深度过滤器

文档序号:1835535 发布日期:2021-11-12 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 深度过滤器 (Depth filter ) 是由 峯尾良太 西原尚人 山口修 可成一気 于 2020-03-24 设计创作,主要内容包括:课题在于提供一种即便对于高浓度、高粘度的包含粉体微粒子的流体,过滤精度也良好、能够进行长时间的过滤所需的耐压性能也优异的过滤器。一种深度过滤器,依序具有基材层、过滤层、以及表皮层,所述深度过滤器中,所述基材层及所述表皮层是将包含平均纤维径为150μm以上的纤维的无纺布卷绕并热熔接而成的层,所述过滤层是将至少包含仅包含于过滤层中的无纺布与网的层叠体卷绕成双层以上而成的层,构成所述基材层的无纺布的平均纤维径及构成所述表皮层的无纺布的平均纤维径大于仅包含于所述过滤层中的无纺布的平均纤维径。(The object is to provide a filter which has good filtration accuracy even for a fluid containing powder particles with high concentration and high viscosity and has excellent pressure resistance required for filtering for a long time. A depth filter comprising a base layer, a filter layer, and a skin layer in this order, wherein the base layer and the skin layer are formed by winding and thermally welding a nonwoven fabric comprising fibers having an average fiber diameter of 150 [ mu ] m or more, the filter layer is formed by winding a laminate comprising a nonwoven fabric and a web, which are contained at least in the filter layer, into two or more layers, and the average fiber diameter of the nonwoven fabric constituting the base layer and the average fiber diameter of the nonwoven fabric constituting the skin layer are larger than the average fiber diameter of the nonwoven fabric contained only in the filter layer.)

深度过滤器

技术领域

本发明涉及一种用于对包含微粒子的流体进行过滤的深度过滤器(depthfilter)。

背景技术

作为包含微粒子的流体,有浆料或包含粉体的凝胶状流动体。作为浆料的具体例,现有的是锂二次电池材料的浆料。在锂二次电池材料的浆料中,出于缩短过滤后的干燥时间或减少挥发的液体的凝缩量等目的,正推进高浓度化。

以前,为了从此种浆料中过滤固体成分并进行精制而使用过滤器。但是,浆料越为高浓度,其粘度越上升,浆料中所含的粉体彼此的相互作用越强,因此难以利用过滤器进行过滤。例如,已知,若将水用的筒式过滤器(cartridge filter)用于浆料的过滤,则即便浆料中所含的粉体比过滤器的平均孔径小,在通过过滤器时也会产生粉体粒子的凝聚(桥接(bridge)),表观粒径增大,从而引起堵塞。将所述现象称为拥堵(rush)现象。

专利文献1提出有如下过滤器:在粘性流体的过滤中,解决过滤精度因差压而变化、过滤器寿命变短等问题,并且即便产生脉压或高差压,也可捕捉柔软的凝胶状固形物。关于专利文献1的发明,在过滤器的主过滤层中,具有进行热熔接处理而将空隙率设为50%~80%的第一主过滤层、以及未进行热熔接处理的空隙率为80%以上的第二主过滤层,并且第二主过滤无纺布构成为空隙率是第一主过滤无纺布的1.2倍以上。

另外,为了获得形态保持性良好、过滤精度与过滤寿命的平衡优异的高精度过滤器,提出有如下过滤器用无纺布,所述过滤器用无纺布中,至少层叠有两层无纺布,且将上层侧的无纺布的填充率设为0.3~0.8,将下层侧的无纺布的填充率设为0.01~0.25(专利文献2)。专利文献2的发明的目的为高精度地对次微米粒子等微小粒子进行过滤。专利文献2的发明通过将填充率低的无纺布层配置于过滤器的下层侧,而在无纺布层与支撑材(support material)的接触面保持微小的空间,另外,也使其作为缓冲材(cushionmaterial)发挥作用,从而使过滤器的利用效率与形态保持性提高。

进而,专利文献3的发明的课题为:提供难以产生粉体粒子的凝聚(桥接)、至产生过滤差压为止的时间长、即过滤寿命长的过滤器。在专利文献3中,提出有以如下方式形成的过滤器:将具有基材层、过滤层及表皮层的过滤器中的过滤层设为将至少层叠有热风(through-air)无纺布与网的层叠体卷绕成多层且未经压接的层,另外,构成基材层及表皮层的无纺布的平均细孔径大于构成过滤层的热风无纺布的平均细孔径。

现有技术文

专利文献

专利文献1:日本专利特开2010-137121号公报

专利文献2:日本专利特开2000-218113号公报

专利文献3:日本专利特开2015-97979号公报

发明内容

发明所要解决的问题

如上所述,对过滤器进行了各种改良,但尚未获得对于高浓度、高粘度的浆料具有充分的过滤精度、能够进行长时间的过滤的过滤器。尤其是,在锂二次电池材料的浆料中,现状是高浓度化、高粘度化进展,另一方面,此种浆料中包含粗大粒子。因此,要求一种在去除高粘度的浆料中的粗大粒子的同时,且使微粒子确实地通过的过滤器。在锂二次电池材料的浆料中,有用的微粒子的粒径大多情况是约数μm~50μm。

鉴于所述状况,本发明的课题在于提供一种即便对于高浓度、高粘度的包含粉体微粒子的流体,过滤精度也良好、能够进行长时间的过滤所需的耐压性能也优异的过滤器。

解决问题的技术手段

发明人等人在致力于所述课题的过程中,发现,在高粘度的浆料通过过滤器时,会对过滤器施加大的负荷,因此,过滤器需要可耐受所述负荷的耐压性能,进而,在高浓度浆料的过滤中,经常发生拥堵现象,容易产生堵塞,发明人等人将这些情况作为主要的着眼点而致力于过滤器的改良。而且,发现,通过采用包含平均纤维径比以前大的纤维的无纺布作为过滤器的基材层及表皮层,而过滤器的耐压性提高。通常认为,使用纤维径大的纤维的无纺布由于细孔径也变大,因此有损及过滤精度的倾向。但是,在本发明中,通过使用具有特定值以上的平均纤维径的纤维,而在高浓度且高粘度浆料的过滤时,表皮层有效地捕捉粗大粒子,由此抑制表面闭塞,另外,由基材层的纤维与过滤层的纤维形成的细孔形状可确保良好的通液性。进而,由于为表皮层与过滤层两者为整体具有过滤功能的结构,因此,可维持分级性能乃至过滤精度。进而,发现,由于无纺布之间适度地熔接,因此耐压性优异,可获得过滤寿命长的深度过滤器,从而完成了本发明。

即,本发明具有以下结构。

[1]一种深度过滤器,依序具有基材层、过滤层、以及表皮层,所述深度过滤器中,

所述基材层及所述表皮层是将包含平均纤维径为150μm以上的纤维的无纺布卷绕并热熔接而成的层,

所述过滤层是将至少包含仅包含于过滤层中的无纺布与网的层叠体卷绕成双层以上而成的层,

构成所述基材层的无纺布的平均纤维径及构成所述表皮层的无纺布的平均纤维径大于仅包含于所述过滤层中的无纺布的平均纤维径。

[2]根据[1]所述的深度过滤器,其中仅包含于所述过滤层中的无纺布为选自由热风无纺布及熔喷无纺布所组成的群组中的至少一种。

[3]根据[1]或[2]所述的深度过滤器,其中仅包含于所述过滤层中的无纺布为具有0.1μm~200μm的范围的平均纤维径的热风无纺布。

[4]根据[1]至[3]中任一项所述的深度过滤器,其中构成所述基材层的无纺布及构成所述表皮层的无纺布包含一种以上的聚烯烃系纤维的无纺布。

[5]根据[4]所述的深度过滤器,其中所述聚烯烃系纤维的无纺布为聚烯烃系纤维的熔喷无纺布或热风无纺布。

[6]根据[1]至[5]中任一项所述的深度过滤器,其中所述网是1mm~5mm的范围的网眼大小,且具有50μm~300μm的范围的平均纤维径。

[7]根据[1]至[6]中任一项所述的深度过滤器,其中仅包含于所述过滤层中的无纺布中,纤维彼此在无纺布中的纤维的交点处熔接和/或粘接。

发明的效果

根据本发明,可提供一种过滤器,其中,即便对于高浓度、高粘度的浆料,过滤精度、耐压性能也优异,另外,在去除粗大粒子的同时使微粒子通过的分级性能优异,进而难以产生堵塞。

附图说明

图1是本发明的实施例的深度过滤器的剖面。

图2是作为本发明的比较例(比较例1)的深度过滤器的过滤寿命评价结果。

图3是作为本发明的实施例(实施例1)的深度过滤器的过滤寿命评价结果。

图4是作为本发明的实施例(实施例2)的深度过滤器的过滤寿命评价结果。

具体实施方式

本发明的深度过滤器为如下深度过滤器,依序具有基材层、过滤层、以及表皮层,所述深度过滤器中,基材层及表皮层是将包含平均纤维径为150μm以上的纤维的无纺布卷绕并热熔接而成的层,过滤层是将至少包含仅包含于过滤层中的无纺布与网的层叠体卷绕成双层以上而成的层,构成所述基材层的无纺布的平均纤维径及构成所述表皮层的无纺布的平均纤维径大于仅包含于所述过滤层中的无纺布的平均纤维径。

本发明的深度过滤器具有如下特征:基材层及表皮层是将包含平均纤维径为150μm以上的纤维的无纺布卷绕并热熔接而成的层。虽不受特定理论的约束,但根据所述特征,认为通过表皮层发挥捕捉粗大粒子的作用、另外基材层及表皮层的无纺布与过滤层的无纺布的组合成为适于高浓度的浆料的过滤的细孔形状、进而在深度过滤器中形成最优的流路、另外在过滤层中基材层用无纺布与仅包含于过滤层中的无纺布适度地熔接,而深度过滤器的耐压性提高,且与采用纤度更细的无纺布作为基材层用无纺布的情况相比较,可获得过滤寿命长的优良的过滤器。

<构成过滤层的无纺布>

本发明的深度过滤器的过滤层是将至少包含仅包含于过滤层中的无纺布与网、且也包含基材层用无纺布的层叠体卷绕成双层以上而构成。作为仅用于过滤层中的无纺布,只要可获得所期望的性能,则并无特别限制,例如可使用热风无纺布、熔喷无纺布、纺粘无纺布、水刺(spunlace)无纺布等。其中,优选为使用选自由热风无纺布及熔喷无纺布所组成的群组中的至少一种。尤其是,就蓬松、在无纺布的厚度方向(过滤的流体的流动方向)上也分布纤维取向的方面而言,优选为使用热风无纺布。

所谓热风无纺布,是指通过热风粘接工艺而获得的无纺布。所谓热风粘接工艺,是指通过如下方式、即在烘箱中包括输送带或者滚筒(rotary drum)并且在使料片(web)通过后进而向一方抽吸的方式,来获得提高粘接效果、在厚度方向上均匀的无纺布的方法,也被称为空气通过(air through)方式。热风无纺布也被称为空气通过无纺布。热风无纺布通常是使具有卷曲的短纤维通过梳理机(carding machine)而制成料片,并对所获得的料片进行热风处理,使短纤维彼此的交络点热熔接而获得。作为构成热风无纺布的短纤维,为了维持稳定的性能,优选为短纤维彼此在短纤维的交点处熔接和/或粘接。根据所述情况,可优选地利用热熔接性复合纤维作为短纤维。

热熔接性复合纤维并无特别限制,例如可使用包含具有熔点差的两种以上的成分的复合纤维。具体而言,可例示包含高熔点成分与低熔点成分的复合纤维。作为复合纤维的高熔点成分,可例示聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate,PET)、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯(Polytrimethyleneterephthalate)、尼龙6、尼龙6,6、聚-L-乳酸等热塑性树脂;作为复合纤维的低熔点成分,可例示低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚对苯二甲酸乙二酯共聚物、聚-DL-乳酸、丙烯共聚物、聚丙烯等热塑性树脂。其中,优选为高熔点成分与低熔点成分包含聚丙烯及聚乙烯等聚烯烃系树脂的聚烯烃系纤维。

热熔接性复合纤维的高熔点成分与低熔点成分的熔点差并无特别限定,为了使热熔接的加工温度范围广,熔点差优选为15℃以上,更优选为30℃以上。另外,复合的形态并无特别限定,可采用同心鞘芯型、偏心鞘芯型、并列型、海岛型、放射状型等复合形态。尤其是,为了具有蓬松性,适宜的是偏心鞘芯型复合纤维。

仅包含于过滤层中的无纺布可为由单一种类的纤维构成的单纤无纺布,也可为包含不同的两种以上的纤维的混纤无纺布。在为混纤无纺布的情况下,混纤无纺布中所含的纤维的种类只要可获得发明的效果,则只要为两种以上即可,可为三种、四种、四种以上,优选为两种。

作为构成仅包含于过滤层中的无纺布的纤维,可使用平均纤维径为0.1μm~200μm的范围的纤维。根据过滤液的性状或过滤的目的,能够适宜选择所使用的纤维的平均纤维径。在本发明的深度过滤器中,认为过滤层实质上承担捕捉浆料中所含的应捕捉的粒子的功能,结果,通过将平均纤维径设为所述范围,认为可使想要回收的微粒子通过,另一方面,可确实地捕捉粗大粒子等应捕捉的粒子。

仅包含于过滤层中的无纺布的平均纤维径小于构成基材层及表皮层的无纺布的平均纤维径(即,构成基材层及表皮层的无纺布的平均纤维径大于仅包含于所述过滤层中的无纺布的平均纤维径)。具体而言,例如,作为仅包含于过滤层中的无纺布,可使用平均纤维径为0.1μm~200μm、优选为1μm~180μm、特别优选为10μm~130μm的无纺布。

仅包含于过滤层中的无纺布的单位面积重量某种程度上是由与纤维的材质、纤维径的关系来规定,例如可使用5g/m2~100g/m2的单位面积重量,优选为20g/m2~60g/m2的单位面积重量,更优选为25g/m2~55g/m2的单位面积重量。若单位面积重量为25g/m2~55g/m2,则用于调整过滤层的厚度与过滤性能的选择范围扩大,因此优选。

另外,在过滤层中,也优选为除了层叠有所述无纺布以外,也进而层叠有其他种类的无纺布。具体而言,例如可使用平均纤维径为0.1μm~200μm的热风无纺布、熔喷无纺布、纺粘无纺布、水刺无纺布等。其中,优选为使用为热风无纺布或熔喷无纺布且具有与其他过滤层用无纺布不同的平均细孔径或平均纤维径的无纺布。

仅包含于过滤层中的无纺布中所使用的热熔接性复合纤维可在不妨碍本发明的效果的范围内包含功能剂,作为功能剂,可例示:抗菌剂、除臭剂、抗静电剂、平滑剂、亲水剂、拨水剂、抗氧化剂、耐候剂等。另外,也可利用纤维整理剂(fiber finishing agent)对热熔接性复合纤维的表面进行处理,由此,可赋予亲水性或拨水性、抗静电性、表面平滑性、耐磨耗性等功能。

<网>

本发明的深度过滤器的过滤层是将基材层用无纺布、以及所述一种或两种以上的仅包含于过滤层中的无纺布与网卷绕成双层以上而成。过滤层中所使用的网不会对深度过滤器的捕集效率造成影响,用于在所卷绕的无纺布间制成间隙,并且对过滤层的形态加以保持,进而维持、提高耐压性能。因此,网优选为使用纤维径为50μm~300μm的范围的单丝(monofilament),更优选为使用纤维径为60μm~280μm的范围的单丝。进而,网的网眼大小优选为设为每网眼是1mm~5mm,更优选为设为每网眼是1mm~4mm。通过使用所述范围的网,不会对捕集效率造成影响,且过滤器的强度得到确保,因此可获得过滤寿命更长的过滤器。

构成网的单丝并无特别限定,优选为包含热塑性树脂,例如可利用单一结构纤维、复合纤维、混纤纤维。单丝中可使用的热塑性树脂若为能够进行熔融纺丝的热塑性树脂,则并无特别限定,例如,可使用作为热熔接性复合纤维而例示的热塑性树脂。例如,可列举聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龙6、尼龙6,6、尼龙6,12等,其中,特别优选为聚丙烯、尼龙6或尼龙6,6。单丝可使用这些的一种热塑性树脂,也可使用两种以上的热塑性树脂的混合物。另外,在单丝为复合纤维的情况下,通过使用热熔接性复合纤维中所例示的那样的热塑性树脂的组合,可利用热处理使单丝彼此的交点热熔接,因此不会产生错位(misalignment),因此优选。

<过滤层的结构>

本发明的深度过滤器的过滤层是将至少层叠有基材层用无纺布、以及仅包含于所述过滤层中的无纺布与网的层叠体卷绕成双层以上而形成。仅包含于过滤层中的无纺布与网的层叠顺序并无特别限制,优选为将所述无纺布与网分别各为一片地、即以所述无纺布与网各为一层地进行交替的方式缠卷。如此形成的过滤层成为在无纺布与无纺布之间夹入网眼粗的网的结构,无纺布彼此不会密接地被层叠。在并用两种以上的无纺布作为仅包含于过滤层中的无纺布的情况下,可首先将一种无纺布与网层叠并卷绕至规定长度,继而,将其他种类的无纺布与网层叠并卷绕至规定长度。

过滤层中使用的层叠体可全部热熔接,也可具有未经热熔接的部分。若具有未经热熔接的部分,则无纺布的蓬松度得到保持。再者,所谓“未经热熔接”,是过滤层的至少一部分为“通过热熔接而一体地硬化的形态”以外的形态的含义。出于提高过滤器的形态保持性等目的,过滤层的一部分也可经热熔接。另外,过滤层与基材层之间、或过滤层与表皮层之间也可经热压接、热熔接或粘接。

另外,视需要,除了层叠所述无纺布与网以外,也可层叠进一步的无纺布或网等。例如,除了插入无纺布及网以外,还可插入网眼粗的熔喷无纺布,来卷绕三层结构的层叠体,提高过滤层的保形性或捕集效率。于在过滤层层叠熔喷无纺布的情况下,优选为使用与基材层或表皮层中使用的熔喷无纺布相同的熔喷无纺布。

根据对数透过法则(Log-penetrating expression)而现有的是通过流体所通过的过滤层的厚度来控制捕集效率,且过滤层的厚度(层叠体的缠卷数)可根据所要求的捕集效率来适宜选择。过滤层的厚度(层叠体的缠卷数)越大,捕集效率越提高,越可捕集粒径小的粉体。

<基材层用无纺布>

本发明中使用的基材层用无纺布若平均纤维径为150μm以上且大于仅包含于过滤层中的无纺布的平均纤维径、并且能够热熔接、且可在热熔接后确保作为深度过滤器的基材层所需的保形性,则并无特别限制,可使用熔喷无纺布、热风无纺布、纺粘无纺布、水刺无纺布等。

在使用熔喷无纺布作为基材层用无纺布的情况下,构成熔喷无纺布的纤维的种类或其制造方法并无特别限定,可使用现有的纤维或制造方法。例如,熔喷无纺布可通过如下方式来制造:将热塑性树脂熔融挤出,并从熔喷纺丝喷嘴进行纺出,进而利用高温高速的气体以极细纤维流的形式进行吹纺(blow spinning),并利用捕集装置以料片的形式捕集极细纤维,对所获得的料片进行热处理,从而使极细纤维彼此热熔接。熔喷纺丝中使用的高温高速的气体通常是使用空气、氮气等惰性气体。通常是在气体温度为200℃~500℃、压力为0.1kgf/cm2~6.5kgf/cm2的范围内使用。

作为基材层用无纺布使用的熔喷无纺布的平均纤维径能够根据过滤液的性状或过滤的目的来适宜选择,但设为大于仅包含于过滤层中的无纺布的平均纤维径。具体而言,例如,平均纤维径优选为150μm~1000μm,更优选为150μm~700μm,最优选为150μm~500μm。若平均纤维径为150μm以上,则即便在高浓度且高粘度浆料的过滤时,也抑制表面闭塞,通液性也良好,构成熔喷无纺布的纤维的力学强度高,难以产生纤维的单丝断裂或纤维层的破裂。另外,若构成熔喷无纺布的纤维的平均纤维径为500μm以下,则由基材层无纺布与过滤层无纺布形成的细孔形状对于高浓度浆料也赋予良好的通液性,且也可获得耐压性,因此优选。另外,基材层用无纺布的平均纤维径优选为小于网的纤维径。另外,若基材层无纺布与过滤层无纺布适度地熔接,则耐压性能提高,因此优选。

在使用热风无纺布作为基材层用无纺布的情况下,关于构成热风无纺布的纤维的种类或其制造方法,只要具有规定的平均纤维径且可获得本发明的效果,则并无特别限定,可使用现有的纤维或制造方法。在使用热风无纺布的情况下,优选的平均纤维径的具体的范围与使用熔喷无纺布的情况相同。

基材层用无纺布的单位面积重量在某种程度上是由与纤维的材质或纤维径的关系来规定,例如,可使用5g/m2~100g/m2的单位面积重量,更优选为使用30g/m2~60g/m2的单位面积重量。若为所述范围的单位面积重量,则就过滤器的外径调整及基材层的强度设计的调节的观点而言适宜。

基材层用的无纺布可利用包含单一结构纤维的无纺布、包含复合纤维的无纺布、包含混纤纤维的无纺布等。另外,熔喷无纺布中可使用的树脂若为能够进行熔融纺丝的热塑性树脂,则并无特别限定,例如可使用热熔接性复合纤维中所例示的那样的热塑性树脂,可使用单一的热塑性树脂,也可使用两种以上的热塑性树脂的混合物。进而,热塑性树脂也可在不妨碍本发明的效果的范围内包含各种功能剂。具体而言,可包含抗菌剂、除臭剂、亲水化剂、拨水化剂、表面活性剂等。另外,为了赋予功能,也可在不妨碍熔喷无纺布的效果的范围内对熔喷无纺布实施二次加工。作为二次加工,具体而言,可例示亲水化或疏水化的涂布处理、在构成熔喷无纺布的极细纤维的表面导入特定的官能基的化学处理、灭菌处理等。

具体而言,作为基材层用无纺布中使用的纤维,例如可列举:包含聚乙烯(低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯)、聚丙烯(以丙烯为主成分的丙烯共聚物、结晶性聚丙烯)等聚烯烃系树脂的聚烯烃系纤维;包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等聚酯系树脂的聚酯系纤维;包含尼龙6、尼龙6,6、尼龙6,12等聚酰胺系树脂的聚酰胺系纤维。

基材层是主要用于确保过滤器的强度的层,且优选为层叠有熔喷无纺布并通过热熔接而经一体化的层。基材层的厚度或缠卷数是根据所使用的熔喷无纺布来适当设定,若可确保过滤器的强度且可获得一定的过滤性能,则并无特别限制。

<表皮层>

表皮层是位于过滤器的最外侧(过滤液的上游侧)的层,并且是以如下情况为主目的的层:除了阻挡尤其是大粒径的凝聚物或夹杂物以使这些不会侵入至过滤层内以外,还保护过滤层且保持过滤器形态。

表皮层是将包含平均纤维径为150μm以上的纤维的无纺布卷绕并热熔接而成的层。关于表皮层中使用的无纺布,若为平均纤维径为150μm以上且能够热熔接的纤维,且只要产生本发明的效果,则并无特别限制。材质也没有特别限制,平均纤维径、材质均可使用与基材层用无纺布中所例示的内容相同的平均纤维径、材质。表皮层用无纺布可与基材层用无纺布相同也可不同,优选为使用与基材层用无纺布相同的无纺布。具体而言,例如,作为表皮层用无纺布及基材层用无纺布,可使用相同的聚烯烃系纤维的熔喷无纺布或热风无纺布。

表皮层的缠卷数或厚度并无特别限制,若缠卷数或厚度变大,则产生过滤液在到达过滤层以前在表皮层内形成桥接的不良情况,因此优选为设为尽可能薄的表皮层。例如,就可减少桥接的形成的方面而言,优选为将熔喷无纺布缠卷1圈~5圈、优选1圈~2圈并进行热熔接来形成。

<深度过滤器的制造方法>

本发明的深度过滤器可通过如下方式来制造:一边依序层叠基材层用无纺布、过滤层用无纺布及网、表皮层用无纺布,一边进行卷绕。具体而言,例如,首先,一边对作为基材层用无纺布的熔喷无纺布进行热熔接,一边将其卷起至圆柱状的铁棒,从而形成作为芯(core)的基材层。继而,依序插入作为过滤层用无纺布的热风无纺布及网,不进行加热地进行卷起而形成过滤层。最后,将作为表皮层用无纺布的熔喷无纺布卷绕1圈~2圈并进行热熔接,由此形成深度过滤器。

在所述方法中,形成基材层的温度只要是在卷取部分(圆柱状的铁棒)中熔融基材层用无纺布且将基材层用无纺布热熔接的温度即可。另外,制造线的速度并无特别限制,在过滤层的形成时,施加至无纺布的张力(tension)优选为10N以下,且优选为不施加张力地进行卷起。

深度过滤器的直径或厚度可根据目标性能或过滤液的性状来适宜设定,并无特别限制,例如,在为锂二次电池材料的制造工序中的浆料过滤中所使用的深度过滤器的情况下,可制成内径为23mm~45mm左右、外径为60mm~80mm左右的深度过滤器。此种深度过滤器例如可通过将基材层用无纺布卷取0.2m~20m左右、将过滤层用无纺布及网的层叠体卷取0.2m~8m左右、进而将表皮层卷取0.2m~7m左右来制造。

可将如所述那样制造的过滤器切断为适当的大小并且在两端贴附端帽(endcap)而适宜地用作圆筒型过滤器。

另外,所述制造方法仅为概略,除了所述工序以外,视需要可实施热处理、冷却、药剂处理、成型、清洗等现有的工序。

实施例

以下,利用实施例更详细地说明本发明,但本发明并不受这些实施例的限制。

实施例中所示出的物性值的测定方法或定义为如下所述。

1)平均纤维径的测定方法

根据用电子显微镜拍摄的过滤器的剖面,测量100根每1根纤维的长度方向与直角方向上的长度(直径),将算术平均值设为平均纤维径。所述计算是使用塞恩公司(ScionCorporation)的图像处理软件“塞恩影像(Scion Image)”(商品名)来进行。

2)单位面积重量的测定方法

测定切断为250mm×250mm的无纺布的重量,求出每单位面积的重量(g/m2),将其设为单位面积重量。

[实施例1]

(材料)

表皮层及基材层用无纺布:使用单位面积重量为47g/m2、平均纤维径为343μm的以结晶性丙烯(熔点为165℃)为主成分的熔喷无纺布。

过滤层用无纺布:使用包含结晶性聚丙烯(熔点165℃;芯)/高密度聚乙烯(熔点135℃;鞘)的偏心鞘芯型复合纤维(平均纤维径31μm)的、单位面积重量为30g/m2且平均细孔径为46μm的热风无纺布。再者,平均细孔径是将4片热风无纺布重叠后测定的值。

网:使用包含聚丙烯单丝(平均纤维径250μm)的网眼大小为每网眼是2.0mm的网。

(过滤器的制造方法)

将中芯(铁棒)预先加热至150℃,一边在150℃下持续进行加热,一边以7m的量将基材层用无纺布卷取至所述中芯。继而,开始插入过滤层用无纺布与网。将过滤层用无纺布及网的插入长度设为2m并与基材层用无纺布一同进行卷取。此时,对于最初的1m,以加热器功率7.8kW、150℃进行加热而使其热熔接。对于剩余的1m,将加热器功率设为0kW,并不进行加热且不使其热熔接地进行卷取,从而形成过滤层。继而,以加热器功率7.8kW进行加热,并且一边使基材层用熔喷无纺布热熔接,一边卷取1m来作为表皮层,从而制造圆筒型深度过滤器。

[实施例2]

(材料)

表皮层及基材层用无纺布:使用单位面积重量为47g/m2、平均纤维径为182μm的以结晶性丙烯(熔点为165℃)为主成分的熔喷无纺布。

过滤层用无纺布:使用包含结晶性聚丙烯(熔点165℃;芯)/高密度聚乙烯(熔点135℃;鞘)的偏心鞘芯型复合纤维(平均纤维径31μm)的、单位面积重量为30g/m2且平均细孔径为46μm的热风无纺布。再者,平均细孔径是将4片热风无纺布重叠后测定的值。

网:使用包含聚丙烯单丝(平均纤维径250μm)的网眼大小为每网眼是2.0mm的网。

(过滤器的制造方法)

将中芯(铁棒)预先加热至150℃,一边在150℃下持续进行加热,一边以6.5m的量将基材层用无纺布卷取至所述中芯。继而,开始插入过滤层用无纺布与网。将过滤层用无纺布及网的插入长度设为2m并与基材层用熔喷无纺布一同进行卷取。此时,对于最初的1m,以加热器功率7.8kW、150℃进行加热而使其热熔接。对于剩余的1m,将加热器功率设为0kW,并不进行加热且不使其热熔接地进行卷取,从而形成过滤层。继而,以加热器功率7.8kW进行加热,并且一边使基材层用熔喷无纺布热熔接,一边卷取1m来作为表皮层,从而制造圆筒型深度过滤器。

[比较例1]

(材料)

表皮层及基材层用无纺布:使用单位面积重量为50g/m2、平均纤维径为107μm的以丙烯为主成分的熔喷无纺布。具体而言,使用以混纤比率1:1包含丙烯共聚物(熔点135℃)与结晶性聚丙烯(熔点165℃)的混纤熔喷无纺布。平均纤维径是混纤后的无纺布的平均纤维径。

过滤层用无纺布:使用包含聚丙烯/聚乙烯的偏心鞘芯型复合纤维(平均纤维径31μm)的、单位面积重量为30g/m2且平均细孔径为46μm的热风无纺布。再者,平均细孔径是将4片热风无纺布重叠后测定的值。

网:使用包含聚丙烯单丝(平均纤维径250μm)的网眼大小为每网眼是2.0mm的网。

(制造方法)

代替实施例1、2的基材层无纺布而使用所述基材层无纺布,除此以外,利用与实施例1相同的方法,制造圆筒形深度过滤器。

<捕集效率>

关于实施例1、2及比较例1的深度过滤器,依照下述的试验粉体及方法,测定作为初期捕集性能的捕集效率。

试验粉体是使用日本工业标准(Japanese Industrial Standards,JIS)Z 8901试验用粉体中记载的七种粉体。

使以速度0.3g/min在水中添加JIS七种粉体而成的试验流体以30L/min的流量通过过滤器,从表皮层向基材层流动试验流体,测定通过过滤器前后的粒子数(参考文献《针对用户的过滤器指导手册》日本液体清澄化技术工业会)。

粒子数是使用粒子传感器(particle sensor)(KS-63理音(RION)股份有限公司制造)并且使用粒子计数器(particle counter)(KL-11理音(RION)股份有限公司制造)来测定。

捕集效率是利用以下定义式来求出。

捕集效率(%)=(1-通过过滤器后的粒径xμm的粒子数/通过过滤器前的粒径xμm的粒子数)×100

将捕集效率的测定结果示于表1中。

[表1]

如表1所示那样,实施例1的过滤器捕集100%的100μm以上的粒子,且30μm的粒子的捕集效率小于30%(即,使半数以上通过)。实施例2的过滤器捕集100%的100μm以上的粒子,且30μm的粒子的捕集效率小于50%(即,使半数以上通过)。另一方面,比较例1的过滤器捕集100%的100μm以上的粒子,且30μm的粒子的捕集效率为57.2%(即,捕集半数以上)。在50μm的粒子的捕集效率中,实施例1为71.4%,实施例2为89.2%,相对于此,比较例1为91.2%而显示出高的值。其结果表示,实施例1、2的过滤器确实地捕集应去除的粗大粒子,另外,与比较例1的过滤器相比,能够确实地使应通过的小粒子通过,即,难以产生堵塞,分级性能优异。

<耐压性能>

对于实施例1、2及比较例1的深度过滤器,通过在整个面上卷付并覆盖保鲜膜(wrap film),使过滤器表面密闭,而制成耐压试验用样品。

将所述过滤器安装于壳体,利用泵输送水,使流路内充满水。继而,提高泵的流量,由此使系统内的压力自0.1MPa起以0.02MPa为单位提高,并保持1分钟,目视确认过滤器的变形,由此,测定过滤器变形的极限压力。

将耐压性能试验的结果示于表2中。

[表2]

耐压(MPa)
实施例1 7.0
实施例2 7.0
比较例1 3.6

<过滤寿命>

关于实施例1、2及比较例1的深度过滤器,依照下述的粉体及方法,测定相对于累计粉体添加量的通过过滤器前后的差压变化。

试验粉体是使用JIS Z 8901试验用粉体中记载的七种粉体。

使在循环水量30L/min的水中以速度0.3g/min添加所述试验粉体而成的试验流体通过过滤器,追踪相对于累计粉体添加量的通过过滤器前后的压力差变化(参考文献《针对用户的过滤器指导手册》日本液体清澄化技术工业会)。将结果示于图2~4中。

(考察)

得知实施例1、2的过滤器在过滤时耐压性能高。另一方面,得知,比较例1的过滤器在耐压测试中,在更低的压力下过滤器被压坏。认为其原因在于:在实施例1、2的过滤器中,基材层含有包含粗而结实的纤维的无纺布,相对于此,比较例1的过滤器在基材层中不含粗的纤维。通过耐压性能高,能够长时间对更高粘度的浆料进行过滤。

进而,根据过滤寿命试验的结果,实施例1、2在过滤时过滤器的压力上升缓慢,因此能够长时间使用过滤器,并且可增加浆料的通液量。另一方面,比较例1中,随着使浆料通过,压力急剧上升。其结果,浆料的通液量少。因此,得知实施例1、2的过滤器与作为现有品的比较例1相比,是过滤寿命优异的过滤器。

另外,确认到:实施例1、2的过滤器由于去除相当于100μm的微粒子,并可使50μm以下的所期望的粒子的大部分通过,因此,与比较例1的过滤器相比,难以产生堵塞,分级性能高。

根据这些结果,得知,本申请发明的实施例1、2的深度过滤器的过滤精度、过滤寿命及耐压性能优异。

图1是表示本发明的实施例的深度过滤器的剖面。在图1的深度过滤器中,基材层1是卷绕熔喷无纺布而成的层。过滤层2是将热风无纺布、熔喷无纺布、网重叠卷绕而成的层。表皮层3是卷绕熔喷无纺布而成的层。

产业上的可利用性

本发明的深度过滤器在对具有各种粒径的浆料进行过滤时,由于在表皮层及基材层中配置有包含平均纤维径为150μm以上的粗纤维的无纺布,因此耐压性能高。进而,本发明的深度过滤器可适宜地用作如下过滤器,所述过滤器用于从低浓度~高浓度(10ppm~70%)的包含微粒子(粉体)的悬浮液、浆料、凝胶状流体中去除凝聚物或夹杂物,获得粒径为一定以下的微粒子,并且本发明的深度过滤器由于过滤寿命长因此能够使过滤对象物更多地通过。本发明的深度过滤器可适宜地用作锂二次电池的制造过程中的浆料过滤用过滤器、如下工业用过滤器,所述工业用过滤器用于对研磨剂浆料、涂料用浆料、颜料分散液、含有填料的各种流体、例如包含密封材、粘接剂、膜用组合物及涂布剂的液体或流体进行过滤。

符号的说明

1:基材层

2:过滤层

3:表皮层。

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