(57)【要約】【課題】  耐摩耗性に優れるフィルターを提供する。【解決手段】  一実施形態におけるフィルターは、繊維糸からなるメッシュと、このメッシュの繊維糸を被覆する非晶質炭素膜とを備え、非晶質炭素膜によってメッシュに撥水性（水との接触角が９０°以上）が付与されることにより油等の非極性有機溶媒と水とを分離するフィルターとして機能する。【選択図】  図１
2014108399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と非極性有機溶媒とを分離するフィルターであって、
繊維糸からなるメッシュと、
前記繊維糸を被覆し、前記メッシュに撥水性を付与する非晶質炭素膜と、
を備えるフィルター。
【請求項２】
前記メッシュは、開口径が０．６ｍｍ以下である請求項１記載のフィルター。
【請求項３】
前記メッシュは、メッシュカウントが３０以上である請求項１又は２記載のフィルター。
【請求項４】
前記非晶質炭素膜は、前記メッシュの両面に形成されてなる請求項１ないし３いずれか記載のフィルター。
【請求項５】
前記非晶質炭素膜は、前記メッシュの片面に形成されてなる請求項１ないし３いずれか記載のフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルターに関し、詳しくは、水と非極性有機溶媒とを分離するフィルターに関する。    
【背景技術】
【０００２】
従来より、油等の非極性有機溶媒と水との分離を行うフィルターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このフィルターでは、通液性を有する基体に親水性の表面処理を行うことにより、油から水滴を効率よく分離することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４７０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、こうしたフィルターは、必ずしもクリーンな環境で使用されるとは限らない。例えば、分離を行う液体中に、金属切削片や砕石、ガラス片等、フィルターの基材に損傷を与える夾雑物を含む場合がある。この場合、こうした夾雑物によって基材が破損、摩耗し、フィルターとしての機能を損なってしまう恐れが生じる。
【０００５】
本発明の様々な実施形態は、耐摩耗性に優れるフィルターを提供することを目的の一つとする。本発明の様々な実施形態の他の目的は、本明細書全体を参照することにより明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係るフィルターは、水と非極性有機溶媒とを分離するフィルターであって、繊維糸からなるメッシュと、前記繊維糸を被覆し、前記メッシュに撥水性を付与する非晶質炭素膜と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の様々な実施形態によって、耐摩耗性に優れるフィルターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るフィルターの断面を模式的に表す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の様々な実施形態について添付図面を参照して説明する。これらの図面において、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の参照符号を付し、その同一又は類似の構成要素についての詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係るフィルター１０の断面を模式的に表す模式図である。一実施形態におけるフィルター１０は、図示するように、繊維糸からなるメッシュ１２と、このメッシュ１２の繊維糸を被覆する非晶質炭素膜１４とを備え、非晶質炭素膜１４によってメッシュ１２に撥水性（水との接触角が９０°以上）が付与されることにより油等の非極性有機溶媒と水とを分離するフィルターとして機能する。なお、図１は、本発明の一実施形態に係るフィルター１０の構成を模式的に表すものであり、その寸法は必ずしも正確に図示されていない点に留意されたい。
【００１１】
一実施形態におけるメッシュ１２は、例えば鉄鋼等の金属、ステンレス鋼等の金属合金等よりなる繊維糸を編み込んで形成される。メッシュ１２は、例えば、メッシュ数（メッシュカウント）＃６０（１インチ幅に６０本のメッシュが存在）、線径０．１２ｍｍ、目開き０．３０ｍｍ、開口率５１％のメッシュを用いることができ、好ましくはメッシュカウント＃３０以上、目開き０．６０ｍｍ以下のメッシュを用いることができる。また、メッシュ１２の材料は、ここで述べたものに限られず、例えば、ポリプロピレン、ポリエステルなど様々な樹脂からなるメッシュ、あるいは様々な複合素材から成るもの、繊維糸基体上に湿式メッキや乾式メッキされたもの、電鋳による繊維糸などであっても構わない。
【００１２】
一実施形態におけるフィルター１０は、必ずしも平膜である必要はなく、円筒状や円錐状、バスケット状、凸面レンズ状など必要に応じて様々な形態を採ることができる。さらに、一実施形態におけるメッシュ１２の繊維糸は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその表面を予めブラストや酸処理によって粗化することや、電解研磨などで平滑化することも可能である。
【００１３】
図１においては、非晶質炭素膜１４をメッシュ１２の両面に形成しているが、メッシュ１２の片面のみに形成することもできる。このように、非晶質炭素膜１４をメッシュ１２の片面の表層のみに形成した場合であっても（さらに、非晶質炭素膜１４の成膜面側からろ過液を透過させても、未成膜面側からろ過液を透過させても）、非極性有機溶媒と水との分離膜として機能させることが可能である。従って、非晶質炭素膜１４を被覆しない側に露出するメッシュ自体の材料特性を合わせて活用することも可能となる。例えば、フィルター１０に抗菌性、滅菌性が必要であれば、銀や銅などの繊維糸からなるメッシュ１２を採用し、この銀や銅からなるメッシュ１２の片面を露出させたままとすることも可能である。
【００１４】
一実施形態におけるメッシュ１２は、フィルター１０の使用用途に合わせて適切な組成の金属を繊維糸として採用することができる。例えば、耐食性が必要な場合は貴金属やチタニウムなどからなるメッシュ１２を選択すればよく、また、高い延伸性（弾性変形領域）が必要な場合はステンレス製や各種のアモルファス金属素材のメッシュ１２を選択すればよく、さらに、高い剛性が必要な場合はＮｉ−Ｃｏ合金等からなるメッシュ１２を選択すればよい。
【００１５】
さらに、フィルター１０を内燃機関の燃料タンク入り口の油水分離に使用（雨天給油時の雨水の浸入防止等）する場合等においては、メッシュ１２を金属とすることにより、フィルター１０に帯電防止性（導電性）を付与することも可能となる。なお、メッシュ１２に形成される非晶質炭素膜は本来は絶縁性であるものの、非常に薄く形成することが可能であるため、静電気をその高い電圧によって非晶質炭素膜の厚み方向に通電（除電）させることが可能である。さらに、メッシュ１２を金属とすることにより、フィルター１０に電気的極性を付与することも可能となり、電気泳動の原理によるろ過物質の選別分離を行うことも可能となる他、同様に、フィルター１０に電圧を印加することで、フィルター１０を電界で誘導することも可能となり、フィルター１０のメッシュ（面）を電界形成により一定方向に引き付けたり、電界を無くし定位置に戻したりすることによるメッシュ(面)の移動（位置変化）をろ過の必要性に応じて行うこともできる。
【００１６】
また、従来、金属素材で構成される（編み上げられる）メッシュ繊維糸は、例えば加熱した金属原料をダイスなどの細穴に通し、糸状に引き抜くことで形成される。この加熱に際して繊維糸表層の金属自体が不均一に酸化されたり、後に錆として金属酸化物が部分的に形成され、酸化された部分において水との濡れ性が変化する場合がある。一実施形態におけるフィルター１０は金属基体である金属繊維糸の表層に略均一に非晶質炭素膜を形成することが可能であり、フィルター１０を構成するメッシュ１２の水との濡れ性が均一化される。また、非晶質炭素膜は防汚性や耐薬品性なども有するため、金属繊維糸の事後的な（形成後の）変質を防止することもできる。
【００１７】
また、一実施形態におけるメッシュ１２を銅や銀などの軟質金属で形成されたものとする場合、非晶質炭素膜の軟質金属による凝着付着防止性によって、軟質金属繊維糸の編目（交点）部分で摩擦（メッシュ伸縮時の糸同士のズレ摩擦）によって凝着物（金属酸化物などの異物）や金属磨耗粉が発生することを抑制することもできる。
【００１８】
一実施形態における非晶質炭素膜１４は、例えば、水素と炭素からなる非晶質炭素膜の場合には、アセチレン等の炭化水素ガスを原料ガスとして用いる公知のプラズマＣＶＤ法により形成することができる。メッシュ１２の繊維糸を非晶質炭素膜１４によって被覆することにより、メッシュ１２に撥水性を付与して油等の非極性有機溶媒と水との分離を可能とすると共に、メッシュ１２を保護することが可能となる。即ち、非晶質炭素膜は親油性及び撥水性を示すため、フィルター１０を非極性有機溶媒を通すが水を通さないフィルターとして機能させると共に、耐摩耗性を向上させる。
【００１９】
一実施形態における非晶質炭素膜１４は、メッシュ１２の繊維糸を被覆してメッシュ１２に撥水性を付与することができればよく、例えば、水素と炭素からなる非晶質炭素膜ににＳｉや各種の金属元素を含有させたもの、硫黄、フッ素等の改質元素を含有させたもの、アルゴンなどの不活性ガスを加えたものであってもかまわない。さらに撥水作用を補強するため、非晶質炭素膜１４上に非晶質炭素膜とは異なる撥水材料をさらにコーティングしてもよいし、非晶質炭素膜１４の表層を微細な凹凸形状とすることもできる。こうした非晶質炭素膜１４は、優れた耐摩耗性や摺動性、軟質金属凝着防止性、延伸密着性、耐薬品性、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｈガスバリア性、紫外線透過防止性等を有することで知られており、保護膜又は機能向上膜として、基材に高付加価値を付与することができる。
【００２０】
一実施形態におけるメッシュ１２の表層に形成される非晶質炭素膜１４の膜厚は、メッシュ１２の線径や目開きに応じて適宜選定され特に限定されないが、数ｎｍ〜数十μｍの範囲で形成され、理想的には膜の連続性を考えた場合１００ｎｍ以上である。但し、非晶質炭素膜は数ｎｍ程度の薄膜でも形成可能であり、メッシュ１２の開口部分の寸法精度を概ね維持しながら形成することが可能となる。
【００２１】
一実施形態における非晶質炭素膜１４を水素と炭素から成るものとした場合、水素終端された炭素構造を有する非晶質炭素膜の表層は極めて不活性であるため、フィルター１０の表層への不要な物質（又は、ろ過させたい有用な物質）の吸着を防止することができる。
【００２２】
ここで、一実施形態におけるフィルター１０において、非晶質炭素膜１４がメッシュ１２に撥水性を付与するメカニズムについて詳述する。一般的な非晶質炭素膜（特に炭化水素系のアセチレン等の水素と炭素からなる原料ガスを用いてプラズマＣＶＤ法で形成した非晶質炭素膜）は、例えば表面粗さＲａ：０．１μｍ前後のステンレス鋼（２Ｂ材相当）の平板上に形成した場合、水（純水）との接触角は８０°前後の値（親水性）を示すに過ぎない。非晶質炭素膜は、表面張力の小さい典型的な物質である炭化水素系の物質であるにもかかわらず、平板上に形成すると「撥水性」を付与する「撥水材料」として用いることが困難となる。
【００２３】
一方、非晶質炭素膜を、一実施形態におけるメッシュ１２のように、繊維糸が３次元的に交差してなるメッシュの表層に両面形成すると、例えばメッシュカウント＃６０のメッシュである場合、水との接触角は１０５°を超える値（撥水性）を示すようになる。この接触角は、フッ化炭素基、シリコーン基などの撥水材料に匹敵するものである。こうした非晶質炭素膜による撥水性の付与は、いかなる基材に対しても生じるものではない。例えば、超高分子量ポリエチレン粉末の焼結多孔質成形体（メッシュと同様に孔を有する）を焼成法により作製し、これを切削することで形成された超高分子量ポリエチレン多孔性シート（例えば、平均孔径１７μｍ、気孔率３０％）上に非晶質炭素膜を形成しても、その水との接触角は、前述した表面粗さＲａ：０．１μｍ前後のステンレス鋼の平板上に非晶質炭素膜を形成したものと同程度以下である７５°前後の値（親水性）を示すに過ぎない。
【００２４】
物質間の吸着、結合を司る物質表面の極性や官能基の存在等の化学的因子は、平らな表面の物質間の接触角を決め、さらに物質表面の微細な凹凸構造はその接触角を強調する方向に機能する。物質表面の比較的大きな凹凸の凹部の中に、より細かい凹凸が存在し、その凹凸の中にさらに細かい凹凸が存在する「フラクタル構造」は、物質表面の実質的な表面積を増大させ、濡れる表面はより濡れるようになり、水を弾く表面はより水を弾く表面になることで知られる。このフラクタル構造は、ハスの葉の表面がフッ素材料等の撥水材料を使用していないにもかかわらず完全に水を弾くこと等に対する説明に用いられる。微細な凹凸を有する固体表面に置かれた液体が、その固体表面に完全に接触している場合の撥水性については「Ｗｅｎｚｅｌの理論」によって説明され、微細な凹凸を有する固体表面に置かれた液体が、凹凸構造の凹部における溝が深いために毛管現象によって溝の底まで到達できず、液体の下側に空気が残る場合の撥水性については「Ｃａｓｓａｉｅ−Ｂａｘｔｅｒの理論」によって説明されることが知られている。
【００２５】
したがって、一実施形態におけるフィルター１０（非晶質炭素膜１４が形成されたメッシュ１２）が撥水性を示すのは、基材であるメッシュ１２が、繊維糸が３次元的に複雑に波を打つように交差して形成される目開き（開口部）からなる凹凸構造を有し、さらに、この凹凸構造の細部、例えば、繊維糸同士が交差する交点部分において、一方の繊維糸の曲面と他方の繊維糸の曲面とによって形成される微細な隙間から成るより詳細な凹凸構造を有し、所謂「フラクタル構造体」に類似の構造となっていることに起因していると考えることができる。加えて、メッシュ１２が３次元的で複雑な凹凸構造の中に空気を含んでいる点も、メッシュ１２が撥水性を示す要因の一つとして考えることができる（例えば、空気と水との接触角は１８０°である。）。
【００２６】
以上詳述したように、非晶質炭素膜は、油等の非極性の有機溶媒との親和性が高いと共に疎水性である炭化水素で構成されているにもかかわらず、平板上に形成しても十分な撥水性（９０°を超える接触角）を発現しないが、織物メッシュの表層に形成することによって、優れた撥水性（水の透過防止性）を示すと共に、油等の非極性有機溶媒等との良好な濡れ性を増長させていると考えることができる。
【００２７】
また、一実施形態においては、前述したように、メッシュ１２の片面のみに非晶質炭素膜１４を形成し、非晶質炭素膜１４を形成していない面側からろ過液を注入しても高い水の透過防止性を示す。この理由として、接触角の異なる２つの固体表面が繋がって存在している場合において、接触角の小さい一方の固体表面から接触角の大きい他方の固体表面に液滴が移動する際、この液滴は、他方の固体表面の大きい接触角に達するまでは、この他方の固体表面に進入することができないという「ピン止め効果」によるものと推測することができる。
【００２８】
ここで、さらに、一実施形態におけるフィルター１０において、非極性有機溶媒と水とを分離する作用について補足する。まず、極性溶媒である水と非極性溶媒とはなじみが悪い。また、炭化水素系の原料ガスから構成される非晶質炭素膜は、有機溶媒と類似の構造を有し、非晶質炭素膜と有機溶媒とはなじみが良い。さらに、一実施形態におけるフィルター１０では、非晶質炭素膜が凹凸を有するメッシュ１２上に形成されているから、平面上に形成された場合と比較して表面面積が大きくなり、メッシュ１２全体が、より一層有機溶媒とのなじみが良いものとなる。
【００２９】
このように、なじみが悪い水と非極性有機溶媒との混合液をフィルター１０に注入すると、混合液に含まれる水は、非晶質炭素膜によって撥水性を付与されたメッシュ１２の表面との接触角が９０°を超え、毛管圧力によってメッシュ１２の開口部に進入することができず、逆に押し出される。一方、混合液に含まれる非極性有機溶媒は、メッシュ１２とのなじみが良いから、毛管圧力によってメッシュ１２の開口部に進入し、メッシュ１２を通過することができる。
【００３０】
こうした、フィルター１０における水と非極性有機溶媒とを分離する作用は、水と非極性有機溶媒それぞれの表面張力、及び、水と非極性有機溶媒との界面張力（水とのなじみの程度）にも依存する。例えば、水の表面張力は、７２ｍＮ／ｍ（７２ミリニュートン／メートル）と非常に大きい。また、油の表面張力は、例えば、ミネラルスピリットで２６．４ｍＮ／ｍ程度と小さい。従って、フィルター１０に注入された際のメッシュ１２の開口部における毛管圧力が異なることになり、非極性有機溶媒のみを通過させて水と非極性有機溶媒を分離することができる。なお、こうした非極性有機溶媒としては、以下の溶媒を例示することができるが、これらに限定されない。
・ブロモベンゼン（表面張力：３５.７５ｍＮ／ｍ、水との界面張力：３８．１ｍＮ／ｍ）
・ベンゼン（表面張力：２８.８８ｍＮ／ｍ、水との界面張力：３５．０ｍＮ／ｍ）
・ｎ−オクタノール（表面張力：２７.５３ｍＮ／ｍ、水との界面張力：８．５ｍＮ／ｍ）
・四塩化炭素（表面張力：２６.９ｍＮ／ｍ、水との界面張力：４５．１ｍＮ／ｍ）
・ｎ−オクタン（表面張力：２１.８ｍＮ／ｍ、水との界面張力：５０．８ｍＮ／ｍ）
・ジエチルエーテル（表面張力：１７.０ｍＮ／ｍ、水との界面張力：１０．７ｍＮ／ｍ）
【００３１】
以上説明した本発明の一実施形態に係るフィルター１０によれば、メッシュ１２の繊維糸を非晶質炭素膜で被膜してメッシュ１２に撥水性を付与することによって、水と非極性有機溶媒とを分離する。メッシュ１２を非晶質炭素膜で被覆することにより、フィルター１０の耐摩耗性、その他様々な特性を向上させることができる。
【実施例】
【００３２】
以下に述べる方法により、本発明の一実施形態におけるフィルターの油水分離機能を確認した。
【００３３】
１．基材の準備
各種のステンレス鋼製（ＳＵＳ３０４  ２Ｂ）のメッシュ（寸法：５０ｍｍ×５０ｍｍ）を実施例１〜８、比較例１〜３の基材として準備した。なお、比較例４は、樹脂製（ポリプロピレン製）の多孔性シート（日東電工（株）製サンマップ LC-T超高分子量ポリエチレン多孔性のシート、平均孔径１７μｍ、気孔率３０％）を基材とした。実施例及び比較例の基材は表１（単位はｍｍ）の通りである。各基材の両面にアセチレンを原料ガスとする公知のプラズマＣＶＤプロセスにて水素と炭素からなる非晶質炭素膜を概ね１６０ｎｍの厚さで形成したものを、それぞれ実施例１−１〜８−１、比較例１−１〜４−１とし、比較例４を除く基材の片面のみに前述した非晶質炭素膜を概ね１６０ｎｍの厚さで形成したものを、それぞれ実施例１−２〜８−２、比較例１−２〜３−２とした。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
２．油水分離実験
まず、油と水の分離状態を目視で確認できるようにするため、水（純水）１００ｍｌに対して「食用色素  稀釈」の赤色（株式会社  三幸）を小さいステンレスさじに１／３程度加えて赤く着色したもの用意した。さらに、油としてミネラルスピリットを準備した。なお、温度２０〜２５℃における表面張力は、ミネラルスピリットが２６．４ｍＮ／ｍ、水が７２ｍＮ／ｍである。また、この検証実験は、常温の水、油（ミネラルスピリット）を用いて、湿度２０〜４０％、温度２２度程度の環境下で行っている。また、水と油の混合液のろ過は、特別な圧力をかけない状態で行った。
【００３６】
次に、赤く着色した水（溶質を伴う水）の表面張力が、水（純水）の表面張力と比較して大きく変動していないことを、Ｓｉ（１００）ウエハ（平板５ｃｍ×５ｃｍ）上に双方を滴下して任意の異なる１０点の接触角の平均値を比較することによって確認した。さらに、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）を原料ガスとして公知のＣＶＤ法でＳｉを含む非晶質炭素膜をステンレス鋼平板（ＳＵＳ３０４  ２Ｂ材  ５ｃｍ×５ｃｍ）表面に概ね１６０ｎｍの厚さで形成したものの表面上に水（純水）を滴下して任意の異なる１０点の接触角の平均値を算出した。同様に、アセチレンを原料ガスとして公知のＣＶＤ法で水素と炭素を含む非晶質炭素膜をステンレス鋼平板（ＳＵＳ３０４  ２Ｂ材  ５ｃｍ×５ｃｍ）表面に概ね１６０ｎｍの厚さで形成したものの表面上に水（純水）を滴下して任意の異なる１０点の接触角の平均値を算出した。また、前述した赤色の着色料は、油（ミネラルスピリット）を着色しないことも事前に確認している。
接触角計
測定機器：  協和界面科学（株）  ポータブル接触角計  PCA-1  
測定範囲：  ０〜１８０°（表示分解能０．１°）
測定方法：  接触角測定（液適法）
測定環境：  湿度２０〜４０％、温度２２度程度
【００３７】
赤く着色した水の接触角の平均値は４８．１°であり、着色していない純水の接触角の平均値は５０．６°であり、双方の接触角の差は僅かに２°程度であり、水を着色することにより表面張力が大きく変化していないことが確認できた。さらに、Ｓｉを含む非晶質炭素膜を形成したものの着色していない純水との１０点における接触角の平均値は８１．１°であり、水素と炭素からなる非晶質炭素膜を形成したものの着色していない純水との１０点における接触角の平均値は８１°であった。よって、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）を原料ガスとしたＳｉを含む非晶質炭素膜とアセチレンを原料ガスとした水素と炭素から成る非晶質炭素膜の接触角（表面濡れ性）に差がないことも確認できた。
【００３８】
１）検証実験１（水の中に少量の油が混入してる場合の油水分離状態の確認）
まず、上述した着色した水１０ｍｌに油１ｍｌを加えた混合液を準備した。油は水の表層に浮かんでいる状態である。次に、表１に示した実施例１〜８（１−１〜８−２）、比較例１〜４（１−１〜４−１）の各種基材を中空状態で保持し、基材の上方から混合液を注ぎ、ろ過を行った。油は全量に当たる１ｍｌを注ぎ、水は実施例についてはろ過されずに基材上に残るため、基材が水の重さに耐えられる概ね２ｍｌの量を油と一緒に注ぎ込んでいる。混合液を注ぎ込む際には、先に油が出て、その後に純水が出てくる状況である。
【００３９】
実施例及び比較例の基材上に混合液を注ぎ込んだ直後と、１０分経過後のメッシュ（フィルター）の状態を観察した。なお、片面のみ非晶質炭素膜を形成した実施例（１−２〜８−２）及び比較例（１−２〜３−２）については、非晶質炭素膜を形成した面側から混合液を注ぎ込んだ場合と、非晶質炭素膜を形成していない面側から混合液を注ぎ込んだ場合の双方について確認している。実施例１〜８については、非晶質炭素膜を形成する面や、混合液を注ぎ込む面にかかわらず、全ての実施例について、注ぎ込んだ直後に透明のミネラルスピリットのみがフィルターを通過し、下側の容器に溜まっていることが確認できた。比較例４−１については、透明なミネラルスピリットのみがシート中に拡散浸透し、吸収しきれない分がフィルターの４隅部分から下側の容器に達していることが確認でき、油の透過分離が困難であることが確認できた。水はフィルター上に残存していることが確認できた。また、実施例１〜８のいずれにおいても、赤く着色した水は１０分経過後もフィルター上に残っていることが確認できた。なお、比較例３については混合液を注ぎ込んだ直後に水と油の両方がフィルターを通過した。また比較例１、２については、油が透過した後、水の一部はフィルター上にある程度溜まると抜け落ちて行き、残りの一部はフィルター上に留まるという様子が観察された。
【００４０】
２）検証実験２（油の中に少量の水が混入してる場合の油水分離状態の確認）
まず、油１０ｍｌに着色した純水１ｍｌを加えた混合液を準備した。水は油の底に沈んでいる状況である。次に、実施例１〜８（１−１〜８−２）、比較例１〜４（１−１〜４−１）の各種基材を中空状態で保持し、基材の上方から混合液を注ぎ、ろ過を行った。油、水の両方について全量を注ぎ込んでいる。混合液を注ぎ込む際には、先に油が出て、その後に純水が出てくる状況である。
【００４１】
実施例及び比較例の基材上に混合液を注ぎ込んだ直後と、１０分経過後の状態を観察した。実施例１〜８については、注ぎ込んだ直後に透明のミネラルスピリットのみがフィルターを通過し、下側の容器に溜まっていることが確認できた。比較例４−１については透明なミネラルスピリットのみがシート中に拡散浸透し、吸収しきれない分がフィルターの４隅部分から下側の容器に達していることが確認できた。水はフィルター上に残存していることが確認できた。また、実施例１〜８のいずれにおいても、赤く着色した水は１０分経過後もフィルター上に残っていることが確認できた。なお、比較例３については混合液を注ぎ込んだ直後に水と油の両方がフィルターを通過した。また比較例１、２については、油が透過した後、水の一部はフィルター上にある程度溜まると抜け落ちて行き、残りの水の一部はフィルター上に留まるという様子が観察された。
【００４２】
続いて、油１０ｍｌに着色しない純水１ｍｌを加えた混合液を準備した。水は油の底に沈んでいる状況である。次に、実施例１〜８（１−１〜８−２）の各種メッシュを中空状態で保持し、メッシュの上方から混合液を注ぎ、ろ過を行った。油、水の両方について全量を注ぎ込んでいる。混合液を注ぎ込む際には、先に油が出て、その後に純水が出てくる状況である。実施例の基材上に注ぎ込んだ後、下側の容器にろ過され溜まった液体を、別に用意した油を満たしたビーカの中に注ぎ込み、ビーカの下側底部に水とみられる沈降物が無いことを確認した。
【００４３】
３）検証実験３（油と水がエマルジョン化している場合の油水分離状態の確認）
まず、油１０ｍｌに赤く着色した純水１０ｍｌを蓋付き容器に入れて振って攪拌し、直後に、油と水が分離しない状態（エマルジョン状態）のままで、実施例１−１〜３−１、比較例３−１、４−１の各種基材（本検証は、両面に非晶質炭素膜を形成したもののみで行っている）を中空状態で保持し、基材の上方から混合液を注ぎ、ろ過を行った。油、水から作成したエマルジョンの総量中３ｍｌ分を注ぎ込んでいる。
【００４４】
実施例及び比較例の基材上に注ぎ込んだ直後と、１０分経過後の状態を観察した。実施例１−１〜３−１については、メッシュ上に油水混合液が載った後、じわじわと油だけがメッシュを通過していった。分離できる油がなくなると、その後１０分経過しても混合液（残った水）に変化は見られなかった。検証実験１及び２と比較すると、より多くの油がメッシュ上に残っているように見え、完全な油水の分離は出来ていないものの、粗分離は可能であることが確認できた。比較例４−１については、フィルター上に混合液が載った後、じわじわと油がフィルターに吸収され、フィルター上に残った混合液は１０分経過後も変化は無かった。なお、比較例３−１については、混合液を注ぎ込んだ直後に水と油の両方がフィルターを通過した。
【００４５】
４）接触角の確認
実施例及び比較例において、非晶質炭素膜を両面に形成した実施例１−１〜８−１、比較例１−１〜４−１について、水(純水)と検証に使用した赤い着色水の接触角を測定した。接触角の測定は、試料の任意の異なる１０点において行い平均値を算出している。なお、接触角の測定条件は前述した通りであり、表２中の表記「無色」は着色していない純水、「赤色」は今回油水分離検証に使用したものと同様の組成の赤い着色水を意味する。測定結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
2014108399.tif 000004
【００４７】
全ての比較例（多孔性シートの比較例４は除く、比較例３は水滴が落下してしまうため水滴（即ち、接触角）が形成できない状態）について純水も着色水も接触角が９０°未満となり、水との接触角９０°が油水分離の境界（メッシュが水を透過するか否かの境界）であることが確認できた。
【００４８】
さらに、実施例１−２、３−２、８−２（非晶質炭素膜を片面側のみに形成した試料の成膜面側と未成膜面側）において水(純水)と検証に使用した赤い着色水の接触角を測定した。測定結果を表３に示す。表３中の表記「無色」は着色していない純水、「赤色」は今回油水分離検証に使用したものと同様の組成の赤い着色水を意味する。
【００４９】
【表３】
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【００５０】
いずれも１１０°近い接触角となり撥水性を示している。例えば実施形態におけるフィルターによりろ過分離を行う水が、異なる溶質を含み、その表面張力が通常の水に比べ大きくなっている場合、または、小さくなっている場合であっても、非晶質炭素膜を形成したメッシュの開口径や開口率、非晶質炭素膜の形成方法（面など）を予め調整することで、分離を行いたい水との接触角を９０°を超えるようにしておくことで、多様な水と非極性溶媒との分離が可能になることが分かる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  フィルター
１２  メッシュ
１４  非晶質炭素膜
【図１】
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