JP6195160B2 - Filter elements for high viscosity polymers - Google Patents
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Description
本発明は、高粘度ポリマー用のろ過処理に好適するフィルターエレメントに関する。 The present invention relates to a filter element suitable for filtration treatment for high viscosity polymers.
従来から、溶融ポリマーなどの高粘度流体の濾過処理において、金属製濾材を用いたリーフフィルターが使用され、例えば円盤ディスク状に構成した2枚の板状焼結濾材の間に、支持用粗メッシュ等のリテーナーを介して一体に構成したものがある。そのリーフフィルターは、例えばこれを所定のハウジング容器内に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を図り、大容量型の濾過装置を構成する。 Conventionally, a leaf filter using a metal filter medium has been used in the filtration processing of a high viscosity fluid such as a molten polymer. For example, a support coarse mesh between two plate-like sintered filter media configured in a disk shape. There are some which are integrated with each other via a retainer. The leaf filter is stacked and accommodated in a predetermined housing container in multiple stages, for example, thereby increasing the filtration area per unit volume and constituting a large-capacity filtration device.
すなわちその構成で、被処理流体はその上流一次側(例えば、フィルターエレメントの外周側)から供給され、これを前記濾材で濾材処理することで該ポリマー内に含まれる微細異物を除去し、得られた清浄流体は、例えばその中央部に設けたハブ部材から、センターポール内に集められ次工程に送給される。(例えば、特許文献1,2)。また、その構成で、前記メッシュリテーナーは、上下の前記濾材同士の間に、所定容積のろ過室を形成し、処理流体の円滑な流れをもたらすものとなる。 That is, in the configuration, the fluid to be treated is supplied from the upstream primary side (for example, the outer peripheral side of the filter element), and is obtained by removing fine foreign substances contained in the polymer by treating the fluid with the filter medium. The cleaned fluid is collected in the center pole from, for example, a hub member provided at the central portion thereof and fed to the next process. (For example,
また、特許文献3はそのようなリーフフィルターに用いるリテーナーについて、金属板の化学的なエッチング処理によって作られる、周方向に多数の隣接する貫通孔の列を同心円状に複数の環状列で形成した2枚のエッチング処理円板を重ね合わせ接合した、金属製の支持部材を用いることを示し、該リテーナーは前記濾材を直接支持するものとして開示している。(特許文献3)
しかしながら、前者特許文献1及び2によるフィルターエレメントは、その構成部材として粗大メッシュでなるメッシュリテーナーを用いるもので、メッシュを構成する織り線材が被処理流体の流れを阻害する方向に配置されたり、圧力損失の増大をもたらすことが指摘されている。 However, the filter elements according to the
また特許文献3は、これを改善して効率性にすぐれたフィルター製品をもたらすリテーナーに関するものとして、利用性に優れるものではあるが、該文献3が開示するフィルターエレメントでは、このリテーナに直接フィルター濾材を配置するものとして、これによって装置全体を小型化することを意図している。 Further,
しかしながら、その場合、被処理流体が例えばポリエチレン,ポリプロピレンなどの溶融ポリマーのような高粘度流体では、濾材に対して通常2MPaを超えるような高い濾過圧を負荷する必要があり、その為、濾材が該リテーナーの貫通孔やそのエッジ部分によって極度に曲げ変形を受け、最悪破損に至ることがある。したがって、それに伴ってポリマー純度の低下を招き、得られる樹脂成形品の品質に重大な影響をもたらすという問題の、改善が必要である。 However, in that case, if the fluid to be treated is a high-viscosity fluid such as a molten polymer such as polyethylene or polypropylene, it is necessary to apply a high filtration pressure, usually exceeding 2 MPa, to the filter medium. The retainer may be extremely bent and deformed by the through-hole or the edge portion of the retainer, resulting in the worst damage. Therefore, it is necessary to improve the problem that the purity of the polymer is lowered and the quality of the resulting resin molded product is seriously affected.
また、これを改善する手段として、従来用いられているような金属多孔板を介在させることも考えられるが、通常の多孔板はこれと接する前記リテーナーとの接触が平面同士の接触になり、その接触面間の隙間内に該溶融ポリマーが残留して、偏析を生じさせるという問題がある。この偏析も、前記と同様に得られる樹脂成形品の品質を大きく低下させる原因であり、濾過作業での重要な不良要因に相当するものである。 Further, as a means for improving this, it is conceivable to interpose a conventionally used metal porous plate, but the contact with the retainer in contact with the normal porous plate becomes a contact between the planes, There is a problem in that the molten polymer remains in the gap between the contact surfaces, causing segregation. This segregation is also a cause of greatly reducing the quality of the resin molded product obtained in the same manner as described above, and corresponds to an important defect factor in the filtration operation.
本発明は、このようなエッチングリテーナーの採用を前提として、更に高粘性の溶融ポリマーのろ過処理において、より高品質のポリマー材料を得るのに好適するフィルターエレメントの提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a filter element suitable for obtaining a higher quality polymer material in the filtration treatment of a highly viscous molten polymer on the premise of employing such an etching retainer.
すなわち本願請求項1の発明は、高粘度ポリマーを濾過するフィルター濾材と、その下流面を支持する金属多孔板の一組を積層部材として、その二つが相対向する積層間に▲ろ▼過室を形成する為の金属製リテーナーを配した金属製のフィルターエレメントであって、
該リテーナーは、金属板のフルエッチング処理によって、径方向に伸びる複数の縦長状貫通孔を円周方向に隣接形成した貫通孔列と、ハーフエッチング処理によって、前記貫通孔列間を繋ぎ、その一面側を凹入した溝付環状部をその外周側に向かって交互の面に、同心かつ多条に備えるとともに、
該環状部は、その片面側を凹入した段差部でなる流通路を、その両面で交互に備えるとともに、
該リテーナーと前記多孔板は、該リテーナー及び/又は多孔板がその接触面側に膨出する峰部で各々接することを特徴とする高粘度ポリマー用のフィルターエレメントである。That is, the invention of
The retainer connects the through-hole rows by a half-etching process and a through-hole row in which a plurality of vertically elongated through-holes extending in the circumferential direction are formed adjacent to each other in the circumferential direction by a full etching process of a metal plate. With the grooved annular part recessed in the side on the alternate surface toward the outer peripheral side, concentrically and in multiple stripes,
The annular portion is provided with a flow path consisting of a stepped portion recessed in one side thereof, alternately on both sides,
The retainer and the perforated plate are filter elements for a high-viscosity polymer, wherein the retainer and / or the perforated plate are in contact with each other at a ridge that bulges toward the contact surface.
また、請求項2に関わる発明は、前記リテーナーと前記多孔板との実質的な接触面積が、前記峰部によってその見掛け上の接触面積の30%以下に設定されてなるもの、請求項3に関わる発明は、前記リテーナーの前記貫通孔列における各貫通穴同士は7mm以下の離間距離で設けられ、その全開口率は60〜90%に設定されたものであり、請求項4に関わる発明は、前記リテーナーの前記溝付環状部の溝部深さtは、その全厚さTの1/2以下で形成されてなることを特徴とする前記記載のフィルターエレメントである。Further, the invention according to
このように、本発明に係わるフィルターエレメントによれば、前記リテーナーの配置によってエレメント中の処理流体の流れを円滑にして、圧力損失の低下をもたらし、また前記多孔板を介在することで高圧ろ過による濾材の変形破損を防ぐとともに、リテーナーとの接触面積の減少を図ることで、▲ろ▼過処理における滞留発生を低減し、作用効果において優れるものである。 Thus, according to the filter element according to the present invention, the flow of the processing fluid in the element is made smooth by the arrangement of the retainer, resulting in a decrease in pressure loss, and by the high-pressure filtration by interposing the perforated plate. By preventing deformation and breakage of the filter medium and reducing the contact area with the retainer, the occurrence of stagnation in the filtration overtreatment is reduced, and the effect is excellent.
以下、本発明の実施の一形態を図面とともに説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜3は、本発明に係わるフィルターエレメント1(以下、単に「エレメント」という)の一形態を示すもので、図1はその表面層をなすフィルター濾材2の一部を部分的に切除したエレメント1の平面図、図2は図1のX−X‘断面を示す断面図である。また、図3は図2とは異なる断面を見た要部を示すもので、エレメント1の右側部分について、その中央のハブ部Aと外周部Bの構造を示している。 1 to 3 show an embodiment of a filter element 1 (hereinafter simply referred to as “element”) according to the present invention. FIG. 1 shows a part of a
この形態で、エレメント1は、例えば外径30〜500mm程度でかつ所定のフィルター厚さを持つドーナツ形の円環状をなし、その両面側にはろ過機能を発揮するフィルター濾材2,2を備え、この濾材2,2は、下流側に配置した金属多孔板3,3で各々直接的に支持されている。そして、このフィルター濾材2と金属多孔板3を積層部材10として、その二つを上下面に配して相対向し、更にその積層間には▲ろ▼過室11を形成する為の金属リテーナー4を備えて構成している。 In this form, the
なお本形態では、図2に示すように、その内周部Aには該濾材2で▲ろ▼過処理された清浄流体を次工程に排出する為の排出口6Aを設けたハブ金具6を、また外周部Bは、前記積層部材10同士を例えば溶接、ろう付け乃至リブ金具の嵌着などの方法でリークなく結合した結合部5を備える。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, a
フィルター濾材2は、本発明では例えばステンレス鋼、ニッケルないしニッケル合金、やセラミックなどの耐熱性、耐食性などを考慮した、例えば繊維材料や粉末材料、発泡シートによるものが用いられる。具体的には、繊維材料では織布、フェルト、不織布、メッシュ乃至これらシートの積層した焼結体があり、また粉末材料による粉末焼結体、発泡構造シート品などの他、更にこれらを適宜組み合わせ乃至積層複合化した積層板状の多孔質材料によって構成される。 In the present invention, for example, a
また、そのろ過精度は、エレメント1の使用目的や被処理流体の種類、処理条件に応じて任意に設定され、例えば0.01〜100μm程度の微細空孔と、厚さ0.05〜3mmの範囲内で設定される。 In addition, the filtration accuracy is arbitrarily set according to the purpose of use of the
特に前記ステンレス鋼繊維による不織布焼結体は、耐食性に優れるばかりでなく、溶接や加圧焼結、あるいは機械加工が容易で、焼結厚さに比して強度、靭性にも優れ、また空孔率を高めるもので、本発明に好適する一つである。このような多孔質な焼結濾材は、これまでの公知文献において多々紹介されており、任意に選択可能である。 In particular, the nonwoven fabric sintered body made of stainless steel fibers is not only excellent in corrosion resistance, but also easily welded, pressure-sintered, or machined, and excellent in strength and toughness as compared with the sintered thickness, and is also free of voids. It increases the porosity and is suitable for the present invention. Many such porous sintered filter media have been introduced in known literatures so far, and can be arbitrarily selected.
エレメント1は、こうして得られる円環状のフィルター濾材2,2を外表面側に配置し、その下流側には該濾材2を直接的に支持する金属製多孔板3,3と、更にその積層間には濾過室11の為のリテーナー4を備えて構成し、前記外周結合部5のシール結合によって一体に組み立てされてなる。
また、図1,2では、エレメント1の一面側に金属帯材を放射状に配置したスペーサー金具Sを固着しており、このスペーサーSによって複数のエレメント1を多段に積み重ねた時に、その積層間に十分な流路が確保できるように構成するものである。更に、図2,3では、ハブ金具6は、その全周に亙って所定寸法で放射状に形成した排出口6Aを有し、前記多孔板3の内縁を載置する段差部で両者結合しており、また前記フィルター濾材2の内周縁には、金属帯材を断面U字状に曲げ加工したリブ金具12で嵌着したものを示している。 In FIGS. 1 and 2, spacer metal fittings S in which metal strips are radially arranged are fixed to one side of
次に、フィルター濾材2を支持する前記多孔板3は、▲ろ▼過処理された清浄流体を流通させる開口3Aをその全面に設けた多孔金属板(シートを含む)、例えばステンレス製多孔板で構成され、前記開口3Aは例えば打ち抜き加工によるものの他、例えば穿孔加工や腐食エッチング処理等によって形成されたものが採用される。その形状は、前記フィルター濾材2と同様に円環形状をなし、その構成厚さや開口3Aの径の大きさや開口数は、使用目的乃至処理条件によって任意に設定可能であり、特に限定するものではない。 Next, the
一方、前記リテーナー4は、本発明では例えば図4に示すように、径方向に伸びる複数の縦長状の貫通孔4Aを円周上に隣接形成した貫通孔列4a1,4a2・・・・と、この貫通孔列4aを溝付環状部4B1,4B2・・・・を介して各々同心かつ多条に設けるもので構成している。その成形は、所定の金属板に対して化学的なエッチング処理によって得られ、前者貫通孔4Aは、その両面間で完全に貫通するように予めマスキングして限られた部分を溶解除去するフルエッチング処理によって、また溝付環状部4Bは同様にその一面側からある深さだけを部分溶解するハーフエッチング処理で行われる。On the other hand, in the present invention, for example, as shown in FIG. 4, the
前記貫通孔4Aの大きさや数は任意に設定可能であり、例えば幅0.1〜7mm、長さ1〜15mm程度とする径方向に伸びた縦長状の開孔にするものが好適する。またその複数を円周上に沿って隣接配置することで貫通孔列4aが構成される。貫通孔列4aにおける各孔4Aの離間距離は、例えば7mm以下、望ましくは0.5〜3mm程度になるように連続形成され、この貫通孔列4aを前記環状部4Bを介して同心状に複数形成することで、ディスク状のリテーナー4が構成される。 The size and number of the through-holes 4A can be arbitrarily set. For example, a longitudinally elongated opening having a width of about 0.1 to 7 mm and a length of about 1 to 15 mm is preferable. Moreover, the through-hole row | line |
より好ましくは、リテーナー4における前記貫通孔4Aの開口率(開口面の面積比)が例えば60〜90%とするものが好ましく、前記離間距離が7mmを超えるものでは、十分な処理流体の流通が図り難い。 More preferably, the opening rate (area ratio of the opening surface) of the through-hole 4A in the
リテーナー4は、例えば0.1〜5mm程度の構成厚さを備え、その大きさは、前記フィルター濾材2と同じ大きさでも、あるいは図3のように、外周結合部Bでのシール性をより確実にする為に、その外周部を除くようにやや幅狭なものを用いることもできる。
また前記貫通孔4Aは、径方向に伸びる縦長状の長方形状をなすものを例示するが、これに限らず、例えばその内周側から外周側に向かって放射状に拡がるように扇形の貫通孔口であってもよく、図1のように、各貫通孔列間で、各貫通孔同士が各々位置ずれする位置に設けることもできる。The
The through-hole 4A is exemplified by a vertically long rectangular shape extending in the radial direction, but is not limited to this, for example, a fan-shaped through-hole opening so as to expand radially from the inner periphery to the outer periphery. As shown in FIG. 1, the through holes can be provided at positions where the through holes are displaced from each other between the through hole rows.
リテーナー4の前記環状部4B1,4B2・・・は、各々その一面側を凹設した凹状溝7を備えるもので、本発明ではその形成を、該リテーナー4の外周側に向かって交互の面に設けるものとしている。その処理は前記エッチングのハーフ処理、すなわち一定深さまで処理することで行われれ、この凹状溝7は、これと接する径方向の各貫通孔4A同士を流通する流通路として機能し、例えば図2の矢印方向に沿って処理流体を流出させ得る。 The annular portions 4B1, 4B2,... Of the
したがって、エレメント1の外周側から内周側のハブ金具6の排出口6Aに沿って円滑な流通がもたらされ、この流通をより良好にする為に、該凹状溝7は例えば幅5mm以下で、図4のようにややなだらかな断面形状をなすものとし、かつその凹状溝7を、リテーナー4の外周側に向かって交互の面に形成することが推奨される。該溝7の形成深さtは、該リテーナー4の全厚さTの1/2以下に形成することで、構造材としての十分な強度をもたせることができ、好ましい。 Therefore, a smooth flow is provided from the outer peripheral side of the
このようなエッチング方法については、従来から種々文献によって紹介され公知であるが、例えば、エッチングする部分に予めフォトレジストを塗布して、所定厚さの膜形成した後、溶解液をスプレーして限られた部分を溶解除去するのが一般的であり、前記フルエッチング乃びハーフエッチング処理が行われる。 Such an etching method has been introduced in various literatures and has been publicly known. For example, after applying a photoresist in advance to a part to be etched to form a film having a predetermined thickness, a solution is sprayed to limit the etching method. It is common to dissolve and remove the formed portion, and the full etching and half etching processes are performed.
前記ステンレス鋼の多孔板に適用するフォトレジストには、例えば水溶性のカゼインやPVAに重クロム酸アンモニウムなど、感光特性を持たせたものがあり、これを感光してレジストパターンを形成した後、更に塩化第二鉄溶液をスプレーして化学的に溶解することができる。その処理温度は、例えば40〜70℃程度に加熱したものが好ましく、またその他のエッチング液としては、65℃程度のHCL(50vol%)+HNO3(5vol%)+H3PO4(2.5vol%)やFeCL3(34−38g/L)によるもの、更にその電解処理によるものなどもステンレス鋼には採用可能である。その他の金属材料に適用する処理方法は、適宜条件付けし設定される。The photoresist applied to the stainless steel perforated plate includes, for example, water-soluble casein or PVA having photosensitive characteristics such as ammonium dichromate, and after sensitizing this to form a resist pattern, Furthermore, a ferric chloride solution can be sprayed and dissolved chemically. The treatment temperature is preferably, for example, about 40 to 70 ° C., and other etchants include about 65 ° C. HCL (50 vol%) + HNO 3 (5 vol%) + H 3 PO 4 (2.5 vol%). ) And FeCL 3 (34-38 g / L), and those by electrolytic treatment thereof can also be used for the stainless steel. Treatment methods applied to other metal materials are appropriately conditioned and set.
次に、前記フィルター濾材2とリテーナー4間に介在する前記多孔板3について、更に詳述すれば、多孔板3は、前記フィルター濾材2を直接支持し、かつ前記リテーナー4の前記貫通孔4aを細分して、前記濾材2が湾曲したり、例えば貫通孔4aのエッジなどでの挟圧によって生じる変形や裂傷を抑えるものとして機能する。 Next, the
その際、例えばステンレス鋼等の金属シートをその一面側から打ち抜き形成によって、全面に例えば0.5〜5mm程度の複数の開口3Aを設けたものが採用できる。また本発明では、前記リテーナー4と接する面(下面)側を膨出させることで、両者の接触面積の縮小化が図れ、例えば処理流体(ポリマー)が両者の微小隙間内に滞留することが防止できる。 At that time, for example, a metal sheet such as stainless steel can be formed by punching from one side to provide a plurality of
この接触状態の一例として、多孔板3が前記リテーナー4と接触する面を曲面状に膨出し、その峰部で接触する状態を図5に示す。同様の状態は、例えば前記リテーナー4の表面をこのような峰部を形成することもでき、必要ならばその両者を各々膨出させることも何ら構わない。 As an example of this contact state, FIG. 5 shows a state in which the
図5に示すような膨出形状は、例えば該多孔板を打ち抜きする際の挟圧塑性現象によって形成することができる。すなわち、使用する金属板として、例えば比較的軟質でかつ伸び特性の比較的大きい材料を選択し、これをプレス加工での打ち抜きにおいて、プレス刃が刺入するのに伴ってその周囲を膨出することで形成でき、多孔板3は例えば厚さ0.3〜2mm程度のものが用いられる。 The bulging shape as shown in FIG. 5 can be formed by, for example, a pinching plasticity phenomenon when the perforated plate is punched out. That is, as a metal plate to be used, for example, a material that is relatively soft and has a relatively large stretch characteristic is selected, and when the press blade is punched by press working, the periphery of the press plate swells as the press blade is inserted. For example, a
また、この峰部は、このような打ち抜き加工によらず、例えば研削やローラー加工などによって形成することもでき、更には前記リテーナー4の該接触面側に設けることで実質的な接触面積を減少させることができ好ましい。 Further, the peak portion can be formed by, for example, grinding or roller processing without using such punching processing, and further, by providing the peak portion on the contact surface side of the
更に図5は、このような接触状態に伴う処理流体の流れを矢印で示しており、該多孔板 3の開口がその厚さ断面方向に沿って鼓状に絞られ、拡幅することで開口3Aの中央に集中しやすくなることを示している。したがって、その実質的な接触面積は、該多孔板の開口3Aの壁面を延長し描かれる見掛け上の面積に比して30%以下に大きく減少しており、被処理流体のポリマーがその隙間内にいつまでも残留するという問題が防止できる。 Further, FIG. 5 shows the flow of the processing fluid associated with such a contact state by arrows, and the opening of the
なお、該フィルターエレメント1についてのこれまでの説明は、図1及び図2のようにエレメント1の内周側Aにハブ金具6を備え、外周側Bは表裏両面の積層部材10を固着する形態を説明したが、本発明はこれに限らず例えば次のものを包含する。
▲1▼前記特許文献2が開示するように、前記内周側Aと外周側Bを逆に構成し、内周側を固着して、外周側Bにハブ金具を設けるもの、逆にハブ金具を設けることなく構成したものを含み、
▲2▼前記フィルター濾材2、多孔板3及びリテーナー4は各々分離可能に単に積層したもの、或いはその隣接するいずれか同士又は全部を焼結や接着したものでもよく、
▲3▼更にフィルター濾材2についても、有機や無機の構成材料でなる繊維や粉末を用いた種々形態の濾過材料を採用し得る。In addition, the description so far about this
(1) As disclosed in
(2) The
(3) Further, the
以上説明のように、本発明のフィルターエレメントは、その中間に配置する多孔板としてエッチング処理してなる貫通孔を隣接するとともに、これを多条にかつ前記段差を交互に設けた前記環状部によって、前記処理流体は放射状にその中心ハブ部に向かって流出させ、また、該多孔板と前記リテーナーとは、幅狭の前記膨出部で接触支持することから、その隙間内への流入が防止できる為、特に高粘性の樹脂材料の濾過処理用のリーフフィルターとして好適に採用される。 As described above, the filter element of the present invention has adjacent through holes formed by etching as a perforated plate disposed in the middle thereof, and the annular portions provided with multiple steps and alternately provided with the steps. The processing fluid is caused to flow radially toward the central hub portion, and the perforated plate and the retainer are in contact with and supported by the narrow bulging portion, thereby preventing inflow into the gap. In particular, it can be suitably used as a leaf filter for filtration treatment of highly viscous resin materials.
1 フィルターエレメント
2 フィルター濾材
3 多孔板
4 リテーナー
4a 貫通孔
4A 貫通孔列
4B 環状部
10 積層部材DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記リテーナーは、金属板のフルエッチング処理によって、径方向に伸びる複数の縦長状貫通孔を円周方向に隣接形成した貫通孔列と、ハーフエッチング処理によって、前記貫通孔列間を繋ぎ、その一面側を凹入した溝付環状部をその外周側に向かって交互の面に、同心かつ多条に備えるとともに、
該リテーナーと前記金属多孔板は、該リテーナー及び/又は多孔板がその接触面側に膨出した峰部で各々接することを特徴とする高粘度ポリマー用のフィルターエレメント。A pair of filter media for filtering high-viscosity polymer and a porous metal plate that supports the downstream surface of the filter medium is used as a laminated member, and a metal retainer is installed to form a filtration chamber between the two facing each other. A metal filter element,
The retainer connects between the through-hole rows by a half-etching process and a through-hole row in which a plurality of vertically elongated through-holes extending in the circumferential direction are formed adjacent to each other in the circumferential direction by a full etching process of a metal plate. With the grooved annular part recessed in the side on the alternate surface toward the outer peripheral side, concentrically and in multiple stripes,
The filter element for a high-viscosity polymer, wherein the retainer and the metal porous plate are in contact with each other at a peak portion where the retainer and / or the porous plate bulges toward the contact surface.
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