他の繊維自身にバインダー機能をもたせているた
め、従来品のように濾過流路がバインダー成分によって
被覆されて狭くなったり、活性炭素繊維がバインダー成
分で被覆されてその吸着能の発揮が阻害されるというこ
とが起こらない。

そのうえ、樹脂含有繊維が、含有樹脂の作用で弾性に富
むようになるとともに含有樹脂によって活性炭素繊維に
弾性的に結合しているため、濾過流路が処理水量に応じ
て弾性的に拡張、縮少するようになって処理水量の変化
に適正に対応できるようになり、また処理水中の混在物
質の濾過流路への付着が起きにくくなる。

したがって、この混在物質の付着防止効果と、上記濾過
流路がバインダー成分によって被覆さねていないという
効果とが相まって、濾過流路の目詰まりが防止さね、長
時間使用しても目詰まりが起こらなくなる。

そのため、有機塩素系化合物等を長期間確実に除去でき
るようになるのである。

また、この浄水部材は、弾性に富むため取り扱いやすく
、活性炭素繊維が樹脂含有繊維と弾性的に結合していて
その折損が防止されており、活性炭素繊維の折損による
脱落短繊維量が極めて少ないという効果も有するのであ
る。

この発明で用いる活性炭素繊維は、特に限定するもので
はなくどのような活性炭素繊維を用いてもよい。

活性炭素繊維は、フェノール系、アクリル系、レーヨン
系等の繊維を加熱処理して炭化させたのち活性化したも
のである。

このような活性炭素繊維のなかでも、フェノール、クレ
ゾール等のフェノール類とホルムアルデヒド、アセトア
ルデヒド、ヘキサメチレンテトラミン等のアルデヒド類
との反応生成物であるフェノール樹脂を繊維状に紡糸し
、加熱して炭化したのち活性化したフェノール系の活性
炭素繊維を用いることが特に好ましい。

この繊維は、炭化後の繊維強度が犬であるため、浄水部
材用として最適なのである。

そして、活性炭素繊維は、可撓性の点から、３デニール
の太さまでのものが好ましい。

すなわち、繊維径が３デニールよりも太くなると、繊維
の剛直性が犬になって濾過流路が固定された状態に近く
なるとともに、浄水部材の単位体積当りの活性炭素繊維
の本数が少なくなって水との接触面積が小さくなり有機
塩素系化合物等の吸着量が低下する。

そのうえ、活性炭素繊維の外周が犬になってそれと弾性
的に結合する樹脂含有繊維がその外周に沿って配置され
にくくなるため、接触個所が点になって結合状態が悪く
なり、繊維の離脱が起きやすくなるからである。

なお、活性炭素繊維の長さは、２５〜５０ｍｖｔのもの
が効果等の点で好ましいのである。

ゴム弾性を発揮しつる樹脂が含まれている繊維としては
、通常、天然繊維、再生繊維、半合成繊維のようなセル
ロース系繊維に、ポリウレタン液を含浸させ乾燥させた
ものが用いられる。

より詳しく説明すると、木綿、ビスコースレーヨン、キ
ュプラ、ケン化アセテート、普通アセテート、繊維状酢
化アセテート、トリアセテートのカット綿のようなセル
ロース系繊維に、ポリウレタン液を含浸乾燥させたもの
が用いられる。

この場合、ポリウレタンのような樹脂の繊維中の含有量
（樹脂分のみの含有量、溶剤は除く）は、０．５〜５．
０重量％に設定することが好ましい。

すなわち、樹脂の含有量を上記の範囲に設定することに
より、最も優ねた効果が得られるようになるからである
。

なお、上記のポリウレタン液としては、通常、ポリアル
キレンエーテルグリコールまたは末端ヒドロキシル基含
有ポリエステルと有機ジイソシアネートとを反応させて
プレポリマーをつくり、これにジアミン、ジオール、ポ
リオール等の鎖伸長剤を作用させてポリウレタンエラス
トマー化し、こむを溶剤で低粘度の液状にしたものが用
いられる。

ポリアルキレンエーテルグリコールとしては、例えば、
ポリエチレンエーテルグリコール、ポリプロピレンエー
テルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルクリコー
ル、ポリへキサメチレンエーテルグリコールがあげられ
、これらの共縮合物、混合物も用いられる。

また、グリセリン、トリメチロールプロパンを開始剤と
したポリオールポリアルキレンエーテルも用いられる。

末端ヒドロキシル基含有ポリエステルとしては、つぎに
掲げる多塩基酸とグリコール類との縮合生成物が用いら
れる。

多塩基酸：コハク酸、アジピン酸、セパチン酸、テレフ
タル酸。

グリコール類；エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリ
コールのような鎖状グリコール、シクロヘキサンジオー
ルのような環状グリコール、キシレングリコールのよう
な芳香族グリコール。

有機ジイソシアネートとしては、芳香族、脂肪族もしく
は脂環式ジイソシアネートまたはそれらの混合物が用い
られる。

例えば、トルイレン−２，４−ジイソシアネート、トル
イレン−２，６−ジイソシアネート、ジフェニルメタン
−４，４′−ジイソシアネート、１．５−ナフチレンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ｐ
−キシレンジイソシアネートが単独でまたは併せて用い
らねる。

また、触媒としては、トリエチルアミン、トリエチレン
ジアミン、Ｎ−エチルモルホリン、ジブチルチンジラウ
レート、コバルトナフチネートなどが用いられる。

鎖伸長剤としては、ヒドラジン、エチレンジアミン、メ
チレンジオルソクロロアニリンのようなジアミンが用い
られる。

また、ポリウレタンエラストマーを低粘度の液状にする
ために用いる溶剤としては、Ｎ、Ｎ’−ジメチルホルム
アミド（以下ｒＤＭＦＪと略す）、Ｎ 、 Ｎ’−ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド（以下ｒＤ
ＭｓＯＪと略す）、ジオキサン、シクロヘキサノン、シ
クロヘキサノール、セロソルブアセテート、テトラヒド
ロフラン（以下ｒＴＨＦＪと略す）等の溶剤が単独でま
たは併せて用いられる。

しかしながら、ポリウレタン液は、上記のようなプレポ
リマー法によって得られたポリウレタンエラストマーの
溶液に限定するものではない。

また、ポリウレタン液に代えて、天然ゴムもしくは合成
ゴムのようなゴム系樹脂またはそれ以外のゴム弾性をも
つ樹脂の液状物を用い、こねをセルロース系繊維に含浸
乾燥したものを樹脂含有繊維として用いてもよいのであ
る。

さらに、ポリウレタン液のような樹脂液を含浸させる繊
維は、セルロース系繊維に限定されるものでないことは
いうまでもない。

つぎに、この発明の浄水部材の製造の一例について説明
する。

すなわち、セルロース系繊維にポリウレタンエラストマ
ー溶液を含浸させたのち、活性炭素繊維と混合し、乾式
または湿式抄紙法によって適当な厚みのシート状体をつ
くる。

つぎに、これを乾燥したのち、加熱しながら軽く加圧し
、ポリウレタン含有セルロース系繊維の含有ポリウレタ
ンの作用により、活性炭素繊維と接触しているセルロー
ス系繊維の部分を活性炭素繊維に弾性的に結合させる（
繊維間架橋）。

その結果、所望の厚みのシート状浄水部材が得られる。

この浄水部材は、従来品のような剛直品ではなく弾性を
有していて、ポリウレタン含有セルロース系繊維と活性
炭素繊維とによって構成された網状層が何層にも重なっ
たような構造をしており、網状層の網目からなる空間部
分によって複雑に連通した沖過流路が形成されているの
である。

そして、従来品のように、沢過流路がバインダー成分に
よって被覆されて狭くなったり、活性炭素繊維がバイン
ダー成分によって被覆されてその吸着能が阻害さねたり
していす、しかも負荷される処理水量によってポリウレ
タン含有セルロース系繊維が弾性的に伸縮して濾過流路
の大きさが変わり、処理水中の混在物質の沖過流路への
付着が起きにくくなっているため、長期間使用しても目
詰まりが起こらず有機塩素系化合物等を確実に除去でき
るのである。

また、この浄水部材は、処理水量の変化に柔軟に対応で
きるのである。

さらに、この浄水部材は、活性炭素繊維とポリウレタン
含有セルロース系繊維とが接触個所で弾性的に結合して
いるため、活性炭素繊維の折損による脱落繊維が極めて
少ないのである。

つぎに、実施例について説明する。

〔実施例〕

ジフェニルメタンジイソシアネートとテトラメチンング
リコールより合成したエーテル型ポリウレタンのベレッ
トをＤＭＦに溶解して１０％ポリウレタン溶液をつくっ
た。

つぎに、この溶液に、後記の表に示す組成のセルロース
系繊維を浸漬して、ＰＪ Ｕに示す量の１０％ポリウレ
タン溶液を含浸させた。

つぎに、このポリウレタン溶液含浸セルロース系繊維を
マンクルで絞り、絞り率５０％とした。

ここで絞り率とは、絞り後の含浸液の被含浸物に対する
比率を示す。

例えば、絞り率５０％とは、含浸液＋被含浸物重量がも
との重量（被含浸物の重量）の１５０％になっているこ
とを示す。

ついで、マングルでの絞りを終えたものを乾燥機で充分
乾燥（９０℃）し水洗したのち再乾燥しポリウレタン含
有セルロース系繊維を得た。

つぎに、このポリウレタン含有セルロース系繊維２００
重量部（以下「部」と略す）とフェノール系活性炭素繊
維（繊維長３０ｍ１１Ｌ、繊維径２デニール）とを公知
の湿式抄紙法に従って抄紙しシート状体を得た。

そして、このシート状体を乾燥したのち、２００℃の温
度で軽くプレスし繊維間架橋させ、浄水部材を得た。

〔比較例〕

実施例と同様にして合成したエーテル型ポリウレタンの
ベレット５００部を予め少量のＤＭＦに溶解し、これを
１０００部の水中に投入し、さらに０／Ｗ型界面活性剤
を添加して乳化した。

この乳化液中に、後記の表に示す量の活性炭素繊維、セ
ルロース系繊維（綿）およびポリオレフィン繊維（ポリ
エチレン、ポリプロピレン繊維）を用いてつくられたシ
ート状体（目付１５０Ｐ／ｍ）を浸漬したのちマングル
で絞り（絞り率５０％）、乾燥後、水洗し再乾燥した。

ついで、これを２００℃で軽くプレスして浄水部材を得
た。

以上の実施例および比較例で得られた浄水部材の物性試
験の結果を次表に示した。

表から明らかなように、実施例の浄水部材は、そねにほ
ぼ対応する比較例のものに比べて、通水性、活性炭素脱
落量、保水性、柔軟性に優れており、また、水中残留塩
素除去率もおおむね優ねているのである。

なお、これらの物性試験は、いずねも製造直後のいわゆ
る新品の浄水部材についてなされているため、実施何重
と比較何重との差が上記の程度でおさまっているが、そ
の差は、使用期間が長くなるに従って大きくなることが
予想されるのである。

なお、前記の表の物性試験はつぎのようにして行った。

０通水量；浄水部材を直径４５ｍｖｔに裁断し、水柱１
００ｍｆｆ１の圧力で沢過し、５を通水時点の毎分当り
の流量を測定した。

０活性炭素繊維脱落量；微量天秤（島津製、感度１μ？
）で測定した。

０水中残留塩素除去率；０−Ｈジン法により測定した。

０保水性：浄水部材を２５ｃｎｔに切断し３０００ｒｐ
ＩＩｌで遠心分離した直後の重量増加分を測定した。

Ｏ柔軟性；手で持った場合の弾力的な風合で評価した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ゴム弾性を発揮しつる樹脂が含まれている繊維と活
   性炭素繊維とが混じり合った状態で三次元構造を形成し
   ており、ゴム弾性を発揮しつる樹脂が含まれている繊維
   と活性炭素繊維とがその接触個所において、前記繊維に
   含まねている前記樹脂によって弾性的に結合している浄
   水部材。 ２ ゴム弾性を発揮しうる樹脂が、繊維中に０．５〜５
   ．０重量％含まれている特許請求の範囲第１項記載の浄
   水部材。 ３ ゴム弾性を発揮しつる樹脂が、ポリウレタンである
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の浄水部材。 ４ ゴム弾性を発揮しうる樹脂が含まねている繊維が、
   セルロース系繊維である特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の浄水部材。 ５ セルロース系繊維が、天然繊維、再生繊維および半
   合成繊維からなる群から選ばれた少なくとも一つの繊維
   である特許請求の範囲第４項記載の浄水部材。 ６ 活性炭素繊維が、フェノール系繊維を炭化活性化し
   たものである特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
   れかに記載の浄水部材。