JPS61149220A - フイルタ−エレメント - 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】 ＄＄Ｊ≧ｑと千用月１乏ηｙｆ一 本発明はフッ素樹脂製フィルター膜を有するフィルター
エレメントに関する。

従迷翠１１− 近年、膜分離技術をベースとして空気、ガス、水、薬品
等の超清浄化技術が著ろしく進展し、食品分野、半導体
分野等の各分野でｌ］広く利用されている。特に半導体
集積回路製造プロセスにおける微細加工技術分野で必要
とされろ薬剤の清浄化のため、フッ素樹脂の膜を用いた
プリーツ状フィルターエレメントが開発されている。こ
れは有効濾過面積が大きく、耐薬品性にらかなり優れて
いるが、フッ素樹脂の接着が本来極めて困難であるとい
う問題がある。

さらに上記半導体集積回路製造プロセスにおいて採用さ
れろフィルターは　００１〜１０μと云った非常に微小
な孔を必要とし、フィルター膜自体は極めて強度が弱く
、フィルター製造時に苛酷な条件を採用することはでき
ず、かつまたフィルターエレメント各部材の接着は、単
に接着しているのみでは不可であり、完全なシール状態
で密着している必要がある。

一方、フッ素樹脂は非常に高価であり成彩が困難である
ため、金属溶出について差程厳密でない分野では部分的
にステンレス等の特殊金属の使用が許容されろ分野もあ
り、これらの金属を一部に用いたフッ素樹脂製フィルタ
ーエレメントも要請されている。

聚明ｐ刀−的一 本発明はこの様な要請を満足するフィルターエレメント
を提供する。

灸吸９−収 本発明は第１図および第２図に示すごとく、フッ素樹脂
、特に四フッ化エチレン樹脂（以下ＰＴＦＥと云う）の
フィルター膜（１）の両面に熱可塑性フッ素樹脂製ネッ
ト状支持体（２）を重ねたザンドイッチ状シートをプリ
ーツ状に折り曲げて円筒状にし、その両側縁部を液密に
融着した濾過材（３）、該シ濾過祠の両端部（４）の中
央開口部（５）を残してプリーツ端部襞間に熱可塑性フ
ッ素樹脂を浸入させて該樹脂で密封融着した端部シール
部（６）および該端部シール部と液密に融着されている
所定の形状を有する耐食性金属製ギャップ（８）（第１
図では理解を容易にするため別々に示している）を必須
要素として備えたフィルターエレメントを提供する。

本発明に用いるフィルター膜（１）は通常ＰＴＦ’Ｅ製
であり、これは多孔性フッ素樹脂製補強材でラミネート
されたしのであってよく、この膜自体は濾過膜として公
知のものである。膜厚、孔径は処理液の種類、シ濾過目
的によって任意に選定すればよいが通常、膜厚５０〜２
００μ、孔径０．０１〜ＩＯμのものを使用する。この
膜は機械的強３一 度が弱く、また濾過圧によって容易に変形するため、プ
リーツ状を保持するため、両側面にフッ素樹脂製ネット
状支持体を重ねてはさみサンドイッチ状にして使用する
。このフィルター膜として、例えば特開昭５８−１４９
１９号公報に記載されているごとき、ガラス繊維表面に
フルオロエチレンポリマーを融着させたものは、強度的
には向上するが微小孔径のものが得られず、耐薬品性、
溶出金属等の点で十分でなく、本発明の目的にそぐわな
いため使用できない。また、フィルター膜とキャップの
熱融着は高い挿入圧で行なわれている。

この様な挿入圧はフィルター膜が全フッ素樹脂製の場合
はフィルター膜が変形し、液密な融着ができないため採
用し得ない。

フッ素樹脂製フィルター膜は熱可塑性フッ素樹脂製ネッ
ト支持体（２）でサンドイッチ状にはさむ。

これは、フィルター膜が全面積に４つたって濾過に有効
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、ネット支持体自体か融着材として作用
するため、膜側縁部の融着を完全にするために重要な役
割を有する。フィルター膜の素材であるフッ素樹脂、特
にＰＴＦ’Ｅは熱融着が非常に困難であり、膜の強度も
極めて弱いためにその両端部（４）をフッ素樹脂で液密
に融着することは困難であり、それがフッ素樹脂製円筒
状プリーツ状フィルターエレメントが従来提供されてい
なかった原因の一つと考えられろ。

ネット支持体（２）の素材は四フッ化エチレンーパーフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、
四フッ化エヂレンー六フッ化プロピレン共重合樹脂（Ｆ
’ＥＰ）、エチレン−四フッ化エチレン共重合樹１１ｆ
ｔ（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦ
Ｅ）、エヂレンー三フッ化塩化エチレン共重合樹脂（Ｅ
ＣＴＩ”Ｅ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰｖｄＦ）、フ
ッ化ビニル樹脂（ＰＶＩ’；”）、四フッ化エチレンー
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）等の熱可塑性フッ素樹脂、
含フツ素熱可塑性エラストマーおよびその他の含フツ素
共重合樹脂が使用される。特に好ましくは耐薬品性、耐
熱性の点てｒ’ｌ’；’ＡＳＦＥＰ、ＥＰＥ、ＥＴＦＥ
、ＰＣＴＦＥ、　ＥＣＴＦＥ、特にＰ−ＦＡＳＦＥＰＸ
ＥＰト〕である。

ネット支持体はフッ素樹脂繊維の平織布、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ろことのできろ程度の可
撓性とＹ過圧によって容易に形部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０１〜１　
、０　ｍｍ、孔面積０．１〜５ｍｍ２程度のものを用い
る。

フィルター膜はネット支持体でザンドイッチ状にはさみ
、これをプリーツ状に折り曲げて円筒状にし、両側縁部
を、例えば通常のインパルスシーラー等で液密に融着す
る。フィルター膜とネット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（９）の融着は第２図に示すごとくネット支持
体の一側縁部を長くし、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３図に示すごとく、両側
縁部門に熱可塑性フッ素樹脂シールテープ（１０）をは
さんで融着してもよい。

また第４図に示すごとく熱可塑性フッ素樹脂製シールカ
バー（１１）をかぶせて融着してしよい。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ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＰＥ。

ＥＴＰＥ、ＰＣＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、特にＰＦＡ。

Ｆ’ＥＰ、ＥＰＥ等が好ましい。第３図および第４図に
示す態様ではシールの耐圧性が向−１ニする。

以」二のごとくして得られた濾過材は、その端部のプリ
ーツ間を予備融着させた上でフッ素樹脂中に埋火融着さ
せる方法と、シ濾過材端部の挿入条件をコントロールし
ながら、直接フッ素樹脂中に埋火融着させろ方法がある
。

予備融着法は、濾過材の端部（４）をネット支持体の樹
脂の融点以上に十分加熱してプリーツの各襞間を予備融
着させる。この工程は、後にプリーツ状フィルターの端
部の襞間にフッ素樹脂を浸入させて密封融着し端部シー
ル部を形成させろ前工程として重要である。即ち、後述
するごとく、プリーツ状フィルターの端部は溶融フッ素
樹脂の人つた金型中に押し込み融着させるが、その際、
前記襞間の予備融着を怠ると溶融フッ素樹脂の粘度が高
いため、挿入条件をうまくコントロールしないとプリー
ツが座屈しプリーツ襞間に樹脂が均一に浸入しない。即
ちフィルター膜がフッ素樹脂中に埋火した状態にならな
い。従って不完全なシールしか得られず耐圧性も不十分
となる。

上記襞間の予備の融着は完全な全面密着の必要はなく、
ネット支持体が溶けてフィルター膜面に融着していれば
よい。

以上のごとくして得られた端部を予備融着した濾過材は
その両端部（４）を、液通過用開口部（５）を残して熱
可塑性フッ素樹脂中に埋火融着させろ。

融着は濾過材端部を挿入し得る耐食性金属製エンドキャ
ップに、シール用熱可塑性フッ素樹脂を充填し、これを
加熱溶融した中に一過材端部を押し込み、プリーツの間
にシール用フッ素樹脂を浸入させ、プリーツ端部と溶融
した樹脂が融着一体化オろまで加熱を続けることにより
行う。これによって、耐食性金属製エンドキャップとフ
ィルタ一端８一 部を接着する。シール用熱可塑性フッ素樹脂はＰＴＦＥ
以外のＰＦ”Ａ、　ＦＥＰ、　ＥＴＦ’Ｅ、、ＰＣＴＦ
Ｅ、ＥＣＴＦＥ、ＰＶｄＦ、　ＰＶＦ、ＥＰＥ。

含フツ素熱可塑性エラストマー、その他の含フツ素共重
合樹脂等いずれも使用できるが、耐薬品性、耐熱性の点
でＰＦ’Ａ、Ｆ’ＥＰＳＥＰＥ、　ＥＴＦ’Ｅ。

ＰＣＴＦＥ、またはＥＣＴＦＥ、特にＰｒ’Ａ、　ＦＥ
Ｐ、ＥＰＥが好ましい。ＰＴＴ”Ｅは、融着性に劣り、
かつ溶融時の粘度が高いため、シ濾過材端部を挿入し難
く、好ましくない。

一過材端部のプリーツ間をフッ素樹脂で融着させる第２
の方法、即ち、濾過材端部をフッ素樹脂中に直接埋火融
着させろ方法としては、フッ素樹脂シートを用いる方法
、フッ素樹脂粉末を用いる方法、分散液を用いる方法等
がある。

フッ素樹脂を用いる端部融着法としては、濾過材端部を
挿入し得る、中央開口部を有する耐食性金属製エンドキ
ャップ中に、これに挿入し得るドーナツ状熱可塑性フッ
素樹脂シートを入れ、該熱可塑性フッ素樹脂を加熱溶融
し、加熱を続けながらシ濾過材端部を徐々に、好ましく
は０１〜６ｍｔ／分、より好ましくは０２〜２ｒｔｕｔ
ｔ１分の速度で該溶融樹脂中に挿入することにより、シ
濾過材端部を液密に融着させろ。その際、フィルター膜
の融点が端部融着用樹脂の融点より高い場合は濾過材端
部を予め熱可塑性樹脂を入れた金属製エンドキャップに
挿入し、軽く把持しなから熱可塑性樹脂と同時にエンド
キャップ中で加熱するのが好ましい。

これによって、濾過材端部の挿入による熱可塑性樹脂の
急激な温度低下を防ぐことができろ。

押し込み方法は、一過材」二部に定荷重を載せろ方法（
好ましくは、濾過材端部面積１　ａｍ２当たり１−１−
１Ｏ０、一定速度で押し込む方法等があるが、いずれを
用いてもよい。濾過材自重が重い場合は自重を支えるよ
うにしてムよい。

濾過材端部の融着にフッ素樹脂粉末を用いてもよい。こ
の場合はシ濾過材端部に嵌合する金属製エンドキャップ
中に粉末状フッ素樹脂を所定量充填し、さらにこのエン
ドキャップ内の粉末中に端部を押し込み、プリーツ間に
粉末を浸入させ、該粉末の融点以」−にエンドキャップ
を加熱して粉末を溶融し、シ濾過材端部と溶融樹脂を融
着一体化せしぬた後、冷却固化ずろ。この場合、フィル
ターやネットが熱収縮する場合は、粉末が溶融した後、
濾過材を押し込む。一過材は自重で落ち込まないよう支
えておくのが好ましい。

シ濾過材端部の融着にフッ素樹脂の分散液を用いてもよ
い。分散液の濃度が薄く、端部が液密に融着されていな
いときは、２回以上融着工程を繰り返してもよい。通常
、フッ素樹脂含量は３０〜７０％の分散液を用いるのが
適当である。分散液の場合は低温で分散媒を蒸発させた
後、樹脂の融点以」二に昇温するのが望ましい。

濾過材端部の融着と同時にシ濾過材の中央部に嵌入する
多孔性中空円筒状コア材（炉液の取出流路）を融着して
らよい。このコア材は一過材がシ濾過圧により変形する
のを防止するのに有用であるが必須ではない 両端部に融着させる耐食性金属製エンドギャップは両者
共、中央開口部（７）を有ずろ形状でもよく、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。

キャップに使用する耐食性金属はステンレス、ハステロ
イ　Ｃ１Ｘ−アロイ、１１−アロイ、ンコラニッケル等
が例示される。価格上、ステンレスが好ましい。これら
の金属製エンドキャップはフッ素樹脂との接着をよくす
るため、表面処理を施しておくのが好ましい。

コア材も前述のフッ素樹脂のいずれも使用し得るが、耐
薬品性と耐熱性の点でＰＴＦ’Ｅ、ＰＥＰ。

ＰＦＡＳＥＰＥ、　ＥＴＩ”Ｅ、ＰＣＴｒ’Ｅ、ＥＣＴ
ＦＥｌ特にＰＴＦ’ＥＳＦ’ＥＰＳＰＦ’ＡまたはＥＰ
Ｅが好ましく、特に端部シールに使用した樹脂と同じも
のが好ましい。

本発明フィルターエレメントは所望ならばフッ素樹脂製
または耐食性金属製ソ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ろ必要は
ない。キャラプの内側にはめ込んでもよく、外側に挿入
してらよい。

以下、実施例を挙げて本発明を説明する。

田伊Ｖ Ｐ　’Ｉ’　Ｔ；’　Ｅフィルター膜（厚さ１００μ、
平均孔径０．２２μ、面積２５０ｘ２０００闘２）の」
１下にＰＦＡネット状支持体（平均厚さ０　、４　ｙｔ
ｔｍ、孔面積率５０％、面積２５０Ｘ２０００ｚｚ２）
を重ねサンドイッチ状にし、これらのシートを波付けし
て襞数７０のプリーツを成形する。

プリーツ状シートを円筒状にし、両側縁部を重ねＥＰＥ
フィルム（幅５酊、長さ２５０　ｍｍ、厚さ５０μ）を
その間にはさみ（第３図）、これを市販のインパルスシ
ーラーで熱シールし、円筒形プリーツ状−過材を得た。

この熱融着部は完全に液密にシールされている。

この一過材にＰＦＡ製多孔性中空円筒状コア材（外径３
６ｍ肩、内径３ｏｙ、長さ２５０　屑ｚ）を挿入し、こ
れらと嵌合するステンレス製エンドキャップ中にドーナ
ツ状のＥＰＥ製端部ソール祠（厚さ５ｍｍ、内径３８ｍ
ｍ、外径６５Ｍｇ＋）を入れ、エンドキャップを３２０
℃、１０分間加熱して前記ソール材を溶融させ、その」
二にホルダーで垂直にゆるく把握した前記濾過材をおろ
し、この濾過材の上に２００９の荷重をのせて、加熱を
続けなから濾過材の下端部を前記ソール材の溶融樹脂中
にゆっくりと浸入させる。約１０分で前記濾過材が５π
ｍ降下したところで荷重を除き、冷却する。

得られたフィルターエレメントは強固なシール性を有し
、５ｋｇ／１ｔｒ２以上の高圧にも耐えた。

灸胛乃１ 本発明で得られたフィルターエレメントはステンレス製
エンドキャップとフッ素樹脂製濾過材とが液密に融着し
、製造工程中金型を用いることがなく、工程が簡単であ
る他、全フッ素樹脂製フィルターエレメントに比べ安価
である。また０、０１μ〜１０μの微細粒子を含む処理
液の濾過が可能である。

得られたフィルターエレメントはプリーツ側縁部、端部
およびキャップ部とも、液密に強固に密え得るものであ
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明端部融着部を設けた態様のフィルターエ
レメント（但し、濾過材とキャップとは別々に分けて示
しである）の模式図、第２図〜第４図はプリーツ側縁部
の融着様式を示す模式図である。 （１）・フィルター膜、（２）・ネット支持体、（３）
・濾過材、　　　（４）・・・濾過材端部、（５）・・
・濾過材端部の中央開口部、（６）・・端部シール部、 （７）・・キャップ中央開口部、 （８）・・・キャップ、　　（９）・・・濾過材側縁部
、（ｌＯ）・・・シールテープ、（１１）・シール力バ
ー。 ＝１３８−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フッ素樹脂製フィルター膜の両面に熱可塑性フッ素
   樹脂製ネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートをプ
   リーツ状に折り曲げて円筒状にし、その両側縁部を液密
   に融着したろ過材、該ろ過材の両端部の中央開口部を残
   してプリーツ端部襞間に熱可塑性フッ素樹脂を浸入させ
   て該樹脂で密封融着した端部シール部および該端部シー
   ル部と液密に融着されている耐食性金属製キャップを必
   須要素として備えたフィルターエレメント。 ２、フィルター膜が四フッ化エチレン樹脂製である第１
   項記載のフィルターエレメント。 ３、フィルター膜の微細孔の径が０．０１〜１０μであ
   る第１項記載のフィルターエレメント。 ４、ネット支持体がＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＰＥ、ＥＴＦＥ
   、ＰＣＴＦＥまたはＥＣＴＦＥ製である第１項記載のフ
   ィルターエレメント。 ５、端部シール用樹脂がＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＰＥ、ＥＴ
   ＦＥ、ＰＣＴＦＥまたはＥＣＴＦＥ製である第１項記載
   のフィルターエレメント。 ６、エレメントがさらにフッ素樹脂製のろ過材支持用コ
   ア材を備えた第１項記載のフィルターエレメント。