JPH02245227A - フィルターカートリッジの製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は流体のろ過に使用されるフィルターカートリッ
ジの製造方法に関する。さらに詳しくは、シート状の膜
をひだ折り状に折り目をつけたプリーツ型フィルターカ
ートリッジの製造方法に関するものである。

ここでいうフィルターカートリッジは流体中に存在する
微粒子や微生物をろ過捕集するもので、半導体製造工程
、医薬製造工程、食品・飲料水・アルコール飲料等製造
工程他で用いられるものである。

〈従来の技術〉 微孔性ろ過膜は古くから知られており（例えば、Ｒ，Ｋ
ｅａｔｉｎｇ著、ＭｃＧｒａｗ旧■社発行、ＳｙｎＬｈ
ｅｔｉｃＰｏｌｙｍｅｒｌｃ　Ｍｅｓｂｒａｎｅｓ）ろ
適用フィルターなどに広くく使われている。微孔性ろ過
膜は、例えば米国特許第１．４２１，３４１号、同３，
１３３，１３２号、同２，９４４，０１７号、特公昭４
３−１５６９８号、特公昭４５−３３３１３号、特公昭
４Ｂ−３９５８６号、特公昭４Ｂ−４００５０号などに
記載されているように、セルロースエステルを原料とし
て製造されるもの、米国特許第２゜７８４．８９４号、
同３，４０８，３１５号、同４．３４０，４７９号、同
４，３４０，４８０号、同４，４５０，１２６号、ドイ
ツ特許Ｄ３，１３８．５２５月、特開昭５８−３７８４
２号などに記載されているように脂肪族ポリアミドを原
料として製造されるもの、米国特許第４，１９６．０７
０号、同４，３４０，４８２号、特開昭５５−９９９３
４号、特開昭５８−８６９４１号、特開昭５６−１２６
４０号などに記載されているようにポリスルフォンを原
料とするもの、ドイツ特許０ＬＳ３　００３　４００な
どに記載されているようにポリプロピレンを原料にする
ものなどがある。これら微孔性膜は電子工業用洗浄水、
医薬用水、医薬製造工程用水、食品水等のろ過、滅菌に
用いられ近年その用途と使用量は拡大しており、とくに
粒子捕捉、微生物捕捉の点から信頼性の高い微孔性ろ過
膜が多用されている。

このようなろ過膜は高分子溶液あるいは高分子溶融体を
平板上の平骨面、あるいは円筒体の側面に直接あるいは
これらの面に沿って動くシート状支持体の上にキャスト
し、平坦なシートとして製造される。そしてその用途に
応じて平坦なシートより打抜きやカッテングにより一定
の形状や大きさにして平膜状で使用される場合と、樹脂
や金属製の部品と組み合わせてフィルターカートリッジ
として使用する場合がある。

特にろ過流量を大きくすると同時に取扱を容易にすると
言う観点から、平膜状ろ過膜をひだ折りして、一定の容
積としたプリーツ型フィルターカートリッジが賞用され
ている。このようなフィルターカートリッジに組み込ま
れるろ過膜は疎水性高分子を原料としたものが多く、水
系液体のろ過を目的とする場合には微孔表面に親水性を
付−リするために親水化処理を施す、この親水化処理と
しては親水化剤を微孔表面に塗設する方法が簡単なため
に一般的に行われている。

一般にプリーツ型フィルターカートリッジは以下のよう
な工程を経て製造される。

（１）　　プリーツ工程 シート状の膜を２枚の刃をもつひだ折り機によりろ過膜
の長さ方向に垂直な方向に一定間隔てひだ状の折り目を
つける。この際フィルターカートリッジにろ過耐圧性を
付与するために支持材料たとえば不織布をろ過膜に重ね
てひた折りすることが多い。ひだ折りを行った後、必要
に応じて加熱しひた折りを固定する。この工程によりろ
過膜は波板状の形状になる。

（２）裁断工程 プリーツ状に固定したろ過膜を一定のろ過面積になるよ
うにひた折り目方向に裁断する。

（３）膜端接着工程 裁断したプリーツ状に固定したろ過膜の両端を熱あるい
は溶剤、接着剤等で接着し、円筒状とする。この接着面
はる液中の微生物や粒子等が通過しないように密封性が
求められる。

（４）膜枠固定工程 プリーツ状に固定したろ過膜の円筒体の内側に、側面に
穴の開いた内筒とよぶ円筒部材をいれ、外側にやはりそ
の側面に穴を有する円筒状外筒を被せてろ過膜構造体を
保護する。

（５）円筒端面接着工程 円筒状に形成したろ過膜構造体および内筒、外筒の両端
面を円板状或いは液流式・液排出口を有した円板環状部
材に熱あるいは接着剤で接着し密閉性を与える。

く本発明が解決しようとする課題点〉 このようなフィルターカートリッジ組立工程において（
２）裁断工程（３）膜端接着工程あるいは（４）膜枠固
定工程に於いてプリーツ状に固定したろ過膜の折り目を
展開する場合がある。この際しばしばろ過膜の折り目部
分に小さな亀裂が生じる。フィルターカートリッジの組
立工程の中間工程でろ過膜に亀裂が発生する。このよう
な亀裂が発生すると、ろ過膜としての本来の目的である
微粒子や微生物を捕捉するという役割を果たすことがで
きず、不良品となってしまう０本発明の目的はプリーツ
型フィルターカートリッジの組立工程においてろ過膜に
上述のような亀裂を発生させず、より性能の信頼性の高
い安全なフィルターカートリッジを提供し、作業性と歩
留りを向上させ、ひいては製造原価の低廉なプリーツ型
フィルターカートリッジを提供することである。

く課題を解決するための手段〉 前記！１題を鋭意検討した結果、フィルターカートリッ
ジを構成する部品であるろ過膜が長期にわたって低い湿
度の環境に保管されている場合あるいはひだ折り時にろ
過膜が熱を受ける場合に、後工程すなわち膜端接着工程
でひた折り目部分を展開することにより亀裂を起こしや
すいことが分かった。

発明者らはフィルターカートリッジ組立工程においてろ
過膜に含まれる水分率が重要な働きをしていることを発
見し、これを制御することによって、課題の解決に到っ
た。

すなわち、本発明の上記目的は組立工程でろ過膜の水分
率（ろ過膜の表面に吸着あるいは吸収されている水の膜
に対する重量比）を２．６％以上にすることによって達
成される。特にひだ折り部分を展開する場合に、水分率
を２．６％以上にしておくことが好ましい。

親水性物質が表面にコーティングされたろ過膜が亀裂を
起こさないためには、ろ過膜の水分率を２．６％以上に
することが必要であり、このましくは３．０％以上であ
ることが望ましい。

ろ過膜の水分率を２．６％以上にするための方法として
は、作業場全体の湿度を制御しその環境下で保存する方
法、ひだ折り後に湿度の高い槽の中で１１湿する方法、
ひだ折り固定後に湿度の高い風をろ過膜にあてる、ある
いは湿度の高いゾーンをラインの中に設けて、その中を
ろ過膜を通過させる方法等どのような方法を用いてもよ
い。

本発明に適用するろ過膜の素材はポリ弗化ビニリデン、
ポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、ポリス
ルフォン、ポリエーテルスルフォン、脂肪族ポリアミド
、セルローズエステル、ポリプロピレン、ポリイミド等
の公知の疎水性高分子を挙げることができるが特に素材
を選ばない。

また、本発明に適用する親水化物質は、ポリビニルアル
コール、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド
、ポリヒドロキシアクリレート等を例にあげることがで
きるが、ろ過膜の素材に対するコーテイング性、親木性
等の性質によって選択することができる。また複数の官
能基を有した低分子物質で親水性を示すものも例として
あげることができる０本発明はポリビニルアルコールを
用いた場合に効果が著しい。

そのコーティングの方法はろ過膜製膜後シート状でデイ
ツプコートあるいはビードコート、スプレーコート等公
知の方法がある。親水化剤のコーティングする際の溶媒
はろ過膜を構成する高分子を溶解その他によりろ過膜構
造やその機能を損なわないもので親水化剤を溶解するも
のが選ばれるが、−船釣には水、エタノール、メタノー
ル、アセトン等が用いられる。親水化剤溶液の親水化剤
濃度は目的とする親水化の程度によって選択するが重量
比で０．　１％から５％程度である。親水化剤をコーテ
イング後は乾燥室或いは乾燥、ゾーンを経て乾燥する。

親水化剤のコーテイング量はフィルターカートリッジの
使用条件、求められる特性等で決定される。連続してろ
過膜を製造する場合は乾燥後のろ過膜をロール状に巻き
取る。

〈実施例〉 ろ過膜として厚さ１８０μｍ、平均孔径０．２μｍのポ
リスルフォン膜に分子量１７０００のポリビニルアルコ
ール（Ｉｔ水化物質）を水ｆＪ液で塗布し乾燥後の塗布
量を４．０ｇ／ｒｒｆとしたものを用いた。この膜をひ
だ折り機でひだ折りし、有効Ｍ面積が０．　７Ｍになる
ようにひた折り方向に平行に切断し、圧力下で９０°Ｃ
の温度で１０分間熱処理しひた折り形状を固定した。こ
のサンプルを３０個作製しそのうち５個ずつ（１１ｉ度
３０％に調整したチャンバー中で１５分処理、（２）湿
度６５％に調整したチャンバー中で２分処理、（３）湿
度６５％に調整したチャンバー中で３分処理、（４）湿
度８０％に調整したチャンバー中で１分処理、【５）湿
度８０％に調整したチャンバー中で１５分処理、（６）
湿度８０％に調整したチャンバー中で６０分処理を行い
、それぞれの条件で処理したろ過膜の水分率を精密天秤
および乾燥機等を用いて重量法で測定した。

またこれら６種の処理を行ったサンプルの両端ニするひ
た折り部分３山を展開し、インパルスヒートシーラーで
接着シールした。ヒートシールしたあと、ヒートシール
のために展開したひだ折り部分３山を肉眼および顕微鏡
で亀裂の発生有無を観察した。また同様ポリスルフォン
膜に分子量１７０００のポリビニルアルコールを塗布し
なかったものについて同じ操作を行い亀裂の発生状態を
調べた。

その結果を以下の第１表にしめす。

第１表 〈発明の効果〉 以上のごとく、本発明によれば親水性物質を微孔性表面
に塗設したろ過膜をろ週休としたプリーツ型フィルター
カートリッジを製造するにあたり、カートリッジ組立工
程で亀裂による歩留り低下を防ぎ、作業性を向上さＵ、
性能の借問性の高いフィルターカートリンジを提イ共す
ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）親水性物質を表面にコーティングしたろ過膜をろ
   過体としたプリーツ型カートリッジを製造するにあたり
   、ろ過膜の水分率を２．６％以上で組み立てることを特
   徴とするプリーツ型フィルターカートリッジの製造方法
   。
2. （２）親水性物質がポリビニルアルコールであることを
   特徴とする請求項（１）記載のプリーツ型フィルターカ
   ートリッジの製造方法。
3. （３）ろ過膜をひだ折り後、ひだ折り部分を展開する場
   合にろ過膜の水分率を２．６％以上とすることを特徴と
   する請求項（１）記載のフィルターカートリッジの製造
   方法。