JP2596001Y2

JP2596001Y2 - 外圧濾過型中空糸膜モジュール

Info

Publication number: JP2596001Y2
Application number: JP1991049602U
Authority: JP
Inventors: 清一中原
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2006-05-31
Also published as: JPH04134425U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は外圧濾過型中空糸膜モジ
ュール、特に浄水器用として好適な中空糸膜モジュール
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より外圧濾過型中空糸膜モジュール
は単位体積当たりの有効膜面積が大きいことから、装置
の小型・軽量化を図ることができ、血漿分離や腹水濾過
などの医療用途、超純水製造や食品加工などの工業用
途、特に最近では、浄水器などの水浄化用途に広く用い
られている。

【０００３】この種の外圧濾過型中空糸膜モジュールと
しては、多数の中空糸膜をＵ字形状に折り曲げて、その
両端を互いに熱硬化性樹脂により固定するとともに、各
中空糸膜の両端をそれぞれ開口させたループタイプのも
のおよび多数の中空糸膜の一端を熱硬化性樹脂により固
定し、かつ開口するとともに、各中空糸膜の他端開口が
１本ごとに熱硬化性樹脂により閉塞（シール）された末
端フリータイプのものが知られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】上記の中空糸膜モジュ
ールのうち、ループタイプのものは、中空糸膜の太さや
強度の面からみて、折り曲げ部の曲率半径を余り小さく
することができないために、単位体積当りの有効膜面積
を十分に大きくとれず、かつ折り曲げ部の耐圧性が直線
部の耐圧性よりも低いために、使用圧力にも制約があ
る。

【０００５】一方、末端フリータイプのものは中空糸膜
の外側から圧力をかけて濾過するために中空糸の開口を
シールする樹脂に耐圧性が要求される。そのため中空糸
の端部開口をシールする樹脂として耐圧性の優れた樹
脂、例えば、エポキシ系やポリウレタン系の樹脂などが
使用されている。しかしながら、上記樹脂を用いて中空
糸膜の端部開口をシールする際には、樹脂の硬化に時
間がかかること、硬化するまで中空糸膜モジュールを
保管する場所が必要であること、樹脂の粘度が変化す
るためにシール作業に時間的制約があること、硬化時
の発熱により中空糸膜内部の空気が膨張して樹脂が完全
に硬化するまえに押し出されて、シールされない部分が
生じる恐れがあること、毛管現象により樹脂が中空糸
膜の内部へ吸い上げられ有効膜面積が減少すること、
いったん硬化してしまうと再使用ができない、などの問
題があった。

【０００６】これらの問題を解決するため、多数の中空
糸膜の一端を熱可塑性樹脂により一括してシールした濾
過モジュールとその製法が提案されている（特願平２−
４１７１４１号参照）。しかしながら、上記中空糸膜モ
ジュールは、隣り合う中空糸膜の端部が接着されて一つ
に固まった状態にあるため、中空糸膜束の内部，特に中
心部に位置する中空糸膜の表面を十分に活用することが
できず、中空糸膜の膜面積の割には濾過効率が低いもの
であった。さらには、熱可塑性樹脂をＪＩＳＫ−７２１
０の「熱可塑性プラスチックの流れ試験方法」におい
て、試験荷重を２．１６ｋｇｆで測定したときのＭＦＲ
（メルトフローレート）値が２０以上になる温度以上に
昇温して使用するため、樹脂によってはかなりの高温状
態で使用しなければならず、しかも、分解が起こるもの
もあり、作業性が極めて悪いという問題があった。

【０００７】したがって本考案の目的は、中空糸膜の端
部開口のシール作業が容易で中空糸膜モジュールを効率
良く製造することができ、かつ濾過効率の高い外圧濾過
型中空糸膜モジュールを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案に係る外圧濾過型中空糸膜モジュールは、多数
の中空糸の一端が開口した状態で、接着剤でハウジング
内に集束固定され、かつ該多数の中空糸の他端開口が熱
可塑性樹脂によりシールされ、しかもその多数の中空糸
の端部が一本ずつ分繊、または複数のブロックに分割さ
れているものである。

【０００９】

【作用】本考案によれば、中空糸膜の端部開口を熱可塑
性樹脂によりシールするために熱硬化性樹脂によりシー
ルしたときの上記問題点が全て解消され、しかも多数の
中空糸膜の端部が一本ずつ分繊、または複数のブロック
に分割された状態で熱可塑性樹脂によりシールされてい
るために、中空糸膜束の内部への被処理液の流動性を良
くして、束内部の中空糸膜を有効に活用し、濾過効率の
向上を図ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、この考案の一実施例を図面にもとづい
て説明する。図１は本考案の中空糸膜モジュールの側面
図であり、同図において、１は中空糸膜で、多数本のも
のが円柱状に束ねられて筒状の容器９内に収容されてい
る。上記多数の中空糸膜１の一端は、図２に示されてい
るように、複数のブロック２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，・・・２Ｎ
に分割され、各ブロック２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，・・・２Ｎご
とに熱可塑性樹脂３により固定され、各ブロック２Ａ，
２Ｂ，２Ｃ，・・・２Ｎ間にはそれぞれ隙間４Ａ，４Ｂ，
４Ｃ，・・・４Ｎが形成されている。

【００１１】一方、上記多数本の中空糸膜１の他端は、
図３に示すように、開口１ａを有し、かつ、それら他端
同士は接着剤となる熱硬化性樹脂６により互いに固定さ
れている。

【００１２】本考案の中空糸膜モジュールにおいて使用
する中空糸膜は特に制限はなく、フッソ系樹脂、オレフ
ィン系樹脂、イミド系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、
アミド系樹脂、エステル系樹脂などがあり、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、ポリサルホン、ポリアリルサルホン、ポリエーテ
ルサルホンなどが挙げられる。

【００１３】熱可塑性樹脂は、エチレン酢ビ共重合体
（ＥＶＡ）系、ポリエチレン系、エチレンアクリル酸共
重合体系、エチレンアクリル酸エチル共重合体系、ポリ
アミド系、ポリエステル系、ゴム系をベースポリマーと
するものであって、これらのどの樹脂を用いても良い。

【００１４】つぎに、上記した構成の中空糸膜モジュー
ルの製造方法について説明する。まず、図４に示すよう
に、中空糸膜１を束状にして、その両端近くを輪ゴム
７，７で止めたうえ、両端面を切り揃えた中空糸膜束１
Ａを準備する。一方、溶融状態の熱可塑性樹脂液３Ａを
収容した容器８を用意し、この容器８内の熱可塑性樹脂
液３Ａに上記中空糸膜束１Ａの一端を浸漬し、各中空糸
膜１の一端側に樹脂液３Ａを含浸させる。中空糸膜の一
端への樹脂液の含浸は、溶融状態の樹脂を中空糸膜の一
端へスプレーなどで塗布してもよい。

【００１５】ついで、中空糸膜１の一端側に充満された
樹脂液３Ａの流動性が十分あるうちに取り出して、図５
に示すように横向き姿勢に静置する。こうすると、図６
に示すように、中空糸膜１の内部と外部の樹脂液３Ａが
徐々に中空糸膜１の肉厚部１ｂに浸透していく。このと
き中空糸膜１，１間が中空糸膜１の内部よりも体積的に
小さくて、そこに保持されている樹脂液３Ａが少量であ
ること、および、中空糸膜１の外周表面積が内周表面積
よりも大きくて樹脂液３Ａの肉厚部１ｂへの浸透量が多
いことから、一部の中空糸膜１，１間の樹脂液３Ａが減
少もしくは消滅する。そして、室温で樹脂液３Ａの流動
性がほとんどなくなるまで待って、中空糸膜束１Ａの一
端側の樹脂液含浸部を、必要に応じて例えば指で揉んだ
り、高圧空気を吹きつける。これより、熱可塑性樹脂３
で一括して固められている部分が、図２に示すように、
複数のブロック２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，・・・２Ｎに分割さ
れ、その分割されたブロック２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，・・・２
Ｎ間にはそれぞれ隙間４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，・・・４Ｎが生
成される。中空糸膜は通常図２に示すように複数のブロ
ックに分割されるが、中空糸膜を一本ずつ分繊してもよ
い。この場合各中空糸膜１の一端は上記熱可塑性樹脂３
でシールされたままである。

【００１６】つぎに、各中空糸膜１の一端がシールされ
た中空糸膜束１Ａの他端側における各中空糸膜１の開口
に図５に示すように充填剤で目詰め１１を施したのち、
図７に示すように、筒状の容器９および接着用ポット１
０内に充填して、上記容器９およびポット１０を図７の
軸心ａ周りに高速回転させる、いわゆる遠心接着を行な
うことにより、接着剤であるポリウレタン樹脂等の熱硬
化性樹脂液６Ａを筒状容器９およびポット１０内に注入
させて、各中空糸膜１の他端同士を熱硬化樹脂６で固定
する。

【００１７】その後、離型しポストキュアを実施したう
えで、図８に示すように、上記遠心接着による不要部分
を切断して上記目詰め部１１とともに除去することによ
り、図９に示すように、各中空糸膜１の他端が開口１ａ
した中空糸膜モジュールを得る。

【００１８】本発明では、熱可塑性樹脂３として、１３
０〜２００℃での粘度が１，０００〜５，０００ｃｐｓ
の範囲にあるものを用いる。熱可塑性樹脂液３Ａがある
程度以上に流動性を失ったときに、中空糸膜１の一端側
に指による揉み力程度の外力を加えることにより、一括
シールされている部分に隙間を形成させて、複数のブロ
ック２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…２Ｎの分割を確実化できる
が、粘度が１，０００ｃｐｓ〜５，０００ｃｐｓの範囲
の熱可塑性樹脂３を使用する場合は、あえて外力を加え
なくとも、中空糸膜１の肉厚部への浸透が適切に行なわ
れ、図６に示したように、一部の中空糸膜１，１間の樹
脂液３Ａが消滅して、自然に分繊またはブロック分割が
行なわれる。なお、該熱可塑性樹脂が１０，０００ｃｐ
ｓ以上の粘度の場合は、中空糸膜１の一端側の閉塞（シ
ール）が不完全になり易い上に、図６の中空糸膜１，１
間の樹脂液３Ａが肉厚部１ｂへ浸透しにくいため分繊ま
たはブロック分割させにくい。１００ｃｐｓ以下の粘度
の場合は、中空糸膜１の内部をシールした樹脂液３Ａの
大部分が肉厚部１ｂに毛管現象で浸透されるため、中空
糸膜１のシールが不完全になり易い。軟化温度や硬度に
ついては、用途によって適宜選択して使用することがで
きる。また上記樹脂は熱による分解がなければ再使用す
ることもできる。

【００１９】次いで中空糸膜１の一端側に樹脂液３Ａが
充満した状態で取り出したのち、中空糸膜束１Ａを図５
のような横向き姿勢に静置することにより、立ち姿勢に
静置しておく場合に比べて、重力による樹脂液３Ａの垂
れ下がりを制御して、各中空糸膜１の一端のシールを確
実なものにできる。

【００２０】以下、考案者が試作した中空糸膜モジュー
ルに関して行なった実験結果について説明する。実験例
内径４００μ、外径６００μの多孔質ポリサルホン中空
糸膜４５００本からなる中空糸膜束の一端を１８０℃で
溶融したＥＶＡ系ホットメルト型樹脂溶液（エスダイン
＃８４１２ＲＳ−６；セキスイエスダイン（株）製）中
に５ｍｍ浸漬して引き上げ、固化する前に手で揉みほぐ
し中空糸膜が一本および／または複数本の束に分割され
た中空糸膜束を得た。この時のホットメルト型樹脂の溶
融粘度は２，３００センチポイズであり、引き上げてか
ら固化するまでの時間が５〜６秒と液状の樹脂に比べて
早く、固化するとすぐに次の作業にとりかかることがで
きた。

【００２１】この中空糸膜束のもう一方の端は、通常行
われているパラフィンによるシールを行った。このよう
にして両端部がシールされた中空糸膜束をハウジング内
に収納し、パラフィンでシールした側をポリウレタン樹
脂からなるポッティング剤を使用して遠心接着法により
ハウジングに密着固定した後、端部を切断して開口面を
形成し、外圧濾過型中空糸膜モジュールを得た。

【００２２】このモジュールを用いて透水性能と、ホッ
トメルト型樹脂でシールした側の中空糸膜のシール状態
を調べた結果を下記に示す。シール状態は、モジュール
の開口部側よりエアーを吹き込み、シールされた端部か
らのエアーの吹き出しの有無により検査した。透水性能：２，４６０Ｌ／ｍ² ・Ｈｒ・ａｔｍシール状態：すべての中空糸膜が完全にシールされてい
た。

【００２３】比較例１ホットメルト型樹脂の代わりにウレタン樹脂を用いる以
外は、実施例と全く同様にして外圧濾過型中空糸膜モジ
ュールを得た。用いたウレタン樹脂は完全硬化するのに
約半日かかるため、次のパラフィンによるシールを行う
までに保管するための滞留場所が必要であった。また、
実施例と同様にして、このモジュールの透水性能とシー
ル状態を調べた結果を下記に示す。透水性能：３，８２０Ｌ／ｍ² ・Ｈｒ・ａｔｍシール状態：シールが不完全な中空糸膜が１７本あっ
た。シールが不完全な中空糸膜の開口部をウレタン樹脂
で目詰め後、再度透水性能を調べると、２，２７０Ｌ／
ｍ² ・Ｈｒ・ａｔｍと実施例と変わらない値を示した。

【００２４】比較例２ホットメルト型樹脂に浸漬し引き上げた状態で、手によ
り揉みほぐしを行わない以外は、実施例と全く同様にし
て外圧濾過型中空糸膜モジュールを得た。手による揉み
ほぐしを行わなかったために、端部が一つに固められた
状態になっていた。また、実施例と同様にして、このモ
ジュールの透水性能とシール状態を調べた結果を下記に
示す。透水性能：１，３６０Ｌ／ｍ² ・Ｈｒ・ａｔｍシール状態：すべての中空糸膜が完全にシールされてい
た。

【００２５】

【考案の効果】以上のように、本考案によれば、多数の
中空糸膜の一端が１本１本ばらばらに分繊、または複数
のブロックに分割され、そのブロック間に隙間を有する
状態で集束し固定されているので、耐圧性にもすぐれ、
使用圧力を十分に高くして効果的に使用することができ
る。しかも、分織または分割されたブロック間の隙間を
通じて、多数の中空糸膜の内部にまで被処理液を流動さ
せることが可能で、束の内部の中空糸膜の表面を十分に
活用できて、有効膜面積の増大、それにともなう濾過効
率の向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の中空糸膜モジュールの縦断側面図で
ある。

【図２】中空糸膜モジュールの一端側の拡大正面図であ
る。

【図３】中空糸膜モジュールの他端側の拡大背面図であ
る。

【図４】この考案の中空糸膜モジュールの製造工程のう
ち、中空糸膜束の一端の熱可塑性樹脂液への浸漬工程を
示す図である。

【図５】一端が熱可塑性樹脂でシールされ、他端が充填
剤で目詰めされた中空糸膜束を示す図である。

【図６】中空糸膜モジュールの一端部を示す拡大図面で
ある。

【図７】遠心接着工程を示す図である。

【図８】遠心接着後の不要部分の切断工程を示す図であ
る。

【図９】製造された中空糸膜モジュールの一端側の拡大
側面図である。

【符号の説明】

１・・・中空糸膜、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，・・・２Ｎ・・・ブロッ
ク、３・・・熱可塑性樹脂、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，・・・４Ｎ・・
・隙間、６・・・熱硬化性樹脂（接着剤）、１１・・・目詰め
部

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】多数の中空糸膜の一端が開口した状態で
接着剤でハウジング内に集束固定され、かつ該多数の中
空糸膜の他端開口が１３０〜２００℃で１，０００〜
５，０００ｃｐｓの範囲の熱可塑性樹脂によりシールさ
れ、しかもその多数の中空糸膜の端部が一本ずつ分繊、
または複数のブロックに分割されてなることを特徴とす
る外圧濾過型中空糸膜モジュール。