JPS6227019A - フイルタ要素及びその製造方法 - Google Patents

フイルタ要素及びその製造方法

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JPS6227019A
JPS6227019A JP61096589A JP9658986A JPS6227019A JP S6227019 A JPS6227019 A JP S6227019A JP 61096589 A JP61096589 A JP 61096589A JP 9658986 A JP9658986 A JP 9658986A JP S6227019 A JPS6227019 A JP S6227019A
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cap
thin film
media
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JP61096589A
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ルイス・エー・ビリシツチ
ステイーブン・ジエイ・カプラン
ジエームス・イー・フラハーテイ
レイモンド・シー・ルーカスゼウイツツ
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Woodward HRT Inc
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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】 多くの製造工程において、硫酸、硝酸、クロム酸、塩酸
、フッ化水素酸９次亜塩素酸塩ナトリウム等比較的高い
温度で反応性の高い化学薬品の存在のもとではフィルタ
要素金利用する事が望ましい。かかる反応性の高い化学
薬品はフィルタ要素の製造において、特に溶剤或は接着
剤を使う場合に従来のフィルタ要素全腐食する。その結
果、従来のフィルタ要素は使用し得ないか或は、化学的
腐食の為比較的寿命が短かく屡々交換する必要があり、
製造費が高くなった。
フルオロポリマと特にフルオ樹脂−パーン樹脂カらなる
成分は、物理的、化学的特性の独特の組み合せを有し、
高い温度に分いても濾過中高い反応性のある化学薬品の
ような不良環境において特に有効である。
かかる反応性の高い化学薬品に耐えるフルオロカーピン
樹脂からなる成分を用いたフィルタ要素を構成するのに
種々の努力がなされた。そして最も良く知られた技術は
米国特許第３，４５７，３３９号。
第２，７３２，０３１号、第２，７７２，２５６号、第
２，７７３，７８１号。
第２，７８９，０６３号、第２，９３４．７９１号、第
２，９４１，６２０号。
第３，０１３，６０７号、第３，８６７，２９４号、第
４．０３３，８８１号。
第４．１．５４，６８８号、第４．２８４，９６６号に
示されている。
然し乍う、この従来の技術は、フルオロカー・ビン樹脂
金含むフルオロポリマよりなる成分の完全にシールされ
たフィルタ要素を構成するには尚不満足であった。
明細書と請求範囲を通して用いられるフルオロカーボン
樹脂は重合体を意味し、この重合体は炭素間結合を形成
する炭素原子にフッ素原子が結合したものである。かか
るフルオロカーボン樹脂の代表的な例は式〔ＣＦ２−Ｃ
Ｆ２〕。で示されるテトラフルオロエチレン単量体の繰
返えし単位からなる重合体で通常″ＰＴＦＥ”と呼ばれ
、テトラフルオロエチレンとへキサフルオロプロピレン
の共重合体は［ＣＦ（ＣＦ３）−ＣＦ２（ＣＦ２−ＣＦ
２）ｎ］□の式を有し、通常″ＦＥＰ″と呼ばれ、又テ
トラフルオロエチレンと過弗化ビニールエーテルの共重
合体は 〔ＣＦ（ＯＲｆ）−ＣＦ２（ＣＦ２−ＣＦ２）ｎ］、。
の式を有し、通常“ＰＦＡ″と呼ばれている。
フルオロカーボン樹脂を有するフルオロポリマからなる
成分のフィルタ要素は、孔のあいた芯部材を有しそれに
フルオロカーボン樹脂の薄膜全方するフィルタ媒体を位
置させている。フルオロカー＆ン樹脂フィルタの端縁は
閉塞され一対のキャップに接着される。
フルオロポリマとフルオロカーボン樹脂からなるフィル
タ要素を造る方法は、フルオロカーボン樹脂のフィルタ
媒体の側縁と端縁を加熱シールし、フィルタ媒体にひだ
金つけ、そのひだ間をフィルタ媒体に接着し、その後端
縁をキャップに接着するフルオロカーボン樹脂材料で満
たｔことである。
本発明はフルオロポリマ、特にフルオロカーボン樹脂か
らなる成分で全体全構成したフィルタ要素音用いて、か
かるフィルタ要素の寿命を制限する好ましくない環境で
あっても殆ど無限の化学抵抗が得られるようにしたもの
である。かかるフィルタ要素は第１図に示されて居り、
本発明の原理によって構成てれている。図示したように
、孔を有する支持芯１０がフルオロカーボン樹脂から構
成され、１２で示したフィルタの媒体を支持している。
このフィルタ媒体１２１ｄ支持スクリーン１６を積層す
るフィルタ薄膜１４で構成されている。別の実施例のよ
うに他の支持スクリーン１５が薄膜１４の反対側ｌこ位
置し、薄膜に積層して媒体にひだをつける工程中薄膜の
取扱い全容易にしている。薄膜１４は例えば米国特許第
３，９５３，５６６号に述べられたポリテトラフルオロ
エチレンのような海綿状の非結晶のフルオロカーボン樹
脂で構成されている。或いは又、フィルタ媒体は特別な
適用に対して要求される範囲内に′ｒ？ｉハて細孔を有
する海綿状のＰＴＦＢから製造される。如何なる場合に
分いても、フルオロカーボン樹脂の薄膜１４は多孔質の
ＰＴＦＥ或は一様に多孔性で被濾過物から０．０１〜１
０ミクロンの非常に小さな粒子全分離する多孔質のフル
オロカーボン樹脂の薄膜から製造される。他方、スクリ
ーンＪ５と同様にスクリーン１６は薄膜１４に対し化学
的支持をなすものであり、被濾過物の流れを妨害しない
比較的大きな孔を有している。
フィルタ媒体１２は一対の端部キャップ１８と２０との
間に固定され、そのキャップは開口２２を有し、その開
口を経て外方から被濾過物を流す。
フィルタ媒体１２は、流体のシールが確実になされて濾
過される材料の迂回を阻止し、媒体の多孔性を維持する
ようにキャップ１８と２０とに固く固定される。第１図
に示すように、フィルタ媒体１２は端部のキャラ７’７
８と２０とに接着する前にひだをつけられるが、必ずし
もそうでなくても良い。
フルオロカーメン樹脂より製造された孔のあいた外方の
保護スリーブ２４がフィルタ媒体１２上に位置し、運搬
中及び逆流或は不測の波立ち等により生ずるを圧により
媒体が損傷しないようになっている。若し、必要であれ
ば、外方のスリーブはなくとも良い。
第１図に示したフィルタ要素は、フルオロカーメン樹脂
で全体を構成することが好ましい。その結果、フィルタ
要素は上述した非常に反応性の高い化学材料による腐蝕
に耐え得る。
総てのフルオロカーメン樹脂からなるフィルタ要素を構
成する時に生ずる主な障害の一つは媒体１２に長手方向
のシームを形成すること、媒体１２の端縁をシールする
こと及び媒体１２をキャップに接着することである。出
願人は、上述した材料を用いることにより、又薄膜１４
のｒル化点より僅かに低い溶融点（実際の溶融点ではな
い）を有するスクリーン１６（或は端縁に沿う離間した
層）を選ぶ事により、更に媒体１２の端縁を適当に加熱
し、又十分な大きさの圧力を加えてスクリーン１６の端
縁を選択的に溶融する事により、スクリーンが薄膜１４
の孔を経て流れ、有効に薄膜の孔を包むことが判った。
このことについては第２図を参照され度い。
薄膜１４はテトラフルオロエチレンとへキサフルオロプ
ロピレン、フルオロカーメン樹脂の共重合体（ＦＥＰ）
或はテトラフルオロエチレンと過弗化ビニールエーテル
÷１吟の共重合体（ＰＦＡ）からなるスクリーン１６で
積層され之ポリテトラフルオロエチレン、フルオロカー
ボンｍＪｌＷ　（ＰＴＦＥ）で構成されることが好まし
い５、矢印３０に示すように加熱されるアンビル部材２
８の面の間に媒体１２の端縁を位置させ、又矢印３２で
示されるように適当な圧力を加える事によりＦＥＰは溶
融して第３図の３４で示すようにＰＴＦＥの薄膜の孔に
注入される。
更に又、ＦＥＰ或はＰＦＡ材料の積層は熱及び圧力を加
える前に薄膜１４の端縁２６にそっておかれる。これに
より、ＰＴＦＥの端縁はフルオロカーボン樹脂材料、即
ち熱可塑性材料３４が浸み込む。流体のシールが要求さ
れる媒体に対してＰＴＦ’Ｅの薄膜を使用する為の従来
の試みはＰＴＦＥが熱可塑性材料でなく高温になった時
ダル化し、冷却によって収縮しその多孔性がなくなって
、フィルタとして役に立たないものになるので、不成功
であった。
ＰＴＦＥの薄膜の端縁を上述したように積層することに
より、溶けたＦＥＰ或はＰＦＡは流れてＰＴＦＥの薄膜
を損傷することな（ＰＴＦＥに積層する。若し、Ｆ’Ｅ
Ｐ或はＰＦＡの層が１ミルと２ミルの厚さの間であれば
、その積層は温度７００下、圧力１８５　ｐ−ｓ、ｉで
２，２５秒で達成し得る。１〜４ばルの熱可塑性材料の
厚さに対しては温度は５２５°Ｆと７５０７との間、圧
力は５０　ｐ、ｓ、ｉ、と４００　ｐ、＋、ｉ、との間
、時間は１〜４秒で良い結果が得られることが判った。
ＰＦＡとＦＥＰとは溶けて流れる材料に対しては好まし
いが、上述した・２ラメータの適当な変形で例えばＥＴ
ＦＥ　（エチレン−テトラフルオロエチレンの共重合体
）　、ＥＣＴＦＥ　（エチレン−クロロトリフルオロエ
チレンの共重合体）、ＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエ
チレンの共重合体）、ＴＦＡ　（ＰＦＡと等価でＨＯＥ
ＣＨ８Ｔ　ＧｍｂＨで製造され商品名″ＨＯ８ＴＡＰＬ
ＯＮ”として売られているフルオロカーボン）及ヒＥＰ
Ｅ（ＰＦＡと等価で日本のＭＡＴＳＵＩ　Ｆｌｕｏｒｏ
ｃｈｅｍｉｃａｌｓで製造されている）のような他のフ
ルオロポリマが用いられる。
当業者に良く知られ且つ上述したように、媒体は適当に
ひだがつけられ、その縁部は第４図と第５図に示すよう
にシームされる。図示したように、ひだをつけられた媒
体の縁部３６はシームされて媒体の全長に治ってシール
される。縁部３６に活うシールは又流体密であり、又媒
体の多孔性を下げてはならない。シームシールは端縁に
対して上述したように縁部を先づシールし、次いでシー
ルされた縁部を溶解流により接着することにより形成さ
れる。この形においては、溶解流の材料は先づＰＴＦＥ
の薄膜に浸入して積層され、ついでこの流れはＰＴＦＥ
Ｏ薄ｉｔ劣化することなしに接着する。
１〜２ミルの厚さのＦＥＰ或はＰＦＡの材料がＰＴＦ’
Ｅの薄膜に積層されて、３秒間１４３　ｐ、ｓｅｉ、の
圧力で５５０下に加熱される事が好ましい。その後積層
された縁部ば３秒間］　４３　ｐ、ｓ、ｉ、の圧力で５
９０下に加熱されて一体に接着される。上述した濃度。
時間、圧力及び厚さの範囲（ｄｌこの側部のシームシー
ルの形てよって変る。更に、上述したフルオロポリマは
総てのフルオロカーダン樹脂のフィルタ要素が必要でな
い場合には必要であればＰＥＰ或はＰＦＡに変え得るか
も知れない。溶解流の材料はＰＴＦＥの薄膜に積層され
、必要な長手方向のシーム全する。ＰＴＦＥの薄膜は冷
却によって収縮してその多孔性を破壊するｒル化温度以
上にしなけれはシールし得ない。
上述した端縁部の加熱シールとシームの後にひだをつけ
られた媒体の縁部はキャップ１８と２０の各々により適
当に閉じられてその後固定されて接着される。或は、キ
ャップは閉じると同時に媒体に接着される。
第６図に示すように、ひだをつけられたフルオロカーボ
ン樹脂の媒体の端部が閉じられる。ここに示したように
、解放剤４４が加熱された型４６の凹んだ環状面に用い
られる。ＦＥＰ材料の項４８は凹んだ環状の型４６によ
って形成された部分におかれる。その後、内方の芯１０
と外方のガード２４との間に設けられたひだをつけた媒
体１２が環４８に接触するようにおかれる。環４８とか
み合わせ・やツクの底部を溶かすのに十分な熱を矢印５
４に示すように加える。矢印５６によって示されたよう
な圧力が媒体の頂部に加えられる。圧力は加熱の全工程
中加えられる。溶けた環に沿った圧力はフルオロカーダ
ン樹脂材料を間に流し、ひだをつけられた媒体の端部を
閉塞し完全にシールする。更にスクリーン１６は媒体の
端縁を超えて延び、かかる延長部は環４８にかえ得る。
猿４８は任意の所望の形で良く、ＦＥＰ或はＰＦＡは粉
末にし得るから単−或は複数の層、粒状或は粉末でも良
いことが判った。又環はＦｇＰ或はＰＦＡ或は他の溶け
て流れるフルオロポリ！でも良いがＰＴＦＥは使えない
事が判った。更に、媒体の端縁は好ましい実施例ではあ
るが上述したようなシール全必要としないかも知れない
。
熱はＦ’ＢＰ或はＰＦＡの猿４８を溶かすように加えら
れる。５２０下から６５０下迄の温度は少くも略１分間
加えれば十分である事が判った。又少くとも略１　ｐ、
ｓ、ｉ、の圧力が、熱が加えられる時間に応じて加えら
れる事が好ましい。このようなことは、媒体の端部を完
全にシールするように環状材が薄膜材を全く包む事を保
証する主な規準としては重要ではないことが判った。
解放剤４４は媒体即ち保持部材に固着しない材料が良い
。かかる材料の一つはＥ、１．ｄｕｐｏｎｔ　ｄａＮｅ
ｍｏｕｒｓ　＆　Ｃｏ、１ｎｃ、の商標でＫａｐｔｏｎ
　ｔＹｐｅ　Ｈとして売られている熱硬化性のボリイば
ドである。媒体の各端部は同様に閉塞処理される。次に
、キヤ、グ１ｇ、２０が媒体の閉塞端部に固定される。
キャップ１８を第７図の断面で示しているがこの図にお
いては上述のように処理されひだをつけた媒体１２が、
本発明によるフィルタ要素を構成する為に必要なキャッ
プの溶融接層中にその位置におかれている。第７図に示
すキャップｘｓばＦＥＰ或はＰＦ’Ａのフルオロカーは
ン樹脂から形成される事が好ましい。キャップは基本的
には第７図に示すように帽子の形をなして居り、又第１
図に示すように必要であれば中心に穴２２を有している
。
キャップ１８とひだを有する媒体のシール端部とは加熱
されて第７図に示すようにその対応する面が６５０下に
達した後１分間加熱して十分溶融する。対応する面は１
　ｐ、ｓ、１．の圧力で加圧され、溶融材料は冷却され
る。このようにしてキャップは媒体に溶融接着され、フ
ィルタ要素を完成する。
ひだを有する媒体の端部にキャップ全溶融接着すること
は縁部が規定の温度になった後で温度が５２５下から７
００下、圧力が１７２　ｐ、ｓ、ｉ、から４ｐ、ｓ、ｔ
、で時間が棒から５分でなされる。
又第１図に示すように媒体１２がキャップに接着される
と同時に支持芯１０と保護スリーブ２４が同様にキャッ
プに溶融接着される事が知られてなる。然し乍ら、支持
芯と保護スリーブは媒体１２に対して機械的な支持と保
護をするのみで接着の必要はないから、このような接着
を必要としないことも知られている。唯必要な事は、媒
体１２はキャップに永久に接着され濾過される材料の漏
洩と被濾過材の汚染の可能性を防止する事である。
ＰＴＦＥの薄膜の端部と側縁部とに沿う溶融材料の利用
により、ＰＴＦｇの薄膜の濾過媒体の多孔性を維持しな
がら優秀な流体シールが得られる。その結果、媒体の多
孔性を傷つけないフルオロポリマで構成されるフィルタ
要素にフルオロカー？ン樹脂の薄膜濾過媒体を提供する
ものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理により構成されたフィルタ要素の
一部を断面した概略の斜視図、第２図はフィルタ要素の
製造工程の一例を示す概略図、第３図は第２図の工程が
終った後のフィルタ媒体の部分の概略図、第４図、第５
図は本発明のフィルタ媒体の側縁部全シームする手段を
示す概略図、第６図は本発明によるフィルり要素の別の
製造工程の概略図で第７図はフィルタ媒体の閉塞端部に
キャップを接着した概略図である。 ｌＯ・・・支持芯、１２・・・フィルタ媒体、Ｉｌｌ、
２０・・・キャップ。

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）フルオロポリマからなる成分で構成されたフィル
    タ要素であって、孔を有する支持芯と、この支持芯によ
    り支持され且つ第１と第２の端縁を有し、フルオロカー
    ボン樹脂の多孔性の薄膜のフィルタ媒体と、前記薄膜の
    多孔性を失わずに夫々薄膜の前記第１と第２の端縁に溶
    融接着された第１と第２のキャップとよりなるフィルタ
    要素。
  2. （２）前記フィルタ媒体は複数のフルオロカーボン樹脂
    材料の層を有し、この媒体の前記端縁は媒体に前記キャ
    ップを溶融接着する前に先づ加熱シールされる特許請求
    の範囲第１項記載のフィルタ要素。
  3. （３）前記フィルタ媒体はひだをつけられ、管状に形成
    され、その連絡する縁は媒体に前記キャップを接着する
    前に互いに接着される特許請求の範囲第１項記載のフィ
    ルタ要素。
  4. （４）前記フィルタ媒体を覆うように設けられたフルオ
    ロカーボン樹脂の孔明きの保護スリーブを有する特許請
    求の範囲第１項記載のフィルタ要素。
  5. （５）前記内方の支持芯及び保護スリーブは夫々前記各
    キャップに溶融接着される特許請求の範囲第４項記載の
    フィルタ要素。
  6. （６）前記媒体は前記薄膜に積層されたフルオロカーボ
    ン樹脂材料のスクリーンを有する特許請求の範囲第２項
    記載のフィルタ要素。
  7. （７）前記スクリーンは前記加熱シールされた端縁に沿
    う薄膜の孔を経て延びる特許請求の範囲第６項記載のフ
    ィルタ要素。
  8. （８）前記媒体はひだを有すると共にフルオロカーン樹
    脂材料の薄膜を有し、この薄膜はそれに接触して設けら
    れたフルオロカーボン樹脂材料のスクリーンと、フルオ
    ロカーボン樹脂材料が浸透し前記端縁に沿い且つ隣接す
    る側縁に沿って積層され、この側縁と端縁に沿って前記
    薄膜を有効に包む層とを有する特許請求の範囲第５項記
    載のフィルタ要素。
  9. （９）前記スクリーン材料は前記薄膜の材料とは異なっ
    たフルオロカーボン樹脂材料である特許請求の範囲第８
    項記載のフィルタ要素。
  10. （１０）前記スクリーン材料の部分は、その前記端縁に
    沿って前記薄膜材料に積層される特許請求の範囲第９項
    記載のフィルタ要素。
  11. （１１）前記キャップとスクリーン材料は同一のフルオ
    ロカーボン樹脂材料で構成される特許請求の範囲第９項
    記載のフィルタ要素。
  12. （１２）前記キャップとスクリーンの材料は異なったフ
    ルオロカーボン樹脂材料で構成される特許請求の範囲第
    ９項記載のフィルタ要素。
  13. （１３）フルオロカーボン樹脂より成る成分で構成され
    たフィルタ要素であって、第１及び第２の端線と長手方
    向の側縁のシームとを有するＰＴＦＥの多孔性の薄膜を
    有する管状のフィルタ媒体と、前記端縁とＰＴＦＥの薄
    膜の長手方向のシームに積層された熱可塑性のフルオロ
    カーボン樹脂材料と、前記ＰＴＦＥの薄膜の端縁に溶融
    接着され連続するシールをする熱可塑性のフルオロカー
    ボン樹脂材料の第１と第２のキャップとよりなり、前記
    長手方向のシームはそれに沿った連続するシールをする
    為に溶融接着され、前記ＰＴＦＥの薄膜の多孔の数はキ
    ャップの接着の前後の多孔の数より少なくならない事を
    特徴とするフィルタ要素。
  14. （１４）前記端縁に積層されたフルオロカーボン樹脂材
    料はＦＥＰである特許請求の範囲第１３項記載のフィル
    タ要素。
  15. （１５）前記端縁に積層されたフルオロカーボン樹脂材
    料はＰＦＡである特許請求の範囲第１３項記載のフィル
    タ要素。
  16. （１６）前記端縁に沿い且つ前記薄膜に積層されたフル
    オロカーボン樹脂のスクリーンを有する特許請求の範囲
    第１３項記載のフィルタ要素。
  17. （１７）孔明きの支持芯を有し、前記フィルタ媒体は前
    記支持芯の外方に位置し支持芯を円方に保持している特
    許請求の範囲第１６項記載のフィルタ要素。
  18. （１８）前記フィルタ媒体上に外方の孔のあいた保護ス
    リーブを有する特許請求の範囲第１７項記載のフィルタ
    要素。
  19. （１９）前記支持芯と外方のスリーブとは前記キャップ
    に固着される特許請求の範囲第１８項記載のフィルタ要
    素。
  20. （２０）前記スクリーンは前記薄膜に積層される特許請
    求の範囲第１９項記載のフィルタ要素。
  21. （２１）フルオロカーボン樹脂よりなる成分で構成され
    、その対応端部を一対のキャップに接着したフィルタ媒
    体を有し、この媒体はスクリーンと非熱可塑性の多孔性
    の薄膜を有するフィルタ要素の製造方法であって、熱可
    塑性のフルオロカーボン樹脂材料の層を前記端縁に設け
    る工程と、前記フィルタ媒体の端縁と層とに所定時間熱
    と圧力とを加え、所定温度で十分に前記層を溶融し、前
    記層を薄膜に浸透させると共に溶融接着する工程と、前
    記キャップを所定時間加熱し、所定温度で前記フルオロ
    カーボン樹脂のキャップの表面を優先的に十分に溶融す
    る工程と、前記フィルタ媒体の端縁を前記キャップ内に
    挿入する工程と、前記キャップと端縁とを冷却して溶融
    した材料を固化し前記フィルタ媒体とキャップとを溶融
    接着する工程とよりなるフィルタ要素の製造方法。
  22. （２２）前記薄膜の側縁に熱可塑性のフルオロカーボン
    材料の層を接触させる工程と、前記薄膜の側縁に熱と圧
    力とを所定時間加えて、所定温度で前記層を溶融して薄
    膜に積層させる工程と、前記フィルタ媒体にひだづけす
    る工程と、前記媒体を管状にする工程と、前記側縁を相
    互に接触させる工程と、前記接触側縁に所定時間熱と圧
    力を加え、所定温度で十分に前記側縁を互いに接着せし
    め、前記媒体をキャップに接着する前に十分な流体シー
    ルをする工程とよりなる特許請求の範囲第２１項記載の
    フィルタ要素の製造方法。
  23. （２３）前記材料の層の厚さは１ミルと４ミルの間であ
    り、前記温度は５２５°Ｆと７５０°Ｆとの間であり前
    記時間は１秒と４秒との間であり、更に圧力は５０ｐ．
    ｓ．ｉと４００ｐ．ｓ．ｉとの間である特許請求の範囲
    第２２項記載の方法。
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