JPH03114515A - 中空糸膜モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中空糸膜束を支持部材内に液状樹脂で硬化し
固定させた中空糸膜モジュールの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、各種の中空系＋ｉを用いた流体骨ｍ能力を有する
中空糸膜モジュールは、医療分野や、液体や気体の濾過
、分離、交換等の分野で多く用いられている。

このような中空糸膜モジュールは、中空糸膜の両端を開
口状態を保ちつつ液状樹脂等の固定部材で固定した構造
を有するもの、中空糸をＵ字状に束ね、その開口端を開
口状態を保ちつつ固定部材で固定した構造を有するもの
、あるいは中空糸の一端を封止し、他端を開口状態を保
ちつつ固定部材で固定した構造を有するもの等が代表的
なものとして挙げられる。

このような中空糸膜モジュールの製造に際して、中空糸
膜の端部を液状樹脂等の固定部材により支持部材内の所
定位置に固定する方法としては、支持部材内に中空糸膜
束の少なくとも一部を収納し、次いで支持部材内の中空
糸膜間に液状樹脂を充填し液状樹脂を硬化させる方法が
採用されている。液状樹脂の注入硬化に際しては、支持
部材内の中空糸膜間に液状樹脂を充填したものを静置さ
せつつ硬化させる方法もあるが、粘度の高い液状樹脂中
に混入した気泡を除去するのが難しく中空糸膜を支持部
材内に気密または液密に固定することが困難であること
、支持部材内の中空糸膜間における液状樹脂の充填高さ
を均一に保つことか難しく中空糸膜の固定が部分的に不
十分となったり、中空糸膜モジュールの有効膜面積を均
一に保つことか難しいことから、一般にはあまり採用さ
れていない。

したがって、従来の多くの場合、遠心力を作用させつつ
、液状樹脂を支持部材内に充填し、硬化させていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、遠心力下に中空糸膜モジュールを製造す
る方法は、液状樹脂がある程度硬化するまで遠心力を作
用させておく必要があるため、製造設備が大がかりにな
るという問題点があった。

また、特に大型の中空糸膜モジュールを製造する場合に
は、液状樹脂か硬化するまで中空糸束を支持部材内の所
定位置に保持するために、液状樹脂で固定される部分の
中空糸束の近傍部分を紐のようなもので縛って固定して
おく必要があった。しかし、紐で縛られた近傍の中空糸
膜間には遠心法においても液状樹脂が侵入しにくく、硬
化した液状樹脂の固定部の端面の高さを均一に保ちにく
いという問題点があった。

本願発明の目的は、液状樹脂によるボッティング状態が
良好な中空糸膜モジュールを、簡易な設備により製造す
ることのできる中空糸膜モジュールの製造方法を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、
中空糸膜束を支持部材内に液状樹脂で硬化固定させてな
る中空系膜モジュールの製造方法において、中空糸膜束
の少なくとも一部を支持部材内に収納し、次いで支持部
材内の中空糸Ｉ膜間に液状樹脂を充填して硬化させる際
に、液状樹脂が流動性を有している間に、中空糸束およ
び液状樹脂を収納した支持部材に機械的振動を付与する
工程を有することを特徴とする方法である。

〔作　用〕

第１図は、本発明の製造方法に用いる製造装置の一例を
示す模式図であり、以下、この図面を参照しつつ本発明
の中空糸膜モジュールの製造方法を説明する。

本発明の方法により製造される中空糸膜モジュールは、
基本的には支持部材１と、固定部材２と、中空糸膜３と
を有して構成され、所望により、その他種々の部材が付
設されてもよい。

支持部材１は、モジュール全体を支持する機能を有する
もので、通常、第１図に示されるように円筒形の形状を
有するものが代表的であるか、矩形断面を有するもので
もよく、また、場合によっては、一つの中空糸膜モジュ
ールについて二以七の支持部材を打していてもよい。

中空糸膜２は、多孔質中空糸でもよいし、均質膜中空糸
でもよい。中空糸膜２は、固定部材３により、その少な
くとも−・端が開口状態を保って固定される。固定部材
３を構成する液状樹脂としては、ポリウレタン、エポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等が使
用できる。

本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、まず、支持
部材内に固定部材により固定される中空糸膜束の少なく
とも一部を収納し、次いてこの支持部材内の中空糸膜間
に液状樹脂を充填する。

中空糸膜束を固定部材内に充填するに際しては、従来の
中空糸膜モジュールの製造方法の場合と同様に、中空糸
膜束の端部を溶融封止して液状樹脂が中空糸の中空部へ
侵入しないように処理した後、あるいは多孔質中空糸膜
の場合にはポツティング部の細孔の孔径の縮小化熱処理
等を実施した後、支持部材内に収納してもよい。

通常、液状樹脂は、中空糸膜束の下方から供給されるが
、中空糸膜束の側面方向から供給してもよい。ただし、
側面方向から供給する場合には、供給位置は、一般に後
で中空糸膜モジュールの中空糸膜束の開口端面が形成さ
れる位置より下方か好ましい。中空糸膜の液状樹脂か付
着した部分は、中空糸膜モジユール形成後に、中空糸膜
として有効に作用しなくなるため、できるだけこのよう
な部分を少なくするよう注意することが必要てある。

液状樹脂は、！０００〜２５００センチボイス程度の粘
度を有するものが最適である。粘度が低過ぎると特に多
孔質膜の場合には、液状樹脂が細孔を経て中空糸膜の中
空部まで侵入し、中空部を閉塞するおそれが生じるため
適当ではない。一方、粘度か高過きる場合には、液状樹
脂中に混入した気泡がなかなか抜けにくく、液密性、気
密性に優れた固定部材（硬化樹脂）を形成しにくい。

液状樹脂は、できるたけ短時間で注入することが好まし
いが、余り注入時間が短いと液状樹脂を均一に注入する
ことが困難であり、通常は３〜２０分程度かけて注入す
るのが適当である。液状樹脂の注入は、モジュールが大
型の場合には液状樹脂に圧を加える方式で実施するのか
適当であるが、モジュールを密封系に置き、減圧吸引方
式により液状樹脂を吸引注入してもよい。また、モジュ
ールが小型の場合には、特別な差圧を加えずに静置させ
て７１人させてもよい。

本発明の方法は、液状樹脂が流動性を有している間に、
中空糸束と液状樹脂とを収納した支持部材に機械的振動
を加える工程が付加された点に特徴がある。

この機械的振動は、支持部材を第１図のような状態で製
造設備状に載置した場合には、上下方向の振動が最適で
あるが、横（水平）方向、あるいは円運動（水平方向）
でもよい。振動数としては、　５００〜＋２０００サイ
クル程度が適当であるが、超音波領域の振動を付与して
もよい。振動を付与する時間としては、液状樹脂の注入
開始から、液状樹脂が流動性を失うまでの間であり、通
常、液状樹脂の注入開始直後から、５分〜ｌＯ時間程度
である。液状樹脂の注入が完了してから振動を開始して
もよい。ただし、液状樹脂の注入後あまり時間が経過し
てから機械的振動を付与しても既に液状樹脂の硬化が進
行しているため効果は小さくなる。

液状樹脂の硬化がほぼ完了した時点で、支持部材の下端
に沿って固定部材を切断し、中空糸膜の開口の集合面を
形成する。液状樹脂が完全に硬化した後では固定部材の
切断が困難になるので、切断後、液状樹脂を完全に硬化
させ、中空糸膜モジュールの製造が完了する。

なお、本発明の方法をより効果的に実施するにあたって
は、第２図に示すような、内面の上方部に凹部が設けら
れた支持部材を使用することが好ましい。凹部を構成す
る環状の溝は、液状樹脂中に混入した気泡の除去を容易
にするとともに、液状樹脂の上端面の位置（充填高さ）
の平均化（水平化）に寄与する。特に液状樹脂の注入直
後は、メニスカス状に支持部材との接触部の液状樹脂の
位置か高くなりやすいが、このような支持部材では振動
を加えると、速やかに液状樹脂を平均化させることがで
きる。

この場合、凹部より下方の支持部材は主に支持部材の強
度の維持に寄与し、四部より上方の支持部材は主に中空
糸膜束を収束する役割を果す。支持部材の内径をＲとし
たとき、凹部の深さｔは、２ｍｍ以上でＲの１〜８％程
度、凹部の長さｈは、Ｒのへ〜９０％程１「て焦ス；−
シ％　ｈγ中１看、＼（発明の効果） 液状樹脂の注入硬化に際して機械的振動を付与すること
により、液状樹脂中の気泡が抜け、ボッティング状態か
良好になるとともに、ボッティング部の液状樹脂の上部
端面が平均化され、中空系膜の有効膜面積を増加させる
ことかできる。また、特に多孔質中空糸膜の場合には、
膜内の細孔中に液状樹脂が適度に侵入することにより、
アンカー効果による中空糸膜の固定状態の強化の効果も
発揮される。更に従来の遠心法に比べて、製造設備が簡
易になり、かつ液状樹脂の硬化に際してポツティング部
近傍の中空糸束を仮固定しなくとも中空糸膜を均一に分
散させた状態で液状樹脂による固定が可能となった。

〔実施例〕

以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。

実力＆例１ 内径１００ｍｍ、長さ　１００ｍｍ、凹部の深さｔ　　
２ｍｍ、凹部の長さ２ｍｍのポリカーボ來−ト■の円筒
」す古持部材中に、ポリエチレン中空糸膜ＥＨＦ　２０
７Ｔ　（商品名、三菱レイヨン■製）　６０００本をＵ
字状に折り…口ず束ねたものを収納した。各中空糸の端
部は、熱処理により液状樹脂が侵入しないように目潰し
処理した。このモジュールに対し、二液混合ポリウレタ
ンＣ，−４４０３、Ｎ−４２２１（商品名、日本ポリウ
レタン工業■製）を混合攪拌後７分経過したもの（液温
３０℃）　　４００ｇを第１図に示した製造設備におい
て６分３０秒かけてポンプで支持部材内に供給した。液
状樹脂注入の注入完了後から振動機Ｃ４−３（神鋼電機
■製）を振動数３６００サイクル、振動度最大状態で２
０分間作動させた。

その後室１（２５℃）て２４時間放置した後、製造設備
からモジュールを取り去り、固定部材の下端を切断し中
空糸膜の開口端を露出させ中空糸膜モジュールを形成し
た。

得られた中空糸膜モジュールの固定部材の上端は完全に
水平であった。また、液密性も完全で全く問題はなかっ
た。固定部材を切断して、気泡の混入について目視によ
り調べたが、気泡の混入は全く認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法に使用する設備の模式図で
あり、第２図は、本発明の製造方法に用いるのか好適な
中空糸膜モジュールの支持部材の一例の横断面図である
。 １・・・支持部材　　　　２・・・固定部材（液状樹脂
）３・・・中空糸膜　　　　４・・・治具５・・・液状
樹脂貯槽　　６・・・ポンプ７・・・振動機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）中空糸膜束を支持部材内に液状樹脂で硬化固定させ
   てなる中空糸膜モジュールの製造方法において、中空糸
   膜束の少なくとも一部を支持部材内に収納し、次いで支
   持部材内の中空糸膜間に液状樹脂を充填して硬化させる
   際に、液状樹脂が流動性を有している間に、中空糸束お
   よび液状樹脂を収納した支持部材に機械的振動を付与す
   る工程を有することを特徴とする中空糸膜モジュールの
   製造方法。