(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フィルタにおいて、該多孔質プラスチックフィルタにて除去される微粒子を含む液体や気体等の流体が流入する側、あるいは流体が流出する側の一方を粒径の小さな粒子のプラスチック材を焼結成形してなる小粒径多孔質層により構成し、他方を上記小粒径多孔質層の粒径より大きい粒径のプラスチック材を焼結成形してなる大粒径多孔質層により構成し、複合一体化してなる少なくとも２層以上からなる多孔質複層プラスチックフィルタ。
【請求項２】
大粒径多孔質層の厚みがフイルタの全厚みの３０％以上１００％未満の範囲であることを特徴とする請求項１記載の多孔質複層プラスチックフィルタ。
【請求項３】
内型と交換可能な外型により形成され、熱可塑性プラスチック粒子を充填できる間隙部を有する成形金型を使用し、充填するプラスチック粒子の粒径に対応した層厚みを形成できる外型と内型の間隙部に小または大粒径のプラスチック粒子を充填し焼結成形し、ついで、他の外型に交換し形成された間隙部に上記プラスチック粒子と異なる粒径のプラスチック粒子を充填し焼結成形し、複合一体化することを特徴とする少なくとも２層以上からなる多孔質複層プラスチックフィルタの製造方法。
【請求項４】
成形金型が中空の長尺体内型と中空の長尺体外型により形成されることを特徴とする請求項３記載の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】
【産業上の利用分野】
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ろ過するための多孔質プラスチックフィ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ろ過するための多孔質フィルタ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、例えば流入側、あるいは流出側どちらか一方を大きな孔径とし、他方を小さな孔径とした多孔質フィルタは、ろ過精度の向上、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、従ってこのようなフィルタが種々提案されている。
【０００３】
例えば、比較的粒径の大きなポリエチレン、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ァイド等のプラスチックを焼結成形した多孔質基体の表面に、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）を直接的に被着することで多孔質基体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が知られている。
【０００４】
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、上記多孔質基体とＰＴＦＥとの界面での接着性が不十分となり、ろ過や逆洗の際に多孔質基体から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。
【０００５】
また、多孔質基体の表面を該多孔質基体よりも孔径の小さなＰＴＦＥ製多孔質フィルムで被覆する方法も提案されているが、上記と同様に基体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。
【０００６】
さらには、焼結成形した多孔質基体表面を加圧・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。
【０００７】
【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ィ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フィルタにおいて、該多孔質プラスチックフィルタにて除去される微粒子を含む液体や気体等の流体が流入する側、あるいは流体が流出する側どちらか一方を粒径の小さな粒子のプラスチック材を焼結成形してなる小粒径多孔質層により構成し、他方を上記小粒径多孔質層の粒径より大きい粒径のプラスチック材を焼結成形してなる大粒径多孔質層により構成し、複合一体化してなる少なくとも２層以上からなる多孔質複層プラスチックフィルタ及び、
内型と交換可能な外型により形成され、熱可塑性プラスチック粒子を充填できる間隙部を有する成形金型を使用し、充填するプラスチック粒子の粒径に対応した層厚みを形成できる外型と内型の間隙部に小または大粒径のプラスチック粒子を充填し焼結成形し、ついで、他の外型に交換し形成された間隙部に上記プラスチック粒子と異なる粒径のプラスチック粒子を充填し焼結成形し、複合一体化することを特徴とする少なくとも２層以上からなる多孔質複層プラスチックフィルタの製造方法にある。
【０００８】
本発明において、流体の流出側、あるいは流入側に配す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、５〜７０ミクロンの範囲内であれば良く、好ましくは１０〜４０ミクロンのものが好結果をもたらす。
【０００９】
粒径が５ミクロン未満では、粒子を成形金型内に充填する際の取扱性が悪く、また成形金型内に均一に充填しにくいなどの問題があり、粒径が７０ミクロンを越えるものでは十分な分離性能を発現できにくい。
【００１０】
一方、前記粒径の小さな粒子のプラスチック材を焼結成形してなる小粒径多孔質層の反対側に配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粉体の粒径は８０〜１，０００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結果をもたらす。粒径が８０ミクロン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く、１，０００ミクロンを越えるものではフイルタの強度が不十分となり、好ましくない。
【００１１】
本発明の多孔質プラスチックフィルタにおいては、上記の大きな孔径を有する大粒径多孔質層と小さな孔径を有する小粒径多孔質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大粒径多孔質層の厚み比率がフイルタ全厚みの３０％以上１００％未満とするのが好ましい。大きな孔径を有する大粒径多孔質層の厚み比率が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。
【００１２】
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大粒径多孔質層と小さな孔径を有する小粒径多孔質層の複層構造になっていれば、流体の流入側と流出側での層の配置においては特に限定されることなく、流入側に大きな孔径を有する層を配置しても、またその逆でもフィルタの性能上問題はない。さらには、層の数は限定されず、要求品質に応じ粒径を変化させた層を全体が２層以上になるように設けることができる。
【００１３】
上記多孔質複層プラスチックフィルタの製造方法としては、フイルタの形状等により種々の方法が考えられるが、生産効率や各層の厚みの調整が確実にできる次の方法が好ましい。
【００１４】
内型と交換可能な外型により形成され、熱可塑性プラスチック粒子を充填できる間隙部を有する成形金型を使用し、
（１）  まず、充填するプラスチック粒子の粒径に対応した層厚みを形成できる外型と内型の間隙部に小または大粒径のプラスチック粒子を充填し焼結成形し、（２）ついで、上記外型を取り外し、他の外型に交換して形成された間隙部に上記プラスチック粒子と異なる粒径のプラスチック粒子を充填し焼結成形する。冷却後、外型と内型を脱型することにより複合一体化した複層プラスチックフイルタが得られる。
【００１５】
ここで使用する成形金型には、中空の長尺体であって、断面形状が円形、角型、楕円形、長方形、星形等の金型が好適に使用できる。
【００１６】
本発明の多孔質複層プラスチックフィルタを構成する合成樹脂材料としては、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、焼結により多孔質体を得られる熱可塑性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焼結する上では好都合である。
【００１７】
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焼結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。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００１８】
【実施例】
以下の内容にて各フイルタを製造し、フイルタとしての性能評価を表１の脚注に示した方法により評価し、その結果を表１に記載した。
【００１９】
［実施例１］
断面形状が円形の中空長尺体である筒状内型と、筒状内型よりも大径の交換可能な筒状外型を２個準備し、まず、平均粒径が１６０ミクロンでメルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．０１以下の超高分子量ポリエチレンを層の厚み比率が最終フイルタ全厚みの７０％になるように筒状内型と筒状外型からなる成形金型の間隙部に充填し、１６０〜２２０℃の温度で３０分加熱し、孔径の大きな大粒径多孔質層を得た後、筒状外型を取り替え、平均粒径が８０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、層の厚み比率が最終フイルタ全厚みの３０％になるように、上記大粒径多孔質層の外側と取り替えた筒状外型との間隙部に充填し、再度１６０〜２２０℃の温度で３０分加熱し、円筒の外層側、すなわち流体の流入側に孔径の小さな小粒径多孔質層を有し、円筒の内層側、すなわち、流体の流出側に孔径の大きな大粒径多孔質層を有する多孔質複層プラスチックフィルタを得た。
【００２０】
［実施例２］
実施例１と同一の筒状金型を使用し、まず平均粒径が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層の厚み比率が最終フイルタの３０％になるように筒状内型と筒状外型からなる成形金型の間隙部に充填し、１６０〜２２０℃の温度で３０分加熱し、孔径の小さな小粒径多孔質層を得た後、筒状外型を取り替え、平均粒径が１６０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層の厚み比率がフイルタ全厚みの７０％になるように、上記小粒径多孔質層の外側と取り替えた筒状外型との間隙部に充填し、再度１６０〜２２０℃の温度で３０分加熱し、円筒の外層側、すなわち流体の流入側に孔径の大きな大粒径多孔質層を有し、円筒の内層側すなわち、流体の流出側に孔径の小さな小粒径多孔質層を有する多孔質複層プラスチックフィルタを得た。
【００２１】
［比較例１］
平均粒径が１６０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、最終フイルタの厚みに対応した筒状内型と筒状外型から形成される間隙部に充填し、１６０〜２２０℃の温度で３０分加熱し、単独での多孔質プラスチックフィルタを得た。
【００２２】
［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最終フイルタの厚みに対応した筒状内型と筒状外型から形成される間隙部に充填し、１６０〜２２０℃の温度で３０分加熱し、単独での多孔質プラスチックフィルタを得た。
【００２３】
［比較例３］
平均粒径が１６０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最終フイルタの厚みに対応した筒状内型と筒状外型から形成される間隙部に充填し、１６０〜２２０℃の温度で３０分加熱し、単独での多孔質プラスチックフィルタを得た後、得られた該フィルタの表面に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させてフィルタを得た。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示したように、実施例１、２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ないが、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、さらには比較例３においてはＰＴＦＥ粒子の脱落が認められ、いずれの場合においても性能上の欠点が認められた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は流体が流入する側、あるいは流体が流出する側、どちらか一方を粒径の小さな粒子のプラスチック材で焼結成形し、他方を前記粒径より大なるプラスチック材で焼結成形することで、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、大きな孔径を有する層が良好な通気性を発現し、一方小さな孔径を有する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び低圧力損失性能を兼備した微粒子分離用多孔質プラスチックフィルタを提供することができる。