JPH0753227B2 - 中空糸型モジュール構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液体あるいは気体を浄化、分離処理したり、液
中への散気又は液中からの脱ガス等に好適に使用され
る、耐熱性、耐薬品性および機械的性質に優れた中空糸
型モジュール構造体に関するものである。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 従来の中空糸型モジュール構造体は、ハウジングが金属
製であったり、ポリカーボネート、塩化ビニル、アクリ
ル樹脂、ABS樹脂等の樹脂製のものから構成されている
例が多い。ハウジングが金属製の場合には、形成される
モジュール構造体が重いこと、高価であること、量産化
が難しいこと等の欠点があり、またハウジングが汎用樹
脂製の場合には、耐熱性、耐薬品性、機械的物性が弱い
こと等の欠点を有している。

一方、多孔質中空糸膜をハウジングに固着するポッティ
ング材としては、成形の容易さやシールの良好性からポ
リウレタン系のものが多く使用されている。しかし、ポ
リウレタン系のポッティング材にあっては耐熱性、耐薬
品性、耐溶剤性の点からその使用範囲が狭くなるという
欠点を有している。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明者らは従来の中空糸型モジュール構造体
のハウジング部材として、熱変形温度が高く、剛性があ
り、クリープが少なく、加水分解性が安定な部材を用い
ることにより、繰り返し蒸気滅菌にも充分耐え得る耐熱
性、耐薬品性に優れ、且つ高強度で工業分野の他、医学
分野、食品分野等のあらゆる分野に使用できるモジュー
ル構造体を得ることができることを見出し、本発明に到
達した。

即ち、本発明は、複数の多孔質中空糸膜を、ガラス転移
温度が150℃以上、且つ1500時間連続熱水暴露後の物性
保持率が80％以上である加水分解安定性を有する耐熱性
エンジニアリングプラスチックスから形成されるハウジ
ング内に装填し、前記複数の多孔質中空糸膜の両端部
を、ポリアミド系硬化剤をエポキシ樹脂に混合してなる
ポッティング材により該ハウジングに流密（ここで流密
とは液体および気体をシールすることを意味する）に固
着してなる中空糸型モジュール構造体、を提供するもの
である。

本発明においては、ハウジング部材としてガラス転移点
（Tg）が150℃以上、且つ1500時間連続熱水暴露後の物
性保持率が80％以上である加水分解安定性を有する耐熱
性エンジニアリングプラスチックスを使用する点に大き
な特徴がある。

ここで、加水分解安定性の尺度として規定する物性保持
率とは、96℃の熱水に連続1500時間浸漬したときの機械
的性質（引張強さ）の元の値に対する割合（％）を云う
ものであり、また、加水分解安定性の試験方法として
は、引張試験片（５×0.5×0.125インチ）をASTM（アメ
リカ試験材料協会）の規格に基いて引張の試験を行な
い、上記の試験片を96℃熱水に連続1500時間浸漬し、引
張試験を行なった値との比率を物性保持率とした。

このような特性を有する耐熱性エンジニアリングプラス
チックスとしては、例えば、ポリサルホン、ポリエーテ
ルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアリルサルホン
等を代表的なものとして挙げることができる。

ガラス転移点（Tg）が150℃未満の場合、あるいは1500
時間連続熱水暴露後の物性保持率が80％未満である加水
分解安定性を示すものは、耐熱性がなく、また繰返し高
圧蒸気滅菌に充分耐え得ないものである。

因みにポリサルホンの1500時間連続熱水暴露後の物性保
持率を示すと略100％であり、ポリエーテルサルホン、
ポリエーテルイミドおよびポリアリルサルホンも夫々90
〜100％の物性保持率を示す。一方、ポリカーボネート
は50％以下の物性保持率となり、本発明では使用し得な
い。

また、上記の耐熱性エンジニアリングプラスチックスは
UL規格に基く連続使用温度160℃で、耐スチーム性が良
好であり、又、長期の耐クリープ特性が良く、機械的・
電気的特性が優れているものである。さらに高温におい
て酸、アルカリに耐えるものである。

次に、本発明に用いる多孔質中空糸膜としては、溶融賦
形可能な結晶性の熱可塑性ポリマーから成るものが好ま
しく用いられる。すなわち、従来においては、湿式紡糸
法を中心にしたセルロース系樹脂（酢酸セルロース、銅
アンモニアセルロース、アセチルセルロール）、ポリメ
チルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニ
ルアルコール等の膜が用いられていたが、耐熱性の点か
ら滅菌が難しいため医療分野で問題があり、また強度面
や耐薬品性においても問題があるため、化学工業、石油
化学工業、医薬品工業、電子材料工業等の製造工程に使
われる液体の分離、浄化処理等に使用することができな
かった。

このような観点から、本発明では溶融賦形可能な結晶性
の熱可塑性ポリマー、特に結晶化度が60％以上の溶融賦
形可能な結晶性熱可塑性ポリマーを乾式溶融紡糸し、物
理的延伸法により多孔質化させた中空糸膜を用いると、
耐熱性、強度および耐薬品性に優れ、前記分野において
好適に使用し得ることとなった。

ここで、溶融賦形可能な結晶性の熱可塑性ポリマーとし
ては、例えばポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテン
−１等のオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポ
リ四フッ化エチレン、四フッ化エチレン・コポリマー等
のフッ素樹脂を代表的なものとして挙げることができ
る。

これらの熱可塑性ポリマーは、熱可塑性ポリマーの特性
に実質的に悪影響を及ぼさない範囲で他の材料を共重合
あるいは混合することができる。

上記多孔質中空糸膜は、従来公知の方法によって製造で
き、例えば、特開昭60−139807号公報、同60−139808号
公報に示されているように、素材に被溶出物質を混合し
て成膜した後、膜中から被溶出物質を溶出させて多孔質
膜とする抽出法、又、中空原糸を紡糸した後、特定温度
範囲及び／又は特定媒体中で延伸して多孔質化する延伸
法等によって製造することができる。

次に、上記多孔質中空糸膜をハウジングに装填し、中空
糸膜の両端部をハウジングに流密に固着させるためのポ
ッティング材について説明する。

ポッティング材は、成形の容易さ、シールの良好性か
ら、従来主としてポリウレタン系樹脂が使用されてい
る。しかしながら、ポリウレタン系のポッティング材は
熱に弱くて、加水分解し易く、しかも耐薬品性、特に溶
剤に弱い点がしばしば問題となっていた。

そこで、本発明においては、耐熱性・耐薬品性に優れ、
機械的物性にも問題が少なく、しかも耐久性の良好なポ
ッティング材としてエポキシ樹脂を用いたものである。
また、硬化温度が高く硬化に時間がかかる等を考慮する
と、ポリアミド系硬化剤をエポキシ樹脂に混合してなる
ポッティング材が好ましく使用される。

本発明で用いる、ポリアミド系硬化剤は次に示す特徴を
有する。

ポリアミド系硬化剤は通常、常温で液状であり、熱を加
える必要なくエポキシ樹脂との混合が可能であり、また
少し加温すれば（50〜100℃程度）、混合粘度が極めて
低くなって、多孔質中空糸膜との接着性が良好となり端
部シール性が優れたものとなる。この場合、ポリアミド
系硬化剤の粘度が温度75℃で70ポイズ以下、好ましくは
50ポイズ以下であるとより効果的である。この粘度があ
まり高くなり過ぎるとポッティング時の流動性が悪くな
って、充分ポッティング材が中空糸膜の束中に侵入でき
なくなり、また中空糸膜との密着性が不良となって、シ
ール不良を発生しやすくなる。

ポリアミド系硬化剤は芳香族ポリアミン系、あるいは酸
無水物系の硬化剤に比べて、硬化温度が低く（常温〜10
0℃程度）、しかも硬化時間も短い（20〜80分程度）。

また、ポリアミド系硬化剤はエポキシ樹脂との混合作業
時の毒性や刺激性が極めて少ないだけでなく、エポキシ
樹脂の硬化剤として食品・医薬品関係に使用可能である
ことがアメリカのFDAにおいても認められており、食品
・医薬品関係の他、浄水器関係等極めて広範囲の用途で
の使用が可能となる。

更に従来のポリウレタン樹脂ポッティング材に比して、
耐溶剤性、耐薬品性、耐熱性が極めて改良され、酸・ア
ルカリ溶液、有機溶剤（アルコール、エステル、ケトン
類等）への適用が可能となるとともに、高圧蒸気滅菌処
理を繰返して行なっても充分な耐久性を有している。

以上で説明したポリアミド系硬化剤の具体例としては、
リノール酸の２量体であるダイマー酸や脂肪酸とポリア
ミンの縮合生成物〔商品名：バーサミド（ヘンケル社
製）、ゼナミド（ヘンケル社製）〕が挙げられる。

次いで、上記ポリアミド系硬化剤と混合するエポキシ樹
脂としては特にその種類に制限はなく、例えばグリシジ
ルエーテル、グリシジルエステル、グリシジルアミン、
脂肪族エポキサイド、脂環族エポキサイドタイプ等が使
用される。上記の内、グリシジルタイプのものが一般的
であり、なかでもグリシジルエーテル型やグリシジルエ
ステル型エポキシ樹脂のような、常温で液状タイプのも
のが特に好ましく用いられる。

上記グリシジルエーテル型の例としては、ビスフェノー
ルＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシ
ジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジル
エーテル等が挙げられ、グリシジルエステル型の例とし
ては、フタル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸ジグ
リシジルエステル等が挙げられる。

ポリアミド系硬化剤とエポキシ樹脂の混合は、常温また
は必要に応じて50〜100℃に加温して行なう。硬化温度
は常温〜120℃程度の範囲で必要に応じて決定すること
ができるが、一般的には高温の方が混合時の粘度が低
く、硬化時間も短くなるが、一方、あまり高温過ぎると
可使時間が極めて短くなるため、50〜100℃程度の範囲
で決定するのが好ましい。

本発明において、多孔質中空糸膜両端部のハウジングへ
のポッティング方法（固着方法）としては、中空糸束の
長手方向に遠心力をかけながら中空糸束を収納、装填し
たハウジング内に上記ポッティング材を注入することに
より成形する回転遠心成形法でもよく、また中空糸束を
ハウジング内に装填・静置した状態でハウジング内にポ
ッティング材を注入する静置成形法を用いることもでき
る。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基きさらに詳細に説明するが、
本発明はこれら実施例に限られるものではない。

（実施例） 内径45mm（φ）、外径52mm（φ）、長さ380mmのポリス
ルホン製ハウジング内に、内径320μｍ（φ）、膜厚55
μｍ、長さ300mmのポリプロピレン多孔質中空糸膜（商
品名：レクタン、宇部興産（株）製）2400本を集束して
装填し、両端部をポッティング材により固定した。ポッ
ティング材としては、グリシジルエーテル型常温液状タ
イプエポキシ樹脂（商品名：エピコート828、油化シェ
ルエポキシ（株）製）とポリアミド樹脂硬化剤（商品
名：バーサミド125、ヘンケル白水（株）製）を重量比6
5:35、温度75℃にて混合したものを用い、ポッティング
材注入後約１時間硬化させた。次いで中空糸膜束端部の
ポッティング材で密着固定された部分の中央部を糸束長
さ方向に直角に切断し、開口した。

上記のようにして製造した、ポリスルホン製ハウジング
に装填したポリプロピレン多孔質中空糸膜とエポキシ樹
脂硬化物からなる中空糸型モジュール構造体の耐薬品
性、耐熱性および高圧蒸気滅菌テストを行なった。その
テスト条件および結果を表−１に示す。

（比較例） ハウジングとしてポリカーボネート製を用い、ポッティ
ング材としてポリウレタン樹脂を使用した以外は実施例
と同一の条件にて中空糸型モジュール構造体を作製し、
この中空糸型モジュール構造体の耐薬品性、耐熱性およ
び高圧蒸気滅菌テストを行なった。その結果を表−１に
示す。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の中空糸型モジュール構造
体は、ハウジングをガラス転移温度が150℃以上、且つ1
500時間連続熱水暴露後の物性保持率が80％以上である
加水分解安定性を有する耐熱性エンジニアリングプラス
チックスから形成し、多孔質中空糸膜両端部を、ポリア
ミド系硬化剤をエポキシ樹脂に混合してなるポッティン
グ材にて固着しているので、耐熱性、耐薬品性に優れ、
且つ高強度で工業分野の他、医学分野、食品分野等のあ
らゆる分野に使用できるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の多孔質中空糸膜を、ガラス転移温度
   が150℃以上、且つ1500時間連続熱水暴露後の物性保持
   率が80％以上である加水分解安定性を有する耐熱性エン
   ジニアリングプラスチックスから形成されるハウジング
   内に装填し、前記複数の多孔質中空糸膜の両端部を、ポ
   リアミド系硬化剤をエポキシ樹脂に混合してなるポッテ
   ィング材により流密に固着してなることを特徴とする中
   空糸型モジュール構造体。