JP2001054710A

JP2001054710A - フィルターカートリッジ

Info

Publication number: JP2001054710A
Application number: JP23161699A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nobuhara; 秀雄信原; Osamu Yamaguchi; 修山口
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2001-02-27

Abstract

(57)【要約】【課題】通水性や濾過ライフに優れたフィルターカート
リッジを提供する。【解決手段】熱可塑性繊維を含有する帯状不織布を少な
くとも２本同時に、有孔筒状体に綾状に巻き付けてなる
フィルターカートリッジで、従来の糸巻き型フィルター
カートリッジに比べて細かい粒子まで捕捉でき、濾過ラ
イフが長く、初期捕集粒径の変化がほとんど見られず、
圧力損失が低いフィルターカートリッジ等。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルターカート
リッジに関する。詳しくは熱可塑性繊維を含有する帯状
不織布を、少なくとも２本以上同時に筒状に巻き付け
た、通液性、濾過ライフ、濾過精度の安定性に優れた液
体濾過用フィルターカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、流体を浄化するため、さまざまな
フィルターが開発、生産されている。中でも、濾材の交
換が容易であるカートリッジ型のフィルター（以下フィ
ルターカートリッジと略す）は、工業用液体原料中の懸
濁粒子の除去、ケーク濾過装置から流出したケークの除
去、工業用水の浄化など産業上の幅広い分野で使用され
ている。

【０００３】フィルターカートリッジの構造は従来から
いくつかの種類が提案されている。中でも最も典型的な
のは糸巻き型フィルターカートリッジである。これは濾
材となる紡績糸を有孔円筒状のコアに綾状に巻き付けた
後、紡績糸を毛羽立たせて作られる円筒形状のフィルタ
ーカートリッジであり、製造が容易で安価なことから古
くから利用されている。別の構造として不織布積層型フ
ィルターカートリッジがある。これは有孔円筒状のコア
にカーディング不織布などの不織布を数種類、段階的に
同心円状に巻回して作られる円筒形状のフィルターカー
トリッジであり、最近の不織布製造技術の発達により数
種が実用化されている。

【０００４】しかしながら、これらのフィルターカート
リッジにもいくつかの欠点がある。例えば、糸巻き型フ
ィルターカートリッジの異物捕集方法は、紡績糸から発
生する毛羽で異物を捕集し、また、紡績糸同士の間隙に
異物をからめ取るというものであるが、毛羽および間隙
の大きさや形の調整が難しいため、捕集できる異物の大
きさや量に限界があるという欠点がある。また、紡績糸
は短繊維から作られるため、フィルターカートリッジに
流体が流れると紡績糸の構成繊維が脱落するという欠点
がある。さらには、紡績糸を製造する際には、原料とな
る短繊維が紡績機に静電気等の原因で付着することを防
ぐため、表面に微量の界面活性剤を塗布することが多
い。このような界面活性剤を塗布した紡績糸から作られ
たフィルターカートリッジで液体を濾過した場合、液の
泡立ち、ＴＯＣ（全有機炭素量）、ＣＯＤ（化学的酸素
要求量）、電気伝導度の増加など液の清浄度に悪影響を
与えることがある。また、紡績糸は先述したように短繊
維を紡績して作るため、短繊維の紡糸、紡績という少な
くとも２段階の工程を要するため、結果として価格が高
くなることがある。

【０００５】また、不織布積層型フィルターカートリッ
ジは、その性能が不織布によって決まる。不織布の製造
は、短繊維をカード機やエアレイド機で交絡させた後、
必要に応じて熱風加熱機や加熱ロールなどで熱処理をし
て作る方法、あるいはメルトブロー法、スパンボンド法
などの直接不織布する方法で行われることが多い。しか
し、カード機、エアレイド機、熱風加熱機、加熱ロー
ル、メルトブロー機、スパンボンド機など不織布製造に
使われるいずれの機械も機械幅方向で目付などの不織布
物性のむらが生じることが多い。そのためにフィルター
カートリッジが品質不良となったり、あるいはむらをな
くすための高度な製造技術を使用して製造コストが高く
なることがある。また、不織布積層型フィルターカート
リッジには１品種につき２〜６種類程度の不織布を使用
する必要があり、さらにはフィルターカートリッジの品
種に応じて異なる不織布を使用する必要があるため、そ
れによっても製造コストが高くなることがある。

【０００６】そのような従来のフィルターカートリッジ
の問題点を解決するため、いくつかの方法が提案されて
いる。例えば実公平６−７７６７号公報には、多孔性を
有するテープ状の紙に撚りを加えながら押し潰して絞り
込みその直径を３ｍｍ程度に規制した濾過素材を、多孔
性内筒に密接綾で巻回した形のフィルターカートリッジ
が提案されている。この方法には巻回の巻きピッチを多
孔性内筒より外に向かうに従って大きくすることができ
るという特徴がある。しかし、濾過素材を押し潰して絞
り込む必要があり、そのため異物の捕集は主として濾過
素材の巻きピッチ間で行われるので、従来の紡績糸を使
用した糸巻き型フィルターがその毛羽で異物を捕集して
いたような、濾過素材そのものによる異物捕集が期待し
にくい。それにより、フィルターが表面閉塞して濾過ラ
イフが短くなったり、あるいは通液性におとることがあ
る。

【０００７】別の方法として、特開平１−１１５４２３
号公報には、細孔が多細穿設されたボビンに、セルロー
ス・スパンボンド不織布を帯状体に裁断して狭孔を通し
撚りを加えたひも状体を巻回した形のフィルターが提案
されている。この方法を使えば従来の針葉樹パルプを精
製したα−セルロースを薄葉紙にしてそれをロール状に
巻き付けたロールティッシュフィルターに比べて機械強
度が高く、水による溶解やバインダの溶出がないフィル
ターを作ることが出来ると考えられる。しかしながら、
このフィルターに利用されるセルロース・スパンボンド
不織布は、紙状の形態をしているため剛性がありすぎ、
従来の糸巻き型フィルターがその毛羽で異物を捕集して
いたような、濾過素材そのものによる異物捕集が期待し
にくい。また、セルロース・スパンボンド不織布は紙状
の形態をしているため液中で膨潤し易く、膨潤によりフ
ィルター強度の減少、濾過精度の変化、通液性の悪化、
濾過ライフの減少などさまざまな問題が生じる可能性が
ある。また、セルロース・スパンボンド不織布の繊維交
点の接着は化学的な処理などで行われることが多いが、
その接着は不十分になることが多く、濾過精度の変化の
原因となったり、あるいは繊維屑の脱落の原因となるこ
とが多いため、安定した濾過性能を得ることが難しい。

【０００８】別の方法として、特開平４−４５８１０号
公報には、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、多孔性芯筒上に繊維密度が０．１８〜０．３０とな
るように巻き付けたフィルターが提案されている。この
方法を利用すると、繊度の小さい繊維によって液体中の
細かな粒子を捕捉できるという特徴がある。しかしなが
ら、複合繊維を分割させるために高圧水などの物理的応
力を使用する必要があり、高圧水加工では不織布全体に
わたって均一に分割させることが難しい。均一に分割さ
れない場合、不織布中のよく分割された箇所と分割が不
十分な箇所とで捕集粒子径に差が生じるため、濾過精度
が粗くなる可能性がある。また、分割する際に用いる物
理的応力により不織布強度が低下することがあるため、
作られたフィルターの強度が低下して使用中に変形しや
すくなったり、あるいはフィルターの空隙率が変化して
通液性が低下する可能性がある。更には不織布強度が低
いと、多孔性芯筒上に巻き付ける際の張力の調整が難し
くなるため、空隙率の微妙な調整が難しくなることがあ
る。さらには、易分割繊維を作るために要求される紡糸
技術や製造時の運転コストの増加によりフィルターの製
造コストが高くなるため、先述したような濾過性能上の
課題を解決すれば製薬工業や電子工業のような高度の濾
過性能が要求される分野の一部には使用できると考えら
れるが、プール水の濾過やメッキ工業用のメッキ液の濾
過のようにフィルターが安価であることが求められる用
途には使用が難しいと思われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
課題を解決し、通液性、濾過ライフ、濾過精度の安定性
に優れた筒状フィルターカートリッジを安価で提供する
ことにある。

【００１０】

【解決するための手段】本発明は下記の構成を有する。（１）熱可塑性繊維を含有する帯状不織布を少なくとも
２本同時に、有孔筒状体に綾状に巻き付けてなるフィル
ターカートリッジ。（２）帯状不織布が熱可塑性繊維を少なくとも３０重量
％含有する不織布である前記（１）項記載のフィルター
カートリッジ。（３）帯状不織布が幅３〜５０ｍｍの熱可塑性長繊維不
織布である前記（１）項若しくは（２）項記載のフィル
ターカートリッジ。（４）帯状不織布の繊維の交点の少なくとも一部が熱接
着されている前記（１）〜（３）項の何れかに記載のフ
ィルターカートリッジ。（５）帯状不織布が熱エンボスロールで熱圧着された前
記（１）〜（４）項の何れかに記載のフィルターカート
リッジ。（６）熱可塑性繊維が、低融点樹脂と高融点樹脂からな
り、それら両樹脂の融点差が１０℃以上の複合繊維であ
る前記（１）〜（５）項の何れかに記載のフィルターカ
ートリッジ。（７）帯状不織布の幅をＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃、…、Ｌ_n（ｍ
ｍ）とし、各々の幅の帯状不織布の巻き付ける本数をＮ
₁、Ｎ₂、Ｎ₃、…、Ｎ_nとしたときに、次式（Ａ）の関係
にある前記（１）〜（６）項の何れかに記載のフィルタ
ーカートリッジ。７≦（Ｌ₁×Ｎ₁）＋（Ｌ₂×Ｎ₂）＋…＋（Ｌ_n×Ｎ_n）≦１５０（Ａ）（ただし、Ｎ₁＋Ｎ₂＋…＋Ｎ_nの合計は２以上の整数で
ある。）

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のフィルターカートリッジは、熱可塑性繊維を含
有する帯状不織布を少なくとも２本同時に有孔筒状体に
綾状に巻き付けたものである。本発明において、帯状不
織布とは、幅の狭い不織布をいう。

【００１２】本発明において、熱可塑性繊維とは熱可塑
性樹脂から作られた繊維をいう。本発明に用いられる熱
可塑性繊維には、溶融紡糸が可能なあらゆる熱可塑性樹
脂を使用することができる。その例として、ポリプロピ
レン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状
低密度ポリエチレン、共重合ポリプロピレン（例えば、
プロピレンを主体として、エチレン、ブテン−１，４−
メチルペンテン−１等との二元または多元共重合体）等
をはじめとするポリオレフィン系樹脂、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、酸成分と
してテレフタル酸以外にイソフタル酸を加えて共重合し
た低融点ポリエステルをはじめとするポリエステル系樹
脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系樹
脂、ポリスチレン、ポリウレタンエラストマー、ポリエ
ステルエラストマー、ポリテトラフルオロエチレン等の
熱可塑性樹脂が提示できる。また、乳酸系ポリエステル
などの生分解性樹脂を使用してフィルターカートリッジ
に生分解性を持たせるなど、機能性の樹脂を使用するこ
ともできる。また、ポリオレフィン系樹脂やポリスチレ
ンなどメタロセン触媒で重合できる樹脂を使用すること
は、不織布強力の向上、耐薬品性の向上、生産エネルギ
ーの減少などメタロセン樹脂の特性がフィルターカート
リッジに活かされるために好ましい。また、不織布の熱
接着性や剛性を調整するためにこれらの樹脂をブレンド
して使用しても良い。これらの中でも、フィルターカー
トリッジを常温の水系の液の濾過に使用する場合には耐
薬品性と価格の点からポリプロピレンをはじめとするポ
リオレフィン系樹脂が好ましく、比較的高温の液の濾過
に使用する場合にはポリエステル系樹脂、ポリアミド系
樹脂が好ましい。

【００１３】本発明に用いられる帯状不織布には、熱可
塑性繊維が少なくとも３０重量％含まれていることが好
ましい。勿論この熱可塑性繊維が１００重量％であって
もよい。帯状不織布に含まれている熱可塑性繊維が３０
重量％未満であると熱圧着処理やスル−エア熱処理等で
熱接着した際の不織布強力が低下するため、濾過時に繊
維が脱落し易くなり濾液に混入する恐れが出てくる。帯
状不織布には本発明の目的を損なわない範囲で熱可塑性
繊維以外の繊維を用いることができ、熱可塑性繊維以外
の例としては、レ−ヨン、キュプラ、綿、麻、パルプ、
炭素繊維等が例示できる。

【００１４】前記の帯状不織布は、得られる不織布の強
力向上やフィルターからの繊維脱落防止のため、熱可塑
性繊維として熱可塑性長繊維を用いた長繊維不織布であ
ることが好ましい。なお、本発明で使用する長繊維不織
布を構成する繊維は、融点差が１０℃以上好ましくは１
５℃以上ある低融点樹脂と高融点樹脂からなる複合繊維
であると不織布の繊維交点の熱接着性が向上する。な
お、融点が存在しない樹脂の場合には流動開始温度を融
点と見なす。複合繊維の形態としては、並列型や鞘芯型
等、低融点樹脂が繊維表面の少なくとも一部に存在する
形態であればよい。繊維交点の熱接着性が向上すると、
フィルターカートリッジとして使用する場合、濾過圧力
や通水量が上がった際に繊維交点付近で捉えられた粒子
が流出する可能性が小さくなり、またフィルターカート
リッジの変形が小さくなり、さらには濾液中に含まれた
物質によって仮に繊維が劣化した場合にも繊維が脱落す
る確率が小さくなるために好ましい。

【００１５】前記複合繊維の低融点樹脂と高融点樹脂の
組み合わせは、融点差１０℃以上好ましくは１５℃以上
あれば特に限定されるものではなく、線状低密度ポリエ
チレン／ポリプロピレン、高密度ポリエチレン／ポリプ
ロピレン、低密度ポリエチレン／ポリプロピレン、プロ
ピレンと他のα−オレフィンとの共重合体／ポリプロピ
レン、線状低密度ポリエチレン／高密度ポリエチレン、
低密度ポリエチレン／高密度ポリエチレン、各種のポリ
エチレン／熱可塑性ポリエステル、ポリプロピレン／熱
可塑性ポリエステル、共重合ポリエステル／熱可塑性ポ
リエステル、各種のポリエチレン／ナイロン６、ポリプ
ロピレン／ナイロン６、ナイロン６／ナイロン６６、ナ
イロン６／熱可塑性ポリエステルなどをあげることがで
きる。中でも線状低密度ポリエチレン／ポリプロピレン
の組み合わせを用いると、長繊維不織布の剛性や空隙率
の調整を前記長繊維不織布製造時の繊維交点の接着の工
程で容易に調節ができるために好ましい。また、比較的
高温の液の濾過に使用する場合にはイソフタル酸を共重
合した低融点ポリエステル／ポリエチレンテレフタレー
トの組合せも好適に用いることができる。

【００１６】本発明に好適に使用される長繊維不織布
は、スパンボンド法などにより得られた長繊維不織布で
ある。本発明に使用される長繊維不織布の平均の単糸繊
度は、フィルターカートリッジの用途や樹脂の種類によ
って異なるので一概には規定しがたいが、０．６〜３０
００ｄｔｅｘの範囲が望ましい。繊度を３０００ｄｔｅ
ｘ以上にすると、単に連続糸を束ねたものを用いる場合
との差がなくなり、長繊維不織布を用いる意味がなくな
る。また０．６ｄｔｅｘ以上とすることにより十分な不
織布強力を得ることができ、さらには作られたフィルタ
ーカートリッジの強度も大きくなり好ましい。また、現
行のスパンボンド法で０．６ｄｔｅｘより小さい繊度の
繊維を紡糸しようとする場合、使用されるノズルの加工
性や可紡性が悪くなり、結果として製造されたスパンボ
ンド不織布の価格が高くなることがある。

【００１７】本発明において、帯状不織布の構成繊維は
かならずしも円形断面である必要はなく、異型断面糸を
使用することもできる。その場合、微小粒子の捕集はフ
ィルターの表面積が大きいほど多くなるため、円形断面
の繊維を使う場合よりも同一の通液性で高精度のフィル
ターカートリッジを作ることができる。

【００１８】また、帯状不織布の原料樹脂にポリビニル
アルコールなどの親水性樹脂を混ぜたり、あるいは帯状
不織布表面にプラズマ加工するなどして、帯状不織布を
親水化すると、水系の液に使用する場合には通液性が向
上するので好ましい。

【００１９】本発明で使用する帯状不織布の繊維交点の
熱接着方法は、熱エンボスロール、熱フラットカレンダ
ーロールのような装置を使って熱圧着する方法や熱風循
環型、熱スルーエアー型、赤外線ヒーター型、上下方向
熱風噴出型などの熱処理機を使う方法等を挙げることが
できる。中でも熱エンボスロールを使う方法は、不織布
の製造速度の向上ができ、生産性が良く、コストを安価
にでき好ましい。

【００２０】本発明のフィルターカートリッジに使用さ
れる帯状不織布を得るには、紡糸幅を調節して直接帯状
の不織布を作る方法が使用できるが、より好ましくは広
い幅の不織布を帯状にスリットする方法が用いられる。
この時のスリット幅は、３〜５０ｍｍである。この幅が
３ｍｍよりも小さくなると、スリット時に不織布が切断
する恐れがある。また５０ｍｍよりも大きくなると、帯
状不織布を少なくとも２本同時に有孔筒状体に綾状に巻
き付けた際に、帯状不織布の剛性が強くなりすぎるため
に、後に有孔筒状体に綾状に巻き付けにくくなり、さら
には繊維量が多くなりすぎるために密に巻き付けること
が難しくなる。

【００２１】本発明のフィルターカートリッジは、帯状
不織布を少なくとも２本同時に有孔筒状体に巻き付ける
ことによって、帯状不織布を１本単独で巻き付ける場合
よりも、通水性、ライフに優れたフィルターカートリッ
ジとなる。また、巻き付ける帯状不織布の幅と本数を調
整することで巻き取り条件を変更するよりも簡単にフィ
ルターカートリッジの濾過精度を調整できるのである。

【００２２】この場合、同時に巻き付ける帯状不織布の
幅×目付の合計値は、２００ｃｍ・ｇ／ｍ²以下である
ことが好ましい。この値が２００ｃｍ・ｇ／ｍ²よりも
大きくなると、帯状不織布の剛性が強くなりすぎるため
に、有孔筒状体に綾状に巻き付けにくくなり、さらには
繊維量が多くなりすぎるために密に巻き付けることが難
しくなる。なお、紡糸幅を調節して直接帯状の不織布を
作る場合にも、好ましい目付および不織布幅の範囲はス
リットして帯状にする場合と同じである。

【００２３】また、帯状不織布の幅をＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃、
…、Ｌ_n（ｍｍ）とし、各々の幅の帯状不織布の巻き付
ける本数をＮ₁、Ｎ₂、Ｎ₃、…、Ｎ_nとしたときに、次式
（Ａ）の関係に示されるように幅×巻き付ける本数の値
の合計値は７〜１５０であることが好ましい。ただし、
Ｎ₁＋Ｎ₂＋…＋Ｎ_nの合計は２以上の整数である。７≦（Ｌ₁×Ｎ₁）＋（Ｌ₂×Ｎ₂）＋…＋（Ｌ_n×Ｎ_n）≦１５０（Ａ）この値が７よりも小さくなると繊維量が少なくなりすぎ
るために濾過精度の調整が難しくなり、１５０よりも大
きくなると繊維量が多くなりすぎるために密に巻き付け
ることが難しくなる。なお、紡糸幅を調節して直接帯状
の不織布を作る場合も、上記式（Ａ）の範囲はスリット
して帯状にする場合と同じである。

【００２４】前記帯状不織布は、後述するような方法で
加工してから有孔筒状体に綾状に巻き付けても良いが、
加工せずにそのまま巻き付けてもよい。この場合の製造
法の一例を図２に示す。巻き取り機には通常の糸巻き型
フィルターカートリッジに使われるワインダーを使用で
きる。供給された帯状不織布１は、綾振りをしながら動
く細幅孔のトラバースガイド２を通った後、ボビン３に
取り付けられた有孔筒状体４に巻き取られてフィルター
カートリッジ５となる。このトラバ−スガイド２は、細
幅孔を有する各種のものが利用できる。例えば細幅孔が
略円形のもの、略楕円形のもの、略扁平形等の形状を有
するものが使用できる。また細幅孔の一端に開口部を有
するもの等も使用できる。

【００２５】一方、前記帯状不織布は、捻りを加えた
り、集束させてひだ状物など（以下、帯状不織布集束
物）にしてから有孔筒状体に綾状に巻き取ることもでき
る。捻りを加える場合の製造法の一例を図３に示す。こ
の場合にも巻き取り機には通常の糸巻き型フィルターカ
ートリッジに使われるワインダーを使用できる。帯状不
織布は捻りによって見かけ上太くなるため、このトラバ
ースガイド２は図２の場合よりも孔径の大きなものが好
ましい。帯状不織布に捻りを加えると、単位長さ当たり
の捻りの数、あるいは捻る強さによって帯状不織布の見
かけの空隙率を変化させることができるので、濾過精度
を調整することができる。この時の捻りの数は、帯状不
織布１ｍあたり５０〜１０００回の範囲が好ましい。こ
の値が５０回よりも小さくなると、捻りを加える効果が
ほとんど得られない。また、この値が１０００回よりも
多くなると、作られたフィルターカートリッジが通液性
に劣るものとなるため好ましくない。

【００２６】また帯状不織布集束物を作るときに、本発
明の効果を妨げない範囲で粒状活性炭やイオン交換樹脂
などを混在させて加工しても良い。その場合に粒状活性
炭やイオン交換樹脂などを固定するには、帯状不織布に
適当なバインダーなどで接着しても良いし、粒状活性炭
やイオン交換樹脂などを混在させた後に加熱して帯状不
織布の構成繊維と熱接着しても良い。

【００２７】次に、帯状不織布の巻き取り方法について
説明する。このワインダーのボビンに、直径約１０〜４
０ｍｍ、長さ１００〜１０００ｍｍ程度の有孔筒状体を
装着し、有孔筒状体の端部にワインダーの糸道を通した
帯状不織布（あるいは帯状不織布集束物）を固定する。
有孔筒状体はフィルターカートリッジの芯材の役目をす
るものであり、その材質や形状は、濾過時の外圧に耐え
られる強度を持ち、圧力損失が著しく高くなければ特に
限定されるものではなく、例えば、通常のフィルターカ
ートリッジに使用されている芯材のようにポリエチレ
ン、ポリプロピレンを網型の筒状に加工した射出成形品
でもよく、また、セラミックやステンレス等を同様に加
工したものでも差し支えない。あるいは、有孔筒状体と
してひだ折り加工したフィルターカートリッジや不織布
巻回型のフィルターカートリッジなど他のフィルターカ
ートリッジを使用してもよい。ワインダーの糸道はボビ
ンに平行に設置されたトラバースカムによって綾状に振
られるため、有孔筒状体には帯状不織布が綾状に振られ
て巻き付けられる。その時の巻き付け条件も通常の糸巻
き型フィルターカートリッジ製造時に準じて設定すれば
良く、例えばボビン初速１０００〜２０００ｒｐｍに
し、繰り出し速度を調節して適当な張力をかけながら巻
き付ければよい。なお、この時の張力によってもフィル
ターカートリッジの空隙率を変えることができる。さら
に巻き付け時の張力を調整して内層の空隙率を密にし、
中層、外層と巻き付けるにつれて空隙率を粗くすること
ができる。また、濾過精度は、トラバースカムの綾振り
速度とボビンの回転速度の比率を調整して巻き付けパタ
ーンを変えることによっても変更することができる。そ
のパターンの付け方はすでに公知である通常の糸巻き型
フィルターカートリッジの方法を使用でき、フィルター
の長さが一定の場合にはそのパターンをワインド数で表
すことができる。これらの方法により帯状不織布を有孔
筒状体４の外径の１．５倍〜３倍程度の外径まで巻き付
けてフィルターカートリッジ形状にする。これをそのま
まフィルターカートリッジ５として使用しても良いし、
端面に厚さ３ｍｍ程度の発泡ポリエチレンのガスケット
を貼り付けるなどしてフィルターカートリッジ端面のハ
ウジングとの密着性を上げても良い。

【００２８】なお、帯状不織布に切れ目を入れたり穴を
開けたりすることによって、通液性を改善することがで
きる。この場合、切れ目の数は帯状不織布１０ｃｍ当た
りで５〜１００個程度が適当であり、穴を開ける場合に
は開孔部面積の割合を１０〜８０％程度にするのが適当
である。また、同時に複数の帯状不織布を有孔筒状体に
巻き付ける際に、紡績糸など他の糸を併せて巻き付かせ
ることでも、濾過性能を調整することができる。また、
同時に複数の帯状不織布を綾振りで巻き付ける際に広幅
の不織布を巻き込んで、粗い精度のフィルターカートリ
ッジを作ったときの粒子最大流出径を調整することもで
きる。

【００２９】

【実施例】以下実施例、比較例により、本発明を更に詳
細に説明するが本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。なお、各例において濾過材の物性や濾過性
能等の評価は以下に記載する方法で行った。

【００３０】（帯状不織布の目付及び厚さ）面積が６２
５ｃｍ²となるように帯状不織布を切り取り、その重量
を測定して帯状不織布１ｍ²当たりの重量に換算して目
付とした。また、切り取った帯状不織布の厚さを任意に
１０点測定し、その最大値と最小値を除いた８点の平均
を帯状不織布の厚さとした。

【００３１】（帯状不織布の繊度）帯状不織布から無作
為に５カ所サンプリングしてそれらを走査型電子顕微鏡
で撮影し、１カ所につき２０本の繊維を無作為に選んで
それらの繊維径を測定し、その平均値をその帯状不織布
の繊維径（μｍ）とした。また、繊度（ｄｔｅｘ）は得
られた繊維径と帯状不織布の原料樹脂の密度（ｇ／ｃｍ
³）を使って次式から求めた。（繊度）＝（繊維径）²×（密度）×π／４００

【００３２】（糸間隔）フィルターカートリッジの表層
にある帯状不織布あるいは紡績糸などと、その１つ下の
層に巻かれた帯状不織布あるいは紡績糸などとの間隔６
（図１）を１つのフィルターカートリッジにつき１０箇
所測定し、その平均を糸間隔とした。

【００３３】（初期捕集粒径、初期圧力損失、濾過ライ
フ）循環式濾過性能試験機のハウジングにフィルターカ
ートリッジ１つを取り付け、ポンプで流量を毎分３０リ
ットルに調節して通水循環する。このときのフィルター
カートリッジ前後の圧力損失を初期圧力損失とした。次
に循環している水にＪＩＳＺ８９０１に定められた
試験用粉体Ｉの８種（ＪＩＳ８種と略す。中位径：６．
６〜８．６μｍ）と同７種（ＪＩＳ７種と略す。中位
径：２７〜３１μｍ）を重量比１：１で混合したケーキ
を毎分０．４ｇ／分で連続添加し、添加開始から５分後
に原液と濾液を採取し、適当な倍率で希釈した後にそれ
ぞれの液に含まれる粒子の数を光遮断式粒子検出器を用
いて計測して初期捕集効率を算出した。さらにその値を
内挿して、捕集効率８０％を示す粒径を求めた。また、
さらに続けてケーキを添加し、フィルターカートリッジ
の圧力損失が０．２ＭＰａに達したときにも同様に原液
と濾液を採取して、０．２ＭＰａ時捕集粒径を求めた。
また、ケーキ添加開始から０．２ＭＰａに達するまでの
時間を濾過ライフとした。なお、濾過ライフが１０００
分に達しても差圧が０．２ＭＰａに達しない場合にはそ
の時点で測定を中断した。

【００３４】（初期濾液の泡立ちおよび繊維脱落）循環
式濾過性能試験機のハウジングにフィルターカートリッ
ジ１つを取り付け、ポンプで流量を毎分１０リットルに
調節してイオン交換水を通水する。初期濾液を１リット
ル採取し、そのうち２５ｃｍ³を比色びんに採取して激
しく攪拌し、攪拌停止１０秒後に泡立ちを見た。そし
て、泡の体積（液面から泡の頂点までの体積）が１０ｃ
ｍ³以上ある場合を×、１０ｃｍ³未満でかつ直径１ｍｍ
以上の泡が５個以上見られる場合を△、直径１ｍｍ以上
の泡が５個未満の場合を○として泡立ちを判定した。ま
た、初期濾液５００ｃｍ³を孔径０．８μｍのニトロセ
ルロース濾紙に通し、濾紙１ｍ²あたりに長さ１ｍｍ以
上の繊維が４個以上ある場合を×、１〜３個の場合を
△、０個の場合を○として繊維脱落を判定した。

【００３５】（実施例１）長繊維不織布として、目付２
２ｇ／ｍ²、厚さ２００μｍ、繊度２ｄｔｅｘであり、
繊維交点が熱エンボスロールで熱圧着されたポリプロピ
レン製スパンボンド不織布を使用した。また、有孔筒状
体として、内径３０ｍｍ、外径３４ｍｍ、長さ２５０ｍ
ｍであり、６ｍｍ角の穴が１８０個開けられているポリ
プロピレン製の射出成型品を使用した。前記長繊維不織
布を幅３０ｍｍと２０ｍｍにスリットして帯状長繊維不
織布とした。そして、ワインダーを使用して帯状長繊維
不織布を各１本同時にそのまま有孔筒状体に巻き付け
て、スピンドル初速１５００ｒｐｍで、帯状長繊維不織
布の間隔が０ｍｍとなるようにワインド数を３．２７３
に調整して有孔筒状体に外径６２ｍｍになるまで巻き取
り、図３に示すような円筒状フィルターカートリッジ５
を得た。フィルターカートリッジの構成と濾過性能の測
定結果を表１に示す。このフィルターカートリッジは捕
捉粒子径が約８μｍであり、通水性、その他の濾過性能
が良好であった。特に圧力上昇時の濾過精度の低下が少
なく、濾過ライフに優れたフィルターカートリッジであ
った。

【００３６】（実施例２）幅３０ｍｍと２０ｍｍの帯状
長繊維不織布をワインド数が３．７１４になるように調
整して各々２本計４本同時にそのまま有孔筒状体に巻き
付けた他はすべて実施例１と同じ方法でフィルターカー
トリッジを得た。フィルターカートリッジの構成と濾過
性能の測定結果を表１に示す。このフィルターカートリ
ッジの濾過性能は、帯状長繊維不織布の数を増やすこと
で実施例１より精度の粗いものとなった。

【００３７】（実施例３）ワインド数を４．４２９に調
整した他は実施例１と同じ方法でフィルターカートリッ
ジを得た。フィルターカートリッジの構成と濾過性能の
測定結果を表１に示す。このフィルターカートリッジの
濾過性能は、ワインド条件を変えることで実施例１より
精度の粗いものとなった。

【００３８】（実施例４）ワインド数を４．２７３に調
整して、幅４０ｍｍの帯状長繊維不織布を４本同時にそ
のまま有孔筒状体に巻き付けた他は実施例１と同じ方法
でフィルターカートリッジを得た。フィルターカートリ
ッジの構成と濾過性能の測定結果を表１に示す。このフ
ィルターカートリッジの濾過性能は、帯状長繊維不織布
の幅を広げて数を増やすことで実施例１より精度の粗い
ものとなった。

【００３９】（実施例５）ワインド数を３．４７６に調
整して、幅３ｍｍの帯状長繊維不織布を２本同時にその
まま有孔筒状体に巻き付けた他は実施例１と同じ方法で
フィルターカートリッジを得た。フィルターカートリッ
ジの構成と濾過性能の測定結果を表１に示す。このフィ
ルターカートリッジの濾過性能は実施例１に比べて大差
はなかったが、巻き取りに要した時間は実施例１の時よ
りも長くなった。

【００４０】（実施例６）長繊維不織布の原料樹脂をナ
イロン６６にした他はすべて実施例３と同じ方法で、円
筒状フィルターカートリッジを得た。フィルターカート
リッジの構成と濾過性能の測定結果を表１に示す。この
フィルターカートリッジは実施例３の場合とほぼ同程度
の濾過性能を示した。

【００４１】（実施例７）長繊維不織布の原料樹脂をポ
リエチレンテレフタレートにした他はすべて実施例３と
同じ方法で、円筒状フィルターカートリッジを得た。フ
ィルターカートリッジの構成と濾過性能の測定結果を表
１に示す。このフィルターカートリッジは実施例３の場
合とほぼ同程度の濾過性能を示した。

【００４２】（実施例８）長繊維不織布の構成繊維とし
て、低融点成分が高密度ポリエチレン（融点：１３３
℃）、高融点成分がポリプロピレン（融点：１６５℃）
で重量比５：５である鞘芯型複合繊維を用いた他はすべ
て実施例３と同じ方法で、円筒状フィルターカートリッ
ジを得た。フィルターカートリッジの構成と濾過性能の
測定結果を表１に示す。このフィルターカートリッジは
実施例３の場合よりも精度の細かいものとなり、さらに
は０．２ＭＰａ時捕集粒径が初期捕集粒径からほとんど
変化しない濾過精度の安定性に優れたフィルターカート
リッジとなった。

【００４３】（実施例９）低融点成分として線状低密度
ポリエチレン（融点：１２２℃）を用いた他はすべて実
施例８と同じ方法で、円筒状フィルターカートリッジを
得た。フィルターカートリッジの構成と濾過性能の測定
結果を表１に示す。このフィルターカートリッジは実施
例８の場合と同程度の濾過精度を有し、さらには実施例
８よりも通水性に優れたものとなった。

【００４４】（実施例１０）繊維交点の熱圧着方法を熱
エンボスロールを用いる方法からスルーエアー加熱機を
用いる方法に変更した他はすべて実施例９と同じ方法
で、円筒状フィルターカートリッジを得た。フィルター
カートリッジの構成と濾過性能の測定結果を表１に示
す。このフィルターカートリッジは実施例９の場合より
もやや精度の粗いものとなった。

【００４５】（実施例１１）長繊維不織布の繊度を１０
ｄｔｅｘに変更した他はすべて実施例３と同じ方法で、
円筒状フィルターカートリッジを得た。フィルターカー
トリッジの構成と濾過性能の測定結果を表１に示す。こ
のフィルターカートリッジは実施例３の場合よりも精度
の粗いものとなった。

【００４６】（実施例１２）長繊維不織布の目付を４４
ｇ／ｍ²に変更した他はすべて実施例３と同じ方法で、
円筒状フィルターカートリッジを得た。フィルターカー
トリッジの構成と濾過性能の測定結果を表１に示す。こ
のフィルターカートリッジの精度は実施例３の場合より
も粗く、実施例２の場合と同程度であった。

【００４７】（比較例１）幅５０ｍｍの帯状長繊維不織
布を１本そのまま有孔筒状体に巻き付けた他はすべて実
施例１と同じ方法でフィルターカートリッジを得た。フ
ィルターカートリッジの構成と濾過性能の測定結果を表
１に示す。そのフィルターカートリッジの濾過精度は実
施例１と同等であったが、通水性に劣り、濾過ライフも
劣るものとなった。

【００４８】（比較例２）ワインド数を４．４２９に調
整した他はすべて比較例１と同じ方法で、円筒状フィル
ターカートリッジを得た。フィルターカートリッジの構
成と濾過性能の測定結果を表１に示す。このフィルター
カートリッジは比較例１の場合とほぼ同程度の濾過性能
を示した。

【００４９】（比較例３）帯状長繊維不織布の代わりに
繊度３ｄｔｅｘの繊維を紡績した直径２ｍｍのポリプロ
ピレン製紡績糸を使用し、実施例３と同様の方法で円筒
状フィルターカートリッジを得た。フィルターカートリ
ッジの構成と濾過性能の測定結果を表１に示す。このフ
ィルターカートリッジは初期捕集粒径が実施例３よりも
かなり粗くなり、実施例２の場合と同程度になった。し
かしながら、実施例２の場合よりも通水性に劣り、濾過
ライフも劣るものとなった。また、初期濾液には泡立ち
があり、濾材の脱落も見られた。

【００５０】（比較例４）帯状長繊維不織布の代わりに
幅３０ｍｍと２０ｍｍに切断したＪＩＳＰ３８０１
に定められた濾紙１種を使用した他はすべて実施例３と
同様の方法で円筒状フィルターカートリッジを得た。フ
ィルターカートリッジの構成と濾過性能の測定結果を表
１に示す。このフィルターカートリッジは初期捕集粒径
が実施例３の場合よりも細かく、実施例１の場合よりも
粗くなったが、初期圧力損失が大きく、また、圧力上昇
時の捕集粒径も初期と大きく変わっていた。さらには濾
過ライフが極端に短かった。また、初期濾液には濾材の
脱落が見られた。

【００５１】（比較例５）ポリプロピレン（融点：１６
５℃）と高密度ポリエチレン（融点：１３３℃）とから
なる繊度４ｄｔｅｘ、８分割タイプの分割短繊維をカー
ド機でウェブ化し、高圧水加工で繊維分割および繊維交
絡をさせて目付２２ｇ／ｍ²の分割短繊維不織布を得
た。この不織布を電子顕微鏡で観察し、画像解析した結
果、全繊維のうち５０重量％が繊度０．５ｄｔｅｘに分
割されていた。この不織布を幅３０ｍｍと２０ｍｍに切
断して帯状長繊維不織布の代わりに用いた他は、すべて
実施例３と同様の方法で円筒状フィルターカートリッジ
を得た。フィルターカートリッジの構成と濾過性能の測
定結果を表１に示す。このフィルターカートリッジは実
施例３の場合よりも初期捕集粒径の小さいものとなった
が、０．２ＭＰａ時捕集粒径は同程度であった。また、
初期濾液には若干の泡立ちが見られ、繊維の脱落も見ら
れた。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【発明の効果】本発明のフィルターカートリッジは、従
来の糸巻き型フィルターカートリッジと比べて、細かい
粒子まで捕捉でき、濾過ライフが長く、初期捕集粒径の
変化がほとんど見られず、圧力損失が低いものが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるフィルタ−カ−トリッジの図。

【図２】帯状不織布を加工せずにそのまま巻き付ける様
子を示す説明図。

【図３】帯状不織布に捻りを加えながら巻き付ける様子
を示す説明図。

【符号の説明】１：帯状不織布もしくはその集束物２：トラバースガイド３：ボビン４：有孔筒状体５：フィルターカートリッジ６：ある帯状不織布あるいは紡績糸などと、その１つ下
の層に巻かれた帯状不織布あるいは紡績糸などとの間隔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性繊維を含有する帯状不織布を少な
くとも２本同時に、有孔筒状体に綾状に巻き付けてなる
フィルターカートリッジ。
【請求項２】帯状不織布が熱可塑性繊維を少なくとも３
０重量％含有する不織布である請求項１に記載のフィル
ターカートリッジ。
【請求項３】帯状不織布が幅３〜５０ｍｍの熱可塑性長
繊維不織布である請求項１若しくは２に記載のフィルタ
ーカートリッジ。
【請求項４】帯状不織布の繊維の交点の少なくとも一部
が熱接着されている請求項１〜３の何れかに記載のフィ
ルターカートリッジ。
【請求項５】帯状不織布が熱エンボスロールで熱圧着さ
れた請求項１〜４の何れかに記載のフィルターカートリ
ッジ。
【請求項６】熱可塑性繊維が、低融点樹脂と高融点樹脂
からなり、それら両樹脂の融点差が１０℃以上の複合繊
維である請求項１〜５の何れかに記載のフィルターカー
トリッジ。
【請求項７】帯状不織布の幅をＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃、…、Ｌ_n
（ｍｍ）とし、各々の幅の帯状不織布の巻き付ける本数
をＮ₁、Ｎ₂、Ｎ₃、…、Ｎ_nとしたときに、次式（Ａ）の
関係にある請求項１〜６の何れかに記載のフィルターカ
ートリッジ。７≦（Ｌ₁×Ｎ₁）＋（Ｌ₂×Ｎ₂）＋…＋（Ｌ_n×Ｎ_n）≦１５０（Ａ）（ただし、Ｎ₁＋Ｎ₂＋…＋Ｎ_nの合計は２以上の整数で
ある。）