(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、紡績糸から選択され得る合成樹脂繊維材料から成る経糸と緯糸が製織されて成るベルト型フィルタ、ディスク型フィルタ、水平ベルト型フィルタ、フイルタプレス、ベルトプレス型脱水機の固液分離工程に使用される固液分離用濾過布であって、該繊維材料及び／又は該濾過布の表面改質処理により親水性の官能基が付与され、表面改質処理された濾過布表面が、エネルギー分散形蛍光Ｘ線分析法にて測定した炭素に対する酸素の元素組成比（Ｏ／Ｃ）値が０．０２〜０．２０であることを特徴とする親水性を有するケーキ剥離性濾過布。
【請求項２】
表面改質処理が、コロナ放電処理及び／又はオゾンガス処理による親水性付与処理であることを特徴とする請求項１記載の親水性を有するケーキ剥離性濾過布。
【請求項３】
繊維材料がポリオレフイン系樹脂から成ることを特徴とする請求項１記載の親水性を有するケーキ剥離性濾過布。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐目詰まり性、ケーキ剥離性に優れた固液分離用の濾過布に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より固液分離用濾過布は、例えば製紙パルプの蒸解薬液回収工程、顔料製造工程、油脂精製工程、浄水場汚泥脱水工程等の固液分離装置に使用されており、その要求性能としては、高捕集性、耐目詰まり性、ケーキ剥離性、機械的強度・物理的化学的安定性、寸法安定性等が求められている。なかでも共通する問題点としては、濾過初期の濾過布の目詰まり又は濾過布上のケーキ薄層付着によるケーキ剥離困難による濾過サイクルの障害である。特に酸化チタン、黄鉛などの無機顔料、溶性アゾ顔料不溶アゾ顔料などの有機顔料等の顔料製造工程における固液分離用フィルタプレスにおいては、スラリー自体の粘性が高く、また濾過布自体が緻密で且つ高圧で濾過するためにケーキは密になりケーキ剥離も困難になり易い。そのため濾過布が早期に使用不能となり、その結果濾過布洗浄の頻度も多くなり多大の洗浄手間と時間がかかる問題点が指摘されている。
【０００３】
このような濾過布の汚れや目詰まり、ケーキ剥離困難を解決する方法として、従来から様々な試みがなされてきている。例えば、実開平７−２１１１４号公報では、ポリエステルマルチフィラメントによって製織された織物を親水化剤用液中に含浸することによって親水性を付与した酒もろみ濾過用フィルタークロスが開示されている。また実開昭５７−２８７２０号公報には、芯糸と被膜糸とのより糸からなり、被覆糸にグリシジルビニルモノマーをグラフト重合した後、亜硫酸塩もしくはチオ硫酸塩で処理したり、反応基含有接着樹脂を固着させる方法が開示されている。また特表２００１−５１１４８９号公報では、プラズマ放電処理された合成繊維またはヤーンを含有する層または組成部分を含む工業用ファブリック（抄紙機ファブリック、工業的ベルト、フイルタークロス、不織布、フイルム等）が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記実開平７−２１１１４号公報に記載の考案においては、経糸と緯糸を構成している繊維に親水性処理剤を付着させるものであるため、使用素材や使用工程、濾過物によっては早期に該親水性処理剤が脱落し、ケーキ剥離性の低下現象が問題視される。また上記実開昭５７−２８７２０号公報に記載の発明にあっては、親水性が十分ではなく、また被覆糸の親水化処理に複数の工程を必要とし手間がかかるデメリットがある。また上記特表２００１−５１１４８９号公報に記載の発明は、親水性を付与させるためにプラズマ放電処理を使用するので耐久親水性には優れるが、プラズマ放電処理設備が複雑かつ大掛かりなものであるため実用的でない。
【０００５】
そこで本発明は上記のような従来技術の問題点を改善し、実用的に、防汚性、耐目詰まり性、ケーキ剥離性に優れた固液分離用の濾過布を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、紡績糸から選択され得る合成樹脂繊維材料から成る経糸と緯糸が製織されて成るベルト型フィルタ、ディスク型フィルタ、水平ベルト型フィルタ、フイルタプレス、ベルトプレス型脱水機の固液分離工程に使用される固液分離用濾過布であって、該繊維材料及び／又は該濾過布の表面改質処理により親水性の官能基が付与され、表面改質処理された濾過布表面が、エネルギー分散形蛍光Ｘ線分析法にて測定した炭素に対する酸素の元素組成比（Ｏ／Ｃ）値が０．０２〜０．２０であることを特徴とする親水性を有するケーキ剥離性濾過布をもって、上記課題を解決するものである。また該表面改質処理が、コロナ放電処理又はオゾンガス処理による親水性付与処理であることが好ましい。また該繊維材料がポリオレフイン系樹脂から成ることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の親水性濾過布は、例えば、ベルト型フィルタ、ディスク型フィルタ、水平ベルト型フィルタ、フイルタプレス、ベルトプレス型脱水機等の固液分離工程に使用される固液分離用濾過布であって、該濾過布に親水性の官能基を付与することにより、ケーキに対する液ぬれ性を高めることによって、防汚性、耐目詰まり性、ケーキの剥離性を向上させた親水性濾過布である。以下に具体的にその実施形態を例示する。
【０００８】
本発明の親水性濾過布は、例えばモノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、紡績糸のいずれかから選択され得る合成樹脂繊維材料から成る経糸と緯糸を織成されたプラスチック織物から構成される。該プラスチック織物を各濾過機の仕様に応じて形態加工することにより濾過布として使用される。またモノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、紡績糸のいずれを採用するかは、濾過布に対して要求される性能に応じて適宜選択すればよい。例えば、前記顔料製造工程では製品が高価であるため捕集効率を優先して紡績糸やマルチフィラメント糸使いが好ましい。また前記油脂精製工程では高温下での寸法安定性、耐目詰まり性、濾液清澄性などの条件を考慮してマルチフィラメント糸が好ましい。また前記浄水場汚泥脱水工程では、強度、ケーキ剥離性に優れ且つ洗浄再現性を考慮してモノフィラメント糸使いが好ましい。もちろん濾過布が配設される濾過機タイプや使用素材にもよる。またこれらの各糸を組み合わせて使用してもよいことは言うまでもない。
【０００９】
また前記表面改質処理は、前記繊維材料自体を予め表面改質処理してもよく、また織成後に濾過布全体を表面改質処理してもよい。また製織前後で繊維材料と濾過布とのそれぞれの段階で表面改質処理してもよい。いずれにしても濾過布表面に親水性の官能基を付与するための処理であって特に限定するものではないが、表面改質効率からすれば織成後に濾過布全体を処理することが効率的で好ましい。しかしながら、特に広幅の濾過布など表面改質装置幅を越える場合などは、繊維材料段階で予め表面改質処理しておいた後に製織することが好ましい。また前記表面改質処理前及び／又は後に親水性繊維処理剤を繊維材料表面又は濾過布表面に付与してもよい。工程性、親水性能付与の効率化などを考慮すると表面改質後に該繊維処理剤を付与させることが好ましい。該親水性繊維処理剤としては、例えばアルキルリン酸エステルなどのリン酸系アニオン活性剤、脂肪族カルボン酸石けんなどの石けん系アニオン活性剤、アルキルサルフェートなどのサルフェート系アニオン活性剤、ポリエチレングリコール等を使用することができ、これらを２種以上混合してもよい。該繊維処理剤は繊維重量に対して０．１〜１．０質量％繊維材料表面に付与させることが好ましい。付与方法としては、浸せき法、スプレー法、コーティング法の何れでもよい。繊維処理剤の付与量が０．１質量％未満であると初期の親水性が不十分であり、１．０質量％より大きいと不経済である。
【００１０】
上記表面改質処理にはコロナ放電処理及び／又はオゾンガス処理が好ましい。該コロナ放電処理やオゾンガス処理は公知の方法が採用し得る。例えば、表面改質処理をコロナ放電処理で実施する場合、コロナ放電処理における１回当たりの放電量は、少なくとも５０W/m2/minであることが好ましく総放電量は１００〜５０００W/m2/minであることが好ましい。より好ましい放電量は、２５０〜５０００W/m2/minである。放電量が５０W/m2/min未満、あるいは総放電量が１００W/m2/min未満であると、濾過布に付与する酸素元素量が不十分となり、５０００W/m2/minを超えると、過剰処理となり高コストであるとともに繊維表面の劣化が生じ易くなり、濾過布強力にも影響を与える。またオゾンガス処理で実施する場合は、オゾンガスと酸素ガスとの混合ガスを使用して処理される。このときの混合ガス中のオゾンガス濃度は１万〜５０万ｐｐｍであり、より好ましくは５万〜３０万ｐｐｍである。また該オゾンガス処理の処理温度は５０℃以上、好ましくは８０〜１７０℃、更に好ましくは１００〜１５０℃である。こうした表面改質処理により、繊維材料や濾過布表面に親水性の官能基が導入され親水性を付与することが可能となる。例えばポリオレフィン系樹脂繊維の場合、−ＣＨＯ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−等の官能基が挙げられる。もちろん合成樹脂繊維材料や繊維集合体の表面改質による親水化処理には他にもプラズマ放電処理やフッ素ガス処理等が公知であるが、設備的に大がかりであり投資コストが大となる難点があり、また繊維材料へのダメージによる繊維強力の低下などを考慮すれば、前記コロナ放電処理やオゾンガス処理が実用的である。
【００１１】
表面改質処理された濾過布表面に親水性の官能基が付与されたかどうかは、例えばエネルギー分散形蛍光Ｘ線分析法にて確認することが可能である。本発明においては、該エネルギー分散形蛍光Ｘ線分析法にて測定した炭素に対する酸素の元素組成比（Ｏ／Ｃ）値が０．０２〜０．２であることが好ましい。より好ましくは該（Ｏ／Ｃ）値が０．０２５〜０．０５である。該（Ｏ／Ｃ）値が０．０２未満であると十分な親水性が得られないために、目的とする良好な耐目詰まり性やケーキ剥離性が得られなくなる。逆に該（Ｏ／Ｃ）値が０．２０を越えても親水性の効果がそれほど向上することはなく不経済である。むしろコロナ放電量を高めることによる生産効率の低下や繊維劣化を引き起こす恐れがあり濾過布強度を考慮すれば好ましくない。
【００１２】
また繊維材料としては、繊維形成能のある熱可塑性樹脂であればよいが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂が好ましい。特に顔料製造工程や浄水場汚泥脱水工程においては、耐酸性、耐アルカリ性等の耐化学薬品性が求められるため、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、より好ましくはポリプロピレン樹脂である。
【００１３】
また、上記表面改質処理により、ケーキ剥離後の濾過布へのケーキ付着率が４．０質量％以下とすることが好ましい。該ケーキ付着率が４．０質量％を越えると、目詰まりが起こりやすく、濾過圧不足やケーキ剥離困難による濾過サイクルの障害、生産性の悪化につながるので好ましくない。
【００１４】
【実施例】
本発明の親水性濾過布について以下の実施例にてより具体的に説明する。もちろん本発明が本実施例に限定されるものではない。尚、本実施例における（Ｏ／Ｃ）値、ケーキ剥離強度、ケーキ付着率、ケーキ剥離性能持続度は下記のようにして測定したものである。
【００１５】
［Ｏ／Ｃ値］
エネルギー分散形蛍光Ｘ線分析装置（装置名：Ｅ−Ｍａｘ−７０００、堀場製作所製）、電界放出形走査電子顕微鏡（装置名：Ｓ−４７００、日立製作所製）を使用して、加速電圧１０ｋＶ、印加電流１０μＡ、観測倍率２５０倍、測定時間１００秒の条件下で測定し、そのときに測定されたＯ元素量をＣ元素量で割り返した値を（Ｏ／Ｃ）値とした。
【００１６】
［ケーキの剥離強度］
（タテ：１５ｃｍ）×（ヨコ：７．５ｃｍ）の濾過布サンプル２枚採取し、測定で使用するスラリーはアゾ系顔料（大日精化工業製、ＺＡ６６５レッドＣ３０３−６２８ＣＯ）１１０ｇにエチルアルコール（和光純薬工業製）５５ｍｌと蒸留水１６５ｍｌを加え練り混ぜることで調製した。次いで６ｃｍ×２０ｃｍの木枠（商品名：F−３８中、曽南製）の下部に上記で採取した試料を表面が上になるように一枚敷き、その上に上記で調製したスラリーを流し込み、スラリーの表面を平滑に慣らした後にもう一枚の試料を表面が下になるように載置した。その後に木枠の木型をセットし油圧プレスで５ｋｇ／ｃｍ2となるように加圧し、３０分間放置した後、木枠から試料と加圧により脱水されたケーキを取り出し、取り出し後、上方に載置されている試料の一端を定速伸長型引張試験機（装置名：テンシロンＵＣＴ−１Ｔ、オリエンテック製）によって引張速度１０ｃｍ／分で引張り、そのときの応力を剥離強度とした。
【００１７】
［ケーキ付着率］
上記の剥離強度試験でケーキから剥離した試料を１０５℃で２時間乾燥し、その後下記式によってケーキ付着率（％）を算出した。
（試料の自体の重量：Ｗ１、ケーキから剥離した試料の重量Ｗ２とする）
ケーキ付着率（％）＝｛（ Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１｝×１００
【００１８】
［ケーキ剥離性能持続度］
上記の剥離強度試験とケーキ付着率測定を繰り返し行い、ケーキ付着率が４．０質量％を越えたときの剥離試験回数をケーキ剥離性能持続度とした。
【００１９】
［実施例１］
経糸として繊度８８０ｄｔｅｘのポリプロピレンマルチフィラメント糸を使用、緯糸として繊度５６１ｄｔｅｘのポリプロピレンマルチフィラメントを二本撚りしたマルチフィラメント双糸を使用し、経糸密度を７３．５本／インチ、緯糸密度を３４本／インチとして、２／２綾織組織で製織し、目付４９０ｇ／ｍ2 の濾過布基布を準備し、該濾過布基布を室温２５℃の雰囲気下でコロナ放電処理機を通し、両面にそれぞれ放電量１０２６W/m2/minを与えて濾過布表裏面に各々コロナ放電処理を施して本発明の親水性濾過布を得た。こうした表面改質処理によって親水化処理された本発明の親水性濾過布は、（Ｏ／Ｃ）値が０．０３２、ケーキ剥離強度が０．３６Ｎ、ケーキ付着率が３．０％、ケーキ剥離性持続度が３０回であり、良好なケーキ剥離性やケーキの剥離性能の持続性も有していることが確認された。また目視で耐目詰まり性も良好であることが確認された。
【００２０】
尚、本実施例ではオゾンガス処理については例示しないが、コロナ放電処理と同様に処理すればよい。例えば、処理温度１５０℃、オゾンガス濃度７万ｐｐｍのオゾンガスと酸素ガスの混合ガス雰囲気下にて濾過布を２０秒間オゾンガス処理を施し、表面改質処理することにより本発明の親水性濾過布が得られる。
【００２１】
［実施例２］
経糸、緯糸に繊度８８０ｄｔｅｘのポリプロピレンマルチフィラメントを二本撚りしたマルチフィラメント双糸を使用し、経糸密度を５６本／インチ、緯糸密度を１８．５本／インチとして、平織織組織で製織し、目付６３０ｇ／ｍ2 の濾過布基布を準備し、実施例１と同様に表面改質処理した。得られた親水性濾過布は、（Ｏ／Ｃ）値が０．０３１、ケーキ剥離強度が０．３９Ｎ、ケーキ付着率が３．１％、ケーキ剥離性持続度が２９回であり、良好なケーキ剥離性やケーキの剥離性能の持続性も有していることが確認された。また目視で耐目詰まり性も良好であることが確認された。
【００２２】
［比較例１］
実施例1において親水化処理をしなかった以外は実施例1と同様にして濾過布を得た。得られた濾過布は、（Ｏ／Ｃ）値が０、ケーキ剥離強度が０．５４Ｎ、ケーキ付着率が６．５％、ケーキ剥離性持続度が０回であり、ケーキ剥離性が悪く且つ目詰まりを起こしていた。
【００２３】
［比較例２］
実施例１においてコロナ放電処理をせず、濾過布に親水化処理剤としてポリエテレングリコールを０．２質量％濾過布に塗布した以外は同様にして濾過布を得た。得られた濾過布は、（Ｏ／Ｃ）値が０．０２９、ケーキ剥離強度が０．４０Ｎ、ケーキ付着率が３．５％、ケーキ剥離性持続度が２回であり、ケーキの剥離性能の持続性は有していなかった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の親水性濾過布は、表面改質処理によりその表面に親水性の官能基が付与されているため液ぬれ性に優れ、ケーキ剥離性が良好で、また濾過布の目詰まりも低減されるため、ケーキ剥離困難による濾過サイクルの障害の低減を図る事が出来る。特にスラリーの粘性が高い顔料製造工程や浄水場汚泥脱水工程の固液分離用濾過布に好適である。