JPH0819729A - 中空糸膜コーティング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明においては、膜性能を十分に発揮でき
る中空糸膜モジュールを製造することを目的とする。 【構成】 中空糸膜をコーティングするための装置であ
って、中空糸膜束を回転させる手段と、中空糸膜束端部
が挿入されたコーティング剤溜め部分に排出口が設けら
れていることを特徴とする中空糸膜コーティング装置。 【効果】 不通糸を生じずかつ膜面積を無駄にしない、
性能に優れた中空糸膜モジュールを製造することが可能
となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空糸膜コーティング
装置に関するものであり、詳しくは、中空糸膜モジュー
ル製造に前もって複数の中空糸膜の端部をコーティング
処理する中空糸膜コーティング装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、中空糸膜モジュ−ルはスパイラル
型やチューブラー型モジュールと比べて、単位容積当た
りの有効膜面積が大きくとれ、精密濾過、限外濾過等の
水処理関係、窒素、酸素、水素等のガス分離関係、薬品
関係、バイオ関係等非常に多くの分野で使用されてい
る。しかし、この中空糸膜をモジュール化するには端部
で中空糸膜と中空糸膜の間、および中空糸膜とモジュー
ル容器の間を気密にシール（ポッティング）する必要が
ある。現在、このモジュ−ルの端板部分のポッティング
材としては、そのほとんどがウレタン系、あるいはエポ
キシ系接着剤が使用されており、ポッティング法として
は、重力によってポッティング材をモジュール端部に充
填する静置法，減圧によって充填を促進する真空法，遠
心力を利用して充填する遠心成形法などが挙げられる
が、この中でも、遠心成型法が多用されている。この方
法を用いると、遠心力により中空糸膜のわずかな隙間に
もポッティング材が十分に充填され、中空糸膜を理想的
に固定，シールすることができる。また、ウレタン系、
エポキシ系接着剤は、初期粘度や硬化に要する時間や温
度などを比較的自由に調節でき、ポッティングが行いや
すい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、遠心成
形法は重力に比較して非常に大きな遠心力（通常、重力
の10倍以上）をかけるため、とくに中空糸膜が多孔質膜
である場合、中空糸膜の細孔を通って中空糸膜の内部に
ポッティング材が侵入し、いわゆる「不通糸」と呼ばれ
る状態を生じやすい。現在、不通糸を防止するための最
も一般的な方法は、ポッティング材の粘度を上げる，回
転数を落として遠心力を下げる，中空糸膜のポッティン
グ部を前処理する，等が挙げられるが、ポッティング材
の粘度を上げると中空糸の間にポッティング材が浸透し
にくくなり、いわゆる「不浸透」の状態となりやすい。
また、遠心力を下げても「不浸透」を生じやすくなり、
重力の影響によりポッティング面が傾斜してしまうこと
にもなるため必ずしも得策ではない。中空糸膜のポッテ
ィング部を前もって熱処理（特開昭61-97005）したり、
端部を予めコーティングすることにより細孔を閉塞させ
る方法も考え出されているが、熱処理は中空糸の特性，
形状面で劣化させやすく高度な技術を要し、また、熱処
理，コーティングともに中空糸膜を液に浸漬する場合、
中空糸膜を束にすると中空糸膜間に液が染み上がり、液
に浸漬する領域の制御が困難であり、好適な手段とはい
えなかった。本発明の目的は、中空糸膜の種類に関わら
ず、良好なポッティングを行うことが可能な中空糸型モ
ジュールの製造手段を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、中空糸膜をコ
ーティングするための装置であって、中空糸膜束を回転
させる手段と、中空糸膜束端部が挿入されたコーティン
グ剤溜め部分に排出口が設けられていることを特徴とす
る中空糸膜コーティング装置により基本的に達成され
る。

【０００５】すなわち、中空糸膜をコーティング剤に浸
漬した後、遠心力によって余剰コーティング剤を振り切
ることが可能となり、コーティング剤の染み上がりを防
ぎつつむらなくコーティングすることが可能となる。ま
た、コーティング剤の注入量塗布位置，浸漬時間を調節
することにより、必要な部分に均一なコーティングを施
すことができる。

【０００６】本発明の結果、従来、製糸直後の長糸の状
態で行うのが困難であった中空糸膜の部分コーティング
を理想的に行うことが可能となる。

【０００７】本発明における中空糸膜コーティング装置
の一例の断面図を図１に示す。中空糸膜６は、回転台９
にのせられた状態で、モーター１０によって回転する。
一方コーティング剤は、装置回転中に、コーティング剤
タンク１から供給口２を通ってコーティング剤容器３に
供給される。供給されたコーティング剤はノズル４か
ら、中空糸膜６へ向けて吐出され、コーティング剤溜め
７へ注入され、中空糸膜がコーティング剤中に浸漬され
る。しばらく時間が経過したところで、自動開機構を有
するバルブ５が開かれ、余剰コーティング剤は遠心力に
よって外側へと追い出され、最後は、中空糸膜から振り
切られる。振り切られた余剰コーティング剤は、余剰コ
ーティング剤タンク８へと回収される。もちろん、本発
明におけるコーティング剤にとくに制限はなく、目的に
応じてどのようなコーティング剤を用いてもかまわな
い。ただし、比較的粘度の低い溶液の状態にできる方が
コーティングを行いやすく好ましい。また、用いる中空
糸膜や、ポッティング材を変性，溶解させたりするよう
なものは望ましくなく、後に、分離操作を行う対象物質
にもなるべく侵されない方がよい。

【０００８】回転数や遠心力の大きさは、目的や、コー
ティング剤の粘度特性、中空糸の長さなどの条件などに
より、適宜選択されるものであり、特に限定されるもの
ではないが、コーティング剤の浸透性や、モーターの回
転限界などを勘案すると、おおよその値を示すと、好ま
しくは、コーティングされる端部での遠心力が５〜１０
０Ｇ、より好ましくは１０〜５０Ｇである。

【０００９】また、コーティングの条件によっては、全
体を温度・湿度調節，排気，不活性気体雰囲気などいろ
いろな条件にすることが可能である。これは、装置を容
器入れてもよいし、状況が許せば、部屋全体をコーティ
ングに適した条件にしてもよい。

【００１０】コーティング剤としては、シリコーン，ナ
イロン，ポリアクリロニトリル，エチレンプロピレンラ
バー、ネオプレンゴム等のゴム状高分子など、非常に多
くを挙げることができる。

【００１１】本発明に用いるコーティング剤除去機構
は、装置運転開始時は閉じた状態で、しばらくして開か
れるものが一般的である。図１に示すようなバルブの場
合、例えば、時間や回転数に感応し、規定時間，規定回
転数に達したところでバルブが開かれる電気式または機
械式の機構である。この機構は、回転台上に設置される
ため、電気式よりも機械式の方が簡便でより好ましい。

【００１２】また、これ以外の機構として、例えば、図
４に示すようにコーティング剤溜め７の底部すなわち遠
心力のかかる方に１または複数の微小孔１５をあけるこ
とにより注入したコーティング剤が少量ずつ除去される
ようにすることも可能である。

【００１３】微小孔の大きさや数，遠心力（すなわち回
転数）によって除去速度を調節することができる。さら
に、コーティング剤の除去速度を簡便に変える手段とし
て、微小孔の代わりに、図５に示すように多孔性フィル
ム，セラミック多孔体，不織布，織物などコーティング
剤が通過するのにある程度の時間を要する通過制限体１
２を用いることも可能である。これらを適当に選択し、
また、枚数を変えることによりコーティング剤除去速度
の調節が可能である。

【００１４】本発明のコーティング剤除去機構は、コー
ティング剤溜め部分の設置位置については、特に限定さ
れるものではないが、コーティング剤を十分除去するこ
とを勘案して、コーティング剤溜め７の底部すなわち遠
心力のかかる方にあることが好ましい。あるいは、底部
にあり、かつ、地球の重力方向でいう下にあることがよ
り好ましい。

【００１５】ところで、本発明において余剰コーティン
グ剤の回収，再利用を行わない場合、図４，図５のよう
な余剰コーティング剤タンクの代わりに、図６に示すよ
うにコーティング剤吸収体１３もしくは硬化剤を備える
ことができる。これにより、コーティング剤除去機構の
外側に設置することで、装置停止後のコーティング剤の
逆流を防止しでき、とくに、図６の場合は、通過制限体
１２と一体化することにより、作業をより簡略化するこ
とができる。なお、吸収が可逆的な吸収体であるなら、
余剰コーティング剤の回収，再利用を行わない場合にも
用いることが可能であることはいうまでもない。

【００１６】本発明における中空糸膜としては均質中空
糸膜、多孔質中空糸膜、複合中空糸膜などが挙げられる
が、特に限定はない。ただし、本発明の目的からして
も、もっとも不通糸を生じやすい多孔質中空糸膜の場合
がもっとも適用性が高い。また、中空糸膜とポッティン
グ材の接着性を上げるためのいわゆるボンドの役割とし
てコーティングする場合にも有効である。

【００１７】これらの中空糸膜の具体例として、耐溶剤
性を有するポリアクリロニトリル多孔質中空糸膜、ポリ
イミド多孔質中空糸膜、ポリエーテルスルホン多孔質中
空糸膜、ポリフェニレンスルフィドスルホン多孔質中空
糸膜、ポリテトラフルオロエチレン多孔質中空糸膜、ポ
リプロピレン多孔質中空糸膜、ポリエチレン多孔質中空
糸膜等の多孔質中空糸膜などが挙げられる。

【００１８】ところで、図１に示す中空糸膜コーティン
グ装置では、中空糸膜の両端部をコーティングするよう
に示しているが、モジュールの形状によって片方のみコ
ーティングしたい場合、ノズル４を片方のみにするほ
か、図２に示されるように、複数束の中空糸膜をセット
することにより、同時に多くの中空糸膜をコーティング
することが可能となる。中空糸膜のセットの仕方につい
て、一例の上面図を図３に示すが、この場合、ノズル４
を各束に対して１つずつ備えることになる。

【００１９】また、前記の例では中空糸膜を直接、装置
にセットしているが、例えば図７に示すような、モジュ
ールケース１４に装填した状態でも特に問題ない。この
場合、モジュールケースにはコーティング剤を塗布する
ための孔が存在する必要があるが、一般には、流体の出
入口としてノズル１６を備えていることが多く、特に問
題とならない場合が多い。

【００２０】

【実施例】以下実施例をもってもって本発明をさらに具
体的に説明する。ただし、本発明はこれにより限定され
るものではない。

【００２１】実施例１ 外径450 μm ，内径350 μm ，長さ500mm の中空糸膜50
0 本のポリアクリロニトリル多孔質中空糸膜束を内径20
mm，長さ450mm のポリスチレン製のモジュール容器に挿
入して、図１に示す本発明の余剰コーティング剤除去機
構として回転数により底部バルブが開く機構とし、回転
数800rpm以上でバルブが開くよう設定した。その後、回
転数500rpmで回転させながら、コーティング剤として架
橋シリコーン液を、モジュール容器中心から両端180mm
の位置にある２ヶのノズルから注入し、中空糸膜の端部
をコーティング剤に浸漬させた。その状態で２分経過
後、回転数を1000rpm としてバルブを開き、遠心力によ
るコーティング剤除去を行った。コーティング終了後、
十分に乾燥させた、従来の遠心成形法により、回転数80
0rpmでコロネート4403，ニッポラン4226（日本ポリウレ
タン社製、配合比53:47 ）により目止め接着，ポッティ
ングを行った。

【００２２】終了後、ポッティング固定部の両端を切断
し、中空糸膜内部孔を開孔し、有効長400 ｍｍのモジュ
ールを製作した。得られたモジュールを用いて外圧0.5k
gf/cm2で純水透過試験を行ったところ、透水量は0.82kg
/minであった。

【００２３】実施例２ 図４に示す本発明の余剰コーティング剤除去機構として
底部に0.5mm の孔を１つあけた中空糸膜コーティング装
置を用いる他は、実施例と同条件で中空糸膜モジュール
を製作し、得られたモジュールを実施例と同条件で評価
したところ、透水量は0.82kg/minであった。

【００２４】比較例１ 中空糸膜のコーティング装置として図８に示すように注
入されたコーティング剤が中空糸にふりかけられ、余剰
コーティング剤が即座に遠心力で除去される方式のもの
を用いた他は、実施例と同条件で中空糸膜モジュールを
製作し、得られたモジュールを実施例と同条件で評価し
たところ、透水量は0.30kg/minであった。

【００２５】比較例２ 中空糸膜のコーティングを行わない他は実施例と同条件
で中空糸膜モジュールを製作したところ、半数以上の中
空糸膜が不通糸となり、得られたモジュールを実施例と
同条件で評価したところ、透水量は0.27kg/minであっ
た。

【００２６】

【発明の効果】本発明により、不通糸を生じずかつ膜面
積を無駄にしない、性能に優れた中空糸膜モジュールを
製造することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る、中空糸膜コーティング装置の
一例の側断面図である。

【図２】 本発明に係る、中空糸膜の片方の端部のみを
コーティングする装置の他の一例の側断面図である。

【図３】 本発明に係る、中空糸膜コーティング装置に
用いる回転台の一例の上面図である。

【図４】 本発明に係る、中空糸膜コーティング装置に
用いる余剰コーティング剤除去機構が孔である一例の側
断面図である。

【図５】 本発明に係る、中空糸膜コーティング装置に
用いる余剰コーティング剤除去機構が通過制限体である
一例の側断面図である。

【図６】 本発明に係る、中空糸膜コーティング装置に
用いる余剰コーティング剤除去機構と余剰コーティング
剤吸収体の一例の側断面図である。

【図７】 一般的な中空糸膜モジュール容器の一例の断
面図である。

【図８】 中空糸膜端部がコーティング剤中に浸漬され
る機構を有しない中空糸膜コーティング装置の一例の側
断面図である。

【符号の説明】

１：コーティング剤タンク ２：コーティング剤供給口 ３：コーティング剤容器 ４：コーティング剤注入ノズル ５：コーティング剤除去用バルブ ６：中空糸膜 ７：コーティング剤溜め ８：余剰コーティング剤容器 ９：回転台 １０：モーター １１：コントローラー １２：通過制限体 １３：コーティング剤吸収体 １４：モジュールケース １５：微小孔 １６：ノズル

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空糸膜をコーティングするための装置
   であって、中空糸膜束を回転させる手段と、中空糸膜束
   端部が挿入されたコーティング剤溜め部分に排出口が設
   けられていることを特徴とする中空糸膜コーティング装
   置。
2. 【請求項２】 該排出口に開閉機構が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の中空糸膜コーティング装
   置。
3. 【請求項３】 余剰コーティング剤除去機構が、タイマ
   ーまたは回転数によるコーティング剤溜め部分開閉機構
   であることを特徴とする請求項１乃至２記載の中空糸膜
   コーティング装置。
4. 【請求項４】 余剰コーティング剤除去機構が、コーテ
   ィング剤溜め部分に予め空けられた孔であることを特徴
   とする請求項１乃至２記載の中空糸膜コーティング装
   置。
5. 【請求項５】 該排出口の排出側に余剰コーティング剤
   容器が設けられていることを特徴とする請求項１乃至２
   記載の中空糸膜コーティング装置。
6. 【請求項６】 余剰コーティング剤除去機構において、
   コーティング剤溜め部分が繊維織物，不織布，多孔体の
   １種または複数種から成ることを特徴とする請求項１乃
   至２記載の中空糸膜コーティング装置。
7. 【請求項７】 除去された余剰コーティング剤を吸収す
   るための吸収体を備えることを特徴とする請求項１乃至
   ６記載の中空糸膜コーティング装置。
8. 【請求項８】 中空糸膜と共に回転するコーティング材
   容器にコーティング剤を滴下する構造を有することを特
   徴とする請求項１乃至７記載の中空糸膜コーティング装
   置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８記載の装置を用いたこと
   を特徴とする中空糸膜コーティング方法。
10. 【請求項１０】 架橋シリコーン液をコーティング剤に
    用いたことを特徴とする請求項８記載の中空糸膜コーテ
    ィング方法。