JPH04215824A - 螺旋巻回膜モジュールの製作方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、螺旋巻回された膜モジ
ュールの製作方法およびこの方法により得られる膜に関
するものである。この種の膜は、気体および液体を分離
するために使用される。

【０００２】

【従来の技術】溶剤耐性の膜モジュールは、石油および
石油化学のプロセスにおける膜用途を開発するのに特に
重要である。螺旋巻回された膜モジュールはそれ自体公
知である。この種のモジュールは膜エンベロプ（透過物
スペーサを包封する２枚の膜）よりなり、この膜エンベ
ロプは供給物スペーサと共に中心透過物収集管の周囲に
螺旋巻回される。供給物流と透過物とを互いに分離して
保つには、エンベロプを接着縁部によって閉鎖する。モ
ジュールの端部には出入防止（ａｎｔｉ−ｔｅｌｅｓｃ
ｏｐｉｎｇ）手段を設けて、モジュールが操作中に出入
しないよう確保する。

【０００３】常法にてモジュールを製作する際、膜エン
ベロプは巻き上げられながら密着される。この目的で、
堅固な充填用接着剤が使用される。この方法は多くの欠
点を有する。すなわち、モジュールを巻き上げる間、膜
の損傷なしに修正を行なうことができない。これは限ら
れた取扱性を意味する。適する接着剤の選択も限定され
る（粘度、充填特性および薬品耐性）。

【０００４】

【発明の要点】本発明の方法はこれら欠点を解消し、し
たがって本発明は膜エンベロプ（すなわち透過物スペー
サを包封する２枚の膜）よりなる螺旋巻回された膜モジ
ュールを製作するに際し、前記エンベロプを中心透過物
収集管の周囲に供給物スペーサと一緒に螺旋巻回すると
共に、エンベロプを接着縁部によって閉鎖し、さらに透
過物スペーサを透過物収集管の周囲に１回巻き付けて偏
平表面上に載置し、膜を供給物スペーサの周囲にこのス
ペーサ上に選択層が静置するよう折畳み、次いでこのパ
ッケージを透過物スペーサ上に載置すると共に、スペー
サと膜とを堅固に巻き上げることにより閉鎖膜エンベロ
プを形成させる螺旋巻回された膜モジュールの製作方法
において、供給物スペーサにはその両縁部にテープ片を
設け、これを前記スペーサまたはその後に除去しうるフ
ィラーの周囲に折畳み、エンベロプのみを端部にて密着
させ、最後にモジュールの縁部を注封してエンベロプを
閉鎖することを特徴とする螺旋巻回膜モジュールの製作
方法を提供する。後に除去しうるフィラーとしては、た
とえばパラフィンワックスを使用することができる。

【０００５】今回、巻上操作の後に膜エンベロプを接着
することにより、公知方法の改良が達成される（注封方
法）。これは、製作に際し一層良好な取扱性を与えると
共に、接着剤の種類につき一層幅広い選択を可能にする
（特に低粘度の薬品耐性エポキシ樹脂）。この開発は、
たとえばエンジン油ドープをキシレン溶剤環境で作成す
る「ＡＣドープ」工程および潤滑油ワックス除去の際の
溶剤回収における膜の用途に重要である。さらに、この
ようにして漏れの無いモジュールを作成することが一層
容易になると同時に、出入防止手段を成形することもで
きる。以下、添付図面を参照して本発明を実施例により
一層詳細に説明する。

【０００６】図１を参照すれば、螺旋巻回された膜モジ
ュールの破断図が示されている。供給物流は方向Ａから
供給されて濃厚物流がＣから流出する一方、透過物流は
透過物収集管２を介しＢから流出する。所望ならば、Ｏ
−リング２ａを端部に設けることもできる。螺旋モジュ
ール１はさらに多数の膜３を備え、これらをメッシュス
ペーサ（供給物スペーサ）４によって互いに分離する。 透過物スペーサ５も存在する。これら膜３の縁部には封
止（接着）縁部６を設ける。

【０００７】図２（平面図）および図３（側面図）を参
照すれば、従来法による螺旋巻回モジュールの製作が示
されている。透過物スペーサ５を透過物収集管２の周囲
に１回巻き付けて偏平表面上に載置する。膜３を供給物
スペーサ４の周囲に、このスペーサ上に選択層が静置す
るよう折り畳む。このパッケージを透過物スペーサ５上
に載置する。膜の２縁部および上側片の端部には、幅約
１ｃｍの接着縁部６を設ける。次いで、これらスペーサ
と膜とを堅固に巻き上げて、閉鎖膜エンベロプを形成さ
せる。接着剤が乾燥した後、モジュールの縁部を直角に
切除すると共に、出入防止（ａｎｔｉ−ｔｅｌｅｓｃｏ
ｐｉｎｇ）手段を設ける。

【０００８】本発明の注封法によるモジュールの製作〔
図４（平面図）および図５（側面図）〕は、供給物スペ
ーサ４の両縁部に幅約３ｃｍのテープ片またはその後に
除去しうるフィラー７を設け（図４および図６に示す）
、縁部に沿って接着剤を施こさずにエンベロプを端部で
密着させる以外には上記の公知方法と同様である。

【０００９】巻き上げた後、ここにモジュールが形成さ
れ、そのエンベロプをさらに閉鎖せねばならない。これ
は、モジュールの縁部を注封することにより達成される
。図６は巻上モジュールを示し、供給物スペーサ４には
テープもしくはフィラー７が設けられている。モジュー
ルを金型８内に入れ（図７）、ここに膜材料および透過
物スペーサには含浸するがテープにより供給物スペーサ
に充填しないよう防止される適当な接着剤もしくは樹脂
（注封剤８ａ）を満たす。接着剤が硬化した後、金型を
除去し（図８）、モジュール底部の約１ｃｍを切除し（
方向Ｚに沿って）、これにより供給物スペーサを開口さ
せる（図９）。参照符号９は開口した供給物スペーサを
示す一方、参照符号１０は閉鎖した透過物スペーサを示
す。下表Ａは、常法および本発明の注封法により製作さ
れた螺旋巻回モジュールを用いて得られた実験結果を示
している。

【００１０】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　表　　Ａモジュール　　　　　　　
　　　測定温度　　　　膜圧力　　　　　　透　　過　
　率　　　　Ｎｏ．　　　　　方　　法　　（℃）　　
　　（バール）　　Ｐ／１　ＣＯ２　　　　Ｐ／１　Ｎ
２　　　　　ＣＯ２／Ｎ２　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（ｍ３／ｍ２　・日・バール）　　選択率────
─────────────────────────
───────　　Ｉ　　　　　　　　　常　　法　　
　　２０　　　　　　　　１．０　　　　　　８８．０
　　　　　　　１５．７　　　　　　　　５．６　　　
ＩＩ　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０　　　
　　　　　１．０　　　　　　８６．３　　　　　　　
１１．８　　　　　　　　７．３　　　ＩＩＩ　　　　
　　　　　　　　　　　　　２０　　　　　　　　１．
０　　　　　　６７．６　　　　　　　１０．１　　　
　　　　　６．７　　　ＩＶ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　２０　　　　　　　　１．０　　　　　　
６０．６　　　　　　　　５．９　　　　　　　１０．
２　　　Ｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
０　　　　　　　　１．０　　　　　　７７．２　　　
　　　　１６．４　　　　　　　　４．７　　　 　　ＶＩ　　　　　　　　注封法　　　　２０　　　　
　　　　１．０　　　　　１２３．０　　　　　　　７
６．９　　　　　　　　１．６　　　ＶＩＩ　　　　　
　　　　　　　　　　　　２０　　　　　　　　１．０
　　　　　　４４．３　　　　　　　　４．３　　　　
　　　１０．４　　　ＶＩＩＩ　　　　　　　　　　　
　　　　　２０　　　　　　　　１．０　　　　　　５
５．０　　　　　　　　５．２　　　　　　　１０．５
　　　ＩＸ　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０
　　　　　　　　１．０　　　　　　５２．９　　　　
　　　　５．２　　　　　　　１０．２　　　Ｘ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　２０　　　　　　　
　１．０　　　　　　４６．０　　　　　　　　４．３
　　　　　　　１０．６　─────────────
───────────────────────

【００１１】螺旋巻回された膜モジュールは次の仕様を
有した。 モジュール寸法： 幅２９０ｍｍ、直径５０ｍｍ、膜エンベロプの長さ５５
０ｍｍ、膜面積０．２５ｍ２； 膜材料： 不織裏打材上の多孔質ポリプロピレン、孔径０．２＊０
．０２μｍ、多孔度４０％、厚さ約１．５μｍのポリジ
メチルシロキサン上層（ＰＤＭＳ）を設ける。ＣＯ２　
透過率５０〜７５ｍ３／ｍ２・日・バール、ＣＯ２　／
Ｎ２　選択率＞１０；

【００１２】 透過物収集管： ステンレス鋼ＡＩＳＩ−３１６、長さ４００ｍｍ、直径
１９ｍｍ； スペーサ材料： 供給物スペーサ材料はポリプロピレンガーゼ、透過物ス
ペーサ材料はポリプロピレンガーゼ。

【００１３】２種の方法により５個のモジュールを製作
した後、Ｎ２　およびＣＯ２　に対する透過率測定によ
って、これらモジュールを試験した。試験結果を表Ａに
示す。使用した膜材料の比ＣＯ２　透過率（Ｐ／１）は
５０〜７５ｍ３／ｍ２・日・バールの範囲で変化し、Ｃ
Ｏ２　／Ｎ２　選択率は＞１０であった。このことは、
完全モジュールがこれら仕様に合致することを意味する
。従来のモジュールをポリウレタン接着剤によって加工
した。これは充分な粘度を有すると共に膜材料に対し良
好に接着したが、芳香族溶剤もしくはケトン類に対し耐
性でない。比ＣＯ２　／Ｎ２　選択率は１回しか達成さ
れず、かつ４例において膜モジュールは漏れたことが判
るであろう。これは、膜の上層における破損（巻き上げ
の際の修正によって生ずる）および膜エンベロプと透過
物収集管との間の貧弱な封止によって生じたものである
。

【００１４】注封モジュールについては、低粘度エポキ
シ樹脂を用いた。これは充分良好に接着すると共に、実
際上全ゆる溶剤に対し耐性である。この場合、４例にお
いて規定選択率が達成された。漏洩モジュールの場合、
少な過ぎる成形用樹脂が使用された結果、供給物スペー
サを開口させた際に膜エンベロプに漏れが生じた。注封
法により、低粘度の接着剤もしくは成形用樹脂を用いた
。これは常法では可能でなく、したがって薬品耐性型の
接着剤につき幅広い選択が可能である。

【００１５】注封法により漏れの無い膜モジュールを製
作するのが一層容易であることが実験から判明した。常
法の場合よりも多くの工程を膜モジュールの作成に必要
とするが、これは連続生産の製造コストを殆んど上昇さ
せないと思われる。同時に出入防止手段の組込も可能で
あって、モジュールの仕上げにおける節約をもたらす。 以上、添付図面を参照して本発明を説明したが、その開
示から当業者には本発明につき多くの改変をなしうるこ
とが明らかであろう。この種の改変も本発明の範囲内で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　螺旋巻回された膜モジュールの略図。

【図２】　　従来法による螺旋巻回膜モジュールの製作
を示す略図。

【図３】　　図２に同じ。

【図４】　　本発明による方法の第一面に従う螺旋巻回
膜モジュールの製作を示す略図。

【図５】　　図４に同じ。

【図６】　　本発明による方法の次工程（注封）におけ
る膜モジュールの断面図。

【図７】　　図６に同じ。

【図８】　　図６に同じ。

【図９】　　図６に同じ。

【符号の説明】

１　　　　螺旋モジュール ２　　　　透過物収集管 ３　　　　膜 ４　　　　供給物スペーサ ５　　　　透過物スペーサ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　膜エンベロプ（すなわち透過物スペー
   サを包封する２枚の膜）よりなる螺旋巻回された膜モジ
   ュールを製作するに際し、前記エンベロプを中心透過物
   収集管の周囲に供給物スペーサと一緒に螺旋巻回すると
   共に、エンベロプを接着縁部によって閉鎖し、さらに透
   過物スペーサを透過物収集管の周囲に１回巻き付けて偏
   平表面上に載置し、膜を供給物スペーサの周囲にこのス
   ペーサ上に選択層が静置するよう折畳み、次いでこのパ
   ッケージを透過物スペーサ上に載置すると共に、スペー
   サと膜とを堅固に巻き上げることにより閉鎖膜エンベロ
   プを形成させる螺旋巻回された膜モジュールの製作方法
   において、供給物スペーサにはその両縁部にテープ片を
   設け、これを前記スペーサまたはその後に除去しうるフ
   ィラーの周囲に折畳み、エンベロプのみを端部にて密着
   させ、最後にモジュールの縁部を注封してエンベロプを
   閉鎖することを特徴とする螺旋巻回膜モジュールの製作
   方法。
2. 【請求項２】　　テープ片が約３ｃｍの幅であることを
   特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】　　供給物スペーサには両縁部に沿って約
   ３ｃｍの幅にわたり、その後に除去しうるフィラーを含
   浸させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】　　モジュールを金型内に入れて、ここに
   膜材料と透過物スペーサとに含浸する適当な接着剤もし
   くは樹脂を満たすことにより注封を行なうことを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】　　接着剤を硬化させた後に金型を除去す
   ると共に、モジュール底部の１部を切除することにより
   、供給物スペーサを開口させることを特徴とする請求項
   ４に記載の方法。
6. 【請求項６】　　モジュール底部の約１ｃｍを切除する
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】　　低粘度の接着剤もしくはエポキシ樹脂
   を使用することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに
   記載の方法。
8. 【請求項８】　　低粘度エポキシ樹脂を使用することを
   特徴とする請求項７に記載の方法。