JPH044024A - 中空糸状多孔質分離膜エレメントの製造方法 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は中空糸状多孔質分離膜エレメントに関するもの
であり、このエレメントは水溶液その他の液体から除塵
、除菌等を行う用途に用いられる。

「従来の技術」 中空糸状多孔質分離膜エレメントを用いたモジュールは
、膜充填密度が高く、水、ジーース、酒あるいは溶剤等
の液体から、有用物と塵埃、雑菌等を分離するような許
過装置の小型化を図ることができる他、耐圧性等に優れ
、半導体、食品その他の分野で多く用いられている。特
に疎水性樹脂よりなる中空糸状多孔質分離膜は、耐薬品
性に優れることから広く用いられている。

この中空糸状分離膜のモジュール化は、多数の中空糸状
分離膜からなる束を円筒状等の外筒に収納し、前記束の
両端末部を封止剤を用いて、中空糸状分離膜相互の間隙
及び中空糸状分離膜と外筒の間隙を封止する必要がある
。これを行う方法として、エポキシ樹脂やウレタン樹脂
などの封止剤を端末部に注入し、静置あるいは遠心力に
より加圧して、封止剤を間隙に充分充填させた後、加熱
硬化させる（例えば、特公昭４４−５５２６号、特公昭
５６−４０６０２号）のが−船釣である。

「発明が解決しようとする問題点」 従来の封止方法は、封止剤が単に中空糸状多孔質分離膜
表面に接して充填されていたため、特に疎水性樹脂より
なる分離膜に於いては、封止剤との接着性が悪く封止で
きないという問題があった。このため疎水性樹脂よりな
る分離膜では、端末部を化学処理ヤプライマー処理して
、その表面に−ＣＯ−、−ＣＯＯＨ，−ＮＨ２等の親水
性基を導入し、接着性を改善後、封止することが行なわ
れている。

しかしこれら表面処理部分は、耐薬品性が劣るため、半
導体分野で用いられる酸、アルカリあるいは食品分野で
用いられる次亜塩素酸ナトリウム等の洗浄剤が封止剤と
表面処理部分の界面に次第に侵透することによって、封
止剤との接着性が弱まり、やがて封止性がなくなるとい
う問題があった。

「問題点を解決するための手段」 本発明の中空糸状多孔質分離膜エレメントは、疎水性樹
脂よりなる中空糸状多孔質分離膜の端末部の多孔質空間
に少なくとも２０容積％以上の封止剤が含浸され、前記
分離膜周囲の封止剤と一体硬化していることを特徴とす
る。２０容積％とはチューブ内に含浸された封止剤の容
積のチューブ多孔質部分の容積に対する比率で、含浸率
とも定義される。ここで疎水性樹脂は、ポリテトラフル
オロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重
合体などのフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリペンテンなどのポリオレフィン等が挙げられる。

いずれも耐薬品性に優れているカ、特にポリテトラフル
オロエチレンは耐薬品性に最も優れ、耐熱性、強度にも
優れることから好適に用いられる。また封止剤は、成型
性、耐薬品性などから、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂あ
るいはシリコーンゴム等が好適に用いられる。

本発明の中空糸状多孔質分離膜エレメントを得るには、
まず疎水性樹脂よりなる中空糸状多孔質分離膜の端末部
の多孔質空間に少なくとも２０容積％以上のｍＪ記封止
剤を含浸させる。含浸率が２０容積％より少ないと接着
効果が低く、充分な封止性が得られない。

含浸時、封止剤に有機溶媒を添加したり、あるいは加熱
することにより粘度を下げて行うことが効果的である。

この時の粘度は前記分離膜の孔径、あるいは表面張力等
により適切な値は異なるが、例えば分離膜の孔径が０１
〜１０μの場合、粘度を１０から２，０００　ｃ、ｐ−
に調節して用いるのがよい。

また粘度を下げるのに用いる有機溶媒は疎水性樹脂より
なる分離膜をよく濡らし、かつ封止剤と相溶性のあるも
のがよく、例えば封止剤がエポキシ樹脂の場合には、ア
セトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、Ｎ
−Ｎジメチルアセトアミド、Ｎ−Ｎジメチルホルムアミ
ド、ベンゼン、キシレン等が用いられる。また含浸操作
を行う時、分離膜をあらかじめ有機溶媒で濡らしてあ・
くと封止剤は一層含浸しやすい。また加圧や減圧操作を
行うことで、封止剤の多孔質空間の含浸率を高めること
もよい。含浸操作で有機溶媒を用いた場合は、含浸後乾
燥して溶媒を除く操作が必要となる。

このように端末部に封止剤を含浸させた多数の中空糸状
多孔質分離膜を次に束ねて、モジュール外筒に挿入した
後、前記端末部に封止剤を注入する。この時の封止剤は
前記の多孔質内に含浸させた封止剤が一般に用いられる
が、相互の接着性があれば別の封止剤を用いてもよい。

いずれにせよ、この後加熱することで多孔質内の封止剤
と膜周囲の封止剤とを一体硬化させる。

「作　用」 このように本発明の疎水性樹脂よりなる中空糸状分離膜
エレメントは、封止剤が分離膜の多孔質中に侵入してい
て、それが分離膜周囲の封止剤と一体化していることか
ら、接着面積が大ｉＪに広がり、分離膜は封止剤と強固
に接着する。また表面処理を行う必要がないから、薬品
によって接着性すなわち封止性が経時的に劣化すること
もない。

「実施例」 第１図は本発明の一具体例であって、中空糸状多孔質分
離膜エレメントの模式図を示し、第２図は第１図の点線
で囲った部分の拡大図である。

又第３図は本発明の効果を引抜強度の経時変化で示した
ものである。

イ実施例１ 疎水性樹脂よりなる中空糸状多孔質分離膜は、気孔率６
５％、平均孔径０．８μ、内径２徊、外径３ｍｍのポリ
テトラフルオロエチレン多孔質チューブを用い、封止剤
として、エポキシ樹脂（主剤ＣＹ−２０５．硬化剤ＨＹ
−９７４Ｊ、いずれもチバガイギー社製）を主剤：硬化
剤＝１００：２０で混合した（粘度的２０，０００　ｃ
、ｐ、）ものを用いた。初めに前記封止剤１００重量部
にアセトンを１５重量部加え均一に混合し、粘度を約５
００　ｃ、ｐ−に下げた液に、末端を閉じアセトンで濡
した前記分離膜を３０分間浸漬後、２時間風乾してアセ
トンを除去した。これにより分離膜多孔質空間の７０容
積％に封止剤が含浸された。これら分離膜を束ねてステ
ンレス製外筒に入れた後、前記封止剤を今度はアセトン
を添加せず注入し、７５°Ｃで３時間ついで１２０°Ｃ
で２時間加熱硬化して分離膜エレメントを作成した。

ロ、実施例２ 実施例１と同じ分離膜、封止剤を用い、初めに前記分離
膜端末部の多孔質内にアセトンを含浸後、１００°Ｃに
加熱して粘度を約６０　ｃ−ｐ、に下げた前記封止剤中
に５分間浸漬して、前記多孔質空間に封止剤を８５容積
％含浸させた。−昼夜室温にて乾燥した後、これら分離
膜を束ねて実施例と同じ条件で分離膜エレメントを作成
した。

ハ、比較例１ 比較例として実施例１，２と同じ分離膜、封止剤を用い
、初めに分離膜端末部の外表面を表面処理剤（商品名テ
トラエッチ、潤工社製）にて処理した後、束ねてステン
レス製外筒に入れ、封止剤を注入後、実施例１，２と同
じ条件で加熱硬化して分離膜エレメントを作成した。

二、比較例２ また分離膜を表面処理しない他は比較例１と同様にして
分離膜エレメントを作成した。

前記実施例１．２及び比較例１．２のエレメントを６０
°Ｃ１５％次亜塩素酸水溶液に浸漬し、封止部からの分
離膜の引抜強度を経時的に測定した結果を第３図に示す
。実施例はいずれも引抜強度が大きい上に経時的劣化も
なく、接着力の安定していることがわかる。

ホ、実施例３ 実施例と同じ分離膜、封止剤と内径９５ｍｍのステンレ
ス製外筒を用いて分離膜６３０本人りのエレメントを作
成するに際して、実施例１の端末部作成条件のうちアセ
トン添加エポキシ樹脂液の浸漬、乾燥の工程を３回繰り
返す以外は同じ条件で作成した。０．２ｋｇ／ａＩ＋２
でニアリークテスト　を行なったが、ニアリークを認め
ず、端末部封止が完全にできていることを確認した。さ
らに膜間差圧４　ｋｇ／ａｎ”　、　４００時間、水濾
過試験を行なった後、再度ニアリークテストを実施した
がニアリークは認められなかった。

へ、実施例４ 分離膜としてポリテトラフルオロエチレンよりなる多孔
質チューブＡ（気孔率６５％、平均孔径０゜８μ、内径
２ｍｍ、外径３　ｍｍ　）、Ｂ（気孔率６０％、平均孔
径０．４５μ、内径２Ｉ［Ｆｍ１外径３　ｍｍ　）及び
Ｃ（気孔率４０％、平均孔径０．１μ、内径２耶、外径
３　ｍｍ　）を用い、封止剤として実施例１と同じエポ
キシ樹脂を用いた。封止剤１００重量部にアセトンを５
から３０重量部混合した各種濃度の液を調整し、これら
溶液に前記３種類の分離膜を適当な時間浸漬後、乾燥さ
せることにより封止剤の含浸率の異なる分離膜を得た。

各分離膜をそれぞれ束ねてステンレス外筒に入れた後、
実施例１と同様に封止剤を注入後、加熱硬化してそれぞ
れの分離膜エレメントを得た。各分離膜エレメントごと
に実施例３と同じ条件でニアリークテストを行い、つい
で引抜試験を行なった。結果を表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエレメントの一例を示す一部断面で示
す模式図、第２図は第１図中の点線で囲った部分の拡大
図、第３図は本発明の効果を表わす引抜強度の経時変化
を示した図である。 ｌ・・疎水性樹脂よりなる中空糸多孔質状分離膜、２　
封止剤 ３・・モジュール外筒。 （注）ニアリークテスト　　○ニアリークなし×ニアリ
ークあり 「発明の効果」 以上説明したように本発明は疎水性樹脂よりなる中空糸
状多孔質分離膜エレメント端末封止部の接着性と封止性
を大巾に改善でき、耐薬品性を必要とする分離膜モジュ
ールに利用すると効果的である。 ／ 才１図 ６０で、５％次亜塩素酸浸庸時間（ｄαｙ）才３図 ヤ２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）疎水性樹脂よりなる中空糸状多孔質分離膜の端末
   部の多孔質空間に少なくとも２０容積％以上の封止剤が
   含浸され、前記分離膜周囲の封止剤と一体硬化している
   ことを特徴とする中空糸状多孔質分離膜エレメント。
2. （２）疎水性樹脂がポリテトラフルオロエチレンである
   ことを特徴とする請求項１記載の中空糸状多孔質分離膜
   エレメント。
3. （３）疎水性樹脂よりなる中空糸状多孔質分離膜の端末
   部の多孔質空間に少なくとも２０容積％以上の封止剤を
   含浸させたのち、前記分離膜を束ね、その周囲に封止剤
   を注入し、前記多孔質内の封止剤と一体硬化させること
   を特徴とする中空糸状多孔質分離膜エレメントの製造方
   法。
4. （４）疎水性樹脂がポリテトラフルオロエチレンでであ
   ることを特徴とする請求項３記載の中空糸状多孔質分離
   膜エレメントの製造方法。