JPS63107707A - 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
製造のための精製水、純水の濾過、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、純水の濾過１
食品工業におけるアルコール飲料の製造工程における濾
過、実験室における超純水製造のための精製水、純水の
濾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を濾
過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シ目をつけ、
このプリーツ折シ目を平行にした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饅し、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、単位時間当シの
濾過流量が大きく、前述の工業分野、実験室で大量濾過
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
、あるいは少量濾過を目的として。

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、有効濾過面
積が０．０５〜０．４−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た。また金属ハウジングに取付け
て用いる同様に有効濾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
類似にして、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濾過ユニッ
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ツ、りおよび
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
び製造法は前述のノ・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
ノ・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
リッジの平板型濾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。

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た２枚の濾過膜を
（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枚の成形部材を貼シ合せ
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くより構成された内部空
間が、濾過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、濾過された液体が平板
型濾過ユニットの中央部へ所望の流出ができるよう罠、
該支持体の内周部に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。

そして平板型濾過ユニットの中央部に接着手段を施し複
数の平板型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濾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ための上部保
護板が最上段の平板型濾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。

とれら使い捨てフィルターカートリツ・りお工びミニフ
ィルターカートリッジの目的とするところは１例えば、
一定体積あたりの濾過面積を大きくする。すなわちコン
ノセ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、濾過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かできる。

（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いては濾過膜と支持体との接着に
は下記のような問題があった。すなわち。

濾過膜は一般に極めて薄く脆弱であるために例えば接着
剤により膨潤したり、接着剤が乾燥固化し収縮すること
によって、濾過膜全体が引張られたり、接着部位が変形
や亀裂損傷を生じたりする。

これらの問題は、精密濾過用のフィルターカートリッジ
にとっては濾過精度や濾過膜強度等にとって極めて大き
な問題であった。

（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
１の目的は濾過膜の耐圧性を向上できると共に液密性に
優れた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
の上下両面に濾過膜を接着するとき、非収縮性硬化型の
接着剤を用いて両部材を接着シールしたことを特徴とす
る平板積層型のフィルターカートリッジ製造方法によシ
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１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濾過膜構造体１
の一部断面側面図である。第２図及び第３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枚の例え
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。濾過膜構造体１は、その中央に１個々の平板型濾過
ユニットの中央開口部１０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及び下部保役板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、かつ各濾過ユニットを
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、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１例えば、網状体１６に保
持された濾過膜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
外周りム１３に接着されている。

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１例えば放射状に設けられたスポーク部１
９によシ繋がっている。

濾過膜２と支持体２０との接着は、両部材に対して共に
非溶媒である接着剤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１６と濾過膜２を接触させ
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
して接着が完了する。

接着剤１７として、例えば （１）スピロオルソエステル系樹脂モノマー、例えば １００重量部に対してゼロントリフロロライド・エーテ
レート（ＢＦ３０（ＣＨ２ＣＨ３）２）を０．５重量部
程度混合させて適宜加熱することによりＣＨ２ＣＨ２ ような接着剤、あるいは （２）　　ビシクロオルトエステル系樹脂モノマー、例
えば にジ−ｔ−ブチルパーオキシドを混合して適宜温度と時
間をかけて硬化する接着剤、あるいは（３）分子量５０
０以上、好ましくはＳＯＯ〜２０００程度の周知の硬化
性オリザマー１例えげにアミンまたはアルコールもしく
はエステルを加えた接着剤あるいはエポキシ接着剤ある
いはシアノアクリルエステル接着剤などを使用すること
ができる。

これらの接着剤１７は従来使用されている接着剤に比べ
、固化するときの体積収縮が極めて少なくできるため１
例えば濾過膜２の接着部位の変形や膜全体を引張るよう
な力が該膜２に加わることがなく、接着による濾過膜２
の亀裂の発生等を防止することができる。従って確実力
接着を行うことができる゛。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の取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。

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シ、中で
も不活性であシかつ適宜剛性を有する樹脂として１例え
ば、ポリエステル、ポリカー２ネート１．Ｉ？ポリルホ
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、ノ
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、ポリエチレン等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、ナイロン、？リスルホン、７
ｔ？リフツ化ビニリデン、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。

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、濾過前（−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
うに濾過膜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た構造セし
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、濾過膜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１本発明においてはこのような態様に限るも
のではなく、内外周縁部以外の濾過領域において、例え
ば、スイーク部１９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１例えば不織布
などであってもよい。

々お、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を備えたフィルター
カートリッジにおける濾液の経路は第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
流入した濾液は、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以外の全領域において
微粒子や微生物等の不純物が濾過されて濾過膜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、従来の平板型濾過ユニッ
トタイプの如く、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２０に貼着支持された構填のも
のに比べて。

濾過面積を大きくすることができると共に、濾過圧を小
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、濾過圧に対する耐
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、濾液の流れが良く。

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、例えばエアー抜きや残液抜きを容易に行うことがで
きるう 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
させたが１本発明においては濾過膜保持部材を設けなく
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
剤の乾燥に伴う濾過膜収縮による変形や膜亀裂による該
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、特に接着部
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、濾過膜
保持部材により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
の如く濾過膜は、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、目詰まシ等の点から濾過寿命
を長くでき、かつ、濾過効率が向上し、迅速な濾過を行
うことができる。又、本発明による平板型濾過ユニット
は、支持体の構造が簡略化できるので、濾液の流路の簡
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、ｗ
ｃ３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・・・は過膜構造体、２・・・濾過膜、３・・・内周
リム。 ４・・・コア、５・・・連通孔、６・・・外周リム、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、１９・・・スポ
ーク部、２０・・・支持体。 Ｌｓ：Ｉミ 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面に濾過
   膜を接着するとき、非収縮性硬化型の接着剤を用いて両
   部材を接着シールした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
   。