JPH0411928A - スパイラル型液体分離素子 - 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］ 本発明は液体分離膜を用いたスパイラル型液体分離素子
に関する。さらに詳しくは、一般に該液体分離素子は純
水製造、海水淡水化、有価物回収および濃縮という様に
様々な液体分離に用いられているものであるが、該液体
分離素子の外周形態の改良に関するものである。

［従来の技術］ 液体分離膜を用いたスパイラル型液体分離素子は、供給
液の流し方によって大きく２種類に大別できる。その１
つは特公昭５２−５４３１にある液体分離素子で該液体
分離素子の外周面より液を供給し、中心管付近で該中心
管と平行方向に排出する事を特徴としている。

もう１つは、特公昭４４−１４２１６にある液体分離素
子で、該液体分離素子の端面より液を供給し、他端面よ
り排出する事を特徴としている。

本発明は、後者の液体分離素子に関する外周形態の改良
に関するものである。

該液体分離素子の構成を図を用いて説明する。

まず、全体図を第３図に示す。つまり、第１の液体分離
膜２と第２の液体分離膜３との間に分離液流路材５をは
さみ込んだ構成をなし、孔１ａを有する中心管１の方向
のみ開口する様に、第１の液体分離膜と第２液体分離膜
の残りの３方向を接着剤等で封筒状に封止したものと供
給液流路材６とを１つのユニットとして、その単数又は
複数二二ットを中心管のまわりに巻き付けて液体分離素
子１３を構成する。該液体分離素子の端面から供給液９
を供給し、他端面より濃縮液１１として排出させる様に
するため、シール材８とそれを取り付ける端板７ａと液
体分離素子のテレスコープ的にずれる現象を防止するた
めの端板７ｂとを、取り付けた状態で、外周をフィラメ
ントワインディング（以降ＦＷと称する）１２し、外周
面を全面封止する形態を得る。

次に、液体分離膜を透過した分離液１０は分離液流路材
５を介して中心管孔１ａを通して中心管１に集められ、
系外へ取り出す構成を成す。第４図にその断面図を示す
。

すなわち、該液体分離素子の外周形態に要求される機能
は、円筒状の形態を保持する事。供給液が全量均一に膜
面上を流れるためには外周を全面封止し、使用時に内圧
が作用する構造となるため容易にふくらんだり、やぶれ
たりしない事である。

以上の様な要求機能に対し、従来最も一般に用いられて
いる方式が、ガラスファイバーやポリエステルフィラメ
ントにエポキシ等の樹脂を含浸させたものを巻き付けた
後に樹脂を硬化させるＦＷ方式である。

［発明が解決しようとする課題］ 確かにＦＷ方式は、強度が強く、少々の外力に対し充分
耐え得る構造であるが、強度的にはかなりの安全をみた
ものであり、作業性の点で次の様な問題点がある。

つまり、樹脂を含浸させたＦＷ糸を均一に液体分離素子
に巻き付けるのに時間を要し、さらに、樹脂を硬化させ
るのに相当な時間を必要とする。

また、樹脂は、２液性の反応型樹脂を用いている事が多
く、定期的に含浸浴槽内の樹脂を交換したり、樹脂が接
触する含浸浴槽、ガイド類等の部品を交換し、溶剤等で
洗浄しなければならない。当然、作業終了時には同様の
事を必ず行なう必要がある。この様に実ｉにＦＷにかか
る４間以外にも相当な時間と、労働力が費やされている
のが現状である。

従来、かかる欠点を解決する目的で、液体分離素子の外
径か２インチ程度の小型液体分離素子に限り、４０〜７
０順幅の粘着剤付きテープで、テープ幅の１／２〜１１
５程度重ねる様に液体分離素子の端部から他端部に渡り
順にテープラッピングする方式が用いられていた。その
概略図を第２図に示す。つまり、中心管１を中心に液体
分離素子１３を回転させ、テープ１５を順番に巻き付け
る方式である。

該、方式の様にテープを順番にずらせて、かつ、しわな
く巻き付けるためには、テープ基材は伸び易い基材が一
般的に用いられている。従って、大きな外力および内圧
が作用する液体分離素子には適さず、液体分離素子径が
４インチ、８インチの大きな物では一般的に本方式は用
いられていないのが現状である。

この様に本方式においても、上記した様に強度がない事
と、樹脂を硬化させる時間は相当短縮できたものの、ま
だテープラッピングに要する時間がかなり必要である問
題は残されたままである。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消せんとす
るものであり、液体分離素子の外周形態を短時間かつ簡
便に成し得る方式を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 前記した本発明の目的は、 ［表面に孔を有する中空状の中心管の周囲に第１の液体
分離膜と分離液流路材、第２の液体分離膜と供給液流路
材を一組とするユニットの単組または複組を巻き付けて
なるスパイラル型液体分離素子において、前記液体分離
素子の外周面にヤング率１００　ｋｇ／ｃＴ１以上、厚
さ１００μｍ以上のフィルムに粘着剤を塗布してなるフ
ィルムを巻き付けた事を特徴とするスパイラル型液体分
離素子」によって達成できる。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明は、従来技術のＦＷの代わりに、液体分離膜と略
同−幅で１枚の粘着剤付きフィルムを巻き付ける事を特
徴とするが、液体分離素子に液を供給する際に生ずる圧
力損失に相当する差圧が該フィルムを巻き付けてなる円
筒状フィルム内面に作用しても充分耐え得るだけの強度
が該円筒状フィルムに要求される。

従って、フィルム基材としては、強度が強く、伸度の少
いフィルムが要求され、粘着剤はせん断はくり力の高い
ものが要求される。

上記要求を満足し、液体分離膜と略同−幅で１枚の粘着
剤付きフィルムを液体分離素子の外周にしわなく均一に
巻き付けるための検討を鋭意実施し、適正なフィルム基
材の選択および厚さの適正化さらに適正な粘着剤を見い
出し、本発明に至った。

図面を用いて本発明の詳細な説明する。第１図は本発明
のスパイラル型液体分離素子のフィルムを巻き付ける前
の状態を示す概略図である。つまり、中心管１を中心に
回転する液体分離素子１３に、粘着剤付きフィルム１４
を均一に伸ばした状態で供給する事で、該液体分離素子
に巻き付けるのが良く、案内板で平面状に平らな板上に
乗せてフィルムを供給する方法または、均一に張力をか
けて貼り付ける方法などが良い。

まず、フィルムは、液体分離素子の周方向に継ぎ目なく
、１枚のものを巻き付けるものが良く、２枚、３枚でも
良いが、巻き付は時間が２倍、３倍となり、かつ、継ぎ
目が増す事で外観も良くなく、洩れ個所が増えることに
なるので、１枚のものに比べると良くない。

次に、フィルムとしては、内圧が作用したときに伸びな
い程度の強度が必要であり、ヤング率で１００ｋｇ／ｍ
ｒｒ？′〜６００ｋｇ／ｍｍのものであれば良いが、２
００ｋｇ／ｍｒｒｒ　〜５００ｋｇ／ｍｒｒｆのものが
好ましい。また、−船釣にヤング率６００ｋｇ／ｍｎ（
以上のフィルムは数少く高価となる。厚さについては１
００μｍ〜２５０μｍのものが好ましく、１００μｍよ
り薄くなると巻き付けるときしわが入り易くなり適さな
い。逆に２５０μｍより厚くなると巻き付けたときの反
発力が大きく、該反発力に粘着剤の接着力が負け、巻き
付は端からはくりを起こす。

巻き付は回数は、１回〜５回巻きが良いが、好ましくは
２〜３回が良い。なぜなら、外周形態を維持するために
は最低で１回必要となるが、粘着強度との関係もあるが
、少くともフィルムどうしの接着部を１まわり以上有す
る方が接着強度が大きくなる。従って、２巻き以上の巻
き付は回数が好ましくなる。また、巻き付は回数は多い
方が強度的に良いのであるが、フィルム強度、接着強度
、作業時間等総合的にみて、５回巻き付は以下が好まし
い。

粘着剤の接着力については、ＪＩＳ接着力として７００
ｇ／２５ｍｍ以上が良く、特に１０００ｇ／　２５　ｍ
ｍ以上のものが好ましい。

また粘着剤塗布は、部分的塗布でも良いが、有効に接着
強度を得るためにはフィルム全面に塗布したものが好ま
しい。

上記した要件を満足しないと、液体分離素子の径がふく
らんだり、フィルム破れが生じ、供給液が均一に膜面に
供給できず、偏流リークによって正規の分離性能を発揮
できなくなる。

また、本発明を適用するに好ましい分離素子は、径で２
インチ以上、長さ４００ｍｍ以上である。

［実施例コ 以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

孔を有する中心管のまわりに第１の液体分離膜と分離液
流路材、第２の液体分離膜と供給液流路材の５組ないし
２０組を巻き付けた後、１枚の粘着剤全面塗布のフィル
ムを巻き付けてなる液体分離素子を作り、評価を行った
結果を表１に示す。

評価の尺度として、内圧２　ｋｇ　／　ｃｖｌを２時間
作用させた後の液体分離素子外径の変化とフィルムを巻
き付けたときのシワ発生有無および液体分離素子の塩分
離性能で採用可否を判定する。すなわち、比較例２．３
に示す様に、ヤング率１００　ｋｇ／ｃｎｆ以下の塩ビ
やポリプロピレン材質では内圧を作用させた時にふくら
みややぶれが生じ、比較例１の様にヤング率１００　ｋ
ｇ／ｃｒ１以上で厚さが１００μｍ以下になるとフィル
ムにシワが入る事を確認した。その他車特許の要件を満
すものについては、充分液体分離素子の形態を維持し、
充分な塩分離性能を得る事を確認した。

塩分離性能評価条件は、供給水ＮａＣＡ’１５００ＰＰ
Ｍ、圧力１５ｋｇ／ｃｕｔ、濃縮水量８０１／分（８イ
ンチ径のとき）で行った。

［発明の効果］ 本発明の液体分離膜と同一幅で、１枚の粘着剤付きフィ
ルムでスパイラル型液体分離素子の外周をラッピングす
ることで次の効果を奏する。

（１）従来のＦＷ工程が省略でき、１日の工程短縮が可
能になった。

（２）　　外表面がＦＷに比べ滑らかで、外観が良くな
った。

（３）　　ＦＷの樹脂から出る不純物がなくなり、純水
系、超純水系の液体分離、に適する様になた。

（４）作業環境が良くなった。

（５）外周部のふくらみ、洩れもなく、良好な形態を長
期に渡り維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスパイラル型液体分離素子の一例で
あって、フィルムを巻き付ける前の状態水したを示す概
路外観図を示す。第２図は、従来のスパイラル型液体分
離素子の一例であって、フィルムを巻き付ける途中の状
態水したを示す概路外観図を示す。第３図は、従来の別
のスパイラル型液体分離素子の一例であって、その一部
を切開し巻きほぐした状態を模式的に示した一部断面外
観図を示し、第４図はその従来のスパイラル型液体分離
素子の断面図を示す。 図中、 １：孔を有する中心管 ２：第１の液体分離膜 ３：第２の液体分離膜 ５：分離液流路材 ６：供給液流路材 ７ａ：端板 ７ｂ：端板 ８：シール材 ９：供給液 １０：分離液 １１：濃縮液 １２：フィラメントワインディング １３：液体分離素子 １４：粘着剤付きフィルム １５：粘着剤付きフィルム をそれぞれ示す。 第１［２Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面に孔を有する中空状の中心管の周囲に第１の液体分
   離膜と分離液流路材、第２の液体分離膜と供給液流路材
   を一組とするユニットの単組または複組を巻き付けてな
   るスパイラル型液体分離素子において、前記液体分離素
   子の外周面にヤング率１００ｋｇ／ｃｍ＾２以上、厚さ
   １００μｍ以上のフィルムに粘着剤を塗布してなるフィ
   ルムを巻き付けた事を特徴とするスパイラル型液体分離
   素子。