JPS61157308A - 中空糸型膜モジユ−ル - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、中空糸型膜モジュールに関するものてである
。さらに詳しくは、接着封止部が同一のまたは異なる接
着剤で多層に接着封止されていることを特徴とする中空
糸型膜モジュールに関するものである。逆浸透法や限外
濾過法は液体の精密な分離、精製、濃縮などを行なう技
術であり、各種材質の半透膜がモジュールに加工されて
用いられている。

この半透膜モジュールは、逆浸透法や限外ｐ過去装置の
心臓部であり、このモジュールの性能が設備の能力を左
右すると言っても過言ではない。

したがって、用途に応じて最適の型式のものが用いられ
ている。その中の一つである中空糸型膜モジュールはそ
のコンパクト性、プライミング容積の小さなことなどの
利点があるため各分野で広く用いられている。

この中空糸型膜モジュールは、長さ３００〜１０００ｍ
、外径０．１〜１填〆程度の中空糸を数千本〜数万本束
ねて円筒状のケースに挿入して端部を主としてエポキシ
系の接着剤により、接着封止して硬化後、端面を開口さ
せるためとトリミングのための切断を行ない、さらにキ
ャップを接着または溶着、またはネジ込みによってとり
つけ、製造される。

（従来技術） 従来、中空糸型膜モジュールの端部を接着封止するため
には主として接着力が強固で、耐熱性もあり、機械的に
強いエポキシ系の接着剤が使われている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このエポキシ系の接着剤は硬化時自己発熱が大
きいため、大量につかうと温度分布を生じ、硬化むらを
生じる。その結果として硬化した接着剤の内部に歪が蓄
積されることになる。

また、エポキシ系の接着剤は非可とり性であシル収縮率
も比較的大きいので、特に大口径の中空糸型膜モジュー
ルでは使用する接着剤の量も多く、必然的に内部の歪も
大きくなり、ケースと接着剤との剥離が生じるなどの問
題があった。

このような問題を解決するだめの技術として、この非可
とう性エポキシ系接着剤を用いて一旦接着封止し、ケー
スと接着剤との間を熱衝撃、機械的衝撃などで、故意に
剥離させ、生じた間隙に同じ接着剤を再度注入する方法
などが提案されているが、完全ではない。

このようなケースと接着剤との剥離はモジュールの製造
時だけでなく、使用中、特に熱殺菌を行なったシ、比較
的高温の液を処理して洗浄する時に冷水などを用いるよ
うな場合の温度変化にさらされるとケースと接着剤の膨
張−収縮率の差により剥離を生じることが多かった。

中空糸型膜モジュールの接着封止部のこのような剥離は
実用上致命的なトラブルを招来する。

なぜならば、中空糸型膜モジュールを多数本使用したシ
ステムにおいて、たとえ一本でもこのような状態になる
とトラブル箇所の発見に時間を要し、且つリークしたモ
ジュールを交換したとしても、一旦汚染したシステム全
体を洗浄するのに長時間を要することになる。

特に除菌を目的とした液体処理装置などではたとえ微少
なリークでも漏洩したわづかな量の菌が増殖してシステ
ム全体に汚染が拡大するため、特に問題が大きい。

このような状況に鑑み、本発明者らは鋭意検討した結果
、本発明を完成させた。

（発明の構成）　　　　　　　　　　　　　　　　　１
即ち、本発明は［円筒状のケースに中空糸束を充填し、
該中空糸束端部とケース端部との間および個々の中空糸
相互間を接着剤で接着封止された中空糸型モジュールに
おいて、端部接着封止部がモジュール長さ方向に２層以
上の多層接着されていることを特徴とする中空糸型膜モ
ジュール。」である。

本発明の中空糸型膜モジュールのポイントは中空糸相互
間および中空糸束端部とケース端部との接着封止部を接
着剤で少量づつ段階的に接着封止し、硬化させであるた
め、封止どとの１回の発熱量が非常に小さく、発熱ムラ
が小さくなり、結果として剥離を起こりに〈〈シたとこ
ろにある。また、１回ごとの接着剤層が薄くなるため、
硬化時の収縮が半径方向だけでなく、モジュールの長さ
方向にも起９易くなり、収縮て伴う残留内部応力が低減
される。

なおかつ、１度接着封止され硬化した部分が次の接着封
止に於いて、構造材としての働きをするために接着封止
されたケース端部の歪が小さくなシ、非常に堅固な接着
状態が得られる。では、次に本発明の中空糸型膜モジュ
ールを装造する方法について詳しく説明する。

従来の中空糸型膜モジュールは中空糸束端部とケース端
部および個々の中空糸端部相互間を接着封止するのには
、一種類の接着剤を一回の連続注入で行ない、結果とし
て同一接着剤の一層だけが接着封止部を形成していた。

このモジュールでは、ケースと接着封止部が小さな熱衝
撃で剥離を生じた。これに対して１回の接着封止を本発
明の中空糸型膜モジュールのようにわずか、２回に分け
て接着封止するだけで、小さな熱衝撃に対して、剥離を
生じなくなった。

さらに、４回以上に分けて接着封止を行うと、８０℃の
熱衝撃に対しても剥離を生じなくなった。

本発明の中空糸型膜モジュールのように多段に分けて接
着封止する場合、接着封止の分割回数は、２回でも効果
はあるが、回数が多いほど効果が加速度的に増大する。

しかし、分割回数を多くするとそれだけ長時間を要し、
生産性が低下する。したがって、中空糸型膜モジュール
の大きさと、許容される作業時間を考慮して、分割回数
を選ぶべきである。

また、接着封止の各段階ごとに接着剤の種類をかえるこ
とも可能である。

第１図は、本発明の中空糸型膜モジュールの端部接着封
止部分を示したモジュール長さ方向の断面の模式図で、
５段に分けて接着封止をした１例である。第１図におい
て１−１は個々の中空糸で材質はポリアクリロニトリル
系、ポリスルホン系、セルロース系、その他どんな材料
のものでもよい、２−２は、接着封止部で５層の接着封
止部が示されている。

各層の接着剤の種類は同一のものでもよいし、異なった
種類のものを組み合わせてもよい。同一の接着剤だけを
多層に形成させた場合の接着封止部はわずかに境界線が
観察される程度である。

３−３はケースで材質はアクリル系樹脂、ポリスルホン
系樹脂、ＰｖＣなど樹脂単独のものでもよいし、ガラス
繊維などで強化したＦＲＰでもよいし、場合によっては
金属製でもよい。ケースの形状は通常は円筒形のものが
選ばれるが、異形のものであっても差し支えはない。

４−４は、中空糸型膜モジュールにおける眩々の中空糸
１−１とケース３−３との間に形成される空間で限外濾
過モジュールの場合は透過液の流路となる部分である。

（用途によってはここが原液流路側になる使い方をする
場合もある）５−５は、同モジュールの端部キャップの
内側部分で限外濾過モジュールの場合は、原液の流路と
なる部分である（用途によってはここが透過液流路側と
なる使い方をする場合もある）。

また、一般に接着封止部の長さは中空糸型膜モジュール
のサイズによって適宜調節されるが、たとえば−例とし
て全長１０００＋ｏ＋程度、ケース内径１００ｆｉ程度
の場合は２５瓢程観が適切である。

これに対して本発明の中空糸型膜モジュールのように接
着封止部が多層に形成されている場合は接着封止部の強
度が増大しているので短かくすることができる。即ち、
接着剤使用量が節約できると　　ｔｌいうメリットもあ
る。

また、本発明の中空糸型膜モジュールを製造する場合に
用いる円筒状ケースの端部内周は適度に粗化されていて
もよいし、実願昭５９−１０４１２７、実願昭５９−１
０４１２８に開示されているような凹部や貫通孔を有し
ているものでもよい。

また、本発明の中空糸型モジュールを製造する場合、遠
心方式などの動的な接着封止方法が適用される。

（発明の効果） 本発明における中空糸型膜モジュールは、１回の接着封
止に要する接着剤量が従来方法と比較し非常に少なくな
るため、接着剤の発熱を小さくおさえることができる様
になり、非常に大きな熱衝撃に耐えられる様になった。

また、従来高い熱変形温度をもつ耐熱性接着剤は、硬化
時に非常に大きな発熱をするため、残留内部応力が大き
く、これを用いた中空糸型モジュールは、熱衝撃に非常
に弱かった。しかし、本発明により、接着剤硬化時の発
熱を非常に低くおさえることができる様になったため、
従来、使用不可能であった耐熱性接着剤を使用すること
が可能となり、高い熱衝撃に耐えられる耐熱中空糸型モ
ジュールの製作が可能となった。また、同サイズのモジ
ュールを製作する場合は従来型の単層接着のものと比較
してトータルの接着剤使用量を節約できる。

以下に本発明の効果を実施例と比較例により説明する。

実施例１ 内径８２關／、外径９０１Ｉｊ／長さ３２０膚１のポリ
スルホン製ケースに内径５００μｍ、外径７００μｍの
ポリエーテルスルホン中空糸６４００本よりなる糸束を
挿入し、これを遠心接着封止装置にセットして温度８０
℃回転数８００γｐｍでエボキ７系接着剤を使って、片
側の接着長さが５ｕになる様に接着封止し、十分に硬化
収縮させた後再び同じ量で同じ接着剤をつかって同条件
で、片側の接着合計長さが１０闘になる様に遠心シール
した。この操作を繰り返して、接着長さがトータルで２
５膚１になる様にした。したがって計５回の接着封止を
行った。

そして、中空系端部の開口とトリミングのためにケース
の端末部を切断後端部キャップをとりつけてモジュール
に仕上げた。次いでこのモジュールの剥離検査を行った
が、剥離は観察されなかった。

この中空糸型膜モジュールに、９０℃の熱水を３０分間
通した後、即座に熱水をぬき１０℃の冷水を３０分間通
したが、剥離は生じなかった。

比較例１ 内径８２・ｔａｎｉ外径９０咽グ長さ３２０調のポリス
ルホン製ケースに内径５００μｍ外径７００μｍのポリ
エーテルスルホン中空糸６４００本よりなる糸束を挿入
し、これを遠心封止装置にセットして、温度５５℃で回
転数８０Ｏｒｐｍでケースと接着剤層との厚さが２５ｍ
ｍになる様に実施例１−１と同一のエポキシ系接着剤を
連続して注入し単層の接着封止部を形成させて硬化させ
た。

これをとり出してケースの端末部を切断後端部キャップ
をとりつけてモジュールに仕上げた。次にこのモジュー
ルの剥離検査を行なった結果、既に一部分に剥離が生じ
ていた。引き続いてこの中空糸型膜モジュールに８０℃
の熱水を３０分間通した後即座に熱水をぬき１０℃の冷
水を通すと、ケースと接着剤との間が完全に剥離した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる多層接着された中空糸型膜モジュ
ールの端部の断面模式図で、５層礎看された例を示した
ものである。 特許出願人　ターイセル化学工業株式会社へ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状のケースに中空糸束を充填し、該中空糸束端部と
   ケース端部との間および個々の中空糸相互間を接着剤で
   、接着封止された中空糸型モジュールにおいて、端部接
   着封止部がモジュール長さ方向に２層以上の多層接着さ
   れていることを特徴とする中空糸膜膜モジュール。