(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種類の熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂の熱溶融温度で熱的に安定であって、自己形状を維持し得る水溶性気泡形成材と、該熱可塑性樹脂が熱溶融する温度において熱分解しない安定な物質であって、加熱混合下において不定形となり流動状態となることで滑材として作用する水溶性高分子化合物と、最終製品たるフィルタの内部構造をなす骨格(12)の内部で繊維化するフィブリル化物質(14)との加熱混合体から、前記水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物が水により抽出除去されていて、前記骨格(12)の内部で前記フィブリル化物質(14)が繊維化されている
ことを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記フィブリル化物質(14)が繊維化されたフィルタの引張強度は、０.４ＭＰａ以上に設定される請求項１記載のフィルタ。
【請求項３】
少なくとも１種類の熱可塑性樹脂とフィブリル化物質(14)とを予混合し、これにより該フィブリル化物質(14)を繊維化させた予混合物を準備し、
前記予混合物と、前記熱可塑性樹脂が熱溶融する温度で熱的に安定であって、自己形状を維持し得る水溶性気泡形成材と、該熱可塑性樹脂が熱溶融する温度において熱分解しない安定な物質であって、加熱混合下において不定形となり流動状態となることで滑材として作用する水溶性高分子化合物とを加熱状態下で混合し、
得られた混合物を所定形状に成形した後、
この成形体から前記水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物を水で抽出除去して３次元連通気泡構造にすると共に、該３次元連通気泡構造をなす骨格(12)の内部で前記フィブリル化物質(14)を繊維化させた
ことを特徴とするフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記フィブリル化物質(14)の添加量は、前記熱可塑性樹脂に対し重量百分率で０.１〜１０％の範囲内に設定することで、該フィルタの引張強度を０.４ＭＰａ以上とした請求項３記載のフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記水溶性気泡形成材として、粒子寸法が分級により所定範囲に設定された粒状体を使用することで、水溶性気泡形成材の抽出除去率および得られるフィルタの連通率の向上が図られたフィルタを製造するようにした請求項３または４記載のフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フィルタに関し、更に詳細には、抽出法により得られ、インク噴射式プリンタのインクストレーナ等に好適に使用され、熱可塑性樹脂から形成される骨格強度を向上させることで、インク透過圧等による該骨格の崩壊を回避すると共に、フィルタを作製する際に使用する気泡形成材等の粒子寸法を所定の範囲に制御することで、該フィルタを得た際の収縮等を抑制し得るフィルタと、該フィルタを好適に製造し得る方法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インク液滴を紙等の印刷媒体に噴射して印刷する、所謂インク噴射式プリンタが急速に普及している。前記インク噴射式プリンタは、極細の内径を有する噴射管から制御された量のインクを印刷媒体に微小な液滴として噴射し、該液滴により印刷を行なうプリンタである。
【０００３】
前述の印刷、すなわち前記噴射管からのインクの噴射が好適に実施されるために、前記インク噴射式プリンタには予め噴射すべきインクを濾過するためのインクストレーナとしてのフィルタが備えられている。前記フィルタには、前記噴射管が詰まるような大きさの異物を捕集する捕集機能と、好適なインク供給のために該インク等の流体の流れを阻害しない低い圧力損失とが必要とされる。
【０００４】
前記捕集機能および圧力損失は、何れも基本的にフィルタの開口の割合および大きさ、といった開口度合い(以下、フィルタ有効径と云う)に依存している。このフィルタ有効径が小さい場合には、捕集機能が良好となる一方で圧力損失が大きくなる不具合が生じ、反対に該フィルタ有効径が大きい場合には、圧力損失は小さくなる一方で捕集機能が低下してしまい、何れの場合であっても、フィルタとしての役割が充分に果たせなくなってしまう。
【０００５】
前記圧力損失は、前記フィルタ有効径の影響を大きく受ける物性値であるが、該フィルタ有効径以外にフィルタの内部構造によっても大きく影響を受ける。具体的には、前記フィルタの内部構造が好適な連通状態であれば、前記フィルタ有効径が小さくても圧力損失を小さく設定し得る。
【０００６】
すなわち前記フィルタの用途を考えた場合、フィルタ有効径および内部構造を好適に制御し得る必要がある。これらの点を考えるに、フィルタ有効径を任意に制御し得ると共に、該フィルタ有効径以外の物性によって圧力損失を大きくすることのない構造を有する物質および方法を使用してフィルタを作製することが望ましい。
【０００７】
このような物質の一つとして、所謂３次元に連通した状態の気泡を有する発泡体が挙げられ、この場合、該発泡体の内部に形成される気泡の径が前記フィルタ有効径となる。一般に前記発泡体を製造する方法としては、主材料中に発泡材を混入し、該発泡材がら発生した窒素等のガスにより気泡を形成させる発泡法や、主材料中に予め気泡形成材を混入・分散させた後に、該気泡形成材を取り除いて気泡を形成する抽出法が知られている。
【０００８】
前記発泡法の場合、様々な主材料を利用し得る利点がある一方で、発生する気泡径を均一にする制御が難しく、また数十μｍといった微小径の気泡形成が困難である。これに対して前記抽出法の場合では、形成される気泡径等は使用する気泡形成材の種類に依存するので、前述の均一性および大きさを任意に制御し得る長所がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記抽出法によって発泡体を得る場合、一般に混合される気泡形成材については混合度合いおよび混合後の該気泡形成材の抽出容易性、すなわち３次元連通気泡構造が得られることが重要視されており、該気泡形成材の大きさの分布等には注意が払われていなかった。
【００１０】
また前記抽出法においては、使用される気泡形成材の大きさが一定の範囲内にない場合には、抽出不可能となってしまうことが考えられ、このような状況下においては、該気泡形成材が発泡体を形成する主材料中から充分に抽出除去できずに残留して、その結果、骨格の形成等に多大な影響を与えてしまうことが考えられる。具体的には、均質な骨格が形成されず強度が低下する、残留した気泡形成材が得られる発泡体の物性等に影響を与え、連泡率が低下する、収縮率が大きくなる等の問題が指摘される。
【００１１】
更に前述のように大きさを制御された気泡形成材を使用することによって、充分な捕集効率および小さい圧力損失を達成する場合であっても、前記フィルタを通過するインクの透過圧によって該フィルタを構成する骨格が崩壊してしまうことが考えられる。その結果、前記フィルタによるインク中の微細な被捕集物が捕集される一方で、該インク透過により生じた骨格の崩壊片が前記噴射管の詰まりの原因となってしまう畏れがある。
【００１２】
前記骨格の強度は、前述の気泡形成材の粒径が小さくなることで改善されるものであるが、抽出法で得られ、充分な捕集効率および小さい圧力損失を達成し得る３次元連通気泡構造を有するフィルタの強度を過度に向上させる、すなわち該気泡形成材粒径を過度に小さく設定した場合には、該捕集効率が良好になる一方で圧力損失が大きくなり、更に該フィルタ自体の硬度の上昇に伴う柔軟性の低下によりプリンタに対する取付性の悪化等も招いてしまう。
【００１３】
また前記骨格を形成する主材料中に様々なフィラーを混合することで、該骨格に対して強度を付与して補強する方法も考えられるが、以下の点で問題が指摘される。
▲１▼前記フィラーが金属の場合、該金属のイオン化により、フィルタを透過するインクに変色等の悪影響を与えることが考えられる。
▲２▼前記フィラーが金属以外の無機物または有機物の場合、前述のイオン化による悪影響は考えなくてよいが、前記骨格の部分崩壊を防止するためにはその太さ等ができる限り細い方がよく、そのような極細フィラーはコストが高くまた主材料に対する均一な混合が困難である。
【００１４】
具体的にインク濾過用途のフィルタ気泡径としては、５０μｍより大きくならない程度が好適と考えられ、この場合、該フィルタを形成する骨格の太さは３０μｍ以下となるのが一般的であるが、このような骨格に充分な補強をなしえるフィラーとしては、数μｍ、好適にはサブミクロン単位のものが必要とされる。前記フィラーが太すぎると、該フィラーが補強すべき骨格内で単なる異物として作用し、逆に該骨格崩壊の開始点となり強度を低下させてしまう。
【００１５】
【発明の目的】
この発明は、発泡体によりフィルタを得る場合に顕在化する前記問題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、抽出法により得られる発泡体を用いてフィルタを作製する際に、最終製品たるフィルタの内部構造をなす骨格を形成する熱可塑性樹脂に対して、該骨格内部で繊維化して該骨格の強度向上を達成させるフィブリル化物質を混合すると共に、使用する気泡形成材の粒子寸法を、最終的に得られるフィルタが達成し得る、被捕集物の大きさ等により決定することで、充分な捕集効率、小さい圧力損失および該骨格からの崩壊片の発生を防止し得るフィルタと、該フィルタの製造方法とを提供することを目的とする。また前記気泡形成材の粒子寸法の範囲を所定の範囲内とすることで該気泡形成材の抽出除去を容易化し、フィルタを得た際の不純物量および収縮率を低減すると共に、強度を向上させ得るフィルタと、該フィルタの製造方法とを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の発明に係るフィルタは、少なくとも１種類の熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂の熱溶融温度で熱的に安定であって、自己形状を維持し得る水溶性気泡形成材と、該熱可塑性樹脂が熱溶融する温度において熱分解しない安定な物質であって、加熱混合下において不定形となり流動状態となることで滑材として作用する水溶性高分子化合物と、最終製品たるフィルタの内部構造をなす骨格の内部で繊維化するフィブリル化物質との加熱混合体から、前記水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物が水により抽出除去されていて、前記骨格の内部で前記フィブリル化物質が繊維化されていることを特徴とする。
【００１７】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の別の発明に係るフィルタの製造方法は、少なくとも１種類の熱可塑性樹脂とフィブリル化物質とを予混合し、これにより該フィブリル化物質を繊維化させた予混合物を準備し、
前記予混合物と、前記熱可塑性樹脂が熱溶融する温度で熱的に安定であって、自己形状を維持し得る水溶性気泡形成材と、該熱可塑性樹脂が熱溶融する温度において熱分解しない安定な物質であって、加熱混合下において不定形となり流動状態となることで滑材として作用する水溶性高分子化合物とを加熱状態下で混合し、
得られた混合物を所定形状に成形した後、
この成形体から前記水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物を水で抽出除去して３次元連通気泡構造にすると共に、該３次元連通気泡構造をなす骨格の内部で前記フィブリル化物質を繊維化させたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るフィルタにつき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。本願の発明者は、抽出法により発泡体を製造する際に、骨格を形成する主材料中に混合・混錬によりフィブリル化(繊維配向化)するフィブリル化物質を混合すると共に、気泡を形成する気泡形成材の粒子寸法の範囲を制御することによって、得られるフィルタの骨格強度を向上させつつ、かつ被捕集物を効率的に捕集し、圧力損失をできる限り抑制し得ると共に、抽出時における該気泡形成材の抽出除去の割合を向上させることで、連通率および強度を向上させたフィルタが得られることを知見したものである。
【００１９】
前記フィルタ１０は、図１に示す如く、主材料である熱可塑性樹脂内にフィブリル化物質１４がフィブリル化している骨格１２から基本的に構成されている。前記骨格１２は、後述する成形体から水溶性物質である気泡形成材および高分子化合物を抽出除去することで形成され、抽出除去後である微細な気泡１６は３次元的に連通する、所謂３次元連通気泡構造となっている。
【００２０】
前記熱可塑性樹脂としては、ＴＰＥ(ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリエーテルポリエステル系、スチレン系およびポリアミド系他)、オレフィン樹脂(ＰＥ(ＬＤ-ＰＥ,ＨＤ-ＰＥ,ＬＬ-ＰＥ、αオレフィン化ＰＥ)、ＰＰおよびＴＰＯ)、ＴＰＵ、ポリアミド、ポリイミドまたはポリアセタールその他加熱することで溶融する樹脂であれば、如何なる樹脂であっても使用可能である。また溶融点の近似する熱可塑性樹脂複数の使用も物性等を考慮すれば使用可能である。
【００２１】
殊に後述([００２５])するフィブリル化物質１４との間に多少の相溶性がある物質が好適に採用され、該フィブリル化物質１４がポリテトラフルオロエチレンの場合、ポリプロピレンまたはポリエチレンが好適である。前記相溶性を表す指標としては一般的に溶解度パラメータが使用され、前記熱可塑性樹脂とフィブリル化物質１４との間の該溶解度パラメータの差が０.５以上、好適には０.５〜１の範囲となることが望まれる。
【００２２】
前記溶解度パラメータの差が０.５未満の場合には、該熱可塑性樹脂およびフィブリル化物質１４が相溶して、該フィブリル化物質１４がその形状を維持し得ず、その結果、該フィブリル化物質１４のフィブリル化による構造的な強化、すなわち強度向上がなされなくなってしまう。前記溶解度パラメータの差が０.５〜１の範囲の場合には、前記熱可塑性樹脂およびフィブリル化物質１４は互いに部分的に相溶する程度であり、該フィブリル化物質１４による構造的な強化が阻害されることもなく、また該熱可塑性樹脂およびフィブリル化物質１４が、所謂馴染んだ状態となっているので外力によって発生する構造的な分離による強度劣化を起こすこともない。
【００２３】
また溶解度パラメータの差が１を越える場合には、前記熱可塑性樹脂およびフィブリル化物質１４は殆ど相溶することはないので、該フィブリル化物質１４の熱可塑性樹脂との一体化による前述の問題は起きない。しかし余りに前記溶解度パラメータの差が大きな場合には、前記熱可塑性樹脂とフィブリル化物質１４との構造的な分離により、かえって強度劣化が問題となるので注意が必要である。
【００２４】
なお、ここで用いられている溶解度パラメータ(δ値)は、化合置換基の分子引力定数により、化合物の分子構造と密度とから算出することができる（黄  慶雲著「接着の化学と実際」２１〜２６頁、１９６２年発行 高分子刊行会）。また分子引力定数については、ピー.エス.スモール(Ｐ.Ｓ.Ｓｍａｌｌ)により応用化学ジャーナル（Journal Applied Chemistry、第３巻７１〜８０頁、１９５３年発行）に記載がなされている。
【００２５】
前記フィブリル化物質１４としては、前述のポリテトラフルオロエチレンの如き繊維軸方向に繊維が裂けることで繊維配向化、所謂フィブリル化を起こす物質が使用される。また本物質１４が好適にフィブリル化を起こすには、充分な剪断力等が加えられる必要があり、本発明においては、強度を向上させるべき前記熱可塑性樹脂との充分な混錬・混合により達成される。そして前記熱可塑性樹脂とフィブリル化物質１４との充分な混錬・混合に際しては、充分な混錬・混合力と、該混錬・混合力を生かして充分な物理的混合を行なうための粘度が必要とされ、該粘度としては１０,０００Ｐａ・ｓ以上が好適であることが経験的に分かっている。前記粘度が１０,０００Ｐａ・ｓ未満の場合、主材料である熱可塑性樹脂だけが容易に攪拌されていまい、前記フィブリル化物質１４に対して充分な剪断力がかからなくなってフィブリル化がなされなくなってしまう。
【００２６】
前記フィブリル化物質１４の添加量は、例えばインク噴射式プリンタのインクストレーナ用途に使用されるフィルタの場合、骨格１２を形成する主材料である熱可塑性樹脂１００重量部に対して、０.１〜１０重量部の範囲が好適であり、この範囲の添加により最終的に得られるフィルタ１０の引張強度は、インク透過による該フィルタ骨格１２の崩壊片発生を抑制するための引張強度は０.４ＭＰａ以上となる(実験例[００４８]参照)。前記フィブリル化物質１４の添加量が０.１重量部未満の場合、フィブリル化が充分とならず骨格１２全体の強度向上を充分になしえない。一方、前記フィブリル化物質１４の添加量が１０重量部を越える場合には、フィルタ１０自体の強度向上に伴う硬度上昇により柔軟性が低下し、その結果プリンタ等の筐体に対する取付性の悪化等を招いたり、過剰な該フィブリル化物質１４が該骨格１２外に存在してしまうことにより、圧力損失が増大してしまう問題が生ずる。
【００２７】
また前述のインク噴射式プリンタのインクストレーナ用途以外の用途であっても、フィルタが達成すべき引張強度となるように前記フィブリル化物質１４を混合し、かつ充分に混錬等を施せば、様々な強度に対応したフィルタを製造し得る。
【００２８】
なお、前述([００２５])した如く前記フィブリル化物質１４は、混錬等に掛けた力の大きさおよび時間、すなわち混錬・混合の度合いに比例してそのフィブリル化が進行し、フィルタ１０の骨格の強度向上によい影響を与える。従って、その添加量が少なくとも混合度合いを充分なものとすれば、強度向上がなされる。また実際のインク等の流体浸透圧による骨格の崩壊は、フィルタ１０が該流体の流下方向に引っ張られることで生じると考えられるため、該骨格崩壊を評価する指標として引張強度を使用した。
【００２９】
前記水溶性気泡形成材としては、水溶性であって、かつ前記熱可塑性樹脂が熱溶融する温度において熱的に安定であって、形状を維持し得る物質であれば何れも使い得る。例えば無機物としては、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ2、ＮＨ4Ｃｌ、ＮａＮＯ3、ＮａＮＯ2等が挙げられる。有機物としては、ＴＭＥ(トリメチロールエタン)、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、しょ糖、可溶性でんぷん、ソルビトール、グリシンまたは各有機酸(リンゴ酸、クエン酸、グルタミン酸またはコハク酸)のナトリウム塩等が挙げられる。なお使用に際しては、所定の分級が可能な多数の粒状物が使用される。
【００３０】
前記水溶性高分子化合物としては、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジオレエート、ポリエチレングリコールジアセテート等のポリエチレングリコール誘導体その他、水に溶解し、前記熱可塑性樹脂が熱溶融する温度において熱分解等しない安な物質であって、かつ滑材として作用するものであり、加熱混合体を得る加熱混合下において不定形となり流動状態となる物質であれば如何なるものであっても使用可能であり、同時に該熱可塑性樹脂の粘度を低下させる働きをする化合物であればより好適に使用し得る。殊にポリエチレングリコールは、メルトフローが高く、かつ水溶性が高いので好適に使用し得る。また気泡形成材として有機系物質を選択した場合は、該気泡形成材の抽出・除去を促進する作用も確認されている。更に成形を押出成形方法で行なう場合、前記ポリエチレングリコールの分子量は２,０００〜３０,０００、好ましくは５,０００〜２５,０００、更に好ましくは１５,０００〜２５,０００の範囲が好適であるとの知見が得られている。なお使用に際しては、必要に応じて前記気泡形成材と同様に、多数の粒状物が使用される。
【００３２】
前記水溶性気泡形成材の粒子寸法については、前記フィルタ１０内に形成される気泡１６の大きさとなり、該気泡１６の大きさは捕集すべき被捕集物の大きさおよび圧力損失等により決定されるものである。具体的には前記気泡１６の上限、すなわち前記粒子寸法の上限は、捕集すべき被捕集物の大きさによって決定され、前記圧力損失は前記気泡１６の下限、すなわち前記粒子寸法の下限を決定するものであり、この数値が小さ過ぎると、前記圧力損失が過大となりフィルタ用途に適さなくなってしまうため注意が必要である。
【００３３】
前記熱可塑性樹脂と、水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物(水溶性物質)との混合割合は、体積百分率で１０：９０〜４０：６０の範囲内が好適である。前記熱可塑性樹脂の割合が１０％未満の場合には、水溶性物質の抽出・除去時にフィルタが形状を維持できず崩壊してしまう。一方、前記熱可塑性樹脂の割合が４０％を越える場合、すなわち水溶性物質が６０％未満の場合には、充分な数の気泡が形成されなくなってしまい、その結果充分な３次元連通気泡構造が形成されず連通率も低下してしまうことで圧力損失が悪化する。殊に前記熱可塑性樹脂の混合割合は、１２〜３５％の範囲内が好適である。
【００３４】
前記水溶性気泡形成材と水溶性高分子化合物との混合割合は、体積百分率でで４５：５５〜９５：５の範囲内に設定される。前記水溶性気泡形成材が４５％未満の場合には、３次元的に連通した発泡構造が得られなくなり、９５％を越える場合には、水溶性物質の抽出割合が低下して充分な気泡率、すなわち連通率が得られなくなる。殊に前記水溶性気泡形成材と水溶性高分子化合物との混合割合は、体積百分率で６５：３５〜８８：１２の範囲内が好適である。
【００３５】
前記熱可塑性樹脂、水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物の混合割合を、前述の範囲に設定した場合、これら混合物を成形した成形体を水に浸漬させることで、該水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物は容易かつ充分に抽出・除去可能である。すなわち、前記熱可塑性樹脂を主材料とし、被捕集物を効率的に捕集し得ると共に、均質性および強度を備えて３次元連通気泡構造を有するフィルタが得られる。
【００３６】
【製造方法】
本発明に係るフィルタを製造するには、図２に示す如く、先ず主材料である前記熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂から形成される骨格１２内で混錬・混合により繊維化されるフィブリル化物質１４とを予め混合させた予混合物を準備すると共に、気泡１６を形成する水溶性気泡形成材に分級を実施して所要範囲の粒子寸法とし、該水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物と、該予混合物とを所定の機器を使用し混合・混練して加熱混合体とし、または押出成形や射出成形等を施して、所定のフィルタ形状とされた成形体を水または所定温度の温水に浸漬することで、前記水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物を抽出・除去して、微細な気泡が３次元連通気泡構造を有すると共に、該フィブリル化物質１４のフィブリル化により強度の向上が図られた骨格１２からなるフィルタ１０を得るものである。場合によっては、前記押出成形や射出成形等を施さずに、そのままの形状でフィルタとして採用することも可能である。
【００３７】
前記フィブリル化物質１４については、予め骨格１２を形成する主材料である熱可塑性樹脂に混錬・混合させておく必要がある。この予混合を行なわず、必要な４種類の材質、すなわち熱可塑性樹脂、フィブリル化物質１４、水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物を一度に混錬・混合すると、該フィブリル化物質１４の全てが熱可塑性樹脂中に取り込まれず充分な強度向上が望めなくなるばかりか、前述の[００２６]と同様の現象、すなわち該フィブリル化物質１４が該骨格１２外に存在してしまうことにより、圧力損失が増大してしまう等の問題が生じてしまうことが考えられる。
【００３８】
前記水溶性気泡形成材の分級については、その分級すべき粒子寸法にもよるが、一般的に必要とされる粒子寸法の上限を設定した篩いにより篩い分級を実施し、次いで必要とされる粒子寸法の下限を設定したエアー分級を実施して、設定された範囲の粒子寸法の粒状体を得るものである。基本的に篩い分級はエアー分級より時間当りの分級効率が高い一方で、細かい粒子寸法では目詰まりが心配される方法であるので、粒子寸法の下限の該エアー分級に先立って粒子寸法の上限を篩いで分級すれば、短時間にかつ目詰まりのない効率的な分級を実施し得る。
【００３９】
前記熱可塑性樹脂およびフィブリル化物質１４の混合・混錬には、２軸式押出機、ニーダ、コニーダ、バンバリーミキサ、ヘンシェル型ミキサ或いはロータ型ミキサその他の混練機等の充分な混錬・剪断力を有するものが好適に使用される。
【００４０】
また熱可塑性樹脂およびフィブリル化物質１４の混合・混錬により得られた予混合物、水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物の混練・混合には、１軸式または２軸式押出機、ニーダ、コニーダ、バンバリーミキサ、ヘンシェル型ミキサ或いはロータ型ミキサその他の混練機等の該予混合物、水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物を充分に混練・混合させ得るものが好適に使用される。
【００４１】
なお前述の何れの混練についても特殊な装置は必要なく、混練速度等も限定されない。混練時の温度は使用する熱可塑性樹脂等の熱溶融点によって適宜設定されるが、本発明においては、この熱可塑性樹脂の熱溶融点で前記水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物が溶融または昇華することがないので、如何なる温度であっても設定可能となっている。また前記熱可塑性樹脂、水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物の混合・混練の混練時間は各種混合物の物性により左右されるが、該混合物が充分に混合・混練されればよく、通常では３０〜４０分程度で充分である。
【００４２】
また前記混練については、充分な時間や剪断力をかけることで前記フィブリル化物質１４のフィブリル化が促進されることが知られている。これにより、前記フィブリル化物質１４が前述の添加量以下であっても充分な強度向上が期待できる。
【００４３】
各原料を混練することで得られる混合物は、物性的に押出、射出、プレスまたはローラー等により所要のフィルタ形状に成形が可能であるが、殊に量産性が高い押出または複雑形状を形成し得る射出による成形が好適である。
【００４４】
各成分を混合して所要形状に成形されたフィルタは、前記水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物を、溶媒である水に所定時間(例えば１２〜２４時間、成形体の形状・厚さ等にもよる)浸漬させることで抽出・除去される。この浸漬時間については、抽出すべき前記水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物の粒子寸法が制御されていることにより、制御されていないフィルタに較べて短縮がなされている(理由は[００４６]に記載)。
【００４５】
この際の浸漬は、どのような方法であってもよいが、前記成形体全体を水に接触させる水中浸漬による抽出・除去が好適である。このとき使用される水の温度についても、殊に限定がなく室温程度のものであってもよいが、前記各水溶性物質の効率的な除去のために、１５〜６０℃の温水を利用してもよい。
【００４６】
また前記抽出による水溶性気泡形成材等の抽出除去については、前記熱可塑性樹脂および水溶性気泡形成材等を混合した際に、その構造が六方最密充填となることから、該水溶性気泡形成材等の粒子寸法の数値範囲が、０.１６×ｎ〜６.４５×ｎ(ここでｎは自然数)に収まるようにすることで、図３に示す如く、結晶構造的(図３(ａ)参照)に抽出不可能な、すなわち浮島構造的な該水溶性気泡形成材等が熱可塑性樹脂中に存在する(図３(ｂ)参照)ことがなくなると考えられる。従って、前記フィルタの気泡径を設定する場合には、該気泡径の範囲が前述の数値の範囲内に収まるようにすることが望ましく、このような範囲内とすることで前記水溶性気泡形成材等の量的および時間的に効率のよい抽出が可能となる。
【００４７】
本発明に係るフィルタが利用される用途として、通常の被捕集物を効率よく捕集する必要がある、例えばインク噴射式プリンタにおける異物捕集フィルタ、所謂インクストレーナが挙げられる。また前記フィルタを流通する流体としては各種気体および各種液体の何れにも対応が可能であり、例えば常温下で使用されるクリーンルーム用フィルタ等の殊に微細な被捕集物を捕集する用途に好適に使用される。
【００４８】
【実験例】
以下に、本発明に係るフィルタの実験例を示す。このフィルタは、後述する熱可塑性樹脂およびフィブリル化物質を３０分予混合して得られる予混合物と、水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物とを混合し、得られた加熱混合体を汎用の熱プレス装置を使用して、温度１５０℃、時間６０ｓｅｃの条件で、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ３.５ｍｍの試験片とした後、水による２４時間の抽出処理および熱風乾燥機による乾燥処理を施して得られるものである。そして実施例１および２として、前記水溶性気泡形成材および水溶性高分子化合物の粒子寸法を１００〜２５０μｍにエアー分級により制御して試験用のフィルタ試験片を作製した。また比較例１としてフィブリル化物質を加えないものを、比較例２として粒子寸法の制御を行なわなかったものを前記実施例と同様に作製した(使用した各成分は[００５１]に、混合割合は表１に夫々示す)。そして得られた４つの試験片について、目視または各種測定機器を使用して発泡体に必要とされる各物性、表１に示す抽出率(％)、収縮率(％)、引張強度(MPa)、被捕集物捕集前の圧力損失に対応する物性値として透液液速度(sec/１０cc(詳細は後述[００４９]))、所定条件での流体透過によるフィルタの骨格崩壊片(１０μｍ)の発生数(個(詳細は後述[００５０]、実施例および比較例２に実施))および１０μｍの被捕集物(カーボンビーズ)の捕集率(％)を夫々観察・測定した。
【００４９】
前記圧力損失については、図４に示す試験装置５０を使用して透液液速度(sec/１０cc)を測定した。前記試験装置５０は、基本的に内径５ｍｍの円筒管５２と、該円筒管５２内部に固定的に載置し得るφ５×３ｍｍの円柱形状物に加工されたフィルタ５４とからなり、これに上方から１０ｃｃのエタノールを通過させ、通過に要した時間を測定するものである。この場合、圧力損失が大きい方が通過時間は長くなる。
【００５０】
前記崩壊片の発生数については、インク噴射式プリンタのインクストレーナとしての評価を実施すべく、図４に示す試験装置５０と同様の装置を使用し、円筒管として内径７ｍｍのものを、該円筒管内部に固定的に配置し得るフィルタとしてφ７×３.５ｍｍの円柱形状物を使用すると共に、該フィルタの直下に１０μｍ間隔の格子状メッシュを配して使用した。そしてこれに上方から１ｃｃ／ｓｅｃの条件で計５０ｃｃの流体としてのエタノールを透過させ、透過後、前記メッシュ上に残った崩壊片の数を光学顕微鏡を使用して計測した。この場合、前記崩壊片が多く計測された方がフィルタを形成する骨格強度が弱いことになる。
【００５１】
なお実験例および比較例で使用される各成分および機器等は以下の通りである。
熱可塑性樹脂：汎用のポリオレフィン樹脂
水溶性気泡形成材  ：汎用の食塩
水溶性高分子化合物：汎用のポリエチレングリコール
フィブリル化物質：商品名 メタブレン(三菱レイヨン製)
・使用機器
熱可塑性樹脂およびフィブリル化物質の混錬・混合
：ニーダ 商品名 ラボミキサー(東洋機械製)
熱可塑性樹脂およびフィブリル化物質の予混合物と、その他物質との混錬・混合
：押出機 商品名 ラボプラストミル(東洋精機製)
【００５２】
【表１】
0003937310.tif 000002
【００５３】
(結果)
表１に示す如く、得られるフィルタの収縮率は、比較例２で体積比で７％程度だったものが、実施例１および２並びに比較例１では３％と改善され、引張強度について比較例１および比較例２が何れも０.３ＭＰａ未満であった数値が、実施例１および２においては夫々０.４２ＭＰａおよび０.４ＭＰａと何れも０.４ＭＰａ以上の数値となり、該強度向上が確認された。また抽出率については比較例１の９５％が比較例２並びに実施例１および２では、９９％と大きな向上が確認された。更に被捕集物の捕集率は、比較例１が５０％に対して比較例２並びに実施例１および２では７０％に向上し、透液液速度については、比較例１が６ｓｅｃに対して、比較例２並びに実施例１および２では３.５ｓｅｃに短縮した。
【００５４】
そして骨格崩壊片の発生数については、比較例１および２が１００個以上だったのに対して、実施例１および２では３０個以下しか計測されず、このフィルタはインク噴射式プリンタのインクストレーナとして好適に使用し得ることが確認された。
【００５５】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係るフィルタおよびその製造方法によれば、骨格をフィブリル化物質によって強化すると共に、最終的に得られるフィルタが達成すべき圧力損失および被捕集物の大きさ等により決定される気泡径を水溶性気泡形成材に分級を施し制御することで、良好な流通性および被捕集物の捕集率等を達成し得ると共に、フィルタを形成する骨格崩壊片の発生を抑制し得るフィルタを得ることができる。また前記水溶性気泡形成材が浮島構造をとらず抽出可能な状態となるよう制御することで、得られたフィルタに不純物として残留する該水溶性気泡形成材等の量を低減することで、該発泡体の収縮を抑制すると共に、連通率および強度を向上させたフィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係るフィルタを構成する骨格の一部の内部状態を模式的に表すと共に、拡大して示す断面図である。
【図２】実施例に係るフィルタの製造方法を示す工程図である。
【図３】フィルタをなす発泡体の結晶構造的な内部構造(図３(ａ))および実際の内部構造(図３(ｂ))を示す概略図である。
【図４】実験例に係る透液液速度を測定する試験装置の概略図である。
【符号の説明】
１２  骨格
１４  フィブリル化物質
【図１】
0003937310.tif 000003
【図２】
0003937310.tif 000004
【図３】
0003937310.tif 000005
【図４】
0003937310.tif 000006