中空糸膜モジュールの製造方法
【課題】中空糸膜間の樹脂不浸透、接着固定部のクラックあるいは固定部界面の不均一等を生じることなく、低コストでポッティング成型して製造することが可能な中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】ポッティング容器の内部に複数の注入孔を設けた分配板を配置し、該分配板と前記中空糸膜束の端面とを接した状態で前記ポッティング樹脂を前記中空糸膜束へ注入する。
【解決手段】ポッティング容器の内部に複数の注入孔を設けた分配板を配置し、該分配板と前記中空糸膜束の端面とを接した状態で前記ポッティング樹脂を前記中空糸膜束へ注入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜モジュールの製造方法に関し、ハウジングケース内に中空糸膜束を収納して、遠心ポッティング法により樹脂で接着固定する中空糸膜モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水等の処理に使用される中空糸膜モジュールは、数百〜数万本の中空糸膜の束を整束し、それを筒状のハウジングケース内に収納して端部を樹脂で接着固定した構成からなる。中空糸膜束とハウジングケースとの接着固定方法としては、遠心力を利用して液状の未硬化樹脂を中空糸膜間に浸透させる遠心ポッティング法と、液状の未硬化樹脂を定量ポンプやヘッドなどにより送液し自然に流動させることにより中空糸膜間に浸透させる静置ポッティング法とがある。
【０００３】
後者の静置ポッティング法で中空糸膜モジュールを製造しようとすると、特殊で大型の装置を必要としないため、低コストで中空糸膜モジュールが製造することができるという利点がある。しかし、中空糸膜間へのポッティング樹脂の浸透が不均一となりやすく、中空糸膜の高充填率化が難しいことや、ポッティング樹脂の硬化に伴う発熱を十分に放熱できないことなどの問題点を有する。
【０００４】
ポッティング樹脂の浸透の不均一への対策として、例えば特許文献１には、複数個からなる分岐配管を用いてポッティング樹脂の分散・浸透を改良する方法の開示がある。特許文献１に記載の方法では、ポッティング容器内に分岐配管を設け、複数の注入孔からポッティング樹脂を注入することにより、均一なポッティング樹脂の分散・浸透を行っている。
【０００５】
これに対し、遠心ポッティング法は、高充填率への対応が比較的容易である点で好ましい。
【０００６】
しかしながら、中空糸膜束へのポッティング樹脂の浸透速度に比べてポッティング樹脂の注入速度の方が高くなりやすく、これが顕著になると、ハウジングの端部には遠心されたポッティング樹脂のみが存在し、ポッティング樹脂よりも一般的に低比重である中空糸膜束は、ポッティング樹脂中に充分に浸漬されることなく、未硬化樹脂層上に浮き上がってしまう。この現象は、ポッティング樹脂の不均一な浸透を生じさせるだけでなく、リークの原因にもなる。
【特許文献１】特開２００３−６２４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献１に記載の方法に遠心ポッティング法を適用することにより、ポッティング樹脂をより均一に高充填することが可能となると考えられる。しかし、単に複数箇所に注入孔を設けた分岐板を用いて遠心により樹脂を注入しただけでは、充分にポッティング樹脂の流入速度を減ずることができないため、注入した樹脂による中空糸膜の上述の浮き上がりが頻発し、それに伴い中空糸膜が屈曲するという問題点があった。
【０００８】
本発明の課題は、上記問題点を解消せんとするものであり、中空糸膜モジュールにおける、中空糸膜間の樹脂不浸透、接着固定部のクラックあるいは固定部界面の不均一等を生じることなく、低コストでポッティング成型して製造することが可能な中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。
【００１０】
本発明に係る中空糸膜モジュールの製造方法は、
中空糸膜束をハウジングケース内に収納し、前記中空糸膜束の端部にポッティング容器を装着し、前記ハウジングケースの中心部から端部の方向に遠心加速度を生じさせながら、ポッティング樹脂を前記ポッティング容器に供給し、少なくとも前記ハウジングケースの片端において、前記中空糸膜と前記ハウジングケースとを前記ポッティング樹脂で接着固定する、中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記ポッティング容器の内部に複数の注入孔を設けた分配板を配置し、
該分配板と前記中空糸膜束の端面とを接した状態で前記ポッティング樹脂を前記中空糸膜束へ注入し、
前記注入孔の開孔径は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記分配板の開孔率は１０％以上３０％以下であるが好ましい。
【００１２】
また、遠心加速度が、重力加速度の２０倍以上であることが好ましい。
【００１３】
前記ポッティング樹脂の初期粘度は１００〜２，０００ｍＰａ・ｓの範囲であることが好ましい。
【００１４】
前記ポッティング樹脂は、エポキシ樹脂であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、中空糸膜モジュールにおいて中空糸膜間の樹脂不浸透、接着固定部のクラックあるいはポッティング部界面の不均一等を生じることなく、製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る中空糸膜モジュールの製造方法は、
中空糸膜束をハウジングケース内に収納し、前記中空糸膜束の端部にポッティング容器を装着し、前記ハウジングケースの中心部から端部の方向に遠心加速度を生じさせながら、ポッティング樹脂を前記ポッティング容器に供給し、少なくとも前記ハウジングケースの片端において、前記中空糸膜と前記ハウジングケースとを前記ポッティング樹脂で接着固定する、中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記ポッティング容器の内部に複数の注入孔を設けた分配板を配置し、
該分配板と前記中空糸膜束の端面とを接した状態で前記ポッティング樹脂を前記中空糸膜束へ注入し、
前記注入孔の開孔径は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る中空糸膜モジュールの製造方法により、中空糸膜間への樹脂浸透に不均一を生じて不浸透を生じることによって、ポッティング完了後の接着固定界面に凹凸を生じる等の問題点がない中空糸膜モジュールの製造方法を提供することができる。
【００１８】
（ポッティング樹脂）
ポッティング樹脂は、ハウジングケース内に収納された中空糸膜の片端あるいは両端をハウジングケースに接着固定するために用いられ、本発明では、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。主剤としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば如何なるものでも使用可能である。例えば、特に限定されるものではないが、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂などを挙げることができる。本発明は、特にビスフェノール型エポキシ樹脂をポッティング樹脂として使用する場合に有用である。硬化剤としては、例えば脂肪族アミン、芳香族アミン、有機酸無水物系又は変性アミン等を使用できるが、これらの中でも脂肪族ポリアミンが好ましく使用できる。また、反応の進行を抑えるために反応遅延剤を添加してもかまわない。
【００１９】
本発明に使用できるエポキシ樹脂の一例を挙げると、例えばハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製の「Ａｒａｌｄｉｔｅ ２０２０」（商品名）が挙げられる。主剤（Ａ剤）の粘度は約１５０ｍＰａ・ｓ（２３℃）、比重は約１．１２である。硬化剤（Ｂ剤）の粘度は、約１５０ｍＰａ・ｓ（２３℃）、比重は約０．９５である。混合物は粘度約１５０ｍＰａ・ｓ（２３℃）、比重約１．１である。ポッティング樹脂の硬化時間としては、常温で４８時間以内に硬化できるものが好ましく、さらに２４時間以内に硬化できるものが生産効率上より好ましい。
【００２０】
一般に、エポキシ樹脂は硬化する際に収縮し、その硬化物には歪み（硬化内部歪み）が生じやすい。この硬化物の歪みは、クラッキング等の欠陥の原因となりやすい。
【００２１】
ポッティング樹脂は、ハウジングケースの端部において、中空糸膜と中空糸膜との間、及び中空糸膜とハウジングケースとの間を気密にシールする。本発明におけるポッティング樹脂の注入方法は遠心ポッティング法による。
【００２２】
遠心ポッティング法を用いて中空糸膜束をハウジングケースに良好にポッティング（接着固化）するには、中空糸膜間に均等にポッティング樹脂を注入し、ポッティング部においてポッティング樹脂が偏在しないようにすることが好ましい。ポッティング樹脂が不均一に注入され偏在すると、樹脂量の多い部分において硬化反応に伴う温度上昇が過剰に起こり、クラッキングが生ずる原因となる場合がある。
【００２３】
ポッティング樹脂は、ポッティング樹脂の粘度が高いとポッティング樹脂が中空糸膜束内（中空糸膜と中空糸膜の間）に浸透しにくいので、低粘度であることが好ましい。具体的な粘度としては１００〜２，０００ｍＰａ・ｓが好ましい。また、ポッティング樹脂の粘度としては、ポッティング部への注入性を損なわない粘度であり、また、中空糸膜の空隙部に浸透できる粘度であることが好ましい。中空糸膜の空隙部とは、中空糸膜の表面と内面間の肉厚部において濾過機能を持たせるために形成された空洞部である。ポッティング樹脂が中空糸膜内の空隙部に浸透することによりアンカー効果が発現し、接着力が強化される。膜内空隙部に浸透する樹脂量が多すぎると、樹脂が中空糸膜を通過して中空部まで到達し、濾過水が流れなくなり、中空糸膜モジュールの透過性能が低下してしまう場合がある。また、浸透しない場合は膜との接着性が低下し、場合によっては膜と樹脂が剥離してしまう場合もある。なお、この空洞部の孔サイズ、孔形成分布によって、透過水量や分離性能が決まってくる。
【００２４】
一般に、反応による発熱を抑えて収縮応力を小さくして、硬化後のポッティング樹脂の亀裂発生やケースからの剥離を発生しにくくする目的で、フィラーをポッティング樹脂に混ぜることがあるが、フィラーの脱落が問題となるので好ましくない。
【００２５】
（中空糸膜）
中空糸膜としては、特に限定されるものではなく、様々な中空糸膜が使用でき、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン等、各種材料からなる中空糸膜が使用できる。また、中空糸膜表面の微細孔の径を１μｍ以下、特に０．００５〜０．５μｍにしたものが好ましい。微粒子や懸濁物質を効率よく除去するほか、細菌やウィルスに対しても高い阻止性能を発揮することができるからである。
【００２６】
また、気体等の透過を目的とする場合には、その表面に１μｍ以下、特に０．００５〜０．５μｍの径の微細孔を有する中空糸膜が好ましい。例えば、気体透過性能を有する非多孔の均質層を含む２層あるいは３層からなるポリプロピレンやポリエチレン等の気体透過用ポリオレフィン系中空糸膜などが挙げられる。
【００２７】
（ポッティング容器）
ポッティング容器は、その内部に分配板が設置されており、ハウジングケースに収納した中空糸膜束に装着可能に構成されている。ポッティング樹脂は、遠心力により樹脂ポットからポッティング容器に供給され、さらに分配板を通って中空糸膜束に注入される。
【００２８】
（分配板）
分配板は、ポッティング樹脂を中空糸膜束に均等に注入するためにポッティング容器内に配置される。分配板には複数の注入孔が設けられており、ポッティング樹脂はその複数の注入孔を通って中空糸膜束に均等に注入される。本発明における分配板は、複数の注入孔を有し、所定の開孔径を有するモノであれば、材質は特に限定されるものではない。例えば、プラスチックや金属を用いることができるが、広く流通していることや熱による影響が少ないことからもアルミ合金あるいはステンレスなどの金属製のパンチング板が好ましい。
【００２９】
分配板に設けたポッティング樹脂の注入孔は、その開孔径が０．１〜２ｍｍである。また、開孔率としては１０〜３０％程度のものが好ましい。さらに、同一径の注入孔をほぼ等間隔に均等に分散して設けることが好ましい。なお、開孔率とは、孔を空ける前の分配板の面積（孔が開いていないとした場合の分配板の面積、例えば半径×半径×円周率）に対する開孔部分の面積の割合（％）のことである。
【００３０】
開孔径が２ｍｍ以下であれば、中空糸膜束へのポッティング樹脂の浸透速度（Ｖｍ）よりもポッティング容器への注入速度（Ｖｐ）が小さくなり、比重の小さな中空糸膜束を押し上げることもなく、中空糸膜がハウジングケース内部で屈曲し、リークの原因となることがない。
【００３１】
開孔径が０．１ｍｍ以上であると、ＶｍよりもＶｐが著しく小さくなりすぎることが無く、樹脂を十分に注入するのに掛かる時間を抑えることができる。さらに分配板を作製する上でも問題なく製造できる範囲である。
【００３２】
開孔率が３０％以下であると、ＶｍよりもＶｐを容易に小さくできる傾向にあり、比重の小さな中空糸膜束を押し上げることを抑制できる傾向にある。
【００３３】
開孔率が１０％以上であると、ＶｍよりもＶｐが著しく小さくなりすぎることもなく、樹脂を十分に注入するのに掛かる時間を抑えることができる。
【００３４】
分配板は、前記ポッティング容器内に設置され、ポッティング容器を中空糸膜束に装着したときに中空糸膜束の端面に接するように配置される。分配板と中空糸膜束との距離が開くと、たとえばポッティング容器への流入配管がポッティング部の中央部に配置された場合、そのモジュール長手方向の直面する箇所からの流入が多くなり、中央部付近で中空糸膜束が陥没するなどの現象が起こり好ましくない。また、中空糸膜束の端面に接する形で分配板を配置することは、樹脂注入する前における中空糸膜束の位置決めの点でも好ましい。
【００３５】
また、本発明におけるポッティング容器内部には、特に分配板の注入孔に至る配管を設ける必要はない。ポッティング容器内に前記複数の注入孔を有する分配板を設け、遠心力を利用するだけ、ポッティング樹脂を均等に中空糸膜束に注入可能である。
【００３６】
（遠心ポッティング法）
本発明は、遠心ポッティング法を採用するものであるため、ポッティング樹脂を遠心力を利用して樹脂ポットからポッティング容器に供給する構成とすると装置構成が単純化して好ましい。具体的には、例えば、まず、図１に示したような遠心ポッティング装置に中空糸膜束２０を収納したハウジングケース３０を装着し、中空糸膜束２０の端面にポッティング容器３２を装着する。
そして、装置を回転させると、樹脂ポット３３からポッティング樹脂が送液チューブ３４を通り、ポッティング容器３２に供給される。ポッティング容器３２には分配板３５が設置されているため、ポッティング樹脂はその分配板３５に設けられた複数の注入孔を通って中空糸膜束２０に注入される。遠心ポッティング法を採用することにより、ポッティング樹脂を中空糸膜間に隙間（ポッティング樹脂の不浸透箇所）を生じることなく、高密度に充填することができる。
【００３７】
送液チューブ３４については、特に限定されないが内径２〜６ｍｍのポリエチレンチューブを用いることが好ましい。このチューブが６ｍｍよりも太すぎると遠心力により樹脂ポット３３から送り出される樹脂量が増加するために、孔径で０．５ｍｍよりも微細な分配板を必要とするが加工が難しいため好ましくない。また、内径２ｍｍよりも小内径のチューブも加工が難しいのと強度が低下するために好ましくない。
【００３８】
ポッティング樹脂量については、要求される耐圧性に応じて増加させればよいが、あまりにポッティング樹脂量を大きくしすぎると、送液チューブにかかる圧力が高くなり、膜を屈曲させやすい上に発熱量が増加することで硬化時間が短くなるために樹脂が十分に行き渡る前に硬化することがあり、各端面あたり２００ｇ以下に抑えることが好ましい。
【００３９】
ポッティング時にかける遠心加速度は、重力加速度の２０倍以上であることが好ましい。これ未満であると、単位時間あたりの注入されるポッティング樹脂の量が少なくなるため、反応発熱量が小さくなる。また、ポッティング樹脂そのものにかかる重力によりポッティング界面が中空糸膜束の端面に対して平行とならず、ポッティング部に樹脂層の薄い部分を生じ、耐圧的に弱い部分が形成してしまう場合がある。なお、ポッティング界面とは、硬化後のポッティング樹脂層におけるハウジングケースの中空域側の表面のことである。
【００４０】
中空糸膜束側のポッティング界面の傾きθ（ポッティング端面に対する角度）は、小さいほど好ましく、１０°以下とすることが特に好ましい。その範囲になるように中空糸膜モジュールを作製することで、ポッティング部の内径の２０％以上以上のポッティング長差（ポッティング部における厚い部分と薄い部分の差）を生じないようにすることができる。
【００４１】
また、遠心加速度Ｇ（重力加速度の倍数）の計算は、下記計算式（Ｉ）を用いて算出す
る。
【００４２】
遠心加速度Ｇ＝１１．１８×（Ｎ／１０００）2×Ｒ 計算式（Ｉ）
（Ｒ：回転半径＝回転軸からモジュール末端までの距離（ｃｍ）、Ｎ：回転数（ｒｐｍ））
たとえば、全長２４ｃｍのハウジングケースの中心部を軸として回転すると、回転半径は１２ｃｍとなり、回転数を４５０ｒｐｍとすることにより、２７．２Ｇの遠心加速度を得ることができる。
【００４３】
（ハウジングケース）
ハウジングケースケースの材質としては、金属、プラスチック類などの適当な素材のものから適宜選定して使用することができる。例えば、塩化ビニル樹脂、アクリロニトリル・エチレンプロピレンゴム・スチレン（ＡＥＳ）樹脂、アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン（ＡＡＳ）樹脂又はポリスルホン樹脂などを好ましく使用できる。
【００４４】
本発明において、中空糸膜の充填率、すなわち中空糸膜横断面の外輪郭面積の合計が、ケース内壁の横断面積に占める割合として定義される中空糸膜の充填率は、好ましくは４５〜６５％の範囲にするのが良い。
【００４５】
（中空糸膜モジュールの製造方法）
次に、本発明の好ましい中空糸膜モジュールの製造方法について図１及び２を参照して説明する。
【００４６】
まず、ハウジングケース３０をトルエンで洗浄し、材質に応じて表面処理・プライマー塗布などを実施する。中空糸膜の準備としては、所定本数の中空糸膜２１をそれぞれラッセル編みにより編み状物とし、中空糸膜束２０とする。ハウジングケース３０に滑らせるように中空糸膜束２０をケース３０内に挿入し収容する。このとき、各中空糸膜２１は接着用固定部材５０およびケースハウジング３０により拘束された状態にあるので、広がって屈曲するなどのことが防止される。
【００４７】
その後、所定長になるように熱処理を施す。これは定長にすることと熱処理により膜挿入時のダメージを軽減する目的がある。挿入時に誤ってつぶしたまま挿入した場合でも加熱することによりその癖を取ることを可能にすることに意味がある。
【００４８】
そして、遠心型のポッティング樹脂注入装置（遠心ポッティング装置）に中空糸膜束２０を収納したハウジングケース３０を装着する。そして、ハウジングケース３０内における中空糸膜束２０の開口端部側となる端部（開口面）にポッティング容器３２を取り付ける。その際、ポッティング容器の内径とほぼ等しい分配板（例えばアルミ製）を中空糸膜束２０と接するようにポッティング容器内に配置する。そして、遠心ポッティング装置を稼動させ、遠心力によりポッティング樹脂を中空糸膜束２０に注入し、遠心力をかけつつ固化させ、ポッティング部４０を形成する。
【００４９】
そして、ポッティング部４０に最終物性を出すためのキュアリングを実施し固化した後、各中空糸膜２１の開口端部側となるポッティング部４０の端面を切削し、平坦面を形成し、各中空糸膜端部を開口する。これにより、ポッティング材に中空糸膜２１の開口端部が塞がれた場合であっても、それが除去され、当該開口端部をケース３０の外部に露出させることができる。その後、キャップ１３等を取り付け、中空糸膜モジュール１０を製造する。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明する。本発明は、以下の実施例に特に限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
（中空糸膜）
中空糸膜の原料には高密度ポリエチレン 「サンテックＨＤ Ｂ１６１」（商品名、旭化成ケミカルズ社製）を用いた。まず、中空糸膜用ノズルを用いて紡糸し、未延伸中空糸を得た。この未延伸中空糸を１１８℃でアニール処理をし、次いで、２３±２℃下で１．２５倍延伸し、引き続き１００℃の加熱炉中で４．３倍の延伸を行った。さらに、１００℃の加熱炉中で０．３倍の緩和工程を設け、最終的に総延伸倍率が４倍になるように成形して、孔径０．０５μｍの中空糸膜２１を得た。
【００５２】
（ハウジングケース）
全長２１５ｍｍ、内径７４φからなるポリプロピレン（日本ポリプロ 「Ｗｉｎｔｅｃ ＷＭＧ０３」 ＭＦＲ３０ｇ／１０ｍｉｎ・２１０℃）製のハウジングケース３０を使用した。ポッティング樹脂と同じ材料であるハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製のエポキシ樹脂「Ａｒａｌｄｉｔｅ２０２０」（商品名）をねじ部３１に塗布し、外径φ８０―内径φ７４からなるアルミ合金製の接着用固定部材５０をハウジングケース３０の末端から３ｍｍほど離してねじ込み接着固定した。
【００５３】
三層構造を有する中空糸膜をラッセル編みにし、中空糸膜束２０を作製し、ハウジングケース３０内に挿入した。さらに、乾式のインキュベーターで所定長になるように支持層の軟化点以下の１００℃で処理を行い、ほぼ弛緩率が０．５％以下となるようにした。その際の中空糸膜の充填率は５３％であった。
【００５４】
（分配板）
分配板３５は、開孔径（直径）１ｍｍ、孔中心間距離２ｍｍ、板厚１ｍｍ、開孔率２３％、アルミ合金製のものを用いた。ハウジングケース３０の中空糸膜束２０に接するように分配板３５をポッティング容器３２に配置し、さらにそのポッティング容器をハウジングケース３０にセットした。
【００５５】
（ポッティング樹脂）
ポッティング樹脂にハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製のエポキシ樹脂「Ａｒａｌｄｉｔｅ２０２０」（商品名）を用い、中空糸膜束を接着固化した。
【００５６】
（中空糸膜モジュールの製造）
装置は遠心式の膜モジュール製造装置（図１）を用いた。そして、各端部に９０ｇのポッティング樹脂が充填されるように、ハウジングケース３０の中央部を中心に回転半径１２５ｍｍ（ポッティング容器２０ｍｍを含む）で４５０ｒｐｍ（×２８ｇ）にて８ｈｒ回転させ、ポッティング部を形成した。
【００５７】
ポッティング部の固化後、４０℃で７ｈｒキュアリングをおこなった。大型のカッターでハウジングケース３０の端部を開き、キャップ１３を取り付け、中空糸膜モジュールを製造した。
【００５８】
（実施例２）
分配板の開孔径を０．５ｍｍにしたこと以外は実施例１と同様に中空糸膜モジュールを製造した。
【００５９】
（実施例３）
気体透過性を有する三層気体透過用中空糸膜を用いたこと以外は実施例１と同様に中空糸膜モジュールを製造した。三層気体透過用中空糸膜の製造法としては、支持層にポリプロピレン 「ノバテックＰＰ ＦＹ６Ｈ」（商品名、日本ポリプロ社製）、気体透過能を有する軟質ポリプロピレン系樹脂「ゼラス７０２３」（商品名、三菱化学社製）を用い、３層構造用のノズルを用いて紡糸し、未延伸中空糸を得た。この未延伸中空糸を１４０℃でアニール処理し、次いで、２３±２℃下で１．２５倍延伸し、引き続き１３０℃の加熱炉中で３．３倍の延伸を行った。さらに、１３０℃の加熱炉中で０．３倍の緩和工程を設け、最終的に総延伸倍率が３倍になるように成形した気体透過用中空糸膜を作製した。
【００６０】
（比較例１）
分配板を使用しないで製造したこと以外は、実施例１と同様に中空糸膜モジュールを製造した。
【００６１】
（比較例２）
分配板を使用しないで、かつ、成型時の遠心力を１７ｇ（回転数３５０ｒｐｍ）にしたこと以外は、実施例１と同様に中空糸膜モジュールを製造した。
【００６２】
（比較例３）
分配板に開孔径１０ｍｍ、開孔数１２個、開孔率２２％のものを使用したこと以外は、実施例１と同様に中空糸膜モジュールを製造した。
【００６３】
（評価方法）
ポッティング部での中空糸膜の屈曲度合いを見るために、ポッティング樹脂層での分配板からの膜の浮き上がり量（ｍｍ）（以下、浮き上がり量と略す）を測定した。
【００６４】
この評価に当たっては、ハウジングケースに中空糸膜束を入れる際に、ほぼ弛緩を取らない形で入れているために、ポッティング樹脂の特定箇所での流入速度の上昇（流入圧力の増加）は、膜の屈曲を引き起こす。その結果としてその屈曲分だけ膜束の末端をモジュールの長手方向に移動させる。中空糸膜束の屈曲量を簡易的に中空糸膜束の末端と分配番までの距離で表すことが出来る。
【００６５】
浮き上がり量（ｍｍ）は、図３に示すように、ポッティング樹脂の注入、硬化後における分配板３５と中空糸膜２１との距離４１とする。
【００６６】
また、ポッティング界面がハウジングケースの開口面と平行な面に対して平行とならず、ポッティング樹脂の薄い部分を生じているか否かを見るために、ポッティング界面の角度（°）（以下ポッティング界面角度と略す）を測定した。ポッティング界面角度（°）は、図４に示すように、製造した中空糸膜モジュールを遠心軸方向に縦断面に割った際のモジュール内側でのポッティング樹脂が存在する境界線Ｙ−Ｙとハウジングケースの開口面Ｘ−Ｘとのなす角度４２をもってポッティング界面角度（°）とした。
【００６７】
各実施例について、中空糸膜の浮き上がり量（ｍｍ）及びポッティング界面角度（°）を測定した結果を表１にまとめた。
【００６８】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】遠心ポッティング装置に中空糸膜束を収納したハウジングケースを装着し、中空糸膜束にポッティング容器を取り付けた状態を示す概略図である。
【図２】中空糸膜モジュールの断面図である。
【図３】浮き上がり量（ｍｍ）として測定する箇所を示す図である。
【図４】ポッティング界面角度（°）として測定する箇所を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 中空糸膜モジュール
１１ 処理対象液流入口
１２ 処理液（濾液）出口
１３ キャップ
２０ 中空糸膜束
２１ 中空糸膜
２２ ねじ加工時の逃げ部
２３ 開口端
３０ ケースハウジング
３１ ねじ部
３２ ポッティング容器
３３ 樹脂ポット
３４ 送液チューブ
３５ 分配板
３６ 注入孔
３７ ポッティング樹脂の注入方向
４０ ポッティング部
４１ 浮き上がり量（ｍｍ）
４２ ポッティング界面角度（°）
５０ 接着用固定部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜モジュールの製造方法に関し、ハウジングケース内に中空糸膜束を収納して、遠心ポッティング法により樹脂で接着固定する中空糸膜モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水等の処理に使用される中空糸膜モジュールは、数百〜数万本の中空糸膜の束を整束し、それを筒状のハウジングケース内に収納して端部を樹脂で接着固定した構成からなる。中空糸膜束とハウジングケースとの接着固定方法としては、遠心力を利用して液状の未硬化樹脂を中空糸膜間に浸透させる遠心ポッティング法と、液状の未硬化樹脂を定量ポンプやヘッドなどにより送液し自然に流動させることにより中空糸膜間に浸透させる静置ポッティング法とがある。
【０００３】
後者の静置ポッティング法で中空糸膜モジュールを製造しようとすると、特殊で大型の装置を必要としないため、低コストで中空糸膜モジュールが製造することができるという利点がある。しかし、中空糸膜間へのポッティング樹脂の浸透が不均一となりやすく、中空糸膜の高充填率化が難しいことや、ポッティング樹脂の硬化に伴う発熱を十分に放熱できないことなどの問題点を有する。
【０００４】
ポッティング樹脂の浸透の不均一への対策として、例えば特許文献１には、複数個からなる分岐配管を用いてポッティング樹脂の分散・浸透を改良する方法の開示がある。特許文献１に記載の方法では、ポッティング容器内に分岐配管を設け、複数の注入孔からポッティング樹脂を注入することにより、均一なポッティング樹脂の分散・浸透を行っている。
【０００５】
これに対し、遠心ポッティング法は、高充填率への対応が比較的容易である点で好ましい。
【０００６】
しかしながら、中空糸膜束へのポッティング樹脂の浸透速度に比べてポッティング樹脂の注入速度の方が高くなりやすく、これが顕著になると、ハウジングの端部には遠心されたポッティング樹脂のみが存在し、ポッティング樹脂よりも一般的に低比重である中空糸膜束は、ポッティング樹脂中に充分に浸漬されることなく、未硬化樹脂層上に浮き上がってしまう。この現象は、ポッティング樹脂の不均一な浸透を生じさせるだけでなく、リークの原因にもなる。
【特許文献１】特開２００３−６２４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献１に記載の方法に遠心ポッティング法を適用することにより、ポッティング樹脂をより均一に高充填することが可能となると考えられる。しかし、単に複数箇所に注入孔を設けた分岐板を用いて遠心により樹脂を注入しただけでは、充分にポッティング樹脂の流入速度を減ずることができないため、注入した樹脂による中空糸膜の上述の浮き上がりが頻発し、それに伴い中空糸膜が屈曲するという問題点があった。
【０００８】
本発明の課題は、上記問題点を解消せんとするものであり、中空糸膜モジュールにおける、中空糸膜間の樹脂不浸透、接着固定部のクラックあるいは固定部界面の不均一等を生じることなく、低コストでポッティング成型して製造することが可能な中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。
【００１０】
本発明に係る中空糸膜モジュールの製造方法は、
中空糸膜束をハウジングケース内に収納し、前記中空糸膜束の端部にポッティング容器を装着し、前記ハウジングケースの中心部から端部の方向に遠心加速度を生じさせながら、ポッティング樹脂を前記ポッティング容器に供給し、少なくとも前記ハウジングケースの片端において、前記中空糸膜と前記ハウジングケースとを前記ポッティング樹脂で接着固定する、中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記ポッティング容器の内部に複数の注入孔を設けた分配板を配置し、
該分配板と前記中空糸膜束の端面とを接した状態で前記ポッティング樹脂を前記中空糸膜束へ注入し、
前記注入孔の開孔径は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記分配板の開孔率は１０％以上３０％以下であるが好ましい。
【００１２】
また、遠心加速度が、重力加速度の２０倍以上であることが好ましい。
【００１３】
前記ポッティング樹脂の初期粘度は１００〜２，０００ｍＰａ・ｓの範囲であることが好ましい。
【００１４】
前記ポッティング樹脂は、エポキシ樹脂であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、中空糸膜モジュールにおいて中空糸膜間の樹脂不浸透、接着固定部のクラックあるいはポッティング部界面の不均一等を生じることなく、製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る中空糸膜モジュールの製造方法は、
中空糸膜束をハウジングケース内に収納し、前記中空糸膜束の端部にポッティング容器を装着し、前記ハウジングケースの中心部から端部の方向に遠心加速度を生じさせながら、ポッティング樹脂を前記ポッティング容器に供給し、少なくとも前記ハウジングケースの片端において、前記中空糸膜と前記ハウジングケースとを前記ポッティング樹脂で接着固定する、中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記ポッティング容器の内部に複数の注入孔を設けた分配板を配置し、
該分配板と前記中空糸膜束の端面とを接した状態で前記ポッティング樹脂を前記中空糸膜束へ注入し、
前記注入孔の開孔径は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る中空糸膜モジュールの製造方法により、中空糸膜間への樹脂浸透に不均一を生じて不浸透を生じることによって、ポッティング完了後の接着固定界面に凹凸を生じる等の問題点がない中空糸膜モジュールの製造方法を提供することができる。
【００１８】
（ポッティング樹脂）
ポッティング樹脂は、ハウジングケース内に収納された中空糸膜の片端あるいは両端をハウジングケースに接着固定するために用いられ、本発明では、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。主剤としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば如何なるものでも使用可能である。例えば、特に限定されるものではないが、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂などを挙げることができる。本発明は、特にビスフェノール型エポキシ樹脂をポッティング樹脂として使用する場合に有用である。硬化剤としては、例えば脂肪族アミン、芳香族アミン、有機酸無水物系又は変性アミン等を使用できるが、これらの中でも脂肪族ポリアミンが好ましく使用できる。また、反応の進行を抑えるために反応遅延剤を添加してもかまわない。
【００１９】
本発明に使用できるエポキシ樹脂の一例を挙げると、例えばハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製の「Ａｒａｌｄｉｔｅ ２０２０」（商品名）が挙げられる。主剤（Ａ剤）の粘度は約１５０ｍＰａ・ｓ（２３℃）、比重は約１．１２である。硬化剤（Ｂ剤）の粘度は、約１５０ｍＰａ・ｓ（２３℃）、比重は約０．９５である。混合物は粘度約１５０ｍＰａ・ｓ（２３℃）、比重約１．１である。ポッティング樹脂の硬化時間としては、常温で４８時間以内に硬化できるものが好ましく、さらに２４時間以内に硬化できるものが生産効率上より好ましい。
【００２０】
一般に、エポキシ樹脂は硬化する際に収縮し、その硬化物には歪み（硬化内部歪み）が生じやすい。この硬化物の歪みは、クラッキング等の欠陥の原因となりやすい。
【００２１】
ポッティング樹脂は、ハウジングケースの端部において、中空糸膜と中空糸膜との間、及び中空糸膜とハウジングケースとの間を気密にシールする。本発明におけるポッティング樹脂の注入方法は遠心ポッティング法による。
【００２２】
遠心ポッティング法を用いて中空糸膜束をハウジングケースに良好にポッティング（接着固化）するには、中空糸膜間に均等にポッティング樹脂を注入し、ポッティング部においてポッティング樹脂が偏在しないようにすることが好ましい。ポッティング樹脂が不均一に注入され偏在すると、樹脂量の多い部分において硬化反応に伴う温度上昇が過剰に起こり、クラッキングが生ずる原因となる場合がある。
【００２３】
ポッティング樹脂は、ポッティング樹脂の粘度が高いとポッティング樹脂が中空糸膜束内（中空糸膜と中空糸膜の間）に浸透しにくいので、低粘度であることが好ましい。具体的な粘度としては１００〜２，０００ｍＰａ・ｓが好ましい。また、ポッティング樹脂の粘度としては、ポッティング部への注入性を損なわない粘度であり、また、中空糸膜の空隙部に浸透できる粘度であることが好ましい。中空糸膜の空隙部とは、中空糸膜の表面と内面間の肉厚部において濾過機能を持たせるために形成された空洞部である。ポッティング樹脂が中空糸膜内の空隙部に浸透することによりアンカー効果が発現し、接着力が強化される。膜内空隙部に浸透する樹脂量が多すぎると、樹脂が中空糸膜を通過して中空部まで到達し、濾過水が流れなくなり、中空糸膜モジュールの透過性能が低下してしまう場合がある。また、浸透しない場合は膜との接着性が低下し、場合によっては膜と樹脂が剥離してしまう場合もある。なお、この空洞部の孔サイズ、孔形成分布によって、透過水量や分離性能が決まってくる。
【００２４】
一般に、反応による発熱を抑えて収縮応力を小さくして、硬化後のポッティング樹脂の亀裂発生やケースからの剥離を発生しにくくする目的で、フィラーをポッティング樹脂に混ぜることがあるが、フィラーの脱落が問題となるので好ましくない。
【００２５】
（中空糸膜）
中空糸膜としては、特に限定されるものではなく、様々な中空糸膜が使用でき、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン等、各種材料からなる中空糸膜が使用できる。また、中空糸膜表面の微細孔の径を１μｍ以下、特に０．００５〜０．５μｍにしたものが好ましい。微粒子や懸濁物質を効率よく除去するほか、細菌やウィルスに対しても高い阻止性能を発揮することができるからである。
【００２６】
また、気体等の透過を目的とする場合には、その表面に１μｍ以下、特に０．００５〜０．５μｍの径の微細孔を有する中空糸膜が好ましい。例えば、気体透過性能を有する非多孔の均質層を含む２層あるいは３層からなるポリプロピレンやポリエチレン等の気体透過用ポリオレフィン系中空糸膜などが挙げられる。
【００２７】
（ポッティング容器）
ポッティング容器は、その内部に分配板が設置されており、ハウジングケースに収納した中空糸膜束に装着可能に構成されている。ポッティング樹脂は、遠心力により樹脂ポットからポッティング容器に供給され、さらに分配板を通って中空糸膜束に注入される。
【００２８】
（分配板）
分配板は、ポッティング樹脂を中空糸膜束に均等に注入するためにポッティング容器内に配置される。分配板には複数の注入孔が設けられており、ポッティング樹脂はその複数の注入孔を通って中空糸膜束に均等に注入される。本発明における分配板は、複数の注入孔を有し、所定の開孔径を有するモノであれば、材質は特に限定されるものではない。例えば、プラスチックや金属を用いることができるが、広く流通していることや熱による影響が少ないことからもアルミ合金あるいはステンレスなどの金属製のパンチング板が好ましい。
【００２９】
分配板に設けたポッティング樹脂の注入孔は、その開孔径が０．１〜２ｍｍである。また、開孔率としては１０〜３０％程度のものが好ましい。さらに、同一径の注入孔をほぼ等間隔に均等に分散して設けることが好ましい。なお、開孔率とは、孔を空ける前の分配板の面積（孔が開いていないとした場合の分配板の面積、例えば半径×半径×円周率）に対する開孔部分の面積の割合（％）のことである。
【００３０】
開孔径が２ｍｍ以下であれば、中空糸膜束へのポッティング樹脂の浸透速度（Ｖｍ）よりもポッティング容器への注入速度（Ｖｐ）が小さくなり、比重の小さな中空糸膜束を押し上げることもなく、中空糸膜がハウジングケース内部で屈曲し、リークの原因となることがない。
【００３１】
開孔径が０．１ｍｍ以上であると、ＶｍよりもＶｐが著しく小さくなりすぎることが無く、樹脂を十分に注入するのに掛かる時間を抑えることができる。さらに分配板を作製する上でも問題なく製造できる範囲である。
【００３２】
開孔率が３０％以下であると、ＶｍよりもＶｐを容易に小さくできる傾向にあり、比重の小さな中空糸膜束を押し上げることを抑制できる傾向にある。
【００３３】
開孔率が１０％以上であると、ＶｍよりもＶｐが著しく小さくなりすぎることもなく、樹脂を十分に注入するのに掛かる時間を抑えることができる。
【００３４】
分配板は、前記ポッティング容器内に設置され、ポッティング容器を中空糸膜束に装着したときに中空糸膜束の端面に接するように配置される。分配板と中空糸膜束との距離が開くと、たとえばポッティング容器への流入配管がポッティング部の中央部に配置された場合、そのモジュール長手方向の直面する箇所からの流入が多くなり、中央部付近で中空糸膜束が陥没するなどの現象が起こり好ましくない。また、中空糸膜束の端面に接する形で分配板を配置することは、樹脂注入する前における中空糸膜束の位置決めの点でも好ましい。
【００３５】
また、本発明におけるポッティング容器内部には、特に分配板の注入孔に至る配管を設ける必要はない。ポッティング容器内に前記複数の注入孔を有する分配板を設け、遠心力を利用するだけ、ポッティング樹脂を均等に中空糸膜束に注入可能である。
【００３６】
（遠心ポッティング法）
本発明は、遠心ポッティング法を採用するものであるため、ポッティング樹脂を遠心力を利用して樹脂ポットからポッティング容器に供給する構成とすると装置構成が単純化して好ましい。具体的には、例えば、まず、図１に示したような遠心ポッティング装置に中空糸膜束２０を収納したハウジングケース３０を装着し、中空糸膜束２０の端面にポッティング容器３２を装着する。
そして、装置を回転させると、樹脂ポット３３からポッティング樹脂が送液チューブ３４を通り、ポッティング容器３２に供給される。ポッティング容器３２には分配板３５が設置されているため、ポッティング樹脂はその分配板３５に設けられた複数の注入孔を通って中空糸膜束２０に注入される。遠心ポッティング法を採用することにより、ポッティング樹脂を中空糸膜間に隙間（ポッティング樹脂の不浸透箇所）を生じることなく、高密度に充填することができる。
【００３７】
送液チューブ３４については、特に限定されないが内径２〜６ｍｍのポリエチレンチューブを用いることが好ましい。このチューブが６ｍｍよりも太すぎると遠心力により樹脂ポット３３から送り出される樹脂量が増加するために、孔径で０．５ｍｍよりも微細な分配板を必要とするが加工が難しいため好ましくない。また、内径２ｍｍよりも小内径のチューブも加工が難しいのと強度が低下するために好ましくない。
【００３８】
ポッティング樹脂量については、要求される耐圧性に応じて増加させればよいが、あまりにポッティング樹脂量を大きくしすぎると、送液チューブにかかる圧力が高くなり、膜を屈曲させやすい上に発熱量が増加することで硬化時間が短くなるために樹脂が十分に行き渡る前に硬化することがあり、各端面あたり２００ｇ以下に抑えることが好ましい。
【００３９】
ポッティング時にかける遠心加速度は、重力加速度の２０倍以上であることが好ましい。これ未満であると、単位時間あたりの注入されるポッティング樹脂の量が少なくなるため、反応発熱量が小さくなる。また、ポッティング樹脂そのものにかかる重力によりポッティング界面が中空糸膜束の端面に対して平行とならず、ポッティング部に樹脂層の薄い部分を生じ、耐圧的に弱い部分が形成してしまう場合がある。なお、ポッティング界面とは、硬化後のポッティング樹脂層におけるハウジングケースの中空域側の表面のことである。
【００４０】
中空糸膜束側のポッティング界面の傾きθ（ポッティング端面に対する角度）は、小さいほど好ましく、１０°以下とすることが特に好ましい。その範囲になるように中空糸膜モジュールを作製することで、ポッティング部の内径の２０％以上以上のポッティング長差（ポッティング部における厚い部分と薄い部分の差）を生じないようにすることができる。
【００４１】
また、遠心加速度Ｇ（重力加速度の倍数）の計算は、下記計算式（Ｉ）を用いて算出す
る。
【００４２】
遠心加速度Ｇ＝１１．１８×（Ｎ／１０００）2×Ｒ 計算式（Ｉ）
（Ｒ：回転半径＝回転軸からモジュール末端までの距離（ｃｍ）、Ｎ：回転数（ｒｐｍ））
たとえば、全長２４ｃｍのハウジングケースの中心部を軸として回転すると、回転半径は１２ｃｍとなり、回転数を４５０ｒｐｍとすることにより、２７．２Ｇの遠心加速度を得ることができる。
【００４３】
（ハウジングケース）
ハウジングケースケースの材質としては、金属、プラスチック類などの適当な素材のものから適宜選定して使用することができる。例えば、塩化ビニル樹脂、アクリロニトリル・エチレンプロピレンゴム・スチレン（ＡＥＳ）樹脂、アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン（ＡＡＳ）樹脂又はポリスルホン樹脂などを好ましく使用できる。
【００４４】
本発明において、中空糸膜の充填率、すなわち中空糸膜横断面の外輪郭面積の合計が、ケース内壁の横断面積に占める割合として定義される中空糸膜の充填率は、好ましくは４５〜６５％の範囲にするのが良い。
【００４５】
（中空糸膜モジュールの製造方法）
次に、本発明の好ましい中空糸膜モジュールの製造方法について図１及び２を参照して説明する。
【００４６】
まず、ハウジングケース３０をトルエンで洗浄し、材質に応じて表面処理・プライマー塗布などを実施する。中空糸膜の準備としては、所定本数の中空糸膜２１をそれぞれラッセル編みにより編み状物とし、中空糸膜束２０とする。ハウジングケース３０に滑らせるように中空糸膜束２０をケース３０内に挿入し収容する。このとき、各中空糸膜２１は接着用固定部材５０およびケースハウジング３０により拘束された状態にあるので、広がって屈曲するなどのことが防止される。
【００４７】
その後、所定長になるように熱処理を施す。これは定長にすることと熱処理により膜挿入時のダメージを軽減する目的がある。挿入時に誤ってつぶしたまま挿入した場合でも加熱することによりその癖を取ることを可能にすることに意味がある。
【００４８】
そして、遠心型のポッティング樹脂注入装置（遠心ポッティング装置）に中空糸膜束２０を収納したハウジングケース３０を装着する。そして、ハウジングケース３０内における中空糸膜束２０の開口端部側となる端部（開口面）にポッティング容器３２を取り付ける。その際、ポッティング容器の内径とほぼ等しい分配板（例えばアルミ製）を中空糸膜束２０と接するようにポッティング容器内に配置する。そして、遠心ポッティング装置を稼動させ、遠心力によりポッティング樹脂を中空糸膜束２０に注入し、遠心力をかけつつ固化させ、ポッティング部４０を形成する。
【００４９】
そして、ポッティング部４０に最終物性を出すためのキュアリングを実施し固化した後、各中空糸膜２１の開口端部側となるポッティング部４０の端面を切削し、平坦面を形成し、各中空糸膜端部を開口する。これにより、ポッティング材に中空糸膜２１の開口端部が塞がれた場合であっても、それが除去され、当該開口端部をケース３０の外部に露出させることができる。その後、キャップ１３等を取り付け、中空糸膜モジュール１０を製造する。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明する。本発明は、以下の実施例に特に限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
（中空糸膜）
中空糸膜の原料には高密度ポリエチレン 「サンテックＨＤ Ｂ１６１」（商品名、旭化成ケミカルズ社製）を用いた。まず、中空糸膜用ノズルを用いて紡糸し、未延伸中空糸を得た。この未延伸中空糸を１１８℃でアニール処理をし、次いで、２３±２℃下で１．２５倍延伸し、引き続き１００℃の加熱炉中で４．３倍の延伸を行った。さらに、１００℃の加熱炉中で０．３倍の緩和工程を設け、最終的に総延伸倍率が４倍になるように成形して、孔径０．０５μｍの中空糸膜２１を得た。
【００５２】
（ハウジングケース）
全長２１５ｍｍ、内径７４φからなるポリプロピレン（日本ポリプロ 「Ｗｉｎｔｅｃ ＷＭＧ０３」 ＭＦＲ３０ｇ／１０ｍｉｎ・２１０℃）製のハウジングケース３０を使用した。ポッティング樹脂と同じ材料であるハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製のエポキシ樹脂「Ａｒａｌｄｉｔｅ２０２０」（商品名）をねじ部３１に塗布し、外径φ８０―内径φ７４からなるアルミ合金製の接着用固定部材５０をハウジングケース３０の末端から３ｍｍほど離してねじ込み接着固定した。
【００５３】
三層構造を有する中空糸膜をラッセル編みにし、中空糸膜束２０を作製し、ハウジングケース３０内に挿入した。さらに、乾式のインキュベーターで所定長になるように支持層の軟化点以下の１００℃で処理を行い、ほぼ弛緩率が０．５％以下となるようにした。その際の中空糸膜の充填率は５３％であった。
【００５４】
（分配板）
分配板３５は、開孔径（直径）１ｍｍ、孔中心間距離２ｍｍ、板厚１ｍｍ、開孔率２３％、アルミ合金製のものを用いた。ハウジングケース３０の中空糸膜束２０に接するように分配板３５をポッティング容器３２に配置し、さらにそのポッティング容器をハウジングケース３０にセットした。
【００５５】
（ポッティング樹脂）
ポッティング樹脂にハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製のエポキシ樹脂「Ａｒａｌｄｉｔｅ２０２０」（商品名）を用い、中空糸膜束を接着固化した。
【００５６】
（中空糸膜モジュールの製造）
装置は遠心式の膜モジュール製造装置（図１）を用いた。そして、各端部に９０ｇのポッティング樹脂が充填されるように、ハウジングケース３０の中央部を中心に回転半径１２５ｍｍ（ポッティング容器２０ｍｍを含む）で４５０ｒｐｍ（×２８ｇ）にて８ｈｒ回転させ、ポッティング部を形成した。
【００５７】
ポッティング部の固化後、４０℃で７ｈｒキュアリングをおこなった。大型のカッターでハウジングケース３０の端部を開き、キャップ１３を取り付け、中空糸膜モジュールを製造した。
【００５８】
（実施例２）
分配板の開孔径を０．５ｍｍにしたこと以外は実施例１と同様に中空糸膜モジュールを製造した。
【００５９】
（実施例３）
気体透過性を有する三層気体透過用中空糸膜を用いたこと以外は実施例１と同様に中空糸膜モジュールを製造した。三層気体透過用中空糸膜の製造法としては、支持層にポリプロピレン 「ノバテックＰＰ ＦＹ６Ｈ」（商品名、日本ポリプロ社製）、気体透過能を有する軟質ポリプロピレン系樹脂「ゼラス７０２３」（商品名、三菱化学社製）を用い、３層構造用のノズルを用いて紡糸し、未延伸中空糸を得た。この未延伸中空糸を１４０℃でアニール処理し、次いで、２３±２℃下で１．２５倍延伸し、引き続き１３０℃の加熱炉中で３．３倍の延伸を行った。さらに、１３０℃の加熱炉中で０．３倍の緩和工程を設け、最終的に総延伸倍率が３倍になるように成形した気体透過用中空糸膜を作製した。
【００６０】
（比較例１）
分配板を使用しないで製造したこと以外は、実施例１と同様に中空糸膜モジュールを製造した。
【００６１】
（比較例２）
分配板を使用しないで、かつ、成型時の遠心力を１７ｇ（回転数３５０ｒｐｍ）にしたこと以外は、実施例１と同様に中空糸膜モジュールを製造した。
【００６２】
（比較例３）
分配板に開孔径１０ｍｍ、開孔数１２個、開孔率２２％のものを使用したこと以外は、実施例１と同様に中空糸膜モジュールを製造した。
【００６３】
（評価方法）
ポッティング部での中空糸膜の屈曲度合いを見るために、ポッティング樹脂層での分配板からの膜の浮き上がり量（ｍｍ）（以下、浮き上がり量と略す）を測定した。
【００６４】
この評価に当たっては、ハウジングケースに中空糸膜束を入れる際に、ほぼ弛緩を取らない形で入れているために、ポッティング樹脂の特定箇所での流入速度の上昇（流入圧力の増加）は、膜の屈曲を引き起こす。その結果としてその屈曲分だけ膜束の末端をモジュールの長手方向に移動させる。中空糸膜束の屈曲量を簡易的に中空糸膜束の末端と分配番までの距離で表すことが出来る。
【００６５】
浮き上がり量（ｍｍ）は、図３に示すように、ポッティング樹脂の注入、硬化後における分配板３５と中空糸膜２１との距離４１とする。
【００６６】
また、ポッティング界面がハウジングケースの開口面と平行な面に対して平行とならず、ポッティング樹脂の薄い部分を生じているか否かを見るために、ポッティング界面の角度（°）（以下ポッティング界面角度と略す）を測定した。ポッティング界面角度（°）は、図４に示すように、製造した中空糸膜モジュールを遠心軸方向に縦断面に割った際のモジュール内側でのポッティング樹脂が存在する境界線Ｙ−Ｙとハウジングケースの開口面Ｘ−Ｘとのなす角度４２をもってポッティング界面角度（°）とした。
【００６７】
各実施例について、中空糸膜の浮き上がり量（ｍｍ）及びポッティング界面角度（°）を測定した結果を表１にまとめた。
【００６８】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】遠心ポッティング装置に中空糸膜束を収納したハウジングケースを装着し、中空糸膜束にポッティング容器を取り付けた状態を示す概略図である。
【図２】中空糸膜モジュールの断面図である。
【図３】浮き上がり量（ｍｍ）として測定する箇所を示す図である。
【図４】ポッティング界面角度（°）として測定する箇所を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 中空糸膜モジュール
１１ 処理対象液流入口
１２ 処理液（濾液）出口
１３ キャップ
２０ 中空糸膜束
２１ 中空糸膜
２２ ねじ加工時の逃げ部
２３ 開口端
３０ ケースハウジング
３１ ねじ部
３２ ポッティング容器
３３ 樹脂ポット
３４ 送液チューブ
３５ 分配板
３６ 注入孔
３７ ポッティング樹脂の注入方向
４０ ポッティング部
４１ 浮き上がり量（ｍｍ）
４２ ポッティング界面角度（°）
５０ 接着用固定部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜束をハウジングケース内に収納し、前記中空糸膜束の端部にポッティング容器を装着し、前記ハウジングケースの中心部から端部の方向に遠心加速度を生じさせながら、ポッティング樹脂を前記ポッティング容器に供給し、少なくとも前記ハウジングケースの片端において、前記中空糸膜と前記ハウジングケースとを前記ポッティング樹脂で接着固定する、中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記ポッティング容器の内部に複数の注入孔を設けた分配板を配置し、
該分配板と前記中空糸膜束の端面とを接した状態で前記ポッティング樹脂を前記中空糸膜束へ注入し、
前記注入孔の開孔径は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記分配板の開孔率が１０％以上３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記遠心加速度が、重力加速度の２０倍以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記ポッティング樹脂の初期粘度が、１００〜２，０００ｍＰａ・ｓの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記ポッティング樹脂が、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項１】
中空糸膜束をハウジングケース内に収納し、前記中空糸膜束の端部にポッティング容器を装着し、前記ハウジングケースの中心部から端部の方向に遠心加速度を生じさせながら、ポッティング樹脂を前記ポッティング容器に供給し、少なくとも前記ハウジングケースの片端において、前記中空糸膜と前記ハウジングケースとを前記ポッティング樹脂で接着固定する、中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記ポッティング容器の内部に複数の注入孔を設けた分配板を配置し、
該分配板と前記中空糸膜束の端面とを接した状態で前記ポッティング樹脂を前記中空糸膜束へ注入し、
前記注入孔の開孔径は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記分配板の開孔率が１０％以上３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記遠心加速度が、重力加速度の２０倍以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記ポッティング樹脂の初期粘度が、１００〜２，０００ｍＰａ・ｓの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記ポッティング樹脂が、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１８９９０３（Ｐ２００９−１８９９０３Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０５１５（Ｐ２００８−３０５１５）
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【出願人】（０００１７６７４１）三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社 (90)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【出願人】（０００１７６７４１）三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社 (90)
【Ｆターム（参考）】
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