(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
安息角が４０°を超え、かつ緩め見掛密度と固め見掛密度から算出される圧縮率が３０％を超えた値を有する樹脂粉体にステアリン酸カルシウムの粉末を混合することによって、安息角を４０°以下であって、かつ上記圧縮率を３０％以下の混合粉体に調整し、この混合物を焼結成形してなるフィルタエレメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含塵ガスから粒子を分離捕集する集塵機、例えば工場における製品捕集や環境保全のための集塵機中に組み込むフィルタエレメントに係るものであり、特に、フィルタエレメントの原料となる樹脂粉体の流動性を改善して均質で高い機械的強度を有したフィルタエレメントに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
従来、工場等において発生する粉体や塵を捕集することを目的として、合成樹脂粉体を焼結し連通多孔質化したフィルタエレメントが用いられている。
【０００３】
フィルタエレメントを製造するにあたっては、その原料となる樹脂粉体の流動性によって金型への充填性が大きく異なる。
流動性の悪い原料を金型に充填した場合には、原料が部分的に密に充填されたり、或いは疎に充填される。その結果として焼結成形後の製品は、機械的強度や密度のバラツキが大きくなって均質な製品のフィルタエレメントが得られないという問題があった。
特に、合成樹脂粉体をペレット等の機械的粉砕や化学的粉砕によって得た場合には、樹脂粉体の表面形状が歪なものとなるのが普通であり、粉体間で摩擦が生じやすくなって粉体の流動性が悪い原料となる傾向があった。
【０００４】
一般的には、粉体の流動性は粉体の圧縮率と相関があることが知られており、圧縮率が小さいほど粉体の流動性が良くなる傾向があり、また粉体の安息角にも影響を受け、安息角が小さい原料ほど流動性が良くなることが知られている。
【０００５】
従来、金型への粉体樹脂の充填性を改善する方法として、例えば樹脂粉体自身の圧縮率及び安息角ができるだけ小さい粉体を使用し焼結成形にてフィルタエレメントを製造していた。
しかしながら、この製造方法ではフィルタエレメントの製造に適した粉体性能を有する原料樹脂を得るために、樹脂粉体の形状、圧縮率及び安息角を樹脂粉体のみで調整する必要がある。
特に、樹脂粉末を粉砕によって得る場合には、同一原料を同様な粉砕条件で粉砕した場合でも、樹脂粉体の圧縮率及び安息角が大きく異なるなど、粉砕における再現性が得られない場合が多い。
したがって、フィルタエレメントの製造に適した粉体性能を有する樹脂粉体は容易には入手できず、入手したとしても原料コストが非常に高くなる。
【０００６】
また、金型への粉体樹脂の充填性を改善する別の方法として、予め樹脂粉体にカーボンや金属等の粉体を混合し、その後焼結成形してフィルタエレメントを製造する方法も提案されている。
樹脂粉体とカーボンや金属等の粉体との混合物は、確かに樹脂粉体単独に比べてその圧縮率及び安息角は小さくなり混合粉体の流動性は良くなるが、しかしこの混合粉体を焼結成形して得られたフィルタエレメントは、機械的強度が極端に低下するという問題があった。
【０００７】
【課題を解決する手段】
本発明は、上記の諸問題を解決したフィルタエレメントを提供しようとするもので、その要旨は安息角が４０°を超え、かつ緩め見掛密度と固め見掛密度から算出される圧縮率が３０％を超えた値を有する樹脂粉体にステアリン酸カルシウムの粉末を混合することによって、安息角を４０°以下であって、かつ上記圧縮率を３０％以下の混合粉体に調整し、この混合物を焼結成形してなるフィルタエレメントである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のフィルタエレメントは、例えば次の方法によって製造することができる。
安息角が４０°を超え、かつ緩め見掛密度と固め見掛密度から算出される圧縮率が３０％を超えた値を有する樹脂粉体にステアリン酸カルシウムの粉末を混合して、安息角を４０°以下であって、かつ上記圧縮率を３０％以下の混合粉体に調整して混合粉体とする。
この混合粉体を金型に充填し、加熱して焼結成形して多孔質状のフィルタエレメントを得る。
【０００９】
本発明に使用される樹脂粉体は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、ポリアミド等の樹脂を機械的或いは化学的方法によってに粉砕して粉体とし、その粉体の平均粒子径は１０〜１０００μｍ程度の範囲にあるものが好適に使用できる。
ここで、機械的粉砕方法とは、ターボミル、ジェットミル等の乾式の粉砕機を用いて、樹脂ペレットや樹脂粉末に圧縮力、衝撃力、摩砕力、剪断力等を加えて所定粒子径に粉砕する方法をいう。
また、化学的粉砕方法とは、樹脂材料を一度溶媒に溶かし、次いで溶媒を蒸発させながら材料を析出させ所定粒子径に粉砕する方法をいう。
上記樹脂粉体に対するステアリン酸カルシウムの粉末を０．１〜２質量％の範囲の添加量で、安息角を４０°を超え、かつ上記圧縮率を３０％を超えた値を有する樹脂粉体を、安息角を４０°以下に、そして、上記圧縮率を３０％以下に調整することができる。
【００１０】
本発明で規定する安息角の値は注入法による測定値である。
また、本発明の緩め見掛密度、固め見掛密度及び圧縮率は、次の測定方法によって算出した値である。なお、下記の表１に示す緩め見掛密度、固め見掛密度及び圧縮率はホソカワミクロン（株）製の粉体特性測定装置「パウダテスタＰＴ−Ｎ型」を使用して、当該測定方法によって算出した値である。
「緩め見掛密度」
１）内容積が１００ｃｍ3で、内半径＝２．７ｃｍのメスシリンダを使用し、そのメスシリンダの重さｇ2を測定する。
２）目開き７１０μｍの篩の真下１８ｃｍにメスシリンダの上部が位置するようにセットし、測定する粉体を篩に徐々に入れる。
３）振動装置によって篩のみを振動させ、ゆっくり粉体を落下させてメスシリンダから粉体が溢れ始めた段階で、粉体の落下を停止する。なお、測定する粉体の粒径が７１０μｍ以上の場合は篩を取り払いメスシリンダの真上１８ｃｍの位置から落下させる。
４）メスシリンダからはみでている余分な粉を擦り切り、粉体１００ｃｍ3が充填されている状態で重さｇ1を測定する。
５）ｇ1−ｇ2／１００により、緩め見掛密度（ｇ／ｃｍ3）を算出する。
「固め見掛密度」
１）内容積が１００ｃｍ3で、内半径＝２．７ｃｍのメスシリンダを使用し、そのメスシリンダの重さｇ4を測定する。
２）メスシリンダの開口部上部に、内半径＝２．７ｃｍで高さ＝５ｃｍの円筒を取り付け、目開き７１０μｍの篩の真下１３ｃｍに当該円筒の上部が位置するようにセットし、測定する粉体を篩に徐々に入れる。
３）振動装置によって篩のみを振動させ、ゆっくり粉体を落下させて円筒の上部から粉体が溢れ始めた段階で、粉体の落下を停止する。なお、測定する粉体の粒径が７１０μｍ以上の場合は篩を取り払い円筒の真上１３ｃｍの位置から落下させる
４）その後、３）の状態の測定粉体を円筒を取り付けたメスシリンダごと、１８ｍｍの高さより１８０回自由落下によりタッピングした後、メスシリンダより円筒を取り外し、メスシリンダからはみでている余分な粉を擦り切り、粉体１００ｃｍ3が充填されている状態で重さｇ3を測定する。
５）ｇ3−ｇ4／１００により、固め見掛密度（ｇ／ｃｍ3）を算出する。
「圧縮率」
（ 固め見掛密度−緩め見掛密度）／（ 固め見掛密度）×１００％により圧縮率を算出する。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
ポリサルフォンのペレットを機械的粉砕によって平均粒子径が２００μｍの樹脂粉末の原料にし、この単体原料及び表１に示した各種配合系における原料の粉体性能及びそれら原料をキャビティ深さ３．０ｍｍの金型内に充填し、同一の焼結成形条件で成形を行って焼結成形体を得た。その焼結体の性能を表１に示した。
【００１２】
【表１】
0003711247.tif 000002
【００１３】
備考
サンプル樹脂の配合比率
Ａ：ポリサルフォン樹脂単体
Ｂ：ポリサルフォン樹脂／カーボンブラック＝99.0／1.0（質量％）
Ｃ：ポリサルフォン樹脂／ステアリン酸カルシウム＝99.5／0.5（質量％）
Ｄ：ポリサルフォン樹脂／ステアリン酸カルシウム＝99.0／1.0（質量％）
焼結体の外観評価基準
○：焼結体表面が金型の形状を良く転写しており、目視、触感で平滑であるもの（焼結体表面の凹凸深さが焼結体厚みの１０％ 以下であるもの）。
×：焼結体表面が金型の形状を転写していない部分が多いものであり、目視、触感で顕著に凹凸が見られるもの（焼結体表面の凹凸深さが焼結体厚み  の１０％ を超えるもの）。
焼結体の製品の均質性評価基準
○：焼結体の平均密度を１００とした場合、密の部分の密度と疎の部分の密度の差が４０％以内であるもの。
×：焼結体の平均密度を１００とした場合、密の部分の密度と疎の部分の密度の差が４０％を超えるもの。
【００１４】
表１において、サンプルＡは、安息角と圧縮率がサンプルＢ，Ｃ，Ｄに比べ大きい為に、原料粉体の流動性が悪くて焼結体の外観及び製品の均一性が非常に悪かった。
サンプルＢは、サンプルＡに比べて安息角と圧縮率が小さいので焼結体の外観及び製品の均一性は優れているが、焼結体強度が極端に落ちた。
サンプルＣ及びＤは、本発明の実施品であり焼結体強度、外観及び製品の均一性が何れも優れていた。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、極めて簡単に原料粉体の流動性を向上させることができ、この流動性の向上によって原料の金型への充填性が良くなり、そして樹脂粉体単独が有する機械的強度を維持しつつ焼結体の外観及び密度のバラツキのない均一なフィルタエレメントを得ることができた。