(57)【要約】本発明の目的は、簡単に製造することができて、液体および／またはガスの透過に関して優れた特性を有している、等級順に配列された構造を備えたフィルターを提供することにある。この課題を解決するために、そのフィルターは、異なるサイズの小孔を有する少なくとも２つの層からなる焼結可能な材料から製造される。第一層は、０．００５μｍの最小小孔サイズを有し、金属酸化物または金属酸化物の混合物からなる。第一層に結合される付加的な層は、金属酸化物以外の材料からなる。本発明は、また、発明品であるフィルターを製造する方法およびその使用に関する。
2004521732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるサイズの小孔を有する少なくとも２つの層からなる焼結可能な材料から製造された等級順に配列した構造を備えたフィルターであって、第一層は０．００５μｍの最小小孔サイズを有し、金属酸化物またはその混合物から製造され、第一層に結合されている他の層は金属酸化物から製造されていないフィルター。
【請求項２】
第一層は約０．０１μｍから１μｍの範囲で、好ましくは０．０５μｍから０．６μｍの範囲の小孔サイズを有することを特徴とする請求項１記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【請求項３】
少なくとも３つの層を有することを特徴とする請求項１または２記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【請求項４】
金属酸化物またはその混合物が、還元可能な金属酸化物および／または還元が困難な金属酸化物のグループから選択されたものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【請求項５】
金属酸化物またはその混合物が、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯおよび／またはＳｉＯ2のグループから選択された、還元が困難な酸化物であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【請求項６】
金属酸化物またはその混合物が、ＡｇＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4 および／またはＮｉＯのグループから選択された、還元可能な酸化物であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【請求項７】
酸化物の混合物の層が、金属酸化物から製造された第一層と、他の層との間に配置されたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の等級順に配列した構造を備えたフィルターを製造する方法であって、第一工程において、金属酸化物を含有する懸濁物が現存する層に付加され、引き続いて、第二工程において、それが焼結される方法。
【請求項９】
金属酸化物を含有する懸濁物が、スプレーすることによって付加されることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
現存する層は、焼結可能な材料を含有する懸濁物をスプレーし、引き続いてそれを焼結することによって製造されることを特徴とする請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
現存する層は、第一層が付加される前に機械的に平滑にされることを特徴とする請求項８、９または１０記載の方法。
【請求項１２】
金属酸化物を含有する懸濁物は、さらに、溶媒、結合剤、安定化剤および／または分散剤を含有することを特徴とする請求項８、９、１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
溶媒が、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、テルペン、Ｃ2−Ｃ5−アルケン、トルエン、トリクロルエチレン、ジエチルエーテルおよび／またはＣ1−Ｃ6−アルデヒドおよび／またはケトンのグループから選択されることを特徴とする請求項８、９、１０、１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
結合剤が、ポリビニルアセテート、ワックス、セラック、ポリエチレンオキサイドおよび／またはポリグリコールのグループから選択されることを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
安定化剤が、有機酸および／または無機酸、無機苛性アルカリ溶液、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸および／またはアミンのグループから選択されることを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２、１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
分散剤が、ポリアミン、フタル酸エステルおよび／またはポリエチレンイミンのグループから選択されることを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５記載の方法。
【請求項１７】
食品および飲料産業、研究技術、医薬品技術ならびに環境技術における濾過キャンドルおよび／または濾過管として、および／または精密濾過または限外濾過のためのクロスフローフィルターとして、膜分離器において余分で微細な触媒粒子を分離するために、冷却剤、潤滑剤および清浄化剤の濾過のために請求項１ないし７のいずれかに記載の等級順に配列した構造を備えたフィルターを使用すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なるサイズの小孔を有する少なくとも２つの層からなる焼結可能な材料から製造された等級順に配列した構造を備えたフィルター及びその製造方法ならびにその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結されたフィルターを製造するために、金属粉と結合剤の混合物を製造して、いわゆるグリーンシートを得、これらの混合物を約１０００バールまでの圧力下で必要な形状に圧下することは当業者に公知である。引き続いて、このように製造したグリーンシートは、１０００℃以上の温度で焼結される。しかしながら、この方法によって、粗大な多孔を有するフィルター本体のみを良好に製造できる。特定の小孔サイズを備えた微細なフィルターの製造は、実用的には不要な程度に非常に低い透過性の数値の製品を創造しうる。
【０００３】
しかし、非常に微細な多孔を有するフィルター本体に対する需要がある。そのような微細な多孔を有するフィルター本体を製造するために、特にナノメーターの範囲の粒径を有する微細な金属粉末を使用することが必要である。しかしながら、そのような金属粉末の使用は、一方において容易に燃えやすく、他方において特に強く酸化されやすいという問題を有している。それゆえ、そのような金属粉末を使用することは、技術的に非常に難しく、面倒である。さらに、それらは、大量に市販されていない。
【０００４】
さらに、微細な多孔を有するフィルター本体に関する問題は、フィルター本体の孔が微細になるほど、流れに対する抵抗が増えるということである。しかし、例えば化学プロセスにおけるフィルターの使用においては、流れに対する抵抗が増えることは望まれない。というのは、流通させるために高圧を必要とし、必要なエネルギーが増えるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それゆえ、上記した欠点を有しない等級順に配列した構造を備えたフィルターを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、異なるサイズの小孔を有する少なくとも２つの層からなる焼結可能な材料から製造された等級順に配列した構造を備えたフィルターであって、第一層は０．００５μｍの最小小孔サイズを有し、金属酸化物またはその混合物から製造され、第一層に結合されている他の層は金属酸化物から製造されていないフィルターによって解決される。他の層は、より大きな小孔を有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の方法によって製造されたフィルターは、流体および／またはガスの流れ挙動に関して優れた特性を有している。この理由は、第一層と次の層との間に正確に画定された遷移領域があり、流れ抵抗が急激に減少するからである。これは、第一層の金属酸化物微粒子が、本発明の方法（結合剤の不要な湿潤粉末スプレー法）によって付加された次の層の小孔を貫通しないという事実によるものである。もし必要ならば、次の層は結合剤を使用して製造することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のフィルターは、少なくとも２つの現存する層の間で明確な遷移を示すのが好ましい。本発明における明確な遷移の意味は、特に第一層と他の層の間の遷移領域が狭く、それによって、その幅が調整できることを言う。好ましい遷移領域の幅は、第一（金属酸化物）層と他の層との間において、すなわち、大きな孔を有する他の層内への金属酸化物材料の浸透深さが、１から５小孔層の範囲にあり、さらに好ましくは、２小孔層である。第一層の小孔サイズは、好ましくは他の層の小孔サイズの１／３から１／６である。本発明に従って製造されたフィルターに関して、上記パラメーターによって特定される流れ抵抗を備えた、等級順に配列した構造を備えたフィルターを製造することが可能である。
【０００９】
このように構成される、等級順に配列した構造を備えたフィルターは、約１００ミリハ゛ールの差圧において、例えば空気のような気体に対して１〜１５００ｍ3／ｈｍ2の流量を示す。例えば、水のような流体は、同じ差圧において約１０〜３０ｍ3／ｈｍ2の流量を示す。透過係数は、DIN ISO 4022に従って測定すると、１００μｍ未満の合計厚さの層において、約０．００２×１０-12から３×１０-12ｍ2 である。それらは、DIN 30 911に従って測定すると、約８×１０6から２×１０3Ｐａの範囲の沸点圧であり、特に好ましくは、約８．６×１０6から１．７２×１０3Ｐａの範囲の沸点圧を示す。使用された金属酸化物は、微細な分散形態で燃えやすくなったり、酸化されやすくならないように、容易に加工することができる。さらに、それらは大量生産できる。このように、本発明に従って製造された、等級順に配列した構造を備えたフィルターの製造は、費用効率が高い。
【００１０】
第一層に結合される他の層に使用できる焼結可能な材料は、金属、セラミックスおよび／またはプラスチックから製造された粉末もしくは繊維またはワイヤを言う。それらは金属酸化物と混合することができる。使用可能な金属材料は、純金属から製造された粉末だけでなく、合金から製造された粉末である。これらは、特に鋼、好ましくはクロム−ニッケル鋼や、青銅や、ハステロイ、インコネルなどのニッケルマスターアロイである。これによって、粉末混合物は、例えば白金のような高融点元素を含有することができる。使用される金属粉末とその微粒子径は、それぞれの使用目的に依存する。好ましい粉末は、合金 316 L,  304 L, インコネル 600, インコネル 625, モネルおよびハステロイＢ、ＸおよびＣである。
【００１１】
本発明において、等級順に配列された構造を備えたフィルターの第一層の小孔サイズは、約０．０１μｍから約１μｍの範囲であり、好ましくは、０．０５μｍから０．６μｍの範囲である。この第一層の厚さは、約０．５μｍから５０μｍの範囲にすべきであり、好ましくは、０．５μｍから１０μｍの範囲にすべきである。というのは、第一層が薄くなるほど、この小さな孔サイズに関するガスおよび／または流体の流れ抵抗が低くなるからである。
【００１２】
本発明において、等級順に配列された構造を備えたフィルターは、少なくとも３つの層からなるのが好ましい。ここに、第一層は金属酸化物から製造されるのが好ましく、次の（第二）層は金属材料からなり、同様に微細な小孔を有するのが好ましい。それらの層は、粗大な多孔を有する支持体（第三層）の上に重ねられる。第三層もまた好ましくは金属材料から製造される。ここで、次の（第二）層の厚さは、最大５μｍから５００μｍの範囲であり、好ましくは、５μｍから３００μｍの範囲であり、さらに好ましくは、５μｍから２０μｍの範囲である。次の（第二）層を製造するために使用される金属粉末は、問題なくその層の製造に使用できる粒径を有している。微粒子の大きさ及びこの場合に使用可能な粉末微粒子の直径は、約０．０５μｍから１５０μｍの範囲であり、好ましくは、０．５μｍから１００μｍの範囲であり、さらに好ましくは、０．５μｍから６μｍの範囲である。それとは対照的に、第一層を製造するために使用される金属酸化物粉末は、約０．００１μｍから０．１μｍの範囲の微粒子の大きさを有している。等級順に配列された構造を備えたフィルターは、流れ方向において減少する孔径を有するのが好ましく、すなわち、金属酸化物から製造される層は、流入側に位置している。
【００１３】
金属酸化物またはその混合物は、還元可能および／または還元困難な金属酸化物のグループから選択されるのが好ましい。本発明における還元可能な酸化物は、還元性の水素雰囲気中で金属に還元できる、金属酸化物である。ここで、そのような金属酸化物またはその混合物は、ＡｇＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4  および／又はＮｉＯ（請求  項６参照）のグループから選択されるのが好ましい。他方、本発明において還元困難な酸化物は、特に水素雰囲気においても還元することができない。ここで、そのような酸化物は、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯおよび／またはＳｉＯ2のグループから選択されるのが好ましい。
【００１４】
もし、本発明に従って製造されるフィルターの第一層が還元困難な金属酸化物から製造されるならば、この層は、焼結プロセス後に金属酸化物からなるであろう。使用される還元困難な金属酸化物の微粒子形態は、焼結プロセスの間維持される。
【００１５】
酸化物の混合物の層は、第一層と他の層との間に位置するのが好ましい。この層は、第二金属層の酸化被膜との固体反応によって形成される。それによって、アンダーグラウンドへの酸化層の結合が行われる。これはフィルターの品質に影響を与えない。還元困難な金属酸化物から製造された第一層を有する、等級順に配列された構造を備えたフィルターは、正確に画定された遷移領域のために流れ抵抗について優れた特性を示す。その他、そのフィルターは、金属製支持体（第三層）によって主に達成される、延性と衝撃強度について優れた数値を示す。このようにして、長寿命で逆洗可能な等級順に配列された構造を備えたフィルターを提供することが可能である。それらの引張強度は、DIN EN 309116 に従って、約５Ｎ／ｍ2  から５００Ｎ／ｍ2の範囲が好ましく、２０Ｎ／ｍ2から４００Ｎ／  ｍ2の範囲がより好ましい。さらに、第一層を他の層に良好に結合するために本発明に従って製造されたフィルターを使用することで、プラスチック膜体では達成することができない、逆洗中に８バールの圧力に到達することが可能になる。
【００１６】
もし、第一層が還元可能な金属酸化物から製造されるならば、これらは還元性の水素雰囲気における焼結プロセス中に金属に還元される。これによって、もし、他の（第二）層と支持体（第三層）が金属粉末から製造されるならば、簡単な方法で、特に精密濾過用の純金属製で等級順に配列された構造を備えたフィルターを提供することが可能である。
【００１７】
さらに、本発明は、等級順に配列された構造を備えたフィルターを製造する方法に関する。第一工程において、金属酸化物を含有する懸濁物が現存する層に付加され、引き続いて、第二工程において、それが焼結される。ここに、層は、注入、シルクスクリーン印刷、もしくは懸濁物への浸透またはスプレーによって付加される。しかし、金属酸化物を含有する懸濁物をスプレーすることが好ましい。
【００１８】
さらに、現存する層は、焼結可能な材料を含有する懸濁物をスプレーし、引き続いてそれを焼結することによって製造されることが好ましい。
【００１９】
金属酸化物、すなわち焼結可能な材料を含有する懸濁物を付加するために使用される方法は、ここで、湿潤粉末スプレー法と呼ぶ。ここにおいて、使用される金属酸化物、すなわち、焼結可能材料の懸濁物は、補助的な物質とともに溶媒を含有している。ここで、一方において金属酸化物、すなわち焼結可能材料と、他方において懸濁物に使用される溶媒との間の混合比率は、約２：３であるのが好ましい。懸濁物は、Ｘ−Ｙ方向に移動可能なシステムに装着された改良エアガンで吹き付けられる。懸濁物が吹き付けられた後、溶媒は気化されるか、又はその低い蒸気圧のためにそれ自身で気化する。引き続いて、各層が焼結される。
【００２０】
湿潤粉末スプレー法は、結合剤の使用量を少なくすることができるという利点がある。そこで、層の微粒子の間に空間は存在しない。このことが、懸濁物の付加に続く焼結プロセス中に成長するガスが、分解される結合剤をグリーンシートから完全に且つ邪魔されずに除去することを保証する。
【００２１】
基本的に焼結プロセスは、２工程を有している。第一工程では使用された結合剤が分解され、続く工程が実際の焼結プロセスである。分解プロセス自身は特別の時間−温度プログラムに限定されない。典型的には、分解プロセスにおいて、グリーンシートは、フィルター本体の大きさに応じて、３〜１０℃／分の昇温速度で２８０〜４２０℃の温度に加熱され、結合剤が完全に除去されるまでの所定時間、この温度に保持される。引き続いて、等級順に配列された構造を備えた焼結体は、材料とその微粒子の大きさに依存する８００〜１２５０℃の必要な焼結温度に達するまで加熱される。
【００２２】
焼結プロセスとともに分解プロセスは、還元可能な酸化物を使用する場合、保護ガス（水素、窒素、アルゴンおよび／またはそれらの混合ガス）雰囲気下または真空下で実行される。
【００２３】
本発明の方法において、現存する層は、第一層が付加される前に機械的に平滑にされることが好ましい。ここで、平滑化は、例えば、カレンダによる機械的ドエルプレスによって行うことができる。調整は、単純な圧延によって実行することができる。さらに、支持体は現存する層を付加する前に機械的に平滑化することができる。機械的平滑化の利点は、次の層に対する第一層の結合特性を改善することである。
【００２４】
さらに、金属酸化物を含有する懸濁物は、溶媒、結合剤、安定化剤および／または分散剤を含有することが好ましい。特に好ましい溶媒は、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、テルペン、Ｃ2−Ｃ5−アルケン、トルエン、トリクロルエチレン、ジエチルエーテルおよび／またはＣ1−Ｃ6−アルデヒドおよび／またはケトンのグループから選択される。ここで、１００℃以下の温度で気化する溶媒が好ましい。使用される溶媒の量は、使用される焼結可能材料、すなわち金属酸化物に対して約４０〜７０重量％の範囲であり、好ましくは、約５０〜６５重量％の範囲である。溶媒は、溶媒が添加されるときに生成するスプレー小滴が、現存する層、すなわち支持体に接触する前にそれ自身がスプレープロセス中に部分的に又は完全に乾燥しないようなものの中から選択されることが好ましい。それゆえ、溶媒混合物を使用するのが好ましい。ここで、アルコールとテルペンの混合物が好ましく、特にエタノールとテルピネオールの混合物が好ましく、特に約０．００６から０．０１６Ｐａｓの範囲の粘度を有する混合物が好ましく、アルコールと少量のケトンの混合物が好ましく、特に、メチルエチルケトンが好ましい。
【００２５】
金属酸化物を含有する懸濁物に含まれる結合剤は、ポリビニルアセテート、ワックス、セラック、ポリエチレンオキサイドおよび／またはポリグリコールのグループから選択されることが好ましい。ポリアルキレンオキサイドおよびポリアルキレングリコールは、１００から５０００００ｇ／モル、好ましくは１０００から３５００００ｇ／モル、さらに好ましくは５０００から６５００ｇ／モルの範囲の分子量の重合体または共重合体として使用するのが好ましい。結合剤は、全量に対して、約０．０１〜１２重量％の範囲の量で使用するのが好ましく、２〜５重量％の範囲の量で使用するのがより好ましい。しかしながら、結合剤を含有しない金属酸化物を含む層を使用するのが特に好ましい。この場合、必要とされる分解プロセスを省略することができる。その代わりに、微粒子が付加される支持体、もしくは微粒子またはその両者に静電気を印荷することによってスプレープロセス中に微粒子を配置することは可能である。
【００２６】
金属酸化物を含有する懸濁物は、有機酸および／または無機酸、無機苛性アルカリ溶液、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸および／またはアミンのグループから選択される安定化剤を含有することが好ましい。ここで、特に、酢酸、クエン酸、塩酸、蓚酸、水酸化リチウム、水酸化アンモニウム、トリエタンジアミンおよびテトラメチルアンモニウムヒドロキサイドが好ましい。特に、酢酸を使用するのが好ましい。使用される安定化剤の量は、全量に対して約３〜１３重量％の範囲であり、さらに５〜８重量％の範囲が好ましい。上記安定化剤を添加することによって、凝集する微細な酸化物微粒子が減少する傾向になり、平滑な表面と小孔の分布をもたらす。
【００２７】
さらに、金属酸化物を含有する懸濁物は、ポリアミン、フタル酸エステルおよび／またはポリエチレンイミンのグループから選択される分散剤を含有することが好ましい。ここで、ポリアミン、ポリエチレンイミンのグループから選択されるものが特に好ましい。分散剤、特にポリエチレンイミンを添加することによって、スプレーされる金属酸化物を含有する懸濁物の粘度を完全に調整できる。懸濁物の粘度は約０．００３から０．９６Ｐａｓの範囲が好ましく、約０．００５から０．００８Ｐａｓの範囲がさらに好ましい。
【００２８】
本発明の方法に従って、優れた流れ特性、特に低い流れ抵抗を有し、特に、等級順に配列された構造を備えたフィルターの層の間が正確に画定された遷移を示す、等級順に配列された構造を備えたフィルターを製造することが可能であり、さらに、燃えやすいとか酸化しやすいとかいう危険性がほとんどない、等級順に配列された構造を備えたフィルターを安全に製造することが可能である。
【００２９】
さらに、本発明は、食品および飲料産業、研究技術、医薬品技術ならびに環境技術における濾過キャンドルおよび／または濾過管として、および／または精密濾過または限外濾過のためのクロスフローフィルターとして、膜分離器において余分で微細な触媒粒子を分離するために、冷却剤、潤滑剤および清浄化剤の濾過のために上記特性を備えた等級順に配列した構造を備えたフィルターを使用することに関する。特に、本発明に従って製造される等級順に配列した構造を備えたフィルターは、１０mmから１５００mmの範囲の長さを有する濾過管および濾過キャンドルとして使用される。ここで、キャンドルは正面側に被覆を有することができる。
【実施例】
【００３０】
本発明の利点を添付図面と実施例に基づいて説明する。
【００３１】
図１は参照番号１を付した本発明に従って製造されたフィルターを示す。これは、０．４５μｍの微粒子の大きさのＴｉＯ2  から製造された第一層２と、２０μｍ未満の微粒子  の大きさのステンレス鋼（材料記号３１６Ｌ）で製造された焼結層３と、８６μｍから２３４μｍの範囲の微粒子の大きさのステンレス鋼３１６Ｌで製造された粗大な多孔を有する支持体４とを示している。層２の粉末微粒子は、約３μｍに相当する約２小孔層の深さまで層３内に浸透し、層間の良好な結合をもたらす。２小孔層の厚さを有する（Ｘ線スペクトルによって測定された）Ｃｒ0.12Ｔｉ0.78Ｏ1.74   からなる酸化物の混合物の層が第  一層２と次の層３との間に配置されている。第一層２から次の層３への非常に際だった遷移を明瞭に読みとることができる。
【００３２】
溶媒中に金属酸化物を含む標準的な懸濁物が４０ｇのＴiＯ2と６０ｇのエタノールを含む場合において、以下の金属酸化物の懸濁物が製造された。
【００３３】
2004521732.tif 000003
上記懸濁物１の場合において、金属酸化物を含む懸濁物は、スプレーされている間および支持体である現存する層に接触する前に部分的に又は完全に乾燥しないことが保証される。これは、特に、付加される金属酸化物層が不明瞭な領域を示すことを防止し、完全な表面上に不均一な孔が形成される原因となる、焼結後に不規則な形状になることを防止する。
【００３４】
2004521732.tif 000004
安定化剤である酢酸を添加することによって、懸濁物２中の微細な金属酸化物の微粒子はほとんど凝集せず、スプレーされる層上に微細な金属酸化物の微粒子は一様に分布する。
【００３５】
2004521732.tif 000005
上記懸濁物３は、約０．００５から０．００８Ｐａｓの範囲の最適粘度を示す。それによって、金属酸化物を含む懸濁物が改良エアガンによってさらなる層上に付加されるとき、スプレープロセスに関する最良の結果が得られる。
【００３６】
懸濁物１〜３が結合剤を含有していないことが特に重要である。これによって、分解プロセスなしで本発明の方法を実行することができるという利点があり、焼結プロセスをより速く、より容易に実行できるため、コストを低減することができる。
【００３７】
懸濁物１〜３は、湿潤粉末スプレー法によって製造された、さらなる層上にスプレーされた。ここで、さらなる層は５μｍ未満の微粒子直径を有する鋼粉末から構成されていた。このさらなる層は、約１５μｍの厚さを有していた。さらなる層は、９５０℃未満の温度で焼結炉において焼結された。引き続いて、金属酸化物を含む懸濁物１〜３は、Ｘ−Ｙ方向に移動可能なシステムに装着された改良エアガンによってさらなる層上に付加された。その層は４時間、乾燥容器において乾燥された後、引き続いて、８００℃〜１０５０℃の範囲、好ましくは約８５０℃〜９５０℃の範囲にある保護ガス雰囲気または真空下で焼結された。
【００３８】
金属酸化物を含む懸濁物が付加された、さらなる層は支持体上に付加することができる
が、２以上の層から構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に従って製造されたフィルターの断面の拡大図である。
【国際公開パンフレット】
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2004521732.tif 000023
2004521732.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月5日(2003.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
第一層は、約０．０５μｍから０．６μｍの範囲の小孔サイズを有することを特徴とする請求項１記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
金属酸化物またはその混合物が、還元可能な金属酸化物および／または還元が困難な金属酸化物のグループから選択されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
金属酸化物またはその混合物が、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯおよび／またはＳｉＯ2のグループから選択された、還元が困難な酸化物であることを特徴とする請求項１、２または３記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
金属酸化物またはその混合物が、ＡｇＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4 および／またはＮｉＯのグループから選択された、還元可能な酸化物であることを特徴とする請求項１、２または３記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
酸化物の混合物の層が、金属酸化物から製造された第一層と、次の層との間に配置されたことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の等級順に配列した構造を備えたフィルター。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の等級順に配列した構造を備えたフィルターを製造する方法であって、第一工程において、金属酸化物を含有する懸濁物が現存する層に付加され、引き続いて、第二工程において、それが焼結される方法。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
金属酸化物を含有する懸濁物が、スプレーすることによって付加されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
現存する層は、焼結可能な材料を含有する懸濁物をスプレーし、引き続いてそれを焼結することによって製造されることを特徴とする請求項７または８記載の方法。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
現存する層は、第一層が付加される前に機械的に平滑にされることを特徴とする請求項７、８または９記載の方法。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
金属酸化物を含有する懸濁物は、さらに、溶媒、結合剤、安定化剤および／または分散剤を含有することを特徴とする請求項７、８、９または１０記載の方法。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
溶媒が、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、テルペン、Ｃ2−Ｃ5−アルケン、トルエン、トリクロルエチレン、ジエチルエーテルおよび／またはＣ1−Ｃ6−アルデヒドおよび／またはケトンのグループから選択されることを特徴とする請求項７、８、９、１０または１１記載の方法。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
結合剤が、ポリビニルアセテート、ワックス、セラック、ポリエチレンオキサイドおよび／またはポリグリコールのグループから選択されることを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１または１２記載の方法。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
安定化剤が、有機酸および／または無機酸、無機苛性アルカリ溶液、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸および／またはアミンのグループから選択されることを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１、１２または１３記載の方法。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
分散剤が、ポリアミン、フタル酸エステルおよび／またはポリエチレンイミンのグループから選択されることを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４記載の方法。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１６】
食品および飲料産業、研究技術、医薬品技術ならびに環境技術における濾過キャンドルおよび／または濾過管として、および／または精密濾過または限外濾過のためのクロスフローフィルターとして、膜分離器において余分で微細な触媒粒子を分離するために、冷却剤、潤滑剤および清浄化剤の濾過のために請求項１ないし６のいずれかに記載の等級順に配列した構造を備えたフィルターを使用すること。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、異なるサイズの小孔を有する少なくとも３つの層からなる焼結可能な材料から製造された等級順に配列した構造を備えたフィルター及びその製造方法ならびにその使用に関する。


【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の方法によって製造されたフィルターは、流体および／またはガスの流れ挙動に関して優れた特性を有している。この理由は、第一層と第二層との間に正確に画定された遷移領域があり、流れ抵抗が急激に減少するからである。これは、第一層の金属酸化物微粒子が、本発明の方法（結合剤の不要な湿潤粉末スプレー法）によって付加された第二層の小孔を貫通しないという事実によるものである。もし必要ならば、第二層と次の層は結合剤を使用して製造することもできる。


【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ここで、第二層の厚さは、５μｍから２０μｍの範囲である。第二層を製造するために使用される金属粉末は、問題なくその層の製造に使用できる粒径を有している。微粒子の大きさ及びこの場合に使用可能な粉末微粒子の直径は、約０．０５μｍから１５０μｍの範囲であり、好ましくは、０．５μｍから１００μｍの範囲であり、さらに好ましくは、０．５μｍから６μｍの範囲である。それとは対照的に、第一層を製造するために使用される金属酸化物粉末は、約０．００１μｍから０．１μｍの範囲の微粒子の大きさであり、好ましくは０．０１μｍから０．３μｍの範囲の微粒子の大きさを有している。等級順に配列された構造を備えたフィルターは、流れ方向において減少する孔径を有するのが好ましく、すなわち、金属酸化物から製造される層は、流入側に位置している。
第一層に結合される第二層に使用できる焼結可能な材料は、金属、セラミックスおよび／またはプラスチックから製造された粉末もしくは繊維またはワイヤを言う。使用可能な金属材料は、純金属から製造された粉末だけでなく、合金から製造された粉末および／または異なる金属および合金の混合粉末である。これらは、特に鋼、好ましくはクロム−ニッケル鋼や、青銅や、ハステロイ、インコネルなどのニッケルマスターアロイである。これによって、粉末混合物は、例えば白金のような高融点元素を含有することができる。使用される金属粉末とその微粒子径は、それぞれの使用目的に依存する。好ましい粉末は、合金 316 L,  304 L, インコネル 600, インコネル 625, モネルおよびハステロイＢ、ＸおよびＣである。


【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明において、等級順に配列された構造を備えたフィルターの第一層の小孔サイズは、約０．０５μｍから０．６μｍの範囲である。この第一層の厚さは、約０．５μｍから１０μｍの範囲にすべきである。というのは、第一層が薄くなるほど、この小さな孔サイズの場合にガスおよび／または流体の流れ抵抗が低くなるからである。


【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
金属酸化物またはその混合物は、還元可能および／または還元困難な金属酸化物のグループから選択されるのが好ましい。本発明における還元可能な酸化物は、還元性の水素雰囲気中で金属に還元できる、金属酸化物である。ここで、そのような金属酸化物またはその混合物は、ＡｇＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4  および／又はＮｉＯのグループから選択されるのが好ましい。他方、本発明において還元困難な酸化物は、特に水素雰囲気においても還元することができない。ここで、そのような酸化物は、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯおよび／またはＳｉＯ2のグループから選択されるのが好ましい。


【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
酸化物の混合物の層は、第一層と第二層との間に位置するのが好ましい。この層は、第二金属層の酸化被膜との固体反応によって形成される。それによって、アンダーグラウンドへの酸化層の結合が行われる。これはフィルターの品質に影響を与えない。還元困難な金属酸化物から製造された第一層を有する、等級順に配列された構造を備えたフィルターは、正確に画定された遷移領域のために流れ抵抗について優れた特性を示す。その他、そのフィルターは、金属製支持体（第三層）によって主に達成される、延性と衝撃強度について優れた数値を示す。このようにして、長寿命で逆洗可能な等級順に配列された構造を備えたフィルターを提供することが可能である。それらの引張強度は、DIN EN 309116 に従って、約５Ｎ／ｍ2  から５００Ｎ／ｍ2の範囲が好ましく、２０Ｎ／ｍ2から４００Ｎ／  ｍ2  の範囲がより好ましい。さらに、第一層を第二層に良好に結合するために本発明に従  って製造されたフィルターを使用することで、プラスチック膜体では達成することができない、逆洗中に８バールの圧力に到達することが可能になる。


【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
もし、第一層が還元可能な金属酸化物から製造されるならば、これらは還元性の水素雰囲気における焼結プロセス中に金属に還元される。これによって、もし、第二層と支持体（第三層）が金属粉末から製造されるならば、簡単な方法で、特に精密濾過用の純金属製で等級順に配列された構造を備えたフィルターを提供することが可能である。


【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
さらに、金属酸化物を含有する懸濁物は、ポリアミン、フタル酸エステルおよび／またはポリエチレンイミンのグループから選択される分散剤を含有することが好ましい。ここで、ポリアミン、ポリエチレンイミンのグループから選択されるものが特に好ましい。分散剤、特にポリエチレンイミンを添加することによって、スプレーされる金属酸化物を含有する懸濁物の粘度を完全に調整できる。懸濁物の粘度は約０．００５から０．００８Ｐａｓの範囲が好ましい。


【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
2004521732.tif 000025
上記懸濁物３は、約０．００５から０．００８Ｐａｓの範囲の最適粘度を示す。それによって、金属酸化物を含む懸濁物が改良エアガンによって第二層上に付加されるとき、スプレープロセスに関する最良の結果が得られる。


【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
懸濁物１〜３は、湿潤粉末スプレー法によって製造された、第二層上にスプレーされた。ここで、第二層は５μｍ未満の微粒子直径を有する鋼粉末から構成されていた。この第二層は、約１５μｍの厚さを有していた。第二層は、９５０℃未満の温度で焼結炉において焼結された。引き続いて、金属酸化物を含む懸濁物１〜３は、Ｘ−Ｙ方向に移動可能なシステムに装着された改良エアガンによって第二層上に付加された。その層は４時間、乾燥容器において乾燥された後、引き続いて、８００℃〜１０５０℃の範囲、好ましくは約８５０℃〜９５０℃の範囲にある保護ガス雰囲気または真空下で焼結された。


【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月5日(2003.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
異なるサイズの小孔を有する少なくとも３つの層からなる焼結可能な材料から製造された等級順に配列した構造を備えたフィルターであって、第一層の小孔サイズは約０．０１μｍから１μｍの範囲であり、第一層の厚さは約０．５μｍから５０μｍの範囲であり、第一層は金属酸化物またはその混合物で製造されており、第二層は金属材料で製造されており、第二層の厚さは約５μｍから３００μｍの範囲であり、第三層は金属材料で製造された粗大な多孔を有する支持体からなり、第一層の金属酸化物材料の第二層への浸透深さは１から５小孔層の範囲であり、第一層の小孔サイズは第二層の小孔サイズの１／３から１／６であり、第一層を製造するために使用される懸濁物の粘度は０．００３から０．９６Ｐａｓの範囲であるフィルター。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この課題は、異なるサイズの小孔を有する少なくとも３つの層からなる焼結可能な材料から製造された等級順に配列した構造を備えたフィルターであって、第一層の小孔サイズは約０．０１μｍから１μｍの範囲であり、第一層の厚さは約０．５μｍから５０μｍの範囲であり、第一層は金属酸化物またはその混合物で製造されており、第二層は金属材料で製造されており、第二層の厚さは約５μｍから３００μｍの範囲であり、第三層は金属材料で製造された粗大な多孔を有する支持体からなり、第一層の金属酸化物材料の第二層への浸透深さは１から５小孔層の範囲であり、第一層の小孔サイズは第二層の小孔サイズの１／３から１／６であり、第一層を製造するために使用される懸濁物の粘度は０．００３から０．９６Ｐａｓの範囲であるフィルターによって解決される。第二層は、より大きな小孔を有している。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明のフィルターは、少なくとも２つの現存する層の間で明確な遷移を示すのが好ましい。本発明における明確な遷移の意味は、特に第一層と第二層の間の遷移領域が狭く、それによって、その幅が調整できることを言う。好ましい遷移領域の幅は、第一（金属酸化物）層と第二層との間において、すなわち、大きな孔を有する第二層内への金属酸化物材料の浸透深さが、２小孔層の範囲である。本発明に従って製造されたフィルターに関して、上記パラメーターによって特定される流れ抵抗を備えた、等級順に配列した構造を備えたフィルターを製造することが可能である。




【国際調査報告】
2004521732.tif 000026
2004521732.tif 000027
2004521732.tif 000028
2004521732.tif 000029
2004521732.tif 000030
2004521732.tif 000031