JP2000317274A

JP2000317274A - ラテックスの限外濾過装置

Info

Publication number: JP2000317274A
Application number: JP11130625A
Authority: JP
Inventors: Saizo Hoshiyama; 才三星山; Akira Hatakeyama; 晶畠山; Munehisa Fujita; 宗久藤田
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd; Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Daicel Corp; Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的物性等が不安定なラテックスをその分
散状態を悪化させることなく送液でき、無機化合物塩等
の不純物を除去し、同時に高濃度化できるラテックスの
限外濾過装置を提供すること【解決手段】希釈水及び不純物を含むラテックスを限
外濾過膜モジュール内にポンプで連続的に且つ循環させ
ながら送液して通過させて、ラテックスの高濃度化及び
不純物除去を行うラテックスの限外濾過装置であって、
（１）希釈水及び界面活性剤液給液管をそれぞれ備えた
ラテックス貯槽、（２）該貯槽から限外濾過膜モジュー
ル内にラテックスを送液するダイヤフラム式ポンプ、
（３）限外濾過膜モジュール出口側に備えた開度調整バ
ルブ及び（４）限外濾過膜モジュールの透過水出口に備
えた透過水重量測定装置を有するラテックスの限外濾過
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はラテックスに含有さ
れている水を必要最少限度まで除去して高濃度化すると
ともに、無機化合物塩等の不純物を可及的に除去するこ
とのできるラテックスの限外濾過装置に関する。更に詳
しくは、ラテックスの限外濾過処理の際、含有される不
純物と同時に水も透過し、ラテックスの異常な高濃度化
に伴い、固形成分が限外濾過膜に蓄積することを補給水
により防止しつつ、不純物を可及的に減らし、同時に脱
水による高濃度化を図る効率的なラテックスの限外濾過
装置に関する。従って本発明は、物性が水に極めて近い
流体の不純物除去のような場合とは異なり、高濃度化す
れば分散状態が破壊され、凝集しやすいラテックスの脱
塩等の不純物除去及び水分除去による高濃度化を極めて
能率的に行う装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、限外濾過装置は一方では、精製を
要する水又は水と有機化合物の混合物等、粘度その他の
性状が水に近いものを対象とし、その不純物除去とか脱
水による濃縮処理に利用されている。このような流体を
扱う場合は、脱塩等の不純物除去及び高濃度化時に限外
濾過膜モジュール内での濾過膜の閉塞やモジュールへの
送液用ポンプのシール状態の悪化による液漏れ等の不都
合な問題はほとんど発生しない。

【０００３】限外濾過装置は他方では、ポリマー、各種
添加物等の微粒子が界面活性剤を介して水中に分散して
いるラテックス又は乳化物の脱水による高濃度化、不純
物の除去等のためにも広く使用されている。例えば、写
真感光材料を構成する各種の層を構成するためのポリマ
ーの水性ラテックス中の不純物（乳化重合反応時の未反
応無機化合物、副反応生成物、残存モノマー等）が写真
性能に悪影響を及ぼすことから、これらの除去に透析
法、イオン交換法、ミクロフィルター等の膜濾過法も試
みられたものの、限外濾過法が最も好ましいという知見
を得たこと（特開昭５９−１６６９４０号公報）、また
同様に写真感光材料を構成する各種の層に存在させる油
溶性写真用添加剤含有乳化物中の不純物（乳化時に使用
の有機溶媒、可溶性塩類等）も限外濾過法による精製に
より写真性能への悪影響を避けることに成功している
（特開昭６０−１５８４３７号公報）。

【０００４】しかし、上記ラテックスの場合も乳化物の
場合も共に界面活性剤を介した分散液であり、機械的安
定性に劣り、例えば高速攪拌、高い剪断力下又は高静圧
下の輸送時には分散状態が悪化しやすい傾向にあり、上
記限外濾過処理時にも特別な配慮が必要である。また、
該限外濾過処理時には水、場合によれば界面活性剤も同
時に透過し、ラテックスの高濃度化、界面活性剤の低濃
度化を招きやすく、そのために限外濾過膜表面にラテッ
クス分散質の分離から来る被覆層の形成が見られること
もあり、結果として連続的限外濾過処理が不可能になっ
てしまいかねない。

【０００５】次に、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴ
ム）のラテックスを例に挙げ、限外処理時の上記課題も
含め、他の問題点についても説明する。ＳＢＲのラテッ
クスのような流体を従来同様の限外濾過装置で脱塩等の
不純物除去及び高濃度化処理を行った場合、ラテックス
の機械的安定性の不良から、その凝集物がメカニカルシ
ールタイプのポンプのシール部に溜まり、シール不良と
なり、ポンプの液漏れという現象が発生しやすい。又、
脱塩による精製及び高濃度化が進むにつれて液粘度及び
チクソトロピー現象が増大しやすく、そのため限外濾過
膜モジュール内でのラテックス固形分の付着に基づく濾
過膜の閉塞が発生して、モジュールへの送液及び限外濾
過処理自体が不可能になるるという問題が発生すること
もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はこれ
らの問題の解決の要求に応えようとするものであり、機
械的物性の不安定なラテックスをその分散状態を悪化さ
せることなく送液でき、無機化合物塩等の不純物を除去
し、同時に高濃度化できる、ラテックスの限外濾過装置
を提供することを課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意研究をした結果、ラテックスの送液に
は特定のポンプが使用され、処理用ラテックス成分及び
限外濾過膜モジュール通過状態が絶えず特定の状態に保
たれる装置を使用することにより、不純物の除去及び高
濃度化が効率的に行える知見を得、本発明を完成した。
本発明の要旨は以下の通りである。第１の発明は、ラテ
ックス貯槽から希釈水及び不純物を含むラテックスを限
外濾過膜モジュール内にポンプで連続的に送液し、循環
させながら通過させ、ラテックスの高濃度化及び不純物
除去を行うラテックスの限外濾過装置であって、（１）
希釈水及び界面活性剤液を個別に又は混合して供給する
給液管を備えたラテックス貯槽、（２）該貯槽から限外
濾過膜モジュール内にラテックスを送液するダイヤフラ
ム式ポンプ、（３）限外濾過膜モジュール出口側に備え
た開度調整バルブ及び（４）限外濾過膜モジュールの透
過水出口に備えた透過水重量測定装置を有するラテック
スの限外濾過装置に関する。第２の発明は、限外濾過膜
モジュールが中空糸型である上記第１の発明に記載のラ
テックスの限外濾過装置に関する。第３の発明は、ラテ
ックスの不純物除去がラテックスに含まれる無機塩類の
除去である上記第１又は第２の発明に記載のラテックス
の限外濾過装置に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係るラテック
スの限外濾過装置のフローの一例の概略図であり、ラテ
ックス貯槽１から送り出された限外濾過処理用ラテック
スは、ダイヤフラム式送液ポンプ２にて限外濾過装置の
中空糸型モジュール３に送液され、限外濾過処理に付さ
れる。ラテックスは中空糸型モジュールの限外濾過膜を
通じて不純物が膜外に除去され、同時に水成分、場合に
よってはラテックス形成用界面活性剤も透過してラテッ
クスは高純度化され、同時に濃縮される。不純物を含
み、界面活性剤も含むことのあるこの透過水は透過水重
量測定部４に送られて計量され、必要に応じて貯槽に送
られ又は処分される。

【０００９】上記限外濾過膜モジュールは中空糸型の場
合について説明したが、本発明に係るモジュールは中空
糸型に限定されるものではなくて、従来公知の平膜型、
チューブ型、スパイラルラウンド型、プリーツ型等のい
ずれでも使用できるが、濾過面積が大きく、濾過が均一
に行れやすく、逆洗も容易な中空糸型が最も好ましい。

【００１０】又、ＳＢＲ等のラテックスの場合、濾過膜
の分画分子量としては約５００〜５００，０００が適当
であり、好ましくは１，０００〜１００，０００であ
り、５，０００〜５０，０００が更に好ましい。本発明
に使用される限外濾過膜の材質としては、特に限定され
るものではないが、再生セルロース、酢酸セルロース等
のセルロースエステル系ポリマー、アクリロニトリル系
共重合体、ポリスルホン、ポリアミド、塩化ビニル−酢
酸ビニル共重合体等の塩化ビニル系共重合体、ポリフェ
ニレンオキシド、ポリオール、ポリビニルアルコール、
ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリビ
ニルピリジン、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリア
クリル酸、ポリアクリル酸エステル等が挙げられる。従
って、不純物の除去のための循環濾過にあたっては４０
重量％前後に調整して行うことが好ましい。

【００１１】本発明においては、上記送液ポンプに従来
使用されることのなかったダイヤフラム式送液ポンプを
使用する。これは、前記のごとく機械的物性の不安定な
ＳＢＲラテックスのような流体を大きな剪断力を与える
ことなく送液できるため、ポンプ内にラテックスの凝集
物が発生せず、該ポンプのシール部分に詰まってシール
不良となることもなく、異物の混入や液漏れという現象
も殆ど発生しないからである。

【００１２】次に、限外濾過膜モジュール３を通ったラ
テックス液は水等を補給することのできるラテックス貯
槽１へ繰り返し戻させるが、このように処理液をラテッ
クス貯槽を介して循環させる理由は、通常は不純物の透
過速度よりも透過水、界面活性剤の透過が速いために、
不純物が充分除去されない状態で高濃度化し、不純物を
可及的に減らすことができなくなるからである。即ち、
ラテックスの限外濾過膜モジュールの１回の通過で終了
させる限外濾過操作条件を採ると、所期の目的を達成す
ることができない。このように処理液をラテックス貯槽
を介して循環させ、希釈水（補給水）を供給しながら濾
過することにより、不純物を効率よく除去することがで
きる。なお、上記補給水はラテックスの安定性維持の上
で、又はラテックスのイオン性の種類に左右されないよ
うにイオン交換水の使用が特に好ましい。

【００１３】モジュール３に供給されるラテックスは、
ダイヤフラム式送液ポンプ２とモジュール３との間に設
置された流量計７でその量が計測されつつ、限外濾過処
理に付される。ここで脱塩等の不純物除去及び濃縮処理
の運転状況は、流量計７で計測される循環液流量及び透
過水重量測定部４により計測される脱塩度合いと透過水
の排出速度により判断されるが、該流量計７で計測され
る量は、流量計の上流側に設置された入口圧力計５及び
モジュール３の下流側に設置された出口圧力計６の値の
管理により決定される。しかも、両圧力計の値の調節は
上記出口圧力計６の下流に設置された開度調整バルブ８
の調整により行われる。

【００１４】限外濾過膜モジュール３を通ったラテック
スは、脱塩等と同時に水及び界面活性剤の透過による濃
縮及び乳化剤濃度の低下が起こるため、粘度の上昇、固
体成分の分散性低下による分離等ラテックスの安定度が
低下し、同時に限外濾過膜面への分散質の蓄積、透過孔
の閉塞に至る危険性が高い。そこで、ラテックス貯槽１
へ戻った処理液には、補給水が給水槽１０から送液ポン
プ１２を使用して給水管１４を通って補給され、粘度の
低下処理をして再度限外濾過処理に付される。補給水の
量の調節は、前記透過水量重量測定部４により計測され
た透過水量を考慮して行われる。

【００１５】一方、ラテックスを形成する界面活性剤の
一部は、限外濾過膜モジュールを通過する際に、不純
物、水分等と共に透過するものもあり、限外濾過処理を
繰り返すと順次減少し、ラテックスの不安定化を招く。
従って、この点を考慮し、上記補給水と共に、界面活性
剤液貯槽９から界面活性剤液が送液ポンプ１１を使用し
て給液管１３を経てラテックス貯槽１に添加される。も
っとも、ラテックス貯槽１への上記給水及び界面活性剤
液の給液を個別に行わず、ラテックス貯槽に入る前に合
流させて給液することを排除するものではないばかり
か、好ましい態様とも言える。

【００１６】上述した濾過処理装置を使用してラテック
ス液を循環且つ連続的に処理することにより、送液ポン
プのシール漏洩の問題も発生することなく、又ラテック
ス貯槽内のラテックスは、その無機化合物等の不純物が
順次減少し、最終的には水の補給及び界面活性剤液の添
加を止めることにより高濃度、高純度のラテックスの製
品を得ることができる。従って、この装置を使用すれば
従来の限外濾過、例えば前記写真感光材料の製造時の限
外濾過もより効果的に行われることが期待できる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明に係る装置を使用した実施例を
説明する。（実施例１）固形分４３重量％、乳化用界面活性剤とし
てドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム
水溶液を使用し、濾過除去すべき不純物として塩化物イ
オン８０ｐｐｍ、アンモニウムイオン４００ｐｐｍを含
有するＳＢＲラテックス液をイオン交換水により３０重
量％液に希釈し、図１のフローを有し、膜面積１．２ｍ
²、中空糸内径１．０ｍｍ、分画分子量３０，０００、
バッチサイズ４０ｋｇの限外濾過装置を使用し、循環液
量を約４ｍ³／ｈｒに設定し、ラテックス貯槽にはイオ
ン交換水を４．８ｋｇ／ｈｒ、４５重量％の界面活性剤
液を０．０４２ｋｇ／ｈｒで供給しつつ６時間処理を行
ったが、送液用のダイヤフラム式ポンプには液漏れその
他の異常は見られず、又循環水量は殆ど変わりなく推移
した。得られたラテックス精製品は３８重量％であっ
た。又、不純物の塩化物イオンおよびアンモニウムイオ
ンはそれぞれ３６ｐｐｍ、２０ｐｐｍと半分以下に低減
できた。

【００１８】（実施例２）固形分４３重量％、乳化用界
面活性剤としてドデシルジフェニルエーテルジスルホン
酸ナトリウム水溶液を使用し、濾過除去すべき不純物と
して塩化物イオン８０ｐｐｍ、アンモニウムイオン４０
０ｐｐｍを含有するＳＢＲラテックス液を純水により３
０重量％液に希釈し、図１のフローを有し、膜面積１．
２ｍ²、中空糸内径１．０ｍｍ、分画分子量３０，００
０、バッチサイズ８０ｋｇの限外濾過装置を使用し、循
環液量を約３ｍ³／ｈｒに設定し、ラテックス貯槽には
イオン交換水を１１ｋｇ／ｈｒ、４５重量％の界面活性
剤液を０．０５５ｋｇ／ｈｒを供給しつつ５時間処理を
行ったが、送液用のダイヤフラム式ポンプには液漏れそ
の他の異常は見られず、又循環水量は殆ど変わりなく推
移した。得られたラテックス精製品は３７重量％であっ
た。又、不純物の塩化物イオン、アンモニウムイオンは
検量できない程度まで除去されていた。

【００１９】

【発明の効果】次に本発明に係る装置を使用した場合の
効果について述べる。第一に、機械的特性が不安定なラ
テックスを、送液ポンプからの液漏れを発生させずに限
外濾過膜モジュールに供給できる。第二に、ラテックス
の限外濾過処理時に、水成分不足等から来る不安定化を
効果的に解消して、安定性を確保することができる手段
として、限外濾過処理用として待機しているラテックス
に水及び界面活性剤を適宜供給する装置が設置されてい
るので、ラテックスの安定性を失うことはない。第三
に、本発明に係る装置は、従来の装置で起こる濾過処理
進行時の膜モジュール内ラテックスの付着、閉塞及び濾
過処理不能の現象が全く見られず、脱塩処理された高濃
度のラテックス液を得ることができる。第四に、この装
置を使用すれば、例えば従来の写真感光材料の製造時の
限外濾過もより効果的に行い得ることが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るラテックスの限外濾過装置のフ
ローの一例の概略図。

【符号の説明】

１ラテックス貯槽２ダイアフラム式送液ポンプ３限外濾過膜モジュール４透過水重量測定部５入口圧力計６出口圧力計７流量計８開度調整バルブ９界面活性剤液槽１０給水槽１１界面活性剤液送液ポンプ１２補給水送液ポンプ１３界面活性剤液給液管１４給水管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田宗久神奈川県南足柄市中沼210番地富士写真フイルム株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA06 HA02 HA18 JA54A JA64A KA63 KC03 KE01P KE02P KE03P KE04P KE07P KE09P KE12P KE14P KE22Q MA01 MA33 MB05 MC12 MC18 MC22 MC24 MC27 MC32 MC33 MC36 MC37 MC39 MC40 MC46 MC48 MC49 MC54 MC58 MC62 PA01 PA03 PB15 PB20 PB28 PC80 4F070 AA08 CA20 CB03 CB13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラテックス貯槽から希釈水及び不純物を
含むラテックスを限外濾過膜モジュール内にポンプで連
続的に送液し、循環させながら通過させ、ラテックスの
高濃度化及び不純物除去を行うラテックスの限外濾過装
置であって、（１）希釈水及び界面活性剤液を個別に又
は混合して供給する給液管を備えたラテックス貯槽、
（２）該貯槽から限外濾過膜モジュール内にラテックス
を送液するダイヤフラム式ポンプ、（３）限外濾過膜モ
ジュール出口側に備えた開度調整バルブ及び（４）限外
濾過膜モジュールの透過水出口に備えた透過水重量測定
装置を有することを特徴とするラテックスの限外濾過装
置。
【請求項２】限外濾過膜モジュールが中空糸型である
請求項１記載のラテックスの限外濾過装置。
【請求項３】ラテックスの不純物除去がラテックスに
含まれる無機塩類の除去である請求項１又は２記載のラ
テックスの限外濾過装置。