JPH0747239A - 中空糸膜モジュール及びその製造方法 - Google Patents
中空糸膜モジュール及びその製造方法Info
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Abstract
固定された中空糸膜モジュールであって、該ポリウレタ
ン樹脂のゴム状領域の高温側温度が100℃以上である
ことを特徴とし、耐熱性の求められる処理分野に使用さ
れる。
Description
用として用いられる中空糸膜モジュールに関するもので
ある。
空糸膜モジュールは、単位容積当たりの有効膜面積を大
きくすることが可能であり、優れた濾過特性を有するこ
とから各種工業用液体や気体の処理、医療用、超純水製
造用、飲料水濾過用浄水器として広く使用されている。
95℃熱水濾過やスチーム殺菌など高温下での使用が強
く望まれている。
膜相互間及び中空糸膜の端部をモジュールケースと一体
に接着固定し気液の供給側と透過側との間が密封された
構成となっている。
定する封止剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂が
用いられている。
着性、耐薬品性に優れていることから広く使用されてい
る。
レタン樹脂は耐熱性に劣る為、高温使用時に加水分解し
て劣化したり樹脂の膨潤、クラック、軟化など機械的強
度の低下により接着固定部で剥離が起り、密封性が損な
われるといった問題点が指摘されている。
温硬化タイプであるために硬化における反応熱によって
異常に高温になり、樹脂表面または内部に多数の微細な
亀裂が生じたり、硬化時の体積収縮率が大きくモジュー
ルケースとの接着性の低下、更には可撓性に乏しく、接
着固定部の切断は極めて困難であるという問題点を有す
る。
る為に、可撓性接着剤や非可撓性接着剤を組合せること
が提案されている(特公平4−10374号、同4−1
0375号各公報)。
めて多く、超純水、医薬、食品等の分野に使用するには
種々の問題が有る為その使用用途は限られたものとなっ
ている。
従来技術の中空糸膜モジュールの接着封止剤の問題点を
解決する為になされたものであり、ポリウレタン樹脂の
持つ優れた特質を損なうことなく、例えば80〜95℃
熱水濾過、スチーム殺菌処理等の高温下にも長時間使用
できる耐熱性を有するポリウレタン樹脂で接着固定され
た中空糸膜モジュール及びその製造方法を提供すること
にある。
の本発明により達成される。
ポリウレタン樹脂で固定された中空糸膜モジュールに於
て、該ポリウレタン樹脂のゴム状領域の高温側温度が1
00℃以上であることを特徴とする中空糸膜モジュー
ル。
収納され、該円筒状ケースの両端又は一端がポリウレタ
ンで固定されたことを特徴とする上記(1)に記載の中
空糸膜モジュール。
イソシアネートがジフェニルメタンジイソシアネートと
ポリテトラメチレングリコールとから得られたイソシア
ネート基末端プレポリマー(A)を、硬化剤成分とし
て、ポリテトラメチレングリコール(B)とひまし油ま
たはひまし油誘導体ポリオール(C)を混合してなる硬
化剤(B+C)で硬化させることを特徴とする上記
(1)に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
ポリウレタン樹脂はゴム状領域の高温側温度が100℃
以上の耐熱特性を備えている為に、80〜95℃熱水濾
過、121℃スチーム殺菌等の高温下に於ても、貯蔵弾
性率が108 dyne/cm2 以上ある為に実質的に耐
熱性を得ることが出来る。
ート基末端プレポリマーと硬化剤との反応で得られる。
イソシアネート基末端プレポリマーの製造は、例えば次
の方法によって行われる。
ジフェニルメタンジイソシアネート又は4,4′ジフェ
ニルメタンジイソシアネートのイソシアネート基の一部
をカルボジイミド化反応によって重合させて得られる液
状化ジフェニルメタンジイソシアネートを挙げることが
出来る。
ングリコールを用いて、イソシアネート基対水酸基の当
量比(NCO/OH)が1.8以上となるように反応さ
せる。
反応させる硬化剤としては、ポリテトラメチレングリコ
ール(B)とひまし油又はひまし油誘導体(C)を混合
して用いる。
レングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブタ
ンジオール、1,6−ヘキサングリコール、ポリプロピ
レングリコール等のジオール類やグリセリン、トリメチ
ロールプロパン又は多官能のポリエーテルポリオールと
のエステル交換体又はリシノール酸と前記各ポリオール
類とでエステル化したポリオール類が挙げられる。
(B)とひまし油又はひまし油誘導体(C)は、次の重
量比で混合して用いるのが好ましい。 1<B/C<20
あるゴム状領域の高温側温度が低くなり充分な耐熱性が
得られず、B/Cが20以上では、ストレスクラックが
発生し易くなり高温下でハウジングケースとの接着耐久
性に欠けるので好ましくない。
は、プレポリマーのイソシアネート基と硬化剤の水酸基
の当量比(NCO/OH)が0.9〜1.25、好まし
くは1.05〜1.17で行うのが良い。
たは液体の分離膜として公知の多孔質膜、非対称膜、複
合膜等が用いられる。
例えばポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ−4
−メチルペンテン−1、ポリアリルスルホン、ポリイミ
ドが好ましい。
どのポリオレフィンを素材とする中空糸膜更には、中空
糸膜の微細孔表面に耐熱性架橋重合体や親水性高分子等
が保持されたものも使用することが出来る。
さに揃え集束した中空糸膜をモジュールケースに挿入し
た後、遠心成型法により樹脂を注入して加熱硬化させる
ことによって製造される。
良好なポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、
ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹
脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等を用いることが
好ましい。モジュールケースの形状は円筒、長方形の中
空体等用途に応じて適宜選択して使用される。
態に保ちつつ、本発明のウレタン樹脂で固定して、中空
糸膜に垂直な断面の形状を細長いほぼ矩形のモジュール
として使用することも可能である。
る。 実施例1 液状化ジフェニルメタンジイソシアネートとしてミリオ
ネートMTL(日本ポリウレタン工業(株)製、NCO
含有量29%)をポリテトラメチレングリコールと反応
させて得られた粘度4500CPS/25℃、NCO含
有量12%のイソシアネート基末端プレポリマーと、硬
化剤として、ポリテトラメチレングリコール(水酸基
価:344KOHmg/g)とひまし油誘導体ポリオー
ル(水酸基価:268KOHmg/g)を、表1に示す
重量部で混合、脱泡してポリウレタン樹脂液を得た。
ン(株)製、EHF410C)をポリスルホン樹脂製の
円筒状のモジュールケースに挿入し40℃に加温した遠
心成型機に配置して、20Gの遠心力を作用させ乍らポ
リウレタン樹脂液を注入して1時間遠心成型した後、更
に60℃で10時間の硬化を行った。
て中空糸膜モジュールを製作した。
れ検査を行った。漏れ検査は1kg/cm2 の水圧を3
分間かけ、漏れがない場合には水圧を1kg/cm2 き
ざみで上昇させ各3分間の漏れ検査を水圧5kg/cm
2 迄実施して漏れがないことを確認した。
水化した後、90℃の熱水を差圧2kg/cm2 で連続
濾過試験を行い接着固定端部の熱水耐久性及びポリウレ
タン樹脂硬化物の耐熱性試験を行った。結果を表1に示
した。尚ポリウレタン樹脂硬化物の耐熱試験は以下のよ
うにして行った。
ン装置を用いて110Hz下で動的粘弾性測定を行い、
貯蔵弾性率の温度分散を求めた。
ールはNO4 (比較例)に比べ熱水耐久性が大幅に向上
していることが判る。特に、NO2、3は優れたもので
あった。
この中空糸膜モジュールを用いて、121℃で30分間
のスチーム滅菌処理を50回行い漏れ検査を行った。結
果を表2に示した。
(主剤:日本ポリウレタン(株)製)を60重量部とニ
ッポラン4221 (硬化剤:日本ポリウレタン(株)
製)を40重量部混合脱泡して、実施例1と同様な方法
で注入した。
をギロチンカッターで切断して中空糸膜モジュールを製
作した。この中空糸膜モジュールを実施例1の条件で9
0℃の熱水を差圧2kg/cm2 で連続濾過試験を行っ
た。
端部から液漏れが発生した。このポリウレタン樹脂硬化
物の耐熱試験を実施例1と同一の条件で測定したとこ
ろ、ゴム状領域のショルダー部がなく貯蔵弾性率が減少
して流動した。
質を損なうことなく耐熱性の中空糸膜モジュール用接着
封止剤が得られる。この接着封止剤を用いた中空糸膜モ
ジュールは熱水やスチーム殺菌に耐えることが出来、長
期間の使用が可能である。
Claims (4)
- 【請求項1】 複数本の中空糸膜の両端又は一端がポリ
ウレタン樹脂で固定された中空糸膜モジュールに於て、
該ポリウレタン樹脂のゴム状領域の高温側温度が100
℃以上であることを特徴とする中空糸膜モジュール。 - 【請求項2】 複数本の中空糸膜が円筒状ケースに収納
され、該円筒状ケースの両端又は一端がポリウレタン樹
脂で固定されたことを特徴とする請求項1記載のモジュ
ール。 - 【請求項3】 ポリウレタン樹脂を形成する有機ジイソ
シアネートがジフェニルメタンジイソシアネートとポリ
テトラメチレングリコールとから得られたイソシアネー
ト基末端プレポリマー(A)を、硬化剤成分として、ポ
リテトラメチレングリコール(B)とひまし油またはひ
まし油誘導体ポリオール(C)を混合してなる硬化剤
(B+C)で硬化せることを特徴とする請求項1記載の
中空糸膜モジュールの製造方法。 - 【請求項4】 硬化剤成分のポリテトラメチレングリコ
ール(B)とひまし油またはひまし油誘導体ポリオール
(C)の混合重量比が 1<B/C<20 である請求項3記載の製造方法。
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1993
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