(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスルホン又はポリエーテルスルホンからなる精密濾過膜の両面に一対のシート状の支持体が重ねられて配置されている精密濾過用カートリッジフィルターにおいて、
前記一対のシート状の支持体のうち、外側に配置された支持体の厚みは、内側に配置された支持体よりも厚く、外側に配置された支持体の引張強度は、内側に配置された支持体よりも強く、
前記外側に配置された支持体の厚みは、２５０〜３３０μｍであり、開孔率は、３０％以上であり、引張強度は、２０００ｇｆ／１５ｍｍ以上であり、
前記内側に配置された支持体の厚みは、１００μｍ以上であり、開孔率は、３０％以上であり、引張強度は、１０００ｇｆ／１５ｍｍ以上であり、
前記一対のシート状の支持体は、二軸延伸によって形成されたネット状の二軸延伸ポリプロピレンから構成されていることを特徴とする精密濾過用カートリッジフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化力の強い液体や熱水の濾過のために使用される精密濾過用カートリッジフィルターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ビール、ワイン、清酒やジュースなどの飲料食品については、好ましくない物質を分離するために、濾過工程が設けられていることが多く、例えば、貯蔵タンクからビールを取り出す際に、酵母や懸濁物質、雑菌などを濾過することにより、良好な品質と清澄さのビールを得ている。通常、濾過工程の際には、熱水（温度：約８０℃以上）、熱次亜塩素酸ナトリウム水（温度：約８０℃以上）、または熱アルカリ水（温度：約８０℃以上）による殺菌が行なわれている。
【０００３】
このような濾過工程においては、逆浸透膜、限外濾過膜、又は精密濾過膜など様々な分離膜が用いられている。このような分離膜の両面には、織布や不織布等からなるシート状の支持体が設けられている。例えば、特許文献１には、ポリエステル不織布を支持体としたポリスルホン限外濾過膜が開示されており、特許文献２には、ポリプロピレン不織布を支持体としたポリスルホン限外濾過膜が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−１４３７６号公報
【特許文献２】特開昭５６−１５２７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたものは、支持体であるポリエステル不織布がアルカリ溶液により加水分解されて損傷を受けるので、食品用の熱アルカリ殺菌には使用できない。また、特許文献２に記載されたものは、支持体であるポリプロピレン不織布が、熱次亜塩素酸ナトリウム水によって酸化され、劣化損傷し、その結果、濾過性能を維持するために精密濾過膜の寿命前に、頻繁にカートリッジフィルターを交換する必要が生じので、ビール等の生産性を高めることができない要因の一つとなっている。
【０００６】
そこで、本発明は、熱次亜塩素酸ナトリウム水のように酸化力の強い液体、又は熱水であっても、濾過性能を長期間にわたって維持することができる精密濾過用カートリッジフィルターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の目的を達成するため、本発明は、ポリスルホン又はポリエーテルスルホンからなる精密濾過膜の両面に一対のシート状の支持体が重ねられて配置されている精密濾過用カートリッジフィルターにおいて、前記一対のシート状の支持体は、二軸延伸によって形成されたネット状の二軸延伸ポリプロピレンから構成されており、前記一対のシート状の支持体のうち、外側に配置された支持体の厚みは、内側に配置された支持体と同じ、又はそれよりも厚く、前記外側に配置された支持体の厚みは、２５０〜３３０μｍであり、開孔率は、３０％以上であり、引張強度は、２０００ｇｆ／１５ｍｍ以上であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、ポリスルホン又はポリエーテルスルホンからなる精密濾過膜の両面に一対のシート状の支持体が重ねられて配置されている精密濾過用カートリッジフィルターにおいて、前記一対のシート状の支持体は、二軸延伸によって形成されたネット状の二軸延伸ポリプロピレンから構成されており、前記一対のシート状の支持体のうち、外側に配置された支持体の引張強度は、内側に配置された支持体と同じ、又はそれよりも強く、前記外側に配置された支持体の厚みは、２５０〜３３０μｍであり、開孔率は、３０％以上であり、引張強度は、２０００ｇｆ／１５ｍｍ以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、以上のような構成により、温度が８０℃以上の酸化力の強い液体、又は熱水によって濾過を行なっても、酸化又は劣化しにくく、濾過性能を長期間に亘って維持できる。
【００１０】
外側に配置された支持体の厚みは、内側に配置された支持体よりも厚く、また外側に配置された支持体の引張強度は、内側に配置された支持体よりも強いことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、熱次亜塩素酸ナトリウム水のように酸化力の強い液体、又は熱水であっても、濾過性能を長期間にわたって維持することができる精密濾過用カートリッジフィルターを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明に係る精密濾過用カートリッジフィルターの実施の態様を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る精密濾過用カートリッジフィルターの一部切開斜視図である。本実施の形態に係る精密濾過用カートリッジフィルター１は、周面に多数の通液孔を有する管状コア２と、重ねられた一対の精密濾過膜４ａ、４ｂとその両側に配された一対の支持体３、５から構成されるとともに、管状コア２の周面に設けられ、精密濾過膜４ａ、４ｂと一対の支持体３、５が重ね合わされた状態でプリーツ加工された濾材８と、濾材８の周りを覆うように設けられた筒状のプロテクター６と、これら管状コア２、濾材８及びプロテクター６の軸方向両端に設けられ、精密濾過膜４との熱融着により精密濾過膜４を液密にシールするエンドキャップ７と、を備えている。
【００１３】
本実施の形態に係る精密濾過用カートリッジフィルターにおいて、精密濾過膜４ａ、４ｂは、耐アルカリ性を有するとともに、微粒子の除去性能及び透水性能に優れ、耐熱性が良好なポリマーであるポリスルホン又はポリエーテルスルホンから構成されていることが好ましい。これら精密濾過膜４ａ、４ｂの孔径は、ビールなどの食品用に使用される孔径、例えば０．１〜１．２μｍであることが好ましい。精密濾過膜４ａ、４ｂの厚みは、プリーツ加工や有効濾過面積との関係上、６５〜１８０μｍであることが好ましい。これら一対の精密濾過膜４ａ、４ｂは、互いに異なる孔径の異方性構造の膜を重ねて用いることが好ましく、このように異なる孔径の異方性構造の膜を用いることにより、濾過性能を向上させることができる。また、プリーツ加工時に精密濾過膜が支持体と接触して膜表面が傷つくことがあるが、精密濾過膜４ａ、４ｂを２枚重ねることにより、１枚の精密濾過膜の場合に比べて、精密濾過膜の性能を維持することができる。精密濾過膜４ａ、４ｂは、既知の方法により製造することができ、例えば、ポリエーテルスルホンからなる精密濾過膜は、特開２００５−２５１１５２号公報や特開２００３−１４４１２８号公報等に開示されているように、ポリエーテルスルホンが溶媒に溶解された製膜溶液から、相分離法によって作ることができる。
【００１４】
本実施の形態に係る精密濾過用カートリッジフィルターにおいて、支持体３、５は、二軸延伸によって、ネット状（網目状）に作製された二軸延伸ポリプロピレンから構成されている。これら支持体３、５のうち、外側に配置された一次側支持体３の厚み及び引張強度は、内側に配置された二次側支持体５と同じ、又はそれよりも厚く、かつ強く形成されている。一次側支持体３の厚みは、２５０〜３３０μｍであり、開孔率は、３０％以上であり、引張強度は、２０００ｇｆ／１５ｍｍ以上であることが好ましい。二次側支持体５の厚みは、１００〜３３０μｍであり、開孔率は、３０％以上であり、引張強度は、１０００ｇｆ／１５ｍｍ以上であることが好ましい。厚みが１００μｍより薄いとプリーツする時の作業性が悪く、厚みが３３０μｍより厚いとカ−トリッジフィルターの有効濾過面積の低下をもたらす。支持体の引張強度は、プリーツ加工や、酸化力の強い液体、又は熱水の濾過のための使用に耐えるためには、１０００ｇｆ／１５ｍｍ以上であることが好ましく、２０００ｇｆ／１５ｍｍ以上であることがより好ましい。また、支持体の開孔率が、３０％より少なくなると流路抵抗が大きくなり、カ−トリッジフィルターとして処理流量が少なくなってしまう。これら支持体３、５の厚み、開孔率及び引張強度は、二軸延伸によって作製する際の延伸度合を調整することによって、調整することができる。
【実施例１】
【００１５】
次に、本発明に係る精密濾過用カートリッジフィルターの実施例１について説明する。実施例１に係る精密濾過用カートリッジフィルターは、特開２００３-１４４１２８号公報に記載された方法によって作製した。すなわち、ポリエーテルスルホン樹脂（住友化学工業製４８００Ｐ）１５重量％、Ｎ−メチル−２−ピロリドン５１重量％、ポリビニルピロリドンＫ−３０１５重量％、エチレングリコール１８重量％、テトラヒドロフラン１重量％をタンクに入れ、攪拌し均一な製膜溶液とした。その後、温度を２５℃、湿度を６０％に調節した雰囲気中にて、製膜溶液を支持体であるフィルム上に流延し、凝固液中に浸漬させた後、膜の洗浄を行った。洗浄後、親水化処理工程としてヒドロキシプロピルセルロース（日本曹達製ＨＰＣ・ＳＬ）０．５重量％アルコール溶液中に浸漬し、乾燥後、再度洗浄、乾燥した。膜の厚みは、流延時の膜の厚さを調節することによって、厚さ９０μｍ、孔径１．２μｍのもの、及び厚さ１２６μｍ、孔径０．６５μｍのものの二種類用意し、前者を外側（一次側）の精密濾過膜４ａとし、後者を内側（二次側）の精密濾過膜４ｂとして用いた。
【００１６】
また、一次側支持体３として、二軸延伸ポリプロピレンから構成され、厚さ２５５から２８７μｍで平均厚さ２７０μｍ、開孔率３３％、引張強度２１７０ｇｆ／１５ｍｍのネット状に形成されたもの（輸入販売元：三晶株式会社）を用意し、また、二次側支持体５として、二軸延伸ポリプロピレンから構成され、厚さ１０１から１２７μｍで平均厚さ１１０μｍ、開孔率３１％、引張強度１０１０ｇｆ／１５ｍｍのネット状に形成されたもの（輸入販売元：三晶株式会社）を用意した。これら一次側支持体３、精密濾過膜４ａ及び４ｂ、並びに二次側支持体５をこの順序で重ね合わせて四層構造にすることによって、濾材８を作製した。この四層構造の濾材８をプリーツ状に折り曲げ、ヒートシーラー（富士インパルス製）によって熱融着シールし、円筒状に形成した。このプリーツ状折り曲げられ、円筒状に形成された濾材８をポリプロピレン製の環状コア２とプロテクター６にセットし、その円筒状の濾材８の端部をポリプロピレン製のエンドキャップ７に熱融着シールして、一体接合することによって、実施例１に係る精密濾過用カートリッジフィルターを得た。実施例１に係る精密濾過用カートリッジフィルターの有効濾過面積は６４６３ｃｍ２であった。
【実施例２】
【００１７】
次に、本発明に係る精密濾過用カートリッジフィルターの実施例２について説明する。実施例１に係る精密濾過用カートリッジフィルターは、特開２００５−２５１１５２号公報に記載された方法によって作製した。すなわち、ポリエーテルスルホン樹脂（住友化学工業製７６００Ｐ）１３重量％、Ｎ−メチル−２−ピロリドン５３重量％、ポリビニルピロリドンＫ−３０１５重量％、エチレングリコール１９重量％をタンクに入れ、攪拌し均一な製膜溶液とした。その後、温度を２５℃、湿度を６０％に調節した雰囲気中にて、製膜溶液を支持体であるフィルム上に流延し、凝固液中に浸漬させた後、膜の洗浄を行った。洗浄後、親水化処理工程としてヒドロキシプロピルセルロース（日本曹達製ＨＰＣ・Ｍ）０．５重量％アルコール溶液中に浸漬し、乾燥後、再度洗浄、乾燥した。膜の厚みは、流延時の膜の厚さを調節ことによって、厚さ１０５μｍ、孔径０．４５μｍのもの、及び厚さ９５μｍ、孔径０．２μｍのものの二種類用意し、前者を外側（一次側）の精密濾過膜４ａとし、後者を内側（二次側）の精密濾過膜４ｂとして用いた。また、一次側支持体３及び二次側支持体５として、二軸延伸ポリプロピレンから構成され、平均厚さ２７０μｍ、開孔率３３％、引張強度２１７０ｇｆ／１５ｍｍのネット状に形成されたもの（輸入販売元：三晶株式会社）を用意した。次いで、実施例１と同様に濾材８の作製などを行ない、実施例２に係る精密濾過用カートリッジフィルターを得た。実施例２に係る精密濾過用カートリッジフィルターの有効濾過面積は５４２９ｃｍ２であった。
【比較例１】
【００１８】
次に、実施例１と同様に作製された精密濾過膜、二軸延伸ポリプロピレンから構成され、平均厚さ１１０μｍ、開孔率３１％、引張強度１０１０ｇｆ／１５ｍｍであるネット状の一次側支持体、及び二軸延伸ポリプロピレンから構成され、平均厚さ２７０μｍ、開孔率３３％、引張強度２１７０ｇｆ／１５ｍｍであるネット状の二次側支持体を用い、実施例１と同様の製法にて、比較例１に係る精密濾過用カートリッジフィルターを得た。比較例１に係る精密濾過用カートリッジフィルターの有効濾過面積は６４６３ｃｍ２であった。
【比較例２】
【００１９】
次に、実施例１と同様に作製された精密濾過膜、ポリプロピレン不織布ＰＫ−１０８Ｎ(目付け４０ｇ／ｍ２：引張強度２７０２ｇｆ／１５ｍｍ  三井化学製)からなる一次側支持体及び二次側支持体を用い、実施例１と同様の製法にて、比較例２に係る精密濾過用カートリッジフィルターを得た。比較例２に係る精密濾過用カートリッジフィルターの有効濾過面積は６４６３ｃｍ２であった。
【比較例３】
【００２０】
実施例１と同様に作製された精密濾過膜、ポリプロピレン不織布Ｔ−１５１Ｎ(目付け５４ｇ／ｍ２：引張強度５０４８ｇｆ／１５ｍｍ 輸入販売元：三井化学)からなる一次側支持体及び二次側支持体を用い、実施例１と同様の製法にて、比較例３に係る精密濾過用カートリッジフィルターを得た。比較例３に係る精密濾過用カートリッジフィルターの有効濾過面積は６４６３ｃｍ２であった。
【比較例４】
【００２１】
実施例１と同様に作製された精密濾過膜、ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ｐ０８０ＦＡ−００Ｆ(目付け８０ｇ／ｍ２：引張強度１４４３ｇｆ／１５ｍｍタピルス製)からなる一次側支持体及び二次側支持体を用い、実施例１と同様の製法にて、比較例４に係る精密濾過用カートリッジフィルターを得た。比較例４に係る精密濾過用カートリッジフィルターの有効濾過面積は３８７８ｃｍ２であった。
【比較例５】
【００２２】
次に、実施例２と同様に作製された精密濾過膜、二軸延伸ポリプロピレンから構成され、平均厚さ１１０μｍ、開孔率３１％、引張強度１０１０ｇｆ／１５ｍｍであるネット状の一次側支持体、及び二軸延伸ポリプロピレンから構成され、平均厚さ２７０μｍ、開孔率３３％、引張強度２１７０ｇｆ／１５ｍｍであるネット状の二次側支持体を用い、実施例１と同様の製法にて、比較例５に係る精密濾過用カートリッジフィルターを得た。比較例５に係る精密濾過用カートリッジフィルターの有効濾過面積は６４６３ｃｍ２であった。
【比較例６】
【００２３】
次に、実施例２と同様に作製された精密濾過膜、ポリプロピレン不織布ＰＫ−１０８Ｎ(目付け４０ｇ／ｍ２：引張強度２７０２ｇｆ／１５ｍｍ  三井化学製)からなる一次側支持体及び二次側支持体を用い、実施例１と同様の製法にて、比較例６に係る精密濾過用カートリッジフィルターを得た。比較例６に係る精密濾過用カートリッジフィルターの有効濾過面積は６４６３ｃｍ２であった。
【熱次亜塩素酸ナトリウム水耐性の評価】
【００２４】
実施例１及び２、並びに比較例１乃至６に係る精密濾過用カートリッジフィルターについて、熱次亜塩素酸ナトリウム水に対する耐性評価を次のように行なった。先ず、実施例１及び２、並びに比較例１乃至６に係る精密濾過用カートリッジフィルターを用いて、温度８０℃、遊離残留塩素濃度１ｍｇ／Lの次亜塩素酸ナトリウム水溶液の連続濾過を行い、一定時間毎に、カートリッジフィルターに組み込まれている各濾過材のＳＥＭ（電子顕微鏡）による表面状態の観察、及びＪＩＳ Ｐ８１１３に記載の方法により、ポリプロピレン製二軸延伸樹脂ネットの縦方向(ＭＤ)を試験片の長手方向とし、幅１５ｍｍ当りの引張強度を測定し、濾過前後の引張強度から数１により強度保持率を算出した。
【００２５】
【数１】
0004436338.tif 000002
強度保持率（％）＝（次亜塩素酸ナトリウム水溶液濾過後の濾過材の引張強度／次亜塩素酸ナトリウム水溶液濾過前の濾過材の引張強度）×１００
【００２６】
その結果を表１乃至８に示す。表１乃至８中、ＳＥＭによる表面状態の観察結果の判定において、○：異常は認められず、×：表面にひび割れが発生している、とする。
【００２７】
【表１】
0004436338.tif 000003
【００２８】
【表２】
0004436338.tif 000004
【００２９】
【表３】
0004436338.tif 000005
【００３０】
【表４】
0004436338.tif 000006
【００３１】
【表５】
0004436338.tif 000007
【００３２】
【表６】
0004436338.tif 000008
【００３３】
【表７】
0004436338.tif 000009
【００３４】
【表８】
0004436338.tif 000010
【００３５】
この表１乃至８の結果から明らかなように、実施例１及び２に係る精密濾過用カートリッジフィルターの一次側支持体及び二次側支持体は、比較例１乃至６に比べて、高温の酸化力の強い液体に対し酸化劣化が非常に少なく、耐酸化性に優れていることが分かる。また、ポリエーテルスルホン膜についても、高温の酸化力の強い液体に対し酸化劣化が非常に少なく、本発明の精密濾過用カートリッジフィルターは、酸化力の強い液体又は熱水によっても酸化又は劣化しにくく、濾過性能を長期間にわたって維持できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る精密濾過用カートリッジフィルターの実施の形態を示す一部切開斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１            カートリッジフィルター
２            管状コア
３            一次側支持体
４ａ、４ｂ    精密濾過膜
５            ２次側支持体
６            プロテクター
７            エンドキャップ
８            濾材
【図１】
0004436338.tif 000011