JP5955730B2

JP5955730B2 - 樹脂表面の凹凸生成方法

Info

Publication number: JP5955730B2
Application number: JP2012220369A
Authority: JP
Inventors: 兼敏村上
Original assignee: 有限会社村上製作所
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: JP2014069307A

Description

本発明は、例えば中空糸モジュールにおいてポッティング材（封止材）との接着強度を得るために行う樹脂表面等の凹凸生成に関する。

限外・過膜（ＵＦ膜）、精密・過膜（ＭＦ膜）として使用される円筒糸状の中空糸膜は、設置または設備化の便宜性から、数千本が束となって合成樹脂製のカートリッジ（円筒状の容器）に収められて使用されることが多い。カーリッジ内において、中空糸膜はその（円筒糸状の）内側と外側とが隔絶された別々の流路を形成しており、この２つの流路は、中空糸膜の両端においてその外周面とカートリッジの内周面との間がポッティング材により塞がれることにより形成される。ポッティング材とは、熱硬化性樹脂を含むポリウレタン接着剤等である。

カートリッジの中に多数の中空糸膜が収容された中空糸モジュールは、特許文献１、特許文献２に開示されている。
また、中空糸モジュール内において、中空糸膜の内外をポッティング材により隔絶して別々の２つの流路を形成する方法は、特許文献３，４に開示されている。

特開２０００−７０６８０号公報特開２００２−２８２６５６号公報特開２００８−２７９３７４号公報特開２０１２−３５２００号公報

ところで、合成樹脂製のカートリッジの内周面へのポッティング材の接着強度を高めるために、カートリッジ内周面に微細な凹凸を設けることが行われている。しかし、中空糸膜が収容された中空糸モジュールを使用する限外・過処理では、中空糸膜内外の圧力差を１Ｍｐａ以上として行われることがある。このような高い圧力での・過処理では、グラインダー等により凹凸を生成させたカートリッジ内周面はポッティング材との間に十分な接着強度が得られず、カートリッジの内周面からポッティング材が一部剥離し、一次側の非処理液体が中空糸膜を透過した二次側の処理液体に混入して・過の精度が低下し、さらには中空糸モジールが使用できなくなることが問題となっていた。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、ポッティング材との接着強度が大きな樹脂表面の凹凸生成方法を提供することを目的とする。

本発明に係る樹脂表面の凹凸生成方法は、旋盤加工により、樹脂製工作物における断面が円形の表面に凹凸を生じさせるものであり、螺旋山生成工程と起毛工程とからなる。螺旋山生成工程は、第１のバイトを一定の送り量で移動させて樹脂製工作物の表面に螺旋状の山形を形成させる処理である。起毛工程は、形成された螺旋状の山形に対して、刃先が予め潰された第２のバイトによってむしりささくれだたせる処理である。

好ましくは、起毛工程は、第２のバイトの送り量が、螺旋山生成工程における第１のバイトの送り量の半分で行われる。また、起毛工程は、好ましくは、水平方向から見たときに、第２のバイトが樹脂製工作物の回転中心よりも高い位置に配されて行われる。

本発明によると、ポッティング材との接着強度が大きな樹脂表面の凹凸生成方法を提供することができる。

図１は中空糸モジュールの概略図である。図２は支持装置の斜視図である。図３は保持装置の斜視図である。図４は起毛工程における水平方向から見たバイトの位置を示す図である。

図１は中空糸モジュール１の概略図、図２は支持装置２の斜視図、図３は保持装置３の斜視図である。なお、図１（ａ）は中空糸モジュール１の正面図、（ｂ）は中空糸モジュール１の端の正面断面図である。
中空糸モジュール１は、円筒状のハウジング４、支持装置２，２、保持装置３、中空糸膜の束５、およびカバー６，６からなる。

支持装置２は、全体として円筒の形状を有し、一端から中間まで続くハウジング挿入部１１、中間の狭い範囲において内径が小さくなった径小部１２および径小部１２から他端まで続き最も内径が大きな径大部１３からなる。ハウジング挿入部１１の内径は、ハウジング４の外径に略等しい。
径大部１３における径小部１２側には、軸心に直交する軸心を有する筒状のノズル１４が連通する。支持装置２は、径大部１３の開口側の外周に、雄ネジ１５が設けられている。

支持装置２は、ハウジング挿入部１１内にハウジング４の端部が嵌め入れられ、ハウジング４の端を径小部１２に当接させた状態でハウジング４に接着剤等により一体化されている。
保持装置３は、全体として円筒状であり、一端側における厚肉の保持部２１、および保持部２１に連続し他端に至り保持部２１より薄肉の脚部２２からなる。保持部２１は、その外径が脚部２２の外径よりも大きく、その内径が脚部２２の内径よりも小さい。保持部２１の外径は、支持装置２の径大部１３の内径よりも小さい。

脚部２２は、その内径が支持装置２における径小部１２の内径よりも大きい。脚部２２には、内外面を連通させる複数の連通孔２３，…，２３が設けられている。
保持装置３は、脚部２２の端を支持装置２の径小部１２に当接させて、その全体が径大部１３内に収容されている。
中空糸膜の束５は、ハウジング４の内部を貫通し、さらにその両端が、支持装置２に収容された保持装置３を貫通する。

中空糸膜の束５の端における中空糸膜の外周面間、中空糸膜の束５と保持装置３の保持部２１との間、および保持部２１と支持装置２の径大部１３の内面との間が、ポッティング材２４で埋められている。ポッティング材により支持装置２の径大部１３の開口側が封止されていることにより、ハウジング４の内部は、ノズル１４によってのみ外部に連通する。

カバー６は、支持装置２の雄ネジ１５に螺合する雌ネジ２６を有し、筒状であってその一端が閉じられた本体２７、および閉じられた一端の内外を連通させるノズル２８からなる。カバー６は、雌ネジ２６を支持装置２の雄ネジ１５に螺合させて、中空糸膜の開口側を覆っている。
ハウジング４、支持装置２，２および保持装置３は、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、またはポリプロピレン等の合成樹脂で形成される。

ポッティング材２４には、熱硬化型のエポキシ系、ポリウレタン系の接着剤等が使用される。
ポッティング材２４は、径大部１３の開口側の内周面３１（図２参照）と保持装置３の保持部２１の外周面３２との間を塞ぎ、保持部２１の内周面３３と中空糸膜の外周面との間を塞ぐ。そして、ポッティング材２４の封止強度、すなわちポッティング材２４と各内周面３１，３３および外周面３２との接着強度は、これらの面３１〜３３の凹凸の状態に影響される。

本発明は、例えばこれらの面３１〜３３を、ポッティング材２４により封止したときに強い接着強度が得られる凹凸の状態に加工する方法に関する。
図４は保持装置３の外周面３２の凹凸生成工程における水平方向から見たバイト７，８の位置を示す図である。
凹凸生成工程は、いずれも旋盤を使用して行われる螺旋山生成工程および起毛工程からなる。なお、図４（ａ）は螺旋山生成工程であり、図４（ｂ）は起毛工程である。

螺旋山生成工程は、研がれた鋭い剣バイト７が使用され、合成樹脂の硬さ等に応じた送り量（ピッチ）および切り込み量で研削加工されて外周面３２に螺旋状の山形が生成される。送り量等は、樹脂材料の粘りの程度により異なる数値が採用され、粘りの程度が大きな樹脂材料では送り量の値を大きくすることができる。
螺旋山生成工程では、通常の旋盤加工と同様に、水平方向から見たとき、バイト７の刃先が保持装置３（工作物）の回転中心と同じ高さで研削が行われる（図４（ａ））。

起毛工程では、故意に刃が砥石により潰された、鈍ったバイト８が使用される。バイト８は、水平方向から見たとき、目視にて刃先が円弧状に湾曲していることが判る程度に刃先が削られている。
起毛工程は、工作物の回転数を変更せず、送り量および切り込み量のいずれも、螺旋山生成工程の値よりも小さな値で加工される。また、起毛工程におけるバイト８の刃は、保持装置３（工作物）の回転中心より高い位置にセットされる（図４（ｂ））。バイト８の刃の回転中心からの高さＨは、０ｍｍを越えて１０ｍｍ以下が好ましく、ポリスルホン製の保持装置３の外周面３２の処理では、例えば３ｍｍが採用される。なお、回転中心からの高さＨは、実際の起毛工程における、工作物の表面に当たるバイト８の刃の部分（工作物の面に当たり改変させる部分）を基準とする。

起毛工程におけるバイト８は、工作物の表面を削るというよりは、螺旋状の山形をむしり、ささくれだたせるものである。刃が潰されたバイト８は、加工時の工作物との接触面積が大きいために摩擦による発熱が大きく、発熱により温度が高くなった螺旋状の山形は変形し易い。起毛工程では、切れ味の悪いバイトおよび加工時の大きな発熱によって、加工表面には不規則で表面積が大きな凹凸ＵＥが生ずる。

起毛工程では、（水平方向から見たときの）刃先の角度αを鈍角（α＞９０度）としたバイト８Ｂを使用しても、刃先が円弧状に湾曲しているバイト８と同様に、加工表面に表面積が大きな凹凸ＵＥを生成させることができる。
支持装置２における径大部１３の内周面３１、および保持装置３における保持部２１の内周面３３は、螺旋山生成工程では鋭い穴ぐりバイトを用いて、起毛工程では故意に刃が砥石により潰された鈍った穴ぐりバイトを用いて、保持装置３における保持部２１の外周面と同様にして表面の凹凸が生成される。

螺旋山生成工程および起毛工程により生成された表面の凹凸は単位周面積当たりの表面積が大きい。この表面積が大きな凹凸をそれぞれの内周面３１，３３および外周面３２に有する支持装置２および保持装置３は、中空糸膜の束とともにポッティング材により一体化された場合、大きなポッティング材との接着強度を得ることができる。
上述した凹凸生成工程により処理された支持装置２および保持装置３が組み入れられた中空糸モジュール１は、高い圧力で・過が行われても高い耐久性を示し、接着部分が剥離することによる一次側の非処理液体の二次側の処理液体への混入が防止され、安定して・過処理を継続することができる。

上述の実施形態において、使用するバイト７，８，８Ｂを他の種類のバイト、例えば斜剣バイト、平剣バイト等に変更することができる。
その他、凹凸生成工程、および凹凸生成工程の各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、例えば中空糸モジュールにおいてポッティング材（封止材）との接着強度を得るために行う樹脂表面等の凹凸生成に利用することができる。

２支持装置（樹脂製工作物）
３保持装置（樹脂製工作物）
７鋭い剣バイト（第１のバイト）
８，８Ｂ鈍ったバイト（第２のバイト）

Claims

旋盤加工により樹脂製工作物における断面が円形の表面に凹凸を生じさせる凹凸生成方法であって、
第１のバイトを一定の送り量で移動させて前記樹脂製工作物の表面に螺旋状の山形を形成させる螺旋山生成工程と、
刃先が予め潰された第２のバイトにより前記螺旋状の山形をむしりささくれだたせる起毛工程と、により凹凸を生じさせる
ことを特徴とする樹脂表面の凹凸生成方法。
前記起毛工程における前記第２のバイトの送り量を、前記螺旋山生成工程における前記第１のバイトの送り量の半分とする
請求項１に記載の樹脂表面の凹凸生成方法。
前記起毛工程において水平方向から見たときに、前記第２のバイトが前記樹脂製工作物の回転中心よりも高い位置に配される
請求項１または請求項２に記載の樹脂表面の凹凸生成方法。