JPS61220711A - 中空糸集束体の端部接着方法 - 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、液体又は気体の選択透過性を有する中空糸状
機能性分離膜集合体の端部を接着する方法に関する。

近年の技術の進歩により、膜分離技術は海水の淡水化、
かん水脱塩を始め、半導体工業における純水製造、工場
用水の回収他各種の分野における液体又は気体の分離、
濃縮工程において既に実用化が行なわれている。特に、
海水、かん水製水化に代表される液体分離技術の進歩は
その中核となる逆浸透膜及び逆浸透膜を実用化に適した
形状にした逆浸透モジュールの開発に負うところが大き
く、多くの研究者達が、より優れた膜素材及びモジュー
ルを得るべく、日頃より絶えまない研究開発に従事して
いる。これら、液体又は気体の分離性能は、分離膜素材
に影響される事はもちろんであるが、そのモジュール形
状及び製作技術により大きく影響される。モジュールは
物質移動を行なう膜を容器に収納し固定したもので、実
用性を考慮すると、一定容積中に出来るだけ多くの膜面
積を収納出来る事が望ましい。一般に代表的なモジュー
ル形状としては、スパイラル型、中空糸型、チューブラ
−型、又気体分離においては、プレートアンドフレーム
型等が知られている。特に海水、かん水製水化等におい
ては、耐汚れ性、洗浄性に勝るスパイラル型の優位が実
証されているが、清浄な液体又は気体の分離、濃縮にお
いては、モジュール単位体積内での膜充填率に勝る中空
糸型モジュールも多く検討されている。中空系型モジュ
ールは一般に中空糸を数千水〜数十万本束状に集束し、
集束糸束両端を洩れの無い様接着した構造を有している
。端板の一端又は両端は、接着俊切断開孔されており、
中空糸外周部より内部孔内へ選択透過された透過液又は
透過液体が該開孔部より流出する構造となっている。中
空糸モジュールにおいて洩れの無い県東接着部を得るた
めの接着技術は、同モジュール製作の上で、最重要の技
術であった。

従来、中空糸束の両端を洩れの無い様に接着するための
いくつかの手法が試みられている。最も簡単な糸状集束
体の接着方法としては、静置注形という手法がある。こ
れは、中空糸を束状に集束した後、粘度の低い接着剤液
だめ槽の中に集束体端部を浸漬し、時間をかけて接着剤
自身をいわゆる毛管現象を利用して集束糸束内部に浸透
させた侵硬化させる方法であるが、該集束体の直径が大
きくなると、又中空糸の充填密度が高くなると、接着剤
を中空系集束体の中心部まで完全に浸透させる事が困難
な場合がある。この静置注形時の不浸透問題を解決する
ために、バイブレータ−を併用し、該中空糸集束体を接
着剤液槽に浸漬した状態でバイブレータ−により機械的
振動を与え、接着剤の該中空糸集束体内への浸透効果を
助長させる方法も知られている。本方法は、接着剤の浸
透効果を向上させる上で有効な方法であるが、接着剤の
種類、振動の状態によっては、付与された機械振動のエ
ネルギーにより接着剤硬化時の発熱温度が高くなり、耐
熱性に劣る中空糸膜素材に影響を与えることがおり、必
ずしも好ましい方法とは言い難い。最近一般的に行なわ
れている遠心成形法は遠心力を利用して接着剤を中空糸
集束体内へ強制的に浸透させる方法であり、中空糸集束
体端部の接着法としては信頼のおける方法でおる。しか
し当然のことながら本方法には遠心成形機が必要であり
、設備投資の額もモジュール形状の大型化に伴い増加し
てくる問題点があった。

本発明者らは、上記中空糸分離膜集束体の端部接着方法
における欠点を解消し、該中空糸集合体の端部接着を行
なう確実な、かつ安価な方法について鋭意検討を行ない
、本発明を見出したものである。

すなわち、本発明の目的とするところは、中空糸状分離
膜を束ねて成る中空糸集合体の端部接着方法を提供する
にある。

この様な発明の目的は、前記特許請求の範囲に記載した
とおり、中空糸集合体の端部接着プロセスにおいて該中
空糸集合体を収納出来得る減圧容器及び真空ポンプ等の
減圧源を設ける事により、基本的に達成される事が出来
る。

本発明において端部接着される中空糸集合体を構成する
中空糸は、液体又は気体に対し選択透過性を持つ中空糸
状高分子分離膜であり、該中空糸集束体の端部接着に用
いる接着剤は、１液性又は２液性の液体接着剤、具体的
にはイソシアネート系、エポキシ、ポリエステル、セル
ロース接着剤等である。

本発明の特徴は、この様な中空糸状高分子分離膜集束体
の端部接着において、該端部を液状接着剤に浸漬した後
肢集合体全体を一定時間減圧状態に保ち、しかる後に圧
力を変化させる点にある。

ここで、本発明の中空糸集束体の端部接着方法を図面に
示す実施態様により具体的に説明する。

第１図は、本発明の中空糸集束体の端部接着方法を具体
的に実施するのに用いる装置の概略図である。図におい
て、中空糸集束体１は、端部に接着剤注形用容器２が取
付けられ、圧力容器９の内部に治具４．５等により静置
されている。圧力容器９には、容器内を減圧状態に保つ
ための真空ポンプ等の減圧源１１への接続口６、及び真
空状態を解消するためのベントバルブ７、及び容器内の
圧力を示す圧力計８が設置されている。該中空糸集束体
の端部接着においては、まず該中空糸集束体１の端部に
取付りられた接着剤注形容器２の中に液状接着剤が注入
される。液状接着剤としては、イソシアネート系、エポ
キシ、ポリエステル、セルロース系等の一液又は二液性
の液状接着剤が適用され、好ましくはイソシアネート系
のウレタン接着剤及び又はエポキシ系接着剤が望ましい
。又、本処理における接着剤の該中空糸集束体内部への
浸透効果を更に向上させるために接着剤粘度はあまり高
くない事が望ましく、好ましくは５０００ＣＯ（センチ
ポイズ）以下である事が望ましく、必要に応じ該接着剤
を加温する方法、あるいは希釈剤添加等により該接着剤
粘度を調整する手法を用いる事も出来る。該中空糸集束
体の端面は、第２図Ａの様な中空糸切断部を有している
場合は、接着剤が中空糸内孔部に浸透する事を防止する
ために接着剤あるいはゼラチン、寒天、グリセリン等の
封止剤の注入、熱板による中空糸先端の溶融等の方法に
より中空糸内孔部の目止め処理が行なわれている。又第
２図Ｂの様に該中空糸集束体端部の中空糸が端面で折り
返され接着剤の中空糸内孔部への浸透があらかじめ防止
されている場合等には特に目止め処理は必要としない。

接着剤が該中空糸集束体１に取付けられた接着剤注形容
器２内に注入された状態で、該集束体全体は第１図の様
に圧力容器９の内部に適当な治具５及びスタンド４を用
いて静置される。続いて圧力容器９内の圧力を接続口６
に接続された真空ポンプ、エゼクタ−等の減圧源１１を
用いて一定時間減圧状態に保った後減圧源１１を停止さ
せベントバルブ７を調節し圧力容器内の圧力を変化させ
る事により、該接着剤注形用容器２内の接着剤は該中空
糸集束体１の内部に浸透する。減圧状態直前接着剤注入
直後、該接着剤は第３図Ａに示す如く該中空糸集合体の
内部に十分浸透している状態ではないが、系全体を一定
時間減圧状態にする事で接着剤の浸透を妨げている該集
束体内の空気を除去し、かつ空気が除去される時の付随
効果により接着剤の該集束体内への浸透効果が促進され
る。

接着剤の接着剤注形用容器２内への注入は常圧大気開放
下の状態で行なわれる事が出来るが、容器内に専用注形
ノズルを設ける方法等により減圧下の条件において直接
接着剤を該接着剤注形容器内へ注入すると、効果も一段
と向上する。該中空糸集合体を一定時間放置する時の減
圧度は一般に５００ｍ１ｎＨＱ　〜−７６０ｍｍＨｇが
望ましく、好ましくは−６５０〜−７６０ｍｍＨｇの中
高真空状態が望ましい。接着剤の種類、成分、及び２液
性接着剤の混合状態によっては、減圧時に接着剤中に含
まれる低沸点成分や混合時に巻き込まれた空気等が泡と
なり発生し著しい接着剤液面の上昇を引き起す事もあり
、この時は減圧度を低くする等の手段を用いて、気泡の
発生を調節する事が出来る。減圧時間は目標減圧度に達
した後１〜１０分程度が普通であるが、接着剤や中空糸
の物性、性質等により最適時間を選定する事が出来る。

一定時間の間該中空糸集束体１及び接着剤注形用容器２
を減圧状態に保った時点において接着剤は第３図Ｂに示
ず様な半浸透状態になっている。

ここでベントバルブ７を調整あるいは開放により外気を
該容器９内に導通させ該容器９内圧力を高める事により
接着剤液面１５を相対的に加圧し、一種の空気振動を付
与する事により接着剤は該中空糸集束体内部へ充分浸透
し、第３図Ｃのような良好な浸透状態が得られる。又こ
の減圧及び加圧の一連の操作を数回くり返す事により、
更に好ましい浸透状態を得る事が出来る。

本方法により、液体又は気体の選択透過性を有する中空
糸状高分子分離膜集束体の端部接着において接着剤の該
集束体内への良好な浸透状態が得られるが、本方法にお
いては減圧状態から常圧又は相対的な加圧状態へ圧力を
変化させる時に接着剤の浸透に伴い接着剤の液面１５が
直径１００ｍｍ程度の集束体において、通常１０〜２５
ミリ程度低下する。よって第３図りの様に両者液面差だ
け中空糸の周面は薄く接着剤が塗布され、モジュールの
実用化時に中空糸折れを防止する付帯効果が得られる。

従って第３図りに示す接着剤の塗布部の高さＨはｉＱｍ
ｍ以上であることが望ましい。従来のものは１０ｍｍ未
満のものであった。

この接着剤塗布部は、静置時の毛管現象でも見られるが
、本圧力変化による塗布部長さの方が一般に長く、又接
着剤の混合条件や減圧条件により調節する事が可能であ
る。又、必要あれば、減圧状態を一度常圧状態に変化さ
せた後、ボンベやコンプレッサー等により圧力気体で容
器仝休を加圧する事、あるいは加圧した状態で該接着剤
を硬化させる串により上記糸層塗布長さＨを小さくし、
平坦かつ均一な接着剤硬化面を得る事が出来る。

〔実施例〕

実施例１ 酢酸セルロース系、外径２５０μ内径１５０μ同心円状
の中空糸状逆浸透膜１２００００本を外径４Ｑｍｍの多
孔状パイプ回りに巻上げ径１５０ミリとなる様に巻回し
た俊、端部を切断、熱板にて端部を溶融目止めした後接
着剤注型キャップを取付け、圧力容器内に静置した。容
器中において大気圧下でビスフェノールＡ型エポキシ接
着剤４００ａｒ（混合物重量）を注型キャップ内に注入
した後真空ポンプにて容器内を３０Ｔｏｒｒ　（−７３
０ｍｍＨ（Ｊ）に減圧し２分間保持した後再度大気圧に
戻し、圧力容器より取り出し２５℃の雰囲気温度内で硬
化させた。接着剤注入時に比べ液面は１５ｍｍ低下して
おり、硬化後の解体目視により気泡の混入は皆無であり
、接着剤が中空糸束内に充分浸透している事が確認され
た。

〔発明の効果〕

しかして本発明によって得られる効果は次の通りである
。

（１）本発明により中空糸状液体又は気体分離膜集束体
の端部接着において、遠心設備の様な大型設備を必要と
せず、簡単な設備において接着剤を該集束体内部に気泡
の混入無く充分浸透させる事が可能となる。

（２）接着剤最終液面付近の中空糸外周部に単糸の脱落
予防のための接着剤の簿い塗布層を容易に設ける事が出
来、長期の実用化においても端部付近の糸折れ、糸脱落
を防止出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実１Ｍ態様を示す装置の概略図であ
る。第２図は中空糸集束体端面を示す概略図、又第３図
は中空糸集束体端部における接着剤の浸透状態を示す概
略図である。 １：中空糸集束体 ２：接着剤注形用容器 ３：台座 ４：スタンド ５：固定用治具 ６：減圧源接続口 ア：ベンドバルブ ８：圧力計 ９：圧力容器 １０：専用バルブ １１：減圧源 １２：中空糸集束体 １３：中空糸集束体 １４：接着剤 １５：接着剤液面 １６：接着剤注入性液面 １７：最終接着剤液面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中空糸状分離膜を束ねて成る中空糸集合体の端部接着に
   おいて、該端部を液状接着剤に浸漬した後該集合体全体
   を一定時間減圧状態に保ち、しかる後に圧力を変化させ
   る事により気泡の除去及び該接着剤を中空糸束内部に浸
   透させる事を特徴とする中空糸集合体の端部接着方法。