JP4170559B2

JP4170559B2 - Porous filter having end seal and method for producing the same

Info

Publication number: JP4170559B2
Application number: JP2000087435A
Authority: JP
Inventors: 真寛村里; 修酒井; 敬広水野; 学磯村
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2020-03-27
Also published as: JP2001096107A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下水の浄化用濾過膜等に使用される多孔質フィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上下水の浄化用濾過膜等として、濾過性能を有する細孔が全体に均一に形成された単層構造の多孔質フィルターや、多孔質からなる基材の少なくとも一面に、基材よりも細孔径が小なる多孔質濾過層を少なくとも一層結合させた多層構造の多孔質フィルターが使用されている。このような多孔質フィルターにおいては、フィルター端部からの原液のリークを防ぐために端部シールが必要であり、例えば、特開昭６２−１３２５１８号公報には、シリコーン樹脂等を多孔質フィルターの端部に含浸させて端部シールを構成することが開示されている。また、多孔質フィルターをハウジングに保持する際には、図３に示すように、端部にガラス層（シール）を設ける方法が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図３は、多孔質フィルター１の端部にガラス層１３を設けた状態を示す断面図である。このように、端部にシリコーン樹脂等の含浸を施さない従来技術におけるガラスシールでは、ガラス層１３が多孔質フィルター１の表面にのみ存在するため、取り扱いにおいて破損しやすく、また、万一破損した場合、シール性は確保されない。さらに、端部において穴径が細くなるために、逆洗時の排泥性が悪いといった問題がある。
【０００４】
ところで、前記特開昭６２−１３２５１８号公報に開示されたシリコーン樹脂による端部シールは、その実施例の記載より、常温で硬化するタイプのシリコーン樹脂を使用することを想定していると考えられるが、この種のシリコーン樹脂はペースト状で粘性が高く、そのままでは含浸することができないので、トルエン等の溶剤により希釈して粘性を下げる必要がある。
【０００５】
しかしながら、このように溶剤に希釈したシリコーン樹脂は、含浸後の乾燥において溶剤が揮発し、更に樹脂硬化時に体積が収縮するため、細孔を形成する粒子とシリコーン樹脂との間に僅かな隙間が生じ、細孔を完全に閉塞することが困難であった。
【０００６】
このため、フィルター端部において必要なシール性を得るには、フィルター端面から数ｍｍ以上の深さにわたってシリコーン樹脂を含浸させる必要があり、歩留まり及び端部シールの信頼性が悪いとともに、フィルターの有効面積も小さくなるという問題があった。
【０００７】
また、このような多孔質フィルターを上下水の浄化用濾過膜として用いた場合には、濾過によりフィルターに付着した汚れを、次亜塩素酸ナトリウム等の洗浄用薬液を用いて定期的に洗浄する必要があるが、前述のようにシリコーン樹脂が細孔内に完全に充填されず、細孔を形成する粒子と樹脂との間に隙間が存在すると、その隙間に洗浄用の薬液が残留し、洗浄に長時間を要するという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、端部シールを有する多孔質フィルターであって、フィルター端部の細孔が隙間無くほぼ完全にシリコーン樹脂で閉塞され、高いシール性を有するとともに歩留まりもよく、洗浄用の薬液が残存しにくいようなものを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、内周面及び外周面を有する、セラミックス又は焼結金属からなる多孔質の基材と、前記基材の、前記内周面と前記外周面の少なくともいずれかに結合した、前記基材よりも細孔径が小なる多孔質濾過層と、を備え、前記基材及び前記多孔質濾過層を包摂する少なくとも一端部が、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂によりシールされて端部シールを形成しているとともに、前記端部シールには、ガラス層が設けられていることを特徴とする端部シールを有する多孔質フィルターが提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、内周面及び外周面を有する、セラミックス又は焼結金属からなる多孔質の基材と、前記基材の、前記内周面と前記外周面の少なくともいずれかに結合した、前記基材よりも細孔径が小なる多孔質濾過層と、を備え、前記基材及び前記多孔質濾過層を包摂する少なくとも一端部が、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂によりシールされて端部シールを形成しているとともに、前記端部シールには、前記液状シリコーン樹脂により金属フランジが接着されていることを特徴とする端部シールを有する多孔質フィルターが提供される。
【００１３】
本発明においては、液状シリコーン樹脂の粘性が、５Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、端部シールの気孔率が、１％以下であることが好ましい。さらに、金属フランジの表面が不動態化処理されていることが好ましい。
【００１４】
また、本発明によれば、内周面及び外周面を有する、セラミックス又は焼結金属からなる多孔質の基材と、前記基材の、前記内周面と前記外周面の少なくともいずれかに結合した、前記基材よりも細孔径が小なる多孔質濾過層と、を備えた多孔質フィルターの、前記基材及び前記多孔質濾過層を包摂する少なくとも一端部を、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂によりシールして端部シールを形成するとともに、その表面を不動態化処理した後にシランカップリング剤を塗布した金属フランジを、前記液状シリコーン樹脂により前記一端部に接着することを特徴とする端部シールを有する多孔質フィルターの製造方法が提供される。
【００１５】
本発明の製造方法においては、多孔質フィルターの一端部の細孔内に液体を含浸させた後、一端部の表面にシランカップリング剤を塗布し、金属フランジに接着することが好ましい。また、本発明においては、液状シリコーン樹脂に、無機質粉末を混合することが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、端部シールを有する多孔質フィルターの一例を示す断面図で、図２は図１のＡ部を模式的に示した説明図である。この端部シールを有する多孔質フィルター１は、多孔質からなる筒状の基材３の内周面に、基材３よりも細孔径が小なる多孔質濾過層５を結合した多層構造を有する。なお、本発明において、多孔質濾過層は基材の外周面に結合させてもよいし、また、基材の一面のみでなく、両面（内周面と外周面）に結合させてもよい。更に、細孔径が異なる複数の多孔質濾過層を層状に設けてもよい。
【００１８】
端部シールを有する多孔質フィルター１の少なくとも一端部は、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂７を含浸することによりシールされている。すなわち、シールしようとする一端部を当該樹脂中に浸漬して、基材３及び多孔質濾過層７を構成する粒子９間に形成された細孔内にシリコーン樹脂７を充填させ、これを硬化させることによって、フィルター端面から所定深さまでの部分において細孔内が樹脂により閉塞された端部シール１１を形成している。
【００１９】
本発明においては、シール材として、前記のとおり付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂を使用している。このため、トルエン等の溶剤で希釈しなくても一端部の細孔内に含浸することができる。そして、硬化の際には、溶剤の揮発や樹脂の体積収縮がないので、細孔内を隙間なく完全に充填して閉塞することが可能である。
【００２０】
このように、含浸が容易で充填密度の高いシリコーン樹脂を用いた結果、樹脂が充填される端部シール１１の深さ（充填深さ）ｄが従来より浅くても十分なシール性を得ることができ、端部シールの信頼性やフィルターの歩留まりが向上するとともに、従来に比べて充填深さｄを浅くできる分だけフィルターの有効面積を大きくすることができる。また、細孔を形成する粒子９とシリコーン樹脂７との間に空隙ができないため、本発明の端部シールを有する多孔質フィルターを上下水の浄化用濾過膜として用いた場合に、フィルター洗浄用の薬液が空隙に残留することが無く、洗浄を短時間で終了することができる。
【００２１】
本発明に用いる付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂として、具体的には、主シリコーン樹脂を含むＡ液と架橋剤及び硬化触媒を含むＢ液とから成る二液性樹脂、又は予めＡ液とＢ液を混合した一液性樹脂等を用いることができる。更に必要に応じて、接着性を向上させるシランカップリング剤をプライマーとして利用することで、より信頼性のあるシールを行うことができる。
【００２２】
ここで、主シリコーン樹脂とは、ビニル基（ＣＨ₂）等脂肪族不飽和結合を含有するシリコーン樹脂であり、架橋剤とはハイドロジェンポリシロキサン（ＳｉＨ）結合を有するシリコーン樹脂である。また、付加反応とは、これら主シリコーン樹脂と架橋剤とがＰｔ等の触媒存在下でヒドロシリル化反応により架橋を起こしてエラストマーになることで、反応に伴う揮発成分が無く、体積変化を生じないことが特徴である。これらの樹脂は、含浸し易さの観点から、その粘性がＪＩＳＫ−６２４９に基づいて５Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００２３】
多孔質の基材の材質は、セラミックスや焼結金属であり、必要に応じて、金属、セラミックス、樹脂等から成るフランジをシリコーン樹脂により同時に接着することも可能である。端部シールの細孔は少なくとも多孔質濾過層の最大細孔径以下であることが必要であり、前記のようなシリコーン樹脂が、一端部の細孔を気孔率１％以下に閉塞して端部シールを形成していることが好ましい。
【００２４】
図１において、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂７を含浸した端部シールを有する多孔質フィルター１の表面は、基材粒子９の形状を反映して凹凸であり、Ｏ−リング（図示せず）による、ハウジング（図示せず）と端部シールを有する多孔質フィルター１とのシールでは、若干信頼性に欠ける場合がある。また、Ｏ−リングは基材３の凹凸により劣化が早められ、短時間での交換が必要となる場合もある。
【００２５】
図４は、本発明の端部シールを有する多孔質フィルターの一実施形態を示す断面図であり、端部シールを有する多孔質フィルター１の一端部には、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂７を含浸することにより、端部シール１１が形成され、端部シール１１には、ガラス層１３が設けられている。
【００２６】
図５は、本発明の端部シールを有する多孔質フィルターの他の実施形態を示す断面図であり、端部シールを有する多孔質フィルター１の一端部には、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂７を含浸することにより、端部シール１１が形成され、端部シール１１には、金属フランジ１５が接着されている。
【００２７】
上記したような本発明に係る端部シールを有する多孔質フィルター１を、例えばハウジングに保持する際、端部シール１１に設けたガラス層１３、または端部シール１１に接着した金属フランジ１５により、ハウジングとのシール面が平滑になり、Ｏ−リングによるシール性の向上と、Ｏ−リングの長寿命化を図ることが可能となる。
【００２８】
なお、端部シール１１にガラス層１３を設けた、端部シールを有する多孔質フィルター１の使用においては、破損の恐れがあるために取り扱いに注意を要するが、万一端部が破損した場合においても細孔内部にシリコーン樹脂７が充填されているために、シール性を確保することができる。また、端部シール１１に金属フランジ１５を接着した、端部シールを有する多孔質フィルター１の使用においては、基材３の端部は破損しにくく、取り扱いは容易である。さらには、図３に示すように、端部において穴径が細くなることはなく、逆洗時に排泥性が悪くなるといった不都合も解消することができる。
【００２９】
付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂７によって金属フランジ１５を接着した場合、次亜塩素酸ナトリウム等の薬液による洗浄により、金属フランジ１５とシリコーン樹脂７が剥離し易くなる。そこで、金属フランジ１５の表面をＨＮＯ_３等で不動態化処理して酸化皮膜を形成するとともに、細孔内に液体を含浸させた後に、接着性を向上させるシランカップリング剤をプライマーとして利用することで、より信頼性のあるシールを行うことができる。このとき、細孔内に液体を含浸することは、シランカップリング剤が細孔内に凝集してシリコーン樹脂７の充填が阻害されることを防止する点で効果があると考えられる。また、次亜塩素酸ナトリウム等の薬液による洗浄による金属フランジ１５、あるいは基材３とシリコーン樹脂７との剥離が防止され、長期間の使用が可能になる。このとき使用する液体としてはエタノールを始めとし、キシレン、トルエン等の有機溶剤、水あるいはこれらの混合物等のシランカップリング剤の溶媒と同じ液体あるいは溶媒に溶解する液体を用いることができるが、そのうち各種溶媒に可溶で適当な揮発性を有する点からエタノールが好ましい。
【００３０】
一方、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂７は、微細な補強材によって接着強度の向上が図られている。しかし、図５に示す金属フランジ１５の接着厚さが厚くなると十分な強度を得ることができない。そこで、シリコーン樹脂７に、４０〜８０ｗｔ％の範囲で無機質粉末を混合することにより、シリコーン樹脂７の接着強度向上が可能であり、シールの信頼性も向上する。このとき使用する無機質粉末としては、アルミナを始めとし、シリカ、ジルコニア、チタニア等を挙げることができるが、そのうち入手が容易で安価な点からアルミナが好ましい。
【００３１】
図６は、端部シールを有する多孔質フィルターの一例を示す断面図であり、端部シールを有する多孔質フィルター１の一端部には、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂７を含浸することにより、端部シール１１が形成され、端部シール１１には、シリコーン樹脂層１７が設けられている。図６に示した端部シールを有する多孔質フィルター１をハウジングに保持する際、端部シール１１に設けたシリコーン樹脂層１７は、Ｏ−リングを使用しなくてもハウジングとのシール性を持つため、端部シールを有する多孔質フィルター１とハウジングをシールする際に必要であり、また劣化により定期的な交換が必要とされていたＯ−リングが不要となる。なお、シリコーン樹脂層１７は、端部シールを有する多孔質フィルター１の端部を保護して破損を防止する役割を持ち、さらに、端部シール１１にはシリコーン樹脂７を充填しているため、万一端部が破損してもシール性を確保することができる。
【００３２】
次に、図４に示す、端部シール１１にガラス層１３を設けた、端部シールを有する多孔質フィルターの製造方法について説明する。まず、基材３の焼成温度以下で軟化するガラスフリットを基材３の端部に塗布し、引き続き焼成を行うことによりガラス層１３を形成する。その後、所定の深さまで、付加反応硬化型のシリコーン樹脂７を含浸することにより、端部シール１１にガラス層１３を形成した多孔質フィルター１を製造することができる。
【００３３】
また、図５に示す、端部シール１１に金属フランジ１５を接着した、端部シールを有する多孔質フィルター１の製造方法については、まず、金属フランジ１５を、例えば、１０〜６３％、好ましくは３０〜６３％のＨＮＯ_３水溶液中に、１０ｍｉｎ〜２４ｈ浸漬して、金属フランジ１５表面の不動態化処理を行う。続いて、不動態化処理された金属フランジ１５の表面にシランカップリング剤を塗布し、同時に、細孔内にエタノールを含浸した基材３の端部にシランカップリング剤を塗布する。その後、金属フランジ１５を、基材３の端部に、付加反応硬化型のシリコーン樹脂７を使用して接着し、所定の深さまで、付加反応硬化型のシリコーン樹脂７を含浸することにより製造することができる。このとき、金属フランジ１５の接着に用いる付加反応硬化型のシリコーン樹脂７に、接着強度向上のためにアルミナ等の無機質粉末を、４０〜８０ｗｔ％混合してもよい。
【００３４】
図６に示す、シリコーン樹脂層１７は、多孔質フィルター１の端部外周に付加反応型の液状シリコーン樹脂を用いて鋳型となるテフロンリングを接着した後、テフロンリングを取り外すことにより形成することができる。このとき、鋳型となるテフロンリングの寸法を選択することにより、形成するシリコーン樹脂層１７の厚さを任意に変えることも可能である。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３６】
（参考例１〜１０）
試料として、図１に示すような二層構造（基材の最大細孔径及び平均細孔径はそれぞれ１５μｍ及び１０μｍであり、多孔質濾過層の最大細孔径及び平均細孔径はそれぞれ１μｍ及び０．１μｍである。）を有し、その寸法が直径３０ｍｍ×長さ５０ｍｍである多孔質フィルターを用い、その端部を種々の粘性を有する付加反応型の液状シリコーン樹脂に２時間浸漬した後、１５０℃で３０分硬化させて、端部から所定の深さまで樹脂を充填した（参考例１〜１０）。また、比較として、多孔質フィルターの端部シールに従来用いられていたオキシム型シリコーン樹脂をトルエンで希釈し、これに前記試料の端部を２時間浸漬した後、室温で７日間硬化させて、端部から所定の深さまで樹脂を充填した（比較例１〜３）。このように、端部を樹脂でシールした各試料について、最大細孔径、開気孔率及び洗浄時間の測定を実施し、その結果を表１に示した。なお、各測定項目における具体的な測定方法は次のとおりである。
【００３７】
［最大細孔径］：
バブルポイント法にて下式より求めた。
【００３８】
【数１】

【００３９】
［開気孔率］：
試料から充填部分を切断し、当該部分の開気孔率をアルキメデス法により求めた。
【００４０】
［洗浄時間］：
試料を次亜塩素酸ナトリウムにて洗浄した後、０．１ｍｌ／ｃｍ²・ｍｉｎで濾過水洗し、ｐＨ８になるまでに要した時間を求めた。
【００４１】
【表１】

【００４２】
（実施例１〜５）
多孔質フィルターの焼成温度以下で軟化するガラスフリットをハウジングとのシール面に塗布した後、適当な時間及び温度で焼成して、ガラス層を形成した。その後、多孔質フィルター端部を付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂に浸漬して硬化させ、端部ガラスシール層を有する多孔質フィルターを作製した（実施例１〜５）。また、比較として、ガラス層を形成していない多孔質フィルター端部に前記と同様の処理を行い、所定の深さまで樹脂を充填した（比較例４〜６）。このように、端部を樹脂でシールした各多孔質フィルターをＯ−リングによりハウジングに保持し、初期及び１ヶ月濾過耐久試験後のシール性をバブルポイント法による漏れ圧力の測定により、Ｏ−リング表面の劣化状況を目視観察により調査した結果を表２に示した。
【００４３】
【表２】

【００４４】
（実施例６〜１４）
金属フランジ表面をＨＮＯ_３で不動態化処理後にシランカップリング剤を塗布し、同時に多孔質フィルターの細孔内にエタノールを含浸した後にシランカップリング剤を塗布し、金属フランジをハウジングとのシール面に、付加反応硬化型のシリコーン樹脂を使用して接着した。その後、多孔質フィルター端部を付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂に浸漬して硬化させて、端部から所定の深さまでシリコーン樹脂を充填した（実施例６〜１４）。また、金属フランジ表面をＨＮＯ_３で不動態化処理せず、あるいは多孔質フィルターの細孔内にエタノールを含浸せずに、前記と同様に端部にシリコーン樹脂を充填したものを比較例７〜１２とした。このとき用いた金属フランジはＳＵＳ３０４製であり、その寸法は外径φ３５ｍｍ、内径φ３３ｍｍ、長さ１５ｍｍであった。また多孔質フィルターは、外径φ３０ｍｍのものを用いた。作製した多孔質フィルターをＯ−リングによりハウジングに保持し、初期及び１９２ｈの薬液浸漬試験後のシール性をバブルポイント法で、接着強度を引き抜き試験で調査した。このとき薬液には、洗浄用に用いられるクエン酸及び次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）を使用した。また、引き抜き試験はオートグラフを用いてクロスヘッドスピード０．５ｍｍ／ｍｉｎで実施した。
【００４５】
【表３】

【００４６】
（実施例１５〜１７）
金属フランジの表面を６０％ＨＮＯ_３に２４ｈ浸漬して不動態化処理した後、シリコーンカップリング剤を塗布し、同時に多孔質フィルターの細孔内にエタノールを含浸した後、シリコーンカップリング剤を塗布した。次に、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂に、表４に示した割合でアルミナ粉末を混合し、ハウジングとのシール面に金属フランジを接着した。その後、多孔質フィルター端部を付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂に浸漬して硬化させ、端部から所定の深さまでシリコーン樹脂を充填した（実施例１５〜１７）。作製した多孔質フィルターをＯ−リングによりハウジングに保持し、実施例６〜１４と同様の試験及び調査を行った。その結果を表４に示した。
【００４７】
【表４】

【００４８】
（参考例１１〜１３）
ハウジングとのシール面に、付加反応型の液状シリコーン樹脂を用いて、シリコーン樹脂層を形成した。なお、シリコーン樹脂層は、内径φ３５ｍｍで高さ１５ｍｍのテフロンリングを付加反応型の液状シリコーン樹脂を用いて接着した後、テフロンリングを取り外すことにより形成した。その後、多孔質フィルター端部を付加反応型の液状シリコーン樹脂に浸漬して硬化させることで、端部シリコーン樹脂層を有する多孔質フィルターを作製した（参考例１１〜１３）。また、シリコーン樹脂層を形成していない多孔質フィルター端部に前記と同様の処理を行い、所定の深さまで樹脂を充填した（比較例１３〜１５）。このように、端部を樹脂でシールした各多孔質フィルターを、参考例１１〜１３についてはＯ−リングを用いずに、比較例１３〜１５についてはＯ−リングを用いてハウジングに保持し、初期及び１ヶ月濾過耐久試験後のシール性をバブルポイント法による漏れ圧力の測定により調査した結果を表５に示した。
【００４９】
【表５】

【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の端部シールを有する多孔質フィルターにおいては、その端部をシールするためのシール材として、付加反応硬化型の液状シリコーン樹脂を使用したことにより、細孔内を隙間なく完全に充填して閉塞することが可能である。そして、この結果、細孔内にシリコーン樹脂が充填されている端部シールの深さが２ｍｍ以下であっても高いシール性を得ることができ、端部シールの信頼性やフィルターの歩留まりが向上するとともに、フィルターの有効面積を大きくすることができる。また、上下水の浄化用濾過膜として用いた場合においては、洗浄用の薬液が、細孔を形成する粒子とシリコーン樹脂との隙間に残留することが無く、短時間での洗浄が可能となる。更に、シリコーン樹脂をフィルター端面から１０ｍｍ程度の深さまで充填させた場合には、端面から５ｍｍ程度までの端部破損が生じてもシール性に問題は無いので、取り扱いが容易となる。なお、本発明において、端部シールを有する多孔質フィルターのシール部にガラス層、金属フランジ、シリコーン樹脂層を形成、もしくは接着することにより、ハウジング等に保持する際のシール性に優れ、長期間の使用が可能な多孔質フィルターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】端部シールを有する多孔質フィルターの一例を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部を模式的に示した説明図である。
【図３】多孔質フィルターの端部にガラス層を設けた状態を示す断面図である。
【図４】本発明の端部シールを有する多孔質フィルターの一実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の端部シールを有する多孔質フィルターの他の実施形態を示す断面図である。
【図６】端部シールを有する多孔質フィルターの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…多孔質フィルター、３…基材、５…多孔質濾過層、７…シリコーン樹脂、９…粒子、１１…端部シール、１３…ガラス層、１５…金属フランジ、１７…シリコーン樹脂層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a porous filter used for a filtration membrane for purification of water and sewage.
[0002]
[Prior art]
As a filtration membrane for purification of water and sewage, etc., a porous filter having a single layer structure in which pores having filtration performance are uniformly formed on the entire surface, and at least one surface of a porous substrate has a pore diameter larger than that of the substrate. A porous filter having a multilayer structure in which at least one porous filtration layer having a small particle size is bonded is used. In such a porous filter, an end seal is necessary to prevent leakage of the stock solution from the end of the filter. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-132518 discloses that a silicone resin or the like is added to the end of the porous filter. It is disclosed that an end seal is formed by impregnating a part. Further, when the porous filter is held in the housing, a method of providing a glass layer (seal) at the end as shown in FIG. 3 is common.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the glass layer 13 is provided at the end of the porous filter 1. Thus, in the glass seal in the prior art in which the end portion is not impregnated with silicone resin or the like, since the glass layer 13 exists only on the surface of the porous filter 1, it is easily damaged during handling, and should be damaged In this case, the sealing performance is not ensured. Furthermore, since the hole diameter is narrow at the end, there is a problem that the drainage performance during backwashing is poor.
[0004]
By the way, the end seal with the silicone resin disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-132518 is assumed to use a silicone resin of a type that cures at room temperature from the description of the examples. However, this type of silicone resin is pasty and highly viscous, and cannot be impregnated as it is, so it is necessary to dilute with a solvent such as toluene to lower the viscosity.
[0005]
However, the silicone resin diluted in the solvent in this way has the solvent volatilized during drying after impregnation, and the volume shrinks when the resin is cured, so there is a slight gap between the particles forming the pores and the silicone resin. It was difficult to completely block the pores.
[0006]
For this reason, in order to obtain the required sealing performance at the filter end, it is necessary to impregnate the silicone resin over a depth of several mm or more from the end face of the filter, and the yield and end seal reliability are poor, and the filter is effective. There was a problem that the area was also reduced.
[0007]
In addition, when such a porous filter is used as a filtration membrane for purification of water and sewage, stains adhering to the filter by filtration are periodically cleaned using a cleaning chemical such as sodium hypochlorite. Although it is necessary, as described above, the silicone resin is not completely filled in the pores, and if there is a gap between the resin and the particles forming the pores, the cleaning chemical remains in the gap, There was a problem that the cleaning took a long time.
[0008]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is a porous filter having an end seal, in which the pores at the end of the filter are almost free from gaps. The object of the present invention is to provide a material which is completely closed with a silicone resin, has a high sealing property, has a good yield, and is difficult to leave a chemical for cleaning.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a porous base material made of ceramics or sintered metal having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface, and the base material, bonded to at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface, A porous filtration layer having a pore diameter smaller than that of the base material, and at least one end portion that includes the base material and the porous filtration layer is sealed with an addition reaction curable liquid silicone resin, and the end part A porous filter having an end seal is provided in which a seal is formed and the end seal is provided with a glass layer .
[0012]
Further, according to the present invention, a porous base material made of ceramics or sintered metal having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface, and at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the base material are bonded. A porous filtration layer having a pore size smaller than that of the base material, and at least one end portion including the base material and the porous filtration layer is sealed with an addition reaction curable liquid silicone resin. Provided is a porous filter having an end seal , wherein an end seal is formed and a metal flange is bonded to the end seal with the liquid silicone resin .
[0013]
In the present invention, the viscosity of the liquid-like silicone resin is preferably not more than 5 Pa · s, the porosity of the end seal is less than 1% der Rukoto is preferred. Further, it is preferable that the surface of the metallic flange is passivated.
[0014]
Further, according to the present invention, a porous base material made of ceramics or sintered metal having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface, and at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the base material are bonded. And a porous filter layer having a pore size smaller than that of the base material, and at least one end portion of the porous filter including the base material and the porous filter layer is an addition reaction curable liquid silicone. end to form a end seal and sealed by a resin, a metal flange coated with a silane coupling agent after processing passivate the surface, characterized in that it adhered to the one end by the liquid silicone resin A method for producing a porous filter having a partial seal is provided.
[0015]
In the present invention production process, after the liquid impregnated into the pores of the one end portion of the porous filter, a silane coupling agent is applied to the surface of the end portion, it is preferable to bond the metallic flange. In the present invention, the liquid-like silicone resins, it is preferable to mix the inorganic powder.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a porous filter having an end seal , and FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a part A of FIG. The porous filter 1 having the end seal has a multilayer structure in which a porous filtration layer 5 having a pore diameter smaller than that of the base material 3 is bonded to the inner peripheral surface of the porous cylindrical base material 3. . In the present invention, the porous filtration layer may be bonded to the outer peripheral surface of the substrate, or may be bonded to not only one surface of the substrate but also both surfaces (the inner peripheral surface and the outer peripheral surface). Further, a plurality of porous filtration layers having different pore diameters may be provided in a layer shape.
[0018]
At least one end of the porous filter 1 having an end seal is sealed by impregnating an addition reaction curable liquid silicone resin 7. That is, one end portion to be sealed was immersed in the resin, is filled with the silicone resin 7 on the substrate 3 and the porous formed within the pores between the particles 9 constituting the filtration layer 7, it By curing, an end seal 11 is formed in which pores are blocked by resin in a portion from the filter end surface to a predetermined depth.
[0019]
In the present invention, as described above, an addition reaction curable liquid silicone resin is used as the sealing material. Therefore, it is possible to impregnate the pores of the one ends without diluting with a solvent such as toluene. In curing, since there is no volatilization of the solvent or volume shrinkage of the resin, it is possible to completely fill the pores without any gaps and close them.
[0020]
As described above, as a result of using a silicone resin that is easily impregnated and has a high filling density, sufficient sealing performance can be obtained even when the depth (filling depth) d of the end seal 11 filled with the resin is shallower than the conventional one. Thus, the reliability of the end seal and the yield of the filter are improved, and the effective area of the filter can be increased by the amount that the filling depth d can be made shallower than the conventional one. Further, since there is no gap between the particles 9 forming the pores and the silicone resin 7, when the porous filter having the end seal of the present invention is used as a filtration membrane for purification of water and sewage, it is used for filter washing. The chemical solution does not remain in the gap, and the cleaning can be completed in a short time.
[0021]
As the addition reaction curable liquid silicone resin used in the present invention, specifically, a two-part resin comprising a liquid A containing a main silicone resin and a liquid B containing a crosslinking agent and a curing catalyst, or liquids A and B in advance. A one-component resin mixed with the liquid can be used. Furthermore, if necessary, a more reliable sealing can be performed by using a silane coupling agent that improves adhesiveness as a primer.
[0022]
Here, the main silicone resin is a silicone resin containing an aliphatic unsaturated bond such as a vinyl group (CH ₂ ), and the crosslinking agent is a silicone resin having a hydrogen polysiloxane (SiH) bond. In addition, the addition reaction means that the main silicone resin and the crosslinking agent are crosslinked by hydrosilylation reaction in the presence of a catalyst such as Pt to become an elastomer, so that there is no volatile component accompanying the reaction and no change in volume occurs. It is a feature. From the viewpoint of easy impregnation, these resins preferably have a viscosity of 5 Pa · s or less based on JIS K-6249.
[0023]
Material of the porous base material is a ceramic or a sintered metal, as needed, can be metal, ceramic, a flange made of a resin or the like at the same time bonded by silicone resin. Pore end seal is required to be under the maximum pore diameter or less of at least the porous filtration layer, the silicone resin, such as that, to close the pores of the one end portion to less than 1% porosity An end seal is preferably formed .
[0024]
In FIG. 1, the surface of the porous filter 1 having an end seal impregnated with an addition reaction curable liquid silicone resin 7 is uneven, reflecting the shape of the base material particle 9, and an O-ring (not shown). ), The seal between the housing (not shown) and the porous filter 1 having the end seal may be slightly unreliable. In addition, the O-ring may be quickly deteriorated due to the unevenness of the base material 3, and may need to be replaced in a short time.
[0025]
Figure 4 is a sectional view showing an embodiment of a porous filter having an end seal of the present invention, the one end of the porous filter 1 having the end seal, the addition reaction curing type liquid silicone resin The end seal 11 is formed by impregnating 7, and the end seal 11 is provided with a glass layer 13 .
[0026]
Figure 5 is a sectional view showing another embodiment of a porous filter having an end seal of the present invention, the one end of the

porous filter

1 having the end seal, the addition reaction curable liquid silicone The end seal 11 is formed by impregnating the resin 7, and a metal flange 15 is bonded to the end seal 11 .
[0027]
When holding the porous filter 1 having an end seal according to the present invention as described above, for example, in a housing, by the glass layer 13 provided on the end seal 11 or the metal flange 15 bonded to the end seal 11 , The sealing surface with the housing becomes smooth, and it becomes possible to improve the sealing performance by the O-ring and extend the life of the O-ring.
[0028]
In addition, in the use of the porous filter 1 provided with the glass layer 13 on the end seal 11 and having the end seal , care is required because of the risk of damage, but if one end is damaged Since the silicone resin 7 is filled in the pores, sealing performance can be ensured. Further, in the use of the porous filter 1 having the end seal, in which the metal flange 15 is bonded to the end seal 11 , the end of the base material 3 is hardly damaged and is easy to handle. Furthermore, as shown in FIG. 3, the hole diameter does not become narrow at the end, and the inconvenience that the drainage performance deteriorates during backwashing can be solved.
[0029]
When the metal flange 15 is bonded by the addition reaction curable liquid silicone resin 7, the metal flange 15 and the silicone resin 7 are easily peeled off by washing with a chemical such as sodium hypochlorite. Accordingly, with the surface of the metal flange 15 and passivated with HNO ₃ or the like to form an oxide film, after the liquid impregnated in the pores, using a silane coupling enhance adhesion agent as a primer Thus, a more reliable seal can be performed. At this time, impregnating liquid in Hosoananai believed silane coupling agent is effective in terms of preventing the aggregate into the filling of the silicone resin 7 is inhibited in the pores. Further, peeling of the metal flange 15 or the base material 3 and the silicone resin 7 by washing with a chemical solution such as sodium hypochlorite is prevented, and long-term use becomes possible. Liquids used at this time include ethanol, organic solvents such as xylene and toluene, water or the same liquid as the solvent of the silane coupling agent such as a mixture thereof, or a liquid that dissolves in the solvent. Ethanol is preferred because it is soluble in various solvents and has appropriate volatility.
[0030]
On the other hand, the addition reaction curable liquid silicone resin 7 is improved in adhesive strength by a fine reinforcing material. However, when the adhesion thickness of the metal flange 15 shown in FIG. 5 is increased, sufficient strength cannot be obtained. Therefore, by mixing the inorganic powder in the range of 40 to 80 wt% with the silicone resin 7, the adhesive strength of the silicone resin 7 can be improved, and the reliability of the seal is also improved. Examples of the inorganic powder used at this time include alumina, silica, zirconia, titania, and the like. Of these, alumina is preferable because it is easily available and inexpensive.
[0031]
Figure 6 is a cross-sectional view showing an example of a porous filter having an end seal, the one end of the

porous filter

1 having end seals, impregnating a liquid silicone resin 7 of addition-curable Thus, the end seal 11 is formed , and the end seal 11 is provided with a silicone resin layer 17 . When the porous filter 1 having the end seal shown in FIG. 6 is held in the housing, the silicone resin layer 17 provided on the end seal 11 has a sealing property with the housing without using an O-ring. Therefore, the O-ring, which is necessary when sealing the porous filter 1 having the end seal and the housing, and which has been required to be periodically replaced due to deterioration, becomes unnecessary. The silicone resin layer 17 has a role of protecting the end of the porous filter 1 having an end seal to prevent breakage, and the end seal 11 is filled with the silicone resin 7. Even if one end is damaged, the sealing performance can be secured.
[0032]
Next, a method for producing a porous filter having an end seal in which a glass layer 13 is provided on the end

seal

11 shown in FIG. 4 will be described. First, by applying a glass frit which softens below the firing temperature of the substrate 3 to the end of the base member 3, it continues by forming a

Riga

lath layer 13 to be sintered. Thereafter, the porous filter 1 in which the glass layer 13 is formed on the end seal 11 can be manufactured by impregnating the addition reaction curable silicone resin 7 to a predetermined depth.
[0033]
Also, it is shown in FIG. 5, bonding the metal flange 15 to the

end seal

11, for the manufacturing method of the porous filter 1 having the end seal, first, the metal flange 15, for example, 10 to 63%, preferably The surface of the metal flange 15 is passivated by immersing in a _{30 to} 63% HNO ₃ aqueous solution for 10 min to 24 h. Subsequently, a silane coupling agent is applied to the surface of the metal flange 15 that has been passivated, and at the same time, a silane coupling agent is applied to the ends of the base material 3 impregnated with ethanol in the pores. Thereafter, the metal flange 15 is manufactured by adhering to the end of the base material 3 using the addition reaction curable silicone resin 7 and impregnating the addition reaction curable silicone resin 7 to a predetermined depth. be able to. At this time, the silicone resin 7 of the addition reaction curing type used for contact bonding of the metal flange 15, the inorganic powder such as alumina for adhesion strength improvement may be mixed 40 to 80 wt%.
[0034]
The silicone resin layer 17 shown in FIG. 6 can be formed by attaching a Teflon ring as a mold to the outer periphery of the end of the porous filter 1 using an addition reaction type liquid silicone resin and then removing the Teflon ring. it can. At this time, it is possible to arbitrarily change the thickness of the silicone resin layer 17 to be formed by selecting the dimension of the Teflon ring to be a mold.
[0035]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
[0036]
( Reference Examples 1 to 10)
As a sample, a two-layer structure as shown in FIG. 1 (the maximum pore diameter and average pore diameter of the substrate are 15 μm and 10 μm, respectively, and the maximum pore diameter and average pore diameter of the porous filtration layer are 1 μm and 0.1 μm, respectively. And having a dimension of 30 mm in diameter and 50 mm in length, and dipping the end in an addition reaction type liquid silicone resin having various viscosities for 2 hours, then at 150 ° C. Was cured for 30 minutes and filled with resin from the end to a predetermined depth ( Reference Examples 1 to 10). For comparison, the oxime-type silicone resin conventionally used for sealing the end of the porous filter was diluted with toluene, and after immersing the end of the sample in this for 2 hours, it was cured at room temperature for 7 days, Resin was filled from the end portion to a predetermined depth (Comparative Examples 1 to 3). Thus, the maximum pore diameter, the open porosity, and the washing time were measured for each sample whose ends were sealed with resin, and the results are shown in Table 1. The specific measurement method for each measurement item is as follows.
[0037]
[Maximum pore size]:
It calculated | required from the following Formula by the bubble point method.
[0038]
[Expression 1]

[0039]
[Open porosity]:
The filled portion was cut from the sample, and the open porosity of the portion was determined by the Archimedes method.
[0040]
[Washing time]:
After the sample was washed with sodium hypochlorite, it was washed with filtered water at 0.1 ml / cm ² · min, and the time required to reach pH 8 was determined.
[0041]
[Table 1]

[0042]
(Examples 1 to 5 )
A glass frit that softens below the firing temperature of the porous filter was applied to the sealing surface with the housing, and then fired at an appropriate time and temperature to form a glass layer. Thereafter, the end of the porous filter was immersed in an addition reaction curable liquid silicone resin and cured to prepare a porous filter having an end glass seal layer (Examples 1 to 5 ). For comparison, the same processing as described above was performed on the end of the porous filter on which the glass layer was not formed, and the resin was filled to a predetermined depth (Comparative Examples 4 to 6). In this way, each porous filter whose end is sealed with resin is held in the housing by an O-ring, and the sealing performance after the initial and one-month filtration endurance test is determined by measuring the leakage pressure by the bubble point method. Table 2 shows the results of a visual observation of the deterioration of the surface.
[0043]
[Table 2]

[0044]
(Examples 6 to 14 )
The surface of the metal flange is passivated with HNO ₃ and then a silane coupling agent is applied. At the same time, ethanol is impregnated into the pores of the porous filter and then the silane coupling agent is applied, and the metal flange is sealed with the housing. In addition, an addition reaction curable type silicone resin was used for adhesion. Thereafter, the end portion of the porous filter was immersed and cured in an addition reaction curable liquid silicone resin to fill the silicone resin from the end portion to a predetermined depth (Examples 6 to 14 ). In addition, the metal flange surface was not passivated with HNO ₃ , or the pores of the porous filter were not impregnated with ethanol, and the ends were filled with silicone resin in the same manner as in Comparative Examples 7 to It was set to 12. The metal flange used at this time was made of SUS304, and its dimensions were an outer diameter of 35 mm, an inner diameter of 33 mm, and a length of 15 mm. A porous filter having an outer diameter of 30 mm was used. The produced porous filter was held in the housing by an O-ring, and the sealability after the initial and 192h chemical immersion test was examined by the bubble point method, and the adhesive strength was examined by a pull-out test. At this time, citric acid and sodium hypochlorite (NaOCl) used for washing were used as the chemical solution. The pull-out test was performed using an autograph at a crosshead speed of 0.5 mm / min.
[0045]
[Table 3]

[0046]
(Examples 15 to 17 )
Passivation treatment is performed by immersing the surface of the metal flange in 60% HNO ₃ for 24 hours, then applying a silicone coupling agent, and simultaneously impregnating ethanol into the pores of the porous filter, and then applying the silicone coupling agent. did. Next, alumina powder was mixed with the addition reaction curable liquid silicone resin in the ratio shown in Table 4, and a metal flange was bonded to the sealing surface with the housing. Then, the edge part of the porous filter was immersed and cured in an addition reaction curable liquid silicone resin, and the silicone resin was filled from the edge part to a predetermined depth (Examples 15 to 17 ). The produced porous filter was held in the housing by an O-ring, and the same tests and investigations as in Examples 6 to 14 were performed. The results are shown in Table 4.
[0047]
[Table 4]

[0048]
( Reference Examples 11 to 13 )
A silicone resin layer was formed on the sealing surface with the housing using an addition reaction type liquid silicone resin. The silicone resin layer was formed by bonding a Teflon ring having an inner diameter of 35 mm and a height of 15 mm using an addition reaction type liquid silicone resin, and then removing the Teflon ring. Then, the porous filter which has an edge part silicone resin layer was produced by immersing and hardening an edge part of a porous filter in an addition reaction type liquid silicone resin ( reference examples 11-13 ). Moreover, the same process as the above was performed to the porous filter edge part which has not formed the silicone resin layer, and resin was filled to the predetermined depth (Comparative Examples 13-15). In this way, each porous filter whose end was sealed with resin was held in the housing without using an O-ring for Reference Examples 11 to 13 and using an O-ring for Comparative Examples 13 to 15, Table 5 shows the results of investigating the sealing performance after the initial and one-month filtration endurance test by measuring the leakage pressure by the bubble point method.
[0049]
[Table 5]

[0050]
【The invention's effect】
As described above, in the porous filter having the end seal according to the present invention, the addition reaction curable liquid silicone resin is used as a seal material for sealing the end, so that the inside of the pores is formed. It is possible to completely fill and close without gaps. As a result, high sealing performance can be obtained even when the depth of the end seal in which the pores are filled with silicone resin is 2 mm or less, and the reliability of the end seal and the yield of the filter are improved. In addition, the effective area of the filter can be increased. Further, when used as a filtration membrane for purification of water and sewage, the cleaning chemical does not remain in the gap between the particles forming the pores and the silicone resin, and cleaning in a short time is possible. . Furthermore, when silicone resin is filled to a depth of about 10 mm from the end face of the filter, there is no problem in sealing properties even if end damage to about 5 mm from the end face occurs, and handling becomes easy. In the present invention, a glass layer, a metal flange, and a silicone resin layer are formed on or adhered to a seal portion of a porous filter having an end seal, so that it has excellent sealing properties when held in a housing or the like for a long time. It is possible to provide a porous filter that can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a porous filter having an end seal .
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a part A in FIG. 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a glass layer is provided at an end of a porous filter.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a porous filter having an end seal according to the present invention .
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a porous filter having an end seal according to the present invention .
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a porous filter having an end seal .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Porous filter, 3 ... Base material, 5 ... Porous filtration layer, 7 ... Silicone resin, 9 ... Particle, 11 ... End seal, 13 ... Glass layer, 15 ... Metal flange, 17 ... Silicone resin layer.

Claims

A porous base material made of ceramics or sintered metal, having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface;
A porous filtration layer having a pore diameter smaller than that of the base material, bonded to at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the base material,
At least one end portion including the base material and the porous filtration layer is sealed with an addition reaction curable liquid silicone resin to form an end seal,
A porous filter having an end seal, wherein the end seal is provided with a glass layer .

A porous base material made of ceramics or sintered metal, having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface;
A porous filtration layer having a pore diameter smaller than that of the base material, bonded to at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the base material,
At least one end portion including the base material and the porous filtration layer is sealed with an addition reaction curable liquid silicone resin to form an end seal,
The said end seal, a porous filter having an end seal metal flange by the liquid silicone resin is characterized in that it is bonded.

The porous filter having an end seal according to claim 1 or 2, wherein the viscosity of the liquid silicone resin is 5 Pa · s or less .

The porous filter having an end seal according to any one of claims 1 to 3, wherein a porosity of the end seal is 1% or less .

Porous filter having an end seal according to claim 2 in which the surface of the metal flange is passivated.

A porous base material made of ceramics or sintered metal having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface, and a finer than the base material bonded to at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the base material. A porous filter having a porous filter layer having a small pore diameter, and at least one end portion that includes the base material and the porous filter layer is sealed with an addition reaction curable liquid silicone resin to end seal And forming
A method for producing a porous filter having an end seal, wherein a metal flange coated with a silane coupling agent after the surface is passivated is adhered to the one end with the liquid silicone resin.

The end seal according to claim 6, wherein after impregnating a liquid in the pores at the one end of the porous filter, a silane coupling agent is applied to the surface of the one end and the metal flange is bonded. A method for producing a porous filter.

The method for producing a porous filter having an end seal according to claim 6 or 7, wherein an inorganic powder is mixed with the liquid silicone resin .