JPH1015321A - 金属フィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、金属フィルタの粉末粒子層形成に
おける粉末粒子の歩留まりを向上することを目的とす
る。 【解決手段】 畳織りまたはむしろ織りの金網を圧下
し、その圧下された金網に相対的に平均粒子径が大きな
第一の粉末粒子の層を塗布成形し、その上に相対的に平
均粒径が小さい第２の粉末粒子の層を湿式抄造成形して
焼結したことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種油類、ガス類
および水のろ過に使用する金属フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、水のろ過にはその所望される
ろ過性能によって一般ろ過、精密ろ過、限外ろ過などの
各段階に分けられている。一般ろ過とは別名砂ろ過とい
い、５μｍ以上の粒子をろ過できる程度の性能が求めら
れ、精密ろ過は０．１〜１０μｍ程度の粒子のろ過をで
きる程度の性能が求められ、公園などの水として使用す
るため修景用水とも呼ばれている。またさらに微細な
０．００１〜１μｍの粒子をろ過できる限外ろ過は手で
触れる程度の水のことで親水用水と呼ばれている。従来
から精密ろ過や限外ろ過に使用されるフィルタとしては
ステンレス焼結フィルタ、樹脂フィルタ、ステンレス金
網フィルタ等が用いられている。以上のうちステンレス
焼結フィルタは繊維状のステンレス鋼を焼結してその繊
維の積み重なりの間隙をフィルタの目とするものであ
り、これには長繊維をそのまま用いるものと長繊維をカ
ットして短繊維として用いる場合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の従来の各
種フィルタには次のような欠点があった。まず樹脂フィ
ルタでは強度、耐熱性が劣るという問題があり、用途に
よっては実用性に欠けるという難点があった。

【０００４】またステンレス焼結フィルタについては金
型で成形するため製作し得る寸法に限界があるだけでな
く、フィルタとして使用する過程でフィルタ自体が厚い
ことによる逆洗い時の効率すなわち再生効率が悪いとい
う問題があり、また十分に薄膜化することができないと
いう問題があるほか、非常に高価であるという問題があ
った。さらにステンレス金網フィルタについては空孔径
を超微細にすることが困難であり、たとえ技術的に可能
であったとしても高価となり、工業的な適用が困難であ
るという問題があった。

【０００５】したがって本発明は以上の従来技術におけ
る問題点に鑑みてなされたものであって、ろ過性が良好
で機械的強度が大きくかつ安価で微細孔を有する金属フ
ィルタを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、畳織
りまたはむしろ織りの金網を圧下し、その圧下された金
網に相対的に平均粒径が大きな第１の粉末粒子の層を塗
布成形して焼結し、その上に相対的に平均粒径が小さい
第２の粉末粒子の層を湿式抄造形成して焼結することに
より、金属の基板部と金属粒子の焼結層とからなる金属
フィルタを製造することを特徴とするものである。

【０００７】本発明にいう畳織り金網には図１に示され
る平畳織り金網と図２に示される綾畳織り金網がある。
平畳織り金網とは、縦線と横線が一本づつ相互に交わっ
ており、しかも縦線が横線よりも太く、その横線を互い
に相接して並べたもので、畳表の様な織り方による金網
をいう（ＪＩＳ Ｇ３５５５ＤＷ）。また、綾畳織り金
網とは、太い縦線と横線とで織り、その横線を互いに相
接して並べ、しかも縦線横線を互いに２本以上づつ乗り
越して交わらせたものをいう。むしろ織りとは、縦に５
本程度、横に６本程度の線をそれぞれ一括して織ったむ
しろ状の綴り方をいい、図３には緩むしろ織りの例を示
す。

【０００８】以上の畳織り金網、むしろ織り金網は平面
とほぼ直交する方向に細目が形成されている点で共通
し、通常の図４に示すような平織り金網（ＪＩＳ Ｇ３
５５５ＰＷ）、綾織り金網（ＪＩＳ Ｇ３５５５ＴＷ）
の細目が平面に形成されているのとは異なる。本発明に
おいてこのように平面とほぼ直交する方向に細目が形成
されている畳織り金網、むしろ織り金網を適用するのは
次の理由による。すなわち、通常の平織り金網または綾
織り金網は圧下率を大きくしても網目を微細化するのが
困難であるのに対し、畳織り金網またはむしろ織り金網
は平面とほぼ直交する方向に細目が形成されているため
に圧下率が小さくても容易に網目を微細化することが可
能であるからである。網目微細化の過程を図５に示す
が、平面とほぼ直交する方向に形成された網目が圧下率
の増大につれて微細化することが判る。通常の平織り金
網または綾織り金網は、同程度の圧下を施しても殆ど網
目は微細化しない。

【０００９】本発明の場合に畳織りまたはむしろ織りの
金網を基板として用いる場合に圧下する際の圧下率は５
〜５０％とするのが好ましい。圧下率が５％未満では圧
下による効果が実質的に認められず、圧下率が５０％を
越える場合には圧下後に得られる金属フィルタを透過し
得る純水の水量すなわち透過水量が低くなり、フィルタ
としての使用後に逆洗いする再生処理が困難となる。

【００１０】本発明は以上のようにして得られた圧下さ
れた金網を基板部とし、少なくともその片面に粉末焼結
層を設けるが、その粉末粒子として相対的に平均粒径が
大きい第１の粉末粒子群の上に相対的に平均粒径が小さ
い第２の粉末粒子群を２種類の粉末粒子を用いる。焼結
層は基板部に比べ特にその表面で微細空孔であることが
要求されるが、単一平均粒度を有する粉末を用いる場合
は表面の必要孔径に合わせた粒度の粉末を用いる必要が
ある。この場合、確かに阻止率という点では効果がある
が、透過水量などのろ過効率としてみると粉末焼結層全
体が微細孔径であるために透過水量が低いものとなって
いた。また、微細孔を得るには粉末自体を微細なものと
する

【００１１】そこで本発明のように粒度の異なる２種類
の粉末を用いると、基板部の孔径から段階的に孔径が小
さくなっていくため、透過水量を減じることなく微細空
孔がえやすい。そこで本発明では焼結層を構成する粉末
粒子として相対的に平均粒径が大きい第１の粉末粒子群
とその上に相対的に平均粒径が小さい第２の粉末粒子群
の２種の粉末粒子を用いることとした。なお、本発明で
は少なくとも２種の粉末群を用いればよく、平均粒径の
異なる３種、またはそれ以上の粉末粒子群を用いてもよ
い。

【００１２】前記相対的に平均粒径の大きい第１の粉末
粒子群の平均粒径は５〜５０μｍが望ましく、また前記
相対的に平均粒径の小さい第２の粉末粒子群の平均粒径
は０．５〜１０μｍが望ましい。第１の粉末粒子の平均
粒径が５μｍ未満では塗布時に粉末が基板の編み目を抜
けて塗布が困難となり、５０μｍを越えると第２層目に
形成する粉末焼結層に用いられる粉末の粒径が大きいも
のしか使用できず、焼結後に必要な紬孔径が得られな
い。第２の粉末粒子群の平均粒径が０．５μｍ未満では
粉末粒子の表面部の酸化の為焼結が困難であり１０μｍ
を越えると焼結により必要とする細孔径が得られない。

【００１３】前記粉末粒子としてステンレス鋼粉末をも
ちいれば、機械的強度、耐食性等の性能につき良好な金
属フィルタを得ることができる。前記粉末粒子としてＣ
ｕをもちいれば、機械的強度、耐食性が良好となりしか
も被処理物に対する殺菌性能をフィルタに付与すること
ができる。

【００１４】本発明において、前記網目基板の孔径は５
〜１００μｍ、前記粉末層の孔径は０．０５〜５．０μ
ｍとするのが好ましい。そうすることにより金属フィル
夕全体として良好な機械的強度とろ過性能を同時に得る
ことができるからである。

【００１５】本発明の金属フィルタの製造方法は畳織り
またはむしろ織りの金網を圧下し、その圧下された金網
に相対的に平均粒径が大きな第１の粉末粒子の層を塗布
形成し、その上に相対的に平均粒径が小さい第２の粉末
粒子の層を湿式抄造形成し、その後乾燥し焼結すること
により製造する。基板に粉末粒子の層を形成するとき
は、まず基板に第１の粉末粒子をスプレーにて塗布形成
して乾燥し、その後水素雰囲気中で焼結し、粉末粒子を
基板に固定する。次に第１の粉末粒子の上に第２の粉末
粒子を湿式抄造形成して乾燥し、水素雰囲気中で焼結す
る。

【００１６】第１の粉末粒子の層を基板に形成すると
き、湿式抄造形成すると、基板の開口から粉末粒子がす
り抜けて、基板に粉末粒子の層を形成することがこんな
んである。従って第１の粉末粒子はスプレーにて塗布形
成することが好ましい。又第２の粉末粒子をスプレーに
て塗布形成することはできるが、この場合は、スプレー
により飛散する粉末粒子が５０％程度あって、高価な金
属粉末粒子の収率が極めて悪いものになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施例により、より
詳細に説明する。 （実施例１）厚さ０．４ｍｍで＃４０／２００メッンュ
の平畳織りＳＵＳ３１６金網を圧下率３０％でロール圧
延して厚さ０．２８ｍｍ、網目径４２μｍの基板とし
た。この基板上に平均粒径１０μｍのＳＵＳ３１６Ｌ粉
末を６０μｍの厚さで塗布して乾燥後、水素雰囲気中で
９５０℃、１０時間焼結して１層目の粉末層を形成し
た。

【００１８】次に２層目の粉末層を形成する方法につい
て説明する。図６は２層目を形成するための抄造装置の
概略を示す。１層目を形成した金属フィルタ３を上枠１
１と容器１２の間に挟み込んで固定し、上枠中に純水中
にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を１重量％溶解させ
た溶液を所定量満たす。このとき基板上の溶液深さが５
０ｍｍ以上になるようにする。次に平均粒径３μｍのＳ
ＵＳ３１６Ｌ粉末を粉末粒子層が４０μｍの厚さになる
量だけ添加したＰＶＡ溶液を上枠中に注入して十分に攪
拌し、その後１０分間静置する。その間に粉末粒子は第
１の粉末粒子の層の上に沈降して第２の粉末粒子層が形
成される。そして沈降が終了したら、容器の底板に接続
した真空配管１３から溶液を真空吸引して、容器中から
溶液を除去する。第１の粉末粒子の層の水透過性が小さ
く、常圧では水が透過しないためである。しかる後容器
より基板を取り出して乾燥させ、焼結炉中で水素雰囲気
中７３０℃、１０時間焼結する。

【００１９】前記したように、湿式抄造により第２の粉
末粒子を形成することにより、以下のような粉末粒子の
配列が実現できる。即ち、図７に示すように、表面から
層中に漸次粒子径が大きくなり、従って細孔も漸次大き
くなっていることが分かる。その結果ろ過膜として使用
した場合に、ろ過膜の表面近傍にのみに固形物が捕捉さ
れるから、ろ過膜の逆洗浄のときに、容易に捕捉された
粒子を剥離することができる。

【００２０】比較例として上記の２層の焼結層の代わり
に厚さ９０μｍの単層の焼結層を平均粒径３μｍと平均
粒径１０μｍの粉末粒子を用いてそれぞれ形成し比較例
１と比較例２を作製した。さらに従来例として平均細孔
径０．１μｍで厚さ０．２５ｍｍの樹脂フィル夕を用い
て各種フィルタについてフィルタ性能を調査した。結果
を図８に示す。なお図８において、阻止率の評価方法は
平均粒径０．１１７±０．０１μｍの樹脂粒子を純水に
懸濁し、ろ過装置によりろ過後のろ液の濃度を分光光度
計により分析し評価した。従って阻止率１００％とはろ
過された液中には樹脂粒子がないことを意味する。透過
流束は阻止率と同じ樹脂粒子を用いクロスフロー方式の
時間毎の単位時間当たりのろ過量を示す。

【００２１】従来例の樹脂フィルタは本発明例に比べ阻
止率は同等であるが、透過流束で劣ることが分かる。ま
た、平均粒径３μｍの比較例１は阻止率は本発明例と同
等であるが、透過流束が樹脂フィルタ程度に劣ってお
り、平均粒径１０μｍの比較例２は透過流束は本発明例
よりも大きいが阻止率が８０％台と低いことが分かる。

【００２２】（実施例２）製造方法は実施例１と同じと
し、第１の粉末粒子として平均粒径２０μｍのＳＵＳ３
１６Ｌ粉末を用い、その上に形成するＳＵＳ３１６Ｌの
第２の粉末粒子の平均粒径を３μｍ、６μｍ、１０μｍ
とした場合の金属フィルタをそれぞれ本発明例２、本発
明例３、本発明例４として実施例１と同じようにフィル
タ性能を評価した結果を図９に示す。第２層目の平均粒
径が小さくなるにつれて透過流束は変わらないが阻止率
が上昇していることが分かる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明により得られる金属
フィルタ．によれば、畳織り金網を圧延して得られる基
板と、粉末を焼結して得られる相対的に微細な空孔径を
有する粉末層とからなるので基板により金属フィルタ全
体に機械的強度を与え、かつ粉末層の厚さを薄くするこ
とができるため、圧力損失を最小限に抑えることが可能
になり、且つ高価な金属粉末粒子を効率的に使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属フィルタの製造方法に適用される
平畳織り金網の構造を示す斜視図である。

【図２】本発明の金属フィルタの製造方法に適用される
綾畳織り金網の構造を示す斜視図である。

【図３】本発明の金属フィルタの製造方法に適用される
むしろ織り金網の構造を示す斜視図である。

【図４】従来の平織り金網の構造を示す斜視図である。

【図５】平畳織り金網に対する圧下により生じる変化を
示す斜視図であり、 （Ａ）圧下しない状態を示す図である。 （Ｂ）圧下率３０％の場合の状態を示す図である （Ｃ）圧下率４０％の場合の状態を示す図である。 （Ｄ）圧下率５０％の場合の状態を示す図である。

【図６】２層目を形成する抄造装置の概略を示すスケル
トン図である。

【図７】本発明の一実施例の金属フィル夕断面の概略構
成を示す模式図である。

【図８】本発明の金属フィルタの特性を調査した結果を
従来の樹脂フィル夕及び比較例と比較して示す図であ
る。

【図９】本発明の金属フィルタの特性を調査した結果を
示す図である。

【符号の説明】

３ 金属フィルタ、４ 基板、５，６ 粉末層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 畳織りまたはむしろ織りの金網を圧下
   し、その圧下された金網に相対的に平均粒径が大きな第
   １の粉末粒子の層を塗布形成して焼結し、その上に相対
   的に平均粒径が小さい第２の粉末粒子の層を湿式抄造形
   成して焼結したことを特徴とする金属フィルタの製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記第１の粉末粒子の平均粒径が５〜５
   ０μｍである請求項１に記載の金属フィル夕の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記第２の粉末粒子の平均粒径が０．５
   〜１０μｍである請求項１又は請求項２のいずれかに記
   載の金属フィルタの製造方法。