JPH11347491A

JPH11347491A - 分級用フィルター

Info

Publication number: JPH11347491A
Application number: JP15759598A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nagasaki; 崎修長; Fumio Sekiguchi; 口文夫関; Makoto Matsuo; 尾誠松; Katsuhiko Nakamae; 前勝彦中
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-12-21
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: JP4216365B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分級効率と分級精度の双方の向上が図れた分
級用フィルターを提供すること。【解決手段】多数孔が形成された基板からなる、粒状
物を分級するための分級用フィルターであって、前記各
孔の開口部の平面形状が、長手方向の第１長さとこの長
手方向に直交する短手方向の第２長さとを有する細長状
からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細粒状物を篩い
分け（ろ過）し分級するためのフィルターに関し、特に
分級効率と分級精度の双方にすぐれた金属フィルターに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】真球ないしこれに近い粒子を高精度に分
級する方法としては、従来、水系の溶媒に分級すべき粒
状物を分散させたのちこれを沈降させることによって分
級を行う沈降法が主流である。これは、微細粒子を目詰
まりを起こすことなく効率的に分級し得るフィルターが
従来知られていなかったからである。

【０００３】たとえば、従来知られているメンブレンフ
ィルターやサーフェスフィルターを用いる精密ろ過法に
おいては、フィルターの目詰まりが起こりやすく、この
ため分級効率はいきおい低下する。また、このろ過法と
逆洗などによる方法を併用したとしても、逆洗操作によ
る効率低下を解消する術はない。このようなフィルター
を用いる分級における効率低下の問題は、粒子の粒径分
布が比較的狭い場合において特に顕著となる。

【０００４】一方、従来主流である沈降法による方法で
は、分級に長時間を要するため、やはり分級効率がいき
おい低下し、製造コストの点でも不利となる。

【０００５】また、沈降法に遠心分離法を併用すること
によって、分級速度を向上させることは可能であるが、
遠心分離法の採用は逆に分級粒子の粒径分布を広くし、
このため分級精度が低下するという問題がある。

【０００６】なお、従来、沈降法においては、使用する
溶媒の種類の選定あるいは複数の溶媒の組合せ等により
沈降速度を増大させて効率を向上させる方法も提案され
ているが、この場合においても粒径分布が広くなるとい
う問題は依然としてあり、分級精度の向上の点において
は必ずしも有効な方法とはいえない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、分級効率
と分級精度の双方の向上が図れた分級用フィルターを提
供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、多数孔が形成された基板からなる、粒
状物を分級するための分級用フィルターであって、前記
各孔の開口部の平面形状が、長手方向の第１長さとこの
長手方向に直交する短手方向の第２長さとを有する細長
状からなることを特徴とするものである。

【０００９】このように、本発明による分級用フィルタ
ーにおいては、フィルターの各孔の開口部の形状が細長
状であるので、分級されるべき粒子が迅速に開口部を通
過するとともに、通過しなかった大きな粒子は開口部の
長手方向の溝に沿って転動することができるので、大き
な粒子による目詰まりの発生を効果的に防止することが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明による分級法フィルター
は、多数孔が形成された基板からなる、粒状物を分級す
るための分級用フィルターであって、前記各孔の開口部
の平面形状が、長手方向の第１長さとこの長手方向に直
交する短手方向の第２長さとを有する細長状からなるこ
とを特徴としている。

【００１１】図１はこの分級用フィルターの平面図であ
り、基板１の全面にわたってフィルターの開口部２が形
成されている。

【００１２】基板の材質は特に限定されないが、後述す
るような電着法によってフィルターを製造する場合にお
いては、電着特性、耐久性、製造効率の点から金属が好
ましく用いられ得る。具体的には、ニッケル、ニッケル
コバルト合金、リンニッケル、ニッケルパラジウム合
金、銀、銅、金などの金属が好ましく用いられ得る。ま
た、通常のフォトリソグラフ法等によって製造する場合
においては、耐食性、剛性にすぐれたステンレス、アル
ミニウム、チタンなどの金属が好ましく用いられ得る。

【００１３】図２に開口部２の平面形状を拡大して示
す。図２に示すように、本発明においては、フィルター
各孔の開口部２が長手方向の第１長さａとこれに直交す
る短手方向の第２長さｂとを有する細長状（長方形）の
形状を有している。本発明のフィルターにおいては、各
孔の短手方向の第２長さｂは、分級されるべき粒状物の
粒径ないしその近傍の長さを有する。さらに、開口部の
長手方向の第１長さ２１は、該開口部を通過できない粒
子が開口部の長手方向に沿って転動ないし移動し得る長
さを有することが好ましい。具体的には、開口部の第１
長さａの第２長さｂに対する比が２以上、さらに１００
〜１０００であることが好ましい。

【００１４】これらの図に示すように、フィルターの各
孔は、通常、基板に縦横方向に規則的に配列されてなる
が、本発明はこのようなパターンのみに限定されるもの
ではない。たとえば、粒状物の種類、サイズ、あるいは
流動傾向、さらにはフィルターの適用形態等に応じて適
宜変更することができる。

【００１５】また、本発明の分級用フィルターの開口率
（フィルターとして機能する基板の面の面積に対する開
口部の全面積の割合）は、分級の対象となる粒状物のサ
イズ、種類、物性に応じて適宜選択することができる
が、通常、１０〜６０％程度であることが好ましい。

【００１６】本発明においては、フィルター開口部の断
面形状は特に限定されないが、粒子の通過のし易さ、通
過できなかった粒子の長手方向への転動のし易さを考慮
して決定することができる。これらの点を考慮して、た
とえば、図３、図４および図５に示すように、各孔の短
手方向の断面形状において、基板の両面または少なくと
も片面が最狭部に対して広くなっていることが好まし
い。

【００１７】また、フィルターの厚さも目的に応じて適
宜選択され得るが、通常、１０〜５０μｍが好ましい。

【００１８】次に、本発明による分級用フィルターの製
造方法について説明する。

【００１９】本発明による分級用フィルターは、たとえ
ば、電着用基板上に、フィルター開口部を形成するため
のレジストパターンを形成し、レジスト部以外の基板上
に電着によって金属層を形成し、さらにこのようにして
形成された電着金属層を基板から剥離することによって
所定の開口パターンが形成された本発明の分級用フィル
ターを得ることができる。

【００２０】また、上記製造方法において、電着用基板
から電着金属層を剥離したのち、さらにその剥離物の表
裏両面および開口部の内壁面に電着によって所定の金属
被覆層を形成することによって、開口部の断面形状が糸
巻状のフィルターを得ることもできる。

【００２１】図６は、電着法による本発明のフィルター
の製造方法を示す工程断面図である。図６（ａ）に示す
ように、電着用基板２１上に、レジストをスピンナー
法、ロールコート法、浸漬引上げ法などの塗布方法によ
って均一に塗布し、加熱乾燥を施すことによりレジスト
層２２を形成する。上記の他に、特定のレジストフィル
ムを熱ロールによりラミネートしてレジスト層を形成す
ることもできる。

【００２２】電着用基板２１としては、ステンレス板、
ニッケル板、銅板、リン青銅板、黄銅板などの金属板や
平面性の良好な石英板やガラス板上にステンレス、ニッ
ケル銅、酸化スズ、酸化インジウムなどのメッキ可能な
薄膜を蒸着法やスパッタ法などの方法で形成したものが
使用できる。この場合の基板の厚みは、０．１mm〜３mm
程度が望ましい。レジスト材としては、ゴム系レジス
ト、ＰＶＡ系レジスト、ケイ皮酸系レジスト、カゼイン
系レジスト、アクリル系レジストなどのネガレジストや
ノボラック系などのポジ型レジストを使用することがで
きる。

【００２３】次いで、図５（ｂ）に示すように、レジス
ト層に所望のパターン２３を形成したマスク２４を密着
または一定間隔を介して重ね合わせ、電離放射線２５を
照射する。この場合の、当然のことであるが、ネガレジ
ストを使用する場合のマスクは、所望の孔部は電離放射
線が通過するようパターンを形成し、ポジレジストを使
用する場合はこの孔部は電離放射線を遮蔽するようなポ
ジパターンを形成したものと使用する。

【００２４】続いて、所定の現像液で現像し、所定のリ
ンス液でリンスして、乾燥し、さらにレジスト膜を硬化
するポストベークを行う。さらに、図６（ｄ）に示すよ
うに、電着手段、たとえば電気メッキにより、たとえば
ニッケルの電着を所望の厚さまで行い、電着による薄板
層（ニッケルメッキ層）２６を形成する。この場合、メ
ッキ層がレジストパターンよりも盛り上がるように電着
させることによって、一方の開口部がなだらかな漏斗状
の開口部を形成することができる。最後に、このニッケ
ルメッキ層２６を基板から剥離して、図５（ｅ）に示す
ように所望の開口部２７が形成された本発明の分級用フ
ィルターを得ることができる。

【００２５】本発明の分級用フィルターは上記の電着法
の他に、金属薄板に通常のフォトレジスト法を適用する
ことによって所定の開口パターンを形成することによっ
ても製造することができる。

【００２６】本発明による分級用フィルターは、これを
複数段組み合わせて構成することによって、分級精度を
向上させたり、あるいは異なる粒径の粒状物を同時に分
級することを可能にする装置として構成することもでき
る。

【００２７】図７および図８は、このような分級装置の
一例を示す透視図である。図７に示す装置においては、
一定のハウジング７０内に本発明の分級用フィルター７
１ａ、７１ｂ、７１ｃが互い違いに傾斜して配置した例
である。

【００２８】図８の例においては、円筒形のハウジング
８０内に、漏斗状のフィルター８１８１ａ、８１ｂ、８
１ｃおよび８１ｄを複数組み合わせて配置し、それぞれ
のフィルターによって分級される粒子が取り出し口８２
ａ、８２ｂ、８２ｃおよび８２ｄから回収される。上記
図７および図８のいずれの場合においても、各フィルタ
ーの開口部のサイズを適宜選択することによって異なる
粒径の粒状物を効果的に分級し回収することができる。

【００２９】本発明においては、分級されるべき粒状物
の種類やサイズは限定されず、任意の粒子、たとえば高
分子粒子または無機粒子を分級することができる。たと
えば、粒径３〜１０μｍ程度の粒子、たとえば、乳化重
合、シード重合、分散重合などによって得られるポリス
チレン粒子、アクリル−スチレン共重合体などの高分子
粒子やシリカ粒子などの無機粒子を効率よく分級するこ
とができる。

【００３０】

【実施例】以下に、本発明の実施例を示すが、本発明
は、下記の実施例の態様に限定されるものではない。

【００３１】実施例１厚さ０．５ｍｍ、サイズ２００×３００ｍｍのステンレ
ス（ＳＵＳ３０４材）上に富士薬品工業（株）のカゼイ
ン系ネガレジスト（ＦＲＮ０１５）を浸漬引上げ法によ
り塗布し、４５℃にて３０分乾燥して均一なレジスト膜
を得た。

【００３２】次に、このレジスト膜にマスクを重ね合
せ、プリンターにてパターン描画を行った。この際、３
ＫＷの水銀灯で波長３６５ｎｍの紫外線を２〜３分間露
光した。

【００３３】続いて、露光されたレジスト膜を４０〜５
０℃の温湯で現像した後、水でリンスしてスピン乾燥さ
せ、厚さ３μｍ、短手方向長さ２５μｍ、長手方向長さ
１２０μｍの長方形レジストパターンを多数配置した基
板を作製した。

【００３４】次に、この基板を２００〜３００℃で数分
間ベークし、スルファミン酸ニッケル浴に浸漬し、電気
めっき法によりレジストパターンを形成した面にニッケ
ルを厚さ１５μｍになるよう、めっきした。このスルフ
ァミン酸ニッケル浴の組成とめっき条件を次に示す。スルファミン酸ニッケル４００ｇ／ｌほう酸３０ｇ／ｌｐＨ４．０浴温５０℃ 電流密度３Ａ／ｄｍ２時間３０分

【００３５】続いて８０℃で５分間乾燥した後、めっき
したニッケルを剥離して、厚さ１５μｍ孔の最狭部の短
手方向長さ５μｍ、長手方向長さ１００μｍの孔を多数
有するフィルターを得た。この時のフィルターの断面形
状は図３に示す様な朝顔形となった。

【００３６】実施例２厚さ０．５ｍｍ、サイズ２００×３００ｍｍのステンレ
ス（ＳＵＳ３０４材）上に富士薬品工業（株）のカゼイ
ン系ネガレジスト（ＦＲＮ０１５）を浸漬引上げ法によ
り塗布した。この時の引上げ速度は実施例１より遅くし
た。この後、４５℃にて３０分乾燥して均一なレジスト
膜を得た。

【００３７】次に、このレジスト膜にマスクを重ね合せ
プリンターにてパターン描画を行った。この際、３ＫＷ
の水銀灯で波長３６５ｎｍの紫外線を２〜３分間露光し
た。

【００３８】続いて、露光されたレジスト膜を４０〜５
０℃の温湯で現像した後、水でリンスして、スピン乾燥
させ、厚さ６μｍ、短手方向長さ１５μｍ、長手方向長
さ１１０μｍの長方形レジストパターンを多数配置した
基板を作製した。

【００３９】次に、この基板を２００〜３００℃で数分
間ベークし、スルファミン酸ニッケル浴に浸漬し、電気
めっき法によりレジストを形成した面にニッケルを厚さ
５μｍになるようめっきした。このスルファミン酸ニッ
ケル浴の組成とめっき条件を次に示す。スルファミン酸ニッケル４００ｇ／ｌほう酸３０ｇ／ｌｐＨ４．０浴温５０℃ 電流密度３Ａ／ｄｍ２時間１２．５分

【００４０】続いて、８０℃で５分間加熱乾燥処理を施
した後、めっきしたニッケルを剥離すると、厚さ５μｍ
で短手方向長さ１５μｍ、長手方向長さ１１０μｍの孔
を多数有する金属箔を得た。

【００４１】この箔を枠に固定し、両面からニッケルを
めっきし、厚さ１５μｍでの最狭部の短手方向長さ５μ
ｍ、長手方向長さ１００μｍの孔を多数有するニッケル
フィルターを完成した。この時のスルファミン酸ニッケ
ル浴の組成とめっき条件は次のとおりである。スルファミン酸ニッケル４００ｇ／ｌほう酸３０ｇ／ｌ次亜リン酸リーダー３ｇ／ｌｐＨ４．０浴温５０℃ 電流密度３Ａ／ｄｍ２時間２５分

【００４２】なお、この時のニッケル膜にはリンが含有
されるため耐蝕性の良好なフィルターを得ることが出来
た。この実施例におけるフィルターの孔の断面は図４に
示す様な糸巻状であった。

【００４３】実施例３厚さ０．５ｍｍ、サイズ２００×３００ｍｍのステンレ
ス（ＳＵＳ３０４材）上に東京応化製アクリル系レジス
ト（ＰＭＥＲ−Ｎ）をミヤバーコート法で塗布し、７０
℃３０分水平に保持して、加熱乾燥し厚さ１８μｍの均
一なレジスト膜を得た。

【００４４】次に、このレジストを形成した基板にマス
クを重ね合せパターン描画を行った。この際、３ＫＷの
水銀灯で適度な平行性を有する光源のプリンターで３６
５ｎｍの紫外線を２５０ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光し
た。

【００４５】続いて、露光されたレジスト膜を所定の現
像液にて現像し、更にリンスを行って厚さ１８μｍ、短
手方向長さが基板面で９μｍ、上部で５μｍまた長手方
向の長さが基板面で１０４μｍであり、また、レジスト
上部の寸法が短手方向で５μｍ、長手方向で１００μｍ
の断面台形状のレジストパターンを多数有する基板を作
製した。

【００４６】次に、このめっき用基板をスルファミン酸
ニッケル浴に浸漬し、電気めっき法によりレジスト面に
ニッレル厚さが１５μｍになるようめっきした。このス
ルファミン酸ニッケル浴の組成とめっき条件を次に示
す。スルファミン酸ニッケル４００ｇ／ｌ塩化ニッケル３ｇ／ｌほう酸３０ｇ／ｌ添加剤適量ｐＨ４．０浴温５０℃ 電流密度４Ａ／ｄｍ２時間３０分

【００４７】続いて、レジストを隔離した後、８０℃で
５分間乾燥を施し、ニッケルを剥離することによって厚
さ１５μｍで孔の最狭部の短手方向長さ５μｍ、長手方
向長さ１００μｍであり、さらに孔の断面図５に示す様
な大径であるフィルターを得た。

【００４８】分級試験従来のサーフェスフィルターおよび本発明による金属フ
ィルターを用いて、分級試験を行った。さらに、従来の
沈降法による比較試験も行った。

【００４９】本発明のフィルターとしては実施例１で得
られたフィルターを用い、一方従来のフィルターとして
は、サーフェスフィルター（ミリポアー社製、（孔径５
μｍ））を用いた。

【００５０】被分級粒状物としては、アクリル・スチレ
ン共重合体の粒状物（固形分１０重量％／１００ｇの水
性分散液）を用いた。この粒状物の粒径分布幅は、４．
５〜７．５μｍであった。

【００５１】本発明の実施例１に係るフィルター（５μ
ｍスリット幅、長さ１００μｍ）によって分級を行った
ところ、平均粒径５．０±０．５μｍの分級粒子が得ら
れた。迅速かつ高精度に分級することができ、収率は
８．３ｇであった。

【００５２】一方、孔径５μｍの従来のサーフェスフィ
ルターを用いて同様の分級を行ったところ、フィルター
操作開始後まもなく目詰まりが発生し、収率は３．５ｇ
であった（分布：平均粒径５．０±０．５μｍ）。

【００５３】また、上記粒状物を沈降法によって、２４
時間の間ゆっくりと沈降させて分級を行ったところ、得
られた粒状物の粒径分布は４．５〜６．３μｍと幅が広
く、また収率は５．８ｇであった。

【００５４】

【発明の効果】上記実施例の結果からも明らかなよう
に、本発明によるフィルターは、フィルターの開口部の
平面形状が長手方向の第１長さとこの長手方向に直交す
る短手方向の第２長さとを有する細長状からなるので、
分級効率と分級精度の双方においてすぐれた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分級用フィルターの一実施態様を示す
平面図。

【図２】図１に示す分級用フィルターの部分拡大図。

【図３】本発明の実施例に係る分級用フィルターの開口
部の断面図。

【図４】本発明の実施例に係る分級用フィルターの開口
部の断面図。

【図５】本発明の実施例に係る分級用フィルターの開口
部の断面図。

【図６】本発明の分級用フィルターの製造方法の一例を
示す工程断面図。

【図７】本発明による分級用フィルターを組み合わせて
構成した分級装置を示す透視図。

【図８】本発明による分級用フィルターを組み合わせて
構成した分級装置を示す透視図。

【符号の説明】

１基板２フィルター開口部２１電着用基板２２レジスト層２３マスクパターン２４マスク２５電離放射線２６ニッケルメッキ層２７開口部７０ハウジング８０ハウジング７１ａ、７１ｂ、７１ｃフィルター８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄフィルター８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ取出し口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中前勝彦兵庫県神戸市北区泉台４丁目12−５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数孔が形成された基板からなる、粒状物
を分級するための分級用フィルターであって、前記各孔の開口部の平面形状が、長手方向の第１長さと
この長手方向に直交する短手方向の第２長さとを有する
細長状からなることを特徴とする、分級用フィルター。
【請求項２】前記基板が金属板からなる、請求項１に記
載の分級用フィルター。
【請求項３】前記各孔の短手方向の第２長さが、分級さ
れるべき粒状物の粒径ないしその近傍の長さを有する、
請求項１に記載の分級用フィルター。
【請求項４】前記各孔の開口部の形状が長方形である、
請求項１に記載の分級用フィルター。
【請求項５】前記孔の開口部の長手方向の第１長さが、
該開口部を通過できない粒状物が開口部の長手方向に沿
って転動ないし移動し得る長さを有する、請求項１に記
載の分級用フィルター。
【請求項６】前記孔の開口部の第１長さの第２長さに対
する比が、２以上である、請求項１に記載の分級用フィ
ルター。
【請求項７】各孔が、基板に規則的に配列されてなる、
請求項１に記載の分級用フィルター。
【請求項８】各孔の短手方向の断面形状において、基板
の両面または少なくとも片面が最狭部に対して広くなっ
ている、請求項１に記載の分級用フィルター。
【請求項９】高分子粒子または無機粒子を分級するため
の、請求項１に記載の分級用フィルター。
【請求項１０】請求項１に記載の分級用フィルターを複
数組み合わせてなる、多段フィルター。