JP2004216276A - 中空糸膜束の擬似シート状物の製造方法と中空糸膜束擬似シート状物及び中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの低減と品質に優れた製品の製造とその生産性の向上とが実現される、気体、液体等の流体の分離装置に用いられる分離膜モジュールの中空糸膜束擬似シート状物の製造方法を提供すると共に、簡単な構造であり、中空糸膜束を効率よく且つ円滑に取り扱うことを可能にした中空糸膜束擬似シート状物を提供し、更には高品質の各種の形態に作製できる中空糸膜モジュールを提供する。
【解決手段】紡糸工程で得られた１本以上の中空糸膜（１１）を、隣接する中空糸膜（１１）との間に所定の間隔をもたせて枷枠（９） 上に並列状態で螺旋状に巻き取り、巻き取られた中空糸膜（１１）からなる円筒状の中空糸膜束（１２）を、枷枠（９） 上にて所要の間隔をもつ枷枠軸（９ａ）に平行な２本の直線に沿って熱融着させる。そして、中空糸膜束（１２）の直線状に融着された２本の熱融着部分（１３，１３） の間を切断する。枷枠（９） から取り外して単層の中空糸膜束の擬似シート状物（１４）を得る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体、液体等の流体の分離装置に用いられる分離膜モジュールの中空糸膜束擬似シート状物の製造方法と中空糸膜束擬似シート状物及び中空糸膜モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、中空糸膜を用いたモジュールを作製するにあたっては、その前駆体として多数本の中空糸膜を一平面上に均一に並べて、ある一定の幅を有する擬似シート状物を作製し、この擬似シート状物を用いてその両端部を熱可塑性樹脂をもって溶融接着してバンドル状、らせん状又は積層状などの各種の形態に中空糸膜モジュールを製造している。一般に、多数本の中空糸膜を擬似シート状の形態に加工する方法としてラッセル編み加工などが多用されている。
【０００３】
この種の擬似シート状物の製造方法の一例として、例えば本出願人が先に提案した特開平１０−５７７８２号公報には、紡糸工程で得られた中空繊維をスダレ編み加工によって擬似シート状に加工し、そのスダレ編みシートの長さ方向の両端部に熱可塑性樹脂をもって溶融接着させることによって擬似シート状物とする方法が開示されている。
【０００４】
前記スダレ編みシートは、多数本の中空繊維が横糸として所要の間隔をもって平行に配され、その横糸の配列間隔を縦糸を構成するフィラメントによって保持したものである。擬似シート状物としてスダレ編みシートを使用する場合は、連続していない複数本の中空繊維がシートの横糸を形成しているため、その縦糸と平行な両端部を熱可塑性樹脂にて溶融接着させることにより、擬似シート状物の両端部に薄膜状の樹脂接合部を設けている。一方、擬似シート状物として、中空繊維が縦糸と平行な両端部で複数回折り返され、略平行に配されて横糸が構成され、この横糸が縦糸を構成するフィラメントによって相互に保持されたラッセル編みシートを使用する場合には、隣接する横糸同士がつながっているため、一方の端部のみに前記樹脂接合部を設けている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−５７７８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示された擬似シート状物の製造方法は、紡糸工程で得られた中空糸膜を擬似シート状に加工し、それをモジュールへと加工する際に取り扱いやすい擬似シート状物を得るための優れた製法である。しかしながら、中空糸膜をスダレ編み加工あるいはラッセル編み加工により擬似シート状に加工するにあたっては、紡糸工程において一度ボビン等に巻き取られた中空糸膜又は中空繊維は、紡糸工程後のスダレ編み工程あるいはラッセル編み工程において、スダレ編み機やラッセル編み機などの加工機にかけ直す必要がある。このため、加工工程が増え、加工時間が遅くなり、加工費等が嵩む。しかも、製造コストが高くなるばかりでなく、生産効率を低下させ、生産性を損なう原因にもつながる。
【０００７】
また、機械的強度を高めるために強度保持材料と複合された形態の中空糸膜を使用すると、必然的に曲げ剛性が高くなる。このため、前記ラッセル編み工程において、その中空糸膜を折り返しながら編み込んでいくラッセル編み機にかけることは到底困難となり、多数本の中空繊維からなる中空糸膜束の擬似シート状物を簡単に且つ廉価に製造することができないという問題があった。このように、従来の擬似シート状物の製造方法は、安価な製造コストで製品を精度高く多量生産し、あるいは高速生産するには限界があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、製造コストの低減と品質に優れた製品の製造とその生産性の向上とが実現される、気体、液体等の流体の分離装置に用いられる分離膜モジュールの中空糸膜束擬似シート状物の製造方法を提供することを第１の目的とし、簡単な構造であり、中空糸膜束を効率よく且つ円滑に取り扱うことを可能にした中空糸膜束擬似シート状物を提供することを第２の目的とし、更には高品質の各種の形態に作製できる中空糸膜モジュールを提供することを第３の目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本件請求項１に係る発明は、熱可塑性素材により主に構成される中空糸膜を用いてモジュールの前駆体である擬似シート状物を製造する方法であって、紡糸工程で得られた１本以上の前記中空糸膜を、隣接する中空糸膜との間に所定の間隔をもたせて枷枠上に並列状態で螺旋状に巻き取ること、巻き取られた前記中空糸膜からなる円筒状の中空糸膜束を、枷枠上にて所要の間隔をもつ枷枠軸に平行な２本の直線に沿って熱融着させること、及び前記中空糸膜束の直線状に融着された２本の熱融着部分の間を切断することを含んでなることを特徴とする中空糸膜束の擬似シート状物の製造方法にある。
【００１０】
本発明における中空糸膜束の擬似シート状物とは、１本以上の中空糸膜を同じ長さ方向に一平面状に均一に且つ平行に並列して擬似的なシート状の形態に加工したものをいう。
【００１１】
本発明に係る中空糸膜束の擬似シート状物の製造方法は、上記特許文献１に開示された技術と大きく異なり、紡糸工程で得られた中空糸膜をボビンに巻き取ったのち、このボビンから線状に中空糸膜を一方向に引き出してスダレ編み加工したり、あるいはラッセル編み加工する工程を排除している。すなわち、本発明にあっては、紡糸工程で得られた１本以上の中空糸膜を、隣接する中空糸膜との間に所定の間隔をもって枷枠上に並列状態で螺旋状に一層分巻き取るたびに、その枷枠を取り除いて後工程に回す。
【００１２】
この操作と同時に、新たな枷枠を巻取装置に装着すると共に、この新たな枷枠上に紡糸工程側に連続する次位の中空糸膜の糸端を適宜の保持手段によって保持させる。糸端を保持する間に送り出される中空糸膜は、新たな枷枠との間に配した、例えばダンサーロールにより吸収して、一時的に滞留させる。糸端の保持が終了すると、次位の中空糸膜を新たな枷枠に巻き取り、上記操作を繰り返す。
【００１３】
巻取装置から取り外された枷枠上に巻き取られている多数本が並列した中空糸膜からなる円筒状の中空糸膜束を、枷枠上にてその周方向に所要の間隔をもって、枷枠軸に平行な２本の直線に沿って線状又は帯状に加熱及び加圧を行うことにより中空糸膜間を同糸膜をもって熱融着させ、その２本の熱融着部分の間を枷枠軸に平行に切断する。次いで、枷枠から取り外して簡単な構造の単層の中空糸膜束の擬似シート状物を得る。
【００１４】
ここで、本発明に適用される枷枠とは、１本以上の中空糸膜を同じ長さ方向に平行に並べて巻き取る巻枠をいい、例えば中央に回転軸を有する矩形状の枠体において対向する平行な枠材に中空糸膜を巻き取る形態、２以上の矩形状枠体の共通の回転軸を挟んで対向する平行な各枠材を拡開し多角形の巻取面を形成して中空糸膜を巻き取る形態が採用される。
【００１５】
上記構成は、従来のごとくボビンから線状に中空糸膜を一方向に引き出しながらラッセル編み加工する方法などと比較すると、擬似シート状に加工するにあたり、紡糸機から作られる中空糸膜を一旦ボビンに巻き取り、更にボビンからラッセル編み機などの加工機にかけ直して擬似シート状に加工する必要がなくなるばかりでなく、編み操作が不要となるため、加工工程の削減ができるようになり、それに伴い加工時間を大幅に短縮することができる。しかも、加工時の製造コストを低減することができると共に、中空糸膜を用いたモジュールの品質を低下させることなく、高品質の製品の安定した製造とその生産性の向上とが実現できる。
【００１６】
本発明にあって、熱融着を行う際の実質的な加熱温度は、請求項２に係る発明のように前記中空糸膜束の長さ方向の両端部近傍の加熱温度を中空糸膜の素材の融点よりも高く設定する。このときの加熱温度は中空糸膜の素材の融点よりも１．０〜３０℃高い温度に制御することが好ましい。１．０〜３０℃に制御すると、前記熱融着部と中空糸膜との接着状態が良好となり、上述の製造方法によって、請求項３に係る発明のような、熱可塑性素材からなる中空糸膜が一平面上に均一に並べられ、その中空糸膜束の長さ方向の両端部近傍において隣接する中空糸膜間が熱融着により連結された中空糸膜束の擬似シート状物が容易に得られる。
【００１７】
また、既述したような作用効果を更に顕著に現出するためには、請求項４に係る発明のごとく、紡糸工程後に中空糸膜を枷枠に巻き取ることによって得られる中空糸膜束の中空糸膜間の距離ａと前記中空糸膜の直径Ｄとを、ａ≦（Ｄ・π−２Ｄ）／４、（ａ≧０）の式を満足させることが好ましい。この関係式をもって巻き取られた枷枠の枠材付近に中空糸膜束の長さ方向に直交するようにして直線状、あるいは帯状に加熱及び加圧を行い、所定のピッチをもって隣接する中空糸膜同士を熱融着させると、モジュール加工時のハンドリング性が極めて良好となる。しかも、中空糸膜束の擬似シート状物の機械的強度の低下がない。
【００１８】
前記熱融着部の幅は、請求項５に係る発明のごとく、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好適である。さらに好ましくは、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の熱融着の幅を有することが有効である。熱融着部の幅を設定すると、熱融着による中空糸膜の変形や折損等が発生しにくくなり、熱融着部と中空糸膜とが所定のピッチをもって十分に接着固定され、中空糸膜束の擬似シート状物の形態を安定して保持することができる。
【００１９】
また、中空糸膜の破断強度や耐屈曲性を向上させるためには、請求項６に係る発明のごとく、強度保持材料との複合された形態の中空糸膜とすることが好ましい。上述のごとく紡糸工程の後工程であるラッセル編み加工等によって擬似シート状に加工することを排除しているため、本発明の上記方法により製造される擬似シート状物の構成中空糸膜として、従来では曲げ剛性が高いためにラッセル編み加工が困難である強度保持材料との複合中空糸膜を用いても、極端に屈曲させることがなく、所要の強度を確保した状態で安価に且つ容易にモジュール化することができる。
【００２０】
前記強度保持材料としては、請求項７に係る発明のごとく、ポリエステルマルチフィラメント単織組紐又はポリエステル繊維などを使用することができる。この複合構造として、請求項８に係る発明のように中空糸のポリエステルマルチフィラメント単織組紐の表面上に中空糸膜原液を塗布した構造のもの、請求項９に係る発明のごとくポリエステル繊維を中空糸膜の膜厚部に補強繊維として埋設させた構造のものなどを使用することができる。
【００２１】
また、請求項１０に係る発明のように、本発明の中空糸膜束の擬似シート状物を用いてバンドル状、らせん状、又は積層状の各種の中空糸膜モジュールを容易に安定して且つ効率的に作製することができ、良好な生産性が実現できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明の代表的な実施形態である中空糸膜束擬似シート状物を製造する一例を概略的に示す説明図、図２は本発明に適用される枷枠に巻き取られた中空糸膜束を熱融着した状態の中空糸膜束擬似シート状物の一例を模式的に示す要部拡大平面図、図３は同枷枠から切り離された状態の中空糸膜束擬似シート状物の一例を模式的に示す要部拡大平面図である。
【００２３】
本発明にあっては、上記特許文献１に開示された技術のように紡糸工程においてボビンに巻き取られた中空糸膜がスダレ編み加工又はラッセル編み加工のための後工程に回されたのち、スダレ編みシート又はラッセル編みシートの擬似シート状物に加工し、その擬似シート状物の端部に熱可塑性樹脂を溶融接着させることにより中空糸膜束の擬似シート状物とするのではない。本発明は、上記特許文献１に開示された技術と大きく異なり、紡糸工程で得られた１本以上の中空糸膜１１を枷枠９に一平面上に均一に且つ平行状態で螺旋状に一層分巻き取るたびに、その枷枠９を取り除いて単層の中空糸膜束擬似シート状物１４を得るための熱融着及び切断加工を行う後工程に回す。枷枠９の屈曲部分（枠材部分）で中空糸膜束１２を熱融着させ、その中空糸膜同士が熱融着した熱融着部１３を有する中空糸膜束疑似シート状物１４としている。
【００２４】
本発明における中空糸膜１１の素材は、特に限定されるものではないが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテン−１などのポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリスルホン樹脂などからなる従来から一般的な熱可塑性樹脂材を使用することが可能であり、目的とする中空糸膜モジュールの用途における分離物質の特性、もしくは他に要求される特性に適したものを使用することができる。
【００２５】
本発明に適用される熱可塑性中空糸膜束の擬似シート状物の製造装置１は、図１に示すように、製膜口金（紡糸ノズル）２と、同製膜口金２の下方に配された凝固浴３と、同凝固浴３中にあって水平軸線回りに回転自在に支持された第１のローラー４と、同第１ローラー４の回転軸線に平行な回転軸線上にあって、上下に所定の高低差をもってジグザグ状に配された図示せぬ支持部材に回転自在に支持された第２〜第５のローラー５〜８と、全てのローラー４〜８の回転軸線に平行な回転軸線上に回転自在に支持された枷枠９を有する巻取装置１０とを備えている。図示例によると、複数の並列するローラー４〜８のうち、前記第１及び第４ローラー４，７は一平面上に平行に並設されている。前記第２、第３及び第５ローラー５，６，８は、前記第１及び第３ローラー４，７よりも高位にあって一平面上に平行に並設されている。
【００２６】
以上の構成は、本実施形態の中空糸膜束擬似シート状物の製造装置１の一例を示す構成であり、その構造及びその構成部材等は、図示例に限定されるものではないことは勿論である。前記ローラー４〜８は、繊維束を案内し得る案内部材など、例えば第４ローラー７の代わりにダンサーロールを使用してもよく、案内部材又はそれらを組み合わせた各種の案内部材を使用することができる。
【００２７】
本発明は、特に限定されるものではないが、本実施形態にあっては、中空糸膜を簡便に巻き取るために枷枠９を使用する。本発明における枷枠９とは、１本以上の中空糸膜を同じ長さ方向に平行に並べて巻き取る巻枠をいう。枷枠９として、例えば中央に回転軸を有する矩形状の枠体において対向する平行な枠材に中空糸膜を巻き取る形態、２以上の矩形状枠体の共通の回転軸を挟んで対向する平行な各枠材を拡開し多角形の巻取面を形成して中空糸膜を巻き取るなどの様々な形態を使用することができる。
【００２８】
中空糸膜束擬似シート状物１４を製造するには、所定の温度に保温した製膜口金２から吐出する１本以上の中空糸膜１１を凝固浴３中に導いて第１ローラー４の下を潜るようにして巻き掛け、その第１ローラー４の高位にある第２及び第３ローラー５，６の上を跨いだのちに次位の第４ローラー７の下を潜るようにして巻き掛け、次位の第５ローラー８の上を跨ぐようにして枷枠９に巻き取る。この１本以上の中空糸膜１１を、隣接する中空糸膜１１との間に所定の間隔をもたせて枷枠９上に並列状態で螺旋状に一層分巻き取るたびに、その枷枠９を取り除いて単層の中空糸膜束擬似シート状物１４を得るための熱融着及び切断加工を行う後工程に回す。
【００２９】
この操作と同時に、新たな枷枠９を巻取装置１０に装着すると共に、この新たな枷枠９上に紡糸工程側に連続する次位の中空糸膜１１の糸端を図示せぬ適宜の保持手段によって保持させる。中空糸膜１１の糸端を保持する間に送り出される中空糸膜１１は、新たな枷枠９との間に配した、例えば上述のダンサーロールにより吸収して、一時的に滞留させる。中空糸膜１１の糸端の保持が終了すると、次位の中空糸膜１１を新たな枷枠９に巻き取り、上記操作を繰り返す。
【００３０】
一方、巻取装置１０から取り外された枷枠９を洗浄及び乾燥したのち、この枷枠９上に巻き取られている多数本が並列した中空糸膜１１からなる円筒状の中空糸膜束１２を、枷枠９上にてその周方向に所要の間隔をもって、枷枠軸９ａに平行な２本の直線に沿って直線状又は帯状に加熱及び加圧を行い、中空糸膜１１間を同糸膜１１をもって熱融着させて、図２に示すように直線状又は帯状の２本の熱融着部１３を形成する。図３に示すように２本の前記熱融着部１３を残した状態で、同熱融着部分の間を枷枠軸９ａに平行に切断することによって、その中空糸膜１１同士が熱融着した熱融着部１３を有する単層の中空糸膜束疑似シート状物１４を得る。
【００３１】
なお、前記熱融着部１３は、中空糸膜束疑似シート状物１４の両端部ともに同一構造からなる。このため、図２及び図３に示すように、片側の中空糸膜束疑似シート状物１４のみを示している。また、中空糸膜１１の糸端を枷枠９上に保持するには手動によって保持させてもよいが、これを自動化することもできることは勿論である。また、モジュール加工の際には前記熱融着部１３を含む中空糸膜束１２の端部を切断除去してしまうため、中空糸膜１１間を熱融着するときは、その中空糸膜１１の中空部分が偏平状に潰され閉鎖されてもよい。図４に中空糸膜モジュールの製造方法の一例を模式的に示している。なお、同図において、符号１５はモジュール管体を示し、符号１６はポッティング部を示している。
【００３２】
本発明では、前記熱融着部１３の幅は、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが望ましい。さらに好ましくは、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の熱融着幅を有することが有効である。このように熱融着部１３の幅を設定すると、熱融着による中空糸膜１１の変形や折損等が発生しにくくなり、熱融着部１３と中空糸膜１１とが所定のピッチをもって十分に接着固定され、擬似シート状物１４の形態を安定して保持することができる。
【００３３】
また、中空糸膜１１は、その破断強度や耐屈曲性を向上させるために強度保持材料との複合構造であってもよい。強度保持材料として、例えばポリエステルマルチフィラメント単織組紐やポリエステル繊維などを使用することができる。この複合構造としては、例えば中空糸のポリエステルマルチフィラメント単織組紐を紡糸ノズル２に供給し、その表面上に中空糸膜原液を塗布した構造のもの、紡糸ノズル２にポリエステル繊維を供給し、中空糸膜１１の膜厚部に補強繊維として埋設させた構造のものなどを効果的に使用することができる。
【００３４】
更に、上述のように中空糸膜１１を枷枠９に巻き取るとき、互いに隣接する中空糸膜１１同士の隙間幅は、図５に示すように中空糸膜１１間の距離をａとし、中空糸膜の直径をＤとしたとき、ａ≦（Ｄ・π−２Ｄ）／４、（ａ≧０）の関係を満足させるように設定することが好ましい。中空糸膜１１が加圧され熱融着されるとき、中空糸膜１１間の距離ａが一定であり、中空糸膜１１が偏平状に変形する場合は、中空糸膜１１の断面の最大長さは（Ｄ・π）／２となり、隣り合う中空糸膜１１と重なり合う長さを（Ｄ・π）／２の１／４としたとき、中空糸膜１１間の距離ａは（Ｄ・π−２Ｄ）／４となる。従って、０≦ａ≦（Ｄ・π−２Ｄ）／４の式を満足するとき、中空糸膜１１間に十分な接着強度が合理的に得られる。しかも、モジュール加工時のハンドリング性が極めて良好となり、擬似シート状物１４の機械的強度の低下がない。
【００３５】
一方、枷枠９の形状は、中空糸膜束１２が折り返されて巻かれる屈曲部（枷の横幅部分）がコテで熱融着させる際の下敷きとなる部分であることから、中空糸膜束１２の巻き取り方向に対して横断する方向に向けて平行に対向して配された一対の板状の鍔部間の幅が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが望ましい。枷枠９の寸法については、必要とする中空糸膜束１２の擬似シート状物１４の寸法に合わせたものを使用すればよいが、その材質は強度や耐熱性を有する、例えばスチール、ステンレス、アルミニウム等の金属製のものが好ましい。
【００３６】
また、熱融着を行う図示せぬ加熱圧着器具は、ヒータ、温度制御エア、あるいは熱媒などの従来から一般的な手段を使用することが可能であるが、加熱圧着器具としては、例えば赤外線ヒータや温風ヒータを使用する。より好ましくは、その加熱部分の表面温度が制御可能な構造であることが好ましい。また、レーザー光照射装置を用いて熱融着部を加熱する方法であってもよい。この場合は、狭い範囲を集中して熱融着させることができるため、圧着は不要となる。これらを組み合わせて使用することにより正確な温度制御を行うことが好適である。加熱圧着器具の表面は、中空糸膜の素材が溶融状態を保つ温度、例えば同樹脂の融点以上の温度に予め加熱することにより、同樹脂を１０〜３０秒程度の時間で溶融状態に加熱することができる。
【００３７】
この加熱圧着器具を中空糸膜束擬似シート状物１４の熱融着部１３の形成部位に直交させるようにして押し付けて圧着させるには、加熱圧着器具自体が押し付ける力を有する構造のものが好ましい。加熱圧着器具として、例えば市販されているコテ型のハンドタイプホットシーラーやアイロン等が使用できる。また、加熱圧着器具は流体や電気などによる駆動によって圧着作業が自動的に行える構造のものでもよいことは勿論である。熱融着を行う際の実質的な加熱温度は１．０〜３０℃に制御すると、熱融着部１３と中空糸膜１１との接着状態が良好となるため、中空糸膜１１の素材の融点よりも１．０〜３０℃高い温度が好ましい。
【００３８】
以上の製造方法で得られた中空糸膜束擬似シート状物１４を用い、この中空糸膜束擬似シート状物１４の熱融着部１３を両端として簾巻きに巻いてバンドル状とし、これをモジュール管体１５にセットしてモジュール化することができる。また、液中の気体を除去する脱気モジュールなどでは、モジュール管体１５に充填する中空糸膜１１の密度を可能な限り高くした方が有利であることから、中空糸膜束擬似シート状物を用いたバンドル状物をらせん状に巻いて、モジュール管体１５にセットしてモジュール化することができる。
【００３９】
以下に、本発明の更に具体的な実施例について比較例と共に説明する。
ここで、各実施例及び比較例において説明する中空糸膜束擬似シート状物１４の機械的強度は、２０ｍｍの幅で熱融着した中空糸膜同士の熱融着部１３が外部からの荷重によって破断するときの最小の荷重値であり、図６に示す一般的な測定装置によって測定した値である。同図において、符号１６は上部チャックを示し、符号１７は下部チャックを示している。図示例によると、中空糸膜束擬似シート状物１４の熱融着部１３の一端を挟持した上部チャック１６に対して、同じく反対側の熱融着部１３の他端を挟持した下部チャック１７を図示の矢印方向に作動させることによって中空糸膜束擬似シート状物１４の機械的強度を測定している。モジュール加工時には、中空糸膜束擬似シート状物１４に過度なストレスを与えないように取り扱って形態を保つ強度の目安としては、５Ｎ以上の機械的強度を有することが望ましい。
【００４０】
（実施例１）
ポリフッ化ビニリデンＡ（アトフィナジャパン製、商品名カイナー３０１Ｆ）１１質量部、ポリフッ化ビニリデンＢ（アトフィナジャパン製、商品名カイナー７１１）７質量部、ポリビニルピロリドン（Ｋ−９０）９質量部を、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド７３質量部に８０℃で加熱攪拌溶解した。この紡糸原液と補強繊維であるポリエステルマルチフィラメント（１１００ｄｔｅｘ／４８ｆｉｌ 、引張破断強度４．７Ｎ、引張破断伸度５０％）１本を、外径１．６ｍｍ、内径０．８ｍｍからなる３０℃に保温した二重環状口金から吐出した。その際に、前記補強繊維に張力を０．３Ｎかけた状態で、各ローラー４〜８に巻き掛けていく方向に対して水平方向９０°の角度をもって供給し、製膜口金（紡糸ノズル）２の鞘部から吐出すると共に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド３０質量部、水３０質量部、グリセリン４０質量部からなる内部凝固液を前記製膜口金２の芯部から吐出し、口金吐出面から４０ｍｍ下方に設置した６５℃のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド３０質量部、水７０質量部からなる凝固浴３中に導入した。そして更に、凝固浴３の凝固浴面から７００ｍｍ下に設置した第１ローラー４から各ローラー５〜８を介して枷枠９に中空糸膜同士の隙間幅を約０．１ｍｍとして１層巻き取った。
【００４１】
得られた中空糸膜の外径は１２００μｍであった。前記枷枠９を洗浄、乾燥する工程を経たのち、中空糸膜を巻き付ける枷枠９の屈曲部分で１５０℃に加熱したコテを用いて幅２０ｍｍの加熱面で１０秒間圧着して熱融着させ、中空糸膜同士が接着した中空糸膜束擬似シート状物１４を得た。得られた中空糸膜束擬似シート状物１４は、幅２６０ｍｍ、長さ９６０ｍｍ、有効膜長９００ｍｍの１層のシート状であり、隣接する中空糸膜同士の隙間幅が約０．０５ｍｍ、中空糸膜本数が約２２０本である中空糸膜束擬似シート状物１４を２枚得ることができた。その熱融着部１３は、隣接する中空糸膜同士が完全に融着しており、機械的強度は６．３Ｎであってモジュール化に必要な機械的強度を保っていた。
【００４２】
（実施例２）
ポリフッ化ビニリデンＡ（アトフィナジャパン製、商品名カイナー３０１Ｆ）１１質量部、ポリフッ化ビニリデンＢ（アトフィナジャパン製、商品名カイナー７１１）７質量部、ポリビニルピロリドン（ＩＳＰ社製Ｋ−９０）９質量部、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド７３質量部に溶解して紡糸原液（原液濃度１８％、原液温度６０℃）を調整した。この紡糸原液を外径２．２ｍｍ、内径１．９ｍｍからなる３０℃に保温した二重環状ノズルの鞘部から吐出すると同時にポリエステルマルチフィラメント単織組紐（マルチフィラメント；トータルデシテックス２８０／２４フィラメント、２本合糸×８キャリア＋マルチフィラメント；トータルデシテックス２８０／２４フィラメント、２本合糸×８キャリア、計１６打ち）に塗布し、空気中に１．２秒間滞在させた。そののち、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０質量部、水９０質量部からなる凝固浴３中に導入して得られた組紐補強多孔膜を枷枠９に巻き取った以外は、上記実施例１と同じ条件、方法によって中空糸膜束擬似シート状物１４を得た。
【００４３】
中空糸膜１１の外径は１７００μｍであった。得られた中空糸膜束擬似シート状物１４は、幅２６０ｍｍ、長さ９６０ｍｍ、有効膜長９００ｍｍの１層のシート状であって、隣接する中空糸膜同士の隙間幅が約０．１ｍｍであり、中空糸膜本数が約１２０本の中空糸膜束擬似シート状物１４を２枚得ることができた。その熱融着部１３は、隣接する中空糸膜同士が完全に融着しており、機械的強度は５．８Ｎであり、モジュール化に必要な機械的強度を保っていた。
【００４４】
（比較例１）
枷枠に巻き取る中空糸膜同士の隙間幅を０．５ｍｍとした以外は、上記実施例１と同様の条件、方法によって中空糸膜束擬似シート状物を作製した。中空糸膜同士の熱融着部分には、まばらに隙間が発生し、モジュール化に必要とする機械的強度を十分に確保することができなかった。
【００４５】
以上の説明からも明らかなように、本発明によって、従来の方法である枷枠から線状に中空糸膜を引き出しながらラッセル編み加工する方法と比較すると、擬似シート状に加工するにあたり、紡糸機から作られる中空糸膜を一旦ボビンに巻き取り、更にボビンからラッセル編み機などの加工機にかけ直して擬似シート状に加工する必要がなくなるばかりでなく、その加工プロセスを省略することができると共に、加工速度を速くすることができるようになり、それに伴い加工コストを低減することが可能となる。また、中空糸膜を用いたモジュールの品質を低下することなく、、高品質の製品の安定した製造とその生産性の向上とが実現できる。
【００４６】
また、上記ラッセル編み加工等によって擬似シート状に加工することを排除しているため、本発明の上記方法により製造される擬似シート状物の構成中空糸膜として、従来では曲げ剛性が高いためにラッセル編み加工が困難である強度保持材料との複合中空糸膜を用いても、極端に屈曲させることがなく、所要の強度を確保した状態で安価に且つ容易にモジュール化することができる。なお、本発明は上記実施形態や実施例に限定されるものではなく、それらの実施形態や実施例から当業者が容易に変更可能な技術的な範囲をも当然に包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施形態である中空糸膜束擬似シート状物を製造する一例を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明に適用される枷枠に巻き取られた中空糸膜束を熱融着した状態の擬似シート状物の一例を模式的に示す要部拡大平面図である。
【図３】同枷枠から切り離された状態の擬似シート状物の一例を模式的に示す要部拡大平面図である。
【図４】中空糸膜モジュールの製造方法の一例を模式的に示す説明図である。
【図５】中空糸膜間の距離ａと中空糸膜の直径Ｄとの寸法関係を説明するための説明図である。
【図６】中空糸膜同士の熱融着部が破断されるときの荷重値を測定する一例を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ 製造装置
２ 製膜口金（紡糸ノズル）
３ 凝固浴
４〜８ ローラー
９ 枷枠
９ａ 枷枠軸
１０ 巻き取り装置
１１ 中空糸膜
１２ 中空糸膜束
１３ 熱融着部
１４ 中空糸膜束疑似シート状物
１５ モジュール管体
１６ ポッティング部
１７ 上部チャック
１８ 下部チャック

Claims (10)

1. 熱可塑性素材により主に構成される中空糸膜を用いてモジュールの前駆体である擬似シート状物を製造する方法であって、
   紡糸工程で得られた１本以上の前記中空糸膜を、隣接する中空糸膜との間に所定の間隔をもたせて枷枠上に並列状態で螺旋状に巻き取ること、
   巻き取られた前記中空糸膜からなる円筒状の中空糸膜束を、枷枠上にて所要の間隔をもつ枷枠軸に平行な２本の直線に沿って熱融着させること、及び
   前記中空糸膜束の直線状に融着された２本の熱融着部分の間を切断すること、を含んでなることを特徴とする中空糸膜束の擬似シート状物の製造方法。
2. 前記中空糸膜束の長さ方向の両端部近傍の加熱温度を中空糸膜の素材の融点よりも１．０〜３０℃高い温度に制御することを含んでなることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 熱可塑性素材からなる中空糸膜が一平面上に均一に並べられ、その中空糸膜束の長さ方向の両端部近傍において隣接する中空糸膜間が熱融着により連結されてなることを特徴とする中空糸膜束の擬似シート状物。
4. 前記中空糸膜束の中空糸膜間の距離ａと前記中空糸膜の直径Ｄが、ａ≦（Ｄ・π−２Ｄ）／４、（ａ≧０）の関係を有してなることを特徴とする請求項３記載の擬似シート状物。
5. 前記熱融着部の幅が１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３又は４記載の擬似シート状物。
6. 前記中空糸膜が強度保持材料との複合構造であることを特徴とする請求項４又は５記載の擬似シート状物。
7. 前記強度保持材料がポリエステルマルチフィラメント単織組紐又はポリエステル繊維からなることを特徴とする請求項６記載の擬似シート状物。
8. 前記複合構造が中空糸であるポリエステルマルチフィラメント単織組紐の表面上に中空糸膜原液を塗布されてなることを特徴とする請求項６記載の擬似シート状物。
9. 前記複合構造が前記中空糸膜の膜厚部に前記強度保持材料を埋設してなることを特徴とする請求項６記載の擬似シート状物。
10. 上記請求項３〜６のいずれかに記載の擬似シート状物を用いて作製したことを特徴とするバンドル状、らせん状、又は積層状の各種中空糸膜モジュール。

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