JP2019018142A - Hollow fiber membrane module and method for producing the same - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、中空糸膜モジュールおよびその製造方法に係わり、特に曲げや引張りの力を受けた場合でも破断しにくい複数の中空糸膜を備えた中空糸膜モジュールおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a hollow fiber membrane module and a method for producing the same, and more particularly to a hollow fiber membrane module including a plurality of hollow fiber membranes that are not easily broken even when subjected to bending or tensile force, and a method for producing the same.
近年、逆浸透型、イオン交換型、浸透気化型、限外濾過型などの種々の分離特性を有する中空糸膜が開発されている。これらの中空糸膜を用いた中空糸膜モジュールは、装置の単位体積当りの膜表面積を大きくできるため、装置の効率化及び小型化ができるという利点があり、医療、理化学、精密電子工業、食品工業などの分野で利用されている。 In recent years, hollow fiber membranes having various separation characteristics such as reverse osmosis type, ion exchange type, pervaporation type and ultrafiltration type have been developed. The hollow fiber membrane modules using these hollow fiber membranes have the advantage that the membrane surface area per unit volume of the device can be increased, so that the efficiency and size of the device can be reduced, and medical, physics, precision electronics industry, food Used in fields such as industry.
中空糸膜は、被処理流体が通過する中空部および中空部の外側にある支持層で構成される。例えば、除湿モジュールにおいては、中空部を通過する被処理流体中の水蒸気は、選択的に支持層を透過し、処理流体が流れる透過側空間に流出する。 A hollow fiber membrane is comprised by the support layer which exists in the outer side of the hollow part through which a to-be-processed fluid passes, and a hollow part. For example, in the dehumidifying module, water vapor in the fluid to be processed that passes through the hollow portion selectively permeates the support layer and flows out to the permeation side space through which the processing fluid flows.
このような中空糸膜を複数備えた中空糸膜モジュールの製造方法としては、複数本の中空糸膜で形成された集束体を筒状のケーシングに収納し、収納した部分を接着剤で固定する方法が知られている(引用文献1)。 As a method of manufacturing a hollow fiber membrane module including a plurality of such hollow fiber membranes, a converging body formed of a plurality of hollow fiber membranes is stored in a cylindrical casing, and the stored portion is fixed with an adhesive. A method is known (Cited document 1).
ところで、エアチャック、ロータリーアクチュエータなどのエアシリンダは空気による圧力(空圧)により駆動し、繰り返しの動作を連続して行う作業工程において、工程の無人化のために用いられている。 Incidentally, air cylinders such as air chucks and rotary actuators are used for unmanned processes in a work process in which repeated operation is continuously performed by driving with air pressure (pneumatic pressure).
上記のように空圧により駆動する装置においては、駆動源である圧縮空気中に水蒸気が含まれると誤動作を生じたり、故障したりするため、導入する前の空気を除湿する必要がある。空気を除湿するための除湿器が大型で定置式のものであると、装置の作動域や設置場所、生産ラインの設計に制約を生じるため、小型で可動式または変形可能なものが求められている。 In an apparatus driven by air pressure as described above, if water vapor is contained in the compressed air that is the driving source, malfunction or failure may occur, and therefore it is necessary to dehumidify the air before introduction. If the dehumidifier for dehumidifying the air is large and stationary, there will be restrictions on the device operating area, installation location, and production line design, so a small, movable or deformable device is required. Yes.
しかし、従来の中空糸膜モジュールでは、エアシリンダの動きに十分追随することができずに、中空糸膜の折れや破断により、除湿機能が低下する問題がしばしば起こっていた。 However, in the conventional hollow fiber membrane module, there is often a problem that the dehumidifying function is lowered due to the breakage or breakage of the hollow fiber membrane because the air cylinder cannot sufficiently follow the movement of the air cylinder.
本発明者らは、折れや破断が起こった中空糸膜を観察し、これらの現象が、接着剤によりケーシングに接着固定された中空糸膜と前記接着固定された部分との界面において、起こっていることを見出した。さらに、本発明者らは、固化する前の流動性をもつ接着剤が、毛細管現象によって中空糸膜の外周部を這い上がり、這い上がった接着剤が固化して薄膜層(以下、「接着剤薄膜層」という。)を形成すると、その接着剤薄膜層において折れや破断が起こりやすいという知見を得た。 The present inventors have observed a hollow fiber membrane that has been broken or broken, and these phenomena occur at the interface between the hollow fiber membrane that is adhesively fixed to the casing with an adhesive and the adhesively fixed portion. I found out. Furthermore, the present inventors have found that the adhesive having fluidity before solidifying crawls up the outer peripheral portion of the hollow fiber membrane by capillary action, and the scooped adhesive solidifies to form a thin film layer (hereinafter referred to as `` adhesive '' It was found that when the thin film layer is formed, the adhesive thin film layer is likely to be broken or broken.
本発明は上記実情に鑑みてなされ、曲げや引張りの力を受けた場合でも破断しにくい複数の中空糸膜を備えた中空糸膜モジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module including a plurality of hollow fiber membranes that are difficult to break even when subjected to bending or tensile force, and a method for manufacturing the same.
本発明は、以下の[1]〜[10]である。
[1]複数の中空糸膜と、前記中空糸膜の少なくとも一方の端部を接着剤により固定する接着固定部とケーシングとを備えた中空糸膜モジュールであって、中空糸膜の少なくとも一方の端部の外周囲の一部に中空糸膜と直接接触するコーティング層が形成されており、前記接着固定部は、中空糸膜の長手方向において中空糸膜の開口端部と逆側に位置する接着固定部の最端部が中空糸膜に直接接触しないように、配置されていることを特徴とする、中空糸膜モジュール。
The present invention includes the following [1] to [10].
[1] A hollow fiber membrane module comprising a plurality of hollow fiber membranes, an adhesive fixing portion for fixing at least one end of the hollow fiber membrane with an adhesive, and a casing, wherein at least one of the hollow fiber membranes A coating layer that is in direct contact with the hollow fiber membrane is formed on a part of the outer periphery of the end, and the adhesive fixing portion is located on the opposite side of the open end of the hollow fiber membrane in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane. A hollow fiber membrane module, wherein the end portion of the adhesive fixing portion is arranged so as not to directly contact the hollow fiber membrane.
[2]前記コーティング層の全面が前記接着固定部に覆われていない、[1]の中空糸膜モジュール。 [2] The hollow fiber membrane module according to [1], wherein the entire surface of the coating layer is not covered with the adhesive fixing portion.
[3]前記中空糸膜は前記接着固定部と直接接触する領域を有する、[1]または[2]の中空糸膜モジュール。 [3] The hollow fiber membrane module according to [1] or [2], wherein the hollow fiber membrane has a region in direct contact with the adhesive fixing portion.
[4]前記コーティング層は中空糸膜の長手方向に5〜20mmの幅を有する、[1]〜[3]の中空糸膜モジュール。 [4] The hollow fiber membrane module according to [1] to [3], wherein the coating layer has a width of 5 to 20 mm in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane.
[5]前記コーティング層はフッ素ポリマーである、[1]〜[4]の中空糸膜モジュール。 [5] The hollow fiber membrane module according to [1] to [4], wherein the coating layer is a fluoropolymer.
[6]前記中空糸膜を通過する被処理流体が、繰り返しの動作を連続して行う駆動部に流される、[1]〜[5]の中空糸膜モジュール。 [6] The hollow fiber membrane module according to [1] to [5], in which the fluid to be processed that passes through the hollow fiber membrane is caused to flow through a drive unit that continuously performs repeated operations.
[7][1]〜[6]の中空糸膜モジュールの製造方法であって、中空糸膜の少なくとも一方の端部の外周囲の一部を、コーティング剤で処理してコーティング層が形成された中空糸膜を得て、前記中空糸膜の端部をケーシングに収納し、接着剤で固定して接着固定部を形成する、中空糸膜モジュールの製造方法。 [7] A method for producing a hollow fiber membrane module according to [1] to [6], wherein a part of the outer periphery of at least one end of the hollow fiber membrane is treated with a coating agent to form a coating layer. A method for producing a hollow fiber membrane module, comprising: obtaining a hollow fiber membrane, housing an end of the hollow fiber membrane in a casing, and fixing the hollow fiber membrane with an adhesive to form an adhesive fixing portion.
[8]前記コーティング剤はフッ素ポリマーを含む、[7]の製造方法。 [8] The method according to [7], wherein the coating agent contains a fluoropolymer.
[9]前記コーティング剤は水溶液である、[7]または[8]の製造方法。 [9] The method according to [7] or [8], wherein the coating agent is an aqueous solution.
[10]前記コーティング層の全面が接着固定部に覆われないように接着固定部を形成する、[7]〜[9]の製造方法。 [10] The method according to [7] to [9], wherein the adhesive fixing part is formed so that the entire surface of the coating layer is not covered with the adhesive fixing part.
本発明によれば、曲げや引張りの力を受けた場合でも破断しにくい中空糸膜を備えた中空糸膜モジュールを提供することができる。また、本発明によれば、曲げや引張りの力を受けた場合でも破断しにくい中空糸膜を備えた中空糸膜モジュールを製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hollow fiber membrane module provided with the hollow fiber membrane which is hard to fracture | rupture even when it receives the force of bending and a tension | pulling can be provided. Moreover, according to this invention, the hollow fiber membrane module provided with the hollow fiber membrane which is hard to fracture | rupture even when it receives the force of bending and a tension | pulling can be manufactured.
以下に、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
図1〜図5において、同様の要素および部材には同一の符号を付す。
なお、本明細書において、「〜」で表される数値範囲は、〜の前後の数値を下限値および上限値とする数値範囲を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary.
1 to 5, similar elements and members are denoted by the same reference numerals.
In the present specification, a numerical range represented by “to” means a numerical range in which numerical values before and after “−” are a lower limit value and an upper limit value.
本発明の中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜7と、前記中空糸膜7の少なくとも一方の端部を接着剤により固定する接着固定部8とケーシング6とを備えた中空糸膜モジュールであって、中空糸膜7の少なくとも一方の端部の外周囲の一部に中空糸膜7と直接接触するコーティング層12が形成されており、接着固定部8は、中空糸膜7の長手方向において中空糸膜の開口端部4と逆側に位置する接着固定部の最端部5が中空糸膜7に直接接触しないように、配置されていることを特徴とする。
The hollow fiber membrane module of the present invention is a hollow fiber membrane module comprising a plurality of
図1は本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す部分概略断面図である。
図1に示すように、中空糸膜7は、端部を接着剤でケーシング6内に固定されており、ケーシング6の両端部には、はめ込み継手(図示せず)を備えている。はめ込み継手と接着剤固定部8との交点部などには、必要に応じて、O−リングなどの弾性体を封止部材として配設できる。中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜7の末端は開口し、開口端部4を形成している。
FIG. 1 is a partial schematic cross-sectional view showing an example of the hollow fiber membrane module of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
中空糸膜7の材質は、フッ素樹脂であってもよい。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン(以下、TFEという。)−エチレン共重合体、TFE−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、含フッ素イオン交換樹脂が挙げられる。除湿モジュールとして使用される場合には、水蒸気の選択性が良好であることから、含フッ素イオン交換樹脂が好ましい。
The material of the
含フッ素イオン交換樹脂としては、TFEに基づく繰り返し単位と、イオン交換基を有する繰り返し単位とを有する共重合体が好ましく、水蒸気を透過しやすいため、TFEに基づく繰り返し単位と、スルホン酸基を有するパーフルオロビニルエーテルに基づく繰り返し単位とを有する共重合体がより好ましい。中空糸膜7を構成するフッ素樹脂は、透過する化合物の選択性が高いことから、非多孔質であるものが好ましい。
As the fluorine-containing ion exchange resin, a copolymer having a repeating unit based on TFE and a repeating unit having an ion exchange group is preferable, and since it easily permeates water vapor, it has a repeating unit based on TFE and a sulfonic acid group. A copolymer having a repeating unit based on perfluorovinyl ether is more preferable. The fluororesin constituting the
中空糸膜7の外径は0.2〜5mmが好ましく、0.4〜4.1mmがより好ましい。上記範囲内であれば、中空糸膜7の強度が得られやすく、曲げや引張りに強くなりやすい。
中空糸膜7の内径は0.1〜3mmが好ましく、0.2〜2.5mmがより好ましい。上記範囲内であれば、表面積が充分に大きくなり、良好な処理効率が得られやすい。
The outer diameter of the
The inner diameter of the
中空糸膜7は複数本を集束して集束体を構成していてもよい。集束する中空糸膜7の本数は、処理効率やケーシング6の大きさにより、適宜選択できる。前記集束体における中空糸膜7の本数は、3〜500本が好ましく、10〜400本がより好ましく、20〜250本がさらに好ましい。上記範囲内であれば、表面積が充分に大きくなり、効率よく処理されやすい。
A plurality of
中空糸膜7の少なくとも一方の端部の外周囲の一部は、中空糸膜7と直接接するコーティング層12が形成されている。前記コーティング層12は、固化する前の流動性を持った接着剤が中空糸膜7に這い上がることを抑制しやすいため、フッ素ポリマーであることが好ましい。前記コーティング層12は、コーティング剤により形成される。
前記コーティング剤は、フッ素ポリマーを含むものが好ましく、水溶性のフッ素ポリマーを含むものがより好ましい。
A
The coating agent preferably contains a fluoropolymer, and more preferably contains a water-soluble fluoropolymer.
前記コーティング剤を中空糸膜7の端部に、浸漬、塗布、スプレーなどの方法で処理して乾燥させることにより、コーティング層12を形成させることができる。前記コーティング剤は、処理した部分の中空糸膜7を膨潤させることなく、コーティング層12を形成させることができるため、水溶液が好ましい。
The
フッ素ポリマーを含むコーティング剤としては、例えば、AGCセイミケミカル社製のSFコートSWK−601、SFコートSW−26H(いずれも商品名)が挙げられる。これらを溶剤で希釈したものを用いてもよい。希釈する溶剤としては、水、水溶性の有機溶剤または水と水溶性有機溶剤の混合物が好ましい。水溶性の有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコールのような炭素数1〜8の脂肪族アルコール、アセトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテルが挙げられる。 Examples of the coating agent containing a fluoropolymer include SF coat SWK-601 and SF coat SW-26H (both trade names) manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd. You may use what diluted these with the solvent. The solvent to be diluted is preferably water, a water-soluble organic solvent, or a mixture of water and a water-soluble organic solvent. Examples of the water-soluble organic solvent include aliphatic alcohols having 1 to 8 carbon atoms such as methanol, ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, and isobutyl alcohol, acetone, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, ethylene glycol, and ethylene glycol monomethyl ether. Can be mentioned.
水溶性の有機溶剤を含む場合には、前記コーティング剤中の水溶性の有機溶剤の含有量は、10質量%未満が好ましく、3質量%未満がより好ましい。処理した部分の中空糸膜7の膨潤を抑制しやすいため、水溶性の有機溶剤を含有しないことがより好ましい。処理した部分の中空糸膜7の膨潤を抑制しやすく、強度の低下を抑制しやすいため、SFコートSW−26Hの水溶液を用いることが好ましい。
When a water-soluble organic solvent is included, the content of the water-soluble organic solvent in the coating agent is preferably less than 10% by mass, and more preferably less than 3% by mass. Since it is easy to suppress swelling of the
コーティング層12は、中空糸膜7の少なくとも一方の端部の外周囲の一部に形成されている。前記コーティング層12は、中空糸膜7の長手方向に5〜20mmの幅を有することが好ましい。前記コーティング層12の中空糸膜7の長手方向の幅は、前記接着固定部8の幅よりも小さいことが好ましい。前記コーティング層12は、中空糸膜の開口端部4から、長手方向に10〜50mmの間に形成されていることが好ましい。中空糸膜7が接着剤によりケーシング6に固定されやすいため、前記コーティング層12は、前記中空糸膜の開口端部4の外周囲には形成されていないことが好ましい。
The
中空糸膜7の端部をケーシング6に固定させる接着固定部8を形成する接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン系ポリマーが挙げられる。接着性が良好であることから、エポキシ樹脂が好ましい。
Examples of the adhesive that forms the adhesive fixing
中空糸膜7の長手方向において中空糸膜の開口端部4と逆側に位置する接着固定部8の最端部5は、中空糸膜7に直接接触しないように形成されている。前記接着固定部8は前記中空糸膜7と直接接触する領域を有するように、形成されることが好ましい。コーティング層12は、中空糸膜7の外周部に形成され、その全面が接着固定部8に覆われていないことが好ましい。前記中空糸膜7は、前記接着固定部8と直接接触する領域を有することが好ましい。
The outermost end portion 5 of the adhesive fixing
前記接着固定部8とコーティング層12は、前記接着固定部8と前記中空糸膜7が直接接触する領域、前記コーティング層12が前記中空糸膜7と直接接触し、かつ前記接着固定部8と直接接触する領域、および前記コーティング層12が前記中空糸膜7と直接接触し、かつ前記接着固定部8と接触しない領域を持つように、前記中空糸膜7の外周部に形成されていることが好ましい。
The
中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜7の少なくとも一方の端部は、前記接着固定部8でケーシング6に固定されていることが好ましい。
ケーシング6において、被処理流体は、継手側の被処理流体供給方向10から中空糸膜7に供給される。ケーシング6は、中空糸膜7の中空部を通過する被処理流体から選択的に透過した水蒸気などを含んだ流体と処理流体が通る空間である透過側空間11および透過側空間11から流体を流出させるための流出口9を備えている。
ケーシング6の形状は、用途に応じて選択できるが、円筒状が好ましい。
In the hollow fiber membrane module, it is preferable that at least one end of the
In the casing 6, the fluid to be treated is supplied to the
The shape of the casing 6 can be selected according to the application, but a cylindrical shape is preferable.
ケーシング6の材質は、被処理流体や分離成分の種類などに応じて選択でき、例えば、ポリウレタン、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどの合成樹脂;ステンレススチールなどの金属であってもよい。ケーシング6の材質は、耐溶剤性が良好であるため、ポリウレタン、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ステンレススチールがより好ましい。 The material of the casing 6 can be selected according to the type of fluid to be treated and the type of separation component, for example, synthetic resins such as polyurethane, polyamide, polyolefin, polyvinyl chloride, polycarbonate, acrylic resin, methacrylic resin, polysulfone, and polyethersulfone. It may be a metal such as stainless steel. Since the material of the casing 6 has good solvent resistance, polyurethane, polyamide, polyolefin, polysulfone, polyethersulfone, and stainless steel are more preferable.
ケーシング6は、ポリウレタン、ポリアミド、ポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂を材料とした軟質チューブが好ましい。軟質チューブとしては、例えば、外径8mm、内径5mmの軟質チューブの場合、JIS B 8381による変形率25%におけるマンドレル半径が、ポリウレタンでは15mm以下、ポリアミドでは24mm以下、ポリオレフィンでは23mm以下のものが好ましい。曲げや引張りに対する強度が得られるため、ポリウレタンが好ましい。
ケーシング6は必要に応じて、前記流出口9を通じて透過側空間11を減圧できてもよく、減圧可能なチャンバ内に配設されていてもよい。
The casing 6 is preferably a soft tube made of a thermoplastic resin such as polyurethane, polyamide, or polyolefin. As the soft tube, for example, in the case of a soft tube having an outer diameter of 8 mm and an inner diameter of 5 mm, a mandrel radius at a deformation rate of 25% according to JIS B 8381 is preferably 15 mm or less for polyurethane, 24 mm or less for polyamide, and 23 mm or less for polyolefin. . Polyurethane is preferred because strength against bending and tension can be obtained.
The casing 6 may be able to depressurize the
被処理流体としては、中空糸膜7の分離特性に応じて、気体や液体が使用できる。気体としては、空気、酸素、窒素が例示される。液体としては、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール;ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ブチルエーテルなどのエーテル;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチルなどのエステル;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン;酢酸、無水酢酸、プロピオン酸などの有機酸;ジエチルアミン、アニリンなどのアミン;ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素;シクロヘキサンなどの脂環族炭化水素;クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素、およびこれらを混合した液体が例示される。
As the fluid to be treated, gas or liquid can be used depending on the separation characteristics of the
中空糸膜7に前記コーティング層12を形成させなかった場合、前記中空糸膜7の少なくとも一方の末端に接着固定部8を形成させるべく接着剤を用いた際に、固化する前の流動性を持つ接着剤が中空糸膜7の端部の外層に這い上がる。図4に示すように、前記中空糸膜7の端部の外層に這い上がった接着剤は固化し、接着剤薄膜層14を形成する。この接着剤薄膜層14が形成された中空糸膜7の端部は、柔軟性が失われ、曲げや引張りなどの力により破断しやすくなる。中空糸膜7に前記コーティング層12を形成させた場合、固化する前の流動性を持つ接着剤が中空糸膜7を這い上がり難くなり、接着剤薄膜層14の形成を抑制できるため、中空糸膜7の端部は、柔軟性が失われることがなく、曲げや引張りにより破断しにくくなる。
When the
本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜7の少なくとも一方の端部の外周囲の一部を、コーティング剤で処理してコーティング層12が形成された中空糸膜7を得て、前記中空糸膜の開口端部4をケーシング6に収納し、接着剤で固定して接着固定部8を形成する方法により製造することができる。
The hollow fiber membrane module of the present invention provides a
図1に示すように、中空糸膜7の長手方向において中空糸膜の開口端部4と逆側に位置する接着固定部の最端部5が中空糸膜7に直接接触しないように配置されるように形成されることが好ましい。前記中空糸膜7は、前記接着固定部8と直接接触する領域を有することが好ましい。コーティング層12は、中空糸膜7の外周部に形成され、その全面が接着固定部8に覆われないように形成されることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the outermost end portion 5 of the adhesive fixing portion located on the opposite side of the
前記接着固定部8とコーティング層12は、前記接着固定部8が前記中空糸膜7と直接接触する領域と、前記コーティング層12が前記中空糸膜7と直接接触しかつ前記接着固定部8と直接接触する領域と、前記コーティング層12が前記中空糸膜7と直接接触しかつ前記接着固定部8と接触しない領域とを持つように、前記中空糸膜7の外周部に形成されることが好ましい。
The
前記コーティング剤としては、上記同様のコーティング剤を使用することができ、好ましい態様も同様である。
前記コーティング剤は、処理した部分の中空糸膜7を膨潤させることなく、コーティング層12を形成させることができるため、水溶液が好ましく、フッ素ポリマーを含む水溶液であることがより好ましい。前記コーティング剤がフッ素ポリマーを含む水溶液である場合、前記水溶液中のフッ素ポリマーの含有量は、1〜20質量%が好ましく、4〜12質量%がより好ましい。上記範囲内であれば、コーティング層12を均質に形成しやすい。
As the coating agent, the same coating agent as described above can be used, and preferred embodiments are also the same.
Since the coating agent can form the
前記コーティング剤が非水溶性の有機溶剤を含む場合には、前記コーティング剤中の有機溶剤の含有量は、3質量%未満が好ましい。有機溶剤を含まないことがより好ましい。有機溶剤含有量が上記範囲内であれば、中空糸膜7が膨潤しにくく、乾燥したときに元の形状に戻りやすく、中空糸膜7の強度が低下しにくい。
When the coating agent contains a water-insoluble organic solvent, the content of the organic solvent in the coating agent is preferably less than 3% by mass. More preferably, it does not contain an organic solvent. When the content of the organic solvent is within the above range, the
中空糸膜7の少なくとも一方の端部は、外周囲の一部が前記コーティング剤で処理されていればよく、前記コーティング剤は分離性能に悪影響を及ぼさない範囲で、中空糸膜7の内部に浸透してもよい。
At least one end portion of the
前記コーティング層12が前記中空糸膜の開口端部4に形成されないように、前記コーティング剤を処理することが好ましい。コーティング層12が、中空糸膜の開口端部4から、中空糸膜7の長手方向に10〜50mmの間に、中空糸膜7の長手方向に5〜20mmの幅で形成されるように、前記コーティング剤を処理することが好ましい。前記コーティング剤による処理方法としては、浸漬、塗布、噴霧などの種々の方法が例示される。前記コーティング剤による処理は、1回でもよいし、複数回行なってもよい。前記コーティング剤を中空糸膜7の所望の部分に処理した後、乾燥させることで、コーティング層12が形成される。乾燥は、室温でもよいし、オーブンなどで加熱してもよい。また、減圧条件で乾燥させてもよい。
It is preferable to treat the coating agent so that the
前記コーティング層12を備えた中空糸膜7をケーシング6に固定する方法としては、中空糸膜7の末端開口部を必要に応じてシリコーン樹脂を塗布して目止めする手段などの公知の封止手段により封止した後、ケーシング6に中空糸膜7を収納し、次いで、中空糸膜7の端部の外周囲の一部に形成されたコーティング層12の全面が接着固定部8で覆われないような量の接着剤をケーシング6内に注入して接着固定部8を形成させる方法が挙げられる。ケーシング6に中空糸膜7を収納する前に、あらかじめ接着剤で接着固定部8を形成させてから、ケーシング6に収納してもよい。中空糸膜7の末端開口部を封止せずに、中空糸膜7の一方の開口端部4より気体を供給しながら、接着固定部8を形成させてもよい。
As a method for fixing the
接着剤としては、上記同様のものを使用することができ、好ましい態様も同様である。接着剤の注入方法は、遠心注入法などの従来公知の方法により行なうことができる。
中空糸膜7の両方の端部について、上記同様の操作を施すことにより、両方の端部に接着固定部8を備えた中空糸膜モジュールを得ることができる。
ケーシング6内壁と接着固定部8との間に隙間が生じる場合には、前記接着剤を用いて、隙間を封止してもよいし、弾性O−リングなどの封止部材により封止してもよい。
As the adhesive, the same ones as described above can be used, and the preferred embodiments are also the same. The adhesive can be injected by a conventionally known method such as a centrifugal injection method.
By performing the same operation as described above for both ends of the
When a gap is generated between the inner wall of the casing 6 and the adhesive fixing
中空糸膜7をケーシング6に固定する前に、封止しなかった中空糸膜7の末端開口部においては、一部の末端開口部が接着剤により閉塞している場合がある。このように閉塞した末端開口部や、封止された末端開口部は、中空糸膜7の中空部に被処理流体が流れず、中空糸膜モジュールとしての機能を果たせない。接着固定部8を形成させた後で、接着固定部8とともに閉塞した末端開口部や封止された末端開口部が切断されることにより、中空糸膜7の末端が開口した中空糸膜モジュールを得ることができる。
本発明の中空糸膜モジュールの製造方法における、中空糸膜7やケーシング6などは、上記同様のものを使用することができ、好ましい態様も同様である。
Before the
In the method for producing a hollow fiber membrane module of the present invention, the
本発明の中空糸膜モジュールは、例えば、液体の膜分離、気体の膜分離、液体から気体成分の膜分離に利用でき、加湿モジュール、除湿モジュールとして医療、精密電子工業、食品工業、理化学などの分野に利用できる。特に、エアチャックやロータリーアクチュエータなどのエアシリンダにおける繰り返しの動作を連続して行う駆動部に用いられる除湿モジュールとして好適である。 The hollow fiber membrane module of the present invention can be used for, for example, membrane separation of liquid, membrane separation of gas, membrane separation of gas component from liquid, such as medical, precision electronics industry, food industry, physics and chemicals as humidification module and dehumidification module Available in the field. In particular, it is suitable as a dehumidifying module used in a drive unit that continuously performs repeated operations in an air cylinder such as an air chuck or a rotary actuator.
以下に、本発明の適応例を示すが、これらに限定されない。例1、2は実施例であり、例3、4は比較例である。 Examples of application of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto. Examples 1 and 2 are examples, and examples 3 and 4 are comparative examples.
(例1)
例1は、図1に示す中空糸膜モジュールを製造した例である。
中空糸膜7としてはフッ素樹脂からなる中空糸膜(外径0.58mm、内径0.36mm、長さ280mm)を用いた。接着剤はエポキシ樹脂(三菱化学社製、商品名:jER−828、jERキュア−ST12)を用いた。コーティング剤としては、AGCセイミケミカル社製、商品名:SFコートSW−26Hの10質量%水溶液(以下「コーティング剤水溶液A」という。)を用いた。
(Example 1)
Example 1 is an example in which the hollow fiber membrane module shown in FIG. 1 was manufactured.
As the
前記中空糸膜7の40本を集束して集束体を得た。前記集束体の末端をシリコーン樹脂で封止し、末端から30mmの位置を中心として前記中空糸膜7の長手方向に幅が約10mmとなるようにコーティング剤水溶液Aを塗布し、25℃で6時間乾燥させて、コーティング層12を形成させた。
40 of the
前記集束体をウレタン製の軟質チューブ(ケーシング6)内に収納し、前記集束体の末端から30mmの位置に開口端部4と逆側に位置する前記接着固定部の最端部5が配置されるような量の接着剤を注入した。遠心分離機用の治具に、前記集束体を収納し、前記接着剤を注入した中空糸膜モジュールを固定して、60℃、900rpmで、90分間遠心分離した。遠心分離により、接着剤はケーシング6の内部に行きわり、接着剤中の気泡は除かれ、接着剤と空気の界面は平滑となった。65℃で10時間乾燥させて、接着剤固定部8を形成させた。次いで、前記集束体が接着固定部8で固定された軟質チューブの末端から10mmのところで切断し、図1に示す中空糸膜モジュールを得た。
The converging body is accommodated in a urethane soft tube (casing 6), and the end portion 5 of the adhesive fixing portion located on the opposite side of the opening
得られた中空糸膜モジュールの中空糸膜7部分を半径24mmの半円筒状の治具の半円状の外周曲面に沿わせて曲げた後、曲げた状態を維持したまま、前記半円筒状の治具の上で、前記中空糸膜モジュールを中空糸膜7の長手方向と直交する方向に1回転回転させた(以下、「曲げ試験」という。)。曲げ試験を行った中空糸膜モジュールの供給口10より0.98MPaの空気を供給して耐圧試験を行った。上記のようにして作成した中空糸膜モジュールの300台について上記同様の耐圧試験を行ったところ、全ての中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜7の破断は確認されなかった。
After the
(例2)
例1の中空糸膜モジュールを作製した後、継手(図示せず)とケーシング6を取り外した。図1に示すように、接着剤固定部8と中空糸膜7との間にはコーティング層12が形成されていた。
(Example 2)
After producing the hollow fiber membrane module of Example 1, the joint (not shown) and the casing 6 were removed. As shown in FIG. 1, a
図2に示すように、1本の中空糸膜7を中空糸膜の開口端部4と逆側に位置する接着固定部の最端部5と中空糸膜7のなす角(図2におけるa)が45度となるように引張り、その時にかかる力をバネ秤13で測定した(以下「引張り試験」という。)。なお、図2における点線bは、前記接着固定部の最端部5における面を水平に外挿した点線である。前記中空糸膜7は、図3に示した通り、中空糸膜7のコーティング層12が形成されていない部分で破断した。前記中空糸膜7が破断したときにかかった力は5.9Nであった。
As shown in FIG. 2, one
(例3)
コーティング剤水溶液Aを塗布しない他は例1と同様にして、図4の中空糸膜モジュールを得た。例3の中空糸膜7は、コーティング層12を備えていないため、固化する前の流動性のある接着剤が、毛細管現象によって中空糸膜7へと這い上がり、接着剤薄膜層14が形成された。
(Example 3)
The hollow fiber membrane module of FIG. 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coating agent aqueous solution A was not applied. Since the
例1と同様に、曲げ試験を行った後、0.98MPaの空気を供給口10より供給して耐圧試験を行った。上記のようにして作成した中空糸膜モジュールの300台について耐圧試験を行ったところ、250台の中空糸膜モジュールに中空糸膜7の破断が確認された。
Similarly to Example 1, after performing a bending test, 0.98 MPa of air was supplied from the
(例4)
例3で得られた中空糸膜モジュールを用いる他は、例2と同様にして引張り試験を行った。前記中空糸膜7は、図5に示した通り中空糸膜7と接着固定部8との界面部分で破断した。前記中空糸膜7が破断したときにかかった力は0.98Nであった。
(Example 4)
A tensile test was conducted in the same manner as in Example 2 except that the hollow fiber membrane module obtained in Example 3 was used. The
4…中空糸膜の開口端部
5…接着固定部の最端部
6…ケーシング
7…中空糸膜
8…接着固定部
9…流出口
10…被処理流体供給方向
11…透過側空間
12…コーティング層
13…バネ秤
14…接着剤薄膜層
DESCRIPTION OF
Claims (10)
中空糸膜の少なくとも一方の端部の外周囲の一部に中空糸膜と直接接触するコーティング層が形成されており、
接着固定部は、中空糸膜の長手方向において中空糸膜の開口端部と逆側に位置する接着固定部の最端部が中空糸膜に直接接触しないように、配置されていることを特徴とする、中空糸膜モジュール。 A hollow fiber membrane module comprising a plurality of hollow fiber membranes, an adhesive fixing portion for fixing at least one end of the hollow fiber membrane with an adhesive, and a casing,
A coating layer in direct contact with the hollow fiber membrane is formed on a part of the outer periphery of at least one end of the hollow fiber membrane,
The adhesive fixing portion is arranged so that the outermost end portion of the adhesive fixing portion located on the opposite side of the opening end portion of the hollow fiber membrane in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane does not directly contact the hollow fiber membrane. A hollow fiber membrane module.
中空糸膜の少なくとも一方の端部の外周囲の一部を、コーティング剤で処理してコーティング層が形成された中空糸膜を得て、
前記中空糸膜の端部をケーシングに収納し、
接着剤で固定して接着固定部を形成する、中空糸膜モジュールの製造方法。 It is a manufacturing method of the hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 6,
A part of the outer periphery of at least one end of the hollow fiber membrane is treated with a coating agent to obtain a hollow fiber membrane having a coating layer formed thereon,
Storing the end of the hollow fiber membrane in a casing;
A method for producing a hollow fiber membrane module, wherein an adhesive fixing part is formed by fixing with an adhesive.
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