JP2007111572A - Functionalized membrane, and filtration material and filter element using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は濾過に使用するための微細孔膜及びそれを用いたフィルタエレメントに関し、より詳しくは水又は水性溶液等の通液に先立って疎水性樹脂膜例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)膜及びそれを用いたフィルタエレメントのアルコール類による初期処理が不要なように親水化やイオン交換等によるいわゆる機能化処理を施したフィルタエレメントに関する。 The present invention relates to a microporous membrane for use in filtration and a filter element using the same, and more specifically, a hydrophobic resin membrane such as a PTFE (polytetrafluoroethylene) membrane prior to passing water or an aqueous solution, and the like. The present invention relates to a filter element that has been subjected to a so-called functionalization process such as hydrophilization or ion exchange so that an initial process with an alcohol is unnecessary.
現在濾過膜として使用されている多孔質濾過膜には、本来は疎水性の樹脂膜(PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)など)が多くある。水用としてはこれらの膜素材に親水化処理を施したもの、イオン交換用としてはこれらの膜素材にイオン交換性を付与するためのコーティング処理等を施したものが使用されている。しかし、親水化処理やイオン交換性付与処理をしたものは耐熱性が低く高温での融着が出来ず、特にフッ素系熱可塑性樹脂であるPFA等との溶着は高温による変色や劣化が生じる等の理由により充分にすることが出来なかった。これらの膜素材のうち耐薬品性がすぐれておりしかも高温度で使用できる濾過膜としてはPTFE膜(耐熱性200℃以上)があるが、PTFE膜に親水化処理をすると耐熱性が低下し、PTFE膜をフィルタエレメントに組み込む際に必要な封着のために膜縁部に取り付けるべきフッ素系(PFA等)樹脂製の無孔のエッジフィルムやフッ素系(PFA等)樹脂製のエンドキャップとの良好な熱溶着が出来ず充分な封着ができないし、疎水性PTFE濾過膜とは異なり、融着部分で変色し、親水化処理に用いた親水性物質が熱分解し、濾液中に溶出するようになる。 The porous filtration membranes currently used as filtration membranes are primarily hydrophobic resin membranes (PTFE (polytetrafluoroethylene), PE (polyethylene), PP (polypropylene), etc.). For water, those obtained by subjecting these membrane materials to a hydrophilization treatment, and for ion exchange, those obtained by subjecting these membrane materials to a coating treatment for imparting ion exchange properties are used. However, those subjected to hydrophilization treatment or ion exchange treatment imparting treatment have low heat resistance and cannot be fused at a high temperature, and particularly when fused with PFA, which is a fluorine-based thermoplastic resin, causes discoloration or deterioration due to high temperature. For the reason, it could not be enough. Among these membrane materials, there is a PTFE membrane (heat resistance of 200 ° C. or higher) as a filtration membrane that has excellent chemical resistance and can be used at a high temperature. However, when the PTFE membrane is hydrophilized, the heat resistance decreases, A non-porous edge film made of a fluorine-based (PFA, etc.) resin or an end cap made of a fluorine-based (PFA, etc.) resin to be attached to the edge of the membrane for sealing required when incorporating the PTFE membrane into the filter element Unlike the hydrophobic PTFE membrane, the hydrophilic material used in the hydrophilization process is thermally decomposed and eluted into the filtrate. It becomes like this.
そのため、従来は複合膜にして親水性を増したものや、フィルタエレメントを構成した後、使用に先立ってPTFE膜をアルコールに浸漬し、次いでアルコールを水で置換することにより濡れ性を増す方法が採られている。しかし、前者は耐熱性や耐薬品性に問題があり、後者はその工程に多大の工程と時間がかかる。
また、上記のようにPTFE膜を親水化処理する方法では耐熱性が低下し(一般的に120℃以下)、フッ素系樹脂製のエッジフィルムやフッ素系樹脂製のエンドキャップとの溶着に耐えられず適正なフィルタエレメントを構成することが出来なかった。
Therefore, there is a conventional method of increasing the hydrophilicity by using a composite membrane or increasing the wettability by constructing a filter element, immersing the PTFE membrane in alcohol prior to use, and then substituting the alcohol with water. It is taken. However, the former has a problem in heat resistance and chemical resistance, and the latter takes a lot of steps and time.
In addition, the method of hydrophilizing the PTFE membrane as described above reduces the heat resistance (generally 120 ° C. or lower) and can withstand welding with a fluorine resin edge film or a fluorine resin end cap. The proper filter element could not be constructed.
特許第3400052号には、親水性PTFE製濾過膜を備えた全フッ素系樹脂製フィルタエレメントの製造に際して、親水性PTFE製濾過膜の縁部を予め疎水性PTFE膜と接合した後、疎水性PTFE膜の端部をエンドキャップとのシール部に接合するフィルタエレメントの製法が記載されている。
しかし、同特許に記載の方法では、濾過膜の全体が親水性PTFE製濾過膜であるため、膜の耐熱性が低下しており、疎水性PTFE膜と融着する際の溶着熱のために親水化処理した膜の特性が低下する。確かに、同方法は、縁部に疎水性PTFE膜を接合しない親水性PTFE製濾過膜を直接エンドキャップに融着する場合よりも加熱時間が短いため熱の影響が少ないが、耐熱性が低下している親水化処理されたPTFE膜に疎水性PTFE膜が熱ロール等により200℃以上の温度で熱接合されることには変わりはないので、依然として熱融着の影響が残る。
However, in the method described in the patent, since the entire filtration membrane is a hydrophilic PTFE filtration membrane, the heat resistance of the membrane is reduced, and because of the heat of fusion when fusing with the hydrophobic PTFE membrane. The properties of the membrane subjected to hydrophilic treatment are deteriorated. Certainly, this method is less affected by heat because the heating time is shorter than when a hydrophilic PTFE membrane that does not have a hydrophobic PTFE membrane bonded to the edge is directly fused to the end cap, but heat resistance is reduced. Since the hydrophobic PTFE membrane is thermally bonded to the hydrophilized PTFE membrane at a temperature of 200 ° C. or higher by a hot roll or the like, the influence of heat fusion still remains.
上記のように、従来の方法では、親水化処理等の機能化処理を施した多孔質疎水性樹脂膜(PTFE膜等)は高温度に加熱融着する工程を経てフィルタエレメントに組み込まれるので温度の影響を受けて変質し、所定の特性を発揮できない問題があった。これまで、熱加工に弱い処理した膜を組み立てることは難しいため、加工後に処理するなどしていた。このため、加工工程に時間がかかることと目的の性能が得られないなどの問題があった。
そこで本発明は熱の影響を全く受けない方法により親水化処理等の機能化処理を施した多孔質PTFE膜(濾過膜)等の多孔質疎水性樹脂膜をフィルタエレメントの構成に使用することを目的とする。
本発明の他の目的は、供給液体中に存在するまたは溶存する空気等のガス抜きに有用なフィルタエレメントを提供することにある。
As described above, in the conventional method, a porous hydrophobic resin film (PTFE film or the like) that has been subjected to a functionalization process such as a hydrophilization process is incorporated into the filter element through a process of heat-sealing to a high temperature. There is a problem that it is altered under the influence of the above and cannot exhibit a predetermined characteristic. Until now, it has been difficult to assemble a processed film that is vulnerable to thermal processing. For this reason, there existed a problem that a processing process took time and the target performance was not obtained.
Therefore, the present invention uses a porous hydrophobic resin membrane such as a porous PTFE membrane (filtration membrane) that has been subjected to a functionalization treatment such as a hydrophilic treatment by a method that is not affected by heat at all in the construction of the filter element. Objective.
Another object of the present invention is to provide a filter element useful for venting air such as air present or dissolved in the feed liquid.
すなわち、
(1)本発明は、多孔質疎水性樹脂膜の両縁部分の一定幅部分を除いて前記樹脂膜に親水化処理等の機能化処理を施した濾過膜を提供する。使用する疎水性樹脂膜にはPTFE、UPE、PP、PS、PES、PVDF等がある。
(2)本発明はまた、この濾過膜と、前記濾過膜の両面全体を支持する支持ネットとの重畳体を、プリーツ状に折り曲げて側縁部を封着してエンドレスの円筒状に形成した濾過材を提供する。
(3)本発明はまた上記(1)の濾過膜がPTFEのような融着性に劣る材料で製作される場合に、その一定幅の疎水性の両縁部の全長に沿って熱可塑性樹脂製の無孔のエッジフィルムを熱圧着し、前記濾過膜及びエッジフィルムの両面全体を支持する支持ネットと重畳させ、プリーツ状に折り曲げて側縁部を封着してエンドレスの円筒状に形成した濾過材を提供する。
(4)本発明はまた、前記(2)の濾過材を、内側コア及び多孔の外側スリーブとにより支持し、前記濾過材の疎水性の上下縁部をエンドキャップと熱溶着したフィルタエレメントを提供する。
(5)本発明はさらに前記(3)の濾過材を、多孔の内側コア及び多孔の外側スリーブとにより支持し、前記濾過材の疎水性の上下縁部に設けたエッジフィルムを熱可塑性のエンドキャップと熱溶着したフィルタエレメントを提供する。
(6)本発明はまた、ガス抜きが可能なように上記一定幅の疎水性の上下縁部はエンドキャップへの融着部と機能化処理部の間に疎水性膜部分を残しているフィルタエレメントを提供する。
That is,
(1) The present invention provides a filtration membrane in which a functional treatment such as a hydrophilization treatment is applied to the resin membrane except for a certain width of both edge portions of the porous hydrophobic resin membrane. Examples of the hydrophobic resin film used include PTFE, UPE, PP, PS, PES, and PVDF.
(2) In the present invention, an overlapping body of the filtration membrane and a support net that supports both sides of the filtration membrane is formed into an endless cylindrical shape by bending the pleated shape and sealing the side edges. A filter medium is provided.
(3) In the present invention, when the filtration membrane of (1) is made of a material having poor fusion properties such as PTFE, a thermoplastic resin is formed along the entire length of both hydrophobic edges of a certain width. A non-porous edge film made of heat is press-bonded, overlapped with a support net that supports both sides of the filtration membrane and the edge film, folded into a pleat shape, and side edges are sealed to form an endless cylindrical shape. A filter medium is provided.
(4) The present invention also provides a filter element in which the filter medium of (2) is supported by an inner core and a porous outer sleeve, and the upper and lower hydrophobic edges of the filter medium are thermally welded to an end cap. To do.
(5) In the present invention, the filter medium of (3) is further supported by a porous inner core and a porous outer sleeve, and an edge film provided on the hydrophobic upper and lower edge portions of the filter medium is a thermoplastic end. A filter element thermally welded to a cap is provided.
(6) The present invention is also a filter in which the hydrophobic upper and lower edge portions of a certain width leave a hydrophobic membrane portion between the fused portion to the end cap and the functionalized processing portion so that degassing is possible. Provide an element.
上記(1)〜(6)における好ましい実施の形態には次のものがある。
まず本発明で使用できる多孔質疎水性樹脂は、フッ素系樹脂としてPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)やPVDF(ポリフッ化ビニリデン)等、その他の樹脂としてUPE(超高分子量ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PS(ポリスルホン)、PES(ポリエーテルスルホン)等から選択できる。
多孔質疎水性樹脂膜がPTFEの場合であって、コア、スリーブ及びエンドキャップにフッ素系熱可塑性樹脂が使用される場合には、エッジフィルムを使用することが好ましく、その材料としては、フッ素系熱可塑性樹脂例えばPFA(四フッ化エチレン−パーフルオルアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体)及びEPE(四フッ化エチレン−パーフルオルアルキルビニルエーテル共重合体−六フッ化プロピレン共重合体)、PVDF等のフッ素系樹脂製が使用できる。
多孔質疎水性樹脂膜がPTFEの場合であって、コア、スリーブ及びエンドキャップにPE、PPのような熱可塑性樹脂が使用される場合には、エッジフィルムとしては、PE、PPのような熱可塑性樹脂を使用してもよいし、或いはエッジフィルムは不要である。
多孔質疎水性樹脂膜がPTFEでない場合には、エッジフィルムは一般に不要である。
支持ネット、内側コア、外側スリーブ及びエンドキャップには、PFA(四フッ化エチレン−パーフルオルアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体)、PVDF及びEPE(四フッ化エチレン−パーフルオルアルキルビニルエーテル共重合体−六フッ化プロピレン共重合体)等の熱可塑性フッ素系樹脂、PP又はPE等の他の熱可塑性樹脂が使用できる。疎水性樹脂膜とこれらの部材との間には適正な組み合わせがある。
(a)すなわち、多孔質疎水性樹脂膜としてPTFEを使用する場合には、親水化又はイオン交換性付与処理を行い、エッジフィルムとしては、内側コア、外側スリーブ及びエンドキャップが熱可塑性フッ素系樹脂の場合には、フッ素系樹脂を使用する。また多孔質疎水性樹脂膜としてPTFEを使用する場合であっても、内側コア、外側スリーブ及びエンドキャップが熱可塑性フッ素系樹脂でなくPE、PP等の場合には、エッジフィルムとしてはPE、PP等を使用するか、エッジフィルムを使用しない。
(b)多孔質疎水性樹脂膜としてUPEを使用する場合には、親水化又はイオン交換性付与処理を行い、支持ネット、内側コア、外側スリーブ及びエンドキャップとしてPP又はPEのいずれかの熱可塑性樹脂を使用することが望ましい。エッジフィルムは必要がない。
(c)多孔質疎水性樹脂膜としてPP、PS、PES、PVDFを使用する場合には、イオン交換性付与処理を行い、支持ネット、内側コア、外側スリーブ及びエンドキャップとしてとしてPP又はPEのいずれかの熱可塑性素樹脂を使用する。エッジフィルムは必要がない。
ただし実施例に示すように使用目的と作業性に合わせて適宜の組み合わせを選択する。すなわち従来から一般的に使われているカートリッジ作製方法全てに適用できる。
機能化処理には、親水化処理やイオン交換性付与処理がある。疎水性樹脂膜にこれらの処理を行う方法はいずれも公知である。
Preferred embodiments in the above (1) to (6) include the following.
First, porous hydrophobic resins that can be used in the present invention include PTFE (polytetrafluoroethylene) and PVDF (polyvinylidene fluoride) as fluorine-based resins, UPE (ultra high molecular weight polyethylene), PP (polypropylene), and other resins. It can be selected from PS (polysulfone), PES (polyethersulfone) and the like.
When the porous hydrophobic resin film is PTFE and a fluorine-based thermoplastic resin is used for the core, sleeve and end cap, it is preferable to use an edge film, and the material is fluorine-based Thermoplastic resins such as PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) and EPE (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) Polymer-propylene hexafluoride copolymer) and a fluorine resin such as PVDF can be used.
When the porous hydrophobic resin film is PTFE and a thermoplastic resin such as PE or PP is used for the core, sleeve and end cap, the edge film may be a heat such as PE or PP. A plastic resin may be used, or an edge film is unnecessary.
If the porous hydrophobic resin membrane is not PTFE, an edge film is generally unnecessary.
Support net, inner core, outer sleeve and end cap include PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PVDF and EPE Thermoplastic fluororesins such as (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer-hexafluoropropylene copolymer) and other thermoplastic resins such as PP or PE can be used. There is an appropriate combination between the hydrophobic resin film and these members.
(A) That is, when PTFE is used as the porous hydrophobic resin membrane, a hydrophilic treatment or an ion exchange imparting treatment is performed, and an inner core, an outer sleeve, and an end cap are thermoplastic fluororesins as an edge film. In this case, a fluororesin is used. Even when PTFE is used as the porous hydrophobic resin film, when the inner core, the outer sleeve, and the end cap are not thermoplastic fluororesins but PE, PP, etc., the edge film is PE, PP. Etc. or do not use edge film.
(B) When UPE is used as the porous hydrophobic resin membrane, it is subjected to hydrophilization or ion exchange imparting treatment, and the support net, inner core, outer sleeve, and end cap are either PP or PE thermoplastic. It is desirable to use a resin. Edge film is not necessary.
(C) When PP, PS, PES, and PVDF are used as the porous hydrophobic resin film, an ion exchange property imparting treatment is performed, and any of PP or PE as the support net, inner core, outer sleeve, and end cap is performed. Such thermoplastic resin is used. Edge film is not necessary.
However, as shown in the examples, an appropriate combination is selected according to the purpose of use and workability. In other words, the present invention can be applied to all conventional cartridge manufacturing methods.
The functionalization process includes a hydrophilic process and an ion exchange imparting process. Any method for performing these treatments on the hydrophobic resin film is known.
本発明によると、機能化処理した膜部分への熱の影響が完全に排除されるので、濾過特性やイオン交換性に優れた濾過膜が構成でき、これを使用したフィルタエレメントはアルコールにより処理を必要としないで直接水の濾過に使用できる。
また、親水処理をしていない両側の疎水部分からはエア又は溶存ガスが抜けるので、エア抜きの効果も得られる。すなわち、親水化処理をしていない元の材料そのままの疎水部分は、エンドキャップとの封着のため溶融する部分であるが、この寸法を適宜管理することにより、意識的に溶融しない部分を残すことにより、この溶融部分と親水処理を施した部分との間の疎水性膜部分を通して(親水化処理部分はエアが透過しない)処理液中のエア又は溶存ガスを抜くことができる。
According to the present invention, since the influence of heat on the functionalized membrane part is completely eliminated, a filtration membrane having excellent filtration characteristics and ion exchange properties can be constructed, and the filter element using this can be treated with alcohol. Can be used directly for water filtration without need.
In addition, air or dissolved gas escapes from the hydrophobic portions on both sides that have not been subjected to a hydrophilic treatment, so that an air venting effect can be obtained. That is, the hydrophobic portion of the original material that has not been subjected to a hydrophilic treatment is a portion that melts for sealing with the end cap, but by appropriately controlling this dimension, a portion that does not consciously melt remains. Thus, air or dissolved gas in the treatment liquid can be extracted through the hydrophobic film portion between the molten portion and the portion subjected to the hydrophilic treatment (air does not permeate through the hydrophilic treatment portion).
以下の実施例では親水化処理の方法を説明するが、イオン交換性付与処理は処理液が異なるだけでありその他の処理又は製造工程は同一又は同様であるので、以下では親水化処理に関してのみ説明する。
親水化処理の方法自体は従来から知られており、多孔質疎水性樹脂膜の全体を機能化処理したものは、例えば多孔質親水性PTFE膜(ポリテトラフルオロエチレン膜)として市販されているが、本発明ではこのような多孔質親水性PTFE膜は採用しない。
In the following examples, a method of hydrophilization treatment will be described. However, since the ion exchange property imparting treatment is different only in the treatment liquid and other treatments or manufacturing steps are the same or similar, only the hydrophilization treatment will be described below. To do.
The hydrophilic treatment method itself has been conventionally known, and a functional product of the entire porous hydrophobic resin membrane is commercially available as, for example, a porous hydrophilic PTFE membrane (polytetrafluoroethylene membrane). In the present invention, such a porous hydrophilic PTFE membrane is not employed.
本発明における疎水性PTFEの親水化処理は、例えば図1のように微細孔を有する疎水性多孔質PTFE膜108を供給ロール109から送り出し、回転ロール113と親水化処理液が供給されている塗布装置110との間に通す。親水化処理液は供給口111から塗布装置110内の貯留部を通してノズル112から疎水性PTFEに供給される。ノズル112の幅は疎水性PTFE膜の両縁部の一体幅部分に処理液が塗布されないような幅を持つ。処理液は疎水性多孔質PTFE膜を親水性に変える。その他任意の塗布方法が採用できる。得られた膜は親水化部分105とその両側の疎水性部分106とからなる。
In the hydrophilization treatment of the hydrophobic PTFE in the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a hydrophobic
親水化処理液は公知であり、例えば特開平6−228359号、特許第3340501号等に記載がある。別法として親水性PTFEフィルター膜は疎水性PTFEフィルター膜をエキシマレーザー照射、プラズマ照射、電子線照射などにより、親水性に変性したものでも良い。この後者の例は特許文献1や特開平10−85528号等に記載がある。
このほかに同様な効果が得られる処理方法として、疎水性膜自体を機能化処理液に浸した後、両側の一部にマスキングした上所定の固定処理(キュアリング)を施こすことも考えられる。
Hydrophilic treatment liquids are known and are described, for example, in JP-A-6-228359 and Japanese Patent No. 3340501. Alternatively, the hydrophilic PTFE filter membrane may be a hydrophilic PTFE filter membrane modified to be hydrophilic by excimer laser irradiation, plasma irradiation, electron beam irradiation, or the like. Examples of the latter are described in
In addition to this, as a treatment method that can obtain the same effect, it is conceivable to immerse the hydrophobic membrane itself in a functionalized treatment solution and then mask the part of both sides and apply a predetermined fixing treatment (curing). .
図2のように、得られた親水化処理された疎水性多孔質PTFE膜102は、親水化部105と両縁部の疎水性部分106とからなり、未処理で残された疎水性の両縁部106には熱可塑性フッ素系樹脂製の無孔のエッジフィルム107が200℃以上に加熱された熱ロールなどで熱圧着されたのち、それぞれ供給液及び濾液のための流体通路となる熱可塑性フッ素系樹脂よりなる支持ネット101と104の間に挟持される。支持ネットは、非常に柔軟で腰折れしやすい多孔質PTFE膜を支持する役目もする。
なおここに熱可塑性フッ素系樹脂とは、加熱により溶融する四フッ化エチレン−パーフルオルアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、四フッ化エチレン−パーフルオルアルキルビニルエーテル共重合体−六フッ化プロピレン共重合体(EPE)より選択した熱可塑性フッ素系樹脂などである。
疎水性多孔質膜としてPTFEを使用しフッ素系樹脂部材と熱用着する場合にはエッジフィルムとして熱可塑性フッ素系樹脂を使用することが必要である。疎水性多孔質樹脂膜としてPTFE以外の膜を使用する場合にはエッジフィルムは使用しなくても良い。
As shown in FIG. 2, the obtained hydrophobic
Here, the thermoplastic fluororesin means a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), a tetrafluoroethylene, which is melted by heating. A thermoplastic fluororesin selected from an ethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer-propylene hexafluoride copolymer (EPE).
In the case where PTFE is used as the hydrophobic porous membrane and the fluorine resin member is heat-fitted, it is necessary to use a thermoplastic fluorine resin as the edge film. When a membrane other than PTFE is used as the hydrophobic porous resin membrane, the edge film may not be used.
図2の構造を有する積層体100を交互に反対方向に折ってプリーツ状にし、両側縁を重畳し熱融着してエンドレスにし、本発明の濾過材とする。次いで図3〜4のように、この濾過材を多孔3を有する熱可塑性フッ素系樹脂製である多孔内側コア2及び多孔4を有する多孔外側スリーブ5の間に挿入し、エッジフィルム及び支持ネットの上下縁端部を熱可塑性フッ素系樹脂製の上側及び下側エンドキャップ6、7に常法に従って熱溶着し、図4に示したフィルタエレメント1を完成する。上側エンドキャップ7は濾液を導出するための出口部8を有し、下側エンドキャップ6はフィルタエレメントの下端を閉鎖する。なお開口の有無は設計による。
図3に示したようにPTFE膜の親水化部分105の上下端に疎水性部分106が結合し、疎水性部分106はそれに一体に結合されたエッジフィルム107と共にエンドキャップ6、7に一体に融着されている。
エッジフィルムを使用しない場合には機能化処理した膜の両縁部の多孔質疎水性部分を直接エンドキャップと熱融着する。
The
As shown in FIG. 3, a
When the edge film is not used, the porous hydrophobic portions at both edges of the functionalized membrane are directly heat-sealed with the end cap.
本発明のフィルタエレメント1において、上縁の疎水性部分はエンドキャップ7に融着した部分と親水化部分105との間に残される。例えばエッジフィルム107を使用する場合には上縁の疎水性部分の機能化処理部寄りの部分が一部エッジフィルムに覆われないように残す。エッジフィルムを使用しない場合にはエンドキャップへの融着時に疎水性部分の機能化処理部寄りの部分が融着されないで残されるようにする。
図5は本発明のフィルタエレメントがガス抜きのために役立つこと例示するもので、上記のように構成したフィルタエレメント1をハウジング116に挿入しマニホルド122を取付け(取りつけ部は図示せず)、Oリング114やマニホルド122を使用して封着した状態を示す。濾過すべき液体の供給側には液入口115が設けられ、フィルタエレメントのコア2の中心流路は濾液出口121に接続される。供給液は入口115からスリーブ4とハウジング116の間の通路119を流れ、濾過材103を透過した濾液はコア2の内部通路を通って出口121に出る。
図5に矢印で示したように、ガスは膜の疎水性部分106を透過し(親水化部分は透過しない)、コアの上部に出ていく。このため親水化部分で生じたガスが浮力で上部に上り、疎水性部分106を通り、濾液側の出口121から迅速に引き出されるため、気泡が滞留が防止され、液体に対する大きい濾過面積が維持できる。
In the
FIG. 5 illustrates that the filter element of the present invention is useful for degassing. The
As shown by the arrows in FIG. 5, the gas permeates the
これに対して図6は疎水性部分のない濾過材103’を用いた従来のフィルタエレメント1’の場合を示し、濾過すべき液体の供給側には液入口115とガスベント口117が設けられ、ベント口117にはガス抜き弁123が取り付けられる。エアその他の気泡や溶存ガスは浮力により通路119を上昇しベント口117からガス抜き弁123を経て外部に抜き出される。本発明ではガスベント口117は不要となることが分かろう。
On the other hand, FIG. 6 shows the case of the
本発明に従ってフィルタエレメントの製造方法の一例を挙げると次の通りである。なお親水化処理以外の工程は公知であり、例えば特許第3244730号に記載されている方法が採用できる。 An example of a method for manufacturing a filter element according to the present invention is as follows. In addition, processes other than the hydrophilization process are well-known, For example, the method described in the patent 3244730 is employable.
1.濾過膜の製作:図1に関連して説明した方法により、濾過目的に適した微細孔を有する長尺の多孔質疎水性PTFE膜の両縁部を除いた中央部分に市販の親水化処理液(PVP:ポリビニルピロリドン、PVA:ポリビニルアルコール)を塗布して親水化し、乾燥し、親水化部分105と両縁部の疎水性部分106とからなる複合濾過膜が得られる。
1. Production of filtration membrane: Commercially available hydrophilization treatment liquid at the central portion excluding both edges of a long porous hydrophobic PTFE membrane having fine pores suitable for filtration purposes by the method described with reference to FIG. (PVP: polyvinyl pyrrolidone, PVA: polyvinyl alcohol) is applied to make it hydrophilic, and dried to obtain a composite filtration membrane comprising a
2.濾過材の製作:次いで熱可塑性フッ素系樹脂製の無孔のエッジフィルム107を連続供給して、親水化した多孔質疎水性PTFE膜の両縁の疎水性部分106に重畳させ、エッジフィルムの融点以上の温度(例えばPFAやFEPの場合は約250〜350℃程度)に加熱したロールヒータの間に通してエッジフィルムを濾過膜に融着する。
例えば、疎水性PTFE濾過膜として平均厚さ45μm、平均孔径0.1μm、平均バブルポイント値2.0kg/cm2のものを使用し、その両縁部にエッジフィルムとしてPFAフィルム(例えば厚さ12μm)を例えば270℃程度の温度に加熱したロールヒータで熱融着する。
軟化したエッジフィルムの樹脂は疎水性PTFE膜濾過膜の細孔に侵入してアンカー効果により両者は完全に結合する。エッジフィルムの両縁部は疎水性PTFE膜と一緒にカッターで切りそろえる。
得られた結合体の両面に熱可塑性フッ素系樹脂製の支持ネット101、104(PFA製の100メッシュの網、不織布、多孔シートなど)で挟んで積層し、この積層体をアコーデオンプリーツ状に折り、積層体を所定の山数にカットし、積層体をエンドレス状にして両側縁の間にPFAやFEPフィルム片を挟み、例えば320℃程度のホットスタンプで融着しシールして円筒状のプリーツ型濾過材103を得る。
この工程で多孔質PTFE膜の親水化部分105には熱が実質的に加わらないことが明らかである。
2. Fabrication of filter material: Next, a
For example, a hydrophobic PTFE membrane having an average thickness of 45 μm, an average pore diameter of 0.1 μm, and an average bubble point value of 2.0 kg / cm 2 is used, and a PFA film (for example, a thickness of 12 μm) is used as an edge film on both edges. For example, by a roll heater heated to a temperature of about 270 ° C.
The softened edge film resin penetrates into the pores of the hydrophobic PTFE membrane filtration membrane, and the two are completely bonded by the anchor effect. Both edges of the edge film are trimmed together with a hydrophobic PTFE membrane with a cutter.
The obtained bonded body is laminated on both sides of support nets 101 and 104 made of thermoplastic fluorine resin (100 mesh net of PFA, non-woven fabric, perforated sheet, etc.), and this laminated body is folded into an accordion pleat shape. The laminated body is cut into a predetermined number of peaks, the laminated body is made into an endless shape, PFA or FEP film pieces are sandwiched between both side edges, and are fused and sealed with, for example, a hot stamp at about 320 ° C. to form a cylindrical pleat A
It is clear that substantially no heat is applied to the
3.ポッティング工程:次に、熱可塑性フッ素系樹脂(例えばPFA)よりなるエンドキャップ6(又は7)を金型に装入しその融点以上の温度、例えばPFAの場合には約250〜350℃に加熱し溶融する。多孔内側コア部材2と多孔外側スリーブ4の間に濾過材103を支持させ、下端部を加熱してエッジフィルム107と支持ネットの縁端を軟化させ、金型の内部の所定深さまで押入れた状態で数秒程度保持し、熱源を切って5〜10分間放冷する。エッジフィルム107はエンドキャップ6(又は7)と一体化し、充分な封着を行なう。このときもまた熱はエッジフィルム107とそれが重畳した疎水性部分に加わるが、親水化部分には加わらないことが明らかである。
3. Potting step: Next, an end cap 6 (or 7) made of a thermoplastic fluororesin (for example, PFA) is inserted into a mold and heated to a temperature higher than its melting point, for example, about 250 to 350 ° C. in the case of PFA. Then melt. A state in which the
本発明は機能化処理部が高熱の作用を受けないので精密なフィルタ膜耐薬品性に優れているため半導体集積回路の製造、薬剤の精製などに広く採用される。 The present invention is widely used in the manufacture of semiconductor integrated circuits, the purification of chemicals and the like because the functionalized processing section is not affected by high heat and is excellent in precision filter film chemical resistance.
1、1’ フィルタエレメント
2 内側コア
3、4 孔
5 外側スリーブ
6、7 エンドキャップ
8 出口部
100 積層体
101、104 支持ネット
102 複合PTFE膜
103、103’ 濾過材
105 親水化部分
106 疎水性部分
107 エッジフィルム
109 供給ロール
110 塗布装置
111 供給口
112 ノズル
113 回転ロール
114 Oリング
115 供給口
116 ハウジング
117 ガスベント口
119 通路
123 ガス抜き弁
DESCRIPTION OF
103, 103 '
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