(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂材料の粉末を焼結して得られる多孔質濾過体であって、相溶性を有し、かつ相異なる熱溶融性をもつ複数の熱硬化性樹脂材料で構成された焼結樹脂多孔質濾過体。
【請求項２】
前記熱硬化性樹脂材料として、少なくとも、JIS K 6910-1955 の4.8.［ゲル化時間］に基づくゲル化時間で１０秒未満となる熱溶融性の低い熱硬化性樹脂粉末に対して、前記ゲル化時間で１０秒以上となる熱溶融性の高い熱硬化性樹脂粉末を２０〜８０wt％の割合で混合した混合粉末を作り、該混合粉末中の熱溶融し易い熱硬化性樹脂を溶融並びに固化して、多孔質体を形成することで得た請求項１に記載の焼結樹脂多孔質濾過体。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を使用した請求項１又は請求項２に記載の焼結樹脂多孔質濾過体。
【請求項４】
粒度分布が異なり、かつ熱溶融性の異なる複数種の熱硬化性樹脂粉末を、所定の配合比で混合して混合粉末を調整し、該混合粉末中の熱溶融し易い熱硬化性樹脂を溶融並びに固化して、多孔質体を形成することを特徴とする焼結樹脂多孔質濾過体の製造方法。
【請求項５】
前記熱硬化性樹脂粉末は２種類使用され、熱溶融性の低い熱硬化性樹脂粉末は粒子径が１００〜３００μｍ程度、熱溶融性の高い熱硬化性樹脂粉末は粒子径が１〜５０μｍ程度の粒度分布をそれぞれ持つ請求項４に記載の焼結樹脂多孔質濾過体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多孔質濾過体及びその製造方法に係り、詳しくは塵埃を含む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使用され、特に耐熱性や粉塵捕集性能に優れた多孔質濾過体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工場において発生する粉塵を捕集する方法として、その粉塵が製品である場合や作業環境保全のための集塵の場合などに、濾布を袋状に縫製したバグフィルタや合成樹脂粉体を焼結し、連通多孔質にした濾過材を用いる例があった。合成樹脂粉体を用いた多孔質焼結体では、熱可塑性樹脂として例えば、超高分子量ポリエチレンを用いたもの（特開平１０−２３０１１３号公報）等が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、超高分子量ポリエチレンのような熱可塑性合成樹脂粉体を焼結し、連通多孔質にした濾過材の場合、常温〜８０℃程度においては材質変形等なく使用できるものの、それ以上の温度での長期連続使用は難しいとされてきた。
【０００４】
また、より耐熱性を持たせる方法として、熱硬化性樹脂粉末を単独グレードで焼結成形し、多孔質化した焼結樹脂多孔質体は知られている。しかし、原料として熱溶融性の低い原料を用いた場合、粒子径のコントロールによって所望の気孔率を有する焼結樹脂多孔質体は得られるが、力学的強度が弱くなる。また、原料として熱溶融性の高い原料を用いた場合、焼結体を構成する粒子同士の融着強度は大きくなり、力学的強度の大きい焼結体が得られるが、空隙の閉塞が起こり易く、粒子径のコントロールによっても所望の気孔率を有する焼結樹脂多孔質体を得ることは難しい。
【０００５】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は耐熱性を有し、かつ粉塵を捕集する多孔質濾過体として機能できる気孔率及び力学的強度を有する焼結樹脂多孔質濾過体を提供することにある。また、第２の目的は前記焼結樹脂多孔質濾過体を簡単に製造することができる製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本願発明者らは、熱硬化性樹脂粉末のもつ熱溶融性、即ち粉末樹脂の架橋硬化度に着目し、それらの性質を利用して、粉塵を捕集する多孔質濾過体として十分期待される気孔率及び力学的強度を有する焼結樹脂多孔質体を得ることを考え、本発明に至った。
【０００７】
そして、第１の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、熱硬化性樹脂材料の粉末を焼結して得られる多孔質濾過体であって、相溶性を有し、かつ相異なる熱溶融性をもつ複数の熱硬化性樹脂材料で構成されている。ここで、複数の熱硬化性樹脂材料とは、樹脂の種類が異なるもののみを意味するのではなく、同じ種類の樹脂で硬化度が異なるものも種類が異なる樹脂に含まれる。例えば、フェノール樹脂で異なる硬化度の粉末を混合して、焼結することにより多孔質濾過体が得られる。
【０００８】
従って、この発明では、多孔質濾過体は全体が熱硬化性樹脂粉末の焼結体で構成されているため、耐熱性を有する。また、相溶性を有し、かつ熱溶融性の異なる複数の熱硬化性樹脂材料粉末を焼結することにより形成されているため、熱溶融性の高い熱硬化性樹脂がバインダーの役目を果たす。その結果、単独グレードの熱硬化性樹脂粉末を焼結して多孔質体を製造する場合に比較して、粉塵を捕集する多孔質濾過体として機能できる気孔率及び力学的強度を有する焼結樹脂多孔質体の製造が容易になる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記熱硬化性樹脂材料として、少なくとも、JIS K 6910-1955 の4.8.［ゲル化時間］に基づくゲル化時間で１０秒未満となる熱溶融性の低い熱硬化性樹脂粉末に対して、前記ゲル化時間で１０秒以上となる熱溶融性の高い熱硬化性樹脂粉末を２０〜８０wt％の割合で混合した混合粉末を作り、該混合粉末中の熱溶融し易い熱硬化性樹脂を溶融並びに固化して、多孔質体を形成することで得た。
【００１０】
従って、この発明では、粉塵を捕集する多孔質濾過体として機能できる気孔率及び力学的強度を有する焼結樹脂多孔質体の製造がより容易になる。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を使用した。従って、この発明では、多孔質濾過体の原料となる熱溶融性の異なるものを入手し易くなり、製造がより容易になる。
【００１１】
第２の目的を達成するため、請求項４に記載の発明では、粒度分布が異なり、かつ熱溶融性の異なる複数種の熱硬化性樹脂粉末を、所定の配合比で混合して混合粉末を調整し、該混合粉末中の熱溶融し易い熱硬化性樹脂を溶融並びに固化して、多孔質濾過体を形成する。従って、この発明では、耐熱性を有し、かつ粉塵を捕集する多孔質濾過体として機能できる気孔率及び力学的強度を有する焼結樹脂多孔質濾過体の製造が容易になる。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記熱硬化性樹脂粉末は２種類使用され、熱溶融性の低い熱硬化性樹脂粉末は粒子径が１００〜３００μｍ程度、熱溶融性の高い熱硬化性樹脂粉末は粒子径が１〜５０μｍ程度の粒度分布をそれぞれ持つ。従って、この発明では、前記焼結樹脂多孔質濾過体をより簡単に製造できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を説明する。
本発明においては、粉末状熱硬化性樹脂としては、金型への充填性を良くするために、粒度分布の幅が小さく、かつ真球状の樹脂粉末を用いることが望ましい。熱硬化性樹脂粉末としては入手し易さの点から、フェノール樹脂粉末を用いることが望ましい。
【００１４】
また、粉末の粒子径としては、熱溶融性の低い熱硬化性樹脂粉末の場合、１００〜３００μｍ程度で、熱溶融性の高い熱硬化性樹脂粉末の場合、１〜５０μｍ程度の粒度分布をもつものが望ましい。
【００１５】
熱溶融性の低い熱硬化性樹脂粉末としてJIS K 6910-1955 の4.8.［ゲル化時間］に基づくゲル化時間が１０秒未満のものを、熱溶融性の高い熱硬化性樹脂粉末として前記ゲル化時間が１０秒以上のものをそれぞれ使用するのが好ましい。
【００１６】
製造順序としては、まず、熱溶融性の異なる熱硬化性樹脂粉末を、特定の配合比で混合して混合粉末を調整し、その後、その混合物を成形体にするための焼結用金型内に特に圧力を加えず充填し、蓋をして、金型温度１４０〜２４０℃で１５分〜２時間の範囲で加熱し、冷却後、焼結多孔質体を得る。
【００１７】
（実施例）
以下、実施例及び比較例により、更に詳しく説明する。熱硬化性樹脂粉末として、表１の特性を有するＡ〜Ｄの４種の原料を用いた。
【００１８】
【表１】
0003641187.tif 000002
表１において、原料Ａは、架橋が進んだ硬化度の高いフェノール樹脂粉末であり、熱溶融性の非常に低い樹脂である。
【００１９】
原料Ｂ、原料Ｃ及び原料Ｄは、いずれも原料Ａに比べて、架橋があまり進んでいない硬化度の低いフェノール樹脂であり、JIS K 6910-1955 の4.8.［ゲル化時間］に基づくゲル化時間は１０秒以上である。そして、熱溶融性は原料Ｂより原料Ｃが高く、原料Ｃよりも原料Ｄが高い。
【００２０】
なお、焼結樹脂多孔質体の評価は、以下のような方法で行った。
［焼結樹脂多孔質体の引張強度］
JIS K 6251記載のダンベル状３号形試験片を焼結樹脂多孔質体より採取し、室温（２３℃）で引張速度：５ｍｍ／ｍｉｎにて測定した数値。
【００２１】
［焼結樹脂多孔質体の気孔率］
焼結樹脂多孔質体の見掛け密度を下記（１）式により求め、下記（２）式によって焼結樹脂多孔質体の気孔率を算出した。
【００２２】
○見掛け密度（ρ1 ）（kg／ｍ3 ）＝Ｗ／Ｖ・・・（１）
ただし、Ｗ：焼結樹脂多孔質体の質量（kg）
Ｖ：焼結樹脂多孔質体の体積（ｍ3 ）
○気孔率（％）＝｛（ρ0 −ρ1 ）／ρ0 ｝×１００・・・（２）
ただし、ρ0 ：焼結樹脂多孔質体を構成する各熱硬化性樹脂材料の真密度にそれら混合比をそれぞれ乗じ、和をとったもの（kg／ｍ3 ）で、（３）式で表される。
【００２３】
ρ0 ＝Σαk ・ρk ・・・（３）
Σαk ＝１
（比較例１）
原料Ａ、原料Ｂ、原料Ｃ及び原料Ｄそれぞれを金型温度１４０〜２４０℃で１５分〜２時間の範囲において焼結したところ、原料Ａは、粉末間での融着が全く見られず、原料Ａ単独での焼結樹脂多孔質体を得ることはできなかった。原料Ｂ、原料Ｃ及び原料Ｄは、いずれも粉末間で融着した。しかし、これら原料Ｂ、原料Ｃ及び原料Ｄは、それぞれ単独で焼結樹脂多孔質体を製造しようとした場合、比較的熱溶融性の高い原料Ｃ及び原料Ｄのような原料であると、１６０℃で１５分以上の加熱条件であると、融着強度は強固なものとなるが、溶融してしまい多孔質化できなかった。ただし、原料Ｂにおいては、金型温度１４０〜２４０℃で１５分〜２時間の範囲において、焼結多孔質体を得ることが可能であった。
【００２４】
（実施例１）
熱溶融性の低い原料Ａに対して、原料Ｂ、原料Ｃ及び原料Ｄのそれぞれを特定の割合で混合し、焼結した場合、金型温度１４０〜２４０℃で１５分〜２時間の範囲において、全て良質な焼結樹脂多孔質体が得られた。
【００２５】
表２に原料Ａに対し原料Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれの配合割合を８０：２０ｗｔ％の比で良く混合し、一定時間加熱・焼結して得られた焼結樹脂多孔質体の気孔率及び引張強度を示す。ただし、１ｋｇｆ／ｍ2 ≒９．８Ｐａで換算した。
【００２６】
【表２】
0003641187.tif 000003
金型温度：１８０℃、焼結時間：６０分
（実施例２）
さらに、原料Ａに対する原料Ｂ、原料Ｃ及び原料Ｄの配合比を変えた混合粉末を焼結した場合、金型温度１４０〜２４０℃で１５分〜２時間の範囲において、全て良質な焼結多孔質体が得られた。表３に原料Ａと原料Ｃを異なる割合で配合し、焼結樹脂多孔質体を製造した場合の気孔率及び引張強度を示す。
【００２７】
【表３】
0003641187.tif 000004
金型温度：１８０℃、焼結時間：６０分
この結果から、原料Ａに対し、熱溶融性の高い原料Ｃの配合を多くして焼結した場合、より気孔率の小さい多孔質体が得られることが分かった。
【００２８】
また、この傾向は、原料Ａと原料Ｂ、原料Ａと原料Ｄを組み合わせた場合でも、それぞれにおいて変わらなかった。つまり、原料Ａに対し、熱溶融性の高い原料の配合を多くして焼結した場合、より気孔率の小さい多孔質体が得られる傾向になった。
【００２９】
以上、比較例１に対し、実施例１及び実施例２を対比させてまとめると、単独の原料にて焼結樹脂多孔質体を製造する場合には、多孔質体を得るための加熱条件が狭く、さらに、粉末のもつ熱溶融性により多孔質体の気孔率が大きく影響を受け、一定の気孔率を得るための加熱条件が狭められてしまうことが分かる。
【００３０】
一方、熱溶融性の低い原料と、熱溶融性の高い原料の配合比を変えて焼結樹脂多孔質体を製造する場合には、単独では焼結多孔質化が難しい熱溶融性の高い樹脂及び熱溶融性の低い樹脂を有効に利用することが可能になる。つまり、熱溶融性の低い樹脂同士を接着させるバインダー成分として、熱溶融性の高い樹脂を利用することが可能になる。
【００３１】
また、熱溶融性の異なるグレードを組み合わせて焼結多孔質体を製造する場合は、加熱条件を広くとることが可能である。
この実施の形態では以下の効果を有する。
【００３２】
（１）  相溶性を有し、かつ相異なる熱溶融性をもつ複数の熱硬化性樹脂粉末の焼結により焼結樹脂多孔質濾過体が形成されているため、熱溶融性の低い熱硬化性樹脂粉末を焼結する際に、熱溶融性の高い熱硬化性樹脂がバインダーの役目を果たす。その結果、焼結成形時の温度制御を厳密に行わなくても、耐熱性を有し、かつ粉塵を捕集する多孔質濾過体として機能できる気孔率及び力学的強度を有する多孔質体が得られる。
【００３３】
（２）  熱溶融性の基準をJIS K 6910-1955 の4.8.［ゲル化時間］に基づくゲル化時間の１０秒としたことで、熱融性の低い熱硬化性樹脂粉末と熱溶融性の高い熱硬化性樹脂粉末の混合物の焼結条件が広くなり、製造が容易になる。
【００３４】
（３）  熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を使用したので、原料粉末が入手し易く、コストも安くなる。
（４）  粒度分布が異なり、かつ熱溶融性の異なる複数種の熱硬化性樹脂粉末を、所定の配合比で混合して混合粉末を調整し、該混合粉末中の熱溶融し易い熱硬化性樹脂を溶融並びに固化して多孔質体を形成する。従って、耐熱性を有し、かつ粉塵を捕集する多孔質濾過体として機能できる気孔率及び力学的強度を有する焼結樹脂多孔質濾過体を簡単に製造できる。
【００３５】
（５）  熱硬化性樹脂粉末は２種類使用され、熱溶融性の低い熱硬化性樹脂粉末は粒子径が１００〜３００μｍ程度、熱溶融性の高い熱硬化性樹脂粉末は粒子径が１〜５０μｍ程度の粒度分布をそれぞれ持つ。従って、前記焼結樹脂多孔質濾過体をより簡単に製造できる。
【００３６】
（６）  焼結条件を金型温度１４０〜２４０℃、加熱時間１５〜２時間としたので、集塵機のフィルタとして適した気孔率及び力学的強度を有する多孔質焼結体を容易に得ることができる。
【００３７】
（７）  加熱による焼結処理により、熱溶融性の高い熱硬化性樹脂の硬化度が高くなるため、得られた多孔性焼結体の耐熱性が向上する。
。
【００３８】
なお、実施の形態は前記に限定されるものでなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  焼結樹脂多孔質濾過体の原料となる熱硬化性樹脂はフェノール樹脂に限らず、例えばポリイミドやジアリルナフタレート等を使用してもよい。
【００３９】
○  焼結樹脂多孔質濾過体の原料となる熱溶融性の低い熱硬化性樹脂粉末と、熱溶融性の高い熱硬化性樹脂粉末は同じ種類の樹脂に限らず、相溶性を有する樹脂同士であれば、異なる樹脂同士の組み合わせであってもよい。
【００４０】
○  焼結樹脂多孔質濾過体の原料となる熱硬化性樹脂粉末を３種類以上混合して焼結してもよい。
前記実施の形態から把握できる請求項記載以外の技術的思想（発明）について、以下にその効果とともに記載する。
【００４１】
（１）  請求項４又は請求項５に記載の発明において、焼結条件を金型温度１４０〜２４０℃、加熱時間１５分〜２時間とする。この場合、集塵機のフィルタとして適した気孔率及び力学的強度を有する焼結樹脂多孔質体を容易に得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、耐熱性を有し、かつ粉塵を捕集する多孔質濾過体として機能できる気孔率及び力学的強度を有する。
【００４３】
請求項４及び請求項５に記載の発明によれば、前記機能を有する焼結樹脂多孔質濾過体を簡単に製造することができる。