JPS58146406A - スパイラル型液体分離装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半透膜を用い、逆浸透技術や濾過技術等により
、液体分離を行うスパイラル型分離素子の製造方法に関
するものである。

スパイラル型液体分離素子は基本的には中心管とそれを
とりまく半透膜９分離液流路材、原液流路材の各種素材
からなり、第６図お、よび第７図に示されるように極め
て、複雑な構造をなしている。

そしてその製法は、　ｏ、　ｓｏｗ、　Ｒｅｐｏｒｔ　
ｍ８７９．　ｍ３４１゜米国特許第３，５８６，５８３
号萌細書、米国特許第６，６９７、７９０号明細書など
に見られるように、いずれも各素材ごとに張力機構を備
えたきわめて複雑な装置を用いる方法である。しかしこ
れらの張力機構を有する複雑な装置を用いても各素材に
シワを生ぜず、しかもタイトに巻き上げることは容易で
ない。分離素子の巻き上げ状態がタイトであることは分
離素子使用時の形くずれの問題、さらに逆浸透法におい
ては濃度分極による性能低下の問題などの点で重要であ
る。同装置によるスパイラル分離素子の製造方法の問題
点は必要個所に接着剤を塗布しつつ材質形状の異なる多
種の素材を複数同時に一本の中心管に巻き付ける時、素
材に塗布した接着剤の厚みが原因し、見掛上巾方向の厚
みム２の大きい素材を巻くのと同じ状態となるが。

この厚みムラの大きい素材に張力を掛はタイトに巻いて
行くと１巻き進むに従い巻き姿が不均一となシ、ついに
は素材にシワが発生し、さらにこのシワの発生は素材に
かけた張力を増すに従い助長され、必要に応じてタイト
に巻き上げることが困難となることである。上記のシワ
を発生させずタイトに巻くことを可能とする簡単なスパ
イラル型液体分離素子の製造方法として、特開昭５３−
１２Ｑ４９６がちる。その製造方法の基本は複数の素材
を予め平面状に重ね合せ、素材の少なくとも一枚の一端
を中心管に接触固定した後、素材を中心管のまわりに巻
き付ける。この際缶素材には極力張力を与えず、比較的
ゆるく巻く。この段階の巻き終った状態（以後仮巻き）
では、素材の厚みむらや前記の接着塗布による厚みむら
が吸収可能な程度のすき間を保ちつつゆるく巻かれるた
め。

シワが生じない。次に−、旦分離素子形状となったもの
に外周より外力を与えつつ、中心管を軸にして回転させ
る。回転を続けるにつれて中心管に固定された素材をベ
ースに各素材が順次ずれ行き巻き上げがタイトになり、
極めて堅牢なスパイラル液体分離素子を形成するという
ものである。

従来の素材材質では後者の製造方法において。

はとんどシワのない分離素子を得ることが出来たが、同
方法は一旦重ね合せた後、素材自体のコシの強さを利用
し、素材を離反させつつずらすことを基本としているこ
とから、比較的コシの弱い半透膜や、半透膜自身に粘着
性が有り、又は相接した素材と密着し合ういわゆるブロ
ッキング性がある場合などは、たとえこの方法を用いて
も、仮巻きの段階で大シワを１次の工程の巻締めでは小
シワを発生する。

スパイラル型分離素子における素材の・／ワ、ことに半
透膜のシワは膜に欠陥を与え１分離素子の性能をそこな
い、海水の一段淡水化可能な塩除去率９９．５４以上の
分離性能を有する半透膜を用いても同性能を維持した取
扱い容易な分離素子形体の製品とすることが不可能であ
る。

本発明の目的は、特開昭５３−１２０４９６に示される
液体分離素子の製造方法を基本としつつ、比較的コシの
ない半透膜や、膜の表面性質にかかわらず、シワを発生
せずに必要に応じてどの様にもタイトに巻くことを可能
とする高性能スパイラル型液体分離素子の製造法を提供
することにある。

すなわち本発明は、乾燥した半透膜の表面に微粒子粉ま
たは液体の滑剤を付与して、これを芯体に渦巻き状に巻
き付けることを特徴とする。

次に本発明について、詳細に述べる。

粉体や液体の滑剤は半透膜の表面に塗付することによっ
て、半透膜と相接する素材間に離接材として作用し、滑
り摩擦抵抗を減少させる。またブロッキング現象を起し
易い半透膜においては、離反性の良い表面に改質するこ
とも可能となる。これらの利点は先に述べた液体分離素
子製造過程においてシワ発生の解消に関して、極めて有
効に働く。すなわち、第２図に示される如き前準備工程
では素材を一旦平面状に１重ね合せられるが、素材間に
は自重によシ密着力が作用する。この密着力は重ねられ
た下段の素材程、また大型の液体分離素子になるに従っ
てその枚数が多くなり増大する。

次の工程の仮巻きに際し、シワなく巻き取るためには、
各素材はずれる必要がある。実際には第６図に示される
如く管に巻き付けられるにあたり。

巻き曲率の違いによって、Ｄ部の様に一旦離反してから
巻き込まれる。この時、半透膜表面に粘着性があり、か
つ半透膜自体コシか弱い場合、半透膜と相接する素材と
の密着により十分にＤ部の如き素材の山が発生せず、さ
らに半透膜と相接する素材間の滑り摩擦抵抗が大きいた
め、山が後方にずれず、シワの発生に至る。しかし１本
発明によると、この様な半透膜においても、極めてスム
ーズにずれ、一旦発生したＤ部の山は厚みによる曲率差
を吸収しつつ、増大しながら後方に順次ずれ。

シワのないスパイラル状の分離素子を得ることが出来る
。また次の工程においても本発明によって与えられつつ
回転させられる。第５図は第４図の外力を与えられた部
分Ｅ部を拡大した図である。

すなわち、Ｆ部の如く各素材が離反しつつずれながら締
って行き、適当回数回転することにより目的にあった巻
き締め状態のシワのないスパイラル型分離素子を製造す
ることが可能となる。

オた本発明により、特に半透膜表面の性質を変えること
にもよるが、滑剤付与後半造膜は取扱いが容易となり９
分離素子製造過程において１表面傷の発生が減少し、半
透膜の性能をそこなうことなく９分離素子製造が可能と
なる。

次に本発明に用いる微粒子粉および液体の滑剤について
述べる。これらの滑剤は先に述べた効果を生み出し得る
ものなら特にこだわらない。その具体的な粉体として、
タルク、澱粉、穀粉、黒鉛粉、微粉食塩、炭酸カルシウ
ム、重ノウ、フッ素系樹脂、微粉シリカ、微粉酸化チタ
ンおよびその他の有機粉などがある。また液体の滑剤と
しては食油、シリコン系油剤および界面活性剤などがあ
る。これら使用する滑剤の種類はスパイラル型液体分離
素子の製造方法および分離膜の性質によって適宜選択が
必要である。特に粉体においては平均粒径３Ｄμ以下、
望ましくは２０〜０．１μが良い。また半透膜の分離性
能上からは粉体の硬度は低いもの程好ましく、その硬度
が半透膜表面硬度に近いかそれ以上の場合、粉体の粒形
が球形で半透膜に傷を付けにくい物が望ましい。さらに
粉体の性質は均一に散布する作業性の点から凝集のしに
くい分散性の良いものが望ましい。実際に工業的に生産
され品質的にも優れる微粒子粉体としては、ニラカリ＝
＋ＭＳ−５５０ｓ、　トリフ＋２２ｏｏおよびダイキン
工業製ルブロンＬなどがある。また滑剤となる粉体およ
び液体の水との混合液はｐＨ７に近く、かつ化学的に安
定で半透膜などに影響を及ぼさないものが好ましい。

次にこれらの滑剤を付与する工程およびその方法につい
て述べる。まず滑剤は半透膜の表面に与えるのが最も簡
便であり、かつ半透膜表面性質を変え、その後の取扱い
を容易にすることから好ましい。また同様の効果を得る
ため、半透膜と相接する素材、すなわち原液流路材に滑
剤を付与する方法も考えられるが、原液流路材が開孔率
の大きいプラスチックネットであり、半透膜と初めて接
触した時は効力があるが、一度目の接触で半透膜に転写
したり、脱落し持続して効果を発揮しない欠点がある。

以上のことから前者に比べて不利である。

一般に滑剤を付与する時期は、第１図の工程概念図にお
ける半透膜製膜工程直後から仮巻き工程の直前の間又は
仮巻きと同時に行なえば良いが。

しいて云えば半透膜が単体の間に付与するのが塗布の作
業性の点から好ましい。また滑剤を前もって付与するこ
とがかえって製造上マイナス要因となる場合、たとえば
滑剤が液体である時などは後工程で接着シールする部分
等を除いて部分的に付与するとか、接着剤塗布後の仮巻
きの直前に行なうことも可能である。

半透膜に塗布する方法としては、その滑剤の性状にもよ
るが微粒子粉にあってはエアースプレー法および電子ス
プレー法な・どかあり、また粉体を分散液に混ぜ液状に
したものや、液体の滑剤においてはジャワ子法、ローラ
コーティング法および浸漬法の塗布方法がある。さらに
別の方法としては半透膜製造過程において、半透膜の表
面に直接コーティングすることも可能である。

次に本発明に用いる各素材について述べる。半透膜は一
般に逆浸透膜や限外濾過膜などで用いるセルローズアセ
テートフィルムやポリアミドなどのポリマーフィルムお
よび乾燥した複合フィルム等の半透膜が可能である。ま
た外方を与えて巻きしめ工程でシワを生じにくい素材と
して補強材の上に半透膜を形成したもの２例えば補強材
としてポリエステル製タフタを用いたもの等も総じて半
透膜として用いることが可能である。

原液流路材としてはシート状の薄い多孔質の素材が用い
られ、具体的には立体交叉構造のプラスチックネット等
が流体の流動抵抗が小さくかつ厚みの薄い素材として有
効である。原液流路材は半透膜全面に位置しなくとも良
い。

分離液流路材もまたシート状の薄い多孔質の素材が用い
られるが機能上厚み方向の外圧に耐えるものが望ましい
。具体的にはポリエステル製トリコントを樹脂加工した
もの等が用いられる。

中心管は分離液を粟、める目的で設けられ、中空形状で
かつ管表面に中空部と通ずる多数の孔かあけられており
、ｐｆｃ、ｈＢｓ等の硬質グラスチックやステンレス等
の金属など各種材質のものが用いられる。中心管の数は
基本的には１本である。

膜シール接着剤は、原液が分離液側に半透膜を透過する
以外の手段で流入することを防ぐ目的で用いられるもの
であり、具体的には第１の半透膜と第２の半透膜と分離
液流路材をはさんで封筒状に接着する様に付与される。

接着剤としてエポキシやウレタン等の接着剤が用いられ
る。

上述したように１本発明によると分離素子の構成に必要
な素材を中心管に巻き付けるに際し、その素材の一つで
ある乾燥した半透膜にあらかじめ微粒子粉または液体の
滑剤を付与する方法をとるので、従来のなにも処置しな
いのと違い、シワな−くこれら素材を渦巻き状に巻き付
けることができ。

きわめて高性能な分離素子の製造が可能となった。

しかも滑剤の付与された半透膜はその表面が他の触 素材や素子製造装置のローラなどとの接！するい、！は
滑り現象があっても、膜表面に傷などの欠陥を１′与え
ず半透膜製造時の性能を維持した分離素子の提供が容易
となり、スパイラル型液体分離素子における海水一段淡
水化を可能にならしめた。

さらに前記の理由から欠陥のない分離素子が安定して容
易に得゛′られ、量産時におけるスパイラル型液体分離
素子の製造収率を大巾に向上させた。

以下実施例により本発明を説明する。

なお実施例に用いた液体分離膜は、素材および組成が特
開昭５６−１５８Ｑ４の実施例（１）で示されるもので
、連続的に製膜され、その製膜工程の５２−５４５１に
基づいたスパイラル型液体分離素子で基本的には第６図
および第７図に示すものと同等品であシ、その製造方法
は第１図の工程概念図により製造さ、れたものであって
、具体的には第２図に示す如く、第１の半透膜、原液流
路材（プラスチックネット）、第２の半透膜および分離
液流路材（トリコット樹脂加工品）を−組とし。

必要箇所に接着剤を付与しつつ６組重ね合せ、最下段の
分離液流路材を中心管に接触固定した後。

素材を中心管のまわりに巻き付ける。この際容素材には
極力張力を与えず比較的ゆるく巻く。次に一旦分離素子
形状となったものに第４図の様に外周より外力を与えつ
つ中心管を軸にして回転させる。回転を続けるにつれて
、第５図に示すように中心管に固定された素材をペース
に各素材が順次ずれる。適当回数回転し、堅巻きとなっ
たところで巻締めを終える。次に外径を網目状に接着剤
を含浸させたガラスフィラメントで巻き付は巻き戻りを
防止する。さらに、膜シールおよびガラスフィラメント
の接着剤硬化後１両端部シールを行ない素子が完成する
。また液体分離素子の大きさは。

通称４インチエレメントと呼ばれる外径約１００ミリ、
中心管長さ１０１６ミリで半透膜の有効透過面構が約′
７．５１ｎ”のものを用いた。さらに素子評価（２）原
液塩濃度　：　食塩Ｎａｃ１５．５チ（３）　　原水圧
力　　：　　５６ｋｇ／■１（４）　　原水温度　　＝
　２５℃ （５）　評　　価　　：　２０時間値 実施例１ タルクを主成分とする和光堂ベビーパウダー品名シッカ
ロールを半透膜１　ｍ”当り０．１〜６ｇエアースプレ
ーによシ付与した半透膜を用いて液体分離素子を製造し
、数量１０本の平均値で塩除去率９９８５チ、造水量２
．１８　ｔｏｎ／Ｅｌの性能を得た。

実施例２ 実施例１と同一の付与条件で、粉体の種類をニツカ株式
会社製ブロッキング防止しくウダー品名ニツカリコＭＳ
−ｓｓＯｓを使用、半透膜の分離素子において、数量２
本の平均値で塩除去率９９８６チ、造水量２．１２ｔｏ
ｎ／日の性能の素子を得た〇比較例１ 微粒子粉を付与しない半透膜を用いた液体分離素子にお
いて、塩除去率９８．７Ｅｌ、造水量２２１ｔＯｎ／Ｔ
３の性能を得た。

比較例２ 比較例１と同一条件の分離素子において、膜シワが多発
し、洩れ多く評価するに至らなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図り分離素子製造の工程概念図、第２図〜第４図は
本発明を実施するときの工程を説明する説明図であシ、
特に第５図は第４図における部分拡大図を示す。第６図
および第７図は本発明により製造された連続半透膜を用
いたスパイラル型分離素子の縦断面図および横断面図で
ある０１，１！１“：分離液流路材　２．２？　２”　
：第１の半透膜ｓ、　３−ｓ“：原液流路材　　４．４
？　４／／　：第２の半透膜５：中心管　　　　　　６
：張力機構 ７：分離素子　　　　　８．８？　８”　：回転ローラ
ー９二連続半透膜　　　　１０：端部シール１１：原液
出口　　　　　１２：接着部１６：中心管の孔 特許出願人　東し株式会社 第１関 第２図 第８図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 乾燥した半透膜の表面に微粒子粉また。は液体の滑剤を
   付与して、これを芯体に渦巻状に巻き付けることを特徴
   とするスパイラル型液体分離素子の製造方法。