JP2826823B2 - 中空糸モジュールの製作方法 - Google Patents
中空糸モジュールの製作方法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/021—Manufacturing thereof
- B01D63/022—Encapsulating hollow fibres
- B01D63/0221—Encapsulating hollow fibres using a mould
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、中空糸型分離膜を用いて種々の物質をろ過
する中空糸モジュールの製作方法に関し、更に詳しく
は、微生物等の生体触媒を利用して有用物質を生産する
手段として使用される中空糸モジュールの製作方法に関
する。 （従来の技術） ふるいの原理によって種々の物質をろ過する能力を備
えた分離膜を使用した限外ろ過法が広く知られている。 第１図に示したものは、中空糸型分離膜を用いた中空
糸モジュールの一例で、多数本の中空糸型分離膜（１）
が流入口（３）及び流出口（３′）を付された外筒
（２）に挿入され、各中空糸型分離膜（１）及び外筒
（２）の両端部が接着剤によってポッティングされ、流
入孔（５）及び流出孔（５′）を付された蓋部材（４）
（４）が外筒（２）の両端部に被せられている。 中空糸型分離膜（１）は、孔径が数Å〜数μｍの範囲
のグレードが上市され、上記した中空糸モジュールは、
種々の用途に広く使用されており、中でも、近年におい
ては生体触媒を利用して有用物質を生産する、いわゆる
バイオリアクタへの応用に急速な成長を遂げている。 バイオリアクタにおける分離膜は、貴重な生体触媒を
バイオリアクタから濡らさぬ目的（固定化）と、生体触
媒が生産した有用物質を直接分離させて後工程の簡略化
を図る目的のために使用される。 バイオリアクタにおいては、他の雑菌の繁殖を防止す
るために、膜式又は回分式を問わず、運転開始前に滅菌
操作工程が実施され、この滅菌操作工程としては、通常
蒸気滅菌が行われ、120℃程度の高温蒸気中に10〜20分
間全ての接液部をさらすことによってなされる。 （発明が解決しようとする問題点） 上記した蒸気滅菌操作による熱衝撃を付与された中空
糸モジュールにおいては、構成部品の熱膨張率の違いに
よってもたらされる接着部の剥離現象及び中空糸型分離
膜の収縮に伴う中空糸型分離膜の欠損を生じることがあ
った。 すなわち、第１図に示すように、多数本の中空糸型分
離膜（１）及び外筒（２）の両端部を接着するポッティ
ング剤と外筒（２）との熱膨張率の違いにより、熱衝撃
を受けて接着面に剥離を生じ、そのためにリークを生じ
ることがあった。 この接着面の剥離現象は、ポッティング剤の硬さが、
ショアーＤ硬度で略85程度であって弾性が小さく、加熱
に伴って外筒及びポッティング剤間に発生する歪を吸収
し得ないために、接着部に付加される負担が大きくなる
ことによるものである。 次に、高分子系中空糸型分離膜は、高温にさらされた
際に、収縮を起す場合が多々ある。これは、相分離によ
ってもたらされる微細な網目構造が、高温における分子
間の熱運動により、更に安定した状態、つまり密な状態
になるためと考えられる。実際に、限外ろ過膜等を100
℃近い水蒸気雰囲気のもとに放置すると、透水量の減少
と分画曲線の低分子側への移動が起る。 そのために、第１図に示すように、両端部を接着剤で
ポッティングされた中空糸型分離膜（１）が、120℃の
水蒸気中にさらされて常温（20〜30℃）に戻された際に
おける収縮により、応力（張力）を付加されることにな
り、張力が或程度以上になると、膜の表面に微細なクラ
ックが発生し、その結果、菌体の漏出を惹起するおそれ
がある。 本発明は、上記した従来例の中空糸モジュールにおい
て、外筒に対する接着部におけるリークをもたらすポッ
テイング剤の剥離現象と、菌体の漏出を惹起させる中空
糸型分離膜の微細なクラックとを抑制し得る中空糸モジ
ュールの製作方法を提示することを目的するものであ
る。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記した従来の製作方法による中空糸モジ
ュールにおける問題点を考慮して、外筒への挿入に先立
って、中空糸型分離膜を蒸気雰囲気中にさらして熱履歴
を付与し、その後中空糸型分離膜の多数本及び前記外筒
の端部をポッティング剤にて固定する構成となすもので
あり、さらにはそのポッティング剤がショアーＤ硬度略
50の接着剤である構成となすものである。 （作用） 上記した構成を備えた本発明による中空糸モジュール
の製作方法においては、熱履歴を付与された中空糸型分
離膜が、蒸気中での滅菌操作に伴う自らの収縮を抑制
し、さらには中空糸型分離膜及び外筒の端部のポッティ
ングに使用されたショアーＤ硬度略50でやや軟質の接着
剤が、蒸気中における滅菌によるポッティング部の剥離
現象を抑制する作用を示す。 （実施例） ポリスルホン製中空糸型分離膜及びポリカーボネート
製モジュール外筒を用い、ポッティング剤として、日本
ポリウレタン社製Ｕ−537を主剤、ミリオネートMTL−Ｃ
を硬化剤とするポリウレタン（ポッティング剤）、又
は同社製Ｃ−11Aを主剤、Ｎ−148を硬化剤とするポリウ
レタン（ポッテイング剤）の組合せによって中空糸モ
ジュールを製作し、中空糸型分離膜に対し、外筒への接
着に先立って蒸気雰囲気中における加熱操作を付加した
もの及び付加しないものについて、蒸気滅菌操作後のリ
ークの有無を調査したところ、下記の結果が得られた。 ポッティング剤の硬さ： ショアーD84 ショアーD50 熱処理条件：オートクレーブ 120℃ １気圧 上記した試験結果から、中空糸型分離膜及び外筒の接
着工程に先立って中空糸分離膜に対し熱履歴を付与し、
更に、ポッティング剤として硬度の低い接着剤を使用す
るのが有効であることが立証された。 （発明の効果） 本発明による中空糸モジュールの製作方法が、上記し
たように、中空糸型分離膜をあらかじめ上記雰囲気中に
さらして、高温蒸気加熱で発生する膜の収縮等の熱履歴
を付与せしめてあるので、これら熱履歴を有する中空糸
型分離膜を組み込んで端部を固定した中空糸モジュール
は、その使用前にモジュール全体を高温蒸気の加熱操作
において、外筒の熱膨張と中空糸型分離膜の収縮とによ
り発生する分離膜への張力を少なくできるため、中空糸
型分離膜におけるクラック等の損傷の発生を格段に少な
く押さえられるというメリットが生ずる。 また、中空糸型分離膜および外筒とのポッティング剤
としてショアーＤ硬度略50と硬度が低く柔軟性を有する
接着剤を使用しているので高温蒸気処理時に発生する外
筒とポッティング剤との熱膨張の違いによる歪みを柔軟
に吸収できる。このため、外筒とポッティング剤間ある
いは中空糸とポッティング剤間の接着部剥離現象が有効
に抑えられる。 すなわち、中空糸型分離膜に蒸気加熱履歴を付与し、
さらに、ポッティング剤間をショアーＤ硬度略50の接着
剤とすることにより、製作完了後において蒸気雰囲気中
にさらされて滅菌操作を加えられても、中空糸型分離膜
の収縮に伴う亀裂及び接着部における剥離を生じること
がないので、従来の方法によって製作された中空糸モジ
ュールにおいて避けられなかった有用物質のリークのお
それが完全に解消する。
する中空糸モジュールの製作方法に関し、更に詳しく
は、微生物等の生体触媒を利用して有用物質を生産する
手段として使用される中空糸モジュールの製作方法に関
する。 （従来の技術） ふるいの原理によって種々の物質をろ過する能力を備
えた分離膜を使用した限外ろ過法が広く知られている。 第１図に示したものは、中空糸型分離膜を用いた中空
糸モジュールの一例で、多数本の中空糸型分離膜（１）
が流入口（３）及び流出口（３′）を付された外筒
（２）に挿入され、各中空糸型分離膜（１）及び外筒
（２）の両端部が接着剤によってポッティングされ、流
入孔（５）及び流出孔（５′）を付された蓋部材（４）
（４）が外筒（２）の両端部に被せられている。 中空糸型分離膜（１）は、孔径が数Å〜数μｍの範囲
のグレードが上市され、上記した中空糸モジュールは、
種々の用途に広く使用されており、中でも、近年におい
ては生体触媒を利用して有用物質を生産する、いわゆる
バイオリアクタへの応用に急速な成長を遂げている。 バイオリアクタにおける分離膜は、貴重な生体触媒を
バイオリアクタから濡らさぬ目的（固定化）と、生体触
媒が生産した有用物質を直接分離させて後工程の簡略化
を図る目的のために使用される。 バイオリアクタにおいては、他の雑菌の繁殖を防止す
るために、膜式又は回分式を問わず、運転開始前に滅菌
操作工程が実施され、この滅菌操作工程としては、通常
蒸気滅菌が行われ、120℃程度の高温蒸気中に10〜20分
間全ての接液部をさらすことによってなされる。 （発明が解決しようとする問題点） 上記した蒸気滅菌操作による熱衝撃を付与された中空
糸モジュールにおいては、構成部品の熱膨張率の違いに
よってもたらされる接着部の剥離現象及び中空糸型分離
膜の収縮に伴う中空糸型分離膜の欠損を生じることがあ
った。 すなわち、第１図に示すように、多数本の中空糸型分
離膜（１）及び外筒（２）の両端部を接着するポッティ
ング剤と外筒（２）との熱膨張率の違いにより、熱衝撃
を受けて接着面に剥離を生じ、そのためにリークを生じ
ることがあった。 この接着面の剥離現象は、ポッティング剤の硬さが、
ショアーＤ硬度で略85程度であって弾性が小さく、加熱
に伴って外筒及びポッティング剤間に発生する歪を吸収
し得ないために、接着部に付加される負担が大きくなる
ことによるものである。 次に、高分子系中空糸型分離膜は、高温にさらされた
際に、収縮を起す場合が多々ある。これは、相分離によ
ってもたらされる微細な網目構造が、高温における分子
間の熱運動により、更に安定した状態、つまり密な状態
になるためと考えられる。実際に、限外ろ過膜等を100
℃近い水蒸気雰囲気のもとに放置すると、透水量の減少
と分画曲線の低分子側への移動が起る。 そのために、第１図に示すように、両端部を接着剤で
ポッティングされた中空糸型分離膜（１）が、120℃の
水蒸気中にさらされて常温（20〜30℃）に戻された際に
おける収縮により、応力（張力）を付加されることにな
り、張力が或程度以上になると、膜の表面に微細なクラ
ックが発生し、その結果、菌体の漏出を惹起するおそれ
がある。 本発明は、上記した従来例の中空糸モジュールにおい
て、外筒に対する接着部におけるリークをもたらすポッ
テイング剤の剥離現象と、菌体の漏出を惹起させる中空
糸型分離膜の微細なクラックとを抑制し得る中空糸モジ
ュールの製作方法を提示することを目的するものであ
る。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記した従来の製作方法による中空糸モジ
ュールにおける問題点を考慮して、外筒への挿入に先立
って、中空糸型分離膜を蒸気雰囲気中にさらして熱履歴
を付与し、その後中空糸型分離膜の多数本及び前記外筒
の端部をポッティング剤にて固定する構成となすもので
あり、さらにはそのポッティング剤がショアーＤ硬度略
50の接着剤である構成となすものである。 （作用） 上記した構成を備えた本発明による中空糸モジュール
の製作方法においては、熱履歴を付与された中空糸型分
離膜が、蒸気中での滅菌操作に伴う自らの収縮を抑制
し、さらには中空糸型分離膜及び外筒の端部のポッティ
ングに使用されたショアーＤ硬度略50でやや軟質の接着
剤が、蒸気中における滅菌によるポッティング部の剥離
現象を抑制する作用を示す。 （実施例） ポリスルホン製中空糸型分離膜及びポリカーボネート
製モジュール外筒を用い、ポッティング剤として、日本
ポリウレタン社製Ｕ−537を主剤、ミリオネートMTL−Ｃ
を硬化剤とするポリウレタン（ポッティング剤）、又
は同社製Ｃ−11Aを主剤、Ｎ−148を硬化剤とするポリウ
レタン（ポッテイング剤）の組合せによって中空糸モ
ジュールを製作し、中空糸型分離膜に対し、外筒への接
着に先立って蒸気雰囲気中における加熱操作を付加した
もの及び付加しないものについて、蒸気滅菌操作後のリ
ークの有無を調査したところ、下記の結果が得られた。 ポッティング剤の硬さ： ショアーD84 ショアーD50 熱処理条件：オートクレーブ 120℃ １気圧 上記した試験結果から、中空糸型分離膜及び外筒の接
着工程に先立って中空糸分離膜に対し熱履歴を付与し、
更に、ポッティング剤として硬度の低い接着剤を使用す
るのが有効であることが立証された。 （発明の効果） 本発明による中空糸モジュールの製作方法が、上記し
たように、中空糸型分離膜をあらかじめ上記雰囲気中に
さらして、高温蒸気加熱で発生する膜の収縮等の熱履歴
を付与せしめてあるので、これら熱履歴を有する中空糸
型分離膜を組み込んで端部を固定した中空糸モジュール
は、その使用前にモジュール全体を高温蒸気の加熱操作
において、外筒の熱膨張と中空糸型分離膜の収縮とによ
り発生する分離膜への張力を少なくできるため、中空糸
型分離膜におけるクラック等の損傷の発生を格段に少な
く押さえられるというメリットが生ずる。 また、中空糸型分離膜および外筒とのポッティング剤
としてショアーＤ硬度略50と硬度が低く柔軟性を有する
接着剤を使用しているので高温蒸気処理時に発生する外
筒とポッティング剤との熱膨張の違いによる歪みを柔軟
に吸収できる。このため、外筒とポッティング剤間ある
いは中空糸とポッティング剤間の接着部剥離現象が有効
に抑えられる。 すなわち、中空糸型分離膜に蒸気加熱履歴を付与し、
さらに、ポッティング剤間をショアーＤ硬度略50の接着
剤とすることにより、製作完了後において蒸気雰囲気中
にさらされて滅菌操作を加えられても、中空糸型分離膜
の収縮に伴う亀裂及び接着部における剥離を生じること
がないので、従来の方法によって製作された中空糸モジ
ュールにおいて避けられなかった有用物質のリークのお
それが完全に解消する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の対象となる中空糸モジュールの一例
の断面図である。 １……中空糸型分離膜、２……外筒、３……流入口、
３′……流出口、４……蓋部材、５……流入孔、５′…
…流出孔。
の断面図である。 １……中空糸型分離膜、２……外筒、３……流入口、
３′……流出口、４……蓋部材、５……流入孔、５′…
…流出孔。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．中空糸型分離膜の多数本を外筒に挿入し、前記中空
糸型分離膜の多数本及び前記外筒の端部をポッテイング
してなる中空糸モジュールの製作方法において、前記中
空糸型分離膜に高温蒸気による熱履歴を付与し、その後
前記中空糸型分離膜の多数本及び前記外筒の端部をショ
アーＤ硬度略50の接着剤でポッテイングして固定するこ
とを特長とする中空糸膜モジュールの製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260548A JP2826823B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 中空糸モジュールの製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260548A JP2826823B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 中空糸モジュールの製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01104311A JPH01104311A (ja) | 1989-04-21 |
| JP2826823B2 true JP2826823B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=17349487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62260548A Expired - Lifetime JP2826823B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 中空糸モジュールの製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2826823B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5048189B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2012-10-17 | ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社 | 中空糸型膜モジュール |
| JP2012176345A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Toray Ind Inc | スパイラル型流体分離素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6058210A (ja) * | 1983-09-08 | 1985-04-04 | Toyobo Co Ltd | セルロ−スエステル系中空糸膜の製造方法 |
-
1987
- 1987-10-15 JP JP62260548A patent/JP2826823B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01104311A (ja) | 1989-04-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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