JP3115624B2 - 中空糸型膜モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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。

【０００２】

【従来の技術】従来、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、
用途に応じて各種の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100〜200
0mm、外径0.02〜２mm程度で数十本〜数万本の中空糸か
らなる中空糸束を含有している。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。

【０００３】このような中空糸型膜モジュールにおける
中空糸束の端部の接着封止には、一般的にエポキシ系接
着剤あるいはウレタン系接着剤が用いられている。これ
らは単一素材で使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】エポキシ系接着剤は、
硬化後に硬く強靱となり、耐薬品性、耐溶剤性、耐熱性
なども高いため、中空糸型膜モジュールの端部封止材に
適している。ところが、中空糸は比較的柔軟であるた
め、このように硬化後、硬くなる樹脂と接着した場合、
接着力が期待した程度に出にくい傾向にある。

【０００５】また、中空糸の材質がエポキシ系接着剤と
特に接着しにくい樹脂の場合、たとえばポリオレフィン
系樹脂などの場合は、接着が難しい。さらに、中空糸の
製造時において、接着剤による端部封止後に通常、余分
な接着剤硬化物をカッターや回転板などで切断して中空
糸端部を開口させる。このとき、中空糸と接着剤がよく
接着されていないと、切断中にカッターや回転板の刃が
中空糸の開口部をこすることで中空糸がつぶれ、開口部
が閉じてしまうという不都合が起きる。

【０００６】このようになった中空糸型膜モジュールを
使用すると、中空糸端部の中空糸開口部が閉じているこ
とから、モジュールの流路が充分にとれず、モジュール
の圧力損失が大きくなる。また、端部のつまった中空糸
の有効膜部に流体が流れて行かないことから、モジュー
ル全体としての有効膜面積が減るなど、いろいろな問題
が生じることになる。

【０００７】また、エポキシ系樹脂のような比較的硬い
樹脂は切断後の樹脂端面が比較的荒れやすい。このた
め、その部分に使用中に異物がひっかかりやすい。そし
て、ひっかかった異物によって中空糸の開口部が閉塞す
るというトラブルを生じやすい。

【０００８】一方、ウレタン系樹脂は、硬化後の樹脂が
柔軟であることから、比較的大きな力のかからない小型
のモジュールを中心に使用されている。しかしながら、
ウレタン系樹脂は耐熱性、耐薬品性に欠けることから、
耐久性の要求されるモジュールには使用しにくい面があ
る。また、樹脂が柔軟であるため、充分に耐圧性を持た
せるには中空糸型膜モジュールの端部を厚くする必要が
ある。そのため、モジュール当りの有効膜面積が小さく
なって、ロスが大きいという欠点がある。

【０００９】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、トラブルを生じるおそれがなく信頼性の高い中
空糸型膜モジュールを提供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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は多数の中空糸を
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、その中空糸束の端部とケースとが接着封止され、こ
れらの中空糸の両端部のうち少なくとも一方端部が開口
されてなる中空糸型膜モジュールにおいて、中空糸の材
質がポリオレフィン系樹脂であり、中空糸の開口端部の
接着封止された部分は、ウレタン系樹脂接着剤層および
エポキシ系樹脂接着剤層が積層されてなり、かつ中空糸
の開口端部がウレタン系樹脂接着剤層であることを特徴
とする中空糸型膜モジュールである。

【００１１】本発明の中空糸型膜モジュールでは、接着
部のエポキシ系樹脂接着剤層が、主として中空糸型膜モ
ジュールの耐圧、耐熱、耐薬品性など強度にかかわる性
能を受け持つ。一方、中空糸の開口部にあたる部分のウ
レタン系樹脂接着剤層は、その柔軟さを生かして中空糸
型膜モジュール製造時の中空糸端部の切断を容易に行う
役割を果たす。すなわち、確実に中空糸を開口させると
ともに、異物のひっかからない平滑な端面をつくる。

【００１２】本発明に用いる中空糸膜の材質は、ポリア
クリロニトリル系樹脂、ポリメチルメタクリル系樹脂、
酢酸セルロース系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリサ
ルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリアミ
ド系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素基含樹脂などの中
から、本発明の効果が特に大きくなるポリオレフィン樹
脂が選ばれている。

【００１３】ポリオレフィン系樹脂を含有する中空糸膜
および、ポリオレフィン系樹脂により構成された中空糸
膜は、接着剤と充分に接着しないうえ、樹脂のガラス転
位点が比較的低い。このため、中空糸型膜モジュール製
造時において、接着封止後の中空糸束端部の切断時に、
上述したような中空糸端部の閉塞を生じやすい。つま
り、接着剤との接着力がとぼしいことから、カッターな
どの切断具で切断する時にカッターなどの刃によって接
着剤から中空糸の一部がはがれ、中空糸が閉塞しやす
い。また、接着剤の耐熱性が高い場合、熱をかけながら
接着剤を切断する場合があるとしても、熱によって中空
糸がちぢんでしまい、同じく閉塞してしまうおそれがあ
る。

【００１４】したがって本発明のウレタン系樹脂接着剤
層を含む部分で切断を行えば、ウレタン系樹脂は比較
的、伸びが大きくやわらかいため、やわらかい中空糸と
の間で剥離が生じにくく、また、樹脂の切断が容易であ
り高速で切断できることから、中空糸端部の閉塞が生じ
にくくなる。

【００１５】また、耐熱性の高い樹脂を中空糸型膜モジ
ュールの接着封止部に用いたい場合は、中空糸端部の切
断と関係のないエポキシ系樹脂層に用いればよいことと
なる。さらに、中空糸端部の開口が確実にできているた
め、モジュールの使用中でもゴミなどが中空糸開口部に
付着しにくく、トラブルの生じにくいモジュールとな
る。

【００１６】本発明において、ウレタン系樹脂接着剤層
およびエポキシ系樹脂接着剤層のケース長さ方向の厚み
については、特に制限はない。しかしながら、エポキシ
系樹脂接着剤層は、モジュールの強度を保つものである
ことから厚い方が好ましい。一方、ウレタン系樹脂接着
剤層は、それにともなって薄い方が好ましい。具体的に
は、切断の容易さを考慮すると、ウレタン系樹脂接着剤
層は０.１〜１０mmであればより好ましい。

【００１７】本発明は別の観点からすると、多数の中空
糸を束ねてなる中空糸束を膜モジュール用ケースに装填
し、これらの中空糸の両端部のうち少なくとも一方端部
を開口させて中空糸束の端部とケースとを接着封止する
中空糸型膜モジュールの製造方法において、中空糸の材
質がポリオレフィン系樹脂であり、開口させるべき中空
糸端部の処理が、開口させるべき中空糸端部を予め仮止
めした後にウレタン系樹脂接着剤層とエポキシ系樹脂接
着剤層とを開口端となる側から中空糸の長さ中間方向へ
順次積層して接着封止し、そのウレタン系樹脂接着剤層
を切断して開口させるものであることを特徴とする中空
糸型膜モジュールの製造方法である。

【００１８】本発明に係る中空糸型膜モジュールは、様
々な分野に用いることができる。たとえば、水の精製、
超純水の微粒子除去、廃液の処理、懸濁物含有液の処
理、有機物含有水の処理、中水道やし尿の処理、果汁濃
縮などの食品用途があげられる。また液体の脱気、パー
ベーパレーション、ガス分離などの用途があげられる。

【００１９】

【実施例】以下、図に示す１つの実施例に基づいて詳細
に説明する。なお、本発明はこの実施例によって限定さ
れるものではない。

【００２０】実施例 図１に示すように、内径240μｍ、外径300μｍのポリプ
ロピレン製中空糸２の32,000本からなる糸束を長さ32c
m、内径80mm、外径89mmの円筒状のポリサルホン製ケー
ス１に挿入した。ついで、中空糸２の両端部をエポキシ
系の速硬型接着剤で仮止めする。その後、遠心シール機
にセットし、切断後の中空糸余長がケース端部から４mm
の厚さでケース内に残る量のウレタン系樹脂接着剤を遠
心注入し、硬化させた。さらに、厚さ21mmの接着剤層に
なる量だけ耐熱型エポキシ系樹脂接着剤を遠心注入し、
硬化させることによりエポキシ系樹脂接着剤層４を得
た。その後、遠心シール機から取り出し、ウレタン系樹
脂接着剤層３の余分な部分を切断して両端を開口させ
た。

【００２１】両端部の中空糸２はすべてきれいに開口し
ていた。この中空糸型膜モジュールに、90℃の温水を24
0リットル/hで15分、そして20℃の水を240リットル/hで
15分、中空糸２の内側に通す操作を１回として、20回の
操作を繰り返した。その結果、中空糸型膜モジュールに
リークは生じなかった。

【００２２】比較例１ 遠心シール時にウレタン系樹脂接着剤層をケース端部か
ら25mmの厚さにし、耐熱型エポキシ系接着剤を用いるこ
となく、それ以外は実施例と全く同様にして中空糸型膜
モジュールを作製した。両端部の中空糸はすべてきれい
に開口していた。また、実施例と同様のテストをこのモ
ジュールに行った。その結果、中空糸型膜モジュールの
ケースとの接着部分に剥離が発生し、そこからリークを
生じた。

【００２３】比較例２ 遠心シール時にウレタン系接着剤を用いることなく、耐
熱型エポキシ系樹脂接着剤層をケース端部から25mmの厚
さにした以外は、実施例と全く同様にして、中空糸型膜
モジュールを作製した。ところが、両端部の中空糸は、
ほとんどが、エポキシ系樹脂接着剤層から一部はがれて
押しつぶされたように閉塞した。このため、性能テスト
を行うことはできなかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の中空糸型膜モジュールは、ウレ
タン系樹脂接着剤層の柔軟性から中空糸の容易な切断を
可能にするとともに、モジュール端部での中空糸を完全
に均一に開口する。したがって、中空糸型膜モジュール
内の中空糸を100％有効に活用でき、不要な圧力損失を
招くことなく、中空糸間の流速が均一になり中空糸内に
異物がつまりにくくなるという格別の効果を奏する。

【００２５】また、モジュール端部における接着箇所の
表面がきれいに平滑に切断されていることから、接着箇
所の表面に異物が付着しにくく、中空糸の閉塞が起こり
にくくなるという効果も奏する。

【００２６】さらに、エポキシ系樹脂接着剤層が強固に
モジュール全体の強度を保つ。したがって耐圧性、耐久
性なども従来のエポキシ系樹脂を用いた中空糸型膜モジ
ュールと全くかわらないうえウレタン系樹脂接着剤のみ
で封止された中空糸型膜モジュールでは得られない耐久
性、耐熱性などを得ることが可能になる。

【００２７】本発明の中空糸型膜モジュールは、従来接
着しにくいとされていたポリオレフィン系樹脂を含有す
る中空糸に適用すると、特に効果を発揮し、耐熱性、信
頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸型膜モジュールにおけるケース
端部の接着部分の断面図である。

【符号の説明】

１ ケース ２ 中空糸 ３ ウレタン系樹脂接着剤層 ４ エポキシ系樹脂接着剤層

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の中空糸を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、その中空糸束の端部と
   ケースとが接着封止され、これらの中空糸の両端部のう
   ち少なくとも一方端部が開口されてなる中空糸型膜モジ
   ュールにおいて、中空糸の材質がポリオレフィン系樹脂
   であり、中空糸の開口端部の接着封止された部分は、ウ
   レタン系樹脂接着剤層およびエポキシ系樹脂接着剤層が
   積層されてなり、かつ中空糸の開口端部がウレタン系樹
   脂接着剤層であることを特徴とする中空糸型膜モジュー
   ル。
2. 【請求項２】 多数の中空糸を束ねてなる中空糸束を膜
   モジュール用ケースに装填し、これらの中空糸の両端部
   のうち少なくとも一方端部を開口させて中空糸束の端部
   とケースとを接着封止する中空糸型膜モジュールの製造
   方法において、中空糸の材質がポリオレフィン系樹脂で
   あり、開口させるべき中空糸端部の処理が、開口させる
   べき中空糸端部を予め仮止めした後にウレタン系樹脂接
   着剤層とエポキシ系樹脂接着剤層とを開口端となる側か
   ら中空糸の長さ中間方向へ順次積層して接着封止し、そ
   のウレタン系樹脂接着剤層を切断して開口させるもので
   あることを特徴とする中空糸型膜モジュールの製造方
   法。