(57)【要約】【課題】  ケースハウジングの材質に応じた最適の接着剤を容易に選択できる接着強度の確認試験の提供。【解決手段】  接着剤の接着強度の確認試験であり、２枚の平板１、２の平面同士を接着し、平板２の非接着面を固定手段６で固定し、平板１の非接着面４に対して垂直方向に力を加える接着強度の確認試験をしたとき、最終的に凝集破壊を生じるかどうかを確認する、接着剤の接着強度の確認試験。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースハウジングとケースハウジング内に収容された中空糸膜束を有し、前記ケースハウジングの内壁面と前記中空糸膜束の端部が接着剤で接着一体化されている中空糸膜モジュールであり、
前記接着剤が、前記接着剤を用いてケースハウジングと同材質の２枚の平板の平面同士を接着し、一方の板の非接着面を固定し、他方の板の非接着面に対して垂直方向に力を加える接着強度の確認試験により選択されるものである中空糸膜モジュール。
【請求項２】
接着強度の確認試験において、２枚の平板として、いずれも縦１０ｃｍ、横２．５ｃｍ、厚さ０．４ｃｍのものを用い、２枚の平板の接着面積が１２．５ｃｍ２、５ｃｍ２、又は２．５ｃｍ２であり、接着剤塗布量が５０±１０ｍｇ／ｃｍ２で接着強度の確認試験をする、請求項１記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
ケースハウジングが、ポリスルホン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＡＳ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン又はこれらの繊維強化樹脂、鉄、ステンレススチール、セラミックス、ガラス、及びこれらを組み合わせた多層構造から選ばれる材質からなるものである、請求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
ケースハウジングとケースハウジング内に収容された中空糸膜束を有し、前記ケースハウジングの内壁面と前記中空糸膜束の端部が接着剤で接着一体化されている中空糸膜モジュールの製造方法であり、
ケースハウジング用となる複数の材質について請求項１又は２記載の接着強度の確認試験を予め実施し、各材質における１又は複数の接着剤の接着強度を確認しておくことで、前記材質及びそれら以外の材質のケースハウジングに応じて適正な接着剤を選択する、中空糸膜モジュールの製造方法。
【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及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液出入口を有するケースハウジング内に所要数の中空糸膜束を収容し、ケースハウジング内への液（原水、透過水等）の出入りを前記液出入口のみにより行うタイプの中空糸膜モジュールがあり、このようなタイプのものは、比較的大型のモジュールに適用されることが多い。
【０００３】
しかし、このようなタイプの中空糸膜モジュールを用いて濾過運転するとき、液出入口から逆圧洗浄水等が出入りすることなるため、液出入口に面した位置にある中空糸膜束のみが、逆圧洗浄水等の出入りに伴う圧力を受け続ける結果、複数の中空糸膜束が揺れて、互いに衝突を繰り返すことになる。
【０００４】
このため、ケースハウジングと中空糸膜束は、複数の中空糸膜束が揺れ動くことがないように、必要に応じて支持部材を介して、接着剤で接着一体化されている。このときに用いる接着剤は、主剤と硬化剤の組み合わせからなる２液性の熱硬化性樹脂系接着剤が一般的である。
【特許文献１】特開２００４−８９８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱硬化性樹脂系接着剤で用いる主剤と硬化剤には様々な種類があり、中空糸膜モジュールの組立時においては、複数の主剤と硬化剤を組み合わせて選択使用している。
【０００６】
しかし、中空糸膜モジュールは、高温蒸気を用いた滅菌等をする場合もあり、繰り返し熱ショックが加えられるような場合には、ケースハウジングと中空糸膜束との接合部に隙間が生じてしまい、正常な濾過運転ができなくなる場合があるから、接着剤の選択は重要となる。
【０００７】
本発明は、ケースハウジングの材質に応じて、最適な接着剤を選択使用した中空糸膜モジュール及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、課題の解決手段として、
ケースハウジングとケースハウジング内に収容された中空糸膜束を有し、前記ケースハウジングの内壁面と前記中空糸膜束の端部が接着剤で接着一体化されている中空糸膜モジュールであり、
前記接着剤が、前記接着剤を用いてケースハウジングと同材質の２枚の平板の平面同士を接着し、一方の板の非接着面を固定し、他方の板の非接着面に対して垂直方向に力を加える接着強度の確認試験により選択されるものである中空糸膜モジュールを提供する。
【０００９】
本発明の中空糸膜モジュールにおいて、接着剤の選択手段となる接着強度の確認試験は、次の手順で行うことができる。
【００１０】
(1)まず、中空糸膜モジュールに用いられるものと同じ材質を用いて平板状の２枚の試験片（例えば、いずれも縦１０ｃｍ、横２．５ｃｍ、厚さ０．４ｃｍ）を作製する。
【００１１】
(2)次に、２枚の試験片を所望の接着面積（好ましくは１．０ｃｍ２以上の接着面積であり、例えば、１２．５ｃｍ２、５ｃｍ２、又は２．５ｃｍ２の接着面積であり、接着剤塗布量は５０±１０ｍｇ／ｃｍ２）により接着し、放置する（放置時間は、使用する接着剤の種類により調整する）。
【００１２】
(3)次に、一方の平板の内、接着剤で接着していない部分を固定し、他方の平板に垂直に力をかけて、接着部及びその周辺部分の変化を観察する。
【００１３】
接着強度が充分に強い場合には、試験片に力をかけたとき、接着面では剥離が起こらず、その周辺の試験片が折れる（破壊される）、いわゆる凝集破壊が起こる。一方、接着強度が充分でない場合には、試験片に力をかけたとき、接着部分に剥離が生じる。このため、非接着部分に凝集破壊が起こるか、接着部分に剥離が生じるかを観察することで、接着剤の接着強度を評価できる。
【００１４】
更に、接着剤の組成をいろいろと変化させ、接着条件は同じにして、上記の確認試験（比較試験）をすることで、最適な接着剤組成を選択することができる。また、２枚の試験片の接着面積、接着剤塗布量、硬化温度等の接着条件を変化させ、上記の試験をして接着強度を評価することで、最適な接着条件を選択することができる。
【００１５】
このように、より接着強度の高い接着剤を用いることにより、繰り返し熱ショックを受けるような使用状態であっても、ケースハウジングと中空糸膜束との間で剥離して、隙間が生じることが防止される。
【００１６】
本発明は、課題の他の解決手段として、ケースハウジングが、ポリスルホン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＡＳ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン又はこれらの繊維強化樹脂、鉄、ステンレススチール、セラミックス、ガラス、及びこれらを組み合わせた多層構造から選ばれる材質からなるものである、請求項１〜３のいずれかに記載の中空糸膜モジュールを提供する。
【００１７】
本発明は、他の課題の解決手段として、
ケースハウジングとケースハウジング内に収容された中空糸膜束を有し、前記ケースハウジングの内壁面と前記中空糸膜束の端部が接着剤で接着一体化されている中空糸膜モジュールの製造方法であり、
ケースハウジング用となる複数の材質について請求項１又は２記載の接着強度の確認試験を予め実施し、各材質における１又は複数の接着剤の接着強度を確認しておくことで、前記材質及びそれら以外の材質のケースハウジングに応じて適正な接着剤を選択する、中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。
【００１８】
ケースハウジング用となる複数の材質について、予め複数の接着剤を用いた接着強度の確認試験をしておき、データを蓄積しておけば、確認試験をした材質以外の材質のケースハウジングを用いる場合であっても、蓄積データから類推される最適な接着剤を選択使用できるようになるほか、蓄積データを元に、少数の接着剤を選択して試験することができるため、多数の接着剤についての確認試験をする煩雑さや不経済が回避される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の中空糸膜モジュールは、ケースハウジングの材質に応じて高い接着強度を付与できる接着剤を選択使用しているので、繰り返し熱ショックを受けるような使用状態におかれた場合でも、ケースハウジングと中空糸膜束の接合部が剥離して隙間が生じるようなことがない。
【００２０】
そして、本発明の製造方法では、接着強度の確認試験により選択された接着剤を用いることで、中空糸膜モジュールのケースハウジングの材質に応じた最適な接着剤を容易に選択使用することができるので、製品の信頼性が向上されるほか、新規な材質のケースハウジングを用いる場合にも容易に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１〜図３により、本発明の実施の形態を説明する。図１は、中空糸膜モジュールの縦方向の断面図、図２及び図３は、接着強度の確認試験方法の説明図である。
【００２２】
中空糸膜モジュール１０は、筒状本体部１２と、上部キャップ１４と下部キャップ１５とから外殻（ケースハウジング）が形成されている。なお、下部キャップ１５を設けずに、筒状本体部１２の下部を閉塞して底部を設けても良い。
【００２３】
これらの筒状本体部１２、上部キャップ１４、下部キャップ１５は、ポリスルホン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＡＳ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素含有樹脂、これらの繊維強化樹脂、鉄、ステンレススチール、セラミックス、ガラス等を挙げることができ、これらを組み合わせた多層構造であっても良い。
【００２４】
上部キャップ１４には、フランジ１４ｂを有する上部出入口（濃縮液出口、透過水出口、逆圧洗浄水の供給口又は原水供給口）１４ａが設けられており、下部キャップ１５には、フランジ１５ｂを有する下部液出入口（原水供給口、濃縮液出口、透過水出口、又は逆圧洗浄水の供給口）１５ａが設けられている。
【００２５】
上部出入口１４ａには、例えば濃縮液ラインを形成するパイプ４０を接続するが、このとき、上部出入口１４ａのフランジ１４ｂと、パイプ４０のフランジ４１との間にはシール材を介在させることが望ましい。
【００２６】
下部出入口１５ａには、例えば原水供給ラインを形成するパイプ４２を接続するが、このとき、上部出入口１５ａのフランジ１５ｂと、パイプ４２のフランジ４３との間にはシール材を介在させることが望ましい。
【００２７】
筒状本体部１２の側面中央部には、前記側面から外側に突き出た状態で、筒状の透過水出入口２０（以下、２０は透過水出入口とするが、原水供給口又は濃縮液出口にすることもできる。）が設けられている。これらの透過水出入口２０の開口部側には、フランジ２２を有する透過水キャップ２１が取付られている。透過水キャップ２１は、先端にフランジ４５を有する透過水ラインを形成するパイプ４４とシール材を介して接続される。
【００２８】
中空糸膜束１６は、複数本の中空糸膜の一端又は両端が接着剤１８で一体化された小さな束の集合体であり小さな束同士は、それらの両端部において互いに接しているが、接着剤１８で一体化されていない。一番外側の中空糸膜束１６は、接着剤１８により筒状本体部１２端部の内壁面に固着されている。
【００２９】
なお、特許文献１（特開２００４−８９８００号公報）の図２〜図５に示され、同公報の段落３７〜段落４４において説明されたような補強材５０を用いて、筒状本体部１２の内側に補強材５０を配置し、更にその内側に中空糸膜束１６を配置して、筒状本体部１２、補強材５０及び中空糸膜束１６を接着剤で接着一体化してもよい。
【００３０】
本発明では、接着剤として熱硬化性接着剤（常温硬化型又は加熱硬化型を含む）を用いることができ、例えば、尿素樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、レソルシノール樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着剤、ポリウレタン接着剤、ビニルウレタン接着剤を挙げることができる。
【００３１】
接着剤による接着方法は、公知の遠心接着法（遠心成型法）（特開昭５１−９３７８８号公報、特開昭５２−３８７９７号公報、特開昭６１−１７１５０３号公報、特開昭６１−１７１５０４号公報等）を適用することができる。
【００３２】
本発明で用いる接着剤１８は、公知の接着剤の中で、ケースハウジング（筒状本体部１２）と同材質の平板１と平板２の平面同士を接着し（接着面３）、平板２の非接着面５を固定手段（万力等）６で固定し、平板１の非接着面４に対して垂直方向（図３中の矢印方向）に力を加える（矢印方向に押圧する又は引っ張る）接着強度の確認試験により選択することができる。
【００３３】
具体例として、平板１と平板２は、縦１０ｃｍ、横２．５ｃｍ、厚さ０．４ｃｍのものを用い、平板１と平板２の接着面積（図中の両矢印の長さ範囲）は、１２．５ｃｍ２、５ｃｍ２、又は２．５ｃｍ２とし、接着剤塗布量は４５ｍｇ／ｃｍ２として試験をしたとき、より少ない接着面積でも剥離せず、周辺部が凝集破壊を起こす接着剤を選択することができる。
【００３４】
本発明では、上記した接着剤の接着強度の確認試験をすることで、ケースハウジング（筒状本体部１２）の材質に応じた最適な接着剤を、簡単にかつ確実に選択使用することができる。
【００３５】
本発明の中空糸膜モジュール１０では、ケースハウジング（筒状本体部１２）と中空糸膜束１６が強固に接着一体化されているから、液の出入り（例えば、逆圧洗浄水の供給）に伴う流れによって中空糸膜束１６同士が揺れて衝突を繰り返し、破損することが防止される。
【００３６】
また中空糸膜束１６の殺菌を目的として、中空糸膜モジュール１０が高温蒸気雰囲気に曝されて熱ショックを受けた場合でも、ケースハウジング（筒状本体部１２）と中空糸膜束１６の接合部が剥離することはないから、安定した濾過性能を維持できる。
【００３７】
本発明の中空糸膜モジュールの製造方法では、次の方法により、使用するケースハウジングの材質に応じて最適な接着剤を容易に選択することができる。なお、ケースハウジングの材質は、ポリスルホン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＡＳ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン又はこれらの繊維強化樹脂、鉄、ステンレススチール、セラミックス、ガラス、及びこれらを組み合わせた多層構造等から複数を選ぶことができる。
【００３８】
ケースハウジングの材質として、例えば、代表的な材質Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥを選択して、それぞれについて１又は複数の接着剤を用いた接着強度の確認方法を実施し、各材質に最適な接着剤〔特定の材質に適した接着剤のほか、複数の材質（例えば、材質Ｂ、Ｃ）にまたがって適した接着剤〕についてのデータを蓄積しておく。このとき、接着剤の接着条件、接着剤の塗布量等の複数の条件を変化させておくことで、前記データの信頼性を高めることができる。
【００３９】
そして、材質Ｂに類似した材質Ｂ’（合成樹脂であれば分子構造等で把握できる）を使用するとき、材質Ｂに適した接着剤をそのまま使用するか、再度、材質Ｂ’について接着強度を確認すればよい。また、新規な材質Ｘを用いる場合も、類似した材質のデータから接着剤を類推して試験することで、多数の接着剤の接着強度を全て試験することの煩雑さや不経済がなくなる。
【実施例】
【００４０】
実施例１（接着強度の確認試験）
中空糸膜モジュールのケースハウジングの材質として汎用されているポリスルホン（商品名ＰＳＦプレートＰ，タキロン社製）製の２枚の平板（いずれも縦１０ｃｍ、横２．５ｃｍ、厚さ０．４ｃｍ）を用いた。
【００４１】
接着長さは、５ｃｍ、２ｃｍ又は１ｃｍとし、接着剤塗布量は４５ｍｇ／ｃｍ２とした。接着剤は、表１に示すものを用いた。
【００４２】
このような条件にて、図２、図３に示す方法（固定手段６は万力を使用した）により、接着強度を確認した。なお、非接着面４の全面は、３００ｍモンキーレンチにより押圧した。結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
2007044665.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】中空糸膜モジュールの縦断面図。
【図２】接着剤の接着強度の確認試験方法の説明図。
【図３】接着剤の接着強度の確認試験方法の説明図。
【符号の説明】
【００４５】
１、２  試験用の平板
３  接着面
４、５  非接着面
６  固定手段
１０  中空糸膜モジュール
１２  筒状本体部
１４  上部キャップ
１５  下部キャップ
１６  中空糸膜束
１８  接着剤
２０  透過水出入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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