JPH07774A - 逆浸透用膜要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆浸透用膜要素に関する。被覆膜を有する浸
透管と、ガラス繊維の放射状巻繊と、反応樹脂によるそ
の固定とから成る逆浸透用膜要素であって、反応樹脂が
光重合によって架橋していることを特徴とする膜要素。 【構成】 硬化に光重合を用いることにより、加熱の必
要がないので管状膜は従来要した時間より短時間で製造
することができ、かなりの量のエネルギーを節約するこ
とができる。その上、コーティングの後の架橋は実際上
は瞬間的に起こるので、膜コーティング中の溶媒からモ
ノマーが浸透する危険性は解消することができるので、
アミン開始剤を用いることなく光重合を行うことがで
き、アミンの存在による食品法上の対応する問題点を解
決することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、逆浸透用膜要素に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】逆浸透とは、一般的には電解質の濃厚な
水性または非水性溶液から、濃厚溶液の溶媒が希薄溶液
に移行し、最初は所定の圧に設定されていたものが浸透
圧として高くなることを表わしている。大規模には、逆
浸透は海水の脱塩による飲料水の生産及び廃水の浄化に
設置されている。従来の設置技術分野では、必要な膜は
平面状のまたは管状のまたはチューブ状の膜として設置
されており、これは通常はいわゆるモジュールに纏めら
れている。膜自体は、ポリアミド、ポリスルホンまたは
酢酸セルロースから成るのが好ましい。

【０００３】現在普通に用いられている螺旋状膜では、
浸透管の周りに膜フィルムが巻き付けられており、続い
てガラス繊維が放射状に巻繊されており、これは反応性
樹脂を積層することによって固定されている。この膜要
素は、次に耐圧容器または管に収納されて、逆浸透（以
後ＲＯと表わす）では約１６から１００バールまでの通
常の運転圧に耐えることができるようになっている。こ
の管状膜に対する耐圧管では、その長さは設置地域によ
って変化し、例えば海水の脱塩装置では通常は１〜６ｍ
に達し、管状膜の長さが約１ｍでは直径は約２０ｃｍで
ある。

【０００４】管状膜は、現在のところは実際には巻き上
げられた膜フィルムにガラス繊維の巻繊を配設し、これ
を反応性樹脂で積層するかまたはガラス繊維を巻繊と同
時に反応性樹脂槽中を通って延伸し、繊維と反応性樹脂
のコーティングを同時に行うようにする方法で製造され
る。

【０００５】反応性または反応樹脂とは、ポリ縮合によ
って製造される多官能性、すなわち不飽和生成物であっ
て、不飽和モノマーでジュロプラスチック最終生成物を
製造することができるものを意味する。反応樹脂には、
特に不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰと略して表わされ
る）、ポリジアリルフタレート樹脂（ＰＤＡＰと表わさ
れる）及び特定のケイ素樹脂成形材料が挙げられる。反
応性樹脂には、エポキシド樹脂及びポリイソシアネート
或いはポリウレタン樹脂のような重付加化合物も挙げら
れる。

【０００６】ＵＰ樹脂は、例えばマレイン酸のようなジ
カルボン酸とプロピレングリコールまたはブタンジオー
ルのような多価アルコールとの高分子エステルから成っ
ている。酸とジオールとから形成される鎖状分子は、そ
れぞれの酸残基に１個の二重結合を有しており、後で架
橋を生じる可能性を有している。比較的高分子の線形分
子は、一般的にはスチレンのようなモノマーに溶解す
る。これらの混合物は、触媒、それも通常は過酸化物を
添加することによって重合し、樹脂は不飽和から飽和し
た三次元的に架橋した状態へと移行する。架橋重合は通
常は８０〜１００℃の温度を必要とするが、この温度は
コバルト若しくはマンガン塩または第三アミンのような
活性剤を添加することによって下げることができる。硬
化時間は、部分的には促進剤の量によって変化するが、
特に層の厚みによって変化し、数分間から数時間であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】今日までのところ、管
状膜の製造は古典的な方法で行われており、コーティン
グされる反応性樹脂層は通常はエポキシド樹脂から成っ
ており、熱によって架橋する。コーティングされた樹脂
層が流出するのを防止するためには、数時間を要する硬
化中に管状膜を通常は回転させておく必要があり、これ
には特殊な装置が必要である。長さが数メートル以上の
管状膜では硬化用の炉はかなりの大きさを有するもので
なければならず、またこれらの方法は当然のことながら
必要な加熱装置によってエネルギーと費用が非常にかか
ることも考慮すべきである。熱硬化は、一般的には１３
０℃で２４時間行われる。

【０００８】反応樹脂の低温硬化の方法も知られている
が、特にポリエステルでは、これらの方法は、低温硬化
では樹脂が凝固してしまい、重合が不十分なままであ
り、熱空気室での成形部分は硬化に関して更に数時間後
硬化しなければならない。後硬化には、一般的には高温
の方がよく、そうでなければ室温では２〜３週間かかる
ことがある。

【０００９】もう一つの反応樹脂の重合法は、自体公知
の光重合であって、光によってラジカル的またはイオン
的に行われる機構が開始するものである。ラジカル的に
開始する重合では、不飽和エステル光開始剤であって通
常はペルオキシドのような適当なモノマーを添加する。
感受性を高めるために、アセトフェノン、ベンゾフェノ
ンまたは色素のような光増感剤を追加的に添加する。光
重合の欠点は、層の厚みがごく僅かであり、そうでなけ
れば十分な深部の硬化が行われず、したがってこの方法
は技術的には一般的にはラッカーの硬化またはエレクト
ロニクス用のホトレジストの製造にしか用いられないと
いう点にある。

【００１０】これまで普通に用いられてきた管状膜であ
って、膜パケットをガラス繊維及び反応樹脂で直接被覆
しているものでは、反応樹脂に対する溶媒として適用さ
れるモノマーが、それらが重合において完全には結合し
ない場合には、脱イオン水と接触することができ、これ
は開始剤の残りのものについても同様に当て嵌まり、特
にアミン開始剤では、アミンは場合によっては、ほぼ例
外なく発癌性であると認められているニトロソ化合物を
形成することがあることが懸念される。それ故、簡単で
且つこれまでに製造されてきたものよりも費用的に好都
合であり、しかも健康上問題のない浸透体を提供する膜
要素が必要とされている。

【００１１】この問題を解決するため、被覆膜を有する
浸透管と、ガラス繊維の放射状巻繊維と、反応樹脂によ
るその固定とから成るＲＯ用膜要素であって、反応樹脂
が光重合によって架橋していることを特徴とする膜要素
を提案する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】極めて驚くべきことに
は、自体公知の構造を有する管状膜を、反応性樹脂、特
にＵＰ−樹脂であって、ガラス繊維上にコーティングさ
れているものを光重合によって架橋を行い、これまでの
仮定とは対照的に、樹脂層の層厚みを所定の範囲に保持
するのに、光重合が用いられることが明らかになった。

【００１３】硬化に光重合を用いることにより、これま
でに用いられてきた方法と比較してかなりの利点があ
り、加熱の必要がないので管状膜は従来要した時間より
短時間で製造することができ、かなりの量のエネルギー
を節約することができる。その上、この方法は、コーテ
ィングの後の架橋は実際上は瞬間的に起こるという利点
を有するので、膜コーティング中の溶媒からモノマーが
浸透する危険性は解消することができるので、アミン開
始剤を用いることなく光重合を行うことができ、アミン
の存在による食品法上の対応する問題点を解決すること
ができるという利点もある。

【００１４】本発明による管状膜は、膜をコーティング
した浸透管がガラス繊維の放射状巻繊を保持し、比較的
小さな厚みまで測定することができるようにし、脱塩装
置の交換系における圧荷重を管状膜が取り巻いているハ
ウジングによって緩和するように製造する。放射状巻繊
の次に、反応樹脂、特にＵＰ−樹脂の層が、重合後の最
終的な層の厚みが約０．５〜１．５ｍｍになるようにコ
ーティングされて配設される。このようにして準備され
た管状膜に、積層に続いて直ちに紫外線装置を連続的に
緩やかに回転させながら約１２０〜２００ワット／ｃｍ
の電力を供給する。ＵＰ−樹脂は開始剤として窒素不含
化合物、特にベンゾイルペルオキシド、置換ケトンまた
はホスフィンオキシドのようなペルオキシドのみを含ん
でいる。硬化には、波長が２５０〜４００ｎｍの範囲の
光線が好ましく、特に約３４０〜３５０ｎｍの範囲の光
線を設定するのが好ましい。硬化は、それぞれの層の厚
みに応じて、約３０〜１２０秒間行われる。

【００１５】本発明の方法では、アミン開始剤の添加を
行わないことも可能であるが、本発明による管状膜では
浸透管の周りに巻き付けた膜に食品法上問題のない熱可
塑性樹脂から成る管状フィルムを配設した後、ガラス繊
維の放射状巻繊及び反応樹脂のコーティングを行うのが
特に有利であることが明らかになった。食品法上問題の
ない熱可塑性樹脂としては、特にＰＥまたはＰＰ或いは
そのコポリマーを挙げることができる。この手法及び方
法により、用いた溶媒からのモノマーの影響または開始
剤の残りの移行をなくすることが可能である。

【００１６】本発明による膜要素は、従来用いられてき
た製造法よりも遥かに短時間且つ経費の点で非常に好都
合に製造することができ、生成する浸透体の品質は極め
て勝れたものである。

【００１７】下記において、発明を図面に基づいて更に
詳細に説明する。第１図には本発明による管状膜の断面
図が表わされている。浸透管（１）は膜コーティング
（２）が何層にも巻き付けられており、このコーティン
グは食品法上問題のない熱可塑性樹脂から成る管状コー
ティング（３）によって取り巻かれている。この管状コ
ーティングには、ガラス繊維（４）の放射状巻繊が続い
ており、この繊維には反応樹脂（５）から成る外部被覆
が埋設されている。

【００１８】実施例により本発明を更に説明する。螺旋
状フィルター要素の形態の管状膜は、典型的には長さが
約１ｍ（４０インチ）で直径が約２０ｃｍ（１８イン
チ）である。このフィルター体に直径が約２０２ｍｍの
ＰＥから成る収縮フィルムをコーティングすることによ
り、このコーティングが伸縮しない環の間にぴったり合
い且つ膜部分を完全に被覆するようにする。膜要素を繊
維製造装置に張り渡し、暖気放出体で加熱して、ＰＥコ
ーティングを収縮させる。これは通常は約７０秒間を要
する。

【００１９】最後に、半径が約３ｃｍの範囲のＥ−ガラ
スロービングストランドを膜要素上に平らに被覆して巻
き付ける。ロービングをポリエステル樹脂槽中を通過し
て、含浸した形態で巻き取られる。このようにして生成
する積層面は、厚みが約０．８ｍｍであり、ガラス成分
は約７５〜８０％である。

【００２０】ポリエステル樹脂は、アミン不含光開始
剤、好ましくはその混合物を有している。約２０秒間の
巻き付け時間の後、繊維を分離し、同時に巻き付け装置
上で指示された紫外線放射装置の光線を照射する。用い
た紫外線の波長は約３５０ｎｍである。紫外線装置の出
力は２００Ｗ／ｃｍである。約６０〜９０秒後に、積層
体は完全に硬化し、そのまま使用することができる膜要
素を装置が取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による管状膜の断面図。 （１） 浸透管； （２） 膜コーティング； （３）
管状コーティング； （４） ガラス繊維； （５） 反応樹脂。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被覆膜を有する浸透管と、ガラス繊維の放
   射状巻繊と、反応樹脂によるその固定とから成る逆浸透
   用膜要素であって、反応樹脂が光重合によって架橋して
   いることを特徴とする膜要素。
2. 【請求項２】反応樹脂として不飽和ポリエステルが含ま
   れている、請求項１に記載の膜要素。
3. 【請求項３】膜と放射状巻繊との間に食品法上問題のな
   い熱可塑性樹脂から成る管状フィルムを備えている、請
   求項１または２に記載の膜要素。
4. 【請求項４】開始剤を添加し、波長が約２５０〜４００
   ｎｍの紫外線で反応樹脂を硬化する、請求項１〜３のい
   ずれか１項に記載の膜要素の製造法。
5. 【請求項５】波長が約３２０〜３５０ｎｍの範囲の光線
   で硬化を行う、請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】層の厚みが約０．５〜１．５ｍｍの反応樹
   脂を適用する、請求項４または５二記載の方法。