JPH0734852B2 - 中空糸状ミクロフィルター束の製造方法 - Google Patents

中空糸状ミクロフィルター束の製造方法

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JPH0734852B2 JP63329303A JP32930388A JPH0734852B2 JP H0734852 B2 JPH0734852 B2 JP H0734852B2 JP 63329303 A JP63329303 A JP 63329303A JP 32930388 A JP32930388 A JP 32930388A JP H0734852 B2 JPH0734852 B2 JP H0734852B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、流体濾過装置に用いられる中空糸状ミクロフ
ィルター束の製造方法に関し、さらに詳しくは、中空糸
状ミクロフィルターからなる束の端部を接着剤を使用し
ないで、加熱融着により一体的に溶融接着する方法に関
する。
(従来の技術) チューブ束の端部を、熱溶融接着する技術としては、特
公昭46−4228号公報に記載されているように、束ねたチ
ューブの内外に圧力差をつけて熱溶融接着する方法が用
いられている。また、中空糸状多孔質膜の熱溶融接着の
技術については、特開昭63−59311号公報に記載されて
いるように、中空糸状多孔質膜を予め加熱溶融して空隙
をなくし、単なるチューブとした部分について、その内
外に圧力差をつけながら熱溶融接着する方法が用いられ
ている。
(発明が解決しようとする課題) 従来技術によって中空糸状多孔質膜の熱溶融接着を行う
ことには、次のような問題点がある。中空糸状多孔質膜
は単なるチューブではなく空隙を有しているため、中空
部と外側に圧力差を設けても加熱の際に空隙から気体が
通って抜けてしまい、中空糸状多孔質膜の形状を維持で
きない。また、予め加熱溶融を行う方法では、収縮のた
め中空糸状多孔質膜の内径および外径が激減する。
例えば、特開昭62−106808号公報に記載された方法で製
造したエチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂製
の内径0.77mm、外径1.24mm、空隙率67%の中空糸状多孔
質膜を285℃に設定された炉の中に10秒間放置したの
ち、室温まで空冷して得られた中空糸の内径は0.30mmで
あり、加熱前の約39%にまで激減してしまう。
このことは、中空糸状多孔質膜からなる濾過用素子にお
いては、致命的なことである。つまり、SS分の多い液体
を濾過する時などは、熱溶融接着部の孔の径が小さいた
めに、孔がSS分で閉塞されてしまい濾過不能となる場合
がある。
また、高粘度液体の濾過に際しては、熱溶融接着部の孔
の径が小さいと中空糸状多孔質膜の長手方向における圧
力損失が大きくなるため、有効に利用される濾過圧力が
長手方向で減少し、透過量も低下してしまい、濾過素子
としての経済性も低下し、実用上不利益となる。
本発明者らは、研究を重ねた結果、中空糸状多孔質膜の
内断面積を減少させず、また中空糸状多孔質膜の中空部
断面形状を変えることなく熱溶融接着を行う方法を完成
した。
(課題を解決するための手段) 本発明は、熱可塑性樹脂からなり、無機微粉体を外表面
以外のいずれかの部分に含む半抽出状態の中空糸状多孔
質膜の端部外周部を、上記熱可塑性樹脂の融点の50〜20
0%の融点を有する熱可塑性樹脂からなるチューブ状物
で覆い、上記多孔質膜素材樹脂の融点以上の温度で該端
部を加熱して、隣接する端部相互を熱溶融接着し、その
後上記多孔質膜から無機微粉体を抽出することを第1の
特徴とする。
また、本発明は、チューブ状物で覆われた端部を、多孔
質膜素材樹脂の融点の50〜200%の融点を有する熱可塑
性樹脂からなるスリーブ内に挿入したのち加熱して、隣
接する端部相互および端部とスリーブを熱溶融接着する
ことを第2の特徴とする。
(作用) 以下、本発明の特徴をその作用と共に具体的に説明す
る。
本発明でいう中空糸状ミクロフィルターは、平均孔径が
0.05〜1μmの膜で、外径8mm以下、望ましくは2mm以下
で、膜厚が5μm以上、望ましくは30〜500μmのもの
が適している。膜の孔径はASTM F316−70で測定した。
膜の空隙率は30〜90%、特に55〜85%が好適である。こ
こでいう空隙率(Pr)とは、ごく一般的に用いられてい
る意味と同じであり、次式で定義される。
Pr=(1−Pb/Pa)×100(%) ここで、Paは空隙を有さない膜素材の密度、Pbは膜の重
量をその壁膜の体積で割った値である。
また、中空糸状ミクロフィルターを構成する熱可塑性樹
脂としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FE
P(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合樹脂)、PFA(テトラフルオロエチレン−パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂)、ETFE
(エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂)、PV
DF(ポリフッ化ビニリデン)等のフッ素樹脂;ポリエチ
レン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリ塩化ビ
ニル;ナイロン;ポリエステル;ポリスルホン;ポリエ
ーテルスルホン;PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)
等を挙げることができる。
無機微粉体としては比表面積50〜500m2/gかつ平均一次
粒子径が0.005〜0.5μmの範囲にある微小粒子が好まし
く、材質は珪酸、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、
酸化マグネシウム、アルミナ、炭酸カルシウム、カオリ
ン、クレー、珪藻土等が用いられる。これらのうち微粉
珪酸が特に好ましい。なお、平均一次粒子径とは微粉体
単粒子の径の平均値のことであり、単粒子の凝集体(二
次粒子)の径ではない。平均一次粒子径は電子顕微鏡に
より測定できる。
無機微粉体を含む中空糸状多孔質膜から、無機微粉体を
あとで十分に溶媒抽出するとミクロフィルターとなる。
本発明でいう半抽出状態の中空糸状多孔質膜とは、上記
無機微粉体を完全には抽出せずある割合の無機微粉体を
残留させた中空糸(半抽出糸)のことである。ただし、
微粉体を抽出していない状態でも多孔質である。
微粉体をまったく抽出していない中空糸や外周部からの
微粉体の抽出が不十分な中空糸は、加熱してもチューブ
と充分に溶融接着しない。また、抽出が過剰であった場
合には、中空糸の内径は加熱によって著しく収縮し、中
空糸同士を溶融接着できたとしても、実用に耐えないも
のとなってしまう。
一方、適度に抽出された半抽出糸は、無機微粉体を外表
面以外の部分に含んでいるので、加熱によって径の収縮
を生じない。そのため、収縮による内径の減少を抑える
ための支持体を用いることなく、そのまま熱溶融接着に
用いることができる。外周部を除く部分に微粉体を含ん
でいる半抽出膜が好ましい。
チューブ状物及びスリーブを構成する熱可塑性樹脂とし
ては、中空糸状膜素材樹脂の融点の50〜200%、好まし
くは80〜150%の融点を有する熱可塑性樹脂であれば使
用できるが、中空糸状膜素材と同一素材であるか、また
は融点がほぼ同じであればより好ましい。チューブ状物
等の融点が50〜200%の範囲外になると、中空糸膜との
物性が違いすぎて、シールが不十分となる。
ここでいう融点とは、結晶性樹脂の場合は融点を、非晶
性樹脂の場合はガラス転移点をいう。使用される上記熱
可塑性樹脂としては、例えば、PTFE(融点327℃);FEP
(融点250〜295℃);PFA(融点302〜310℃);ETFE(融
点270℃);ポリエチレン(融点108〜135℃);ポリス
ルホン(ガラス転移点190℃)等が挙げられる。
本発明の製造法は、まず、無機微粉体の抽出をしていな
い本抽出糸より少くとも外周部の無機微粉体を抽出し
て、半抽出糸を作る。無機微粉体の抽出は、例えば無機
微粉体がシリカである場合には水酸化ナトリウム水溶液
を用いればよく、一般に無機微粉体の抽出溶剤を用いて
行う。抽出時間は5分〜2時間が望ましく、さらには10
分〜30分が望ましい。
半抽出糸は、抽出処理後、洗浄して乾燥する。この各半
抽出糸の端部近傍の少なくとも熱溶融着を行う部分の外
周部全体に、中空糸状多孔質膜と同一素材か、中空糸状
膜素材樹脂の融点の50〜200%の融点を有する熱可塑性
樹脂からなるチューブ状物を装着する。
装着するチューブは、内径が半抽出糸の外径より大き
く、半抽出糸の外径の4倍を越えないものがよく、内径
が半抽出糸の外径の1.1〜1.4倍であることが望ましい。
また、熱収縮チューブを用いれば、チューブの内径は半
抽出糸の外径の1.1〜9倍で良い。
次に、複数本の半抽出糸をチューブ状物を装着した部分
を合わせて束ね、固定する。熱収縮性のチューブを用い
た場合には、束ねる前に加熱してチューブを収縮させれ
おく。固定は、熱収縮性のテープを巻きつけても良い
し、チューブ素材と同一素材のスリーブのなかに束を詰
め、スリーブを外から治具によって締めつけてもい。ス
リーブに詰めた場合には、束の外径がスリーブの内径の
80%以上であることが必要であり、さらに90%以上であ
ることが望ましい。
固定した束のチューブ装着部分を炉内に入れて加熱し、
熱溶融接着を行う。加熱温度は中空糸状多孔質膜の原料
ポリマーの融点より5〜100℃高い温度であることが必
要であり、10〜30℃高い温度であることが望ましい。ま
た加熱時間は30分〜2時間が良く、さらには40分〜1時
間が望ましい。加熱終了後、炉内から出して徐冷する。
さらに束の他端を同様の方法によって熱溶融接着すれ
ば、両端を液密的に熱溶融接着した束を作成することが
できる。また、他端を封止すれば一端のみ熱溶融接着し
た束を作成することができる。
束の端部の一部を切断し、開口させると、濾過素子が得
られる。熱溶融接着した後再度溶剤によって無機微粉体
を完全に抽出し、中空糸状ミクロフィルターを作成す
る。束の端面を開口させたのち抽出するほうが抽出効率
がよい。このとき不純物による薄い着色がみられるよう
であれば、次亜塩素酸ナトリウム水溶液や過酸化水素水
に浸漬して処理すれば不純物を除去することができる。
束の端部にチューブをつける場合は、半抽出系とチュー
ブ状物を相互に熱溶融接着する際に同時に行っても良い
し、いったん束の端部を溶融接着したのち、スリーブを
溶融接着してもよい。
本発明では、半抽出系の端部にチューブ状物を配置した
ことによって、中空糸状ミクロフィルターの内径を減少
させることなく、濾過に使用する中空糸状ミクロフィル
ター部と熱溶融接着部からなる濾過素子を作成すること
ができる。さらにスリーブを併用することによって、ケ
ースに装着した際十分な濾液空間を有する濾過素子が得
られる。
(実施例1) 特開昭62−106808号公報に記載された方法で製造される
長さ350mm、外径1.2mm、内径0.7mmのエチレン−テトラ
フルオロエチレン共重合体の中空糸状多孔質体を用い
た。
まず、二酸化珪素を抽出しない未抽出糸を40℃の10%水
酸化ナトリウム水溶液に10分間浸漬して二酸化珪素を抽
出し、半抽出糸を作成する。この半抽出糸の1端の外周
部に内径が1.3mm、外径が2.0mm、長さ60mmのエチレン−
テトラフルオロエチレン共重合体のチューブを装着し
た。そして、チューブ装着部を合わせて500本束ね、テ
フロンのシールテープを巻いて固定した。次に、束のチ
ューブ装着部を炉内に入れ、約280℃で30分間加熱し、
その後徐冷した。さらに同様の方法によって他端も熱溶
融接着し、接着部を一部切断して両端を開口させた。テ
ープを除去し、80℃の20%水酸化ナトリウム水溶液に3
時間浸漬して二酸化珪素を完全に抽出した。こうして両
端を熱溶融接着した濾過素子を作成した。さらに同様の
方法によって30本の濾過素子を作成した。これらの濾過
素子に通水して熱溶融接着部近傍の傷やひびによるもれ
を検査したところ、もれの発生した濾過素子は1本もな
かった。また、接着部端面の開口の径は、いずれも約0.
7mmであった。得られた透過素子は、溶融接着部におけ
るミクロフィルター束の外周減少(くびれ)がなく、ミ
クロフィルターがほぼ平行にひきそろえられた状態のま
まで接着固定されていた。
(比較例1) 実施例1で用いたのと同じエチレン−テロラフルオロエ
チレン共重合体の中空糸状多孔質体を、70℃の40%水酸
化ナトリウム水溶液に6時間浸漬し、二酸化珪素を完全
に抽出して中空糸状ミクロフィルターを得た。このミク
ロフィルターを用いて、特開昭63−59311号公報に記載
された方法により、濾過素子を作成した。すなわち、あ
らかじめ280℃で端部を熱処理したミクロフィルター100
本を、その内外に圧力差をつけならが280℃で熱溶融接
着した。
この濾過素子を30本作成し、通水して熱溶融接着部近傍
の傷やひびによるもれを検査したところ、10本以上のも
れが発生した濾過素子が4本、10本以下のもれが発生し
た濾過素子が7本あった。
(実施例2) チューブ装着部をあわせて束ね、その外径との最大すき
間が0.2mm以下の内径を有するエチレン−テトラフルオ
ロエチレン共重合体製のスリーブ(長さ60mm、厚さ5m
m)内に挿入した以外は、実施例1と同様にして、端部
が溶融接着されたミクロフィルターの濾過素子を得た。
なお、炉内での加熱時間は45分間とした。
得られた濾過素子の接着部端面の開口の径は、いずれも
約0.7mmであった。
(発明の効果) 従来の方法では中空糸状ミクロフィルターを直接結束し
て熱溶融接着部を作成するため、中空糸状ミクロフィル
ターに無理な力がかかって亀裂などが生じやすく、濾過
素子の信頼性が落ちる。それに対して本発明の方法によ
って作成した中空糸状ミクロフィルターは、開口部の内
径がミクロフィルター内径と同じで濾過性能の低下を生
じることがなく、溶着部に縮みが発生しないので、中空
糸膜の損傷もなく、濾過時のつまりもない。また、予備
加熱をすることなく熱溶融接着を行うことができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱可塑性樹脂からなり、無機微粉体を外表
    面以外のいずれかの部分に含む半抽出状態の中空糸状多
    孔質膜の端部外周部を、上記熱可塑性樹脂の融点の50〜
    200%の融点を有する熱可塑性樹脂からなるチューブ状
    物で覆い、上記多孔質膜素材樹脂の融点以上の温度で該
    端部を加熱して、隣接する端部相互を熱溶融接着し、そ
    の後上記多孔質膜から無機微粉体を抽出することを特徴
    とする少なくとも一端が接着された中空糸状ミクロフィ
    ルター束の製造方法。
  2. 【請求項2】チューブ状物で覆われた端部を、多孔質膜
    素材樹脂の融点の50〜200%の融点を有する熱可塑性樹
    脂からなるスリーブ内に挿入したのち加熱して、隣接す
    る端部相互および端部とスリーブを熱溶融接着する請求
    項1記載の中空糸状ミクロフィルター束の製造方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01164405A (ja) * 1987-07-13 1989-06-28 Asahi Chem Ind Co Ltd 濾過用素子

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