篩網及び篩
【課題】篩い抜け効率に優れ、且つ耐久性の高い篩網と篩網からなる篩を提供する。
【解決手段】 篩網の本体部をなす基材と、不飽和結合部を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子とバインダー成分とを含み、基材の表面に形成された微細凹凸層とを有する篩網であって、微細凹凸層の表面の算術平均粗さRaが5ｎｍ以上100ｎｍ以下であることを特徴とする。
【解決手段】 篩網の本体部をなす基材と、不飽和結合部を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子とバインダー成分とを含み、基材の表面に形成された微細凹凸層とを有する篩網であって、微細凹凸層の表面の算術平均粗さRaが5ｎｍ以上100ｎｍ以下であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小麦粉等の粉体を効率良く篩分けすることができ、その効率を長時間持続する特性を付与した篩網とその篩網を用いた篩に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
古くから製粉工程中に適用される篩網は10メッシュから80メッシュ以下の精製工程過程の装置に装填される、いわゆる粗引き用と呼称されるものと、100メッシュから200メッシュの範囲で利用されてきたミル用と、85メッシュから90メッシュが推奨される再篩用に大別されている。特に粗引き用メッシュ織物を除く後二者は、製粉工程の生産性及びその製品品質に直接影響する重要な役割を果たす主要資材として古くから研究がなされてきた。
【０００３】
ミル用篩網は製粉メーカーの蓄積したノウハウと、複合化した前記領域における各種のメッシュ織物が組み合わされて標準化され、粉体の粒径及び品質等の選別に使用され、それぞれの粉種及び等級付け等が行なわれてきた。また、再篩用は選別された粉体の最終出荷時に異物等の混入を再チェックする極めて重要な工程で使用されるものであって、製造現場に適合した独自の特定メッシュ織物が実用化されている。なお、再篩用の篩網は粉体の品質保証の鍵となるもので、メッシュの点検、入れ替え及び補修等が頻繁に遂行され、篩網使用量が再篩用とミル用でほぼ同量程度消費されていることからもその重要性がよく認識できる。
【０００４】
また、小麦粉以外の粉体材料にも篩網は幅広く用いられており、トナー粒子の製造工程においては、粗粒及び再凝集体が現像機中の微小間隙への詰まりを生じたり、帯電不良粒子として種々の画像欠陥を生じさせる原因となるため、これらを除去するために目開き100〜250μｍの篩を通す工程などが実施されている。
【０００５】
さらに、生産性及びその製品品質を左右する篩網の性能についてはさまざまな取り組みが実施されており、篩網の織り組織を綾織りにし長期間にわたって安定に凝集体や粗粒子を除去する篩（例えば、特許文献１参照。）や、篩網を構成する原糸表面を反応基含有フッ素樹脂により被覆した篩網（例えば、特許文献２参照。）や、篩網の目詰まりを防ぎ網掃除のコストダウンや篩い分けの歩留まりを上げるために目開きにリングを通し振動を加える篩網（例えば、特許文献３参照。）などが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１９２０１号公報
【特許文献２】特開平８−２９０１１７号公報
【特許文献３】特開２００３−２０５２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の篩網の性能向上手段には、以下のような問題がある。
【０００８】
例えば、特許文献１に記載の篩網では綾織り組織であるため、糸交点部におけるタテ糸とヨコ糸の絡まりが弱く、目がずれやすいという問題点がある。また、特許文献２に記載の篩網ではフッ素樹脂により、粉体の付着性により起こる目詰まりはある程度抑制されるが、帯電等による粉体付着の問題や、篩枠体への篩網の固定時に用いる接着剤の浸透性が悪く、作業性に問題がある。さらに、特許文献３に記載の篩網では比較的目の粗い数十メッシュ程度の篩網では可能であるが、再篩に用いられるような90メッシュ程度の篩網では、製造上困難であることなどの問題があった。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題を解決するためになされたもので、篩い抜け効率を向上できると共に、耐久性にも優れた篩網及び篩網を用いた篩を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、第１の発明は、篩網の本体部をなす基材と、不飽和結合部を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子とバインダー成分とを含み、基材の表面に形成された微細凹凸層とを有する篩網であって、微細凹凸層の表面の算術平均粗さRaが5ｎｍ以上100ｎｍ以下であることを特徴とする篩網を提供するものである。
【００１１】
また、第２の発明は、上記第１の発明において、バインダー成分は、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ビニルシラン、メタクリロキシシラン、メルカプトシランのうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする篩網を提供するものである。
【００１２】
さらにまた、第３の発明は、上記第２の発明において、前記無機微粒子のシランモノマーの不飽和結合部と前記基材の表面とが化学結合することにより、前記基材と前記無機微粒子とが固定されてなることを特徴とする篩網を提供するものである。
【００１３】
第４の発明は、上記第３の発明において、前記化学結合はグラフト重合であることを特徴とする篩網を提供するものである。
【００１４】
第５の発明は、上記第４の発明において、前記グラフト重合は放射線グラフト重合であることを徴とする篩網を提供するものである。
【００１５】
第６の発明は、上記第１から第５の発明のいずれかに記載の篩網を、枠体に固定してなることを特徴とする篩を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、篩網が表面粗さが5ｎｍ〜100ｎｍという微細凹凸層を有しているため、篩網で篩う粉体材料と基材とが接触する面積が小さくなり、その結果、篩網表面に粉体材料が付着しにくくなるため、開口部への目詰まりがなく、有効開口面積が確保されることから、優れた篩抜け性能を長期に渡り発揮することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態の篩網の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態の篩網及び篩について詳述する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態の篩網１００の断面の一部を拡大した図である。本実施形態の篩網１００は、篩網の本体部をなす基材１の表面上に無機微粒子２とバインダー成分４とを含む微細凹凸層１０が形成されることにより構成されている。
【００２０】
なお、図１では本発明の実施形態を判りやすく模式的に示すため、微細凹凸層１０は無機微粒子２が１種類で形成された図で表したが、無機微粒子２が２種類以上で形成してあってもよく、また微細凹凸層１０は単層または複数重なって無機微粒子２の層を形成してあってもよい。
【００２１】
本実施形態の篩網１００の本体部を構成する基材１の形態としては、織物、編物、金網、パンチングシート、樹脂成形メッシュなど、粉体材料が通過できる細孔が形成されているものなら特に限定されないが、本実施形態による微細な凹凸に加え、糸の屈曲により基材自身にも凹凸が形成されるので、篩効率のさらなる向上が見込まれる織物が好適に用いられる。このときの糸の線径、ならびにオープニングエリア（篩網を平面視したときの、篩網を構成する経糸、緯糸各１ピッチ内における開口部の面積の総和の面積が篩網全体の面積中で占める割合のこと）、織り組織については粉体材料の材質や粒径、使用環境により適宜決められる。
【００２２】
本実施形態の基材１としては、基材１の表面と、無機微粒子２を被覆しているシランモノマー３とが、化学結合５を形成可能なものであればよい。このような基材１としては、少なくとも基材１の表面が、例えば、各種樹脂や、合成繊維や、綿、麻、絹等の天然繊維や、天然繊維から得られた和紙などにより構成されたものが挙げられる。
【００２３】
具体的には、基材１の表面または全体を樹脂により構成する場合は、合成樹脂や天然樹脂が用いられる。その一例としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＥＶＡ樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアクリル酸メチル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ベクトラン（登録商標）、ＰＴＦＥなどの熱可塑性樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリヒドロキシブチレート樹脂、修飾でんぷん樹脂、ポリカプロラクト樹脂、ポリブチレンサクシネート樹脂、ポリブチレンアジペートテレフタレート樹脂、ポリブチレンサクシネートテレフタレート樹脂、ポリエチレンサクシネート樹脂などの生分解性樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリスチレンエラストマー、ポリエチレンエラストマー、ポリプロピレンエラストマー、ポリウレタンエラストマーなどのエラストマーおよび漆などの天然樹脂などが挙げられる。
【００２４】
また、基材１がアルミニウムやステンレス、鉄などの金属材料、ガラスおよびセラミックスなどの無機材料である場合でも、樹脂基材の場合と同様、例えば後述するグラフト重合によりシランモノマー３の不飽和結合部や反応性官能基と、金属表面の水酸基等とを反応させて化学結合５を形成することにより、金属の基材１上に無機微粒子２を固定できるが、基材１表面に化学結合５が可能な官能基を、シランモノマーやチタンモノマー等で導入することで、さらに無機微粒子２を強固に固定することができる。
【００２５】
基材１の表面に導入されるシランモノマー由来の官能基の具体例としては、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロ基、アクリロキシ基、イソシアネート基およびチオール基などが挙げられる。
【００２６】
本実施形態の無機微粒子２の最表面には、不飽和結合部を有するシランモノマー３が、不飽和結合部を無機微粒子２の外側に向けて配向して結合して被膜を形成している。シランモノマー３の片末端であるシラノール基は親水性であるため、親水性である無機微粒子２の表面に引きつけられる。一方、逆末端の不飽和結合部は疎水性であるため、無機微粒子２の表面からは離れようとする。このため、シラノール基は無機微粒子２の表面に脱水縮合により結合し、不飽和結合部を外側に向けて配向する。その方法としては、シランモノマー３を、無機微粒子２が有機溶剤に分散した溶液に加えて、粉砕・分散処理により微粒子化し、上記分散溶液を固液分離した後、加熱してシランモノマー３を無機微粒子２の表面に結合させる方法や、固液分離させずに分散液を還流下で加熱処理することにより、シランモノマー３を無機微粒子２の表面に結合させる方法などがある。
【００２７】
なお、無機微粒子２の径、及びその他上記各種材料の微粒子径については本実施形態の方法によって作成すれば特に限定されないが、後述するグラフト重合を好適に行うには、平均粒子径が300ｎｍ以下とすることが好ましく、さらに平均の粒子径が100ｎｍ以下であれば、基材１へのより強固な結合が達成されるため、耐久性の点より一層好適である。
【００２８】
本実施形態の篩網１００に用いられる無機微粒子２としては、非金属酸化物、金属酸化物、金属複合酸化物などが用いられ、また、その結晶性は、非晶性あるいは結晶性のどちらでも良い。非金属酸化物として酸化珪素や、金属酸化物として、例えば、酸化マグネシウムや、酸化バリウムや、過酸化バリウムや、酸化アルミニウムや、酸化スズや、酸化チタンや、過酸化チタンや、酸化ジルコニウムや、酸化鉄や、水酸化鉄や、酸化タングステンや、酸化ビスマスや、酸化インジウムや、金属複合酸化物として、酸化チタンバリウムや、酸化コバルトアルミニウムや、酸化ジルコニウム鉛や、酸化ニオブ鉛や、TiO2-WO3や、AlO3-SiO2や、WO3-ZrO2や、WO3-SnO2などが挙げられる。
【００２９】
本実施形態の篩網１００は、無機微粒子２を含む微細凹凸層１０を、不飽和結合部を有するシランモノマー３により、上述した基材１上に化学結合５（図中の黒丸部）により固定するものである。
【００３０】
具体的なシランモノマー３が有する不飽和結合部としては、ビニル基や、エポキシ基や、スチリル基や、メタクリロ基や、アクリロキシ基や、イソシアネート基などが挙げられる。
【００３１】
本実施形態の篩網１００は、反応性に優れたシランモノマー３を用いることで、無機微粒子２を、シランモノマー３が有するシラノール基の脱水縮合反応による無機微粒子２の化学結合と上記官能基の基材１の樹脂表面への、後述するグラフト重合による化学結合５により、基材１の表面に結合せしめた篩網である。
【００３２】
本実施形態の篩網１００で用いられるシランモノマー３の一例としては、ビニルトリメトキシシランや、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００３３】
これらのシランモノマー３は、一種もしくは二種以上混合して用いられる。その使用形態としては、必要量のシランモノマー３をメタノールやエタノールや、アセトンや、トルエンや、キシレンなどの有機溶剤に溶解して用いられる。また、分散性を改善するために塩酸や、硝酸などの鉱酸などが加えられる。
【００３４】
用いられる溶剤としては、エタノールや、メタノールや、プロパノールやブタノールなどの低級アルコール類や、蟻酸やプロピオン酸などの低級アルキルカルボン酸類や、トルエンやキシレンなどの芳香族化合物、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類や、メチルセルソルブやエチルセルソルブなどのセロソルブ類を単独または複数組み合わせて用いても良い。
【００３５】
本実施形態の篩網１００に用いられる無機微粒子２は、前述したシランモノマー３の溶液に分散した状態で製造に用いられる。無機微粒子２の分散は、ホモミキサーやマグネットスターラーなどを用いた撹拌分散や、ボールミルや、サンドミルや、高速回転ミルや、ジェットミルなどを用いた粉砕・分散、超音波を用いた分散などにより行われる。
【００３６】
また、無機微粒子２は、分散したコロイド状分散液や、粉砕により微粒子化して得られた分散液の状態で、篩網１００の製造に用いられる。無機微粒子２の分散液は、コロイド状分散液や粉砕して得られた分散液に、シランモノマー３を加え、その後、還流下で100℃から180℃で加熱させながら、無機微粒子２の表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により結合させてシランモノマー３からなる被覆を形成する方法や、粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー３を加えた後、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して100℃から180℃で加熱してシランモノマーを無機微粒子２の表面に脱水縮合反応により結合させ、次いで、粉砕・解砕して再分散して用いられる。
【００３７】
粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー３を加えた後、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して100℃から180℃で加熱してシランモノマー３を無機微粒子２の表面に反応結合させる場合、無機微粒子２の質量％に対して、0.01質量％から40質量％のシランモノマー３（すなわち、無機微粒子２とシランモノマー３との質量比が、100：0.01〜40）が、無機微粒子２の表面に結合されてあれば、無機微粒子２の基材１の表面への結合強度は実用上問題ない。
【００３８】
さらに、無機微粒子２からなる微細凹凸層１０が厚くなると、微細凹凸層１０の応力や使用環境によっては凝集破壊により微細凹凸層１０が劣化することもあるので、シランモノマー３で無機微粒子２を被覆した後、バインダー成分４を添加する。バインダー成分４としては、不飽和結合部を有するシランモノマーや、Si（OR1）4（式中、Ｒ1は炭素数1〜４のアルキル基を示す）で示されるアルコキシラン化合物、一例として、テトラメトキシシランや、テトラエトキシシランなどや、Ｒ2nSi（OR3）4−n（式中、Ｒ2は炭素数1〜６の炭化水素基、Ｒ3は炭素数1〜４のアルキル基、ｎは１〜３の整数を示す）で示されるアルコキシシラン化合物、一例として、メチルトリルメトキシシランや、メチルトリエトキシシランや、ジメチルジエトキシシランや、フェニルトリエトキシシランや、ヘキサメチルジシラザンや、ヘキシルトリメトキシシランなど、他にアルコキシオリゴマーなどが用いられる。バインダー成分４は一種類で用いてもよく、二種類以上を混合して用いてもよい。
【００３９】
ここでバインダー成分４は、シランモノマー３で被覆した無機微粒子２同士および無機微粒子２と基材１とを相互に結合し、微細凹凸層１０が凝集破壊等により劣化し、剥離することを抑制するために添加するものである。バインダー成分４は、無機微粒子２を被覆しているシランモノマー３の反応性基と化学的に結合しうる反応サイトとして、ビニル基や、エポキシ基や、スチリル基や、メタクリロ基や、アクリロキシ基や、イソシアネート基等の不飽和基やアルコキシ基を分子の構成要素として保有することが望ましい。
【００４０】
バインダー成分４は、無機微粒子２に対して１質量％以上添加すればよく、その添加量が多いほど、微細凹凸層１０は強固な層を形成可能で、耐久性の向上も期待できる。しかしながら、バインダー成分４が多くなると、無機微粒子２の表面を被覆する割合が大きくなることにより表面が帯電しやすくなり、粉体が付着しやすくなるため、篩抜け性が低下する。特に、基材１上に形成されたシランモノマー３で被覆された無機微粒子２からなる微細凹凸形状１０に含まれるバインダー成分４が、無機微粒子２に対して40質量％より多くなると、粉体の付着による篩抜け性の低下は顕著になる。したがって、篩抜け性を保持しつつ耐久性の向上が達成できる範囲としては、１質量％以上40質量％以下、好ましくは5質量％以上30質量％以下、より好ましくは10質量％以上20質量％以下である。
【００４１】
篩網１００表面の凹凸状態によって篩抜け性は影響され、微細な凹凸であるほど篩抜け性は良好となる。バインダー成分４は、シランモノマー３で被覆した無機微粒子２同士及び無機微粒子２と基材１とを強力に結合するとともに、バインダー成分４の種類や被膜の形成方法によっては、篩網１００の表面の凹凸状態を微細化する効果を持たせることも出来る。
【００４２】
特に小麦粉やトナー粒子の場合、篩網１００の表面の凹凸が微細であれば、篩網１００の表面と粉体とが接触する面積が少なくなり、また接触した場合でも脱離することが容易となることにより粉の付着抑制が良好となる。篩網１００の表面状態は、微細凹凸層１０が含む粉体の粒径により適宜、調整されるが、算術平均粗さRaが5ｎｍ以上100ｎｍ以下、好ましくは5ｎｍ以上50ｎｍ以下、より好ましくは5ｎｍ以上20ｎｍ以下であればよい。
【００４３】
次に、基材１と、表面にシランモノマー３が結合した無機微粒子２とバインダー成分４の混合した溶液とを化学結合５させる方法について説明する。本実施形態においては、化学結合５させる方法として、グラフト重合による結合方法を用いている。
【００４４】
本実施形態の篩網１００におけるグラフト重合としては、例えばパーオキサイド触媒を用いるグラフト重合や、熱や光エネルギーを用いるグラフト重合や、放射線によるグラフト重合（放射線グラフト重合）などが挙げられる。
【００４５】
このうち、重合プロセスの簡便性や、生産スピード等の観点より、放射線グラフト重合が特に適している。ここで、グラフト重合において用いられる放射線としては、α線や、β線や、γ線や、電子線や、紫外線などを挙げることができるが、本実施形態において用いるには、γ線や、電子線や、紫外線が特に適している。
【００４６】
本実施形態でのグラフト重合を用いた篩網１００の製造方法は、以下に記した方法により好適に製造される。
【００４７】
本実施形態における第１の好適な方法としては、シランモノマー３が化学結合された無機微粒子２が分散した溶液に、バインダー成分４を添加し、充分に混合した後、結合しようとする基材１の表面に塗布し、必要に応じて溶剤を加熱乾燥などの方法により除去した後、γ線や、電子線や、紫外線などの放射線を、シランモノマー３が化学結合した無機微粒子２が塗布された基材１の表面に照射することで、シランモノマー３を基材１の表面にグラフト重合させると同時に無機微粒子２を結合させる、いわゆる同時照射グラフト重合により製造される。
【００４８】
また、本実施形態における第２の好適な方法としては、予め基材１の表面にγ線や、電子線や、紫外線などの放射線を照射した後に、シランモノマー３が化学結合５された無機微粒子２が分散した溶液に、バインダー成分４を添加し、充分に混合した溶液を塗布して、シランモノマー３と基材１とを反応させると同時に無機微粒子２を結合させる、いわゆる前照射グラフト重合により製造される。
【００４９】
本実施形態では、上述したように、固定化する無機微粒子２が分散した溶液に、バインダー成分４を添加し充分に混合した溶液を、固定化する基材１の表面に塗布して篩網を製造する。
【００５０】
具体的な無機微粒子２の分散液の塗布方法としては、一般に行われているディップコート法や、スプレーコート法や、マイクログラビアコート法や、グラビアコート法などの様々な方法が用いられ、目的に合った塗布ができれば特に限定されない。
【００５１】
また、シランモノマー３のグラフト重合を効率良く、かつ、均一に行わせるためには、予め、基材１の表面が、コロナ放電処理やプラズマ放電処理や、火炎処理や、クロム酸や過塩素酸などの酸化性酸水溶液や水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ性水溶液による化学的な処理などにより親水化処理されてあっても良い。
【００５２】
また、本実施形態の篩は、上述した篩網１００を公知の手法により、枠体に固定したものである。具体的にはゴム系の接着剤や、瞬間接着剤などが好適に用いられるが、小麦粉などの食品分野では、短時間で篩網の張り替えができ、人体への影響も少ない事から、瞬間接着剤がさらに好適に用いられる。
【実施例】
【００５３】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５４】
本発明方法による下記実施例１〜比較例４の篩網の製造にあたっては、岩崎電気株式会社製、エレクトロカーテン型電子線照射装置、CB250/15/180Lを用い、電子線グラフト重合により実施した。
【００５５】
（実施例１）
市販の二酸化チタン粒子（石原産業株式会社製、TTO-S-1）をメタノールに10.0質量％分散してｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径15ｎｍに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合を有する３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して5.0質量％加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコをオイルバスで加熱し、４時間還流下で処理することにより二酸化チタン微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。
【００５６】
得られた分散溶液中にバインダー成分４としてハードコート剤（ＧＥ東芝シリコーン、UVHC8558）を、シランモノマーで被覆された無機微粒子に対して15質量％添加し、ビーズミルにより再度粉砕分散したところ、得られた分散溶液中の二酸化チタン微粒子の平均粒子径は15nmであった。なお、ここでいう平均粒子径とは、体積平均粒子径のことをいう。
【００５７】
また、ナイロン製メッシュ（NBC株式会社製 NXX7）の表面をコロナ処理により親水化した後、固形分を5質量％に調整したスラリーにナイロンメッシュを浸漬し、余剰分のスラリーを除去した後、100℃で5分間乾燥した。その後、80ｋVの加速電圧で電子線を30KGｙ照射し、篩網を得た。
【００５８】
（実施例２）
市販のジルコニア微粒子（日本電工株式会社製、PCS）をメタノールに対して10.0質量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して5.0質量％加えてｐＨを4.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径20ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱してシランモノマーをジルコニア微粒子の表面に脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。
【００５９】
メタノールに上記方法で作製したシランモノマー被覆ジルコニア微粒子を3質量％となるよう加え、シランモノマー被覆ジルコニア微粒子に対して、バインダー成分としてテトラメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を15.0質量％分散し、ビーズミルにより平均粒子径20ｎｍに再度粉砕分散し、スラリーの固形分を5質量％の調整した後、実施例１と同一の条件でナイロンメッシュからなる篩網を得た。
【００６０】
（実施例３）
市販のγ―アルミナ粒子（大明化学工業株式会社製、TM-300）をメタノールに10.0重量％分散してｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径7ｎｍに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合を有する３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して15.0重量％加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコをオイルバスで加熱し、４時間還流下で処理することによりγ―アルミナ微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。バインダー成分としてテトラメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を30.0質量％分散する以外は、実施例１と同様の方法で篩網を得た。
【００６１】
（実施例４）
無機微粒子としてベーマイト（大明化学工業株式会社製、C01）を用いた以外は実施例３と同様の条件で篩網を得た。
【００６２】
（実施例５）
篩の基材としてステンレス鋼SUS304製の網を用い、奥野製薬工業株式会社製、弱アルカリ性脱脂剤トップアルクリーン161を30ｇ/L含む、50℃に加温した水溶液に5分間浸漬し、SUS網表面の汚れを除去した。次に、60質量％の50℃に加温した濃硝酸溶液に、洗浄したSUS304網を10分間浸漬して緻密な酸化薄膜を形成した。酸化薄膜を形成したSUS304網表面にシランカップリング剤として3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-803）を0.5質量%加えたイソプロピルアルコールをスプレーにて塗布し、120℃、5分間乾燥してSUS304網表面にシランカップリング剤を脱水縮合により結合させ、その後、実施例２で用いたバインダーを含むシランモノマー被覆ジルコニア分散液をスプレーにて塗布し、100℃、５分間乾燥後、電子線を200ｋVの加速電子で5Mrad照射することで、ジルコニア微粒子が固定されたSUS304篩網を得た。
【００６３】
（実施例６）
篩の基材として厚さ100μｍのポリエステルシート（東レ株式会社製、ルミラー（登録商標））の全面に、パンチングにてφ0.2ｍｍの複数の小孔を形成したものを用いる以外は実施例２と同様の方法で篩を得た。
【００６４】
（比較例１）
市販の二酸化チタン粒子（テイカ株式会社製、MT-700HD）をメタノールに10.0重量％分散してｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径50ｎｍに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合を有する３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して45.0重量％加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコをオイルバスで加熱し、４時間還流下で処理することにより二酸化チタン微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。バインダー成分添加しない以外は、実施例１と同様の方法で篩網を得た。
【００６５】
（比較例２）
実施例１で用いた分散液を用い、バインダー成分４としてオルガノシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を、シランモノマーで被覆された無機微粒子に対して50重量％添加した以外は実施例１と同様の条件で篩網を得た。
【００６６】
（比較例３）
市販の二酸化チタン粒子（石原産業株式会社製、TTO-S-1）をメタノールに10.0重量％分散してｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径15ｎｍに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合を有する３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して45.0重量％加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコをオイルバスで加熱し、４時間還流下で処理することにより二酸化チタン微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。バインダー成分としてテトラメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を15.0質量％分散する以外は、実施例１と同様の方法で篩網を得た。
【００６７】
（比較例４）
無機微粒子として二酸化チタン（テイカ株式会社製、JR-301）を用いた以外は実施例３と同様の方法で篩網を得た。
【００６８】
（比較例５）
比較例３で用いた分散溶液を用いシランモノマーを添加せず、バインダー成分としてテトラメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を30.0質量％分散する以外は、実施例３と同様の方法で篩網を得た。
【００６９】
（比較例６）
ナイロン製メッシュ（NBC株式会社製 NXX7）をそのまま篩網として用いた。
【００７０】
（篩網の評価）
（１）粉体付着量
それぞれのサンプルを10×10ｃｍの大きさに切り取り、JIS Z 8901に準拠した混合ダストを満遍なく振りかけた後、軽く衝撃を加え、重量を測定してダスト付着前後の篩網の重量差を測定し評価した。
【００７１】
（２）表面粗さ
また、微細凹凸層１０の表面凹凸状態として算術平均粗さRaを、触針式の表面粗さ計（（株）アルバック製DEKTAK3030ST）により測定した。
【００７２】
（３）篩い抜け効率
テストシフターTS-245（東京製粉機製作所製）を用い、縦20ｃｍ、横20ｃｍの篩面積となるように篩網を木枠に紗張りし、1400ｇの小麦粉（市販薄力粉 日清製粉（株）製 フラワー）を投入し、テストシフターを運転させ、2秒毎の抜け量を計測した。テストシフター運転時間に対する篩い抜け量のグラフから直線近似されるグラフの傾き、すなわち篩い抜け効率（g/min）を読み取った。
【００７３】
（４）耐久性
また、篩い抜け効率の耐久性は磨耗性を加速するために、篩試験粉体をJIS Z 8901「試験用粉体及び試験用粒子」に準拠した試験用粉体２、白色溶融アルミナＮｏ．６を用い、100時間篩い抜け試験により摩耗した後、小麦粉の篩い抜け効率を測定した。
【００７４】
以上説明した実施例１〜６及び比較例１〜４の製造条件を表１に、それらの測定結果を表２にそれぞれまとめた。
【００７５】
【表１】
【００７６】
【表２】
【００７７】
以上の結果より、実施例１〜６に示すように、篩網を構成する原糸表面に、シランモノマーで被覆された無機微粒子を含む微小凹凸層を固定し、表面粗さを5ｎｍ以上100ｎｍ以下とすることで篩網面への粉体の付着が抑制でき、篩い抜け性能を悪化させる目詰まりを抑制することができることがわかる。
【００７８】
一方、比較例１〜４に示すように、表面粗さＲａが100ｎｍを超える場合には、粉体付着量が増大し、篩抜け効率が低下する。また、比較例５に示すように、微小凹凸層がシランモノマーを含まない場合には、耐久性に劣ることとなる。さらに、比較例６に示すように、無機微粒子を含む微小凹凸層がない場合には、粉体付着量が増大し、篩抜け効率が著しく低下する。
【００７９】
よって、本発明で得られた篩網は、粉体材料を効率よく篩い分け、且つ長期にわたって性能が保持される有用な篩網であることが確認された。
【符号の説明】
【００８０】
１００：篩網
１ ：基材
２ ：無機微粒子
３ ：シランモノマー
４ ：バインダー成分
５ ：化学結合
１０ ：微細凹凸層
【技術分野】
【０００１】
本発明は小麦粉等の粉体を効率良く篩分けすることができ、その効率を長時間持続する特性を付与した篩網とその篩網を用いた篩に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
古くから製粉工程中に適用される篩網は10メッシュから80メッシュ以下の精製工程過程の装置に装填される、いわゆる粗引き用と呼称されるものと、100メッシュから200メッシュの範囲で利用されてきたミル用と、85メッシュから90メッシュが推奨される再篩用に大別されている。特に粗引き用メッシュ織物を除く後二者は、製粉工程の生産性及びその製品品質に直接影響する重要な役割を果たす主要資材として古くから研究がなされてきた。
【０００３】
ミル用篩網は製粉メーカーの蓄積したノウハウと、複合化した前記領域における各種のメッシュ織物が組み合わされて標準化され、粉体の粒径及び品質等の選別に使用され、それぞれの粉種及び等級付け等が行なわれてきた。また、再篩用は選別された粉体の最終出荷時に異物等の混入を再チェックする極めて重要な工程で使用されるものであって、製造現場に適合した独自の特定メッシュ織物が実用化されている。なお、再篩用の篩網は粉体の品質保証の鍵となるもので、メッシュの点検、入れ替え及び補修等が頻繁に遂行され、篩網使用量が再篩用とミル用でほぼ同量程度消費されていることからもその重要性がよく認識できる。
【０００４】
また、小麦粉以外の粉体材料にも篩網は幅広く用いられており、トナー粒子の製造工程においては、粗粒及び再凝集体が現像機中の微小間隙への詰まりを生じたり、帯電不良粒子として種々の画像欠陥を生じさせる原因となるため、これらを除去するために目開き100〜250μｍの篩を通す工程などが実施されている。
【０００５】
さらに、生産性及びその製品品質を左右する篩網の性能についてはさまざまな取り組みが実施されており、篩網の織り組織を綾織りにし長期間にわたって安定に凝集体や粗粒子を除去する篩（例えば、特許文献１参照。）や、篩網を構成する原糸表面を反応基含有フッ素樹脂により被覆した篩網（例えば、特許文献２参照。）や、篩網の目詰まりを防ぎ網掃除のコストダウンや篩い分けの歩留まりを上げるために目開きにリングを通し振動を加える篩網（例えば、特許文献３参照。）などが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１９２０１号公報
【特許文献２】特開平８−２９０１１７号公報
【特許文献３】特開２００３−２０５２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の篩網の性能向上手段には、以下のような問題がある。
【０００８】
例えば、特許文献１に記載の篩網では綾織り組織であるため、糸交点部におけるタテ糸とヨコ糸の絡まりが弱く、目がずれやすいという問題点がある。また、特許文献２に記載の篩網ではフッ素樹脂により、粉体の付着性により起こる目詰まりはある程度抑制されるが、帯電等による粉体付着の問題や、篩枠体への篩網の固定時に用いる接着剤の浸透性が悪く、作業性に問題がある。さらに、特許文献３に記載の篩網では比較的目の粗い数十メッシュ程度の篩網では可能であるが、再篩に用いられるような90メッシュ程度の篩網では、製造上困難であることなどの問題があった。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題を解決するためになされたもので、篩い抜け効率を向上できると共に、耐久性にも優れた篩網及び篩網を用いた篩を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、第１の発明は、篩網の本体部をなす基材と、不飽和結合部を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子とバインダー成分とを含み、基材の表面に形成された微細凹凸層とを有する篩網であって、微細凹凸層の表面の算術平均粗さRaが5ｎｍ以上100ｎｍ以下であることを特徴とする篩網を提供するものである。
【００１１】
また、第２の発明は、上記第１の発明において、バインダー成分は、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ビニルシラン、メタクリロキシシラン、メルカプトシランのうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする篩網を提供するものである。
【００１２】
さらにまた、第３の発明は、上記第２の発明において、前記無機微粒子のシランモノマーの不飽和結合部と前記基材の表面とが化学結合することにより、前記基材と前記無機微粒子とが固定されてなることを特徴とする篩網を提供するものである。
【００１３】
第４の発明は、上記第３の発明において、前記化学結合はグラフト重合であることを特徴とする篩網を提供するものである。
【００１４】
第５の発明は、上記第４の発明において、前記グラフト重合は放射線グラフト重合であることを徴とする篩網を提供するものである。
【００１５】
第６の発明は、上記第１から第５の発明のいずれかに記載の篩網を、枠体に固定してなることを特徴とする篩を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、篩網が表面粗さが5ｎｍ〜100ｎｍという微細凹凸層を有しているため、篩網で篩う粉体材料と基材とが接触する面積が小さくなり、その結果、篩網表面に粉体材料が付着しにくくなるため、開口部への目詰まりがなく、有効開口面積が確保されることから、優れた篩抜け性能を長期に渡り発揮することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態の篩網の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態の篩網及び篩について詳述する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態の篩網１００の断面の一部を拡大した図である。本実施形態の篩網１００は、篩網の本体部をなす基材１の表面上に無機微粒子２とバインダー成分４とを含む微細凹凸層１０が形成されることにより構成されている。
【００２０】
なお、図１では本発明の実施形態を判りやすく模式的に示すため、微細凹凸層１０は無機微粒子２が１種類で形成された図で表したが、無機微粒子２が２種類以上で形成してあってもよく、また微細凹凸層１０は単層または複数重なって無機微粒子２の層を形成してあってもよい。
【００２１】
本実施形態の篩網１００の本体部を構成する基材１の形態としては、織物、編物、金網、パンチングシート、樹脂成形メッシュなど、粉体材料が通過できる細孔が形成されているものなら特に限定されないが、本実施形態による微細な凹凸に加え、糸の屈曲により基材自身にも凹凸が形成されるので、篩効率のさらなる向上が見込まれる織物が好適に用いられる。このときの糸の線径、ならびにオープニングエリア（篩網を平面視したときの、篩網を構成する経糸、緯糸各１ピッチ内における開口部の面積の総和の面積が篩網全体の面積中で占める割合のこと）、織り組織については粉体材料の材質や粒径、使用環境により適宜決められる。
【００２２】
本実施形態の基材１としては、基材１の表面と、無機微粒子２を被覆しているシランモノマー３とが、化学結合５を形成可能なものであればよい。このような基材１としては、少なくとも基材１の表面が、例えば、各種樹脂や、合成繊維や、綿、麻、絹等の天然繊維や、天然繊維から得られた和紙などにより構成されたものが挙げられる。
【００２３】
具体的には、基材１の表面または全体を樹脂により構成する場合は、合成樹脂や天然樹脂が用いられる。その一例としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＥＶＡ樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアクリル酸メチル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ベクトラン（登録商標）、ＰＴＦＥなどの熱可塑性樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリヒドロキシブチレート樹脂、修飾でんぷん樹脂、ポリカプロラクト樹脂、ポリブチレンサクシネート樹脂、ポリブチレンアジペートテレフタレート樹脂、ポリブチレンサクシネートテレフタレート樹脂、ポリエチレンサクシネート樹脂などの生分解性樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリスチレンエラストマー、ポリエチレンエラストマー、ポリプロピレンエラストマー、ポリウレタンエラストマーなどのエラストマーおよび漆などの天然樹脂などが挙げられる。
【００２４】
また、基材１がアルミニウムやステンレス、鉄などの金属材料、ガラスおよびセラミックスなどの無機材料である場合でも、樹脂基材の場合と同様、例えば後述するグラフト重合によりシランモノマー３の不飽和結合部や反応性官能基と、金属表面の水酸基等とを反応させて化学結合５を形成することにより、金属の基材１上に無機微粒子２を固定できるが、基材１表面に化学結合５が可能な官能基を、シランモノマーやチタンモノマー等で導入することで、さらに無機微粒子２を強固に固定することができる。
【００２５】
基材１の表面に導入されるシランモノマー由来の官能基の具体例としては、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロ基、アクリロキシ基、イソシアネート基およびチオール基などが挙げられる。
【００２６】
本実施形態の無機微粒子２の最表面には、不飽和結合部を有するシランモノマー３が、不飽和結合部を無機微粒子２の外側に向けて配向して結合して被膜を形成している。シランモノマー３の片末端であるシラノール基は親水性であるため、親水性である無機微粒子２の表面に引きつけられる。一方、逆末端の不飽和結合部は疎水性であるため、無機微粒子２の表面からは離れようとする。このため、シラノール基は無機微粒子２の表面に脱水縮合により結合し、不飽和結合部を外側に向けて配向する。その方法としては、シランモノマー３を、無機微粒子２が有機溶剤に分散した溶液に加えて、粉砕・分散処理により微粒子化し、上記分散溶液を固液分離した後、加熱してシランモノマー３を無機微粒子２の表面に結合させる方法や、固液分離させずに分散液を還流下で加熱処理することにより、シランモノマー３を無機微粒子２の表面に結合させる方法などがある。
【００２７】
なお、無機微粒子２の径、及びその他上記各種材料の微粒子径については本実施形態の方法によって作成すれば特に限定されないが、後述するグラフト重合を好適に行うには、平均粒子径が300ｎｍ以下とすることが好ましく、さらに平均の粒子径が100ｎｍ以下であれば、基材１へのより強固な結合が達成されるため、耐久性の点より一層好適である。
【００２８】
本実施形態の篩網１００に用いられる無機微粒子２としては、非金属酸化物、金属酸化物、金属複合酸化物などが用いられ、また、その結晶性は、非晶性あるいは結晶性のどちらでも良い。非金属酸化物として酸化珪素や、金属酸化物として、例えば、酸化マグネシウムや、酸化バリウムや、過酸化バリウムや、酸化アルミニウムや、酸化スズや、酸化チタンや、過酸化チタンや、酸化ジルコニウムや、酸化鉄や、水酸化鉄や、酸化タングステンや、酸化ビスマスや、酸化インジウムや、金属複合酸化物として、酸化チタンバリウムや、酸化コバルトアルミニウムや、酸化ジルコニウム鉛や、酸化ニオブ鉛や、TiO2-WO3や、AlO3-SiO2や、WO3-ZrO2や、WO3-SnO2などが挙げられる。
【００２９】
本実施形態の篩網１００は、無機微粒子２を含む微細凹凸層１０を、不飽和結合部を有するシランモノマー３により、上述した基材１上に化学結合５（図中の黒丸部）により固定するものである。
【００３０】
具体的なシランモノマー３が有する不飽和結合部としては、ビニル基や、エポキシ基や、スチリル基や、メタクリロ基や、アクリロキシ基や、イソシアネート基などが挙げられる。
【００３１】
本実施形態の篩網１００は、反応性に優れたシランモノマー３を用いることで、無機微粒子２を、シランモノマー３が有するシラノール基の脱水縮合反応による無機微粒子２の化学結合と上記官能基の基材１の樹脂表面への、後述するグラフト重合による化学結合５により、基材１の表面に結合せしめた篩網である。
【００３２】
本実施形態の篩網１００で用いられるシランモノマー３の一例としては、ビニルトリメトキシシランや、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００３３】
これらのシランモノマー３は、一種もしくは二種以上混合して用いられる。その使用形態としては、必要量のシランモノマー３をメタノールやエタノールや、アセトンや、トルエンや、キシレンなどの有機溶剤に溶解して用いられる。また、分散性を改善するために塩酸や、硝酸などの鉱酸などが加えられる。
【００３４】
用いられる溶剤としては、エタノールや、メタノールや、プロパノールやブタノールなどの低級アルコール類や、蟻酸やプロピオン酸などの低級アルキルカルボン酸類や、トルエンやキシレンなどの芳香族化合物、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類や、メチルセルソルブやエチルセルソルブなどのセロソルブ類を単独または複数組み合わせて用いても良い。
【００３５】
本実施形態の篩網１００に用いられる無機微粒子２は、前述したシランモノマー３の溶液に分散した状態で製造に用いられる。無機微粒子２の分散は、ホモミキサーやマグネットスターラーなどを用いた撹拌分散や、ボールミルや、サンドミルや、高速回転ミルや、ジェットミルなどを用いた粉砕・分散、超音波を用いた分散などにより行われる。
【００３６】
また、無機微粒子２は、分散したコロイド状分散液や、粉砕により微粒子化して得られた分散液の状態で、篩網１００の製造に用いられる。無機微粒子２の分散液は、コロイド状分散液や粉砕して得られた分散液に、シランモノマー３を加え、その後、還流下で100℃から180℃で加熱させながら、無機微粒子２の表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により結合させてシランモノマー３からなる被覆を形成する方法や、粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー３を加えた後、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して100℃から180℃で加熱してシランモノマーを無機微粒子２の表面に脱水縮合反応により結合させ、次いで、粉砕・解砕して再分散して用いられる。
【００３７】
粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー３を加えた後、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して100℃から180℃で加熱してシランモノマー３を無機微粒子２の表面に反応結合させる場合、無機微粒子２の質量％に対して、0.01質量％から40質量％のシランモノマー３（すなわち、無機微粒子２とシランモノマー３との質量比が、100：0.01〜40）が、無機微粒子２の表面に結合されてあれば、無機微粒子２の基材１の表面への結合強度は実用上問題ない。
【００３８】
さらに、無機微粒子２からなる微細凹凸層１０が厚くなると、微細凹凸層１０の応力や使用環境によっては凝集破壊により微細凹凸層１０が劣化することもあるので、シランモノマー３で無機微粒子２を被覆した後、バインダー成分４を添加する。バインダー成分４としては、不飽和結合部を有するシランモノマーや、Si（OR1）4（式中、Ｒ1は炭素数1〜４のアルキル基を示す）で示されるアルコキシラン化合物、一例として、テトラメトキシシランや、テトラエトキシシランなどや、Ｒ2nSi（OR3）4−n（式中、Ｒ2は炭素数1〜６の炭化水素基、Ｒ3は炭素数1〜４のアルキル基、ｎは１〜３の整数を示す）で示されるアルコキシシラン化合物、一例として、メチルトリルメトキシシランや、メチルトリエトキシシランや、ジメチルジエトキシシランや、フェニルトリエトキシシランや、ヘキサメチルジシラザンや、ヘキシルトリメトキシシランなど、他にアルコキシオリゴマーなどが用いられる。バインダー成分４は一種類で用いてもよく、二種類以上を混合して用いてもよい。
【００３９】
ここでバインダー成分４は、シランモノマー３で被覆した無機微粒子２同士および無機微粒子２と基材１とを相互に結合し、微細凹凸層１０が凝集破壊等により劣化し、剥離することを抑制するために添加するものである。バインダー成分４は、無機微粒子２を被覆しているシランモノマー３の反応性基と化学的に結合しうる反応サイトとして、ビニル基や、エポキシ基や、スチリル基や、メタクリロ基や、アクリロキシ基や、イソシアネート基等の不飽和基やアルコキシ基を分子の構成要素として保有することが望ましい。
【００４０】
バインダー成分４は、無機微粒子２に対して１質量％以上添加すればよく、その添加量が多いほど、微細凹凸層１０は強固な層を形成可能で、耐久性の向上も期待できる。しかしながら、バインダー成分４が多くなると、無機微粒子２の表面を被覆する割合が大きくなることにより表面が帯電しやすくなり、粉体が付着しやすくなるため、篩抜け性が低下する。特に、基材１上に形成されたシランモノマー３で被覆された無機微粒子２からなる微細凹凸形状１０に含まれるバインダー成分４が、無機微粒子２に対して40質量％より多くなると、粉体の付着による篩抜け性の低下は顕著になる。したがって、篩抜け性を保持しつつ耐久性の向上が達成できる範囲としては、１質量％以上40質量％以下、好ましくは5質量％以上30質量％以下、より好ましくは10質量％以上20質量％以下である。
【００４１】
篩網１００表面の凹凸状態によって篩抜け性は影響され、微細な凹凸であるほど篩抜け性は良好となる。バインダー成分４は、シランモノマー３で被覆した無機微粒子２同士及び無機微粒子２と基材１とを強力に結合するとともに、バインダー成分４の種類や被膜の形成方法によっては、篩網１００の表面の凹凸状態を微細化する効果を持たせることも出来る。
【００４２】
特に小麦粉やトナー粒子の場合、篩網１００の表面の凹凸が微細であれば、篩網１００の表面と粉体とが接触する面積が少なくなり、また接触した場合でも脱離することが容易となることにより粉の付着抑制が良好となる。篩網１００の表面状態は、微細凹凸層１０が含む粉体の粒径により適宜、調整されるが、算術平均粗さRaが5ｎｍ以上100ｎｍ以下、好ましくは5ｎｍ以上50ｎｍ以下、より好ましくは5ｎｍ以上20ｎｍ以下であればよい。
【００４３】
次に、基材１と、表面にシランモノマー３が結合した無機微粒子２とバインダー成分４の混合した溶液とを化学結合５させる方法について説明する。本実施形態においては、化学結合５させる方法として、グラフト重合による結合方法を用いている。
【００４４】
本実施形態の篩網１００におけるグラフト重合としては、例えばパーオキサイド触媒を用いるグラフト重合や、熱や光エネルギーを用いるグラフト重合や、放射線によるグラフト重合（放射線グラフト重合）などが挙げられる。
【００４５】
このうち、重合プロセスの簡便性や、生産スピード等の観点より、放射線グラフト重合が特に適している。ここで、グラフト重合において用いられる放射線としては、α線や、β線や、γ線や、電子線や、紫外線などを挙げることができるが、本実施形態において用いるには、γ線や、電子線や、紫外線が特に適している。
【００４６】
本実施形態でのグラフト重合を用いた篩網１００の製造方法は、以下に記した方法により好適に製造される。
【００４７】
本実施形態における第１の好適な方法としては、シランモノマー３が化学結合された無機微粒子２が分散した溶液に、バインダー成分４を添加し、充分に混合した後、結合しようとする基材１の表面に塗布し、必要に応じて溶剤を加熱乾燥などの方法により除去した後、γ線や、電子線や、紫外線などの放射線を、シランモノマー３が化学結合した無機微粒子２が塗布された基材１の表面に照射することで、シランモノマー３を基材１の表面にグラフト重合させると同時に無機微粒子２を結合させる、いわゆる同時照射グラフト重合により製造される。
【００４８】
また、本実施形態における第２の好適な方法としては、予め基材１の表面にγ線や、電子線や、紫外線などの放射線を照射した後に、シランモノマー３が化学結合５された無機微粒子２が分散した溶液に、バインダー成分４を添加し、充分に混合した溶液を塗布して、シランモノマー３と基材１とを反応させると同時に無機微粒子２を結合させる、いわゆる前照射グラフト重合により製造される。
【００４９】
本実施形態では、上述したように、固定化する無機微粒子２が分散した溶液に、バインダー成分４を添加し充分に混合した溶液を、固定化する基材１の表面に塗布して篩網を製造する。
【００５０】
具体的な無機微粒子２の分散液の塗布方法としては、一般に行われているディップコート法や、スプレーコート法や、マイクログラビアコート法や、グラビアコート法などの様々な方法が用いられ、目的に合った塗布ができれば特に限定されない。
【００５１】
また、シランモノマー３のグラフト重合を効率良く、かつ、均一に行わせるためには、予め、基材１の表面が、コロナ放電処理やプラズマ放電処理や、火炎処理や、クロム酸や過塩素酸などの酸化性酸水溶液や水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ性水溶液による化学的な処理などにより親水化処理されてあっても良い。
【００５２】
また、本実施形態の篩は、上述した篩網１００を公知の手法により、枠体に固定したものである。具体的にはゴム系の接着剤や、瞬間接着剤などが好適に用いられるが、小麦粉などの食品分野では、短時間で篩網の張り替えができ、人体への影響も少ない事から、瞬間接着剤がさらに好適に用いられる。
【実施例】
【００５３】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５４】
本発明方法による下記実施例１〜比較例４の篩網の製造にあたっては、岩崎電気株式会社製、エレクトロカーテン型電子線照射装置、CB250/15/180Lを用い、電子線グラフト重合により実施した。
【００５５】
（実施例１）
市販の二酸化チタン粒子（石原産業株式会社製、TTO-S-1）をメタノールに10.0質量％分散してｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径15ｎｍに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合を有する３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して5.0質量％加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコをオイルバスで加熱し、４時間還流下で処理することにより二酸化チタン微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。
【００５６】
得られた分散溶液中にバインダー成分４としてハードコート剤（ＧＥ東芝シリコーン、UVHC8558）を、シランモノマーで被覆された無機微粒子に対して15質量％添加し、ビーズミルにより再度粉砕分散したところ、得られた分散溶液中の二酸化チタン微粒子の平均粒子径は15nmであった。なお、ここでいう平均粒子径とは、体積平均粒子径のことをいう。
【００５７】
また、ナイロン製メッシュ（NBC株式会社製 NXX7）の表面をコロナ処理により親水化した後、固形分を5質量％に調整したスラリーにナイロンメッシュを浸漬し、余剰分のスラリーを除去した後、100℃で5分間乾燥した。その後、80ｋVの加速電圧で電子線を30KGｙ照射し、篩網を得た。
【００５８】
（実施例２）
市販のジルコニア微粒子（日本電工株式会社製、PCS）をメタノールに対して10.0質量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して5.0質量％加えてｐＨを4.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径20ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱してシランモノマーをジルコニア微粒子の表面に脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。
【００５９】
メタノールに上記方法で作製したシランモノマー被覆ジルコニア微粒子を3質量％となるよう加え、シランモノマー被覆ジルコニア微粒子に対して、バインダー成分としてテトラメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を15.0質量％分散し、ビーズミルにより平均粒子径20ｎｍに再度粉砕分散し、スラリーの固形分を5質量％の調整した後、実施例１と同一の条件でナイロンメッシュからなる篩網を得た。
【００６０】
（実施例３）
市販のγ―アルミナ粒子（大明化学工業株式会社製、TM-300）をメタノールに10.0重量％分散してｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径7ｎｍに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合を有する３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して15.0重量％加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコをオイルバスで加熱し、４時間還流下で処理することによりγ―アルミナ微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。バインダー成分としてテトラメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を30.0質量％分散する以外は、実施例１と同様の方法で篩網を得た。
【００６１】
（実施例４）
無機微粒子としてベーマイト（大明化学工業株式会社製、C01）を用いた以外は実施例３と同様の条件で篩網を得た。
【００６２】
（実施例５）
篩の基材としてステンレス鋼SUS304製の網を用い、奥野製薬工業株式会社製、弱アルカリ性脱脂剤トップアルクリーン161を30ｇ/L含む、50℃に加温した水溶液に5分間浸漬し、SUS網表面の汚れを除去した。次に、60質量％の50℃に加温した濃硝酸溶液に、洗浄したSUS304網を10分間浸漬して緻密な酸化薄膜を形成した。酸化薄膜を形成したSUS304網表面にシランカップリング剤として3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-803）を0.5質量%加えたイソプロピルアルコールをスプレーにて塗布し、120℃、5分間乾燥してSUS304網表面にシランカップリング剤を脱水縮合により結合させ、その後、実施例２で用いたバインダーを含むシランモノマー被覆ジルコニア分散液をスプレーにて塗布し、100℃、５分間乾燥後、電子線を200ｋVの加速電子で5Mrad照射することで、ジルコニア微粒子が固定されたSUS304篩網を得た。
【００６３】
（実施例６）
篩の基材として厚さ100μｍのポリエステルシート（東レ株式会社製、ルミラー（登録商標））の全面に、パンチングにてφ0.2ｍｍの複数の小孔を形成したものを用いる以外は実施例２と同様の方法で篩を得た。
【００６４】
（比較例１）
市販の二酸化チタン粒子（テイカ株式会社製、MT-700HD）をメタノールに10.0重量％分散してｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径50ｎｍに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合を有する３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して45.0重量％加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコをオイルバスで加熱し、４時間還流下で処理することにより二酸化チタン微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。バインダー成分添加しない以外は、実施例１と同様の方法で篩網を得た。
【００６５】
（比較例２）
実施例１で用いた分散液を用い、バインダー成分４としてオルガノシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を、シランモノマーで被覆された無機微粒子に対して50重量％添加した以外は実施例１と同様の条件で篩網を得た。
【００６６】
（比較例３）
市販の二酸化チタン粒子（石原産業株式会社製、TTO-S-1）をメタノールに10.0重量％分散してｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径15ｎｍに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合を有する３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-503）を微粒子に対して45.0重量％加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコをオイルバスで加熱し、４時間還流下で処理することにより二酸化チタン微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。バインダー成分としてテトラメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を15.0質量％分散する以外は、実施例１と同様の方法で篩網を得た。
【００６７】
（比較例４）
無機微粒子として二酸化チタン（テイカ株式会社製、JR-301）を用いた以外は実施例３と同様の方法で篩網を得た。
【００６８】
（比較例５）
比較例３で用いた分散溶液を用いシランモノマーを添加せず、バインダー成分としてテトラメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、KBM-04）を30.0質量％分散する以外は、実施例３と同様の方法で篩網を得た。
【００６９】
（比較例６）
ナイロン製メッシュ（NBC株式会社製 NXX7）をそのまま篩網として用いた。
【００７０】
（篩網の評価）
（１）粉体付着量
それぞれのサンプルを10×10ｃｍの大きさに切り取り、JIS Z 8901に準拠した混合ダストを満遍なく振りかけた後、軽く衝撃を加え、重量を測定してダスト付着前後の篩網の重量差を測定し評価した。
【００７１】
（２）表面粗さ
また、微細凹凸層１０の表面凹凸状態として算術平均粗さRaを、触針式の表面粗さ計（（株）アルバック製DEKTAK3030ST）により測定した。
【００７２】
（３）篩い抜け効率
テストシフターTS-245（東京製粉機製作所製）を用い、縦20ｃｍ、横20ｃｍの篩面積となるように篩網を木枠に紗張りし、1400ｇの小麦粉（市販薄力粉 日清製粉（株）製 フラワー）を投入し、テストシフターを運転させ、2秒毎の抜け量を計測した。テストシフター運転時間に対する篩い抜け量のグラフから直線近似されるグラフの傾き、すなわち篩い抜け効率（g/min）を読み取った。
【００７３】
（４）耐久性
また、篩い抜け効率の耐久性は磨耗性を加速するために、篩試験粉体をJIS Z 8901「試験用粉体及び試験用粒子」に準拠した試験用粉体２、白色溶融アルミナＮｏ．６を用い、100時間篩い抜け試験により摩耗した後、小麦粉の篩い抜け効率を測定した。
【００７４】
以上説明した実施例１〜６及び比較例１〜４の製造条件を表１に、それらの測定結果を表２にそれぞれまとめた。
【００７５】
【表１】
【００７６】
【表２】
【００７７】
以上の結果より、実施例１〜６に示すように、篩網を構成する原糸表面に、シランモノマーで被覆された無機微粒子を含む微小凹凸層を固定し、表面粗さを5ｎｍ以上100ｎｍ以下とすることで篩網面への粉体の付着が抑制でき、篩い抜け性能を悪化させる目詰まりを抑制することができることがわかる。
【００７８】
一方、比較例１〜４に示すように、表面粗さＲａが100ｎｍを超える場合には、粉体付着量が増大し、篩抜け効率が低下する。また、比較例５に示すように、微小凹凸層がシランモノマーを含まない場合には、耐久性に劣ることとなる。さらに、比較例６に示すように、無機微粒子を含む微小凹凸層がない場合には、粉体付着量が増大し、篩抜け効率が著しく低下する。
【００７９】
よって、本発明で得られた篩網は、粉体材料を効率よく篩い分け、且つ長期にわたって性能が保持される有用な篩網であることが確認された。
【符号の説明】
【００８０】
１００：篩網
１ ：基材
２ ：無機微粒子
３ ：シランモノマー
４ ：バインダー成分
５ ：化学結合
１０ ：微細凹凸層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
篩網の本体部をなす基材と、
不飽和結合部を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子とバインダー成分とを含み、前記基材の表面に形成された微細凹凸層と、
を有する篩網であって、
前記微細凹凸層の表面の算術平均粗さRaは5ｎｍ以上100ｎｍ以下であることを特徴とする篩網。
【請求項２】
前記バインダー成分は、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ビニルシラン、メタクリロキシシラン、メルカプトシランのうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の篩網。
【請求項３】
前記無機微粒子のシランモノマーの不飽和結合部と前記基材の表面とが化学結合することにより、前記基材と前記無機微粒子とが固定されてなることを特徴とする請求項２に記載の篩網。
【請求項４】
前記化学結合はグラフト重合であることを特徴とする請求項３に記載の篩網。
【請求項５】
前記グラフト重合は放射線グラフト重合であることを特徴とする請求項４に記載の篩網。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の篩網を、枠体に固定してなることを特徴とする篩。
【請求項１】
篩網の本体部をなす基材と、
不飽和結合部を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子とバインダー成分とを含み、前記基材の表面に形成された微細凹凸層と、
を有する篩網であって、
前記微細凹凸層の表面の算術平均粗さRaは5ｎｍ以上100ｎｍ以下であることを特徴とする篩網。
【請求項２】
前記バインダー成分は、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ビニルシラン、メタクリロキシシラン、メルカプトシランのうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の篩網。
【請求項３】
前記無機微粒子のシランモノマーの不飽和結合部と前記基材の表面とが化学結合することにより、前記基材と前記無機微粒子とが固定されてなることを特徴とする請求項２に記載の篩網。
【請求項４】
前記化学結合はグラフト重合であることを特徴とする請求項３に記載の篩網。
【請求項５】
前記グラフト重合は放射線グラフト重合であることを特徴とする請求項４に記載の篩網。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の篩網を、枠体に固定してなることを特徴とする篩。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１８８２９４（Ｐ２０１０−１８８２９４Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３６４６９（Ｐ２００９−３６４６９）
【出願日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（３９１０１８３４１）株式会社ＮＢＣメッシュテック (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（３９１０１８３４１）株式会社ＮＢＣメッシュテック (59)
【Ｆターム（参考）】
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