(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱融着性複合繊維がその熱融着成分を介して融着した繊維集合層からなる筒状フィルターであって、該フィルターの内層部には前記熱融着性複合繊維が巻回され、その上層部にかけて該熱融着性複合繊維の繊維径よりも細い繊維径を有するガラス繊維からなるガラス繊維不織布層が挿入されており、ガラス繊維不織布層が前記フィルターの内表面からの厚さの１／３ないし４／５の円周面に挿入され、その空隙率が９６％以上、厚さがフィルター厚さの１０〜５０％であることを特徴とする筒状フィルター。
【請求項２】
ガラス繊維不織布層が前記フィルターの内表面からの厚さの１／２ないし４／５の円周面に挿入され、その空隙率が９６％以上、厚さがフィルター厚さの１０〜５０％である請求項１記載の筒状フィルター。
【請求項３】
熱融着性複合繊維が融点に１０℃以上差のある低融点成分と高融点成分とからなる請求項１または２のいずれかに記載の筒状フィルター。
【請求項４】
ガラス繊維不織布を構成するガラス繊維の繊維径が３μｍ以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の筒状フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状フィルターに関し、さらに詳しくは濾過精度および濾過ライフが共に改善された精密濾過用の筒状フィルター（いわゆるカートリッジフィルター）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のフィルターとしては、熱融着性複合繊維を含む一定巾の繊維集合層を、予め熱融着温度に加熱し、巻き芯に巻きつけてまずシート支持層を形成させた後、この繊維集合層と同じ巾を有し、かつ所望の孔径を持つシート、例えば濾紙、スパンボンド紙、メンブレンフィルター等のシートを前記繊維集合層とともに巻き込んで精密濾過層を形成させ、引続いて前記繊維集合層を巻き取って前濾過層を形成せしめた後、冷却し、巻き芯を抜き取って製造した精密濾過用カートリッジフィルターが知られている（特公昭５６−４９６０５号公報）。
【０００３】
しかしながら、このように製造したフィルターは、濾過精度が挿入するシートによって選択することができるが、いずれも濾過ライフについては必ずしも満足できるものではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記課題を解決し、優れた濾過精度を有するとともに、濾過ライフにも優れた筒状フィルターを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願で特許請求される発明は以下のとおりである。
（１）熱融着性複合繊維がその熱融着成分を介して融着した繊維集合層からなる筒状フィルターであって、該フィルターの内層部には前記熱融着性複合繊維が巻回され、その上層部にかけて該熱融着性複合繊維の繊維径よりも細い繊維径を有するガラス繊維からなるガラス繊維不織布層が挿入されており、ガラス繊維不織布層が前記フィルターの内表面からの厚さの１／３ないし４／５の円周面に挿入され、その空隙率が９６％以上、厚さがフィルター厚さの１０〜５０％であることを特徴とする筒状フィルター。
（２）ガラス繊維不織布層が前記フィルターの内表面からの厚さの１／２ないし４／５の円周面に挿入され、その空隙率が９６％以上、厚さがフィルター厚さの１０〜５０％である（１）記載の筒状フィルター。
（３）熱融着性複合繊維が融点に１０℃以上差のある低融点成分と高融点成分とからなる（１）または（２）のいずれかに記載の筒状フィルター。
（４）ガラス繊維不織布を構成するガラス繊維の繊維径が３μｍ以下である（１）ないし（３）のいずれかに記載の筒状フィルター。
【０００６】
本発明の筒状フィルターは、熱融着性複合繊維を含む一定巾の繊維集合層を、予め熱融着温度に加熱し、巻き芯に巻きつけてフィルター内層を形成させた後、該繊維集合層と同じ巾を有し、かつ９６％以上の空隙率を有するガラス繊維不織布を所定の厚さまで巻き込んでガラス繊維不織布層を形成させ、引続き前記繊維集合層を同様に巻き芯に巻きつけてフィルター外層を形成した後、冷却し、巻き芯を抜き取ることによって製造される。
【０００７】
本発明においては、熱融着温度に加熱された繊維集合層（ウェブ）が巻き芯に巻き取られる際、嵩高さと弾性を適度に減少させるとともに、繊維間に熱接着点が形成され、さらに該ウェブが巻き芯に巻き取られる途中でガラス繊維不織布層を挿入することにより、フィルターの濾過精度を上げるとともに、フィルターの濾過ライフを大幅に向上させることができる。
【０００８】
このように濾過精度および濾過ライフが共に向上する理由は、必ずしも明らかではないが、ガラス繊維不織布層自体の変形（濾過時の水圧）に対する抵抗が強いために、メディア部のへたりがなく、また熱接着性複合繊維集合層とガラス繊維不織布層の間は接合されていないので、濾過時の水圧に対して適度な緩衝層を形成し、このため、ガラス繊維不織布層より内側の熱接着性複合繊維集合層を含むフィルターのポア（孔径）がしっかり保持され、濾過精度が安定するとともに、ガラス繊維自体の繊維径の細さから高精密な濾過が実現されるものと考えられる。また、汚染物の捕捉に伴い、通常の熱接着性複合繊維のみからなるフィルターでは圧搾が進行するが、ガラス繊維不織布を介在させた本発明のフィルターでは、弾性回復率が大きいため、この圧搾が起こりにくく、濾過ライフが長くなるものと考えられる。
【０００９】
熱融着性複合繊維を含む繊維集合層は、一般にはウェブの形で用いられ、該ウェブは、一般にコンベアに乗って加熱体を通過する間に熱融着温度に熱せられる。加熱源としては、赤外線ヒータが好ましく用いられるが、緩やかな熱風でもよい。 本発明において挿入されるガラス繊維不織布層は、前記熱融着性複合繊維のウェブを形成する繊維径よりも小さい繊維径を有するガラス繊維からなるものが用いられる。このように小さい繊維径を有するガラス繊維を用いることによって濾過精度を上げるとともに、ガラス繊維の剛性によって高空隙となるので、フィルター全体としての濾過ライフを上げることができる。ガラス繊維不織布としては、空隙率が９６％以上、好ましくは９８〜９９％、フィルターを構成した時の厚さは、繊維集合層間にサンドイッチ状に巻きこまれて堅固に固定されるためには薄い方がよいが、フィルター全体の厚さの１０〜５０％、好ましくは２０〜４０％である。またその挿入位置は、耐圧性を考慮すると、円筒の内表面からの厚さの１／３〜４／５の位置、特に１／２〜４／５の位置が好ましい。ガラス繊維の種類は特に限定されないが、捕捉しようとする粒子の最小径や、通液への耐薬品性などから適宜選定することができる。ガラス繊維不織布の厚さが薄過ぎると、濾過精度はそれほど向上させることができず、またフィルターの捕集層が少なくなるので、十分な濾過ライフを達成することができない。
【００１０】
ガラス繊維不織布層の巻き込み位置が円筒の内表面からの厚さの１／３より、さらには１／２より小さくなるにつれて、ガラス繊維不織布層を支持する熱接着性複合繊維集合層の耐圧性が低下して変形し易くなり、また４／５を越える位置になると、ガラス繊維不織布層を安定した状態で固定することができなくなる。また粗取り用の濾過層がないので濾過ライフが短くなる。ガラス繊維不織布層の形成方法としては、特公昭５６−４９６０５号公報に例示されるように、該不織布を熱接着性複合繊維のウェブの上に乗せるようにして巻き込めばよい。
【００１１】
本発明でいう筒状フィルターとは、フィルターの横断面の形状が円形または楕円形等の円筒状フィルター、あるいは横断面の形状が３角形または４角形以上の多角形をした角型筒状フィルター等である。なお、巻芯の形状が多角形（例えば６角形、８角形等）の場合には、繊維ウェブを巻き重ねるにつれて外形は多角形の角がマイルドになり円形に近くなり易いが、フィルター特性への影響はない。
【００１２】
本発明のフィルターに用いる熱融着性複合繊維には、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド等の繊維形成性熱可塑性樹脂の中から融点が、好ましくは１０℃以上異なる２種の樹脂を選び、両者を並列型に、あるいは低融点の樹脂を鞘側に配した鞘芯型に組み合わせて複合紡糸したものを用いる。なお、鞘芯型の場合、偏芯構造としてもよい。また、繊維の断面形状も、円形、楕円形、種々の異形断面にすることもできる。複合繊維の構造で重要なことは低融点成分が繊維断面周の少なくとも一部を占めることである。低融点成分が繊維断面周を占める比率は繊維軸方向に変化してもよく特に限定されない。要は、この低融点成分が熱処理によって繊維の各接点に融着を起こさせるような複合構造であればよい。熱融着性複合繊維成分の組合わせとして、低融点成分と高融点成分の例としては、ポリエチレン／ポリプロピレン、ポリプロプレン／ポリエステル、ナイロン６／ナイロン６６等の組合わせを示すことができる。これら両樹脂の融点の差が１０℃未満であると、ウェブを巻き取る際の加熱操作の温度範囲が狭くなるので工程管理が困難となり好ましくない。
【００１３】
本発明に用いる繊維集合層としては、上記熱融着性複合繊維をその全部とするものの他、上記複合繊維の熱融着温度の溶融点が変質しない限り、他の天然繊維、合成繊維その他との混合物を用いることもできる。フィルター全体の強度を損なわないためには、他の繊維の混合割合は約５０％以下とするのが望ましい。
以上のような構造を持つ本発明のフィルターが安定した濾過性能を発揮するためには、フィルターの端面がシールされていることが好ましい。つまり該フィルターは中間層にガラス繊維不織布層を形成しているため、フィルターハウジングのセット方法によっては該フィルター端面の外層領域から原液中の微粒子のリーク（ショートパス現象）が生じるおそれがある。そのため、該フィルター端面を予めシールしておくことが好ましい。該フィルターの端面をシールする方法としては、公知の方法、例えば発泡体やゴム製のガスケットを接着剤等を用いて貼り付けたり、該フィルターを構成する繊維と同素材のエンドキャップを熱や接着剤等で接合する方法などがある。
【００１４】
以下、本発明を実施例によって詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、各実施例において測定した濾過性能試験は以下の方法を用いた。
〔濾過精度〕
循環式濾過性能試験機のハウジングにフィルター１本（２５０ｍｍ）を取り付け、５０リットル用水槽からポンプで循環通水する。流量を毎分３０リットルに調節後、水槽に試験粉体として基礎物性用標準粉体であるＡＣファイン・テストダスト／ＡＣＦＴＤ（中位径：６．６〜８．６μｍ）を６０ｍｇ／分で連続添加し、添加開始から５分後に原液と濾液を採取し、それぞれの液に含まれる粒子の粒度分布を光遮断式粒子検出器を用いて計測する。この粒度分布測定結果を用いて、フィルターが捕集した粒子の個数の割合を捕集効率として算出し、９９．９％捕集した粒径をフィルターの濾過精度とした。
【００１５】
〔濾過ライフ〕
前記、循環式濾過性能試験機のハウジングにフィルター１本（２５０ｍｍ）を取り付け、流量３０リットル／分で通水循環する。ここに、ＡＣＦＴＤを４００ｍｇ／分で連続添加し、フィルターの１次側と２次側で圧力を測定して圧力損失の変化を記録する。フィルターの圧力損失が２ｋｇｆ／ｃｍ2 に達するまでの時間を濾過ライフとした。
【００１６】
【実施例】
実施例１〜６
ポリエチレンとポリプロピレンからなる、繊維断面が鞘芯型の熱融着性複合繊維（繊度３デニール：２２μｍ相当径、カット長６４ｍｍ）を、ウェブを加熱溶融しながら金属製中芯に巻き付ける方法（特公昭５６−４３１３９号公報）で成形し、厚み５０ｍｍの位置からガラス繊維不織布の層を２ｍｍ以上の厚みで形成した後、ガラス繊維不織布層の内側に続けて熱融着性複合繊維のウェブを加熱溶融しながら巻き付けて、外径７０ｍｍ、内径３０ｍｍ、長さ２４０ｍｍのカートリッジフィルターを作製した。該フィルターの両端部は、ポリエチレン発泡体（発泡倍率３倍、厚み３ｍｍ）をドーナツ状にカットした物でシールし、全長を２５０ｍｍとした。該発泡体と該フィルターの接着には、ホットメルト接着剤を用いた。得られたフィルターの濾過性能を表１に示す。
比較例１
前記実施例１および２において、ガラス繊維不織布の巻き込み位置を、フィルター内表面から１８ｍｍ（内表面からの厚さの９／１０）の位置から２０ｍｍまで巻回し、前記実施例１および２と同寸法の筒状フィルターを作製した。なお、ガラス繊維を巻回後、その不織布端末をホットメルト接着剤を用いて固着し、更に２５０ｄ／ｆのポリプロピレンモノフィラメントを用い、リング状に８箇所固着した。その後該フィルターの両端面を前記実施例１および２と同様ポリエチレン発泡体でドーナツ状にシールした。濾過性能の結果を表１に示す。
比較例２〜４
中間層としてガラス繊維不織布に代えてポリプロピレン製メルトブロー不織布を用いた以外は、実施例１〜６と同じ方法で外径７０ｍｍ、内径３０ｍｍ、長さ２４０ｍｍのカートリッジフィルターを作製し、端面もシールした。濾過性能を表１に示す。
【００１７】
【表１】
0003677836.tif 000002
【００１８】
【発明の効果】
本発明のフィルターは、フィルターを構成する熱融着性複合繊維の繊維径よりも細い繊維径のガラス繊維からなるガラス繊維不織布層を内部層の特定位置に挿入し、該ガラス繊維不織布の空隙率および挿入厚みをコントロールすることにより、フィルターの濾過精度を上げると共に、濾過ライフを大幅に向上させることができる。