JP2003080038A - 中空糸膜モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】封止側端面形成の際、該端面に生じた欠陥を簡
単な操作により完全に修復できる中空糸膜モジュールの
製造方法を提供する。 【解決手段】中空糸膜束３をケース１内収納し、ケース
１の両端を第１の樹脂２０で接着固定して開口端面３ｅ
と封止端面３ｅ’を形成し、ケースの両端にキャップケ
ース１ｃ、１ｃ’を接続した中空糸膜モジュール５０の
製造方法において、ケース１の両端を第１の樹脂２０で
接着固定して開口端面３ｅと封止端面３ｅ’を形成し、
少なくとも前記封止端面キャップケース１ｃ’をケース
１に接続後、さらに当該封止端面３ｅ’に第２の樹脂を
注入して接着固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は中空糸膜モジュール
の製造方法に関し、さらに詳しくは、多数の中空糸膜が
用いられ両端を樹脂で接着固定された大型モジュールの
封止端面において、該端面に生じた欠陥を簡単な操作に
より、完全に修復できる中空糸膜モジュールの製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に中空糸膜モジールは、内圧式と外
圧式の中空糸膜モジュールに大別される。そのうち外圧
式中空糸膜モジュールは、数百〜数万本の中空糸膜が束
ねられた中空糸膜束を筒状のケースに収納し、その中空
糸膜束の少なくとも片端部を樹脂で接着固定した状態に
してケース内壁に接着している。また、このように中空
糸膜束の少なくとも片端部をそれぞれ接着固定するに当
たり、一方の端部は中空糸膜端を開口させ、他方の端部
では中空糸膜端を封止させるようにして、この両端部間
に挟まれた領域に原水を加圧供給することにより多数本
の中空糸膜を透過させて濾過し、その濾過水を中空糸膜
端が開口した端部に集めて取り出すようになっている。

【０００３】このような中空糸膜モジュールの端部形成
技術においては、既に種々の方法が開発され実用化され
ているが、使用される中空糸膜が数百本から数万本にお
よぶ多数の中空糸膜を用いる大型モジュールにおいて
は、接着端面の形成が非常に困難であり、結果として、
端面の亀裂、ケース内壁と樹脂層の剥離、中空糸膜内へ
の樹脂充填不良による未封止部分の発生等の不具合が生
じる。

【０００４】上記不具合は次のような原因で生じる。樹
脂の硬化時の収縮により端部に生じる微細な亀裂、ケー
ス壁部と樹脂との接着不良による剥離、あるいは中空糸
膜端形状変形により樹脂流入不良による未封止部分の発
生などであり、このまま使用すると中空糸膜モジュール
の機能を阻害するばかりか、上記の亀裂や剥離が成長拡
大して接着固定部の強度低下から破損につながるため、
速やかに修復する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来の問題を解消し、多数の中空糸膜が用いられ樹
脂で固定された大型モジュールの封止端面において、該
端面に生じた欠陥を簡単な操作により完全に修復できる
中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、 （１）中空糸膜束をケース内に収納し、ケース両端を樹
脂で接着固定して開口端面と封止端面とを形成し、ケー
ス両端にキャップケースを接続した中空糸膜モジュール
の製造方法において、前記ケース両端を第１の樹脂で接
着固定した後、前記封止端面のキャップケースをケース
に接続し、さらに当該封止端面に第２の樹脂を注入して
接着固定することを特徴とする中空糸膜モジュールの製
造方法。

【０００７】（２）前記第２の樹脂を、封止端面キャッ
プケース開口部から注入することを特徴とする前記
（１）に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。

【０００８】（３）前記第２の樹脂が、下記一般式
（１）で示されるビスフェノールを有するエポキシ樹脂
であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載
の中空糸膜モジュールの製造方法。

【０００９】

【化３】

【００１０】（ここで、Ｘはアルキレン基を示す。） （４）前記一般式（１）におけるアルキレン基Ｘが下記
式（２）

【００１１】

【化４】

【００１２】（ここで、Ｒ1およびＲ2はＣ_nＨ_2n+1（た
だしｎ＝０またはｎ≧２の整数）を表す。）で示される
樹脂であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいず
れかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。

【００１３】（５）前記第２の樹脂がビスフェノールＦ
型エポキシ樹脂であることを特徴とする前記（１）〜
（４）のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方
法。

【００１４】（６）前記第２の樹脂注入重量が、前記第
１の樹脂注入重量の１／３以下であることを特徴とする
前記（１）〜（５）のいずれかに記載の中空糸膜モジュ
ールの製造方法。

【００１５】（７）前記ケースの内部最小断面積が１５
０ｃｍ²以上であることを特徴とする前記（１）〜
（６）のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方
法。

【００１６】上記のように、ケース両端を第１の樹脂で
接着固定した後、前記封止端面のキャップケースをケー
スに接続後、さらに当該封止端面に第２の樹脂を注入し
て接着固定することにより、第１の樹脂で接着固定した
封止端面に生じた亀裂、剥離隙間、あるいは中空糸膜の
未封止部分などに第２の樹脂を注入硬化せしめることに
より該端面に生じた欠陥を簡単な操作により、完全に修
復することが可能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例に基づい
て本発明をさらに詳細に説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）
は、本発明の実施形態からなる中空糸膜モジュールの一
部を例示したものである。

【００１８】中空糸膜モジュール５０のモジュールケー
ス１は、塩化ビニル樹脂等の樹脂から成形された複数の
筒状ケースから組み立てられている。すなわち、モジュ
ールケース１は、中央に長尺の本体ケース１ａを配置
し、その両端部に、それぞれ中空糸膜束３の端部３ｅ
（Ａ）と３ｅ' （Ｂ）を接着固定するようにした保持ケ
ース１ｂ，１ｂ' が連結され、さらに保持ケース１ｂ，
１ｂ' の外側端に、それぞれキャップケース１ｃ，１
ｃ' が連結されて構成されている。

【００１９】中空糸膜束３は数百〜数万本の中空糸膜２
が集束されたもので、その束ねられた状態でモジュール
ケース１に収納され、その両端部３ｅ，３ｅ' がそれぞ
れ第１の樹脂２０によって液密に接着固定され、かつ保
持ケース１ｂ，１ｂ' の内壁に接着されている。

【００２０】第１の樹脂２０により液密に接着固定され
た中空糸膜束３の端部３ｅ，３ｅ'のうち、上方側の端
部３ｅは各中空糸膜２の端部が端部３ｅの外端面に開口
しているが、下方側の端部３ｅ' は各中空糸膜２の端部
が当該樹脂で封止されている。

【００２１】本発明によれば、下方側の封止端端部３
ｅ'の外端面にさらに第２の樹脂を注入することによ
り、第２の樹脂層３０を該端面３ｅ'およびキャップケ
ース１ｃ'の内壁と液密に形成するものである。

【００２２】前記樹脂の注入方法としては、図１の状態
と上下逆方向にモジュールを直立させた状態とし、キャ
ップケース１ｃ'の端版３４'が取り付けられていない開
口端面もしくはノズル１０（排水口）等の開口部より注
入するのが好ましい。勿論、樹脂が流入しないよう、貫
通孔１１には盲栓をした状態で樹脂を注入する必要があ
る。

【００２３】ここで上記下方側の端部３ｅ'の外端面に
第２の樹脂層３０を該端部３ｅ'およびキャップケース
１ｃの内壁と液密に形成することにより、該端部３ｅ'
に生じた亀裂、剥離隙間、あるいは中空糸膜内樹脂注入
不良による未封止部分に樹脂を流入せしめことにより、
完全に修復することが可能になる。

【００２４】本発明に用いられる前記第２の樹脂は、熱
硬化性樹脂であれば特に限定されないが、特にエポキシ
樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂としては、下記の
一般式（１）で表されるビスフェノールを有するエポキ
シ樹脂はが好ましい。

【００２５】

【化５】

【００２６】（ここでＸはアルキレン基を示す。） また、ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、上記一
般式（１）におけるアルキレン基Ｘが、下記の式（２）
で表される樹脂であることが好ましく、さらに好ましく
は、同式（２）中の ｎ＝０であるビスフェノールＦ型
エポキシ樹脂がよい。

【００２７】

【化６】

【００２８】（ここで、Ｒ1およびＲ2はＣ_nＨ_2n+1（た
だしｎ＝０またはｎ≧２の整数）を表す。） 上式（２）において、ｎ＝１であるビスフェノールＡ型
樹脂は、高い接着強度と耐熱性を示す点でポッティング
樹脂として優れているが、最近原料のビスフェノールＡ
が外因的内分泌攪乱化学物質（環境ホルモン）の一つと
して疑われている。この点では問題あるが、上記ビスフ
ェノールＦ型エポキシ樹脂などの、ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂以外の他のビスフェノール型エポキシ樹脂
は、何れも化学構造が異なるため環境ホルモン物質には
該当せずに、ポッティング樹脂として接着強度および耐
熱性において優れた効果を奏することができる。

【００２９】ケース内部最小横断面積が１５０ｃｍ²
以上の大容量モジュールでは、樹脂粘度が高いと樹脂が
膜束内に浸透しにくく、ビスフェノールＦ型エポキシ樹
脂の方がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂より低粘度で
ある点好ましい。

【００３０】前記第２の樹脂注入量は、第１の樹脂接着
の不良により発生した亀裂、剥離等の欠陥を修復する程
度の量を補充すれば良いため、前記第１の樹脂重量の１
／３以下とするのが好ましく、１／１０以下とするのが
さらに好ましい。前記第２の樹脂注入量を増やすほど濾
過域４の無効部分が増加するため、その量は少量の方が
好ましい。

【００３１】本発明において好ましいエポキシ樹脂の一
例を挙げると、バンティコ社製ＬＳＴ８６８のＲ５４
（主剤）とＨ５４（硬化剤）を挙げることができる。主
剤のＲ５４はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を主成分
として、フィラーを約２０〜３０％程度含み、粘度が約
１，５００ｍＰa・s（２３℃）、比重が約１．４０（２
３℃）である。また、硬化剤のＨ５４は主成分が脂肪族
ポリアミンであり、粘度が約３５ｍＰa・s（２３℃）、
比重が約０．９６（２３℃）である。そして、注入時に
上記主剤Ｒ５４と硬化剤Ｈ５４とを混合し、好的な粘度
１００〜３，０００ｍＰa・s になるように調整する。

【００３２】この両端部３ｅ，３ｅ' の間に挟まれたケ
ース内領域は、本件中空糸膜モジュール５０の濾過域４
になっている。上記濾過域４には、端部３ｅ' に近い側
のケース壁面に原水供給口５を設け、また端部３ｅに近
い側のケース壁面にエア排出口６を設けている。このエ
ア排出口６は、エアおよびそのエアに同伴するオーバフ
ロー水を排出するためのものであるとともに、濃縮水排
出口を兼ねるようになっている。原水供給口５が設けら
れた箇所のモジュールケース１（保持ケース１ｂ' ）の
内面には、その内周を１周に渡り覆うように整流筒１５
が設けられ、この整流筒１５に多数分散するように設け
られた分散孔１５ａから、原水が均等に濾過域４内へ供
給されるようになっている。また、エア排出口６の箇所
にも、同様にモジュールケース１（保持ケース１ｂ）の
内周面に１周に渡るように整流筒１５が設けられ、濾過
処理後に懸濁物質で濃縮された濃縮水またはエアレーシ
ョンフラッンシング後のエアが、その整流筒１５を介し
て排出されるようになっている。

【００３３】端部３ｅの外側（上方側）には、キャップ
ケース１ｃに囲まれた濾過水取出室７が設けられてい
る。この濾過水取出室７は、中空糸膜束３の端部３ｅ上
面が底面となり、多数の中空糸膜２の端部が開口し、こ
の多数の開口から濾過水が濾過水取出室７内に流入する
ようになっている。また、キャップケース１ｃの壁面に
濾過水出口８が設けられ、濾過水取出室７内の濾過水
（精製水）をモジュールの外側へ送り出すようにしてい
る。

【００３４】他方、端部３ｅ' には、濾過域４から外側
に貫通する複数の貫通孔１１が設けられ、その外側（下
方側）に空室９がキャップケース１ｃ' に囲まれるよう
に設けられている。これら貫通孔１１は端部３ｅ' 内の
中空糸膜２と実質的に平行に設けられ、互いに干渉しな
いようになっている。複数の貫通孔１１はエア分散孔兼
排水孔として設けられたもので、エアレーションフラッ
シングの際には、圧縮エアを濾過域４に吹き込むエア分
散孔になり、また原水供給時あるいは逆洗時には、濾過
域４から生ずるドレンを排出する排水孔になる。

【００３５】空室９には、キャップケース１ｃ' の側壁
に排水口１０が設けられ、また下端の隔壁にエア供給口
１２が設けられている。排水口１０は、原水を濾過処理
するとき、あるいは逆洗操作するとき、空室９に流出し
たドレンを排水するためのものである。また、エア供給
口１２は、エアレーションフラッシングの際に圧縮エア
を吹き込むための吹込口である。

【００３６】上述したように本発明によれば、第１の樹
脂を接着固定した保持ケース１ｂ、１ｂ’の外側端に少
なくともキャップケース１ｃ’を接続後、該封止端面３
ｅ’の外端面にさらに第２の樹脂を注入し、樹脂層３０
を形成することにより、該封止端面３ｅ’に生じた亀
裂、剥離隙間、あるいは中空糸膜の未封止部分等に樹脂
を注入せしめて端面の欠陥を修復することができる。

【００３７】本発明おいて、中空糸膜の素材としては、
ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリフッ化ビニ
リデン等の従来から中空糸膜用として公知の重合体をい
ずれも使用することができる。中でもポリアクリロニト
リルやポリフッ化ビニリデンからなり、膜表面の微細孔
の径を１μｍ以下、特に０．００５〜０．５μｍにした
ものが好ましく、微粒子や懸濁物質を効率よく除去する
ほか、菌類やウィルスに対しても高い阻止性能を発揮す
ることができる。

【００３８】本発明の樹脂層３０を形成する第２の樹脂
は、すでに接着固定部を形成している第１の樹脂と必ず
しも同種のものでなくてもよいが、樹脂の親和性から同
種のものを用いるのが普通である。第２の樹脂の粘度は
亀裂、剥離隙間あるいは中空糸の内径の大きさ等から流
動性より選択できるが、１００〜５，０００ｍＰａ・S程
度のものを用いるのが好ましい。あまり粘度が低いと修
復部より漏出し他の中空糸膜を汚損することになり、ま
た余り粘度が高いと修復部への浸透不足になり完全な修
復ができなくなる。

【００３９】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、ケース
両端を第１の樹脂で接着固定した後、封止端面のキャッ
プケースをケースに接続し、さらに当該封止端面に第２
の樹脂を注入して接着固定することにより、封止端面生
じた亀裂、剥離隙間、あるいは中空糸膜の未封止部分等
に樹脂を流入せしめることにより修復することができ
る。また、第１の樹脂により形成した接着固定部の不具
合有無を検査確認することなく、第２の樹脂を注入する
だけの簡便な操作で問題点の発生を回避し得る利点もあ
る。

【００４０】本発明によれば、上記封止端面の修復が簡
単な操作により完全に行えるので、従来は廃棄していた
欠陥モジュールも修復使用が可能になり、収率向上より
コスト低減に多大な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュール濾過ユニットの実
施形態を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ矢視
断面図である。

【符号の説明】

１：モジュールケース １ａ：本体ケース １ｂ，１ｂ'：保持ケース １c ，１c'：キャップケース ２：中空糸膜 ３：中空糸膜束 ３ｅ，３ｅ' ：（中空糸膜束の）端部 ４：濾過域 ５：原水供給口 ６：エア排出口 ７：濾過水取出室 ８：濾過水出口 ９：空室 １０：排水口 １１：貫通孔（エア分散孔兼排水孔） １２：エア供給口 １３：絞り孔 １４：逆止弁 ２０：第１の樹脂 ３０：第２の樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 HA02 HA19 JA13A JA13C JB06 LA04 MC29 MC39 MC62

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空糸膜束をケース内に収納し、ケース両
   端を樹脂で接着固定して開口端面と封止端面とを形成
   し、ケース両端にキャップケースを接続した中空糸膜モ
   ジュールの製造方法において、前記ケース両端を第１の
   樹脂で接着固定した後、前記封止端面のキャップケース
   をケースに接続し、さらに当該封止端面に第２の樹脂を
   注入して接着固定することを特徴とする中空糸膜モジュ
   ールの製造方法。
2. 【請求項２】前記第２の樹脂を、封止端面キャップケー
   ス開口部から注入することを特徴とする請求項１に記載
   の中空糸膜モジュールの製造方法。
3. 【請求項３】前記第２の樹脂が、下記一般式（１）で示
   されるビスフェノールを有するエポキシ樹脂であること
   を特徴とする請求項１または２に記載の中空糸膜モジュ
   ールの製造方法。 【化１】 （ここで、Ｘはアルキレン基を示す。）
4. 【請求項４】前記一般式（１）におけるアルキレン基Ｘ
   が下記式（２） 【化２】 （ここで、Ｒ1およびＲ2はＣ_nＨ_2n+1（ただしｎ＝０ま
   たはｎ≧２の整数）を表す。）で示される樹脂であるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中空糸
   膜モジュールの製造方法。
5. 【請求項５】前記第２の樹脂がビスフェノールＦ型エポ
   キシ樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
6. 【請求項６】前記第２の樹脂注入重量が、前記第１の樹
   脂注入重量の１／３以下であることを特徴とする請求項
   １〜５のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方
   法。
7. 【請求項７】前記ケースの内部最小断面積が１５０ｃｍ
   ²以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
   に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。