JP2005058832A

JP2005058832A - Filter media for liquid filtration

Info

Publication number: JP2005058832A
Application number: JP2003207688A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Yoshida; 光男吉田; Masatoshi Kito; 昌利鬼頭; Yasuo Kaneda; 安生金田
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】本発明は上記の欠点や問題点を解決し、濾過抵抗が小さく、濾過効率が高く、且つプリーツ加工性が良く、湿潤強度の強いフィルター濾材を提供することを目的としている。
【解決手段】アスペクト比（繊維長／繊維径）が１０〜１０００００であり繊維径１μｍ以下の繊維を含む濾材層に支持体層を一体化させた液体濾過用フィルター濾材において、該フィルター濾材のＭＤ方向の内部結合強度が５０ｇｆ・ｃｍ以上であり、且つＭＤ方向のガーレー剛直度が０．５〜１０ｍＮ、ＣＤ方向の湿潤引張強度が０．５〜５．０ｋＮ／ｍであり、熱可塑性樹脂をフィルター濾材坪量に対して０．０１〜２０質量％含有する。
【選択図】なしAn object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and problems, and to provide a filter medium having low filtration resistance, high filtration efficiency, good pleatability and high wet strength.
A filter medium for liquid filtration in which a support medium layer is integrated with a filter medium layer having fibers having an aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of 10 to 100,000 and a fiber diameter of 1 μm or less, and the MD of the filter medium. The internal bond strength in the direction is 50 gf · cm or more, the Gurley stiffness in the MD direction is 0.5 to 10 mN, and the wet tensile strength in the CD direction is 0.5 to 5.0 kN / m. It contains 0.01-20 mass% with respect to the filter medium basis weight.
[Selection figure] None

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体中に含有される粒子を効率良く除去し、清浄な液体を得るための液体濾過用フィルター濾材に関するものであり、プリーツ加工性が良く、湿潤強度の強いフィルター濾材に関するものである。更に詳しくは、金属の型彫、切断加工等に使用されている放電加工機の加工液中に含まれる加工クズやＩＣ生産における基板のウエハの切断、研磨、エッジング等の工程で使用される超純水中に含まれる加工クズを効率良く除去し清浄な液体を得るための濾材、及び自動車用エンジンオイル、燃料等各種液体濾過用のフィルター濾材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電加工機やＩＣ生産工程で使用されている液体濾過用フィルターや自動車用エンジンオイル、燃料等各種液体濾過用のフィルターには、天然パルプと有機繊維の混抄シートにフェノール樹脂等を含浸処理したシート、ポリエステル不織布（スパンボンド）等が使用されているが、濾過効率が低く、ライフが短い等の欠点があり、天然パルプを使用した場合、水中での長時間の使用により天然パルプが膨潤し、フィルター材の強度が低下するため使用中にフィルター材が破れるといった問題がある。
【０００３】
また、放電加工機等に使用されるフィルター材は、一般にプリーツ加工することにより表面積を大きくし、濾過性能を高めたものが使用される。更に、近年加工機の加工速度の高速化、加工屑の微細化、更にはフィルターの使用限度差圧の上昇に伴い、フィルター内の濾材にかかる圧力が益々高まる傾向にあり、濾材に剛度を持たせることが必要となってきた。
【０００４】
これらの問題を解決するために、水での湿潤時の破裂強度が５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上となるように部分的に熱圧着させていることを提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、熱圧着することにより、濾材空隙が潰れ濾過効率が落ちる欠点がある。また、乾式抄造法であることから、目付のバラツキが大きく、効率がバラツク問題がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１６５００９号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の欠点や問題点を解決し、濾過抵抗が小さく、濾過効率が高く、且つプリーツ加工性が良く、湿潤強度の強いフィルター濾材を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
これらの問題点を解決する方法として、種々の繊維のフィルターへの応用を検討した結果、今までにない良好なフィルター特性及び加工適性が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、
１．アスペクト比（繊維長／繊維径）が１０〜１０００００であり繊維径１μｍ以下の繊維を含む濾材層に支持体層を一体化させた液体濾過用フィルター濾材において、該フィルター濾材のＭＤ方向の内部結合強度が５０ｇｆ・ｃｍ以上であり、且つＭＤ方向のガーレー剛直度が０．５〜１０ｍＮ、ＣＤ方向の湿潤引張強度が０．５〜５．０ｋＮ／ｍであることを特徴とする液体濾過用フィルター濾材である。
２．アスペクト比（繊維長／繊維径）が１０〜１０００００であり１μｍ以下の繊維を含む濾材層と支持体層を、長網式、傾斜ワイヤー式、及び円網式のうちいづれか２つを組み合わせたコンビネーションマシンにより抄き合わせて一体化した後に乾燥させたことを特徴とする１記載の液体濾過用フィルター濾材である。
３．熱可塑性樹脂を含有することを特徴とする１記載の液体濾過用フィルター濾材である。
４．熱可塑性樹脂の含有量が０．０１〜２０質量％であることを特徴とする３記載の液体濾過用フィルター濾材。
５．支持体層面に熱可塑性樹脂を塗布したことを特徴とする１に記載の液体濾過用フィルター濾材である。
６．熱可塑性樹脂を付与する前、又は後にフィルター濾材を熱処理したことを特徴とする３〜５のいずれかに記載の液体濾過用フィルター濾材。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液体濾過用フィルター濾材について、詳細に説明する。本発明の液体濾過用フィルター濾材は、濾材層と支持体層とを抄合わせて一体化してなるものであり、該濾材のガーレー剛直度、内部結合強度、湿潤引張強度、ＭＩＴ試験機による耐折強さが特定の物性値を有することを特徴とするものである。
【００１０】
ガーレー剛直度とは、ＪＩＳ−Ｌ−１０８５（不織布しん地試験方法）に記載されている物性値を指し、液体濾過用フィルター濾材をプリーツ加工する時の加工適性に関するものである。液体濾過用フィルター濾材のガーレー剛直度が低い場合、プリーツ加工機で、鋭角に折れないばかりでなく、折り加工部の走行性不良いわゆるジャムリが発生する。ガーレー剛直度が高すぎる場合、プリーツ加工適性は優れているものの、折り目に割れが発生する。その割れがきっかけで、水中での長時間の使用によりフィルター濾材が破れるといった問題がある。このガーレー剛直度は、後述する濾材層と支持体層を構成する繊維の種類、配合量及び熱可塑性樹脂の種類、付着量によりコントロールすることができる。液体濾過用フィルター濾材のＭＤ方向（すなわち、液体濾過用フィルター濾材の抄紙方向）のガーレー剛直度が０．５ｍＮより低い場合、上述通り、プリーツ加工適性が悪い。一方、ガーレー剛直度が１０ｍＮを超える場合、折り目に割れが発生し、水中での長時間の使用によりフィルター材が破れるといった問題が発生することになる。従って、液体濾過用フィルター濾材のＭＤ方向のガーレー剛直度は、０．５〜１０ｍＮの範囲が好ましく、より好ましくは１．０〜５ｍＮの範囲であることが好ましい。
【００１１】
内部結合強度について説明する。内部結合強度とは、ＴＡＰＰＩＵＭ４０３（内部結合試験機による繊維結合試験）に記載されている物性値を指す。液体濾過用フィルター濾材は、一般的にプリーツ加工後、フィルター形態にするため形成加工するが、内部結合強度が弱い場合、プリーツ加工後、折り部で濾材層と支持体層が剥離し、形成加工する際この剥離した部分が引っかかり濾材が破れてしまう。液体濾過用フィルター濾材のＭＤ方向の内部結合強度が、５０ｇｆ・ｃｍ未満である場合は、上述通り、プリーツ加工後剥離が発生し、形成加工時に破れが発生する。従って、液体濾過用フィルター濾材のＭＤ方向の内部結合強度は、５０ｇｆ・ｃｍ以上であることが好ましく、上限に関しては特に制限はない。
【００１２】
湿潤引張強度について説明する。湿潤引張強度とは、ＪＩＳ−８１３５、ＪＩＳ−８１１３に準じた物性値を指す。具体的には、巾１５ｍｍ、長さ２００ｍｍの試料を、２０℃の純水に５分間浸した後、テンシロン測定機を用いて測定した物性値であり、液体濾過用フィルター濾材を加工して、フィルターにし実使用する際、水圧によるフィルターの破れにくさに関するものである。湿潤引張強度が低いと水圧によりフィルターが破れてしまう。この湿潤引張強度は、液体濾過用フィルター濾材を構成する熱融着繊維の種類、配合量によりコントロールが可能である。液体濾過用フィルター濾材のＣＤ方向の湿潤引張強度が、０．５ｋＮ／ｍ未満であると、上述通り、水中使用時に破れが発生してフィルターとして使用できなくなる。一方、５．０ｋＮ／ｍを超えた場合は、液体濾過用フィルター濾材をプリーツ加工後に裁断する際にカットし難いという問題がある。従って、液体濾過用フィルター濾材の湿潤引張強度は０．５〜５．０ｋＮ／ｍであることが好ましい。
【００１３】
また、熱可塑性樹脂を支持体層面に塗布することにより濾過性能が良化することについて説明する。熱可塑性樹脂を濾材層及び支持体層両方に塗布しても、フィルターとして実用上特に問題はなく、引張強度、ガーレー剛直度を向上させることが出来る。しかし、支持体層に多く熱可塑性樹脂を塗布した液体濾過用フィルター濾材をフィルターとして使用した際、濾過効率のダウン巾を少なくし、圧力損失ダウンし、濾過性能が良化することを見出した。濾材層に多くのバインダーを含浸すると、濾材層の微細な目をつめてしまい、微細粒子を捕集し難くなり、また目をつめたことにより圧力損失が大きくなることが考えられる。以上より、支持体層に多く熱可塑性樹脂を塗布することは、非常に有効である。
【００１４】
続いて、本発明で用いる繊維及び構成について説明する。
本発明の液体濾過用フィルター濾材に係る濾材層に用いる繊維は、アスペクト比（繊維長／繊維径）が１０〜１０００００であり繊維径１μｍ以下の繊維とその他の繊維で構成されるものである。アスペクト比（繊維長／繊維径）が１０〜１０００００であり繊維径１μｍ以下の繊維としては、ケブラー繊維等の高結晶性、高配向性繊維を適当な繊維長に切断後、水中に分散させ、ホモジナイザー、均質化装置、ビーター、ＳＤＲ、ＤＤＲ、ＰＦＩミル、ダイノミル、ボールミル、トップファイナー等の叩解機を用いてフィブリル化する方法等によって得られる繊維であるティアラー４００Ｓ（ダイセル社製）やリヨセル繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、レーヨン繊維、その他として麻や木材繊維を同様の方法でフィブリル化した繊維等が挙げられる。また、繊維径１μｍ以下のマイクロガラス繊維は製法が異なるが含まれる。アスペクト比が１０未満の場合、繊維長が非常に短いことから抄紙ワイヤーから繊維が脱落してしまう。一方、アスペクト比が１０００００を超えた場合、繊維を均一に水中に分散することが非常に困難となり、モツレや地合不良を起こしてしまう。よって、アスペクト比は１０〜１０００００が好ましく、より好ましくは１００〜５００００である。
【００１５】
濾材層に含まれるその他の繊維としては、繊維径が１μｍ以上の有機繊維または無機繊維が挙げられる。この繊維は、上述の繊維径１μｍ以下の繊維と混合することにより、均一なネットワークを構成するためや濾材層を形成した際に強度を高める役割を果たすものであり、具体的には皮膜の少ない木材パルプ、麻パルプ、コットンリンター、リント、また、再生繊維としては、リヨセル繊維、レーヨン、キュプラが、半合成繊維としては、アセテート、トリアセテート、プロミックスが、合成繊維としては、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリアクリル系、ビニロン系、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系、ナイロン系、ポリオレフィン系、ベンゾエート、ポリクラール、フェノール系などの繊維が挙げられる。上記の繊維の他に、植物繊維として、針葉樹パルプ、広葉樹パルプなどの木材パルプや藁パルプ、竹パルプ、ケナフパルプ、バガスパルプ、コットンなどの木本類、草本類を含むものとする。これらの繊維はフィブリル化されていても通液性、通気性を阻害しない範囲であればなんら差し支えない。さらに、古紙、損紙などから得られる再生パルプ等も含まれる。また、断面形状がＴ型、Ｙ型、三角等の異形断面を有する繊維や、チョップドストランドガラス繊維も通気性、通液性確保のために含有できる。
【００１６】
また、強度を高める目的で、本発明の液体濾過用フィルター濾材には熱融着性バインダー繊維を併用しても良い。熱融着性バインダー繊維としては、単繊維のほか、芯鞘繊維（コアシェルタイプ）、並列繊維（サイドバイサイドタイプ）、放射状分割繊維などの複合繊維が挙げられる。複合繊維は、皮膜を形成しにくいので、濾材の空間を保持したまま、機械的強度を向上させることができる。熱融着性バインダー繊維としては、例えば、ポリプロピレンの短繊維、ポリプロピレン（芯）とポリエチレン（鞘）の組み合わせ、ポリプロピレン（芯）とエチレンビニルアルコール（鞘）の組み合わせ、ポリプロピレン（芯）とポリエチレン（鞘）の組み合わせ、高融点ポリエステル（芯）と低融点ポリエステル（鞘）の組み合わせが挙げられる。また、ポリエチレン等の低融点樹脂のみで構成される単繊維（全融タイプ）や、ポリビニルアルコール系のような熱水可溶性バインダーは、濾材の乾燥工程で皮膜を形成し易いが、特性を阻害しない範囲で使用することができる。
【００１７】
本発明の液体濾過用フィルター濾材の坪量は５〜５０ｇ／ｍ^２が適当であり、好ましくは１０〜４０ｇ／ｍ^２である。５ｇ／ｍ^２未満ではピンホール等により信頼性の点で問題がある。一方、５０ｇ／ｍ^２を越えると濾過抵抗が上昇し抄紙性が悪くなり、又、表面濾過の点から坪量を増やしても効果は期待できず、コスト面でも問題がある。
【００１８】
本発明の支持体に用いられる繊維は特に限定しないが、濾材層に配合される上記に記載の１μｍ以上の繊維、熱融着性バインダー繊維等が挙げられる。
【００１９】
本発明の支持体層の坪量は１０〜１５０ｇ／ｍ^２が適当であり、好ましくは３０〜１００ｇ／ｍ^２である。１０ｇ／ｍ^２未満では抄紙方向の剛直度が低く、折り加工性が悪い。１５０ｇ／ｍ^２を超えると厚みが増し、ユニットに納まる濾材面積が小さくなり、又濾過抵抗が大きくなり実用上問題があると共にコスト面からも好ましくない。
【００２０】
次に、本発明で用いる熱可塑性樹脂について説明する。本発明で用いる熱可塑性樹脂とは、アクリル系、酢酸ビニル系、エポキシ系、合成ゴム系、ポリエステル系、ウレタン系、塩化ビニリデン系等のラテックス、ＰＶＡ、澱粉、フェノール樹脂等であり、単独、又は２種類以上を併用できる。必要に応じて架橋剤を添加することにより強度、耐水性を向上できる。
【００２１】
本発明の液体濾過用フィルター濾材に付与される熱可塑性樹脂の量は、液体濾過用フィルター濾材に対して０．０１〜２０質量％が好ましく、より好ましくは、０．１〜１０質量％である。２０質量％を超えると液体濾過用フィルター濾材の濾過抵抗が大きくなり、また濾過性能も低下する。一方、０．０１質量％未満では、液体濾過用フィルター濾材の堅さの向上が見られず、プリーツ加工適性の不足、また湿強度不足により、液体の圧力で破れる問題がある。また、好ましくは支持体層に多く含有することが好ましい。これにより、濾過効率を維持しつつ、圧力損失を悪化させない。濾材層に多量に熱可塑性樹脂を含有すると、濾材層の微細な目をつめてしまい、微細粒子を捕集し難くなり、また目をつめたことにより濾過抵抗（圧力損失）が大きくなることが考えられる。
【００２２】
以下に本発明の液体濾過用フィルター濾材の製造方法について説明するが、この方法は一例であり、この方法に限定されるものではない。
【００２３】
本発明の液体濾過用フィルター濾材は、円網式、傾斜ワイヤー式、長網式のいずれか２機組み合わせたコンビネーションマシンにより抄き合わせられる。湿式抄造法であることから、乾式法より、坪量のバラツキが小さく、濾過効率等のバラツキも小さくすることが可能である。コンビネーションマシンにより抄き合わせ後、ヤンキードライヤー等で乾燥させる。
ドライヤー温度としては、支持体層で使用している熱融着性バインダー繊維の融点以上であれば良い。その後に別途熱可塑性樹脂を塗布する。
熱可塑性樹脂を塗布する方法としては、特に限定はしないが、タブサイズプレス方式、サイズプレス方式等が挙げられる。また支持体層のみに塗布する方法としてはグラビア方式、スプレー方式等が挙げられる。
付着量の制御については、液濃度、プレス圧、グラビアロールのメッシュ、噴霧圧等一般的な方法で可能である。
塗布後の乾燥は、エア−ドライヤー、シリンダードライヤー、サクションドラム式ドライヤー、赤外方式ドライヤー、これらの併用等一般的な乾燥方式が可能である。
塗布乾燥後に熱処理を行う場合、装置として特に限定はしないが、ベーキング装置、ヤンキードライヤー方式、サクションドラムドライヤー方式、赤外方式ドライヤー等が挙げられる。
熱処理温度としては、液体濾過用フィルター濾材を構成する熱融着性バインダー繊維の融点以上であればよい。この熱処理をすることにより、液体濾過用フィルター濾材の内部結合強度が得られる。この内部結合強度を高くすることにより、折り加工時での層間剥離を抑えることができる。
【００２４】
さらに好ましくは、濾材層と支持体層を抄き合わせた後、支持体層側をヤンキードライヤーに密着させ乾燥し、支持体層のみに熱可塑性樹脂を塗布する方が良い。支持体層側をヤンキードライヤーに密着させることにより、平滑性が良くなり、熱可塑性樹脂を塗布する際、均一に塗布することができる。一方、濾材層側をヤンキードライヤーに密着させた場合、支持体層側は凹凸な面となる。この凹凸面に塗布した場合、凹の部分に熱可塑性樹脂が多く付着することで濾過ムラが発生、及び強度が弱い部分ができ、ライフが短くなる等の問題が発生する。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに何等限定されるものではない。なお、実施例及び比較例におけるガーレー剛直度、内部結合強度、湿潤引張強度、耐折強さ及び濾過性能は以下の方法で測定した。
【００２６】
ガーレー剛直度はＪＩＳ−Ｌ−１０８５（不織布しん地試験方法）に記載されているガーレー剛直度を指す。
【００２７】
内部結合強度はＴＡＰＰＩＵＭ４０３（内部結合試験機による繊維結合試験）に記載されている内部結合強度を指す。
【００２８】
湿潤引張強度はＪＩＳ−８１３５、ＪＩＳ−８１１３に準じて測定する。巾１５ｍｍ、長さ２００ｍｍに裁断し、２０℃の純水に５分間浸した後、テンシロン測定機を用いて測定する。
【００２９】
折り加工適性は折り加工機にでプリーツ加工し、加工性の良いものを○、やや悪いものを△、悪いものを×の３段階で評価した。また、折り部にて、層間剥離を確認し、剥離していないものを○、剥離しているものを×の２段階評価した。
【００３０】
濾過効率、濾過速度の測定：ＪＩＳ第８種粉体を０．０５％濃度になるように水に希釈したものを試験用液体として用い、以下の方法で測定した。
初期濾過効率（単位：％）：濾材を水で湿潤した後、試験用液体１００ｍｌを濾過面積１４ｃｍ^２、差圧△Ｐ＝３２０ｍｍＨｇで濾過し、濾過前後液の３〜１０μｍ粒子数をリオン（株）製の液中微粒子計数器（ＫＬ−０１）で測定した。初期濾過速度（単位：ｃｃ／ｃｍ^２・ｍｉｎ）：上記濾過性能試験時の濾過時間から濾過速度を得た。
ライフ試験：上記試験液を用いて１０回繰り返し濾過した後、上記試験と同様の方法で濾過効率、濾過速度を測定した。
【００３１】
実施例１〜４、比較例１、２
濾材は下記の繊維を使用して表１の繊維配合で下記の抄造方法で作製した。
繊維Ａ：ケブラー微細繊維（ティアラー４００Ｓ、ダイセル化学社製）（繊維径約０．４５μｍ、アスペクト比約２００００）
繊維Ｂ：１．７ｄｔ×４ｍｍのリヨセル繊維（コートルズ社製）をＳＤＲ（シングルディスクリファイナー）で処理した繊維（平均繊維径約０．６μｍ、アスペクト比約１００００）
繊維Ｃ：１．７ｄｔ×４ｍｍのリヨセル繊維（コートルズ社製）を直径２ｍｍのビーズ、水を顔料等の分散装置であるボールミル（ペイントコンディショナー）に投入し、１１時間処理した。その結果、リヨセル繊維はフィブリル化の過程を超えていた（繊維径約０．５μｍ、アスペクト比約５０）
繊維Ｄ：ポリエステル繊維（帝人社製、０．１ｄｔ×３ｍｍ、直径約３．２μｍ）
繊維Ｅ：ポリエステル繊維（帝人社製、０．５デニール×５ｍｍ直径約７μｍ）
繊維Ｆ：熱接着性ポリエステル繊維（ユニチカ社製４０８０、２デニール×５ｍｍ直径約１５μｍ）
繊維Ｇ：ＮＢＫＰ（三菱製紙社製）
を表１に示す濾材層、支持体層の繊維配合になるように混合してスラリーを作製した。
抄紙：支持体層スラリーを傾斜ワイヤー方式で、濾材層スラリーを円網方式のコンビネーションマシンで抄き合わせ、このウエットシートをプレス脱水し、支持体層側をヤンキードライヤー（約１２０℃）に密着させて乾燥させる。そのシートをタブサイズブレスにて表１に示す固形分付着量のアクリルバインダー液を含浸させ、エアードライヤーにて乾燥させる。乾燥したシートを１３０℃のヤンキードライヤーで熱処理し、液体濾過用フィルター濾材を作製した。その結果を表１に示す。
【００３２】
実施例５
実施例５は、タブサイズ方式をグラビア塗工方式に変えて、バインダーを支持体層面に転写方式で表１に示す付着量を付与させた。それ以外は、実施例１と同じ方法で液体濾過用フィルター濾材を作製した。結果を表１に示す。
【００３３】
表１の実施例１〜５の液体濾過用フィルター濾材に使用している繊維径１μｍ以下の繊維は、アスペクト比が１００００と２００００であることから初期濾過効率、ライフ濾過効率共に良好であった。また、ガーレ剛直度が０．５ｍＮ以上であり内部結合強度も５０ｇｆ・ｃｍ以上で、湿潤引強度も０．５ｋＮ／ｍを超えており、加工適正が良好であり、層間剥離もなかった。
さらに、実施例５の液体濾過用フィルター濾材は支持体層面にバインダー液を付着させることにより濾材層のミクロポアを埋めていないことから、実施例２よりもさらに濾過効率が良好で、ライフ濾過速度も速く良好であった。
一方、比較例１は支持体層の坪量が８ｇ／ｍ^２と非常に薄いためにガーレ剛直度が０．４ｍＮであり、加工適正が非常に悪かった。また、比較例２は濾材層と支持体層に配合している繊維Ｆ（バインダー繊維）が非常に少ないために内部結合強度が４０ｆｇ・ｃｍしかなく、プリーツ加工試験時に層間剥離が生じ加工適正が悪かった。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明の濾材層と支持体層とを抄き合わせて一体化してなる液体濾過用フィルター濾材は、アスペクト比（繊維長／繊維径）が１０〜１０００００であり繊維径１μｍ以下の繊維を含む濾材層に支持体層を一体化させた液体濾過用フィルター濾材において、該フィルター濾材のＭＤ方向の内部結合強度が５０ｇｆ・ｃｍ以上であり、且つＭＤ方向のガーレー剛直度が０．５〜１０ｍＮ、ＣＤ方向の湿潤引張強度が０．５〜５．０ｋＮ／ｍであり、熱可塑性樹脂をフィルター濾材坪量に対して０．０１〜２０質量％含有することにより初期濾過効率、ライフ濾過効率共に良好で加工適正が良好であり、層間剥離もなかった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a filter medium for liquid filtration for efficiently removing particles contained in a liquid and obtaining a clean liquid, and relates to a filter medium having good pleatability and high wet strength. . More specifically, processing scraps contained in the machining fluid of electric discharge machines used for metal sculpture, cutting, etc., and ultra-high used in processes such as cutting, polishing, and edging of substrate wafers in IC production. The present invention relates to a filter medium for efficiently removing processing debris contained in pure water to obtain a clean liquid, and a filter medium for filtering various liquids such as automobile engine oil and fuel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, liquid filtration filters used in electrical discharge machines and IC production processes, engine oil for automobiles, and various liquid filtration filters such as fuel are impregnated with phenol resin or the like on a mixed sheet of natural pulp and organic fibers. Sheet, polyester nonwoven fabric (spunbond), etc. are used, but there are disadvantages such as low filtration efficiency and short life. When natural pulp is used, natural pulp swells due to prolonged use in water However, since the strength of the filter material is lowered, there is a problem that the filter material is broken during use.
[0003]
Moreover, the filter material used for an electric discharge machine etc. generally uses the thing which increased the surface area and improved the filtration performance by pleating. Furthermore, in recent years, with the increase in processing speed of processing machines, refinement of processing scraps, and the increase in the differential pressure of use of the filter, the pressure applied to the filter medium in the filter tends to increase, and the filter medium has rigidity. It has become necessary to
[0004]
In order to solve these problems, it has been proposed that partial thermocompression bonding is performed so that the burst strength when wet with water is 5 kgf / cm ² or more (see, for example, Patent Document 1). However, there is a drawback that the filter media gap is crushed and the filtration efficiency is lowered by thermocompression bonding. Further, since it is a dry papermaking method, there is a large variation in basis weight, and there is a problem of variation in efficiency.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-165209 (2nd page)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and problems, and to provide a filter medium having a low filtration resistance, a high filtration efficiency, good pleatability and high wet strength.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a method for solving these problems, as a result of examining application of various fibers to filters, it was found that unprecedented good filter characteristics and processability were obtained, and the present invention was completed.
[0008]
That is, the present invention
1. In a filter medium for liquid filtration in which a support layer is integrated with a filter medium layer containing fibers having an aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of 10 to 100,000 and having a fiber diameter of 1 μm or less, internal bonding in the MD direction of the filter medium A filter for liquid filtration having a strength of 50 gf · cm or more, a Gurley stiffness in the MD direction of 0.5 to 10 mN, and a wet tensile strength in the CD direction of 0.5 to 5.0 kN / m. Filter media.
2. A combination of any two of a long mesh type, a slanted wire type, and a circular mesh type of a filter medium layer and a support layer having an aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of 10 to 100,000 and containing fibers of 1 μm or less. 2. The filter medium for liquid filtration according to 1, which is dried after being made by a machine and integrated.
3. 2. The filter medium for liquid filtration according to 1, which contains a thermoplastic resin.
4). 4. The filter medium for liquid filtration according to 3, wherein the content of the thermoplastic resin is 0.01 to 20% by mass.
5). 2. The filter medium for liquid filtration according to 1, wherein a thermoplastic resin is applied to the surface of the support layer.
6). 6. The filter medium for liquid filtration according to any one of 3 to 5, wherein the filter medium is heat-treated before or after applying the thermoplastic resin.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the filter medium for liquid filtration of the present invention will be described in detail. The filter medium for liquid filtration of the present invention is formed by integrating a filter medium layer and a support layer, and the Gurley rigidity, internal bond strength, wet tensile strength, and folding resistance of the filter medium by an MIT test machine. The strength is characterized by having a specific physical property value.
[0010]
The Gurley stiffness refers to a physical property value described in JIS-L-1085 (nonwoven fabric test method) and relates to processability when a filter medium for liquid filtration is pleated. When the Gurley stiffness of the filter medium for liquid filtration is low, the pleat processing machine not only breaks at an acute angle, but also causes poor running performance of the folded portion, that is, jamming. If the Gurley stiffness is too high, the pleatability is excellent, but cracks occur in the folds. Due to the crack, there is a problem that the filter medium is torn by prolonged use in water. This Gurley stiffness can be controlled by the type and blending amount of fibers constituting the filter medium layer and the support layer described later, the type of thermoplastic resin, and the amount of adhesion. When the Gurley stiffness in the MD direction of the filter medium for liquid filtration (that is, the paper making direction of the filter medium for liquid filtration) is lower than 0.5 mN, the suitability for pleating is poor as described above. On the other hand, when the Gurley stiffness exceeds 10 mN, the crease is cracked, and the filter material is broken due to prolonged use in water. Therefore, the Gurley rigidity in the MD direction of the filter medium for liquid filtration is preferably in the range of 0.5 to 10 mN, more preferably in the range of 1.0 to 5 mN.
[0011]
The internal bond strength will be described. The internal bond strength refers to a physical property value described in TAPPI UM403 (fiber bond test using an internal bond tester). Filter media for liquid filtration are generally formed and processed to form a filter after pleating, but if the internal bond strength is weak, the filter media layer and the support layer are peeled off at the fold after forming the pleated material. When this occurs, the peeled portion is caught and the filter medium is torn. When the internal bond strength in the MD direction of the filter medium for liquid filtration is less than 50 gf · cm, peeling occurs after pleating as described above, and tearing occurs during forming. Accordingly, the internal bond strength in the MD direction of the filter medium for liquid filtration is preferably 50 gf · cm or more, and there is no particular limitation on the upper limit.
[0012]
The wet tensile strength will be described. The wet tensile strength refers to a physical property value according to JIS-8135 and JIS-8113. Specifically, after immersing a sample having a width of 15 mm and a length of 200 mm in pure water at 20 ° C. for 5 minutes, it is a physical property value measured using a Tensilon measuring machine, and processing a filter medium for liquid filtration, This is related to the difficulty of breaking the filter due to water pressure when actually used as a filter. If the wet tensile strength is low, the filter is broken by water pressure. This wet tensile strength can be controlled by the type and blending amount of the heat-sealing fibers constituting the filter medium for liquid filtration. When the wet tensile strength in the CD direction of the filter medium for liquid filtration is less than 0.5 kN / m, as described above, tearing occurs during use in water and the filter medium cannot be used as a filter. On the other hand, when it exceeds 5.0 kN / m, there is a problem that it is difficult to cut the filter medium for liquid filtration when it is cut after pleating. Therefore, the wet tensile strength of the filter medium for liquid filtration is preferably 0.5 to 5.0 kN / m.
[0013]
Moreover, it demonstrates that the filtration performance improves by apply | coating a thermoplastic resin to a support body layer surface. Even if the thermoplastic resin is applied to both the filter medium layer and the support layer, there is no particular problem in practical use as a filter, and the tensile strength and Gurley stiffness can be improved. However, it has been found that when a filter medium for liquid filtration in which a large amount of thermoplastic resin is applied to the support layer is used as a filter, the filtration efficiency is improved by reducing the decrease in filtration efficiency and pressure loss. If the filter medium layer is impregnated with a large amount of binder, it is conceivable that the filter medium layer will be clogged with fine particles, and it will be difficult to collect fine particles. From the above, it is very effective to apply a large amount of thermoplastic resin to the support layer.
[0014]
Then, the fiber and structure used by this invention are demonstrated.
The fibers used in the filter medium layer according to the filter medium for liquid filtration of the present invention are composed of fibers having an aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of 10 to 100,000 and a fiber diameter of 1 μm or less and other fibers. As a fiber having an aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of 10 to 100,000 and a fiber diameter of 1 μm or less, a highly crystalline highly oriented fiber such as Kevlar fiber is cut into an appropriate fiber length, and then dispersed in water. Tearer 400S (manufactured by Daicel) or lyocell fibers, which are fibers obtained by a fibrillation method using a homogenizer, homogenizer, beater, SDR, DDR, PFI mill, dyno mill, ball mill, top finer, etc. Examples thereof include acrylic fibers, polyester fibers, polypropylene fibers, polyethylene fibers, rayon fibers, and fibers obtained by fibrillating hemp and wood fibers in the same manner. In addition, micro glass fibers having a fiber diameter of 1 μm or less are included in different manufacturing methods. If the aspect ratio is less than 10, the fiber length is very short, so that the fiber falls off from the papermaking wire. On the other hand, when the aspect ratio exceeds 100000, it becomes very difficult to uniformly disperse the fibers in water, which causes mottle and poor formation. Therefore, the aspect ratio is preferably 10 to 100,000, more preferably 100 to 50,000.
[0015]
Other fibers contained in the filter medium layer include organic fibers or inorganic fibers having a fiber diameter of 1 μm or more. This fiber serves to increase the strength when it is mixed with the above-mentioned fiber having a fiber diameter of 1 μm or less to form a uniform network or when a filter medium layer is formed. Wood pulp, hemp pulp, cotton linter, lint, lyocell fiber, rayon, cupra as regenerated fiber, acetate, triacetate, promix as semi-synthetic fiber, polyolefin, polyamide as synthetic fiber , Polyacrylic, vinylon, vinylidene, polyvinyl chloride, polyester, nylon, polyolefin, benzoate, polyclar, and phenol fibers. In addition to the above fibers, wood fibers such as softwood pulp and hardwood pulp, wood pulp such as bamboo pulp, bamboo pulp, kenaf pulp, bagasse pulp, cotton, and herbs are included as plant fibers. Even if these fibers are fibrillated, there is no problem as long as they do not impair liquid permeability and air permeability. Furthermore, recycled pulp obtained from waste paper, waste paper, and the like are also included. Further, fibers having an irregular cross-section such as T-type, Y-type, and triangle, and chopped strand glass fibers can also be contained for ensuring air permeability and liquid permeability.
[0016]
For the purpose of increasing the strength, a heat-fusible binder fiber may be used in combination with the filter medium for liquid filtration of the present invention. Examples of the heat-fusible binder fibers include single fibers, and composite fibers such as core-sheath fibers (core-shell type), parallel fibers (side-by-side type), and radially divided fibers. Since the composite fiber hardly forms a film, the mechanical strength can be improved while maintaining the space of the filter medium. Examples of the heat-fusible binder fiber include polypropylene short fibers, a combination of polypropylene (core) and polyethylene (sheath), a combination of polypropylene (core) and ethylene vinyl alcohol (sheath), polypropylene (core) and polyethylene (sheath). ) And a combination of a high melting point polyester (core) and a low melting point polyester (sheath). In addition, single fibers (fully fused type) composed only of low melting point resins such as polyethylene and hot water-soluble binders such as polyvinyl alcohol are easy to form a film in the drying process of the filter medium, but do not hinder the properties. Can be used in a range.
[0017]
5-50 g / m < ² > is suitable for the basic weight of the filter medium for liquid filtration of this invention, Preferably it is 10-40 g / m < ² >. If it is less than 5 g / m ² , there is a problem in reliability due to a pinhole or the like. On the other hand, if it exceeds 50 g / m ² , the filtration resistance is increased and the papermaking property is deteriorated, and even if the basis weight is increased from the viewpoint of surface filtration, the effect cannot be expected, and there is a problem in terms of cost.
[0018]
Although the fiber used for the support body of this invention is not specifically limited, The fiber of 1 micrometer or more as described above mix | blended with a filter medium layer, a heat-fusible binder fiber, etc. are mentioned.
[0019]
10-150 g / m < ² > is suitable for the basic weight of the support body layer of this invention, Preferably it is 30-100 g / m < ² >. If it is less than 10 g / m ² , the rigidity in the papermaking direction is low, and the foldability is poor. If it exceeds 150 g / m ² , the thickness will increase, the area of the filter medium that can be accommodated in the unit will decrease, the filtration resistance will increase, and there will be practical problems and this will be undesirable from the cost aspect.
[0020]
Next, the thermoplastic resin used in the present invention will be described. The thermoplastic resin used in the present invention is an acrylic, vinyl acetate, epoxy, synthetic rubber, polyester, urethane, vinylidene chloride, etc. latex, PVA, starch, phenol resin, etc., alone or Two or more types can be used in combination. If necessary, the strength and water resistance can be improved by adding a cross-linking agent.
[0021]
The amount of the thermoplastic resin applied to the filter medium for liquid filtration of the present invention is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass with respect to the filter medium for liquid filtration. . If it exceeds 20% by mass, the filtration resistance of the filter medium for liquid filtration increases, and the filtration performance also decreases. On the other hand, when the content is less than 0.01% by mass, the filter medium for liquid filtration is not improved in rigidity, and there is a problem that it is broken by the pressure of the liquid due to lack of suitability for pleating and lack of wet strength. Moreover, it is preferable to contain many in a support body layer preferably. Thereby, pressure loss is not worsened, maintaining filtration efficiency. If the filter medium layer contains a large amount of thermoplastic resin, the filter medium layer may be clogged with fine particles, making it difficult to collect fine particles, and the clogging may increase filtration resistance (pressure loss). Conceivable.
[0022]
Although the manufacturing method of the filter medium for liquid filtration of this invention is demonstrated below, this method is an example and is not limited to this method.
[0023]
The filter medium for liquid filtration of the present invention is made by a combination machine in which any two of a circular mesh type, an inclined wire type and a long mesh type are combined. Since it is a wet papermaking method, the basis weight variation is smaller than that of the dry method, and variations such as filtration efficiency can be reduced. After making the paper with a combination machine, dry it with a Yankee dryer.
The dryer temperature may be higher than the melting point of the heat-fusible binder fiber used in the support layer. Thereafter, a thermoplastic resin is separately applied.
A method for applying the thermoplastic resin is not particularly limited, and examples thereof include a tab size press method and a size press method. Examples of the method of applying only to the support layer include a gravure method and a spray method.
The amount of adhesion can be controlled by a general method such as liquid concentration, press pressure, gravure roll mesh, spray pressure, and the like.
Drying after application can be performed by a general drying method such as an air dryer, a cylinder dryer, a suction drum dryer, an infrared dryer, or a combination thereof.
When heat treatment is performed after coating and drying, the apparatus is not particularly limited, and examples thereof include a baking apparatus, a Yankee dryer system, a suction drum dryer system, and an infrared system dryer.
The heat treatment temperature may be equal to or higher than the melting point of the heat-fusible binder fiber constituting the filter medium for liquid filtration. By performing this heat treatment, the internal bond strength of the filter medium for liquid filtration can be obtained. By increasing the internal bond strength, delamination at the time of folding can be suppressed.
[0024]
More preferably, after combining the filter medium layer and the support layer, the support layer side is brought into close contact with a Yankee dryer and dried, and the thermoplastic resin is applied only to the support layer. By bringing the support layer side into close contact with the Yankee dryer, the smoothness is improved, and when the thermoplastic resin is applied, it can be applied uniformly. On the other hand, when the filter medium layer side is closely attached to the Yankee dryer, the support layer side becomes an uneven surface. When it is applied to the uneven surface, a large amount of thermoplastic resin adheres to the concave portion, causing problems such as uneven filtration and weak strength, resulting in shortened life.
[0025]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these at all. The Gurley rigidity, internal bond strength, wet tensile strength, folding strength, and filtration performance in Examples and Comparative Examples were measured by the following methods.
[0026]
The Gurley stiffness refers to the Gurley stiffness described in JIS-L-1085 (nonwoven fabric joint test method).
[0027]
The internal bond strength refers to the internal bond strength described in TAPPI UM403 (fiber bond test using an internal bond tester).
[0028]
The wet tensile strength is measured according to JIS-8135 and JIS-8113. It is cut into a width of 15 mm and a length of 200 mm, immersed in pure water at 20 ° C. for 5 minutes, and then measured using a Tensilon measuring machine.
[0029]
Folding aptitude was evaluated by three stages: ◯ for good workability, △ for poor workability, and x for bad workability. In addition, delamination was confirmed at the folded portion, and a non-peeling evaluation was evaluated as “◯”, and a peeling was evaluated as “x”.
[0030]
Measurement of filtration efficiency and filtration rate: A JIS eighth type powder diluted in water to a concentration of 0.05% was used as a test liquid, and measured by the following method.
Initial filtration efficiency (unit:%): After wetting the filter medium with water, 100 ml of the test liquid was filtered with a filtration area of 14 cm ² and a differential pressure ΔP = 320 mmHg, and the number of particles of 3 to 10 μm in the liquid before and after filtration was ) And a fine particle counter (KL-01) manufactured by KK. Initial filtration rate (unit: cc / cm ² · min): The filtration rate was obtained from the filtration time during the filtration performance test.
Life test: After filtration 10 times using the above test solution, filtration efficiency and filtration rate were measured in the same manner as in the above test.
[0031]
Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 and 2
The filter medium was prepared by the following paper making method using the following fibers and the fiber composition shown in Table 1.
Fiber A: Kevlar fine fiber (Tearer 400S, manufactured by Daicel Chemical Industries) (fiber diameter: about 0.45 μm, aspect ratio: about 20000)
Fiber B: a fiber obtained by treating lyocell fiber (manufactured by Coatles Co., Ltd.) of 1.7 dt × 4 mm with SDR (single disk refiner) (average fiber diameter: about 0.6 μm, aspect ratio: about 10,000)
Fiber C: 1.7 dt × 4 mm lyocell fiber (manufactured by Coatles Co., Ltd.) was introduced into a ball mill (paint conditioner), which is a dispersing device for pigments and the like, with beads having a diameter of 2 mm, and treated for 11 hours. As a result, the lyocell fiber exceeded the fibrillation process (fiber diameter of about 0.5 μm, aspect ratio of about 50).
Fiber D: Polyester fiber (manufactured by Teijin Ltd., 0.1 dt × 3 mm, diameter of about 3.2 μm)
Fiber E: Polyester fiber (manufactured by Teijin Ltd., 0.5 denier x 5 mm diameter of about 7 μm)
Fiber F: Heat-adhesive polyester fiber (Unitika 4080, 2 denier x 5 mm diameter approximately 15 μm)
Fiber G: NBKP (Mitsubishi Paper Industries)
Were mixed so as to have the fiber composition of the filter medium layer and the support layer shown in Table 1 to prepare a slurry.
Papermaking: Combine the support layer slurry with an inclined wire method and the filter media layer slurry with a circular net combination machine, press dry the wet sheet, and adhere the support layer side to a Yankee dryer (about 120 ° C). And dry. The sheet is impregnated with an acrylic binder liquid having a solid content adhesion amount shown in Table 1 with a tab size breath and dried with an air dryer. The dried sheet was heat-treated with a 130 ° C. Yankee dryer to produce a filter medium for liquid filtration. The results are shown in Table 1.
[0032]
Example 5
In Example 5, the tab size method was changed to the gravure coating method, and the adhesion amount shown in Table 1 was imparted to the support layer surface by the transfer method with the binder. Otherwise, a filter medium for liquid filtration was produced in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[0033]
The fibers having a fiber diameter of 1 μm or less used in the filter media for liquid filtration of Examples 1 to 5 in Table 1 had good initial filtration efficiency and life filtration efficiency because the aspect ratios were 10,000 and 20000. Further, the Gurley stiffness was 0.5 mN or more, the internal bond strength was 50 gf · cm or more, the wet pulling strength exceeded 0.5 kN / m, the processing suitability was good, and there was no delamination.
Furthermore, since the filter medium for liquid filtration of Example 5 does not fill the micropores of the filter medium layer by adhering the binder liquid to the support layer surface, the filtration efficiency is better than that of Example 2, and the life filtration rate is also high. It was fast and good.
On the other hand, in Comparative Example 1, since the basis weight of the support layer was as thin as 8 g / m ² , the Gurley rigidity was 0.4 mN, and the processing suitability was very poor. In Comparative Example 2, the fiber F (binder fiber) blended in the filter medium layer and the support layer is very small, so that the internal bond strength is only 40 fg · cm, and delamination occurs during the pleating process test. It was bad.
[0034]
[Table 1]

[0035]
【The invention's effect】
As described above, the filter medium for liquid filtration formed by combining the filter medium layer and the support layer of the present invention has an aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of 10 to 100,000 and a fiber diameter of 1 μm or less. In the filter medium for liquid filtration in which the support layer is integrated with the filter medium layer containing the fibers, the internal filter bond strength in the MD direction is 50 gf · cm or more, and the Gurley stiffness in the MD direction is 0.1. 5-10 mN, wet tensile strength in the CD direction is 0.5-5.0 kN / m, and initial filtration efficiency, life by containing 0.01-20% by mass of thermoplastic resin with respect to basis weight of filter medium The filtration efficiency was good, the processing suitability was good, and there was no delamination.

Claims

In a filter medium for liquid filtration in which a support layer is integrated with a filter medium layer containing fibers having an aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of 10 to 100,000 and having a fiber diameter of 1 μm or less, internal bonding in the MD direction of the filter medium A filter for liquid filtration having a strength of 50 gf · cm or more, a Gurley stiffness in the MD direction of 0.5 to 10 mN, and a wet tensile strength in the CD direction of 0.5 to 5.0 kN / m. Filter media.

A combination of any two of a long mesh type, a slanted wire type, and a circular mesh type of a filter medium layer and a support layer having an aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of 10 to 100,000 and containing fibers of 1 μm or less. The filter medium for liquid filtration according to claim 1, wherein the filter medium is dried after being made by a machine and integrated.

The filter medium for liquid filtration according to claim 1, further comprising a thermoplastic resin.

The filter medium for liquid filtration according to claim 3, wherein the content of the thermoplastic resin is 0.01 to 20% by mass.

The filter medium for liquid filtration according to claim 1, wherein a thermoplastic resin is applied to the surface of the support layer.

6. The filter medium for liquid filtration according to claim 3, wherein the filter medium is heat-treated before or after applying the thermoplastic resin.