JPH02174915A - 中空糸状ミクロフィルター束の製造方法 - 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、流体濾過装置に用いられる中空糸状ミクロフ
ィルター束の製造方法に関し、さらに詳しくは、中空系
状ミクロフィルターからなる束の端部を接着剤を使用し
ないで、加熱融着により一体的に溶融接着する方法に関
する。

（従来の技術） チューブ束の端部を５熱溶融接着する技術としては、特
公昭４６−４２２８号公報に記載されているように、束
ねたチューブの内外に圧力差をつけて熱溶融接着する方
法が用いられている。また、中空糸状多孔質膜の熱溶融
接着の技術については、特開昭６３−５９３１１号公報
に記載されているように、中空糸状多孔質１漠を予め加
熱溶融して空隙をなくし、ｉｌｌ、なるチューブとした
部分について、その内外に圧力差をつけながら熱溶融接
着する方法が用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 従来技術によって中空糸状多孔質膜の熱溶融接着を行う
ことには、次のような問題点がある。中空糸状多孔質膜
は単なるチューブではなく空隙を有しているため、中空
部と外側に圧力差を設けても加熱の際に空隙から気体が
通って抜けてしまい、中空糸状多孔質膜の形状を維持で
きない。また、予め加熱溶融を行う方法では、収縮のた
め中空糸状多孔質膜の内径および外径が激減する。

例えば、特開昭６２−１０６８０８号公報に記載された
方法で製造したエチレン−テトラフルオロエチレン共重
合樹脂製の内径０．７７ｍｍ、外径１゜２４ｍｍ、空隙
率６７％の中空糸状多孔質膜を２８５℃に設定された炉
の中に１０秒間放置したのち、室温まで空冷して得られ
た中空糸の内径は０．３０ｍｍであり、加熱前の約３９
％にまで激減してしまう。

このことは、中空糸状多孔質膜からなる濾過用素子にお
いては、致命的なことである。つまり、ＳＳ分の多い液
体を濾過する時などは、熱溶融接着部の孔の径が小さい
ために、孔がＳＳ分で閉塞されてしまい濾過不能となる
場合がある。

また５品枯度液体の濾過に際しては、熱溶融接着部の孔
の径が小さいと中空糸状多孔質膜の長平方向における圧
力損失が大きくなるため、有効に利用される濾過圧力が
長手方向で減少し、透過量も低下してしまい、濾過素子
としての経済性も低下し、実用上不利益となる。

本発明者らは、研究を重ねた結果、中空糸状多孔質膜の
内断面積を減少させず、また中空糸状多孔質膜の中空部
断面形状を変えることなく熱溶融接着を行う方法を完成
した。

（課題を解決するための手段） 本発明は、熱可塑性樹脂からなり、無機微粉体を外表面
以外のいずれかの部分に含む半抽出状態の中空糸状多孔
質膜の端部外周部を、上記熱可塑性樹脂の融点の５０〜
２００％の融点を有する熱可塑性樹脂からなるチューブ
状物で覆い、上記多孔質膜素材樹脂の融点以上の温度で
該端部を加熱して、隣接する端部相互を熱溶融接着し、
その後上記多孔質膜から無機微粉体を抽出することを第
１の特徴とする。

また、本発明は、チューブ状物で覆われた端部を、多孔
質膜素材樹脂の融点の５０〜２００％の融点を有する熱
可塑性樹脂からなるスリーブ内に挿入したのち加熱して
、隣接する端部相互および端部とスリーブを熱溶融接着
することを第２の特徴とする。

（作用） 以下、本発明の特徴をその作用と共に具体的に説明する
。

本発明でいう中空糸状ミクロフィルターは、平均孔径が
０．０５〜１μｍの膜で、外径８ｍｍ以下、望ましくは
２ｍｍ以下で、膜厚が５μｍ以上、望ましくは３０〜５
００μｍのものが適している。膜の孔径はＡＳＴＭ　　
Ｆ３１６−７０で測定した。膜の空隙率は３０〜９０％
、特に５５〜８５％が好適である。ここでいう空隙率（
Ｐｒ）とは、ごく一般的に用いられている意味と同じで
あり、次式で定義される。

Ｐｒ＝　（１−Ｐｂ／Ｐａ）Ｘ１００　（％）ここで、
Ｐａは空隙を有さない膜素材の密度、ｐｂは膜の重量を
その壁膜の体積で割った値である。

また、中空糸状ミクロフィルターを構成する熱可塑性樹
脂としては、ＦＥＰ　（テトラフルオロエチレン−ヘキ
サフルオロプロピレン共重合樹脂）、ＰＦＡ　（テトラ
フルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合樹脂）、ＥＴＦＥ　（エチレン−テトラフルオ
ロエチレン共重合樹脂）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリ
デン）等のフッ素樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン
等のポリオレフィン；ポリ塩化ビニル；ナイロン；ポリ
エステル；ポリスルホン；ポリエーテルスルホン；　Ｐ
ＥＥに（ポリエーテルエーテルケトン）等を挙げること
ができる。

無機微粉体としては比表面Ｍ５０〜５００ｍ’／ｇかつ
平均−次粒子径が０．００５〜０．５μｍの範囲にある
微小粒子が好ましく、材質は珪酸、珪酸カルシウム、珪
酸アルミニウム、酸化マグネシウム、アルミナ、炭酸カ
ルシウム、カオリン、クレー、珪藻土等が用いられる。

これらのうち微粉珪酸が特に好ましい。なお、平均二次
粒子径とは微粉体中粒子の径の平均値のことであり、小
粒−ｆの凝集体（二次粒子）の径ではない。平均成粒−
イ径は電子顕微鏡により測定できる。

無機微粉体を含む中空糸状多孔質膜から、無機微粉体を
あとで十分に溶媒抽出するとミクロフィルター　となる
。

本発明でいう半抽出状態の中空糸状多孔質膜とは、」二
足無機微粉体を完全には抽出せずある割合の無機微粉体
を残留さゼた中空糸（半袖出糸）のことである。ただし
、微粉体を抽出していない状態でも多孔質である。

微粉体をまったく抽出していない中空糸や外周部からの
微粉体の抽出が不十分な中空糸は、加熱してもチューブ
と充分に溶融接着しない。また、抽出が過剰であった場
合には、中空糸の内径は加熱、によって著しく収縮し、
中空糸同士を溶融接着できたとしても、実用に耐えない
ものとなってしまっ。

方、適度に抽出された半袖出糸は、無機微粉体を外表面
以外の部分に含んでいるので、加熱によって径の収縮を
生じない。そのため、収縮による内径の減少を抑えるた
めの支持体を用いることなく、そのまま熱溶融接着に用
いることができる。外周部を除く部分に微粉体を含んで
いる半抽出膜が好ましい。

チューブ状物及びスリーブを構成する熱ｉｉ丁塑性樹脂
としては、中空糸状膜素材樹脂の融点の５０〜２００％
、好ましくは８０〜１５０％の融点を有する熱可塑性樹
脂であれば使用できるが、中空糸状１漠素材と同一素材
であるか、または融点がほぼ同じであればより好ましい
。チューブ状物等の融点が５０〜２００％の範囲外にな
ると、中空系膜との物性が違いすぎて、シールが不十分
となる。

ここでいう融点とは、結晶性樹脂の場合は融点を、非品
性樹脂の場合はガラス転移点をいう。使用される上記熱
可塑性樹脂としては、例えば、ＦＥＰ（融点２５０〜２
９５℃）；ＰＦＡ（融点３０２〜３１０℃）：Ｅ、ＴＦ
Ｅ（融点２７０℃）；ポリエチしメン（融点１０８〜！
３５℃）；ポリスルポン（ガラス転移点１９０℃）等が
挙げられる。

本発明の製造法は、まず、無機微粉体の抽出をしていな
い未抽出糸より少くとも外周部の無機微粉体を抽出しで
、半袖出糸を作る。無機微粉体の抽出は１例えば無機微
粉体がシリカである場合には水酸化ナトリウム水溶液を
用いればよく、一般に無機微粉体の抽出溶剤を用いて行
う。抽出時間は５分〜２時間が望ましく、さらには１０
分へ・３０分が望ましい。

一〒抽出糸は、抽出処理後、洗浄して乾燥する。

この各半袖出糸の端部近傍の少なくとも熱溶融着を行う
部分の外周部全体に、中空糸状多孔質１漠と同一素材か
、中空糸状膜素材樹脂の融点の５０〜２００％の融点を
（ｆする熱可塑性樹脂からなるチューブ状物を装着する
。

装着するチューブは、内径が半袖出糸の外径より人きく
、半袖出糸の外径の４倍を越えないものがよく、内径が
ｔ抽出系の外径の１．１〜１．４倍であることが望まし
い。また、熱収縮チューブを用いれば、チューブの内径
は半袖出糸の外径の１．１〜９倍で良い。

次に、複数本の半袖出糸をチューブ状物を装着した部分
を合わせて束ね、固定する。熱収縮性のチューブを用い
た場合には、束ねる前に加熱してチューブを収縮させて
おく、固定は、熱収縮性のテープを巻きつけても良いし
、チューブ素材と同素材のスリーブのなかに東を詰め、
スリーブを外から治具によって締めつけてもよい。スリ
ーブに詰めた場合には、束の外径がスリーブの内径の８
０％以上であることが必要であり、さらに９０％以１で
あることが望ましい。

固定した束のチューブ装着部分を炉内に入れて加熱し、
熱溶融接着を行う。加熱温度は中空糸状多孔質膜の原料
ポリマーの融点より５〜ｌＯＯ℃高い温度であることが
必要であり、１０〜３０℃高い温度であることが望まし
い。また加熱時間は３０分〜２時間が良く、さらには４
０分〜１時間が望ましい。加熱終了後、炉内から出して
徐冷する。さらに束の他端を同様の方法によって熱溶融
接着すれば、両端を液密的に熱溶融接着した束を作成す
ることができる。また、他端を封止すれば一端のみ熱溶
融接着した束を作成することができる。

束の端部の一部を切断し、開口させると、濾過素子が得
られる。熱溶融接着した後再度溶剤によって無機微粉体
を完全に抽出し、中空糸状ミクロフィルターを作成する
。束の端面を開口させたのち抽出するほうが抽出効率が
よい。このとき不純物による薄い着色がみられるようで
あれば、次亜塩素酸ナトリウム水溶液や過酸化水素水に
浸漬して処理すれば不純物を除去することができる。

束の端部にスリーブをつける場合は、半抽出系とチュー
ブ状物を相互に熱溶融接着する際に同時に行っても良い
し、いったん束の端部を溶融接着したのち、スリーブを
溶融接着してもよい。

本発明では、半抽出系の端部にチューブ状物を配置した
ことによって、中空糸状ミクロフィルターの内径を減少
させることなく、濾過に使用する中空糸状ミクロフィル
タ一部と熱溶融接着部からなる濾過素子を作成すること
ができる。さらにスリーブを併用することによって、ケ
ースに装着した際十分な濾液空間を有する濾過素子が得
られる。

（実施例１） 特開昭６２−１０６８０８号公報に記載された方法で製
造される長さ３５０ｍｍ、外径１．２ｍｍ、内径０．７
ｍｍのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体の中
空糸状多孔質体を用いた。

まず、二酸化珪素を抽出しない未抽出糸を４０℃の１０
％水酸化ナトリウム水溶液に１０分間浸漬して二酸化珪
素を抽出し、半袖出糸を作成する。

この半袖出糸の１端の外周部に内径が１．３ｍｍ、外径
が２．０ｍｍ、長さ６０ｍｍのエチレン−テトラフルオ
ロエチレン共重合体のチューブを装着した。そして、チ
ューブ装着部を合わせて５００本束ね、テフロンのシー
ルテープを巻いて固定した０次に、束のチューブ装着部
を炉内に入れ、約２８０℃で３０分間加熱し、その後徐
冷した。さらに同様の方法によって他端も熱溶融接着し
、接着部を一部切断して両端を開口させた。

テープを除去し、８０℃の２０％水酸化ナトリウム水溶
液に３時間浸漬して二酸化珪素を完全に抽出した。こう
して両端を熱溶融接着した濾過素子を作成した。さらに
同様の方法によって３０本の濾過素子を作成した。これ
らの濾過素子に通水して熱溶融接着部近傍の傷やひびに
よるもれを検査したところ、もれの発生した濾過素子は
１本もなかった。また、接着部端面の開口の径は、いず
れも約０．７ｍｍであった。得られた濾過素子は、溶融
接着部におけるミクロフィルター束の外周減少（くびれ
）がなく、ミクロフィルターがほぼ平行にひきそろえら
れた状態のままで接着固定されていた。

（比較例１） 実施例１で用いたのと同じエチレン−テトラフルオロエ
チレン共重合体の中空糸状多孔質体を、７０℃の４０％
水酸化ナトリウム水溶液に６時間浸漬し、二酸化珪素を
完全に抽出して中空糸状ミクロフィルターを得た。この
ミクロフィルターを用いて、特開昭６３−５９３１１号
公報に記載された方法により、濾過素子を作成した。す
なわち、あらかじめ２８０℃で端部な熱処理したミクロ
フィルター１００本を、その内外に圧力差をつけながら
２８０℃で熱溶融接着した。

この濾過素子を３０本作成し、通水して熱溶融接着部近
傍の傷やひびによるもれを検査したところ、１０本以上
のもれが発生した濾過素子が４本、１０本以下のもれが
発生した濾過素子が７本あった。

（実施例２） チューブ装着部をあわせて束ね、その外径との最大すき
間が０．２ｍｍ以下の内径を有するエチレン−テトラフ
ルオロエチレン共重合体製のスリーブ（長さ６０ｍｍ、
厚さ５ｍｍ）内に挿入した以外は、実施例１と同様にし
て、端部が溶融接着されたミクロフィルターの濾過素子
を得た。なお、炉内での加熱時間は４５分間とした。

得られた濾過素子の接着部端面の開口の径は、いずれも
約０．７ｍｒｎであった。

〈発明の効果） 従来の方法では中空系状ミクロフィルターを直接結束し
て熱溶融接着部を作成′４−るため、中空糸状ミクロフ
ィルターに無理な力かかかって亀裂などが生じやずく、
渡過素ｆのイ、１頼性か落ちる。それに対して本発明の
方法によって作成した中空糸状ミクロフィルターは、開
［１部の内径がミクロフィルター内径と同じで濾過性ｒ
）ヒの低下を生じることがなく、溶着部に縮みが発／１
．シないので、中空糸１漠の１１１傷もなく、Ｍ適時の
つまりもない。また、予備加熱をすることなく熱溶融接
着を行うことかできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑性樹脂からなり、無機微粉体を外表面以外の
   いずれかの部分に含む半抽出状態の中空糸状多孔質膜の
   端部外周部を、上記熱可塑性樹脂の融点の５０〜２００
   ％の融点を有する熱可塑性樹脂からなるチューブ状物で
   覆い、上記多孔質膜素材樹脂の融点以上の温度で該端部
   を加熱して、隣接する端部相互を熱溶融接着し、その後
   上記多孔質膜から無機微粉体を抽出することを特徴とす
   る少なくとも一端が接着された中空糸状ミクロフィルタ
   ー束の製造方法。 ２、チューブ状物で覆われた端部を、多孔質膜素材樹脂
   の融点の５０〜２００％の融点を有する熱可塑性樹脂か
   らなるスリーブ内に挿入したのち加熱して、隣接する端
   部相互および端部とスリーブを熱溶融接着する請求項１
   記載の中空糸状ミクロフィルター束の製造方法。