JP3214222B2

JP3214222B2 - チューブ状多孔質複合物及びその製造方法

Info

Publication number: JP3214222B2
Application number: JP07527994A
Authority: JP
Inventors: 琢磨吉坂; 昭西村; 敏彦滝口; 徹森田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 2001-10-02
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: JPH07256028A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多孔質四弗化エチレン
樹脂チューブと多孔質四弗化エチレン樹脂シートとを複
合化してなるチューブ状多孔質複合物に関し、さらに詳
しくは、液体などの濾過・濃縮に優れた性能を示すチュ
ーブ状多孔質複合物、その製造方法、及びこれを用いた
チューブ状多孔質膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を材
料とする多孔質材料は、ＰＴＦＥ自体のもつ耐熱性、耐
薬品性、耐候性、不燃性などの特性、さらには非粘着
性、低摩擦係数等の表面特性に加えて、多孔質であるた
め、可撓性、流体透過性、微粒子の捕集・濾過性、低誘
電率・誘電正接等の特性が付加されており、これら独自
の特性から広範な分野で利用されている。

【０００３】多孔質ＰＴＦＥは、一般に、繊維と該繊維
によって互いに連結された結節とからなる微細繊維状組
織を有しており、孔径の均一性に優れていることから、
チューブ状またはシート状に成型され、例えば、各種フ
ィルター、防水膜、脱気膜、電池用隔膜、オイル塗布部
材等として広く利用されている。特に、多孔質ＰＴＦＥ
チューブは、チューブの壁部を選択的透過膜として利用
する分離膜であって、単位体積当たりの膜面積を増大さ
せるために、多本数集束し、ケース（外筒）に収納して
モジュール化したものは、内圧式膜モジュールと称する
固−液分離濾過装置として、大容量、高精度の濾過用途
に効力を発揮している。

【０００４】多孔質ＰＴＦＥチューブは、通常、ＰＴＦ
Ｅファインパウダーにナフサ等の液状潤滑剤を混和し、
押出し等によりチューブ状に成型し、次いで、液状潤滑
剤を乾燥除去し、あるいは除去せずに、成形物を少なく
とも一軸方向に延伸する。熱収縮防止状態にて燒結温度
の約３２７℃以上に加熱して、延伸した構造を燒結固定
すると、強度が向上した孔径０．１〜１０μｍ程度の多
孔質ＰＴＦＥチューブが得られる（特公昭４２−１３５
６０号公報）。

【０００５】ところが、従来の多孔質ＰＴＦＥチューブ
には、以下に述べるように幾つかの欠点があった。第一
に、孔径が０．１〜０．２μｍ程度の小さい領域におい
ては、気孔率（体積中に占める空隙の割合）が非常に低
いものしか得ることができないため、流体の透過性が非
常に小さいことである。従来の長手方向（一軸方向）の
延伸加工では、延伸倍率を小さくする程、小孔径化でき
るが、同時に気孔率が小さくなってしまう。気孔率を上
げるためには、チューブを径方向に膨張させる等の方法
が考えられるが、製造可能なサイズあるいはコスト面等
での制約があり、実用化が困難である。

【０００６】第二に、多孔質ＰＴＦＥチューブを濾過膜
として使用するには、ＰＴＦＥの融点である約３２７℃
以上で燒結処理することにより、十分な強度を付与する
ことが必要である。ところが、気孔率の低い多孔質ＰＴ
ＦＥチューブを燒結する際、ＰＴＦＥの低い熱伝導率の
ために該チューブの内面まで十分に燒結しようとする
と、外表面が過燒結状態となって繊維が互いに融着し、
ついには孔がつぶれてしまい、濾過性能が低下する等の
問題があった。

【０００７】これらの問題点を克服する手段として、多
孔質ＰＴＦＥチューブの外面に多孔質ＰＴＦＥシート
（フィルムを含む）を巻き付ける方法が提案されている
（実公平４−３６０７号公報、特公昭５２−９０７４号
公報）。即ち、比較的孔径が大きくかつ高気孔率の多孔
質ＰＴＦＥチューブを支持層とし、その外面に高気孔率
かつ小孔径の多孔質ＰＴＦＥシートを巻き付け、この被
覆した小孔径の多孔質ＰＴＦＥシートの層を濾過層とす
るものである。さらに、ＰＴＦＥヤーンの編組体による
補強層を設けることも提案されている（実公平４−３６
０７号公報）。

【０００８】しかしながら、多孔質ＰＴＦＥチューブの
外面に多孔質ＰＴＦＥシートを巻き付けた構造のチュー
ブ状濾過材を内圧式濾過用途に用いる場合、下記のよう
な問題点がある。第一に、前記チューブ状濾過材をチュ
ーブ状濾過膜として、被処理流体をチューブの内側から
外側に長期間にわたり濾過または透過させると、被処理
流体に与えられた圧力によりチューブの一部に膨れが発
生し、その結果、外面に巻き付けた多孔質ＰＴＦＥシー
トの一部に剥離が生じて、濾過精度が損なわれる。この
問題は、最外面にヤーンなどの編組体による補強層を設
けることによりある程度克服することができるが、必ず
しも十分ではない。また、編組体の線径を太くしたり、
あるいは開口率を低くして、補強効果を高めると、透過
性能に悪影響を及ぼす。

【０００９】第二に、被処理流体が高濃度でかつ種々の
形状の固形分を含む固−液分離においては、多くの場合
クロスフロー濾過方式が用いられるが、前記構造のチュ
ーブ状濾過材を使用してクロスフロー濾過方式を適用す
ると、急速な目詰まりを生じ易いという問題がある。循
環濾過で内圧式の場合、チューブ内面を被処理流体が流
れて一旦膜面に付着した粒子を、流束によって洗うこと
により、濾過寿命を伸ばすことが行われている。この場
合でも、実際には目詰まりによる濾過性能の低下が起こ
るが、濾過寿命の長短は、特にチューブ内面の孔径及び
孔構造に左右される。したがって、被処理流体中の固形
分の大きさ及びその分布により、これに適したチューブ
内面の孔径及び孔構造を選択できることが望ましい。

【００１０】ところが、多孔質ＰＴＦＥチューブの外面
に多孔質ＰＴＦＥシートを巻き付けた構造のチューブ状
濾過材では、内面が多孔質ＰＴＦＥチューブであるた
め、孔径及び孔構造の制御に制約がある。多孔質ＰＴＦ
Ｅチューブは、通常、長手方向にのみ延伸するため、孔
構造がスリット状のものに限定され、しかも、濾過膜と
して好ましい高気孔率のものとした場合、必然的に大孔
径となってしまう。そうすると、被処理流体中の固形分
の大きさの分布が広く、特に粒径の大きな固形分を多く
含む場合、大粒子がチューブ状濾過材の膜表面、即ち、
多孔質ＰＴＦＥチューブ内面の孔の中に完全に入り込
み、孔を閉塞してしまう。これが原因で急速な目詰まり
を起こす場合がある。一方、これを防ぐため、多孔質Ｐ
ＴＦＥチューブ内面の孔径を小さくすると、低気孔率と
なり、流体の濾過性が悪化する。このように、多孔質Ｐ
ＴＦＥチューブの外面に多孔質ＰＴＦＥシートを巻き付
けた構造のチューブ状濾過材を、流体をチューブの内側
から外側に濾過する内圧式の濾過材として使用する場
合、多くの解決すべき課題を残していた。

【００１１】多孔質ＰＴＦＥチューブは、撥水性に優れ
るため、膜蒸留の用途にも好適に用いられるが、濾過の
場合と同様に、孔径と気孔率の制御が性能に重大な影響
を及ぼす。即ち、孔径が大きいとチューブの耐水圧が低
下するため流速が大きくとれず、そのため温度勾配が小
さくなって水蒸気透過性能が低下する。他方、孔径を小
さくすると気孔率が低下し、そのため水蒸気が透過し得
る膜面積が減少し、結果として水蒸気透過性能が低下す
る、というような問題点を有していた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、固−
液分離を目的とする濾過材、あるいは液体濃縮を目的と
する膜蒸留用膜材として好適な多孔質ＰＴＦＥ製のチュ
ーブ状多孔質複合物を提供することにある。より具体的
に、本発明の目的は、高気孔率で、目的や用途に応じて
チューブ内面の膜構造を広範囲に制御することが可能で
あり、しかも優れた濾過性能または水蒸気透過性を有す
る多孔質ＰＴＦＥ製のチューブ状多孔質複合物を提供す
ることにある。本発明者は、前記従来技術の問題点を克
服するために鋭意研究した結果、多孔質ＰＴＦＥチュー
ブの内面に、一層または二層以上の多孔質ＰＴＦＥシー
トを熱融着等により一体的に接着固定化した構造のチュ
ーブ状多孔質複合物が、前記目的を達成できることを見
出した。

【００１３】このチューブ状多孔質複合物は、その内面
に多孔質ＰＴＦＥシートからなる層を配置しているた
め、使用目的に応じて内面の孔径や孔構造を容易に制御
することができる。また、このチューブ状多孔質複合物
は、実用に耐える強度を有すると共に、流体をチューブ
の内側から外側に濾過する濾過材として使用した場合、
あるいは内圧よりも外圧の方が高い状態で膜蒸留を行な
う場合、チューブの膨れによる層間の剥離が抑制され
る。さらに、大孔径かつ高気孔率の多孔質ＰＴＦＥチュ
ーブを支持層とし、小孔径かつ高気孔率の多孔質ＰＴＦ
Ｅシートを濾過層または水蒸気透過層として内側に配置
することにより、流体の透過性と濾過性能に優れたチュ
ーブ状濾過材または水蒸気の透過性と耐水圧性に優れた
チューブ状膜蒸留用膜材を得ることができ、チューブ内
面多孔構造の粒子による目詰まりも防ぐことができる。

【００１４】このチューブ状多孔質複合物は、例えば、
棒状支持体の外周面に燒結された多孔質ＰＴＦＥシート
を巻き付け、その上に、多孔質ＰＴＦＥチューブを被せ
て、該多孔質ＰＴＦＥチューブの管軸方向への熱収縮防
止状態にて熱融着させることにより作成することができ
る。多孔質ＰＴＦＥシート相互間、あるいは多孔質ＰＴ
ＦＥシートと多孔質ＰＴＦＥチューブ間の接着性を向上
させるために、ポリプロピレン不織布、ＦＥＰ（四弗化
エチレン−六弗化プロピレン共重合体）やＰＦＡ（四弗
化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合体）等のシート（テープ）や粉末等のＰＴＦＥより低
融点の合成樹脂を多孔質ＰＴＦＥシートの一部分または
全面に積層して使用することができる。

【００１５】このチューブ状多孔質複層物は、単位体積
当りの膜面積を増大させるために、多本数集束し、外筒
内に収納してモジュール化することができる。本発明
は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものであ
る。なお、本発明の共同発明者の一人は、先に、多孔質
ＰＴＦＥチューブの内面に多孔質ＰＴＦＥシートからな
る層を熱融着により一体的に固定したチューブ状多孔質
複層膜を提案した（特願平４−２８０５１２号）。先願
発明では、未燒結の多孔質ＰＴＦＥシートを用いてチュ
ーブ状多孔質複層膜を作成し、かつ、合成樹脂シートを
融着層として使用することを提案している。本発明は、
この先願発明の改良または改変に係るものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、少なくとも一軸方向に延伸された多孔質四弗化エチ
レン樹脂チューブの内面に熱融着により固定一体化され
て、多孔質四弗化エチレン樹脂シートにより形成された
層が少なくとも１層配置され、かつ、多孔質四弗化エチ
レン樹脂チューブと多孔質四弗化エチレン樹脂シートと
の間、または四弗化エチレン樹脂シート相互の間、ある
いはその両方の少なくとも一部が、非シート状の接着性
樹脂からなる接着層により接着固定化されていることを
特徴とするチューブ状多孔質複合物が提供される。

【００１７】また、本発明によれば、棒状支持体の外周
面に燒結された多孔質四弗化エチレン樹脂シートを少な
くとも一重巻き付け、その外面に少なくとも一軸方向に
延伸された多孔質四弗化エチレン樹脂チューブを被せ、
次いで、多孔質四弗化エチレン樹脂チューブの管軸方向
への熱収縮を防止した状態にて、四弗化エチレン樹脂の
融点以上の温度に加熱して、多孔質四弗化エチレン樹脂
チューブと多孔質四弗化エチレン樹脂シートとの間及び
四弗化エチレン樹脂シート相互の間を融着せしめ、しか
る後、棒状支持体を抜き取ることを特徴とするチューブ
状多孔質複合物の製造方法が提供される。

【００１８】さらに、本発明によれば、棒状支持体の外
周面に燒結された多孔質四弗化エチレン樹脂シートを少
なくとも一重巻き付け、その外面に少なくとも一軸延伸
された多孔質四弗化エチレン樹脂チューブを被せると共
に、多孔質四弗化エチレン樹脂チューブと多孔質四弗化
エチレン樹脂シートとの間、または四弗化エチレン樹脂
シート相互の間、あるいはその両方の少なくとも一部に
接着性樹脂を配置して、これらの間を一体的に接着固定
化し、しかる後、棒状支持体を抜き取ることを特徴とす
るチューブ状多孔質複合物の製造方法が提供される。本
発明によれば、前記チューブ状多孔質複合物を複数本束
ねた集束体を外筒内に収納し、該集束体の少なくとも一
方の端末部において外筒集束体との間隙、及びチューブ
状多孔質複合物相互の間隙を、封止用樹脂またはエラス
トマーにて封止してなることを特徴とするチューブ状多
孔質膜モジュールが提供される。

【００１９】以下、本発明について詳述する。本発明の
チューブ状多孔質複合物は、多孔質ＰＴＦＥチューブの
内面に、高気孔率で、かつ、厚み、孔径及び孔構造を広
範囲に変化させたものが製造可能な多孔質ＰＴＦＥシー
トを熱融着により固定一体化したものであり、特に、内
圧の方が外圧よりも高い状態で用いる濾過または膜蒸留
等の用途において、優れた性能を発揮する。

【００２０】本発明のチューブ状多孔質複合物は、濾過
・濃縮目的や被処理液体の性状（固形分の大きさ、分布
等）や必要な流速等に応じて、該チューブ内面の気孔
率、孔径、孔構造、膜厚等を決定することができるた
め、濾過・濃縮性能に優れていると共に、外側の多孔質
ＰＴＦＥチューブが支持層となり、濾過・濃縮層となる
内側の多孔質ＰＴＦＥシート層を補強し、精度の高い濾
過と高効率の濃縮を可能とする。本発明のチューブ状多
孔質複合物は、特に高圧で運転する場合以外は、外側に
編組体等の補強層は不要であり、ケースに納めてモジュ
ール化する場合も、その充填率を高くすることができ
る。

【００２１】本発明で使用する多孔質ＰＴＦＥシート
は、常法により製造することができ、所望に応じて多種
多様な孔径、気孔率、孔構造、膜厚のものを選択するこ
とができる。例えば、孔径は０．０１〜１０μｍの範
囲、厚みは１０μｍ〜５ｍｍの範囲、気孔率は３０〜９
０％の範囲から選択することができ、孔構造について
も、一軸延伸によるスリット状だけではなく、二軸延伸
による編目状とすることが可能であり、その繊維径も容
易に制御することができる。さらに、予備濾過等の必要
性がある場合、孔径や孔構造の異なる２種以上の多孔質
ＰＴＦＥシートのラミネート膜とすることもできる。

【００２２】本発明で使用する多孔質ＰＴＦＥチューブ
は、通常、支持体層として強度を付与する役割を持つ場
合が多く、したがって、流体の透過性を上げるため、強
度の許す限り肉厚を薄くし、かつ、内面の多孔質ＰＴＦ
Ｅシートに比べ、大孔径かつ高気孔率とすることが望ま
しい。この多孔質ＰＴＦＥチューブは、常法により製造
することができる。

【００２３】多孔質ＰＴＦＥシートの、チューブ内面に
おける固定状態については、ＰＴＦＥシートをのり巻状
に巻いたもの（図１）、あるいはテープ状の多孔質ＰＴ
ＦＥシートをスパイラル状に巻いたもの（図２）等があ
るが、そのうち、シート巻回体の内面と外面を完全に遮
断するために、完全に融着する必要のある貼り合わせ部
の長さを最も短くすることのできるのり巻状に巻く方法
が、最も信頼性が高く最適である。

【００２４】本発明のチューブ状多孔質複合物を製造す
るには、棒状支持体の外周面に、燒結された多孔質ＰＴ
ＦＥシートを一重または二重以上に巻き付けて、その上
に、多孔質ＰＴＦＥチューブを被覆し、次いで、該多孔
質ＰＴＦＥチューブの管軸方向への熱収縮を防止した状
態にて、ＰＴＦＥの融点（約３２７℃）以上の温度に加
熱して融着させ、しかる後、棒状支持体を抜き取ればよ
い。加熱融着の際に、多孔質ＰＴＦＥチューブが未燒結
または半燒結物である場合には、同時に燒結される。

【００２５】棒状支持体としては、耐熱性の材質からな
るもの、例えば、ステンレス等の金属製円筒や円柱を使
用することができる。特に最後の抜き取り工程における
内面破損の防止、及び作業性を上げる観点から、表面を
滑らかに仕上げておくこと、例えばセンタレス研磨して
おくことが望ましい。

【００２６】ところで、多孔質ＰＴＦＥシートは、未焼
成物、焼成物、及びそれらの中間の半焼成物のいずれを
も使用することができる。特に、多孔質ＰＴＦＥチュー
ブとの間や多孔質ＰＴＦＥシート相互間の融着の強さの
みから言えば、燒結度の低いものの方が好ましい。しか
し、実際の作業上、未燒結シートは、扱い難く、特にし
わや隙間のないように棒状支持体に巻き付けることが困
難である。したがって、チューブ状多孔質複合物の製造
工程における作業性の観点から、燒結された多孔質ＰＴ
ＦＥシートを用いることが好ましい。

【００２７】燒結された多孔質ＰＴＦＥシートを用いる
と、多孔質ＰＴＦＥシート相互間、あるいは該シートと
多孔質ＰＴＦＥチューブとの間の接着性が不十分とな
る。そこで、接着性を高めるために、多孔質ＰＴＦＥシ
ートの一部分あるいは全面に接着性樹脂を配置すること
ができる。接着性樹脂として、例えば、エポキシ樹脂系
接着剤やポリウレタン系接着剤等を用いることができ
る。ただし、必要な場合には、多孔質ＰＴＦＥシート及
び／または多孔質ＰＴＦＥチューブの接着剤に接する部
分の表面状態を変えて、接着強度をより強くすることも
できる。

【００２８】また、多孔質ＰＴＦＥシートの一部あるい
は全面に、接着性樹脂としてＰＴＦＥより融点が低く、
かつ、濾過材や蒸留用膜材としての実用性能を阻害しな
い範囲で熱可塑性樹脂を予め配置しておくことにより、
多孔質ＰＴＦＥチューブと多孔質ＰＴＦＥシートとの
間、及び／または多孔質ＰＴＦＥシート相互の間の融着
をより確実なものとすることができる。例えば、（１）
多孔質ＰＴＦＥシートの一部分に、無孔質ＦＥＰ（四弗
化エチレン−六弗化プロピレン共重合体）シートなどの
弗素樹脂シートをラミネートしたものを使用することが
できる。（２）多孔質ＰＴＦＥシートの全面にポリプロ
ピレンやポリエステルなどの不纖布をラミネートしたも
のも使用することができる。（３）多孔質ＰＴＦＥシー
トの一部または全面に、ＦＥＰやＰＦＡ等の粉体をまぶ
してもよいし、これらのディスパージョンを塗布して、
分散媒を乾燥させてもよい。（４）棒状支持体の外周面
に巻き付けた多孔質ＰＴＦＥシートの一部に、熱可塑性
樹脂のチューブまたはリングを被せてもよい。これらの
方法を任意に組み合わせて接着させてもよい。

【００２９】このように、接着性樹脂の様々な形状をそ
の状況に応じて使い分けることにより、本来の目的であ
る接着力を上げるに際し、有効膜部分を潰してしまうこ
とを避けることができる。例えば、膜としての機能を必
要としない端末部にのみ、熱可塑性樹脂のシートやチュ
ーブを被せたり、膜部分において樹脂が孔を埋めてしま
うことを極力避けるために、熱可塑性樹脂ディスパーシ
ョンの固形分量を制御したりすることができる。このよ
うに熱可塑性樹脂による熱融着によって、多孔質ＰＴＦ
Ｅシートと多孔質ＰＴＦＥチューブを一体化するときに
は、加熱は必ずしもＰＴＦＥの融点以上である必要はな
く、したがって、より温和な条件下で複合させることが
可能となる。これにより、加熱による微細な繊維構造が
損なわれる危険性を大幅に低下させることができる。

【００３０】多孔質ＰＴＦＥシート同士、あるいは該シ
ートと多孔質ＰＴＦＥチューブとの間の接着力をさらに
高める必要がある場合には、ＰＴＦＥの融点以上にまで
温度を上げて、ＰＴＦＥ自身を融着させることと、熱可
塑性樹脂を介して接着させることを併用する必要が生じ
てくるが、この場合には、熱可塑性樹脂としてＰＦＡを
用いるのが最適である。何故ならば、ＰＦＡは、ＰＴＦ
Ｅに次いで融点が高い（約３００〜３１０℃）弗素樹脂
であるが、これより融点が低い弗素樹脂、例えばＦＥＰ
（融点約２６０℃）では、ＰＴＦＥの融点以上で加熱処
理を行うと、劣化が始まって著しく脆弱となり、得られ
たチューブ状多孔質複合物の弾性が著しく低下するの
で、扱い上の点でも、実際の運転面でも用いることが困
難であるからである。

【００３１】多孔質ＰＴＦＥチューブとしては、径方向
に膨張させたものが、径方向の熱収縮性が大きくなり、
その結果、加熱融着時の収縮力が大きく働いて、より強
固に融着できるので望ましい。この場合の膨張率として
は、通常１０〜１５０％、好ましくは３０〜１００％の
ものが好適に用いられる。ただし、ここで膨張率は、式
〔（膨張後外径−膨張前外径）／（膨張前外径）〕×１
００（％）で定義される。

【００３２】多孔質ＰＴＦＥシート及び多孔質ＰＴＦＥ
チューブの材質としては、四弗化エチレンのホモポリマ
ーを使用することができるが、必ずしも四弗化エチレン
単独の重合体である必要はなく、一般に変性ＰＴＦＥ等
と呼ばれるような、微量の第２、第３成分を含むコポリ
マーであってもよく、このようなコポリマーを使用する
と、一般にホモポリマーの場合よりも熱融着性が向上す
る。

【００３３】本発明のチューブ状多孔質複合物は、各層
が接着性樹脂からなる接着層により接着固定化されてい
る場合には、非シート状の接着性樹脂、好適には、非シ
ート状で四弗化エチレン樹脂よりも低融点の熱可塑性樹
脂が使用される。本発明のチューブ状多孔質複合物の製
造方法においては、燒結された多孔質ＰＴＦＥシートが
使用され、この場合、接着性樹脂がなくてもよく、ま
た、接着性樹脂を使用する場合にも、非シート状のもの
に限定されない。多孔質ＰＴＦＥチューブとしては、燒
結品、半燒結品、または未燒結品が使用できる。未燒結
の多孔質ＰＴＦＥチューブを使用すると、多孔質ＰＴＦ
Ｅシートとの間の接着性が向上するため好ましいが、こ
の場合、複合化工程において、通常、四弗化エチレン樹
脂の融点以上の温度で加熱処理を行い、融着と燒結を同
時に行う。

【００３４】図３に、本発明のチューブ状多孔質複合物
の一例の断面図を示す。図４には、本発明のチューブ状
多孔質複合物の透視図の一例を示す。本発明のチューブ
状多孔質複合物は、多本数束ねてケース（外筒）に収納
し、一方または両方の端において、チューブ集束体とケ
ースとの間、及びチューブ状多孔質複合物相互の間を封
止用樹脂またはエラストマーにて封止し、チューブ状多
孔質複合物の封止端部を開口させれば、チューブ状多孔
質膜モジュールを得ることができる。このモジュール
は、大容量、高精度濾過、高効率蒸留を実現可能とする
ものである。図５に、本発明のモジュールの断面図（模
式図）を示す。

【００３５】

【実施例】以下、本発明について、実施例及び比較例を
挙げて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例
のみに限定されるものではない。

【００３６】［実施例１、比較例１］外径３．８ｍｍ
φ、長さ１０００ｍｍのセンタレス研磨したステンレス
棒に、半焼成状態で二軸延伸した後燒結して得られた平
均孔径０．４５μｍ、厚み４０μｍの多孔質ＰＴＦＥシ
ートをのり巻き状に巻き付け、次いで、その外面に、内
径４．２ｍｍφ、肉厚０．５ｍｍ、気孔率８０％の未燒
結の多孔質ＰＴＦＥチューブを被せ、チューブ両端を針
金で縛って拘束した。これを３４０℃で２５分の条件で
加熱融着させ、冷却後、両端を裁断してステンレス棒を
抜き取り、チューブ状多孔質複合物を得た。

【００３７】このようにして得られたチューブ状多孔質
複合物について、水蒸気透過性能を測定した。比較のた
めに、多孔質ＰＴＦＥチューブ単体（平均孔径０．６０
μｍ、気孔率６０％、厚み０．５ｍｍ）についても同様
の測定を行った。その結果を表１に示す。ただし、測定
は、蒸留水を用いて行い、高温側５５℃、低温側２０
℃、膜間差圧０．１５ｋｇｆ／ｃｍ²の条件で行った。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１から明らかなように、本発明のチュー
ブ状多孔質複合物は、多孔質ＰＴＦＥチューブ単体と比
較して、水蒸気透過性能及び耐水圧の点で優れており、
膜蒸留用途として好適に使用できることが確認された。

【００４０】［実施例２］多孔質ＰＴＦＥシートをのり
巻き状に巻き付けた際に、その貼り合わせ部にＰＦＡの
ディスパーションを塗布後、乾燥させたこと以外は実施
例１と同様にしてチューブ状多孔質複合物を得た。この
複合物の耐圧性を測定した。比較のために、ＰＦＡディ
スパーションを塗布しないもの及び多孔質ＰＴＦＥチュ
ーブ単体についても測定した。ただし、測定は、純水を
用い、チューブの内側から１０ｋｇｆ／ｃｍ²の水圧を
かけた状態で１分間保持した。

【００４１】各サンプルについて１０本ずつ測定したと
ころ、１分以内にチューブ破裂を起こした本数は、多孔
質ＰＴＦＥチューブ単体では全数の１０本であったのに
対して、ＰＦＡディスパーションを塗布していないもの
は２本であり、塗布したものは０本であった。このこと
から、ＰＦＡで多孔質ＰＴＦＥシート相互の間を融着さ
せると、強度面において大きく向上することが確認され
た。

【００４２】［実施例３］外径３．５ｍｍφ、長さ１０
００ｍｍのセンタレス研磨したステンレス棒に、平均孔
径０．４５μｍ、厚み４０μｍの燒結された多孔質ＰＴ
ＦＥシートを２０ｍｍ幅のテープにしたものの縁１ｍｍ
の部分にＦＥＰディスパージョンを塗布しながらスパイ
ラル状に傾斜巻き付けを行った。さらに、この巻き付け
た層の両端２００ｍｍ部分に、その上からＦＥＰシート
を巻き付けた。次いで、その外面に外径４．０ｍｍφ、
厚み０．５ｍｍ、気孔率８０％の未燒結の多孔質ＰＴＦ
Ｅチューブ（元の内径２．５ｍｍφ、即ち、膨張率６０
％品）を被せ、チューブ両端を針金で縛って拘束した。
これを３００℃で２５分の条件で加熱融着させ、冷却
後、両端を裁断してステンレス棒を抜き取りチューブ状
多孔質複合物を得た。得られた１０本のチューブに対し
て、内水圧を徐々に上げていくと、１０ｋｇｆ／ｃｍ²
まで上げても、チューブの破裂は、全数とも起こらなか
った。このとき、ＦＥＰシートを巻いた両端部分からの
漏水は、全く見られなかった。

【００４３】［実施例４］実施例３で得られたチューブ
状多孔質複合物を７本束ね、内径２０ｍｍφ、長さ１０
００ｍｍのポリスルホン外筒に納め、両端における収束
体と外筒との間、及びチューブ状多孔質複合物相互の間
をエポキシ樹脂にて封止し、両端が開口したモジュール
（図５）を作成した。図５において、複数本のチューブ
状多孔質複合物（４）の束は、ポリスルホン外筒（５）
に収納され、両端部分でエポキシ樹脂（６）により封止
されている。被処理原液は、入口（７）から出口（８）
の方向にチューブ状多孔質複合物の内部を流れ、濾液
は、外筒に設けられた出口（９、９）から外部に導かれ
る。

【００４４】水酸化第二鉄を固形分濃度１４００ｍｇ／
リットルで含む水性分散液をテスト用流体として使用
し、上記モジュールに、入口圧力２．０ｋｇ／ｃｍ²、
出口圧力０．７ｋｇ／ｃｍ²の条件で導入し、内圧循環
式濾過方式で濾過テストを行った。その結果、透水性能
は、約５ｍｌ／ｃｍ²・ｍｉｎと高く、１２０分経過後
も約１ｍ³／ｍ²・ｈｒ・ａｔｍの流量を示した。また、
濾液をサンプリングして、吸光度測定法により被処理液
体のリークの有無を調べたところ、１２０分経過後もリ
ークは認められなかった。

【００４５】

【発明の効果】本発明のチューブ状多孔質複合物は、高
気孔率でかつチューブ内面に、目的や用途に応じて広範
囲な膜構造の層を配置することが可能で、その結果、従
来に比べ、濾過性能、水蒸気透過性能を大きく向上でき
るため、各種膜用途、特に高濃度の固−液分離用途や膜
蒸留用途に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】チューブ状多孔質複合物の内面に配置される多
孔質ＰＴＦＥシートがのり巻き状に巻かれたことを示す
図である。

【図２】チューブ状多孔質複合物の内面に配置される多
孔質ＰＴＦＥシート（テープ）がスパイラル状に巻回さ
れたことを示す図である。

【図３】本発明のチューブ状多孔質複合物の断面図の一
例である。

【図４】本発明のチューブ状多孔質複合物の透視図の一
例である。

【図５】本発明のチューブ状多孔質複合物を用いたモジ
ュールの断面図である。

【符号の説明】

１：多孔質ＰＴＦＥシート２：多孔質ＰＴＦＥチューブ３：接着層４：チューブ状多孔質複合物５：外筒６：封止樹脂またはエラストマー７：被処理液体入口８：被処理液体出口９：濾液出口

フロントページの続き (72)発明者森田徹大阪府泉南郡熊取町大字野田950番地住友電気工業株式会社熊取製作所内 (56)参考文献特開昭60−14902（ＪＰ，Ａ) 特公昭52−9074（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 39/16 B01D 63/06 B01D 69/04 B01D 71/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一軸方向に延伸された多孔質
四弗化エチレン樹脂チューブの内面に熱融着により固定
一体化されて、多孔質四弗化エチレン樹脂シートにより
形成された層が少なくとも１層配置され、かつ、多孔質
四弗化エチレン樹脂チューブと多孔質四弗化エチレン樹
脂シートとの間、または四弗化エチレン樹脂シート相互
の間、あるいはその両方の少なくとも一部が、非シート
状の接着性樹脂からなる接着層により接着固定化されて
いることを特徴とするチューブ状多孔質複合物。
【請求項２】非シート状の接着性樹脂が、四弗化エチ
レン樹脂よりも低融点の熱可塑性樹脂であって、かつ、
多孔質四弗化エチレン樹脂チューブと多孔質四弗化エチ
レン樹脂シートとの間、または四弗化エチレン樹脂シー
ト相互の間、あるいはその両方の少なくとも一部が、該
非シート状の熱可塑性樹脂からなる接着層により熱融着
されて接着固定化されている請求項１記載のチューブ状
多孔質複合物。
【請求項３】多孔質四弗化エチレン樹脂シートにより
形成された層が、多孔質四弗化エチレン樹脂シートがの
り巻き状に巻かれて形成された層である請求項１または
２記載のチューブ状多孔質複合物。
【請求項４】棒状支持体の外周面に燒結された多孔質
四弗化エチレン樹脂シートを少なくとも一重巻き付け、
その外面に少なくとも一軸方向に延伸された多孔質四弗
化エチレン樹脂チューブを被せ、次いで、多孔質四弗化
エチレン樹脂チューブの管軸方向への熱収縮を防止した
状態にて、四弗化エチレン樹脂の融点以上の温度に加熱
して、多孔質四弗化エチレン樹脂チューブと多孔質四弗
化エチレン樹脂シートとの間及び四弗化エチレン樹脂シ
ート相互の間を融着せしめ、しかる後、棒状支持体を抜
き取ることを特徴とするチューブ状多孔質複合物の製造
方法。
【請求項５】棒状支持体の外周面に燒結された多孔質
四弗化エチレン樹脂シートを少なくとも一重巻き付け、
その外面に少なくとも一軸延伸された多孔質四弗化エチ
レン樹脂チューブを被せると共に、多孔質四弗化エチレ
ン樹脂チューブと多孔質四弗化エチレン樹脂シートとの
間、または四弗化エチレン樹脂シート相互の間、あるい
はその両方の少なくとも一部に接着性樹脂を配置して、
これらの間を一体的に接着固定化し、しかる後、棒状支
持体を抜き取ることを特徴とするチューブ状多孔質複合
物の製造方法。
【請求項６】接着性樹脂として四弗化エチレン樹脂よ
りも低融点の熱可塑性樹脂を配置し、次いで、多孔質四
弗化エチレン樹脂チューブの管軸方向への熱収縮を防止
した状態にて、該熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱
して融着せしめることにより接着固定化することを特徴
とする請求項５記載のチューブ状多孔質複合物の製造方
法。
【請求項７】熱可塑性樹脂として四弗化エチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を用い、融
着時に四弗化エチレン樹脂の融点以上の温度に加熱する
ことを特徴とする請求項６記載の製造方法。
【請求項８】多孔質四弗化エチレン樹脂チューブとし
て径方向に熱収縮性を有するものを用い、これを棒状支
持体の外周面に巻き付けられた多孔質四弗化エチレン樹
脂シートの外面に被せた後、熱収縮させることを特徴と
する請求項４ないし７のいずれか１項に記載の製造方
法。
【請求項９】請求項１ないし３のいずれか１項に記載
のチューブ状多孔質複合物を複数本束ねた集束体を外筒
内に収納し、該集束体の少なくとも一方の端末部におい
て外筒集束体との間隙、及びチューブ状多孔質複合物相
互の間隙を、封止用樹脂またはエラストマーにて封止し
てなることを特徴とするチューブ状多孔質膜モジュー
ル。