JP2022552913A - 湿式不織布、その作製方法および湿式不織布を含む水処理膜 - Google Patents

湿式不織布、その作製方法および湿式不織布を含む水処理膜 Download PDF

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Abstract

湿式不織布、該湿式不織布を水処理膜の支持層とする使用、該湿式不織布を作製する方法、および該湿式不織布を含む水処理膜を提供する。前記湿式不織布は、平均孔径が２０μｍ以下であり、最大孔径が４０μｍ以下であり、最大孔径／平均孔径の比が１以上かつ１２以下である。【選択図】図４

Description

本開示は、不織布材料の技術分野に属し、より具体的に、水処理膜の支持層として利用される湿式不織布に関する。
水処理膜の技術は、主に汚水の処理、給水の浄化、海水の淡水化および純水の製造等の分野において広く応用されており、材質によって、水処理膜が無機膜および有機膜に大別している。無機膜は、主にセラミック膜、ガラス膜および金属膜があり、そのろ過精度が比較的に低く、選択性が比較的に低い。有機膜は、分離目的に応じてセルロース樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等の高分子材料を材料としたものであり、ろ過精度が高く、選択性が高く、水の資源化および工業における特殊分離等の分野において広く応用されている。
しかし、有機水処理膜（以下、「水処理膜」と略称する）は、そのポリマー機能層の機械的強度が低く、単独に使用する場合に分離過程における高い液圧に耐えることができないため、不織布をその支持層とすることにより構造強度を提供することが一般的である。
水処理膜の高い通液量および高いろ過性能を保証するため、その機能層に対して孔径およびその分布が高く要求され、このため、支持層である不織布に対しても孔径サイズおよび均一な孔径分布を適切にコントロールしなければならない。
ポリエステル不織布は、単層接着のプロセスで作製することが一般的であるが、２層接着または多層接着のプロセスに対して、単層接着の場合、大きな貫通孔が生じやすく、特に、繊維の不均一分散の部分において発生しやすい。不織布に貫通孔が形成されると、水処理膜の塗布層にピンホールが生じ、膜の高いろ過性能が保証できなくなる。これは、水処理膜、特に逆浸透膜にとって致命的な欠陥になる。
本開示に係る湿式不織布は、平均孔径が２０μｍ以下であり、最大孔径が４０μｍ以下であり、最大孔径／平均孔径の比が１以上かつ１２以下である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、最大孔径／平均孔径の比が１以上かつ８以下であり、好ましくは、１以上かつ６以下である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、平均孔径が１５μｍ以下であり、好ましくは、１０μｍ以下であり、より好ましくは、８μｍ以下である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、最大孔径が３５μｍ以下であり、好ましくは、３０μｍ以下である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、全体として単層構造であり、少なくとも２つの層が一体に結合して形成されたものである。
いくつかの実施形態において、前記少なくとも２つの層は、繊維の繊度の互いに異なった第１の層と第２の層とを含む。
いくつかの実施形態において、前記少なくとも２つの層は、第１の層と第２の層とを含み、前記第１の層の繊維が繊度の異なった２種または複数種の繊維を含み、
前記第２の層が繊度の異なった２種または複数種の繊維を含む。
いくつかの実施形態において、前記第１の層は、繊度が９．２０μｍ以下の幹繊維と繊度が１１．２７μｍ以下の接着剤繊維により構成され、前記第２の層は、繊度が１３．０１μｍ以下の幹繊維と繊度が１４．５５μｍ以下の接着剤繊維により構成される。
いくつかの実施形態において、第１の層の幹繊維の繊度が第２の層の幹繊維の繊度以下であり、第１の層の接着剤繊維の繊度が第２の層の接着剤繊維の繊度以下である。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の幹繊維の繊度は、８．２３μｍ以下であり、例えば７．７０μｍ以下であり、例えば６．５１－７．７０μｍである。
いくつかの実施形態において、前記第２の層の幹繊維の繊度は、１２．３５μｍ以下であり、例えば１２．００μｍ以下であり、例えば６．５１－１２．００μｍである。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の接着剤繊維の繊度は、１０．８９μｍ以下であり、例えば１０．４９μｍ以下であり、例えば９．６５－１０．４９μｍである。
いくつかの実施形態において、前記第２の層の接着剤繊維の繊度は、１０．８９μｍ以下であり、例えば１０．４９μｍ以下であり、例えば９．６５－１０．４９μｍである。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の幹繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、例えば３－６ｍｍである。
いくつかの実施形態において、前記第２の層の幹繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍである。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の接着剤繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍである。
いくつかの実施形態において、前記第２の層の接着剤繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍである。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の接着剤繊維の質量分率が２０－４０％であり、幹繊維の質量分率が６０－８０％である。
いくつかの実施形態において、前記第２の層の接着剤繊維の質量分率が２０－４０％であり、幹繊維の質量分率が６０－８０％である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、面密度が６０－１００ｇ／ｍ２であり、密度が０．７０－１．０５ｇ／ｃｍ３であり、通気度が０．５－４．０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃであり、横方向引張強度が３５Ｎ／１５ｍｍ超であり、及び/又は、縦方向引張強度／横方向引張強度の比が１．２－４である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ビスコース繊維、およびアクリル繊維の少なくとも１種により作製され、好ましくは、ポリエステル繊維により作製され、ポリエステル繊維が例えばポリエチレンテレフタレート繊維であり、ポリオレフィン繊維例えばポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維またはＥＳ繊維である。
いくつかの実施形態において、前記幹繊維は、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ビスコース繊維、およびアクリル繊維の少なくとも１種であり、好ましくは、ポリエステル繊維であり、ポリエステル繊維が例えばポリエチレンテレフタレート繊維であり、ポリオレフィン繊維が例えばポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維またはＥＳ繊維である。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の接着剤繊維および第２の層の接着剤繊維のそれぞれは、未延伸ポリエステル接着剤繊維、ポリオレフィン繊維、芯鞘型接着剤繊維のうちの少なくとも１種である。
いくつかの実施形態において、前記未延伸ポリエステル接着剤繊維が未延伸ポリエチレンテレフタレートである。
本明細書における未延伸ポリエステル接着剤繊維は、延伸されていないポリエステル繊維を指しており、延伸されていないため、融点が比較的に低く、接着剤繊維として適する。例えば、典型的な未延伸ポリエステル接着剤繊維として、未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維がある。
いくつかの実施形態において、前記芯鞘型接着剤繊維がＣｏＰＥＴ／ＰＥＴ芯鞘構造繊維、ＰＥ／ＰＥＴ芯鞘構造繊維およびＥＳ繊維からなる群から選択される少なくとも１種である。
本開示は、上記の湿式不織布を水処理膜の支持層とする使用をさらに提供する。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の原材料により前記湿式不織布の第１表面が形成され、前記第１表面に水処理膜材料が塗布されている。
本開示に係る、本開示に係る湿式不織布を作製する方法は、熱圧ステップを含む。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、本明細書におけるいくつかの実施形態による湿式不織布であり、前記方法は、前記第１の層の原材料を抄紙して第１原紙を得るステップと、前記第２の層の原材料を抄紙して第２原紙を得るステップと、第１原紙と第２原紙に対して熱圧複合を行うステップとを含む。
いくつかの実施形態において、鋼ロール／鋼ロール式熱圧装置を利用して前記熱圧または熱圧複合を行い、または鋼ロール／軟質ロール式熱圧装置を利用して前記熱圧または熱圧複合を行う。
いくつかの実施形態において、上記の方法は、前記抄紙の前に、コニカルリファイナーを利用して繊維分散を行うステップをさらに含む。
本開示に係る水処理膜は、
上記の湿式不織布と、
前記湿式不織布に塗布されている水処理膜材料と、を含む。
いくつかの実施形態において、前記水処理膜材料は、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、アセチルセルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリサルホンまたはそれらの組み合わせからなる群から選択され、好ましくはポリサルホンであり、例えばポリエーテルサルフォンである。
いくつかの実施形態において、前記水処理膜は、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜および精密ろ過膜のうちの１種または複数種である。
本開示の実施形態の技術案をより明瞭に説明するため、以下、実施形態に使用する図面を簡単に説明する。図面は、本開示のいくつかの実施形態を示すものにすぎないため、範囲に対する限定とみなすべきではない。当業者は、発明能力を用いなくても、これらの図面をもとに他の関係図面を得ることができる。
本開示の実施例１による不織布サンプルの実物写真（Ａ４サイズ）である。 本開示の実施例１による不織布サンプルの電子顕微鏡写真である。 本開示の実施例１による実施例サンプル１の実物写真である。 本開示の実施例１による実施例サンプル１の塗布層表面の電子顕微鏡写真である。 本開示の実施例１による実施例サンプル１の横断面の電子顕微鏡写真である。 本開示の実施例１による実施例サンプル１の横断面の電子顕微鏡拡大写真である。
本開示の実施形態の目的、技術案および利点をより明瞭にするため、以下、本開示の実施形態における技術案を明瞭、完全に説明する。実施形態において、具体的な条件を明記しないことについて、従来の条件またはメーカーの勧めの条件下で行う。使用する試剤または器械の、製造メーカーが明記されていないものについて、市販の従来品を使用することが可能である。
特に断りがない限り、本開示に使用する科学的用語や技術的用語は、当業者が通常認識している意味を有する。以下、例示的な方法や材料を説明するが、本明細書に説明するものと類似または同等の方法や材料も本開示の実践またはテストに利用してもよい。
本開示に係る湿式不織布は、平均孔径が２０μｍ以下であり、最大孔径が４０μｍ以下であり、最大孔径／平均孔径の比が１以上かつ１２以下である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、最大孔径／平均孔径の比が１以上かつ８以下であり、好ましくは、１以上かつ６以下である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、平均孔径が１５μｍ以下であり、好ましくは、１０μｍ以下であり、より好ましくは、８μｍ以下である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、最大孔径が３５μｍ以下であり、好ましくは、３０μｍ以下である。
水処理膜を作製するプロセスにおいて、平均孔径が２０μｍよりも大きく、最大孔径が４０μｍよりも大きくなると、製膜溶液が上層から下層まで浸透しやすく、塗布層に貫通孔が生じ、そして、製膜溶液がガイドロールの表面に付着し、異物汚染になってしまう。逆に、孔径が小さすぎになると、塗布液の不織布の表面における浸透の度合いが不足で、塗布層の支持層に対する結合力が足りなくなってしまう。また、最大孔径／平均孔径の比が１２よりも大きくなると、不織布がもつ空気の、相分離過程において水と交換する速度が不均一で、塗布層の固化成膜の均一性が影響される。このため、本開示のいくつかの実施形態において、最大孔径／平均孔径の比を１以上かつ１２以下の範囲内に収めることにより、不織布の均一の孔径分布を保証する。比較的に小さい最大孔径／平均孔径の比を得るため、いくつかの実施形態において、コニカルリファイナーを利用して繊維の分散を行う。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、全体として単層構造であり、少なくとも２つの層が一体に結合して形成されたものである。
本明細書において、「全体として単層構造であり」とは、不織布が、分離の複数の層を有するものではなく、一体の不織布であり、全体として単層構造である不織布が互いに結合（例えば溶接）される２つまたは複数の層により構成される。このため、本開示において、不織布は、分離不可のように互いに結合した２つまたは複数の層を含む。
いくつかの実施形態において、前記少なくとも２つの層は、繊維の繊度の互いに異なった第１の層と第２の層とを含む。第１の層と第２の層が互いに結合されまたは一体に接着される。いくつかの実施形態において、第１の層と第２の層が一体に溶接される。いくつかの実施形態において、第１の層と第２の層が熱接着により一体に結合または接着される。
いくつかの実施形態において、前記少なくとも２つの層は、第１の層と第２の層とを含み、前記第１の層の繊維が繊度の異なる２種または複数種の繊維を含み、前記第２の層の繊維が、繊度の異なった２種または複数種の繊維を含む。
本開示に係る不織布は、少なくとも２層の、繊維の繊度の異なった原料の原紙に対して熱間圧延複合を行って形成した単層構造のものであり、２層複合の構造を採用すれば、１つの層に貫通孔が生じたとき、もう１つの層でそれをカバーすることができるため、不織布に２つの層を貫通する貫通孔が生じるのを防止することができる。２層の原紙に対して熱間圧延複合を行うとき、温度範囲が２２０－２３０°Ｃであり、熱プレスロールのコンビネーションとして、金属ロール／金属ロールのコンビネーション、または金属ロール／軟質ロールのコンビネーションを採用でき、金属ロール／金属ロールのコンビネーションの場合、熱接着効果および物性を容易に制御でき、金属ロール／軟質ロールのコンビネーションの場合、厚さの同一性を容易に制御できる。また、２層構造は、例えば２層傾斜網製紙機または傾斜網－円網複合製紙機を利用して湿式抄紙法で直接作製してもよく、その後に熱圧で融着させる。
いくつかの実施形態において、前記第１の層は、繊度が９．２０μｍ以下の幹繊維と繊度が１１．２７μｍ以下の接着剤繊維により構成され、前記第２の層は、繊度が１３．０１μｍ以下の幹繊維と繊度が１４．５５μｍ以下の接着剤繊維により構成される。
いくつかの実施形態において、第１の層は、上層とも呼ばれ、その表面に水処理膜材料、即ち製膜溶液を塗布する面である。
いくつかの実施形態において、第２の層は、下層とも呼ばれる。
上層の幹繊維の繊度が９．２０μｍよりも大きく、接着剤繊維の繊度が１１．２７μｍよりも大きくなると、大きい穴が生じる可能性が高くなり、平均孔径および最大孔径の小径化にも寄与できなく、製膜溶液が貫通孔を通って上層から下層まで浸透しやすいので、塗布層にピンホールが生じる等の欠陥が発生する可能性が高くなる。下層の幹繊維の繊度が１３．０１μｍよりも大きく、接着剤繊維の繊度が１４．５５μｍよりも大きくなると、大きい穴が生じる可能性が高くなり、平均孔径および最大孔径の小径化に寄与できない。
いくつかの実施形態において、第１の層の幹繊維の繊度が第２の層の幹繊維の繊度以下であり、第１の層の接着剤繊維の繊度が第２の層の接着剤繊維の繊度以下である。
本開示は、上層および下層に対してそれぞれ繊度の異なった繊維を使用し、上層の繊維の繊度が下層の繊維の繊度以下である案を用いることにより、下層のもつ空気が相分離過程において素早く排出されるため、空気が下層に残留されて、塗布層に進入して気泡を形成し、小さい気泡が集まって大きな気泡になり、塗布層に大きなピンホールが形成されてしまうことを防ぐことができる。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の幹繊維の繊度は、８．２３μｍ以下であり、または７．７０μｍ以下であり、または６．５１－７．７０μｍである。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の接着剤繊維の繊度は、１０．８９μｍ以下であり、好ましくは、１０．４９μｍ以下であり、より好ましくは、９．６５－１０．４９μｍである。
いくつかの実施形態において、前記第２の層の幹繊維の繊度は、１２．３５μｍ以下であり、好ましくは、１２．００μｍ以下であり、より好ましくは、６．５１－１２．００μｍである。
いくつかの実施形態において、前記第２の層の接着剤繊維の繊度は、１０．８９μｍ以下であり、好ましくは、１０．４９μｍ以下であり、より好ましくは、９．６５－１０．４９μｍである。
下層の幹繊維の繊度が１３．０１μｍよりも大きく、接着剤繊維の繊度が１４．５５μｍよりも大きくなると、大きい穴が生じる可能性が高くなり、平均孔径および最大孔径の小径化に寄与できない。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の幹繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍである。
いくつかの実施形態において、前記第２の層の幹繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍである。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の接着剤繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍである。
いくつかの実施形態において、前記第２の層の接着剤繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍである。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の接着剤繊維の質量分率が２０－４０％であり、幹繊維の質量分率が６０－８０％である。
いくつかの実施形態において、前記第２の層の接着剤繊維の質量分率が２０－４０％であり、幹繊維の質量分率が６０－８０％である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、面密度が６０－１００ｇ／ｍ２である。
本開示に係る不織布は、その面密度が６０－１００ｇ／ｍ２である。面密度が６０ｇ／ｍ２よりも低くなると、水処理膜として十分の引張強度、特に横方向の強度を保つことが困難であり、水処理膜が高い液圧に耐えることができなくなり、破裂するおそれもある。また、面密度が低すぎになると、塗布液が不織布の上表面から下表面まで浸透するおそれもある。逆に、面密度が１００ｇ／ｍ２よりも高くなると、同密度の場合、厚すぎになり、所定仕様のろ過膜アッセンブリーを組み立てるとき、十分のろ過面積まで組み立てることができない。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、密度が０．７０－１．０５ｇ／ｃｍ３である。
本開示に係る不織布は、その密度が０．７０－１．０５ｇ／ｃｍ３である。密度が０．７０ｇ／ｃｍ３よりも低くなると、塗布液の不織布表面での浸透が多すぎになり、そして、上表面から下表面まで浸透しやすくなってしまう。密度が１．０５ｇ／ｃｍ３よりも高くなると、塗布液の不織布表面での浸透が十分ではなく、塗布層の支持層に対する結合力の不十分になりやすい。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、通気度が０．５－４．０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃである。
本開示に係る不織布は、その通気度の値が０．５－４．０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃである。通気度の値が０．５ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃよりも小さくなると、水処理膜のろ過過程においてより大きな液圧を加圧する必要があり、ろ過効率が非常に低下してしまう。通気度が４．０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃよりも高くなると、塗布層の孔径が大きすぎになり、ろ過効率が低下し、優れるろ過性能を得ることが困難である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、横方向引張強度が３５Ｎ／１５ｍｍ超である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、縦方向引張強度／横方向引張強度の比が１．２－４である。
本開示に係る不織布は、その横方向引張強度が３５Ｎ／１５ｍｍ超であり、縦方向引張強度／横方向引張強度の比が１．２－４である。横方向の引張強度が３５Ｎ／１５ｍｍ未満になると、強度が小さすぎで、生産ラインにおいて塗布を行うことが困難になり、引き裂きが発生することもある。縦方向引張強度／横方向引張強度の比が４よりも大きくなると、縦方向のシワが生じることがあり、これは熱圧延の過程における横方向の熱収縮に関わると考えられる。低い面密度および低い密度の条件下で、横方向の引張強度が、本開示において規定した下限である３５Ｎ／１５ｍｍに近く、改善方法としてこの条件下で芯鞘型接着繊維と単一の接着剤繊維とを混合して使用することが効果的であり、強度の増加に寄与できる。
このように、本開示は、不織布の孔径サイズおよび孔径の分布をコントロールすることにより、水処理膜材料塗布層に欠陥が発生する確率、特に塗布層におけるピンホールの生じる確率を低減させる。上層および下層に対してそれぞれ繊度の異なった繊維を使用し、上層の繊維の繊度が下層の繊維の繊度以下であるようにすることにより、塗布層の相分離過程での水、空気および製膜溶液における溶剤の素早い交換を実現して、塗布層における孔欠陥の発生を抑える。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ビスコース繊維、およびアクリル繊維の少なくとも１種により作製され、ポリエステル繊維が例えばポリエチレンテレフタレート繊維であり、ポリオレフィン繊維が例えばポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維またはＥＳ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ―Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｓｉｄｅ ｂｙ Ｓｉｄｅ）繊維である。
いくつかの実施形態において、前記湿式不織布は、ポリエステル繊維により作製される。
いくつかの実施形態において、前記幹繊維は、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ビスコース繊維、およびアクリル繊維の少なくとも１種であり、ポリエステル繊維が例えばポリエチレンテレフタレート繊維であり、ポリオレフィン繊維が例えばポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維またはＥＳ繊維である。
いくつかの実施形態において、前記幹繊維は、ポリエステル繊維である。
いくつかの実施形態において、前記接着剤繊維は、未延伸ポリエステル接着剤繊維、ポリオレフィン繊維、芯鞘型接着剤繊維の任意の１種またはそれらの組み合わせである。前記未延伸ポリエステル接着剤繊維は、未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維であることが好ましい。前記芯鞘型接着剤繊維は、ＣｏＰＥＴ／ＰＥＴ芯鞘構造繊維、ＰＥ／ＰＥＴ芯鞘構造繊維、ＥＳ繊維等である。
本開示は、本開示に係る湿式不織布を水処理膜の支持層とする使用をさらに提供する。
いくつかの実施形態において、前記第１の層の原材料により前記湿式不織布の第１表面が形成され、前記第１表面に水処理膜材料が塗布されている。
本開示は、抄紙ステップと熱圧ステップとを含む、本開示に係る湿式不織布を作製する方法をさらに提供する。
いくつかの実施形態において、前記方法は、前記第１の層の原材料を抄紙して第１原紙を得るステップと、前記第２の層の原材料を抄紙して第２原紙を得るステップと、第１原紙と第２原紙に対して熱圧複合を行うステップとを含む。
いくつかの実施形態において、鋼ロール／鋼ロール式熱圧装置を利用して前記熱圧または熱圧複合を行い、または
鋼ロール／軟質ロール式熱圧装置を利用して前記熱圧または熱圧複合を行う。
本開示は、本開示に係る湿式不織布と、前記湿式不織布に塗布されている水処理膜材料とを含む水処理膜をさらに提供する。
いくつかの実施形態において、前記水処理膜材料は、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、アセチルセルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリサルホンまたはそれらの組み合わせからなる群から選択され、好ましくはポリサルホンであり、例えばポリエーテルサルフォンである。
いくつかの実施形態において、前記水処理膜は、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜および精密ろ過膜のうちの１種または複数種である。
実施例１
本実施例による水処理膜の支持層とされる湿法ポリエステル不織布は、具体的な繊維配合が表１に示されている。
Figure 2022552913000002
コニカルリファイナーを利用してポリエステル繊維を分散させ、そして、傾斜網製紙機を利用してそれぞれ面密度が３７．７ｇ／ｍ２の上層原紙および面密度が３７．９ｇ／ｍ２の下層原紙を抄紙し、そして、２層の原紙に対して熱圧複合を行い、熱圧装置として鋼ロール／鋼ロールのコンビネーションのものを利用し、面密度が７５．６ｇ／ｍ２のポリエステル不織布を得た。
そして、得られたポリエステル不織布をＡ４サイズに裁断してサンプルとし、その上層の外面にポリサルホン層を塗布し、塗布液が重量で７．５％のポリサルホン／９２．５％のＮ－メチルピロリドンにより配合され、塗布後に水に入れて相分離を行い、１０ｍｉｎ後に取り出して室温条件下で乾燥させ、実施例サンプル１を得た。
実施例２
熱圧装置として鋼ロール／軟質ロールのコンビネーションのものを利用し、実施例１と同様な方法で実施例サンプル２を得た。
実施例３
本実施例による水処理膜の支持層とされる湿法ポリエステル不織布は、具体的な繊維配合が表２に示されている。
Figure 2022552913000003
不織布の作製の流れが上記の実施例１と同様で、熱圧装置として鋼ロール／鋼ロールのコンビネーションのものを利用し、面密度が７４．５ｇ／ｍ２のポリエステル不織布を得た。
そして、得られたポリエステル不織布をＡ４サイズに裁断してサンプルとし、その上層の外面にポリサルホン層を塗布し、塗布液が重量で７．５％のポリサルホン／９２．５％のＮ－メチルピロリドンにより配合され、塗布後に水に入れて相分離を行い、１０ｍｉｎ後に取り出して室温条件下で乾燥させ、実施例サンプル３を得た。
比較例１
具体的な繊維配合は表３に示されている。
Figure 2022552913000004
コニカルリファイナーを利用してポリエステル繊維を分散させ、そして、傾斜網製紙機を利用してそれぞれ面密度が３７．５ｇ／ｍ２の上層原紙および面密度が３７．９ｇ／ｍ２の下層原紙を抄紙し、そして、２層の原紙に対して熱圧複合を行い、熱圧装置として鋼ロール／鋼ロールのコンビネーションのものを利用し、面密度が７５．６ｇ／ｍ２のポリエステル不織布を得た。そして、得られたポリエステル不織布をＡ４サイズに裁断してサンプルとし、その上層の外面にポリサルホン層を塗布し、塗布液が重量で７．５％のポリサルホン／９２．５％のＮ－メチルピロリドンにより配合され、塗布後に水に入れて相分離を行い、１０ｍｉｎ後に取り出して室温条件下で乾燥させ、比較例サンプル１を得た。
性能テスト
本明細書の実施例において、水処理膜の支持層とされる湿法ポリエステル不織布の関係技術の指標が下記の基準に準ずる。ポリエステル不織布の「面密度」は、ＧＢ／Ｔ４５１．２－２００２に規定する方法により測定し、ポリエステル不織布の「密度」は、ポリエステル不織布の「面密度」をポリエステル不織布の「厚さ」で割って得、ポリエステル不織布の「厚さ」は、ＧＢ／Ｔ４５１．３－２００２に規定する方法により測定し、ポリエステル不織布の「通気度」は、ＧＢ／Ｔ２４２１８．１５－２０１８に規定する方法により測定し、ポリエステル不織布の「孔径」は、ＧＢ／Ｔ３２３６１－２０１５に規定する方法により測定し、ポリエステル不織布の「引張強度」は、ＧＢ／Ｔ１２９１４－２００８に規定する方法により測定した。
実施例１－３サンプルおよび比較例サンプルの性能をそれぞれテストし、テストの結果が表４に示されている。
表４から分かるように、本開示の実施例１－３のサンプルは、性能が優れ、特にピンホール数および塗布液の裏面までの浸透の２項目で優れた性能が見られ、つまり、ピンホールがなく、塗布液が裏面まで浸透することがなかった。これに対して、比較例サンプルの平均孔径が１６．１μｍであり、最大孔径が１３４μｍであり、最大孔径／平均孔径の比が８．３であり、それにより作製した水処理膜の塗布層に１００個超のピンホールを有し、そして、塗布液の裏面までの浸透量が０．２ｍ２／ｍ２よりも多かった。このため、本開示の実施例により作製して得た水処理膜は、性能が比較例による水処理膜より顕著に優れている。
Figure 2022552913000005
上記は、本開示の好ましい実施形態にすぎなく、本開示を限定するものではなく、当業者にとって、本開示に各種の変更や変化を有してもよい。本開示の精神および主旨内であれば、行われるすべての変更、均等置換、改良等も、本開示の保護範囲に属する。
産業上の利用可能性
本開示は、ポリエステル不織布の孔径サイズおよび孔径分布をコントロールすることにより、水処理膜材料塗布層に欠陥が発生する確率、特に塗布層におけるピンホールの生じる確率を低減させる。上層および下層に対してそれぞれ繊度の異なった繊維を使用し、上層の繊維の繊度が下層の繊維の繊度以下であるようにすることにより、塗布層の相分離過程での水、空気および製膜溶液における溶剤の素早い交換を実現して、塗布層における孔欠陥の発生を抑える。

Claims (20)

  1. 平均孔径が２０μｍ以下であり、最大孔径が４０μｍ以下であり、最大孔径／平均孔径の比が１以上かつ１２以下である
    ことを特徴とする湿式不織布。
  2. 最大孔径／平均孔径の比が１以上かつ８以下であり、好ましくは、１以上かつ６以下である
    ことを特徴とする請求項１に記載の湿式不織布。
  3. 平均孔径は、１５μｍ以下であり、好ましくは、１０μｍ以下であり、より好ましくは、８μｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の湿式不織布。
  4. 最大孔径が３５μｍ以下であり、好ましくは、３０μｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１－３のいずれか１項に記載の湿式不織布。
  5. 前記湿式不織布は、全体として単層構造であり、少なくとも２つの層が一体に結合して形成されたものである
    ことを特徴とする請求項１－４のいずれか１項に記載の湿式不織布。
  6. 前記少なくとも２つの層は、繊維の繊度の互いに異なった第１の層と第２の層とを含む
    ことを特徴とする請求項５に記載の湿式不織布。
  7. 前記少なくとも２つの層は、第１の層と第２の層とを含み、前記第１の層の繊維が繊度の異なった２種または複数種の繊維を含み、
    前記第２の層が繊度の異なった２種または複数種の繊維を含む
    ことを特徴とする請求項５または６に記載の湿式不織布。
  8. 前記第１の層は、繊度が９．２０μｍ以下の幹繊維と繊度が１１．２７μｍ以下の接着剤繊維により構成され、前記第２の層は、繊度が１３．０１μｍ以下の幹繊維と繊度が１４．５５μｍ以下の接着剤繊維により構成され、
    好ましくは、第１の層の幹繊維の繊度が第２の層の幹繊維の繊度以下であり、第１の層の接着剤繊維の繊度が第２の層の接着剤繊維の繊度以下である
    ことを特徴とする請求項５－７のいずれか１項に記載の湿式不織布。
  9. 前記第１の層の幹繊維の繊度は、８．２３μｍ以下であり、好ましくは、７．７０μｍ以下であり、より好ましくは、６．５１－７．７０μｍであること、
    前記第２の層の幹繊維の繊度は、１２．３５μｍ以下であり、好ましくは、１２．００μｍ以下であり、より好ましくは、６．５１－１２．００μｍであること、
    前記第１の層の接着剤繊維の繊度は、１０．８９μｍ以下であり、好ましくは、１０．４９μｍ以下であり、より好ましくは、９．６５－１０．４９μｍであること、及び/又は、
    前記第２の層の接着剤繊維の繊度は、１０．８９μｍ以下であり、好ましくは、１０．４９μｍ以下であり、より好ましくは、９．６５－１０．４９μｍであること、
    を特徴とする請求項８に記載の湿式不織布。
  10. 前記第１の層の幹繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍであること、
    前記第２の層の幹繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍであること、
    前記第１の層の接着剤繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍであること、及び/又は、
    前記第２の層の接着剤繊維の繊維長さは、１－７ｍｍであり、好ましくは、３－６ｍｍであること、
    を特徴とする請求項８または９に記載の湿式不織布。
  11. 前記第１の層の接着剤繊維の質量分率が２０－４０％であり、幹繊維の質量分率が６０－８０％であること、及び/又は、
    前記第２の層の接着剤繊維の質量分率が２０－４０％であり、幹繊維の質量分率が６０－８０％であること、
    を特徴とする請求項８－１０のいずれか１項に記載の湿式不織布。
  12. 面密度が６０－１００ｇ／ｍ２であること、密度が０．７０－１．０５ｇ／ｃｍ３であること、通気度が０．５－４．０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃであること、横方向引張強度が３５Ｎ／１５ｍｍ超であること、及び/又は、縦方向引張強度／横方向引張強度の比が１．２－４であることを特徴とする請求項１－１０のいずれか１項に記載の湿式不織布。
  13. 前記湿式不織布は、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ビスコース繊維、およびアクリル繊維の少なくとも１種により作製され、好ましくは、ポリエステル繊維により作製され、ポリエステル繊維が例えばポリエチレンテレフタレート繊維であり、ポリオレフィン繊維が例えばポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維またはＥＳ繊維である
    ことを特徴とする請求項１－１０のいずれか１項に記載の湿式不織布。
  14. 前記幹繊維は、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ビスコース繊維、およびアクリル繊維の少なくとも１種であり、好ましくは、ポリエステル繊維であり、ポリエステル繊維が例えばポリエチレンテレフタレート繊維であり、ポリオレフィン繊維が例えばポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維またはＥＳ繊維であること、及び/又は、
    前記第１の層の接着剤繊維および第２の層の接着剤繊維のそれぞれは、未延伸ポリエステル接着剤繊維、ポリオレフィン繊維、芯鞘型接着剤繊維のうちの少なくとも１種であること、
    好ましくは、前記未延伸ポリエステル接着剤繊維が未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維であり、
    好ましくは、前記芯鞘型接着剤繊維がＣｏＰＥＴ／ＰＥＴ芯鞘構造繊維、ＰＥ／ＰＥＴ芯鞘構造繊維およびＥＳ繊維からなる群から選択される少なくとも１種である
    ことを特徴とする請求項８－１３のいずれか１項に記載の湿式不織布。
  15. 請求項１－１４のいずれか１項に記載の湿式不織布を水処理膜の支持層とする使用。
  16. 前記第１の層の原材料により前記湿式不織布の第１表面が形成され、前記第１表面に水処理膜材料が塗布されている
    ことを特徴とする請求項１５に記載の使用。
  17. 請求項１－１４のいずれか１項に記載の湿式不織布を作製する方法であって、
    抄紙ステップと熱圧ステップとを含む
    ことを特徴とする方法。
  18. 前記湿式不織布は請求項６－１４のいずれか１項に記載の湿式不織布であり、
    前記方法は、前記第１の層の原材料を抄紙して第１原紙を得るステップと、前記第２の層の原材料を抄紙して第２原紙を得るステップと、第１原紙と第２原紙に対して熱圧複合を行うステップとを含み、
    好ましくは、鋼ロール／鋼ロール式熱圧装置を利用して前記熱圧または熱圧複合を行い、または鋼ロール／軟質ロール式熱圧装置を利用して前記熱圧または熱圧複合を行い、
    好ましくは、前記抄紙の前に、コニカルリファイナーを利用して繊維分散を行うステップをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. 請求項１－１４のいずれか１項に記載の湿式不織布と、
    前記湿式不織布に塗布されている水処理膜材料と、を含み、
    好ましくは、前記水処理膜材料は、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、アセチルセルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリサルホンまたはそれらの組み合わせからなる群から選択され、好ましくはポリサルホンであり、例えばポリエーテルサルフォンである
    ことを特徴とする水処理膜。
  20. 前記水処理膜は、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜および精密ろ過膜のうちの１種または複数種である
    ことを特徴とする、請求項１９に記載の水処理膜、または請求項１５または１６に記載の使用。
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