JPH1099657A - 中空糸型分離膜モジュール - Google Patents

中空糸型分離膜モジュール

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JPH1099657A
JPH1099657A JP27528396A JP27528396A JPH1099657A JP H1099657 A JPH1099657 A JP H1099657A JP 27528396 A JP27528396 A JP 27528396A JP 27528396 A JP27528396 A JP 27528396A JP H1099657 A JPH1099657 A JP H1099657A
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JP
Japan
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hollow fiber
type separation
separation membrane
resin
fiber type
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JP27528396A
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English (en)
Inventor
Sakae Yamazaki
栄 山崎
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Kitz Corp
Original Assignee
Kitz Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性樹脂によりポッティングを行った場
合、熱可塑性樹脂の溶融粘度が二液型の熱硬化性樹脂系
接着剤の粘度よりも高いため、端部の固着シール性が中
空糸型分離膜の剛性特性及び破断強度に影響されるなど
の問題が生じていた。 【解決手段】 複数本の中空糸型分離膜2の一端若しく
は両端を、熱可塑性樹脂により結束した中空糸型分離膜
結束体1であって、中空糸型分離膜2を長さ150mmの
場合に、片持ばりの自由端における自重によるたわみが
65mm以下で、かつ、破断強度が60gf/本以上とした
ものであり、溶融した熱可塑性樹脂の粘度が高くても、
中空糸型分離膜の破損、変形を防止し、効率良く中空糸
型分離膜モジュールを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子工業、光学工
業、精密工業、食品工業、飲料工業、医療・医薬品工業
等における洗浄用の有機溶剤、塗料、感光材料・接着剤
等及び飲料工業におけるアルコール性飲料等、有機溶剤
及び有機溶剤を含む流体の処理等に用いる中空糸型分離
膜モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、逆浸透膜、限外ろ過膜、精密ろ
過膜、気体分離膜、透析膜等に代表される中空糸型分離
膜を用いて流体を処理する場合、中空糸型分離膜のシー
ル固定をするためには、二液効果型の接着剤を使用して
いた。詳しくは、複数本束ねた端部を、二液型の熱硬化
性樹脂系接着剤、例えばポリウレタン樹脂やエポキシ樹
脂などの接着剤でシール固着するようにしている。
【0003】また、熱可塑性樹脂でシール固着すること
により形成した中空糸型分離膜モジュールも提案されて
おり、このように熱可塑性樹脂を用いて中空糸型分離膜
を結束する一例として、中空糸型分離膜を複数本束ねた
端部を目止めし、金型内で溶融した熱可塑性樹脂内に挿
入し、その後、熱可塑性樹脂を徐冷固化して、端部をシ
ール固着し、シール固着した中空糸型分離膜の先端を切
り落とし、中空糸型分離膜を開口させ、中空糸型分離膜
モジュールを形成する方式も提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前者の二液型の熱硬化
性樹脂系接着剤は、使用直後は粘度が非常に低く、中空
糸型分離膜の剛性によらず良好なシール固着ができる
が、この接着剤は、耐溶剤性が低く、かつ溶出物が多い
という問題点がある。そこで、耐溶剤性が高く、溶出物
が少ない熱可塑性樹脂を用いてシール固着する後者の中
空糸型分離膜モジュールが提案されている。しかしなが
ら、この方式も熱可塑性樹脂の溶融粘度が二液型の熱硬
化性樹脂系接着剤の粘度よりも高く、端部の固着シール
性が中空糸型分離膜の剛性特性及び破断強度に影響され
るなどの課題を有している。
【0005】本発明は、上述した従来の問題点を解決す
るため、鋭意研究の結果、開発に至ったものであり、中
空糸型分離膜の曲げ特性と押し込み速度の関係を調べ、
効率的にポッティングする条件を提供することを目的と
し、換言すると、熱可塑性樹脂によりポッティングを行
った場合であってもシール固着性が高く、かつ中空糸型
分離膜の破損のない安定した品質の中空糸型分離膜モジ
ュールを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、複数本の中空糸型分離膜の一端若しくは
両端を、熱可塑性樹脂により結束した中空糸型分離膜結
束体であって、前記中空糸型分離膜を、長さ150mmの
場合に、片持ばりの自由端における自重によるたわみが
65mm以下で、かつ、破断強度が60gf/本以上とした
ものであり、溶融した熱可塑性樹脂の粘度が高くても、
中空糸型分離膜の破損、変形を防止し、効率良く中空糸
型分離膜モジュールを形成することができる。
【0007】また、前記中空糸型分離膜をポリプロピレ
ン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホ
ン樹脂、フッ素系樹脂などの耐熱性樹脂を用いて成形
し、前記熱可塑性樹脂として、ポリエチレン樹脂、ポリ
プロピレン樹脂などのポリオレフィン樹脂を用いている
ので耐溶剤性が高く、有機溶剤を含む流体の処理などに
用いることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について説明する。本発明における中空糸型分離膜モ
ジュールにおける中空糸型分離膜結束体は、天然高分子
化合物又は合成高分子化合物よりなる中空糸型分離膜を
複数本束ね、この束ねた中空糸型分離膜の開口端部相互
を熱可塑性樹脂を素材としたポッティング部によってシ
ール固着して得られる。なお、ポッティング部の素材で
ある熱可塑性樹脂を中空糸型分離膜の素材の熱溶融温度
又は分解温度以下で、ポッティング部の熱溶融温度以上
の温度範囲で溶融し、この中に挿入した中空糸型分離膜
とポッティング部とが完全に相溶せずに、両者の接合境
界面が明確に残存する半溶着状態となるようにする。
【0009】束ねた中空糸型分離膜の開口端部の結束手
段としては、第一に、ポッティング部を構成する素材の
微細な粉末をアルコールなどに懸濁させペースト状に練
った後、中空糸型分離膜モジュール開口端部を前記ペー
ストに押し込み、中空糸型分離膜の構成素材の溶融温度
以下、ポッティング部の溶融温度以上の雰囲気下でベー
キングし溶融後、冷却する方法、第二に、予め、ポッテ
ィング部と成る熱可塑性樹脂を金型内で溶融させ、結束
した中空糸型分離膜の開口端を封止後挿入し、冷却する
方法などがある。
【0010】次に、図面を用いて本発明の実施形態を詳
細に説明する。図において、1は複数本の中空糸型分離
膜2を結束して成る中空糸型分離膜結束体、3は複数本
の中空糸型分離膜2の端部をシール固着する熱可塑性樹
脂によって成形されたポッティング部であり、4は中空
糸型分離膜結束体を収納するハウジングで、被処理流体
を流入する流入口5を設けた外筒体4aと、処理済流体
を流出する流出口6を設けた蓋体4bとで構成され、各
種のカートリッジやモジュールを構成することができ
る。なお、ハウジング4には、流入口5および流出口6
のほか、用途に応じてパージ用の流入口および流出口を
設けても良い。
【0011】中空糸型分離膜結束体1を構成する中空糸
型分離膜2には、素材として耐熱性樹脂であるポリプロ
ピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリス
ルホン樹脂、フッ素系樹脂などが用途に応じて適宜選択
され、殊に、成形後の中空糸型分離膜の特性が、長さが
150mmの時の片持ばりの自由端において、自重による
たわみが65mm以下、破断強度が60gf/本以上となる
ものが用いられる。
【0012】また、複数本の中空糸型分離膜2の端部を
シール固着する熱可塑性樹脂は、用途や中空糸型分離膜
2の素材に応じて、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン
樹脂などのポリオレフィン系樹脂又はPFA、ETF
E、FEPなどのフッ素樹脂から適宜選択され、好まし
くは中空糸型分離膜2の材質の融点との差が20℃以上
のものである。なお、中空糸型分離膜結束体1を収納す
るハウジング4の素材には、中空糸型分離膜2の端部を
シール固着する熱可塑性樹脂と同じ素材若しくは同系統
の樹脂を用いるのが好ましい。
【0013】ここで、中空糸型分離膜結束体1及びこれ
を用いた中空糸型分離膜カートリッジの製造方法を説明
する。ポリプロピレン樹脂を素材とし、長さが150mm
の時の片持ばりの自由端における自重によるたわみが3
0mm、破断強度が160gf/本である中空糸型分離膜2
をポッティング部3の断面積と中空糸型分離膜2の総断
面積の比が30から65%になるように複数本束ね、U
字状に折り曲げ、両端を整え束ねて一つの結束端部2a
を形成し、更に、この結束端部2aを封止する。そし
て、金型内で溶融したポリエチレン樹脂内に結束端部2
aを挿入する。
【0014】ここで、金型内のポリエチレン樹脂を中空
糸型分離膜2の素材であるポリプロピレン樹脂の熱溶融
温度又は分解温度以下で、ポリエチレン樹脂自身の溶融
温度以上の温度範囲、例えばポリエチレン樹脂の融点に
対して5〜10℃高い温度、において溶融し、中空糸型
分離膜2とポッティング部3とが完全に相溶せずに、両
者の接合境界面が明確に残存する半溶着状態となるよう
にする。なお、この時のポリエチレン樹脂の溶融粘度を
5万〜50万センチポイズ、結束端部2aの挿入速度を
0.05〜5mm/minとする。
【0015】その後、ポリエチレン樹脂を自身の融点よ
り20度程度低い温度で徐冷固化して、結束端部2aに
ポッティング部3を成形する。そして、このポッティン
グ部3の先端を切り落としたり、熱により溶かすことに
より、ポッティング部3内にシール固着された複数本の
中空糸型分離膜2の端部を開口させ、中空糸型分離膜結
束体1を形成する。
【0016】さらに、ポリエチレン樹脂を徐冷固化する
際、この中空糸型分離膜結束体1をハウジング4の外筒
体4a内に挿入し、半溶着した結束端部2aのポッティ
ング部3の外周面と外筒体4aの開口端内周面とを融着
し、最後に、蓋体4bと外筒体4aの開口端とを融着し
て、中空糸型分離膜カートリッジを形成する。
【0017】前述のように形成した中空糸型分離膜カー
トリッジは、耐薬品性に優れ、かつ常用使用圧力が3kg
f/cm2であり、薬品用の中空糸型分離膜カートリッジと
して優れた性能を発揮した。
【0018】次に、ポッティング部3の素材となる溶融
した熱可塑性樹脂に、中空糸型分離膜2を挿入する場
合、中空糸型分離膜2の特性の違いによる影響について
説明する。熱可塑性樹脂への中空糸型分離膜の挿入条件
としては、熱可塑性樹脂の粘度、挿入速度、中空糸型分
離膜の剛性、熱可塑性樹脂と中空糸型分離膜との融点の
差である。特に、中空糸型分離膜の剛性は最も重要な要
素であるが、中空糸型分離膜の剛性が単に硬ければ良い
のではなく、カートリッジ作成上、破断強度が重要であ
り、この二点を調和した中空糸型分離膜により効率的に
カートリッジを作成できることが判明した。
【0019】各種の曲げ特性と破断強度を持つ中空糸型
分離膜を溶融したポリエチレン樹脂に挿入し、中空糸型
分離膜カートリッジを作成し、中空糸型分離膜の曲げ特
性がカートリッジ作成上影響がでるか試験を行なった結
果を示す。中空糸型分離膜の自重の折れ曲がり特性を下
表に示す。
【0020】
【表1】
【0021】更に、中空糸型分離膜の破断強度による影
響を下表に示す。
【0022】
【表2】
【0023】上記結果により、中空糸型分離膜の自重に
よるたわみが65mm以下で、破断強度が60gf/本以上
の場合に、中空糸型分離膜の端部を熱可塑性樹脂内に良
好な状態で挿入可能であることが明らかとなった。な
お、自重によるたわみが65mm、破断強度が60gf/本
の場合の挿入条件は、熱可塑性樹脂の粘度5万〜50万
センチポイズ、挿入速度0.05〜5mm/min、熱可塑性
樹脂と中空糸型分離膜との融点の差20℃以上であっ
た。
【0024】ここで、本発明の中空糸型分離膜結束体1
を収納するハウジングの形状、構造は、前述したハウジ
ング4に限定されるものではなく、ハウジングの内径に
対応させて、中空糸型分離膜結束体1やポッティング部
3を成形すれば良い。また、ハウジング4の外筒体4a
と蓋体4b、及びポッティング部3のシールは、それぞ
れを融着する他、図示しないOリングなどを介在させる
ことによって行っても良い。
【0025】更に、中空糸型分離膜2をU字状に折り曲
げない場合は、複数本束ねた中空糸型分離膜2の両端部
を、結束端部2aをシール固着するのと同様、熱可塑性
樹脂を用いてシール固着すれば良い。
【0026】
【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
によれば、溶融した熱可塑性樹脂内に中空糸型分離膜を
挿入して、中空糸型分離膜結束体を形成した場合でも、
中空糸型分離膜の破損、損傷を無くして中空糸型分離膜
本来の性能を生かすことができ、かつ、効率良く中空糸
型分離膜モジュールを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における中空糸型分離膜結束
体を用いた中空糸型分離膜モジュール及びカートリッジ
を示す断面図である。
【符号の説明】
1 中空糸型分離膜結束体 2 中空糸型分離膜 3 ポッティング部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01D 71/68 B01D 71/68

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数本の中空糸型分離膜の一端若しくは
    両端を、熱可塑性樹脂により結束した中空糸型分離膜結
    束体であって、前記中空糸型分離膜は、長さ150mmの
    場合に、片持ばりの自由端における自重によるたわみが
    65mm以下で、かつ、破断強度が60gf/本以上である
    ことを特徴とする中空糸型分離膜モジュール。
  2. 【請求項2】 前記中空糸型分離膜がポリプロピレン樹
    脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹
    脂、フッ素系樹脂などの耐熱性樹脂から成ることを特徴
    とする請求項1記載の中空糸型分離膜モジュール。
  3. 【請求項3】 前記熱可塑性樹脂がポリエチレン樹脂、
    ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン樹脂から成る
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の中空糸型分離膜
    モジュール。
JP27528396A 1996-09-27 1996-09-27 中空糸型分離膜モジュール Pending JPH1099657A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002535129A (ja) * 1999-01-29 2002-10-22 ミリポア・コーポレイション 中空繊維膜コンタクター
JP2012183501A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 Kitz Microfilter Corp ナイロン中空糸膜モジュール及びその製造方法
KR20160114290A (ko) * 2015-03-24 2016-10-05 주식회사 아스트로마 유체 분리 장치
US10898860B2 (en) 2015-03-24 2021-01-26 Arstroma Co., Ltd. Fluid separation apparatus comprising fluid separation membrane, and fluid separation membrane module

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