JPH0691105A

JPH0691105A - カートリッジフィルター

Info

Publication number: JPH0691105A
Application number: JP3353605A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamashita; 憲司山下; Shuji Hori; 修二堀; Takuji Nochi; 卓司野知; Yosuke Takai; 庸輔高井
Original assignee: Daiwa Boseki KK; Daiwabo Co Ltd
Current assignee: Daiwa Boseki KK; Daiwabo Co Ltd
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1994-04-05

Abstract

(57)【要約】【目的】筒状のカートリッジフィルターにおいて、高
い濾過精度を保ちつつ、濾過液中の残留塩素を除去す
る。【構成】多孔性芯筒(2) もしくは繊維成形芯筒(4) の
上に、太さが０．５デニール以下の極細繊維を少なくと
も５０重量％含有し、その極細繊維の少なくとも３０重
量％がポリアミド極細繊維である不織布を巻回して繊維
密度が０．１８〜０．３５ｇ／ｍ² の濾過層(3) を形成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも濾液中の残
留塩素を吸着でき、濾過層に繊維表面積の大きいポリア
ミド極細繊維を含むカートリッジタイプのフィルターで
あって、特に飲料水などの塩素臭除去ができ、飲み水の
風味を向上することができるカートリッジフィルターに
関する。

【０００２】

【従来の技術】濾過層の構成成分に繊維を用いたカート
リッジタイプのフィルターは、通常、繊維で構成された
濾過層が中空円筒状に形成され、目的とする濾過対象物
が中空円筒の中心部に集められて濾過されるか、または
その逆方向の流れで中空部より濾過対象物が導入されて
濾過層を通過し、中空円筒状の濾過層の外側に流出され
る方式があり、主に液体の濾過に有用なものである。

【０００３】そしてこのようなカートリッジフィルター
は、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、上記した分
野に使用されている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筒
に通常の紡績糸、紡毛糸または篠糸を巻き付けたもの、
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付けたものがある。

【０００４】また、飲料水専用の浄水器としては、特開
平１−３０４０９５号公報記載のように繊維活性炭をフ
ェルト状にしたものが代表例として挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
紡績糸や紡毛糸を巻き付けて濾過層を形成したものは、
製造コストは低廉であるが、濾過液が主として糸格子間
の比較的大きな空隙路を通るため、高精度な濾過用とし
ては不向きであり、初期濾過効率も良好でない。また不
織布を広い幅のままノリ巻き状態に巻いたものは、巻き
密度を上げることによって、濾過精度をある程度向上さ
せることができるものの限度があり、高精度な濾過を十
分満足できるものは得られていない。そのうえこのよう
な２タイプのカートリッジフィルターは、単に液中の粒
子を除去するのみであり、液中の残留塩素を除去するこ
とができなかった。

【０００６】また上記した浄水器に用いられている濾過
布は、残留塩素の除去は可能であるが濾過ライフが短
く、また濾過中に活性炭繊維が脱落して浄水中に混入す
る恐れがある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリアミド成
分のアミド結合による陰イオン吸着作用を活用して残留
塩素の吸着除去を行うとともに、ポリアミド成分を断面
扁平な極細繊維化し、その極細化繊維を濾過層に使用す
ることによって上記課題を解決したものであって、カー
トリッジフィルターの多孔性芯筒もしくは繊維成形芯筒
上に形成される筒状の濾過層を、単繊維繊度が０．５デ
ニール以下の極細繊維を少なくとも５０重量％含有しか
つその極細繊維の少なくとも３０重量％がポリアミド極
細繊維で形成し、その濾過層の繊維密度を０．１８〜
０．３５ｇ／ｃｍ³ となしたことを特徴としているもの
である。

【０００８】本発明に適用する多孔性芯筒としては、ポ
リプロピレン製等のプラスチック、金属、セラミックス
などによる孔あき筒状の成形品を挙げることができる
が、コストの点からポリプロピレン製等のプラスチック
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ればよく、孔の大きさは特に限定
を要するものではなく、例えば一辺が３〜５ｍｍの方形
の多数の角孔であってよい。

【０００９】また、繊維成形芯筒は、例えば熱接着性成
分を含んだ繊維ウェブを加熱しながら芯材に巻き取るこ
とにより得ることができる。熱接着性成分を含んだ繊維
としては、熱接着性単一繊維、並列型または芯鞘型、分
割型、海島型等の熱接着性複合繊維が挙げられ、これら
の熱接着性成分を含んだ繊維を単独もしくは熱接着性単
一繊維や熱接着性複合繊維と、非熱接着性繊維とを混合
して成形芯筒に使用することができる。熱接着性複合繊
維の高融点成分あるいは非熱接着性繊維成分の融点は、
熱接着性複合繊維の低融点成分や熱接着性単一繊維成分
の融点より２０℃以上高い方が好ましい。

【００１０】繊維成形芯筒を形成する繊維成分として
は、熱接着性複合繊維の高融点成分、非熱接着性繊維成
分である綿、麻等の天然繊維、レーヨン等の半合成繊
維、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド等の合
成繊維、熱接着性複合繊維の低融点成分、熱接着性単一
繊維成分であるポリオレフィン、ポリエステル、ポリア
ミド等の合成繊維の中から適宜選択すればよく、上記繊
維成分で構成された熱接着性成分を含んだ繊維をカード
機により、カードウェッブとし、熱接着性複合繊維の低
融点成分、熱接着性単一繊維成分等の低融点成分である
融点以上、熱接着性複合繊維の高融点成分、非熱接着性
繊維成分等の高融点成分である融点未満で加熱しながら
円筒上に巻き付ける方法、あるいは前記繊維成分で構成
された熱接着性成分を含んだ繊維を円筒状容器に充填し
て上記温度で加熱成形する方法が挙げられる。ここで繊
維成形芯筒を構成する繊維の少なくとも一部にポリアミ
ド繊維を用いる方が好ましく、最も好ましいのは例えば
通常ポリアミドと低融点ポリアミドの組み合わせからな
る複合繊維、単一成分の混綿によって全てポリアミド繊
維を用いることである。

【００１１】前記多孔性芯筒もしくは繊維成形芯筒上に
少なくとも０．５デニール以下の極細繊維を５０重量％
以上で極細繊維中にポリアミド極細繊維を３０重量％以
上含んだ不織布を巻き付けることによって濾過層を形成
し、本発明のカートリッジフィルターとなる。この時、
不織布間をポリアミド極細繊維、他の極細繊維あるいは
他繊維で熱接着させてもかまわない。

【００１２】上記濾過層を形成する０．５デニール以下
のポリアミド極細繊維は、分割型複合繊維を分割するこ
とによって得ることができる。この分割型複合繊維とし
ては、ポリアミド／ポリオレフィン、ポリアミド／ポリ
エステル等の組み合わせを挙げることができる。ポリア
ミドとしては、例えばナイロン６、ナイロン６，６、ナ
イロン６，１０、ナイロン１１、ナイロン１２等の重合
体もしくは共重合体、ポリエステルとしては、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の
重合体もしくは共重合体、ポリオレフィンとしては、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、エ
チレン−プロピレン共重合体、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等の重合
体もしくは共重合体を用いるとよい。分割型複合繊維の
繊維断面の形状は、種々考えられ、特に限定するもので
はないが、繊維断面が放射線状型のものが好ましい。

【００１３】またポリアミド成分同志を組み合わせた分
割型複合繊維も好ましく適用できる。例えば脂肪族ポリ
アミド成分同志の組み合わせとしては、好ましくは溶解
パラメータ値（ＳＰ値δ：Ｃａｌ^1/2 、ｃｍ^3/2 ）の差
が０．８以上で、且つ２６５℃における溶融表面張力
（γ：ｄｙｎｅ／ｃｍａｔ２６５℃）の差が１３以
上、即ちポリマーの構成単位中の１アミド結合当たりの
メチレン基数の差が３以上、より好ましくは５以上のも
のであり、例えばナイロン６、ナイロン６，６、ナイロ
ン６，１０、ナイロン１１、ナイロン１２などのホモポ
リマー、コポリマーおよびこれらの変性体であり、また
これらポリマーを海成分とするポリマーアロイであって
も良く、とりわけナイロン６／ナイロン１２およびナイ
ロン６，６／ナイロン１２の組み合わせが最も好まし
い。

【００１４】また脂肪族ポリアミド成分と芳香環を含む
ポリアミド成分の組み合わせとしては、芳香族環にメチ
レン基を介してアミド結合している炭化水素鎖を繰り返
し単位とする芳香環を含むポリアミド成分と前記記載の
脂肪族ポリアミド成分とからなるもを挙げることができ
る。分割型複合繊維の繊維断面の形状は種々考えられ、
特に限定を要するものではないが、繊維断面が放射線状
型が好ましい。

【００１５】上記成分を用いて分割型複合繊維を溶融押
出紡糸し、延伸後、所望の長さに切断し、ステープルと
した。このステープルをカード法、クロスレイヤー法、
ランダムウェバー法、湿式抄造法、乾式または湿熱接着
法、ニードルパンチ法等によってウェブや不織布となし
たのち、高圧液体流法により複合繊維の異成分を分割し
極細化して不織布となすとよい。この時点で分割不十分
であるときは、脂肪族ポリアミド成分同志の組み合わせ
のものにおいては、さらにニードルパンチ処理、高圧液
体流処理、超音波処理等の処理を施すとよい。また脂肪
族ポリアミド成分／芳香環を含むポリアミド成分の組み
合わせのもので分割不十分のものは、温度１２０℃の高
圧熱水中で処理、濃度１．５規定以上の９５℃熱塩酸中
で処理、濃度１０重量％で温度９５℃の熱過酸化水素中
で処理、濃度０．１規定で温度９５℃の熱過マンガン酸
カリウム水溶液処理、濃度３％で温度９５℃の次亜塩素
酸水溶液処理等の薬品処理後に、さらにニードルパンチ
処理、高圧液体流処理、超音波処理等の処理を施すとよ
い。そして得られた不織布を一部熱融着させて濾過層用
に適用してもよい。

【００１６】かくして得られた不織布は実質的に１００
重量％の極細繊維で形成され、０．５デニール以下のポ
リアミド極細繊維が５０重量％以上含まれている。しか
しながら濾過層には極細繊維が５０重量％以上、ポリア
ミド極細繊維が３０重量％程度含有していれば本発明の
目的を達成することができる。したがって上記したポリ
アミド系成分を含んだ分割型複合繊維に他の繊維を混合
したウェブを高圧水流処理して濾過層用の不織布となし
てもよい。この濾過層用の不織布の目付としては、２０
〜１５０ｇ／ｍ² が好ましい。

【００１７】０．５デニール以下の極細繊維が５０重量
％未満となると濾過精度の向上が期待できず、またポリ
アミド極細繊維の割合が減少するため残留塩素の除去効
果が低くなり、実用が期待できない。また、目付が２０
ｇ／ｍ² 未満であると不織布の地合いムラが生じ、濾過
精度のムラにつながり、目付が１５０ｇ／ｍ² を超える
と嵩ったものとなり、特に最終巻終わり端のシールが難
しくなる。

【００１８】上記多孔性芯筒もしくは繊維成形芯筒上に
上記不織布を巻回して濾過層を形成し、カートリッジフ
ィルターとなすが、濾過層の繊維密度は０．１８〜０．
３５ｇ／ｃｍ³ が好ましい。繊維密度が０．１８ｇ／ｃ
ｍ³ 未満であると濾過精度の低下につながり、濾過層の
形態保持も難しくなり、繊維密度が０．３５ｇ／ｃｍ³
を超えると濾過ライフの低下につながる。

【００１９】

【作用】本発明カートリッジフィルターの濾過層を形成
しているポリアミド極細繊維は表面積が大きく、したが
って水液中の残留塩素などの陰イオンを効率よく吸着除
去する。しかも水道水などの低濃度残留塩素を吸着中に
分解して除去し、飲料水の塩素臭を消去して飲み水の風
味を向上させる。また、０．５デニール以下の極細繊維
を５０重量％以上含有しているため、比較的細かな粒子
の捕集にも役立ち、濾過精度を向上させる。

【００２０】

【実施例】

［実施例１］図２に示すような繊維断面（但し、１６
分割）を有し、Ａ成分(5) としてナイロン６を、Ｂ成分
(6) としてポリプロピレンを配し、溶融複合押出紡糸
後、延伸、切断し、３デニール、５１ｍｍ長の分割型複
合繊維(7) を得た。この分割型複合繊維(7) を１００重
量％用いてカード機によりカードウェッブとし、水圧１
５０ｋｇ／ｃｍ² 、速度３ｍ／ｍｉｎで表裏各２回高圧
液体流処理し、目付６０ｇ／ｍ² の不織布となした。こ
の不織布における上記分割型複合繊維(7) は９０％がＡ
成分(5) 、Ｂ成分(6) に分割され、太さ０．１９デニー
ルの極細繊維となっていた。

【００２１】次に上記不織布を、外径３２ｍｍ、長さ２
５０ｍｍのポリプロピレン製多孔性芯筒(2) の上に外径
６５ｍｍになるまで巻回し、繊維密度が０．２０ｇ／ｃ
ｍ³の濾過層(3) を形成し、図１に示すような筒状のカ
ートリッジフィルター(1) となした。

【００２２】［比較例１］実施例１の分割型複合繊維
のＡ成分(5) にポリエチレンテレフタレート、Ｂ成分
(6) にポリプロピレンを使用し、上記実施例１と同様の
方法によって不織布となしたのち、この不織布をポリプ
ロピレン製多孔性芯筒(2) の上に外径６５ｍｍになるま
で巻回し、繊維密度が０．２０ｇ／ｃｍ³ の濾過層を形
成して実施例１と同形のカートリッジフィルターとなし
た。

【００２３】［比較例２］比較例１の分割型複合繊維
に代えてをポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
トの並列型複合繊維を使用し、不織布となしたのちこの
不織布を、上記ポリプロピレン製多孔性芯筒の上に外径
６５ｍｍになるまで巻回し、繊維密度が０．２０ｇ／ｃ
ｍ³ の濾過層を形成して実施例１と同形のカートリッジ
フィルターとなした。

【００２４】［実施例２］図２のＡ成分(5) としてナ
イロン６を、Ｂ成分(6) としてナイロン１２を配し、溶
融複合押出紡糸後、延伸、切断し、３デニール、５１ｍ
ｍ長の分割型複合繊維(7) を得た。この分割型複合繊維
(7) を１００重量％用いてカード機によりカードウェッ
ブとし、水圧１５０ｋｇ／ｃｍ² 、速度３ｍ／ｍｉｎで
表裏各３回高圧液体流処理し、目付６０ｇ／ｍ² の不織
布とした。不織布中の分割型複合繊維(7) はその９０％
がＡ成分(5) とＢ成分(6) に分割され、太さ０．１９デ
ニールの極細繊維となっていた。

【００２５】次に上記不織布を、実施例１と同様に外径
３２ｍｍ、長さ２５０ｍｍのポリプロピレン製多孔性芯
筒(2) の上に外径６５ｍｍになるまで巻回し、繊維密度
が０．２０ｇ／ｃｍ³ の濾過層(3) を形成し、図１に示
すようなカートリッジフィルター(1) となした。

【００２６】［実施例３］芯成分がナイロン６、鞘成
分が低融点ナイロンとした芯鞘型複合繊維（２デニー
ル、５１ｍｍ長）を１００重量％用いた目付２５ｇ／ｍ
² のカードウェッブを１４０℃の熱風にて加熱処理し
て、鞘成分を溶融しながら長さ３５ｃｍ、重量１．５ｋ
ｇ、直径３０ｍｍの鉄芯に繊維密度が０．３０ｇ／ｃｍ
³となるように加圧しながら巻径５５ｍｍに達するまで
巻き取ったのち冷却し、鉄芯を抜き取り繊維成形芯筒
(4) を作製した。

【００２７】次に、図２のＡ成分(5) としてナイロン１
２を、Ｂ成分(6) として芳香環を含むポリアミド成分
［商品名：ナイロンＭＸＤ６、三菱瓦斯化学株式会社
製］を配し、溶融複合押出紡糸後、延伸、切断し、３デ
ニール、５１ｍｍ長の分割型複合繊維(7) を得た。この
分割型複合繊維(7) を１００重量％用いてカード機によ
りカードウェッブとし、ニードルパンチ処理後、濃度
１．５規定、９５℃熱塩酸中で７時間処理後、水洗し、
水圧１５０ｋｇ／ｃｍ² 、速度３ｍ／ｍｉｎで表裏各３
回高圧液体流処理し、目付６０ｇ／ｍ² の不織布とし
た。この不織布中の分割型複合繊維(7) はその９０％が
Ａ成分(5) とＢ成分(6) に分割され、太さ０．１９デニ
ールの極細繊維となっていた。次に、上記繊維成形芯筒
(4) の上に上記不織布を外径６５ｍｍになるまで巻回
し、繊維密度が０．２０ｇ／ｃｍ³ の濾過層(3) を形成
し、図３に示すような筒状のカートリッジフィルター
(1) となした。

【００２８】［比較例３］実施例３の分割型複合繊維
(7) を１００重量％用い、水圧を３０ｋｇ／ｃｍ² でも
って液体流処理を施し、繊維を絡ませて不織布とした。
この不織布中の分割型複合繊維の大部分は分割されてな
く、太さ３デニールの円形断面を維持していた。そして
この不織布を用いて実施例３と同様に繊維成形芯筒(4)
の上に外径６５ｍｍになるまで巻回し、繊維密度が０．
２０ｇ／ｃｍ³ の濾過層を形成して実施例３と同形のカ
ートリッジフィルターとなした。

【００２９】［比較例４］実施例３の分割型複合繊維
(6) を３０重量％、ポリプロピレン繊維（３デニール、
５１ｍｍ長）７０重量％の混合綿を、実施例３と同様に
カード機によりカードウェッブとし、水圧１５０ｋｇ／
ｃｍ² 、速度３ｍ／ｍｉｎで表裏各２回高圧液体流処理
し、目付６０ｇ／ｍ² の不織布となしたのち上記比較例
３と同様に繊維成形芯筒の上に外径６５ｍｍになるまで
巻回し、繊維密度が０．２０ｇ／ｃｍ³ の濾過層を形成
してカートリッジフィルターとなした。

【００３０】上記実施例１〜３および比較例１〜４の各
カートリッジフィルターについての濾過性能評価を行っ
た。その結果を表１に示す。

【００３１】なお濾過性能は次の方法で評価した。濾過ライフ（ｌ）：濃度２００ｐｐｍに調整された試験
用ダスト（ＪＩＳ１１種、関東ローム、平均粒径２μ
ｍ）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１０ｌ／ｍｉｎを維
持するための通水圧力が２．０ｋｇ／ｃｍ² となった時
の総通水量（ｌ）で評価する。初期濾過効率（％）：上記懸濁液１ｌを採取し、乾燥後
ダスト重量をＡとし、濾過開始１分経過後の清浄水を１
ｌ採取し、乾燥後のダスト重量をＢとして初期濾過効率
（％）＝［（Ａ−Ｂ）／Ａ］×１００の式より算出す
る。濾過精度（μｍ）：上記清浄水を採取し、超遠心式自動
粒度分布装置（堀場製作所株式会社製）で狭雑粒子の径
を測定し、その最大粒径とした。残留塩素除去率（％）：水に次亜塩素酸ナトリウムを加
えて遊離残留塩素濃度Ｃが２±０．２ｐｐｍを常に保持
するように水を調整した試料用をカートリッジフィルタ
ーで１０分間濾過後に清浄水の遊離残留塩素濃度Ｄをオ
ルト・トリジン法で測定し、除去率（％）＝［（Ｃ−
Ｄ）／Ｃ］×１００の式より算出する。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】本発明のカートリッジフィルター(1)
は、多孔性芯筒(2) もしくは繊維成形芯筒(4) 上に形成
された筒状の濾過層(3) が、単繊維繊度が０．５デニー
ル以下の極細繊維を少なくとも５０重量％含有し、その
極細繊維の少なくとも３０重量％がポリアミド極細繊維
で形成され、濾過層(3) の繊維密度が０．１８〜０．３
５ｇ／ｃｍ³ であって、濾過層(3) が極細繊維であると
ともにその濾過層(3) の繊維密度が比較的小さいため、
微粒子を捕集することができるばかりでなく濾過ライフ
の低下を防止し、液体の高精度な濾過を達成する。そし
てさらに濾過層(3)に表面積の大きいポリアミド極細繊
維が存在しているため、、陰イオン吸着が効率的に行わ
れ、特に水道水の濾過に用いると残留塩素が吸着除去さ
れて濁りのない美味しい水を供給することができ、浄水
器用としても好適となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカートリッジフィルターの部分断面斜
視図である。

【図２】分割型複合繊維の一例を示した繊維断面図であ
る。

【図３】本発明の別形態のカートリッジフィルターの部
分断面斜視図である。

【符号の説明】

１カートリッジフィルター。２多孔性芯筒。３
濾過層。４繊維成形芯筒。５Ａ成分。６Ｂ
成分。７分割型複合繊維。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高井庸輔兵庫県加古郡播磨町古宮877番地ダイワボウ・クリエイト株式会社播磨研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多孔性芯筒もしくは繊維成形芯筒上に形
成された筒状の濾過層が、単繊維繊度が０．５デニール
以下の極細繊維を少なくとも５０重量％含有し、その極
細繊維の少なくとも３０重量％がポリアミド極細繊維で
形成され、その濾過層の繊維密度が０．１８〜０．３５
ｇ／ｃｍ³ であることを特徴とするカートリッジフィル
ター。
【請求項２】上記極細繊維が脂肪族ポリアミド成分と
脂肪族ポリアミドもしくは芳香環を含むポリアミド成分
からなることを特徴とする「請求項１」記載のカートリ
ッジフィルター。
【請求項３】上記繊維成形芯筒を構成する繊維中にポ
リアミド繊維が含有していることを特徴とする「請求項
１」記載のカートリッジフィルター。