JPS6335285B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多数の中空糸膜の少くとも一端を集束
して樹脂で接着固定した中空糸膜モジユールの接
着固定部の新規な切断方法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年ミクロンオーダー以下の極小粒子や溶解物
質を分離する手段として選択透過性を有する半透
膜を用いた膜分離技術が目ざましい進歩を遂げつ
つある。中でも数千本〜数万本の中空糸膜の少く
とも一端を集束して、その端部が開口するよう樹
脂で接着固定した中空糸膜モジユールは単位容積
当りの有効膜面積が大きいため各種工業用液体や
気体の処理用、医療用、超純水製造用として広く
使用されている。

このような中空糸膜モジユールとしては多数の
中空糸膜の両端を開口させて樹脂で接着固定して
用いるもの（両端開口モジユール）と、一端が封
止され他端を開口して樹脂で接着固定して用いる
もの（一端封止モジユール）が知られている。

かかるモジユールは多数の中空糸膜の少くとも
一端を束ね、この束がばらばらになることを防止
する目的で接着剤、もしくは輪ゴム等の弾性体ま
たは環状リングなどで集束端部を固定し、ついで
樹脂を中空糸膜の集束部に注入して接着固定した
後、または上記多数の中空糸膜を筒状のハウジン
グ内に収納しついで中空糸膜の集束端部に樹脂を
注入して、該集束端部とハウジングとを一体に接
着固定した後中空糸膜の接着固定部を切断して中
空糸膜を切断面にと開口させることにより中空糸
膜モジユールを製造することができる。

上記中空糸膜モジユールの接着固定部を切断す
る際、その切断面は平滑であるとともに切断され
た中空糸膜の開口に切屑詰りやバリがなく、かつ
真円であることが中空糸膜の性能を発揮させるた
めに是非とも必要である。従来より医療用などに
用いられる中空糸膜モジユールにおいては、その
端部固定用の樹脂は血液との親和性の良好なポリ
ウレタン系セシリコン系の樹脂が用いられていた
が、これらの樹脂は常温硬度70以下と比較的軟質
であるためギロチンカツターやスライサーで切断
することにより中空糸膜の切断面に切屑詰りやバ
リのない真円を有する開口を得ることができる。
しかしながら中空糸膜モジユールを工業用液体や
気体の処理、中でも常時60℃以上の高温で使用さ
れたり、有機液体や気体の処理に用いる場合には
半透膜でつくられている中空糸膜自体が厳しい条
件に耐えなければならないのは勿論であるが、中
空糸膜の端部集束固定用の樹脂も同様な条件に耐
えなければならない。前記のポリウレタン系やシ
リコン系の樹脂は耐熱性や耐薬品性に劣るためか
かる用途に用いる中空糸膜モジユールの端部集束
固定用の樹脂としては不適当である。工業用の中
空糸膜モジユールの中空糸膜の端部集束固定用の
樹脂としては中空糸膜との接着性がよく、かつ機
械的物性と化学的性質に優れており、しかも硬化
収縮度の小さいエポキシ系樹脂やビニルエステル
樹脂などの常温硬度75以上の硬さをもつ樹脂を用
いる必要がある。

ここで常温硬度とは高分子計器製ASTM−Ｄ
硬度計を用いて測定した硬化樹脂の常温での硬度
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら中空糸膜を常温硬度75以上の樹脂
で接着固定した集束固定部は従来のギロチンカツ
ターやスライサーで切断することは極めて困難で
ある。そのため通常は中空糸膜モジユールの接着
固定部をヒーターで加熱して樹脂を軟化させた後
ギロチンカツターで切断することが行われている
が、ヒーターで接着固定部の切断面を均一に加熱
して軟化させることができないため例えギロチン
カツターで切断したとしても、その切断面は荒
く、平滑な切断面を得ることはできない。また回
転丸鋸などでは切断端面に開口する中空糸膜内部
に切り屑が激しく詰まるという問題、また高速に
動く刃物との摩擦により発熱して端部密封固定用
の樹脂がいわゆる焼き付きを起こすという問題を
生ずる。

さらに、上記の各種切断機による切断時に中空
糸膜内部を加圧して空気や水などの流体を吹き出
させながら切断することにより切り屑が中空糸膜
内部に目詰りすることを防止しようとする提案も
なされているが、これも複雑な付加設備を必要と
しながらなお切り屑による目詰りの完全防止を期
待できないという難点がある。

以上の如く、接着性や機械的物性や化学的性質
に優れた高硬度の端部密封固定用の樹脂を有する
中空糸膜モジユールの接着固定部の切断に当つて
従来の切断技術による端部切断加工では端面にお
ける中空糸膜に切り屑による目詰りやバリの発生
等が避けられない。したがつてかかる中空糸膜モ
ジユールでは被処理流体或は処理流体を汚染した
り、均一に流れるのを阻害したりして充分に満足
の得られる中空糸膜モジユールを確実、簡便、安
価に得ることは困難であつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは中空糸膜の集束固定部の切断面が
平滑で、かつ中空糸膜の開口に切り屑詰りやバリ
等のない中空糸膜モジユールの接着固定部の切断
方法を提供するため種々の切断方法について検討
したところ、従来より用いられているギロチンカ
ツターやスライサーは切断抵抗が大きく堅い樹脂
の切断には本質的に無理があるため回転刃による
切断法を適用せざるを得ないとの結論に達し、更
に検討した結果、中空糸膜モジユールの集束固定
部のように堅い樹脂と、多孔性であるため軟かい
中空糸膜とが混在したものを中空糸膜の開口にバ
リなどを起すことなく切断することは困難である
とされていた回転刃による切断法のうち、従来よ
り半導体素子を製造するための柱状のシリコン単
結晶のブロツクを薄片状に切断するダイヤモンド
砥粒を固定した極薄の回転刃による切断方法に着
目して、該切断方法を中空糸膜モジユールの集束
固定部の切断に適用したところ、意外にも切断性
が良好で切断面に開口する中空糸膜には切り屑に
よる目詰りやバリ等が皆無で、その開口は全て真
円を保つており、しかも切断面が極めて平滑であ
ることを見出し本発明に到達したものである。す
なわち本発明は多数の中空糸膜の少くとも一端を
集束して常温硬度75以上の樹脂で接着固定した中
空糸モジユールの該接着固定部をダイヤモンド砥
粒を固定した極薄の回転刃で切断して、中空糸膜
をその切断面において開口せしめることを特徴と
する中空糸膜モジユールの接着固定部の切断方法
である。

〔作用〕

従来堅い樹脂と軟かい中空糸膜が混在している
ため中空糸膜の接着固定部の切断面に開口する中
空糸膜には切り屑の詰りやバリ等が発生し、しか
も平滑な切断面を得ることができないとされてい
た回転刃による切断法のうちダイヤモンド砥粒を
固定した極薄刃の回転刃で中空糸膜の接着固定部
がうまく切断できる理由は不明であるが、切断刃
が極めて薄いため軟かい中空糸膜を切り屑やバリ
などを発生することなく切断することができると
ともに、回転切断により中空糸膜の接着固定部と
回転刃との接触が点接触となり冷却液が切断加工
部へ浸透しやすく回転刃に大きな力が加わらない
ため回転刃が変形しにくく堅い樹脂を平滑に切断
できるものと推測される。

〔実施例〕

次に本発明の中空糸膜モジユールの接着端部の
切断方法について図面にて説明する。第１図は本
発明方法により製造される一端封止型の中空糸膜
モジユールの斜視図であり、このモジユールは一
方の開口が樹脂で封止され、他端が開口した多数
の中空糸膜１と、上記中空糸膜の開口端部を集束
して樹脂で固定した接着固定部２で構成されてい
る。第２図は両端開口型の中空糸膜モジユールの
斜視図であり、両端が開口した多数の中空糸膜１
と、中空糸膜の両端を集束して樹脂で固定した接
着固定部２で構成されている。本発明の中空糸膜
モジユールは第１図及び第２図に示す他に多数の
中空糸膜を筒状のハウジング内に収納して中空糸
膜の集束部とハウジングとを樹脂で一体に接着固
定した中空糸膜がハウジング内に収納されたモジ
ユールであつてもよい。この中空糸膜の素材とし
ては例えばポリビニルアルコール系、ポリアクリ
ルニトリル系、ポリスルホン系、ポリアミド系、
ポリ塩化ビニル系などの合成ポリマーや酢酸セル
ロース系、セルロース系などの天然あるいは再生
ポリマーさらにガラス、セラミツクなどの無機物
やカーボンなどが用いられる。中空糸膜は通常外
径50〜5000μ、内径20〜2000μのものが用いられ
る。１バンドル当りの中空糸膜の本数は中空糸膜
の外径により全く異なり、むしろ中空糸膜の束径
（中空糸のみをまるい束にした時の束直径）で限
定されその束径は通常0.5〜20cmとすることが多
い。

中空糸膜を束ねて、その開口端部を接着固定す
る樹脂２は比較的硬度の高い、すなわち常温硬度
が75以上の樹脂が用いられる。この樹脂は、例え
ばエポキシ樹脂、不飽和エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、フエノール樹脂、尿素樹脂など
のプラスチツクス及びこれらプラスチツクスにタ
ルク、チタン、シリカなどの無機物を充填剤とし
て添加したものや、ガラスやビニロンなどの繊維
を分散させたコンポジツトなどである。上記樹脂
としては中空糸とハウジングを一体成形する場合
や、中空糸とシース（バンドルをハウジングに締
結するためにバンドルに取り付ける治具）を樹脂
で充填接着するカートリツジタイプバンドルの場
合では、硬化収縮が少ない樹脂が好ましく、例え
ばエポキシ樹脂やビニルエステル樹脂などの単独
及び無機充填剤や繊維或いはこれらの併用コンポ
ジツトが有用である。

本発明の切断方法は中空糸膜モジユールの接着
固定部２に対して第３図に示す如き極薄刃内周型
回転切断刃７を用いるか、第４図に示す如き極薄
の外周型回転切断刃８を用いるかして、冷却水を
供給しながら中空糸膜１の軸線を横断する印方
向に切断加工を施す。

内周型回転切断刃７は、第３図に示されるよう
に環状台金６の内周部分表裏両面にダイヤモンド
砥粒を高密度に電着してなる刃部５を有するもの
であり、一般に切断機の水平回転台（不図示）上
にその全周にわたつて放射方向に張り上げてセツ
トされ、一方中空糸膜モジユール３は切断すべき
密封固定端部分２を内周型回転切断刃７の中心穴
部に臨ませて切込みテーブル（不図示）上の割出
しフレーム（不図示）に固定セツトする。内周型
回転切断刃７の内径は前記密封固定端部分２を装
入し得る大きさであればよく、台金厚は0.10〜
0.15mm刃厚は0.22〜0.35mm程度のものである。

内周型回転切断刃７による切断は、中空糸膜モ
ジユール３をセツトした切込みテーブル（不図
示）の毎分100mm以下の送りによつて行なう送り
速度が100mm／分以上であると切断面が荒くなる。
平滑な切断面を得るためには100mm／分以下が好
ましい。送り速度は遅ければ遅い程好ましいが、
切断効率の面で通常５〜80mm／分である。この場
合刃部５による切断部位に対して冷却水を毎分
300c.c.ないし500c.c.供給しながら、刃部５の周速を
毎分1000ｍないし1500ｍにすることによつて密封
固定部分２における中空糸膜１は何らつぶれるこ
となく真円に近い形で切断され、しかも何ら目詰
りを生じないという良好な結果が得られた。

外周型回転切断刃８は第４図に示されるように
回転スピンドル（不図示）に装着されるようにし
た円板状台金６′の外周部分表裏両面にダイヤモ
ンド砥粒を電着してなる刃部５′を有するもので
あり、前記内周型回転切断刃に比較して台金厚、
刃厚はいずれも若干厚いものとなる。

外周型回転切断刃８による切断は、中空糸膜モ
ジユール３を支持台（不図示）上に固定セツト
し、定位置で回転するスピンドルに対して支持台
を垂直上方に移動するか定位置におかれた支持台
に対してスピンドルを垂直下方に移動するかして
行なわれる。切断に際し、切断部位に対して冷却
水を毎分300c.c.ないし500c.c.供給しながら刃部５′
の周速を毎分1000ｍないし1500ｍのもとで毎分
100mm以下の切断加工送りをなすことで密封固定
端部分２における中空糸膜１は何らつぶれること
なく真円に近い形で切断され、しかも何ら目詰り
を生じないという良好な結果が得られた。

前記のように外周型回転切断刃は内周型回転切
断刃に比較して台金厚、および刃厚は厚いものと
なるが密封固定端部分２の外側部分は不要部分と
なるので、切断端面において中空糸膜に全く目詰
りのない中空糸膜モジユールが製造できる点で内
周型回転切断刃を用いる場合と実質的に変らず一
方第４図に示すようにスピンドルに製品となる中
空糸膜モジユールの長さに相当する間隔をおいて
２つの外周型回転切断刃を取付け、同時に両端の
密封固定端部分を切断できる点においては内周型
回転切断刃より有利な面もある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、中空糸膜モジユールの接着固
定部の切断に際し、その端部接着固定用の樹脂が
工業用として充分に耐える高い硬度のものであつ
ても、周部分にダイヤモンド砥粒を電着してなる
極薄の内周型回転切断刃もしくは外周型切断刃を
用いて冷却液供給のもとで切断加工を施すため、
接着固定端部分の切断後の端面において各中空糸
膜にはつぶれや目詰りなどの発生が皆無となり、
工業用の性能的にすぐれた中空糸膜モジユールを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明方法の実施により
製造される中空糸膜モジユールの外観斜視図、第
３図は中空糸膜モジユールの密封固定部分を水平
配置の内周型回転ブレードにて切断する態様を示
す説明図、第４図は同じく垂直配置の外周型回転
ブレードにて切断する態様を示す説明図である。 １……中空糸膜、２……密封固定端部分、３…
…中空糸膜モジユール、５，５′……刃部、６，
６′……台金、７……内周型回転切断刃、８……
外周型回転切断刃。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数の中空糸膜の少くとも一端を集束して常
   温硬度75以上の樹脂で接着固定した中空糸膜モジ
   ユールの該接着固定部をダイヤモンド砥粒を固定
   した極薄の回転刃で切断して中空糸をその切断面
   において開口せしめることを特徴とする中空糸膜
   モジユールの接着固定部の切断方法。 ２ 該回転刃が内周型回転刃である特許請求の範
   囲第１項記載の切断方法。 ３ 該接着固定部を内周型回転刃に対し100mm／
   min以下の送り速度を与える特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の切断方法。