JPH03288532A - 精密濾過膜カートリッジフィルター - 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〉 本発明は液体の精密濾過に使用される精密濾過フィルタ
ーの製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は特に信
頼性の高いカートリッジ型精密濾過フィルターを製造す
る方法に関する。

（従来の技術〉 精密濾過膜は古くから知られており、（たとえばアール
・ケスティング（Ｒ、Ｋｅｓｔｉｎｇ）著ジンセティノ
ク・ポリマー・メンプラン（ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＰｏｌ
ｙｍｅｒ　Ｍｅｍｂｒａｎｅ）マグロウヒル社（ＭｃＧ
ｒａｗ旧１１社）発行）濾過用フィルターなどに広く利
用されている。精密濾過膜は、たとえば米国特許１，４
２１．３４１号、同３，１３３．１３２号、同２９４４
．０１７号、特公昭４３−１５６９８号、特公昭４５−
３３３１３号、同４８−３９５８６号、同４Ｂ−４００
５０号などに記載されているように、セルローズエステ
ルを原料として製造されるもの、米国特許２．７８３．
８９４号、同３４０８．３１５号、同４．３４０．４７
９号、同４．３４０，４８０号、同４．４５０．１２６
号ドイツ特許ＤＥ３，１３８，５２５号、特開昭５８−
３７８４２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４，１９６
，０７０号、同４．３４０，４８２号、特開昭５５−９
９９３４号、特開昭５８９１７３２号などに記載されて
いるようにボリフルオロカーボンを原料として製造され
るもの、特開昭５６−１５４０５１号、特開昭５６−８
６９４１号、特開昭５６−１２６４０号、特開昭６３−
１３９９３０号、特開昭６０−２５００４９号などに記
載されているポリスルホンを原料とするもの、ドイツ特
許○ＬＳ３．００３，４００号などに記載されているポ
リプロピレンを原料とするものなどがある。これら精密
濾過膜は電子工業用洗浄水、医薬用水、医薬製造工程用
水、食品水等の濾過、滅菌に用いられ近年その用途と使
用量は拡大しており、特に粒子捕捉の点から信頼性の高
い精密濾過膜が注目され多用されている。

特に、濾過流量を大きくすると同時に取扱を容易にする
ために、濾過膜をプリーツ加工して一定の容積のカート
リッジ中に収めたカートリッジ型フィルターも知られて
いる。この場合、屈曲強度の小さな濾過膜を使用した場
合には、プリーツ加工時に破損を生じ精密濾過膜として
の機能を失する。かかる不都合を改善するために、従来
の、濾過膜を補強し、併せて濾過膜面の接触を防止する
スペーサの役割をさせるために、濾過膜の両面を不織布
によって又は、ポリマーで形成されたネットによっては
さみ（例えば、特開昭６Ｏ−５８２０８）、得られたサ
ントイ・７チ型の精密濾過膜をプリーツ加工することが
行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このように不織布等によって精密濾過膜
を保護・強化した場合でも濾過中のポンプの脈動によっ
て精密濾過膜が振動した時、エンドプレート（６）と精
密濾過膜（３）のシール際に応力が集中し、膜が疲労し
て破壊することがある。

前記の問題を解消するために、ＤＵＲＡＰＯＲＥ　ＴＰ
フィルターカートリッジ（米国ξリポナコーボレーシゴ
ン製）では、膜の両端部に予めポリプロピレンテープを
ラミネートすることによって、膜のエンドプレートとの
シール際を補強している。しかしこの方法では膜の素材
（ポリ弗化ビニリデン）と補強材（ポリプロピレン）の
素材が異なるため、膜の耐薬品性の範囲と補強材の耐薬
品性の範囲が異なり、従ってカートリンシフイルター全
体としての耐薬品性の範囲が狭くなるという問題があっ
た。

一方特表昭５９−５０１２５１号（Ｗ○８３０４１８６
号）においては、膜の両端には非多孔性で中央部のみが
多孔性の膜を、２種類の製膜溶液を同時にシート状に押
し出してつくる方法が提示されている。しかし実際にこ
のようにして製膜すると、平面性が悪く凸凹の激しいゆ
がんだ膜しか形成できないため、ひだ折り加工してカー
トリッジフィルターに仕上げることは極めて困難である
。

（！Ｉｌｌ！を解決するための手段〉 前記問題は以下の方法によって解決できた。すなわち平
均孔径０．０５〜１０ｕｍの精密１１１通膜シートをひ
だ折り加工し、円筒状に丸めたそのシートの合わせ目を
液密にシールし、さらにその円筒の両端をも液密にシー
ルしてできるプリーツ型カートリッジフィルターにおい
て、円筒の両端部のみが複数枚の精密濾過膜を有してお
り且つ圧縮圧密化されて中央部と実質的に同一膜厚さを
有することを特徴とする精密濾過膜カートリッジフィル
ターを提供することである。以下に本発明の１密濾過膜
の構成とその製法について詳細に説明する。

第１図は一般的な精密ｉＩｉ過膜カートリッジフィルタ
ーの全体構造を示す展開図である。精密ａ過１１１（３
）は２枚の通液性シート（２）（４）によってサンドイ
ッチされた状態でひだ折され、集液口を多数有するコア
ー（５）の廻りに巻きつけられている。その外側には外
周ガード（１）があり、精密濾過膜を保護している。円
筒の両端にはエンドプレート（６ａ、６ｂ）により、精
密濾過膜がシールされている。エンドプレートはガスケ
ット（７）を介してフィルターハウジング（図示なし）
のシール部と接する。濾過された液体はコアーの集液口
から集められ、出口（８）から排出される。

第２図及び第３図はエンドプレート付近の断面構造を模
式的に表わした図であり、夫々本発明の異なる２つの実
施態様を示している。図中（１２）（１４）は通液性シ
ート、（１３）（１５）（１６）は精密濾過膜、（１７
）はエンドプレートである。補強のための精密濾過膜（
１５）（１６）は短く、通常５閣から５０■巾が適切で
ある。又その材質は精密濾過膜（１３）と同一であるこ
とが好ましい。

本発明で使用することのできる精密濾過膜には、ポリ弗
化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンの如き弗素
系樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、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ポリマーを単独又は混合して原料と
することができる。精密濾過膜の製造は、上記ポリマー
を■良溶媒、■良溶媒と非溶媒の混合溶媒又は■ポリマ
ーに対する溶解性の程度が異なる複数種の溶媒の混合し
たものに溶解して製膜原液を作製し、これを支持体上に
、又は直接凝固液中に流延し洗浄、乾燥して行う、この
場合に、ポリマーを溶解する溶媒の一例としては、ジク
ロロメタン、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルアセドア藁ド、ジメチルスルホキシド、２−ピロリド
ン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、スルホラン、ヘキサ
メチルホスホルアミド等を挙げることができる。

上記溶媒に添加する非溶媒の一例としては、セロソルブ
類、メタノール、エタノール、プロパツール、アセトン
、テトラヒドロフラン、ポリエチレングリコール、グリ
セリン等が挙げられる。非溶媒の良溶媒に対する割合は
、混合液が均一状態を保てる範囲ならばいかなる範囲で
もよいが、５重量％〜５０重量％が好ましい。

又、多孔構造を制御するものとして膨潤剤と称される無
機電解質、有機電解質、高分子電解質等を加えることも
できる。

本発明で使用することのできる電解質としては、食塩、
硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、塩化
亜鉛等の無機酸の金属塩、酢酸ナトリウム、ギ酸ナトリ
ウム等の有機酸の金属塩、ポリスチレンスルホン酸ナト
リウム、ポリビニルピロリドン、ポリビニルベンジルト
リメチルアンモニウムクロライド等の高分子電解質、ジ
オクチルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルメチルタ
ウリン酸ナトリウム等のイオン系界面活性剤等が用いら
れる。これらの電解質は、単独でポリマー溶液に加えて
もある程度の効果を示すものであるが、これら電解質を
水溶液として添加する場合には、特に顕著な効果を示す
ものである。電解質水溶液の添加量は添加によって溶液
の均一性か失われることがない限り、特に制限はないが
、通常溶媒に対して０．５容量％〜１０容量％である。

又、電解質水溶液の濃度についても特に制限はなく、濃
度の大きい方が効果が大きいが、通常用いられる濃度と
しては１重量％〜６０重量％である。製膜原液としての
ポリマー溶液の濃度は５〜３５重量％、好ましくは１０
〜３０重量％である。３５重量％を越えると、得られる
微孔性膜の透水性が実用的な意味を持たない程小さくな
り５重量％より低い濃度では十分な分離能を持った精密
濾過膜は得られない。

上記のようにして調整した製膜原液を支持体の上に流延
し、流延直後或いは一定時間をおいて凝固液中に支持体
ごとポリマー溶液膜を浸漬する。

凝固液としては、水が最も一般的に用いられるが、ポリ
マーを溶解しない有ｉ溶媒を用いても良く、又これら非
溶媒を２種以上混合して用いても良い。

支持体としては、通常精密濾過膜を製造する場合に支持
体として使用できるものの中から任意に選択することが
できるが、特に不織布を使用した場合には支持体を剥が
す必要がないので好ましい。

本発明で使用することのできる不織布はポリプロピレン
、ポリエステル、等から成る一般的なものであり、材質
の限定を受けるものではない。

凝固液中でポリマーが析出した流延膜はこの後水洗、温
水洗、有ａ溶媒洗等を行い、乾燥する。

端部補強に用いる精密濾過膜（１３，１６）は５から５
０閣中前後にスリットし、精密濾過膜（１３）といっし
ょに圧縮装置（２０）に迭り出す。

圧縮装置は図４に示した如き両端部のみに圧縮圧がかか
るようにつくられた重い圧縮ロール（２１）を用いる方
法がある。又第５図に示した如き、２本のローラー（２
３，２４）の狭い隙間に膜を通すことにより膜厚さの厚
い両端の重なり部を主に圧縮する方法もある。

前者の方法においては、端部補強用精密濾過膜にかかる
ローラー圧力をローラー重量を制御することによって、
できあがりの膜厚さをコントロールし、補強も圧縮もさ
れない中央部の膜厚さと同し膜厚さにできる。又この時
、圧縮ロール（２１）に熱をかけることにより、小さな
ローラー圧力で膜を圧縮することも可能である。

後者の方法においては、ローラー間隙間を制御すること
によってでき上りの膜厚さを制御できる。

ローラー間隙間は所望のでき上り膜厚さよりも通常十分
に小さくする。膜の材質によって必要な隙間は異なるの
で、簡単な実験が必要である。

このようにして端部補強された１１１（１１）は公知の
方法でひだ折加工する６通液性シート（１２゜１４）と
しては不織布・祇及び又はネットなどが用いられる。

ひだ折加工された濾材は両端部を揃えるためにカッター
ナイフ等で両端部の不揃部を切り落し、円筒状に丸めて
そのあわせ目のひだ部を、ヒートシールあるいは接着剤
を用いて液密にシールする。

エンドシール工程はエンドプレート材質によって方法が
いくつかあるがいずれも従来知られた公知技術によって
行われる。エンドプレートに熱硬化性のエポキシ樹脂を
使用する時は、ポツティング型中に調合したエポキシ樹
脂接着剤の液体を流し込み、予備硬化させてエポキシ接
着剤の粘度が適度になった時、円筒状源側の片端面をこ
のエポキシ接着剤中に挿入する。そして加熱して完全に
硬化させる。

エンドプレートの材料がポリプロピレンやポリエステル
の如き熱可塑性樹脂の場合は、熱熔融した樹脂を型に流
し込んだ直後に円筒状濾材の片端面を樹脂の中に突込む
方法が行なわれる。一方、既に底型されたエンドプレー
トのシール面のみを赤外線ヒーターで熱熔融し、円筒状
濾材の片端面を溶着する方法もよく行なわれる。

（実施例） 以下に膜端部補強後の実施例を示す。

〔実施例１〕 膜厚さ１８０μｍ、空隙率８５％、平均孔径０゜２５μ
ｍ、１０インチ巾のポリスルホン膜シートの両端に、巾
２０ｍｍの同しポリスルホン膜を重ねて圧縮装置、第４
図の２０）に送り込む。この時膜にかける圧力は２５ｋ
ｇ／ｃｆｆｌに制御した。できた膜の厚さは、両端補強
部が１７５μｍ、約１／２に圧縮できた。

〔実施例２］ 膜厚さ１８０ｇｍ、空隙率８２％、平均孔径０゜２３μ
ｍ１１０インチ巾のポリスルホン膜シートの両端に、膜
厚さ１８０μｍ、空隙率８０％、平均孔径０．４５μｍ
、５０閣巾のポリスルホン膜シートを重ねて圧縮装置（
第５図の２０）に送り込む、この時ローラー間の隙間は
８０μｍにした。

できた膜の厚さは、両端補強部が１９０μｍ、中央部が
１７０μｍであった。

〔実施例３〕 膜厚さ１３０μｍ、空隙率８０％、平均孔径０゜４５μ
ｍ、１０インチ巾のポリスルホン膜シート両端の各両面
に、中２０ａｍの同しポリスルホン膜をそれぞれ１枚づ
つ重ねて圧縮装置（第４図の２０）に送り込む。この時
膜にかける圧力は１００ｋｇ／−に制御した。できた膜
の厚さは、圧縮された両端補強部で１４５μｍであった
。

（発明の効果） このよう乙こしてつくられた精ｖ！ｄ過膜カートリッジ
フィルターは脈動の大きなポンプを用いて使用されても
、エンドプレートと精密濾過膜とのシル際が破壊される
ことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なプリー′ン型カートリッジフィルター
の構造を表わす図面。第２図及び第３図はそれぞれ本発
明の一実施態様におけるエンドシール部構造を表わす模
式図。第４図及び第５図は本発明に用いられている精密
濾過膜の、端部を補強するための装置概略図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均孔径０．０５〜１０μｍの精密濾過膜シートをひだ
   折り加工し、円筒状に丸めたそのシートの合わせ目を液
   密にシールし、さらにその円筒の両端をも液密にシール
   してできるプリーツ型カートリッジフィルターにおいて
   、円筒の両端部のみが複数枚の精密濾過膜を有しており
   且つ圧縮圧密化されて中央部と実質的に同一膜厚さを有
   することを特徴とする精密濾過膜カートリッジフィルタ
   ー。