JPH01281104A

JPH01281104A - 中空糸状多孔質膜を用いた濾過素子

Info

Publication number: JPH01281104A
Application number: JP10757888A
Authority: JP
Inventors: Torayuki Sakurai; 桜井　寅行; Koichi Yasugata; 安形　公一
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1988-05-02
Filing date: 1988-05-02
Publication date: 1989-11-13
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH0734851B2

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、中空糸状多孔質膜を用いた流体分離用濾過素
子で、特に中空糸状多孔質膜の端部が熱溶融接着によっ
て固定されている流体分離用濾過素子に関する。

（従来の技術とその問題点）従来、中空糸状多孔質膜の端部を熱溶融接着によって固
定する方法としては、特開昭６３−５９３１１号公報に
記載されているように、中空糸状多孔質膜を予め加熱し
て熱溶融し、孔の無いチューブ状にした後、これを束ね
て熱溶融接着する方法が知られている。この熱溶融接着
による固定によって製作した濾過素子には次のような問
題点がある。中空糸状多孔質膜は単なるチューブではな
く空隙を有するため、加熱によって収縮し、中空糸状多
孔質膜の外径および内径が激減する。そのため、特開昭
６３−５９３１１号公報記載の方法によって製作した濾
過素子においては、必然的に、熱溶融接着部の外径が熱
溶融していない中空糸状多孔質膜からなる糸束の外径と
比べて小さくなる。その結果、特に糸束の外周に近い部
分の中空糸状多孔質膜は大きく屈曲する。そのため、こ
の濾過素子は使用時には屈曲部に応力集中が起こり、強
度低下を生じるとか、屈曲部の圧損により特に高粘度流
体においては流量が低下するという問題点を有する。ま
た、各中空糸状多孔質膜に内径の小さい部分ができるこ
とも問題である。内径が小さくなることにより、ＳＳ分
の多い液体を濾過する場合にはＳＳ分による閉塞により
濾過不能となりやすく、高粘度の液体を濾過する場合に
は圧力損失が太き（なり、濾過量の低下が起こる。

（問題を解決するための手段）本発明の目的は、上述の問題点を解決するために、中空
糸状多孔質膜に屈曲のない、かつ、中空糸状多孔質膜の
内径をもとの大きさに維持したまま熱溶融接着されてい
る濾過素子を提供し、また、流体抵抗２分離特性の面で
好ましい、中空糸状多孔質膜の中空部断面形状を維持し
たまま熱溶融接着されている濾過素子を提供することに
ある。

本発明の濾過素子は、（１）複数本束ねられた空隙率３
０〜９５％の中空糸状多孔質膜が、端部の外周部におい
て中空糸状多孔質膜素材と同一素材か、中空糸状多孔質
膜素材の融点の０．５〜１．５倍の融点を有する熱可塑
性樹脂を少なくとも一部媒介として液密的に熱溶融接着
されており、その熱溶融接着部全体の断面積が、最密充
填に束ねられた際の未熱溶融接着部の糸束の断面積と実
質的に等しいか、それより大きいことを特徴とする濾過
素子、（２）熱溶融接着部の断面に開口している多孔の
面積が、中空糸状多孔質膜の中空部断面積と実質的に等
しいことを特徴とする上記（１）の濾過素子、および（
３）熱溶融接着部の断面に開口している多孔の形状が、
中空糸状多孔質膜の中空部断面形状を維持している上記
（１）または（２）の濾過素子に関する。

本発明に使用される中空糸状多孔質膜は、熱可塑性樹脂
からなる。熱可塑性樹脂としては、ＦＥＰ（テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂）
、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアル
キルビニルエーテル共重合樹脂）、ＥＴＦＥ（エチレン
−テトラフルオロエチレン共重合樹脂）、ＰＶＤＦ　（
ボリフフ化ビニリデン）等のフッ素樹脂；ポリエチレン
。

ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリ塩化ビニル；
ポリアミド；ポリエステル；ポリスルホン；ポリエーテ
ルスルホン；ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）
等を挙げることができる。

また、本発明に使用される中空糸状多孔質膜としては、
外径８ｍｍ以下、望ましくは２ｍｍ以下で、膜厚が５μ
ｍ以上、望ましくは３０〜５００μｍのものが適してお
り、膜の空隙率は３０〜９５％、特に５０〜８５％が好
適である。ここでいう空隙率（Ｐｒ）とは、ごく一般的
に用いられている意味と同じであり、次式で定義される
。

Ｐｒ＝　（１−Ｐｂ／Ｐａ）ｘｉｏｏ　（％）ここで、
Ｐａは空隙を有さない膜素材の密度、ｐｂは膜の重量を
その壁膜の体積で割った値である。

本発明でいう濾過膜とは、平均孔径が０．０５〜１μｍ
のミクロフィルターの領域のみならず、よりふるい目の
小さな限外濾過膜をも含むものである。

次に、本発明の濾過素子を図面によって説明する。

第１図は本発明の濾過素子の一例の概要を示す正面図で
あり、第２図はＡ−Ａ面で切ったその断面図である。中
空糸状多孔質膜１が複数本束ねられ、その端部の外周部
において、少なくとも一部は熱可塑性樹脂の補助部材２
を介して隣接する中空糸状多孔質膜と液密的に熱溶融接
着され、熱溶融接着部３を形成し、全体として濾過素子
５を形成している。補助部材２は、中空糸状多孔質Ｉ＋
！　１と同一素材か、中空糸状多孔質膜素材の融点の０
．５〜１．５倍の融点を有する熱可塑性樹脂からなる。

ここでいう融点とは、結晶性樹脂の場合は融点を、非品
性樹脂の場合はガラス転移点をいう。使用される上記熱
可塑性樹脂としては、例えば、ＦＥＰ　（融点２５０〜
２９５℃）；ＰＦＡ（融点３０２〜３１０℃）；ＥＴＦ
Ｅ　（融点２７０℃）；ポリエチレン（融点１０８〜１
３５℃）；ポリスルホン（ガラス転移点１９０℃）等が
挙げられる。

熱溶融接着部３の外径は、中空糸状多孔質膜を最密充填
に束ねた際の糸束の外径に等しいか、それよりも大きく
、最密充填に束ねた際の糸束の外径の１．２５倍よりも
大きくなるのが普通である。

これは中空糸状多孔質膜ｌ相互の隙間に補助部材２が入
っているためであり、そのため、第１図かられかるよう
に中空糸状多孔質膜１は熱溶融接着後も実質的に一直線
状に並び得るのである。また、濾過素子゛５は熱溶融接
着部３の端面に開口した孔４を有しており、多孔の面積
および形状は熱溶融接着する前の中空糸状多孔質膜１の
中空部断面積および中空部断面形状と実質的に等しい。

しかも、濾過素子５の長手方向全体にわたって、この面
積および形状は実質的に変わらない。いいかえれば、中
空糸状多孔質膜１は、その端部において外周部分が熱溶
融し、隣接中空糸状多孔質膜と接着しているものの、そ
の中空部ははじめの状態を維持しているのである。また
、接着部３は、中空糸状多孔質膜ｌが少なくともその端
部外周部分において溶融接着したものであるので、強度
的にすぐれている。熱溶融接着部３の端面に開口してい
る孔の配置については、均一に開口していることが望ま
しいが、必ずしもその限りではない。

また、熱溶融接着部の断面形状は糸束の断面形状と変わ
らないことが最も望ましい。

第３図は、本発明の濾過素子の別の一態様を示す正面図
であり、第４図はＢ−Ｂ面で切ったその断面図である。

複数本束ねられた中空糸状多孔質膜１は、その端部の外
周部において少なくとも一部は熱可塑性樹脂の補助部材
２を媒介として隣接する中空糸状多孔質膜と熱溶融接着
され、また中空糸状多孔質膜の糸束の端部外側にも熱可
塑性樹脂の補助部材６が熱溶融接着されて熱溶融接着部
３を形成しており、全体として濾過素子５が形成されて
いる。補助部材２と補助部材６は必ずしも同一素材であ
る必要はないが、同一素材であることが望ましく、さら
には中空糸状多孔質膜１と補助部材２．補助部材６がす
べて同一素材であることが望ましい。

第３図に示された濾過素子は、熱溶融接着部３に補助部
材６からなる部分を有する以外は、第１図に示した濾過
素子と同じ構造を有するものである。

第１図に示されるような濾過素子は、熱溶融接着された
両端部にチューブを液密に取りつけ、このチューブが原
液の出入口となるモジュール形態が可能である。

また、第３図に示される濾過素子は、原液の出入口を有
するケース内に濾過素子を挿入し、熱溶融接着部３とケ
ースとを液密的にシールした、原液と濾過液とを隔離し
たモジュール形態が可能である。

（実施例１）（表Ａ）に示される仕様のＥＴＦＥの中空糸状多孔質膜
（旭化成工業■製）を用いた。

まず、この中空糸状多孔質膜の一方の開口端を特公昭５
３−４３３９０号公報に記載されている方法に準じて目
止めを行った。ただし、目止めには炭酸カルシウムと酸
化カルシウムを混ぜたものを用いた。炭酸カルシウム約
１６ｇと酸化カルシウム約４ｇを水約５−中で練り合わ
せ、中空糸状多孔質膜の一方の開口端に塗り込み目止め
を行った。

目止めされた長さ、すなわち中空糸状多孔質膜の一方の
開口端に詰め込まれている目止め材料の浸入している深
さは、本実施例では８０ｍｍになるようにした。

この目止めされた１００本の中空糸状多孔質膜の目止め
されている側の端部を整えて束ね、中空糸状多孔質膜同
士の隙間に中空糸状多孔質膜素材と同一素材の微粉体を
、少なくとも中空糸状多孔質膜の端部外周を完全に覆う
ように詰め込み、この束の端部外周部にテフロンのシー
ルテープを巻きつけ、さらにその外側に日本バルカー工
業側製の粘着テープを巻きつけた。この時に、中空糸状
多孔質膜とシールテープの間にも微粉体を詰めた。

そして、この端部を２９０℃の炉の中に入れ、約５分間
保持したあと徐冷し、外周部に巻きつけたテープを取り
除いた。次に、その端面が平坦となるようにナイフで切
断し、さらに塩酸中に浸漬して、中空部に詰まった目止
め材料を溶解除去した。中空糸状多孔質膜のもう一方の
開口端も同様に処理して第１図に示される濾過素子を作
成した。

（表Ｃ）に、作成した濾過素子の端面に開口している孔
の径Ｘ、熱溶融接着部の外径の径Ｙ、および糸束の外径
Ｚを記載した。

（表Ａ）中空糸状多孔質膜の仕様（実施例２）（表Ｂ）で示される仕様のポリエチレンの中空糸状多孔
質膜（旭化成工業■製）を用いた。

まず、この中空糸状多孔質膜の一方の開口端を特公昭５
３−４３３９０号公報に記載されている方法に準じて目
止めを行った。ただし、目止めには、炭酸カルシウムと
酸化カルシウムを混ぜたものを用いた。炭酸カルシウム
約１６ｇと酸化カルシウム約４ｇを水約５１１Ｉｌ中で
練り合わせ、中空糸状多孔質膜の一方の開口端に塗り込
み目止めを行った。

目止めされた長さ、すなわち中空糸状多孔質膜の一方の
開口端に詰め込まれている目止め材料の浸入している深
さは、本実例では約８０ｍｍになるようにした。

この目止めされた１００本の中空糸状多孔質膜の目止め
されている側の端部を整えて束ね、中空糸状多孔質膜同
士の隙間に中空糸状多孔質膜素材と同一素材の微粉体を
、少なくとも中空糸状多孔質膜の端部外周を完全に覆う
ように詰め込み、この束の端部外周部にテフロンのシー
ルテープを巻きつけ、さらにその外側に日本バルカー工
業側製の粘着テープを巻きつけた。この時に、中空糸状
多孔質膜とシールテープが少なくともｌＱｍｍ以上離れ
るように、中空糸状多孔質膜とシールテープの間にも微
粉体を詰めた。

そして、この端部を１９０℃の炉の中に入れ、約１５分
間保持したあと徐冷し、外周部に巻きつけたシールテー
プを取り除いた０次に、その端面が平坦となるようにナ
イフで切断し、さらに塩酸中に浸漬して、中空部に詰ま
った目止め材料を溶解除去した。中空糸状多孔質膜のも
う一方の開口端も同様に処理して第３図に示される濾過
素子を作成した。

以下　余白（表Ｂ）中空糸状多孔質膜の仕様（比較例１）特開昭６３−５９３１１号公報に記載されている方法に
よって、（表Ａ）に記載されている中空糸状多孔質膜を
用いて濾過素子を作成した。ただし、予め２８０℃の熱
風で熱処理した１００本の中空糸状多孔質膜を、２７５
℃の炉中で熱溶融接着した。この濾過素子の端面に開口
している孔の径Ｘ、熱溶融接着部の外径Ｙ、および糸束
の径Ｚを（表Ｄ）に記載した。

（表Ｄ）濾過素子の仕様（参考例）比較例１で作成した濾過素子の糸束の中心近傍の中空糸
状多孔質膜および外周部の中空糸状多孔質膜について、
水圧による破裂テストを行った。

破裂時の圧力を（表Ｅ）に記載した。また、実施例１で
作成した濾過素子についても同様のテストを行い、その
結果を（表Ｅ）に記載した。ただし熱溶融接着前の中空
糸状多孔質膜の破裂時の圧力は２０ｋｇ／ｃＪである。

（表Ｅ）中空糸状多孔質膜の破裂圧力（ｋｇ　／　ｃｄ
　）（発明の効果）（表Ｃ）かられかるように、本発明の濾過素子では、端
面に開口している多孔の断面積は中空糸状多孔質膜の中
空部の断面積と実質的に等しい。

また、熱溶融接着部の外径を調節して、流体の流路が実
質的に一直線になるように中空糸状多孔質膜を熱溶融接
着できるため、熱溶融接着による濾過性能の低下を生じ
ることがない。さらに、（表Ｅ）かられかるように、中
空糸状多孔質膜の屈曲がないので、強度の著しい低下を
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の濾過素子の一例の概要を示す正面図で
あり、第２図は第１図のＡ−Ａ面の概要を示す断面図で
ある。第３図は端部外周部に補助部材を熱溶融接着した、本発
明の一例の概要を示す正面図であり、第４図は第３図の
Ｂ−Ｂ面の概要を示す断面図である。 ■・・・中空糸状多孔質膜　２・・・補助部材３・・・
熱溶融接着部　　　４・・・孔５・・・濾過素子　　　
　　６・・・補助部材特許出願人　旭化成工業株式会社第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数本束ねられた空隙率３０〜９５％の中空糸状
多孔質膜が、端部の外周部において中空糸状多孔質膜素
材と同一素材か、中空糸状多孔質膜素材の融点の０．５
〜１．５倍の融点を有する熱可塑性樹脂を、少なくとも
一部媒介として液密的に熱溶融接着されており、その熱
溶融接着部全体の断面積が、最密充填に束ねられた際の
未熱溶融の糸束の断面積と実質的に等しいか、それより
大きいことを特徴とする濾過素子。
（２）熱溶融接着部の断面に開口している各孔の面積が
、その未熱溶融時の中空糸状多孔質膜の中空部断面積と
実質的に等しいことを特徴とする請求項（１）記載の濾
過素子。
（３）熱溶融接着部の断面に開口している各孔の形状が
、その未熱溶融時の中空糸状多孔質膜の中空部断面形状
を維持している請求項（１）または（２）記載の濾過素
子。