(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性プラスチック粒子を焼結して得られる多孔質プラスチック基材の表面に、該多孔質プラスチック基材を構成する粒子よりも小粒径のプラスチック材料を静電塗装して該基材の孔径より小径の多孔質層を被覆溶着して一体化した少なくとも２層以上の多孔層からなることを特徴とする微粒子分離用多孔質複層プラスチックフィルタ。
【請求項２】
小粒径のプラスチック材料に導電剤が添加してあることを特徴とする請求項１記載の微粒子分離用多孔質複層プラスチックフィルタ。
【請求項３】
多孔質プラスチック基材の厚みがフィルタ全厚みの３０％以上１００未満の範囲であることを特徴とする請求項１記載の微粒子分離用多孔質複層プラスチックフィルタ。
【請求項４】
多孔質プラスチック基材を構成するプラスチック材料の粒径が１００〜１，０００ミクロンの範囲であることを特徴とする請求項１記載の微粒子分離用多孔質複層プラスチックフィルタ。
【請求項５】
多孔質プラスチック基材の表面に被覆溶着させるプラスチック材料の粒径が５〜９０ミクロンの範囲であることを特徴とする請求項１記載の微粒子分離用多孔質複層プラスチックフィルタ。
【請求項６】
熱可塑性プラスチック粒子を焼結成形して多孔質プラスチック基材を形成すると共に、導電性材料により多孔質部分の表面に導電性を付与した後、該多孔質プラスチック基材の表面と相溶性を有し、かつ該多孔質プラスチック基材を構成する粒子よりも小粒径のプラスチック材料を静電塗装し、ついで、該多孔質プラスチック基材を加熱して多孔質プラスチック基材の少なくとも多孔質部分に、該基材の孔径より小径の多孔質層を被覆溶着して一体化することを特徴とする２層以上の多孔層からなる微粒子分離用多孔質複層プラスチックフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体や気体等の流体中に含まれる微粒子を分離濾過するための多孔質プラスチックフイルタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
従来より、液体や気体等の流体中に含まれる微粒子を分離濾過するための多孔質フィルターが多数知られている。その中でも、流体の流入側と流出側で孔径の異なる、すなわち流体の流人側を小さな孔径とし、流出側を大きな孔径とした多孔質フイルタは、濾過精度の向上、微粒子の高捕集効率および低圧力損失の点から望ましく、このようなものとして、例えば、比較的粒径の大きなポリエチレン、ポリプロピレン、ポリサルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルフアイド等のプラスチック材料を焼結成形した多孔質基材の表面に、該プラスチックよりも粒径の小さな微粒子ポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」と記す）を接着剤と共に直接的に被着することで多孔質基材の外表面とその内面側との孔径に差異を持たせた多孔質フィルタ等が提案されいる。
【０００３】
しかしながら、このような多孔質フィルタでは、使用するＰＴＦＥが粘着特性に劣るため、上記多孔質基材とＰＴＦＥとの界面での接着性が不十分となり、濾過や逆洗の際に多孔質基材からＰＴＦＥ粒子が脱落し、結果として孔径に差異がなくなったり、あるいは部分的に差異を生じ、フィルタの捕集性能の低下を招いたり、あるいは脱落したＰＴＦＥ粒子が捕集した微粒子中に混入する等の問題があった。
【０００４】
また、多孔質基材の表面を該多孔質基材よりも孔径の小さなＰＴＦＥ製多孔質フイルムで被覆する方法も提案されているが、上記と同様に基材との接着性が不十分という問題や、ＰＴＦＥ製多孔質フィルム自体が高価なために、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
さらには、焼結成形した多孔質基材表面を加圧・圧縮することで加圧・圧縮面部の孔径を他部より小さくする方法も提案されているが、この方法では、加圧・圧縮のコントロールが難しく、均一な微孔径を表面に形成させることは困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解消できるプラスチックフイルタ及びその製造方法を見出したものであって、その要旨とするところは、
熱可塑性プラスチック粒子を焼結して得られる多孔質プラスチック基材の表面に、該多孔質プラスチック基材を構成する粒子よりも小粒径のプラスチック材料を静電塗装して該基材の孔径より小径の多孔質層を被覆溶着して一体化した少なくとも２層以上の多孔層からなる微粒子分離用多孔質複層プラスチックフィルタ及び、
熱可塑性プラスチック粒子を焼結成形法により多孔質プラスチック基材を形成すると共に、導電性材料により多孔質部分の表面に導電性を付与した後、該多孔質プラスチック基材の表面と相溶性を有し、かつ該多孔質プラスチック基材を構成する粒子よりも小粒径のプラスチック材料を静電塗装し、ついで、該多孔質プラスチック基材を加熱して多孔質プラスチック基材の少なくとも多孔質部分に、該基材の孔径より小径の多孔質層を被覆溶着して一体化することを特徴とする２層以上の多孔層からなる微粒子分離用多孔質複層プラスチックフィルタの製造方法にある。
【０００７】
本発明において、多孔質プラスチック基材の表面に被着積層させる比較的小さな孔径を形成するために用いられるプラスチック粒子の粒径は、５〜９０ミクロンの範囲内であれば良く、好ましくは１０〜６０ミクロンのものが好適である。粒径が５ミクロン未満では、粉体の取扱作業性が悪く、粒径が９０ミクロンを越えるものでは十分な分離性能を発現し難いものである。
【０００８】
また、このプラスチックに添加される導電剤は、例えばカーボンブラックやカーボンファイバー、金属粉、表面に金属等が塗布してあるチタン酸カリウムなどが目的に合わせて１〜５重量％の範囲、通常は１〜２重量％の範囲のカーボンブラックが添加される。
【０００９】
一方、多孔質プラスチック基材を構成する比較的大きな孔径を形成するために用いられるプラスチック粒子の粒径は、１００〜１，０００ミクロンの範囲のものであれば良く、好ましくは１５０〜６００ミクロンのものが好適である。粒径が１００ミクロン未満では、圧力損失が高くなりフイルタの性能上好ましくなく、1,０００ミクロンを越えるものではフィルタの強度が不十分となり易い。
【００１０】
本発明の多孔質複層プラスチックフイルタにおいては、上記の大きな孔径を有する多孔質プラスチック基材とその表面に被着積層される小さな孔径を有する層の複層構造になっていることに特徴があり、層の厚み構成は大きな孔径を有する多孔質プラスチック基材の厚み比率がフィルタ全厚みの３０％以上１００％未満とするのが好ましい。多孔質プラスチック基材の厚み比率が３０％未満では圧力損失が高くなりフィルタの性能上好ましくないものである。
【００１１】
本発明の多孔質複層プラスチックフィルタでは、大きな孔径を有する多孔質プラスチック基材とその表面に被覆溶着される小さな孔径を有する層の複層構造になっていれば、被覆溶着する層の数は限定されず、要求品質に応じ粒径を変化させた被覆溶着層を全体が２層以上にすることができる。
【００１２】
本発明の多孔質複層プラスチックフィルタの製造方法は、まず熱可塑性プラスチック粒子を焼結成形して多孔質プラスチック基材を形成する。この焼結成形方法としては各種方法によることができる。いわゆる静的成形法とされる型内焼結方法としては、例えば筒状等の形状からなる外型とその内部に挿入した内型とよりなる成形金型を用い、外型と内型の間隙部に形成されるキャビテイ内に原料を充填した後、成形金型を加熱する方法がある。
【００１３】
また、動的成形法とされる方法としては、(1) 先端部に成形型を有する温度調整が可能なシリンダ内に往復運動をするピストン（プランジャーともいう）を内蔵したラム式押出機を用いて行うラム押出方法、(2) 先端部に成形型を有する温度調整が可能なシリンダ内にスクリュウを内蔵した射出成形機を用いて行う射出成形方法、(3) 先端部に成形型を有する温度調整が可能なシリンダ内にスクリュウを内蔵した押出成形機を用いて行う押出成形方法、(4) 雌型とその内径部に挿入される雄型よりなる成形金型を用い、雌型の内部に形成されるキャピテイ内に原料を充填した後、成形金型を加熱する圧縮成形機を用いて行う圧縮成形方法、(5) 先端部に上下方一対の移動式ベルトあるいは下方の移動式ベルトで構成される成形型を有する温度調整が可能なシリンダでこの成形型内に原料を押出しする連続式プレス機を用いて行う連続式プレス方法等が挙げられ、上記静的成形法や動的成形法から最終的な多孔質体の形状等要求に応じて適宜選択することができる。
【００１４】
また、最終的な多孔質体の形状は、円筒形、角筒形、楕円形、長方形、星形などの中空体や、板状、棒状、有底筒あるいは皿状等その用途によって、適宜選択される。
【００１５】
次いで、この多孔質プラスチック基材に、その基材の孔径より小径の多孔質層を被覆溶着する。被覆溶着方法は、まず、所定孔径を有する多孔質プラスチック基材の表面に導電性を付与する。なお、導電性の付与は、多孔質プラスチック基材の成形時に前記した導電剤から例えばカーボンブラックやカーボンファイバー、金属粉等を基材中に混入させる方法や、成形後の多孔質プラスチック基材の表面に界面活性剤等を塗布する方法等であるが、多孔質プラスチック基材の少なくとも表面に導電性を付与できるものであれば、特に限定されない。
【００１６】
続いて、高電圧を印加したノズルから該多孔質プラスチック基材の表面と相溶性を有し、かつ該多孔質プラスチック基材を構成する粒子よりも小粒径のプラスチック材料、必要に応じてカーボンブラックやカーボンファイバー等の導電剤を添加・混合したプラスチック材料を噴出させる静電気的に塗着する静電塗装方法によって、多孔質プラスチック基材の表面に、該多孔質プラスチック基材を構成する粒子よりも小粒径のプラスチック材料を被着積層させる。
【００１７】
そして、この多孔質プラスチック基材を、所定温度に設定した加熱炉などに入れて加熱して、多孔質プラスチック基材の少なくとも多孔質部分に、該多孔質プラスチック基材の表面と相溶性を有し、かつ該多孔質プラスチック基材を構成する粒子よりも小粒径のプラスチック材料を該基材の孔径より小径の多孔質層、必要に応じて表面抵抗率が低くなった多孔質層を被覆溶着して一体化した２層以上の多孔層を有する多孔質複層プラスチックフイルタを得るものである。
【００１８】
本発明の多孔質複層プラスチックフィルタを構成するプラスチック材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド等、上記製法で多孔質体となる熱可塑性合成樹脂であれば特に限定されるものではないが、好ましくは上記材料の中でもメルトフローレイト（ＭＦＲ）の小さな材料を使用する方が均一な孔径を有する多孔質複層プラスチックフィルタを形成する上では好都合である。
【００１９】
また複層プラスチックフィルタの各層は、同一の合成樹脂で構成されている方が製造する際には好都合であり、また各層の層間接着力の面からも好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００２１】
以下の内容にて各フイルタを製造し、フィルタとしての性能をつぎの方法により評価し、その結果を表１及び表２に記載した。
【００２２】
「粒子脱落の有無」……フイルタ表面に付着した微粒子の払い落しにより、フィルタ粒子の脱落ないもの（○）、払拭によるフイルタ粒子の脱落あるものを（×）とした。
【００２３】
「圧力損失(mmAq)」……微粒子を含まない空気をｌｍ／ｍｉｎで吸引した時の値。
【００２４】
「微粒子捕集性能」……流体流出側への微粒子の混入がないもの（○）、流体流出側への微粒子の混入があるものを（×）とした。
【００２５】
「表面抵抗率（Ω）」……フイルタの表面に５０ｍｍ間隔で幅１０ｍｍの銅箔電極を取付け、５００Ｖの直流電圧を印加したときの表面抵抗率（Ω）を測定した。
【００２６】
［実施例１］
平均粒径が１７０ミクロンでメルトフローレイトが０．０１以下の超高分子量ポリエチレンを、断面が円形形状をした内型と筒状外型とからなる二重筒成型金型の３ｍｍの隙間部内に充填し、これを１５０〜２００℃の温度の加熱炉内で６０分加熱して焼結成形して、多孔質プラスチック基材を得た。この多孔質プラスチック基材の表面に界面活性剤を塗布してその基材の表面に導電性を付与した後、平均粒径３０ミクロンでメルトフローレイトが０．０１以下の超高分子量ポリエチレンを、自動静電塗装機を用いて、使用電圧６０ＫＶ、霧化空気圧１．５Ｋｇ／ｃｍ2 にて静電塗装して、その基材の表面に厚さ２００ミクロンの超高分子量ポリエチレンを被着積層した。これをさらに１５０〜２００℃の温度の加熱炉内で３０分加熱して焼結成形して、その基材の表面に基材の孔径より小径の多孔質層を被着溶着した多孔質２層のパイプ状のプラスチックフイルタを得た。
【００２７】
［実施例２］
平均粒径が３４０ミクロンでメルトフローレイトが０．０１以下の超高分子量ポリエチレンを、先端部に円筒状の開口を有する口を設けたラム式押出機で焼結成形して、厚さ３ｍｍの多孔質プラスチック基材を得た。この多孔質プラスチック基材を実施例１と同じ静電塗装方法で処理して、その基材の表面に厚さ２００ミクロンの超高分子量ポリエチレンの多孔質層を被着溶着して、多孔質２層のパイプ状のプラスチックフィルタを得た。
【００２８】
［実施例３］
平均粒径が１７０ミクロンでメルトフローレイトが０．０１以下の超高分子量ポリエチレンを、断面が円形形状をした内型と筒状外型とからなる二重筒成型金型の３ｍｍの隙間部内に充填し、これを１５０〜２００℃の温度の加熱炉内で６０分加熱して焼結成形して、多孔質プラスチック基材を得た。この多孔質プラスチック基材の表面に界面活性剤を塗布してその基材の表面に導電性を付与した後、カーボンブラックを１．２重量％添加・混合した平均粒径が２６ミクロンでメルトフローレイトが０．０１以下の放射線照射により架橋されたポリエチレンを、自動静電塗装機を用いて、使用電圧６０ＫＶ、霧化空気圧１．５Ｋｇ／ｃｍ2 にて静電塗装して、その基材の表面に厚さ２００ミクロンの架橋されたポリエチレンを被着積層した。これをさらに１５０〜２００℃の温度の加熱炉内で３０分加熱して焼結成形して、その基材の表面に基材の孔径より小径の多孔質層を被着溶着した多孔質２層のパイプ状のプラスチックフイルタを得た。
【００２９】
［比較例１］
平均粒径が１７０ミクロンでメルトフローレイトが０．０１以下の超高分子量ポリエチレンを、断面が円形形状をした内型と筒状外型とからなる二重筒成型金型の3 ｍｍの間隙部内に充填し、これを１５０〜２００℃の温度の加熱炉内で６０分加熱して焼結成形して、単層のパイプ状の多孔質プラスチック基材を得た。
［比較例２］
平均粒径が３０ミクロンでメルトフローレイトが０．０１以下の超高分子量ポリエチレンを、断面が円形形状をした内型と筒状外型とからなる二重筒成型金型の３ｍｍの間隙部内に充填し、これを１５０〜２００℃の温度の加熱炉内で６０分加熱して焼結成形して、単層のパイプ状の多孔質プラスチックフィルタを得た。
【００３０】
［比較例３］
平均粒径が１７０ミクロンでメルトフローレイトが０．０１以下の超高分子量ポリエチレンを、断面が円形形状をした内型と筒状外型とからなる二重筒成型金型の３ｍｍの間隙部内に充填し、これを１５０〜２ＯＯ℃の温度の加熱炉内で６０分加熱して焼結成形して、多孔質プラスチック基材を得た。この多孔質プラスチック基材の表面にＰＴＦＥ微粒子をバインダーとともにスプレー吹き付けして被着積層して、多孔質２層のパイプ状のプラスチックフィルタを得た。
【００３１】
［比較例４］
平均粒径が１７０ミクロンでメルトフローレイトが０．０１以下の超高分子量ポリエチレンにカーボンブラックを１．２重量％添加・混合し、これを、断面が円形形状をした内型と筒状外型とからなる二重筒成型金型の3 ｍｍの間隙部内に充填し、これを１５０〜２００℃の温度の加熱炉内で６０分加熱して焼結成形して、単層のパイプ状の多孔質プラスチック基材を得た。
【００３２】
【表１】
0003727729.tif 000002
【表２】
0003727729.tif 000003
表１に示したように、実施例１、２及び３においては粒子の脱落や流体流出側への微粒子の混入もなく、また圧力損失も小さく問題はない。特に実施例３は、表面抵抗率も低く帯電防止性の付与が要求されるフィルタ材としては極めて好適である。
【００３３】
しかし、表２に示したように、比較例１においては孔径が大きすぎるため、流体流出側への微粒子の混入が認められ、比較例２においては圧力損失が高くなり、比較例３においてはＰＴＦＥ粒子の脱落が認められ、さらに比較例４においては表面抵抗率は低くいものの比較例１と同様微粒子の混入が認められ、いずれの場合においても性能上の欠点が認められた。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明品は焼結成形法により得られた多孔質プラスチック基材の表面に、該多孔質プラスチック基材を構成する粒子よりも小粒径のプラスチック材料を静電塗装方法により被着積層後、被覆溶着し複合一体化することで、流体の流入側と流出側で孔径が異なる、すなわち大きな孔径と小さな孔径を有する構造であるため、従来のようなＰＴＦＥ粒子が脱落し、捕集された微粒子中に混入することを防止できるだけでなく、比較的大きな孔径を有する多孔質プラスチック基材層が良好な通気性を発現し、一方、比較的小さな孔径を有する被着層が微粒子捕集性能を発現するため、微粒子の高捕集効率およぴ低圧力損失性能、さらに必要に応じて帯電防止性を兼備した微粒子分離用多孔質プラスチックフィルターを提供することができる。