(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩耗性粉体を含有するポリマー組成物を窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターを通して濾過する方法において、窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターとして、スチールまたはステンレススチールを予めフッ素含有反応ガス雰囲気中に加熱下保持して表面層にスチール中またはステンレススチール中の成分である鉄やクロムのフッ化物を生成せしめ、ついで、窒化雰囲気中で加熱して鉄やクロムの窒化層を形成させてなり、表面硬度が８００〜１１００Ｈｖであり、該窒化層の厚さが４〜１００μｍである窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターを使用することを特徴とする、摩耗性粉体含有ポリマー組成物の濾過方法。
【請求項２】
摩耗性粉体がモース硬度４以上の無機質充填剤である請求項１記載の濾過方法。
【請求項３】
ポリマーが生ゴムである請求項１記載の濾過方法。
【請求項４】
生ゴムがシリコーン生ゴムである請求項３記載の濾過方法。
【請求項５】
摩耗性粉体を含有するポリマー組成物を濾過するための窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターであって、窒化スチールまたは窒化ステンレススチールが、スチールまたはステンレススチールを予めフッ素含有反応ガス雰囲気中に加熱下保持して表面層にスチールまたはステンレススチール中の成分である鉄やクロムのフッ化物を生成せしめ、ついで、窒化雰囲気中で加熱して鉄やクロムの窒化層を形成させてなり、表面硬度が８００〜１１００Ｈｖであり、窒化層の厚さが４〜１００μｍである窒化スチールまたは窒化ステンレススチールであることを特徴とする、窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、摩耗性粉体を含有するポリマー組成物を窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターを通して黒化させることなく大量に濾過する方法、および、そのための耐摩耗性に優れた窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
合成ゴム組成物、天然ゴム組成物、熱可塑性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物等のポリマー組成物は、補強，増量，熱伝導性付与，導電性付与等のために充填剤を含有したり、着色のために無機顔料を含有することが多い。充填剤や無機質顔料がモース硬度４以上といった硬質のものであるときは、金属製フィルターを通してポリマー組成物を濾過する際に金属製フィルターを摩耗してポリマー組成物を黒色化したり、フィルターの寿命を縮め、そのために度々金属製フィルターを取り替えなければならないという問題がある。そのために、フィルターを構成するスチール線自体や、ステンレススチール線自体の剛性を向上させて耐摩耗性を向上させるという方法があるが、柔軟性がなくなって、金網状に織り上げることが困難ないし不可能になる。また、スチール線やステンレススチール線を金網状に織り上げた後に表面硬化処理する方法があるが、長時間摩耗することなく濾過することのできる表面硬化処理方法は見出されていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、金属製フィルターの改良について鋭意検討した結果、本発明に到達した。
即ち、本発明の目的は、金属を摩耗するような粉体を含有するポリマー組成物を金属製フィルターを通して大量に濾過しても金属製フィルターが摩耗されず、濾過されたポリマー組成物を黒化することのない濾過方法、および、そのための耐摩耗性に優れた金属製フィルターを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段とその作用】
本発明の目的は、摩耗性粉体を含有するポリマー組成物を窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターを通して濾過する方法において、窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターとして、スチールまたはステンレススチールを予めフッ素含有反応ガス雰囲気中に加熱下保持して表面層にスチール中またはステンレススチール中の成分である鉄やクロムのフッ化物を生成せしめ、ついで、窒化雰囲気中で加熱して窒化層を形成させてなり、表面硬度が８００〜１１００Ｈｖであり、該窒化層の厚さが４〜１００μｍである窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターを使用することにより達成される。
【０００５】
本発明において濾過の対象となるポリマー組成物に含有される摩耗性粉体は、通常の金属製フィルター、例えばスチール製フィルター、ステンレススチール製フィルター、真ちゅう製フィルターにより濾過すると、これらのフィルターを構成する金属線を摩耗するような粉体である。粉体の材質の具体例として、ガラス，長石，フュームドシリカ，沈降法シリカ，石英，ケイ酸カルシウム，ケイ酸アルミニウム，珪藻土，酸化マグネシウム，アルミナ，酸化チタン，タングステンカーバイド，ボロンカーバイドがある。これらの粉体は一般にモース硬度が４以上であり、多くは５以上である。また、ポリマーの具体例として、天然ゴムの生ゴムや各種合成ゴムの生ゴム、例えば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ポリウレタンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴムの各生ゴム、熱可塑性エラストマーの生ゴム、熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂がある。
【０００６】
ポリマー組成物中の摩耗性粉体の含有量は、特に限定されず、通常１重量％以上である。ポリマー組成物は常温で固形状でも液状でもよい。常温で固形状であり、加圧下でも窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターにより濾過できないときは、加熱下で軟化したり、溶融状態となり、濾過可能となるものであってもよい。いずれにしても、濾過時の粘度が１０００ポイズ以上で本発明の濾過方法がより有効となる。ポリマー組成物がゴム組成物であるときは、濾過時のウィリアムス可塑度が１００以上で本発明の濾過方法がより有効となる。本発明で使用される窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターは、常温での表面硬度が８００〜１１００Ｈｖであり、窒化層の厚さが４〜１００μｍである窒化スチール製または窒化ステンレススチール製である。なお、Ｈｖはビッカース硬さ数を意味している。表面硬度が８００Ｈｖより小さいと耐摩耗性が不十分となり、１１００Ｈｖより大きいと折れやすくなる。また、窒化層が４μｍより小さいと耐摩耗性が不十分となり、１００μｍより大きくても意味がない。耐摩耗性の点からは、窒化層の厚さは大きいほどよいが、線材がもろくなるので、金網が１５０メッシュでは、窒化層の厚さは７μｍ位が好ましく、４０メッシュでは２０〜３０μｍというように厚くすることができる。窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターは、平織り金網状，焼結金網状，ウェッジワイヤー状，打ち抜き金網状などのいずれであってよい。窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターのメッシュサイズは１〜５００メッシュが一般的であり、４０〜４００メッシュがより一般的である。スチールとステンレススチールの窒化処理は、線材段階でしてもよく、金網状にしてからしてもよい。表面硬度が８００〜１１００Ｈｖであり、窒化層の厚さが４〜１００μｍとなり、しかも均一な窒化処理をするには、例えば、スチールやステンレススチールを予めフッ素含有反応ガス（例えば、ＮＦ3，ＢＦ3，ＣＦ4，ＳＦ6）雰囲気中に加熱下保持して、表面層にスチールやステンレススチール中の成分である鉄やクロムのフッ化物を生成せしめ、ついで、窒化雰囲気（例えば、アンモニアガス，Ｎ2ガス）中で加熱して窒化層を形成させるとよい。予め、フッ素含有反応ガスで処理しないという通常の窒化処理では、目的とする耐摩耗性が得にくい。摩耗性粉体を含有するポリマー組成物を窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターにより濾過するには、窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターをエクストルダーもしくはストレーナーの先端部のダイスに取り付け、エクストルダーもしくはストレーナーの原料投入口からポリマー組成物を投入し、エクストルダーの場合はシャフトの回転により、ストレーナーの場合はピストンの前進により、ポリマー組成物を窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターに押しつけるとよい。なお、ポリマー組成物を構成するポリマーが常温で固形状であったり、きわめて粘稠な液状であるときは、エクストルダーやストレーナー、あるいはこれらの先端部を加熱することにより溶融ないし軟化しておくと濾過が容易となる。窒化スチール製または窒化ス���ンレススチール製フィルター部におけるポリマー組成物の濾過速度は０.００１ｍ／ｓ以上で本発明の濾過方法がより有効となる。
【０００７】
【実施例】
実施例中、「部」とあるのは、「重量部」を意味し、粘度と表面硬度とウィリアムス可塑度は２５℃における値である。
【０００８】
【参考例】
ＳＵＳ３０４からなる線材製であり、目開きが１０４μｍ、使用線径が０.０６５mm、開口面積比が３８％である（公称１５０メッシュ）平織り金網を溶剤洗浄した後、密閉式熱処理炉に入れ、配管を通してこの炉内にＮＦ3を５０００ppm含有するＮ2ガスを導入し、密閉して炉内の気体をファンにより攪拌しつつ３００℃で１５分間保持した。その後４２０℃に加熱し、配管を通してこの炉内に５０％ＮＨ3＋５０％Ｎ2の混合ガスを導入して５時間窒化処理を行い、しかる後空冷して窒化金網を取り出した。得られた窒化金網の表面窒化層の厚みは約７μｍであり、その表面硬度は約１０００Ｈｖであった。
この窒化金網を円形に切り取って、その周縁部を薄いスチール板でリング状に被覆して窒化ステンレススチール製フィルターとした。
【０００９】
【実施例１】
参考例の窒化ステンレススチール製フィルターを軸径３０mmの一軸エクストルダーの先端部のダイスに装着した。両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン生ゴム（ウィリアムス可塑度１５０）１００部、平均重合度３の両末端ヒドロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン４部、比表面積２００ｍ2／ｇの沈澱シリカ４５部、平均粒径５μｍの珪藻土粉末５３部からなる粘土状のシリコーンゴム組成物（ウィリアムス可塑度３５０）を上述のエクストルダーの供給口へ投入し、吐出圧力７０〜１００kg／cm2、窒化ステンレススチール製フィルター部における流速０.００３ｍ／ｓ、吐出温度３０〜４０℃の条件で濾過作業を行い、線材の摩滅状態を顕微鏡で、またシリコーンゴム組成物の金属摩耗粉混入による色目を目視で観察したところ、表１、表２に示す結果が得られた。比較のため、窒化処理していないＳＵＳ３０４製金網から金属製フィルターをつくり、それ以外は全く同様の条件で濾過作業をしたところ、表１と表２に示す結果が得られた。なお、表中「−」は濾過作業を中止したことを意味している。
【００１０】
【表１】
0003710850.tif 000002
【００１１】
【表２】
0003710850.tif 000003
【００１２】
【実施例２】
参考例の窒化ステンレススチール製フィルターを軸径２００mmの一軸エクストルダーの先端部のダイスに装着し、実施例１で使用したシリコーンゴム組成物をエクストルダーの供給口へ投入し、吐出圧力９０〜１２０kg／cm2、窒化ステンレススチール製フィルター部における流速０.００８ｍ／ｓ、吐出温度３０〜４０℃の条件で濾過作業を行い、線材の摩滅状態を顕微鏡で、濾過されたシリコーンゴム組成物の色目を目視で観察したところ、表３、表４に示す結果が得られた。
【００１３】
【表３】
0003710850.tif 000004
【００１４】
【表４】
0003710850.tif 000005
【００１５】
【実施例３】
参考例の窒化ステンレススチール製フィルターを軸径２００mmの一軸エクストルダーの先端部のダイスに装着した。両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン生ゴム（ウィリアムス可塑度１５０）１００部、平均重合度３の両末端ヒドロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン７部、比表面積２００ｍ2／ｇの乾式シリカ３１部、平均粒径５μｍの石英粉末６９部からなるシリコーンゴム組成物（ウィリアムス可塑度３００）を上述のエクストルダーの供給口へ投入し、吐出圧力９０〜１２０kg／cm2、窒化ステンレススチール製フィルター部における流速０.００３ｍ／ｓ、吐出温度５０〜９０℃の条件で濾過作業を行い、線材の摩滅状態を顕微鏡で、濾過されたシリコーンゴム組成物の色目を目視で観察したところ、表５、表６に示す結果が得られた。
【００１６】
【表５】
0003710850.tif 000006
【００１７】
【表６】
0003710850.tif 000007
【００１８】
【実施例４】
実施例１において、シリコーンゴム組成物の代わりに、ビニリデンフロライド系フッ素ゴム［ダイキン工業（株）製，ダイエルＧ９０１］５０部、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された３,３,３−トリフロロプロピルメチルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体生ゴム（ウィリアムス可塑度１８０）３０部、平均粒径５μｍの石英粉末３０部からなるフッ素系ゴム組成物を一軸エクストルダーの供給口へ投入し、吐出圧力７０〜１００kg／cm2、窒化ステンレススチール製フィルター部における流速０.００３ｍ／ｓ、吐出温度９０℃の条件で濾過作業を行い、線材の摩滅状態とフッ素系ゴム組成物の色目を観察したところ、実施例１と同様の結果が得られた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明では、スチールまたはステンレススチールを予めフッ素含有反応ガス雰囲気中に加熱下保持して表面層にスチール中またはステンレススチール中の成分である鉄やクロムのフッ化物を生成せしめ、ついで、窒化雰囲気中で加熱して窒化層を形成させてなり、表面硬度が８００〜１１００Ｈｖであり、該窒化層の厚さが４〜１００μｍである窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターを用いて摩耗性粉体を含有するポリマー組成物を濾過するので、大量に濾過しても窒化スチール製または窒化ステンレススチール製フィルターが摩耗することがなく、濾過されたポリマー組成物を黒色化することなく濾過することが可能である。