JPH05161830A - 中空糸膜束とその製造方法、および中空糸膜巻き取り用枠 - Google Patents

中空糸膜束とその製造方法、および中空糸膜巻き取り用枠

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JPH05161830A
JPH05161830A JP30288991A JP30288991A JPH05161830A JP H05161830 A JPH05161830 A JP H05161830A JP 30288991 A JP30288991 A JP 30288991A JP 30288991 A JP30288991 A JP 30288991A JP H05161830 A JPH05161830 A JP H05161830A
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JP
Japan
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hollow fiber
fiber membrane
bundle
hollow yarn
frame
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JP30288991A
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Shoichi Doi
正一 土井
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 円筒状のモジュールケースに挿入するにあた
って束を整え直さなくて良いような中空糸膜束とその製
造方法及び中空糸膜巻き取り用枠を提供する。 【構成】 中空糸膜巻き取り用の枠に巻き取られた断面
が円形状または半円形状の無端周回状の中空糸膜束を特
殊な枠とトラバース方法を用いて製造する。 【効果】 中空糸膜の傷、漏れを防止し、膜モジュール
の完全性の向上、および中空糸膜破損による微粒子発生
の防止。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は流体分離用中空糸膜、お
よび紡糸装置から紡糸される中空糸膜を枠に巻き取って
無端周回状の中空糸膜束を形成した後、該無端周回状の
中空糸膜束をその周回方向の特定部位で切断して有端状
の円形状の中空糸膜束を得る中空糸膜束の製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】流体分離用中空糸膜モジュールは、最
近、発熱性物質(パイロジェン)フリーの医薬品製造用
超純水を供給するなど、特にクリーン度を高く要求され
る用途で活躍するようになってきた。従って中空糸膜に
おいても傷などの欠陥が存在または発生しないことが必
須である。そのためには、中空糸膜の製造段階において
も上記課題がクリアできるような方法で品質を造り込む
ことが必要である。中空糸膜束の一般的な製法として
は、紡糸装置から繰り出される中空糸膜を枠に巻き取っ
て無端周回状の中空糸膜束を形成した後、該無端周回状
の中空糸膜束をその周回方向の特定部位で切断して有端
状の中空糸膜束を得る方法が知られている。枠に巻き取
るにあたっては枠に均等に巻き取られるようにトラバー
スをかけるが、切断後の有端状の中空糸膜束の断面は従
来矩形状であり、円形ではなかった。したがって、円筒
状のモジュールケースに挿入するにあたっては円形断面
になるように外力をかけ束を整え直さなければならなか
った。このため中空糸膜どうしの摩擦が起こり中空糸膜
が傷ついたり、場合によってはそこから漏れを起こすな
ど膜モジュールとしての完全性を損ねる事態となること
があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上述べたよ
うな傷、漏れ等の問題の解決のためになされたものであ
り、円筒状のモジュールケースに挿入するにあたって束
を整え直さなくても良いような円形状の中空糸膜束及び
その製造方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)中空糸膜
巻き取り用枠に巻き取られた無端周回状の中空糸膜束の
断面形状が円形状または半円形状であることを特徴とす
る中空糸膜束、 (2)紡糸装置から紡糸された中空糸膜を枠に巻き取っ
て無端周回状の中空糸膜束を形成した後、該無端周回状
の中空糸膜束をその周回方向の特定部位で切断して有端
状の中空糸膜束を得る中空糸膜束の製造方法において、
(a)上記中空糸膜巻き取り用枠の中空糸膜支持部分が
中空糸膜の進行方向からみて凹型である枠を用い、かつ
(b)上記凹型である枠の中心部ほど中空糸膜の巻き数
を多くするようにトラバースして巻き取ることを特徴と
する中空糸膜束の製造方法、および (3)中空糸膜巻き取り用枠において、上記巻き取り枠
が中空糸膜の進行方向からみた断面において半円形状の
凹部を持つことを特徴とする中空糸膜巻き取り用枠であ
る。
【0005】以下、本発明を説明する。本発明の1実施
例を図1に示す。無端周回状とは巻きはじめと巻き終わ
りの2点以外は中空糸膜が開口しておらず枠に巻き付け
てあることをいう。中空糸膜束は単糸膜が巻き付けられ
ていてもよく、複数の中空糸膜が引き揃えて巻き付けら
れていても良い。無端周回状の中空糸膜束の断面形状が
円形状であるとは束の最小径の束の最大径に対する比が
0.8から1.0の間にあることをいう。中空糸膜の外
径分の段差は必然的に生じる上多少糸が崩れることもあ
るのでこの程度は発生してもやむを得ない。この値は1
に近いほどモジュール内の中空糸膜の充填密度を高くす
ることができ好ましい。0.8未満であれば充填密度の
低下が顕著である。
【0006】次に本発明の中空糸膜束の製造方法につい
て図面を用いて説明する。本発明で使用する枠の1実施
例を図1に示した。図1は4つの角を持つ巻き取り用枠
の正面図(a)、及び側面図(b)であり、図3は2つ
の角を持つ巻き取り用枠の正面図(a)及び側面図
(b)である。図1のA−A’断面における中空糸膜束
の断面が図2(a)に示されている。
【0007】これらの枠に中空糸膜を巻き付けていくに
は、枠を回転させるか、中空糸膜をプーリー等で誘導し
て静置してある枠に巻き付けていく方法がある。いずれ
の方法でも本発明は実施可能であるが、前者の方が制御
構造が簡単になるので好ましい。本発明では中空糸膜の
断面が円形状になるよう巻き取る方法として、中空糸膜
巻き取り用枠の中空糸膜支持部分が中空糸膜の進行方向
からみて凹型である枠を用いて、しかもこの凹型の枠上
に中心部ほど中空糸膜の巻き数を多くするように中空糸
膜をトラバースすることが必要になる。このような方法
を取ると図2(a)に示すように中空糸膜が円形状に巻
き取られる。また、本発明の方法と関連して有端状の中
空糸膜束の断面を円形状とする他の方法としては、上記
の方法において、中空糸膜のトラバースを図2(b)に
示すように半円形状になった時点で巻き取りを中止し、
形成された半円形状の断面を持つ無端周回状の中空糸膜
束をその周回方向の特定部位で切断し、得られた2つの
半円形状の有端状中空糸膜束を用い、一方の束を裏返し
て半円の弦で合わせ断面が円形状の中空糸膜束を得るこ
ともできる。
【0008】ところが、従来の糸条の巻き取り装置にお
けるトラバース法は、通常図5に示すような回転する円
筒表面にサインカーブ状に刻まれた溝に沿って中空糸膜
案内プーリーを移動させトラバースさせるのが一般的で
ある。この方法では図4(b)の斜線で示すように中空
糸膜の枠上に一定厚さの巻き取り層しか形成できない。
しかしながら、本発明において回転円筒を用いたトラバ
ース法を利用できるようにするには、中空糸膜束の断面
形状を円形状とするために枠の中心ほど巻き数を多くす
るようなトラバースができるようにするためには、回転
する円筒表面上の溝を図6のように振り幅が変わるよう
なカーブに彫り込む必要がある。そのため、本発明では
パソコン等で振り幅を制御する方法を採用している。図
7にそのシステムの1例を示す。中空糸膜案内プーリー
Pを有するバーQは端部にラックギアRを有しピニオン
ギアGと接している。ピニオンギアGはトラバース制御
用のモーターMの軸に固定されている別のピニオンギア
G2と接しており回転数を適当な値に変速する。パソコ
ンによる振り幅の制御方法は図8のようにあらかじめ中
空糸膜束断面に相当する円弧上に中空糸膜の外径を間隔
として平行な複数の弦を描く。各々の弦の長さが振り幅
を与える。振り幅、すなわち弦と弧の交点に達したらモ
ーターが反転しプーリーPは逆進する。具体的には、枠
への巻き取り開始時にはプーリーPは枠中心c付近にセ
ットされる。d点まで巻き取りが進んだのをセンサーが
検出するとモーターMが逆転してe点に到達するまでP
を送る。これをくりかえして枠に巻き取られる中空糸膜
束の断面を円形状にしていく。この制御はシーケンサで
もパソコンを用いても可能である。プログラムを代える
ことによって振り幅は自由に変えられるので従来の円筒
を使用するトラバース法より中空糸膜束の径の選択でき
る自由度が高い。
【0009】さらに、本発明に用いる巻き取り用枠は2
以上の角すなわち、中空糸膜の支持部分を持つ枠である
ことが好ましい。2〜6の角を持つものがさらに好まし
い。この巻き取り用枠が円形すなわち、中空糸膜の支持
部分が円の全周にわたるものであると中空糸膜を構成す
るポリマーの種類、中空糸膜の径によっては中空糸膜束
を巻き取り用枠からはずすと束がよじれたり、カールし
たりして、モジュールケースに束をスムースに収容でき
ない場合が生じる。したがって、本発明では巻き取り用
枠は角を持ったものとし各辺から有端状の束を切り出す
ことが好ましい。図1は4つの角を持つ場合、図2は2
つの角を持つ場合である。
【0010】
【実施例】本発明を実施例によりさらに具体的に説明す
る。
【0011】
【実施例1】紡糸装置から紡糸される無端状の内径0.
75mm、外径1.35mmのポリアクリルニトリル製
中空糸膜単糸を図3に示す枠を用いて巻きとった。この
単糸を束の断面が円形状になるようにトラバースをかけ
ながら枠を2350回回転させて巻き取り断面形状が直
径70mmの円形状の無端周回状の中空糸膜の束とし、
枠端部で切断して長さ1300mmの中空糸膜束を得
た。トラバースはパソコンで制御した。この中空糸膜束
の最小径は68mm、最大径は71mm、その比は0.
96であり、なんら外力を加えずとも内径83mm、全
長1000mmのモジュールケースの中に収容すること
ができた。両端部を石膏で目止めしてからエポキシ樹脂
でケースに接着した後接着部で切断した。水槽中で中空
糸膜の外側から圧縮空気を送り込んだが漏れは認められ
なかった。
【0012】
【実施例2】図3に示す枠で内径=0.8mm、外径=
1.4mmのポリアクリロニトリル製中空糸膜を巻き取
った。枠はステンレスSUS316製で内面はバフ仕上
げのものを用いた。紡糸速度は20m/minであっ
た。パソコン制御によりトラバースをかけながら巻き取
り、枠を1175回転させたところで無端周回状の中空
糸膜束の断面が直径70mmの半円形になったので、巻
き取りを停止し図9に示すようなバンドで中空糸膜束を
半円形断面のまま固定し端部で切断した。一つの枠から
ふたつの半円形断面の中空糸膜束が得られたのでこれら
の平面部を向かい合わせて改めて固定し円形断面の中空
糸膜束を得た。この中空糸膜束の最小径は66mm、最
大径は73mm、その比は0.90であり、なんら外力
を加えずとも内径83mm、全長1000mmのモジュ
ールケースの中に収容することができた。両端部を石膏
で目止めしてからエポキシ樹脂でケースに接着した後接
着部で切断した。水槽中で中空糸膜の外側から圧縮空気
を送り込んだが漏れは認められなかった。
【0013】
【比較例】実施例1と同じポリアクリルニトリル製中空
糸膜単糸を図4に示す枠を用いて巻きとった。この単糸
を巻き取り厚さを一定とするようにトラバースしながら
枠を2350回回転させた後、かせ端部で切断して長さ
1300mmの中空糸膜束を得た。この中空糸膜束の断
面形状は縦概略100mm、横概略50mmの矩形であ
った(最小径の最大径に対する比は約0.5であっ
た。)ので両手で束が円柱状になるよう外力を加えなけ
ればモジュールケースの中に収容することができなかっ
た。断面形状は直径78mmの円形になった。両端部を
石膏で目止めしてからエポキシ樹脂でケースに接着した
後切断した。水槽中で中空糸膜の外側から圧縮空気を送
り込んだところ片面の束内の2カ所に漏れがあった。ケ
ースを解体してみると外力を加えて束を整え直すときに
生じた糸つぶれや傷が数カ所において認められ、そのう
ちの2本がつぶれて漏れの原因になっていた。
【0014】
【発明の効果】本発明の中空糸膜束は外力を加えて束を
整え直さなくても円筒状のケースに挿入することができ
るため中空糸膜の傷、漏れを防止することができ、膜モ
ジュールとしての完全性を大いに高めることができる。
また、従来、束を整え直す時に摩擦により発生した中空
糸膜破損による微粒子を防止することができクリーン度
の向上にも貢献できることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例で4つの角を持つ巻き取り用
枠を示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図であ
る。
【図2】本発明の中空糸膜束の断面を示す図であり、
(a)は円形状、(b)は半円形状の束を示す断面図で
ある。
【図3】本発明の1実施例で2つの角を持つ巻き取り用
枠を示す図で(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図4】従来の巻き取り用枠の例であり、(a)は正面
図、(b)は側面図である。
【図5】従来のトラバース法に用いる回転円筒に刻まれ
た溝パターンの模式図である。
【図6】本発明のトラバース法に用いる回転円筒に刻ま
れた溝パターンの模式図である
【図7】本発明のパソコン制御によるトラバース装置を
示す模式図である。
【図8】本発明のパソコン制御のトラバース法の説明図
である。
【図9】本発明で用いる半円形状束を束ねるバンドであ
る。
【符号の説明】
P プーリー Q バー G,G2 ピニオンギア R ラックギア M トラバース制御モーター Y 中空糸膜束 B バンド H 留め金

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空糸膜巻き取り用の枠に巻き取られた
    無端周回状の中空糸膜束の断面形状が円形状または半円
    形状であることを特徴とする中空糸膜束。
  2. 【請求項2】 紡糸装置から紡糸された中空糸膜を枠に
    巻き取って無端周回状の中空糸膜束を形成した後、該無
    端周回状の中空糸膜束をその周回方向の特定部位で切断
    して有端状の中空糸膜束を得る中空糸膜束の製造方法に
    おいて、 (a)上記中空糸膜巻き取り用枠の中空糸膜支持部分が
    中空糸膜の進行方向からみて凹型である枠を用い、かつ (b)上記凹型である枠の中心部ほど中空糸膜の巻き数
    を多くするようにトラバースして巻き取ることを特徴と
    する中空糸膜束の製造方法。
  3. 【請求項3】 中空糸膜巻き取り用枠において、上記巻
    き取り枠が中空糸膜の進行方向からみた断面において半
    円形状の凹部を持つことを特徴とする中空糸膜巻き取り
    用枠。
JP30288991A 1991-11-19 1991-11-19 中空糸膜束とその製造方法、および中空糸膜巻き取り用枠 Withdrawn JPH05161830A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011018925A1 (de) * 2011-04-28 2012-10-31 Hermann Reuschenbach Hohlfaser-Anordnung für Filtervorrichtungen, insbesondere Dialysatoren, und Verfahren zu ihrer Herstellung
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