JPH01155908A - 小型中空糸膜ユニット - 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、中空糸膜ユニット、特に少量の評価液によっ
て膜性能評価または膜の実液適性評価が可能である小型
中空糸膜ユニットに関する。

（従来技術） 従来の中空糸膜ユニットは、円筒形のハウジングの中に
、中空糸膜を数十水〜数万本束ねて、まっすぐに挿入し
両端を封止するか、０字状に曲げて挿入し端部を封止し
た後、端部を切断して、中空部を開口させ、さらに、キ
ャップをとりつけて成るものである。

従って、一般に ■中空糸膜が大量に使用されているため、膜性能評価、
膜の実液適性評価をするには、大量の評価液を要してい
た。

■膜ユニットの組立に多くの工程があり、時間がかかっ
ていた。

以上の問題の解決のため、いくつかの研究が行なわれて
いる。

例えば、特開昭６２−５７６１２には、中空糸１本の膜
モジュールの製造方法と題し、（ア）中空糸膜の両端に
外径が中空糸膜の内径よりやや大きい注射針をさしこみ
、注射針と膜内面との密着性でシールする方法、（イ）
そのさしこみ口にさらに接着剤を塗布、硬化させシール
する方法、（つ）内径が中空糸膜の外径よりやや大きい
注射針に、中空糸膜をさしこみ、さしこみ口を接着剤で
シールする方法が開示されている。

（発明が解決しようとしている問題点）しかし、（ア）
の場合には、第８図のように注射針をさしこむ時、注射
針（１２）の先端部を丸めていても、膜内面を針が傷つ
けてしまい、膜の内面のみに緻密層（１３）を有する膜
では、その緻密層が破損され、膜性能を正しく評価する
ことができない。（１５）はこのときの膜中の液の流れ
である。針から挿入された液は、針がつけた破損部（１
４）から、膜内に入るため、本来透過を阻止されるべき
物質までもが、膜内に入り、膜の空隙率が高い場合等は
、膜の端断面からにじみ出たり、先に述べたように緻密
層（１３）が内面にしかない場合は、溶質が素通りして
しまう。

（イ）の場合には、膜端断面からのしみ出しは防止でき
ても、緻密層が内面にしかない場合の溶質の素通りは防
げケい。

（つ）の場合には、（ア）（イ）に述べたような問題は
発生しないが、濾液量が少ない膜や、膜面積の小さい極
細糸のように、単糸で評価するのは実用的でなく、むし
ろ複数の中空糸膜でモジュール化したいという場合には
、内径の大きい針を使ったとしても、糸と糸の間におけ
るシール性が不十分となる可能性が高い。

さらに、特に（ア）（イ）の場合は、中空糸膜に入る前
の注射針での圧損もかなり大きくなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は以上に述べたような問題点の解決のために成さ
れたものである。すなわち、本発明の小型中空糸膜ユニ
ットは、−本の中空糸膜の、または複数の中空糸膜から
なる束の両端または一端が、それぞれの外径よりやや大
きい内径を有するチューブの中に挿入され、該チューブ
内の隙間が接着性樹脂によりシールされていることを特
徴とする。

第１図〜第４図は、本発明ユニットの実施例を示す。第
１図〜第３図は、中空糸膜（１）又は中空糸膜束の両端
をチューブ（３）に挿入し、接着性樹脂（２）でシール
したユニットで、第４図は膜（１）の一端のみをチュー
ブ（３）に挿入シールしたユニットである。

本発明の小型中空糸膜ユニットでは、接着剤でチューブ
にシール固定されている端部以外は、中空糸膜がむきだ
しになっているので、濾液は中空糸膜から滴下してくる
のを回収する。

両端がチューブにシール固定されている場合は、一端を
評価装置に接続してクロスフローにすることができる。

一方、第４図のように一端を何らかの方法で封止（５）
してしまうと、全濾過フリ一端の膜ユニットとなる。封
止の方法は、膜素材に応じて融着、接着性樹脂の封入等
が考えられる。ここで、チューブの素材としては、ナイ
ロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、
フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ
樹脂、フッ素樹脂等の樹脂、金属、陶磁器、ガラス等が
あげられる。また、接着性樹脂としては何を用いても良
いが、２液温合型エポキシ樹脂が好ましい。

本発明ユニットでは、第３図のようにチューブ（４）が
テーパ状になっていて小さい内径を有する側から単糸ま
たは中空糸束が挿入されていることが特に好ましい。第
５図〜第７図は、本発明ユニットと評価ラインとの接続
方式の説明図である。中空糸膜の入っていないチューブ
部分は、評価装置に接続するために使われる。チューブ
の一端からユニット内に入った評価液は、単糸中空糸膜
または中空糸膜束とチューブの間隙が硬化した接着性樹
脂でシールされているため、中空糸膜内に入り、濾過さ
れ、中空糸外面に出てくる。第５図は、硬質チューブ型
ユニット（６）を接続用弾性チューブ（７）で評価系チ
ューブ（８）に接続した場合である。

第６図は、テーパチューブ型ユニット（９）の場合で、
評価装置側の接続部（１０）もテーパ状にすることによ
り、着脱性をより容易にされている。評価系チューブ（
８）（１０）としては、先に述べたチューブ素材が好ま
しい。また、テーパの角度は、軸方向から、３０度未満
であることが好ましい。さらに好ましくは、１０度未満
である。３０度以上では、テーパでの密着性が弱くなる
恐れがある。

従来の中空糸膜ユニットにおいては、ユニットを評価系
にとりつけること自体がかなりの手間を要していたが、
接続部をテーパ状（１０）にするごとにより、こうした
問題をなくすことができる。また、本発明では、第７図
のようにチューブが弾性のある樹脂から成るユニット（
１１）にすることにより、チューブがテーパ状でなくて
も、着脱容易なユニットとすることができる。チューブ
が弾性のある樹脂より成る場合には、チューブの内径よ
りやや大きい外径を有する評価装置側のチューブ（８）
を弾性チューブにねじこむことにより、ユニットを評価
系に完全に連結・運転することができる。弾性チューブ
と評価系チューブ（８）のシール性が不十分の場合には
、ホースバンド、針金等でしばって補強してやることに
よりシール性を改良できる。弾性のある樹脂としては、
軟質塩化ビニル、シリコーンゴム等が一例として挙げら
れる。接着剤の種類によっては、接着できない場合もあ
るが、この場合でも、接着性樹脂部を外からホースバン
ド、針金等でしばって補強してやればよい。

中空糸膜の素材は、従来より知られているものすべてが
使用可能である。中空糸膜は内径が最大２ｍｍ程度のも
のまで用いることができる。また、ユニットの大きさと
しては、長さが約３０ｃｍ程度までのものが扱いやすい
が、特に限定されず、目的に応じてその大きさが定めら
れる。

本発明に示した小型中空糸膜ユニットは、以下のように
して製造される。

すなわち、単糸中空糸膜または中空糸膜束の冬服の両端
又は一端部に、冬服の開口部を塞がないように接着性樹
脂を塗布した後に、該端部を単糸中空糸膜または複数の
中空糸膜より成る束の外径より大きい内径を有するチュ
ーブに挿入し硬化、シールする。中空糸膜の端部に接着
性樹脂を塗布する前に、中空糸膜をチューブ内に挿入し
ておいて、塗布後、端部に固定してもよい。テーパ状チ
ューブの場合、接続部側の方が径が大きいから、その部
分に接着剤をつけずにテーパ状チューブを移動すること
は、可能である。また、中空糸膜端部に接着性樹脂を塗
布した後に、外からチューブをさしこむ方法でもよい。

以下、実施例により、さらに詳しく説明する。

（実施例１） 内径０．７５ｍｍ、外径１．２ｍｍ、長さ２０ｃｍのポ
リスルホン製中空糸＠１木の両端部に、２液温合型エポ
キシ樹脂（コニシ（株）製ボンドクイックセット）を混
合して約０．ｌｃｃずつ塗布した後、内径２ｍｍ、外径
４ｍｍ、長さ２ｃｍのアクリル樹脂製チューブにその１
ｃｍが中空糸膜にかかるように挿入した。このとき、ポ
リスルホン膜は端部以外は水中に浸漬してあった。

硬化後、目視により膜中空部が閉塞していないことを確
認した。次にもれ検査を行なうため、空気加圧ラインと
本ユニットを接続した。接続にあたっては、ラインとつ
ながっている内径３ｍｍ、外径５ｍｍのシリコンチュー
ブ内に、本ユニットのアクリル樹脂チューブを挿入する
ことによって行なった。

出口側のパルプを閉じて２［ａｔｍ］のエア加圧を行な
って、接続部、シール部からのもれ、また、膜のとンホ
ールもないことを確認した。□ひきつづき、中空糸膜の
性能評価を行なった。

純水透過量評価ラインに本ユニットを接続する方法は、
もれ検査の場合と同様である。接続後、純水をユニット
の中空糸膜に供給した後、出口側のバルブを封じて、全
濾過状態にした。入圧１　［ａｔｍ］で純水の透過量を
測定したところ、１０．５［ｃｃ／（ｍｉｎ−ａｔｍ−
ｍ）］であった。膜の有効長は、１７．５ｃｍであった
。

また、同ラインに、デキストランＴ−１０（ファルマシ
ア製）の５．０％水溶液を流し、今度は、出口バルブを
ある程度間いて、入圧１．１［ａｔｍｌ、比圧０．９　
［ａｔｍｌとした。濾液中の溶質濃度は、３．９％であ
り、溶質阻止率は、２２％であった。

（比較例１） 実施例１で用いたと同じ内径０．７５ｍｍ、外径１．２
ｍｍ、長さ２０ｃｍのポリスルホン製中空糸膜１本の一
端に外径０．８０ｍｍの注射針を挿入し、他端には同サ
イズの盲注射針を挿入した。２［ａｔｍｌの圧力をかけ
たが、シール部からのもれはなかった。ひき続いて、純
水透過試験を行なった。但し、盲注射針を外し、貫通し
ている針によってラインに接続した。透過量は１２、７
　［ｃｃ／　（ｍｉ　ｎ　−ａｔｍ−ｍ）　］であった
。測定条件は実施例１と同じである。

また、同ラインで、デキストランＴ−１０（ファルマシ
ア製）の５．０％水溶液の濾過試験を行なった。入圧、
出、圧条件は実施例１と同じである。濾液中の溶質濃度
は、４．８％であり、溶質阻止率は、全体としては、４
％であった。しかし、注射針が入っている部分からにじ
み出してぐる液滴について測定すると、溶質濃度は、５
．０％で、阻止率は０％であった。また、この中空糸膜
から注射針をぬき、注射針が挿入されていた部分を走査
型電子顕微鏡で観察すると、内表面のスキン層が破壊さ
れ、支持層がむきだしになっているのが認められた。

（実施例２） 内径２００μｍ、外径３００μｍ、長さ２５ｃｍのポリ
エーテルスルホン製中空糸膜１００本の両端部に、２液
温合型エポキシ樹脂をまんべんなく２ｃｍずつにわたっ
て塗布した。ただし、両端から５ｍｍずつは、開口部を
塞がないようにするため塗布しなかった。これを丸めて
、余分の樹脂をかきとった。

長さ３ｃｍ、細い方の内径３ｍｍ、外径６ｍｍ１太い方
の内径６ｍｍ、外径９ｍｍのポリエチレン製のテーパチ
ューブに、その１．５ｃｍが中空糸膜束にかかるように
細い方から挿入した。このとき、ポリエーテルスルホン
膜は端部以外は水中に浸漬してあった。

硬化後、目視により膜中空部が閉塞していないことを確
認した。次にもれ検査を行なうため、空気加圧ラインと
本ユニットを接続した。接続にあたっては、ラインとつ
ながっているテーパチューブにねじこむことによって行
なった。このテーパチューブは長さ３ｃｍ、細い方の内
径３ｍｍ、外径５ｍｍ、太い方の内径６ｍｍ、外径８ｍ
ｍのポリエチレン製であり、本ユニットのテーパチュー
ブと角度は一致している。両テーパの接触長さは１ｃｍ
であった。

出口側のバルブを閉じて２［ａｔｍｌのエア加圧を行な
ったところ、接続部、シール部からのもれ、また、膜の
ピンホールもないことを確認した。ひきつづき、実施例
１と同様にして純水透過量を評価したところ、ユニット
としての値は、１０、０　［ｃｃ／　（ｍｉ　ｎ−ａｔ
ｍ−ｍ）　］であった。このときの膜の有効長は、１９
．３ｃｍであり、膜差圧は２００ｍｍＨｇであった。

また、同ラインでヘマセル（ヘキストジャパン製血漿代
用剤３．５％水溶液）の濾過試験を行なったところ、５
分間で３ｃｃの濾液を得、その阻止率は５０％であった
。膜差圧は２００ｍｍＨｇであった。

（実施例３） 内径１．０ｍｍ、外径１．４ｍｍ、長さ２０ｃｍのポリ
スルホン製中空糸膜１本の両端部に、２液温合型エポキ
シ樹脂を混合して約０．１ｃｃずつ塗布した後、内径２
ｍｍ、外径３　ｍ　ｍ　、長さ２ｃｍの塩化ビニル製チ
ューブにその１ｃｍが中空糸膜にかかるように挿入した
。このとき、ポリスルホン膜は端部以外は水中に浸漬し
てあった。

硬化後、目視により膜中空部が閉塞していないことを確
認した。次にもれ検査を行なうため、空気加圧ラインと
本ユニットを接続した。接続にあたっては、ラインとつ
ながっている内径２ｍｍ、外径３ｍｍのポ、リエチレン
チューブ内に、本ユニットの塩ビチューブを挿入するこ
とによって行なった。

出口側のバルブを閉じて２［ａｔｍ］のエア加圧を行な
ったところ、接続部、シール部からのもれ、また、膜の
ピンホールもないことを確認した。ひきつづき、実施例
１と同様にして純水透過量を評価したところ、１０．０
［ｃｃ／（ｍｉｎ・ａｔｍ−ｍ）］であった。このとき
の膜の有効長は、１７．２ｃｍであった。また、同ライ
ンで、デキストランＴ−１０の５％水溶液の濾過試験を
、実施例１の方法で行なった。濾液中の溶質濃度は、２
．５％で阻止率は５０％であった。走査型電子顕微鏡に
よる観察で、この膜は、内表面のみに緻密層を有し、外
表面は、きわめて多孔質な膜であることがわかった。デ
キストランＴ−７０で同様の試験をすると、阻止率は、
９７％であった。

（比較例２） 実施例３で使った中空糸膜１本の両端に注射針を挿入し
、比較例１のように、エア加圧によるもれ試験を行なっ
た。但し、使用した注射針は、外径１．１ｍｍであった
。もれ試験の結果、注射針を挿入した部分から、エアが
もれたため、その部分に２液温合型エポキシ樹脂を混合
後塗布し硬化させた。その後、もれ検査を再度行なった
ところ、もれはなくなっていた。そこで、比較例１と同
じようにして、純水透過量を測定した。透過量は１５．
５［ｃｃ／（ｍｉｎ−ａｔｍ−ｍ）］であり、実施例３
の場合よりかなり多くなっていた。また、同ラインで比
較例１と同様に、デキストランＴ−１０の濾過試験を行
なったところ、原液中の溶質濃度５．０％に対し、濾液
中の溶質濃度も５．０％となり、阻止率は０％であった
。また同ラインで、デキストランＴ−７０の濾過試験を
行なったところ、阻止率は０％であった。

（発明の効果） 以上、述べてきたように、本発明によれば、少量の評価
液によって、膜評価、膜への液の適性評価を確実に、か
つ容易に行なうことが÷きる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明ユニットの実施例の説明図で
、第１図は、−本の中空糸膜の両端をチューブに挿入し
たユニット、第２図は、複数の中空糸からなる束の両端
をチューブに挿入したユニット、第３図は、−本の中空
糸膜の両端をテーパチューブに挿入したユニット、第４
図は、−本の中空糸膜の一端のみをチューブに挿入した
ユニットである。第５図〜第７図は、本発明ユニットと
評価ラインとの接続方式の説明図で、第５図は、硬質チ
ューブ型ユニットの場合、第６図は、テーパチューブ型
ユ゛ニットの場合、第７図は、弾性チューブ型ユニット
の場合である。第８図は、比較例１．２で注射針を用い
て評価したときの液の流れの模式図である。 １、中空糸膜　　　２．接着性樹脂 ３、チューブ　　　４．テーパチューブ５、封止部　　
　　６．硬質チューブ型ユニット７、接着用弾性チュー
ブ　　８．評価系チューブ９、テーパチューブ型ユニッ
ト １０、評価系テーパチューブ １１、弾性チューブ型ユニット　　１２．注射針１３、
膜の緻密層　１４．緻密層の破損部１５、液の流れ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一本の中空糸膜の、または複数の中空糸膜からなる
   束の少なくとも一端が、それぞれの外径よりやや大きい
   内径を有するチューブのなかに挿入され、該チューブ内
   の隙間が接着性樹脂によりシールされていることを特徴
   とする小型中空糸膜ユニット。 ２、チューブがテーパを有していて、該チューブの小さ
   い内径を有する側から中空糸膜または束が挿入されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の小型中空糸膜ユニット。 ３、チューブが弾性のある樹脂から形成されている特許
   請求の範囲第１項記載の小型中空糸膜ユニット。