JP2015131290A - ポリマーフィルター用ハブ、及びこれを用いた高粘度ポリマー用のリーフフィルターエレメント。 - Google Patents

Abstract

【課題】 特にポリマーの濾過処理において、滞留によるゲル状物の発生が、その被処理流体である溶融ポリマーの粘度とともに、これを排出するフィルターハブの透孔Ｆの構成が関係することを究明し、本発明はこの知見に基づいて成し得たものである。
【解決手段】
本発明は、リング状の金属ブロック品で構成され、
その上面及び下面は、フィルター濾材及び／又は該濾材を支持する支持板を載置する載置面をなし、
その内周側面と外周側面は、径方向に貫通する複数かつ等間隔に設けた透孔でつながるとともに、
処理流体が流入する流入一次側の前記内周側面及び外周側面のいずれか周面は、隣り合う前記透孔の開口の間に、該処理流体の流動を促進する凸状部を設けたことを特徴とするポリマーフィルター用ハブと、これを用いた高粘度ポリマー用のリーフフィルターを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高粘度ポリマー用の濾過処理に好適するポリマーフィルター用のハブと、これを用いた高粘度ポリマー用のリーフフィルターエレメントに関する。

従来から、溶融ポリマーなどの高粘度流体中に含まれる微小不純物の濾過処理において、金属繊維不織布等の焼結濾材を用いたリーフフィルターが使用されている。その構造は、例えば図５及び図６に示すように、円環状に構成した上下２枚の前記濾材Ａ１，Ａ２の間に、これを支持する例えばパンチングプレートや粗メッシュ等の支持用部材Ｂを配置するとともに、その中心側に、処理された処理流体を排出する為のハブ部材Ｃを設け、また外周側は該濾材同士を溶接することで、その内部に濾過室を備えたリーフフィルターＡとするものである。

このリーフフィルターは、これを例えば所定容積を持つハウジング容器Ｄ内のセンターポストＥに沿って多段に積み重ねて収容することで、その単位容積当たりにおける濾過面積の増大が図れることから、大容量型の濾過装置として多用されている。

その処理は、例えば前記リーフフィルターの上流一次側（例えば、フィルターエレメントの外周側）から加圧状態で供給される被処理流体（ポリマー流体）を前記フィルター濾材Ａ１，Ａ２で濾過するもので、その濾過処理によって流体中に存在する例えば微小異物や変性ゲル状物などの不純物を除去し、得られた清浄流体（処理流体）は、その中心側に設けた流出調整用の前記ハブ部材Ｃを介してセンターポストＥに集められ、次工程に送給される。（例えば、特許文献１，２）

特開２０００−１２６５１８号公報 特許平０８−３３８０５号公報

ところで、従来使用されている前記ハブ部材Ｃは、例えば円環リング状の金属ブロック品で構成され、その上下面に各々配置される２枚の前記濾材Ａ１，Ａ２との間で所定容積の濾過室を形成するとともに、濾過された処理流体は、該ハブ部材に設けた複数の透孔Ｆを通じて適宜排出可能に構成されている。

また、該透孔Ｆは、該ハブ部材Ｃの外周側面Ｃａと内周側面Ｃｂの両面間をつなぐ複数の小口をその全周に亙って設けているが、その成形は、実質的に平滑なリング周面上に設けられている。

そのため、前記濾材Ｄで濾過処理された処理流体は、図６に示すように、該ハブ部材Ｃの外周面全体を包むように一斉に押し出され、各々前記透孔Ｆを経て排出されるものの、特に前記透孔Ｆ同士の中間部分では、該処理流体の流れ方向が一定せず、同図に見られるように滞留現象Ｘを生じさせ、それによってゲル状物の副生が問題視されてきた。このゲル状物は、その樹脂成形品の品質低下につながるもので、このような欠陥の排除が強く求められている

本発明者は、この問題の解決を図るべく鋭意研究し、特にこのようなゲル状物の発生は、その被処理流体である溶融ポリマーの粘度とともに、前記ハブの透孔Ｆの構成が関係することを究明し、本発明はこの知見に基づいて成し得たものである。

すなわち本願請求項１に係わる発明は、リング状の金属ブロック品で構成され、
その上面及び下面は、フィルター濾材及び／又は該濾材を支持する支持板を載置する載置面をなし、
その内周側面と外周側面は、径方向に貫通する複数かつ等間隔に設けた透孔でつながるとともに、
処理流体が流入する流入一次側の前記内周側面及び外周側面のいずれか周面は、隣り合う前記透孔の開口間に、該処理流体の流動を促進する凸状部を設けたことを特徴とするポリマーフィルター用ハブである。

また、その凸状部に関する本願請求項２に係わる発明は、前記凸状部は、前記一次側の前記周面上に歯車状に設けた斜壁面で形成されるもの、請求項３に係わる発明は、その周面上に球状又は錐状の膨出部を備えるもの、請求項４に係わる発明は、前記透孔の前記一次側の開口部をロート状に拡径し形成される斜壁面によるものである前記ポリマーフィルター用ハブである。

更に、請求項５に係わる発明は、前記透孔の前記一次側周面上における開口ピッチＰは、該透孔の等価孔径ｄの１．５〜５倍に設定されたもの、請求項６に係わる発明は、前記透孔の排出二次側面は、その周面に沿って設けた成形溝により、該周面に装着されるフィルター構成部材との間で、相互に繋がる排出流路をなすもの、請求項７に係わる発明は、前記載置面は、その片面側に前記フィルター濾材及び支持板を各々別段で載置する２以上の段付き面で構成されたものであることを各々特徴とする前記ポリマーフィルター用のハブである。

そして、これを用いてなる高粘度ポリマー用のリーフフィルターエレメントに係わる請求項８の発明は、前記いずれかに記載の前記フィルター用ハブの外周側を、処理流体が流入する流入一次側として、その周面に前記凸状部と前記透孔を交互に備えるとともに、各載置面上に、その外方に拡がる前記フィルター濾材又は該濾材を支持する支持板を載置して、更に該フィルター濾材の外周部を相互結合し構成したことを特徴とする。

同様に請求項９に係わる発明は、前記いずれかに記載の前記フィルター用ハブの内周側を、処理流体が流入する前記一次側として、その内周面に前記凸状部と前記透孔を交互に備えるとともに、各載置面上に、その内方に拡がる前記フィルター濾材又は該濾材を支持する支持板を載置して、更に該フィルター濾材の内周部を相互結合し構成したことを特徴とする高粘度ポリマー用のリーフフィルターエレメントであり、請求項１０に係わる発明は、前記各フィルターエレメントは、金属繊維の焼結不織布を前記フィルター濾材として、その下流側にパンチングメタルシートの前記支持板を積層して構成され、該濾材と支持板は前記ハブの各載置面上で各々固着してなるものであることを特徴とする。

本発明のポリマーフィルター用ハブは、リング状の金属ブロック品で構成され、その上・下面にフィルター濾材やその支持板を載置する載置面とともに、その内周側面と外周側面との間を径方向に貫通する複数の透孔を備えるもので、特に該透孔の処理流体が流入する一次側の周面に、該処理流体の流動を促進する凸状部を設けて構成している。その為、該凸状部によって前記処理流体は常に一定の方向に沿って流動し、前記滞留が防止され得る。

したがって、このハブを用いたポリマー用のリーフフィルターエレメントの発明によれば、仮に高圧状態のポリマー流体が供給されても、それによって濾過室が押し潰されることが防げるとともに、滞留を抑制するフィルターエレメントとして、濾過特性に優れた高機能化をもたらすことができる。

本発明のろ過用ハブを用いたリーフフィルターを一部断面で示す斜視図である。 ろ過用ハブの要部を拡大して示す部分図の一例である。 ろ過用ハブの周面に形成する凸状部の一形態を示すもので、図３Ａは歯車状に斜壁面を設けた形態、図３Ｂは半球状に膨出させたもの、図３Ｃは前記透孔の開口部をロート状に拡幅することで同様に斜壁面を形成したものを各々示している。 リーフフィルターの他の形態を示す断面図である。 従来のリーフフィルターエレメントを用いたろ過装置を示す断面図である。 従来型のハブによる処理流体の流動状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施の一形態を添付図面に基づき説明する。
本発明に係るリーフフィルターエレメント（以下、単に「リーフフィルター」とも言う）は、その全体構造の一例が図１に示され、またこのリーフフィルターは例えばＰＥＴ樹脂、ＰＰ樹脂などのように、その溶融状態における溶融粘度が１００ＣＰＩ以上の高粘度ポリマーの濾過処理に好適に採用され得る。該粘度は、例えば毛管粘度計など、細い管のなかを自重で通過する速度（時間）によって比較できるので、絶対粘度を密度で割った動粘度（動粘性係数ともいう）が指標として用いられる。また、その算出は次式（１）で求められる。

リーフフィルター１は、前記説明のように、リング状（本形態では円環状）の金属ブロック品でなる濾過用ハブ２と、これを介してその上・下面に設けた各載置面に、所定の空孔特性を持つフィルター濾材３Ａ，３Ｂを各々配置し、かつ該濾材３Ａ，３Ｂの外周縁部１０を例えば溶接、ロウ付、カシメ等の方法でリークなく相互結合Ｗすることで構成している。

フィルター濾材３Ａ，３Ｂは、例えば金属繊維やセラミック繊維、ガラス繊維などの無機製繊維材料、特に耐熱性に優れたステンレス鋼繊維を不織布状に積層し、例えば厚さ０．１〜５ｍｍ程度に焼結成形した所定厚さの多孔質シート品が採用される。その空孔特性は、これによって濾過処理される被処理流体の種類、目的によって適宜選定され、必要ならば、該フィルター濾材３Ａ，３Ｂは、各々単一の前記不織布層でなるものの他、例えば種類や空孔精度の異なる２種以上の濾過層を多層に積層一体化した積層濾材、金属粉末の焼結体など種々の焼結濾材が用いられる。このような積層濾材は、例えば特開平０５−３０５２０７号公報、特開平０７−１２４４２６号公報などにより容易に採用可能である。

また本形態では、そのフィルター濾材３Ａ，３Ｂは、その下流側に例えばパンチングメタル等の支持板４を併用することで、該濾材３Ａ，３Ｂに掛かる高圧の濾過圧を支持するものとし、更にその支持板４，４間には目開きの大きい粗大メッシュのリテーナー５を設けることで、前記濾材３Ａ，３Ｂと前記ハブ２で囲まれる部分に、一定容積の濾過室５Ａを形成し、濾過特性の向上がもたらすものとしている。

リーフフィルター１は、こうして組み合わせたフィルター濾材３の内周側に、前記濾過用ハブ２を組み込んだものが示され、ハブ２は、例えば図２に示すように、リング状をなし、その上下面に各々前記濾材及び支持板を載置する所定の各載置面２ａ，２ｂを両面に備える金属ブロック品、例えばステンレス鋼製で構成される。また、その内周側面２Ａと外周側面２Ｂは、その全周にわたってほぼ等間隔に設けられる複数の透孔６で流通可能に繋がっている。

前記ハブ２の構造及びその大きさは、これを採用するフィルターエレメントの形態に応じて適宜設定されるもので特に限定されず、例えば図１のように濾材の内周側に組み込まれるもの（内方型ハブ）では、その大きさは、外径：２０〜１５０ｍｍ、リング幅：５〜５０ｍｍ、及び厚さ：２〜３０ｍｍ程度の各寸法を備えるものが利用しやすい。逆に、図４のように該ハブ２を濾材３の外周側に用いる形態のもの（外方型ハブ）では、その外径は該濾材３に合わせた所定寸法を有する。この外周型ハブによるリーフフィルターの一例は、例えば特開昭６０−９００１８号公報他に見ることができ、また前記各記載の寸法はこれを特定するものではなく、処理流体は同図４の矢印方向に流れる。

ハブ２は、添付各図に示すように通常は断面円形の円環リング形状のものが採用されるが、例えば半円や楕円形状にも、あるいは三角形状、四角形状のような非円形形状に成形することもできる。また、その形状に応じて、ハブ２の上・下面には前記フィルター濾材 及びこれを支持する支持体の載置面２ａ，２ｂを各々上下対称位置に同心に設けるとともに、該載置をより確実にするために、好ましくは、前記方法で、その濾材の内周縁辺を該ハブ２に相互結合し構成することも好ましい。なお本形態では、内方型ハブとして、その外周側に前記載置面２ａ，２ｂを各々多段かつ階段状に形成するとともに、該濾材の内縁辺に断面Ｕ字状に曲げ成形したシート状の金属製ガスケット３ａを嵌着している。

またハブ２は、その厚さ方向の中間位置に描かれる円周線に沿って、径方向に貫通する複数の透孔６を備え、これを前記周面の全周にわたってほぼ等間隔に設けたものを示している。透孔６はこれを通じて前記濾材３Ａ，３Ｂで濾過処理された処理流体を他面側の系外に排出可能にするもので、図２のように直線状に等間隔に設けるものの他、これを複数列形成したもの、更にジグザグ状に設けるもの、またランダムに設けることもできる。より好ましくは、隣り合う透孔６同士との離間ピッチＰは、該透孔の等価孔径ｄの１．５〜５倍の範囲が推奨され、その孔径ｄは、例えば１〜８ｍｍ程度で設定される。

透孔６の開口形状は、特にこれを限定するものではなく円形にも、非円形にもすることもできる。その孔径の大きさを特定する観点から、前記非円形の形状のものにあっては、その横断面の面積から算出される等価孔径ｄで示すこととする。

処理流体の溶融粘度が大きいものを処理する場合、その離間ピッチＰが前記孔径ｄの５倍を超える広幅に設けたものではその排出が良好に行われ難く、排出効率に影響をもたらすことが懸念される。逆に１．５倍未満に密集するものでは、ハブ２自体の耐圧強度の低下をもたらすことが懸念され、より好ましくは２〜３．５倍とする。なおこの関係は、該処理流体が流入する前記ハブ２の流入一次側の周面におけるものであって、該ハブが前記内方型として使用されるものでは、その外周面側が前記関係に設定されることが好ましい。

また、該ハブ２の他面側、すなわち前記透孔６の排出二次側面は、その周面に沿って設けた形成溝、本形態では浅いＵ溝２Ｃによって、その周面に設けられる例えば前記センターポストＥやハウジング容器Ｄなどのフィルター構成部材との間で、相互に連通することが好ましく、これによって排出流量の平均化が図れ得る。なお、センターポストＥは、例えば図２に示すように断面６角状のパイプ品で構成され、各側面に設けた多数の導孔Ｅａを介して内部に送られる。

このように構成されたハブ２において、本発明は前記流入一次側の前記透孔６同士が隣り合う周面上の間に、該流入する処理流体の流動性を促進する凸状部２０を備えることを特徴とするもので、その形態を次の実施例により更に説明する。

該凸状部２０は、例えば図３Ａ〜３Ｃに示すように、前記流入一次側の周面の透孔６間に設けるものであって、これによって流入する処理流体に流れ方向性が付与され、結果的に滞留が抑制される機能をもたらす。その一例として図３Ａの形態では、該周面上に歯車状に設けた斜壁面２０Ａでなる凸状部２０が示されるが、その形成角度や高さは特に限定するものではない。

この場合、該凸状部２０は、断面三角状に突出した斜面でなるものだけでなく、例えば流出の方向性をもたらすように任意に湾曲させた湾曲面にすることができ、またその大きさも、該透孔６間の全スペースに及ぶような広幅のもの以外に、例えば同図３Ａのようにその周面の中間位置にやや小幅の凸条として設けるだけでも十分な効果を持つ。この形態では、形状的に凸状をなすものであればよく、周面上に突出付加したもの、逆に溝形成によって凸状成形するものもその範疇に含まれるものとする。またその場合、凸状部２０の頂点部分に小幅な平面部分を有することはあまり問題視されず、この凸状部の一例として、前記斜壁面の立上り角度は３０〜７０°、高さ１〜１０ｍｍに設定される。

前記凸状部２０の第二の形態は、前記歯車状の斜壁面２０Ａに代えて、同図３Ｂのように、その周面上に球状乃至錐状の膨出部を備えるものであり、この膨出部を前記透孔６間に設けている。このような膨出部も前記斜壁面による場合と同様に処理流体に一定の流出方向性を付与するが、その膨出が必要以上に小径のものではその効果は十分でなく、好ましくは、前記透孔６の開口ピッチＰの１／２倍以上の高さを有するものが望ましい。

更に同第三の形態は、前記透孔６の前記一次側の開口部６Ａをロート状に拡径することで形成されるもので、この場合も前記第一の形態と同様に開口に沿って円状に形成される斜壁面を備える。これによって、処理流体に一定の流出方向性が付与でき、またその加工もさほどの困難性なく実施可能である。

本発明者の実験によれば、これら形態の各凸状部を前記透孔の開口間に設けることで、処理流体はその排出に方向性が持たすことができ、いずれの形態も滞留の抑制に有効に作用することを確認しており、またこれら加工は通常の機械加工で容易に実施できることから、コストアップの影響は比較的少ないものである。

産業上の利用分野

以上説明のように、本発明は前記ハブの一次側の周面に、所定の凸状部を設けることで従来懸念されてきたゲルの発生が抑制でき、特に前記高粘性のポリマー流体の濾過処理用として利用される、リーフフィルターエレメントとして広く利用できるものである。

１： フィルターエレメント
２： ハブ
２ａ，２ｂ： 載置面
２Ａ： 内周側面
２Ｂ： 外周側面
２Ｃ： 成形溝
３： フィルター濾材
４： 支持板
５： リテーナー
５Ａ： ろ過室
６： 透孔
２０： 凸状部

Claims (10)

1. リング状の金属ブロック品で構成され、
   その上面及び下面は、フィルター濾材及び／又は該濾材を支持する支持板を載置する載置面をなし、
   その内周側面と外周側面は、径方向に貫通する複数かつ等間隔に設けた透孔でつながるとともに、
   処理流体が流入する流入一次側の前記内周側面及び外周側面のいずれか周面は、隣り合う前記透孔の開口の間に、該処理流体の流動を促進する凸状部を設けたことを特徴とするポリマーフィルター用ハブ。
2. 前記凸状部は、前記一次側の前記周面上に歯車状に設けた斜壁面で形成されるものである請求項１に記載のポリマーフィルター用ハブ。
3. 前記凸状部は、前記一次側の前記周面上に球状又は錐状の膨出部を備えるものである請求項１に記載のポリマーフィルター用ハブ。
4. 前記凸状部は、前記透孔の前記一次側の開口部がロート状に拡径し形成される斜壁面によるものである請求項１に記載のポリマーフィルター用ハブ。
5. 前記透孔の前記一次側周面上における開口のピッチＰは、該透孔の等価孔径ｄの１．５〜５倍に設定されたものである、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルター用ハブ。
6. 前記透孔の排出二次側面は、その周面に沿って設けた成形溝により、該周面に装着されるフィルター構成部材との間で、相互に繋がる排出流路をなすものである請求項５に記載のポリマーフィルター用ハブ。
7. 前記載置面は、その片面側に前記フィルター濾材及び支持板を各々別段で載置する２以上の段付き面で構成されたものである請求項１〜６のいずれかに記載のポリマー濾過用ハブ。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の前記フィルター用ハブの外周側を、処理流体が流入する流入一次側として、その周面に前記凸状部と前記透孔を交互に備えるとともに、各載置面上に、その外方に拡がる前記フィルター濾材又は該濾材を支持する支持板を載置して、更に該フィルター濾材の外周部を相互結合し構成したことを特徴とする高粘度ポリマー用のリーフフィルターエレメント。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載の前記フィルター用ハブの内周側を、処理流体が流入する前記一次側として、その内周面に前記凸状部と前記透孔を交互に備えるとともに、各載置面上に、その内方に拡がる前記フィルター濾材又は該濾材を支持する支持板を載置して、更に該フィルター濾材の内周部を相互結合し構成したことを特徴とする高粘度ポリマー用のリーフフィルターエレメント。
10. 前記エレメントは、金属繊維の焼結不織布を前記フィルター濾材として、その下流側にパンチングメタルシートの前記支持板を積層して構成され、該濾材と支持板は前記ハブの各載置面上で各々固着してなる請求項８又は９に記載のリーフフィルターエレメント。

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