JPS621408A - 中空糸モジユ−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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、流体の選択透過性を有する中空糸モジュール
の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

膜分離技術は、濃度差や圧力差を利用して流体中の物質
を選択透過させる省エネ的な分離技術であり、近年に於
ては海水淡水化、純水製造、プロセス回収等の液体分離
、又水素ガスの回収、二酸化炭素や酸素等の濃縮等の気
体分離に於て既に実用化が成されている。膜分離技術の
工業分野での実用化に於ては、各用途に応じた選択透過
性を持つ膜素材を、最適の手段を用いてモジュール化す
る事が重要なポイントである。モジュールには、膜素材
の持つ分離性能を損なう事なく、実用時の厳しい運転条
件の下で充分な耐久性を呈する事が必要であるが、同時
に生産性及びコスト競争力を有している事も要求されて
いる。通常これらのモジュール形態としては、平膜素材
を用いたスパイラルモジュール、プレート型モジュール
、管状膜素材を用いたチューブラ−モジュール、又、中
空糸膜素材を用いた中空糸モジュール等があり、各々異
なった長所を備えている。

中空糸モジュールは、単位体積当りの膜面積が大きくと
れる事及び構造が平膜モジュール等と比較して簡単であ
る事等の利点を有している。一部透析用途を除けば、一
般に中空糸モジュールは、流体供給用の多孔管の周囲に
中空糸を数千水〜数万本配列させ、両端部を接着する事
で該多孔管及び中空糸束の端部を固定し、次いで中空糸
孔内部に透過された流体を取り出す為に接着部の片端又
は両端を切断し中空糸を開孔させた構造を有している。

従来、上記中空糸モジュールの製造の基本である中空糸
の多孔バイブ周囲への配列については、ワインダーを用
いる方法がよく用いられている。

供給流体導管である多孔管の周囲に中空糸を配列させる
際、ワインダーにより多孔管を回転させながら中空糸糸
道を多孔管両端部の間で往復運動させる事により、中空
糸は該多孔管の周囲に、ある交差角を有する状態で規則
正しく巻回されていく。

次に、予定量の中空糸の巻回が終了すると、巻回部の両
端を切断して巻回治具を取外し、巻囲体本体の両端を接
着、次いで片端おるいは両端部の中空糸を開孔させ、中
空糸モジュールを製作するのが通常の製造法でめった。

しかしながら、ワインダーを用いて上記中空糸モジュー
ルを製造するに於ては、下記２点の好ましからざる問題
点を有していた。

第１点としては、中心軸となる多孔管を回転させながら
多孔管両端部で糸道を往復運動させる通常のワインダー
に於ては、糸道往復運動の両端部反復点近くでは、糸を
ワインダー軸や巻回治具に固定あるいは仮固定させ、か
つ糸道運動の向きを変化させる為に、糸道移動の速度を
下げてやる必要があった。ワインダー自体の改良と共に
、該糸道の移動速度は高速化されてはいるものの、端部
での反復運動時の速度低下は防げず、生産性に欠ける点
がめった。

第２点としては、一般にワインダーで中空糸を　　”巻
回した時の巻囲体両端の不良糸の始末が上げられる。ワ
インダーでの巻回時糸道の反復点付近に於て中空糸は一
度巻取軸や糸掛は用のピン等の巻回用治具を用いて折り
返されるので、巻回終了侵両端部を接着する為には、こ
れらの軸あるいは巻回用治具を取外す事が必要となる。

しかし取外す為にはこれら治具近くで中空糸束を切断し
てやる事が必要となり、切断くずとしての中空糸ロスが
生じる欠点があった。本発明に近い公知例としては特公
昭６０−１３７２２号公報、特公昭５０−５１５３号公
報、特開昭４９−５５５６９号公報等があるが、これら
はいずれも上記の問題点を有していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは、上記中空糸モジュールの製造法に関する
欠点を解消し、該中空糸モジュールの製造を行なう簡単
な、かつ生産性に優れた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、・　流体供給管周囲に中空糸分離膜
を巻回して成る中空糸モジュールの製造方法を提供する
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため下記の構成からなる。

「　中空糸分離膜を中心管の周囲に巻付けて一定長さの
中空糸巻囲体を得た後、該巻囲体を複数個の小巻団体に
切断分割し、それら個々の小巻囲体の端部を接着し分離
モジュールとすることを特徴とする中空糸モジュールの
製造方法。」すなわち本発明は、中空糸モジュール製造
プロセスに於て中心管の周囲に中空糸を巻回するための
巻回設備（ワインダー）及び巻囲体を切断分解するため
の切断設備（カッター）を設ける事により基本的に達成
される事が出来る。

本発明に於て巻回される中空糸は、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
糸を巻回するためのワインダーは中心管の回転機構及び
糸道ガイドを往復運動させるトラバース機構を有するも
の、又該中空糸巻囲体を切断するためのカッターは、中
空糸及び中心管を同時に切断出来骨るものであれば特に
仕様、型式を問わない。

本発明の特徴は、この様な中空糸をワインダーを用いて
中心管となる多孔管の周囲に巻回し一定長さの巻囲体を
得た侵に、該巻囲体をカッターで切断する事により複数
個の小巻囲体を得、これら小巻囲体の両端を接着して小
巻囲体各々をモジュールとして製造する点におる。

ここで、本発明の中空糸モジュールの製造方法を図面に
示す実施態様により具体的に説明する。

第１図は、本発明の中空糸モジュール製造プロセスに於
ける中空糸の中心管上への巻回工程の概略図である。中
空糸１は多孔管２の周囲にワインダー３を用いて巻回さ
れる。多孔管２は両端部を巻回軸４で固定され一定速度
に於て回転している。

中空糸は糸０巻き（図示されていない）からヘッダ一部
５の糸道ガイド６を通り多孔管２周囲に巻回される。ヘ
ッダ一部は往復運動を行なっているが、Ａ、Ａ”部では
中空糸１を巻回軸４を利用して仮固定し反復運動させる
様、Ｘ軸方向の速度が減少すると共に２軸方向への前後
運動を行なう様になっている。反復部での中空糸は第１
図（ｂ）あるいは（Ｃ）の様に軸を利用して反復させる
のが普通であるが、第１図（ｄ）の様なピンを併用し巻
回を行なっても良い。次に中空糸巻囲体７は図■に示す
様、あらかじめ予定されていた長さにカッターを用いて
切断、分割される。次に各々の分割された小巻囲体９は
、各々両端部を接着、又端部を開孔し中空糸モジュール
８として形成される（第２図（ａ＞、（ｂ）、（Ｃ））
。

本プロセスの中空糸巻回に於ける巻回長は、長い程すな
わち出来るだけ多くの小巻囲体がとれる程好ましい。ワ
インダーによる巻回では、両端部の速度低下が生産所要
時間の増加につながり、かつ両端部での耳部切断が部系
くずの増加となる為、一本の巻囲体から多くの小巻囲体
を得る事が有利である。例えば従来の巻回法に対し本発
明の方法にて１本の巻囲体より２本の小巻囲体／モジュ
ールを得る場合、両端部の糸くずはモジュール１本あた
りわずか１／２となり、更に１回の巻回より　　・５本
の小巻囲体／モジュールを得る場合は実に糸くずはわず
か１１５　（２０％）となる。この侍史に両端の折返し
部での時間ロスもモジュール数に反比例して小さくなる
のは言うまでもない。

また中空糸は中心管に対して、中心管の同方向に１回以
上巻き付けることが好ましい。中空糸の充填密度を高く
するためである。

また、一般に巻囲体長さが３ｍ以上となると取扱い上の
困難を生じるため、巻囲体長さは３ｍ以下が好ましい。

又実際の巻回に於て中心管肉厚や材質により巻回時に中
心管が大きくたわむ場合等は、中心管内部に金属軸等を
通し補強した状態で巻回を行なう事が出来る。又巻囲体
を分割して得られる小巻囲体の長さは特に制限はないが
、上記の巻囲体上成長より１．５ｍ以下である事が望ま
しく、又２５ｃｍ以下になると、中心パイプの無い状態
で充分な供給流体の分散性を得る事が可能となって来る
ため、必ずしも中心パイプを伴った本構造をとる事が最
良とは言いきれず、２５ｃｍ以上である事が好ましい。

実施例１ 外径０．２ｍｍ内径０．３ｍｍのセルロース系中空糸膜
（特開昭５９−１６６２０８により製造）を外径１５ｍ
ｍ内径１２ｍｍの多孔ナイロンチューブのまわりに、ヘ
ッダー１往復あたり中心軸７回転のワイングー条件で巻
回し、長さ２ｍ、中空糸数８０００本、直径４５　ｍｍ
の巻囲体を製作した。次に該巻囲体の両端部名’ｌＱｃ
ｍを切除し耳部を除いた後肢巻同体本体を切断分割し長
さ３５ｃｍの小巻囲体５本を得た。これら小巻囲体を遠
心接着法にて両端部を接着及び開孔し、性能良好なモジ
ュール５本を得た。

巻回工程に於ける所要時間は１２０分、くず量１７５ｍ
、すなわちモジュール１本おたりでは巻回時間２４分／
本及びくず量３５ｍ／本であった。

比較例１ 実施例１と同一の中空糸膜を、外径１５ｍｍ内径１２ｍ
ｍの多孔ナイロンチューブのまわりに、ヘッダー１往復
あたり中心軸２．５回転のワイングー条件で巻回し、長
さ５５ｃｍ、中空糸数８０００本、直径４５ｍｍの巻囲
体を得た。次に該巻囲体の両端部名１０ｃｍを切除し耳
部を除き長さ３６ｃｍの巻囲体を得、接着及び切断工程
を経てモジュールとした。巻回工程に於ける所要時間は
４１分、くず量は１７５ｍでめった。

実施例２ 実施例１と同一の中空糸膜を使用し、外径３５ｍｍの多
孔塩ビパイプのまわりに、１ヘツダー１往復あたり２．
５回転のワインダー条件で巻回し、長さ２．５ｍ、中空
糸数２２０００本、直径８５ｎ’＋ｍの巻囲体を製作し
た。次に該巻囲体の両端部名１５ｃｍを切除し耳部を除
いた後、該巻囲体本体を等分し、長さ１．１ｍの小巻囲
体２本を得た。これら小巻囲体を静置法にて両端部接着
、及び片端部間孔により、性能良好なモジュール２本を
得た。

〔発明の効果〕

（１）　　−回の巻回作業により複数個のモジュールを
得る事が出来るため、巻回時め中空糸反復点に於ける糸
道の移動速度低下による生産性低下も、モジュール１本
おたりについては小さくなり、全体的に見て生産性の向
上を得る事が出来る。

（２）　　従来の１巻囲体より１モジユールを得る方法
では、１モジユ一ル製作毎に巻囲体両端部を切断除去す
る為のくず部が生じるが、本発明の様に１本の巻囲体よ
り複数本のモジュールを得る場合もくず発生量は一定で
あり、よってモジュール１本あたりのくず量が出来、生
産性の向上が期待出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＞、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）は、本発明の中
空糸モジュール製造プロセスに於ける中空糸の中心管上
への巻回工程の概略図。第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）
は、本発明の巻囲体を切断分割し複数個のモジュールを
得る工程の概略図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空糸分離膜を中心管の周囲に巻付けて一定長さ
   の中空糸巻囲体を得た後、該巻囲体を複数個の小巻囲体
   に切断分割し、それら個々の小巻囲体の端部を接着し分
   離モジュールとすることを特徴とする中空糸モジュール
   の製造方法。
2. （２）切断分割された各々の巻囲体長さが２５ｃｍ以上
   １．５ｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の中空糸モジュールの製造方法。
3. （３）切断分割前の中空糸巻糸体において、中心管への
   中空糸の巻付けが、中心管の周方向へ１周以上巻付けた
   構造とすることを特徴とする中空糸モジュールの製造方
   法。