JP5609975B2 - 中空糸膜モジュールのリーク部補修方法および中空糸膜モジュール - Google Patents
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Description
本願は、2011年4月28日に、日本に出願された特願2011−102025号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
一方、検知されたリーク部を補修する方法としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いて補修する方法がある。
そこで、短時間で冷却固化するホットメルト接着剤を用いて、リーク部を補修する方法が検討されている。
[1]複数本の中空糸膜を備えた中空糸膜モジュールの前記中空糸膜に生じたリーク部を補修する方法であって、前記リーク部を含む前記中空糸膜の長さ方向の一部分を切除する切断工程と、切除により開口した前記中空糸膜の開口端面をホットメルト接着剤で封止して封止部を形成する封止工程とを含む、中空糸膜モジュールのリーク部補修方法。
[2]複数本の中空糸膜を備えた中空糸膜モジュールであって、少なくとも1本の中空糸膜の長さ方向の一部分が切除され、切除により開口した2つの開口端面のうち少なくとも一つがホットメルト接着剤で封止されている封止部を有する、中空糸膜モジュール。
[3]前記封止部は、前記開口端面から前記中空糸膜の外周面上に延出するように設けられている、[2]に記載の中空糸膜モジュール。
図1は、本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す斜視図である。
この中空糸膜モジュール10Aは、シート状に配列された複数本の中空糸膜11と、中空糸膜11の長さ方向の両端部に設けられた2本の集水用のハウジング20a,および20bとを備えている。各中空糸膜11の両端部は開口した状態で、ウレタン樹脂などによりハウジング20a,および20b内に固定され、中空糸膜11とハウジング20a,および20b内の流路とが連通している。
なお、リーク部の特定は、リーク部位が特定可能なリーク検査方法、例えば、水や界面活性剤などの液体中に浸漬した膜内部に気体を送り込み、気泡の発生状況によりリーク部を特定する方法や、着色液などの着色流体を流し込み、着色の有無でリーク部を特定する方法などを用いることができる。
以下、本発明の第一の側面について説明する。
<中空糸膜モジュールのリーク部補修方法>
切断工程:
まず、図2Aに示すように、リーク部12が生じた中空糸膜11から、リーク部12を含む長さ方向の一部分を切除する。図2A中、符号Mが切除された中空糸膜である。これにより2つの開口端面11a,および11bが生じる。
中空糸膜は、長さ方向に対して垂直に切断されることが好ましい。これにより、封止部の接着強度が向上し、補修不良を低減させることができる。
封止工程:
切断工程についで、図2Bに示すように、市販されているガンタイプの溶融塗布機に、中空糸膜11の外径よりも大きな内径を備えたノズル40を接続し、そのノズル40の先端に中空糸膜11の開口端面11a(11b)を挿入する。なお、中空糸膜の内側には支持体11dが形成されている。そして、図2Cに示すように、ノズル40の先端から中空糸膜11に、溶融したホットメルト接着剤50を注入する。注入後、図2Dに示すように、ノズル40を中空糸膜11から引き抜くと、注入されたホットメルト接着剤50は冷えて固化する。これにより、中空糸膜11の開口端面11a(11b)が閉塞される。その後、閉塞された開口端面11a,および11bに連続している中空糸膜11の外周面11c上にノズル40の先端を1周させつつホットメルト接着剤50を吐出し付着させることにより、図2Eに示すように、ホットメルト接着剤50は開口端面11a(11b)を覆うだけでなく、中空糸膜11の外周面11c上に延出するように設けられることにより封止部50を形成し、封止が完了する。封止部は、開口端面から中空糸膜の外周面上に延出するように設けられている延出部50cと、中空糸膜内部に埋設され前記支持体と接着する基部50dとからなることが好ましい。このような封止を開口した2つの開口端面11a,および11bに対してそれぞれ行う。
また、ホットメルト接着剤50の注入量は、補修部分の強度が充分となる量であればよいが、図2Cに示す開口端面11a(11b)からの充填長さL2が、中空糸膜11の内径の1〜5倍となる量が適当である。
なお、上記したように、中空糸膜11の材料として好適に用いられるポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデンの融点は、それぞれ100〜130℃程度、150〜180℃程度、150〜210℃程度である。そのため、中空糸膜11を構成している樹脂の融点に応じて、ホットメルト接着剤50の種類も適宜選択すればよい。
支持体の材料としては、ポリエチレン樹脂やポリエステル樹脂等のポリオレフィン樹脂、ポリプロピレン樹脂等が挙げられ、なかでもポリエステル樹脂が好ましい。このような材料を用い、さらにホットメルト接着剤としてPO樹脂をもちいることにより、化学的接着性が良好な組む見合わせとなり接着性をより向上させるができる。
ホットメルト接着剤50で形成された封止部の外形としては、例えば、図3Aに示すように、封止部の先端部50aから基端部50bまで、径が漸次大きくなった後、漸次小さくなる形状、図3Bに示すように、封止部の先端部50a側よりも基端部50b側の方が径が小さい形状、図3Cに示すように、封止部の先端部50a側よりも基端部50b側の方が径が大きい形状などが挙げられる。
封止部の基端部50bから中空糸膜11の開口端面11a(11b)までの部分は、ノズルの先端を中空糸膜の外周に周回させつつホットメルト接着剤を吐出することで形成される部分であるため、ノズル40を周回させる回数が1回である場合には、その長さzは、ノズル40の内径にほぼ相当する。具体的には、延出部の基端部から中空糸膜の開口端面までの長さzが、前記中空糸膜の外径の0.5〜1.5倍であることが好ましく、0.75〜1.2倍がより好ましい。周回させる回数を2回以上として、長さzがノズル40の内径よりも大きくなるようにホットメルト接着剤50を塗布してもよいが、その際には、溶融状態にあるホットメルト接着剤50の熱が中空糸膜11により多く伝わる結果、補修不良が生じる可能性がある。
本発明の第一の側面における中空糸膜モジュールは、上述のリーク部補修方法により補修された中空糸膜モジュールであって、封止部を有する中空糸膜モジュールである。封止部は、上述のリーク部補修方法により形成された封止部と同様のものである。
本発明の第二の側面における中空糸膜モジュールのリーク部補修方法では、図2Fに示すように、中空糸膜が支持体を有しないものを用いる以外は、本発明の第一の側面と同様の方法である。
<中空糸膜モジュール>
本発明の第二の側面における中空糸膜モジュールでは、中空糸膜が支持体を有しないものを用いる以外は、本発明の第一の側面と同様の中空糸膜モジュールである。
[実施例]
孔径0.1μm、外径2.8mm、内径1.5mmのPVDF製中空糸膜を1560本用いて、図1の構成の中空糸膜モジュール10Aを製造した。中空糸膜11は各ハウジング20a,20bにウレタン樹脂で固定されている。導水管30a,30bには、角パイプを用いた。中空糸膜モジュール10Aの外径寸法は、幅W1250mm、高さH2000mm、奥行きD30mmとした。
ついで、図2A〜図2Fに示す方法に沿って、リーク部補修を行った。
すなわち、10本の中空糸膜11を無作為に抽出し、両側のハウジング20a,20bからの長さL1がそれぞれ50mmとなる2箇所で各中空糸膜11をカットし、中空糸膜11の長さ方向の一部分を取り除いた。
ついで、溶融塗布機「PolygunHP」(住友3M社製)に内径3mmのノズル40を接続し、これを用いて、ホットメルト接着剤「3748−Q」(材質:PP、融点:150〜180℃、溶融粘度4000mPa・s、住友3M社製)により、10本の中空糸膜11における開口端面11a(11b)を封止した。合計20箇所の封止部の外形は、いずれも図3Aに示す形状であり、各部分の長さは、x=3.0〜4.5mm、y=2.8〜3.5mm、z=2.5〜3.5mmの範囲内であった。
このようにリーク部補修を行った図1の中空糸膜モジュール10Aを30%濃度のアルコール水溶液に浸漬して親水化処理を行った後、水中に移し、取水口21から中空糸膜モジュール10Aの内圧が100kPaとなるように空気を供給し、リーク試験を行った。
リーク試験において、中空糸膜モジュール10Aからはエア漏れが確認されず、中空糸膜11の開口端面11a,および11bは全て確実に封止されていることが確認できた。
11:中空糸膜
11a,11b:中空糸膜の開口端面
11d:支持体
11c:中空糸膜の外周面
12:リーク部
50:ホットメルト接着剤(封止部)
50a:先端部
50b:基端部
50c:延出部
50d:基部
Claims (10)
- 中空糸膜モジュールのリーク部補修方法であって、
前記中空糸膜モジュールが、複数本の中空糸膜を備え、前記中空糸膜が、その内部に支持体を有しており、
リーク部を含む前記中空糸膜の長さ方向の一部分を切除する切除工程と、
切除により開口した前記中空糸膜の開口端面付近の外表面及び開口端面に、ホットメルト接着剤により封止部を形成することにより封止する封止工程とを含む、中空糸膜モジュールのリーク部補修方法。 - 前記中空糸膜モジュールが、前記複数本の中空糸膜と連通するハウジングを備え、
前記切除工程では、前記開口端面から、該開口端面と連通したハウジングに至るまでの中空糸膜の長さが、10〜100mmの範囲内となるように、前記リーク部を含む前記中空糸膜の長さ方向の一部分を切除する、請求項1に記載の中空糸膜モジュールのリーク部補修方法。 - 前記封止工程が、前記ホットメルト接着剤を、180〜230℃に加熱して前記封止部を形成することにより行われる、請求項1または2に記載の中空糸膜モジュールのリーク部補修方法。
- 前記ホットメルト接着剤がポリオレフィン系樹脂からなり、前記支持体がポリエステル樹脂からなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールのリーク部補修方法。
- 前記封止部が、前記開口端面から前記中空糸膜の外周面上に延出するように設けられた延出部と、
中空糸膜内部に埋設され前記支持体と接着する基部とから形成される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールのリーク部補修方法。 - 前記延出部の最大径xが、前記中空糸膜の外径の1〜2倍となるように形成される、請求項5に記載の中空糸膜モジュールのリーク部補修方法。
- 前記延出部の先端部から前記中空糸膜の開口端面の位置までの長さyが、前記中空糸膜の外径の0.1〜0.5倍となるように形成される、請求項5または6に記載の中空糸膜モジュールのリーク部補修方法。
- 前記延出部の前記基端部から前記中空糸膜の開口端面までの長さzが、前記中空糸膜の外径の0.5〜1.5倍となるように形成される、請求項5〜7のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールのリーク部補修方法。
- 前記中空糸膜がポリフッ化ビニリデンからなる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールのリーク部補修方法。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のリーク部補修方法により補修された中空糸膜モジュールであって、
封止部を有する中空糸膜モジュール。
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