JPH0445810A - カートリッジフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、繊維を構成成分に用いたカートリッジタイプ
のフィルターに関する。

［従来の技術］ 繊維を構成成分に用いたカートリッジタイプのフィルタ
ーは、主に液体の濾過に有用なものである。特に製薬工
業、電子工業等で使用される精製水の濾過あるいは食品
工業におけるアルコール飲料の製造工程における濾過、
さらには自動車工業における塗装剤の濾過等様々な分野
で使用されている。

従来このようなタイプのカートリッジフィルターとして
は、実開昭６１−１２１９２２号公報記載の多孔性芯部
に通常の紡績糸、紡毛糸またはジノ糸を巻きつけたもの
あるいは、特公平１−５３５６５号公報記載のように、
広幅の不織布シートを単に巻きつけたものがある。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、多孔性芯部に通常の紡紬糸や紡毛糸を巻
きつけたものは、製造コストか低廉であるが、一方では
濾過液が主として光格子間の比較的大きな空隙路を通る
ため、高精度な濾過用と１−では不向きであるという課
題かある。そのうえ初期濾過効率も良好でないという課
題かある。

また、不織布を広い幅のままのり巻状態に巻いたものは
、フィルターの最外層が平面的であるため、濾過精度は
巻き密度を上げることによっである程度向上させること
ができるものの、濾過ライフが短いという課題がある。

また−船釣に濾過精度と濾過ライフは相反する性質を有
１−１一方を向上させると他方が低下することが避けら
れないという課題もあった。

本発明は、前記従来例の課題を解決するため、濾過ライ
フをさほど低下させずに、濾過精度を向上させることが
できるカートリッジフィルターを提供することを目的と
するものである。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明のカートリッジフィル
ターは、構成繊維の１０重量％以上が０゜５デニール以
下に分割されている複合繊維からなるスリット不織布が
、多孔性芯筒上に巻きつけられて濾過層が形成されてい
るとともに、該濾過層は繊維密度が０．１８〜０．３０
であるという構成を備えたものである。

前記本発明の構成においては、スリット不織布の糸幅を
３〜３０ｍｍとすることが好ましい。

また、前記本発明の構成においては、スリット不織布の
巻き付け長さを、１サイクル当たり５〜２０ｃｍの範囲
とすることが好ましい。

以下本発明の構成について詳細に説明する。

本発明において、構成繊維の１０重量％以上が０、　５
デニール以下に分割されている複合繊維を用いる理由は
、粒子直径がミクロン（μｍ）オーダーの微細な異物を
精度良く濾過するためである。

次に、スリット不織布を用いる理由は、濾過層の密度を
適切に保つと同時に表面積を大きくし、濾過ライフを比
較的長く保っためである。

次に、多孔性芯筒上に前記スリット不織布を巻きつけて
濾過層を形成するのは、カートリッジタイプにするため
である。

次に、濾過層の繊維密度を０．１８〜０．３０（ｇ／ｃ
ｍ＋３）の範囲にするのは、濾過精度と濾過ライフを同
時に満足させるためである。すなわち、密度が０．１８
未満では濾過精度か低下し、また０、３０を越えると濾
過ライフが低下する傾向となる。

不織布を構成する繊維に用いられる熱可塑性重合体とし
ては、濾過に要求される特性すなわち一般に、耐熱、耐
薬品性に優れていることが要求され、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテン−１、エ
チレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、ポリエチレンテレフタ１ノートやポリブ
チレンテレフタレートなどで代表されるポリエステル、
ナイロン−６やナイロン−６，６で代表されるポリアミ
ド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の例を載げ
ることかできる。これらの重合体は、濾過される対象物
や濾過の目的あるいはフィルターの用途になどに応じて
適宜選択すればよく、必ずしも上述した重合体のみに限
定されるものではない。

このうち特に非吸水性、価格などの点からポリエチレン
、ポリプロピレンが好ましく用いられる。

また、本発明においては前記構成成分として、少なくと
も複合繊維を用いる。複合繊維としてはたとえは前記の
各種の２成分系以上の複合繊維を用いることができる。

これらの複合繊維は、たとえば溶融防止時に２成分以上
のポリマーを同一の口金内で複合（コンジュゲ−１・）
することにより得ることができる。

その少数の代表的２成分系の複合繊維断面の一例を第４
図〜第５図に示す。これらの複合繊維の使用に当っては
、すでに公知の各種手法に従って用いれはよく、例えは
分割型の複合繊維の場合には、高圧水などの物理的応力
により複合している各成分の境界面から剥離させてより
細い繊維にさせることができる。すなわち、分割型複合
繊維は細デニールの繊維が容易に得られる。かかる極細
化処理は通常不織布製造と同時かあるいは不織布にした
後に行なわれることが一般的であるが必ずしもこの順序
に限定されるものではない。

複合繊維のうち特に好ましいのは第４図の如き分割型の
複合繊維であり、各成分の境界面から物理的応力により
分割分繊するタイプが好ましく使用される。かかるタイ
プの複合繊維を用いる場合には複合繊維を構成する各成
分は例えば前述した重合体のうち分割処理の時に分割し
うるような組合せであれば特に限定されるものではない
。また第４図〜第５図においては８分割型の複合繊維を
示したが、分割数は任意の数とすることができる。

また、１−成分として不織布の骨格を構成する繊維とな
るポリプロピレン、エチレンビニルアルコール共重合体
、ポリ４−メチルペンテン−１等耐熱、耐薬品性にすぐ
れた成分を用い、第２成分としてポリエチレンなどの熱
融着性成分とする組合せにしてもよい。

また、不織布を構成する繊維としてバインダー成分の繊
維（熱融着繊維成分）を混綿して使用することは好まし
い方法である。スリット不織布の強度を向上し、巻き上
げ工程の効率化が期待できるほか、脱落繊維も減少する
からである。バインダー繊維としては、低融点のポリエ
チレン、エチレン酢酸ビニル共重合体が好ましく用いら
れる。

また好ましい混合量は、５〜３０重澄％、とくには１０
〜２０重量％である。製造方法としては、不織布形成前
に均一にバインダー繊維を混綿し、不織布形成後熱処理
する事により部分的な熱融着不織布を作ることができる
。

繊維の繊度については、フィルターの用途、濾過対象物
、どの程度のものをどの位濾過する必要があるかなどの
目的などに応じて好適なものを選定して用いれはよ（、
特に限定するものではないが、通常、１〜３０デニール
、好ましくは３〜１０デニールのものが用いられる。そ
して、分割型の複合繊維その他の腹合繊維を用いた場合
の各成分に分割された場合の繊度は、０．５デーニル以
下、好ましくは０．０５〜０．５デニール、とくに０．
　１〜０．３デニールである。このように、複合繊維を
用いて通常の単繊維よりより細いいわゆる極細繊維にし
て用いた場合には、より精密な濾過を必要とするフィル
ターとして好適に使用される。

不織布の原料となる繊維の製造法は、特に限定されず公
知技術である溶融押出紡糸、延伸を行ない、所望の長さ
にカットしステープルファイバーとする代表的な手法が
採用できる。

上記繊維を用いて不織布を製造する方法としては、繊維
をカード機にかけてカードウェブとし、熱風加工機で加
熱処理したり、熱ロール機でシート状にしたりウォータ
ーニードル、ニードルパンチングマシン等で交絡させて
シート状の不織布にするなどの方法を採用できる。この
うち特にウォーターニードル法で製造された不織布が複
合繊維の分割が効果的に行われるので好ましい。

次にシート状不織布を所定の幅にカットシてスリット不
織布を得る。スリット不織布の糸幅は３〜３０ｍｍとす
ることが好ましく、さらには５〜２０ｍｍである。３ｍ
ｍ未満では巻き付け工程で切れやす（，３０ｍｍを越え
ると重なり合う不織布間の間隙が大きくなって濾過精度
が低下する傾向になる。

また、前記本発明の構成においては、スリット不織布の
巻き付け長さを、１サイクル当たり５〜２０ｃｍの範囲
とすることが好ましい。１サイクル（１周）５ｃｍ未満
では巻き付き密度が高すぎて濾過ライフを上げることが
困難となり、２０ｃｍを越えると濾過精度か低下する傾
向となる。

本発明のカートリッジフィルターを製造するに際しては
、芯筒上に巻きつける前の不織布からなるスリット糸と
しては、目付２０〜１５０ｇ／ｒｒｆのものを用いるこ
とが好ましく、特に好ましくは４０〜１００　ｇ／イで
ある。目イマｊが２０ｇ／ポより小さくなると不織布の
ムラができやすく、目付か１５０ｇ／％より大きくなる
と厚くなり過ぎて密に巻きにく（なる。

ここで得た不織布からなるスリット糸は、ワインダーに
よって多孔性芯筒上へ巻きつげることにより、本発明の
目的とする不織布スリット糸巻きカートリッジフィルタ
ーを得ることができる。かかる不織布からなるスリッタ
ー糸の多孔性芯筒状への巻き方は当然多孔性芯部の表面
が完全にカバーされるような巻きつけ方であれは特に限
定されない。たとえば綾状に巻きつけるのが好ましい。

かかる巻回によって空隙路か調整されるか、上記した巻
回方式やワインド数により、適宜の空隙路に調整して用
いればよい。

次に、多孔性芯筒はポリプロピレン製などのプラスチッ
ク、金属、セラミックスなど任意のものを使用できるが
、コストの点からポリプロピレン製などのプラスチック
製成形品が好ましい。大きさや形状は濾過装置のサイズ
や形式に合わせて作ることができる。孔の大きさは一例
として３〜５ｍｍ角度の矩形とすることができる。

前記多孔性芯筒の表面に巻く不織布層の厚さは一例とし
て１５〜５０ｍｍ程度が好ましい。

なお本発明においては、構成繊維の１０重量％以上が０
．５デニール以下に分割されている複合繊維からなるス
リット不織布を、多孔性芯筒上に巻きつけて濾過層を形
成しているものであるが、その他の成分を付加すること
はもちろん差し支えない。

［作用コ 前記した本発明のカー！・リッジフィルターの構成によ
れば、構成繊維の１０重量％以上が０．　５デニール以
下に分割されている複合繊維からなるスリット不織布を
巻回して濾過層として用いている為、内部空隙がバラン
スよく配置された構造のものとなる。その結果、微細で
多数の均一な空隙路の為、液体中の粒子径の細かな粒子
を精度良（捕捉でき、濾過ライフをさほど低下させずに
、濾過精度を向上させることができる。

また、スリット不織布の糸幅を３〜３０ｍｍとしたとい
う本発明の前記好ましい構成によれば、巻き付け密度を
最適なものとすることができる。

また、スリット不織布の巻き付け長さが、１サイクル当
たり５〜２０ｃｍの範囲であるという本発明の前記好ま
しい構成によれば、前記同様巻き付け密度を最適なもの
とすることができる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づき説明を行う。

第１図〜第３図は本発明の一実施例のカートリッジフィ
ルターを示すものである。すなわち第１図は本発明の一
実施例のカートリッジフィルターの外観斜視図、第２図
は第１図のＡの部分の拡大図、第３図は第１図の部分切
り欠き図である。

第１図〜第３図において、１はカートリッジフィルター
、２は不織布スリット糸層（濾過層）、３はスリット糸
、４は多孔性芯筒である。スリット糸３は多孔性芯筒４
の上を綾状に巻かれているので、第２図に示すように表
面から見た場合、スリット糸３が立体的に配列して凸凹
が形成される。

次に第４図〜第５図は本発明の一実施例で用いる分割型
の複合繊維の模式的断面図である。すなわち複合繊維５
は少なくとも２成分の繊維成分６゜７から構成され、物
理的または化学的手段により分割されるものである。な
お繊維成分６，７は同一ポリマーとしても良く、この場
合には各分割成分間に別のポリマーを介在させて分割し
易くすることもできる。分割型複合繊維の断面は、第４
図、第５図に示したものに限られずいかなるものであっ
ても良い。

以上のように構成されたカートリッジフィルターについ
て、以下その作用、及び製造方法などを実験例により説
明する。

実施例１ 第４図に示した繊維断面（ただし１６分割）を有し、図
中６の成分としてポリプロピレン、図中７の成分として
ポリ４−メチルペンテン−１を配した分割型複合繊維を
溶融紡糸し、延伸し、切断することにより得た。得られ
た複合繊維は、繊維太さ３デニール、平均繊維長４５ｍ
ｍであった。

この複合ステープル繊維を１００重量％用いて、カード
機に通して開繊し、カードウェブとし、ウォーターニー
ドル（水圧４５ｋｇ／ｃｕｒ、、速度１２ｍ／　ｍｍ　
）で処理し、目付５８．７ｋｇ／ｃｎｒのシート状不織
布とした。このとき、分割された０、１８デニールの繊
維の割合は６５重量％であった。

この不織布をスリッターを用いて長手方向に１０ｍｍ巾
でスリットし、に示すスリット糸３を得た。

このスリット糸３をワインダーによってポリプロピレン
製多孔性芯筒４上に巻き付けて（１サイクル当たり１０
　ｃ　ｍ、すなわち多孔性芯筒４の一端から他の端まで
のワインド数で示すと２．５回）内径３０　ｍ　ｍ　ｚ
外径６０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ。

濾過層の密度０．２３５ｇ／ｃｍ３のカートリッジフィ
ルター１を得た。

得られたカートリッジフィルターの濾過性能について評
価した結果を第１表に示す。

尚、この時濾過性能は次のようにして評価した。

■　濾過ライフ：濃度２ｏｏｐｐｍに調整された試験用
ダスト（関東ローム、平均粒径８μｍ）の懸濁液を均一
に攪拌しながら、各カートリッジフィルターの外側から
中空部に向かって］０１／ｍｉｎを維持するための通水
圧力が２．０ｋｇ／ｃｉとなった時の総連水量（１）で
評価する。

■　濾過精度；上記のようにして得られた清浄水を採取
し、超遠心式自動粒度分布測定装置（掘場製作所製）で
猥雑粒子の径を測定し、その最大粒子径（μｍ）で評価
する。

■　初期濾過効率：上記懸濁液を１．ｌ採取し乾燥後の
ダスト重量を八とし、濾過開始１分経過後の清浄水を１
１採取し、乾燥後のダスト重量をＢとして次式により算
出する。

初期濾過効率（％）　＝［（Ａ−Ｂ）／Ａ］　　Ｘ１０
０比較例１ ポリプロピレン繊維（繊維太さ３デニール、繊維長４５
ｍｍ）を使用し、リング紡績により１−６２番手（Ｓ）
の糸を得、実施例１と同様に多孔性芯部に巻き付けてカ
ートリッジフィルターとした。

この比較例は、実開昭６１−１２１９２２号公報記載の
フィルターに対応するものである。

得られたカートリッジフィルターの濾過性能を第１表に
示す。

比較例２ 実施例１で用いた広幅の不織布を用い、これを２５０ｍ
ｍの幅にカットして多孔性芯筒上に巻き付けてカートリ
ッジフィルターとした。この比較例は、特公平１−５３
５６５号公報記載のフィルターに対応するものである。

得られたカートリッジフィルターの濾過性能を第１表に
示す。

以」−の実施例、比較例から明らかな通り、本実施例の
カートリッジフィルターは、微小な異物まで濾過てきる
という濾過精度に優れ、初期濾過効率にも優れ、また濾
過ライフも比較例２に比べると優れるという顕著な効果
を奏する。そして、不織布ベースであるので、内部空隙
が多（微細で均一のため濾過精度がすぐれ、不織布から
なるスリット糸を巻くことにより多数の均一な空隙路を
形成するため濾過ライフが改良されたカートリッジフィ
ルターとすることができる。

以上説明１−た本発明のカートリッジフィルター６は、
主に液体の濾過に有用なものであり、たとえば製薬工業
、電子工業等で使用される精製水の濾過あるいは食品工
業におけるアルコール飲料の製造工程における濾過、さ
らには自動車工業における塗装剤の濾過等様々な分野で
使用または応用することができる。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明のカートリッジフィルターに
よれば、構成繊維の１０重量％以上が０。

５デニール以下に分割されている複合繊維からなるスリ
ット不織布を巻回して濾過層として用いている為、内部
空隙がバランスよく配置された構造のものとなる。その
結果、微細で多数の均一な空隙路の為、液体中の粒子径
の細かな粒子を精度良く捕捉でき、濾過ライフをさほど
低下させずに、濾過精度を向上させることができるとい
う優れた効果を達成できる。

また、スリット不織布の糸幅を３〜３０ｍｍとしたとい
う本発明の前記好ましい構成によれば、巻き付け密度を
最適なものとすることができる。

また、スリット不織布の巻き付け長さが、１サイクル当
たり５〜２０ｃｍの範囲であるという本発明の前記好ま
しい構成によれば、前記同様巻き付け密度を最適なもの
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のカートリッジフィルター
の斜視図、第２図は第１図の要部拡大図、第３図は第１
図の部分断面図、第４図〜第５図は〜第５図は本発明の
一実施例で用いる複合繊維の断面図の一例を示したもの
である。 １・・・カートリッジフィルター、２・・・スリット不
織布層（濾過層）、３・・・スリット不織布、４・・・
多孔性芯筒、５・・・分割型複合繊維、６．７・・・繊
維成分。 特許出願人　ダイワボウ・クリエイト株式会社５：分割
型複合繊維 ６．７：繊維成分 第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）構成繊維の１０重量％以上が０．５デニール以下
   に分割されている複合繊維からなるスリット不織布が、
   多孔性芯筒上に巻きつけられて濾過層が形成されている
   とともに、該濾過層は繊維密度が０．１８〜０．３０で
   あるカートリッジフィルター。
2. （２）スリット不織布の糸幅が３〜３０ｍｍである請求
   項１記載のカートリッジフィルター。
3. （３）スリット不織布の巻き付け長さが、１サイクル当
   たり５〜２０ｃｍの範囲である請求項１記載のカートリ
   ッジフィルター。