JP2008500165A - Gas permeable polymer filter and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

本発明に係るろ過装置は、圧縮および／またはバインダ材を用いることにより単に吸着材を共に結合させることとは対照的に後の段階で他の吸着材の添加に適応しうる構造性マトリックスの形成を達成する材料および方法に依拠する。本発明に係るフィルタ装置は、（ｉ）材料の最大密度が達成されるように加工する特有の方法、（ｉｉ）明確なモルフォロジーを有する高分子材料、および（ｉｉｉ）均一性を生成する高分子材料の微小ミクロン直径に依拠する。たとえば、圧縮して密度を増大させる代わりに、むしろ、本発明に係るろ過装置を構成する材料は、成形型キャビティー中に振動導入される。したがって、本発明に係る方法は、ろ過装置を構成する材料のすべてをいかにして圧縮することなく共に当接させるかに関して最適化を行う。成形型中に徐々に注ぎながら、加工される材料を振動させる。それ以上の材料が保持されなくなるまで成形型キャビティーを満たした後、加熱しそして次に冷却する。外部バインダの代わりに、構造性材料は、軟化したときに自己接着する。この結果として、絶対細孔バリヤではなく細孔の蛇行通路マトリックスが得られる。  The filtration device according to the invention forms a structural matrix that can be adapted to the addition of other adsorbents at a later stage as opposed to simply binding the adsorbents together by using compression and / or binder materials. Rely on materials and methods to achieve The filter device according to the present invention comprises (i) a unique method of processing so that the maximum density of the material is achieved, (ii) a polymeric material having a well-defined morphology, and (iii) a polymer that produces uniformity. Rely on the micro-micron diameter of the material. For example, instead of compressing to increase density, rather, the material comprising the filtration device according to the present invention is vibrated into the mold cavity. Thus, the method according to the present invention optimizes how all of the materials making up the filtration device are brought into contact without compression. The material to be processed is vibrated while gradually pouring into the mold. After filling the mold cavity until no more material is retained, it is heated and then cooled. Instead of an external binder, the structural material self-adheres when softened. This results in a tortuous path matrix of pores rather than absolute pore barriers.

Description

本発明は、ろ過装置、その新規な製造方法、および使用方法に関する。より特に、本発明は、液体中および気体中、特に水中および空気中の望ましくない混入物の除去、減少、または吸着に用いられる種々の化合物を収容することも可能である構造性ろ過マトリックスが得られるように、明確なモルフォロジーを有するポリマーを振動させてから焼結する方法に関する。   The present invention relates to a filtration device, a novel method for producing the same, and a method for using the same. More particularly, the present invention provides a structural filtration matrix that can also accommodate various compounds used in the removal, reduction, or adsorption of undesirable contaminants in liquids and gases, particularly in water and air. It relates to a method of vibrating a polymer having a well-defined morphology before sintering.

流体のろ過は、さまざまな技術を介して達成可能であり、その技術の選択は、多くの場合、除去または減少の対象となる混入物により決定される。微粒子は、深層ろ過として知られる方法を介して最も良好に除去される。フィルタは、そのマトリックス中のいずれかの塵埃または沈降物を捕集し保持する。分子レベルで生じる溶存有機混入物は、吸着を介してまたは鉱物質や金属の場合にはイオン交換を介して除去可能である。微生物をはじめとするサブミクロンサイズまでの微小混入物では、多くの場合、膜中の細孔を対象混入物よりも小さくなるように構成するかまたはそれらを何らかの形で不活性化しうる何らかの形態の膜技術が必要とされる。飲料水中の混入物は、次の４つのグループに分類可能である：（ｉ）混濁および微粒子、（ｉｉ）有機系化学物質および殺有害生物剤、（ｉｉｉ）無機物質、たとえば、健康に危害を加える鉛などの溶存重金属、および鉱物質、（ｉｖ）微生物、たとえば、寄生原生動物、細菌、およびウイルス。それぞれのグループの処理に固有の技術が存在するが、フィルタのなかには、単一のろ過技術を介していくつかの混入物グループを処理するように設計されるものもある。歴史的にみると有機混入物が最も一般的であったので、液体特に飲料水から広範にわたる混入物を除去すべく活性炭が使用されてきた。この理由および他の理由で、ほとんどの先行技術の流体フィルタは、炭素を基材とし、カーボンブロックとして一般に知られる。本発明は、先行技術の方法よりも優れた流体ろ過および他の改良を提供する流体からの混入物の代替的除去方法に関する。   Fluid filtration can be accomplished through a variety of techniques, and the choice of the technique is often determined by the contaminants to be removed or reduced. Particulates are best removed through a process known as depth filtration. The filter collects and retains any dust or sediment in its matrix. Dissolved organic contaminants occurring at the molecular level can be removed via adsorption or, in the case of minerals and metals, via ion exchange. For micro-contaminants up to sub-micron size, including microorganisms, many forms of pores in the membrane are often made smaller than the target contaminants or some form of them that can inactivate them in some way Membrane technology is required. Contaminants in drinking water can be classified into four groups: (i) turbidity and particulates, (ii) organic chemicals and pesticides, (iii) inorganic substances such as health hazards Added heavy metals and minerals such as lead, and (iv) microorganisms such as parasitic protozoa, bacteria, and viruses. There are techniques specific to the treatment of each group, but some filters are designed to treat several contaminant groups through a single filtration technique. Historically, organic contaminants have been the most common, so activated carbon has been used to remove a wide range of contaminants from liquids, particularly drinking water. For this and other reasons, most prior art fluid filters are based on carbon and commonly known as carbon blocks. The present invention relates to an alternative method of removing contaminants from fluids that provides superior fluid filtration and other improvements over prior art methods.

プラスチックは、流体をろ過するために長い間使用されてきた。そのような方法は、一般的には、プラスチックペレットを取得することと、それらを極低温で粉砕して顆粒形態および／または粉末形態にすることと、を含む。この得られた材料は、生成されたままの状態で使用可能であるか、または篩にかけて選別してより厳密に制御されたメッシュ範囲内になるように粒子を分別することが可能である。次に、プラスチック粒子は、成形型中で焼結される。このプロセス（より特に多孔性プラスチックとして知られる）は、プラスチック材料で充填された成形型を粒子が軟化するが融解しない温度まで昇温させて、粒子がすべて互いに付着するようにすることを含む。次に、成形型は周囲温度に戻され、材料は成形型から排出される。完成品は、固体であると同時に自己支持性であるが、流体浸透性である。顆粒形態に粉砕されうる任意のプラスチックを使用することが可能であり；いくつかのポリエチレンポリマーは、粉末形態で生成される。より微細な粒子を用いれば、ボイドまたは細孔として知られるプラスチック粒子間の間隙のより小さいマトリックスが形成される。特定の混入物のろ過を促進するように、ろ過材（たとえば、活性炭が挙げられるが、これに限定されるものではない）を添加することが可能である。高分子材料のマトリックスに他のろ過用化合物をブレンドしてその内部に保持するプロセスでは、十分な接着が起こるように、ポリマーの全表面積が添加された材料の有する全表面積よりも大きいことが必要とされる。それに従ってブレンドした場合、得られる物品は、耐久性かつ自己支持性である。選択された高分子材料およびろ過用化合物がいずれも、一般的に類似の嵩密度および粒径を共有する場合、ほとんどのろ過用途に好ましい重量比は、フィルタの少なくとも５０〜６０重量％が高分子粒子であるという要件を満たす。このプロセスでは、加工前または加工中に材料に加えられる力（圧縮や圧力）が存在しないので、ポリマー粒子およびろ過材はいずれも、本質的にそのままの状態を保持する（すなわち、それらはそれらの元の形状を失うことはない）。ろ過される流体は、多孔性マトリックス中を貫流し、そこで吸着剤または他のろ過材と接触した状態になる。蛇行通路ろ過として知られるこのろ過技術は、いわゆる絶対ろ過とは異なる。多孔性プラスチックフィルタ中の細孔のメジアン直径のサイズは、サイズにより任意の所与の混入物をどれだけ多くフィルタマトリックス中を通過させるかを決定する。これらの細孔は、一定した単一のサイズになるように作製することはできず、一般的には、大きいものから小さいものまでさまざまであり、フィルタは、水銀ポロシメータ分析により決定されるそのメジアン細孔径（ＭＰＤ）により測定される。メジアン細孔径は、先に述べたように、それを構成する粒子のサイズを操作することにより、より大きくなるようにまたはより小さくなるように操作可能である。これは、プラスチックの顆粒または粉末さらにはそれにブレンドされる任意の材料の粒径を包含する。   Plastic has long been used to filter fluids. Such methods generally include obtaining plastic pellets and grinding them at cryogenic temperatures to granule and / or powder form. This resulting material can be used as produced or can be sieved to sort the particles to be within a more tightly controlled mesh range. The plastic particles are then sintered in a mold. This process (more particularly known as porous plastic) involves raising a mold filled with plastic material to a temperature at which the particles soften but do not melt so that the particles all adhere to one another. The mold is then returned to ambient temperature and the material is discharged from the mold. The finished product is solid as well as self-supporting but fluid permeable. It is possible to use any plastic that can be ground into a granular form; some polyethylene polymers are produced in powder form. With finer particles, a smaller matrix of gaps between plastic particles known as voids or pores is formed. Filter media (such as, but not limited to, activated carbon) can be added to facilitate the filtration of certain contaminants. The process of blending and retaining other filtration compounds in a matrix of polymeric material requires that the total surface area of the polymer be greater than the total surface area of the added material so that sufficient adhesion occurs It is said. When blended accordingly, the resulting article is durable and self-supporting. If both the selected polymeric material and the filtering compound generally share similar bulk density and particle size, the preferred weight ratio for most filtration applications is that at least 50-60% by weight of the filter is polymer. Satisfy the requirement of being a particle. In this process, there is no force (compression or pressure) applied to the material before or during processing, so both the polymer particles and the filter media remain essentially intact (ie they are Never lose the original shape). The fluid to be filtered flows through the porous matrix where it is in contact with the adsorbent or other filter media. This filtration technique, known as serpentine passage filtration, differs from so-called absolute filtration. The size of the median diameter of the pores in the porous plastic filter determines how much any given contaminant will pass through the filter matrix depending on the size. These pores cannot be made to a constant single size and generally vary from large to small, and the filter is its median as determined by mercury porosimetry analysis. It is measured by pore diameter (MPD). As described above, the median pore diameter can be manipulated to be larger or smaller by manipulating the size of the particles constituting the median pore diameter. This includes the particle size of the plastic granules or powder as well as any material blended therein.

他のフィルタ作製法は、カーボンブロック技術として知られる。カーボンブロックとは、成形された顆粒状活性炭粒子のことである。ローマ時代以来、水から有機混入物を除去するために利用されてきた遊動床炭素粒子の使用を改良する必要があったことに端を発する。しかしながら、遊動床活性炭フィルタは、比面積の性能が欠如しており、実際問題として多くの用途で多くのスペースをとりすぎる。これらの欠点が引き金となって、１９８０年代にカーボンブロック技術が開発されるに至った。この際、炭素粒子は、４部の顆粒状活性炭と１部の熱可塑性材料との一般比でバインダとして知られる少量の熱可塑性材料とブレンドされる。材料は、十分に共にブレンドされ、円筒状成形型中に注がれ、そしてブレンド材料ができる限り緻密化されるように圧縮される。次に、材料は、バインダが軟化または融解して炭素粒子がすべて互いに接着された状態になるまで加熱される。接着プロセスでは、活性炭顆粒に対してごく少量のバインダが使用され、加工中に２種の材料に圧縮処理を施すことにより支援がなされる。冷却後、完成品は、炭素粒子を含む固体シリンダブロックの形態をとり、自己支持性であるが、ほとんどの流体に対して浸透性である。シリンダは、例外なく、コアと壁厚が存在するようなチューブ状である。水は、チューブの外径（ＯＤ）表面から内径（ＩＤ）表面に向かって半径方向に流動してからコアの一端から流出するように方向付けられる。   Another filter fabrication method is known as carbon block technology. A carbon block is the shape | molded granular activated carbon particle. It stems from the need to improve the use of floating bed carbon particles that have been used to remove organic contaminants from water since the Roman period. However, the floating bed activated carbon filter lacks the performance of specific area and, as a practical matter, takes up too much space for many applications. These shortcomings triggered the development of carbon block technology in the 1980s. In this case, the carbon particles are blended with a small amount of thermoplastic material known as a binder in a general ratio of 4 parts granular activated carbon to 1 part thermoplastic material. The materials are thoroughly blended together, poured into a cylindrical mold and compressed so that the blended material is as compact as possible. The material is then heated until the binder softens or melts and all the carbon particles are adhered to each other. The bonding process uses a very small amount of binder to the activated carbon granules and is aided by compressing the two materials during processing. After cooling, the finished product takes the form of a solid cylinder block containing carbon particles and is self-supporting but permeable to most fluids. Cylinders are tube-shaped with a core and wall thickness, without exception. The water is directed to flow radially from the outer diameter (OD) surface of the tube toward the inner diameter (ID) surface and then out of one end of the core.

固定床では炭素粒子を共に結合させることができるので、遊動床ろ過法で伝統的に使用されてきたものよりも微細な炭素粒子をカーボンフィルタで使用することが可能である。より微細な粒子を使用した結果、吸着剤活性炭の利用可能な表面積が増大するとともに、加工時の粒子の圧縮により炭素粒子の密度が増大した。この密度はまた、フィルタの絶対ミクロン定格の増大に寄与する。なぜなら、炭素粒子間のボイドが排除されて、微粒子の通過に対する絶対的障壁が形成されるからである。Ｄｅｇｅｎ特許およびＶａｎｄｅｒｂｉｌｔ特許（それぞれ米国特許第４，６６４，６８３号および同第４，７５３，７２８号）（いずれも１９８６年出願）には、カーボンブロック技術で用いられるバインダの使用が教示されている。Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔは、ＧＵＲ２１２として指定される超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ）ポリマーの使用を含めて、他のバインダの代替として高密度ポリエチレンポリマーの使用を開示した。１９９１年、Ｋｏｓｌｏｗは、自身の米国特許第５，０１９，３１１号の明細書中で、吸着剤活性炭を極低融解温度バインダの組合せとブレンドしてオーガにより押出しチューブ中を貫通させうるカーボンブロックの代替的製造法を開示した。ブレンドされた材料は、押出しチューブ中に搬送されたときに圧縮され、次に加熱され、そしてすばやく冷却されて押出カーボンブロックを生成する。   Since carbon particles can be bonded together in a fixed bed, it is possible to use finer carbon particles in the carbon filter than those traditionally used in the floating bed filtration process. As a result of using finer particles, the available surface area of the adsorbent activated carbon increased and the density of carbon particles increased due to the compression of the particles during processing. This density also contributes to an increase in the absolute micron rating of the filter. This is because voids between carbon particles are eliminated and an absolute barrier to the passage of fine particles is formed. The Degen and Vanderbilt patents (US Pat. Nos. 4,664,683 and 4,753,728, respectively) (both filed in 1986) teach the use of binders used in carbon block technology. . Vanderbilt disclosed the use of high density polyethylene polymer as an alternative to other binders, including the use of ultra high molecular weight polyethylene (UHMW) polymer designated as GUR212. In 1991, Koslow described in his US Pat. No. 5,019,311 a carbon block which could be adsorbed activated carbon blended with a combination of extremely low melting temperature binders and extruded through an auger tube. An alternative manufacturing method has been disclosed. The blended material is compressed when conveyed into the extrusion tube, then heated and quickly cooled to produce an extruded carbon block.

流体、特に水および空気のろ過において、カーボンブロック法は、本発明により克服される特定の制限を有する。カーボンブロックは、１種の主要なろ過材すなわち活性炭顆粒のみの使用に制限され、それがなければフィルタにならない。さらなる制限としては、深層ろ過および耐久性の欠如が挙げられる。カーボンブロックフィルタは、加工時に用いられる圧縮の結果として大きい圧力低下を呈する。特定のポリマーと組み合わせて本発明の方法を用いて作製される流体フィルタは、先行技術のフィルタ製造法と明確に一線を画すものである。流体フィルタの本発明では、１μｍ未満の極微細粉末を含めて、任意の単一材料に頼ることなく任意のろ過材を組み込むことが可能である。得られるフィルタは、優れたろ過性能、優れた深層ろ過、非常に少ない圧力低下、耐久性を呈し、任意の形状または寸法に成形可能であるという点で、先行技術の方法とは区別される。   In the filtration of fluids, especially water and air, the carbon block process has certain limitations that are overcome by the present invention. Carbon blocks are limited to the use of only one primary filter medium, activated carbon granules, without which it does not become a filter. Further limitations include depth filtration and lack of durability. Carbon block filters exhibit a large pressure drop as a result of the compression used during processing. The fluid filter made using the method of the present invention in combination with a specific polymer clearly sets a line apart from prior art filter manufacturing methods. In the present invention of a fluid filter, it is possible to incorporate any filter media without resorting to any single material, including ultra fine powders of less than 1 μm. The resulting filter is distinguished from prior art methods in that it exhibits excellent filtration performance, excellent depth filtration, very low pressure drop, durability, and can be formed into any shape or size.

したがって、フィルタの構造性マトリックスがろ過用化合物に依存ぜず、しかもより微細な粉末のより大きな表面積の利点を利用できるようにろ過用化合物の最小粒径が制限されない、ろ過装置が依然として必要とされている。この結果、特定の作業に合わせてろ過装置を構築することが可能になると同時に、他のフィルタアセンブリよりも優れたいくつかの性能特性および利点をもたせることが可能になるであろう。耐久性があり、向上した深層ろ過を示し、かつ最小限の圧力低下を呈する、ろ過装置がさらに必要とされている。   Therefore, there is still a need for a filtration device in which the filter's structural matrix is independent of the filtration compound and the minimum particle size of the filtration compound is not limited so that the advantages of the larger surface area of the finer powder can be utilized. ing. As a result, it will be possible to build a filtration device for a particular task, while at the same time having some performance characteristics and advantages over other filter assemblies. There is a further need for a filtration device that is durable, exhibits improved depth filtration, and exhibits minimal pressure drop.

本発明に係るろ過装置は、後の段階で広範にわたるろ過材の添加に適応しうる構造性マトリックスの形成を達成する材料および方法に依拠する。本発明に係るフィルタは、（ｉ）材料の最大均一密度が達成されるように加工する特有の方法、（ｉｉ）並外れて小さい粒径を有し、全体を通して保持される明確なモルフォロジーを有する高分子材料、および（ｉｉｉ）フィルタの主要構造を形成する高分子マトリックス、に依拠する。   The filtration device according to the present invention relies on materials and methods that achieve the formation of a structural matrix that can accommodate a wide range of filter media additions at a later stage. The filter according to the invention is (i) a unique method of processing so that the maximum uniform density of the material is achieved, (ii) a high particle size with an exceptionally small particle size and a well-defined morphology that is retained throughout. Rely on molecular materials and (iii) polymer matrices that form the main structure of the filter.

本加工法は、成形型キャビティーのような所与の空間内で確実に緻密化されるまで粉末状ろ過材およびポリマーを激しく振動させることを含む。粒子間の不必要なボイドを形成する空気のポケットは、このようにして低減される。これにより、外力を加えることなく材料の密度の最大値が達成される。力が加えられないので、高分子材料およびろ過用化合物はいずれも、それらの元の形状（モルフォロジー）および粒径を保持することが可能である。好ましい実施形態の２種のポリマーは、明確に異なるモルフォロジーを有し、それぞれ、得られるフィルタに異なる特性を付与する。   The processing method involves vigorously vibrating the powder filter media and polymer until it is reliably densified within a given space, such as a mold cavity. Air pockets that form unnecessary voids between particles are thus reduced. This achieves the maximum density of the material without applying an external force. Since no force is applied, both the polymeric material and the filtering compound can retain their original shape (morphology) and particle size. The two polymers of the preferred embodiment have distinctly different morphologies, each imparting different properties to the resulting filter.

したがって、２種の主要高分子材料のモルフォロジーを用いれば、２種のポリマー間の比を調整して一方の属性を他方の属性よりも強調することにより、フィルタマトリックスを操作することが可能になる。ポリマーの平均粒径はさらに、ろ過用化合物とブレンドしたときのフィルタの結合性能および密度を向上させる。なぜなら、それらは、類似のモルフォロジーを有する（ただし、より大きい平均粒径を有する）粒子よりも表面積が大きいからである。それに加えて、本方法によれば、ポリマー粒子は、典型的には、非常に粗いサイズからポリマー粒子の半分のサイズまでの平均粒径を有する任意の非高分子材料に良好に結合するであろう。したがって、より小さいポリマー粒径を用いれば、より広範にわたるろ過材と併用することが可能になる。極微細粉末の形態のろ過材は、より粗い顆粒よりも大きい表面積を呈する。流体ろ過における１つの共通した課題は、完成フィルタ中の所与の混入物ろ過材の最大の利用可能な表面積を提供するマトリックスを作製することである。   Thus, using the morphology of the two major polymeric materials, it becomes possible to manipulate the filter matrix by adjusting the ratio between the two polymers and emphasizing one attribute over the other. . The average particle size of the polymer further improves the binding performance and density of the filter when blended with the filtering compound. This is because they have a larger surface area than particles with similar morphology (but with a larger average particle size). In addition, according to the present method, the polymer particles typically bind well to any non-polymeric material having an average particle size from a very coarse size to half the size of the polymer particles. Let's go. Thus, the use of smaller polymer particle sizes can be used with a wider range of filter media. Filter media in the form of ultrafine powder exhibits a larger surface area than coarser granules. One common challenge in fluid filtration is to create a matrix that provides the maximum available surface area for a given contaminant filter medium in the finished filter.

この場合、一般的なろ過吸着剤を他の材料と共に圧縮成形して少量の熱可塑性材料をかなり多量の主要な活性炭粒子に共に結合させることを含む代替的方法とは異なり、ろ過材は、全表面積が添加されるろ過材に等しいかまたはそれよりも大きい多孔性プラスチックマトリックス上に結合される。唯一の機能が活性炭顆粒の接着に限定される外部バインダの代替として、本発明に係る高分子材料は、構造保全性、フィルタマトリックスのメジアン細孔径、深層ろ過の量、ろ過材の密度、および圧力低下のような特性を決定するように、構築可能である。極微細粉末の形態のこの高分子材料は、加工時に自己接着し、加熱時に変形しないであろう。   In this case, unlike an alternative method that involves compression molding a common filter adsorbent with other materials to bind a small amount of thermoplastic material together to a significant amount of primary activated carbon particles, the filter media It is bonded onto a porous plastic matrix whose surface area is equal to or greater than the added filter medium. As an alternative to an external binder whose only function is limited to the adhesion of activated carbon granules, the polymeric material according to the present invention has structural integrity, filter matrix median pore size, depth filtration depth, filter media density, and pressure. It can be constructed to determine properties such as degradation. This polymeric material in the form of an ultrafine powder will self-adhere during processing and will not deform upon heating.

吸着剤および／または他のろ過用化合物を用いてまたは用いずに構造性材料を激しく振動させるこの組合せにより、きわめて複雑な迷路様マトリックスが作製される。このマトリックスは、気体または液体が流動することになる蛇行通路を形成する。蛇行通路または蛇行は、絶対ミクロンろ過法の代替となる。これと比較して、成形炭素粒子フィルタは、より多量のより粗い粒子を圧縮してより稠密に充填されたマトリックスとし、それらを熱可塑性バインダのような接着材で結合させることにより、作製される。フィルタのマトリックスは、ろ過材自体により形成される。このマトリックス中の細孔は、加工の圧縮段階で除去されているので、ごくわずかである。この際、これらの細孔のうちの最大のものが、微粒子の除去の絶対ろ過性能を決定する。蛇行通路フィルタは、フィルタのマトリックス中のメジアン細孔径（ＭＰＤ）により等級付け可能である。絶対ミクロン定格に関する理論では、フィルタのマトリックス中の最大孔径よりも大きい粒子はすべて、物理的に排除されるであろう。蛇行通路ろ過では、微粒子は、微粒子よりも大きいことも小さいこともありうる範囲内のさまざまな細孔径を有する多方向細孔の迷路中を通過する。ランダム化されて、微粒子は、最終的には、より小さい細孔内にトラップされた状態になって保持され、一方、ろ過された液体または気体は、容易に中を通過する。１個の粒子が迷路様マトリックスを貫通する可能性は小さい。適切に開発された蛇行通路マトリックスには、多くの利点がある。その１つは、優れた深層ろ過である。絶対ろ過に依拠するフィルタでは、フィルタの外表面上で微粒子が排除され、そこにそれらが蓄積し、最終的にフィルタを目詰まりさせる。蛇行に依拠するフィルタは、その表面ではなくフィルタマトリックス内に微粒子を保持する。   This combination of vigorously vibrating the structural material with or without adsorbents and / or other filtering compounds creates a very complex maze-like matrix. This matrix forms a serpentine passage through which gas or liquid will flow. A serpentine passage or serpentine is an alternative to absolute micron filtration. In comparison, shaped carbon particle filters are made by compressing a larger amount of coarser particles into a more densely packed matrix and bonding them with an adhesive such as a thermoplastic binder. . The filter matrix is formed by the filter medium itself. The pores in this matrix are negligible because they have been removed during the compression stage of processing. At this time, the largest of these pores determines the absolute filtration performance of the removal of fine particles. A serpentine path filter can be graded by median pore size (MPD) in the filter matrix. In theory with respect to absolute micron ratings, all particles larger than the largest pore size in the filter matrix will be physically excluded. In serpentine passage filtration, the microparticles pass through a multidirectional pore maze with various pore sizes within a range that may be larger or smaller than the microparticles. Randomized, the microparticles are eventually retained trapped within smaller pores, while the filtered liquid or gas easily passes through. It is unlikely that a single particle will penetrate the maze-like matrix. A properly developed serpentine channel matrix has many advantages. One is excellent depth filtration. Filters that rely on absolute filtration eliminate particulates on the outer surface of the filter, where they accumulate and eventually clog the filter. A filter that relies on meandering retains particulates in the filter matrix rather than on its surface.

物理的混入物は、メジアン細孔径が保持される混入物の数倍であるときでさえも、蛇行通路ろ過を介して巧みに除去されうるが、気体中および液体中の溶存混入物もまた、より効果的に除去可能である。これは、これまで微細すぎるとみなされてきた粉末状材料を本発明で利用しうることに基づく。たとえば、１グラムの炭素は、１５００ｍ2までの全表面積を有するように活性化可能である。より微細に粉砕するほど、この表面積は、より多く利用可能になる。利用可能な表面積は、ろ過される流体に物理的に暴露される材料の量として定義されうる。微粉末を利用する先行技術の試みは、中程度の進歩をとげたにすぎず、ろ過材の粒径に下側限界が存在しない本発明の成果には及ばなかった。 Physical contaminants can be skillfully removed via serpentine passage filtration even when the median pore size is several times retained, but dissolved contaminants in gases and liquids are also more effective. Can be removed. This is based on the fact that pulverulent materials that have been considered too fine can be used in the present invention. For example, 1 gram of carbon can be activated to have a total surface area of up to 1500 m 2 . The more finely ground, the more this surface area becomes available. The available surface area can be defined as the amount of material that is physically exposed to the fluid to be filtered. Prior art attempts utilizing fine powders have only made moderate progress and have not reached the results of the present invention where there is no lower limit on the particle size of the filter media.

本発明の他の目的、利点、および新規な特徴は、以下の説明および実施例に部分的に示されており、部分的には、以下の内容を検討することにより当業者に自明なものとなるか、または本発明を実施することによりわかるであろう。本発明の目的および利点は、本手段を用いて、特に添付の特許請求の範囲に示される組合せにより、実現および達成されうる。   Other objects, advantages and novel features of the invention will be set forth in part in the description and examples that follow and in part will be apparent to those skilled in the art upon consideration of the following. Or will be understood by practicing the present invention. The objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the means, particularly by means of the combinations indicated in the appended claims.

本発明に係るフィルタは、（ｉ）均一な粒子分布を有する材料の最大密度が達成されるように加工する特有の方法、（ｉｉ）造形された構造性ろ過マトリックスを作製するための明確なモルフォロジーを有する高分子材料と、（ｉｉｉ）微粉末状ろ過化合物の使用を向上させる微小ミクロン直径を有する高分子材料との組合せ、に依拠する。これらの化合物としては、吸着剤、たとえば、限定されるものではないが顆粒状および粉末状の活性炭、金属イオン交換ゼオライト収着剤、たとえば、ＥｎｇｅｌｈａｒｄのＡＴＳ、活性化アルミナ、たとえば、Ｓｅｌｅｃｔｏ ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃのＡｌｕｓｉｌ、イオン交換樹脂、銀系、亜鉛系、およびハロゲン系の抗微生物性化合物、酸性ガス吸着剤、ヒ素減少材、ヨウ素化樹脂、テキスタイル繊維、さらには他のポリエチレンポリマーが挙げられうる。構造性ろ過マトリックスの形成は、ろ過用化合物の存在に適応する。この化合物は、１種の混入物のみまたは重金属などのような１つの混入物グループを対象にするような特定の作業に合わせて構築可能であるか；または種々の混入物グループに属する広範にわたる混入物を濾別するように構築可能である。任意の粒径の任意のろ過材またはそれらの任意の組合せを高分子マトリックスに組み込むことができるので、所与の作業に合わせてフィルタを構築する柔軟性が高くなる。   The filter according to the invention comprises (i) a unique method of processing so that the maximum density of a material with a uniform particle distribution is achieved, (ii) a well-defined morphology for making a shaped structural filtration matrix And (iii) a combination of a polymeric material with a micron diameter that improves the use of finely divided filtration compounds. These compounds include adsorbents such as, but not limited to, granular and powdered activated carbons, metal ion exchanged zeolite sorbents such as Engelhard's ATS, activated aluminas such as Selecto Scientific's Ausil. And ion exchange resins, silver-based, zinc-based, and halogen-based antimicrobial compounds, acid gas adsorbents, arsenic reducing materials, iodinated resins, textile fibers, and other polyethylene polymers. The formation of a structural filtration matrix adapts to the presence of filtration compounds. The compound can be tailored to a specific task such as targeting only one contaminant group or one contaminant group such as heavy metals; or a wide range of contaminants belonging to various contaminant groups It can be constructed to filter things. Any filter media of any particle size or any combination thereof can be incorporated into the polymer matrix, providing greater flexibility in constructing the filter for a given operation.

本発明に係る方法では、焼結させる材料の圧縮ではなく振動を利用する。振動を用いることにより、いかにして材料をすべて、力を加えることも粒子を変形させることもなく成形型に完全に充填するかが最適化される。したがって、ブレンドされる材料を成形型中に徐々に搬送しながら、加工される材料を収容する成形型を振動させる。それ以上の材料が保持されなくなるまで１つもしくは複数の成形型キャビティーを振動させた後、高分子材料のすべてがその表面を軟化させて周囲の粒子に付着するまで加熱するようにして自由焼結させ、次に、周囲温度に戻す。本発明に係るフィルタマトリックスを構成するベース高分子材料は、それぞれ３０〜６０の平均粒径範囲内の２種の極微細ポリマー粉末であり、これらの粉末は、高温でそれらの明確なモルフォロジーを失うこともなく粘着性になる。これにより、粒子は、互いに永続的に接着され、添加された任意のろ過材に対して表面結合を形成する。これは、極高分子量および超高分子量のポリマー（後者がより好ましい）に特有なものである。材料を冷却させた後、その時点で自己支持性である完成品は、流体中の混入物の流動に対して蛇行通路障害を形成するさまざまな直径の何百万もの微小な相互結合された多方向細孔を含む複雑な内部マトリックスを呈する。フィルタは、ポリマー粉末の一方または両方を用いて形成可能であり、１３５℃（２７５Ｆ）〜１９１℃（３７５Ｆ）の加工温度で安定した状態を保持する任意のろ過材を含みうる。微粉末状ろ過用化合物を使用した場合、プラスチックマトリックス通路の内表面は、ポリマー粒子よりも小さいろ過材のより微細な粉末で被覆される。ろ過材の相対的により粗い粒子は、微小ボイド空間により形成された細孔体積中に充填される。この組合せにより、さらなる蛇行が形成されるとともに、フィルタマトリックスのメジアン細孔径も低減される。   The method according to the present invention utilizes vibrations rather than compression of the material to be sintered. By using vibrations, it is optimized how the material is completely filled into the mold without applying force or deforming the particles. Therefore, the mold for accommodating the material to be processed is vibrated while the material to be blended is gradually conveyed into the mold. One or more mold cavities are vibrated until no more material is retained, then free-fired by heating until all of the polymeric material softens its surface and adheres to surrounding particles. And then return to ambient temperature. The base polymeric material constituting the filter matrix according to the present invention is two ultrafine polymer powders, each within an average particle size range of 30-60, and these powders lose their distinct morphology at high temperatures. It becomes sticky without any problems. This allows the particles to permanently adhere to each other and form a surface bond to any added filter media. This is unique to very high molecular weight and ultra high molecular weight polymers, the latter being more preferred. After the material has cooled, the finished product, which is self-supporting at that time, will have millions of micro-interconnected multiples of varying diameters that form a tortuous path barrier to the flow of contaminants in the fluid. It presents a complex internal matrix containing directional pores. The filter can be formed using one or both of the polymer powders and can include any filter media that remains stable at a processing temperature of 135 ° C. (275 F) to 191 ° C. (375 F). When a fine powder filtration compound is used, the inner surface of the plastic matrix passageway is coated with a finer powder of filter material that is smaller than the polymer particles. The relatively coarser particles of the filter media are packed into the pore volume formed by the microvoid space. This combination creates additional meanders and reduces the median pore size of the filter matrix.

これらのポリマーは、本発明の目的および得られる成果に関して、次のような点を特徴とする：（ｉ）それらはいずれも、フィルタマトリックスの表面積、耐久性、密度、および蛇行に寄与する個別のモルフォロジーを有する；（ｉｉ）それらは、臨界温度に加熱されたときに軟化して互いにまたは他の材料に接着するであろう；（ｉｉｉ）加工中、それらは、それらのそれぞれのモルフォロジーを保持する；および（ｉｖ）それらのそれぞれのミクロン直径は、好ましい実施形態における材料の使用を可能にするうえできわめて重要である。たとえば、ＰＭＸ ＣＦ−１（図１）は、ポップコーンにきわめてよく似た特有のモルフォロジー（表面が入り組み、粒子自体が有孔である）および０．２５〜０．３０ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有する。この特有のモルフォロジーは、伝統的な球形状および０．４０〜０．４８ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有するＰＭＸ ＣＦ−２（図２）と比較して、粒子の表面積のかなりの増大を提供する。それぞれの粒子のモルフォロジーは、その嵩密度および平均粒径のときと同様に異なる特徴を提供する。たとえば、ＰＭＸ ＣＦ１の拡大された表面積および不規則形状は、本明細書中に開示される方法に基づいて加工したときに、非常に強靭でいくらか弾性のある耐久性物品を生成する。ポリマー自体は、流体がその中および周囲を流動する形でガス抜きが行われる。それは、粒径がそれ自体と同等であるかまたはそれよりも小さい極微細粉末に容易に結合するが；所要により、それはまた、はるかに大きい粒子にも良好に結合するであろう。ＰＭＸ ＣＦ−１材料は卓越した強度を提供するが、ＰＭＸ ＣＦ−２材料の主な属性は、材料のより大きな密度および大きな圧力低下である。ＰＭＸ ＣＦ−２とろ過材とだけから作製されたフィルタは、ＰＭＸ ＣＦ−２がより小さい表面積を有するので、より大きなポリマー対ろ過材の比、一般的には３：２の重量比を必要とする。より多くの材料を添加するほど、得られる物品は脆弱になる。この脆弱性は、ポリマーの球状モルフォロジーの結果である。なぜなら、球体は、ＰＭＸ ＣＦ−１の不規則形状粒子と比較して接着のためのより少数の接触点を提供するからである。優れた流体フィルタを開発するプロセスでは、２種のＰＭＸ材料（いずれもそれらのそれぞれの粒径および対照的なモルフォロジーを有する）は、両方の高分子材料の品質を備えた完成フィルタ物品が得られるように互いにおよび他のろ過材に対して異なる比でブレンドされる。本発明に係る方法はまた、より微細な粉末状吸着材の使用による性能向上を可能にするモルフォロジーおよびサイズを有する２種のＰＭＸポリマーから高分子フィルタマトリックスを形成する利点および優位性を教示する。ＰＭＸ ＣＦ−１を用いることにより得られる耐久性および弾性と、ＰＭＸ ＣＦ−２を用いることにより形成される増大された密度とを組み合わせれば、液体および気体から混入物を除去するのに使用されるより広範にわたるろ過用化合物に適応するさまざまなブレンド物を作製できるようになる。好ましい実施形態に供すべく選択されるものは、９０ Ｍｏｒｒｉｓ Ａｖｅｎｕｅ，Ｓｕｍｍｉｔ，ＮＪ ０７９０１，ＵＳＡに位置するＣｅｌａｎｅｓｅの一部門であるＴｉｃｏｎａにより製造されているＰＭＸ ＣＦ−１およびＰＭＸ ＣＦ−２である。しかしながら、粒径、嵩密度、モルフォロジー、および７５０，０００〜３，０００，０００の分子量が同等である極高分子量および超高分子量のポリマーの他の製造業者から入手可能なポリマーを使用することも可能である。 These polymers are characterized by the following points with respect to the objectives and results obtained of the present invention: (i) each of which contributes to the filter matrix surface area, durability, density and meandering Have a morphology; (ii) they will soften and adhere to each other or to other materials when heated to a critical temperature; (iii) during processing, they retain their respective morphology And (iv) their respective micron diameters are crucial in enabling the use of the material in the preferred embodiment. For example, PMX CF-1 (FIG. 1) has a unique morphology very similar to popcorn (the surface is intricate and the particles themselves are porous) and a bulk density of 0.25 to 0.30 g / cm 3. Have. This unique morphology provides a significant increase in particle surface area compared to PMX CF-2 (FIG. 2), which has a traditional spherical shape and a bulk density of 0.40 to 0.48 g / cm 3 . . The morphology of each particle provides different characteristics as well as its bulk density and average particle size. For example, the enlarged surface area and irregular shape of PMX CF1 produces a durable article that is very tough and somewhat elastic when processed according to the methods disclosed herein. The polymer itself is degassed with fluid flowing in and around it. It easily binds to ultrafine powders whose particle size is equal to or smaller than itself; if necessary, it will also bind well to much larger particles. While PMX CF-1 material provides superior strength, the main attributes of PMX CF-2 material are the greater density of the material and the greater pressure drop. Filters made only from PMX CF-2 and filter media require a larger polymer to filter media ratio, typically a 3: 2 weight ratio, because PMX CF-2 has a smaller surface area. To do. As more material is added, the resulting article becomes brittle. This vulnerability is a result of the spherical morphology of the polymer. This is because spheres provide fewer contact points for adhesion compared to irregularly shaped particles of PMX CF-1. In the process of developing a superior fluid filter, two PMX materials (both having their respective particle sizes and contrasting morphologies) yield a finished filter article with the quality of both polymeric materials. So that they are blended in different ratios to each other and to other filter media. The method according to the present invention also teaches the advantages and advantages of forming a polymeric filter matrix from two PMX polymers having a morphology and size that allows for improved performance through the use of finer powdered adsorbents. Combining the durability and elasticity obtained by using PMX CF-1 with the increased density formed by using PMX CF-2 can be used to remove contaminants from liquids and gases. This makes it possible to produce a variety of blends that accommodate a wider range of filtration compounds. Selected to be subjected to a preferred embodiment are PMX CF-1 and PMX CF-2 manufactured by Ticona, a division of Celanes located at 90 Morris Avenue, Summit, NJ 07901, USA. However, it is also possible to use polymers available from other manufacturers of ultra high and ultra high molecular weight polymers that have equivalent particle sizes, bulk densities, morphologies, and molecular weights of 750,000 to 3,000,000. Is possible.

２種のポリマーは同一のメルトフロー特性を有するが、２種のＰＭＸポリマー粒子は、モルフォロジー、嵩密度、および平均ミクロンサイズが互いに異なる。モルフォロジーは、図１および２に示されたとおりであり、粒径分布は、図３および４に示される。図３には、ＰＭＸ ＣＦ−１が３０〜４０μｍの平均ミクロン直径を有し全範囲が１０μｍ〜１００μｍであることが示されている。図４には、ＰＭＸ ＣＦ−２が５５〜６５μｍの平均ミクロン直径を有し粒子分布範囲が１０〜１８０μｍであることが示されている。しかしながら、平均ミクロン直径が３０〜４０μｍに調整されるように、ＰＭＸ ＣＦ−２粉末を篩にかけて選別することが可能である。他の選択肢として、材料を篩にかける代わりに、所望のミクロンサイズおよびモルフォロジーを有する類似の特性の任意の市販のポリマーでも十分であろう。ＰＭＸ ＣＦ−１は、より大きい表面積、きわめて小さいミクロン直径、および不規則形状を呈するので、モルフォロジーは顕著である。図１に示されるように並外れて小さいミクロンサイズと粒子の特有の形状とを組み合わせれば、図２の材料に示されるＰＭＸ ＣＦ−２のような典型的な球状ポリマー粒子よりも多くの接触点が存在するので、加工中にポリマー粒子をより完全に他の粒子に結合せることができるようになる。表面積を拡大すれば、粒子は、加工中にそれに結合するより微細な粉末状のろ過用化合物に適応できるようになる。最終的に、小さいミクロンサイズは、任意の粒径または分布範囲の他の材料に、より容易に適合するが、特に、類似のサイズまたはより小さいサイズの粒子に良好に適合する。より小さい粒子は、加工中における他の吸着材への接着能力を減少させることなく、ＰＭＸ ＣＦ−１ポリマー粒子自体の不規則表面内にトラップされた状態になる。この特徴は、ＰＭＸ ＣＦ−１だけに特有なものである。一般に、吸着材がより微細に粉末化されるほど、より多くのその表面積が通過する混入物に暴露されて、ろ過がより良好に行われるようになるので、これは有利である。ＰＭＸ ＣＦ−１ポリマーの特徴の１つは、それを上述の化合物および／または吸着剤のような顆粒状もしくは粉末状の添加剤とブレンドしたときに、より低い密度および最大量の深層ろ過性能を備えて非常に耐久性があることである。深層ろ過は、流体流から浮遊微粒子をトラップし保持する能力である。ＰＭＸ ＣＦ−２を材料にブレンドすると、物品は、物品重量が増大されて密度が増すが、圧力低下がわずかに増大する。増大される圧力低下は、実際には、より小さいメジアン孔径を表すものではなく；むしろ、それ自体が流体浸透性であるＣＦ−１材料を球状物が非浸透性であるＣＦ−２ポリマーで置き換えることにより生じる。流体がフィルタマトリックス中を流動するとき、ＣＦ−２材料は、マトリックス中の全細孔体積を減少させた。２種のポリマーのこれらの対照的な品質のバランスをとることにより、きわめて特定的な目標が達成されるようにフィルタを構築することが可能である。たとえば、流体が両方の微粒子を含有しかつ許容できないレベルの殺有害生物性残留物などのような溶存有機物で汚染されている場合、目標となるのは、活性炭のような吸着剤と組み合わされた深層ろ過であろう。この場合、解決策は、５０％のＰＭＸ ＣＦ−１と、５０％の図５に示されるような微粉末状活性炭粒子または４５〜１８０μｍの範囲内の粒径のより粗い顆粒状活性炭と、を含むフィルタであろう。フィルタは、ＣＦ−１の一部をＣＦ−２で置き換えることにより、より大きい密度を有するように作製可能である。この場合、全フィルタ重量が増大する。その後、ろ過される流体の所望の流量および成形時のフィルタ部の実形状により、２種のポリマー間の実際の比が決定されるであろう。しかしながら、処方を確定した後、添加されるろ過材が、平均粒径、粒子分布密度、嵩密度、および水分含有率などに関して特定の許容範囲内に保持される限り、予測可能なフィルタ性能でプロセスを連続的に反復することが可能である。これらの中で最も重要なのは、平均粒径および分布密度であり、それらは、図５に示されるようなレーザ粒子分析を介して加工前に迅速に決定可能である。   Although the two polymers have the same melt flow properties, the two PMX polymer particles differ from each other in morphology, bulk density, and average micron size. The morphology is as shown in FIGS. 1 and 2, and the particle size distribution is shown in FIGS. FIG. 3 shows that PMX CF-1 has an average micron diameter of 30-40 μm and a total range of 10-100 μm. FIG. 4 shows that PMX CF-2 has an average micron diameter of 55-65 μm and a particle distribution range of 10-180 μm. However, it is possible to screen the PMX CF-2 powder so that the average micron diameter is adjusted to 30-40 μm. As an alternative, instead of sieving the material, any commercially available polymer with similar properties having the desired micron size and morphology would be sufficient. Since PMX CF-1 exhibits a larger surface area, a very small micron diameter, and an irregular shape, the morphology is significant. Combining the extraordinarily small micron size and the unique shape of the particles as shown in FIG. 1, more contact points than typical spherical polymer particles such as PMX CF-2 shown in the material of FIG. Present so that the polymer particles can be more fully bound to other particles during processing. Enlarging the surface area allows the particles to accommodate finer powdered filtration compounds that bind to them during processing. Finally, small micron sizes are more easily adapted to other materials of any particle size or distribution range, but are particularly well suited to similar or smaller sized particles. Smaller particles become trapped within the irregular surface of the PMX CF-1 polymer particles themselves without reducing their ability to adhere to other adsorbents during processing. This feature is unique to PMX CF-1. In general, this is advantageous because the finer the adsorbent is, the more surface area it is exposed to the passing contaminants and the better the filtration will take place. One of the characteristics of PMX CF-1 polymer is that when it is blended with granular or powdery additives such as the above-mentioned compounds and / or adsorbents, lower density and maximum amount of depth filtration performance. It is very durable to have. Deep bed filtration is the ability to trap and retain suspended particulates from a fluid stream. When PMX CF-2 is blended into the material, the article is increased in weight by increasing the weight of the article, but with a slight increase in pressure drop. The increased pressure drop does not actually represent a smaller median pore size; rather, it replaces a CF-1 material that is itself fluid permeable with a CF-2 polymer that is spherically impermeable. Caused by As the fluid flowed through the filter matrix, the CF-2 material reduced the total pore volume in the matrix. By balancing these contrasting qualities of the two polymers, it is possible to construct filters so that very specific goals are achieved. For example, if the fluid contains both particulates and is contaminated with dissolved organic matter such as unacceptable levels of pesticide residues, the target is combined with an adsorbent such as activated carbon It will be depth filtration. In this case, the solution consists of 50% PMX CF-1 and 50% finely divided activated carbon particles as shown in FIG. 5 or coarser granular activated carbon having a particle size in the range of 45-180 μm. Would include a filter. The filter can be made to have a greater density by replacing a portion of CF-1 with CF-2. In this case, the total filter weight increases. The actual ratio between the two polymers will then be determined by the desired flow rate of the fluid to be filtered and the actual shape of the filter section during molding. However, once the formulation is finalized, as long as the added filter media is kept within certain tolerances with respect to average particle size, particle distribution density, bulk density, moisture content, etc., the process with predictable filter performance Can be repeated continuously. Of these, the most important are the average particle size and distribution density, which can be quickly determined prior to processing via laser particle analysis as shown in FIG.

気体または液体の貫流から溶存混入物をろ過する活性炭のような任意の化合物または吸着剤の性能の重要な因子は、（ｉ）化合物または吸着材の元の表面積がいかに多く加工中に保持されたか（失われなかったか）および（ｉｉ）汚染された流体流に直接暴露される利用可能な表面積をいかに最大化するかである。先行技術の流体ろ過方法は、ろ過用化合物の利用可能な全表面積の一部を隠蔽する方法および材料に基づくものであった。隠蔽とは、単純に、吸着剤やイオン交換材料のようなろ過材の表面上の交換部位がバインダの粒子により妨害されて流体流に接触しなくなることを意味する。圧縮が用いられる場合、ろ過材は、加熱下かつ加圧下でバインダ材中に強制埋入される。そのようなバインダは、加圧下で変形し、それらのモルフォロジーを失い、ろ過材の一部を遮蔽する。極低融解温度バインダは、単純に液化して極微細粉末を吸収し、より大きい粒子を遮蔽し、利用可能な表面積を減少させる。本発明に係る方法では、極微細粉末は、高分子構造性ろ過マトリックスにより形成された膨大な表面に結合する。水のような液体中に溶存する有機物および金属の例外的ろ過が望まれる場合、そのような微細に粉砕されたろ過用化合物の使用は、重要な成果である。なぜなら、それらは、より多くの利用可能な表面積を呈し、その結果、ろ過材と混入物との接触時間が増加するからである。   An important factor in the performance of any compound or adsorbent such as activated carbon that filters dissolved contaminants from a gas or liquid flow-through is (i) how much of the original surface area of the compound or adsorbent was retained during processing. (Not lost) and (ii) how to maximize the available surface area that is directly exposed to the contaminated fluid stream. Prior art fluid filtration methods were based on methods and materials that masked a portion of the total available surface area of the filtering compound. Concealment simply means that the exchange sites on the surface of the filter media, such as adsorbents and ion exchange materials, are obstructed by the binder particles and do not contact the fluid stream. When compression is used, the filter media is forced into the binder material under heat and pressure. Such binders deform under pressure, lose their morphology and shield a portion of the filter media. A very low melting temperature binder simply liquefies and absorbs very fine powder, shields larger particles and reduces the available surface area. In the method according to the invention, the ultrafine powder binds to a vast surface formed by a polymeric structural filtration matrix. Where exceptional filtration of organics and metals dissolved in liquids such as water is desired, the use of such finely ground filter compounds is an important achievement. Because they exhibit more available surface area, the result is increased contact time between the filter media and contaminants.

本発明に係るフィルタの新規性は、上述の振動／焼結法を用いて加工するときの図１および図２に示されような２種のポリマーのブレンド、相互関係、および使用に依拠する。単独使用時、それぞれのポリマーは、互いに異なる特定の特性を有するフィルタを形成する。ろ過材を添加してまたは添加せずに所与の処方で２種のポリマーを組み合わせることにより、完成フィルタは、両方のポリマーの属性を呈する。この新規な関係を加工法と組み合わせることにより、先行技術のフィルタ製造法に伴う多数の欠点を排除しつつ優れた性能の流体フィルタを作製することが可能である。これらの改良のそれぞれについて詳細に考察するが、次のようにまとめることが可能である：（１）適切なろ過用化合物と組み合わせたときの溶存有機混入物の優れた吸着および／または金属イオン交換；（２）１μｍ未満を含めて任意の粒径のろ過材またはろ過用化合物の任意の組合せに適応する能力；（３）フィルタは０．２５４センチメートル（０．１００インチ）までの壁厚の任意の形状に成形可能である；（４）衝撃を受けたときに完成フィルタが亀裂も分割も破損も生じないような例外的な耐久性；（５）圧力低下は、フィルタの直前および直後で測定したときの圧力の有意な低下を伴うことなく優れたろ過が可能であるという利点を有する処方に依存して減少または増大されうる；（６）フィルタは、流体流中の微粒子の存在に起因する早期の目詰まりを起こすことなく溶存の有機および無機の混入物のろ過を継続しうる例外的な深層ろ過を呈する。   The novelty of the filter according to the present invention relies on the blend, interrelation and use of the two polymers as shown in FIGS. 1 and 2 when processed using the vibration / sintering method described above. When used alone, each polymer forms a filter having specific characteristics that are different from each other. By combining the two polymers in a given formulation with or without the addition of filter media, the finished filter exhibits the attributes of both polymers. By combining this novel relationship with the processing method, it is possible to produce a fluid filter with excellent performance while eliminating many of the disadvantages associated with prior art filter manufacturing methods. Each of these improvements will be discussed in detail, but can be summarized as follows: (1) Excellent adsorption of dissolved organic contaminants and / or metal ion exchange when combined with a suitable filtration compound. (2) Ability to accommodate any combination of filter media or filter compounds of any particle size, including less than 1 μm; (3) The filter has a wall thickness of up to 0.254 centimeters (0.100 inch); Can be molded into any shape; (4) exceptional durability that the finished filter will not crack, split or break when impacted; (5) pressure drop immediately before and after the filter Can be reduced or increased depending on the formulation with the advantage of being able to filter well without significant drop in pressure when measured; (6) The filter is present in the presence of particulates in the fluid stream Exhibit continued be exceptional depth filtration and filtration of contaminants dissolved organic and inorganic without causing premature clogging caused by.

流体ろ過のほとんどの用途は、特定のろ過用化合物の使用を必要とする。最も一般的なのは、活性炭である。吸着剤として知られている活性炭は、その表面上に、殺有害生物性残留物、有機蒸気などのような溶存有機混入物を取り込んで保持するであろう。それはまた、還元として知られるプロセスにより飲料水中の塩素を除去するであろう。他のろ過材は、イオン交換の原理に基づいて動作する。たとえば、鉛のような重金属は、金属イオン交換ゼオライト収着剤または活性化アルミナを用いて飲料水から除去可能である。さらに他のろ過材は、抗微生物剤を含む。これらは、典型的には、細菌および他の微生物の増殖を抑制する銀またはハロゲンを基材とする生成物である。気体および液体のろ過で一般に用いられるろ過用化合物は、粉末形態で利用可能であり、本発明に使用しうるろ過用化合物の部分リストは、以下の表Ｉに列挙されている。   Most applications of fluid filtration require the use of specific filtering compounds. The most common is activated carbon. Activated carbon, known as an adsorbent, will take up and retain dissolved organic contaminants such as pesticide residues, organic vapors, etc. on its surface. It will also remove chlorine in the drinking water by a process known as reduction. Other filter media operate on the principle of ion exchange. For example, heavy metals such as lead can be removed from drinking water using a metal ion exchange zeolite sorbent or activated alumina. Still other filter media contain an antimicrobial agent. These are typically silver or halogen based products that inhibit the growth of bacteria and other microorganisms. Filter compounds commonly used in gas and liquid filtration are available in powder form, and a partial list of filter compounds that can be used in the present invention is listed in Table I below.

Figure 2008500165
流体の優れたろ過を形成するために以上の材料をいかに使用しうるかは、次の２つの要因を達成する加工方法に依拠する：（１）ろ過材の平均粒径は、粒子が小さいほど、利用可能な表面積が大きいという形で、どれだけ多くのその利用可能な表面積がろ過される流体に接触するかを決定する。たとえば、１グラムの活性炭は１５００ｍ2までの表面積を有しうることが広く知られている。活性炭は、顆粒形態で利用可能であるか、または微粉砕可能である。本発明に係る方法および材料によれば、わずか２２μｍの平均粒径を有する活性炭の粒子を使用することが可能である。さらに、実際の粒子分布の９０％は＜１μｍから４５μｍまでの範囲内であることが下記の表から実証される。平均でわずか２２μｍ程度の小さい粒子の使用およびサブミクロンサイズまでの粒子を受容する能力が実証されているが、利用可能な表面積を保持することは、本発明に重要な属性である。先行技術のほとんどのフィルタ作製技術は、材料の密度に依拠する。ろ過材の量を最大化し、典型的には比較的ごく少量である熱可塑性バインダを補償するために、圧縮が使用される。この方法では、より大きい平均粒径およびカットオフポイント（これよりも小さい粒子は単純には使用できない）を有するろ過材が必要とされる。本発明では、典型的なフィルタは、ＰＭＸ ＣＦ−１およびＰＭＸ ＣＦ−２ポリマーの一方または両方の形態で５０％以上の高分子材料を含有する。このため、全結合表面積は、より大きく、ＣＦ−１材料の粒径とその特有のモルフォロジーとが組み合わされて、伝統的なモルフォロジーのときよりもはるかに大きい表面積が形成される。ＣＦ−２ポリマーの球状モルフォロジーは、その平均サイズがわずか６０μｍであるので、特有のものであり、より大きな表面積を与える。
Figure 2008500165
 How these materials can be used to form an excellent filtration of fluids depends on the processing method to achieve the following two factors: (1) The average particle size of the filter media is the smaller the particles, In the form of a large available surface area, determine how much of that available surface area contacts the fluid to be filtered. For example, it is widely known that 1 gram of activated carbon can have a surface area of up to 1500 m 2 . Activated carbon is available in granular form or is pulverizable. According to the method and material according to the invention, it is possible to use activated carbon particles having an average particle size of only 22 μm. Furthermore, the following table demonstrates that 90% of the actual particle distribution is in the range <1 μm to 45 μm. Although the use of particles as small as 22 μm on average and the ability to accept particles up to submicron size has been demonstrated, retaining the available surface area is an important attribute to the present invention. Most prior art filter fabrication techniques rely on material density. Compression is used to maximize the amount of filter media and to compensate for the thermoplastic binder, which is typically a relatively small amount. This method requires a filter medium with a larger average particle size and cut-off point (smaller particles cannot simply be used). In the present invention, a typical filter contains 50% or more polymeric material in the form of one or both of PMX CF-1 and PMX CF-2 polymers. Thus, the total binding surface area is larger and the particle size of the CF-1 material and its unique morphology combine to form a much larger surface area than with traditional morphologies. The spherical morphology of CF-2 polymer is unique because it has an average size of only 60 μm and gives a larger surface area.

好ましい実施形態の１つは、先に言及したような粉末状活性炭を必要とし、表ＩＩに示されるレーザ粒子分析によりさらに実証されるが、異なる特徴を形成すべく使用される他の炭素粒子分布が存在する。この目的が溶存有機系混入物のろ過を最適化することである場合、粉末状活性炭で見いだされるより大きい利用可能な表面積により、優れた結果が得られる。しかしながら、４５〜１８０μｍの範囲内のより粗いメッシュの炭素は、より丸形のフィルタを提供し、より大きい深層ろ過およびごくわずかな圧力低下を有するより多くの開放細孔構造を備えて非常に良好に機能する。それに加えて、重金属除去用として最も一般的なろ過材は、選択されたポリマーの表面積のかなりの部分を占有する極微細粉末である。この占有を補償するためにかつ活性炭を必要とする場合、４５〜１８０μｍの粒径範囲が好ましいであろう。なぜなら、活性炭のより大きい粒子は、ポリマーのより小さい表面積を占有して処方のバランスをとり、結果として、フィルタが重金属と溶存有機混入物の両方を適切に除去するようになるからである。   One preferred embodiment requires powdered activated carbon as mentioned above and is further demonstrated by the laser particle analysis shown in Table II, but other carbon particle distributions used to form different features. Exists. If this objective is to optimize the filtration of dissolved organic contaminants, excellent results are obtained due to the larger available surface area found in powdered activated carbon. However, a coarser mesh carbon in the range of 45-180 μm provides a rounder filter and is very good with more open pore structure with greater depth filtration and negligible pressure drop To work. In addition, the most common filter media for heavy metal removal is an ultrafine powder that occupies a significant portion of the surface area of the selected polymer. In order to compensate for this occupancy and if activated carbon is required, a particle size range of 45-180 μm may be preferred. This is because larger particles of activated carbon occupy a smaller surface area of the polymer and balance the formulation, resulting in the filter properly removing both heavy metals and dissolved organic contaminants.

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さらに他の用途では、いくつかのろ過材をきわめて粗い粒径のみで利用可能である。たとえば、活性炭は、１０００μｍから始まるそれ以下のミクロンサイズ範囲で容易に利用可能であり、これらは、予備ろ過用途の場合のように良好な深層ろ過および有機物の適度な減少を有する非常に大きく開放された細孔構造を形成するように、ＰＭＸ ＣＦ−１およびＰＭＸ ＣＦ−２ポリマーと組み合わせて使用可能である。非炭素質材料は、ほとんど場合、粉末形態では利用できない。そのような場合、ＰＭＸ ＣＦ−１およびＰＭＸ ＣＦ−２ポリマーは、１０００μｍ程度の大きい粒子に適応するであろう。この一特定例は、亜鉛および銅を含む流体処理化合物ＫＤＦが、重金属および塩素を除去するために一般に使用される場合である。ＫＤＦは、比較的粗い金属粒子で作製されており、ＰＭＸ ＣＦ−１およびＰＭＸ ＣＦ−２ポリマーに非常に良好に結合し、その際、前者は、その優れた結合性能および貫流特性に基づいてとりわけ良好に機能する。
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 In still other applications, some filter media are available with only very coarse particle sizes. For example, activated carbon is readily available in the micron size range starting at 1000 μm and these are very open to the open with good depth filtration and moderate reduction of organics as in prefiltration applications. Can be used in combination with PMX CF-1 and PMX CF-2 polymers to form a porous structure. Non-carbonaceous materials are most often not available in powder form. In such cases, PMX CF-1 and PMX CF-2 polymers will accommodate particles as large as 1000 μm. One particular example of this is where fluid treatment compounds KDF containing zinc and copper are commonly used to remove heavy metals and chlorine. KDF is made of relatively coarse metal particles and binds very well to PMX CF-1 and PMX CF-2 polymers, the former being based on its superior bonding performance and flow-through characteristics, among others Works well.

これらの２種のポリマーのそれぞれのモルフォロジーは、特有の特性を有するフィルタの開発に重要であるが、それらのミクロンサイズおよび粒子分布を調整すれば、フィルタは、類似のもしくはより小さいメジアン粒径を有する顆粒状さらには微粉末状の化合物の両方に適応可能になる。この目的は、耐久性があり、良好な深層ろ過を呈し、より大きな能力を与える材料の適正密度および許容しうる圧力低下を有する、非常に高性能の完成フィルタを作製することである。   The morphology of each of these two polymers is important for the development of filters with unique properties, but if their micron size and particle distribution are adjusted, the filters will have similar or smaller median particle sizes. It can be applied to both granular and fine powder compounds. The purpose is to create a very high performance finished filter that is durable, exhibits good depth filtration, has the right density of material to give greater capacity, and an acceptable pressure drop.

ＰＭＸ ＣＦ−１材料は、より大きい表面積、優れた結合性能を呈し、かなり耐久性があり、圧力低下は比較的わずかである。ＰＭＸ ＣＦ−１を用いて作製されたフィルタは、単独でまたはろ過材と組み合わせて形成したときに、最大の深層ろ過および蛇行を提供する。球状モルフォロジーを有するＰＭＸ ＣＦ−２材料は、より多くの材料が同一量の空間を占める形で、より稠密なマトリックスを形成する。これは、ＰＭＸ ＣＦ−１と比較して、より大きい圧力低下を生じる。ポリマーのいずれかを他のものに添加した場合、完成品は両方の属性を呈し、結果として、理想的な処方が達成されうる。   PMX CF-1 material exhibits a larger surface area, excellent bonding performance, is fairly durable, and has a relatively small pressure drop. Filters made with PMX CF-1 provide maximum depth filtration and meandering when formed alone or in combination with filter media. PMX CF-2 material having a spherical morphology forms a denser matrix with more material occupying the same amount of space. This results in a greater pressure drop compared to PMX CF-1. When either of the polymers is added to the other, the finished product will exhibit both attributes and as a result, an ideal formulation can be achieved.

処方開発の出発点は、一般的には、ほぼ等量のそれぞれのポリマーを含有するフィルタであり、次に、０．０２５重量％から５５重量％までの選択されたろ過材とブレンドされる。特定の変動因子により実際の処方が制御される。たとえば、添加されるろ過材が微細であるほど、ポリマーの表面積を大きくする必要がある。なぜなら、より微細な粒子ほど、より大きい表面を占有するからである。物品の形状は、脆弱であることもあれば、強靭であることもある。たとえば、０．３１８（０．１２５インチ）の壁厚を有する物品では、自己支持性にするには高分子材料の強度が必要とされるが、１．２７センチメートル（０．５００インチ）の壁厚を有する物品では、より少ない高分子材料含有率で自己支持性になる。それに加えて、脆弱な物品では、その耐久性に起因して、より多量のＰＭＸ ＣＦ−１を用いるほうが有利であるが、強靭な物品では、より少量のＰＭＸ ＣＦ−１が必要になりうるにすぎず、主にＰＭＸ ＣＦ−２で作製可能である。添加されるろ過材は、全物品の０．０２５重量％程度から５５重量％まででありうるが、それはろ過の目的に依存するであろう。   The starting point for formulation development is generally a filter containing approximately equal amounts of each polymer and then blended with selected filter media from 0.025% to 55% by weight. Specific variables will control the actual prescription. For example, the finer the filter medium added, the greater the surface area of the polymer. This is because finer particles occupy a larger surface. The shape of the article may be fragile or strong. For example, an article having a wall thickness of 0.318 (0.125 inches) requires the strength of the polymeric material to be self-supporting, but is 1.27 centimeters (0.500 inches). Articles with wall thickness are self-supporting with less polymer material content. In addition, it is advantageous to use a larger amount of PMX CF-1 for fragile articles due to its durability, but for tough articles, a smaller amount of PMX CF-1 may be required. However, it can be manufactured mainly with PMX CF-2. The added filter media can be as low as 0.025% to 55% by weight of the total article, but it will depend on the purpose of the filtration.

物品は、２種のポリマーの一方のみを含みうるか、または両者のブレンド物（この比は、任意の所与の相互比でありうる）を含みうる。処方のこの広範な可能性のおかげで、材料の特定の特性に合わせてフィルタを構築することが可能である。粉末形態で利用可能な種々のろ過材は、平均粒径、粒子分布密度、および嵩密度がさまざまであるので、このことは重要である。ただ１つの処方に依拠することになれば、ろ過材の完全利用は制限されるであろう。より粗い粒子分布を有する活性炭のような吸着材の使用は、溶存有機混入物を除去するうえでそれほど有効ではない。そのようなより粗い材料は、メジアン細孔径を増大させ、フィルタのマトリックス中を流動する液体または気体に暴露されるより小さい表面積を提供する。それにもかかわらず、より粗い粒子分布が有利なこともあるろ過用途が存在する。たとえば、このように構成されたマトリックスを含むフィルタは、きわめて少ない圧力低下および例外的な深層ろ過を呈する。そのような処方では、出発点は、ポリマーとろ過材とのブレンド物でありうる。この場合、ポリマーは、１部のポリマーと３もしくは４部の顆粒状活性炭との比でＰＭＸ ＣＦ−１自体である。この例では、ＰＭＸ ＣＦ−１は、そのより大きい接着特性の結果として、自己支持性にするのに十分な強度および耐久性を最終品に与える。この際、ろ過材の表面積を減少させれば、物品を共に成形させるのに使用されるＰＭＸ ＣＦ−１の量を減少させることが可能である。しかしながら、そのような完成品は、かろうじて自己支持性であるにすぎず、外部容器の構造体で強化しなければならないか、または適正なバランスが達成されるまで、より多くのＰＭＸ ＣＦ−１を使用しなければならないことに留意すべきである。深層ろ過および少ない圧力低下が重要となる用途は、多数存在する。一例は、ラテンアメリカやアジアの多くの国々で見られるようなルーフタンクに貯蔵された水をろ過するために使用されるウォータフィルタであろう。水は物理的に汚れており、重力水圧力は、タンクと出口との間の垂直距離が要因となる。この例の理想的解決策は、目詰まりを起こさずに最小限の圧力で容易に流動するフィルタである。   The article can include only one of the two polymers or a blend of both (this ratio can be any given mutual ratio). Thanks to this wide range of prescription possibilities, it is possible to build filters for specific properties of the material. This is important because the various filter media available in powder form vary in average particle size, particle distribution density, and bulk density. If only one formulation is to be relied upon, full utilization of the filter media will be limited. The use of adsorbents such as activated carbon with a coarser particle distribution is not very effective in removing dissolved organic contaminants. Such coarser materials increase the median pore size and provide a smaller surface area exposed to the liquid or gas flowing through the filter matrix. Nevertheless, there are filtration applications where a coarser particle distribution may be advantageous. For example, a filter comprising a matrix configured in this way exhibits very little pressure drop and exceptional depth filtration. In such formulations, the starting point can be a blend of polymer and filter media. In this case, the polymer is PMX CF-1 itself in a ratio of 1 part polymer to 3 or 4 parts granular activated carbon. In this example, PMX CF-1 provides the final product with sufficient strength and durability to be self-supporting as a result of its greater adhesive properties. At this time, if the surface area of the filter medium is reduced, it is possible to reduce the amount of PMX CF-1 used to form the article together. However, such a finished product is barely self-supporting and requires more PMX CF-1 to be reinforced with the outer container structure or until a proper balance is achieved. It should be noted that it must be used. There are many applications where depth filtration and low pressure drop are important. An example would be a water filter used to filter water stored in roof tanks such as found in Latin America and many other Asian countries. Water is physically dirty, and gravity water pressure is due to the vertical distance between the tank and the outlet. The ideal solution in this example is a filter that flows easily with minimal pressure without causing clogging.

先に述べたような用途を除けば、一様なろ過を行うために、完全に均一なマトリックスが最も望ましく、これは、加工される粒径の均一性を保持することにより最も良好に達成される。ポリマー粒子自体が微粉末である場合かつそれが同程度に微細な粉末と併用されて均一に加工される場合、完成フィルタは、均一なフィルタマトリックスを有するとともに最大の表面積を露出であろう。このことは、なぜ並外れて小さい粒径のＰＭＸポリマー粒子が本発明の新規性の中核をなすかを説明する。類似のモルフォロジーを有するより大きいポリマー粒子は、より少ない表面積を有し、より微細な粉末と併用したとき加工が不完全なものとなる。   Except for applications such as those mentioned above, a completely uniform matrix is most desirable for uniform filtration, which is best achieved by maintaining uniformity in the particle size being processed. The If the polymer particles themselves are fine powders and if they are processed uniformly with the same fine powder, the finished filter will have a uniform filter matrix and expose the maximum surface area. This explains why the exceptionally small particle size PMX polymer particles are central to the novelty of the present invention. Larger polymer particles with similar morphology have less surface area and are incompletely processed when used with finer powders.

次の段階は、正確な加工方法である。完成フィルタで所望の特性を呈するように処方を確定した後、特定の方法で加工しなければならない。選択された材料は、最終材料が均一になりかつ集塊を含まないように、共にブレンドされる。リボンブレンダなどを用いれば、一般的には、これを達成することが可能である。次に、ブレンドされた材料は、ブレンダから成形型中に１個以上のキャビティーを有しうる成形型まで搬送される。キャビティー形状は、完成品の最終形状を決定するであろう。この形状は、立方体もしくは直方体、ディスク、フラットパネル、カップ、ロッド、または中実のシリンダ、あるいは一端のみで開口しているかもしくは両端で開口しているコアを有するシリンダなどの任意の所与の形状でありうる。材料はまた、１ｍｍまでの厚さを有する連続シート材料にすることも可能である。物品の形状に課される唯一の制限は、加工後に成形型から取り出すことができることである。   The next stage is an accurate processing method. After the formulation has been established to exhibit the desired properties in the finished filter, it must be processed in a specific manner. The selected materials are blended together so that the final material is uniform and free of agglomerates. In general, this can be achieved by using a ribbon blender or the like. The blended material is then conveyed from the blender to a mold that can have one or more cavities in the mold. The cavity shape will determine the final shape of the finished product. This shape can be any given shape, such as a cube or cuboid, a disk, a flat panel, a cup, a rod, or a solid cylinder, or a cylinder with a core that is open only at one end or open at both ends. It can be. The material can also be a continuous sheet material having a thickness of up to 1 mm. The only limitation imposed on the shape of the article is that it can be removed from the mold after processing.

ベース材料のブレンド物を成形型キャビティー中に搬送しながら、利用可能な任意の標準的な機械的工業用バイブレータを用いて成形型を同時に振動させる。市販のバイブレータは、上下運動で振盪するか、もしくは振動しながら材料を渦攪拌するか、またはその両方であろう。振動の度合は、成形型の全質量重量、完成フィルタ物品のサイズ、さらには長さが幅よりも大きい場合には物品のアスペクト比などの任意の個数の変動因子に依存して、増大または減少させることが可能である。振動は、粉末がキャビティー中に搬送される前に開始しなければならないか、または粒子が互いに離れて移動して成形型中で分離されている場合には、キャビティーが材料で満たされるようになった後、振動を開始してもよい。いくつかの用途では、実験を介して明らかになっているのであれば、振動を必要としないでもよい。振動サイクルを短くしたり長くしたりすれば、さまざまな結果が得られ、さらに、キャビティーの深さや幅の特性によっても差異を生じる。振動の目的には、次の２つの側面がある：（１）振動する粒子を破壊したり粉砕したりすることなく、粒子間のボイド空間を形成するエアポケットを粉末状材料から少しずつ除去すること；および（２）粒子が他の粒子に共に当接された状態になるまで移動させたり回転させたりすることにより、力を加えたり圧縮したりすることなく、成形型キャビティーに導入され緻密化される全粉末量を最大化すること。振動サイクルを短くすると、緻密化が低減され、一方、振動を大きくすると、望ましくない粒子分離が起こり、より微細な粒子は、より大きい粒子から離れるように移動する。高分子材料が主に球状であるときに、この問題は特に関心が払われる。成形型が完全に満たされる前に材料の振動を中止することは、最後に添加された材料が異なる粒子密度をもつ可能性があるので、勧められない；過度の振動を行うと、異なる材料粒子は、最終的に、互いに離れて移動するようになる。以下で説明されるように、材料の最大密度を有することが望ましくない場合または粒径が顕著に異なる場合のような例外が存在する。   While the blend of base material is conveyed into the mold cavity, the mold is simultaneously vibrated using any standard mechanical industrial vibrator available. Commercially available vibrators will either shake up and down or vortex the material while vibrating, or both. The degree of vibration increases or decreases depending on the total mass weight of the mold, the size of the finished filter article, and any number of variables such as the aspect ratio of the article if the length is greater than the width. It is possible to make it. The vibration must start before the powder is conveyed into the cavity, or if the particles move away from each other and are separated in the mold, the cavity will be filled with material. After becoming, vibration may be started. In some applications, vibration may not be required if it has been clarified through experimentation. Various results can be obtained by shortening or lengthening the vibration cycle, and differences will also occur depending on the depth and width characteristics of the cavity. The purpose of vibration has two aspects: (1) Remove air pockets that form void spaces between particles little by little without destroying or crushing the vibrating particles. And (2) by moving or rotating the particles until they are in contact with the other particles, the particles are introduced into the mold cavity without being compressed or compressed. Maximize the total amount of powder produced. Shortening the vibration cycle reduces densification, while increasing vibration causes undesired particle separation, with finer particles moving away from larger particles. This problem is of particular interest when the polymeric material is primarily spherical. Stopping the vibration of the material before the mold is completely filled is not recommended because the last added material may have a different particle density; Will eventually move away from each other. As explained below, there are exceptions such as when it is not desirable to have the maximum density of the material or when the particle size is significantly different.

振動サイクルの終了時、成形型をカバープレートで覆わなければならない。そしてポリマーが他のポリマー粒子または他のポリマー粒子とろ過用化合物との組合せに接着するのに十分な粘着性になる温度まで加熱する。ＰＭＸ ＣＦ−１およびＰＭＸ ＣＦ−２は、好ましい実施形態で、３，０００，０００の分子量を有し、それらの軟化点を超えて加熱されてもそれらの元のモルフォロジーを失わないが、７５０，０００以上の範囲のより低い分子量で類似のモルフォロジーを有するポリマーを軟化点まで加熱して同様に使用することも可能である。そのようなポリマーを使用する場合、ポリマーの変形や融解が回避されるように、焼結中の成形型の温度を非常に厳密に制御できるようにしなければならない。このため、加工が容易であることから、超高分子量ポリエチレンポリマーが好ましい。必要な温度（通常は、ポリマーの特定のメルトフローインデックスに依存して１０７℃（２２５°Ｆ）〜１９１℃（３７５°Ｆ）以上）に達した後、成形型を周囲温度に冷却させる。冷却サイクルは、自然なものであってもよいし、任意の冷却形態により支援されたものであってもよく、冷却時間は、完成品の品質と無関係である。成形型を冷却した後、粉末状材料は、自己支持性多孔性フィルタブレンドになる。任意の気体または液体をそれに通して、容易に流動させることが可能であろう。全部をポリマーから作製したとすれば、それは、物理的混入物を選別除去するフィルタ特性を有するか、または気体を微小バブルに分散するために使用することも可能である。また、ジアルジア（Ｇｉａｒｄｉａ）や他の原生動物のようなより大きい寄生生物を除去するように、構築することも可能である。たとえば、水ろ過では、細菌を繁殖させることが知られている活性炭を用いることなくそのような微生物を除去することが望ましい特定の用途が存在する。   At the end of the vibration cycle, the mold must be covered with a cover plate. The polymer is then heated to a temperature at which it becomes sticky enough to adhere to other polymer particles or a combination of other polymer particles and a filtering compound. PMX CF-1 and PMX CF-2, in a preferred embodiment, have a molecular weight of 3,000,000 and do not lose their original morphology when heated beyond their softening point, but 750, It is also possible to use a polymer having a lower molecular weight in the range of 000 or more and having a similar morphology by heating to a softening point. When using such polymers, the temperature of the mold during sintering must be very tightly controlled so that deformation and melting of the polymer is avoided. For this reason, an ultrahigh molecular weight polyethylene polymer is preferable because it is easy to process. After reaching the required temperature (typically 107 ° C. (225 ° F.) to 191 ° C. (375 ° F. or higher) depending on the specific melt flow index of the polymer), the mold is allowed to cool to ambient temperature. The cooling cycle may be natural or assisted by any cooling configuration, and the cooling time is independent of the quality of the finished product. After cooling the mold, the powdered material becomes a self-supporting porous filter blend. Any gas or liquid would be able to flow easily through it. If made entirely of polymer, it can have filter properties to screen out physical contaminants, or it can be used to disperse gas into microbubbles. It can also be constructed to remove larger parasites such as Giardia and other protozoa. For example, in water filtration there are specific applications where it is desirable to remove such microorganisms without using activated carbon, which is known to propagate bacteria.

先に述べたように、特定の混入物を除去するフィルタの性能は、選択されるろ過用化合物に依存するであろう。活性炭は、溶存有機物から化学物質および殺有害生物剤に至るまでの有機系混入物の吸着剤として認識されている。Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ ＭｉｎｅｒａｌのＡＴＳTM収着剤のような特定のチタン金属イオン交換ゼオライトおよびＳｅｌｅｃｔｏ ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃのＡｌｕｓｉｌTMのような活性アルミナは、飲料水のような液体から鉛や重金属を除去するために開発されてきた。銀イオンは、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌のような病原体の増殖を抑制することが知られており、ナトリウムイオンが銀イオンおよび亜鉛イオンと交換された合成ゼオライトを含むさまざまな形態で入手可能である。そのような広く使用されている合成ゼオライトの一つは、Ｓｉｎａｎｅｎにより日本で製造されＡｇｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓにより販売されているＡｇｉｏｎTMである。特定の規則により、より望ましい結果が決定される。最も特筆すべきは、ポリマーマトリックスの全表面積と、加工中にマトリックスに結合するろ過用化合物により占有される表面積と、の関係である。ろ過用化合物に対してポリマーのより大きい表面積が常に存在するように、一貫して耐久性のある完成品が構築されるであろう。加工時の成分間の関係は、重量基準でバランスをとることが可能であるが、最初は、互いの表面積により関係を定式化し、次に、便宜上、重量に変換する。ろ過用化合物の全表面積がポリマーの全表面積を超えたならば、物品は、構造保全性および耐久性の低下を呈し始めるであろう。したがって、好ましい実施形態で使用されるポリマーは、十分な余裕をもたせて表面積が常により大きくなるようにしなければならない。 As stated above, the ability of a filter to remove specific contaminants will depend on the filtering compound selected. Activated carbon is recognized as an adsorbent for organic contaminants ranging from dissolved organic matter to chemicals and pesticides. Certain titanium metal ion exchange zeolites such as Engelhard Mineral's ATS ™ sorbent and activated aluminas such as Selecto Scientific's Alusil ™ have been developed to remove lead and heavy metals from liquids such as drinking water . Silver ions are known to inhibit the growth of pathogens such as E. coli bacteria and are available in various forms including synthetic zeolites in which sodium ions are exchanged for silver and zinc ions. is there. One such widely used synthetic zeolite is Agion ™ manufactured in Japan by Sinenen and sold by Agion Technologies. Specific rules determine the more desirable results. Most notable is the relationship between the total surface area of the polymer matrix and the surface area occupied by the filtering compound that binds to the matrix during processing. A consistent and durable finished product will be constructed so that there will always be a larger surface area of the polymer for the filtering compound. The relationship between components during processing can be balanced on a weight basis, but first the relationship is formulated by the surface area of each other and then converted to weight for convenience. If the total surface area of the filtering compound exceeds the total surface area of the polymer, the article will begin to exhibit reduced structural integrity and durability. Therefore, the polymer used in the preferred embodiment must always have a larger surface area with sufficient margin.

フィルタの高分子マトリックスは、物理構造、蛇行、およびろ過材を結合させうる表面積を提供する。それはフィルタの支持骨格である。添加されるろ過材が、利用可能な高分子表面積よりも多くを占有することがなければ、完成品は自己支持性になるであろう。任意の粒径を有する粉末状材料を添加しうるか、またはサブミクロンサイズの粒子を含む粒子分布範囲を有する材料をうまく利用することが可能である。しかしながら、少量の５μｍ未満の極微細粉末は、ポリマーマトリックスの全表面を急速に被覆するので、構造を損なうことなく使用しうる全量は制限されるであろう。ブレンド段階では、等しいサイズおよび一般的な嵩密度を有するポリマーおよびろ過用化合物の粒子が、原則として、等重量でブレンドされ、全高分子材料の少なくとも１０％またはそれ以上は、ＰＭＸ ＣＦ−１である。ベースポリマー材料よりも小さい粒径のろ過用化合物に、ポリマーサイズが理由で、ＰＭＸ ＣＦ−１のより大きい表面積が適応するだけではなく、異例のモルフォロジーにより、この構想は、さらに高い性能レベルにまで高められる。（図１参照）。ＰＭＸ ＣＦ−１材料の他の特徴は、粒子の内部を駆け巡る微視的チャネルにより通気されていることである。この特徴により、圧力低下の減少などのフィルタの貫流特性がさらに向上する。ＰＭＸ ＣＦ−１の特有のモルフォロジーに起因して、ろ過材の極微細粒子は、より大きいポリマー粒子の表面に結合され、一方、ポリマーに等しいかまたはそれよりも大きいろ過用化合物は、フィルタマトリックスの細孔またはボイドの空間内にトラップされた状態になる。このようにして、非高分子化合物は、構造に不可欠なものではなく、ろ過に不可欠なものとなる。   The polymer matrix of the filter provides a physical structure, meandering, and a surface area that can bind the filter media. It is the support skeleton of the filter. If the added filter media does not occupy more than the available polymer surface area, the finished product will be self-supporting. It is possible to add a powdered material having an arbitrary particle size or to successfully utilize a material having a particle distribution range including submicron sized particles. However, a small amount of ultrafine powder of less than 5 μm will rapidly coat the entire surface of the polymer matrix, thus limiting the total amount that can be used without sacrificing structure. In the blending stage, particles of polymer and filter compound having equal size and general bulk density are, as a rule, blended in equal weight, with at least 10% or more of the total polymeric material being PMX CF-1. . Not only does the larger surface area of PMX CF-1 adapt to filtration compounds with a smaller particle size than the base polymer material, due to the polymer size, but due to its unusual morphology, this concept has been brought to a higher level of performance. Enhanced. (See FIG. 1). Another feature of the PMX CF-1 material is that it is vented by microscopic channels that run around the interior of the particle. This feature further improves the flow through characteristics of the filter, such as reduced pressure drop. Due to the unique morphology of PMX CF-1, the ultrafine particles of the filter media are bound to the surface of the larger polymer particles, while the filter compound equal to or larger than the polymer is It becomes trapped in the space of pores or voids. In this way, the non-polymeric compound is not essential for the structure but is essential for the filtration.

特別な特性
ＰＭＸポリマーＣＦ−１やＣＦ−２のような選択された構造性材料を添加された化合物と共に焼結する上述の方法によれば、フィルタは、本発明を先行技術と区別するいくつかの品質を呈するようになる。これらは、以下のようにまめることができる：
耐衝撃性。フィルタは、先に記載されるようなＰＭＸ材料のブレンド物で構成された５０％〜１００％のベース材料を含むので、それらは、耐久性があり、衝撃時の亀裂または破壊に対して抵抗性を示す。野外利用または軍事利用における携帯用途のようにフィルタが破壊されてはならない場合には、その特定の目標が達成されると同時に依然として優れたろ過が達成されるようにフィルタを構築することが可能である。 Special Properties According to the above-described method of sintering selected structural materials, such as PMX polymers CF-1 and CF-2, together with added compounds, the filter can distinguish several aspects of the present invention from the prior art. It comes to exhibit the quality of. These can be written as follows:
Impact resistance. Because the filters include 50% to 100% base material composed of a blend of PMX materials as described above, they are durable and resistant to cracking or fracture on impact. Indicates. If the filter must not be destroyed, such as in portable applications in the field or military use, it is possible to construct the filter so that its specific goal is achieved while still achieving good filtration. is there.

圧力低下（すなわちΔＰ）とは、所与のフィルタ中を通過する前と通過した直後の水圧の変化のことである。低下は、前者から後者を差し引くことにより決定されるので、フィルタに入るときの圧力が４．２ｋｇ／ｃｍ2（６０ｐｓｉ）であり出るときが３．５ｋｇ／ｃｍ2（５０ｐｓｉ）である場合、圧力低下は０．７ｋｇ／ｃｍ2（１０ｐｓｉ）であり；他の場合も同様である。圧力低下は避けられない。しかしながら、最小の圧力低下を示し、それに対応して性能が損なわれることのないフィルタが好ましい。本発明のこの利点は、圧縮フィルタよりも多くの貫流チャネルを含む内部フィルタマトリックスに基づく。より多数のチャネルは、ポリマー特性と代替的加工法との組合せの結果である。絶対ミクロンろ過を用いたフィルタは、細孔径が減少するにつれて、それに対応して圧力低下の増大を呈する。したがって、優れたろ過法は、蛇行を介するものである。所与のフィルタマトリックスを貫通する通路の数は、粒子の圧縮一体化を介して、特に３０％程度の圧縮率で、作製された類似のフィルタよりも多い。このことは、ＰＭＸ ＣＦ−１をＰＭＸ ＣＦ−２と併用したときのフィルタと併用しないときのフィルタとを比較することにより証明された。通気性に関して、１００％ＰＭＸ ＣＦ−１を用いたフィルタを、ＰＭＸ ＣＦ−２がブレンドされたフィルタと対比して試験した。第１のブレンド物は、９０％ＰＭＸ ＣＦ−１対１０％ＰＭＸ ＣＦ−２であった。圧力低下は、わずかに増大した。しかしながら、８０％ＰＭＸ ＣＦ−１対２０％ＰＭＸ ＣＦ−２では、圧力低下は、明確かつ測定可能に増大した。この増大は、比を７０％対３０％さらには６０％対４０％まで逐次的に変化させたときに継続的に生じた。他の変更や変動因子はなかったので、変化は、ポリマーブレンド物に由来するはずである。したがって、圧力低下は、ＰＭＸ ＣＦ−１とＣＦ−２との関係を介して用途に応じて変化させることが可能である。粒径の重要性は、フィルタの特性を左右する。ＣＦ−１材料の粒径および分布密度を模擬するようにＣＦ−２材料を篩にかけた場合、完成品は、より小さい密度およびより少ない圧力低下を示した。 The pressure drop (ie, ΔP) is the change in water pressure before and immediately after passing through a given filter. The drop is determined by subtracting the latter from the former, so if the pressure when entering the filter is 4.2 kg / cm 2 (60 psi) and when the pressure is 3.5 kg / cm 2 (50 psi), the pressure The drop is 0.7 kg / cm 2 (10 psi); A pressure drop is inevitable. However, a filter that exhibits minimal pressure drop and correspondingly no loss of performance is preferred. This advantage of the present invention is based on an internal filter matrix that includes more flow-through channels than a compression filter. The larger number of channels is the result of a combination of polymer properties and alternative processing methods. Filters using absolute micron filtration exhibit a corresponding increase in pressure drop as the pore size decreases. Thus, an excellent filtration method is via meandering. The number of passages through a given filter matrix is greater than similar filters made, especially with compression ratios of the order of 30%, through the compression integration of particles. This was proved by comparing the filter when PMX CF-1 was used with PMX CF-2 with the filter when not used together. For breathability, a filter using 100% PMX CF-1 was tested against a filter blended with PMX CF-2. The first blend was 90% PMX CF-1 vs. 10% PMX CF-2. The pressure drop increased slightly. However, with 80% PMX CF-1 vs. 20% PMX CF-2, the pressure drop increased clearly and measurable. This increase occurred continuously as the ratio was sequentially changed from 70% to 30% or even 60% to 40%. Since there were no other changes or variables, the changes should come from the polymer blend. Thus, the pressure drop can be varied depending on the application via the relationship between PMX CF-1 and CF-2. The importance of the particle size determines the characteristics of the filter. When the CF-2 material was sieved to simulate the particle size and distribution density of the CF-1 material, the finished product showed a lower density and a lower pressure drop.

深層ろ過。絶対ミクロン定格フィルタは、特に絶対ミクロン定格が１〜１０μｍの範囲内にある場合、ほとんどまたはまったく深層ろ過性能を有していない。たとえば、１ミクロのン絶対細孔径を達成するために、より大きい細孔はすべて排除されてきた。この結果、フィルタは、１μｍを超えるすべての粒子または微生物を排除する。貫流パターンでは、これらの粒子はフィルタの表面で排除される。深層ろ過は、実際に、蛇行通路法により促進される。なぜなら、絶対孔径に依拠しないからである。本発明に係るフィルタは、ろ過可能な粒子よりも有意に大きいメジアン細孔径を有する著しく多くの細孔を呈する。商業的には、深層ろ過を有するフィルタが好ましい。なぜなら、フィルタは、国内または世界の至る所に普及しており、どの程度の量の浮遊固体が未ろ過の水中に存在しうるかわかっているからである。ほとんどの水は、フィルタ表面に捕集されて早期にフィルタの目詰まりを引き起こしうる微細な沈降物を有する。絶対ろ過に見られるように、所与のサイズ以上の粒子を排除するようにフィルタを構成した場合、ｘ（ここで、ｘ＝ミクロン定格）よりも大きい粒子はすべて、フィルタの表面からフィルタマトリックスに入ることができない。深層ろ過性能を備えた蛇行通路ろ過の利点は、フィルタの表面上ではなくマトリックス内でろ過することにより、早期の目の詰まりが回避される点である。   Deep filtration. Absolute micron rated filters have little or no depth filtration performance, especially when the absolute micron rating is in the range of 1-10 μm. For example, all larger pores have been eliminated to achieve an absolute pore size of 1 micron. As a result, the filter excludes all particles or microorganisms greater than 1 μm. In the flow-through pattern, these particles are excluded at the surface of the filter. Depth filtration is actually facilitated by the serpentine path method. This is because it does not depend on the absolute pore diameter. The filter according to the present invention exhibits significantly more pores having a median pore size that is significantly larger than the filterable particles. Commercially, filters with depth filtration are preferred. This is because filters are prevalent throughout the country or the world, and it is known how much suspended solids can be present in unfiltered water. Most water has fine sediment that can be trapped on the filter surface and cause premature filter clogging. As seen in absolute filtration, when the filter is configured to exclude particles of a given size or larger, all particles larger than x (where x = micron rating) are passed from the filter surface to the filter matrix. I can't enter. An advantage of serpentine passage filtration with depth filtration performance is that premature eye clogging is avoided by filtering in the matrix rather than on the surface of the filter.

成形性能は、本発明の他の価値ある属性である。この際、耐久性があるので、物品を任意の形態に造形することが可能である。最近の液体ろ過では、先行技術に依拠するほとんどの方法で、もっぱらシリンダ状フィルタの形態で製造が行われ、液体は、シリンダの外径から半径方向にシリンダの内径に流動して結合炭素粒子の壁厚中を通過するように方向付けられる。物品のシリンダ形状は、完成品が容易に裂けたり亀裂を生じたりするという他の制約的特徴と同じように制約的なものである。この際、本発明は、吸着剤が使用される３０００μｍまでの全厚でさえも、任意の形状にすることが可能な耐久性プラスチックで作製された物品を提供する。物品は、ディスク、ロッド、カップ、シリンダ、または閉鎖端シリンダブレンドにすることが可能である。こうした形態が利用可能であるので、完成ろ過装置がシリンダ状フィルタ造形品に限定されない製品開発の可能性が開ける。両端で開口するチューブであるシリンダは、エンドキャップで閉鎖する必要もなく、加工時に一端を閉鎖することが可能である。これにより、いくつかの用途では、製造コストが削減され、フィルタを完成装置またはハウジングに集成する速度が増大される。空気ろ過では、有機蒸気（ＯＶ）吸着またはＯＶマスクなどに供されるほとんどのフィルタは、２５０μｍ以上の一般的範囲の遊動顆粒状活性炭粒子から作製される。これらをキャニスタ中に蜜に充填し、それらを貫通するように空気を吸引して有機蒸気を濾別する。先行技術の適用では、圧力低下が大きすぎるので、外部圧力源を用いない限り、空気ろ過の要求に対処することができなかった。ＯＶマスクのような人工呼吸器では、１回の呼吸だけで空気を吸入して炭素中を通過させる。   Molding performance is another valuable attribute of the present invention. At this time, since it is durable, the article can be shaped into an arbitrary form. In modern liquid filtration, most methods relying on the prior art are manufactured exclusively in the form of a cylindrical filter, where the liquid flows radially from the outer diameter of the cylinder to the inner diameter of the cylinder to form bound carbon particles. Oriented to pass through wall thickness. The cylinder shape of the article is constrained, as are other constraining features that make the finished product easily tear or crack. In this regard, the present invention provides an article made of a durable plastic that can be any shape, even up to a total thickness of 3000 μm where the adsorbent is used. The article can be a disc, rod, cup, cylinder, or closed end cylinder blend. Since such a form can be utilized, the possibility of product development which a completed filtration apparatus is not limited to a cylindrical filter molded article opens. A cylinder, which is a tube that opens at both ends, does not need to be closed with an end cap, and can be closed at one end during processing. This, in some applications, reduces manufacturing costs and increases the rate at which the filter can be assembled into the finished device or housing. In air filtration, most filters subjected to organic vapor (OV) adsorption or OV masks, etc. are made from floating granular activated carbon particles in the general range of 250 μm or more. These are filled in nectar in a canister, and air is sucked through the canisters to filter out organic vapor. In prior art applications, the pressure drop was too great to meet the air filtration requirements unless an external pressure source was used. In a respirator such as an OV mask, air is inhaled and passed through carbon by only one breath.

この特別の成形性能に依拠するさらに他の適用は、有機蒸気の吸着と湿度調整との組合せである。活性炭は、湿度の優れた調整剤である。炭素の活性が高いほど、それは、空気のような気体から湿分をより良好な吸収する。非常に高い性能が不可欠である場合、高活性の活性炭、たとえば、＋９５の四塩化炭素値（ＣＴＣ＃）を有するものが最も好ましい。しかしながら、＋６５のＣＴＣ値を有する標準的炭素でさえも、ほとんどのろ過用途に十分に応えられる。   Yet another application that relies on this particular molding performance is a combination of organic vapor adsorption and humidity control. Activated carbon is an excellent regulator of humidity. The higher the activity of carbon, the better it absorbs moisture from gases such as air. Where very high performance is essential, highly active activated carbon, for example, having a carbon tetrachloride value (CTC #) of +95 is most preferred. However, even standard carbon with a CTC value of +65 is sufficient for most filtration applications.

相対湿度（ＲＨ）４０未満の低湿度レベルでは、活性炭床に湿気を通しても減少しないであろう。湿度が４０ＲＨよりも大きくなると、通過する空気から湿度が除去される。活性炭のこの品質は、敏感な測定器中のＲＨの調整に適合化され使用されてきた。一適用は、特に、コンピュータディスクドライブの内部の有機蒸気とＲＨの両方の制御である。コンピュータディスクドライブは、両方の影響を受けやすい。したがって、一フィルタは、流入空気から痕跡量の有機ガスを除去するとともに、高すぎることも低すぎるもことない湿度レベルを保持ことが可能である。たとえば、非常に微量の酸性ガスの存在は、過度の湿度レベルのときと同様に、コンピュータディスクドライブのヘッドを腐食することが明らかにされている。   Low humidity levels below 40 relative humidity (RH) will not reduce moisture through the activated carbon bed. When the humidity is higher than 40 RH, the humidity is removed from the passing air. This quality of activated carbon has been adapted and used to adjust RH in sensitive instruments. One application is in particular the control of both organic vapor and RH inside a computer disk drive. Computer disk drives are susceptible to both. Thus, one filter can remove trace amounts of organic gas from the incoming air and maintain a humidity level that is neither too high nor too low. For example, the presence of very small amounts of acid gas has been shown to corrode computer disk drive heads, as well as at excessive humidity levels.

より高い性能：本発明における活性炭粉末、ゼオライト、活性アルミナ、抗微生物剤などのような微粉末状吸着剤の使用は、より高レベルで行われる。なぜなら、フィルタ構造により、粉末形態の吸着剤化合物と気体または液体から濾別される混入物との間の界面が最適化されるからである。空気および水のろ過で使用される主要材料の１つである活性炭では、この傾向がとりわけ強い。２２μｍの平均粒径を有する粉末状活性炭（図５参照）は、最大の利用可能表面積を有するので、最適である。しかしながら、ほとんどのプロセスでは、微細すぎて取扱いや成形が行えないので、以前は流体用の主要なろ過材として使用されることはなかった。本発明に係る方法および材料では、より良好な完成フィルタマトリックスが作製されるので、実際に微粉末が好ましい。水ろ過では、鉛の代わりに現在使用されているガソリン添加剤ＭＴＢＥや揮発性有機化学物質（ＶＯＣ）のような混入物を除去することが好ましいが、従来のろ過方法では容易に達成可能ではない。   Higher performance: The use of finely powdered adsorbents such as activated carbon powder, zeolite, activated alumina, antimicrobial agents, etc. in the present invention is performed at a higher level. This is because the filter structure optimizes the interface between the adsorbent compound in powder form and contaminants filtered off from the gas or liquid. This tendency is particularly strong with activated carbon, one of the main materials used in air and water filtration. Powdered activated carbon with an average particle size of 22 μm (see FIG. 5) is optimal because it has the largest available surface area. However, in most processes it has not been used as the primary filter medium for fluids because it is too fine to handle or mold. In the method and material according to the present invention, a finer powder is actually preferred because a better finished filter matrix is produced. In water filtration, it is preferable to remove contaminants such as gasoline additive MTBE and volatile organic chemicals (VOC) currently used instead of lead, but it is not easily achievable with conventional filtration methods. .

本発明の経済的利点により、ウォータフィルタを作製するための他の加工方法よりも優れた価格優位性が得られる。表面積を減少させることなく微粉末を利用できるので、より少ない材料でフィルタを作製することが可能である。これにより、通常、先行技術を用いたフィルタと等しい性能を達成されるのに要する材料が６５％〜５０％の範囲内で削減される。この特徴を確認するために、次の比較試験を行った：それぞれ飲料水中の鉛の＞９９％を取り除く能力を有する２種のウォータフィルタを試験した。フィルタＡは、市販業者から取得した。製造業者は、流量および容量の因子を考慮して、フィルタの１８重量％をＥｎｇｅｌｈａｒｄのＡＴＳにすることに決定した。フィルタは、１５０グラムの重量であった。フィルタＢは、長さ、外径（ＯＤ）、および内径（ＩＤ）に関して同一寸法になるように作製した。フィルタＢは、１１２グラムの重量であり、１０重量％のＡＴＳを用いて構築されたものであった。したがって、得られた２種のフィルタは、それぞれ、２７および１１．２グラムのＡＴＳを有することを特徴とした。フィルタＡは、フィルタＢの２．５倍のＡＴＳを含有していた。ＮＳＦプロトコル５３を用いた試験では、両方のフィルタがｐＨ８．５および６．５において鉛の＞９９％を除去した。この試験の結果から、フィルタＡの構築に使用された方法は、フィルタＢのときと比較して、非効率的であったことが示唆される。１グラムあたり＄０．０２５セントの価格のＡＴＳは、鉛および重金属を除去するための水ろ過で使用される唯一の最も高価な添加剤でありうる。以上の試験では、フィルタＡは、フィルタＢよりも＄０．４０ＵＳ多いＡＴＳを必要とした。   The economic advantages of the present invention provide a superior price advantage over other processing methods for making water filters. Since the fine powder can be used without reducing the surface area, the filter can be produced with less material. This typically reduces the material required to achieve the same performance as filters using the prior art within a range of 65% to 50%. To confirm this feature, the following comparative tests were conducted: Two water filters each having the ability to remove> 99% of lead in drinking water were tested. Filter A was obtained from a commercial supplier. The manufacturer decided to take the 18% by weight of the filter into Engelhard's ATS, taking into account flow and volume factors. The filter weighed 150 grams. Filter B was made to have the same dimensions with respect to length, outer diameter (OD), and inner diameter (ID). Filter B weighed 112 grams and was constructed using 10 wt% ATS. Thus, the two filters obtained were characterized by having ATS of 27 and 11.2 grams, respectively. Filter A contained 2.5 times as much ATS as Filter B. In tests using NSF protocol 53, both filters removed> 99% of lead at pH 8.5 and 6.5. The results of this test suggest that the method used to build filter A was inefficient compared to filter B. ATS at a price of $ 0.025 cents per gram can be the only most expensive additive used in water filtration to remove lead and heavy metals. In the above tests, Filter A required A $ 0.40 more ATS than Filter B.

以下の適用により本発明についてさらに説明するが、これらに限定されるものではない。科学技術用語はすべて、当業者により理解されるような意味を有する。以下の特定の適用により、本発明に係るろ過装置を利用しうる方法について説明するが、分野または範囲に関して本発明を限定するものと解釈してはならない。本発明に包含されるが具体的に開示されていない使用を行うために、使用に変更を加えることが可能である。さらに、いくらか異なる形の使用の変更は、当業者には自明であろう。   The present invention will be further explained by the following applications, but is not limited thereto. All scientific and technical terms have meanings as understood by those skilled in the art. The following specific applications describe the methods by which the filtration device according to the present invention can be used, but should not be construed as limiting the present invention in terms of field or scope. Changes may be made to the use to make use that is encompassed by the invention but not specifically disclosed. In addition, variations in the use of somewhat different forms will be apparent to those skilled in the art.

適用
気体および液体のろ過は、いくつかの産業で使用される。本発明に開示されている特徴および利点は、既存の技術を代替する明らかな改良を提供する。本明細書に記載の適用は、本発明を実施する種々の態様を例示することが意図されたものであり、何ら本発明を限定しようとするものではない。 Applications Gas and liquid filtration are used in several industries. The features and advantages disclosed in the present invention provide a distinct improvement that replaces existing technology. The applications described herein are intended to illustrate various aspects of practicing the invention and are not intended to limit the invention in any way.

適用１
重力流ろ過装置：液体ろ過のための重力流とは、液体をフィルタに通して貫通させる唯一の力がフィルタの真上の液頭の量であることを本質的に意味する。液体の重量が力を生成する。この重量は、液頭すなわち液体の最高レベルとフィルタとの間の距離を増大させることにより増大させることが可能である。貯蔵液体がフィルタを通って流出するにつれて、液頭は徐々に減少するであろう。多くの用途では、重力流ろ過の主要な適用である携帯型装置で発生されうるフィルタ上の液頭圧力はごくわずかである。液頭の量は、フィルタの上の７０ｍｍに制限される。許容しうる流量を達成する解決策は、実際に流動すると同時にさらに混入物を濾別するフィルタを開発することにある。たとえば、より高流量にする場合、最適処方は、５０〜１５０μｍの範囲内の６５％〜７５％の活性炭顆粒に対して２５％〜３５％のＰＭＸ ＣＦ−１であることが判明した。粗い顆粒をＰＭＸ ＣＦ−１材料と組み合わせると、フィルタ上の液圧を必要最小限にして容易に流動する開放細孔マトリックスが作製される。実際の処方は、フィルタの所望の性能に基づいて変更可能である。たとえば、カラフ型ピッチャは、通常、フィルタの上にわずか数インチの液頭を有するにすぎないので、圧力低下がごくわずかである優れた貫流特性を有するはずである。好ましい実施形態では、５０〜１５０μｍの範囲内の粗い顆粒状活性炭粒子が、７０％の炭素と３０％のＰＭＸ ＣＦ−１との比でブレンドされる。流量に影響を及ぼす因子としては、フィルタの壁厚およびフィルタ外側の全湿潤表面積が挙げられよう。 Application 1
Gravity flow filtration device: Gravity flow for liquid filtration essentially means that the only force that allows liquid to pass through the filter is the amount of liquid head just above the filter. The weight of the liquid creates a force. This weight can be increased by increasing the liquid head, ie the distance between the highest level of liquid and the filter. As the stored liquid flows out through the filter, the liquid head will gradually decrease. For many applications, the head pressure on the filter that can be generated in a portable device, the main application of gravity flow filtration, is negligible. The amount of liquid head is limited to 70 mm above the filter. The solution to achieve an acceptable flow rate is to develop a filter that actually flows and simultaneously filters out contaminants. For example, for higher flow rates, the optimal formulation has been found to be 25% -35% PMX CF-1 for 65% -75% activated carbon granules in the range of 50-150 μm. Combining the coarse granules with the PMX CF-1 material creates an open pore matrix that flows easily with minimal hydraulic pressure on the filter. The actual recipe can be varied based on the desired performance of the filter. For example, a carafe-type pitcher usually has only a few inches of liquid head above the filter and should have excellent flow-through characteristics with negligible pressure drop. In a preferred embodiment, coarse granular activated carbon particles in the range of 50-150 μm are blended at a ratio of 70% carbon to 30% PMX CF-1. Factors affecting flow rate may include the wall thickness of the filter and the total wet surface area outside the filter.

他の重力流装置では、フィルタの上により多くの液頭が存在しうる場合または流量を多くする必要がない場合、かつより多くの混入物を除去することが課題である場合、密度の増大およびメジアン細孔径の低減に関して先に記載したように、化合物または吸着剤のメジアン粒子分布サイズの低減と併行してＰＭＸ ＣＦ−２材料を導入することによりフィルタの細孔径を低減させることが可能である。重力流装置の好ましい実施形態では、７０％の吸着剤／化合物ブレンド物に対して３０％程度もしくはそれ以上のＰＭＸ ＣＦ１で開始される。このことについて、３０％のＰＭＸ ＣＦ−１と５０〜１５０μｍの粒子分布範囲の７０％の顆粒状活性炭とを用いて長さ１０ｃｍ×直径５ｃｍのモールドカップ状フィルタを作製する実験で実証した。   In other gravity flow devices, if more liquid heads may be present on the filter or if there is no need to increase the flow rate and if it is a challenge to remove more contaminants, the density increases and As described above with respect to reducing the median pore size, it is possible to reduce the pore size of the filter by introducing the PMX CF-2 material in parallel with reducing the median particle distribution size of the compound or adsorbent. . In a preferred embodiment of the gravity flow device, it is initiated with as much as 30% or more PMX CF1 for a 70% adsorbent / compound blend. This was demonstrated in an experiment in which a mold cup filter having a length of 10 cm and a diameter of 5 cm was prepared using 30% PMX CF-1 and 70% granular activated carbon having a particle distribution range of 50 to 150 μm.

重力流フィルタの作製に用いられる方法は、所要により、特に流量を多くすることが望まれる場合、より多くの開放細孔構造を形成するように変更を加えることが可能である。成形型中で材料を焼結させた後、フィルタ（好ましくはカップ状フィルタ）を成形型から取り出す。この方法および処方を用いる一実験では、カップを水道水で縁まで満たして放置した。６０秒後、カップは、その側面に沿ってろ過された水滴を漏出し始めた。液体が単に最も抵抗の少ない通路を通過することがないように、カップの底をわずかに厚い壁で作製した。１０分間にわたり、連続的に再充填しながらカップを下まで湿潤させた。カップが十分に水分を含んだ状態になったとき、流量は、毎分２００ｍｌを優に超えるまで良好に増大された。後続の実験により、カップの縁を超えるより多くの液頭を用いると毎分５００ｍｌまで液体流が増大されることを見いだした。   The method used to make the gravity flow filter can be modified as needed to form more open pore structures, especially if a higher flow rate is desired. After the material is sintered in the mold, the filter (preferably a cup-shaped filter) is removed from the mold. In one experiment using this method and formulation, the cup was filled to the edge with tap water and left to stand. After 60 seconds, the cup began to leak filtered water drops along its sides. The bottom of the cup was made with a slightly thicker wall so that liquid would not simply pass through the least resistive passage. The cup was wetted down for 10 minutes with continuous refilling. When the cup was fully moist, the flow rate was increased well to well over 200 ml per minute. Subsequent experiments have found that using more liquid heads beyond the cup edge increases the liquid flow to 500 ml per minute.

適用２
コンピュータディスクドライブ：混入物除去材料が使用されるいかなる場合においても、本発明を用いることにより性能が改良される。この利点について、有機蒸気を除去する試験で実証した。活性炭の１グラムのサンプルを密閉容器に入れた。容器をトリメチルペンタン（ＴＨＰ）９９％で部分的に満たし、トリメチルペンタンの表面上に浮遊させたアルミニウムトレー中に遊動炭素を入れた。第２の容器では、同一バッチの活性炭とＰＭＸ ＣＦ−１とよりなる材料のモールドキューブを使用し、同一重量の活性炭がキューブに含まれるように構築した。実験の開始時および次に３時間後にも、両方のトレーの内容物の重量を測定した。次に、それぞれのトレー中の材料の重量増加により、遊動形態および成形品形態の両方の活性炭の吸着能力を決定した。すべての実験で両方のトレーが確実に重量を増大させたことから、成形されていない活性顆粒と比較して成形品形態で吸着能力が失われることはないことが示唆された。他の実験では、活性炭に関して同一の寸法および一般部含有率を有する圧縮キューブと対比して、モールドキューブを試験した。この際、ＰＭＸ ＣＦ−１を用いたモールドキューブでは、トリメチルペンタンの吸着が２００％の効力に増大されることが判明した。 Application 2
Computer disk drives: In any case where contaminant removal materials are used, performance is improved by using the present invention. This advantage has been demonstrated in tests that remove organic vapors. A 1 gram sample of activated carbon was placed in a sealed container. The vessel was partially filled with 99% trimethylpentane (THP) and free carbon was placed in an aluminum tray suspended on the surface of trimethylpentane. In the second container, a mold cube made of the same batch of activated carbon and PMX CF-1 was used, and the activated carbon having the same weight was included in the cube. The contents of both trays were weighed at the start of the experiment and then 3 hours later. Next, the adsorption capacity of activated carbon in both floating and molded form was determined by the weight increase of the material in each tray. All experiments ensured that both trays gained weight, suggesting that the adsorptive capacity is not lost in the molded part form compared to the unshaped active granules. In other experiments, mold cubes were tested against compressed cubes having the same dimensions and general content for activated carbon. At this time, it was found that the adsorption of trimethylpentane was increased to 200% in the mold cube using PMX CF-1.

この打開策は、一例として、湿度の調整ならびに有機蒸気および／または酸性気体の吸着に活性炭が使用されるコンピュータディスクドライブ中で使用することが可能である。炭素粒子をポリオレフィンマトリックスに永久的に結合させることができるので、炭素微粉の脱粒を起こすことなく２００％超の性能向上で、フィルタキューブ、または小さい球状、矩体状、もしくは円柱状のタブなどを作製することが可能である。成形品がきわめて多孔性であり圧力低下をほとんど伴わないので、性能向上が達成される。ディスクドライブを通気する空気は、成形炭素物品の周りではなくその中を通過する。たとえば、米国特許第６，１６８，６５１号明細書では、吸着が物品の表面上で起こるので、物品の中ではなくその周りを流動するように方向付けられる空気に、より多くの表面積を暴露すべく、圧縮され成形された炭素物品に突起を追加する技術が教示されている。これは、先行技術の制限、特にろ過材の圧縮に固有の欠点を示す。ディスクドライブで同様に重要なのは、活性炭により提供可能な湿度の調整である。たとえば、湿度が４０ＲＨ未満である場合、活性炭は湿度に影響を及ぼさない。しかしながら、ＲＨが４０を超えて増大すると、活性炭は、通過する空気流から湿分を吸収し始めて、それにより、過剰量の湿分からディスクドライブを保護すると同時に通過する湿分を最適量にする。炭素の活性（そのＣＴＣ値により等級付けされる）が高いほど、多くの湿分を吸収することが可能であり、結果として、＋６５と＋９５のＣＴＣ値の差は、湿度調整に関しては２倍に相当しうる。ＰＭＸ ＣＦ−１および／またはＰＭＸ ＣＦ−１とＰＭＸ ＣＦ−２とのブレンド物を活性炭と併用すれば、フィルタマトリックスの周りではなくその中を空気が直接流動するようにしうる。これにより、物品の表面上の炭素だけでなく炭素のすべてに空気流が暴露されるようになる。コンピュータの動向は携帯型装置の方向に向かっているので、フィルタで重要なことは、それらをできる限り小型化することである、その際、性能を２００％に増大させれば、バインダを含む圧縮炭素物品のサイズのわずか半分にすぎないフィルタで済むであろう。   This breakthrough strategy can be used, for example, in computer disk drives where activated carbon is used to adjust humidity and adsorb organic vapors and / or acid gases. Since carbon particles can be permanently bonded to the polyolefin matrix, filter cubes or small spherical, rectangular, or cylindrical tabs can be achieved with a performance improvement of over 200% without causing the pulverization of carbon fines. It is possible to produce. Improved performance is achieved because the molded article is extremely porous with little pressure drop. The air that vents the disk drive passes through the molded carbon article rather than around it. For example, in US Pat. No. 6,168,651, adsorption takes place on the surface of the article so that more surface area is exposed to air that is directed to flow around the article rather than within it. Thus, techniques for adding protrusions to a compressed and molded carbon article are taught. This represents a limitation inherent in the prior art, particularly the compression of the filter media. Equally important in disk drives is the adjustment of humidity that can be provided by activated carbon. For example, when the humidity is less than 40 RH, the activated carbon does not affect the humidity. However, as the RH increases beyond 40, the activated carbon begins to absorb moisture from the passing air stream, thereby protecting the disk drive from excessive amounts of moisture and optimizing the amount of passing moisture. The higher the carbon activity (rated by its CTC value), the more moisture it can absorb, and as a result, the difference between the CTC values of +65 and +95 is doubled for humidity adjustment Can be equivalent. When PMX CF-1 and / or a blend of PMX CF-1 and PMX CF-2 is used in combination with activated carbon, air can flow directly through the filter matrix rather than around it. This exposes the air flow to all of the carbon, not just the carbon on the surface of the article. Since the trend of computers is towards portable devices, the important thing about filters is to make them as small as possible, if the performance is increased to 200%, compression including binders A filter that is only half the size of the carbon article would be sufficient.

ディスクドライブでは、成形炭素物品は、通常は小さいピンホールである吸気開口と、微粒子がディスクドライブ中に進入するのを防止するために使用されるＰＴＦＥ膜と、の間に配置される。先行技術では、流入空気は、炭素物品上およびその周りに吸引されるので、その外表面が暴露されることになる。本発明では、流入空気が炭素物品の周りではなくその中を流動するように炭素物品の貫流性能を設定することが可能である。これにより、ディスクドライブの通気に使用される空気中の湿分および望ましくない気体に利用可能な炭素の表面積が増大される。たとえば、酸性ガスは、ディスクドライブのヘッドを腐食し、それを破損するであろう。ごくわずかの湿分さらにいかなる過剰量の湿分でも、ディスクドライブに悪影響を及ぼしうる。   In a disk drive, the shaped carbon article is placed between an intake opening, usually a small pinhole, and a PTFE membrane that is used to prevent particulates from entering the disk drive. In the prior art, the incoming air is sucked onto and around the carbon article, exposing its outer surface. In the present invention, it is possible to set the flow-through performance of the carbon article so that the incoming air flows in the carbon article instead of around it. This increases the surface area of carbon available for moisture and undesirable gases in the air used to vent the disk drive. For example, acid gas will corrode and damage the disk drive head. A very small amount of moisture and any excess amount of moisture can adversely affect the disk drive.

適用３
冷蔵：冷却飲料水および氷を分配する家庭用冷蔵庫では、水道水の味、臭気、および色を改善するために活性炭ウォータフィルタが使用される。製造現場に設置する場合、フィルタは、これまで典型的には遊動床活性炭方式であった。なぜなら、カーボンブロックは、深層ろ過の欠如が原因で早期に目詰まりを起こす可能性があるからである。水道水からクリプトスポリジウム（Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ）を除去する場合などの大量ろ過では、寄生原生動物を物理的に選別除去するカーボンブロックまたはその等価物が必要である。フィルタが目詰まりを起こすことなく少なくとも６ヶ月間〜１年間持ちこたえなければならないことが問題点である。フィルタが他の用途で使用される場合、漸進的流量低下は、フィルタが目詰まりを起こしていることを意味する。冷蔵庫では、そのような警告が利用できない。したがって、器具への水の供給を停止させるおそれのあるフィルタの早期目詰まりを引き起こす危険性がなく長期間にわたり寄生原生動物を選別除去するフィルタを有することが好ましいであろう。 Application 3
Refrigeration: In household refrigerators that distribute chilled drinking water and ice, activated carbon water filters are used to improve the taste, odor, and color of tap water. When installed at the manufacturing site, the filter has typically been a floating bed activated carbon system. This is because carbon blocks can cause clogging early due to the lack of depth filtration. Mass filtration, such as when removing Cryptosporidium from tap water, requires a carbon block or its equivalent that physically selects and removes parasitic protozoa. The problem is that the filter must last for at least 6 months to 1 year without clogging. When the filter is used in other applications, a gradual flow reduction means that the filter is clogged. Such warnings are not available in the refrigerator. Accordingly, it would be desirable to have a filter that screens and removes parasitic protozoa over a long period of time without the risk of causing premature clogging of the filter that could stop the water supply to the instrument.

フィルタマトリックスの耐久性はまた、破損に耐えるフィルタと言い換えられる。そのような適用の１つは、フィルタが冷蔵などのより低い温度で使用される場合である。最近では、ほとんどのフィルタは、消費者による交換や使用を容易にするために冷蔵庫のキャビネット内に眼の高さで設置される。これは、より適切な時機にフィルタ交換が行えるように実施される。１つ欠点があるとすれば、カーボンブロックのようなほとんどの高性能フィルタが非常に脆弱であり容易に破損することである。静水が微凍結または氷結する傾向を示しうる極低温では、ごくわずかな応力でさえも、フィルタの破損を引き起こす可能性がある。しかしながら、本発明を用いたフィルタは、凍結して固体状態になったときに実際に屈曲するように構築することが可能である。通常の冷蔵庫フィルタ用途では、好ましい実施形態のフィルタは、５０重量％のＰＭＸ ＣＦ−１を用いて作製される。なぜなら、それは、鉛や塩素のような通常の水道水混入物を除去するために存在する他の化合物および吸着剤との優れた結合性能を有するからである。さらに、ＰＭＸ ＣＦ−２と組み合わせる代わりＰＭＸ ＣＦ−１材料を単独で使用すれば、優れた深層ろ過および最小限の圧力低下を有するフィルタが作製される。早期目詰まりの問題は、製氷機用途に特有な非常に緩速な流量により悪化する。そのような緩速な流量が存在すると、水中の塵埃や沈降物のような微粒子は、容易に集合し、フィルタマトリックス中の細孔を塞ぐおそれもある。本発明に係るフィルタは、そのような器具に使用した場合、目詰まりを起こすことなくかつ凝固温度の影響を受けることなく高性能レベルでろ過が持続されるので、優れている。この場合、材料の理想的な処方は、重量基準で、５０％のＰＭＸ ＣＦ−１、２２μｍの平均粒径を有する２５％の粉末状活性炭、および５０〜１５０μｍの範囲内の２５％の顆粒状活性炭であろう。この処方は、所要により、鉛除去材を組み込むように変更を加えることが可能である。そのような場合、１０％の鉛除去材（たとえば、ＥｎｇｅｌｈａｒｄのＡＴＳTM）に適応するように、活性炭は、比例的に４０％に低減される。得られるフィルタは、耐久性があり、優れた深層ろ過を呈し、しかも一貫性のある性能を提供するのに十分なろ過材を有する。 The durability of the filter matrix is also paraphrased as a filter that resists breakage. One such application is where the filter is used at lower temperatures such as refrigeration. Recently, most filters are installed at eye level in refrigerator cabinets to facilitate consumer replacement and use. This is done so that the filter can be replaced at a more appropriate time. One drawback is that most high performance filters such as carbon blocks are very fragile and easily broken. At very low temperatures, where still water can show a tendency to freeze or freeze, even very little stress can cause filter breakage. However, a filter using the present invention can be constructed to actually bend when frozen to a solid state. For normal refrigerator filter applications, the filter of the preferred embodiment is made using 50 wt% PMX CF-1. This is because it has excellent binding performance with other compounds and adsorbents present to remove normal tap water contaminants such as lead and chlorine. Furthermore, the use of PMX CF-1 material alone in combination with PMX CF-2 creates a filter with excellent depth filtration and minimal pressure drop. The problem of early clogging is exacerbated by the very slow flow rates typical of ice machine applications. In the presence of such a slow flow rate, particulates such as dust and sediment in the water can easily collect and block the pores in the filter matrix. The filter according to the present invention is excellent when used in such an instrument because filtration is sustained at a high performance level without causing clogging and without being affected by the coagulation temperature. In this case, the ideal formulation of the material is, on a weight basis, 50% PMX CF-1, 25% powdered activated carbon having an average particle size of 22 μm, and 25% granular in the range of 50-150 μm. Will be activated carbon. This formulation can be modified to incorporate lead removal material, if desired. In such a case, the activated carbon is proportionally reduced to 40% to accommodate 10% lead removal material (eg, Engelhard's ATS ™ ). The resulting filter is durable, exhibits excellent depth filtration, and has enough filter media to provide consistent performance.

冷蔵目的のフィルタの物理的特性について以上で概説してきたが、同様に重要な改良は、低温ろ過用途における活性炭の性能向上である。塩素を吸着する活性炭の能力は、温度が高くなるほど大きくなる。一試験では、ブロックマトリックスの形態の顆粒状活性炭のフィルタ中に塩素化水道水を通した。水温を２１℃（７０°Ｆ）から４３℃（１１０°Ｆ）に上昇させることにより、比較評価を行った。本質的に気体である塩素は温度の上昇に伴って揮発性の増大した状態になるので、より高い温度で特筆すべき改良が達成された。塩素を除去する活性炭の能力が温度の低下に伴って減少するより低い温度では、逆のことが起こる。冷蔵庫フィルタは、極低温の冷蔵庫の扉から分配される氷や飲料水から塩素や鉛を除去することが主目的であるので、低下したより低い温度でフィルタを用いて塩素を除去できることが好ましい。本発明の好ましい実施形態を用いて作製されたフィルタは、より大きい利用可能な炭素表面積を提供するので、特に、活性炭の利用可能な表面積に完全に依存する塩素除去に関して、増大された能力を有する。冷蔵庫のキャビネット内にフィルタを設置する傾向が続いているので、フィルタをより小型化して邪魔にならないようにすることに、より重点が置かれるようになるであろう。本発明に係る処方は、特に、他のフィルタの全質量のわずか半分にすぎないフィルタを使用して塩素や鉛の除去を行うときに、優れた性能を提供することが明らかにされている。冷蔵庫のキャビネットの外部ではなくその内部にフィルタを設置する傾向と組み合わされるこの特徴は、フィルタを可能な限り小型化することが好ましいであろうということを意味する。本発明によれば、より多くの特徴および利点をもたせつつ、他のフィルタの三次元寸法のわずか半分にすぎないフィルタを構築することが可能である。冷蔵上有利であることが判明している他の特徴は、カーボンブロックの制約になっているパネルまたはシリンダ以外の形状にフィルタを成形できることである。したがって、使用可能な棚スペース中に突出させるのではなく、キャビネット中の利用可能性の少ないスペースに嵌入させうるフラットパネルブレンドでフィルタを作製することが可能である。塩素化水道水は、一方の側から他方の側にパネル中を流動し、パネルの厚さはフィルタマトリックスとして作用する。   While the physical characteristics of filters for refrigeration purposes have been outlined above, an equally important improvement is the performance of activated carbon in cryogenic filtration applications. The ability of activated carbon to adsorb chlorine increases with increasing temperature. In one test, chlorinated tap water was passed through a filter of granular activated carbon in the form of a block matrix. A comparative evaluation was performed by raising the water temperature from 21 ° C. (70 ° F.) to 43 ° C. (110 ° F.). Notable improvements have been achieved at higher temperatures because chlorine, which is essentially a gas, becomes more volatile with increasing temperature. The reverse occurs at lower temperatures where the ability of the activated carbon to remove chlorine decreases with decreasing temperature. The refrigerator filter is mainly intended to remove chlorine and lead from ice and drinking water distributed from a cryogenic refrigerator door, so it is preferable that the filter can be used to remove chlorine at a lower temperature. Filters made using preferred embodiments of the present invention provide increased available carbon surface area and thus have increased capacity, particularly with respect to chlorine removal that is completely dependent on the available surface area of activated carbon. . As the trend of installing filters within refrigerator cabinets continues, more emphasis will be placed on making filters smaller and out of the way. The formulation according to the invention has been shown to provide excellent performance, particularly when removing chlorine and lead using filters that are only half the total mass of other filters. This feature combined with the tendency to install the filter inside the refrigerator cabinet rather than outside means that it would be preferable to make the filter as small as possible. According to the present invention, it is possible to build a filter that has only more features and advantages, but only half the three-dimensional dimensions of other filters. Another feature that has been found to be advantageous for refrigeration is that the filter can be shaped into shapes other than the panels or cylinders that constrain carbon blocks. Thus, it is possible to make a filter with a flat panel blend that does not protrude into a usable shelf space but can be fitted into a less available space in the cabinet. Chlorinated tap water flows through the panel from one side to the other, and the panel thickness acts as a filter matrix.

適用４
有機蒸気マスク：有機蒸気マスクは、空気から有害化学蒸気を吸入しないように使用者を保護する。先行技術は、非常に粗いメッシュと、酸性ガスの吸着を促進するために水酸化カリウムまたはヨウ化カリウムで含浸された顆粒状活性炭と、の使用を含む。炭素は、マスク中に空気を取り込むために一方の側に穿孔を有するキャニスタ中に稠密圧縮導入される。空気が活性炭の粗い顆粒上を通過するときに、気体の吸着は起こる。本発明では、多孔性物品は、外径（ＯＤ）がキャニスタとほぼ同一サイズになるように成形される。物品は、連続した側壁と、閉鎖端が丸形になるように半径をもたせた６ｍｍの同一厚さの閉鎖端と、を有する、浅いシリンダ状に形成される。空気は、閉鎖端および側壁の外側から半径方向にシリンダを通って浅いコア中にさらにマスク中に流動する。物品の処方は、好ましい実施形態では、ＰＭＸ ＣＦ−１（４０重量％）に対して７５〜１５０μｍの範囲内の粒子分布を有する顆粒状活性炭（６０重量％）を使用することを含む。粒子の移動および細孔サイズの減少を回避するために、物品をごくわずかに振動させる。遊動床炭素を本発明に係るより先進的な有機蒸気フィルタに置き換える能力は、物品の成形性能、少ない圧力低下、およびより高い性能をはじめとする特別な特性に依拠する。この適用で顆粒状炭素床が５００〜２０００μｍの範囲の粒子分布を有する場合、これと比較して、粒子は、はるかに微細であり、吸着のためのより大きい表面積を提供する。 Application 4
Organic vapor mask: An organic vapor mask protects the user from inhaling harmful chemical vapors from the air. The prior art involves the use of a very coarse mesh and granular activated carbon impregnated with potassium hydroxide or potassium iodide to promote acid gas adsorption. The carbon is densely compressed and introduced into a canister having perforations on one side to entrap air into the mask. Gas adsorption occurs when air passes over the coarse granules of activated carbon. In the present invention, the porous article is molded so that the outer diameter (OD) is substantially the same size as the canister. The article is formed into a shallow cylinder with a continuous side wall and a closed end of 6 mm and the same thickness with a radius so that the closed end is round. Air flows radially from the outside of the closed end and side walls through the cylinder into the shallow core and further into the mask. The formulation of the article includes, in a preferred embodiment, using granular activated carbon (60 wt%) having a particle distribution in the range of 75-150 μm relative to PMX CF-1 (40 wt%). To avoid particle migration and pore size reduction, the article is vibrated only slightly. The ability to replace the floating bed carbon with a more advanced organic vapor filter according to the present invention relies on special properties including article molding performance, low pressure drop, and higher performance. Compared to this, if the granular carbon bed has a particle distribution in the range of 500-2000 μm in this application, the particles are much finer and provide a larger surface area for adsorption.

適用５
空気および気体のろ過：ろ過材の表面積をより大きくすると同時に圧力低下を減少させる原理により、空気などの気体のろ過性能が向上する。先行技術の方法は、活性炭の粗大粒子が所与の空間内に圧縮されるフラットパネルの作製を包含し；他の選択肢として、空気用または気体用として設計されたいくつかのフィルタでは、微細炭素粉末が繊維材料に結合される。空気またはガスは、繊維を横切って流動し、その際に、活性炭で作製されているかまたは活性炭が組み込まれているろ過材に暴露される。本発明では、フラットパネルは、長さ、幅、および厚さにより画定される幾何形状に容易に成形可能である。パネルは自己支持性であり、そうした性質を組み込むためのいかなる構造も必要としない。貫流の容易さは、顆粒状活性炭粒子のようなろ過材の粗大顆粒をＰＭＸ ＣＦ−１に提供することにより達成される。 Application 5
Air and gas filtration: The principle of reducing the pressure drop while increasing the surface area of the filter media improves the filtration performance of gases such as air. Prior art methods include the creation of flat panels in which coarse particles of activated carbon are compressed into a given space; as an alternative, some filters designed for air or gas use fine carbon. The powder is bound to the fiber material. Air or gas flows across the fibers, where they are exposed to filter media made of or incorporating activated carbon. In the present invention, the flat panel can be easily molded into a geometry defined by length, width, and thickness. The panel is self-supporting and does not require any structure to incorporate such properties. Ease of flow is achieved by providing PMX CF-1 with coarse granules of filter media such as granular activated carbon particles.

気体ろ過のさらに他の用途は、タバコの煙からの有毒有機混入物の除去である。高活性炭粒子をＰＭＸ ＣＦ−１に結合させて、タールフィルタ内に取り付けられるフィルタディスクブレンドにすることが可能である。煙が炭素−ポリマーマトリックス中を通過するときに、いずれかの有毒有機蒸気が瞬時に取り込まれて炭素粒子の表面上に保持される。   Yet another application of gas filtration is the removal of toxic organic contaminants from tobacco smoke. High activated carbon particles can be bound to PMX CF-1 into a filter disc blend that is mounted in a tar filter. As the smoke passes through the carbon-polymer matrix, any toxic organic vapor is instantly captured and retained on the surface of the carbon particles.

適用６
ウォータフィルタ：高性能のウォータフィルタに対する要求の高まりは、飲料水中にみられる残留化学物質、金属、および微生物が相次いで発見されたことおよび合わせてそれらが公表されてきたことに直接関連付けられる。水中の混入物は、４つのグループに分類可能である：（ｉ）浮遊固体；（ｉｉ）重金属；（ｉｉｉ）有機系化学物質；たとえば、殺有害生物剤およびほとんどの化学物質；ならびに（ｉｖ）微生物。本発明に係る加工方法および処方を用いて作製されたフィルタは、４つのすべてのクラスの混入物の除去で優れた性能を示した。 Application 6
Water filters: The growing demand for high performance water filters is directly related to the successive discovery of chemicals, metals, and microorganisms found in drinking water and their publication. Contaminants in water can be classified into four groups: (i) suspended solids; (ii) heavy metals; (iii) organic chemicals; for example, pesticides and most chemicals; and (iv) Microorganisms. Filters made using the processing methods and formulations according to the present invention showed excellent performance in removing all four classes of contaminants.

ウォータフィルタは、優れた密度でかつ広範にわたるメジアン細孔径が利用可能な形で耐久性になるように構築可能である。メジアン細孔径は、加工される材料の粒子分布さらにはフィルタマトリックスを作製するために使用されるポリマーを変化させることにより操作可能である。ＶＯＣ（揮発性有機化学物質）のような最も厄介な混入物の除去に関して最高性能のフィルタを作製するために、一実施形態の高流量フィルタを次のように構築可能である：それは、３０重量％のＰＭＸ ＣＦ−１と、２０重量％のＰＭＸ ＣＦ−２と、２０μｍ〜４５μｍの範囲内の５０％の粉末状活性炭と、を有するであろう。重金属の除去を組み込むために、Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ ＭｉｎｅｒａｌのＡＴＳTMゼオライトのような７％〜１５％の収着剤を含むようにこの処方を調整可能である。正確な処方は、規格に準拠して決定されるであろう。反対に、フィルタをより開放的にしてより少ない圧力低下になるようにするのであれば、５０μｍ〜１５０μｍの粒子分布範囲内の中程度の粗さの炭素のブレンド物を用いて粉末状活性炭（ＰＡＣ）を改変することにより、処方を調整することが可能である。追加される正確な量は、物品の形状および他の因子、たとえば、所望の流量、圧力低下、および深層ろ過性能に依存する。典型的なウォータフィルタ形状は、シリンダであり、通常、両端で開口するかまたは一端のみで開口する。シリンダは、長さ２４センチメートル（９．５インチ）×ＯＤ５．７〜７．６センチメートル（２．２５〜３．０インチ）であり、内径（ＩＤ）は２．５４センチメートル（１インチ）である。水は、半径方向にＯＤからＩＤに流動し、そして次に一方の開口端から流出する。このタイプの典型的なフィルタは、毎分４〜６リットルの流量であり、塩素、殺有害生物剤、ＭＴＢＥ（ガソリン添加剤）、ＶＯＣ、リンダン、アスベスト、鉛のような重金属、およびクリプトスポリジウム（Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ）のような微生物を除去するように構築可能である。正確な量は、容量およびフィルタに課される性能要件により決定される。たとえば、この形状および寸法を有する極高流量フィルタでは、６ＬＰＭで＞９９％の鉛減少が性能上要求される場合、１５重量％の鉛除去収着剤が必要とされるであろう。一方、４ＬＰＭの場合、わずか１０％が必要とされるにすぎない。いくつかの場合には、最小限のＮＳＦ５３プロトコルを満たすために、わずか７％が必要とされるにすぎないであろう。 The water filter can be constructed to be durable with excellent density and a wide range of median pore sizes available. The median pore size can be manipulated by varying the particle distribution of the material being processed, as well as the polymer used to make the filter matrix. In order to create the highest performance filter for removal of the most troublesome contaminants such as VOC (volatile organic chemicals), an embodiment high flow filter can be constructed as follows: % PMX CF-1, 20% by weight PMX CF-2 and 50% powdered activated carbon in the range of 20 μm to 45 μm. The formulation can be adjusted to include 7% to 15% sorbent, such as Engelhard Mineral's ATS ™ zeolite, to incorporate heavy metal removal. The exact formulation will be determined according to the standard. Conversely, if the filter is made more open and less pressure drop, a powdered activated carbon (PAC) is used with a medium roughness carbon blend in the particle distribution range of 50 μm to 150 μm. ) Can be modified to adjust the prescription. The exact amount added will depend on the shape of the article and other factors, such as the desired flow rate, pressure drop, and depth filtration performance. A typical water filter shape is a cylinder, which usually opens at both ends or only at one end. The cylinder is 24 centimeters (9.5 inches) long x OD 5.7-7.6 centimeters (2.25-3.0 inches) and the inner diameter (ID) is 2.54 centimeters (1 inch) ). Water flows radially from OD to ID and then flows out from one open end. Typical filters of this type have a flow rate of 4 to 6 liters per minute, heavy metals such as chlorine, pesticides, MTBE (gasoline additive), VOC, lindane, asbestos, lead, and cryptosporidium ( It can be constructed to remove microorganisms such as Cryptospodium. The exact amount is determined by the capacity and performance requirements imposed on the filter. For example, a very high flow filter having this shape and size would require 15% by weight of a lead removal sorbent if performance is required for> 99% lead reduction at 6 LPM. On the other hand, in the case of 4 LPM, only 10% is required. In some cases, only 7% will be required to meet the minimum NSF53 protocol.

本発明に係る他の特徴は、絶対ミクロンろ過を介するのではなく蛇行を介して水中の混入物を除去する能力である。そのような厄介な混入物の１つは、大腸菌細菌である。国際的にみると、フィルタにそのような要求がなされている場合、ほとんどの国々では、大腸菌の３〜４ｌｏｇの減少が必要とされる。これは、次のように二段階法で本発明により達成される：病原細菌でさえも迷路様フィルタマトリックス内にトラップされた状態になるように、先に述べたような処方に基づいて、メジアン細孔径を低減させる。病原細菌はウォータフィルタの内部でコロニーを形成するであろうから、トラップされた微生物が複製されないようにしなければならない。この増殖物はバイオフィルムと呼ばれ、防止しなければならない。提案された化合物の調製中およびブレンド中、銀含浸物または銀イオン系もしくは銀／亜鉛イオン系抗微生物性粉末を最初にＣＦ−１およびＣＦ−２ポリマーにブレンドする。２種の化合物間に一時的結合を形成する静電引力が存在するので、その結果として、多くの場合０．２μｍ〜５．０μｍのミクロン直径範囲内の微小抗微生物性粉末は、ＰＭＸ粒子の表面に密着する。次の工程で他の材料をブレンドする。加工中、微細な抗微生物性粉末の大多数は、フィルタの構造への永久結合を即座に形成する位置に配置される。重量基準でのフィルタ上への典型的な担持量は、１パーセント〜５パーセントまでの範囲内でありうる。水がフィルタマトリックス中を通過するときに、選択された抗微生物剤の特定の特性によって異なる銀の活性により、細菌の複製能力が不活性化される。２４〜４８時間以内に、細菌は自然死する。通常の細菌が１時間あたり４０回複製されると、この場合には複製が起こらないのでバイオフィルムは存在しない。死滅細菌は、有機物に分解されて活性炭粉末に即座に吸着される。臭気も残留物も存在しない。水から病原細菌を排除する本方法は、２つの一般的な細菌除去法であるヨウ素や塩素のような殺生物剤もＵＶ（紫外光）ランプにパワー供給する電気も必要としないので、特有のものである。   Another feature according to the present invention is the ability to remove contaminants in the water via meandering rather than via absolute micron filtration. One such troublesome contaminant is an E. coli bacterium. Internationally, when such demands are made on filters, most countries require a 3-4 log reduction of E. coli. This is achieved by the present invention in a two-step process as follows: Based on the prescription as described above, the median so that even pathogenic bacteria remain trapped in the maze-like filter matrix. Reduce pore size. Since pathogenic bacteria will form colonies inside the water filter, trapped microorganisms must be prevented from replicating. This growth is called biofilm and must be prevented. During the preparation and blending of the proposed compound, a silver impregnation or silver ion-based or silver / zinc ion-based antimicrobial powder is first blended with the CF-1 and CF-2 polymers. As a result of the electrostatic attraction that forms a temporary bond between the two compounds, the result is that microantimicrobial powders, often in the micron diameter range of 0.2 μm to 5.0 μm, of PMX particles Adheres to the surface. Blend the other ingredients in the next step. During processing, the majority of the fine antimicrobial powder is placed in a position that immediately forms a permanent bond to the structure of the filter. Typical loading on the filter on a weight basis can be in the range of 1 percent to 5 percent. As water passes through the filter matrix, the activity of silver, which depends on the specific properties of the selected antimicrobial agent, inactivates the ability of bacteria to replicate. Within 24-48 hours, the bacteria die spontaneously. If normal bacteria are replicated 40 times per hour, there is no biofilm since replication does not occur in this case. Dead bacteria are decomposed into organic matter and immediately adsorbed on the activated carbon powder. There is no odor or residue. This method of eliminating pathogenic bacteria from water does not require two common bacterial removal methods, biocides such as iodine and chlorine, nor the electricity that powers UV (ultraviolet) lamps. Is.

細菌除去フィルタを作製する本方法の使用は、極微細粉末（５μｍ未満）を適切に取り扱いかつそれらの効力を保持する能力に依拠する。圧縮炭素粒子から形成された構造性マトリックスを含むフィルタ（すなわちカーボンブロック）は、そのような微粉末を効率的に保存することができない。なぜなら、これらの微粒子の実質的部分は、炭素自体の隙間に収容された状態になるので、結果として、最初のフラッシュでフィルタから洗い流されて永久結合されたものがなくなるからである。   The use of this method to make a bacteria removal filter relies on the ability to properly handle ultrafine powders (less than 5 μm) and retain their efficacy. Filters (ie, carbon blocks) that contain a structural matrix formed from compressed carbon particles cannot efficiently store such fine powders. This is because a substantial part of these fine particles are contained in the gaps between the carbon itself, and as a result, there is no one that was washed out of the filter and permanently bonded in the first flush.

流体（特に液体）中の浮遊粒子のろ過は、ろ過における本質的に予備的な工程である。典型的には、プレフィルタは、下流のフィルタが微細な沈降物粒子により早期に目詰まりを起こすことがないように、最初に微粒子を物理的に除去して液体を浄化するために取り付けられる。ＰＭＸ ＣＦ−１の深層ろ過性能を最大化するように意図されたウェブ様マトリックスを作製するために、この高分子材料とフロックとをブレンドすれば、多量の沈降物が捕捉され保持されるであろう。フロックとは、残留糸状材料をわずか数μｍまでの非常に短い長さにカットされたテキスタイル製造の副生成物である。これらの短い糸は、焼結中にポリマーに容易に結合し、次に、微粒子を捕捉するネットとして作用する。微粒子および塩素などの有機物の両方を水から予備ろ過するために、これを粗大活性炭粒子と組み合わせることが可能である。   Filtration of airborne particles in a fluid (especially a liquid) is an essentially preliminary step in filtration. Typically, the pre-filter is installed to first physically remove the particulates and clean up the liquid so that the downstream filter is not prematurely clogged with fine sediment particles. Blending this polymeric material with floc to create a web-like matrix intended to maximize the depth filtration performance of PMX CF-1 will capture and retain large amounts of sediment. Let's go. Flock is a by-product of textile production in which residual filamentary material is cut to a very short length of only a few micrometers. These short yarns easily bond to the polymer during sintering and then act as a net to trap particulates. This can be combined with coarse activated carbon particles to pre-filter both particulates and organics such as chlorine from water.

水のろ過に関して、本発明は、上記の実施例に限定されるとみなされるべきものでなく、特許請求の範囲に記載されている種々のフィルタ構成を包含するものであると理解しなければならない。小変更および等価技術は、フィルタ製造の技術分野の当業者には自明であろう。   With respect to water filtration, the present invention should not be considered limited to the above examples, but should be understood to encompass the various filter configurations described in the claims. . Minor modifications and equivalent techniques will be apparent to those skilled in the art of filter manufacture.

以上の説明は、本発明の原理を例示するにすぎないものとみなされる。「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、および「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」という用語は、本明細書で使用した場合、１つ以上の指定の特徴、整数、成分、または工程の存在を特定することが意図されたものであるが、１つ以上の他の特徴、整数、成分、工程、またはそれらの群の存在や追加を除外するものではない。さらに、当業者であればいくつかの修正形態および変更形態は容易にわかるであろうから、以上に示され説明されている正確な構成および方法に本発明を限定するのは望ましくない。したがって、好適な修正形態および等価形態はすべて、上記の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内に包含されるものとみなしうる。   The foregoing description is considered as illustrative only of the principles of the invention. The terms “comprise”, “comprising”, “include”, “including”, and “includes”, as used herein, refer to one or more specified features, integers, components, Or intended to identify the presence of a process, but does not exclude the presence or addition of one or more other features, integers, ingredients, steps, or groups thereof. Further, since some modifications and changes will be readily apparent to those skilled in the art, it is not desirable to limit the invention to the precise construction and methods shown and described above. Accordingly, all suitable modifications and equivalents may be considered to be included within the scope of the present invention as defined by the appended claims.

本明細書に組み込まれてその一部を形成する添付の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示したものであり、記載内容と合わせて本発明の原理を説明する役割を果たす。
ＰＭＸ ＣＦ−１と呼ばれる第１のベース高分子材料のモルフォロジーを示す顕微鏡写真である。 ＰＭＸ ＣＦ−２と呼ばれる第２の高分子材料のモルフォロジーを示す顕微鏡写真である。 図１に示されるベース材料の粒子分布のグラフであり、平均ミクロン直径が３７μｍであることを示している。 図２に示される材料の粒子分布のグラフであり、平均ミクロン直径が６０μｍであることを示している。 本発明の好ましい実施形態の１つで使用されるろ過吸着材の粒子分布密度のレーザ粒子分析を示すグラフである。 The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
It is a microscope picture which shows the morphology of the 1st base polymer material called PMX CF-1. It is a microscope picture which shows the morphology of the 2nd polymeric material called PMX CF-2. FIG. 2 is a graph of the particle distribution of the base material shown in FIG. 1, indicating an average micron diameter of 37 μm. FIG. 3 is a graph of the particle distribution of the material shown in FIG. 2, indicating that the average micron diameter is 60 μm. It is a graph which shows the laser particle analysis of the particle distribution density of the filtration adsorption material used by one of preferable embodiment of this invention.

Claims (48)

（ｉ）３０μｍ〜４０μｍの平均直径で１０μｍ〜１００μｍの直径を有しかつ（ｉｉ）不規則な入り組んだ表面を有する複数のポリマー粒子と、酸性ガスの吸着を促進するヨウ化カリウムを含浸させた活性炭と、を含むフィルタを備えたろ過装置であって、前記ポリマー粒子が、２０％以上のポリマー粒子と８０％以下の活性炭との比で前記活性炭と組み合わされ、かつ前記ポリマー粒子および前記活性炭が、振動を用いて稠密なマトリックスにされている、ろ過装置。   (I) impregnated with a plurality of polymer particles having an average diameter of 30 μm to 40 μm and a diameter of 10 μm to 100 μm and (ii) an irregularly intricate surface, and potassium iodide that promotes adsorption of acid gas Activated carbon, wherein the polymer particles are combined with the activated carbon in a ratio of 20% or more polymer particles to 80% or less activated carbon, and the polymer particles and the activated carbon are Filtration equipment, which is made into a dense matrix using vibration. （ｉ）３０μｍ〜４０μｍの平均直径で１０μｍ〜１００μｍの直径を有しかつ（ｉｉ）不規則な入り組んだ表面を有する複数のポリマー粒子と、酸性ガスの吸着を促進する水酸化カリウムを含浸させた活性炭と、を含むフィルタを備えたろ過装置であって、前記ポリマー粒子が、２０％以上のポリマー粒子と８０％以下の活性炭との比で前記活性炭と組み合わされ、かつ前記ポリマ粒子および前記活性炭が、振動を用いて稠密なマトリックスにされている、ろ過装置。   (I) impregnated with a plurality of polymer particles having an average diameter of 30 μm to 40 μm and a diameter of 10 μm to 100 μm and (ii) an irregularly intricate surface and potassium hydroxide that promotes adsorption of acid gas Activated carbon, wherein the polymer particles are combined with the activated carbon in a ratio of 20% or more of polymer particles to 80% or less of the activated carbon, and the polymer particles and the activated carbon are Filtration equipment, which is made into a dense matrix using vibration. （Ｉ）（ｉ）３０μｍ〜４０μｍの平均直径で１０μｍ〜１００μｍの直径を有しかつ（ｉｉ）不規則な入り組んだ表面を有する複数の第１のポリマー粒子と、
（ＩＩ）（ｉ）５０〜７０μｍの平均粒径で１０〜１６０μｍの平均粒子分布範囲と（ｉｉ）球状モルフォロジーとを含む複数の第２のポリマー粒子と、ここで、前記第１および第２のポリマー粒子が、振動を用いて稠密なマトリックスにされており、
（ＩＩＩ）酸性ガスの吸着を促進するヨウ化カリウムを含浸させた活性炭と、ここで、前記ポリマー粒子が、２０％以上のポリマー粒子と８０％以下の活性炭との比で、前記活性炭と組み合わされており、
を含むフィルタを備えた、ろ過装置。 (I) (i) a plurality of first polymer particles having an average diameter of 30 μm to 40 μm and a diameter of 10 μm to 100 μm and (ii) an irregularly intricate surface;
(II) (i) a plurality of second polymer particles comprising an average particle distribution range of 10-160 μm with an average particle size of 50-70 μm and (ii) a spherical morphology, wherein the first and second The polymer particles are made into a dense matrix using vibration,
(III) activated carbon impregnated with potassium iodide that promotes adsorption of acidic gas, wherein the polymer particles are combined with the activated carbon in a ratio of 20% or more polymer particles to 80% or less activated carbon. And
A filtration device comprising a filter comprising: （Ｉ）（ｉ）３０μｍ〜４０μｍの平均直径で１０μｍ〜１００μｍの直径を有しかつ（ｉｉ）不規則な入り組んだ表面を有する複数の第１のポリマー粒子と、
（ＩＩ）（ｉ）５０〜７０μｍの平均粒径で１０〜１６０μｍの平均粒子分布範囲と（ｉｉ）球状モルフォロジーとを含む複数の第２のポリマー粒子と、ここで、前記第１および第２のポリマー粒子が、振動を用いて稠密なマトリックスにされており、
（ＩＩＩ）酸性ガスの吸着を促進する水酸化カリウムを含浸させた活性炭と、ここで、前記ポリマー粒子が、２０％以上のポリマー粒子と８０％以下の活性炭との比で、前記活性炭と組み合わされており、
を含むフィルタを備えた、ろ過装置。 (I) (i) a plurality of first polymer particles having an average diameter of 30 μm to 40 μm and a diameter of 10 μm to 100 μm and (ii) an irregularly intricate surface;
(II) (i) a plurality of second polymer particles comprising an average particle distribution range of 10-160 μm with an average particle size of 50-70 μm and (ii) a spherical morphology, wherein the first and second The polymer particles are made into a dense matrix using vibration,
(III) activated carbon impregnated with potassium hydroxide that promotes adsorption of acid gas, wherein the polymer particles are combined with the activated carbon in a ratio of 20% or more polymer particles to 80% or less activated carbon. And
A filtration device comprising a filter comprising: 入り組んだ構造と３０〜４０μｍの平均粒径とを有する１０〜９０重量％の複数の第１のポリマー粒子と、
球状の構造と３０〜６５μｍの平均粒径とを有する０〜９０重量％の複数の第２のポリマー粒子と、
０．０２５〜８０重量％のろ過材と、ここで、前記第１のポリマー粒子、前記第２のポリマー粒子、および前記ろ過材が、構造性マトリックスが形成されるように加工されており、
を含む、ろ過マトリックス。 10-90 wt% of a plurality of first polymer particles having an intricate structure and an average particle size of 30-40 μm;
0-90 wt% of a plurality of second polymer particles having a spherical structure and an average particle size of 30-65 μm;
0.025 to 80% by weight of the filter medium, wherein the first polymer particles, the second polymer particles, and the filter medium are processed to form a structural matrix;
Including a filtration matrix. 入り組んだ構造と１０〜１００μｍの粒子分布範囲とを有する１０〜９０重量％の複数の第１のポリマー粒子と、
球状の構造と１０〜１８０μｍの粒子分布範囲とを有する０〜９０重量％の複数の第２のポリマー粒子と、
０．０２５〜８０重量％のろ過材と、ここで、前記第１のポリマー粒子、前記第２のポリマー粒子、および前記ろ過材が、構造性マトリックスが形成されるように加工されており、
を含む、ろ過マトリックス。 10-90 wt% of a plurality of first polymer particles having an intricate structure and a particle distribution range of 10-100 μm;
0-90 wt% of a plurality of second polymer particles having a spherical structure and a particle distribution range of 10-180 μm;
0.025 to 80% by weight of the filter medium, wherein the first polymer particles, the second polymer particles, and the filter medium are processed to form a structural matrix;
Including a filtration matrix. 前記複数の第１のポリマー粒子の少なくとも１個が、有孔である、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。   The filtration matrix according to claim 5 or 6, wherein at least one of the plurality of first polymer particles is porous. 前記第１のポリマー粒子、前記第２のポリマー粒子、および前記ろ過材が、ブレンドされている、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。   The filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, wherein the first polymer particles, the second polymer particles, and the filter medium are blended. 前記第１のポリマー粒子、前記第２のポリマー粒子、および前記ろ過材が、振動されている、請求項８に記載のろ過マトリックス。   The filtration matrix according to claim 8, wherein the first polymer particles, the second polymer particles, and the filter medium are vibrated. 前記第１のポリマー粒子、前記第２のポリマー粒子、および前記ろ過材が、焼結されている、請求項８に記載のろ過マトリックス。   The filtration matrix according to claim 8, wherein the first polymer particles, the second polymer particles, and the filter medium are sintered. 前記第１のポリマー粒子、前記第２のポリマー粒子、および前記ろ過材が、振動されかつ焼結されている、請求項８に記載のろ過マトリックス。   The filtration matrix of claim 8, wherein the first polymer particles, the second polymer particles, and the filter media are vibrated and sintered. 前記第１のポリマー粒子が、
ポリエチレン
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The first polymer particles are
The filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, comprising polyethylene. 前記第１のポリマー粒子が、
７５０，０００超の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The first polymer particles are
7. A filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, comprising polyethylene having a molecular weight greater than 750,000. 前記第２のポリマー粒子が、
ポリエチレン
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The second polymer particle is
The filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, comprising polyethylene. 前記第２のポリマー粒子が、
７５０，０００超の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The second polymer particle is
7. A filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, comprising polyethylene having a molecular weight greater than 750,000. 前記第１のポリマー粒子および前記第２のポリマー粒子が、
ポリエチレン
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The first polymer particles and the second polymer particles are:
The filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, comprising polyethylene. 前記第１のポリマー粒子および前記第２のポリマー粒子が、
７５０，０００超の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The first polymer particles and the second polymer particles are:
7. A filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, comprising polyethylene having a molecular weight greater than 750,000. 前記第１のポリマー粒子が、
３，０００，０００の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The first polymer particles are
The filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, comprising polyethylene having a molecular weight of 3,000,000. 前記第２のポリマー粒子が、
３，０００，０００の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The second polymer particle is
The filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, comprising polyethylene having a molecular weight of 3,000,000. 前記第１のポリマー粒子および前記第２のポリマー粒子が、
３，０００，０００の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The first polymer particles and the second polymer particles are:
The filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, comprising polyethylene having a molecular weight of 3,000,000. 前記ろ過材が、
活性炭
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The filter medium is
The filtration matrix according to any one of claims 5 and 6, comprising activated carbon. 前記ろ過材が、
活性炭、重金属減少媒体、ヒ素除去媒体、抗微生物性媒体、イオン交換媒体、ヨウ素化樹脂、繊維、酸性ガス吸着媒体、および微粒子除去媒体
を含む群から選択される、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The filter medium is
7. Either of the claims 5 or 6, selected from the group comprising activated carbon, heavy metal reduction media, arsenic removal media, antimicrobial media, ion exchange media, iodinated resins, fibers, acid gas adsorption media, and particulate removal media. 2. The filtration matrix according to item 1. 前記ろ過材が、
２０〜１８０μｍの平均粒径を有する活性炭
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The filter medium is
The filtration matrix according to any one of claims 5 and 6, comprising activated carbon having an average particle diameter of 20 to 180 µm. 前記ろ過材が、
実際の粒子分布の９０％が１μｍ未満〜４５μｍの範囲内にある活性炭
を含む、請求項５または６のいずれか１項に記載のろ過マトリックス。 The filter medium is
The filtration matrix according to any one of claims 5 or 6, comprising activated carbon wherein 90% of the actual particle distribution is in the range of less than 1 m to 45 m. 入り組んだ構造と３０〜４０μｍの平均粒径とを有する複数の第１のポリマ粒子を準備する操作と、
球状の構造と３０〜６５μｍの平均粒径とを有する複数の第２のポリマー粒子を準備する操作と、
ろ過材を準備する操作と、
１０〜９０重量％の前記第１のポリマー粒子と０〜９０重量％の前記第２のポリマー粒子と０．０２５〜８０重量％の前記ろ過材とを共にブレンドする操作と、
得られたブレンド物を構造性マトリックスが形成されるように加工する操作と、
を含む、ろ過マトリックスの作製方法。 Preparing a plurality of first polymer particles having an intricate structure and an average particle size of 30-40 μm;
Preparing a plurality of second polymer particles having a spherical structure and an average particle size of 30 to 65 μm;
An operation of preparing a filter medium;
Blending together 10-90% by weight of the first polymer particles, 0-90% by weight of the second polymer particles and 0.025-80% by weight of the filter medium;
Processing the resulting blend to form a structural matrix;
A method for producing a filtration matrix, comprising: 入り組んだ構造と１０〜１００μｍの粒子分布範囲とを有する複数の第１のポリマー粒子を準備する操作と、
球状の構造と１０〜１８０μｍの粒子分布範囲とを有する複数の第２のポリマー粒子を準備する操作と、
ろ過材を準備する操作と、
１０〜９０重量％の前記第１のポリマー粒子と０〜９０重量％の前記第２のポリマー粒子と０．０２５〜８０重量％の前記ろ過材とを共にブレンドする操作と、
得られたブレンド物を構造性マトリックスが形成されるように加工する操作と、
を含む、ろ過マトリックスの作製方法。 Preparing a plurality of first polymer particles having an intricate structure and a particle distribution range of 10-100 μm;
Preparing a plurality of second polymer particles having a spherical structure and a particle distribution range of 10-180 μm;
An operation of preparing a filter medium;
Blending together 10-90% by weight of the first polymer particles, 0-90% by weight of the second polymer particles and 0.025-80% by weight of the filter medium;
Processing the resulting blend to form a structural matrix;
A method for producing a filtration matrix, comprising: 前記複数の第１のポリマー粒子の少なくとも１個が、有孔である、請求項２５または２６のいずれか１項に記載の方法。   27. A method according to any one of claims 25 or 26, wherein at least one of the plurality of first polymer particles is perforated. 前記ブレンド操作の後、得られたブレンド物を振動させる操作
を含む、請求項２７に記載の方法。 28. The method of claim 27, comprising the step of vibrating the resulting blend after the blending operation. 前記ブレンド操作の後、得られたブレンド物を焼結する操作
を含む、請求項２７に記載の方法。 28. The method of claim 27, comprising the step of sintering the resulting blend after the blending operation. 前記ブレンド操作の後、得られたブレンド物を振動させかつ焼結する操作
を含む、請求項２７に記載の方法。 28. The method of claim 27, comprising after the blending operation, vibrating and sintering the resulting blend. 前記第１のポリマー粒子が、
ポリエチレン
を含む、請求項２７に記載の方法。 The first polymer particles are
28. The method of claim 27, comprising polyethylene. 前記第１のポリマー粒子が、
７５０，０００超の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項２７に記載の方法。 The first polymer particles are
28. The method of claim 27, comprising polyethylene having a molecular weight greater than 750,000. 前記第２のポリマー粒子が、
ポリエチレン
を含む、請求項２７に記載の方法。 The second polymer particle is
28. The method of claim 27, comprising polyethylene. 前記第２のポリマー粒子が、
７５０，０００超の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項２７に記載の方法。 The second polymer particle is
28. The method of claim 27, comprising polyethylene having a molecular weight greater than 750,000. 前記第２のポリマー粒子が、
３，０００，０００の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項２７に記載の方法。 The second polymer particle is
28. The method of claim 27, comprising polyethylene having a molecular weight of 3,000,000. 前記第１のポリマー粒子および前記第２のポリマー粒子が、
ポリエチレン
を含む、請求項２７に記載の方法。 The first polymer particles and the second polymer particles are:
28. The method of claim 27, comprising polyethylene. 前記第１のポリマー粒子および前記第２のポリマー粒子が、
７５０，０００超の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項２７に記載の方法。 The first polymer particles and the second polymer particles are:
28. The method of claim 27, comprising polyethylene having a molecular weight greater than 750,000. 前記第１のポリマー粒子および前記第２のポリマー粒子が、
３，０００，０００の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項２７に記載の方法。 The first polymer particles and the second polymer particles are:
28. The method of claim 27, comprising polyethylene having a molecular weight of 3,000,000. 前記ろ過材が、
活性炭
を含む、請求項２５または２６のいずれか１項に記載の方法。 The filter medium is
27. A method according to any one of claims 25 or 26 comprising activated carbon. 前記ろ過材が、
活性炭、重金属減少媒体、ヒ素除去媒体、抗微生物性媒体、イオン交換媒体、ヨウ素化樹脂、繊維、酸性ガス吸着媒体、および微粒子除去媒体
を含む群から選択される、請求項２５または２６のいずれか１項に記載の方法。 The filter medium is
27. Either of the claims 25 or 26, selected from the group comprising activated carbon, heavy metal reduction media, arsenic removal media, antimicrobial media, ion exchange media, iodinated resins, fibers, acid gas adsorption media, and particulate removal media. 2. The method according to item 1. 前記ろ過材が、
２０〜１８０μｍの平均粒径を有する活性炭
を含む、請求項２５または２６のいずれか１項に記載の方法。 The filter medium is
27. A method according to any one of claims 25 or 26 comprising activated carbon having an average particle size of 20 to 180 [mu] m. 前記ろ過材が、
実際の粒子分布の９０％が１μｍ未満〜４５μｍの範囲内にある活性炭
を含む、請求項２５または２６のいずれか１項に記載の方法。 The filter medium is
27. A method according to any one of claims 25 or 26, wherein 90% of the actual particle distribution comprises activated carbon in the range of less than 1 [mu] m to 45 [mu] m. 前記第１のポリマ粒子が、
３，０００，０００の分子量を有するポリエチレン
を含む、請求項２７に記載の方法。 The first polymer particles are
28. The method of claim 27, comprising polyethylene having a molecular weight of 3,000,000. （ｉ）３０μｍ〜４０μｍの平均粒径で９０μｍの典型的粒子分布範囲と（ｉｉ）不規則な入り組んだ表面とを含む複数の第１のポリマー粒子と、（ａ）５５μｍ〜６５μｍの平均粒径で１７０μｍの典型的粒子分布範囲と（ｂ）球状モルフォロジーとを含む複数の第２のポリマー粒子と、を含む多孔性プラスチックフィルタであって、前記第１および前記第２のポリマー粒子が、振動および焼結を用いて稠密化マトリックスにされている、多孔性プラスチックフィルタ。   (I) a plurality of first polymer particles comprising a typical particle distribution range of 90 μm with an average particle size of 30 μm to 40 μm and (ii) an irregular intricate surface; and (a) an average particle size of 55 μm to 65 μm A porous plastic filter comprising a plurality of second polymer particles comprising a typical particle distribution range of 170 μm and (b) a spherical morphology, wherein the first and second polymer particles are vibrated and A porous plastic filter that has been densified using sintering. 少なくとも、（ｉ）３０μｍ〜４０μｍの平均粒径で９０μｍの典型的粒子分布範囲と（ｉｉ）不規則な入り組んだ表面とを含む複数の第１のポリマー粒子と、活性炭と、を含む多孔性プラスチックフィルタであって、前記フィルタの活性炭含有率が２０重量％〜８０重量％の範囲内にあり、かつ前記ポリマー粒子および前記活性炭が、振動および焼結を用いて稠密化マトリックスにされている、多孔性プラスチックフィルタ。   A porous plastic comprising at least (i) a plurality of first polymer particles comprising a typical particle distribution range of 90 μm with an average particle size of 30 μm to 40 μm and (ii) an irregular intricate surface, and activated carbon A porous filter, wherein the activated carbon content of the filter is in the range of 20 wt% to 80 wt%, and the polymer particles and the activated carbon are densified using vibration and sintering. Plastic filter. 前記第１のポリマー粒子および前記ろ過材が、振動されている、請求項８に記載のろ過マトリックス。   The filtration matrix according to claim 8, wherein the first polymer particles and the filter medium are vibrated. 前記第１のポリマー粒子および前記ろ過材が、焼結されている、請求項８に記載のろ過マトリックス。   The filtration matrix according to claim 8, wherein the first polymer particles and the filter medium are sintered. 前記第１のポリマー粒子および前記ろ過材が、振動されかつ焼結されている、請求項８に記載のろ過マトリックス。   The filtration matrix of claim 8, wherein the first polymer particles and the filter media are vibrated and sintered.
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