(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末および水溶性樹脂結合剤を強せん断型混練機を用いて混練し、ついで添加しなければならない全水量の３０〜７０％の水を加えて混練し、さらに残りの水およびその他の添加剤を添加して混練することにより得られた混合スラリーを用いて作製した１〜１０％未満の気孔率を有する有孔金属体のスケルトンで構成され、かつ全体比表面積：８０〜３００cm2 ／cm3 未満、全体気孔率：７５〜９７％を有する多孔質金属体からなるオイル濾過用フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多孔質金属体からなるオイル濾過用フィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、多孔質金属体は、アルカリ２次電電池の電極の活物質保持材、水電解電極、石油暖房機器の灯油噴霧化部材、磁気シールドパッキン、爆薬を使用するエアクッションの気体膨脹緩衝材、吸音材、並びに浄化器の水電解フィルター、空気清浄機の静電フィルター、エンジン排気ガスのオイルミストフィルター、および高温排気集塵フィルターなどの各種フィルターとして用いられている。
【０００３】
これらフィルターに用いる多孔質金属体の１種として、図２に示されるようなスケルトンが気孔率：１０〜５５％の有孔金属体で構成され、全体比表面積：３００〜３０００cm2 ／cm3 、全体気孔率：８０〜９７％を有する大きな比表面積を有する多孔質金属体が知られている（特開平９−１４３５１１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の大きな比表面積を有する多孔質金属体は、比表面積が大きいところから、エンジン排気ガス中のミスト状になったオイルを液状化して捕捉するオイルミストフィルターおよび高温排気ガス中に含まれる集塵を捕捉する排気ガスフィルターなどに使用すると、オイルミストまたは排気ガスなどに含まれる塵やごみなどを捕捉する能力は優れていると言われている。
しかし、ミスト状のオイルを液状化して捕捉したりした排気ガスに含まれる塵やごみを回収するのはいずれも気体に含まれるミストまたは塵を捕捉処理するものであり、このときフィルターにかかる圧力は比較的小さいところから強度の小さい前記従来の大きな比表面積を有する多孔質金属体でも十分使用に耐える。
しかし、前記従来の大きな比表面積を有する多孔質金属体をオイル濾過用フィルターとして用いた場合、粘性のあるオイルを従来の大きな比表面積を有する多孔質金属体からなるフィルターに通過させてオイル含まれる塵やごみなどを捕捉しようとすると、従来の大きな比表面積を有する多孔質金属体はスケルトン部分が気孔率の高い有孔金属体で構成されているために強度が低く、したがって、オイルを高圧で大量に従来の多孔質金属体からなるフィルターに通させて捕捉効率を上げ、これを長期間行うとオイルの粘性抵抗に耐えることができずに破損することがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、一層強度が高くかつ捕捉能力の高い多孔質金属体からなるオイル濾過用フィルター（以下、オイルフィルターと言う）を開発すべく研究を行なった結果、
金属粉末および水溶性樹脂結合剤を強せん断型混練機に装入して１０〜６０分間混練し、ついで添加しなければならない全水量の３０〜７０％の水を加えて混練し、さらに残りの水およびその他の添加剤を添加して１〜６時間混練することにより、質量％で（以下、％は質量％を示す）
炭素数５〜８の非水溶性炭化水素系有機溶剤：０．５〜１０％、
界面活性剤：０．０５〜５％、
水溶性樹脂結合剤：０．５〜２０％、
平均粒径：０．５〜２００μｍの金属粉：３０〜８０％、
必要に応じて、多価アルコール、油脂、エーテル、およびエステルのうちの１種または２種以上からなる可塑剤：０．１〜１５％、
水：残り、
からなる組成を有する混合スラリーを作製し、この混合スラリーから、例えば公知のドクターブレード法やスリップキャスト法などの方法で所定形状の成形体を成形し、この成形体を５℃以上の温度に保持すると、多孔質成形体が得られ、この多孔質成形体を焼結すると、図１に概略説明図で示されるスケルトン（骨格）が気孔率の小さい有孔金属体で構成された多孔質金属体が得られ、この多孔質金属体は、前記スケルトンを構成する有孔金属体が１〜１０％未満の低い気孔率をもつことから強度が向上し、比表面積は低下するものの従来多孔質金属体の全体気孔率とほぼ同等の全体気孔率を有し、この多孔質金属体からなるオイルフィルターは、強度が高いところから使用寿命が長く、さらに従来のオイルフィルターと比べてオイルに含まれる塵やごみの捕捉効率が劣ることがない、という研究結果を得たのである。
【０００６】
この発明は、上記の研究結果にもとづいてなされたものであって、金属粉末および水溶性樹脂結合剤を強せん断型混練機を用いて混練し、ついで添加しなければならない全水量の３０〜７０％の水を加えて混練し、さらに残りの水およびその他の添加剤を添加して混練することにより得られた混合スラリーを用いて作製した１〜１０％未満の気孔率を有する有孔金属体のスケルトンで構成され、かつ全体比表面積：８０〜３００cm2 ／cm3 未満、全体気孔率：７５〜９７％を有する多孔質金属体からなるオイルフィルターに特徴を有するものである。
この発明のオイルフィルターにおいて、スケルトンを構成する有孔金属の気孔率、全体比表面積および全体気孔率の一層好ましい範囲は、スケルトンを構成する有孔金属の気孔率：３〜６％、全体比表面積：１００〜１５０cm2 ／cm3 、全体気孔率：９０〜９５％である。
【０００７】
この発明のオイルフィルターを構成する多孔質金属体は、従来のオイルフィルターを構成する多孔質金属体に比べてスケルトンを構成する有孔金属体の気孔率が小さく、かつ全体比表面積が小さいにもかかわらずオイルに含まれる塵やごみの捕捉効率を同等あるいはそれ以上に保持できるのは、図２の断面図に示される従来の大きな比表面積を有する多孔質金属体に比べて、この発明の多孔質金属体は、図１の断面図に示されるように、気孔表面に一層多くの皺状凹凸が形成されていることによるものであると考えられる。
また、この気孔表面の皺状凹凸が多くなる原因として、強せん断型混練機を用い、この強せん断型混練機のパドルを調節して混練することにより粉末の一部を異形化または針状化させ、この異形化または針状化した金属粉末が一部混合した金属粉末を含むスラリーを成形し、これを焼結することにより形成されることによるものと考えられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の多孔質金属体からなるオイルフィルターを実施例により具体的に説明する。
まず、金属粉として平均粒径３μmのＳＵＳ３０３ステンレス鋼アトマイズ金属粉、平均粒径２μmの純Ｎｉアトマイズ金属粉および平均粒径３μmの純Ｃｕアトマイズ金属粉を用意し、さらに有機溶剤としてｎ−ヘキサン、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（以下、ＤＢＳという）、水溶性樹脂結合剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロース（以下、ＨＰＭＣという）、可塑剤としてグリセリンをそれぞれ用意した。さらに水として蒸留水を用意した。
【０００９】
実施例１
前記用意したＳＵＳ３０３ステンレス鋼アトマイズ金属粉とＨＰＭＣ（水溶性樹脂結合剤）を強せん断型混練機に装入して３０分間混練したのち、添加しなければならない全蒸留水量の５０％の蒸留水を加えて混練し、さらに残りの蒸留水５０％並びにその他の添加剤であるｎ−ヘキサン（有機溶剤）、ＤＢＳ（界面活性剤）およびグリセリン（可塑剤）を添加して３時間混練することにより、質量％で
ＳＵＳ３０３ステンレス鋼アトマイズ金属粉：５０．０％、
ｎ−ヘキサン：１．５％、
ＨＰＭＣ：５．０％、
ＤＢＳ：２．０％、
グリセリン：３．０％、
蒸留水：残り、
からなる組成の混合スラリーを作製した。
【００１０】
この混合スラリーをドクターブレード法いより厚さ：３００μmの成形体を作製し、この成形体に下記の条件の発泡、脱脂および焼結を施すことにより直径：５０mmφ×厚さ：１．５mmの寸法をもった本発明オイルフィルター１を製造した。
【００１１】
発泡条件
湿度：９０％、
温度：３５℃、
保持時間：１０分、
脱脂条件
雰囲気：Ｎ2−５％Ｈ2
温度：４５０℃、
保持時間：６０分、
燒結条件
雰囲気：真空（０．５ｔｏｒｒＨ2）
温度：１１５０℃、
保持時間：１０分、
【００１２】
従来例１
前記用意したＳＵＳ３０３ステンレス鋼アトマイズ金属粉、ＨＰＭＣ（水溶性樹脂結合剤）、ｎ−ヘキサン（有機溶剤）、ＤＢＳ（界面活性剤）、グリセリン（可塑剤）および蒸留水を通常の混練機に一度に装入し、３時間混練することにより実施例１と同じ組成を有する混合スラリーを作製した。この混合スラリーをドクターブレード法により厚さ：３００μmの成形体を作製し、この成形体に実施例１と同じ条件で発泡、脱脂、および焼結を施すことにより直径：５０mmφ×厚さ：１．５mmの寸法をもった従来オイルフィルター１を製造した。
【００１３】
このようにして得られた本発明オイルフィルター１および従来オイルフィルター１の全体気孔率、全体比表面積、スケルトン部の気孔率、平均気孔径および引張り強さを測定し、その結果を表１に示した。なお、本発明オイルフィルター１および従来オイルフィルター１の全体気孔率は画像解析装置を併用して測定し、全体比表面積はＢＥＴ法にて測定した。前記全体気孔率の中にスケルトン部の気孔率も含むものである。これらの測定結果を測定個所：３０ヶ所の平均値として表１に示した。
【００１４】
さらに、本発明オイルフィルター１および従来オイルフィルター１の断面を顕微鏡観察したところ、本発明オイルフィルター１は従来オイルフィルター１に比べて気孔表面の皺状凹凸が多いことも確認した。
さらに、汚れたエンジンオイルを高速の流速：１２０ｍ／ｍｉｎで本発明オイルフィルター１および従来オイルフィルター１に通すことによりエンジンオイルに含まれる塵やごみを捕捉し、その捕捉効率を求めてその結果を表１に示した。
【００１５】
【表１】
0004239358.tif 000002
【００１６】
表１に示される結果から、本発明オイルフィルター１は従来オイルフィルター１に比べて強度が高くさらに捕捉効率も高いことが分かる。
【００１７】
実施例２
前記用意した純Ｎｉアトマイズ金属粉とＨＰＭＣ（水溶性樹脂結合剤）を強せん断型混練機に装入して３０分間混練したのち、添加しなければならない全蒸留水量の５０％の蒸留水を加えて混練し、さらに残りの蒸留水５０％並びにその他の添加剤であるｎ−ヘキサン（有機溶剤）、ＤＢＳ（界面活性剤）およびグリセリン（可塑剤）を添加して３時間混練することにより、質量％で
純Ｎｉアトマイズ金属粉：５０．０％、
ｎ−ヘキサン：１．５％、
ＨＰＭＣ：５．０％、
ＤＢＳ：２．０％、
グリセリン：３．０％、
蒸留水：残り、
からなる組成の混合スラリーを作製した。
【００１８】
この混合スラリーをドクターブレード法により厚さ：３００μmの成形体を作製し、この成形体に下記の条件の発泡、脱脂、および焼結を施すことにより直径：５０mmφ×厚さ：１．８mmの寸法をもった本発明オイルフィルター２を製造した。
【００１９】
発泡条件
湿度：９０％、
温度：３８℃、
保持時間：１５分、
脱脂条件
雰囲気：大気
温度：５２０℃、
保持時間：９０分、
燒結条件
雰囲気：Ｈ2
温度：１１８０℃、
保持時間：１０分、
【００２０】
従来例２
前記用意した純Ｎｉアトマイズ金属粉、ＨＰＭＣ（水溶性樹脂結合剤）、ｎ−ヘキサン（有機溶剤）、ＤＢＳ（界面活性剤）、グリセリン（可塑剤）および蒸留水を通常の混練機に一度に装入し、３時間混練することにより実施例２と同じ組成を有する混合スラリーを作製した。この混合スラリーをドクターブレード法により厚さ：３００μmの成形体を作製し、この成形体に実施例２と同じ条件で発泡、脱脂、および焼結を施すことにより直径：５０mmφ×厚さ：１．８mmの寸法をもった従来オイルフィルター２を製造した。
【００２１】
得られた本発明オイルフィルター２および従来オイルフィルター２について、実施例１と全く同様にして全体気孔率、全体比表面積、スケルトン部の気孔率、平均気孔径および引張り強さを測定し、さらに捕捉効率を求め、その結果を表２に示した。
【００２２】
【表２】
0004239358.tif 000003
【００２３】
表２に示される結果から、本発明オイルフィルター２は従来オイルフィルター２に比べて強度が高くさらに捕捉効率も高いことが分かる。
【００２４】
実施例３
前記用意した純Ｃｕアトマイズ金属粉とＨＰＭＣ（水溶性樹脂結合剤）を強せん断型混練機に装入して３０分間混練したのち、添加しなければならない全蒸留水量の５０％の蒸留水を加えて混練し、さらに残りの蒸留水５０％並びにその他の添加剤であるｎ−ヘキサン（有機溶剤）、ＤＢＳ（界面活性剤）およびグリセリン（可塑剤）を添加して３時間混練することにより、質量％で
純Ｃｕアトマイズ金属粉：５０．０％、
ｎ−ヘキサン：１．５％、
ＨＰＭＣ：５．０％、
ＤＢＳ：２．０％、
グリセリン：３．０％、
蒸留水：残り、
からなる組成の混合スラリーを作製した。
【００２５】
この混合スラリーをドクターブレード法により厚さ：３００μmの成形体を作製し、この成形体に下記の条件の発泡、脱脂、および焼結を施すことにより直径：５０mmφ×厚さ：１．５mmの寸法をもった本発明オイルフィルター３を製造した。
【００２６】
発泡条件
湿度：９０％、
温度：３３℃、
保持時間：１０分、
脱脂条件
雰囲気：Ｎ2−５％Ｈ2
温度：４５０℃、
保持時間：３０分、
燒結条件
雰囲気：Ｈ2
温度：１０００℃、
保持時間：５分、
【００２７】
従来例３
前記用意した純Ｃｕアトマイズ金属粉、ＨＰＭＣ（水溶性樹脂結合剤）、ｎ−ヘキサン（有機溶剤）、ＤＢＳ（界面活性剤）、グリセリン（可塑剤）および蒸留水を通常の混練機に一度に装入し、３時間混練することにより実施例３と同じ組成を有する混合スラリーを作製した。この混合スラリーをドクターブレード法により厚さ：３００μmの成形体を作製し、この成形体に実施例３と同じ条件で発泡、脱脂、および焼結を施すことにより直径：５０mmφ×厚さ：１．５mmの寸法をもった従来オイルフィルター３を製造した。
【００２８】
得られた本発明オイルフィルター３および従来オイルフィルター３について実施例１と全く同様にして全体気孔率、全体比表面積、スケルトン部の気孔率、平均気孔径および引張り強さを測定し、さらに捕捉効率を求め、その結果を表３に示した。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
表３に示される結果から、本発明オイルフィルター３は従来オイルフィルター３に比べて強度が高くさらに捕捉効率も高いことが分かる。
【００３１】
【発明の効果】
上述のように、この発明の多孔質金属体からなるオイルフィルターは、強度が高く、塵やごみなどの捕捉効率が大きいところから、すぐれた性能を長期にわたって発揮することができ、産業の発展に大いに貢献しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のオイルフィルターを構成する多孔質金属体を示す概略説明図である。
【図２】従来のオイルフィルターを構成する大きな比表面積を有する多孔質金属体を示す概略説明図である。
【図１】
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【図２】
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