(57)【要約】【課題】中空糸膜の湿潤状態や膨潤状態などに影響されず、リークの存在を短時間で、かつ、精度良くリークを検出できる中空糸膜のリークテスト法を提供する。【解決手段】加温した水により湿潤化された中空糸膜、あるいは、湿潤化した後加温した中空糸膜の内部を気体で加圧し、加圧した空間の圧力降下量を測定することを特徴とする中空糸膜のリークテスト法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性高分子含有中空糸膜の膜壁内を水で湿潤化した後、該中空糸膜の内側の空間を気体で加圧し、該中空糸膜を透過して漏洩する気体を検知するリークテスト法において、該水が、温水であることを特徴とする中空糸膜のリークテスト法。
【請求項２】
該温水が、４０℃以上、８０℃以下であることを特徴とする請求項１記載の中空糸膜のリークテスト法。
【請求項３】
該中空糸膜が血液処理用中空糸膜である請求項１または２記載のリークテスト法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空糸膜に存在するピンホール、破損等の欠陥を検出することのできる中空糸膜のリークテストを行う方法に関する。
【０００２】
より詳細には、加温した水で湿潤化した中空糸膜、あるいは、湿潤化した後加温した中空糸膜から漏洩する気体による中空糸膜の内部の圧力降下量を測定することを特徴とする中空糸膜のリークテストを行う方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
近年、中空糸膜は、水処理膜などの産業分野、血液処理などの医療分野などの多岐にわたり使用され、特に浄水器、人工腎臓、人工肺などはその需要が極めて増大している。
【０００４】
中空糸膜の製造工程において、中空糸膜に欠陥が発生することがあり、膜のリークテストは膜を使用する上で不可欠な工程である。中空糸膜のリークテスト法として、中空糸膜の内部を水で充填し、正常な孔からは気体が漏洩しないが、膜の欠陥からは流出するような圧力で中空糸膜の外部から加圧し、膜の欠陥から漏洩してくる気体の発生を調べるというバブルポイント法が知られている。このような方法では、膜の欠陥が非常に小さい場合や、その数が少ない場合には、気体の漏洩量が小さく、そのわずかな気体の漏洩量を精度良く測定するのは難しいことが多い。また、発生する気泡の自動検出には画像解析などの高度な技術を必要とすることが多い。
【０００５】
また、中空糸膜の膜を隔てて、一方の空間を加圧し、加圧した空間の圧力降下によりリークを検知する方法が知られているが、空気透過性が高い多孔質膜では、著しい圧力降下がみられることや、リークテストに必要な圧力まで加圧できないことがある。特開２００１−１９０９３８号（特許文献１）に、水処理膜の一方へ加圧空気を供給し、加圧気体を所定圧力とした状態で密閉し、その後の加圧気体の圧力変化に基づいて破損を検出する方法が開示されている。また、特開２００１−２４２０６６号（特許文献２）に、選択分離層と支持層からなる非対称構造を有する多孔質膜のリークテスト法について、膜素材に濡れ性を持つリークテスト用液体に浸漬し、支持層側のリークテスト用液体を除去した後、支持層側の空間を加圧して、選択分離層側に漏洩してくる気体を検知する方法が開示されている。これらの方法では、水などのリークテスト用液体の表面張力により膜の細孔はシールされるが、膜の構成成分に親水性高分子などが含まれている場合、その中空糸膜が乾燥状態にあり、湿潤化後即座ににリークテストを行うと、膜の細孔が徐々に濡れてくることや、親水性高分子の膨潤等の影響により、湿潤化後の時間経過に伴う圧力降下量の変化が見られることがあり、正確なリーク判定が困難となることがある。この場合、リークを精度良く検出するためには、圧力降下量が安定するまで、長い時間が必要となる。また、リークテスト用液体が水以外の有機溶媒等の場合、その溶媒自体が不純物となり得るため、リークテスト後の溶媒の除去等の新たな作業が必要となる。
【０００６】
特開平１０−１５０５９号（特許文献３）に、疎水性基材に親水性物質が付着あるいは結合した微細孔を有する中空繊維膜中空糸を用いた中空糸膜モジュールのリーク方法で、モジュールに水を充填し減圧することにより、膜微細孔内に残留した気体を取り除き、微細孔へ水を充填する方法が開示されている。この方法では、減圧工程という工程が必要になる。また、リークテストまでの時間短縮化まではいたっていない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１９０９３８号
【０００８】
【特許文献２】特開２００１−２４２０６６号
【０００９】
【特許文献３】特開平１０−１５０５９号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、中空糸膜の湿潤状態や膨潤状態などに影響されず、中空糸膜の欠陥の存在を精度良く、かつ、短時間でリークを検出することを目的としている。リークテストに要する時間を短縮することで、生産効率の向上が期待できる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を解決するために、下記の構成を有する。
【００１２】
加温した水で湿潤化された中空糸膜、あるいは、湿潤化後加温した中空糸膜の内部の空間を気体で加圧し、該中空糸膜を透過して漏洩する気体を検知することを特長とする中空糸膜のリークテスト法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
一般にリークテストは、膜を用いてモジュールを組み立た状態において実施される。本発明においても、中空糸膜モジュールの状態で、次の各工程を行うことにより、中空糸膜の膨潤状態等の影響を排除でき、早期に、かつ、精度良くリークテストを行うことを可能にする。また、減圧工程などの新たな工程、設備が必要とならない。
（１）中空糸膜モジュール内（中空糸膜間や、中空糸膜壁内）を温水で満たす。
（２）中空糸膜モジュール内の中空糸膜壁内以外の水を排水する。
（３）中空糸膜内側の空間を密閉した状態で、中空糸膜内側の空間を気体で加圧する。
（４）所定時間内の中空糸膜内側の圧力降下量を測定する。
あるいは、
（１）中空糸膜モジュール内を常温水で満たす。
（２）中空糸膜モジュールを加温し、温水とする。
（３）中空糸膜モジュール内の中空糸膜壁内以外の水を排水する。
（４）中空糸膜内側の空間を密閉した状態で、中空糸膜内側の空間を気体で加圧する。
（５）所定時間内の中空糸膜内側の圧力降下量を測定する。
【００１４】
この圧力降下量により、中空糸膜のリークを精度よく判定することができる。
【００１５】
温水の水温は、圧力降下量の早期安定の面から、また、高すぎると細孔をシールする水が蒸発してしまう恐れがあることから、４０℃以上、８０℃以下であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明においては、中空糸膜の膜壁内が温水で湿潤化される工程が含まれていれば、その後、加圧する段階においては、該温水の水温は低下している場合など、その水温は特に限定されない。
【００１７】
中空糸膜モジュール内を湿潤化する方法としては、水中にモジュール全体を浸漬して液体導入出口より液体を取り入れて行う方法等があるが、強制的に水を中空糸膜に流し中空糸膜を介して液体を移動させることにより湿潤化する方法が好ましい。この時、水が中空糸膜を介して移動するのであれば、特に水の移動方向を限定するものではない。例えば、図１に示す中空糸膜モジュールであれば、液体導入出口５ａより中空糸膜内に液体を流入し液体導入出口４ａあるいは４ｂより液体を流出することにより中空糸膜を湿潤化する、もしくは液体導入出口４ａより中空糸膜外に液体を流入し液体導入出口５ａあるいは５ｂより液体を流出することにより中空糸膜を湿潤化する方法が考えられる。
【００１８】
ここで、湿潤化とは、中空糸膜の細孔を水でシールするため、膜に水を与えることを意味し、細孔を確実にシールするためには飽和含水率以上の水を与えることが好ましい。
【００１９】
加圧する気体としては、空気、窒素等の不活性ガスなど、中空糸膜と化学的反応を起こさない気体であれば特に限定するものではない。
【００２０】
親水性高分子としては、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポビニルアルコール等特に限定することなく用いることができ、単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。中でも、工業的に比較的入手しやすい点で、ポリビニルピロリドンが好ましい。
【００２１】
また、中空糸膜を構成する親水性高分子以外の膜成分としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が用いられる。
【００２２】
中空糸膜の製造方法としては、公知の方法で製造できる。例えば、製膜原液を芯液と同時に２重スリット管構造の口金から同時に吐出させることで、中空糸膜を製造できる。その後、所定の水洗、乾燥工程、クリンプ工程を経た後、巻き取られ、適当な長さにカットした後、ケースに挿入され、ポッティング材によって端部を封止し、モジュール化される。
【００２３】
モジュール形状としては、直線状両端開口型、直線状片側開口型等、どのような形状であっても良い。
【００２４】
また、本発明のリークテスト法は、人工腎臓、血漿分離、体外循環吸着用担体などの血液処理用途やエンドトキシン除去フィルターなどの水処理分野の中空糸膜にも適応可能である。
【００２５】
【実施例】
次に実施例に基づき本発明を説明する。
【００２６】
実施例中、「部」は、「重量部」を示す。
実施例１
ポリスルホン（アモコ社  Ｕｄｅｌ−Ｐ３５００）４部、（アモコ社  Ｕｄｅｌ−Ｐ１７００）１２部、ポリビニルピロリドン（インターナショナルスペシャルプロダクツ社；以下ＩＳＰ社と略す）  Ｋ３０  ２部、ポリビニルピロリドン（ＩＳＰ社Ｋ９０）４部をジメチルアセトアミド７７部、水１部を加熱溶解し、製膜原液とした。
【００２７】
この原液を温度５０℃の紡糸口金部へ送り、外径０．３５ｍｍ、内径０．２５ｍｍの２重スリット管から、芯液としてジメチルアセトアミド６５部、水３５部からなる溶液を吐出させ、中空糸膜を形成させた。その後、温度３０℃、露点２８℃で調湿し、１０ミクロン以下のドライミストを加えた３５０ｍｍのドライゾーン雰囲気を経て、ジメチルアセトアミド２０重量％、水８０重量％からなる温度４０℃の凝固浴を通過させ、８５℃６０秒の水洗工程、１４０℃の乾燥工程を２分通過させた。次いで１８０℃のクリンプ工程を経て得られた中空糸膜を巻き取り、切断し、中空糸膜内側に選択分離層、中空糸膜外側に支持層を持つ乾燥した中空糸膜束とした。この中空糸膜を中空糸膜内表面の面積が１．３ｍ２になるように、ハウジングケースに充填し、両端をポッティングした後、両端部を開口させ、ポートを取り付けることにより、図１に示すような中空糸膜モジュールとした。
【００２８】
この中空糸膜モジュール内に、液体導出入口４を閉じた状態で液体導出入口５の一方（５ａ）から液体導出入口５の他方（５ｂ）に向かって６０℃の温水を５００ｍｌ／ｍｉｎの流速で１分間流し、その後、液体導出入口５の温水出口側（５ｂ）を閉じ、液体導出入口４ｂを開放して中空糸膜を通して中空糸膜外側に６０℃の温水を５００ｍｌ／ｍｉｎの流速で３０秒間流した。続いて、液体導出入口５の一方（５ｂ）を閉じ他方（５ａ）を空けた状態で、液体導出入口４の一方（４ａ）を閉じ、他方の液体導出入口４（４ｂ）から９８ｋＰａの圧空をの送り込むことで、中空糸膜外部を加圧し、中空糸膜外部の水を中空糸膜を通して液体導出入口４ａから押し出した。その後、中空糸膜外部を９８ｋＰａで加圧した状態のまま液体導出入口４ｂを閉じた。
【００２９】
続いて、液体導出入口５ｂから９８ｋＰａの圧空を３０秒間送り込むことで、液体導出入口５ａから中空糸膜の内側の水を流し出した。液体導出入口５ｂからの加圧を止めた後、液体導出入口４ｂを開放し、中空糸膜モジュール内を常圧に戻した。この時、中空糸膜の含水率は中空糸膜の自重のおよそ２６０％であった。その後、５分から１０分毎にリークテストを行った。リークテストは両方の液体導出入口４（４ａ，４ｂ）を開放し、液体導出入口５の一方（５ｂ）を閉じた状態で、他方の液体導出入口５（５ａ）に圧力計をつなぎ、その先を圧空ラインにつなぎ中空糸膜内側を加圧できるようにした。圧空の圧力を８０ｋＰａとし、該空間を２５秒間加圧した。その後、圧力計の外側（中空糸膜モジュールと反対側）で加圧ラインを閉じ、その５秒後の圧力計の値をを読みとり、該空間を該空間を８０ｋＰａで加圧し密閉した後５秒間の圧力降下量を測定した。
【００３０】
この結果を図２に示した。たとえば、５分間での圧力降下量の変化率が５％以下になった時を安定したと見なすと、排水後１０分程度で圧力降下量は安定した。その時の圧力降下量は２．６ｋＰａであった。
実施例２
実施例１と同様のモジュール内に、４０℃の温水を実施例１と同様に流し、実施例１と同様に排水し含水率を２６０％とした。その後、実施例１と同様に、５分から１０分毎にリークテストを行った。この結果を図２に示した。実施例１と同様に、５分間での圧力降下量の変化率が５％以下になった時を安定したと見なすと、排水後１５分程度で圧力降下量が安定した。その時の圧力降下量の値が４．１ｋＰａであった。
実施例３
実施例１と同様のモジュール内に２５℃の水を充填した後、４０℃の恒温槽の中で１５分間保管した。実施例１と同様に排水し含水率を２６０％とした。その後、実施例１と同様に５分から１０分毎にリークテストを行った。この結果を図２に示した。実施例１と同様に、５分間での圧力降下量の変化率が５％以下になった時を安定したと見なすと、排水直後から圧力降下量が安定した。その時の圧力降下量は２．５ｋＰａであった。
比較例１
実施例１と同様のモジュール内に２５℃の温水を充填した後、実施例１と同様に排水し含水率を２６０％とした。その後、実施例１と同様に５分から１０分毎にリークテストを行った。この結果を図２に示した。排水後３０分までは装置の測定限界（９．７９ｋＰａ）以上の圧力降下量を示したため、グラフには示していない。排水後６０分後、圧力降下量は５．２ｋＰａとなったが、圧力降下量は安定していなかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の中空糸膜のリークテスト法によれば、中空糸膜の湿潤状態や膨潤状態などに影響されることなく、短時間で、かつ、精度よくリークを検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による検査方法を適応する中空糸膜モジュールの一例の断面図である。
【図２】図２は、実施例および比較例で記した圧力降下量の時間経過に伴う変動を示すグラフである。
【符号の説明】
１  中空糸膜モジュール
２  ハウジングケース
３  中空糸膜
４ａ、４ｂ  液体導出入口
５ａ、５ｂ  液体導出入口
【図１】
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【図２】
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