JPH0226623A - Water-resisting fiber bundle element - Google Patents

Water-resisting fiber bundle element

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JPH0226623A
JPH0226623A JP17512888A JP17512888A JPH0226623A JP H0226623 A JPH0226623 A JP H0226623A JP 17512888 A JP17512888 A JP 17512888A JP 17512888 A JP17512888 A JP 17512888A JP H0226623 A JPH0226623 A JP H0226623A
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JP
Japan
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epoxy resin
water
yarn bundle
separation
fiber bundle
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Application number
JP17512888A
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Japanese (ja)
Inventor
Kanji Nakagawa
中川 貫次
Takuo Yamamoto
卓生 山本
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide sufficiently high water-resisting properties at high temperatures by bonding integrally both opposite end portions of a fiber bundle comprising a number of hollow fibers having permselectivity to a resin plate formed by hardening epoxy resin compositions by heat. CONSTITUTION:Both opposite end portions of fiber bundle 1 comprising a number of hollow fibers having permselectivity are integrally bonded to resin plates 2, 2' respectively which are formed by hardening by heat epoxy resin compositions composed mainly of 100 pts.wt. of phenol novolac type epoxy resin and 0.6-2.0 pts.wt. of imidazole compounds such as 2-methyl imidazole, etc. Even though exposed to water at high temperatures for a long time, the resin plate exhibits sufficiently high water-resisting properties, so that it can be used in separation of gases such as dehydration of organic vapors such as methanol containing moisture, etc., for a long time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水分を含む有機物の混合蒸気などから水分
を透過させ分離して除去するために、充分な選択透過性
を有する多数の中空糸からなる糸束が、特定の耐水性の
エポキシ樹脂組成物で加熱硬化された樹脂板で一体に固
着されている耐水性の糸束エレメントに係わるものであ
る。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention provides a method for using a large number of hollow fibers having sufficient permselectivity to permeate, separate, and remove moisture from a mixed vapor of organic matter containing moisture. This relates to a water-resistant thread bundle element in which a thread bundle consisting of the above is fixed together with a resin plate heat-cured with a specific water-resistant epoxy resin composition.

この発明の糸束エレメントは水分を含有する混合物を分
離するために使用しても、前記の糸束エレメントの樹脂
板が、水分によって容易に劣化することがない、耐水性
の優れたものである。
Even when the yarn bundle element of the present invention is used to separate a mixture containing moisture, the resin plate of the yarn bundle element has excellent water resistance and does not easily deteriorate due to moisture. .

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

近年、水分°を含有する有機溶剤などについて、脱水し
て純度の高い有機溶剤を精製・回収するために選択透過
性分離膜を使用する膜分離プロセスが提案されつつある
In recent years, membrane separation processes have been proposed that use permselective separation membranes to dehydrate organic solvents containing water and purify and recover highly pure organic solvents.

そのプロセスに用いられる分離膜モジュールの形式とし
ては、プレート及びフレーム型、チューブラ−型、中空
糸束型などがあるが、単位体積当たりの膜面積は、中空
糸束型が最も大きく、有利であることは言うまでもない
が、中空糸型の分離膜モジュールの製造においては、糸
束の両端部を注型用樹脂の硬化板(樹脂板)で固着し結
束する必要があり、この樹脂板の形成、および性能など
にかなり問題があったのである。
The types of separation membrane modules used in this process include plate and frame types, tubular types, and hollow fiber bundle types, but the hollow fiber bundle type has the largest membrane area per unit volume and is therefore advantageous. Needless to say, in manufacturing a hollow fiber type separation membrane module, it is necessary to secure and bind both ends of the fiber bundle with a cured plate (resin plate) of casting resin, and the formation of this resin plate, There were also quite a few problems with performance.

一般に、水と有機物との混合物の蒸気をガス分離(蒸気
分離)する方法では前記蒸気ガスの温度を沸点以上とす
る必要があるので、通常、100°C以上の高温でガス
分離がなされるのであるが、注型用樹脂としては、不飽
和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などが一般に知
られているが、耐熱性、耐溶剤性に劣るため、高温で加
水分解して劣化したり、クラックの発生、樹脂の膨潤が
生じるために、ガス分離用の中空糸束の両端部の固着の
ためには使用できなかったのである。
Generally, in the method of gas separation (steam separation) of the vapor of a mixture of water and organic matter, the temperature of the vapor gas needs to be higher than the boiling point, so gas separation is usually performed at a high temperature of 100°C or higher. However, unsaturated polyester resin, polyurethane resin, etc. are generally known as casting resins, but because they have poor heat resistance and solvent resistance, they may deteriorate due to hydrolysis at high temperatures, cause cracks, etc. Because the resin swells, it cannot be used for fixing both ends of a hollow fiber bundle for gas separation.

また、最近、糸束エレメントの両端部に形成する樹脂組
成物として、反応性の官能基(例えば、カルボキシル基
など)を有する液状ポリブタジェンとフェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂とを反応させて得られた変性エポキ
シ樹脂と、加熱硬化型硬化剤、及び硬化促進剤からなる
エポキシ樹脂組成物が使用できることが、特開昭62−
74434号公報に開示されているが、この公知の糸束
エレメントも、耐水性において必ずしも充分なものでは
なく、含水有機物の蒸気などの膜分離においては実用的
なものではなかった。
Recently, a modified epoxy resin obtained by reacting a liquid polybutadiene having a reactive functional group (for example, a carboxyl group) with a phenol novolac type epoxy resin has been used as a resin composition to be formed at both ends of the yarn bundle element. It was disclosed in JP-A-62-1999 that an epoxy resin composition consisting of a resin, a heat-curable curing agent, and a curing accelerator can be used.
Although disclosed in Japanese Patent No. 74434, this known yarn bundle element also did not necessarily have sufficient water resistance, and was not practical for membrane separation of water-containing organic matter vapor.

〔解決しようとする問題点〕[Problem to be solved]

すなわち、この発明の目的は、例えば水分を含有する有
機物の蒸気において「水の選択透過性を有する中空糸1
の糸束の両端部を注型用樹脂で固着し結束されている糸
束エレメントであって、その樹脂板が、高温下に、水分
に長時間曝される状態においても、充分に耐水性の高い
樹脂板であっ。
That is, an object of the present invention is to provide a hollow fiber 1 having selective permeability to water, for example, in the vapor of an organic material containing water.
A yarn bundle element in which both ends of a yarn bundle are fixed and bound with casting resin, and the resin plate has sufficient water resistance even when exposed to moisture at high temperatures for a long time. It's an expensive resin board.

て、水分を含有する有機物蒸気の脱水などのガス分離に
も長期間、使用できるような糸束エレメントを提供する
ことである。
Another object of the present invention is to provide a yarn bundle element that can be used for a long period of time for gas separation such as dehydration of organic vapor containing water.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

すなわち、この発明は、選択透過性を有する多数の中空
糸からなる糸束の両端部が、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂100重量部とイミダゾール化合物0.6〜
2.0重量部とを主成分とするエポキシ樹脂組成物を加
熱硬化して形成された樹脂板で一体に固着され、結束さ
れていることを特徴とする耐水性の糸束エレメントに関
する。
That is, in this invention, both ends of a fiber bundle consisting of a large number of hollow fibers having permselectivity are coated with 100 parts by weight of a phenol novolak type epoxy resin and 0.6 to 0.6 parts by weight of an imidazole compound.
The present invention relates to a water-resistant yarn bundle element characterized in that the element is integrally fixed and bound with a resin plate formed by heating and curing an epoxy resin composition containing 2.0 parts by weight as a main component.

以下、この発明を図面も参照して、さらに詳しく説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第1図は、この発明における耐水性の糸束エレメントの
一例を示す斜視図であり、そして、第2図は、有機物蒸
気の脱水に使用する第1図の糸束エレメントを内蔵する
分離膜モジュールの一例を示す断面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a water-resistant yarn bundle element according to the present invention, and FIG. 2 is a separation membrane module incorporating the yarn bundle element of FIG. 1 used for dehydration of organic vapor. It is a sectional view showing an example.

この発明の糸束エレメントにおいて使用されている糸束
エレメントは、第1図に示すように、例えば、水分を含
有する有機溶剤などの有機物の混合蒸気から選択的に水
分を透過させることができる、非対称性分離膜、多孔質
膜、複合分離膜などで形成されている中空糸状の分離膜
(中空糸膜)が多数本、集束され及び裁断されている糸
束1、および、その糸束lの両端部に設けられた固着お
よび結束用の熱硬化性の樹脂板2、又は2°からなる糸
束エレメント3であればよい。
As shown in FIG. 1, the yarn bundle element used in the yarn bundle element of the present invention is capable of selectively transmitting moisture from a mixed vapor of organic matter such as an organic solvent containing moisture, A fiber bundle 1 in which a large number of hollow fiber separation membranes (hollow fiber membranes) formed of asymmetric separation membranes, porous membranes, composite separation membranes, etc. are bundled and cut, and a fiber bundle L thereof. It may be a thermosetting resin plate 2 for fixing and bundling provided at both ends, or a yarn bundle element 3 having a 2° angle.

前記糸束は、例えば、(1)各中空糸の長さが10〜5
00cI11、特に20〜300c11程度であり、(
2)各中空糸の外径が100〜1500μm、特に20
0〜1000μm程度であって、さらに、(3)各中空
糸の膜厚が30〜300am、特に40〜200μm程
度であるような中空糸分離膜の多数本(例えば、10本
〜50万本、特に100本〜20万本)が、適当な集束
手段で集束されて、その後、糸束の両端部に平坦な開口
面を形成するために裁断されている糸束集束体であり、
しかも、その糸束の径(見掛けの径)が、0.5〜10
0cm、特に1.0〜60c−程度であるものが、好ま
しい。
The fiber bundle has, for example, (1) a length of each hollow fiber of 10 to 5;
00cI11, especially about 20 to 300c11, (
2) The outer diameter of each hollow fiber is 100 to 1500 μm, especially 20
0 to 1000 μm, and (3) a large number of hollow fiber separation membranes (for example, 10 to 500,000, In particular, a yarn bundle bundle in which 100 to 200,000 yarns are bundled with an appropriate bundler and then cut to form a flat opening surface at both ends of the yarn bundle,
Moreover, the diameter (apparent diameter) of the yarn bundle is 0.5 to 10
0 cm, especially about 1.0 to 60 cm is preferable.

前記の中空糸は、酢酸セルロース、ポリアミド、ポリス
ルホン、ポリイミドなどから形成されている中空糸分離
膜であればよ(、特に、耐熱性、耐溶剤性、及び、透過
性能において優れているポリイミド製の中空糸分離膜が
最も適当である。
The hollow fibers may be any hollow fiber separation membrane made of cellulose acetate, polyamide, polysulfone, polyimide, etc. Hollow fiber separation membranes are most suitable.

前記ポリイミドとしては、例えば、2.3.3’、4’
又は3.3’、4.4°−ビフェニルテトラカルボン酸
又はその酸二無水物、2.3.3”、4゛−又は3,3
′、4.4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸又はそ
の酸二無水物、あるいは、ピロメリット酸又はその酸二
無水物などの芳香族テトラカルボン酸類を主成分とする
テトラカルボン酸成分と、4.4”−ジアミノジフェニ
ルエーテル、3.4’−ジアミノジフェニルエーテル、
4.4′−ジアミノジフェニルメタン、3.4’−ジア
ミノジフェニルメタン、2.2−ビス(4−アミノフエ
ニル)プロパン、1.4−ビス(4−アミノフェノキシ
)ベンゼン、ビス(アミノフェノキシ−フェニル)メタ
ン、ビス(アミノフェノキシ−フェニル)スルホン、0
−)リジン、0−トリジンスルホンなど芳香族ジアミン
化合物を主成分とするジアミン成分とを、略等モル、有
機溶媒中で、重合およびイミド化して得られた芳香族ポ
リイミドを挙げることができる。
Examples of the polyimide include 2.3.3', 4'
or 3.3', 4.4°-biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride, 2.3.3'', 4'- or 3,3
',4.4'-A tetracarboxylic acid component whose main component is an aromatic tetracarboxylic acid such as 4'-benzophenonetetracarboxylic acid or its acid dianhydride, or pyromellitic acid or its acid dianhydride, and 4.4 "-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether,
4.4'-diaminodiphenylmethane, 3.4'-diaminodiphenylmethane, 2.2-bis(4-aminophenyl)propane, 1.4-bis(4-aminophenoxy)benzene, bis(aminophenoxy-phenyl)methane, Bis(aminophenoxy-phenyl)sulfone, 0
-) An aromatic polyimide obtained by polymerizing and imidizing a diamine component whose main component is an aromatic diamine compound such as lysine or 0-tolidine sulfone in approximately equimolar amounts in an organic solvent.

前記のジアミン成分としては、前述の芳香族ジアミンの
他に、例えば、0−lm−又はP−フェニレンジアミン
、2,4−ジアミノトルエン、3,5−ジアミノ安息香
酸などのベンゼン環を一つ有する芳香族ジアミンが全ジ
アミン成分に対して約20モル%以内の割合で含有され
ていてもよい。
In addition to the above-mentioned aromatic diamine, the diamine component includes, for example, 0-lm- or P-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 3,5-diaminobenzoic acid, etc. having one benzene ring. The aromatic diamine may be contained in a proportion of about 20 mol % or less based on the total diamine components.

この発明においては、前記の中空糸が、ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物を主成分とするテトララルボン酸
成分と、3.4°−ジアミノジフェニルエーテル、4.
4’−ジアミノジフェニルエーテル、4.4”−ジアミ
ノジフェニルメタンからなる群から選ばれた少なく一種
の芳香族ジアミンを主成分とするジアミン成分とから重
合及びイミド化によって得られた芳香族ポリイミドの溶
液を製膜用のドープ液として使用して、凝固液を使用す
る湿式製膜法で製造された芳香族ポリイミド製の非対称
性の中空糸分離膜が、分離性能、耐熱性、耐久性などに
おいて好ましい。
In this invention, the hollow fibers include a tetraralboxylic acid component whose main component is biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3.4°-diaminodiphenyl ether, 4.
Producing a solution of aromatic polyimide obtained by polymerization and imidization from a diamine component whose main component is at least one aromatic diamine selected from the group consisting of 4'-diaminodiphenyl ether and 4.4''-diaminodiphenylmethane. An asymmetric hollow fiber separation membrane made of aromatic polyimide manufactured by a wet membrane forming method using a coagulating liquid and used as a dope for the membrane is preferable in terms of separation performance, heat resistance, durability, and the like.

この発明の糸束エレメントは、例えば、前述の中空糸の
糸束を、遠心成型機の金型内に配置し、次いで、その糸
束の内設された金型を回転させて、前記糸束の先端部に
特定のエポキシ樹脂組成物を供給し、しかも、前記金型
の回転による遠心力を金型内の糸束の先端部のエポキシ
樹脂組成物に作用させながら、40〜120″C1特に
50〜100°Cの温度に加熱し、熱硬化することによ
って糸束の両端部に樹脂板を形成することによって、製
造されるものであればよい。
In the yarn bundle element of the present invention, for example, the yarn bundle of the hollow fibers described above is placed in a mold of a centrifugal molding machine, and then the mold in which the yarn bundle is installed is rotated to form the yarn bundle. While supplying a specific epoxy resin composition to the tip of the yarn bundle, and applying centrifugal force due to the rotation of the mold to the epoxy resin composition at the tip of the yarn bundle in the mold, Any material may be used as long as it is manufactured by heating to a temperature of 50 to 100[deg.] C. and thermosetting to form resin plates at both ends of the yarn bundle.

なお、前述の遠心成型において、さらに、遠心成型時の
前記温度よりもさらに20〜130°C程度高い110
0〜250°Cの温度範囲、さらに好ましくは120〜
200 ”Cの温度範囲1においてさらに糸束エレメン
トの樹脂板の後硬化を行うことが、前記樹脂板の耐久性
、機械的物性の点から適当である。
In addition, in the above-mentioned centrifugal molding, the temperature of 110° C. is further higher by about 20 to 130°C than the temperature during centrifugal molding.
Temperature range of 0-250°C, more preferably 120-250°C
From the viewpoint of durability and mechanical properties of the resin plate, it is appropriate to further post-cure the resin plate of the yarn bundle element in the temperature range 1 of 200”C.

この発明で使用するエポキシ樹脂組成物は、フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂100重量部およびイミダゾ
ール化合物0.6〜2.0重量部、好ましくは0.8〜
1.6重量部を主成分とするエポキシ樹脂組成物である
The epoxy resin composition used in this invention includes 100 parts by weight of a phenol novolac type epoxy resin and 0.6 to 2.0 parts by weight, preferably 0.8 to 2.0 parts by weight of an imidazole compound.
This is an epoxy resin composition containing 1.6 parts by weight as a main component.

前記フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、フ
ェノール樹脂をエピクロルヒドリンなどでエポキシ化し
て製造されたフェノールノボラック型エポキシ樹脂であ
ればよく、前記エポキシ樹脂の平均分子量が300〜3
000であって、エポキシ当量が160〜200程度で
あることが好ましい。
The phenol novolac type epoxy resin may be any phenol novolac type epoxy resin produced by epoxidizing a phenol resin with epichlorohydrin or the like, and the average molecular weight of the epoxy resin is 300 to 3.
000, and the epoxy equivalent is preferably about 160 to 200.

前記のフェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、
例えば、ダウケミカル社のDEN 431.およびDI
!N 438であり、油化シェルエポキシ■製のエピコ
ート152、エピコート154などを挙げることができ
る。
As the above-mentioned phenol novolac type epoxy resin,
For example, DOW Chemical Company's DEN 431. and D.I.
! N438, and examples include Epicote 152 and Epicote 154 manufactured by Yuka Shell Epoxy ■.

前記イミダゾール化合物としては、例えば、2−メチル
イミダゾール、2−エチルイミダゾール、2エチル−4
−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、
2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾ
ニル、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール1.1−
シアンエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエ
チル−2−エチル−4−メチルイミダゾールなどを挙げ
ることができる。
Examples of the imidazole compound include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2ethyl-4
-methylimidazole, 2-undecylimidazole,
2-heptadecyl imidazole, 2-phenylimidazonyl, 1-benzyl-2-methylimidazole 1.1-
Examples include cyanethyl-2-methylimidazole and 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole.

前記のエポキシ樹脂組成物において、イミダゾール化合
物の配合割合が余りに少なくなり過ぎると、エポキシ樹
脂組成物の硬化反応が不充分となり、強固な樹脂板が得
られず、また、配合割合が余りに゛多くなり過ぎると、
エポキシ樹脂組成物の硬化時の発熱が大きくなり過ぎて
、耐久性の高い樹脂板が得られなくなるので、適当では
ない。
In the above-mentioned epoxy resin composition, if the blending ratio of the imidazole compound is too low, the curing reaction of the epoxy resin composition will be insufficient, making it impossible to obtain a strong resin board, and also if the blending ratio is too high. If it passes,
This is not appropriate because the heat generated during curing of the epoxy resin composition becomes too large, making it impossible to obtain a highly durable resin plate.

この発明の糸束エレメントは、前記の樹脂板が充分な耐
熱性、耐水性、機械的強度、耐溶剤性を有しているので
、第2図に示すような「原料供給口4、非透過物取出し
口6、および透過物取出し口5などを有する容器7の内
部に、この発明の糸東エレメント3(糸束1および樹脂
板2及び2”からなる)が内蔵されている分離膜モジュ
ール」として形成し、その分離膜モジュールを使用して
種々の含水有機溶媒なの脱水操作に、長期間使用するこ
とができる。
The yarn bundle element of the present invention has sufficient heat resistance, water resistance, mechanical strength, and solvent resistance. A separation membrane module in which the Shito element 3 (consisting of a yarn bundle 1 and resin plates 2 and 2'') of the present invention is built into a container 7 having a material extraction port 6, a permeate extraction port 5, etc. The separation membrane module can be used for long-term dehydration operations of various water-containing organic solvents.

この発明の糸束エレメントを内蔵する分離膜モジュール
を使用して脱水される有機溶剤としては、メタノール、
エタノール、n−プロパツール、イソプロパツール、n
−ブタノール、5ec−ブタノール、tert−フタノ
ール、エチレングリコールなどの脂肪族アルコール、シ
クロヘキサノールなどの脂環族アルコール、ベンジルア
ルコールなどの芳香族アルコール、ギ酸、酢酸、プロピ
オン酸、酪酸などの有機カルボン酸、酢酸ブチル、酢酸
エチルなどの有機酸エステル、アセトン、メチルエチル
ケトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ンなの環式エーテル、ブチルアミン、アニリンなどの有
機アミン類、および、前記の化合物の混合物を挙げるこ
とができる。
The organic solvents to be dehydrated using the separation membrane module incorporating the yarn bundle element of this invention include methanol,
Ethanol, n-propertool, isopropertool, n
- aliphatic alcohols such as butanol, 5ec-butanol, tert-phthanol, ethylene glycol, alicyclic alcohols such as cyclohexanol, aromatic alcohols such as benzyl alcohol, organic carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, Examples include organic acid esters such as butyl acetate and ethyl acetate, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, organic amines such as butylamine and aniline, and mixtures of the above-mentioned compounds.

この発明は、前記の有機物のうち、さらに、アルコール
を含有する水溶液の脱水に好ましく利用でき、特にエタ
ノール又はイソプロパツールを含有する水溶液の脱水に
好ましく使用することができる。
The present invention can be preferably used for dehydrating an aqueous solution containing alcohol among the above-mentioned organic substances, and particularly preferably for dehydrating an aqueous solution containing ethanol or isopropanol.

°〔実施例〕 実施例1 3.3’、4.4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物のみからなるテトラカルボン酸成分と、4,4°−
ジアミノジフェニルエーテル60モル%及び4.4′−
ジアミノジフェニルメタン40モル%からなるジアミン
成分とを、p−クロルフェノール融解液内で、約150
″Cの温度で重合およびイミド化して得られた芳香族ポ
リイミドのp−クロルフェノール溶液を使用して、その
溶液を中空糸紡糸用ノズルから押出して凝固液を使用す
る湿式紡糸法で芳香族ポリイミド製の中空糸分離膜を製
造した。
° [Example] Example 1 A tetracarboxylic acid component consisting only of 3.3', 4.4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 4,4°-
Diaminodiphenyl ether 60 mol% and 4.4'-
A diamine component consisting of 40 mol% of diaminodiphenylmethane was added to about 150% of the diamine component in a p-chlorophenol melt.
Aromatic polyimide is produced by a wet spinning method in which a p-chlorophenol solution of aromatic polyimide obtained by polymerization and imidization at temperatures of A hollow fiber separation membrane was manufactured.

前記の中空糸分離膜(長さ; 30 cii、外径;5
40 μm、内径;300um)を1300本束ねて遠
心成型機に内設された金型内に配置し、遠心成型機内の
金型を85℃に加熱して、回転により遠心力を作用させ
ながら、 (a)  フェノールノボラック型エポキシ樹脂(油化
シェルエポキシ■製、エピコート154(52°Cの粘
度:350〜700ポイズ、エポキシ当量:176〜1
81))100重量部、および、(b)  2−エチル
−4−メチルイミダゾール1重量部からなるエポキシ樹
脂組成物を金型内へ供給して、3時間、遠心成型して、
中空糸の糸束の両端部に樹脂板を形成して、第1図に示
すような糸束エレメントを製造し、さらに、 その糸束エレメントを150℃で、3時間、加熱して、
樹脂板の後硬化を行った。
The hollow fiber separation membrane (length: 30 cii, outer diameter: 5
40 μm, inner diameter: 300 μm) and placed them in a mold inside a centrifugal molding machine, heated the mold inside the centrifugal molding machine to 85°C, and while applying centrifugal force by rotation, (a) Phenol novolac type epoxy resin (manufactured by Yuka Shell Epoxy ■, Epicoat 154 (viscosity at 52°C: 350-700 poise, epoxy equivalent: 176-1
81))) and (b) 1 part by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole was supplied into a mold and centrifugally molded for 3 hours,
Resin plates were formed on both ends of the hollow fiber bundle to produce a fiber bundle element as shown in FIG. 1, and the fiber bundle element was further heated at 150° C. for 3 hours.
Post-curing of the resin plate was performed.

前述のようにして製造した糸束エレメントを使用して、
第2図に示すようなr原料供給口4、非透過物取出し口
6、および透過物取出し口5などを有する容器71の内
部に、前記糸束エレメントを配置して、容器を密封して
、分離膜モジュールを製造した。
Using the yarn bundle element manufactured as described above,
The yarn bundle element is placed inside a container 71 having a raw material supply port 4, a non-permeate outlet 6, a permeate outlet 5, etc. as shown in FIG. 2, and the container is sealed. A separation membrane module was manufactured.

そして、分離膜モジュールに内蔵された糸束エレメント
3の各中空糸の内部を5amHgにまで減圧した状態で
、その分離膜モジュールの原料供給口4へ、150℃に
加熱した水−エタノール混合蒸気(エタノールの濃度;
80重量%)を4kg/aflGの圧で供給して、糸束
エレメントの各中空糸の外側に沿って流動°させて、各
中空糸の外側から内部へ透過したr水分を主成分とする
透過蒸気」を透過物取出し口5から取り出して、ドライ
アイスとエタノールの入れられたトラップによって透過
物として凝縮して捕集し、同時に、非透過蒸気を非透過
物取出し口6から取り出し、前記と同様のトラップによ
って非透過物として凝縮して捕集した。
Then, while reducing the pressure inside each hollow fiber of the fiber bundle element 3 built into the separation membrane module to 5 amHg, water-ethanol mixed vapor heated to 150°C ( Concentration of ethanol;
80% by weight) is supplied at a pressure of 4 kg/aflG and allowed to flow along the outside of each hollow fiber of the fiber bundle element, causing permeation mainly consisting of water that permeates from the outside of each hollow fiber to the inside. The "vapor" is taken out from the permeate outlet 5, condensed and collected as a permeate by a trap containing dry ice and ethanol, and at the same time, the non-permeated vapor is taken out from the non-permeate outlet 6, and the same process is carried out as above. It was condensed and collected as a non-permeate by a trap.

前述゛の水−エタノールの混合蒸気の分離膜モジュール
による分離操作を、1000時間、継続して行ったが、
捕集された透過物および非透過物の組成および量を中間
で何度か測定し、その測定結果によって算出された結果
から、水蒸気の透過速度(PHzO: d/c+a −
sec  −cmHg) 、水蒸気の透過速度とエタノ
ールの透過速度との比(pnzo/PEtOH)で示さ
れる選択透過性を算出した。
The above-mentioned water-ethanol mixed vapor separation operation using the separation membrane module was carried out continuously for 1000 hours.
The composition and amount of the collected permeate and non-permeate were measured several times in between, and the water vapor permeation rate (PHZO: d/c+a −
sec - cmHg), and the permselectivity represented by the ratio of the water vapor permeation rate to the ethanol permeation rate (pnzo/PEtOH) was calculated.

その結果、水蒸気の透過速度が、0.7X10−”c4
 /cdl −sec  ・emHgであって、選択透
過性が96で示されるr分離性能jが、前記の分離操作
の最初から1000時間まで継続してほぼ安定に維持さ
れた。
As a result, the water vapor transmission rate was 0.7X10-”c4
/cdl -sec .emHg, and the r separation performance j represented by the permselectivity of 96 was maintained almost stably from the beginning of the separation operation to 1000 hours.

前述の分離操作を行った後に、使用した分離膜モジュー
ルを分解して糸束エレメントを取り出し、樹脂板の外観
を検査したが、何らの異常な変化は見出されなかった。
After performing the above-described separation operation, the separation membrane module used was disassembled, the yarn bundle element was taken out, and the appearance of the resin plate was inspected, but no abnormal changes were found.

一方、前述の糸束エレメントの樹脂板の形成に使用した
と同じエポキシ樹脂組成物を試験管に流し込み、その試
験管を、85°Cで3時間、および、150°Cで3時
間、加熱硬化させて、直径18臘、長さ30mmの試料
用の樹脂棒を製造した。この試料用の樹脂棒を60重量
%エタノール水溶液に浸漬し、次いで、その浸漬された
エタノール水溶液を130°Cの温度に加熱し、その温
度に70時間維持した後、その外観の変化(亀裂および
クラックの発生状況)および重量の変化(樹脂棒の膨潤
の程度)を調べた。
On the other hand, the same epoxy resin composition used to form the resin plate of the yarn bundle element described above was poured into a test tube, and the test tube was heated and cured at 85°C for 3 hours and at 150°C for 3 hours. In this way, a resin rod for a sample having a diameter of 18 mm and a length of 30 mm was manufactured. The resin rod for this sample was immersed in a 60% by weight ethanol aqueous solution, and then the immersed ethanol aqueous solution was heated to a temperature of 130°C and maintained at that temperature for 70 hours, after which changes in its appearance (cracks and The occurrence of cracks) and changes in weight (degree of swelling of the resin rod) were investigated.

その熱エタノール水溶液浸漬試験の終了した後に、前記
試料用樹脂棒の外観の変化は、全く見られず、また、そ
の試料用樹脂棒の重量は、わずかに、2.13重量%だ
け増加していた。
After the hot ethanol aqueous solution immersion test was completed, no change in the appearance of the sample resin rod was observed, and the weight of the sample resin rod increased by only 2.13% by weight. Ta.

比較例1 エポキシ樹脂をビスフェノールA型エポキン樹脂(油化
シェルエポキシ■製、エピコート807(25°Cの粘
度:20〜45ボイズ、エポキシ当量:160〜175
)に変えた他は、実施例1と同様にして糸束エレメント
を製造し、次いで、実施例1と同様にして分離膜モジュ
ールを製造した。
Comparative Example 1 The epoxy resin was a bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Yuka Shell Epoxy ■, Epicoat 807 (viscosity at 25°C: 20-45 voids, epoxy equivalent: 160-175).
) except that a yarn bundle element was manufactured in the same manner as in Example 1, and then a separation membrane module was manufactured in the same manner as in Example 1.

前述のようにして製造した分離膜モジュールを使用した
他は、実施例と同様にして、分離操作を行ったが、分離
操作の開始の当初から選択透過性が10以下であったた
めに、分離操作開始後から100時間後に分離操作を停
止し、分離膜モジュールを分解し、糸束エレメントを取
り出し、その外観を観察したところ、樹脂板の表面に剥
がれ部分があり、しかも、樹脂板の表面及び内部に微細
な亀裂及びクラックが多数生じていた。
The separation operation was carried out in the same manner as in the example except that the separation membrane module manufactured as described above was used. However, since the permselectivity was 10 or less from the beginning of the separation operation, the separation operation was After 100 hours from the start, the separation operation was stopped, the separation membrane module was disassembled, the yarn bundle element was taken out, and the appearance was observed. Many fine cracks and cracks had occurred.

一方、前記のエポキシ樹脂を使用した他は、実施例1と
同様のr熱エタノール水溶液浸漬試験」を行った結果、
浸漬後の試料用樹脂棒には、クランクが多数生じており
、また、試料用樹脂棒の重量が3.91重量%増加して
いた。
On the other hand, as a result of conducting the same r-hot ethanol aqueous solution immersion test as in Example 1 except that the above-mentioned epoxy resin was used,
Many cranks were observed in the sample resin rod after immersion, and the weight of the sample resin rod increased by 3.91% by weight.

比較例2 エポキシ樹脂組成物として、 (a)  カルボキシ基を有する液状シス−ポリブタジ
ェンと、フェノールノボラック型エポキシ樹脂〔油化シ
ェルエポキシ■製、エピコート154(52°Cの粘度
=350〜700ポイズ、エポキシ当量:176〜18
1))とを、1対10(重量比)で反応させて得られた
た変性エポキシ樹脂100重量部、 (b)  硬化剤として、無水メチルナジック酸80重
量部、および、 (C)  硬化促進剤として、2−エチル−4−メチル
イミダゾール1重量部 からなるエポキシ樹脂組成物を使用したほかは、実施例
1と同様にして、糸束エレメントを製造し、さらに、前
記糸束エレメントを使用したほかは実施例1と同様にし
て分離膜モジュールを製造した。
Comparative Example 2 As an epoxy resin composition, (a) liquid cis-polybutadiene having a carboxyl group and a phenol novolac type epoxy resin [manufactured by Yuka Shell Epoxy ■, Epicoat 154 (viscosity at 52°C = 350 to 700 poise, epoxy Equivalent: 176-18
100 parts by weight of a modified epoxy resin obtained by reacting 1)) with 1:10 (weight ratio), (b) 80 parts by weight of methylnadic anhydride as a curing agent, and (C) curing accelerator. A yarn bundle element was produced in the same manner as in Example 1, except that an epoxy resin composition consisting of 1 part by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole was used as the agent, and further, the yarn bundle element was used. A separation membrane module was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the above.

前述のようにして製造した分離膜モジュールを使用した
他は、実施例と同様にして、分離操作を行ったが、分離
操作の開始の当初から選択透過性がIO以下であったた
めに、分離操作開始後から100時間後に分離操作を停
止し、分離膜モジュールを分解し、糸束エレメントを取
り出し、その外観を観察したところ、樹脂板の表面に剥
がれ部分があり、しかも、樹脂板の表面及び内部に微細
な亀裂及びクラックが多数生じていた。
The separation operation was carried out in the same manner as in the example except that the separation membrane module manufactured as described above was used. However, since the permselectivity was below IO from the beginning of the separation operation, the separation operation After 100 hours from the start, the separation operation was stopped, the separation membrane module was disassembled, the yarn bundle element was taken out, and the appearance was observed. Many fine cracks and cracks had occurred.

一方、前記のエポキシ樹脂を使用した他は、実施例1′
と同様のr熱エタノール水溶液浸漬試験jを行った結果
、浸漬後の試料用樹脂棒には、クラックが多数生じてお
り、また、試料用樹脂棒の重量が8.60重量%増加し
ていた。
On the other hand, except for using the above-mentioned epoxy resin, Example 1'
As a result of conducting the same r-heated ethanol aqueous solution immersion test, the sample resin rod had many cracks after immersion, and the weight of the sample resin rod had increased by 8.60% by weight. .

〔本発明の作用効果〕[Actions and effects of the present invention]

この発明の糸束エレメントは、糸束の両端部の樹脂板が
特殊な組成のエポキシ樹脂組成物を使用して遠心形成さ
れているので、特に極めて耐水性が高く、この糸束エレ
メントが容器に内設された第2図に示すような分離膜モ
ジュールは含水有機物の長期間の分離操作に耐えること
ができ、分離性能が維持される耐久性において優れてい
る。
The yarn bundle element of this invention has particularly high water resistance because the resin plates at both ends of the yarn bundle are centrifugally formed using an epoxy resin composition with a special composition. The internally installed separation membrane module as shown in FIG. 2 can withstand long-term separation operations for water-containing organic substances, and has excellent durability to maintain separation performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明における耐水性の糸束エレメントの
一例を示す斜視図であり、そして、第2図は、有機物蒸
気の脱水に使用する第1図の糸束エレメントを内蔵する
分離膜モジュールの一例を示す断面図である。 1;中空糸の糸束、2;樹脂板、3;糸束エレメント、
4;原料供給口、5;透過物取出し口、6;非透過物取
出し口、7;容器。 特許出願人  宇部興産株式会社
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a water-resistant yarn bundle element according to the present invention, and FIG. 2 is a separation membrane module incorporating the yarn bundle element of FIG. 1 used for dehydration of organic vapor. It is a sectional view showing an example. 1; Hollow fiber bundle, 2; Resin plate, 3; Yarn bundle element,
4; raw material supply port; 5; permeate outlet; 6; non-permeate outlet; 7; container. Patent applicant: Ube Industries, Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 選択透過性を有する多数の中空糸からなる糸束の両端部
が、フェノールノボラック型エポキシ樹脂100重量部
とイミダゾール化合物0.6〜2.0重量部とを主成分
とするエポキシ樹脂組成物を加熱硬化して形成された樹
脂板で一体に固着され、結束されていることを特徴とす
る耐水性の糸束エレメント。
Both ends of a fiber bundle consisting of a large number of hollow fibers having selective permselectivity heat an epoxy resin composition whose main components are 100 parts by weight of a phenol novolac type epoxy resin and 0.6 to 2.0 parts by weight of an imidazole compound. A water-resistant yarn bundle element characterized by being integrally fixed and bound by hardened resin plates.
JP17512888A 1988-07-15 1988-07-15 Water-resisting fiber bundle element Pending JPH0226623A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0655040A (en) * 1992-08-06 1994-03-01 Asahi Chem Ind Co Ltd Manufacture of hollow fiber membrane module

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58166902A (en) * 1982-03-26 1983-10-03 Kuraray Co Ltd Semipermeable membrane module and its production
JPS6274434A (en) * 1985-09-28 1987-04-06 Agency Of Ind Science & Technol Yarn bundle element for separating gas

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