WO2020174951A1 - 液体フィルターおよび液体フィルターの製造方法 - Google Patents

液体フィルターおよび液体フィルターの製造方法 Download PDF

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WO2020174951A1
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fiber density
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filtration
average
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和臣 井上
洋亮 中川
竜太 竹上
金村　一秀
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid filter composed of a non-woven fabric formed of fibers containing a water-insoluble polymer and a hydrophilizing agent, and a method for manufacturing a liquid filter, and particularly to a liquid filter and a liquid having a small pressure loss.
  • the present invention relates to a filter manufacturing method.
  • Nonwoven fabrics composed of nanofibers are used, for example, in filters for filtering liquids, and are proposed in Patent Documents 1 to 3, for example.
  • Patent Document 1 describes a filter material including a water resistant cellulose sheet made of a nonwoven fabric composed of fine cellulose fibers having a number average fiber diameter of 500 n or less.
  • Water resistant cellulose _ Sushito a heavy child ratio of fine cellulose fibers: 1 mass% or more 9 9 wt% or less, a porosity of 50% or more, tensile strength of the basis weight 1 0 9/2 equivalent Dry/wet strength ratio of tensile strength: 50% or more are satisfied.
  • Patent Document 2 discloses that, in order to selectively remove blood components such as white blood cells, it contains cellulose acylate and has a glass transition temperature of 126 ° C. or higher and an average penetration. Pore size is 0.01 to 50 and specific surface area is 1.0 to 1 A blood component selective adsorption filter medium is described. Selection of blood components The adsorption filter medium is in the form of a non-woven fabric.
  • Patent Document 3 discloses that the average fluid radius of an aggregate of ultrafine fibers composed of a non-woven fabric is 0.5 to 3.0, and the flow path diameter (mouth) of blood components and the flow path of blood.
  • a plasma separation filter is described, which is filled in a container having an inlet and an outlet so that the ratio (!_ / 0) to the length (!_) becomes 0. ⁇ 2020/174951 2 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • the ultrafine fibers of Patent Document 3 are polyester, polypropylene, polyamide, or polyethylene.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 20 1 2-4 6 8 4 3
  • Patent Document 2 International Publication No. 2 0 1 8/1 0 1 1 5 6
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 9-1443 081
  • a nonwoven fabric composed of nanofibers has a network structure formed by nanofibers.
  • the object to be filtered such as liquids, passes through the voids of the mesh structure and is filtered.
  • An object of the present invention is to provide a liquid filter having a small pressure loss and a method for manufacturing the liquid filter.
  • the present invention comprises a non-woven fabric formed of fibers containing a water-insoluble polymer and a hydrophilizing agent, and the non-woven fabric is formed in the film thickness direction.
  • the fiber density changes continuously, there is a fiber density difference in the film thickness direction, the fiber density on one surface in the film thickness direction is the maximum, and the fiber density on the other surface in the film thickness direction is the minimum. , Which provides a liquid filter.
  • the hydrophilizing agent is at least one of polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, carboxymethylcellulose and hydroxypropylcellulose.
  • the non-woven fabric preferably has a film thickness of 200 or more and 200 or less. ⁇ 2020/174951 3 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • the non-woven fabric has an average through-hole diameter of not less than 2.0 and less than 100.
  • the non-woven fabric preferably has a porosity of 75% or more and 98% or less. It is preferable that the non-woven fabric has a critical wet surface tension of 7211/1/ or more.
  • Water-insoluble polymers include polyethylene, polypropylene, polyester, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polystyrene, cellulose derivatives, ethylene vinyl alcohol polymer, polyvinyl chloride, polylactic acid, polyurethane, polyphenylene. It is preferable that any one of the followings, or a mixture thereof, is selected from the group consisting of luffide, polyamide, polyimide, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and acrylic resin.
  • the water-insoluble polymer is preferably composed of a cellulose derivative.
  • the content of the hydrophilizing agent with respect to the total mass of the fibers of the nonwoven fabric is preferably 1 to 50 mass %.
  • the present invention also provides a method for producing a liquid filter, which comprises producing the liquid filter of the present invention using an electrospinning method.
  • a liquid filter with a small pressure loss can be manufactured.
  • Fig. 1 is a schematic view showing an example of a liquid filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the liquid filter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of measurement results of the liquid filter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing anisotropy of the liquid filter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 A schematic cross-sectional view showing an example of a conventional nonwoven fabric.
  • FIG. 6 A graph showing an example of measurement results of a conventional nonwoven fabric.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a first example of the filtration device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a second example of the filtration device according to the embodiment of the present invention. ⁇ 2020/174951 4 ⁇ (: 170? 2020 /002237
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a third example of the filtration device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a fourth example of the filtration device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic view showing an example of a filtration system having the filtration device of the embodiment of the present invention.
  • “to” indicating a numerical range includes the numerical values written on both sides. For example, if £ is a numerical value ⁇ ⁇ numerical value / 3, the range of £ is a range including numerical value ⁇ and numerical value / 3, and if expressed by mathematical symbols Is.
  • the “angle expressed in a specific numerical value” and the “temperature expressed in a specific numerical value” include the error range generally accepted in the relevant technical field.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a liquid filter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of a liquid filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of measurement results of the liquid filter according to the embodiment of the present invention.
  • the liquid filter _ 1 0 shown in Fig. 1 is composed of a non-woven fabric made of fibers containing a water-insoluble polymer and a hydrophilizing agent, and the non-woven fabric has a fiber density in the film thickness direction. It continuously changes, and there is a fiber density difference in the film thickness direction, the fiber density on one surface in the film thickness direction is maximum, and the fiber density on the other surface in the film thickness direction is minimum. From this, in the nonwoven fabric, there is a difference in fiber density between the one surface and the other surface. The fact that the fiber density changes continuously will be described later in detail.
  • the liquid filter 10 has a small pressure loss. This ⁇ 2020/174951 5 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • the object to be filtered by the liquid filter _ 10 is not particularly limited as long as it contains a liquid, and is, for example, a liquid containing particles.
  • liquids containing microbes are also included in the filtration target.
  • Microorganisms include bacteria, protozoa, fermenters, viruses and algae.
  • the liquid filter _ 10 can remove, for example, fine particles from drinking water and the like, microorganisms and the like.
  • the filtration target and the size that can be filtered are collectively referred to as separation characteristics.
  • the filtration of the liquid filter _ 10 includes filtration as well as filtration.
  • the object to be filtered instead of the object to be filtered, the object to be filtered can be supplied and filtered.
  • the liquid filter 10 has a small pressure loss even when it is filtered.
  • the liquid filter 10 has different fiber densities in the film thickness direction port 1:.
  • the fiber density on the back surface 12 side of the non-woven fabric 12 is small, and the fiber density on the front surface 12 3 side is large, and the fiber density changes continuously with respect to the thickness direction mouth 1.
  • the non-woven fabric that constitutes the liquid filter _ 10 is composed of fibers containing a water-insoluble polymer and a hydrophilizing agent, and has through holes.
  • the nonwoven fabric 12 preferably has a film thickness (see FIG. 1) of not less than 200 and not more than 200.000.
  • the nonwoven fabric 12 preferably has an average through-hole diameter of not less than 2.0 and less than 100, and a porosity of not less than 75% and not more than 98%. Further, it is preferable that the critical wet surface tension is 7 21 1/1/ or more.
  • the liquid filter will be described more specifically.
  • the liquid filter is composed of a non-woven fabric formed of fibers containing a water-insoluble polymer and a hydrophilizing agent as described above.
  • the average fiber diameter is 1 to 5 and the average fiber length is Average fiber ⁇ 2020/174951 6 boxes (: 170? 2020/002237
  • the diameter is more than 100! and less than 100! and the average fiber length is 1. It is more preferable that the non-woven fabric is composed of nanofibers having the following, the average fiber diameter is 100 or more and 800 or less, and the average fiber length is 2.0 or more! It is more preferable that the nonwoven fabric comprises the following nanofibers.
  • the average fiber diameter and the average fiber length can be adjusted, for example, by adjusting the concentration of the solution when producing the nonwoven fabric.
  • the average fiber diameter means a value measured as follows.
  • An electron microscope image is obtained at a magnification selected from 100 to 500 times depending on the size of the constituent fibers.
  • the sample, observation conditions, and magnification should be adjusted so as to satisfy the following conditions.
  • a straight line X is drawn at an arbitrary position in the electron microscope image, and more than 20 fibers intersect with this straight line.
  • At least 20 that is, at least 40 in total
  • at least three sets of the above-mentioned electron microscope images are observed, and the fiber diameters of at least 40 sets and 3 sets (that is, at least 120 sets) are read.
  • the fiber diameters thus read are averaged to obtain the average fiber diameter.
  • the average fiber length means a value measured as follows.
  • the fiber length of the fiber can be obtained by analyzing the electron microscope image used when measuring the above-mentioned average fiber diameter.
  • Nonwoven fabrics have a continuous change in fiber density in the film thickness direction, a fiber density difference in the film thickness direction, a maximum fiber density on one side in the film thickness direction, and a fiber density difference in the other direction in the film thickness direction.
  • the face has the lowest fiber density, and there is a difference in fiber density between one face and the other face.
  • the fiber density difference is the ratio of the minimum fiber density to the maximum fiber density.
  • the fiber density difference in the film thickness direction of the nonwoven fabric that constitutes the liquid filter if the fiber density difference is small, cake filtration is performed. The pressure rises. On the other hand, if the difference in fiber density is large, step filtration is possible and the processing pressure can be reduced.
  • the treatment pressure is the pressure loss during filtration.
  • a low processing pressure means a low pressure loss during filtration and a low resistance during filtration of a liquid filter. If the pressure loss is small, the pressure required for filtration can be reduced.
  • the pressure loss is the difference between the static pressure on the front side and the static pressure on the back side in the film thickness direction across the liquid filter. Therefore, by measuring the static pressure on the front side and the static pressure on the back side,
  • the pressure loss can be obtained by finding the difference between the two static pressures. Pressure loss can be measured using a differential pressure gauge.
  • the fiber density has a correlation with the brightness of the X-ray CT (Computed Tomog raphy) image, and the fiber density can be specified by the brightness.
  • the results shown in Fig. 3 are obtained.
  • Fig. 3 as the distance value increases, the brightness tends to decrease, and the fiber density decreases.
  • the fiber density difference in the film thickness direction is obtained by performing cross-sectional X-ray CT image analysis in the film thickness direction. ⁇ 2020/174951 8 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • Luminance !_ 1 is the luminance of one side of the front and back of the non-woven fabric
  • luminance 1-10 is the luminance of the other side of the front and back of the non-woven fabric.
  • the fiber density on one side is the highest and the fiber density on the other side is the lowest.
  • the fact that there is a fiber density difference in the film thickness direction means that the ratio of the minimum value of the luminance to the maximum value of the luminance is 1_1/1/1_10 ⁇ 0.95.
  • the one with the higher fiber density is filtered (see pressure curve 50) and the one with the lower fiber density is used.
  • the pressure required for filtration is different from that when filtration is performed (see pressure curve 52). That is, the liquid filter 10 has anisotropy in the film thickness direction.
  • the pressure loss can be reduced by allowing the filtration target to pass the fiber density from the low density side to the high density side in the film thickness direction. That is, the pressure required for filtration can be reduced.
  • FIG. 4 shows the results of performing filtration using the same liquid, changing only the direction of the liquid filter 10. Both pressure and time in Fig. 4 are dimensionless.
  • Fig. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional nonwoven fabric
  • Fig. 6 is a graph showing an example of measurement results of a conventional nonwoven fabric.
  • the fibers are not unevenly distributed. In addition, there is no deviation in fiber density from the brightness of the X-ray image shown in Fig. 6.
  • Conventional non-woven fabrics are isotropic, as there is no difference in fiber density in the film thickness direction and the fiber density does not differ in a particular direction. Therefore, even if the supply direction of the filtration target is changed, there is no significant difference in the pressure required for filtration.
  • the continuous change of the fiber density in the film thickness direction means that the above-mentioned brightness is It means that 0.9 ⁇ L n/L n + 1 ⁇ 1.05. ⁇ 2020/174951 9 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • the fiber density changes continuously in the film thickness direction, it is said that the fiber density has a gradient in the film thickness direction.
  • the fiber density does not change continuously in the film thickness direction. That is, the fiber density has no gradient in the film thickness direction.
  • the fact that the fiber density does not change continuously in the film thickness direction is also referred to as discontinuity.
  • the fiber density continuously changes in the film thickness direction, it is preferable that the fiber density does not change abruptly.
  • the size of the fiber density fluctuates in some sections of the 10 sections divided into 10 equal parts in the thickness direction. That is, if the fiber density satisfies 1_1/1_10 ⁇ 0.95, the fiber density represented by the luminance gradually increases in one direction in the 10 sections divided into 10 equal parts in the film thickness direction as described above. It is not limited to the gradual decrease, and the sections having the same fiber density may be adjacent to each other.
  • the above !_ 1 /!_ 10 is more preferably 0. 3 £_ 1/1_1 10 ⁇ 0.95, and more preferably 0. 4 £1_ 1/1_1 0. ⁇ 0.9, most preferably 0.5 £_1/1-1_10 ⁇ 0.9.
  • the average through-hole diameter is preferably 2.0 or more and less than 1 0.0.0, more preferably 2.0 or more and less than 8.0, more preferably 3.0 or more and less than 7.0, and most preferably. It is greater than or equal to 3.0 and less than 5.0.
  • the pressure loss will be large. Become That is, the processing pressure increases. If the average through-hole diameter is larger than the size of the object to be filtered, the pressure loss will be small. That is, the processing pressure becomes small.
  • the average through-hole diameter is the bubble point method (J ⁇ S (Japanese Industrial Standard) K3832, ASTM
  • the pore diameter using a palm porometer (CF E-1 200AEX manufactured by Seika Sangyo Co., Ltd.) is the same as the method described in the paragraph ⁇ 0 93> of Japanese Patent Laid-Open No. 201 2-046843
  • the air pressure is increased by 2 cc/min for the sample that is completely wetted with GA LW ICK (manufactured by Porous Materials, Inc.) and evaluated.
  • GALW I CK Propylene, 1, 1, 2, 3, 3, 3, 3 oxidized hexahydrofluoric acid; manufactured by Porous Materials, Inc.
  • this method first, data on the pressure and the permeated air flow rate (hereinafter, also referred to as “wet cover”) are obtained for a film sample wet with GALW ICK.
  • the same data (hereinafter also referred to as the “dry curve”) was measured for a non-wet, dry film sample, and a curve (half dry curve) corresponding to half the flow rate of the dry curve and a wet curve were measured.
  • the surface tension (a) of GALW I CK, the contact angle with the filter medium (0), and the air pressure (P) can be introduced into the following equation () to calculate the average through-hole diameter.
  • the method of controlling the fiber diameter which is one of the methods for adjusting the average through-hole diameter, changes the solvent, material concentration, voltage, etc. used during spinning in electrospinning. ⁇ 2020/174951 1 1 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • the fiber diameter can be controlled. Since the fiber diameter is proportional to the average through-hole diameter, the average through-hole diameter can be adjusted by controlling the fiber diameter.
  • the fibers can be fused together to reduce the average through-hole diameter.
  • the heat fusion can only reduce the average through-hole diameter.
  • the average through-hole diameter can only be reduced.
  • the porosity is preferably 75% or more and 98% or less, more preferably
  • It is 85% or more and 98% or less, and more preferably 90% or more and 98% or less.
  • the porosity is calculated as follows.
  • the liquid filter preferably has a nonwoven fabric film thickness (see FIG. 1) of not less than 200 and not more than 200,000, and more preferably not less than 200 and not more than 10000. ⁇ 2020/174951 12 boxes (: 170? 2020/002237
  • the thickness II of the nonwoven fabric is the thickness of the liquid filter. If the film thickness is not more than a certain value, there will be no difference in fiber density. If the film thickness is too thin, it will not be possible to completely remove the components you want to remove, which will lead to a decline in filter performance.
  • a cross-sectional image of the nonwoven fabric is observed using a scanning electron microscope to obtain a cross-sectional image.
  • the cross-sectional image was used to measure 10 points at the thickness of the nonwoven fabric, and the average value was used as the thickness.
  • the critical wet surface tension ( ⁇ /3 pcs) is a parameter showing wettability.
  • the critical wetting surface tension ( ⁇ /3 pcs) is more than 7 2 1 ⁇ 1//(millinewton permeation), and the critical wetting surface tension ( ⁇ /3 pcs) is more than 8 5 1 ⁇ 1/ Is preferred.
  • the critical wetting surface tension ( ⁇ /3 pcs) is high, the object to be filtered tends to wet and spread on the non-woven fabric, the effective area increases, and the pressure loss tends to decrease. ⁇ / 3) is low, the effective area becomes small and the pressure loss tends to increase.
  • the critical wet surface tension ( ⁇ /3) can be controlled by the amount of hydrophilizing agent or alkali treatment.
  • the critical wetting surface tension is the surface tension of the liquid applied to the surface to be measured. 1 ⁇ 1/
  • ⁇ 1-4 It can be determined by observing the absorption or non-absorption of each liquid on the surface while changing the values.
  • the surface tension of the absorbed liquid is 27.5.011 ⁇ 1/01
  • the surface tension of the unabsorbed liquid is ⁇ 2020/174951 13 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • wet it is defined that, within 10 minutes, at least 9 of 10 droplets are absorbed by the nonwoven fabric, that is, wet.
  • Non-wetting is defined by non-wetting of two or more droplets within 10 minutes, that is, non-absorption. The test is continued with continuous high or low surface tension liquids until it is observed that one of the closely spaced pairs of surface tension is wet and the other is non-wet.
  • Solutions with different surface tensions can be made in various ways. A specific example is shown below.
  • Aqueous sodium hydroxide solution 9 4 ⁇ 1 1 5 ( ⁇ 1 1 ⁇ 1 / ⁇ ⁇
  • a water-insoluble polymer is a polymer whose solubility in pure water is less than 0.1% by mass.
  • water-insoluble polymers include polyethylene and polypropylene. 20/174951 14 ⁇ (: 170? 2020 /002237
  • Cellulose derivatives have a smaller adsorption of biological substances than other materials, and therefore have a good component matching rate. Therefore, the water-insoluble polymer is more preferably a cellulose derivative.
  • the cellulose derivative refers to a modified cellulose obtained by chemically modifying a part of the hydroxy group of the natural polymer cellulose.
  • the chemical modification of the hydroxy group is not particularly limited, and examples thereof include alkylation of the hydroxy group, hydroxyalkyletherification, and esterification.
  • the cellulose derivative has at least one hydroxy group in one molecule.
  • One type of cellulose derivative may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • Cellulose derivatives include methyl cellulose, ethyl cellulose, propyl cellulose, butyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl.
  • methyl cellulose examples thereof include methyl cellulose, hydroxybutyl methyl cellulose, cellulose acetate (acetyl cellulose, diacetyl cellulose, triacetyl cellulose, etc.), cellulose acetate provionate, cellulose acetate butylate, and nitrocellulose.
  • the content of the water-insoluble polymer is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 70 to 93% by mass, based on the total mass of the fibers of the nonwoven fabric. Preferably, 85 to 93 mass% is more preferable.
  • the content of the water-insoluble polymer is preferably 50 to 99% by mass.
  • the hydrophilizing agent is a material whose solubility in pure water is 1% by mass or more.
  • the hydrophilizing agent is preferably at least one of polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, carboxymethylcellulose and hydroxypropylcellulose, and the hydrophilizing agent is most preferably polyvinylpyrrolidone. ..
  • Polyvinylpyrrolidone has a higher hydrophilicity than hydroxypropyl cellulose, and therefore the critical wet surface tension of the nonwoven fabric ( ⁇ /3) is high.
  • the hydrophilicity of the material itself of carboxymethyl cellulose is equivalent to that of polyvinylpyrrolidone, its compatibility is weaker than that of polyvinylpyrrolidone with water-insoluble polymers, so its strength is slightly weak and processing pressure increases.
  • the biomolecule adsorption of the material is large, and the matching of components after filtration is poor.
  • the content of the hydrophilizing agent is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and 7 to 1% with respect to the total mass of the fibers of the nonwoven fabric. 5% by mass is more preferable.
  • the content of the hydrophilizing agent exceeds 50% by mass, the strength of the fibers forming the non-woven fabric is reduced, the shape is likely to change due to filtration, and the treatment pressure is increased.
  • the content of the hydrophilizing agent is less than 1% by mass, the amount of the hydrophilizing agent is small and the effect of hydrophilizing the fibers forming the nonwoven fabric becomes small. Therefore, the content of the hydrophilizing agent is preferably 1 to 50% by mass.
  • the liquid filter is formed of fibers containing a water-insoluble polymer and a hydrophilizing agent, and the fiber density continuously changes in the film thickness direction, resulting in a difference in fiber density difference in the film thickness direction. It is composed of a nonwoven fabric having.
  • Liquid filters are manufactured using electrospinning, which is also called electrospinning. This produces liquid filters with low pressure loss. ⁇ 2020/174951 16 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • a manufacturing method using the electrospinning method will be described.
  • a solution in which the above-mentioned water-insoluble polymer and hydrophilizing agent are dissolved in a solvent is discharged from the tip of the nozzle as a constant temperature within the range of 5 ° ⁇ or more and 40 ° ⁇ or less, and the solution is A nanofiber layer, that is, a nonwoven fabric can be obtained by applying a voltage between the collector and the collector and ejecting the fibers from the solution onto the support provided on the collector to collect the nanofibers.
  • the voltage applied between the solution and the collector is adjusted to change the fiber density, and the fiber density changes continuously in the film thickness direction.
  • a nonwoven fabric having a difference in fiber density in the thickness direction, a maximum fiber density on one surface in the film thickness direction, and a minimum fiber density on the other surface in the film thickness direction can be obtained. Also, the fiber density is changed by adjusting the concentration of the solution, and the fiber density continuously changes in the film thickness direction, and there is a fiber density difference in the film thickness direction. It is possible to obtain a nonwoven fabric in which the fiber density of the surface is maximum and the fiber density of the other surface in the film thickness direction is minimum.
  • the nanofiber manufacturing apparatus disclosed in Japanese Patent No. 6 1 3 2 820 can be used.
  • the solution contains a polymer insoluble in water and a hydrophilizing agent dissolved therein, and is not a solution in which the polymer insoluble in water and the hydrophilizing agent are separately ejected from a nozzle and spun.
  • a filtration device can be configured using the above-mentioned liquid filter.
  • the filtration device has a small pressure loss as well as the liquid filter.
  • the filtration device has a liquid filter, and the liquid filter is arranged so that the object to be filtered passes in the film thickness direction from the low density side to the high density side.
  • the pressure loss can be reduced. This can reduce the pressure required for filtration.
  • the liquid filter and the porous body are arranged so that the filtration object passes through the liquid filter and the porous body in this order.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a first example of the filtration device according to the embodiment of the present invention
  • Fig. 8 is a schematic diagram showing a second example of the filtration device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a third example of the filtration device according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a fourth example of the filtration device according to the embodiment of the present invention.
  • Filtration devices 2 0 shown in FIG. 7, for example, disk-like liquid filter _ 1 ⁇ is provided inside 2 2 3 of the cylindrical case 2 2.
  • the case 22 is provided with a connecting pipe 24 at the center of the bottom 22 in one bottom 22.
  • the connecting pipe 24 is connected to the recovery unit 26.
  • the case 22 has an open end on the side opposite to the bottom 22.
  • the open part is called the open part 220.
  • the object to be filtered is supplied from the opening 220, filtered by the liquid filter, and then the object to be filtered after the filtration is collected from the bottom 2 2 of the case 22 through the connecting pipe 24 to the recovery part 26. Stored in.
  • the object to be filtered is supplied from the opening 220, filtered by the liquid filter, filtered from the bottom 2 2 of the case 22 through the connecting pipe 24, and filtered after filtering.
  • the material is stored in the collection unit 26.
  • the filtering device 20 may be configured to have a pressurizing unit 28 as shown in Fig. 8.
  • the pressurizing section 28 is provided in the opening 220 of the case 22.
  • the pressurizing part 28 is located in the opening 220 and is located inside the case 22 with no gap between it and the gasket 2 83, and the gasket 2 8 3 extends from the opening 2 20 to the bottom.
  • 2 Plunger _ 2 8 13 for moving in the direction toward the crawler or vice versa ⁇ 2020/174951 18 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • the outer surface 2 2 Case 2 2, a may be provided inside 2 2 3 and supply pipe 2 7 communicating cases 2 2.
  • the supply pipe 27 is provided closer to the opening 220 than the liquid filter 10 is.
  • the filtration device 20 having the pressurizing unit 28 it is possible to supply and separate the object to be filtered instead of the object to be filtered.
  • the filtering device 20 may have a configuration having a filter function other than the liquid filter _ 10.
  • a filter having a filter function it is preferable that the filter has a separation characteristic different from that of the liquid filter 10. As a result, even the liquid filter 10 that cannot be completely filtered can be filtered, and the separation accuracy can be improved.
  • the filtration device 20 shown in FIG. 9 has a porous body 14 provided on the bottom 2 2 side of the case 2 2 of the liquid filter _ 10.
  • the other configurations are the same as those of the filtration device 20 shown in Fig. 7.
  • the back surface 1 2 of the nonwoven fabric 1 2 constituting the liquid filter _ 10 is contacted with the porous material 1 4 Is provided.
  • the object to be filtered is supplied from the liquid filter _ 10 side.
  • the liquid filter _ 10 is called a primary filter
  • the porous body 14 is also called a secondary filter.
  • the porous body 14 has, for example, an average through-hole diameter of 0.2 or more and 1.5 or less and a porosity of 60% or more and 95% or less, and has different separation characteristics from the liquid filter _ 10.
  • the porous body 14 can be made of, for example, the same material as the non-woven fabric 12 and can be made of a fiber containing a water-insoluble polymer and a hydrophilizing agent that makes up the non-woven fabric 12. Since the average through-hole diameter and the porosity of the porous body 14 are the same as those of the liquid filter _ 10, the detailed description thereof will be omitted. ⁇ 2020/174951 19 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • the filtering device 20 shown in FIG. 9 can also be configured to have the pressurizing section 28 as in the filtering device 20 shown in FIG. Since the pressurizing unit 28 has the same configuration as the filter unit 20 shown in FIG. 8, detailed description thereof will be omitted. Further, a supply pipe 27 may be provided similarly to the filtration device 20 shown in FIG.
  • the porous body 14 is not limited to the above-mentioned configuration, and a material according to the separation characteristics of the liquid filter 10, the filtration object, or the filtration object can be appropriately used. As described above, it is preferable that the separation characteristic is different from that of the liquid filter _ 10.
  • one porous body 14 is provided in addition to the liquid filter _ 10, but the present invention is not limited to this, and a plurality of filters having a filter function such as the porous body 14 may be provided. Good.
  • the liquid filter 10 and the porous body 14 are not limited to being provided even if they are in contact with each other, and the liquid filter _ 10 and the porous body 14 are the film thickness of the liquid filter 10. You may arrange
  • any one of the above-described filtration devices 20 has the configuration in which one liquid filter 10 is provided, the present invention is not limited to this, and a plurality of liquid filters may be provided.
  • a plurality of liquid filters _ 10 may be arranged apart in the film thickness direction.
  • the position of the liquid filter _ 10 is not particularly limited as long as it is the inside 2 23 of the case 2 2. It may be separated from the bottom portion 2 2 13 or may be in contact with the bottom portion 2 2 of the case 2 2.
  • the liquid filter _ 10 may be installed in the case 2 2 by providing a non-woven fabric in a flat film shape in a housing (not shown) with respect to the case 22.
  • the recovery part 26 may not be provided, or the bottom part 22 may be closed without the connecting pipe 24 and the recovery part 26. ⁇ 2020/174951 20 boxes (: 170? 2020/002237
  • the filtered material may be stored in the bottom portion 2 2.
  • an opening communicating with the inside 2 23 of the case 22 may be provided in order to take out the filtered product to the outside.
  • FIG. 11 is a schematic view showing an example of a filtration system including the filtration device according to the embodiment of the present invention.
  • a configuration may be adopted in which a plurality of filtration devices 20 are provided and each filtration device 20 automatically filters the object to be filtered.
  • the filtration system 30 shown in FIG. 11 includes a supply unit 32, a plurality of filtration devices 20 connected to the supply unit 3 2 by piping 3 4, and a control unit 3 that controls the supply unit 3 2. Have 6 and.
  • the supply unit 32 supplies the filtration target object to each of the filtration devices 20.
  • the storage unit (not shown) that stores the filtration target object and the storage unit stores the filtration target object to the filtration device 20.
  • a pump (not shown) for supplying.
  • the pump for example, a syringe pump is used.
  • a pump such as a syringe pump is controlled by the control unit 36, and the object to be filtered is supplied from the storage unit to the filtration device 20 by the pump, filtered, and recovered by the recovery unit 26.
  • the filtration device 20 may be configured to have a pressurizing unit 28 as shown in FIG.
  • a drive unit (not shown) for moving the plunger 28 of the pressurizing unit 28 is provided.
  • the filtration can be automatically executed as described above. Since the liquid filter 10 has a small pressure loss, the filtration system 30 can reduce the pressure required for filtration and can shorten the time required for filtration. Therefore, the filtration system 30 can reduce power consumption. ⁇ 2020/174951 21 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • the object to be filtered is supplied instead of the object to be filtered.
  • the present invention is basically configured as described above.
  • the liquid filter and the method for manufacturing the liquid filter of the present invention have been described above in detail.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements or changes can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, you can.
  • liquid filters of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 5 were produced.
  • the following particle filtration tests were carried out using each liquid filter to evaluate the initial filtration pressure and end point filtration pressure.
  • filtration was carried out using an aqueous particle dispersion solution containing acrylic monodisperse particles, and is a test for evaluating the basic physical properties as a liquid filter.
  • the particle-dispersed aqueous solution contains monodispersed particles having particle sizes of 1, 3
  • the monodisperse particles include acrylic monodisperse particles IV! X _ 8 0 1 to 1 3 ⁇ «Cho (product number, particle size 1 ), 1 ⁇ /1 ⁇ _300 0 (product number , Particle size 3)
  • the low-density side of the liquid filter is arranged on the primary side, that is, the side on which the particle-dispersed aqueous solution is supplied, and the particle-dispersed aqueous solution 5 0 0 1 _ is made to flow in a direction perpendicular to the surface of the liquid filter for filtration. did.
  • the pressure loss during filtration is measured in real time, and the average pressure loss when the treatment amount of the particle-dispersed aqueous solution is 0 to 100!_ is the initial filtration pressure, and the treatment amount of the particle-dispersed aqueous solution is 400 to 50.
  • the average pressure loss at 0 !_ was taken as the end point filtration pressure.
  • the initial filtration pressure is the average pressure loss of ⁇ 20 to 20% by volume of the total amount of liquid to be filtered.
  • the end-point filtration pressure is the average pressure loss of the treated amount of 80 to 100% by volume of the total amount of liquid to be filtered.
  • the pressure loss during filtration was measured in real time as follows. Pressure gauges were installed on the upstream side and the downstream side of the liquid filter to measure the pressure, and the output of the pressure gauge was measured at 1 second intervals using ⁇ 8 1 to 1 Chome ⁇ Co., Ltd. ⁇ 1_840. Recorded. As the pressure gauge, a small digital pressure gauge ⁇ 31 (trade name) manufactured by Nagano Keiki Co., Ltd. was used.
  • the average through-hole diameter is bubble point method 015 (Japanese Industrial Standard) 0832, 3-16-86) / Half dry method It was measured by a palm porometer using £294-89).
  • the porosity is defined as "(%)"
  • Non-woven fabric with film thickness H d () The mass of the corner (9),
  • the difference between the surface tensions of the wet solution and the non-wet solution should be within 2 mN/m, and the measurement was performed in a standard laboratory atmosphere (JIS (Japanese Industrial Standards) K 7 1 at a temperature of 23°C and relative humidity of 50%. 00).
  • JIS Japanese Industrial Standards
  • K 7 1 at a temperature of 23°C and relative humidity of 50%. 00.
  • the criterion for judging that the dropped solution is wet is that the contact angle between the liquid filter and the solution is 90 ° or less.
  • CWST critical wetting surface tension
  • a cross-sectional image of the nonwoven fabric is observed using a scanning electron microscope to obtain a cross-sectional image.
  • the cross-sectional image was used to measure 10 points at the thickness of the nonwoven fabric, and the average value was used as the thickness.
  • the difference in fiber density is the X-ray c T (Computed Tomograp ⁇ 2020/174951 24 ⁇ (: 170? 2020 /002237
  • Average through-hole diameter, porosity, critical wet surface tension of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 5 Table 1 and Table 2 below show the film thickness, film thickness difference, fiber density difference, fiber density gradient, material, and manufacturing method.
  • Example 1 a non-woven fabric was produced by an electrospinning method using cellulose acetate probionate (08) as a water-insoluble polymer and polyvinylpyrrolidone (V) as a hydrophilizing agent to prepare a liquid filter.
  • cellulo 2020/174951 25 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • Suacetate Probionate ( ⁇ 08) was manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. 482-220 (trade name), and polyvinylpyrrolidone () was used as [ ⁇ -90 stocks. The company Nippon Shokubai was used.
  • the nanofiber manufacturing apparatus described in Japanese Patent No. 6 1 3 2 8 2 0 was used, the temperature of the spinning solution discharged from the nozzle was set to 20 °, and the spinning solution discharged from the nozzle was used.
  • the voltage applied between the solution and the collector is adjusted within the range of 10 to 40 1 ⁇ V to collect the nanofibers on the support made of an aluminum sheet with a thickness of 25 and arranged on the collector. A non-woven fabric was obtained.
  • cellulose acetate probionate ( ⁇ 8) is 90% by mass of the total solid content in the mixed solvent is indicated as “ ⁇ /90%” in the column of “Material” in Table 1.
  • Polyvinylpyrrolidone () is 10 mass% of the total solid content in the mixed solvent. It is expressed as "0%”.
  • Example 1 cellulose acetate probione (08) is 90% by mass and polyvinylpyrrolidone () is 10% by mass.
  • other substances will be represented in the same manner as in Example 1.
  • the average through-hole diameter was 5.0, the porosity was 97%, and the critical wet surface tension was The film thickness is 800, the fiber density difference is 0.70, and the fiber density gradient is continuous.
  • Example 2 cellulose acetate propionate ( ⁇ 2020/174951 26 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate ( ⁇ 08) As cellulose acetate propionate ( ⁇ 08), 088 1 82 2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.
  • Example 2 a nonwoven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter, the film thickness, and the fiber density difference were changed as shown in Table 1 described later, and a liquid filter was prepared. did.
  • the cellulose acetate propionate (08) was 90% by mass, and the polyvinylpyrrolidone () was 10% by mass.
  • Example 2 has an average through-hole diameter of 4.9, a film thickness of 400, and a fiber density difference of 0.76, as compared with Example 1.
  • Example 3
  • Example 3 cellulose acetate probionate (08) was used as the water-insoluble polymer, and polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate ( ⁇ 08) 088 1 82 2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.
  • Example 3 a nonwoven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter and the fiber density difference were changed as shown in Table 1 described later, and a liquid filter was obtained.
  • Cellulose acetate probione (08) is 90% by mass
  • polyvinylpyrrolidone () is 10% by mass.
  • Example 3 has an average through-hole diameter of 4.2 ⁇ ⁇ and a fiber density difference of 0.94 as compared with Example 1.
  • Example 4 cellulose acetate probionate (08) was used as the water-insoluble polymer, and polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate ( ⁇ 08) 088 1 82 2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used. ⁇ 2020/174951 27 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • Example 4 a non-woven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through hole diameter and the critical wet surface tension were changed as shown in Table 1 described later, and a liquid filter was obtained.
  • Cellulose acetate probionate (08) was 97.5% by mass
  • polyvinylpyrrolidone (V?) was 2.5% by mass.
  • the amount of polyvinylpyrrolidone () is reduced to reduce the critical wetting surface tension
  • the critical wetting surface tension is 40/ ⁇ !
  • the average through-pore diameter is Is 3.90.
  • polysulfone (311) was used as the water-insoluble polymer and polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • Example 5 is a non-woven fabric produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter, porosity, critical wetting surface tension and fiber density difference are changed as shown in Table 1 described later. It was a filter. Polysulfone (3 II) is 90% by mass and polyvinylpyrrolidone (V) is 10% by mass. Example 5 differs from Example 1 in the water-insoluble polymer. In Example 5, the critical wetting surface tension was reduced by the combination of the water-insoluble polymer and the hydrophilizing agent, and the critical wetting surface tension was 720! 1 ⁇ 1/0!. In addition, Example 5 has an average through-hole diameter of 3.5, a porosity of 90%, and a critical wetting surface tension of 7 2 0 ⁇ 1X1 / 0! compared to Example 1. Yes, the fiber density difference is 0.85.
  • Example 6 cellulose acetate probionate ( ⁇ 8) was used as the water-insoluble polymer, and carboxymethyl cellulose ( ⁇ 1/ ⁇ ) was used as the hydrophilizing agent.
  • Nao, Cellulose Acetate Propionate ( ⁇ 08) contains Eastmanke ⁇ 2020/174951 28 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • Mikaru Japan Co., Ltd. 0 8 8 4 2-2 0 (trade name) was used, and the carboxymethyl cellulose ( ⁇ 1 ⁇ /1 ⁇ ) was manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd. product number 0 3 5-0 1 3 3 7 was used.
  • Example 6 a nonwoven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter, the porosity, and the fiber density difference were changed as shown in Table 1 described later, and the liquid filter was used. And In addition, cellulose acetate probionate (08) is 90 mass% and carboxymethyl cellulose is 10 mass %.
  • Example 6 has an average through-hole diameter of 3.3, a porosity of 94%, and a fiber density difference of 0.92, as compared with Example 1.
  • Example 7 cellulose acetate probionate (08) was used as the water-insoluble polymer, and polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate ( ⁇ 08) 088 1 82 2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.
  • Example 7 a nonwoven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter, porosity, and fiber density difference were changed as shown in Table 1 described later, and the liquid filter was used. And Cellulose acetate probionate (08) was 45% by mass, and polyvinylpyrrolidone (9) was 55% by mass.
  • Example 7 has an average through-hole diameter of 3.6, a porosity of 95%, and a fiber density difference of 0.94, as compared with Example 1.
  • Example 8 cellulose acetate probionate (08) was used as the water-insoluble polymer, and polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate ( ⁇ 08) 088 1 82 2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used. ⁇ 2020/174951 29 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • Example 8 a nonwoven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter, the film thickness, and the fiber density difference were changed as shown in Table 1 described later. did.
  • the cellulose acetate propionate (08) was 90% by mass, and the polyvinylpyrrolidone () was 10% by mass.
  • Example 8 has an average through-hole diameter of 4.9, a film thickness of 90, and a fiber density difference of 0.94, as compared with Example 1.
  • Example 9 cellulose acetate probionate (08) was used as the water-insoluble polymer, and polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate ( ⁇ 08) 088 1 82 2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.
  • Example 9 a nonwoven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter and the fiber density difference were changed as shown in Table 1 described later, and a liquid filter was obtained.
  • Cellulose acetate probione (08) is 90% by mass
  • polyvinylpyrrolidone () is 10% by mass.
  • Example 9 has an average through-hole diameter of 1.8 ⁇ and a fiber density difference of 0.90 as compared with Example 1.
  • Example 10 the water-insoluble polymer used was cellulose acetate probionate (08), and the hydrophilizing agent was polyvinylpyrrolidone ().
  • the hydrophilizing agent was polyvinylpyrrolidone ().
  • the cellulose acetate propionate (*8) 088 1 82-2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.
  • Example 10 a non-woven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter and the fiber density difference were changed as shown in Table 2 described later, and a liquid filter was obtained. It should be noted that cellulose acetate probione (90%) was 90% by mass and polyvinylpyrrolidone () was 1%. ⁇ 2020/174951 30 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • Example 10 has an average through-hole diameter of 12.
  • Example 11 cellulose insoluble polymer was used as a water-insoluble polymer, and polyvinylpyrrolidone () was used as a hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate (*8) 088 1 82-2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.
  • a nonwoven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter, the porosity and the fiber density difference were changed as shown in Table 2 described later, and the liquid filter was used.
  • Example 11 has an average through-hole diameter of 6.2, a porosity of 72%, and a fiber density difference of 0.92.
  • Example 12 cellulose acetate probionate ( ⁇ 8) was used as the water-insoluble polymer and polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate ( ⁇ 08 ) 088 1 48 2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and in the polyvinyl pyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.
  • Example 12 a non-woven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter, the film thickness, and the fiber density difference were changed as shown in Table 2 described later, and a liquid filter was obtained.
  • Example 12 has an average through-hole diameter of 4.3, a film thickness of 2000, and a fiber density difference of 0.72, as compared with Example 1. ⁇ 2020/174951 31 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • Example 13 cellulose acetate probionate (08) was used as the water-insoluble polymer, and polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate (*8) 088 1 82-2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.
  • a nonwoven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter, the film thickness, and the fiber density difference were changed as shown in Table 2 described later, to obtain a liquid filter.
  • Example 13 has an average through-hole diameter of 4.0, a film thickness of 250, and a fiber density difference of 0.80, as compared with Example 1.
  • Comparative Example 1 polypropylene () was used to produce a nonwoven fabric having a film thickness of 500 by the spunbond method.
  • Comparative Example 1 has an average through-hole diameter of 2.9, a porosity of 80%, a critical wetting surface tension of 300!!1 ⁇ 1/ ⁇ !, and a film thickness of 500. Yes, the fiber density difference is 0.99, and there is no fiber density gradient. That is, Comparative Example 1 is isotropic with no anisotropy of fiber density.
  • polypropylene () is manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd. 1 1 ⁇ 1 ⁇ (registered trademark) ⁇ /3 3 0 2 was used.
  • Comparative Example 1 a non-woven fabric having a film thickness of 350 was manufactured by using polyethylene terephthalate (Mita) by a melt-batch method.
  • Comparative Example 2 has an average through hole diameter of 4.50, a porosity of 82% and a critical wet surface tension of 6%.
  • the film thickness is 350!, the fiber density difference is 0.99, and there is no fiber density gradient. That is, Comparative Example 2 has no anisotropy in fiber density. ⁇ 2020/174951 32 ⁇ (: 170? 2020 /002237
  • Comparative Example 3 only cellulose acetate propionate (08) was used without using a hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate ( ⁇ ⁇ P) Eastman Chemical Japan Co., Ltd. 048 1 -220 (trade name) was used.
  • Comparative Example 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the average through-hole diameter, porosity, critical wet surface tension, film thickness and fiber density difference were changed as shown in Table 2 described later, and there was no fiber density gradient.
  • a non-woven fabric was produced by the electrospinning method in the same manner as above to obtain a liquid filter.
  • Comparative Example 3 has an average through-hole diameter of 4.80, a porosity of 90%, and a critical wet surface tension of 4 as compared with Example 1.
  • the film thickness is 200!, the fiber density difference is 0.99, and there is no fiber density gradient. That is, Comparative Example 3 is isotropic with no fiber density anisotropy.
  • cellulose acetate probionate (08) was used as the water-insoluble polymer, and polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate ( ⁇ 08) was used as cellulose acetate propionate ( ⁇ 08), 088 1 82 2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.
  • Comparative Example 4 was prepared by the electrospinning method as in Example 1 except that the fiber density difference was changed and the fiber density gradient was made discontinuous as shown in Table 2 below.
  • the static eliminator IV! ⁇ ! _ Ding ⁇ made of static electricity removal pistol 6, " ⁇ 3
  • the surface of the non-woven cloth was neutralized with 3 I 3 (trade name).
  • the surface of the discharged non-woven fabric was re-spun by the electrospinning method under the same conditions so that the total film thickness would be 800. ⁇ 2020/174951 33 ⁇ (: 170? 2020/002237
  • Example 4 has a fiber density difference of 0.88 as compared with Example 1.
  • cellulose acetate probionate (08) was used as the water-insoluble polymer, and polyvinylpyrrolidone () was used as the hydrophilizing agent.
  • cellulose acetate propionate ( ⁇ 08) was used as cellulose acetate propionate ( ⁇ 08), 088 1 82 2-20 (trade name) manufactured by Eastman Chemical Japan Co., Ltd. was used, and for polyvinylpyrrolidone (), [ ⁇ -9 0 Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.
  • Comparative Example 5 was prepared by the same electrospinning method as in Example 1 except that the average through hole diameter, the film thickness and the fiber density difference were changed as shown in Table 2 described later, and the fiber density gradient was discontinuous. Three non-woven fabrics were manufactured and three non-woven fabrics were laminated to form a liquid filter. Cellulose acetate probionate ( ⁇ ⁇ P) was 90% by mass and polyvinylpyrrolidone (V) was 10% by mass. In Comparative Example 4, one non-woven fabric has a continuous fiber density gradient, but the liquid filter has a discontinuous fiber density. Comparative Example 5 has an average through-hole diameter of 5.2, a film thickness of 250, and a fiber density difference of 0.93, as compared with Example 1.
  • the initial filtration pressure and end filtration pressure were excellent, and it was a liquid filter with low pressure loss.
  • Comparative Example 1 the liquid filter configuration and manufacturing method are different, the hydrophilizing agent is not used, the critical wetting surface tension ( ⁇ /3 units) is small, and the fiber density difference is also small. In addition, the average through-hole diameter and porosity were small, the film thickness was thin, and the pressure loss was large.
  • Comparative Example 2 the liquid filter configuration and manufacturing method are different, the hydrophilizing agent is not used, the critical wet surface tension ( ⁇ /3 units) is small, and the fiber density difference is also small. In addition, the average through-hole diameter and porosity were small, the film thickness was thin, and the pressure loss was large. Comparative Example 3 does not have a hydrophilizing agent and has a small critical wet surface tension ( ⁇ /3 pcs) and a small fiber density difference. In addition, the average through-hole diameter and porosity were small, the film thickness was thin, and the pressure loss was large.
  • Comparative Example 4 the fiber density gradient was discontinuous and the pressure loss was large. Comparative Example 5 had a structure in which three sheets were laminated, and the liquid filter had a discontinuous fiber density gradient and a large pressure loss.
  • Example 1 From Example 1, Example 2, Example 8, Example 12 and Example 13 And the end point filtration pressure is more excellent, which is preferable.
  • Example 1 From Example 1 and Example 3, it is preferable that the difference in fiber density is larger because the pressure loss becomes smaller.
  • Example 1 From Example 1, Example 4, and Example 5, it can be seen that when the critical wetting surface tension is high, the critical wetting surface tension is 7 2 It is preferable for it to be above because the pressure loss will be small.
  • the hydrophilizing agent is polyvinylpyrrolidone (V), which is more excellent in initial filtration pressure and end filtration pressure.
  • V polyvinylpyrrolidone
  • Polyvinylpyrrolidone () has higher compatibility with water-insoluble polymers and higher hydrophilicity than other materials.
  • the content of the hydrophilizing agent is 50% by mass or less because the initial filtration pressure and the end-point filtration pressure are more excellent.
  • the content is 50% by mass or less, the strength of the fibers forming the non-woven fabric is suppressed, and the shape is less likely to change by filtration.
  • the average through-hole diameter is 2.0 or more and less than 10.0 because the initial filtration pressure and the end-point filtration pressure are more excellent.
  • the average through-hole diameter is large, it is necessary to increase the fiber diameter, but it takes time for the solvent to dry during spinning by the electrospinning method, and thus the fibers of the produced nonwoven fabric are fused together. As a result, the difference in fiber density and the porosity become smaller, leading to an increase in filtration pressure.
  • the porosity is 75% or more and 98% or less because the initial filtration pressure and the end point filtration pressure are more excellent.

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Abstract

圧力損失が小さい液体フィルターおよび液体フィルターの製造方法を提供する。液体フィルターは水に不溶の高分子と親水化剤とを含む繊維で形成された不織布により構成されるものである。不織布は、膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化し、膜厚方向に繊維密度差があり、膜厚方向における一方の面の繊維密度が最大であり、膜厚方向における他方の面の繊維密度が最小である。

Description

\¥0 2020/174951 1 卩（：17 2020 /002237 明 細 書
発明の名称 ： 液体フィルターおよび液体フィルターの製造方法 技術分野
[0001 ] 本発明は、 水に不溶の高分子と親水化剤とを含む繊維で形成された不織布 により構成される液体フィルターおよび液体フィルターの製造方法に関し、 特に、 圧力損失が小さい液体フィルターおよび液体フィルターの製造方法に 関する。
背景技術
[0002] 現在、 繊維径が 1 以下のいわゆるナノファイバーにより構成される不 織布は、 各種の用途に用いることができるものとして期待されている。 ナノ ファイバ _により構成される不織布は、 例えば、 液体をろ過するフィルタ _ に利用されており、 例えば、 特許文献 1〜 3に提案されている。
特許文献 1 には、 数平均繊維径が 5 0 0 n 以下の微細セルロース繊維か ら構成される不織布からなる耐水性セルロ _スシートを含むろ過材が記載さ れている。 耐水性セルロ _スシートは、 微細セルロース繊維の重童比率： 1 質量％以上 9 9質量％以下、 空孔率： 5 0 %以上、 目付 1 0 9 / 2相当の引 張強度
Figure imgf000003_0001
引張強度の乾湿強度比： 5 0 %以上のすべて を満足する。
[0003] また、 特許文献 2には、 白血球などの血液成分を選択的に除去するものと して、 セルロースアシレートを含有し、 ガラス転移温度が 1 2 6 °〇以上であ り、 平均貫通孔径が〇. 1〜 5 0 であり、 かつ、 比表面積が 1 . 〇〜 1
Figure imgf000003_0002
である、 血液成分選択吸着濾材が記載されている。 血液成分選択 吸着濾材は、 不織布の形態である。
また、 特許文献 3には、 不織布で構成される極細繊維の集合体の平均動水 半径が〇. 5 ~ 3 . 〇 となるように、 および血液成分の流路径 （口 ） と血液の流路長 （!_） との比 （!_ / 0） が、 〇. 1 5〜 6となるように、 入口と出口とを有する容器に充填されている、 血漿分離フィルターが記載さ 〇 2020/174951 2 卩（：170? 2020 /002237
れている。 特許文献 3の極細繊維は、 ポリエステル、 ポリプロピレン、 ポリ アミ ド、 またはポリエチレンである。
先行技術文献
特許文献
[0004] 特許文献 1 :特開 2 0 1 2 - 4 6 8 4 3号公報
特許文献 2 :国際公開第 2 0 1 8 / 1 0 1 1 5 6号
特許文献 3 :特開平 9 - 1 4 3 0 8 1号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0005] ナノファイバーにより構成される不織布は、 ナノファイバーが形成する網 目構造がある。 不織布を液体のろ材として利用する場合、 網目構造による空 隙を、 液体等のろ過対象物が通過してろ過される。
しかしながら、 上述の特許文献 1〜 3のフィルターでは、 ろ過する際の圧 力損失が大きいという問題点がある。
[0006] 本発明の目的は、 圧力損失が小さい液体フィルターおよび液体フィルター の製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 上述の目的を達成するために、 本発明は、 水に不溶の高分子と親水化剤と を含む繊維で形成された不織布により構成されるものであり、 不織布は、 膜 厚方向に対して繊維密度が連続して変化し、 膜厚方向に繊維密度差があり、 膜厚方向における一方の面の繊維密度が最大であり、 膜厚方向における他方 の面の繊維密度が最小である、 液体フィルターを提供するものである。
[0008] 親水化剤が、 ポリビニルピロリ ドン、 ポリエチレングリコール、 カルボキ シメチルセルロースおよびヒドロキシプロピルセルロースのうち、 少なくと も 1つであることが好ましい。
不織布は、 膜厚が 2 0 0 以上 2 0 0 0 以下であることが好ましい 〇 2020/174951 3 卩（：170? 2020 /002237
不織布は、 平均貫通孔径が 2 . 〇 以上 1 〇. 〇 未満であることが 好ましい。
不織布は、 空隙率が 7 5 %以上 9 8 %以下であることが好ましい。 不織布は、 臨界湿潤表面張力が 7 2 1\1 / 以上であることが好ましい。 ［0009］ 水に不溶の高分子が、 ポリエチレン、 ポリプロピレン、 ポリエステル、 ポ リスルホン、 ポリエーテルスルホン、 ポリカーボネート、 ポリスチレン、 セ ルロース誘導体、 エチレンビニルアルコールポリマー、 ポリ塩化ビニル、 ポ リ乳酸、 ポリウレタン、 ポリフエニレンスルフィ ド、 ポリアミ ド、 ポリイミ ド、 ポリフッ化ビニリデン、 ポリテトラフルオロエチレン、 およびアクリル 樹脂のうち、 いずれか 1つ、 またはこれらの混合物であることが好ましい。 水に不溶の高分子が、 セルロース誘導体からなることが好ましい。 不織布の繊維全質量に対する親水化剤の含有量は 1〜 5 0質量％であるこ とが好ましい。
また、 本発明は、 本発明の液体フィルターをエレクトロスピニング法を用 いて製造する、 液体フィルターの製造方法を提供するものである。
発明の効果
［0010］ 本発明によれば、 圧力損失が小さい液体フィルターを得ることができる。
また、 圧力損失が小さい液体フィルターを製造することができる。
図面の簡単な説明
［001 1］ ［図 1］本発明の実施形態の液体フィルターの一例を示す模式図である。
［図 2］本発明の実施形態の液体フィルターの一例を示す模式的断面図である。 ［図 3］本発明の実施形態の液体フィルターの測定結果の一例を示すグラフであ る。
［図 4］本発明の実施形態の液体フィルターの異方性を示すグラフである。
［図 5］従来の不織布の一例を示す模式的断面図である。
［図 6］従来の不織布の測定結果の一例を示すグラフである。
［図 7］本発明の実施形態のろ過装置の第 1の例を示す模式図である。
［図 8］本発明の実施形態のろ過装置の第 2の例を示す模式図である。 〇 2020/174951 4 卩（：170? 2020 /002237
［図 9］本発明の実施形態のろ過装置の第 3の例を示す模式図である。
［図 10］本発明の実施形態のろ過装置の第 4の例を示す模式図である。
［図 1 1］本発明の実施形態のろ過装置を有するろ過システムの一例を示す模式 図である。
発明を実施するための形態
［0012］ 以下に、 添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、 本発明の液体フィル 夕一および液体フィルターの製造方法を詳細に説明する。
なお、 以下に説明する図は、 本発明を説明するための例示的なものであり 、 以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
なお、 以下において数値範囲を示す 「〜」 とは両側に記載された数値を含 む。 例えば、 £が数値《〜数値/ 3とは、 £の範囲は数値《と数値/ 3を含む範 囲であり、 数学記号で示せば
Figure imgf000006_0001
である。
「具体的な数値で表された角度」 、 および 「具体的な数値で表された温度 」 は、 特に記載がなければ、 該当する技術分野で一般的に許容される誤差範 囲を含む。
［0013］ （液体フィルター）
図 1は本発明の実施形態の液体フィルターの一例を示す模式図であり、 図 2は本発明の実施形態の液体フィルターの一例を示す模式的断面図である。 図 3は本発明の実施形態の液体フィルターの測定結果の一例を示すグラフで ある。
図 1 に示す液体フィルタ _ 1 〇は、 水に不溶の高分子と親水化剤とを含む 繊維で形成された不織布により構成されるものであり、 不織布は、 膜厚方向 に対して繊維密度が連続して変化し、 膜厚方向に繊維密度差があり、 膜厚方 向における一方の面の繊維密度が最大であり、 膜厚方向における他方の面の 繊維密度が最小である。 このことから、 不織布では、 一方の面と他方の面と で繊維密度差がある。 繊維密度が連続して変化することについては後に詳細 に説明する。
以上の構成により、 液体フィルター 1 0は圧力損失が小さい。 これにより 〇 2020/174951 5 卩（：170? 2020 /002237
、 液体フィルター 1 0ではろ過に要する力を小さくすることができる。 液体フィルタ _ 1 〇のろ過対象物は、 液体を含むものであれば、 特に限定 されるものではなく、 例えば、 粒子を含有する液体である。 これ以外に、 微 生物を含む液体もろ過対象物に含まれる。 微生物には、 細菌、 原生動物、 酵 母、 ウイルスおよび藻類が含まれる。 液体フィルタ _ 1 0は、 例えば、 飲料 水等からの微粒子、 および微生物等を除去することができる。
なお、 液体フィルタ _ 1 0において、 ろ過対象物、 およびろ過できる大き さ等を合わせて分離特性という。
なお、 液体フィルタ _ 1 0のろ過には、 ろ過の他、 ろ別も含まれる。 液体 フィルター 1 0では、 ろ過対象物に代えて、 ろ別対象物を供給し、 ろ別する こともできる。 液体フィルター 1 0では、 ろ別の際も圧力損失が小さい。 液体フィルター 1 〇は、 具体的には、 図 2に示すように、 膜厚方向口 1:に おいて繊維密度が異なる。 図 2では、 不織布 1 2の裏面 1 2匕側の繊維密度 が小さく、 表面 1 2 3側の繊維密度が大きく、 膜厚方向口 1に対して繊維密 度が連続して変化している。
[0014] 液体フィルタ _ 1 0を構成する不織布は、 上述のように、 水に不溶の高分 子と親水化剤とを含む繊維で構成されており、 貫通孔を有する。 不織布 1 2 は、 膜厚 （図 1参照） が 2 0 0 以上 2 0 0 0 以下であることが好 ましい。
また、 不織布 1 2は、 平均貫通孔径が 2 . 〇 以上 1 〇. 〇 未満で あることが好ましく、 空隙率が 7 5 %以上 9 8 %以下であることが好ましい 。 また、 臨界湿潤表面張力が 7 2 1\1 / 以上であることが好ましい。 以下、 液体フィルターについて、 より具体的に説明する。
[0015] ＜不織布＞
液体フィルターは上述のように水に不溶の高分子と親水化剤とを含む繊維 で形成された不織布により構成される。
不織布としては、 平均繊維径が 1 门 以上 5 以下であり、 かつ、 平均 繊維長が
Figure imgf000007_0001
平均繊維 〇 2020/174951 6 卩（：170? 2020 /002237
径が 1 0 0 〇!以上 1 0 0 0 〇!未満であり、 かつ、 平均繊維長が 1 .
Figure imgf000008_0001
以下であるナノファイバーからなる不織布であることがより好ま しく、 平均繊維径が 1 〇〇门 以上 8 0 0 n 以下であり、 かつ、 平均繊維 長が 2 . 0〇!〇!以上 1 〇!以下であるナノファイバーからなる不織布であるこ とが更に好ましい。
なお、 平均繊維径および平均繊維長は、 例えば、 不織布を作製する際の溶 液の濃度を調節することで調整することができる。
[0016] ここで、 平均繊維径とは、 以下のように測定した値をいう。
繊維からなる不織布の表面の、 透過型電子顕微鏡画像、 または走査型電子 顕微鏡画像を得る。
構成する繊維の大きさに応じて 1 〇 0 0〜 5 0 0 0倍から選択される倍率 で電子顕微鏡画像を得る。 ただし、 試料、 観察条件および倍率は下記の条件 を満たすように調整する。
（1） 電子顕微鏡画像内の任意箇所に一本の直線 Xを引き、 この直線乂に 対し、 2 0本以上の繊維が交差する。
（2） 同じ電子顕微鏡画像内で直線 Xと垂直に交差する直線丫を引き、 直 線丫に対し、 2 0本以上の繊維が交差する。
上述のような電子顕微鏡画像に対して、 直線 Xに交錯する繊維、 直線丫に 交錯する繊維の各々について少なくとも 2 0本 （すなわち、 合計が少なくと も 4 0本） の幅 （繊維の短径） を読み取る。 こうして上述のような電子顕微 鏡画像を少なくとも 3組以上観察し、 少なくとも 4 0本 3組 （すなわち、 少なくとも 1 2 0本） の繊維径を読み取る。
このように読み取つた繊維径を平均して平均繊維径を求める。
[0017] また、 平均繊維長とは、 以下のように測定した値をいう。
すなわち、 繊維の繊維長は、 上述した平均繊維径を測定する際に使用した 電子顕微鏡画像を解析することにより求めることができる。
具体的には、 上述のような電子顕微鏡画像に対して、 直線 Xに交錯する繊 維、 直線丫に交錯する繊維の各々について少なくとも 2 0本 （すなわち、 合 \¥0 2020/174951 7 卩（：17 2020 /002237
計が少なくとも 4 0本） の繊維長を読み取る。
こうして上述のような電子顕微鏡画像を少なくとも 3組以上観察し、 少な くとも 4 0本 X 3組 （すなわち、 少なくとも 1 2 0本） の繊維長を読み取る このように読み取った繊維長を平均して平均繊維長を求める。
[0018] ＜繊維密度差＞
液体フィルターを構成する不織布の構成は上述の通りである。 不織布は、 膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化し、 膜厚方向に繊維密度差があり 、 膜厚方向における一方の面の繊維密度が最大であり、 膜厚方向における他 方の面の繊維密度が最小であり、 一方の面と他方の面とで繊維密度差がある 。 繊維密度差は、 後述のように、 最小繊維密度と最大繊維密度との比である 液体フィルターを構成する不織布の膜厚方向の繊維密度差について、 繊維 密度差が小さいとケークろ過になり、 処理圧が上昇する。 一方、 繊維密度差 が大きいと、 段階ろ過が可能であり、 処理圧を小さくできる。
処理圧とは、 ろ過時の圧力損失のことである。 処理圧が小さいとは、 ろ過 時の圧力損失が小さいことであり、 液体フィルターのろ過時の抵抗が小さい ことである。 圧力損失が小さいと、 ろ過に要する圧力を小さくできる。
圧力損失は、 液体フィルターを挟んで膜厚方向の表面側の静圧と、 裏面側 の静圧との差である。 このため、 表面側の静圧と裏面側の静圧を測定して、
2つの静圧の差を求めることにより、 圧力損失を得ることができる。 圧力損 失は、 差圧計を用いて測定することができる。
ここで、 繊維密度は、 X線 C T （Computed Tomog raphy） 画像の輝度と相関 関係があり、 繊維密度は輝度により特定することができる。 例えば、 図 3に 示す結果が得られる。 X線 C T画像の輝度が高いと、 繊維密度が大きい。 図 3では距離の値が大きくなると、 輝度が低くなる傾向を示しており、 繊維密 度が小さくなっている。
[0019] 膜厚方向の繊維密度差は、 膜厚方向の断面 X線 C T画像解析を行いて求め 〇 2020/174951 8 卩（：170? 2020 /002237
る。 まず、 断面 X線 <3丁画像を取得し、 断面 X線（3丁画像において全膜厚を 膜厚方向に 1 〇等分し、 各区間での輝度を積算する。 積算した輝度を、 輝度 が低い方から 1- 1、 ！_ 2、 ！_ 3、 ！_4、 ！_ 5、 ！_ 6、 ！_ 7、 ！_ 8、 ！_ 9、 ！_ 1 0とする。 本発明では、 輝度 !_ 1は、 不織布の表面および裏面の一方の面 の輝度であり、 輝度 1- 1 0は、 不織布の表面および裏面の他方の面の輝度で ある。 不織布 1 2の表面 1 23および裏面 1 213のうち、 いずれかの面の繊 維密度が最大であり、 残りの面の繊維密度が最小である。
膜厚方向に繊維密度差があるとは、 輝度の最小値と輝度の最大値との比、 1_ 1 /1_ 1 0<0. 95であることである。
[0020] 膜厚方向に繊維密度差がある場合、 膜厚方向に対して、 図 4に示すように 、 繊維密度が大きい方からろ過した場合 （圧力曲線 50参照） と、 繊維密度 が小さい方からろ過した場合 （圧力曲線 52参照） とでは、 ろ過に要する圧 力が異なる。 すなわち、 液体フィルター 1 0は、 膜厚方向において異方性を 有する。 ろ過対象物を、 膜厚方向において、 繊維密度が低密度側から高密度 側に通るようにすることにより、 圧力損失を小さくできる。 すなわち、 ろ過 に要する圧力を小さくすることができる。
なお、 図 4は、 同じ液体を用い、 液体フィルター 1 0の向きだけを変えて ろ過を実施した結果を示す。 図 4の圧力および時間はいずれも無次元化して いる。
[0021] ここで、 図 5は従来の不織布の一例を示す模式的断面図であり、 図 6は従 来の不織布の測定結果の一例を示すグラフである。
図 5に示すように、 従来の不織布 1 00は、 繊維が偏在して分布していな い。 また、 図 6に示す X線〇丁画像の輝度からも繊維密度に偏りが見られな い。 従来の不織布は、 膜厚方向に繊維密度差がなく、 繊維密度が特定の方向 に対して違っているものではなく、 等方的である。 このため、 ろ過対象物の 供給方向を変えても、 ろ過に要する圧力に大きな違いはない。
[0022] 上述の膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化しているとは、 上述の輝
Figure imgf000010_0001
0. 9<L n/L n + 1 < 1. 05であることをいう。 〇 2020/174951 9 卩（：170? 2020 /002237
ただし、 1^ = 1〜 9である。
膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化している場合、 繊維密度が膜厚 方向に対して勾配を有するという。
上述の輝度
Figure imgf000011_0001
〇. 9<L n/L n + 1 < 1. 05を満たさ ない場合、 膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化していない。 すなわち 、 繊維密度が膜厚方向に対して勾配がない。 上述の膜厚方向に対して繊維密 度が連続して変化していないことを不連続ともいう。
膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化している場合、 繊維密度の急激 な変化はないことが好ましい。 しかしながら、 上述の膜厚方向に 1 〇等分し た 1 0区間のうち、 一部の区間で繊維密度の大小が前後することは許容され る。 すなわち、 繊維密度は、 1_ 1 /1_ 1 0<0. 95を満たせば、 上述の膜 厚方向に 1 0等分した 1 0区間において、 輝度で表される繊維密度が一方向 に漸次増加または漸次減少することに限定されるものではなく、 繊維密度が 同じ区間が隣接してもよい。
[0023] 上述の !_ 1 /!_ 1 0は、 〇. 3£1_ 1 /1_ 1 0<0. 95であることがよ り好ましく、 さらに好ましくは〇. 4£1_ 1 /1_ 1 0<0. 9であり、 最も 好ましくは〇. 5£1_ 1 /1_ 1 0<0. 9である。
膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化することにより、 圧力損失を小 さくすることができる。 例えば、 ろ過する液体の総量のうち、 処理量が 80 〜 1 00体積％における圧力損失を小さくすることもできる。
一方、 膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化していない場合、 圧力損 失が大きい。
[0024] <平均貫通孔径 >
平均貫通孔径は 2. 〇 以上 1 〇. 〇 未満であることが好ましく、 より好ましくは 2. 〇 以上 8. 〇 未満であり、 さらに好ましくは 3 . 〇 以上 7. 〇 未満であり、 最も好ましくは 3. 〇 以上 5. 0 未満である。
平均貫通孔径は、 ろ過対象物のサイズに対して小さいと、 圧力損失が大き くなる。 すなわち、 処理圧が大きくなる。 平均貫通孔径は、 ろ過対象物のサ イズに対して大きいと、 圧力損失が小さくなる。 すなわち、 処理圧が小さく なる。
[0025] 平均貫通孔径は、 バブルポイント法 （J 丨 S （日本工業規格） K3832、 ASTM
F316-86） /ハーフドライ法 （ASTM E 1294-89） を用いたパームポロメータに より測定することができる。 以下、 平均貫通孔径について詳細に説明する。
「平均貫通孔径」 については、 特開 201 2— 046843号公報の＜0 〇 93＞段落に記載された方法と同様、 パームポロメータ （西華産業製 C F E- 1 200AEX） を用いた細孔径分布測定試験において、 G A LW I C K （Porous Materials, Inc社製） に完全に濡らしたサンプルに対して空気圧 を 2 c c/m i nで増大させて評価する。 具体的には、 GALW I CK （プ ロピレン， 1 , 1 , 2, 3, 3, 3酸化へキサフッ酸； Porous Materials, I nc社製） に完全に濡らした膜状サンプルに対して、 膜の片側に 2 c c/m i nで空気を一定量送り込み、 その圧力を測りながら、 膜の反対側へ透過して くる空気の流量を測定する。 この方法で、 まず、 GALW I CKに濡れた膜 状サンプルについて、 圧力と透過空気流量とのデータ （以下、 「ウエッ トカ —ブ」 ともいう。 ） を得る。 次いで、 濡れていない、 乾燥状態の膜状サンプ ルでも同様のデータ （以下、 「ドライカーブ」 ともいう。 ） を測定し、 ドラ イカーブの流量の半分に相当する曲線 （ハーフドライカーブ） とウエッ トカ —ブとの交点の圧力を求める。 その後、 GALW I CKの表面張力 （ァ） 、 濾材との接触角 （0） および空気圧 （P） とを下記式 （丨） に導入し、 平均 貫通孔径を算出することができる。
平均貫通孔径 = 4 r C〇 S Q/P （ I）
[0026] 平均貫通孔径の調整方法としては、 例えば、 以下に示す方法が挙げられる
（ （繊維径の制御） ）
平均貫通孔径の調整方法の 1つである繊維径を制御する方法では、 エレク トロスピニングでの紡糸時に用いる溶媒、 素材の濃度、 または電圧等を変更 〇 2020/174951 1 1 卩（：170? 2020 /002237
することにより繊維径を制御することができる。 繊維径と平均貫通孔径との 比例の関係にあるため、 繊維径を制御することにより平均貫通孔径を調整す ることができる。
（ （加熱融着） ）
平均貫通孔径の調整方法の 1つである加熱融着を用いた方法では、 繊維同 士を融着させ、 平均貫通孔径を小さくすることができる。 なお、 加熱融着で は、 繊維径の制御とは異なり平均貫通孔径を小さくすることしかできない。
（ （カレンダー処理） ）
平均貫通孔径の調整方法の 1つであるカレンダー処理を用いた方法では、 口ーラー等で加圧して押しつぶし、 繊維を密着させることにより、 平均貫通 孔径を小さくすることができる、 なお、 カレンダー処理では、 繊維径の制御 とは異なり平均貫通孔径を小さくすることしかできない。
[0027] ＜空隙率＞
空隙率は 7 5 %以上 9 8 %以下であることが好ましく、 より好ましくは、
8 5 %以上 9 8 %以下であり、 さらに好ましくは 9 0 %以上 9 8 %以下であ る。
空隙率は高い程ケークろ過になりにくく、 処理圧が上昇しにくい。 すなわ ち、 圧力損失が上昇しにくい。 このため、 ろ過の際に、 ろ過対象物の供給速 度を速くすることができる。 一方、 空隙率が低いとケークろ過に移行しやす く、 処理圧が上昇する傾向、 すなわち、 圧力損失が大きくなる傾向になる。 なお、 空隙率が 9 8 %を超えるものを作製することは困難である。
空隙率は、 以下のようにして算出する。
まず、 空隙率を
Figure imgf000013_0001
（%） とし、 不織布
Figure imgf000013_0002
（ ） と、 不織布 1 〇〇 角の質量を （9） とするとき、 「= （1~1 一 X 6 7 . 1 4） X 1 0 0 / ! ! を用いて算出する。
[0028] ＜膜厚＞
液体フィルターは不織布の膜厚 （図 1参照） が 2 0 0 以上 2 0 0 0 以下であることが好ましく、 より好ましくは 2 0 0 以上 1 〇〇〇 〇 2020/174951 12 卩（：170? 2020 /002237
111以下である。
なお、 不織布の膜厚 II （図 1参照） は、 液体フィルターの膜厚である。 膜厚が、 一定の厚さ以上でないと繊維密度差が生じない。 膜厚が薄すぎる と、 除去したい成分を除去しきれないため、 フィルター性能の低下につなが る。
また、 膜厚が厚すぎると、 全てのろ過対象物等の分離対象物を透過させる ために大きな圧力が必要となり、 圧力損失が大きくなる傾向にある。
膜厚は、 走査型電子顕微鏡を用いて、 不織布の断面観察を実施し、 断面画 像を得る。 断面画像を用いて、 不織布の膜厚となる箇所を 1 〇点測定し、 そ の平均値を膜厚とした。
[0029] ＜臨界湿潤表面張力＞
臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） は濡れ性を表すパラメータである。
臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） が 7 2 1\1 / （ミリニュートンパーメー 夕） 以上であり、 臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） は 8 5 1\1 / 以上である ことが好ましい。
臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） が高いと、 ろ過対象物が不織布上で濡れ広 がりやすくなり、 有効面積が大きくなり、 圧力損失が小さくなる傾向になる 臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） が低いと、 有効面積が小さくなり、 圧力損 失が大きくなる傾向になる。 臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） は、 親水化剤量 またはアルカリ処理によって制御することができる。
[0030] 臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） の定義は以下の通りである。
臨界湿潤表面張力は、 測定する表面に適用する液体の表面張力を 2
Figure imgf000014_0001
1\1 /
〇1〜4
Figure imgf000014_0002
ずつ変えながら、 表面への各液体の吸収または非吸収を観察 することにより求めることができる。
Figure imgf000014_0003
であり、 吸収される液体の表面張力と隣りの吸 収されない液体の表面張力との平均値として定められる。 例えば、 吸収され る液体の表面張力が 2 7 . 5〇1 1\1 /〇1であり、 吸収されない液体の表面張力 〇 2020/174951 13 卩（：170? 2020 /002237
が 5 2 1\1 / である。 表面張力の間隔が奇数、 例えば、 3であれば、 不織 布は低い値により近いかまたは高い値により近いかの判断をすることができ 、 これに基づいて、 2 7または 2 8が不織布に割り当てられる。
〇 3丁を測定する上で、 表面張力が約
Figure imgf000015_0001
る一連の試験用標準液体を作る。 少なくとも 2つの引き続く表面張力の標準 液体の各々の 3〜 5
Figure imgf000015_0002
直径の液体を、 不織布に載置して 1 0分間放置し、
1 〇〜 1 1分後に観察する。 “湿潤” であれば、 1 0分間以内に、 1 0個の 液滴のうち、 少なくとも 9個が不織布に吸収、 すなわち、 湿潤することとし て定められる。
[0031 ] 非湿潤は 1 0分間以内に 2個以上の液滴の非湿潤、 すなわち、 非吸収によ り定められる。 連続した高いまたは低い表面張力の液体を用いて、 表面張力 が最も狭い間隔の一対のうち 1つが湿潤し、 そしてもう 1つが非湿潤である ことが認められるまで試験を続ける。
次いで、
Figure imgf000015_0003
丁はこの範囲内であり、 便宜上、 2つの表面張力の平均を
Figure imgf000015_0004
異なるとき、 試験片がどちらか近いかの判断をし、 整数をそのように割り 当てる。 表面張力の異なる溶液を種々の方法で作ることができる。 具体例を 以下に示す。
水酸化ナトリウム水溶液 9 4〜 1 1 5 （〇1 1\1 /〇〇
塩化カルシウム水溶液 9 0〜 9 4 （〇1 1\1 /〇〇
硝酸ナトリウム水溶液 7 5〜 8 7 （ 1\1 / ）
純粋な水 7 2 . 4 （〇1 1\1 /〇〇
酢酸水溶液 3 8〜 6 9
Figure imgf000015_0005
エタノール水溶液 2 2〜 3 5 （〇1 1\1 /〇〇
[0032] ＜水に不溶の高分子＞
水に不溶の高分子とは、 純水への溶解度が〇. 1質量％未満である高分子 のことである。
水に不溶の高分子は、 具体的なものとして、 ポリエチレン、 ポリプロピレ 20/174951 14 卩（：170? 2020 /002237
ン、 ポリエステル、 ポリスルホン、 ポリエーテルスルホン、 ポリカーボネー 卜、 ポリスチレン、 セルロース誘導体、 エチレンビニルアルコールポリマー 、 ポリ塩化ビニル、 ポリ乳酸、 ポリウレタン、 ポリフエニレンスルフイ ド、 ポリアミ ド、 ポリイミ ド、 ポリフッ化ビニリデン、 ポリテトラフルオロエチ レン、 およびアクリル樹脂のうち、 いずれか 1つ、 またはこれらの混合物で あることが好ましい。 セルロース誘導体は生体物質吸着が他の素材に比べて 小さいため、 成分一致率が良好になる。 このため、 水に不溶の高分子は、 セ ルロース誘導体がより好ましい。
なお、 セルロース誘導体とは、 天然高分子であるセルロースが有するヒド ロキシ基の一部に化学修飾を施した変性セルロースをいう。 ヒドロキシ基の 化学修飾としては、 特に制限されないが、 ヒドロキシ基のアルキルエーテル 化、 ヒドロキシアルキルエーテル化、 および、 エステル化が挙げられる。 セ ルロース誘導体は、 1分子中に少なくとも 1つのヒドロキシ基を有する。 セ ルロース誘導体は、 1種のみを用いてもよいし、 2種以上を併用してもよい セルロース誘導体としては、 メチルセルロース、 エチルセルロース、 プロ ピルセルロース、 プチルセルロース、 ヒドロキシエチルセルロース、 ヒドロ キシプロピルセルロース、 ヒドロキシプロピルメチルセルロース、 ヒドロキ シブチルメチルセルロース、 酢酸セルロース （アセチルセルロース、 ジアセ チルセルロース、 トリアセチルセルロース等） 、 セルロースアセテートプロ ビオネート、 セルロースアセテートプチレート、 および、 二トロセルロース が挙げられる。
また、 不織布を構成する繊維において、 水に不溶の高分子の含有量は、 不 織布の繊維全質量に対して、 5 0〜 9 9質量％が好ましく、 7 0〜 9 3質量 %がより好ましく、 8 5〜 9 3質量％がさらに好ましい。
水に不溶の高分子の含有量が 5 0質量％未満であると、 不織布を形成する 繊維の強度が低下し、 ろ過によって形状変化しやすくなり、 処理圧の上昇を 招く。 一方、 水に不溶の高分子の含有量が 9 9質量％よりも大きいと親水化 〇 2020/174951 15 卩（：170? 2020 /002237
剤の量が減り、 不織布を形成する繊維の親水化効果が小さくなる。 このため 、 水に不溶の高分子の含有量は 5〇〜 9 9質量％であることが好ましい。
[0033] ＜親水化剤＞
親水化剤とは、 純水への溶解度が 1質量％以上である材料のことである。 親水化剤は、 具体的なものとして、 ポリビニルピロリ ドン、 ポリエチレン グリコール、 カルボキシメチルセルロースおよびヒドロキシプロピルセルロ —スのうち、 少なくとも 1つであることが好ましく、 親水化剤としては、 ポ リビニルピロリ ドンが最も好ましい。
ポリビニルピロリ ドンはヒドロキシプロピルセルロースに比べて親水性が 高いため、 不織布の臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） が高くなる。 カルボキシ メチルセルロースは素材自体の親水性はポリビニルピロリ ドンと同等である が、 ポリビニルピロリ ドンに比して、 水に不溶の高分子との相溶性に劣るた め、 強度がやや弱く処理圧が上昇する傾向にあり、 かつ素材の生体分子吸着 が大きいためろ過後の成分一致が劣る。
また、 不織布を構成する繊維において、 親水化剤の含有量は、 不織布の繊 維全質量に対して、 1〜 5 0質量％が好ましく、 5〜 3 0質量％がより好ま しく、 7〜 1 5質量％がさらに好ましい。
親水化剤の含有量が 5 0質量％を超えると、 不織布を形成する繊維の強度 が低下し、 ろ過によって形状変化しやすくなり、 処理圧の上昇を招く。 一方 、 親水化剤の含有量が 1質量％未満では親水化剤の量が少なく、 不織布を形 成する繊維親水化効果が小さくなる。 このため、 親水化剤の含有量は 1〜 5 〇質量％であることが好ましい。
[0034] （液体フィルターの製造方法）
上述のように、 液体フィルターは、 水に不溶の高分子および親水化剤を含 む繊維で形成され、 かつ膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化し、 膜厚 方向に繊維密度差を有する不織布により構成される。
エレクトロスピニング法とも呼ばれる電界紡糸法を用いて、 液体フィルタ —が製造される。 これにより、 圧力損失が小さい液体フィルターを製造する 〇 2020/174951 16 卩（：170? 2020 /002237
ことができる。
エレクトロスピニング法を用いた製造方法について説明する。 まず、 例え ば、 上述の水に不溶の高分子および親水化剤が溶媒に溶解している溶液を、 5 °〇以上 4 0 °〇以下の範囲内の一定温度としてノズルの先端から出し、 溶液 とコレクタとの間に電圧をかけて、 溶液からコレクタ上に設けた支持体上に ファイバを噴出してナノファイバーを収集することにより、 ナノファイバー 層、 すなわち、 不織布を得ることができる。 この場合、 ファイバを噴出して いる際に、 溶液とコレクタとの間に印加する電圧を調整して、 繊維密度を変 化させ、 膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化し、 膜厚方向に繊維密度 差があり、 膜厚方向における一方の面の繊維密度が最大であり、 膜厚方向に おける他方の面の繊維密度が最小である不織布を得ることができる。 また、 溶液の濃度を調整することによっても繊維密度を変化させ、 膜厚方向に対し て繊維密度が連続して変化し、 膜厚方向に繊維密度差があり、 膜厚方向にお ける一方の面の繊維密度が最大であり、 膜厚方向における他方の面の繊維密 度が最小である不織布を得ることができる。
製造装置としては、 例えば、 特許第 6 1 3 2 8 2 0号公報に示されるナノ ファイバー製造装置等を利用することができる。 溶液は、 水に不溶の高分子 および親水化剤が溶解したものを含んでおり、 水に不溶の高分子と親水化剤 とが別々にノズルから射出して紡糸したものではない。
[0035] （ろ過装置）
上述の液体フィルターを用いてろ過装置を構成することができる。 ろ過装 置は、 液体フィルターと同様に圧力損失が小さい。
ろ過装置は、 液体フィルターを有し、 ろ過対象物が、 膜厚方向において、 繊維密度が低密度側から高密度側に通るように液体フィルターが配置されて いる。 液体フィルターを、 ろ過対象物が、 膜厚方向において繊維密度が低密 度側から高密度側に通るように配置することにより、 圧力損失を小さくする ことができる。 これにより、 ろ過に要する圧力を小さくできる。
また、 ろ過装置としては、 液体フィルター以外に、 例えば、 平均貫通孔径 〇 2020/174951 17 卩（：170? 2020 /002237
が〇. 2 以上 1 . 5 以下かつ空隙率が 6 0 %以上 9 5 %以下の多孔 質体を有する構成でもよい。 この場合、 液体フィルターと多孔質体とは、 ろ 過対象物が液体フィルターと多孔質体との順で通過するように配置されてい る。
以下、 ろ過装置について具体的に説明する。
[0036] 図 7は本発明の実施形態のろ過装置の第 1の例を示す模式図であり、 図 8 は本発明の実施形態のろ過装置の第 2の例を示す模式図である。 図 9は本発 明の実施形態のろ過装置の第 3の例を示す模式図であり、 図 1 0は本発明の 実施形態のろ過装置の第 4の例を示す模式図である。
なお、 図 7〜図 1 0のろ過装置において、 図 1 に示す液体フィルター 1 0 と同一構成物には同一符号を付して、 その詳細な説明は省略する。
[0037] 図 7に示すろ過装置 2 0は、 例えば、 円筒状のケース 2 2の内部 2 2 3に 円盤状の液体フィルタ _ 1 〇が設けられている。 ケース 2 2は、 一方の底部 2 2匕には、 底部 2 2匕の中心に連結管 2 4が設けられている。 連結管 2 4 は回収部 2 6に接続されている。
ケース 2 2は、 底部 2 2 の反対側の端が開口している。 開口している部 分を開口部 2 2〇という。 開口部 2 2〇から、 ろ過対象物が供給されて、 液 体フィルターにより、 ろ過されて、 ケース 2 2の底部 2 2 から連結管 2 4 を経て、 ろ過後のろ過対象物が回収部 2 6に貯留される。
なお、 ろ過装置 2 0では、 ろ過対象物に代えて、 ろ別対象物を供給し、 ろ 別することもできる。 この場合、 開口部 2 2〇から、 ろ別対象物が供給され て、 液体フィルターにより、 ろ別されて、 ケース 2 2の底部 2 2 から連結 管 2 4を経て、 ろ別後のろ別対象物が回収部 2 6に貯留される。
[0038] また、 ろ過装置 2 0は、 図 8に示すように、 加圧部 2 8を有する構成でも よい。 加圧部 2 8は、 ケース 2 2の開口部 2 2〇に設けられる。 加圧部 2 8 は、 開口部 2 2〇に設けられケース 2 2の内部 2 2 3と隙間がなく配置され るガスケッ ト 2 8 3と、 ガスケッ ト 2 8 3を開口部 2 2〇から底部 2 2匕に 向う方向または、 その逆方向に移動させるためのプランジャ _ 2 8 13とを有 〇 2020/174951 18 卩（：170? 2020 /002237
する。 プランジャー2 8 を底部 2 2 13に向かって移動させることにより、 ケース 2 2の内部 2 2 3のろ過対象物を、 液体フィルタ _ 1 0を透過させて ろ過することができる。
なお、 加圧部 2 8を有する場合、 ケース 2 2の外面 2 2 に、 ケース 2 2 の内部 2 2 3と連通する供給管 2 7を設けてもよい。 供給管 2 7は、 液体フ ィルター 1 0よりも開口部 2 2〇側に設けられる。
また、 加圧部 2 8を有するろ過装置 2 0でも、 ろ過対象物に代えて、 ろ別 対象物を供給し、 ろ別することもできる。
[0039] また、 ろ過装置 2 0は、 図 9に示すように、 液体フィルタ _ 1 0以外に、 フィルター機能を有するものを有する構成でもよい。 フィルター機能を有す るものとしては、 液体フィルター 1 0とは分離特性が異なるものであること が好ましい。 これにより、 液体フィルター 1 0で、 ろ過しきれないものにつ いてもろ過でき、 分離精度を高くできる。
なお、 図 9に示すろ過装置 2 0は、 図 7に示すろ過装置 2 0に比して、 液 体フィルタ _ 1 0のケース 2 2の底部 2 2匕側に多孔質体 1 4が設けられて いる点が異なり、 それ以外の構成は、 図 7に示すろ過装置 2 0と同じである 例えば、 液体フィルタ _ 1 〇を構成する不織布 1 2の裏面 1 2匕に接して 多孔質体 1 4が設けられている。 ろ過対象物は、 液体フィルタ _ 1 0側から 供給される。 図 9に示すろ過装置 2 0において、 液体フィルタ _ 1 0を一次 フィルターといい、 多孔質体 1 4を二次フィルターともいう。
多孔質体 1 4は、 例えば、 平均貫通孔径が〇. 2 以上 1 . 5 以下 かつ空隙率が 6 0 %以上 9 5 %以下であり、 液体フィルタ _ 1 0とは分離特 性が異なる。
多孔質体 1 4は、 例えば、 不織布 1 2と同じもので構成することができ、 不織布 1 2を構成する水に不溶の高分子および親水化剤を含む繊維で構成す ることができる。 多孔質体 1 4の平均貫通孔径、 および空隙率の規定は、 液 体フィルタ _ 1 〇と同じであるため、 その詳細な説明は省略する。 〇 2020/174951 19 卩（：170? 2020 /002237
[0040] 図 9に示すろ過装置 2 0では、 液体フィルタ _ 1 0と多孔質体 1 4とを設 けることにより、 液体フィルター 1 0で、 ろ過しきれないものについてもろ 過でき、 分離精度を高くすることができる。
図 9に示すろ過装置 2 0においても、 図 8に示すろ過装置 2 0と同様に加 圧部 2 8を設ける構成とすることができる。 加圧部 2 8は図 8に示すろ過装 置 2 0と同じ構成であるため、 その詳細な説明は省略する。 また、 図 8に示 すろ過装置 2 0と同様に供給管 2 7を設けてもよい。
また、 多孔質体 1 4は、 上述の構成に限定されるものではなく、 液体フィ ルター 1 0の分離特性、 ろ過対象物、 またはろ別対象物に応じたものを適宜 利用することができるが、 上述のように液体フィルタ _ 1 0と分離特性が異 なることが好ましい。
また、 液体フィルタ _ 1 0以外に多孔質体 1 4を 1つ設けたが、 これに限 定されるものではなく、 多孔質体 1 4のようなフィルター機能を有するもの を、 複数設けてもよい。
なお、 液体フィルター 1 0と多孔質体 1 4とは接しても設けることに限定 されるものではなく、 液体フィルタ _ 1 0と多孔質体 1 4とは、 液体フィル 夕一 1 0の膜厚方向において離間して配置してもよい。
[0041 ] なお、 上述のいずれのろ過装置 2 0においても、 液体フィルター 1 0を 1 つ設ける構成としたが、 これに限定されるものではなく、 複数設けてもよい 。 例えば、 複数の液体フィルタ _ 1 〇を膜厚方向に離間して配置してもよい
[0042] また、 上述のいずれのろ過装置 2 0においても、 液体フィルタ _ 1 0の位 置はケース 2 2の内部 2 2 3であれば、 特に限定されるものではなく、 ケー ス 2 2の底部 2 2 13から離間していても、 ケース 2 2の底部 2 2 に接して いてもよい。 液体フィルタ _ 1 〇は、 ケース 2 2に対して、 不織布を平膜状 にハウジング （図示せず） に設けて、 ケース 2 2内に設置してもよい。 また、 上述のいずれのろ過装置 2 0においても、 回収部 2 6はなくてもよ く、 また、 連結管 2 4と回収部 2 6がなく底部 2 2匕が閉塞した構成でもよ 〇 2020/174951 20 卩（：170? 2020 /002237
い。 底部 2 2 13を閉塞した場合、 底部 2 2 にろ過したものを溜めるように してもよい。
また、 底部 2 2 を閉塞した場合、 ろ過したものを外部に取り出すために 、 底部 2 2 に、 ケース 2 2の内部 2 2 3と連通する開口を設けてもよい。
[0043] （ろ過システム）
なお、 上述のいずれのろ過装置 2 0も単独で使用されることに限定される ものではない。 ここで、 図 1 1は、 本発明の実施形態のろ過装置を有するろ 過システムの一例を示す模式図である。
図 1 1 に示すろ過システム 3 0のように、 複数のろ過装置 2 0を設け、 各 ろ過装置 2 0を自動的に、 ろ過対象物をろ過させる構成でもよい。
図 1 1 において、 図 7に示すろ過装置 2 0と同一構成物には、 同一符号を 付して、 その詳細な説明は省略する。
[0044] 図 1 1 に示すろ過システム 3 0は、 供給部 3 2と、 供給部 3 2に配管 3 4 により接続された複数のろ過装置 2 0と、 供給部 3 2を制御する制御部 3 6 とを有する。
供給部 3 2は、 各ろ過装置 2 0にろ過対象物を供給するものであり、 ろ過 対象物を貯留する貯留部 （図示せず） と、 貯留部から、 ろ過装置 2 0にろ過 対象物を供給するためのポンプ （図示せず） とを有する。 ポンプは、 例えば 、 シリンジポンプが用いられる。 シリンジポンプ等のボンプは制御部 3 6に より制御され、 ポンプにより貯留部からろ過対象物が、 ろ過装置 2 0に供給 されて、 ろ過されて、 回収部 2 6で回収される。
ろ過システム 3 0でも、 ろ過装置 2 0は、 図 8に示すように加圧部 2 8を 有する構成でもよい。 この場合、 加圧部 2 8のプランジャ _ 2 8匕を移動さ せる駆動部 （図示せず） を設ける。 駆動部と、 ポンプとを制御部 3 6に制御 することにより、 上述のようにろ過を自動的に実行することができる。 液体フィルター 1 0は圧力損失が小さいことから、 ろ過システム 3 0では 、 ろ過に要する圧力を小さくでき、 かつろ過に要する時間を短くすることが できる。 このため、 ろ過システム 3 0では、 消費電力を少なくできる。 〇 2020/174951 21 卩（：170? 2020 /002237
なお、 ろ過システム 3 0でも、 ろ過対象物に代えて、 ろ別対象物を供給し
、 ろ別することもできる。
[0045] 本発明は、 基本的に以上のように構成されるものである。 以上、 本発明の 液体フィルターおよび液体フィルターの製造方法について詳細に説明したが 、 本発明は上述の実施形態に限定されず、 本発明の主旨を逸脱しない範囲に おいて、 種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
実施例
[0046] 以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。 以下の実 施例に示す材料、 試薬、 物質量とその割合、 および、 操作等は本発明の趣旨 から逸脱しない限り適宜変更することができる。 従って、 本発明の範囲は以 下の実施例に限定されるものではない。
本実施例では、 実施例 1〜 1 3と比較例 1〜 5の液体フィルターを作製し た。 各液体フィルターを用いて、 以下に示す粒子ろ過試験を実施し、 初期ろ 過圧および終点ろ過圧を評価した。
[0047] 〔評価〕
粒子ろ過試験は、 アクリルの単分散粒子を含有する粒子分散水溶液を用い て、 ろ過を実施したものであり、 液体フィルターとしての基礎物性を評価す る試験である。
粒子ろ過試験では、 液体フィルターを直径 2
Figure imgf000023_0001
に打ち抜き、 フィルタ —ホルダー
Figure imgf000023_0002
ミリポア社製） に〇リングとともにセッ ト した。
粒子分散水溶液は、 粒径が 1 、 3 |JL rr\ s 5 〇1、 8 |J, rr\ s 1 0 〇1、 および 1 5 の各単分散粒子を、 それぞれ水 5 0 0 !_ （ミリリッ トル） に対して〇. 1質量％含有させて、 粒子分散水溶液を 5 0 0 !_用意した。 なお、 単分散粒子には、 綜研化学株式会社製のアクリル単分散粒子 IV! X _ 8 0 1~1 3 \«丁 （品番、 粒径 1 ） 、 1\/1乂_ 3 0 0 （品番、 粒径 3 ）
、 1\/1乂_ 5 0 0 （品番、 粒径 5 ） 、 1\/1乂_ 8 0 0 （品番、 粒径 8 ）
、 および IV! X— 1 0 0 0 （品番、 粒径 1 〇 ） 、 ！\/!乂一 1 5 0 0 ! ! （品番 〇 2020/174951 22 卩（：170? 2020 /002237
、 粒径 1 5 〇1） を用いた。
[0048] 液体フィルターの低密度側を一次側、 すなわち、 粒子分散水溶液を供給す る側に配置し、 液体フィルターの表面に対して垂直方向に粒子分散水溶液 5 0 0 1_を流して、 ろ過した。
ろ過時の圧力損失をリアルタイムで計測し、 粒子分散水溶液の処理量が〇 〜 1 0 0 !_の時の平均圧力損失を初期ろ過圧とし、 粒子分散水溶液の処理 量が 4 0 0〜 5 0 0 !_の時の平均圧力損失を終点ろ過圧とした。 初期ろ過 圧は、 ろ過する液体の総量のうち、 処理量が〇〜 2 0体積％の平均圧力損失 である。 終点ろ過圧は、 ろ過する液体の総量のうち、 処理量が 8 0〜 1 0 0 体積％の平均圧力損失である。
ろ過時の圧力損失は、 以下のようにしてリアルタイムで計測した。 液体フィルターの上流側および下流側のそれぞれに圧力計を設置して圧力 を測定し、 圧力計の出力を◦ 八 1~1丁巳〇株式会社製 ◦ 1_ 8 4 0を用い て 1秒間隔で記録した。 なお、 圧力計に長野計器株式会社製、 小形デジタル 圧力計〇〇3 1 （商品名） を用いた。
初期ろ過圧の評価、 および終点ろ過圧の評価では、 いずれも平均圧力損失
Figure imgf000024_0001
[0049] 〔液体フィルター〕
（平均貫通孔径）
平均貫通孔径は、 バブルポイント法 015 （日本工業規格） 0832、
Figure imgf000024_0002
ド3 16-86） /ハーフドライ法
Figure imgf000024_0003
£1294-89） を用いたパームポロメータによ り測定した。
（空隙率）
空隙率は、 上述のように、 空隙率を 「 （%） とし、 不織布
Figure imgf000024_0004
膜厚を H d （ ） と、 不織布
Figure imgf000024_0005
角の質量を
Figure imgf000024_0006
（ 9） とするとき、
Figure imgf000024_0007
[0050] （臨界湿潤表面張力 （0 \^ 3丁） ） 濡れ性を表す臨界湿潤表面張力 （CWST） は、 親水化剤量またはアルカ リ処理によって制御した。 以下に、 臨界湿潤表面張力 （CWST） の測定方 法を示す。
異なる表面張力を有する溶液を調製する。 水平にした液体フィルター上に 溶液 1 O M Lを静かに 1 0滴載せ、 1 0分間放置する。 1 0滴中 9滴以上が 湿潤した場合、 液体フィルターはその表面張力の溶液に湿潤したと判定する 。 湿潤した場合、 湿潤した溶液よりも高い表面張力を有する溶液を用いて同 様に滴下し、 1 〇滴中 2滴以上が湿潤しなくなるまで繰り返し行う。 1 0滴 中 2滴以上が湿潤しない場合、 液体フィルターはその表面張力の溶液に湿潤 しないと判定し、 湿潤した溶液と湿潤しない溶液の表面張力の平均値を液体 フィルターの臨界湿潤表面張力 （CWST） とする。
なお、 湿潤した溶液と湿潤しない溶液の表面張力の差は 2 m N /m以内と し、 測定は温度 23°C、 相対湿度 50 %の標準試験室雰囲気 （J I S （日本 工業規格） K 7 1 00） で行う。 これと異なる温度または湿度での測定では 、 換算表がある場合、 表を用いてぬれ張力を算出する。 また、 滴下した溶液 が湿潤したと判定する基準は、 液体フィルターと溶液の接触角を 90° 以下 とする。
なお、 酢酸水溶液 （54〜 70mN/m） 、 水酸化ナトリウム水溶液 （ 7 2〜 1 00mN/m） を臨界湿潤表面張力 （CWST） 測定に使用し、 調製 した溶液の表面張力は臨界湿潤表面張力 （CWST） を測定した環境と同一 条件下で自動表面張力計 （協和界面化学製、 W i I h e I m y平板法） にて 測定を行った。
（膜厚）
膜厚は、 走査型電子顕微鏡を用いて、 不織布の断面観察を実施し、 断面画 像を得る。 断面画像を用いて、 不織布の膜厚となる箇所を 1 〇点測定し、 そ の平均値を膜厚とした。
[0051] （繊維密度差）
繊維密度差は、 液体フィルターの膜厚方向の X線 c T （Computed Tomograp 〇 2020/174951 24 卩（：170? 2020 /002237
） 画像を取得し、 断面 X線 <3丁画像において全膜厚を膜厚方向に 1 0等分 する。 1 〇等分した各区間での輝度を積算した。 積算した輝度を、 輝度が低 い側から 1- 1、 ！_ 2、 ！_ 3、 ！_4、 ！_ 5、 ！_ 6、 ！_ 7、 ！_ 8、 ！_ 9、 1_ 1 0 とし、 1_ 1 /1_ 1 0の値を求め、 この値を繊維密度差とした。 実施例 1〜 1 3および比較例 1〜 5では、 不織布の表面および裏面のうち、 いずれかの面 の繊維密度が最大であり、 残りの面の繊維密度が最小であるため、 輝度 !- 1 と輝度 1_ 1 0とは、 それぞれ表面の輝度または裏面の輝度である。
また、 上述の輝度！-
Figure imgf000026_0001
について、 0. 9<L n/L n + 1 < 1.
05を満たすか否かを確認した。 〇. 9<L n/L n + 1 < 1. 05を満た す場合、 繊維密度勾配の欄に 「連続」 と記載し、 満たさない場合、 繊維密度 勾配の欄に 「不連続」 と記載した。 実施例 1〜 1 3は、 膜厚方向に対して繊 維密度が連続して変化している。
[0052] なお、 下記表 1および表 2中、 アルファベッ ト表記で示す材質は、 それぞ れ以下に示す通りの材質である。
CAP :セルロースアセテートプロビオネート
：カルボキシメチルセルロース
巳丁 ：ポリエチレンテレフタレート
99 :ポリプロピレン
3 II :ポリスルホン
V ：ポリビニルピロリ ドン
[0053] 実施例 1〜 1 3および比較例 1〜 5の平均貫通孔径、 空隙率、 臨界湿潤表 面張力
Figure imgf000026_0002
、 膜厚、 繊維密度差、 繊維密度勾配、 材質、 および製造 方法を下記表 1および表 2に示す。
以下、 実施例 1〜 1 3および比較例 1〜 5について説明する。
[0054] 〔実施例 1〕
実施例 1は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （ 〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ V ） を用い、 エレクトロ スピニング法により不織布を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロ 〇 2020/174951 25 卩（：170? 2020 /002237
—スアセテートプロビオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカルジャ パン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニルピロリ ドン （ ） には、 ［< - 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。
エレクトロスピニング法を用いた不織布については、 特許第 6 1 3 2 8 2 0号公報に記載のナノファイバー製造装置を用い、 ノズルから出る紡糸溶液 の温度を 2 0 °〇とし、 ノズルから出る紡糸溶液の流量を
Figure imgf000027_0001
かつ溶液とコレクタとの間に印加する電圧を 1 〇〜 4 0 1< Vの範囲で調整し て、 コレクタ上に配置された、 厚み 2 5 のアルミニウムシートからなる 支持体にナノファイバーを収集させて不織布を得た。
上述の水に不溶の高分子および親水化剤をジクロロメタン 8 0質量％、 お よびメタノール 2 0質量％の混合溶媒中に総固形分濃度 1 0質量％となるよ うに溶解し、 紡糸溶液として用いた。 なお、 実施例 1、 ならびに以下に示す 実施例 2〜 1 1および比較例 1〜 5において記載する水に不溶の高分子と親 水化剤の比率は上述の固形分の内訳である。 これは、 水に不溶の高分子と親 水化剤との不織布の繊維全質量に対する比率と同じことである。
セルロースアセテートプロビオネート （〇八 ） が混合溶媒中に総固形分 のうち、 9 0質量％であることを、 表 1の 「素材」 の欄に 「〇八 / 9 0 % 」 と表す。 ポリビニルピロリ ドン （ ） が混合溶媒中に総固形分のうち 、 1 〇質量％であることを、 表 1の 「親水化剤」 の欄に
Figure imgf000027_0002
0 %」 と表す。
以下の説明では、 単に実施例 1では、 セルロースアセテートプロビオネー 卜 （〇八 ） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ ） が 1 0 質量％という。 以下、 これ以外の物質についても、 実施例 1 と同様に表す。 実施例 1は、 平均貫通孔径が 5 . 0 であり、 空隙率が 9 7 %であり、 臨界湿潤表面張力が
Figure imgf000027_0003
膜厚が 8 0 0 であり、 繊維密 度差が〇. 7 0であり、 繊維密度勾配が連続である。
［0055］ 〔実施例 2〕
実施例 2は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （ 〇 2020/174951 26 卩（：170? 2020 /002237
〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セ ルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカル ジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニルピ ロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。
実施例 2は、 後述する表 1 に示すように平均貫通孔径、 膜厚および繊維密 度差を変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法により不 織布を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプロピ オネート （〇八 ） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ ） が 1 0質量％である。 実施例 2は、 実施例 1 に比して、 平均貫通孔径が 4 . 9 であり、 膜厚が 4 0 0 0 であり、 繊維密度差が〇. 7 6である。 〔実施例 3〕
実施例 3は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （ 〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セ ルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカル ジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニルピ ロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。
実施例 3は、 後述する表 1 に示すように平均貫通孔径および繊維密度差を 変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法により不織布を 製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプロビオネー 卜 （〇八 ） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ ） が 1 0 質量％である。 実施例 3は、 実施例 1 に比して、 平均貫通孔径が 4 . 2 ^ ^ であり、 繊維密度差が〇. 9 4である。
［0056］ 〔実施例 4〕
実施例 4は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （ 〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セ ルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカル ジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニルピ ロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。 〇 2020/174951 27 卩（：170? 2020 /002237
実施例 4は、 後述する表 1 に示すように平均貫通孔径、 および臨界湿潤表 面張力を変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法により 不織布を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプロ ビオネート （〇八 ） が 9 7 . 5質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ V ?） が 2 . 5質量％である。 実施例 4は、 実施例 1 に比して、 ポリビニル ピロリ ドン （ ） の量を少なく して臨界湿潤表面張力を小さく しており 、 臨界湿潤表面張力が 4〇 /〇!であり、 平均貫通孔径が 3 . 9 〇であ る。
［0057］ 〔実施例 5〕
実施例 5は、 水に不溶の高分子にポリスルホン （ 3 11） 、 親水化剤にポ リビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 ポリスルホン （ 3 11） に は、 ソルベイ社製ユーデル （登録商標） 一3 5 0 0
Figure imgf000029_0001
1\/1巳を用 い、 ポリビニルピロリ ドン （ V ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製 を用いた。
実施例 5は、 後述する表 1 に示すように平均貫通孔径、 空隙率、 臨界湿潤 表面張力および繊維密度差を変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロ スピニング法により不織布を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 ポリス ルホン （ 3 II） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ V ） が 1 〇質量％である。 実施例 5は、 実施例 1 とは水に不溶な高分子が異なる。 実施例 5では、 水に不溶な高分子と親水化剤との組み合わせにより臨界湿潤 表面張力を小さく しており、 臨界湿潤表面張力が 7 2〇! 1\1 /〇!であった。 ま た、 実施例 5は、 実施例 1 に比して、 平均貫通孔径が 3 . 5 であり、 空 隙率が 9 0 %であり、 臨界湿潤表面張力が 7 2 0^ 1X1 / 0!であり、 繊維密度差 が〇. 8 5である。
［0058］ 〔実施例 6〕
実施例 6は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （ 〇八 ） 、 親水化剤にカルボキシメチルセルロース （〇1\/1〇） を用いた。 な お、 セルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケ 〇 2020/174951 28 卩（：170? 2020 /002237
ミカルジャパン株式会社製 0八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 カルボ キシメチルセルロース （〇1\/1〇） には、 富士フイルム和光純薬株式会社製 品番 0 3 5 - 0 1 3 3 7を用いた。
実施例 6は、 後述する表 1 に示すように平均貫通孔径、 空隙率、 および繊 維密度差を変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法によ り不織布を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプ ロビオネート （〇八 ） が 9 0質量％であり、 カルボキシメチルセルロース が 1 0質量％である。 実施例 6は、 実施例 1 に比して、 平均貫通 孔径が 3 . 3 であり、 空隙率が 9 4 %であり、 繊維密度差が〇. 9 2で ある。
〔実施例 7〕
実施例 7は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （ 〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セ ルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカル ジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニルピ ロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。
実施例 7は、 後述する表 1 に示すように平均貫通孔径、 空隙率、 および繊 維密度差を変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法によ り不織布を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプ ロビオネート （〇八 ） が 4 5質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ 9） が 5 5質量％である。 実施例 7は、 実施例 1 に比して、 平均貫通孔径が 3 . 6 であり、 空隙率が 9 5 %であり、 繊維密度差が〇. 9 4である。
［0059］ 〔実施例 8〕
実施例 8は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （ 〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セ ルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカル ジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニルピ ロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。 〇 2020/174951 29 卩（：170? 2020 /002237
実施例 8は、 後述する表 1 に示すように平均貫通孔径、 膜厚および繊維密 度差を変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法により不 織布を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプロピ オネート （〇八 ） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ ） が 1 0質量％である。 実施例 8は、 実施例 1 に比して、 平均貫通孔径が 4 . 9 であり、 膜厚が 9 0 であり、 繊維密度差が〇. 9 4である。
〔実施例 9〕
実施例 9は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （ 〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セ ルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカル ジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニルピ ロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。
実施例 9は、 後述する表 1 に示すように平均貫通孔径および繊維密度差を 変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法により不織布を 製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプロビオネー 卜 （〇八 ） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ ） が 1 0 質量％である。 実施例 9は、 実施例 1 に比して、 平均貫通孔径が 1 . 8^ ^ であり、 繊維密度差が〇. 9 0である。
［0060］ 〔実施例 1 0〕
実施例 1 〇は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカ ルジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニル ピロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。
実施例 1 〇は、 後述する表 2に示すように平均貫通孔径および繊維密度差 を変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法により不織布 を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプロビオネ —卜 （〇八 ） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ ） が 1 〇 2020/174951 30 卩（：170? 2020 /002237
〇質量％である。 実施例 1 〇は、 実施例 1 に比して、 平均貫通孔径が 1 2 .
5 であり、 繊維密度差が〇. 9 0である。
〔実施例 1 1〕
実施例 1 1は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカ ルジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニル ピロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。 実施例 1 1は、 後述する表 2に示すように平均貫通孔径、 空隙率および繊 維密度差を変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法によ り不織布を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプ ロビオネート （〇八 ） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ ） が 1 〇質量％である。 実施例 1 1は、 実施例 1 に比して、 平均貫通孔径 が 6 . 2 であり、 空隙率が 7 2 %であり、 繊維密度差が〇. 9 2である
［0061］ 〔実施例 1 2〕
実施例 1 2は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカ ルジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニル ピロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。 実施例 1 2は、 後述する表 2に示すように平均貫通孔径、 膜厚および繊維 密度差を変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法により 不織布を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプロ ビオネート （〇八 ） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ ） が 1 0質量％である。 実施例 1 2は、 実施例 1 に比して、 平均貫通孔径が 4 . 3 であり、 膜厚が 2 0 0 0 であり、 繊維密度差が〇. 7 2であ る。 〇 2020/174951 31 卩（：170? 2020 /002237
〔実施例 1 3〕
実施例 1 3は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカ ルジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニル ピロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。 実施例 1 3は、 後述する表 2に示すように平均貫通孔径、 膜厚および繊維 密度差を変更した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法により 不織布を製造し、 液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプロ ビオネート （〇八 ） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ ） が 1 0質量％である。 実施例 1 3は、 実施例 1 に比して、 平均貫通孔径が 4 . 0 であり、 膜厚が 2 5 0 であり、 繊維密度差が〇. 8 0である
［0062］ 〔比較例 1〕
比較例 1は、 ポリプロピレン （ ） を用いて、 スパンボンド法により、 膜厚が 5 0 0 の不織布を製造した。 比較例 1は、 平均貫通孔径が 2 . 9 であり、 空隙率が 8 0 %であり、 臨界湿潤表面張力が 3 0〇! 1\1 /〇!であ り、 膜厚が 5 0 0 であり、 繊維密度差が〇. 9 9であり、 かつ繊維密度 勾配がない。 すなわち、 比較例 1は、 繊維密度の異方性がなく等方的である なお、 ポリプロピレン （ ） には、 日本ポリプロ株式会社製 丨 1\1丁 巳〇 （登録商標） \^/ 3乂0 2を用いた。
〔比較例 2〕
比較例 1は、 ポリエチレンテレフタレート （ 巳丁） を用いて、 メルトブ 口一法により、 膜厚が 3 5〇 の不織布を製造した。 比較例 2は、 平均貫 通孔径が 4 . 5 〇であり、 空隙率が 8 2 %であり、 臨界湿潤表面張力が 6
Figure imgf000033_0001
膜厚が 3 5 0 〇!であり、 繊維密度差が〇. 9 9であり 、 かつ繊維密度勾配がない。 すなわち、 比較例 2は、 繊維密度の異方性がな 〇 2020/174951 32 卩（：170? 2020 /002237
く等方的である。
なお、 ポリエチレンテレフタレート （ 巳丁） には、 ユニチカ株式会社製 3八_ 1 2 0 6を用いた。
［0063］ 〔比較例 3〕
比較例 3は、 親水化剤を用いることなく、 セルロースアセテートプロピオ ネート （〇八 ） だけを用いた。 セルロースアセテートプロピオネート （〇 ^ P） には、 イーストマンケミカルジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用いた。
比較例 3は、 後述する表 2に示すように平均貫通孔径、 空隙率、 臨界湿潤 表面張力、 膜厚および繊維密度差を変更し、 かつ繊維密度勾配がない状態と した以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法により不織布を製造 し、 液体フィルターとした。 なお、 比較例 3は、 実施例 1 に比して、 平均貫 通孔径が 4 . 8 〇であり、 空隙率が 9 0 %であり、 臨界湿潤表面張力が 4
Figure imgf000034_0001
膜厚が 2 0 0 〇!であり、 繊維密度差が〇. 9 9であり 、 かつ繊維密度勾配がない。 すなわち、 比較例 3は、 繊維密度の異方性がな く等方的である。
［0064］ 〔比較例 4〕
比較例 4は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （ 〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セ ルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカル ジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニルピ ロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。
比較例 4は、 後述する表 2に示すように繊維密度差を変更し、 かつ繊維密 度勾配を不連続にした以外は、 実施例 1 と同様にエレクトロスピニング法に より膜厚が 4 0〇 の不織布を形成した後、 一旦停止し除電器 （IV! 丨 ！_丁 丫社製 静電気除去ピストル 6 「〇 3
Figure imgf000034_0002
3 I 3 （商品名） ） にて不織 布の表面を除電した。 続いて、 除電した不織布の表面に同様の条件でエレク トロスピニング法による紡糸を再度行い、 総膜厚が 8 0 0 となるように 〇 2020/174951 33 卩（：170? 2020 /002237
した。 このようにして繊維密度が不連続な不織布を作製して液体フィルター とした。 なお、 セルロースアセテートプロビオネート （〇八 ） が 9 0質量 %であり、 ポリビニルピロリ ドン （ ） が 1 0質量％である。 比較例 4 は、 実施例 1 に比して、 繊維密度差が〇. 8 8である。
〔比較例 5〕
比較例 5は、 水に不溶の高分子にセルロースアセテートプロビオネート （ 〇八 ） 、 親水化剤にポリビニルピロリ ドン （ ） を用いた。 なお、 セ ルロースアセテートプロピオネート （〇八 ） には、 イーストマンケミカル ジャパン株式会社製〇八 一4 8 2 - 2 0 （商品名） を用い、 ポリビニルピ ロリ ドン （ ） には、 ［＜- 9 0 株式会社日本触媒製を用いた。
比較例 5は、 後述する表 2に示すように平均貫通孔径、 膜厚および繊維密 度差を変更し、 かつ繊維密度勾配を不連続とした以外は、 実施例 1 と同様に エレクトロスピニング法により不織布を 3つ製造し、 3つの不織布を積層し て液体フィルターとした。 なお、 セルロースアセテートプロビオネート （〇 ^ P） が 9 0質量％であり、 ポリビニルピロリ ドン （ V ） が 1 0質量％ である。 比較例 4は、 1つの不織布の繊維密度勾配が連続であるが、 液体フ ィルターとしては繊維密度が不連続である。 比較例 5は、 実施例 1 に比して 、 平均貫通孔径が 5 . 2 であり、 膜厚が 2 5 0 であり、 繊維密度差 が〇. 9 3である。
[0065]
\¥0 2020/174951 34 卩(：17 2020 /002237
Figure imgf000036_0001
[0066] \¥0 2020/174951 35 卩（：17 2020 /002237
Figure imgf000037_0001
[0067] 表 1および表 2に示すように、 実施例 1〜 1 3は比較例 1〜 5に比して、 〇 2020/174951 36 卩（：170? 2020 /002237
初期ろ過圧、 および終点ろ過圧が優れており、 圧力損失が小さい液体フィル 夕 _であった。
比較例 1は、 液体フィルターの構成および製造方法が異なり、 親水化剤が なく臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） が小さく、 繊維密度差も小さい。 また、 平均貫通孔径および空隙率が小さく、 膜厚も薄く、 圧力損失が大きかった。 比較例 2は、 液体フィルターの構成および製造方法が異なり、 親水化剤が なく臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） が小さく、 繊維密度差も小さい。 また、 平均貫通孔径および空隙率が小さく、 膜厚も薄く、 圧力損失が大きかった。 比較例 3は、 親水化剤がなく臨界湿潤表面張力 （〇\^/ 3丁） が小さく、 繊 維密度差が小さい。 また、 平均貫通孔径および空隙率が小さく、 膜厚も薄く 、 圧力損失が大きかった。
比較例 4は、 繊維密度勾配が不連続であり、 圧力損失が大きかった。 比較例 5は、 3枚積層した構成であり、 液体フィルターとしては繊維密度 勾配が不連続であり、 圧力損失が大きかった。
[0068] 実施例 1、 実施例 2、 実施例 8、 実施例 1 2、 および実施例 1 3から、 膜
Figure imgf000038_0001
および終点ろ過 圧がより優れるため好ましい。
実施例 1 と実施例 3とから、 繊維密度差が大きい方が圧力損失が小さくな るため好ましい。
実施例 1 と実施例 4と実施例 5とから、 臨界湿潤表面張力が大きいと、 特 に臨界湿潤表面張力が 7 2
Figure imgf000038_0002
以上であると、 圧力損失が小さくなるた め好ましい。
[0069] 実施例 1 と実施例 6とから、 親水化剤は初期ろ過圧、 および終点ろ過圧が より優れるポリビニルピロリ ドン （ V ） が好ましい。 ポリビニルピロリ ドン （ ） は、 他の素材に比べて水に不溶の高分子との相溶性が高く、 親水性も高い。
実施例 1 と実施例 7とから、 親水化剤の含有量は 5 0質量％以下であると 、 初期ろ過圧、 および終点ろ過圧がより優れるため好ましい。 親水化剤の含 〇 2020/174951 37 卩（：170? 2020 /002237
有量が 50質量％以下では、 不織布を形成する繊維の強度が抑制され、 ろ過 によって形状変化しにくい。
実施例 1 と実施例 9と実施例 1 0とから、 平均貫通孔径は 2. 0 以上 1 0. 〇 未満であると、 初期ろ過圧、 および終点ろ過圧がより優れるた め好ましい。 なお、 平均貫通孔径が大きい場合、 繊維径を大きくする必要が あるが、 エレクトロスピニング法による紡糸時に溶媒が乾燥するのに時間が かかるため、 作製した不織布の繊維同士が溶着してしまう。 結果として繊維 密度差および空隙率が小さくなりろ過圧の上昇につながる。
実施例 1 と実施例 1 1 とから、 空隙率が 75%以上 98%以下であると、 初期ろ過圧、 および終点ろ過圧がより優れるため好ましい。
符号の説明
[0070] 1 0 液体フィルター
1 2 不織布
1 2〇, 表面
1 2匕 裏面
1 4 多孔質体
20 ろ過装置
22 ヶース
223 内部
22匕 底部
22〇 開口部
2 2 6 外面
24 連結管
26 回収部
27 供給管
28 加圧部
283 ガスケッ ト
28匕 プランジャー \¥02020/174951 38 02231
30 ろ過システム
32 供給部
34 配管
36 制御部
50 圧力曲線
52 圧力曲線
1 00 従来の不織布
〇 I 膜厚方向
膜厚

Claims

\¥0 2020/174951 39 卩（：17 2020 /002237 請求の範囲
[請求項 1 ] 水に不溶の高分子と親水化剤とを含む繊維で形成された不織布によ り構成されるものであり、
前記不織布は、 膜厚方向に対して繊維密度が連続して変化し、 前記 膜厚方向に繊維密度差があり、 前記膜厚方向における一方の面の繊維 密度が最大であり、 前記膜厚方向における他方の面の繊維密度が最小 である、 液体フィルター。
[請求項 2] 前記親水化剤が、 ポリビニルピロリ ドン、 ポリエチレングリコール
、 カルボキシメチルセルロースおよびヒドロキシプロピルセルロース のうち、 少なくとも 1つである、 請求項 1 に記載の液体フィルター。
[請求項 3] 前記不織布は、 膜厚が 2 0 0 以上 2 0 0 0 以下である、 請 求項 1 または 2に記載の液体フィルター。
[請求項 4] 前記不織布は、 平均貫通孔径が 2 . 〇 以上 1 〇. 〇 未満で ある、 請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載の液体フィルター。
[請求項 5] 前記不織布は、 空隙率が 7 5 %以上 9 8 %以下である、 請求項 1〜
4のいずれか 1項に記載の液体フィルター。
[請求項 6] 前記不織布は、 臨界湿潤表面張力が 7 2 0^ 1X1 / 0!以上である、 請求 項 1〜 5のいずれか 1項に記載の液体フィルター。
[請求項 7] 前記水に不溶の前記高分子が、 ポリエチレン、 ポリプロピレン、 ポ リエステル、 ポリスルホン、 ポリエーテルスルホン、 ポリカーボネー 卜、 ポリスチレン、 セルロース誘導体、 エチレンビニルアルコールポ リマー、 ポリ塩化ビニル、 ポリ乳酸、 ポリウレタン、 ポリフエニレン スルフィ ド、 ポリアミ ド、 ポリイミ ド、 ポリフッ化ビニリデン、 ポリ テトラフルオロエチレン、 およびアクリル樹脂のうち、 いずれか 1つ 、 またはこれらの混合物である、 請求項 1〜 6のいずれか 1項に記載 の液体フィルター。
[請求項 8] 前記水に不溶の前記高分子が、 セルロース誘導体からなる、 請求項
1〜 7のいずれか 1項に記載の液体フィルター。 \¥0 2020/174951 40 卩（：17 2020 /002237
[請求項 9] 前記不織布の繊維全質量に対する前記親水化剤の含有量は 1〜 5〇 質量％である、 請求項 1〜 8のいずれか 1項に記載の液体フィルター
[請求項 10] 請求項 1〜 9のいずれか 1項に記載の液体フィルターの製造方法で あって、 前記液体フィルターをエレクトロスピニング法を用いて製造 する、 液体フィルターの製造方法。
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