JP2009119336A - 中空糸膜モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポッティング部への中空糸膜の付け根部分の破損が抑制された中空糸膜モジュールおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】中空糸膜１２の中空糸膜束１４がハウジング１６内に収納され、中空糸膜束１４の端部がポッティング部１８によってハウジング１６に固定され、ポッティング部１８に空隙２０が形成され、かつ空隙２０がハウジング１６の内部に面した端面２２側に偏在している中空糸膜モジュール１０を、（ａ）中空糸膜束１４の端部を、気体によって流動状態にある熱可塑性樹脂微粒子と接触させ、中空糸膜束１４の端部に熱可塑性樹脂微粒子付着部を形成する工程と、（ｂ）中空糸膜１２の軸方向の末端側から熱可塑性樹脂微粒子付着部を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、ポッティング部１８を形成する工程とを有する方法で製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空糸膜モジュールおよびその製造方法に関する。

複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束がハウジング内に収納されるとともに、中空糸膜束の端部がポッティング部によってハウジングに固定された中空糸膜モジュールが知られている。また、該中空糸膜モジュールを、化学的安定性や清浄性の求められる用途に展開することを目的として、ポッティング部に熱可塑性樹脂を用いた中空糸膜モジュールが提案されている。

該中空糸膜モジュールの製造方法としては、例えば、下記の方法が提案されている。
（１）布帛状に形成した中空糸膜のポッティング部分に熱溶融熱可塑性樹脂を流し、巻き取り、中空糸膜を集束固定する方法（特許文献１）。
（２）熱可塑性樹脂微粒子に液体を加え高濃度懸濁液とし、該高濃度懸濁液に中空糸膜束の端部を浸漬することで、中空糸膜束の端部に高濃度懸濁液を付着させた後、熱可塑性樹脂微粒子を加熱溶融して中空糸膜を集束固定する方法（特許文献２、３）。

しかし、（１）の方法で得られた中空糸膜モジュールは、ポッティング部が密に形成されてしまうため、使用時に中空糸膜が揺れると、ポッティングへの中空糸膜の付け根部分が折れ曲がりやすく、中空糸膜が破損することがある。また、（１）の方法では、熱可塑性樹脂の融点、粘度等と、該融点での中空糸膜の溶融、つぶれ等の耐久性との関係から、使用可能な熱可塑性樹脂が限定されてしまう。

（２）の方法では、中空糸膜束の端部に付着した高濃度懸濁液から液体を蒸発する際、熱可塑性樹脂微粒子同士の凝集が起こり、部分的にクレバス状の亀裂が入ってしまう。該亀裂を加熱溶融時に塞ぐために、溶融時の流動性が高い熱可塑性樹脂を選定したり、遠心力により溶融樹脂を中空糸膜束の端面方向に流動させたりする必要がある。しかし、該方法で得られた中空糸膜モジュールは、ポッティング部が密に形成されてしまうため、使用時にポッティング部への中空糸膜の付け根部分が折れ曲がりやすく、中空糸膜が破損することがある。また、（２）の方法では、高濃度懸濁液の液体による熱可塑性樹脂微粒子およびポッティング部の汚染や、液体として有機溶剤を用いた場合、熱可塑性樹脂微粒子に含まれる添加剤等の抽出、濃縮が起こることがある。

中空糸膜の揺れによる、ポッティング部への中空糸膜の付け根部分の破損を抑制する方法としては、例えば、下記の方法が提案されている。
（３）中空糸膜の付け根部分に、中空糸膜の揺れを抑制する多数の粒体を配設する方法（特許文献４）。

しかし、（３）の方法では、中空糸膜束をハウジング内に収納し、ポッティング部で固定した後に、ハウジングに形成された透過液出口から粒体を投入しているだけであるため、中空糸膜の間に確実に粒体を配設することが困難であり、緩衝材の効果を発揮しない場合がある。
特開平７−７７１号公報 特開平４−６３１１７号公報 特開平８−３１８１３９号公報 特開平８−１１２５１７号公報

本発明は、ポッティング部への中空糸膜の付け根部分の破損が抑制された中空糸膜モジュールを提供する。
また、本発明は、ポッティング部に用いる熱可塑性樹脂の種類の制限が少ない、中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。
さらに、本発明は、ポッティング部の形成時に液体を使用する必要がない上に、ポッティング部の形成時に過剰な熱や力をかける必要がなく、ポッティング部への中空糸膜の付け根部分の破損が抑制された、中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。

本発明の中空糸膜モジュールは、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束がハウジング内に収納されるとともに、中空糸膜束の少なくとも一方の端部がポッティング部によって中空糸膜の端部の開口状態を保ったままハウジングに固定された中空糸膜モジュールであって、前記ポッティング部に空隙が形成され、かつ該空隙が、ハウジングの内部に面した端面側に偏在していることを特徴とする。

本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束がハウジング内に収納されるとともに、中空糸膜束の少なくとも一方の端部がポッティング部によって中空糸膜の端部の開口状態を保ったままハウジングに固定された中空糸膜モジュールの製造方法であって、下記の工程を有することを特徴とする。
（ａ）中空糸膜束の少なくとも一方の端部を、気体によって流動状態にある熱可塑性樹脂微粒子と接触させ、該中空糸膜束の端部に熱可塑性樹脂微粒子付着部を形成する工程。
（ｂ）前記（ａ）工程の後、中空糸膜の軸方向の末端側から熱可塑性樹脂微粒子付着部を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、ポッティング部を形成する工程。

前記（ｂ）工程においては、熱可塑性樹脂微粒子付着部の外周を保温材で囲むことが好ましい。

本発明の中空糸膜モジュールにおいては、ポッティング部への中空糸膜の付け根部分の破損が抑制される。
また、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法によれば、ポッティング部への中空糸膜の付け根部分の破損が抑制された中空糸膜モジュールを製造でき、しかも、ポッティング部に用いる熱可塑性樹脂の種類の制限が少なく、ポッティング部の形成時に過剰な熱や力をかける必要がなく、かつポッティング部の形成時に液体を使用する必要がない。

＜中空糸膜モジュール＞
図１は、本発明の中空糸膜モジュールのポッティング部付近の断面を示す図である。中空糸膜モジュール１０は、複数本の中空糸膜１２からなる中空糸膜束１４がハウジング１６内に収納されるとともに、中空糸膜束１４の端部がポッティング部１８によって中空糸膜１２の端部の開口状態を保ったままハウジング１６に固定されたものである。

ポッティング部１８には、空隙２０が形成され、かつ該空隙２０が、ハウジング１６の内部に面した端面２２側、すなわちポッティング部１８への中空糸膜１２の付け根側に向かうにしたがって多く偏在している。一方、ハウジング１６の外部に面したポッティング部１８の端面２４側、すなわち中空糸膜１２の開口端部側には、空隙２０は存在しない。

ポッティング部１８を形成しているポッティング材としては、熱硬化性樹脂（ポリウレタン、エポキシ硬化物等。）、熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、テトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂等。）が挙げられる。

中空糸膜１２としては、多孔質中空糸膜、非多孔質中空糸膜、三層複合中空糸膜等が挙げられる。
中空糸膜１２の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）、テトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。

ハウジング１６の材質としては、樹脂材料（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）、硬質ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート、ポリスルフォン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）樹脂等。）、金属材料（ステンレススチール等。）等が挙げられる。

以上説明した中空糸膜モジュール１０にあっては、ポッティング部１８に空隙２０が形成され、かつ該空隙２０が、ハウジング１６の内部に面した端面２２側に偏在しているため、中空糸膜モジュール１０の使用時に中空糸膜１２が揺れても、中空糸膜１２の折れ曲がり方向にポッティング部１８も変形する。そのため、中空糸膜１２が、そのポッティング部１８への付け根にて急激に折れ曲がることがなくなり、中空糸膜１２の付け根部分の破損が抑制される。
また、空隙２０が、ハウジング１６の内部に面したポッティング部１８の端面２２側に偏在し、ハウジング１６の外部に面したポッティング部１８の端面２４側に存在しないため、中空糸膜１２同士および中空糸膜１２とハウジング１６との間は液密に封止される。
また、ポッティング部１８のバルク体積が少ないため、残留応力、応力集中が少なく、長期安定性に優れる等の効果も発揮される。

なお、本発明の中空糸膜モジュールは、ハウジングの内部に面したポッティング部の端面側が空隙によって疎となり、ハウジングの外部に面したポッティング部の端面側が密となるものであればよく、図示例の中空糸膜モジュール１０には限定されない。例えば、空隙は、ハウジングの外部に面したポッティング部の端面側から、ハウジングの内部に面したポッティング部の端面側に向かって、連続的に増加してもよく、段階的に増加してもよい。

＜中空糸膜モジュールの製造方法＞
中空糸膜モジュール１０は、例えば、下記の方法によって製造される。
（ｉ）ポッティング材として熱硬化性樹脂であるポリウレタンを用いる場合、硬化前のウレタンに水を添加し、反応により発生する炭酸ガスを中空糸膜束１４の端部に封入した状態でウレタンを硬化させる方法。
（ii）ポッティング材として熱可塑性樹脂を用いる場合、熱可塑性樹脂微粒子を中空糸膜束１４の端部に付着させた後、中空糸膜１２の軸方向の末端側から熱可塑性樹脂微粒子を加熱することにより、中空糸膜１２の末端近傍のみを溶融封止する方法。なお、ここでいう中空糸膜１２の軸方向とは、ラッセル編地の折り返し部分を除く部分の中空糸膜１２の軸方向である。
以下、（ii）の方法について具体的に説明する。

本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、下記の工程を有する方法である。
（ａ）中空糸膜束の少なくとも一方の端部を、気体によって流動状態にある熱可塑性樹脂微粒子と接触させ、該中空糸膜束の端部に熱可塑性樹脂微粒子付着部を形成する工程。
（ｂ）前記（ａ）工程の後、中空糸膜の軸方向の末端側から熱可塑性樹脂微粒子付着部を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、ポッティング部を形成する工程。
（ｃ）必要に応じて、前記（ｂ）工程の後、中空糸膜束の末端側のポッティング部の端面近傍を中空糸膜束とともに切断して、中空糸膜の端部を開口させる工程。

（ａ）工程：
中空糸膜束としては、中空糸膜を単にひき揃えたバンドル；中空糸膜を緯糸として用いた編地；該編地を数枚積層した積層体等が挙げられる。
編地としては、図２に示すようなラッセル編地の中空糸膜束１４が挙げられる。該中空糸膜束１４は、複数の中空糸膜１２を、中空糸膜束１４の幅の長さに複数回折り返し、この折り返し部分を、中空糸膜束１４の長手方向に延びるチェーンステッチの拘束糸条２６にて結束させたものである。
中空糸膜束における中空糸膜の本数は、中空糸膜の間に確実に熱可塑性樹脂微粒子を保持させる点から、１０〜５０本が好ましい。

熱可塑性樹脂微粒子の材質としては、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂微粒子は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。該組み合わせとしては、粒径の異なる熱可塑性樹脂微粒子の組み合わせ、材質（密度、融点等。）の異なる熱可塑性樹脂微粒子の組み合わせ等が挙げられる。

粒径の異なる熱可塑性樹脂微粒子の組み合わせの場合、大粒径の微粒子の間の隙間に小粒径の微粒子が入り込むことによって、中空糸膜の間に保持される熱可塑性樹脂微粒子の充填効率が向上する。また、振動により熱可塑性樹脂微粒子の流動床を形成する場合、小粒径の微粒子が下方に溜まるため、流動床に中空糸膜束を浸漬した際に、中空糸膜束の端面近傍に高充填密度で熱可塑性樹脂微粒子が付着、保持される。

融点の異なる熱可塑性樹脂微粒子の組み合わせの場合、低融点の熱可塑性樹脂微粒子がバインダとなり、ハウジングの内部に面したポッティング部の端面近傍の、加熱されにくい部分でも低融点の該熱可塑性樹脂微粒子が溶融し、高融点の未溶融の熱可塑性樹脂微粒子を融着するため、中空糸膜モジュールの使用時における熱可塑性樹脂微粒子の脱落を抑制できる。

材質の異なる熱可塑性樹脂微粒子の組み合わせの一例として、テトラフルオロエチレン微粒子とポリエチレン微粒子の組み合わせについて説明する。
該組み合わせの場合、粒径を同じにすることにより、流動床としたときに密度の大きいテトラフルオロエチレン微粒子は流動床の下層部に溜まり、密度の小さいポリエチレン微粒子は流動床の上層部に溜まる。該状態で中空糸膜束を流動床に浸漬すると、中空糸膜束の端部にテトラフルオロエチレン微粒子が付着、保持され、中空糸膜のポッティング部への付け根付近にはポリエチレン微粒子が付着、保持される。該状態で、後述の（ｂ）工程にて熱可塑性樹脂微粒子付着部を中空糸膜の軸方向の末端側から加熱すると、ハウジングの外部に面したポッティング部の端面付近には耐溶剤性が高いテトラフルオロエチレンが配置され、ハウジングの内部に面したポッティング部の端面付近には柔軟性の高いポリエチレンが配置される。加熱は、中空糸膜の軸方向の末端側からのみのため、ハウジングの外部に面したポッティング部の端面付近にテトラフルオロエチレンを溶融するために充分な加熱を行っても、ハウジングの内部に面したポッティング部の端面付近には過剰な熱が加わることなく、ポッティング部への付け根付近の中空糸膜に熱による負荷を与えることがなく、耐溶剤性の高い中空糸膜モジュールを製造できる。

中空糸膜束の端部を、気体によって流動状態にある熱可塑性樹脂微粒子と接触させ、該中空糸膜束の端部に熱可塑性樹脂微粒子付着部を形成する方法としては、例えば、下記の方法が挙げられる。
（ａ１）熱可塑性樹脂微粒子を収容する容器を振動させることで流動床とし（特開２００３−２９０６９１号公報）、該流動床に中空糸膜束の端部を浸漬し、引き上げる方法。
（ａ２）熱可塑性樹脂微粒子を収容する容器の下方から気体を供給することで流動床とし（特開平９−２５３７９０号公報）、該流動床に中空糸膜束の端部を浸漬し、引き上げる方法。
（ａ３）塗装ガンによる吹き付け（特開平８−５７３６１号公報）によって、熱可塑性樹脂微粒子を中空糸膜束の端部に付着させる方法。

気体を分散媒として熱可塑性樹脂微粒子を流動床とする場合、気体の酸素濃度、露点等に留意し、発火、粉塵爆発等を防止するように流動方法、流動条件を選定する（例えば、特開２０００−７９３５９号公報）。
中空糸膜の間に確実に熱可塑性樹脂微粒子を付着、保持させ、生産性、製品安定性を向上させるために、中空糸膜束を開繊する工程を取り入れてもよい。開繊方法としては、例えば、特開平１１−２００１３６号公報に記載の方法が挙げられる。

（ａ１）の具体的な方法としては、例えば図３に示すように、振動機２８上に取り付けられた容器３０内に熱可塑性樹脂微粒子３２を入れ、振動機２８の振動により、熱可塑性樹脂微粒子３２を流動状態にして流動床とし、該流動床に中空糸膜束１４の端部、すなわちラッセル編地の折り返し部を浸漬する方法が挙げられる。
この際、流動床に浸漬していない部分の中空糸膜束１４にエアガン３４から気体を吹き付け、開繊してもよい。

（ｂ）工程：
ポッティング部を形成し、該ポッティング部によって中空糸膜束の端部をハウジングに固定する方法としては、例えば、下記の方法が挙げられる。
（ｂ１）前記（ａ）工程の後、中空糸膜束をハウジング内に収納し、中空糸膜の軸方向の末端側から熱可塑性樹脂微粒子付着部を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、ポッティング部を形成する方法。
（ｂ２）前記（ａ）工程の後、中空糸膜束をハウジング内に収納することなく、中空糸膜の軸方向の末端側から熱可塑性樹脂微粒子付着部を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、ポッティング部を形成する方法。

加熱温度は、熱可塑性樹脂微粒子の材質である熱可塑性樹脂の融点以上であり、融点以上、（融点＋３０）℃以下が好ましい。
加熱時間は、形成されるポッティング部の大きさ等に応じて、ハウジングの内部に面したポッティング部の端面側、すなわち中空糸膜のポッティング部への付け根部分に空隙が偏在する程度に熱可塑性樹脂微粒子が溶融される時間とする。

加熱の際には、熱可塑性樹脂微粒子付着部を保温材で囲ってもよい。ハウジングが存在する場合は、熱可塑性樹脂微粒子付着部をハウジング材を介して保温材で囲む。保温材の効果により、熱可塑性樹脂微粒子付着部を、中空糸膜の軸方向に直交する面で温度斑なく加熱できる。
保温材としては、グラスウール、発泡ゴムシート等が挙げられる。

（ｂ１）方法について：
（ｂ１）の具体的な方法としては、例えば図４に示すように、端部に熱可塑性樹脂微粒子付着部３６が形成された中空糸膜束１４をハウジング１６内に収納し、該ハウジング１６の外周を保温材３８で囲んだ状態で、ハウジング１６の外部に面した熱可塑性樹脂微粒子付着部３６の端面４０をヒータ４２等の発熱体に接触させ、該熱可塑性樹脂微粒子付着部３６の端面４０側、すなわち中空糸膜１２の軸方向の末端から、熱可塑性樹脂微粒子付着部３６を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱する方法が挙げられる。

加熱された熱可塑性樹脂微粒子は溶融し、その流動性および中空糸膜１２の熱収縮により空隙を満たしつつ圧密化され、中空糸膜１２の間は液密に封止される。
加熱時に中空糸膜束１４に荷重をかけておくと、中空糸膜１２が縮み上がり、中空糸膜束の末端とヒータ４２との間に空間が形成され、溶融したポッティング材が中空糸膜１２の間から流れ落ちることを抑制できる。

熱可塑性樹脂微粒子付着部が形成された中空糸膜束をハウジングに収納する前に、該中空糸膜束の複数を収束または積層し、中空糸膜束の集束率を上げてもよい。
中空糸膜束の両端部をポッティング部により封止する場合、それぞれの端部に、中空糸膜の収縮分の隙間をあけてハウジングを取り付け、両端部にポッティング部を形成した後、ハウジング同士を接着してもよい。また、中空糸膜の収縮分だけハウジングも収縮させ、両端部をポッティング部により封止した中空糸膜束モジュールを製造してもよい。

また、得られた中空糸膜モジュールを、さらに別のハウジングに収納してもよい。
また、得られた中空糸膜モジュールからハウジングを取り外した後、端部にポッティング部が形成された中空糸膜を別のハウジングに収納してもよい。

（ｂ２）方法について：
中空糸膜束をハウジング内に収納することなく、熱可塑性樹脂微粒子付着部を加熱し、中空糸膜束の端部にポッティング部を形成した後、中空糸膜束をハウジングに収納し、ポッティング部をハウジングに固定する。
端部にポッティング部が形成された中空糸膜束をハウジングに収納する前に、該中空糸膜束の複数を収束または積層し、中空糸膜束の集束率を上げてもよい。
また、端部にポッティング部が形成された中空糸膜束をハウジングに収納する前に、後述の（ｃ）工程にて、ポッティング部の端面近傍を中空糸膜束とともに切断して、中空糸膜の端部を開口させてもよい。

（ｃ）工程：
ポッティング部を前記（ｂ１）方法にて形成した場合は、前記（ｂ）工程の後、ポッティング部を冷却して、ポッティング材の流動性がなくなったところで、ハウジングの外部に面したポッティング部の端面近傍を、中空糸膜束およびハウジングとともに切断して、中空糸膜の端部を開口させる。

ポッティング部を前記（ｂ２）方法にて形成した場合は、前記（ｂ）工程の後、ポッティング部を冷却して、ポッティング材の流動性がなくなったところで、中空糸膜束の末端側のポッティング部の端面近傍を、中空糸膜束とともに切断して、中空糸膜の端部を開口させた後、端部にポッティング部が形成された中空糸膜束をハウジングに収納し、ポッティング部をハウジングに固定する。

以上説明した本発明の中空糸膜モジュールの製造方法にあっては、中空糸膜束の少なくとも一方の端部を、気体によって流動状態にある熱可塑性樹脂微粒子と接触させ、該中空糸膜束の端部に熱可塑性樹脂微粒子付着部を形成した後、中空糸膜の軸方向の末端側から熱可塑性樹脂微粒子付着部を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、ポッティング部を形成しているため、下記の理由から、ポッティング部に空隙が形成され、かつ該空隙がハウジングの内部に面した端面側に偏在している中空糸膜モジュールを製造できる。

すなわち、中空糸膜の軸方向の末端側から熱可塑性樹脂微粒子付着部を加熱しているため、中空糸膜の軸方向の末端側にある熱可塑性樹脂微粒子は、充分に加熱、溶融される。そのため、形成されるポッティング部においては、ハウジングの外部に面した端面側が密となり、中空糸膜１２同士および中空糸膜１２とハウジング１６との間は液密に封止される。一方、中空糸膜の軸方向の末端から離れた側にある熱可塑性樹脂微粒子は、充分に加熱、溶融されないため、形成されるポッティング部においては、ハウジングの内部に面した端面側が空隙によって疎となる。

また、以上説明した本発明の中空糸膜モジュールの製造方法にあっては、ポッティング部の形成に熱可塑性樹脂微粒子を用いているため、ポッティング部に用いる熱可塑性樹脂の種類の制限が少なく、ポッティング部の形成時に過剰な熱や力をかける必要がない。
また、熱可塑性樹脂微粒子を流動状態にする分散媒として気体を用いているため、ポッティング部の形成時に液体を使用する必要がない。そのため、ポッティング部に亀裂が入りにくい。また、ポッティング部の汚染、熱可塑性樹脂微粒子に含まれる添加剤等の抽出、濃縮を抑制できる。

以下、実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
（中空糸膜モジュールの漏れ）
中空糸膜モジュール１０の中空糸膜１２の外表面に水圧０．３ＭＰａで水を供給し、ハウジング１６の外部に面したポッティング部１８の端面２４を目視にて観察し、水漏れの有無を確認した。

〔実施例１〕
図２に示すように、中空糸膜１２（三菱レイヨン・エンジニアリング（株）製、ＥＨＦ２７０Ｔ、ポリエチレン製の多孔質中空糸膜。）を１６本束ねたものを、さらに３００ｍｍ幅で折り返し、折り返し部分をチェーンステッチの拘束糸条２６で結束して、ラッセル編地からなる中空糸膜束１４を作製した。

図３に示すように、低密度ポリエチレン（三井化学（株）製、ミラソンＦＬ−６０、融点：１０２℃）を化学粉砕して得た、平均粒径が３５μｍである熱可塑性樹脂微粒子３２を容器３０に入れ、振動機２８を作動させて流動床とした。

図３に示すように、該流動床内に、前記ラッセル編地からなる中空糸膜束１４の折り返し部分を、深さ５０ｍｍまで浸漬した。この際、流動床に浸漬していない部分の中空糸膜束１４をエアガン３４により開繊した。
端部に熱可塑性樹脂微粒子付着部３６が形成された中空糸膜束１４を流動床から取り出し、巻き取りって巻回体とした。

図４に示すように、中空糸膜束１４の巻回体をハウジング１６内に、熱可塑性樹脂微粒子付着部３６がハウジング１６の端面側から外部に露出するように収納し、ヒータ４２によって、ハウジング１６の外部に面した熱可塑性樹脂微粒子付着部３６の端面４０側から、熱可塑性樹脂微粒子付着部３６を１２３℃で３時間加熱し、ポッティング部１８を形成した。

冷却後、ハウジング１６の外部に面したポッティング部１８の端面近傍を、中空糸膜束１４およびハウジング１６とともに切断し、中空糸膜モジュール１０を得た。
ポッティング部１８の断面を観察したところ、図１に示すように、ハウジング１６の外部に面したポッティング部１８の端面２４側では液密に封止され、ハウジング１６の内部に面したポッティング部１８の端面２２側では熱可塑性樹脂微粒子３２は空隙２０を保ったまま中空糸膜１２の間に保持されている状態であった。中空糸膜１２を、中空糸膜１２の軸方向に直交する方向に引っ張ったところ、熱可塑性樹脂微粒子３２がクッションになり、中空糸膜１２がポッティング部１８への付け根部分で鋭角に折れ曲がることはなかった。

また、これと同じ中空糸膜モジュール１０を１０本作製し、中空糸膜モジュール１０の漏れを確認したところ、１０本中７本で漏れは確認されなかった。
漏れが確認された中空糸膜モジュール１０の漏れ部分を観察したところ、図５に示すように、数本の中空糸膜１２で構成される微小な隙間４６から水が漏れていた。

〔比較例１〕
実施例１で用いた熱可塑性樹脂微粒子３２とエタノールとを、質量比＝１：１で混合し、熱可塑性樹脂ペーストを作製した。
ついで、実施例１で用いたラッセル編地の中空糸膜束１４の折り返し部分から５０ｍｍの幅で前記熱可塑性樹脂ペーストを塗り込み、中空糸膜１２の間に熱可塑性樹脂微粒子３２を保持させた。

中空糸膜束１４を巻き取り、ハウジング１６内に収納した後、エタノールを蒸発させた。図６に示すように、熱可塑性樹脂微粒子付着部３６の断面を観察したところ、エタノールの蒸発に伴い、熱可塑性樹脂微粒子３２が凝集、固化し、熱可塑性樹脂微粒子付着部３６の全体にわたって亀裂４４が発生し、空洞化している部分が見られた。

ついで、実施例１と同様に、ハウジング１６の外部に面した熱可塑性樹脂微粒子付着部３６の端面４０側から、熱可塑性樹脂微粒子付着部３６を１２３℃で３時間加熱し、ポッティング部を形成した後、実施例１と同様にして、中空糸膜モジュール１０を得た。図７に示すように、ポッティング部１８の断面を観察したところ、亀裂４４が残ったまま溶融、固化しており、ポッティング部１８の全体にわたって亀裂４４が存在し、ポッティング部１８の端面から目視で空洞が確認された。

また、これと同じ中空糸膜モジュール１０を１０本作製し、実施例１と同様に中空糸膜モジュール１０の漏れを確認したところ、全ての中空糸膜モジュール１０で漏れが確認された。
漏れが確認された中空糸膜モジュール１０の漏れ部分を観察したところ、図８に示すように、端面の亀裂４４から水が漏れていた。

〔実施例２〕
熱可塑性樹脂微粒子３２として、平均粒径３５μｍに化学粉砕した低密度ポリエチレン（三井化学（株）製、ミラソンＦＬ−６０、融点：１０２℃）と、平均粒径２０μｍに化学粉砕した低密度ポリエチレン（三井化学（株）製、ミラソンＦＬ−６０、融点：１０２℃）を質量比１：１で混合したものを使用した以外は、実施例１と同様にして中空糸膜モジュール１０を得た。ポッティング部１８の断面近傍を観察したところ、実施例１と同等の状態が観察された。

また、これと同じ中空糸膜モジュール１０を１０本作製し、実施例１と同様に中空糸膜モジュール１０の漏れを確認したところ、１０本中９本で漏れは確認されなかった。
漏れが確認された中空糸膜モジュール１０の漏れ部分を観察したところ、実施例１と同様に、数本の中空糸膜で構成される微小な隙間から水が漏れていた。

〔実施例３〕
熱可塑性樹脂微粒子３２として、平均粒径３５μｍに化学粉砕した低密度ポリエチレン（三井化学（株）製、ミラソンＦＬ−６０、融点：１０２℃、密度：０．９１２）と、平均粒径３５μｍのテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体微粒子（日進化成（株）製、ネオフロンＥＴＦＥ微粒子、融点１６０℃、密度：１．７８）を質量比１：１で混合したものを使用し、加熱温度を１８０℃にした以外は、実施例１と同様にして中空糸膜モジュール１０を得た。ポッティング部１８の断面近傍を観察したところ、実施例１と同等の状態が観察された。ハウジング１６の外部に面したポッティング部１８の端面２４においては、大部分においてテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体から構成されていた。

また、これと同じ中空糸膜モジュール１０を１０本作製し、実施例１と同様に中空糸膜モジュール１０の漏れを確認したところ、１０本中８本で漏れは確認されなかった。
漏れが確認された中空糸膜モジュール１０の漏れ部分を観察したところ、実施例１と同様に、数本の中空糸膜で構成される微小な隙間から水が漏れていた。

〔比較例２〕
実施例１と同様にして、中空糸膜束１４に熱可塑性樹脂微粒子３２を保持させ、中空糸膜束１４を巻き取り、ハウジング１６内に収納した。
ついで、実施例１と同様に熱可塑性樹脂微粒子付着部３６を１２３℃で加熱しつつ、中空糸膜繊維軸方向に添って重力加速度４０Ｇかかるように遠心を行った。
３時間後冷却し、実施例１と同様にして、中空糸膜モジュール１０を得た。ポッティング部１８の断面近傍を観察したところ、ハウジング１６の内部に面したポッティング部１８の端面２２には亀裂が確認されたが、ハウジング１６の外部に面したポッティング部１８の端面２４には亀裂は確認されなかった。

また、これと同じ中空糸膜モジュール１０を１０本作製し、実施例１と同様に中空糸膜モジュール１０の漏れを確認した。１０本中６本のモジュールで漏れは観察されなかったが、全てのモジュールにおいて、中空糸膜１２の屈曲が、ハウジング１６の内部に面したポッティング部１８の端面２２の近傍で観察された。

本発明の中空糸膜モジュールは、無菌水、飲料水、高度純水の製造、有機溶剤等の用途に有用であり、特に化学的安定性や清浄性の求められる用途に有用である。

本発明の中空糸膜モジュールのポッティング部付近の断面を示す図である。 ラッセル編地の中空糸膜束の一例を示す図である。 本発明の中空糸膜モジュールの製造方法における一工程を示す図である。 本発明の中空糸膜モジュールの製造方法における一工程を示す図である。 実施例１におけるポティング部１８の切断面における漏れ部分を示す図である。 比較例１において中空糸膜モジュールを製造する途中で得られた中間物の断面を示す図である。 比較例１で製造した中空糸膜モジュールの断面を示す図である。 比較例１におけるポティング部１８の切断面における漏れ部分を示す図である。

符号の説明

１０ 中空糸膜モジュール
１２ 中空糸膜
１４ 中空糸膜束
１６ ハウジング
１８ ポッティング部
２０ 空隙
２２ 端面
３２ 熱可塑性樹脂微粒子
３６ 熱可塑性樹脂微粒子付着部
３８ 保温材

Claims (3)

1. 複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束がハウジング内に収納されるとともに、中空糸膜束の少なくとも一方の端部がポッティング部によって中空糸膜の端部の開口状態を保ったままハウジングに固定された中空糸膜モジュールであって、
   前記ポッティング部に空隙が形成され、かつ該空隙が、ハウジングの内部に面した端面側に偏在している、中空糸膜モジュール。
2. 複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束がハウジング内に収納されるとともに、中空糸膜束の少なくとも一方の端部がポッティング部によって中空糸膜の端部の開口状態を保ったままハウジングに固定された中空糸膜モジュールの製造方法であって、
   下記の工程を有する、中空糸膜モジュールの製造方法。
   （ａ）中空糸膜束の少なくとも一方の端部を、気体によって流動状態にある熱可塑性樹脂微粒子と接触させ、該中空糸膜束の端部に熱可塑性樹脂微粒子付着部を形成する工程。
   （ｂ）前記（ａ）工程の後、中空糸膜の軸方向の末端側から熱可塑性樹脂微粒子付着部を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、ポッティング部を形成する工程。
3. 前記（ｂ）工程において、熱可塑性樹脂微粒子付着部の外周を保温材で囲む、請求項２記載の中空糸膜モジュールの製造方法。

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