JP2013188712A - 半透膜支持体 - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
【解決手段】半透膜の塗布面と非塗布面とを有する半透膜支持体において、該塗布面表面におけるJIS P 8140−1976に準拠し、純水を試料として5sec接触させたときのコブ法吸水度が3.0g/m2以上、11.0g/m2未満であることを特徴とする半透膜支持体、主体繊維径の平均繊維径が7.0〜15.0μmの範囲にあり、主体繊維の融点に対して±0〜−20℃の融点を有するバインダー繊維を60質量%以下から30質量%を超えて含有することが好ましく、ロールの少なくとも一方が、主体繊維の融点に対して−30℃〜−50℃に加熱された熱圧加工処理装置にて、熱圧加工処理されてなることが好ましい。
【選択図】なし
Description
1)半透膜の塗布面と非塗布面とを有する半透膜支持体において、該塗布面表面におけるJIS P 8140−1976に準拠し、純水を試料として5sec接触させたときのコブ法吸水度が3.0g/m2以上、11.0g/m2未満であることを特徴とする半透膜支持体、
2)半透膜支持体が、主体繊維の平均繊維径が7.0〜15.0μmの範囲にあり、主体繊維の融点に対して±0℃〜−20℃の融点を有するバインダー繊維を60質量%以下から30質量%を超えて含有し、湿式抄造されてなる上記1)記載の半透膜支持体、
3)ロールの少なくとも一方が、主体繊維の融点に対して−30℃〜−50℃に加熱された熱圧加工処理装置にて熱圧加工処理されてなる上記1)又は2)記載の半透膜支持体、
を見出した。
a)半透膜支持体を構成する主体繊維の繊維径を調節する、
b)主体繊維に近い融点を有するバインダー繊維を含有し、その含有率を調節する、
c)半透膜支持体を熱圧加工処理する際のロール表面温度を、主体繊維の融点に近い温度に調整する、
を挙げることができる。
繊維径5.3μm、繊維長5mm、融点260℃の延伸ポリエステル系繊維を主体繊維Aとした。
繊維径7.9μm、繊維長5mm、融点260℃の延伸ポリエステル系繊維を主体繊維Bとした。
繊維径12.1μm、繊維長5mm、融点260℃の延伸ポリエステル系繊維を主体繊維Cとした。
繊維径17.5μm、繊維長5mm、融点260℃の延伸ポリエステル系繊維を主体繊維Dとした。
繊維径20.2μm、繊維長5mm、融点260℃の延伸ポリエステル系繊維を主体繊維Eとした。
繊維径10.5μm、繊維長5mm、融点260℃の未延伸ポリエステル系バインダー繊維をバインダー繊維Aとした。
繊維径10.5μm、繊維長5mm、融点240℃の未延伸ポリエステル系バインダー繊維をバインダー繊維Bとした。
繊維径10.5μm、繊維長5mm、融点250℃の未延伸ポリエステル系バインダー繊維をバインダー繊維Cとした。
繊維径10.5μm、繊維長5mm、融点230℃の未延伸ポリエステル系バインダー繊維をバインダー繊維Dとした。
繊維径10.5μm、繊維長5mm、融点265℃の未延伸ポリエステル系バインダー繊維をバインダー繊維Eとした。
主体繊維Bを30質量%、主体繊維Cを30質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で湿紙を形成した後、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径10.0μmのシートを得た。
金属ロールの表面温度を230℃とした以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2の半透膜支持体を得た。なお、下の金属ロールに触れる面を半透膜溶液塗布面とした。
金属ロールの表面温度を205℃とした以外は、実施例1と同様の方法で、比較例1の半透膜支持体を得た。なお、下の金属ロールに触れる面を半透膜溶液塗布面とした。
実施例1と同様の方法で得られたシートを、図1(A)に示すように、2本の金属ロールからなるカレンダー装置を用いて、両金属ロールの表面温度を235℃とし、ニップ圧力800N/cm、加工速度40m/minの条件で加工したところ、紙切れが頻発し、半透膜支持体を得ることができなかった。
主体繊維Bを40質量%、主体繊維Cを20質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で湿紙を形成した後、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径9.3μmのシートを得た。
バインダー繊維Bに変更した以外は実施例3と同様の方法で、実施例4の半透膜支持体を得た。なお、下の金属ロールに触れる面を半透膜溶液塗布面とした。
バインダー繊維Cに変更した以外は実施例3と同様の方法で、実施例5の半透膜支持体を得た。なお、下の金属ロールに触れる面を半透膜溶液塗布面とした。
バインダー繊維Dに変更した以外は実施例3と同様の方法でシートを得た。シートを、金属ロールの表面温度を210℃とした以外は実施例3と同様の条件で加工し、比較例3の半透膜支持体を得た。なお、下の金属ロールに触れる面を半透膜溶液塗布面とした。
バインダー繊維Eに変更した以外は実施例3と同様の方法でシートを得た。シートを、金属ロールの表面温度を230℃とした以外は実施例3と同様の条件で加工し、比較例4の半透膜支持体を得た。なお、下の金属ロールに触れる面を半透膜溶液塗布面とした。
主体繊維Cを40質量%、主体繊維Eを20質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で湿紙を形成した後、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径14.8μmのシートを得た。
主体繊維Aを15質量%、主体繊維Bを45質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で湿紙を形成した後、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径7.3μmのシートを得た。
傾斜ワイヤー式抄紙機と円網抄紙機のコンビネーションマシンを用いて、2層構造のシートを製造した。主体繊維Bを30質量%、主体繊維Cを30質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、傾斜ワイヤー式抄紙機で1系層の湿紙を形成した。主体繊維Cを25質量%、主体繊維Dを35質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で2系層の湿紙を形成した後、二つの湿紙を抄き合わせ、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、1系層と2系層の坪量比が1:1で、総坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径12.6μmのシートを得た。なお、1系層の面がヤンキードライヤーに接するように熱圧乾燥した。
傾斜ワイヤー式抄紙機と円網抄紙機のコンビネーションマシンを用いて、2層構造のシートを製造した。主体繊維Bを30質量%、主体繊維Cを30質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、傾斜ワイヤー式抄紙機で1系層の湿紙を形成した。主体繊維Aを40質量%、主体繊維Bを20質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で2系層の湿紙を形成した後、二つの湿紙を抄き合わせ、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、1系層と2系層の坪量比が1:1で、総坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径8.1μmのシートを得た。なお、1系層の面がヤンキードライヤーに接するように熱圧乾燥した。
傾斜ワイヤー式抄紙機と円網抄紙機のコンビネーションマシンを用いて、2層構造のシートを製造した。主体繊維Cを25質量%、主体繊維Dを35質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、傾斜ワイヤー式抄紙機で1系層の湿紙を形成した。主体繊維Aを40質量%、主体繊維Bを20質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で2系層の湿紙を形成した後、二つの湿紙を抄き合わせ、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、1系層と2系層の坪量比が1:1で、総坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径10.7μmのシートを得た。なお、1系層の面がヤンキードライヤーに接するように熱圧乾燥した。
主体繊維Cを25質量%、主体繊維Dを35質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で湿紙を形成した後、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径15.3μmのシートを得た。
主体繊維Aを40質量%、主体繊維Bを20質量%、バインダー繊維Aを40質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で湿紙を形成した後、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径6.2μmのシートを得た。
傾斜ワイヤー式抄紙機と円網抄紙機のコンビネーションマシンを用いて、2層構造のシートを製造した。主体繊維Cを55質量%、バインダー繊維Aを45質量%、水に混合分散し、傾斜ワイヤー式抄紙機で1系層の湿紙を形成した。主体繊維Eを55質量%、バインダー繊維Aを45質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で2系層の湿紙を形成した後、二つの湿紙を抄き合わせ、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、1系層と2系層の坪量比が1:1で、総坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径16.2μmのシートを得た。なお、1系層の面がヤンキードライヤーに接するように熱圧乾燥した。
傾斜ワイヤー式抄紙機と円網抄紙機のコンビネーションマシンを用いて、2層構造のシートを製造した。主体繊維Aを55質量%、バインダー繊維Aを45質量%、水に混合分散し、傾斜ワイヤー式抄紙機で1系層の湿紙を形成した。主体繊維Bを55質量%、バインダー繊維Aを45質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で2系層の湿紙を形成した後、二つの湿紙を抄き合わせ、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、1系層と2系層の坪量比が1:1で、総坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径6.6μmのシートを得た。なお、1系層の面がヤンキードライヤーに接するように熱圧乾燥した。
主体繊維Bを10質量%、主体繊維Cを30質量%、バインダー繊維Aを60質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で湿紙を形成した後、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径11.1μmのシートを得た。
主体繊維Bを35質量%、主体繊維Dを30質量%、バインダー繊維Aを35質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で湿紙を形成した後、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径12.3μmのシートを得た。
傾斜ワイヤー式抄紙機と円網抄紙機のコンビネーションマシンを用いて、2層構造のシートを製造した。主体繊維Bを10質量%、主体繊維Cを10質量%、主体繊維Dを50質量%、バインダー繊維Aを30質量%、水に混合分散し、傾斜ワイヤー式抄紙機で1系層の湿紙を形成した。主体繊維Bを40質量%、主体繊維Cを10質量%、バインダー繊維Aを50質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で2系層の湿紙を形成した後、二つの湿紙を抄き合わせ、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、1系層と2系層の坪量比が1:1で、総坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径12.6μmのシートを得た。なお、1系層の面がヤンキードライヤーに接するように熱圧乾燥した。
傾斜ワイヤー式抄紙機と円網抄紙機のコンビネーションマシンを用いて、2層構造のシートを製造した。主体繊維Bを15質量%、主体繊維Cを10質量%、主体繊維Dを40質量%、バインダー繊維Aを35質量%、水に混合分散し、傾斜ワイヤー式抄紙機で1系層の湿紙を形成した。主体繊維Bを25質量%、主体繊維Cを10質量%、バインダー繊維Aを65質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で2系層の湿紙を形成した後、二つの湿紙を抄き合わせ、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、1系層と2系層の坪量比が1:1で、総坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径12.6μmのシートを得た。なお、1系層の面がヤンキードライヤーに接するように熱圧乾燥した。
傾斜ワイヤー式抄紙機と円網抄紙機のコンビネーションマシンを用いて、2層構造のシートを製造した。主体繊維Bを15質量%、主体繊維Cを10質量%、主体繊維Dを45質量%、バインダー繊維Aを30質量%、水に混合分散し、傾斜ワイヤー式抄紙機で1系層の湿紙を形成した。主体繊維Bを25質量%、主体繊維Cを10質量%、主体繊維Dを10質量%、バインダー繊維Aを65質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で2系層の湿紙を形成した後、二つの湿紙を抄き合わせ、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、1系層と2系層の坪量比が1:1で、総坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径12.8μmのシートを得た。なお、1系層の面がヤンキードライヤーに接するように熱圧乾燥した。
主体繊維Bを5質量%、主体繊維Cを30質量%、バインダー繊維Aを65質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で湿紙を形成した後、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径11.5μmのシートを得た。
主体繊維Bを40質量%、主体繊維Dを30質量%、バインダー繊維Aを30質量%、水に混合分散し、円網抄紙機で湿紙を形成した後、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量80g/m2、主体繊維の質量平均繊維径12.0μmのシートを得た。
一定のクリアランスを有する定速塗工装置(商品名:Automatic FilmApplicator、安田精機社製)を用いて、実施例1〜15及び比較例1〜10の半透膜支持体の塗布面にポリスルホン(SIGMA−ALDRICH Corporation製、質量平均分子量Mw<35,000、数平均分子量Mn<16,000、商品番号428302)のDMF溶液(濃度:18質量%)を塗工し、水洗、乾燥を行い、半透膜支持体の塗布面に厚み50μmのポリスルホンからなる膜を形成させて半透膜を得た。
半透膜を作製した半透膜支持体1を、図6に示すように、塗布面が内側になるように二つ折りにし、供給側流路材2を間に挟み込むように配置し、ついで、半透膜支持体1面上に透過側流路材3を重ね、集水管4に巻き付け、スパイラル型半透膜エレメントを作製した。半透膜支持体1面上に透過側流路材3を重ねる際、供給側液体と透過側液体の混合を防ぐため、図7に示すように、半透膜支持体1面に接着剤5を塗布し、封止部を設けた。なお、供給側流路材2としては厚み0.7mm、網目ピッチ4mm、網目角度70♯のメッシュスペーサを用い、透過側流路材3としては厚み0.25mmのポリエステル製ダブルトリコットを用いた。
JIS P 8124に準拠して、坪量を測定した。
JIS P 8118に準拠して、厚さを測定した。
JIS P 8140−1976に準拠して、コブ吸水度を測定した。なお、純水を試料とし、試料との接触時間は5secとした。
25mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)の試料ツカミで、試料の両端を100mm間隔あけて挟み、上端を20mm/minの一定速度で切断するまで引き上げて、このときの最大荷重(kg)を計測し、これを引張強度とした。
通気性試験機(カトーテック株式会社製、商品名:KES−F8−AP1)を使用して、JIS L1096に示す方法で測定を行った。
PMI社製、商品名:パームポロメーターCFP−1500Aを用いて、JIS K 3832、ASTM F316−86、ASTM E1294−89に準拠して測定を行い、最大ポア径及び平均ポア径を測定した。
ポリスルホン半透膜と半透膜支持体間の接着度合いを、剥離するときの抵抗度合いで判断した。
△:半透膜と半透膜支持体とが接着はしているが、全体的に剥離しやすい。実用上、下限レベル。
×:半透膜塗工後の水洗又は乾燥工程で剥離が発生する。使用不可レベル
半透膜の断面SEM写真を撮影して、ポリスルホンの半透膜支持体への滲み込み度合いを評価した。
△:ポリスルホンが半透膜支持体の非塗布面に一部滲み出ている。実用上、使用可能レベル。
×:ポリスルホンが半透膜支持体の非塗布面に滲み出ている。実用上、使用不可レベル。
スパイラル型半透膜エレメント40本を用いて、NaCl濃度が20,000ppmのNaCl水溶液に水溶性赤インクを1,000ppm添加した溶液を用いて、それぞれ分離操作を行った。運転条件として、運転圧力を4.0MPaとし、回収率を8%とした。スパイラル型半透膜エレメントを破壊し、リークに起因する赤色を目視で観察し、リークした本数を調べた。
2 供給側流路材
3 透過側流路材
4 集水管
5 接着剤
Claims (3)
- 半透膜の塗布面と非塗布面とを有する半透膜支持体において、該塗布面表面におけるJIS P 8140−1976に準拠し、純水を試料として5sec接触させたときのコブ法吸水度が3.0g/m2以上、11.0g/m2未満であることを特徴とする半透膜支持体。
- 主体繊維の平均繊維径が7.0〜15.0μmの範囲にあり、かつ、主体繊維の融点に対して±0℃〜−20℃の融点を有するバインダー繊維を60質量%以下から30質量%を超えて含有し、湿式抄造されてなる請求項1記載の半透膜支持体。
- ロールの少なくとも一方が、主体繊維の融点に対して−30℃〜−50℃に加熱された熱圧加工処理装置にて、熱圧加工処理されてなる請求項1又は2記載の半透膜支持体。
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