JPS63126512A - フイルタ−カ−トリツジ製造方法 - 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） 本発明は微孔性濾過膜を組込んだ濾過用のフィルターカ
ートリッジの製造方法に関するものであり、特に製薬工
業における薬剤の濾過や薬剤製造に用いられる洗浄水の
製造の九めの精製水、純水の一過％訃よび半導体製造工
業を初めとする微細な加工を行なう電子工業分野におい
て使用される超純水製造のための精製水、純水の濾過、
食品工業におけるアルコール飲料の製造工程における一
過、実験室における超純水製造の九めの精製水、純水の
一過その他精密濾過に用いられ、１０μｍ以下、特に１
μｍ以下のサブミクロンオーダーの微粒子や微生物ｅＦ
遇する精密濾過用のフィルターカートリッジの濾過膜接
着方法に関するものである。

（従来の技術） 微孔性濾過膜を組込んだフィルターカートリッジとして
は微孔性濾過膜をプリーツ状に加工して折り目をつけ、
このプリーツ折り目を平行にしな方向に高さをもった円
筒形の濾過膜構造体を形成し、プラスチック部材でこの
円筒形の濾過膜構造体の円筒内部と外部を保護し、円筒
形端部に他のプラスチック部材を接着してシールされた
構造体のプリーツタイプフィルターカートリッジが従来
多用されて来た。このプリーツタイプフィルターカート
リッジは単位体積当りの濾過膜の組込み面積（有効濾過
面積）を大きくすることができるため、単位時間当りの
一過流量が大きく、前述の工業分野、実験室で大量−適
用フィルターとして重用されている。

このフィルターは専用のハウジングを取付けて使われる
が、近年この取付けの手間を省略することを目的として
、あるいは少量−過を目的として、多種の液体を短時間
で濾過し、フィルターを頻繁に取換えるような濾過ライ
ン用の濾過手段として、有効−過面積が（１０５〜Ｉ１
４，２程度で濾過膜構造体とハウジングを一体とした使
い捨てフィルターカートリッジ（或はカプセル型フィル
ターカートリッジと称される）が用いられるようになっ
て来九。まな金属ハウジングに取付けて用いる同様に有
効−過面積の小さい少量濾過用のミニフィルターカート
リッジと呼ばれるものも用いられている。ミニフィルタ
ーカートリッジは前述の使い捨てフィルターカートリッ
ジの濾過膜構造体と濾過部分は同一または類似しており
、ハウジングに取付けるべくシール構造を有する濾過膜
構造体を有し九構造である。使い捨てフィルターカート
リッジおよびミニフィルターカートリッジは普通プリー
ツタイプと特開昭５６−１２９０１６号公報に開示され
るが如き平板型濾過ユニットを積層した平板型−過ユニ
ット積層タイプ（或はスタックドディスタタイプと称さ
れる）がある。使い捨てフィルターカートリッジおよび
ミニフィルターカートリッジのプリーツタイプの構造及
び製造法は前述のハウジングに取付けて使用するプリー
ツタイプフィルターカートリッジと本質的には同一であ
り、使い捨てフィルターカートリッジのプリーツタイプ
の場合は濾過膜構造体を形成後これをプラスチック製ハ
ウジングに挿入する工程が付は加えられる。使い捨てフ
ィルターカートリッジおよびミニフィルターカートリッ
ジの平板型−過ユニット積層タイプの構造、製造法は基
本的には以下の通りである。

膜構造体の基本的構造である平板型濾過ユニットは、外
周および中心部を円形ないしは多角形に打ち抜い念２枚
の濾過膜１−（円形の場合はドーナツ状になる）平行な
面を有する平板状支持体（場合によっては２枚の成形部
材を貼り合せて一体とじ九支持体もある）に外周部、内
周部あるいは必要に応じて所定の部位を接着し念構成で
ある。特に外周部と内周部は液密性のあるように接着に
よってシールされなければならない。平板状支持体は、
普通、２枚の濾過膜を表裏に貼り合せることにより構成
され念内部空間が、炉遇された液体の流路を形成するよ
うに設計されている。すなわち。

平板状支持体は上記の如く２枚の濾過膜を内側から保持
すると共に、−過された液体が平板型−過ユニットの中
央部へ所望の流出ができるようＫ、該支持体の内周部に
一過流出用の中央開口部を備えた骨幹構造になっている
。

そして平板型−過ユニットの中央部に接着手段を施し複
数の平板型−過ユニット同志を接着するととくより該ユ
ニットの厚み方向に積層され念テ過膜構造体が形成され
る。この積層体の上部に濾過膜を保護する念めの上部保
護板が最上段の平板型−過ユニットの濾過膜と一定の間
隔を設けて結合される。また最下部も同様の目的、ミニ
カートリッジフィルターの場合はハウジングのセットを
確実にするための目的も加えて下部保護板が設けられる
。このように形成された積層型の濾過膜構造体は使い捨
てフィルターカートリッジの製造の場合にはハウジング
に接着され、ミニフィルターカートリッジの製造の場合
にはハウジングにセットすべくＯリングなどのシール材
がはめ込まれる溝を有するシール部が接合される。

これら使い捨てフィルターカートリッジおよびミニフィ
ルターカートリッジの目的とするところは、例えば、一
定体積あ念りの一過面積を大きくする。すなわちコンパ
クトな濾過モジュールを提供すること、小さな濾過圧で
濾過すること％濾過精度をよくすること、カートリッジ
フィルターの濾過ラインへの脱着を容易にすること、取
扱い時の擦過や衝撃による微孔性膜の損傷を防止するこ
と％デ過コストヲ安価にすること、残液量の少ないこと
等を載げることが出来る。

（本発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来における濾過膜の支持体への接着は
、例えば支持体に対し良溶媒で、濾過膜に対して非溶媒
である接着剤を用１／ｋｆｅ：、接着方法が行われてい
る。この方法による接着は、支持体が溶けて該支持体の
樹脂が多孔質の濾過膜の孔内に含浸することによる結合
、す々わちアンカー効果とも云える結合である。従って
、一般に極めて薄く脆弱な濾過膜を解かすことなく接着
できるので、接着時における濾過膜の例えば溶けること
による損傷等を回避することが出来るが、結合作用が弱
く、又液密性などの点に問題が６つ光。一方、−過膜に
対して良溶媒である接着剤を用いると、接着するタイミ
ングがむずかしく、−過膜の溶は過ぎによる損傷等が発
生し易い問題、さらには−過膜が溶解したり溶解による
著しい膨潤を生じ、接着剤が乾燥固化して収縮すること
により、濾過膜の接着部位の変形や亀裂損傷が発生する
問題があツ７’ｔ。又、ヒートシールによる接着の場合
は、濾過膜に機械的な力が加わるため、−過膜が損傷し
易い欠点があつ九。特にこれらの問題は極めて高精度の
一過を行うフィルターカートリッジにおいては大きな問
題であつ九。　　・ 又、従来の平板型濾過ユニットにおいては２例えば特開
昭５６−１２９０ｔ６号公報に開示された構造は、−過
膜に、−過液圧に耐え得る強度をもたせるために、平板
状支持体が同心状の多数のリブを備え、このリブに濾過
膜が貼着された構造であるために、濾過膜とリブとを接
着し九部分は濾過膜としての機能を果すことができない
。すなわち、−過膜としての機能を果さないロス部分の
面積が大きく、−過膜全体の面積からして濾過有効面積
が少なくなってしまう問題があった。さらに、フィルタ
ーカートリッジの構造、特に液流路の部分の構造が上記
公報に開示されなものの如く複雑であると、液流れが悪
くなるばかシか、残液抜き等圧おいても問題を抱えてｈ
た。

（発明の目的） 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、第
１０目的Ｆｉ濾過膜の耐圧性を向上できると共に液密性
に優れ、さらにＦｆｆｌ膜の一過有効面積を大きくする
こともできる平板積層型のフィルターカートリッジ製造
方法を提供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の上記目的は、流体通路を有する平板状の支持体
の上下両表面をコロナ放電処理あるいはグロー放電処理
あるいは紫外線照射処理あるいは酸洗い処理をした後に
、前記支持体と濾過膜との双方に対して非溶媒である溶
媒に溶解し念ポリマー接着剤を用いて、該双方の部材を
接着シールすることを特徴とする平板積層型のフィルタ
ーカートリッジ製造方法により達成することができる。

以下、本発明の方法を実施したフィルターカートリッジ
について説明する。

第１図は、本発明の方法の一実施態様である平板積層型
のフィルターカートリッジに装着されるテ過膜構造体１
の一部断面側面図である。第２図及第５図は第１図の一
部拡大断面図であり、第４図は平板状支持体の一部平面
図である。

第１図に示すように濾過膜構造体１は、上下２枚の飼え
ば円盤状の濾過膜２を有して構成される最小単位の平板
型−過ユニットが複数個積み重ねられた構成になってい
る。−過膜構造体１は、その中央に、個々の平板型濾過
ユニットの中央開口部１Ｇと連通ずる複数の連通孔５ｆ
ｅ備えた筒状のコア４が設けられておシ、積み重ねられ
た平板型−過ユニットの上部及び下部には、濾過ユニッ
トを保護する上部保護板７及び下部保護板８が設けられ
ており、さらに、ユニット厚み方向に清った外周りプロ
が上下保護板７，８間を架は渡し、かつ各−過スニット
を保持するように円周方向適宜間隔で設けられているこ
とにより、濾過膜構造体１の剛性を適宜保つように構成
されている。

上記の濾過膜構造体１の最小単位である列えば円盤形状
の平板型濾過ユニットは、第２図において拡大断面図に
示す如き構成である。すなわち、流体通路を有する平板
状の支持体２０（第４図参照）の上下両面に液流通性を
有する濾過膜保持部材である、例えば、網状体１６に保
持され念ｐ通膜２が、少なくとも濾過膜２の内周縁部１
１及び外周縁部１２において、支持体の内周リム３及び
外周リム１３に接着部れている。

なお、第４図に示す如く支持体２０は内周リム３と外周
リム１３とが、例えば放射状に設けられ九スポーク部１
９により繋がっている。

この支持体２０の上下両表面を、例えば、コロナ放電、
グロー放電、紫外線（ｔｙｖ）照射、酸洗い等の処理を
施した後に濾過膜２を接着する。なお、これらの処理は
、必要に応じて濾過膜２との接着部位のみであってもよ
い。

濾過膜２と支持体２０との接着は、両部材に対して共に
非溶媒の溶剤を含有するポリマー溶液の接着剤１７を例
えば内外周りム３，１３にコートし、その上から網状体
１６と濾過膜２ｔ−接触させる（第３図参照）。この結
果、支持体２０及び濾過膜２の相方の樹脂が共に溶けず
に、ポリマー接着剤１７が網状体１６のすき間にまんべ
んなく充填して接着作用に供し、合わせて溶剤が例えば
、適宜加熱による強制除去あるいは自然除去されること
により接着が完了する。

接着剤１７の溶剤として、例えばヘプタン、オクタン、
石油エーテルの如き鎖状炭化水素、ベンゼン、トルエン
、キシレンの如き芳香族炭化水素、クロロホルム、塩化
エチレン％　１．１．１−　トＩ）　／ロルエタンの如
きハロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール、イン
プロパツールの如キアルコール類、イソブチルエーテル
、ジオキサン、テトラヒドロフランの如きエーテル類、
アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール
の如きケトン類、酢酸エチル、ギ酸プロピルプロピオン
酸メチル、安息香酸メチルの如きエステル類、エチレン
グリコールモノメチルエーテル、エチレンクリコールジ
エチルエーテル、エチレンクリコール七ツメチルエーテ
ルアセテート、ジエチレングリコールメチルエチルエー
テルの如き多価アルコール誘導体等を挙げることかで゛
き、これらの溶剤の中から、支持体２０及び濾過膜２の
材質の組み合せによって適宜単独溶剤あるいは２種以上
の混合溶剤を選ぶことができる。接着剤中に含有するポ
リマーは、支持体２０及び−過膜２として用いることが
できる素材の中から、溶剤に非溶な樹脂を適宜選択して
用いることができる。

このように、支持体２０の表面処理を施すことによって
、処理表面は適宜硬化すると共に接着剤との馴染を好く
することができる。さらに、ポリマー溶液の接着剤１７
を用いれば、その濃度を適宜調節でき、接着のタイミン
グを所望の時期にし易くできると共に、接着剤１７の濾
過膜２への浸透度を調節することができる。又、接着剤
１７に適宜粘度をもたせることによシ、接着箇所あるい
は面積を所望にすることができる。これを溶剤のみで行
なおうとすれば、粘度が低いため、膜中に毛管現象です
いこまれ接着代を規制できず、しかも溶剤を支持体上に
保持することもできない。

なお、支持体２０の材質は特に限定するものではないが
、加工性などの点からプラスチック樹脂が好適であり、
中でも不活性でありかつ適宜剛性を有する樹脂として、
例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホ
ン、ポリフッ化ビニリデン、ポリオキシメチレン樹脂、
ポリアミド、フェニル−ホルムアルデヒド樹脂、ポリテ
トラフルオロエチレン、あるいは四フッ化エチレン、パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等のふっ素
ｓｔ脂、　ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリプロ
ピノン、ポリエチレン々どを適宜選択して用いることが
できる。又、濾過膜２は例えば、ポリアミド、ポリスル
ホン、ポリフッ化ビニリデン、ドリアセチルセルローズ
、ポリテトラフルオロエチｖｙ４どを素材としたものを
用いることができる。従って、例えば、支持体２０にポ
リカーボネートを用い、濾過膜２にポリスルホンを用い
た場合、接着剤としては、例えば硝酸セルローズ１０部
、メタノール８０部、トルエン１０部！り成るポリマー
溶液を用いることができる。

上記のような接着方法を用いることにより、接着時にお
いて、上記の如き調節性に加え、濾過膜２が溶解して著
しく膨潤し念り、接着剤が乾燥して固化した後も濾過膜
２の著しい収縮による変形や亀裂を回避することができ
、極めて良好な接着を行うことができる。又、接着部位
を押圧しても、核部位にあたる濾過膜２が膨潤していな
いので押圧による濾過膜２の損傷等を防止することがで
きる。又、濾過膜２と網状体１６とが、例えば、スポッ
ト的に部分接着され組体として、支持体２０に接着する
ようにすれば、一般に脆弱である濾過膜２のなり扱い性
はよくなり、平板型濾過ユニットの生産性を向上するこ
とができる。

このように濾過膜２の内周縁部１１及び外周縁部１２が
支持体の円周全域に亘って極めて良好に接着されている
ことにより、ヂ過前（−次側）の液と濾過後（二次側）
の液との液密性を確実に保つことができる。又、このよ
うに−過膜２全体が網状体１６により保持されているこ
とにより、従来の如く濾過膜がその内周側から外周側ま
でほぼ全域に亘って極めて細かく支持貼着しな構造にし
なくても、濾過圧に対して充分耐えることができ、かつ
、濾過有効面積を大きくすることができる。

上記の場合は、−過膜２及び網状体１６が共にそれらの
内外周縁部１１．１２においてのみ支持体に貼着した構
造としたが、本発明においてはこのような態様に限るも
のではなく、内外周縁部以外の一過領域において、例え
ば、スポーク状（図示しない）の部分と網状体１６及び
濾過膜２とが適宜接着した構造とすることもできる。又
、濾過膜保持部材としては網状体１６に限るものではな
く、例えば不織布などであってもよい。

なお、コア４の下方側の所は、従来と同様にハウジング
（図示しない）と液密性を保って連結する構造を有して
いることは言うまでもない。

上記の如く構成した濾過膜構造体１を備、ｔＪフィルタ
ーカートリッジに訃けるろ液の経路は第２図の矢印で示
す如くなっている。すなわち、図示しないハウジング内
に流入し７１２１．Ｆ液は、内外周が封止された上下濾
過膜２の外側（１次側）の適宜液圧によって濾過膜２に
浸透して行き、内周縁部１１、外周縁部１２及びスポッ
ト接着部１７以外の全領域において微粒子や微生物等の
不純物が戸遇されて濾過＠２の内側（２次側）に進入し
、ひきつづいて内周リム３に形成された複数の中央開口
部１０を通り、この中央開口部１０に繋がった連通孔５
からコア４の中空部分を経て、フィルターカートリッジ
から排出され所望の濾過工程がなされる。

このように上記濾過膜２の一過作用に供する部分１−１
：％内周リム３に固着された内周縁部１１および外周縁
部１２以外のほぼ全領域であるので、従来ノ平板型−過
ユニットタイプの如く、−過膜が内周側から外周側まで
ほぼ全域に亘って細かく支持体２０に貼着支持された構
造のものに比べて、濾過面積を大きくすることができる
と共に、−過圧を小さく抑えることもできる。又、濾過
膜２はその全体が網状体１６によって保持されていると
共に接着が確実になされているので、該濾過膜２自体が
比較的腰の弱い材質によって構成された場合であっても
、−過圧に対する耐圧性を持たせることができ、さらに
、上記の支持体２０の形状が、従来に比べて極めて簡略
化した液路を形成するようになされていることにより、
Ｆ液の流れが良く、濾過工程の終段における濾過残量を
少なくすることができる。

上記実施態様においては、液流通性のある濾過膜保持部
材（網状体１６）を支持体２０と濾過膜２との間に介在
させ九が２本発明においては濾過膜保持部材を設け々く
ともよいことは云うまでもない。

（発明の効果） 以上詳細に述べたように、本発明の方法によれば、接着
作用の調節が所望にでき、濾過膜の溶は過ぎならびに接
着剤の乾燥に伴う接着部位のｐ過膜収縮による変形や膜
亀裂、押圧による該濾過膜の損傷を回避できると共に、
極めて確実な接着を行うことができるので、接着部位の
液密性に優れ、又、−過膜の耐圧性、さらには生産性を
向上させることができる。又、濾過膜保持部材によｐ濾
過膜を保持した構成とすることで、濾過膜の強度が実効
的に高められていることにより、従来のごとく濾過膜は
、複雑な構造の支持体に細かく接着する必要がなく、濾
過膜の濾過作用に供する有効面積を大きくすることがで
きるので、目詰まり等の点から濾過寿命を長くでき、か
つ、−過動率が向上し、迅速な濾過を行うことができる
。又、本発明による平板型−過ユニットは、支持体の構
造が簡略化できるので、Ｆ液の流路の簡略化を図ること
ができ、エアー抜きあるいは残液抜き等を極めて容易に
行うことができる等の種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を用いた一実施態様の要部を一部
破断した側面図、第２図は第１図の一部拡大断面図、第
５図は本実施態様における濾過膜の接着部分を示す拡大
断面図、第４図は本実施態様における支持体の平面図で
ある。 図中符号： １・・・濾過膜構造体、　　　２・・・−過膜。 ５・・・内周リム、　　　　　　４・・・コア。 ５・・・連通孔、　　　　　　　６・・・外周りブ、７
・・・上部保護板、　　　　８・・・下部保護板。 １０・・・中央開口部、　　　　１１・・・内周縁部、
１２・・・外周縁部％　　　　　１３・・・外周リム、
１６・・・網状体、　　　　　　１７・・・接着剤、１
９・・・スポーク部、　　　２０・・・支持体。 （ほか３名） 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体通路を有する平板状の支持体の上下両表面をコ
   ロナ放電処理あるいはグロー放電処理あるいは紫外線照
   射処理あるいは酸洗い処理をした後に、前記支持体と濾
   過膜との双方に対して非溶媒である溶媒に溶解したポリ
   マー接着剤を用いて、該双方の部材を接着シールするこ
   とを特徴とする平板積層型のフィルターカートリッジ製
   造方法。 ２）前記支持体と前記濾過膜との間に液流通性を有する
   濾過膜保持部材を介在させたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のフィルターカートリッジ製造方法
   。