懸濁水フィルタ用平膜ろ材及びその製造方法
【課題】各種の汚水等の懸濁水が貯留されたろ過水槽等に浸漬することにより、タンクヘッダー水圧（水頭圧）だけで懸濁水をろ過することができ、目詰まりが発生し難く、凝集剤等を使用する必要がなく環境保護性に優れ、取り扱いが容易でろ過性能に優れ、吸引によりろ過能力を向上させることができ、汎用性、実用性に優れると共に、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等により表面の懸濁物質を剥離することができ、耐久性、メンテナンス性に優れ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性に優れる懸濁水フィルタ用平膜ろ材の提供。
【解決手段】多孔質層を備えた懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、多孔質層が、多孔質空間の核となる独立核空間と、複数の独立核空間の間を連通させる連続微空間と、で形成されたスクラム構造を備えている。
【解決手段】多孔質層を備えた懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、多孔質層が、多孔質空間の核となる独立核空間と、複数の独立核空間の間を連通させる連続微空間と、で形成されたスクラム構造を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湖沼、池、河川等の泥水や河川工事、下水工事、宅地造成工事、港湾工事、トンネル工事等の各種建設土木工事の現場等で発生する汚水若しくは食品工場等の工場から排出される汚水等の懸濁水をろ過して浄水化するための懸濁水フィルタ用平膜ろ材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川工事、下水工事、道路工事等の各種建設土木工事の現場等で発生する汚水等の懸濁水の浄化処理は、複数の固液分離装置等を組み合わせて行なわれている。このような懸濁水の浄化処理に関して、例えば以下のような技術が知られている。
（特許文献１）には、「原水が導入される傾斜型スクリーン装置と、この傾斜型スクリーン装置による粗取り水が導入される回転ドラム型固液分離装置とを備え、回転ドラム型固液分離装置は、内側に傾斜型スクリーン装置の処理水が導入される回転胴を有し、この回転胴には、織物または編物からなる基材の表面にその基材を直接起毛して得た太さ０．１〜１０μｍの極細繊維の立毛からなるろ層を形成してなるろ布がそのろ層が回転胴の内側になるように装着されている固液分離装置」が記載されている。
（特許文献２）には、「水域から汚染物質を含む原水を取水する取水装置と、取水装置で取水された原水をろ過して、ろ過水とろ過物とに固液分離する回転ドラム式連続ろ過装置と、回転ドラム式連続ろ過装置で得られたろ過物を凝集して、凝集フロック化する凝集反応装置と、凝集反応装置で凝集フロック化されたろ過物をケーク化して取り出すろ布走行式脱水装置とを備えた水域浄化装置」が記載されている。
（特許文献３）には、「スラリー状またはスラッジ状の被脱水処理物を濾過可能な単一の濾布ベルトが無端状に巻回されて順次移送される形式の濾布ベルト式脱水装置であって、濾布ベルトの上面側に供給される被脱水処理物に対し濾布ベルトの下面側から吸引負圧を作用させて被脱水処理物を初期脱水する負圧脱水部と、初期脱水された被脱水処理物を濾布ベルトと共に一対のプレスロール間で加圧して脱水し、かつ、脱水された処理物を一方のプレスロールに転着させて濾布ベルトから剥離させる加圧脱水転着部と、一方のプレスロールに転着した処理物を掻き落して回収する処理物回収部と、処理物が剥離された濾布ベルトを洗浄する洗浄部と、洗浄された濾布ベルトを一対のスクイズロール間で絞る絞り部とを備えていることを特徴とする濾布ベルト式脱水装置」が記載されている。
【特許文献１】特開平６−２３８１１０号公報
【特許文献２】特開平８−３９０９８号公報
【特許文献３】特開２００１−１７０４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の技術は以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）に記載の固液分離装置のろ布は、織物または編物からなる基材の表面にその基材を直接起毛して得た極細繊維の立毛によりろ層を形成しているので、ろ層の摩耗が発生し易く耐久性に欠けるという課題を有していた。また、目詰まりが発生し易く洗浄が困難でメンテナンス性、長寿命性に欠けるという課題を有していた。
（２）（特許文献２）に記載の回転ドラム式連続ろ過装置では、織物または編物からなる基材の表面に、太さ０．１〜２０μｍ程度の繊維の立毛が略一定方向に横たわったろ過材を用いているので、耐久性、メンテナンス性、長寿命性に欠けるという（特許文献１）と同様の課題を有していた。
（３）（特許文献３）に記載の濾布ベルト式脱水装置では、濾布ベルトが、その上面を構成する外面層と、その下面を構成する内面層と、これらの間の中間層とを有する３層構造のフェルト材から成り、外面層は被脱水処理物を濾過する極細繊維層で構成され、中間層は水分の透過を促進する中細繊維層で構成され、内面層は水切れを促進する基布層で構成されており、外面側が密で内面側が粗に形成されているが、単に繊維径の異なる繊維で形成された繊維層を積層した３層構造のフェルト材であるため、十分なろ過効率を得ることができず、表面に付着した懸濁物質の除去が困難で、洗浄水に浸漬させて洗浄を行ったり、加圧による脱水を行ったりする必要があり、長時間連続して使用することができず、メンテナンス性、実用性に欠けるという課題を有していた。
（４）（特許文献１）乃至（特許文献３）は、いずれも織物や編物或いは不織布のろ布を用いており、繊維同士の隙間の調整だけで空隙を形成するものであるが、繊維の断面形状が基本的に円形であるため繊維同士の接触面積が大きく、空隙率が低くなり易い傾向があり、また、空隙の形状が不揃いになるため均一な多孔質を得ることが困難で、ろ過性能にばらつきが生じ易いという課題を有していた。
また、ろ布表面の凹凸が大きく、付着した懸濁物質が剥がれ難いため、メンテナンス性、長寿命性に欠けるという課題を有していた。
（５）ろ布表面のろ層（外面層）の多孔質部を微細な空孔で形成する場合、通水性を確保するためには、その厚みが薄くならざるをえず、刷毛等による物理的な洗浄に弱く、破れ易くなって耐久性に欠けるという課題を有していた。また、耐久性を確保するために厚みを厚くすると、微細な空孔が厚さ方向に連なるため、懸濁物質が途中で詰まり易く、短時間でろ過性能が低下し、実用性、信頼性に欠けるという課題を有していた。
また、従来の平膜フィルタの表層のコーティングは、基材の表面に微多孔質のフィルムを貼ったものであるため、非常に弱く外的な洗浄で破損が発生し易く、一部が破損すると全体が使用できなくなる構造で、信頼性、長寿命性に欠けるという課題を有していた。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、各種の汚水等の懸濁水が貯留されたろ過水槽等に浸漬することにより、タンクヘッダー水圧（水頭圧）だけで懸濁水をろ過することができ、目詰まりが発生し難く、凝集剤等を使用する必要がなく環境保護性に優れ、取り扱いが容易でろ過性能に優れ、吸引によりろ過能力を向上させることができ、汎用性、実用性に優れると共に、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等により表面の懸濁物質を剥離することができ、耐久性、メンテナンス性に優れ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性に優れる懸濁水フィルタ用平膜ろ材の提供、及び簡単な工程で均一な多孔質空間を形成することができる高歩留まりで量産性に優れる懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の懸濁水フィルタ用平膜ろ材及びその製造方法は、以下の構成を有している。
請求項１に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材は、多孔質層を備えた懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、前記多孔質層が、多孔質空間の核となる独立核空間と、複数の前記独立核空間の間を連通させる連続微空間と、で形成されたスクラム構造を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）多孔質層が、独立核空間（独立気泡）の周囲に独立核空間同士を連結するように連続微空間（連続気泡）が形成されたスクラム構造を有することにより、多孔質層全体を厚く形成しても、懸濁水中の微細な粒子を捕捉する連続微空間の領域を薄く形成することができるので、多孔質層の目詰まりが発生し難く、ろ過性能の信頼性に優れると共に耐久性に優れる。
（２）多孔質層がスクラム構造を有することにより、連続使用中に多孔質層の表層側が破損しても、内側に形成されている連続微空間によって継続的なろ過を行うことが可能で長寿命性に優れ、濃度の濃い懸濁水にも対応することができ信頼性、汎用性に優れる。
【０００６】
ここで、スクラム構造とは、多孔質層の内部に多孔質空間の核となるサイズの大きな独立核空間（独立気泡）と、サイズの小さな連続微空間（連続気泡）が混在し、独立核空間同士の間を連結するように多数の連続微空間が形成され、多孔質層の表面と裏面が連通した構造を言う。
多孔質層を形成する不織布の繊維の断面形状を異形化することにより、繊維に沿うように略均一で連続的な流路を形成して連続微空間とすることができ、繊維間に形成される隙間（独立核空間）と確実に連通させて、スクラム構造を有する多孔質層を形成することができる。多孔質層を形成する不織布の材質としては、平均繊維径が３μｍ〜２５μｍのポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール（ビニロン）系などの合成繊維が好適に用いられる。特に、耐水性、耐薬品性、耐候性の面からはポリエステルやポリプロピレンが好ましい。平均繊維径が３μｍより細くなるにつれ、取扱いが困難となり、不織布の量産性、耐久性に欠ける傾向があり、２５μｍより太くなるにつれ、空孔（独立核空間）が大きくなって空隙率が増加し、ろ過性能が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【０００７】
また、連続微空間は、不織布の繊維層の少なくとも表層部に含浸された多孔質性樹脂で形成することもできる。多孔質性樹脂により連続微空間を形成する方法としては、多孔質性樹脂の中に発泡剤を混合して発泡させる方法、多孔質性樹脂の中に多孔質性樹脂には溶解せず水やお湯、硫酸、塩酸等の溶解液に溶解する溶解剤を混合し、不織布の繊維層に含浸、固化させた後、溶解液で溶解剤を溶解させる方法、多孔質性樹脂の中に熱或いは溶媒により収縮する収縮材を混合し、不織布の繊維層に含浸、固化させた後、収縮材を収縮させる方法などがある。また、無機或いは有機質の微粉末をバインダーで混練し、吹き付けや塗布等により、不織布の表層の繊維層と一体化させ、微粉末同士が網目状に接合された連続微空間を形成してもよい。
【０００８】
多孔質性樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系、架橋ポリエチレン、架橋ポリプレン、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポロアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等が好適に用いられる。
溶解剤としては、アミロース、グルコース、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、水酸化ナトリウム、ナフタリン等が好適に用いられる。
熱により収縮する収縮材としては、延伸したポリオレフィン、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等が好適に用いられる。また、水に漬けることにより収縮する収縮材としてビニロンが好適に用いられる。
これらの連続微空間の形成方法は、単独で用いてもよいし、複数組合せて用いてもよい。複数の組合せで多孔質層を形成することにより、容易に寸法や形状の異なる空孔を形成して空隙率を変化させることができるので、ろ過性能の調整を行うことができ、生産性、実用性に優れる。特に、多孔質性樹脂の中に発泡剤を混合して発泡させる方法と、多孔質性樹脂の中に溶解剤若しくは収縮材を混合して溶解若しくは収縮させる方法を組合せた場合、発泡剤の発泡により形成される大きな空孔（独立核空間）と連通するように、樹脂膜に多数の微細な空孔（連続微空間）が形成されたスクラム構造とすることができる。
【０００９】
多孔質層の厚さは、１０μｍ〜１０００μｍが好ましい。多孔質層の厚さが１０μｍより薄くなるにつれ、連続微空間を十分に確保することができず、ろ過能力が不足すると共に、刷毛等による物理的な洗浄などによって短時間で多孔質層全体が破損し易く、スクラム構造の効果が不十分となって寿命が低下し易くなる傾向があり、１０００μｍより厚くなるにつれ、通水性が不足してろ過効率が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。多孔質層の厚さを１０μｍ〜１０００μｍの範囲にすることで、多孔質層の表層側が破損しても、その内側が新たな表層となって連続微空間で継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００１０】
多孔質層の連続微空間の平均空孔径は、０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜４μｍが望ましい。平均空孔径が１μｍより小さくなるにつれ、目詰まりが発生し易くなり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向が見られ、４μｍより大きくなるにつれ、通水量が多くなり、ろ過性能が低下し易くなる傾向が見られる。また、平均空孔径が０．５μｍより小さくなるにつれ、通水性が大幅に低下してろ過効率が低下し易くなる傾向があり、８μｍより大きくなるにつれ、微小な懸濁物質を補足することが困難となり、懸濁物質が内部の空孔に引っ掛かって閉塞状態となり、逆洗や洗浄で除去できなくなる傾向があり、いずれも好ましくない。
尚、スクラム構造を有する多孔質層は単独で用いてもよいし、不織布等と積層して用いてもよい。
【００１１】
スクラム構造を有する多孔質層を備えた懸濁水フィルタ用平膜ろ材は、逆洗（圧縮空気や浄水等を下流側から逆に流すこと）で洗浄する以外に、懸濁水フィルタ用平膜ろ材の表面を刷毛やブラシ等でなでて洗浄するブラシ洗浄方式、中、低圧水をノズルから噴出させ、表面の懸濁物質（固形付着物質）を吹き飛ばして洗浄するウォータージェット洗浄方式、電気掃除機のような吸引システムにより表面の懸濁物質（固形付着物質）を吸い取る吸引洗浄方式、スクレーパにより表面の懸濁物質（固形付着物質）を掻き取るスクレーパ洗浄方式等により洗浄することができる。重力ろ過を行うことができるので、目詰まりが発生し難く、外部からの小さな刺激で懸濁物質を剥離することができる。
また、懸濁水フィルタ用平膜ろ材の膜表面（多孔質層）を物理的に洗浄できるので、濃度の濃い懸濁水にも対応することができ汎用性に優れる。さらに、ブラシ洗浄やスクレーパ洗浄などの剥離洗浄により、膜表面に付着した懸濁物質を凝集した状態で剥離させてろ過槽などの底部に沈降させることができるので、懸濁水の濃度が濃くなることを防止でき、安定したろ過流量を得ることができる。
ろ過時に圧力装置を必要としないので省エネルギー性に優れ、ろ過装置全体を小型化、軽量化することができ、量産性、取り扱い性を向上させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、前記多孔質層が、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維で形成されている構成を有している。
この構成により、請求項１の作用に加え、以下の作用を有する。
（１）多孔質層を形成する繊維が、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有することにより、多孔質層内に略均一な連続微空間を形成することができ、ろ過性能の均一性に優れる。
【００１３】
ここで、繊維の断面形状を凸部や凹部で異形化する方法としては、所望の凸部や凹部を備えた断面形状を有する金型から繊維を延伸させる方法が好適に用いられる。これにより、凸部や凹部で異形化された断面形状が連続的に形成された繊維を得ることができ、繊維の長手方向と平行に凸条や凹条を形成することができる。また、延伸の際に繊維を捻ることにより、凸条や凹条を螺旋状に形成することができる。尚、繊維を液中で延伸させることにより、異形化された断面形状を確実に維持することができ生産性に優れる。
繊維の断面形状は、長手方向に一様である必要はなく、繊維の外周に規則的或いは不規則的に独立した１以上の凸部及び／又は凹部を形成してもよい。
【００１４】
凸部や凹部の大きさや数は繊維径にもよるが、繊維径が１０μｍ〜２５μｍの場合、円弧状の凸部や凹部の直径は２μｍ〜５μｍが好ましい。また、凸部や凹部の数は２個〜８個が好ましい。凸部や凹部の直径が２μｍより小さくなるか、凸部や凹部の数が２個より少なくなるにつれ、異形化の効果が不十分となり、通水性が低下し易くなってろ過効率が低下する傾向があり、凸部や凹部の直径が５μｍより大きくなるか、凸部や凹部の数が８個より多くなるにつれ、断面形状を維持するのが困難となり生産性が低下し易くなると共に、空隙率が高くなってろ過性能が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、前記多孔質層が、不織布と、前記不織布の繊維層に含浸された多孔質性樹脂と、で一体化されて形成されている構成を有している。
この構成により、請求項１の作用に加え、以下の作用を有する。
（１）多孔質層が、不織布と不織布の繊維層に含浸された多孔質性樹脂とで一体化されて形成されているのでスクラム構造の耐久性に優れ、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等によって表面の懸濁物質を剥離することができ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性に優れる。
ここで、多孔質性樹脂は請求項１で説明したものと同様に、発泡性樹脂等を不織布の繊維層に含浸、固化させ、引張りやニードリングでセルを破壊した後、発泡させることにより形成することができる。また、溶解液で溶解剤を溶解させる方法や、熱或いは溶媒により収縮材を収縮させる方法も用いることができる。さらに、発泡剤（ＮａＣｌ，ＮａＨＣＯ3等）を混入した溶融発泡樹脂を不織布に積層し、次いで、引張ってセルを破壊して発泡させる方法、粒径の異なる発泡剤を混入したキャスティングシロップに不織布を含浸、固化させ、引張り若しくはニードリングした後、溶解液（水等）に浸漬して発泡させる方法などがある。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、前記多孔質層と、前記多孔質層の下流側に形成された前記多孔質層よりも空隙率の高い不織布の中間繊維層と、前記中間繊維層の下流側に形成された支持層と、前記支持層の下流側に形成された前記中間繊維層よりも空隙率の高い不織布の基材繊維層と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）スクラム構造を有する上流側の多孔質層の目を細かくすることにより、表面部で懸濁水中の粒子を確実に捕捉して、内部への侵入を阻止できろ過性能に優れると共に、下流側の下部繊維層の目を粗くすることにより、逆洗や物理的な剥離により多孔質層の表面に付着した懸濁物質を容易に取り除くことができ、目詰まりが発生し難く、長期間継続して使用することが可能でメンテナンス性、実用性に優れる。
（２）ろ過時に上流側となる多孔質層側から下流側の下部繊維層側に向かって空隙率が高くなるように空隙率を変化させることにより、微細な懸濁物質であっても確実に多孔質層の表面で捕捉して、ろ過することができると共に、ろ過された懸濁水のろ過水を下部繊維層側から速やかに排出することができ、ろ過効率に優れる。
（３）中間繊維層と下部繊維層との間に形成された支持層を有することにより、全体を補強して縦横の変形を防止することができ耐久性に優れる。
（４）下部繊維層により全体の厚みと強度を調整することができ、スクレーパやブラシ等により洗浄を行う際に、そのクッション性で衝撃を吸収することができ、多孔質層の破損が発生し難くなると共に、ろ過水を自由に移動、排出させることができ、通水性を向上させることができる。
【００１７】
ここで、中間繊維層、下部繊維層を形成する不織布としては、前述の多孔質層を形成する不織布と同様のものが好適に用いられる。
懸濁水フィルタ用平膜ろ材の目付は５００ｇ／ｍ2〜１０００ｇ／ｍ2が好ましい。目付が５００ｇ／ｍ2より小さくなるにつれ、長期間の使用により繰り返し加わる水圧に耐えることが困難となり、耐久性が低下し易くなる傾向があり、１０００ｇ／ｍ2より大きくなるにつれ、量産性が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
支持層は、織布、ネット、その他の多孔膜等の補強材を中間繊維層と下部繊維層の間に配設することにより形成することができる。補強材としてモノフィラメントやマルチフィラメントの織物基布が好適に用いられるが、スパン織物を用いてもよい。また、補強材の材質としては、前述の不織布の材質と同様のものが好適に用いられる。ネットの場合は、ステンレス線とポリエステル等を複合させたものを縦横に網目状に配置してもよい。
【００１８】
懸濁水フィルタ用平膜ろ材の見かけ密度は０．３５ｇ／ｃｍ3〜０．５５ｇ／ｃｍ3が好ましい。見かけ密度が０．３５ｇ／ｃｍ3より小さくなるにつれ、懸濁水と接触するろ過面積が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があり、０．５５ｇ／ｃｍ3より大きくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００１９】
懸濁水フィルタ用平膜ろ材は、９８ｋＰａの圧力差を与えたときの空気通過量が１（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2〜１０（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2であることが好ましい。空気通過量が１（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2より小さくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向があり、１０（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2より大きくなるにつれ、懸濁水と接触する繊維量が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００２０】
請求項５に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法は、請求項２又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維を三次元に交絡させて前記多孔質層を形成する構成を有している。
この構成により、以下の作用を有する。
（１）１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維を三次元に交絡させて多孔質層を形成することにより、網目状の連続微空間を有するスクラム構造を簡便に形成することができ量産性に優れる。
ここで、繊維を三次元に交絡させる方法としては、ニードルパンチやウォータージェットニードル等が好適に用いられる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、発泡剤を混合した樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下の作用を有する。
（１）樹脂含浸工程により、発泡剤を混合した樹脂を不織布の繊維層の表層部に含浸させた後、樹脂発泡工程により、樹脂を発泡させるだけで、不織布の繊維層と発泡した多孔質性の樹脂が一体化された耐久性に優れるスクラム構造を備えた多孔質層を形成することができ、量産性に優れる。
（２）多孔質層の形成工程が、不織布の繊維層の表層部に発泡剤を混合した樹脂を含浸させる樹脂含浸工程と、樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、を有するので、既存の不織布にも簡便にスクラム構造を備えた多孔質層を形成することができ、生産性に優れる。
【００２２】
ここで、樹脂は一液タイプでも二液混合タイプでもよい。また、基材となる不織布の溶融転移点を超えない温度帯で発泡を生じるものであればよい。尚、常温で発泡するものは取扱いが容易で量産性に優れる。発泡剤は有機系でも無機系でもよいが、ろ材として好適な連続泡が形成されるように配合をコントロールすることが好ましい。
尚、樹脂は不織布に塗布又は吹付けすることにより、繊維に含浸させることがき、不織布の繊維層と樹脂が一体化されたスクラム構造を備えた多孔質層を形成することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、溶媒に溶解する溶解剤を混合した発泡性樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記発泡性樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、前記繊維層を前記溶媒に浸漬して前記溶解剤を溶解させる溶解工程と、備えた構成を有している。
この構成により、以下の作用を有する。
（１）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させる発泡性樹脂に、溶媒に溶解する溶解剤が混合されているので、樹脂発泡工程によって発泡性樹脂を発泡させた後に、溶解工程によって繊維層を溶媒に浸漬するだけで溶解剤を溶解させることができ、発泡により生じた空孔（独立核空間、独立気泡）の周囲の樹脂層に微細空孔（連続微空間、連続微細気泡）を形成して連通させることができ、スクラム構造を備えた多孔質層を形成することができる。
ここで、発泡性樹脂は前述と同様の樹脂に発泡剤を混合したものである。溶解剤は、前述と同様に樹脂には溶解せず水やお湯、硫酸、塩酸等の特定の溶媒に溶解するものであればよい。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、熱或いは溶媒により収縮する収縮材を混合した発泡性樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記発泡性樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、前記繊維層を加熱或いは前記溶媒に浸漬して前記収縮材を収縮させる収縮工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下の作用を有する。
（１）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させる発泡性樹脂に、熱或いは溶媒により収縮する収縮材が混合されているので、樹脂発泡工程によって発泡性樹脂を発泡させた後に、収縮工程によって繊維層を加熱或いは溶媒に浸漬するだけで収縮材を収縮させることができ、発泡により生じた空孔（独立核空間）の周囲の樹脂層に微細空孔（連続微空間）を形成して連通させることができ、スクラム構造を備えた多孔質層を形成することができる。
ここで、発泡性樹脂は前述と同様の樹脂に発泡剤を混合したものである。収縮材は、前述と同様に加熱或いは溶媒に浸漬することにより収縮するものであればよい。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）多孔質層が、複数の独立核空間とそれらを連結する連続微空間で形成されたスクラム構造を有するので、懸濁水中の微細な粒子を捕捉する連続微空間の領域を薄く形成することができ、多孔質層の目詰まりが発生し難く、ろ過性能の信頼性に優れ、多孔質層全体を厚く形成することができる耐久性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
（２）スクラム構造を有する多孔質層は、連続使用中に表層側が破損しても、内側に形成されている連続微空間によって継続的なろ過を行うことが可能で長寿命性に優れ、濃度の濃い懸濁水にも対応することができる信頼性、汎用性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維で多孔質層を形成することにより、多孔質層内に略均一な連続微空間を有するスクラム構造を形成することができ、ろ過性能の均一性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）不織布の繊維層に多孔質性樹脂が一体化して形成された多孔質層はスクラム構造の耐久性に優れるので、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等によって表面の懸濁物質を簡便かつ確実に剥離することができ、長期間に渡って継続運転が可能なろ過性能の安定性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１項の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）スクラム構造を有する多孔質層の表面部で懸濁水中の粒子を確実に捕捉して、内部への侵入を阻止できるろ過性能に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
（２）ろ過時に上流側となる多孔質層の表面で微細な懸濁物質を確実に捕捉して、ろ過することができると共に、ろ過された懸濁水のろ過水を空隙率の高い下部繊維層側から速やかに排出することができるろ過効率に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
（３）上流側の多孔質層の目を細かくし、下流側の下部繊維層の目を粗くすることにより、逆洗や物理的な剥離により多孔質層の表面に付着した懸濁物質を容易に取り除くことができ、目詰まりが発生し難く、長期間継続して使用することが可能なメンテナンス性、実用性、信頼性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
（４）下部繊維層のクッション性により、スクレーパやブラシ等による洗浄時の衝撃を吸収でき、多孔質層の破損を低減できる耐久性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維を三次元に交絡させることにより、ろ過性能及び耐久性に優れたスクラム構造を有する多孔質層を簡便に形成することができる量産性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法を提供することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）樹脂含浸工程と樹脂発泡工程の二工程だけで、不織布の繊維層と発泡した多孔質性の樹脂が一体化された耐久性に優れた多孔質層を形成することができる量産性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法を提供することができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させた発泡性樹脂を樹脂発泡工程によって発泡させた後に、溶解工程によって繊維層を溶媒に浸漬するだけで発泡性樹脂に混合された溶解剤を溶解させることができ、発泡により生じた独立核空間の周囲の樹脂層に連続微空間を形成して、ろ過性能及び耐久性に優れたスクラム構造を有する多孔質層を得ることができる量産性、信頼性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法を提供することができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させた発泡性樹脂を樹脂発泡工程によって発泡させた後に、収縮工程によって繊維層を加熱或いは溶媒に浸漬するだけで発泡性樹脂に混合された収縮材を収縮させることができ、発泡により生じた独立核空間の周囲の樹脂層に連続微空間を形成して、ろ過性能及び耐久性に優れたスクラム構造を有する多孔質層を得ることができる量産性、信頼性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法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】
【００３３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材及びその製造方法について、以下図面を参照しながら説明する。
図１は実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材を示す要部断面模式図である。
図１中、１は本発明の実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材、２は不織布の繊維の断面形状を異形化することにより形成されたスクラム構造を有する懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の多孔質層、３は多孔質層２の下流側に不織布で形成された多孔質層２よりも空隙率の高い懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の中間繊維層、４は織布、ネット、その他の多孔膜等の補強材で中間繊維層３の下流側に形成された懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の支持層、５は支持層４の下流側に不織布で形成された中間繊維層４よりも空隙率の高い下部繊維層である。
【００３４】
懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の多孔質層２、中間繊維層３、下部繊維層５を形成する不織布の材質としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール（ビニロン）系などの合成繊維を用いた。各々の層の平均繊維径は、空隙率等に応じて適宜選択することができる。多孔質層２を形成する合成繊維の平均繊維径は、３μｍ〜２５μｍとした。平均繊維径が３μｍより細くなるにつれ、取扱いが困難となり、不織布の量産性、耐久性に欠ける傾向があり、２５μｍより太くなるにつれ、空孔が大きくなって空隙率が増加し、ろ過性能が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。尚、耐水性、耐薬品性、耐候性の面からはポリエステルやポリプロピレンが好ましいことがわかった。
【００３５】
懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の目付は５００ｇ／ｍ2〜１０００ｇ／ｍ2に形成した。目付が５００ｇ／ｍ2より小さくなるにつれ、長期間の使用により繰り返し加わる水圧に耐えることが困難となり、耐久性が低下し易くなる傾向があり、１０００ｇ／ｍ2より大きくなるにつれ、量産性が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
支持層４は、織布、ネット、その他の多孔膜等の補強材を中間繊維層３と下部繊維層５の間に配設することにより形成した。補強材としては、モノフィラメントやマルチフィラメントの織物基布が好適に用いられるが、スパン織物を用いてもよい。尚、補強材の材質としては、前述の不織布の材質と同様のものが好適に用いられる。また、ネットの場合は、ステンレス線とポリエステル等を複合させたものを縦横に網目状に配置してもよい。
【００３６】
懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の見かけ密度は０．３５ｇ／ｃｍ3〜０．５５ｇ／ｃｍ3に形成した。見かけ密度が０．３５ｇ／ｃｍ3より小さくなるにつれ、懸濁水と接触するろ過面積が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があり、０．５５ｇ／ｃｍ3より大きくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向があることがわかったためである。
懸濁水フィルタ用平膜ろ材１は、９８ｋＰａの圧力差を与えたときの空気通過量が１（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2〜１０（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2となるように形成した。空気通過量が１（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2より小さくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向があり、１０（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2より大きくなるにつれ、懸濁水と接触する繊維量が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
【００３７】
多孔質層２の連続微空間（連続気泡）の平均空孔径は、０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜４μｍに形成した。平均空孔径が１μｍより小さくなるにつれ、目詰まりが発生し易くなり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向が見られ、４μｍより大きくなるにつれ、通水量が多くなり、ろ過性能が低下し易くなる傾向が見られたためである。また、平均空孔径が０．５μｍより小さくなるにつれ、通水性が大幅に低下してろ過効率が低下し易くなる傾向があり、８μｍより大きくなるにつれ、微小な懸濁物質を補足することが困難となり、懸濁物質が内部の空孔に引っ掛かって閉塞状態となり、逆洗や洗浄で除去できなくなる傾向があることがわかった。
【００３８】
多孔質層２の厚さは、１０μｍ〜１０００μｍに形成した。多孔質層２の厚さが１０μｍより薄くなるにつれ、連続微空間を十分に確保することができず、ろ過能力が不足すると共に、刷毛等による物理的な洗浄などによって短時間で多孔質層２全体が破損し易く、スクラム構造の効果が不十分となって寿命が低下し易くなる傾向があり、１０００μｍより厚くなるにつれ、通水性が不足してろ過効率が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。多孔質層２の厚さを１０μｍ〜１０００μｍの範囲にすることで、多孔質層２の表層側が破損しても、その内側が新たな表層となって連続微空間で継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００３９】
この懸濁水フィルタ用平膜ろ材１は、重力ろ過を行うことができ、目詰まりが発生し難く、外部からの小さな刺激で懸濁物質を剥離することができるので、逆洗で洗浄する以外に、ブラシ洗浄方式、ウォータージェット洗浄方式、吸引洗浄方式、スクレーパ洗浄方式等により洗浄することができ、濃度の濃い懸濁水にも対応することができ汎用性に優れる。また、ブラシ洗浄やスクレーパ洗浄などの剥離洗浄により、多孔質層２の表面に付着した懸濁物質を凝集した状態で剥離させてろ過槽などの底部に沈降させることができるので、懸濁水の濃度が濃くなることを防止でき、安定したろ過流量を得ることができる。
【００４０】
ろ過に圧力装置を必要としないので省エネルギー性に優れ、ろ過装置全体を小型化、軽量化することができ、量産性、取り扱い性を向上させることができる。
凝集剤等を使用することなく、河川や湖沼等に含まれているミネラル分を残存させたまま、懸濁物質のみを取り除いて浄化処理を行うことができ、清水として河川等に放流することができるので環境保護性に優れる。また、懸濁水中の懸濁物質が懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の多孔質層２の表面に付着しても、ろ過効率が低下することがなく、優れたろ過性能を維持することができ、実用性、信頼性に優れる。
【００４１】
次に、懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層について詳細に説明する。
図２は実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を形成する繊維を示す模式斜視図である。
図２（ａ）は、多孔質層２を形成する繊維１０の円周上に複数の凸部１１が形成された例であり、図２（ｂ）は、多孔質層２を形成する繊維１０ａの外周に凸部１１ａが螺旋状の凸条に形成された例であり、図２（ｃ）は、多孔質層２を形成する繊維１０ｂの外周表面に略球状の複数の凸部１１ｂが形成された例である。
これらの凸部１１，１１ａ，１１ｂは、表面に凸部１１，１１ａ，１１ｂに対応する凹凸が形成された圧延ローラの間に繊維１０，１０ａ，１０ｂを通すことにより形成することができる。
【００４２】
凸部１１，１１ａ，１１ｂの大きさは繊維１０，１０ａ，１０ｂの繊維径にもよるが、繊維径が１０μｍ〜２５μｍの場合、凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径は２μｍ〜５μｍに形成した。凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径が２μｍより小さくなるにつれ、異形化の効果が不十分となり、通水性が低下し易くなってろ過効率が低下する傾向があり、凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径が５μｍより大きくなるにつれ、断面形状を維持するのが困難となり生産性が低下し易くなると共に、空隙率が高くなってろ過性能が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の多孔質層２の形成工程において、１以上の凸部１１，１１ａ，１１ｂで異形化された断面形状を有する繊維１０，１０ａ，１０ｂをニードルパンチやウォータージェットニードル等の方法によって、三次元に交絡させて多孔質層２を形成することにより、独立核空間を連通する略均一な連続微空間を形成することができ、多孔質層１の連続微空間（微細空孔）の平均空孔径を前述の０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜４μｍに形成することができる。
【００４３】
次に、多孔質層を形成する繊維の変形例について、図面を参照しながら説明する。図３は実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を形成する繊維の断面形状の変形例を示す模式断面図である。
図３（ａ）は繊維１０ｃの外周に５個の凸部１１ｃが形成された例であり、図３（ｂ）は繊維１０ｄの外周に４個の凸部１１ｄが形成された例であり、図３（ｃ）は繊維１０ｅの外周に３個の凸部１１ｅが形成された例であり、図３（ｄ）は繊維１０ｆの外周に４個の凹部１１ｆが形成された例であり、図３（ｅ）は繊維１０ｇの外周に３個の凹部１１ｇが形成された例であり、図３（ｆ）は繊維１０ｈの外周に２個の凹部１１ｈが形成された例である。
【００４４】
図３に示した繊維１０ｃ乃至１０ｈの断面形状と同様の断面形状を有する金型から繊維を延伸させることにより、繊維の断面形状を異形化することができ、繊維の長手方向に連続的な凸条や凹条を形成することができる。また、延伸の際に繊維を捻ることにより、図２（ｂ）で示したように凸条や凹条を螺旋状に形成することができる。尚、繊維を液中で延伸させることにより、異形化された断面形状を確実に維持することができ生産性に優れる。
図３では、２個〜５個の凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈにより、断面形状を異形化したものを示したが、凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数は２個〜８個、形成することができる。凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数が２個より少なくなるにつれ、異形化の効果が不十分となり、通水性が低下し易くなってろ過効率が低下する傾向があり、凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数が８個より多くなるにつれ、断面形状を維持するのが困難となり生産性が低下し易くなると共に、空隙率が高くなってろ過性能が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
尚、図２及び図３で示した各々の繊維１０乃至１０ｈは、それぞれ単独で用いてもよいし、複数種類を組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
以上のように構成された実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材によれば、以下の作用を有する。
（１）スクラム構造を有する上流側の多孔質層２の目を細かくすることにより、表面部で懸濁水中の粒子を確実に捕捉して、内部への侵入を阻止でき、ろ過性能に優れる。
（２）ろ過時に上流側となる多孔質層２側から下流側の下部繊維層５側に向かって空隙率が高くなるように各層の空隙率を調整することにより、微細な懸濁物質であっても確実に多孔質層２の表面で捕捉して、ろ過することができると共に、ろ過された懸濁水のろ過水を下部繊維層５側から速やかに排出することができ、ろ過効率に優れる。
（３）上流側の多孔質層２の目を細かくし、下流側の下部繊維層５の目を粗くすることにより、逆洗や物理的な剥離により多孔質層２の表面に付着した懸濁物質を容易に取り除くことができ、目詰まりが発生し難く、長期間継続して使用することが可能でメンテナンス性、実用性に優れる。
（４）中間繊維層３と下部繊維層５との間に形成された支持層４を有することにより、全体を補強して縦横の変形を防止することができ耐久性に優れる。
（５）下部繊維層５により懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の全体の厚みと強度を調整することができ、スクレーパやブラシ等により洗浄を行う際に、そのクッション性で衝撃を吸収することができ、多孔質層２の破損が発生し難くなると共に、ろ過水を自由に移動、排出させることができ、通水性を向上させることができる。
（６）多孔質層２を形成する繊維１０乃至１０ｈが、１以上の凸部１１乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈで異形化された断面形状を有することにより、多孔質層２内に略均一な連続微空間を形成することができ、ろ過性能の均一性に優れる。
（７）多孔質層２が、略均一な連続微空間が多重に形成されたスクラム構造を有するので、多孔質層２の表面で繊維１０乃至１０ｈが断裂する等しても、更にその内側の繊維１０乃至１０ｈで形成された連続微空間によって継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００４６】
以上のように構成された実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法によれば、以下の作用を有する。
（１）１以上の凸部１１乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈで異形化された断面形状を有する繊維１０乃至１０ｈを三次元に交絡させて多孔質層２を形成することにより、連続微空間を有するスクラム構造を簡便に形成することができ量産性に優れる。
【００４７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材及びその製造方法について、以下図面を参照しながら説明する。
図４（ａ）は実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を示す要部断面模式図であり、図４（ｂ）は実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の形成工程を示す要部断面模式図である。
図４（ａ）中、２ａは実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材のスクラム構造を有する多孔質層、１５は多孔質層２ａを形成する不織布の繊維層（図示せず）に含浸され不織布と一体化された多孔質性樹脂、１５ａは多孔質層２ａの多孔質空間の核となる独立核空間、１５ｂは複数の独立核空間１５ａの間を連通させる連続微空間である。
尚、図示しない中間繊維層３、支持層４、下部繊維層５は実施の形態１と同様なので説明を省略するが、予め、多孔質層２ａの基材となる不織布の繊維層（図示せず）と、中間繊維層３、支持層４、下部繊維層５を積層しておく。
【００４８】
次に、スクラム構造を有する多孔質層の形成工程について詳細に説明する。
図４（ｂ）中、１６は多孔質性樹脂１５を形成するポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系、架橋ポリエチレン、架橋ポリプレン、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポロアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の発泡性樹脂に混合され、水やお湯、硫酸、塩酸等の溶媒に溶解するアミロース、グルコース、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、水酸化ナトリウム、ナフタリン等の溶解剤である。
まず、樹脂含浸工程において、前述の樹脂に発泡剤を混合した発泡性樹脂に、樹脂には溶解せず前述の溶媒に溶解する溶解剤１６を混合し、基材となる不織布の繊維層に塗布又は吹付けすることにより、繊維に含浸させる。
【００４９】
次に、図４（ｂ）に示すように、樹脂発泡工程において、発泡性樹脂を発泡させ、サイズの大きな独立核空間１５ａを形成する。
最後に、多孔質性樹脂１５と一体化された繊維層を、溶解工程において、前述の溶媒に浸漬し、該空間１５ａ，１５ｂ間及び多孔質層２ａの外側や内側と該空間１５ａ，１５ｂ間の樹脂膜を破壊して、溶解剤１６を溶解させ、図４（ａ）で示した独立核空間１５ａよりも微細な連続微空間１５ｂを形成する。発泡剤の発泡により形成された独立核空間１５ａと連通するように、周囲の樹脂膜に多数の連続微空間１５ｂが形成されたスクラム構造とすることができる。これにより、連続使用中に多孔質層２ａの表層側が破損しても、内側に形成されている連続微空間１５ｂによって継続的なろ過を行うことが可能で長寿命性に優れ、濃度の濃い懸濁水にも対応することができ信頼性、汎用性に優れる。
発泡剤を混合する樹脂は、一液タイプでも二液混合タイプでもよい。また、基材となる不織布の溶融転移点を超えない温度帯で発泡を生じるものであればよい。尚、常温で発泡するものは取扱いが容易で量産性に優れる。発泡剤は有機系でも無機系でもよいが、ろ材として好適な連続泡が形成されるように配合をコントロールすることが好ましい。また、樹脂発泡工程において、発泡性樹脂を発泡させる際の温度と同じか低い温度で溶解する溶解剤１６を選択することにより、連続微空間１５ｂを独立核空間１５ａと確実に連通させて形成することができる。
【００５０】
次に、本発明の実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の変形例について、以下図面を参照しながら説明する。
図５（ａ）は実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例を示す要部断面模式図であり、図５（ｂ）は実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例の形成工程を示す要部断面模式図である。
図５（ａ）において、懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例が実施の形態２と異なるのは、多孔質層２ｂの連続微空間１５ｃの形状が略円柱状に形成されている点であり、機能としては実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層２ａと同様である。
また、図５（ｂ）において、懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例の形成工程が実施の形態２と異なるのは、樹脂含浸工程において、基材となる不織布の繊維層に含浸させる発泡性樹脂に、溶解剤１６の代わりに、熱により収縮する収縮材１６ａを混合した点と、溶解工程の代わりに、多孔質性樹脂１５と一体化された繊維層を加熱して収縮材１６ａを収縮させる収縮工程を有する点である。
収縮材１６ａとしては、延伸したポリオレフィン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル等が好適に用いられる。収縮材１６ａの収縮量は加熱温度を選択することにより、適宜、調整することができる。樹脂発泡工程において、発泡性樹脂を発泡させる際の温度と同じか低い温度で収縮する収縮材１６ａを選択することにより、連続微空間１５ｃを独立核空間１５ａと確実に連通させて形成することができる。尚、図５（ａ）では省略したが、実際には連続微空間１５ｃの内部に収縮後の収縮材１６ａが残存する。
【００５１】
本実施の形態では、溶解剤１６の形状を略球状に形成し、収縮材１６ａの形状を略円柱状に形成したが、これに限定されるものではなく、楕円球状、砲弾状、角柱状等の様々な形状に形成することができる。また、溶解剤１６や収縮材１６ａの大きさは、多孔質層２ａ，２ｂに形成する連続微空間１５ｂ，１５ｃの大きさに合わせて適宜、選択することができる。連続微空間１５ｂ，１５ｃの平均空孔径が、０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜４μｍとなるように、溶解剤１６や収縮材１６ａの大きさを選別することにより、好適なろ過性能を得ることができる。
尚、溶媒で溶解する溶解剤１６や熱で収縮する収縮材１６ａの代わりに、溶媒により収縮するビニロン等を収縮材として用い、樹脂発泡工程の後に、繊維層を溶媒に浸漬して収縮材を収縮させる収縮工程を行って連続微空間を形成することもできる。
また、これらの多孔質層２ａ，２ｂの形成方法や実施の形態１で説明した不織布の繊維の断面形状を異形化して多孔質層２を形成する方法を組合せてもよい。
多孔質層２ａ，２ｂは、中間繊維層３の上に積層した繊維層に形成する代わりに、中間繊維層３の表層側に直接、形成してもよい。この場合、多孔質層２ａ，２ｂと中間繊維層３を一体化することができ、耐久性を向上させることができる。
【００５２】
以上のように構成された実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材によれば、実施の形態１の作用に加え、以下の作用を有する。
（１）多孔質層２ａ，２ｂが、独立核空間１５ａの周囲に独立核空間１５ａ同士を連結するように連続微空間１５ｂ、１５ｃが形成されたスクラム構造を有することにより、多孔質層２ａ，２ｂ全体を厚く形成しても、懸濁水中の微細な粒子を捕捉する連続微空間１５ｂ，１５ｃの領域を薄く形成することができるので、多孔質層２ａ，２ｂの目詰まりが発生し難く、ろ過性能の信頼性に優れると共に耐久性に優れる。
（２）多孔質層２ａ，２ｂが、不織布と不織布の繊維層に含浸された多孔質性樹脂１５とで一体化されて形成されているので耐久性に優れ、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等によって表面の懸濁物質を剥離することができ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性に優れる。
（３）多孔質層２ａ，２ｂが、独立核空間１５ａと連通するように、周囲の樹脂膜に多数の連続微空間１５ｂ，１５ｃが形成されたスクラム構造を有するため、多孔質層２ａ，２ｂの表面で連続微空間１５ｂ，１５ｃが破壊されても、更にその内側に連続して形成された連続微空間１５ｂ，１５ｃによって継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００５３】
以上のように構成された実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法によれば、実施の形態１の作用に加え、以下の作用を有する。
（１）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させる発泡性樹脂に、溶媒に溶解する溶解剤１６が混合されている場合、樹脂発泡工程によって発泡性樹脂を発泡させた後に、溶解工程によって繊維層を溶媒に浸漬するだけで溶解剤１６を溶解させることができ、発泡により生じた独立核空間１５ａ周囲の樹脂層に連続微空間１５ｂを形成して連通させることができ、スクラム構造を有する多孔質層２ａを形成することができる。
（２）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させる発泡性樹脂に、熱により収縮する収縮材１６ａが混合されている場合、樹脂発泡工程によって発泡性樹脂を発泡させた後に、収縮工程によって繊維層を加熱するだけで収縮材１６ａを収縮させることができ、発泡により生じた独立核空間１５ａの周囲の樹脂層に連続微空間１５ｃを形成して連通させることができ、スクラム構造を備えた多孔質層２ｂを形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、各種の汚水等の懸濁水が貯留されたろ過水槽等に浸漬することにより、タンクヘッダー水圧（水頭圧）だけで懸濁水をろ過することができ、目詰まりが発生し難く、凝集剤等を使用する必要がなく環境保護性に優れ、取り扱いが容易でろ過性能に優れ、吸引によりろ過能力を向上させることができ、汎用性、実用性に優れると共に、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等により表面の懸濁物質を剥離することができ、耐久性、メンテナンス性に優れ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性に優れる懸濁水フィルタ用平膜ろ材の提供、及び簡単な工程で均一な多孔質空間を形成することができる高歩留まりで量産性に優れる懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法の提供を行うことができ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性、装置の耐久性、メンテナンス性に優れたろ過装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材を示す要部断面模式図
【図２】実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を形成する繊維を示す模式斜視図
【図３】実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を形成する繊維の断面形状の変形例を示す模式断面図
【図４】（ａ）実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を示す要部断面模式図（ｂ）実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の形成工程を示す要部断面模式図
【図５】（ａ）実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例を示す要部断面模式図（ｂ）実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例の形成工程を示す要部断面模式図
【符号の説明】
【００５６】
１ 懸濁水フィルタ用平膜ろ材
２，２ａ，２ｂ 多孔質層
３ 中間繊維層
４ 支持層
５ 下部繊維層
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ 繊維
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ 凸部
１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ 凹部
１５ 多孔質性樹脂
１５ａ 独立核空間
１５ｂ，１５ｃ 連続微空間
１６ 溶解剤
１６ａ 収縮材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湖沼、池、河川等の泥水や河川工事、下水工事、宅地造成工事、港湾工事、トンネル工事等の各種建設土木工事の現場等で発生する汚水若しくは食品工場等の工場から排出される汚水等の懸濁水をろ過して浄水化するための懸濁水フィルタ用平膜ろ材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川工事、下水工事、道路工事等の各種建設土木工事の現場等で発生する汚水等の懸濁水の浄化処理は、複数の固液分離装置等を組み合わせて行なわれている。このような懸濁水の浄化処理に関して、例えば以下のような技術が知られている。
（特許文献１）には、「原水が導入される傾斜型スクリーン装置と、この傾斜型スクリーン装置による粗取り水が導入される回転ドラム型固液分離装置とを備え、回転ドラム型固液分離装置は、内側に傾斜型スクリーン装置の処理水が導入される回転胴を有し、この回転胴には、織物または編物からなる基材の表面にその基材を直接起毛して得た太さ０．１〜１０μｍの極細繊維の立毛からなるろ層を形成してなるろ布がそのろ層が回転胴の内側になるように装着されている固液分離装置」が記載されている。
（特許文献２）には、「水域から汚染物質を含む原水を取水する取水装置と、取水装置で取水された原水をろ過して、ろ過水とろ過物とに固液分離する回転ドラム式連続ろ過装置と、回転ドラム式連続ろ過装置で得られたろ過物を凝集して、凝集フロック化する凝集反応装置と、凝集反応装置で凝集フロック化されたろ過物をケーク化して取り出すろ布走行式脱水装置とを備えた水域浄化装置」が記載されている。
（特許文献３）には、「スラリー状またはスラッジ状の被脱水処理物を濾過可能な単一の濾布ベルトが無端状に巻回されて順次移送される形式の濾布ベルト式脱水装置であって、濾布ベルトの上面側に供給される被脱水処理物に対し濾布ベルトの下面側から吸引負圧を作用させて被脱水処理物を初期脱水する負圧脱水部と、初期脱水された被脱水処理物を濾布ベルトと共に一対のプレスロール間で加圧して脱水し、かつ、脱水された処理物を一方のプレスロールに転着させて濾布ベルトから剥離させる加圧脱水転着部と、一方のプレスロールに転着した処理物を掻き落して回収する処理物回収部と、処理物が剥離された濾布ベルトを洗浄する洗浄部と、洗浄された濾布ベルトを一対のスクイズロール間で絞る絞り部とを備えていることを特徴とする濾布ベルト式脱水装置」が記載されている。
【特許文献１】特開平６−２３８１１０号公報
【特許文献２】特開平８−３９０９８号公報
【特許文献３】特開２００１−１７０４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の技術は以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）に記載の固液分離装置のろ布は、織物または編物からなる基材の表面にその基材を直接起毛して得た極細繊維の立毛によりろ層を形成しているので、ろ層の摩耗が発生し易く耐久性に欠けるという課題を有していた。また、目詰まりが発生し易く洗浄が困難でメンテナンス性、長寿命性に欠けるという課題を有していた。
（２）（特許文献２）に記載の回転ドラム式連続ろ過装置では、織物または編物からなる基材の表面に、太さ０．１〜２０μｍ程度の繊維の立毛が略一定方向に横たわったろ過材を用いているので、耐久性、メンテナンス性、長寿命性に欠けるという（特許文献１）と同様の課題を有していた。
（３）（特許文献３）に記載の濾布ベルト式脱水装置では、濾布ベルトが、その上面を構成する外面層と、その下面を構成する内面層と、これらの間の中間層とを有する３層構造のフェルト材から成り、外面層は被脱水処理物を濾過する極細繊維層で構成され、中間層は水分の透過を促進する中細繊維層で構成され、内面層は水切れを促進する基布層で構成されており、外面側が密で内面側が粗に形成されているが、単に繊維径の異なる繊維で形成された繊維層を積層した３層構造のフェルト材であるため、十分なろ過効率を得ることができず、表面に付着した懸濁物質の除去が困難で、洗浄水に浸漬させて洗浄を行ったり、加圧による脱水を行ったりする必要があり、長時間連続して使用することができず、メンテナンス性、実用性に欠けるという課題を有していた。
（４）（特許文献１）乃至（特許文献３）は、いずれも織物や編物或いは不織布のろ布を用いており、繊維同士の隙間の調整だけで空隙を形成するものであるが、繊維の断面形状が基本的に円形であるため繊維同士の接触面積が大きく、空隙率が低くなり易い傾向があり、また、空隙の形状が不揃いになるため均一な多孔質を得ることが困難で、ろ過性能にばらつきが生じ易いという課題を有していた。
また、ろ布表面の凹凸が大きく、付着した懸濁物質が剥がれ難いため、メンテナンス性、長寿命性に欠けるという課題を有していた。
（５）ろ布表面のろ層（外面層）の多孔質部を微細な空孔で形成する場合、通水性を確保するためには、その厚みが薄くならざるをえず、刷毛等による物理的な洗浄に弱く、破れ易くなって耐久性に欠けるという課題を有していた。また、耐久性を確保するために厚みを厚くすると、微細な空孔が厚さ方向に連なるため、懸濁物質が途中で詰まり易く、短時間でろ過性能が低下し、実用性、信頼性に欠けるという課題を有していた。
また、従来の平膜フィルタの表層のコーティングは、基材の表面に微多孔質のフィルムを貼ったものであるため、非常に弱く外的な洗浄で破損が発生し易く、一部が破損すると全体が使用できなくなる構造で、信頼性、長寿命性に欠けるという課題を有していた。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、各種の汚水等の懸濁水が貯留されたろ過水槽等に浸漬することにより、タンクヘッダー水圧（水頭圧）だけで懸濁水をろ過することができ、目詰まりが発生し難く、凝集剤等を使用する必要がなく環境保護性に優れ、取り扱いが容易でろ過性能に優れ、吸引によりろ過能力を向上させることができ、汎用性、実用性に優れると共に、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等により表面の懸濁物質を剥離することができ、耐久性、メンテナンス性に優れ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性に優れる懸濁水フィルタ用平膜ろ材の提供、及び簡単な工程で均一な多孔質空間を形成することができる高歩留まりで量産性に優れる懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の懸濁水フィルタ用平膜ろ材及びその製造方法は、以下の構成を有している。
請求項１に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材は、多孔質層を備えた懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、前記多孔質層が、多孔質空間の核となる独立核空間と、複数の前記独立核空間の間を連通させる連続微空間と、で形成されたスクラム構造を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）多孔質層が、独立核空間（独立気泡）の周囲に独立核空間同士を連結するように連続微空間（連続気泡）が形成されたスクラム構造を有することにより、多孔質層全体を厚く形成しても、懸濁水中の微細な粒子を捕捉する連続微空間の領域を薄く形成することができるので、多孔質層の目詰まりが発生し難く、ろ過性能の信頼性に優れると共に耐久性に優れる。
（２）多孔質層がスクラム構造を有することにより、連続使用中に多孔質層の表層側が破損しても、内側に形成されている連続微空間によって継続的なろ過を行うことが可能で長寿命性に優れ、濃度の濃い懸濁水にも対応することができ信頼性、汎用性に優れる。
【０００６】
ここで、スクラム構造とは、多孔質層の内部に多孔質空間の核となるサイズの大きな独立核空間（独立気泡）と、サイズの小さな連続微空間（連続気泡）が混在し、独立核空間同士の間を連結するように多数の連続微空間が形成され、多孔質層の表面と裏面が連通した構造を言う。
多孔質層を形成する不織布の繊維の断面形状を異形化することにより、繊維に沿うように略均一で連続的な流路を形成して連続微空間とすることができ、繊維間に形成される隙間（独立核空間）と確実に連通させて、スクラム構造を有する多孔質層を形成することができる。多孔質層を形成する不織布の材質としては、平均繊維径が３μｍ〜２５μｍのポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール（ビニロン）系などの合成繊維が好適に用いられる。特に、耐水性、耐薬品性、耐候性の面からはポリエステルやポリプロピレンが好ましい。平均繊維径が３μｍより細くなるにつれ、取扱いが困難となり、不織布の量産性、耐久性に欠ける傾向があり、２５μｍより太くなるにつれ、空孔（独立核空間）が大きくなって空隙率が増加し、ろ過性能が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【０００７】
また、連続微空間は、不織布の繊維層の少なくとも表層部に含浸された多孔質性樹脂で形成することもできる。多孔質性樹脂により連続微空間を形成する方法としては、多孔質性樹脂の中に発泡剤を混合して発泡させる方法、多孔質性樹脂の中に多孔質性樹脂には溶解せず水やお湯、硫酸、塩酸等の溶解液に溶解する溶解剤を混合し、不織布の繊維層に含浸、固化させた後、溶解液で溶解剤を溶解させる方法、多孔質性樹脂の中に熱或いは溶媒により収縮する収縮材を混合し、不織布の繊維層に含浸、固化させた後、収縮材を収縮させる方法などがある。また、無機或いは有機質の微粉末をバインダーで混練し、吹き付けや塗布等により、不織布の表層の繊維層と一体化させ、微粉末同士が網目状に接合された連続微空間を形成してもよい。
【０００８】
多孔質性樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系、架橋ポリエチレン、架橋ポリプレン、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポロアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等が好適に用いられる。
溶解剤としては、アミロース、グルコース、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、水酸化ナトリウム、ナフタリン等が好適に用いられる。
熱により収縮する収縮材としては、延伸したポリオレフィン、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等が好適に用いられる。また、水に漬けることにより収縮する収縮材としてビニロンが好適に用いられる。
これらの連続微空間の形成方法は、単独で用いてもよいし、複数組合せて用いてもよい。複数の組合せで多孔質層を形成することにより、容易に寸法や形状の異なる空孔を形成して空隙率を変化させることができるので、ろ過性能の調整を行うことができ、生産性、実用性に優れる。特に、多孔質性樹脂の中に発泡剤を混合して発泡させる方法と、多孔質性樹脂の中に溶解剤若しくは収縮材を混合して溶解若しくは収縮させる方法を組合せた場合、発泡剤の発泡により形成される大きな空孔（独立核空間）と連通するように、樹脂膜に多数の微細な空孔（連続微空間）が形成されたスクラム構造とすることができる。
【０００９】
多孔質層の厚さは、１０μｍ〜１０００μｍが好ましい。多孔質層の厚さが１０μｍより薄くなるにつれ、連続微空間を十分に確保することができず、ろ過能力が不足すると共に、刷毛等による物理的な洗浄などによって短時間で多孔質層全体が破損し易く、スクラム構造の効果が不十分となって寿命が低下し易くなる傾向があり、１０００μｍより厚くなるにつれ、通水性が不足してろ過効率が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。多孔質層の厚さを１０μｍ〜１０００μｍの範囲にすることで、多孔質層の表層側が破損しても、その内側が新たな表層となって連続微空間で継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００１０】
多孔質層の連続微空間の平均空孔径は、０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜４μｍが望ましい。平均空孔径が１μｍより小さくなるにつれ、目詰まりが発生し易くなり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向が見られ、４μｍより大きくなるにつれ、通水量が多くなり、ろ過性能が低下し易くなる傾向が見られる。また、平均空孔径が０．５μｍより小さくなるにつれ、通水性が大幅に低下してろ過効率が低下し易くなる傾向があり、８μｍより大きくなるにつれ、微小な懸濁物質を補足することが困難となり、懸濁物質が内部の空孔に引っ掛かって閉塞状態となり、逆洗や洗浄で除去できなくなる傾向があり、いずれも好ましくない。
尚、スクラム構造を有する多孔質層は単独で用いてもよいし、不織布等と積層して用いてもよい。
【００１１】
スクラム構造を有する多孔質層を備えた懸濁水フィルタ用平膜ろ材は、逆洗（圧縮空気や浄水等を下流側から逆に流すこと）で洗浄する以外に、懸濁水フィルタ用平膜ろ材の表面を刷毛やブラシ等でなでて洗浄するブラシ洗浄方式、中、低圧水をノズルから噴出させ、表面の懸濁物質（固形付着物質）を吹き飛ばして洗浄するウォータージェット洗浄方式、電気掃除機のような吸引システムにより表面の懸濁物質（固形付着物質）を吸い取る吸引洗浄方式、スクレーパにより表面の懸濁物質（固形付着物質）を掻き取るスクレーパ洗浄方式等により洗浄することができる。重力ろ過を行うことができるので、目詰まりが発生し難く、外部からの小さな刺激で懸濁物質を剥離することができる。
また、懸濁水フィルタ用平膜ろ材の膜表面（多孔質層）を物理的に洗浄できるので、濃度の濃い懸濁水にも対応することができ汎用性に優れる。さらに、ブラシ洗浄やスクレーパ洗浄などの剥離洗浄により、膜表面に付着した懸濁物質を凝集した状態で剥離させてろ過槽などの底部に沈降させることができるので、懸濁水の濃度が濃くなることを防止でき、安定したろ過流量を得ることができる。
ろ過時に圧力装置を必要としないので省エネルギー性に優れ、ろ過装置全体を小型化、軽量化することができ、量産性、取り扱い性を向上させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、前記多孔質層が、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維で形成されている構成を有している。
この構成により、請求項１の作用に加え、以下の作用を有する。
（１）多孔質層を形成する繊維が、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有することにより、多孔質層内に略均一な連続微空間を形成することができ、ろ過性能の均一性に優れる。
【００１３】
ここで、繊維の断面形状を凸部や凹部で異形化する方法としては、所望の凸部や凹部を備えた断面形状を有する金型から繊維を延伸させる方法が好適に用いられる。これにより、凸部や凹部で異形化された断面形状が連続的に形成された繊維を得ることができ、繊維の長手方向と平行に凸条や凹条を形成することができる。また、延伸の際に繊維を捻ることにより、凸条や凹条を螺旋状に形成することができる。尚、繊維を液中で延伸させることにより、異形化された断面形状を確実に維持することができ生産性に優れる。
繊維の断面形状は、長手方向に一様である必要はなく、繊維の外周に規則的或いは不規則的に独立した１以上の凸部及び／又は凹部を形成してもよい。
【００１４】
凸部や凹部の大きさや数は繊維径にもよるが、繊維径が１０μｍ〜２５μｍの場合、円弧状の凸部や凹部の直径は２μｍ〜５μｍが好ましい。また、凸部や凹部の数は２個〜８個が好ましい。凸部や凹部の直径が２μｍより小さくなるか、凸部や凹部の数が２個より少なくなるにつれ、異形化の効果が不十分となり、通水性が低下し易くなってろ過効率が低下する傾向があり、凸部や凹部の直径が５μｍより大きくなるか、凸部や凹部の数が８個より多くなるにつれ、断面形状を維持するのが困難となり生産性が低下し易くなると共に、空隙率が高くなってろ過性能が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、前記多孔質層が、不織布と、前記不織布の繊維層に含浸された多孔質性樹脂と、で一体化されて形成されている構成を有している。
この構成により、請求項１の作用に加え、以下の作用を有する。
（１）多孔質層が、不織布と不織布の繊維層に含浸された多孔質性樹脂とで一体化されて形成されているのでスクラム構造の耐久性に優れ、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等によって表面の懸濁物質を剥離することができ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性に優れる。
ここで、多孔質性樹脂は請求項１で説明したものと同様に、発泡性樹脂等を不織布の繊維層に含浸、固化させ、引張りやニードリングでセルを破壊した後、発泡させることにより形成することができる。また、溶解液で溶解剤を溶解させる方法や、熱或いは溶媒により収縮材を収縮させる方法も用いることができる。さらに、発泡剤（ＮａＣｌ，ＮａＨＣＯ3等）を混入した溶融発泡樹脂を不織布に積層し、次いで、引張ってセルを破壊して発泡させる方法、粒径の異なる発泡剤を混入したキャスティングシロップに不織布を含浸、固化させ、引張り若しくはニードリングした後、溶解液（水等）に浸漬して発泡させる方法などがある。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、前記多孔質層と、前記多孔質層の下流側に形成された前記多孔質層よりも空隙率の高い不織布の中間繊維層と、前記中間繊維層の下流側に形成された支持層と、前記支持層の下流側に形成された前記中間繊維層よりも空隙率の高い不織布の基材繊維層と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）スクラム構造を有する上流側の多孔質層の目を細かくすることにより、表面部で懸濁水中の粒子を確実に捕捉して、内部への侵入を阻止できろ過性能に優れると共に、下流側の下部繊維層の目を粗くすることにより、逆洗や物理的な剥離により多孔質層の表面に付着した懸濁物質を容易に取り除くことができ、目詰まりが発生し難く、長期間継続して使用することが可能でメンテナンス性、実用性に優れる。
（２）ろ過時に上流側となる多孔質層側から下流側の下部繊維層側に向かって空隙率が高くなるように空隙率を変化させることにより、微細な懸濁物質であっても確実に多孔質層の表面で捕捉して、ろ過することができると共に、ろ過された懸濁水のろ過水を下部繊維層側から速やかに排出することができ、ろ過効率に優れる。
（３）中間繊維層と下部繊維層との間に形成された支持層を有することにより、全体を補強して縦横の変形を防止することができ耐久性に優れる。
（４）下部繊維層により全体の厚みと強度を調整することができ、スクレーパやブラシ等により洗浄を行う際に、そのクッション性で衝撃を吸収することができ、多孔質層の破損が発生し難くなると共に、ろ過水を自由に移動、排出させることができ、通水性を向上させることができる。
【００１７】
ここで、中間繊維層、下部繊維層を形成する不織布としては、前述の多孔質層を形成する不織布と同様のものが好適に用いられる。
懸濁水フィルタ用平膜ろ材の目付は５００ｇ／ｍ2〜１０００ｇ／ｍ2が好ましい。目付が５００ｇ／ｍ2より小さくなるにつれ、長期間の使用により繰り返し加わる水圧に耐えることが困難となり、耐久性が低下し易くなる傾向があり、１０００ｇ／ｍ2より大きくなるにつれ、量産性が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
支持層は、織布、ネット、その他の多孔膜等の補強材を中間繊維層と下部繊維層の間に配設することにより形成することができる。補強材としてモノフィラメントやマルチフィラメントの織物基布が好適に用いられるが、スパン織物を用いてもよい。また、補強材の材質としては、前述の不織布の材質と同様のものが好適に用いられる。ネットの場合は、ステンレス線とポリエステル等を複合させたものを縦横に網目状に配置してもよい。
【００１８】
懸濁水フィルタ用平膜ろ材の見かけ密度は０．３５ｇ／ｃｍ3〜０．５５ｇ／ｃｍ3が好ましい。見かけ密度が０．３５ｇ／ｃｍ3より小さくなるにつれ、懸濁水と接触するろ過面積が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があり、０．５５ｇ／ｃｍ3より大きくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００１９】
懸濁水フィルタ用平膜ろ材は、９８ｋＰａの圧力差を与えたときの空気通過量が１（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2〜１０（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2であることが好ましい。空気通過量が１（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2より小さくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向があり、１０（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2より大きくなるにつれ、懸濁水と接触する繊維量が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００２０】
請求項５に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法は、請求項２又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維を三次元に交絡させて前記多孔質層を形成する構成を有している。
この構成により、以下の作用を有する。
（１）１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維を三次元に交絡させて多孔質層を形成することにより、網目状の連続微空間を有するスクラム構造を簡便に形成することができ量産性に優れる。
ここで、繊維を三次元に交絡させる方法としては、ニードルパンチやウォータージェットニードル等が好適に用いられる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、発泡剤を混合した樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下の作用を有する。
（１）樹脂含浸工程により、発泡剤を混合した樹脂を不織布の繊維層の表層部に含浸させた後、樹脂発泡工程により、樹脂を発泡させるだけで、不織布の繊維層と発泡した多孔質性の樹脂が一体化された耐久性に優れるスクラム構造を備えた多孔質層を形成することができ、量産性に優れる。
（２）多孔質層の形成工程が、不織布の繊維層の表層部に発泡剤を混合した樹脂を含浸させる樹脂含浸工程と、樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、を有するので、既存の不織布にも簡便にスクラム構造を備えた多孔質層を形成することができ、生産性に優れる。
【００２２】
ここで、樹脂は一液タイプでも二液混合タイプでもよい。また、基材となる不織布の溶融転移点を超えない温度帯で発泡を生じるものであればよい。尚、常温で発泡するものは取扱いが容易で量産性に優れる。発泡剤は有機系でも無機系でもよいが、ろ材として好適な連続泡が形成されるように配合をコントロールすることが好ましい。
尚、樹脂は不織布に塗布又は吹付けすることにより、繊維に含浸させることがき、不織布の繊維層と樹脂が一体化されたスクラム構造を備えた多孔質層を形成することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、溶媒に溶解する溶解剤を混合した発泡性樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記発泡性樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、前記繊維層を前記溶媒に浸漬して前記溶解剤を溶解させる溶解工程と、備えた構成を有している。
この構成により、以下の作用を有する。
（１）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させる発泡性樹脂に、溶媒に溶解する溶解剤が混合されているので、樹脂発泡工程によって発泡性樹脂を発泡させた後に、溶解工程によって繊維層を溶媒に浸漬するだけで溶解剤を溶解させることができ、発泡により生じた空孔（独立核空間、独立気泡）の周囲の樹脂層に微細空孔（連続微空間、連続微細気泡）を形成して連通させることができ、スクラム構造を備えた多孔質層を形成することができる。
ここで、発泡性樹脂は前述と同様の樹脂に発泡剤を混合したものである。溶解剤は、前述と同様に樹脂には溶解せず水やお湯、硫酸、塩酸等の特定の溶媒に溶解するものであればよい。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、熱或いは溶媒により収縮する収縮材を混合した発泡性樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記発泡性樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、前記繊維層を加熱或いは前記溶媒に浸漬して前記収縮材を収縮させる収縮工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下の作用を有する。
（１）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させる発泡性樹脂に、熱或いは溶媒により収縮する収縮材が混合されているので、樹脂発泡工程によって発泡性樹脂を発泡させた後に、収縮工程によって繊維層を加熱或いは溶媒に浸漬するだけで収縮材を収縮させることができ、発泡により生じた空孔（独立核空間）の周囲の樹脂層に微細空孔（連続微空間）を形成して連通させることができ、スクラム構造を備えた多孔質層を形成することができる。
ここで、発泡性樹脂は前述と同様の樹脂に発泡剤を混合したものである。収縮材は、前述と同様に加熱或いは溶媒に浸漬することにより収縮するものであればよい。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）多孔質層が、複数の独立核空間とそれらを連結する連続微空間で形成されたスクラム構造を有するので、懸濁水中の微細な粒子を捕捉する連続微空間の領域を薄く形成することができ、多孔質層の目詰まりが発生し難く、ろ過性能の信頼性に優れ、多孔質層全体を厚く形成することができる耐久性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
（２）スクラム構造を有する多孔質層は、連続使用中に表層側が破損しても、内側に形成されている連続微空間によって継続的なろ過を行うことが可能で長寿命性に優れ、濃度の濃い懸濁水にも対応することができる信頼性、汎用性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維で多孔質層を形成することにより、多孔質層内に略均一な連続微空間を有するスクラム構造を形成することができ、ろ過性能の均一性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）不織布の繊維層に多孔質性樹脂が一体化して形成された多孔質層はスクラム構造の耐久性に優れるので、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等によって表面の懸濁物質を簡便かつ確実に剥離することができ、長期間に渡って継続運転が可能なろ過性能の安定性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１項の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）スクラム構造を有する多孔質層の表面部で懸濁水中の粒子を確実に捕捉して、内部への侵入を阻止できるろ過性能に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
（２）ろ過時に上流側となる多孔質層の表面で微細な懸濁物質を確実に捕捉して、ろ過することができると共に、ろ過された懸濁水のろ過水を空隙率の高い下部繊維層側から速やかに排出することができるろ過効率に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
（３）上流側の多孔質層の目を細かくし、下流側の下部繊維層の目を粗くすることにより、逆洗や物理的な剥離により多孔質層の表面に付着した懸濁物質を容易に取り除くことができ、目詰まりが発生し難く、長期間継続して使用することが可能なメンテナンス性、実用性、信頼性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
（４）下部繊維層のクッション性により、スクレーパやブラシ等による洗浄時の衝撃を吸収でき、多孔質層の破損を低減できる耐久性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材を提供することができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維を三次元に交絡させることにより、ろ過性能及び耐久性に優れたスクラム構造を有する多孔質層を簡便に形成することができる量産性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法を提供することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）樹脂含浸工程と樹脂発泡工程の二工程だけで、不織布の繊維層と発泡した多孔質性の樹脂が一体化された耐久性に優れた多孔質層を形成することができる量産性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法を提供することができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させた発泡性樹脂を樹脂発泡工程によって発泡させた後に、溶解工程によって繊維層を溶媒に浸漬するだけで発泡性樹脂に混合された溶解剤を溶解させることができ、発泡により生じた独立核空間の周囲の樹脂層に連続微空間を形成して、ろ過性能及び耐久性に優れたスクラム構造を有する多孔質層を得ることができる量産性、信頼性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法を提供することができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させた発泡性樹脂を樹脂発泡工程によって発泡させた後に、収縮工程によって繊維層を加熱或いは溶媒に浸漬するだけで発泡性樹脂に混合された収縮材を収縮させることができ、発泡により生じた独立核空間の周囲の樹脂層に連続微空間を形成して、ろ過性能及び耐久性に優れたスクラム構造を有する多孔質層を得ることができる量産性、信頼性に優れた懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法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】
【００３３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材及びその製造方法について、以下図面を参照しながら説明する。
図１は実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材を示す要部断面模式図である。
図１中、１は本発明の実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材、２は不織布の繊維の断面形状を異形化することにより形成されたスクラム構造を有する懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の多孔質層、３は多孔質層２の下流側に不織布で形成された多孔質層２よりも空隙率の高い懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の中間繊維層、４は織布、ネット、その他の多孔膜等の補強材で中間繊維層３の下流側に形成された懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の支持層、５は支持層４の下流側に不織布で形成された中間繊維層４よりも空隙率の高い下部繊維層である。
【００３４】
懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の多孔質層２、中間繊維層３、下部繊維層５を形成する不織布の材質としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール（ビニロン）系などの合成繊維を用いた。各々の層の平均繊維径は、空隙率等に応じて適宜選択することができる。多孔質層２を形成する合成繊維の平均繊維径は、３μｍ〜２５μｍとした。平均繊維径が３μｍより細くなるにつれ、取扱いが困難となり、不織布の量産性、耐久性に欠ける傾向があり、２５μｍより太くなるにつれ、空孔が大きくなって空隙率が増加し、ろ過性能が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。尚、耐水性、耐薬品性、耐候性の面からはポリエステルやポリプロピレンが好ましいことがわかった。
【００３５】
懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の目付は５００ｇ／ｍ2〜１０００ｇ／ｍ2に形成した。目付が５００ｇ／ｍ2より小さくなるにつれ、長期間の使用により繰り返し加わる水圧に耐えることが困難となり、耐久性が低下し易くなる傾向があり、１０００ｇ／ｍ2より大きくなるにつれ、量産性が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
支持層４は、織布、ネット、その他の多孔膜等の補強材を中間繊維層３と下部繊維層５の間に配設することにより形成した。補強材としては、モノフィラメントやマルチフィラメントの織物基布が好適に用いられるが、スパン織物を用いてもよい。尚、補強材の材質としては、前述の不織布の材質と同様のものが好適に用いられる。また、ネットの場合は、ステンレス線とポリエステル等を複合させたものを縦横に網目状に配置してもよい。
【００３６】
懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の見かけ密度は０．３５ｇ／ｃｍ3〜０．５５ｇ／ｃｍ3に形成した。見かけ密度が０．３５ｇ／ｃｍ3より小さくなるにつれ、懸濁水と接触するろ過面積が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があり、０．５５ｇ／ｃｍ3より大きくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向があることがわかったためである。
懸濁水フィルタ用平膜ろ材１は、９８ｋＰａの圧力差を与えたときの空気通過量が１（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2〜１０（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2となるように形成した。空気通過量が１（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2より小さくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向があり、１０（ｃｍ3／ｓ）／ｃｍ2より大きくなるにつれ、懸濁水と接触する繊維量が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
【００３７】
多孔質層２の連続微空間（連続気泡）の平均空孔径は、０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜４μｍに形成した。平均空孔径が１μｍより小さくなるにつれ、目詰まりが発生し易くなり、大量の懸濁水をろ過することが困難になる傾向が見られ、４μｍより大きくなるにつれ、通水量が多くなり、ろ過性能が低下し易くなる傾向が見られたためである。また、平均空孔径が０．５μｍより小さくなるにつれ、通水性が大幅に低下してろ過効率が低下し易くなる傾向があり、８μｍより大きくなるにつれ、微小な懸濁物質を補足することが困難となり、懸濁物質が内部の空孔に引っ掛かって閉塞状態となり、逆洗や洗浄で除去できなくなる傾向があることがわかった。
【００３８】
多孔質層２の厚さは、１０μｍ〜１０００μｍに形成した。多孔質層２の厚さが１０μｍより薄くなるにつれ、連続微空間を十分に確保することができず、ろ過能力が不足すると共に、刷毛等による物理的な洗浄などによって短時間で多孔質層２全体が破損し易く、スクラム構造の効果が不十分となって寿命が低下し易くなる傾向があり、１０００μｍより厚くなるにつれ、通水性が不足してろ過効率が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。多孔質層２の厚さを１０μｍ〜１０００μｍの範囲にすることで、多孔質層２の表層側が破損しても、その内側が新たな表層となって連続微空間で継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００３９】
この懸濁水フィルタ用平膜ろ材１は、重力ろ過を行うことができ、目詰まりが発生し難く、外部からの小さな刺激で懸濁物質を剥離することができるので、逆洗で洗浄する以外に、ブラシ洗浄方式、ウォータージェット洗浄方式、吸引洗浄方式、スクレーパ洗浄方式等により洗浄することができ、濃度の濃い懸濁水にも対応することができ汎用性に優れる。また、ブラシ洗浄やスクレーパ洗浄などの剥離洗浄により、多孔質層２の表面に付着した懸濁物質を凝集した状態で剥離させてろ過槽などの底部に沈降させることができるので、懸濁水の濃度が濃くなることを防止でき、安定したろ過流量を得ることができる。
【００４０】
ろ過に圧力装置を必要としないので省エネルギー性に優れ、ろ過装置全体を小型化、軽量化することができ、量産性、取り扱い性を向上させることができる。
凝集剤等を使用することなく、河川や湖沼等に含まれているミネラル分を残存させたまま、懸濁物質のみを取り除いて浄化処理を行うことができ、清水として河川等に放流することができるので環境保護性に優れる。また、懸濁水中の懸濁物質が懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の多孔質層２の表面に付着しても、ろ過効率が低下することがなく、優れたろ過性能を維持することができ、実用性、信頼性に優れる。
【００４１】
次に、懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層について詳細に説明する。
図２は実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を形成する繊維を示す模式斜視図である。
図２（ａ）は、多孔質層２を形成する繊維１０の円周上に複数の凸部１１が形成された例であり、図２（ｂ）は、多孔質層２を形成する繊維１０ａの外周に凸部１１ａが螺旋状の凸条に形成された例であり、図２（ｃ）は、多孔質層２を形成する繊維１０ｂの外周表面に略球状の複数の凸部１１ｂが形成された例である。
これらの凸部１１，１１ａ，１１ｂは、表面に凸部１１，１１ａ，１１ｂに対応する凹凸が形成された圧延ローラの間に繊維１０，１０ａ，１０ｂを通すことにより形成することができる。
【００４２】
凸部１１，１１ａ，１１ｂの大きさは繊維１０，１０ａ，１０ｂの繊維径にもよるが、繊維径が１０μｍ〜２５μｍの場合、凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径は２μｍ〜５μｍに形成した。凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径が２μｍより小さくなるにつれ、異形化の効果が不十分となり、通水性が低下し易くなってろ過効率が低下する傾向があり、凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径が５μｍより大きくなるにつれ、断面形状を維持するのが困難となり生産性が低下し易くなると共に、空隙率が高くなってろ過性能が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の多孔質層２の形成工程において、１以上の凸部１１，１１ａ，１１ｂで異形化された断面形状を有する繊維１０，１０ａ，１０ｂをニードルパンチやウォータージェットニードル等の方法によって、三次元に交絡させて多孔質層２を形成することにより、独立核空間を連通する略均一な連続微空間を形成することができ、多孔質層１の連続微空間（微細空孔）の平均空孔径を前述の０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜４μｍに形成することができる。
【００４３】
次に、多孔質層を形成する繊維の変形例について、図面を参照しながら説明する。図３は実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を形成する繊維の断面形状の変形例を示す模式断面図である。
図３（ａ）は繊維１０ｃの外周に５個の凸部１１ｃが形成された例であり、図３（ｂ）は繊維１０ｄの外周に４個の凸部１１ｄが形成された例であり、図３（ｃ）は繊維１０ｅの外周に３個の凸部１１ｅが形成された例であり、図３（ｄ）は繊維１０ｆの外周に４個の凹部１１ｆが形成された例であり、図３（ｅ）は繊維１０ｇの外周に３個の凹部１１ｇが形成された例であり、図３（ｆ）は繊維１０ｈの外周に２個の凹部１１ｈが形成された例である。
【００４４】
図３に示した繊維１０ｃ乃至１０ｈの断面形状と同様の断面形状を有する金型から繊維を延伸させることにより、繊維の断面形状を異形化することができ、繊維の長手方向に連続的な凸条や凹条を形成することができる。また、延伸の際に繊維を捻ることにより、図２（ｂ）で示したように凸条や凹条を螺旋状に形成することができる。尚、繊維を液中で延伸させることにより、異形化された断面形状を確実に維持することができ生産性に優れる。
図３では、２個〜５個の凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈにより、断面形状を異形化したものを示したが、凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数は２個〜８個、形成することができる。凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数が２個より少なくなるにつれ、異形化の効果が不十分となり、通水性が低下し易くなってろ過効率が低下する傾向があり、凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数が８個より多くなるにつれ、断面形状を維持するのが困難となり生産性が低下し易くなると共に、空隙率が高くなってろ過性能が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
尚、図２及び図３で示した各々の繊維１０乃至１０ｈは、それぞれ単独で用いてもよいし、複数種類を組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
以上のように構成された実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材によれば、以下の作用を有する。
（１）スクラム構造を有する上流側の多孔質層２の目を細かくすることにより、表面部で懸濁水中の粒子を確実に捕捉して、内部への侵入を阻止でき、ろ過性能に優れる。
（２）ろ過時に上流側となる多孔質層２側から下流側の下部繊維層５側に向かって空隙率が高くなるように各層の空隙率を調整することにより、微細な懸濁物質であっても確実に多孔質層２の表面で捕捉して、ろ過することができると共に、ろ過された懸濁水のろ過水を下部繊維層５側から速やかに排出することができ、ろ過効率に優れる。
（３）上流側の多孔質層２の目を細かくし、下流側の下部繊維層５の目を粗くすることにより、逆洗や物理的な剥離により多孔質層２の表面に付着した懸濁物質を容易に取り除くことができ、目詰まりが発生し難く、長期間継続して使用することが可能でメンテナンス性、実用性に優れる。
（４）中間繊維層３と下部繊維層５との間に形成された支持層４を有することにより、全体を補強して縦横の変形を防止することができ耐久性に優れる。
（５）下部繊維層５により懸濁水フィルタ用平膜ろ材１の全体の厚みと強度を調整することができ、スクレーパやブラシ等により洗浄を行う際に、そのクッション性で衝撃を吸収することができ、多孔質層２の破損が発生し難くなると共に、ろ過水を自由に移動、排出させることができ、通水性を向上させることができる。
（６）多孔質層２を形成する繊維１０乃至１０ｈが、１以上の凸部１１乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈで異形化された断面形状を有することにより、多孔質層２内に略均一な連続微空間を形成することができ、ろ過性能の均一性に優れる。
（７）多孔質層２が、略均一な連続微空間が多重に形成されたスクラム構造を有するので、多孔質層２の表面で繊維１０乃至１０ｈが断裂する等しても、更にその内側の繊維１０乃至１０ｈで形成された連続微空間によって継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００４６】
以上のように構成された実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法によれば、以下の作用を有する。
（１）１以上の凸部１１乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈで異形化された断面形状を有する繊維１０乃至１０ｈを三次元に交絡させて多孔質層２を形成することにより、連続微空間を有するスクラム構造を簡便に形成することができ量産性に優れる。
【００４７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材及びその製造方法について、以下図面を参照しながら説明する。
図４（ａ）は実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を示す要部断面模式図であり、図４（ｂ）は実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の形成工程を示す要部断面模式図である。
図４（ａ）中、２ａは実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材のスクラム構造を有する多孔質層、１５は多孔質層２ａを形成する不織布の繊維層（図示せず）に含浸され不織布と一体化された多孔質性樹脂、１５ａは多孔質層２ａの多孔質空間の核となる独立核空間、１５ｂは複数の独立核空間１５ａの間を連通させる連続微空間である。
尚、図示しない中間繊維層３、支持層４、下部繊維層５は実施の形態１と同様なので説明を省略するが、予め、多孔質層２ａの基材となる不織布の繊維層（図示せず）と、中間繊維層３、支持層４、下部繊維層５を積層しておく。
【００４８】
次に、スクラム構造を有する多孔質層の形成工程について詳細に説明する。
図４（ｂ）中、１６は多孔質性樹脂１５を形成するポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系、架橋ポリエチレン、架橋ポリプレン、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポロアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の発泡性樹脂に混合され、水やお湯、硫酸、塩酸等の溶媒に溶解するアミロース、グルコース、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、水酸化ナトリウム、ナフタリン等の溶解剤である。
まず、樹脂含浸工程において、前述の樹脂に発泡剤を混合した発泡性樹脂に、樹脂には溶解せず前述の溶媒に溶解する溶解剤１６を混合し、基材となる不織布の繊維層に塗布又は吹付けすることにより、繊維に含浸させる。
【００４９】
次に、図４（ｂ）に示すように、樹脂発泡工程において、発泡性樹脂を発泡させ、サイズの大きな独立核空間１５ａを形成する。
最後に、多孔質性樹脂１５と一体化された繊維層を、溶解工程において、前述の溶媒に浸漬し、該空間１５ａ，１５ｂ間及び多孔質層２ａの外側や内側と該空間１５ａ，１５ｂ間の樹脂膜を破壊して、溶解剤１６を溶解させ、図４（ａ）で示した独立核空間１５ａよりも微細な連続微空間１５ｂを形成する。発泡剤の発泡により形成された独立核空間１５ａと連通するように、周囲の樹脂膜に多数の連続微空間１５ｂが形成されたスクラム構造とすることができる。これにより、連続使用中に多孔質層２ａの表層側が破損しても、内側に形成されている連続微空間１５ｂによって継続的なろ過を行うことが可能で長寿命性に優れ、濃度の濃い懸濁水にも対応することができ信頼性、汎用性に優れる。
発泡剤を混合する樹脂は、一液タイプでも二液混合タイプでもよい。また、基材となる不織布の溶融転移点を超えない温度帯で発泡を生じるものであればよい。尚、常温で発泡するものは取扱いが容易で量産性に優れる。発泡剤は有機系でも無機系でもよいが、ろ材として好適な連続泡が形成されるように配合をコントロールすることが好ましい。また、樹脂発泡工程において、発泡性樹脂を発泡させる際の温度と同じか低い温度で溶解する溶解剤１６を選択することにより、連続微空間１５ｂを独立核空間１５ａと確実に連通させて形成することができる。
【００５０】
次に、本発明の実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の変形例について、以下図面を参照しながら説明する。
図５（ａ）は実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例を示す要部断面模式図であり、図５（ｂ）は実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例の形成工程を示す要部断面模式図である。
図５（ａ）において、懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例が実施の形態２と異なるのは、多孔質層２ｂの連続微空間１５ｃの形状が略円柱状に形成されている点であり、機能としては実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層２ａと同様である。
また、図５（ｂ）において、懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例の形成工程が実施の形態２と異なるのは、樹脂含浸工程において、基材となる不織布の繊維層に含浸させる発泡性樹脂に、溶解剤１６の代わりに、熱により収縮する収縮材１６ａを混合した点と、溶解工程の代わりに、多孔質性樹脂１５と一体化された繊維層を加熱して収縮材１６ａを収縮させる収縮工程を有する点である。
収縮材１６ａとしては、延伸したポリオレフィン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル等が好適に用いられる。収縮材１６ａの収縮量は加熱温度を選択することにより、適宜、調整することができる。樹脂発泡工程において、発泡性樹脂を発泡させる際の温度と同じか低い温度で収縮する収縮材１６ａを選択することにより、連続微空間１５ｃを独立核空間１５ａと確実に連通させて形成することができる。尚、図５（ａ）では省略したが、実際には連続微空間１５ｃの内部に収縮後の収縮材１６ａが残存する。
【００５１】
本実施の形態では、溶解剤１６の形状を略球状に形成し、収縮材１６ａの形状を略円柱状に形成したが、これに限定されるものではなく、楕円球状、砲弾状、角柱状等の様々な形状に形成することができる。また、溶解剤１６や収縮材１６ａの大きさは、多孔質層２ａ，２ｂに形成する連続微空間１５ｂ，１５ｃの大きさに合わせて適宜、選択することができる。連続微空間１５ｂ，１５ｃの平均空孔径が、０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜４μｍとなるように、溶解剤１６や収縮材１６ａの大きさを選別することにより、好適なろ過性能を得ることができる。
尚、溶媒で溶解する溶解剤１６や熱で収縮する収縮材１６ａの代わりに、溶媒により収縮するビニロン等を収縮材として用い、樹脂発泡工程の後に、繊維層を溶媒に浸漬して収縮材を収縮させる収縮工程を行って連続微空間を形成することもできる。
また、これらの多孔質層２ａ，２ｂの形成方法や実施の形態１で説明した不織布の繊維の断面形状を異形化して多孔質層２を形成する方法を組合せてもよい。
多孔質層２ａ，２ｂは、中間繊維層３の上に積層した繊維層に形成する代わりに、中間繊維層３の表層側に直接、形成してもよい。この場合、多孔質層２ａ，２ｂと中間繊維層３を一体化することができ、耐久性を向上させることができる。
【００５２】
以上のように構成された実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材によれば、実施の形態１の作用に加え、以下の作用を有する。
（１）多孔質層２ａ，２ｂが、独立核空間１５ａの周囲に独立核空間１５ａ同士を連結するように連続微空間１５ｂ、１５ｃが形成されたスクラム構造を有することにより、多孔質層２ａ，２ｂ全体を厚く形成しても、懸濁水中の微細な粒子を捕捉する連続微空間１５ｂ，１５ｃの領域を薄く形成することができるので、多孔質層２ａ，２ｂの目詰まりが発生し難く、ろ過性能の信頼性に優れると共に耐久性に優れる。
（２）多孔質層２ａ，２ｂが、不織布と不織布の繊維層に含浸された多孔質性樹脂１５とで一体化されて形成されているので耐久性に優れ、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等によって表面の懸濁物質を剥離することができ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性に優れる。
（３）多孔質層２ａ，２ｂが、独立核空間１５ａと連通するように、周囲の樹脂膜に多数の連続微空間１５ｂ，１５ｃが形成されたスクラム構造を有するため、多孔質層２ａ，２ｂの表面で連続微空間１５ｂ，１５ｃが破壊されても、更にその内側に連続して形成された連続微空間１５ｂ，１５ｃによって継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００５３】
以上のように構成された実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法によれば、実施の形態１の作用に加え、以下の作用を有する。
（１）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させる発泡性樹脂に、溶媒に溶解する溶解剤１６が混合されている場合、樹脂発泡工程によって発泡性樹脂を発泡させた後に、溶解工程によって繊維層を溶媒に浸漬するだけで溶解剤１６を溶解させることができ、発泡により生じた独立核空間１５ａ周囲の樹脂層に連続微空間１５ｂを形成して連通させることができ、スクラム構造を有する多孔質層２ａを形成することができる。
（２）樹脂含浸工程により繊維層の表層部に含浸させる発泡性樹脂に、熱により収縮する収縮材１６ａが混合されている場合、樹脂発泡工程によって発泡性樹脂を発泡させた後に、収縮工程によって繊維層を加熱するだけで収縮材１６ａを収縮させることができ、発泡により生じた独立核空間１５ａの周囲の樹脂層に連続微空間１５ｃを形成して連通させることができ、スクラム構造を備えた多孔質層２ｂを形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、各種の汚水等の懸濁水が貯留されたろ過水槽等に浸漬することにより、タンクヘッダー水圧（水頭圧）だけで懸濁水をろ過することができ、目詰まりが発生し難く、凝集剤等を使用する必要がなく環境保護性に優れ、取り扱いが容易でろ過性能に優れ、吸引によりろ過能力を向上させることができ、汎用性、実用性に優れると共に、逆洗或いはブラシやスクレーパ等による物理的な掻き取り等により表面の懸濁物質を剥離することができ、耐久性、メンテナンス性に優れ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性に優れる懸濁水フィルタ用平膜ろ材の提供、及び簡単な工程で均一な多孔質空間を形成することができる高歩留まりで量産性に優れる懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法の提供を行うことができ、長期間に渡って継続運転が可能でろ過性能の安定性、装置の耐久性、メンテナンス性に優れたろ過装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材を示す要部断面模式図
【図２】実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を形成する繊維を示す模式斜視図
【図３】実施の形態１における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を形成する繊維の断面形状の変形例を示す模式断面図
【図４】（ａ）実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層を示す要部断面模式図（ｂ）実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の形成工程を示す要部断面模式図
【図５】（ａ）実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例を示す要部断面模式図（ｂ）実施の形態２における懸濁水フィルタ用平膜ろ材の多孔質層の変形例の形成工程を示す要部断面模式図
【符号の説明】
【００５６】
１ 懸濁水フィルタ用平膜ろ材
２，２ａ，２ｂ 多孔質層
３ 中間繊維層
４ 支持層
５ 下部繊維層
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ 繊維
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ 凸部
１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ 凹部
１５ 多孔質性樹脂
１５ａ 独立核空間
１５ｂ，１５ｃ 連続微空間
１６ 溶解剤
１６ａ 収縮材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質層を備えた懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、前記多孔質層が、多孔質空間の核となる独立核空間と、複数の前記独立核空間の間を連通させる連続微空間と、で形成されたスクラム構造を有することを特徴とする懸濁水フィルタ用平膜ろ材。
【請求項２】
前記多孔質層が、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材。
【請求項３】
前記多孔質層が、不織布と、前記不織布の繊維層に含浸された多孔質性樹脂と、で一体化されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材。
【請求項４】
前記多孔質層と、前記多孔質層の下流側に形成された前記多孔質層よりも空隙率の高い不織布の中間繊維層と、前記中間繊維層の下流側に形成された支持層と、前記支持層の下流側に形成された前記中間繊維層よりも空隙率の高い不織布の基材繊維層と、を有することを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材。
【請求項５】
請求項２又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維を三次元に交絡させて前記多孔質層を形成することを特徴とする懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、発泡剤を混合した樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、を有することを特徴とする懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法。
【請求項７】
請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、溶媒に溶解する溶解材を混合した発泡性樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記発泡性樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、前記繊維層を前記溶媒に浸漬して前記溶解材を溶解させる溶解工程と、を有することを特徴とする懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法。
【請求項８】
請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、熱或いは溶媒により収縮する収縮材を混合した発泡性樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記発泡性樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、前記繊維層を加熱或いは前記溶媒に浸漬して前記収縮材を収縮させる収縮工程と、を有することを特徴とする懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法。
【請求項１】
多孔質層を備えた懸濁水フィルタ用平膜ろ材であって、前記多孔質層が、多孔質空間の核となる独立核空間と、複数の前記独立核空間の間を連通させる連続微空間と、で形成されたスクラム構造を有することを特徴とする懸濁水フィルタ用平膜ろ材。
【請求項２】
前記多孔質層が、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材。
【請求項３】
前記多孔質層が、不織布と、前記不織布の繊維層に含浸された多孔質性樹脂と、で一体化されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材。
【請求項４】
前記多孔質層と、前記多孔質層の下流側に形成された前記多孔質層よりも空隙率の高い不織布の中間繊維層と、前記中間繊維層の下流側に形成された支持層と、前記支持層の下流側に形成された前記中間繊維層よりも空隙率の高い不織布の基材繊維層と、を有することを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材。
【請求項５】
請求項２又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維を三次元に交絡させて前記多孔質層を形成することを特徴とする懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、発泡剤を混合した樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、を有することを特徴とする懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法。
【請求項７】
請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、溶媒に溶解する溶解材を混合した発泡性樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記発泡性樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、前記繊維層を前記溶媒に浸漬して前記溶解材を溶解させる溶解工程と、を有することを特徴とする懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法。
【請求項８】
請求項３又は４に記載の懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法であって、前記多孔質層の形成工程が、熱或いは溶媒により収縮する収縮材を混合した発泡性樹脂を前記不織布の繊維層の表層部に含浸させる樹脂含浸工程と、前記発泡性樹脂を発泡させる樹脂発泡工程と、前記繊維層を加熱或いは前記溶媒に浸漬して前記収縮材を収縮させる収縮工程と、を有することを特徴とする懸濁水フィルタ用平膜ろ材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１９６０８３（Ｐ２００７−１９６０８３Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４４７４（Ｐ２００６−１４４７４）
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【出願人】（０００２２９８６３）アンビック株式会社 (35)
【出願人】（５９２２１７５７６）中村建設株式会社 (19)
【出願人】（５９３０６９８９７）モリリン株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【出願人】（０００２２９８６３）アンビック株式会社 (35)
【出願人】（５９２２１７５７６）中村建設株式会社 (19)
【出願人】（５９３０６９８９７）モリリン株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
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