JPH0535008B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、フイルム状態への１つの面の構造変
化に基づき、不透過性個所を有する多孔質膜フイ
ルタ（特に、微小多孔質及び超微小多孔質膜フイ
ルタ）に関する。 各種の熱可塑性材料（例えば、酢酸セルロー
ス、ポリアミド、ポリフツ化ビニリデン、ポリス
ルホン）からなり、多様の気孔寸法及び気孔寸法
分布を有し、対称又は非対称であり、親水性又は
疎水性である膜フイルタは公知である。この種の
膜フイルタの典型的例は、欧州特許第96306号に
記載されている。 この種の膜フイルタは、しばしば脆く、大きい
機械的負荷に耐えず、引裂きに対して敏感であ
り、したがつて、処理時（例えば、切断時、打抜
き時、フイルタプラグ、プレートモジユール及び
クツシヨンモジユール等のフイルタ要素への組込
み時）に問題が現れる。特に、常温硬化性又は熱
硬化性多成分樹脂に埋め込み、又は合成サーモプ
ラスト融体に埋め込み、次いで、シール材料を硬
化させることによつて、好ましくはヒダを有する
形の膜フイルタをフイルタプラグハウジングに固
定する場合は、膜フイルタの物理的性質の変化
は、固定範囲及び固定範囲近傍に現れる。 例えば、吸着された低分子量の樹脂成分の界面
作用の場合のごとく前に疎水性であつた膜フイル
タが親水化される。また、膜フイルタの親水性表
面に低分子量樹脂成分が吸着された場合及び又は
温度作用による界面活性剤の脱着の場合のごとき
は、前に親水性膜であつたフイルタが疎水化され
る。この場合、温度作用による部分結晶性ポリマ
ーの結晶成分の変化及び別の形態学的変化が重要
な役割を演ずる。フイルタプラグ製造の場合、特
に現れる上記問題、特に、プラグ製造時に親水性
膜フイルタ（例えば、ナイロン膜フイルタ）をポ
リプロピレン融体に埋め込む場合に、膜フイルタ
が埋込み範囲を超えて、周縁ゾーンま疎水化され
るという問題は、記述の欧州特許第96306号に詳
細に述べられている。この場合、水に濡れない上
記周縁ゾーンは、フイルタプラグの発泡点テスト
又は耐圧テスト（欠陥テスト）において、空気の
バイパスをなし、したがつて、フイルタプラグの
試験を不可能とする多数の気孔を含んでいる。 特に、上記の問題を解決するため、所望の特定
個所の膜フイルタの気孔率を低下する及び又は親
水性の疎水性との間の移行を阻止する煩瑣な方法
な公知である。 即ち、例えば、米国特許第3407252号には、架
橋可能で熱シールできるエキポキシ樹脂（溶融接
着剤）からなるストリツプを載せて、周縁ゾーン
を被つた膜フイルタが記載されている。 更に、ヒダをつけて濾過モジユールに組み込む
べきポリフツ化ビニリデン膜の縁を機械的に膜上
に押しつけたポリプロスレンフイルムで被うこと
も公知である。この場合、ポリプロピレンフイル
ム及び又は膜フイルタは、溶剤によつて膨潤され
た状態にあり、次いで、気化によつて溶剤を除去
しなければならない。 既述の欧州特許第96306号には、溶剤を含まな
いポリエチレンを溶融接着剤として片面に被覆し
た熱シール可能なポリエステルフイルムによつて
親水性膜フイルタ（例えば、ナイロンフイルタ）
の縁をシールすることが記載されている。 更に、上記方法には、膜フイルタの縁の気孔率
を減少する方法として、組成の異なる注型溶液
（例えば、ナイロン溶液）を注型することによつ
て、多孔質のフイルタ範囲以外に低気孔率の周縁
部を有するフイルタを得る方法が提案されてい
る。 更に、上記欧州特許第96306号には、２つの重
なり合うフイルタリボンを機械的にプレスし、か
くして、フイルタの全厚さにわたつて微小多孔質
又は超微小多孔質のフイルタマトリツクスを押し
つぶすことによつて、膜フイルタの周縁部の気孔
率を減少する方法が記載されている。 欧州特許第0036315号には、“熱シール”及び機
械的方法以外に、多孔質フイルタの敏感な範囲を
にかわ接着剤を塗布して処理する方法が述べられ
ている。 上述の公知の方法が極めて煩雑であることはさ
ておき、膜フイルタの１つの面に不透過性フイル
ムを被覆する方法を除いて、１つの面に不透過性
構造を形成し、逆の面には、例えば、融体に膜フ
イルタを埋め込む際に上記融体の浸透に適した多
孔質構造を常に保持し、理想的な固着方式を得る
ことは不可能である。 不透過性材料を膜フイルタ上にプレスする上述
の公知の材料の方法によれば、一方では、膜フイ
ルタの所望の個所を不透過性化でき、他方では、
逆の面に多孔質構造を得ることができるが、この
方法の場合、上述の大半の方法の場合と同様、異
質材料を膜フイルタ内に導入するか又は膜フイル
タ上に被覆するので、多くの場合望ましくない。 したがつて、本発明の目的は、異質材料の導入
または被覆を行わずに所望の個所を簡単に不透過
性化でき、一方、不透過性個所と対向する個所に
多孔質膜構造を有する多孔質膜フイルタを得るこ
とにある。 この目的は、フイルム状態への１つの膜面の構
造変化にもとづき不透過生個所を有することを特
徴とする本発明に係る多孔質膜フイルタ（特に、
微小多孔質及び超微小多孔質膜フイルタ）によつ
て達成される。 本発明に係る膜フイルタは、１つの面の上記不
透過性個所により、例えば、フイルタプラグに組
込む注型法に極めて適するものである。 このフイルタは、１つの面には、なお、侵透す
る液状樹脂を理想的に固着できる多孔質構造が存
在するからである。本発明に係る膜フイルタの別
の大きい利点は、異質材料を導入せず不透過性個
所を形成できるので、化学的に均一なフイルタが
得られるという点にある。 不透過性個所、即ち、ガスおよび液体を透過し
ない個所は、膜フイルタの周縁部に連続または不
連続に設けるのが好ましいが、上記不透過性個所
は、形成の簡単化のため、任意の別の個所に任意
の配列で形成することもできる。 本発明に係る多孔質膜フイルタの１つの面に形
成される不透過性個所は、１つの膜面の膜構造を
液体状態に移行させ、上記状態において膜フイル
タ材料をフローさせ、気孔を閉鎖し、次いで、フ
ローする材料を固化することによつて、得られ
る。このプロセス（以下でフイルム化と呼ぶ）に
よつて、本発明に係る膜フイルタの１つの面の多
孔質構造は、所望の膜深さまで消失し、かくし
て、フイルム化された個所の膜は不透過性となる
が、対向面では多孔質構造が保持される。 膜フイルタの１つの面の膜材料の液体状態は、
本発明にもとづき、膜フイルタ材料の溶剤または
溶剤混合物の蒸気を膜フイルタの１つの面のフイ
ルム化すべき個所に適切に作用させ、膜フイルタ
材料を所望の深さまで溶解することによつて、形
成できる。フロー後、冷却によつてフイルムを固
化し、好ましくは、気化およびまたは洗出によつ
て、含まれる溶剤を除去する。 蒸気の形の、膜フイルタ材料の非溶剤物質を膜
フイルタ材料の溶剤蒸気に添加混合することによ
つて、溶剤プロセスを制御できる。 溶剤と同様に、非溶剤は膜の１つの面と接触す
ることにより凝結し、そして膜フイルタ材料の溶
解性を減少させる。 溶剤蒸気または溶剤蒸気と非溶剤物質蒸気との
混合物を使用するフイルム化法は、膜フイルタの
リボンをノズルと膜フイルタとの間の距離、溶剤
蒸気または非溶剤物質蒸気の温度および濃度なら
びに作用時間に関して、膜フイルタ材料が所望の
深さまで溶解されてフローするような条件のもと
で、溶剤および場合による非溶剤物質の適切な流
れを膜フイルタのフイルム化すべき部分に上記開
口から通過させ、次いで、形成されたフイルムに
含まれる溶剤および場合による非溶剤物質を、例
えば、好ましくは加熱させるガス流（特に、空気
流）の吹込みによつてまたは洗出しによつて、除
去することによつて、連続的に行うのが好まし
い。かくして、膜フイルタの１つの面には、欠陥
のない、即ち、孔のない、一体の不透過生フイル
ム層が形成される。この場合、膜フイルタのマト
リツクスの気孔率は高いので、フイルム化個所で
は、膜フイルタフイルムの厚さは減少する。 特に、脆く、大きい機械的負荷に耐えず、引裂
に敏感な膜フイルタの場合、本発明にもとづきフ
イルム化した個所は、大きい機械的強度を有し、
機械的負荷に耐え、したがつて、上記個所には、
切断、打抜または他の機械的加工を行うことがで
きる。既述の如く、本発明に係る膜フイルタは、
フイルタプラグの製造のために特に有利に使用で
きる。 溶剤または非溶剤物質としては、使用せる膜フ
イルタ材料について良い溶剤または非溶剤物質で
あることが知られている物質を使用する。ナイロ
ン膜フイルタの場合、例えば、溶剤蒸気としてギ
酸または硝酸の高温蒸気を使用できる。 別のフイルム化法では、膜フイルタ材料の軟化
温度または溶融温度以上の温度を有し、フイルム
化すべき個所に対応する寸法のガス流束を膜フイ
ルタの１つの面に作用させる。この場合も、連続
作業が可能である。この場合、所望のフイルム化
深さに依存して、ガス流束を放射するノズルを膜
フイルタフイルムが通過する速度、ノズル出口と
膜フイルタ両面との間の距離、ガス流束の温度及
びガス流束を選択する。 膜フイルタフイルムのガス流作用面とは逆の側
の面を伝熱制基材と接触させることによつて、フ
イルム化の深さを制御できる。何故ならば、この
方法においてフイルム化の深さを制御する温度勾
配を調節できる。 高温ガス流は、45〜135°の角度で膜フイルタ表
面に向け、形成すべきフイルム化部分の寸法に対
応する巾を有するスリツトノズルから流出させる
のが好ましい。 ガス流の範囲の被処理材料にシ
ワが生じ、その結果、フイルムリボンの溶融が不
規則となるのを防止するため、連続プロセスの場
合は引張ロールの周速を対応して調節することに
よつて、一方、不連続プロセスの場合は例えば固
定枠に固定することによつて、大きい張力（例え
ば20N／ｍの張力）を膜フイルタフイルムに加え
るのが合目的的である。溶剤蒸気の上述の作用法
の場合も、この張力作用は合目的的である。膜フ
イルタフイルムの背面に接触する伝熱材料に多数
の小さい孔を設け、蒸気孔に負圧を印加して膜フ
イルタフイルムを固定することもできる。 ガスとして空気を使用するのが好ましいが、酸
素に敏感な材料の場合は、中性ガス（例えば、窒
素、アルゴン等）を使用できる。しかしながら、
本発明に係る膜フイルタを構成する大半の熱可塑
生材料には空気が適する。 多くの場合、溶剤蒸気の吹込法よりも高温ガス
の吹込によるフイルム化の方が好ましい。何故な
らば、使用せる溶剤の除去方策が不要であり、環
境問題または労働災害防止問題も現れないからで
ある。 以下の実施例を参照して本発明を説明する。 実施例 １ ギ酸蒸気によるフイルム化 1kw加熱フード内の６リツトル丸形フラスコ
（中ロー面削り蓋）に77.5％ギ酸４Kgを注入して
0.6kwの負力で沸騰するまで加熱した。水と酸蒸
気混合物は、沸騰溶液と同様、ギ酸77.5％と水
225％とから成る（共沸組成）。流出する蒸気混合
物は、220mmの間隔の平行な口を有する２口アダ
プタ（NS29）を介して導く。フイルタリボンの
走行方向で見て後方へ開放した深さ５mm、寸法
110×40×５mmの蒸気チヤンバを有する２つの
PTFE製ブロツク（Ｌ×Ｂ×Ｈ＝120×60×25mm）
を被処理フイルムの受け面として２口アダプタの
開口にはめ込んだ。 毛で補強した微小多孔質ポリアミド膜（気孔呼
び径：0.2μｍ）の巾320mmのリボンを速度1200
mm／min.および張力20N／ｍで双腕の実験装置の
直上に導いた。 片面をフイルム化した双方のストリツプに含ま
れるギ酸を除去するため、膜リボンを水洗浴を通
過させ、次いで、乾燥ドラムを介して導き、巻取
つた。 フイルタプラグの製造のため、双方の切断個所
がフイルム化ストリツプのほぼ中央にあるよう、
ヒダをつけた材料リボンを所要の巾に切断した。
端部キヤツプ用注型剤としてポリプロピレンを使
用した。比較のため、フイルム化していないフイ
ルム材料からプラグを同様に作製した。 水で濡らしたフイルタプラグのデータを第１表
に示した。

【表】 第１表に対比して示した測定値から明らかな如
く、PPに埋込まれるフイルタ材料の縁のフイル
ム化によつて、空気拡散値は少なくとも1/3に減
少される。 実施例 ２ 高温ガスによるフイルム化 補強していない微小多孔質ポリアミド膜（気孔
径：0.45μｍ）の巾320mmのリボン速度1500mm／
min.、張力20N／ｍおよび巻掛け角150°で径50mm
の特殊鋼ロール（肉厚５mm、冷却せず、室温）の
まわりに導いた。 設置したスリツトノズル（20×１mm）と微小多
孔質リボンの表面との間の距離が1.5mmとなるよ
う、耐振動熱風装置（ライスタ社、トリアツク
型）を走行リボンの前に設置した。320℃の高温
空気流（サーモスタツト設定値3.2）を特殊鋼ロ
ールに巻かれたフイルタの表面に90°の角度で当
てた。得られたフイルム化ストリツプの厚さ
SEMによる測定値は10〜13μｍであつた。 アダメル社の引張試験機タイプ21Bで引裂強度
を求めるため、このように片面をフイルム化した
フイルムリボン（１ストリツプ）をそのまま使用
した。 巾20mmのフイルム化ストリツプが30または100
mmの未処理材料によつて限定されるよう、処理済
みのフイルタリボンから試料（60×150mm）を切
出した。７枚（実験１）または17枚（実験２）の
試料を重ね合わせ、試流束の中央の点から80mmの
個所に切込みを入れ、測定装置の受けに固定し、
引裂き強度を測定した。結果を第２表に示した。

【表】 第２表の結果から明らかな如くフイルム化範囲
の引裂強度は4.5〜５倍大きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多孔質フイルタ（特に、微小多孔質及び超微
   小多孔質膜フイルタ）において、該膜フイルタの
   １つの面上にフイルム状態への構造変化による不
   透過性個所を有することを特徴とする膜フイル
   タ。 ２ 不透過性個所が、周縁部分に設置されている
   ことを特徴とする請求項第１項記載の膜フイル
   タ。 ３ 不透過性個所が、液体状態への１つの膜面の
   膜構造の移行、気孔の閉鎖を伴う膜材料のフロー
   及びフロー材料の固化（フイルム化）によつて形
   成されることを特徴とする請求項第１、２項記載
   の膜フイルタ。 ４ 膜の１つの面の膜材料の液体状態が、膜材料
   の溶剤または溶剤混合物の蒸気の作用による溶液
   生成によつて形成されることを特徴とする請求項
   １〜３項記載の膜フイルタ。 ５ 溶剤蒸気には、膜材料の非溶剤物質の蒸気を
   添加混合することを特徴とする請求項第４項記載
   の膜フイルタ。 ６ 蒸気混合物の組成が、双方の成分の共沸混合
   物組成に対応することを特徴とする請求項第５項
   記載の膜フイルタ。 ７ 膜の１つの面の膜構造の液体状態が、高温ガ
   スの作用による融体生成によつて形成されること
   を特徴とする請求項第１〜３項記載の膜フイル
   タ。 ８ 高温ガスの温度がポリマーの融点以上である
   ことを特徴とする請求項第７項記載の膜フイル
   タ。 ９ １つの膜面に対する高温ガスの作用中、上記
   膜面とは反対側の膜面を伝熱材料と接触させるこ
   とを特徴とする請求項第７、８項記載の膜フイル
   タ。 １０ 高温ガスの作用面とは反対側の膜面をポリ
   マーの融点以下の温度に保持することを特徴とす
   る請求項第８項記載の膜フイルタ。 １１ フイルタ要素（特に、フイルタプラグ）の
   製造に請求項第１〜１０項記載の膜を使用するこ
   と。