JPH0924253A

JPH0924253A - 中空糸膜モジュール

Info

Publication number: JPH0924253A
Application number: JP19714595A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takeda; 哲竹田; Masanori Itakura; 正則板倉
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】中空糸膜固定境界部の疲労を防止し、モジュ
ールも耐圧性能を向上させ、かつ被処理物に悪影響を与
えない中空糸膜モジュールを提供する。【構成】複数本の中空糸膜が集束され、その少なくと
も一方の端部が中空糸膜の開口状態を保持してポッテイ
ング剤によりハウジングに接着固定された中空糸膜モジ
ュールであって、中空糸膜の固定部と非固定部とにわた
る境界領域部にポッテイング剤よりも伸度の高い可撓性
の樹脂の塗膜層を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、混合気体より単一成分
気体の分離、気体含有液体よりの脱気または液体への気
体の溶解（給気）等の気体物質移動に用いる中空糸膜モ
ジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】中空糸膜モジュールは、複数本の中空糸
膜が集束され、その少なくとも一方の端部が開口状態を
保持してポッテイング剤にてハウジングに接着固定され
て構成されているが、中空糸膜モジュールは、ランニン
グ時や取扱い時に中空糸膜の固定部と非固定部との境界
部を支点として非固定の中空糸膜が振動や伸び、縮み等
を発生し、中空糸膜の固定境界部が疲労し、この境界部
からのリークが生じ易いという問題がある。

【０００３】従来より、中空糸膜固定境界部の疲労を防
止するために、中空糸膜のポッティング後にポッティン
グ剤より柔軟な材質の保護層を中空糸膜固定部に設ける
方法（特開平２−１０７３１８号公報）、ポッティング
前に中空糸膜のポッティング予定部及びポッティング剤
マイグレート部に弾性層を設ける方法（特開平６−２９
６８３５号公報）等が提案されている。

【０００４】しかしながら、中空糸膜のポッティング後
に柔軟な材質の保護層を設ける方法では、中空糸膜の充
填率が高い場合には、均一な保護層材質の注入が非常に
困難となり、また特別な治具を必要とする。また、中空
糸膜のポッティング前に中空糸膜端部に弾性層を設ける
方法では、ポッティング部の端面カットによりモジュー
ル端面に弾性樹脂層端面が露出するため、被処理物に影
響を与えるような弾性層材質は使用できず、また弾性層
形成材の中空糸膜やポッティング剤との接着性が低い場
合には、モジュール使用時にリークが生じる等の問題が
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、中空糸膜固
定境界部の疲労を防止し、モジュールも耐圧性能を向上
させ、かつ被処理物に悪影響を与えない中空糸膜モジュ
ールを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数本の中空
糸膜が集束され、その少なくとも一方の端部が中空糸膜
の開口状態を保持してポッテイング剤によりハウジング
に接着固定された中空糸膜モジュールであって、中空糸
膜のポッテイング剤による固定部と非固定部とにわたる
境界領域部にポッテイング剤よりも伸度の高い可撓性の
樹脂の塗膜層を設けたことを特徴とする中空糸膜モジュ
ールにある。

【０００７】本発明の中空糸膜モジュールにおける中空
糸膜は、一般に液体または気体の分離膜として公知の中
空糸膜が用いられ、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィン、ポリスルホン、ポリアミド、ポ
リイミド、セルロース等の素材からなる中空糸膜、或い
はこれを更に架橋化や親水化した中空糸膜であってもよ
い。また、中空糸膜は、単層膜、非対称膜、複合膜等任
意のものが用いられる。

【０００８】なかでも、混合気体の分離、液体の脱気、
液体への給気等に好適な中空糸膜としては、気体を溶解
拡散により分離する機能を備えた均質膜を、多孔質膜で
挟み込んで複合した、三層構造中空糸膜が挙げられる。
三層構造中空糸膜は、気体透過性のガス分離機能を有す
る薄い均質膜を、ガス透過の障害にならない機械的強度
の高い多孔質膜で、両側から挟み込んだ複合構造をな
し、均質膜が傷付き難く、そのハンドリング性がよいと
いう利点を有する。また、多孔質膜を撥水性ポリマーで
構成すると、長時間の脱気を行っても、多孔質膜部への
水蒸気等が凝縮し水滴となって多孔質膜部の孔を塞ぎ膜
のガス透過性を低下させることなく長時間安定に脱気等
ができる等の利点を有する。

【０００９】かかる三層構造中空糸膜の均質膜形成用ポ
リマーとしては、ジフルオロメチルポリカーボネート等
のポリカーボネート系ポリマー、ポリジメチルシロキサ
ン、シリコンとポリカーボネートのコポリマー等のシリ
コンゴム系ポリマー、ポリエチレン、ポリ４−メチルペ
ンテン−１、ポリトリメチルシリルプロピレン等のポリ
オレフィン系ポリマー、パーフルオロアルキル基含有ポ
リマー等のフツ素系ポリマー、エチルセルロース等のセ
ルロース系ポリマー、ポリフェニレンエーテル、ポリ４
−ビニルピリジン、ウレタン系ポリマー等或いはこれら
の共重合またはブレンドポリマーが挙げられる。

【００１０】また、多孔質膜形成用ポリマーとしては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ３−メチルブテン
−１等のポリオレフィン系ポリマー、ポリテトラフルオ
ロエチレン、フッ化ボニリデン等のフツ素系ポリマー、
ポリスチレン系ポリマー、ポリエーテルケトン系ポリマ
ー等のポリマーが挙げられる。

【００１１】三層構造中空糸膜は、均質膜形成用ポリマ
ーと多孔質膜形成用ポリマーとを用い、均質膜形成用ポ
リマーを中間層、多孔質膜形成用ポリマーを外層及び内
層に配置する多重円筒状の複合紡糸ノズルにて溶融紡糸
し、延伸して外層及び内層のみを多孔質化することによ
り製造される。

【００１２】また、ポッテイング剤としては、一般に用
いられているウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂が用いら
れ、とりわけウレタン系樹脂は、常温での可撓性及び接
着性に優れることから好ましく用いられる。

【００１３】中空糸膜モジュールは、複数本の中空糸膜
が集束され、その少なくとも一方の端部が中空糸膜の開
口状態を保持してポッテイング剤によりハウジングに接
着固定されて構成され、本発明の中空糸膜モジュールに
おいては、中空糸膜におけるポッテイング剤による固定
部とポッテイングされてない非固定部とにわたる中空糸
膜の境界領域部にポッテイング剤よりも伸度の高い可撓
性の樹脂（以下、可撓性樹脂という）の塗膜層が設けら
れている。図１は、本発明の中空糸膜モジュールの例の
断面図で、１はハウジング、２は中空糸膜、３可撓性樹
脂塗布部、４はポッテイング部を表す。

【００１４】本発明の中空糸膜モジュールにおける可撓
性樹脂は、用いるポッテイング剤よりも伸度の高い樹脂
であることが必要であり、ポッテイング剤よりも伸度が
高い樹脂であれば、ポッテイング剤と同種の樹脂であっ
てもよい。可撓性樹脂として好ましくは、トリレンジイ
ソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポ
リフェニルメタンジイソシアネート等のポリイソシアネ
ート成分とポリエステルポリオール、ひまし油、ひまし
油誘導体等とからなるプレポリマーをポリエステルポリ
オール、ひまし油、ひまし油誘導体、アミン、ジアミン
等で硬化したウレタン系樹脂、室温加硫性シリコーンゴ
ム等のシリコン系樹脂が挙げられる。

【００１５】中空糸膜への可撓性樹脂塗膜層の形成は、
ポッティング前にポッティング剤による固定予定箇所を
含む中空糸膜固定部境界領域に可撓性樹脂を塗布し、硬
化させることにより行われる。可撓性樹脂塗膜層の中空
糸膜長手方向の長さは、中空糸膜モジュールにおける有
効な中空糸膜機能の維持、中空糸固定部の長さ等により
使用目的に応じた中空糸膜モジュール仕様により適宜決
められる。

【００１６】本発明の中空糸膜モジュールは、例えば、
可撓性樹脂を塗布し、集束した後硬化させ可撓性樹脂塗
膜層を形成した中空糸膜をハウジングに収納し、或いは
可撓性樹脂塗膜層を形成した中空糸膜を集束して、ＡＢ
Ｓ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等
からなる任意のハウジングに収納し、その後遠心成型法
等によりポッティング剤を可撓性樹脂塗膜層の形成され
た部分が一部残るように注入して加熱硬化し中空糸膜を
固定した後、中空糸膜の可撓性樹脂塗膜層部分のない接
着固定部でカットして端面に中空糸膜の開口状態を形成
させることにより得ることができる。

【００１７】また、中空糸膜モジュールは、両端の中空
糸膜が開口した柱状の或いはＵ字型のものでも、一端の
中空糸膜が開口したものでも、また中空糸膜の一部がハ
ウジングに収納されたものであってもよい。

【００１８】本発明の中空糸膜モジュールにおいては、
中空糸膜固定部にては可撓性樹脂塗膜層はポッティング
剤中に埋没して端面には露出せず、中空糸膜固定部につ
ながるポッテイングされてない非固定部にては可撓性樹
脂塗膜層の一部が中空糸膜上に存在する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２０】（実施例１）内径２００μｍ、外径２８０
μｍ、長さ２４５ｍｍの三層構造中空糸膜（中間層均質
膜：セグメント化ポリウレタン、内層及び外層多孔質
膜：ポリエチレン）に、可撓性樹脂としてコロネートＣ
４４０３（日本ポリウレタン工業（株）製ジフェニルメ
タンジイシシアネート／ポエチレングリコール系プレポ
リマー）、ニッポランＮ４２２１（日本ポリウレタン工
業（株）製ひまし油誘導体）を重量比５８：４２で混
合、脱泡した樹脂を塗布し、この三層構造中空糸膜２
２，１００本を束ね、硬化させた。なお、この可撓性樹
脂の伸度は、１８０％であった。

【００２１】この集束した中空糸膜を、壁面に多数の孔
を有する内径６４ｍｍ、外径７２ｍｍ、長さ２１５ｍｍ
のポリカーボネート製のハウジングに収納し、ポッティ
ング剤としてコロネートＣ４４０３（日本ポリウレタン
工業（株）製ジフェニルメタンジイシシアネート／ポエ
チレングリコール系プレポリマー）、ニッポランＮ４２
２４（日本ポリウレタン工業（株）製ひまし油誘導体）
を重量比６０：４０で混合、脱泡し、樹脂ポットに注入
した後、遠心ポッティング装置にて４０℃、２時間、４
４Ｇで両端ポッティングを行い、熱風乾燥機にて７０
℃、２時間で硬化させた。その後、両ポッティング端面
をカットし、中空糸膜両端開口型の図１に示すような構
造の中空糸膜モジュールを得た。なお、このポッティン
グ剤の伸度は、１２０％であった。

【００２２】得られた中空糸膜モジュールを次に示す繰
り返し耐圧試験を行い、その結果を表１に示す。またこ
の中空糸膜モジュールは、ビル配管水の脱気モジュール
として、及び炭酸水製造用給気モジュールとして有用で
あった。繰り返し耐圧試験：中空糸膜モジュールを耐圧試験装置
にセットし、圧力７．０ｋｇ／ｃｍ²、温度２５℃、
加圧サイクル１０秒加圧／１０秒非加圧、加圧方向イン
アウト、上限３０００回の条件で、モジュールにリー
クが生じるまでの加圧サイクル回数を求める。

【００２３】（実施例２）可撓性樹脂としてＫＥ１３０
０（信越化学工業（株）製シリコン樹脂）、ＣＡＴ−１
３００（信越化学工業（株）製シリコン樹脂硬化剤）を
重量比１０：１で混合した樹脂を用いる以外は、実施例
１と同様にして中空糸膜モジュールを得た。なお、この
可撓性樹脂の伸度は、３００％であった。また、得られ
た中空糸膜モジュールの繰り返し耐圧試験の結果を表１
に示す。この中空糸膜モジュールは、実施例１と同様、
脱気用或いは給気用のモジュールとして有用であった。

【００２４】（比較例１）可撓性樹脂としてポッティン
グ剤と同じコロネートＣ４４０３（日本ポリウレタン工
業（株）製ジフェニルメタンジイシシアネート／ポエチ
レングリコール系プレポリマー）、ニッポランＮ４２２
４（日本ポリウレタン工業（株）製ひまし油誘導体）を
重量比６０：４０で混合した樹脂を用いる以外は、実施
例１と同様にして中空糸膜モジュールを得た。なお、こ
の可撓性樹脂の伸度は、１２０％であった。また、得ら
れた中空糸膜モジュールの繰り返し耐圧試験の結果を表
１に示す。

【００２５】（比較例２）実施例において、可撓性樹脂
の塗布を行わない以外は、実施例１と同様にして中空糸
膜モジュールを得た。得られた中空糸膜モジュールの繰
り返し耐圧試験の結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュールは、ポッテ
ィング剤より伸度の高い可撓性樹脂を中空糸膜固定部と
非固定部とにわたる中空糸膜の境界領域部に塗膜層とし
て設けたことにより、中空糸膜固定部の疲労を防止し、
耐圧性能を向上させ、また、被処理物に悪影響を与えな
いものであり、中空糸膜固定部におけるリークを発生す
ることなく、特に脱気用モジュール或いは給気用モジュ
ールとして好適に使用しうるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュールの例の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ハウジング２中空糸膜３可撓性樹脂塗布部４ポッテイング部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本の中空糸膜が集束され、その少な
くとも一方の端部が中空糸膜の開口状態を保持してポッ
テイング剤によりハウジングに接着固定された中空糸膜
モジュールであって、中空糸膜のポッテイング剤による
固定部と非固定部とにわたる境界領域部にポッテイング
剤よりも伸度の高い可撓性の樹脂の塗膜層を設けたこと
を特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】中空糸膜が気体透過性均質膜を含む三層
構造中空糸膜である請求項１記載の中空糸膜モジュー
ル。