JP2000501021A

JP2000501021A - 親水性多孔質膜を有し、無欠陥テスト可能な濾過ユニット

Info

Publication number: JP2000501021A
Application number: JP9520137A
Authority: JP
Inventors: コンスタンチン，ペーター; ライフ，オスカー―ヴェルナー; ルップ，ユルゲン; ゼルクナー，ペーター
Original assignee: ザトーリウスアクチエンゲゼルシャフト
Priority date: 1995-11-25
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2000-02-02
Also published as: DE29620189U1; DE19543955A1; DE59603245D1; DE19543955C2; EP0863792A1; US6186341B1; WO1997019743A1; EP0863792B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、周縁範囲を熱可塑性ポリマー材料によって液密状態で固定要素（５）に埋込んだ親水性多孔質膜（２）を有し、周縁部疎水性を示さず、改善された濾過確実性および濾過能を有する無欠陥テスト可能な濾過ユニットに関する。少なくとも周縁範囲において且つ少なくとも１つの側において熱可塑性ポリマー繊維からなる少なくとも１つの多孔質平面構造体（１）に圧力・温度作用によって結合された濾過ユニット固定要素（５）にこのような親水性多孔質膜（２）の周縁範囲を熱可塑性ポリマー材料によって液密状態で埋込めば、この種の濾過ユニットを製造できるということが判明した。本発明に係る濾過ユニットは、特に、濾過確実性に対する要求の高い分野、特に、薬品産業、食品産業、医療分野、研究分野およびバイオテクノロジーにおいて使用される。

Description

【発明の詳細な説明】親水性多孔質膜を有し、無欠陥テスト可能な濾過ユニット本発明は、改善された濾過確実性（Filtrationssicherheit）および濾過能（F iltrationsleistung）を有し周縁範囲を熱可塑性ポリマー材料によって液密状態で固定要素に埋込んだ親水性多孔質ポリマー膜を有し、無欠陥テスト可能な濾過ユニットに関する。親水性多孔質膜を有し、無欠陥テスト可能な濾過ユニットは、濾過確実性に対する要求の高い分野、特に、薬品産業、食品産業、医療分野、研究分野およバイオテクノロジーにおいて使用され、特に、フィルタコア（Filterkerzen）の形で使用される。濾過確実性とは、濾過ユニットが、その機械的、化学的安定性に関する特殊な要求を満足しなければならず、無欠陥を検証できなければならないことを意味する。濾過能とは、単位時間当りの濾液の容積流量を意味し、例えば、通水速度として示すことができる。多孔質ポリマー膜の親水性は、構造形態、親水性化媒体／濡れ媒体またはポリマー添加剤によってもたらすことができる。親水性多孔質膜を有する濾過ユニットについて実際に汎用される無欠陥テストは、液体（一般に、水）が充填されることになる気孔を有する膜の片面に試験圧力下でガス（一般に空気）を負荷することにある。試験ガスが負荷された膜側の圧力降下や膜を通過する試験ガスの量を経時的に測定することにより、膜または濾過ユニットの無欠陥の結論を得ることができる。このような無欠陥テストは、圧力保持テスト、発泡点テストおよび拡散テストととして知られている。有機ポリマーからなる親水性多孔質膜を濾過ユニットに組込むには、実際に、多額の経費がかかるので、無欠陥を検証できない濾過ユニットの割合を少なくすることが意図される。慣行の方法の場合、膜の周縁範囲を固定要素の熱可塑性ポリマー材料熔融体中に埋込み、次いで、シール材を固化させて固定し、この場合、埋込範囲には液密な結合が生ずる。しかしながら、親水性多孔質膜に対する熱可塑性ポリマー材料の高温の熔融体の作用によって、固定範囲およびその直近範囲内にある膜の性質の不利な変化が起こる。即ち、例えば、埋込範囲に隣接する周縁ゾーンの親水性多孔質膜が疎水化される。その結果、この疎水性周縁ゾーンは、もはや、水で濡らされなくなる。無欠陥テストを実施する場合、試験ガスは、水が充填されてない上記周縁ゾーンの気孔を自由に通過し、濾過ユニットが完璧ではないとみなされることになる。疎水化は、膜内に含まれる親水化媒体が、熱可塑性ポリマー材料の融点において気化または拡散逸出するか、親水化媒体が、化学的分解または立体構造変化によって親水性を喪失することによって誘起される。親水性が、膜自体の潜在的な材料物性である場合、例えば、沈殿浴法にもとづく相転化によって形成された微孔性ポリアミド膜の場合のように、膜をその軟化点の直下まで加熱すると、その膜は親水性を失う（米国特許第4340479号）。更に、親水性多孔質膜は、しばしば、脆弱であり、機械的負荷に殆ど耐えず、亀裂の発生および進行に敏感であり、従って、その処理時に（例えば、切断、打抜き、プリーツ形成または濾過ユニットへの組込の場合に）膜に欠陥箇所が誘起されることになる。膜の周縁範囲を固定要素に埋込むために熱可塑性ポリマー材料の高温の熔融体を作用させることによって、膜の機械的安定性が更に低下され、従って、埋込範囲に隣接する周縁ゾーンにおいて、しばしば、膜が破断され、かくして、このような濾過ユニットには、もはや、無欠陥テストを実施できない。ＷＯ−Ａ1 96／14913の場合、周縁部の疎水化効果を避けるため、熱可塑性ポリマー材料に埋込後に疎水性膜を親水化媒体によって後から親水化する。ヨーロッパ特許公開第0096306号の場合、周縁部の疎水化を克服するため、溶剤を含まないポリエチレン・コーチングを溶融接着剤として片面に備えた熱シーリング性無気孔ポリエステルフィルムによって、例えば、ポリアミドからなる親水性多孔質膜の周縁をシールすることが提案されている。この公報には、更に、親水性膜の周縁片の気化率を減少することが提案されている。この場合、気孔径を縮小する注形溶液から膜の周縁片および主要面を形成するか、周縁片を機械的にプレスして周縁片内の気孔を押潰す。ドイツ特許公開第3803341号および米国特許第4969997号には、膜片面の構造をフィルム状態に移行させることにより液体不透過性箇所を有する多孔質膜が記載されている。この箇所は、膜材料の溶剤または溶剤混合物の熱または蒸気を膜片面のフィルム化すべき箇所に適切に作用させ、膜材料を所望の深さまで溶解することによって、形成される。ヨーロッパ特許第0036315号には、“熱シール”および機械的方法以外に、多孔質膜の敏感な範囲をノリとともに注形するプロセスが記載されている。この方法の欠点は、134℃において複数回の蒸気サイクルを受けた場合に、ノリ付けされた膜ゾーンの温度安定性が不十分な点にある。ドイツ特許第4339810号の場合、親水性多孔質膜の埋込のための範囲を親水化媒体溶液に含浸し、膜の所定範囲を上記溶液で飽和させる。次いで、処理した膜を洗浄、乾燥する。このように改質した膜の含浸範囲は、特に、未処理膜範囲の少なくとも２倍の親水性を有し、従って、埋込後、多量の過剰な親水化媒体の存在にもとづき、周縁部の疎水化が起きることはない。提案の解決法には、これらの解決法は、技術的に煩雑であり、更に、濾過操作中に成長の恐れのある異物が混入するか、活性濾過面積が、例えば、フィルム化または無気孔フィルムの敷設によって減少され、濾過能が低下され、周縁の埋込範囲の膜の機械的劣化が減少されないという欠点がある。発明の開示従って、本発明の課題は、周縁範囲を熱可塑性ポリマー材料によって液密状態で固定要素に埋込んだ親水性多孔質ポリマーを備え、改善された濾過確実性および濾過能を有する無欠陥テスト可能な濾過ユニットを創成することにある。この課題は、このような親水性多孔質膜の周縁範囲を熱可塑性ポリマー材料によって液密に濾過ユニットの固定要素に埋込み、固定要素の少なくとも周縁範囲の少なくとも１つの側を熱可塑性ポリマー繊維からなる少なくとも１つの多孔質平面構造体に圧力・温度作用によって結合することによって、解決される。驚くべきことには、本発明に係る濾過ユニットは、膜および多孔質平面構造体が相互に結合されていない濾過ユニットに比して、少なくとも90％の水濾過能を有する。他方、例えば、ドイツ特許第4025768号に記載の如き一体に補強された親水性多孔質膜を使用した場合、無欠陥テスト可能な濾過ユニットが得られるが、この濾過ユニットの濾過能は、もちろん、低く、約10％〜約40％の範囲にあり、従って、工業的濾過プロセスにおける使用は、経済的に不適である。多孔質平面構造体に結合された多孔質膜を濾過ユニットの固定要素に埋込む操作は、例えば、パトローネ状フィルタ要素の端部キャップの場合のように、公知の態様で、例えば、固定要素に導入された熱可塑性ポリマー材料または固定要素自体の構成部分である熱可塑性ポリマー材料の超音波溶融または熱放射溶融によって、実施される。この場合、本発明にもとづき、熱可塑性ポリマー材料の溶融体は、特に、多孔質平面構造体に浸透して、固定要素との液密な結合が形成されるが、この場合、膜自体が有意な影響を受けることはない。周縁部の疎水化現象または膜の機械的安定性の劣化は、起きない。驚くべきことには、本発明の課題は、固定要素への埋込操作中に、親水性多孔質膜と熱可塑性ポリマー繊維からなる多孔質平面構造体との間の物理的／化学的結合がある場合にのみ解決されるということが判明した。固定要素への埋込操作中に、例えば、膜および平面構造体の並置によって、膜と多孔質平面構造体との間に緩い接触のみがあるにすぎない場合は、無欠陥テスト可能な濾過ユニットは得られない。他方、親水性多孔質膜を熱可塑性ポリマー繊維からなる多孔質平面構造体と結合した場合は、多孔質平面構造体の熱可塑性ポリマー繊維が、恐らく、比較的低温で溶融する多孔質平面構造体の固相から液相への移行中の放熱にもとづき、多孔質膜を保護し、かくして、親水化媒体の作用または膜ポリマーの潜在的親水性が保持される。更に、多孔質熱可塑性平面構造体の流動性溶融体が、固定要素への埋込周縁範囲の熱負荷によって場合によっては損傷された膜の気孔を被う。多孔質膜と多孔質平面構造体との間の結合によって、流動性溶融体は、毛管力によって多孔質膜内に流入するか、付着力によって膜を被い、この範囲をシールする。多孔質膜と平面構造体との直接的付着によって、放熱作用も助成され、従って、親水性の熱的保護が助成される。多孔質平面構造体は、例えば、ドイツ特許第4234816号に開示のコア被覆フリースの場合の如く、多孔質膜上に積層できる。多孔質平面構造体と膜との間の物理的／化学的結合は、公知の装置による積層操作によって且つ平面構造体の以降の処理中（例えば、プリーツ形成中）の圧力・温度作用によって行われる。３層構造（“サンドウィッチ構造”）、特に、１つの面で多孔質膜に結合し且つ他の面で、例えば、織物または他のフリースに結合したコア被覆フリースからなる複合材を使用すれば特に有利なことが判明している。かくして、多孔質膜の周縁部の疎水化の防止性および機械的安定性が、明らかに向上される。このような複合材の濾過能（処理能）が補強してない膜に比して低下する割合は、10％未満である。多孔質平面構造体および多孔質膜からなる積層体を使用する場合、双方の層の結合を点状にのみ行えば、周縁部の疎水化の回避に十分であることが判明しており、複合材の処理能は、補強されてない多孔質膜に比して、2.5％よりも小さい数値だけ低下するに過ぎない。このような処理能は、例えば、多孔質平面構造体の溶融温度以下のプリーツ形成温度およぴ複合材に対応するプリーツ形成圧力を使用するプリーツ形成操作によって、達成される。多孔質膜の周縁範囲にのみ多孔質平面構造体を積層した場合は、処理能の低下は、２％以下である。多孔質平面構造体としては、有機ポリマーからなるフリース、織物、編物あよび／またはネットを使用する。多孔質平面構造体は、O.5〜100μｍの範囲（好ましくは、1〜50μｍの範囲）の気孔径に対応する分離度を特徴とする。濾過能の増大のため、多孔質平面構造体が気孔径勾配を有していれば、即ち、気孔径が流入方向へ増加または減少すれば、有利である。固定要素に液密状態に埋込んだ周縁範囲の方向へ減少する気孔径を有する多孔質平面構造体を使用すれば有利である。かくして、親水性多孔質膜の周縁範囲の十分な保護が達成され、多孔質平面構造体に起因するフィルタ要素の処理能低下が最小に減少される。多孔質平面構造体の気孔率の尺度として、DIN53887にもとづき圧力差△ｐ＝O.5barにおいて測定した通気率に依拠する場合、150−4OO0dm³／sm²の通気率を有する多孔質平面構造体が好ましい。通気率が600−15OOdm³／sm²の多孔質平面構造体が、特に好ましい。ドイツ工業規格（DIN）53854に規定の面積重量は、20〜12Og／m²（特に、30〜8Og／m²）の範囲にある。DIN53855／1に規定の厚さが約0.05〜O.6Ommであれば好ましい。多孔質平面構造体は、約1Oμｍ〜約50μｍの範囲の気孔径を有するポリマー繊維からなる。平面構造体は、膜複合材に優れた機械的安定性を与えるよう、コア被覆繊維から構成するのが好ましい。コア材料として、例えば、融点が150℃±1 0℃のポリプロピレン（PP）を使用し、外被材料として、例えば、融点が135℃± 5℃、120℃±5℃または105℃±5℃のポリエチレン（PE）を使用すれば、よい結果が得られる。高融点のPPコアは、ポリマー繊維のPE外被層の溶融体の流出を十分に阻止し、かくして、固定要素に対する周縁範囲の毛管力によって流動性PEを多孔質膜に導入できる。コア被覆繊維のポリマーの重量比PP:PE（コアポリマー:外被ポリマー）は、２:98〜90:10の範囲で変化でき、この場合、比50: 50が好ましい。PPコア（およびコア被覆フリース）の欠陥によるPE平面構造体の溶融プロセス時の安定性の欠如は、PE平面構造体の大きい面積重量による溶融体導入量の増加によって補償される。親水性多孔質膜は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンおよびポリアミドのグループから選択した材料からなる。多孔質膜は、約O.05〜約1Oμｍの範囲の気孔径を有し、この場合、O.1〜1.2μｍの範囲が好ましい。O.1〜O.65μｍの範囲が、特に好ましい。本発明は、多孔質膜の周縁範囲を熱可塑性ポリマー材料によって熱的に液密状態で固定要素に埋込んだすべての濾過ユニットに適用できる。例として、パトローネ状フィルタ要素（例えば、フィルタカプセルまたはフィルタコア）、偏平なフィルタ要素（例えば、使捨て要素）を有する濾過ユニットおよびパイプ状フィルタ要素を有するパイプモジュールを挙げる。固定要素は、被濾過液体が規定にもとづき膜を介する流動のみによって未濾過側から濾過側に達し得るよう、埋込まれた膜とともに濾過ユニットを濾過側および未濾過側に分割する構造部材である。固定要素は、熱可塑性ポリマー、好ましくは、ポリアルカン、特に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドからなる。固定要素は、熱的作用によって、熱可塑性ポリマー、好ましくは、多孔質平面構造体および／または固定要素の材料（直接適応）の溶融体を形成してまたは熱可塑性ポリマー材料を補足添加して多孔質膜を埋込み得るよう、構成されている。熱可塑性ポリマー材料は、ポリアルカン、ハロゲ化ポリアルカン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンおよびポリアミドのグループから選択した材料からなる。図1.a〜図11.bおよび実施例を参照して本発明を詳細に説明する。図1.aは、固定要素への埋込前の、物理的／化学的結合の行われてない状態のドレーン用親水性多孔質膜および他のフリース／織物を含むコア被覆またはPEフリースの複合材の略図であり、図1.bは、固定要素に埋込んだ後の図1.aの複合材の略図であり、図2.aは、固定要素への埋込前の、物理的／化学的結合の行われた状態のドレーン用親水性多孔質膜および他のフリース／織物を含むコア被覆またはPEフリースの複合材の略図であり、図2.bは、固定要素に埋込んだ後の図2.aの複合材の略図であり、図3.aは、固定要素への埋込前の、積層による親水性多孔質膜および他のフリース／織物と、ドレーン用の他のフリース／織物とを含むコア被覆またはPEフリースの複合材の略図であり、図3.bは、固定要素に埋込んだ後の図3.aの複合材の略図であり、図4.aは、固定要素への埋込前の、ドレーンのための親水性多孔質膜および他のフリース／織物とを含むコア被覆またはPEフリースの積層複合材の略図であり、図4.bは、固定要素に埋込んだ後の図4.aの複合材の略図であり、図5.aは、固定要素への埋込前の、物理的／化学的結合の行われてない状態の多孔質膜を含みドレーン用フリースを積層したコア被覆またはPEフリースの複合材の略図であり、図5.bは、固定要素に埋込んだ後の図5.aの複合材の略図であり、図6.aは、固定要素への埋込前の、物理的／化学的結合の行われた状態の多孔質膜を含みドレーン用フリースを積層したコア被覆またはPEフリースの複合材の略図であり、図6.bは、固定要素に埋込んだ後の図6.aの複合材の略図であり、図7.aは、固定要素への埋込前の、ドレーン用フリースを含まず親水性多孔質膜を両面に積層したコア被覆またはPEフリースの複合材の略図であり、図7.bは、固定要素に埋込んだ後の図7.aの複合材の略図であり、図8.aは、固定要素への埋込前の、親水性多孔質膜とPPベースのドレーン用フリースとの間にコア被覆またはPEフリースを含まない複合材の略図であり、図8.bは、固定要素に埋込んだ後の図8.aの複合材の略図であり、図9.aは、固定要素への埋込前の、ドレーン用フリースを含み親水性多孔質膜を両面に積層したコア被覆またはPEフリースの複合材の略図であり、図9.bは、固定要素に埋込んだ後の図9.aの複合材の略図であり、図10.aは、固定要素への埋込前の、両面で物理的／化学的結合の行われた状態の多孔質膜を含むコア被覆またはPEフリースの複合材の略図であり、図10.bは、固定要素に埋込んだ後の図10.aの複合材の略図であり、図11.aは、固定要素への埋込前の、多孔質膜の周縁範囲にのみコア被覆または PEフリースを積層した複合材の略図であり、図11.bは、固定要素に埋込んだ後の図11.aの複合材の略図である。周縁部の親水性の存在を確認するため、気孔径O.2μｍおよび膜面積O.7ｍ²膜を含むプリーツを形成したフィルタコアを作製し、RO水で濡らし、差圧2.5barにおいてテストガスとしての空気を使用して拡散を調べた。拡散値≧1Oml／minを有するフィルタコアは、周縁部が疎水性であると評価した。比較のため、周縁部が疎水性ではなく周縁部をフィルム化した膜を含む同様のフィルタコアを作製した。このフィルタコアは、上記条件において、拡散値＜14ml／minを示した。周縁部が疎水性を示すフィルタコアを公知のバクテリア・チャレンジ・テスト（BC テスト）にもとづき検査した結果、高い拡散値は膜効果に起因しないということが判明した。複合材の埋込範囲のラスタ電子顕微鏡写真（REM）の評価および周縁部が疎水性を示すフィルタコアのいぶしテストも同様な結果を示した。実施例１物理的／化学的結合状態にない多孔質膜２および他のフリース／織物（ドレーン用フリース3,4）を含むコア被覆またはPEフリース１の複合材多孔質膜２、コア被覆フリース１およびドレーン用フリース3,4が積層プロセスによっても以降の加工時の対応する条件によっても物理的・化学的に結合されていない形態の複合材を構成した場合（図1.a）、複合材の各層の固定は、相互に無関係に行われる（図1.b）。固定要素５への埋込時にコア被覆フリースと多孔質膜との間に直接の結合は確保されていないので、膜自体における溶融状態の熱可塑性フリースを介する放熱による親水性膜の保護が行われることはなく、固定要素に対する周縁範囲の損傷範囲が、毛管力または付着力にもとづき溶融体によってシールされることもない。このように構成されたすべての濾過要素の場合、固定要素にある周縁範囲に疎水性が確認された（表１）。実施例２物理的／化学的結合状態の親水性多孔質膜２および他のフリース／織物（ドレーン用フリース３）を含むコア被覆またはPEフリース１の複合材多孔質膜２、コア被覆フリース１およびドレーン用フリース３が以降の加工時 −例えば、プリーツ形成時一の対応する物理的条件によって結合された形態の複合材を構成した場合（図2.a）、各層は、固定要素５において複合材として固定される。固定要素への埋込時にコア被覆フリースと多孔質膜との間に直接的結合が確保されるので、一方では、膜自体における溶融状態の熱可塑性フリースを介する放熱による親水性膜の保護が行われ、他方では、固定要素に対する周縁範囲の損傷範囲が、毛管力または付着力にもとづき溶融体によってシールされる（図 2.b）。このように構成された大半の濾過要素の場合、固定要素にある周縁範囲に疎水性は確認されなかった（表１）。実施例３親水性多孔質膜２および他のフリース／織物（ドレーン用フリース４）を積層したコア被覆またはPEフリース１の複合材多孔質膜２、コア被覆フリース１およびドレーン用フリース４が積層プロセスによって相互に結合された形態の複合材を構成した場合（図3.a）、各層は、固定要素５において複合材として固定される。固定要素への埋込時にコア被覆フリースと多孔質膜との間に直接的結合が確保されるので、一方では、膜自体における溶融状態の熱可塑性フリースを介する放熱による親水性膜の保護が行われ、他方では、固定要素に対する周縁範囲の損傷範囲が、毛管力または付着力にもとづき溶融体によってシールされる（図3.b）。このように構成された総計230の濾過要素のうち２例においてのみ、固定要素にある周縁範囲に疎水性が確認された（表１）。実施例４親水性多孔質膜２を積層したコア被覆またはPEフリース１の複合材多孔質膜２およびコア被覆フリース１が積層プロセスによって相互に結合された形態の複合材を構成した場合（図4.a）、各層は、固定要素５において複合材として固定される。効果は、実施例３と同一である。但し、ドレーン用フリースの支持は付加されてない（図4.b）。このように構成された140の濾過要素のうち１例においてのみ、固定要素にある周縁範囲に疎水性が確認された（表１）。実施例５物理的／化学的結合状態にない多孔質膜２を含みドレーン用フリース３を積層したコア被覆またはPEフリース１の複合材多孔質膜２、コア被覆フリース１およびドレーン用フリースを積層したコア被覆フリース１が以降の積層プロセスによっても以降の加工時の対応する条件によっても物理的・化学的に結合されていない形態の複合材を構成した場合（図5.a ）、複合材の各層の固定は、相互に無関係に行う（図5.b）。効果は、実施例１と同一である。このように構成されたすべての濾過要素の場合、固定要素５にある周縁範囲に疎水性が確認された（表１）。実施例６物理的／化学的結合状態の親水性多孔質膜２を含みドレーン用フリース４を積層したコア被覆またはPEフリース１の複合材多孔質膜２およびドレーン用フリースを積層したコア被覆フリース１が以降の加工時ー例えば、プリーツ形成時ーの対応する条件によって物理的・化学的に結合された形態の複合材を構成した場合（図6.a）、各層は、固定要素において複合材として固定される（図6.b）。効果は、実施例２と同一である。このように構成された30の濾過要素のうち４例のみにおいて、固定要素５にある周縁範囲に疎水性が確認された（表１）。実施例７ドレーン用フリースを含まず親水性多孔質膜２を両面に積層したコア被覆またはPEフリース1,6の複合材積層プロセスによって多孔質膜２およびコア被覆フリース1,6が相互に結合された形態の複合材を構成した場合(図7.a)、各層は、固定要素５において複合材として固定される。効果は、実施例４と同一である（図7.b）。このように構成された濾過要素のうち１例においてのみ、固定要素にある周縁範囲に疎水性が確認された（表１）。実施例８物理的／化学的結合状態にない多孔質膜２とPPベースのドレーン用フリース3, 4との間にコア被覆またはPEフリースを含まない複合材多孔質膜２ドレーン用フリースを含むがコア被覆フリース１を含まない多孔質膜２を固定要素５に埋込んだ形態の複合材を構成した場合(図8.a)、複合材の各層の固定は、相互に無関係に行う（図8.b）。効果は、実施例１と同一である。このように構成されたすべての濾過要素の場合、固定要素５にある周縁範囲に疎水性が確認された（表１）。実施例９ドレーン用フリース3,4を含み親水性多孔質膜２を両面に積層したコア被覆またはPEフリース1,6の複合材ドレーン用フリースを加えて実施例７と同様に複合材を構成した場合(図9.a) 、実施例７と同一の効果が得られた（図9.b）。このように構成された濾過要素の場合、固定要素にある周縁範囲に疎水性は全く確認されなかった（表１）。実施例10 コア被覆またはPEフリース１を両面に物理的／化学的結合した親水性多孔質膜２の複合材多孔質膜２および膜両面のコア被覆フリース１が降の加工時−例えば、プリーツ形成時一の対応する条件によって物理的・化学的に結合された形態の複合材を構成した場合（図10.a）、各層は、固定要素５において複合材として固定される（図10.b）。膜各側の効果は、実施例２と同一である。このように構成されたすべての濾過要素の場合、固定要素にある周縁範囲に疎水性は確認されなかった（表１）。実施例11 多孔質膜２の周縁範囲にのみコア被覆またはPEフリース１を積層した複合材固定要素に体する多孔質膜２の周縁範囲にコア被覆フリース１およびドレーン用フリース４を積層プロセスによって結合した形態の複合材を構成した場合（図 11.a）、各層は、固定要素５において複合材として固定される。効果は、実施例２と同一である（図11.b）。このように構成された濾過要素の１例においてのみ、固定要素にある周縁範囲に疎水性が確認された（表１）。この構成の場合、実施例3,4,7,9,11の場合と同一の結果も得られる。（PA：ポリアミド膜を含む構成,PESU:ポリエーテルスルホン膜を含む構成）実施例12 （比較例） PP／PEコア被覆フリース（コア材料50％PP,ドイツのCarl社のタイプViledron FO2432）および気孔径O.2μm、泡点3,2bar、膜面積0.7m²の親水性ポリアミド− ６−膜から、プリーツを形成した３つのタイプの10”デッドエンド・フィルタコアを作製した。タイプ１の場合、本発明にもとづき、プリーツ形成前に膜およびフリースを積層した。タイプ２の場合、膜およびフリースに別個にプリーツを形成し、統合してプリーツ付フィルタ要素を形成した。従って、膜および多孔質平面構造体は相互に結合されていない。表２に、20℃および３種の差圧において水について測定した濾過能（単位l／m inおよび％）を示した。この場合、タイプ２のフィルタコアの濾過能を100％とした。測定値は、それぞれ、同一タイプの５つのフィルタコアの５つの測定値の平均値である。表２から明らかな如く、多孔質平面構造体上に積層した親水性多孔質膜から濾過要素を構成し、プリーツを形成した本発明に係るタイプ１のフィルタコアは、同等の高い濾過能を有する。一体に補強された膜を含むタイプ３のフィルタコアの場合、濾過能は、74,6〜71％の範囲の数値に低下する。タイプ２のフィルタコアは、周縁部の疎水性にもとづき、無欠陥をテストできない。本発明に係る濾過ユニットの他の利点は、タイプ２と同様に先行技術に対応する濾過ユニットに比して高い機械的安定性にある。この高い安定性は、親水性多孔質膜と多孔質平面構造体との間の物理的／化学的結合に起因すると云える。コア被覆フリースを積層した場合、膜の破裂圧力は、約3barだけ高い。破裂圧力は、例えば、積層されてないPESU膜の場合、約O.5barに過ぎない。コア被覆フリースを積層したPESU膜(気孔径O.2μm)を含む本発明に係るフィルタコアに対して差圧6barの脈動を加えた場合、6000サイクルの脈動後にも、膜の損傷は生じなかった。2bar（134℃）における3Ominの蒸気殺菌20サイクル後にも、フィルタコアに変化は生じなかった。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年９月３０日（１９９７．９．３０）【補正内容】日本公開公報JPO1 O34403A（＝JP64O344O3）には、周縁範囲を熱可塑性ポリマー材料によって液密状態で固定要素に埋込んだ親水性多孔質ポリマー膜を有する濾過ユニットが記載されている。多孔質膜は、その周縁範囲で、少なくとも１つの側において、熱可塑性補強材料からなる多孔質平面構造体に結合されている。更に、膜および支持層は、多層構造を形成できる。上記保護層は、多孔質であり、例えば、熱可塑性材料からなるフリースである。日本公開JPO5 329338Aには、同じく、周縁範囲を熱可塑性ポリマー材料によって液密状態で固定要素に埋込んだ親水性多孔質ポリマー膜を有する濾過ユニットが記載されている。多孔質膜は、その周縁範囲で、埋込前に、熱可塑性支持材料からなる多孔質平面構造体に結合される。周縁部の疎水化の問題は、何れの場合も現れない。なぜならば、疎水性膜のみを使用するからである。日本公開JPO4 235722Aには、周縁範囲で熱可塑性ポリマー材料によって液密状態で固定要素に埋込んだ疎水性及び親水性多孔質ポリマー膜を有する濾過ユニットが記載されている。膜の上に、その周縁範囲でかつ少なくとも１つの側で、緻密なフィルムからなる熱可塑性平面構造体を積層するか接着剤によって接着する。このフィルムは、固定要素外にあり、従って、濾過に関与しない膜周縁範囲も被っている。複合材の埋込範囲のラスタ電子顕微鏡写真（REM）の評価および周縁部が疎水性を示すフィルタコアのいぶしテストも同様な結果を示した。実施例１物理的／化学的結合状態にない多孔質膜２および他のフリース／織物（ドレーン用フリース3,4）を含むコア被覆またはPEフリース１の複合材多孔質膜２,コア被覆フリース１およびドレーン用フリース3,4が積層プロセスによっても以降の加工時の対応する条件によっても物理的・化学的に結合されていない形態の複合材を構成した場合（図1.a）、複合材の各層の固定は、WO85／0 5286およびドイツ特許公開第3240143号と同様、相互に無関係に行われる（図1.b ）。固定要素５への埋込時にコア被覆フリースと多孔質膜との間に直接の結合は確保されていないので、膜自体における溶融状態の熱可塑性フリースを介する放熱による親水性膜の保護が行われることはなく、固定要素に対する周縁範囲の損傷範囲が、毛管力または付着力にもとづき溶融体によってシールされることもない。このように構成されたすべての濾過要素の場合、固定要素にある周縁範囲に疎水性が確認された（表１）。実施例２物理的／化学的結合状態の親水性多孔質膜２および他のフリース／織物（ドレーン用フリース３）を含むコア被覆またはPEフリース１の複合材多孔質膜２、コア被覆フリース１およびドレーン用フリース３が以降の加工時 −例えば、プリーツ形成時ーの対応する物理的条件によって結合された形態の複合材を構成した場合（図2.a）、各層は、固定要素５において複合材として固定される。固定要素への埋込時にコア被覆フリースと多孔質膜との間に直接的結合が確保されるので、一方では、膜自体における溶融状態の熱可塑性フリースを介する放熱による親水性膜の保護が行われ、他方では、固定要素に対する周縁範囲の損傷範囲が、毛管力または付着力にもとづき溶融体によってシールされる（図 2.b）。このように構成された大半の濾過要素の場合、固定要素にある周縁範囲に疎水性は確認されなかった（表１）。請求の範囲１．周縁範囲を熱可塑性ポリマー材料によって液密状態で固定要素（５）に埋込んだ親水性多孔質膜（２）を有する、無欠陥テスト可能な濾過ユニットにおいて、親水性多孔質膜が、埋込前に、少なくとも周縁範囲において且つ少なくとも１つの側において、熱可塑性ポリマー繊維からなる少なくとも１つの多孔質平面構造体（１，６）に圧力・温度作用によって結合されていることを特徴とする、前記濾過ユニット。２．親水性多孔質膜（２）が、多孔質平面構造体（１，６）上に積層されていることを特徴とする、請求項１に記載の濾過ユニット。３．該濾過ユニットが、膜（２）および平面構造体（１，６）が相互に結合されていない濾過ユニットに比して少なくとも９０％の水濾過能を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の濾過ユニット。４．多孔質平面構造体（１，６）が、フリース、織物、メリヤスおよび／またはネットであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の濾過ユニット。５．多孔質平面構造体（１，６）のポリマー繊維が、コア被覆繊維であり、被覆材料が、コア材料よりも低い融点を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の濾過ユニット。６．多孔質平面構造体（１，６）のポリマー繊維が、ポリエチレンからなり、フリースの形であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の濾過ユニット。７．親水性多孔質膜（２）が、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンおよびポリアミドのグループから選択した材料からなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の濾過ユニット。８．多孔質平面構造体（１，６）に結合された親水性多孔質膜（２）が、平フィルタ、プリーツを形成したフィルタまたはパイプ状フィルタの形であることを特徴とする、請求項１〜３および７のいずれかに記載の濾過ユニット。９．熱可塑性ポリマー材料が、ポリアルカン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンおよびポリアミドのグループから選択した材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の濾過ユニット。１０．固定要素（５）が、固定要素（５）に親水性多孔質膜（２）を液密状態で埋込むために使用される熱可塑性ポリマー同一の材料からなることを特徴とする、請求項１又は９に記載の濾過ユニット。１１．固定要素（５）が、フィルタハウジングの部分であることを特徴とする、請求項１に記載の濾過ユニット。１２．固定要素（５）が、パトローネ状濾過要素の端部キャップであることを特徴とする、請求項１に記載の濾過ユニット。１３．固定要素（５）が、熱可塑性ポリマー材料からのみなることを特徴とする、請求項１に記載の濾過ユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ルップ，ユルゲンドイツ連邦共和国Ｄ―37077 ゲッチンゲン、イムハッセル 11 (72)発明者ゼルクナー，ペータードイツ連邦共和国Ｄ―37077 ゲッチンゲン、マックス―ボーン―リンク２ベー

Claims

【特許請求の範囲】１．周縁範囲を熱可塑性ポリマー材料によって液密状態で固定要素に埋込んだ親水性多孔質膜を有する、無欠陥テスト可能な濾過ユニットにおいて、親水性多孔質膜が、少なくとも周縁範囲において且つ少なくとも１つの側において、熱可塑性ポリマー繊維からなる少なくとも１つの多孔質平面構造体に圧力・温度作用によって結合されていることを特徴とする、前記濾過ユニット。２．親水性多孔質膜が、多孔質平面構造体上に積層されていることを特徴とする、請求項１に記載の濾過ユニット。３．該濾過ユニットが、膜および平面構造体が相互に結合されていない濾過ユニットに比して少なくとも90％の水濾過能を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の濾過ユニット。４．多孔質平面構造体が、フリース、織物、メリヤスおよび／またはネットであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の濾過ユニット。５．多孔質平面構造体のポリマー繊維が、コア被覆繊維であり、被覆材料が、コア材料よりも低い融点を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の濾過ユニット。６．多孔質平面構造体のポリマー繊維が、ポリエチレンからなり、フリースの形であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の濾過ユニット。７．親水性多孔質膜が、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンおよびポリアミドのグループから選択した材料からなることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の濾過ユニット。８．多孔質平面構造体に結合された親水性多孔質膜が、平フィルタ、プリーツを形成したフィルタまたはパイプ状フィルタの形であることを特徴とする、請求項1〜3および7のいずれかに記載の濾過ユニット。９．熱可塑性ポリマー材料が、ポリアルカン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンおよびポリアミドのグループから選択した材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の濾過ユニット。１０．固定要素が、固定要素に親水性多孔質膜を液密状態で埋込むために使用される熱可塑性ポリマー材料と同一の材料からなることを特徴とする、請求項１又は９に記載の濾過ユニット。１１．固定要素が、フィルタハウジングの部分であることを特徴とする、請求項１に記載の濾過ユニット。１２．固定要素が、パトローネ状濾過要素の端部キャップであることを特徴とする、請求項１に記載の濾過ユニット。１３．固定要素が、熱可塑性ポリマー材料からのみなることを特徴とする、請求項１に記載の濾過ユニット。