ホーム > 特許ランキング > フタムラ化学株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-28
(45)【発行日】2023-05-11
(54)【発明の名称】浄水フィルター体
(51)【国際特許分類】
B01J 20/20 20060101AFI20230501BHJP
C02F 1/28 20230101ALI20230501BHJP
【ＦＩ】
B01J20/20 E
B01J20/20 D
C02F1/28 D
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2017212195
(22)【出願日】2017-11-01
(65)【公開番号】P2019084469
(43)【公開日】2019-06-06
【審査請求日】2020-10-29
【審判番号】
【審判請求日】2022-05-23
(73)【特許権者】
【識別番号】592184876
【氏名又は名称】フタムラ化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100201879
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 大輝
(74)【代理人】
【識別番号】100079050
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 憲秋
(72)【発明者】
【氏名】横井 誠
(72)【発明者】
【氏名】堀 千春
【合議体】
【審判長】三崎 仁
【審判官】金 公彦
【審判官】山田 倍司
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１１／０１６５４８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平７－１５５５８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－００５５８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
B01J 20/00-20/28
B01J 20/30-20/34
C02F 1/28
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材活性炭と、粉末状吸着材と、フィブリル化繊維バインダとを含むフィルター体であって、前記基材活性炭の平均粒子径は２５～１６０μｍであり、
前記粉末状吸着材は、平均粒子径が３～８μｍのゼオライトまたはチタン酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１種であり、前記フィルター体に占める重量割合が、０．５～３０重量部であり、
カチオン系湿潤紙力増強剤を含む紙力増強剤が前記粉末状吸着材１００重量部に対して１～２０重量部添加されてなり、
微粉低減率が８５．１％以上である
ことを特徴とする浄水フィルター体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基材活性炭と粉末状吸着材とフィブリル化繊維バインダとを含む浄水フィルター体に関する。
【背景技術】
【0002】
浄水器等に装着されるフィルター体では、主な材料として、多孔質構造により吸着性能を備えた活性炭が使用される。この種のフィルター体では、例えば、繊維状活性炭と粉末状活性炭とからなる基材活性炭がフィブリル化繊維バインダによって一体化された浄水フィルター体が知られている（例えば、特許文献１参照）。上記浄水フィルター体は、フィブリル化繊維バインダが繊維状活性炭と粉末状活性炭とを絡めて一体化するため、耐久性や保形性に優れる。この種のフィルター体において、基材活性炭では、繊維状活性炭や粉末状活性炭の他に、粒状活性炭も使用することができる。
【0003】
近年、浄水器の高性能化が要求され、水道水等の飲料用水に含まれる残留成分や微細な不溶物等の異物等をより確実に除去するために、様々な手法により浄水フィルター体の改良が検討されている。例えば、粉末状活性炭または粒状活性炭の他に、さらに粒子が細かい粉末状吸着材を混合してフィルター体を形成することにより、簡便に吸着性能を向上させることができる。
【0004】
しかしながら、上記浄水フィルター体では、粉末状吸着材が極端に微細な粒子であるため、通水初期時に吸着材由来の微粉が流出しやすくなる。そこで、吸着性能向上のための微細な吸着材を使用した場合に、通水時の微粉の流出を低減させることができる浄水フィルター体が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１６－２２３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、前記の点に鑑みなされたものであり、粉末状吸着材が含まれたフィルター体の通水時に粉末状吸着材由来の微粉の流出を低減させることができる浄水フィルター体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
すなわち、第１の発明は、基材活性炭と、粉末状吸着材と、フィブリル化繊維バインダとを含むフィルター体であって、前記基材活性炭の平均粒子径は２５～１６０μｍであり、前記粉末状吸着材は、平均粒子径が３～８μｍのゼオライトまたはチタン酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１種であり、前記フィルター体に占める重量割合が、０．５～３０重量部であり、カチオン系湿潤紙力増強剤を含む紙力増強剤が前記粉末状吸着材１００重量部に対して１～２０重量部添加されてなり、微粉低減率が８５．１％以上であることを特徴とする浄水フィルター体に係る。
【発明の効果】
【0008】
第１の発明に係る浄水フィルター体によると、基材活性炭と、粉末状吸着材と、フィブリル化繊維バインダとを含むフィルター体であって、前記基材活性炭の平均粒子径は２５～１６０μｍであり、前記粉末状吸着材は、平均粒子径が３～８μｍのゼオライトまたはチタン酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１種であり、前記フィルター体に占める重量割合が、０．５～３０重量部であり、カチオン系湿潤紙力増強剤を含む紙力増強剤が前記粉末状吸着材１００重量部に対して１～２０重量部添加されてなり、微粉低減率が８５．１％以上であるため、紙力増強剤が粉末状吸着材と結合しやすく通水時に粉末状吸着材由来の微粉の流出を大幅に低減させることができるとともに、成形性を確保することができ、優れた吸着性能が得られて液中の金属イオンを適切に除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の浄水フィルター体は、水道水等の液体を浄化するためのフィルターであって、基材活性炭と、粉末状吸着材と、フィブリル化繊維バインダとを含み、紙力増強剤が添加されてなる。
【0011】
基材活性炭は、石油ピッチ、樹脂粒、樹木、椰子殻、古タイヤ等を原料とし、８００～１０００℃で加熱焼成し適宜賦活して細孔を発達させ、粉砕して得た活性炭である。基材活性炭は、浄水のために必要となる一般的な活性炭の吸着性能を備える。具体的には、ＪＩＳ Ｋ １４７４（２０１４）に準拠する測定において、ヨウ素吸着性能１０００ないし２０００ｍｇ／ｇを満たす。
【0012】
基材活性炭は、フィルター体を構成する主原料であり、粉末状活性炭または粒状活性炭が用いられる。基材活性炭を粉末状活性炭または粒状活性炭とすることにより、単位重量当たりの表面積を多くして濾集能力を高めることができる。粉末状活性炭または粒状活性炭である基材活性炭は、吸着性能や成形性等の観点から、分級や篩別により平均粒子径が２５～１６０μｍとされる。基材活性炭の平均粒子径が２５μｍ未満の場合、フィルター体の成形が困難となるとともに、通水時の動水圧が上昇し目詰まりしやすくなる等の問題も生じる。また、基材活性炭の平均粒子径が１６０μｍより大きい場合、粒子径が大きくなることに伴って微粒子捕集率が低下するとともに、活性炭の表面積が減少して吸着性能が低下する。なお、平均粒子径の計測は、レーザー回折粒子径分布測定装置（株式会社島津製作所製 ＳＡＬＤ－３０００Ｓ）を用いるレーザー回折・散乱法によって求められた粒度分布における積算値５０％での粒子径を採用した。
【0013】
粉末状吸着材は、吸着性能を有する粉末状の材料であり、基材活性炭より微細な粒子で構成することにより、フィルター体の吸着性能を向上させる。粉末状吸着材の平均粒子径は３～２０μｍである。粉末状吸着材の平均粒子径が３μｍ未満の場合、粒子径が細かくなりすぎて浄水フィルター体から流出しやすくなる。また、粉末状吸着材の平均粒子径が２０μｍより大きい場合、基材活性炭より微細な粒子の利点がなくなって吸着性能を十分に向上させることが困難となる。
【0014】
粉末状吸着材で使用される材料は、活性炭、ゼオライト、ケイ酸チタニウムまたはチタン酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１種である。活性炭は物理的な吸着性能に優れているため、フィルター体の主原料である基材活性炭より微細な粒子径に形成して添加することにより、簡易に微粒子等の吸着性能を向上させることができる。また、ゼオライト、ケイ酸チタニウム、チタン酸ナトリウムは、化学的な吸着性能にも優れているため、液中の金属イオンの吸着を可能とする。そのため、溶解性鉛等の金属イオンを適切に除去することが可能である。
【0015】
粉末状吸着材は、吸着性能や成形性等の観点から、フィルター体に占める重量割合が０．５～３０重量部とされる。粉末状吸着材の重量割合が０．５重量部未満である場合、粉末状吸着材による十分な吸着性能を発揮することが困難となる。粉末状吸着材の重量割合が３０重量部より多い場合、成形性が悪くなる。
【0016】
フィブリル化繊維バインダは、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維等の合成樹脂繊維を毛羽立ち形成（フィブリル化）した材料である。フィブリル化繊維バインダでは、繊維のフィブリル化により基材活性炭や粉末状吸着材を絡めて一体化する。バインダの樹脂は耐久性、耐薬品性に優れているため、フィルター体の耐用期間をより長くすることができる。
【0017】
紙力増強剤は、粉末状吸着材を保持するための薬品である。紙力増強剤は、粉末状吸着材と水素結合して保持するものと考えられる。紙力増強剤では、耐水性を有するポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等の湿潤紙力増強剤が好ましく用いられる。特に、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂等のカチオン系湿潤紙力増強剤を含むことがより好ましい。カチオン系湿潤紙力増強剤は、正極に帯電していることにより粉末状吸着材とより結合しやすくなる。
【0018】
紙力増強剤は、成形性や微粉の発生しにくさ等の観点から、粉末状吸着材１００重量部に対して１～２０重量部添加される。紙力増強剤の添加量が粉末状吸着材１００重量部に対して１重量部未満である場合、粉末状吸着材を十分に保持することが困難となる。紙力増強剤の添加量が粉末状吸着材１００重量部に対して２０重量部より多い場合、フィルター体の保形性が低下して成形しにくくなる。
【0019】
このフィルター体の形状は特に限定されず、適宜である。例えば、図１（ａ）に示す浄水フィルター体１０のように、中空筒部材１１の側面部に凝集された筒状構造の濾材１２として形成される。中空筒部材１１は、適宜の透過孔を有した芯材であり、用途等により残存させても取り外してもよい。フィルター体１０の保形性の観点から、中空筒部材１１はフィルター体１０内に残存されることが好ましい。
【0020】
この筒状構造は、通水時に表面積が最も有利に利用でき、かつ均等に液体を通過させることができる形態である。浄水フィルター体１０は、販売や使用に際して、図１（ｂ）に示すように、表面が不織布等の透過性の高い布状物１３により被覆、保護される。図１（ｂ）において、符号１４はフィルター体１０の上下を保護するキャップである。
【0021】
この浄水フィルター体は、例えば、浄水器の濾材等に好適に使用される。浄水器に濾材として装填される浄水フィルター体は、簡易に交換可能とするために、カートリッジ式とすることが好ましい。カートリッジ式の浄水フィルター体は、家庭用浄水器の他、据え置き型や濾過能力を高めて大型化した装置への適用も可能である。
【0022】
次に、図２を用いて浄水フィルター体の製造過程を説明する。この図において、符号２０はフィルター体の製造装置、２１は水Ｗが充填される水槽、２２は多数の細孔が形成されたステンレス製の金型棒状部材、２５は乾燥機である。
【0023】
はじめに、粉末状活性炭または粒状活性炭である基材活性炭３１と、粉末状吸着材３２と、フィブリル化繊維バインダ３３と、紙力増強剤３４とが用意される。これらは水槽２１に充填された水Ｗに投入され、十分に混合されて混合スラリー状物３０が調製される。
【0024】
次に、中空筒部材１１の内部に金型棒状部材２２が挿入され、中空筒部材１１と金型棒状部材２２の一体化物２３が、混合スラリー状物３０で満たされた水槽２１内に投入される。そして、水槽２１内にて金型棒状部材２２を介して減圧吸引することにより、混合スラリー状物３０が中空筒部材１１の側面に引き寄せられる。なお、必要により、中空筒部材１１の周囲に不織布等が巻き付けられる。
【0025】
ここで、中空筒部材１１の周囲に巻き付けた不織布等の透過孔は基材活性炭や粉末状吸着材等よりも小さいため、混合スラリー状物３０の水分のみが中空筒部材１１を通過して金型棒状部材２２から吸い出され、基材活性炭や粉末状吸着材等が通過できずに中空筒部材１１の表面に濾材１２の成分３６が残留される。こうして所定の厚さまで濾材１２の成分３６が中空筒部材１１表面にスラリー被着部３７として蓄積され、混合スラリー状物３０の吸引は終了される。
【0026】
所定量のスラリー被着部３７が形成された後、中空筒部材１１は水槽２１内から引き上げられ、金型棒状部材２２が取り外される。こうして中空筒部材１１の表面にスラリー被着部３７を備えた吸着被着物３５が得られる。その後、吸着被着物３５は乾燥機２５内で加熱乾燥され、浄水フィルター体が完成される。
【実施例】
【0027】
次に、複数種類の基材活性炭及び粉末状吸着材を用い、紙力増強剤の配合割合等を変化させ、フィブリル化繊維バインダを混合して試作例１～１９及び比較例１～１２の浄水フィルター体を作製した。
【0028】
［使用材料］
〈基材活性炭〉
基材活性炭は、平均粒子径２０μｍの活性炭１（フタムラ化学株式会社製「ＣＮ２０ＭＳ」）、平均粒子径２９μｍの活性炭２（フタムラ化学株式会社製「ＣＮ３０ＭＳ」）、平均粒子径９８μｍの活性炭３（フタムラ化学株式会社製「ＣＮ１００ＭＳ」）、平均粒子径１５８μｍの活性炭４（フタムラ化学株式会社製「ＣＮ８２００Ｓ」）、平均粒子径２２０μｍの活性炭５（フタムラ化学株式会社製「ＣＮ４８０Ｓ」）のいずれかを使用した。各基材活性炭の平均粒子径は、篩にかけて調製した。
〈基材活性炭〉
基材活性炭は、平均粒子径２０μｍの活性炭１（フタムラ化学株式会社製「ＣＮ２０ＭＳ」）、平均粒子径２９μｍの活性炭２（フタムラ化学株式会社製「ＣＮ３０ＭＳ」）、平均粒子径９８μｍの活性炭３（フタムラ化学株式会社製「ＣＮ１００ＭＳ」）、平均粒子径１５８μｍの活性炭４（フタムラ化学株式会社製「ＣＮ８２００Ｓ」）、平均粒子径２２０μｍの活性炭５（フタムラ化学株式会社製「ＣＮ４８０Ｓ」）のいずれかを使用した。各基材活性炭の平均粒子径は、篩にかけて調製した。
【0029】
〈粉末状吸着材〉
粉末状吸着材は、平均粒子径２０μｍの活性炭（フタムラ化学株式会社製「ＣＢ」）、平均粒子径３μｍの三チタン酸ナトリウム（フタムラ化学株式会社製「三チタン酸ナトリウム」）、平均粒子径８μｍのゼオライト（東ソー株式会社製「ゼオラム（登録商標） Ｆ－９ 粉末１００」）、平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウム（ＢＡＳＦジャパン株式会社製「ＡＴＳ」）のいずれかを使用した。各粉末状吸着材の平均粒子径は、篩にかけて調製した。
粉末状吸着材は、平均粒子径２０μｍの活性炭（フタムラ化学株式会社製「ＣＢ」）、平均粒子径３μｍの三チタン酸ナトリウム（フタムラ化学株式会社製「三チタン酸ナトリウム」）、平均粒子径８μｍのゼオライト（東ソー株式会社製「ゼオラム（登録商標） Ｆ－９ 粉末１００」）、平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウム（ＢＡＳＦジャパン株式会社製「ＡＴＳ」）のいずれかを使用した。各粉末状吸着材の平均粒子径は、篩にかけて調製した。
【0030】
〈フィブリル化繊維バインダ、紙力増強剤〉
フィブリル化繊維バインダは、アクリル繊維（東洋紡株式会社製「ビィパル（登録商標）」）を使用した。紙力増強剤は、カチオン系湿潤紙力増強剤であるポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤（荒川化学工業株式会社製「アラフィックス２５５ＬＯＸ」）、アニオン系乾燥紙力増強剤（荒川化学工業株式会社製「ポリストロン１４５」）を使用した。
フィブリル化繊維バインダは、アクリル繊維（東洋紡株式会社製「ビィパル（登録商標）」）を使用した。紙力増強剤は、カチオン系湿潤紙力増強剤であるポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤（荒川化学工業株式会社製「アラフィックス２５５ＬＯＸ」）、アニオン系乾燥紙力増強剤（荒川化学工業株式会社製「ポリストロン１４５」）を使用した。
【0031】
［浄水フィルター体の作製］
基材活性炭、粉末状吸着材、フィブリル化繊維バインダ、紙力増強剤を後述の配合（単位：重量部）に従って水に分散し、均質になるまで水中で十分に混合して試作例１～１９及び比較例１～１２に対応した混合スラリー状物を調製した。混合スラリー状物における水は、添加した固形分の５０倍重量とした。そして、内直径２０ｍｍ、外直径２４ｍｍ、全長５０ｍｍであり直径２ｍｍの細孔を有するポリプロピレン製の中空筒部材を用意した。また、中空筒部材の外表面に不織布を巻き付けた。同中空筒部材内に、多孔形状のステンレス製の金型棒状部材を挿入して固定するとともに混合スラリー状物内に投入し、減圧吸引（吸引圧力は約－０．０８ＭＰａ）により混合スラリー状物内から固形分を引き寄せて中空筒部材の表面に濾材部成分を約１０．５ｍｍ被着させた（スラリー被着部）。中空筒部材から金型棒状部材を取り外し、スラリー被着部と中空筒部材の一体化物となる吸着被着物を得た。そして、乾燥機を用いて１００℃、１２時間かけて吸着被着物の加熱、乾燥を行い、試作例の浄化用フィルター体を作製した。各フィルター体の寸法は、中空筒部材を含む直径４５ｍｍ、全長５０ｍｍの円筒体である。また、フィルター体の表面をポリエチレンとポリプロピレンの混抄繊維からなる不織布で覆うとともにフィルター体の上下にポリプロピレン製キャップを取り付けた。
基材活性炭、粉末状吸着材、フィブリル化繊維バインダ、紙力増強剤を後述の配合（単位：重量部）に従って水に分散し、均質になるまで水中で十分に混合して試作例１～１９及び比較例１～１２に対応した混合スラリー状物を調製した。混合スラリー状物における水は、添加した固形分の５０倍重量とした。そして、内直径２０ｍｍ、外直径２４ｍｍ、全長５０ｍｍであり直径２ｍｍの細孔を有するポリプロピレン製の中空筒部材を用意した。また、中空筒部材の外表面に不織布を巻き付けた。同中空筒部材内に、多孔形状のステンレス製の金型棒状部材を挿入して固定するとともに混合スラリー状物内に投入し、減圧吸引（吸引圧力は約－０．０８ＭＰａ）により混合スラリー状物内から固形分を引き寄せて中空筒部材の表面に濾材部成分を約１０．５ｍｍ被着させた（スラリー被着部）。中空筒部材から金型棒状部材を取り外し、スラリー被着部と中空筒部材の一体化物となる吸着被着物を得た。そして、乾燥機を用いて１００℃、１２時間かけて吸着被着物の加熱、乾燥を行い、試作例の浄化用フィルター体を作製した。各フィルター体の寸法は、中空筒部材を含む直径４５ｍｍ、全長５０ｍｍの円筒体である。また、フィルター体の表面をポリエチレンとポリプロピレンの混抄繊維からなる不織布で覆うとともにフィルター体の上下にポリプロピレン製キャップを取り付けた。
【0032】
［評価項目］
試作例１～１９の浄水フィルター体について、次のとおり紙力増強剤含有量の比較と、紙力増強剤の種類の比較と、基材活性炭の粒子径の比較と、粉末状吸着材の種類の比較と、粉末状吸着材の含有量の比較とに関してそれぞれ微粉低減性能試験、遊離残留塩除去性能試験、溶解性鉛除去性能試験に従い評価を行い、良否を調べた。
試作例１～１９の浄水フィルター体について、次のとおり紙力増強剤含有量の比較と、紙力増強剤の種類の比較と、基材活性炭の粒子径の比較と、粉末状吸着材の種類の比較と、粉末状吸着材の含有量の比較とに関してそれぞれ微粉低減性能試験、遊離残留塩除去性能試験、溶解性鉛除去性能試験に従い評価を行い、良否を調べた。
【0033】
〈微粉低減性能試験〉
微粉低減性能を評価するために、紙力増強剤未添加のフィルター体（比較例１～１２）を基準とし、試験を行った。本試験においては、通水流量を２．０Ｌ／ｍｉｎに設定し、通水初期２００ｍＬを採水し、測定を行った。測定は光電分光光度計を使用し、測定波長６６０ｎｍ、１００ｍｍセルで行った。各試作例１～１９の微粉低減率は、紙力増強剤未添加のフィルター体（比較例１～１２）の吸光値を基に算出した（微粉低減率（％）＝（１－試作例の吸光値／比較例の吸光値）×１００）。微粉低減率の算出において、試作例１～８は比較例１に基づき、以下試作例９は比較例２、試作例１０は比較例３、試作例１１は比較例４、試作例１２は比較例５、試作例１３は比較例６、試作例１４は比較例７、試作例１５は比較例８、試作例１６は比較例９、試作例１７は比較例１０、試作例１８は比較例１１、試作例１９は比較例１２にそれぞれ基づいて求めた。微粉低減性能の評価に際しては、微粉低減率が４０％未満を不良品である「×」とした。また、４０％以上を及第点、さらに５０％以上をより好ましい状態とした。そこで、吸光度が４０％以上５０％未満を「△」、５０％以上を良品である「○」と評価した。
微粉低減性能を評価するために、紙力増強剤未添加のフィルター体（比較例１～１２）を基準とし、試験を行った。本試験においては、通水流量を２．０Ｌ／ｍｉｎに設定し、通水初期２００ｍＬを採水し、測定を行った。測定は光電分光光度計を使用し、測定波長６６０ｎｍ、１００ｍｍセルで行った。各試作例１～１９の微粉低減率は、紙力増強剤未添加のフィルター体（比較例１～１２）の吸光値を基に算出した（微粉低減率（％）＝（１－試作例の吸光値／比較例の吸光値）×１００）。微粉低減率の算出において、試作例１～８は比較例１に基づき、以下試作例９は比較例２、試作例１０は比較例３、試作例１１は比較例４、試作例１２は比較例５、試作例１３は比較例６、試作例１４は比較例７、試作例１５は比較例８、試作例１６は比較例９、試作例１７は比較例１０、試作例１８は比較例１１、試作例１９は比較例１２にそれぞれ基づいて求めた。微粉低減性能の評価に際しては、微粉低減率が４０％未満を不良品である「×」とした。また、４０％以上を及第点、さらに５０％以上をより好ましい状態とした。そこで、吸光度が４０％以上５０％未満を「△」、５０％以上を良品である「○」と評価した。
【0034】
〈遊離残留塩素除去性能試験〉
遊離残留塩素の除去性能を評価するために、ＪＩＳ Ｓ ３２０１（２０１０）の家庭用浄水器試験方法に準拠し、試験を行った。本試験においては、遊離残留塩素の濃度を２ｍｇ／Ｌ、通水流量を２．０Ｌ／ｍｉｎに設定し、１０分間連続通水後の遊離残留塩素の除去率を測定した。評価に際しては、除去率が９５％未満を不良品である「×」、９５％以上を良品である「○」とした。
遊離残留塩素の除去性能を評価するために、ＪＩＳ Ｓ ３２０１（２０１０）の家庭用浄水器試験方法に準拠し、試験を行った。本試験においては、遊離残留塩素の濃度を２ｍｇ／Ｌ、通水流量を２．０Ｌ／ｍｉｎに設定し、１０分間連続通水後の遊離残留塩素の除去率を測定した。評価に際しては、除去率が９５％未満を不良品である「×」、９５％以上を良品である「○」とした。
【0035】
〈溶解性鉛除去性能試験〉
金属イオンの除去性能を評価するために、ＪＩＳ Ｓ ３２０１（２０１０）の家庭用浄水器試験方法に準拠し、試験を行った。本試験においては、溶解性鉛の濃度を５０μｇ／Ｌ、通水流量を２．０Ｌ／ｍｉｎに設定し、１０分間連続通水後の溶解性鉛の除去率を測定した。評価に際しては、除去率が９５％未満を不良品である「×」、９５％以上を良品である「○」とした。
金属イオンの除去性能を評価するために、ＪＩＳ Ｓ ３２０１（２０１０）の家庭用浄水器試験方法に準拠し、試験を行った。本試験においては、溶解性鉛の濃度を５０μｇ／Ｌ、通水流量を２．０Ｌ／ｍｉｎに設定し、１０分間連続通水後の溶解性鉛の除去率を測定した。評価に際しては、除去率が９５％未満を不良品である「×」、９５％以上を良品である「○」とした。
【0036】
〔紙力増強剤含有量の比較〕
基材活性炭として前述の活性炭３を９０重量部、粉末状吸着材として平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウムを１０重量部、フィブリル化繊維バインダを６重量部の配合からなるフィルター体（紙力増強剤は添加せず）を比較例１とした。そして、比較例１の配合に、それぞれ異なる添加量で紙力増強剤（ポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤、以下同じ）を添加して試作例１～６とした。
基材活性炭として前述の活性炭３を９０重量部、粉末状吸着材として平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウムを１０重量部、フィブリル化繊維バインダを６重量部の配合からなるフィルター体（紙力増強剤は添加せず）を比較例１とした。そして、比較例１の配合に、それぞれ異なる添加量で紙力増強剤（ポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤、以下同じ）を添加して試作例１～６とした。
【0037】
なお、下記の表１，２では、紙力増強剤の添加量を粉末状吸着材１００重量部に対する重量割合で表記した。すなわち、試作例１の紙力増強剤の添加量は粉末状吸着材１００重量部に対して０．５重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．０５重量部）、試作例２の紙力増強剤の添加量は粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）、試作例３の紙力増強剤の添加量は粉末状吸着材１００重量部に対して２．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．２重量部）、試作例４の紙力増強剤の添加量は粉末状吸着材１００重量部に対して１０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては１重量部）、試作例５の紙力増強剤の添加量は粉末状吸着材１００重量部に対して２０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては２重量部）、試作例５の紙力増強剤の添加量は粉末状吸着材１００重量部に対して３０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては３重量部）である。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】
〔紙力増強剤含有量の比較の結果と考察〕
表１，２に示すように、試作例６では、フィルター体の作製に際して、形状を適切に保持できず、成形することができなかった。他の試作例１～５では、フィルター体の成形は良好であった。試作例６は他の試作例１～５と比較して紙力増強剤が過剰（３０重量部）に添加されていたことから、フィルター体の十分な成形性を得る条件として、紙力増強剤は２０重量部以下が好ましいと考えられる。なお、試作例６については、フィルター体の成形ができなかったため、微粉低減性能試験、遊離残留塩素除去性能試験、溶解性鉛除去性能試験に関する測定は実施しなかった。
表１，２に示すように、試作例６では、フィルター体の作製に際して、形状を適切に保持できず、成形することができなかった。他の試作例１～５では、フィルター体の成形は良好であった。試作例６は他の試作例１～５と比較して紙力増強剤が過剰（３０重量部）に添加されていたことから、フィルター体の十分な成形性を得る条件として、紙力増強剤は２０重量部以下が好ましいと考えられる。なお、試作例６については、フィルター体の成形ができなかったため、微粉低減性能試験、遊離残留塩素除去性能試験、溶解性鉛除去性能試験に関する測定は実施しなかった。
【0041】
試作例１～５について、遊離残留塩素除去性能試験及び溶解性鉛除去性能試験は、いずれも良好な結果が得られた。また、微粉低減性能試験について、試作例１では微粉低減率（吸光度）が４４．４％であり、試作例２～５では微粉低減率がいずれも７０％以上の高い数値が得られた。微粉低減率５０％以上が良品であることから、試作例２～５のとおり、良好な微粉低減性能を得る条件として、紙力増強剤は１．０重量部以上が好ましいと考えられる。従って、フィルター体の成形性の条件と微粉低減性能の条件とから、紙力増強剤の適正な含有量は１～２０重量部であることがわかった。
【0042】
〔紙力増強剤の種類の比較〕
比較例１の配合に、アニオン系乾燥紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例７、カチオン系湿潤紙力増強剤（ポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤）を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）とアニオン系乾燥紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して０．５重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．０５重量部）とを混合して添加したフィルター体を試作例８とした。なお、下記表３では、紙力増強剤が添加されない比較例１、カチオン系湿潤紙力増強剤であるポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加した試作例２もそれぞれ列記した。
比較例１の配合に、アニオン系乾燥紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例７、カチオン系湿潤紙力増強剤（ポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤）を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）とアニオン系乾燥紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して０．５重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．０５重量部）とを混合して添加したフィルター体を試作例８とした。なお、下記表３では、紙力増強剤が添加されない比較例１、カチオン系湿潤紙力増強剤であるポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加した試作例２もそれぞれ列記した。
【0043】
【表3】
【0044】
〔紙力増強剤の種類の比較の結果と考察〕
表３に示すように、紙力増強剤としてアニオン系乾燥紙力増強剤を単独で用いた試作例７では、微粉低減率が不十分であった。これに対し、紙力増強剤としてカチオン系湿潤紙力増強剤を単独で用いた試作例２、またはカチオン系湿潤紙力増強剤とアニオン系乾燥紙力増強剤とを混合して用いた試作例８では、微粉低減率が良好であった。このことから、紙力増強剤にカチオン系湿潤紙力増強剤を主体として使用することにより、良好な微粉低減性能が得られることがわかった。
表３に示すように、紙力増強剤としてアニオン系乾燥紙力増強剤を単独で用いた試作例７では、微粉低減率が不十分であった。これに対し、紙力増強剤としてカチオン系湿潤紙力増強剤を単独で用いた試作例２、またはカチオン系湿潤紙力増強剤とアニオン系乾燥紙力増強剤とを混合して用いた試作例８では、微粉低減率が良好であった。このことから、紙力増強剤にカチオン系湿潤紙力増強剤を主体として使用することにより、良好な微粉低減性能が得られることがわかった。
【0045】
〔基材活性炭の粒子径の比較〕
基材活性炭として平均粒子径２０μｍの活性炭１を９０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例２とし、比較例２の配合に紙力増強剤（ポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤、以下同じ）を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例９とした。基材活性炭として平均粒子径２９μｍの活性炭２を９０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例３とし、比較例３の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１０とした。基材活性炭として平均粒子径１５８μｍの活性炭４を９０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例４とし、比較例４の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１１とした。基材活性炭として平均粒子径２２０μｍの活性炭５を９０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例５とし、比較例５の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１２とした。なお、下記表４では、基材活性炭として平均粒子径９８μｍの活性炭３を用いた比較例１及び試作例２もそれぞれ列記した。
基材活性炭として平均粒子径２０μｍの活性炭１を９０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例２とし、比較例２の配合に紙力増強剤（ポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤、以下同じ）を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例９とした。基材活性炭として平均粒子径２９μｍの活性炭２を９０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例３とし、比較例３の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１０とした。基材活性炭として平均粒子径１５８μｍの活性炭４を９０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例４とし、比較例４の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１１とした。基材活性炭として平均粒子径２２０μｍの活性炭５を９０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例５とし、比較例５の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１２とした。なお、下記表４では、基材活性炭として平均粒子径９８μｍの活性炭３を用いた比較例１及び試作例２もそれぞれ列記した。
【0046】
【表4】
【0047】
【表5】
【0048】
〔基材活性炭の粒子径の比較の結果と考察〕
表４，５に示すように、比較例２及び試作例９では、フィルター体の作製に際して、形状を適切に保持できず、成形することができなかった。他の比較例１，３～５及び試作例２，１０～１２では、フィルター体の成形は良好であった。比較例２及び試作例９は他の比較例１，３～５及び試作例２，９～１２と比較して基材活性炭の平均粒子径が微細（２０μｍ）であることから、フィルター体の十分な成形性を得る条件として、基材活性炭の平均粒子径は２５μｍ以上が好ましいと考えられる。なお、試作例９については、フィルター体の成形ができなかったため、微粉低減性能試験、遊離残留塩素除去性能試験、溶解性鉛除去性能試験に関する測定は実施しなかった。
表４，５に示すように、比較例２及び試作例９では、フィルター体の作製に際して、形状を適切に保持できず、成形することができなかった。他の比較例１，３～５及び試作例２，１０～１２では、フィルター体の成形は良好であった。比較例２及び試作例９は他の比較例１，３～５及び試作例２，９～１２と比較して基材活性炭の平均粒子径が微細（２０μｍ）であることから、フィルター体の十分な成形性を得る条件として、基材活性炭の平均粒子径は２５μｍ以上が好ましいと考えられる。なお、試作例９については、フィルター体の成形ができなかったため、微粉低減性能試験、遊離残留塩素除去性能試験、溶解性鉛除去性能試験に関する測定は実施しなかった。
【0049】
試作例１０～１２について、遊離残留塩素除去性能試験及び溶解性鉛除去性能試験は、いずれも良好な結果が得られた。また、微粉低減性能試験について、試作例１２では微粉低減率が４３．２％であり、試作例１０，１１では微粉低減率がいずれも６０％以上の高い数値が得られた。微粉低減率５０％以上が良品であることから、試作例２，１０，１１のとおり、良好な微粉低減性能を得る条件として、基材活性炭の平均粒子径は１６０μｍ以下が好ましいと考えられる。従って、フィルター体の成形性の条件と微粉低減性能の条件とから、基材活性炭の適正な平均粒子径は２５～１６０μｍであることがわかった。
【0050】
〔粉末状吸着材の種類の比較〕
粉末状吸着材として平均粒子径２０μｍの活性炭を１０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例６とし、比較例６の配合に紙力増強剤（ポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤、以下同じ）を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１３とした。粉末状吸着材として平均粒子径３μｍの三チタン酸ナトリウムを１０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例７とし、比較例７の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１４とした。粉末状吸着材として平均粒子径８μｍのゼオライトを１０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例８とし、比較例８の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１５とした。なお、下記表７では、粉末状吸着材として平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウムを用いた比較例１及び試作例２もそれぞれ列記した。
粉末状吸着材として平均粒子径２０μｍの活性炭を１０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例６とし、比較例６の配合に紙力増強剤（ポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤、以下同じ）を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１３とした。粉末状吸着材として平均粒子径３μｍの三チタン酸ナトリウムを１０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例７とし、比較例７の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１４とした。粉末状吸着材として平均粒子径８μｍのゼオライトを１０重量部、それ以外は比較例１と同様の配合からなるフィルター体を比較例８とし、比較例８の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材１０重量部に対しては０．１重量部）添加したフィルター体を試作例１５とした。なお、下記表７では、粉末状吸着材として平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウムを用いた比較例１及び試作例２もそれぞれ列記した。
【0051】
【表6】
【0052】
【表7】
【0053】
〔粉末状吸着材の種類の比較の結果と考察〕
表６，７に示すように、試作例１３では溶解性鉛除去性能試験を行わず、微粉低減性能試験及び遊離残留塩素除去性能試験でいずれも良好な結果が得られた。試作例１３は、微粉の発生が低減されて吸着性能も優れていることから、浄水フィルター体として適切に使用することが可能である。また、試作例２，１４，１５では、溶解性鉛除去性能試験、微粉低減性能試験、遊離残留塩素除去性能試験のいずれでも良好な結果が得られた。従って、粉末状吸着材は、活性炭、三チタン酸ナトリウム、ゼオライト、ケイ酸チタニウムのいずれも好適に使用できることがわかった。
表６，７に示すように、試作例１３では溶解性鉛除去性能試験を行わず、微粉低減性能試験及び遊離残留塩素除去性能試験でいずれも良好な結果が得られた。試作例１３は、微粉の発生が低減されて吸着性能も優れていることから、浄水フィルター体として適切に使用することが可能である。また、試作例２，１４，１５では、溶解性鉛除去性能試験、微粉低減性能試験、遊離残留塩素除去性能試験のいずれでも良好な結果が得られた。従って、粉末状吸着材は、活性炭、三チタン酸ナトリウム、ゼオライト、ケイ酸チタニウムのいずれも好適に使用できることがわかった。
【0054】
〔粉末状吸着材の含有量の比較〕
基材活性炭として前述の活性炭３を９９．９重量部、粉末状吸着材として平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウムを０．１重量部、フィブリル化繊維バインダを６重量部の配合からなるフィルター体（紙力増強剤は添加せず）を比較例９とした。比較例９の配合に紙力増強剤（ポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤、以下同じ）を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材０．１重量部に対しては０．００１重量部）添加したフィルター体を試作例１６とした。
基材活性炭として前述の活性炭３を９９．９重量部、粉末状吸着材として平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウムを０．１重量部、フィブリル化繊維バインダを６重量部の配合からなるフィルター体（紙力増強剤は添加せず）を比較例９とした。比較例９の配合に紙力増強剤（ポリアミドポリアミン系湿潤紙力増強剤、以下同じ）を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材０．１重量部に対しては０．００１重量部）添加したフィルター体を試作例１６とした。
【0055】
基材活性炭として前述の活性炭３を９９．５重量部、粉末状吸着材として平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウムを０．５重量部、フィブリル化繊維バインダを６重量部の配合からなるフィルター体（紙力増強剤は添加せず）を比較例１０とした。比較例１０の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材０．５重量部に対しては０．００５重量部）添加したフィルター体を試作例１７とした。
【0056】
基材活性炭として前述の活性炭３を７０重量部、粉末状吸着材として平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウムを３０重量部、フィブリル化繊維バインダを６重量部の配合からなるフィルター体（紙力増強剤は添加せず）を比較例１１とした。比較例１１の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材３０重量部に対しては０．３重量部）添加したフィルター体を試作例１８とした。
【0057】
基材活性炭として前述の活性炭３を６０重量部、粉末状吸着材として平均粒子径１２μｍのケイ酸チタニウムを４０重量部、フィブリル化繊維バインダを６重量部の配合からなるフィルター体（紙力増強剤は添加せず）を比較例１２とした。比較例１２の配合に紙力増強剤を粉末状吸着材１００重量部に対して１．０重量部（表に示す粉末状吸着材４０重量部に対しては０．４重量部）添加したフィルター体を試作例１９とした。なお、下記表８では、基材活性炭を９０重量部かつ粉末状吸着材を１０重量部とした比較例１及び試作例２もそれぞれ列記した。
【0058】
【表8】
【0059】
【表9】
【0060】
〔粉末状吸着材の含有量の比較の結果と考察〕
表８，９に示すように、比較例１２及び試作例１９では、フィルター体の作製に際して、形状を適切に保持できず、成形することができなかった。他の比較例１，９～１１及び試作例２，１６～１８では、フィルター体の成形は良好であった。比較例１２及び試作例１９は、他の比較例１，９～１１及び試作例２，１６～１８と比較して粉末状吸着材の含有量が過剰（４０重量部）であることから、フィルター体の十分な成形性を得る条件として、粉末状吸着材の含有量は３０重量部以下が好ましいと考えられる。なお、試作例１９については、フィルター体の成形ができなかったため、微粉低減性能試験、遊離残留塩素除去性能試験、溶解性鉛除去性能試験に関する測定は実施しなかった。
表８，９に示すように、比較例１２及び試作例１９では、フィルター体の作製に際して、形状を適切に保持できず、成形することができなかった。他の比較例１，９～１１及び試作例２，１６～１８では、フィルター体の成形は良好であった。比較例１２及び試作例１９は、他の比較例１，９～１１及び試作例２，１６～１８と比較して粉末状吸着材の含有量が過剰（４０重量部）であることから、フィルター体の十分な成形性を得る条件として、粉末状吸着材の含有量は３０重量部以下が好ましいと考えられる。なお、試作例１９については、フィルター体の成形ができなかったため、微粉低減性能試験、遊離残留塩素除去性能試験、溶解性鉛除去性能試験に関する測定は実施しなかった。
【0061】
試作例２，１６～１８について、微粉低減性能試験及び遊離残留塩素除去性能試験は、いずれも良好な結果が得られた。また、溶解性鉛除去性能試験について、試作例１６では溶解性鉛除去率が９２．８％であったが、所望する性能には達しなかった。試作例２，１７，１８では、いずれも良好な結果が得られた。試作例１６は、他の試作例２，１７，１８と比較して粉末状吸着材が微量（０．１重量部）であることから、良好な溶解性鉛除去性能を得る条件として、粉末状吸着材の含有量は０．５重量部以上が好ましいと考えられる。従って、フィルター体の成形性の条件と溶解性鉛除去性能の条件とから、粉末状吸着材の適正な含有量は０．５～３０重量部であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【0062】
本発明の浄水フィルター体は、粉末状吸着材が含まれて吸着性能が向上されるとともに、紙力増強剤により末状吸着材由来の微粉の流出が低減されるため、高性能で通水時の不具合の発生が低減される。従って、従来の浄水フィルター体の代替として有望である。
【符号の説明】
【0063】
１０ 浄水フィルター体
１１ 中空筒部材
１２ 濾材
１３ 布状物
１４ キャップ
２０ フィルター体の製造装置
２１ 水槽
２２ 金型棒状部材
２３ 中空筒部材と金型棒状部材の一体化物
２５ 乾燥機
３０ 混合スラリー状物
３１ 基材活性炭
３２ 粉末状吸着材
３３ フィブリル化繊維バインダ
３４ 紙力増強剤
３５ 吸着被着物
３６ 濾材部の成分
３７ スラリー被着部
Ｗ 水
１１ 中空筒部材
１２ 濾材
１３ 布状物
１４ キャップ
２０ フィルター体の製造装置
２１ 水槽
２２ 金型棒状部材
２３ 中空筒部材と金型棒状部材の一体化物
２５ 乾燥機
３０ 混合スラリー状物
３１ 基材活性炭
３２ 粉末状吸着材
３３ フィブリル化繊維バインダ
３４ 紙力増強剤
３５ 吸着被着物
３６ 濾材部の成分
３７ スラリー被着部
Ｗ 水
【図1】
【図2】