JP2507456B2

JP2507456B2 - フィルタ−エレメントとその製法

Info

Publication number: JP2507456B2
Application number: JP62189859A
Authority: JP
Inventors: 徳弥宮木; 明久井上
Original assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 1987-07-28
Filing date: 1987-07-28
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPS6434403A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はフィルターエレメントおよびその製法に関す
る。

従来技術近年、水、薬液、ガス等の清浄化技術はポリテトラフ
ルオロエチレン（以下PTFEと云う）、ポリプロピレン
（以下PPと云う）等の高性能フィルター膜の登場ととも
に著しく進歩し、デバイスとしても各種のフィルターエ
レメントが開発されサブミクロンオーダーの濾過が可能
になっている。

フィルターエレメントとしては精密濾過膜（MF）の分
野では、メンブレンを支持体とともに、プリープ加工し
てチューブ状にし、両端を端部キャップでシールしたい
わゆるプリーツ形カートリッジフィルターが多用されて
いる。

従来、微孔性フィルター膜を用いたプリーツ形チュー
ブ状フィルターエレメントの製造方法は、フィルター膜
の両面に多孔性ネットや不織布等の支持体を置きサンド
イッチ状にしたシートを波付け加工してプリーツ状に
し、両先端を合わせて接着剤でシールしてチューブ状
（円筒状）にし、多孔性コア材及び多孔性外筒を内外に
挿入し、これらの端部をエポキシ樹脂やウレタン樹脂等
の液状硬化性樹脂（接着剤）を塗布した端部キャップに
押し込み、該接着剤を硬化させて液密に端部をシールす
る方法であった。

しかしながら、先端部（側部）シール及び端部シール
に液状接着剤を用いたフィルターは耐薬品性に劣る、抽
出物による汚染等の問題があり、最近では先端部シール
及び端部シール共に熱可塑性樹脂により融着シールした
フィルターエレメントが開発されている。

この端部の融着シールにおいては、通常フィルター膜
は厚さ30〜200μｍで50〜80％の空隙率を有し非常に薄
くてやわらかく、一方、該フィルター膜を押し込む溶融
熱可塑性樹脂は前記液状接着剤に比して高粘度であるた
めプリーツ端部を押し込む際にフィルター膜が座屈した
り、プリーツのフィルター膜間に樹脂が充分侵入しない
等でシール不良が生じやすく、これらを防ぐために種々
の工夫がなされている。その一つは、PTFEフィルター膜
にPP樹脂の多孔性ネットをラミネートしてフィルター膜
を補強して用いる方法がある。しかし、この方法はネッ
トがフィルター膜に完全に接着されており、ネットの開
孔部分（通常開孔率は50〜70％）しか膜は働かない、即
ち有効膜面積が減少し流量が少なくなるという欠点があ
る。

他の方法として、実開昭59-82516号公報にはPTFE又は
PPのフィルター膜をPP製補強用網布でサンドイッチし、
左右縁辺を接着する方法が開示されている。しかしこの
場合は開孔率の大きい網布でフィルター膜端部を補強す
るに必要な樹脂量を持たせる為には、網布は0.3mm以上
の厚さが必要になり、エレメントとしてプリーツの山数
を増やすことができない。即ち、膜面積の大きいエレメ
ントを作ることができない。

又、特開昭60-58208号公報、特開昭60-147206号公報
及び特開昭61-68110号公報にはPTFEフィルター膜と熱可
塑性フッ素樹脂のネット状支持体からなるプリーツ状シ
ートの端部を予備融着し、熱可塑性フッ素樹脂の端部シ
ール材を溶融した中へ押し込む方法、さらに、特開昭61
-149218号公報及び特開昭61-149219号公報には前記予備
融着をしないで熱可塑性フッ素樹脂でプリーツ端部を融
着シールする方法が開示されている。しかし、これらの
方法はいずれも金型中で端部シール材を溶融しなければ
ならず、さらに、プリーツ端部の押込みにも長時間を要
する等きわめて生産性が悪く、例えば、PPで端部シール
するが如きフィルターエレメントの製造には不適であ
る。

さらに、米国特許4,392,958号明細書及び米国特許4,5
12,892号明細書にはフィルター膜端部の上流側に非孔性
フィルムの保護ストリップを配置したプリーツ形チュー
ブ状フィルターエレメントの製造方法が開示されてい
る。しかし、この方法は液状シーラーによる端部シール
の方法であり、しかもフィルムの保護ストリップをフィ
ルター膜端部の上流側において、フィルター膜端部側で
前記ストリップの一部分がフィルター膜と接着され他部
分は接着されていない構成にしてフィルター膜の破壊を
防ぐようにしたものである。

発明が解決しようとする問題点上述のごとく、精密濾過に用いられるPTFEやPP製のフ
ィルター膜はそれ自体優れた性能を有するが、これをフ
ィルターエレメント中に組み込むにはその膜が非常に薄
くかつ柔らかいため、種々の技術上の問題を有してい
る。特に、これをエンドキャップ等に挿入し、液密に溶
着しようとするとき、挿入時の歪み、およびそれにとも
なう漏れ等の問題があり、これを歩留りよく、効率的か
つ経済的に達成することが急務である。本発明はその様
な問題を解決するためのフィルターエレメントの製法な
らびにこれから得られたフィルターエレメントを提供す
ることを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明はフィルター膜の融点より低い融点を有する熱
可塑性樹脂補強材で少なくともその片面がその両端部に
おいて少なくとも3mmの融着巾をもって接着補強された
フィルター膜と、該フィルター膜の両面に重ねた多孔性
支持体とを有し、かつ両者をプリーツ形チューブ状に折
り曲げてなる濾過材および該濾過材両端部を熱可塑性樹
脂で液密に融着した端部キャップ部を有するプリーツ形
チューブ状フィルターエレメントを提供することを目的
とする。

さらに本発明はフィルター膜の相対する両端部（２）
の少なくとも片面に熱可塑性樹脂補強材を接着せしめ、
その両面に多孔性支持体を重ね、これを熱可塑性樹脂補
強材接着部がチューブ端部を形成するようにプリーツ形
チューブ状に成形して濾過材を得、該濾過材両端部をそ
れぞれ溶融熱可塑性樹脂を含む２箇のエンドキャップに
挿入して融着シールすることを特徴とするフィルターエ
レメントの製造法を提供することを目的とする。

本発明に用いるフィルター膜はポリテトラフルオロエ
チレン（PTFE）、ポリプロピレン（PP）ポリカーボネー
ト、ポリエステル、ポリスルホン、ポリイミド、ポリフ
ッ化ビニリデン、セルロース系樹脂等から得られる孔径
0.01〜10μｍ程度の微孔を有する膜であって、それ自体
フィルター膜として公知のものである。これらの膜は、
膜厚30〜200μｍ程度であり、機械的強度が弱く柔軟で
あり、そのままでは濾過圧によって容易に変形するた
め、両面を多孔性支持体によってサンドイッチ状にはさ
み変形を防止する。また、上記フィルター膜を多孔性支
持体でサンドイッチ状にはさんでも、これをそのままエ
ンドキャップ中の溶融樹脂中に挿入すると長時間かけて
ゆるやかに押込む場合はともかく採算性に見合う早さで
押込むとフィルター膜が座屈し、液密な融着ができなく
なる。

本発明においては、第１図〜第３図に示すごときフィ
ルター膜（１）はその両端部（２）（長尺のフィルター
膜を連続的に処理する場合は長手方向の両耳部を処理す
るのが適当である）において片面（第２図）または両面
（第３図）に熱可塑性樹脂補強材（３）を接着させる
（第２図および第３図は第１図の横断面図）。

補強材（３）に用いられる熱可塑性樹脂としてはポリ
プロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホ
ン、ポリフッ化ビニリデン等が適当である。これらの補
強材（３）は、フィルター膜の融点より低い融点を有す
る樹脂を用いるのが好ましい。フィルター膜の融点より
高いかあるいはこれと同じ場合は融着時フィルター膜が
溶融するかあるいは破れる可能性がある。補強材は厚さ
５〜100μｍ、特に10〜40μｍが好ましく、５μｍより
薄いと補強効果に劣り、100μｍより厚いと、フィルタ
ー膜をエンドキャップ中の溶融樹脂中に挿入する際、補
強部と非補強部の界面に応力がかかり易く膜が破損し易
い。

フィルター膜両端部（２）に設ける補強材の幅は１〜
20mm、より好ましくは３〜6mmである。1mmより狭いと補
強効果が小さく、20mmより広いと、フィルター膜の濾過
面積がそれだけ小さくなる。実用上エンドキャップ内で
のフィルター膜の挿入深さは１〜5mm程度で十分であ
り、従って補強材の幅もその程度で十分である。

補強材（３）の形態はリボン状、テープ状、紐状、ネ
ット状、ストランド状、ノンウーブン状いずれであって
もよいが、補強幅に相当する幅のテープ状またはリボン
状のものが特に好ましい。補強材（３）はフィルターの
膜の片面に接着してもよくまたは両面に接着してもよ
い。通常は片面だけで充分である。補強材の接着は、フ
ィルター膜の両端部に補強材を重ね片面または両面か
ら、フィルター膜の融点より低い温度で押圧してやれば
よく、フィルター膜が長尺のときには、長手方向に補強
材を重ねて加熱ローラー間を通し、補強材を接着後、所
望長さに切断すればよい。

本発明フィルター膜は第４図に示すごとく多孔性支持
体（４）の間にサンドイッチ状に保持される。多孔性支
持体（４）はフィルター膜が全面積にわたって濾過に有
効に働くためのスペーサーであると同時に濾過圧による
膜の変形を防ぐ他、膜側縁部（５）の融着を完全にする
ために重要な役割を有する。

多孔性支持体は使用するフィルター膜の融点より低い
融点を有する熱可塑性樹脂製が好ましい。この様な熱可
塑性樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレン、四フ
ッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共
重合樹脂（PFA）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピ
レン共重合樹脂（FEP）、エチレン−四フッ化エチレン
共重合樹脂（ETFE）、三フッ化塩化エチレン樹脂（PCTF
E）、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合樹脂（ECT
FE）、フッ化ビニリデン樹脂（PVdF）、フッ化ビニル樹
脂（PVF）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（EP
E）等の熱可塑性樹脂が使用される。特に好ましくは耐
薬品性、経済性等の点でポリプロピレン、ポリエチレン
等が好ましい。多孔性支持体（４）は熱可塑性樹脂の織
布、融着不織布、成形ネット、編物、パンチングシート
等多孔性の素材であって、プリーツ状に折り曲げること
のできる程度の可塑性と濾過圧によって容易に形崩れし
ない程度の剛性を有するものが望ましく、そのため、通
常厚さ0.1〜1.0mm程度のものを用いる。

フィルター膜（１）は多孔性支持体でサンドイッチ状
にはさみ、これをプリーツ状に折り曲げて両側縁部
（５）を液密に融着し第５図に示すごときプリーツ状円
筒（６）にする。フィルター膜と多孔性支持体は多層構
造をとってもよい（例えば支持体−膜−支持体−膜−支
持体）。

両側縁部（５）の融着は第６図に示すごとく多孔性支
持体（４）の一側縁部（７）を長くし、これを他の側縁
部の外側にかぶせて一体に融着してもよく、第７図に示
すごとく、両側縁部間に熱可塑性樹脂シールテープ
（８）をはさんで融着してもよい。また第８図に示すご
とく熱可塑性樹脂製シールカバー（９）をかぶせて融着
してもよい。この様なシールテープやシールカバーとし
ては耐薬品性と融着性に優れた熱可塑性樹脂を用いるの
が好ましい。第７図および第８図に示す態様ではシール
の耐圧性が向上する。

端部（２）を補強材（３）で接着したフィルター膜
（１）と多孔性支持体（４）とは端部において予め融着
する必要はなく、第９図に示すごとくこれを直接溶融し
た熱可塑性樹脂（10）中に挿入すればよい。これによっ
て工程が著しく短縮できる。

即ち、以上のごとくして得られた濾過材はその両端部
（２）を、液通過用開口部（12）を残して熱可塑性樹脂
中に埋入融着させる。融着はエンドキャップ（11）中に
シール用樹脂を溶融塗布しこれにプリーツ端部を押込む
ことにより行う。あるいは、エンドキャップの内面側
（プリーツ端部挿入側）を直接加熱溶融しこれにプリー
ツ端部を押込んでもよい。その際、シール用樹脂の溶融
粘度を6,000ps以下、好ましくは1,000ps以下に保つと補
強材と多孔性支持体の作用でフィルター膜端部が座屈す
ることなくわずか数秒以内にシール用樹脂中に押込むこ
とができ、完全な液密シールを達成することができる。

シール用樹脂および／またはエンドキャップ用樹脂と
してはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、
ポリサルホン、ポリフッ化ビニリデン等が適当である。
シール用樹脂は端部補強材と同一の樹脂が好ましい。さ
らに、シール用樹脂はエンドキャップと同一の樹脂が好
ましい。

また所望により濾過材両端部の中央開口部（12）に嵌
入する多孔性中空円筒状コア材（濾液の取出流路：図示
せず）を同時にエンドキャップと融着してもよい。

両端部に融着させるキャップ（11）は両者共、中央開
口部を有していてもよく、一方が中央開口部を有し、他
方が中央開口部を有さないキャップであってもよい。

コア材に用いられる樹脂としては前記エンドキャップ
と同じ樹脂が用いられる。

本発明フィルターエレメントは所望ならば熱可塑性樹
脂製シリンダー状保護外筒を濾過材の周囲にかぶせても
よい。この保護外筒は処理液が通過するよう多数の孔を
有するパネルから作ったものでよく、必ずしもフィルタ
ーエレメントと一体に融着される必要はない。キャップ
の内側にはめ込んでもよく、外側に挿入してもよい。

実施例 PTFE製フィルター膜（厚さ60μｍ、平均孔径0.22μ
ｍ、巾245mm、長さ360cm）の両側縁部の片側にPPフィル
ム（厚さ40μｍ、巾5mm）を市販のラミネーターを用い
てラミネートする。このフィルター膜の両面にPP製不織
布（厚さ0.2mm、目付40g/m²）を重ねてサンドイッチ状
にし、これらのシートを波付けして襞数150のプリーツ
を成形する。プリーツ状シートの両先端を重ね合わせて
市販のインパルスシーラーで熱シールし、プリーツ状シ
ートをチューブ状にする。

このチューブ状プリーツ材にPP製多孔性中空円筒状コ
ア材（外径41mm、内径34mm、長さ245mm）及びPP製多孔
性円筒状外筒（外径70mm、内径66mm、長さ245mm）を挿
入し、これらの端部と嵌合するPP製エンドキャップの中
に溶融したPPを塗布し、直ちに前記チューブ状フィルタ
ー部材の端部を押し込み融着シールする。他端も同様に
エンドキャップで融着シールする。得られたフィルター
エレメントは高圧（5kg/cm²）をかけても全くリークが
なく、またエンドキャップの融着シール部を切断し融着
状態を観察したが、フィルター膜の座屈は観察されなか
った。

発明の効果本発明フィルターエレメントは、プリーツ端部が液密
に融着され液漏れの心配がない。また、本発明方法を用
いると、フィルターエレメントを高能率で生産すること
ができ、かつ不良品の発生率を著しく減少させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は端部を補強材で補強したフィルター膜の模式的
平面図、第２図は端部片面を補強したフィルター膜の横
断面図、第３図は端部両面を補強したフィルター膜の横
断面図、第４図は端部補強フィルター膜の両面に多孔性
支持体をサンドイッチ状に重ねた図、第５図はプリーツ
状フィルターエレメントの部分分解図、第６図〜第８図
はフィルター膜側縁部の融着方式を示す模式図、および
第９図はプリーツ端部の融着状態を示す図である。（１）……フィルター膜、（２）……フィルター膜端部（３）……補強材、（４）……多孔性支持体（５）……フィルター膜側縁部、（６）……プリーツ（10）……端部シール用樹脂、（11）……エンドキャッ
プ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルター膜の融点より低い融点を有する
熱可塑性樹脂補強材で少なくともその片面がその両端部
において少なくとも3mmの融着巾をもって接着補強され
たフィルター膜と、該フィルター膜の両面に重ねた多孔
性支持体とを有し、かつ両者をプリーツ形チューブ状に
折り曲げてなる濾過材および該濾過材両端部を熱可塑性
樹脂で液密に融着した端部キャップ部を有するプリーツ
形チューブ状フィルターエレメント。
【請求項２】フィルター膜がポリテトラフルオロエチレ
ン膜、ポリフッ化ビニリデン膜である第１項記載のフィ
ルターエレメント。
【請求項３】フィルター膜の膜厚が30〜200μｍである
第１項記載のフィルターエレメント。
【請求項４】熱可塑性樹脂補強材がポリプロピレン、ポ
リエチレン製である第１項記載のフィルターエレメン
ト。
【請求項５】熱可塑性樹脂補強材がフィルム、ネット、
または不織布である第１項記載のフィルターエレメン
ト。
【請求項６】熱可塑性樹脂補強材が厚さ５〜100μｍの
リボン状、またはテープ状である第１項記載のフィルタ
ーエレメント。
【請求項７】多孔性支持体がネット、織布または不織布
である第１項記載のフィルターエレメント。
【請求項８】多孔性支持体が熱可塑性樹脂製である第１
項記載のフィルターエレメント。
【請求項９】多孔性支持体がポリプロピレンまたはポリ
エチレンから選ばれる第１項記載のフィルターエレメン
ト。
【請求項１０】キャップ部がポリプロピレンまたはポリ
エチレンから選ばれる熱可塑性樹脂である第１項記載の
フィルターエレメント。
【請求項１１】フィルター膜の相対する両端部（２）の
少なくとも片面にフィルター膜の融点より低い融点を有
する、少なくとも巾3mmの熱可塑性樹脂補強材を接着せ
しめ、その両面に多孔性支持体を重ね、これを熱可塑性
樹脂補強材接着部がチューブ端部を形成するようにプリ
ーツ形チューブ状に成形して濾過材を得、該濾過材両端
部をそれぞれ溶融熱可塑性樹脂を含む２個のエンドキャ
ップに挿入して融着シールすることを特徴とするフィル
ターエレメントの製造法。