JP2006224008A - 微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法の提供。
【解決手段】 微細化多孔性材料を密閉容器中に入れ、温度と圧力を制御と調節し、高圧流体の高密度、高拡散性、低粘度、低誘電率及び極めて低い表面張力の溶剤特性を利用し、高圧流体を微細化多孔性材料の外層より微細化多孔構造を通して内層に進入させ、並びに加工過程或いは使用後に残留した汚染物或いは不純物を溶解させ、流体の流動により汚染物或いは不純物を内層より微細化多孔性材料を通して釈放させ、微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を洗浄除去する目的を達成し、加工、洗浄用水を節約し、廃水処理と汚染排出問題を減らし、操作時間を短縮し、汚染物或いは不純物の除去と分離収集を一度に完成でき、大量の電力を消耗して微細化多孔性材料を乾燥させる必要がないことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法に係り、高圧流体技術（超臨界流体と液体二酸化炭素）、洗浄技術、微細化多孔性材料加工工程を包含し、特に大量の洗浄用水を必要とせず廃水の排出による環境保護問題を発生しない方法に関する。

一般に金属材料、高分子材料、セラミック材料及びその複合材料で形成された軸受、濾過器、消音器、冷却器等の部品には相当な数量の孔がある。例えば、軸受の孔は潤滑油を保存するのに用いられて機器が運転する時に潤滑油が熱により釈放されて回転軸を潤滑し、磨耗と騒音を減らし、冷却時に潤滑油は毛細孔の原理により孔中に戻り、これが粉末冶金製品の有する特性である。

これらの微細化多孔性材料は、加工過程或いは使用後に残留する汚染物或いは不純物が、部品に詰まりを発生する問題がある。

現在の洗浄方式に存在する問題は以下のとおりである。
１．大量の酸液、アルカリ液或いは水を使用し、時間とエネルギーを消耗する。
２．水の表面張力は大きく、即時に材料外層から内層に浸透せず、空気圧等の外力を組合せなければ浸透しない。
３．洗浄時に、水が外層より内装に送られて微細化多孔性構造中に吸着しやすく、別に乾燥処理のための空気を送り込むか、加熱乾燥させる必要がある。

本発明は、環境保護と、微細化多孔性材料製造工程の簡易化と生産効率アップのために、微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法を提供する。

本発明が応用する技術手段及び従来の技術に対する効果は以下のようである。即ち、密閉容器中で、高圧流体を利用し、その高い拡散係数と高い浸透能力、特定温度と圧力下で有する溶剤能力を有して急速に汚染物或いは不純物を溶解させて付帯する特性により、上述の周知の洗浄方法における問題を克服し、即ち、大量に有機薬水、溶剤と洗浄用水を使用する問題を改善し、並びに微細化多孔性材料を使用した製品の品質と寿命を増し、洗浄、乾燥ステップと時間を短縮し、経営コストを減らす。

本発明で二酸化炭素を使用する場合の長所は以下のとおりである。
１．不良な生理作用がない。即ち二酸化炭素は炭酸水と人体代謝中のいずれにもあり、一般に公認された安全物質であり、使用が認められている。
２．環境に対して無害で、不燃性で、爆発性がなく、腐食性がなく、化学性が安定し、純度が高く、無毒である。
３．安価で大量取得可能で、石化工業の影響を受けず、並びに液体形式で大量に保存できる。
４．相当な揮発性を具え、ゆえに非常に容易に且つ安全に溶質と分離し、即ち溶質と溶剤の回収が容易で残留問題がなく、低温下で反応が行なえ、サーモセンシティブの物質を破壊することがない。
５．液態二酸化炭素溶剤性質は炭化水素溶剤に近い。

請求項１の発明は 微細化多孔性材料を密閉容器の反応タンク中に置き、高圧ポンプと高圧管アクセサリを利用して流体保存タンク中の流体を反応タンク中に導入すると共に、温度と圧力の制御と調節により、高密度、高拡散性、低粘度、低誘電率と極めて低い表面張力を有する気態或いは液態の流体により、微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を除去することを特徴とする、微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法としている。
請求項２の発明は前記流体保存タンクがスチール製のガスボンベとされたことを特徴とする、請求項１記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法としている。
請求項３の発明は前記反応タンクが高圧管アクセサリと高圧バルブを利用して分離タンクに接続されたことを特徴とする、請求項１記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法としている。
請求項４の発明は前記反応タンクが高圧管アクセサリと高圧バルブを利用して分離タンクに接続され、分離タンクが高圧管アクセサリと高圧バルブで流体回収ポンプに接続され、流体回収ポンプが高圧管アクセサリと高圧バルブで流体保存タンクに接続され、こうして主回路が形成され、分離タンクと流体保存タンクが高圧管アクセサリと高圧バルブを利用して接続されて副回路が形成されたことを特徴とする、請求項１記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法としている。
請求項５の発明は前記流体保存タンク、反応タンク、分離タンクの上方及び下方にそれぞれ圧力メータと高圧バルブが設けられ、流体が高圧管アクセサリを通り排出回収され、汚染物或いは不純物が下部に堆積させられて高圧バルブの開放動作により収集されることを特徴とする、請求項１、請求項３、請求項４のいずれかに記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法としている。
請求項６の発明は前記流体保存タンク、反応タンク、分離タンクの外部に温度制御装置が設けられたことを特徴とする、請求項１、請求項３、請求項４のいずれかに記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法としている。
請求項７の発明は操作温度が微細化多孔性材料の特性により決定され、摂氏４〜１２０±１度とされることを特徴とする、請求項１、請求項３、請求項４のいずれかに記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法としている。
請求項８の発明は操作圧力が微細化多孔性材料の特性により決定され、１０〜３００ｋｇ／ｃｍ² とされることを特徴とする、請求項１、請求項３、請求項４のいずれかに記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法としている。
請求項９の発明は流体が、二酸化炭素、プロパン、キセノン、亜酸化窒素、水素、窒素とされることを特徴とする、請求項１記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法としている。

本発明は、微細化多孔性材料を密閉容器中に入れ、温度と圧力を制御と調節し、高圧流体の高密度、高拡散性、低粘度、低誘電率及び極めて低い表面張力の溶剤特性を利用し、高圧流体を微細化多孔性材料の外層より微細化多孔構造を通して内層に進入させ、並びに加工過程或いは使用後に残留した汚染物或いは不純物を溶解させ、流体の流動により汚染物或いは不純物を内層より微細化多孔性材料を通して釈放させ、微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を洗浄除去する目的を達成し、加工、洗浄用水を節約し、廃水処理と汚染排出問題を減らし、操作時間を短縮し、汚染物或いは不純物の除去と分離収集を一度に完成でき、大量の電力を消耗して微細化多孔性材料を乾燥させる必要がないことを特徴とする。

図１は本発明の回収型のシステム表示図である。高圧管アクセサリ１により流体保存タンク１０、高圧ポンプ２０、反応タンク３０、分離タンク４０、流体回収ポンプ５０が連接されて主回路を構成し、並びに別の高圧管アクセサリ２により流体保存タンク１０と分離タンク４０が連接されて、副回路を構成する。主回路の流体保存タンク１０、高圧ポンプ２０、反応タンク３０、分離タンク４０、流体回収ポンプ５０の間には高圧バルブＶ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ７、Ｖ９が設けられ、副回路の流体保存タンク１０と分離タンク４０の間には高圧バルブＶ８が設けられている。このほか、流体保存タンク１０、反応タンク３０、分離タンク４０の上方及び下方にそれぞれ圧力メータＰ１〜Ｐ３と高圧バルブＶ１、Ｖ４、Ｖ６が設けられている。

そのうち、流体保存タンク１０は、流体（液体と気体を包含する）の保存に用いられ、温度制御装置１１が設けられ、該流体保存タンク１０は流体の加圧と回収保存に供され、圧力操作範囲は１０〜１５０ｋｇ／ｃｍ² である。

高圧ポンプ２０は、流体（液体と気体を包含する）の加圧に供され、圧力操作範囲は１０〜３００ｋｇ／ｃｍ² である。

反応タンク３０は、バッチ作業に供され開閉可能な蓋３１を具えた高圧タンク３２を具え、該高圧タンク３２に温度制御装置３３が設けられて摂氏４〜８０度の温度制御範囲、１０〜３００ｋｇ／ｃｍ² の圧力操作範囲で、微細化多孔性材料（図示せず）を収容し、並びに流体加圧後に汚染物或いは不純物除去の動作を行なう。

分離タンク４０は、常時開閉する必要がない蓋４１を具えた高圧タンク４２、及び温度制御装置４３を具え、摂氏４〜８０度の温度制御範囲、１０〜３００ｋｇ／ｃｍ² の圧力操作範囲で、流体と汚染物或いは不純物を分離させ、流体を分離タンク４０の上端の管路より排出回収し、汚染物或いは不純物を分離タンク４０の下部に堆積させ、高圧バルブＶ６の開閉動作により収集する。

流体回収ポンプ５０は、流体（液体と気体を包含する）の回収に使用され、圧力操作範囲は１０〜３００ｋｇ／ｃｍ² である。

上述の本発明の提供する微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法に用いられるシステムは、流体回収ポンプ５０を省略でき、流体保存タンク１０には一般のスチールボンベ１０’を使用可能である。

図２は本発明の分離型のシステム表示図であり、反応後に分離された汚染物と流体が直接排出されて回収されず、このため分離型と称される。

上述の本発明の提供する微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法に使用される装置は、そのうちの分離タンク４０と流体保存タンク１０を省略可能であり、流体保存タンク１０は一般のスチールボンベ１０’を使用可能であり、図３に示されるのは本発明の基本型のシステム表示図である。反応後に汚染物と流体は直接排出されて分離回収されず、このため基本型と称される。

実際の洗浄時には、回収型が最も好ましい実施例であり、その操作ステップは以下のとおりである。

操作前に、全ての高圧バルブＶ１〜Ｖ９が閉じられているかを検査し、並びに全てのタンク（流体保存タンク１０、反応タンク３０、分離タンク４０）、高圧管アクセサリ１、２、高圧ポンプ２０、流体回収ポンプ５０と圧力メータＰ１〜Ｐ３に異常がないかを検査し、流体保存タンク１０の圧力メータＰ１の圧力値が５０ｋｇ／ｃｍ² 以上であるかを検査し、圧力不足であれば、高圧バルブＶ１をシステム外部の気体供給スチールボンベに接続し、システムの正常操作に必要な気体を供給する。

システムの一切が正常であることを確認した後、以下の操作動作を実行する。
１．ウォームアップ。即ち流体保存タンク１０の温度を摂氏２〜４度に、反応タンク３０の温度を摂氏４０〜８０±１度に、分離タンク４０の温度を摂氏４〜８０±１度に制御する。
２．微細化多孔性材料、例えば軸受を検査して異常がないことが確認されて既に温度が設定値摂氏４０〜８０±１度に達した反応タンク３０内に置く。
３．反応タンク３０の蓋３１を閉じ、高圧バルブＶ２とＶ３を開き、二酸化炭素ガスで加圧の動作を行ない、圧力メータＰ２の圧力値が２００ｋｇ／ｃｍ² に達した時、高圧バルブＶ２とＶ３を閉じ、並びに５〜２０分間の計時を開始する。
４．操作時間が終了した時、高圧バルブＶ５、Ｖ７、Ｖ８及びＶ９を開き、汚染物或いは不純物と気体を分離すると共に、気体の第１段階の回収循環使用の動作を行なう。
５．圧力メータＰ２とＰ３の圧力値が下がらなくなるのを待って、高圧バルブＶ８を閉じ、流体回収ポンプ５０を開いて第２段階の気体回収の動作を行なう。
６．圧力メータＰ１とＰ２の圧力値が１０ｋｇ／ｃｍ² より小さくなった時、高圧バルブＶ５、Ｖ７、Ｖ９を閉じ、並びに高圧バルブＶ４を開いて反応タンク３０中に残留する気体を排出し、圧力メータＰ２の圧力値が０ｋｇ／ｃｍ² となった時に反応タンク３０の蓋３１を開き、軸受サンプルを取り出し、以上で一次の高圧流体による汚染物或いは不純物の洗浄動作を完成する。

現在、一般に軸受の洗浄は超音波振動で水洗した後に、乾燥処理を行なうが、軸受中の微細化多孔性構造に被包された水分子を完全に除去できないと軸受に錆が発生しやすくなり、軸受品質と正常な使用寿命が損なわれる。

本発明の提供する微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法は、実際に反復操作試験を行なったところ、予期された作用効果を達成することが確認され、また現在市場にはない新規な発明であり、産業上の利用価値を有している。

本発明の回収型のシステム表示図である。 本発明の分離型のシステム表示図である。 本発明の基本型のシステム表示図である。

符号の説明

１ 高圧管アクセサリ
２ 高圧管アクセサリ
１０ 流体保存タンク
１０’ スチールボンベ
１１ 温度制御装置
２０ 高圧ポンプ
３０ 反応タンク
３１ 蓋
３２ 高圧タンク
３３ 温度制御装置
４０ 分離タンク
４１ 蓋
４２ 高圧タンク
４３ 温度制御装置
５０ 流体回収ポンプ
Ｖ１〜Ｖ９ 高圧バルブ
Ｐ１〜Ｐ３ 圧力メータ

Claims (9)

1. 微細化多孔性材料を密閉容器の反応タンク中に置き、高圧ポンプと高圧管アクセサリを利用して流体保存タンク中の流体を反応タンク中に導入すると共に、温度と圧力の制御と調節により、高密度、高拡散性、低粘度、低誘電率と極めて低い表面張力を有する気態或いは液態の流体により、微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を除去することを特徴とする、微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法。
2. 前記流体保存タンクがスチール製のガスボンベとされたことを特徴とする、請求項１記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法。
3. 前記反応タンクが高圧管アクセサリと高圧バルブを利用して分離タンクに接続されたことを特徴とする、請求項１記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法。
4. 前記反応タンクが高圧管アクセサリと高圧バルブを利用して分離タンクに接続され、分離タンクが高圧管アクセサリと高圧バルブで流体回収ポンプに接続され、流体回収ポンプが高圧管アクセサリと高圧バルブで流体保存タンクに接続され、こうして主回路が形成され、分離タンクと流体保存タンクが高圧管アクセサリと高圧バルブを利用して接続されて副回路が形成されたことを特徴とする、請求項１記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法。
5. 前記流体保存タンク、反応タンク、分離タンクの上方及び下方にそれぞれ圧力メータと高圧バルブが設けられ、流体が高圧管アクセサリを通り排出回収され、汚染物或いは不純物が下部に堆積させられて高圧バルブの開放動作により収集されることを特徴とする、請求項１、請求項３、請求項４のいずれかに記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法。
6. 前記流体保存タンク、反応タンク、分離タンクの外部に温度制御装置が設けられたことを特徴とする、請求項１、請求項３、請求項４のいずれかに記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法。
7. 操作温度が微細化多孔性材料の特性により決定され、摂氏４〜１２０±１度とされることを特徴とする、請求項１、請求項３、請求項４のいずれかに記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法。
8. 操作圧力が微細化多孔性材料の特性により決定され、１０〜３００ｋｇ／ｃｍ² とされることを特徴とする、請求項１、請求項３、請求項４のいずれかに記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法。
9. 流体が、二酸化炭素、プロパン、キセノン、亜酸化窒素、水素、窒素とされることを特徴とする、請求項１記載の微細化多孔性材料の汚染物或いは不純物を密閉容器中で高圧流体により洗浄除去する方法。
   

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