(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板の上面から下面を貫通するスリットを有する板状枠と、凹部を有する成形具とを、該板状枠の下面が該凹部と接続されるように密接させ、該板状枠の上面方向から、該スリットに中空糸膜の端部を挿入して、該凹部内にまで到達させた状態で、該スリット内および該凹部内に、中空糸固定用樹脂を注入し硬化させた後、該凹部内に形成された該中空糸固定用樹脂の凸状部を切除することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川水、し尿、下水、廃水等の高汚濁水中に含まれる懸濁物質の濾過に用いる中空糸膜モジュールの製造方法に関するものである。
【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、空気の浄化等のいわゆる精密濾過の分野で広く使用されているが、下水処理場における二次処理、三次処理や浄化槽での固液分離、産業廃水中の浮遊懸濁物質の固液分離、浄水場における河川水の直接濾過、工業用水の濾過、プールの水の濾過等の高汚濁水処理の分野での使用についても種々検討されている。
【０００３】
この高汚濁水処理の分野で用いられる中空糸膜モジュールとしては、従来より使用されていた中空糸膜を集束し円筒形筒体に収納した円筒タイプの他に、近年では、中空糸膜をシート状に配列してその少なくとも一端の中空糸開口端を支持体に固定したシート状タイプのものが用いられるようになってきた。このシート状タイプの中空糸膜モジュールは、汚濁水の濾過中にシートを構成する中空糸膜同士が汚濁物によって拘束され目詰まりするため、断続的もしくは連続的にエアースクラビングで膜面洗浄を行うことにより容易に膜機能を回復させ、濾過を行うことができるという利点があり注目されている。これに対し、円筒形タイプの中空糸膜モジュールは、その濾過処理中に膜表面に汚濁物質が堆積し、中空糸膜同士が固着して一体化して有効膜面積が減少し濾過流量が低下した場合には、エアースクラビング等による膜面の洗浄を行うことは難しく、膜モジュールを交換する必要がある。
【０００４】
このようなシート状中空糸膜モジュールの製造方法として従来使用されてきた方法は、例えば図３に示すように、中空糸膜編織物挿入用スリット４，４’を設けた板状枠３の下面に当接するように凸状部形成用のポット部を有する成形型１１を配設し、板状枠３に開口されたスリット４，４’に中空糸膜編織物１の一端部を成形型１１のポット部内にまで到達するように貫通させ、中空糸膜編織物１を成形型１１内に固定用樹脂２で封着するとともに、板状枠３の下に配した成形型１１内に、中空糸膜編織物１の端部が固定用樹脂２内に配されてなる凸状部２ａを形成し、固定用樹脂２が硬化した後に凸状部２ａを切断して中空糸膜端を開口状態とする方法がとられてきた。
【０００５】
図３の例では、中空糸膜編織物１の端部に凸状部２ａを形成するのに軟質樹脂製の成形型１１が用いられている。すなわち、固定台３０に固定したシート成形具１２内に、凸状部形成用の成形型１１および２本のスリット４，４’が開口している板状枠３を固定し、シート状の中空糸編織物１を板状枠３のスリット４，４’内に貫通させ、その端部を凸状部形成用の成形型１１にまで到達させた状態で、固定用樹脂２を成形型１１およびスリット４，４’内に注入し、硬化させて、中空糸膜編織物１を封着する。この後、板状枠３のスリット４，４’内および板状枠３の下面に形成された凸状部２ａ内に固定されたシート状物をシート成形具１２より取り出した後、凸状部２ａを切除する方法である。
【０００６】
また凸状部２ａを形成する他の方法としては、図４に示すような特願平０６−０３０１３２号に提案された方法がある。この方法は、固定台３０にシート成形具２２を固定して凸状部形成用の空間２０を形成し、シート成形具２２の係合部２２ａに２本のスリット４，４’が開口している板状枠３を固定する。そして、シート状中空糸編織物１の端部を板状枠３のスリット４，４’に貫通させ、さらにシート成形具２２の凸状部形成用の空間２０内にまで到達させた状態で、固定用樹脂２を空間２０およびスリット４，４’内に注入し、硬化させて、中空糸膜編織物１を封着、固定する。この後、下面に凸状部２ａが形成された板状枠３をシート成形具２２より取りはずし、凸状部２ａを切除する方法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法ではシート成形具１２内に凸状部形成用の成形型１１を挿入固定したり、凸状部２ａを付けたシート状物を作成した後、それをシート成形具２２より取り外すことが必要であり、その作業を行うための支持板等の治具が必要となるばかりか、それらの取り付け作業や、固定用樹脂硬化後に取り外す作業が必要となる。
また、前述の図３に示されるような方法では、軟質樹脂製の成形型１１を予め製作する必要があるが、このような樹脂製の成形型１１は繰り返し使用すると変形、破損、シール性不良が発生するため１０〜２０回程度の耐久性しかなく、シート状中空糸膜モジュールの加工コスト増大の要因となっている。
一方、図４に示されるような方法では、樹脂製の成形型を使用しないので消耗品費を削減することが可能であるが、樹脂で作った板状枠３をシート成形具２２内にシール性を確保した状態で固定することが困難であり、固定用樹脂を充填したときに該樹脂が漏洩しないようにすることは極めて難しい。
【０００８】
本発明はこれらの事情に鑑みてなされたもので、スリットを設けた支持枠端面に密接し得る凸状部成形用型を用いて両者のシール性の良好な状態として、治具の取り付けや取り外しの手間の削減、製造時間短縮、および費用削減を可能とする中空糸膜モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、板の上面から下面を貫通するスリットを有する板状枠と、凹部を有する成形具とを、該板状枠の下面が該凹部と接続されるように密接させ、該板状枠の上面方向から、該スリットに中空糸膜の端部を挿入して、該凹部内にまで到達させた状態で、該スリット内および該凹部内に、中空糸固定用樹脂を注入し硬化させた後、該凹部内に形成された該中空糸固定用樹脂の凸状部を切除することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、中空糸膜として中空糸編織物を例に、図面に従い詳細に説明する。
図１および図２は本発明のシート状中空糸膜モジュールの製造方法の一実施例を示す断面図である。図中符号１は中空糸膜編織物、２は固定用樹脂、３は板状枠、３１は軟質樹脂製の中空の凸状部成形具を表す。
【００１１】
本発明において使用される中空糸膜編織物１を形成する中空糸膜としては、例えばセルロース系、ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、ポリメチルメタクリレート系、ポリスルフォン系等の素材からなるものが挙げられ、ポリエチレン、ポリプロピレン等の強伸度の高い中空糸膜が好ましく用いられる。また、中空糸膜は、濾過膜として使用可能なものであれば、その口径、空孔率、膜厚、外形等に特に制限はなく、濾過の対象となる懸濁物質によって適宜選択され、さらに有機物やウイルスの除去を目的とする場合は、分画分子量数万〜数十万の限外濾過膜を用いるのが好ましい。
また、用いられる中空糸膜は、エチレン／ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピコリドン等で親水化された中空糸膜等の親水化中空糸膜であることが、親油性物質の吸着を抑え濾過特性を長期間維持することができ好ましい。
本発明において中空糸膜は、一方向に配列した編織物の形態で用いられるが、かかる中空糸膜編織物１としては、中空糸膜を緯糸に用いた織物や編地等が挙げられ、その製造方法については例えば特開昭６２−５７９６５号公報、特開平１−２６６２５８号公報で開示されている方法を用いるのがよい。
【００１２】
固定用樹脂２は、中空糸膜編織物１を板状枠３に固定するとともに、処理原水と濾過液を液密に仕切る部材として機能するものであるので、中空糸膜編織物１および板状枠３とを密着性良好に固定できる樹脂を用いることが好ましい。また後述するように、固定用樹脂２は硬化後に板状枠３と中空の凸状部成形具３１との密接面で切断されるので、この切断時の加工性を考慮した樹脂を用いることが好ましく、例えばポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が好適に用いられる。
【００１３】
板状枠３は、その上面から下面に貫通する中空糸膜編織物の端部挿入用スリット４を１本以上有する板状物である。本発明を実施するには、板状枠３の下面に軟質樹脂製の中空の凸状部成形具３１（以下、単に中空成形具という）を密接させることが必要で、本実施例では板状枠３および中空成形具３１を着脱自在に収納する収納部３ａを備えた固定具３ｂが好適に用いられる。そして固定具３ｂに板状枠３および中空成形具３１を固定し、中空糸膜編織物１の端部を、前記スリット４を貫通し中空成形具３１内に到達させた状態で、固定用樹脂２を充填後硬化させ、固定具３ｂより取り出した後、板状枠３と中空成形具３１との接触面で切除し、シート状中空糸膜モジュールとする。
板状枠３の材質は、機械的強度及び耐久性を有するものであればよく、例えばＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリプロピレン等が例示されるが、固定用樹脂２との密着性が高いものが好ましい。また使用後に焼却処理が必要な場合には、焼却により有毒ガスを出さずに完全燃焼させることのできる炭化水素系の材料で構成することが好ましい。
【００１４】
中空成形具３１は、板状枠３のスリット４内に中空糸膜編織物１の端部１ａが貫通し、中空成形具３１内に到達した状態で固定用樹脂２で固定されシート状中空糸膜モジュールの先端に凸状部２ａを形成するための型であり、その上面には凸状部２ａを形成するための凹部３１ａが設けられている。この中空成形具３１を用いることによって中空糸膜編織物１の先端が板状枠３のスリット４内に固定用樹脂２にて固定され、板状枠３と中空成形具３１との接触面間を切断することにより、中空糸膜端を板状枠３端面に効率よく開口させることができる。
したがって中空成形具３１は、板状枠３との間のシール性や、固定用樹脂２硬化後にこの樹脂２と同時に切断するための切断性良好などの機能として求められ、例えば離型性を備えたポリエチレン等の樹脂を薄肉ブロー成型により中空状に形成したものが好ましく用いることができる。また中空品とすることによってその内圧により、中空成形具３１の上面と板状枠３の下面とのシール性を良好にすることができる。
【００１５】
中空成形具３１は、その上端面を板状枠３の下面に密接させることが必要である。中空成形具３１の幅Ｄは、板状枠３の幅ｄよりも大きく板状枠３の外側に中空成形具３１が張り出してもよいし、あるいは板状枠３の幅ｄよりもやや小さくてもかまわない。
中空成形具３１の高さＨは、固定具３ｂの中空成形具３１の収納部３ａの高さの内寸ｅより０．１〜２ｍｍ程度高いことが好ましい。中空成形具３１の高さが収納部３ａの内寸より小さいと、中空成形型３１を収納部３ａ内に挿入したときに、中空成形型３１の上端面を板状枠３の下面に密接させるための支持具が必要となり本発明の目的に適合しなくなる。また、中空成形具３１の高さが固定具３ｂの収納部３ａの内寸より高いがその差が０．１ｍｍ以下の場合は、中空成形型３１と板状枠３との接合面のシール性が不完全となり好ましくなく、その差が２ｍｍ以上の場合は、中空成形型３１を固定具３ｂの収納部３ａ内に組み込みにくく、無理に組み込めば中空成形型３１の変形量が大きくなって密接部分のシール性が損なわれ易いので好ましくない。
中空成形具３１の長手方向長さＬは、固定具３１の収納部３ａ内に組み込み可能であり、かつ中空糸膜編織物１の端部を板状枠３のスリット４内に封着できる長さであればよいが、固定具３ｂの収納部３ａの長さ方向の内寸ｆより０．１〜１ｍｍ程度短い長さとすれば、中空成形型３１を位置決めして固定具３ｂへ組み込む作業を手際よく行うことができるので好ましい。
【００１６】
本発明により中空糸膜モジュールを製造するには、まず固定具３ｂの収納部３ａ内に中空成形具３１と板状枠３とを、板状枠３の下面と中空成形具３１の上端面とが密接するように組み込む。
次いで中空糸膜編織物１の配列方向がスリット４の長手方向となるようにして、中空糸膜編織物１の一端部１ａをスリット４を貫通させて中空成形具３１の凹部３１ａ内に挿入するとともに、中空成形具３１の凹部３１ａおよび板状枠３のスリット４内に固定用樹脂２を注入して、中空糸膜編織物１を封着、硬化固定する。
固定用樹脂２の硬化後、板状枠３およびこれと固定用樹脂２によって接合された中空成形具３１を固定具３ｂから取り出し、中空糸膜編織物１を封着した板状枠３の下面と中空成形具３１の上端面との間を切断することにより、中空糸膜編織物１を開口させて、シート状中空糸膜モジュールが得られる。尚、図１中、Ａ−Ａ線は切断位置を示しているが、切断位置はここに限らず、中空糸膜編織物１を開口できる位置であれば適宜設定することができる。
【００１７】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
ポリエチレン多孔質中空糸膜（三菱レイヨン（株）製ＥＨＦ２７０Ｔ，内径２７０μｍ，外形３８０μｍ）を１６本合糸し、表面にエチレン−ビニルアルコール共重合体を付着させて親水化した中空糸膜を緯糸とし、幅７２０ｍｍで編み長さ３００ｍｍの編み地を編成した。
板状枠３として長さ４８０ｍｍ、高さ５０ｍｍ、厚さ２４ｍｍのＡＢＳ製板に長さ３２０ｍｍ、幅５ｍｍのスリット４を２本形成した。
一方、ポリエチレンをブロー成形して軟質樹脂製中空成形具３１を作製した。軟質樹脂製中空成形具３１は、上面に幅２０ｍｍ、深さ１０ｍｍ、長さ３２５ｍｍの凹部３１ａを有する形状とした。
そしてこの軟質樹脂製中空成形具３１と板状枠３とを固定具３ｂの収納部３ａ内に組み込み、板状枠３のスリット４内に中空糸膜編織物１の端部１ａを貫通させ、さらに中空成形具３１内に到達させ、ポリウレタン樹脂２を中空成形具３１の凹部３１ａ内および板状枠３のスリット４内に充填した後、樹脂２を硬化させた。
固定具３ｂより中空成形具３１と中空糸膜編織物１とを接合した板状枠３を取り出し、カッターで板状枠３下部の凸状部２ａを切断して中空糸膜の一端を開口状態とさせることにより、有効膜面積約４ｍ２の中空糸膜モジュールを製作した。  同様にして中空糸膜モジュールを１０組製造した結果、樹脂注入までの準備時間が約１分で済み、いずれも固定用樹脂２の漏洩が発生しなかった。
また成形型を支持するための治具等を用いてないために、樹脂硬化後の治具取り外し作業は不要である。
【００１８】
（比較例１）
実施例１と同様の板状枠を用い、図３に示した従来の方法で中空糸膜モジュールを作製した。
成形型１１としては、シリコン樹脂製で、上面に幅２０ｍｍ、深さ１０ｍｍ、長さ３２５ｍｍの凹部を有するものを用いた。この成形型１１は中空品とはしなかった。
そして成形型１１を板状枠３の下面に当接させシート成形具１２で保持した。この状態で、中空糸膜編織物１をその一端が板状枠３のスリット４，４’を貫通し成形型１１の底にあたるまで挿入し、ポリウレタン樹脂２を注入後硬化させた。
その後、シート成形具１２および成形型１１をこれらの固定具３０より取り外し、板状枠３に接合した凸状部２ａをカッターで切断して中空糸膜の一端を開口状態とさせることにより、有効膜面積約４ｍ２  の中空糸膜モジュールを製作した。
同様にして中空糸膜モジュールを１０組製造した結果、板状枠３、成形具１１の、固定具３０への組み込み、樹脂注入までの準備時間が約３分以上必要であった。また板状枠３と成形具１１の隙間から固定用樹脂２の漏洩が４件発生し、この場合は不要樹脂の除去作業が必要となったため、樹脂硬化後に固定具３０から成形具１１、シート成形具１２、および中空糸膜編織物１を接合した板状枠３を取り外すのに約５０分かかった。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、中空糸膜固定用板状枠に凸状部形成用の成形具を密接させて用いることによって、中空糸膜モジュールを従来例に比べて効率よく安価に作ることができる。したがって、製造コスト削減を実現するとともに、固定用樹脂の漏洩発生の際の後処理作業が不要となるので製造時間も短縮できる。
また、成形具および固定具以外の治具を用いないので、治具の取り付けや取り外しの手間を軽減することができる。
さらに、成形具を固定用樹脂と同時に切断することもでき、この場合は固定用樹脂硬化後の作業が簡単であり、大幅な製造時間短縮、費用削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中空糸膜モジュールの製造方法の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の中空糸膜モジュールの製造方法の一例を示す断面図である。
【図３】従来の中空糸膜モジュールの製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】従来の中空糸膜モジュールの製造方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  中空糸膜編織物
２  固定用樹脂
２ａ  凸状部
３  板状枠
４  スリット
３１  軟質樹脂製の中空の凸部成形具（中空成形具）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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