JP2004074023A - 膜エレメントの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】疎水性の膜同士を簡単にしかも強固に接着することができ、膜エレメントの生産性が著しく向上する。
【解決手段】辺部１１，１２，１３が閉じ、辺部１４の一部が開放した袋状膜１０内に流路材１５が挿入され、袋状膜１０に接着剤１６，１７，１８が付着される。この袋状膜１０がシャフト２０の周りに巻回される。袋状膜１０はＰＴＦＥ等の疎水性の膜よりなる。接着剤１６，１７，１８と接する膜面に接着剤との親和性を高めるための親和化処理が施されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密濾過装置、限外濾過装置、逆浸透膜分離装置などの膜分離装置に用いられる膜エレメントを製造する方法に係り、特に、膜がＰＴＦＥなどの疎水性膜である場合に採用される膜エレメントの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水処理用の膜分離装置の膜エレメントにあっては、原水中の微粒子の透過を阻止し水の透過のみを許容するように微細孔を有した分離膜が用いられている。この膜エレメントにあっては、膜同士を接着して原水流路と透過水流路とを隔絶することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この膜として、フッ素樹脂例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの熱可塑性疎水性膜が用いられることがある。この疎水性膜は、接着剤とのなじみが悪く、接着剤の付きが悪い。そのため、疎水性膜同士は、熱シール法によって接着されているが、熱シールのための設備が必要であると共に、作業に手間がかかり、生産性が低い。
【０００４】
本発明は、疎水性の膜同士を簡単にしかも強固に接着することができ、膜エレメントの生産性が著しく向上する膜エレメントの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の膜エレメントの製造方法は、膜分離装置の膜エレメントを製造する方法であって、疎水性の膜面同士を接着剤で接着して膜エレメントを製造する方法において、接着剤との親和性を高めるための親和化処理を接着部に施した後、前記接着剤による接着を行うことを特徴とするものである。
【０００６】
かかる本発明によると、膜に接着剤との親和性を高めるための親和化処理を施しておくことにより、疎水性の膜同士も十分に強力に接着される。この方法によると、熱シールの如き設備が不要となり、また接着作業も簡単であるため、膜エレメントの生産性が著しく向上する。
【０００７】
本発明は、袋状膜の内部に透過水流路材が配置され、袋状膜同士の間には原水流路材が配置されているスパイラル型膜エレメントであって、該袋状膜は第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形であり、該第１、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、前記第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあっては、前記袋状膜の開放部と重なる箇所は袋状膜同士が接着剤によって接着された閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所は開放部となっているスパイラル型膜エレメントの製造に適用するのに好適である。この場合、袋状膜同士の接着部に親和化処理を施した後、該袋状膜同士を接着部によって接着するのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の膜エレメントの製造方法は、疎水性膜同士を接着する工程を有するが、この疎水性膜としてはＰＴＦＥ、ポリプロピレン、ポリスルホンなどが例示される。この疎水性膜同士を接着するための接着剤としては、ポリウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤等が例示される。疎水性膜同士の接着に先行する疎水性膜の接着剤との親和化を高めるための処理法としては、界面活性剤系の親水化剤を塗布する方法や、プラズマガスを吹き付ける方法等が例示されるが、接着剤を塗布しようとする箇所のみを確実に親和化処理することができることから、前者のように親水化剤を塗布する方法が好適である。親水化剤を塗布する場合、親水化剤をメタノール、イソプロピルアルコール等の適宜の溶剤に溶解ないし希釈させて塗布するのが好ましい。
【０００９】
膜は疎水性合成樹脂のみからなるものであってもよく、不織布及び／又は織布をラミネートした膜であってもよい。
【００１０】
なお、ＰＴＦＥよりなる疎水性膜同士をポリウレタン系接着剤により直に接着した場合と、界面活性剤系親水化剤１％含有のメタノール溶液を塗布し１２Ｈｒ放置する親和化処理を行った後、上記接着剤により接着した場合とでは、後者（親和化処理）の方が前者（無処理）の約５倍の接着強度になることが認められた。
【００１１】
本発明は、請求項２に記載のスパイラル型膜エレメントの製造に適用するのに好適であるので、次にこのスパイラル型膜エレメントの構成について説明する。
【００１２】
図１（ａ）はこのスパイラル型膜エレメントに用いられる一枚の袋状膜及び該袋状膜が巻き付けられるシャフトの斜視図である。図１（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。図２はシャフトの周りに袋状膜を巻き付ける方法を示す断面図、図３は巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図、図４はスパイラル型膜エレメントの側面図である。
【００１３】
この袋状膜１０は、正方形又は長方形状のものであり、第１の辺部１１、第２の辺部１２、第３の辺部１３及び第４の辺部１４を有している。この袋状膜１０は、長い一枚の分離膜フィルムを第２の辺部１２の部分で二つに折り返し、第１の辺部１１及び第３の辺部１３において折り重なった分離膜フィルム同士を接着剤等によって接着し、第４の辺部１４の一部については接着を行うことなく開放部とした袋状のものである。
【００１４】
第４の辺部１４の途中から第３の辺部１３にかけて袋状膜１０の分離膜フィルム同士が接着されておらず、透過水流出用の開放部３０となっている。また、この第４の辺部１４の該途中から第１の辺部１１にかけては、袋状膜１０の分離膜フィルム同士が接着されており、透過水の流出を阻止する閉鎖部３１となっている。
【００１５】
この袋状の膜１０内に透過水流路材（例えばメッシュスペーサ等よりなる。）１５が挿入配置されている。なお、袋状膜１０としては、長い一枚のフィルムを第２の辺部１２部分で二つに折り返したものに限らず、二枚の分離膜フィルムを重ね合わせ、第１の辺部１１、第２の辺部１２、第３の辺部１３及び第４の辺部１４の一部を接着するようにしたものであっても良い。
【００１６】
この袋状膜１０の一方の面には、接着剤１６が付着されると共に他方の面には接着剤１７，１８が付着され、この袋状膜１０がシャフト２０の周りに巻き付けられる。接着剤１６は第１の辺部１６に沿って付着され、接着剤１７は第３の辺部１３に沿って付着されている。接着剤１８は第４の辺部１４の長手方向の前記途中箇所から第３の辺部１３にかけて、透過水流出用の開放部３０に沿って付着されている。
【００１７】
袋状膜１０の表面のうち、接着剤１６，１７，１８と接する面には親和性処理が予め施されている。
【００１８】
複数枚の袋状膜１０をシャフト２０の周囲に巻き付けることにより、重なり合った袋状膜１０同士は接着剤１６，１７，１８の部分において水密的に接合される。これにより、袋状膜１０同士の間には原水（及び濃縮水）が流れる原水流路が構成される。接着剤１８が硬化することにより、巻回体の後端面には、内周側に原水（濃縮水）の流出用の開放部が形成され、外周側に原水流出阻止用の閉鎖部が形成される。上記の親水化処理を施してあり、接着剤１６，１７，１８と袋状膜１０との接着力がきわめて高いので、膜エレメントの耐圧性、耐久性が良好である。また、原水圧を高くしても袋状膜１０同士の接着が剥離しないので、原水圧を高くして透過水量を多くする運転も可能となる。
【００１９】
この実施の形態にあっては、第４の辺部１４のうち透過水流出用の開放部３０と透過水流出阻止用の閉鎖部３１との境界部分から、巻回体の後方に向ってフィン１９が延設されている。このフィン１９は、例えば合成樹脂フィルム又はシートよりなり、袋状膜１０に対し接着等により接合されるのが好ましい。このフィン１９の接着に際しても、予め袋状膜１０及びフィン１９に親和化処理を施してもよい。
【００２０】
袋状膜１０をシャフト２０の周りに図３の如くメッシュスペーサ２９を介して巻き付けることにより、図４に示すように巻回体２４が形成される。この巻回体２４の後端面からは、フィン１９が延出する。各袋状膜１０の第４の辺部１４において同一箇所にフィン１９を設けておくことにより、フィン１９は巻回体２４の軸心から等半径位上に位置し、フィン１９が重なり合うことによりフィン１９がリング状の突出部を形成することになる。このリング状の突出部内に円筒状のソケット２５の後端を挿入し、該ソケット２５とフィン１９を接着剤等により接合する。なお、ソケット２５をフィン１９に外嵌めしても良い。また、フィン１９に沿って巻回体２４の後端面に旋盤で切込み溝を付け、該溝にソケット２５の端部を埋め込むようにしても良い。ソケット２５とフィン１９との接着に際しても、両者を予め親和化処理してもよい。
【００２１】
このようにソケット２５とフィン１９とを接合することにより、巻回体２４の後端面の外周側の透過水流出領域とソケット２５の内周側の濃縮水流出領域とが区画される。
【００２２】
なお、袋状膜１０をシャフト２０の周りに巻き付けるに際しては、図３に示すように、袋状膜１０同士の間に原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介在させておく。これらのメッシュスペーサ２９を介在させることにより、原水流路４０が構成される。
【００２３】
図４に示すように、巻回体２４の前縁及び後縁にそれぞれトップリング２６及びエンドリング２７を合成樹脂モールド等により形成し、トップリング２６の外周にブラインシール２８を周設する。
【００２４】
このように構成されたスパイラル型膜エレメントにおいては、図４に示すように、巻回体２４の前端面から原水が袋状膜１０同士の間の原水流路に流入する。この原水は、巻回体２４の軸心線と略平行方向に原水流路を流れ、巻回体２４の後端のソケット２５の内側の端面から取り出される。そして、このように原水が原水流路を流れる間に、水が袋状膜１０内に透過し、透過水は巻回体２４の後端面のうちソケット２５の外周側から流出する。
【００２５】
このスパイラル型膜エレメントにあっては、透過水が袋状膜１０内を巻回体２４の軸心線と平行方向に流れて後端面から取り出されるため、透過水流通抵抗が著しく小さい。
【００２６】
また、シャフト２０が細くて足りるので、その分だけ袋状膜１０の巻回方向の長さを大きくとることができ、膜面積を大きくとることが可能である。袋状膜の巻回方向の長さを大きくしても、透過水流通抵抗は増大せず、透過水量を多くすることができる。
【００２７】
特に、前記親和化処理により接着剤１８と袋状膜１０との接着力を高くしておくことにより、原水流路内の原水圧力を高くしても原水流路原水が巻回体２４の後端面側の透過水室へリークすることを防止できる。
【００２８】
なお、この膜エレメントにおいては、ソケット２５の外周側に透過水流出部を配置し、ソケット２５の内側に濃縮水流出部を配置しているが、逆にソケット２５の内側を透過水流出部とし、ソケット２５の外周側を濃縮水流出部とするように構成しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、疎水性の膜同士を簡単にしかも強固に接着することができ、膜エレメントの生産性が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）図はスパイラル型膜エレメントに用いられる袋状膜の斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）図は（ａ）図のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図２】スパイラル型膜エレメントの袋状膜の巻き付け方法を示す断面図である。
【図３】巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図である。
【図４】スパイラル型膜エレメントの側面図である。
【符号の説明】
１０　袋状膜
１１　第１の辺部
１２　第２の辺部
１３　第３の辺部
１４　第４の辺部
１５　流路材
１６，１７，１８　接着剤
１９　フィン
２０　シャフト
２４　巻回体
２５　ソケット
２９　メッシュスペーサ
３０　透過水流出用の開放部
３１　透過水流出阻止用の閉鎖部

Claims (2)

1. 膜分離装置の膜エレメントを製造する方法であって、疎水性の膜面同士を接着剤で接着して膜エレメントを製造する方法において、
   接着剤との親和性を高めるための親和化処理を接着部に施した後、前記接着剤による接着を行うことを特徴とする膜エレメントの製造方法。
2. 請求項１において、前記膜エレメントは、疎水性の膜よりなる袋状膜の内部に透過水流路材が配置され、袋状膜同士の間には原水流路材が配置されているスパイラル型膜エレメントであって、
   該袋状膜は第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形であり、該第１、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、
   前記第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、
   該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあっては、前記袋状膜の開放部と重なる箇所は袋状膜同士が接着剤によって接着された閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所は開放部となっており、
   該接着剤による該袋状膜同士の接着部に前記親和化処理が施されていることを特徴とする膜エレメントの製造方法。

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