分离膜元件、分离膜组件以及制造分离膜元件的方法技术

本发明专利技术提供一种能够通过以下方法制得的分离膜元件，在所述方法中，首先将中空纤维状多孔分离膜的端部浸渍在树脂液中，然后将该树脂固化，从而形成膜密封部分，所述分离膜元件的特征在于：膜密封部分由铸塑树脂形成，并且在膜与膜密封部分接触的部分，中空纤维状多孔分离膜的孔填充有孔填充树脂，使得所述铸塑树脂与孔填充树脂牢固地粘结，并且所述分离膜元件具有基部柔软的中空纤维状多孔分离膜，因此，在使用时不容易发生基部的破裂以及气体或液体的泄漏；本发明专利技术还提供一种分离膜元件，其特征在于：膜密封部分的至少与待处理液接触的这一侧表面由热固性氟树脂形成，因此，该膜密封部分具有与由热塑性氟树脂形成的常规膜密封部分相当的优异的耐化学品性；本发明专利技术还提供具有这些分离膜元件作为构成部件的分离膜组件，以及制造上述分离膜元件的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及装有中空纤维状多孔分离膜的分离膜元件、分离膜组件、以及制造分 离膜元件的方法，其中所述分离膜组件具有分离膜元件作为构成部件，并且该分离膜组件 在半导体制造、食品工业等领域中被用于气-液吸收、脱气、过滤等。
技术介绍
在半导体制造、食品工业等领域中，气-液吸收、脱气、过滤等工艺采用分离膜组 件，该分离膜组件在其壳体内容纳有装有中空纤维状多孔分离膜的分离膜元件。该分离膜 元件是通过以下方法形成的将多个中空纤维状多孔分离膜集束在一起，并且使用由树脂 制成的膜密封部分来密封膜的端部，从而使膜与膜密封部分形成一体化。以往，在制造分离膜元件时，通过下述方法对中空纤维状多孔分离膜进行密封。首 先，将中空纤维状多孔分离膜的端部放入模具内。其次，将树脂液(其是液态树脂，并且该解 释同样适用于下文)浇铸到该模具内，以将中空纤维状多孔分离膜的端部浸溃在树脂液中。 最后，将该树脂液固化以形成膜密封部分(以下，有时将上述方法称为浸溃成型法)。图3是 示出上述的浇铸(浸溃)状况的剖视图。在图3中，标号35表示一个中空纤维状多孔分离 膜，并且标号35’表示膜的中空部分。图3 (a)示出了中空纤维状多孔分离膜35的端部32 被浸溃在浇铸于模具(图中未示出)内的树脂液33中的状况。在进行浇铸(浸溃)时，采用密封或与其它中空纤维打结在一起等方法，预先将中 空纤维末端的中空部分的开口封闭，以防止树脂流入中空纤维的中空部分(以下，将该封闭 部分称为开口封闭部分)。待树脂固化之后，将中空纤维的端部与固化树脂(树脂在中空纤 维的端部附近的部分)一起切断，以使中空部分的开口在末端处暴露。图3 (a)中的标号34 表示中空纤维的末端处的开口封闭部分。图3 (b)示出了中空纤维末端处的开口封闭部分 34与该部分附近(由图3 Ca)中的框“m”所包围的部分)的固化树脂一起被切断后的状态。 由此形成了中空部分35的开口被露出来的膜密封部分。根据浸溃成型法，仅通过几个步骤就可以形成膜密封部分。因此，从生产性的角度 考虑，该方法是有利的。在该方法中，当将中空纤维状多孔分离膜浸溃在树脂液中时，树脂 液33渗入到中空纤维状多孔分离膜的端部32处的许多个微孔内(图中未示出各微孔)。通 过将浇铸的树脂液33和填充到孔内的树脂液33固化，在树脂液间发挥锚定效应。该锚定 效应提高了中空纤维状多孔分离膜与膜密封部分之间的粘结性，从而能够可靠地使两个元 件形成一体化(专利文献I)。作为构成这种分离膜组件的材料，要求使用具有耐化学品性的材料，这是因为，该 组件有时用于处理腐蚀性的气体或液体。例如，耐化学品性高的多孔氟树脂被广泛地用于 中空纤维状多孔分离膜的材料。此外，膜密封部分也需要由具有高的耐化学品性的材料形成，这是因为其被用于与待处理的气体和液体接触。以往，膜密封部分由聚氨酯树脂或环氧树脂形成。然而，这些树脂的耐化学品性比氟树脂的耐化学品性低。因此，当处理腐蚀性的气体或液体时，存在这样的问题在使用分离膜组件时，膜密封部分由于与待处理的气体或液体相接触而倾向于发生劣化。为了解决该问题，工程师们已经提出了使用热塑性氟树脂(其是具有高的耐化学品性的材料)，例如， 四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)(专利文献2)。专利文献1:日本特开平3-106422专利文献2 :日本特开平9-290138
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题虽然进行了上述说明，但是上述的常规技术中存在下述的问题。在浸溃成型法(其为图3所示的方法，S卩，将中空纤维状多孔分离膜的端部浸溃在树脂液中之后，将该树脂固化以形成膜密封部分的方法)中，在浸溃时，由于毛细现象而使树脂液33上升至中空纤维状多孔分离膜的基部32a，该基部32a的高度高于树脂液33的表面的高度。结果，被吸收到基部32a中的树脂液33的固化使得基部32a失去了柔软性。在使用分离膜元件(分离膜组件)时，待处理的气体或液体的流速、压力等的波动会使得中空纤维状多孔分离膜发生振动，从而给中空纤维状多孔分离膜的基部32a施加弯曲应力等。在这种情况下，存在这样的问题当基部32a失去了柔软性时，该弯曲应力等会造成基部32a破裂，从而导致气体或液体的泄漏。此外，在使用诸如PFA等热塑性氟树脂作为用于形成膜密封部分的材料时，存在下述问题。氟树脂(例如，诸如PFA等热塑性氟树脂)具有高的熔点，并且即使氟树脂发生了熔融，其也具有极高的粘度，因此，为了获得用于成型的流动性，需要将其加热至300°C以上。 在这种高温下，中空纤维状多孔分离膜将会熔融。因此，不能够将该氟树脂作为树脂液浇铸到放有中空纤维状多孔分离膜的模具内。结果，在使用聚氨酯树脂或环氧树脂的情况下，难以应用浸溃成型法。为了解决上述问题，已经提出了下面的方法。在形成膜密封部分之后，在膜密封部分中钻孔。将中空纤维状多孔分离膜的端部插入到该孔中。然后加热，以将中空纤维状多孔分离膜和膜密封部分熔融粘合，从而可以使这两个元件形成一体化。然而，该方法存在生产性低的问题，这是因为分离膜元件的制造步骤大幅增加了。此外，该方法还存在另一个问题由于不能预期到锚定效应，因此中空纤维状多孔分离膜在使用时易于与膜密封部分脱离，因此这两个元件之间的粘结性较低。鉴于现有技术中存在的上述问题而进行本专利技术，并通过下面的项(I)和(2)示出本专利技术所要解决的问题。(I)本专利技术提供分离膜元件、制造该分离膜元件的方法、以及具有该分离膜元件作为构成部件的分离膜组件，其中所述分离膜元件具有基部柔软的中空纤维状多孔分离膜， 因此，虽然可通过浸溃成型法来制造该元件，但是在使用时其不容易发生基部的破裂以及气 体或液体的泄漏，其中在所述浸溃成型法中，将中空纤维状多孔分离膜的端部浸溃在树脂液中之后，使该树脂固化以形成膜密封部分(问题I)。(2)本专利技术提供分离膜元件、制造该分离膜元件的方法、以及具有该分离膜元件作 为构成部件的分离膜组件，其中，与使用聚氨酯树脂或环氧树脂时的情况一样，可以通过浸 溃成型法来制造所述分离膜元件，因此，该分离膜元件不仅具有高的生产性、并且在膜密封 部分和中空纤维状多孔分离膜的端部之间具有优异的粘结性，而且，该元件的膜密封部分 具有与由热塑性树脂制成的常规膜密封部分相当的优异耐化学品性(问题2)。解决问题所采用的手段为了解决上述的问题1，本专利技术人进行了深入研究，并且发现可以通过以下方式来 解决上述的问题1:将树脂的固化体仅填充在中空纤维状多孔分离膜的端部与膜密封部分 相接触的部分处的孔内。由此完成了具有下述构成的专利技术(以下，有时将该专利技术称为专利技术 I)。权利要求1所限定的专利技术是一种分离膜元件，其具有多个中空纤维状多孔分离 膜、以及膜密封部分，所述膜密封部分将所述中空纤维状多孔分离膜的端部集束在一起以 密封所述端部，该元件的特征在于(a)所述膜密封部分由铸塑树脂形成，并且(b)在所述中空纤维状多孔分离膜与所述膜密封部分接触的部分，所述中空纤维 状多孔分离膜中的孔填充有孔填充树脂，使得所述铸塑树脂与所述孔填充树脂粘结。该专利技术相当于专利技术I。权利要求1所述的分离膜元件与在半导体制造、食品工业等领域中用于气-液吸 收、脱气、过滤等的常规分离膜元件相同，其中，权利要求1所述的分离膜元件具有多个中 空纤维状多孔分离膜、以及膜密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离膜元件，其包括多个中空纤维状多孔分离膜、以及膜密封部分，所述膜密封部分将所述中空纤维状多孔分离膜的端部集束在一起以密封所述端部，其中：（a）所述膜密封部分由铸塑树脂形成，并且（b）在所述中空纤维状多孔分离膜与所述膜密封部分接触的部分，所述中空纤维状多孔分离膜中的孔填充有孔填充树脂，使得所述铸塑树脂与所述孔填充树脂粘结。

【技术特征摘要】
2008.01.11 JP 2008-004171;2008.02.28 JP 2008-04741.一种分离膜元件，其包括多个中空纤维状多孔分离膜、以及膜密封部分，所述膜密封部分将所述中空纤维状多孔分离膜的端部集束在一起以密封所述端部，其中 Ca)所述膜密封部分由铸塑树脂形成，并且 (b)在所述中空纤维状多孔分离膜与所述膜密封部分接触的部分，所述中空纤维状多孔分离膜中的孔填充有孔填充树脂，使得所述铸塑树脂与所述孔填充树脂粘结。2.权利要求1所述的分离膜元件，其中，所述铸塑树脂和所述孔填充树脂均为热固性树脂的固化体。3.权利要求1所述的分离膜元件，其中，所述铸塑树脂和所述孔填充树脂为相同类型的树脂。4.权利要求1所述的分离膜元件，其中，所述铸塑树脂的硬度大于或等于40度，并且所述孔填充树脂的硬度低于所述铸塑树脂的硬度。5.权利要求1所述的分离膜元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏原秀树，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，住友电工超效能高分子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：