JP5176856B2

JP5176856B2 - フィルター用スペーサー、フィルター組立体およびフィルム

Info

Publication number: JP5176856B2
Application number: JP2008263640A
Authority: JP
Inventors: 賢一大久保; 健治原; 宣嗣千木良
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: JP2010089038A

Description

本発明は、フィルター用スペーサー、フィルター組立体およびこれらに溶融ポリマーを通過せしめて得られるフィルムに関する。

従来から、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリル系樹脂などのポリマーは、一般的に図５に示すような工程によりフィルムやシートなどに製造されている。

図５は、フィルム製造装置の一例を示す概略図である。

図５において、フィルム製造装置８０は、ポリマーの流れ方向における上流側から順に、押出機１、ギアポンプ２、フィルター３、口金４、冷却ロール５、延伸装置６、ワインダー７が配置されている。また、延伸装置６とワインダー７との間には、厚み計８が設置され、厚み制御器９が、厚み計８と口金４とに電気的に接続されている。

上記装置において、原料となるポリマーは押出機１に供給され、溶融された後、ギアポンプ２へ押し出される。ギアポンプ２は吐出量（送出量）を一定にする機能を有しており、一定量吐出された溶融樹脂は、フィルター３を通じて異物等が除去され、次いで口金４へ供給される。口金４には所定の間隙を有するスリットが設けられており、このスリットから溶融樹脂がシート状に押し出され、回転する冷却ロール５上にて冷却・固化された後、固化シート１０を得る。この固化シート１０は、引き続き延伸装置６により延伸され、ワインダー７によりフィルムとして巻き取られる。その際、厚み計８により、フィルムの幅方向（紙面に直交する方向）における各位置でのフィルム厚みが測定され、得られた厚みデータをもとに厚み制御器９により口金４のスリット間隙が調整され、一定範囲内の厚みを有する（厚みのバラツキが小さい）製品フィルムが得られる。

上記装置に用いられるフィルター３は、リーフディスクタイプや筒型フィルター、スクリーンタイプのものなどの種類があり、製造するフィルムの品質、製造条件に応じて適宜用いられる。リーフディスクタイプのフィルターは複数枚を積層しツリー状にして用いることが多く、濾材として金属繊維タイプや多孔質タイプのものなどが用いられる。以下、このリーフディスクタイプのフィルター（以下、ディスク型フィルターという）について、図１〜図４を用いて説明する。

図１は、ディスク型フィルターを示す概略断面図である。

図１においてディスク型フィルター２０は、濾過機能を有するフィルターエレメント１１と、このフィルターエレメント１１を支持するとともに、多数設けられたポリマー流入口９０からポリマーをディスク内部へ導くパンチング部材（ポリマー導入部材）１２と、このパンチング部材を支持するリテーナーメッシュ（フィルター支持部材）１３と、これら部材をまとめ、ディスク積層時の荷重を受ける部分となるハブ部材１４とを備え、フィルターエレメント１１とハブ部材１４とは溶接部１６において、またパンチング部材１２とハブ部材１４とは溶接部１７において接続されている。

図２は、図１に示す従来のディスク型フィルター２０にポリマーが流れる様子を矢印（実線）で示している。ポリマーは図示していないケーシングとディスクフィルターを積層したツリーの間を流れ、積層された各ディスク型フィルター間の隙間から入り込み、フィルターエレメント１１、パンチング部材１２を通過し、リテーナーメッシュ１３を通ってハブ部材１４に設けられた導通孔に導かれ、最終的にはセンターポスト（図示しない）に入って、下流へ流れていく。

従来は、ディスク型フィルターとフィルター用スペーサーの組み立てでは、図３に示すようにスペーサーの断面形状について特段の考慮がされておらず製作の簡便性のみを考慮して角棒を放射状に配したものが使われていた（特許文献１）。図３において、フィルター組立体は、ガスケット１８、ディスク型フィルター２０、フィルター用スペーサー１５の順に複数積層された構造を有しており、ケーシング等に収められてポリマー濾過に供される。

従来は、さほどフィルターの耐圧性が必要なく、また高精度濾過が必要なかった用途には、図３に示すような角棒が放射状に配置されたスペーサーを用いても支障は生じなかったが、昨今の光学用フィルム用の樹脂のように、高粘度でかつ高精度濾過が必要な場合には、フィルターの組み立て時に非常に高圧でプレスする必要があり、そのために特許文献１や図３に示すような、ディスク型フィルターに相対する面が角張っているような形状のスペーサーでは、高圧プレスによりスペーサーがフィルターメディアに食い込む際、角棒の角部分２３で強くストレスを受けることになり、そのために使用時での破損や、あるいはフィルター再生時での破損が著しくなり、結果、信頼性に乏しく、また繰り返し使用が困難となり、その改善が必要であった。
実開昭５９−１７６６１５号公報

本発明の目的は、光学用途に用いられるような高粘度ポリマーに対する耐性と繰り返し使用や再生によっても破損しにくい高精度濾過が可能なフィルター組立体、フィルター用スペーサーおよびこれらを用いて樹脂を濾過し得られるフィルムを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は以下の特徴を有する。

（１）ディスク型フィルターとフィルター用スペーサーとが交互に積層されたフィルター組立体に用いられるフィルター用スペーサーであって、幅６ｍｍ以上、厚み１ｍｍ以上の構成体から構成され、かつ、ディスク型フィルターに相対する部分の曲率半径が１ｍｍ以上であるフィルター用スペーサー。

（２）構成体が、中央から放射状に配置されている、上記（１）に記載のフィルター用スペーサー。

（３）構成体の断面形状が、長円、楕円または面取りされた多角形である、上記（１）または（２）に記載のフィルター用スペーサー。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のフィルター用スペーサーとディスク型フィルターとが交互に積層されたフィルター組立体。

（５）ディスク型フィルターの濾過精度が９５％カットで７μｍ以下である、上記（４）に記載のフィルター組立体。

（６）上記（４）または（５）に記載のフィルター組立体に溶融ポリマーを通過せしめて得られるフィルム。

（７）溶融ポリマーの粘度が６，０００〜２０，０００Ｐａ・ｓである、上記（６）に記載のフィルム。

本発明によれば、従来の、角部分を有するスペーサーを用いることによって生じていたフィルターの破損を防ぐことができ、製品への異物（ポリマーの破損部からすり抜けた異物）が混入しにくいフィルター組立体や、このフィルター組立体に好適に適用可能なフィルター用スペーサーを提供することができ、それらフィルターを通過したポリマーを用いて製膜を行うことにより、欠点の少ないポリマーフィルムを提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。もちろん、本発明はこれらに限定されるものではない。

図４は本発明の一実施態様に係るフィルター用スペーサーが適用されたフィルター組立体の一部を示す概略図である。

図４において、フィルター組立体は、ガスケット１８、ディスク型フィルター２０、フィルター用スペーサー４０の順に複数積層された構造を有しており、ケーシング等に収められてポリマー濾過に供される。このフィルター用スペーサー４０は、断面形状が楕円である構成体により構成されており、ディスク型フィルター２０に相対する部分の曲率半径が１ｍｍ以上となるように形成されているため、高い圧力が掛かった場合でも、例えばディスク型フィルター２０との接触部分４３に過度のストレスを与えることがない。従って、ディスク型フィルター２０の破損を抑えることが可能となる。

上記した本発明のフィルター用スペーサーは、フィルターを積層させて組み立てる際に十分なフィルターメディアへのポリマー流路が確保させかつ、組み立て時やポリマーの圧力によるフィルターの変形や破損を防ぐことができれば特に形状は問わないが、好ましくは、フィルター用スペーサーを構成する構成体の厚みは１ｍｍ以上であり、より好ましくは２〜１０ｍｍの範囲である。そして、この厚みは、具体的には組み合わせてプレスした際にフィルターメディア（ディスク型フィルター）に０．１〜１ｍｍ程度食い込む程度に設計される。

また、本発明のフィルター用スペーサーを構成する構成体の幅は６ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、組み合わせてプレスした際の圧力によるフィルターメディア（ディスク型フィルター）への食い込み負担を軽減することができる。

さらに、本発明のフィルター用スペーサーを構成する構成体は、ディスク型フィルターに相対する部分の曲率半径（Ｒ）が１ｍｍ以上である。曲率半径（Ｒ）が１ｍｍ以上であることにより、従来のスペーサーに見られるような鋭く角張った部分が存在しなくなるため、ディスク型フィルターへのスペーサーの食い込みによる応力集中を低減することができ、その結果、フィルター組立体の組み立て時や、ポリマー濾過時など、高い圧力が掛かる際においても、ディスク型フィルターの破損を防ぐことが可能となる。

なお、フィルター用スペーサーを構成する構成体の断面形状として、上記においては楕円形を示したが、図６に示すような長円でもよく、面取りを施した長方形など、面取りをした多角形でもよい。

また、フィルター用スペーサーの全体形状としては、特に限定されないが、例えば図４に示したように、中央から放射状に構成体が複数本配置されている構成が好ましい。

なお、フィルター用スペーサーは、取り外し可能な独立体であっても、ディスク型フィルターに部分的に溶接したりかしめるなどして、あらかじめフィルターに組み合わせておいてもよい。

本発明においては、上記したフィルター用スペーサーを用い、例えば図１に示したのと同様の構成とし、図２に示したのと同様の経路にて溶融ポリマーを通過せしめて、ポリマーを濾過し、図５と同様のフィルム製造装置によりフィルムを製造する。

本発明において用いるディスク型フィルターは、外径１００ｍｍ〜４５０ｍｍ程度のものが好ましい。また、ディスク型フィルターには様々な材質の材料を用いることができる。例えば、フィルターエレメントにはステンレス系のメタルファイバーや焼結多孔質体、メッシュなどいわゆる濾過機能を持つ材質ならばどのようなものでも用いることができる。濾過精度は、製品（フィルム）の品質要求によるが、超高精度な９５％カットで１〜３μｍなどの濾材を用いてもよいし、９５％カットで１０〜２０μｍなどの濾材を用いてもよいが、好ましくは９５％カットで７μｍ以下である。

フィルターエレメントやポリマー導入部材、リテーナーメッシュ（フィルター支持部材）、ハブ部材、スペーサー部材に用いることができる材質としては、例えばステンレス系のＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ４２０などがあるが、炭素鋼なども用いてもよい。

なお、上記においては金属系の材質を中心に記載したが、ポリマーの種類によっては樹脂系、セラミックス系の材質でフィルターを構成することも可能である。

本発明において適用可能なポリマーは、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリル系樹脂、環状構造を有するような各種樹脂など、特に限定されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよいが、本発明の目的である耐圧性を活かす観点から、溶融ポリマーの粘度が６，０００〜２０，０００Ｐａ・ｓの範囲のような高粘度ポリマーに用いられることが好ましい。

本発明のフィルター用スペーサーは、上記したようにディスク型フィルターやガスケットを積層し、組み立てて使用するが、その際にポリマーの圧力によってフィルター、ガスケット、フィルターの間に隙間ができないように高圧でプレスした状態を保持して用いる。その際のプレス圧は使用するポリマー圧力により適宜選択できるが、２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２（１９．６〜４９．０ＭＰａ）の範囲が好ましい。

上記した本発明のディスク型ポリマーフィルターまたはフィルター組立体を通過せしめた溶融ポリマーを用いて製造したポリマーフィルムは、パッケージやラミネートなどの包装用途、デジタルビデオカメラなどの磁気記録媒体用途、ディスプレイなどの光学用途、フレキシブル基板などの半導体用途など各種産業、用途に用いることができる。製造するポリマーフィルムは厚み方向に単層構成をとっていても、２層以上の複層構成をとっていてもよい。

（実施例１）
図１に示す構成を有するディスク型ポリマーフィルターを用い、図４に示すような組み合わせで組み合わせた。フィルターエレメントは濾過精度７μｍのメタルファイバーを用い、外形３００ｍｍサイズのフィルターを５０枚使用した。フィルター用スペーサーは図４に示したように、フィルターの中央から放射上に構成体を配したものを用いた。構成体は、幅８ｍｍで厚み４ｍｍで、ディスク型フィルターと相対する部分の角を曲率半径（Ｒ）＝１．５ｍｍに面取りしたもの（断面形状が面取りした四角形）を８本配した構造とした。フィルター枚数は５０枚を使用し、４００ｋｇｆ／ｃｍ²（３９．２ＭＰａ）のプレス圧をかけた状態で保持した。なお、この組み立てた際、該スペーサーがフィルターメディア部分に一番深い部分で１ｍｍ食い込んでいる状態であった。また該フィルターは、ＪＩＳＫ３８３２（１９９０）にあるバブルポイント法で確認しメディアの破損などが起こっていないことを確認した。

該フィルターを組み合わせたフィルター組立体を用い、図５に示すようなフィルム製造装置を適用して、ポリマーフィルムの製造を行った。ポリマーは質量平均分子量９万のグルタル酸無水物からなる環構造を有するアクリル樹脂を用い、押出温度２６０℃、吐出量１００ｋｇ／ｈｒとした。口金はスリット間隙１．２ｍｍに設定したＴダイを用いてフィルムの製造を１週間実施した。結果、異物の少ない良好な品質のフィルムが得られた。また該フィルターを低酸素焙焼洗浄や超音波洗浄を実施して再生してバブルポイント法による破損の有無を確認したが、破損は起こっておらず、本発明の効果が確認できた。

（実施例２）
図１に示す構成を有するディスク型ポリマーフィルターを用い、図４に示すような組み合わせで組み合わせた。フィルターエレメントは濾過精度３μｍのメタルファイバーを用い、外形３００ｍｍサイズのフィルターを５０枚使用した。フィルター用スペーサーは図４に示したように、フィルターの中央から放射上に構成体を配したものを用いた。構成体は、幅１０ｍｍで厚み４ｍｍで、ディスク型フィルターと相対する部分の角を曲率半径（Ｒ）＝２．０ｍｍに面取りしたもの（断面形状が面取りした四角形）を８本配した構造とした。フィルター枚数は５０枚を使用し、４００ｋｇｆ／ｃｍ²（３９．２ＭＰａ）のプレス圧をかけた状態で保持した。なお、この組み立てた際、該スペーサーがフィルターメディア部分に一番深い部分で０．５ｍｍ食い込んでいる状態であった。また該フィルターは、ＪＩＳＫ３８３２（１９９０）にあるバブルポイント法で確認しメディアの破損などが起こっていないことを確認した。

（比較例１）
図１に示す構成を有するディスク型ポリマーフィルターを用い、図３に示すような組み合わせで組み合わせた。フィルターエレメントは濾過精度７μｍのメタルファイバーを用い、外形３００ｍｍサイズのフィルターを５０枚使用した。スペーサーは図３に示したように、フィルターの中央から放射上に幅８ｍｍで厚み４ｍｍで角を面取りしていない角棒を８本配した構造とした。フィルター枚数は５０枚を使用し、４００ｋｇｆ／ｃｍ^２（３９．２ＭＰａ）のプレス圧をかけた状態で保持した。なお、この組み立てた際、該スペーサーがフィルターメディア部分に一番深い部分で１ｍｍ食い込んでいる状態であり、また該フィルターをバブルポイント法で確認したところ５枚のフィルターにメディアの破損などが起こっていたため新品に交換して改めて組み立てた。

該フィルターを組み合わせたフィルター組立体を用い、図５に示すようなフィルム製造装置を適用して、ポリマーフィルムの製造を行った。ポリマーは質量平均分子量９万のグルタル酸無水物からなる環構造を有するアクリル樹脂を用い、押出温度２６０℃、吐出量１００ｋｇ／ｈｒとした。口金はスリット間隙１．２ｍｍに設定したＴダイを用いてフィルムの製造を１週間実施した。結果、異物の多いフィルムとなり、また該フィルターを低酸素焙焼洗浄や超音波洗浄を実施して再生してバブルポイント法による破損の有無を確認したところ、７枚に破損が起こっていた。

（比較例２）
図１に示す構成を有するディスク型ポリマーフィルターを用い、図３に示すような組み合わせで組み合わせた。フィルターエレメントは濾過精度７μｍのメタルファイバーを用い、外形３００ｍｍサイズのフィルターを５０枚使用した。スペーサーは図３に示したように、フィルターの中央から放射上に構成体を配したものを用いた。構成体は、幅８ｍｍで厚み４ｍｍで、ディスク型フィルタと相対する部分の角を曲率半径（Ｒ）＝０．５ｍｍに面取りしたものを８本配した構造とした。フィルター枚数は５０枚を使用し、４００ｋｇｆ／ｃｍ²（３９．２ＭＰａ）のプレス圧をかけた状態で保持した。なお、この組み立てた際、該スペーサーがフィルターメディア部分に一番深い部分で１ｍｍ食い込んでいる状態であり、また該フィルターをバブルポイント法で確認したところ２枚のフィルターにメディアの破損などが起こっていたため新品に交換して改めて組み立てた。

該フィルターを組み合わせたフィルター組立体を用い、図５に示すようなフィルム製造装置を適用して、ポリマーフィルムの製造を行った。ポリマーは質量平均分子量９万のグルタル酸無水物からなる環構造を有するアクリル樹脂を用い、押出温度２６０℃、吐出量１００ｋｇ／ｈｒとした。口金はスリット間隙１．２ｍｍに設定したＴダイを用いてフィルムの製造を１週間実施した。結果、異物の多いフィルムとなり、また該フィルターを低酸素焙焼洗浄や超音波洗浄を実施して再生してバブルポイント法による破損の有無を確認したところ、４枚に破損が起こっていた。

ディスク型フィルターとフィルター用スペーサーとが組み合わされた状態を示す概略断面図である。図１のディスク型フィルター内のポリマー流れを示す概略断面図である。従来のディスク型フィルターとスペーサーとの組み立て状態を示す概略図である。本発明の一実施態様に係るディスク型フィルターとフィルター用スペーサーとの組み立て状態を示す概略図である。一般的なフィルム製造装置の概略図である。本発明の他の実施態様に係るフィルター用スペーサーの構成体の概略断面図である。

符号の説明

１押出機
２ギアポンプ
３フィルター
４口金
５冷却ロール
６延伸装置
７ワインダー
８厚み計
９厚み制御器
１０固化シート
１１フィルターエレメント
１２パンチング部材（ポリマー導入部材）
１３リテーナーメッシュ（フィルター支持部材）
１４ハブ部材
１５フィルター用スペーサー構成体およびその断面（長方形）
１６溶接部
１７溶接部
１８ガスケット
２０ディスク型フィルター
２３食い込み箇所（角棒の角部分）
４０フィルター用スペーサー構成体およびその断面（楕円）
４３食い込み箇所（接触部分）
５０フィルター用スペーサー構成体の断面（長円）
８０フィルム製造装置
９０ポリマー流入孔

Claims

ディスク型フィルターとフィルター用スペーサーとが交互に積層されたフィルター組立体に用いられるフィルター用スペーサーであって、幅６ｍｍ以上、厚み１ｍｍ以上の構成体から構成され、かつ、ディスク型フィルターに相対する部分の曲率半径が１ｍｍ以上であるフィルター用スペーサー。
構成体が、中央から放射状に配置されている、請求項１に記載のフィルター用スペーサー。
構成体の断面形状が、長円、楕円または面取りされた多角形である、請求項１または２に記載のフィルター用スペーサー。
請求項１〜３のいずれかに記載のフィルター用スペーサーとディスク型フィルターとが交互に積層されたフィルター組立体。
ディスク型フィルターの濾過精度が９５％カットで７μｍ以下である、請求項４に記載のフィルター組立体。
請求項４または５に記載のフィルター組立体に溶融ポリマーを通過せしめて得られるフィルム。
溶融ポリマーの粘度が６，０００〜２０，０００Ｐａ・ｓである、請求項６に記載のフィルム。