KR20040101243A

KR20040101243A - 중공사막 모듈의 제조 장치 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20040101243A
Application number: KR10-2004-7013307A
Authority: KR
Inventors: 이데마사루; 나까하라요시히또; 스즈끼사또시; 와따리겐지; 다사까히로시
Original assignee: 미츠비시 레이온 가부시키가이샤
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-12-02
Also published as: KR100977334B1; WO2003072230A1; TWI254650B; JP2003320223A; US7316754B2; JP4332329B2; US20050103423A1; TW200303232A

Abstract

본 발명은 원심력을 이용하여 모듈 케이스 내에 수납된 중공사막 중 적어도 일단부와, 상기 모듈 케이스와의 상호간을 포팅용 수지에 의해 접착 고정할 때에 상기 접착 고정을 고밀도로 액밀 또는 기밀한 것으로 하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 관한 중공사막 모듈의 제조 장치는 가열 수단(7)과 온도 검출 수단(8)을 갖고 단부 포팅 가공부(3)를 지지하는 고정용 지그(4)를 구비하고, 상기 온도 검출 수단(8)으로 검출된 상기 고정용 지그(4)의 온도와 미리 설정된 상기 고정용 지그(4)의 설정 온도와의 차의 크기를 기초로 하여 상기 가열 수단(7)의 가열 능력을 상기 설정 온도에 대해 ±4 ℃의 온도 정밀도 범위에서 제어한다. 또한, 원심력의 부가와 동시에 감압 기구(17)에 의해 상기 단부 포팅 가공부(3)를 감압하고, 포팅용 수지의 리크의 발생을 없앨 수도 있다.

Description

중공사막 모듈의 제조 장치 및 제조 방법{APPARATUS FOR PRODUCTION OF HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE AND METHOD OF PRODUCTION}

막 모듈은 최근, 공업 분야, 의료 분야, 식품 분야 등에 있어서의 액체나 기체의 여과 혹은 분리 등에 다용되고 있고, 특히 공업 분야에 있어서는 용제 여과, 액체 중의 기체 분리, 퍼베이포레이션(pervaporation) 등의 기능을 구비한 막 모듈이 요구되고 있다.

이와 같은 분야에 이용되는 막 모듈로서는, 종래, 평막을 이용한 막 모듈이 일반적이었다. 그러나, 최근에는 막 모듈 용적당의 막 면적이 평막보다도 많아지는 중공사막을 이용한 막 모듈, 즉 모듈 케이스 내에 중공사막을 배치하고, 이 모듈 케이스와 중공사막 서로를 포팅용 수지에 의해 액밀 혹은 기밀하게 접합 고정하는 포팅부를 형성하여 구성되는 중공사막 모듈이 이용되고 있다.

그런데, 중공사막 모듈을 이용하는 여과 혹은 분리는 1차측으로부터 2차측으로의 압력이 가해지는 조건 하에서 실시되는 것이므로, 모듈 케이스와 중공사막 상호간에 높은 밀봉성 및 접착성이 요구되고 있고, 상기 포팅용 수지로서, 종래, 에폭시 수지나 우레탄 수지 등의 열경화성 수지가 이용되고 있다.

여기서, 이 중공사막 모듈을 포팅재에 의해 포팅할 때, 전술한 바와 같이 높은 밀봉성을 실현시키기 위해, 포팅 수지의 중공사막 다발 사이에의 함침이 양호해지도록 중공사막 모듈을 원심기에 배치하고, 이를 회전시킴으로써 중공사막 모듈에 원심력을 부가하는 방법이 일반적이었다.

종래부터 이용되어 온 에폭시 수지나 우레탄 수지 등의 열경화성 수지를 원심 방식으로 포팅하는 경우, 실온에 있어서의 열경화성 수지의 점도에 대해서는 통상 중공사막 사이에의 함침 불량을 일으키지 않는 범위를 선택하고 있으므로, 기본적으로 함침 불량이 일어나는 일은 없고, 매우 드물게 함침 불량이 일어나는 정도의 것이었다. 이로 인해, 얻게 되는 중공사막 모듈에 밀봉성이나 접착성에 관한 문제가 생기는 일은 거의 없었다.

즉, 이들 열경화성 수지를 이용한 중공사막 모듈에 있어서는, 온도 정밀도를 고정밀도로 유지하는 제어를 행하는 것은 중공사막 모듈의 품질 관리면에서 바람직한 것임에도 불구하고, 원심 포팅 방식에 있어서의 허용 온도 범위가 비교적 넓기 때문에 그 제어의 필요성은 높아지고, 따라서 그 제어를 행하는 수단을 구비한 원심식 제조 장치는 아직 제안되어 있지 않은 것이 현실이다.

그런데, 이들 포팅 수지에 열경화성 수지를 이용한 중공사막 모듈을 퍼베이포레이션이나 용제 여과, 용제 처리 등에 이용하면, 용제나 액약에 의해서는 상기 포팅용 수지가 팽윤, 용출되어 크랙 등이 발생하고, 이에 수반하여 접착성의 저하, 리크의 발생, 처리물의 순도 저하 등의 문제가 생긴다.

상기 에폭시 수지나 우레탄 수지 등의 포팅용 수지에 의한 결점을 개선할 목적으로, 폴리에틸렌 수지 등의 열가소성 수지를 포팅용 수지로서 사용하고, 상기 포팅용 수지의 용융물을 포팅 가공부의 중공사막 상호간에 침입시키고, 이를 냉각 고화하여 포팅부를 형성함으로써 중공사막 모듈을 얻는 방법이 제안되어 있다.

예를 들어, JP, A, 1-293105에 따르면, 중공사막단부의 내면에 탄산칼슘, 또는 탄산칼슘에 담가 석고를 미리 충전함으로써 중공사막단부를 메우고, 다음에 열가소성 수지로 이루어지는 포팅 수지를 중공사막 사이에 충전시키고, 중공사막을 구성하는 수지의 융점의 50 내지 150 ％로 가열하여 중공사막 다발의 외주를 열수축 테이프에 의해 체결하면서 포팅을 행한 후, 액약을 이용하여 메움 부재를 제거하는 방법에 있고, 전술한 포팅 수지의 가열 수단으로서 중공사막 모듈을 부분적으로 가열 가능하게 하는 노를 이용하여 그 온도 범위를, 중공사막을 구성하는 수지의 융점보다 10 내지 10O ℃ 높은 온도로 설정하고, 보다 바람직하게는 융점보다 20 내지 50 ℃ 높은 온도로 설정하는 것이 제안되어 있다. 이와 같은 부분적 가열과 그 온도 설정에 의해 정치 상태에 있어서 포팅 수지의 중공사막 사이에의 함침을 행할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 이 제조 장치에 따르면, 가열 온도의 범위에 90 ℃의 온도차가 있고, 바람직한 것으로 하는 경우에도 30 ℃의 온도차를 허용하는, 아직까지도 넓은 온도 범위로 설정되어 있고, 이들 온도 범위 내에 있어서의 중공사막의 수축이나 용융의 정도는 일정하지 않다.

또한, 이 제조 장치에 있어서는 정치 상태에서의 포팅 가공에 의해 포팅 수지의 중공사막 사이에의 함침이 양호하지 않은 경우가 있고, 얻게 되는 중공사막 모듈의 품질도 일정하지 않았다.

또한, 예를 들어 JP, A, 8-266872에는 열가소성 수지 분말을 포팅용 수지로서 이용하는 포팅 방법에 있어서, 미리 흩어져 있던 중공사막 사이에 포팅 수지를 침입시킨 후, 정치 상태에서 히터 블럭을 이용하여 포팅 수지가 용융되는 온도 하에 두고, 계속해서 중공사막 다발을 모듈 케이스에 인입하고, 또한 그 냉각시에 원심을 가하여 냉각 고화 수축시에 발생하는 보이드를 없애는 제조 방법이 개시되어 있다.

이 공보에 이용되는 제조 장치의 구성 부재인 히터 블럭에 대해서는 포팅 수지의 용융 가열 온도의 제어에 관한 기재는 전혀 없고, 그 온도 제어에 대해 아무런 착안도 되어 있지 않고, 이용하는 포팅 수지를 용융하는 것만이 기재되어 있는 것에 지나지 않는다.

그러나, 이 제조 장치에 있어서는 각별히 온도 제어를 하지 않는 한 히터 블럭의 온도는 통상 크게 흔들리는 경우가 있고, 용융한 포팅 수지의 점도도 그 온도에 수반하여 변동된다.

이로 인해, 얻게 되는 중공사막 모듈의 포팅 수지 함침성이나 접착성 등의 품질은 안정되지 않는다. 또한, 이 제조 장치에 있어서는 정치에서의 포팅에 의해 포팅 수지의 중공사막 사이에의 함침이 양호하게 행해지지 않는 경우가 있고, 얻게 되는 중공사막 모듈의 품질이 일정하지 않았다.

또한, 이 공보에 이용되는 제조 장치에 있어서, 원심기의 사용에 관해서도,특히 가온이나 그 온도 제어를 할 의도는 없고, 단순히 원심 냉각을 행하는 것이라는 기재가 되어 있는 것에 지나지 않는다.

그리고, 이 공보에 개시된 제조 장치에 있어서는 연신과 냉각을 동시에 행함으로써 포팅 수지의 점도가 급격히 상승하고, 전술한 포팅 수지의 중공사막 사이에의 미함침을 회피하는 것에는 미치지 않아, 결과적으로 얻게 되는 중공사막 모듈의 품질을 향상시키는 것은 불가능하였다.

또한, 예를 들어 JP, A, 64-47409에서는 중공사막보다도 낮은 융점의 포팅 수지를 갖고 중공사막의 단부가 고정되어 있는 중공사막 모듈에 관한 기재가 이루어져 있고, 포팅 수지의 용융이나 중공사막 사이에의 용착 고정에 관해서는 각종 히터나 오븐, 초음파 용착기 등으로 가열하는 동시에, 이것에 소요의 가압 하나 감압 하를 조합하여 행해지는 것이다.

한편, 그 범례에는 진동이나 원심을 가하여 용착 고정을 실시하는 것도 가능하다고 기재되고, 구체적인 제조 장치로서는 전기로를 이용하여 진공 조건 하에서 가열을 행하거나, 또는 가열을 행할 때에 바이브레이터를 이용하여 파우더형의 포팅 수지를 중공사막 사이에 충전시키는 기재가 있다.

그러나, 이 제조 장치의 구성 부재인 전기로에 대해 보면, 가열 온도를 제어하는 점에 관한 기재는 없다. 일반적으로 전기로를 고온에서 이용한 경우, 설정 온도를 상회하는 온도가 되거나 하는 경우가 있지만, 이 때 용융된 포팅 수지의 점도도 그 온도에 수반하여 변동되므로, 얻게 되는 중공사막 모듈의 포팅 수지 함침성이나 접착성 등의 품질이 안정되지 않는다.

또한, 이 제조 장치에 있어서는 진공 상태라도 정치 상태에 있어서의 포팅 가공에 의해 포팅 수지의 중공사막 사이에의 함침이 양호하지 않은 경우가 있고, 얻게 되는 중공사막 모듈의 품질도 일정하지 않았다.

또한, 이 공보에 이용되는 제조 장치에 있어서, 바이브레이터와 진공원을 병용한 경우에 대해서도 포팅 수지의 점도가 불균일하므로, 포팅 수지의 중공사막 사이에의 함침을 균일하게 행하는 것에는 미치지 않아, 결과적으로 얻게 되는 중공사막 모듈의 품질을 안정화시키는 것은 불가능하였다.

또한, 예를 들어 JP, A, 4-63117 및 JP, A, 8-318139에서도 포팅 수지로서 열가소성 수지 분말을 사용하고 있고, 상기 수지 분말의 고농도 현탁액을 조제한 후, 상기 고농도 현탁액을 중공사막 다발의 포팅 가공부에 함침시켜 포팅 수지의 융점 이상에서, 또한 중공사막을 구성하는 수지의 융점 이하에서 가열하여 서냉 고화시키는 제조 방법이 개시되어 있다.

그 구체적인 제조 방법으로서는 110 내지 120 ℃로 가열한 오븐을 이용하여 폴리프로필렌제 중공사막 사이에 폴리에틸렌제 포팅 수지를 정치 상태에서 함침시키는 방법이 기재되어 있다.

그러나, 이 제조 방법에 따르면, 일반적인 오픈의 온도 제어 범위인 110 내지 120 ℃ 사이에 온도 분균일이 존재하고, 그로 인해 포팅 수지의 점도가 달라 정치 상태에서는 포팅 수지의 함침 불량을 회피하는 것은 곤란하였다.

본 발명은, 액체 또는 기체의 여과나 분리 처리 등에 이용되는 중공사막 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 원심식 제조 장치와 상기 장치에 의한 중공사막 모듈의 중공사막 길이 방향의 일단부 포팅 가공부의 가공 상태를 도시하는 개요 설명도이다.

도2는 본 발명의 원심식 제조 장치와 상기 장치에 의한 중공사막 모듈의 중공사막 길이 방향의 양단부 포팅 가공부의 가공 상태를 도시하는 개요 설명도이다.

도3은 본 발명의 원심식 제조 장치에 적용되는 일체형 고정용 지그의 일예를 나타내는 단면도이다.

도4는 본 발명의 원심식 제조 장치에 적용되는 분할형 고정용 지그의 일예를 나타내는 단면도이다.

도5는 본 발명의 원심식 제조 장치와 상기 장치에 의한 중공사막 모듈의 중공사막 길이 방향의 일단부 포팅 가공부의 가공 상태 및 저압 기구 등을 도시하는 개요 설명도이다.

도6은 본 발명의 원심식 제조 장치와 상기 장치에 의한 중공사막 모듈의 중공사막 길이 방향의 양단부 포팅 가공부의 가공 상태 및 저압 기구 등을 도시하는 개요 설명도이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 사용하는 중공사막의 특성을 손상시키는 일 없이, 게다가 포팅용 수지에 의해 모듈 케이스와 중공사막 상호를 고밀도로 액밀 혹은 기밀하게 접착 고정된 중공사막 모듈의 제조 장치와, 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이 과제는 이하에 기재하는 구성을 구비한 본 발명의 중공사막 모듈의 제조 장치와 상기 중공사막 모듈의 제조 방법에 의해 효과적으로 해결할 수 있다.

즉, 본 발명의 장치의 기본 구성은 원심력을 이용하고, 포팅용 수지를 이용하여 모듈 케이스 내에 수납된 중공사막 중 적어도 일단부와 모듈 케이스를 접착 고정하는 중공사막 모듈의 원심식 제조 장치에 있어서, 중공사막의 단부와 모듈 케이스를 접착 고정하는 포팅 가공부가 고정되는 고정용 지그를 갖고, 상기 고정용 지그가 가열 수단 및 온도 검지 수단을 구비하고, 온도 검출 수단으로 검출된 상기 고정용 지그의 온도와, 미리 설정한 상기 고정용 지그의 설정 온도와의 차를 산출하고, 그 산출치의 크기를 기초로 하여 상기 가열 수단의 가열 능력을 제어하는 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치를 주요한 구성으로 하고 있다.

이러한 중공사막 모듈의 제조 장치는 설정 온도에 대한 온도 정밀도 범위를 ±4 ℃에서 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 포팅 가공부에 부가되는 원심력이 중력의 10 내지 100배의 범위인 것이 바람직하다.

또한, 상기 포팅 가공부를 배치하는 고정용 지그에는 가열 수단 및 온도 검지 수단을 고정용 지그에 대해 밀착 상태에서 담지시키는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 가열 수단이 전기식 히터이면 제어하기 쉽기 때문에 바람직하다.

또한, 상기 고정용 지그에 유체를 봉입해 두는 것이 바람직하고, 또한 상기 고정용 지그의 회전수를 제어하는 수단과, 상기 고정용 지그의 온도를 검출하고, 또한 그 검출 정보를 기초로 하여 상기 가열 수단의 출력을 제어하는 출력 제어 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 고정용 지그는 적어도 2개 이상의 블럭으로 구성되고, 각 블럭을 각각 다른 온도가 되도록 제어하는 온도 제어 수단을 갖고 있는 것이 재질에 따른 가열을 할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 원심력을 부가한 상태에서 포팅 가공할 때, 포팅 가공부의 환경을 500 hPa 이하의 감압 분위기 하로 하는 감압 기구를 갖는 중공사막 모듈의 제조 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 원심식 제조 장치가 전술한 포팅 가공부의 환경을 350 hPa 이하의 감압 분위기 하로 하는 감압 기구를 갖는 것이 보다 바람직하다.

이와 같이 원심력의 부가와 동시에 포팅 가공부의 환경을 감압 상태로 하여 포팅 수지가 중공사막 사이에 충분히 걸쳐진 후에 상압으로 복귀시키면, 대기압에 의해 포팅 수지 내부에 개재하는 기포가 대폭으로 감용(減容)되고, 기포가 연통함으로써 리크의 발생이 확실히 저감된다.

전술한 포팅용 수지가 열가소성 수지인 경우에 포팅용 수지의 분산성을 향상시키기 위해서는 상기 포팅용 수지가 열가소성 수지 미립자로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 열가소성 수지 미립자와 액체의 혼합물을 포팅 가공부에 충전한다. 상기 포팅용 수지가 폴리올레핀계 수지 혹은 폴리에틸렌 수지인 것이 바람직하다.

한편, 전술한 중공사막을 구성하는 수지도 열가소성 수지인 것이 바람직하고, 이 경우에는 포팅용 수지와 마찬가지로, 폴리올레핀계 수지 혹은 폴리에틸렌 수지인 것이 바람직하다.

또한, 상기 중공사막의 모듈 케이스 용적에 대한 충전율을 20 ％ 이상 60 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 중공사막 모듈에 있어서 이용되는 중공사막은 다양한 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 셀룰로오스계, 폴리올레핀계, 폴리비닐알코올계, PMMA(폴리메타크릴산메틸)계, 폴리술폰계, PVDF나 PTFE 등의 불소계 등 각종 재료로 이루어지는 중공사막을 사용할 수 있다. 그 중에서도 상기 중공사막을 얻을 때의 제막의 안정성, 내약품성, 일반적인 분리 성능이나 처리 성능 등의 점으로부터 열가소성 수지제의 중공사막을 사용한다.

중공사막 모듈을 얻기 위한 가공시에 요구되는 중공사막의 유연성, 강도, 소재의 내약품성, 저비용성 등의 점으로부터, 특히 테트라플루오르에틸렌계 수지나 폴리올레핀계 수지에 의한 중공사막이 바람직하고, 그 중에서도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸-1-펜텐) 등에 의한 중공사막이 적합하다.

또한, 중공사막은 통상의 여과에 이용하는 다공질막이라도, 혹은 가스 분리 등에 이용하는 비다공의 균질막이라도 좋다. 또한, 막의 구조는 균일한 내부 구조를 갖는 막이라도, 혹은 다공질층과 균질층의 양쪽을 구비하는 복합막이라도 좋다.

중공사막을 수납하는 모듈 케이스로서는 금속제나 수지제의 케이스가 사용되지만, 모듈 케이스 자체의 가공성이나 가격 등의 점으로부터 수지제인 것이 바람직하고, 예를 들어 폴리염화비닐 수지, 폴리카보네이트 수지, ABS 수지, 아크릴계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리페닐렌옥사이드계 수지, 폴리아세탈계 수지 등에 의한 케이스가 적합하다.

또한, 특히 용제 여과나 용제로부터의 가스 분리, 퍼베이포레이션 등의 용도에 제공되는 중공사막 모듈로 할 때에는, 상기 중공사막 모듈에 내용제성이나 저용출성이 요구되므로, 포팅용 수지와의 접착성 등도 고려하면, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지제의 모듈 케이스인 것이 바람직하다.

또한, 중공사막 모듈에는 모듈 내로의 피처리 유체의 도입 및 모듈 내로부터의 처리 유체의 배출을 위해, 캡이나 입구, 출구 등이 부착된다. 이 때의 캡의 소재는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 모듈 케이스에의 부착 용이나, 중공사막 모듈의 용도 등을 고려하여 모듈 케이스의 소재에 따른 소재에 의한 캡을 선택하는 것이 좋고, 접착, 용착, 나사 부착 등 임의의 방법으로 부착하면 된다.

모듈 케이스 내에 수납하고 있는 열가소성 수지제의 중공사막의 한 쪽단부 혹은 양단부를 모듈 케이스에 접착 고정하기 위한 포팅용 수지로서, 열가소성 수지 외에 열경화성 수지를 이용할 수 있다.

열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 등을 이용할 수 있고, 적절하게 선정하는 것이 가능하다. 또한, 포팅되는 고화 전의 열경화성 수지의 점도로서는, 특별히 한정되지는 않지만, 원심력이나 수지 온도의 영향을 받기 어려워, 결과적으로 중공사막 사이에의 수지 함침성이 양호하고, 동시에 예를 들어 중공사막 내부에의 침투에 의해 중공사막 내부의 폐색을 일으키기 어려운 점도 범위로서, 50 내지 5000 ㎫ㆍs에서 사용하는 것이 바람직하고,200 내지 3000 ㎫ㆍs에서의 사용이 보다 바람직하다.

한편, 포팅용 수지로서의 열가소성 수지에는 실리콘계 충전제나 각종 핫멜트 수지를 이용하는 것이 가능하고, 각종 용제나 약품에의 내구성이나 기계적인 강도 등의 점으로부터 폴리올레핀계 수지가 바람직하다. 폴리올레핀계 수지 중에서도 포팅 가공시의 취급성, 액약에의 용출이 낮은 등의 점으로부터 폴리에틸렌 수지나 폴리프로필렌 수지가 바람직하다.

포팅용 수지로서 사용하는 열가소성 수지의 중량 평균 분자량이 10000보다 작으면, 얻을 수 있는 중공사막 모듈의 포팅부의 기계적 강도나 인성이 불충분해져 장기간의 사용에 견딜 수 있는 내구성이나 내충격성 등을 얻을 수 없게 된다. 이로 인해, 중량 평균 분자량이 10000 이상인 열가소성 수지를 포팅용 수지로서 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 중공사막 모듈의 제조 방법에 있어서, 포팅용 수지에 의한 중공사막의 단부 상호 및 모듈 케이스와의 접착 고정은 다음과 같이 하여 행해진다.

예를 들어, 복수개의 중공사막을 타레로 감아 중공사막 집속체로 이루어지고, 이 중공사막 집속체 중 적어도 한 쪽 단부를 정렬하여 적절하게 접착제나 열융착에 의해 상기 집속체 단부 및 중공사막 개구부가 있을 때에는 그 개구부의 폐색도 포함하여 가고정해도 좋다.

또는, 1개 혹은 복수개의 중공사막이 소정의 길이로 되접히고, 그 되접힌 루프형을 이루는 인접하는 단부의 상호를 필라멘트로 구속한 시트형의 중공사막 편직물을 중공사막의 배열 방향과 평행하게 소용돌이형으로 묶고, 즉 시트형의 중공사막 편직물을 중공사막의 배열 방향과 평행하게 발감기형으로 묶어 중공사막 집속체로 한다.

이와 같이 시트형의 중공사막 편직물로 이루어지는 중공사막을 이용함으로써, 모듈 케이스 내에서 균일하게 중공사막을 배치할 수 있을 뿐만 아니라, 단부를 정렬하기 위한 공정이나 개구부 폐색을 목적으로 한 가고정 공정 등이 불필요해진다.

포팅용 수지로서의 열가소성 수지를 포팅 가공부에 충전하는 조작은 중공사막을 집속시켜 중공사막 다발로 하는 것과 마찬가지라도, 혹은 중공사막 다발을 형성한 후라도 좋고, 포팅용 수지로서의 열가소성 수지를 포팅 가공부에 있어서의 중공사막 다발의 외표면 및 중공사막 사이에 균일하게 충전시키면 된다. 이 때, 분말형의 열가소성 수지를 액체에 분산시킨 현탁액을 사용하면 균일하게 충전하기 쉬워진다.

포팅 가공부에 상기 포팅용 수지를 충전한 후에는 그대로 가열 및 원심력의 부가를 행해도 좋지만, 이 가열 및 원심력의 부가에 앞서서 포팅 가공부에 열가소성 수지와 함께 충전되어 있는 액체의 일부를 탈액함으로써 효과적인 포팅 가공을 행할 수 있다.

즉, 포팅 가공부에 열가소성 수지와 함께 충전되어 있는 액체의 일부를 미리 탈액해 둠으로써 가열 및 원심력의 부가 공정에서 증발시키는 액체를 최소한으로 억제할 수 있다. 이로 인해 에너지 효율이 향상되어 액체가 증발하는 시간을 단축시킬 수 있고, 이에 의해 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능해지므로 바람직하다.

계속해서, 포팅 가공부에 있어서의 중공사막 사이에 포팅용 수지가 균일하게 충전된 중공사막 다발을 모듈 케이스에 수납한 후, 가열하면서 상기 모듈 케이스를 회전시켜 포팅 가공부에 원심력을 부가하는 포팅 가공을 행한다.

이렇게 하여 포팅 가공부에 충전하고 있는 포팅용 수지에 원심력을 부가하여 포팅용 수지를 중공사막 상호간에 균일하게 충분히 걸쳐지게 한 후, 원심력의 부가를 멈춰 냉각함으로써 포팅용 수지로서의 열가소성 수지를 고화시킨다. 원심력의 부가를 멈춘 후의 냉각의 방법은 임의이고, 급속 냉각이라도, 혹은 서냉이라도 좋다.

계속해서, 포팅용 수지의 냉각 고화 후, 포팅 가공한 부분의 중공사막의 단부면을 상법에 의해 컷트하여 개구단부면을 형성하여 목적으로 하는 포팅부를 얻는다.

모듈 케이스 내의 포팅 가공부에 있어서의 중공사막의 충전율은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 모듈 1개당의 처리 성능, 모듈 내에서의 중공사막의 분산의 균일성, 포팅용 수지의 가열, 냉각에 의한 체적 수축에 의한 내부 응력의 완화 등을 고려하면 충전율 20 ％ 이상이 바람직하고, 또한 포팅용 수지의 중공사막 상호의 균일한 침입을 고려하면 충전율 60 ％ 이하가 바람직하다.

이들 중공사막 모듈은 포팅 수지의 중공사막 사이에의 양호한 함침성이 실현되므로, 원심식 제조 장치에 의해 제조된다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태인 중공사막 모듈의 원심식 제조 장치에 대해 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.

도1은 본 발명의 원심 제조 장치와, 상기 장치를 사용하여 중공사막 모듈의 중공사막 길이 방향의 한 쪽단부를 포팅 가공할 때의 조작 상태를 개요로 도시하는 가공 설명도이다.

도2는 마찬가지로 본 발명의 원심 제조 장치와, 상기 장치를 사용하여 중공사막 모듈의 중공사막 길이 방향의 양단부를 포팅 가공할 때의 조작 상태를 개요로 도시하는 가공 설명도이다.

본 발명의 원심식 제조 장치(10)는 원심기(11)와 온도 제어부(12)와 회전 제어부(13)를 갖고 있다. 원심기(11)에는 상기 회전 제어부(13)로부터의 지령을 받아 그 구동 회전 속도가 제어되는 회전 구동부(14)와, 상기 회전 구동부(14)의 출력축으로 연동하여 회전하는 수직 회전축(15)과, 상기 회전축(15)으로부터 수평으로 연장 설치된 샤프트(16)를 갖고, 상기 수평 샤프트(16)의 선단부에 다수개의 중공사막(1)이 충전된 중공사막 모듈(2)의 포팅 가공부(3)를 고정 지지하는 고정용 지그(4)가 고정 설치된다.

상기 고정용 지그(4)는, 내부에는, 예를 들어 전열 히터 등의 가열 수단(7)과 측온 저항체 등의 온도 검지 수단(8)이 매립 설치되고, 온도 검출 수단(8)으로 검출된 고정용 지그(4)의 검출 온도 신호가 온도 제어부(12)로 이송된다. 이 온도 제어부(12)에는 고정용 지그(4)의 적합한 온도가 미리 설정되어 있고, 상기 검출 온도 신호로 이송되어 오는 실온도와 설정 온도의 차이를 도시하지 않은 연산부에서 산출하고, 그 산출치의 크기가 미리 설정된 값의 범위에 따르도록 상기 가열 수단(7)의 출력을 제어한다.

본 발명에서는 상기 산출치의 크기를 고정용 지그(4)의 설정 온도에 대해 ±4 ℃ 이내의 범위로 하여 고정용 지그(4)의 온도 제어를 행하는 것이 바람직하고, ±2 ℃ 이내의 범위로 하여 고정용 지그(4)의 온도 제어를 행하는 것이 보다 바람직하다.

포팅 가공부(3)를 고정 지지하는 고정용 지그(4)는 주로 포팅 가공부(3)를 감싸는 형상이고, 통상 바닥이 있는 원통체로 이루어지는 일이 많지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 포팅 가공부(3)에 있어서의 중공사막(1)의 길이 방향의 깊이에 관해서도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 가열된 상태의 포팅용 수지가 포팅 가공부(3)의 중공사막(1) 사이에 충전되었을 때의 중공사막 길이 방향의 길이와 동등하거나, 그 길이보다 약간 길게 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 길이로 하면, 포팅 가공부(3) 이외의 중공사막(1)에 대한 가열에 의한 영향을 최소한으로 할 수 있다.

즉, 사용한 중공사막(1)의 내열성이 낮고, 가열에 의해 수축, 용융, 성능 저하 등을 일으킬 때에는 포팅 가공부(3)만을 국부적으로 가열하는 동시에 원심력을 부가하는 것이 바람직하다.

이와 같은 형상의 고정용 지그(4)는 그 단면도인 도3에 도시한 바와 같은 일체 구조라도 상관없지만, 예를 들어 그 단면도인 도4에 도시한 바와 같은 포팅 가공부(3)의 주위와 접촉하는 측벽부(4a)와, 포팅 가공부(3)의 단면 방향에 접촉하는 바닥부(4b)로 분할된 구조로 하는 것도 바람직하다.

왜냐하면, 측벽부(4a)는 모듈 케이스(5)를 거쳐서 포팅 가공부(3)에 위치하는 포팅 수지에 열영향을 미치고 있다. 이에 대해, 포팅 가공부(3)의 단면 방향에 모듈 케이스가 없는 경우에는 바닥부(4b)가 포팅 수지에 직접 열영향을 미치게 된다. 이로 인해, 이용하는 모듈 케이스(5)의 재질이나 치수에 의해서는 측벽부(4a)와 바닥부(4b)의 재질이나 구조를 다른 것으로 하여 각각에 가열 수단(7)과 온도 검출 수단(8)을 직접 담지시키고, 온도의 제어부(11)도 독립시킴으로써 다양한 중공사막 모듈에 대응한 제조 조건을 설정 가능하게 할 수 있게 된다.

또한, 이들 분할된 구조에 대해서는 2분할로 한정되는 것은 아니고, 측벽부(4a)나 바닥부(4b)를 더욱 분할하여 각각의 온도를 제어하는 것도 바람직하다.

또한, 본 발명의 제조 장치를 구성하는 직접 전열에 의한 제조 방법과 비교하여 공기층을 거쳐서 가열하는 간접 가열을 행한 경우, 전열의 효율은 자연히 저하되어 생산 효율이 현격히 뒤떨어지므로, 고정용 지그(4)를 거쳐서 포팅 가공부(3)를 지지하는 것이 중요하다.

고정용 지그(4)는 지지하는 포팅 가공부(3)에 부분적인 온도 불균일이 생기지 않는 면보다도 최대한 포팅 가공부(3)와 고정용 지그(4)의 간격이 생기지 않는 밀착 상태로 하는 것이 바람직하고, 이 실현을 위해, 예를 들어 포팅 가공부(3)의 종류나 형상에 따라서 고정용 지그(4)를 적용하는 것은 바람직하다.

고정용 지그(4)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고정용 지그(4)는 가열 수단(7)을 구비하고, 그 열량을 포팅 가공부(3)에 전열시키는 기능을 가지므로, 상기 고정용 지그(4)의 재질은, 예를 들어 금속과 같은 고전열성의 재질을 이용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 알루미늄제인 것이 더욱 바람직하다.

고정용 지그(4)는 가열 수단(7)을 구비하고 있는 것이 필요하다. 즉, 가열 수단(7)에 대해서는, 고정용 지그(4)는 적어도 포팅 가공부(3)를 가열하는 성능이 요구되는 것이지만, 예를 들어 원적외선 가열과 같이 고정용 지그(4) 자체가 가열수단을 담지하지 않고 외부로부터 가열되는 경우, 공기층이 전열 저항이 되어 충분한 가열이 부여되지 않게 될 우려가 있다. 게다가, 원심식 제조 장치(10)에 있어서는 회전에 의한 풍속의 발생에 의해 고정용 지그(4)의 포팅 가공부(3)와 접촉하지 않은 외면이 냉각되어 결과적으로 얻게 되는 온도가 설정 온도와 크게 다르다. 또한, 회전수를 변경하였을 때에 얻게 되는 고정용 지그(4)의 온도가 변화하는 데다가 동시에 고정용 지그(4)의 부분적인 온도 불균일의 원인이 된다. 이들 결과적으로 양호한 중공사막 모듈을 얻을 수 없게 되거나, 생산 수율이 저하되는 등의 우려가 발생해 버린다. 게다가, 이들을 회피하는 것은 매우 곤란한 것이다.

이들 공기를 거치는 일이 없는 가열 수단(7)에 대해서는 그 방법이 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 전기 히터나 열매체 통액, 유도 가열 등의 공지의 방법을 이용하는 것이 가능하지만, 도1에 도시한 바와 같이 본 발명의 제조 장치에 있어서는 고정용 지그(4)가 샤프트(15)를 거쳐서 회전축(16)을 중심으로 회전하므로, 가열 방법에 열매체를 이용하는 경우에는 그 공급 배관의 시공이나 밀봉성의 문제를 해결하는 것이 용이하지 않다.

또한, 유도 가열 방식을 이용하는 것은 앞서 서술한 바와 같은 회전축(16) 주변의 배선 시공 등이 불필요해지는 면으로부터 바람직하지만, 한편으로는 회전 속도를 변화시킨 경우, 그것에 수반하여 공급 에너지도 제어시킬 필요가 있어 제어면에서 복잡해지는 경우가 있다.

이들을 근거로 하였을 때, 가열 수단(7)에 전기식 히터를 이용하는 것은 가열 수단용 케이블(9a)이나 온도 검출 수단용 케이블(9b)의 시공면에서도 회전축(16) 주변부에 슬립 링 등의 공지의 기술을 이용함으로써 시공 가능하고, 상기 히터 자체의 가격도 저렴한 데다가 고정용 지그(4)의 회전수의 영향을 받는 일이 없으므로 바람직하다.

포팅 가공을 행할 때의 가열에 관해서는 포팅 가공부(3)가, 가열 수단(7)이 밀착한 고정용 지그(4)에 배치되어 가열되는 것이 바람직하다. 즉, 포팅 가공부(3)에 있어서는 가열 수단(7)에 의해 고정용 지그(4)를 거쳐서 포팅 수지가 용융 연화하는 데 충분한 열량이 필요한 동시에, 균일하게 가열되는 것이 중요하다.

그것을 위해서는, 가열 수단(7)에 대해 고정용 지그(4)를 거쳐서 포팅 가공부(3)까지의 사이에 직접 전열을 행하는 것이 바람직하고, 또한 가열 수단(7)에 의해 가열되는 고정용 지그(4)의 온도를 충분히 관리함으로써 포팅 가공부(3)의 온도 관리가 가능해지므로, 고정용 지그(4)와 가열 수단(7)을 밀착시키는 동시에, 상기 고정용 지그(4)에 포팅 가공부(3)를 밀착 지지시키는 것이 바람직하다.

한편, 고정용 지그(4)의 온도 관리를 하기 위한 온도 검출 수단(8)에 대해서도 가열 수단(7)과 마찬가지로 고정용 지그(4)에 밀착시킴으로써 정확한 온도 검출이 가능해지므로 바람직하다.

고정용 지그(4)는 온도 검출 수단(8)을 구비하고 있는 것이 필요하다. 왜냐하면, 본 발명의 제조 장치에 있어서는 포팅 가공부(3)가 고정용 지그(4)에 지지되지만, 본 발명의 주요한 목적 중 하나는 포팅 가공부(3)의 온도를 검출하여 제어하는 데 있다. 그런데, 포팅 가공부(3)의 내부 온도를 직접 계측하는 것은 중공사막 모듈(2)의 결함으로 연결되므로 사실상 곤란하기 때문에, 최대한 포팅 가공부(3)근방의 온도를 검출하는 것이 중요하다. 이로 인해, 고정용 지그(4)에 온도 검출 수단(8)을 구비시키고 있다.

온도 검출 수단(8)에 대해 그 종류는 특별히 한정되는 것은 아니고, 측온 저항체나 열전대 등의 공지의 검출 수단을 이용하는 것이 가능하지만, 검출되는 온도 정밀도나 검출 재현성의 면으로부터 측온 저항체를 이용하는 것이 가장 바람직하고, 응답성이나 코스트 퍼포먼스의 면으로부터는 열전대를 이용하는 것이 바람직하다.

이들 온도 검출 수단(8)의 고정용 지그(4)에 대한 부착 위치는 전술한 바와 같이 포팅 가공부(3)의 온도를 최대한 정확하게 검출하기 위해 담지되는 가열 수단(7)과 포팅 가공부(3) 사이인 것이 바람직하고, 특히 포팅 가공부(3)의 근방 위치로 하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 원심식 제조 장치(10)는 이들 고정용 지그(4)에 장착된 가열 수단(7)과 온도 검출 수단(8)을 이용하여 온도 제어부(12)에 의해 고정용 지그(4)의 가열 온도를 제어한다. 고정용 지그(4)의 온도 제어에 대해서는 요구하는 설정 온도 데이터와, 바람직하게는 승온 도달 시간 데이터를 미리 온도 제어부(12)에 입력해 두고, 그 연산 비교부에 있어서 온도 검출 수단(8)으로부터 검출된 온도 데이터를 상기 설정 온도 데이터와 비교하여 검출 온도 데이터의 설정 온도 데이터에 대한 과부족을 판단하여 가열 수단(7)의 운전의 제어를 행한다.

상기 제어의 방법에 대해서는 특별히 한정되는 것은 없고, 공지의 방법을 이용하는 것이 가능하고, 예를 들어 검출 온도 데이터가 설정 온도 데이터에 대해 부족할 때에는, 예를 들어 전기 히터를 온(ON)으로 하고, 반대로 초과하고 있을 때에는 오프(OFF)로 하는, 일반적으로 온-오프 제어라 불리우는 방법을 이용할 수 있다.

이들 제어 방법 중, 특히 고정용 지그(4)의 온도를 설정 온도에 대해 ±4 ℃로 하는 것을 가능하게 하는 방법으로서는, 검출 온도와 설정 온도의 차이에 특정한 계수를 곱하고, 그 산출 결과로부터 전기 히터에 부가하는 전압을 제어하는 방법이나, 혹은 마찬가지로 상기 산출 결과로부터 전기 히터를 온으로 하는 시간을 제어하는 방법을 들 수 있다.

이들 방법은 PID 제어라 불리우고, 고정용 지그의 온도를 정밀도 좋게 제어하는 면에서 중요하다.

고정용 지그(4)의 온도 정밀도를 설정 온도에 대해 ±4 ℃로 하는 이들 제어에 대해 중요한 점 중 하나는 전술한 특정한 계수의 결정에 있어서, 상기 계수는 항상 보정되는 것이 바람직하다.

그 보정 방법에 대해서는 계수를 적당하게 정하고, 고정용 지그(4)의 온도 정밀도를 계측하면서 서서히 계수를 변화시키는 수동 입력에 의한 방법이 있지만, 고정용 지그(4)의 온도 정밀도를 온도 제어부(12)에 취입하고, 상기 계수를 자동적으로 보정하는 방법을 채용하면 상기 온도 정밀도가 보다 높아지므로 바람직한 방법이다.

또한, 설정 온도에 대해 ±4 ℃로 하는 이들 제어에 대한 그 밖의 중요한 점으로서는, 온도 검출부에서 검출되는 온도 데이터의 단위 시간당으로 판독하는 판독 횟수, 즉 샘플 횟수이다. 이 샘플 횟수가 적으면, 검출된 온도 데이터를 반영한 가열 수단의 운전을 행할 때에 다음 샘플 검출까지 고정용 지그(4)의 온도가 변화되어 버린 경우에 적절하게 가열 수단을 운전하는 것이 곤란해져 결과적으로 고정용 지그(4)의 온도 정밀도를 악화시키게 된다.

따라서, 샘플 횟수를 충분히 많이 취하여 보다 엄밀한 검출 온도 데이터를 기초로 하는 가열 수단의 작동을 시키는 것이 바람직하고, 온도 검출을 행하는 간격은 1초 이하가 좋고, 0.1초 이하가 바람직하고, 0.01초 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 원심식 제조 장치(10)에 있어서는, 이상 서술한 바와 같이 이들 제어가 가능한 온도 제어부(12)를 구비함으로써 설정 온도에 대한 고정용 지그(4)의 온도를 ±4 ℃ 이내의 범위로 제어할 수 있다. 이 온도 범위에 대해서는 중공사막 모듈에 이용되는 포팅 수지의 종류에 의해 요구되는 온도 범위가 다르고, 특정 온도 조건 하에서 비교적 낮은 점도의 포팅 수지를 이용한 경우에는 요구되는 온도 범위가 비교적 광범위라도 얻을 수 있는 중공사막 모듈의 품질을 대체로 양호하고, 또한 안정적으로 제조하는 것이 가능하다.

그러나, 특정 온도 조건 하에서 비교적 높은 점도의 포팅 수지를 이용한 경우에는 중공사막(1) 사이에의 함침성이 양호하지 않고, 특히 고온에서 저점도화되는 포팅 수지를 이용한 경우에는 중공사막(1)이 용융 연화됨으로써 찌부러짐의 문제점이 발생하지 않은 범위에서, 최대한 고온에서 포팅 수지를 가열하는 것이 중공사막 모듈의 양호한 품질을 확보하기 위해서 바람직하고, 약간의 온도의 변동이나차질에 의해 중공사막의 용융 연화가 일어나거나, 혹은 포팅 수지 함침성에 불량이 발생하므로, 매우 미묘한 열밸런스를 유지하는 것이 중요하므로 요구되는 온도 범위는 좁은 것이 필요하다.

따라서, 본 발명의 원심식 제조 장치(10)를 이용하여 설정 온도에 대해 ±4 ℃의 범위 내에서 온도를 제어하는 것이 매우 유효한 수단이 된다.

또한 상기 온도 범위를 ±2 ℃ 이내로 하는 것은 양호한 품질의 중공사막 모듈을 얻기 위해서 보다 바람직하다.

이상 서술한 바와 같이, 고정용 지그(4)의 재질이나 구조면에서 양호한 열전달을 행하고, 또한 가열 온도의 제어를 행함으로써 고정용 지그(4)는 설정 온도에 대해 양호한 온도 범위로 할 수 있지만, 이들 이외의 방법을 이용하는 것도 가능해 바람직하다.

예를 들어, 고정용 지그의 내부에 유동성이 양호한 기체나 액체 등의 유체를 봉입함으로써, 예를 들어 복수개의 발열 히터의 일부가 단선 등에 의해 가열 능력을 손실하고, 고정용 지그의 일부가 가열되어 없어진 경우라도 고정용 지그(4)에 봉입된 유체가 빠르게 이동하여 결과적으로 고정용 지그(4)의 온도를 균일하게 하는 것이 가능하다.

한편, 앞서 서술한 바와 같이 점도가 높은 포팅 수지를 이용하는 경우, 중공사막이 용융 연화되지 않은 범위에서 가열해도 중공사막(1) 사이에의 포팅 수지의 함침이 충분하지 않은 일이 많이 발생하고, 따라서 본 발명의 제조 장치 기능 중 하나인 원심 방식을 채용하는 것이 중요하다.

원심식 제조 장치(10)에 있어서, 상기 포팅 가공부(3)에 중력의 10 내지 100배의 원심력을 부가하는 것이 바람직하다. 즉, 포팅 가공부(3)에 중력의 10배 미만의 원심력을 부가한 경우에는, 전술한 가공 온도 범위로 가열된 연화 상태의 포팅 수지라도 중공사막 다발이 다수개의 중공사막(1)으로 구성되어 있는 경우나 중공사막(1)의 충전율이 높은 경우에는 포팅 수지가 중공사막 다발 사이에 함침하는 것이 곤란해져 포팅 가공부에 있어서 보이드나 구멍을 발생시키는 경우가 있고, 한편 포팅 가공부에 중력의 100배를 상회하는 중력을 부가한 경우에는 중력에 의한 중공사막(1)의 좌굴을 발생시킬 우려가 있고, 중공사막의 분리 성능이나 유체의 투과 성능의 저하, 혹은 중공사막의 손상 등의 원인이 된다.

이로 인해, 포팅 가공을 행할 때에 부가하는 원심력은 중력의 10 내지 100배로 하는 것이 바람직하고, 중력의 20 내지 80배로 하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 원심식 제조 장치(10)는 샤프트(15)를 거쳐서 회전축(16)을 중심으로 회전하고, 이미 서술한 바와 같이 온도 제어부(12) 등을 거쳐서 가열 수단(7)에 의해 가열되는 고정용 지그(4)를 갖는다. 즉, 상기 장치는 고정용 지그(4)에 회전을 부여하는 회전 구동부(14)의 회전수를 제어하는 회전 제어부(13)와, 상기 고정용 지그(4)의 온도를 검출하고, 또한 그 검출 정보를 기초로 하여 상기 가열 수단(7)의 출력을 제어하는 온도 제어부(12)를 갖고, 회전 제어부(13)는 온도 제어부(12)와는 독립된 것이 바람직하다.

회전 구동부(14)는, 예를 들어 모터와 같이 회전축(16)을 회전시키는 것으로, 각종 회전 제어 방법에 의해 형식을 선택할 수 있다. 또한, 회전 구동부(14)는 그 회전수에 의해 도면에는 기재하지 않고 생략하지만, 감속기 등을 거쳐서 회전축(16)을 회전시키는 것은 바람직하다.

전술한 회전 제어 방법으로서는 일반적인 방법인 인버터 제어를 이용하는 것이 비용면이나 장치 설계 제작의 간편성으로부터 바람직하다.

본 발명의 원심식 제조 장치(10)는 포팅 수지를 전술한 원심력을 부가한 상태에서 포팅하는 경우에 도5 혹은 도6에 도시한 바와 같은 상술한 포팅 가공부의 환경을 감압 분위기 하로 하는 감압 기구(17)를 구비하도록 해도 좋다.

이 때의 포팅 가공부의 환경은 500 hPa 이하의 감압 분위기 하로 하는 것이 바람직하다. 즉, 전술한 포팅용 수지가 다수개의 중공사막 사이로 함침할 때, 함침 효과를 보다 높이기 위해 앞서 서술한 바와 같이 원심력을 작용시키는 동시에, 감압 상태로 해 두고, 포팅 수지가 중공사막 사이에 충분히 걸쳐진 후에 포팅 가공 종료시에 상압으로 복귀시킨다. 이것으로 대기압에 의해 포팅 수지 내부에 개재하는 기포가 대폭으로 감용되고, 그 결과로서 기포가 연통하는 데 기인하는 리크를 저감시키는 경향이 생긴다.

이들 감압 기구(17)를 갖는 것은 전술한 포팅 수지의 점도, 혹은 막의 충전율이 높은 경우에 유효한 수단이 된다. 또한, 도5에는 중공사막 모듈의 한 쪽단부에 포팅 가공부가 있는 경우의 저압 기구의 일예를, 도6에는 중공사막 모듈의 양단부에 포팅 가공부가 있는 경우의 저압 기구의 일예를 나타내고 있다.

이들 저압 기구(17)에 대해서는, 예를 들어 포팅 가공부를 내포하는 상태에서 미리 감압해 둔 밀폐 용기를 설치해 두는 방법이나, 상기 밀폐 용기에 감압 보유 지지 기능을 담지시키는 방법, 즉 예를 들어 소형의 진공 펌프나, 스프링의 힘을 이용한 실린더에 의해 항상 감압 용기(17)의 내부를 감압 보유 지지 상태로 하는 방법을 이용할 수 있다.

그리고, 원심 포팅 가공을 행할 때에는, 피원심물은 경량인 쪽이 원심 장치의 진동이나 내구성의 면에서 바람직하므로, 도시한 바와 같이 감압 발생기(19)에 의해 만들어진 감압 상태를 감압 배관(18)을 통해 저압 기구(17)에 반영시키는 방법을 이용하는 것이 바람직하다.

이 경우, 원심 장치의 회전 운동 중에 감압을 행하기 위해 감압 배관(18)을 접속하는 방법으로서, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 로터리 조인트(도시하지 않음) 등의 공지의 방법을 이용하는 것이 바람직하다.

저압 기구(17)에 이용되는 밀폐 용기의 재질에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 수지 재료나 금속 재료, FRP 등의 복합 재료를 이용하는 것이 가능하지만, 원심 가열 포팅 가공을 행하므로, 이용되는 재료는 경량이고, 또한 단열 성능을 갖는 것이 바람직하고, 수지 재료나 복합 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

이 경우, 포팅 가공에 필요한 온도에 견딜 수 있는 재료를 이용하는 것이 바람직한 것은 물론이다.

또한, 저압 기구(17)에 이용되는 밀폐 용기의 형상에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니고 원통형이나 직사각형, 구형이나 그 조합을 이용하는 것이 가능하고, 내부를 감압 환경화로 하기 위해 필요한 내압 성능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 내압 성능을 발현 가능하게 하기 위해, 상기 밀폐 용기는 필요한 두께를 갖는 것이 바람직하다.

상기 밀폐 용기는, 전술한 바와 같이 포팅 가공부를 감압 환경화로 하는 형상이며, 일체화된 형상이라도 좋고, 예를 들어 포팅 가공부를 가열하는 가열 기구와 기밀성을 갖도록 설치해도 좋다.

기밀성을 갖는 방법으로서는, 밀봉 부재를 이용하는 것은 바람직한 방법이다.

본 발명의 원심식 제조 장치(10)에 있어서는 저압 기구(17)에 의해 포팅 가공부의 환경을 500 hPa 이하의 감압 분위기 하로 한 상태에서, 또한 전술한 바와 같이 상기 포팅 가공부(3)에 중력의 10 내지 100배의 원심력을 부가하는 것이 보다 바람직하다.

즉, 포팅 가공부(3)에 중력의 10배 미만인 원심력을 부가한 경우에는 포팅 수지의 점도가 약간 높은 경우, 혹은 중공사막 다발이 다수개의 중공사막(1)으로 구성되어 있는 경우나 중공사막(1)의 충전율이 높은 경우에도 상기 포팅 가공부(3)에 중력의 10 내지 100배의 원심력을 부가할 뿐만 아니라, 포팅 가공부의 환경을 전술한 감압 분위기 하로 한 경우에는 포팅 수지의 중공사막 다발 사이에의 함침에 대해 더욱 양호한 결과를 초래하는 경향이 있다.

또한, 포팅 가공부(3)에 중력의 10배 미만의 원심력을 부가한 경우에는 포팅 가공부의 환경을 전술한 감압 분위기 하로 한 상태라도 포팅 수지의 점도, 혹은 중공사막 다발이 다수개의 중공사막(1)으로 구성되어 있는 경우나 중공사막(1)의 충전율이 매우 높은 경우에는 포팅 수지가 중공사막 다발 사이에 함침하는 것이 곤란해져 포팅 가공부에 있어서 보이드나 구멍을 발생시키는 경우가 있고, 한편 포팅 가공부에 중력의 100배를 상회하는 중력을 부가한 경우에는 중력에 의한 중공사막(1)의 좌굴을 발생시킬 우려가 있어 중공사막의 분리 성능이나 유체의 투과 성능의 저하, 혹은 중공사막의 손상 등의 원인이 되는 경향이 있다. 이로 인해, 포팅 가공을 행할 때에 부가하는 원심력은 중력의 10 내지 100배로 하는 것이 바람직하고, 중력의 20 내지 80배로 하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 원심식 제조 장치(10)는 전술한 포팅 수지에 전술한 원심력을 부가하는 기구를 갖고, 또한 전술한 포팅 가공부의 환경을 500 hPa 이하의 감압 분위기 하로 하는 저압 기구(17)를 갖고, 또한 전술한 포팅 가공부를 담지하는 고정용 지그(4)의 온도를 설정 온도에 대해 ±4 ℃ 이내로 제어하는 기구를 갖는 것이 함침 효과를 보다 높여, 얻을 수 있는 중공사막 모듈의 생산 수율을 보다 높이므로 바람직하다.

즉, 앞서 서술한 바와 같이 본 발명의 원심식 제조 장치(10)에 있어서는 제어가 가능한 온도 제어부(12)에 의해 설정 온도에 대한 고정용 지그(4)의 온도를 ±4 ℃ 이내의 범위로 제어하는 동시에, 포팅 가공부에 원심력을 부여하고, 또한 포팅 가공부의 환경을 감압 분위기 하로 함으로써 요구되는 온도 범위가 다른 전술한 포팅 수지의 종류에 대해서도 약간의 온도의 변동이나 차질이 생기는 일 없이, 또한 포팅 수지 함침성의 불량의 발생을 억제할 수 있어, 얻을 수 있는 중공사막 모듈의 생산 수율을 보다 높이는 경향이 있다.

또한, 저압 기구(17)에 의해 달성되는 포팅 가공부의 감압 분위기로서는 350hPa 이하인 것이 더욱 바람직하다. 즉, 이는 전술한 포팅 수지 내부에 개재하는 기포의 용적 축소에 관하여 더욱 큰 효과를 얻기 쉬워지는 경향이 있고, 따라서 중공사막 엘리먼트의 리크의 발생을 대폭으로 저감하는 동시에, 전술한 바와 같이 포팅 수지의 점도, 혹은 막의 충전율이 높은 경우에 매우 유효한 수단이다.

본 발명의 원심식 제조 장치(10)에 있어서는 고정용 지그(4)의 온도가 설정 온도에 대해 ±4 ℃ 이내의 범위로 제어하는 것이 가능하고, 특히 포팅용 수지에 열가소성 수지를 이용한 경우에 그 효과를 발휘할 수 있다.

즉, 열가소성 수지는 일반적으로 점도가 높기 때문에 중공사막 사이에의 함침성이 양호하지 않고, 따라서 중공사막이 용융 연화됨으로써 찌부러짐의 문제점이 발생하지 않는 범위에서, 최대한 고온에서 포팅용 수지를 가열하는 것이 중공사막 모듈의 양호한 품질을 확보하기 위해 바람직하고, 약간의 온도의 변동이나 차질에 의해 중공사막의 용융 연화가 일어나거나, 혹은 포팅용 수지의 함침성에 불량이 발생하므로, 요구되는 온도 범위는 좁은 것이 필요하고, 따라서 본 발명의 원심식 제조 장치(10)를 이용하여 설정 온도에 대해 ±4 ℃의 범위 내에서 온도를 제어하는 것이 매우 유효한 수단이다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명의 원심식 제조 장치(10)에 있어서, 중공사막 모듈(2)의 포팅 가공부(3)를 직접 가열하는 고정용 지그(4)와, 이 고정용 지그(4)를 가열하는 가열 수단(7) 및 온도를 검출하는 온도 검출 수단(8)과, 고정용 지그(4)의 온도 정밀도를 제어하는 온도 제어부(12)와, 샤프트(15)를 거쳐서 회전축(16)을 중심으로 고정용 지그(4)를 회전시키는 회전 구동부(14)와, 그 회전 제어부(13)를 각각 개별로 작동시켜 그들 각 구성부가 서로 관련되어 충분히 성능을 발현하였을 때, 포팅 가공부(3)의 온도 정밀도를 설정 온도에 대해 ±4 ℃의 범위로 하는 것이 가능해지고, 이용하는 포팅용 수지의 포팅 온도를 중공사막(1)의 구성 수지의 융점의 근방까지 가열할 수 있어 선행 기술로 달성할 수 없었던 중공사막 모듈(2)의 구멍이나 중공사막의 찌부러짐 등의 문제가 해결된다.

열가소성의 포팅용 수지는 이것이 가열 및 원심력의 부가에 의한 포팅 가공을 받기 전에 포팅 가공부(3)에 미리 충전된다. 이 충전 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 중공사막에 미리 필름형의 포팅 수지를 권취해 두는 방법이나, 섬유형물을 권취해 두는 방법, 혹은 펠릿을 중공사막 사이에 배치하는 방법, 분체를 중공사막 사이에 배치하는 방법, 또한 분체와 액체를 혼합한 페이스트형물을 배치하는 방법, 미리 용융시킨 포팅 수지를 중공사막 사이로 도입하는 방법 등을 들 수 있다.

그 중에서도 열가소성 수지 미립자를 포팅용 수지로서 사용하고, 상기 열가소성 수지 미립자와 액체의 혼합물을 포팅 가공부(3)로 충전하도록 하는 것은 포팅용 수지를 중공사막 상호 간극에 균일하게 침입시키기 쉬워지므로 바람직하다.

상기 열가소성 수지 미립자와 액체의 혼합물은 열가소성 수지 미립자가 액체 속에 단순히 분산되어 있는 슬러리, 열가소성 수지 미립자가 유화제나 분산제 등에 의해 균일하게 유화되어 있는 에멀젼, 혹은 열가소성 수지 미립자에 소량의 액체를 첨가한 페이스트형 등 중 어느 것이라도 지장이 없다.

열가소성 수지 미립자와 액체의 혼합물을 조제할 때의 액체는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 물, 혹은 알코올류나 에스테르계 용매 등의 유기계 용매를 이용할 수 있다. 열가소성 수지 미립자와 액체의 혼합물을 조제할 때의 액체는 단일 액체라도 혹은 혼합 액체라도 좋다.

또한, 열가소성 수지 미립자와 액체의 혼합물로서, 열가소성 수지 미립자가 액체 중에 단순히 분산되어 있는 슬러리를 사용할 때에는 분산시키는 열가소성 수지 미립자의 밀도에 맞춘 비중을 갖는 액체를 조정하고, 이를 사용하여 혼합물로 할 수 있다.

예를 들어, 폴리올레핀계의 열가소성 수지 미립자에 대해서는 물과 메탄올 혹은 에탄올과의 혼합 액체로 함으로써 분산시키는 열가소성 수지 미립자의 밀도에 맞춘 비중을 갖는 액체를 조정하고, 상기 액체와 열가소성 수지 미립자의 혼합물을 작성하는 것이 바람직하다.

열가소성 수지 미립자와 액체의 혼합물에 있어서, 상기 혼합물 중의 열가소성 수지 미립자의 농도가 10 중량 ％보다도 낮아지면 포팅 가공시에 증발하여 소실되는 액체에 의해 생기는 체적의 감소가 커지므로, 그만큼 여분으로 중공사막 사이에 상기 혼합물을 도포, 함침시켜야만 한다. 이는 포팅용 수지로 고정되어 있지 않은 중공사막의 외표면의 물성을 손상시키는 것으로 연결될 우려가 있다.

또한, 상기 혼합물 중의 열가소성 수지 미립자의 농도가 95 질량 ％보다도 높아지면 열가소성 수지 미립자끼리의 응집이 커지므로, 상기 혼합물의 균일한 도포가 곤란해지는 경향이 있다. 이로 인해, 열가소성 수지 미립자와 액체의 혼합물로서는 열가소성 수지 미립자 농도 10 내지 95 중량 ％의 혼합물을 사용하는 것이바람직하다.

또한, 열가소성 수지 미립자와 액체의 혼합물은 상기 혼합물 중의 포팅용 수지인 열가소성 수지 미립자를 도포할 수 있는 부드러움을 구비하고, 또한 중공사막에 도포하였을 때에 도포된 장소로부터 흘러 나가기 어려워 그 장소에 보유 지지되어 있는 것이 바람직하다. 이로 인해, 적극적인 외력이 없으면 유동하는 일이 없고, 빈감 유동을 도시하는 열가소성 수지 미립자 페이스트, 즉 열가소성 수지 미립자 농도 40 내지 95 중량 ％의 페이스트가 바람직하다.

포팅 가공부에 충전되는 포팅용 수지가 액체와의 혼합물일 때에는 포팅 가공에 의해 상기 혼합물 중의 액체가 완전히 제거되는 것이 바람직하다. 즉, 포팅 가공에 의해 얻게 된 포팅부에 액체가 잔존하고 있으면, 이 잔존 액체에 기인하는 포팅 가공부(3)의 강도 저하가 생기거나, 혹은 잔존 액체가 용출되거나 하여 모듈의 성능이 저하되는 일이 있다.

따라서, 포팅 가공부(3)에 포팅용 수지와 함께 충전된 액체는 포팅 가공시의 가열에 의해 모두 증발시키는 것이 바람직하다.

포팅용 수지로서 사용하는 열가소성 수지 미립자의 형상은 구형, 직사각형, 침형, 타원형 등의 어떠한 것이라도 사용 가능하다.

또한, 이 열가소성 수지 미립자는 그 사이즈가 너무 작으면 이용하는 중공사막에 의해서는 상기 열가소성 수지 미립자가 막에 형성되어 있는 가는 구멍을 빠져나가 중공사막의 공중 내부를 폐색할 우려가 생긴다. 또한 지나치게 크면, 중공사막 사이에 보유 지지된 미립자끼리의 사이에 간극이 생기기 쉽고, 이 간극을 남겨포팅 가공되어 버리면 얻게 되는 포팅부에「구멍」이 생기는 일이 있어 리크의 원인이 될 우려가 있다. 이로 인해, 예를 들어 구형의 열가소성 수지 미립자로서는, 평균 입자 직경 0.1 내지 5000 ㎛ 정도의 것이 적합하고, 또한 그 밖의 형상의 열가소성 수지 미립자로서는 가장 짧은 변의 평균 직경이 0.01 내지 5000 ㎛이며, 가장 긴 변의 평균 직경이 0.1 내지 5000 ㎛의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

따라서, 이 포팅용 수지로서의 열가소성 수지는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 전술한 바와 같이 실리콘계 충전제나 각종 핫멜트 수지를 이용하는 것이 가능하고, 각종 용제나 약품에의 내구성이나 기계적인 강도 등의 점으로부터 폴리올레핀계 수지가 바람직하다. 폴리올레핀계 수지 중에서도 포팅 가공시의 취급성, 액약에의 용출의 낮음 등의 점으로부터 폴리에틸렌 수지가 바람직하다.

본 발명의 원심식 제조 장치(10)에 있어서는 고정용 지그(4)의 온도가 설정 온도에 대해 ±4 ℃ 이내의 범위로 제어하는 것이 가능하고, 특히 중공사막(1)을 구성하는 수지에 열가소성 수지를 이용하는 경우에 그 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 상기 수지는 포팅 수지와 동일 종류의 것을 이용하는 것이 중공사막 모듈의 내약품성이나 강도 등의 물성이 균일해지므로 바람직하고, 상기 원심식 제조 장치(10)를 이용함으로써 그 중공사막 모듈에 있어서의 균일한 포팅 가공이 가능해진다.

따라서 중공사막(1)은, 전술한 바와 같이 상기 중공사막(1)을 얻을 때의 제막의 안정성, 내약품성, 일반적인 분리 성능이나 처리 성능 등의 점으로부터 열가소성 수지제의 중공사막을 사용한다. 중공사막 모듈을 얻기 위한 가공시에 요구되는 중공사막의 유연성, 강도, 소재의 내약품성, 저비용성 등의 점으로부터 특히 폴리올레핀계 수지에 의한 중공사막이 바람직하고, 그 중에서도 폴리에틸렌에 의한 중공사막이 적합하다.

본 발명의 원심식 제조 장치(10)를 이용한 중공사막 모듈(2)의 제조에 대해 중공사막을 구성하는 수지 및 포팅용 수지의 양쪽에 폴리에틸렌 수지를 이용하여 제조되는 중공사막 모듈은 강도, 내약품성, 저비용의 면에서 양호하다. 이 때, 포팅용 수지의 융점은 중공사막을 구성하는 수지의 융점보다 10 ℃ 이상 낮은 것이 바람직하고, 또한 20 ℃ 이상 낮은 것이 보다 바람직하다.

이 경우, 포팅 가공부를 가열하는 온도는 중공사막을 구성하는 수지의 융점 근방인 것이 앞서 서술한 바와 같이 포팅 수지의 점도를 낮게 하여 중공사막 사이에의 함침을 양호하게 하는 것이 가능해지는 점으로부터 바람직하다.

구체적으로는, 중공사막을 구성하는 수지의 융점보다 15 ℃ 낮은 온도 이상의 설정 온도 범위 내에서 포팅 가공부를 가열하는 것이 바람직하고, 9 ℃ 이상 낮은 온도 이상의 설정 온도 범위인 것이 보다 바람직하고, 7 ℃ 이상 낮은 온도 이상의 설정 온도 범위인 것이 더욱 바람직하다. 단 가열 온도에 대해서는 가열 수단의 온도 정밀도가 반드시 존재하므로, 중공사막을 구성하는 수지의 융점 근방에서 가열 온도를 설정한 경우, 상기 온도 정밀도 범위의 상한치가 되었을 때에 중공사막이 용융 연화되어 변형이나 찌부러짐이 생기는 일이 있고, 따라서 설정 가열 온도는 가열 수단의 온도 정밀도를 가미하여 중공사막의 용융 연화에 의한 찌부러짐 등이 발생하지 않는 범위인 것이 바람직하고, 상기 원심식 제조 장치(10)에 의해 포팅 수지의 중공사막 사이에의 함침이 가능해진다.

이와 같은 점으로부터 종래 기술에 의한 포팅 가공에서는 수백개 정도의 중공사막을 충전한 중공사막 모듈의 가공예가 나타나 있지만, 모듈 케이스 내에 그 이상의 개수의 중공사막을 충전하면 중공사막 상호간에 포팅용 수지가 균일하게 침입하기 어려워지므로, 얻을 수 있는 중공사막 모듈의 포팅부에「구멍」이 형성될 가능성이 높아진다.

이에 대해, 본 발명의 중공사막 모듈의 원심식 제조 장치(10)를 이용한 제조에 있어서는 포팅 가공부에 충전하고 있는 포팅용 수지의 가열과 함께 포팅 가공부에 원심력을 부가하는 기구를 이용하고 있으므로, 중공사막 상호간에 강제적으로 포팅용 수지를 침입시킬 수 있다. 이에 의해, 모듈 케이스 내에 다수개의 중공사막이 충전되어 있어도, 혹은 중공사막의 충전율이 높아도 양호한 포팅부를 형성할 수 있다.

본 발명의 중공사막 모듈의 원심식 제조 장치(10)를 이용한 제조에 있어서는 모듈 케이스 내의 중공사막의 개수가 1000 내지 100000개 정도인 것이 바람직하고, 또한 포팅 가공부 용적에 대한 중공사막의 충전율이 20 내지 60 ％ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 중공사막의 굵기에 대해서는 특별히 구애받는 것은 아니지만, 중공사막의 외경이 가늘면 중공사막 사이의 간극이 작아져 포팅용 수지가 침입하기 어려워진다.

또한 중공사막의 외경이 지나치게 굵으면 다수개의 중공사막에 의한 모듈로 하였을 때의 모듈 전체의 사이즈가 커지고, 포팅 가공부의 용적도 커지므로 포팅가공시의 수축에 의한 치수 정밀도의 저하가 생긴다. 이로 인해, 중공사막의 외경은 100 내지 2000 ㎛ 정도인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 중공사막 모듈의 제조 방법이 구체적인 구성을 실시예를 기초로 하여 상세하게 설명한다.

(제1 실시예)

외경 320 ㎛, 내경 200 ㎛, 구멍 직경 0.03 ㎛의 폴리에틸렌제(융점 : 132 ℃) 다공질 중공사막 6400개로 이루어지는 중공사막 다발의 16 다발을 연속적으로 소정의 길이로 규칙적으로 정확하게 되접고, 그 되접힌 단부의 서로를 실로 구속한 시트형의 중공사막 편직물로 이루어지는 중공사막의 한 쪽단부의 포팅 가공부에 폴리에틸렌 미분말로 이루어지는 포팅용 수지를 분산시킨 에멀젼을 균일하게 도포하였다.

또한, 포팅용 수지로서 사용한 폴리에틸렌 미분말은 중량 평균 분자량 84000의 폴리에틸렌 수지의 구형 미분말(평균 입자 직경 : 6 ㎛)이고, 상기 폴리에틸렌 미분말의 농도 30 중량 ％의 물 분산액으로 이루어지는 에멀젼을 포팅 가공부에 도포하였다.

계속해서, 상기 중공사막 편직물을 중공사막의 배열 방향에 발감기형으로 권취하고, 이를 폴리프로필렌제 모듈 케이스 내에 삽입하였다. 이 때의 모듈 케이스 내의 중공사막의 충전율은 38 ％였다.

그 후, 상기 중공사막이 수납되어 있는 모듈 케이스를 도1에 도시하는 포팅 가공 원심식 제조 장치(10)의 모듈 케이스 고정용 지그(4)에 고정하고, 그 전체를가열하면서 회전축(16)을 회전시키고, 포팅 가공부에 원심력을 부가하여 포팅 가공을 행하였다.

또한, 이 포팅 가공시의 고정용 지그의 가열 온도를 127 ± 3 ℃가 되도록 PID 제어를 행하고, 포팅 가공부에 가해지는 원심력을 중력의 30배로 하여 4시간의 가열 및 원심력의 부가를 행하였다.

계속해서, 실온까지 서냉한 후, 포팅 가공한 부분의 중공사막의 단부를 상법에 의해 절단하여 개구부를 형성함으로써 중공사막 모듈을 얻었다.

같은 방법으로 중공사막 모듈을 10개 제작하였다.

이렇게 하여 얻게 된 중공사막 모듈은 액체나 가스의 여과에 이용할 수 있고, 포팅부에서는 1차측과 2차측에 밀하게 밀봉되어 있고, 10개 전체에 있어서 리크는 없었다. 또한, 중공사막 모듈의 리크 검사는 0.5 ㎫의 수압을 중공사막의 외측으로부터 가하여 단부면에서의 물 누설의 체크에 의해 행하였다.

또한, 중공사막의 개구부의 메우기를 행한 후, 중공사막의 외측으로부터 0.5 ㎫의 수압을 10초간 가한 후 10초간 개방하는 사이클을 반복하여 가압 시험을 행한 바, 100O00회의 반복에 의해서도 포팅부에서의 포팅용 수지의 균열이나 모듈 케이스와의 사이의 박리 등에 의한 리크의 발생은 10개 전체에 있어서 없었다.

(제1 비교예)

포팅 가공시에 포팅 가공부에의 가열 온도 제어를 PID 제어를 중지하여 온-오프 제어로 하는 것 이외에는 모두 상기 제1 실시예와 동일한 조건에 의한 포팅 가공을 실시함으로써 중공사막 모듈을 얻었다. 그 때의 고정용 지그의 온도를 검출하면 설정 온도 127 ℃에 대해 ±5 ℃였다. 같은 방법으로 중공사막 모듈을 10개 제작하였다.

이렇게 하여 얻게 된 중공사막 모듈에 대해 제1 실시예와 같은 리크 검사를 행한 바, 10개 중 6개에 중공사막 모듈의 단부면부로부터의 누수가 있고, 중공사막 모듈을 관찰한 결과, 3개에, 포팅부에 1차측과 2차측이 연통하는「구멍」의 존재가 확인되고, 4개에 중공사막이 용융한 것이 원인이라고 생각되는 중공사막의 찌부러짐이 확인되었다.

(제2 실시예)

제1 실시예에서 이용한 포팅 수지 대신에 2액 경화형 우레탄 수지(혼합 수지 점도 1900 ㎫ㆍs)를 이용하고, 포팅 가공시에 포팅 가공부에의 가열 온도 제어를, PID 제어를 중지하여 온-오프 제어로 하고, 포팅 가공을 실시할 때, 감압 발생기(진공 기구제 GVD050A)와 감압 배관을 갖는 저압 기구에 의해 포팅 가공부를 490 hPa로 하는 것 이외에는 모두 상기 제1 실시예와 같은 조건에 의한 포팅 가공을 실시하여 중공사막 모듈을 10개 제작하였다. 그 때의 고정용 지그의 온도를 검출하면 설정 온도 30 ℃에 대해 ±5 ℃였다.

이렇게 하여 얻게 된 중공사막 모듈에 대해 제1 실시예와 같은 리크 검사를 행한 바, 누수의 체크에 의한 리크 불량은 없고, 또한 제1 실시예와 마찬가지로 반복하여 가압 시험을 행한 바, 포팅부에서의 포팅용 수지의 균열이나 모듈 케이스와의 사이의 박리 등에 의한 리크의 발생은 10개 전체에 있어서 없었다.

(제3 실시예)

제1 실시예에서 이용한 폴리에틸렌 미분말의 물 분산액으로 이루어지는 에멀젼 농도를 50 중량 ％로 하고, 모듈 케이스 내의 중공사막의 충전율을 40 ％로 하여 포팅 가공을 실시할 때, 감압 발생기(진공 기구제 GVD050A)와 감압 배관을 갖는 저압 기구에 의해 포팅 가공부를 490 hPa로 하는 것 이외에는 모두 상기 제1 실시예와 동일한 조건에 의한 포팅 가공을 실시하여 중공사막 모듈을 10개 제작하였다.

이렇게 하여 얻게 된 중공사막 모듈에 대해 제1 실시예와 같은 리크 검사를 행한 바, 누수의 체크에 의한 리크 불량은 없고, 또한 제1 실시예와 마찬가지로 반복하여 가압 시험을 행한 바, 포팅부에서의 포팅용 수지의 균열이나 모듈 케이스와의 사이의 박리 등에 의한 누설의 발생은 10개 전체에 있어서 없었다.

(제4 실시예)

모듈 케이스 내의 중공사막의 충전율을 45 ％로 하여 저압 기구에 의해 포팅 가공부를 330 hPa로 하는 것 이외에는 모두 상기 제1 실시예와 동일한 조건에 의한 포팅 가공을 실시하여 중공사막 모듈을 10개 제작하였다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이 본 발명과 같이 소정 온도에 대한 고정밀도의 온도 제어가 가능한 원심식 제조 장치를 이용함으로써, 사용하는 중공사막의 특성을 손상시키지 않고, 게다가 포팅용 수지에 의해 모듈 케이스와 중공사막서로를 고밀도로 액밀 혹은 기밀하게 접착 고정한 포팅부를 구비한 고품질의 중공사막 모듈의 제조가 가능해진다.

또한, 원심력의 부가와 동시에 포팅 가공부를 소요의 감압 상태로 함으로써, 포팅부에 있어서의 포팅용 수지의 균열이나 모듈 케이스와의 사이의 박리 등에 의한 리크의 발생이 없어진다.

Claims

원심력을 이용하여 모듈 케이스 내에 수납된 중공사막 중 적어도 일단부와 모듈 케이스의 상호간을 포팅용 수지에 의해 접착 고정하는 중공사막 모듈의 원심식 제조 장치에 있어서,

중공사막 모듈의 단부 포팅 가공부를 지지하는 고정용 지그를 갖고,

상기 고정용 지그가 가열 수단과 온도 검출 수단을 구비하여 이루어지고,

상기 온도 검출 수단으로 검출된 상기 고정용 지그의 온도와, 미리 설정된 상기 고정용 지그의 설정 온도와의 차이를 산출하고, 그 산출치의 크기를 기초로 하여 상기 가열 수단의 가열 능력을 제어하는 제어 수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 수단의 설정 온도에 대한 온도 정밀도 범위가 ±4 ℃인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 포팅 가공부에 부가되는 원심력이 중력의 10 내지 100배의 범위인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 가열 수단 및 온도 검출 수단이 고정용 지그에 밀착 상태에서 담지되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 가열 수단이 전기식 히터인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 고정용 지그에 유체가 봉입되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 고정용 지그의 회전수를 제어하는 회전수 제어 수단과, 상기 온도 검출 수단에 의해 검출된 고정용 지그의 온도 검출 정보를 기초로 하여 상기 가열 수단의 출력을 제어하는 출력 제어 수단을 갖고 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 고정용 지그가 적어도 2 이상의 블럭체로 구성되어 각 블럭체를 각각 다른 설정 온도로 하는 온도 제어 수단을 갖고 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 포팅 가공부의 환경을 500 hPa 이하의 감압 분위기 하로 하는 감압 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
원심력을 이용하여 모듈 케이스 내에 수납된 중공사막 중 적어도 일단부와 모듈 케이스의 상호간을 포팅용 수지에 의해 접착 고정하는 중공사막 모듈의 원심식 제조 장치에 있어서, 포팅 가공부의 환경을 500 hPa 이하의 감압 분위기 하로 하는 감압 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 중공사막 모듈의 제조 장치를 이용하고, 포팅용 수지로서 열가소성 수지를 이용하여 온도 검출 수단으로 검출된 고정용 지그의 온도와, 미리 설정된 상기 고정용 지그의 설정 온도와의 차이를 산출하고, 그 산출치의 크기를 기초로 하여 가열 수단의 가열 능력을 제어하면서 중공사막의 단부와 모듈 케이스를 접착 고정하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 포팅용 수지가 열가소성 수지 미립자로 이루어지고, 상기 열가소성 수지 미립자와 액체의 혼합물을 포팅 가공부에 충전하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 포팅용 수지가 폴리올레핀계 수지인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 포팅용 수지가 폴리에틸렌 수지인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 포팅 가공부 용적에 대한 중공사막의 충전율이 20 ％ 이상 60 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 중공사막 모듈의 제조 장치를 이용하고, 상기 중공사막의 구성 수지로서 열가소성 수지를 이용하여 온도 검출 수단으로 검출된 고정용 지그의 온도와, 미리 설정된 상기 고정용 지그의 설정 온도와의 차이를 산출하고, 그 산출치의 크기를 기초로 하여 가열 수단의 가열 능력을 제어하면서 중공사막의 단부와 모듈 케이스를 접착 고정하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 중공사막의 구성 수지가 폴리올레핀계 수지인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 중공사막의 구성 수지가 폴리에틸렌 수지인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 포팅 가공부 용적에 대한 중공사막의 충전율이 20 ％ 이상 60 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.