TWI830845B - 淨水用過濾器及具備過濾器之淨水器 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於淨水用過濾器，其一態樣的淨水用過濾器之特徵為：包含第一支持體、包含活性碳與纖維狀黏結材的活性碳層、及第二支持體，而前述活性碳中，體積基準之累積分布的10%粒徑(D10)為19～90μm，體積基準之累積分布的50%粒徑(D50)為120～180μm，體積基準之累積分布的90%粒徑(D90)為180～250μm，前述第一支持體的通氣阻力為0.5～10mmH2 O，前述第二支持體的通氣阻力為0.5～7mmH2 O，前述活性碳層的厚度為3～10mm。

Description

淨水用過濾器及具備過濾器之淨水器
本發明係關於含有活性碳的淨水用過濾器及使用該過濾器的的淨水器。
近年來，有關自來水水質在安全衛生上的關切日益增高，咸望能將自來水中所含的游離殘餘氯、三鹵甲烷類等VOC(揮發性有機化合物)、鉛、農藥、霉味等有害物質加以去除。
特別是，為了防止細菌繁殖而使用於自來水的氯並非無毒的物質，若以氯殘留濃度很高的自來水來清洗頭髪或肌膚時，會有使頭髪或肌膚的蛋白質變性而受到傷害之虞。再者，溶存於自來水中的微量三鹵甲烷已被懷疑是屬於致癌性物質。隨著近年來健康意識的日益提高，咸望能使用淨水器將三鹵甲烷等從自來水中去除。
作為淨化自來水的手段，除了安裝於水龍頭的淨水器之外，已知有瓶型(pitcher type)淨水器或淨水式飲水機(water server)等得以自重方式過濾的淨水器。例如，專利文獻1中，就揭露了具備充填有淨化劑的盒子、或具有導入水的導入口之匣本體的淨水匣。
該淨水匣中，為了讓水能夠更流暢地導入，使其不受阻礙水流之氣泡的影響，而在充填有卡匣的盒子內部配備了預定的包裝材(經真空排氣的包裝材、充填有水的包裝材、或充填有二氧化碳氣體的包裝材)。
然而，在得以自重過濾的淨水器中，咸望有害物質或混濁物的去除率能更為提升，並且，對可長期使用的淨水器的期望也很高。
因此，在現況中，正需求一種對混濁物或有害物質保有優異過濾(去除)能力，並且不易產生堵塞、可以自重方式過濾的淨水用過濾器。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 特開2010-162492號公報
本案發明人等為解決上述課題，經針對淨水用過濾器一再詳細探討的結果，發現藉由下述構成能夠解決上述課題，並根據該認知進一步反覆檢討而完成了本發明。
亦即，本發明之一態樣的淨水用過濾器之特徵在於：包含第一支持體、含有活性碳及纖維狀黏結材的活性碳層、及第二支持體，而前述活性碳的體積基準之累積分布的10%粒徑(D10)為19至90μm，體基準之累積分布的50%粒徑(D50)為120至180μm，體積基準之累積分布的90%粒徑(D90)為180至250μm，而前述第一支持體的通氣阻力為0.5至10mmH2 O，前述第二支持體的通氣阻力為0.5至7mmH2 O，且前述活性碳層的厚度為3至10mm。
[用以實施發明的形態]
以下，具體說明有關本發明的實施形態，但本發明並不限定於該實施形態。
(淨水用過濾器) 本實施形態的淨水用過濾器之特徵在於：包含第一支持體、含有活性碳與纖維狀黏結材的活性碳層、及第二支持體，而前述活性碳的體積基準之累積分布的10%粒徑(D10)為19～90μm，體積基準之累積分布的50%粒徑(D50)為120～180μm，體積基準之累積分布的90%粒徑(D90)為180～250μm，前述第一支持體的通氣阻力為0.5～10mmH2 O，前述第二支持體的通氣阻力為0.5～7mmH2 O，前述活性碳層的厚度為3～10mm。
若依據此種構成，可提供具有優異的透液性及高吸附性能，特別是對氯仿或溶解性鉛等有害物質或混濁物之過濾(去除)能力很優異，且不易發生堵塞的淨水用過濾器。
茲說明有關本實施形態之淨水用過濾器的各項構成。
(活性碳層) 本實施形態之活性碳層包含活性碳及纖維狀黏結材。
本實施形態的活性碳層所包含的活性碳，只要其體積基準之累積分布的10%粒徑(D10)為19～90μm，體積基準之累積分布的50%粒徑(D50)為120～180μm，體積基準之累積分布的90%粒徑(D90)為180～250μm，即無其他特別限定。藉由使用D10、D50及D90全都具有上述範圍內之粒徑的活性碳，即可想見能獲得透液性及高吸附性能優異，特別是對氯仿或溶解性鉛等有害物質或混濁物的過濾(去除)能力很優異的淨水用過濾器。
本實施形態中，上述D10、D50及D90的數值係藉雷射繞射-散射法測量的值，其可藉例如Microtrac・Bel公司製造的濕式粒度分布測定裝置(Microtrac MT3300EX II)等來測量。
另外，活性碳層為包含複數種活性碳時，係當作活性碳混合物來測量粒徑，並將其值作為活性碳層中所含活性碳的D10、D50及D90。
上述D10較佳為25～80μm，更佳為30～40μm。上述D50較佳為125～155μm，更佳為140～150μm。上述D90較佳為200～220μm，更佳為205～220μm，再更佳為210～220μm。
作為前述活性碳，只要D10、D50及D90的全部皆在上述範圍內，也可使用市售製品，例如，也可使用藉由將碳質材料進行炭化及/或賦予活性所得的活性碳。需要炭化時，通常係將氧氣或空氣遮斷，且在例如400～800℃，較佳為500～800℃，再更佳為550～750℃左右進行。賦予活性法可採用氣體賦予活性法、藥品賦予活性法等任一種賦予活性法，也可將氣體賦予活性法與藥品賦予活性法組合，特別是在使用作為淨水用時，以使用雜質殘留較少的氣體賦予活性法為佳。氣體賦予活性法可藉由使已炭化的碳質材料在通常為例如700～1100℃，較佳為800～980℃，再更佳為850～950℃左右的溫度下，和賦予活性氣體(例如，水蒸氣、二氧化碳氣體等)反應的方式來進行。若考量到安全性及反應性，以含有10～40容量%水蒸氣的含水蒸氣氣體為佳。賦予活性時間及升溫速度未特別限定，可依選擇的碳質材料的種類、形狀、尺寸作適當選擇。
作為前述碳質材料，雖未特別限定，但可列舉出例如植物類碳質材料(例如，木材、刨屑、木炭、椰子殼或核桃殼等果殼、果實種子、紙漿製造副生成物、木質素、廢糖蜜等源自植物的材料)、礦物類碳質材料(例如，泥炭、亞炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭、焦炭、煤焦油、煤炭瀝青、石油蒸留殘渣、石油瀝青等源自礦物的材料)、合成樹脂類碳質材料(例如，酚醛樹脂、聚偏二氯乙烯、丙烯酸樹脂等源自合成樹脂的材料)、天然纖維類碳質材料(例如，纖維素纖維等天然纖維、人造絲等再生纖維等源自天然纖維的材料)等。這些碳質材料可單獨或組合2種以上來使用。這些碳質材料中，從與JIS S 3201(2010)規定之揮發性有機化合物吸附性能有關的微細孔容易開展的觀點來看，以椰子殼或酚醛樹脂為佳。
賦予活性後的活性碳，特別是使用椰子殼等植物類碳質材料或礦物類碳質材料時，也可加以洗淨，俾去除灰分或藥劑。洗淨時可使用無機酸或水，無機酸則以洗淨效率較高的鹽酸為佳。
本實施形態之活性碳的形狀，只要具有上述規定的粒徑，可為粉末狀或粒子狀等任一種形狀，其雖可依據用途作適當選擇，但若太細時，會使透液性降低，故粒徑以不致太細者為佳。
而且，本實施形態的活性碳，更佳為苯吸附性能在20～40%左右。苯吸附性能若未達20%，有可能無法保持充分的吸附能力；再者，若超過40%時，會有細孔徑在過度賦予活性狀態下增大，有害物質的吸附保持力降低的傾向。因此，本實施形態的吸附過濾器中，苯吸附性能較佳為設在上述範圍內。前述苯吸附性能更佳為22～35%左右較理想。
本實施形態中，前述所稱苯吸附性能，係指參考日本工業規格中有關活性碳試驗方法JISK1474(1991年)的記載，在25℃下，流通含溶劑飽和濃度之1/10的溶劑蒸氣的空氣，從質量達到一定時的試料增量所求得的苯飽和吸附量。
本實施形態的吸附過濾器所使用的纖維狀黏結材，只要可將前述活性碳纏絡賦形，即不作特別限定，不論合成品、天然品皆可廣泛使用。此種黏結材，可列舉出例如丙烯酸纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、纖維素纖維、尼龍纖維、芳綸纖維、紙漿等。纖維狀黏結材的纖維長度較佳為4mm以下。
這些纖維狀黏結材也可將2種以上組合使用。特佳為將聚丙烯腈纖維或纖維素纖維作為黏結材使用。藉此方式，可將成型體密度及成型體強度更為提升，且可抑制性能降低的情形。
本實施形態中，纖維狀高分子黏結材的通水性較佳為CSF值在10～150mL左右。更佳為20～110mL左右較理想。本實施形態中，CSF值係依據JIS P8121(2012年)「紙漿濾水度試驗方法」加拿大標準濾水度法所測量的值。此外，CSF值可藉由例如使黏結材原纖化(fibrillation)加以調整。
再者，實施形態的吸附過濾器中，只要不阻礙本發明的效果，也可包含上述以外的功能性成分。例如，也可添加任意量的可吸附去除溶解性鉛的鈦矽酸鹽或沸石質粉末(鉛吸附材)、或離子交換樹脂、或者螯合樹脂、或是為了賦予抗菌性而含有銀離子及/或銀化合物的各種吸附材等，通常，係對整個吸附過濾器調配0.1～30質量部。
本實施形態之吸附過濾器中各成分的混合比例，從有害物質的吸附效果、成型性等各點來看，較佳為相對於前述活性碳或前述活性碳與前述功能性成分的混合物100質量部，將前述纖維狀黏結材設在3～8質量部左右。纖維狀黏結材的量若未達3質量部，會有無法獲得充分的強度而使成型體無法成型之虞。再者，纖維狀黏結材的量若超過8質量部，會有吸附性能降低之虞。更佳為調配3.5～6質量部的纖維狀黏結材較理想。
本實施形態的淨水用過濾器中，前述活性碳層的厚度為3～10mm。前述厚度若未達3mm，則無法獲得充分的有害物質去除性能。再者，前述厚度若超過10mm，因過濾器的透液性不充分，流量會變得過少，無法使用作為淨水用過濾器。更佳的活性碳層厚度為4～8mm左右。
(第一支持體) 本實施形態的淨水用過濾器的形狀可為圓筒狀，也可為圓盤狀，任一形狀中均再具備補強前述活性碳層的第一支持體。
過濾器為圓筒狀的情形中，第一支持體也可為成型為圓筒狀活性碳層的中芯。過濾器為圓盤狀的情形中，係在成型為圓盤狀的活性碳層的表背任一單側面設置第一支持體。另外，本實施形態的淨水用過濾器較佳為作成圓筒狀，藉以降低通水阻力，而且，如後所述地充填於殼體中使用作卡匣時，有淨水器之卡匣裝填-更換作業能夠簡單進行的優點。
可使用在本實施形態的第一支持體之特徵係在通氣阻力為0.5～10mmH2 O。本實施形態中所稱的「通氣阻力」係指有效過濾面積為13.5cm2 ，而通氣流量為10L/分鐘時的壓力損失。前述通氣阻力若超過10mmH2 O，通水阻力會變得過大，而無法藉自重過濾方式獲得充分的流量。再者，前述通氣阻力若未達0.5mmH2 O，則在形成上述的活性碳層時，過濾器成型時所調配之粒子的一部分會通過第一支持體，而發生原料損失的情形。前述第一支持體的通氣阻力更佳為1～8mmH2 O。
第一支持體只要能補強前述活性碳層，則不對上述以外的構成(材質等)特別予以限定，可使用例如聚酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、維尼綸樹脂、芳綸樹脂、尼龍樹脂、氯乙烯樹脂、或這些2種以上的混合樹脂等構成的不織布或網材、多孔體片等。不織布或網材也可實施熔接加工。這些材料中，從強度、透液性、及加工性的觀點來看，以不織布為佳。
本實施形態中，第一支持體的厚度以0.2～2.0mm左右為佳。藉此厚度，可想見能獲得更高強度的淨水用過濾器。更佳的厚度範圍為0.4～1.5mm左右。
(第二支持體) 為了進一步補強活性碳層，本實施形態的淨水用過濾器具備有第二支持體，前述第二支持體係以通氣阻力在0.5～7mmH2 O為特徵。前述通氣阻力若超過7mmH2 O，則通水阻力會變得過大，而無法藉自重過濾方式獲得充分的流量。再者，前述通氣阻力未達0.5mmH2 O時，因活性碳粉末會從上述活性碳層脫落，故可想見活性碳會混入已過濾處理的水中，或因輸送中脫落的活性碳粉末而致過濾器受汙染。前述第二支持體的通氣阻力更佳為2～6mmH2 O。
本實施形態的淨水用過濾器為圓筒狀時，第二支持體係設在前述活性碳層的外側，藉以增強活性碳層。呈圓盤狀時，第二支持體係設於成型為圓盤狀之活性碳層的表背任一未設有前述第一支持體的面。意即，即使在任一形狀的情況中，前述活性碳層係藉由受前述第一支持體與前述第二支持體挾持，而使內側及外側、或者表側及背側獲得補強。
關於第二支持體，只要是可補強前述活性碳層者，就不對上述以外的構成(材質等)特別加以限定，其可使用例如以聚酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、維尼綸樹脂、芳綸樹脂、尼龍樹脂、或者這些材料的2種以上樹脂等混合構成的不織布、或使用樹脂網件等。這些材料之中，從透液性、經濟性、及加工性的觀點來看，以使用不織布為佳。
本實施形態中，第二支持體的厚度以0.05～0.5mm左右為佳。藉此方式，即可想見能獲得更高強度的淨水用過濾器。更佳的厚度的範圍為0.1～0.4mm左右。
(製造方法) 本實施形態的吸附過濾器的製造可以任意方法來進行，未作特別限定。從可高效率製造的觀點來看，以渣漿抽吸方法為佳。
以下詳細說明本實施形態之圓筒狀過濾器的製造方法作為一個例子，但本發明並不限定於此。
具體而言，例如，圓筒狀活性碳層之成型體的製造方法係包含下述步驟：渣漿調製步驟，使活性碳及纖維狀黏結材分散於水中而調製渣漿；抽吸步驟，一邊抽吸前述渣漿一邊實施過濾而獲得預備成型體；乾燥步驟，將前述預備成型體加以乾燥而獲得乾燥的成型體；及轉動步驟，視需要藉由將抽吸後的預備成型體在整形台上進行壓縮，將外表面的形狀加以調整；或者研削步驟，將前述成型體的外表面施行研削。另外，後述說明所使用的圖面中，各符號分別表示如下。成型體調製用模框1、芯體2、抽吸用孔3、突緣4、4’、濾液排出口5、成型體6、渣漿7、研削機11、旋轉軸12、17、圓盤狀砂輪13、馬達14、18、氣缸15、16、控制盤19、成型體20。
(渣漿調製步驟) 本實施形態的渣漿調製步驟中，係將粉末狀活性碳及纖維狀黏結材以例如相對於前述活性碳100質量部，前述纖維狀黏結材為4～8質量部，並且，固形分濃度為0.1～10質量%(特佳為1～5質量%)的比例分散於溶劑而調製渣漿。前述溶劑未特別限定，但以使用水為佳。前述渣漿的固形分濃度若太高，容易變得分散不均勻，有成型體容易產生斑塊的問題。另一方面，前述固形分濃度若太低，會有成型時間拉長而使生產性降低之虞。
(抽吸步驟) 接著，抽吸步驟中，係例如圖1所示，對在芯體2表面具有多數抽吸用孔3，且在兩端安裝有突緣4、4’的圓筒狀成型用的模框1安裝如上述的第一支持體(中芯)，放入前述渣漿，藉由從濾液排出口5一邊自前述模框內側抽吸一邊過濾，使渣漿附著於模框1。抽吸方法可利用慣用的方法，例如使用抽吸泵等進行抽吸的方法等。此處，附著於模框1的渣漿量係如圖3所示，相對於模框1之突緣4、4’的直徑R，附著R＋(H×2)達105～125%左右的渣漿量。例如，前述突緣的直徑為38mm時，前述H以1～5mm左右為佳。
(轉動步驟) 本實施形態中，也可依需要在前述抽吸步驟之後進行轉動步驟。轉動步驟中，係在附著有抽吸步驟所得之預備成型體的狀態下，使用具有可在台上將模框1以預定力量施壓之面的施壓具，將該成型體在台上一邊施壓一邊前後移動。藉此方式，即可將預備成型體的外徑一面調整為預定的大小，一面提高真圓度，並且使外周面的凹凸減少。轉動之後，從模框取下預備成型體即可。
(乾燥步驟) 藉前述抽吸步驟或前述轉動步驟而生成預備成型體後，將模框1兩端的突緣4、4’取下，藉由抽取芯體2，即可獲得中空圓筒狀的成型體。
接著，在乾燥步驟中，藉由將從模框取下的預備成型體用乾燥機等加以乾燥，即可獲得如圖2所示的具有第一支持體及活性碳層的成型體。
乾燥溫度為例如100～150℃(特別是110～130℃)左右，乾燥時間為例如4～24小時(特別是8～16小時)左右。乾燥溫度若太高，纖維狀黏結材會變質或熔融，容易使過濾性能降低或成型體的強度降低。乾燥溫度太低時，會有乾燥時間拉長，或乾燥變得不充分之虞。
(研削步驟) 此外，也可依需要，在前述乾燥步驟後，將前述成型體的外徑再調整，或為了減少外周面的凹凸，而施行研削步驟。本實施形態中使用的研削手段只要能夠將乾燥的成型體的外表面進行研削(或研磨)，即不作特別限定，其可運用慣用的研削方法，但從研削均勻性的觀點而言，較佳為使用可使成型體本身旋轉並研削之研削機的方法。
另外，研削步驟並非限定於使用研削機的方法，例如，也可對固定於旋轉軸的成型體以固定的平板狀砂輪實施研削。該方法中，因產生的研削滓容易堆積於研削面，故以一邊吹氣一邊研削的方法較有效。
(第二支持體的裝設步驟) 最後，藉由將前述成型體裁斷為所期望的大小及形狀，且將前述第二支持體(例如，不織布)裝設在表面，即可獲得本實施形態的淨水用過濾器。有關第二支持體的裝設方法並未特別限定，例如，可在成型體的外周部捲繞1層不織布，再藉由以熱熔接將不織布彼此(重疊的部分)固定並裝設。
也可依需要在淨水用過濾器的前端部分裝設蓋子。蓋子可使用例如樹脂製且一邊開孔，另一邊無孔的結構等。
(淨水用過濾器的用途等) 本實施形態的淨水用過濾器可以例如充填於殼體而使用作為淨水用卡匣等。卡匣雖可裝填於以自重過濾方式的淨水器等並作為流通水液之用，但通水方式也可採用將原水全量過濾的全過濾方式。
再者，有關通水時水液的流動，如果是圓筒狀過濾器，可為從內側向外側流動，也可為從外側向內側流動的方式。若是圓盤狀過濾器，則可從第一支持體及第二支持體的任一方流動。
本實施形態中，裝填於淨水器的卡匣只要是例如將淨水用過濾器充填於殼體中使用即可，但也可進一步和公知的不織布過濾器、各種吸附材、礦物添加材、陶瓷過濾材等組合使用。
本說明書已依上述方式揭露了各種樣態的技術，茲將其中的主要技術歸納如下。
本發明一態樣的淨水用過濾器係以包含：第一支持體；含有活性碳及纖維狀黏結材的活性碳層；及第二支持體，而前述活性碳的體積基準之累積分布的10%粒徑(D10)為19～90μm、體積基準之累積分布的50%粒徑(D50)為120～180μm、體積基準之累積分布的90%粒徑(D90)為180～250μm，前述第一支持體的通氣阻力為0.5～10mmH2 O，前述第二支持體的通氣阻力為0.5～7mmH2 O，前述活性碳層的厚度為3～10mm為特徵。
藉由這種構成，本發明可提供透液性優異，對混濁物或有害物質保有優異的過濾(去除)能力，不易產生堵塞，可以自重過濾方式的淨水用過濾器。
再者，前述淨水用過濾器中，前述第一支持體的厚度較佳為0.2～2.0mm。藉此條件，可進一步獲得成型性優異且製造容易，強度也優異的淨水用過濾器。
再者，前述淨水用過濾器中，前述第一支持體以不織布為佳。藉此特點，可想見能夠更確實地獲得上述的效果。
而且，前述淨水用過濾器中，前述第二支持體以不織布為佳。藉此特點，可想見能夠更確實地獲得上述的效果。
此外，前述淨水用過濾器中，較佳為，前述活性碳層為圓筒形，前述第一支持體配置於前述活性碳層的內周面上作為中芯，而前述第二支持體則配置於前述活性碳層的外周面上。藉此方式，有容易兼顧透液性及每單位容積之有害物質去除性能的優點。
此外，至於本發明其他態樣的淨水器之特徵在於具備上述的淨水用過濾器。 [實施例]
以下係根據實施例更詳細地描述本發明，但這些實施例並非用來對本發明作某種限定。
首先，針對以後述各實施例及比較例所調製的活性碳或過濾器等的評估方法加以說明。
[活性碳粒徑的測量] 活性碳的粒徑(D10、D50、D90)係以雷射繞射測定法來測量。換言之，係將作為測量對象的活性碳和界面活性劑一起放入離子交換水中，施予超音波振動，而製作均勻分散液，並使用Microtrac-Bel公司製的Microtrac MT3300EX II進行測量。在使用複數種活性碳形成活性碳層的情況中，係針對依下述實施例及比較例所載的調配比將活性碳混合的混合物(未含ATS)進行粒徑的測量。界面活性劑係使用和光純藥工業(股)公司製的「Polyoxyethylene(10)-Octylphenyl」。分析條件揭示如下。
(分析條件) 測量次數：3次的平均值 測量時間：30秒鐘 分布表示：體積 粒徑區分：標準 計算模式：MT3000II 溶劑名：水 測量上限：2000μm；測量下限：0.021μm 殘留分比：0.00 通過分比：0.00 殘留分比設定：無效 粒子透過性：吸收 粒子折射率：N/A 粒子形狀：N/A 溶劑折射率：1.333 DV值：0.0882 透過率(TR)：0.800～0.930 擴張過濾器：無效 流速：70% 超音波輸出：40W 超音波時間：180秒鐘。
[第一支持體及第二支持體的通氣阻力] 第一支持體及第二支持體(均為不織布)的有效過濾面積為13.5cm2 且通氣流量為10L/分鐘時的壓力損失(通氣阻力)係使用研華(ADVANTEC)(股)公司製的過濾座(filter holder)PP-47來測量。
[活性碳層的厚度] 用數位游標卡尺測量包含第一支持體及第二支持體的活性碳成型體的厚度。從測定值減去以相同方法測量的第一支持體及第二支持體的厚度，即可計算出活性碳層的厚度。
[過濾試驗的前處理] 將實施例及比較例所得的圓筒狀淨水用過濾器裝填在平均直徑41mm、長度約90.5mm、內在量約119.4ml的透明塑膠製殼體中作為卡匣。將從圓筒狀淨水用過濾器下方到4cm為止的部分浸在水中20分鐘後，參考JIS S 3201(2010)，將前述卡匣安裝到具有水可藉自然過濾從內側流向外側之構造的瓶型淨水器。對該瓶型淨水器的原水槽(W14.8cm× D7.5cm×H11.7cm)注入1.0L的水，全量過濾完畢後，再度注入1.0L的水，並進行全量過濾的前處理。
[初期過濾流量試驗] 前處理之後，持續供給原水(自來水)，使原水槽中的水面高度經常達11.7cm，並進行過濾流量試驗。從開始供給10分鐘後，測量1分鐘通過淨水用過濾器的水量，將其作為初期過濾流量。本試驗中，係以0.2L/分鐘以上作為合格基準。
[氯仿過濾能力試驗] 前處理之後，參考JIS S 3201(2010)，持續供給氯仿的濃度為60±12ppb的試驗水(自來水)，使原水槽中的水面高度經常達11.7cm，並進行氯仿過濾能力試驗。將氯仿的去除率未達80%之時間點的累計流通水量當作氯仿過濾能力進行評估。另外，比較例7中，從水開始流通10分鐘後所測量的初期氯仿去除率為78%，因無法達成去除率80%以上，故累計流通水量視為0。本試驗中，係將200L以上作為合格基準。
[混濁物過濾能力試驗] (初期混濁物去除率) 使用以脫氣膜(三菱化學(股)公司製脫氣膜模組20E0240A3)處理自來水所得的脫氣水，進行前述的前處理。接著，對同樣的脫氣水添加NACALAI TESQUE, INC製的0.1～4μm的高嶺土，使濁度達2.0±0.2度，而調製試驗水。此處，所謂脫氣水係指藉由用脫氣膜過濾器進行過濾，將溶存於自來水中的氣體去除後的水。
前處理之後，參考JIS S 3201(2010)，持續供給濁度為2.0±0.2度的試驗水，使原水槽中的水面高度經常達11.7cm，並測量水開始流通10分鐘後的去除率，作為初期混濁物去除率。本試驗中，係以初期混濁物去除率50%以上作為合格基準。
(混濁物過濾能力(200L時的去除率(%)及過濾流量(L/分)試驗) 以和上述相同的方法繼續進行混濁物成分的過濾能力試驗，測量累計流通水量達200L時的去除率及過濾流量。在200L時的過濾流量越多，越不易產生堵塞，可稱為堵塞性能優異(即，低堵塞性能)。本試驗中，係將去除率50%以上且過濾流量0.15L/分鐘以上作為合格基準。
[溶解性鉛的過濾能力試驗] 前處理之後，參考JIS S 3201(2010)，持續供給溶解性鉛濃度為50±5ppb的試驗水(自來水)，使原水槽中的水面高度經常達11.7cm，俾進行溶解性鉛過濾能力試驗。將溶解性鉛的去除率未達80%時的累計流通水量作為溶解性鉛過濾能力進行評估。另外，比較例1中，從水開始流通10分鐘後所測量的初期溶解性鉛去除率為75%，無法達到去除率80%以上。此外，比較例7中，初期溶解性鉛去除率為61%，無法達到去除率80%以上。因此，這些累計流通水量視為0。本試驗中，係將200L以上作為合格基準。
(實施例) [淨水用過濾器的原料] (活性碳) 用作原料的活性碳的調製方法係如下所述： (粒狀活性碳A) 將菲律賓產的椰子殼經炭化後的椰子殼炭用900℃實施水蒸氣賦予活性，調整賦予活性時間，使其達到目標苯吸附量，將所得的椰子殼活性碳用稀鹽酸洗淨、離子交換水進行脫鹽，而獲得粒狀活性碳A(18×42篩網、苯吸附量32wt%)。
(粒狀活性碳B) 將菲律賓產的椰子殼經炭化後的椰子殼炭用900℃實施水蒸氣賦予活性，調整賦予活性時間，使其達到目標苯吸附量，將所得的椰子殼活性碳用稀鹽酸洗淨、離子交換水脫鹽而獲得粒狀活性碳B(18×42篩網、苯吸附量27wt%)。
(活性碳試料) 使用上述粒狀活性碳A及B，依下述方式調製活性碳試料1～5。
(活性碳試料1) 將粒狀活性碳A用輥磨機粉碎，並藉70×180篩網進行篩分調製。
(活性碳試料2) 將粒狀活性碳A用輥磨機粉碎，並藉80×325篩網進行篩分調製。
(活性碳試料3) 將粒狀活性碳A用球磨機粉碎，並進行調製，使D50值達100μm，且使用乾式分級裝置去除微細粉末。
(活性碳試料4) 將粒狀活性碳A用球磨機粉碎，並進行調製，使D50值達20μm。
(活性碳試料5) 將粒狀活性碳B用輥磨機粉碎，並藉由用60×120篩網進行篩分調製。
(纖維狀黏結材) 丙烯酸纖維狀黏結材：日本Exlan工業(股)公司製「丙烯酸纖維Bi-PUL/F」，CSF值90ml
(鉛吸附劑) BASF公司製鈦矽酸鹽系鉛去除劑ATS(平均粒徑20μm)
(第一支持體(中芯)) 不織布：旭纖維工業(股)公司製「MF-I過濾筒(濾孔徑100μm)」(內徑28mm，厚度1mm，通氣阻力2.0mmH2 O)
(第二支持體(外側不織布)) 聚丙烯纖維/聚乙烯纖維混紡不織布：Shinwa(股)製，商品名「H HIBON(音譯)9540F」(厚度0.2mm，通氣阻力4.1mmH2 O)
[淨水用過濾器的製造] (實施例1) 對吸附劑100質量部(活性碳試料1/活性碳試料4/活性碳試料5/ATS=74/18/3/5)，使纖維狀黏結材以5.5質量部的比例達合計量1.2kg，追加自來水，使渣漿量達到20公升。
接著，將上述中芯裝設在如圖1所示的圓筒狀成型用模框(外徑38mmϕ、中軸徑27.5mmϕ、突緣間長度90mm)，抽吸渣漿至較模具外徑略大的42mmϕ，並進行乾燥。將所得的成型體裝設在圖4所示的自動研削機，以成型體旋轉數360轉/分鐘、砂輪旋轉數2535轉/分鐘、砂輪移動速度300mm/10秒(3cm/秒)的條件將成型體的外表面進行研削，製得如圖2所示的外徑39mmϕ、中芯內徑28mmϕ、高度90mm的成型體。在該成型體外周部捲繞1層上述外側不織布，製得活性碳層的厚度為4.5mm的中空型圓筒狀淨水用過濾器。
將該吸附過濾器裝填在平均直徑41mm、長度約90.5mm、內在量約119.4ml的透明塑膠製殼體，使水從內側向外側流通，並參考家庭用淨水器試驗方法評估上述的各性能。其結果揭示於表1。
(實施例2) 對吸附劑100質量部(活性碳試料2/活性碳試料5/ATS=93/3/4)，使纖維狀黏結材以5.5質量部的比例達合計量1.2kg，追加自來水，使渣漿量達到20公升。
接著，將所得的渣漿和實施例1同樣地進行抽吸後，並進行轉動成型、乾燥，而製得外徑39mmϕ、內徑28mmϕ、高度90mm的成型體。藉由在該成型體外周部捲繞1層和實施例1相同的外側不織布，而獲得淨水用過濾器，且進行各項評估試驗。其結果揭示於表1。
(實施例3) 除使用以下的中芯作為第一支持體外，其他則和實施例2相同，而獲得淨水用過濾器，並進行各項評估試驗。其結果揭示於表1。
(第一支持體(中芯)) 聚丙烯纖維/聚乙烯纖維混紡不織布(Shinwa(股)製，商品名「HIBON9540F」，厚度0.2mm，通氣阻力4.1mmH2 O)
(實施例4) 第二支持體(外側不織布)除了以2片重疊方式使用聚丙烯纖維/聚乙烯纖維混紡不織布(Shinwa(股)製、商品名「HIBON9540F」)，厚度0.4mm、通氣阻力6.0mmH2 O的不織布以外，其他則和實施例2相同，而獲得淨水用過濾器，並進行各項評估試驗。其結果揭示於表1。
(實施例5)
(第二支持體(外側不織布)) 聚酯不織布(旭化成(股)公司製「ELTAS(音譯) E01012」，厚度0.1mm，通氣阻力2.0mmH2 O)
(實施例6) 除將活性碳成型體外徑設為48mm外，其他則和實施例2相同，而獲得淨水用過濾器，並進行各項評估試驗。其結果揭示於表1。
(比較例1) 除採活性碳試料5/ATS=96/4外，其他則和實施例2同樣地進行，而獲得淨水用過濾器，並進行各項評估試驗。其結果揭示於表2。
(比較例2) 除使用上述活性碳3替代活性碳2外，其他係和實施例2同樣地進行，而獲得淨水用過濾器，並進行各項評估試驗。其結果揭示於表2。
(比較例3) 除使用以下的中芯作為第一支持體外，其他係和實施例2同樣地進行，而獲得淨水用過濾器，並進行各項評估試驗。其結果揭示於表2。
(第一支持體(中芯)) 不織布：旭纖維工業(股)製、「MF-I過濾筒(濾孔徑10μm)」(內徑28mm，厚度1mm，通氣阻力20.2mmH2 O)
(比較例4) 使用以下的中芯作為第一支持體以外，其他則和實施例2相同樣的進行，獲得淨水用過濾器，並進行各項評估試驗。其結果揭示於表2。
(第一支持體(中芯)) 不織布：旭纖維工業(股)公司製「MF-I過濾筒(濾孔徑100μm)」(內徑24mm，厚度3mm，通氣阻力21.2mmH2 O)
(比較例5) 除使用以下的不織布作為第二支持體(外側不織布)外，其他則和實施例2同樣地進行，而獲得淨水用過濾器，並進行各項評估試驗。其結果揭示於表2。
(第二支持體(外側不織布)) 不織布：UNITIKA(股)公司製「ELEVES(エルベス音譯)T0703WDO」(厚度0.2mm，通氣阻力8.7mmH2 O)
(比較例6) 除將活性碳層的厚度設為11.0mm(除圓筒狀成型用模框的外徑設為51mmϕ、渣漿抽吸後的外徑設為56mmϕ以外，其他則和實施例1同樣地抽吸之後，進行轉動成型、乾燥，使成型體外徑達52mm)，其他和實施例2同樣地進行，而獲得淨水用過濾器，並進行各項評估試驗。其結果揭示於表2。
(比較例7) 除將活性碳層的厚度設為2.0mm(圓筒狀成形成型用模框的外徑設為33.5mmϕ、渣漿抽吸後的外徑設為36mmϕ以外，其他則和實施例1同樣地抽吸之後，進行轉動成型、乾燥，使成型體外徑達34mm)以外，其他和實施例2同樣地進行，而獲得淨水用過濾器，並進行各項評估試驗。其結果揭示於表2。
[表1]
　 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6
活性碳粒度 　 　 　 　 　 　
D10 32.6 77.6 77.6 77.6 77.6 77.6
D50 148.0 141.3 141.3 141.3 141.3 141.3
D90 219.7 209.7 209.7 209.7 209.7 209.7
中芯 　 　 　 　 　 　
　 1mm厚、 通氣度2.0 1mm厚、  通氣度2.0 0.2mm厚、 通氣度4.1 1mm厚、 通氣度2.0 1mm厚、 通氣度2.0 1mm厚、 通氣度2.0
不織布 　 　 　 　 　 　
　 0.2mm厚、 通氣度4.1 0.2mm厚、 通氣度4.1 0.2mm厚、 通氣度4.1 0.2mm厚×2層、 通氣度6.0 0.1mm厚、 通氣度2.0 0.2mm厚、 通氣度4.1
活性碳層 　 　 　 　 　 　
厚度 4.5mm (39ϕ-30ϕ) 4.5mm (39ϕ-30ϕ) 4.5mm (39ϕ-30ϕ) 4.5mm (39ϕ-30ϕ) 4.5mm (39ϕ-30ϕ) 9.0mm (48ϕ-30ϕ)
初期過濾流量(L/分) 0.5 0.7 0.8 0.5 0.6 0.3
氯仿過濾能力(L) 790 420 210 350 370 740
初期混濁物去除率(%) 初期95% 初期74% 初期65% 初期62% 初期67% 初期66%
200L時的混濁物去除率(%) 90% 72% 64% 67% 62% 62%
200L時的過濾流量(L/分) 0.6 0.9 1.0 1.1 0.7 1.0
溶解性鉛過濾能力(L) >1,220 390 230 460 350 >>650
[表2]
　 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 比較例5 比較例6 比較例7
活性碳粒度 　 　 　 　 　 　 　
D10 175.8 40.0 77.6 77.6 77.6 77.6 77.6
D50 248.0 95.4 141.3 141.3 141.3 141.3 141.3
D90 328.5 151.6 209.7 209.7 209.7 209.7 209.7
中芯 　 　 　 　 　 　 　
　 1mm厚、 通氣度2.0 1mm厚、 通氣度2.0 1mm厚、 通氣度20.2 3mm厚、 通氣度21.2 1mm厚、 通氣度2.0 1mm厚、 通氣度2.0 1mm厚、 通氣度2.0
不織布 　 　 　 　 　 　 　
　 0.2mm厚、 通氣度4.1 0.2mm厚、 通氣度4.1 0.2mm厚、 通氣度4.1 0.2mm厚、 通氣度4.1 0.2mm厚、 通氣度8.7 0.2mm厚、 通氣度4.1 0.2mm厚、 通氣度4.1
活性碳層 　 　 　 　 　 　 　
厚度 4.5mm (39ϕ-30ϕ) 4.5mm (39ϕ-30ϕ) 4.5mm (39ϕ-30ϕ) 4.5mm (39ϕ-30ϕ) 4.5mm (39ϕ-30ϕ) 11.0mm (52ϕ-30ϕ 2.0mm (34ϕ-30ϕ)
初期過濾流量(L/分) 0.9 0.1 0.0 0.1 0.1 0.1 1.6
氯仿過濾能力(L) 100 - - - - - 0(初期78%)
初期混濁物去除率(%) 初期40% - - - 初期68% - 初期33%
200L時的混濁物去除率(%) 37% - - - 54% - 37%
200L時的過濾流量(L/分) 1.0 - - - 0.1 - 1.7
溶解性鉛過濾能力(L) 0(初期75%) - - - - - 0(初期61%)
(觀察) 本實施形態的淨水用過濾器(實施例1～6)可維持優異的透液性及有害物質或混濁物成分去除性能，同時，顯示出非常優異的低堵塞性能。另外，未揭示於表中的是，第一支持體或第二支持體的厚度只要是在較佳範圍中(實施例1～2及實施例4)，即可確認能製得強度更優異，且容易生產的過濾器。
相對於此，比較例的淨水用過濾器在透液性、或有害物質去除性能或者堵塞性能方面，結果較遜色。
比較例1中，活性碳的D10、D50及D90因較本發明的範圍大，故無法充分獲得有害物質或混濁物成分的去除性能。
比較例2中，因活性碳的D90較本發明的範圍小，故無法獲得充分的過濾流量。再者，比較例3及4之第一支持體(中芯)的通氣阻力、以及比較例5之第二支持體(外側不織布)的通氣阻力均過高，同樣無法獲得充分的過濾流量。比較例6中，因活性碳層的厚度過大，故無法獲得充分的過濾流量。另外，這些過濾流量不足的比較例2～4及6中，其以後的性能評估(有害物質去除性能或混濁物去除性能)並未實施。
末後，活性碳層的厚度過小的比較例7中，未能充分獲得有害物質或混濁物成分的去除性能。
本申請案係以2018年12月28日申請的日本國專利申請案2018-246935案為基礎，其內容已包含於本案中。
為了表現本發明，前文中雖已一邊參照附圖或具體例等一邊通過實施形態將本發明作了適切且充分的說明，但只要是本行業者皆應認知前述實施形態為可容易變更及/或改良者。因此，本行業者所實施的變更形態或改良形態只要未脫離申請專利範圍所載權利範圍的層次，即應解釋為該變更形態或該改良形態包括於該申請專利範圍的權利範圍內。 [產業上利用之可能性]
在淨水或過濾器等技術領域中，本發明具有廣泛的產業上可利用性。
1:成型體調製用模框 2:芯體 3:抽吸用孔 4,4’:突緣 5:濾液排出口 6:成型體 7:渣漿 11:研削機 12、17:旋轉軸 13:圓盤狀砂輪 14、18:馬達 15、16:氣缸 19:控制盤 20:成型體
圖1為用以調製本實施形態之吸附過濾器的模框的立體圖。 圖2為具有使用圖1之模框所得的第一支持體及活性碳層的一個成型體例的立體圖。 圖3為使用圖1所示之模框抽吸吸附過濾器用渣漿所得的一個預備成型體例。 圖4為實施例中所使用的自動研削機的示意圖。
6:成型體

Claims (5)

  1. 一種淨水用過濾器，係自重過濾用的淨水用過濾器，其特徵為包含：第一支持體、含有活性碳及纖維狀黏結材的活性碳層、及第二支持體，前述活性碳層係為中空圓筒狀的成型體，前述第一支持體係作為中芯而配置於前述活性碳層的內周面上，前述第二支持體係配置於前述活性碳層的外周面上，前述活性碳中，體積基準之累積分布的10%粒徑(D10)為19至90μm、體積基準之累積分布的50%粒徑(D50)為120至180μm、體積基準之累積分布的90%粒徑(D90)為180至250μm，前述第一支持體的通氣阻力為0.5至10mmH2O，前述第二支持體的通氣阻力為0.5至7mmH2O，及前述活性碳層的厚度為3至10mm。
  2. 如請求項1之淨水用過濾器，其中，前述第一支持體的厚度為0.2至2.0mm。
  3. 如請求項1或2之淨水用過濾器，其中，前述第一支持體為不織布。
  4. 如請求項1或2之淨水用過濾器，其中，前述第二支持體為不織布。
  5. 一種淨水器，具備如請求項1至4中任一項之淨水用過濾器。
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