JPS6372305A - フイルタ−カ−トリツジの濾過膜接着方法 - 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） 本発明は徽孔性伊過膜を組込んだら戸通用のフィルター
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ら濾過や薬剤製造に用いられる洗浄
水の製造のための精製水、純水のミ濾過、および半導体
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
う濾過、食品工業におけるアルコール飲料の製造工程に
おけろう濾過、実験室における超純水製造のための精製
水、純水のシ濾過その他精密う濾過に用いられ、１０μ
ｍ以下、特に１μｍ以下のサブミクロンオーダーの微粒
子や微生物をうア遇する精密５戸通用のフィルターカー
トリッジのら濾過膜接着方法に関するものである。

（従来の技術） 微孔性シ濾過膜を組込んだフィルターカートリッジとし
ては微孔性ら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た方向に高さをもっ
た円筒形のう濾過膜構造体を形成し、プラスチック部材
でこの円筒形のう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
ーカートリッジは体積当りのシ濾過膜の組込み面積（有
効う濾過面積）を大きくすることができるため、単位時
間当りのう濾過流量が大きく、前述の工業分野、実験室
で大量炉通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ｊ遇を目的として、多種の液体を短時間
でう戸遇し、フィルターを頻繁に取換えるようなザ遇ラ
イン用のｐ過手段として、有効う濾過面積が０．０５〜
０．４ｆｆｌ程度でシ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
うになって来た。

また金属ハウジングに取付けて用いる同様に有効う濾過
面積の小さい少量ミ戸遇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
ザ過膜構造体とるＰ退部分は同一または類似にして、ハ
ウジングに取付けるべくシール部分を有する９２遇膜構
造体を有した構造である。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ｊ２過ユニットを積層した平板型ザ過ユニ
ット積層タイプ（或はスタックドディスクタイプと称さ
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ｅ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５濾過ユニツ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。

外周および中心部を円形ないしは多角形に打ち抜いた２
枚のう濾過膜を（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した支持体もある）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た構成
である。特に外周部と内周部はｉ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ｅ濾過膜を表裏に貼り合せることにより
構成された内部空間が、う濾過さ糺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枚のう濾過膜を内側から保持すると共に、
デ遇された液体が平板型す過ユニットの中央部へ所望の
流出ができるように、該支持体の内周部にう濾過流出用
の中央開口部を備えた骨幹構造になっている。

そして平板型う濾過ユニットの中央部に接着手段を施し
複数の平板型シ濾過ユニット同志を接着することにより
該ユニットの厚み方向に積層された炉遇膜構造体が形成
される。この積“屠体の上部にミ戸遇膜を保護するため
の上部保護板が最上段の平板型う濾過ユニットのＳＰ濾
過膜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
グのセン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ミ濾過膜
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ノλ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
定体積あたりの二濾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、小さなヂ過圧
です遇すること、う１過積度をよくすること、カートリ
ッジフィルターのヂ遇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、ヂ遇コストを安価にすること、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、従来の平板型ザ過ユニットにおいては、
例えば特開昭５６−１２９０１６号公報に開示された構
造は、二戸過膜に、ナ過液正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、シ濾過
膜とリブとを接着した部分はり濾過膜としての機能を果
すことができない、すなわち、５１遇膜としての機能を
果さないロス部分の面積が太きく、’、Ｐｉｌ！膜全体
の面積からしてヂ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たものの如
く複雑であると、液流れが悪くなるばかりか、エアー抜
き、残液抜き等においても問題を抱えていた。

又、従来におけるシ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、５濾過膜に対して非溶媒である
接着剤を用いた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５
Ｐ遇膜の孔内に含浸することによる結合、すなわちアン
カー効果とも云える結合である。従って、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
おけろう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
点に問題があった。一方、シ濾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
、濾過膜の溶は過ぎによる損傷等が発生し易い問題があ
った。又、ヒートシールによる接着の場合は、５Ｐ遇膜
に機械的の力が加わるため、濾過膜が損傷し易い欠点が
あった。特にこれらの問題は極めて高精度のミ濾過を行
うフィルターカートリッジにおいては大きな問題であっ
た。

（発明の目的） 本発明は、上記問題点に諧みてなされたものであり、フ
ィルターカートリッジのミ濾過膜のシ濾過有効面積を大
きくでき、濾過膜の耐圧性を向上できると共に液密性に
優れた＝濾過膜接着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） 本考案の上記目的は、流体通路を有する平板状の支持体
の上下両面にう濾過膜を接着するときに、該両部材の共
通溶削を含有したポリマー接着剤を、該両部材の貼着部
の少なくとも一方側に設けて重ね合わせた後、前記溶剤
を除去して接着することを特徴とするフィルターカート
リッジのう濾過膜接着方法により達成される。

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シ戸遇膜構造体
１の一部断面側面図である。第２図は第１図の一部拡大
断面図である。

第１図に示すようにミ濾過膜構造体１は、上下２枚の例
えば円盤状のミ濾過膜２を有して構成される最小単位の
平板型Ｅ濾過ユニットが複数個積み重ねられた構成にな
っている。ミ戸遇膜構造体１は、その中央に、個々の平
板型ヂ過ユニットの中央開口部ｌＯと連通ずる複数の連
通孔５を備えた筒状のコア４が設けられており、積み重
ねられた平板型ら濾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沿った外
周りプロが上下保護板７．８間を架は渡し、かつ各ゾ過
ユ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、う濾過膜構造体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の最小単位である例えば円盤形状
の平板型シ濾過ユニットは、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
板状の支持体の上下両面に液流通性を有するジ濾過膜保
持部材である、例えば、綱状体１６に保持されたタル過
膜２が、少なくともう濾過膜２の内周縁部１１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１
３に接着されている。

なお、支持体は内周リム３と外周リム１３とが、例えば
スポーク状に構成された部分により繋がっている。

つ濾過膜２と支持体との接着は、両部材に対して共に良
溶媒の溶剤を含有するポリマー溶液の接着剤１７を例え
ば内外周リム３，１３にコートし、その上から網状体１
６とう濾過膜２を接触させる（第３図参照）、この結果
、支持体及びう濾過膜２の相方の樹脂が共に適宜溶け、
ポリマー接着剤１７とともに網状体１６のすき間にまん
べんなく充填して相方の接着作用に供し、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、例えばクロロホルム、塩化メ
チレン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロルエ
タン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、
ジメチルホルムアミド、２−ピロリドン、ジメチルスル
ホキシド等を挙げることができ、これらの溶剤の中から
、支持体及びミ濾過膜の材質の組み合せによって適宜選
ぶことができる。接着剤中に含有するポリマーは、支持
体及び濾過膜として用いることができる素材の中から、
溶剤に可溶な樹脂を適′宜選択して用いることができる
。

このように、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
にし昌くできると共に、接着剤１７のε濾過膜２への浸
透度を！ｍｌ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り、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、あるいは四フフ化エチレン、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樹脂
、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリプロピレン、
ポリエチレンなどを適宜選択して用いることができる。

又、ミ戸通Ｍ４２は例えば、ナイロン、ポリスルホン、
ポリフッ化ビニリデン、トリアセチルセルローズ、ポリ
テトラフルオロエチレンな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、
例えばポリメチルアクリレートや、クロロホルムを含有
した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ｔＡ節性に加え、ヨ／１′過膜２を
比較的強い押圧を加えなくとも、極めて良好な接着を行
うことができ、又、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、つ濾過膜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
に接着するようにすれば、一般にｍ弱であろう濾過膜２
の取り扱い性はよくなり、平板型う濾過ユニットの生産
性を向上することができる。

このようにす過膜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接着されていることにより、
う濾過前（−次側）の液とミ濾過後（二次側）の液との
液密性を確実に保つことができる。

又、このようにザ過膜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＜９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
した構造にしなくても、ヨ濾過圧に対して充分耐えるこ
とができ、かつ、９濾過有効面積を大きくすることがで
きる。

上記の場合は、す過膜２及び絹状体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５濾過領域において、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、うど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う濾過膜構造体１を備えたフィルタ
ーカートリッジにおけるｌ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
に流入したす液は、内外周が封止された上下う濾過膜２
の外側（１次側）の適宜液圧によってう濾過膜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
物がり２遇されてザ過膜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ｌＯ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
ら排出され所望のう濾過工程がなされる。

このように上記う濾過膜２のう濾過作用に供する部分は
、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、従来の平板型ミ濾過
ユニットタイプの如く、５濾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、う濾過圧を小さく抑えることもできる。又、ミ濾
過膜２はその全体が綱状体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、該う濾過膜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、ゲ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、
す液の流れが良く、う濾過工程の終段における一Ｉ濾過
残量を少なくすることができ、例えばエアー抜きや残液
抜きを容易に行うことができる。

（発明の効果） 以上詳細に述べたように、本発明の’、ＰｉｌＡＷＩＪ
、接着方法によれば、接着作用の調節が所望にでき、５
濾過膜の溶は過ぎならびに押圧による該５ｐ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、濾過膜の耐圧
性、さらには生産性を向上させることができる。又、う
濾過膜保持部材により９戸通膜を保持した構成とするこ
とで、う濾過膜の強度が実効的に高められていることに
より、従来のごとクチ過膜は、複雑な構造の支持体に細
かく接着する必要がなく、う濾過膜のミ濾過作用に供す
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、う濾過効率が
向上し、迅速なヂ過を行うことができる。又、本発明に
よる平板型；Ｐ３ｆＡユニットは、支持体の横道が簡略
化できるので、シ戸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
３図は本実施態様における５濾過膜の接着部分を示す拡
大断面図である。 図中符号； １・・・う濾過膜構造体、　　　２・・・シ濾過膜、３
・・・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。

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面に濾過
   膜を接着するときに、該両部材の共通溶剤を含有したポ
   リマー接着剤を、該両部材の貼着部の少なくとも一方側
   に設けて重ね合わせた後、前記溶剤を除去して接着する
   ことを特徴とするフィルターカートリッジの濾過膜接着
   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
   濾過膜保持部材を設け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の濾過膜接着
   方法。