(57)【要約】【課題】高温、高圧の混合液を中空糸膜の中空内部に投入して混合液を構成物質として分離可能であり、混合液を中空糸膜の外部に投入して分離するときに発生しうる供給液のチャンネリング現象を根本的に防止可能であり、混合液の単位体積当たりの膜表面との接触率を高めて透過分離効率を高めることのできる中空糸内部投入用の中空糸膜を提供する。【解決手段】本発明は、分離する混合液を中空糸膜の中空内部に投入して活性層を含む多孔性膜を透過させる中空糸内部投入用の中空糸膜に係り、中空を有する管状の活性層膜を成形し、その外表面に直接的に高分子繊維ブレード、金属線ブレードまたは高分子繊維と金属線の混造ブレードを編造して、中空内部に高温、高圧の混合液を投入する場合に活性層膜が膨張することを抑えるようにした。【選択図】図１Ａ
2009297642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空を有する管状の活性層膜を成形し、前記活性層膜の外表面に直接的に、高分子繊維と金属線との混造ブレードを編造して、前記活性層膜の中空内部に高温、高圧の混合液を投入する場合に活性層膜が膨張することを抑えるようにしたことを特徴とする、中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項２】
前記活性層膜は、外部の位置する多孔性層と、内部に位置して前記多孔性層よりも緻密な活性層と、を有する複合膜であることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項３】
前記ブレード編造に用いられる高分子繊維は、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ポリプロピレンおよびポリエチレンのうちから選ばれた１または２以上の繊維であることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項４】
前記ブレード編造に用いられる金属線は、銅線、ニッケル線、ステンレス鋼線、錫線およびニクロム線のうちから選ばれた１または２以上の金属線であることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項５】
前記管状の活性層膜と前記ブレードとの間に緊密性を維持するために、前記編造前における活性層の中空糸膜の外径が、活性層の中空糸膜なしに編造されたブレードの内径よりも１．１倍〜３．０倍の直径を有することを特徴とする、請求項１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項６】
前記高分子繊維は、１００〜５００デニールの太さを有する１０〜４００個の繊維フィラメントを単一筋に集束させたヤーンであることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項７】
前記金属線は、０．０５〜０．４０ｍｍの直径の単一金属線であるか、または、薄い金属線２〜５本を単一筋に合糸した集合金属線であることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項８】
前記ブレードを編造するのに用いられる前記高分子繊維または前記金属線は、全体筋数が１０〜８０筋であることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項９】
前記ブレードは、編造機に予め形成された前記管状の活性層膜を芯に供給しながらその外部に高分子繊維、金属線、または高分子繊維と金属線の両方を編造して形成したことを特徴とする、請求項１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項１０】
前記金属線は、編造前に予め前記高分子繊維と合糸して単一筋を形成するか、または、金属線だけで単一筋を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項１１】
金属線だけで単一筋を形成した前記金属線の太さは、前記高分子繊維と合糸する金属線の太さよりも太いことを特徴とする、請求項１０に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項１２】
前記高分子繊維と金属線との混造ブレードは、前記金属線の筋数または前記高分子繊維と合糸した金属線の筋数が、全体の編造糸筋数の５〜３０％であることを特徴とする、請求項１または１１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項１３】
前記ブレードにおける各金属線は、隣り合う金属線と等間隔を維持しながら編造されたことを特徴とする、請求項１２に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【請求項１４】
前記活性層膜は、ナノ透過膜、逆浸透膜、蒸気透過膜、透過蒸発膜または気体透過膜であることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中空糸膜に係り、さらに詳しくは、分離する混合液を中空糸膜の中空の内部に投入して活性層を含む多孔性膜（以下、単に「活性層膜」と称する。）を透過させる中空糸内部投入用の中空糸膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、中空糸膜により混合液を分離する場合、分離する混合液（以下、「供給混合液」とも称する。）を中空糸膜の外部に投入して圧力を加えて中空糸膜を透過した物質が中空に排出されるようにする。これは、中空の内部に分離する混合液を投入して圧力を加える場合、膜が耐える強度が弱くて５−１０気圧において膜が破壊されるためである。
【０００３】
従来、高分子繊維などにより編造したブレードの外表面に活性層膜を形成したブレード強化中空糸膜が用いられている。しかしながら、ブレード強化中空糸膜も分離する混合液を中空内部に投入して混合液を分離するには以下の短所がある。
【０００４】
すなわち、高分子繊維ブレードの外表面に塗布された活性層膜の場合、中空糸の外部に加えられる圧力（外圧）に対してはブレードが強化材の役割を果たしてある程度耐えることはできるものの、中空の内部に供給された混合液を投入して圧力を加える場合、加えられる内圧がブレードの隙間を介してその外表面に塗布された活性層に直接的に働くため、活性層膜が破壊され易いという短所がある。このように内圧に対する中空糸膜の脆弱性のために供給混合液を中空糸膜の外部に投入し、透過された物質を中空糸膜の中空の内部から回収することが中空糸膜による混合液分離の一般的な方法である。
【０００５】
しかしながら、このような混合液の外部投入透過物の中空内部への回収方法は、膜モジュール内に不要な空間を発生してしまい、多くの供給混合液が必要となり、供給混合液単位体積当たりの膜表面との接触率が低くなって必要な膜面積が高くなる。特に、中空糸膜バンドルの内部において供給混合液が中空糸間において中空糸の長さに沿って流れることにより、供給混合液膜を形成するチャンネリング現象が起こり、種々の供給混合液を投入する場合、供給混合液間における混合が上手くなされず、結果として分離効率を低下させる要因にもなる。
【０００６】
ブレード強化中空糸膜を構成するブレードは、主として高分子繊維により編造されるが、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが用いられ、高温の分離膜工程に用いられる中空糸膜の場合、ガラス繊維をブレードの材料として用いることもある。高分子繊維を用いてブレードの形に織造するときに用いられる繊維、ヤーンを構成するフィラメントの太さ（デニール）、フィラメントの数、そして織造に用いられるヤーンの筋数に応じてブレードの厚さ及び内径が決められる。使用用途に応じて適切な高分子繊維材料を選定してはいるものの、ブレード強化中空糸膜は主として常温下で非溶媒性の溶液を処理する膜分離工程に制限的に使用している。ブレード強化により膜の引っ張り強度、すなわち、膜の長手方向への負荷には極めて優れた特性を示すものの、膜の表面に垂直に働く負荷、特に、中空糸膜の内部から外部に加えられる圧力に対しては劣悪な特性を示すためである。例えば、高分子繊維ブレード強化中空糸膜は２０気圧以上の圧力の逆浸透膜分離工程において中空内部に供給混合液が投入される場合、ブレードが圧力により放射線方向に膨張されて、その結果、ブレード上に塗布された活性層膜が損傷を負って膜の性能の低下を引き起こしてしまう。このため、分離しようとする混合液を高温、高圧下で中空糸膜の中空内部に供給するとき、中空糸膜の耐圧性を増大するためにブレードを中空糸膜の外部に編造することはあまり役立つものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の中空糸膜の問題点を改善するためになされた本発明は、高温、高圧の混合液を中空糸膜の中空内部に投入して混合液を構成物質として分離可能な中空糸内部投入用の中空糸膜を提供するところにその目的がある。
【０００８】
本発明の他の目的は、混合液を中空糸膜の外部に投入して分離するときに発生しうる供給液のチャンネリング現象を根本的に防止可能な中空糸内部投入用の中空糸膜を提供するところにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、混合液の単位体積当たりの膜表面との接触率を高めて透過分離効率を高めることのできる中空糸内部投入用の中空糸膜を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、中空を有する管状の活性層膜を成形し、前記活性層膜の外表面に直接的に高分子繊維と金属線との混造ブレードを編造して、前記活性層膜の中空内部に高温、高圧の混合液を投入する場合に活性層膜が膨張することを抑えるようにした中空糸内部投入用の中空糸膜が提供される。
【００１１】
前記活性層膜は、外部の位置する多孔性層と、内部に位置して前記多孔性層よりも緻密な活性層と、を有する複合膜であってもよい。
【００１２】
前記ブレード編造に用いられる高分子繊維は、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ポリプロピレンおよびポリエチレンのうちから選ばれた１または２以上の繊維であることが好ましい。
【００１３】
前記ブレード編造に用いられる金属線は、銅線、ニッケル線、ステンレス鋼線、錫線およびニクロム線のうちから選ばれた１または２以上の金属線であることが好ましい。
【００１４】
前記管状の活性層膜と前記ブレードとの間に緊密性を維持するために、前記編造前における活性層の中空糸膜の外径が、活性層の中空糸膜なしに編造されたブレードの内径よりも１．１倍〜３．０倍の直径を有することが好ましい。
【００１５】
前記高分子繊維は、１００〜５００デニールの太さを有する１０〜４００個の繊維フィラメントを単一筋に集束させたヤーンであることが好ましい。
【００１６】
前記金属線は、０．０５〜０．４０ｍｍの直径の単一金属線であるか、または、薄い金属線２〜５本を単一筋に合糸した集合金属線であることが好ましい。
【００１７】
前記ブレードを編造するのに用いられる前記高分子繊維または前記金属線は、全体筋数が１０〜８０筋であることが好ましい。
【００１８】
前記ブレードは、編造機に予め形成された前記管状の活性層膜を芯に供給しながらその外部に高分子繊維、金属線、または高分子繊維と金属線の両方を編造して形成したことが好ましい。
【００１９】
前記金属線は、編造前に予め前記高分子繊維と合糸して単一筋を形成するか、または、金属線だけで単一筋を形成したことが好ましい。
【００２０】
金属線だけで単一筋を形成した前記金属線の太さは、前記高分子繊維と合糸する金属線の太さよりも太いことが好ましい。
【００２１】
前記高分子繊維と金属線との混造ブレードは、前記金属線の筋数または前記高分子繊維と合糸した金属線の筋数が、全体の編造糸筋数の５〜３０％であることが好ましい。
【００２２】
前記ブレードにおける各金属線は、隣り合う金属線と等間隔を維持しながら編造されたことが好ましい。
【００２３】
前記活性層膜は、ナノ透過膜、逆浸透膜、蒸気透過膜、透過蒸発膜または気体透過膜であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
上述した構成を有する本発明によれば、高温、高圧の供給混合液を中空糸膜の中空内部に投入して混合液を構成物質として分離することができ、供給混合液が中空糸膜内部に流れることから、膜モジュール内における不要な空間が最小となり、結果として、供給混合液単位体積当たりの膜表面との接触率が高くなって必要膜の面積が狭まり、中空糸膜の外部に供給液を投入するときに発生するチャンネリング現象を根本的に解消できるだけではなく、外部のブレード層が透過物の流れに対するスペーサの役割を果たして圧力降下現象を最小化できることから、モジュールの長さを圧力降下による制限なしに設定することができ、供給混合液を中空糸の内部に流すことにより、外部への熱損失を最小化することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜は、中空を有する管状の活性層膜を成形し、その外表面に直接的に高分子繊維ブレード、金属線ブレードまたは高分子繊維と金属線の混造ブレードを編造して、中空内部に高温、高圧の混合液を投入する場合に活性層膜が膨張することを抑えるようにしたところにその特徴がある。すなわち、本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜は、中空を有する管状の活性層膜の外表面に直接、高分子繊維を編みこんで形成されたブレード、金属線を編みこんで形成されたブレード、あるいは高分子繊維と金属線を一緒に編みこんで形成されたブレードを設けたものである。
【００２７】
高分子材質の中空糸膜の本質的な耐圧性の制限のために、中空糸膜の内部に高圧の供給混合液を投入した後に分離するためには、供給混合液の圧力に耐えうる十分な中空糸膜の機械的な強度が確保されなければならない。混合物が中空内部に投入される中空糸膜においてブレードにより機械的な強度を確保しようとする場合には、ブレードが活性層膜の外部に位置しなければならない。このために、本発明は、管状の活性層膜を形成し、その外部にブレードを直接的に編造する。この場合、中空糸膜の内部に加えられる圧力を強化材として優れた機械的特性を有するブレードが全面に亘って中空糸膜を支持することができる。このとき、前記活性層膜の内部には外部の多孔性層よりも緻密な活性層が複合膜の形で形成されることがある。活性層膜の外部層を多孔性材質から成形し、内部にこれよりも緻密な（例えば、気孔率の低い）活性層を形成する場合、高圧の供給混合液を注入するとしても、供給混合液の圧力に耐えうる十分な機械的強度を持つことになる。
【００２８】
ブレード材質に応じて使用許容圧力と許容温度が決められるが、分子繊維から編造されたブレードは圧力、高温及び有機溶媒接触に脆弱点があるため、この場合にはブレードの物性を補完する必要がある。高分子繊維に比べて金属材質の機械的特性がはるかに優れているだけではなく、耐熱性及び有機溶媒接触時における有機溶媒との馴染み性がない（濡れ性が低い）ため、寸法安定性もまた優れている。このため、本願発明によるブレード編造時に高分子繊維と金属線を混合して編造したり、金属線だけで編造することができる。
【００２９】
金属線だけでブレードを編造した場合、ブレードの機械的特性と寸法安定性は優れるが、ブレードそのものがこわばっていて、特に高圧工程においては粗いブレード表面により内部に位置している活性層膜に損傷を負わせる可能性があり、また、モジュール製作時の取扱性が悪くなる。このため、高温、高圧の条件下で使用する中空糸膜においては、ブレード構成要素である高分子繊維の一部を金属線に代えること、すなわち、高分子繊維と金属線を混造することが好ましい。この場合、ブレードの流動性を高められるだけではなく、製造されたブレードの圧力、温度及び有機溶媒接触に対する安定性は主として強化材である金属線により決められる。結果的に、金属線と高分子繊維とを混合して製造したブレードは高温、高圧、あるいは有機溶媒接触の条件下でも極めて安定していて、このようなブレードにより強化された膜もまた安定にならざるを得ない。金属線と高分子繊維から混造されたブレードの製造時に金属線の割合が高くなるに伴い、ブレードの機械的特性と寸法安定性は良好になるが、ブレードそのものがこわばっていてモジュール製作時の取扱性が悪くなる。逆に、金属線の割合が低くなるとき、ブレードの流動性は大きくなって取扱性が良いが、機械的特性と寸法安定性は弱くなる。このため、前記高分子繊維と金属線との混造ブレードは金属線の筋数あるいは高分子繊維と合糸した金属線の筋数が全体の編造糸筋数の５〜３０％であることが好ましい。また、前記ブレードにおける各金属線は隣り合う金属線と等間隔を維持しながら編造されることが好ましい。ここに用いられる金属線は銅、ニッケル、ステンレス鋼、錫、ニクロムなど種々の金属材料を使用することができ、各金属線の太さは製造しようとする中空糸膜の大きさによって０．０５〜０．４ｍｍの直径を使用する。
【００３０】
前記ブレードの編造に用いられる高分子繊維は、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどの繊維であり、ヤーン状の高分子繊維が使用可能である。ヤーンは、一定の太さの複数のフィラメントを単一筋に集合したものであり、フィラメントの太さは１００〜５００デニール、フィラメントの筋数は１０〜４００である。
【００３１】
高分子繊維と金属線のそれぞれの太さは、製造しようとするブレードの厚さと直径に応じて決められ、また、均一な外観のブレードを製造するために用いられる金属線と高分子繊維の太さができる限り同じものを選択する。
【００３２】
前記ブレードを編造するのに用いられる高分子繊維または金属線はその全体筋数が１０〜８０筋であることが好ましい。
【００３３】
前記活性層膜としては、例えば、ナノ透過膜、逆浸透圧膜、蒸気透過膜、透過蒸発膜または気体透過膜が挙げられる。以下、図面を参照しながら、さらに具体的に説明する。
【００３４】
図１Ａは、本発明によるブレード強化中空糸膜の第１の実施形態に対する部分切開斜視図を、図１Ｂは、図１Ａに示すブレード強化中空糸膜の断面図を、図１Ｃは、図１Ａに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図を、図２Ａは、本発明によるブレード強化中空糸膜の第２の実施形態に対する部分切開斜視図を、図２Ｂは、図２Ａに示すブレード強化中空糸膜の断面図を、図２Ｃは、図２Ａに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図を、図３Ａは、本発明によるブレード強化中空糸膜の第３の実施形態に対する部分切開斜視図を、図３Ｂは、図３Ａに示すブレード強化中空糸膜の断面図を、図３Ｃは、図３Ａに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図をそれぞれ示す。
【００３５】
図１Ａ及び図１Ｂに示す第１の実施形態は、活性層膜１の外部に高分子繊維だけでブレードを直接的に編造した場合を、図２Ａ及び図２Ｂに示す第２の実施形態は、活性層膜１の外部に金属線３の２筋と高分子繊維５の３４筋を混合してブレードを直接的に編造した場合を、図３Ａ及び図３Ｂに示す第３の実施形態は、活性層膜１の外部に金属線３の４筋と高分子繊維５の３２筋を混合してブレードを直接的に編造した場合をそれぞれ示す。
【００３６】
図１Ｃ、図２Ｃまたは図３Ｃを参照すると、前記ブレードは、編造機に予め形成された管状の活性層膜１を芯に供給しながらその外部に高分子繊維５、金属線３または高分子繊維５と金属線３を編造して形成する。
【００３７】
高分子繊維５または金属線３をそれぞれのボビン７、９に巻き付けた後、これを編造機の環状のキャリア１１に設けるが、このとき、取り付けるボビン数は上述した編造に用いられる筋数と同じく１０〜８０個である。
【００３８】
金属線を編造に用いる場合、図２Ａ及び図３Ａに示すように、金属線だけをボビンに巻き付けて編造に用いることもできるが、編造前に金属線を高分子繊維と合糸して編造に用いることもできる。しかしながら、金属線だけをボビンに巻きつけるときには、高分子繊維と合糸して巻き付けるよりも太さが一層大きな金属線を用いなければならない。また、図２Ａ及び図３Ａには金属線として単一金属線を用いた場合を例示しているが、必要に応じて、これらの２〜５本の薄い金属線を合糸した集合金属線を用いてもよい。
【００３９】
第２の実施形態及び第３の実施形態でのように、高分子繊維と金属線を混合してブレードを編造する場合、上述したように、金属線筋数が全体筋数の５〜３０％になるようにするために、編造機のキャリア１１には金属線ボビン７数あるいは高分子繊維と合糸した金属線ボビン７数を取り付けられた全体のボビン数に対して５〜３０％個取り付ける。このとき、金属線間の間隔を均一にするために、金属線ボビン７をキャリア１１に取り付けるとき、その数に応じて、キャリア１１の円形中心に対称になるように配列しなければならない。もし、金属線ボビンを対称から外れるように配列すると、編造されたブレードの表面は滑らかではなく、均一でもない。
【００４０】
環状のキャリア１１の中心の内部に管状の活性層膜１を供給し、一定の数の編造糸ボビン７、９が環状キャリア１１に沿って回ると、ブレードが供給される活性層膜１の外部に編造される。このとき、前記活性層膜１とブレードとの間に緊密性を維持するために、編造前の活性層の中空糸膜１の外径が活性層なしで編造されたブレードの内径よりも１．１倍〜３．０倍の直径を有することが好ましい。これは、活性層膜１とその外部に編造されたブレードとの間に緊密性を維持するために、活性層膜１の外径が活性層なしで編造されたブレードの内径よりも大きくならなければならないためである。
【００４１】
以下においては、本発明による実施例をより具体的に説明し、その性質を従来の高分子繊維ブレード強化中空糸膜と比較してみる。
【００４２】
＜実施例１＞
ポリスルホン５００ｇとポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）１３０ｇをジメチルアセトアミド１３７０ｇに溶かして均一な溶液を製造し、これを３５℃の凝固液である水に放射して残存溶媒と添加剤であるＰＶＰを完全に除去した後、内径１．１ｍｍ、外径１．９ｍｍの管状の多孔性膜を製造した。製造された多孔性膜の内部表面に２μｍ厚さのポリビニルアルコール層を塗布して管状の活性層膜を形成した。このようにして、活性層膜は外部に多孔性層が形成され、内部に外部よりも緻密な活性層が形成される。この活性層膜の外部に３００／１５０ポリエステルヤーン３６本に編造してブレードを製造して外径が２．９ｍｍの中空糸内部投入用の中空糸膜を製造した。
【００４３】
＜実施例２＞
ポリスルホン５００ｇとポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）１３０ｇをジメチルアセトアミド１３７０ｇに溶かして均一な溶液を製造し、これを３５℃の凝固液である水に放射して残存溶媒と添加剤であるＰＶＰを完全に除去した後、内径１．１ｍｍ、外径１．９ｍｍの多孔性膜を製造した。製造された多孔性膜の内部表面に２μｍの厚さのポリビニルアルコール層を塗布して管状の活性層膜を形成した。このようにして、活性層膜は外部に多孔性層が形成され、内部に外部よりも緻密な活性層が形成される。この活性層膜の外部に３００／１５０ポリエステルヤーン３４本、０．２ｍｍ直径のステンレス鋼線２本によりブレードを編造して外径が２．９ｍｍの中空糸内部投入用の中空糸膜を製造した。
【００４４】
＜実施例３＞
ポリスルホン５００ｇとポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）１３０ｇをジメチルアセトアミド１３７０ｇに溶かして均一な溶液を製造し、これを３５℃の凝固液である水に放射して残存溶媒と添加剤であるＰＶＰを完全に除去した後、内径１．１ｍｍ、外径１．９ｍｍの多孔性膜を製造した。製造された中空糸膜の内部表面に２μｍの厚さのポリビニルアルコール層を塗布して管状の活性層膜を形成した。このようにして、活性層膜は外部に多孔性層が形成され、内部に外部よりも緻密な活性層が形成される。この活性層膜の外部に３００／１５０ポリエステルヤーン３２本、０．２ｍｍ直径のステンレス鋼線４本によりブレードを編造して外径が２．９ｍｍの中空糸内部投入用の中空糸膜を製造した。
【００４５】
＜比較例１＞
３００／１５０ポリエステルヤーン３６本によりブレードを編造したが、外径が２ｍｍ、内径が１ｍｍであった。ポリスルホン５００ｇとポリビニルピロリドン１３０ｇをジメチルアセトアミド１３７０ｇに溶かして均一な溶液を製造し、これをブレード外表面の上に均一に塗布した後、水中に凝固させて多孔性膜を有する従来のブレード強化中空糸膜を製造した。多孔性膜表面の上にポリビニルアルコールの厚さが２μｍになるように塗布した。
【００４６】
＜比較例２＞
３００／１５０ポリエステルヤーン３４本、０．２ｍｍ直径のステンレス鋼線２本によりブレードを編造したが、外径が２．０ｍｍ、内径が１．０ｍｍであった。ポリスルホン５００ｇとポリビニルピロリドン１３０ｇをジメチルアセトアミド１３７０ｇに溶かして均一な溶液を製造し、これをブレードの外表面上に均一に塗布した後、水中に凝固させて多孔性膜を有するブレード強化中空糸膜を製造した。多孔性膜表面の上にポリビニルアルコールの厚さが２μｍになるように塗布した。
【００４７】
＜比較例３＞
３００／１５０ポリエステルヤーン３２本、０．２ｍｍ直径のステンレス鋼線４本によりブレードを編造したが、外径が２．０ｍｍ、内径が１．０ｍｍであった。ポリスルホン５００ｇとポリビニルピロリドン１３０ｇをジメチルアセトアミド１３７０ｇに溶かして均一な溶液を製造し、これをブレードの外表面上に均一に塗布した後、水中に凝固させて多孔性膜を有するブレード強化中空糸膜を製造した。多孔性膜表面の上にポリビニルアルコールの厚さが２μｍになるように塗布した。
【００４８】
前記実施例及び比較例において製造した中空糸膜をモジュールの形態に製造するために、長さ１メートル、内径１インチのＣ−ＰＶＣ管にそれぞれ１３０筋の中空糸膜バンドルを詰め込み、バンドルの両端をエポキシ樹脂によりポーティングした。各条件下で製造した中空糸膜に対する圧力テストにおいて、２気圧、１０気圧、２０気圧、４０気圧の空気を中空糸膜の内部に加えて膜の安定性を観察した。各条件下で製造した中空糸膜に対して透過蒸発実験を行ったが、使用した混合供給液は９５質量％のエタノール、５質量％の水からなるものであった。混合供給液を実施例１、２、３の中空糸膜のモジュールに対しては中空糸膜の内部に、比較例１、２、３の中空糸膜のモジュールに対しては中空糸膜の外部に流すと同時に、その向かい側に真空５ｔｏｒｒを加えて透過分離実験を行った。使用した混合供給液の温度は６０℃であり、供給混合液の初期流量速度は１００ｃｍ３／ｍｉｎであった。それぞれの繰業条件下で膜を通じての透過速度、透過物の水の含量、モジュールの入口と出口における供給混合液の温度を測定した。
【００４９】
表１は、実施例１、２、３と比較例１、２、３の圧力テスト結果を示すが、ブレードの外部に活性層膜が塗布された全ての中空糸膜（比較例１、２、３）は、１０気圧以上の圧力において下塗布層が破壊されることが観察されるのに対し、本発明により活性層膜の外部にブレードを編造した中空糸膜は４０気圧でも安定性を示している。しかしながら、本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜においても、高分子繊維だけで編造されたブレードの場合（実施例１）、経時的に中空糸膜の内部に加えられる圧力により中空糸膜及びブレードが放射線方向に膨張して中空糸膜の活性層の厚さが次第に薄くなり、空糸膜が破壊されることはないが、活性層を通じての溶質の漏れが発生してしまう。しかしながら、金属線と高分子繊維を混造してブレードを編造した場合（実施例２、３）、中空糸膜は圧力に対する優れた安定性を示している。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
上記の結果から、中空糸膜の外部にブレードを編造した場合、中空糸膜は混合物の中空内部に投入に対して優れた耐圧性を示していることが分かり、金属線を高分子繊維と共に混合してブレードを編造する場合、ブレード強化効果がさらに顕著に現れることが分かる。
【００５２】
【表２】
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【００５３】
表２には本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜に対する透過蒸発膜の分離性能を比較例と共に示す。本発明により中空糸膜の外部にブレードが編造された中空糸膜（実施例１、２、３）の場合、供給混合液を中空糸膜の内部に流し込むことができ、これに対し、ブレードの外部に塗布された中空糸膜（比較例１、２、３）の場合、弱い耐圧性のために供給混合液を中空糸膜の外部に流さなければならないが、この場合、中空糸膜間において発生する供給液のチャンネリング現象が透過速度を低下させるだけではなく、分離効率の現象を引き起こす。本発明によりブレードが中空糸膜の外部に編造された中空糸膜の場合、このような供給液のチャンネリング現象が起こらず、また、単位体積当たりの供給液の膜接触率がより大きなことから、透過速度がより速く、さらに、分離効率により優れていることが確認できる。本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜はモジュール入口とモジュール出口における供給液の温度差が比較例の中空糸膜よりもはるかに小さくてモジュール内における供給液の熱損失が少ないことが分かる。
【００５４】
上記の比較において、本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜の方が高温、高圧下で膜の安定性に優れているだけではなく、膜透過分離性能も優れていることが証明されている。
【００５５】
本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜は高い機械的強度を有するブレードによる支持により向上した中空糸膜の耐圧性により高温あるいは高圧下の膜分離工程、すなわち、ナノ、逆浸透圧、気体分離、透過蒸発、蒸気透過などの膜分離工程に極めて好適であり、しかも、高い透過分離効率を得ることができる。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】本発明によるブレード強化中空糸膜の第１の実施形態に対する部分切開斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すブレード強化中空糸膜の断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図である。
【図２Ａ】本発明によるブレード強化中空糸膜の第２の実施形態に対する部分切開斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すブレード強化中空糸膜の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図である。
【図３Ａ】本発明によるブレード強化中空糸膜の第３の実施形態に対する部分切開斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示すブレード強化中空糸膜の断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図である。
【符号の説明】
【００５８】
１：活性層膜、
３：金属線、
５：高分子繊維、
７：金属線ボビン、
９：高分子繊維ボビン、
１１：ボビンキャリア
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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