(57)【要約】【課題】  切断面の平滑性が高く、中空糸膜内部の切削屑残りを抑制させた中空糸膜モジュールの製造方法を提供すること。【解決手段】  中空糸膜をケース内にポッティング材で固定し、ポッティング材をケースと共に切断する中空糸膜モジュールの製造方法であって、ポッティング材固定部をケースと共に回転刃２０で切断した後にスライス刃２１により切断することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜をケース内にポッティング材で固定したポッティング材固定部を前記ケースと共に切断する中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記ポッティング材固定部を前記ケースと共に回転刃で切断した後にスライス刃により切断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２】
前記回転刃はチップソーであることを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記回転刃の回転速度は３０００ｒｐｍ以上４０００ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記スライス刃により切断する前記ポッティング材固定部の厚みは０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記回転刃、スライス刃の少なくとも一方の送り速度が２０００ｍｍ／ｍｉｎ以上１２０００ｍｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記ポッティング材固定部の切断時に切り屑を集塵することを特徴とする請求項１〜５のいずかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記ポッティング材固定部の切断時は、前記スライス刃による切断面からホルダによる前記ケースの把持部までの距離が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の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、中空糸膜をケースに封止固定した後の端面を切断し、中空糸開口部を設ける中空糸膜モジュール製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜モジュールは医療用、気体分離等の様々な分野に用いられている。中でも上水処理や浄水器用途として精密ろ過、限外ろ過等に多用されている。ポッティング材によって中空糸の束の両端又は一端をケースに集束固定させ、固定部を中空糸膜ごと切断し、中空糸のろ過側出口として開口させる方法が一般的に知られている。
【０００３】
切断方法としてはポッティング材固定部をスライス刃によって切断する方法がある。また、刃物を回転軸に取り付けた回転刃によって切断する方法もあり、一段階で切断する方法や粗切り用と仕上げ用の２段階で切断する方法がある。
【０００４】
しかしながら、スライス刃のみによる切断では特にモジュールの径が大きい際、刃先に長時間負荷がかかり、刃こぼれが発生しやすいことがあった。また、スライス刃のみで切断する厚みが厚い際は切削抵抗が大きくなり、刃こぼれの発生や中空糸膜モジュール側の変形が起きしやすいという不都合があった。また、ケースから突出したポッティング材の部分のみを、硬度が低い状態の時にスライス刃によって切断する方法があるが、ケースに覆われていないポッティング材の部分を切断すると、切断時にポッティング材固定部が変形してしまい、平滑性に劣る切断面となることがあった。また、回転刃による一段階の切断方法では切削屑や切断バリが中空糸膜の開口部に発生してしまうことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６５０４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題に鑑み、本発明は、切断面の平滑性が高く、中空糸膜内部の切削屑残りを抑制させた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
【課題を解決するための手段】
【０００７】
中空糸膜をケース内にポッティング材で固定したポッティング材固定部を前記ケースと共に切断する中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記ポッティング材固定部を前記ケースと共に回転刃で切断した後にスライス刃により切断することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。
【０００８】
また、前記回転刃はチップソーであることが好ましい。
【０００９】
また、前記回転刃の回転速度は３０００ｒｐｍ以上４０００ｒｐｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
また、前記スライス刃により切断された前記ポッティング材固定部の厚みは０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
また、前記回転刃と前記スライス刃の少なくとも一方の送り速度が２０００ｍｍ／ｍｉｎ以上１２０００ｍｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【００１２】
また、前記ポッティング材固定部の切断時に切り屑を集塵することが好ましい。
【００１３】
また、前記ポッティング材固定部の切断時は前記スライス刃による切断面からホルダによる前記ケースの把持部までの距離が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
中空糸膜をケース内にポッティング材で固定し、ケースと共に中空糸膜のポッティング材固定部を回転刃で切断した後にスライス刃によって切断することで平滑性に優れ、中空糸膜内部への切削屑残りを抑制させた中空糸膜モジュールを得ることができる。
【００１５】
回転刃はチップソーであることによって切削抵抗を抑えることができ、よりケースやポッティング材の硬度が高い部材でも対応することができる。
【００１６】
回転刃の回転速度は３０００ｒｐｍ以上であれば切削抵抗が十分に抑えられ、より刃物や装置への負担を小さくすることができ、また平滑性が高い切断が可能となる。また、回転数は４０００ｒｐｍ以下であれば駆動部の騒音や消費電力を抑えることができる。
【００１７】
スライス刃により切断された固定部の厚みは２．０ｍｍ以下であれば切削抵抗による刃物や中空糸膜モジュールへのダメージを抑制することができる。また、０．５ｍｍ以上であれば回転刃によって発生した中空糸膜内部の切削屑残りを効果的に除去することができる。
【００１８】
回転刃とスライス刃の少なくとも一方の送り速度が２０００ｍｍ／ｍｉｎ以上であれば切断工程の所用時間として好ましく、１２０００ｍｍ／ｍｉｎ以下であれば刃物の欠け等の破損を防止することができ、中空糸膜モジュールのキズの発生を防ぐことができる。
【００１９】
切断時に切り屑を集塵することで屑の中空糸膜モジュールへの付着や装置外部への飛散を抑制することができる。
【００２０】
ポッティング材固定部の切断時は、スライス刃による切断面からホルダによるケースの把持部までの距離が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であれば、切削抵抗によるケースの変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を示す切断前の中空糸膜モジュールの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す切断前の中空糸膜モジュールの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す切断装置の正面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す切断装置の横面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す切断工程の位置関係を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の望ましい一実施形態例について図を参照しながら説明する。
【００２３】
本発明における中空糸膜モジュールの構成は図１に示すように、ケース２と中空糸膜束３とポッティング材固定部４である。中空糸膜束３はＵ字状に折り曲げた状態でケース２内部に収納され、中空糸膜束３の端部が、ポッティング材によりケース２に封止固定されている。中空糸膜束３のケース内への充填状態はＵ字状の中空糸膜束を複数入れたものや、Ｕ字状以外にもストレートのままケース両端に固定されたものや両端を目止めしたうえで一方の端部を封止固定する方法もある。本発明はこれら中空糸膜の充填状態を限定しないが、Ｕ字状に折り曲げて端部を封止固定した方が工程の簡略化ができ、コスト的に好ましい。中空糸膜束３を封止固定しているポッティング材固定部４を刃物で切断することで中空糸膜の開口状態が得られる。
【００２４】
ケース２は円筒形状以外に三角、四角等の多角形の形状や凹凸形状などを有するものであってもよい。材質には、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）やＡＳ（アクリロニトリル・スチレン共重合体）が好まれるがＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）などの樹脂が用いることができる。
【００２５】
中空糸膜には、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリイミド等がよく用いられる。
【００２６】
ポッティング材にはポリウレタン樹脂を使用している。ケース２と中空糸膜束３の間ならびに中空糸膜間を封止できればよく、流動性を有する主剤と硬化剤とを混合して反応硬化させる二液混合型のエポキシ樹脂やフェノール樹脂も取り扱いやすく、好ましい。また、ポッティング時は中空糸膜内部にポッティング材が流入しないように中空糸膜先端は目止めされている。
【００２７】
切断前の状態は図２の中空糸膜モジュール１０のようにポッティング材固定部４がケース２から突出している形状となっている。この形状に限らず、中空糸膜モジュール１１のようにケース２に覆われているもの、中空糸膜モジュール１２のようにポッティング材固定部４の端部がケースに覆われていない形状等がある。
【００２８】
次に切断装置構成を図３と図４に基づいて、説明する。
【００２９】
切断装置は回転刃２０とスライス刃２１を有しており、回転刃２０とスライス刃２１は同一のスライドユニット２４に取り付けられている。中空膜モジュール１０はホルダ２３によって把持されるようになっている。また、集塵機２６と集塵機２６につながる吸引口２７を備えている。回転刃２０とスライス刃２１を別々のスライドユニット２４に取り付けてもよいが、同一のスライドユニット２４に取り付けた方が刃物を移動させるための駆動機構は一つでよいため好ましい。
【００３０】
回転刃２０とスライス刃２１の材質は超硬合金であり、ケース２やポッティング材固定部４を切断するのに十分な強度と耐久性がある。ハイス鋼やステンレス鋼、コバルト合金、セラミックス等を刃の材料に用いることができる。また、回転刃２０は複数の刃の先端に超硬チップが設けられているチップソーを用いることで回転刃２０によって切断する際の切削抵抗を抑えることができ、よりケース２やポッティング材の硬度が高い部材でも対応することができるため部材の種類に制限が少なくなる。本発明においてスライス刃とは切断方向へ刃を移動させることで中空糸膜モジュールの端部であるポッティング材固定部を切断する非回転刃のことをいう。スライス刃は例えば切断方向へ直線的な移動をする切断方法がある。その他にも、切断方向に対して垂直方向成分へも刃を移動させ、則ち切断方向に対して斜めに移動させながら切断してもよい。垂直方向への移動は往復運動としてもよい。スライス刃２１の刃角度は１０°以上４０°以下が好ましく、角度が小さいと刃の先端部分の強度が不十分となることがあり、角度が大きいと切断部分への負荷が大きくなることがある。
【００３１】
切断時の位置関係について図５に基づいて、説明する。
【００３２】
切断する中空糸膜モジュールをガイド上へセットし、シリンダ２２により中空糸膜モジュールの切断面側の反対側を押して、固定部材であるホルダ２３内へ押し込む。ホルダ２３は中空糸膜モジュールの外周面の全周を切断面からの距離が０．１ｍｍ以上の位置から２ｍｍまでの幅で把持する。望ましくはクリアランスとして切断面からホルダまでの距離を０．２ｍｍ設けるとよい。ホルダ２３により中空糸膜モジュールの全周を把持することで切削抵抗によるケースの変形をいずれの方向に対しても抑えられ望ましい。また、ホルダへ挿入する方法以外にも中空糸膜モジュール外周面を少なくとも２方向以上の多方向からクランプにて把持して固定する方式としてもよい。固定部材がクランプによる場合は、一種類の固定部材によって固定可能な中空糸膜モジュールの形状がある程度フレキシブルになるため、形状が異なる中空糸膜モジュールに対して固定部材を交換する操作を省ける場合がある。
【００３３】
シリンダ２２によりホルダ２３内へ挿入された中空糸膜モジュールはケース２の段差部分にホルダ２３を当接させて位置決めを行うことができる。当接させる部分はケース２の段差部以外にもポッティング材の先端やケース２の端部や凹凸部でもよい。クランプによる把持の場合は上記と同じようにケース２の段差部等を基準とする方法や中空糸膜モジュールの端部を基準とした位置決めをすることができる。回転刃２０とスライス刃２１が図３の回転刃２８とスライス刃２９の位置まで移動することにより、ポッティング材固定部４はまず回転刃により切断され、その後スライス刃により切断される。回転刃による切断後さらにスライス刃２１により切断することで切断側端面を平滑にし、回転刃２０による切断で発生する切削屑を除去することができる。スライス刃２１で切断する厚みは０．５ｍｍ以上とすることで中空糸内部の切削屑を効果的に除くことができ、２．０ｍｍ以下であれば切断時の切削抵抗を抑えることでき、刃物と中空糸膜モジュールへの負担を軽減できる。切断後、回転刃２０とスライス刃２１の原点位置に戻る。
【００３４】
回転刃２０による切断位置は任意に設定することができ、得るべき製品寸法からスライス刃２１で切断する幅を加味した位置で切断すればよい。中空糸膜束３の先端はポッティング材が中空糸膜内に流入しないように目止めしてあるため、この目止め部分より厚く切断することで中空糸の開口状態を得ることができる。
【００３５】
切断速度となるスライドユニット２４の移動速度は１２０００ｍｍ／ｍｉｎ以下の速度で切断することで中空糸膜モジュールと刃物の両者への負担を軽減でき、中空糸膜モジュールと刃物の破損を防ぐ事ができる。
【００３６】
スライドユニット２４の移動の区間内に中空糸膜モジュールを複数個配置させることで一度のスライドにより複数個の切断ができるため効率がよい。図３では２個同時に切断する場合を示しており、さらに配置数を多くすれば一個当たりの切断時間を短縮できるが、装置の大きさに影響するので切断する中空糸膜モジュール寸法から最適の切断個数を選べばよい。
【００３７】
回転刃２０はインダクションモータ２５により３５００ｒｐｍで回転させる。回転速度は３０００ｒｐｍ以上であれば切削抵抗が十分に抑えられ、より刃物や装置への負担を小さくすることができ、また平滑性が高い切断が可能となる。スライドユニット２４の移動方向は水平方向以外に鉛直方向や斜め方向としてもよい。また、回転刃２０とスライス刃２１の位置を固定し、中空糸膜モジュールをスライドユニットにより移動させ、切断する方法でもよい。
【００３８】
回転刃２０による切断と同時に切削屑を集塵機２６により集塵している。回転刃２０の回転によって切削屑が飛散する位置、すなわち中空糸膜モジュールから回転刃２０の刃が抜ける方向に吸引口２７を設けることで、より効果的に集塵することができ、中空糸膜モジュールへの屑の付着を防止できる。また、装置の外部へ屑の飛散を防止することができる。集塵機２６の排風量は３．５ｍ２／ｍｉｎ以上であり、切断時のみ駆動させることで効率良く運転することができる。また、切断時には中空糸膜モジュールや回転刃、スライス刃に対して気体を噴射する機構を設けてもよく、切削屑が中空糸膜モジュールへ付着することをより効果的に抑制する事ができる。
【００３９】
回転刃２０を回転させている時やスライドユニット２４が稼動している時に人体の一部が刃に触れないようにエリアセンサを設け、万一人の手が装置内の切断部付近に入れば自動的に駆動部を停止する機構を設けている。刃物周りを囲い、人体が入らないようにすると共に、切断工程の開始スイッチは両手同時押しとすることで切断開始時に人体が入っていることを未然に防ぐことができる。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］
外径７０ｍｍ長さ９０ｍｍのケースを用いて中空糸膜のポッティング材固定部をケースと共に３５００ｒｐｍの回転数のチップソーで切断した後スライス刃により切断した。スライドユニットの送り速度は７０００ｍｍ／ｍｉｎとし、スライス刃により切断する厚みは２．０ｍｍとした。切断後の端面は平滑であり、基準面であるケース段差部からの寸法差は±０．５ｍｍの範囲に入っていた。また、中空糸膜内部への切削屑残りが極めて少ない中空糸膜モジュールを得ることができた。
［比較例１］
外径７０ｍｍ長さ９０ｍｍのケースを用いて中空糸膜のポッティング材固定部をケースと共に３５００ｒｐｍの回転数のチップソーのみで切断したところ、平滑な切断面は得られ、基準面であるケース段差部からの寸法差は±０．５ｍｍの範囲に入っていたものの、中空糸内に切断屑残りが多量に存在した。
［比較例２］
外径７０ｍｍ長さ９０ｍｍのケースを用いて中空糸膜のポッティング材固定部のケースから突き出た部分をスライス刃で切断したところ、中空糸膜内部への切削屑残りが極めて少なかったが、ケースで覆われていない部分をスライス刃のみで厚く切断するため、切断中に負荷される抵抗によってポッティング材固定部が変形されつつ切断されることにより、平滑性が悪く、基準面であるケース段差部からの寸法差は±０．５ｍｍ以上であった。
【符号の説明】
【００４１】
１ ：固定部切断後の中空糸膜モジュール
２ ：ケース
３ ：中空糸膜束
４ ：ポッティング材固定部
５ ：中空糸膜開口部
１０：中空糸膜モジュール
１１：中空糸膜モジュール
１２：中空糸膜モジュール
２０：回転刃
２１：スライス刃
２２：シリンダ
２３：ホルダ
２４：スライドユニット
２５：インダクションモータ
２６：集塵機
２７：吸引口
２８：回転刃
２９：スライス刃
【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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