JPH0437730B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、中空糸型膜モジユールに関するもの
である。さらに詳しくは、接着封止部が同一のま
たは異なる接着剤で多層に接着封止されているこ
とを特徴とする中空糸型膜モジユールに関するも
のである。逆浸透法や限外過法は液体の精密な
分離、精製、濃縮などを行なう技術であり、各種
材質の半透膜がモジユールに加工されて用いられ
ている。

この半透膜モジユールは、逆浸透法や限外過
法装置の心臓部であり、このモジユールの性能が
設備の能力を左右すると言つても過言ではない。
したがつて、用途に応じて最適の型式のものが用
いられている。その中の一つである中空糸型膜モ
ジユールはそのコンパクト性、プライミング容積
の小さなことなどの利点があるため各分野で広く
用いられている。

この中空糸型膜モジユールは、長さ300〜1000
mm、外径0.1〜１mmφ程度の中空糸を数千本〜数
万本束ねて円筒状のケースに挿入して端部を主と
してエポキシ系の接着剤により、接着封止して硬
化後、端面を開口させるためとトリミングのため
の切断を行ない、さらにキヤツプを接着または熔
着、またはネジ込みによつてとりつけ、製造され
る。

（従来技術） 従来、中空糸型膜モジユールの端部を接着封止
するためには主として接着力が強固で、耐熱性も
あり、機械的に強いエポキシ系の接着剤が使われ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このエポキシ系の接着剤は硬化時自己
発熱が大きいため、大量につかうと温度分布を生
し、硬化むらを生じる。その結果として硬化した
接着剤の内部に歪が蓄積されることになる。

また、エポキシ系の接着剤は非可とう性であ
り、収縮率も比較的大きいので、特に大口径の中
空糸型膜モジユールでは使用する接着剤の量も多
く、必然的に内部の歪も大きくなり、ケースと接
着剤との剥離が生じるなどの問題があつた。

このような問題を解決するための技術として、
この非可とう性エポキシ系接着剤を用いて一旦接
着封止し、ケースと接着剤との間を熱衝撃、機械
的衝撃などで、故意に剥離させ、生じた間隙に同
じ接着剤を再度注入する方法などが提案されてい
るが、完全ではない。

このようなケースと接着剤との剥離はモジユー
ルの製造時だけでなく、使用中、特に熱殺菌を行
なつたり、比較的高温の液を処理して洗浄する時
に冷水などを用いるような場合の温度変化にさら
されるとケースと接着剤の膨脹−収縮率の差によ
り剥離を生じることが多かつた。

中空糸型膜モジユールの接着封止部のこのよう
な剥離は実用上致命的なトラブルを招来する。

なぜならば、中空糸型膜モジユールを多数本使
用したシステムにおいて、たとえ一本でもこのよ
うな状態になるとトラブル箇所の発見に時間を要
し、且つリークしたモジユールを交換したとして
も、一旦汚染したシステム全体を洗浄するのに長
時間を要することになる。

特に除菌を目的とした液体処理装置などではた
とえ微少なリークでも漏洩したわづかな量の菌が
増殖してシステム全体に汚染が拡大するため、特
に問題が大きい。

このような状況に鑑み、本発明者らは鋭意検討
した結果、本発明を完成させた。

（発明の構成） 即ち、本発明は「円筒状のケースに中空糸束を
充填し、該中空糸束端部とケース端部との間およ
び個々の中空糸相互間を接着剤で接着封止された
中空糸型モジユールにおいて、端部接着封止部が
モジユール長さ方向に３層以上の多段に形成され
てなることを特徴とする中空糸型膜モジユール、
および前記接着剤が、エポキシ系樹脂であること
を特徴とする中空糸型膜モジユール。」である。

本発明の中空糸型膜モジユールのポイントは中
空糸相互間および中空糸束端部とケース端部との
接着封止部を接着剤で少量づつ段階的に接着封止
し、硬化させてあるため、封止ごとの１回の発熱
量が非常に小さく、発熱ムラが小さくなり、結果
として剥離を起こりにくくしたところにある。ま
た、１回ごとの接着剤層が薄くなるため、硬化時
の収縮が半径方向だけでなく、モジユールの長さ
方向にも起り易くなり、収縮に伴う残留内部応力
が低減される。

なおかつ、１度接着封止され硬化した部分が次
の接着封止に於いて、構造材としての働きをする
ために接着封止されたケース端部の歪が小さくな
り、非常に堅固な接着状態が得られる。では、次
に本発明の中空糸型膜モジユールを製造する方法
について詳しく説明する。

従来の中空糸型膜モジユールは中空糸束端部と
ケース端部および個々の中空糸端部相互間を接着
封止するのには、一種類の接着剤を一回の連続注
入で行ない、結果として同一接着剤の一層だけが
接着封止部を形成していた。このモジユールで
は、ケースと接着封止部が小さな熱衝撃で剥離を
生じた。これに対して１回の接着封止を本発明の
中空糸型膜モジユールのようにわずか、２回に分
けて接着封止するだけで、小さな熱衝撃に対し
て、剥離を生じなくなつた。

さらに、４回以上に分けて接着封止を行うと、
80℃の熱衝撃に対しても剥離を生じなくなつた。

本発明の中空糸型膜モジユールのように多段に
分けて接着封止する場合、接着封止の分割回数
は、２回でも効果はあるが、回数が多いほど効果
が加速度的に増大する。しかし、分割回数を多く
するとそれだけ長時間を要し、生産性が低下す
る。したがつて、中空糸型膜モジユールの大きさ
と、許容される作業時間を考慮して、分割回数を
選ぶべきであり、これらを総合的に判断すると、
３回以上に分けて接着封止するのが好ましい。

また、接着封止の各段階ごとに接着剤の種類を
かえることも可能である。

第１図は、本発明の中空糸型膜モジユールの端
部接着封止部分を示したモジユール長さ方向の断
面の模式図で、５段に分けて接着封止をした１例
である。第１図において１−１は個々の中空糸で
材質はポリアクリロニトリル系、ポリスルホン
系、セルロース系、その他どんな材料のものでも
よい、２−２は、接着封止部で５層の接着封止部
が示されている。

各層の接着剤の種類は同一のものでもよいし、
異なつた種類のものを組み合わせてもよい。同一
の接着剤だけを多層に形成させた場合の接着封止
部はわずかに境界線が観察される程度である。

３−３はケースで材質はアクリル系樹脂、ポリ
スルホン系樹脂、PVCなど樹脂単独のものでも
よいし、ガラス繊維などで強化したFRPでもよ
いし、場合によつて金属製でもよい。ケースの形
状は通常は円筒系のものが選ばれるけが、異形の
ものであつても差し支えはない。

４−４は、中空糸型膜モジユールにおける個々
の中空糸１−１とケース３−３との間に形成され
る空間で限外過モジユールの場合は透過液の流
路となる部分である。（用途によつてはここが原
液流路側になる使い方をする場合もある） ５−５は、同モジユールの端部キヤツプの内側
部分で限外過モジユールの場合は、原液の流路
となる部分である（用途によつてはここが透過液
流路側となる使い方をする場合もある）。

また、一般に接着封止部の長さは中空糸型膜モ
ジユールのサイズによつて適宜調節されるが、た
とえば一例として全長1000mm程度、ケース内径
100mm程度の場合は25mm程度が適切である。これ
に対して本発明の中空糸型膜モジユールのように
接着封止部が多層に形成されている場合は接着封
止部の強度が増大しているので短かくすることが
できる。即ち、接着剤使用量が節約できるという
メリツトもある。

また、本発明の中空糸型膜モジユールを製造す
る場合に用いる円筒状ケースの端部内周は適度に
粗化されていてもよいし、実願昭59−104127、実
願昭59−104128に開示されているような凹部や貫
通孔を有しているものでもよい。

また、本発明の中空糸型モジユールを製造する
場合、遠心方式などの動的な接着封止方法が適用
される。

（発明の効果） 本発明における中空糸型膜モジユールは、１回
の接着封止に要する接着剤量が従来方法と比較し
非常に少なくなるため、接着剤の発熱を小さくお
さえることができる様になり、非常に大きな熱衝
撃に耐えられる様になつた。また、従来高い熱変
形温度をもつ耐熱性接着剤は、硬化時に非常に大
きな発熱をするため、残留内部応力が大きく、こ
れを用いた中空糸型モジユールは、熱衝撃に非常
に弱かつた。しかし、本発明により、接着剤硬化
時の発熱を非常に低くおさえることができる様に
なつたため、従来、使用不可能であつた耐熱性接
着剤を使用することが可能となり、高い熱衝撃に
耐えられる耐熱中空糸型モジユールの製作が可能
となつた。また、同サイズのモジユールを製作す
る場合は従来型の単層接着のものと比較してトー
タルの接着剤使用量を節約できる。

以下に本発明の硬化を実施例と比較例により説
明する。

実施例 １ 内径82mmφ、外径90mmφ長さ320mmのポリスル
ホン製ケースに内径500μm、外径700μmのポリエ
ーテルスルホン中空糸6400本よりなる糸束を挿入
し、これを遠心接着封止装置にセツトして温度80
℃回転数800rpmでエポキシ系接着剤を使つて、
片側の接着長さが５mmになる様に接着封止し、十
分に硬化収縮させた後再び同じ量で同じ接着剤を
つかつて同条件で、片側の接着合計長さが10mmに
なる様に遠心シールした。この操作を繰り返し
て、接着長さがトータルで25mmになる様にした。
したがつて計５回の接着封止を行つた。そして、
中空系端部の開口とトリミングのためにケースの
端末部を切断後端部キヤツプをとりつけてモジユ
ールに仕上げた。次いでこのモジユールの剥離検
査を行つたが、剥離は観察されなかつた。

この中空糸型膜モジユールに、90℃の熱水を30
分間通した後、即座に熱水をぬき10℃の冷水を30
分間通したが、剥離は生じなかつた。

比較例 １ 内径82mmφ外径90mmφ長さ320mmのポリスルホ
ン製ケースに内径500μm外径700μmのポリエーテ
ルスルホン中空糸6400本よりなる糸束を挿入し、
これを遠心封止装置にセツトして、温度55℃で回
転数800rpmでケースと接着剤層との厚さが25mm
になる様に実施例１−１と同一のエポキシ系接着
剤を連続して注入し単層の接着封止部を形成させ
て硬化させた。

これをとり出してケースの端末部を切断後端部
キヤツプをとりつけてモジユールに仕上げた。次
にこのモジユールの剥離検査を行なつた結果、既
に一部分に剥離が生じていた。引き続いてこの中
空糸型膜モジユールに80℃の熱水を30分間通した
後即座に熱水をぬき10℃の冷水を通すと、ケース
と接着剤との間が完全に剥離した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる多層接着された中空糸型
膜モジユールの端部の断面模式図で、５層接着さ
れた例を示したものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状のケースに中空糸束を充填し、該中空
   糸束端部とケース端部との間および個々の中空糸
   相互間を接着剤で、接着封止された中空糸型膜モ
   ジユールにおいて、端部接着封止部がモジユール
   長さ方向に３層以上の多段に形成されてなること
   を特徴とする中空糸型膜モジユール。 ２ 接着剤が、エポキシ系樹脂であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の中空糸型膜モ
   ジユール。