JP2000042385A - シート状分離膜の製造法 - Google Patents

シート状分離膜の製造法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分離性能のバラツキが少ないシート状分離膜
を安定して連続的に且つ安価に製造することができる。 【解決手段】 本発明は、回転するバッキングロールの
外周により支持、搬送される多孔性基材上に製膜溶液を
塗布し、該多孔性基材を凝固液にて処理する分離膜の湿
式製膜法において、バッキングロールに支持され移動す
る多孔性基材上に、良溶媒にポリマーを溶解した製膜溶
液を第1コータで塗布し、次いで凝固液を第2コータで
塗布した後、溶媒を水洗・除去することを特徴とするシ
ート状分離膜の製造法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明はシート状分離膜の製造法に
関する。さらに詳しくは、本発明は限外濾過膜及び精密
濾過膜などの多孔性分離膜、あるいは逆浸透膜の支持膜
などとして好適に用いることのできるシート状分離膜の
製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】限外濾過膜や精密濾過膜などの分離膜
は、超純水の製造、医薬品や食品工業における精製、濃
縮、除菌、工業排水及び生活廃水の処理など様々な分野
で広く用いられている。これらの分離膜には、管状、中
空糸状、シート状等の種々の形状のものがある。これら
のうち、織布や不織布などの多孔性基材により補強した
シート状分離膜は、膜素材自身の強度が低くても製膜が
できるため、セルロースアセテート、ポリスルホン、ポ
リアクリロニトリル、エチレン・ビニルアルコール共重
合体、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド等の種
々の膜素材を用いたシート状分離膜(多孔性分離膜)が製
造され、スパイラル型、プレート&フレーム型、回転平
膜型などのモジュールに組み込まれ広い分野で利用され
ている。また、このようにして得られた多孔性分離膜を
支持膜とする逆浸透膜も広く用いられている。
【0003】前記シート状分離膜は、通常、湿式法又は
乾湿式法と言われる製膜法により製造される。すなわ
ち、所定のポリマーを溶媒に溶解し、所望により非溶媒
や膨潤剤など添加剤を加えた溶液を多孔性基材上に塗布
又は含浸する。ついで必要に応じて空気中で溶媒の一部
を蒸発させると同時に雰囲気中の水分により液膜表面に
ミクロ相分離を起こさせ、さらに水中に浸漬することに
よってシート状分離膜が得られる。
【0004】しかしながら、長時間製膜を行う場合、液
膜からの脱溶媒により凝固液中の溶媒濃度が徐々に上昇
するため分離膜性能が製膜長さ方向で変化することがあ
る。このような問題は大量の凝固液を用いることにより
解消し得るが、凝固液からの溶媒の回収が困難であった
り、凝固液の廃液処理コストが増大する。また、従来の
分離膜は、基材の多孔度や製膜溶液の粘度によっては膜
の両側、すなわち、膜表面及び、基材と膜との界面又は
基材の裏側に浸出した液膜面に緻密層が形成され、濾過
抵抗が大きく好ましくない場合がある。このような問題
を解決するため、従来、種々の検討がなされてはいるが
いまだ充分な結果は得られていない。
【0005】
【発明の目的及び概要】本発明の目的は、このような従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、分離性能
にバラツキの少ないシート状分離膜を工業的に安価に製
造する方法及びその製造装置を提供することにある。本
発明者はかかる課題を解決するために鋭意検討を重ねた
結果、基材上に製膜溶液を塗布後、凝固浴槽に浸漬する
替わりに凝固液を液膜上に均一塗布することにより極め
て分離性能のバラツキの少ないシート状分離膜を安定し
て製造できるとの知見を得て本発明を完成するに至っ
た。
【0006】すなわち、本発明は、回転するバッキング
ロールの外周により支持、搬送される多孔性基材上に製
膜溶液を塗布し、該多孔性基材を凝固液にて処理する分
離膜の湿式製膜法において、バッキングロールに支持さ
れ移動する多孔性基材上に、良溶媒にポリマーを溶解し
た製膜溶液を第1コータで塗布し、次いで凝固液を第2
コータで塗布した後、溶媒を水洗・除去することを特徴
とするシート状分離膜の製造法を提供するものである。
【0007】
【発明の詳細な開示】以下に本発明を図面を参照しなが
ら詳細を説明する。図1は本発明のシート状分離膜の製
造に用いる製造装置の一具体例を示す概略図である。多
孔性基材1は基材巻出部2より巻き出され、搬送ロール
3、4、5を経て、回転する第1バッキングロール6に
送られる。ここで多孔性基材としては、従来、分離膜の
補強材として用いられている公知の織布や不織布がいず
れも用いられてよい。多孔性基材1は第1バッキングロ
ール6の回転に伴い、その外周面に支持されつつ移動す
る。第1バッキングロール6の側方には、多孔性基材1
の外面に製膜溶液を吐出する第1コータ7が配置され、
製膜溶液が塗布される。かかる製膜溶液としては、従
来、分離膜の製造に公知のポリマーをその良溶媒に溶解
したものであってよい。第1コータ7により製膜溶液が
供給され表面に液膜が形成された多孔性基材1は、つぎ
に第2バッキングロール8に送られる。
【0008】一方、第1バッキングロール6は、多孔性
基材1が離れた後、後方(回転下流側)に設置されたクリ
ーニングドクター9に向け回転移動する。クリーニング
ドクター9により、多孔性基材1の裏面に浸出して第1
バッキングロール6の表面に付着凝固した製膜溶液が除
去される。このようにして表面が清浄化された第1バッ
キングロール6表面は再び多孔性基材1との接触部に回
転移動し多孔性基材1を保持し、再度第1コータ7を設
けた塗布部に回転移動する。
【0009】第2バッキングロール8に送られた多孔性
基材1はバッキングロールの回転に伴い、その外周面に
支持されつつ移動する。第2バッキングロール8の下方
には、先に多孔性基材1外面に形成された製膜溶液の液
膜上に凝固液を吐出する第2コータ10が配置され、凝
固液が塗布され脱溶媒、凝固を生じて膜が形成される。
つぎに、この多孔性基材は、水洗槽11に導入されて残
留溶媒が水洗除去され、最後に巻き取り部12で巻き取
りが行われる。
【0010】本発明に用いられる第1コータ(製膜溶液
塗布用)としては、一般的湿式製膜では塗布厚が100
〜200μm、製膜溶液の粘度が概ね1〜300ポイズ
であることから厚膜塗布に適し、中高粘度用のコータが
好ましい。また、湿式製膜用の製膜溶液は雰囲気湿度の
影響でゲル化しやすいものが多く、特にポリスルホンを
溶解した製膜用液は極めてゲル化しやすいため空気との
接触が少ないコーティング方法が好ましい。
【0011】本発明に用いられる第1コータとしては、
ファウンテンコータ、リップコータ、スロットルダイコ
−タなどのダイコータが特に好ましく、コンマコータ、
マイクロバーコータ等のバーコータが次いで好ましい。
【0012】また、第2コータとしては、ボトム方式の
ダイコータの一種であるビードコータが特に好ましい。
かかるコータはリップ開度が比較的大きく、安定したビ
ードが形成される。凝固液は一般に水または水と他の溶
媒との混合溶液であることが多く、比較的低粘度であ
り、また、液膜上に凝固液を塗布するため非接触方式の
できるだけ液膜を乱さないように配慮する必要がある。
【0013】
【実施例】以下に本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。
【0014】[実施例1]ポリスルホン16.5重量部(ア
モコ社製、P3500)を、ジメチルホルムアミド83.5重
量部に加えて加熱(80℃)、溶解し、ついで濾過、脱泡
して製膜溶液を調製した。多孔性基材としてポリエステ
ル製不織布(坪量70g/m2、厚み100μm、幅50
0mm)を用いた。この製膜溶液を図1に示す製膜装置
及び図2のファウンテンコータを用い、スリット幅0.
3mm、塗布厚130μm、幅450mm、製膜速度1
0m/分にて前記不織布に塗布した。ついで、不織布上
にビードコータ(スリット幅2mm、コータギャップ
0.5mm、幅450mm)により25℃の純水を30
0mL/m2塗布し液膜を凝固させた。ついで水洗槽に
導入して膜中の残留溶媒を水洗、除去し、巻き取り部で
巻き取りシート状分離膜(厚み150μm)を得た。この
膜の膜面には肉眼で観察しうる欠陥は全くなく、極めて
良好な膜面状態であった。この膜の純水透過水量を圧力
2kgf/cm2の条件で測定したところ、35m3/m2・日
であった。さらに、平均分子量2万のポリエチレングリ
コールの阻止率を原液濃度0.5%、圧力2kgf/cm2
条件で測定したところ、阻止率87%であった。また、
前記条件で連続約2000mの製膜を行ったが、前記膜性能
は製膜の初期から終期にわたり変動なく維持されてお
り、安定して連続製膜できることが確認できた。
【0015】[実施例2]実施例1において、凝固液を純
水の代わりに70重量%のジメチルホルムアミド水溶液
とした以外は実施例1と同様にして厚み150μmのシ
ート状分離膜を得た。この膜の純水透過水量及び平均分
子量2万のポリエチレングリコールの阻止率を前記と同
条件にて測定したところ、43m3/m2・日及び30%
であった。以上のごとく本発明の方法によれば、同じ製
膜溶液を用いて凝固液の種類を替えるだけで分離性能の
異なる膜を容易に製造することができる。
【0016】[比較例1]実施例1において、凝固水をビ
ードコータで塗布する代わりに凝固水槽に浸漬すること
により凝固させた以外は実施例1と同様にして厚み15
0μmのシート状分離膜を得た。この膜の阻止率は89
%であり、実施例1で得た膜とほぼ同等であった。しか
しながら、純水透過水量は26m3/m2・日と実施例1
で得た膜より遥かに低かった。これは凝固水槽で液膜の
両側から凝固したことにより膜の両側に緻密層が形成さ
れたためと推定される。
【0017】
【発明の効果】本発明のシート状分離膿の製造方法によ
れば、分離性能のバラツキが極めて少ないシート状分離
膜を安定して連続的に且つ安価に製造することができ
る。また、同じ製膜溶液を用いても凝固液の種類や組成
を変えることによって、分離性能の異なるシート状分離
膜を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシート状分離膜の製造法に用いる製膜
装置の一具体例を示す概略図である。
【符号の説明】
1:多孔性基材 2:基材巻出部 3,4,5:搬送ロール 6:第1バッキングロール 7:第1コータ 8:第2バッキングロール 9:クリーニングドクター 10:第2コータ 11:水洗槽 12:巻き取り部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転するバッキングロールの外周により
    支持、搬送される多孔性基材上に製膜溶液を塗布し、該
    多孔性基材を凝固液にて処理する分離膜の湿式製膜法に
    おいて、バッキングロールに支持され移動する多孔性基
    材上に、良溶媒にポリマーを溶解した製膜溶液を第1コ
    ータで塗布し、次いで凝固液を第2コータで塗布した
    後、溶媒を水洗・除去することを特徴とするシート状分
    離膜の製造法。
  2. 【請求項2】 第1コータがダイコータ又はバーコータ
    であり、第2のコータがボトム型のダイコータである請
    求項1の製造法。
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