JP2736687B2 - 中空糸束の整束方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は各種重合体を原料とする中空糸膜の製造に係
り、該中空糸膜束の整束方法に関する。

（従来技術及び発明が解決しようとする課題） 選択透過機能を有する中空糸膜は限外濾過、逆浸透等
による溶液分離やガス分離に用いられ、医療をはじめと
して電子工業あるいは食品工業、及びその他の各種産業
で利用されている。

かかる中空糸膜の製造に際しては、溶融紡糸や乾湿式
または湿式紡糸が一般に行われ、後者の乾湿式または湿
式紡糸場合、ノズルからの原料ドープの吐出にはじま
り、膜が形成される凝固、残留溶剤等の洗浄が行われる
水洗、湿潤膜を乾燥膜とする乾燥のほか、乾燥後も選択
透過性中空糸膜としての性能を維持させるための保湿剤
溶液への浸漬処理など一連の過程を経る製造方法が公知
である。この際中空糸膜１本を独立した１つのラインで
紡糸する場合と、中空糸膜多数本を同じラインの中で同
時に紡糸する場合が考えられる。前者の製造法で大量に
中空糸膜を得るためには当然多系列のラインが必要であ
り、設備面でのコスト等を考えると、後者の多数本を同
時に紡糸する方法が有利である。しかしながら逆に多数
本の中空糸膜を同時に同一ラインへ流すと、１本づつを
紡糸する際には起こり得ない問題が生じる。その１つに
製造した中空糸束のねじれ、たるみ、からみ等による糸
束の乱れが挙げられる。

即ち中空糸膜の複数本を同時に紡糸するに際し、１つ
の工程から次の工程へ多数本の中空糸膜を流すにはそれ
らの工程の間にロール等の設備が当然必要となるが、ラ
インが１方向にのみ続いており、全てのロールの軸が水
平でかつ中空糸膜の進行方向に直行するような特別の場
合を除いてはロールを通るラインを流れる多数本の中空
糸膜のそれぞれに横方向の力が加わることになる。この
横方向の力が原因で多数本の中空糸膜は同一平面上を進
むことが極めて困難となり、それぞれが互いにねじれた
状態で流れたり、あるいは他の糸に対して極端にたるん
だ中空糸膜が現れる結果となる。

糸のねじれは、ロール上の中空糸膜に横方向の力が加
わる結果、１本あるいはそれ以上の糸が他の糸の上に乗
り上げるために起こる現象であり、また糸のたるみは度
重なるねじれ等により各糸の走行距離が微妙に変化し、
無理やり引きのばされた中空糸の長さ方向に分散した僅
かずつのたるみ、ねじれが一カ所に集中して、中空ある
いは液中を走行中に大きくたるむものと考えられる。こ
のように多数本の中空糸膜が整然と並んだ状態で流れ
ず、乱れた状態のまま紡糸され、それが一連の工程を経
たあとも残るという極めて大きな問題がある。

また中空糸を円形ボビンで巻き取ると、該ボビン上に
糸が巻き太る程度で中空糸の周長は変化し本質的に長さ
の異なる中空糸が束を構成することになり、ボビンに巻
かれた糸束は当然所定成さに切断する束取り後、あるい
は精度の曲率をもっているため、これを無理に引き延ば
すと曲率は糸の乱れとなって現れることになる。この糸
束の乱れは、中空糸膜モジュールの組み立ての際の中空
糸の充填本数が少くなるという問題を生じる。

従来、上述した糸束の乱れを解消するためには、束取
り後、束の内部或いは表面に存在する乱調糸を抜き取る
作業を行なう必要があるが、この作業は極めて煩雑であ
る上、内部に存在する乱調糸を抜き取る際、他の糸を傷
つけたり、また多数の乱調糸を抜き取る結果、糸束の中
空糸本数が減少するという欠点がある。さらにこの方法
では本質的な改善は望めず、糸束の乱調を完全に解消す
るのは事情上不可能である。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記問題点を解決すべく種々検討した
結果、乱調糸の抜き取り作業を伴わない整束方法を見い
出すに至った。

即ち本発明は、選択透過性中空糸膜からなる中空糸束
の整束方法において、上端部を保持してつり下げた該糸
束を水以外の液体中に浸漬した後、該糸束を引き上げる
かまたは該液体を下降させることにより、該液体を該糸
束の軸方向へ流動させることを特徴とする中空糸束の整
束方法を提供するものである。

本発明に用いられる水以外の液体の種類としては、中
空糸を溶解するなどの膜自体に損傷を与えるものでなけ
れば、特に制限はないが、充分な整効果を得るために
は、液体の粘度が20゜で1000cp以下であることが必要
で、さらに言えば１〜200cp程度であることが望まし
い。液体の粘度が高すぎると、中空糸をつたわって流動
する速度が低下し、また必要以上に粘度が低くなると糸
束を構成する各中空系に対して液体が及ぼす力が充分に
は得られず、整束効果が低下するので好ましくない。

用いられる液体の例としては、例えば各種のアルコー
ル類、カルボン酸類、アミン類、エーテル類、エステル
類、ケトン類等の単独またはこれらの混合液や、水溶性
のアルコール、エーテル、カルボン酸、アミン等の水溶
液、有機・無機の各種塩類の水溶液、界面活性剤の水溶
液およびこれらの混合液などを挙げることができる。他
方、水、メタノールなどを単独で用いたのでは、それ自
体の粘度が比較的低いため、整束の効果は得られ難く、
他の成分と混合して用いることがより効果的である点に
留意すべきである。

ここで、本発明を乾湿式または湿式紡糸による製法に
関して例示すれば、例えば水系の凝固液を用い、次いで
水洗して得られる中空糸の場合は、水に湿潤した状態か
ら直接乾燥を行うと、本来の膜性能を失うという性質を
有しており、膜性能を維持させるためには、一般に保湿
剤水溶液による処理を経て膜の乾燥が行われる。因って
この場合の整束工程は、束取り後、乾燥工程の前段に行
われるべきであり、かつ用いられる液体は、保湿剤を含
んだ水溶液であることがより望ましい。水単独を用いた
場合は、乾燥工程へ移行する前に再度保湿剤水溶液への
浸漬工程を必要とする場合があり、工程全体が複雑にな
るおそれがある。

上記の場合に用いられる保湿剤水溶液としては、例え
ば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリ
ン等の水溶性脂肪族多価アルコールの水溶液、ドデシル
硫酸ナトリウムなどに代表される界面活性剤の水溶液、
さらにはこれらの混合液などが挙げられる。

また、本発明において中空糸と水以外の液体とを接触
させ、液体を流動させる方法としては、鉛直につるした
糸束を該液体中に浸漬後、糸束を液中より引き上げるか
または浸漬液を下降させる方法を用いることができる。

糸束の外周部へ液体を供給した場合もある程度の整束
効果は期待できるが、外周部に位置する中空糸が効果的
に整束されるものの、糸束の中心部に位置する中空糸に
対する整束効果が充分ではなく、結果的に糸束内部に不
具合を持った糸束ができあがることが多い。

中空糸と液体とを接触させ液体を流動させる際、中空
糸束の端部のうち液体流れの上流側端部だけに輪ゴム止
め等、中空糸相互の結束を行う必要があるが、これは液
体の流動によって糸束を構成する各中空糸が束から抜け
落ちることを防止するためである。

前述した工程により、円形ボビンから束取りされた糸
束の整束前の糸の曲りなどの不具合は整束終了後、流体
の流れの下流側端部に各中空糸の長さの不整いとなって
表われるが、この部分の長さの差を切断することで長さ
の整った良好な糸束を得ることができる。

（作用） 本発明による方法は、片端部を結束した中空糸束に液
体を接触させることで中空糸相互に働くすべり摩擦抵抗
を大幅に低減させ、さらに液体を中空糸に対して相対的
に流動させた際の流動抵抗により各中空糸に張力を発生
させるものであり、この張力を受けた中空糸が液体の流
動方向へ直線状に引き伸ばされる結果、束全体が整束さ
れる現象を利用するものである。

（実施例） 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に何等限定されるものでは
ない。なお、本発明を実施するにあたり束取り後整束を
行っていない下記の２種の糸束を用いた。

束A:内径210μｍ、外径340μｍの選択透過性中空糸膜40
00本から成る長さ約45cmの束であるが、束全体が波状の
曲線を描いている。

束B:内径400μｍ、外径680μｍの選択透過性中空糸膜72
00本から成る長さ約45cmの束であるが、束の中央付近に
きれつが入り中空糸が２つの集団に分裂しており、加え
て曲がった糸も全体の５％程度含まれている。

実施例１ 束Ａの片端を輪ゴムで結束し、30重量％グリセリン水
溶液（粘度約2.5cp,20℃）中に全体を浸漬したのち、糸
束を非結束端部を下にして12m/min.の速度で水溶液より
引き上げたところまっすぐにのびた正円柱状の糸束が得
られた。

実施例２ 筒状容器に満たした0.1重量％ドデシル硫酸ナトリウ
ム水溶液（粘度約1cp,20℃）中に束Ｂ全体を浸漬し束の
上端を液中でクランプにて固定後、水溶液の液面を糸束
の下端より下となるまで急激に下げたところ糸束には整
束前に認められた中央部のき裂、および曲がった糸は全
く認められず極めて良好なものとなった。

（発明の効果） 本発明の方法により、中空糸の傷つき、あるいは本数
不足などの問題が解消され、中空糸膜モジュールへの充
填本数が乱調糸束の場合よりも増やすことができる良好
な中空糸束が得られる。

また、整束液として保湿剤水溶液を用いれば、中空糸
膜を保湿剤水溶液に浸漬する工程が省略できるという、
整束と保湿剤含浸との一石二鳥の効果を奏する。

よって、本発明は中空糸状膜分野の産業の発展に大き
く寄与するものである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】選択透過性中空糸膜からなる中空糸束の整
   束方法において、上端部を保持してつり下げた該糸束を
   水以外の液体中に浸漬した後、該糸束を引き上げるかま
   たは該液体を下降させることにより、該液体を該糸束の
   軸方向へ流動させることを特徴とする中空糸束の整束方
   法。
2. 【請求項２】用いる水以外の液体が保湿剤を含む水溶液
   であることを特徴とする請求項１記載の中空糸束の整束
   方法。