(57)【要約】【課題】空気洗浄や逆圧洗浄時に接着部界面の膜の破断を抑制できる中空糸膜モジュールを提供する。【解決手段】複数本の中空糸膜１からなる中空糸膜束２２と、中空糸膜束２２の端部を含む全体を収容するケース２と、中空糸膜束２２の端部において中空糸膜１同士、及び中空糸膜１とケース２の内面とを接着固定するポッティング樹脂層６と、を備えた中空糸膜モジュール２０におけるポッティング樹脂層６の接着剤の選定方法であって、中空糸膜１の破壊靱性Ａに応じて、ポッティング樹脂層６の接着剤の硬度を選定することで最適な硬度をもつポッティング樹脂層６を選定する。【選択図】  図１
2014147860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、少なくとも前記中空糸膜束の端部を取り囲む外壁部と、前記中空糸膜束の端部において前記中空糸膜同士、及び該中空糸膜と前記外壁部の内面とを直接または間接に接着固定する接着固定部と、を備えた中空糸膜モジュールにおける前記接着固定部の接着剤の選定方法であって、
前記中空糸膜の破壊靱性に応じて、前記接着固定部の接着剤の硬度を選定することを特徴とする接着剤の選定方法。
【請求項２】
前記中空糸膜の破壊靱性の値をＡとして、前記接着固定部の接着剤のゴム硬度Ｂが以下の式を満たすように該接着剤の硬度を選定することを特徴とする請求項１記載の接着剤の選定方法。
式:  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【請求項３】
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、少なくとも前記中空糸膜束の端部を取り囲む外壁部と、前記中空糸膜束の端部において前記中空糸膜同士、及び該中空糸膜と前記外壁部の内面とを直接または間接に接着固定する接着固定部と、を備えた中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記中空糸膜の破壊靱性に応じて、前記接着固定部の接着剤の硬度を選定す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４】
前記中空糸膜の破壊靱性の値をＡとして、前記接着固定部の接着剤のゴム硬度Ｂが以下の式を満たすように該接着剤の硬度を選定することを特徴とする請求項３記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
式：  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【請求項５】
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、少なくとも前記中空糸膜束の端部を取り囲む外壁部と、前記中空糸膜束の端部において前記中空糸膜同士、及び該中空糸膜と前記外壁部の内面とを直接または間接に接着固定する接着固定部と、を備えた中空糸膜モジュールであって、
前記中空糸膜の破壊靱性の値をＡとして、
前記接着固定部のゴム硬度Ｂが以下の式を満たすことを特徴とする中空糸膜モジュール。
式：  １００  ≦  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【請求項６】
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、少なくとも前記中空糸膜束の端部を取り囲む外壁部と、前記中空糸膜束の端部において前記中空糸膜同士、及び該中空糸膜と前記外壁部の内面とを直接または間接に接着固定する接着固定部と、を備えた中空糸膜モジュールであって、
前記中空糸膜の破壊靱性の値をＡとして、
１００  ≧  ２．０９×Ａ＋５２．３  であるとき、
前記接着固定部は、前記中空糸膜長さ方向の端部側に耐圧上必要な強度を保持する耐圧保持層を有し、前記中空糸膜長さ方向の中央部側にゴム硬度Ｂが以下の式を満たす樹脂層を有することを特徴とする中空糸膜モジュール。
式：  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【請求項７】
前記接着固定部は、前記中空糸膜束の両方の端部において前記中空糸膜同士、及び該中空糸膜と前記外壁部の内面とを直接または間接に接着固定し、
前記接着固定部の片側または両側において前記中空糸膜の中空部が開口していることを特徴とする請求項５または６に記載の中空糸膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密ろ過や限外ろ過等の分離プロセスに用いられる中空糸膜モジュール、該中空糸膜モジュールの接着固定部における接着剤の選定方法、該中空糸膜モジュールの製造方法に関し、さらに詳しくは、各種工業製品の製造プロセスに用いられる水の精製、河川水、湖沼水、地下水などを原水とする上水の製造、下水・排水等の水処理プロセス等に用いられる中空糸膜モジュール、該中空糸膜モジュールにおける接着剤の選定方法、該中空糸膜モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜ろ過による分離プロセスは、各種工業製品の製造プロセスに用いられる水の精製、河川水、湖沼水、地下水などを原水とする上水の製造、下水、排水等が生物処理された水の回収等において広く採用されている。
【０００３】
従来の中空糸膜モジュールでは、多数本の中空糸膜の束を固定するために、中空糸膜の両端を種々のポッティング樹脂層で固定している。また、中空糸膜の束を収容するモジュールケースの上部には、循環や排水の排出に用いられる上部排水排出ノズルが設けられている。浸漬型膜モジュールの場合にはむき出しの中空糸膜が上部のヘッダーと下部のスカートとにポッティング樹脂で接着固定されている。
【０００４】
外圧式の中空糸膜モジュールは、膜の目詰まりを防止するため、一定時間のろ過の後、逆流洗浄や原水側に空気を導入する空気洗浄等を行うのが一般的である。逆流洗浄に用いられた水等の液体と、空気洗浄に用いられた空気等の気体とは気液混合流を形成し、保護材に設けられた穴を通過し、排出流路を通じて上部排出ノズルから排出される。また、浸漬型の膜モジュールでは、むき出しの中空糸膜を持つ膜モジュールが液体に浸漬されていて、モジュール下部から気体による物理洗浄を実施する。このとき、空気洗浄で上昇する気泡によって膜モジュール上部の膜が接着固定されているポッティング樹脂との界面付近の膜は激しく揺動する。その際に中空糸膜が接着剤との界面で破断するという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決する手段として、特開２００９−０１８２８３号公報（特許文献１）には固定樹脂の一部を軟質樹脂で構成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０１８２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献の技術を用いても、膜の物性によっては、膜の破断を抑制できない場合がある。
【０００８】
本発明は、上記のような状況に鑑み、膜の物性値を測定することによってモジュールケースに中空糸膜束を固定する際に、最適な硬化後硬度をもつポッティング樹脂などの接着剤を選定する選定方法および該選定方法を用いた中空糸膜モジュールの製造方法および該製造方法を用いた中空糸膜モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記の課題を解決するため、鋭意検討の結果、膜の破断が起こる始動原理を明らかにすることができた。以下に説明する。まず、最初に膜に微小な傷が発生し、それを起点として膜の破断が起こる。微小な傷が発生してから、破断に至るまでの耐性は破壊靱性という物理量で表すことができる。すなわち、膜の破壊靱性が膜の破断耐性に深いかかわりがあることを見出した。膜の破断は硬度の低い樹脂により応力を緩和することで抑制することができる。したがって、膜の破壊靱性によって最適な硬度のポッティング樹脂を選定することができる。
【００１０】
すなわち、本発明は、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、少なくとも前記中空糸膜束の端部を取り囲む外壁部と、前記中空糸膜束の端部において前記中空糸膜同士、及び該中空糸膜と前記外壁部の内面とを直接または間接に接着固定する接着固定部と、を備えた中空糸膜モジュールにおける前記接着固定部の接着剤の選定方法であって、前記中空糸膜の破壊靱性に応じて、前記接着固定部の接着剤の硬度を選定することを特徴とする接着剤の選定方法である。
【００１１】
また、前記接着剤の選定方法において、中空糸膜の破壊靱性の値をＡとして、前記接着固定部の接着剤のゴム硬度Ｂが以下の式を満たすように該接着剤の硬度を選定することを特徴とすることもできる。
式:  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【００１２】
また、本発明は、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、少なくとも前記中空糸膜束の端部を取り囲む外壁部と、前記中空糸膜束の端部において前記中空糸膜同士、及び該中空糸膜と前記外壁部の内面とを直接または間接に接着固定する接着固定部と、を備えた中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記中空糸膜の破壊靱性に応じて、前記接着固定部の接着剤の硬度を選定することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法である。
【００１３】
また、前記中空糸膜モジュールの製造方法において、前記中空糸膜の破壊靱性の値をＡとして、前記接着固定部の接着剤のゴム硬度Ｂが以下の式を満たすように該接着剤の硬度を選定することを特徴とすることもできる。
式：  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【００１４】
また、本発明は、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、少なくとも前記中空糸膜束の端部を取り囲む外壁部と、前記中空糸膜束の端部において前記中空糸膜同士、及び該中空糸膜と前記外壁部の内面とを直接または間接に接着固定する接着固定部と、を備えた中空糸膜モジュールであって、前記中空糸膜の破壊靱性の値をＡとして、前記接着固定部のゴム硬度Ｂが以下の式を満たすことを特徴とする中空糸膜モジュール。
式：  １００  ≦  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【００１５】
また、本発明は、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、少なくとも前記中空糸膜束の端部を取り囲む外壁部と、前記中空糸膜束の端部において前記中空糸膜同士、及び該中空糸膜と前記外壁部の内面とを直接または間接に接着固定する接着固定部と、を備えた中空糸膜モジュールであって、前記中空糸膜の破壊靱性の値をＡとして、
１００  ≧  ２．０９×Ａ＋５２．３  であるとき、
前記接着固定部は、前記中空糸膜長さ方向の端部側に耐圧上必要な強度を保持する耐圧保持層を有し、前記中空糸膜長さ方向の中央部側にゴム硬度Ｂが以下の式を満たす樹脂層を有することを特徴とする中空糸膜モジュール。
式：  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【００１６】
また、上記の各中空糸膜モジュールでは、接着固定部は、前記中空糸膜束の両方の端部において前記中空糸膜同士、及び該中空糸膜と前記外壁部の内面とを直接または間接に接着固定し、前記接着固定部の片側または両側において前記中空糸膜の中空部が開口していることを特徴とすることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ケース内に納められた外圧式または浸漬型等の中空糸膜モジュールにおいて、接着固定部を最適な硬度とすることができるため、逆洗及び空気洗浄の少なくとも一方を行っても膜の破断が起こらないことを簡便な方法で担保することができる。
【００１８】
特にこれまで、膜破断耐性が小さい膜、すなわち破壊靱性値が低い膜については、必要以上に硬化後硬度の低いポッティング樹脂等を使用しており、構造体としての強度を得ることができていなかった。しかしながら、本発明によれば膜破断を抑制する最上限の硬度と、構造体としての強度を併せ持つポッティング樹脂などの接着剤を選定して作成したモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る外圧式中空糸膜モジュールの上部を示す概略の断面図である。
【図２】破壊靱性を測定するサンプルの欠陥（傷）の形成する方法の概略を説明する図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る中空糸膜モジュールの上部を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の実施例にかかるエアバブル試験法の概略を説明する図である。
【図５】膜破断に至るまでの時間に対するポッティング樹脂硬度の影響を示し、１０種類の膜１Ａ〜１Ｊにおける膜破断に至るまでの時間とポッティング樹脂硬度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明にかかる中空糸膜の破壊靱性と膜破断を防ぐのに必要なポッティング樹脂硬度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る中空糸膜モジュールの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１に示されるように、第１の実施の形態における中空糸膜モジュール２０は、多数本（複数）の中空糸膜１の両端部（または片端部）１ａがポッティング樹脂領域２１にて固定されて中空糸膜束２２が形成され、中空糸膜束２２がモジュールケース（以下、「ケース」という）２内に納められている。ケース２は、中空糸膜束２２の両端部２２ａを含む全体を取り囲んでおり、外壁部の一例に相当する。なお、他の形態に係る中空糸膜モジュールとして、例えば、中空糸膜１の両端部のうち、上端部がヘッダーに取り囲まれてポッティング樹脂等で接着固定され、下端部がスカートに取り囲まれて接着固定された浸漬型中空糸膜モジュールに関するものであってもよく、この場合には、ヘッダー、及びスカートが外壁部の一例に相当する。
【００２２】
本実施形態では、気液排出部であるノズル３が上になるように、中空糸膜１の長手方向（図１の上下方向）が鉛直方向となるように設置する。ポッティング樹脂領域２１は、中空糸膜１の端部１ａを固定する注型樹脂からなるポッティング樹脂層６と、ポッティング樹脂層６に固定されたリング部材５とを有し、更に、ノズル３に対面する位置で中空糸膜束２２を環状に取り囲むテーパ状で多孔を有する保護材４が設置されている。
【００２３】
本実施形態では、ポッティング樹脂層６が中空糸膜束２２の両端部２２ａ（図１では、上端部２２ａのみを図示）において中空糸膜１同士、及び中空糸膜１とケース２の内面２ａとを接着固定しており、ポッティング樹脂層６が接着固定部の一例に相当する。また、本実施形態では、上下に形成されたポッティング樹脂層６の両側において中空糸膜１の中空部が開口しているが、片方のポッティング樹脂層６側でのみ中空糸膜１の中空部が開口しているようにしてもよい。
【００２４】
本実施の形態に用いる中空糸膜１は、公知の高分子製多孔質膜が用いられる。例えば、エチルセルロース、ニ酢酸セルロース、酢酸セルロース、セルロース等のセルロース類、６，６ナイロン等のポリアミド類、ビニルアルコール系樹脂、ポリアクリロニトリル等のアクリル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン等のフッ化ビニリデン系樹脂、ポリエーテルスルフォンやポリスルフォン等のスルフォン系樹脂、ポリエチレン等のオレフィン系樹脂等の高分子を素材とした、精密ろ過膜や限外ろ過膜を挙げることができる。
【００２５】
本実施の形態に使用するケース２の素材および被接着部材としては、特に限定はされないが、耐熱性が良好なスルフォン系樹脂やポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合体）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ＳＵＳ（ステンレス材料）等の金属材料等を好適に用いることができる。
【００２６】
本実施の形態では、図１に示されるように、ケース２と中空糸膜束２２とをポッティング樹脂層６により直接的に固定した例にて説明しているが、中空糸膜１とケース２との固定方法には制限がなく、例えば、ケース２と密着可能な部分構造を有する被接着材と中空糸膜１をポッティング樹脂層６で接着固定したろ過素子を製作した後に、該ろ過素子とケース２とをねじ込みまたは固定治具等を利用して間接的に固定しても良い。
【００２７】
ポッティング樹脂層６の材料は特に制限はないが、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素含有樹脂、ナイロン樹脂、シリコーン樹脂等が適用でき、硬化後の硬度および薬品耐性などの条件から選定することができる。
【００２８】
本実施の形態において中空糸膜１の製造法および材質は特に問わない。例えば、溶融製膜法を用いる場合、ポリフッ化ビニリデンやポリエチレンなどを用いることができる。また、湿式製膜法を用いる場合、ポリフッ化ビニリデンやポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリアクリロニトリルなどを用いることができる。
【００２９】
本実施の形態に係る中空糸膜モジュール２０を製造するに際しては、ポッティング樹脂層６を形成するポッティング樹脂（接着剤）の硬化後の硬度を、中空糸膜１の破壊靱性に応じて選定している。具体的には、中空糸膜１の破壊靱性の値をＡとして、ポッティング樹脂層６の接着剤のゴム硬度Ｂが以下の式（１）を満たすように接着剤の硬度を選定している。
式（１）:  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【００３０】
破壊靱性とは物質の粘り強さを示し、粘さとも呼ばれる。破壊靱性は強度と異なる意味を持つ。大きな破壊靱性を有するという事は、欠陥（クラック）の進展に対する抵抗性（進みにくさ）が大きいということである。破壊靱性の値は次の二点で決定される。
１．欠陥（クラック）の寸法
２．クラックの進展する際の破壊抵抗性
したがって、どのような欠陥を用いても、それらの寸法と試料の外形寸法と破壊荷重がわかっていれば、破壊靱性を算出できる。
【００３１】
本実施の形態に係る中空糸膜１の破壊靱性の測定方法を以下に説明する。図２に示されるように、例えば、中空糸膜１のサンプルを１０ｃｍの長さにカットし、高さＬが１ｍｍ程度の一対の台８の間にサンプルを設置する。次に、市販の剃刀９を用いて中空糸膜１の長さ５ｃｍの中央部分に切り込みを入れる。このとき切り込みの深さＤは中空糸膜１の膜厚ｄの８０％とした。すなわち、膜厚ｄが０．３ｍｍであれば０．２４ｍｍの切り込みを入れる。こうして作製した中空糸膜１のサンプルを引張試験により破壊に至るまでの仕事量を測定し、その値を破壊靱性として評価した。
【００３２】
本発明者等は、鋭意検討の結果、中空糸膜１の破断が起こる始動原理を明らかにすることができた。以下に説明すると、まず、最初に中空糸膜１に微小な傷が発生し、それを起点として中空糸膜１の破断が起こる。微小な傷が発生してから、破断に至るまでの耐性は破壊靱性という物理量で表すことができる。すなわち、中空糸膜１の破壊靱性が中空糸膜１の破断耐性に深いかかわりがあることを見出した。そして、中空糸膜１の破断は硬度の低い樹脂により応力を緩和することで抑制することができるので、中空糸膜１の破壊靱性とポッティング樹脂層６の硬化後の硬度との相関性が分かれば、所望の期間、中空糸膜１が破断に耐え得る中空糸膜モジュール２０、つまり、所望の耐久性を有する中空糸膜モジュール２０を製造するのに最適なゴム硬度のポッティング樹脂（接着剤）を選定できることを知見し、上記の式（１）を導出した。
【００３３】
また、本発明者等は、中空糸膜モジュール２０の構造体としての強度を確保しようとすると、ポッティング樹脂層６のゴム硬度として１００以上が必要であることも知見した。従って、本実施形態に係る中空糸膜モジュール２０では、中空糸膜１の破壊靱性の値をＡとした場合に、ポッティング樹脂層６の硬化後のゴム硬度Ｂが以下の式（２）を満たすように接着剤が選定され、中空糸膜モジュール２０が製造されている。
式（２）：  １００  ≦  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【００３４】
本実施の形態にかかるポッティング樹脂（接着剤）の選定方法、中空糸膜モジュール２０の製造方法、及び中空糸膜モジュール２０によれば、ろ過性や強度、耐薬品性などを優先して中空糸膜１を設計し、その中空糸膜１の破壊靱性に応じて硬化後のゴム硬度が最適なポッティング樹脂を選定してポッティング樹脂層６を形成できる。その結果、逆洗及び空気洗浄の少なくとも一方を行っても中空糸膜１の破断が起こらないことを簡便な方法で担保することができる。
【００３５】
なお、現状、中空糸膜１の破壊靱性は引張強度などの他のパラメーターとは相関がみられず、破壊靱性をコントロールして製膜することは困難である。つまり、破壊靱性をコントロールして中空糸膜１の破断を抑制するということは非常に難しい。従って、実際に製造した中空糸膜１の破壊靱性に応じて硬化後のゴム硬度が最適となるようにポッティング樹脂を選定し、その結果、中空糸膜１の破断を効果的に抑制できることには非常に大きな意味がある。
【００３６】
また、従来の技術では、特に膜破断耐性が小さい膜、すなわち破壊靱性値が低い膜を使用して膜モジュールを形成する場合に必要以上に硬化後硬度の低いポッティング樹脂等を使用しており、膜モジュールの構造体としての強度を得ることが難しかった。しかしながら、本実施の形態によれば、中空糸膜１の破断を抑制するゴム硬度の最大値を採用できるので、構造体としての強度の構造も同時に実現できる中空糸膜モジュール２０を提供することができる。
【００３７】
次に、第２の実施形態に係る中空糸膜モジュール５０について図３を参照して説明する。なお、中空糸膜モジュール５０について、第１の実施形態に係る中空糸膜モジュール２０に実質的に対応する部材や要素については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３８】
中空糸膜モジュール５０は、第１の実施の形態におけるポッティング樹脂層６に代えて、多層の樹脂層としている。具体的には、中空糸膜１の長さ方向の端部１ａ側に耐圧上必要な硬度を保持する耐圧保持層５１を有し、中空糸膜１の長さ方向の中央部側に樹脂層５２を有する。更に中空糸膜１の破壊靱性の値をＡとして、以下の式（３）の条件を満たす場合に、硬化後のゴム硬度Ｂが以下の式（４）を満たす樹脂層５２を形成する接着剤が選定されている。
式（３）：  １００  ≧  ２．０９×Ａ＋５２．３
式（４）：  Ｂ  ≦  ２．０９×Ａ＋５２．３
【００３９】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態同様に、ろ過性や強度、耐薬品性などを優先して中空糸膜１を設計し、その中空糸膜１の破壊靱性に応じて最適な樹脂層５２の硬化後の硬度を選定できる。その結果、逆洗及び空気洗浄の少なくとも一方を行っても中空糸膜１の破断が起こらないことを簡便な方法で担保することができる。
【００４０】
また、第２の実施の形態では、仮に、樹脂層５２が最適なゴム硬度である一方で、樹脂層５２の単体では、中空糸膜モジュール５０の構造体としての強度を満たさない場合であっても、耐圧保持層５１を有しているので中空糸膜モジュール５０の構造体としての強度を担保している。
【実施例】
【００４１】
以下、本実施の形態を実施例に基づいて説明する。なお、各実施例において、上述の実施形態に対応する部材には、上述の実施形態と同一の符号を付して説明する。
【００４２】
[実施例１]
内径１６９ｍｍのヘッダー部を有する円筒状のＡＢＳ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合体）樹脂製モジュールケース２（図１参照）に、ＡＢＳ樹脂製であって、リング部材５をメチルエチルケトンに溶解したＡＢＳ樹脂溶液を用いてあらかじめ溶着固定した。リング部材５の厚さは３ｍｍのものを用いた。さらに、モジュールケース２にポリプロピレン製の保護材４を設置した。保護材４の厚さは３ｍｍのものを用いた。リング部材５及び保護材４内に挿入する中空糸膜１は、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙ  Ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  Ｆｌｕｏｒｉｄｅ；ポリビニリデンフルオライド(２フッ化)）製の膜を４種類（１Ａ〜１Ｄ膜）およびＰＥ製（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ；ポリエチレン）製の膜を４種類（１Ｅ〜１Ｈ膜）、ＰＡＮ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）の膜（１Ｉ膜）、ＰＳｆ（Ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）製の膜（１Ｊ膜）を用意した。これら１０種類の膜の物性を表１に示す。内径および外径はそれぞれ０．６６ｍｍおよび１．２２ｍｍとし、充填膜本数は６６００本として３０℃に加温した遠心成型機にセットした。ポッティング樹脂層６を１．５５Ｋｇ注型剤ポットに注入した後、遠心接着架台を回転させ、４時間遠心成型した。このときポッティング樹脂層には、合計１０種類の膜（１Ａ〜１Ｊ膜）に対して、それぞれ硬化後のゴム硬度が異なるウレタン樹脂７種類（硬化後ゴム硬度（JIS K 6253  Type A）：０、１０、３０、４０、７０、１００、１４０）を用い、合計４５種類の中空糸膜モジュールを作製した。
【００４３】
【表１】
2014147860.tif 000003
【００４４】
こうして作製した４０種類のモジュールについて、エアバブル試験を行った。エアバブル試験法は、図４のように中空糸膜モジュール２０の下部２０ａから純水を供給し、上側のサイドノズル３より供給した純水を排出した。この純水の流量は０．５ｍ３／ｈとした。また、このような状態で中空糸膜モジュール２０の下部２０ａから空気もあわせて供給し、上側のサイドノズル３より排出した。このときの空気の流量は５Ｎｍ３／ｈに設定した。このような試験法により、ポッティング樹脂層６のゴム硬度が、中空糸膜１Ａ〜１Ｊの破断に至るまでの時間に与える影響を評価した。その結果を図５に示す。この結果から、すべての種類の中空糸膜１Ａ〜１Ｊにおいてポッティング樹脂層６のゴム硬度が低いほど膜破断までの時間が長いことがわかる。さらに膜破断までに要する時間が１，０００時間であればモジュールの耐久性として必要十分であると判断し、このときの中空糸膜１Ａ〜１Ｊの破壊靱性とポッティング樹脂層６のゴム硬度との関係を調べると図６のようになる。
【００４５】
なお、図６は、中空糸膜の破壊靱性を横軸としており、ゴム硬度を縦軸としている。例えば、中空糸膜１Ｄの破壊靱性は３０（Ｎ・ｍｍ）なので（表１参照）、図６の破壊靱性が３０（Ｎ・ｍｍ）に対応する３か所のプロットが中空糸膜１Ｄであると判断できる。この３か所のゴム硬度は、低い方から順番に１１０，１１５，１４０を示すが、図５の中空糸膜１Ｄのグラフを見ると、ゴム硬度１４０の場合には、破断に至るまでの時間が明らかに１０００時間未満である。一方で、ゴム硬度１１０の場合には、破断に至るまでの時間が明らかに１０００時間を超えており、更に、ゴム硬度１１５の場合には、破断に至るまでの時間が僅かに１０００時間を超えている。
【００４６】
次に、図６において、膜破断までに要する時間が１０００時間未満となったケースを比較例とし、１０００時間以上のケースを実施例としている。上記の中空糸膜１Ｄを例に説明すると、ゴム硬度１１０，１１５の場合は実施例であり、ゴム硬度１４０の場合は比較例となる。この比較例と実施例との境界線は、まず実施例の近似線形曲線により傾き（ｙ＝２．０９ｘ＋３４．８７）を決め、最外実施例を代入することにより切片を決定した。この境界線は、中空糸膜１Ａ〜１Ｊの破壊靱性がＡであった場合に、当該中空糸膜１Ａ〜１Ｊの破断を抑制することができるポッティング樹脂層６のゴム硬度の最大値Ｂを表し、以下のような式（５）となる。
式（５）：  Ｂ＝２．０９×Ａ＋５２．３
【００４７】
この式（５）の意味について更に詳述すると、ポッティング樹脂層６のゴム硬度が高くなるほど中空糸膜１Ａ〜１Ｊは破断し易くなり、破断までに要する時間は短くなってしまう。一方で、ポッティング樹脂層６のゴム硬度が低くなると、必然的に中空糸膜モジュール２０の耐圧強度が低くなってしまう。ここで、膜破断までに要する時間について、実際のろ過運転では膜面に付着する汚れの落ちやすさによって、膜モジュールが受けるエアバブルの総時間に差が出てくるが、おおむね１，０００時間以上なら中空糸膜モジュール２０の耐久性は必要十分であると判断でき、この１，０００時間を担保できるポッティング樹脂層６のゴム硬度の最大値が上記式（５）のＢである。このことは、ポッティング樹脂層６のゴム硬度が上記式（５）のＢ以下であれば、所望の期間（具体的には、１０００時間）使用しても中空糸膜１が破断せず、中空糸モジュール２０としての耐久性が必要十分なものとなり、更に、最大値Ｂとすれば、中空糸モジュール２０としての耐久性を維持しつつ、中空糸膜モジュール２０の構造体としての強度を最大にできることを意味する。この最大値Ｂがポッティング樹脂層６の最適なゴム硬度である。
【００４８】
また、仮に、上記式（５）から得られたゴム硬度の最大値Ｂでは、耐久性は担保できるものの、中空糸膜モジュールの構造体として所望の強度を確保できないといった場合には、上述の第２の実施形態で説明したように接着固定部を多層構造とすることで構造体としての強度及び中空糸膜の破断抑制を同時に実現することができる。例えば、接着固定部を中空糸膜の長さ方向において二層とし、中空糸膜長さ方向端部側の接着部（耐圧保持層）を構造体として必要な強度とし、中空糸膜長さ方向中央部側の接着部を上記式（５）から得られる最適なポッティング樹脂のゴム硬度とすることで、これを実現できる。
【００４９】
より具体的には、接着固定部に相当する部分に求められるゴム硬度として、中空糸膜モジュールの構造体として必要な強度を確保するために１００が必要であるとしたときに、中空糸膜の破壊靱性Ａから得られる最適なゴム硬度が１００を下回る（１００≧２．０９×Ａ＋５２．３）場合には、接着固定部に相当する部分を二層構造とする。そして中空糸膜長さ方向端部側の接着部（耐圧保持層）の強度を１００以上とし、中空糸膜長さ方向中央部側の接着部のゴム硬度を中空糸膜の破壊靱性Ａから得られる最適なゴム硬度（２．０９×Ａ＋５２．３）とすることで、中空糸膜の破断を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本実施の形態に係る中空糸膜モジュールは、ケース内に納められた中空糸膜モジュールにおいて、逆洗や空気洗浄を行う際に起因する膜の破断を膜の物性に応じて必要十分な硬度のポッティング樹脂で抑制することができるので、各種工業製品の製造プロセスに用いられる水の精製、河川水、湖沼水、地下水などを原水とする上水の製造、下水・排水等の水処理プロセス等に用いるのにきわめて有効である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ…中空糸膜、２…モジュールケース（外壁部）、２ａ…モジュールケースの内面、６…ポッティング樹脂層（接着固定部）、２２…中空糸膜束、２２ａ…中空糸膜束の端部、２０，５０…中空糸膜モジュール、５１…耐圧保持層、５２…樹脂層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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