(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着材料と熱溶融性バインダーとを含む混合物を型モジュール内に充填する第一工程と、
型モジュール内で加熱して熱溶融性バインダーを溶融する第二工程と、
上記混合物を型モジュールから離型する第三工程とからなるフィルター成形体の製造方法であって、
上記型モジュールが、上記フィルター成形体の外周側面を画成する側面型と、この側面型の上端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向上端部を画成する上面型と、上記側面型の下端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向下端部を画成する下面型と、上記側面型内に挿入され上記フィルター成形体の中央空間部を形成する軸型とを具備し、円筒形状の上記フィルター成形体を成形するとともに、
上記側面型は、２つの側面分型で形成され、この２つの側面分型の合わせ面が上記フィルター成形体の軸方向に延在し、
かつ、２つの上記側面分型、上記上面型および上記下面型は誘電損失係数が０．０１５以下の低誘電率材料からなり、上記軸型は金属からなり、
かつ、上記第二工程では、マイクロ波を一定時間照射した後に一定時間照射を停止することを繰り返す間欠照射によって上記混合物を加熱するとともに、
上記マイクロ波の照射方向が、上記軸型および上記混合物の軸方向とほぼ一致することを特徴とするフィルター成形体の製造方法。
【請求項２】
吸着材料と熱溶融性バインダーとを含む混合物を型モジュール内に充填する第一工程と、
型モジュール内で加熱して熱溶融性バインダーを溶融する第二工程と、
上記混合物を型モジュールから離型する第三工程とからなるフィルター成形体の製造方法であって、
上記型モジュールが、上記フィルター成形体の外周側面を画成する側面型と、この側面型の上端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向上端部を画成する上面型と、上記側面型の下端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向下端部を画成する下面型と、上記側面型内に挿入され上記フィルター成形体の中央空間部を形成する軸型とを具備し、円筒形状の上記フィルター成形体を成形するとともに、
上記側面型は、２つの側面分型で形成され、この２つの側面分型の合わせ面が上記フィルター成形体の軸方向に延在し、
かつ、２つの上記側面分型、上記上面型および上記下面型は誘電損失係数が０．０１５以下のフッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニルサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、またはこれらの混合物からなり、上記軸型は金属からなり、
かつ、上記第二工程では、マイクロ波を一定時間照射した後に一定時間照射を停止することを繰り返す間欠照射によって上記混合物を加熱することを特徴とするフィルター成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水や空気などを透過させて汚染物質、不純物を除去するフィルター成形体の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水や空気などを透過させる際に汚染物質、不純物を除去するフィルター成形体を製造するには、汚染物質、不純物を吸着する活性炭などの吸着材料と、この吸着材料を結合して所望の形に成形するためのバインダーとを含む混合物を型に充填して加熱する方法が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されたフィルター成形体の製造方法では、フィルター側面を成形する側面型と、この側面型に上方から取り付けられる上面型と、この側面型に下方から取り付けられる下面型とからなる型モジュール内に、吸着剤と熱溶融性低メルトインデックス樹脂からなるバインダーとからなる混合物を充填し、上面型を下方に押し込んで混合物を加圧する。次いで、炉内雰囲気を１３０〜３００℃としたオーブン内で３０〜１２０分加熱してバインダーを溶融させ、オーブンから取り出して下面型を上方に押し込んで混合物を加圧した後、室温まで冷却してから離型することで、フィルター成形体を製造していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６２１６８７号公報
【０００５】
従来のように、型モジュールに混合物を充填してオーブン等の炉内で加熱する場合、炉本体および炉内雰囲気ガス（空気、窒素等）を１３０〜３００℃に維持することを要し、また、外側から徐々に金型ごと加熱するため３０〜１２０分もの長時間加熱する必要があった。このため、多量の熱が必要となり製造コストが上昇するとともに、温度管理の手間がかかっていた。
また、必要加熱時間が長いため単位時間あたりの生産率が悪く、生産量を増やすには多数の型モジュールを用意する必要があった。
【０００６】
さらに、加熱時間が長いため、あらかじめ吸着材料とバインダーとを均一に混合分散させていても、加熱中に溶融した熱溶融性のバインダーが重力にしたがって下方に移動してしまい、完成したフィルターの均一分散性が損なわれ、部分ごとに強度の低下や過度な大きさの空隙が生じてしまっていた。
これを防止するためには、特許文献１の発明のように、流動性が小さく、メルトインデックスが１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ  Ｌｏａｄ）の低メルトインデックスのバインダーを使用しなければならず、これらは比較的高価であるため、製造コストが上昇していた。また、使用できる樹脂が制限されることで、フィルター成形体の設計の自由度が低下していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、加熱時間を短縮できるとともにバインダーの種類に制限が少なく、製造コストを低減させることができるフィルター成形体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明において、上記課題が解決される手段は以下の通りである。
第１の発明は、吸着材料と熱溶融性バインダーとを含む混合物を型モジュール内に充填する第一工程と、型モジュール内で加熱して熱溶融性バインダーを溶融する第二工程と、上記混合物を型モジュールから離型する第三工程とからなるフィルター成形体の製造方法であって、上記第二工程では、マイクロ波を照射して上記混合物を加熱することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、上記吸着材料が、繊維状活性炭と粒状活性炭との一方または双方を含み、上記熱溶融性バインダーが熱溶融性の高分子樹脂の粉末からなり、第一工程と第二工程との間、第二工程の加熱中、もしくは加熱完了後且つ上記熱溶融性バインダーが溶融状態にあるうちにおいて、上記混合物を押圧して嵩体積を減少させる圧縮工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、上記吸着材料が、繊維状活性炭と粒状活性炭との双方を含むことを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、円筒形状のフィルター成形体を成形するフィルター成形体の製造方法であって、上記型モジュールが、上記フィルター成形体の外周側面を画成する側面型と、この側面型の上端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向上端部を画成する上面型と、上記側面型の下端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向下端部を画成する下面型と、上記側面型内に挿入され上記フィルター成形体の中央空間部を形成する軸型とを具備し、上記側面型は、２つの側面分型で形成され、この２つの側面分型の合わせ面が上記フィルター成形体の軸方向に延在していることを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、円筒形状のフィルター成形体を成形するフィルター成形体の製造方法であって、上記型モジュールが、上記フィルター成形体の側面を画成する側面型と、この側面型の上端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向上端部を画成する上面型と、上記側面型の下端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向下端部を画成する下面型と、上記側面型内に挿入され上記フィルター成形体の中央空間部を形成する軸型とを具備し、上記圧縮工程においては、上記上面型と上記下面型と上記軸型とが作用して、上記上面型と上記下面型との間の距離を縮小して混合物を圧縮する力をかけることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、上記第二工程では、マイクロ波を照射して上記混合物を加熱することにより、混合物を直接加熱できるので、加熱時間を大幅に短縮することができ、また、加熱に要する熱量も節減することができる。
加熱時間を短縮することができるので、長時間の加熱によって溶融した熱溶融性バインダーが重力にしたがって下方に移動してしまい、熱溶融性バインダーの均一分散性が低下することがない。このため、メルトインデックスの高い熱溶融性バインダーも使用することができ、製造コストを低減させることができる。また、使用できる熱溶融性バインダーの選択肢が広がり、フィルター成形体の設計の自由度が向上し、フィルター成形体の性能を向上させることが容易になる。
【００１４】
第２の発明によれば、上記吸着材料が、繊維状活性炭と粒状活性炭との一方または双方を含み、上記熱溶融性バインダーが熱溶融性の高分子樹脂の粉末からなり、第一工程と第二工程との間、第二工程の加熱中、もしくは加熱完了後且つ上記熱溶融性バインダーが溶融状態にあるうちにおいて、上記混合物を押圧して嵩体積を減少させる圧縮工程を含むことにより、フィルター成形体内に過度な大きさの空隙が発生して成形不良が生じるのを防止し、フィルター成形体を良好な強度に成形することができる。
なお、本発明ではマイクロ波による加熱によって混合物全体の熱溶融性バインダーがほぼ同時に溶融するため、圧縮による嵩体積の減少率が小さくても成形不良を防止することができる。
【００１５】
第３の発明によれば、上記吸着材料が、繊維状活性炭と粒状活性炭との双方を含むことにより、嵩体積が大きく通水抵抗が小さい繊維状活性炭によって初期の浄化性能を向上させるとともに、使用時間による浄化性能の低下が小さい粒状活性炭によって浄化性能を長期間維持することができる。
本発明では、マイクロ波による加熱によって、熱溶融性バインダーが溶融している軟化時間を短縮することができるので、繊維状活性炭および粒状活性炭を混合して使用しても、熱溶融性バインダーの溶融中に両者が分離してしまうことがなく、均一な分散性のフィルター成形体を製造することができる。
【００１６】
第４の発明によれば、上記型モジュールが、上記フィルター成形体の外周側面を画成する側面型と、この側面型の上端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向上端部を画成する上面型と、上記側面型の下端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向下端部を画成する下面型と、上記側面型内に挿入され上記フィルター成形体の中央空間部を形成する軸型とを具備し、上記側面型は、２つの側面分型で形成され、この２つの側面分型の合わせ面が上記フィルター成形体の軸方向に延在していることにより、第三工程においてフィルター成形体を容易に離型することができる。
本発明では、マイクロ波による加熱によって、熱溶融性バインダーが溶融している軟化時間を短縮することができるので、側面型を２つの側面分型で形成しても、２つの側面分型の合わせ面にバリが発生しにくい。
【００１７】
第５の発明によれば、上記型モジュールが、上記フィルター成形体の側面を画成する側面型と、この側面型の上端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向上端部を画成する上面型と、上記側面型の下端に組みつけられ上記フィルター成形体の軸方向下端部を画成する下面型と、上記側面型内に挿入され上記フィルター成形体の中央空間部を形成する軸型とを具備し、上記圧縮工程においては、上記上面型と上記下面型と上記軸型とが作用して、上記上面型と上記下面型との間の距離を縮小して混合物を圧縮する力をかけることにより、型モジュールの組み立て時に混合物の圧縮工程をなすこともできて、製造工程を簡略化しコストを低減することができる。
また、側面型を２つの側面分型から構成し、２つの側面分型の間の距離を縮小して圧縮する場合には、側面分型の合わせ面で、フィルター成形体の表面から外部に突出するバリが発生する問題が起こりやすく、特に側面型を圧縮に不向きな低誘電率材料で形成した場合に、その問題が大きくなる。しかし、第５の発明では、上面型と下面型との距離を縮小して混合物を圧縮するため、バリを発生させることなく良好なフィルター成形体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るフィルター成形体の製造に用いる型モジュールの正面図である。
【図２】同型モジュールの側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係るフィルター成形体の製造方法について、水道水を浄化する家庭用の浄水器に用いるフィルター成形体の製造方法を例として説明する。
このフィルター成形体は、水や空気から汚染物質、不純物を吸着除去する吸着材料と、この吸着材料を結合して所望の形に成形するための熱溶融性バインダーとを混合した混合物を加熱して形成される。
【００２０】
吸着材料としては、活性炭や重金属吸着セラミックを用いることができる。
また、活性炭としては、繊維状活性炭および粒状活性炭を用いることができる。
【００２１】
繊維状活性炭は、嵩体積が大きくて通水抵抗が小さいとともに、嵩体積が大きいことで体積当たりの表面積が大きくなるので、初期の浄化性能に優れるが、使用時間の経過による浄化性能の低下が大きい。繊維状活性炭は、長さを０．１〜１ｍｍにカットしたものが好ましい。
０．１ｍｍ未満では小さすぎ、バインダーが活性炭を保持しきれず、使用時に黒粉が発生する原因となる。さらに０．２ｍｍ以上が好ましく、特に０．３ｍｍ以上が好ましい。
また１ｍｍより大きくなると、混合物において過度な隙間を生じやすくなり、混合物全体の密度が小さくなり充填量が不足してしまう。さらに０．８ｍｍ以下が好ましく、特に０．６ｍｍ以下が好ましい。
【００２２】
他方、粒状活性炭は、嵩体積が小さいとともに通水抵抗が大きいため、初期の浄化性能は繊維状活性炭に劣るが、使用時間の経過による浄化性能の低下が小さい。粒状活性炭の粒径は、４０メッシュパスから２００メッシュパスの間が好ましい。
４０メッシュパス未満では粒状活性炭が大きくなり、体積に対する表面積の割合が小さくなり、水との接触効率が低下するため浄化性能が不足する。さらに５０メッシュパス以上が好ましく、特に６０メッシュパス以上が好ましい。
また、２００メッシュパスより大きくすると粒状活性炭が小さすぎ、バインダーが活性炭を保持しきれず、使用時に黒粉が発生する原因となる。さらに１２０メッシュパス以下が好ましく、特に１４０メッシュパス以下が好ましい。
【００２３】
活性炭を吸着材料として用いる場合、繊維状活性炭および粒状活性炭のいずれか一方のみを用いてもよいし、両方を混合して用いてもよい。
両方を用いると、繊維状活性炭によって初期の浄化能力を高めるとともに、粒状活性炭によって長期にわたって浄化性能を維持できるため、望ましい。
【００２４】
両方を用いる場合の混合比率は、繊維状活性炭の重量／粒状活性炭の重量が０．３〜５０の範囲が好ましい。上記混合比率が０．３未満では初期の浄化性能が不足しやすく、５０より大きくなると長期使用による浄化性能低下が起こりやすい。上記混合比率は、さらに１以上が好ましく、さらには５以上が好ましく、特に１０以上が好ましい。また、さらに３０以下が好ましく、特に２０以下が好ましい。
【００２５】
本発明の実施形態では、後述のようにマイクロ波による加熱を採用しているため、加熱時間を大幅に短縮できるため、繊維状活性炭の重量比を従来のものより大きくしても、繊維状活性炭および粒状活性炭が均等に分散したまま溶融して固まり、空隙等が発生するおそれがない。
【００２６】
重金属吸着セラミックは、アルミノケイ酸塩、リン酸カルシウム等を主成分とした粉末状ゼオライトで、水中の鉛イオンなどの金属イオンを取り込むとともにナトリウムイオンやカルシウムイオンを放出するイオン交換によって水質を無害化するものである。特に、重金属吸着性能に優れているため、アルミノケイ酸塩を用いるのが好ましい。
重金属吸着セラミックは粒状に加工し、粒径は１０〜１００μｍの範囲が好ましい。
１０μｍ未満では、小さすぎて型に混合物を充填する際に粉塵が発生したり、各作業工程における不可避の振動によって材料の均一分散性が失われてしまう。さらに、２０μｍ以上、特に３０μｍ以上が好ましい。
１００μｍより大きくなると、体積に対する表面積の割合が小さくなり、水との接触効率が低下するため浄化性能が不足する。さらに８０μｍ以下が好ましく、さらには６０μｍ以下が好ましく、特に５０μｍ以下が好ましい。
【００２７】
混合物１００重量部に対する活性炭の重量比は、５０〜８５重量部とするのが好ましい。
５０重量部未満では、フィルター成形体の浄化性能が不足してしまう。さらに５５重量部以上が好ましく、特に６５重量部以上が好ましい。
また、８５重量部より大きくなると、熱溶融性バインダーの比率が低下してフィルター成形体の強度が不足し崩壊するおそれがある。さらに８０重量部以下が好ましく、特に７０重量部以下が好ましい。
【００２８】
混合物１００重量部に対する重金属吸着セラミックの重量比は、１０〜３０重量部が好ましい。
１０重量部未満では、フィルター成形体の浄化性能が不足してしまう。さらに１５重量部以上が好ましく、特に１８重量部以上が好ましい。
また、３０重量部より大きくなると、活性炭など重金属吸着セラミック以外の吸着材料の比率が低下し、浄化性能が低下してしまう。さらに２５重量部以下が好ましく、特に２３重量部以下が好ましい。
【００２９】
熱溶融性バインダーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、およびそれらの混合材料等を使用することができ、軟化点がフィルター成形体の使用温度よりも高いものが好ましい。
本発明では、熱溶融性バインダーのメルトインデックスについては、特に限定されない。
【００３０】
混合物１００重量部に対する熱溶融性バインダーの重量比は、５〜３０重量部が好ましい。
５重量部未満では、フィルター成形体の強度が不足して崩壊するおそれがある。さらに１０重量部以上が好ましく、特に１２重量部以上が好ましい。
また、３０重量部より大きくなると熱溶融性バインダーによってフィルター成形体中の通路がふさがれてしまうため、通水抵抗が高くなってしまう。さらに２０重量部以下が好ましく、特に１７重量部以下が好ましい。
【００３１】
吸着材料および熱溶融性バインダーは、均一な分散状態となるように混合しておく。
混合は、たとえばミキサーを用いた乾式混合により行うことができる。
【００３２】
次いで、吸着材料および熱溶融性バインダーを均一に混合した混合物を、型に充填する。
例として、円筒形状のフィルター成形体を成形するため、図１に示す型モジュール１を用いる。
型モジュール１は、フィルター成形体の外周側面を画成する側面型２と、この側面型２の上端に組みつけられてフィルター成形体の軸方向上端部を画成する上面型３と、この側面型２の下端に組みつけられてフィルター成形体の軸方向下端部を画成する下面型４と、側面型２内に挿入されフィルターの中央空間部を形成する軸型５とを、上スペーサ６、下スペーサ７、上止リング８および下止リング９によって一体に組み立ててなる。
【００３３】
図２に示すように、側面型２は、円筒状の内周面を有しており、フィルター成形体の外周側面を画成する。
また、側面型２の内周面の上部および下部には、それぞれ上スペーサ６および下スペーサ７の抜けを防止するための凹部１０を刻設している。
【００３４】
この側面型２は２つの側面分型２ａ、２ｂを合わせてなる。２つの側面分型２ａ、２ｂは、フィルター成形体の軸方向に延在する合わせ面で接しており（図１）、環状の上止リング８および下止リング９により一体に締め付けられて保持される。
２つの側面分型２ａ、２ｂは、マイクロ波によって効率的に混合物を加熱するため、誘電損失係数が低い低誘電率材料によって形成される。この低誘電率材料の誘電損失係数は、０．０１５以下であることが好ましい。
【００３５】
マイクロ波による加熱では、誘電損失によってエネルギーが熱に変換されるため、誘電損失係数が０．０１５より大きい材料を用いると、側面分型がマイクロ波を吸収して熱に変換することにより側面型の破損の原因となってしまう。さらに０．０１０以下であることが好ましく、特に０．００５以下であることが好ましい。誘電損失係数の下限については、本発明の技術思想上特に制限されるものではないが、誘電損失係数がきわめて小さい材料は高価であり材料コストが上昇するため、０．００００２以上であることが好ましい。
【００３６】
このような低誘電率材料は、誘電損失係数の条件を満たすとともに熱溶融性バインダーの軟化点において十分な使用耐性を備えている必要があり、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン樹脂、ポリフェニルサルファイド樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、およびこれらの混合物を使用することができる。
誘電損失係数が低く、かつ、フィルター成形体を離型しやすい点で、特にＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、ポリフェニルサルファイド樹脂を用いるのが好ましい。
なお、剛性を高めるために、低誘電率材料に短繊維等の繊維材料を混在させてもよく、たとえばガラス繊維等を使用することができる。
【００３７】
図２に示すように、上面型３は、後述する上スペーサ６を介して側面型の上端に組みつけられる部材であって、上側の大径部３ａと下側の小径部３ｂとを有する。
小径部３ｂは上スペーサ６および側面型２に内接する外径に形成され、上方から側面型２に進入して、側面型２に充填された混合物を加圧する。
大径部３ａは、上スペーサ６に戴置されるとともに、外周面に形成した雄ネジによって上スペーサ６の内周面に形成された雌ネジと螺合する。
上面型３の中心には、軸型５を挿通させて保持する貫通孔が形成されている。
【００３８】
下面型４は、後述する下スペーサ７を介して側面型の下端に組みつけられる部材であって、下側の大径部４ａと上側の小径部４ｂとを有する。
小径部４ｂは下スペーサ７および側面型２に内接する径に形成され、下方から側面型２に進入して、側面型２の栓となる。
大径部４ａは、下スペーサ７に当接するとともに、外周面に形成した雄ネジによって下スペーサ７の内周面に形成された雌ネジと螺合する。
下面型４の中心には、軸型５を挿通させて保持する貫通孔が形成されている。
なお、上面型３と下面型４との両方に軸型５を挿通させて保持する貫通孔を形成する代わりに、一方に貫通孔の変わりに有底の凹穴を形成し、凹穴に軸型５を嵌合させて保持してもよい。
【００３９】
下面型４には、外周面から貫通孔まで大径部を水平に貫通するネジ孔１１を穿設している。
このネジ孔１１に止ネジ１２を挿通させて締め付けることで、軸型５が上面３型および下面型４の貫通孔から抜け落ちないように保持固定する。
ネジ孔１１および止ネジ１２は、下面型４のみに設けるほか、上面型３のみに設けてもよく、上面型３と下面型４との双方に設けてもよい。
なお、上面型３および下面型４も、側面型２と同様に低誘電率材料で形成することが好ましい。
【００４０】
上スペーサ６は筒状の部材であって、上面型３を側面型２に対し適切な位置に保持するため、側面型２に上方から取り付けられるとともに上面型３を戴置する。
側面型２に挿入される下部外周面には凸部１３が突設され、側面型２の凹部１０に嵌合することで抜けが防止される。
上部は大径に形成され、上面型３を戴置するとともにその外周面を包囲している。上部の内周面には雌ネジが形成され、上面型３の大径部３ａの雄ネジと螺合する（ネジ結合１４）。
【００４１】
下スペーサ７は、上スペーサ６と同一の形状に形成され、下面型４を側面型２に対し適切な位置に保持するため、側面型２に下方から取り付けられるとともに下面型４の上側に取り付けられる。
側面型２に挿入される上部外周面には凸部１３が突設され、側面型２の凹部１０に嵌合することで抜けが防止される。
下部は大径に形成され、下面型４の上側に当接するとともにその外周面を包囲している。下部の内周面には、雌ネジが形成され、下面型４の大径部４ａの雄ネジと螺合する（ネジ結合１５）。
【００４２】
上スペーサ６および下スペーサ７を省略し、上面型３および下面型４が側面型２と直接に螺合するように形成することもできるが、本発明では、合わせ面が軸方向に延在する側面分型２ａ、２ｂによって側面型２を形成しているため、側面型２に精度のよい雌ネジを設けにくく、圧縮不良が生じやすくなるので、上スペーサ６および下スペーサ７を設けることが好ましい。
上スペーサ６および下スペーサ７も、側面型２と同様に低誘電率材料で形成することが望ましい。
【００４３】
軸型５は、側面型２内に挿入される棒状の部材であって、フィルター成形体の中央空間部を形成する。
軸型５は、金属で形成することが好ましい。軸型５を金属で形成することによって、型モジュール１の組み立て時や、マイクロ波での加熱時において、軸型５が側面型２の方向へ変形するのを防止でき、成形されるフィルター成形体の寸法精度を高めることができる。また、加熱時に照射されるマイクロ波を反射して、周囲の混合物を加熱することができる。
【００４４】
＜第一工程＞
型モジュール１に混合物を充填する工程は以下の通りである。
まず、上スペーサ６および下スペーサ７に２つの側面分型２ａ、２ｂを取り付け、側面型２が外れないように上止リング８および下止リング９で固定する。
次に、固定された下スペーサ７の下方に下面型４を挿し込み、螺合させて取り付ける。
次いで、下面型４の貫通孔に軸型５を挿通させる。このとき、下面型４の下端と軸型５の下端とが同じ高さで一致するようにし、軸型５が側面型２内に位置するようにして、ネジ孔１１に止ネジ１２を螺合させて軸型５を固定する。
【００４５】
次いで、漏斗状の器具や筒状の先端部を有する自動供給装置を用いて、上スペーサ６の上方から側面型２内へ混合物を充填する。このとき、フィルター成形体の完成形の高さよりも高い位置まで混合物を充填する。
混合物を所定の高さまで充填した後、上スペーサ６および軸型５に上面型３を取り付けて螺合し、上面型３によって混合物を押圧し嵩体積を減少させる。
これにより、図２に示すように、型モジュール１内の円筒状の空間に混合物を充填することができる。
【００４６】
なお、混合物の圧縮は、上面型３のみによって行ってもよいが、下面型４を下スペーサに螺合する際に余裕をもたせて一部だけ螺合しておき、混合物を充填し、上面型３によって混合物を圧縮するのと同時にまたは先後して、下面型４をさらに螺合させて圧縮するようにしてもよい。
【００４７】
また、軸型５の固定位置については、図２のように、軸型５の下端と下面型４の下端とを一致させ、軸型５の上端を上面型３の上端よりも下方に位置させる代わりに、軸型５の上端と上面型３の上端とを一致させ、軸型５の下端を下面型４の下端よりも上方に位置させてもよい。
また、軸型５をより長く形成して、軸型５の下端と下面型４の下端とが一致するとともに、軸型５の上端と上面型３の上端とが一致するようにしてもよい。軸型５をさらに長く形成して、軸型５が上面型３または下面型４の先端から一部突出するように形成してもよい。
【００４８】
さらに、止ネジ１２によって軸型５を型モジュール１に固定するのは、軸型５を配置した直後のほかに、混合物を充填した後でもよく、さらに上面型３を組み付けた後でもよい。
また、止ネジ１２によって軸型５を固定する代わりに、上面型３および／または下面型４の内周面と軸型５の外周面との一方に凹部（図示せず）を設け、他方にスプリングで突出量が変化可能な突出量可変機構（図示せず）を設けて、スプリングの付勢力によって突出量可変機構が凹部に当接することで軸型５を保持固定するようにしてもよい。
【００４９】
＜第二工程＞
次いで、型モジュール１に充填した混合物にマイクロ波を照射して加熱する。
本発明では、マイクロ波によって混合物の加熱を行うため、オーブン等で加熱する場合に比べて、炉（加熱装置）本体や炉内雰囲気、型モジュールを加熱する必要がなく、混合物を直接加熱することができ、しかも混合物の内部まで同時に加熱することができて、加熱に要する熱量および時間を大幅に節減し、製造コストを低減することができる。
オーブンによる加熱では３０〜１２０分を要していたのに対し、マイクロ波による加熱では１．５〜４分で混合物の加熱（第二工程）が完了する。
また、混合物の全体をほぼ同時に加熱できて加熱時間を短縮することができるので、使用可能な熱溶融性バインダーが、粘度の高い低メルトインデックスのものに限定されることがなく、製造コストを低減させることができる。
【００５０】
加熱に使用する加熱装置は、内部に加熱室を有し、この加熱室を通過するベルトコンベアを敷設して、型モジュール１がこのベルトコンベアによって加熱室内を運搬されるようにする。
また、加熱室内には、ベルトコンベアの進行方向に沿って複数のマイクロ波照射装置を配置し、各マイクロ波照射装置から照射されるマイクロ波が、加熱室内を通過する型モジュール１に照射され、混合物を加熱する。
【００５１】
加熱室の内壁は金属製であるため、照射されたマイクロ波が加熱室の内壁に当たると多方向に乱反射して混合物の加熱に用いられる。これにより、マイクロ波照射装置の出力を節減することができるとともに、マイクロ波が多方向から混合物を加熱して混合物全体を均一に加熱することができ、装置も小型化することができる。
【００５２】
型モジュール１は、軸型５および混合物の軸方向が、ベルトコンベアの進行方向に対して垂直に交差するように、ベルトコンベア上に乗せるのが好ましい。
また、マイクロ波照射装置のマイクロ波の照射方向は、軸型５および混合物の軸方向とほぼ一致するように設定するのが好ましい。
これにより、金属で形成した軸型５がマイクロ波を遮蔽してその背後の混合物に加熱不足を生じるというようなことが起こらず、混合物全体を均一に加熱することができる。
【００５３】
加熱に利用するマイクロ波の周波数は、２００ＭＨｚ（波長１５００ｍｍ）〜１０ＧＨｚ（波長３０ｍｍ）のものを使用することができる。さらに、５００ＭＨｚ（波長６００ｍｍ）〜５ＧＨｚ（波長６０ｍｍ）のものが好ましい。
【００５４】
マイクロ波の出力は、０．４〜１．５ｋｗが好ましい。
０．４ｋｗ未満では出力が不足し加熱に要する時間が長くなる。さらに０．５ｋｗ以上が好ましく、特に０．７ｋｗ以上が好ましい。
また、１．５ｋｗより大きくなると混合物が過熱状態となり、熱溶融性バインダーが脱脂されてしまうとともに、型モジュールが破損するおそれがある。さらに１．０ｋｗ以下が好ましく、特に０．８ｋｗ以下が好ましい。
【００５５】
マイクロ波による加熱では、一定時間照射を連続した後一定時間照射を停止することを繰り返す間欠照射を行うことが好ましい。
マイクロ波を連続で照射し続けると、熱溶融性バインダーが急激に加熱されて、溶融して吸着材料を結合する前に劣化してしまい、フィルター成形体の成形不良や強度低下の原因となる。また、型モジュールも、急激な加熱によって破損するおそれがある。
マイクロ波の出力を下げることによって急激な加熱を防止することもできるが、一つの加熱装置では出力を調整できる範囲に限界があり、小さなフィルター成形体を成形する場合と大きなフィルター成形体を成形する場合とで、一つの加熱装置では適当な出力に調整できない場合がある。
マイクロ波を間欠照射する場合には、照射時間と停止時間との長短を調整することで、一つの加熱装置であっても、大小に異なるフィルター成形体を成形することができる。
【００５６】
間欠照射の周期については、照射を０．１〜５秒間の範囲で連続させ、０．１〜５秒間の範囲で停止させることが好ましい。照射時間と停止時間とは、同じ長さとしてもよいし、相違させてもよい。
照射時間および停止時間の下限は、それぞれ、さらに０．５秒以上とするのが好ましく、特に１秒以上とするのが好ましい。また、上限は、それぞれ、さらに４秒以下とするのが好ましく、特に３秒以下とするのが好ましい。
【００５７】
間欠照射おいて、停止時間を除いた照射時間のみの合計については、７５〜１２０秒間とするのが好ましい。
間欠照射の照射時間が７５秒未満では、熱溶融性が均一かつ十分に溶融することができない。さらに８０秒以上が好ましく、特に８５秒以上が好ましい。
また、１２０秒以上では過熱状態となり、型モジュール１の破損や熱溶融性バインダーの脱脂の原因となる。さらに１００秒以下が好ましく、特に９０秒以下が好ましい。
【００５８】
なお、加熱装置内に複数のマイクロ波照射装置を配設した本実施例では、各マイクロ波照射装置の間欠照射を同期させる（同時に照射を開始させ、同時に停止させる）のが好ましい。
１つのマイクロ波照射装置はある程度広い範囲にマイクロ波を及ぼして加熱するため、各マイクロ波照射装置の間欠照射を同期させないと、或るマイクロ波照射装置が停止しているときにも他のマイクロ波照射装置がマイクロ波を照射することになり、混合物においては間断なく照射し続けるのと変わらなくなってしまうからである。
【００５９】
なお、実施形態では、第一工程と第二工程との間において混合物を押圧して嵩体積を減少させる圧縮工程（圧縮工程Ａ）としたが、他の方法として、第二工程の加熱中において上記混合物を押圧して嵩体積を減少させる圧縮工程（圧縮工程Ｂ）とすることもでき、また、第二工程の加熱完了後且つ熱溶融性バインダーが溶融状態にあるうちにおいて上記混合物を押圧して嵩体積を減少させる圧縮工程（圧縮工程Ｃ）とすることもできる。
【００６０】
第二工程の加熱中において上記混合物を押圧して嵩体積を減少させる圧縮工程Ｂの場合には、例えば、バネ等を用いた負荷機構（図示せず）や油圧等を用いた加圧機構（図示せず）を上面型３及び／又は下面型４にセットして、上面型３の場合は下面型４方向へ、下面型４の場合は上面型３方向へと負荷を与えた状態とし、その状態でマイクロ波加熱を行うことにより、混合物を圧縮することができる。その際には、溶融状態での加圧時間、加圧時の混合物の反力、圧縮度合い等を考慮して負荷機構ないし加圧機構の圧力を設定する。
第二工程の加熱完了後且つ熱溶融性バインダーが溶融状態にあるうちにおいて上記混合物を押圧して嵩体積を減少させる圧縮工程Ｃの場合にも、負荷機構や油圧機構を用いて混合物を圧縮することができる。その際にも、溶融状態での加圧時間、加圧時の混合物の反力、圧縮度合い等を考慮して負荷機構ないし加圧機構の圧力を設定する。
【００６１】
圧縮工程Ａでは、比較的製造設備を簡略化して製造コストを低減することができる。
他方、圧縮工程Ｂや圧縮工程Ｃでは、混合物をより確実に圧縮することができ、特に圧縮工程Ｃを採用することが好ましい。
【００６２】
＜第三工程＞
その後、型モジュール１および混合物（フィルター成形体）を自然冷却させた後、まず、上面型３および下面型４を取り外し、次いで上止リング８および下止リング９を外して、２つの側面分型２ａ、２ｂ、上スペーサ６および下スペーサ７を分解し、最後に軸型５を抜き取って、フィルター成形体を離型する。
なお、自然冷却に代えて、送風による空冷等の方法で強制冷却してもよい。
【００６３】
側面型２を、軸方向に延在する合わせ面を有する２つの側面分型２ａ、２ｂにより構成したことにより、フィルター成形体の成形後に上記のような手順で容易に離型することができる。
従来のフィルター成形体の製造方法では、側面型２を２分割の側面分型２ａ、２ｂから構成すると、合わせ面に沿ってフィルター成形体の側面にバリが発生し、後処理を要することがある。
しかし、本発明では、マイクロ波によって加熱時間を短縮することができるため、熱溶融性バインダーの溶融による軟化時間が短くなり、合わせ面にバリが発生するおそれを大幅に低減させることができる。また、仮にバリが発生しても極めて小さなものとなるため、仕上げ工程を容易にし、コストを低減することができるとともに、フィルター成形体の品質を向上させることができる。
【００６４】
型モジュール１に充填した直後の混合物の嵩体積／完成したフィルター成形体の体積の比は、１〜１．５となるように圧縮するのが好ましい。
このようなフィルター成形体では、熱溶融性バインダーが吸着材料を網目のように結合して、フィルター成形体を良好な強度に成形するとともに、吸着材料の間に水が浄化されながら通過する微細な通路を形成することができる。
【００６５】
上記体積比が１未満では、圧縮が不十分でフィルター成形体の成形性および強度が不足する。さらに１．１以上とするが好ましく、特に１．１５以上とするが好ましい。
上記体積比が１．５より大きくなると、過剰な圧縮状態となり、離型したフィルター成形体が膨張しようとする復元力が働いて、この復元力に熱溶融性バインダーによる結合が耐えられず、フィルター成形体が破損してしまう。さらに１．４以下とするのが好ましく、特に１．３以下とするが好ましい。
一般に、フィルター成形体において上記体積比を大きくすると、時間当たりの水流量が低下する代わりにコンパクト性と浄化能力が向上する。本発明によれば、上記体積比を高く設定しても良好なフィルター成形体を実現することができる。
【００６６】
＜実施例＞
本発明の実施形態にしたがって円筒形状のフィルター成形体を製造し、性状の試験を行った。
この実施例では、混合物１００重量部において、吸着材料として０．１〜０．５ｍｍにカットした繊維状活性炭を６１重量部、６０−１４０メッシュパスの粒状活性炭を４重量部、粒径４０μｍのアルミノケイ酸塩を主成分とするゼオライト（Selecto Scientific, Inc製 ALUSIL40）を２０重量部、熱溶融性バインダーとして２４ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＴＳＭ  Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ  Ｌｏａｄ）のポリエチレン（セイシン企業  SK-PE-20L  パウダー）を１５重量部とし、これらをミキサーで混合した。
なお、この混合物において、繊維状活性炭の重量／粒状活性炭の重量は１５．２５である。
【００６７】
この混合物を、誘電損失が０．００３のＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））製の側面型２、上面型３、下面型４、上スペーサ６および下スペーサ７と、ステンレス製の軸型５とからなる型モジュール１に充填した後、上面型３を上スペーサ６に螺合し、あるいは下面型４を下スペーサ７に螺合して、混合物を圧縮した。
【００６８】
その後、加熱室のベルトコンベアに沿って４つのマイクロ波照射装置を配置した加熱装置で、混合物にマイクロ波を照射して加熱した。加熱室の内壁は金属製のものとした。
型モジュール１は、軸型５および混合物の軸方向がベルトコンベアの進行方向に対して垂直になるように、ベルトコンベアに乗せた。このとき、各マイクロ波照射装置の照射方向は、軸型５および混合物の軸方向に一致するようにした。
【００６９】
各マイクロ波照射装置のマイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚ、出力を０．７ｋｗ（瞬間最大電界密度４．９９μｍ／ｃｍ３）とし、２秒間の照射と２秒間の停止とを交互に繰り返す間欠照射を行い、照射時間および停止時間の総時間を１８０秒（照射時間９０秒、停止時間９０秒）として加熱した。その際に、４つのマイクロ波照射装置では、間欠照射の周期を同期させた。
【００７０】
その後、型モジュール１を１８０秒冷却させた後、離型を行い、外径がφ２２ｍｍ、内径がφ７ｍｍ、高さ１０８ｍｍ、重量１６ｇの円筒形状フィルター成形体を得た。
得られたフィルター成形体では、型モジュールに充填した直後の混合物の嵩体積／完成したフィルター成形体の体積の比が１．１８であった。
【００７１】
この実施例のフィルター成形体について、家庭用浄水器試験方法（ＪＩＳ  Ｓ３２０１）に従い、ろ過流量試験および遊離残留塩素ろ過能力試験を実施した。
ろ過流量試験は、フィルター成形体に初期通水後、さらに１０分間連続通水してから、動水圧０．１ＭＰａとしたときの単位時間あたりのフィルター成形体を透過する流量を測定するものである。
遊離残留塩素ろ過能力試験は、遊離残留塩素濃度を２．０±０．２ｍｇ／Ｌに調整した水をフィルター成形体でろ過し続け、塩素の除去率が所定の値に低下するまでの総ろ過水量を測定するものである。本試験では、塩素除去率が８０％に低下するまでの総ろ過水量を測定した。
結果は、表１の通りとなった。
【００７２】
＜表１＞
0005756690.tif 000002
【００７３】
浄水器に用いるフィルター成形体としては、ろ過流量試験において２．５Ｌ／ｍｉｎ以上の流量であることが望ましいが、実施例では２．９Ｌ／ｍｉｎであった。
また、浄水器に用いるフィルター成形体としては、遊離残留塩素ろ過能力試験において１２００Ｌ以上の水をろ過処理できることが好ましいが、実施例では２１００Ｌであった。
【００７４】
以上より、実施例のフィルター成形体の製造方法は、加熱時間を短縮することができ、熱溶融性バインダーのメルトインデックスも限定されず、製造コストを低減させることができるとともに、フィルター成形体として十分な浄化能力を有していることがわかった。
【符号の説明】
【００７５】
１  型モジュール
２  側面型
２ａ，２ｂ  側面分型
３  上面型
３ａ  大径部
３ｂ  小径部
４  下面型
４ａ  大径部
４ｂ  小径部
５  軸型
６  上スペーサ
７  下スペーサ
８  上止リング
９  下止リング
１０  凹部
１１  ネジ孔
１２  止ネジ
１３  凸部
１４  ネジ結合
１５  ネジ結合
【図１】
0005756690.tif 000003
【図２】
0005756690.tif 000004