JPS61500221A - 多孔性材料及び該材料から構成される管状フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多孔性材料及び該材料から構成され・る管状フィルタ本発明は、焼結鉱粒子から 形成される多孔性材料、及び該材料から構成されて＞ｙ、特に液体及び気体の濾 過に好適なフィルタに係る。

このような濾過媒体は既に提案されているが、もし流体に対する透過性が高いと 、濾過工程中に流体の流動方向と、逆方向に圧力を加えることによって単位済過 表面積当た多の流量を多くするために又は濾過表面に収集された固体物質を回収 するために必要な比較的高いチャージ損失を阻止することができないので、これ らの媒体は一般に比較的低効率である。又、該媒体は、取付は及び作動中にしば しば生じる高い機械的又は熱力学的応力に十分に抵抗し得ない。該媒体を、高い 機械的応力に抵抗するに十分な厚みに製造すると、透過性は低く、従って効率も 低い。

従って、本発明の目的は、透過性が高く且つ機械的及び熱力学的応力に対する強 度が高く、機械的強度の大きく効率の高いフィルタを製造するのに使用可能な多 孔性材料を提供することにある。

本発明の多孔性材料は、開口多孔率が３０〜４０容量チ、静定圧縮条件下で測定 した圧縮強さが４・１０８〜５・１０８Ｎ／ｍ”であることを特徴とする。

該材料は更に、好ましくは以下の特徴の少な（ともひとつを有する。

−曲げ強さがＬ５〜３．５　・１０　Ｎ／　ｍ”である。

−平均孔径が２〜２０ミクロンである。

−平均孔径が２〜２０ミクロンの時、２０℃の水に対する透過性が壁厚１１で０ ．６〜６０ｍ”７時・ｍ２・パールである。

−アルミナ含有量が２０重量％よりも多い金属酸化物混合物から構成されている 。

−少なくとも９９．９重量−の純度のアルミナから構成されている。

本発明の管状フィルタは、支持層を形成する上記材料から成る多孔質厚層と、相 互間及び支持層の内側又は外側表面との間で焼結された鉱物粒子から形成された 少なくとも１個のｐ適用多孔質薄層とから構成されていることを特徴とし、濾過 層の孔径は１０ミクロン未満でち夛、支持層よりも微細であシ、各濾過層の径方 向厚みは数十ミクロンを越えない。

該フィルタは更に、好ましくは以下の特徴の少なくともひとつを有する。

−最微細孔を有する層の平均孔径が、約゛０，２ミクロンである。

−支持層が、焼結によ多結合された孔径の異なる少なくとも２個の部分層から構 成されておシ、最微細孔を有する部分層が、濾過層と他の部分層との間に配置さ れている。

−外径と径方向厚みとの比が４〜２０である。

−外径と径方向厚みとの比が２０〜４の時、内圧抵抗が３０バール〜２４０バー ルである。

以下、本発明の管状フィルタの作成及びその主要な物理的及び機械的特性につい て例示的に説明する。

実施例　１ −　平均粒径２９ミクロンの電気溶解アルミナ４０チと、−平均粒径１７ミクロ ンの電気溶解アルミナ３０％と、−平均粒径２．５ミクｐンのアルミナ３０％と 、−工業用ワセリン９％と、 −　ヒドロキシプロピルメチルセルロース１．５チ及び水１４．５％から成る水 性ゲル１６％と、 の混合物から成るペーストを調製した。

なお、上記量は、乾燥アルミナに対する重量７ｇ−セントで表わした。

こうして生成されたペーストを、１２０パールの圧力下で、直径２０Ｍ及び厚み ２ｍの管状に押出した。

次に、有機結合剤を除去するべく管を乾燥させ、１８００℃の還元雰囲気中で■ 焼した。こうして、以下の特徴ニー外径＝１９騙 −厚み＝２ｎ −多孔率　：　約３５容量チ ー平均孔径：　１２ミクロン −２０℃、１気圧の空気の透過性＝１０００ＯＮｍ’／時・ｍ２・パール−２０ ℃で測定した水の透過性　：１２０ｍ３７時・ｍ２・パール−靜定圧縮強さ　： 　４５０・１０　Ｎ／我２−曲げ強さ　：３０１ＯＮ／ｍ” −内圧抵抗　＝　７０パール−７１０Ｎ／ｍ２を有する多孔管を得た。

管の圧縮強さは、次のように測定した。気密性可撓膜中に、管の内側及び外側表 面を封入した。全体を液体中で静定圧縮した。靜定圧縮強さは、管が全く損傷を 受けずに支持し得る最大静定圧である。

曲げ強さは、４点支持を使用して既知の曲げ試験により測定した。既知の梁計算 方程式によシ、管の破壊が生じる応力を計算することができる。

内圧（又は破裂）抵抗は、管に気密性管状可撓膜を導入することにより測定した 。鼓膜に加圧液体を導入し、管が破裂するまで圧力を増加させた。

実施例　２ 実施例１と同様に管状支持層を作成した。該膜の内側表面に、平均孔径１．２ミ クロンの濾過層を堆積するべく、以下の処理を行なった。

以下の組成ニ ー　平均粒径２．５ミクロン（スリップ粉砕後に測定）のアルミナ二８質量チ、 −５ポイズの粘度が得られるまでポリエチレングリコール（ユニオンカーバイド 　（ＵＮＩＯＮ　ＣＡＲＢＩＤＥ）社のカーデワックス４０００シー（Ｃａｒｂ ｏｗａｘ　４０００　Ｃ）　）を添加した水：９１．８９６゜ −ポリプラスチック（ＰＯＬＹＰＬＡＳＴＩＣ）社の界面活性剤［グーＡｎｙ− ／−（ＤＡＲＶＡＮ　Ｃ）Ｊ　：　０．２％を有するスリップを調製した。

該スリップを、 −直径ｉｏｍのアルミナ球２５Ｋｇと、−スリップ７リツトル七、 をチャージした容積２５リツトルのボールミル内で２４時間粉砕した。なお、こ の処理の主な目的は、粒子の凝集を破壊し、粒子を十分に分散させることにある 。

予め形成された管に該スリップを充填し、その後、重力によシ管から排出させた 。管の内側表面に残っているスリップ膜を乾燥させ、１５５０℃で酸化■焼し、 平均孔径１．２ミクロンを有する厚み２０〜３０ミクロンの層を形成した。

こうして得られた管は、以下の特徴を有していた。

−外径：　１９１１゜ −厚み＝２ｕ１ −　支持層の多孔率　＝　３５％、 −支持層の平均孔径：　１２ミクロン、−濾過層の厚み　：　約２０ミクロン、 −濾過層の平均孔径：１．２ミクロン、−濾過層の多孔率　：　約３０チ、 −２０℃、１気圧の空気の透過性：４５０ＯＮｍ３／時”ｍ”バール、−２０℃ の水の透過性：４０ｍ”７時・ｍ２・バール、−靜底圧縮強さ　：　４５（１１ ０Ｎ７ｍ”、−曲げ強さ　：　３０　・１０　Ｎ／ｍ２、−内圧抵抗　ニア０パ ー１’　＝　７　・１０　Ｎ／　ｍ”。

実施例　３ 実施例１と同様に管状支持層を作成した。平均孔径１．２ミクロンの第１のアル ミナ層と、平均孔径０．２ミクロンの第２の二酸化チタン層とから成る二重濾過 層を、該膜の内側表面に堆積するために、以下の処理を行なった。

−実施例２と同様に第１の濾過層を堆積した。

−次に、以下の組成ニ ー　平均粒径０．２ミクロンの二酸化チタン（ルチル形態）：５質量チ、 −５ポイズの粘度が得られるまでポリエチレングリコール（ユニオンカーバイド 社のカーデワックス４０００シー）を添加した水：９４８チ、 −ポリプラスチック社の界面活性剤［ダーバン・シーＪ　：　０．２％、を有す るスリップを使用し、爆焼温度を１０００℃に制限することによシ、同一の方法 で第２の濾過層を堆積した。

こうして得られたフィルタ管は、以下の特徴を有していた。

−外径：　１９５ｍ。

−厚み：　２ｍ。

−支持層の多孔率　＝　３５チ、 −支持層の平均孔径：　１２ミクロン、−濾過層の厚み　：　第１層：約２０ミ クロン、第２層：約１０ミクロン、 −最微細濾過層の平均孔径　：　０．２ミクロン、−２個の濾過層の多孔率　： 　約３０チ、−２０℃、１気圧の空気の透過性：１１００ＯＮ”７時・−・バー ル、−２０℃の水の透過性：３ｍ”７時・ｍ２−バール、−靜定圧縮強さ　：　 ４５０　・１０　Ｎ７ｍ”、−曲げ強さ　：　３０　・１０　Ｎ／　ｍ”、−内 圧抵抗　＝　７０パール＝　７　・１０　Ｎ７ｍ”。

実施例　４ 実施例３と同様の支持層と、支持管の外側表面に堆積された実施例３と同様の２ 個の濾過層とを含むフィルタ管を作成した。

このために、スリップに管を浸漬させ、その後、脱水することによシ濾過層を堆 積させるという点を除き、実施例３と同様の処理を行なった。

こうして、 −フィルタ管の外側表面に配置された濾過層の位置と、−１，２５付近の比（濾 過層の直径と面積との比）で空気及び水に対する透過性が高い、 という点を除き、実施例３のフィルタ管と同一の特徴を有するフィルタ管を得た 。

実施例　５ 平均孔径の異なる２個の部分層から支持層を形成するという点を除き、実施例２ と同様のフィルタ管を作成した。

このために、２種類のセラミックペーストを生成した。このうち、 −第１のペーストは実施例１０ペーストと同様であり、−第２のペーストは、各 アルミナフラクションの粒径分布が、−平均粒径２３ミクロンの電気溶解アルミ ナ２５％と、−平均粒径１３ミクロンの電気溶解アルミナ４５％と、−平均粒径 ２−５ミクロンの■焼アルミナ３０％と、から構成されるという点で第１のペー ストと異なる。

はぼ同一の厚みを有する第１のペーストの外側層と第２のペーストの内側層とか ら形成される直径２０鵡及び厚み２顛の管を形成するように、調製したペースト を共軸方向に共押出しした。

実施例１と同様の乾燥及び■焼、及び実施例２と同様の濾過層堆積後、以下の特 徴を有するフィルタ管を得た。

−外径：１９鵬、 −厚み：　２１１１゜ −支持層の平均孔径　：　第１の部分層：、１２ミクロン、第２の部分層：　９ ミクロン、 −支持層の多孔率　：　第１の部分層−３５％、第２の部分層：３２％。

一濾過層の厚み　：　約２０ミクロン、−濾過層の平均孔径　：１．２ミクロン 、−濾過層の多孔率　；　約３０チ、 −２０℃、１気圧の空気の透過性：　４００　ＯＮｍ”７時”ｍ”パール、−２ ０℃の水の透過性：　３７ｍ”−７時・ｍ２・バール、−靜定圧縮強さ　：　４ ５０　・１０　Ｎ７ｍ”、−内圧抵抗　：８０バール＝　８・ｌＯＮ７ｍ”。

支持層の下側層は最も高い圧力を支持し、この場合、該下側層の材料は外側層よ りも強度が大きいので、内圧抵抗は、実施例１〜４よシも高い。

Ｆ’Ｒ−Ａ−２３８０９９９１５１０９／７８　Ｎｏｎｅ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．開口多孔率が３０〜４０容量％であり、静定圧縮条件下で測定した圧縮強さ が４・１０８〜５・１０８Ｎ／ｍ２であることを特徴とする焼結鉱粒子から形成 される多孔性材料。
2. ２．曲げ強さが２．５〜３．５・１０７Ｎ／ｍ２であることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の多孔性材料。
3. ３．平均孔径が２〜２０ミクロンであることを特徴とする請求の範囲第１項又は 第２項に記載の多孔性材料。
4. ４．平均孔径が２〜２０ミクロンの時、壁厚１ｃｍで２０℃の水に対する透過性 が０．６〜６０ｍ３／時・ｍ２・バールであることを特徴とする請求の範囲第２ 項に記載の多孔性材料。
5. ５．アルミナ含有量が２０重量％よりも多い金属酸化物の混合物から構成されて いることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の多孔性材 料。
6. ６．少なくとも９９．９重量％の純度のアルミナから構成されていることを特徴 とする請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の多孔性材料。
7. ７．支持層を形成する請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の材料から 成る多孔質厚層と、相互間及び支持層の内側又は外側表面との間で焼結された鉱 物粒子から形成されており、１０ミクロンより小さく且つ支持層よりも微細な孔 直径を有しており、それぞれ数十ミクロンを越えない径方向厚みを有する少なく とも１個のろ過用多孔質薄層とを備えて成ることを特徴とする管状フイルタ。
8. ８．最微細孔を有する層の平均孔径が約０．２ミクロンであることを特徴とする 請求の範囲第７項に記載の管状フイルタ。
9. ９．支持層が、最微細孔を有する部分層がろ過層と他の部分層との間に配置され るように焼結により結合された孔直径の異なる少なくとも２個の部分層から構成 されていることを特徴とする請求の範囲第７項又は第８項に記載の管状フイルタ 。
10. １０．外径と径方向厚みとの比が４〜２０であることを特徴とする請求の範囲第 ７項から第９項のいずれかに記載の管状フイルタ。
11. １１．外径と径方向厚みとの比が２０〜４の時、内圧抵抗が３０バール〜２４０ バールであることを特徴とする請求の範囲第７項から第１０項のいずれかに記載 の管状フイルタ。