JPH026827A - 不透過性個所を有する多孔質膜フィルタ及びその用途 - 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】 本発明は、フィルム状、害への１つの面のｎ造変化に基
づき、不透過性個所を有する多孔質膜フィルタ（特に、
微小多孔質及び超微小多孔質膜フィルタ）に関する。

各種の熱可塑性材料（例えば、酢酸セルロース。

ポリアミド、ポリフッ化ビニリテ′ン、ポリスルポン）
からなり、多様の気孔寸法及び気孔寸法分布を有し、対
称又は非対称であり、親水性又は疎水性である膜フィル
タは公知である。この種の膜フィルタの典型的例は、欧
州特許第９６．３０６号に記載されている。

この種の膜フィルタは、しばしば脆く、大きい機織的負
荷に耐えず、引裂きに対して敏感であり、したがって、
処理時（例えば、切断時、打抜き時、フィルタプラグ、
プレートモジュール及びクツションモジュール等のフィ
ルタ要具への組込み時）に問題が現れる。特に、常温硬
化性又は熱硬化性多成分樹脂に埋め込み、又は合成サー
モブラスト融体に埋め込み、次いで、シール材料を硬化
させることによって、好ましくはヒダを有する形の膜フ
ィルタをフィルタプラグハウジングに固定する場合は、
膜フィルタの物理的性質の変化は、固定範囲及び固定範
囲近傍に現れる。

例えば、吸着された低分子債の樹脂成分の界面作用の場
合のごとく前に疎水性であった膜フィルタが親水化され
る。また、膜フィルタの親水性表面に低分子ｆｆ１ｌｌ
脂成分が吸着された場合及び又は温度作用による界面活
性剤の脱着の場合のごときよ、前に親水性膜であったフ
ィルタが疎水化される。この場合、温度作用による部分
結晶性ポリマーの結晶成分の変化及び別の形態学的変化
が重要な役割を演する。フィルタプラグ製造の場合、特
に現れる上記問題、特に、プラグ製造時に親水性膜フィ
ルタ　（例えば、ナイロン膜フィルタ）をポリプロピレ
ン融体に埋め込む場合に、膜フィルタが埋込み範囲を超
えて、周縁ゾーンまて疎水化されるという問題は、記述
の欧州特許第９６．３０６号に詳細に述べられている。

この場合、水に濡れない上記周縁ゾーンは、フィルタプ
ラグの発泡点テスト又は耐圧テスト　（欠陥テスト）に
おいて、空気のバイパスをなし、したがって、フィルタ
プラグの試験を不可能とする多数の気孔を含んでいる。

特に、上記の問題を解決するため、所望の特定個所の膜
フィルタの気孔率を低下する及び又は親水性と疎水性と
の間の移行を阻止する煩瑣な方法は公知である。

即ち、例えば、米国特許第３．４０７．２５２　号には
、架橋可能で熱シールできるエキポジ樹脂（溶融接着剤
）からなるス）　ＩＪツブを載せて、周縁ゾーンを被っ
た膜フィルタが記載されている。

更に、ヒダをつけて濾過モジュールに組み込むべきポリ
フッ化ビニリデン膜の縁を機械的に膜上に押しつけたポ
リプロスレンフィルムで被つことも公知である。この場
合、ポリプロピレンフィルム及び又は膜フィルタは、溶
剤によって膨潤された状宮にあり、次いで、気化によっ
て溶剤を除去しなければならない。

既述の欧州特許第９６．３０６号には、溶剤を含まない
ポリエチレンを溶融接着剤として片面に被覆した熱シー
ル可能なポリエステルフィルムによって親水性膜フィル
タ　（例えば、ナイロンフィルタ）の縁をシールするこ
とが記載されている。

更に、上記方法には、膜フィルタの縁の気孔率を減少す
る方法として、組成の異なる注型溶液（例えば、ナイロ
ン溶液）を注型することによって、多孔質のフィルタ範
囲以外に低気孔率の周縁部を有するフィルタを得る方法
が提案されている。

更に、上記欧州特許第９６．３０６号には、２つの重な
り合うフィルタリボンを機械的にプレスし、かくして、
フィルタの全厚さにわたって微小多孔質又は超微小多孔
質のフィルタマトリックスを押しつぶすことによって、
膜フィルタの周縁部の気孔率を減少する方法が記載され
ている。

欧州特許第００３６３１５　号には、　熱シール″及び
機械的方法以外に、多孔質フィルタの敏感な範囲をにか
わ接着剤を塗布して処理する方法が述べられている。

上述の公知の方法が極めて煩雑であることはさておき、
膜フィルタの１つの面に不透過性フィルムを被覆する方
法を除いて、１つの面に不透過性構造を形成し、逆の面
には、例えば、融体に膜フィルタを埋め込む際に上記融
体の浸透に適した多孔質構造を常に保持し、理想的な固
着方式を得ることは不可能である。

不透過性材料を膜フイルタ上にプレスする上述の公知の
材料の方法によれば、一方では、膜フィルタの所望の個
所を不透過性化でき、他方では、逆の面に多孔質構造を
得ることができるが、この方法の場合、上述の大半の方
法の場合と同様、異質材料を膜フイルタ内に導入するか
又は膜フイルタ上に被覆するので、多くの場合望ましく
ない。

したがって、本発明の目的は、異質材料の導入または被
覆を行わずに所望の個所を簡単に不透過性化でき、一方
、不透過性個所と対向する個所に多孔質膜構造を有する
多孔質膜フィルタを得ることにある。

この目的は、フィルム状態への１つの膜面の構造変化に
もとづき不透過失個所を有することを特徴とする本発明
に係る多孔質膜フィルタ　（特に、微小多孔質及び超微
小多孔質膜フィルタ）によって達成される。

本発明に係る膜フィルタは、１つの面の上記不透過性個
所により、例えば、フィルタプラグに組込む注型法に極
めて適するものである。

このフィルタは、１つの面には、なお、侵透する液状樹
脂を理想的に固着できる多孔質構造が存在するからであ
る。本発明に係る膜フィルタの別の大きい利点は、異質
材料を導入せずに不透過性個所を形成できるので、化学
的に均一なフィルタが得られるという点にある。

不透過性個所、即ち、ガスおよび液体を透過しない個所
は、膜フィルタの周縁部に連続にまたは不連続に設ける
のが好ましいが、上記不透過性個所は、形成の簡単化の
ため、任意の別の個所に任意の配列で形成することもで
きる。

本発明に係る多孔Ｘ膜フイルタの１つの面に形成される
不透過性個所は、１つの膜面の膜構造を液体状態に移行
させ、上記状態において膜フイルタ材料をフローさせ、
気孔を閉鎖し、次いで、フローする材料を固化すること
によって、得られる。

このプロセス（以下でフィルム化と呼ぶ）によって、本
発明に係る膜フィルタの１つの面の多孔質構造は、所望
の膜深さまで消失し、かくして、フィルム化された個所
の膜は不透過性となるが、対向面では多孔質構造が保持
される。

膜フィルタの１つの面の膜材料の液体状態は、本発明に
もとづき、膜フイルタ材料の溶剤または溶剤混合物の蒸
気を膜フィルタの１つの面のフィルム化すべき個所に適
切に作用させ、膜フイルタ材料を所望の深さまで溶解す
ることによって、形成できる。フロー後、冷却によって
フィルムを固化し、好ましくは、気化およびまたは洗出
によって、含まれる溶剤を除去する。

蒸気の形の、膜フイルタ材料の非溶剤物質を膜フイルタ
材料の溶剤蒸気に添加混合することによって、溶解プロ
セスを制御できる。

溶剤と同１・策に、非溶剤は膜の１つの面と接触するこ
とにより凝結し、そして膜フイルタ材料の溶解性を減少
させる。

溶剤蒸気または溶剤蒸気と非溶剤物質蒸気との混合物を
使用するフィルム化法は、膜フィルタのリボンをノズル
と膜フィルタとの間の距離、溶剤蒸気または非溶剤物質
蒸気の温度および濃度ならびに作用時間に関して、膜フ
イルタ材料が所望の深さまで溶解されてフローするよう
な条件のもとで、溶剤および場合による非溶Ｍ物質の適
切な流れを膜フィルタのフィルム化すべき部分に上記開
口から通過させ、次いで、形成されたフィルムに含まれ
る溶剤および場合による非溶剤物質を、例えば、好まし
くは加熱せるガス流（特に、空気流）の吹込みによって
または洗出しによって、除去することによって、連続的
に行うのが好ましい。かくして、膜フィルタの１つの面
ｊごは、欠陥のない、即ち、孔のない、一体の不透過生
フイルム層が形成される。この場合、膜フィルタのマト
リックスの気孔率は高いので、フィルム化個所では、膜
フイルタフィルムの厚さは減少する。

特に、脆く、大きい機械的負荷に耐えず、引裂に敏感な
膜フィルタの場合、本発明にもとづきフィルム化した個
所は、大きい機械的強度を有、し、機械的負荷に耐え、
したがって、上記個所には、切断、打抜または他の機械
的加工を行うことができる。既述の如く、本発明に係る
膜フィルタは、フィルタプラグの製造のために特に有利
に使用できる。

溶剤または非溶剤物質としては、使用せる膜フイルタ材
料について良い溶剤または非溶剤物質であることが知ら
れている物質を使用する。ナイロン膜フィルタの場合、
例えば、溶剤蒸気としてギ酸または６（１酸の高温蒸気
を使用できる。

別のフィルム化法では、膜フイルタ材料の軟化温度また
は溶融温度以上の温度を有し、フィルム化すべき個所に
対応する寸法のガス流束を膜フィルタの１つの面に作用
させる。この場合も、連続作業が可能である。この場合
、所望のフィルム化深さに依存して、ガス流束を放射す
るノズルを膜フイルタフィルムが通過する速度、ノズル
出口と膜フイルタ両面との間の距離、ガス流束の温度及
びガス流束を選択する。

膜フイルタフィルムのガス流作用面とは逆の側の面を伝
熱性基材と接触させることによって、フィルム化の深さ
を制御できる。何故ならば、この方法においてフィルム
化の深さを制御する温度勾配を調節できる。

高温ガス流は、４５〜１３５　°の角度で膜フイルタ表
面に向け、形成すべきフィルム化部分の寸法に対応する
巾を有するスリットノズルから流出させるのが好ましい
。

ガス流の範囲の被処理材料にシワが生じ、その結果、フ
ィルムリボンの溶融が不規則となるのを防止するため、
連続プロセスの場合は引張ロールの周速を対応して調節
することによって、一方、不連続プロセスの場合は膜を
例えば固定枠に固定することによって、大きい張力（例
えば２ＯＮ／ｍの張力）を膜フイルタフィルムに加える
のが合目的的である。溶剤蒸気の上述の作用法の場合も
、この張力作用は合目的的である。膜フイルタフィルト
の背面に接触する伝熱材料に多数の小さい孔を設け、蒸
気孔に負圧を印加して膜フイルタフィルムを固定するこ
ともできる。

ガスとして空気を使用するのが好ましいが、酸素に敏感
な材料の場合は、中性ガス（例えば、窒素、アルゴン等
）を使用できる。しかしながら、本発明に係る膜フィル
タを構成する大半の熱可塑生＋Ｊ（４には空気が適する
。

多くの場合、溶剤蒸気の吹込法よりも高温ガスの吹込に
よるフィルム化の方が好ましい。何故ならば、使用せる
溶剤の除去方策が不要であり、環境問題または労働災害
防止問題も現れないからである。

以下の実施例を参照して本発明を説明する。

実施例１ ギ酸蒸気によるフィルム化 ｌｋｗ加熱フード内の６リツトル丸形フラスコく巾ロー
面削り蓋）に７７．５％ギ酸４　ｋｇを注入してＯ，［
ｉｋｗの負力で沸ｌＩりするまで加熱した。水と酸蒸気
混合物は、沸騰溶液と同様、ギ酸７７．５％と水２２．
５％とから成る（共沸組成）。流出する蒸気混合物は、
２２０　ａ＋ｍの間隔の平行な口を有する２０アダプタ
（ＮＳ２９）　　を介して導く。フィルタリボンの走行
方向で見て後方へ開放した深さ５■、寸法１１０　Ｘ４
０Ｘ５印の蒸気チャンバを有する２つのｐｒＦａ製ブロ
ツブロックＸ　Ｂ　Ｘ　Ｈ＝１２０　　Ｘ６０　Ｘ２５
ｍｍ）　　を被処理フィルムの受は面として２０アダブ
クの開口にはめ込んだ。

毛で補強した微小多孔質ポリアミド膜　（気孔呼び径：
０．２μｍ）の巾３２０　＋＋＋＋ｎのリボンを速度１
゜２００順／　ｍ　ｉ　ｎ　、および張力２ＯＮ／ｍで
双腕の実験装置の直上に導いた。

片面をフィルム化した双方のス）　ＩＪツブに含まれる
ギ酸を除去するため、膜リボンを水洗浴を通過させ、次
いで、乾燥ドラムを介して導き、巻取った。

フィルタプラグの製造のため、双方の切断個所、がフィ
ルム化ストリップのほぼ中央にあるよう、ヒダをつけた
材Ｉｔ　ＩＪボンを所要の巾に切断した。

端部キャップ用注型剤としてポリプロピレンを使用した
。比較のため、フィルム化してないフィルム材料からプ
ラグを同様に作製した。

水で濡らしたフィルタプラグのデータを第１表に示した
。

第１表に対比して示した測定値から明らかな如＜　、Ｐ
Ｐに埋込まれるフィルタ材料の緑のフィルム化によって
、空気拡散値は少なくとも１／３に減少される。

実施例２ 高温ガスによるフィルム化 補強してない微小多孔質ポリアミド膜（気孔径：　０．
４５　ｐ　ｍ）　　の巾３２０　ｔｎｍのリボンを速度
　１．５００ｍｍ／ｍＩｎ、、張力２ＯＮ／ｍおよび巻
掛は角１５０°で径５０ｍｍの特殊鋼ロール（肉Ｈ５ｍ
ｍ　、冷却せず、室温）のまわりに導いた。

設置したスリットノズル（２０Ｘ　１　ｍｍ）　　と微
小多孔質リボンの表面との間の距離が１．５ｍｍとなる
よう、耐振動熱風装Ｒ（ライスフ社、トリアツク型）を
走行リボンの前に設置した。３２０　℃の高温空気流（
サーモスタフ）設定（ａ３．２）を特殊鋼ロールに巻か
れたフィルタの表面に９０°の角度で当てた。

（）られたフィルト化ストリップの７さのＳ巳１による
測定値は１０〜１３μｍであった アダメル社の引張試験機タイプ２１Ｂで引裂強度を求め
るため、このように片面をフィルム化したフィルムリボ
ン（１ストリツプ〉　をそのまま使用した。

巾２Ｏｎ＋＋ｎのフィルム化ストリップが３０マたは１
００印の未処理材料によって限定されるよう、処理済み
のフィルタリボンから試２４　（６０Ｘ　１５０　＋ｎ
ｍ）　　を切出した。７枚（実験ｌ）または１７枚（実
験２ンの試料を重ね合わせ、試流束の中央の点から８０
ｍｍの個所に切込みを入れ、測定装置の受けに固定し、
引裂き強度を測定した。結果を第２表に示した。

第２表の結果から明らかな如く、フィルム化範囲の引裂
強度は４．５〜５倍大きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多孔質フィルタ（特に、微小多孔質及び超微小多孔
   質膜フィルタ）において、該膜フィルタの１つの面上に
   フィルム状態への構造変化による不透過性個所を有する
   ことを特徴とする膜フィルタ。 ２、不透過性個所が、周縁部分に設置されていることを
   特徴とする請求項第１項記載の膜フィルタ。 ３、不透過性個所が、液体状態への１つの膜面の膜構造
   の移行、気孔の閉鎖を伴う膜材料のフロー及びフロー材
   料の固化（フィルム化）によって形成されることを特徴
   とする請求項第１０２項記載の膜フィルタ。 ４、膜の１つの面の膜材料の液体状態が、膜材料の溶剤
   また溶剤混合物の蒸気の作用による溶液生成によって形
   成されることを特徴とする請求項第１〜３項記載の膜フ
   ィルタ。 ５、溶剤蒸気には、膜材料の非溶剤物質の蒸気を添加混
   合することを特徴とする請求項第４項記載の膜フィルタ
   。 ６、蒸気混合物の組成が、双方の成分の共沸混合物組成
   に対応することを特徴とする請求項第５項記載の膜フィ
   ルタ。 ７、膜の１つの面の膜構造の液体状態が、高温ガスの作
   用による融体生成によって形成されることを特徴とする
   請求項第１〜３項記載の膜フィルタ。 ８、高温ガスの温度がポリマーの融点以上であることを
   特徴とする請求項第７項記載の膜フィルタ。 ９、１つの膜面に対する高温ガスの作用中、上記膜面と
   は反対側の膜面を伝熱材料と接触させることを特徴とす
   る請求項第７、８項記載の膜フィルタ。 １０、高温ガスの作用面とは反対側の膜面をポリマーの
   融点以下の温度に保持することを特徴とする請求項第８
   項記載の膜フィルタ。 １１、フィルタ要素（特に、フィルタプラグ）の製造に
   請求項第１〜１０項記載の膜を使用すること。