JPH04126526A - 中空糸型膜モジュールの製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は中空糸型膜モジュールおよびその製造方法に
関するものである。

（ロ）従来の技術 従来、一般に、逆浸透性装置、限外ろ過装置あるいは精
密ろ過装置の心臓部である半透膜モジュールは用途に応
じて各種形式のものが用いられている。

その中の１つである中空糸型膜モジュールは、長さ１０
　（１−２０００ｍｍ、外径０．０２〜３ｍｍ程度で数
十本〜数万本の多数の中空糸からなる中空糸束を含んで
いる。この中空糸束の端部は、主としてエポキシ系接着
剤、ウレタン系接着剤によって接着封止されている。

このような中空糸型膜モジュールはコンパクトであるた
め各分野で広く用いられている。そして、特に耐熱性を
要求される分野においては、上記接着封止の接着剤とし
てエポキン系接着剤が用いられることが多い。

通常、この種の膜モジュールの接着封止部は単一である
。これは、中空糸型膜モジュールの製造上、−度に接着
剤を充填し硬化させることか簡便であったためである。

（ハ）発明が解決しようとする課題 このようなモジュールの接着封止においては、膜モジュ
ール用ケースと中空糸束とを同時に封止することになる
。通常、中空糸はなんらかの保湿剤、たとえばグリセリ
ンを含んでいる。

このような保湿剤が接着封止前にケースの内部に付着す
ると、ケースの内面を汚染し、ケースと接着剤との間に
おける接着力の低下をきたすことになる。また、より大
きな接着力を得るためにケースの内面に表面処理を施し
ても、保湿剤が表面に付着してしまい、期待したほどの
接着力が得られないことが多かった。

近年、中空糸型膜モジュールには大きな信頼性が望まれ
るようになり、高い耐熱性と耐久性が要求され始めた。

これにつれて、従来問題にならなかった上記のようなこ
とが問題となり、大きな熱ショックを受けたときなどに
ケースから接着剤が剥離するという危険性が出てきた。

この発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、ケ
ースから接着剤が剥離するおそれを防止することができ
るとともに、特にケース内面に表面処理を施した場合に
高い接着力を得ることのできる中空糸型膜モジュールを
提供することおよびその製造方法を提供することを目的
とする。

（ニ）課題を解決するための手段および作用この発明は
、多数の中空糸をほぼ同じ長さに束ねてなる中空糸束を
膜モジュール用ケースに装填し、これらの中空糸の両端
部のうち少なくとも一方端部どうしを接着封止し、かつ
、この接着封止された中空糸束の端部とケースの対応端
部との間を接着封止てなる中空糸型膜モジュールにおい
て、上記の接着封止された部分の横断面が、多数の中空
糸の端部どうしのみを接着封止してなる内側接着剤層と
、この内側接着剤層の全周を取り囲み、中空糸束を除い
て内側接着剤層とケースの内面とを接着封止してなる外
側接着剤層とからなっていることを特徴とする中空糸型
膜モジュールである。

すなわち、この発明に係る中空糸型膜モジュールは、中
空糸型膜モジュールにおける接着封止部のモジュール長
さ方向と直角な断面（横断面）が、ケース内面の近くで
中空糸束を含まない外側接着剤層と、中空糸束を含んで
ケースに接しない内側接着剤層とに別れていることを特
徴とする。

ここで、中空糸束は通常、性能を維持するため、グリセ
リン、水あるいは界面活性剤のような保湿剤を含んでい
る。これらは中空糸の膜内の多孔質部分に入っているが
、一部は外表面にもにじんでいる。このような中空糸束
を接着封止するとき、中空糸の外表面ににじんでいる保
湿剤が封止しようとするケース内面に付着するが、これ
により、ケースと接着剤との接着力が充分に発揮できな
い。

この発明の膜モジュールでは、ケースと中空糸束とは別
々の接着剤層からなるため、ケースには直接、中空糸の
保湿剤が付着することはなく、充分な接着力が得られる
。

この発明の膜モジュールは、たとえば第２図に示すよう
に、先に中空糸束の中空糸端部相互間を接着封止してお
いてからケースとその中空糸束を含む接着剤層（内側接
着剤層）とを接着してもよい。また、この膜モジュール
は、たとえば第１図に示すように、あらかじめケース端
部の内面部分に接着剤を塗布し、接着剤層をつくってお
いてから、この部分と中空糸束および中空糸相互間を接
着封止してもよい。

この発明によれば、ケースと接着剤との接着力をより強
固にする方法（たとえばケースの化学的表面処理）で接
着するときに、中空糸束をケース内に保持する必要がな
いため、操作が簡単であり、また中空糸の保湿剤の影響
を考えなくてよいため、非常に有利である。

ケースのみの接着に用いる接着剤と中空糸束のみの接着
に用いる接着剤は、同一のものでもよいし、違ったもの
でもよい。たとえば、ケースのみの接着には、ケースの
材質に対して強固な接着性を有する接着剤や接着条件を
選ぶことができる。

また、中空糸束のみの接着には、中空糸束を簡単に接着
できる接着剤や接着条件を選ぶことができる。

この発明の膜モジュールの場合は、ケースを接着した接
着剤層と中空糸束を接着した接着剤層との間に接着界面
が存在するが、この界面部分の接着力は、使用する接着
剤が類似した構造を持つ場合は特に強固な接着が得られ
ることから、まったく問題はない。この発明に用いる接
着剤はどのようなものでもよい。たとえば、エポキシ系
接着剤、ウレタン系接着剤などの他、熱可塑性樹脂を溶
かして接着させてもよい。

一方、この発明の中空糸型膜モジュールを製造する方法
において、あらかじめケース内面を接着剤で被覆（コー
ト）シて硬化させた後、中空糸束をケースに挿入し、接
着剤で中空糸端部相互間および接着剤でコートされたケ
ース端部を接着封止する。このような製造方法は特に簡
単で有力な方法となる。

（ホ）実施例 以下、図に示す２つの実施例に基づいて、この発明の詳
細な説明する。なおこの発明は、これらによって限定さ
れるものではない。

実施例１ 第１図および第２図において、内径８４ｍｍ。

外径９０ｍｍ、長さ３００ｍｍのポリサルホン製円筒状
ケース４の内表面をエタノールで脱脂した後、そのケー
ス４の両端部分の内表面に９０℃マエボキシ系接着剤を
塗布し、硬化させた。ｌがその接着剤層（外側接着剤層
）である。

ついで、内径８００μｍ、外径１３００μｍのポリエー
テルサルホン製中空糸３を２０００本、ケース４内に挿
入した。そして、エポキシ系接着剤により、内面がエポ
キシ系接着剤層ｌで覆われたケース４の両端部および中
空糸３端部相互間を遠心シールし、中空糸型膜モジュー
ルＭ、とした。

ここで、２は多数の中空糸３の端部どうしのみを接着封
止してなる内側接着剤層である。

比較例１ 実施例１で使用したものとまったく同じケース４の内面
を実施例１と同様にエタノールで脱脂した。その後、内
径８００μｍ１外径１３００μｍのポリエーテルサルホ
ン製の中空糸３を２０００本、ケース内に挿入し、実施
例１とまったく同様にして遠心シールをし、中空糸型膜
モジュールとした。

信頼性試験ｌ 実施例１および比較例１の中空糸型膜モジュールに１２
０℃の蒸気を１０分間通気した後、２０℃の水を２４０
ｆｆ／ｈで１０分間通水させる操作を１回として、この
操作を繰り返した。

５０回目および１００回目の操作を終えた時点で中空糸
型膜モジュールのケース４の内面と外側接着剤層ｌとの
間における剥離の有無を調べた。

その結果によると、実施例１の中空糸型膜モジュールＭ
、は１００回目でも剥離が生じなかった。

しかし、比較例１の中空糸型膜モジュールは５０回目の
時点で剥離が生じていた。

実施例２ 第３図において、内径７９ｍｍ、外径８９ｍｍ。

長さ３００ｍｍのポリプロピレン製円筒状ケース１４の
内面のうち、中空糸束と接着するケース１４の両端部分
を硫酸−重クロム酸塩液にＩＯ時間浸した後、水洗し、
乾燥させた。

その後、同部分にすぐにエポキシ系接着剤を塗布し、硬
化させた。■がその接着剤層（外側接着剤層）である。

ついで、内径８００μｍ、外径１３００μｍのポリエー
テルサルホン製中空糸３を１７５０本、ケース１４内に
挿入した。そして、内面がエポキシ系接着剤層Ｉで覆わ
れたケース１４の両端部および中空糸３端部相互間を遠
心シールし、中空糸型膜モジュールＭ、とした。ここで
、２は多数の中空糸３の端部どうしのみを接着封止して
なる内側接着剤層、５はケース１４の一部またはリング
である。

比較例２ ケース１４の表面処理を行い、その後のエポキシ系接着
剤の塗布をしなかった以外は実施例２と同様にして作成
し、中空糸型膜モジュールとした。

信頼性試験２ 実施例２および比較例２の中空糸型膜モジュールに８０
℃の温水を２４０σ／ｈで１０分間通水し、ついで２０
℃の水を２４０１２／ｈで１０分間通水させる操作を１
回として、この操作を繰り返した。

２０回目および５０回目の操作を終えた時点で中空糸型
膜モジュールのケース１４と外側接着剤１間の剥離の有
無を調べたところ、実施例２の中空糸型膜モジュールＭ
、は５０回目でも剥離が生じなかった。しかし、比較例
２の中空糸型膜モジュールは２０回目の時点で剥離が生
じていた。

（へ）発明の効果 この発明の中空糸型膜モジュールによれば、中空糸端部
相互間の接着封止と中空糸束のケースへの接着封止とを
別途に行うため、ケースから接着剤が剥離するという問
題が解決される。

また、一般に、中空糸型膜モジュールの製作においては
、ケースの表面処理を行って、ケースの表面を接着しや
すくしても中空糸束を挿入しモジュール化するまでケー
ス状態のまま保存することが多い。特にプラズマ処理な
どではこの傾向は顕著である。しかし、この発明の中空
糸型膜モジュールの製造方法に従えば、ケースの表面処
理をし、表面の活性が高いうちに接着剤によってケース
内面を塗布して硬化させてしまえば、表面処理の効果を
得ることが可能になる。また、この状態で保存すること
も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図まではこの発明の２つの実施例を示す
。すなわち、第１図は実施例１の要部構成説明図、第２
図はその要部水平断面図、第３図は実施例２の要部構成
説明図である。 ｌ・・・・・・外側接着剤層、　　２・・・・・・内側
接着剤層、３・・・・・・中空糸、　　４・１４・−・
・・・ケース。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数の中空糸をほぼ同じ長さに束ねてなる中空糸束
   を膜モジュール用ケースに装填し、これらの中空糸の両
   端部のうち少なくとも一方端部どうしを接着封止し、か
   つ、この接着封止された中空糸束の端部とケースの対応
   端部との間を接着封止してなる中空糸型膜モジュールに
   おいて、 上記の接着封止された部分の横断面が、多数の中空糸の
   端部どうしのみを接着封止してなる内側接着剤層と、こ
   の内側接着剤層の全周を取り囲み、中空糸束を除いて内
   側接着剤層とケースの内面とを接着封止してなる外側接
   着剤層とからなっていることを特徴とする中空糸型膜モ
   ジュール。 ２、請求項１記載の中空糸型膜モジュールの製造方法で
   あつて、 中空糸束の端部とケースの対応端部との間を接着封止す
   るに際して、あらかじめ、ケースの対応端部の内面を接
   着剤で被覆し硬化させておくことを特徴とする中空糸型
   膜モジュールの製造方法。