CN101450285B

CN101450285B - 中空纤维膜过滤元件的制造方法

Info

Publication number: CN101450285B
Application number: CN2007101962051A
Authority: CN
Inventors: 石桥让; 渡边昭广
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: CN101450285A

Abstract

本发明涉及中空纤维膜过滤元件的制造方法。本发明的目的在于提供一种中空纤维膜过滤元件的制造方法，该方法在以注型剂固定中空纤维膜束端部时能够将注型剂均匀地导入中空纤维膜束内。本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法即使在制造大型过滤元件的情况下也能形成没有缺陷部的封胶层，所述方法的特征在于，在将导流部件的至少一部分插进该中空纤维膜束端部的状态下注入注型剂，固化后将中空纤维膜束端部固定。

Description

中空纤维膜过滤元件的制造方法

技术领域

本发明涉及中空纤维膜过滤元件的制造方法，更具体地说，本发明涉及以注型剂固定中空纤维膜束端部的方法。

背景技术

通常，中空纤维膜过滤元件在其端部形成以注型剂将中空纤维膜彼此间固定起来的封胶层，从而将过滤对象液和透过液(滤液)隔离开。由于该封胶层必须能够耐受过滤对象液侧和透过液侧的压力差，因此要求封胶层的厚度在整个区域内是均匀的。

为了实现均匀的封胶层厚度，在中空纤维膜束内的中空纤维膜之间均匀地导入注型剂就变得重要。

以往，在100mm以上的大型中空纤维膜过滤元件的制造中，难以将注型剂均匀地注入中空纤维膜之间，会存在出现封胶层内没有注型剂的缺陷部的问题。

为了实现均匀地导入注型剂的目的，人们采用了在中空纤维膜束内插有板或棒之类的隔离物的状态下注入注型剂的方法(例如，参见日本特开平03-131324号公报)。

但是，这种方法中存在的问题是：该隔离物残留在封胶层内，在隔离物和注型剂的界面处容易发生剥离。为了防止剥离，需要用与注型剂相同的材料制作所述隔离物、和/或通过进行表面处理来强化隔离物和注型剂之间的粘合力。并且，即使使用这样的隔离物，也会在局部出现没有导入注型剂的部分(缺陷部)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空纤维膜过滤元件的制造方法，该制造方法中，即使是100mm以上的大型中空纤维膜过滤元件，也能够在以注型剂固定中空纤维膜束端部时将注型剂均匀地导入中空纤维膜束内。

本发明人为了解决上述问题进行了认真的研究，结果发现，以注型剂固定中空纤维膜束端部时，在将用于导入注型剂的导流部件插入中空纤维膜束内的状态下注入注型剂，由此可以将注型剂均匀地注入中空纤维膜束内。本发明人还发现，作为导流部件使用一侧具有凸缘的导流部件，可以将注型剂均匀地注入中空纤维膜束内而不会使该导流部件在注入注型剂时埋没于固定层内部。基于上述发现完成了本发明。

即，本发明的内容如下。

(1)一种中空纤维膜过滤元件的制造方法，该制造方法中，向由多根中空纤维膜构成的中空纤维膜束的端部注入注型剂后进行固化，将中空纤维膜束端部固定，所述制造方法的特征在于，在将导流部件的至少一部分插进该中空纤维膜束端部的状态下注入注型剂。

(2)如上述(1)所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，所述导流部件具有移动防止机构。

(3)如上述(2)所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，所述移动防止机构为凸缘部。

(4)如上述(1)所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，在导流部件插入中空纤维膜束端部的部分上，在与轴方向垂直的面上具有开口部。

(5)如上述(1)～(4)任一项所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，导流部件插入中空纤维膜束端部的部分的长度(La)小于中空纤维膜被注型剂所固定的部分的长度(Lm)。

(6)如上述(5)所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，导流部件插入中空纤维膜束端部的部分的长度(La)为膜固定部的长度(Lm)的0.1倍～0.7倍。

(7)如上述(5)所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，将膜固定部的一部分和导流部件除去以使导流部件不残留在封胶层上。

(8)如上述(1)所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，在将导流部件的至少一部分插进该中空纤维膜束的端部并以捆扎单元固定该中空纤维膜束端部的状态下注入注型剂。

(9)如上述(1)所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，在注入注型剂前中空纤维膜束的端面存在间隙的状态下，注入注型剂。

(10)如上述(1)所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，利用离心力将注型剂注入中空纤维膜束端部。

根据本发明，可以将注型剂均匀地导入中空纤维膜束内，因此能够在大型的过滤元件中形成没有缺陷部的封胶层。

附图说明

图1是表示可以在本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法中使用的导流部件的示例的图。

图2是表示可以在本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法中使用的带有移动防止机构的导流部件的示例的图。

图3-a是表示在本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法中进行离心粘合的实施方式的一例的说明图。

图3-b是表示在本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法中进行离心粘合的实施方式的一例的说明图，是图3-a的部分放大图。

图4-a是表示在本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法中以注型剂固定中空纤维膜束端部后的形态的一例的说明图。

图4-b是表示在本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法中将中空纤维膜束端部的膜固定部切断后的形态的一例的说明图。

图5是表示实施例1和实施例3中中空纤维膜束的分割形态和导流部件配置状态的说明图。

图6是表示实施例2、实施例4和实施例5中树脂棒和导流部件的配置状态的说明图。

图7是表示在本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法中进行离心粘合的实施方式的另一个例子的说明图。

图8-a是表示在本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法中利用捆扎单元捆扎的膜束的一例的说明图。

图8-b是表示图8-a中膜束端面的状态的放大图。

图9-a是表示在本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法中利用捆扎单元捆扎的膜束的另外一例的说明图。

图9-b是表示图9-a中膜束端面的状态的放大图。

符号说明

1中空纤维膜

2圆筒壳体

3顶部端头

4底部圆环

5导流部件

6贯通孔成型栓

7注射成型用瓶

8流路确保部件

9螺母

10注型剂罐

11注入软管

12注型剂

13树脂棒

14捆扎单元

La导流部件A端侧的长度

Lb导流部件B端侧的长度

Lm膜固定部的长度

Lf中空纤维膜过滤元件的封胶层的长度

Lp注型部的长度

X-X’膜固定部的切断位置

Y-Y’膜束端面的位置

具体实施方式

由本发明的制造方法得到的中空纤维膜过滤元件中，多根中空纤维膜的一侧或两侧的端部被固定。该中空纤维膜过滤元件中，在中空纤维膜至少一侧的端面上中空部分呈开口状态。

作为所使用的中空纤维膜，可以使用反渗透膜、超滤膜、微滤膜等。并且，对中空纤维膜的材料没有特别限定，可以使用公知的材料。可以使用例如聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基戊烯、纤维素、乙酸纤维素、聚偏二氟乙烯、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯等或是它们的复合材料膜。可以优选使用聚偏二氟乙烯、聚砜、聚醚砜和聚丙烯腈。并且，可以适宜地使用内径为50μm～3000μm、内/外径比在0.3～0.8的范围内的膜。

中空纤维膜在其端部通过注型剂等用于固定的材料而固定。此处所说的注型剂是用于将中空纤维膜彼此粘合和/或固定以形成膜固定部的树脂，通常使用双液混合型固化性树脂或热塑性树脂。作为双液混合型固化性树脂，其是通过混合两种以上具有反应性的化合物来固化的树脂，通常被称作双液型粘合剂(two-component adhesive)、双液型注型剂(two-component casting resin)，在使用时将被称作主剂和固化剂的两种液体混合从而使其固化。本发明中，优选使用聚氨酯树脂(由含有异氰酸酯基作为反应性基团的主剂和含有包含活性氢的有机化合物的固化剂构成)、环氧树脂(由含有环氧基作为反应性基团的主剂和含有包含活性氢的有机化合物或有机酸酐的固化剂构成)和硅树脂(由含有乙烯基的聚硅氧烷和含有氢甲硅烷基的聚硅氧烷构成)等。并且，作为热塑性树脂，优选该树脂的熔点低于构成中空纤维膜的聚合物的熔点且该树脂在物理和化学方面相对于过滤对象原水稳定。具体地说，可以举出聚氨脂、聚酯、聚乙烯、聚丙烯等热塑性树脂或蜡类等。

在本发明的中空纤维膜过滤元件的制造方法中，需要将两根以上的中空纤维膜捆扎起来构成中空纤维膜束，在将至少部分导流部件插入该中空纤维膜束端部的状态下注入注型剂，固化后将中空纤维膜束端部固定。通过将所述导流部件插入中空纤维膜束端部，可以将注型剂均匀地导入中空纤维膜之间。此处，导流部件是指，具有在注入注型剂时可供注型剂在其内侧流过的空间的部件，其起到的作用是：通过部分地插入中空纤维膜之间来设置间隙，从而形成注型剂的流路。

该导流部件的结构没有特别限定，只要是在中空纤维膜间设置间隙的结构即可，但优选在插进中空纤维膜束端部时易于插入的细长形状。导流部件的具体例于图1示出。该导流部件可以举出如下结构：两端开口的结构(例如，图1-a)；一端开口另一端封闭，且封闭一侧的侧面上有开口部的结构(例如，图1-b)；两端均封闭，在两端部的侧面上具有开口部的结构(例如，图1-c)；侧面有狭缝的结构(例如，图1-d)；将带子(ribbon)螺旋状缠绕的结构(例如，图1-e)；将环状物连结起来的结构(例如，图1-f、1-g)。并且，该导流部件的端面的开口面不一定与轴方向垂直，可以呈倾斜角度(例如，图1-h)。此外，也可以是两个以上的导流部件侧面相连的结构(例如，图1-i、1-j)。

该导流部件的形状优选圆筒状、多棱筒状等筒状，优选内径为5mm～20mm。此处的内径是指，面积与导流部件的内截面积相等的圆的直径。若内径大于5mm，则可以抑制注型剂的流动阻力变大，能够保持注型剂向中空纤维膜束内部的导流效果。另一方面，若内径小于20mm，则能够抑制由于注型剂从导流部件大量注入而引起注型剂分布不均的倾向。

图4-a显示出端部用注型剂固定后的状态，图4-b显示出将其切断形成封胶层后的状态。另外，在处于插进中空纤维膜束端部后的状态的导流部件中，将中空纤维膜束中央侧的顶端称为A端，将中空纤维膜束端面侧的顶端称为B端。导流部件插进中空纤维膜束端部的部分La(下文中省略为A端部)的长度优选短于中空纤维膜被注型剂固定的部分Lm(下文中省略为膜固定部)的长度。若A端部La的长度长于膜固定部Lm的长度，则该导流部件5的A端比封胶层Lf更向中央侧突出。只要不使该导流部件突出，就不必担心在使用过滤元件时其与中空纤维膜接触而导致中空纤维膜损伤。导流部件A端的开口部在相对于轴方向垂直的面上开口的情况下，A端部La的长度优选为膜固定部Lm的长度的0.1倍～0.7倍，特别优选为0.2倍～0.5倍。若为0.1倍以上，则易于有效地将注型剂导流进中空纤维膜束内部。若为0.7倍以下，则可以期待防止注型剂喷向比封胶层部分更靠近中央侧的位置的效果。并且，导流部件的A端部的开口部在该部件的侧面开口的情况下，A端部La的长度优选为膜固定部Lm的长度的0.3倍～0.9倍，特别优选为0.4倍～0.7倍。若为0.3倍以上，则易于有效地将注型剂导流进中空纤维膜束内部。若为0.9倍以下，则可以期待防止注型剂喷向比封胶层部分更靠近中央侧的位置的效果。此外，在中空纤维膜过滤元件的制造中，在固定中空纤维膜束端部后通过切断等的方法将该膜固定部Lm的一部分除去，由此使中空纤维膜端部开口。特别优选A端部La的长度短于被除去的膜固定部的长度，以使A端部La不残留在中空纤维膜过滤元件的封胶层Lf上。通过使其不残留于封胶层Lf上，可以从根本上消除所述导流部件与注型剂相剥离的问题。

并且，导流部件的B端的开口部在相对于轴方向垂直的面上开口的情况中，为使注型剂易于流入该开口部内，优选在该开口部和注射成型用瓶壁之间设置间隙。作为设置这种间隙的方法，可以举出在插有导流部件的中空纤维膜束端面和注射成型用瓶之间插入网状隔离物的方法、或是在注射成型用瓶内壁上设置两个以上的突起部的方法等作为优选方法。此外，B端部的开口部在该部件的侧面上开口的情况中(例如，图1-b、1-c、1-d、1-e、1-f、1-g、图2-c)，也可以不采用设置上述那样的间隙的方法。这种情况下，开口部的形状、大小和个数可以根据导流部件的粗细和流入每1个该部件中的注型剂流量来适宜设定。开口部的形状优选为圆形或椭圆形，特别优选为圆形。对于开口部的大小，通常直径或长径为2mm～15mm，优选为4mm～10mm。只要具有与其同等的开口面积，其他形状也是可以的。并且，个数优选1～4个的范围。

导流部件优选至少部分具有移动防止机构。所谓移动防止机构是指，在注入注型剂时防止导流部件移动的机构。可以举出例如如下结构：在部分外表面上设置凸缘部的结构(例如，图2-a～2-c)；在外表面设置两个以上的突起的结构(例如，图2-d)；连结两个以上的导流部件的结构(例如，图2-e)等。特别优选设置凸缘部的结构，因为其具有结构简单易于成型、易于插入中空纤维膜束内、移动防止效果高等优点。通过使用具有这种结构的导流部件，在注入注型剂时导流部件向过滤元件的中央侧移动导致注型剂的导入效果变差、或是导流部件残留在封胶层上的问题能够得到避免。

特别是在B端部设置凸缘部并在该凸缘部与中空纤维膜束端面抵接的状态下注入注型剂的情况中，在中空纤维膜束端面和注射成型用瓶之间能够确保相当于凸缘厚度的间隙，使注型剂在纤维束的直径方向上的流动变得容易，能够更可靠地形成均匀的封胶层。凸缘的厚度通常为0.5mm～5mm即可，优选为1mm～3mm。

对导流部件的材料没有特别限定，优选在与中空纤维膜接触时不易伤害中空纤维膜的相对柔软的材料。具体地说，可以举出聚乙烯、聚丙烯、氯乙烯等通用塑料，其中特别优选聚乙烯。

导流部件的使用个数和插入位置取决于中空纤维膜束的大小(直径)，当中空纤维膜束的直径为100mm～300mm时选择1～20个左右，优选采用在中空纤维膜束的直径方向上均匀分散的配置方式。并且，也可以与板、棒等其他的插入物一起使用。

中空纤维膜过滤元件中，在至少一侧的端部，中空部分呈开口状态，优选在注入注型剂之前将开口一侧的端部的中空部分在距端面0.1mm～10mm附近处封堵。这样可以防止注型剂进入到中空部分，可以在固化后利用切断等方法除去部分膜固定部来使中空部分开口。作为封堵的方法，可以采用使端部热融合的方法、将作为注型剂使用的粘合剂注入中空部分并使其固化的方法、将含有微粒的浆料注入中空部分后干燥-固化的方法等公知的方法。

对于上述那样地封堵了中空部分的中空纤维膜束，特别优选在中空纤维膜的端部在外表面没有附着物等，且中空纤维膜与中空纤维膜之间在端面存在间隙的状态。通过制成这种状态，在导入注型剂时，注型剂不仅由导流部件的流路、而且还由中空纤维膜束端面通过中空纤维膜间的间隙注入中空纤维膜束内，从而能更可靠地形成均匀的封胶层。并且，若是中空纤维膜彼此粘着、在中空纤维膜之间没有间隙的状态，则会在导入注型剂时由于空气难以排出而在封胶层内残留气泡。与此相对，通过形成在中空纤维膜之间存在间隙的状态，能够形成耐压性的可靠性高的封胶层，而不会在封胶层内残留气泡。作为制作这种状态的中空纤维膜束的方法，可以举出如下的方法等：将每一个中空纤维膜的端部热融合后将两根以上的中空纤维膜捆扎在一起的方法；将固化状态下性质脆弱的注型剂或微粒浆料注入中空纤维膜束端部，固化后梳理中空纤维膜束端部，除去附着在中空纤维膜外表面上的固化物的方法。这些方法中，由于能简便且可靠地封堵中空部分而特别优选在后者的方法中，将在水中溶解石膏所得到的粘性体揉搓注入中空纤维膜束端面，利用石膏的水合反应固化后，梳理中空纤维膜束端部，除去附着在中空纤维膜外表面上的石膏水合物。

此外，优选在注入注型剂之前，在中空纤维膜束端部内插入导流部件，在中空纤维膜端面附近形成以捆扎单元固定膜束周围的状态。通过以捆扎单元进行固定，能够抑制导流部件在膜束的直径方向和轴方向上移动，能够更可靠地形成均匀的封胶层。作为捆扎单元，例如可以举出缠绕胶带或扎带固定的方法、缠绕绳子系结固定的方法、缠绕橡皮筋等弹性体利用其收缩力进行固定的方法等。并且，也可以采用在封堵中空纤维膜的中空部分时使用注型剂，在封堵中空部分的同时将中空纤维膜彼此固定的方法。这些方法中，由于能够简便且可靠地进行固定而特别优选缠绕胶带或扎带固定的方法和以橡皮筋固定的方法。

图8-a给出了利用捆扎单元捆扎中空纤维膜束后的状态的示例。并且，图8-b给出了由箭头一侧观察到的中空纤维膜束的Y-Y’面的状态。在图8-a中，Y-Y’面侧的中空部分被封堵，中空纤维膜之间存在空隙。另外，本申请中，将中空纤维膜束的Y-Y’面称为中空纤维膜束端面或仅称为端面。此外，图9-a给出了作为捆扎方法将注型剂浸入端面附近来进行捆扎的状态的示例。图9-b给出了图9-a中由箭头一侧观察到的中空纤维膜束的Y-Y’面的状态。Y-Y’面侧的中空部分被注型剂封堵，中空纤维膜之间也存在注型剂，从而使各中空纤维膜一体化。将图9的示例与图8的示例进行比较时，图8的示例那样的状态下，能够更均匀地注入注型剂使其中不存在空气，从而能够获得中空纤维膜过滤元件的耐压性更高的产品，因而特别优选。

以注型剂固定中空纤维膜束端部时，根据需要在中空纤维膜端部设置注射成型用瓶等用于盛接注型剂制作膜固定部的部件、即注型部件，其与注型剂罐以注入软管相连。作为注入注型剂的方法，可以举出利用离心力注入注型剂的离心成型法和利用水位差或泵压注入注型剂的静置成型法。其中更优选离心成型法，因为这种方法能够均匀地注入中空纤维膜中间。

如此地，在固定中空纤维膜束端部后通过切断膜固定部的端面侧等方法来使中空纤维膜的中空部分开口，能够制成具有无缺陷的封胶层的中空纤维膜过滤元件。

实施例

下面对本发明的实施例进行说明。

另外，本实施例和比较例中所使用的注型剂是初始粘度为2200mPa·s、使用寿命为21分钟的双液混合型聚氨酯树脂。所述初始粘度和使用寿命为如下测得的值。

[初始粘度和使用寿命的测定方法]

按照规定的重量比称取预先调整为25℃的主剂和固化剂，使其合计重量为100g，利用旋转式混合脱泡机(KEYENCE社制造，商品名为“HYBRID MIXER HM-500”)进行60秒的混合和30秒的脱泡后，利用数字旋转式粘度计(FUNGILAB S.A社制造，商品名为“VISCO BASICPLUS”)定时测定混合液的粘度，求出粘度达到10Pa·s的时间。设开始混合2.5分钟后的粘度为初始粘度，设开始混合至粘度达到10Pa·s的时间为使用寿命。另外，在25℃的气氛下测定粘度。

[实施例1]

实施例1给出的例子是：使用4根具有图2-a的形状、外径14mm、内径12mm、长25mm的带凸缘的导流部件(聚乙烯制，凸缘部的直径为18mm，凸缘部的厚度为1.5mm)，制造利用离心粘合法固定端部的外压式中空纤维膜过滤元件。另外，图3-a和图3-b显示出在中空纤维膜过滤元件的制造中的构成部件的配置。并且，图4-a和图4-b显示出以注型剂固定的端部的状态和切断端部形成封胶层后的状态。

使用6600根外径1.2mm、内径0.6mm、长2210mm的中空纤维膜1，该中空纤维膜1是聚偏二氟乙烯制的细孔径0.1μm的微滤膜。

该中空纤维膜在切断为2210mm时，逐根加热融合了一侧的端部，对中空部分在距端面约5mm的范围内进行了封堵。

然后，将中空纤维膜分成每束1650根的4小束，以橡皮筋临时固定该小束的端部后，将4束一起装入ABS制的圆筒壳体2(端部内径168mm、中央体部内径152mm、全长2160mm)内。之后，在各小束的中空部分被封堵一侧的端面中央部插入1根上述导流部件5，以使其凸缘部与膜束端面抵接，在该端面附近的外周缠绕扎带(海尔曼太通(HellermannTyton)制造，商品名为“Insulok”)进行固定。此外，将4个小束聚在一起在其端面附近的外周缠绕胶带进行固定后，除去用来临时固定的橡皮筋。此时的膜束与导流部件的配置状态于图5示出。

另一方面，在中空部分开口一侧的端部插入24根直径11mm、长120mm的聚乙烯制贯通孔成型栓6，该端面附近的外周也用胶带缠绕固定。该贯通孔成型栓6是在一侧具有直径15mm、厚2mm的凸缘部的棒状物，凸缘部与膜束端面抵接。并且，该贯通孔成型栓6均匀地配置在中空纤维膜束内。(下文中，将预先封堵了中空部分的一侧省略为透过侧，将插入贯通孔成型栓的一侧省略为原水侧。)

之后，在圆筒壳体2的两个端面上抵接内径150mm、深30mm的注射成型用瓶7，以螺母9液封固定，在该注射成型用瓶7的内面固定12个直径8mm、厚3mm的流路确保部件8。接着，将其安装在离心粘合用架台(未图示)上。

以注入软管11连结设置于离心粘合用架台上的注型剂罐10和注射成型用瓶7。向该注型剂罐10内装入注型剂12(双液混合型聚氨酯树脂的混合物)。然后，以177rpm的速度旋转离心粘合用架台，以使端部的膜固定部受到35G的离心力。旋转90分钟后停止旋转，将端部被固定的中空纤维膜束从离心粘合用架台取下。在50℃的干燥机内加热8小时。之后，取下两边的注射成型用瓶7。

接着，在透过侧的膜固定部Lm，在X-X’的位置(突出在圆筒壳体2外的部分)进行切断。由此使预先进行了封堵的一侧的中空纤维膜端部的中空部分开口，同时形成了封胶层Lf(直径168mm、厚65mm)。

之后，将原水侧的膜固定部突出在圆筒壳体2外的部分切断后，将所有的贯通孔成型栓6拔出。由此形成直径11mm的贯通孔。

通过上述操作，得到了两端经注型剂固定的外压式中空纤维膜过滤元件。该过滤元件的膜有效长度(透过侧的封胶层与原水侧膜固定部之间的过滤部分的长度)为2030mm、膜面积为51m²。

对于上述中空纤维膜过滤元件，对封胶层Lf的状况进行了如下的评价。

(A)观察透过侧的端面后发现，制造时使用的导流部件没有出现部分残留于该端面的情况，仅在相当于导流部件的延长线上的部分观察到直径约10mm的没有中空纤维膜仅有注型剂的区域，处于良好的状态。

(B)在由封胶层Lf距过滤元件中央侧10mm的位置进行切断，将固定于封胶层的中空纤维膜拔掉，观察封胶层表面。结果确认到，在所有的中空纤维膜之间存在注型剂，且没有凹陷等缺陷部分。并且，不存在在透过侧端面观察到的那样的由于导流部件的影响而形成的仅有注型剂的部分。

(C)将封胶层Lf在厚度方向(过滤元件的轴方向)上4等分，肉眼观察在各切断面上是否有注型剂存在于中空纤维膜之间。其结果，在所有的切断面上注型剂都存在于中空纤维膜之间，没有气泡残留等缺陷部分，处于良好的状态。

如上所述，可以确认到本实施例的中空纤维膜过滤元件形成了非常良好的封胶层。另外，在本实施例中，导流部件A端部La的长度为膜固定部Lm长度的0.26倍。

[实施例2]

实施例2给出的是使用7根具有图2-a的形状、外径10mm、内径8mm、长25mm的带凸缘的导流部件(聚乙烯制，凸缘部的直径为14mm，厚度为1.5mm)进行制造的例子。

与实施例1同样地将封堵了中空部分的中空纤维膜束(6600根与实施例1同样的中空纤维膜)聚成1束插入与实施例1相同的圆筒壳体2内。

接着，将12根树脂棒(与注型剂相同的聚氨酯树脂制的成型品，外径14mm，长76mm)和7根上述导流部件插入中空部分经封堵的一侧的膜束端部，然后用胶带固定纤维束的外周。另外，树脂棒和导流部件的配置状态如图6所示。对于树脂棒，在距纤维束中央部20mm的位置呈六角形配置6根，在距纤维束中央部45mm的位置呈六角形配置6根。对于导流部件，在纤维束中央部配置1根，在树脂棒外侧和内侧之间呈六角形配置6根。均匀地配置在中空纤维膜内的树脂棒起到增大中空纤维膜束直径以使中空纤维膜均匀地分散在圆筒壳体内的作用。即，不使用树脂棒而仅将中空纤维膜束聚为1束的情况下，该中空纤维膜束的外径仅为117mm，明显小于圆筒壳体2的内径(端部内径为168mm，中央体部内径为152mm)。与此相对，如上述那样配置树脂棒的情况下，中空纤维膜束直径变为148mm，与圆筒壳体的中央体部的内径几乎相同。在不使用树脂棒而仅将中空纤维膜束聚为1束的状态下以注型剂进行固定的情况中，中空纤维膜会在密集的状态下不均匀地分布在圆筒壳体的一侧，而如上述那样配置树脂棒的情况下，中空纤维膜将处于均匀分散在圆筒壳体的中央体部内的状态。这种中空纤维膜的均匀分散所带来的好处是：在过滤运转时的物理清洗中，易于除去附着在中空纤维膜外表面上的堆积物。并且，注型剂为环氧树脂的情况中，由于反应热变大，固化反应中温度会显著上升，结果导致固化收缩力存在于固定部内部的趋势增加。这种情况下配置树脂棒所带来的好处是：可以减少所注入的注型剂量，能够降低反应热量，其结果，由于能够减少存在于内部的固化收缩力，从而能够获得中空纤维膜过滤元件的耐压性更高的产品。

此外，与实施例1同样地在中空部分开口的一侧插入与实施例1相同的贯通孔成型栓6，用胶带固定端部的外周附近。之后，与实施例1同样地操作得到中空纤维膜过滤元件。

该过滤元件中，形成于原水侧的贯通孔的直径为11mm，封胶层Lf的直径为168mm，厚度为65mm，膜有效长度为2030mm，膜面积为51m²。

对于该中空纤维膜过滤元件，与实施例1同样地对封胶层Lf的状况进行了评价。

(A)观察透过侧的端面后发现，制造时使用的导流部件没有出现部分残留于该端面的情况，仅在相当于导流部件的延长线上的部分观察到直径约7mm的没有中空纤维膜仅有注型剂的区域，处于良好的状态。

[实施例3]

实施例3给出的例子是：使用4根具有图2-a的形状、外径14mm、内径12mm、长25mm的带凸缘的导流部件(聚乙烯制，凸缘部的直径为18mm，厚度为1.5mm)，制造不具有圆筒壳体而露出中空纤维膜的外压式中空纤维膜过滤元件。另外，图7显示出在中空纤维膜过滤元件的制造中的构成部件的配置。

使用6600根外径1.2mm、内径0.6mm、长2130mm的中空纤维膜1，该中空纤维膜1是聚偏二氟乙烯制的细孔径0.1μm的微滤膜。并且，作为固定中空纤维膜束以制备过滤元件的部件，使用内径155mm、高70mm的顶部端头3和内径140mm、高88mm的底部圆环4，并使用2根直径13mm、长2080mm的支撑棒(图中未示出)作为连结该顶部端头3和底部圆环4的支柱。另外，顶部端头3上一体设置有内径140mm、深40mm的注射成型用瓶7，该注射成型用瓶7的内面上固定有8个直径8mm、厚3mm的流路确保部件8。并且，在底部圆环内，在88mm的高度中，在高38mm的地方以隔板隔开，该隔板相对于高度方向是垂直的，由此设置出用于形成膜固定部的区域。另外，所述隔板上设有24个直径为11mm的贯通孔。

首先，在注型夹具上固定顶部端头3、底部圆环4和支撑棒。注型夹具在中央部具有用于收纳中空纤维膜束的束盛接部，该束盛接部的截面呈U字形，长度为1800mm，在一端具有用于固定顶部端头3的头固定部，在另一端具有用于固定底部圆环4的环固定部。束盛接部、头固定部和环固定部在基板上形成一体。

与实施例1同样地将中空纤维膜束分成一侧端部的中空部分经封堵的4小束。另外，每个小束中，中空纤维膜之间形成有间隙，并且在距中空纤维膜端面约5mm的范围内中空部分处于被封堵的状态。

在各小束的中空部分被封堵一侧的端面中央部插入1根上述导流部件5，以使其凸缘部与膜束端面抵接，在该端面附近的外周缠绕扎带(海尔曼太通制造，商品名为“Insulok”)进行固定。进而，将4个小束聚在一起在其端面附近的外周缠绕胶带进行固定。此时的膜束与导流部件的配置状态于图5示出。

之后，将中空部分经封堵一侧的端部装入顶部端头3内，将中空部分保持开口状态一侧的端部装入底部圆环3内。接着，如图7所示，将24根直径11mm、长70mm的聚乙烯制贯通孔成型栓6穿过设于底部圆环的贯通孔(图中仅示出一部分)，插入中空纤维膜束内。另外，该贯通孔成型栓6是在一侧具有直径15mm、厚2mm的凸缘部的棒状物，凸缘部与底部圆环内的隔板抵接。

之后，用布覆盖中空纤维膜束的周围，在布外面用带子连同注型夹具的束盛接部一起缠绕固定。然后，将该注型夹具安装在离心粘合用架台(图中未示出)上。

以注入软管11连结设置于上述离心粘合用架台的注型剂罐10与设置于顶部端头3的注射成型用瓶7及底部圆环4。向该注型剂罐10内装入注型剂(双液混合型聚氨酯树脂的混合物)。然后，以177rpm的速度旋转离心粘合用架台，以使膜固定部形成区域受到35G的离心力。旋转90分钟后停止旋转，将注型夹具从离心粘合用架台取下。将注射成型用瓶7与注入软管相连结的部分和底部圆环与注入软管相连结的部分切下。在50℃的干燥机内加热24小时。之后，在注射成型用瓶7和顶部端头3的边界附近(图7中的X-X’部分)切断，使中空纤维膜开口。由此在顶部端头内形成直径为155mm、厚度为60mm的封胶层Lf。

之后解开带子，从注型夹具中取出中空纤维膜束和过滤元件的构成部件。并且，将插在底部圆环4内的所有的贯通孔成型栓6拔出。由此在底部圆环侧的膜固定部形成直径为11mm的贯通孔。

通过上述操作，得到了两端经注型剂固定的外压式中空纤维膜过滤元件，其中，中空纤维膜束的一侧的端部外周被顶部端头3固定，另一侧的端部外周被底部圆环4固定。该过滤元件的膜有效长度为2000mm、膜面积为50m²。

(A)观察透过侧的端面后发现，制造时使用的导流部件没有出现部分残留于该端面的情况，仅在相当于导流部件的延长线上的部分观察到直径约9mm的没有中空纤维膜仅有注型剂的区域，处于良好的状态。

(B)在由顶部端头3的过滤元件中央侧的端面距中央侧10mm的位置进行切断，将固定于封胶层的中空纤维膜拔掉，观察封胶层表面。结果确认到，在所有的中空纤维膜之间存在注型剂，且没有凹陷等缺陷部分。并且，不存在在透过侧端面观察到的那样的由于导流部件的影响而形成的仅有注型剂的部分。

如上所述，可以确认到本实施例的中空纤维膜过滤元件形成了非常良好的封胶层。另外，在本实施例中，导流部件A端部La的长度为膜固定部Lm长度的0.25倍。

[实施例4]

实施例4给出的是使用7根具有图2-c的形状、外径14mm、内径12mm、A端侧长13mm、B端侧长12mm的带凸缘的导流部件(聚乙烯制，凸缘部的直径为18mm，凸缘部的厚度为1.5mm)制造中空纤维膜过滤元件的例子。

设内径为150mm的注射成型用瓶的深度为35mm，并不在瓶内壁设置流路确保部件，除此以外与实施例2同样地操作，制造中空纤维膜过滤元件。

另外，导流部件的A端部La的长度为膜固定部Lm长度的0.14倍。

对于该中空纤维膜过滤元件，与实施例2同样地对封胶层Lf的状况进行了评价。

(A)观察透过侧的端面后发现，制造时使用的导流部件没有出现部分残留于该端面的情况，仅在相当于导流部件的延长线上的部分观察到直径约3mm的没有中空纤维膜仅有注型剂的区域，处于良好的状态。

(B)在由封胶层Lf距过滤元件中央侧10mm的位置进行切断，将固定于封胶层的中空纤维膜拔掉，观察封胶层表面。结果确认到，虽然存在凹陷部分，但该凹陷的深度为封胶层Lf的厚度的10％以下，是不造成问题的范围。并且，不存在在透过侧端面观察到的那样的由于导流部件的影响而形成的仅有注型剂的部分。

如上所述，可以确认到本实施例的中空纤维膜过滤元件形成了非常良好的封胶层。

[实施例5]

实施例5给出了如下的例子：除了长度为60mm外，使用7根与实施例2同样的带凸缘的导流部件来制造中空纤维膜过滤元件。

设中空纤维膜的长度为2280mm、树脂棒的长度为110mm、贯通孔成型栓的长度为150mm、内径为150mm的注射成型用瓶的深度为65mm，除此以外与实施例2同样地操作，制造中空纤维膜过滤元件。

另外，导流部件的A端部La的长度为膜固定部Lm长度的0.47倍。

(A)观察透过侧的端面后发现，制造时使用的导流部件没有出现部分残留于该端面的情况，仅在相当于导流部件的延长线上的部分观察到直径约6mm的没有中空纤维膜仅有注型剂的区域，处于良好的状态。

[实施例6]

实施例6给出了使用7根具有图1-e所示形状的不带有凸缘的导流部件(聚乙烯制)制造中空纤维膜过滤元件的例子，所述导流部件的外径为12mm、内径为8mm、长为25mm、缝隙间距离为2mm。该导流部件是通过将宽7mm、厚2mm的聚乙烯片以9mm的螺距绕成螺旋状而形成的。

配置导流部件以使其一侧的前端部与中空纤维膜束的端面对齐，除此以外，与实施例2同样地制造中空纤维膜过滤元件。

在中空纤维膜过滤元件的制造中，对切断前的膜固定部进行观察，7个导流部件中的2个由中空纤维膜束端面向中央侧仅移动了大约2mm。

另外，导流部件的A端部La的长度为膜固定部Lm长度的0.26倍。

[实施例7]

实施例7给出了使用7根具有图1-f所示形状的不带有凸缘的导流部件(聚乙烯制)制造中空纤维膜过滤元件的例子，所述导流部件的外径为12mm、内径为6mm、长为25mm。该导流部件是利用线径为3mm的聚氯乙烯制圆棒连结3个线径为3mm的聚氯乙烯制环(外径12mm)而形成的，各环以8mm的等间距配置。

在中空纤维膜过滤元件的制造中，对切断前的膜固定部进行观察，7个导流部件中的3个由中空纤维膜束端面向中央侧仅移动了大约3mm。

另外，导流部件的A端部La的长度为膜固定部Lm长度的0.26倍。

(A)观察透过侧的端面后发现，制造时使用的导流部件没有出现部分残留于该端面的情况，仅在相当于导流部件的延长线上的部分观察到直径约2mm的没有中空纤维膜仅有注型剂的区域，处于良好的状态。

[比较例1]

除了没使用导流部件外，与实施例1同样地操作，制造中空纤维膜过滤元件。

与实施例1同样地对封胶层Lf的状况进行了评价。

(A)观察透过侧的端面后发现，其处于良好的状态。

(B)在由封胶层Lf距过滤元件中央侧10mm的位置进行切断，将固定于封胶层的中空纤维膜拔掉，观察封胶层表面。其结果，在固定于端面的4小束的中央处都出现了凹陷，封胶层的厚度变薄。

(C)将封胶层Lf在厚度方向(过滤元件的轴方向)上4等分，肉眼观察在各切断面上是否有注型剂存在于中空纤维膜之间。其结果，共计6个切断面中，由过滤元件端面一侧开始数，在第3个、第4个、第5个和第6个断面上出现了中空纤维膜间不存在注型剂的部分。并且，关于没有注型剂的部分的面积，第4个断面大于第3个断面，第5个断面大于第4个断面，第6个断面大于第5个断面。

如上所述，可以确认到本比较例的中空纤维膜过滤元件形成了在实用中会出现问题的具有缺陷的封胶层。

[比较例2]

除了没使用导流部件外，与实施例2同样地操作，制造中空纤维膜过滤元件。

与实施例2同样地对封胶层Lf的状况进行了评价。

(A)观察透过侧的端面后发现，其处于良好的状态。

(B)在由封胶层Lf距过滤元件中央侧10mm的位置进行切断，将固定于封胶层的中空纤维膜拔掉，观察封胶层表面。其结果，具有多处凹陷部分，存在3处其凹陷深度为封胶层Lf的厚度的30％以上的部分。

(C)将封胶层Lf在厚度方向(过滤元件的轴方向)上4等分，肉眼观察在各切断面上是否有注型剂存在于中空纤维膜之间。其结果，共计6个切断面中，由过滤元件端面一侧开始数，在第4个、第5个和第6个断面上出现了中空纤维膜间不存在注型剂的部分。并且，关于没有注型剂的部分的面积，第5个断面大于第4个断面，第6个断面大于第5个断面。

产业上的可利用性

根据本发明的制造方法，可以将注型剂均匀地导入中空纤维膜束内，从而在中空纤维膜过滤元件的制造中能够简单地形成没有缺陷部的封胶层。因此，本发明的制造方法可以用于一般的中空纤维膜过滤元件的制造，尤其作为直径为100mm以上的大型中空纤维膜过滤元件的制造方法是有用的。

Claims

1.一种中空纤维膜过滤元件的制造方法，该制造方法中，向由多根中空纤维膜构成的中空纤维膜束的端部注入注型剂后进行固化，将中空纤维膜束端部固定，所述制造方法的特征在于，在将导流部件的至少一部分插进该中空纤维膜束端部的中空纤维膜之间的状态下注入注型剂，所述导流部件是具有在注入注型剂时可供注型剂在其内侧流过的空间的部件。

2.如权利要求1所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，所述导流部件具有移动防止机构。

3.如权利要求2所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，所述移动防止机构为凸缘部。

4.如权利要求1所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，在导流部件插入中空纤维膜束端部的部分中，在与轴方向垂直的面上具有开口部。

5.如权利要求1～4任意一项所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，导流部件插入中空纤维膜束端部的部分的长度小于中空纤维膜被注型剂所固定的部分的长度。

6.如权利要求5所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，导流部件插入中空纤维膜束端部的部分的长度为膜固定部的长度的0.1倍～0.7倍。

7.如权利要求5所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，将膜固定部的一部分和导流部件除去以使导流部件不残留在封胶层上。

8.如权利要求1所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，在将导流部件的至少一部分插入中空纤维膜束的端部并以捆扎单元固定该中空纤维膜束端部的状态下注入注型剂。

9.如权利要求1所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，在注入注型剂前中空纤维膜束的端面存在间隙的状态下，注入注型剂。

10.如权利要求1所述的中空纤维膜过滤元件的制造方法，其中，利用离心力将注型剂注入中空纤维膜束端部。