JPH10341A - スパイラル型膜エレメントおよびその製造方法 - Google Patents

スパイラル型膜エレメントおよびその製造方法

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JPH10341A
JPH10341A JP15792396A JP15792396A JPH10341A JP H10341 A JPH10341 A JP H10341A JP 15792396 A JP15792396 A JP 15792396A JP 15792396 A JP15792396 A JP 15792396A JP H10341 A JPH10341 A JP H10341A
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JP
Japan
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membrane
spiral
adhesive
separation
membrane element
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JP15792396A
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English (en)
Inventor
Masaaki Ando
雅明 安藤
Ichiro Kawada
一郎 河田
Masahiko Hirose
雅彦 廣瀬
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い圧力下での処理や加熱および冷却が繰り
返される処理に用いられても接着剤による接着部の剥離
が生じることのないスパイラル離膜エレメントを提供す
ることである。 【解決手段】 封筒状膜4を構成する2枚の分離膜2,
2の3辺の接着部5では、互いに接合される分離膜2の
表面に予めプライマーを塗布し、乾燥させた後、接着剤
を塗布して分離膜2同士を接着している。また、封筒状
膜4の開口部側端部と集水管1との接着部6では、集水
管1の表面に予めプライマーを塗布し乾燥させた後、接
着剤を塗布して、分離膜2と集水管1の外周面とを接着
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、逆浸透膜分離装
置、限外濾過装置あるいは精密濾過装置などの膜分離装
置に用いられるスパイラル型膜エレメントおよびその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、流体の濃縮あるいは精製処理
などに膜分離装置が用いられている。この膜分離装置に
使用される膜エレメントの一形式としてスパイラル型膜
エレメントが知られている。図1は、スパイラル型膜エ
レメントの製造方法の一工程を模式的に示した斜視図で
ある。また、図2はスパイラル型膜エレメントの断面図
であり、(a)は図1中のX−X線断面を示し、(b)
はY−Y線断面を示している。
【0003】図1および図2に示すように、スパイラル
型膜エレメントでは、透過液スペーサ3(図示省略)の
両面に2枚の分離膜2を重ね合わせ、その3辺を接着剤
により接着することにより封筒状膜(袋状膜)4が形成
されている。そして、この透過液スペーサ3が挿入され
た2枚の分離膜2の内側領域が透過液流路を構成してい
る。また、図2(b)に示すように、封筒状膜4の開口
部側は、集水管1の周囲に巻き付けられ、一方の分離膜
2の開口部側端部の両側端と集水管1の外表面とが接着
剤により接着されている。
【0004】さらに、封筒状膜4は、その表面上にネッ
ト状(網状)の原液スペーサ(図示省略)を配置した状
態で原液スペーサを巻き込むように集水管1の外周面に
スパイラル状に巻回されている。そして、この原液スペ
ーサが原液流路を構成している。
【0005】図1において、スパイラル型膜エレメント
の一端面から供給された原液10は封筒状膜4の外面に
沿って原液スペーサによって構成された原液流路を通過
する。通過の際に、分離膜2の内側に透過した透過液1
2は、封筒状膜4内に構成された透過液流路を通り集水
管1の内部に流れ込み、集水管1を通りスパイラル型膜
エレメントの外部に取り出される。一方、原液中の溶媒
が透過して溶質分が濃縮された原液11は原液流路を通
りスパイラル型膜エレメントの他端面から外部へ取り出
される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
スパイラル型膜エレメントは、封筒状膜4の3辺に沿う
接着部5および封筒状膜4の開口部側端部の両側端と集
水管1との接着部6がそれぞれ接着剤を用いて接着され
ている。このため、このスパイラル型膜エレメントの使
用条件によっては、これらの接着部5,6の接着が剥離
し、これに起因して分離性能が低下するという問題があ
った。
【0007】例えば、従来のスパイラル型膜エレメント
が逆浸透方式の膜分離装置に用いられる場合において
は、原液の浸透圧以上の操作圧力で分離処理が行われ
る。この圧力は、潅水や海水の脱塩を目的とする場合に
は70kgf/cm2 以下であるが、より高濃度の原液
の分離処理を目的とする場合には、さらに高い圧力がス
パイラル型膜エレメントに加えられる。
【0008】図2(b)において、高圧下で原液を処理
すると、分離膜2と集水管1との接着部6における集水
管1と接着剤との界面で樹脂剥離が生じ、その結果、巻
回された分離膜2間に構成された原液流路を通って流動
すべき原液が樹脂剥離を生じた箇所を通って直接集水管
1の内部へ流入するという不都合が生じた。
【0009】また、封筒状膜4の接着部5に高い圧力が
作用することにより、接着樹脂が剥離し、分離膜2同士
の接着部5に破れ箇所が生じた。そして、封筒状膜4の
外面に沿って流れるべき原液の一部がこの破れ箇所を通
り分離膜2の内部に流入し、透過液に混入して集水管1
の内部に流入するという不都合が生じた。
【0010】このように、高圧下での分離処理において
は、分離膜2と集水管1との接着部6および分離膜2同
士の接着部5のいずれかに接着樹脂の剥離や破損箇所が
生じ、原液が透過液に混入して処理液の溶質の除去率が
低下するという不具合が生じた。
【0011】また、従来のスパイラル型膜エレメント
が、食品用途の原液や薬品用途の原液を処理対象とする
膜分離装置に用いられる場合、これらの液は無菌である
ことが要求されるために、分離処理の開始前あるいは終
了後に雑菌汚染を防ぐための90℃の熱水による殺菌処
理が行なわれる。そして、熱水による殺菌後、原液は再
びスパイラル型膜エレメントに通液される。この際、原
液の種類によっては腐敗防止のために、10℃以下の低
温にした状態で通液される。
【0012】このような処理において、スパイラル型膜
エレメントには分離処理前の熱水殺菌、低温の原液通
液、分離処理後の熱水殺菌の各工程により加熱、冷却、
加熱の温度変動が繰り返し与えられ、これに伴って各部
材の膨張、収縮が繰り返される。膨張あるいは収縮の程
度は、各部材の材料の熱膨張特性により異なる。このた
め、分離膜2と集水管1との接着部6においては両者の
熱膨張特性の差により、集水管1と接着樹脂との界面で
樹脂剥離が生じ、この剥離箇所を通して原液が直接集水
管1の内部の透過液に混入する。このため、処理液の溶
質の除去率が低下するという不具合が生じた。
【0013】本発明の目的は、高い圧力下での処理や加
熱および冷却が繰り返される処理に用いられても部材の
接着部の剥離が生じることのないスパイラル型膜エレメ
ントおよびその製造方法を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係るスパイラル型膜エレメントは、重ね合わせた分離
膜の3辺を接着して袋状膜を形成し、袋状膜の開口側の
所定部分を有孔中空管の外周面に接着し、袋状膜を有孔
中空管の外周面にスパイラル状に巻回してなるスパイラ
ル型膜エレメントにおいて、接着剤を介して接着される
被接着材の表面にプライマー(前処理剤)が塗布されて
いるものである。
【0015】本発明に係るスパイラル型膜エレメントに
おいては、接着剤によって接合される接着部において、
接着剤が塗布される被接着材の表面に予めプライマーが
塗布されている。プライマーは接着剤と被接着材との接
合を強化する働きをなす。したがって、接着強度が高ま
り、接着部に圧力や熱荷重などが付加された場合でも接
着部分の剥離が生ずることを防止することができる。そ
れによって、接着部分の剥離に起因するスパイラル型膜
エレメントの分離能力の低下を防止することができる。
【0016】特に、袋状膜と有孔中空管との接着部にお
ける有孔中空管の表面にプライマーが塗布されているこ
とが好ましい。これにより、有孔中空管の表面と接着剤
との間の接着強度が高まり、この接着部における袋状膜
の剥離や破損を防止することができる。したがって、袋
状膜の外側を流れる原液がこの有孔中空管と分離膜との
接着部の剥離箇所を通って有孔中空管の内部に流れ込む
ことによって分離効率が低下することを防止することが
できる。
【0017】また、袋状膜の分離膜同士の接着部におけ
る分離膜の表面にプライマーが塗布されていることが好
ましい。これにより、分離膜と接着剤との間の接着強度
が高まり、袋状膜の周辺部分に剥離や破損が生じること
が防止される。したがって、原液が袋状膜の内部の透過
流体通路を通り有孔中空管の内部に流れ込むことによっ
て膜エレメントの分離効率が低下することを防止するこ
とができる。
【0018】特に、プライマーはポリウレタン樹脂また
はエポキシ樹脂からなってもよい。また、本発明に係る
膜エレメントの製造方法は、重ね合わせた分離膜の3辺
を接着して袋状膜を形成し、袋状膜の開口側の所定部分
を有孔中空管の外周面に接着し、袋状膜を有孔中空管の
外周面にスパイラル状に巻回してなるスパイラル型膜エ
レメントの製造方法において、接着部における被接着材
の表面にプライマーを塗布した後、接着剤を塗布して被
接着材を接合するものである。
【0019】本発明に係るスパイラル型膜エレメントの
製造方法においては、接着剤によって接合される接着部
において、接着剤が塗布される前に予めプライマーが塗
布されている。プライマーは接着剤と被接着材との接合
を強化する働きをなす。したがって、接着強度が高ま
り、接着部に圧力や熱荷重などが付加された場合でも接
着部分の剥離に起因するスパイラル型膜エレメントの分
離能力の低下を防止することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明に係るスパイラル型膜エレ
メントは、接着剤を用いて接合した接着部の構造が従来
のものと異なっており、他の構造は上述の従来のスパイ
ラル型エレメントの構成を適用することができる。した
がって、ここでは、再度図1および図2を参照して本発
明に係るスパイラル型膜エレメントの構成および製造方
法の一例について説明する。
【0021】図1および図2(a)に示すように、封筒
状膜(袋状膜)4を構成する2枚の分離膜2,2の3辺
の接着部5は接着剤により接合されている。また、図1
および図2(b)に示すように、封筒状膜4の開口部側
端部の両側端が集水管1の外表面に接着剤により接着さ
れている。接着部5では、互いに接合される分離膜2の
表面にプライマーが塗布され、また接着部6では集水管
1の表面にプライマーが塗布されている。このプライマ
ーとしては、樹脂の軟化点が90℃以上のものであれば
よく、例えばポリウレタン系樹脂やエポキシ系樹脂など
のプライマーが用いられる。このプライマーを乾燥させ
た後、例えばポリウレタン樹脂(日本ポリウレタン工業
(株)製コロネート)等からなる接着剤を塗布し、接着
部5では分離膜2同士を、また接着部6では分離膜2と
集水管1の外周面とを接着する。
【0022】接着剤を塗布する被接着面に予めプライマ
ーを塗布すると、接着剤と被接着面との接着力が向上
し、原液の処理圧力が高い場合にも接着部5,6の剥離
を防止することができる。また、処理時に温度変化が繰
り返し与えられた場合でも、接着部6での剥離を防止す
ることができる。
【0023】
【実施例】ここで、分離膜2として芳香族ポリアミド系
逆浸透膜(日東電工株式会社製NTR−70SWC)を
用い、図1に示す集水管1と分離膜2との接着部6にお
ける集水管1の表面ならびに封筒状膜4の接着部5にお
ける2枚の分離膜2の表面にそれぞれプライマー(日本
ポリウレタン工業(株)製ニッポラン3110)を塗布
し、乾燥させた後、ポリウレタン樹脂(日本ポリウレタ
ン工業(株)製コロネート)接着剤を塗布して実施例1
のスパイラル型膜エレメントを作製した。
【0024】また、比較のために、分離膜2として上記
と同様の逆浸透膜を用いかつプライマーを用いない比較
例1のスパイラル型膜エレメントを作製した。そして、
実施例1および比較例1のスパイラル型膜エレメントに
対し、35000ppmのNaCl水溶液(pH6.5
に調整)を原液に用いて、圧力100kgf/cm2
温度25℃の条件下で逆浸透試験を行い、それぞれのス
パイラル型膜エレメントの性能を評価した。
【0025】比較例1のスパイラル型膜エレメントの場
合には、35000ppmのNaCl水溶液の塩の阻止
率が98.0%から28.2%に低下した。しかし、実
施例1のスパイラル型膜エレメントの場合はNaCl水
溶液の塩の阻止率が98.0%から変化しなかった。
【0026】さらに、逆浸透試験後、各膜エレメントの
接着部の観察を行った結果、比較例1のスパイラル型膜
エレメントでは、集水管1と分離膜2の接着部6および
封筒状膜4の接着部5の双方に破れが確認された。しか
し、実施例1のスパイラル型膜エレメントには剥離や分
離膜2の破れの発生が見られなかった。
【0027】上記の結果から、実施例1のスパイラル型
膜エレメントでは、各接着部での接合強度が向上し、耐
圧性が向上していることがわかる。次に、分離膜2とし
て芳香族ポリアミド系逆浸透膜(日東電工株式会社製N
TR−759HG)を用いて、図1に示す集水管1と分
離膜2の接着部6における集水管1表面にプライマー
(日本ポリウレタン工業(株)製ニッポラン3110)
を塗布し、乾燥させた後、ポリウレタン樹脂(日本ポリ
ウレタン工業(株)製コロネート)接着剤で接着し、実
施例2のスパイラル型膜エレメントを作製した。
【0028】また、比較のために、分離膜2として上記
と同様の逆浸透膜を用い、かつプライマーを用いずに比
較例2のスパイラル型膜エレメントを作製した。この実
施例2および比較例2によるスパイラル型膜エレメント
に対し、90℃の熱水と10℃の冷水とを30分ずつ交
互に通液する操作を30回繰り返し行った。さらに、こ
の処理の後、1500ppmのNaCl水溶液(pH
6.5に調整)を原液に用い、圧力15kgf/c
2 、温度25℃の条件下で逆浸透試験を行い、それぞ
れのスパイラル型膜エレメントの性能を評価した。
【0029】比較例2のスパイラル型膜エレメントの場
合は、熱水および冷水の繰り返し処理の前後において、
NaCl水溶液の塩の阻止率が99.5%から90.2
%に低下した。これに対し、実施例2のスパイラル型膜
エレメントでは、熱水および冷水の繰り返し処理の前後
において、NaCl水溶液の塩の阻止率が99.5%か
ら変化しなかった。
【0030】また、通液実験後、集水管1と分離膜2の
接着部6の観察を行った結果、比較例2のスパイラル型
膜エレメントでは、接着部6の樹脂剥離の発生が見られ
たが、実施例2のスパイラル型膜エレメントでは接着部
6の樹脂剥離の発生は認められなかった。
【0031】上記の結果から、実施例2のスパイラル型
膜エレメントでは、集水管1と分離膜2の接着部6での
耐熱強度が向上していることがわかる。このように、本
発明によれば、高圧下の分離処理あるいは温度変動が生
じる条件下での分離処理においても、膜エレメントの接
着部の剥離や破損の発生が防止され、このために、高濃
度の原液を逆浸透方式を用いて処理することが可能とな
り、さらに食品や医薬品用途におけるなど高温処理、あ
るいは汚染防止や粘度を調整するためや結晶化を防止す
るための高温処理の必要がある原液を処理することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スパイラル型膜エレメントの製造方法の一工程
を模式的に示す斜視図である。
【図2】(a)図1中のX−X線断面図、および(b)
Y−Y線断面図である。
【符号の説明】
1 集水管 2 分離膜 4 封筒状膜 5,6 接着部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重ね合わせた分離膜の3辺を接着して袋
    状膜を形成し、前記袋状膜の開口側の所定部分を有孔中
    空管の外周面に接着し、前記袋状膜を前記有孔中空管の
    外周面にスパイラル状に巻回してなるスパイラル型膜エ
    レメントにおいて、接着剤を介して接着される被接着材
    の表面にプライマーが塗布されていることを特徴とする
    スパイラル型膜エレメント。
  2. 【請求項2】 前記袋状膜と前記有孔中空管との接着部
    における前記有孔中空管の表面に前記プライマーが塗布
    されていることを特徴とする請求項1記載のスパイラル
    型膜エレメント。
  3. 【請求項3】 前記袋状膜の分離膜同士の接着部におけ
    る分離膜の表面に前記プライマーが塗布されていること
    を特徴とする請求項1または2記載のスパイラル型膜エ
    レメント。
  4. 【請求項4】 前記プライマーがポリウレタン樹脂また
    はエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項1〜3
    のいずれかに記載のスパイラル型膜エレメント。
  5. 【請求項5】 重ね合わせた分離膜の3辺を接着して袋
    状膜を形成し、前記袋状膜の開口側の所定部分を有孔中
    空管の外周面に接着し、前記袋状膜を前記有孔中空管の
    外周面にスパイラル状に巻回してなるスパイラル型膜エ
    レメントの製造方法において、接着部における被接着材
    の表面にプライマーを塗布した後、接着剤を塗布し、前
    記被接着材を接着することを特徴とするスパイラル型膜
    エレメントの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4712416A (en) * 1984-03-13 1987-12-15 Sms Schloemann-Siemag Ag Six-high roll stand with offset inner backup rolls
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WO2018168820A1 (ja) * 2017-03-17 2018-09-20 住友化学株式会社 ガス分離膜エレメント、ガス分離膜モジュール、及びガス分離装置

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