(57)【要約】【課題】屈曲部で粘着テープによる膜の剥離が生じにくく、当該剥離による欠陥を後工程で補修する必要のないスパイラル型膜エレメントを提供する。【解決手段】分離膜１と供給側流路材２と透過側流路材３とが積層状態で有孔の中心管５の周囲にスパイラル状に巻回された円筒状巻回体を備えると共に、供給側流体と透過側流体の混合を防ぐための封止部が設けられているスパイラル型膜エレメントにおいて、前記供給側流路材２を挟んで対向する分離膜１は、各々の内周側端部が粘着テープ７によって連結されており、その粘着テープ７は背面を谷折りに屈曲させて前記内周側端部の内面に貼着されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離膜と供給側流路材と透過側流路材とが積層状態で有孔の中心管の周囲にスパイラル状に巻回された円筒状巻回体を備えると共に、供給側流体と透過側流体の混合を防ぐための封止部が設けられているスパイラル型膜エレメントにおいて、
前記供給側流路材を挟んで対向する分離膜は、各々の内周側端部が粘着テープによって連結されており、その粘着テープは背面を谷折りに屈曲させて前記内周側端部の内面に貼着されていることを特徴とするスパイラル型膜エレメント。
【請求項２】
前記分離膜の内周側端部は、略中央で屈曲させた１枚の分離膜をその屈曲部で切断したものが、前記粘着テープによって連結されている請求項１記載のスパイラル型膜エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に浮遊及び溶存している成分を分離するスパイラル型膜エレメントに関し、より詳しくは、分離膜が供給側流路材を挟み込むように内周側端部に屈曲部を有し、その屈曲部の内面に沿って粘着テープが貼着されているスパイラル型膜エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、逆浸透ろ過、限外ろ過、精密ろ過等に用いられる流体分離エレメントとして、例えば、供給側流体を分離膜表面へ導く供給側流路材、供給側流体を分離する分離膜、分離膜を透過し供給側流体から分離された透過側流体を中心管へと導く透過側流路材からなるユニットを有孔の中心管の周りに巻き付けたスパイラル型膜エレメントが知られている。
【０００３】
このようなスパイラル型膜エレメントは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、一般的に分離膜１を二つ折りにした間に供給側流路材２を配置したものと、透過側流路材３とを積み重ね、供給側流体と透過側流体の混合を防ぐ封止部を形成するため接着剤４，６を分離膜周辺部（３辺）に塗布して分離膜ユニットＵを作製し、このユニットＵの単数または複数を中心管５の周囲にスパイラル状に巻きつけて、更に分離膜周辺部を封止することによって製造される。
【０００４】
その結果、図３に示すように、透過側流路材３を介して対向する分離膜１の両端は両端封止部１１により封止され、スパイラル状に配置された複数の両端封止部１１の間には、供給側流路材２が介在することになる。また、透過側流路材３を介して対向する分離膜１の外周側端部は、軸方向に沿った外周側封止部１２により封止されている。この例は、膜リーフ（封止された封筒状膜）が複数の場合であるが、膜リーフが単数の場合も存在する。
【０００５】
そして、図２に示すように、上記の分離膜１は供給側流路材２を挟み込むように内周側端部に屈曲部１ａを有し、その屈曲部１ａの内面に沿って粘着テープ７が貼着される場合がある。この粘着テープ７が貼着される理由は、折り曲げにより分離膜１に欠陥が生じるため、その欠陥から液が透過しないように粘着テープ７で封止すること、及び、供給側流路材２を挿入する時、そのエッジにより膜面を傷つけないように、屈曲部１ａを粘着テープ７で保護するためである。
【０００６】
ところが、粘着テープを貼り付けた分離膜を折り曲げると、膜と粘着テープの曲率半径の差によって、内側にある粘着テープにたわみが生じる場合がある。そして、粘着テープがＭ字状に折れ曲がる際に、基材である不織布から膜（例えばポリサルホン層）も一緒に引き剥がしてしまう。したがって、屈曲部には、Ｍ字テープ剥離による欠陥が発生する（図４参照）。従来、この欠陥を補修するために、エレメント形成後、仕上げ工程にて、折目部先端（中心管周り）に樹脂を塗布する工程が必要であった。
【０００７】
上記のように、スパイラル型膜エレメントを製造する際に、分離膜の屈曲部に粘着テープを貼着する技術としては、折目部先端を加熱圧着する発明（例えば、特許文献１参照）や、折り曲げ部に筋目あるいはミシン目を形成する発明（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【０００８】
しかし、これらの発明は、分離膜の屈曲部の膨らみを防止する目的から、粘着テープを折り曲げる際に加熱したり、予め粘着テープに筋目等を入れているため、従来と同等か又は更に弾性率が高く厚みのある材料が使用されていると考えられる。このため、特許文献１〜２に記載の粘着テープを使用する場合、従来と同様に粘着テープがＭ字状に折れ曲がり、その際に膜の剥離が生じると考えられる。
【特許文献１】特開平１０−１３７５５８号公報
【特許文献２】特開平１０−１３７５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、屈曲部で粘着テープによる膜の剥離が生じにくく、当該剥離による欠陥を後工程で補修する必要のないスパイラル型膜エレメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。      
【００１１】
即ち、本発明のスパイラル型膜エレメントは、分離膜と供給側流路材と透過側流路材とが積層状態で有孔の中心管の周囲にスパイラル状に巻回された円筒状巻回体を備えると共に、供給側流体と透過側流体の混合を防ぐための封止部が設けられているスパイラル型膜エレメントにおいて、前記供給側流路材を挟んで対向する分離膜は、各々の内周側端部が粘着テープによって連結されており、その粘着テープは背面を谷折りに屈曲させて前記内周側端部の内面に貼着されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によると、粘着テープを屈曲させつつ、分断した分離膜の内周側端部の内面に貼着して両者を連結しているため、連続する分離膜に粘着テープを貼着する場合と比較して、屈曲部で粘着テープによる膜の剥離が生じにくく、当該剥離による欠陥を後工程で補修する必要のないスパイラル型膜エレメントを提供することができる。
【００１３】
上記において、前記分離膜の内周側端部は、略中央で屈曲させた１枚の分離膜をその屈曲部で切断したものが、前記粘着テープによって連結されていることが好ましい。このような構造であると、従来の製法に分離膜の切断工程を追加するだけで、屈曲部で粘着テープによる膜の剥離が生じにくく、当該剥離による欠陥を後工程で補修する必要のないスパイラル型膜エレメントを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のスパイラル型膜エレメントの製造方法の一例を示す工程図である。
【００１５】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、分離膜１の内周側端部に屈曲部を有さず、粘着テープ７を屈曲させつつ、分断した分離膜１の内周側端部を連結している点のみが、従来のものと異なっており、他の構造は上述の従来のスパイラル型膜エレメントの構成をいずれも適用することができる。従って、本発明のスパイラル型膜エレメントは、従来のエレメントと同様に、概ね図３に示す構造を有している。
【００１６】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、図１および図３に示すように、分離膜１、供給側流路材２、及び透過側流路材３が、積層状態で有孔の中心管５の周囲にスパイラル状に巻回された円筒状巻回体Ｒを備えると共に、供給側流体と透過側流体の混合を防ぐための封止部が設けられている。封止部には、両端封止部１１と外周側封止部１２が含まれる。
【００１７】
図３に示すように、透過側流路材３を介して対向する分離膜１の両端は両端封止部１１により封止され、スパイラル状に配置された複数の両端封止部１１の間には、供給側流路材２が介在する。また、透過側流路材３を介して対向する分離膜１の外周側端部は、軸方向に沿った外周側封止部１２により封止されている。
【００１８】
上記の円筒状巻回体Ｒは、分離膜１と供給側流路材２と透過側流路材３とを積層状態で有孔の中心管５の周囲にスパイラル状に巻回して円筒状巻回体Ｒを形成する工程と、供給側流体と透過側流体の混合を防ぐための封止部を形成する工程とによって製造することができる。本実施形態では、図１に示すように、略中央で屈曲させた１枚の分離膜をその屈曲部で切断した後に、粘着テープ７を貼着して連結している例を示す。なお、図１の（ａ）は分離膜ユニットＵの平面図であり、（ｂ）は分離膜ユニットＵの正面図であり、（ｃ）は分離膜ユニットＵを積層して巻回する前の状態を示す正面図である。
【００１９】
まず、図１（ａ）〜（ｂ）に示すように、分離膜１を二つ折りにした間に供給側流路材２を配置したものと透過側流路材３とを積み重ね、供給流体と透過流体の混合を防ぐ封止部１１，１２を形成するための接着剤４，６を、透過側流路材３の軸方向両端部及び巻回終端部に塗布した分離膜ユニットＵを準備する。このとき、分離膜１は供給側流路材２を挟み込むように内周側端部で屈曲されるが、この屈曲部で分離膜１を切断した後に、背面を谷折りにして粘着テープ７を屈曲させ、分離膜１の内周側端部の内面に貼着する。
【００２０】
これによって、分離膜１の内周側端部が連結され、粘着テープ７は背面を谷折りに屈曲させて内周側端部の内面に貼着されている構造となる。このように、粘着テープ７のみが屈曲部７ａを有するため、従来問題となっていた、Ｍ字テープ剥離による欠陥の発生を防止することができる。
【００２１】
粘着テープ７としては、基材の少なくとも片面に粘着剤層を有する構造であればよく、従来と同様のものが使用できるが、エレメントの使用時に剥離しにくい粘着剤を用いるのが好ましい。粘着剤としては、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤などが挙げられる。また、基材としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系フィルム、ポリプロピレンフィルムなどが好ましい。
【００２２】
分離膜１には、逆浸透膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜などが使用できるが、本発明は、不織布を支持層とする複合型の限外ろ過膜や逆浸透膜、又は、スキン層（緻密層）と多孔質層（支持層）とを有する逆浸透膜の場合に特に有効となる。
【００２３】
本発明によると、分離膜１の引張弾性率が１０００〜２０００ＭＰａであり、かつ全厚みが８０〜２００μｍの場合に生じ易い、粘着テープのＭ字状変形による剥離の問題を、効果的に防止することができる。
【００２４】
供給側流路材２には、ネット状材料、編物状材料等が使用できる。透過側流路材３にはネット状、編み物状材料等が使用できる。有孔の中心管５は、管の周囲に開孔を有するものであればよく、従来のものが何れも使用できる。
【００２５】
接着剤４，６としては、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤等、従来公知のいずれの接着剤も使用することができる。また、封止部１１，１２は、ホットメルト接着剤、熱融着型粘着テープ、熱融着性シートなどを用いて形成することも可能である。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、この分離膜ユニットＵの複数を積層し、有孔の中心管５の周囲にスパイラル状に巻回した後、接着剤４，６などを熱により硬化等させることで、円筒状巻回体Ｒを得る。その際、中心管５の周囲部の封止を同時に行ってもよい。円筒状巻回体Ｒは、軸方向長さを調整するために、必要に応じて両端部がトリミング等される。
【００２７】
分離膜ユニットＵを積層する際の数量は、必要とされる透過流量に応じて決まるものであり、１層以上であればよいが、操作性を考慮すると１００層程度が上限である。なお、分離膜ユニットＵの積層数量が大きいほど、各分離膜ユニットＵの巻回回数が少なくなる。
【００２８】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、通常、外装材により拘束されて拡径しない構造になっているが、外装材は、円筒状巻回体Ｒの表面に単数又は複数のシートを巻回することができる。外装材としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ガラス繊維布等が使用できる。
【００２９】
本発明のスパイラル膜エレメントには、更に変形（テレスコープ等）を防止するための有孔の端部材や、シール材、補強材などを必要に応じて設けることができる。
【００３０】
［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、略中央で屈曲させた１枚の分離膜をその屈曲部で切断した後に、粘着テープを貼着して連結する例を示したが、本発明では、最初から別々の２枚の分離膜を用いて、各々の内周側端部に粘着テープを貼着して、両者を連結してもよい。その場合、内周側端部が連続した分離膜１を用いて、外周側封止部１２を不要にしてもよい。
【００３１】
（２）前述の実施形態では、図１に示すように、供給側流路材２を挟みこむように二つ折りにした分離膜１の上に、透過側流路材３を重ねて、接着剤４，６を塗布する例で説明したが、本発明では、透過側流路材３の上に二つ折りにした分離膜１を重ねその上に接着剤４，６を塗布することも可能である。
【００３２】
（３）前述の実施形態では、図１に示すように、複数の分離膜ユニットＵを使用して、複数の膜リーフを備えるスパイラル膜エレメントを製造する例を示したが、本発明では、 1組の分離膜ユニットＵを使用して、１枚の膜リーフを備えるスパイラル膜エレメントを製造してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のスパイラル型膜エレメントの製造方法の一例を示す工程図
【図２】従来のスパイラル型膜エレメントの製造方法を示す工程図
【図３】従来のスパイラル型膜エレメントの一例を示す部分破断した斜視図
【図４】従来のスパイラル型膜エレメントにおける分離膜の屈曲部の電子顕微鏡写真
【符号の説明】
【００３４】
１          分離膜
２          供給側流路材
３          透過側流路材
５          中心管
７          粘着テープ
Ｒ          円筒状巻回体
Ｕ          分離膜ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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