JPH1057782A - 中空繊維シート状物およびその製造方法と中空糸膜モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常に均一な性能の製品を高品質で得ることが
できる中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂からなる中空繊維ａが実質
的に互いに平行に横糸として配され、この横糸の配列間
隔が縦糸として配されたフィラメントｂによって保持さ
れてなるシート状中空繊維織物１を、前記縦糸と平行方
向に連続的に移送し、このシート状中空繊維織物１の前
記フィラメントｂと平行な端部のいずれか一方もしくは
両方に、この端部より１０ｃｍ以内の範囲に、薄膜状溶
融熱可塑性樹脂を供給して熱可塑性樹脂接合部ｃ、ｃを
形成して中空繊維シート状物９を製造し、この中空繊維
シート状物９を用いて円筒状、円柱状、シート状などの
中空糸膜モジュールとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の分離用およ
び精製などの目的に有用に用いられる中空繊維シート状
物および中空糸膜モジュールに関し、中空糸膜モジュー
ルの強度を向上させることのできる中空繊維シート状物
およびその製造方法と、これを用いた中空糸膜モジュー
ルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】中空糸膜モジュールは、無菌水、飲料
水、高純度水の製造や、空気の浄化などの分野、さらに
半導体分野などに用いられる溶剤の洗浄精製などに使用
されている。中空糸膜モジュールは、複数本の中空繊維
からなる中空繊維束がポッティング樹脂によって筺体に
固定され、一体化されたもので、モジールの形態として
は円筒状、円柱状などの他に、シート状などのタイプが
ある。

【０００３】中空糸膜モジュールは、均一な分離性能、
ろ過性能の他に機械的特性および耐溶剤性などが求めら
れ、これらを最適にするための開発が続けられている。
しかしながら、前記中空繊維束をポッティング樹脂によ
って筺体に固定して一体化するポッティング時に生ずる
種々の問題が、中空糸膜モジュールの性能を制限する要
因のひとつとなっている。従来、このポッティング方法
としては重力ポッティング法、遠心ポッティング法など
がよく知られている。

【０００４】前記重力ポッティング法は、筺体内に中空
繊維を収納し、その端部にポッティング樹脂を充填し、
前記中空繊維束末端内へポッティング樹脂を重力により
浸透、充填させ、そして固定化させる方法である。ま
た、前記遠心ポッティング法は、中空繊維束をハウジン
グに挿入し、アセンブリーをその中間点で回転させて遠
心力を生じさせ、ポッティング樹脂を中空繊維束の両端
付近の外郭側部空間に導入し、固定化させる方法であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これら重力ポッティン
グ法および遠心ポッティング法は、例えば以下のような
種々の問題を有している。すなわち、労力を要する手動
操作がある。また、個々の性能にばらつきが生じ、常に
均一な性能の製品を高品質で得ることが難しい。さら
に、ポッティング樹脂は、特に浸漬課程で、中空繊維の
乾燥した部分に沿って吸い上げられる傾向があり、常に
要求されるポッティング位置にこのポッティング樹脂を
配することが難しい。

【０００６】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、労力を要する手動操作をできるだけ少なくし、常に
均一な性能の製品を高品質で得ることができる中空糸膜
モジュールを製造することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明においては、中空
繊維が実質的に互いに平行に横糸として配され、かつ縦
糸を構成するフィラメントによって、前記中空繊維の配
列間隔が保持されてなるシート状中空繊維織物の、前記
縦糸と平行な端部のいずれか一方または両方に、この端
部より１０ｃｍ以内の幅の熱可塑性樹脂接合部が設けら
れた中空繊維シート状物を以下に示すような方法によっ
て製造し、この中空繊維シート状物を熱可塑性樹脂から
なる固定用樹脂によって円筒状、円柱状、シート状など
の中空糸膜モジュールとすることを前記課題の解決手段
とした。すなわち、前記中空繊維シート状物の熱可塑性
樹脂接合部を、カートリッジ筺体内の所定位置に固定用
樹脂によってポッティングし、中空糸膜モジュールとす
るものである。

【０００８】前記中空繊維シート状物は以下のような方
法で製造することができる。すなわち、横糸として配列
された中空繊維の間隔が、縦糸として配されたフィラメ
ントによって一定間隔に保持されてなるシート状中空繊
維織物を連続的にその縦糸（フィラメント）と平行方向
に移送し、このシート状中空繊維織物の縦糸と平行な端
部の一方または両方に、この端部より１０ｃｍ以内の範
囲に、薄膜状溶融熱可塑性樹脂（以下、薄膜状溶融樹脂
と略記する）を供給する。そして、このシート状中空繊
維織物端部を接合し、熱可塑性樹脂接合部（以下、樹脂
接合部と略記する）を形成して中空繊維シート状物とす
る。このとき、前記薄膜状溶融樹脂のメルトフローレー
トは２０〜１５０であると好ましい。また、前記シート
状中空繊維織物に接触する際の薄膜状溶融樹脂の温度を
中空繊維材料の融点以上とすると、これらの接着状態が
良好となり好ましい。また、上述の薄膜状溶融樹脂は、
シート状中空繊維織物の片面または両面に供給すること
ができる。

【０００９】さらに、シート状中空繊維織物に薄膜状溶
融樹脂が供給される際に、下記の式Ｉで表される関係を
満足すると、薄膜状溶融樹脂の熱容量を、中空繊維の熱
容量以下とすることができるので、薄膜状溶融樹脂が接
触した際のヒートショックが小さく、中空繊維にダメー
ジを与えることが少なく、好ましい。 Ｗ１・Ｃ１（Ｔ−Ｔ１）≧Ｗ２・Ｃ２（Ｔ２−Ｔ） ・・・（Ｉ） ここで、前記式Ｉ中の符号は以下のものを表している。 Ｃ１：中空繊維材料の材料比熱 Ｔ ：中空繊維材料の融点 Ｗ１：中空繊維の単位重量 Ｃ２：溶融熱可塑性樹脂の材料比熱 Ｗ２：溶融熱可塑性樹脂の単位重量 Ｔ１：溶融熱可塑性樹脂と中空繊維とが接触するときの
中空繊維の温度 Ｔ２：溶融熱可塑性樹脂と中空繊維とが接触するときの
溶融熱可塑性樹脂の温度

【００１０】このような中空繊維シート状物を用いた中
空糸膜モジュールは、以下のような方法で製造すること
ができる。すなわち、上述の中空繊維シート状物を、そ
の樹脂接合部がカートリッジ筺体内のポッティング部に
貫通するように収め、熱可塑性樹脂からなる固定用樹脂
をこのカートリッジ筺体のポッティング部内に封入、固
定化させた後、前記中空繊維シート状物を構成する中空
繊維に対して垂直に、かつ前記樹脂接合部に交わるよう
に中空繊維シート状物のポッティング部貫通端を切断
し、前記中空繊維を開口させて中空糸膜モジュールとす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の中空繊維シート
状物の製造工程の一例を示したものである。また、図２
は、本発明の中空繊維シート状物の製造に用いるシート
状中空繊維織物の一例を示したものである。図３は、図
２に示されたシート状中空繊維織物に樹脂接合部を設け
た本発明の中空繊維シート状物の一例を示したもので、
図４は、図３に示された切断線Ａ−Ａ’における断面図
である。

【００１２】図１中符号１はシート状中空繊維織物であ
り、このシート状中空繊維織物１は、図２に示されるよ
うに、平行に配された複数本の熱可塑性樹脂からなる中
空繊維ａが横糸とされ、これら中空繊維ａの配列間隔
が、縦糸を構成するフィラメントｂによって保持されて
なるスダレ編みシートである。この他、中空繊維が縦糸
と平行な両端部で複数回で折り返され、略平行に配され
て横糸が構成され、この横糸が縦糸を構成するフィラメ
ントによって相互に保持されてなるラッセル編みシート
などを用いることもできる。

【００１３】前記中空繊維ａは、たとえばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテン−１な
どのポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリスルホ
ン樹脂などからなる一般的なものを用いることが可能で
あり、目的とする中空糸膜モジュールの用途における分
離物質の特性もしくは他に要求される特性に適したもの
を選定することが好ましい。この中空繊維ａの形状は、
その口径、空孔率、膜厚、外径などに特に制限はなく適
宜選択される。また、中空繊維ａをシート状とするため
のフィラメントｂによる保持方法は、たとえばモノフィ
ラメント、もしくはマルチフィラメントのポリエステル
繊維などによる公知の方法などを適宜に用いることがで
きる。

【００１４】中空繊維シート状物を製造するにあたっ
て、図１に示されるように、前記シート状中空繊維織物
１は、予め中空繊維ａに折り曲げがおこらないように巻
き上げられたものを用いるのがよい。一方、前記駆動ロ
ール２の上流側には、樹脂定量供給機３、樹脂送液管
４、吐出ダイ５からなる二系列の薄膜状溶融樹脂供給手
段が設けられている（図示されているのは一系列のみで
ある）。これら薄膜状溶融樹脂供給手段を構成する吐出
ダイ５は、ボトムロール７の回転軸方向に対して並行し
て配置されており、二列の薄膜状溶融樹脂６がボトムロ
ール７上に送り出されるようになっている。すなわち、
この薄膜状溶融樹脂供給手段は、前記二列の薄膜状溶融
樹脂６が、後の工程で、前記ボトムロール７上の薄膜状
溶融樹脂６の上に供給されるシート状中空繊維織物１の
フィラメント（縦糸）ｂに平行な両端部からそれぞれ１
０ｃｍ以内、実質的には４〜１０ｃｍの位置までに供給
されるように配置されている。シート状中空繊維織物１
の一方の端部のみに薄膜状溶融樹脂６が供給される場合
には、前記薄膜状溶融樹脂供給手段は一系列のみ設けて
もよい。

【００１５】まず最初に、シート状中空繊維織物１が、
周速一定の一対の駆動ロール２によって引き出される。
この引き出し方法は限定されるものではなく、中空繊維
シート状物９に要求される性能に対して悪影響を与えな
い構造であれば使用可能である。一方、二系列の薄膜状
溶融樹脂供給手段において、樹脂定量供給機３に薄膜状
溶融樹脂６の材料が供給され、溶融状態にて定量で樹脂
送液管４を通り、吐出ダイ５により、二列の薄膜状溶融
樹脂６としてボトムロール７上に供給される。

【００１６】ついで、前記駆動ロール２によって引き出
されたシート状中空繊維織物１のフィラメント（縦糸）
ｂに平行な両端部は、ボトムロール７上で二列の前記薄
膜状溶融樹脂６の上に、それぞれ重ね合わされる。さら
にこの駆動ロール２の下流側に配された二系列の樹脂定
量供給機３’、樹脂送液管４’、吐出ダイ５’から、前
記薄膜状溶融樹脂６と同様にして二列の薄膜状溶融樹脂
６’が送り出され、前記ボトムロール７上のシート状中
空繊維織物１を介して、前記二列の薄膜状溶融樹脂６と
それぞれ重ね合わされる。これら薄膜状溶融樹脂６、
６’はシート状中空繊維織物１の少なくとも一方の面に
供給されればよい。しかし、薄膜状溶融樹脂６、６’を
両方供給することによって、シート状中空繊維織物１の
両面がこれら薄膜状溶融樹脂６、６’によって覆われる
とともに、中空繊維ａ相互の間に樹脂がより密に充填さ
れ、中空繊維シート状物や中空糸膜モジュールの強度が
向上し、好ましい。

【００１７】前記薄膜状溶融樹脂６、６’は少なくとも
１種類以上の熱可塑性樹脂からなり、そのＪＩＳ Ｋ７
２１０に規定されるメルトフローレートは２０以上、好
ましくは２０〜１５０、より好ましくは４０〜１００と
する。具体的にはポリエチレン、ロウ、ロウとポリエチ
レンとの混合物、ポリ酢酸ビニルなどをあげることがで
きるが、特に耐溶剤性能を要求される場合は、ポリオレ
フィン樹脂などが好ましく、この場合、価格も安価で経
済的である。

【００１８】上述のようなメルトフローレートを有する
熱可塑性樹脂は、溶融状態での流動性が良好であるの
で、中空繊維ａ相互の間に薄膜状溶融樹脂６、６’が入
り込み、間隙なく充填され、薄膜状溶融樹脂６、６’ど
うしも十分に密着するので、後述する図３、４に示され
る樹脂接合部ｃ、ｃの内部に間隙が形成されることがな
く、好ましい。

【００１９】メルトフローレートが１５０を越えると、
柔らかすぎて、均一で適当な膜厚の樹脂接合部ｃ、ｃが
得られない場合がある。特にシート状中空繊維織物１両
表面部分に薄膜状溶融樹脂６、６’が保持されず、この
シート状中空繊維織物１両表面部分の樹脂接合部ｃ、ｃ
の膜厚が薄くなってしまうことがあり、この結果、中空
繊維シート状物および中空糸膜モジュールの強度が低下
する場合があるので、この樹脂接合部ｃ、ｃにおける薄
膜状溶融樹脂６、６’の充填は十分に行われることが好
ましい。

【００２０】また、薄膜状溶融樹脂６、シート状中空繊
維織物１、薄膜状溶融樹脂６’が順次重ね合わされる際
の薄膜状溶融樹脂６、６’の温度は、中空繊維ａの材料
の熱可塑性樹脂の融点以上となるように制御されること
が好ましく、実質的には前記融点よりも１〜３０℃高い
温度とされ、設定温度は供給される薄膜状溶融樹脂６、
６’の供給量によって調整されることが好ましい。この
ことによって薄膜状溶融樹脂６、６’と接触した中空繊
維ａとの密着性が向上し、これら薄膜状溶融樹脂６、
６’と中空繊維ａとの接着状態が良好になる。

【００２１】さらに、このとき下記の式Ｉの関係を満足
するようにすると好ましい。下記の式Ｉにおける左辺は
中空繊維ａの熱容量、右辺は薄膜状溶融樹脂（溶融熱可
塑性樹脂）６、６’の熱容量を示すものである。すなわ
ち、薄膜状溶融樹脂６、６’の熱容量を中空繊維ａの熱
容量以下とすることによって、薄膜状溶融樹脂６、６’
との接触による中空繊維ａのヒートショックをやわらげ
ることができる。

【００２２】この式Ｉにおいて、左辺と右辺が等号で結
ばれる関係を満たす場合、中空繊維ａを構成する樹脂の
殆どが溶融するが、この溶融によって、中空繊維ａ内部
が閉塞したりすることはなく、この中空繊維ａの内部形
状は保持される。また、左辺が右辺よりも大きい場合に
は、中空繊維ａの一部が溶融する。

【００２３】 Ｗ１・Ｃ１（Ｔ−Ｔ１）≧Ｗ２・Ｃ２（Ｔ２−Ｔ） ・・・（Ｉ） ここで、前記式Ｉ中の符号は以下のものを表している。 Ｃ１：中空繊維材料の材料比熱 Ｔ ：中空繊維材料の融点 Ｗ１：中空繊維の単位重量 Ｃ２：溶融熱可塑性樹脂の材料比熱 Ｗ２：溶融熱可塑性樹脂の単位重量 Ｔ１：溶融熱可塑性樹脂と中空繊維とが接触するときの
中空繊維の温度 Ｔ２：溶融熱可塑性樹脂と中空繊維とが接触するときの
溶融熱可塑性樹脂の温度

【００２４】また、ボトムロール７上に薄膜状溶融樹脂
６、６’が供給されたときに、これら薄膜状溶融樹脂
６、６’の過度の冷却を避け、その温度を適切に制御す
るために、前記ボトムロール７はその表面温度が制御可
能な構造であることが好ましい。この制御方法として、
例えば、ヒータや温度制御エアー、熱媒など公知の方法
の使用が可能であり、これらを組み合わせて使用するこ
とにより正確な温度制御を行うことはさらに好ましい。

【００２５】また、樹脂定量供給機３、３’は、例え
ば、押出機やギアポンプのようなものであり、これらの
性能と同等の性能を有するものであれば使用可能であ
る。また、これらは樹脂を溶融するための加熱機構を有
することが好ましい。樹脂送液管４、４’は、それぞれ
樹脂定量供給機３、３’より定量供給された樹脂を、溶
融状態で吐出ダイ５、５’へ送り込むための加熱機構を
有することが好ましい。また吐出ダイ５、５’について
も同様の加熱機構を有すると好ましい。上述のように、
加熱機構が備えられた樹脂定量供給機３、３’樹脂送液
管４、４’吐出ダイ５、５’を用い、これらの加熱機構
を制御することによって、上述のボトムロール７の表面
温度を制御するとともに、薄膜状溶融樹脂６、６’とシ
ート状中空繊維織物１とが重ね合わされる際のこれら薄
膜状溶融樹脂６、６’の温度を、中空繊維ａの融点以上
に制御することができる。

【００２６】ついで、前記薄膜状溶融樹脂６、シート状
中空繊維織物１、薄膜状溶融樹脂６’からなる積層物
は、ニップロール８にて加圧され、前記薄膜状溶融樹脂
６、６’がシート状中空繊維織物１に含浸し、図３、４
に示されるような樹脂接合部ｃ、ｃが形成された中空繊
維シート状物９となる。前記ニップロール８による加圧
力は、中空繊維ａが押し潰されず、かつ薄膜状溶融樹脂
６、６’と中空繊維ａの間に間隙が発生しないように調
節することが好ましい。

【００２７】さらに、この中空繊維シート状物９は、ガ
イドロール類１０によってニップロール１１に導かれる
までの間に、必要によっては圧力空気などにより強制的
に冷却されて前記樹脂接合部ｃ、ｃが固化され、このニ
ップロール１１を介して、巻き取り部１３にて巻き取ら
れる。また、巻き取り部１３では、円筒状の中空糸膜モ
ジュールを目的とする場合には、中空繊維シート状物９
を巻き取るためのマンドレルを用いてもよい。

【００２８】前記樹脂接合部ｃ、ｃの形成範囲は、シー
ト状中空繊維織物１の両端部から、それぞれ１０ｃｍ以
内、実質的には４〜１０ｃｍまでの範囲とされる。この
範囲を１０ｃｍ以内とするのは、本発明の中空繊維シー
ト状物９を用いて中空糸膜モジュールを作成した場合に
中空繊維のろ過機能の低下を来さないためである。

【００２９】このようにして製造した中空繊維シート状
物９の樹脂接合部ｃ、ｃは、図４に示したように、中空
繊維ａ相互の間に樹脂が充填され、かつシート状中空繊
維織物１（中空繊維ａ）の表面が樹脂で覆われるように
形成されている。これら樹脂接合部ｃ、ｃと中空繊維ａ
とは、間隙なく十分に密着されている。また、この樹脂
接合部ｃ、ｃ内部にも間隙は存在していない。このた
め、中空繊維ａが十分に集束、固定され、中空繊維シー
ト状物９と、この中空繊維シート状物９から形成される
中空糸膜モジュールの強度を高めることができる。

【００３０】前記樹脂接合部ｃ、ｃ表面の凹凸の状態
は、薄膜状溶融樹脂６、６’の樹脂供給量、中空繊維ａ
の外径および配列間隔などによって決定される。すなわ
ち、薄膜状溶融樹脂６の樹脂供給量が多く、中空繊維ａ
の外径が小さく、中空繊維ａの配列間隔が小さい場合
は、樹脂接合部ｃ、ｃの表面が滑らかになり、逆の場合
は凹凸が形成されやすくなる。これら薄膜状溶融樹脂
６、６’の樹脂供給量、中空繊維ａの外径および配列間
隔などは、この中空繊維シート状物９から形成する中空
糸膜モジュールにおいて要求される中空繊維ａの容積率
によって決定する。

【００３１】上述の中空繊維シート状物９の製造方法に
よれば、製造工程の殆どを機械的かつ連続的に行うこと
ができる。また、ボトムロール７へのシート状中空繊維
織物１と薄膜状溶融樹脂６、６’の供給位置と、これら
薄膜状溶融樹脂６、６’の幅を調節すれば、樹脂接合部
ｃ、ｃの形成位置や範囲を調節することができ、要求さ
れる位置に樹脂接合部ｃ、ｃを設けることができる。ま
た、前記薄膜状溶融樹脂６、６’とシート状中空繊維織
物１を重ね合わせる際に、これら薄膜状溶融樹脂６、
６’の温度を、中空繊維ａ材料の融点以上に制御するの
で、これら薄膜状溶融樹脂６、６’と接触した中空繊維
ａが密着し、これらを十分強固に接着することができ
る。

【００３２】また、樹脂接合部ｃ、ｃを構成する薄膜状
溶融樹脂６、６’としてメルトフローレートが２０以
上、好ましくは２０〜１５０、さらに好ましくは４０〜
１００という条件を満足する、溶融状態の流動性が良好
な熱可塑性樹脂を用いているので、樹脂接合部ｃ、ｃを
形成する際には、中空繊維ａ相互の間に薄膜状溶融樹脂
６、６’が入りこみ、シート状中空繊維織物１を介して
重ね合わされるこれら薄膜状溶融樹脂６、６’どうし
も、中空繊維ａ相互の間において接触し、密着するの
で、樹脂接合部ｃ、ｃ内部に間隙が存在せず、かつ中空
繊維ａと樹脂接合部ｃ、ｃとが十分に接着された中空繊
維シート状物９とすることができる。このとき上述の式
Ｉを満足すると、薄膜状溶融樹脂６、６’がシート状中
空繊維織物１に接触した際のヒートショックが小さく、
この中空繊維ａにダメージを与えることがなく好まし
い。

【００３３】このように、樹脂接合部ｃ、ｃ内部に間隙
が存在せず、かつ中空繊維ａと樹脂接合部ｃ、ｃとが十
分に接着されているので、中空糸繊維シート９や後述す
るこの中空繊維シート状物９を用いた中空糸膜モジュー
ルに外部から応力が加わっても、樹脂接合部ｃ、ｃが中
空繊維ａからはがれたりすることがなく、中空繊維シー
ト状物９および中空糸膜モジュールの機械的強度を向上
させることができる。

【００３４】また、中空繊維ａと樹脂接合部ｃ、ｃ（薄
膜状溶融樹脂６、６’）を構成する熱可塑性樹脂の選択
条件は、樹脂接合部ｃ、ｃの材料の溶融温度とメルトフ
ローレート（２０以上）のみで、各々の融点などによっ
て左右されることはない。したがって、中空繊維ａの材
料は自由に選択することができ、これら中空繊維ａと樹
脂接合部ｃ、ｃの材料の幅の広い組み合わせが可能とな
り、耐溶剤性などの化学的特性に関しても、要求される
性能に対応することができる。

【００３５】このように、ほとんどの工程を機械的かつ
連続的に行うことができ、確実に中空繊維ａと樹脂接合
部ｃ、ｃとが十分に接着された中空繊維シート状物９を
得ることができるので、個々の製品の性能のばらつきが
小さく、安定して高性能の中空繊維シート状物９とこれ
を用いた中空糸膜モジュールを製造することができ、効
率的で、かつ経済性にも優れている。

【００３６】上述の中空繊維シート状物９を用いて、シ
ート状、円筒状、円柱状などの中空糸膜モジュールを製
造する。図５は、２枚の中空繊維シート状物９を一度に
処理することができるシート状中空糸膜モジュールの製
造方法の一例を示したもので、（ａ）は正断面図、
（ｂ）は側面図である。図中符号２０はカートリッジ筺
体であり、このカートリッジ筺体２０は、２枚の中空繊
維シート状物９の端部をそれぞれを挿入するためのスリ
ット（ポッティング部）２４、２４が形成された板状枠
２３と、この板状枠２３下面と対向する凹部２１ａを有
する凸部成形具２１と、これらを固定するための固定治
具２３ｂとから構成されている。前記スリット２４、２
４は、その内部に中空繊維シート状物９の周囲に後述す
るポッティングによる固定部ｄ、ｄを形成するためのも
のである。

【００３７】シート状の中空糸膜モジュールを製造する
には、まず、固定用治具２３ｂの収納部２３ａに凸部成
形具２１を収め、さらに板状枠２３の下面とこの凸部成
形具２１の上端面とが密接するように組み込み、カート
リッジ筺体２０を構成する。ついで、２枚の中空繊維シ
ート状物９、９の一端部の樹脂接合部ｃ、ｃを、それぞ
れ板状枠２３に設けられたスリット２４、２４を貫通さ
せて、前記凸部成形具２１の凹部２１ａ内に挿入する。
そして、この凸部成形具２１の凹部２１ａおよび板状枠
２３のスリット２４、２４内に熱可塑性樹脂からなる溶
融状態の固定用樹脂２２を注入して、この凸状成形具２
１内に凸状部２２ａを形成し、中空繊維シート状物９、
９を封着、固定する。

【００３８】前記固定用樹脂２２の固化後、板状枠２３
および凸部成形具２１を固定具２３ｂから取り出し、こ
の板状枠２３の下面と中空成形具２１の上端面との間
（図中矢印Ｂ）において、中空繊維ａに対して垂直に、
かつ前記樹脂接合部ｃ、ｃに交わるように前記中空繊維
シート状物９、９の一方の端部（ポッティング部貫通
端）を切断し、中空繊維を開口させ、前記樹脂接合部
ｃ、ｃと固定用樹脂２２からなる固定部ｄ、ｄを形成す
る。この中空繊維シート状物９、９の他の端部に設けら
れた樹脂接合部についても同様の操作を行い、その両端
部を開口させたシート状中空糸膜モジュールとする。

【００３９】図６は、円筒状または円柱状の中空糸膜モ
ジュールの製造方法の一例を示したものである。上述の
図５に示したカートリッジ筺体２０と、図６に示したカ
ートリッジ筺体３０において主に異なる点は、スリット
２４にかわって、目的とする円筒状または円柱状の中空
糸膜モジュールの外周に対応する円形の挿入部（ポッテ
ィング部）３４が形成されている板状枠３３を用いると
ころである。前記挿入部３４は、その内部に前記中空繊
維シート状物９の周囲に後述する固定用樹脂（ポッティ
ング樹脂）による固定部ｄ’を形成するためのものであ
る。

【００４０】まず、固定用治具３３ｂの収納部（図示せ
ず）に凸部成形具３１を収め、さらに板状枠３３の下面
とこの凸部成形具３１の上端面とが密接するように組み
込み、カートリッジ筺体３０を構成する。ついで、中空
繊維シート状物９が図１に示したように巻き取り部１３
にて巻取られて形成された巻状物９ａの一方の端部の樹
脂接合部ｃを、挿入部３４を貫通させて凸部成形具３１
の凹部３１ａ内に挿入する。そして、凸部成形具３１の
凹部３１ａおよび板状枠３３の挿入部３４内に溶融状態
の固定用樹脂３２を注入して、この凸状成形具３１内に
凸状部３２ａを形成し、前記巻状物９ａの端部を封着、
硬化固定する。

【００４１】前記固定用樹脂３２の固化後、板状枠３３
と凸部成形具３１を、固定具３３ｂから取り出し、板状
枠３３の下面と中空成形具３１の上端面との間（図中矢
印Ｂ’）において、中空繊維ａに対して垂直に、かつ前
記樹脂接合部ｃに交わるように、中空繊維シート状物９
からなる巻状物９ａの一方の端部（ポッティング部貫通
端）を切断し、中空繊維を開口させ、前記樹脂接合部ｃ
と固定用樹脂３２とからなる固定部ｄ’を形成する。こ
の巻状物９ａの他の端部に設けられた樹脂接合部につい
ても同様の操作を行い、この巻状物９ａの両端部を開口
させ、円筒状または円柱状の中空糸膜モジュールとす
る。

【００４２】このとき、上述の図１に示された中空繊維
シート状物９の製造において、巻き取り部１３でマンド
レルを用いた場合、このマンドレルは円筒状の中空糸膜
モジュールを成形した後、取り除いてもよいし、取り除
かなくてもよく、中空糸膜モジュールの要求される仕様
によりその有無が決定されることが好ましい。マンドレ
ルを除去する場合は、マンドレルを除去した後の穴に、
溶融熱可塑性樹脂を注入し、この穴を射止することは公
知の方法であるが、この場合も射止樹脂と巻き状物に間
隙がないよう留意することは当然である。

【００４３】このため、この射止樹脂として固定用樹脂
３２と同一のものを用い、かつこの樹脂を加熱溶融状態
で前記マンドレルを除去した後の穴に注入する。する
と、この樹脂と接触した固定部ｄ’が一部溶融し、この
射止樹脂と固定部ｄ’とを一体化せしめることができ、
中空糸膜モジュールの機械的強度を向上させることがで
きる。

【００４４】上述のシート状、円筒状または円柱状の中
空糸膜モジュールの製造においては、シート状中空繊維
織物１としてスダレ編みシートが用いられ、連続してい
ない複数本の中空繊維ａがシートの横糸を形成している
ので、その両端部に樹脂接合部ｃ、ｃを設けて中空繊維
シート状物９とした。また、シート状中空繊維織物１と
してラッセル編みシートを用いた場合には、隣接する横
糸どうしがつながっているので、一方の端部のみに樹脂
接合部ｃを設け、中空繊維シート状物９とすることが多
い。また前記固定用樹脂２２、３２として、前記樹脂接
合部ｃの材料と同様のものを用いると、これらの接着状
態が良好で、好ましい。また、前カートリッジ筺体２
０、３０内に中空繊維シート状物９を挿入する範囲は、
中空繊維シート状物９端部から２〜７ｃｍとされる。

【００４５】上述の中空糸膜モジュールの製造において
は、中空繊維ａの上に、間隙なくこの中空繊維ａに密着
し、かつその内部にも空隙などが存在しない樹脂接合部
ｃが設けられた中空繊維シート状物９を用いているの
で、中空繊維ａの束の端部に直接溶融状態の固定用樹脂
を封入する場合と比べて、樹脂接合部ｃと固定用樹脂２
２、３２によって構成される固定部ｄ、ｄ’内に間隙が
形成されることが少ない。すなわち、シート状の中空糸
膜モジュールの場合の固定用樹脂２２は、固定部ｄの表
面を平坦にするとともに、その強度をさらに向上させる
役割を果たせばよい。また、円筒状、または円柱状の中
空糸膜モジュールを製造する場合の固定用樹脂３２は、
巻状物９ａをなす複数層の中空繊維シート状物９を相互
に接着し、円筒状、または円柱状の形状を保持するとと
もに、固定部ｄ’表面を平坦にする役割を果たせばよ
い。

【００４６】また、前記樹脂接合部ｃによって中空繊維
ａが保護されているので、溶融状態の固定用樹脂２２、
３２を封入しても、中空繊維ａが熱によるダメージを直
接うけることが少なく、また、中空繊維ａによって溶融
状態の固定用樹脂が吸い上げられて、固定部ｄ、ｄ’の
位置がずれたりすることがない。こうして、前記中空繊
維ａの束の端部に直接溶融状態の固定用樹脂を封入する
場合と比べて固定部ｄ、ｄ’と中空繊維ａとの接着状態
が良好で、これら固定部ｄ、ｄ’内部に空隙などが存在
しない、強度の高い中空糸膜モジュールを安定して得る
ことができる。

【００４７】

【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。 （実施例１）上述のようにして中空繊維シート状物と、
これを用いた中空糸膜モジュールを製造した。ただし、
シート状中空繊維織物としてラッセル編みシートを用い
たので、樹脂接合部はこのシート状中空繊維織物の一方
の端部のみに形成し、この中空繊維シート状物を用いて
一方の端部のみを開口させた円筒状の中空糸膜モジュー
ルを製造した。

【００４８】シート状中空繊維織物としては、三菱レイ
ヨン（株）製ＥＨＦ４１０Ａ（ラッセル編みシート）を
用いた。このシート状中空繊維織物を構成する中空繊維
は、平均外径４１５．８μｍ、平均内径２７９．８μｍ
で、その構成材料はポリエチレン樹脂であり、その融点
は１３６℃、空孔率は７１．２％、材料比熱は０．５
０、単位重量は０．０２ｇ／ｍ²であった。このシート
状中空繊維織物は幅２６５ｍｍ、相隣合う中空繊維間の
距離は中空繊維断面の中心間距離で０．７ｍｍであっ
た。また、樹脂接合部の材料としては、三井石油化学
（株）製 ミラソン（製品記号 ＦＬ６０）を用いた。
この樹脂接合部の材料は、融点１０６℃、メルトフロー
レート７０、材料比熱０．５０、単位重量０．９ｇ／ｃ
ｃであった。

【００４９】最初に図１に示すように、前記シート状中
空繊維織物１を、引き出し速度５００ｍｍ／ｍｉｎで駆
動ロール２によって引き出した。このときのこのシート
状中空繊維織物１の温度は室温と同等の２５℃であっ
た。一方、幅４０ｍｍのシート状の薄膜状溶融樹脂６、
６’が、各々に一系列ずつ吐出ダイ５および５’から、
それぞれ約３．４ｃｃ／ｍｉｎの速度で供給されるよう
に、樹脂定量供給機３、３’を駆動した。このときの薄
膜状溶融樹脂６、６’の温度は１４５℃であった。

【００５０】上述の薄膜状溶融樹脂６、６’とシート状
中空繊維織物１の一方の端部をボトムロール７上で重ね
合わせ、このシート状中空繊維織物１の両面から薄膜状
溶融樹脂６、６’を供給し、この積層物にニップロール
８を線圧２００ｇ／４０ｍｍとなるように押しつけ、樹
脂含浸し、図２に示すような、ただし、その一方の端部
のみに樹脂接合部ｃを有する中空繊維シート状物９とし
た。このとき、前記式Ｉにおける左辺の値は３４．８８
であり、右辺の値は２７．５４であったので、この式Ｉ
の関係は満足されていた。

【００５１】この中空繊維シート状物９をガイドロール
類１０によってニップロール１１に導くまでの間に圧力
空気により強制的な冷却を行い、室温と同等の温度とし
て前記樹脂接合部ｃを固化し、ニップロール１１を介し
て巻き取り部１３にて巻き取った。

【００５２】このようにして製造した中空繊維シート状
物９を用いて、図６に示したように、円筒状の中空糸膜
モジュールを製造した。このとき固定用樹脂３２とし
て、前記樹脂接合部ｃを構成する樹脂と同様のものを用
い、その溶融状態での温度は１４５℃とした。また、固
定部ｄ’の厚さは３ｍｍであった。この中空糸膜モジュ
ールの固定部ｄ’に３ｋｇ／ｃｍ²となるように水圧を
かけたが、リークは認められなかった。

【００５３】（実施例２）実施例２と上述の実施例１と
異なるところは、樹脂接合部ｃおよび固定用樹脂３２の
材料をかえた点である。すなわち、実施例２において
は、住友化学（株）製 スミカロン（製品記号Ｇ８０
６）を用いた。この材料は、融点１０４℃、メルトフロ
ーレート５０、材料比熱０．５０、単位重量０．９２ｇ
／ｃｃであった。また、薄膜状溶融樹脂６、６’の温度
は１４３℃とし、溶融状態の固定用樹脂３２の温度は１
４０℃とした。

【００５４】実施例２の中空糸膜モジュールについて実
施例１と同様に、この中空糸膜モジュールの固定部ｄ’
に３ｋｇ／ｃｍ²となるように水圧をかけたが、中空繊
維ａと固定部ｄ’との境界部分からのリークは認められ
なかった。

【００５５】（比較例）薄膜状溶融樹脂６、６’の温度
を１１５℃、すなわち中空繊維ａの構成材料の融点より
も低い温度とした以外は、実施例１と同様にして中空糸
膜モジュールを製造した。このとき上述の式Ｉの左辺の
値は３４．８８で、右辺の値は−７６．５であった。こ
の比較例の中空糸膜モジュールについて実施例１と同様
に、この中空糸膜モジュールの固定部ｄに３ｋｇ／ｃｍ
²となるように水圧をかけたが、中空繊維ａと固定部
ｄ’（樹脂接合部ｃ）との接合力が弱く、これらの境界
部分からのリークが多数発生した。

【００５６】これら実施例および比較例の結果より、本
発明に係る実施例においては中空繊維ａと固定部ｄ’と
の接着状態が良好で、強度の高い中空糸膜モジュールを
製造できることが確認された。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、中空繊維シート状物の製造工程の殆どを機械的かつ
連続的に行うことができる。また、ボトムロールへのシ
ート状中空繊維織物と溶融熱可塑性樹脂の供給位置を調
節すれば、熱可塑性樹脂接合部の形成位置を調節するこ
とができ、要求される位置にこの樹脂接合部を設けるこ
とができる。

【００５８】また、前記熱可塑性樹脂接合部を形成する
において、溶融熱可塑性樹脂（薄膜状溶融樹脂）とシー
ト状中空繊維織物とを重ね合わせる際、溶融熱可塑性樹
脂の温度を、中空繊維材料の融点以上に制御するので、
溶融熱可塑性樹脂と接触した中空繊維の表面との密着性
が向上し、これらが十分強固に接着される。

【００５９】また、前記溶融熱可塑性樹脂としてメルト
フローレートが２０以上、好ましくは２０〜１５０、さ
らに好ましくは４０〜１００という条件を満足する熱可
塑性樹脂を用いているので、溶融状態の流動性が良好
で、熱可塑性樹脂接合部を形成する際に、中空繊維相互
の間にこの樹脂が入り込み、間隙なく充填される。ま
た、前記溶融熱可塑性樹脂をシート状中空繊維織物の両
面から供給する場合には、シート状中空繊維織物を介し
て重ね合わされる溶融熱可塑性樹脂どうしも、中空繊維
相互間において接触し、密着するので、熱可塑性樹脂接
合部内部に間隙が存在せず、かつ中空繊維と、熱可塑性
樹脂接合部とが十分に接着された中空繊維シート状物と
することができる。このとき上述の式Ｉを満足すること
によって、溶融熱可塑性樹脂が接触した際の中空繊維に
対するヒートショックが小さく、中空繊維にダメージを
与えることが少ないので好ましい。

【００６０】このように、熱可塑性樹脂接合部内部に間
隙が存在せず、かつ中空繊維と熱可塑性樹脂接合部とが
十分に接着されているので、中空糸繊維シートと、この
中空繊維シート状物から構成された中空糸膜モジュール
に外部から応力が加わっても、熱可塑性樹脂接合部が中
空繊維からはがれたりすることがなく、中空繊維シート
状物および中空糸膜モジュールの機械的強度を向上させ
ることができる。

【００６１】また、中空繊維と熱可塑性樹脂接合部の材
料である熱可塑性樹脂の選択は、熱可塑性樹脂接合部の
材料をメルトフローレート２０以上のものとするという
条件に制限されるのみで、各々の融点などによって左右
されることはない。したがって、中空繊維の材料は自由
に選択することができ、中空繊維と熱可塑性樹脂接合部
の材料の幅の広い組み合わせが可能となり、耐溶剤性な
どの化学的特性に関しても、要求される性能に対応する
ことができる。

【００６２】さらに殆どの工程を機械的かつ連続的に行
うことができ、確実に中空繊維と熱可塑性樹脂接合部が
十分に接着された中空繊維シート状物を得ることができ
るので、個々の製品の性能のばらつきが小さく、高性能
の中空繊維シート状物を安定して製造することができ
る。

【００６３】また、本発明の中空糸膜モジュールの製造
方法においては、予め熱可塑性樹脂接合部が設けられた
中空繊維シート状物を用いるため、この中空繊維シート
状物を構成する中空繊維上には予め、間隙なくこの中空
繊維に密着し、かつその内部にも空隙などが存在しない
熱可塑性樹脂接合部が設けられている。したがって、中
空繊維束に直接溶融状態の固定用樹脂を封入する場合と
比べて、熱可塑性樹脂接合部とこの固定用樹脂によって
構成される固定部内に間隙が形成されることが少ない。

【００６４】また、前記熱可塑性樹脂接合部によって前
記中空繊維が保護されているので、溶融状態の固定用樹
脂を封入しても、中空繊維ａが直接ダメージをうけるこ
とが少なく、また、中空繊維によって溶融状態の固定用
樹脂が吸い上げられて、固定部の位置がずれたりするこ
とがない。こうして、前記熱可塑性樹脂接合部と固定用
樹脂からなる固定部と中空繊維との接着状態が良好で、
固定部の内部に空隙などが存在せず、強度の高い中空糸
膜モジュールを安定して得ることができる。

【００６５】このように、中空繊維シート状物を機械的
かつ連続的に製造することができるので、中空繊維シー
ト状物およびこれを用いた中空糸膜モジュールの不良品
の発生率が低く、効率的であり、かつ経済性にも優れて
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の中空繊維シート状物の製造方法の一
例を示した図である。

【図２】 本発明において用いられるシート状中空繊維
織物の一例を示した斜視図である。

【図３】 本発明の中空繊維シート状物の一例を示した
斜視図である。

【図４】 図３における切断線断Ａ一Ａ’における断面
図である。

【図５】 本発明のシート状中空糸膜モジュールの製造
方法の一例を示した図である。

【図６】 本発明の円筒状または円柱状の中空糸膜モジ
ュールの製造方法の一例を示した図である。

【符号の説明】

１ シート状中空繊維織物 ９ 中空繊維シート状物 ２０ カートリッジ筺体 ２２ 固定用樹脂 ２４ スリット（ポッティング部） ３０ カートリッジ筺体 ３２ 固定用樹脂 ３４ 挿入部（ポッティング部） ａ 中空繊維（横糸） ｂ フィラメント（縦糸） ｃ 熱可塑性樹脂接合部 ｄ、ｄ’ 固定部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂からなる多数本の中空繊維
   が実質的に互いに平行に横糸として配され、この横糸の
   配列間隔が縦糸として配されたフィラメントによって保
   持されてなるシート状中空繊維織物における、前記縦糸
   と平行な端部のいずれか一方もしくは両方に、この端部
   より１０ｃｍ以内の幅に、熱可塑性樹脂からなる熱可塑
   性樹脂接合部が設けられていることを特徴とする中空繊
   維シート状物。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂からなる中空繊維が実質的
   に互いに平行に横糸として配され、この横糸の配列間隔
   が縦糸として配されたフィラメントによって保持されて
   なるシート状中空繊維織物を、前記縦糸と平行方向に連
   続的に移送し、このシート状中空繊維織物の前記縦糸と
   平行な端部のいずれか一方もしくは両方に、この端部よ
   り１０ｃｍ以内の範囲に、薄膜状溶融熱可塑性樹脂を供
   給して熱可塑性樹脂接合部を形成し、中空繊維シート状
   物とすることを特徴とする中空繊維シート状物の製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の中空繊維シート状物の製
   造方法において、薄膜状溶融熱可塑性樹脂のメルトフロ
   ーレートが２０〜１５０であることを特徴とする中空繊
   維シート状物の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３記載の中空繊維
   シート状物の製造方法において、シート状中空繊維織物
   に接触する際の薄膜状溶融熱可塑性樹脂の温度が、中空
   繊維材料の融点以上であることを特徴とする中空繊維シ
   ート状物の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項２〜４いずれか一項に記載の中空
   繊維シート状物の製造方法において、薄膜状溶融熱可塑
   性樹脂をシート状中空繊維織物の両面に供給することを
   特徴とする中空繊維シート状物の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項２〜５いずれか一項に記載の中空
   繊維シート状物の製造方法において、シート状中空繊維
   織物に薄膜状溶融熱可塑性樹脂を供給する際に、下記の
   式Ｉで表される関係を満足することを特徴とする中空繊
   維シート状物の製造方法。 Ｗ１・Ｃ１（Ｔ−Ｔ１）≧Ｗ２・Ｃ２（Ｔ２−Ｔ） ・・・（Ｉ） ここで、前記式Ｉ中の符号は以下のものを表している。 Ｃ１：中空繊維材料の材料比熱 Ｔ ：中空繊維材料の融点 Ｗ１：中空繊維の単位重量 Ｃ２：薄膜状溶融熱可塑性樹脂の材料比熱 Ｗ２：薄膜状溶融熱可塑性樹脂の単位重量 Ｔ１：薄膜状溶融熱可塑性樹脂と中空繊維とが接触する
   ときの中空繊維の温度 Ｔ２：薄膜状溶融熱可塑性樹脂と中空繊維とが接触する
   ときの薄膜状溶融熱可塑性樹脂の温度
7. 【請求項７】 請求項１記載の中空繊維シート状物を、
   その熱可塑性樹脂接合部が、カートリッジ筺体内のポッ
   ティング部を貫通するように収め、熱可塑性樹脂からな
   る溶融固定用樹脂をこのポッティング部内に封入、固定
   化させた後、前記中空繊維シート状物を構成する中空繊
   維に対して垂直に、かつ前記熱可塑性樹脂接合部に交わ
   るように中空繊維シート状物のポッティング部貫通端を
   切断し、前記中空繊維を開口させることを特徴とする中
   空糸膜モジュールの製造方法。