JPH04150926A - 中空糸膜モジュール - 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］ 本発明は中空糸膜モジュールに関するものであり、詳し
くは、モジュールの組立時又は組立後のモジュールをモ
ジュール容器に収納する際、更に、これを用いて分離操
作を行う際の中空糸膜の損傷を防止することのできる中
空糸膜モジュールに関するものである。

［従来の技術１ 近年、中空糸膜を利用した分離技術の開発が進み、例え
ば、ガス分離用、逆浸透用、浸透気化用、限外濾過用な
どの中空糸膜が提案され実用化されている。これからの
中空糸膜の一本一本は、通常、合成樹脂によって成形さ
れた径が０．５〜２ｍｍ程度の中空の糸であり、その表
面に分離機能を有し、分離すべき物質を糸の内側と外側
に分離するものである。中空糸は表層の状態で分離性能
が決定されるため、その表面が損傷すると直ちに分離膜
としての性能に影響を与える。従って、中空糸の取扱に
際しては、できる限りの注意を払う必要がある。

中空糸膜を用いて実際に分離操作を行う場合には、通常
、数１００〜数１００００本の中空糸を束ね、その少な
くとも一方を開口した状態で、両端をポツティング材に
より接着固定することにより中空糸膜モジュールを組立
て、次いで、これをモジュール容器に収納して使用する
。

ところが、このモジュール化作業において、中空糸を注
意深く扱っても、中空糸の表面が極めてデリケートであ
るため、中空糸の一部を僅がながら損傷することがあっ
た。このような僅かな損傷であっても、対象とする物質
によっては分離性能に大きな影響を与える場合がある。

この損傷箇所は当然のことながら、中空糸束の外周部に
位置する中空糸の損傷が大きい。

そこで、従来、中空糸の損傷による分離性能の低下を防
止するために、中空糸が束ねられた中空糸膜モジュール
の最外周に位置する中空糸について、その両端をボッテ
ィング材中に埋没させ閉塞することにより、最外周に位
置する中空糸を分離膜として使用しないようにする方法
が提案されている（例えば、特開平１−１４３６０４号
参照）。要するに、この方法は、たとえモジュールの最
外周に位置する中空糸が損傷したとしても、この中空糸
を分離膜として使用することなく、分離性能に影響を与
えないようにしようとするものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この方法では、中空糸の両端をボッティ
ング材で接着固定する際に、内側の中空糸の少なくとも
一方の端部は開口させ、しかも、外側の中空糸の両端だ
けはポツティング材中に埋没させ端部を閉塞する必要が
あるが、この場合、最外周の中空糸の長さを内側のもの
よりも短くしてボッティング材中に固定しなければなら
ないので、この固定操作を確実に行うことは難しい。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は上記実情に鑑み、中空糸モジュールの組立
てなどの中空糸の損傷を簡単に防止でき、しかも、その
製作が簡単な方法について種々検討した結果、中空糸束
の最外側に中実糸（中空の断面を実質上有さない繊維）
を存在させることにより、本発明の目的が達成されるこ
とを見出した。

すなわち、本発明の要旨は、多数の合成樹脂製中空糸を
束ね、少なくとも一端を開口した状態で、この両端をポ
ツティング材によって接着固定した中空糸膜モジュール
において、前記中空糸束の最外周に位置する実質的全部
の表面に合成樹脂製中実糸を配設したことを特徴とする
中空糸膜モジュールに存する。

以下、本発明を添付図面に沿って詳細に説明するに、第
１図は本発明の中空糸モジュールの一例を説明的に示す
断面図、第２図は同じく部分斜視図である。

１は合成樹脂製の中空糸であり、分離膜としての機能を
有するものである。中空糸１としては、多孔質膜又は非
多孔質膜よりなる合成樹脂製中空糸が挙げられる。中空
糸１の径は、例えば、０．５−２．０ｍｍであり、通常
、数１００本−散１００００本の中空糸がほぼ平行に束
ねられ、その両端でポツティング材２によって接着固定
されている。中空糸ｌを形成する合成樹脂としては特に
限定されず、従来がら中空糸材質として用いられている
ものでよく、例えば、ポリイミド系、ポリアミド系、ポ
リスルホン系、ポリオレフィン系などが挙げられる。ま
た、これらの樹脂表面にコーティング剤を施したもので
もよい。なお、中空糸１の形状としては第１図に示した
直線状のものに限られることはなく、例えば、Ｓ字状に
湾曲したもの、又は、Ｕ字状となっているものでもよい
。

中空糸束の両端部は全てポツティング材２中に埋没して
おり、中空糸１の一本一本は固化し一体となったポツテ
ィング材２によって接着固定されている。ポツティング
材２自体はガス及び液体などの流体の透過を遮断する構
造になっている。従って、ボッティング材２の端部にお
ける中空糸１は少なくとも一方が開口された状態となっ
ている必要がある。この中空糸１の開口形態は分離膜と
して用いる場合の分離形式、すなわち、原料となる流体
をどのように流し、また、分離した流体をどのようにし
て取り出すかによって決まるが、例えば、中空糸１内に
原料流体を通過させ、特定成分を中空糸外部に分離する
場合には、中空糸１の両端部ともが開口している必要が
ある。中空糸１の端部を開口させるためにはポツティン
グ材部分を中空糸１とともに垂直方向に切断すればよい
。この切断により開口した中空糸断面を有する端面が生
成する。

また、ポツティング材の材質としては、通常、ポリウレ
タン、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの公知の熱硬化
性樹脂が挙げられるが、場合にまり熱可塑性樹脂を用い
ることもできる。

本発明の中空糸モジュールでは、外側に位置する中空糸
１の表面を保護するために、中空糸束の最外周に位置す
る実質的全部の表面に合成樹脂製中実糸３を配設するこ
とを特徴とする。要するに、中空糸１の束を囲むように
中実糸３がもうけられる。

この中実糸３の径は、通常、０．５−２．０　ｍｍであ
り、中空糸２と同一でなくてもよいが、一般的には同程
度が好ましい。また、中実糸３は必要により、中空糸束
の外周に二重に配設してもよく、更に場合により、一部
、中空糸束の内部にも併せて配置することもできる。中
空糸２に対する中実糸３の割合は配設方法及びモジュー
ル全体の径などにより異なるが、通常、０．５−２０％
、好ましくは１−１０％である。この中実糸３も中空糸
２と同様にほぼ平行に束ねられ、その両端は上記ポツテ
ィング材によって中空糸１とともに接着固定される。

中実糸３の材質としては上述の中空糸２の場合と同様な
ものを挙げることができるが、通常、中実糸３があまり
硬い材質の場合には、内側の中空糸２を傷つける危険性
があるので、通常、中空糸２よりも破断伸度の大きい樹
脂を用いるのが好ましい。

例えば、中空糸２及び中実糸３として、各々、ポリイミ
ド樹脂製のものを用いる場合には、中実糸３の樹脂は中
空糸２の樹脂よりも架橋度を低く調節し、破断伸度を大
きくすることが好ましい。

本発明の中空糸膜モジュールを製造するには、通常、先
ず、同じ長さの所定数の中空糸１を平行に揃えて束ね、
次いで、その外側を同じ長さの中実糸３で取り囲み、こ
れを−緒に束ねた後、この状態を保ったまま、両端部に
ボッティング材２を形成する樹脂を注入固化することに
より、中空糸１及び中実糸３の全てを同時に接着固定す
ることができる。

そして、場合によって、形成されたポツティング材２の
端面を切断した後、このモジュールは所望形状のモジュ
ール容器に収納される。

［実施例］ 次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定され
るものではない。

実施例１ （中空糸膜モジュールの製造） ポリミイド樹脂よりなる中空糸膜（内径的３００μｍ・
壁厚的２００Ａ１ｍ・長さ５００　ｍｍ　／破断伸度１
０％）１０００本を平行に束ね（糸東径４０　ｍｍ　）
、次いで、その周囲をポリミイド樹脂よりなる中実糸（
径７００１．１ｍ、長さ５００　ｍｍ　／破断伸度１５
％）２００本を用いて包み、これを固定したまま、両端
部にエポキシ樹脂系熱硬化性樹脂よりなるポツティング
材を使用し、両端部を接着固定した。その後、一方のポ
ツティング材を途中から垂直方向に切断し、中空糸１の
一端を開口させ、本発明の中空糸モジュールを得た。

なお、破断伸度はインテスコ社製モデル２００５　弓張
試験機にて測定した。

（ガス透過試験） 上記の中空糸モジュールを第３図に示すモジュール容器
に収納することにより分離装置を組立て、この装置を用
いて、純水素ガスと純窒素ガスの透過テストを行い、そ
の結果から両ガスの分離度を計算により求めた。

すなわち、原料ガス供給口Ａから残ガス排出口Ｂにかけ
て、純水素ガスと純窒素ガスとを同様の条件で別々に流
通させ、この場合に、透過ガス排出口Ｃより流出するガ
ス流量を測定し、その結果を基に両ガスの分離比（水素
ガス透過量／窒素ガス透過量）を計算したところ、この
値は２００であった。

更に、この装置を解体し内部の中空糸モジュールを取り
出し、次いで、これを再びモジュール容器に収納する作
業を５０回、注意深く繰り返し、その後、上記透過テス
トを実施し、同様に分離度を求めたところ、その値は２
００で変化はなかった。

比較例１ 実施例１の方法において中空糸膜モジュールの製造に当
たり、中空糸束の周囲に中実糸を設けることなく、同様
に羊ジュールを製造し、これを用いて組立てた分離装置
によって純水素ガスと純窒素ガスの透過テストを同様に
行い、分離度を求めたところ、第１回目の組立時の値は
１９０であり、また、５０回目の組立時の値は１３０で
あり、モジュールの組立て途中において中空糸膜の損傷
が実施例のものに比べて大きいことが判る。

［発明の効果］ 本発明の中空糸膜モジュールによれば、中空糸束の周囲
が中実糸で保護されているので、モジュールの組立て時
及びこれをモジュール容器に収納する場合、更に、分離
処理時における中空糸膜の損傷を効果的に防止すること
ができる。従って、本発明モジュールを用いて各種の気
体又は液体などを膜分離する際、良好な分離効率を維持
して運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の中空糸モジュールの一例を説明的に示
す断面図、第２図は同じく部分斜視図、第３図は本発明
の中空糸モジュールを収納した分離装置の一例を説明的
に示す説明図である。 １は中空糸膜、２はポツティング材、３は中実糸、Ａは
原料ガス供給口、Ｂは残ガス排出口、Ｃは透過ガス排出
口を示す。 烹 図 第 因

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の合成樹脂製中空糸を束ね、少なくとも一端
   を開口した状態で、この両端をポッティング材によって
   接着固定した中空糸膜モジュールにおいて、前記中空糸
   束の最外周に位置する実質的全部の表面に合成樹脂製中
   実糸を配設したことを特徴とする中空糸膜モジュール。