JP4079763B2 - 多孔質中空糸膜の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリオレフィン未延伸中空糸フィラメントを延伸して多孔質中空糸膜を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリオレフィン製の中空糸膜は、適度なドラフトの下に紡糸して高配向の未延伸中空糸を得、これを冷延伸した後引き続いて熱延伸するか、冷延伸することなく熱延伸のみを行うことによって製造されている。いずれの場合も、第一段の延伸で結晶構造を破壊させ均一にミクロクレーズを発生させ、第二段の延伸で目的とする微孔を形成している。
【０００３】
多孔質中空糸膜を製造するに際しては、未延伸糸を安定的に延伸することが、目的とする微孔を有するものを製造する上で極めて重要であり、特許文献１ないし特許文献３には、延伸倍率、延伸温度、変形速度等の観点からの開示がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０５−１０３９５９号公報
【特許文献２】
特開平０５−０４９８７８号公報
【特許文献３】
特開平０７−１６６４１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した延伸工程の物理的条件が適切に選択されていても、マルチフィラメントとしての未延伸中空糸を安定して延伸することには技術的に難しい問題があり、しばしば延伸糸切れが生じたり、中空糸膜に欠陥が生じたり、分繊操作に支障をきたすことが多かった。また、延伸フィラメントを巻き取る際に、ボビン上に単繊維のたるみが発生することがあり、これは中空糸膜の後加工、例えば親水化加工やモジュール製作での歩留まり低下を招いた。
【０００６】
本発明者らはこのような問題点の解決につき鋭意検討した結果、延伸時のフィラメント束の不安定走行、例えばフィラメントの重なり、よれ、たるみ等がこれらの発生原因となっていることを解明し、フィラメント束の走行糸道を最適化させることによってこの問題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、ポリオレフィン未延伸中空糸フィラメントを延伸して多孔質中空糸膜を製造する方法において、延伸工程のスタートアップ時に、走行中空糸フィラメント束に粘着テープを貼り付けて、中空糸フィラメントが重なり走行しないように中空糸フィラメントの走行位置を調整する操作を２回以上実施する工程を含むことを特徴とする多孔質中空糸膜の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳しく説明する。
【００１０】
本発明において用いるポリオレフィン未延伸中空糸フィラメントとしては、ポリエチレンまたはポリプロピレンの未延伸中空糸フィラメントが好ましいが、延伸により多孔質化が可能なポリ−４−メチルペンテン−１等の他のポリオレフィン未延伸中空糸フィラメントでもよい。また、均質層がポリオレフィン多孔質層でサンドイッチされた三層構造を有する中空糸膜が製造できる未延伸糸も使用できる。なお、この場合の均質層を構成するポリマーは、ポリオレフィンには限定されない。
【００１１】
ポリオレフィン未延伸中空糸フィラメントは、中空糸製造用ノズルを用いて溶融紡糸し、高配向結晶性の未延伸中空糸を製造することによって得られる。ノズルには二重管構造を有するものや馬蹄型構造を有するものが使用できる。二重管構造のノズルにおいては、中空糸内部へ中空形態を保持するために供給する気体の供給は自然吸入であってもまた強制吸入であっても差し支えない。
【００１２】
適切な紡糸温度で中空糸製造用ノズルから吐出されたポリマーは、一般に紡糸ドラフト５〜５０００の範囲で引き取られる。紡糸ドラフトが高すぎる場合には、高い総延伸倍率が可能な未延伸中空糸が得られにくく、紡糸ドラフトが低過ぎる場合には、配向が不十分な未延伸中空糸が得られ、延伸による多孔化が困難である。
【００１３】
このようにして得られる本発明の方法に使用されるポリオレフィン未延伸中空糸フィラメントは、繊維軸方向に高度に配向した未延伸中空糸であり、一般に内径は１００〜５０００μｍ、膜厚は１０〜１０００μｍ程度であるが、この数値範囲に限定されるものではない。また、延伸処理に先立ち、予め熱処理に供することもできる。
【００１４】
図１は、本発明の多孔質中空糸膜の製造方法が適用される延伸工程の一例を示すための模式図である。
【００１５】
給糸ボビン１に巻かれた未延伸糸は、クリール２を通した後分繊ガイド３に導かれる。次いで第１ローラー４でアニ−ル処理された後、延伸給糸ローラー５に導かれる。本発明においては、給糸ボビン１から延伸給糸ローラー５に至るまでの区間を給糸区間と称する。延伸給糸ローラー５から出たフィラメントは冷延伸ゾーンで冷延伸された後、第２ローラー６、加熱炉７を経て熱延伸ゾーンで熱延伸される。最終延伸ローラー８に至るまでの区間が延伸区間であり、延伸が完了して得られた多孔質中空糸膜は、仕上区間において第３ローラー９で熱セットされ、ピンホール検査機１０、幅広平坦部を有するガイド１１を経て巻取ボビン（ワインダー）１２で巻き取られる。
【００１６】
本発明の製造方法においては、延伸工程は、図１のように冷延伸に引き続いて熱延伸を行なう二段延伸を実施してもよいし、熱延伸のみを実施してもよい。未延伸糸の結晶構造を破壊させ均一にミクロクレーズを発生させる延伸の初期過程が不安定化し易いため、延伸温度、変形速度を適切に選択することが重要である。
【００１７】
ポリオレフィン未延伸中空糸フィラメントの延伸は、モノフィラメントとして延伸することも可能であるが、生産効率の観点から、通常はフィラメント数が数本からなるマルチフィラメントとして巻き取られた未延伸糸のボビンから未延伸フィラメントを引き出し、これを何本か引きそろえて延伸工程に給糸する。
【００１８】
延伸工程のスタートアップ時には、作業者が各ボビンから引き出した未延伸糸の糸端をまとめて持ち、所定のガイド、延伸ローラーに順次糸をかけ、フィラメントを走行させることによって延伸操作が開始される。この際、走行フィラメントは時間の経過とともに各延伸ローラー上で糸道が相互に重なり合わない平坦化する方向に多少は移行するが、何の方策も取らないと重なり走行部はそのままの状態が維持される。
【００１９】
そこで、本発明の方法では、延伸工程のスタートアップ時に、延伸工程の走行する中空糸フィラメント束に対して、中空糸フィラメントが相互に重なりを生じないように走行フィラメントに粘着テープをすばやく貼り付けつつフィラメントの走行位置を調整する。粘着テープを貼り付ける方向は、走行フィラメント束に対してほぼ直角にするのがよいが、多少斜め方向でもかまわない。換言すれば、本発明では粘着テープ上でフィラメントが単層を形成するように強制的に開繊させつつ走行中空糸フィラメント束に粘着テープを貼り付ける。また、この操作を短時間の間に、好ましくは先に添着した粘着テープが作業者の視界から消えないうちに繰り返すことにより、延伸区間における走行延伸糸の糸道は各延伸ローラー上で平坦化され、重なりのない延伸フィラメントの走行が確保される。すなわち、本発明においてはこの粘着テープの添着操作を少なくとも二度実施することが適切であり、３〜４回実施することが好ましい。このようにして、延伸区間で各中空糸フィラメントの走行位置に重なりが生じないように糸道が調整される。
【００２０】
なお、粘着テープは一度に全ての走行中空糸フィラメントに対して貼り付ける必要はなく、作業性の観点からテープ長１０〜１５０ｍｍのものを走行するフィラメントの一部（例えば走行フィラメント幅５〜１２０ｍｍ）に対してすばやく貼り付け、この操作を適用対象フィラメントをずらしながら繰り返し実施することで全ての走行中空糸フィラメントに対して行なうことができる。粘着テープが短すぎると、走行中にテープが回転し、糸よれ（ねじれ）が生ずることがある。
【００２１】
また、この粘着テープの貼り付け操作は、それ以後の走行フィラメントの位置調整を担うものであるから、給糸区間で実施することが好ましい。
【００２２】
このようにして、延伸フィラメントの安定した糸道が確保されると、延伸工程における糸切れが大幅に減少し、生産性が向上すると共に、つぶれ等のない安定した品質をもつ多孔質中空糸膜を製造することが可能となる。粘着テープが貼り付けられた延伸中空糸フィラメントは、延伸完了後、巻取りの前に適宜廃棄される。
【００２３】
本発明で使用する粘着テープとしては、市販のセロハンテープ、サージカルテープ、ガムテープ等が未延伸中空糸フィラメントの太さに応じて適宜使用できる。
【００２４】
また、未延伸糸ボビンを出てから延伸給糸ローラー（延伸が開始される直前のローラーをいう）に至る未延伸糸の給糸区間に分繊ガイドを設置し、中空糸フィラメントをこの分繊ガイドを経由させる。各未延伸糸ボビンから給糸された未延伸フィラメントがクリールを出た後、それぞれ分繊ガイドの各区分け部を通過させると、一つのボビンから給糸された未延伸フィラメントは他のボビンから給糸された未延伸フィラメントと物理的に分離される。分繊ガイドを経由させると、給糸ボビンと走行フィラメントとの位置関係が固定され、また延伸区間における走行フィラメント束に所定の幅の拡がりを与え、延伸区間における走行フィラメントが相互に重なりを生じないようにするのに有効である。
【００２５】
分繊ガイドは、給糸された未延伸フィラメントを物理的に区分けすることができる機能を有するものであれば、その形態は特に限定されない。図２は、分繊ガイドおよびそのエレメントの一例を模式的に示したものである。
【００２６】
延伸工程を経て得られる多孔質中空糸膜は、製品として巻き取られる前に、通常、ピンホール検査機を通してピンホールの有無が判別される。この際、製品と原糸である未延伸糸との対応を取るために分繊して検査機に給糸することが好ましいが、分繊ガイドを経由させ、かつ粘着テープの貼り付け操作を経た場合には、ここでの分繊がスムースに実施できるという効果が発揮される。
【００２７】
また、最終延伸ローラーを出て延伸が完了したフィラメントが延伸糸巻取りボビンで巻き取られるまでの間に幅広平坦部を有するガイドを設置し、このガイドを経由させて、ここでフィラメント束を一旦拡げた後に集束して巻き取る。最終延伸ローラーを出た後、ボビンに巻き取る際、Ｕ字状ガイドやＶ字溝付きガイドローラーで中空糸膜を集束すると、フィラメントの重なりが生じ、それらのフィラメント間の張力差が生ずることで糸たるみが発生する。ところが、幅広平坦部を有するガイド上でフィラメント束を拡げながら経由させることで、張力差が減少し、巻き取られたボビンの表面での単繊維の糸たるみが認められにくくなった。なお、ここでいう幅広平坦部を有するガイドとは、バーガイドのように、その中心軸方向の横断面を考えたときに、中心軸方向が平坦部のみから構成されるもの、あるいは溝付きローラーの場合には、その中心軸方向の横断面を考えたときに、溝底部に中心軸方向にみて１０ｍｍ以上の平坦部があるネルソン型ローラーのようなものをいい、通常のＵ字状糸通過部を有するガイドやＶ字溝付きローラーとは区別されるものである。巻き取り直前の延伸フィラメント束をこの幅広平坦部を有するガイド上で、好ましくは１０ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上の幅に一旦拡げた形で通過させる。
【００２８】
このようにして得られた多孔質中空糸膜は、必要に応じて緊張下に定長でまたは収縮させつつ熱セットを行ってもよい。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
ＭＩ値１５の高密度ポリエチレンを、中空形状の紡糸ノズルより紡糸温度１６５℃で吐出し、２５℃の空気中で、紡糸ドラフト比約３０００でボビンに巻取り、外径０．５ｍｍのポリエチレン未延伸中空糸フィラメントを得た。
【００３０】
図１に概要を示した延伸設備を用い、この未延伸糸を巻き取った９６ボビンから各々糸端を引き出し、クリールを通した後、図２に示したマルチフックガイド（湯浅糸道工業（株）製）９６個を用いた分繊ガイドの各区分け部に各ボビン毎に通過させた後、延伸ローラーに糸をかけ総延伸倍率が５倍となるよう延伸を開始した。分繊ガイドを出た直後から延伸供給ローラー迄の位置で、４ボビン分の走行フィラメント束に対して幅１０ｍｍ、長さ約３０ｍｍのサージカルテープを用いて糸道が１５ｍｍ幅に拡がりかつ走行中空糸フィラメントが相互に重なりが生じなくなるようすばやく貼り付け位置調整する操作を３回繰り返し、これを適用範囲の各錘に対し徐々に順次ずらして全走行中空糸フィラメントに対して実施した。
【００３１】
この粘着テープ貼り操作により各延伸ローラーを通過する際のフィラメント束は、分繊ガイドを出たときの各フィラメント束の間隔が維持され、かつフィラメント同士が重なり合うことは殆どなく、糸切れ等のトラブルなく順調に延伸することができた。
参考例２
実施例１による延伸操作が定常化した後、延伸多段化後、ピンホール検査装置を通過した１６フィラメント（４ボビン分）を集束してボビンに巻き取る際に外径４５ｍｍφ、溝底の平坦部の幅が２０ｍｍの溝付きローラーからなる幅広平坦部を有するガイドを経由させ、ここで一旦フィラメントを拡げた後に集束させ、ボビンに巻き取った。このようにして巻き取ったボビンの表面には、単繊維のたるみが発生しておらず、良好な外観を有していた。
【００３２】
この場合には、延伸区間で各中空糸フィラメントの走行位置に重なりや糸のねじれが解消されない部分もあった。また、ピンホール検査装置への給糸のために１６フィラメントずつの２４束の錘に分繊するのにやや手間取り、分繊作業に要した時間は実施例２の場合の１．５倍であった。
比較例２
延伸操作の開始時にサージカルテープを用いてのフィラメント束への貼り付け操作を実施しなかったことを除き、実施例１と同様にして延伸操作を実施した。
【００３３】
未延伸フィラメントは分繊ガイドまでは順調に走行していたが、延伸ローラー上でフィラメントの重なりや糸のねじれが多数発生しており、糸切れ等が頻発した。また、２４束に分繊するのにかなり手間取り、分繊作業には実施例２の場合の２．５倍も時間を要した。
比較例３
未延伸糸を巻き取った各ボビンから分繊ガイドを経由させずに延伸ローラーに給糸したことを除き実施例１と同様に延伸を実施した。この場合にも、延伸区間で各中空糸フィラメントの走行位置に重なりや糸のねじれが生じた部分があるとともに、延伸期間中の走行フィラメントの位置が安定しなかった。
【００３４】
また、延伸ローラーへの供給以前にもフィラメント束間にねじれや交絡等があるため、給糸ボビンと延伸ローラー上フィラメントの順序が不明確となり、フィラメントの本数確認をする場合に、クリールまで遡る必要があった。分繊作業には参考例２の場合の３倍も時間を要した。
比較例４
幅広平坦部を有するガイドを経由させずに通常のＵ字状の溝ローラーを使用したことを除き、参考例２と同様にして延伸、ピンホール検査を通過後、１６フィラメントをボビンに巻き取った。巻き取ったボビンには、数箇所糸たるみが発生しているのが表面から観察できた。
【００３５】
延伸工程後の後工程において、ボビンから糸を引き出し加工する際に、参考例２よりも糸たるみによる工程不良等が発生する割合が高かった。
【００３６】
【発明の効果】
延伸工程のスタートアップ時に、粘着テープ貼り付け操作を二度以上繰り返して実施することにより、走行フィラメントの糸道は各延伸ローラー上で平坦化され、重なりのないフィラメントの走行が確保されるため、糸切れ等が生ずることなく安定した延伸が可能であり、延伸糸の分繊操作も容易であり、欠陥が少ない、品質及び工程歩留まりの良い中空糸膜の製造が可能となった。
【００３７】
また、中空糸フィラメントを分繊ガイド経由させて給糸し、かつ幅広平坦部を有するガイドを経由させて拡げた後に集束して巻き取ることにより、走行フィラメントの位置確認並びに分繊操作がスムースに実施できると共に、巻取りボビン上に単繊維のたるみを低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多孔質中空糸膜の製造方法が適用される延伸工程の一例を示すための模式図である。
【図２】 分繊ガイドおよびそのエレメントの一例を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１ 給糸ボビン
２ クリール
３ 分繊ガイド
４ 第１ローラー
５ 延伸給糸ローラー
６ 第２ローラー
７ 加熱炉
８ 最終延伸ローラー
９ 第３ローラー
１０ ピンホール検査機
１１ 幅広平坦部を有するガイド
１２ 巻取りボビン（ワインダー）

Claims (1)

1. ポリオレフィン未延伸中空糸フィラメントを延伸して多孔質中空糸膜を製造する方法において、延伸工程のスタートアップ時に、走行中空糸フィラメント束に粘着テープを貼り付けて、中空糸フィラメントが重なり走行しないように中空糸フィラメントの走行位置を調整する操作を２回以上実施する工程を含むことを特徴とする多孔質中空糸膜の製造方法。

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