过滤器用滤材以及具备该滤材的水过滤装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种捕集效率高且过滤寿命长的水过滤器用滤材以及具备该滤材的水过滤装置。本发明的水过滤器用滤材由通过将纳米纤维层与基材进行层叠而得到的片材构成，所述纳米纤维层是单纤维平均纤维直径处于10～1000nm的范围的满足以下全部条件的纳米纤维层，所述基材是由包含单纤维平均纤维直径为1μm以上的亲水性纤维的无纺布或者机织物形成的基材。另外，通过具备前述水过滤器用滤材而构成本发明的水过滤装置。(1)纳米纤维层的单位面积重量为0.1～10g/m2。(2)纳米纤维为连续长纤维。(3)纳米纤维是至少包含乙烯-乙烯醇共聚物的成分。
【专利说明】过滤器用滤材以及具备该滤材的水过滤装置
[0001]关联技术
[0002]本申请要求2011年3月30日申请的日本特愿2011-076026的优先权，以参考方式将其全体作为本申请的一部分进行引用。
【技术领域】
[0003]本发明涉及水过滤器用滤材以及具备该滤材的水过滤装置，所述水过滤器用滤材通过将乙烯-乙烯醇共聚物纳米纤维层与利用由亲水性纤维形成的无纺布或者机织物而形成的基材进行层叠而成。
【背景技术】
[0004]作为用于去除水中所含的微粒的滤材，提出了一种通过将极细纤维聚集体层与细纤维聚集体层进行层叠而得到的过滤材料，所述极细纤维聚集体层是由利用静电纺丝法制造的单纤维平均纤维直径为IOnm以上且不足500nm的纳米纤维形成的极细纤维聚集体层，所述细纤维聚集体层是平均纤维直径为0.5 μ m以上且5 μ m以下的细纤维聚集体层(专利文献I)。
[0005]另外，提出了一种由通过将纳米纤维层与基材进行层叠而得到的片材形成的过滤器用滤材，所述纳米纤维层是由利用静电纺丝法而制造的单纤维平均纤维直径为10?IOOOnm的纳米纤维形成的层，所述基材是利用由单纤维平均纤维直径大于5 μ m的纤维构成的无纺布或者机织物而形成的基材(专利文献2)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2005-218909号公报
[0009]专利文献2:日本特开2009-6272号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的问题
[0011]专利文献I中具体公开的过滤材料是由利用静电纺丝法形成的聚丙烯腈极细纤维聚集体层和利用静电纺丝法形成的聚丙烯腈或者聚丙烯细纤维聚集体层形成的过滤材料，但是由于支撑极细纤维聚集体层的细纤维聚集体层也利用静电纺丝法而形成，在为了作为液体过滤器而使用时，存在有由细纤维聚集体层形成的支撑层的强度性质不充分这样的问题。
[0012]在专利文献2中公开的过滤材料中，纳米纤维层与基材这两者也优选由聚烯烃、聚酯或者聚酰胺等疏水性纤维形成，因而在用作水过滤器时，则容易在纳米纤维层与基材之间引发剥离，另外，初始压力损耗大，在过滤精度以及过滤寿命的方面尚存在有改良的余地。
[0013]本发明想要解决的第I课题在于提供一种水过滤器用滤材，其适于去除水中所含的微粒，初始压力损耗小，过滤精度以及过滤寿命得到了改良。
[0014]此外，本发明的第2课题在于提供搭载上述滤材的滤筒、以及具备该筒的水过滤
>J-U ρ?α装直。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]上述的本发明第I课题通过获得下述的水过滤器用滤材而解决。
[0017]一种水过滤器用滤材，其特征在于，由通过将纳米纤维层与基材进行层叠而得到的片材构成，
[0018]所述纳米纤维层是由单纤维平均纤维直径处于10-IOOOnm的范围的纤维形成的满足以下全部条件(I)-(3)的纳米纤维层，
[0019]所述基材是由包含单纤维平均纤维直径为I μ m以上的亲水性纤维的无纺布或者机织物形成的基材。
[0020](I)纳米纤维层的单位面积重量为0.1-10g/m2。
[0021](2)纳米纤维为连续长纤维。
[0022](3)纳米纤维由至少包含乙烯-乙烯醇共聚物的聚合物形成。
[0023]在本发明中，水过滤器用滤材是`搭载于过滤器(过滤装置)中而有过滤功能的构件，所述过滤器(过滤装置)的使用目的在于通过与水接触从而将水中含有的颗粒捕集并且去除，或者将水中含有的颗粒捕集并且回收。
[0024]另外，在本发明中亲水性纤维是指在纤维表面包含亲水性基团(OH基、COOH基、NH2基等)作为构成聚合物的重复单元的纤维，聚合物不仅是构成纤维的聚合物，也可以是将纤维表面涂布的物质，不仅是单独聚合物，也可以是共聚物。
[0025]前述乙烯-乙烯醇共聚物中，乙烯含量优选处于3-70摩尔％的范围。
[0026]前述纳米纤维层优选为通过将利用静电纺丝法获得的纤维进行集聚而得到的纳米纤维层，另外，前述基材中所含的亲水性纤维优选由包含聚乙烯醇类聚合物的聚合物形成。
[0027]前述基材的单位面积重量优选处于20-500g/m2的范围内。
[0028]前述层叠片材优选为通过将利用静电纺丝法而形成的纳米纤维层状地集聚在前述基材之上而得到的层叠片材，前述层叠片材进一步优选为在集聚后进行了压花处理或者压延处理的层叠片材。
[0029]上述的本发明第2课题通过获得至少在一部分包含上述的本发明的水过滤器用滤材的滤筒而解决。
[0030]在本发明中，滤筒是指将滤材成型为平板状或者筒状等规定形状而容纳于壳体的物体。
[0031 ] 在本发明中，水过滤装置是指具备前述的滤筒并且可通过过滤将水中的微粒等不需要的成分或者要回收的成分去除或者取出的装置。
[0032]发明的效果
[0033]由本发明获得的水过滤器用滤材中，纳米纤维层与基材的粘接性良好，不易剥离，因而耐久性高，使过滤器的长期使用成为可能。
[0034]另外，由本发明获得的水过滤器用滤材可提供初始压力损耗少的过滤器，因而过滤器的过滤精度高，且过滤寿命变长，从这一方面来看也使过滤器的长期使用成为可能。[0035]权利要求书及/或说明书及/或附图中公开的至少两个构成的任何组合都包含于本发明中。特别是，权利要求书中的各权利要求的两个以上的任何组合都包含于本发明中。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1所示为将本发明的水过滤器用滤材组装入平板型滤筒的实施方式的说明图。
[0037]图2所示为为了将本发明的水过滤器用滤材组装入褶型滤筒而对本发明的水过滤器用滤材实施了褶式加工的实施方式的说明图。
[0038]图3所示为具备组装入了本发明的水过滤器用滤材的过滤器单元的滤筒的一个例子的说明图。
[0039]图4所示为:在实施例记载的条件下，将本发明的水过滤器用滤材(对实施例1的滤材实施褶式加工而得到的滤材)通液24小时、洗涤，然后取出过滤器，对纳米纤维层表面的状态进行拍摄而得到的照片。
[0040]图5所示为:在实施例记载的条件下，将比较例所示的水过滤器用滤材(对比较例3的滤材实施褶式加工而得到的滤材)通液24小时、洗涤，然后取出过滤器，对纳米纤维层表面的状态进行拍摄而得到的照片。
【具体实施方式】
[0041](过滤器用滤材的基本构成)
[0042]本发明的水过滤器用滤材的基本构成为，由如下构件形成:(A)由单纤维平均纤维直径处于10?IOOOnm的范围的包含乙烯-乙烯醇共聚物的纤维形成的纳米纤维层、(B)利用由单纤维平均纤维直径为I μ m以上的亲水性纤维形成的无纺布或者机织物而形成的基材；将(A)和⑶片材状地层叠。由于存在由平均纤维直径处于10?IOOOnm的范围的纤维形成的纳米纤维层，即使是微粒也能以非常优异的过滤精度进行去除，但单凭这个，机械性质不充分，所以通过与由亲水性无纺布或者机织物形成的基材进行层叠，保持了纳米纤维层。
[0043](纳米纤维层)
[0044]本发明的水过滤器用滤材的纳米纤维层由单纤维平均纤维直径处于10?IOOOnm的范围的纤维构成。平均纤维直径小于IOnm时则纤维的生产率降低，稳定的生产变难。另一方面，平均纤维直径大于IOOOnm时，则要去除的微粒的捕集效率降低，过滤精度变差，因而从纤维生产率和过滤精度这两方面考虑，本发明中的构成纳米纤维层的单纤维平均纤维直径需要处于10?IOOOnm的范围，优选处于100?600nm的范围。单纤维平均纤维直径处于上述范围的纤维的制造方法没有特别限定，但可利用后述的公知的静电纺丝法而形成，通过将静电纺丝得到的纤维层状地集聚，可获得纳米纤维层。
[0045]在本发明中，需要使纳米纤维层按照满足下述条件(I)?(3)的方式形成。
[0046](I)纳米纤维层的单位面积重量为0.1?10g/m2。
[0047](2)纳米纤维为连续长纤维。
[0048](3)纳米纤维是至少包含乙烯-乙烯醇共聚物的成分。
[0049]纳米纤维层的单位面积重量不足0.lg/m2时，对要去除的微粒的捕集变得不充分，另外，超过10g/m2而使单位面积重量过大时则压力损耗变大，因而本发明的水过滤器用滤材的纳米纤维层的单位面积重量需要处于0.1?10g/m2的范围，优选处于0.3?8g/m2的范围，进一步优选处于0.5?6g/m2的范围。
[0050]另外，纳米纤维需要是连续长纤维形状。由连续长纤维形成的纳米纤维可通过静电纺丝法而形成。如果由短纤维状的纳米纤维构成滤材，那么存在有在过滤中短纤维发生脱落的情况，另外，关于由短纤维形成的滤材，滤材的厚度变大，因而无法形成紧凑的过滤器。此处，短纤维是指长度切断为200_以下的纤维，本发明中的由连续长纤维形成的纳米纤维层实质上没有包含这样的进行了意图性的切断的短纤维。
[0051]进一步，本发明中重要的一点在于，纳米纤维层至少包含乙烯-乙烯醇共聚物,优选由乙烯-乙烯醇共聚物构成。本发明人等发现了，作为构成过滤器滤材的聚合物，由乙烯-乙烯醇共聚物获得的纳米纤维为亲水性并且在水中也具有形态稳定性，因而在用作将水中微粒去除的过滤器用滤材时，则起到过滤精度高并且可在初始压力损耗小的状态下进行过滤这样的显著效果。
[0052](乙烯-乙烯醇共聚物)
[0053]关于本发明中使用的乙烯-乙烯醇共聚物，考虑到水中的形态稳定性与亲水性的平衡，乙烯含量优选处于3?70摩尔％的范围，进一步优选为20?55摩尔％。另外，皂化度优选为80摩尔％以上，进一步优选为98摩尔％以上。皂化度不足80摩尔％时，乙烯-乙烯醇共聚物的结晶度降低，对于纳米纤维的强度性质而言不优选。另外，作为乙烯-乙烯醇共聚物，也可使用:乙烯含量为20?55摩尔％的共聚物与乙烯含量为3?20摩尔％的共聚物的组合那样的通过将乙烯含量不同的共聚物混合而得到的乙烯-乙烯醇共聚物。
[0054]乙烯-乙烯醇共聚物通过将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化而获得，但是作为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，也包括:在使乙烯和乙酸乙烯酯共聚时通过少量(相对于乙酸乙烯酯为20摩尔％以下)地并用其它的脂肪酸乙烯酯(丙酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯等)而得到的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。作为乙烯-乙烯醇共聚物，通常可使用数均分子量约8000?20000的乙烯-乙烯醇共聚物。另外，也可以是:在形成纳米纤维之后，根据需要利用醛、二醛等进行缩醛化、交联处理而得到的乙烯-乙烯醇共聚物。
[0055]乙烯-乙烯醇类共聚物可容易获取自例如，由Kuraray C0.，Ltd.销售的商品名为“EVAL”的商品、由日本合成化学工业株式会社销售的商品名为“Soarnol ”的商品。
[0056]在本发明中，纳米纤维是至少包含乙烯-乙烯醇共聚物的成分，不仅是单独由乙烯-乙烯醇共聚物构成的情况，而且也可将聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚乳酸那样的溶解于水或者二甲基亚砜(DMSO)溶剂的聚合物混合于乙烯-乙烯醇共聚物。可由通过将这些聚合物与乙烯-乙烯醇共聚物一同溶解于上述溶剂而得到的纺丝原液，利用静电纺丝法而形成纳米纤维层。在将这些聚合物混合的情况下，乙烯-乙烯醇共聚物优选至少含有10质量％以上。
[0057](纳米纤维的制造)
[0058]可将乙烯-乙烯醇共聚物熔融、或者溶解于溶剂而调制纺丝原液，由该纺丝原液制造纳米纤维。在将乙烯-乙烯醇共聚物熔融的情况下，可利用挤出机或加热介质将乙烯-乙烯醇共聚物进行加热熔融而调制纺丝原液。在将乙烯-乙烯醇共聚物溶解于溶剂的情况下，可以以二甲基亚砜或、甲醇或乙醇、1-丙醇这样的低级醇与水的混合物作为溶剂，制作乙烯-乙烯醇共聚物溶液，将其用作纺丝原液。[0059]可从喷嘴喷出上述纺丝原液，利用静电纺丝法而形成纤维从而获得纳米纤维。通过对供给纺丝原液的导电性构件施加高电压，使得从喷嘴喷出的纺丝原液发生带电分裂，接着利用电场从液滴的一点连续地拉出纤维，分割出的纳米纤维以连续的状态进行多根扩散，堆积于接地了的对极侧，从而可集聚出片材状的纳米纤维层。由此，即使溶液中的聚合物的浓度为10%以下，溶剂在纤维形成和细化的阶段也容易蒸发，堆积于距离喷嘴数厘米至数十厘米而设置的捕集带或者片材上。可一边进行堆积，一边使包含溶剂或者没有由熔融状态完全地凝固的纳米纤维相互地进行微胶着，防止纤维间的移动，使新的微细纤维逐次堆积，获得致密的片材。也可在集聚面上放置作为基材的无纺布或者机织物，在其上堆积纳米纤维，制成层叠体。关于纳米纤维单纤维平均纤维直径，可利用聚合物的原液浓度、喷嘴与片材集聚面之间的距离(极间距)、施加于喷嘴的电压等条件而控制规定的平均纤维直径。
[0060](基材)
[0061]与前述的纳米纤维层一同地使用作为构成本发明的滤材的基材，可使用由单纤维平均纤维直径为Iym以上的亲水性纤维构成的无纺布或者机织物。单纤维平均纤维直径小于Iym时，不但片材的拉伸强度变低，加工为过滤器时的加工性变差，而且作为过滤器的耐久性也变差。过滤器用滤材对于要去除的颗粒的捕集性优选由纳米纤维层进行确保，过滤器的加工性以及耐久性优选由基材进行确保。构成基材的纤维的单纤维平均纤维直径如上述那样必需为I μ m以上，但是优选为5 μ m以上，进一步优选为7 μ m以上，关于上限，优选为200 μ m以下，进一步优选为IOOym以下。
[0062]作为构成基材的无纺布，可使用纺粘法、熔喷法、水刺法、热结合法、化学结合法、气刺法、针刺法等的干式无纺布或湿式无纺布中的任一种无纺布。其中，利用将纺粘法、熔喷法等的纺丝与片材形成之间进行了直接连接的制法而获得的无纺布具有强度，从成本方面考虑有利，但是湿式无纺布从强度、致密性、均匀性的观点考虑优异，因而作为本发明中的支撑纳米纤维层的基材，特别优选使用湿式无纺布。
[0063]湿式法的无纺布的形成可通过如下方法来进行:将后述的构成无纺布的亲水性的主体纤维和将主体纤维之间进行结合的少量的粘合纤维以3?20_的切割长度分散于水中，在平缓的搅拌下制成均匀的浆料，使用具有圆网、长网、倾斜式等的丝中的至少一种抄纸用装置，将该浆料进行片材形成。进一步，也可将水流淋到通过这样的方法获得的润湿了的或干燥后的无纺布而进行相互缠绕。进一步，在形成无纺布之时，所切割出的纤维也可用打浆机或精炼机等实施打浆处理然后制成浆料，也可在形成片材之时添加粘剂或分散剂
坐寸ο
[0064]作为构成基材的机织物，使用由细丝、或者纺织丝等制成平织、斜纹织、缎纹织等织造结构而得到的织物，机织物的形态没有特别限定。
[0065]关于上述的无纺布或者机织物的单位面积重量，通过考虑具有支撑纳米纤维层的功能、具有所希望的强度、充分满足紧凑化之间的平衡而适当选择。可优选在20?500g/m2的范围选择，进一步可优选在40?300g/m2的范围选择。
[0066]在本发明中，基材的无纺布或者机织物由亲水性纤维形成，作为形成亲水性纤维的聚合物，例如列举出聚乙烯醇类、再生纤维素、纤维素乙酸酯等纤维素类聚合物，聚乙烯乙烯醇类聚合物，聚丙烯腈类聚合物等。另外，即使是通常的疏水性纤维，通过利用复合纺丝等在表面层形成聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、羧酸、磺酸等具有离子性基团或者极性基团的聚合物等亲水性聚合物的被覆层而得到的纤维也包含于本发明中的亲水性纤维的范围。另外，基材层的无纺布或者机织物也可以不由亲水性纤维单独地获得，例如可通过包含10质量％以上(相对于全部纤维)，优选20质量％以上的亲水性纤维而将无纺布或者机织物制成为亲水性。
[0067]在上述聚合物之中，由聚乙烯醇类聚合物获得的纤维具有亲水性，强度性质优异，因而优选用作构成基材的无纺布或者机织物的纤维。特别是，从强度、致密性、均匀性的观点考虑，利用湿式法由聚乙烯醇类聚合物纤维获得的无纺布优选用作纳米纤维层的支撑层。在此情况下，所获得的构成无纺布的聚乙烯醇类纤维的单纤维平均纤维直径处于I?500 μ m的范围,优选处于I?300 μ m的范围,进一步优选处于3?100 μ m的范围。
[0068]本发明中使用的聚乙烯醇类聚合物纤维的湿式无纺布中，将具有强度性质以及耐水性的聚乙烯醇类聚合物纤维用作主体纤维，将水溶性的聚乙烯醇类聚合物纤维用作粘合纤维，将纤维切割为3?20mm长，将主体纤维与粘合纤维的混合比率设为主体纤维70?95质量％、粘合纤维30?5质量％，可通过上述的湿式抄纸方式而形成。另外，也可对粘合纤维进行替代，通过使用以主体纤维为芯层并且以具有粘合功能的聚合物为鞘层的复合纤维，从而形成湿式无纺布。另外，作为主体纤维，也可混合除了聚乙烯醇类聚合物纤维以外的纤维(除了前述的聚乙烯醇类聚合物以外的纤维素类聚合物等亲水性聚合物纤维)，进一步，另外也可混合少量的疏水性纤维(聚丙烯纤维、聚酯纤维等)。
[0069]由聚乙烯醇类聚合物形成的主体纤维可通过如下处理而形成:使聚乙烯醇类聚合物(平均聚合度1200?3000、皂化度99摩尔％以上)溶解于水、二甲基亚砜、二甲基磺酰胺等溶剂而得到纺丝原液，将该纺丝原液从喷嘴挤出，利用湿式纺丝法(凝固浴:硫酸钠、苛性钠水溶液、甲醇等)、干式纺丝法、或者干湿式纺丝法等形成纺丝原丝，对该纺丝原丝进行湿热拉伸、干热拉伸等拉伸、热固定等处理。也可根据需要，进一步进行缩醛化。另夕卜，将剖面形状制成扁平形状的聚乙烯醇类聚合物纤维也可用作主体纤维(参照日本特开2004-293027 号公报)。
[0070]将主体纤维之间进行结合的粘合纤维可如下形成:对于与上述同样地将聚乙烯醇类聚合物(平均聚合度500?1700、皂化度60?90摩尔％)进行纺丝而得到的纤维，不进行拉伸或者轻度地进行拉伸，从而形成。
[0071](纳米纤维层与基材的层叠)
[0072]关于纳米纤维层与基材的层叠，可将预先分别地形成出的纳米纤维层与基材层叠，另外，也可将纳米纤维层集聚于预先形成出的基材层上，作为基材层的无纺布由纺粘法、熔喷法形成，不需将集聚得到的无纺布进行卷取，与无纺布制造工序相连续地一边利用静电纺丝法而形成纳米纤维，一边集聚层叠于该无纺布上。另外，纳米纤维层与基材层也可以不是分别为I层，也可由纤维直径等不同的多个层形成。
[0073]可在如上述那样地层叠得到的包含纳米纤维层/基材的层叠体上，进一步重叠纳米纤维层/基材层，从而制成基材层/纳米纤维层/基材层/纳米纤维层这样的4层结构。作为包含纳米纤维层和基材的层叠体的结构，不仅是上述的4层结构，也可进一步制成多层结构。
[0074]另外，关于层叠体的厚度，也可根据需要通过热压或者冷压而调整为作为目标的厚度。
[0075]另外，上述的层叠体也可通过基于压花处理或压延处理的热结合而粘接，在此情况下，也可一边在纳米纤维层与基材之间散布热熔粘接剂、乳液类粘接剂等一边利用化学结合等从而粘接。
[0076]上述压花处理是将纳米纤维层与基材进行重叠，通过加热加压了的雕刻辊与软质辊之间。
[0077]压延处理是将纳米纤维层与基材进行重叠，通过一对加热加压了的压延辊之间。
[0078]上述的压花处理或者压延处理在温度20?150°C、压力10?150Kg/cm的范围内进行，更优选在温度50?120°C、压力40?lOOKg/cm的范围内进行，这从提高纳米纤维层与基材层的粘接性的观点考虑优选。
[0079](各种添加剂)
[0080]在不损害本发明的目的、效果的范围，根据需要，也可将增塑剂、抗氧化剂、增滑齐U、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗静电剂、阻燃剂、润滑剂、结晶化速度阻抑剂、着色剂等加入到纳米纤维原料的乙烯-乙烯醇共聚物等或基材原料的聚合物，另外，也可利用上述的添加剂液，对纳米纤维表面或者基材纤维表面进行处理。
[0081](滤筒)
[0082]作为本发明中使用的滤筒，可以是公知的滤筒中的任一种，例如可例示出:将多个平板型过滤器单元进行并列配置而得到的平板型筒，该平板型过滤器单元通过将两张矩形的滤材面对配置而形成、将滤材褶状地进行了折叠捆束的结构的褶型筒等。图1所示为用于组装入平板型筒的通过将纳米纤维层与基材层进行层叠而得到的滤材的一个实施方式，优选从纳米纤维层侧供给处理的水，优选在逆洗时从基材层侧供给逆洗水。图2所示为用于组装入褶型筒的通过将纳米纤维层与基材层进行层叠并且实施褶式加工而得到的滤材的一个实施方式。在平板型过滤器单元中，对于包含纳米纤维层/基材层的两张滤材，优选将与被处理水相接的外表面设为纳米纤维层而面对地配置，将该滤材安装于外周框，处理水在通过滤材的过程中进行过滤，从安装于外周框的取出口排出。关于搭载于褶型筒式过滤器的滤材，将前述的纳米纤维层与基材进行层叠而得到的层叠体进行褶式加工而折叠，将折叠了的滤材卷绕在芯体，插入于圆筒状容器，用于水过滤。可利用这样的滤筒将水中的粒径为I μ m?数百μ m的微粒高效地捕集。
[0083]实施例
[0084]以下，通过实施例来更详细地说明本发明，但本发明不受这些实施例的任何限定。予以说明，在以下的实施例中，各物性值通过以下的方法而测定出。予以说明，实施例中的质量份以及％只要没有预先说明就与质量有关。
[0085](单位面积重量的测定)
[0086]依照JIS-L1906 “一般长纤维无纺布试验方法”进行了测定。
[0087](平均纤维直径的测定)
[0088]利用显微镜(扫描型电子显微镜；日立制作所公司制“S-510”)以倍率5000倍对构成无纺布的纤维的剖面进行拍摄，从剖面的放大照片中随机地选择20根纤维，测定它们的纤维直径，将其平均值作为平均纤维直径。
[0089](捕集效率的测定)[0090]将粒径1.0 μ m的二氧化硅微粒以0.02质量％的比例混合于水中，在超声波搅拌机中充分地均匀分散，然后在0.05MPa的压力下通过滤材，利用吸光度法测定通过前后的液体的浓度，算出了颗粒的捕集效率(%)。
[0091](压力损耗的测定)
[0092]压力损耗(Pa)通过用压力计读取上述捕集性能测定时的样品的上游与下游的静压差而求出。
[0093]初始压力损耗是在通液30分钟后测定得到的平均初始压力损耗的值，24小时后压力损耗是通液24小时后的平均初始压力损耗的值，逆洗后压力损耗是在通液24小时后进行过滤器洗涤，然后通液30分钟后测定出的平均初始压力损耗的值。
[0094](基材层和纳米纤维层间的粘接性的评价)
[0095]在通液24小时后进行过滤器洗涤，然后取出过滤器，用肉眼观察而评价基材层与纳米纤维层间的粘接状态。
[0096]<实施例1?7 >
[0097]将由乙烯-乙烯醇共聚物形成的纳米纤维层(EVOH-NF)和由聚乙烯醇(PVA)纤维形成的湿式无纺布进行层叠，获得表I所示的规格的本发明的水过滤器用滤材，测定其过滤性能，获得了表2所示的结果。
[0098](I)过滤器用滤材的制作
[0099]a)由聚乙烯醇(PVA)纤维形成的湿式无纺布
[0100]将平均聚合度1700、皂化度99.9摩尔％的聚乙烯醇(PVA)的水溶液在包含饱和硫酸钠水溶液的凝固浴中进行湿式纺丝，将纺丝后的纤维进行湿热拉伸，接着进行干热拉伸，进一步，利用公知的方法进行缩甲醛化，从而获得了具有平均8μπι的单纤维直径的聚乙烯醇纤维。将该纤维切割为IOmm长而制作出抄纸用主体纤维。将该抄纸用主体纤维90质量％与Kuraray C0., Ltd.制维尼纟仑粘合纤维“VPW101” 10质量％进行混合而进行湿式抄纸,制作湿式无纺布，制成基材层。
[0101]b)由乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)形成的纳米纤维层(EVOH-NF)如下述那样操作而形成，制作出表I所示的规格(单纤维平均纤维直径以及纳米纤维层单位面积重量)的纳米纤维层。
[0102]将乙烯-乙烯醇共聚物(Kuraray C0.，Ltd.制:EVAL_G)按照成为14质量％的方式投入于DMSO溶剂，然后在25°C静置溶解，获得了纺丝原液。使用所获得的纺丝原液进行了静电纺丝。作为喷丝头使用内径为0.9mm的针，喷丝头与形成片材收取装置之间的距离成为8cm。另外，在形成片材收取装置上卷绕前述的聚乙烯醇纤维的湿式无纺布，在该无纺布上，以集聚输送机的速度0.1m/分钟、以规定的供给量将纺丝原液从喷丝头挤出，对喷丝头施加20kV的施加电压，从而层叠出具有表I所示的平均纤维直径以及单位面积重量的纳米纤维层。接着，对于所获得的包含纳米纤维层/基材层的层叠体，以处理温度120°C、线速度lm/min、压制压0.1MPa进行压延处理，制作出本发明的过滤器用滤材。
[0103](2)平板滤筒的制作
[0104]制作出具有本发明的过滤器用滤材的平板滤筒。将其概要示于图3。
[0105]将本发明的两张过滤器用滤材2(A4尺寸的矩形片材状)通过外周框(在上部带有处理液取出口)3而面对配置(将纳米纤维层配置在外侧)，在两张滤材之间确保处理液的流路4，且插入用于防止滤材的变形的多孔性支持物(塑料网)5，构成了过滤器单元6。将三组该单元进行并列设置，安装共通集水管7，该共通集水管7将来自各处理液取出口的已处理液体收集而制作筒1，使用该筒进行了测试。因此，示出了收集了三组处理水的处理水的测定结果。
[0106]<比较例I?11 >
[0107]关于下述的各个滤材，将其规格示于表1，将其过滤性能示于表2。
[0108](I)对于半芳香族聚酰胺(包含对苯二甲酸单元与1，9-壬烷二胺单元以及2-甲基-1，8-辛烷二胺单元的聚酰胺)纤维(Kuraray C0.，Ltd.制聚酰胺9MT纤维)湿式无纺布(比较例I)、聚乙烯醇(PVA)纤维湿式无纺布(比较例2)的各个，不层叠纳米纤维层，进行上述的压延处理而制造出的滤材。
[0109](2)将由聚偏二氟乙烯形成的纳米纤维层(PVDF-NF)与由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维湿式无纺布形成的基材层进行层叠而得到的滤材(比较例3?7)。
[0110](3)将由聚丙烯腈形成的纳米纤维层(PAN-NF)与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维湿式无纺布进行层叠而得到的滤材(比较例8)。
[0111](4)将由尼龙66形成的纳米纤维层(PA66-NF)与尼龙66(PA66)纤维湿式无纺布进行层叠而得到的滤材(比较例9)。
[0112](5)将由乙烯-乙烯醇形成的纳米纤维层(EVOH-NF)与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维湿式无纺布进行层叠而得到的滤材(比较例10)。
[0113](6)将由聚乙烯醇形成的纳米纤维层(PVA-NF)与聚乙烯醇(PVA)纤维湿式无纺布进行层叠而得到的滤材(比较例11)。
[0114]表I
[0115]
【权利要求】
1.一种水过滤器用滤材，其特征在于，由通过将纳米纤维层与基材进行层叠而得到的片材构成，所述纳米纤维层是由单纤维平均纤维直径处于10?IOOOnm的范围的纤维形成的、满足以下全部条件(I)?(3)的纳米纤维层，所述基材是由包含单纤维平均纤维直径为I μ m以上的亲水性纤维的无纺布或者机织物形成的基材， (1)纳米纤维层的单位面积重量为0.1?10g/m2， (2)纳米纤维为连续长纤维， (3)纳米纤维是至少包含乙烯-乙烯醇共聚物的成分。
2.根据权利要求1所述的水过滤器用滤材，其中，乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯含量范围为3?70摩尔％。
3.根据权利要求1或2所述的水过滤器用滤材，其中，所述纳米纤维层是通过将利用静电纺丝法而形成的纤维进行集聚而得到的纳米纤维层。
4.根据权利要求3所述的水过滤器用滤材，其中，构成无纺布的亲水性纤维是包含聚乙烯醇类聚合物的亲水性纤维。
5.根据权利要求1所述的水过滤器用滤材，其中，所述基材的单位面积重量为20?500g/m2。
6.根据权利要求5所述的水过滤器用滤材，其中，所述层叠片材是通过将利用静电纺丝法而形成的纳米纤维层状地集聚在所述基材之上而得到的层叠片材。
7.根据权利要求6所述的水过滤器用滤材，其中，所述层叠片材是在所述集聚之后进行了压花处理或者压延处理的层叠片材。
8.一种滤筒，其至少在一部分包含权利要求1?7中任一项所述的水过滤器用滤材。
9.一种水过滤装置，其具有滤筒，所述滤筒至少在一部分包含通过将纳米纤维层与基材进行层叠而得到的片材， 所述纳米纤维层是由单纤维平均纤维直径处于10?IOOOnm的范围的纤维形成的满足以下全部条件(I)?(3)的纳米纤维层， 所述基材是由包含单纤维平均纤维直径为Ium以上的亲水性纤维的无纺布或者机织物形成的基材， (1)纳米纤维层的单位面积重量为0.1?10g/m2， (2)纳米纤维为连续长纤维， (3)纳米纤维是至少包含乙烯-乙烯醇共聚物的成分。
【文档编号】D04H3/02GK103458987SQ201280015279
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月29日 优先权日:2011年3月30日
【发明者】细谷敬能, 川井弘之, 早川友浩, 荒牧润 申请人:株式会社可乐丽