JP2904896B2

JP2904896B2 - 中空糸型膜モジュールおよびその製造方法

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Publication number: JP2904896B2
Application number: JP24495090A
Authority: JP
Inventors: 和久熊見
Original assignee: DAISERU KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: DAISERU KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JPH04122422A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は中空糸型膜モジュールおよびその製造方法
に関するものである。

（ロ）従来の技術従来、一般に、逆浸透法装置、限外ろ過装置あるいは
精密ろ過装置の心臓部である半透膜モジュールは用途に
応じて各種形式のものが用いられている。

その中の１つである中空糸型膜モジュールは、長さ10
0〜2000mm、外径0.02〜3mm程度で数十本〜数万本の多数
の中空糸からなる中空糸束を含んでいる。そして、コン
パクトであるため各分野で広く用いられている。

このような中空糸型膜モジュールの中空糸束の端部お
よび膜モジュール用ケースは、一般的にエポキシ系接着
剤あるいはウレタン系接着剤によって接着封止されてい
る。これは、中空糸を１本、１本、機械的な力によって
簡便に封止する方法がないためである。ここで、エポキ
シ系接着剤あるいはウレタン系接着剤を用いるのは、無
溶剤型で粘度の低いものを選択することができ、また、
硬化後の樹脂収縮も比較的小さいからである。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、これらの接着剤は不純物を含んでいた
り、硬化が充分均一に進まなかったりすることから、で
きあがった中空糸型膜モジュールを使用すると、ごく微
量ながら不純物が溶出してくる。これを避けるため、あ
らかじめ中空糸型膜モジュールを高い温度の水などで洗
浄してから使用する方法が考えられている。ところが、
この方法でも、用途によっては不純物低溶出に関するユ
ーザーからのきびしい要求に応じるために、かなりきび
しい条件で長時間洗浄しなければならない。

このため、今後さらに不純物低溶出の要求がきびしく
なることが予想されることから、中空糸型膜モジュール
の新しい中空糸封止方法の開発が期待されている。

また近年、中空糸の材質が多様化しているが、その材
質によってはエポキシ系接着剤あるいはウレタン系接着
剤では接着されにくいものがある。たとえば、フッ素含
有樹脂（PFA、PTFEなど）、ポリオレフィン系樹脂（P
E、PPなど）がそうである。特にフッ素含有樹脂からな
る中空系は、上記接着剤によっては接着することがほと
んど不可能である。

これらの材質による中空糸は、その表面に激しい化学
処理やプラズマなどの処理を施すことにより、接着が可
能である。しかし、このような煩雑な処理方法は工業的
には困難なこと、中空糸の接着部分のみの表面処理は困
難なことから、一般的には行われていない。

一方、上記フッ素含有樹脂などの封止を主な目的とし
て、中空糸よりも低い融点を有する樹脂を溶かした状態
で中空糸を封止する方法が考えられている。しかし、信
頼性の高い封止を行うためには、樹脂の粘度を下げるこ
とが必要であり、これにはかなり高温の加熱状態で遠心
封止をしなければならない。

また、中空糸の表面の多孔度が大きいものでは、溶融
した樹脂あるいは接着剤では、樹脂が中空糸の内部まで
入り込んでしまい、封止に失敗することがある。

この発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、
接着剤もしくは溶融した樹脂を用いることなく中空糸端
部の封止をした中空糸型膜モジュールを提要することお
よびその製造方法を提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段および作用この発明は、多数の中空糸をほぼ同じ長さに束ねてな
る中空糸束が膜モジュール用ケースに装填されている中
空糸型膜モジュールであって、ケース内の少なくとも一
方端部に、中空糸接合用の多数の貫通孔部を有するブロ
ック体が嵌め込まれており、中空糸束を構成する中空糸
の個々の端部が、その個々の端部に装着されて加熱収縮
処理の施された熱収縮チューブによりブロック体の個々
の貫通孔部に接合封止されていることを特徴とする中空
糸型膜モジュールである。

すなわち、この発明に係る中空糸型膜モジュールは、
膜モジュール用ケース内の少なくとも一方端部に、中空
糸接合用の多数の貫通孔部を有するブロック体が嵌め込
まれており、中空糸束を構成する中空糸の個々の端部
が、その個々の端部に装着されて加熱収縮処理の施され
た熱収縮チューブによりブロック体の個々の貫通孔部に
接合封止されていることを特徴とする。

ここで、熱収縮チューブを用いてその熱収縮力によっ
て封止するのは、作業性もよく実用性が高いからであ
る。また、その熱収縮チューブの材質としては、耐熱
性、耐薬品性、耐溶剤性などで高い性能を有するフッ素
を含有する樹脂を選ぶのが好ましい。

熱収縮チューブを用いる中空糸型膜モジュールの製造
方法としては次のような方法が考えられる。すなわち、
中空糸の端部をその中空糸の外径より大きい（わずかに
大きいのが好ましい）内径を有する熱収縮チューブの中
に挿入した後、熱を加えることでその熱収縮チューを収
縮させて、中空糸端部と熱収縮チューブとを密着させる
方法である。

このとき、熱収縮チューブの中空糸とつながっていな
い方の端部は、中空糸をつなぎたい部分にあらかじめ差
し込んでおき、熱をかけて熱収縮チューブを収縮させた
とき同時に密着させてつなぎとめることができる。その
際、つなぎたい部分にあらかじめ凹凸をつけておけば、
大きな引っ張り力に対しても熱収縮チューブが抜けるこ
とがなくなる。

膜モジュール用ケースと中空糸との封止についてはど
のような形態でもよいが、この発明の利点を出すために
は、以下の実施例１〜４のように物理的な力による封止
が望ましい。

この発明でフッ素を含有する樹脂とは、樹脂の分子中
の一部にフッ素基が入っているものを示す。たとえば、
四フッ化エチレン樹脂（PTFE）、四フッ化エチレン−パ
ーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（PFA）、
四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂（FE
P）、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（ETF
E）、三フッ化塩化エチレン樹脂（PCTFE）、フッ化ビニ
リデン樹脂（PVDF）などがあげられる。

また、この発明における中空糸あるいはブロック体
（後述）の材質はどのようなものでもよい。たとえば、
ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、フッ素
を含有する樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、アクリロ
ニトリル系樹脂などがあげられる。

この発明で得られる中空糸型膜モジュールは、材質と
して、耐熱性、耐薬品性、あるいは耐溶剤性のあるもの
を選択することで、多くのきびしい条件の要求される用
途に容易に用いられる。たとえば、有機溶剤またはこれ
を含有する水溶液の処理、強酸や強アルカリの処理、蒸
気処理または蒸気滅菌、超純水製造などがあげられる。

（ホ）実施例以下、図に示す４つの実施例に基づいて、この発明を
詳細に説明する。なおこの発明は、これらによって限定
されるものではない。

実施例１第１図において、膜モジュールM₁のケース５にフィッ
トし、中空糸２をつなぎ止める多数の貫通孔部の一部と
しての多数の中空突き４を有するブロック体１をあらか
じめつくっておく。ついで、ブロック体１の各貫通孔部
に、中空糸２と、中空糸２の外径よりわずかに大きい内
径を有する適当な長さの熱収縮チューブ３とを通す。そ
して、熱収縮チューブ３を中空突き４と中空糸２がつな
ぎ止められる位置におく。

続いて、これをケース５にＯリング７とともに挿入し
た後、もう片端を同様にして熱収縮チューブ３と中空糸
２をブロック体１に入れる。そして、Ｏリング７ととも
にキャップ６でシールをし、熱をかけて熱収縮チューブ
３を収縮させることにより、膜モジュールM₁を完全に封
止した。

ここで、熱収縮チューブ３に熱をかける際、片端ごと
に熱をかけて順次シールしてもよく、両端に同時に熱を
かけて１度にシールしてもよい。また、中空糸２の本数
は数本であってもよく、数千本であってもよい。

実施例２第２図に示すような形のポリエチレン製ブロック体11
をつくり、内径1.2mm、外径2.0mmのポリエーテルスルホ
ン製中空糸12を20本、ブロック体11の各貫通孔部に通
す。そして、中空糸12の先端部に内径2.3mmのFEP製熱収
縮チューブ13を通し、ドライヤーで約150℃にあぶって
収縮させた。ついで、収縮部分を木づちでブロック体11
中にたたき込んだ。

これを内径2.2cm、長さ100cmのポリカーボネート製ケ
ース15にＯリング17とともに入れ、キャップ16をつけて
Ｏリング17を締め込んだ。その後、中空糸12の他方端部
も同様に熱収縮チューブ13で処理し、キャップ16で締め
込んだ。

この中空糸型膜モジュールM₂のキャップノズルから
（中空糸12内側から）空気圧力で3kg/cm²かけたが、中
空糸12外側への空気漏れはなかった。

実施例３第３図に示すように、ブロック体21における貫通孔部
の一部としての中空突き24の外径は中空糸22の内径とほ
ぼフィットしている。ここで、中空糸22を中空突き24に
はめかぶせた状態で、中空糸22の外径よりわずかに大き
い内径を有する熱収縮チューブ23をこの部分に入れて熱
で収縮させる。これにより封止することができた。

実施例４第４図に示すように、ブロック体31の形状あるいはブ
ロック体31における貫通孔部の一部としての中空突き34
の形状を上記実施例と変えることによっても、中空糸32
端部の封止が可能であった。

（ヘ）発明の効果この発明の中空糸型膜モジュールによれば、中空糸端
部の封止に接着剤あるいは溶融した樹脂を用いていない
ため、不純物の溶出が少なくなる。また、中空糸の材
質、中空糸表面の多孔性がどのようなものでも封止が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図まではこの発明の４つの実施例を示
す。すなわち、第１図は実施例１の要部構成説明図、第
２図は実施例２の要部構成説明図、第３図は実施例３の
要部構成説明図、第４図は実施例４の要部構成説明図で
ある。１・11・21・31……ブロック体、２・12・22・32……中
空糸、３・13・23・33……熱収縮チューブ、４・24・34
……中空突き、５……ケース、６・16……キャップ、７
・17……Ｏリング。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の中空糸をほぼ同じ長さに束ねてなる
中空糸束が膜モジュール用ケースに装填されている中空
糸型膜モジュールであって、ケース内の少なくとも一方端部に、中空糸接合用の多数
の貫通孔部を有するブロック体が嵌め込まれており、中
空糸束を構成する中空糸の個々の端部が、その個々の端
部に装着されて加熱収縮処理の施された熱収縮チューブ
によりブロック体の個々の貫通孔部に接合封止されてい
ることを特徴とする中空糸型膜モジュール。
【請求項２】熱収縮チューブの材質がフッ素を含有する
樹脂を含んだものである請求項１記載の中空糸型膜モジ
ュール。
【請求項３】多数の中空糸をほぼ同じ長さに束ねてなる
中空糸束が膜モジュール用ケースに装填されている中空
糸型膜モジュールの製造方法であって、ケース内の少なくとも一方端部に、中空糸接合用の多数
の貫通孔部を有するブロック体を嵌め込み、中空糸束を
構成する中空糸の個々の端部をその中空糸の外径より大
きな内径を有する熱収縮チューブの中に挿入した後、熱
を加えてその熱収縮チューブを収縮させることにより、
中空糸の個々の端部とブロック体の個々の貫通孔部とを
接合封止することを特徴とする中空糸型膜モジュールの
製造方法。
【請求項４】熱収縮チューブの材質がフッ素を含有する
樹脂を含んだものである請求項３記載の中空糸型膜モジ
ュールの製造方法。