KR102574621B1 - 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되는 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 다발과, 상기 복수의 중공사막의 적어도 일방의 단부에 있어서 중공사막이 개구하도록 상기 중공사막을 접착하는 제 1 포팅부와, 상기 제 1 포팅부를 상기 하우징에 액밀하게 고정하는 실링재를 구비하고, 상기 제 1 포팅부가 적어도 내층 포팅부와 외층 포팅부를 포함하고, 각 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량, 25℃에 있어서의 점도, 및 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도가 특정 수치 범위내인 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 물 처리 분야, 발효 공업 분야, 의약품 제조 분야, 식품 공업 분야 등에서 사용하는 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
분리막을 사용한 여과는 음료수 제조, 정수 처리, 배수 처리 등의 물 처리 분야, 미생물이나 배양 세포의 배양을 수반하는 발효 분야, 식품 공업 분야 등 여러 가지 방면에서 이용되어 있다.
이들 중에서도 식품, 의약품 용도에 사용되는 중공사막 모듈은 열수(熱水)를 이용한 살균, 포화 수증기를 이용한 멸균, 산이나 알칼리를 이용한 약액 세정 등을 행함으로써 생물학적으로 활발한 피처리액을 다루는 막 처리 시스템에 사용할 수 있다. 그러기 위해서는 중공사막뿐만 아니라 모듈을 구성하는 부재 전체에 내열성, 내약품성이 요구된다.
종래부터 내열성 및 내약품성의 관점으로부터 스테인리스강제의 모듈 케이스를 사용함과 아울러, 내열 에폭시 수지를 주성분으로 하는 접착 수지에 의해 중공사막 다발을 고정한 중공사막 모듈이 적합하게 사용되어 왔다. 그러나 이러한 중공사막 모듈에 있어서는 막 여과 운전시와 포화 증기 멸균시의 온도차로부터 발생하는 히트 사이클이 모듈에 작용하면 스테인리스강제 케이스와 접착하는 에폭시 수지의 열팽창차에 의해 박리가 발생하고, 여과액에 원액인 피처리액이 혼입하는 경우가 있었다.
이것에 대하여 특허문헌 1에 기재된 중공사막 모듈은 스테인리스강제 케이스와 포팅부를 접착시키지 않고, 실링재로 고정하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법에서도 포팅부를 형성하는 에폭시 수지의 경화 수축에 의해 하우징과 포팅부 간의 간극이 커지고, 실링재에서의 실링성이 불충분해져 리크가 발생하는 경우가 있었다.
이것에 대해서 특허문헌 2에는 포팅부의 실링성을 확보하기 위해서 포팅부를 2층 이상의 복수 구조로 하고, 포팅제의 경화 수축에 의한 실링부의 치수 변화를 억제한 중공사막 모듈이 개시되어 있다.
또한, 이들 중공사막 모듈은 수백~수만개의 중공사막의 다발을 정속(整束)하고, 그것을 통형상의 케이스에 수납해서 단부를 수지로 접착 고정한 구성으로 이루어진다. 중공사막의 다발의 접착 고정 방법으로서는 원심력을 이용해서 액상의 미경화 수지를 중공사막 사이에 침투시키는 원심법과, 액상의 미경화 수지를 정량 펌프나 헤드에 의해 송액해서 자연스럽게 유동시킴으로써 중공사막 사이에 침투시키는 정치 포팅법이 있다.
원심법으로 중공사막 모듈을 제조하고자 하면 원심 성형 장치의 도입 등의 다액의 투자가 필요하게 된다. 또한, 미경화 수지를 경화시키는 동안, 원심 운동을 유지할 필요가 있으며, 또한 엄청난 소비 전력을 요하여 비용이 높아지는 것은 피할 수 없다. 이것에 대해서 후자의 정치 포팅법은 원심법과 같은 특수하며 대형인 장치를 필요로 하지 않기 때문에 저비용으로 중공사막 모듈을 제조할 수 있다는 이점이 있다.
그러나 본 발명자들의 지견에 의하면 특허문헌 2에 개시된 중공사막 모듈을 정치 포팅법에 의해 제조하면 외층 포팅부에 기포가 잔존하고, 그것에 기인해서 포팅부의 실링성이나 강도가 저하되어 원액과 여과액이 리크하는 경우가 있었다.
본 발명은 식품, 의약품 용도에 사용되는 증기 멸균을 적용해도 포팅제의 박리에 의한 리크 및 잡균 오염을 방지할 수 있는 카트리지식 중공사막 모듈을 비용 메리트가 큰 정치 포팅법에 의해 제조하는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 이하의 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법을 제공한다.
(1) 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되는 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 다발과, 상기 복수의 중공사막의 적어도 일방의 단부에 있어서 중공사막이 개구하도록 상기 중공사막을 접착하는 제 1 포팅부와, 상기 제 1 포팅부와 상기 하우징 사이를 액밀하게 고정하는 실링재를 구비하는 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법으로서,
(a) 상기 제 1 포팅부에 포함되는 내층 포팅부를 형성하는 공정과,
(b) 상기 제 1 포팅부에 포함되고, 상기 내층 포팅부를 덮는 외층 포팅부를 형성하는 공정을 포함하고,
상기 공정 (a)는,
(a-1) 상기 중공사막 사이에 상기 내층 포팅부를 형성하는 내층 포팅제를 충전하는 내층 포팅제 배치 스텝과,
(a-2) 상기 내층 포팅제를 경화시키는 경화 스텝을 구비하고,
상기 공정 (b)는
(b-1) 상기 (a-2)의 경화 스텝 후에 적어도 상기 제 1 포팅부가 상기 실링재와 접하는 부분에 있어서 상기 외층 포팅부가 상기 내층 포팅부를 덮도록 상기 외층 포팅부를 형성하는 외층 포팅제를 정치 포팅법에 의해 배치하는 외층 포팅제 배치 스텝과,
(b-2) 상기 외층 포팅제를 경화시키는 경화 스텝을 구비하고,
상기 내층 포팅제와 상기 외층 포팅제는 하기 조건 (p) 내지 (r)을 충족시키는 에폭시 수지 조성물인 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
조건 (p) 상기 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 25℃에 있어서의 점도가 400mPa·s 이상이며, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg1이 95℃ 이상 160℃ 이하이다.
조건 (q) 상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물이 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민을 포함하고, 25℃에 있어서의 점도가 1200mPa·s 이하이며, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg2가 110℃ 이상 160℃ 이하이다.
조건 (r) 상기 유리 전이 온도 Tg1과, 상기 유리 전이 온도 Tg2의 관계가 5≤Tg2-Tg1≤20이다.
(2) 상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량이 1000mJ/㎎ 이하인 상기 (1)에 기재된 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
(3) 상기 외층 포팅부에 있어서의 경화 발열량 Q2×에폭시 질량 W2가 400kJ 이하인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
(4) 상기 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량이 350mJ/㎎ 이하인 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 1개에 기재된 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
(5) 상기 내층 포팅부에 있어서의 경화 발열량 Q1×에폭시 질량 W1이 500kJ 이하인 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 1개에 기재된 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
(6) 상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물이 알킬렌글리콜 구조를 갖는 지방족 폴리아민을 포함하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 1개에 기재된 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
(7) 상기 외층 포팅부의 전체 지방족 아민계 경화제 성분에 대하여 상기 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민을 50질량% 이상 90질량% 이하 함유하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 1개에 기재된 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
(8) 상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물에 포함되는 상기 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민이 이소포론디아민, 시클로헥산디아민, 및 1,3-비스아미노메틸시클로헥산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 1개에 기재된 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
(9) 상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물이 이소포론디아민을 포함하는 상기 (8)에 기재된 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
(10) 상기 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물이 시클로헥실환을 2개 이상 함유하는 지환식 폴리아민을 포함하는 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 1개에 기재된 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
(11) 상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물 100질량부 중, 비스페놀A형 에폭시 수지를 40질량부 이상 80질량부 이하, 비스페놀F형 에폭시 수지를 20질량부 이상 60질량부 이하 포함하는 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 1개에 기재된 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
본 발명에 의하면 식품, 의약품 용도에 사용되는 증기 처리를 적용해도 포팅부의 리크를 방지할 수 있는 카트리지식 중공사막 모듈을 제조하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 중공사막 카트리지의 개략 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제조 방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명의 제조 방법의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제조 방법의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제조 방법의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제조 방법의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 의한 카트리지식 중공사막 모듈의 개략 종단면도이다.
도 8은 도 7에 나타내는 카트리지식 중공사막 모듈의 A-A선 단면도이다.
도 9는 도 7에 나타내는 카트리지식 중공사막 모듈의 B-B선 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제조 방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명의 제조 방법의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제조 방법의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제조 방법의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제조 방법의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 의한 카트리지식 중공사막 모듈의 개략 종단면도이다.
도 8은 도 7에 나타내는 카트리지식 중공사막 모듈의 A-A선 단면도이다.
도 9는 도 7에 나타내는 카트리지식 중공사막 모듈의 B-B선 단면도이다.
본 발명의 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법(이하, 「본 발명의 제조 방법」이라고도 한다)에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서 「상」, 「하」 등의 방향은 도면에 나타내는 상태에 의거하고 있으며, 편의적인 것으로, 원액이 유입하는 측을 「하」 방향, 여과액이 유출하는 측을 「상」 방향이라고 한다. 통상, 카트리지식 중공사막 모듈의 사용시의 자세에 있어서 그 상하 방향은 도면에 있어서의 상하 방향과 일치한다.
또한, 본 명세서에 있어서 「질량」은 「중량」과 동의이다.
이하, 도 1에 나타내는 중공사막 카트리지(100)를 예로 도 2의 플로우 차트를 따라 상세하게 설명한다.
중공사막 카트리지(100)는 복수의 중공사막(1)을 갖는 중공사막 다발(2)을 갖고, 중공사막 다발(2)의 양단부는 각각 포팅부에 의해 중공사막(1)끼리가 접착되어 있다. 본 발명의 제조 방법에서는 중공사막 카트리지에 있어서의 여과액을 배출하는 측에 위치하는 포팅부(제 1 포팅부(9))의 형성에 있어서 이하의 공정 (a) 및 (b)를 포함한다.
(a) 제 1 포팅부에 포함되는 내층 포팅부를 형성하는 공정
(b) 제 1 포팅부에 포함되고, 내층 포팅부를 덮는 외층 포팅부를 형성하는 공정
포팅 방법으로서는 원심력을 이용해서 액상의 포팅제를 중공사막 사이에 침투시켜서 경화시키는 원심 포팅법과, 액상의 포팅제를 정량 펌프나 헤드에서 송액하여 자연 유동시킴으로써 중공사막 사이에 침투시키고 나서 경화시키는 정치 포팅법이 있지만, 본 발명의 제조 방법은 정치 포팅법이 사용된다.
<제 1 포팅부의 형성>
<<공정 (a)>>
본 발명의 제조 방법에서는 도 3에 나타내는 바와 같이 우선 복수의 중공사막(1)을 포함하는 중공사막 다발(2)을 제 1 포팅캡(15A)에 삽입하고, 내층 포팅제를 공급하고, 내층 포팅부(9A)를 형성한다(스텝S1). 도 1에 있어서는 제 1 포팅부(9)는 상단에 나타내지만, 도 3에 있어서는 정치 포팅할 때와 마찬가지로 하향으로 나타낸다. 또한, 제 1 포팅캡(15A)에 삽입되는 측의 중공사막의 단부(이하, 「제 1 단부」라고도 한다)는 미리 실리콘 접착제로 메움 처리되어 있다. 메움 처리를 행하면 그 이상 중공부에 포팅제가 침입하는 것을 방지하여 중공부가 포팅제로 충전되어 여과액이 나오지 않게 되는 불통사의 발생을 방지할 수 있다. 제 1 포팅캡(15A)에는 포팅제 투입을 위한 펌프가 접속되어 있으며, 펌프에 의해 내층 형성용의 포팅제(내층 포팅제)를 제 1 포팅캡(15A)에 공급할 수 있다.
내층 포팅제를 공급한 후 상기 포팅제가 경화해 유동성이 없어질 때까지 정치함으로써 내층 포팅부(9A)를 형성한다.
내층 포팅부(9A)를 형성한 후 제 1 포팅캡(15A)을 분리하고, 내층 포팅부(9A)의 경화를 완료시킨다(스텝S2). 경화시킬 때에는 반응을 촉진하기 위해서 열처리를 행해도 좋다. 여기에서 경화를 완료시키고, 경화 수축을 진행시킴으로써 제 1 포팅부(9)의 치수를 안정화할 수 있다.
즉, 내층 포팅부를 형성하는 공정은 중공사막 사이에 내층 포팅제를 충전하는 내층 포팅제 배치 스텝(공정 (a-1))과, 그 포팅제를 경화시키는 경화 스텝(공정 (a-2))을 포함한다. 본 발명에 있어서는 내층 포팅제 배치 스텝은 스텝S1의 정치 포팅에 의해 행해진다. 그리고 경화 스텝의 일부도 스텝S1에 있어서 진행된다. 또한, 스텝S2이어도 경화 스텝이 행해져서 내층 포팅부의 경화가 완료된다.
경화를 촉진하기 위한 열처리 조건은 사용하는 포팅제의 종류에 의해 상이하기 때문에 포팅제의 종류에 따라서 적당히 설정하면 좋다.
<<공정 (b)>>
계속해서 내층 포팅부를 덮는 외층 포팅부를 형성한다.
외층 포팅부를 형성하는 공정은 공정 (a)의 경화 스텝 후에 적어도 제 1 포팅부가 후술하는 실링재와 접하는 부분에 있어서 외층 포팅부가 내층 포팅부를 덮도록 외층 포팅부를 형성하는 외층 포팅제를 정치 포팅법에 의해 배치하는 외층 포팅제 배치 스텝(공정 (b-1))과, 그 포팅제를 경화시키는 경화 스텝(공정 (b-2))을 포함한다.
도 4에 나타내는 바와 같이 내층 포팅부(9A)가 형성된 중공사막 다발(2)의 제 1 단부를 제 1 포팅캡(15B, 15C)에 장착하고, 정치 포팅에 의해 외층 포팅부(9B)를 형성한다(스텝S3). 도 1에 있어서는 제 1 포팅부(9)는 상단에 나타내지만, 도 4에 있어서도 정치 포팅할 때와 마찬가지로 하향으로 나타낸다. 제 1 포팅캡(15B)과 제 1 포팅캡(15C)은 카트리지식 중공사막 모듈을 하우징 내에 부착할 때에 하우징과의 결합부가 되는 플랜지부(9C)와 단차부(9D)를 형성하기 위해서 도 4에 나타낸 바와 같이 캡 내경이 단계적으로 확경 또는 축경되어 있다.
여기에서 제 1 포팅캡(15B, 15C)과 내층 포팅부(9A) 사이의 클리어런스는 2㎜ 이상 형성하는 것이 바람직하고, 4㎜ 이상이 더 바람직하다. 클리어런스를 상기 바람직한 범위로 함으로써 액상의 포팅제가 진입하기 쉬워져 외층 포팅부(9B)에서의 기포의 잔존을 억제하기 쉬워진다. 또한, 클리어런스는 8㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 6㎜ 이하가 더 바람직하다. 클리어런스를 상기 바람직한 범위로 함으로써 외층 포팅부의 경화 수축에 의한 치수 변화를 작게 할 수 있고, 치수 안정성이 향상하기 때문에 바람직하다. 또한, 포팅캡 내의 공기는 상방(중공사막이 연장되는 방향)으로 배출된다. 따라서, 기포의 배출성을 좋게 하고, 포팅제 중에 기포가 체류하는 것을 방지하기 위해 포팅제는 하방(중공사막의 단부측)으로부터 투입하는 것이 바람직하다.
또한, 스텝S3에 있어서 카트리지가 모듈에 장착되었을 때의 실링재와 접하는 부분에 있어서 외층 포팅부(9B)가 내층 포팅부(9A)를 덮도록 외층 포팅부(9B)가 배치된다.
정치 포팅에 의해 외층 포팅부(9B)를 형성 후 제 1 포팅캡(15B, 15C)을 분리하고, 외층 포팅부(9B)의 경화를 완료시킨다(스텝S4). 경화시킬 때는 반응을 촉진하기 위해서 열처리를 행해도 좋다.
상술한 바와 같이 포팅 사이에도(스텝S3 사이에도) 경화는 진행한다. 따라서, 내층 포팅부(9A)의 외측에 외층 포팅부(9B)를 형성하기 위한 포팅제를 배치하는 스텝은 스텝S3에서 행해지고, 그것을 경화시키는 스텝의 일부도 스텝S3에서 진행한다. 스텝S4에서는 추가로 경화를 진행시켜서 경화를 완료시킨다.
<제 2 포팅부의 형성>
상기에서 제 1 포팅부(9)가 형성된 측과는 반대측의 중공사막(1)의 단부(이하, 「제 2 단부」라고도 한다)는 도 5에 나타내는 바와 같이 제 2 포팅부 케이스(11)에 삽입되어 있다. 여기에서 제 2 포팅부 케이스(11) 저부의 관통 구멍에 핀(17)이 삽입되어 있으며, 제 2 포팅캡(16)의 내부에 제 2 포팅부 케이스(11)와 핀(17)이 수용되어 있다. 이 상태로 정치 포팅을 행하고, 제 2 포팅부(10)를 형성시킨다(스텝S5). 이때 중공사막(1)의 제 2 단부의 중공부는 포팅제로 실링된다. 그 후 제 2 포팅부(10)의 경화를 완료시킨다(스텝S6). 경화를 시킬 때에는 반응을 촉진하기 위해서 열처리를 행해도 좋다.
최후에 도 6에 나타내는 바와 같이 제 1 포팅부(9)의 선단으로부터 소망의 위치의 C-C선 부분을 칩소식 회전날 등으로 절단하고, 중공사막(1)의 제 1 단부를 개구(스텝S7)시킴으로써 중공사막 카트리지(100)를 제조할 수 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이 상기 방법으로 제조된 중공사막 카트리지(100)를 하우징 본체(3)에 삽입하고, 실링재(예를 들면, O링(13))로 고정하고, 상부 캡(4)과 하부 캡(5)을 부착함으로써 도 7에 나타내는 카트리지식 중공사막 모듈(101A)을 제조할 수 있다.
또한, 포팅을 행할 때에는 접착성을 향상시키기 위해서 내층 포팅부(9A) 표면이나 제 2 포팅부 케이스(11)의 내측의 표면에 대해서 사포질, 플라스마 처리, 프라이머 처리 등을 실시해도 좋다.
이어서, 본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 카트리지식 중공사막 모듈을 도 7에 나타낸 중공사막 모듈(101A)을 예로 상세하게 설명한다.
본 실시형태에 이러한 카트리지식 중공사막 모듈은 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되는 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 다발과, 상기 복수의 중공사막 중 적어도 일방의 단부에 있어서 중공사막이 개구하도록 상기 중공사막을 접착하는 제 1 포팅부와, 상기 하우징 사이를 액밀하게 고정하는 실링재를 구비하고 있다.
<모듈 구조>
도 7에 나타낸 바와 같이 카트리지식 중공사막 모듈(101A)은 하우징과, 하우징 내에 수용된 도 1에 나타낸 중공사막 카트리지(100)를 구비한다.
하우징은 중공형상의 하우징 본체(3)와, 상기 하우징 본체(3)의 양단부에 형성된 상부 캡(4)과 하부 캡(5)으로 구성되어 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이 하우징 본체(3)의 상부에는 여과액 출구(7)를 갖는 상부 캡(4)이, 하우징 본체(3)의 하부에는 원액류 입구(6)를 갖는 하부 캡(5)이 각각 액밀하게 또한 기밀하게 접속되어 있다. 상부 캡(4) 및 하부 캡(5)은, 예를 들면 도 7에 나타낸 바와 같이 개스킷(14)을 사용하고, 클램프 등으로 하우징 본체(3)에 고정된다.
하우징 본체(3)는 그 상단 및 하단에 하우징 본체(3)의 전체 둘레에 걸쳐서 플랜지부(3A, 3B)를 갖고 있다. 또한, 하우징 본체(3)의 측부에는 여과액 출구(7) 부근에 원액 출구(8)가 형성되어 있다.
상부 캡(4)은 하우징 본체(3)의 내경과 대략 동일한 내경을 갖고, 그 상단측이 축경해서 여과액 출구(7)를 형성하고 있다. 상부 캡(4)의 하단측에는 하우징 본체(3)와 접속했을 때에 홈을 형성하기 위한 단부(4A)가 상부 캡(4)의 전체 둘레에 걸쳐서 형성되어 있다. 하우징 본체(3)와 상부 캡(4)을 접속했을 때에 상부 캡(4)의 하단측이 하우징 본체(3)의 플랜지부(3A)와 접촉해서 홈(고정부)이 형성되고, 이 홈(고정부)에 의해 제 1 포팅부(9)의 플랜지부(9C)를 고정한다.
하부 캡(5)은 하우징 본체(3)의 내경과 대략 동일한 내경을 갖고, 그 하단측이 축경해서 원액류 입구(6)를 형성하고 있다.
도 8은 도 7에 나타낸 카트리지식 중공사막 모듈(101A)의 제 1 포팅 위치에 있어서의 A-A선 단면도이다.
<중공사막 카트리지>
도 1에 나타낸 바와 같이 중공사막 카트리지(100)는 복수의 중공사막(1)을 포함하는 중공사막 다발(2)과, 중공사막 다발(2)의 양단에 형성되어 중공사막(1) 사이를 접착하는 포팅부를 구비한다. 포팅부로서 중공사막 카트리지(100)는 하우징의 여과액 출구(7)측에 배치되는 제 1 포팅부(9)와, 하우징의 원액류 입구(6)측에 배치되는 제 2 포팅부(10)를 갖는다.
<제 1 포팅부>
하우징의 여과액 출구(7)측, 즉 중공사막 카트리지(100)의 상단측에 배치되는 제 1 포팅부(9)는 중공사막 다발(2)의 제 1 단부에 있어서 중공사막(1) 사이를 접착하는 포팅제로 형성되어 있다.
여기에서 중공사막 다발(2)은 중공사막(1)의 상방의 끝면이 개구된 상태로 묶여 있다. 제 1 포팅부(9)는 원기둥형상이며, 그 상단부에는 제 1 포팅부(9)의 전체 둘레에 걸쳐서 플랜지부(9C)가 형성되어 있다. 또한, 제 1 포팅부(9)의 측면에는 전체 둘레에 걸쳐서 단차부(9D)가 형성되어 있다. 단차부(9D)가 형성됨으로써 제 1 포팅부(9)의 상부의 외경은 하부의 외경보다 커져 있다.
제 1 포팅부(9)의 플랜지부(9C)는 하우징 본체(3)에 상부 캡(4)이 장착됨으로써 하우징 본체(3)와 상부 캡(4) 사이에 형성된 홈(고정부)에 삽입된다. 이렇게 해서 제 1 포팅부(9)는 하우징 본체(3)의 상단부에 고정된다. 제 1 포팅부(9)의 단차부(9D)와 하우징 본체(3) 사이에는 실링재로서의 O링(13)을 설치하고, 제 1 포팅부(9)를 액밀하게 또한 기밀하게 고정하고 있다. 여기에서 O링(13)을 중공사막 모듈의 지름 방향(도 1의 가로 방향)으로 압축함으로써 제 1 포팅부(9)를 액밀하게 또한 기밀하게 고정하고 있다. 실링성을 확보하기 위해서 O링(13)의 압축시킨 거리는 8% 이상 30% 이하로 하는 것이 바람직하다.
이렇게 제 1 포팅부(9)는 하우징 본체(3)와 직접 접착하지 않고, O링(13)에 의해 액밀하게 또한 기밀하게 고정되어 있다. 이후 O링 등의 실링재로 제 1 포팅부를 액밀하게 또한 기밀하게 고정하는 것을 실링이라고 부르고, 실링재로 고정하는 부위를 실링 부위라고 부른다.
O링(13)으로 제 1 포팅부(9)를 액밀하게 또한 기밀하게 고정하기 위해서는 단차부(9D)의 치수를 안정화시킬 필요가 있다. 포팅제로서는 에폭시 수지가 사용되고, 이들 포팅제는 2액을 혼합해서 경화시키지만, 경화시에 체적이 수축한다. 수축에 의해 단차부(9D)의 치수의 변화나 변형이 발생하면 O링 등의 실링재에 의해 실링할 수 없어 원액이 여과액측으로 리크할 경우가 있다.
그래서 본 실시형태의 카트리지식 중공사막 모듈에서는 제 1 포팅부(9)가 내층 포팅부(9A)와 외층 포팅부(9B)를 구비한다. 이렇게 포팅부가 2개 이상의 층으로 형성됨으로써 포팅제의 경화 수축에 의한 포팅부의 치수 변화가 억제되고, 그것에 의해 실링재에 의한 실링성을 확보할 수 있다.
보다 상세하게는 외층 포팅부(9B)는 내층 포팅부(9A)가 충분히 경화 수축한 후에 내층 포팅부(9A)의 외측에 형성된다. 외층 포팅부(9B)가 형성될 때에는 내층 포팅부(9A)는 이미 경화 수축하고 있기 때문에 최종적인 제 1 포팅부(9)의 외형에 발생하는 치수의 어긋남은 외층 포팅부(9B)의 경화 수축으로부터만 유래된다. 이렇게 해서 포팅부가 단일인 층으로 구성될 경우보다 치수 어긋남이 작게 억제된다.
또한, 제 1 포팅부가 실링재와 접하는 부분에 있어서 치수 어긋남이 작은 것이 실링성을 향상시키므로 제 1 포팅부가 실링재와 접하는 부분에 있어서는 내층 포팅부와 외층 포팅부의 양쪽이 형성되어 있을 필요가 있다.
한편, 내층 포팅부는 원기둥 등의 단순한 형상이어도 좋다. 본 실시형태에서는 제 1 포팅부(9)의 표면에 형성되는 플랜지부(9C) 및 단차부(9D) 등의 구조는 외층 포팅부(9B)에 의해 형성된다. 단, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 내층 포팅부(9A)도 단차부나 플랜지부 등의 구조를 구비해도 좋다.
본 실시형태에 있어서 외층 포팅부(9B)는 실링재에 접한다. 즉, 외층 포팅부(9B)가 내층 포팅부(9A)를 덮도록 배치되고, 제 1 포팅부(9)의 외표면이 외층 포팅부(9B)로 형성되어 있다.
내층 포팅부 및 외층 포팅부를 형성하는 포팅제로서는 에폭시 수지 조성물이 사용된다.
본 실시형태의 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도(이하, Tg1이라고 한다) 및 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도(이하, Tg2라고 한다)는 하기 식 (i)를 충족시킨다(조건 (r)).
5≤Tg2-Tg1≤20···(i)
내층 포팅부 및 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도의 차를 5℃~20℃의 범위로 함으로써 고온 액체의 여과, 온수 살균, 증기 멸균 등의 고온 조건에서 사용했을 때의 내층 및 외층의 열에 의한 팽창 수축의 차에 의한 크랙 발생을 억제할 수 있다.
<제 1 포팅부의 내층 포팅부>
본 실시형태의 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량 Q1은 350mJ/㎎ 이하가 바람직하다. 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량을 350mJ/㎎ 이하로 함으로써 에폭시 수지 조성물의 경화 발열에 의한 수지의 온도 상승을 억제할 수 있고, 폴리머제의 중공사막이 경화 발열에 의해 열화되는 일 없이 포팅부를 경화 형성할 수 있다. 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량은 280mJ/㎎ 이하가 보다 바람직하다. 여기에서 경화 발열량의 측정 방법은 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 행한다.
본 실시형태의 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량 Q1 [mJ/㎎]×에폭시 수지 조성물의 질량 W1[g](이하, Q1×W1값)은 500kJ 이하가 바람직하다. 상술한 바와 같이 본 발명에 있어서는 내층 포팅부를 형성할 때에 경화 수축을 진행시키고, 계속해서 외층 포팅부를 형성함으로써 외층 포팅부의 경화 수축에 의한 치수 변화를 작게 할 수 있다. 그 때문에 본 발명에 있어서는 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 질량 W1(이하, 에폭시 질량 W1이라고도 한다)은 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 질량 W2(이하, 에폭시 질량 W2라고도 한다)에 대하여 동량 이상이 바람직하고, 보다 많은 편이 보다 바람직하다. 또한, 에폭시 수지량이 증가하면 경화시의 발열이 증가하는 경향이 있어 중공사막을 열화시킨다. 그 때문에 Q1×W1값을 500kJ 이하로 함으로써 중공사막의 열화를 억제할 수 있다.
즉, 내층 포팅부의 에폭시 질량 W1이 증가할수록 경화 발열량 Q1이 작은 에폭시 수지를 선정하는 것이 바람직하다. 중공사막의 열화를 억제하는 관점으로부터 Q1×W1값은 400kJ 이하가 보다 바람직하다.
본 실시형태의 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 25℃에 있어서의 점도는 400mPa·s 이상이며, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg1이 95℃ 이상 160℃ 이하이다(조건 (p)).
점도를 400mPa·s 이상으로 함으로써 과침투를 억제할 수 있다. 과침투란 중공사막의 외측으로부터 중공부측으로 세공 내를 에폭시 수지 조성물이 투과해서 중공부가 폐색되는 현상을 말하고, 과침투가 제 1 포팅부에서 발생하면 여과액의 유로가 없어지기 때문에 여과를 할 수 없다.
본 발명에 있어서의 점도는 표준 콘로터(1°34'×R24)를 장착 구비한 E형 점도계(Toki Sangyo Co., Ltd제, TVE-30H)를 사용하고, JISZ8803(1991)에 있어서의 「원추-판형 회전 점도계에 의한 점도 측정 방법」에 따라 측정 온도 25℃에서 측정한다. 본 발명의 점도는 측정 개시로부터 1분 후의 점도로 한다.
유리 전이 온도 Tg1이 95℃ 이상임으로써 고온 액체의 여과, 온수 살균, 증기 멸균 등의 고온 조건에서의 사용이 가능해진다. 또한, 유리 전이 온도 Tg1이 160℃ 이하임으로써 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 잔류 응력이 작아져 포팅부의 기계 특성이 향상하는 경향이 있다. 유리 전이 온도 Tg1은 100℃ 이상이 보다 바람직하고, 105℃ 이상이 더 바람직하다. 또한, 150℃ 이하가 보다 바람직하고, 140℃ 이하가 더 바람직하다. 유리 전이 온도의 측정 방법은 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 행한다.
내층 포팅부의 에폭시 수지 조성물의 조성은 한정되지 않고, 각종 공지의 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
또한, 내층 포팅부의 에폭시 수지 조성물에는 시클로헥실환을 2개 이상 함유하는 지환식 폴리아민을 포함하는 것이 바람직하다. 시클로헥실환을 2개 이상 함유하는 지환식 폴리아민으로서는, 예를 들면 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디시클로헥실메탄, 4,4'-디아미노디시클로헥실메탄 등을 들 수 있다. 그 중에서도 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디시클로헥실메탄이 바람직하다. 시클로헥실환을 2개 이상 함유하는 지환식 폴리아민은 지방족 아민계 경화제 중에 50질량% 이상 함유하는 것이 바람직하고, 60질량% 이상이 보다 바람직하고, 또한, 95질량% 이하로 함유하는 것이 바람직하고, 90질량% 이하가 보다 바람직하다.
<제 1 포팅부의 외층 포팅부>
본 실시형태의 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물은 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민을 포함하고, 25℃에 있어서의 점도가 1200mPa·s 이하이며, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg2가 110℃ 이상 160℃ 이하이다(조건 (q)).
점도를 1200mPa·s 이하로 함으로써 정치 포팅에 의해 제조했을 때에도 외층 포팅부 내로의 기포의 잔존을 억제할 수 있고, 실링성을 확보하는 것이 가능해진다. 보다 바람직하게는 1000mPa·s 이하이며, 더 바람직하게는 800mPa·s 이하이다.
유리 전이 온도 Tg2가 110℃ 이상임으로써 고온 액체의 여과, 온수 살균, 증기 멸균 등의 고온 조건에서의 사용이 가능해진다. 또한, 유리 전이 온도 Tg2가 160℃ 이하임으로써 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 잔류 응력이 작아져 포팅부의 기계 특성이 향상하는 경향이 있다. 유리 전이 온도 Tg2는 115℃ 이상이 보다 바람직하고, 120℃ 이상이 더 바람직하고, 또한 155℃ 이하가 보다 바람직하고, 150℃ 이하가 더 바람직하다.
본 실시형태의 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량 Q2는 1000mJ/㎎ 이하가 바람직하다. 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량을 1000mJ/㎎ 이하로 함으로써 에폭시 수지 조성물의 경화 발열에 의한 수지의 온도 상승을 억제할 수 있고, 폴리머제의 중공사막을 경화 발열에 의해 열화할 일 없이 포팅부를 경화 형성할 수 있다. 경화 발열량의 측정 방법은 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 행한다.
본 실시형태의 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량 Q2[mJ/㎎]×에폭시 수지 조성물의 질량 W2[g](이하, Q2×W2값)는 400kJ 이하가 바람직하다. 에폭시 질량 W2가 증가하면 경화 발열이 증가하는 경향이 있고, 경화 발열량이 크면 내층 포팅부에 존재하는 중공사막을 열화시키거나 수지제의 포팅캡이 열화할 경우가 있다. 그 때문에 Q2×W2값을 400kJ 이하로 함으로써 중공사막의 열화를 억제할 수 있다. 즉, 외층 포팅부의 에폭시 질량 W2가 증가할수록 경화 발열량 Q2가 작은 에폭시 수지를 선정하는 것이 바람직하다. 중공사막이나 포팅캡의 열화를 억제하는 관점에서 Q2×W2값은 300kJ 이하가 보다 바람직하다.
본 실시형태의 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 굽힘 파단 변형은 4% 이상이 바람직하다. 굽힘 파단 변형을 4% 이상으로 함으로써 중공사막 모듈을 반복해서 사용했을 경우의 피로에 의한 크랙 발생을 억제할 수 있고, 내구성이 우수한 중공사막 모듈이 얻어지기 쉬워진다.
본 실시형태의 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 굽힘 강도는 90㎫ 이상이 바람직하다. 카트리지식 중공사막 모듈(101A)에서는 제 1 포팅부의 플랜지부(9C)를 하우징 본체(3)의 플랜지부(3A)와 상부 캡(4)의 단부(4A) 사이에 끼움으로써 제 1 포팅부의 축 방향의 이동을 규제하고 있지만, 여과 또는 역압 세정에 의해 모듈의 원액측과 여과액측에 압력차가 발생하면 제 1 포팅부의 플랜지부(9C)를 상향 또는 하향으로 누르는 응력이 발생한다. 여기에서 외층 포팅부의 굽힘 강도가 상기 바람직한 범위이면 여과 또는 역압 세정시에 발생하는 응력에 의해 플랜지부(9C)에 크랙이 발생하기 어렵고, 제 1 포팅부의 위치가 어긋나기 어려워져 리크의 발생을 유효하게 방지할 수 있다.
외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물은 적어도 하기 구성 요소 [A] 및 하기 구성 요소 [B]를 포함하는 에폭시 수지 조성물인 것이 바람직하다.
[A] 비스페놀형 에폭시 수지
[B] 지방족 아민계 경화제
구성 요소 [A]는 비스페놀형 에폭시 수지이다. 비스페놀형 에폭시 수지로서는 비스페놀 화합물의 2개의 페놀성 수산기를 에피클로로히드린과 반응시켜 글리시딜옥시기로 변환된 것이면 특별히 한정되는 것이 아니고, 이러한 에폭시 수지로서는, 예를 들면 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 비스페놀AD형 에폭시 수지, 비스페놀S형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 비스페놀형 에폭시 수지는 얻어지는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 인성, 내열성의 밸런스가 우수하기 때문에 적합하게 사용된다. 특히, 액상 비스페놀형 에폭시 수지는 외층 포팅부의 기포의 잔존을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명에 있어서 「액상」이란 25℃에 있어서의 점도가 1000Pa·s 이하인 것을 가리키고, 「고체형상」이란 25℃에 있어서 유동성을 갖지 않거나, 또는 매우 유동성이 낮고, 구체적으로는 25℃에 있어서의 점도가 1000Pa·s보다 큰 것을 가리킨다.
본 실시양태는 구성 요소 [A]로서 하기 구성 요소 [A1]을 포함하는 것이 바람직하다.
[A1] 비스페놀F형 에폭시 수지
비스페놀F형 에폭시 수지는 내열성을 유지하면서 에폭시 수지 조성물의 점도를 내리는 것이 가능하며, 외층 포팅부의 기포의 잔존을 유효하게 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 구성 요소 [A1]의 함유량은 전체 비스페놀형 에폭시 수지 100질량% 중에 10질량% 이상 60질량% 이하의 범위가 바람직하다. 구성 요소 [A1]의 함유량을 상기 범위로 함으로써 액상 에폭시 수지의 점도를 낮게 해서 포팅부 형성시의 기포의 잔존을 억제하면서 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도를 소망의 범위로 설정할 수 있고, 내열성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에 있어서 구성 요소 [A] 이외의 에폭시 수지를 함유해도 좋다. 구성 요소 [A] 이외의 에폭시 수지는 기계 특성, 내열성이나 점도 등의 프로세스 적합성을 목적에 따라 조절할 수 있고, 적합하게 사용된다.
구성 요소 [A] 이외의 에폭시 수지로서는 페닐글리시딜에테르형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 아미노 페놀형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 골격을 포함하는 에폭시 수지, 페닐글리시딜에테르형 에폭시 수지, 에폭시기를 갖는 반응성 희석제 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도, 복수 종을 조합해도 좋다.
구성 요소 [B]는 지방족 아민계 경화제이다. 지방족 아민계 경화제란 분자 내에 1급 또는 2급의 아미노기를 1개 이상 갖는 화합물이다. 지방족 아민계 경화제로서는, 예를 들면 이소포론디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 헥사메틸렌디아민, N-아미노에틸피페라진, 4,4'-메틸렌비스시클로헥실아민, 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노디시클로헥실메탄, 시클로헥산디아민, 1,3-비스아미노메틸시클로헥산, 알킬렌글리콜 구조를 갖는 지방족 폴리아민 등을 들 수 있다.
구성 요소 [B]의 지방족 아민계 경화제로서는 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민을 포함한다. 시클로헥실환을 포함하는 지환식 폴리아민은 쇄형상 폴리아민보다 분자쇄가 강직하며, 또한 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민은 시클로헥실환 2개 이상으로 이루어지는 폴리아민과 비교해서 가교점 간 분자량이 작아진다. 그 때문에 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도가 오르고, 포팅부의 내열성이 향상한다. 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민으로서는 이소포론디아민, 시클로헥산디아민, 및 1,3-비스아미노메틸시클로헥산을 들 수 있다. 전체 지방족 아민계 경화제 성분에 대하여 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민은 50질량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 60질량% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하고, 또한 90질량% 이하 포함하는 것이 바람직하다.
본 실시양태는 구성 요소 [B]로서 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민에 추가하여 알킬렌글리콜 구조를 갖는 지방족 폴리아민을 포함하는 것이 바람직하다. 알킬렌글리콜 구조를 갖는 지방족 폴리아민은 얻어지는 에폭시 수지 조성물의 점도를 내리는 것이 가능해지고, 외층 포팅부의 기포의 잔존을 억제할 수 있기 때문에 적합하게 사용된다. 알킬렌글리콜 구조에는 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌, 폴리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 공중합체 등을 들 수 있다.
알킬렌글리콜 구조를 갖는 지방족 폴리아민은 10질량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 20질량% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하다.
구성 요소 [B]는 이소포론디아민과 알킬렌글리콜 구조를 갖는 지방족 폴리아민을 포함하는 것이 바람직하다. 이들 아민을 병용함으로써 점도와 유리 전이 온도의 밸런스가 우수한 에폭시 수지 조성물의 경화물을 부여하는 에폭시 수지 조성물이 얻어지기 쉬워진다.
경화제가 되는 아민의 총량은 에폭시 수지 조성물에 포함되는 전체 에폭시 수지 성분의 에폭시기에 대하여 활성 수소당량을 0.6당량 이상 1.2당량 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써 내열성과 기계 특성의 밸런스가 우수한 외층 포팅부를 부여하는 에폭시 수지 조성물이 얻어지기 쉬워진다.
본 실시양태의 에폭시 수지 조성물에는 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에 있어서 열가소성 수지를 함유할 수 있다. 열가소성 수지로서는 에폭시 수지에 가용한 열가소성 수지나 고무 입자 및 열가소성 수지 입자 등의 유기 입자 등을 함유할 수 있다.
에폭시 수지에 가용한 열가소성 수지로서는, 예를 들면 폴리비닐포르말이나 폴리비닐부티랄 등의 폴리비닐아세탈 수지, 폴리비닐알콜, 페녹시 수지, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리술폰을 들 수 있다.
고무 입자로서는 가교 고무 입자 및 가교 고무 입자의 표면에 이종 폴리머를 그래프트 중합한 코어셸 고무 입자를 들 수 있다.
<제 2 포팅부>
본 실시양태는 제 1 포팅부의 대향면에 중공사막을 실링한 상태로 묶는 제 2 포팅부를 구비하고, 제 2 포팅부는 중공사막과 포팅제로 형성되어 있다.
보다 상세하게는 도 7에 나타낸 바와 같이 하우징의 원액류 입구(6)측에는 중공사막 카트리지(100)의 하단측인 제 2 포팅부(10)가 배치되어 있다. 중공사막(1)의 제 2 단부가 위치하는 제 2 포팅부(10)는 다수개의 중공사막(1)으로 이루어지는 중공사막 다발(2)과 제 2 포팅부 케이스(11)를 포팅제로 접착해서 구성되어 있다. 여기에서 중공사막(1)의 중공부는 포팅제로 밀봉되어서 개구하지 않은 상태로 되어 있다. 제 2 포팅부 케이스(11)는 하방에 저부를 갖는 원통형상이며, 그 외경은 하우징 본체(3)의 내경보다 작게 구성되어 있다. 또한, 제 2 포팅부(10)는 관통 구멍(12)을 갖고 있으며, 원액의 유로의 역할을 담당하고 있다.
카트리지식 중공사막 모듈의 제 2 포팅부에서 사용하는 포팅제의 종류는 접착 대상부재와의 접착 강도, 내열성, 화학적 내구성 등을 충족시키면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 에폭시 수지나 폴리우레탄 수지 등을 사용할 수 있다.
도 9는 도 7의 모듈의 제 2 포팅 위치에 있어서의 B-B선 단면도이다.
<중공사막>
본 실시형태의 카트리지식 중공사막 모듈은 분리막으로서 중공사막을 구비한다. 중공사막의 구조로서는 전체적으로 구멍 지름이 똑같은 대칭막이나 막의 두께 방향으로 구멍 지름이 변화하는 비대칭막, 강도를 유지하기 위한 지지막층과 대상물질의 분리를 행하기 위한 분리 기능층을 갖는 복합막 등이 존재한다.
분리막의 재질은 특별히 한정되지 않지만 분리막은, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리불화비닐, 4불화에틸렌·6불화프로필렌 공중합체, 에틸렌·4불화에틸렌 공중합체 등의 불소계 수지, 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트 등의 셀룰로오스에스테르, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 등의 폴리술폰계 수지, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 폴리프로필렌 등의 수지를 함유할 수 있다. 특히, 불소계 수지나 폴리술폰계 수지로 이루어지는 분리막은 내열성, 물리적 강도, 화학적 내구성이 높은 점에서 카트리지식 중공사 모듈에 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 중공사막은 불소계 수지나 폴리술폰계 수지에 추가하여 친수성 수지를 더 함유해도 좋다. 친수성 수지에 의해 분리막의 친수성을 높이고, 막의 투수성을 향상시킬 수 있다. 친수성 수지는 분리막에 친수성을 부여할 수 있는 수지이면 좋고, 구체적인 화합물에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 셀룰로오스에스테르, 지방산 비닐에스테르, 비닐피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 폴리메타크릴산 에스테르계 수지, 및 폴리아크릴산 에스테르계 수지 등이 적합하게 사용된다.
<실링재>
카트리지식 중공사막 모듈에서 사용하는 O링이나 개스킷 등의 실링재의 재질은 내열성, 화학적 내구성 등을 충족하면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 불소 고무, 실리콘 고무, 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM) 등을 사용할 수 있다.
<하우징, 통형상 케이스의 재질>
카트리지식 중공사막 모듈에서 사용하는 하우징의 재질은 내열성, 화학적 내구성 등을 충족하면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 폴리술폰계 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시불소 수지 등의 불소계 수지, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르케톤, 스테인리스, 알루미늄 등을 들 수 있다. 또한, 카트리지식 중공사막 모듈에서 사용하는 통형상 케이스 및 제 2 포팅부 케이스의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 하우징과 마찬가지의 재료로부터 선택할 수 있다.
(실시예)
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 사용하는 구성 요소는 이하와 같다.
<사용한 재료>
·구성 요소 [A1]: 비스페놀F형 에폭시 수지
·"jER(등록상표)" 806(액상 비스페놀F형 에폭시 수지, Mitsubishi Chemical Corporation제)
·구성 요소 [A1] 이외의 비스페놀형 에폭시 수지(구성 요소 [A])
·"jER(등록상표)" 828(액상 비스페놀A형 에폭시 수지, Mitsubishi Chemical Corporation제)
·구성 요소 [B]: 지방족 아민계 경화제
[B]-1 "JEFFAMINE(등록상표)" D230(폴리에테르아민, Huntsman Japan K.K.제),
[B]-2 "JEFFAMINE(등록상표)" D400(폴리에테르아민, Huntsman Japan K.K.제),
[B]-3 "Baxxodur(등록상표)" EC201(이소포론디아민, BASF Japan Ltd.제),
[B]-4 "Baxxodur(등록상표)" EC331(3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디시클로헥실메탄, BASF Japan Ltd.제)
·구성 요소 [A] 이외의 에폭시 수지
·"DENACOL(등록상표)" EX-141(페닐글리시딜에테르, Nagase ChemteX Corporation제)
·"DENACOL(등록상표)" EX-142(o-페닐페놀글리시딜에테르, Nagase ChemteX Corporation제)
<에폭시 수지 조성물의 조제 방법>
미리 40℃로 가온해서 진공 건조기로 탈포한 구성 요소 [A], [B] 및 그 외의 성분을 폴리프로필렌제 컵에 투입하고, 교반 혼합기에 의해 혼합했다.
<에폭시 수지 조성물의 점도 측정>
상기 <에폭시 수지 조성물의 조제 방법>에 따라 조제한 에폭시 수지 조성물의 점도를 JIS Z8803(2011)에 있어서의 「원추-평판형 회전 점도계에 의한 점도 측정 방법」에 따라 표준 콘로터(1°34'×R24)를 장착한 E형 점도계(Toki Sangyo Co., Ltd)제, TVE-30H를 사용하고, 회전 속도 10회전/분으로 측정했다. 또한, 점도는 에폭시 수지 조성물을 25℃로 설정한 장치에 투입하고나서 1분 후의 수치를 판독했다.
<에폭시 수지 조성물의 경화 발열량 측정>
상기 <에폭시 수지 조성물의 조제 방법>에 따라 조제한 에폭시 수지 조성물 3㎎을 샘플판에 양을 재고, 시차 주사 열량 분석계(DSC-60 Plus: SHIMADZU CORPORATION제)를 사용하고, 0℃~200℃까지 10℃/분의 등속 승온 조건으로 측정했다. 경화 발열량은 얻어진 DSC 곡선으로부터 JIS K0129(1994)에 따라 산출했다.
<에폭시 수지 조성물의 경화물의 제작 방법>
상기 <에폭시 수지 조성물의 조제 방법>에 따라 조제한 에폭시 수지 조성물을 진공중에서 탈포한 후 폭 10㎜, 길이 80㎜, 및 두께 4㎜로 도려낸 실리콘 시트에 흘려 넣고, 판형상의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 경화 조건은 실온에서 24시간 정치 후 100℃에서 5시간 경화로 했다.
<에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도의 측정 방법>
상기 <에폭시 수지 조성물의 경화물의 제작 방법>에 따라 제작한 에폭시 수지 조성물의 경화물로부터 소편(5㎎~10㎎)을 채취하고, JIS K7121(1987)에 따라 중간점 유리 전이 온도를 측정했다. 측정에는 시차 주사 열량계 DSC-60 Plus(SHIMADZU CORPORATION제)를 사용하고, 질소 가스 분위기하에 있어서 승온 속도 10℃/분으로 측정했다.
<에폭시 수지 조성물의 경화물의 굽힘 강도 및 굽힘 파단 변형의 측정 방법>
상기 <에폭시 수지 조성물의 경화물의 제작 방법>의 방법으로 제작한 에폭시 수지 조성물의 경화물을 만능 재료 시험기 5566형(인스트론사제)을 사용하고, JIS K7171(1994)에 따라 3점 굽힘을 실시하여 굽힘 강도 및 굽힘 파단 변형을 측정했다.
<중공사막 모듈의 증기 가열>
실시예에 있어서의 중공사막 모듈의 증기 가열은 이하의 방법으로 실시했다. 원액 출구(8)로부터 125℃의 증기를 공급하고, 원액류 입구(6) 및 여과액 출구(7)를 개방하여 3분간 증기 블로우를 행했다. 그 후 여과액 출구(7)를 폐지하고, 원액류 입구(6)보다 하방에는 스팀 트랩을 설치하고, 발생한 스팀 드레인을 배출했다. 그 후 125℃에서 60분간 증기 가열을 계속했다.
<증기 가열 후의 에어 리크 테스트>
상술한 증기 가열을 50회 실시한 후에 중공사막 모듈의 실링성을 평가하기 위한 에어 리크 테스트를 실시했다. 원액류 입구(6)를 밀폐하고, 여과액 출구(7)를 개방한 상태로 원액 출구(8)보다 100㎪의 압축 공기를 공급했다. 중공사막 모듈의 원액측에 존재하는 물이 모두 여과된 후에 원액 출구(8)를 밀폐하고, 중공사막 모듈 원액측의 5분간의 압력 추이를 측정했다. 제 1 포팅부의 실링성이 불충분할 경우, 여과액측에 공기가 새기 때문에 모듈 원액측의 압력이 저하된다. 또한, 중공사막은 버블 포인트가 200㎪ 이상인 중공사막을 사용하고, 세공 내가 물로 채워진 상태이기 때문에 중공사막의 세공을 공기가 투과하는 일은 없다. 여기에서 버블 포인트란 압축 공기로 중공사막에 압력을 가했을 때에 막의 세공 내의 용매가 밀어내어져서 공기가 투과하는 압력인 것이다.
에어 리크가 없는 것을 「리크 없음(양호): A」, 에어 리크가 있는 것을 「리크 있음(불량): B」이라고 평가했다.
(실시예 1)
<폴리불화비닐리덴 정밀 여과 중공사막의 제작>
중량 평균 분자량 41.7만의 불화비닐리덴호모폴리머 38질량부와, γ-부티로락톤 62질량부를 혼합하고, 160℃에서 용해했다. 이 고분자 용액을 γ-부티로락톤 85질량% 수용액을 중공부 형성 액체로서 수반시키면서 ２중관의 구금으로부터 토출하고, 구금의 30㎜ 하방에 설치한 온도 5℃의 γ-부티로락톤 85질량% 수용액으로 이루어지는 냉각욕 중에서 응고시켜서 폴리불화비닐리덴(이하, PVDF) 정밀 여과 중공사막을 제작했다. 얻어진 PVDF 중공사막은 외경 1250㎛, 내경 800㎛, 평균 구멍 지름은 0.3㎛이었다.
<중공사막 카트리지의 제작>
중공사막을 길이 1800㎜로 자르고, 30질량% 글리세린 수용액에 1시간 침지 후 풍건했다. 이 중공사막을 125℃의 수증기로 1시간 가열 처리한 후에 풍건시키고, 길이 1200㎜로 커팅했다. 이렇게 해서 얻어진 중공사막 다발 5400개를 1다발로 묶었다. 실리콘 접착제(Dow Toray Co., Ltd.제, SH850A/B, 2제를 질량비가 50:50이 되도록 혼합한 것)로 중공사막 다발의 제 1 단부측을 밀봉했다.
제 1 단부측을 밀봉한 중공사막을 폴리프로필렌제의 제 1 포팅캡(15A)(내경 139.3㎜, 내측 길이 92㎜)에 삽입했다.
액상 비스페놀A형 에폭시 수지("jER(등록상표)" 828, Mitsubishi Chemical Corporation제)와 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디시클로헥실메탄("Baxxodur(등록상표)" EC331, BASF Japan Ltd.제), 폴리에테르아민("JEFFAMINE(등록상표)" D230)을 질량비가 100:19.2:12.8이 되도록 혼합했다. 얻어진 에폭시 수지 조성물을 튜브 펌프를 사용해서 10g/분의 속도로 제 1 포팅캡(15A) 내에 주입했다.
제 1 포팅캡(15A)에는 1020g의 포팅제를 투입했다. 투입 후 실온에서 24시간 정치함으로써 포팅제를 경화시켰다. 경화 후 제 1 포팅캡(15A)을 분리하고, 100℃에서 5시간의 열처리를 더 행했다. 이것에 의해 제 1 포팅부(9)의 내층 포팅부(9A)가 형성되었다. 그 후 샌드페이퍼(#80)로 내층 포팅부(9A)의 표면의 사포질을 행하여 에탄올에서 탈지했다.
계속해서 제 1 포팅부의 내층 포팅부(9A)를 도 4에 나타낸 바와 같이 폴리프로필렌제의 제 1 포팅캡(15B, 15C)에 삽입하고, 내층 포팅부(9A)일 때와 마찬가지로 튜브 펌프를 사용해서 10g/분의 속도로 에폭시 수지 조성물을 주입했다.
여기에서 도 4에 나타낸 제 1 포팅캡(15B)의 최소 내경부는 149.3㎜, 최대 내경부는 167㎜이다. 제 1 포팅캡(15B)의 최소 내경부는 O링 실링면 형성부이다. 또한, 제 1 포팅캡(15C)의 최대 외경부는 외층 포팅부의 플랜지부(9C)의 형성부이다.
구성 요소 [A]로서 "jER(등록상표)" jER828을 100질량부, 구성 요소 [B]로서 "Baxxodur(등록상표)" EC201, 및 "Baxxodur(등록상표)" EC331을 각각 21.2질량부, 4.0질량부 사용하고, 상기 <에폭시 수지 조성물의 조제 방법>에 따라서 에폭시 수지 조성물을 조제했다. 얻어진 에폭시 수지 조성물을 튜브 펌프를 사용해서 10g/분의 속도로 제 1 포팅캡(15B) 및 제 1 포팅캡(15C)에 주입했다. 제 1 포팅캡(15B, 15C)에는 870g의 포팅제를 투입했다. 투입 후 실온에서 24시간 정치함으로써 포팅제를 경화시켰다. 경화 후 제 1 포팅캡(15B, 15C)을 분리하고, 또한 100℃에서 5시간의 열처리를 행했다. 이것에 의해 제 1 포팅부(9)의 외층 포팅부(9B)가 형성되었다.
그 후 중공사막의 제 2 단부측을 폴리술폰제의 제 2 포팅부 케이스(11)(내경 149㎜, 외경 155㎜, 내측 길이 40㎜)에 삽입했다. 폴리술폰제의 제 2 포팅부 케이스(11)의 내측은 미리 샌드페이퍼(#80)로 사포질을 행하여 에탄올에서 탈지했다. 제 2 포팅부 케이스(11)의 외측에는 제 2 포팅캡(16)을 장착했다. 여기에서 제 2 포팅부 케이스(11)의 바닥의 구멍에 관통 구멍 형성용의 핀 36개를 꽂아 넣어 고정했다. 핀은 각각 직경 8㎜, 길이 100㎜의 원기둥형상이었다.
비스페놀A형 에폭시 수지("jER(등록상표)" 828, Mitsubishi Chemical Corporation제)과 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디시클로헥실메탄("Baxxodur(등록상표)" EC331, BASF Japan Ltd.제), 폴리에테르아민("JEFFAMINE(등록상표)" D230)을 질량비가 100:19.2:12.8이 되도록 혼합했다. 얻어진 에폭시 수지 조성물을 튜브 펌프를 사용해서 10g/분의 속도로 제 2 포팅캡(16)에 주입했다.
제 2 포팅부 케이스(11)에는 750g의 에폭시 수지액을 투입했다. 투입 후 실온에서 24시간 정치함으로써 포팅제를 경화시켰다. 경화 후 제 2 포팅캡(16), 핀(17)을 분리하고, 또한 100℃에서 5시간의 열처리를 행했다. 이것에 의해 관통 구멍(12)을 갖는 제 2 포팅부(10)가 형성되었다.
그 후 도 6의 C-C선을 따라 제 1 포팅부를 칩소식 회전날로 절단하고, 중공사막의 제 1 단부를 개구시켜서 중공사막 카트리지로 했다. 이 중공사막 카트리지의 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 25℃에 있어서의 점도는 1420mPa·s이며, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg1은 110℃이었다. 또한, 경화 발열량은 240mJ/㎎이며, 조건 (p)를 충족시키고 있었다.
또한, 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 25℃에 있어서의 점도는 1050mPa·s이며, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg2는 121℃이며, 조건 (q)를 충족시키고 있었다. 굽힘 강도는 122㎫, 굽힘 파단 변형은 4.1%이었다. 또한, Tg2와 Tg1의 차는 11℃이며, 조건 (r)의 식(i)를 충족시키고 있었다.
<카트리지식 중공사막 모듈의 실링성 평가>
계속해서 제 1 포팅부에 O링을 부착하고, 제작한 중공사막 카트리지를 도 7에 나타낸 바와 같이 스테인리스제의 하우징 본체(3)(내경 159.2㎜)에 장착하고, 상부 캡(4), 하부 캡(5)을 부착해서 카트리지식 중공사막 모듈(101A)로 했다. 이 카트리지식 중공사막 모듈(101A)에 에탄올을 송액한 후에 계속해서 물을 송액했다.
이 카트리지식 중공사막 모듈(101A)에 대해서 상술한 방법으로 증기 가열(125℃, 60분)을 50회 행하고, 그 후 상술한 방법으로 에어 리크 테스트를 행했다. 그 결과 압력의 저하는 5분간 0㎪이며, 실링성을 확보할 수 있는 것을 확인했다.
(실시예 2~5)
외층 포팅부 및 내층 포팅부의 수지 조성을 각각 표 1에 나타낸 바와 같이 하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막 카트리지를 제작했다. 평가 결과는 표 1에 나타냈다.
외층 포팅부의 25℃에 있어서의 점도는 어느 실시예도 1200mPa·s 이하이며, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg2는 모두 110℃ 이상, 160℃ 이하의 범위에 포함되어 있으며, 조건 (q)를 충족시키고 있었다. 또한, Tg2와 Tg1의 차는 모두 5℃ 이상 15℃ 이하이며, 조건 (r)을 충족시키고 있었다. 얻어진 중공사막 카트리지는 모두 실시예 1과 마찬가지로 내열성, 외층 포팅부의 기포 배출성 모두 양호했다. 또한, 얻어진 카트리지식 중공사막 모듈의 실링성도 양호했다.
(비교예 1)
외층 포팅부의 수지 조성을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막 카트리지를 제작했다. 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 점도가 1420mPa·s로 높아 외층 포팅부에 기포가 잔존했다. 얻어진 카트리지식 중공사막 모듈의 에어 리크 테스트를 행한 결과, 압력의 저하는 5분간 100㎪이었다. 외층 포팅부에 잔존한 기포에 의해 O링 실링부의 실링성이 저하되어 리크가 발생했다.
(비교예 2)
내층 포팅부의 수지 조성을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경하고, 내층 포팅부로만 제 1 포팅부를 제작했다. 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량은 325mJ/㎎으로 크고, 경화시에 도달한 에폭시 수지 조성물의 최고 발열 온도가 214℃가 되고, 중공사막 모듈(100A)의 폴리불화비닐리덴제 중공사막(1)이 용해했다.
(비교예 3)
내층 포팅부의 수지 조성을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막 카트리지를 제작했다. 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg1은 47℃이었다. 얻어진 카트리지식 중공사막 모듈의 에어 리크 테스트를 행한 결과, 압력의 저하는 5분간 100㎪이었다. 증기 가열을 행했을 때에 에폭시 수지의 강도가 현저하게 저하되어 리크가 발생했다.
(비교예 4)
내층 포팅부의 수지 조성을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막 카트리지를 제작했다. 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 25℃에 있어서의 점도가 320mPa·s로 낮아 과침투가 발생했기 때문에 여과를 할 수 없었다.
(비교예 5)
외층 포팅부의 수지 조성을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 중공사막 카트리지를 제작했다. 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg2는 47℃이었다. 얻어진 카트리지식 중공사막 모듈의 에어 리크 테스트를 행한 결과, 압력의 저하는 5분간 100㎪이었다. 증기 가열을 행했을 때에 에폭시 수지의 강도가 현저하게 저하되어 리크가 발생했다.
(비교예 6)
내층 포팅부 및 외층 포팅부의 수지 조성을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 중공사막 카트리지를 제작했다. 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물과 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도의 차가 -19℃로 컸다. 얻어진 카트리지식 중공사막 모듈의 에어 리크 테스트를 행한 결과, 압력의 저하는 5분간 100㎪이었다. 증기 가열을 행했을 때에 제 1 포팅부에 크랙이 발생했기 때문에 리크가 발생했다.
(비교예7)
내층 포팅부의 수지 조성을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막 카트리지를 제작했다. 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg1은 69℃이었다. 얻어진 카트리지식 중공사막 모듈의 에어 리크 테스트를 행한 결과, 압력의 저하는 5분간 100㎪이었다. 증기 가열을 행했을 때에 에폭시 수지의 강도가 현저하게 저하되어 리크가 발생했다.
(비교예 8)
외층 포팅부의 수지 조성을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 중공사막 카트리지를 제작했다. 외층 포팅제를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg2는 69℃이었다. 얻어진 카트리지식 중공사막 모듈의 에어 리크 테스트를 행한 결과, 압력의 저하는 5분간 100㎪이었다. 증기 가열을 행했을 때에 에폭시 수지의 강도가 현저하게 저하되어 리크가 발생했다.
(비교예 9)
내층 포팅부와 외층 포팅부의 수지량을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 중공사막 카트리지를 제작했다. 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 Q2×W2값은 729kJ로 크고, 경화시에 도달한 에폭시 수지 조성물의 최고 발열 온도가 260℃가 되고, 폴리아세탈제의 포팅 케이스가 변형함과 아울러, 내층 포팅부의 중공사막이 일부 용융했다.
(비교예 10)
외층 포팅부의 수지 조성을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 중공사막 카트리지를 제작했다. 외층 포팅제를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg2는 107℃이었다. 얻어진 카트리지식 중공사막 모듈의 에어 리크 테스트를 행한 결과, 압력의 저하는 5분간 100㎪이었다. 증기 가열을 행했을 때에 에폭시 수지의 강도가 현저하게 저하되어 리크가 발생했다.
본 발명의 중공사막 모듈의 제조 방법은 음료수 제조, 정수 처리, 배수 처리 등의 물 처리 분야, 미생물이나 배양 세포의 배양을 수반하는 발효 분야, 식품 공업 분야 등 여러 가지 방면에서의 피여과액의 여과 처리에 바람직하게 적용된다.
본 발명을 특정 형태를 사용해서 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어날 일 없이 여러 가지 변경 및 변형이 가능한 것은 당업자에게 있어서 명확하다. 또한, 본 출원은 2020년 5월 15일자로 출원된 일본 특허출원(특허출원 2020-86010)에 의거하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 인용된다.
100: 중공사막 카트리지 101A: 카트리지식 중공사막 모듈
1: 중공사막 2: 중공사막 다발
3: 하우징 본체 3A: 플랜지부
3B: 플랜지부 4: 상부 캡
4A: 단부 5: 하부 캡
6: 원액류 입구 7: 여과액 출구
8: 원액 출구 9: 제 1 포팅부
9A: 내층 포팅부 9B: 외층 포팅부
9C: 플랜지부 9D: 단차부
10: 제 2 포팅부 11: 제 2 포팅부 케이스
12: 관통 구멍 13: O링
14: 개스킷 15A: 제 1 포팅캡
15B: 제 1 포팅캡 15C: 제 1 포팅캡
16: 제 2 포팅캡 17: 핀
1: 중공사막 2: 중공사막 다발
3: 하우징 본체 3A: 플랜지부
3B: 플랜지부 4: 상부 캡
4A: 단부 5: 하부 캡
6: 원액류 입구 7: 여과액 출구
8: 원액 출구 9: 제 1 포팅부
9A: 내층 포팅부 9B: 외층 포팅부
9C: 플랜지부 9D: 단차부
10: 제 2 포팅부 11: 제 2 포팅부 케이스
12: 관통 구멍 13: O링
14: 개스킷 15A: 제 1 포팅캡
15B: 제 1 포팅캡 15C: 제 1 포팅캡
16: 제 2 포팅캡 17: 핀
Claims (11)
- 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되는 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 다발과, 상기 복수의 중공사막의 적어도 일방의 단부에 있어서 중공사막이 개구하도록 상기 중공사막을 접착하는 제 1 포팅부와, 상기 제 1 포팅부와 상기 하우징 사이를 액밀하게 고정하는 실링재를 구비하는 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법으로서,
(a) 상기 제 1 포팅부에 포함되는 내층 포팅부를 형성하는 공정과,
(b) 상기 제 1 포팅부에 포함되고, 상기 내층 포팅부를 덮는 외층 포팅부를 형성하는 공정을 포함하고,
상기 공정 (a)는
(a-1) 상기 중공사막 사이에 상기 내층 포팅부를 형성하는 내층 포팅제를 충전하는 내층 포팅제 배치 스텝과,
(a-2) 상기 내층 포팅제를 경화시키는 경화 스텝을 구비하고,
상기 공정 (b)는
(b-1) 상기 (a-2)의 경화 스텝 후에 적어도 상기 제 1 포팅부가 상기 실링재와 접하는 부분에 있어서 상기 외층 포팅부가 상기 내층 포팅부를 덮도록 상기 외층 포팅부를 형성하는 외층 포팅제를 정치 포팅법에 의해 배치하는 외층 포팅제 배치 스텝과,
(b-2) 상기 외층 포팅제를 경화시키는 경화 스텝을 구비하고,
상기 내층 포팅제와 상기 외층 포팅제는 하기 조건 (p) 내지 (r)을 충족시키는 에폭시 수지 조성물인 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
조건 (p) 상기 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 25℃에 있어서의 점도가 400mPa·s 이상이며, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg1이 95℃ 이상 160℃ 이하이다.
조건 (q) 상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물이 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민을 포함하고, 25℃에 있어서의 점도가 1200mPa·s 이하이며, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 Tg2가 110℃ 이상 160℃ 이하이다.
조건 (r) 상기 유리 전이 온도 Tg1과, 상기 유리 전이 온도 Tg2의 관계가 5≤Tg2-Tg1≤20이다. - 제 1 항에 있어서,
상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량이 1000mJ/㎎ 이하인 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 외층 포팅부에 있어서의 경화 발열량 Q2×에폭시 질량 W2가 400kJ 이하인 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 경화 발열량이 350mJ/㎎ 이하인 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내층 포팅부에 있어서의 경화 발열량 Q1×에폭시 질량 W1이 500kJ 이하인 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물이 알킬렌글리콜 구조를 갖는 지방족 폴리아민을 포함하는 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 외층 포팅부의 전체 지방족 아민계 경화제 성분에 대하여 상기 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민을 50질량% 이상 90질량% 이하 함유하는 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물에 포함되는 상기 시클로헥실환 1개로 이루어지는 지환식 폴리아민이 이소포론디아민, 시클로헥산디아민, 및 1,3-비스아미노메틸시클로헥산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물이 이소포론디아민을 포함하는 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물이 시클로헥실환을 2개 이상 함유하는 지환식 폴리아민을 포함하는 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 외층 포팅부를 형성하는 에폭시 수지 조성물 100질량부 중 비스페놀A형 에폭시 수지를 40질량부 이상 80질량부 이하, 비스페놀F형 에폭시 수지를 20질량부 이상 60질량부 이하 포함하는 카트리지식 중공사막 모듈의 제조 방법.
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