JP2000129311A - 金属繊維不織布焼結シート - Google Patents

金属繊維不織布焼結シート

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JP2000129311A
JP2000129311A JP30694398A JP30694398A JP2000129311A JP 2000129311 A JP2000129311 A JP 2000129311A JP 30694398 A JP30694398 A JP 30694398A JP 30694398 A JP30694398 A JP 30694398A JP 2000129311 A JP2000129311 A JP 2000129311A
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thickness
auxiliary layer
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Yukio Aoike
由紀夫 青池
Morihiro Miyashita
盛汪 宮下
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧損が小さく、かつ十分な機械的強度を有
し、低粘度液体中から固体異物や気泡を除去するための
フィルターの小型化と濾過抵抗の低減とを両立すること
のできる金属繊維不織布焼結シートを提供する。 【解決手段】 主層と、該主層に積層して一体的に焼結
させた少なくとも1層の補助層とを含む、全体の厚さが
1mm未満の金属繊維不織布焼結シートにおいて、前記
主層が太さ1〜10μmの金属繊維からなるとともに8
0%以上の空孔率を有し、前記補助層が前記主層の金属
繊維の2倍以上の太さの金属繊維からなるとともに、前
記補助層の合計厚さが前記主層の厚さの2.5倍未満で
あり、前記主層と前記補助層とを含む全体の空孔率が7
5%以上かつ90%以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルターの濾材
等として使用される金属繊維不織布焼結シートに関し、
特に低粘度の液体中の少量の固体異物や気泡を除去する
ためのフィルターとして好適な金属繊維不織布焼結シー
トに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、燃料油、潤滑油、水、染料、イン
ク等の低粘度液体中から固体異物や気泡を除去するため
のフィルターの濾材として、ナイロン等の有機繊維から
なる厚さが1mm未満の織布及び不織布が広く用いられ
ている。この種のフィルターは、例えば、内燃機関の燃
料送給系統、工作機械の潤滑油送給系統等の比較的小径
の配管中に用いられることが多く、しかも、本体の機能
低下防止のための補助的装置として用いられるため、な
るべく小型で、かつ濾過抵抗が小さいことが望ましい。
ところが、従来用いられている有機繊維織布および不織
布は、強度が低いため、空孔率を最大でも約70%に抑
える必要があった。このため圧損が大きく、濾過抵抗を
低減するためにはフィルター挿入部の管路を拡大し、流
速を下げることが必要であった。これに加え、高温液体
や有機溶剤の濾過等の特殊な用途に対しては、耐熱性お
よび耐薬品性が不十分であるという欠点があった。
【0003】上記の有機繊維織布および不織布の欠点を
克服するための手段として、ステンレス鋼繊維等の金属
繊維不織布焼結シートを濾材として用いることが考えら
れる。例えば、米国特許第5665479号公報には、
複数の金属繊維不織布を積層して焼結し、空孔率を50
〜74%、目付量を750〜1600g/mとし、各
層ごとの金属繊維の直径が順に1.2分の1〜2分の1
に減少するような構造とすることにより、耐圧性を改善
する技術が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記米
国特許開示の技術においては、耐圧性確保のための要件
として空孔率を50〜74%に制限することを含むた
め、圧損はさほど改善されないという問題点があった。
いずれにしても、従来の金属繊維不織布焼結シートは強
度と低圧損の両立性が不十分であり、改善を必要とする
ものであった。
【0005】そこで本発明の目的は、上記の従来技術の
問題点をふまえ、圧損が小さく、かつ十分な機械的強度
を有し、低粘度液体中から固体異物や気泡を除去するた
めのフィルターの小型化と濾過抵抗の低減とを両立する
ことのできる金属繊維不織布焼結シートを提供すること
にある。
【0006】
【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、本発明の金属繊維不織布焼結シートは、主層と、
該主層に積層して一体的に焼結された少なくとも1層の
補助層とを含む、全体の厚さが1mm未満の金属繊維不
織布焼結シートにおいて、前記主層が太さ1〜10μm
の金属繊維からなるとともに80%以上の空孔率を有
し、前記補助層が前記主層の金属繊維の2倍以上の太さ
の金属繊維からなるとともに、前記補助層の合計厚さが
前記主層の2.5倍未満であり、前記主層と前記補助層
とを含む全体の空孔率が75%以上かつ90%以下であ
ることを特徴とするものである。
【0007】本発明の金属繊維不織布焼結シートにおい
ては、前記補助層が、太さ10〜30μmの金属繊維か
らなるものが好ましい。
【0008】また、前記補助層は、少なくとも前記主層
の片面に設けることを要するが、前記主層の両面に設け
ることがより効果的である。
【0009】さらに、前記主層および前記補助層の材質
としては、耐酸性金属材料が好ましく、その中でもオー
ステナイト系ステンレス鋼が特に好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の金属繊維不織布焼結シー
トの主層は、太さが1〜10μmの金属繊維からなり、
80%以上の空孔率を有する不織布焼結層である。この
主層は、濾材として用いた際の濾過性能に対して支配的
な層であって、除去可能な異物の最小サイズ、気泡除去
能力、圧損等は主としてこの主層の構成によって決定さ
れる。本発明の金属繊維不織布焼結シートにおける主層
に関する上記限定は、優れた濾過性能をもたらす構成と
すべく設定したものである。その設定根拠を以下に述べ
る。
【0011】まず、空孔率を80%以上とするのは、圧
損を低減し、有機繊維織布等の従来の濾材に比べ顕著な
濾過抵抗減少を可能にするためである。このような高い
空孔率を有する金属繊維不織布焼結体を太さが10μm
を超える金属繊維で形成すると、空隙サイズが大きくな
るため、微少な異物や気泡の除去を目的とするフィルタ
ーとして用いるには不適当である。このため、主層を形
成する金属繊維の太さを10μm以下、好ましくは5μ
m以下とする。これにより、優れた濾過性能を得ること
ができる。ただし、1μm未満であると十分な強度確保
が困難であるため、主層を形成する金属繊維の太さの下
限を1μmとする。
【0012】次に、補助層は、主に機械的強度に対して
の補助的役割を果たす層である。本発明における主層は
細径の金属繊維からなり、しかも空孔率が高いため剛性
が低いため、主層のみでは機械的強度が不足し、濾過圧
力による張り出しや吹き抜けが生ずるおそれがある。そ
こで、主層の金属繊維の2倍以上の太さの金属繊維から
なる補助層を積層して主層と一体的に焼結し、かつ主層
と補助層とを含めた全体の空孔率を90%以下とするこ
とで、十分な強度を得ることを可能にしたものである。
ただし、補助層を付加することでの圧損上昇を抑制する
ために、補助層の合計厚さを主層の厚さの2.5倍未満
とし、かつ主層と補助層とを含めた全体としての空孔率
が75%未満とならないようにする。
【0013】本発明における補助層は金属繊維不織布焼
結層であるため、上述の機械的強度補助機能のみなら
ず、比較的粗い濾過補助層としての機能を持たせること
ができる。すなわち、被濾過物を主層側から流入させた
際に、万が一主層の金属繊維の一部が分離しても、異物
として下流に流出することを防ぐことができる。さら
に、主層の上流側にも補助層を設けることにより比較的
粗い粒子が主層に達することを防止できるため、濾材と
しての寿命と耐久性とを向上させることができる。この
濾過補助機能と機械的強度補助機能とを両立させるため
には、補助層の金属繊維の太さを10〜30μmの範囲
内とすることが好ましい。
【0014】本発明は、厚さが1mm未満の金属繊維不
織布焼結シートに関するものであるが、厚さを薄くして
濾過抵抗を下げても剛性と耐久性が確保できるため、特
に、厚さを0.5mm未満にまで薄くすることが好まし
い。
【0015】主層および補助層の材質としては、ステン
レス鋼、チタン合金、ニッケル合金、銅合金等の耐食性
金属材料が好ましく、従来から適用されている燃料油、
潤滑油、水、染料、インク等の濾過のみならず、高温液
体、有機溶剤、酸、アルカリ等の濾過にも好適に用いる
ことができる。特に好ましい材質は、SUS304、S
US316等のオーステナイト系ステンレス鋼であっ
て、集束伸線法により均一な寸法の金属繊維束を容易に
得ることができ、不織布とするための加工や焼結処理等
も容易である。
【0016】なお、本発明の金属繊維不織布焼結シート
は、各々所定の金属繊維径と目付量に設定した主層用不
織布と補助層用不織布とを積層し、圧力をかけながら加
熱して所定の厚さに一体的に焼結することで製造するこ
とができる。この際に、主層用不織布および補助層用不
織布とに各々予備的に圧延加工を施してから積層するこ
とが好ましい。これにより、焼結後の各層の厚さと空孔
率の制御も容易となる。
【0017】本発明の金属繊維不織布焼結シートは、主
層と補助層とが一体化したシートであるため、フィルタ
ーに加工する際は、従来の単層の金属繊維不織布焼結シ
ートと同様に取り扱うことができる。特に、図1に示す
ように、主層1の両面に同じ構成の補助層2a、2bを
設けることにより、裏と表の区別無しにフィルターとし
て組み付けることができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに詳しく
説明する。本発明の金属繊維不織布焼結シートの実施例
を比較例とともに下記の表1および表2に示す。各実施
例および比較例の金属繊維不織布焼結シートは、次のよ
うにして製造した。
【0019】集束伸線法により製造されたSUS316
繊維束を、下記の表1および表2に示す各層の所定の目
付量の不織布に加工した後に予備的に圧延加工を施し、
各主層用シートおよび補助層用シートを作製した。さら
に、主層用シートおよび補助層用シートを表1および表
2の構造に従って積層し、水素雰囲気中で圧力をかけな
がら約1150℃で約2時間の加熱を行って焼結し、夫
々目的とする金属繊維不織布焼結シートを得た。
【0020】また、比較のために、米国特許第5665
479号に従う、表3に示す従来例の金属繊維不織布焼
結シートを同様の製造方法により製造した。
【0021】各実施例、比較例および従来例の金属繊維
不織布焼結シートの評価結果を、表1〜3に併せて示
す。尚、評価は次のようにして行った。
【0022】(1)圧損 各金属繊維不織布焼結シートを、直径15mmの平面フ
ィルターに加工し、流量3リットル/分/cmにて空
気を通過させた際の圧損を測定した。
【0023】(2)濾過精度 バブルポイント法により測定した。この値が大きいほ
ど、より小さなサイズの異物を確実に捕捉でき、かつ気
泡の除去能力にも優れていることを示す。
【0024】(3)剛性 3点曲げ試験を行い、主層のみからなる比較例1を10
0とした指数で表した。数値が大なる程結果が良好であ
る。得られた結果を下記の表1〜3に併記する。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】実施例1は、金属繊維径および空孔率が比
較例1と同等の主層を用い、その両面に補助層を設け、
全体の厚さと空孔率を比較例1と同等にした例である。
表1に示す結果から明らかなように、比較例1と同等の
濾過精度(バブルポイント圧)を保持しつつ、圧損の大
幅低減と剛性の向上とが達成されている。
【0029】実施例2は、主層の金属繊維径を比較例1
および実施例1よりも細くし、濾過精度を向上した例で
ある。同等の主層のみからなる比較例2と比べて剛性が
大幅に高く、比較例1と比べても約2倍の剛性を有して
いる。しかも、圧損についても大幅に改善されている。
【0030】比較例3〜6は、実施例2と同等の主層を
有するが、本発明に適合しない例である。
【0031】比較例3は、補助層の金属繊維径が主層の
2倍未満とした例である。剛性と圧損が主層のみからな
る比較例2と同等であり、補助層付加の効果が殆ど認め
られない。
【0032】比較例4は、補助層の合計厚さを主層の厚
さの2.5倍以上とした例であり、剛性は大幅に向上す
るものの、実施例2対比圧損が高い。
【0033】比較例5は、補助層の空孔率を低くし、全
体の空孔率を75%未満とした例である。比較例4と同
様に、剛性は大幅に向上するものの、実施例2対比圧損
が高い。
【0034】比較例6は、補助層の空孔率を高くし、全
体の空孔率を90%よりも大きくした例であり、補助層
付加による剛性の改善度が小さい。
【0035】実施例3においては、主層の金属繊維径を
さらに細くすることにより濾過精度が向上し、同時に補
助層の金属繊維径をさらに太くしたことにより剛性も大
幅に改善されている。
【0036】また、表3に示すように、従来例の金属繊
維不織布焼結シートは、実施例および比較例に比べ剛性
が高いものの、圧損が著しく高くなっている。
【0037】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明に従う主
層および補助層を有する金属繊維不織布焼結シートは、
主層と補助層の積層の効果が顕著に発揮され、圧損の低
減、強度の向上および濾過精度の確保を高いレベルで両
立させることができる。このため、低粘度液体中から固
体異物や気泡を除去するためのフィルターとして好適で
あり、フィルターの小型化および軽量化を実現すること
ができる。また、耐熱性および耐薬品性にも優れるた
め、高温液体、有機溶剤、酸、アルカリ等の濾過を含
む、種々の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一好適例である金属繊維不織布焼結シ
ートの部分断面図である。
【符号の説明】
1 主層 2a、2b 補助層
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B32B 15/01 B32B 15/01 Fターム(参考) 4D011 AA08 AC10 4D019 AA03 BA02 BB03 BB06 BD01 BD02 CB04 DA03 4F100 BA02 BA03 BA25 GB56 JB01 JJ03 JL03 YY00 4K018 AA03 AA06 AA07 AA33 CA11 CA12 CA50 DA11 EA06 GA07 JA00 KA22

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主層と、該主層に積層して一体的に焼結
    させた少なくとも1層の補助層とを含む、全体の厚さが
    1mm未満の金属繊維不織布焼結シートにおいて、 前記主層が太さ1〜10μmの金属繊維からなるととも
    に80%以上の空孔率を有し、前記補助層が前記主層の
    金属繊維の2倍以上の太さの金属繊維からなるととも
    に、前記補助層の合計厚さが前記主層の厚さの2.5倍
    未満であり、前記主層と前記補助層とを含む全体の空孔
    率が75%以上かつ90%以下であることを特徴とする
    金属繊維不織布焼結シート。
  2. 【請求項2】 前記補助層が、太さ10〜30μmの金
    属繊維からなる請求項1記載の金属繊維不織布焼結シー
    ト。
  3. 【請求項3】 前記主層の両面に前記補助層を有する請
    求項1または2記載の金属繊維不織布焼結シート。
  4. 【請求項4】 前記主層および前記補助層の材質が、耐
    酸性金属材料である請求項1から3のいずれか一項記載
    の金属繊維不織布焼結シート。
  5. 【請求項5】 前記主層および前記補助層の材質が、オ
    ーステナイト系ステンレス鋼である請求項4記載の金属
    繊維不織布焼結シート。
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