TWI774285B - 淨水過濾器及其製造方法 - Google Patents

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日商日本製紙股份有限公司
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Abstract

本發明開發一種在使用活性炭纖維之淨水過濾器中，可持續發揮淨化性能高且壓力損失低的性能者。 本發明係捲緊至少包含活性炭纖維片及透水性基材片之二種片的多重片，形成具有卷物構造之筒狀體而獲得淨水過濾器。筒狀體之內周部及外周部亦可以透水性基材片覆蓋。透水性基材片之拉伸強度宜比活性炭纖維片之拉伸強度高。

Description

淨水過濾器及其製造方法
本發明係關於一種淨水過濾器及其製造法，詳細而言，係關於利用活性炭纖維片之淨水過濾器及其製造方法。
為了淨化自來水等之水而使用淨水過濾器。淨水過濾器有各種用途，而關於飲用水，例如係為了去除殘留氯及難聞氣味的成分等而使用。
淨水過濾器已知係使用具有吸附作用之粉末狀活性炭及活性炭纖維。因為活性炭纖維可調製吸附解脫性能優異者，所以適合作為淨化能力高之淨水過濾材料。但是一般而言，因為活性炭纖維比其他合成纖維等脆弱容易變形，對水流維持形狀困難，所以係加工成各種形態來使用。
使用活性炭纖維之過濾器，例如提出有：（1）構成中空筒體之厚實部而裹住活性炭纖維層，並將內周面及外周面分別纏繞透水性不織布，進一步藉由固體石蠟固定兩端部者（例如專利文獻1）；（2）藉由圓筒體之內周層與外周層分別由不織布構成，內周層與外周層之間的層由活性炭纖維與熱熔性纖維構成之混抄紙而構成，並藉由熱可塑性樹脂固定圓筒體之兩端部的淨水過濾器（例如專利文獻2）；（3）包含纖維狀活性炭及熱融著性纖維等之濕式抄紙片，且經過熱加工之淨水活性炭片（例如專利文獻3）等。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
[專利文獻1]日本實開平6－72619號公報 [專利文獻2]日本特開平9－239214號公報 [專利文獻3]日本特開平2015－110228號公報
（發明所欲解決之問題）
如上述，過去係以各種形態將活性炭纖維用於淨水過濾器。但是，為了維持高的淨化性能而希望增加活性炭纖維之充填量時，造成活性炭纖維片之拉伸強度低而無法捲緊，不得已而鬆弛捲繞。結果，想增加活性炭纖維片之充填量困難，而且鬆弛捲繞之活性炭纖維片間往往會積水，容易因水壓造成破裂等的破損。在使用淨水過濾器中，此種破損是造成壓力損失上升的一個原因。
有鑑於上述之狀況，本發明欲解決之一個問題係開發一種在使用活性炭纖維之淨水過濾器中，可持續發揮淨化性能高且壓力損失低的性能者。 （解決問題之手段）
本發明從各方面來考慮時，用於解決問題之手段例如包含以下者。 〔1〕一種淨水過濾器，係筒狀體，其係具有捲緊至少包含活性炭纖維片及透水性基材片之二種片的多重片之卷物構造， 前述透水性基材片之拉伸強度（MD）比前述活性炭纖維片的拉伸強度（MD）高。 〔2〕如上述〔1〕之淨水過濾器，其中前述筒狀體之內周部及外周部係以前述透水性基材片覆蓋。 〔3〕如上述〔1〕或〔2〕之淨水過濾器，其中前述透水性基材片係拉伸強度（MD）為0.30～2.00kN/m之不織布片。 〔4〕如上述〔1〕至〔3〕中任一項之淨水過濾器，其中前述活性炭纖維片之比面積係1200～2400m2 /g。 〔5〕如上述〔1〕至〔4〕中任一項之淨水過濾器，其中前述筒狀體中之前述活性炭纖維片的充填密度係0.05～0.09g/cm3 。 〔6〕一種淨水過濾器之製造方法，係準備活性炭纖維片及拉伸強度（MD）比前述活性炭纖維片高之透水性基材片的至少二種片， 捲緊包含前述活性炭纖維片與前述透水性基材片之多重片而形成筒狀體。 〔7〕如上述〔6〕的淨水過濾器之製造方法，其中以單層捲緊前述透水性基材片而形成內周部後，將包含前述活性炭纖維片與前述透水性基材片之多重片以前述透水性基材片露出外周面的方式捲緊而形成筒狀體。 〔8〕如上述〔6〕或〔7〕的淨水過濾器之製造方法，其中前述透水性基材片係不織布片， 進行捲緊前之前述不織布片的拉伸強度（MD）係0.30～2.00kN/m，片材密度係0.07～0.16g/cm3 ，且片材厚度係0.10～0.70mm。 （發明之效果）
採用本發明一種實施形態時，即使持續使用，作為殘留氯等之去除性能仍不易降低，且壓力損失不易上升的淨水過濾器。 此外，採用本發明一種實施形態時，可簡便地製作此種淨水過濾器。
以下，說明本發明之實施形態。以下所示之實施形態係以容易理解本發明的方式提供具體性說明，不過本發明並非藉由以下所示之實施形態而限定者，各構成元件在不脫離本發明之要旨的範圍內可適當變更。此外，下述係參照圖式並就本發明之實施形態作說明。各圖中之構成元件的形狀、大小、及配置等係以容易理解本發明之方式而概略性顯示者，在不脫離本發明之要旨的範圍內可適當變更。各圖中，就同樣之構成元件註記相同符號來顯示，並省略重複之說明。
只要沒有特別說明，關於數值範圍記載成「AA～BB」者，是表示「AA以上BB以下」（此處，「AA」及「BB」表示任意的數值）。此外，下限及上限之單位只要沒有特別說明，與附在後者（亦即，此處是「BB」）之後的單位相同。
關於本發明之說明，其中「細孔徑」之用語，只要沒有特別明示，是指細孔之直徑或寬度，而並非細孔的半徑。 1.淨水過濾器
本發明之淨水過濾器係具有捲緊至少包含活性炭纖維片及透水性基材片之二種片的多重片之卷物構造的筒狀體。 片之拉伸強度依其拉伸方向而有MD（縱向(Machine Direction)）及CD（橫向(Cross Direction)）。本發明之淨水過濾器的一種實施形態就拉伸強度（MD）及拉伸強度（CD）中之至少一方，係舉出透水性基材片比活性炭纖維片高的形態，並宜就拉伸強度（MD）為透水性基材片比活性炭纖維片高，或是就拉伸強度（MD）及拉伸強度（CD）兩者，係舉出透水性基材片比活性炭纖維片高的實施形態。 此外，本發明其他一種實施形態中，透水性基材片之拉伸強度（MD）可比拉伸強度（CD）大。 此外，本發明其他一種實施形態中，前述筒狀體之內周部及外周部亦可分別以前述透水性基材片覆蓋。 1.1.本發明之淨水過濾器的第一種實施形態
參照圖1～圖3說明本發明之第一種實施形態。圖1～圖2係顯示本發明一種實施形態之淨水過濾器的圖。圖3係顯示本發明第一種實施形態之淨水過濾器的一方端面之圖。
圖1所示之淨水過濾器1在藉由重疊捲繞活性炭纖維片與透水性基材片所形成之筒狀體11的兩端部設有端蓋12。藉由在筒狀體11之兩端部設置端蓋，可防止構成筒狀體之片的捲繞鬆弛，而容易作為淨水過濾器來處理。淨水過濾器1將其作為一個單位，可用作更換容易之濾心。
圖2係圖1所示之淨水過濾器的縱剖面圖。筒狀體11具有將X－X’線所表示之軸芯線作為中心線的中空部。內周部11a及外周部11b分別以透水性基材片111覆蓋。
圖3顯示淨水過濾器之一方端面，並顯示捲繞重疊透水性基材片111及活性炭纖維片112之雙重片的狀態。淨水過濾器之本體的筒狀體11如圖3所示，具有透水性基材片111及活性炭纖維片112之雙重片的卷物構造。第一種實施形態係以透水性基材片111覆蓋內周部，並從中途藉由雙重片捲繞，最後再度以透水性基材片111覆蓋外周部之方式構成。圖3係將透水性基材片111靠近外周部之端部描繪成稍微離開筒狀體，不過，產品係纏繞於筒狀體至該端部並固定。 1.2.淨水過濾器之其他實施形態（修改例）
上述圖1～圖3所示之第一種實施形態係連續使用一片透水性基材片，透水性基材片可覆蓋筒狀體之內周部及外周部兩者。但是，本發明並非限於此者，其他實施形態例如亦可以另一個透水性基材片覆蓋內周部後，捲緊重疊活性炭纖維片及透水性基材片之雙重片，最後再度以透水性基材片覆蓋外周部。因此，透水性基材片亦可並非一個，就內周部、雙重片部及外周部亦可分別使用不同種類之透水性基材片。例如，亦可使用構成內周部之適合的透水性基材片。此外，外周部亦可使用適合之透水性基材片作為外裝用。再者，為了構成淨水過濾器之內周部，亦可使用水等液體透過之筒狀芯材（無圖示）而並非片。芯材例如亦可係塑膠製等。
此外，圖1～圖3所示之第一種實施形態係使用活性炭纖維片及透水性基材片的二個片形成筒狀體。但是，本發明之其他實施形態亦可進一步重疊其他片並捲緊而形成筒狀體。亦即，捲緊之片亦可係三個以上。第三個以後之片亦可使用活性炭纖維片及透水性基材片以外的片。例如，亦可使用空心絲片等其他吸附性片作為第三個以後之片。
本發明其他實施形態亦可取代如圖1所示之端蓋，而在筒狀體之兩端部分別塗抹樹脂等，將其凝固來固定兩端部。 1.3.淨水過濾器之用途
本發明之淨水過濾器可用於以淨化水為目的之各種用途，例如可舉出用於淨化飲用水、用於提煉高純渡水、用於淨化污染水等。 1.4.活性炭纖維片
本發明中可使用之活性炭纖維片只要是活性炭纖維之片形狀者即可，可使用者並無特別限定。活性炭纖維片係獲得習知品或是藉由習知之方法製造，不過本發明中可使用之活性炭纖維片可例示下述所示之實施形態。 ＜活性炭纖維片之比面積＞
本發明中使用之活性炭纖維片的比面積之下限宜為1000m2 /g以上，更宜為1100m2 /g以上，更加宜為1200、1300或1400m2 /g以上。 本發明中使用之活性炭纖維片的比面積從吸附性能之觀點而言宜為一般的寬度，不過活性炭纖維片之情況，比面積之上限概略可為2500、2400、2300、2200、2100、2000、1900或1800m2 /g以下。
藉由將比面積達到上述之範圍，可獲得去除殘留氯等之能力優異的淨水過濾器。 ＜活性炭纖維片之全細孔容積＞
本發明中使用之活性炭纖維片的全細孔容積之下限宜為0.45cm3 /g以上，更宜為0.50cm3 /g以上，更加宜為0.55cm3 /g以上。 本發明中使用之活性炭纖維片的全細孔容積之上限宜為1.20cm3 /g以下，更宜為1.10、1.00、0.95、0.90、0.85cm3 /g以下，更加宜為0.80cm3 /g以下。
藉由將全細孔容積達到上述之範圍，可獲得就吸附解脫性能更優異之淨水過濾器。 ＜平均細孔徑（平均細孔直徑）＞
關於本發明，所謂「細孔徑」之用語只要沒有特別明示，並非細孔之半徑，而是指細孔之直徑或寬度。
本發明使用之活性炭纖維片的平均細孔徑之下限宜為1.50nm以上，更宜為1.55nm以上，更加宜為1.60、1.65或1.70nm以上。 本發明使用之活性炭纖維片的平均細孔徑之上限不拘，不過宜為4.00nm以下，更宜為3.50、3.00、2.50、2.00nm以下，更加宜為1.80nm以下。
藉由將平均細孔徑達到上述之範圍，可獲得就吸附解脫性能更優異之片。 ＜活性炭纖維片之坪量（單位面積重量）＞
本發明使用之活性炭纖維片的坪量下限宜為50.0g/m2 以上，更宜為60.0g/m2 以上，更加宜為70.0、80.0或90.0g/m2 以上。 本發明使用之活性炭纖維片的坪量上限宜為200.0g/m2 以下，更宜為190.0g/m2 以下，更加宜為180.0、170.0、160.0或150.0g/m2 以下。 藉由將坪量達到上述之範圍，可獲得去除殘留氯等之能力優異的淨水過濾器。 ＜活性炭纖維片之充填量＞
本發明之淨水過濾器使用的活性炭纖維片之充填量，從提高去除殘留氯等之能力的觀點而言宜量多。另外，若過量時，依片材厚度、捲緊時之張力強度等各種條件，也容易產生破損。此外，因為增加充填量，也會提高活性炭纖維片之充填密度，不過充填密度過高時，也會造成壓力損失增大。 活性炭纖維片適合之充填量如上述也依其他各種條件而定，不過舉出一例係長度為250mm之筒狀體每一個時如下所示。
活性炭纖維片之充填量的下限，例如係長度為250mm之筒狀體每1個時，宜為36g以上，更宜為37g以上，更加宜為38g以上。 活性炭纖維片之充填量的上限，例如係長度為250mm之筒狀體每一個時，宜為70g以下，更宜為65g、60g以下，更加宜為55g以下。 ＜活性炭纖維片之充填密度＞
本發明之淨水過濾器使用的活性炭纖維片之充填密度（g/cm3 ）從提高去除殘留氯等之能力的觀點而言應提高，不過提高每一個淨水過濾器之活性炭纖維片的充填密度時，有可能壓力損失增大。從此觀點而言，活性炭纖維片之充填密度的下限及上限宜取得平衡，具體而言如下。
活性炭纖維片之充填密度的下限宜為0.050g/cm3 以上，更宜為0.055g/cm3 以上，更加宜為0.060g/cm3 以上。 活性炭纖維片之充填密度的上限宜為0.090g/cm3 以下，更宜為0.085g/cm3 以下，更加宜為0.080g/cm3 以下。 ＜活性炭纖維片之拉伸強度（MD：縱向）（捲緊前）＞
本發明使用之活性炭纖維片的捲緊前之拉伸強度（MD）適合的下限及上限分別如下。所謂捲緊前之拉伸強度，亦即是指形成筒狀體之前的原料片狀態下之拉伸強度。
活性炭纖維片之拉伸強度（MD）的下限宜為0.005kN/m以上，更宜為0.010、0.050kN/m以上，更加宜為0.100kN/m以上。 本發明中，活性炭纖維片之拉伸強度（MD）高者較為適宜，不過一般而言，活性炭纖維片之拉伸強度（MD）宜比1.500kN/m小，通常可為1.200、1.000、0.800、0.500、0.400、0.300或0.250kN/m以下。
藉由將拉伸強度（MD）達到上述之範圍，可形成具有彈性之活性炭纖維片，因而可形成加工性優異，不易破損，在製作淨水過濾器之捲緊作業等中處理容易的吸收材。
活性炭纖維片之拉伸強度可藉由調整將活性炭纖維片碳化、活化前之原料片的材料、片材坪量、片材密度、片材厚度及碳化、活化之條件等來調整。 ＜拉伸強度（CD：橫向）（捲緊前）＞
本發明使用之活性炭纖維片捲緊前之拉伸強度（CD）適合的下限及上限分別如下。
活性炭纖維片之拉伸強度（CD）的下限宜為0.005kN/m以上，更宜為0.010、0.050kN/m以上，更加宜為0.100kN/m以上。 本發明中，活性炭纖維片之拉伸強度（CD）高者較為適宜，不過一般而言，活性炭纖維片之拉伸強度（CD）應比1.500kN/m小，通常可為1.200、1.000、0.800、0.500、0.400、0.300或0.250kN/m以下。
藉由將拉伸強度（CD）達到上述之範圍，可形成具有彈性之片材，因而可形成加工性優異，不易破損，在製作淨水過濾器之捲緊作業等中處理容易的吸收材。 ＜活性炭纖維片之片材厚度（捲緊前）＞
本發明使用之活性炭纖維片捲緊前之厚度的適合下限及上限分別如下。所謂捲緊前之厚度，亦即是指在形成筒狀體前之原料片狀態下的厚度。但是，為了使量測值穩定地量測活性炭纖維片的厚度，宜在施加若干負荷的狀態下量測。本發明之說明中，活性炭纖維片材厚度之量測值如下述實施例之項中顯示的量測方法，係使用施加了0.3kPa之負荷時的值來顯示。
捲緊前之活性炭纖維片的厚度下限宜為0.10mm以上，更宜為0.50mm以上，更加宜為1.00、1.50、1.80或2.00mm以上。 捲緊前之活性炭纖維片的厚度上限宜為5.00mm以下，更宜為4.50mm以下，更加宜為4.00、3.50或3.00mm以下。
捲緊前之活性炭纖維片藉由使用如上述範圍之片材密度者，可獲得去除殘留氯等之能力優異，且壓力損失少的淨水過濾器。
另外，活性炭纖維片之厚度可藉由調整前驅體之纖維種類、原料片之厚度、密度等，或是擠壓活性炭纖維片等之處理來調整。 ＜活性炭纖維片之片材密度（捲緊前）＞
本發明使用之活性炭纖維片捲緊前的片材密度之適合下限及上限分別如下。所謂捲緊前之片材密度，亦即是指在形成筒狀體之前的原料片狀態下之片材密度。
捲緊前之活性炭纖維片的密度下限宜為0.010g/cm3 以上，更宜為0.020、0.030、0.040g/cm3 以上，更加宜為0.050g/cm3 以上。 本發明之活性炭纖維片的密度上限宜為0.200g/cm3 以下，更宜為0.150g/cm3 以下，更加宜為0.100、0.080、0.070或0.060g/cm3 以下。
捲緊前之活性炭纖維片藉由使用具有上述範圍之片材密度者，可獲得去除殘留氯等之能力優異，且壓力損失少的淨水過濾器。
另外，活性炭纖維片之密度可藉由調整前驅體之纖維種類、原料片之厚度、密度等，或是擠壓活性炭纖維片等之處理來調整。 ＜水分含量＞
本發明使用之活性炭纖維片宜為具有指定之水分含量者。例如在23℃，相對濕度50％條件下之水分含量的下限宜為1％以上，更宜為2、4、6或8％以上，更加宜為10％以上。 此外，在23℃，相對濕度50％條件下之水分含量的上限宜為40％以下，更宜為35％以下，更加宜為32、30或28％以下。藉由將上述條件下之水分含量達到上述的範圍，可形成吸附性優異之淨水過濾器。 ＜活性炭纖維片之亞甲藍吸附性能＞
本發明使用之活性炭纖維片亦可使用亞甲藍吸附性能作為吸附材料的性能指標。亞甲藍吸收性能可作為活性炭纖維片每重量單位之亞甲藍吸附量來顯示。
本發明使用之活性炭纖維片具有的亞甲藍吸附性能宜為100ml/g以上，更宜為120ml/g以上，更加宜為140、150或160ml/g以上。 藉由使用具有此種亞甲藍吸附性能之活性炭纖維片，可形成吸附性優異的淨水過濾器。 1.5.透水性基材片
本發明使用之透水性基材片可舉出如下之各種實施形態者。 ＜透水性基材片之種類＞
本發明中使用之透水性基材片只要是具有透水性的片材即可，例如可為紡織品、編織物及不織布等的形態。此種透水性基材片可獲得習知品或藉由習知之方法製造，不過本發明中可使用之透水性基材片可例示下述所示的實施形態。
透水性基材片之原料例如可舉出聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等合成纖維。此外，不僅是單體纖維，亦可係含二種以上材料之複合纖維。由二種以上構成之複合纖維例如亦可使用由不同熔點之二種構成的芯鞘型或並列的複合纖維，藉由熱融著，亦可使與炭纖維片之密合性進一步提高。 透水性基材片適合之一種實施形態例如可舉出聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等之合成纖維單體或複合的紡黏型不織布等。 ＜透水性基材片之拉伸強度（捲緊前）＞
本發明適合之一種實施形態的透水性基材片係使用比上述活性炭纖維片之拉伸強度高者。 比起僅捲緊活性炭纖維片而形成筒狀體，藉由重疊使用此種透水性基材片，可形成對水流之形狀保持耐用性高，而不易破損之淨水過濾器。
拉伸強度依其拉伸方向而有MD（縱向）及CD（橫向）。 適合之一種實施形態，例如可舉出透水性基材片之拉伸強度（MD）比活性炭纖維片之拉伸強度（MD）高的形態。 其他適合之一種實施形態，例如可舉出透水性基材片之拉伸強度（MD）比活性炭纖維片的拉伸強度（MD）高，且透水性基材片之拉伸強度（CD）比活性炭纖維片的拉伸強度（CD）高之形態。
透水性基材片之拉伸強度（MD）與拉伸強度（CD）之關係，適合之一種實施形態例如可舉出透水性基材片之拉伸強度（MD）比透水性基材片的（CD）高之形態。
如上述，透水性基材片之拉伸強度宜在與活性炭纖維片的拉伸強度對比中決定，例如可顯示具體之數值與採用如下之範圍。 透水性基材片之拉伸強度（MD）的下限宜為0.30kN/m以上，更宜為0.35kN/m以上。更加宜為0.40、0.45或0.50kN/m以上。 透水性基材片之拉伸強度（MD）的上限並無特別限制而可不拘，不過宜為2.00kN/m以下，更宜為1.90kN/m以下，更加宜為1.80kN/m以下或1.70kN/m以下。
透水性基材片之拉伸強度（CD）的下限宜為0.10kN/m以上，更宜為0.20kN/m以上。更加宜為0.30kN/m以上。 透水性基材片之拉伸強度（MD）的上限並無特別限制而可不拘，不過宜為1.70kN/m以下，更宜為1.60kN/m以下，更加宜為1.50kN/m以下。
關於拉伸強度（MD）及拉伸強度（CD）之任何一方或兩者，藉由如上述適合之實施形態所設定，可形成不易因水壓等而破損之淨水過濾器。
此外，至少關於拉伸強度（MD），藉由如上述適合之實施形態所設定，在製作淨水過濾器之捲緊作業等中，加工性優異，處理容易。此外，因為可確實捲緊片材，所以可製作不易因水壓等破損，並抑制壓力損失之淨水過濾器。 ＜透水性基材片之片材厚度（捲緊前）＞
本發明使用之透水性基材片捲緊前的厚度之適合的下限及上限分別如下。所謂捲緊前之厚度，亦即是指在形成筒狀體之前的原料片狀態下之厚度。但是，為了使量測值穩定地量測透水性基材片的厚度，宜在施加若干負荷的狀態下量測（例如，不織布等）。本發明之說明中，透水性基材片材厚度之量測值如下述實施例之項中顯示的量測方法，係使用施加了0.3kPa之負荷時的值來顯示。
捲緊前之透水性基材片的厚度下限宜為0.10mm以上，更宜為0.13mm以上，更加宜為0.15或0.20mm以上。 捲緊前之透水性基材片的厚度上限宜為0.70mm以下，更宜為0.60mm以下，更加宜為0.50mm以下。
捲緊前之透水性基材片藉由使用如上述範圍之片材密度者，可獲得抑制透水性基材片之容積，且不易產生破損之淨水過濾器。抑制透水性基材片之容積者，有助於相對性增多活性炭纖維片之充填量。
另外，透水性基材片之厚度可藉由調整前驅體之纖維種類、原料片之厚度、密度等，或是擠壓透水性基材片等之處理來調整。 ＜透水性基材片之片材密度（捲緊前）＞
本發明使用之透水性基材片在捲緊前之片材密度適合的下限及上限分別如下。所謂捲緊前之片材密度，亦即是指在形成筒狀體前之原料片的狀態下之片材密度。
捲緊前之透水性基材片的密度下限宜為0.07g/cm3 以上，更宜為0.08g/cm3 以上，更加宜為0.09g/cm3 以上。 本發明之透水性基材片的密度上限宜為0.50g/cm3 以下，更宜為0.30g/cm3 以下，更加宜為0.25或0.20g/cm3 以下。
雖然仍需視透水性基材片之材質而定，不過捲緊前之透水性基材片藉由使用具有上述範圍之片材密度者，可獲得提高活性炭纖維片之充填率，且不易產生破損的淨水過濾器。
另外，透水性基材片之密度可藉由調整前驅體之纖維種類、原料片之厚度、密度等，或是擠壓透水性基材片等之處理來調整。 2.淨水過濾器之製造方法
本發明的淨水過濾器之製造方法，係準備活性炭纖維片及透水性基材片，捲緊包含所準備之活性炭纖維片及透水性基材片的多重片而形成筒狀體。
活性炭纖維片與透水性基材片只須成為以各個交互地重疊之卷物構造的方式捲緊即可。本發明一種實施形態亦可各個分開地準備活性炭纖維片與透水性基材片，在軸芯上捲緊時各個饋送重疊。此外，本發明其他一種實施形態亦可預先準備重疊了活性炭纖維片與透水性基材片之雙重片，將其饋送並在軸芯上捲緊。
本發明一種實施形態中，透水性基材片使用拉伸強度比活性炭纖維片高者。
捲緊之片材亦可至少使用活性炭纖維片及透水性基材片之至少二種片材，進一步準備其他片材來重疊。
本發明中所謂「捲緊」片材，是指對片材施加張力並以軸芯為中心而捲繞。施加於片材之張力適當調整至所製作之筒狀體的卷物構造不致鬆弛，且片材不致斷裂的程度。
本發明其他一種實施形態亦可單層捲緊透水性基材片而形成內周部後，再捲緊包含活性炭纖維片與前述透水性基材片之多重片，並以前述透水性基材片露出外周面之方式形成筒狀體。 如此，可簡便地以透水性基材片覆蓋內周部與外周部兩者。
本發明之製造方法中使用的透水性基材片、活性炭纖維片等如上述「1.淨水過濾器」之項中的說明。 本發明之製造方法的其他一種實施形態可為透水性基材片係不織布片，且在進行捲緊之前，亦即作為原料之不織布的拉伸強度（MD）係0.30～2.00kN/m，片材密度係0.07～0.16g/cm3 ，且片材厚度係0.10～0.70mm。
如上述，拉伸強度依其拉伸方向而有MD（縱向）及CD（橫向）。就拉伸強度（MD）及拉伸強度（CD）之任何一方或兩者，藉由如上述適合之實施形態所設定，就製造方法而言，製作淨水過濾器之捲緊作業等中之加工性優異，可輕易進行處理。適合之製造方法的一種實施形態可舉出使用拉伸強度（MD）比拉伸強度（CD）大之透水性基材片的形態。
藉由使用此種透水性基材片，在具有卷物構造之筒狀體中，可增多活性炭纖維片之充填量，或是卷物構造不易因水流等而鬆弛可確實捲緊。 〔實施例〕
以下列舉實施例，就本發明進一步具體說明，不過本發明之技術性範圍並非限定於下述實施例者。 ＜實施例1＞ （1）活性炭纖維片
在由人造絲纖維（3.3dtex，纖維長76mm）構成之坪量300g/m2 的針刺不織布中浸漬6～10％磷酸氫銨水溶液，擰擠液體後乾燥，使其附著8～10重量％。將獲得之前處理不織布在氮氣環境中以38分鐘升溫至900℃。繼續在其溫度下，於含有露點60℃之水蒸氣的氮氣流中進行13.6分鐘活化處理（ACF－1）。 （2）不織布片
透水性基材片使用坪量為20g/m2 之聚丙烯紡黏型織物不織布。 （3）淨水過濾器
先將不織布片纏繞於軸芯而形成內周部。繼續，以不織布片來到外側之方式將活性炭纖維片重疊於不織布片而饋送，進一步進行捲緊。在所形成之卷物的與長軸方向（捲繞軸方向）正交之面的直徑超過6.5cm處，停止供給活性炭纖維片，再度僅以不織布片捲緊，並以不織布片覆蓋筒狀體的整個外周部。將不織布片之外周端部固定，避免捲繞之片材鬆弛，而獲得淨水過濾器。 ＜實施例2＞ （1）活性炭纖維片
與實施例1相同（ACF－1）。 （2）不織布片
透水性基材片使用坪量為60g/m2 之聚丙烯紡黏型織物不織布。 （3）淨水過濾器
採用與實施例1同樣之方法獲得淨水過濾器。 ＜實施例3＞ （1）活性炭纖維片
在由人造絲纖維（3.3dtex，纖維長76mm）構成之坪量300g/m2 的針刺不織布中浸漬6～10％磷酸氫銨水溶液，擰擠液體後乾燥，使其附著8～10重量％。將獲得之前處理不織布在氮氣環境中以50分鐘升溫至900℃，在該溫度下保持2分鐘。繼續在其溫度下，於含有露點60℃之水蒸氣的氮氣流中進行9分鐘活化處理（ACF－2）。 （2）不織布片
透水性基材片與實施例1相同，使用坪量為20g/m2 之聚丙烯紡粘型織物不織布。 （3）淨水過濾器
採用與實施例1同樣之方法獲得淨水過濾器。 ＜比較例1＞
準備在實施例1中準備之活性炭纖維片、與坪量為60g/m2 之聚丙烯紡黏型織物不織布。淨水過濾器之內周以不織布單獨覆蓋的方式捲繞後，在覆蓋淨水過濾器之內周的不織布上單獨捲繞活性炭纖維片而覆蓋，最後，再度以不織布單獨捲繞，來製作以不織布覆蓋了外周部之淨水過濾器，將此作為比較例1。 ＜比較例2＞
購買市售的淨水過濾器（產品名稱：FMH－B055C，Z Industries Co., Ltd.），將此作為比較例2。 ＜比較例3＞
購買市售的淨水過濾器（產品名稱：FMH－C055C，Z Industries Co., Ltd.），將此作為比較例3。 ＜量測方法＞
就關於活性炭纖維片、不織布片及淨水過濾器之物性及性能的各種項目，藉由下述所示之方法進行量測及評估。另外，規定本發明之各種數值可藉由以下之量測方法及評估方法求出。 （1）比面積
提供量測之活性炭纖維片採取約30mg，以200℃真空乾燥20小時後秤量，並使用高精度氣體/蒸氣吸附量量測裝置BELSORP－maxII（MicrotracBEL公司）進行量測。在相對壓為10－ 8 級(Order)～0.990之範圍下量測液體氮於沸點（77K）時氮氣的吸附量，並製作試料之吸附等溫線。藉由以吸附等溫線I型（ISO9277）之條件自動決定分析相對壓範圍的BET法分析該吸附等溫線，求出每單位重量之BET比面積（單位：m2 /g），將其作為比面積（單位：m2 /g）。 （2）全細孔容積
從上述比面積之項獲得的等溫吸附線之相對壓0.960時的結果，算出1點法之全細孔容積（單位：cm3 /g）。 （3）平均細孔直徑（亦稱為平均細孔徑）
藉由以下公式1算出。
[公式1] 平均細孔直徑（單位：nm）＝4×全細孔容積×103 ÷比面積 （4）片材坪量
將提供量測之各片材在溫度23±2℃，相對濕度50±5％之環境下，靜置12小時以上，從重量與縱橫尺寸求出片材坪量（單位：g/m2 ）。 （5）片材厚度
將提供量測之各片材在溫度23±2℃，相對濕度50±5％之環境下靜置12小時以上，使用數位小型測厚器FS－60DS（大榮科學精器製作所社）量測施加了0.3kPa之負荷時的片材厚度（單位：mm）。 （6）充填前之片材密度
各片材密度藉由以下公式2算出。
[公式2] 片材密度（單位：g/cm3 ）＝片材坪量÷片材厚度÷103 （7）拉伸強度（MD）、拉伸強度（CD）
將提供量測之各片材在溫度23±2℃，相對濕度50±5％之環境下靜置12小時以上，從縱向（MD）方向及與其垂直之橫向（CD）方向分別以各方向成為長度之方式切下測試片（寬度15mm，長度50~60mm），使用TENSILON萬能測試機RTG－1210（A＆D公司），以夾持間隔40mm，拉伸速度100mm/分鐘拉伸，並藉由以下公式3算出拉伸強度。
[公式3] 拉伸強度（單位：kN/m）＝測試中所施加之最大負荷（單位：N）÷15mm （8）水分含量
將活性炭纖維片在溫度23±2℃，相對濕度50±5％之環境下靜置12小時後，採取0.5～1.0g之試料，從以乾燥機在115±5℃下乾燥3小時以上時的重量變化求出水分（單位：％）。 （9）亞甲藍吸附性能
將按照日本水道協會規格水道用粉末活性炭（JWWA K113）之亞甲藍脫色力（單位：ml/g）所量測的結果，作為亞甲藍吸附性能（單位：ml/g）。 （10）活性炭纖維片之充填量
從淨水過濾器總重減去芯材、端蓋、透水性基材片內周一周部分、外周一周部分之重量，以活性炭纖維片與透水性基材片之坪量比分配，算出活性炭纖維片之充填量（g）。 （11）充填密度
藉由以下公式4算出用於各淨水過濾器之活性炭纖維片的充填密度。
[公式4] 充填密度（單位：g/cm3 ）＝充填量÷{（外半徑2 －內半徑2 ）π×長度}
公式4中，充填量表示上述（10）中所算出之活性炭纖維片的充填量。如公式4所示，充填密度表示淨水過濾器本體每單位體積之活性炭纖維片的存在重量（或存在比率）。 上述實施例1～3、比較例1～3所使用之淨水過濾器本體的外形尺寸如下。 外半徑：3.25cm，內半徑：1.5cm，長度：25cm （12）殘留氯濃度
將淨水過濾器充填至250mm用之外殼，使用次亞氯酸鈉，以殘留氯濃度50ppm在20℃下所調整之水，以4L/分鐘之流量從外側通過內側後進行抽樣，並藉由攜帶式殘留氯計HI 96771（HANNA Instruments Japan公司製）量測殘留氯濃度（ppm）。殘留氯濃度為0～5.00ppm時，使用DPD（二乙基對苯二胺）試劑，超過5.00ppm時，使用碘化鉀試劑之吸光光度法。 （13）壓力損失
將淨水過濾器充填至250mm用之外殼，使用次亞氯酸鈉，以殘留氯濃度50ppm在20℃下所調整之水，以4L/分鐘之流量從外側通過內側，量測通過前後之壓力損失（MPa）。 （14）通水後淨水過濾器之變形
進行上述（12）壓力損失之測試後，用目視確認用於量測之淨水過濾器上有無產生變形。
就實施例1～3及比較例1～3量測物性及性能之結果顯示於表1－1及1－2。
〔表1－1〕 表1－1  量測結果
種別 活性炭纖維片 透水性基材片
ACF－1 ACF－2 PP不織布 20 g/m2 PP不織布 60 g/m2
N2 吸附 BET分析 比面積 m2 /g 1780 1330 － －
全細孔容積 cm3 /g 0.77 0.59 － －
平均細孔直徑 nm 1.74 1.71 － －
片材物性 坪量 g/m2 105 146 20 60
厚度（＠0.3kPa） mm 2.09 2.65 0.21 0.46
密度 g/cm3 0.052 0.055 0.095 0.130
片材物性 拉伸強度MD kN/m 0.12 0.19 0.56 1.56
拉伸強度CD 0.12 0.20 0.27 1.01
水分（＠23℃50％RH） ％ 12 26 1 1
亞甲藍吸附性能 ml/g 220 170 － －
〔表1－2〕 表1－2  量測結果
種別 實施例1 實施例2 實施例3 比較例1 比較例2 比較例3
ACF-1 ＋ PP不織布 20g/m2 捲緊 ACF-1 ＋ PP不織布 60g/m2 捲緊 ACF-2 ＋ PP不織布 20g/m2 捲緊 ACF-1 ＋ 內周、外周 PP不織布60g/m2 產品名稱 FMH-B055C 產品名稱 FMH-C055C
充填量 g ACF:50 PP:11 ACF:40 PP:26 ACF:45 PP:10 ACF:35 ACF:97 ACF:95
ACF充填密度 g/cm3 0.077 0.061 0.069 0.054 0.149 0.144
N2 吸附 BET分析 比面積 m2 /g         660 935
全細孔容積 cm3 /g         0.28 0.44
平均細孔直徑 nm         1.72 1.87
片材物性 坪量 g/m2         75 77
厚度(@0.3kPa) mm         0.77 0.79
密度 g/cm3         0.10 0.12
片材物性 拉伸強度MD kN/m         1.31 1.35
拉伸強度CD         1.47 1.35
水分(@23℃50%RH) ％         12 20
亞甲藍吸附性能 ml/g         40 110
通水 5分鐘 氯濃度 ppm 0 0 0 1.15 24 0
壓力損失 MPa 0.0009 0.0019 0.0012 0.0014 0.0023 0.0025
通水 20分鐘 氯濃度 ppm 0 0.14 0.10 1.67 36 0.33
壓力損失 MPa 0.0009 0.0019 0.0008 0.0026 0.0022 0.0021
通水 40分鐘 氯濃度 ppm 0.61 5 2.98 17 50 10
壓力損失 MPa 0.0009 0.0018 0.0008 0.0027 0.0022 0.0021
通水 60分鐘 氯濃度 ppm 3.98 9 9 28 － 16
壓力損失 MPa 0.0009 0.0019 0.0010 0.0028 － 0.0020
通水後淨水過濾器變形 － 無 無 無 有 無 無
1:淨水過濾器 11:筒狀體 12:端蓋 11a:內周部 11b:外周部 111:透水性基材片 112:活性炭纖維片
圖1係本發明之淨水過濾器的一例之立體圖。 圖2係本發明之淨水過濾器的一例之縱剖面圖。 圖3係顯示本發明之淨水過濾器的一例之與長軸方向（卷回軸方向）正交的端面圖。
1:淨水過濾器
11:筒狀體
12:端蓋

Claims (8)

  1. 一種淨水過濾器，係筒狀體，其係具有捲緊至少包含活性炭纖維片及透水性基材片之2種片的多重片之卷物構造，前述透水性基材片之拉伸強度(MD)比前述活性炭纖維片的拉伸強度(MD)高；前述透水性基材片之拉伸強度(CD)比前述活性炭纖維片的拉伸強度(CD)高；前述透水性基材片之拉伸強度(MD)比前述透水性基材片的拉伸強度(CD)高；前述筒狀體中之前述活性炭纖維片的充填密度係0.05~0.09g/cm3。
  2. 如請求項1之淨水過濾器，其中前述筒狀體之內周部及外周部係以前述透水性基材片覆蓋。
  3. 如請求項1之淨水過濾器，其中前述透水性基材片係拉伸強度(MD)為0.30~2.00kN/m之不織布片。
  4. 如請求項1之淨水過濾器，其中前述活性炭纖維片之比面積係1200~2400m2/g。
  5. 一種淨水過濾器之製造方法，係準備活性炭纖維片及透水性基材片的至少2種片，捲緊包含前述活性炭纖維片與前述透水性基材片之多重片而形成筒狀體；其中前述透水性基材片之拉伸強度(MD)比前述活性炭纖維片的拉伸強度(MD)高； 前述透水性基材片之拉伸強度(CD)比前述活性炭纖維片的拉伸強度(CD)高；前述透水性基材片之拉伸強度(MD)比前述透水性基材片的拉伸強度(CD)高；前述筒狀體中之前述活性炭纖維片的充填密度係0.05~0.09g/cm3。
  6. 如請求項5的淨水過濾器之製造方法，其中以單層捲緊前述透水性基材片而形成內周部後，將包含前述活性炭纖維片與前述透水性基材片之多重片以前述透水性基材片露出外周面的方式捲緊而形成筒狀體。
  7. 如請求項5的淨水過濾器之製造方法，其中前述透水性基材片係不織布片，進行捲緊前之前述不織布片的拉伸強度(MD)係0.30~2.00kN/m，片材密度係0.07~0.16g/cm3，且片材厚度係0.10~0.70mm。
  8. 如請求項5的淨水過濾器之製造方法，其中捲緊前的前述活性炭纖維片的拉伸強度(MD)係為0.05kN/m以上、1.500kN/m以下，片材密度係為0.010至0.200g/cm3，且片材厚度為0.10至5mm。
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