JPH04156925A - 精密ろ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ろ過に使用される精密ろ過フィルタ
ーの製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は特に信
鯨性の高いカートリッジ型精密ろ過フィルターを製造す
る方法に関する。

〔従来技術〕

精密ろ過膜は古くから知られており、（例えばアール・
ケスティング（Ｒ，Ｋｅｓｔｉｎｇ）著　シンセティノ
ク・ポリマー・メンブレン（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｐｏｌ
ｙｍｅｒ　ｍｅｍｂｒａｎｅｓ）マグロ−ヒル社（Ｍｃ
Ｇｒａｗ　Ｈｉ１１社）発行）ろ適用フィルター等に広
く利用されている。精密ろ過膜は、例えば米国特許１，
４２１゜３４１号、同３，１３３．１３２号、同２．９
４４．０１７号、特公昭４３−１５６９８号、特公昭４
５−３３３１３号、同４８−３９５８６号、同４Ｂ−４
００５０号等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３．４０８゜３１５号、同４．３４０．
４７９号、同４，３４０．４８０号、同４．４５０．１
２６号、ドイツ特許ＤＥ３．１３８．５２５号、特開昭
５８−３７８４２号等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゜１
９６．０７０号、同４，３４０，４８２号、特開昭５５
−９９９３４号、特開昭５８−９１７３２号等に記載さ
れているようにポ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
−８６９４］月、特開昭５６−１２６４０号、特開昭６
３−１３９９３０号、特開昭６０−２５００４９号等；
こ記載さηているポリスルホンを原料とするもの、１イ
；゛特許０ＬＳ３．００３．４００号等Ｊこ記載されて
いるボ°ｊプロピレンを原料とするもの等がある。

二ηら精密ろ過膜は電子工業用７先浄水、医薬用水、医
薬製造工程用水、食品水等のろ過、爪閉↓こ用いシ）れ
近年その用途と使用量は拡大してお（ＪＪ　　特二二粒
子補足の占から信軌性の高い精密ろ過膜か創口され多用
されている。持Ｓ二、ろ過流量を犬き（すると同時Ｓ二
取扱を容易にするため、ろ過膜をブリーフ′加Ｉ′−て
一定の容量のカートリ、ジ中二こ収めｆこカートリ７１
．；型フィルターも知られている。この場合、屈曲強度
の小さなろ過膜を使用した場合；こは、プＩＪ−ン加工
時に破損を生し精密ろ過膜とじての機能を失する。かか
る不都合を改善するために、従来のろ過膜を補強し、併
せてろ過膜面の接触を防止するスペーサーの復側をさせ
るため２二、ろ過膜の両面を不織布己こよってまたは、
ポリマーて形成された。？、、ト！二よってはさみ（例
えば、特開昭１．ＪＯ−５Ｂ２０８）、得ら１．１こす
／トイ、・チ型Ｏ精審ろ過■りを−°リー゛ノリロエす
ることか行われている。

］発明が解決′−よう上する課題゛ しが′−すかろ、このよ−′＋二二不織布等二二よって
精密ろ過膜を保護　強化シた場合でもろ渦中のボシブの
脈動によって精密ろ過Ｉｌｌが振動じた時、エン３−７
’レート（６）と精密ろ過膜（３）の７・−ル際Ｓこ応
、力か集中！、膜が疲労して破壊突ることがある。

前記の問題を解消するｆこめに、ＤｔＲＡＰＯＲＥ　Ｔ
ＰフＩ、・しターカードツノ７　（米国ミリボアコーボ
レー／ヨン製）では、膜の両端部に予めボＩｆプロピレ
ンテーフ゛をラミン、−トする二と↓こよって、膜のエ
ンドプレートとのソール際を補強じている。

一方持表昭５９−５０１２５１号（１，ＶＯ３３０４１
８６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シこンート
状二二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、平面性が悪く凹凸の
激５い歪んだ膜しか形成てきないため、ひた折り加工し
てカートリ２．；フィルターに仕上げること（よ極めて
困難である。

：課題を解決するだめの手段］ 前記問題は以下の方法で解決できた。すなわち平均孔径
０．０５〜１０μｍの積木ろ５偕ノートをびだ折り加ニ
レ、円筒状に丸めたそのノートの合わせ目を液密Ｏこソ
ールし、さら６二その円筒の両端をもｆｇ、富；二ノー
ルレでできるプリーン型カート“５１ノジフイルターに
おいて、円筒の両端部のみ膜の孔か水性ラテックスポリ
マーで埋めろ机なｔｈ宝ろ過膜を用い１こことを特徴と
する精密ろ過膜カート’Ｊ　ツノフィルターを提供する
ことである。以下５こ本発明の積重ろ過膜カートリッジ
フィルターの構成とその製法二こついて詳細に説明する
。

第１図は一般的な精密ろ過膜カートリッジフィルターの
全体構造を示す展開Ｖである。精密ろ過膜（３）は２枚
の通液性ノート（２）、（４）によってサントイ、チさ
れた状態でびた折りされ、集液口を多数有するコアー（
５）の廻りに巻き付けられている。そＯ外側Ｑこは外周
ガート（１）があり、精密ろ過膜を保護りでいる。円筒
の両端にはエンドプレート（６ａ、６ｂ）により、積木
ろ過膜かソールされている。エンドプレートはガスケッ
ト（７）を介してフィルターバー′）；ング（図示な′
−）の７一ル部上接する。ろ過された液体：よコアーの
集液口から集めろれ、出口（８）から排出される。、第
２圀はエンドプレート付近の断面構造を構成的Ｊこ表し
た図であり、本発明の実施帖様を示している。図中０２
）、圓は通液性、・−ト０３）：ま精密ろ過膜、ｑの１
よエンドプレート、！Ｉ狙ま７と性うテ、クスボリマー
を孔の内部に埋められた精密ろ過膜の端部である。水性
ラテックス０二よって孔が埋められている腰の部分：よ
少ない方かろ過の為Ｓ二は良いことは言うまでもない。

しか巳エフ・ドブレートと膜との７一ル部分で：よゼ・
ず膜の了し：÷ポリマーで埋められていなければならな
い。

この相反する要求を両方とも満足させるために、ポリマ
ーで膜の孔を埋める範囲は通常膵の端から５皿ないＬ５
０ａ＋ｍか適切である。

本発明で使用することのできる精密ろ過膜には、ポリ弗
化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル
の如きビニルポリマー、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類等の
公知の高分子を単独または混合して原料とすることがで
きる。精密ろ過膜の製造は、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
メチルアセトアミド、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、スルホラン等を
挙げることができる。

上記溶媒に添加する非溶媒の例としては、セロソルブ類
、メタノール、エタノール、イソプロパツールの如きア
ルコール類、アセトン、メチルエチルケトンの如きケト
ン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンの如きエーテル
類、ポリエチレングリコール、グリセリン、エチルグリ
コールの如きポリオール類等が挙げられる。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良いが、５〜５０重發％が好ま二
い。

又、多孔構造を制御するものとして膨潤荊と称される無
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、臭化
マグネシウム等の無機酸の金属塩、酢酸ナトリウム、ギ
酸ナトリうム、酪酸カリウム等の有ｍ酸塩類、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
リビニルヘンシ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もあるが
、これら電解質を水溶液として添加する場合には、特に
顕著な効果を示すことがある。電解質水溶液の添加量は
添加によって溶液の均一性が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％から１
０容量％である。また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は大きいが、通常
用いられる濃度としては１重量％から６０重量％である
。製膜原液としてのポリマー濃度は５から３５重量％、
好ましくは１０から３０重量％である。３５重量％を越
える時は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％よりも小さい時は充分な
分離能力を持った精密ろ過膜は得られない。

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、流延直後あるいは一定時間をおいて凝固液中に支持
体ごとポリマー熔液膜を浸漬する。

凝固液としては水が最も一般的に用いられるが、ポリマ
ーを溶解しない有機溶媒を用いても良く、またこれら非
溶媒を２種以上混合して用いてもよい。

支持体としては、通常精密ろ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。

本発明で使用できる不織布はポリプロピレン、ポリエス
テル等からなる一般的なものであり、材質の制限を受け
るものではない。

凝固浴中でポリマーが析出した流延膜はこの後水洗、温
水洗浄、溶剤洗浄等を行い、乾燥する。

次に水性ラテックスポリマーを所望の間隔、所望の幅で
、帯状に塗布し乾燥する。塗布の方法はグラビアコータ
ーやバーコーターの如き一般的な手段で塗布できる。塗
布後の乾燥は熱風を与えたり、高周波による乾燥等一般
に行われている方法が適用できる。水性ラテックスポリ
マーはその後熱をかけてラテックス粒子を均一な膜に形
成する。

膜形成温度は使用する水性ラテックスポリマーの種類に
よって異なるが、水性ラテックスポリマーの製造業者か
ら徒示される。

水性ラテックスポリマー材質としては、ポリアクリル酸
メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリメタアクリル酸メ
チル、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリス
チレン等のヒニルポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ
フッ化ビニリデンなどのヒニリデンボリマー、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリブタンエン等のポリオレフ
ィンポリマー等が使用できる。またこれらの共重合ポリ
で−も使用できる。

水性ラテックスポリマーの粒子サイズは数十ｎｍから数
μｍまで様々のものがある。粒子サイズの選択は、精密
ろ過膜の表面だけに水性ラテックスポリマーを塗布する
かあるいは孔の中まてラテ７゜クスボリマーで埋めてし
まうかによって、また精密ろ過膜の孔径によって異なる
。ラテックスポリマーの粒径乙こは分布があるので、精
密ろ過膜の平均ｎ径と同し平均粒径のラテックスポリマ
ーを塗布すると、一部のラテックスだけが孔の中に入り
、大半は膜の表面に残る。孔の中を完全二こポリマーで
埋めるためには、腹の平均孔径の１／２以下の粒径のラ
テックスポリマーを選択する必要がある。

充分な補強効果をだすためにはラテックスポリマーの塗
布量を充分大きくする必要がある。従って′塗布液のポ
リマー濃度：ま５重量％以上か好ましく、特に８重量％
以上が好ましい。塗布液の中二こぢけるラテックスの容
積比が多き過ぎると、ラテックスの流動型か悪化し、ラ
テックスの膜の孔の中↓こ侵入しにくくなる。従って塗
布液のポリマー濃度は２５重量％以下か好ましく、１５
重量％以下か特に好ましい。

この様にして端部補強された精密ろ過膜（１１）は公知
の方法でひた折り加工される。通液性シート（１２，１
４）としては不繊布、祇およびまたは不、ト等が用いら
れる。

ひた折り加工されたろ材は両端部を揃えるためにカッタ
ナイフ等で両端部の不揃い部分を切り落とし、円筒状に
丸めてその合わせ目のひだ部を、ヒートノールあるいは
接着側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ボキノ樹脂
を使用する時は、ポツティング型中に調合したエボキノ
樹脂接着剤の液体を流し込み、予備硬化させて接着側の
粘度か適度に高くなってから、円筒状ろ材の片端面をこ
のエボキノ接着剤中に挿入する。その後加熱して完全に
硬化させる。

エンドプレートの材質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時は、熱溶融巳た樹脂を型に流し
込んだ直後Ｇこ円筒状ろ材の片端面を樹脂の中に挿入す
る方法が行われる。一方、既に成型されたエンドプレー
トのノール表面のみを赤外線ヒーターで溶融し、円筒状
ろ材の片端面を溶着する方法も行われる。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、
本発明の主旨を越えない限り、実施例に限定されるもの
ではない。

実施例１ 特開昭６２−２７００６号の実施例２に記載された方法
で製膜したポリスルホンを素材とする、膜の厚さ方向内
部に最小孔径層を有する異方性膜（平均ろ過孔径０．１
５μｍ）に、ポリエチレン水性ラテックスポリマー（平
均粒径０．０５μｍ）を、２２Ｏｎ＋ｍの間隔をおいて
２０揶幅の帯状に２か所塗布し、７０°Ｃで１０分間乾
燥した。塗布された部分では膜中の孔はほぼ完全にラテ
ックスポリマーで埋められていた。この膜を両端にラテ
。

クスボリマーが塗布された部分がかかるように２４０［
１１１１１幅に裁断し、ひだ折り加工し、これを丸めて
合わせたひだをヒートノールし、そうしてできた円筒の
両端面をポリプロピレン樹脂製のエンドプレート中に熱
溶融でシールし、プリーツカートリノンフィルターを製
作した。

実施例２ 特開昭５０−１２２５６５号の実施例１に記載された方
法で製膜した酢酸セルローズを素材とする平均孔径０，
４５μｍの精密ろ過膜に、実施例１と同しようにスチレ
ンとブタジェンとの比率が６０対４０の共重合水性ラテ
ックスポリマー（平均粒径０．１４μｍ）を塗布し、プ
リーツカートリッジフィルターを製作した。

〔発明の効果〕

本発明を実施したプリーツカートリッジフィルターはそ
の耐久性が著しく改善され、長期間連続してろ過に使用
しても、ろ過膜が破損することはなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なプリーツ型カートリッジフィルターの
構造を表す図面である。第２図は本発明の実施態様二二
おけるエンドシール部付近の構造を表す図である。 （符号の説明） １・・・外周ガード　　　　２・・・通液性ノート３・
・・ろ過膜　　　　　　４・・・通液性シート５・・・
コア　　　　　　　　６ａ、６ｂ・・・エンドプレート
７・・・ガスケット　　　　８・・・出口１２・・・通
液性ノート１３・・・ろ過膜１４・・・通液性シート１
５・・・ろ過膜端部１７・・・エンドプレート 特許出願人　富士写真フィルム株式会社第１図 第２図 平成二年轟４男ム１日 １、　事件の表示　　平成２年特願第２７８０８４号う ２、　発明の名称　　精密濾過膜カートリッジフィルタ
ー名　称（５２０）冨士写真フィルム株式会社電話（４
０６）　２５３７ ４、　補正の対象　　明細書の「発明の詳細な説明」の
欄 ５、補正の内容 明細書の「発明の詳細な説明」の項の記載を下記の通り
補正する。 １）　第３頁１０行目の 「粒子補足」を 「粒子捕捉」 と補正する。 ２）　第６頁９行目の 「実施態様」の前に 「１つの」 を挿入する。 ３）　第１２頁６行目の 「流動製」を 「流動性」 と補正する。 ４）　第１２頁６行目の 「ラテックスの」を 「ラテックスが」 と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　平均孔径０．０５〜１０μｍの精密ろ過膜シートをひ
   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、円筒の両端部のみ膜の孔が水性ラテックスポリマー
   で埋められた精密ろ過膜を用いたことを特徴とする精密
   ろ過膜カートリッジフィルター。