CN110430936A - 半透膜支撑体 - Google Patents

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Abstract

提供含有聚烯烃系纤维的半透膜支撑体中,还能够耐受反复的洗涤、反洗,此外,半透膜成分容易渗透但难以透印,半透膜支撑体与半透膜的粘接性优异,非涂布面与树脂框架的粘接性也优异的半透膜支撑体。[解决手段]半透膜支撑体,在设置半透膜而使用的半透膜支撑体中,该半透膜支撑体是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,半透膜支撑体的断裂强度为300~1000kPa,或该半透膜支撑体的设置半透膜的涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度与作为相反侧的面的非涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度相比更高。

Description

半透膜支撑体
技术领域
本发明涉及半透膜支撑体。
背景技术
在海水的淡水化、净水器、食品的浓缩、废水处理、血液过滤所代表的医疗用途、用于洗涤半导体的超纯水制造等领域中,广泛使用半透膜。作为半透膜的分离功能层,由纤维素系树脂、聚砜系树脂、聚丙烯腈系树脂、氟系树脂、聚酯系树脂等多孔质性树脂构成。然而,这些多孔质性树脂单独的情况下机械强度差,因此使用在包含无纺布、纺织布等纤维基材的半透膜支撑体的单面上设置半透膜的复合体形态、即“过滤膜”。半透膜支撑体中,将设置半透膜的面称为“涂布面”,将未设置半透膜的面称为“非涂布面”。
在半透膜支撑体上设置半透膜的形态、即“过滤膜”广泛使用的方法是,在将上述聚砜系树脂等合成树脂溶解在有机溶剂中从而制备半透膜溶液后,将该半透膜溶液涂布在半透膜支撑体上。此外,过滤膜模块化而使用。片状的过滤膜中的代表性模块是螺旋型模块和平膜型模块。管状的过滤膜中的代表性模块是管型/管道型模块(参照非专利文献1)。螺旋型模块具有将原水供给侧流路材料、过滤膜和处理水透过侧流路材料一起卷起的结构(参照专利文献1)。此外,平膜型模块中,在包含聚丙烯、丙烯腈(Acrylonitrile)-丁二烯(Butadiene)-苯乙烯(Styrene)共聚树脂(ABS树脂)等树脂的框架材料上将过滤膜粘接并固定使用。对框架材料的粘接和固定中,一般而言进行加热熔接处理、超声熔接处理等。
作为半透膜支撑体,一般而言使用将纸浆纤维抄纸而得到的纸、由聚酯纤维形成的无纺布。然而,过滤膜在各种各样的条件下使用,在原水为碱性液体的情况下、将过滤膜反复洗涤的情况下、用碱性液体反洗的情况下,使用上述纸浆纤维、聚酯纤维的半透膜支撑体因碱性液体而容易劣化,有时引起过滤膜的性能降低、破损、损伤等(参照专利文献1~5)。
作为改良了耐碱性的半透膜支撑体,公开了由聚烯烃系纤维构成的半透膜支撑体。例如,提出了包含聚丙烯无纺布的半透膜支撑体(参照专利文献6);通过将以聚丙烯作为芯材料、且以聚乙烯作为鞘材料而复合得到的烯烃纤维进行热处理从而制造的半透膜支撑体(参照专利文献7和11)。此外,提出了半透膜支撑体,其是包含聚烯烃系主体纤维和聚烯烃系粘接剂纤维的半透膜支撑体,聚烯烃系主体纤维为聚丙烯纤维,聚烯烃系粘接剂纤维是以聚丙烯系树脂作为芯材料、且以聚乙烯系树脂作为鞘材料的芯鞘型复合纤维(参照专利文献8)。
在使用这些含有烯烃系纤维的半透膜支撑体的过滤膜中,也有时因实施反复的洗涤、反洗而导致半透膜的性能逐渐劣化。因半透膜的性能逐渐劣化,导致问题在于,洗涤次数进一步增加、需要停止装置来维护,大量耗费时间,运转效率降低。
此外,在将使用这些含有烯烃系纤维的半透膜支撑体的过滤膜粘接在树脂框架上时,非涂布面与树脂框架粘接,但粘接性不充分。此外,设置半透膜的步骤中,有时产生发生透印的问题。进一步,在含有聚丙烯纤维的情况下,有时发生的问题是,在半透膜支撑体的表面上容易起毛,在半透膜溶液涂布时,容易发生膜缺陷。
此外,提出了半透膜支撑体,其包含作为粘接剂纤维而使用乙烯-乙烯醇系纤维的无纺布(参见专利文献9)。专利文献9的半透膜支撑体的质地、强度、耐碱性优异,但耐热性差,因此在半透膜支撑体上设置半透膜的制造步骤中,产生的问题是发生褶皱、卷曲。
然而,专利文献8中,公开了通过调整半透膜支撑体的平滑度、通气度、拉伸强度、单位面积质量,从而得到涂布面与半透膜的粘接性优异的半透膜支撑体。此外,还提出为了改良半透膜与涂布面的粘接性等而调整涂布面与非涂布面的平滑度之比的方法(参见专利文献10)。专利文献8和10中,按照JIS P8119测定Bekk平滑度。然而,Bekk平滑度是将玻璃制的标准面以规定的压力挤压在半透膜支撑体表面上,在该过程中测量以规定的压力差排出一定空气量所需要的时间的方法,在评价由通过热处理而发生软化或熔融的烯烃系纤维构成的半透膜支撑体的粘接性时,仅通过Bekk平滑度是不充分的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特公平04-21526公报
专利文献2:日本专利第3153487号公报
专利文献3:日本特开2002-95937号公报
专利文献4:日本特开2010-194478号公报
专利文献5:日本特开2012-101213号公报
专利文献6:日本特开昭56-152705号公报
专利文献7:日本特开2001-17842号公报
专利文献8:日本特开2014-128769号公报
专利文献9:日本特开2012-250223号公报
专利文献10:国际公开第2011/049231号单行本
专利文献11:日本特开2012-106177号公报
非专利文献
非专利文献1:下水道膜处理技术会议编,“为了在下水道中导入膜处理技术的指南”,第2版,[在线],平成23年3月,[平成28年1月6日检索],互联网<URL:http://www.mlit.go.jp/common/000146906.pdf>。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的课题鉴于上述实际情况,在于提供在含有聚烯烃系纤维的半透膜支撑体中,也能够耐受反复的洗涤、反洗的半透膜支撑体。
此外,本发明的课题鉴于上述实际情况,在于提供在含有聚烯烃系纤维的半透膜支撑体中,半透膜成分容易渗透但难以透印、半透膜支撑体与半透膜的粘接性优异、且非涂布面与树脂框架的粘接性也优异的半透膜支撑体。
解决课题的手段
本发明如下所述。
<1>
半透膜支撑体,其特征在于,在设置半透膜而使用的半透膜支撑体中,该半透膜支撑体是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,半透膜支撑体的断裂强度为300~1000kPa。
<2>
半透膜支撑体,其特征在于,在设置半透膜而使用的半透膜支撑体中,该半透膜支撑体是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,该半透膜支撑体的设置半透膜的涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度与作为相反侧的面的非涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度相比均高。
<3>
根据<2>所述的半透膜支撑体,其中,该半透膜支撑体的设置半透膜的涂布面的Bekk平滑度为1.0~51.0sec.,且涂布面:非涂布面的Bekk平滑度之比为1.3:1.0~1.1:1.0。
<4>
根据<2>或<3>所述的半透膜支撑体,其中,该半透膜支撑体的涂布面的MD方向的75度镜面光泽度为10~30%,CD方向的75度镜面光泽度为8~25%,涂布面:非涂布面的MD方向的光泽度之比为1.0:0.9~1.0:0.7。
<5>
半透膜支撑体,其特征在于,在设置半透膜而使用的半透膜支撑体中,该半透膜支撑体是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,该芯鞘型复合纤维中的聚丙烯的截面积(β)与聚乙烯的截面积(α)之比(β/α)大于45/55且为90/10以下。
<6>
根据<5>所述的半透膜支撑体,其中,以聚丙烯作为芯成分、以聚乙烯作为鞘成分、聚丙烯的截面积(β)与聚乙烯的截面积(α)之比(β/α)大于45/55且为90/10以下的芯鞘型复合纤维的含量为60~100质量%。
<7>
根据<1>~<6>中任一项所述的半透膜支撑体,其特征在于,作为该芯鞘型复合纤维,含有平均纤维直径大于9μm且为11μm以下的芯鞘型复合纤维A,其含量为100质量%。
<8>
半透膜支撑体,其特征在于,
在设置半透膜而使用的半透膜支撑体中,该半透膜支撑体是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,
作为该芯鞘型复合纤维,含有选自平均纤维直径大于9μm且为11μm以下的芯鞘型复合纤维A、平均纤维直径大于11μm且为15μm以下的芯鞘型复合纤维B和纤维直径大于15μm的芯鞘型复合纤维C中的1种以上的纤维,
含有选自芯鞘型复合纤维A和芯鞘型复合纤维B中的1种以上的纤维作为必须成分,
含有芯鞘型复合纤维A和芯鞘型复合纤维B的半透膜支撑体中的含有比率(A/B)以质量基准计为50/50~90/10,
含有芯鞘型复合纤维A和芯鞘型复合纤维C的半透膜支撑体中的含有比率(A/C)以质量基准计为40/60~80/20,
含有芯鞘型复合纤维B和芯鞘型复合纤维C的半透膜支撑体中的含有比率(B/C)以质量基准计为70/30~90/10,
含有芯鞘型复合纤维A、芯鞘型复合纤维B和芯鞘型复合纤维C的半透膜支撑体中的含有比率(A/B/C)以质量基准计为40/30/30~80/10/10。
发明的效果
根据本发明,能够得到含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维作为聚烯烃系纤维的半透膜支撑体,其也能够耐受反复的洗涤、反洗。
此外,根据本发明,在含有聚烯烃系纤维的半透膜支撑体中,能够提供半透膜成分容易渗透但难以透印、半透膜支撑体与半透膜的粘接性优异、且非涂布面与树脂框架的粘接性也优异的半透膜支撑体。
附图说明
图1是表示本发明中在热压加工装置中使用的辊的组合和配置、以及片的通纸状态的概略图。
图2是表示本发明中在热压加工装置中使用的辊的组合和配置、以及片的另一通纸状态的概略图。
具体实施方式
以下,将“以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维”有时简称为“PP/PE芯鞘纤维”。
本发明中使用的PP/PE芯鞘纤维使用熔融纺丝机,使用芯鞘型复合纺丝用抽丝头而熔融纺丝。纺丝温度在作为鞘成分的聚乙烯不变质的温度下实施,在200℃以上且300℃以下的纺丝温度下挤出聚合物,制作规定的纤度的纺纱丝。对纺纱丝,根据需要实施拉伸处理。拉伸处理在作为鞘成分的聚乙烯不熔接的温度下实施,例如,如果在拉伸温度为50℃以上且100℃以下的范围内,以2倍以上的拉伸倍率进行处理,则纤维强度提高,故而优选。对所得丝,根据需要赋予纤维处理剂,在控制亲水性、分散性后,切断为规定的长度,用作用于制造无纺布的芯鞘型复合纤维。
构成PP/PE芯鞘纤维的芯成分为聚丙烯,但为了调整纤维物性,根据需要可以混合聚乙烯、聚甲基戊烯等聚烯烃。作为前述聚烯烃的混合比率,优选为芯成分的10质量%以下。此外,根据需要,可以添加通常的聚烯烃中使用的树脂添加剂。作为树脂添加剂,可以举出各种抗氧化剂、中和剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、成核剂、润滑剂、抗静电剂等。添加的情况下的添加量优选相对于树脂为0.01质量%以上且1.0质量%以下的范围。
接着,构成PP/PE芯鞘纤维的鞘成分为聚乙烯,可以举出例如HDPE、LDPE、LLDPE等聚乙烯。为了调节纤维物性,根据需要可以混合聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等聚烯烃。作为前述聚烯烃的混合比率,优选为鞘成分的10质量%以下。此外,根据需要,可以添加通常的聚烯烃中使用的树脂添加剂。作为树脂添加剂,可以举出各种抗氧化剂、中和剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、成核剂、润滑剂、抗静电剂等。添加的情况下的添加量优选相对于树脂为0.01质量%以上且1.0质量%以下的范围。
本发明中,PP/PE芯鞘纤维发挥作为粘接剂纤维的功能。粘接剂纤维通过利用干燥步骤或热压步骤中的热而软化·熔融,从而表现粘接性,参与纤维间的粘接,提高半透膜支撑体的机械强度。PP/PE芯鞘纤维难以形成覆膜,因此能够在保持半透膜支撑体的空间的同时提高机械强度。
本发明中,聚烯烃系纤维是将指在分子内具有1个以上的双键、且以碳和氢作为构成元素的一种以上的单体进行聚合而得到单一树脂或共聚树脂、并将所得单一树脂或共聚树脂熔融纺丝而纤维化得到的物质,不包括如聚乙烯醇纤维(维尼纶纤维)、乙烯-乙烯醇共聚物纤维等那样,将含有除了碳和氢之外的构成元素的单体进行聚合而得到单一树脂或共聚树脂、并将所得单一树脂或共聚树脂熔融纺丝而得到的纤维。作为能够与前述PP/PE芯鞘纤维组合使用的聚烯烃系纤维,可以举出例如聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等由单一成分形成的纤维、由2种以上的不同聚烯烃的混合物形成的混合聚烯烃系纤维、由2种以上的不同烯烃的共聚物形成的共聚聚烯烃系纤维、适当组合聚乙烯、聚丙烯、共聚聚烯烃等树脂而得到的芯鞘型、并列型、偏芯型或者分割性复合纤维等。
本发明中的纤维的平均纤维直径是用显微镜观察湿式无纺布截面,求出随机挑选的50根以上的纤维的截面积,将其纤维截面记作相同面积的圆形的情况下的该圆的纤维直径的值。
本发明<1>的半透膜支撑体是设置半透膜而使用的半透膜支撑体,是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维作为聚烯烃系纤维而得到的湿式无纺布。并且,特征在于,半透膜支撑体的断裂强度为300~1000kPa。
本发明<1>中,半透膜支撑体的断裂强度为300~1000kPa、更优选为350~950kPa、进一步优选为400~900kPa。半透膜支撑体的断裂强度低于300kPa的情况下,洗涤时发生破裂,有时寿命变短。如果半透膜支撑体的断裂强度大于1000kPa,则片过度形成覆膜,有时阻碍了半透膜的渗透。此外,有时半透膜涂布时的膜的形成性之类的加工性恶化。
本发明<1>中,半透膜支撑体的断裂强度可以通过适当组合下述的方法而调整。
a)PP/PE芯鞘纤维的含有率相对于全部纤维为40质量%以上。
b)包含PP/PE芯鞘纤维的全部聚烯烃系纤维的含有率相对于全部纤维为80质量%以上。
c)对无纺布原布实施热辊加工。
本发明<1>中,半透膜支撑体中的PP/PE芯鞘纤维的含有率相对于全部纤维优选为40质量%以上。更优选为50质量%以上、进一步优选为70质量%以上、特别优选为90质量%以上、最优选为100质量%。PP/PE纤维的含量为40质量%以上的情况下,在无纺布制造时难以产生裂纹、褶皱等,质地的均匀性、制造稳定性提高。此外,半透膜溶液的涂布步骤中,难以产生褶皱·卷曲,半透膜支撑体与半透膜的粘接性也提高。
本发明<1>中,包含PP/PE芯鞘纤维的全部聚烯烃系纤维的含有率相对于全部纤维优选为80质量%以上、更优选为90质量%以上、进一步优选为95质量%以上、特别优选为98质量%以上、最优选为100质量%。此外,聚烯烃系纤维的含有率为90质量%以上的情况下,示出更优异的耐碱性。
本发明<1>中,相对于半透膜支撑体,只要除了聚烯烃系纤维之外的纤维为20质量%以下,则可以含有。除了聚烯烃系纤维之外的纤维的含有率更优选为10质量%以下。作为除了聚烯烃系纤维之外的纤维,可以举出例如聚丙烯酸系、维尼纶系、偏乙烯系、聚氯乙烯系、聚酯系、聚酰胺系、苯甲酸酯系、聚氯乙烯醇(Polychlal)系、酚系等合成纤维、乙酸酯、三乙酸酯、Promix;再生纤维的人造丝、铜氨纤维、莱赛尔纤维等半合成纤维、以及这些纤维与聚烯烃系纤维的复合纤维等。
本发明<2>的半透膜支撑体是在一个表面上设置半透膜而使用的半透膜支撑体,其特征在于,该半透膜支撑体是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,该半透膜支撑体的设置半透膜的涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度与作为相反侧的面的非涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度相比均高。
本发明<2>中,优选涂布面的Bekk平滑度为1.0~51.0sec.、且涂布面:非涂布面的Bekk平滑度之比为1.3:1.0~1.1:1.0的半透膜支撑体。此外,优选涂布面的MD方向的75度镜面光泽度为10~30%、CD方向的75度镜面光泽度为8~25%、涂布面:非涂布面的MD方向的光泽度之比为1.0:0.9~1.0:0.7的半透膜支撑体。
本发明<2>的研究结果是,在含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布中,涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度两者与作为相反侧的面的非涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度相比均高,由此能够得到促进均匀的半透膜形成、且在加工过滤膜时加工性优异的半透膜支撑体。通过使用75度镜面光泽度,能够简便地判断在热加工处理中引起熔融的纤维的程度。引起熔融的纤维过多的情况下或少的情况下,加工过滤膜时的加工性降低。
本发明<2>中,半透膜支撑体的涂布面的Bekk平滑度优选为1.0~51.0sec.。该范围的情况下,涂布半透膜溶液时,能够容易地均匀涂布半透膜溶液,容易形成均匀的半透膜。半透膜的涂布面的Bekk平滑度更优选为10.0~40.0sec.、进一步优选为20.0~25.0sec.。
本发明<2>中,半透膜支撑体的涂布面的MD方向的75度镜面光泽度优选为10~30%。该范围的情况下,涂布面的纤维间粘接力变强,难以发生起毛,在形成半透膜时难以发生缺陷,容易形成均匀的半透膜。此外,在涂布半透膜溶液时,半透膜溶液向半透膜支撑体内部适度渗透,容易得到涂布面与半透膜的良好粘接性。半透膜支撑体的涂布面的MD方向的75度镜面光泽度更优选为15~25%、进一步优选为18~23%。
本发明<2>中,半透膜支撑体的涂布面的CD方向的75度镜面光泽度优选为8~25%。该范围的情况下,涂布面的纤维间粘接力变强,难以发生起毛,在形成半透膜时难以发生缺陷。此外,在涂布半透膜溶液时,半透膜溶液向半透膜支撑体内部适度渗透,容易得到涂布面与半透膜的良好粘接性。半透膜支撑体的涂布面的CD方向的75度镜面光泽度更优选为10~22%、进一步优选为17~20%。
本发明<2>中,半透膜支撑体的涂布面:非涂布面的Bekk平滑度之比优选为1.3:1.0~1.1:1.0。Bekk平滑度可以按照JIS P8119,使用Bekk平滑度试验机来测定。涂布面:非涂布面的Bekk平滑度之比为该范围的情况下,在半透膜溶液的涂布步骤中难以发生卷曲、褶皱,半透膜与半透膜支撑体的粘接性难以降低。此外,容易得到半透膜与半透膜支撑体的粘接性和非涂布面与树脂框架的粘接性两者。半透膜支撑体的涂布面:非涂布面的Bekk平滑度之比更优选为1.2:1.0~1.1:1.0。
本发明<2>中,半透膜支撑体的涂布面:非涂布面的MD方向的75度镜面光泽度之比优选为1.0:0.9~1.0:0.7。75度镜面光泽度能够按照JIS P8142,使用光泽度试验机测定MD方向和CD方向的75度镜面光泽度。涂布面:非涂布面的75度镜面光泽度之比为该范围的情况下,在半透膜溶液的涂布步骤中难以发生溶液的透印。此外,半透膜支撑体难以卷曲,在半透膜溶液的涂布步骤、过滤膜的加工步骤中难以产生褶皱等缺陷。半透膜支撑体的涂布面:非涂布面的MD方向的75度镜面光泽度之比更优选为1.0:0.8~1.0:0.7。
本发明<2>中,涂布面的Bekk平滑度、75度镜面光泽度、Bekk平滑度之比和75度镜面光泽度之比可以通过适当组合下述的方法而调整。
a)调节构成半透膜支撑体的纤维的纤维直径。
b)调节半透膜支撑体的单位面积质量。
c)调整半透膜支撑体的热处理温度。
d)调整半透膜支撑体的纤维取向。
本发明<2>的半透膜支撑体中,PP/PE芯鞘纤维的含有率相对于全部纤维优选为30质量%以上。更优选为50质量%以上、进一步优选为70质量%以上、特别优选为90质量%以上、特别优选为100质量%。PP/PE芯鞘纤维的含量为30质量%以上的情况下,在无纺布制造时难以产生裂纹、褶皱等,质地的均匀性、制造稳定性提高。此外,半透膜溶液的涂布步骤中,难以产生褶皱·卷曲,半透膜支撑体与半透膜的粘接性也提高。
本发明<2>中,半透膜支撑体的PP/PE芯鞘纤维的含有率优选为30质量%以上,包含PP/PE芯鞘纤维的全部聚烯烃系纤维的含有率相对于全部纤维优选为90质量%以上、更优选为95质量%以上、进一步优选为98质量%以上、特别优选为100质量%。聚烯烃系纤维的含有率为90质量%以上的情况下,示出优异的耐碱性。
本发明<5>的半透膜支撑体的特征在于,其是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,该芯鞘型复合纤维中的聚丙烯的截面积(β)与聚乙烯的截面积(α)之比(β/α)大于45/55且为90/10以下。本说明书中,“聚丙烯的截面积(β)与聚乙烯的截面积(α)之比(β/α)”有时被记载为“截面积比(β/α)”。
本发明<5>中,半透膜支撑体含有作为聚烯烃系纤维之一的PP/PE芯鞘纤维,该PP/PE芯鞘纤维被用作粘接剂纤维。PP/PE芯鞘纤维中的截面积比(β/α)大于45/55且为90/10以下、优选为50/50以上且80/20以下、更优选为60/40以上且75/25以下。截面积比(β/α)大于45/55且为90/10以下的情况下,得到强度高、片难以形成覆膜的效果。截面积比(β/α)为45/55以下的情况下,片容易形成覆膜,存在半透膜成分难以渗透的问题。此外,截面积比(β/α)大于90/10的情况下,鞘部分的树脂少,因此发生强度降低的问题。
本发明<5>中,截面积比(β/α)大于45/55且为90/10以下的PP/PE芯鞘纤维的含量优选为60~100质量%、更优选为70~100质量%、进一步优选为80~100质量%、特别优选为100质量%。该含量低于60质量%的情况下,形成鞘部分的粘接剂的树脂少,因此有时因强度不足而破裂。
本发明<5>中,可以组合使用截面积比(β/α)为45/55以下的PP/PE芯鞘纤维、截面积比(β/α)大于90/10的PP/PE芯鞘纤维。
本发明<5>中,粘接剂纤维通过利用干燥步骤或热压步骤中的热而软化·熔融,从而表现出粘接性,参与与主体纤维的粘接,贡献于机械强度的提高。用作粘接剂纤维的PP/PE芯鞘纤维难以形成覆膜,因此能够在保持半透膜支撑体的空间的情况下,提高机械强度。
本发明的半透膜支撑体<1>、<2>和<5>中使用的纤维的纤维直径从无纺布强度和制造性等观点出发,此外,本发明<2>中,从调整Bekk平滑度和光泽度的观点出发,纤维直径优选为1μm以上且30μm以下、更优选为3μm以上且25μm以下、特别优选为5μm以上且20μm以下。本发明<1>、<2>和<5>的半透膜支撑体中,作为PP/PE芯鞘纤维,优选含有平均纤维直径大于9μm且为11μm以下的PP/PE芯鞘纤维,此外,其含有率优选为100质量%。
本发明的半透膜支撑体<1>、<2>和<5>中使用的纤维的纤维长度没有特别限定,优选为1mm以上且20mm以下、更优选为1mm以上且12mm以下、特别优选为3mm以上且10mm以下。纤维的截面形状优选为圆形,但为了防止透印、表面平滑性,也能够在不阻碍纤维分散性等其他特性的范围内含有具有T型、Y型、三角形等不规则截面的纤维。此外,还可以通过水流交缠、精磨机而将分割性复合纤维进行细分化使用。
本发明<8>的半透膜支撑体的特征在于,其是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,作为该芯鞘型复合纤维,含有选自平均纤维直径大于9μm且为11μm以下的芯鞘型复合纤维A(PP/PE芯鞘纤维A)、平均纤维直径大于11μm且为15μm以下的芯鞘型复合纤维B(PP/PE芯鞘纤维B)和纤维直径大于15μm的芯鞘型复合纤维C(PP/PE芯鞘纤维C)中的1种以上的纤维,含有PP/PE芯鞘纤维A和PP/PE芯鞘纤维B中的至少任一种纤维作为必须成分。
具体而言,本发明<8>的半透膜支撑体为下述6种。
1)仅含有PP/PE芯鞘纤维A的半透膜支撑体。
2)仅含有PP/PE芯鞘纤维B的半透膜支撑体。
3)含有PP/PE芯鞘纤维A和B的半透膜支撑体。
4)含有PP/PE芯鞘纤维A、B和C的半透膜支撑体。
5)含有PP/PE芯鞘纤维A和C的半透膜支撑体。
6)含有PP/PE芯鞘纤维B和C的半透膜支撑体。
根据本发明<8>,半透膜的渗入性和粘接性良好,能够得到与框架材料的粘接性良好且半透膜成分容易渗透的半透膜支撑体。
本发明<8>中,平均纤维直径大于9μm且为11μm以下的PP/PE芯鞘纤维A的平均纤维直径更优选大于9.5μm且低于10.5μm。平均纤维直径为9μm以下的情况下,难以以短纤维制造,因此存在难以获取的问题。此外,还产生半透膜与半透膜支撑体的粘接性降低的问题、难以得到片的厚度、通水性难以提高之类的问题。
本发明<8>中,平均纤维直径大于11μm且为15μm以下的PP/PE芯鞘纤维B的平均纤维直径更优选大于13.0μm且为14.5μm以下。平均纤维直径大于15μm的情况下,纤维粗,因此通气度降低,可能引起半透膜成分容易透印之类的问题。
在使用平均纤维直径大于15μm的PP/PE芯鞘纤维C的情况下,容易提高半透膜支撑体的强度,但如果平均纤维直径大于20μm,则通气度的降低、半透膜成分的透印变大,难以调整。
上述3)的半透膜支撑体中,PP/PE芯鞘纤维A与PP/PE芯鞘纤维B的含有比率(A/B)以质量基准计为50/50~90/10、更优选为60/40~80/20。该含有比率为优选的范围内的情况下,容易得到通水性高、难以形成覆膜、半透膜成分容易渗透的效果。
上述5)的半透膜支撑体中,PP/PE芯鞘纤维A与PP/PE芯鞘纤维C的含有比率(A/C)以质量基准计为40/60~80/20、更优选为50/50~70/30、进一步优选为60/40。该含有比率为优选的范围内的情况下,容易得到通水性高、难以形成覆膜、半透膜成分容易渗透的效果。
上述6)的半透膜支撑体中,PP/PE芯鞘纤维B与PP/PE芯鞘纤维C的含有比率(B/C)以质量基准计为70/30~90/10、更优选为80/20~90/10。该含有比率为优选的范围内的情况下,容易得到通水性高、难以形成覆膜、半透膜成分容易渗透的效果。
上述4)的半透膜支撑体中,PP/PE芯鞘纤维A、PP/PE芯鞘纤维B与PP/PE芯鞘纤维C的含有比率(A/B/C)以质量基准计为40/30/30~80/10/10、更优选为60/20/20~80/10/10。该含有比率为优选的范围内的情况下,容易得到通水性高、难以形成覆膜、半透膜成分容易渗透的效果。
本发明<8>中,纤维的纤维长度没有特别限定,优选为1mm~12mm、更优选为3~10mm、进一步优选为4~6mm。主体纤维的截面形状优选为圆形,但为了防止透印、表面平滑性,也能够在不阻碍纤维分散性等其他特性的范围内含有具有T型、Y型、三角形等不规则截面的纤维。
本发明的半透膜支撑体是含有PP/PE芯鞘纤维的无纺布。无纺布原布(片)可以通过湿式抄造法之类的公知方法而制造。
例如,梳理法、交叉层法可以使用纤维长度长的纤维,但难以进行均匀的初始化,质地差,如果在透射光下观测,则发现斑点图案。因此,存在为了得到防止半透膜的透印那样的空隙直径,必须达到高克重的问题。另一方面,湿式抄造法的生产速度与上述方法相比快,具有在同一装置中能够以任意的比例混合纤维直径的不同纤维、多个种类的纤维。即,是纤维的形态也为短纤维状、纸浆状等之类的选择面宽、可使用的纤维直径也能够在极细纤维至粗纤维的范围使用、且与其他方法相比得到极良好的质地的原布的方法。进一步,在使用分割型复合纤维的情况下,在将该纤维分割时,可以通过利用碎浆机、高速混合机、打浆机等离解机的离解步骤、和分散步骤中,使分割型复合纤维几乎完全分割。像这样,是应用范围极广泛的原布形成法。因此,作为用于本发明的半透膜支撑体的无纺布原布的制造方法,最适合的是湿式抄造法。
湿式抄造法中,首先使纤维均匀地在水中分散,其后通过过筛(异物、块等的去除)等步骤,用抄纸机抄制最终的纤维浓度被调整为0.01~0.50质量%的浆料,得到湿纸。步骤中,还有时添加分散剂、消泡剂、亲水剂、抗静电剂、高分子粘结剂、脱模剂、抗菌剂、杀菌剂等化学试剂。
作为抄纸机,可以使用例如单独设置长网、圆网、倾斜丝线等抄纸网的抄纸机、在线设置同种或不同种的2种以上的抄纸网的复合抄纸机等。本发明的半透膜支撑体为多层无纺布的情况下,作为其制造方法,可以举出将用各抄纸机抄制的湿纸层叠的“抄合法”;在先前形成的一层上流延将纤维分散而得到的浆料,逐渐形成其他层的“流延法”等。流延法中,先前形成的一层可以为湿纸状态,也可以为干燥状态。此外,还可以使2张以上的干燥状态的层热熔接,制成多层无纺布。
本发明<2>中,作为纤维取向的调整,例如在使用抄纸机而抄造时,通过加快抄造速度,纤维容易相对于抄纸机的流动方向平行排布,通过减慢抄造速度,纤维容易相对于流动方向以接近垂直的角度排布。此外,在抄纸网上投入包含纤维的浆料时,通过减慢投入速度,纤维容易相对于抄纸机的流动方向平行排布,通过加快投入速度,纤维容易相对于流动方向以接近垂直的角度排布。此外,在抄纸网上投入包含纤维的浆料后,使抄纸网振动,调整振动方向、振动速度、振幅,由此能够得到不同的纤维取向。通过单独或组合使用这些方法,能够调整半透膜支撑体的纤维取向。此外,也可以使用除了这些之外的方法来调整纤维取向。
将用抄纸网制造的湿纸经过利用干燥机干燥的干燥步骤,得到片(无纺布原布)。湿式抄造法的干燥步骤中,通过利用粘接剂纤维的热熔接的粘接剂粘接法而形成无纺布。作为干燥步骤中的干燥机的加热干燥方式,可以举出杨克干燥机所代表的热板压接方式、带式通过干燥机、通气干燥机所代表的热风通气方式等,本发明中,更优选为利用热板压接方式的加热干燥。热板压接方式中,PP/PE芯鞘纤维的热熔接效率高,质地的均匀性高,能够得到强度提高的无纺布。
在杨克干燥机等的热辊上粘接纤维网而进行干燥的情况下,本发明<1>、<5>和<8>中,使半透膜支撑体的涂布面与热辊接触在提高半透膜的平滑性、提高非涂布面与框架材料的粘接性方面是优选的。热辊的表面温度优选为90~160℃、更优选为100~150℃、进一步优选为110~140℃。压力优选为20~200kN/m、更优选为30~150kN/m、特别优选为50~125kN/m。
本发明<2>中,热辊的表面温度优选为100~180℃、更优选为100~160℃、进一步优选为110~135℃。热辊的表面温度低于100℃的情况下,用抄纸机制造的湿纸的水分无法充分蒸发,有时片的厚度均匀性变差,热辊的表面温度大于180℃的情况下,用抄纸机制造的湿纸贴附在热辊上,有时片的质地变差。压力优选为5~100kN/m、更优选为10~80kN/m。压力低于5kN/m的情况下,无法充分排除用抄纸机制造的湿纸的水分,有时片的厚度均匀性变差,大于100kN/m的情况下,用抄纸机制造的湿纸贴附在热辊上,有时片的质地变差。
本发明的半透膜支撑体中,无纺布原布制造后,进一步优选经过利用热辊的热压步骤。热压步骤中,在夹持在热压加工装置(压延装置)的辊间的同时,使湿式抄造法中制造的片通过而进行热压加工。作为辊的组合,可以举出2根金属辊、金属辊和树脂辊、金属辊和棉辊等。2根辊之中,将一者或两者进行加热而设为热辊。一般而言,对金属辊进行加热。并且,通过控制热辊的表面温度、辊间的夹持压力、加工速度,得到期望的半透膜支撑体。
本发明<1>中,使半透膜支撑体的涂布面与热辊接触、且使非涂布面与非热辊接触的方法在容易进行通气度的控制、提高半透膜的平滑性、非涂布面与框架材料的粘接性方面是优选的。热辊的表面温度优选为90~160℃、更优选为100~150℃、特别优选为110~140℃。辊的夹持压力优选为50~150kN/m、更优选为70~130kN/m、特别优选为80~120kN/m。加工速度优选为10~80m/min、更优选为20~70m/min、进一步优选为25~60m/min。利用热辊的热压加工还能够进行2次以上,在该情况下,可以使用串联配置的2组以上的上述辊组合,也可以使用1组辊的组合进行2次加工。根据需要,可以颠倒片的正反面。
图1和图2是表示在本发明<2>中,热压加工装置中使用的辊的组合和配置、以及片的通纸状态的概略图。图1和图2是一例,不限定于这些。图1和图2中,金属辊是横条纹图案,棉或弹性辊是点图案。金属辊、弹性辊、棉辊均能够用作热辊,优选将金属辊、弹性辊用作热辊。更优选将金属辊用作热辊。
本发明<2>中,热压加工处理中使用的辊的表面温度相对于通过差示热分析而测定的纤维的熔点或软化点优选为-50℃~+10℃(低50℃的温度至高10℃的温度的范围)、更优选为-30℃~±0℃。如果将辊温度的表面温度从片中包含的纤维的熔点或软化温度起降低大于50℃,则有时容易发生起毛,难以得到均匀厚度的半透膜。另一方面,如果将辊的表面温度提高大于10℃,则纤维的熔融成分附着在金属辊上,有时半透膜支撑体变得不均匀,难以得到均匀厚度的半透膜。
本发明<2>中,热压加工处理中使用的热辊的夹持压力优选为50~250kN/m、更优选为70~180kN/m。加工速度优选为5~100m/min、更优选为10~50m/min。
本发明<2>中,构成夹持辊的2根辊的半径可以相同,也可以不同。辊半径优选为50~2000mm、更优选为100~1500mm。辊半径低于50mm的情况下,难以得到期望的厚度,另一方面,如果辊半径大于2000mm,则难以控制表面温度。
本发明<2>中,辊的弹性模量优选为4kN/cm2~22000kN/cm2、更优选为200kN/cm2~21000kN/cm2。如果辊的弹性模量低于4kN/cm2,则辊表面变形而难以得到期望的厚度,另一方面,如果弹性模量大于22000kN/cm2,则辊表面过硬,有时在片中产生褶皱。
本发明<5>和<8>中,热辊的表面温度优选为40~170℃、更优选为70~160℃、特别优选为100~150℃。辊的夹持压力优选为25~200kN/m、更优选为50~150kN/m、特别优选为75~125kN/m。加工速度优选为4~100m/min、更优选为10~80m/min、特别优选为15~70m/min。利用热辊的热压加工还能够进行2次以上,在该情况下,可以使用串联配置的2组以上的上述辊组合,也可以使用1组辊的组合进行2次加工。根据需要,可以颠倒片的正反面。
半透膜支撑体的单位面积质量没有特别限定,优选为20~150g/m2、更优选为30~110g/m2、特别优选为40~80g/m2。低于20g/m2的情况下,有时无法得到充分的拉伸强度。此外,半透膜溶液透印,有时半透膜的粘接性变弱。此外,大于150g/m2的情况下,有时通液阻抗变高,有时厚度增加而无法在单元、模块内容纳规定量的过滤膜。此外,制造步骤中干燥负载变大,制造稳定性容易降低。
本发明的半透膜支撑体可以是使用与该热加工处理相同的方法贴合2张以上的无纺布而得到的多层无纺布。各无纺布的单位面积质量可以相同,也可以不同。该情况下,可以在抑制制造步骤中的干燥负载的同时,得到150~300g/m2的半透膜支撑体。大于300g/m2的情况下,贴合步骤中的负载变大,制造稳定性容易降低。
此外,半透膜支撑体的密度优选为0.25~0.90g/cm3、更优选为0.30~0.80g/cm3、特别优选为0.35~0.75g/cm3。半透膜支撑体的密度低于0.25g/cm3的情况下,厚度变厚,因此在单元中组装的过滤膜的面积变小,其结果是,半透膜的寿命有时变短。另一方面,在大于0.90g/cm3的情况下,有时通液性变低,有时半透膜的寿命变短。
半透膜支撑体的厚度优选为50~300μm、更优选为70~250μm、进一步优选为90~200μm。如果半透膜支撑体的厚度大于300μm,则在单元中组装的过滤膜的面积变小,其结果是,半透膜的寿命有时变短。另一方面,低于50μm的情况下,有时无法得到充分的拉伸强度,有时通液性变低而半透膜的寿命变短。
实施例
通过实施例进一步详细说明本发明,但本发明不限于实施例。以下,在没有特别说明的情况下,实施例中记载的份和比率以质量为基准。
本发明<1>
实施例1-1
使芯成分为聚丙烯(熔点165℃)、且鞘成分为聚乙烯(熔点135℃)的PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm,纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解和分散,用搅拌机缓慢搅拌而制成均匀的抄造用浆料。将该抄造用浆料使用利用圆网抄纸机的湿式抄造法而抄造,通过与设定为135℃的热板压接方式、即杨克干燥机同时设置的热风罩进行干燥,同时使PP/PE芯鞘纤维的鞘部分热熔融粘接,得到片后,将所得片使用金属辊(加热)和树脂辊(非加热)的组合的压延装置,在金属辊温度100℃、压力100kN/m、加工速度40m/min的条件下,以涂布面与金属辊接触的方式进行热压加工,得到半透膜支撑体。
实施例1-2
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)70质量份、PP单一纤维(平均纤维直径11.0μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例1-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例1-3
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)60质量份、PP单一纤维(平均纤维直径11.0μm、纤维长度5mm)40质量份,除此之外,通过与实施例1-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例1-4
使PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌机缓慢搅拌而制备均匀的抄造用浆料。将该抄造用浆料用利用圆网抄纸机的湿式抄造法进行抄造,使用设定为135℃的带式通过干燥机,使PP/PE芯鞘纤维的鞘部分热熔融粘接,得到半透膜支撑体。
实施例1-5
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)60质量份、PP单一纤维(平均纤维直径11.0μm、纤维长度5mm)40质量份,除此之外,通过与实施例1-4相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例1-6
使PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌机缓慢搅拌而制备均匀的抄造用浆料。将该抄造用浆料使用利用圆网抄纸机的湿式抄造法而抄造,通过与设定为135℃的热板压接方式、即杨克干燥机同时设置的热风罩进行干燥,同时使PP/PE芯鞘纤维的鞘部分热熔融粘接,得到片后,将所得片使用金属辊(加热)和树脂辊(非加热)的组合的压延装置,在金属辊温度100℃、压力80kN/m、加工速度40m/min的条件下,以涂布面与金属辊接触的方式进行热压加工,得到半透膜支撑体。
实施例1-7
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)40质量份、PP单一纤维(平均纤维直径11.0μm、纤维长度5mm)60质量份,除此之外,通过与实施例1-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例1-8
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)50质量份、PP单一纤维(平均纤维直径11.0μm、纤维长度5mm)50质量份,除此之外,通过与实施例1-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例1-9
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)80质量份、PET拉伸单一纤维(PET单一纤维、平均纤维直径10.5μm、纤维长度5mm)20质量份,除此之外,通过与实施例1-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例1-1
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)30质量份、PP单一纤维(平均纤维直径11.0μm、纤维长度5mm)70质量份,除此之外,通过与实施例1-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例1-2
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)30质量份、PP单一纤维(平均纤维直径11.0μm、纤维长度5mm)70质量份,除此之外,通过与实施例1-4相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例1-3
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)70质量份、PET拉伸单一纤维(平均纤维直径10.5μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例1-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例1-4
使PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.8μm、纤维长度5mm)70质量份、PP单一纤维(平均纤维直径11.0μm、纤维长度5mm)30质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌机缓慢搅拌而制备均匀的抄造用浆料。将该抄造用浆料使用利用圆网抄纸机的湿式抄造法而抄造,通过与设定为135℃的热板压接方式、即杨克干燥机同时设置的热风罩进行干燥,同时使PP/PE芯鞘纤维的鞘部分热熔融粘接,得到片后,将所得片使用金属辊(加热)和树脂辊(非加热)的组合的压延装置,在金属辊温度100℃、压力40kN/m、加工速度30m/min的条件下,以涂布面与金属辊接触的方式进行热压加工,得到半透膜支撑体。
针对实施例和比较例中得到的半透膜支撑体,进行下述测定和评价,结果示于表1。
测定1-1(平均纤维直径)
构成无纺布的各纤维的平均纤维直径如下求出。首先,通过显微镜观察纤维的截面,通过图像分析软件,算出随机挑选的50根以上的纤维截面的面积。将纤维视为真圆,由该面积计算纤维直径,将其平均值记作“平均纤维直径”。
测定1-2(单位面积质量)
按照JIS P8124,测定半透膜支撑体的单位面积质量。
测定1-3(厚度)
按照JIS P8118,测定半透膜支撑体的厚度。
测定1-4(断裂强度)
按照JIS P8112,测定半透膜支撑体的断裂强度。
评价1-1(半透膜渗入性)
使用具有恒定间隙的缺角轮涂布机(comma coater),在半透膜支撑体的涂布面上,作为半透膜溶液,涂布聚砜树脂(SOLVAY公司制、Udel P-3500 LCD MB3、分子量 78000~84000g/mol)的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液(浓度22%),进行水洗、干燥,在半透膜支撑体的涂布面上形成聚砜膜(半透膜),得到过滤膜。拍摄过滤膜的截面SEM照片,评价半透膜在半透膜支撑体上的渗入程度。
◎:聚砜树脂仅渗入至半透膜支撑体的中心附近。非常良好的水平。
○:聚砜树脂未从半透膜支撑体的非涂布面渗出。良好的水平。
△:聚砜树脂部分渗出至半透膜支撑体的非涂布面。实用上可以使用的水平。
×:聚砜树脂渗出至半透膜支撑体的非涂布面。实用上无法使用的水平。
评价1-2(半透膜粘接性)
对评价1-1中制作的过滤膜中的半透膜支撑体与半透膜的粘接性进行评价。从过滤膜制作起1天后,将半透膜与半透膜支撑体以在其界面剥离的方式,缓慢剥离,以剥离时的阻抗程度判断“半透膜粘接性”。
◎:半透膜与半透膜支撑体的粘接性非常高,无法剥离。非常良好的水平。
○:部分存在容易剥离的部位。良好的水平。
△:半透膜与半透膜支撑体粘接,但整体上容易剥离。实用上的下限水平。
×:在半透膜涂布后的水洗或干燥步骤中发生剥离。无法使用的水平。
评价1-3(耐洗涤性)
对评价1-1中制作的过滤膜中的耐洗涤性进行评价。从过滤膜制作起1天后,将半透膜表面用尼龙刷上下擦拭10次,在水中振荡,以此时的半透膜和半透膜支撑体的损伤程度判断“耐洗涤性”。
◎:可以判断为半透膜与半透膜支撑体能够不出现问题地使用的水平。
○:可以判断为存在损伤,但能够不出现问题地使用的水平。
△:强烈损伤,但能够耐受使用的实用上的下限水平。
×:强烈损伤,判断为无法使用的水平。
[表1]
实施例1-1~1-9的半透膜支撑体是含有PP/PE芯鞘纤维而得到的湿式无纺布,半透膜支撑体的断裂强度为300~1000kPa。比较例1-1~1-4的半透膜支撑体是断裂强度低于300kPa的半透膜支撑体。与比较例1-1~1-4的半透膜支撑体相比,实施例1-1~1-9的半透膜支撑体的断裂强度高,因此耐洗涤性优异。
比较例1-1和1-2的半透膜支撑体中,PP/PE芯鞘纤维的含有率相对于全部纤维低于40质量%,因此断裂强度低于300kPa,存在半透膜粘接性和耐洗涤性弱的问题。
如果对比实施例1-1~1-9和比较例1-3的半透膜支撑体,则包含30质量份的PET拉伸单一纤维、且包含PP/PE芯鞘纤维的全部聚烯烃系纤维的含有率相对于全部纤维低于80质量%的比较例1-3的半透膜支撑体由于断裂强度低,因此半透膜的渗入性良好,但与半透膜的粘接性差,此外,耐洗涤性也差。
如果对比实施例1-2和比较例1-4,则由于热压延辊的压力低至40kN/m,因此断裂强度低,半透膜的粘接性差,此外,耐洗涤性也差。
如果对比实施例1-1、1-2、1-3、1-7和1-8的半透膜支撑体,则PP/PE芯鞘纤维的含有率越高,则断裂强度越高,耐洗涤性越强。
如果对比实施例1-1~1-9的半透膜支撑体,则PP/PE芯鞘纤维的含有率相对于全部纤维为100质量%的实施例1-1、1-4和1-6的半透膜支撑体与其他半透膜支撑体相比,半透膜粘接性优异。
如果对比实施例1-1~1-9的半透膜支撑体,则全部纤维为烯烃系纤维的实施例1-1~1-8的半透膜支撑体与包含PET拉伸单一纤维的实施例1-9的半透膜支撑体相比,耐洗涤性优异。
本发明<2>
实施例2-1
使PP/PE芯鞘纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,通过搅拌而制备均匀的抄造用浆料。将该抄造用浆料使用倾斜丝线和圆网的复合机,以干燥质量计各面以30g/m2的抄合而形成湿纸后,以半透膜涂布面与表面温度135℃的杨克干燥机接触的方式热压干燥,抄合,得到单位面积质量60g/m2的片。
对所得片,使用图1所示那样连续设置有由2根金属辊(半径450mm、弹性模量21000kN/cm2)组成的第一夹持辊、以及由1根金属辊(半径450mm、弹性模量21000kN/cm2)和1根弹性辊组成的第二夹持辊的热压加工处理装置,实施热压加工,得到半透膜支撑体。应予说明,第二夹持辊中,将与上部分的金属辊接触的表面设为用倾斜丝线抄纸机抄造得到的表面,将该表面设为非涂布面。
热压加工的条件
第一夹持辊
2根金属辊的表面温度 125℃
夹持压力 80kN/m
第二夹持辊
金属辊的表面温度 125℃
夹持压力 100kN/m
加工速度 30m/min。
实施例2-2
对实施例2-1中湿式抄造的片,使用图2所示那样连续设置有由1根金属辊(半径450mm、弹性模量21000kN/cm2)和1根弹性辊组成的第一夹持辊、以及由1根金属辊(半径450mm、弹性模量21000kN/cm2)和1根弹性辊组成的第二夹持辊的热压加工处理装置,实施热压加工,得到半透膜支撑体。应予说明,第一夹持辊中,将与上部分的金属辊接触的表面设为用倾斜丝线抄纸机抄造得到的表面,将该表面设为涂布面。
第一夹持辊
金属辊的表面温度 125℃
夹持压力 100kN/m
第二夹辊
金属辊的表面温度 125℃
夹持压力 100kN/m
加工速度 30m/min。
实施例2-3
实施例2-2中,将加工速度变更为25m/min,且将第一和第二夹持辊的夹持压力变更为110kN/m,且进行2次热压加工,除此之外,通过与实施例2-2相同的手段,得到半透膜支撑体。
实施例2-4
实施例2-1中,通过将得到湿式抄造而得的片时的各面的干燥质量变更为40g/m2,抄合,得到单位面积质量80g/m2的片。
将所得片通过与实施例2-2相同的手段进行热压加工,由此得到半透膜支撑体。
实施例2-5
实施例2-1中,通过将得到湿式抄造而得的片时的各面的干燥质量变更为45g/m2,抄合,得到单位面积质量90g/m2的片。
将所得片通过与实施例2-2相同的手段进行热压加工,由此得到半透膜支撑体。
实施例2-6
实施例2-5中,将加工速度变更为35m/min,且将第一和第二夹持辊的金属辊的表面温度变更为120℃,除此之外,通过与实施例2-5相同的手段,对片进行热压加工,由此得到半透膜支撑体。
实施例2-7
实施例2-5中,将第一和第二夹持辊的金属辊的表面温度变更为110℃,且将夹持压力变更为80kN/m,除此之外,通过与实施例2-5相同的手段,对片进行热压加工,得到半透膜支撑体。
实施例2-8
实施例2-7中,将加工速度变更为40m/min,除此之外,通过与实施例2-7相同的手段,对片进行热压加工,由此得到半透膜支撑体。
实施例2-9
实施例2-2中,将加工速度变更为35m/min,除此之外,通过与实施例2-2相同的手段,对片进行热压加工,由此得到半透膜支撑体。
实施例2-10
实施例2-4中,进行2次热压加工处理,除此之外、通过与实施例2-4相同的手段,得到半透膜支撑体。
实施例2-11
实施例2-4中,将加工速度变更为25m/min,且将第一和第二夹持辊的夹持压力变更为110kN/m,除此之外,通过与实施例2-4相同的手段,对片进行热压加工,由此得到半透膜支撑体。
实施例2-12
实施例2-4中,将加工速度变更为33m/min,除此之外,通过与实施例2-4相同的手段,对片进行热压加工,由此得到半透膜支撑体。
实施例2-13
实施例2-12中,将加工速度变更为40m/min,除此之外,通过与实施例2-12相同的手段,对片进行热压加工,由此得到半透膜支撑体。
实施例2-14
实施例2-4中,将加工速度变更为27m/min,且将第一和第二夹持辊的夹持压力变更为110kN/m,除此之外,通过与实施例2-4相同的手段进行热压加工,由此得到半透膜支撑体。
实施例2-15
实施例2-1中,通过将得到湿式抄造而得的片时的各面的干燥质量变更为27.5g/m2,抄合,得到单位面积质量55g/m2的片。
将所得片通过与实施例2-2相同的手段进行热压加工,由此得到半透膜支撑体。
实施例2-16
实施例2-4中,由实施例2-4的热压加工方法变更为实施例2-1的热压加工方法,且进行2次热压加工处理,除此之外,通过与实施例2-4相同的手段,得到半透膜支撑体。
比较例2-1
实施例2-1中,使用热压加工处理装置,对湿式抄造得到的片进行处理时,第二夹持辊中,将与上部分的金属辊接触的表面设为用倾斜丝线抄纸机抄造得到的表面,将该表面设为涂布面,得到半透膜支撑体。
比较例2-2
实施例2-2中,使用热压加工处理装置,对湿式抄造得到的片进行处理时,第一夹持辊中,将与上部分的金属辊接触的表面设为用倾斜丝线抄纸机抄造得到的表面,将该表面设为涂布面,得到半透膜支撑体。
比较例2-3
实施例2-4中,使用热压加工处理装置,对湿式抄造得到的片进行处理时,通过使用与比较例2-2相同的手段,得到半透膜支撑体。
比较例2-4
实施例2-16中,使用热压加工处理装置,对湿式抄造得到的片进行处理时,第二夹持辊中,将与上部分的金属辊接触的表面设为用倾斜丝线抄纸机抄造得到的表面,将该表面设为涂布面,得到半透膜支撑体。
对实施例和比较例中得到的半透膜支撑体,进行以下的测定和评价,结果示于表2。
测定2-1(Bekk平滑度)
按照JIS P8119,使用Bekk平滑度试验机,测定涂布面和非涂布面。
测定2-2(75度镜面光泽度)
按照JIS P8142,使用光泽度试验机(日本电色工业株式会社制、GlossMeter VC7000),测定75度镜面光泽度。本测定中,使试验片的涂布面的MD方向与测定光的入射方向一致而测定,接着,将试验片旋转180度而测定,将针对至少5张以上的试验片进行相同的测定得到的平均值,通过JIS Z8401中规定的方法设为2位有效数字,记作涂布面的MD方向的光泽度。此外,对试验片的非涂布面也进行相同的测定,记作非涂布面的MD方向的光泽度。此外,使试验片的涂布面的CD方向与测定光的入射光一致而测定,接着,将试验片旋转180度而测定,将针对至少5张以上的试验片进行相同的测定得到的平均值,通过JIS Z8401中规定的方法设为2位有效数字,记作涂布面的MD方向的光泽度。本测定中,MD方向是指相对于使用抄纸机而抄造时的流动方向平行的方向,CD方向是指相对于流动方向垂直的方向。
测定2-3(单位面积质量)
按照JIS P8124,测定单位面积质量。
测定2-4(厚度)
按照JIS P8118,测定厚度。
测定2-5(通气度)
使用通气性试验机(加多技术有限公司(カトーテック株式会社)制、商品名:KES-F8-AP1),通过JIS L1096所示的方法测定。
评价2-1(半透膜渗入性)
使用具有恒定间隙的缺角轮涂布机,在半透膜支撑体的涂布面上涂布聚砜树脂(SOLVAY公司制、商品名:ユーデル Udel(注册商标)P-3500 LCD MB3、分子量78000~84000g/mol)的DMF溶液(浓度:21%),进行水洗、干燥,在半透膜支撑体的表面上形成聚砜膜(半透膜),制作过滤膜,拍摄过滤膜的截面SEM照片,评价聚砜树脂在半透膜支撑体中的渗入程度。
◎:聚砜树脂仅渗入至半透膜支撑体的中心附近。非常良好的水平。
○:聚砜树脂未从半透膜支撑体的非涂布面渗出。良好的水平。
△:聚砜树脂部分渗出至半透膜支撑体的非涂布面。实用上可以使用的水平。
×:聚砜树脂渗出至半透膜支撑体的非涂布面。实用上无法使用的水平。
评价2-2(半透膜粘接性)
针对评价2-1中制作的半透膜,制作1天后,将半透膜与半透膜支撑体以在其界面剥离的方式缓慢剥离,以剥离时的阻抗程度判断。
◎:半透膜与半透膜支撑体的粘接性非常高,无法剥离。非常良好的水平。
○:部分存在容易剥离的部位。良好的水平。
△:半透膜与半透膜支撑体粘接,但整体上容易剥离。实用上的下限水平。
×:在半透膜涂布后的水洗或干燥步骤中发生剥离。无法使用的水平。
评价2-3(树脂框架粘接性)
将评价2-1中得到的涂布有半透膜的半透膜支撑体在由ABS树脂形成的树脂框架上以非涂布面相对的方式载置,使加热至200℃的热密封机从涂布有半透膜的半透膜支撑体侧接触2秒,加热粘接。加热粘接1天后,将半透膜支撑体和树脂框架以在其界面剥离的方式剥离,以剥离时的阻抗程度判断。
◎:半透膜支撑体与树脂框架的粘接性非常高,无法剥离。非常良好的水平。
○:部分存在容易剥离的部位。良好的水平。
△:半透膜支撑体与树脂框架的粘接没有问题,但确认到半透膜的裂纹、从半透膜支撑体上的脱落。
△×:半透膜支撑体与树脂框架的粘接弱,整体上容易剥离。实用上的下限水平。
×:简单地剥离。或者半透膜支撑体与树脂框架粘接,但半透膜的裂纹、从半透膜支撑体上的脱落严重,无法使用的水平。
[表2]
实施例2-1~2-16的半透膜支撑体是含有PP/PE芯鞘纤维而得到的湿式无纺布,是涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度与非涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度相比高的半透膜支撑体,在半透膜渗入性、半透膜粘接性、树脂框架粘接性的评价中,实现了良好的水平。
与此相对地,比较例2-1~2-3的半透膜支撑体是含有PP/PE芯鞘纤维而得到的湿式无纺布,是涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度与非涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度相比低的半透膜支撑体,半透膜粘接性虽然良好,但半透膜渗入性和树脂框架粘接性是无法使用的水平或实用上的下限水平。
此外,比较例2-4的半透膜支撑体是含有PP/PE芯鞘纤维而得到的湿式无纺布,是涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度与非涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度相比低的半透膜支撑体,半透膜粘接性和树脂框架粘接性是无法使用的水平。
涂布面的Bekk平滑度为1.0~51.0sec.、且涂布面:非涂布面的Bekk平滑度之比为1.3:1.0~1.1:1.0的实施例2-1、2-2、2-4~2-7、2-9~2-15的半透膜支撑体与涂布面:非涂布面的Bekk平滑度之比为1.4:1.0的实施例2-3的半透膜支撑体、涂布面的Bekk平滑度为0.9sec.的的实施例2-8的半透膜支撑体、和涂布面的Bekk平滑度为120sec.且涂布面:非涂布面的Bekk平滑度之比为2.4的实施例2-16的半透膜支撑体相比,半透膜粘接性和树脂框架粘接性中的至少一者良好。
涂布面的MD方向的75度镜面光泽度为10~30%、CD方向的75度镜面光泽度为8~25%、且涂布面:非涂布面的MD方向的光泽度之比为1.0:0.9~1.0:0.7的实施例2-1~2-7、2-10~2-15的半透膜支撑体与涂布面的MD方向的75度镜面光泽度为8%、CD方向的75度镜面光泽度为7%的实施例2-8、涂布面:非涂布面的MD方向的光泽度之比为1.0:0.6的实施例2-9、和涂布面的MD方向的75度镜面光泽度为34%、且CD方向的75度镜面光泽度为32%的实施例2-16相比,树脂框架粘接性良好。
本发明<5>
实施例5-1
使以聚丙烯(熔点165℃)作为芯成分、且以聚乙烯(熔点135℃)作为鞘成分的芯鞘型复合纤维(截面积比(β/α)=50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌机缓慢搅拌,从而制备均匀的抄造用浆料。使用倾斜丝线抄纸机和圆网抄纸机的复合机,形成以干燥质量总计60g/m2的抄合湿纸后,以与表面温度130℃的杨克干燥机接触的方式进行热压干燥。将所得片使用金属辊(加热)和树脂辊(非加热)的组合的压延装置,在金属辊温度100℃、压力100kN/m、加工速度40m/min的条件下,以涂布面与金属辊接触的方式进行热压加工,得到半透膜支撑体。
实施例5-2
PP/PE芯鞘纤维的截面积比(β/α)为70/30,除此之外,通过与实施例5-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例5-3
PP/PE芯鞘纤维的截面积比(β/α)为90/10,除此之外,通过与实施例5-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例5-4
PP/PE芯鞘纤维的截面积比(β/α)为60/40,除此之外,通过与实施例5-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例5-5
PP/PE芯鞘纤维的截面积比(β/α)为80/20,除此之外,通过与实施例5-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例5-6
使用PP/PE芯鞘纤维(截面积比(β/α)=50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)80质量份和聚丙烯的主体纤维(纤度0.6dtex、纤维长度5mm)20质量份,除此之外,通过与实施例5-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例5-7
使用PP/PE芯鞘纤维(β/α=50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)60质量份和聚丙烯的主体纤维(纤度0.6dtex、纤维长度5mm)40质量份,除此之外,通过与实施例5-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例5-8
使用PP/PE芯鞘纤维(β/α=50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)60质量份、PP/PE芯鞘纤维(β/α=45/55、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)10质量份、和聚丙烯的主体纤维(纤度0.6dtex、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例5-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例5-9
使用芯成分为聚丙烯、且鞘成分为聚乙烯的芯鞘型复合纤维(β/α=50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)55质量份、和聚丙烯的主体纤维(纤度0.6dtex、纤维长度5mm)45质量份,通过与实施例5-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例5-1
PP/PE芯鞘纤维的截面积比(β/α)为95/5,除此之外,通过与实施例5-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例5-2
PP/PE芯鞘纤维的截面积比(β/α)为45/55,除此之外,通过与实施例5-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
针对实施例和比较例中得到的半透膜支撑体,进行下述测定和评价,结果示于表3。
测定5-1(厚度)
按照JIS P8118,测定厚度。
测定5-2(通气度)
按照JIS L1096,通过通气度计(KES-F8-AP1:加多技术有限公司(カトーテック株式会社)制)来测定。
测定5-3(拉伸强度)
针对各半透膜支撑体的流动方向,按照JIS P8113,测定热压加工后的拉伸强度。如果为3kN/m以上,则是实用上没有问题的水平,如果为4kN/m以上,则为良好。
评价5-1(半透膜渗入性)
使用具有恒定间隙的缺角轮涂布机,在半透膜支撑体的涂布面上涂布聚砜树脂(SOLVAY公司制、商品名:ユーデル Udel(注册商标)P-3500 LCD MB3、分子量78000~84000g/mol)的DMF溶液(浓度:22%),进行水洗、干燥,在半透膜支撑体的表面上形成聚砜膜(半透膜),制作过滤膜,拍摄过滤膜的截面SEM照片,评价聚砜树脂在半透膜支撑体中的渗入程度。
◎:聚砜树脂仅渗入至半透膜支撑体的中心附近。非常良好的水平。
○:聚砜树脂未从半透膜支撑体的非涂布面渗出。良好的水平。
△:聚砜树脂部分渗出至半透膜支撑体的非涂布面。实用上可以使用的水平。
×:聚砜树脂渗出至半透膜支撑体的非涂布面。实用上无法使用的水平。
评价5-2(半透膜粘接性)
对评价5-1中制作的过滤膜中的半透膜支撑体与半透膜的粘接性进行评价。从过滤膜制作起1天后,将半透膜与半透膜支撑体以在其界面剥离的方式,缓慢剥离,以剥离时的阻抗程度判断“半透膜粘接性”。
◎:半透膜与半透膜支撑体的粘接性非常高,无法剥离。非常良好的水平。
○:部分存在容易剥离的部位。良好的水平。
△:半透膜与半透膜支撑体粘接,但整体上容易剥离。实用上的下限水平。
×:在半透膜涂布后的水洗或干燥步骤中发生剥离。无法使用的水平。
评价5-3(框架材料粘接性)
将评价5-1中得到的过滤膜在由ABS树脂形成的框架材料上以非涂布面与框架材料接触的方式载置,从半透膜侧使加热至200℃的热密封机接触3秒,进行加热粘接。加热粘接起1天后,将过滤膜和框架材料以在其界面剥离的方式,缓慢剥离,以剥离时的阻抗程度判断“框架材料粘接性”。
◎:半透膜支撑体与框架材料的粘接性非常高,无法剥离。非常良好的水平。
○:部分存在容易剥离的部位。良好的水平。
△:半透膜支撑体与框架材料进行粘接,但整体上容易剥离。或者,半透膜支撑体与框架材料的粘接没有问题,但确认到半透膜的裂纹、半透膜从半透膜支撑体上的脱落。实用上的下限水平。
×:简单地剥离。或者,过滤膜和框架材料进行粘接,但存在半透膜的裂纹、半透膜从半透膜支撑体上的脱落等,无法使用的水平。
[表3]
实施例5-1~5-9的半透膜支撑体是含有截面积比(β/α)大于45/55且为90/10以下的PP/PE芯鞘纤维的聚烯烃系半透膜支撑体。比较例5-1的半透膜支撑体是含有截面积比(β/α)大于90/10的PP/PE芯鞘纤维的聚烯烃系半透膜支撑体。比较例5-2的半透膜支撑体是含有截面积比(β/α)为 45/55的PP/PE芯鞘纤维的聚烯烃系半透膜支撑体。实施例5-1~5-9的半透膜支撑体中,半透膜渗入半透膜支撑体中,半透膜支撑体与半透膜的粘接性优异,而且半透膜未渗出至非涂布面,难以透印。此外,与框架材料的粘接性也优异。与此相对地,比较例5-1的半透膜支撑体中,半透膜渗出至非涂布面,发生透印,与框架材料的粘接性也低。比较例5-2的半透膜支撑体中,半透膜难以渗透,半透膜支撑体与半透膜的粘接性低。
如果对比实施例5-1~5-5的半透膜支撑体,则含有截面积比(β/α)为60/40以上75/25以下的PP/PE芯鞘纤维的实施例5-2和5-4的半透膜支撑体与实施例5-1、5-3和5-5的半透膜支撑体相比,半透膜未渗入至半透膜支撑体的中心附近,半透膜支撑体与半透膜的粘接性也更优异。
如果对比实施例5-1、5-6、5-7和5-9的半透膜支撑体,则截面积比(β/α)大于45/55且为90/10以下的PP/PE芯鞘纤维的含量为60~100质量%的实施例5-1、5-6和5-7的半透膜支撑体与该含量为55质量%的实施例5-9的半透膜支撑体相比,半透膜未渗出至非涂布面,与框架材料的粘接性优异。
实施例5-8的半透膜支撑体组合使用截面积比(β/α)大于45/55且为90/10以下的PP/PE芯鞘纤维、和截面积比(β/α)为45/55的PP/PE芯鞘纤维,半透膜渗入半透膜支撑体,半透膜支撑体与半透膜的粘接性优异,而且半透膜未渗出至非涂布面,难以透印。此外,与框架材料的粘接性也良好。
本发明<8>
实施例8-1
使PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径9.2μm、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌机缓慢搅拌而制备均匀的抄造用浆料。PP/PE芯鞘纤维的PP的熔点为165℃,聚乙烯的熔点为135℃。使用倾斜丝线抄纸机和圆网抄纸机的复合机,形成以干燥质量总计60g/m2的抄合湿纸后,以与表面温度133℃的杨克干燥机接触的方式进行热压干燥,得到片。将所得片使用金属辊(加热)和树脂辊(非加热)的组合的压延装置,在金属辊温度100℃、压力100kN/m、加工速度40m/min的条件下,以涂布面与金属辊接触的方式进行热压加工,得到半透膜支撑体。
实施例8-2
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径9.5μm、纤维长度5mm)100质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-3
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径12.1μm、纤维长度5mm)100质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-4
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)100质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-5
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)70质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-6
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径9.5μm、纤维长度5mm)70质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径14.1μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-7
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径9.2μm、纤维长度5mm)70质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径12.0μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-8
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.5μm、纤维长度5mm)70质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径14.8μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-9
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.5μm、纤维长度5mm)70质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径12.1μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-10
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)90质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)10质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-11
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)50质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)50质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-12
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)70质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-13
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)90质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)10质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-14
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)40质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)60质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-15
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)50质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)50质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-16
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)80质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)20质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-17
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)70质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-18
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)60质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)40质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-19
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径9.5μm、纤维长度5mm)60质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)20质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)20质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-20
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径9.5μm、纤维长度5mm)70质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)20质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)10质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-21
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径9.5μm、纤维长度5mm)80质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)10质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)10质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
实施例8-22
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径9.5μm、纤维长度5mm)40质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)30质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例8-1
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径8.3μm、纤维长度5mm)50质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)20质量份、聚丙烯纤维(平均纤维直径22.0μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例8-2
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径8.3μm、纤维长度5mm)50质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)20质量份、聚丙烯纤维(平均纤维直径22.0μm、纤维长度10mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例8-3
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径8.3μm、纤维长度5mm)70质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例8-4
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径8.3μm、纤维长度5mm)70质量份、聚丙烯纤维(平均纤维直径22.0μm、纤维长度10mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例8-5
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)40质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)60质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例8-6
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)30质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)70质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例8-7
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径10.3μm、纤维长度5mm)90质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)10质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例8-8
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)60质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)40质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
比较例8-9
将配方变更为PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径9.5μm、纤维长度5mm)30质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径13.9μm、纤维长度5mm)40质量份、PP/PE芯鞘纤维(平均纤维直径16.1μm、纤维长度5mm)30质量份,除此之外,通过与实施例8-1相同的方法,得到半透膜支撑体。
针对实施例和比较例中得到的半透膜支撑体,进行下述测定和评价,结果示于表4。
测定8-1(平均纤维直径)
构成无纺布的各纤维的平均纤维直径通过显微镜观察纤维的截面,通过图像分析软件,算出随机挑选的50根以上的纤维截面的面积,换算为纤维直径,记作测定数据。
测定8-2(厚度)
按照JIS P8118,测定厚度。
评价8-1(半透膜渗入性)
使用具有恒定间隙的缺角轮涂布机,在半透膜支撑体的涂布面上涂布聚砜树脂(SOLVAY公司制、商品名:ユーデル Udel(注册商标)P-3500 LCD MB3、分子量78000~84000g/mol)的DMF溶液(浓度:22%),进行水洗、干燥,在半透膜支撑体的表面上形成聚砜膜(半透膜),制作过滤膜,拍摄过滤膜的截面SEM照片,评价聚砜树脂在半透膜支撑体中的渗入程度。
◎:聚砜树脂仅渗入至半透膜支撑体的中心附近。非常良好的水平。
○:聚砜树脂未从半透膜支撑体的非涂布面渗出。良好的水平。
△:聚砜树脂部分渗出至半透膜支撑体的非涂布面。实用上可以使用的水平。
×:聚砜树脂渗出至半透膜支撑体的非涂布面。实用上无法使用的水平。
评价8-2(半透膜粘接性)
对评价8-1中制作的过滤膜中的半透膜支撑体与半透膜的粘接性进行评价。从过滤膜制作起1天后,将半透膜与半透膜支撑体以在其界面剥离的方式,缓慢剥离,以剥离时的阻抗程度判断“半透膜粘接性”。
◎:半透膜与半透膜支撑体的粘接性非常高,无法剥离。非常良好的水平。
○:部分存在容易剥离的部位。良好的水平。
△:半透膜与半透膜支撑体粘接,但整体上容易剥离。实用上的下限水平。
×:在半透膜涂布后的水洗或干燥步骤中发生剥离。无法使用的水平。
评价8-3(框架材料粘接性)
将评价8-1中得到的过滤膜在由ABS树脂形成的框架材料上以非涂布面与框架材料接触的方式载置,从半透膜侧使加热至200℃的热密封机接触3秒,进行加热粘接。从加热粘接起1天后,将过滤膜和框架材料以在其界面剥离的方式缓慢剥离,以剥离时的阻抗程度判断“框架材料粘接性”。
◎:半透膜支撑体与框架材料的粘接性非常高,无法剥离。非常良好的水平。
○:部分存在容易剥离的部位。良好的水平。
△:半透膜支撑体与框架材料进行粘接,但整体上容易剥离。或者,半透膜支撑体与框架材料的粘接没有问题,但确认到半透膜的裂纹、半透膜从半透膜支撑体上的脱落。实用上的下限水平。
×:简单地剥离。或者,过滤膜和框架材料进行粘接,但存在半透膜的裂纹、半透膜从半透膜支撑体上的脱落等,无法使用的水平。
[表4]
实施例8-1~8-22的半透膜支撑体含有选自PP/PE芯鞘纤维A、PP/PE芯鞘纤维B和PP/PE芯鞘纤维C中的1种以上的纤维,含有PP/PE芯鞘纤维A和PP/PE芯鞘纤维B中的至少任一种的纤维作为必须成分。含有PP/PE芯鞘纤维A和PP/PE芯鞘纤维B的半透膜支撑体中的含有比率(A/B)以质量基准计为50/50~90/10,含有PP/PE芯鞘纤维A和PP/PE芯鞘纤维C的半透膜支撑体中的含有比率(A/C)以质量基准计为40/60~80/20,含有PP/PE芯鞘纤维B和PP/PE芯鞘纤维C的半透膜支撑体中的含有比率(B/C)以质量基准计为70/30~90/10,并且含有PP/PE芯鞘纤维A、PP/PE芯鞘纤维B和PP/PE芯鞘纤维C的半透膜支撑体中的含有比率(A/B/C)以质量基准计为40/30/30~80/10/10。
比较例8-1的半透膜支撑体是不含PP/PE芯鞘纤维A、且含有PP/PE芯鞘纤维B和平均纤维直径22.0μm、纤维长度5mm的聚丙烯纤维的半透膜支撑体。比较例8-2的半透膜支撑体是不含PP/PE芯鞘纤维A、且含有PP/PE芯鞘纤维B和平均纤维直径22.0μm、纤维长度10mm的聚丙烯纤维的半透膜支撑体。
实施例8-1~8-22的半透膜支撑体中,半透膜渗入半透膜支撑体中,半透膜支撑体与半透膜的粘接性优异,而且半透膜未渗出至非涂布面,难以透印。此外,与框架材料的粘接性也优异。与此相对地,比较例8-1和8-2的半透膜支撑体中,半透膜渗出至非涂布面,发生透印,与框架材料的粘接性也低。
如果对比实施例8-5~8-11的半透膜支撑体,则PP/PE芯鞘纤维A与PP/PE芯鞘纤维B的含有比率(A/B)为60/40~80/20的范围内的实施例8-5~8-9的半透膜支撑体与含有比率为范围外的实施例8-10和8-11的半透膜支撑体相比,半透膜的渗入性和半透膜粘接性平衡良好,更优异。此外,比较例8-5的半透膜支撑体由于PP/PE芯鞘纤维A与PP/PE芯鞘纤维B的含有比率(A/B)为50/50~90/10的范围之外,半透膜的渗入性差。
如果对比实施例8-14~8-18的半透膜支撑体,则PP/PE芯鞘纤维A与PP/PE芯鞘纤维C的含有比率(A/C)为60/40的实施例8-18的半透膜支撑体与实施例8-14~8-17的半透膜支撑体相比,半透膜的渗入性、半透膜粘接性、对框架材料的粘接性的平衡更优异。此外,含有比率(A/C)为50/50~70/30的范围内的实施例8-15、8-17和8-18的半透膜支撑体与含有比率为范围之外的实施例8-14和8-16的半透膜支撑体相比,半透膜的渗入性、半透膜粘接性、对框架材料的粘接性的平衡更优异。比较例8-6和8-7的半透膜支撑体由于含有比率(A/C)以质量基准计为40/60~80/20的范围之外,因此半透膜的渗入性、半透膜粘接性、对框架材料的粘接性的平衡差。
如果对比实施例8-12和8-13的半透膜支撑体,则PP/PE芯鞘纤维B与PP/PE芯鞘纤维C的含有比率(B/C)为80/20~90/10的范围内的实施例8-13的半透膜支撑体与含有比率为范围之外的实施例8-12的半透膜支撑体相比,半透膜粘接性更优异。比较例8-8的半透膜支撑体由于含有比率(B/C)以质量基准计为70/30~90/10的范围之外,因此半透膜粘接性和对框架材料的粘接性差。
如果对比实施例8-19~8-22的半透膜支撑体,则PP/PE芯鞘纤维A、PP/PE芯鞘纤维B与PP/PE芯鞘纤维C的含有比率(A/B/C)为60/20/20~80/10/10的范围内的实施例8-19~8-21的半透膜支撑体与含有比率为范围之外的实施例8-22的半透膜支撑体相比,半透膜的渗入性、半透膜粘接性、对框架材料的粘接性的平衡优异。比较例8-9的半透膜支撑体由于含有比率(A/B/C)以质量基准计为40/30/30~80/10/10的范围之外,因此半透膜的渗入性和对框架材料的粘接性差。
如果对比实施例8-5和比较例8-3的半透膜支撑体,则包含与PP/PE芯鞘纤维A相比更细的纤维直径的PP/PE芯鞘纤维的比较例8-3的半透膜支撑体与半透膜的粘接性差。此外,包含含有与PP/PE芯鞘纤维A相比更细的纤维直径的PP/PE芯鞘纤维和平均纤维直径22.0μm、纤维长度10mm的聚丙烯纤维的半透膜支撑体的比较例8-4的半透膜支撑体中,半透膜的渗入性和对框架材料的粘接性差。
工业实用性
本发明的半透膜支撑体能够在海水的淡水化、净水器、食品的浓缩、废水处理、血液过滤所代表的医疗用途、用于洗涤半导体的超纯水制造、膜分离活性污泥处理等领域中利用。特别地,能够优选地在膜分离活性污泥处理法中利用。

Claims (8)

1.半透膜支撑体,其特征在于,在设置半透膜而使用的半透膜支撑体中,该半透膜支撑体是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,半透膜支撑体的断裂强度为300~1000kPa。
2.半透膜支撑体,其特征在于,在设置半透膜而使用的半透膜支撑体中,该半透膜支撑体是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,该半透膜支撑体的设置半透膜的涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度与作为相反侧的面的非涂布面的Bekk平滑度和75度镜面光泽度相比均高。
3.根据权利要求2所述的半透膜支撑体,其中,该半透膜支撑体的设置半透膜的涂布面的Bekk平滑度为1.0~51.0sec.,且涂布面:非涂布面的Bekk平滑度之比为1.3:1.0~1.1:1.0。
4.根据权利要求2或3所述的半透膜支撑体,其中,该半透膜支撑体的涂布面的MD方向的75度镜面光泽度为10~30%,CD方向的75度镜面光泽度为8~25%,涂布面:非涂布面的MD方向的光泽度之比为1.0:0.9~1.0:0.7。
5.半透膜支撑体,其特征在于,在设置半透膜而使用的半透膜支撑体中,该半透膜支撑体是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,该芯鞘型复合纤维中的聚丙烯的截面积(β)与聚乙烯的截面积(α)之比(β/α)大于45/55且为90/10以下。
6.根据权利要求5所述的半透膜支撑体,其中,以聚丙烯作为芯成分、以聚乙烯作为鞘成分、聚丙烯的截面积(β)与聚乙烯的截面积(α)之比(β/α)大于45/55且为90/10以下的芯鞘型复合纤维的含量为60~100质量%。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的半透膜支撑体,其特征在于,作为该芯鞘型复合纤维,含有平均纤维直径大于9μm且为11μm以下的芯鞘型复合纤维A,其含量为100质量%。
8.半透膜支撑体,其特征在于,
在设置半透膜而使用的半透膜支撑体中,该半透膜支撑体是含有以聚丙烯作为芯成分、且以聚乙烯作为鞘成分的芯鞘型复合纤维而得到的湿式无纺布,
作为该芯鞘型复合纤维,含有选自平均纤维直径大于9μm且为11μm以下的芯鞘型复合纤维A、平均纤维直径大于11μm且为15μm以下的芯鞘型复合纤维B和纤维直径大于15μm的芯鞘型复合纤维C中的1种以上的纤维,
含有芯鞘型复合纤维A和芯鞘型复合纤维B中的至少任一种纤维作为必须成分,
含有芯鞘型复合纤维A和芯鞘型复合纤维B的半透膜支撑体中的含有比率(A/B)以质量基准计为50/50~90/10,
含有芯鞘型复合纤维A和芯鞘型复合纤维C的半透膜支撑体中的含有比率(A/C)以质量基准计为40/60~80/20,
含有芯鞘型复合纤维B和芯鞘型复合纤维C的半透膜支撑体中的含有比率(B/C)以质量基准计为70/30~90/10,
含有芯鞘型复合纤维A、芯鞘型复合纤维B和芯鞘型复合纤维C的半透膜支撑体中的含有比率(A/B/C)以质量基准计为40/30/30~80/10/10。
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