JPS605204A - 中空繊維型流体分離装置の製造方法 - Google Patents

中空繊維型流体分離装置の製造方法

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JPS605204A
JPS605204A JP11022083A JP11022083A JPS605204A JP S605204 A JPS605204 A JP S605204A JP 11022083 A JP11022083 A JP 11022083A JP 11022083 A JP11022083 A JP 11022083A JP S605204 A JPS605204 A JP S605204A
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JP
Japan
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hollow fiber
fluid separation
separation device
epoxy adhesive
container
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JP11022083A
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English (en)
Inventor
Hidehiro Nakaya
中家 栄弘
Kenji Kanekiyo
兼清 健治
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Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
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Publication date
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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】 (イ)′技術分野 本発明は、中空繊維型流体分離装置(以下、「流体分離
装置」と略称する)の製造方法に関する。更に詳しくは
、多孔性芯管に中空繊維を捲き付けながら該繊維間にエ
ポキシ系接着剤を該流体剤を該容器中に注入して硬化さ
せて流体分離装置を形成する方法に関する。
(ロ)従来技術 近年、高分子膜を用いて流体混合物中の特定成分を分離
する、いわゆる膜分離プロセスは、相変化を伴わない省
エネルギー型の分離どして注目を浴びており盛んに工業
的に利用されている。
膜プロセスを工業的規模で行なう場合に、分離速度およ
び透過成分の純度がプロセスの工業性を評価する重要な
因子である。
分離速度を大きくするKは分離装置単位体積当りの膜面
積を大きくすること、膜透過の推進力である膜両面のm
産着を大きくすることが好ましい。
中空繊維状の膜はこれらの点において満足できる膜形状
であるため混合流体を高圧で供給して分離するのに最も
広く利用されている。このような分離においては、流体
分離装置の耐圧性を冒めることか必要であるとともに、
流体混合物が流体分離装置の高圧側から低圧側の透過流
体に洩れ、混入することは膜分離の目的上防止しなけれ
ばならない0 これらの目的を達成すべく種々の流体分離装置の製造方
法が提供されている。例えば、特開昭50−14958
5号で記述されているように、中空繊維を集束する工程
で集束しながら接着剤を少量ずつ付着させて集束糸端部
を固定したのち円筒状等の容器に充填し、集束糸端部と
該容器壁との間に更に接着剤を注入して密封する方法が
ある。
この方法においては、該容器と流体分離装置との脱着が
事実上不可能であるという不都合を生じる。また、完全
気密性の保持も容易でない。
流体分離装置と円筒状容器の脱着が可能な方法としては
、実開昭49−95234号に記載されているように、
パツキンとしての弾性リングを設けることが考案されて
いる。°この方法の欠点は、弾性存在すれば流体混合物
が流体分離装置のII、Ii圧側から、ピンホール部を
介して低圧側の祷過流に洩れ、混入し著しく流体分離効
率が低下することである。
特に流体としてガス系を用いるガス分離においては、ガ
ス分子径がオンダストローム単位のものであるため極度
にガス分離効率が低下しほとんど実用化困難となる。
(ハ)発明の目的 本発明の目的は、上述のような従来の流体分離装置の成
型の欠点を解消し、容易に形成することかで今且つ完全
気密状態を保持でき流体分離効率に優る流体分離装置を
提供するにある。
に)発明の構成 本発明に係る中空繊維型流体分離装置の製法は、多孔性
芯管に中空繊維を捲き付は該繊維間に2成分系接着剤を
光横、硬化させて中空繊維型流体分離装置を形成する方
法において、中空繊維を捲き付けながら、中空繊維型流
体分離装置の両側部に1く粘度(η:ボイズ)くの範囲
の粘度(η)を有するエポキシ系接着剤を塗布して繊維
間に充填し、中空繊維のガラス転移温度より低い温度に
おいて硬化させて密封し、その後、注型容器に実質的に
垂直に立て、次いでエポキシ系接層剤を容器中に注入し
硬化させ、該流体分離装置を形成することを%徴とする
(ホ) 好′ましい態祿 以下、本発明の詳細な説明する。
一4f、/多孔性芯管にフィラメントワインダー等によ
って中空繊維をトラバースさせ捲きつけながらエポキシ
系接着剤を流体分離装置の両端部に塗布して塗布部にお
ける繊維間の空隙部に充填し、同時に、硬化させ繊維間
隙部を密封1−る。その手法の一例を第1図に示す。第
1図において、多孔性芯管6に中空繊維2fzcl−ラ
バースガイド1によっテトラハースしながら捲き付ける
。ローラー表面をブラシ状に構成したブラシ状ローラー
4が流体分離装置の捲径の増大と共にスライドする様に
設けられ、流体分離装置の両端部3にエポキシ系接着剤
5を塗布して繊維間に充填する。ブラシローラー4の塗
布中は流体分離装置の設計により任意に設定することが
できる。塗布に際し、接着剤の硬化が起るような温度そ
の他の条件を選ぶことによって、塗布された接着剤が硬
化して繊維間隙部を督封する。
その後、第2図に例示するように、流体分離装置の偏心
、変形を防止するために注型容器8中に流体分離装置を
実質的に垂直に立て、エポキシ系接着剤7全容器8中に
注入し硬化させて、流体分離装置を製造する。注型容器
8としては金属製。
グラスチック製などを用いるが、接着剤が接着し得る材
質である場合には、あらかじめ容器内壁面に流体分離装
置が離脱し易いよう離型剤等をコーティングしておく。
上述の説明から明らかなように、本発明方法においては
、中空繊維を多孔性芯管に捲き付けるワイン、ダーなど
の装置を除けば格別の装置を必要とせず、工程性の向上
1合理化を計ることができ経済上有利である。また、あ
らかじめ多孔性芯管に中空繊維を捲き付けながら流体分
離装置の端部を成型しておくことは、単に中空繊維を巻
き付けたものを注型容器で注型する方法に比べて、流体
分離装置の偏心、変形などを未然に防止できるば〃・り
でなく、毛管現象による実質的な有効膜面積の低下も防
止できる。
ここで膜分離上重要なことは、空隙部の存在である。す
なわち、所定巾を以って接着剤を塗布充填した部分に連
続的な空隙が存在すれば、該空隙部を介して低圧側の透
過流へ流体混合物が洩れ、混合して著しく分離効率を低
下させる。この空隙は、繊維どうしが平行に隣り合った
繊維間に、接着剤の未充填によって発生し易い。また、
塗布時のエポキシ系接着剤の硬化反応温度が高いと、中
空繊維の熱収縮による変形などが発生して好ましくない
。これらを解消するために、塗布時におけるエポキシ系
接着剤の粘度(η)がlくη<: 100(単位:ポイ
ズ)の範囲にあり、且つ、硬化時における温度が中空繊
維のガラス転移温度より低く保持しなければならない。
η〉100 では空隙部を解消することが容易でなくな
るばかりか、はなはだしくは中空繊維の捲き付けそのも
のが困難となる。η〈1では、毛管現象などによって流
体分離装置の中心に接着剤が移動して実質的な有効膜面
積を低下させるばかりでなく、中空繊維を捲き付ける為
の流体分離装置の回転運動によって生じる遠心力などで
塗布部附近を汚染させる。そのため、捲付速度を著しく
低速に保たなければならず実用化し難い。
また、前述の空隙に関して、この種の空隙が円筒状容器
に流体分離装置を弾性リングなどを用いて充填させる際
に、弾性リングなどと流体分離装置の接触面に発生して
いると前述同様に流体分離効率を著しく低下させる。こ
の場合の空隙は注型容器で注型する際に、エポキシ系接
着剤の注入及び混合時の空気抱込みなどによって発生す
る。これを防止するには自然脱泡による方法があるが、
接着剤の硬化反応の進展とともにその粘度が増加し脱泡
は容易でない。また、注型容器の内壁面及び流体分離装
置面に付着した気泡は自然脱泡ではほとんど不可能であ
る。これを可能にするには、注型容器中に接着剤を注入
硬化させる時に第3図に例示するような減圧筒9を用い
て強制脱泡させることが望ましい。第3図において、1
0は排気口であり、この排気口から真空ポンプなどによ
って強制排気させ減圧状態とじ脱泡させる。減圧力の設
定は脱泡可能な状態に任意設定するが、硬化反応が急激
に促進する恐れがある場合や高温発熱する場合には光分
留意することが必要である。
(へ)発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、形成
が容易で、工程性1分離効率VC優れる流体分離装置を
得なことができる。
(ト)実施例 以下、更に実施例によって説明するが本発明はこれに限
定されるものでない。
実施例1 極限粘度が0.75のポリエナレンフタレートを300
℃で溶融し、スリット幅0.lOmのcuをt。
た中空繊維用紡糸口金(スリット最外径1.0++on
切欠部間距離Q、3Qmn、フィラメント数24)を使
用し、紡糸速度100077L/分の条件でポリエステ
ル中空繊維(ガラス転移温度70℃)を製造l−た。
得られたポリエステル中空繊維の形状は内径30μ、外
径50 aであった。該ポリエステル中空繊維を′東束
して600フイラメントとし、フィラメントワインダー
にて多孔性芯管(長さ1.677L、径35寵φ)にト
ラバースさせlがら、25rn/分の捲速度で捲き付け
た。同時にブラシ状ローラーによって塗布中15crn
で流体分離効率の両端部に、エポキシ系接着剤(η=5
ボイズ)’!r塗布した。
その後、中空繊維の巻付を中断し、接着剤が硬化する浦
で流体分離装置面を回転さぜた。硬化時の塗布部の温度
を測定したところ、40℃であった。
得られた流体分離装置のサイズは、長さ1.5m。
径120nonφであった。
その後、シリコーン系接着剤をコーティングした金属袈
注型答器に流体分離装置ilf立て、先のエポキシ系接
着剤を注入し硬化させて成型し、公知の円筒型容器に充
填して、ヘリウム及び窒素ガスの透過性を個別に測定し
た。その供給圧力は10kg/cm であった。その結
果を表に示した。 この結果を後掲の比較例の場合と比
較してみると、本発明の流体分離装置は透過性能および
分離効率に優れていることが判る。 ゛ 比較例1および2 エポキシ系接着剤(比較例1はη=0.5ボイズ比較例
2はη=500ポイズ)を用いるほかは実施例1と同様
に行なった。その結果を0表に示す。比較例]において
は、塗布中が実施例1に比べて両端部合わせて1Ocr
nはど広がっており実質的な有効膜面積が実施例1より
少なく、また塗布時の接着剤の充填が不充分なのか分離
度が著しく低下していることが判る。比較例2は中空繊
維の多孔性芯管への巻付そのものが困難であり、塗布部
が偏心していた。また、塗布時の接着剤の充填斑のため
か透過流量は多いが、比較例1と同様に分離度が著しく
低下していた。
比較例3 エポキシ系接着剤(η=6ポイズ)を用いるほかは実施
例1と同様に行なった。但し硬化時の温度は100℃で
あった。その結果を表に示す。 硬化温度が高かった為
か、塗布部の中空繊維が収縮し変形しており、流体分離
装置も偏心していた。
実施例2 注型容器で流体分離装置を成型する際に、第3図に示す
ような減圧装置を用いて減圧脱泡した他は実施例1と同
様に行なった。減圧の条件は減圧力1001■H9,減
圧時間20分とした。その結果を次表に示す。減圧後、
注型容器中の接着剤中に気泡は全く見られなかった。
これらの結果より、減圧脱泡により分離効率がより向上
することが判る。
以下余白
【図面の簡単な説明】
第1図は、多孔性芯管に中空繊維を捲き付けながら接着
剤を塗布して流体分m装置を形成する態様−例を示す概
略図、第2図は流体分離装置を注型する態様の一例を示
す概略図、第3図は減圧筒を用いて注凰する態様の一例
を示す概略図である。 参照数字の説明二 1 トラバースガイド、 6 多孔性芯管、2 中空繊
維、 7 注型部、 3 塗布部、 8 注型容器、 4 ブラシ状ローラー、9 減圧筒、 5 エポキシ系接着剤、 10 排気口。 特許出願人 旭化成工業株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士 内 1)幸 男 弁理士 山 口 昭 之 第1図 第2図 第3図 手続補゛正書(自発) 昭和59年5月7日 特許庁長官 若 杉 和夫殿 1、事件の表示 昭和58年 特許願 第110220号2、発明の名称 中空繊維型流体分離装置の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 (003)旭化成工業株式会社4、代理人 (外 3 名) 5、補正の対象 (1)明糺曹の「発明の詳細な説明」の欄(2)図面(
第1図) 6、補正の内容 (1)((イ) 明細書】0頁2行「ポリエチレンフタ
レー)J((fポリエチレンテレツクレート」と訂正す
る。 (ロ)明細uF11i1行「シリコーン系接着剤」を「
シリコーン系離型剤」と訂正する。 (ハ)明細書13百表中ヘリウムガスお工び窒素ガスの
透過係数態位’ (C,C:、”cm/就・闘Hg・−
)」?それぞれII’ (c、 c4 cm/sec 
・zHg −crtl ) Jと訂正する。 (21第1図全添付朱記した通り訂正する。 7、添付書類の目録 補正図面(第1図) 1部 第1図 手続補正書(自発) 昭和59年9JEJJlS日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和58年 特許願 第110220 号2、発明の名
称 中空繊維型流体分離装置の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 (003)旭化成工業株式会社 4、代理人 (外 3 名) 5、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 6、補正の内容 (1)明細書第4頁第6行「接着剤側等の」を「接着剤
側等に」と訂正する。 (2)明細書筒13頁表中ヘリウムガスおよび窒素ガス
の透過係数単位r (c、c、 arm/ sec*k
Hg*crn’)Jをそれぞれ「(c、c、 −cm/
 sec ・cmHg ’cm2) 、ilと訂正する

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、多孔性芯管に中空繊維を捲き付け、該繊維間に2成
    分系接着剤を充填、硬化させて中空繊維型流体分離装置
    を形成する方法において、中空繊維を捲き付けながら中
    空繊維型流体分離装置の両端部に1く粘度(η:ポイズ
    )<30(1)範囲の粘度(η)を有するエポキシ系接
    着剤を塗布して繊維間に充填1/、中空繊維のガラス転
    移温度より低い温度において硬化させて割封し、その後
    、注型容器内に実質的に垂直に立て次いでエポキシ系接
    着剤を容器中に注入し硬化させ、該流体分離装置を形成
    すること全特徴とする中空繊維型流体分離装置の製造方
    法。 2、注型容器内に実質的に垂直に立て次いでエポキシ系
    接着剤を該容器中に注入して硬化させるに際し、減圧装
    置にて、減圧脱泡しながら硬化させる特許請求の範囲第
    1項記載の中空繊維型流体分離装置の製造方法。
JP11022083A 1983-06-21 1983-06-21 中空繊維型流体分離装置の製造方法 Pending JPS605204A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0338582A2 (en) * 1988-04-22 1989-10-25 Praxair Technology, Inc. Tubesheet for semipermeable membrane devices

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50103483A (ja) * 1974-01-21 1975-08-15

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