JP2710089B2 - 中空糸膜束の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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を
効率良く連続的に製造する方法に関するものである。更
に詳しくは、本発明は、中空糸膜を織物状にした長尺の
シートから、端部で結束された板状又は直方体状の中空
糸膜束を製造する方法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】中空糸膜を用いた分離膜モジュールの製
造方法については、すでに種々の方法が提案されている
が、一般的には、中空糸膜を束状にし、これを所定の長
さにカットして容器内に収納し、樹脂、接着剤等で中空
糸膜束端部を容器に固定することで製造される。その
際、あらかじめ中空糸膜束端部を樹脂等で仮封鎖した状
態で固定し固定後に固定部分を切断して中空糸膜束端部
の中空糸膜を開口状態にする方法が採用されている。

【０００３】しかし、従来の方法では中空糸膜束端部の
仮封鎖、固定、端部切断、中空糸膜束端部開口と製造工
程が複雑で効率が悪く、中空糸膜束端部の開口も不完全
なことが多く、問題を残していた。これら中空糸膜束及
びモジュールの問題点を解決するため、幾つかの製造方
法が提案されている。

【０００４】例えば特開昭５４−１３６５７９号公報に
は、中空糸膜を簾状に並べ、該中空糸膜両端部の長さ方
向に直交する形で、両端をテープ状定型シーラントで挟
み込むか、又はシーラントの穴に差し込んだ後、支持要
素上に、前記テープ状定型シーラントの各々が、互いに
密着する様スパイラル状に巻き込む方法が開示されてい
る。しかし、この方法では、シーラントで簾状の中空糸
膜両端部を挟み込む工程でシーラントを連続的に供給す
るのが難しく、またスパイラル状に巻き込んだ中空糸膜
束の結束部において結束強度が十分でないという難点が
ある。

【０００５】特開昭６０−２８８０６号公報には、緯糸
として中空糸膜、経糸として合成繊維の糸等を用いて、
一定間隔で経糸帯域を形成させた簾状の織物を構成し、
中空糸膜に直交する方向で、両面接着性を有するテープ
状物を該経糸帯域に貼りつけ、円筒状物のフランジ部分
に該経糸帯域が位置する様巻取り、経糸部に隣接する部
分又はフランジ近傍部に樹脂を注入して固定した後、フ
ランジ部を切断して中空糸膜束を製造する方法が開示さ
れている。

【０００６】特開昭５７−５３２０５号公報、特開昭６
２−５７９６５号公報（特公平４−２６８８６号公
報）、特開平２−１７２５２２号公報等には、連続した
中空糸膜を所定の幅で折り返し、該中空糸膜の少なくと
も両端部を中空糸膜に直交する形で鎖編みに織り、中空
糸膜シート状物を構成する方法が示されている。これら
の方法では中空糸膜シート状物を円筒状に巻取り、端部
を樹脂固定後、切断、開口して中空糸膜束を得ている。
特に、特開昭６２−５７９６５号公報（特公平４−２６
８８６号公報）では板状、直方体状中空糸膜束の試作例
も示されている。

【０００７】さらに、特開平１−１７６４０５号公報に
は、中空糸膜を平行に配列し、該中空糸膜の長手方向の
一部分をこれらにほぼ直交するように粘着テープで固定
しシート状物を構成し、芯管に巻き取り、固定部を圧着
して固定部の中空糸膜の中空部を閉鎖した後、閉鎖部の
ほぼ中央部を切断して中空糸束を得る方法が開示されて
いる。

【０００８】しかしながら、これら公報で提案の方法で
は、以下の様な点で不都合がある。中空糸膜シート状物
を巻き取った後あるいは積層後に改めて、中空糸膜束の
両端部を樹脂で固定し、さらに切断、開口しなければな
らず、このような煩わしい処理の割に中空糸膜束の中空
部に樹脂が進入することを完全に回避出来ない。このた
め製造工程上あまり効率的ではない面がある。なお、特
開平１−１７６４０５号公報の方法では、モジュール化
の際に樹脂固定し、切断して開口する工程が必要にな
る。

【０００９】

【本発明が解決しようとする課題】前記したように従
来、分離膜モジュール用中空糸膜束の製造においては、
中空糸膜を束状としその端面を封止した後、液状樹脂等
で固定し、隔壁の形成を行い、中空糸膜の開口をする方
法が一般的に用いられている。この方法では中空糸膜束
の、形成、両端部の仮封鎖、中空糸膜束の固定、中空糸
膜束の開口と工程が多く、製造における連続的な機械
化、自動化が困難であった。

【００１０】また、前述したように、製造工程の連続
化、効率化を目指して種々の製造方法が開示されている
が、製造工程の自動化、中空糸膜束端部の開口等まだ問
題を残している。本発明は、従来の難点が改良された中
空糸膜束の製造方法を提供せんとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、中空糸膜を織
物状にしたシートを積層し、端部で結束された板状又は
直方体状の中空糸膜束を製造する方法において、（１）
中空糸膜の長尺の織物状シートを加熱ロールに供給する
と同時に熱接着性帯状フィルムをシートの長手方向と平
行になるように該ロールに供給して該シートの端面より
やや内側に帯状フィルムが熱接着されたシートを得、
（２）次いで、このシートの帯状フィルム接着面を残し
てその外側端面を切断した後、（３）長手方向に対して
一定の幅でシートを折り返しながら積層するか、また
は、長手方向に対して一定の幅で切断したシートを、帯
状フィルム接着面および／またはその裏面で帯状フィル
ムが重なるように積層して積層体を形成し、（４）積層
体を加圧、加熱してシート端面部の帯状フィルムで端面
部の中空糸膜を熱接着させ、端部の中空糸膜が開口した
結束部を有する中空糸膜束を得ることを特徴とする板状
又は直方体状の中空糸膜束の製造方法に関するものであ
る。

【００１２】本発明によると、中空糸膜を織物状シート
にすることにより連続的な供給を可能とし、同時に熱接
着性帯状フィルムを織物状シート上に連続的に供給し、
加熱ロールで熱接着させた後、積層し、更に加圧、加熱
して熱接着させることにより、端部に結束部を有する中
空糸膜束を容易に得ることができるので製造工程を連続
化、自動化させることが可能である。又、帯状接着フィ
ルムを熱接着した織物状シートの積層前に端面をカット
して中空部を開口させるので、従来の仮封鎖、開口等に
伴う難点を解決することができる。

【００１３】本発明により板状又は直方体状中空糸膜束
の製造工程が著しく簡素化され、かつ製造工程の機械
化、自動化により大幅なコストダウンと品質の安定化を
図ることが可能である。

【００１４】本発明において、中空糸膜は、加熱ロール
に通し、あるいは積層後、加圧、加熱して端面部の中空
糸膜を熱接着する際に著しく変形しないものであれば、
高分子系中空糸膜、無機系中空糸膜のいずれでも使用で
きる。

【００１５】高分子系中空糸膜の具体例としては、ポリ
サルフォン、酢酸セルロース、ポリイミド、ポリジメチ
ルシロキサン、芳香族ポリアミド、ポリプロピレン、ポ
リベンツイミダゾール、ポリアミン、アクリロニトリル
系共重合体等の中空糸膜が挙げられる。また、無機系中
空糸の具体例としては、炭素、セラミック、ガラス等の
中空糸膜が挙げられる。

【００１６】中空糸膜の形状としては、その外径が５０
μｍ〜２ｍｍ、好ましくは、５０μｍ〜５００μｍの中
空糸膜が好適に使用される。

【００１７】中空糸膜は、織物状に加工して長尺のシー
トにする。その際、中空糸膜に大きな張力及び接触圧が
かからない様な方法、織り構造で織れば、どのような方
法で織っても差し支えないが、中空糸膜束にしたときに
膜束の端部に中空糸膜の開口が位置するように織ってシ
ートにする。好適には、中空糸膜を緯糸として中空糸膜
がほぼ平行に並んだ簾状（畳状）に織って長尺のシート
にしたものが使用される。なお、経糸としては、天然繊
維、合成繊維等の糸が適宜使用される。また簾状に中空
糸膜を平行に並べ、該中空糸膜の端部またはその他の部
分何箇所かを固定、結着させてシートにしてもよい。

【００１８】本発明において、熱接着性帯状フィルム
は、中空糸膜を構成する物質よりも融点が低くかつ中空
糸膜の材質と熱接着性の良い物であれば、特に制限され
ないが、一般にはホットメルト型熱可塑性フィルムのテ
ープが好適に使用される。

【００１９】熱接着性帯状フィルムの厚さは、中空糸膜
同士を熱接着させることができれば特に制限されない
が、厚さが中空糸膜の外径の０．５〜４倍、好ましくは
１〜２倍のものが好適に使用される。フィルムの厚さを
変えることによって中空糸膜束内の中空糸膜の充填率、
結束部の大きさや強度を自由に調節することができる。

【００２０】ホットメルト型熱可塑性フィルムの具体例
としては、エチレン酢酸ビニール共重合体、ポリエチレ
ン、アタクチックポリプロピレン、ポリアミド、共重合
ナイロン、ポリエステル等をベースとしフィルムを挙げ
ることができる。フィルム巾は目的とする中空糸膜束の
長さ、径、充填率等によっても異なるが、一般には中空
糸膜束の径に対し、１／２倍〜２倍程度の幅から適宜選
択される。

【００２１】中空糸膜の長尺の織物状シートは、これを
加熱ロールに供給すると同時に、熱接着性帯状フィルム
をシートの長手方向と平行になるようにこの加熱ロール
に供給してシートの上に熱接着性帯状フィルムを熱接着
させる。熱接着させる位置は、目的とする膜束の径、シ
ート幅等によっても異なるが、シートの端面よりやや内
側、一般には０．５〜１０ｃｍ好ましくは１〜５ｃｍ内
側にする。フィルムがシートの最先端面まで熱接着され
ていると、後の切断工程でカッター等での切断や連続化
に困難を伴う。またフィルムは、シートの端面よりやや
内側であれば、片端面でも、両端面に熱接着しても良
い。

【００２２】中空糸膜の長尺の織物状シートと熱接着性
帯状フィルムの熱接着においては、シート下面より加熱
ロールで、シートを、該帯状フィルムの融点以上に加熱
すると同時に、帯状フィルム上部よりローラ等で荷重を
かけ、溶融した帯状フィルムをシート内に浸透させ、シ
ート下面に到達するように熱接着させるのが好ましい。
加熱ロールに供給するさいシートの下面からシートに熱
風等をあててもよい。また荷重をかける際は中空糸膜の
変形が１０％以内となる荷重であることが望ましい。

【００２３】帯状フィルムが熱接着されたシートは、一
般には冷却のロールを通し、次いで帯状フィルム接着面
を残して、その外側を例えばカッター等で連続的に切断
する。前述したように、シートの端面よりやや内側に熱
接着させておくことによって容易に切断でき、連続化が
可能である。また帯状フィルム接着面を残して切断する
際、境界面で切断してもよいが、切断の際帯状フィルム
物が中空糸膜の中空部を塞いでしまう恐れもあり、境界
面よりやや外側を切断するのが好ましい。

【００２４】次いで、帯状フィルム接着面を残して切断
されたシートは、長手方向に対して一定の幅でシートを
折り返しながら積層するか、また、長手方向に対して一
定の幅でシートを切断し、帯状フィルム接着面および／
またはその裏面で帯状フィルムが重なるように積層して
積層体とする。

【００２５】積層体は、これを加圧、加熱してシート端
面部の帯状フィルムで端面部の中空糸膜を熱接着させる
と、端部に結束部を有する中空糸膜束が得られるが、積
層体を加圧、加熱する際、積層体の帯状フィルム接着部
分の上面及び下面に、更に帯状フィルムのみを複数枚積
層しておくと、結束部の強度向上とともにモジュール容
器への収納及びシールが容易な中空糸膜束を得ることが
できる。

【００２６】前述の積層体を加圧、加熱する場合、シー
トに熱接着している帯状フィルムの融点以上に加熱する
と同時に、熱間プレス等で、帯状フィルム上部、下部双
方より加圧し、溶融した帯状フィルムをシート内に浸透
させ、中空糸膜を熱接着させるのが好ましい。

【００２７】次に実施例を示し図面に従って本発明を説
明する。

【実施例】

実施例１ ポリイミド中空糸膜（内径２８０μ、外径４００μ）を
緯糸とし、テトロン糸（４０デニール）を経糸として、
レピア式織機（図示せず）により、経糸間隔８ｍｍで平
織の織物状シート（４２本／インチ）とし、シート幅３
００ｍｍに切断した。この中空糸膜織物状シート４を紙
管に巻き図１の中空糸織物状シート供給ロール３にセッ
トした。熱接着性帯状フィルム２として、幅３０ｍｍ、
厚さ６００μの共重合ナイロンフィルムを熱接着性帯状
フィルム供給ロール１にセットした。ここで、２本の帯
状フィルムの内側の幅が２００ｍｍとなるようにセット
した。

【００２８】駆動用のロール５と押さえ用のロール６に
より中空糸膜織物状シート４と熱接着性帯状フィルム２
を同時に送り速度５ｍｍ／ｓｅｃで送り込み、ロール７
を通じて１５０℃に加熱された加熱ロール１０により織
物状シート下部より加熱し、織物状シートの端面から１
センチ内側に帯状フィルム２を熱接着させた。この時、
ロール８で２００ｇ／ｃｍ^２の荷重をかけ、溶融した帯
状フィルム２が中空糸膜の隙間に入る様に圧着した。

【００２９】次いで、この織物状シートの、帯状フィル
ム接着面を残して、境界面より０．５センチその外側端
面を端面カットナイフ９で切断した。カットされた端部
はロール１１で巻き取らせた。

【００３０】加熱ロール１０と同様に、１７０℃に加熱
された加熱ロール１３により、織物状シートに熱接着し
た帯状フィルムを再び溶融し、同時にロール１２で加圧
しながら、送り出すことにより、中空糸膜が帯状フィル
ム面に包みこまれるようにした。中空糸膜を包み込んだ
帯状フィルムは水冷式の冷却用のロール１４によりただ
ちに冷却され、固化した。

【００３１】帯状フィルムが熱接着したシートをそのま
ま送り出し、ロール１５を経た後、長手方向に対して５
００ｍｍ幅で折り返しながら図１の１６に示すように３
０枚積層して積層体とした。次いで帯状フィルムのみを
各々５枚ずつ、積層体の帯状フィルム接着部分の上面及
び下面に積層した。この積層体を熱間プレス内に入れ、
温度１７０℃、圧力３Ｋｇ／ｃｍ^２の条件で加圧、加熱
し、シートを熱接着させた。

【００３２】この様にして、両端部に結束部１８と中空
糸膜の開口部１９を有する中空糸膜束１７を得た。この
中空糸膜束１７をモジュール容器に組み込み、中空糸膜
束の結束部１８の所で、容器にシールした。

【００３３】実施例２ 図２に示すように実施例１と同様にして両端部に帯状フ
ィルム２が熱接着した中空糸膜織物状シートを、シート
の長手方向に対して５００ｍｍ幅で切断し、シート２０
を得た。このシート２０を図２の２１に示すように、３
０枚積層し、積層体を構成した。更に帯状フィルムを各
々５枚ずつ、積層体の帯状フィルム接着部分の上面及び
下面に積層した。この積層体を実施例１と同様熱間プレ
ス内に入れ、温度１７０℃、圧力３Ｋｇ／ｃｍ^２の条件
で加圧し、加熱し、シートを熱接着させた。

【００３４】この様にして、両端部に結束部２３と中空
糸膜の開口部２４を有する中空糸膜束２２を得た。この
中空糸膜束２２をモジュール容器に組み込み、中空糸膜
束の結束部２３の所で、容器にシールした。

【００３５】

【発明の効果】本発明では、中空糸膜織物状シートと熱
接着性帯状シートを同時に加熱ロールに供給し、該シー
トの端面よりやや内側に帯状シートを熱接着し、次いで
このシートの帯状フィルムの接着面を残してその外側端
面を切断する。次に長手方向に対して一定の幅でシート
を折り返しながら積層するか、または、長手方向に対し
て一定の幅で切断したシートを、帯状フィルム接着面及
び／又はその裏面で帯状フィルムが重なるように積層
し、積層体とする。その後積層体を加圧、加熱してシー
ト端面部の帯状フィルムで端面部の帯状フィルムを熱接
着させ、端部の中空糸膜が開口した結束部を有する中空
糸膜束を得る。このような製造方法を用いることで、板
状又は直方体状の中空糸膜束を連続的に製造することが
可能となる。特に、製造工程のなかでシート端面をカッ
トできるので、中空部の仮封鎖、中空糸膜束端部固定、
同端部切断による開口作業等の煩わしい処理工程を簡略
化することができる。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による、板状又は直方体状の中空糸膜束
の製造工程の１実施例を示す概略工程図である。

【図２】本発明による、板状又は直方体状の中空糸膜束
の製造工程の他の実施例を示す概略工程図である。

【符号の説明】

１．熱接着性帯状フィルム供給ロール ２．熱接着性帯状フィルム ３．中空糸膜織物状シート供給ロール ４．中空糸膜織物状シート ９．端面カットナイフ １０．加熱ロール １３．加熱ロール １７．中空糸膜束 １８．結束部 １９．中空糸膜束の開口部 ２０．一定幅で切断した中空糸膜織物状シート ２２．中空糸膜束 ２３．結束部 ２４．中空糸膜束の開口部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空糸膜を織物状にしたシートを積層し、
   端部で結束された板状又は直方体状の中空糸膜束を製造
   する方法において、 （１）中空糸膜の長尺の織物状シートを加熱ロールに供
   給すると同時に熱接着性帯状フィルムをシートの長手方
   向と平行になるように該ロールに供給して該シートの端
   面よりやや内側に帯状フィルムが熱接着されたシートを
   得、 （２）次いで、このシートの帯状フィルム接着面を残し
   てその外側端面を切断した後、 （３）長手方向に対して一定の幅でシートを折り返しな
   がら積層するか、または、長手方向に対して一定の幅で
   切断したシートを、帯状フィルム接着面および／または
   その裏面で帯状フィルムが重なるように積層して積層体
   を形成し、 （４）積層体を加圧、加熱してシート端面部の帯状フィ
   ルムで端面部の中空糸膜を熱接着させ、端部の中空糸膜
   が開口した結束部を有する中空糸膜束を得ることを特徴
   とする板状又は直方体の中空糸膜束の製造方法。