(57)【要約】      （修正有）【課題】粘性の高い溶融ポリマーの濾過処理において、フィルム用濾過装置の提供。【解決手段】濾材は、平均空孔径σＡ：３０μｍ以下のファインな微細空孔を持つ上流側の第１濾過層Ａと、濾過層Ａの下流面に一体的に結合配置され、かつ濾過層Ａより粗大空孔をなす第２の金属繊維でなる第２濾過層Ｂを備える、２種以上の積層構造体でなる板状濾材でなり、第２濾過層Ｂは、次の（１）〜（３）の関係を満足するフィルム用濾過装置。（１）第２濾過層Ｂの第２金属繊維の周面は、その横断面面積から算出される真円形状での標準曲率径を超える大曲率部を備える非円形形状の横断面を有し、（２）前記横断面面積に基づく等価繊維径（ｄＢ）が、第１濾過層Ａの平均空孔径σＡの０．１〜２．０倍の繊維径比Ｙ、（３）第２濾過層の（１００−空隙率τＢ％）×層厚さｔＢ（μｍ）による層構成値Ｚが、１００００〜３００００。【選択図】図３Ａ
2017136582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属繊維の不織布焼結体でなるシート状濾材を用いた熱可塑性溶融ポリマー流体の濾過処理用のフィルター要素であって、
該濾材は、平均空孔径σＡ：３０μｍ以下のファインな微細空孔を持つ上流側の第１濾過層Ａと、該濾過層Ａの下流面に一体的に結合配置され、かつ該濾過層Ａより粗大空孔をなす第２の金属繊維でなる第２濾過層Ｂを備える、少なくとも２種以上の積層構造体でなる前記シート状濾材でなり、
前記第２濾過層Ｂは、次の要件（１）〜（３）の関係を満足することを特徴とする熱可塑性ポリマー用のフィルター要素。
（１）該第２濾過層Ｂの前記第２金属繊維の周面は、その横断面面積から算出される真円形状での標準曲率径を超える大曲率部を備える非円形形状の横断面を有し、
（２）前記横断面面積に基づく等価繊維径（ｄＢ）が、前記第１濾過層Ａの前記平均空孔径σＡの０．１〜２．０倍の繊維径比Ｙ、
（３）該第２濾過層の（１００−空隙率τＢ％）×層厚さｔＢ（μｍ）による層構成値Ｚが、１００００〜３００００であること。
ただし、前記空孔径、繊維径、空孔率及び繊維の周長は、任意測定に基づく平均値によるものとする。
【請求項２】
前記第２濾過層の金属繊維材の前記大曲率部は、その曲率径（半径ｒ）が、前記真円形状での標準曲率径の１．２倍以上の繊維周面比Ｘを有するものである請求項１に記載の前記フィルター要素。
【請求項３】
前記第２濾過層は、その金属繊維材料の前記等価繊維径（ｄＢ）が１５〜６０μｍで、かつ該第二濾過層Ｂの面方向に沿う２次元的なランダム方向への分布で構成されたものである請求項１又は２に記載の前記フィルター要素。
【請求項４】
前記第１濾過層Ａは、その上流面に、該濾過層Ａより粗大な空孔を持つプレ濾過層Ｃを更に備える積層構造品で構成されたものである請求項１〜３のいずれかに記載の前記フィルター要素。
【請求項５】
ディスク状又は円環状をなす２枚の前記シート状濾材の重ね合わせで構成され、その第二濾過層Ｂの各々が、該板状濾材同士の間に形成される濾過室の室内側に位置するリーフフィルターでなる、請求項４に記載の前記フィルター要素。
【請求項６】
請求項５に記載の前記フィルター要素の複数を、所定のハウジング容器内に設けたセンターポストに沿って多段に積み重ねて構成され、前記溶融ポリマーのフィルム成形用として用いられるものであるポリマーフィルム用のフィルター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、熱可塑性樹脂材料による高機能用フィルムや化学繊維材料の製造に用いる熱可塑性ポリマー材料（以下、単にポリマーとも言う。）を成形処理するのに先立って、そのポリマー中に含有する微小異物やゲル状変性物（以下、単にゲルとも言う。）などの不純物を効果的に分離除去し、清浄な樹脂製品とする為の濾過処理用のフィルター要素、及びこれを用いたポリマーフィルター用のフィルター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  この種のポリマー濾過用フィルターとして、従来から種々構造や形態のフィルター製品が採用され、例えば前記フィルム用途では、所定の濾過特性を備える例えばドーナツ円環状に成形した２枚の焼結板状濾材を重ね合わせて、その外周乃至内周側の縁部同士を結合し構成したリーフ状のフィルター製品が用いられている。このリーフフィルターは、該濾材同士の前記縁部同士の結合によって、その濾
2017136582.tif 000003
【０００３】  前記濾材には、例えば、その太さが数乃至数１０μｍ程度の微細繊維径を持つ例えばステンレス等の金属繊維材料を用いた金属製不織布の焼結体で構成され、また必要に応じてその空孔特性を例えば厚さ方向に適宜変化させたシート状の積層濾材として、又は更に必要に応じて、その何れか乃至両面側に目開きを調整した保護メッシュを付設し加圧焼結した多孔質の焼結濾材が多用されている。このような金属製の不織布焼結体は、微細空孔を有しながらも比較的高い空隙率を備えるとともに、高強度でまた前記溶融ポリマーのような加熱状態でも十分な耐熱性を有することから好適するものとされている。【０００４】  前記濾材の空孔特性は、被処理流体の種類や処理条件によって、その繊維径や空隙率、目付量などが適宜設定されるが、一般的に、用いる金属繊維の繊維径を細くしたり、より緻密に成形することで空孔精度はより細かく微細化して高精度用フィルターとなる。しかし、そのような細かい微細繊維層のみでかつ所定の強度を持たせるように構成したものでは、濾材全体としての圧力損失が上昇して濾過効率に影響することから、前記するような多層構造に積層した積層構造の濾材が有効となる。【０００５】  また、一方で溶融状態の前記ポリマー材料は粘性が高く、その状態のまま微細空孔を通過させる為に、通常は例えば２００ＭＰａ程度の圧力を付加した高圧濾過が行われる。この場合、前記濾材の構成がその濾過条件に適合しないものでは、該溶融ポリマーの一部が変性した所謂ゲル状物の除去が良好にできないばかりか、逆にその濾過処理に伴って新たなゲル状物を生じさせるなどの問題があり、従来からその改善が求められている。（例えば、特許文献１）【０００６】  前記ゲル状物は、そのポリマー材料の一部が部分的に変質することによるもので、例えば組成成分の偏析や処理条件の不適合が影響するものとされている。例えば処理条件では、その濾過処理の過程で急激な流速変化や滞留現象などのように流下状態の不均一さによるものと考えられている。そして、このようなゲル状物は、得られる樹脂製品の品質特性のバラツキ要因となり、また外観的にも縞模様を齎すなどの弊害もあることから、近年の高機能、高品質製品には不向きとされている。【０００７】  このようなゲルを抑制するものとして、例えば特許文献２は、熱可塑性樹脂を押出機で溶融し、濾過フィルターで濾過後、口金より吐出させてキャスティングドラム上で冷却固化することでフィルム化する濾過用フィルターを開示し、その中で、
▲１▼例えば所定の濾過精度及び／又は空隙率を持つ２以上の層を積層した積層構造で構成すること。
▲２▼その最下流の第二層は、その濾過精度が２０μｍ以下で、かつ空隙率２０〜５０％とするもので、その中で該第二層は、上流側の第一層よりも空隙率を減じたより緻密な空孔特性のものを用いることとし、かつ該第二層とフィルター内部の支持体の粗大金網が直接接触するように構成したリーフディスク状のフィルター要素としている。【０００８】  また同文献は、その実施例中で、所定の空孔特性を持つ単一のＳＵＳ製金属繊維の繊維層の下流側に、ＳＵＳ製粉末により構成した金属粉末焼結体を第二層として配した積層焼結体の濾材の使用を推奨している。
【先行技術文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−８２８６８号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】    しかしながら、前記特許文献１によるポリマー濾過フィルターは、不織布フィルターと金網フィルターを一体に重ね合わせたもので、「濾過装置のポリマー流路の下流側と上流側の間での差圧が少なく、所要の溶融ポリマーの通過流量を確保することが出来、ポリマーに混在する粒子状異物とゲルを確実に捕捉し得るポリマー濾過フィルターを得ることを目的とする。」としながらも、下層側の金網フィルターはその開口径が必要以上に大きいことから、ポリマーは十分な接触をしないまま通過することとなる。したがって、このような金網フィルター層では有効なゲル解消手段には成り得ない。【００１１】  また特許文献２によるフィルター要素についても、その実施例では下層側は金属粉末の焼結層で構成するものとし、濾過室内に配置される粗大金網の支持体と直接接触する構造のものである為、該金網が持つ起伏凸部が濾過精度を保証する上流側の金属繊維層を部分的に押圧し、その影響を少なくするには、例えば該下流側の粉末層自体をより強固にしたり、構成厚さを必要以上に高めることが必要となる。
しかし、このような構成の粉末層は、結果的にフィルター要素自体の圧力損失の上昇を招き、濾過効率に影響することから、特に大容量の濾過処理が求められるフィルム用のフィルター要素としては適性を欠くものとなる。【００１２】  本発明は、粘性の高い溶融ポリマーの濾過処理において、濾過フィルターの上流側と下流側との間で、圧力損失を抑えながら効率的な濾過処理をもたらすとともに、その層内を流下する段階においてもゲル状物の生成を抑え、かつ高い濾過特性を備える溶融ポリマー用のフィルター要素と、これを用いたフィルム用濾過装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  上記課題を解決するために、本願請求項１に係るフィルター要素は、次の構成を備える。
すなわち本願請求項１に係わる発明は、
金属繊維の不織布焼結体でなるシート状濾材を用いた熱可塑性溶融ポリマー流体の濾過処理用のフィルター要素であって、
該濾材は、平均空孔径σＡ：３０μｍ以下のファインな微細空孔を持つ上流側の第１濾過層Ａと、該濾過層Ａの下流面に一体的に結合配置され、かつ該濾過層Ａより粗大空孔をなす第２の金属繊維でなる第２濾過層Ｂを備える、少なくとも２層以上の積層構造体でなる前記シート状濾材で構成され、
前記第２濾過層Ｂは、次の（１）〜（３）の関係を満足することを特徴とする熱可塑性ポリマー用のフィルター要素である。【００１４】  （１）該第２濾過層Ｂの前記第２金属繊維の周面は、その横断面面積から算出される真円形状での標準曲率径を超える大曲率部を備える非円形形状の横断面を有し、
（２）前記横断面面積に基づく等価繊維径（ｄＢ）が、前記第１濾過層Ａの前記平均空孔径σＡの０．１〜２．０倍の繊維径比Ｙで、かつ
（３）該第２濾過層の（１００−空隙率τＢ％）×層厚さｔＢ（μｍ）による層構成値Ｚが、１００００〜３００００であること。
ただし、前記空孔径、繊維径、空孔率及び繊維の周長は、任意測定に基づく平均値によるものとする。【００１５】  また、請求項２に係わる発明は、前記第２濾過層の金属繊維材の前記大曲率部は、その曲率径（半径ｒ）が、前記真円形状での標準曲率径の１．２倍以上の曲率比Ｘを有するものであり、請求項３に係わる発明は、前記第２濾過層は、その金属繊維材料の前記等価繊維径（ｄＢ）が１５〜６０μｍで、かつ該第二濾過層Ｂの面方向に沿う２次元的なランダム方向への分布で構成されたものとし、請求項４に係わる発明は、前記第１濾過層Ａは、その上流面に、該濾過層Ａより粗大な空孔を持つプレ濾過層Ｃを更に備える積層構造品で構成されたもの、請求項５に係わる発明は、ディスク状又は円環状をなす２枚の前記シート状濾材の重ね合わせで構成されるもので、その第二濾過層Ｂの各々が、該板状濾材同士の間に形成される濾過室の室内側に位置するリーフフィルターでなる前記フィルター要素である。【００１６】  更に請求項６に係わる発明は、前記フィルター要素の複数を、所定のハウジング容器内に設けたセンターポストに沿って多段に積み重ねて構成され、前記溶融ポリマーのフィルム成形用に用いられるポリマーフィルム用のフィルター装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】  本願発明は、前記構成によって実質的に濾過特性をもたらす第一濾過層とその下流に配置した第二濾過層との空孔関係が適正化でき、微細空孔を持つ前記第一濾過層で濾過され高い流速で流出する濾過済のポリマー流体は、次の第二濾過層がより太径の金属繊維で構成される為、その繊維表面でより高い確率で受ける緩衝材として機能し、流速を減じて良好な流れをもたらすものとなる。【００１８】  また第二濾過層Ｂは金属繊維でなることから、仮にその下流側に前記するような粗大金網を設ける場合にも、該粗大金網が持つ前記凸部の影響は該金属繊維の梁強度によって解消できるとともに、該第二層は、その周面の曲率をその等価繊維径に基づく標準曲率径以上の大曲率部を備える非円形形状の横断面を備える第２金属繊維で構成するとともに、この繊維材料で所定の多孔質特性を有するように構成している。その為、前記第一濾過層を通過した清浄ポリマーは、下流側の前記第二濾過層Ｂにおいて、該ポリマーをより高い確率で接触させてその流速を減じる緩衝機能を持たせることができる。【００１９】  このような緩衝作用によって、高速で流下するポリマー流体の流れが均一かつ適正化できることから、その濾過処理段階で発生するゲルの発生を抑制することとなる。また、該第二濾過層Ｂは、所定の等価繊維径を持つ金属繊維の多孔質構造体であることから、先行文献２の粉末焼結体によるものに比して圧力損失の上昇が抑制される。【００２０】  また、請求項２〜５のフィルター要素によれば、その効果がより促進でき、更にこれを用いた請求項６のフィルター装置の発明によれば、特にゲルが重要な品質事項とされる溶融ポリマーフィルム用のフィルター装置として、特別な追加手段を講じることなく採用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】  フィルター要素の一形態に係わるリーフ型フィルターの部分断面図である。
【図２】  リーフフィルターを用いた濾過装置の一例を示す断面図である。
【図３Ａ】  濾材の断面状態を示す拡大図である。
【図３Ｂ】  同図３Ａの部分断面図の顕微鏡写真である。
【図３Ｃ】  第二濾過層における濾過済流体の流下状態を説明する模式図である。
【図４】  樹脂フィルムの製造工程を示すシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】  本発明に係わる前記溶融ポリマー用フィルター要素の一形熊を、その図面とともに説明する。
本発明は、金属繊維の不織布焼結体でなる板状のシート状濾材を用いた熱可塑性溶融ポリマー流体の濾過処理用に用いられるフィルター要素であって、
その濾材は、平均空孔径σＡが３０μｍ以下のファインな微細空孔を持つ上流側の第１濾過層Ａと、その下流側に一体に付設され、該濾過層Ａとは異なる粗大空孔を持つ第２の濾過層Ｂを備える、少なくとも２種以上の積層構造体でなる前記シート状濾材で構成され、
該前記第２濾過層Ｂは、次の（１）〜（３）の関係を満足するものとしている。
【００２３】  （１）該第２濾過層Ｂの前記第２金属繊維は、その横断面面積から算出される真円形状での標準曲率径を超える大曲率部を備える非円形な横断面形状を備えること。
（２）前記横断面面積に基づく等価繊維径（ｄＢ）が、前記第１濾過層Ａの前記平均空孔径σＡの０．１〜２．０倍の繊維径比Ｙの関係の繊維径比Ｙを持ち、
（３）該第２濾過層の（１００−空隙率τＢ％）×層厚さｔＢ（μｍ）による層構成値Ｚが、１００００〜３００００であることを特徴とする。
ただし、前記空孔径、繊維径、空孔率及び繊維の周長は、任意測定に基づく平均値による。
【００２４】  その金属繊維材料には、例えばステンレス鋼をはじめ、チタンやチタン合金、ニッケルやニッケル合金、クロムやクロム合金などの種々金属材料が選択され、比較的微細な繊維太さと例えば１００ｍｍ以下の平均長さを持つものが好適する。また前記不織布は、これら金属繊維を例えば綿状（ウエブ）に絡め合わせた集合体として、最終的に前記所定厚さに加圧焼結されることとなる。
【００２５】  図１はフィルター要素１の一形態として、前記積層濾材を用いて構成したリーフ型のフィルター要素（以下、単に「フィルター」とも言う）１を示すもので、本形態では、該フィルター１は、例えば円環ドーナツ状に打ち抜きした前記濾材２の２枚を重ね合わせ、更にその外周部３を融着することで濾材２，２間に所定容積の濾過室４を形成している。なお、同図１は、該リーフフィルター１の厚さ方向の断面状態を示すもので、要部（片側部分）のみの部分断面図である。
【００２６】  この構成で、濾過室４は、前記濾材２，２同士が常に一定の隔たりを持ち、また濾過時に加圧負荷される被処理流体（溶融ポリマー）の流圧によって濾材２の変形や破損が防げるように、本形態では該濾材２の下流側に例えば多孔支持板５やスペーサー部材６、更にその中心軸部に円環状のハブ金具７を設けている。しかし、本発明ではこれら付属部材５〜７は必須ではなく、必要に応じて採用されるものであり、またフィルター１の形状についても、このような円環形状のものだけでなく、例えばディスク状や更に該濾材２を筒状やカップ状など種々形状に成形するものを含む。
【００２７】  前記多孔支持板５には、例えばその全面に亙って所定の小孔を設けたパンチングプレートや、金属粉末による多孔質焼結板など、その表裏両面間に亙って複雑に連通する多孔質構造の板状品が好適し、またスペーサー部材６は、一般的にステンレス鋼線等で構成され、十分な耐圧性と流動抵抗を抑制するように織製された、例えば数メッシュ程度の比較的粗い網目を持つ金網材料が好適する。これら金網品は、強度的にもコスト面でも安価で好ましい。また本形態では、このような金網材料に代えて、例えば前記多孔支持板５の下流面側に各々凸状の稜線部を設けて一体に成形した成形品同士を重ね合わせ、その谷部に一定流路を形成するもので代用することもできる。その構造の一例は、例えば特開２００３−２４７２７号公報に見られる。
【００２８】  こうして、フィルター１は同図１に見られるように、送給される被処理流体Ａを例えば外表面側の前記濾材２で濾過処理し、その流体中に含まれる有害な微細粒子やゲル状物等の不純物を除去し、得られた清浄流体Ａは前記濾過室４及び前記ハブ金具７に設けた通孔７Ａを介して次工程に送られる。このような処理プロセスは、従来から当業者には公知で、例えば特開２００１−９２１４号、特開２００２−３０７５２９号公報に見られている。
【００２９】  そして、このフィルター１は、例えば図２に示すように、所定のハウジング容器１１内に設けたセンターポスト１２に沿って多段に積み重ねるとともに、その上部を押え板１３でネジ締めすることで隔離し、リークを解消した濾過装置１０が構成される。その収容枚数は、例えば１０〜１００枚程度を多段積みすることで、所定容積あたりにおける濾過面積の向上が図られる。
【００３０】  図２は、この濾過装置１０における被処理流体Ａの流動状態を合わせて示している。この形態で被処理流体Ａは、前記ハウジング容器１１の上部流入口１１Ａから矢印方向に流入させ、各フィルター１での濾過処理の後、センターポスト１２の通孔１２Ａを経て、下方の排出口１１Ｂから次工程に送給される。ここでは、前記濾過装置１０は図４に示すようなフィルム用濾過装置として利用されるが、本発明はこれに限るものではない。
【００３１】  前記被処理流体Ａは、特にその種類及び組成を問わず、例えばポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエステル、アクリル、ＡＢＳ，ポリプロピレンなどの種々熱可塑性の樹脂材料が用いられ、また必要に応じて更に添加される種々の添加剤を含有するものを含む。特に前記アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂のように熱劣化しやすいものでは溶融状態における溶融粘度が上昇する為、流動性低下による滞留やゲル状物を生成しやすい指摘されるが、本発明のフィルター要素１は、その下流側に特定の不織布状の第二濾過層を設けることから、そうした高粘性の溶融ポリマーにおけるゲル対策としても有効性を備える。
【００３２】  次に、そのより好ましいフィルター要素の一形態を説明する。
フィルター１は、前記説明し、かつ図３Ａ，３Ｂに示すように、その使用する濾材２として、少なくとも２層以上の金属繊維製の不織布（２Ａ，２Ｂ）で構成され、全体を所定厚さに加圧焼結した積層焼結体が用いられる。図３Ａは、フィルター要素の断面の一例を示す拡大模式図、また図３Ｂはその顕微鏡写真の一例である。
【００３３】  その中で、上流一次側の第一濾過層２Ａは、実質的に該フィルター１における濾過精度を保証するファインな微細空孔を持つように、平均空孔径３０μｍ以下に調整され、その下流二次側には、該第一濾過層２Ａに一体に積層配置される第二濾過層２Ｂを備え、かつ該第二濾過層２Ｂは前記第一濾過層２Ａより粗大な空孔特性を有するものとしている。ここで、第一濾過層とは、前記最もファインな層の上流側に位置する繊維濾過層を意味し、第二濾過層とは、該第一濾過層よりも粗大な空孔径を有し、かつ該濾材２における最下流の繊維層として定義される。  すなわち、該第二濾過層２Ｂが必要以上に細かい空孔特性を有するものでは、濾材２全体としての圧力損失が上昇して濾過効率を減じるばかりでなく、コストアップの要因にもなり、逆に必要以上に粗大過ぎるものでは、本発明の目的達成が困難となる。
【００３４】  そのため、本発明では、前記第二濾過層２Ｂの不織布焼結体は、前記第一濾過層２Ａに用いる金属繊維（例えば、最もファインな層の金属繊維）よりも太径の繊維材料で、かつその断面形状が、該繊維材料の横断面を観察したときの等価繊維径（ｒ）に基づく標準曲率径以上の大きな曲率部を備える非円形形状を備えるものとしている。その大曲率部のより好ましい曲率径（半径ｒ）は、前記真円形状の横断面に換算した時の曲率径の１．２倍以上、より好ましくは２〜３０倍の曲率比Ｘを有する。そのような断面形状の一例は、図３Ｃに見ることができる。
【００３５】  したがって、このような非円形形状の金属繊維材料を用い、かつこれを一定の割合分布密度で所定の構成厚さを備えるように構成することで、上流側の前記第一濾過層２Ａから高速状態で流下する被処理流体が、該第二濾過層２Ｂをなす各金属繊維表面により確実に衝突することでその流速が減じて最適な流下状態をもたらすものとなる。こうした観点で、該第二濾過層２Ｂは濾過処理後のポリマー流体の流速を減じる緩衝機能を持つ緩衝材として位置付けされる。
【００３６】  その最適な緩衝作用をもたらすように、該第二濾過層Ｂは更に次の要件を備えるものとしている。
要件（２）  前記横断面面積に基づく等価繊維径（ｄＢ）が、前記第１濾過層Ａの前記平均空孔径σＡの０．１〜２．０倍の繊維径比Ｙで、
要件（３）  該第２濾過層の（１００−空隙率τＢ％）×層厚さｔＢ（μｍ）による層構成値Ｚが、１００００〜３００００であること。
【００３７】    ただし、前記空孔径、繊維径、空孔率及び繊維の周長は、任意測定に基づく平均値によるものとし、該空孔径σＡは、例えば該濾材１をＪＩＳ‐Ｂ８３５０規格に基づいてバブル試験した時の交点のバブルポイントから算出することができる。また繊維径ｄＢ（μｍ）は、これを構成する該層中の金属繊維について、その任意の直交横断面における縦横寸法の平均値を固有の繊維径とし、必要ならば、更にその複数の固有繊維径を平均化する平均繊維径が用いられる。前記空孔率は、本形態では、単独の繊維層だけを分離して重量測定が困難なことから、前記繊維径の場合と同様に、対象濾過層についてその任意断面を例えば１００〜３００倍程度に拡大した顕微鏡観察したときの、所定視野内に占める該金属繊維部分の面積比で求める密度の逆数で求められ、このような画像解析により、必要ならば、その測定視野数は複数ヶ所での平均値で求められる。
【００３８】  そして、前記要件（２）の曲率比Ｘが０．１〜２．０倍に調整されることで、前記第１濾過層２Ａを高速で流下するポリマーは、前記するように、より大きな曲率を持つ第二濾過層２Ｂの金属繊維表面に衝突させて、その流れ方向を変えたり減速する緩衝作用を生じさせることとなる。その曲率比Ｘが０．１未満のものでは、十分な緩衝効果が得られ難く、逆に２．０倍を超える程の太径の金属繊維では、圧力損失が大きくなり過ぎることとなる。より好ましくは、０．６〜１．６倍、更に好ましくは０．６〜１．４倍である。
【００３９】  また、前記要件（３）は、該流体が更に該第二濾過層内を流下する場合も、前記繊維径の場合と同様に、各金属繊維による緩衝効果が有効であり、その観点で該第２濾過層の（１００−空隙率τＢ％）×層厚さｔＢ（μｍ）による層構成値Ｚを１００００〜３００００としている。この関係が、１００００未満のものでは十分な接触機会が得られず、逆に３００００を超えるものではその効果は飽和し、逆に圧力損失が大きいものとなる。より好ましくは、１５０００〜２５０００、更に好ましくは１８０００〜２３０００である。
【００４０】  こうして、該第二濾過層２Ｂを構成する金属繊維は、好ましくは前記第一濾過層と同様の金属繊維材料によって、その等価繊維径ｄＢの平均径が例えば１５〜３０μｍ、好ましくは２０〜２５μｍのものが推奨され、これを前記要件（３）の所定の空孔率と構成厚さを持つように、その平面方向に沿う２次元的なランダム状態で分布することで構成される。
【００４１】  一方、前記第一濾過層２Ａは、前述するように実質的に被処理流体の濾過精度を保証するものとして調整され、所定の微細金属繊維材料による不織布焼結体とするもので、本発明ではその平均空孔径σＡは、３０μｍ以下としている。これはその使用目的に応じて適宜設定でき、前記高精度フィルム用では２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下に調整される。またその下限値は例えば０．１μｍ程度に設定される。その空孔径は、例えばこれに用いる前記金属繊維の繊維径や分布密度、構成厚さ等によって適宜調整可能である。
【００４２】  また、該第一濾過層２Ａは、その全体を通じて単一の金属繊維で構成できるが、これに限らず、例えば空孔程度の異なる複数の空孔特性の繊維層を適宜積層した積層構造品を採用することもできる。その一例が前記図３Ａ、３Ｂに示されている。その中で、実質的に濾過精度を保証する最もファインな微細層２Ａｆを含み、より細径の繊維材料を用いた層の上流側に向けて、順次太い繊維径を配した層の積層状態を示している。その場合、やや太い繊維径による層２Ａｒはプレ濾過用として機能し、比較的粗大な不純物粒子や前記ゲル状物を前段階の層２Ａｐで捕獲することで、低圧損のフィルター濾材として推奨される。また、このような金属繊維の不織布焼結体は、濾過処理に伴ってしばしば表面側の金属繊維が部分的に突出することもあり、これら部分的な突出による繊維材料の破損脱落を予防する為に、本形態では、その上流側面に更に所定目開きの保護メッシュＣを設けている。
【００４３】  保護メッシュＣは、例えばステンレス鋼やチタン等の耐熱、耐食性に優れた細線材料を２０〜１００メッシュ程度に平織りしたものが採用され、コスト的にも比較的安価に実施でき好ましい。
【００４４】また、図３Ｃは、前記第一濾過層２Ａで所定精度に濾過処理された濾過済流体Ａｙが、前記第二濾過層２Ｂの第二金属繊維２Ｂｆによる流動状態を模式的に示すもので、同図に見るように、該流体中に含有するゲル状物Ｇが該金属繊維２Ｂｆのより拡幅した繊維周面上で効果的に衝突し、かつその流速によって細かく分断されていることが分かる。このような分布状態では、全ての金属繊維がより広幅な状態で分布していることが理想であるが、中には逆に幅狭い部分が上面側に配向しているものも存在するが、そのものでは該ゲル状物のカット機能が高められるなど、確率的な問題として評価される。
【００４５】  次に、フィルター装置１０は、前記するようにポリマーフィルム用として用いられ、図２に示すリーフ状の複数のフィルター要素１を、所定のハウジング容器１１内に多段に積み重ねてセットしており、被処理流体Ｈは同図矢印に沿って送給される。
【００４６】  このような濾過処理において、前記フィルター要素１は、特に処理流体の流出が最も高速となる前記第一濾材２Ａの下流側に前記第二濾過層Ｂを設けることで被処理流体の流速を緩和する緩衝機能によって、滞留現象を抑えながら被処理流体中に含まれる不純物粒子やゲル状物を合わせて除去するものとなる。
【００４７】  その濾過処理は、原料用の樹脂材料を例えば２００〜４００℃程度に加熱した被処理流体（ポリマー）として用い、これを所定圧力（例えば、濾材差圧：１〜１０ＭＰａ程度）に加圧押出ししながら濾過処理する加圧濾過法が採用される。これら濾過条件は一例であって、前記濾材の構成及び被処理流体の種類やポリマー状態を考慮して選択され、目的とする濾過処理が適正に行われるよう適宜設定し得る。
【００４８】  図４は、その濾過システムの一例として、樹脂製フィルムを製造する成膜用装置の全体概要を示す。この装置は、例えば前記原料樹脂はペレット粒子を用い、これを予め乾燥機２０で乾燥処理した後、直下の押出ホッパー２１に自重落下させ、更に押出機２２による加熱、混練によって所定粘度を持つ溶融ポリマーに調整される。
【００４９】  押出機２２は必要とする吐出量に応じて、例えば単軸スクリューや２軸スクリューによって該ポリマーを十分に混練しながら、次の例えばスクリーンチェンジャー２３，ギアポンプ２４を経て濾過装置２５に送給し、必要な濾過処理が行われる。濾過処理は、予め粗大フィルターによるプレ濾過処理と、最終的に本発明に係わるフィルター要素１による高純度の濾過処理を適宜組合せて行うこともできる。濾過装置２５は、前記図２のように所定の濾材構成を持つ例えばリーフ状のフィルター要素１を多段積みして構成される。
【００５０】  濾過処理されたポリマー流体は、次に口金２６に設けた吐出口から、回転するキャスティングドラム２７上に吐出して冷却固化させることで所定厚さのフィルム製品が得られる。そして、必要ならばこのフィルム製品は、更に縦延伸装置及び／又は横延伸装置、乃至同時２軸延伸装置などを用いて一軸または二軸方向に延伸することで、より均質に薄肉化した薄膜フィルムが成膜される。
【００５１】  前記フィルター要素１の多孔質特性は前述しているが、更にその詳細事項を次に説明する。
（１）層の濾過精度
濾過精度の計測は、その試験流体として前記ＪＩＳ‐Ｂ８３５６に基づくＡＣＦＴＤを用いることで行われる。その試験用流体ＡＣＦＴＤは、予め設定された種々粒径の不純物粒子を含有するもので、これを該フィルターで濾過処理した時に捕獲される粒子の大きさで評価されるものである。但し、その計算は、その濾過処理で捕集され各粒子径毎にプロットした捕集効率曲線から、捕集効率９５％に相当する粒子径でもって示すものとする。
【００５２】  また、該フィルターによる捕集効率ηが必要な場合は、例えば次式によって求めることができるが、より好ましくは、濾過処理初めの処理液でもって評価される。
捕集効率η＝｛（λ０−λ１）／λ０｝×１００
λ０：未処理原液中に含まれる粒子径毎の抽出個数
λ１：濾過処理済液中に含まれる定粒子毎の抽出個数
【００５３】  （２）層の空隙率
前記するように、該当する層の任意断面の顕微鏡検査で、その空孔が占める容積比として計測されるもので、画像解析による計測法が推奨される。
【００５４】  （３）流動抵抗
流動抵抗は、必要に応じて採用されるもので、例えば空気流動抵抗測定法によって一定流量の空気を対象濾材に流した時の、その濾材を通過するのに要する圧力差として例えばマノメーター（圧力計）で測定されるもので、その処理流量は１Ｌ／ｃｍ２／ｍｉｎとし、また試料サイズはφ７０ｍｍの単位面積に流すことが行われる。また、前記アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂を用いる場合の流動抵抗は、５２０〜１５００ｐａに設定することが好ましい。すなわち、該流動抵抗値が５２０Ｐａ未満のものでは、十分な濾過精度が得られ難く、１５００Ｐａを超える程高いものでは、濾過作業時に大きな供給圧力が必要となり、作業性に影響をもたらすこととなる。より好ましくは８５０〜１２００ｐａである。
【００５５】  （４）被処理流体の通過流量
溶融ポリマー濾過時の被処理流体の単位時間あたりにおける通過流量は、例えばその供給圧力が前記のように１〜１０ＭＰａになるように設定される。
【００５６】  （５）フィッシュアイ有無評価
濾過後に清浄ポリマー中に残存する粒子状異物やゲル状物は、そのポリマーによって形成されたフィルム製品の外観を観察することで行われ、発生した異質部のフィッシュアイの有無が検査される。該フィッシュアイは、例えば前記ゲル状物により、製品フィルム中に変性異物となって発生する微細な塊体（数十μｍ〜数ｍｍ）を意味し、その計測は、例えばフィッシュアイカウンター（製造元；ドイツ所在オーシーエス社製ＦＳ−５型）によって行われ、例えば単位面積内に存在するフィッシュアイの発生数として計測される。
以下、本発明について更に次の実施例に基づいて詳述する。
【実施例１】
【００５７】  フィルター要素１として、表１に示すようにステンレス鋼繊維の不織布で構成された第一濾過層と、その下流側に同様にやや太径のステンレス鋼繊維でなる第二濾過層を配し、更にその両表面側に各々０．１９φ×６０＃の保護スクリーンメッシュを設けた積層構造の焼結濾材を用いることとして、その成形処理は、その全体厚さを適宜加圧調整する加圧焼結法で得た供試用濾材１〜５を用いた。
また、比較例品には、このような前記第二濾過層を設けないもの、及び他の種類の多孔質体で構成したものを含み、その種類及び構成を表１に示す。【００５８】
【表１】
2017136582.tif 000004
【００５９】  その構成で、前記第一濾材にプレ濾過層を設けたものは、その最もファインな層から上流側に向かって使用繊維材料の線径を順次増した複数層を一体に構成した多孔質層であって、そのファイン層は、実質的にその積層濾材全体の濾過精度を保証する保証層として機能し、上流側の粗大多孔質層は該流体中に含まれる比較的粗大な粒子不純物を予め除去するプレ濾過層として機能するとともに、その空隙率は、該ファイン層の拡大横断面について、顕微鏡による画像解析で行ったものである。【００６０】  一方、試験品６はその単一の繊維材料による焼結層を第一濾過層とするもので、第二濾過層はその下面側に一体的に結合することで構成している。
これら各実施例品の前記本願の要件事項（１）〜（３）の関係は、同表１に一覧しており、比較品はいずれもその全てを満足するものは見られていない。【００６１】  このように構成された前記各積層濾材について、各々図１のように下流側にステンレス鋼製のパンチング多孔板（小孔３ｍｍを全面に備えるもの）、及び線径１．２ｍｍのステンレス製粗大金網（８メッシュ）でなるスペーサー部材を配してリーフ型のフィルター要素１を形成し、前記第一濾過層２Ａが外表面側になるように配置している。また、フィルター要素１は、該濾材を外径２２２ｍｍ、内径４７．６ｍｍの円環状に打ち抜きした２枚を重ね合わせ、内周側にはハブ金具を設けて、外周縁部を溶接すること形成しており、その全体厚さは１０ｍｍのリーフフィルターとしている。
【実施例２】
【００６２】  そして、前記実施例品Ａ〜Ｇの各リーフフィルターについて、各々１０枚を、ドイツ、グノイス（ｇｎｅｕｓｓ）社製ポリマー濾過装置（名称：スクリーンチェンジャー）に多段積みするとともに、被処理流体として、ペレット状のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を用い、これを予め１８０℃の真空中で４時間乾燥した後、更に２８０℃での加熱溶融で溶融状のポリマーにしたもので、これを被処理流体として用いた。【００６３】  これを混練しながら更に前記フィルターを経て、その流体中に含まれる不純物粒子やゲル状物を除去した清浄流体を用いて、最終的に厚さ２５μｍのＰＥＴ製薄膜フィルムを成形することとした。前記濾過処理は、該ポリマーを各々負荷圧力５ＭＰａで加圧しながら行い、得られた処理済ポリマー乃至ＰＥＴフィルムについて、各々濾過精度とゲルによるフィッシュアイ数、及び濾過処理流量を各々測定することで行った。【００６４】  その試験結果及び得られたフィルム製品の品質を調査したが、各実施例品はいずれも良好な特性のフィルム製品が得られ、ゲル状物によるフィッシュアイ点数は非常に少なく目視可能なものはほとんど見られなかった。これは、前記比較例品によるフィルム製品でのフィシュアイ発生率に対して約１０以上の減少率をもたらすもので、非常に好ましい結果であることが裏付けられた。
【実施例３】
【００６５】    次に、その他の樹脂材料として、アクリル樹脂製ポリマーの事例を説明する。
試験は、前記実施例１，２と同様の金属繊維の不織布シートでなるフィルター要素で濾過修理試験したもので、アクリル樹脂製ペレットを用いたが、この樹脂ポリマーによるフィルム製品においても、粒径１０μｍを超えるような粗大ゲル状物の影響は確認できず、好ましいものであった。
【産業上の利用可能性】
【００６６】  以上説明するように、本発明に係わる熱可塑性ポリマー用のフィルター要素は、前記第一濾過層の下流側に、所定特性の第二濾過層を複合した積層構造体を濾材とするもので、これを用いて例えばリーフ形状、ディスク型等の種々形状のフィルターエレメントとして、更にはフィルター装置に適宜利用でき、より高機能用のフィルム製品や紡糸製品の製造に採用し得るものである。
【図１】
2017136582.tif 000005
【図２】
2017136582.tif 000006
【図３Ａ】
2017136582.tif 000007
【図３Ｂ】
2017136582.tif 000008
【図３Ｃ】
2017136582.tif 000009
【図４】
2017136582.tif 000010