JP2992087B2 - 濾過モジュールの製造法 - Google Patents

濾過モジュールの製造法

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JP2992087B2 JP2417140A JP41714090A JP2992087B2 JP 2992087 B2 JP2992087 B2 JP 2992087B2 JP 2417140 A JP2417140 A JP 2417140A JP 41714090 A JP41714090 A JP 41714090A JP 2992087 B2 JP2992087 B2 JP 2992087B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば水道水の浄化
や各種の工業用濾過などに使用されるもので、詳しく
は、多数の中空糸膜の集合体を液体の濾過処理に外圧で
使用するようになされている濾過モジュール製造法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の濾過モジュールとして、従来か
ら知られているものには、多数の中空糸膜をほぼU字形
状に折り曲げて、その両端を互いに熱硬化性樹脂により
固定するとともに、各中空糸膜の両端はそれぞれ開口さ
せ、かつ各中空糸膜の中央部をループ状とした、いわゆ
るループタイプのもの、多数の中空糸膜の一端が熱硬化
性樹脂により固定され、かつ開口されているとともに、
各中空糸膜の他端が1本ごとに熱硬化性樹脂によりシー
ルされている、いわゆる末端フリータイプのもの、多数
の中空糸膜の一端が熱硬化性樹脂により固定され、かつ
開口されているとともに、各中空糸膜の他端が熱硬化性
樹脂により一括してシールされ固定されている、いわゆ
る一括シールタイプのものの3種類と、多数の中空糸膜
の長手方向の両端をそれぞれ固定し、かつ、それら両端
を開口させて通常は内圧循環濾過に用いられる両端開口
タイプを外圧で使用するものの合計4種類がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した4種類の濾過
モジュールのうち、ループタイプのものは、中空糸膜の
太さや強度の面からみて、折り曲げ部の曲率半径を余り
小さくすることができないために、単位体積当りの有効
膜面積を十分に大きくとれないとともに、折り曲げ部の
耐圧性が直線部の耐圧性よりも低いために、使用圧力に
も制約がある。
【0004】また、末端フリータイプのものは、多数の
中空糸膜の他端が1本1本ばらばらで自由に動くため
に、濾過作用時において、被処理液の流れにともない中
空糸膜同士が絡み合い、それにより中空糸膜が切断され
たり、熱硬化性樹脂で固定された中空糸膜の一端側にこ
じり力が働いて中空糸膜が折損し易く、また、生産性も
低い。
【0005】また、一括シールタイプのものは、各中空
糸膜の他端を熱硬化性樹脂により一括してシールする工
程時において、その熱硬化性樹脂液の中空糸膜内部への
吸い上がり現象を避けられない。すなわち、この一括シ
ールタイプのものにおいては、多数の中空糸膜の他端を
溶融させた熱硬化性樹脂液に浸漬させて、その浸漬によ
り中空糸膜の他端に含浸した樹脂部分を固化させるとい
った一括シール手段が採られるが、このとき、細い中空
糸膜内部に毛管現象により樹脂液が吸い上げられ、5〜
10mmの長さにも及ぶ範囲の中空糸膜の端部分が熱硬
化性樹脂で覆われて濾過不能部になる。その結果、有効
膜面積が減少され、特に長さの短い濾過モジュールを製
造する場合に大きな問題となる。また、多数本の中空糸
膜を使用しそれらを集束して全表面積の大きい濾過モジ
ュールを製造しても、束の内部、特に中心部に位置する
中空糸膜の表面を十分に活用することができず、中空糸
膜の使用本数の割には濾過効率の低いものであった。
【0006】さらに、内圧循環濾過用の両端開口タイプ
を外圧で使用するものは、その使用に際して、中空糸膜
の一端側、つまり、被処理液を取り出さない側の開口を
外圧に耐え得るようにシールしなければならず、そのた
めには、大型カバーを必要とし、濾過装置の全体が大型
化し易く、実用上、好ましくない。
【0007】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、高い圧力下でも、濾過装置の大型化や中空糸膜の切
断や折損などをまねくことなく使用することができ、し
かも有効膜面積を十分に大きくして濾過効率の向上を図
ることができる濾過モジュールを簡単にして生産性良く
製造することができる濾過モジュールの製造方法を提供
することを目的とする。
【0008】
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る濾過モジュールの製造方法は、多数
の中空糸膜の一端を熱硬化性樹脂液に浸漬し、この液の
流動性が十分あるうちに取り出して硬化させることによ
り、中空糸膜の一端を熱硬化性樹脂で固定された複数の
ブロックに分割するとともに、各ブロック間に隙間を設
け、各中空糸膜の他端を目詰めしたのち、他端同士を接
着剤で固定し、その接着部の他端寄りの部分を切断して
上記目詰め部とともに除去することにより、中空糸膜の
他端を開口させるものである。
【0010】
【0011】
【作用】この発明によれば、多数の中空糸膜の一端を熱
硬化性樹脂液に浸漬し、その樹脂液の流動性が十分ある
うちに取り出して硬化させているから、中空糸膜の内部
に入り込んだ樹脂液および中空糸膜間の樹脂液が、それ
ぞれ中空糸膜の肉厚部へ浸透しながら硬化する。このと
き、中空糸膜間が中空糸膜の内部よりも体積的に小さく
て、そこに保持されている樹脂液が少量であること、お
よび、中空糸膜の外周表面積が内周表面積よりも大きく
て樹脂液の肉厚部への浸透量が多いことから、一部の中
空糸膜間の樹脂液が減少もしくは消滅して、一端が熱硬
化性樹脂で固定された複数のブロックに分割され、それ
らブロック間に隙間を形成させることができる。また、
熱硬化性樹脂液から取り出したのち、その樹脂液の含浸
部に必要に応じて外圧を加えることで、ブロック化を助
長し、その分割ブロック間に隙間を容易に形成させるこ
とができる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面にもとづいて
説明する。図1はこの発明の濾過モジュールの側面図で
あり、同図において、1はポリスルホン中空糸膜で、多
数本のものが円柱状に束ねられて筒状の容器9内に装填
されている。上記多数の中空糸膜1の一端は、図2に明
示されているように、複数のブロック2A,2B,2
C,…2Nに分割され、各ブロック2A,2B,2C,
…2Nごとに熱硬化性樹脂3により固定されているとと
もに、各ブロック2A,2B,2C,…2N間にはそれ
ぞれ隙間4A,4B,4C,…4Nが形成されている。
【0013】一方、上記多数本の中空糸膜1の他端は、
図3に示すように、開口1aを有し、かつ、それら他端
同士は接着剤となる熱硬化性樹脂6により互いに固定さ
れている。なお、ここで使用する中空糸膜1としては市
販されているものでよく、また熱硬化性樹脂3および6
の素材も、市販されているものでよく、濾過モジュール
の使用目的に合わせて素材を選定すればよい。例えば、
濾過モジュールの使用温度が70℃の場合は、70℃に
耐用するエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を、また、濾過
モジュールを飲料水の浄化に使用する場合は、ポリウレ
タン樹脂等の熱硬化性樹脂を素材として選定すればよ
い。
【0014】つぎに、上記したような構成の濾過モジュ
ールの製造方法について説明する。まず、図4に示すよ
うに、中空糸膜1を束状にして、その両端近くを輪ゴム
7,7で止めたうえ、両端面を切り揃えた中空糸膜束1
Aを準備する。一方、室温で少なくとも一部が硬化して
流動性がなくなる熱硬化性樹脂液3Aを収容した容器8
を用意し、この容器8内の熱硬化性樹脂液3Aに上記中
空糸膜束1Aの一端を浸漬して、各中空糸膜1の一端側
に樹脂液3Aを含浸させる。
【0015】ついで、中空糸膜1の一端側に充満された
樹脂液3Aの流動性が十分あるうちに取り出して、図5
に示すように横向き姿勢に静置する。こうすると、図6
に示すように、中空糸膜1の内部と外部の樹脂液3Aが
徐々に中空糸膜1の肉厚部1bに浸透していく。このと
き、中空糸膜1,1間が中空糸膜1の内部よりも体積的
に小さくて、そこに保持されている樹脂液3Aが少量で
あること、および、中空糸膜1の外周表面積が内周表面
積よりも大きくて樹脂液3Aの肉厚部1bへの浸透量が
多いことから、一部の中空糸膜1,1間の樹脂液3Aが
減少もしくは消滅する。そして、室温で樹脂液3Aの流
動性がほとんどなくなるまで待って、中空糸膜束1Aの
一端側の樹脂液含浸部に、必要に応じて例えば指で揉む
程度の外力を加える。これより、熱硬化性樹脂3で一括
して固められている部分が、図2に示すように、複数の
ブロック2A,2B,2C,…2Nに分割され、その分
割されたブロック2A,2B,2C,…2N間にそれぞ
れ隙間4A,4B,4C,…4Nが生成される。各中空
糸膜1の一端は上記熱硬化性樹脂3でシールされたまま
である。
【0016】つぎに、各中空糸膜1の一端がシールされ
た中空糸膜束1Aの他端側における各中空糸膜1の他端
に充填剤で目詰め11を施したのち、図7に示すよう
に、筒状の容器9および接着用ポット10内に装填し
て、上記容器9およびポット10を図7の軸心a周りに
高速回転させる、いわゆる遠心接着を行なうことによ
り、接着剤である熱硬化性樹脂液6Aを筒状容器9およ
びポット10内に注入させて、各中空糸膜1の他端同士
を熱硬化樹脂6で固定する。
【0017】その後、離型しポストキュアを実施したう
えで、図8に示すように、上記遠心接着による不要部分
を切断して上記目詰め部11とともに除去することによ
り、図9に示すように、各中空糸膜1の他端が開口1a
した濾過モジュールを得る。
【0018】上記実施例に示した濾過モジュールと従来
の一括シールタイプの濾過モジュールとの濾過性能を比
較してみると、図10に示すような結果が得られた。同
図において、Aは上記実施例に示す濾過モジュールの濾
過速度/累積濾過量を示し、Bは従来の一括シールタイ
プの濾過モジュールの濾過速度/累積濾過量を示し、同
図から明らかなように、実施例の濾過モジュールの濾過
性能が一括シールタイプのものより優れていることが解
る。
【0019】なお、上記実施例において使用する熱硬化
性樹脂3としては、その粘度が100cps〜50,0
00cpsの範囲にあるものが好ましい。50,000
cps以上の粘度の場合は、中空糸膜1の一端側の閉塞
(シール)が不完全になり易い上に、図6の中空糸膜
1,1間の樹脂液3Aが肉厚部1bへ浸透しにくいた
め、ブロック分割させにくい。また、100cps以下
の粘度の場合は、中空糸膜1の内部をシールした樹脂液
3Aの大部分が肉厚部1bに毛管現象で浸透されるた
め、中空糸膜1の一端のシールが不完全になり易い。
【0020】また、中空糸膜1の一端側に樹脂液3Aが
充満した状態で取り出したのち、その樹脂液3Aの流動
性がなくなるまで中空糸膜束1Aを図5のような横向き
姿勢に静置することにより、立ち姿勢に静置しておく場
合に比べて、重力による樹脂液3Aの垂れ下がりを抑制
して、各中空糸膜1の一端のシールを確実なものにでき
る。さらに、熱硬化性樹脂液3Aがある程度以上に流動
性を失ったときに、中空糸膜1の一端側に指による揉み
力程度の外力を加えることにより、一括シールされてい
る部分に隙間を形成させて、複数のブロック2A,2
B,2C,…2Nの分割を確実化できるが、粘度が1,
000cps〜20,000cpsの範囲の熱硬化性樹
脂3を使用する場合は、あえて外力を加えなくとも、中
空糸膜1の肉厚部への浸透が適切に行われ、図6に示し
たように、一部の中空糸膜1,1間の樹脂液3Aが消滅
して、自然にブロック分割が行なわれる。
【0021】以下、本発明者が実際に試作した濾過モジ
ュールに関して行なった実験結果について説明する。内
径450μm,外径570μmのポリスルホン中空糸膜
2000本を束ね輪ゴムで軽く結束したのちナイフで切
断して、一端を揃えて開口させた中空糸束を準備した。
同時に、熱硬化性ポリウレタン樹脂(日本ポリウレタン
社製コロネート4402とニッポラン4221との混合
物)をミキサーで混合しシャーレに受けた。混合5分後
に中空糸束の開口部3mmを3秒間樹脂に浸漬し中空糸
内に樹脂を満たし取り出して横置きする。樹脂混合30
分後に指先で樹脂が付着した部分をもみほぐし、中空糸
束の間に隙間を設け、さらに2時間経過後50℃でポス
トキュアを実施して、一端が小ブロックに分けられてそ
の間に隙間が有る状態に一括シールされた中空糸束を得
た。熱硬化性ポリウレタンでシールされた部分の長さは
平均3mmであった。この中空糸束の他端を充填剤で目
詰めをして内径35mmの容器および接着用ポット内に
装填し、熱硬化性のポリウレタンを使用して遠心接着を
行ない、離型・ポストキュア後に遠心接着部の不要部を
切捨てることにより、膜面積0.35m2 、長さ12c
mの濾過モジュールを得た。この濾過モジュールは7k
g/cm2 で24時間の加圧テストの結果、リークは発
生せず十分に実用に耐えることがわかった。
【0022】
【0023】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、浸漬
により中空糸膜の一端に入り込んだ熱硬化性樹脂液の流
動性が十分にあるうちに取り出して硬化させるといった
ごく簡単な方法により、中空糸膜間の樹脂液および中空
糸膜内部の樹脂液の肉厚部への浸透量の差を利用して、
中空糸膜の一端内部のシールを確保しつつ、一括シール
部分を複数のブロックに分割し、かつ、そのブロック間
に隙間を形成させることができる。これにより、有効膜
面積が大きく、濾過効率の高い濾過モジュールを生産性
良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の濾過モジュールの縦断側面図であ
る。
【図2】濾過モジュールの一端側の拡大正面図である。
【図3】濾過モジュールの他端側の拡大背面図である。
【図4】この発明の濾過モジュールの製造工程のうち、
中空糸膜束の一端の熱硬化性樹脂液への浸漬工程を示す
図である。
【図5】樹脂液への浸漬後の硬化工程時の説明図であ
る。
【図6】濾過モジュールの一端部を示す拡大断面図であ
る。
【図7】遠心接着工程を示す図である。
【図8】遠心接着後の不要部分の切断工程を示す図であ
る。
【図9】製造された濾過モジュールの一端側の拡大側面
図である。
【図10】この発明の濾過モジュールと従来の一括シー
ルタイプの濾過モジュールとの濾過性能の比較を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
1…中空糸膜、2A,2B,2C,…2N…ブロック、
3…熱硬化性樹脂、4A,4B,4C,…4N…隙間、
6…熱硬化性樹脂(接着剤)、11…目詰め部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 63/02 B01D 63/00 500

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の中空糸膜の一端を熱硬化性樹脂液
    に浸漬し、この液の流動性が十分あるうちに取り出して
    硬化させることにより、中空糸膜の一端を熱硬化性樹脂
    で固定された複数のブロックに分割するとともに各ブロ
    ック間に隙間を設け、各中空糸膜の他端を目詰めしたの
    ち、他端同士を接着剤で固定し、その接着部の他端寄り
    の部分を切断して上記目詰め部とともに除去することに
    より、中空糸膜の他端を開口させる濾過モジュールの製
    造法。
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