JPS6317486B2 - - Google Patents

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JPS6317486B2
JPS6317486B2 JP54036157A JP3615779A JPS6317486B2 JP S6317486 B2 JPS6317486 B2 JP S6317486B2 JP 54036157 A JP54036157 A JP 54036157A JP 3615779 A JP3615779 A JP 3615779A JP S6317486 B2 JPS6317486 B2 JP S6317486B2
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JP
Japan
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sheet
weight
overmaterial
pulp
particulate matter
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JP54036157A
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Shi Hoo Kenisu
Ee Osutoraichaa Yuujin
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AMF Inc
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Publication date
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Publication of JPS6317486B2 publication Critical patent/JPS6317486B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
発明の背景 本発明は過に関し、より詳しくは高水準の粒
状過助剤を含む材シートを用いる水性系から
のサブミクロン汚染物の除去に関する。 流体から微小粒度の汚染物を過することは汚
染流体を通過させる種々の多孔性材を用いるこ
とにより行われてきた。フイルターとして機能す
るため材は流体、通常水、は通すが同時に粒状
汚染物を留置しなければならない。汚染物の留置
は多孔性媒質内で二つの明らかに異なる過機
構、すなわち(1)機械的漉し及び(2)動電的粒子捕
捉、の一つ又は両方の作用によつて達成される。
機械的漉しにおいては、粒子はそれ自体より小さ
い孔を通過するときに物理的な捕捉により除かれ
る。動電的捕捉の場合には、粒子は多孔性材内
で表面に衝突し短距離の吸引力により表面上に保
持される。 シクロ細孔の重合体膜を除き、微粒度の汚染物
の過に適する当業者公知の多孔性材は、水性
スラリーから真空フエルテイングし、次いで仕上
げたシートを乾燥することによりシート中に動的
に形成された繊維―繊維又は繊維―粒状物質の混
合物からなる。機械的漉しによつて粒状汚染物を
留置するこれらの繊維状材には材の細孔の大
きさが流体から除去される汚染物の粒度よりも小
さいことが必要である。機械的漉しにより微小サ
ブミクロン汚染物粒子を除去するには材は相応
する微細孔を有さねばならない。そのようなシー
トの細孔の大きさは主にシートの形成に用いた材
料の大きさ及び形態によつて決定されるので、成
分材料の一つ又はより多くが小径繊維のように非
常に小さいものであることが必要である。例え
ば、ポール(Pall)の米国特許第3158532号、第
3238056号、第3246767号、第3353682号又は第
3573158号明細書参照。 過により除去しようとする汚染物の大きさ
が、殊にサブミクロン程度に減少すると、機械的
漉しによる最適過に対する適当な大きさの繊維
構造物を提供することの困難及び費用が増加す
る。従つて、ケイソウ土のような微粒状物質使用
がかなり重要である。 しかし、そのような物質には商業及び工業に適
当な取扱性の構造を与えるためにマトリツクスを
準備することが必要である。従つて、シート中の
成分物質の少くとも一つは、湿潤な「形成した状
態」及び最終乾燥状態のいずれにもシートに十分
な構造保全性を与え、処理中の取扱及び意図する
最終用途に対する適合性を与えるために長い、粘
着性構造の繊維である。木材パルプ、綿、酢酸セ
ルロース、又はレーヨンのようなリフアイニング
しない砕セルロース繊維が普通に用いられる。こ
れらの繊維は典型的には比較的大きく、6〜
60μmの範囲の直径が商業的に利用できる。低い
相対コストのために最もしばしば用いられる木材
パルプは15〜25μmの繊維直径及び約0.85〜6.5mm
の繊維長さを有する。 材シートは成分材料の水性スラリーから真空
フエルテイングにより便宜に形成される。真空フ
エルテイングは有孔表面、通常金網上で行なわ
れ、それは実際に50メツシユから200メツシユま
で変えることができ、開孔はそれぞれ280μmから
70μmまでになる。目詰り問題及び(又は)構造
の不十分なために、より細かい網目は不適当であ
る。 有孔真空フエルテイング表面中の開孔の大きさ
及び形成されたシートのセルロース繊維マトリツ
クスの細孔大きさは所望のサブミクロン材シー
トの製造に必要な微細な繊維又は粒状成分の若干
又はすべての大きさに比べて全く大きい。材シ
ートの真空形成の間そのような微小成分を保持す
ることは困難で、そのような材料の選択、材シ
ートの形成に用いる方法の特定細目並びに、最も
重要な達成される過性能の水準が厳しく拘束さ
れる。直径に比べて長さが大きいであろう微細繊
維は問題が少なく、そして適度に良く保持される
傾向がある。微粒状物質は、これに反してシート
の形成に非常に劣つた留置を示しがちである。 重合体保持助剤を用いた凝集又は凝析は微粒状
物質の保持を改良する方法として粒子を集合させ
有効な大きい寸法を与えるのに使用されてきた。
しかし、良く凝集したスラリーから製造されたフ
イルターシートは広範な粒度分布を有し、小さい
細孔はフロツクの内部に生じ大きい細孔はフロツ
ク間に生ずるであろう。これらの大きい細孔の存
在は微小汚染物を除去する材シートの能力を制
約するであろう。従つて、材中の保持を高める
ために凝集を用いると多少逆の結果が招来され
る。 もちろん、系が安定な分散形態をとるまで流体
力学的せん断力、フロツクの破壊、さらに電荷の
調節を適用することができる。これは細孔の大き
さの分布の狭い比較的均一なシートを達成させ
る。しかし、そのような系中の粒状物質の保持は
非常に低く、過効率が付随的に低下する。 分散特性(従つてシートの多孔度)を制御し湿
潤強度を与えることに加えて、電荷調節剤を用
い、シート構成物のゼータポテンシヤルを制御
し、小荷電汚染物質の動電的捕捉性能を最高にさ
せる。実際に多くの自然発生汚染物質表面は実際
に重要な流体PHで陰イオン性であるので、カチオ
ン性電荷調節剤が用いられる。好ましい電荷調節
剤は米国特許第4007113号、第4007114号明細書に
おいてフイルターシートに開示されたメラミン―
ホルムアルデヒドコロイドである。 一般に、電荷調節要素を用いた材は、材形
成後それ以上処理しないで用いられる。しかし、
生物液体の処理を意図する場合、材は厳しい条
件、例えば比較的高い温度及び圧力下に消毒又は
滅菌処理が行なわれ、これらの条件は、ある電荷
調節した材の性能を多少低下させ、あるいは特
許限界を超える抽出物を増加することがある。こ
の現象は十分に理解されていないけれども、系か
ら化学的又は物理的作用により樹脂自体又は電荷
官能性を喪失又は劣化させるためであろう。とに
かく、樹脂の選択に特有であるように思われる。
殊に、メラミン―ホルムアルデヒドコロイド調節
系はオートクレーブ処理条件又は熱水フラツシユ
条件に十分耐えることができず、多量の電荷を失
ない、従つてその有効寿命が制限される。この電
荷調節剤は低分子量のものであり、またそれを用
いて達成できる電荷調節量に関して制限される。
これらの制限に適合する代替物が殊に重要であ
る。 本発明の目的は、従つて過性能を高めた、殊
に水性系から高能率でサブミクロン汚染物質を除
去するための電荷調節した材シートを提供する
ことである。 他の目的は高水準の微粒状物質を含む材シー
トを提供することである。 なお他の目的は消毒又は滅菌処理における劣化
に耐え、小さい荷電汚染物質の高い動電的捕捉を
有効にする十分な電荷ポテンシヤルを保持する衛
生化又は滅菌できる材を提供することである。 これら及び他の目的は次に記載するように本発
明の実施において達成される。 発明の一般的記載 本発明によれば、電荷調節した材シートは叩
解セルロース繊維、通常中度ないし高度に叩解し
たパルプ、を混合した粘着性媒質マトリツクスの
ための繊維系をシートの形成に用い、100〜600
ml、好ましくは200〜300ml又はそれ未満のカナダ
標準水度を有する繊維系を準備することにより
製造される。より短かい又はよりフイブリル化し
た繊維を準備すると、好ましい実施態様における
シートの重量の50%以上70%までの範囲又はより
多くの微粒状物質を保持させることができる。 衛生化又は滅菌できる材の製造に選択的に用
いる電荷調節剤はポリアミド―ポリアミンエピク
ロロヒドリンカチオン性樹脂であり、それは、そ
のような処理における劣化に耐え、小さい負に荷
電した汚染物の高い動電的捕捉を果すのに十分な
陽電荷ポテンシヤルを保持する。従つて、滅菌で
きる材は無毒性で、1.5%未満の抽出物を示し、
例えば130℃、15lbの圧力下1時間のオートクレ
ーブ処理条件又は180〓における225c.c./分の流量
で1時間の熱水フラツシングにもかかわらず使用
効果を生ずる滅菌できる材が形成されるであろ
う。意外にも、そのような材にはまた、メラミ
ン―ホルムアルデヒドカチオン性コロイド電荷調
節系に比べて中間(5〜8)PHないし高PHの液体
の過において著しく改良された性能がある。 材シート、好ましくは叩解セルロース繊維及
び微粒状物質を含むカチオン性分散水性スラリー
の真空フエルテイングによつて形成されたシート
は均一な高多孔度の、微細孔構造物で優れた過
及び流れ特性を示す。 マトリツクスとして作用するのに有効なセルロ
ース繊維の全量を考慮すれば本発明により達成さ
れる高い粒状物質の保持の一層著しいことが認め
られるであろう。そのように、好ましい実施態様
においてセルロースパルプは全シート重量の10〜
20%程度含まれても良い。 比較的高水準の粒状物質保持(約45重量%ま
で)は過技術に達成されているが、しかし、用
いられた緻密な構造のために許容し難い高い圧力
降下を伴なつた。本発明の材シートはこれに反
して、低い示差圧力降下、例えば70%荷重でも
4.0psid未満、に示されるように構成させても良
い。。 フイルターのための種々の大きさの繊維の組合
せは、例えば米国特許第2144781号、第2372437
号、第2708982号又は第3034981号明細書に示され
るように公知であり、イオン交換樹脂の保持は米
国特許第2955067号明細書にパルプ水度に関し
て示されている。 図面の簡単な記載 本発明はさらに添付図面により説明される: 図1は先行技術のフイルターシートと本発明に
より製造されたフイルターシートとの平衡フラツ
シアウト曲線を比較する時間に対する規格化流動
電位のグラフであり、 図2及び3は先行技術のフイルターシートと本
発明により製造されたフイルターシートとの単分
散ラテツクス汚染物を通す試験を比べた時間に対
する規格化標準電位及び流出液濁り度のグラフで
あり、 図4は先行技術のフイルターシートと本発明に
より製造されたフイルターシートとの、そのまゝ
すなわち未処理の形態、オートクレーブ処理及び
熱水フラツシングした形態における平衡フラツシ
アウト曲線を比較する時間に対する規格化標準電
位のグラフである。 発明の詳細な記載 本発明の材シートは通常セルロース繊維と最
適化した水準のケイソウ土又はパーライトのよう
な微粒状物質とを含むカチオン性分散水性スラリ
ーの形態のカチオン性に調節したフイルター要素
から製造される。フイルター要素をスラリー及び
真空フエルテイングにより動的に製造したシート
並びに乾燥においてカチオン性に調節しても良
く、あるいはフイルター要素を予備処理してシー
ト材に形成しても良い。本発明の特定の特徴
は、保持された粒状物質の水準が従来製造された
シートに比べて高い材シートを製造することで
ある。 木材パルプ繊維のリフアイニング状態は「水
度」試験によつて決定され、その試験では標準ス
クリーン上の繊維の形成するパツドを通る流量が
測定され、最も普通に「カナダ標準水度試験
器」が用いられる。この方法において、測定され
る量は底部にオリフイス出口を含む受器からオー
バフローする水の量(mlで表わす)である。カナ
ダ標準水度の測定は日本工業規格JIS P 8121
(パルプのろ水度試験方法)に従つて行なわれる。
粗未叩解木材パルプ繊維はスクリーンから受器中
へ高い排水速度を生じ、その結果多量のオーバフ
ローが生じ、従つて高い水度が記録される。典
型的な木材パルプは+400〜+800mlのカナダ標準
水度値を示す。製紙又は材製造において、そ
のようなパルプに叩解のような機械的リフアイニ
ング処理を行なつても良く、それはセルロース繊
維を切断及び(又は)フイブリル化するのに役立
つ。そのような叩解繊維はより遅い排水速度、従
つて低い水度を示す。 本発明によれば、そのような叩解パルプが材
の粘着性マトリツクス中に用いられる。パルプ系
のカナダ標準水度はパルプの選択により変動
し、異なるパルプ又は異なる叩解のパルプをシー
トの形成に組合せるように細別又はリフアイニン
グ状態を変えることを考慮しても良いが、しか
し、叩解パルプを用い、普通100〜600mlの複合値
又は平均値を与えるが、例えば200〜300ml又はそ
れ未満の低い値がより高い固体保持に好ましい。 木材パルプは10重量%程度含まれても良いが、
全重量の20%〜30%までが工業的な過用途に適
する構造特性の材シートの製造に好ましい 性能は材シート中の微粒状物質の量を最大に
することにより高められる。微粒状物質10%程度
がどの種の媒質の過性能をも著しく改良するで
あろうが、最適性能は微粒状物質を最大量用いる
ことにより達成される。工業過には、構造特性
は約70重量%が実用的に最大であることが示唆さ
れる。もちろん、より需要の少い用途には若干高
い水準が可能であろう。一般に50〜70重量%の水
準が用いられる。 意図目的に適する種々の微粒状アニオン性物質
があり、ケイソウ土、パーライト、タルク、シリ
カゲル、乳化重合又は懸濁重合によつて製造され
たような重合体粒状物質、例えばポリスチレン、
ポリアクリレート、ポリ(酢酸ビニル)、ポリエ
チレン〔あるいはリサントら(Lissant、
Kenneth J.、Marcel Dekker)の「乳濁液及び
乳化技術(Emulsions and Emulsion
Technology)」1974、に記載されるような他の物
質〕、活性炭、モレキユラーシーブ、粘土などが
含まれる。機能上、微粒状物質は1m2/g以上の
比表面積及び(又は10μ未満の粒径を有すべきで
あろう。広義にはどのような微粒状物質も適当で
〔例えば、J.M.フイルターセル(Filter Cel)、標
準スーパーセル(Standard Super Cel)、セライ
ト(Celite)512、ハイドロスーパーセル
(Hydro Super Cel)、スピードプラス(Speed
Plus)及びスピードフロー(Speedflow);ダイ
カライト(Dicalite)215及びダイカライト416並
びにダイカライト436)、当業者に周知の技術によ
り評価しても良い。大きさ、形態、コスト、流体
相容性及び一般性能特性の見地から、5μ未満の
平均粒度を示す微粒銘柄ケイソウ土及びパーライ
ト過助剤が好ましい。多くの場合に、例えば約
80/20〜20/80の重量比のケイソウ土/パーライ
トのような微粒状物質1種以上の混合物は、どの
1種だけを用いて達成されるよりも良好な過性
能又は良好なコスト/性能特性を与える。同様に
あらゆる割合の比較的粗粒状及び微粒状物質、例
えば直径10μ及び5μの粒状物質の50/50重量部の
混合物を用いても良い。 適当なポリアミド―ポリアミンエピクロロヒド
リンカチオン性樹脂は米国特許第2926116号、第
2926154号、第3224986号、第3332901号及び第
3382096号明細書に記載のものであり、それらの
特許明細書は参照により本明細書に包含され、そ
してジカルボン酸とポリアミンダイマーとを反応
させて水溶性重合体を形成させ、さらにエピクロ
ロヒドリンと反応させることにより製造しても良
い。ダイマー単位は一般式: H2N〔(CH22−NH〕x―(CH22―NH2 (xは1〜7の整数である) を有しても良く、またジカルボン酸はアジピン
酸、アゼライン酸、ジグリコール酸、蓚酸又はマ
ロン酸のような芳香族又は脂肪族酸であつても良
い。カチオン電荷は第三級又は第四級化した配置
におけるアミン官能により誘導される。複素環式
ジカルボン酸反応物を用いる他の適当な電荷調節
樹脂は米国特許第3761350号明細書に開示される。
ポリアミド―ポリアミンエピクロロヒドリンカチ
オン性樹脂ポリカツプ(Polycup)1884、2002又
はS2064(ハーキユリーズ);カスカミド
(Cascamide)樹脂PR―420(ボルデン)又はノブ
コボンド(Nopcobond)35(ノブコ)として市場
で入手できる。 紙の製造において、カチオン性電荷調節剤が時
には用いられ、その目的は繊維のインターフエル
テイング効率を最大にするため電荷を低下させて
等電点に接近させることである。過には動電的
機構による荷電粒子の除去を高める最大電荷が望
まれる。本発明の場合に負に荷電したフイルター
要素、すなわちセルロース及び粒状物質、の少く
とも一つの表面電荷を低下して表面をより少い電
気陰性度になし、そして適宜(または好ましく
は)表面を電気的に陽性にする十分なカチオン性
電荷調節剤を析出させることにより逆転させ、少
くともある電気的に陽性の部位又は位置をフイル
ターシート内に与える。もちろん、電荷を逆転さ
せるために、等電点を通つて進ませ、次いで陽電
荷の増強が最大実用水準まで達成される。 本発明において用いる電荷調節剤の量は従つ
て、少くともカチオン性分散系、すなわち流体力
学せん断力の適用のない周囲条件で眼にみえる凝
集が起らない系を与えるのに十分なことである。
従つて系には実質上水性媒質中に全体に比較的均
一に又は均質に分布した正電荷又はゼータポテン
シヤルを示す分離した繊維/粒状物質要素が含ま
れる。特定の水準は、もちろん選んだ系、調節剤
により変るであろうが、しかし当業者により容易
に決定されるであろう。例えば、電荷調節剤に対
する粒状物保持のブロツト上の変曲点が最良の性
能に対する最低水準に近似する。従つて、2%の
水準がポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン
樹脂に適当である。望むときはそれ以上の調節剤
を用いて有利にしても良いけれども、この水準は
コスト/性能を基にした最良のバランスを示す。
もちろん、予め調節したフイルター要素、例えば
電荷調節剤で予め被覆した粒状物質をフイルター
シート中へどのようにも混合し、同様の結果を得
ても良く、そしてカチオン性性分散スラリーを用
いず、調節剤水準の制御により相応して電荷調節
が減少するであろう。 行なつた電荷調節は表面ゼータポテンシヤルの
測定、及び液体系中の負に荷電した粒子に対する
改良された過効率に示される。 パルプ及び粒状物質のスラリーは適当な方法で
形成される。初期スラリーを形成させるため水に
これらの成分を添加する順序は比較的重要でない
ように思われる。スラリーの濃度調節は成分の実
際の懸濁が可能な最高値、通常約4%に相当する
であろう。系に羽根付ミキサーのように流体力学
的せん断力を与え、次いでスラリーに電荷調節剤
を添加する。 せん断水準は臨界的でなく、すなわち他のどの
適当なせん断速度又はせん断応力も利用できる装
置、好ましい処理時間などを考慮して用いても良
いが、しかし単にフロツクを破壊し、処理中系を
分散状態に維持するために選んで用いる。もちろ
ん、カチオン性分散スラリーが形成されると、系
は適用したせん断がなくてもフロツクが形成され
ない。 電荷調節後当業者に公知のようにシートの形成
に用いる装置の種類によりスラリーにさらに水を
加えて真空フエルテイングシート形成に必要な適
当な濃度、通常0.5〜21/2%に希釈する。スラリ
ーをシートに形成し、標準法でオーブン乾燥す
る。シートの性能は乾燥パラメーターに関係し、
最適化した条件はエネルギーの考慮、又は殊に系
の分解又はスコーチ点に達するような高温に不必
要にさらすことを最少にすることと矛盾しない所
望の熱履歴を考慮しても良い。 本発明の好ましい実施態様によれば、材シー
トはフイルター要素、すなわち、少くとも一つが
電荷調節される粒状物質及びセルロースパルプの
自己結合性マトリツクス、から形成され、パルプ
はカナダ標準水度600mlまで、好ましくは300ml
未満、例えば100〜200mlを与えるために叩解パル
プの混合した系であり、電荷調節剤はポリアミド
―ポリアミンエピクロロヒドリンカチオン性樹脂
からなり、そして表面の電気陰性度を低下させ、
好ましくは等電点を超えて電荷の逆転を達成する
割合で、例えば約2重量%の含浸量水準に適用さ
れる。そのように製造された材シートはオート
クレーブ処理、熱水フラツシング又は他の高温処
理を行なつて構造物を衛生化又は滅菌しても良
い。生物液体に対する特殊利用性を有するのに加
えて、これらのシートはまた構造物中に存在する
イオンが衛生化又は滅菌処理中に除かれるのでフ
ラツシアウト遅延なく過するのに用いられるで
あろう。 ポリアミド―ポリアミンエピクロロヒドリンカ
チオン型樹脂の性能利点は、例及びの記載の
ように行なつた試験の結果を示す図面に明瞭に例
示されているのをみることができる。本発明の樹
脂は高い電荷及び汚染除去能力を保持し、米国特
許第4007113号明細書のメラミン―ホルムアルデ
ヒドカチオン性コロイドよりも長い有効寿命を有
する。 材シートは次に示す使用性能を反映する標準
化した試験を行なつても良い。 過効率試験 この試験では示した濁り度の汚染流体を標準条
件下に一定真空により引いて試験材に通し、流
出液濁り度を測定し(ハツチ(Hach)2100A型
比濁計を用いた)、 効率=入り濁り度−出濁り度/入り濁り度 として計算した入口濁り度に比べたときの過効
率%として示す。試験汚染物はハイブラー
(Hyplar.グリムバツハー製)、乳化重合により製
造された0.05〜1.0μのコロイド重合体粒子を含む
多分散アクリルラテツクスである。汚染水準は蒸
留水中PH6.5〜7.0で25〜200NTU(比濁計濁り度
単位)である。フイルターシートを直径57mmの円
板に切りミリポール(Millipore)47mm真空過
器ホルダー中に置く。次いで23in Hgの真空を用
いて円板を通して調製した汚染物分散液100mlを
過する。 膜保護試験 この試験ではポンプで標準条件下に汚染流体を
一定流量で試験材及び直列にある膜に通し、差
圧を時間とともに記録する。限定した圧力上昇で
通過した時間又は流れの全量がプレフイルターの
寿命の尺度であり、使用性能と良く相関する。典
型的には47mm0.22μの膜を225ml/分の流量で用い
る。試験汚染物は前記と同じハイプラー多分散ア
クリルラテツクスである。汚染水準は5〜
50NTU(ハツチ比濁計2100A型)である。試験は
支給した膜又は試験フイルターを横切る差圧が5
〜10psidを超えるまで続ける。数分未満の膜保護
時間は何ら実用的に有用な効力を示さない。 油流れ試験 材シートの多孔度の測定として100ssu油をポ
ンプで送つて5psidの示差圧力降下に達するまで
試料シートに通し、その時点で流量(ml/分)を
記録する。 規格化流動電位 流動電位の測定は、ゼータポテンシヤル、すな
わち流体のバルク電位を超える表面及び流体力学
せん断面までの包囲する流体の電位、を測定する
慣用法である。この試験において、流動電位値を
測定し、試験される媒質中の示差圧力降下に対し
て標準化し、水1フイート当りのmVの単位で結
果が示される。材は、測定した流動電位が比較
的安定な最大値に達するまで材を水でフラツシ
アウトすることにより評価される。この時点で
材は重要なイオン種を水に与えることが終り、す
なわち入口抵抗率が出口抵抗率に等しい。 材試験セルはオウルマン(Oulman)らの
JAWWA56:915(1964)設計を基にする。3.14平
方インチの有効面積(直径2″)を有するルーサイ
ト(Lucite)から構成され、白金黒電極が取付け
られる。水及び水銀マノメーターを用いて標価さ
れる媒質を横切る圧力降下を測定する。流動電位
の値は(規定によりゼータポテンシヤル及び表面
電荷の反対記号)は高インピーダンス電圧計で測
定される。流入液及び流出液の抵抗はコンダクテ
イビテイーフローセル(セル定数=0.02/cm)で
抵抗ブリツジを用いてモニタリングする。 平衡流動電位に達すると(すなわち、フラツシ
アウト後)、汚染物を通す試験を単一粒度の単分
散ラテツクスの水性分散を用いて同じ系で行なつ
ても良く、同時に流入液及び流出液流の90゜光散
乱強度(0.1〜1.0μm範囲の粒径に対する高い相対
感度のために選んだ)を測定し、材の過効率
の定量測定を与える。流出液濁り度はモニテツク
(Moniteck)比濁計を用いて測定する。入口濁り
度はダウ・ダイアグノスチツクス(Diagnostics)
0.109μmの乳化重合ポリスチレンラテツクス分散
液を用い、15〜20NTUの範囲に選び、流量を比
較的一定に保つ。上記試験はAICHE71年会
(1978)に提出された論文:ナイト(Knight)ら
の「荷電材の動電特性の測定(Measuring the
Electrokinetic Properties of Charged Filter
Media)」に詳細に記載されている。 本発明をさらに例示する次の例においては比は
電荷調節剤を除くパルプ及び粒状物質の全量を基
にし重量である。 例 次に示す水準まで叩解したウエヤーハウサー・
コーホ・クラフトパルプ及び3.9μの平均粒度を有
するグレフコ・ダイカライト(Grefco Dicalite)
416パーライトを用いて一連のフイルターシート
を製造した。 これらの試験に用いた電荷調節剤はカチオン性
のポリアミン―ポリアミドエピクロロヒドリン樹
脂(ハーキユレスポリカツプ1884、分子量約
100000、粒度約150Å)であつた。 成分物質の全入力重量(完全乾燥基準)は電荷
調節剤を除き80gであつた。パルプ(30重量%、
すなわち24g)及び粒状物質(70重量%、すなわ
ち56g)の一定比に保つた。成分を1のポリエ
チレンバケツト中の水に強く撹拌して加え、2%
濃度の水性スラリーを形成させ、電荷調節剤を加
えた。〔系には4プロペラ羽根を有し、設定2で
約700rpmで回転するヘイードルフスターラー
(ポリサイエンスInc.,)の作用により流体力学せ
ん断を行なつた。次いでスラリーを0.5%濃度に
希釈し、100メツシユスクリーンを用いた9イン
チ×12インチの手すき紙装置中で厚さ約0.160〜
0.200インチのシート(保持による)に真空フエ
ルテイングした。次いでシートをとり出し、一定
重量に達するまで350〓で静止乾燥器中で乾燥し、
最終重量を記録した。最終シート重量を全入力物
質重量と比較しシート中の全固体保持量を決定し
た。フイルターシートに前記のように過(膜保
護)及び油流れ試験を行なつた。結果は表に示
される。
【表】 上記試験から見られるように、電荷調節しなか
つた試料は実質上何ら膜保護を示さなかつた。固
体保持は用いた低い平均CSFのパルプ系で改良さ
れた。最低水度の系においてはパツド目詰りに
より不十分で膜の圧力降下はほとんど増大しなか
つた。 例 4.2μ平均粒度を有するグレフコパーライト426、
ハーキユレス1884電荷調節剤の一定(2%)水準
を用いて例のように一連の試験を行なつた。結
果は表に示される。
【表】 例 A 粒状過助剤を2.5%濃度の水性スラリー中
でハーキユリーズ1884電荷調節剤の次に示す水
準で約15分の接触時間の間予め被覆し、単離
し、水を切り、250〓で30分間乾燥した。 処理した粒状フイルター材料を水100ml中に
スラリーになし、ミリボール47mm真空過器ホ
ルダー中の多孔フリツトガラスホルダー底を通
して厚さ1/4インチのケークが形成されるまで
過し、次いで過効率試験を行なつた。結果
は表に示される。
【表】 電荷調節による過性能の改良は、殊に大き
い方の粒状物質で素晴らしい。 例 B 前記のように調製した予め被覆した粒状物質
の水性スラリーを択一的に叩解パルプ30重量%
をマトリツクスとして含むフイルター形成し乾
燥する。用いたパルプ系は130C.S.F.の水度
を示した。膜保護試験を行ない結果は表に示
される。
【表】 例 C 130C.S.F.のパルプ系(30重量%)及びパー
ライト416粒状物質を含む予め形成したシート
をハーキユリーズ1884樹脂で処理し(2%固
体)、乾燥し、硬化させた。過試験において、
膜保護時間は6.5分であり、5psidにおけるパツ
ドの目詰りにより不十分であつた。 例 A 例Aの方法において、機械的に離解したセ
ルロース(Solka floc)をハーキユリーズ1884
カチオン性樹脂で予め被覆し、乾燥し硬化さ
せ、フイルターケーキに形成し、過効率を試
験した。結果は表に示される。
【表】 例 B 未処理セルロースパルプ30%と例Aの予め
処理した離解セルロース70%とからなるスラリ
ーからフイルターシートを形成し、例B記載
のように試験し、結果は表に示される。
【表】 例 例と同様の方法で、粒状物質70%及びパルプ
30%を、そして粒状物質としてグレフコ・ダイカ
ライト215ケイソウ土を用いて材を製造した。
系は2%ハーキユリーズ・ポリカツプ1884カチオ
ン性樹脂で表面調節した。パルプ系はより高い叩
解パルプの存在を考慮して変え、固体保持は49.3
重量%から80.0重量%まで相応して増加させた。 例 本例では、先行技術のメラミン―ホルムアルデ
ヒドカチオン性コロイド〔パレツツ(Parez)
607〕で電荷調節した材シート(米国特許第
4007113号明細書参照)を本発明によるポリアミ
ド―ポリアミンエピクロロヒドリンカチオン性樹
脂(ハーキユリーズ・ポリカツプ1884)で電荷調
節した材シートと比較した。 A 材シートを製造し、それはセルロースパル
プ系(C.S.F.130)70重量%及びケイソウ土と
パーライトとの50/50混合物30重量%を含み、
最適化した電荷調節剤水準(パレツツ607には
7%、ハーキユリーズ1884には2%)及び乾燥
条件を用いたことを除き、同じ方法でカチオン
性分散水性スラリーの調製、真空フエルテイン
グ、オーブン乾燥をすることにより形成させ
た。 前記の試験条件を用い、標準化流動電位の値
を時間に関して測定し、それぞれの材に対し
平衡フラツシアウト曲線をブロツトし図1に比
較した。見られるように、先行技術の(メラミ
ン―ホルムアルデヒド)材は変態的なフラツ
シアウト曲線を示し、非常に速やかにピークが
表われ、次いで時間とともに徐々に衰える。本
発明により製造した材シートはだんだんより
負の標準化流動電位を示し高い平衡値で安定に
なり、高い正の表面電荷を示す。 B 次いで同じ材を汚染液体(0.109μダウ・ダ
イアグノスチツクスラテツクス分散液、PH5.5)
で試験し、過効率及び標準化流動電位を図2
及び3に時間に対してブロツトし、それぞれ先
行技術の(メラミン―ホルムアルデヒドカチオ
ン性コロイド)系(図2)と本発明のポリアミ
ド―ポリアミンエピクロロヒドリン調節材
(図3)とを比較した。負に電荷したラテツク
ス粒子は当初動電的捕捉及び吸着により事実上
定量的に除去される。標準化流動電位は負の値
から直線的に衰え、0を通つて漸近的に正の値
に近ずく。流動電位が0に近ずき0を通過する
と、流出液濁り度は衰え始める(破過)。この
増加は流出液濁り度が入口濁り度に漸近的に接
近し、ラテツクスのすべてが材を通過するこ
とを示すまで続く。 本発明の材シート(図3)は先行技術のフイ
ルター(図2)よりもその過性能をかなり長く
保持した。 例 本例において、本発明の材シートと先行技術
(メラミン―ホルムアルデヒド)の材との間の
性能比較をさらに、そのまゝすなわち未処理状
態、並びにオートクレーブ処理及び熱水フラツシ
した状態で行なつた。後者の処理は生物液体に関
連して用いる材シートの衛生化又は滅菌に適用
される。 A フイルターシートそのまゝすなわち未処理材
料に加えて、さらに材シートをそれぞれオー
トクレーブ処理条件(15lb圧力下に130℃に1
時間)、又は熱水フラツシ条件(180〓、1時
間、流量225c.c./分)で処理して製造したこと
除き、例Bに示すと同様にフイルターシート
を製造して試験した。流動電位試験を比較した
結果は図4のグラフに示される。 みられるように、先行技術(メラミン―ホル
ムアルデヒド)調節材は衛生化又は滅菌に必
要な条件下にその正電荷を失なつた。一方ポリ
アミド―ポリアミンエピクロロヒドリンカチオ
ン型樹脂調節シートは有効性を保持するばかり
でなく用いた厳しい条件下に優れた性能を示し
た。 B Aのように製造したそのまゝ、すなわち未処
理及びオートクレーブ処理した材シートをさ
らに膜保護試験(入口濁り度50NTU、0.2μ膜、
流量225ml/分)で比較し、その結果を表に
示す。
【表】 上記データからみられるように、それぞれの電
荷調節した系は、そのまゝの状態でこの試験に対
し競争的に応答し、先行技術系の場合に膜の目詰
りにより、また本発明の系の場合にパツド目詰り
により不十分になつたが、しかし、オートクレー
ブ処理したとき、膜の保護時間が先行技術系では
著しく悪化した。 本明細書に用いられる「生物液体」の語は生体
から誘導され又は生体とともに用いられるために
調節され、衛生的又は滅菌状態で普通に取扱われ
処理される液体系であり、従つて過に衛生的又
は滅菌媒質が必要である。筋内又は静脈内投与用
の等張溶液、経口投与を目的とする溶液、並びに
局所に使用する溶液、材上の不動化又は固定あ
るいは材内の捕捉により試験又は処分するため
に単離又は分離することが望ましい不純物、例え
ば細菌、ウイルス、発熱物質のような過性物体
を含むかもしれない生物廃物又は他の体液が含ま
れる。 本発明による材シートは単独又は他のそのよ
うな材と組合せて、抗生物質、塩溶液、葡萄糖
溶液、ワクチン、血漿、血清、無菌水又は洗眼薬
のような薬剤;コーデイアル、ジン、ウオツカ、
ビール、スコツチ、ウイスキー、スイートワイン
及びドライワイン、シヤンペン又はブランデーの
ような飲料;口すすぎ液、香料、シヤンプー、ヘ
アトニツク、顔用化粧クリーム又はシエービング
ローシヨンのような化粧品;食用酢、植物油、シ
ロツプ、果汁、調合水、又は調理油のような食料
品;防腐剤、殺虫剤、写真溶液、電気めつき溶
液、洗浄コンパウンド、溶媒精製及び潤滑油のよ
うな薬品などをサブミクロン粒子の保持、細菌汚
染物の除去及びコロイド曇りの分解のために処理
するのに用いても良い。
【図面の簡単な説明】
図1は先行技術のフイルターシートと本発明の
フイルターシートとの平衡フラツシアウト曲線を
比較する時間に対する標準化流動電位のグラフ、
図2及び3は先行技術のフイルターシートと本発
明によるフイルターシートとの単分散ラテツクス
汚染物を通す試験を比較する時間に対する標準化
流動電位及び流出液濁り度のグラフ、図4は先行
技術のフイルターシートと本発明によるフイルタ
ーシートとの未処理、オートクレーブ処理及び熱
水フラツシングした形態における平衡フラツシア
ウト曲線を比較する時間に対する標準化流動電位
のグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも約50重量%の微細な粒状物質及び
    セルロース繊維の粘着性マトリツクスを含む過
    材シートであつて、少なくとも前記の微細な粒状
    物質の表面が過材の約1重量%〜約3重量%の
    ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン・カチ
    オン型樹脂によつて調整されて過材シートの表
    面に正のゼータ電位が与えられ、そして前記マト
    リツクスはカナダ標準水度で600ml以下を示す
    ような叩解されたセルロース繊維から成ることを
    特徴とする、それを通過する汚染液中の電気的に
    陰性なサブミクロン粒子の捕獲能力を強力した
    過材シート。 2 微細な粒状物質がケイソウ土からなる特許請
    求の範囲第1項記載の過材シート。 3 微細な粒状物質がケイソウ土とパーライトと
    の混合物からなる特許請求の範囲第1項記載の
    過材シート。 4 微細な粒状物質の径が約10ミクロン以下であ
    る特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか
    に記載の過材シート。 5 微細な粒状物質および粘着性マトリツクスと
    してのセルロースパルプ系から過材シートを形
    成し、少なくとも粒状物質の表面をポリアミドポ
    リアミンエピクロロヒドリン・カチオン型樹脂に
    より調整して過材表面に正のゼータ電位を与
    え、パルプ系は100〜600mlのカナダ標準水度を
    与えるに充分な叩解されたパルプを含み、且つ
    材に少なくとも約50重量%の粒状物と約1〜3重
    量%の前記樹脂を含ませることを特徴とする、そ
    れを通過する汚染液から含まれる電気的に陰性な
    サブミクロン粒子を除去する能力の増強された
    過材シートの製法。 6 シートを衛生的にしまたは殺菌する段階を含
    む特許請求の範囲第5項記載の方法。 7 シートをオートクレーブで処理する特許請求
    の範囲第6項記載の方法。 8 シートを熱水でフラツングする特許請求の範
    囲第6項記載の方法。 9 セルロースパルプおよび微細粒状物質からな
    るカチオン性の分散水性スラリーから真空フエル
    テイングにより形成されたシートからなり、該シ
    ートはカナダ標準水度が100〜600mlとなる量の
    叩解セルロースを含み、粒状物質とセルロースパ
    ルプの表面をポリアミドポリアミンエピクロロヒ
    ドリン・カチオン型樹脂により処理することによ
    り材シートの表面に正のゼータ電位が与えられ
    ており、過材シートは少なくとも約50重量%の
    粒状物および約1〜3重量%の前記樹脂を含むこ
    とを特徴とする、それを通過する汚染液中の電気
    的に陰性なサブミクロン粒子の捕獲能力を増強し
    た過材シート。
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