JPS6168110A - フイルタエレメント及びその製造方法 - 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］ 本発明は全てをフルオロカーボン樹脂で形成したフィル
タエレメントとこのフィルタエレメントの製造方法に関
する。

［従来技術及びその問題点］ 多くの製造工程中、１ｉｉｌ！酸、硝酸、クロム酸、塩
酸、ふつ化水素酸、次亜塩素酸ナトリウム等極めて反応
の強い物質中で、また、時にはかなり高温のこれ等物質
中でフィルタエレメントを使用する必要のあることが知
られている。このような反応の強い化学物質は従来から
周知のほとんどのフィルタエレメントを侵し、特に製造
時に溶媒あるいは接着剤を使用したフィルタエレメント
への化学的作用が大きい。この化学的作用により、従来
のフィルタエレメントは全く使用できないか、使用して
も寿命は極めて短いため頻繁に交換しなげればならず、
製造価格を押し上げることになる。

フルオロカーボン樹脂は物理的及び化学的に安定した性
質を合せ持ち、反応の強い化学物質を、高温下において
もろ過するという悪条件でも使用することができる。

上記のような極めて反応の強い化学物質に耐えることの
できるフルオロカーボン樹脂を用いてフィルタエレメン
トを形成する努力がなされており、代表的な技術として
は米国特許第３．４５７，３３９号、第２．７３２，０
３１号、第２．７７２゜２５６号、第２，９３４．７９
１号、第２，９４１．６２０号、第３，０１３，６０７
号、及び第４．２８４，９６６号がある。しかし、これ
等従来のものには、フィルタエレメントの全てをフルオ
ロカーボン樹脂で形成したものはまだない。

尚、本明細書におけるフルオロカーボン樹脂（ｆｌｕｏ
ｒｏｃａｒｂｏｎ　ｒｅｓｉｎ）の語は炭素原子の外郭
結合がこの炭素原子に結合したふっ素原子を有する重合
体を意味する。このフルオロカーボン樹脂の代表例には
、 ［ＣＦ２　０Ｆ２　］　ｎ の化学式を有し、一般的には“Ｔ　Ｆ　Ｅ　”と称され
るテトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅ
ｔｈｙｌｅｎｅ）の単量体を繰り返してなる重合体及び
ＰＴＦＥとして知られるエチレンとＴＦＥとの共重合体
と、 ［ＣＦ（ＣＦ　３　）−ＣＦ２　（ＣＦ　２−ＣＦ　２
　）　、　］　ＩＩｌの化学式を有し、一般的に“Ｆ　
Ｅ　Ｐ　”と称されるテトラフルオロエチレンとへキサ
フルオロプロピレン（ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙ
ｌｅｎｅ　）との共重合体と、［ＣＦ（ＯＲ（）−ＣＦ
２　（ＣＦ　２−ＣＦ　２　）。］Ｉ１１化学式を有し
、一般的に“Ｐ　Ｆ　Ａ　”と称せられるテトラフルオ
ロエチレンと完全にふっ素置換したビニール　エーテル
（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎａｔｅｄ　ｖｉｎｙｌｅｅｔｈ
ｅｒ　）との共重合体がおる。

［問題点を解決するための手段、作用及び効果］フルオ
ロカーボン樹脂だけで構成されたフィルタエレメントは
フルオロカーボン樹脂の一連の孔が形成された心部材を
備え、この心部材の回りにフルオロカーボン樹脂の膜を
含むフルオロカーボン樹脂のろ過半段が配設されている
。このフルオロカーボン樹脂のろ過半段の両端縁部は一
体に止められかつ一対のフルオロカーボン樹脂のエンド
キャップに固着されている。

フルオロカーボン樹脂のフィルターエレメントを形成す
る方法は、ろ過半段の側部及び両端の縁部を熱溶着し、
ろ過半段を折曲げ、折曲げたひだ間の間隙をろ過半段に
結合されたフルオロカーボン樹脂で充填し、その後、両
端の縁部をフルオロカーボン樹脂のエンドキャップに熱
により固着するものである。

全てをフルオロカーボン樹脂で形成したフィルタエレメ
ントを使用することにより、通常のものでは寿命が限ら
れてしまう極めて反応の強い悪条件の下でも、化学物質
に対する極めて高い耐性が得られる。

［実施例］ 本発明によるフィルタエレメントの実施例を第１図に°
示す。図に示すように一連の孔を形成した支持用心部材
はフルオロカーボン樹脂で形成されており、ろ過半段１
２を支持する。ろ過半段１２はろ適用の膜１４を備えて
おり、この膜１４は支持用の保護部材１６に層状に重ね
て形成することができる。他の実施例では、膜１４の反
対側にも支持用の保護部材１５を配設して、ろ過半段を
折曲げ形成する際の膜の取扱いを容易にすることもでき
る。典型的には、膜１４は、例えばポリテトラフルオＤ
エチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｌｅ
ｎｅ）、また、米国特許第３，９５３，５６６＠に例示
されるような伸展して非晶質固定したフルオロカーボン
樹脂で形成してあり、上記特許番号は参考までに示すも
のである。いずれの場合もフルロカーボン樹脂の膜１４
は均質な多孔性であり、例えば０．０１から１０ミクロ
ンの範囲の極めて細かな粒子を流体中から分離すること
ができる。一方、保護部材１５（使用した場合）と同様
に保護部材１６は膜１４を単に懺械的に支持するだけで
あり、流体の流通を妨げない比較的大きな開口を有する
。

ろ過半段１２は一対のエンドキャップ１８，２０間に固
着され、このエンドキャップの一方又は双方には符号２
２で示すような開口が設けてあり、周知のように一般的
には外側から流れる流体を流通させ番。ろ送手段１２は
エンドキャップ１８゜２０に強固に結合し、ろ過した物
質が僅かでも漏れることがないように強固な液密構造と
する必要がある。第１図に示すように、ろ送手段１２は
典型例ではエンドキャップ１８．２０に結合する前に折
曲げであるが、これは必ずしも必要なものではない。

外側の保護スリーブ２４は一連の孔を形成したフルオロ
カーボン樹脂で構成してあり、ろ送手段１２の回りに配
設されて取扱い中の損傷及び逆流又は脈流が生じたとき
に背圧による損傷を防止する。場合によっては、この外
側のスリーブを設けなくともよい。

フィルタエレメントは第１図に示すように全体がフロル
カーボン樹脂で形成されている。このため、フィルタエ
レメントは上記のような反応の強い化学物質にも耐える
ことができる。

フィルタエレメントを全てフルオロカーボン樹脂で形成
する場合の主たる従来の問題は、ろ送手段１２に長手方
向の継目を形成すること及びフルオロカーボン樹脂のろ
送手段１２の両端縁部を密封することにあった。本発明
では上記樹脂を用いて保護部材１６（あるいは縁部に沿
う別個の層）の材質を膜１４の材質よりも僅かに融点の
低いものに選定し、ろ送手段１２の端部縁部に適宜の熱
と圧力とを加え、保護部材の端部縁部を選択的に溶融し
、この溶融した樹脂を膜１４の孔に流入させてこの膜を
包み込みいわゆる熱溶着する。これを第２図に図式的に
示す。

膜１４はポリテトラフルオロエチレンのフルオロカーボ
ン樹脂（ＰＴＦＥ）で形成するのが好ましく、テトラフ
ルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンのフルオ
ロカーボン樹脂（ＦＥＰ）で形成した保護部材１６に重
ねる。矢印３０で示すように加熱されかつ矢印３２で示
す適宜の圧力を加えられるアンビル部材の対向面間に、
ろ送手段１２の端部縁部２６を配置することにより、Ｆ
ＥＰが溶解し、第３図に符号３４で示すようにＰＴＦＨ
の膜の孔内に流入する。温度を２６０℃から３４５°Ｃ
（５００°Ｆから６５０°Ｆ）の間に保持しかつ圧力を
少なくとも約３．５ＫＩ／ｃｒＡ（５０ｐＳｉ）で少な
くとも３秒間保持すると、ＦＥＰが適度に溶解してＰＴ
ＦＥの孔内に流入することが判明した。あるいは、符号
３４で示すようにＦＥＰを溶解してＰＴＦＥの部材の孔
内に流入させ、その後符号１６で示す保護部材を装着し
てもよい。

上記のように、ろ送手段を適宜に折曲げ、この縁部を第
４．５図に示すように継ぎ合わせる。図に示すように、
折曲げられたろ送手段の縁部３６は継ぎ合わされてろ送
手段の全長に厘っで密封される。特に第２及び３図に示
す端部の縁部に関する技術を用いることにより、フィル
タの全長を密封することができる。あるいは、第５図に
示すように、側部の縁部３８．４０間にＦＥＰの薄板を
追加配置してもよい。この薄板を挟んだ部分に上記温度
及び時間に亙って熱と圧力を加え、これにより、折曲げ
たろ送手段を第４図に示すような円筒状とした場合に形
成される継目を好適な液密構造とすることができる。

上記のように端部縁部及び継目を熱溶着した後、ろ送手
段の折曲げられた各側部縁部が互いに接合され、この後
でろ送手段にエンドキャップ１８゜２０を固着する。又
は、ろ送手段を接合すると同時にエンドキャップに固着
してもよい。

第６図には折曲げたフルオロカーボン樹脂のろ送手段の
両端縁部を熱溶着により止める方法を図示しである。第
６図に示すように、環状凹部を有しかつ加熱された型４
６には付着防止剤４４が塗布されている。ＦＥＰのフル
オロカーボン樹脂で形成された環状部材４８を型４６に
形成された凹部内に配置する。この後、内側の心部材１
０と外側の保護スリーブ２４間に配設された折曲げられ
たろ送手段を１２を挿入して環状部材４８に接触配置す
る。環状部材４８と全体として網状の挿入部基部の一部
とが溶融するのに充分な熱を矢印５４で示すように加え
る。ろ送手段を含む挿入部全体の上部に矢印５６で示す
ような圧力を加える。

この圧力は加熱中に厘っで加えてもよい。溶融した環状
部材に沿って圧力を加えると、溶融したフルオロカーボ
ン樹脂が折曲げられたろ送手段の端部縁部に流れて間隙
を塞ぎ、この縁部を完全に溶着して密封する。あるいは
、保護部材をろ送手段の端部縁部より延長して、この延
長部を環状部材４８の代りとすることもできる。

環状部材４８は、単層あるいは複数の層状、粒状あるい
は粉状又は粒状体と粉状体とを組合ね６せたもの等のど
のような形態であっても良い。また、環状部材はＦＥＰ
あるいはＰＦＥのフルオロカーボン樹脂でも可能なこと
が判明した。更に、上記のように密封することは好まし
いものであるが、端部縁部は上記のように必ずしも密封
する必要はない。

熱は、ＦＥＰあるいはＰＦＡの環状部材が溶融するまで
所定の時間、所定の温度で加える必要がある。約２３０
から３４５℃　（５４０から６５０″Ｆ）の温度でかつ
少なくとも約１分の時間で充分なことが判明した。更に
、圧力を加える時間によって、約０．０７８Ｉ／ｃｉ　
（１ＤＳ　ｉ　）の圧力が好ましいことが判明した。上
記値は、環状部材が膜を包含し折曲げたろ送手段の縁部
を完全に密封するための主たる基準値としての限界では
ないことが判明した。

付着防止剤４４は、ろ送手段あるいは保持部材に付着し
ない種々のものでよい。この−例としてｄｕＰｏｎｔ　
　ｄｅ　　Ｎｅｍｏｉｒｓ　　＆　　Ｃｏ。

、Ｉｎｋ、のＥ、１．の商標の１＜　ａ　ｐ　ｔ　ｏ　
ｎｔｙｐｅ　　Ｈの名称で市販されている熱硬化性ポリ
イミド（ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ　ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ　）
がある。ろ送手段の端部は同様に処理されて止められる
。この後、エンドキャップがろ送手段の端部に固着され
る。

第７図にはエンドキャップ１８を断面で示し、上記のよ
うに処理されたろ送手段１２はエンドキャップ上に配置
して、本発明のフィルタエレメントを形成しである。第
７図に示すエンドキャップ１８はＦＥＰフルオＯカーボ
ン樹脂で形成しである点で好ましい。基本的にはこのエ
ンドキャップは第７図に示すように帽子状の形状をして
おり、また、第１図に示すように必要ならば符号２２で
示す開口を中央に設けてもよい。

エンドキャップ１８と折曲げ形成されたろ送手段の溶着
された端部縁部とは、夫々対向する各面（第７図）が溶
解するのに充分な所定時間及び所定温度でエネルギを加
えることにより加熱される。

この後、各対向面を接触°して溶融部を冷却する。

この方法により、エンドキャップを合わせることでろ送
手段に溶融接合され、フィルタエレメントが完成する。

尚、第１図から明らかなように、ろ送手段１２と各エン
ドキャップとを結合すると同時に支持用の心部材と保護
用スリーブ２４も同様な方法でエンドキャップに結合さ
れる。しかし、心部材とスリーブとはろ送手段１２を単
に機械的に支えかつ保護するだけであるため、上記の結
合は必ずしも必要なものではない。最も重要なことは、
ろ送手段をエンドキャップに強固かつ永久的に結合し、
ろ過された物質が僅かでも漏れるのを防止し、これによ
りろ液の汚染を防止する点にある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるフィルタエレメントの
一部を破断した斜示図を示し、第２図はフィルタエレメ
ントを製造する一工程を図式的に示し、第３図は第２図
の工程の後のろ送手段の一部を図式的に示し、第４図及
び第５図は本発明によって形成されたろ送手段の側部縁
部を継ぎ合わせる方法を示し、第６図は本発明によるフ
ィルタエレメントを組立てる工程を図式的に示し、第７
図はろ送手段とエンドキャップとの結合部を図式１０・
・・心部材、１２・・・ろ送手段、１４・・・膜、１５
．１６．・・・保護部材、１８．２０・・・エンドキャ
ップ、２２・・・開口、２４・・・スリーブ、２６・・
・端部縁部、２８・・・アンビル部材、３８．４０・・
・側部縁部、４４・・・付着防止剤、４６・・・型、４
８・・・環状部材。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）フルオロカーボン樹脂の支持用心部材と、この支
   持用心部材上に配設されて両端に第１及び第２縁部を有
   する多孔性の膜を含むフルオロカーボン樹脂のろ過手段
   と、 このろ過手段に夫々熱で結合されたフルオロカーボン樹
   脂の第１及び第２エンドキャップとを備え、 全てをフルオロカーボン樹脂で形成したことを特徴とす
   るフィルタエレメント。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載のフィルタエレメン
   トにおいて、前記ろ過手段はフルオロカーボン樹脂で形
   成された複数の層を有し、このろ過手段の各端部縁部は
   このろ過手段に前記エンドキュップを熱により結合する
   前に熱溶着されるフィルタエレメント。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載のフィルタエレメン
   トにおいて、前記ろ過手段は折曲げられかつ円筒状に形
   成され、このろ過手段に前記エンドキャップを熱により
   結合する前に、互いに隣接する各側部縁部を熱溶着され
   るフィルタエレメント。
4. （４）特許請求の範囲第１項に記載のフィルタエレメン
   トにおいて、前記ろ過手段を覆って配設され、一連の孔
   を形成されたフルオロカーボン樹脂の保護スリーブを備
   えるフィルタエレメント。
5. （５）特許請求の範囲第４項に記載のフィルタエレメン
   トにおいて、前記内側の支持用心部材と前記保護スリー
   ブとが夫々前記エンドキャップに熱で結合されるフィル
   タエレメント。
6. （６）特許請求の範囲第２項に記載のフィルタエレメン
   トにおいて、前記ろ過手段は前記フルオロカーボン樹脂
   の膜を覆うフルオロカーボン樹脂の保護部材を含むフィ
   ルタエレメント。
7. （７）特許請求の範囲第６項に記載のフィルタエレメン
   トにおいて、前記保護部材は前記熱溶着された縁部に沿
   って前記膜の孔内に延在するフィルタエレメント。
8. （８）特許請求の範囲第６項に記載のフィルタエレメン
   トにおいて、前記ろ過手段は折曲げられ、かつ、このろ
   過手段はフルオロカーボン樹脂の保護部材で覆われたフ
   ルオロカーボン樹脂の膜を含み、この保護部材は両端縁
   部と互いに隣接する側部縁部とに沿って熱溶着され、こ
   の保護部材の一部が前記膜の孔内に延在してこの膜を前
   記熱溶着された側部及び両端の縁部に沿って包み込むフ
   ィルタエレメント。
9. （９）特許請求の範囲第６項に記載のフィルタエレメン
   トにおいて、前記保護部材は膜の溶融点よりも低い溶融
   点を有する材料で形成されているフィルタエレメント。
10. （１０）特許請求の範囲第９項に記載のフィルタエレメ
    ントにおいて、前記保護部材の構成材料が前記膜の両端
    縁部に沿ってこの膜内に延在するフィルタエレメント。
11. （１１）特許請求の範囲第１０項に記載のフィルタエレ
    メントにおいて、前記エンドキャップ及び保護部材は同
    一のフルオロカーボン樹脂で形成されているフィルタエ
    レメント。
12. （１２）特許請求の範囲第１０項に記載のフィルタエレ
    メントにおいて、円筒状であり、かつ、熱溶着される側
    部縁部を有し、前記保護部材の構成材料が前記膜の孔内
    に延在するフィルタエレメント。
13. （１３）特許請求の範囲第１２項に記載のフィルタエレ
    メントにおいて、前記縁部に整合した縁部を有するフル
    オロカーボン樹脂の層を更に備え、この層の少なくとも
    一部が前記膜の孔内に延在し、かつ、この層は前記保護
    部材と同一の材料で形成されているフィルタエレメント
    。
14. （１４）ろ過手段を内包し、このろ過手段が両端の縁部
    を一対のエンドキャップに結合し、かつ、保護部材と多
    孔性の膜とで形成された層状構造を有する全てをフルオ
    ロカーボン樹脂で構成されたフィルタエレメントの製造
    方法であって、 前記層状のろ過手段両端の縁部に、前記保護部材を溶融
    してこの溶融した保護部材が前記膜の孔内に流れるのに
    充分な温度で所定の時間に亙り熱と圧力とを加え、 前記エンドキャップに、この表面のフルオロカーボン樹
    脂が好適に溶融するのに充分な温度で所定時間に亙り熱
    を加え、 前記ろ過手段両端の縁部をエンドキャップの溶融したフ
    ルオロカーボン材に挿入し、 前記エンドキャップとろ過手段両端の縁部とを冷却して
    溶融部を固化し、ろ過手段とエンドキャップとを固着す
    る手順とを備えることを特徴とするフィルタエレメント
    の製造方法。
15. （１５）特許請求の範囲第１４項に記載の方法において
    、前記ろ過手段をエンドキャップに結合する前に、前記
    ろ過手段を折曲げて円筒状に形成し、このろ過手段の互
    いに隣接する側部縁部に、前記保護部材が溶融しかつこ
    の溶融した保護部材が前記膜の孔内に流れるのを可能と
    する温度で所定の時間に亙り熱と圧力とを加える手順を
    備える方法。
16. （１６）特許請求の範囲第１５項に記載の方法において
    、前記互いに隣接する側部縁部に熱と圧力とを加える前
    に、この側部縁部にフルオロカーボン樹脂の層を更に装
    着する方法。