JPS6157206A - 中空糸膜モジユ−ルの製造方法 - 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】 ［＆梁上の利用分野］ 本発明は、中空糸＋１Ｑモジユールの製造方法、殊に比
較的大型のものを製造するのに適した中空糸＋１Ｑモジ
ユールの製造方法に関する。

［従来の技術］ 均質膜や多孔質膜からなる中空糸濾過膜は、平１１りに
比べ膜面積を大きくとることが可能であり、また他の濾
過手段に比較すると簡易に取り扱うことができ、かつ優
れた濾過性能を有するという特長をもつ、このため、近
年、中空糸濾過１１λをモジュール化したものを、精Ｖ
、濾過の要請される分野への適用あるいは人工臓器とし
ての適用が検討されつつある。

一般に中空糸膜モジュールは、多数の中空糸膜を集束し
た中空糸膜束を支持部材内にポリウレタン、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル等の液状樹脂により固定化した
ものであるが、この液状樹脂を注入、固定化する手段と
して、例えば遠心法により液状樹脂を中空糸膜束を形成
する中空糸膜間に液状樹脂を注入し、液状樹脂を固化さ
せる方法が一般的に用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ このような方法により中空糸濾過モジュールを製造する
場合には、固定部材となる液状樹脂を中空糸濾過膜に対
して均一に分布させて注入すること、また逆に固定部材
内に於ける中空糸濾過膜の分布の均一化を図ることが重
要である。因みに中空糸濾過膜同士が固定部材を介在す
ることなく接触した状態で固定された場合には、その部
分に微細な間隙が形成され、固定部材の仕切り部材とし
ての役割を十分果すことができなくなるという問題が生
じる。殊にモジュール内の中空糸濾過膜の本数が多く、
固定部の面積が大きい大型の中空糸濾過モジュールに於
いては、この問題が大きくなる傾向がある。

本発明の目的は、中空糸膜が支持部材内に均一に分布し
、かつ中空糸膜の固定部材に対する接着信頼性の高い中
空糸１１タモジユールの製造方法を提供することにある
。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、
支持部材と、前記支持部材の内部に固定部材により固着
した多数の中空糸膜とを有する中空糸膜モジュールを製
造する方法に於いて、多数の中空糸膜束の端部をそれぞ
れの中空糸膜間が均一に開繊されるよう処理する工程と
、端部が開繊された中空糸膜束の端部を仮固定する工程
と、この仮固定された中空糸膜の束を支持部材内に配し
、固定部材の原料樹脂を支持部材内の中空糸膜間に注入
する工程とを有することを特徴とする中空糸膜モジュー
ルの製造方法。

［発明を実施するための好適な態様］ 本発明の方法により製造される中空糸膜モジュールは、
基本的には、支持部材と、固定部材と、中空糸濾過膜と
を有して構成され、所望によりその他種々の部材が付設
されたものでもよい。

支持部材は、中空糸濾過モジュール全体を支持する機能
を果すものであり、代表的には円筒状の形状を有するが
、矩形等の断面形状のものでもさしつかえない。

本発明の中空糸膜モジュールの製造方法に於ては、先ず
モジュール完成時に開口端を形成する方向の中空糸膜束
の端部をそれぞれの中空糸膜間が均一に開繊されるよう
に処理する。

この開繊処理には種々の方法が採用でき、代表的には下
記のような方法が採用できる。

（１）端部を揃えて集束した中空糸膜束の端部に対しこ
れとほぼ垂直な方向から熱風を吹き付けることにより末
を構成する各中空糸の端部にカールを生じさせ、このカ
ールの作用により中空糸膜間を均一に開繊させる方法。

この方法における熱風温度は、中空糸膜の融点以下が好
ましく、また、熱風の吹き出し口は、少なくとも集束し
た中空糸膜束の占める断面積より狭いことが好ましい、
熱風を吹き付けるに際しては、この吹き出し口あるいは
中空糸ｎり束を移動させ、できるだけ各中空糸の端部の
カールの方向がランダムに向くように実施することが好
ましい、また、中空糸膜のカール発生部は、例えば５ｃ
ｍ程度以内の比較的短い部分とするのが好ましい。

（２）上記方法に準する方法であるが、中空糸膜の端部
側面を中空糸膜に融点以下のカールが生ずる温度の熱板
に接触させ１次いでこれら中空糸膜を集束して端部を揃
えることにより開繊させる方法。

この方法に於いてもカール発生部は、比較的短い部分で
あることが好ましく、またカールの大きさは極く僅かに
カールの認められる程度で十分本発明の目的が達成でき
、余り大きなカールを発生させると逆に次の端部の仮固
定処理が実施し難くなるため適当ではない、また、ここ
でいう熱板とは、コテ、加熱された丸棒等を包含し、そ
の形状は特に限定されない。

（３）端部を揃えた中空糸膜束の端部の中空糸膜間に微
粉末を付着させることにより中空糸股間の均一な開繊を
行う方法。

この方法に於いて用いる微粉末としては１粒子径が１〜
数百−の球形のものが好ましく、例えばポリエチレン、
ポリプロピレン、テフロン、ポリ塩化ビニル、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリカーボネート等各桂ポリマーの
粉末、鉄、アルミニウム、マグネシウム、砂等の無機物
等が挙げられる。

（４）中空糸膜束を高圧電極間を通過させるかまたは高
圧電極に接触させることによる所謂静電開繊法により実
施する方法。

マルチフィラメントに対する静電開繊法には種々の方法
が知られているが、いずれの方法を採用してもよい０代
表的な静電開繊法を利用した方法として、筒状の高圧電
極間に中空糸膜束を接触させることなく通過させる方法
、中空糸ｎ！２に電解液等の導電性物質を付着させ、こ
れに高圧電流を通電させる方法等が挙げられる。

（５）端部を揃えた中空糸ｍ束の端面を、該中空糸ｎり
の融点以上の温度に加熱された平板にほぼ垂直に圧接さ
せることにより各中空糸膜束の端部を溶融させ、この溶
融物により各中空糸１１９間が物理的に隔離され、これ
によって均一な開繊を行う方法。

この方法では、端部の溶融部分が増加するにしたがい各
中空糸膜間の間隔は徐々に拡がって均一な開繊が行われ
る。なお、この方法に於いては、開繊処理工程とこれに
引き続く中空糸１漠東端部の仮固定工程とが同時に実施
される。

モジュールを構成する全ての中空糸膜は、上記開繊処理
に先立ち、あるいは開繊処理後に、Ｕ字状、直線状等所
望の形状に束ね、端部が開繊された中空糸膜束が得られ
る。

上記のようにして端部が開繊された中空糸膜束は、次い
でこの開繊状態を保ったままの状態で該端部を仮固定す
る。この仮固定は、中空糸膜束の端部を薄板状に仮固定
するのがよい、中空糸膜の端部を薄板状に仮固定するに
際しては、種々の方法が採用できるが１例えば平坦な底
面を有する容器内に固定部材として使用するのと同様な
液状樹脂を極く少量充填し、端部が開繊された中空糸膜
束の端部を速やかにこの容器の底部まで浸漬して中空糸
膜束の端部に樹脂を付着させ、そのままの状態で該樹脂
を固化させて薄板状の仮固定部を形成するのが最も簡易
な方法である。この際、仮固定部に於ける中空糸膜の開
口端は、全てがこの樹脂等により閉塞されるのがよい、
仮固定を実施する目的は、均一に開繊された中空糸膜束
をそのままの状態で仮固定することに加え、固定部材を
形成する液状原料樹脂をこの仮固定部の上部へ注入する
工程に於いて、液状原料樹脂が中空糸膜の中空部の深い
位置まで侵入して、最終的に形成される中空糸モジュー
ルの開口端が閉塞されることのないよう保護することに
もある。仮固定部の厚みは、上記目的が達成できる範囲
でできるだ（す薄いことが好ましく、通常は、　１〜５
■程度の厚みのものとして形成される。

次いでこの仮固定された中空糸１ｇ束を支持部材内に配
し、固定部材の原料である、ポリウレタン、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル、シリコン樹脂等の液状樹脂を
支持部材内の中空糸膜間に注入する。この液状樹脂の注
入に際しては桂々の方法が採用でき、例えば適当な治具
を使用して支持部材と中空糸膜束の仮固定部との間隙か
ら液状樹脂が漏洩しないように密封した後、非固定の中
空糸膜束側から液状樹脂を注入してもよいが、薄板状の
仮固定部に複数の樹脂注入針を中空糸膜の仮固定部側か
ら非固定側に向けて突き刺し、この樹脂注入針を介して
液状樹脂を注入する方法が好適に適用できる。また、樹
脂の注入に際し、中空糸膜束の仮固定部とは反対側から
中空糸膜束に対して張力を加え、液状樹脂の注入操作に
より支持部材内の中空糸膜が移動し偏在することのない
ようにすることが好ましい。

中空糸膜を支持部材内の固定部材中に均一に分布させる
ためには、直接的には中空糸膜束を支持部材内に均一に
分布するよう配し、この均一分布を保った状態で液状樹
脂を注入し、そのままの状態で該樹脂を固化させればよ
い、しかし、現実的には上記方法を具体化することは困
難である。本発明の方法のように、その端部が均一に分
布するようにして予め仮固定した中空糸膜束を支持部材
内に配し、次いで液状樹脂の注入および固化を実施する
ことによって支持部材内で中空糸膜が偏在することなく
均一に分布させることが可能となる。殊に比較的大型の
ものを製造する場合に本発明の方法を採用した場合には
、従来法に比較すると中空糸膜の分布は大幅に改善され
る。

この後の液状原料樹脂の固化以後の工程についでは、従
来の中空糸膜モジュールの製造法と同様な工程が採用で
き、例えば遠心法により、液状原料樹脂を中空糸膜の仮
固定部側へ均一に移動させつつ固化させ、中空糸膜が支
持部材内に固定される。液状原料樹脂が固化した後、使
用した治具をモジュールから取り除き、該樹脂が固化し
て形成された不要な部分の固定部材を切断除去するとと
もに、中空糸膜の端部を開口化することにより中空糸膜
モジュールの製造が完了する。

［本発明の効果］ このような本発明の方法によれば、比較的大型の中空糸
膜モジュールの製造に際しても、中空糸膜束は、端部が
均一かつ適度に開繊されて仮固定　　　　、されている
ので、支持部材内でもこの均一分布を保った状態で液状
の原料樹脂の注入が可能となる。したがって、中空糸濾
過膜と固定部材とが良好な１ａ若状態を呈し、固定部材
が仕切り部材として高い信頼性をもって機能する中空糸
膜モジュールを製造することができ、中空糸膜モジュー
ルの適用分野の拡大を図ることが可能となった。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に従ってより詳細に説明する。

実施例１ 前記（５）の方法により、外径３１］Ｏｕの三菱レイヨ
ンＵ５！ｉ！ポリエチレン中空糸膜を１０　、０００本
集束した中空糸膜束を直径８５ｍｍの予め１９０℃に加
熱したアルミニウム製の熱板に接触させ、端部を溶融さ
せ、溶融部分の厚みが２Ｈになる様に調整した。

しかる後、該中空糸膜束を内径８５ｍｍ、長さ８０ｍｍ
の円筒状の固定部材内に装着し、日本ポリウレタン■製
ポリウレタン接着剤を溶融部分側から注入し、固定した
。

該試料を水圧法により圧力３Ｋｇ／ａｍ２Ｇで３０分間
リーク試験した結果、リークは皆無であった。

さらに該試料の固定部分を切断して縦断面を肉眼観察し
た結果、固定部材長Ｂｏａｍに渡って接着材がほぼ均一
に注入されていた。

比較例１ 実施例１と同様の中空糸膜束を端部処理しない状態で内
径Ｂ５■履、長さｆｌｏｓｓの円筒状の固定部材内に装
着し、日本ボリウ、レタン■製ポリウレタン接着剤を中
空糸膜束の端面から注入し、固定した。

該試料を実施例１と同様の方法によりリーク試験した結
果、約１０ケ所からリークした。

さらに実施例１と同様の方法により切断面を肉眼観察し
た結果、接着剤が注入されていない部分が５カ所あった
。

実施例２ 前記（１）の方法により、外径３３０騨の三菱レイヨン
■製ポリエチレン中空糸膜を１０　、０００本集束した
中空糸膜束の端面を１３０℃の熱風で５分間処理して端
部にカールを発生させる様に調整した。

しかる後、該中空糸膜束を内径８５＋＊＋＊、長さＯＯ
■の円筒状の固定部材内に装着し、日本ポリウレタン■
製ポリウレタン接着剤をカール部分から注入し固定した
。

該試料を実施例１と同様の方法によりリーク試験した結
果、リークは皆無であった。

さらに実施例１と同様の方法により切断面を肉眼観察し
た結果、固定部材長８０ｍｍに渡って接着剤がほぼ均一
に注入されていた。

実施例３ 前記（３）の方法により、外径３９０μの三菱レイヨン
■製ポリエチレン中空糸膜を１０　、０００本集束した
中空糸膜束の中空糸膜間に粒子径的２０ｕのポリエチレ
ンパウダーを付着させて調整した。

しかる後、該中空糸膜束を内径８５層１、長さＯｈａの
固定部材に装着し、日本ポリウレタン■製ポリウレタン
接着剤をパウダー付着部分から注入し固定した。

該試料を実施例１と同様の方法によりリーク試験した結
果、リークは皆無であった。

さらに実施例１と同様の方法により切断面を肉眼観察し
た結果、固定部材長８０ｍ■に渡って接着材がほぼ均一
に注入されていた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）支持部材と、前記支持部材の内部に固定部材により
   固着した多数の中空糸膜とを有する中空糸膜モジュール
   を製造する方法に於いて、多数の中空糸膜の束の端部を
   それぞれの中空糸膜間が均一に開繊されるよう処理する
   工程と、端部が開繊された中空糸膜束の端部をそのまま
   の状態を保って仮固定する工程と、この仮固定された中
   空糸膜束を支持部材内に配し、固定部材の原料樹脂を支
   持部材内の中空糸膜間に注入する工程とを有することを
   特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。 ２）前記中空糸膜束の端部の開繊処理工程が、中空糸膜
   束の端部に対して熱風を吹き付けることにより実施され
   る特許請求の範囲第１項記載の中空糸膜モジュールの製
   造方法。 ３）前記中空糸膜束の端部の開繊処理工程が、各中空糸
   膜の端部側面を中空糸膜にカールが生ずる温度の熱板に
   接触させ、次いで中空糸膜を集束して端部を揃えること
   により実施される特許請求の範囲第１項記載の中空糸膜
   モジュールの製造方法。 ４）前記中空糸膜束の端部の開繊処理工程が、端部を揃
   えた中空糸膜束の端部を、微粉末と摩擦接触することに
   より実施される特許請求の範囲第１項記載の中空糸膜モ
   ジュールの製造方法。 ５）前記中空糸膜束の端部の開繊処理工程が、中空糸膜
   束を高圧電極間を通過させるかまたは高圧電極に接触さ
   せることによる静電的な開繊法により実施される特許請
   求の範囲第１項記載の中空糸膜モジュールの製造方法。 ６）前記中空糸膜束の端部の開繊処理工程と、前記中空
   糸膜束端部の仮固定工程とが、端部を揃えた中空糸膜束
   を、中空糸膜束の端面を該中空糸膜の融点以上の温度の
   平板にほぼ垂直に圧接させることにより同時に実施され
   る特許請求の範囲第１項記載の中空糸膜モジュールの製
   造方法。