(57)【要約】      （修正有）【課題】エッチングリテーナーの採用を前提として、さらに高粘性の溶融ポリマーのろ過処理において、より高品質のポリマー材料とする好適なフィルターエレメントの提供する。【解決手段】高粘度ポリマーを濾過するフィルター濾材２と、下流面を支持する金属多孔板３の一組を積層部材１０として、その二つが相対向する積層間に▲ろ▼過室を形成する為の金属リテーナーを配した金属製のフィルターエレメント１であって、リテーナー４は、金属板のフルエッチング処理によって、径方向に伸びる複数の縦長状貫通孔４Ａを円周方向に隣接形成した貫通孔列４Ｂと、ハーフエッチング処理によって、前記貫通孔列間を繋ぎ、その一面側を凹入した溝付環状部をその外周側に向かって交互の面に、同心かつ多条に備え、リテーナーと前記金属多孔板３は、リテーナー及び／又は多孔板がその接触面側に膨出した峰部で各々接する高粘度ポリマー用のフィルターエレメント。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高粘度ポリマーを濾過するフィルター濾材と、その下流面を支持する金属多孔板の一組を積層部材として、その二つが相対向する積層間に▲ろ▼過室を形成する為の金属リテーナーを配した金属製のフィルターエレメントであって、
前記リテーナーは、金属板のフルエッチング処理によって、径方向に伸びる複数の縦長状貫通孔を円周方向に隣接形成した貫通孔列と、ハーフエッチング処理によって、前記貫通孔列間を繋ぎ、その一面側を凹入した溝付環状部をその外周側に向かって交互の面に、同心かつ多条に備えるとともに、
該リテーナーと前記金属多孔板は、該リテーナー及び／又は多孔板がその接触面側に膨出した峰部で各々接することを特徴とする高粘度ポリマー用のフィルターエレメント。
【請求項２】
前記リテーナーと前記多孔板との実質的な接触面積が、前記峰部によってその見掛け上の接触面積の３０％以下に設定されてなる請求項１に記載のフィルターエレメント。
【請求項３】
リテーナーの前記貫通孔列における各貫通孔同士は、７ｍｍ以下の離間距離で設けられ、その全開口率は６０〜９０％に設定されたものである請求項２に記載のフィルターエレメント。
【請求項４】
前記溝付環状部の溝深さｔは、その全厚さＴの１／２以下で形成されてなる請求項２又は３に記載のフィルターエレメント。
【請求項５】
前記多孔板は、その一面側からの打ち抜き加工によって形成された複数の開口を備え、その開口は、その厚さ方向の断面形状が鼓状をなし、絞り・拡幅する不同径の壁面で形成されたものである請求項１〜４のいずれかに記載のフィルターエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、高粘度ポリマー用のろ過処理に好適するフィルターエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、溶融ポリマーなどの高粘度流体の濾過処理において、金属製濾材を用いたリーフフィルターが使用され、例えば円盤ディスク状に構成した２枚の板状焼結濾材の間に、支持用粗メッシュ等のリテーナーを介して一体に構成したものがある。そのリーフフィルターは、例えばこれを所定のハウジング容器内に多段に積み重ねて収容することで、その単位容積当たりにおける濾過面積の増大を図り、大容量型の濾過装置を構成する。【０００３】  すなわちその構成で、被処理流体はその上流一次側（例えば、フィルターエレメントの外周側）から供給され、これを前記濾材で濾材処理することで該ポリマー内に含まれる微細異物を除去し、得られた清浄流体は、例えばその中央部に設けたハブ部材から、センターポール内に集められ次工程に送給される。（例えば、特許文献１，２）。また、その構成で、前記メッシュリテーナーは、上下の前記濾材同士の間に、所定容積のろ過室を形成し、処理流体の円滑な流れをもたらすものとなる。【０００４】  また、特許文献３はそのようなリーフフィルターに用いるリテーナーについて、金属板の化学的なエッチング処理によって作られる、周方向に多数の隣接する貫通孔の列を同心円状に複数の環状列で形成した２枚のエッチング処理円板を重ね合わせ接合した、金属製の支持部材を用いることを示し、該リテーナーは前記濾材を直接支持するものとして開示している。（特許文献３）【０００５】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】  実開平６−２９６１２号公報
【特許文献２】  特開昭５９−１２０２２０号公報
【特許文献３】  特開２００９−２７９５１７号公報
【発明の概要】
【発明が開示しようとする課題】
【０００７】  しかしながら、前者特許文献１及び２によるフィルターエレメントは、その構成部材として粗大メッシュでなるメッシュリテーナーを用いるもので、メッシュを構成する織り線材が被処理流体の流れを阻害する方向に配置されたり、圧力損失の増大をもたらすことが指摘されている。
【０００８】  また特許文献３は、これを改善して効率性にすぐれたフィルター製品をもたらすリテーナーに関するものとして、利用性に優れるものではあるが、該文献３が開示するフィルターエレメントでは、このリテーナに直接フィルター濾材を配置するものとして、これによって装置全体を小型化することを意図している。
【０００９】  しかしながら、その場合、被処理流体が例えばポリエチレン，ポリプロピレンなどの溶融ポリマーのような高粘度流体では、濾材に対して通常２ＭＰａを超えるような高い濾過圧を負荷する必要があり、その為、濾材が該リテーナーの貫通孔やそのエッジ部分によって極度に曲げ変形を受け、最悪破損に至ることがある。したがって、それに伴ってポリマー純度の低下を招き、得られる樹脂成形品の品質に重大な影響をもたらすという問題の、改善が必要である。
【００１０】  また、これを改善する手段として、従来用いられているような金属多孔板を介在させることも考えられるが、通常の多孔板はこれと接する前記リテーナーとの接触が平面同士の接触になり、その接触面間の隙間内に該溶融ポリマーが残留して、偏析を生じさせるという問題がある。この偏析も、前記と同様に得られる樹脂成形品の品質を大きく低下させる原因であり、濾過作業での重要な不良要因に相当するものである。
【００１１】  本発明は、このようなエッチングリテーナーの採用を前提として、更に高粘性の溶融ポリマーのろ過処理において、より高品質のポリマー材料を得るのに好適するフィルターエレメントの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】    すなわち本願請求項１の発明は、高粘度ポリマーを濾過するフィルター濾材と、その下流面を支持する金属多孔板の一組を積層部材として、その二つが相対向する積層間に▲ろ▼過室を形成する為の金属製リテーナーを配した金属製のフィルターエレメントであって、
該リテーナーは、金属板のフルエッチング処理によって、径方向に伸びる複数の縦長状貫通孔を円周方向に隣接形成した貫通孔列と、ハーフエッチング処理によって、前記貫通孔列間を繋ぎ、その一面側を凹入した溝付環状部をその外周側に向かって交互の面に、同心かつ多条に備えるとともに、
該環状部は、その片面側を凹入した段差部でなる流通路を、その両面で交互に備えるとともに、
該リテーナーと前記多孔板は、該リテーナー及び／又は多孔板がその接触面側に膨出する峰部で各々接することを特徴とする高粘度ポリマー用のフィルターエレメントである。
【００１３】  また、請求項２に関わる発明は、前記リテーナーと前記多孔板との実質的な接触面積が、前記峰部によってその見掛け上の接触面積の３０％以下に設定されてなるもの、請求項３に関わる発明は、前記リテーナーの前記貫通孔列における各貫通穴同士は７ｍｍ以下の離間距離で設けられ、その全開口率は６０〜９０％に設定されたものであり、請求項４に関わる発明は、前記リテーナーの前記溝付環状部の溝部深さｔは、その全厚さＴの１／２以下で形成されてなるもの、請求項５に関わる発明は、前記多孔板は、その一面側からの打ち抜き加工によって形成された複数の開口を備え、その開口は、その厚さ方向の断面形状が鼓状をなし、絞り・拡幅する不同径の壁面で形成されたものであることを特徴とする前記記載のフィルターエレメントである。
【発明の効果】
【００１４】  このように、本発明に係わるフィルターエレメントによれば、前記リテーナーの配置によってエレメント中の処理流体の流れを円滑にして、圧力損失の低下をもたらし、また前記多孔板を介在することで高圧ろ過による濾材の変形破損を防ぐとともに、リテーナーとの接触面積の減少を図ることで、▲ろ▼過処理における滞留発生を低減し、作用効果において優れるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】  金属フィルターエレメントの一部を、断面で示す平面図である。
【図２】  図１のＸ‐Ｘ‘断面を示す断面図である。
【図３】  図２の要部を拡大して示す、拡大断面図である。
【図４】  構成要素のリテーナーの構造の一部を示す斜視図である。
【図５】  リテーナーと多孔板の接触状態を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  以下、本発明の実施の一形態を図面とともに説明する。
【００１７】  図１〜３は、本発明に係わるフィルターエレメント１（以下、単に「エレメント」という）の一形態を示すもので、図１はその表面層をなすフィルター濾材２の一部を部分的に切除したエレメント１の平面図、図２は図１のＸ−Ｘ‘断面を示す断面図である。また、図３は図２とは異なる断面を見た要部を示すもので、エレメント１の右側部分について、その中央のハブ部Ａと外周部Ｂの構造を示している。
【００１８】  この形態で、エレメント１は、例えば外径３０〜５００ｍｍ程度でかつ所定のフィルター厚さを持つドーナツ形の円環状をなし、その両面側にはろ過機能を発揮するフィルター濾材２，２を備え、この濾材２，２は、下流側に配置した金属多孔板３，３で各々直接的に支持されている。そして、このフィルター濾材２と金属多孔板３を積層部材１０として、その二つを上下面に配して相対向し、更にその積層間には▲ろ▼過室１１を形成する為の金属リテーナー４を備えて構成している。
【００１９】  なお本形態では、図２に示すように、その内周部Ａには該濾材２で▲ろ▼過処理された清浄流体を次工程に排出する為の排出口６Ａを設けたハブ金具６を、また外周部Ｂは、前記積層部材１０同士を例えば溶接、ろう付け乃至リブ金具の嵌着などの方法でリークなく結合した結合部５を備える。
【００２０】  フィルター濾材２は、本発明では例えばステンレス鋼、ニッケルないしニッケル合金、やセラミックなどの耐熱性、耐食性などを考慮した、例えば繊維材料や粉末材料、発泡シートによるものが用いられる。具体的には、繊維材料では織布、フェルト、不織布、メッシュ乃至これらシートの積層した焼結体があり、また粉末材料による粉末焼結体、発泡構造シート品などの他、更にこれらを適宜組み合わせ乃至積層複合化した積層板状の多孔質材料によって構成される。
【００２１】  また、そのろ過精度は、エレメント１の使用目的や被処理流体の種類、処理条件に応じて任意に設定され、例えば０．０１〜１００μｍ程度の微細空孔と、厚さ０．０５〜３ｍｍの範囲内で設定される。
【００２２】  特に前記ステンレス鋼繊維による不織布焼結体は、耐食性に優れるばかりでなく、溶接や加圧焼結、あるいは機械加工が容易で、焼結厚さに比して強度、靭性にも優れ、また空孔率を高めるもので、本発明に好適する一つである。このような多孔質な焼結濾材は、これまでの公知文献において多々紹介されており、任意に選択可能である。
【００２３】  エレメント１は、こうして得られる円環状のフィルター濾材２，２を外表面側に配置し、その下流側には該濾材２を直接的に支持する金属製多孔板３，３と、更にその積層間には濾過室１１の為のリテーナー４を備えて構成し、前記外周結合部５のシール結合によって一体に組み立てされてなる。
【００２４】  また、図１，２では、エレメント１の一面側に金属帯材を放射状に配置したスペーサー金具Ｓを固着しており、このスペーサーＳによって複数のエレメント１を多段に積み重ねた時に、その積層間に十分な流路が確保できるように構成するものである。更に、図２，３では、ハブ金具６は、その全周に亙って所定寸法で放射状に形成した排出口６Ａを有し、前記多孔板３の内縁を載置する段差部で両者結合しており、また前記フィルター濾材２の内周縁には、金属帯材を断面Ｕ字状に曲げ加工したリブ金具１２で嵌着したものを示している。
【００２５】  次に、フィルター濾材２を支持する前記多孔板３は、▲ろ▼過処理された清浄流体を流通させる開口３Ａをその全面に設けた多孔金属板（シートを含む）、例えばステンレス製多孔板で構成され、前記開口３Ａは例えば打ち抜き加工によるものの他、例えば穿孔加工や腐食エッチング処理等によって形成されたものが採用される。その形状は、前記フィルター濾材２と同様に円環形状をなし、その構成厚さや開口３Ａの径の大きさや開口数は、使用目的乃至処理条件によって任意に設定可能であり、特に限定するものではない。
【００２６】一方、前記リテーナー４は、本発明では例えば図４に示すように、径方向に伸びる複数の縦長状の貫通孔４Ａを円周上に隣接形成した貫通孔列４ａ１，４ａ２・・・・と、この貫通孔列４ａを溝付環状部４Ｂ１，４Ｂ２・・・・を介して各々同心かつ多条に設けるもので構成している。その成形は、所定の金属板に対して化学的なエッチング処理によって得られ、前者貫通孔４Ａは、その両面間で完全に貫通するように予めマスキングして限られた部分を溶解除去するフルエッチング処理によって、また溝付環状部４Ｂは同様にその一面側からある深さだけを部分溶解するハーフエッチング処理で行われる。
【００２７】  前記貫通孔４Ａの大きさや数は任意に設定可能であり、例えば幅０．１〜７ｍｍ、長さ１〜１５ｍｍ程度とする径方向に伸びた縦長状の開孔にするものが好適する。またその複数を円周上に沿って隣接配置することで貫通孔列４ａが構成される。貫通孔列４ａにおける各孔４Ａの離間距離は、例えば７ｍｍ以下、望ましくは０．５〜３ｍｍ程度になるように連続形成され、この貫通孔列４ａを前記環状部４Ｂを介して同心状に複数形成することで、ディスク状のリテーナー４が構成される。
【００２８】  より好ましくは、リテーナー４における前記貫通孔４Ａの開口率（開口面の面積比）が例えば６０〜９０％とするものが好ましく、前記離間距離が７ｍｍを超えるものでは、十分な処理流体の流通が図り難い。
【００２９】  リテーナー４は、例えば０．１〜５ｍｍ程度の構成厚さを備え、その大きさは、前記フィルター濾材２と同じ大きさでも、あるいは図３のように、外周結合部Ｂでのシール性をより確実にする為に、その外周部を除くようにやや幅狭なものを用いることもできる。
また前記貫通孔４Ａは、径方向に伸びる縦長状の長方形状をなすものを例示するが、これに限らず、例えばその内周側から外周側に向かって放射状に拡がるように扇形の貫通孔口であってもよく、図１のように、各貫通孔列間で、各貫通孔同士が各々位置ずれする位置に設けることもできる。
【００３０】  リテーナー４の前記環状部４Ｂ１，４Ｂ２・・・は、各々その一面側を凹設した凹状溝７を備えるもので、本発明ではその形成を、該リテーナー４の外周側に向かって交互の面に設けるものとしている。その処理は前記エッチングのハーフ処理、すなわち一定深さまで処理することで行われれ、この凹状溝７は、これと接する径方向の各貫通孔４Ａ同士を流通する流通路として機能し、例えば図２の矢印方向に沿って処理流体を流出させ得る。
【００３１】  したがって、エレメント１の外周側から内周側のハブ金具６の排出口６Ａに沿って円滑な流通がもたらされ、この流通をより良好にする為に、該凹状溝７は例えば幅５ｍｍ以下で、図４のようにややなだらかな断面形状をなすものとし、かつその凹状溝７を、リテーナー４の外周側に向かって交互の面に形成することが推奨される。該溝７の形成深さｔは、該リテーナー４の全厚さＴの１／２以下に形成することで、構造材としての十分な強度をもたせることができ、好ましい。
【００３２】  このようなエッチング方法については、従来から種々文献によって紹介され公知であるが、例えば、エッチングする部分に予めフォトレジストを塗布して、所定厚さの膜形成した後、溶解液をスプレーして限られた部分を溶解除去するのが一般的であり、前記フルエッチング乃びハーフエッチング処理が行われる。
【００３３】  前記ステンレス鋼の多孔板に適用するフォトレジストには、例えば水溶性のカゼインやＰＶＡに重クロム酸アンモニウムなど、感光特性を持たせたものがあり、これを感光してレジストパターンを形成した後、更に塩化第二鉄溶液をスプレーして化学的に溶解することができる。その処理温度は、例えば４０〜７０℃程度に加熱したものが好ましく、またその他のエッチング液としては、６５℃程度のＨＣＬ（５０ｖｏｌ％）＋ＨＮＯ３（５ｖｏｌ％）＋Ｈ３ＰＯ４（２．５ｖｏｌ％）やＦｅＣＬ３（３４−３８ｇ／Ｌ）によるもの、更にその電解処理によるものなどもステンレス鋼には採用可能である。その他の金属材料に適用する処理方法は、適宜条件付けし設定される。
【００３４】  次に、前記フィルター濾材２とリテーナー４間に介在する前記多孔板３について、更に詳述すれば、多孔板３は、前記フィルター濾材２を直接支持し、かつ前記リテーナー４の前記貫通孔４ａを細分して、前記濾材２が湾曲したり、例えば貫通孔４ａのエッジなどでの挟圧によって生じる変形や裂傷を抑えるものとして機能する。
【００３５】  その際、例えばステンレス鋼等の金属シートをその一面側から打ち抜き形成によって、全面に例えば０．５〜５ｍｍ程度の複数の開口３Ａを設けたものが採用できる。また本発明では、前記リテーナー４と接する面（下面）側を膨出させることで、両者の接触面積の縮小化が図れ、例えば処理流体（ポリマー）が両者の微小隙間内に滞留することが防止できる。
【００３６】  この接触状態の一例として、多孔板３が前記リテーナー４と接触する面を曲面状に膨出し、その峰部で接触する状態を図５に示す。同様の状態は、例えば前記リテーナー４の表面をこのような峰部を形成することもでき、必要ならばその両者を各々膨出させることも何ら構わない。
【００３７】  図５に示すような膨出形状は、例えば該多孔板を打ち抜きする際の挟圧塑性現象によって形成することができる。すなわち、使用する金属板として、例えば比較的軟質でかつ伸び特性の比較的大きい材料を選択し、これをプレス加工での打ち抜きにおいて、プレス刃が刺入するのに伴ってその周囲を膨出することで形成でき、多孔板３は例えば厚さ０．３〜２ｍｍ程度のものが用いられる。
【００３８】  また、この峰部は、このような打ち抜き加工によらず、例えば研削やローラー加工などによって形成することもでき、更には前記リテーナー４の該接触面側に設けることで実質的な接触面積を減少させることができ好ましい。
【００３９】  更に図５は、このような接触状態に伴う処理流体の流れを矢印で示しており、該多孔板  ３の開口がその厚さ断面方向に沿って鼓状に絞られ、拡幅することで開口３Ａの中央に集中しやすくなることを示している。したがって、その実質的な接触面積は、該多孔板の開口３Ａの壁面を延長し描かれる見掛け上の面積に比して３０％以下に大きく減少しており、被処理流体のポリマーがその隙間内にいつまでも残留するという問題が防止できる。
【００４０】  なお、該フィルターエレメント１についてのこれまでの説明は、図１及び図２のようにエレメント１の内周側Ａにハブ金具６を備え、外周側Ｂは表裏両面の積層部材１０を固着する形態を説明したが、本発明はこれに限らず例えば次のものを包含する。
▲１▼前記特許文献２が開示するように、前記内周側Ａと外周側Ｂを逆に構成し、内周側を固着して、外周側Ｂにハブ金具を設けるもの、逆にハブ金具を設けることなく構成したものを含み、
▲２▼前記フィルター濾材２、多孔板３及びリテーナー４は各々分離可能に単に積層したもの、或いはその隣接するいずれか同士又は全部を焼結や接着したものでもよく、
▲３▼更にフィルター濾材２についても、有機や無機の構成材料でなる繊維や粉末を用いた種々形態の濾過材料を採用し得る。
【産業上の利用分野】
【００４１】  以上説明のように、本発明のフィルターエレメントは、その中間に配置する多孔板としてエッチング処理してなる貫通孔を隣接するとともに、これを多条にかつ前記段差を交互に設けた前記環状部によって、前記処理流体は放射状にその中心ハブ部に向かって流出させ、また、該多孔板と前記リテーナーとは、幅狭の前記膨出部で接触支持することから、その隙間内への流入が防止できる為、特に高粘性の樹脂材料の濾過処理用のリーフフィルターとして好適に採用される。
【符号の説明】
【００４２】  １    フィルターエレメント
２    フィルター濾材
３    多孔板
４    リテーナー
４ａ  貫通孔
４Ａ  貫通孔列
４Ｂ  環状部
１０  積層部材
【図１】
2015112596.tif 000003
【図２】
2015112596.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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