專利名稱：分離膜元件、分離膜組件以及制造分離膜元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝有中空纖維狀多孔分離膜的分離膜元件、分離膜組件、以及制造分 離膜元件的方法，其中所述分離膜組件具有分離膜元件作為構(gòu)成部件，并且該分離膜組件 在半導(dǎo)體制造、食品工業(yè)等領(lǐng)域中被用于氣-液吸收、脫氣、過濾等。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造、食品工業(yè)等領(lǐng)域中，氣-液吸收、脫氣、過濾等工藝采用分離膜組 件，該分離膜組件在其殼體內(nèi)容納有裝有中空纖維狀多孔分離膜的分離膜元件。該分離膜 元件是通過以下方法形成的將多個中空纖維狀多孔分離膜集束在一起，并且使用由樹脂 制成的膜密封部分來密封膜的端部，從而使膜與膜密封部分形成一體化。以往，在制造分離膜元件時，通過下述方法對中空纖維狀多孔分離膜進(jìn)行密封。首 先，將中空纖維狀多孔分離膜的端部放入模具內(nèi)。其次，將樹脂液(其是液態(tài)樹脂，并且該 解釋同樣適用于下文)澆鑄到該模具內(nèi)，以將中空纖維狀多孔分離膜的端部浸漬在樹脂液 中。最后，將該樹脂液固化以形成膜密封部分(以下，有時將上述方法稱為浸漬成型法)。 圖3是示出上述的澆鑄(浸漬)狀況的剖視圖。在圖3中，標(biāo)號35表示一個中空纖維狀多 孔分離膜，并且標(biāo)號35’表示膜的中空部分。圖3(a)示出了中空纖維狀多孔分離膜35的 端部32被浸漬在澆鑄于模具(圖中未示出)內(nèi)的樹脂液33中的狀況。在進(jìn)行澆鑄(浸漬)時，采用密封或與其它中空纖維打結(jié)在一起等方法，預(yù)先將中 空纖維末端的中空部分的開口封閉，以防止樹脂流入中空纖維的中空部分(以下，將該封 閉部分稱為開口封閉部分)。待樹脂固化之后，將中空纖維的端部與固化樹脂(樹脂在中空 纖維的端部附近的部分)一起切斷，以使中空部分的開口在末端處暴露。圖3(a)中的標(biāo)號 34表示中空纖維的末端處的開口封閉部分。圖3(b)示出了中空纖維末端處的開口封閉部 分34與該部分附近(由圖3(a)中的框“m”所包圍的部分)的固化樹脂一起被切斷后的狀 態(tài)。由此形成了中空部分35的開口被露出來的膜密封部分。根據(jù)浸漬成型法，僅通過幾個步驟就可以形成膜密封部分。因此，從生產(chǎn)性的角度 考慮，該方法是有利的。在該方法中，當(dāng)將中空纖維狀多孔分離膜浸漬在樹脂液中時，樹脂 液33滲入到中空纖維狀多孔分離膜的端部32處的許多個微孔內(nèi)(圖中未示出各微孔)。 通過將澆鑄的樹脂液33和填充到孔內(nèi)的樹脂液33固化，在樹脂液間發(fā)揮錨定效應(yīng)。該錨 定效應(yīng)提高了中空纖維狀多孔分離膜與膜密封部分之間的粘結(jié)性，從而能夠可靠地使兩個 元件形成一體化(專利文獻(xiàn)1)。作為構(gòu)成這種分離膜組件的材料，要求使用具有耐化學(xué)品性的材料，這是因為，該 組件有時用于處理腐蝕性的氣體或液體。例如，耐化學(xué)品性高的多孔氟樹脂被廣泛地用于 中空纖維狀多孔分離膜的材料。此外，膜密封部分也需要由具有高的耐化學(xué)品性的材料形 成，這是因為其被用于與待處理的氣體和液體接觸。以往，膜密封部分由聚氨酯樹脂或環(huán)氧樹脂形成。然而，這些樹脂的耐化學(xué)品性 比氟樹脂的耐化學(xué)品性低。因此，當(dāng)處理腐蝕性的氣體或液體時，存在這樣的問題在使用分離膜組件時，膜密封部分由于與待處理的氣體或液體相接觸而傾向于發(fā)生劣化。為了解 決該問題，工程師們已經(jīng)提出了使用熱塑性氟樹脂(其是具有高的耐化學(xué)品性的材料)，例 如，四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)(專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平3-106422專利文獻(xiàn)2 日本特開平9-290138

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的課題雖然進(jìn)行了上述說明，但是上述的常規(guī)技術(shù)中存在下述的問題。在浸漬成型法 (其為圖3所示的方法，S卩，將中空纖維狀多孔分離膜的端部浸漬在樹脂液中之后，將該樹 脂固化以形成膜密封部分的方法)中，在浸漬時，由于毛細(xì)現(xiàn)象而使樹脂液33上升至中空 纖維狀多孔分離膜的基部32a，該基部32a的高度高于樹脂液33的表面的高度。結(jié)果，被吸 收到基部32a中的樹脂液33的固化使得基部32a失去了柔軟性。在使用分離膜元件(分離膜組件)時，待處理的氣體或液體的流速、壓力等的波動 會使得中空纖維狀多孔分離膜發(fā)生振動，從而給中空纖維狀多孔分離膜的基部32a施加彎 曲應(yīng)力等。在這種情況下，存在這樣的問題當(dāng)基部32a失去了柔軟性時，該彎曲應(yīng)力等會 造成基部32a破裂，從而導(dǎo)致氣體或液體的泄漏。此外，在使用諸如PFA等熱塑性氟樹脂作為用于形成膜密封部分的材料時，存在 下述問題。氟樹脂(例如，諸如PFA等熱塑性氟樹脂)具有高的熔點，并且即使氟樹脂發(fā)生 了熔融，其也具有極高的粘度，因此，為了獲得用于成型的流動性，需要將其加熱至300°C以 上。在這種高溫下，中空纖維狀多孔分離膜將會熔融。因此，不能夠?qū)⒃摲鷺渲鳛闃渲?澆鑄到放有中空纖維狀多孔分離膜的模具內(nèi)。結(jié)果，在使用聚氨酯樹脂或環(huán)氧樹脂的情況 下，難以應(yīng)用浸漬成型法。為了解決上述問題，已經(jīng)提出了下面的方法。在形成膜密封部分之后，在膜密封部 分中鉆孔。將中空纖維狀多孔分離膜的端部插入到該孔中。然后加熱，以將中空纖維狀多 孔分離膜和膜密封部分熔融粘合，從而可以使這兩個元件形成一體化。然而，該方法存在生 產(chǎn)性低的問題，這是因為分離膜元件的制造步驟大幅增加了。此外，該方法還存在另一個問 題由于不能預(yù)期到錨定效應(yīng)，因此中空纖維狀多孔分離膜在使用時易于與膜密封部分脫 離，因此這兩個元件之間的粘結(jié)性較低。鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題而進(jìn)行本發(fā)明，并通過下面的項(1)和(2)示出 本發(fā)明所要解決的問題。(1)本發(fā)明提供分離膜元件、制造該分離膜元件的方法、以及具有該分離膜元件作 為構(gòu)成部件的分離膜組件，其中所述分離膜元件具有基部柔軟的中空纖維狀多孔分離膜， 因此，雖然可通過浸漬成型法來制造該元件，但是在使用時其不容易發(fā)生基部的破裂以及 氣體或液體的泄漏，其中在所述浸漬成型法中，將中空纖維狀多孔分離膜的端部浸漬在樹 脂液中之后，使該樹脂固化以形成膜密封部分(問題1)。(2)本發(fā)明提供分離膜元件、制造該分離膜元件的方法、以及具有該分離膜元件作 為構(gòu)成部件的分離膜組件，其中，與使用聚氨酯樹脂或環(huán)氧樹脂時的情況一樣，可以通過浸漬成型法來制造所述分離膜元件，因此，該分離膜元件不僅具有高的生產(chǎn)性、并且在膜密封 部分和中空纖維狀多孔分離膜的端部之間具有優(yōu)異的粘結(jié)性，而且，該元件的膜密封部分 具有與由熱塑性樹脂制成的常規(guī)膜密封部分相當(dāng)?shù)膬?yōu)異耐化學(xué)品性(問題2)。解決問題所采用的手段為了解決上述的問題1，本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，并且發(fā)現(xiàn)可以通過以下方式來 解決上述的問題1 將樹脂的固化體僅填充在中空纖維狀多孔分離膜的端部與膜密封部分 相接觸的部分處的孔內(nèi)。由此完成了具有下述構(gòu)成的發(fā)明(以下，有時將該發(fā)明稱為發(fā)明 1)。權(quán)利要求1所限定的發(fā)明是一種分離膜元件，其具有多個中空纖維狀多孔分離 膜、以及膜密封部分，所述膜密封部分將所述中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起以 密封所述端部，該元件的特征在于(a)所述膜密封部分由鑄塑樹脂形成，并且(b)在所述中空纖維狀多孔分離膜與所述膜密封部分接觸的部分，所述中空纖維 狀多孔分離膜中的孔填充有孔填充樹脂，使得所述鑄塑樹脂與所述孔填充樹脂粘結(jié)。該發(fā)明相當(dāng)于發(fā)明1。權(quán)利要求1所述的分離膜元件與在半導(dǎo)體制造、食品工業(yè)等領(lǐng)域中用于氣_液吸 收、脫氣、過濾等的常規(guī)分離膜元件相同，其中，權(quán)利要求1所述的分離膜元件具有多個中 空纖維狀多孔分離膜、以及膜密封部分，所述膜密封部分將所述中空纖維狀多孔分離膜的 端部集束在一起以密封所述端部。此外，中空纖維狀多孔分離膜的形狀和材料、膜的數(shù)量、 膜密封部分的形狀等可以與常規(guī)分離膜元件相同。在上述描述中，各中空纖維狀多孔分離膜為細(xì)管狀的多孔分離膜，并且該多孔分 離膜為具有許多個微孔(特別是貫穿所述膜的兩個表面之間的通孔)的膜，尤其是樹脂膜。 通過上述的通孔，在中空纖維狀多孔分離膜的管的內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間進(jìn)行過濾、氣體和液體 間的接觸、脫氣等。膜密封部分為將多個中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起以密封所述端部 的部分。通常，膜密封部分被設(shè)置在中空纖維狀多孔分離膜的兩端。與采用常規(guī)方法時的 情況一樣，膜密封部分也由樹脂的固化體形成。此外，可通過依次進(jìn)行下面步驟(1)至(3) 來形成膜密封部分，這一點與常規(guī)方法相同(1)將中空纖維狀多孔分離膜的端部放入模具內(nèi)，(2)將樹脂液澆鑄到該模具內(nèi)，以及(3)將樹脂液中的樹脂固化。通常，為了防止樹脂液進(jìn)入中空纖維狀多孔分離膜的中空部分內(nèi)，還要進(jìn)行下面 的步驟在步驟(1)之前，采用封閉、打結(jié)或其它方法，將中空纖維狀多孔分離膜的末端處 的中空部分的開口封閉，以及在步驟(3)之后，將中空纖維的端部與一部分固化樹脂一起 切斷，以使中空部分的開口露出。上述的術(shù)語“鑄塑樹脂”是指形成樹脂膜密封部分的樹脂固化體。優(yōu)選使用有利 于通過鑄塑和固化而成型的熱固性樹脂的固化體。因此，作為上述的樹脂液，優(yōu)選使用未固 化的液態(tài)熱固性樹脂。權(quán)利要求1所述的分離膜元件的特征在于實質(zhì)上，僅在中空纖維狀多孔分離膜
6與膜密封部分相接觸的接觸部分處，中空纖維狀多孔分離膜的孔中才填充有樹脂。術(shù)語“孔 填充樹脂”是指填充孔的樹脂。在所述接觸部分以外的其它部分存在的孔未被孔填充樹脂 填充。換言之，與常規(guī)的分離膜元件不同，在中空纖維狀多孔分離膜的基部(例如，圖3中 的32a)，幾乎不存在由于樹脂滲透造成的硬化而導(dǎo)致的失去柔軟性的部分。該特征抑制了 由中空纖維狀多孔分離膜的振動而產(chǎn)生的基部破裂以及氣體或液體的泄漏。在上述描述中，中空纖維狀多孔分離膜的孔為中空纖維狀多孔分離膜所具有的上 述通孔以及其它的微細(xì)小孔。術(shù)語“接觸部分”不僅是指中空纖維狀多孔分離膜的嵌入在 膜密封部分中的那部分(例如，進(jìn)行鑄塑時，在鑄塑樹脂液的表面以下的那部分)，而且也 是指在嵌入部分附近的那部分(在上述的樹脂液的表面稍微上方的那部分)。然而，為了更 有效地防止基部的破裂以及氣體或液體的泄漏，不僅優(yōu)選的是，只有在嵌入部分中的孔內(nèi) 才填充有孔填充樹脂，而且還優(yōu)選的是，所述的嵌入部分附近的部分盡可能地小。此外，權(quán)利要求1所述的分離膜元件的特征在于在接觸部分，孔填充樹脂牢固 地與構(gòu)成膜密封部分的鑄塑樹脂粘結(jié)。由于孔填充樹脂牢固地與鑄塑樹脂粘結(jié)(例如，熔 接)，因此中空纖維狀多孔分離膜牢固地與膜密封部分粘結(jié)。權(quán)利要求2所述的發(fā)明為權(quán)利要求1所述的分離膜元件，該元件的特征在于鑄塑 樹脂和孔填充樹脂均為熱固性樹脂的固化體。如上所述，作為鑄塑樹脂，優(yōu)選使用熱固性樹 脂的固化體。對孔填充樹脂沒有特別的限定，只要它在分離膜元件(分離膜組件)的使用 環(huán)境中保持固態(tài)并且不發(fā)生劣化即可。但是，優(yōu)選熱固性樹脂，這是因為它易于填充到中空 纖維狀多孔分離膜的孔內(nèi)。換言之，首先，將中空纖維狀多孔分離膜的端部浸漬在未固化的 樹脂液中，以便用該樹脂液填充孔。其次，將所述孔填充樹脂液固化。因此，可容易地進(jìn)行 填充操作。這是優(yōu)選熱固性樹脂的原因。權(quán)利要求3所述的發(fā)明為權(quán)利要求1或2所述的分離膜元件，該元件的特征在于 鑄塑樹脂和孔填充樹脂為相同類型的樹脂。在本說明書中，術(shù)語“相同類型的樹脂”是指 (例如)具有相同的化學(xué)組成或相近的化學(xué)組成的樹脂。更具體而言，該術(shù)語是指具有這樣 的相互關(guān)系的樹脂，當(dāng)其中一者是環(huán)氧樹脂時，另一者也是環(huán)氧樹脂(更優(yōu)選的是，當(dāng)其中 一者是雙酚A型環(huán)氧樹脂，另一者也是雙酚A型環(huán)氧樹脂)，其不同之處僅在于它們的分子 量。當(dāng)鑄塑樹脂和孔填充樹脂為相同類型的樹脂時，中空纖維狀多孔分離膜與膜密封部分 更牢固地粘結(jié)。該特征能夠抑制諸如在使用時中空纖維狀多孔分離膜被拉出等問題。權(quán)利要求4所述的發(fā)明為權(quán)利要求1至3中任意一項所述的分離膜元件，該元件 的特征在于鑄塑樹脂的硬度大于或等于40度，并且所述孔填充樹脂的硬度低于鑄塑樹脂 的硬度。為了確保膜密封部分的機(jī)械強(qiáng)度(例如耐壓性)，并且降低發(fā)生諸如中空纖維狀多 孔分離膜被拉出等問題的頻率，優(yōu)選的是，鑄塑樹脂的硬度高。更具體而言，優(yōu)選的是，鑄塑 樹脂的硬度為大于或等于40度。在上述的描述中，硬度是采用按照J(rèn)IS K 7215中規(guī)定的塑料的計示硬度的測試方 法而測定的值。另一方面，為了防止由中空纖維狀多孔分離膜的振動而導(dǎo)致的基部破裂以及氣體 或液體的泄漏，優(yōu)選的是，孔填充樹脂為柔軟的，并且具有較低的硬度。特別是，當(dāng)鑄塑樹脂 的硬度大于或等于40度時，硬的鑄塑樹脂會導(dǎo)致中空纖維狀多孔分離膜在膜振動時容易 發(fā)生撕裂。因此，優(yōu)選使用軟的孔填充樹脂，以防止中空纖維狀多孔分離膜在振動時發(fā)生撕裂。因此，優(yōu)選的是，孔填充樹脂的硬度低于鑄塑樹脂的硬度。權(quán)利要求4所述的發(fā)明對應(yīng) 于上述的優(yōu)選實施方案。權(quán)利要求5所述的發(fā)明為權(quán)利要求1至3中任意一項所述的分離膜元件，該元件 的特征在于所述鑄塑樹脂的硬度小于40度，并且所述孔填充樹脂的硬度與鑄塑樹脂的硬 度相同或低于鑄塑樹脂的硬度。即使在鑄塑樹脂的硬度小于40度時，為了防止由中空纖維 狀多孔分離膜的振動而產(chǎn)生的基部破裂和氣體或液體的泄漏，也優(yōu)選的是，孔填充樹脂的 硬度與鑄塑樹脂的硬度相同或低于鑄塑樹脂的硬度。權(quán)利要求1所述的分離膜元件可通過下述方法來制造。首先，使用熱固性樹脂溶 液來浸漬多個中空纖維狀多孔分離膜的端部。然后，將浸漬的樹脂溶液干燥，從而形成樹脂 浸透部分。將未固化的液態(tài)熱固性樹脂澆鑄到模具內(nèi)。將如上所形成的樹脂浸透部分浸漬 在上述熱固性樹脂液中。最后，將這些熱固性樹脂固化，以密封中空纖維狀多孔分離膜的端 部。權(quán)利要求6所述的發(fā)明為對應(yīng)于上述制造方法的發(fā)明。更具體而言，該發(fā)明為制 造具有多個中空纖維狀多孔分離膜、以及膜密封部分的分離膜元件的方法，其中所述膜密 封部分將中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起以密封所述端部。該方法的特征在于包 括下述步驟(a)通過用熱固性樹脂“b”溶液浸漬所述多個中空纖維狀多孔分離膜的端部，隨 后將該溶液干燥，從而形成樹脂浸透部分；(b)將未固化的熱固性樹脂“a”澆鑄到模具內(nèi)，并將所述樹脂浸透部分浸漬在已 被鑄塑的熱固性樹脂“a”中；以及(c)將所述熱固性樹脂“a”和所述熱固性樹脂“b”固化，以密封中空纖維狀多孔分
離膜的端部。在上述描述中，熱固性樹脂“a”為用于形成膜密封部分的熱固性樹脂(即，固化之 后，該樹脂變成上述的鑄塑樹脂)的未固化的樹脂液，并且熱固性樹脂“b”為用于填充在中 空纖維狀多孔分離膜與膜密封部分相接觸的接觸部分處所存在的孔的未固化的孔填充樹 脂。熱固性樹脂“a”和熱固性樹脂“b”可以是相同類型，或者可以是不同類型。然而，如上 所述，優(yōu)選的是，它們是相同類型的樹脂。熱固性樹脂“b”的溶液是通過將熱固性樹脂“b” 溶解在溶劑中而形成的液體。對所述溶劑沒有限定，只要其溶解熱固性樹脂“b”即可。但 是，從生產(chǎn)性的角度考慮，優(yōu)選使用易于干燥的溶劑。在上述的制造方法中，首先，使用熱固性樹脂“b”的溶液浸漬多個中空纖維狀多孔 分離膜的端部，然后，將浸漬的樹脂溶液干燥，從而形成樹脂浸透部分。在干燥時，雖然可以 進(jìn)行加熱以將形成樹脂溶液的溶劑蒸發(fā)，但是在該步驟中不進(jìn)行使熱固性樹脂“b”被固化 的加熱。為了防止該熱固性樹脂“a”進(jìn)入中空部分，在浸漬于熱固性樹脂“a”中之前，優(yōu)選 采用封閉、打結(jié)或其它方法將中空部分的開口封閉。然而，優(yōu)選的是，在用熱固性樹脂“b” 進(jìn)行浸漬之前，進(jìn)行上述的封閉、打結(jié)等，以防止熱固性樹脂“b”的樹脂液進(jìn)入中空部分。隨后，將如上形成的具有樹脂浸透部分的中空纖維狀多孔分離膜的端部放入模具 (金屬模具等)內(nèi)。通過將未固化的熱固性樹脂“a”饒鑄到該模具內(nèi)，從而將樹脂浸透部分 浸漬在熱固性樹脂“a”中。在本發(fā)明的制造分離膜元件的方法中，例如，在形成樹脂浸透部 分的步驟中，可以調(diào)節(jié)樹脂浸透部分的長度，使得樹脂浸透部分的上端位置(中空纖維狀多孔分離膜的樹脂浸透部分與未被樹脂浸漬部分之間的界限)的高度與浸漬步驟(澆鑄) 中的鑄塑樹脂液的表面的高度相同或略高于該表面的高度。在澆鑄步驟的階段中，中空纖維狀多孔分離膜的孔已填充有熱固性樹脂“b”。結(jié) 果，防止了熱固性樹脂“a”滲入中空纖維狀多孔分離膜中。因此，這種情況可以防止形成如 圖3中的基部32a所示的熱固性樹脂“a”滲入部分。這種情況可以防止由基部的柔軟性喪 失(其是由吸附于該部分中的熱固性樹脂“a”的固化而造成的)導(dǎo)致的基部破裂和氣體或 液體的泄漏。樹脂浸透部分的上端位置距離熱固性樹脂“a”的液面的高度被設(shè)定至多5mm， 優(yōu)選為至多3mm，更優(yōu)選為至多1mm。另一方面，當(dāng)該位置低于所述液面時，熱固性樹脂“a” 很可能滲入中空纖維狀多孔分離膜的孔內(nèi)。因此該情況是不利的。在澆鑄步驟后，將熱固性樹脂“a”和熱固性樹脂“b”固化，以密封中空纖維狀多孔 分離膜的端部。該過程使得膜與膜密封部分形成一體化，以形成分離膜元件。通過對熱固 性樹脂“a”和熱固性樹脂“b”加熱，可以將它們固化。本發(fā)明的制造方法的特征在于在上 述的浸漬步驟之后，將熱固性樹脂“a”和熱固性樹脂“b”同時固化。同時進(jìn)行固化使得中 空纖維狀多孔分離膜和膜密封部分之間形成牢固的粘結(jié)。該牢固的粘結(jié)可以抑制諸如在使 用時中空纖維狀多孔分離膜被拉出等問題。此外，為了解決上述問題2，本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，熱固性氟樹 脂的固化體不僅具有優(yōu)異的成型性和優(yōu)異的耐化學(xué)品性，而且可以在聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹 脂等的固化體上形成牢固的涂層。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，與使用聚氨酯樹脂和環(huán)氧樹脂時的情 況一樣，使用熱固性氟樹脂能夠通過浸漬成型法來形成膜密封部分，并且該膜密封部分具 有優(yōu)異的耐化學(xué)品性，或者，在使用聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂等，通過浸漬成型法形成膜密封 部分之后，該膜密封部分的至少與待處理液接觸的部分可以設(shè)置有熱固性氟樹脂的固化體 涂層，以獲得具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性的膜密封部分。由此完成了具有下述構(gòu)成的發(fā)明(以 下，有時將該發(fā)明稱為發(fā)明2)。權(quán)利要求7所述的發(fā)明是一種分離膜元件，其具有多個中空纖維狀多孔分離膜、 以及膜密封部分，該膜密封部分將中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起以密封該端 部，該元件的特征在于膜密封部分的至少與待處理液接觸的這一側(cè)的表面由熱固性氟樹 脂形成。該發(fā)明對應(yīng)于發(fā)明2。權(quán)利要求7所述的分離膜元件與在半導(dǎo)體制造、食品工業(yè)等領(lǐng)域中用于氣_液吸 收、脫氣、過濾等的常規(guī)分離膜元件相同，其中，權(quán)利要求7所述的分離膜元件具有多個中 空纖維狀多孔分離膜、以及膜密封部分，所述膜密封部分將所述中空纖維狀多孔分離膜的 端部集束在一起以密封所述端部。在上述描述中，中空纖維狀多孔分離膜和膜密封部分的 含義與發(fā)明1中的含義相同。此外，中空纖維狀多孔分離膜的形狀和材料、膜的數(shù)量、膜密 封部分的形狀等可以與常規(guī)的分離膜元件相同。權(quán)利要求7所述的分離膜元件的特征在于膜密封部分的至少與待處理液接觸的 這一側(cè)的表面由熱固性氟樹脂形成。在上述描述中，術(shù)語“與待處理液接觸的這一側(cè)的表 面”是指具有分離膜元件作為構(gòu)成部件的分離膜組件內(nèi)側(cè)的露出面(中空纖維狀多孔分離 膜延伸的這一側(cè)的表面)。更具體而言，膜密封部分可以具有由不同于熱固性氟樹脂的材 料(例如，聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂或其它的熱固性樹脂)構(gòu)成的部分所形成的主體。然而， 在這種情況下，至少分離膜組件內(nèi)側(cè)的露出面被熱固性氟樹脂的固化體所覆蓋?？晒┻x用的另外一種方式是，整個膜密封部分可以由熱固性氟樹脂構(gòu)成。由于分離膜組件內(nèi)側(cè)的露出面(即，在使用分離膜組件時，與待處理液的流體相 接觸的那部分)由具有良好的耐化學(xué)品性的熱固性氟樹脂的固化體形成，因此可以改善分 離膜元件以及具有該分離膜元件作為構(gòu)成部件的分離膜組件的耐久性(耐化學(xué)品性)。如上所述，本發(fā)明的分離膜元件的膜密封部分的主體可以通過使用聚氨酯樹脂、 環(huán)氧樹脂或其它的熱固性樹脂而構(gòu)成，只要與待處理液接觸那側(cè)的表面由熱固性氟樹脂形 成即可。與常規(guī)的分離膜元件的膜密封部分相同，可以通過上述的浸漬成型法來形成由聚 氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂或其它的熱固性樹脂構(gòu)成的部分。因此，不僅生產(chǎn)性較高，而且可以發(fā) 揮錨定效應(yīng)，這是因為熱固性樹脂滲入中空纖維狀多孔分離膜的端部。該體系能夠在中空 纖維狀多孔分離膜與膜密封部分之間提供強(qiáng)的粘結(jié)力。此外，熱固性氟樹脂在固化之前為液態(tài)，并且，可以在明顯低于中空纖維狀多孔分 離膜發(fā)生熔融或熱劣化時的溫度的溫度(通常，約150°C以下)下被固化。因此，與使用聚 氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂或其它的熱固性樹脂時的情況相同，通過使用熱固性氟樹脂，可以通過 上述的浸漬成型法來形成膜密封部分。因此，即使僅使用熱固性氟樹脂，也能夠以高的生產(chǎn) 性獲得在中空纖維狀多孔分離膜與膜密封部分之間具有優(yōu)異的粘結(jié)力的膜密封部分。權(quán)利要求8所述的發(fā)明為權(quán)利要求7所述的分離膜元件，該元件的特征在于在上 述膜密封部分中，中空纖維狀多孔分離膜的開口所在的這一側(cè)的表面也由熱固性氟樹脂形 成。當(dāng)使用分離膜組件時，膜密封部分的與分離膜組件內(nèi)側(cè)的露出面相對的那側(cè)(外 側(cè))的露出面(即，中空纖維狀多孔分離膜的開口所在的這一側(cè)的表面)也與從該開口流 出的處理液接觸，并且，由于與處理液接觸而可能會發(fā)生劣化。通過使用熱固性氟樹脂來進(jìn) 一步形成中空纖維狀多孔分離膜的開口所在的這一側(cè)的表面，可以防止這種劣化。這種防 止效果可以進(jìn)一步改善分離膜元件以及具有該分離膜元件作為構(gòu)成元件的分離膜組件的 耐久性(耐化學(xué)品性)。通過下述方法，可以制造權(quán)利要求7所述的分離膜元件(其中，膜密封部分具有由 不同于熱固性氟樹脂的其它材料所構(gòu)成的部分)。首先，將中空纖維狀多孔分離膜的端部 集束在一起，并放在液態(tài)熱固性樹脂(以下，有時稱為樹脂液)內(nèi)，其中所述熱固性樹脂為 不同于熱固性氟樹脂的材料。其次，將所述樹脂液固化，以密封中空纖維狀多孔分離膜的端 部。隨后，在固化后的熱固性樹脂中，至少與待處理液接觸的這一側(cè)的表面設(shè)置有熱固性氟 樹脂的固化層。通過采用下述方法，可以將中空纖維狀多孔分離膜的端部放入到樹脂液中，所述 方法為首先，將樹脂液澆鑄到金屬模具等內(nèi)，然后，將中空纖維狀多孔分離膜的端部浸漬 在澆鑄的樹脂液中。但是，通常采用另一種方法來進(jìn)行上述放入操作，所述另一種方法為 首先，將中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起，然后，將集束后的端部放入金屬模具等 內(nèi)，最后，將樹脂液澆鑄到該金屬模具等內(nèi)。通過采用下述方法可以形成熱固性氟樹脂的固 化層，所述方法為首先，將樹脂液固化以密封中空纖維狀多孔分離膜的端部，然后，將未固 化的熱固性氟樹脂固化，最后，將該氟樹脂固化。本發(fā)明還提供一種制造分離膜元件的方法。更具體而言，權(quán)利要求9所述的發(fā)明 為制造分離膜元件的方法，其中，所述分離膜元件具有多個中空纖維狀多孔分離膜、以及膜密封部分，該膜密封部分將中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起以密封所述端部，該 方法的特征在于具有下述步驟(a)將多個中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起，以將所述端部放入模具 內(nèi)；(b)將未固化的熱固性樹脂澆鑄到模具內(nèi)；(c)澆鑄之后，將所述熱固性樹脂固化，以密封中空纖維狀多孔分離膜的端部；(d)將未固化的熱固性氟樹脂至少涂敷在已經(jīng)固化的熱固性樹脂中的、所述中空 纖維狀多孔分離膜延伸側(cè)的表面上；(e)涂覆之后，將熱固性氟樹脂固化；以及(f)從模具中取出已經(jīng)固化的熱固性樹脂，并在中空纖維狀多孔分離膜的端部那 側(cè)進(jìn)行切削操作，從而形成中空纖維狀多孔分離膜的開口。將中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起的方法包括通過熱溶接等將端部密 封的方法、以及使用線等打結(jié)的方法。通過密封或打結(jié)可以將中空纖維狀多孔分離膜的端 部的開口封閉，并且，在澆鑄(浸漬)時，可以防止樹脂流入中空纖維的中空部分。在樹脂 固化之后所進(jìn)行的步驟(即，從模具中取出熱固性樹脂、以及在中空纖維狀多孔分離膜的 端部那側(cè)進(jìn)行切削操作以形成中空纖維狀多孔分離膜的開口的步驟)可以使中空纖維的 開口在末端露出。如上所述，在將中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起之后，將該端部放在模 具(金屬模具等)內(nèi)。通過將未固化的熱固性樹脂(樹脂液)澆鑄到模具內(nèi)，將要被樹脂 浸漬的那部分浸漬在熱固性樹脂中。可供選用的另外一種方式是，如上所述，在將樹脂液澆 鑄到模具內(nèi)之后，可以將中空纖維狀多孔分離膜的端部放置在該模具內(nèi)，以使它們浸漬在 樹脂液中。在將中空纖維狀多孔分離膜的端部浸漬在澆鑄的樹脂液中之后，將樹脂液固化以 密封中空纖維狀多孔分離膜的端部?？梢圆捎门c用于制造常規(guī)的分離膜組件的浸漬成型法 相同的過程和條件，來進(jìn)行將中空纖維狀多孔分離膜的端部浸漬在澆鑄的樹脂液中的步驟 以及將熱固性樹脂固化以密封中空纖維狀多孔分離膜的端部的步驟。此外，所使用的材料 等也可以相同。作為上述方法中所使用的熱固性樹脂，可以使用除了氟樹脂以外的熱固性 樹脂，例如，環(huán)氧樹脂和聚氨酯樹脂。權(quán)利要求10所述的發(fā)明為權(quán)利要求9所述的制造分離膜元件的方法，該方法的特 征在于在形成中空纖維狀多孔分離膜的開口之后，進(jìn)一步將熱固性氟樹脂涂覆到已固化 的熱固性樹脂的位于中空纖維狀多孔分離膜的開口那側(cè)的表面上，并將所涂覆的熱固性氟 樹脂固化。該發(fā)明為制造分離膜元件的方法，該方法的特征在于進(jìn)一步將熱固性氟樹脂涂 覆到已固化的熱固性樹脂的位于中空纖維狀多孔分離膜的開口那側(cè)的表面上。通過該制造 方法可以制造權(quán)利要求8所述的分離膜元件。換言之，通過該方法，可以制造設(shè)置有具有三 層結(jié)構(gòu)的膜密封部分的分離膜元件，其中膜密封部分的兩個表面都被耐化學(xué)品性高的熱固 性氟樹脂所覆蓋。權(quán)利要求11所述的發(fā)明為制造分離膜元件的方法，所述分離膜元件具有多個中 空纖維狀多孔分離膜、以及膜密封部分，該膜密封部分將中空纖維狀多孔分離膜的端部集 束在一起以密封端部。該方法的特征在于包括下述步驟
(a)將多個中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起，以將端部放入模具內(nèi)；(b)將未固化的熱固性氟樹脂澆鑄到模具內(nèi)；(c)澆鑄之后，將熱固性氟樹脂固化，以密封中空纖維狀多孔分離膜的端部；以及(d)從模具中取出已經(jīng)固化的熱固性氟樹脂，并在中空纖維狀多孔分離膜的端部 那側(cè)進(jìn)行切削操作，從而形成中空纖維狀多孔分離膜的開口。該制造方法為制造其中膜密封部分僅由熱固性氟樹脂形成的分離膜元件的方法。 該方法是通過使用熱固性氟樹脂并采用浸漬成型法來進(jìn)行的，所述浸漬成型法為以往使用 聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、或其它的熱固性樹脂而進(jìn)行的方法。因此，如前所述，能夠以高的生 產(chǎn)性獲得在中空纖維狀多孔分離膜與膜密封部分之間具有優(yōu)異的粘結(jié)力的膜密封部分。在 這種情況下，由于膜密封部分僅由熱固性氟樹脂形成，因此，與待處理液接觸那側(cè)的表面和 位于中空纖維狀多孔分離膜的開口那側(cè)的表面均由熱固性氟樹脂形成。因此，不需要進(jìn)行 將未固化的熱固性氟樹脂涂覆到固化后的熱固性樹脂表面、隨后將該熱固性氟樹脂固化的 步驟，該步驟被包含在權(quán)利要求9和10所述的制造方法中。因此，僅采用與常規(guī)的浸漬成 型法相同的方法，就可以獲得耐化學(xué)品性優(yōu)異的膜密封部分。權(quán)利要求9至11所述的制造方法采用了這樣的熱固性氟樹脂，該熱固性氟樹脂 在明顯低于中空纖維狀多孔分離膜發(fā)生熔融或熱劣化時的溫度的溫度(優(yōu)選在約150°C以 下)下為液態(tài)，該熱固性氟樹脂可以在這樣低的溫度下發(fā)生固化，并且其可以制得耐化學(xué) 品性優(yōu)異的固化體。此外，優(yōu)選的是，熱固性氟樹脂具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，并且，當(dāng)將被涂覆 到聚氨酯樹脂或環(huán)氧樹脂的固化體上時，其能夠容易地形成牢固的涂層。本發(fā)明人進(jìn)行了 深入研究，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了具有上述性質(zhì)的合適的熱固性氟樹脂。下述的權(quán)利要求12至15 分別為制造分離膜元件的方法，該方法的特征在于使用了上述的熱固性氟樹脂。權(quán)利要求12所述的發(fā)明為權(quán)利要求9至11中任意一項所述的制造分離膜元件的 方法，該方法的特征在于所述熱固性氟樹脂為這樣的復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含(a)由式 HOOCCF2 [(OCF2CF2) ρ-(OCF2)q]-OCF2COOH (在該式中，ρ = 2 至 20，并且 q =2至20)表示的全氟聚氧烷烴二羧酸或其衍生物；以及(b)與所述全氟聚氧烷烴二羧酸或其衍生物進(jìn)行縮聚的多官能化合物。在上式中，優(yōu)選的是，“P”和“q”分別在2至10的范圍內(nèi)，特別是，更優(yōu)選在4至8 的范圍內(nèi)。特別優(yōu)選采用使得平均分子量為1，500左右的“ρ”和“q”。作為上述的與全氟聚氧烷烴二羧酸或其衍生物進(jìn)行縮聚的多官能化合物，可示出 環(huán)氧化合物作為例子。環(huán)氧化合物的種類包括例如，多官能苯酚化合物(例如，雙酚A、雙 酚F、或酚醛樹脂等)的二縮水甘油醚、三縮水甘油醚和四縮水甘油醚。更具體而言，可以示 出諸如下述的環(huán)氧化合物1等雙酚型環(huán)氧化合物作為例子。然而，更優(yōu)選含有柔軟成分的 環(huán)氧化合物，例如，下述的環(huán)氧化合物2或環(huán)氧化合物3。環(huán)氧化合物1 雙酚型環(huán)氧化合物環(huán)氧化合物2 下述結(jié)構(gòu)式表示的環(huán)氧樹脂
O' 環(huán)氧化合物3 聚丙二醇二縮水甘油醚
12
為了促進(jìn)反應(yīng)，優(yōu)選的是，將0.1%至2%的叔胺(例如，(二甲基氨基甲基)苯酚 或N-氨基乙基哌嗪)加入到熱固性氟樹脂的組合物中。權(quán)利要求13所述的發(fā)明為權(quán)利要求9至11中任意一項所述的制造分離膜元件的 方法，該方法的特征在于，所述熱固性氟樹脂包含(a)由式 HOCF2-[ (OCF2CF2)p-(OCF2) q]-OCF2OH(式中，p = 2 至 20，并且 q = 2 至 20)表示的全氟聚氧烷烴二羥基化合物或其衍生物；以及(b)與該全氟聚氧烷烴二羥基化合物或其衍生物進(jìn)行縮聚的多官能化合物。在上式中，優(yōu)選的是，“P”和“q”分別在2至10的范圍內(nèi)，特別是，更優(yōu)選在4至8 的范圍內(nèi)。特別優(yōu)選采用使得平均分子量為1，500左右的“ρ”和“q”。與全氟聚氧烷烴二羥基化合物或其衍生物進(jìn)行縮聚的多官能化合物的種類包括 異氰酸酯化合物，例如亞甲基雙(4，1_亞苯基)二異氰酸酯(MDI)。權(quán)利要求14所述的發(fā)明為權(quán)利要求9至11中任意一項所述的制造分離膜元 件的方法，該方法的特征在于所述熱固性氟樹脂包含由式XCF2- [ (OCF2CF2) ρ- (OCF2) q]-OCF2X (在該式中，X表示硅烷官能團(tuán)，ρ = 2至20，并且q = 2至20)表示的、末端具有 硅烷官能團(tuán)的全氟聚氧烷烴。在上式中，優(yōu)選的是，“P”和“q”分別在2至10的范圍內(nèi)，特別是，更優(yōu)選在4至8 的范圍內(nèi)。特別優(yōu)選采用使得平均分子量為1，500左右的“ρ”和“q”。作為硅烷多官能基 團(tuán)X，示出-SiH、-SiCl、以及-SiOR(R表示烷基，例如，CH3或C2H5)作為例子。權(quán)利要求15所述的發(fā)明為權(quán)利要求9至11中任意一項所述的制造分離膜元件的 方法，該方法的特征在于所述熱固性氟樹脂包含由下式(I)表示的、具有全氟烷基醚的有 機(jī)硅化合物 (在該式中，η = 2至50 ；Rl、R2、R3、R4、R5和R6各自為烷基或烯基；并且R1、R2 和R3中的至少一個基團(tuán)以及R4、R5和R6中的至少一個基團(tuán)分別為烯基)作為由附、1 2、1 3、1 4、1 5或1 6表示的烷基，示出具有1至4個碳的烷基(例如， CH3和C2H5)作為例子。作為由R1、R2、R3、R4、R5或R6表示的烯基，示出具有3至6個碳的 烯基(例如，C3H5和C4H7)作為例子。在發(fā)明1和2中，在本發(fā)明的分離膜元件中，形成中空纖維狀多孔分離膜的材料、 膜的構(gòu)造等均與常規(guī)的分離膜元件相同。例如，作為中空纖維狀多孔分離膜的材料，可以使 用氟樹脂、聚乙烯、聚醚砜等。其中，在耐化學(xué)品性、柔軟性、機(jī)械強(qiáng)度等方面，優(yōu)選使用由氟 樹脂形成的材料。權(quán)利要求16對應(yīng)于該優(yōu)選實施方案。作為氟樹脂，可以使用以下各種類型的氟樹脂中的一種或多種類型的組合聚四 氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚 物(FEP)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯/三氟氯乙烯共聚 物(ECTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等。特別優(yōu)選使用PTFE，這是因為其不僅具有優(yōu)異的成 型加工性，而且還具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。
本發(fā)明不僅提供上述的分離膜元件，而且還提供分離膜組件，該分離膜組件的特 征在于裝有上述的分離膜元件。更具體而言，所述分離膜組件的特征在于其具有權(quán)利要求 1至5、7、8和16中任意一項所述的分離膜元件、以及容納該分離膜元件的殼體，其中該分離 膜元件與所述殼體形成一體化(權(quán)利要求17)。關(guān)于本發(fā)明的分離膜組件，該分離膜組件具有分離膜元件和容納該元件的殼體、 使分離膜元件和殼體形成一體化的方法、殼體的類型和構(gòu)造等，可以與在半導(dǎo)體制造、食品 工業(yè)等領(lǐng)域中用于氣_液吸收、脫氣、過濾等的常規(guī)分離膜組件相同。例如，可以通過將膜 密封部分和殼體之間粘結(jié)、采用墊圈密封等，使分離膜元件與殼體形成一體化。發(fā)明效果可以通過下述的生產(chǎn)性優(yōu)異的方法來制造發(fā)明1的分離膜元件和裝有該分離膜 元件的分離膜組件，其中所述方法為首先，將中空纖維狀多孔分離膜的端部浸漬在樹脂液 中，然后，將該樹脂固化以形成膜密封部分。雖然該方法是生產(chǎn)性高的方法，但是中空纖維 狀多孔分離膜的基部是柔軟的，因此，在使用分離膜元件和分離膜組件時，不容易發(fā)生基部 的破裂以及氣體或液體的泄漏。此外，中空纖維狀多孔分離膜與膜密封部分之間的粘結(jié)性 優(yōu)異。發(fā)明2的分離膜元件和裝有該分離膜元件的分離膜組件具有通過下述的生產(chǎn)性 優(yōu)異的方法而制造的膜密封部分，其中所述方法為首先，將中空纖維狀多孔分離膜的端部 浸漬在樹脂液中，然后，將該樹脂固化。雖然該膜密封部分是通過生產(chǎn)性高的方法制造的， 但是，其具有與常規(guī)的由熱塑性氟樹脂形成的膜密封部分相當(dāng)?shù)膬?yōu)異的耐化學(xué)品性。通過本發(fā)明的制造分離膜元件的方法，可容易地制造具有上述優(yōu)異特征的分離膜 元件。附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明的分離膜組件的一個例子的示意性剖視圖。圖2是本發(fā)明的分離膜組件的另一例子的示意性剖視圖。圖3是示出制造常規(guī)的分離膜元件的方法的示意圖。圖4是示出制造分離膜元件的方法的示意圖。圖5是示出中空纖維狀多孔分離膜的端部以及在該端部附近的膜密封部分的剖 視圖。圖6是示出中空纖維狀多孔分離膜的端部以及在該端部附近的膜密封部分的剖 視圖。圖7是示出中空纖維狀多孔分離膜的端部以及在該端部附近的膜密封部分的剖 視圖。符號的說明X和Y:分離膜組件1、21和35:中空纖維狀多孔分離膜1，、35，中空部分Ia和32a 中空纖維狀多孔分離膜的基部2、2，、22、22，膜密封部分2a和2b 熱固性氟樹脂層
2c:主體部分3和23:分離膜元件4和24:圓筒形元件5、6、25 和 26:蓋子7 和 27:殼體8、28 和 31:入口9、29 和 30:出口10:貯液部11和34:開口封閉部分12:熱固性樹脂“b，，13:樹脂浸透部分13’ 滲透部分14:密封用樹脂32:端部33:樹脂液本發(fā)明的最佳實施方式以下將參照實施方案、實施例等對本發(fā)明的最佳實施方式進(jìn)行說明。本發(fā)明的范 圍并不局限于這些實施方式或?qū)嵤┓桨?，可以在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修 改。圖1是示意性地示出用于過濾待處理液的分離膜組件X的截面的剖視圖。分離膜組件X設(shè)置有分離膜元件3和耐壓殼體7，其中，所述分離膜元件3具有多 個PTFE中空纖維狀多孔分離膜1，該中空纖維狀多孔分離膜1相互之間以一定的間隔近乎 平行地設(shè)置，在軸向的兩端集束在一起，并且與環(huán)氧樹脂膜密封部分2和2’形成一體化，所 述耐壓殼體7具有中空圓筒狀的圓筒形元件4以及在圓筒形元件的兩端處用于封閉開口的 蓋子5和6。中空纖維狀多孔分離膜1的端部在膜密封部分2和2’的外端面處開口。用蓋 子6將膜密封部分2’的外端面處的開口封閉。另一個蓋子5設(shè)置有用于引入待處理液的入口 8和用于輸送透過液的出口 9。此 外，在蓋子5和分離膜元件3的膜密封部分2之間設(shè)置有貯液部10。當(dāng)分離膜元件3對應(yīng) 于發(fā)明1時，用于形成膜密封部分的材料的類型不僅包括環(huán)氧樹脂而且包括聚氨酯樹脂和 其它的熱固性樹脂。但是，從機(jī)械強(qiáng)度、耐化學(xué)品性和成本方面考慮，優(yōu)選使用環(huán)氧樹脂。在具有上述結(jié)構(gòu)的分離膜組件X中，如箭頭“ i，，所示，待處理液從蓋子5的入口 8 被引入到分離膜組件X的內(nèi)部。該液體透過中空纖維狀多孔分離膜1，并且通過其通孔來進(jìn) 行過濾。該透過液沿著各中空纖維狀多孔分離膜1的管內(nèi)部流動而到達(dá)貯液部10，并且按 照箭頭“ro”所示的那樣，從出口 9被輸送到分離膜組件X的外部。圖2示出作為本發(fā)明分離膜組件的另一實施方案的分離膜組件Y的剖視圖。分離 膜組件Y為用于溶解臭氧等的氣-液吸收的分離膜組件。與分離膜組件X —樣，分離膜組件Y也設(shè)置有分離膜元件23和耐壓殼體27，其中， 所述分離膜元件23具有多個PTFE中空纖維狀多孔分離膜21，該中空纖維狀多孔分離膜21 相互之間以一定的間隔近乎平行地設(shè)置，在軸向的兩端集束在一起，并且與膜密封部分22和22’形成一體化，所述耐壓殼體27具有中空圓筒狀的圓筒形元件24以及在圓筒形元件 的兩端處用于封閉開口的蓋子25和26。中空纖維狀多孔分離膜21的端部在膜密封部分 22和22’的外端面處具有開口，使得待處理液從中空纖維狀多孔分離膜21的一端的開口流 至另一端的開口。在這兩個蓋子中，蓋子26設(shè)置有用于引入氣體的入口和用于輸送處理液 的出口 29，并且蓋子25設(shè)置有用于排出氣體的出口 30和用于引入待處理液的入口 31。待處理液從入口 31被引入到中空纖維狀多孔分離膜21的管內(nèi)，該待處理液在與 中空纖維狀多孔分離膜21的內(nèi)側(cè)保持接觸的同時流動，并且從出口 29被輸送到分離膜組 件Y的外部。氣體從入口 28被引入到分離膜組件Y的殼體27內(nèi)，該氣體在與中空纖維狀 多孔分離膜21的外側(cè)保持接觸的同時流動，并且從出口 30被排出到分離膜組件Y的外部。 在該過程中，通過中空纖維狀多孔分離膜21的通孔進(jìn)行氣-液吸收。根據(jù)待處理的氣體和液體、處理的性質(zhì)等，適當(dāng)?shù)馗淖兎蛛x膜組件X和Y的入口和 出口的設(shè)置位置和其它設(shè)計細(xì)節(jié)。下面基于圖4對對應(yīng)于發(fā)明1的制造分離膜元件3的方法進(jìn)行說明。圖4的剖視 圖通過將形成分離膜元件3的多個中空纖維狀多孔分離膜1中的一個的端部擴(kuò)大而示出了 制造方法的各步驟。首先，如圖4(a)所示，將中空纖維狀多孔分離膜1的端部浸漬到通過將環(huán)氧樹脂 溶解于溶劑中而制得的熱固性樹脂“b” 12中。此時，為了防止熱固性樹脂“b”12(以及后 述的熱固性樹脂“a”)進(jìn)入中空纖維狀多孔分離膜1的中空部分1’內(nèi)，通過預(yù)先將中空部 分1’的開口封閉而形成開口封閉部分11。該浸漬過程使得熱固性樹脂“b”12滲透到中空纖維狀多孔分離膜1中所形成的許 多個孔(圖中未示出該孔)內(nèi)。樹脂滲透的部分被稱為滲透部分13’。如圖4(a)所示，由 于毛細(xì)現(xiàn)象，滲透部分13’通常比實際浸漬的部分要大一些。作為熱固性樹脂“b”，不僅可 以使用環(huán)氧樹脂，而且可以使用聚氨酯樹脂或其它的熱固性樹脂。但是，如上所述，優(yōu)選使 用即使固化之后也具有柔軟性的樹脂。用于形成熱固性樹脂“b”的溶劑的類型包括甲乙酮 和異丙醇。隨后，拉出中空纖維狀多孔分離膜1，以使?jié)B透部分13’中的樹脂液12干燥。由 此，在中空纖維狀多孔分離膜1的端部形成樹脂浸透部分13 (圖4(b)。接著，將多個中空纖 維狀多孔分離膜1集束在一起。在多個中空纖維狀多孔分離膜1被集束在一起的條件下， 將樹脂浸透部分13放置為面向下方并放入到設(shè)置在下面的模具(圖中未示出)中。然后，將熱固性樹脂“a” (以下稱為密封用樹脂液14)澆鑄到模具內(nèi)，以將中空纖 維狀多孔分離膜1的端部浸漬在密封用樹脂液14中，使得中空纖維狀多孔分離膜1的集束 的外周部分和中空纖維狀多孔分離膜1的間隙可被密封用樹脂液14填充(圖4(c))。如上 所述，密封用樹脂液14是用于形成膜密封部分的樹脂液，因此可以使用未固化的環(huán)氧樹脂 液、聚氨酯樹脂液等。如圖4(c)所示，當(dāng)將密封用樹脂液14澆鑄到模具內(nèi)時，在澆鑄完成后，將樹脂浸 透部分13的上端位置的高度設(shè)置為與密封用樹脂液14的表面的高度相同或略高于該表面 的高度。在該狀態(tài)下，樹脂浸透部分13被浸漬在密封用樹脂液14中。由于中空纖維狀多 孔分離膜1的孔已被熱固性樹脂“b”12填充，因此密封用樹脂液14不能通過毛細(xì)現(xiàn)象而滲 入到中空纖維狀多孔分離膜1的基部中的孔內(nèi)。這種狀態(tài)可以抑制基部容易發(fā)生破裂以及氣體或液體發(fā)生泄漏的問題(其是由熱固性樹脂“a”滲入到基部并固化而造成的)。在上述的浸漬過程之后，通過加熱操作將樹脂浸透部分13中的熱固性樹脂“b”和 澆鑄到模具內(nèi)的熱固性樹脂“a”(密封用樹脂液14)固化。該固化過程使得在兩種樹脂的 界面發(fā)生粘接，從而使中空纖維狀多孔分離膜1和膜密封部分2形成一體化。然后，進(jìn)行脫 模。將包含開口封閉部分11和端部附近的膜密封部分2在內(nèi)的中空纖維狀多孔分離膜1 的端部(圖4(d)中的m’部分)切斷(圖4(d))。結(jié)果，中空纖維狀多孔分離膜1的中空部 分1’在膜密封部分2的端面處形成開口(圖4(e))。通過上述操作制得這樣的分離膜元件 3，其中膜密封部分2與中空纖維狀多孔分離膜1形成一體化，并且確保了中空纖維狀多孔 分離膜1的基部Ia是柔軟的。通過將分離膜元件3容納在殼體7內(nèi)，可以獲得發(fā)明1的分 離膜組件X。下面，基于圖5到7，對作為發(fā)明2的特征部分的膜密封部分2的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的例子 進(jìn)行說明。圖5到7均為示出形成分離膜元件3的多個中空纖維狀多孔分離膜1中的一個 的端部以及該端部附近的膜密封部分2的放大剖視圖。下面對膜密封部分2進(jìn)行說明。由 于膜密封部分2’、22、22’也可以具有與膜密封部分2相同的結(jié)構(gòu)，因此省略了對它們的說明。圖5是示出膜密封部分2的一個實施方案的剖視圖。在該例子中，膜密封部分2 由主體部分2c (其由環(huán)氧樹脂制成)和熱固性氟樹脂層2a構(gòu)成。該熱固性氟樹脂層2a包 覆著膜密封部分2的與待處理液接觸的那側(cè)表面。在本說明書中，“與待處理液接觸的那側(cè) 表面”是由圖1(或圖2)中的“a”所表示的那側(cè)表面。如圖5所示，中空纖維狀多孔分離膜 1被埋在膜密封部分2中，并且其在與待處理液接觸的那側(cè)表面相對的表面(由圖1(或圖 2)中的“b”所表示的那側(cè)表面)上具有開口。在該實施方案中，與待處理液接觸的那側(cè)表面被耐化學(xué)品性優(yōu)異的熱固性氟樹脂 層2a所包覆。因此，可以提高膜密封部分2的耐化學(xué)品性。通過下面所示的步驟，可以制 造該實施方案中的分離膜元件。首先，通過熱溶接等將多個中空纖維狀多孔分離膜的端部密封并集束在一起。將 該端部放置為面向下方并放入到設(shè)置在下面的模具內(nèi)。隨后，將液態(tài)的環(huán)氧樹脂澆鑄到模 具內(nèi)，以將中空纖維狀多孔分離膜1的端部浸漬在環(huán)氧樹脂中。此時，由于中空纖維狀多孔 分離膜1的末端處的開口通過熱溶接等而被密封，因此環(huán)氧樹脂不能進(jìn)入中空纖維的中空 部分。在浸漬過程之后，通過加熱使環(huán)氧樹脂固化，從而形成膜密封部分2的主體部分 2c。該固化操作使得中空纖維狀多孔分離膜1與主體部分2c形成一體化。當(dāng)將中空纖維 狀多孔分離膜1的端部浸漬在環(huán)氧樹脂中時，環(huán)氧樹脂滲入端部的多孔材料內(nèi)。結(jié)果，通過 加熱固化，從而發(fā)揮錨定效應(yīng)。這也可以同樣適用于下圖6所示的例子中。接著，將熱固性氟樹脂液涂敷到主體部分2c的沿中空纖維狀多孔分離膜1延伸的 那側(cè)表面上。然后，進(jìn)行加熱，以將熱固性氟樹脂液固化。通過該固化形成了熱固性氟樹脂 層2a。在形成熱固性氟樹脂層2a之后，進(jìn)行脫模。隨后，將包括通過熱溶接等而被密封的 部分在內(nèi)的中空纖維狀多孔分離膜1的端部與該端部附近的膜密封部分一起切斷(即，在 與中空纖維狀多孔分離膜1延伸那側(cè)相對的表面一側(cè)進(jìn)行切削操作)。通過該切削操作形 成了中空纖維狀多孔分離膜的開口。另一方面，與膜密封部分2’的情況相同，在制造不具有
17中空纖維狀多孔分離膜的開口的膜密封部分時，不需要進(jìn)行將中空纖維狀多孔分離膜1的 端部和該端部附近的膜密封部分切削的步驟(不需要進(jìn)行權(quán)利要求9所述的步驟，其中，從 模具中取出固化后的熱固性樹脂，并對中空纖維狀多孔分離膜的端部那側(cè)進(jìn)行切削操作， 從而形成中空纖維狀多孔分離膜的開口)。圖6是示出膜密封部分2的另一個實施方案的剖視圖。在該例子中，膜密封部分 2由主體部分2c (其由環(huán)氧樹脂制成)和熱固性氟樹脂層2a和2b構(gòu)成。該熱固性氟樹脂 層2a包覆著膜密封部分2的與待處理液接觸那側(cè)的表面，并且熱固性氟樹脂層2b包覆著 與上述表面相對的表面(被層2b所包覆的表面是由圖1(或圖2)中的符號“b”所表示的 那側(cè)表面)。如圖6所示，中空纖維狀多孔分離膜1被埋在膜密封部分2中并且在層2b那 側(cè)(其位于與待處理液接觸的那側(cè)表面相對的表面上)具有開口。在該實施方案中，與待處理液接觸那側(cè)的表面和相對一側(cè)的表面均被耐化學(xué)品性 優(yōu)異的熱固性氟樹脂層2a所包覆。因此，可以進(jìn)一步提高膜密封部分2的耐化學(xué)品性。通 過下面所示的步驟，可以制造該實施方案中的分離膜元件。首先，與圖5中所示的例子一樣，形成主體部分2c。此時，中空纖維狀多孔分離膜 1與主體部分2c形成一體化。在形成熱固性氟樹脂層2a之前，進(jìn)行脫模。脫模之后，將包 括通過熱溶接等而被密封的部分在內(nèi)的中空纖維狀多孔分離膜1的端部與該端部附近的 膜密封部分一起切斷。通過該切削操作，形成了中空纖維狀多孔分離膜的開口。接著，將熱 固性氟樹脂液涂敷到主體部分2c的兩個表面上。然后，進(jìn)行加熱，以使熱固性氟樹脂液固 化。該固化操作形成了熱固性氟樹脂層2a和2b。在圖7所示的實施方案中，膜密封部分2僅由熱固性氟樹脂形成。在該實施方案 的分離膜元件中，通過采用與形成圖5所示的實施方案中的主體部分2c相同的步驟，形成 膜密封部分2，不同之處在于，使用液態(tài)的熱固性氟樹脂來代替液態(tài)的環(huán)氧樹脂。通過該操 作，使得中空纖維狀多孔分離膜1與膜密封部分2形成一體化。當(dāng)將中空纖維狀多孔分離 膜1的端部浸漬在液態(tài)的熱固性氟樹脂中時，熱固性氟樹脂滲入該端部。因此，通過加熱固 化該樹脂，從而能夠發(fā)揮錨定效應(yīng)，這與圖5中所示的例子一樣。在如上形成的膜密封部分2中，與待處理液接觸那側(cè)的表面和相對側(cè)(中空纖維 狀多孔分離膜1的開口所處的那側(cè))的表面均由熱固性氟樹脂的固化體形成。因此，這兩 個表面均具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性。因此，不需要進(jìn)行將熱固性氟樹脂涂敷到這些表面上并 固化的步驟(在圖5和6所示的實施方案中進(jìn)行了該步驟)。因此，在這方面，與圖5和6 所示的實施方案相比，該實施方案的制造過程較簡單。然而，由于熱固性氟樹脂價格較高， 因此，就材料的成本而言，圖5和6所示的實施方案是有利的。在脫模之后，將包括通過熱 溶接等而被密封的部分在內(nèi)的中空纖維狀多孔分離膜1的端部與該端部附近的膜密封部 分一起切斷。通過該切削操作，形成了中空纖維狀多孔分離膜的開口。由此，獲得分離膜元 件。采用常規(guī)方法，將如上獲得的分離膜元件(S卩，具有圖5、6或7所示的端部結(jié)構(gòu)的 分離膜元件)容納在殼體內(nèi)。由此，可以獲得本發(fā)明2的分離膜組件。例子實施例1到5以及比較例1熱固性樹脂“a”的制備(以下稱為密封用樹脂)
按照表I所示的組成，將主要材料和固化劑混合，從而分別獲得密封用樹脂A、B、C 和D。表I中的數(shù)字(除了硬度之外)表示組成比(重量份)。熱固性樹脂“b”的制備(以下稱為浸透用樹脂)按照表II所示的組成，將主要材料和固化劑混合，從而分別獲得浸透用樹脂I、II 和III。表II中的數(shù)字(除了硬度之外)表示組成比(重量份)。浸透用樹脂的固化體和密封用樹脂的固化體的硬度測定將如上所制備的浸透用樹脂和密封用樹脂(二者均為液態(tài))澆鑄到模具內(nèi)。將該 鑄塑樹脂在100°c下加熱4小時，以制造面積為30平方毫米、厚度為IOmm的評價用塊狀物。 采用D型硬度計(由TECL0CK公司制造)，按照J(rèn)IS K 7215“塑料的計示硬度測試方法”，在 25°C的環(huán)境下，對用于評價的各塊狀物的硬度進(jìn)行測定。該測定結(jié)果也示于表I和II中。表I 表II 上表I和II中所使用的縮寫的含義如下所示。雙A 雙酚A型環(huán)氧樹脂(EPICL0N 850，由大日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會社制造)雙F:雙酚F型環(huán)氧樹脂(EPICL0N 830，由大日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會社制造)PPG 聚丙二醇二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂(PG-201N，由日本東都化成株式會社制 造)芳香族芳香族多胺(Ancamine Z，由日本PTI株式會社制造)脂肪族D 脂肪族多胺(Jefamin D-400，由日本PTI株式會社制造)二胺脂肪族T 脂肪族多胺(Jefamin T-403，由日本PTI株式會社制造)三胺分離膜元件3的制造基于圖4所示的制造方法，制造分離膜元件3。在下面的說明中，各元件具有與圖 4中所用的編號相同的編號。
(1)中空纖維狀多孔分離膜1的制備制備10個外徑為2. 3mm、內(nèi)徑為1. 1mm、孔徑為2 μ m的PTFE中空纖維狀多孔分離 膜 1 (Poreflon tubes,由 Sumitomo Electric FinePolymer 公司制造)。(2)浸透用樹脂(熱固性樹脂“b”)的制備將表II所示的各浸透用樹脂IOg溶解在IOOg的甲乙酮中，從而制得浸透用樹脂 液12。(3)中空纖維狀多孔分離膜1的樹脂浸透部分13的形成將中空纖維狀多孔分離膜1的一端的端部捆在一起，以將其密封。將該端部浸漬 在浸透用樹脂液12中達(dá)10分鐘，以使得樹脂液12充分地滲入中空纖維狀多孔分離膜1的 孔內(nèi)。從浸透用樹脂液12中取出中空纖維狀多孔分離膜1后，在室溫下將其干燥，從而使 得甲乙酮揮發(fā)。由此，形成樹脂浸透部分13。采用與上述同樣的方法，來處理中空纖維狀多 孔分離膜1的另一端的端部，從而形成樹脂浸透部分13。(4)密封用樹脂的澆鑄(熱固性樹脂“a”)在使相鄰膜間具有一定間隔的條件下，將如上所獲得的10個中空纖維狀多孔分 離膜1集束在一起，并放入模具內(nèi)，使得樹脂浸透部分13面朝下。將表I所示的密封用樹 脂液(密封用樹脂液14)加熱至40°C，以降低其粘度，并澆鑄到設(shè)置有中空纖維狀多孔分離 膜1的樹脂浸透部分13的模具內(nèi)。通過該澆鑄過程，使得中空纖維狀多孔分離膜1的集束 的周圍部分以及中空纖維狀多孔分離膜1的間隙被液體填充。此時，樹脂浸透部分13以這 樣的方式被浸漬在密封用樹脂液14中，該方式使得樹脂浸透部分13的上端距離澆鑄的密 封用樹脂液14的表面的高度為Imm或更小。(5)中空纖維狀多孔分離膜1的端部的密封隨后，在100°C下加熱4小時，以將模具內(nèi)的樹脂浸透部分13中的浸透用樹脂、以 及密封用樹脂14同時固化，從而使這兩種樹脂在其界面處粘結(jié)。(6)固化之后，進(jìn)行脫模。然后，如圖4(d)和(e)所示，將中空纖維狀多孔分離膜 1的端部附近的膜密封部分2與該端部一起切斷，以形成中空纖維狀多孔分離膜1的中空部 分的開口。由此，制得具有下述結(jié)構(gòu)的分離膜元件3，其中，中空纖維狀多孔分離膜的兩端與 由樹脂形成的膜密封部分2形成一體化。耐化學(xué)品性的評價將如上所制造的分離膜元件3在下面所示的各化學(xué)試劑(i)到(ν)中浸漬1，000 小時。在這種狀態(tài)下，通過空氣鼓泡使膜密封部分2曝氣，并且，使得中空纖維狀多孔分離 膜1在以基部為中心的2度到5度的角度范圍內(nèi)每分鐘至少振動三次。(i) 4%的硫酸水溶液，(ii) 4%的氫氧化鈉水溶液，(iii)相當(dāng)于3，OOOppm有效氯 的次氯酸鈉溶液，(iv)異丙醇，以及(ν)甲乙酮。隨后，在下面所述的水中進(jìn)行空氣泄漏試驗，以檢測中空纖維狀多孔分離膜1的 基部是否發(fā)生泄漏。由此，評價對基部的破裂以及氣體或液體的泄漏的耐受程度。此外，進(jìn) 行下述的拉拔試驗。基于該試驗結(jié)果，評價膜密封部分2和中空纖維狀多孔分離膜1之間 的粘結(jié)性。該結(jié)果示于表III中。在水中的空氣泄漏試驗將如圖1中的符號6所表示的蓋子安裝到如上制得的分離膜元件3的一端，以將中空纖維狀多孔分離膜1的開口封閉。將如圖1中的符號5所表示的另一個蓋子安裝到另 一端，并且將吹氣管連接到蓋子5的出口。然后，將分離膜元件3浸漬在水中，并從吹氣管 向元件3中供入壓縮空氣。測定空氣(氣泡)從中空纖維狀多孔分離膜1的基部泄漏時的 壓力，并按照下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價?！蛟?0kPa以上的壓力下發(fā)生泄漏〇在20至50kPa的壓力下發(fā)生泄漏X 在低于20kPa的壓力下發(fā)生泄漏拉拔試驗用拉伸強(qiáng)度試驗機(jī)的夾盤夾住如上所制造的分離膜元件3的中空纖維狀多孔分 離膜1中的一個，以從膜密封部分2處拉拔該元件。測定發(fā)生拉拔時的拉力。比較例1為了進(jìn)行比較，采用與上述相同的方法制造具有下述結(jié)構(gòu)的分離膜元件3，所述結(jié) 構(gòu)為中空纖維狀多孔分離膜1的兩端與由樹脂形成的膜密封部分2形成一體化，不同之處 在于，沒有進(jìn)行在制造上述分離膜元件3時的步驟(2)和(3)。采用與上述相同的方法進(jìn)行 耐化學(xué)品性的評價。該結(jié)果也示于表III中。表III 比較例1是通過使用硬度為85度的密封用樹脂而形成的，其在所有的漏水試驗中 均發(fā)生了漏水。此外，在拉拔試驗中，當(dāng)施加80N的拉力時，中空纖維膜發(fā)生破裂(分離膜 破裂)。另一方面，實施例1到5在漏水試驗和拉拔試驗中均顯示出了令人滿意的結(jié)果，從 而證明了在使用分離膜組件的過程中不容易發(fā)生基部的破裂以及氣體或液體的泄漏，并且 證明了中空纖維狀多孔分離膜與膜密封部分之間的粘結(jié)性優(yōu)異。實施例6到8以及比較例2首先示出在下述的實施例和比較例中所用的熱固性氟樹脂。熱固性氟樹脂1由 HOOCCF2 [(OCF2CF2) p-(0CF2)q]-OCF2COOH(平均分子量1，500) (Fluorolink，由 Solvay Solexis K. K.公司制造)表示的熱固性氟樹脂和下述的環(huán)氧樹脂的混合物，該混合 物含有另外添加的1重量％的叔胺(AC399，由日本PTI株式會社制造)。 與雙酚F型環(huán)氧化合物(EPICL0N 830，由DIC公司制造)的混合物(在表IV到VI中，表示為1-1)·與1，4_ 二羥甲基苯基二縮水甘油醚的混合物(在表IV到VI中，表示為1_2)·與聚丙二醇二縮水甘油醚的混合物(在表IV到VI中，表示為1-3)熱固性氟樹脂2摩爾比為1 1 至 1 1. 05 的由 HOCF2-[ (OCF2CF2) p-(OCF2) q]-OCF2OH(Fluorolink,由Solvay Solexis公司制造)表示的熱固性氟樹脂與MDI的混合 物(在表IV到VI中，表示為2)熱固性氟樹脂3由 XCF2-[(OCF2CF2)p-(0CF2)q]-OCF2X(Fluorolink，由 SolvaySolexis 公司制造) 表示的熱固性氟樹脂(在表IV到VI中，表示為3)熱固性氟樹脂4具有全氟烷基醚的有機(jī)硅化合物，該化合物含有加入的鉬催化劑(在表IV到VI 中，表示為4)實施例6制備10個外徑為2. 3mm、內(nèi)徑為1. 1mm、孔徑為2 μ m的PTFE中空纖維狀多孔分離 膜(Poreflon管，由Sumitomo Electric FinePolymer公司制造)。將中空纖維狀多孔分離 膜的端部集束在一起并通過熱溶接密封。在這種狀態(tài)下，使端部朝下放置并放入到設(shè)置在 下面的模具內(nèi)。其次，將聚氨酯樹脂(C0R0NATE，由Nippon PolyurethaneIndustry 株式會社制 造，其是通過將聚酯類多醇與異氰酸酯反應(yīng)而制造的)在40°C下加熱，以降低其粘度，并將 其澆鑄到鑄塑模具內(nèi)。在浸漬10分鐘之后，加熱該樹脂以使其固化。通過該固化形成了膜 密封部分(圖5所示例子中的2c)的主體，并密封了中空纖維狀多孔分離膜的端部。此時， 主體的厚度為50mm。接著，將上述的熱固性氟樹脂中的一種涂覆到主體部分的沿中空纖維狀多孔分離 膜延伸的這一側(cè)的表面上。然后，加熱以將該樹脂固化。通過該固化，形成了熱固性氟樹脂 層(圖5所示例子中的2a)。由此，獲得了由主體部分和包覆該主體部分的一個表面的熱固 性氟樹脂層所構(gòu)成的膜密封部分。熱固性氟樹脂層的厚度為ΙΟΟμπι。然后，進(jìn)行脫模，并在 中空纖維狀多孔分離膜的端部對中空纖維狀多孔分離膜的膜密封部分進(jìn)行切削操作。通過 該切削操作，形成了中空纖維狀多孔分離膜的末端的開口，從而獲得了分離膜元件。通過下述條件進(jìn)行加熱操作，以將各熱固性氟樹脂固化熱固性氟樹脂1 在將其混合之后，于100°C下加熱4小時。熱固性氟樹脂2 在將其與MDI混合之后，于100°C下加熱2小時。熱固性氟樹脂3 在將其溶解在異丙醇中并以10%的溶液進(jìn)行涂覆之后，于100°C 下加熱2小時。熱固性氟樹脂4 在120°C下加熱4小時，以使其進(jìn)行加成聚合。比較例2采用與實施例6中所使用的形成主體部分的方法相同的方法，形成膜密封部分， 以將中空纖維狀多孔分離膜的端部密封。此時，膜密封部分的厚度為50mm。沒有進(jìn)行將熱 固性氟樹脂涂覆到膜密封部分的表面上并將其固化的步驟。然后，進(jìn)行脫模，并將從中空纖維狀多孔分離膜的膜密封部分突出出來的部分切斷，從而獲得分離膜元件。實施例7采用與實施例6相同的方法，形成膜密封部分的主體部分(圖6所示例子中的 2c)，以密封中空纖維狀多孔分離膜的端部。然后，進(jìn)行脫模，并采用與實施例6相同的方法 形成中空纖維狀多孔分離膜的端部的開口，從而獲得分離膜元件。隨后，將上述的熱固性氟樹脂中的一種涂覆到上述主體部分的兩面上。然后，進(jìn)行 加熱以固化樹脂，從而形成熱固性氟樹脂層(圖6所示例子中的2a和2b)。由此，獲得了由 主體部分和包覆該主體部分兩個表面的熱固性氟樹脂層所構(gòu)成的膜密封部分。兩面上的熱 固性氟樹脂層的厚度均為100 μ m。加熱固化各熱固性氟樹脂的條件也與實施例6相同。實施例8采用與實施例6中所使用的方法相同的方法，將實施例6中所使用的中空纖維狀 多孔分離膜放入模具內(nèi)。然后，將上述的熱固性氟樹脂(必要時，在下述的條件下進(jìn)行液 化)澆鑄到模具內(nèi)并加熱固化。通過該操作，形成了膜密封部分(圖7所示例子中的2)，以 密封中空纖維狀多孔分離膜的端部。接著，進(jìn)行脫模，并在中空纖維狀多孔分離膜的端部對 中空纖維狀多孔分離膜的膜密封部分進(jìn)行切削操作。通過該切削操作，形成了中空纖維狀 多孔分離膜的端部的開口，從而獲得分離膜元件。在與實施例6相同的條件下進(jìn)行加熱操作，以將各熱固性氟樹脂固化。耐化學(xué)品性的評價將實施例6到8以及比較例2中所制造的分離膜元件在下面所示的各化學(xué)試劑 (i)到(ν)中浸漬500小時。在這種狀態(tài)下，采用漏水試驗，來評價是否由于膜密封部分與 中空纖維狀多孔分離膜的端部之間所產(chǎn)生的裂縫(其是由膜密封部分的劣化而造成的)而 造成泄漏。該結(jié)果示于表IV至VI中。在各表中，“樹脂”一行的描述表示的是熱固性氟樹 脂的類型。在這些表中，“〇”表示未發(fā)生泄漏，“ X，，表示發(fā)生泄漏?；瘜W(xué)試劑液(i)4%的硫酸水溶液，(ii)4%的氫氧化鈉水溶液，(iii)相當(dāng)于 3000ppm的有效氯的次氯酸鈉水溶液，(iv)異丙醇，以及(ν)甲乙酮。表IV 表 V
表 VI 從表IV至VI所示的結(jié)果明顯可以看出，實施例6到8的分離膜元件(其中膜密 封部分的至少與化學(xué)試劑液接觸的表面由熱固性氟樹脂形成)顯示出優(yōu)異的耐化學(xué)品性， 這是因為，即使將它們浸漬在上述化學(xué)試劑中達(dá)500小時，在膜密封部分中也不會產(chǎn)生裂 紋或發(fā)生漏液。另一方面，比較例2的分離膜元件(其中膜密封部分僅由聚氨酯樹脂形成) 顯示出較差的耐化學(xué)品性，這是因為，當(dāng)將其浸漬在上述化學(xué)試劑中時，在膜密封部分中產(chǎn) 生了裂紋或發(fā)生了漏液。
權(quán)利要求
一種分離膜元件，其包括多個中空纖維狀多孔分離膜、以及膜密封部分，所述膜密封部分將所述中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起以密封所述端部，其中(a)所述膜密封部分由鑄塑樹脂形成，并且(b)在所述中空纖維狀多孔分離膜與所述膜密封部分接觸的部分，所述中空纖維狀多孔分離膜中的孔填充有孔填充樹脂，使得所述鑄塑樹脂與所述孔填充樹脂粘結(jié)。
2.權(quán)利要求1所述的分離膜元件，其中，所述鑄塑樹脂和所述孔填充樹脂均為熱固性 樹脂的固化體。
3.權(quán)利要求1或2所述的分離膜元件，其中，所述鑄塑樹脂和所述孔填充樹脂為相同類 型的樹脂。
4.權(quán)利要求1至3中任意一項所述的分離膜元件，其中，所述鑄塑樹脂的硬度大于或等 于40度，并且所述孔填充樹脂的硬度低于所述鑄塑樹脂的硬度。
5.權(quán)利要求1至3中任意一項所述的分離膜元件，其中，所述鑄塑樹脂的硬度小于40 度，并且所述孔填充樹脂的硬度與所述鑄塑樹脂的硬度相同或低于所述鑄塑樹脂的硬度。
6.一種制造分離膜元件的方法，該分離膜元件包括多個中空纖維狀多孔分離膜、以及 膜密封部分，所述膜密封部分將所述中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起以密封所述 端部，所述方法包括下述步驟(a)通過用熱固性樹脂“b”的溶液浸漬所述多個中空纖維狀多孔分離膜的所述端部， 隨后將該溶液干燥，從而形成樹脂浸透部分；(b)將未固化的熱固性樹脂“a”澆鑄到模具內(nèi)，并將所述樹脂浸透部分浸漬在已被澆 鑄的所述熱固性樹脂“a”中；以及(c)將所述熱固性樹脂“a”和所述熱固性樹脂“b”固化，以密封所述中空纖維狀多孔分 離膜的所述端部。
7.一種分離膜元件，其包括多個中空纖維狀多孔分離膜、以及膜密封部分，所述膜密封 部分將所述中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起以密封所述端部，其中，所述膜密封 部分的至少與待處理液接觸的這一側(cè)的表面由熱固性氟樹脂形成。
8.權(quán)利要求7所述的分離膜元件，其中，在所述膜密封部分中，所述中空纖維狀多孔分 離膜的開口所在的這一側(cè)的表面也由熱固性氟樹脂形成。
9.一種制造分離膜元件的方法，該分離膜元件包括多個中空纖維狀多孔分離膜、以及 膜密封部分，所述膜密封部分將所述中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起以密封所述 端部，所述方法包括下述步驟(a)將所述多個中空纖維狀多孔分離膜的所述端部集束在一起，以將所述端部放入模 具內(nèi)；(b)將未固化的熱固性樹脂澆鑄到所述模具內(nèi)；(c)澆鑄之后，將所述熱固性樹脂固化，以密封所述中空纖維狀多孔分離膜的所述端部；(d)將未固化的熱固性氟樹脂至少涂敷在已經(jīng)固化的所述熱固性樹脂中的、所述中空 纖維狀多孔分離膜延伸的這一側(cè)的表面上；(e)涂敷之后，將所述熱固性氟樹脂固化；以及(f)從所述模具中取出已經(jīng)固化的所述熱固性樹脂，并且在所述中空纖維狀多孔分離膜的所述端部側(cè)進(jìn)行切削操作，從而形成所述中空纖維狀多孔分離膜的開口。
10.權(quán)利要求9所述的制造分離膜元件的方法，其中，在形成中空纖維狀多孔分離膜的 所述開口之后，將熱固性氟樹脂進(jìn)一步涂敷到已固化的熱固性樹脂的位于所述中空纖維狀 多孔分離膜的開口那側(cè)的表面上，并將所涂敷的熱固性氟樹脂固化。
11.一種制造分離膜元件的方法，該分離膜元件包括多個中空纖維狀多孔分離膜、以及 膜密封部分，所述膜密封部分將所述中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起以密封所述 端部，該方法包括下述步驟(a)將所述多個中空纖維狀多孔分離膜的端部集束在一起，以將所述端部放入模具內(nèi)；(b)將未固化的熱固性氟樹脂澆鑄到所述模具內(nèi)；(c)澆鑄之后，將所述熱固性氟樹脂固化，以密封所述中空纖維狀多孔分離膜的所述端 部；以及(d)從所述模具中取出已經(jīng)固化的所述熱固性氟樹脂，并且在所述中空纖維狀多孔分 離膜的所述端部側(cè)進(jìn)行切削操作，從而形成所述中空纖維狀多孔分離膜的開口。
12.權(quán)利要求9至11中任意一項所述的制造分離膜元件的方法，其中，所述熱固性氟樹 脂為復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含(a)由式HOOCCF2[ (OCF2CF2)P-(OCF2) q]-OCF2COOH表示的全氟聚氧烷烴二羧酸或其衍 生物，其中該式中的ρ = 2至20，并且q = 2至20 ；以及(b)與所述全氟聚氧烷烴二羧酸或其衍生物進(jìn)行縮聚的多官能化合物。
13.權(quán)利要求9至11中任意一項所述的制造分離膜元件的方法，其中，所述熱固性氟樹 脂包含(a)由式HOCF2-[ (OCF2CF2) p- (OCF2) q] -OCF2OH表示的全氟聚氧烷烴二羥基化合物或其 衍生物，其中該式中的ρ = 2至20，并且q = 2至20 ；以及(b)與所述全氟聚氧烷烴二羥基化合物或其衍生物進(jìn)行縮聚的多官能化合物。
14.權(quán)利要求9至11中任意一項所述的制造分離膜元件的方法，其中，所述熱固性氟樹 脂包含由式XCF2- [ (OCF2CF2) ρ- (OCF2) q] -OCF2X表示的、末端具有硅烷官能團(tuán)的全氟聚氧烷 烴，其中該式中的X表示硅烷官能團(tuán)，P = 2至20，并且q = 2至20。
15.權(quán)利要求9至11中任意一項所述的制造分離膜元件的方法，其中，所述熱固性氟樹 脂包含由下式(I)表示的、具有全氟烷基醚的有機(jī)硅化合物 在該式中，η = 2至50 ;R1、R2、R3、R4、R5和R6各自為烷基或烯基；并且R1、R2和R3 中的至少一個基團(tuán)以及R4、R5和R6中的至少一個基團(tuán)分別為烯基。
16.權(quán)利要求1至5、7和8中任意一項所述的分離膜元件，其中，所述中空纖維狀多孔 分離膜由氟樹脂形成。
17.一種分離膜組件，其包括權(quán)利要求1至5、7、8和16中任意一項所述的分離膜元件， 以及容納所述分離膜元件的殼體，其中，所述分離膜元件與所述殼體形成一體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠通過以下方法制得的分離膜元件，在所述方法中，首先將中空纖維狀多孔分離膜的端部浸漬在樹脂液中，然后將該樹脂固化，從而形成膜密封部分，所述分離膜元件的特征在于膜密封部分由鑄塑樹脂形成，并且在膜與膜密封部分接觸的部分，中空纖維狀多孔分離膜的孔填充有孔填充樹脂，使得所述鑄塑樹脂與孔填充樹脂牢固地粘結(jié)，并且所述分離膜元件具有基部柔軟的中空纖維狀多孔分離膜，因此，在使用時不容易發(fā)生基部的破裂以及氣體或液體的泄漏；本發(fā)明還提供一種分離膜元件，其特征在于膜密封部分的至少與待處理液接觸的這一側(cè)表面由熱固性氟樹脂形成，因此，該膜密封部分具有與由熱塑性氟樹脂形成的常規(guī)膜密封部分相當(dāng)?shù)膬?yōu)異的耐化學(xué)品性；本發(fā)明還提供具有這些分離膜元件作為構(gòu)成部件的分離膜組件，以及制造上述分離膜元件的方法。
文檔編號B01D63/02GK101909726SQ20098010184
公開日2010年12月8日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者柏原秀樹 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社;住友電工超效能高分子股份有限公司