JPH01143604A - 中空糸束組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中空糸束組立体、詳しくは液体或いは気体を
浄化、吸収、分離など各種処理するために用いられる中
空糸束モジュ゛−ルに内蔵される中空糸束組立体に関す
る。

〔従来の技術〕

中空糸束モジュールに内蔵される中空糸束組立体は、ポ
リイミド樹脂等からなる多数の中空糸をを束ねて形成さ
れた中空糸束を主体として構成されている。この中空糸
束組立体の性能は、上記中空糸束を構成する各中空糸の
分離性能に直接依存している。

上記中空糸は、例えば、ガス分離用、逆浸透用、限外濾
過用等の中空糸（膜）では、通常、中心部に空間を有す
る筒伏の股で構成されており、その最外層には該中空糸
の分離性能を左右する均質層が形成されている。それ故
、上記中空糸は、外皮相当部分に僅かの傷が付くだけで
本来の機能を果たさなくなる。また、中空糸束全体でみ
た場合は、均質層に損傷を受けた中空糸が極めて僅か存
在するだけであっても、形成される中空糸束組立体は、
期待される本来の性能を発揮しなくなる。即ち、例えば
、ガス分離用中空糸束であれば、中空糸（膜）による選
択透過性能（股に対する透過の速いガスと透過の遅いガ
スを分離する能力）が低下することになり、また、液体
一固体の濾過用中空糸束であれば、濾過中等において中
空糸に損傷が生じ、極端な場合は中空系が切断されて濾
液中に固体が混入することもある。従って、中空糸束組
立体においては、上記中空糸束を構成する中空糸には損
傷が生じないようにすることが極めて重要である。

そこで、中空糸束の形成時、該中空糸束のポツティング
材による固定時、又は完成された中空糸束組立体のモジ
エール８為への挿入時等の作業工程において特にｔｎ傷
を受けやすい、中空糸束の外周端又はその近傍に配され
ている中空糸を保護するために、該中空糸束をプラスチ
ック等からなるフィルム、不織布又はメツシュ等の被覆
材で覆うことが行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のように被覆材で保護する場合は、
（１）被ｒｉ操作が必要である、（２）被覆材の種類、
厚みによっては一定容積中に収納される中空糸膜面積が
減少する、（３）被ｒｉ操作前及び被覆操作時に中空糸
膜がｔｎ傷を受は易い、（４）中空糸以外に被覆材を用
怠しなければならない、等の問題点があった。

従って、本発明は、被覆材を別途用窓して被覆操作を行
うことなく製造でき、しかも製造工程や取扱作業時にお
いても中空糸に損傷が生じることのない、信頼性の高い
中空糸束組立体を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、中空系束の開口端の少なくとも一端が、開口
状態を保持したままポッティング材により密着固定され
ている中空糸束組立体において、少なくとも最外周に位
置する中空糸の開口端を前記ポッティング材中に埋没さ
せたことを特徴とする中空糸束組立体を提供することに
より、上記目的を達成したものである。

〔実施例〕

以下、本発明の中空糸束組立体を、図面に示す実施例に
基づいて説明する。

第１図は、本発明の好ましい一実施例である中空糸束組
立体の概略を示す断面図で、第２図ｔａ＋〜（ｄ）は上
記中空糸束組立体の製造工程を説明するための中空糸束
の一端部の部分斜視図であり、第３図は上記中空糸束組
立体を内蔵した中空糸東上ジ工−ルの概略を示す断面図
である。

第１図に示す中空糸束組立体は、中空糸束１の両端部が
液体や気体を透過しないようにポッティング材２及び３
でそれぞれ密着固定されてなるものある。上記中空糸束
１は多数の中空糸４を束ねて形成したものであり、その
両端には該中空糸４の開口端で構成される中空県東自体
の開口端５及び６がそれぞれ形成されている。

上記中空糸束では、図中左端に位置する開口端５は開口
状態が保持されているが、右端に位置する開口端６はそ
の近傍を密着固定している上記ポツティング材３中に埋
没し、該ポツティング材３で封止されている。

本実施例の中空糸束組立体は、開口状態にある上記開口
端５が位置する中空系束の端部においても、少なくとも
その最外周に位置する中空糸４ａの開口端を上記ポツテ
ィング材２中に埋没させたごとに特徴があるものである
。このように上記中空糸４ａの開口端を封止して中空糸
本来の機能を（り止させることにより、該中空糸４ａを
その内側に位置する中空糸４を保護するための被覆材と
して機能させることが可能となり、その結果、中空糸束
組立体の製造工程や完成された中空糸束組立体をモジュ
ール容器へ収納する等の作業工程においても、中空糸本
来の機能を果たすべき上記中空糸４に対してｔｆｆ傷を
りえることを有効に防止することが可能となる。

次に、上記中空糸束組立体の製造方法の概略を第２図に
基づいて説明する。

第２図（ａｌは、多数の中空糸４を円柱形状に束ねて中
空糸束ｌを形成する。次いで、上記中空糸束ｌを、その
一端から所定の長さに亘って、しかも最外周から所定の
深さまで中空糸４を刈り込み、切除して同図ｆｂｌに示
す形状を形成する。続いて、上記の如く刈り込みを行っ
た端部を、同図＋Ｃ）に示すようにポッティング材２で
密着した状態に固定する。その後、上記第２図（Ｃ）に
矢印で示した位置で切断することにより、上記中空糸４
ａの開口端は上記ポツティング材２の中に埋没している
が、該中空糸４ａの内側に位置する中空糸４は全て開口
状態にある開口端５を形成することができる。

尚、図示はしないが、他方の末端は、第２図（ａｌに示
した状態の中空糸束１の開口端を単にポッティング材３
で密着固定（硬化性樹脂でポッティング成形）するだけ
で形成できる。

ここで、上記実施例の中空糸束組立体の使用態様の一例
を簡単に説明する。

第３図に示したものは、第１図に示した中空糸束組立体
を内部に収容した中空糸束モジュールである。上記モジ
ュールは、上記中空糸束組立体を収容する空間を有する
筒状の容器からなり、該容器には、気体や液体等の原料
流体を該モジュール内に供給するための導入ロア、中空
糸を透過した流体を他へ供給するための出口８及び未透
過流体を排出するための排出口９がそれぞれ設けられて
いる。

Ｌ記中空糸東モジュールは、混合物からなる原料流体か
ら特定の流体成分を分離する場合に使用されるものであ
り、例えば、上記導入ロアから原料流体をモジュール内
部に導入し、中空糸束ｌを構成する中空糸４を透過し、
分離された特定成分からなる透過流体を上記供給口８か
ら取り出すと同時に、未透過流体は上記排出口９から外
部に排除することにより、上記原料流体の分離・精製を
達成するものである。

上記モジュールにおいては、収容されている中空糸束組
立体の外周囲に位置する中空糸４ａに損傷が生している
場合であっても、該中空糸４ａの開口端はポッティング
材２により封止されているため、該中空糸４ａから透過
度の低い流体又は本来中空糸（膜）を透過しない物質が
上記供給口８へ流出されることはない。従って、上記中
空糸４ａに保護されているためにｔｉ傷を受けていない
、該中空糸４ａの内側に位置する中空糸４を透過した流
体のみが、上記供給口８へ供給されることになるため、
中空糸４が本来有する分離性能を発揮させることができ
る。

続いて、本発明の中空糸束組立体について、前記実施例
を参照しながら詳述する。

前記実施例の中空糸束組立体において、開口端をポッテ
ィング材２中に埋没させる中空糸４ａとしては、その内
側に位置する中空糸４を外部の刺激から保護する機能を
果たせばよいので、少なくとも中空糸束の最外周に位置
する一眉分く一本の中空糸の太さ分）が割り当てられて
いればよい。

尚、上記中空糸４ａは特にその厚さに制限はなく、二層
、三層・・・の如く所望の厚さにすることもできる。こ
の中空糸４ａを厚くする程、即ち中空糸４ａの本数を多
すればする程、保護効果は大となるが、有効膜面積が減
少し、処理能力が低下することになる。従って、実際に
は中空糸束組立体として十分な性能を発揮するような適
切な厚さが目的に応じて適宜選定されることになる。そ
の好ましい範囲を具体的に説明すれば、上記中空糸束１
の横断面の全面積に対する上記中空糸４ａの横断面の占
める面積、即ち上記中空糸束を構成する全中空糸の数に
対するモ記中空糸４ａの数を百分率で表す場合、０．５
〜２０％を適切な範囲として、１．０〜１０％を更に適
切な範囲として挙げることができる。

本発明の中空糸束組立体を構成する中空系としては、多
孔質膜中空糸、非多孔質模中空系等、特に制限なく利用
できる。また、その中空糸を形成する材料としても、例
えば、ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフ
ィン系、セルロース系、ポリアミド系、ポリオレフィン
系、ポリイミド系等の各種樹脂を制限なく利用できる。

また、ポッティング材としては特に制限なく、ポリウレ
タン、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の硬化性樹脂を
利用することができる。

以上、詳細に説明してきたように、本発明の中空糸束組
立体は、その製造工程やモジュール組立工程等において
、本来の機能を発揮すべき中空糸に損傷が生じることを
有効に防止できるので、中空糸束組立体として常に安定
した分離度（速い流体の透過速度に対する遅い流体の透
過速度の比）を確保したり、本来中空糸（膜）を透過し
ない物質が透過流体中に混入することを防止することが
できる。また、このような優れた性能が、中空糸束の外
周部に配された中空糸の開口端部をポッティング材中に
埋め込むだけで得られるので、本発明の中空糸束組立体
を極めて容易に製造することができる。更に、中空糸自
体で中空糸束の保護層を形成することができるので特別
な材料を用意する必要がなく、また被覆操作を行う必要
がないので簡単に上記中空糸束組立体を製造することが
できる。

次に、実験例を挙げ、本発明の中空糸束組立体について
更に具体的に詳述する。

一実験例一 内径的２００μであり壁の厚さ約９０μであるポリイミ
ド中空糸４０００本からなる糸束径４０１―の中空糸束
を形成した後、該中空糸束の外周部に配されている２０
０本の中空糸の片端部を他の中空糸より２０ｍ短く切断
した０次いで、上記中空糸束の両端部をエポキシ樹脂糸
熱硬化性樹脂からなるポッティング祠で固着することに
より糸束組立体の前駆体を製作した。

その後、上記前駆体の上記片端部における中空糸束の開
口端からＩｏｎの位置で該中空糸束を上記ポッティング
材とともに切断し、内側に位置する中空糸の開口端が開
口された状態の中空糸組立体を形成した。尚、上記中空
糸組立体の他端部における中空糸開口端は上記硬化性樹
脂によりすべて封止されている。こうして形成されたＦ
記中空糸東組立体は、前記第１図に示したものと実質的
に同一のものである。

上記糸束組立体を筒型容器に収納し、前記第３図に示し
たものと実質的に同一の中空糸束モジュールを組み立て
た。

上記モジュールを用いて、原料ガス導入ロアよリヘリウ
ムガスのみ及び窒素ガスのみの各純ガスを個別に供給し
、その時に透過ガス出口８から流出する各ガスの流量を
測定した。その結果より、純ガスの各透過速度から算出
される純ガス分離度を計算したところ、分離度（ヘリウ
ムガス／窒素ガス）＝２４０であった。

その後、前記糸束組立体を筒型容器から抜き出し、次い
で、再び筒型容器に収納するという操作を５０回繰り返
した後、再び純ガス分離度を測定したところ分離度＝２
５０であった。

その後、再び前記糸束組立体を筒型容器から抜き出して
、ゴムバンドで糸束径を４０鶴から３５１ｍに縮小させ
る操作を５０回繰り返した後、再び純ガス分離度を測定
したところ、分離度−２４０であった。

このように、本発明の中空糸束組立体は、外側から中空
糸にｔｈ傷が生じるような刺激を与える操作を繰り返し
行っても、その性能に殆ど変化が認められなかった。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明してきた
が、本発明の中空糸束組立体は前期実施例に示した片端
開口型中空糸束組立体に限られるものでないことはいう
までもない。

例えば、中空糸束組立体の種類としては、第４図に示し
た両端開口型中空糸束組立体であっても、また第５図に
示したＵ字型中空県東組立体であってもよい。これら何
れの中空糸束組立体の場合においても、中空糸束の最外
周又はその近傍に位置する中空糸４ａは、その関口端を
ポッティング材２．２゛に埋没させることにより、前記
実施例と同様に所期の目的を達成することができる。

尚、実験例では、気体の分離のみに適用する例を採り上
げたがこれに限るものでなく、本発明の中空糸束組立体
は、他の流体の分離に適用できることはいうまでもない
。

〔発明の効果〕

本発明の中空糸束組立体は、被覆材を別途用αして中空
糸束を被覆して保護しなくとも、該中空糸束組立体の装
造や中空糸束モジュールの組立等の作業工程において中
空系に損傷が生しることを有９）Ｊに防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい一実施例である中空糸束組立
体の概略を示す断面図、第２図＋ａ＋〜（ｄｉは上記中
空糸束組立体の製造工程を説明するための中空糸束の一
端部の部分斜視図、第３図は上記中空糸束組立体を内蔵
した中空糸束モジュールの概略を示す断面図、第４図及
び第５図はそれぞれ他の実施例である中空糸束組立体の
概略を示す断面図である。 １・・・中空糸束 ２．２°、３・・・ポッティング材 ４．４ａ・・・中空糸 ５．６・・・開口端 特許出願人　　　　　　宇部興産株式会社第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空糸束の開口端の少なくとも一端が、開口状態
   を保持したままポッティング材により密着固定されてい
   る中空糸束組立体において、少なくとも最外周に位置す
   る中空糸の開口端を前記ポッティング材中に埋没させた
   ことを特徴とする中空糸束組立体。
2. （２）開口端を前記ポッティング材中に埋没させた中空
   糸の数が、中空糸束を構成する全中空糸の数の０．５〜
   ２０％である、特許請求の範囲第（１）項に記載の中空
   糸束組立体。