JPH03123613A - フィルター及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は発電所の系統水等に含まれるクラッドを除去
するためのフィルターに関する。

（従来の技術〕 従来、この種のフィルターでは、炭化珪素焼結体によっ
て基材をパイプ状に形成すると共に、その基材の外表面
に基材構成用の炭化珪素粒子よりも小さな粒径を有する
炭化珪素粒子によって濾過膜を形成し、クラッドを含有
する水が、基材の周壁部をその外周面側から内周面側へ
圧送されることにより、水のみが濾過膜を透過して、ク
ラッドが濾過されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のフィルターでは、強度を確保するため
に、比較的大きな平均粒径０．７μ催を有する粒子によ
りて基材が焼成され、各基材形成粒子は隣接する粒子間
のネッキングによって結合されていて、ネッキング粒子
間には多（の気孔が存在する。それに対し、濾過膜形成
粒子の平均粒径は０．３μｍであって、基材に形成され
る気孔径よりも小さなものが存在するため、特に基材の
表層部では濾過膜形成粒子が基材の気孔中に侵入して、
基材表面に残存する濾過膜形成粒子が減少し、濾過膜自
体の気孔径が増大することがあった。

この場合、所定の濾過性能を確保することができなくな
る。

これを防止するために、基材形成粒子の平均粒径を小さ
くすると、基材が緻密化するため、濾過処理に伴う圧損
が増加してフィルターに対する通水量が減少し、濾過効
率が低下するという問題が発生する。

この発明は上記の事情を考慮してなされたものであって
、その目的は濾過膜の気孔径の増大を未然に防止すると
共に、濾過処理時における通水量を適量に維持して、効
率的な濾過処理を行うことが可能なフィルターを提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段及び作用〕上記の目的を達
成するため、この発明では、平均粒径が０．８〜２，０
７１ｍの炭化珪素粒子から焼結された基材の表面に、平
均粒径が０．４〜０゜８μｍの炭化珪素粒子を付着させ
て中間層を形成すると共に、その中間層の表面には、平
均粒径が０．１〜０．３μｍの炭化珪素粒子を付着させ
て濾過膜を形成している。

基材用炭化珪素粒子の平均粒径を０．８〜２゜０μ鴨に
設定した理由は、０．８μｍ未満であると、焼結時に緻
密化して、通水量の低下を招き、２．０μｍを超過する
と、強度低下を招くからである。又、粒子の６０重量％
以上が０．６〜３゜５μ頂の粒度範囲にあることが望ま
しい。粒度分布が広いと、焼結時に粗大結晶ができやす
く、その粗大結晶には中間層形成用の粒子が付着しない
ためである。

中間層形成用の炭化珪素粒子の平均粒径を０゜４〜０．
８μ頂に設定した理由は、０．４μｍ未満であると、粒
子が基材の気孔径よりも小さくなって、その気孔中に侵
入し、所要の厚みを確保できなくなり、０．８μｍを超
過すると、基材形成用粒子との差異がなくなって、濾過
膜形成粒子を保持できなくなるためである。中ｖＩ層形
成粒子も同様に粒度が揃っていた方がよく、０．３〜１
゜０μｍの範囲の粒子が６０重量％以上であることが好
ましい。又、中間層形成用の炭化珪素粒子はα型である
ことが望ましい。その理由は粒度調節がしやすいためで
ある。

濾過膜形成用の炭化珪素粒子の平均粒径を０゜１〜０．
３μｍに設定した理由は、０．１μ幅未満であると、そ
の粒子が中間層を形成する粒子間に侵入して中間層の表
面に残存する割合が減少し、濾過膜自体の気孔径が増大
するためであり、０゜３μｍを超過すると、中間層形成
用粒子と大きさが近似することになって、微細なりラッ
ドの濾過ができなくなるためである。又、濾過膜形成用
粒子の６０重量％以上が０．０５μｌ１１〜０．４μｍ
の粒度範囲にあって、その粒度が揃っていることが望ま
しい。この濾過膜形成用の炭化珪素粒子はβ型であるこ
とが望ましい。その理由は微細な粒子が容易に得られや
すいためである。

上記のフィルターを製造する場合、平均粒径が０．８〜
２．Ｏ，１ＪＩ１１の炭化珪素粒子を主成分とする基材
形成材料を焼結することにより基材を形成し、平均粒径
が０．４〜０．８μｍの炭化珪素粒子を分散させた中間
層形成用のスラリーによって前記基材の表面に中間層用
の膜を形成した後、その膜を加熱乾燥することにより、
中間層形成用の炭化珪素粒子を基材表面に焼付け、更に
、平均粒径が０．１〜０．３μｍの炭化珪素粒子を分散
させた濾過膜形成用のスラリーによって前記中間層の表
面に膜を形成し、その膜を加熱乾燥することにより、濾
過膜形成用の炭化珪素粒子を前記中間層の表面に焼付け
るようにしている。

即ち、前記基材を形成するには、基材原料粉末とメチル
セルロース等のバインダーとを混合して、押出し成形に
よりパイプ状りこ成形し、その成形体を焼結することが
望ましい。この焼結に際しては、原料粉末中に残存する
５ＩＯｚ及びＣが反応してＳｉＯ及びＣＯを生じると、
そのＳｉＯが粗大結晶を作る要因となるため、焼結雰囲
気中におけるｃｏ４度は１％以下であることが望ましい
。

前記中間層を基材の表面に形成したり、濾過膜を中間層
の表面に形成したりするには、原料粉末をアンモニア水
溶液等の分散媒に分散させてスラリーを調整し、そのス
ラリーに基材若しくは中間層を形成した基材を浸漬して
所定圧力でスラリーを吸引することにより、原料粉末を
基材若しくは中間層に薄膜状に付着させ、その後、炭化
珪素の焼成温度以下の温度で原料粒子を基材若しくは中
間層に焼付ることが望ましい。

原料粉末を基材若しくは中間層に付着させるには、上記
の分散吸引処理の他、原料粉末を分散させたスラリーを
吹きつけることによっても可能である。又、焼成温度以
下で原料粒子の焼付を行えば、原料粒子が焼結されるこ
とがなく、よって気孔径の増大が抑制される。

更に、中間層形成用粉末及び濾過膜形成用粉末の薄膜形
成前にそれぞれ基材の焼結及び中間層の焼付処理を行う
理由は、焼結又は焼付によって材料中の有機分が除去さ
れて基材や中間層の表面略全体に炭化珪素が露出し、そ
の後に形成される中間層や濾過膜の形成材料との親和性
が向上して、それらを保持し易くできるためである。

次に、この発明を具体化した実施例について説明する。

［実施例１］ 平均粒径が１．２μｍで、かつ８０重量％が０゜７〜３
．２μｍの粒度範囲にあるα−３ｉＣ粉末（不二見研碧
材株式会社製　＃８０００）、１００重量部に対し、９
重量％のメチルセルロース水溶液３０重量及びパラフィ
ンワックス２重量部を混合した後、押出し成形機によっ
てパイプ状の成形体を形成し、この成形体をカーボン製
治具に載置した状態で乾燥した。乾燥後、前記成形体を
所定長さに切断して黒鉛製ルツボに装入し、０．４Ｔｏ
ｒｒの減圧下、５℃／ｗｉｎの速度で１７００℃までゆ
っくり焼成した。１７００℃で、−雰囲気中のＣＯ濃度
を測定したところ、０．１％であり、ＳｉＯの発生が減
少していることを確認した。そして、１０℃／　ｔｓ　
ｉ　ｎの速度で２１００℃まで引き続き昇温し、１時間
保持した。

その結果、得られた焼結体は内径３Ｉｍ、外形１０１１
及び長さ１８０ｍのサイズを有し、平均気孔径が１．９
６μ１．気孔率が４９容量％であった。

続いて、この焼結体を酸化炉中に装入し、８００℃で１
時間保持して脱炭を行い、第１図及び第２図に示すパイ
プ状基材１を製造した。

次に、０．６μｍの平均粒径を有し、その８０重量％が
０．４〜０．９μ鴎の粒度範囲にある中間層形成用のα
−５ｔＣ粉末（不二見研磨材株式会社製　＃１００００
）をアンモニア水溶液（？！度０．１重量％）に分散さ
せて、２重量％のスラリーを調整し、このスラリーに前
記基材１を浸漬した後、スラリーを３０ｃｍＨＨの圧力
で、４５秒間吸引し、その直後に７６ｃｍＨｇの圧力で
１０秒間吸引して基材表面に中間層用の膜を形成した。

そして、膜を形成した基材１を１日間自然乾燥させた後
、タンマン型焼成炉に装入し、１気圧のアルゴンガス雰
囲気中で、９００℃までは５℃／ｍｉｎ、９００℃〜１
７００℃までは１０℃／１ｌｉｎの割合で昇温し、１７
００℃に１時間保持して、前記中間層用の膜の焼付を行
った。これを冷却した後、酸化炉中で８００℃まで昇温
し、その温度に１時間保持して脱炭処理を施した。その
結果、厚さ１５μｍの中間層２が形成された。

更に、平均粒径が０．１５μｍで、かつ８０重量％が０
．１〜０．３μｍの粒度範囲にある濾過膜形成用のβ−
３ｉＣ粉末（イビデン株式会社製ベータランダムＵＦ）
をアンモニア水溶液（濃度０．１重量％）に分散させて
、０．１重量％のスラリーを調整し、このスラリーに前
記中間層２を有する基材１を浸漬して、前記中間層形成
時と同様の操作によって焼付及び脱炭を行った。その結
果、厚さ３μｍの濾過膜３が得られた。

上記のように製造された３Ｎ構造のフィルターでは、表
１に示すように、濾過膜３の平均気孔径が０．２μｍで
あった。又、純水を基材１側から濾過膜３側へ圧送した
ところ、その通水量は４ｒ＋？／ｒｄ・ｈｒ、圧力損失
はΔＰ＝０．　２Ｋｇｆ／ａａ　　であって、優れた濾
過特性を示すものであった。第３図及び第４図にこの実
施例のフィルターの断面及び表面の拡大写真（１０００
倍）を示す。

［実施例２］ 次に、実施例２について説明すると、この実施例２では
基材ｌの原料粉末として、平均粒径が０゜９μｍのβ−
３ｉＣ（イビデン株式会社製、ベータランダム）を用い
た点について前記実施例１と異なり、製造手順等につい
ては実施例１と同様である。得られたフィルターの特性
を表１に示す。尚、表１には比較例として従来構成のフ
ィルターの特性も合わせて記載した。

この表から明らかなように、各実施例１．２で得られた
フィルターでは、比較例のフィルターと比較して、気孔
径の大きな基材１を用いることができるため、圧力損失
を大幅に低減すると共に、通水量を大幅に増加させるこ
とができる。又、基材１と濾過膜３との間には中間１ｉ
２が形成されているため、濾過膜形成粒子として微細な
ものを使用した場合でも、その粒子を基材ｌ上に確実に
保持することができる。その結果、濾過膜３の気孔径を
小さく設定できて、微細なりラッドも確実に濾過するこ
とができる。

表１　フィルターの特性 ［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明のフィルターでは基材の
表面に中間層及び濾過膜を順次形成したので、濾過膜の
形成粒子が基材の形成粒子間へ侵入することを未然に防
止して、濾過膜の気孔径を所要の設定値に確実に維持で
きると共に、濾過処理時における圧力損失を抑制して、
通水量を適量に維持でき、よって効率的な濾過処理を行
うことができるという優れた効果を発揮する。又、上記
のフィルターを製造するために、基材、中間層及び濾過
膜を炭化珪素によって形成し、基材に中間層を焼付けた
後、その中間層に濾過膜を焼付けるようにしたので、中
間層や濾過膜を基材や中間層に強固に付着させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した実施例１におけるフィル
ターの一部を示す斜視図、第２図は同じく部分拡大断面
図、第３図は断面構造を示す顕微鏡写真（１０００倍）
、第４図は表面構造を示す顕微鏡写真（１０００倍）で
ある。 １・・・基材、２・・・中間層、３・・・濾過膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　平均粒径が０．８〜２．０μｍの炭化珪素粒子から
   焼結された基材の表面に、平均粒径が０．４〜０．８μ
   ｍの炭化珪素粒子を付着させて中間層を形成すると共に
   、その中間層の表面には、平均粒径が０．１〜０．３μ
   ｍの炭化珪素粒子を付着させて濾過膜を形成したことを
   特徴とするフィルター。 ２　平均粒径が０．８〜２．０μｍの炭化珪素粒子を主
   成分とする基材形成材料を焼結することにより基材を形
   成し、平均粒径が０．４〜０．８μｍの炭化珪素粒子を
   分散させた中間層形成用のスラリーによって前記基材の
   表面に中間層用の膜を形成した後、その膜を加熱乾燥す
   ることにより、中間層形成用の炭化珪素粒子を基材表面
   に焼付け、更に、平均粒径が０．１〜０．３μｍの炭化
   珪素粒子を分散させた濾過膜形成用のスラリーによって
   前記中間層の表面に膜を形成し、その膜を加熱乾燥する
   ことにより、濾過膜形成用の炭化珪素粒子を前記中間層
   の表面に焼付けたことを特徴とするフィルターの製造方
   法。