JPH08126823A - 中空糸膜モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 限外ろ過、精密ろ過、逆浸透、ガス分離等に
使用される中空糸膜モジュールに関するもので、特に、
加熱冷却を繰り返すことによっても収納容器とポッティ
ング材との界面が剥離しないように接着強度を大きくす
ることによって、多方面での利用が可能であり、経済
性、安全性及び諸特性に優れた中空糸膜モジュール及び
その製造方法を提供する。 【構成】 中空糸膜４を合成樹脂製収納容器１とともに
その一端又は両端で熱硬化性樹脂からなるポッティング
材５で集束固定し、該収納容器の一端又は両端には流体
の通路などを形成する接続部材２、３が接続された、又
は接続されていない中空糸膜モジュールにおいて、前記
収納容器のポッティング材との接着面１０を予め臨界表
面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍ以上になるようにコロナ放電
処理してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、限外ろ過、精密ろ過、
逆浸透、ガス分離等に使用される中空糸膜モジュールに
関するもので、特に、加熱冷却を繰り返すことによって
も収納容器とポッティング材との界面が剥離しないよう
に接着強度を大きくすることによって、多方面での利用
が可能であり、経済性、安全性及び諸特性に優れた中空
糸膜モジュール及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】中空糸膜が収納容器とともにエポキシ樹
脂あるいはウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂によりその一
端若しくは両端でポッティングされ、その一端若しくは
両端に流体の通路などを形成する接続部材が接続された
中空糸膜モジュールは多数知られている。これらの収納
容器及び接続部材（以下ケース材料という）にはポリ塩
化ビニル、アクリルニトリル／スチレン共重合体樹脂
（ＡＳ樹脂）、ポリカーボネート、ポリスルホン、繊維
強化樹脂（ＦＲＰ）等、ポッティング用熱硬化性樹脂と
の接着性が比較的良いプラスチック材料が使用されてい
る。

【０００３】このような構造の中空糸膜モジュールに温
度の異なる流体を急激に供給するとポッティング部分で
は半径方向に急速に温度分布が生じ、温度勾配の大きい
ところでは大きな内部応力が発生する。この応力が引っ
張り方向のときにはポッティング材が収納容器から剥離
して漏れの原因になることがある。これを防止するため
に従来では収納容器の内面に溝や突起を設け、接着面積
を大きくしたり、アンカー効果を持たせて接着力を物理
的に補っている。前記の接着力を物理的に補う方法にお
いても加熱冷却を繰り返すことにより大きな剥離は生じ
なくても漏れが認めうる微小な剥離はしばしば発生して
いる。また、いわゆるプライマーを使用して接着力を補
う方法もあるが、プライマーから有害な成分が溶出する
おそれがある。

【０００４】一方、ポリプロピレンは中空糸膜モジュー
ルが利用される多くの分野おいても必要とされる耐熱
性、耐薬品性、機械的特性、安全性等の点で優れた材料
である。しかし、ポッティング用熱硬化性樹脂との接着
性が乏しいために未だにケース材料には使われていな
い。また、従来の中空糸膜モジュールではケース材料同
士の接続には、ポッティング材と同じ接着剤が使用され
たり、接着剤とねじや溶接が併用されているが、ポリプ
ロピレンは上記と同じ理由でケース材料に利用されてい
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ポリプロピレンが中空
糸膜のケース材料に使用されていない理由は、上記のよ
うにポッティング材である熱硬化性樹脂との接着性が乏
しいことと、ケース材料同士の接続が困難であることに
よる。従って、これらの問題を解決すればきわめて優れ
たケース材料として利用することができる。

【０００６】接着剤と被接着物の表面エネルギーが等し
いときに接着力が強くなることは、良く知られている。
中空糸膜のポッティング材には通常エポキシ樹脂若しく
はウレタン樹脂が使用されるが、これらの熱硬化性樹脂
は液状の主剤と硬化剤の混合液を硬化させたものであ
り、エポキシ樹脂の場合にはポリアミン、ウレタン樹脂
の場合にはポリオールを硬化剤として使用するためにこ
れらの混合液は比較的大きい表面エネルギーを有する。
従って、ポリプロピレンのように表面エネルギーの小さ
い材料には強い接着力を持たず、またポッティング材と
比較的接着性が良いとされている他のケース材料でも、
加熱冷却を繰り返して使用する場合には、接着力が不足
するのである。

【０００７】また、ポリプロピレンのように表面エネル
ギーの小さい材料でもコロナ放電処理や火炎処理すると
表面エネルギーは大きくなり、接着性が向上することも
良く知られている。従って、ポリプロピレンでもこのよ
うな処理をして適度な表面エネルギーを持たせれば中空
糸膜モジュールのポッティング材に対して強い接着力を
持たせることは可能である。しかし、このような技術を
実際に中空糸膜モジュールの製造に応用されたことはな
く、この場合の効果は不明である。

【０００８】そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決
しようとするところは、予め収納容器のポッティング材
との接着面をコロナ放電処理によって化学的に接着力を
向上させて、収納容器とポッティング材とが前記の応力
に負けない接着力を持つ中空糸膜モジュールを提供する
ものである。加えて、中空糸膜モジュールのケース材料
として必要とされる耐熱性、耐薬品性、機械的特性や安
全性及び経済性等の点で優れたポリプロピレンを用い、
ケース材料とポッティング用熱硬化性樹脂との接着性及
びケース材料同士の接続性を改善することによって、正
に理想的な中空糸膜モジュールを提供する点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、コロナ放電
処理によって熱硬化性樹脂からなるポッティング材との
接着面の表面エネルギーを変えた合成樹脂製収納容器を
用いて中空糸膜モジュールを作成し、後述する評価を行
った結果、臨界表面張力（接触角が０になる液体の表面
張力）を４０ｄｙｎ／ｃｍ以上、好ましくは６０ｄｙｎ
／ｃｍ以上にすれば、ケース材料としてポリプロピレン
製等のポッティング材との接着性に劣る材料を用いた場
合でも従来の中空糸膜モジュールに比べて同等以上の性
能が得られることを見いだした。

【００１０】そして、このように合成樹脂製収納容器の
ポッティング材との接着面の表面エネルギーを変えるこ
とによって、従来からポッティング材として使用されて
いるエポキシ樹脂やウレタン樹脂との接着性の改善を図
ることができた。更に、収納容器とポッティング材との
接着強度を補うため、収納容器の内周面であって、ポッ
ティング材との接着面に溝又はクサビ状の突起を設ける
ことが好ましい。

【００１１】一方、ポリプロピレン製のケース材料同士
（収納容器と接続部材）は超音波融着で接続するが、当
業者にはよく知られているようにポリプロピレンのよう
に比較的柔軟な材料を超音波融着することは容易でな
く、超音波エネルギーを収納容器と接続部材との融着面
に集中的に伝達するためには特別な工夫が必要である。
本発明者は、接続材料の構造と超音波エネルギーの諸条
件を細かく検討し、融着面と超音波エネルギーの伝達部
材（ホーン）の接触面との間の距離が２０ｍｍ未満、よ
り好ましくは１０ｍｍ未満であることが、ケース材料同
士を緊密に融着するためには必須であることを見いだし
た。

【００１２】

【作用】以上の如き内容からなる本発明の中空糸膜モジ
ュールは、中空糸膜を合成樹脂製収納容器に熱硬化性樹
脂からなるポッティング材で集束固定するために、ポッ
ティング材を接着する当該収納容器の接着面を、予め臨
界表面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍ以上、好ましくは６０ｄ
ｙｎ／ｃｍ以上になるようにコロナ放電処理して、収納
容器の接着面の表面エネルギーを大きくし、表面エネル
ギーが大きいポッティング材、例えばエポキシ樹脂やウ
レタン樹脂との接着性を大幅に改善するのである。それ
により、前記収納容器がポッティング材に対して比較的
接着性に優れた材料で作製された場合は勿論、ポッティ
ング材に対して接着性に乏しいポリプロピレン製で作製
された場合にも、収納容器とポッティング材とが強力に
接着し、加熱冷却を多数回繰り返してもポッティング材
と中空糸膜の収納容器との間で剥離が発生しないのであ
る。更に、収納容器のポッティング材との接着面に接着
強度を補うための溝又はクサビ状の突起を設ければ、収
納容器とポッティング材とが構造的に絡み合い、クサビ
効果によって大きな接着強度が得られる。

【００１３】一方、収納容器とその端部に接続する接続
部材の融着面同士を接合した状態で超音波融着する場合
に、該融着面と、接続部材と超音波エネルギー伝達部材
との接触面の間の距離を２０ｍｍ未満に設定すると、超
音波エネルギーが前記融着面に集中的に伝達し、融着に
よって強固な接続が可能となり、その距離が１０ｍｍ未
満であると融着面に超音波エネルギーがより集中するの
で、収納容器と接続部材を共に超音波融着に適しないポ
リプロピレン製で成形した場合にも、互いに強固に超音
波融着することができる。

【００１４】

【実施例】本発明に使用する中空糸膜はとくに限定され
るものではなく、公知の逆浸透膜、限外ろ過膜、精密ろ
過膜、ガス分離膜、医療用膜等いずれの中空糸膜も使用
可能である。ポッティング材には通常エポキシ樹脂もし
くはウレタン樹脂のような熱硬化性樹脂が使用される。
これらはいわゆる液状の主剤と硬化剤の混合液を、中空
糸膜とその収納容器を装着したモールドに、浸漬あるい
は遠心注型によって注入したのち硬化させて用いられ
る。エポキシ樹脂の硬化剤は反応基として２〜３級アミ
ンあるいはカルボン酸無水物を持ち、これらが主剤のエ
ポキシ基と反応して硬化物になる。ウレタン樹脂の硬化
剤は反応基として水酸基あるいはアミノ基を持ち、これ
らが主剤のイソシアネートと反応して硬化物になる。

【００１５】従って、中空糸膜の収納容器表面のポリマ
ーにこれらの反応基が存在すると主剤と化学的にも結合
して強力な接着力がえられる。合成樹脂の表面をコロナ
放電処理すると空気中の、主に酸素が様々な分子形態で
導入されることが知られており、これらの中で前記の主
剤と反応するものも存在することが推定される。

【００１６】図１はコロナ放電処理前の、図２はコロナ
放電処理後のポリ塩化ビニルのＸ線光電子分光法による
表面分析である。コロナ放電処理後のポリ塩化ビニルの
表面分子には酸素元素の多量の増加が認められる。ま
た、図３及び図４はコロナ放電処理前後のポリプロピレ
ンの表面分析である。ポリ塩化ビニルと同様に処理前に
はほとんど存在しなかった酸素元素の大量の増加が認め
られる。同様な変化は、ポリエチレン、ポリカーボネー
ト、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリフッ化
ビニリデン、アクリロニトリル／スチレン共重合体など
にも認められ、合成樹脂一般に生じる変化と考えられ
る。

【００１７】一方、従来からよく知られているように接
着物の表面エネルギーが互いにほぼ等しいときに最大の
物理的接着強度がえられる。前記のポッティング材は極
性の大きい官能基を持ち、表面エネルギーが比較的大き
いものであるが、合成樹脂からなる中空糸膜の収納容器
の表面をコロナ放電処理すると表面エネルギーが大きく
なり、物理的接着力も向上する。コロナ放電処理によっ
て表面エネルギーが大きくなることはその臨界表面張力
（接触角が０になる液体の表面張力）によって確認する
ことができる。

【００１８】中空糸膜モジュールの製造に使用されるエ
ポキシ樹脂、ウレタン樹脂の場合、中空糸膜の収納容器
との接着力はその臨界表面張力がおよそ４０ｄｙｎ／ｃ
ｍ以上のとき、さらに好ましくは６０ｄｙｎ／ｃｍ以上
のときに強力になる。前記のようにコロナ放電処理によ
って表面エネルギーが大きくなるだけでなく、ポッティ
ング材と化学的に反応する官能基も導入されるために物
理的効果と化学的効果が重なって、一層強力な接着力が
生じると考えられる。この場合の接着強度はポッティン
グ材自身の破壊強度を上回ることもある。

【００１９】図５は収納容器１の接着面１０をコロナ放
電処理するための装置の一部を示す。図５（ａ）に示し
たリング状電極１１の直径は中空糸膜の収納容器１の内
径よりも数ｍｍ小さい。収納容器１が任意に設定できる
速度で上下してリング状電極１１に出入りする間に任意
に設定できる出力で接着面１０がコロナ放電処理され
る。電極は図５（ｂ）のような直線状でもよいが、この
場合には収納容器１を直線状電極１２のまわりに回転さ
せ、接着面１０を直線状電極１２に沿って移動させる。
コロナ放電処理した表面の表面エネルギーの変化は市販
のぬれ指数標準液により臨界表面張力を測定することに
よって評価される。

【００２０】本発明のモジュールが、加熱冷却を繰り返
してもポッティング材と収納容器との間で剥離を生じな
いことは、実際に加熱と冷却を繰り返したのちＪＩＳ−
Ｋ−３８３３に類似した方法で、加圧空気の拡散流量を
測定することによって確認できる。

【００２１】（実施例１）両端から約５０ｍｍのところ
にろ過液出口を有する、内径が約７７ｍｍ、長さが約１
ｍのポリ塩化ビニルパイプ（収納容器）の両端の内面
を、先端から約２０ｍｍ、臨界表面張力が７０ｄｙｎ／
ｃｍとなるように、直径が約７３ｍｍのリング状電極を
使用し、周波数約３０ＫＨｚ、出力０．３ＫＷで、図５
（ａ）の装置を用いてコロナ放電処理した。このパイプ
の中に内、外径が０．８、１．２ｍｍの分画分子量が約
２００００のポリスルホン製中空糸限外ろ過膜を２５０
０本入れ、ＮＣＯ含量が１５重量％のポリオール変性
４、４−ジフェニルメタンジイソシアネートとＯＨ価が
８５０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇのトリメチロールプロパン系ポ
リエーテルポリオールとの混合液からなるポッティング
材を用いて遠心注型によってポッティング部分の厚さが
前記のコロナ放電処理した長さ以下になるようにポッテ
ィングしたのち、パイプの先端でポッティング部分を切
断して中空糸を開口させた。次いで両端にろ過原液の出
入口となるポリ塩化ビニル製のソケットを水道用ポリ塩
化ビニルパイプ接続用接着剤で接着して接続した。

【００２２】このモジュールのろ過原液側に約６０℃の
熱水と約２０℃の水を約６０Ｌ（リットル）／分で１時
間づつ交互に流した。この加熱冷却を５０回繰り返して
もポッティング材とポリ塩化ビニルパイプとの間に剥離
は発生しなかった。

【００２３】（比較例１）コロナ放電処理をしなかった
ポリ塩化ビニルパイプを使用したほか、実施例１と同様
にしてモジュールを作成し、実施例１と同様にして加熱
冷却試験をしたところ１回で剥離が生じた。

【００２４】（実施例２）ポリカーボネート製のパイプ
を使用したほか、実施例１と同様にしてモジュールを作
成した。ただし、ろ過原液の出入口となるポリカーボネ
ート製のソケットは溶接して接続した。このモジュール
に６０℃ではなく９０℃の熱水を流した以外、実施例１
と同様にして加熱冷却を５０回繰り返したが、剥離は発
生しなかった。

【００２５】（比較例２）コロナ放電処理をしなかった
パイプを使用したほか、実施例２と同様にしてモジュー
ルを作成し、実施例２と同様にして加熱冷却試験をした
ところ、４回目に剥離が発生した。

【００２６】（実施例３）ポリスルホン製のパイプを使
用したほか、実施例１と同様にしてモジュールを作成し
た。ただし、ろ過原液の出入口となるポリスルホン製の
ソケットはポリスルホンの塩化メチレン溶液で接着して
接続した。このモジュールは、実施例２と同様にして加
熱冷却を５０回繰り返しても剥離が発生しなかった。

【００２７】（比較例３）コロナ放電処理をしなかった
パイプを使用したほか、実施例３と同様にしてモジュー
ルを作成し、実施例２と同様にして加熱冷却を繰り返し
たところ、３回目に剥離が発生した。

【００２８】（実施例４）内径が約６０ｍｍ、長さが２
２ｃｍのポリプロピレン製のパイプの一端の内面を先端
から約１５ｍｍ、臨界表面張力が７０ｄｙｎ／ｃｍとな
るようにコロナ放電処理した。このパイプの中にループ
状に折り返した内、外径が０．５、０．８ｍｍの平均孔
径が約０．２ミクロンのポリスルホン製中空糸精密ろ過
膜を１７００本入れ、コロナ放電処理をした端部で実施
例１と同じポッティング材を用いて集束固定したのち、
パイプの先端でポッティング部分を切断して中空糸を開
口させた。このモジュールは、１２１℃、１時間のオー
トクレーブと２０℃の水に３０分間浸す加熱冷却を１０
回繰り返しても剥離が生じなかった。

【００２９】（比較例４）コロナ放電処理をしなかった
パイプを使用したほか、実施例４と同様にしてモジュー
ルを作成したが、ポッティング材の切断時に剥離が生じ
た。

【００３０】（実施例５）ウレタン樹脂の代わりに脂環
式多価アミンに末端がアミノ化されたアクリロニトリル
−ブタジエン共重合体オリゴマーを柔軟性付与剤として
加えた硬化剤を用いたビスフェノールＡ系エポキシ樹脂
を用いたほか、実施例２と同様にしてモジュールを作成
した。このモジュールは、実施例２と同様にして加熱冷
却を５０回繰り返しても剥離が発生しなかった。

【００３１】（比較例５）コロナ放電処理をしなかった
パイプを使用したほか、実施例５と同様にしてモジュー
ルを作成した。このモジュールは一回の加熱冷却で剥離
が発生した。

【００３２】次に、本発明の他の実施例を図６に示した
中空糸精密ろ過膜モジュールを例に具体的に説明する。

【００３３】図６は、全長が約２５ｃｍ、外径が約７０
ｍｍのいわゆるカートリッジ型の精密ろ過フィルターで
ある。このカートリッジ型フィルターは、円筒状の収納
容器１と、それに接続する接続部材としてのヘッダー２
及びボトム３からなり、収納容器１、ヘッダー２及びボ
トム３は、ポリプロピレン製であり、ヘッダー２とボト
ム３は超音波融着で収納容器１と接続されている。前記
収納容器１の内部に装填する中空糸膜４は、多数本を中
央部でＵ字状に折り返して形成し、先端を収納容器１と
ともに熱硬化性樹脂でポッティングされている。このポ
ッティング材５と接する収納容器１の端部内周部分には
接着力を補うためにクサビリング６が形成されている。
尚、本実施例の前記クサビリング６は、上下にテーパー
面を有するように内縁が拡開した形状のものである。

【００３４】超音波エネルギーの伝達部材（ホーン）７
は、ヘッダー２については超音波融着部８の上方に形成
した平坦な接触面９でヘッダー２と接触してそのエネル
ギーを伝達する。ボトム３については同様に超音波融着
部８の下方に形成した平坦な接触面９で接触してエネル
ギーを伝達する。

【００３５】図７（ａ）はクサビリング６の表面を含め
て収納容器１のポッティング材５との接着面１０をコロ
ナ放電処理するための装置の一部を示す。前記同様にリ
ング状電極１１の直径は、クサビリング６の内径よりも
約２ｍｍ小さく、収納容器１が上下してリング状電極１
１に出入りする間に接着面１０がコロナ放電処理され
る。また、前記同様に電極は図７（ｂ）のように直線状
電極１２でも良く、収納容器１を直線状電極１２のまわ
りで回転させ、接着面１０を直線状電極１２に沿って移
動させてコロナ放電処理される。

【００３６】予めポッティング材５との接着面１０が図
７の装置でコロナ放電処理した収納容器１に、中空糸膜
４を入れ、遠心注型でエポキシ樹脂又はウレタン樹脂か
らなるポッティング材５を注入し、収納容器１とともに
ポッティングしたのち図６の位置でポッティング材５を
切断して中空糸膜４の端部を開口する。前記ポッティン
グ材５の接着面１０の臨界表面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍ
以上、さらに好ましくは６０ｄｙｎ／ｃｍ以上になるよ
うにコロナ放電処理すると、ポッティング材５との接着
強度は、前記の従来使用されているケース材料と同等以
上になる。

【００３７】ポリプロピレン同士は、通常接着面を約３
００℃で数秒間加熱して溶かし、熱溶着で接続される
が、中空糸膜モジュールでは接着部分がポッティング部
分の近傍にあるために短時間とはいえこのような高い温
度で加熱されるとポッティング材５と収納容器１との接
着力が低下してこれらの間に剥離が生じるおそれがあ
る。

【００３８】本実施例では何れもポリプロピレン製から
なる収納容器１とヘッダー２及びボトム３とを超音波エ
ネルギーを利用して融着する。図８は融着前のヘッダー
２を示すが、ヘッダーの融着面１３には超音波エネルギ
ーを集中させる突起１４がある。前記ボトム３にも同様
な突起がある。この突起１４の底辺は融着面１３の幅の
１／３〜１／５が好ましく、高さは０．３〜１．０ｍｍ
が好ましい。これらの寸法が大きすぎると突起１４を溶
融するために過大な超音波エネルギーが必要になり、中
空糸膜４を損傷することがある。逆に、小さすぎると全
面が融着しないために接着強度が小さかったり、漏れの
原因になることがある。

【００３９】前記ホーン７の接触面９と融着面１３の間
の距離は、２０ｍｍ未満、更に好ましくは１０ｍｍ未満
がよい。ポリプロピレンは比較的柔軟な材料であるため
に超音波エネルギーが材料自身に吸収され易く、この距
離が長いと過大な超音波エネルギーが必要になり、中空
糸膜４を損傷したり、ホーン７との接触面９が傷つくこ
とがある。この距離は小さい方がよいがヘッダー２自身
の強度上から通常４ｍｍ以上は必要である。

【００４０】超音波融着設備は限定されないが、ポリプ
ロピレンに効果的に融着エネルギーを伝達するために
は、周波数は２０ＫＨｚ程度が好ましい。また、超音波
エネルギーの伝達条件については、ホーン７の加圧力を
大きくするよりも、超音波エネルギーの伝達効率が比較
的よくないので融着時間を長くする方が好ましい。

【００４１】図６に示したモジュールでは、ポッティン
グ材５と、ケース材料である収納容器１との接着強度を
補うためにクサビ状のリング（クサビリング６）が使用
されているが、収納容器１の内周面に環状溝を設けた
り、表面を機械的に荒らしてもよい。

【００４２】また、ポッティング材５に使用する熱硬化
性樹脂は、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂が好ましい。
これらの樹脂とケース材料（収納容器１）との接着強度
を最大にする最適なコロナ放電処理条件はそれぞれ異な
るが、通常、臨界表面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍ以上、更
に好ましくは６０ｄｙｎ／ｃｍ以上であることは前述の
通りである。

【００４３】このように製造した中空糸膜モジュール
は、ろ過装置を構成する外筒内に装着され、収納容器１
の周囲及びボトム３に形成した導入孔１５から原液を内
部に導入し、中空糸膜４を通過してろ過された処理液
は、中空糸膜４の端部からポッティング材５とヘッダー
２とで形成される空間を通り、ヘッダー２に設けられた
流通路１６を通って外部に排出されるのである。ここ
で、前記ポッティング材５は、原液と処理液とを分離す
るため、収納容器１に完全に密封されていなければなら
ない。従って、繰り返して熱履歴を受けた場合や接着不
良によってポッティング材５が収納容器１から剥離する
と、ろ過機能が完全に損なわれるので、この接着強度を
高めることはきわめて重要なことである。

【００４４】本発明の効果を図６の中空糸膜モジュール
を用いて具体的に説明するが、本発明が図６のモジュー
ルに限定されることなく前記の種々の中空糸膜モジュー
ルに利用できることは容易に想像できる。図６に示した
モジュールを用いて１２１℃、６０分間のオートクレー
ブと、約２０℃の水で冷却するヒートサイクル操作を１
０回以上繰り返してヒートサイクルの前後の空気の拡散
流量をＪＩＳ−Ｋ３８３３の方法で測定した。従来のモ
ジュールでもこの試験で漏れの発生しないものは希であ
る。

【００４５】（実施例６）コロナ放電によってポッティ
ング材５と接触する部分（接着面１０）の臨界表面張力
を７０ｄｙｎ／ｃｍにしたポリプロピレン製収納容器
に、孔径０．２μｍで、内径５００μｍ、外径８００μ
ｍのポリスルホン中空糸精密ろ過膜を３４００本入れ、
ＮＣＯ含量が１５重量％のポリオール変性４，４−ジフ
ェニルメタンジイソシアネートとＯＨ価が８５０ｍｇ−
ＫＯＨ／ｇのトリメチロールプロパン系ポリエーテルポ
リオールとの混合液からなるポッティング剤を用いて遠
心注型によってポッティングした後、ポッティング部分
を切断して中空糸膜を開口させた。次いで、ホーン７の
接触面９と融着面１３の間の距離が８ｍｍ、融着面の幅
が３ｍｍ、突起１４の底辺が０．６ｍｍ、高さが０．５
ｍｍであるヘッダー２とボトム３を周波数２０ＫＨｚ、
加圧力１８ポンド／平方インチ（１２４１１０Ｐａ）、
融着時間０．８秒で収納容器に融着した。このモジュー
ルはヒートサイクル試験の前後で空気の拡散流量が変わ
らず、漏れは発生しなかった。

【００４６】（実施例７）ウレタン樹脂のかわりに、脂
環式多価アミンに末端がアミノ化されたアクリロニトリ
ル−ブタジエン共重合体オリゴマーを柔軟性付与剤とし
て加えた硬化剤を用いたビスフェノールＡ系エポキシ樹
脂を用いて実施例６と同様にして中空糸膜モジュールを
作成した。このモジュールもヒートサイクル試験で漏れ
は発生しなかった。

【００４７】（比較例６）臨界表面張力が３０ｄｙｎ／
ｃｍ以下の無処理のポリプロピレン製収納容器を使用し
た以外は実施例６と同様にしてモジュールを作成した。
このモジュールは１回のヒートサイクルで漏れが発生し
た。

【００４８】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュールは、コロナ
放電処理という簡単な方法であらかじめ中空糸膜の収納
容器を処理することによって製造されるにもかかわら
ず、加熱冷却を繰り返してもポッティング材と収納容器
との剥離が発生せず、多方面の用途に使用できる。ま
た、ケース材料がポリプロピレンである場合には、経済
性に優れているだけでなく、耐熱性、耐薬品性、安全
性、堅牢性等中空糸膜モジュールが使用される多くの分
野で必要とされる特性においても従来のものよりも優れ
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】コロナ放電処理前のポリ塩化ビニル表面のＸ線
光電子分光法によるワイドスペクトルである。

【図２】コロナ放電処理後のポリ塩化ビニル表面のＸ線
光電子分光法によるワイドスペクトルである。

【図３】コロナ放電処理前のポリプロピレン表面のＸ線
光電子分光法によるワイドスペクトルである。

【図４】コロナ放電処理後のポリプロピレン表面のＸ線
光電子分光法によるワイドスペクトルである。

【図５】収納容器のポッティング材との接着面をコロナ
放電処理するための装置の一部を示した部分断面図であ
り、（ａ）はリング状の電極を使用した場合を、（ｂ）
は直線状の電極を使用した場合を示す。

【図６】本発明の一実施態様例である中空糸精密ろ過モ
ジュールと、超音波エネルギーの伝達部材であるホーン
との関係を一部破断して示した側面図である。

【図７】収納容器の接着面に設けたクサビリングの内周
面をコロナ放電処理するための装置の一部を示した部分
断面図であり、（ａ）はリング状の電極を使用した場合
を、（ｂ）は直線状の電極を使用した場合を示す。

【図８】超音波融着前のヘッダーを示す断面図である。

【符号の説明】

１ 収納容器 ２ ヘッダー（接続部材） ３ ボトム（接続部材） ４ 中空糸膜 ５ ポッティング材 ６ クサビリング ７ ホーン（超音波エネルギー伝達部材） ８ 融着部 ９ 接触面 １０ 接着面 １１ リング状電極 １２ 直線状電極 １３ 融着面 １４ 突起 １５ 導入孔 １６ 流通路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空糸膜を合成樹脂製収納容器とともに
   その一端又は両端で熱硬化性樹脂からなるポッティング
   材で集束固定し、該収納容器の一端又は両端には流体の
   通路などを形成する接続部材が接続された、又は接続さ
   れていない中空糸膜モジュールにおいて、前記収納容器
   のポッティング材との接着面を予め臨界表面張力が４０
   ｄｙｎ／ｃｍ以上になるようにコロナ放電処理したこと
   を特徴とする中空糸膜モジュール。
2. 【請求項２】 前記収納容器のポッティング材との接着
   面の臨界表面張力が６０ｄｙｎ／ｃｍ以上である請求項
   １記載の中空糸膜モジュール。
3. 【請求項３】 前記収納容器が、ポリ塩化ビニル製又は
   ポリプロピレン製である請求項１又は２記載の中空糸膜
   モジュール。
4. 【請求項４】 前記ポッティング材が、エポキシ樹脂又
   はウレタン樹脂である請求項１、２又は３記載の中空糸
   膜モジュール。
5. 【請求項５】 前記収納容器のポッティング材との接着
   面に接着強度を補うための溝又はクサビ状の突起を有す
   る請求項１、２、３又は４記載の中空糸膜モジュール。
6. 【請求項６】 前記接続部材がポリプロピレン製であ
   り、前記収納容器と接続部材との融着面と、接続部材と
   超音波エネルギー伝達部材との接触面の間の距離が２０
   ｍｍ未満であり、接続部材が超音波融着で収納容器に接
   続されている請求項１記載の中空糸膜モジュール。
7. 【請求項７】 前記融着面と超音波エネルギー伝達部材
   との接触面の間の距離が１０ｍｍ未満である請求項６記
   載の中空糸膜モジュール。
8. 【請求項８】 中空糸膜を合成樹脂製収納容器とともに
   その一端又は両端で熱硬化性樹脂からなるポッティング
   材で集束固定した中空糸膜モジュールの製造方法におい
   て、前記収納容器のポッティング材との接着面を予め臨
   界表面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍ以上になるようにコロナ
   放電処理し、該収納容器内に配した中空糸膜束の集束部
   を前記ポッティング材で遠心注型によってポッティング
   部分の厚さがコロナ放電処理した長さ以下になるように
   ポッティングした後、収納容器の先端でポッティング部
   分を切断して中空糸膜を開口させてなることを特徴とす
   る中空糸膜モジュールの製造方法。
9. 【請求項９】 前記収納容器のポッティング材との接着
   面の臨界表面張力が６０ｄｙｎ／ｃｍ以上である請求項
   ８記載の中空糸膜モジュールの製造方法。