JP2002095937A - 半透膜支持体およびその製造方法 - Google Patents
半透膜支持体およびその製造方法Info
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Abstract
持体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 半透膜支持体は、合成樹脂細繊維から選
ばれる主体繊維とバインダー繊維とからなり、抄紙後加
熱加圧処理して製造される不織布であって、抄紙流れ方
向と幅方向の引張強度比が2:1〜1:1にあることを
特徴とする。この半透膜支持体は、半透膜形成時の幅方
向湾曲防止性能を有する。
Description
びその製造方法に関するものである。
織布と低密度の不織布とを積層した二重構造の支持体が
提案されている(特開昭60−238103号公報、特
開平5−35009号公報)。他方、製造方法を簡略化
し、製造コストを低減するために1層構造の支持体の提
案もある(特開平10−225630号公報)。
造では二重構造と同様の作用効果を期待することは難し
く、他方、二重構造を含む多層構造の支持体の製造はコ
スト高である。そのため、1層構造で表裏面の表面粗さ
に一定の差を設けて所定の濾過抵抗を確保しようとする
製造方法がコスト上望まれるが、その1面に半透膜液を
塗布した際に支持体が幅方向に湾曲し、その後ロール搬
送により凝固・洗浄槽で処理する際に支障となり、結果
として不均一な半透膜が製造される原因となる。
軽減されることに着目し、鋭意研究の結果、その主たる
原因が支持体の抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比が
2:1以上に掛け離れることに起因し、支持体に半透膜
液を塗布した際に、幅方向に湾曲し、その後ロール搬送
により凝固・洗浄槽で処理する際に支障となることを見
出した。かかる引張強度比が大きいことによる半透膜液
を塗布した際の支持体の幅方向の湾曲は坪量を増加させ
ることである程度抑制できるが、坪量を増加させるとコ
ストが高くなるし、また厚みが厚くなることによって一
定容積内の膜面積が低減してしまうという問題を招来す
る。したがって、本発明の目的は原紙から半透膜を製造
する際に支障のない支持体及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
維から選ばれる主体繊維とバインダー繊維とからなり、
抄紙後加熱加圧処理して製造される不織布であって、抄
紙流れ方向と幅方向の引張強度比が2:1〜1:1にあ
ることを特徴とする半透膜支持体を提供することにあ
り、半透膜形成時の幅方向湾曲防止性能を有する。本発
明によれば、平均単繊維繊度が0.6〜8.9デシテッ
クスのポリエステル繊維からなる主体繊維とバインダー
繊維とからなり、抄紙後加熱加圧処理して製造される不
織布であって、通気度0.5から7.0cc/cm2/
秒でかつ平均ポアサイズ5〜15μmの範囲にある半透
膜用の支持体としての物性を実現しても抄紙流れ方向と
幅方向の引張強度比が2:1以下に設定できることによ
り、半透膜形成におけるロール搬送時の幅方向湾曲が許
容できる範囲に制限できる結果、品質精度を向上させる
ことができる。抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比が
1.5:1以下にある場合はより好ましい。半透膜支持
体の通気度が0.5cc/cm2/秒以下である場合、
また平均ポアサイズが5μm以下である場合は、半透膜
液の半透膜支持体への浸透が妨げられて、投錨効果によ
る半透膜と半透膜支持体との接着強度を低下させるとい
う問題が生じやすい。逆に半透膜支持体の通気度が7.
0cc/cm2/秒以上である場合、また平均ポアサイ
ズが15μm以上である場合は、半透膜液の半透膜支持
体への浸透が多すぎて、部分的に半透膜液が裏抜けする
という問題が生じやすくなる。
8.9デシテックスのポリエステル繊維からなる主体繊
維と平均単繊維繊度が0.6〜8.9デシテックスのポ
リエステル繊維からなるバインダー繊維とを混合比20
対80〜70対30の割合で分散混合する工程と、上記
分散混合液を傾斜金網上で抄紙するにあたり、上記分散
混合液の水流速度と傾斜金網の抄紙速度を最終支持体の
抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比が2:1〜1:1に
なるように調整しつつ抄紙する工程と、抄紙された原紙
を乾燥後支持体表裏面の表面粗さが裏面粗さに対し15
%以上大きくなるように加熱加圧処理する工程とを備え
る半透膜支持体の製造方法により製造するのが好まし
い。
単繊維繊度が0.6〜8.9デシテックスの合成樹脂細
繊維から選ばれる主体繊維とバインダー繊維とからな
り、抄紙後加熱加圧処理して製造される不織布であっ
て、抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比が2:1〜1:
1にある半透膜支持体を使用すれば、その少なくとも一
面に半透膜液を塗布しても、その支持体を幅方向に湾曲
させずロール搬送して、支障なく凝固洗浄槽で処理する
ことができ、品質精度に優れる半透膜を製造することが
できる。好ましくは支持体は通気度0.5から7.0c
c/cm2/秒でかつ平均ポアサイズ5〜15μmの範
囲にある物性を備えるのがよい。
基づき詳細に説明する。本発明の支持体製造工程は抄紙
工程(A)と加工工程(B)とからなり、逆浸透膜等の半透
膜を製造するにあたっては、上記支持体を用いて半透膜
を製造する製膜工程(C)とかかる半透膜上にスキン層を
形成し、最終RO膜とする仕上げ工程(D)とからなる。
形成する主体繊維:合成樹脂細繊維からなる主体繊維と
しては、ポリエステル繊維が好ましく用いられ、その平
均単繊維繊度は、好ましくは0.6〜8.9デシテック
ス、より好ましくは0.6〜6.7デシテックスのもの
が用いられる。平均単繊維繊度が0.6デシテックス以
下であると、半透膜支持体の通気度が0.5cc/cm
2/秒以下になりやすく、また平均ポアサイズが5μm
以下になりなすくなる。逆に、平均単繊維繊度が8.9
デシテックス以上であると、半透膜支持体の通気度が
7.00cc/cm2/秒以上になりやすく、また平均
ポアサイズが15μm以上になりやすくなる。
持体用の不織布は、好ましくは、主体繊維とバインダー
繊維を混合して製造される。不織布は、バインダー繊維
を混合しないで製造することもできる。ただ、バインダ
ー繊維を混合してなる不織布は、熱圧加工するとバイン
ダー繊維が繊維の交点を溶着することで強度が向上し、
表面も平滑になることより、半透膜支持体用としてより
好ましくなる。バインダー繊維としては、ポリエステル
繊維、ポリオレフィン繊維、ナイロン繊維、アラミド繊
維、ポリフェニレンサルファイド繊維等の熱可塑性繊維
を使用することができる。その中でも、ポリエステル系
バインダー繊維を使用するのが、機械的強度、熱加工適
性、コスト等の総合的な見地から最適である。ポリエス
テル系バインダー繊維としては、低融点ポリエステル繊
維あるいは未延伸ポリエステル繊維等を使用することが
できる。ポリエステル系バインダー繊維の融点又はガラ
ス転移点は、主体繊維のそれよりも低温で、120〜2
60℃の範囲であることが好ましい。バインダー繊維の
混合量は、主体繊維の結合度を考慮して決められるのが
よい。好ましくは20〜80重量%、さらに好ましくは
30〜70重量%とするのがよい。バインダー繊維の混
合量が少なすぎる場合には、強度が弱く、表面も平滑に
なりにくくなる。また、バインダー繊維の混合量が多す
ぎる場合には、コストも高くなり、目標とする通気度が
得られにくくなる。
で乾式、湿式等の各種製法で製造される。しかし、全体
的に均一な不織布が得られることより、湿式法が好まし
く用いられる。湿式法では、まず主体繊維とバインダー
繊維を均一に水中に分散させ、その後スクリーン(異
物、塊等除去)等の工程を通り、最終の繊維濃度を0.
01〜0.50重量%濃度に調整され、抄造される。ま
た、より均一な不織布を得るために、工程中で分散助
剤、消泡剤、親水剤、帯電防止剤等の薬品を添加する場
合もある。
のシートとして製造する。ただし、湿式で複数枚のシー
トを製造して、これを積層することもできる。複数枚の
シートを積層して湿式で製造される不織布は、より均一
にできる特長がある。
向と幅方向の引張強度比が2:1〜1:1の範囲である
ので、抄紙工程でそうなるように調整しなければならな
い。引張強度比を上記のように調整するには、傾斜金網
上で抄紙するのが適している。原料分散混合液の濃度,
水流速度,傾斜金網のワイヤーの速度,傾斜の角度等を
調整することにより、引張強度比を上記のように調整す
ることが出来る。
織布を加熱加圧処理して、半透膜支持体となる。加熱加
圧処理工程を下記に説明するが、本発明は下記のものに
特定しない。不織布は2本のロールに挟んで移送され、
連続的に加熱加圧される。2本のロールは、一方あるい
は両方を熱ロールとして、熱ロールの表面温度と、ロー
ルの挟着力と、不織布の移送速度、すなわち、押圧時間
を調節して加熱加圧する程度を制御する。熱ロールの表
面温度は、好ましくは150〜260℃、より好ましく
は200〜240℃、ロールの挟着力は、好ましくは2
0〜180kg/cm、より好ましくは40〜150k
g/cm、不織布の移送速度は、好ましくは10〜10
0m/min、より好ましくは20〜60m/minで
加熱加圧される。 また、移送される不織布は、一層で
あっても、一種類複数層であっても、数種類複数層であ
っても構わない。また、一度加熱加圧加工したものと加
工前の不織布を重ねて加熱加圧加工して貼り合わせても
よい。要求される半透膜支持体の仕様により、熱ロール
の表面温度とロールの挟着力と不織布の移送速度を調整
する。半透膜支持体の表裏面の中心線平均粗さを15%
以上大きくするには、表裏面の加工条件を変える必要が
ある。熱ロールの表面温度とロールの挟着力が高く、不
織布の移送温度が遅い場合には、熱の入りが強くなり、
逆に熱ロールの表面温度とロールの挟着力が低く、不織
布の移送速度が速い場合には、熱の入りが弱くなる。上
記の条件を上手く調整することと、抄紙工程で使用する
原料繊維の太さ、配合率を調整することで、表裏面の中
心線平均粗さが15%以上大きい半透膜支持体を得るこ
とができる。
支持体の一面に半透膜液を塗布する工程の一例を説明す
る。図1製膜工程(C)のように、支持体をドラムに沿
って回転させながら、上面に半透膜液を膜状に付着させ
る。半透膜液はドラムの上方に配設されたホッパーに充
填している。ホッパーは支持体との境界から半透膜液が
漏れないように、下端を支持体の表面に接近させてい
る。支持体に塗布した半透膜液を硬化させるために、ド
ラムに沿って支持体を凝固槽に導入する。凝固槽に導入
された支持体は、ドラムから離れて、凝固槽に浸漬され
る。半透膜液には、例えばポリスルフォンを約16.5
重量%の濃度で、N,N−ジメチルホルムアミド(DM
F)に溶解したものが使用できる。この半透膜液は水に
接触すると、ポリスルフォンがゲル化して固まる性質を
持つため、水を入れた凝固槽に浸漬してゲル化させる。
その後、凝固槽を通過した支持体は洗浄槽に浸漬し、残
留しているDMFを洗浄しながら凝固させる。以上のよ
うにして、支持体の表面に20〜100μmのポリスル
フォン層を設ける。この工程の際に、支持体の抄紙流れ
方向と幅方向の引張強度比が大きければ、半透膜形成時
に幅方向に湾曲しやすく、上手くロール搬送出来なくな
る。本発明の支持体のように、抄紙流れ方向と幅方向の
引張強度比が2:1〜1:1の範囲であれば、幅方向の
湾曲をロール搬送に支障をきたさない許容範囲に押さえ
ることが出来る。その後、半透膜の表面に活性層(スキ
ン層)をコーティングする。活性層には用途に応じて、
酢酸セルロース等のセルロース系,ポリアミド系,ポリ
イミド系等が使用される。活性層は、半透膜よりも薄く
付着される。一般的に、活性層をコーティングする前の
段階の半透膜が精密濾過膜、限外濾過膜と言われ、活性
層をコーティングした段階の半透膜がナノ濾過膜、逆浸
透膜と言われる。用途としては、造水、酪農、食品、医
薬、化学、原子力工業、染色加工業等、多分野に多種用
途があり、各々の半透膜の支持体として使用することが
できる。
体的に説明するが、本発明はそれにより何ら限定されな
い。以下の例の物性は次のようにして求めた。また、以
下の例において、%は特に断らない限り、重量%を意味
する。 《坪量》JIS P 8124に準拠して測定した。 《厚さ》JIS P 8118に準拠して測定した。 《引張強度比》JIS P 8113に準拠して引張強
度を測定し、引張強度の縦方向(抄紙流れ方向)と横方
向(抄紙幅方向)を求めて、縦方向/横方向により算出
した。 《通気度》JIS L 1096に準拠して、フラジー
ル形試験機を用いて、通気度を測定した。 《表面粗さ》JIS B 0601に準拠して測定し
た。 《ポアサイズ》バブルポイント法(ASTM F316
−86,JIS K3832)に準拠して測定した。支
持体におけるポアサイズ(平均孔径)の大小は、通気度
が同水準のときに、細かい孔の数が多いか否かの指標と
なる。
テックスと3.3デシテックスで、繊維長が5mmの延
伸ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維60%、
1.2デシテックスで5mmの未延伸PET繊維40%
を、チェスト内で水中に充分分散させて、繊維濃度0.
05%の水性スラリーを調整し、これを傾斜金網抄紙機
に送り、抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比を調整しな
がら繊維が立体的に集合してなる不織布を抄造した(坪
量68g/m2)。得られた不織布を、加熱金属ロール
と弾性ロールの組み合わせのカレンダー装置を用いて、
温度225℃、圧力60kg/cm、スピード25m/
minの条件で、両面加工した。得られた支持体の物性
は、表1に示す。
性スラリーを調整し、これを円網抄紙機で抄造した(坪
量68g/m2)。カレンダー加工も実施例1と同条件
で行った。
で、繊維が立体的に集合してなる不織布A(坪量34g
/m2)を抄造した。次に3.3デシテックスで5mm
の延伸PET繊維60%、1.2デシテックスで5mm
の未延伸PET繊維40%を実施例1と同条件で、繊維
が立体的に集合してなる不織布B(坪量34g/m2)
を抄造した。繊維が立体的に集合してなる不織布Aを、
実施例1と同様のカレンダー装置を用いて、温度220
℃、圧力100kg/cm、スピード50m/minの
条件で、加工した。次に繊維が立体的に集合してなる不
織布Bと、上記の加工した繊維が立体的に集合してなる
不織布Aとを重ね合わせて、温度230℃、圧力130
kg/cm、スピード40m/minの条件で、加工し
た。
性スラリーを調整し、これを円網抄紙機で繊維が立体的
に集合してなる不織布A′(坪量34g/m2)と繊維
が立体的に集合してなる不織布B′(坪量34g/
m2)を抄造した。カレンダー加工も実施例2と同条件
で行った。
性スラリーを調整し、これを円網抄紙機で繊維が立体的
に集合してなる不織布A″(坪量42g/m2)と繊維
が立体的に集合してなる不織布B″(坪量42g/
m2)を抄造した。カレンダー加工も実施例2と同条件
で行った。
持体を、製膜工程で半透膜液を塗布すると、実施例1,
2、は、幅方向の湾曲も少なく、形成された膜も均一
で、膜特性も良好なものであった。比較例1,2は、幅
方向の湾曲が大きく、工程を上手く通らずにシワが発生
した。比較例3は、実施例1,2と同様に幅方向の湾曲
も少なく、形成された膜も均一で、膜特性も良好なもの
であった。この理由として比較例3は、引張強度比は大
きいが、坪量が重く支持体のこわさ(剛度)が強いため
に、湾曲が少なかったからである。
方向の引張強度比が小さいもの実施例1(図2の(1)
参照)と、従来の引張強度比が大きいもの比較例2(図
2の(2)参照)との、電子顕微鏡による比較写真を図
2に示す。これを見ると、明らかに繊維の配向が異なっ
ているのがわかる。上の写真の様に、繊維の配向が縦方
向に強く並んでいると、引張強度比が大きく、半透膜液
を塗布した際の幅方向の湾曲が大きくなる。逆に下の写
真のように、繊維の配向がある程度ばらけた状態である
と、引張強度比が小さく、半透膜液を塗布した際の幅方
向の湾曲も小さくなる。なお、バインダー繊維は主体繊
維間に介在し、熱変形してそれらを結合している。
体およびその製造方法は、原紙から半透膜を製造する際
の支障を解消して、1層構造で二層構造と同様の作用効
果を実現しながら低コストで利用できる半透膜支持体を
実現する。従来、1層構造で表裏面の表面粗さに一定の
差を設けて所定の濾過抵抗を確保しようとしても、支持
体の1面に半透膜液を塗布した際に支持体が幅方向に湾
曲するため、その後ロール搬送により凝固・洗浄槽で処
理する際に支障となり、結果として不均一な半透膜が製
造される原因となっていた。本発明では、抄紙流れ方向
と幅方向の引張強度比を2:1〜1:1にある半透膜支
持体を使用することで、上記問題を解決した。この構成
の半透膜支持体は、半透膜形成時の幅方向湾曲防止性能
を有しており、その少なくとも一面に半透膜液を塗布し
ても、その支持体を幅方向に湾曲させずロール搬送し
て、支障なく凝固洗浄槽で処理することができ、品質精
度に優れる半透膜を製造することができる。
持体の顕微鏡写真(200倍)を示す。
びその製造方法に関するものである。
織布と低密度の不織布とを積層した二重構造の支持体が
提案されている(特開昭60−238103号公報、特
公平5−35009号公報)。他方、製造方法を簡略化
し、製造コストを低減するために1層構造の支持体の提
案もある(特開平10−225630号公報)。
造では二重構造と同様の作用効果を期待することは難し
く、他方、二重構造を含む多層構造の支持体の製造はコ
スト高である。そのため、1層構造で表裏面の表面粗さ
に一定の差を設けて所定の濾過抵抗を確保しようとする
製造方法がコスト上望まれるが、その1面に半透膜液を
塗布した際に支持体が幅方向に湾曲し、その後ロール搬
送により凝固・洗浄槽で処理する際に支障となり、結果
として不均一な半透膜が製造される原因となる。
軽減されることに着目し、鋭意研究の結果、その主たる
原因が支持体の抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比が
2:1以上に掛け離れることに起因し、支持体に半透膜
液を塗布した際に、幅方向に湾曲し、その後ロール搬送
により凝固・洗浄槽で処理する際に支障となることを見
出した。かかる引張強度比が大きいことによる半透膜液
を塗布した際の支持体の幅方向の湾曲は坪量を増加させ
ることである程度抑制できるが、坪量を増加させるとコ
ストが高くなるし、また厚みが厚くなることによって一
定容積内の膜面積が低減してしまうという問題を招来す
る。したがって、本発明の目的は原紙から半透膜を製造
する際に支障のない支持体及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
維から選ばれる主体繊維とバインダー繊維とからなり、
抄紙後加熱加圧処理して製造される不織布であって、抄
紙流れ方向と幅方向の引張強度比が2:1〜1:1にあ
ることを特徴とする半透膜支持体を提供することにあ
り、半透膜形成時の幅方向湾曲防止性能を有する。本発
明によれば、平均単繊維繊度が0.6〜8.9デシテッ
クスのポリエステル繊維からなる主体繊維とバインダー
繊維とからなり、抄紙後加熱加圧処理して製造される不
織布であって、通気度0.5から7.0cc/cm2/
秒でかつ平均ポアサイズ5〜15μmの範囲にある半透
膜用の支持体としての物性を実現しても抄紙流れ方向と
幅方向の引張強度比が2:1以下に設定できることによ
り、半透膜形成におけるロール搬送時の幅方向湾曲が許
容できる範囲に制限できる結果、品質精度を向上させる
ことができる。抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比が
1.5:1以下にある場合はより好ましい。半透膜支持
体の通気度が0.5cc/cm2/秒以下である場合、
また平均ポアサイズが5μm以下である場合は、半透膜
液の半透膜支持体への浸透が妨げられて、投錨効果によ
る半透膜と半透膜支持体との接着強度を低下させるとい
う問題が生じやすい。逆に半透膜支持体の通気度が7.
0cc/cm2/秒以上である場合、また平均ポアサイ
ズが15μm以上である場合は、半透膜液の半透膜支持
体への浸透が多すぎて、部分的に半透膜液が裏抜けする
という問題が生じやすくなる。
8.9デシテックスのポリエステル繊維からなる主体繊
維と平均単繊維繊度が0.6〜8.9デシテックスのポ
リエステル繊維からなるバインダー繊維とを混合比20
対80〜70対30の割合で分散混合する工程と、上記
分散混合液を傾斜金網上で抄紙するにあたり、上記分散
混合液の水流速度と傾斜金網の抄紙速度を最終支持体の
抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比が2:1〜1:1に
なるように調整しつつ抄紙する工程と、抄紙された原紙
を乾燥後支持体表裏面の表面粗さが裏面粗さに対し15
%以上大きくなるように加熱加圧処理する工程とを備え
る半透膜支持体の製造方法により製造するのが好まし
い。
単繊維繊度が0.6〜8.9デシテックスの合成樹脂細
繊維から選ばれる主体繊維とバインダー繊維とからな
り、抄紙後加熱加圧処理して製造される不織布であっ
て、抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比が2:1〜1:
1にある半透膜支持体を使用すれば、その少なくとも一
面に半透膜液を塗布しても、その支持体を幅方向に湾曲
させずロール搬送して、支障なく凝固洗浄槽で処理する
ことができ、品質精度に優れる半透膜を製造することが
できる。好ましくは支持体は通気度0.5から7.0c
c/cm2/秒でかつ平均ポアサイズ5〜15μmの範
囲にある物性を備えるのがよい。
基づき詳細に説明する。本発明の支持体製造工程は抄紙
工程(A)と加工工程(B)とからなり、逆浸透膜等の半透
膜を製造するにあたっては、上記支持体を用いて半透膜
を製造する製膜工程(C)とかかる半透膜上にスキン層を
形成し、最終RO膜とする仕上げ工程(D)とからなる。
形成する主体繊維:合成樹脂細繊維からなる主体繊維と
しては、ポリエステル繊維が好ましく用いられ、その平
均単繊維繊度は、好ましくは0.6〜8.9デシテック
ス、より好ましくは0.6〜6.7デシテックスのもの
が用いられる。平均単繊維繊度が0.6デシテックス以
下であると、半透膜支持体の通気度が0.5cc/cm
2/秒以下になりやすく、また平均ポアサイズが5μm
以下になりやすくなる。逆に、平均単繊維繊度が8.9
デシテックス以上であると、半透膜支持体の通気度が
7.00cc/cm2/秒以上になりやすく、また平均
ポアサイズが15μm以上になりやすくなる。
持体用の不織布は、好ましくは、主体繊維とバインダー
繊維を混合して製造される。不織布は、バインダー繊維
を混合しないで製造することもできる。ただ、バインダ
ー繊維を混合してなる不織布は、熱圧加工するとバイン
ダー繊維が繊維の交点を溶着することで強度が向上し、
表面も平滑になることより、半透膜支持体用としてより
好ましくなる。バインダー繊維としては、ポリエステル
繊維、ポリオレフィン繊維、ナイロン繊維、アラミド繊
維、ポリフェニレンサルファイド繊維等の熱可塑性繊維
を使用することができる。その中でも、ポリエステル系
バインダー繊維を使用するのが、機械的強度、熱加工適
性、コスト等の総合的な見地から最適である。ポリエス
テル系バインダー繊維としては、低融点ポリエステル繊
維あるいは未延伸ポリエステル繊維等を使用することが
できる。ポリエステル系バインダー繊維の融点又はガラ
ス転移点は、主体繊維のそれよりも低温で、120〜2
60℃の範囲であることが好ましい。バインダー繊維の
混合量は、主体繊維の結合度を考慮して決められるのが
よい。好ましくは20〜80重量%、さらに好ましくは
30〜70重量%とするのがよい。バインダー繊維の混
合量が少なすぎる場合には、強度が弱く、表面も平滑に
なりにくくなる。また、バインダー繊維の混合量が多す
ぎる場合には、コストも高くなり、目標とする通気度が
得られにくくなる。
で乾式、湿式等の各種製法で製造される。しかし、全体
的に均一な不織布が得られることより、湿式法が好まし
く用いられる。湿式法では、まず主体繊維とバインダー
繊維を均一に水中に分散させ、その後スクリーン(異
物、塊等除去)等の工程を通り、最終の繊維濃度を0.
01〜0.50重量%濃度に調整され、抄造される。ま
た、より均一な不織布を得るために、工程中で分散助
剤、消泡剤、親水剤、帯電防止剤等の薬品を添加する場
合もある。
のシートとして製造する。ただし、湿式で複数枚のシー
トを製造して、これを積層することもできる。複数枚の
シートを積層して湿式で製造される不織布は、より均一
にできる特長がある。
向と幅方向の引張強度比が2:1〜1:1の範囲である
ので、抄紙工程でそうなるように調整しなければならな
い。引張強度比を上記のように調整するには、傾斜金網
上で抄紙するのが適している。原料分散混合液の濃度,
水流速度,傾斜金網のワイヤーの速度,傾斜の角度等を
調整することにより、引張強度比を上記のように調整す
ることが出来る。
織布を加熱加圧処理して、半透膜支持体となる。加熱加
圧処理工程を下記に説明するが、本発明は下記のものに
特定しない。不織布は2本のロールに挟んで移送され、
連続的に加熱加圧される。2本のロールは、一方あるい
は両方を熱ロールとして、熱ロールの表面温度と、ロー
ルの挟着力と、不織布の移送速度、すなわち、押圧時間
を調節して加熱加圧する程度を制御する。熱ロールの表
面温度は、好ましくは150〜260℃、より好ましく
は200〜240℃、ロールの挟着力は、好ましくは2
0〜180kg/cm、より好ましくは40〜150k
g/cm、不織布の移送速度は、好ましくは10〜10
0m/min、より好ましくは20〜60m/minで
加熱加圧される。また、移送される不織布は、一層であ
っても、一種類複数層であっても、数種類複数層であっ
ても構わない。また、一度加熱加圧加工したものと加工
前の不織布を重ねて加熱加圧加工して貼り合わせてもよ
い。要求される半透膜支持体の仕様により、熱ロールの
表面温度とロールの挟着力と不織布の移送速度を調整す
る。半透膜支持体の表裏面の中心線平均粗さを15%以
上大きくするには、表裏面の加工条件を変える必要があ
る。熱ロールの表面温度とロールの挟着力が高く、不織
布の移送温度が遅い場合には、熱の入りが強くなり、逆
に熱ロールの表面温度とロールの挟着力が低く、不織布
の移送速度が速い場合には、熱の入りが弱くなる。上記
の条件を上手く調整することと、抄紙工程で使用する原
料繊維の太さ、配合率を調整することで、表裏面の中心
線平均粗さが15%以上大きい半透膜支持体を得ること
ができる。
支持体の一面に半透膜液を塗布する工程の一例を説明す
る。図1製膜工程(C)のように、支持体をドラムに沿
って回転させながら、上面に半透膜液を膜状に付着させ
る。半透膜液はドラムの上方に配設されたホッパーに充
填している。ホッパーは支持体との境界から半透膜液が
漏れないように、下端を支持体の表面に接近させてい
る。支持体に塗布した半透膜液を硬化させるために、ド
ラムに沿って支持体を凝固槽に導入する。凝固槽に導入
された支持体は、ドラムから離れて、凝固槽に浸漬され
る。半透膜液には、例えばポリスルフォンを約16.5
重量%の濃度で、N,N−ジメチルホルムアミド(DM
F)に溶解したものが使用できる。この半透膜液は水に
接触すると、ポリスルフォンがゲル化して固まる性質を
持つため、水を入れた凝固槽に浸漬してゲル化させる。
その後、凝固槽を通過した支持体は洗浄槽に浸漬し、残
留しているDMFを洗浄しながら凝固させる。以上のよ
うにして、支持体の表面に20〜100μmのポリスル
フォン層を設ける。この工程の際に、支持体の抄紙流れ
方向と幅方向の引張強度比が大きければ、半透膜形成時
に幅方向に湾曲しやすく、上手くロール搬送出来なくな
る。本発明の支持体のように、抄紙流れ方向と幅方向の
引張強度比が2:1〜1:1の範囲であれば、幅方向の
湾曲をロール搬送に支障をきたさない許容範囲に押さえ
ることが出来る。その後、半透膜の表面に活性層(スキ
ン層)をコーティングする。活性層には用途に応じて、
酢酸セルロース等のセルロース系,ポリアミド系,ポリ
イミド系等が使用される。活性層は、半透膜よりも薄く
付着される。一般的に、活性層をコーティングする前の
段階の半透膜が精密濾過膜、限外濾過膜と言われ、活性
層をコーティングした段階の半透膜がナノ濾過膜、逆浸
透膜と言われる。用途としては、造水、酪農、食品、医
薬、化学、原子力工業、染色加工業等、多分野に多種用
途があり、各々の半透膜の支持体として使用することが
できる。
体的に説明するが、本発明はそれにより何ら限定されな
い。以下の例の物性は次のようにして求めた。また、以
下の例において、%は特に断らない限り、重量%を意味
する。 《坪量》JIS P 8124に準拠して測定した。 《厚さ》JIS P 8118に準拠して測定した。 《引張強度比》JIS P 8113に準拠して引張強
度を測定し、引張強度の縦方向(抄紙流れ方向)と横方
向(抄紙幅方向)を求めて、縦方向/横方向により算出
した。 《通気度》JIS L 1096に準拠して、フラジー
ル形試験機を用いて、通気度を測定した。 《表面粗さ》JIS B 0601に準拠して測定し
た。 《ポアサイズ》バブルポイント法(ASTM F316
−86,JIS K3832)に準拠して測定した。支
持体におけるポアサイズ(平均孔径)の大小は、通気度
が同水準のときに、細かい孔の数が多いか否かの指標と
なる。
テックスと3.3デシテックスで、繊維長が5mmの延
伸ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維60%、
1.2デシテックスで5mmの未延伸PET繊維40%
を、チェスト内で水中に充分分散させて、繊維濃度0.
05%の水性スラリーを調整し、これを傾斜金網抄紙機
に送り、抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比を調整しな
がら繊維が立体的に集合してなる不織布を抄造した(坪
量68g/m2)。得られた不織布を、加熱金属ロール
と弾性ロールの組み合わせのカレンダー装置を用いて、
温度225℃、圧力60kg/cm、スピード25m/
minの条件で、両面加工した。得られた支持体の物性
は、表1に示す。
性スラリーを調整し、これを円網抄紙機で抄造した(坪
量68g/m2)。カレンダー加工も実施例1と同条件
で行った。
で、抄上げウエブA’(坪量34g/m2)を円網抄紙
機抄造した。次に3.3デシテックスで5mmの延伸P
ET繊維60%、1.2デシテックスで5mmの未延伸
PET繊維40%を実施例1と同条件で、抄上げウエブ
B(坪量34g/m2)を円網抄紙機で抄造した。抄上
げウエブA’を、実施例1と同様のカレンダー装置を用
いて、温度220℃、圧力100kg/cm、スピード
50m/minの条件で、加工した。次に抄上げウエブ
Bと、上記の加工した抄上げウエブA’とを重ね合わせ
て、温度230℃、圧力130kg/cm、スピード4
0m/minの条件で、加工した。
を、製膜工程で半透膜液を塗布すると、実施例1は、幅
方向の湾曲も少なく、形成された膜も均一で、膜特性も
良好なものであった。比較例1〜2は、幅方向の湾曲が
大きく、工程を上手く通らずにシワが発生した。
方向の引張強度比が小さいもの実施例1(図2の(1)
参照)と、従来の引張強度比が大きいもの比較例2(図
2の(2)参照)との、電子顕微鏡による比較写真を図
2に示す。これを見ると、明らかに繊維の配向が異なっ
ているのがわかる。上の写真の様に、繊維の配向が縦方
向に強く並んでいると、引張強度比が大きく、半透膜液
を塗布した際の幅方向の湾曲が大きくなる。逆に下の写
真のように、繊維の配向がある程度ばらけた状態である
と、引張強度比が小さく、半透膜液を塗布した際の幅方
向の湾曲も小さくなる。なお、バインダー繊維は主体繊
維間に介在し、熱変形してそれらを結合している。
体およびその製造方法は、原紙から半透膜を製造する際
の支障を解消して、1層構造で二層構造と同様の作用効
果を実現しながら低コストで利用できる半透膜支持体を
実現する。従来、1層構造で表裏面の表面粗さに一定の
差を設けて所定の濾過抵抗を確保しようとしても、支持
体の1面に半透膜液を塗布した際に支持体が幅方向に湾
曲するため、その後ロール搬送により凝固・洗浄槽で処
理する際に支障となり、結果として不均一な半透膜が製
造される原因となっていた。本発明では、抄紙流れ方向
と幅方向の引張強度比を2:1〜1:1にある半透膜支
持体を使用することで、上記問題を解決した。この構成
の半透膜支持体は、半透膜形成時の幅方向湾曲防止性能
を有しており、その少なくとも一面に半透膜液を塗布し
ても、その支持体を幅方向に湾曲させずロール搬送し
て、支障なく凝固洗浄槽で処理することができ、品質精
度に優れる半透膜を製造することができる。
持体の顕微鏡写真(200倍)を示す。
Claims (11)
- 【請求項1】 合成樹脂細繊維からなる主体繊維とバイ
ンダー繊維とからなり、抄紙後加熱加圧処理して製造さ
れる不織布であって、抄紙流れ方向と幅方向の引張強度
比が2:1〜1:1にあることを特徴とする半透膜支持
体。 - 【請求項2】 上記主体繊維が平均単繊維繊度が0.6
〜8.9デシテックスのポリエステル繊維からなる請求
項1記載の半透膜支持体。 - 【請求項3】 上記バインダー繊維が、0.6〜8.9
デシテックスのポリエステル繊維からなる請求項1記載
の半透膜支持体。 - 【請求項4】 抄紙後加熱加圧処理して製造される不織
布の通気度が0.5から7.0cc/cm2/秒である
請求項1記載の半透膜支持体。 - 【請求項5】 抄紙後加熱加圧処理して製造される不織
布の平均ポアサイズが5〜15μmの範囲にある請求項
1記載の半透膜支持体。 - 【請求項6】 抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比が
2:1〜1:1にあり、半透膜形成時の幅方向湾曲防止
性能として有効である請求項1記載の半透膜支持体。 - 【請求項7】 抄紙流れ方向と幅方向の引張強度比が
1.5:1〜1:1にある請求項6記載の半透膜支持体 - 【請求項8】 中心線平均粗さにおいて支持体表裏面の
表面粗さが裏面粗さに対し、15%以上大きい半透膜ア
ンカー効果を有する請求項1記載の半透膜支持体。 - 【請求項9】 平均単繊維繊度が0.6〜8.9デシテ
ックスのポリエステル繊維からなる主体繊維と平均単繊
維繊度が0.6〜8.9デシテックスのポリエステル繊
維からなるバインダー繊維とを混合比20対80〜70
対30の割合で分散混合する工程と、 上記分散混合液を抄紙するにあたり、上記分散混合液の
水流速度と抄紙速度を最終支持体の抄紙流れ方向と幅方
向の引張強度比が2:1〜1:1になるように調整しつ
つ抄紙する工程と、 抄紙された原紙を乾燥後支持体表裏面の表面粗さが裏面
粗さに対し15%以上大きくなるように加熱加圧処理す
る工程とを備える半透膜支持体の製造方法。 - 【請求項10】 抄紙を傾斜金網を用いて行う請求項9
記載の製造方法。 - 【請求項11】 平均単繊維繊度が0.6〜8.9デシ
テックスの合成樹脂細繊維から選ばれる主体繊維とバイ
ンダー繊維とからなり、抄紙後加熱加圧処理して製造さ
れる不織布であって、抄紙流れ方向と幅方向の引張強度
比が2:1〜1:1にある半透膜支持体の少なくとも一
面に半透膜液を塗布し、その支持体を幅方向に湾曲させ
ずロール搬送して、凝固洗浄槽で処理することを特徴と
する半透膜の製造方法。
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