JP5842614B2 - 洗浄装置、および多孔質膜の製造方法 - Google Patents
洗浄装置、および多孔質膜の製造方法 Download PDFInfo
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Description
本願は、2010年10月29日に日本に出願された特願2010−243853号、2011年3月30日に日本に出願された特願2011−076244号、2011年7月12日に日本に出願された特願2011−153646号、2011年8月4日に日本に出願された特願2011−170999号、及び2011年8月12日に日本に出願された特願2011−176720号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
ろ過膜として使用される多孔質膜の製造方法としては、高分子溶液を相分離させて多孔化する非溶媒相分離現象、又は溶媒をさらに添加することなく高分子溶液を相分離させて多孔化する相分離現象を利用した非溶媒相分離法が知られている。
非溶媒相分離法としては、湿式又は乾湿式紡糸法(以下、両紡糸方法をまとめて湿式紡糸という。)が知られており、この方法によれば、高いろ過流量と、良好な分画層を有し、多量の水処理に好適な多孔質膜が得られやすい。
溶媒を除去する方法としては、例えば図9に示すような洗浄装置120を用い、熱水121が貯蔵された洗浄槽122中に多孔質膜123を走行させて多孔質膜123を洗浄する方法がある。
ところが、加圧下での洗浄は洗浄槽を密閉にする必要があるため、設備が大掛かりなものとなる。一方、添加物を用いる方法は多孔質膜に添加物が付着することがあるため、洗浄後に添加物を除去する新たな工程が必要となる。
しかし、従来の方法では、時間の経過と共に多孔質膜から洗浄液への溶媒の拡散が進行すると、溶出溶媒濃度が残存溶媒濃度よりも高くなり、溶媒が洗浄液へ拡散しにくくなる。そのため、洗浄時間を長くしたり、洗浄槽中の洗浄液を新しいものに交換したりする必要があったが、凝固工程から乾燥工程は連続して行われるため、特に洗浄液を交換する際は運転を停止しなければならなかった。
また、洗浄浴が1〜3度に傾けられているため、洗浄浴中を流れる洗浄液の速さには限界があった。そのため、必ずしも十分な洗浄効率は得られなかった。
また、前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と同一方向及び/又は反対方向に走行させることが好ましい。
さらに、前記走行手段は、1対の円筒状回転体を有し、1対の円筒状回転体の間を往復させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させることが好ましい。
前記走行手段は、鉛直方向に落下する洗浄液で多孔質膜が洗浄されるように、前記多孔質膜を走行させることが好ましい。
本発明の多孔質膜の製造方法の別の側面は、前記洗浄工程が、鉛直方向に落下する洗浄液で、走行している多孔質膜を洗浄する工程である。
さらに、前記洗浄工程は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と同一方向及び/又は反対方向に走行させることが好ましい。
また、前記洗浄工程は、1対の円筒状回転体の間を往復させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させることが好ましい。
ここで、前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と同一方向及び/又は反対方向に走行させることが好ましい。
或いは、前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向に対して直交方向に走行させることが好ましい。
前記走行手段は、鉛直方向に落下する洗浄液で多孔質膜が洗浄されるように、前記多孔質膜を走行させることが好ましい。
本発明の多孔質膜の製造方法の別の側面は、前記洗浄工程が、鉛直方向に落下する洗浄液で、走行している多孔質膜を洗浄する工程である。
ここで、前記洗浄工程は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と同一方向及び/又は反対方向に走行させることが好ましい。
或いは、前記洗浄工程は、多孔質膜を洗浄液の落下方向に対して直交方向に走行させることが好ましい。
前記走行手段は、鉛直方向に落下する洗浄液で多孔質膜が洗浄されるように、前記多孔質膜を走行させることが好ましい。
本発明の多孔質膜の製造方法の別の側面は、前記洗浄工程が、鉛直方向に落下する洗浄液で、走行している多孔質膜を洗浄する工程である。
前記走行手段は、鉛直方向に落下する洗浄液で多孔質膜が洗浄されるように、前記多孔質膜を走行させることが好ましい。
本発明の多孔質膜の製造方法の別の側面は、前記洗浄工程が、鉛直方向に落下する洗浄液で、走行している多孔質膜を洗浄する工程である。
前記走行手段は、鉛直方向に落下する洗浄液で多孔質膜が洗浄されるように、前記多孔質膜を走行させることが好ましい。
また、前記落下手段が2以上の流路を有することが好ましい。
さらに、前記2以上の流路は、洗浄液が任意の流路から次の流路へ落下しながら順次移動するようにジグザグ状に配置されたことが好ましい。
本発明の多孔質膜の製造方法の別の側面は、前記洗浄工程が、鉛直方向に落下する洗浄液で、走行している多孔質膜を洗浄する工程である。さらに、前記洗浄工程は、洗浄液を流す2以上の流路の任意の流路から次の流路へ落下しながら順次移動する洗浄液に接触するように、これら洗浄液の落下部に設けられた走行手段によって、多孔質膜を洗浄液の落下方向と同一方向又は反対方向に走行させることが好ましい。
また、前記2以上の流路がジグザグ状に配置されたことが好ましい。
(1)疎水性ポリマーと親水性ポリマーと溶媒とを含む製膜原液を凝固液により凝固させて多孔質膜を形成する凝固工程と、前記多孔質膜を洗浄して多孔質膜中に残存する物質を除去する洗浄工程と、前記多孔質膜中に残存する親水性ポリマーを除去する除去工程と、前記多孔質膜を乾燥する乾燥工程とを有する多孔質膜の製造方法であって、前記洗浄工程は、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を走行させることを含む、前記多孔質膜の製造方法。
(2)前記洗浄工程は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と平行に走行させることを含む、(1)に記載の多孔質膜の製造方法。
(3)前記洗浄工程は、前記多孔質膜を前記洗浄液に対し高角で接触するように走行させることを含む、(1)又は(2)に記載の多孔質膜の製造方法。
(4)前記洗浄工程において、前記洗浄液の落下が自由落下である、(1)〜(3)の何れか1項に記載の多孔質膜の製造方法。
(6)前記洗浄工程は、前記多孔質膜を前記洗浄液の落下方向と同一方向に走行させることを含み、前記洗浄工程において、前記多孔質膜の走行速度をV1、前記洗浄液の平均移動速度をv2としたときに、v2/V1が2以上である、(1)〜(4)の何れか1項に記載の多孔質膜の製造方法。
(7)前記洗浄工程は、前記多孔質膜を前記洗浄液の落下方向と反対方向に走行させることを含む、(1)〜(4)の何れか1項に記載の多孔質膜の製造方法。
(8)前記洗浄工程は、1対の円筒状回転体の間を往復させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させることを含む、(1)〜(7)の何れか1項に記載の多孔質膜の製造方法。
(10)前記洗浄工程は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と平行に走行させることを含む、(9)に記載の多孔質膜の製造方法。
(11)前記洗浄工程は、多孔質膜を洗浄液の落下方向に対して直交方向に走行させることを含む、(9)に記載の多孔質膜の製造方法。
(13)前記洗浄工程は、落下する洗浄液に接触するように、かつ、洗浄液の落下方向と多孔質膜の走行方向とが交差するように、多孔質膜を走行させつつ、1対の円筒状回転体の間を往復するように走行させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させることを含む、(1)〜(7)の何れか1項に記載の多孔質膜の製造方法。
(14)前記洗浄工程は、洗浄液を流す流路の一端から落下する洗浄液に接触するように、この洗浄液の落下部に設けられた多孔質膜の走行を規制するガイド部材によって、多孔質膜を洗浄液の落下方向と同一方向又は反対方向に走行させることを含む、(1)〜(7)の何れか1項に記載の多孔質膜の製造方法。
(15)前記洗浄工程は、洗浄液を流す2以上の流路の任意の流路から次の流路へ落下しながら順次移動する洗浄液に接触するように、これら洗浄液の落下部に設けられた走行手段によって、多孔質膜を洗浄液の落下方向と同一方向又は反対方向に走行させることを含む、(14)に記載の多孔質膜の製造方法。
(16)前記2以上の流路がジグザグ状に配置された、(15)に記載の多孔質膜の製造方法。
(18)前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と平行に走行させる手段である、(17)に記載の洗浄装置。
(19)前記走行手段は、1対の円筒状回転体を有し、1対の円筒状回転体の間を往復させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させる手段である、(17)又は(18)に記載の洗浄装置。
(20)前記走行手段は、互い違いに配置された2以上の円筒状回転体を有し、これらの円筒状回転体の間を順に走行させながら、多孔質膜を上流側の円筒状回転体から下流側の円筒状回転体へ移動させる手段である、(17)に記載の洗浄装置。
(21)前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と平行に走行させる手段である、(20)に記載の洗浄装置。
(22)前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向に対して直交方向に走行させる手段である、(20)に記載の洗浄装置。
(23)前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と同一方向及び反対方向に走行させる走行手段であり、前記走行手段は、軸方向が互いに非平行な1対の円筒状回転体を有し、この1対の円筒状回転体の間を往復するように走行させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させる手段である、(17)に記載の洗浄装置。
(25)前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と平行に走行させる走行手段であり、前記落下手段は、洗浄液を流す流路を有し、前記流路はその一端から洗浄液が落下するように斜めに配置され、前記走行手段は、さらに洗浄液が前記流路から落下する落下部に多孔質膜の走行を規制するガイド部材を有する、(18)に記載の洗浄装置。
(27)前記落下手段が2以上の流路を有する、(26)に記載の洗浄装置。
(28)前記2以上の流路は、洗浄液が任意の流路から次の流路へ落下しながら順次移動するようにジグザグ状に配置された流路である、(27)に記載の洗浄装置。
図2〜6において、図1に示した実施形態に対応する構成要素、図11〜図13において、図10に示した実施形態に対応する構成要素、図15及び図16において、図14に示した実施形態に対応する構成要素、図18〜図19Bにおいて、図17に示した実施形態に対応する構成要素、又は図22〜図24Cにおいて、図21と同じ構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略することがある。
本発明の洗浄装置は、製膜原液を凝固液により凝固させて得られた多孔質膜を洗浄し、多孔質膜中に残存する溶媒などの物質を除去するための装置である。
前記多孔質膜中に残存する物質とは、多孔質膜を本質的に構成する物質以外の物質であって、多孔質膜の製造工程に由来し、例えば前記多孔質膜の製造工程で用いる溶媒、又は前記多孔質膜の製造工程で副次的に生成する物質などが挙げられる。
図1、又は2に本発明の第1の態様の洗浄装置の一例を示す。図1は正面図、図2は側面図である。
図1、又は2に示す洗浄装置110は、洗浄液111を落下させる落下手段112、すなわち洗浄液111を鉛直方向に落下させる落下手段112と、落下する洗浄液111に接触するように多孔質膜113を走行させる走行手段114と、落下した洗浄液を回収する回収手段115と、回収した洗浄液を落下手段112に返送する返送ライン116とを備えて構成される。
図1、又は2に示す落下手段112は、洗浄液111を貯蔵する貯蔵タンク112aと、洗浄液111を鉛直方向に吐出する1又は複数の吐出口112b,112b・・・と、貯蔵タンク112aに新鮮な洗浄液を供給する供給ライン112cとを備えている。
吐出口112bの形状については特に制限されない。
本発明の第1の態様において1つの側面は、落下する洗浄液に多孔質膜が接触するときには、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していない。前記洗浄装置において、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を配置するときは、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していないように配置されている箇所が含まれていれば良く、それ以外の箇所では洗浄液に多孔質膜が接触するときには、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していても良い。
本発明の第1の態様において別の側面は、鉛直方向に落下する洗浄液が多孔質膜を洗浄する。
本発明の第1の態様においてさらに別の側面は、鉛直方向に落下する洗浄液が自由落下する。
本発明の第1の態様においてさらに別の側面は、樋などの液体を運ぶ手段以外の場所で、鉛直に落下する洗浄液が多孔質膜と接触する際に、多孔質膜を洗浄する。
多孔質膜113が円筒状回転体114a及び114bの間を移動するときの走行方向は、洗浄液11の落下方向と平行である。
但し、本発明の第1の態様において、多孔質膜113の走行方向が洗浄液111の落下方向と平行である場合の「平行」とは、厳密な平行を意味するものではない。例えば洗浄液111が下方向に落下する場合には、多孔質膜113も下方向及び/又はその反対方向に走行すればよく、実質的に洗浄液111と同じ方向及び/又はその反対方向に走行すればよい。
すなわち、多孔質膜113が円筒状回転体114aから円筒状回転体114bへ移動するときの走行方向は洗浄液11の落下方向と同一方向となり、円筒状回転体114bから円筒状回転体114aへ移動するときの走行方向は洗浄液111の落下方向と反対方向となる。
回収手段115は、洗浄液111を回収する回収タンク115aと、回収された洗浄液111の一部を系外へ排出する排出ライン115bを有し、円筒状回転体114bの下側に設けられている。
返送ライン116は、回収手段115に回収され、排出されなかった残りの洗浄液111を落下手段112へ返送する。前記返送ライン116は、回収タンク115aと貯蔵タンク112aとを接続している。
図10、又は11に示す洗浄装置210は、洗浄液211を落下させる落下手段212、すなわち洗浄液211を鉛直方向に落下させる落下手段212と、落下する洗浄液211に接触するように多孔質膜213を走行させる走行手段214と、落下した洗浄液を回収する回収手段215と、回収した洗浄液を落下手段212に返送する返送ライン216とを備えて構成される。
図10、図11に示す落下手段212は、洗浄液211を貯蔵する貯蔵タンク212aと、洗浄液211を鉛直方向に吐出する1又は複数の吐出口212b,212b・・・と、貯蔵タンク212aに新鮮な洗浄液を供給する供給ライン212cとを備えている。
吐出口212bの形状については特に制限されない。
本発明の第2の態様において1つの側面は、落下する洗浄液に多孔質膜が接触するときには、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していない。前記洗浄装置において、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を配置するときは、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していないように配置されている箇所が含まれていれば良く、それ以外の箇所では洗浄液に多孔質膜が接触するときには、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していても良い。
本発明の第2の態様において別の側面は、鉛直方向に落下する洗浄液が多孔質膜を洗浄する。
本発明の第2の態様においてさらに別の側面は、鉛直方向に落下する洗浄液は、自由落下する。
本発明の第2の態様においてさらに別の側面は、樋などの液体を運ぶ手段以外の場所で、鉛直方向に落下する洗浄液が多孔質膜と接触する際に、多孔質膜を洗浄する。
ここで、「互い違いに配置された」とは、一方の列における円筒状回転体214a,214c,及び214eのピッチ間に、他方の列の円筒状回転体214b,又は214dが位置している状態(図10)や、一方の列における円筒状回転体214f,214h,及び214jのピッチ間に、他方の列の円筒状回転体214g,又は214iが位置している状態、すなわち前記円筒状回転体が千鳥状に配置された状態(図12)をいう。
この例では、多孔質膜213が円筒状回転体214aから円筒状回転体214bや、円筒状回転体214cから円筒状回転体214dへ移動するときの走行方向は洗浄液211の落下方向と同一方向となり、円筒状回転体214bから円筒状回転体214cや、円筒状回転体214dから円筒状回転体214eへ移動するときの走行方向は洗浄液211の落下方向と反対方向となる。
回収手段215は、洗浄液211を回収する回収タンク215aと、回収された洗浄液211の一部を系外へ排出する排出ライン215bを有し、他方の列の円筒状回転体214b、又は214dの下側に設けられている。
返送ライン216は、回収手段215に回収され、排出されなかった残りの洗浄液211を落下手段212へ返送する。前記返送ライン216は、回収タンク215aと貯蔵タンク212aとを接続している。
図14、又は15に示す洗浄装置310は、洗浄液311を落下させる落下手段312、すなわち洗浄液311を鉛直方向に落下させる落下手段312と、落下する洗浄液311に接触するように、多孔質膜313を洗浄液311の落下方向と同一方向及び反対方向に走行させる走行手段314と、落下した洗浄液を回収する回収手段315と、回収した洗浄液を落下手段312に返送する返送ライン316とを備えて構成される。
図14、又は15に示す落下手段312は、洗浄液311を貯蔵する貯蔵タンク312aと、洗浄液311を鉛直方向に吐出する1又は複数の吐出口312b,312b・・・と、貯蔵タンク312aに新鮮な洗浄液を供給する供給ライン312cとを備えている。
吐出口312bの形状については特に制限されない。
本発明の第3の態様において1つの側面は、落下する洗浄液に多孔質膜が接触するときには、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していないものとする。前記洗浄装置において、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を配置するときは、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していないように配置されている箇所が含まれていれば良く、それ以外の箇所では洗浄液に多孔質膜が接触するときには、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していても良い。
本発明の第3の態様において別の側面は、鉛直方向に落下する洗浄液が多孔質膜を洗浄する。
本発明の第3の態様においてさらに別の側面は、鉛直方向に落下する洗浄液は、自由落下する。
本発明の第3の態様においてさらに別の側面は、樋などの液体を運ぶ手段以外の場所で、鉛直に落下する洗浄液が多孔質膜と接触する際に、多孔質膜を洗浄する。
また、この例では、一方の円筒状回転体314aの真下に他方の円筒状回転体314bが配置され、かつ一方の円筒状回転体314aの軸方向が水平である。この円筒状回転体314a、及び314bが回転すると、多孔質膜313が円筒状回転体314a、及び314bの間を往復するように走行しながら、円筒状回転体314a、又は314bの軸方向へ移動する。
多孔質膜313が円筒状回転体314aから円筒状回転体314bへ移動するときの走行方向は洗浄液311の落下方向と同一方向となり、円筒状回転体314bから円筒状回転体314aへ移動するときの走行方向は洗浄液311の落下方向と反対方向となる。
回収手段315は、洗浄液311を回収する回収タンク315aと、回収された洗浄液311の一部を系外へ排出する排出ライン315bを有し、円筒状回転体314bの下側に設けられている。
返送ライン316は、回収手段315に回収され、排出されなかった残りの洗浄液311を落下手段312へ返送する。前記返送ライン316は、回収タンク315aと貯蔵タンク312aとを接続している。
図17、又は18に示す洗浄装置410は、洗浄液411を落下させる落下手段412、すなわち洗浄液411を鉛直方向に落下させる落下手段412と、落下する洗浄液411に接触するように、かつ、洗浄液411の落下方向と多孔質膜413の走行方向とが交差するように、多孔質膜413を走行させる走行手段414と、落下した洗浄液を回収する回収手段415と、回収した洗浄液を落下手段412に返送する返送ライン416とを備えて構成される。
図17、又は18に示す落下手段412は、洗浄液411を貯蔵する貯蔵タンク412aと、洗浄液411を鉛直方向に吐出する1又は複数の吐出口412b,412b・・・と、貯蔵タンク412aに新鮮な洗浄液を供給する供給ライン412cとを備えている。
吐出口412bの形状については特に制限されない。
本発明の第4の態様において1つの側面は、落下する洗浄液に多孔質膜が接触するときには、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していないものとする。前記洗浄装置において、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を配置するときは、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していないように配置されている箇所が含まれていれば良く、それ以外の箇所では洗浄液に多孔質膜が接触するときには、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していても良い。
本発明の第4の態様において別の側面は、鉛直方向に落下する洗浄液が多孔質膜を洗浄する。
本発明の第4の態様においてさらに別の側面は、鉛直方向に落下する洗浄液は、自由落下する。
本発明の第4の態様においてさらに別の側面は、樋などの液体を運ぶ手段以外の場所で、鉛直に落下する洗浄液が多孔質膜と接触する際に、多孔質膜を洗浄する。
回収手段415は、洗浄液411を回収する回収タンク415aと、回収された洗浄液411の一部を系外へ排出する排出ライン415bを有し、円筒状回転体414a、又は414aの下側に設けられている。
返送ライン416は、回収手段415に回収され、排出されなかった残りの洗浄液411を落下手段412へ返送する。前記返送ライン416は、回収タンク415aと貯蔵タンク412aとを接続している。
図21に示す洗浄装置510は、洗浄液511を落下させる落下手段512と、落下する洗浄液511に接触するように、多孔質膜513を洗浄液511の落下方向と同一方向に走行させる走行手段514と、落下した洗浄液を回収する回収手段515と、回収した洗浄液を落下手段512に返送する返送ライン516とを備えて構成される。
図21に示す落下手段512は、洗浄液511を貯蔵する貯蔵タンク512aと、貯蔵タンク512aから供給された洗浄液511を流す1又は複数の流路512bと、貯蔵タンク512aから最も上流に位置する1番目の流路5121bに洗浄液511を供給する第一の供給ライン512cと、貯蔵タンク512aに新鮮な洗浄液を供給する第二の供給ライン512dとを備えている。前記洗浄装置は、洗浄液が落下しながら移動する部分(落下部F)を1又は複数有していればよく、前記落下手段512は前記流路512bを1又は複数有していればよい。
図21に示す洗浄装置510の場合、貯蔵タンク512aから供給された洗浄液511は、最も上流に位置する1番目の流路5121b内を流れた後、流路5121bの一端から放出され落下し、2番目の流路5122bへ移動する。2番目の流路5122bへ移動した洗浄液511は、この流路5122b内を流れた後、流路5122bの一端から放出され落下し、3番目の流路5123bへ移動する。3番目の流路5123bへ移動した洗浄液511は、この流路5123b内を流れた後、流路5123bの一端から放出され、後述する回収手段515の回収タンク515aへ回収される。
流路512bは、樋状であってもよいし、パイプ状であってもよい。
本発明の第5の態様において1つの側面は、落下する洗浄液に多孔質膜が接触するときには、洗浄液が上述した流路など、液体を運ぶ手段に接していないものとする。前記洗浄装置において、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を配置するときは、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していないように配置されている箇所が含まれていれば良く、それ以外の箇所では洗浄液に多孔質膜が接触するときには、洗浄液が樋などの液体を運ぶ手段に接していても良い。
本発明の第5の態様において別の側面は、鉛直方向に落下する洗浄液が多孔質膜を洗浄する。
本発明の第5の態様においてさらに別の側面は、鉛直方向に落下する洗浄液は、自由落下する。
本発明の第5の態様においてさらに別の側面は、樋などの液体を運ぶ手段以外の場所で、鉛直に落下する洗浄液が多孔質膜と接触する際に、多孔質膜を洗浄する。
図21に示す洗浄装置510の場合、1番目の流路5121bを通過した多孔質膜513は、1番目の流路5121bと2番目の流路5122bの間の落下部Fにおいて、落下する洗浄液511に接触しながら、かつ、上下1対の円筒状回転体5141a、5141aの一方(上側)から他方(下側)に(すなわち、洗浄液511の落下方向と同一方向に)移動しながら走行し、2番目の流路5122bへと導かれる。2番目の流路5122bへ導かれた多孔質膜513は、この流路5121bを通過し、2番目の流路5122bと3番目の流路5123bの間の落下部Fにおいて、落下する洗浄液511に接触しながら、かつ、上下1対の円筒状回転体5141a、又は5141aの一方(上側)から他方(下側)に移動しながら走行し、3番目の流路5123bへと導かれる。
図21に示す回収手段515は、洗浄液511を回収する回収タンク515aと、回収された洗浄液511の一部を系外へ排出する排出ライン515bを有し、3番目の流路5123bの下側に設けられている。
返送ライン516は、回収手段515に回収され、排出されなかった残りの洗浄液511を落下手段512へ返送する。前記返送ライン516は、回収タンク515aと貯蔵タンク512aとを接続している。
その結果、多孔質膜中の溶媒などの物質が膜内部から膜表面に拡散移動すると共に、前記物質が膜表面から洗浄液111、211、311、411又は511に拡散移動して、多孔質膜から除去される。
加えて、本発明の洗浄装置110、210、310、410又は510は洗浄効率に優れるため、洗浄浴を用いることなく多孔質膜を洗浄できるので、特許文献1に比べて洗浄浴(樋状の流路)の数を削減できる。よって、本発明であれば、設備が大掛かりなものにならず、低コストで多孔質膜を洗浄できる。
本発明の除去とは、前記多孔質膜が保持する、前記多孔質膜を本質的に構成する物質以外の物質の濃度を40%以下まで減少させ、好ましくは10%以下まで減少させ、より好ましくは6%以下まで減少させ、さらに好ましくは3%以下まで減少させることである。
本発明における洗浄液の落下とは、洗浄液が鉛直方向に落下することである。鉛直方向へ落下する際の前記洗浄液の角度としては、鉛直方向に対する洗浄液の角度が30°以下が好ましく、0°がより好ましい。
そのため、1対の円筒状回転体の軸方向が互いに平行であると、これら円筒状回転体に多孔質膜の走行を規制するための溝(規制溝)などが形成されていない場合、多孔質膜は円筒状回転体間の同じ場所を往復しながら走行することになり、円筒状回転体の軸方向へ移動するのが困難となる。
多孔質膜313の移動ピッチは、円筒状回転体314a、及び314bの中心軸の傾斜角度によって任意に変更できる。
前記傾斜角度は、前記円筒状回転体を回転させた時に、前記多孔質膜の周囲及び表面に洗浄液を落下させることが可能なピッチとなるような角度を適宜選択することが好ましい。
但し、洗浄装置510において、多孔質膜513が洗浄液511の落下方向と平行に走行する場合の「平行」とは、厳密な平行を意味するものではない。例えば洗浄液511が下方向に落下する場合には、多孔質膜513も下方向及び/又はその反対方向に走行すればよく、実質的に洗浄液511と同じ方向及び/又はその反対方向に走行すればよい。
また、図21に示す洗浄装置510は、2以上の流路512bをジグザグ状に配置し、任意の流路512bから次の流路512bへの洗浄液511の移動を利用して洗浄液511を落下させており、多孔質膜513が任意の流路512bから次の流路512bに移動するための方向転換は、上下1対の円筒状回転体5141a、及び5141aで行われる。そのため同一張力条件下において、一つの円筒状回転体で方向転換を行う場合と比較して、円筒状回転体5141aと多孔質膜513の接触角が小さくなり、多孔質膜513が円筒状回転体5141aに押し付けられる力を小さくすることができ、膜変形やつぶれの発生の抑制に効果がある。また、流路512bを加熱すれば、洗浄液511を保温あるいは加熱することが可能となる。さらには流路512b内壁に突起や障害物等を設け、多孔質膜513に沿って流れる洗浄液511の流れを乱し、多孔質膜513近傍の濃度分布を有する洗浄液511の境膜を破壊して洗浄性を高めることが可能となる。
しかし、図1、2、10、11、14、15、17、18又は21に示す洗浄装置110、210、310、410又は510は、供給ライン112c、212c、312c、412c又は第二の供給ライン512dから新鮮な洗浄液111、211、311、411又は511が貯蔵タンク112a、212a、312a、412a又は512aに供給されるので、運転を停止して洗浄液を交換する必要がない。加えて、落下した洗浄液111、211、311、411又は511を回収し、その一部を多孔質膜113、213、313、413又は513の洗浄に再利用しているので、コストをさらに削減できる。
本発明の洗浄装置は、図1、2、10、11、14、15、17、18又は21に示す洗浄装置110、210、310、410又は510に限定されない。
例えば洗浄装置110、210、310、410又は510では、1本の多孔質膜113、213、313、413又は513を走行させているが、一度に2以上の多孔質膜を走行させてもよい。その場合、各多孔質膜の走行方向は同一方向であることが好ましい。
また、吐出口112b、212b、312b又は412bは真下を向いている必要はなく、例えば斜め下向きや横向きであってもよい。吐出する際の洗浄液の吐出方向は特に限定されない。さらに、洗浄液を帯状に落下させる場合、スリット状の吐出口の横断面における長手方向と円筒状回転体の軸方向は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
さらに図3Aに示す走行手段では、上下1対の前記円筒状回転体114a及び114bは非並行である。すなわち、前記円筒状回転体114bが水平であり、前記円筒状回転体114aは水平ではないが、本発明の洗浄装置はこれに限定されない。図14に示すように、上下1対の円筒状回転体314a及び314bのうち、上側の円筒状回転体314aが水平ではなく、下側の円筒状回転体314bが水平である非平行であってもよい。
図4における円筒状回転体114c、又は114dは軸方向が水平であるが、これに限定されず、水平でなくてもよい。また、互いに平行であってもよいし、平行でなくてもよい。
走行手段は、例えば図5A、又はBに示すように、多孔質膜113をジグザグ状に折り返しながら、すなわち、前記円筒状回転体114a〜114nの間を順に走行しながら、走行手段の上流側から下流側へ走行させる、いわゆるカレンダータイプでもよい。このような走行手段では、2以上の円筒状回転体114e〜114nが互い違いに配置されている。
ここで、「互い違いに配置された」とは、一方の列における円筒状回転体114e,114g,114iのピッチ間に、他方の列の円筒状回転体114f,114hが位置している状態(図5A)や、一方の列における円筒状回転体114j,114l,114nのピッチ間に、他方の列の円筒状回転体114k,114mが位置している状態、すなわち前記円筒状回転体が千鳥状に配置された状態(図5B)をいう。
設備の小型化を考慮すると、洗浄液の落下方向と同一方向や反対方向に多孔質膜を走行させる走行手段の中でも、図1、又は2に示すようなネルソンタイプの走行手段が好ましい。
ただし、樋117の数が増えると設備が大掛かりになるため、洗浄性と設備の大型化を考慮して樋117の数を設定するのがよい。
また、例えば図12、又は13に示す洗浄装置220のように、走行手段214としては、縦方向に2列に配置された円筒状回転体214f〜214jを有してもよい。
ただし、洗浄液と多孔質膜の接触を考慮すると、図10、又は11に示すような、洗浄液211の落下方向と同一方向や反対方向に多孔質膜213を走行させる走行手段が好ましい。
図19A又はBに示す洗浄装置420では、円筒状回転体414a、又は414aの軸方向が、吐出口412bの配列方向に対して直交している。
洗浄液の落下方向と多孔質膜の走行方向とが筋交い状に交差するように多孔質膜を走行させると、多孔質膜は円筒状回転体間で交差するため(図20A、又はB参照)、多孔質膜が円筒状回転体を締め付ける形となり、多孔質膜が円筒状回転体から外れにくくなる。また、円筒状回転体と多孔質膜が接触する部分が長くなるので、より多くの張力を多孔質膜に付与できる。よって、円筒状回転体に多孔質膜が弛まないように巻き付きやすくなり、多孔質膜の走行安定性が向上する。
特に多孔質膜の曲げ半径が大きい(膜が剛直である)場合などは、多孔質膜を円筒状回転体間で交差させる(すなわち、多孔質膜を円筒状回転体に交差させて掛ける)方が、多孔質膜に張力を付与しやすくなり、多孔質膜を安定して走行させることができる。
さらに、洗浄装置510では、洗浄液511の落下方向と同一方向に多孔質膜513を走行させているが、洗浄液511の落下方向と反対方向に多孔質膜513を走行させてもよい。すなわち、例えば図21に示す洗浄装置510において、多孔質膜513の走行方向を逆向きにし、流路512bを上るように多孔質膜513を走行させてもよい。この場合、多孔質膜の走行速度と、洗浄液の流速で洗浄液による多孔質膜の表面更新はより促進される。また、多孔質膜に含まれる液体の溶媒濃度が低くなるに連れ、使用する洗浄液の溶媒濃度も低くなり、洗浄効率として優れる。更に、多孔質膜から除去された溶媒などの物質は洗浄液で濃縮することができ、高濃度の廃液として処理が可能となり、コスト面からも有利である。
ガイド部材514aとして図24Aに示すようなニップロール5142aや、図24Bに示すようなリング状ガイド5143aを用いる場合、その数は1箇所の落下部Fにつき上下1対(2個)に限定されず、3個以上でもよい。
ただし、図21に示すように2以上の流路512bがジグザグ状に配置されていれば、装置をより小型化できる。
本発明の多孔質膜の製造方法は、疎水性ポリマーと親水性ポリマーと溶媒とを含む製膜原液を凝固液により凝固させて多孔質膜を形成する凝固工程と、前記多孔質膜を洗浄して多孔質膜中に残存する溶媒などの物質を除去する洗浄工程と、前記多孔質膜中に残存する親水性ポリマーを除去する除去工程とを有する。また、除去工程の後に、前記多孔質膜を乾燥する乾燥工程をさらに有する。
本実施形態例の多孔質膜の製造方法では、まず、疎水性ポリマーと親水性ポリマーと溶媒とを含む製膜原液を調製する。ついで、通常、この製膜原液を環状の吐出口が形成されたノズルから凝固液中に吐出し、凝固液中で凝固させる凝固工程により、多孔質膜を形成する。
これらのなかでフッ素系樹脂、中でもポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデン単体と他の単量体からなる共重合体は、次亜塩素酸などの酸化剤に対する耐久性が優れている。
よって、例えば後述の親水性ポリマー除去工程などで、酸化剤により処理されるような多孔質膜を製造する場合には、疎水性ポリマーとしてフッ素系樹脂を選択することが好適である。
また、親水性ポリマーには、2種以上の樹脂を混合して使用することもできる。例えば親水性ポリマーとして、より高分子量のものを用いると、膜構造の良好な多孔質膜を形成しやすい傾向がある。一方、低分子量の親水性ポリマーは、後述の親水性ポリマー除去工程において多孔質膜からより除去されやすい点で好適である。よって、目的に応じて、分子量が異なる同種の親水性ポリマーを適宜ブレンドして用いてもよい。
溶媒の種類には特に制限はないが、乾湿式紡糸で凝固工程を行う場合には、空走部において製膜原液を吸湿させることによって多孔質膜の孔径を調整するため、水と均一に混合しやすい溶媒を選択することが好ましい。このような溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、又はN−メチルモルホリン−N−オキシドなどが挙げられ、これらを1種以上使用できる。また、溶媒への疎水性ポリマーや親水性ポリマーの溶解性を損なわない範囲で、疎水性ポリマーや親水性ポリマーの貧溶媒を混合して使用してもよい。
製膜原液の温度は、特に制限はないが通常は20〜40℃である。
一方、親水性ポリマーの濃度の下限は、多孔質膜をより形成しやすいものとするために1質量%が好ましく、5質量%がより好ましい。親水性ポリマーの濃度の上限は、製膜原液の取扱性の点から20質量%が好ましく、12質量%がより好ましい。
吐出後、凝固液の入った凝固槽に至るまでの間に、空走区間を設けても(乾湿式紡糸)、空走区間を設けなくても(湿式紡糸)よい。
本発明で製造される多孔質膜の形態としては、中空糸膜の他、平膜などであってもよく、膜の形態には特に制限はない。
また、多孔質膜の強度をさらに向上させたい場合には、多孔質膜の内部に補強支持体を配することができる。
補強支持体としては、各種の繊維で製紐された中空状の編紐や組紐、又は中空糸膜等が挙げられ、各種素材を単独又は組み合わせて用いることができる。
補強支持体としては、中空糸膜を製造する場合には、各種の繊維で製紐された中空状の編紐や組紐等が挙げられ、各種素材を単独又は組み合わせて用いることができる。中空編紐や組紐に使用される繊維として、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、又は天然繊維等が挙げられ、また繊維の形態は、モノフィラメント、マルチフィラメント、又は紡績糸のいずれであってもよい。
一方、平膜を製造する場合は、織布、不織布又はネットなどを用いることができる。中空糸膜又は平膜のいずれを製造する場合にも、補強支持体を用いる場合には、ノズルから製膜原液を補強支持体の表面に塗布した後、凝固液中に投入すればよい。中空糸膜を製造する場合においては、環状複合紡糸ノズルを用いて、ノズル内で補強支持体表面に製膜原液を塗布した後、直接凝固液に吐出することも考えられる。
上述の凝固工程により形成された多孔質膜は、一般的に孔径が大きく高透水性を潜在的には有しているが、多孔質膜中に溶液状態の親水性ポリマーや溶媒などの物質が多量に残存している。特に、親水性ポリマーが膜中に残存していると、十分な高透水性を発揮できない。また、親水性ポリマーが膜中で乾固すると、膜の機械的強度の低下の原因にもなる。よって、凝固工程の後には、多孔質膜中に残存する親水性ポリマーを除去する工程を行う。
ところで、親水性ポリマーの除去工程では、詳しくは後述するが酸化剤を使用して親水性ポリマーを酸化分解(低分子量化)するが、多孔質膜中に溶媒が残存していると、溶媒と酸化剤とが反応してしまうため、親水性ポリマーの酸化分解が阻害されることとなる。
そこで、親水性ポリマーの除去工程に先立って、多孔質膜を洗浄し、多孔質膜中に残存する溶媒などの物質を除去する工程(洗浄工程)を行う。
落下手段112より洗浄液111を落下させる方法としては特に限定されず、洗浄液111の自重により吐出口112bから自然落下させてもよいし、ポンプ(図示略)等の外力を作用させて落下させてもよい。
落下する洗浄液111に多孔質膜113が接触するときには、洗浄液111が樋などの液体を運ぶ手段に接していないものとする。前記洗浄工程においては、落下する洗浄液111に接触するように多孔質膜113を配置するときは、洗浄液111が樋などの液体を運ぶ手段に接していないように配置されている箇所が含まれていれば良く、それ以外の箇所では洗浄液111に多孔質膜113が接触するときには、洗浄液111が樋などの液体を運ぶ手段に接していても良い。
但し、前記洗浄工程において、多孔質膜113を洗浄液111の落下方向と平行に走行させる場合の「平行」とは、厳密な平行を意味するものではない。例えば洗浄液111が下方向に落下する場合には、多孔質膜113も下方向及び/又はその反対方向に走行すればよく、実質的に洗浄液111と同じ方向及び/又はその反対方向に走行すればよい。
前記洗浄工程では、図1〜4に示すように、1対の円筒状回転体を往復させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させることが好ましい。これにより、設備がより小型化される。
すなわち、本発明の洗浄工程では、樋などの洗浄浴を用いた洗浄手段ではなく、鉛直方向に落下する前記洗浄液と多孔質膜とが接触することにより、多孔質膜中に残存する物質を除去し、多孔質膜を洗浄する。これにより、多孔質膜の表面に接する洗浄液の交換(表面更新)が促進されるので、洗浄効果が向上する。
前記v2/V1は、好ましくはv2/V1≧1であり、より好ましくはv2/V1≧2であり、さらに好ましくはv2/V1≧3であり、特に好ましくはv2/V1≧5である。
前記v2は、前記多孔質膜へ前記洗浄液が接触する接触開始点での前記洗浄液の落下速度をv0、及び前記多孔質膜から前記洗浄液が分離する分離点での前記洗浄液の落下速度をv1としたときに、下記式(I)により算出される。
v2=(v0+v1)/2 ・・・(I)
前記v2/V1は、好ましくはv2/V1≧2であり、より好ましくはv2/V1≧2.5であり、さらに好ましくはv2/V1≧3である。
前記v2/V1は、好ましくはv2/v1>0であり、より好ましくはv2/V1≧0.5であり、さらに好ましくはv2/V1≧1である。
但し、本発明の第2の態様において、多孔質膜213を洗浄液211の落下方向と平行に走行させる場合の「平行」とは、厳密な平行を意味するものではない。例えば洗浄液211が下方向に落下する場合には、多孔質膜213も下方向及びその反対方向に走行すればよく、実質的に洗浄液211の落下方向と同じ方向及びその反対方向に走行すればよい。
すなわち、多孔質膜213を洗浄液211の落下方向と同一方向及び反対方向に走行させる。
落下手段212より洗浄液211を落下させる方法としては特に限定されず、洗浄液211の自重により吐出口212bから自然落下させてもよいし、ポンプ(図示略)等の外力を作用させて落下させてもよい。
落下する洗浄液211に多孔質膜213が接触するときには、洗浄液211が樋などの液体を運ぶ手段に接していないものとする。前記洗浄工程においては、落下する洗浄液211に接触するように多孔質膜213を配置するときは、洗浄液211が樋などの液体を運ぶ手段に接していないように配置されている箇所が含まれていれば良く、それ以外の箇所では洗浄液211に多孔質膜213が接触するときには、洗浄液211が樋などの液体を運ぶ手段に接していても良い。
また、前記洗浄工程では、互い違いに配置された2以上の円筒状回転体214a〜214eの間を折り返しながら、すなわち前記2以上の円筒状回転体214a〜214eの間を順に走行させながら、多孔質膜213を上流側の円筒状回転体214aから下流側の円筒状回転体214eへ移動させる。これにより、2以上の多孔質膜を走行させて洗浄する場合(多錐化)に好適であるとともに、設備の小型化が可能となる。
但し、本発明の第3の態様において、多孔質膜313を洗浄液311の落下方向と平行に走行させる場合の「平行」とは、厳密な平行を意味するものではない。例えば洗浄液311が下方向に落下する場合には、多孔質膜313も下方向に走行すればよく、実質的に洗浄液311と同じ方向及びその反対方向に走行すればよい。
すなわち、多孔質膜313を洗浄液311の落下方向と同一方向及び反対方向に走行させる。
落下手段312より洗浄液311を落下させる方法としては特に限定されず、洗浄液311の自重により吐出口312bから自然落下させてもよいし、ポンプ(図示略)等の外力を作用させて落下させてもよい。
落下する洗浄液311に多孔質膜313が接触するときには、洗浄液311が樋などの液体を運ぶ手段に接していないものとする。前記洗浄工程においては、落下する洗浄液311に接触するように多孔質膜313を配置するときは、洗浄液311が樋などの液体を運ぶ手段に接していないように配置されている箇所が含まれていれば良く、それ以外の箇所では洗浄液311に多孔質膜313が接触するときには、洗浄液311が樋などの液体を運ぶ手段に接していても良い。
さらに、前記洗浄工程では、多孔質膜313を洗浄液311の落下方向と同一方向及び反対方向に走行させることにより、均一かつ十分に洗浄液311が多孔質膜313に接触するので、多孔質膜313が効果的に洗浄され、多孔質膜313中に存在する溶媒などの物質が除去されやすくなる。
落下手段412より洗浄液411を落下させる方法としては特に限定されず、洗浄液411の自重により吐出口412bから自然落下させてもよいし、ポンプ(図示略)等の外力を作用させて落下させてもよい。
落下する洗浄液411に多孔質膜413が接触するときには、洗浄液411が樋などの液体を運ぶ手段に接していないものとする。前記洗浄工程においては、落下する洗浄液411に接触するように多孔質膜413を配置するときは、洗浄液411が樋などの液体を運ぶ手段に接していないように配置されている箇所が含まれていれば良く、それ以外の箇所では洗浄液411に多孔質膜413が接触するときには、洗浄液411が樋などの液体を運ぶ手段に接していても良い。
また、前記洗浄工程では、洗浄液411の落下方向と多孔質膜413の走行方向とが交差するように多孔質膜413を走行させる。これにより、洗浄液411が多孔質膜413の表面から剥離しやすくなり、洗浄効率が向上する。
洗浄装置510内での洗浄液511と多孔質膜513の移動は以下の通りである。
一方、1番目の流路5121bを通過した多孔質膜513は、1番目の流路5121bと2番目の流路5122bの間の落下部Fにおいて、落下する洗浄液511に接触しながら、かつ、上下1対の円筒状回転体5141a、又は5141aの一方(上側)から他方(下側)に(すなわち、洗浄液511の落下方向と同一方向に)移動しながら走行し、2番目の流路5122bへと導かれる。2番目の流路5122bへ導かれた多孔質膜513は、この流路5121bを通過し、2番目の流路5122bと3番目の流路5123bの間の落下部Fにおいて、落下する洗浄液511に接触しながら、かつ、上下1対の円筒状回転体5141a、又は5141aの一方(上側)から他方(下側)に移動しながら走行し、3番目の流路5123bへと導かれる。
落下する洗浄液511に多孔質膜513が接触するときには、洗浄液511が樋などの液体を運ぶ手段に接していないものとする。前記洗浄工程においては、落下する洗浄液511に接触するように多孔質膜513を配置するときは、洗浄液511が樋などの液体を運ぶ手段に接していないように配置されている箇所が含まれていれば良く、それ以外の箇所では洗浄液511に多孔質膜513が接触するときには、洗浄液511が樋などの液体を運ぶ手段に接していても良い。
これにより、均一かつ十分に洗浄液511が多孔質膜513に接触するので、多孔質膜513が効果的に洗浄され、多孔質膜513中に存在する溶媒などの物質が除去されやすくなる。
さらに、図21に示す洗浄装置510を用いた洗浄工程は、2以上の流路512bをジグザグ状に配置し、任意の流路512bから次の流路512bへの洗浄液511の移動を利用して洗浄液511を落下させており、多孔質膜513が任意の流路512bから次の流路512bに移動するための方向転換は、上下1対の円筒状回転体5141a、5141aで行われる。そのため同一張力条件下において、一つの円筒状回転体で方向転換を行う場合と比較して、円筒状回転体5141aと多孔質膜513の接触角が小さくなり、多孔質膜513が円筒状回転体5141aに押し付けられる力を小さくすることができ、膜変形やつぶれの発生の抑制に効果がある。また、流路512bを加熱すれば、洗浄液511を保温あるいは加熱することが可能となる。さらには流路512b内壁に突起や障害物等を設け、多孔質膜513に沿って流れる洗浄液511の流れを乱し、多孔質膜513近傍の濃度分布を有する洗浄液511の境膜を破壊して洗浄性を高めることが可能となる。
除去工程では、まず酸化剤による親水性ポリマーの酸化分解を行った後、低分子量化された親水性ポリマーを除去する。
低分子量化の方法としては、まず、多孔質膜に酸化剤を含む薬液を保持させ、ついで、薬液を保持した多孔質膜を気相中で加熱する方法が好ましい。
酸化剤としては、オゾン、過酸化水素、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、又は過硫酸塩等を使用することもできるが、酸化力が強く分解性能に優れること、取扱性に優れること、安価なこと等の点より、特に次亜塩素酸塩が好ましい。次亜塩素酸塩としては、次亜塩素酸ナトリウム、又は次亜塩素酸カルシウムなどが挙げられるが、特に次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。
加熱温度の下限は、連続処理を行う場合、処理時間を短くできることから50℃とするのが好ましく、80℃がより好ましい。温度の上限は、大気圧状態では100℃とするのが好ましい。
乾燥工程では、親水性ポリマーの除去工程が実施された多孔質膜を乾燥する。
乾燥工程の方法としては特に制限はなく、多孔質膜を熱風乾燥機などの乾燥装置に導入する方法で行えばよい。
本発明の第2の態様の洗浄工程では、互い違いに配置された2以上の円筒状回転体の間を折り返しながら、すなわち前記円筒状回転体の間を順に走行させながら、多孔質膜を上流側の円筒状回転体から下流側の円筒状回転体へ移動させるので、2以上の多孔質膜を走行させて洗浄する場合(多錐化)に好適であるとともに、設備の小型化が可能となる。
さらに、本発明であれば、大型の洗浄設備を必要としない。
本発明の多孔質膜の製造方法は、上述した方法に限定されない。
例えば、洗浄工程では、図12、又は13に示すような洗浄装置を用い、多孔質膜を洗浄液の落下方向に対して直交方向に走行させてもよい。多孔質膜213が洗浄液211の落下方向に対して直交方向に走行すれば、多孔質膜213から洗浄液211が剥離しやすくなり、水切りによる洗浄性が向上する。
ただし、洗浄液と多孔質膜の接触を考慮すると、図10、又は11に示すように、洗浄液211の落下方向と同一方向や反対方向に多孔質膜213を走行させるのが好ましい。
さらに、除去工程と乾燥工程の間で、多孔質膜の外周側を減圧してもよい。多孔質膜の外周側を減圧することで、多孔質膜の外周側の圧力が内周側よりも低くなり、その圧力差により多孔質膜中に残存する親水性ポリマーが外周側へと移動する。従って、除去工程を行ってもなお親水性ポリマーが残存している場合は、より効果的に親水性ポリマーを除去することができる。
以下、試験例について説明する。
以下の試験例1〜5では、多孔質膜を洗浄して溶媒を除去する際に、多孔質膜が表面更新された場合の洗浄効果や、洗浄液の温度に対する洗浄効果を確認するために行った。
(多孔質膜の形成)
ポリフッ化ビニリデンA(アトフィナジャパン製、商品名カイナー301F)12質量部、ポリフッ化ビニリデンB(アトフィナジャパン製、商品名カイナー9000LD)8質量部、ポリビニルピロリドン(ISP社製、商品名K−90)10質量部、及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)70質量部を混合して、製膜原液(1)を調製した。
別途、ポリフッ化ビニリデンAを3質量部と、ポリフッ化ビニリデンBを2質量部と、ポリビニルピロリドンを2質量部と、DMAcを93質量部とを混合して、製膜原液(2)を調製した。
ついで、中心に中空部が形成され、その外側に、2種の液を順次塗布できるように環状の吐出口が二重に順次形成されたノズル(特開2005−42074号公報の図1参照。)を用意し、これを30℃に保温した状態で、中空部には補強支持体としてポリエステル製マルチフィラメント単繊組紐(マルチフィラメント;830T/96F、16打ち)を導入するとともに、その外周に製膜原液(2)、及び製膜原液(1)を内側から順次塗布し、80℃に保温した凝固液(N,N−ジメチルアセトアミド5質量部と水95質量部との混合液)中で凝固させた。このようにして、外表面近傍に分画層を1層有し、内部に向かって孔径が増大する傾斜構造の多孔質層が組紐にコーティングされた多孔質膜を得た。塗布された製膜原液(1)及び(2)のうち、多孔質膜の膜構造を形成する主原液は、外側に塗布された製膜原液(1)である。
さらに、この多孔質膜の外径よりも大きい内径の中空部が中心に形成され、その外側に、2種の液を順次塗布できるように環状の吐出口が二重に順次形成されたノズル(特開2005−42074号公報の図1参照。)を用意し、これを30℃に保温した状態で、中空部には上述のようにして得られた多孔質膜を導入するとともに、その外周にグリセリン(和光純薬工業製 一級)、及び製膜原液(1)を内側から順次塗布し、先に使用したものと同じ80℃に保温された凝固液中で凝固させた。このようにしてさらに多孔質層がコーティングされた2層構造で組紐支持体を有する多孔質膜を得た(凝固工程)。
このときの紡糸速度(多孔質膜の走行速度)は8.8m/分とした。
W3=W1−W2 ・・・(II)
DMAc濃度の測定値と、先に求めた質量(W3)との比(DMAc濃度/W3)から、洗浄処理前の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C0)を求めた。結果を図7に示す。
試験例1と同様にして凝固工程後の多孔質膜を形成した。
ついで、得られた多孔質膜を長さ50cmになるように6本切断し、そのうちの2本を用いて、試験例1と同様にして質量(W1)、質量(W2)、質量(W3)、及び残存溶媒濃度(C0)を求めた。この残存溶媒濃度(C0)を洗浄処理前(洗浄液中の滞在時間:0秒間)の多孔質膜中の残存溶媒濃度とした。
まず、1本の多孔質膜を、洗浄液として純水(1000mL)が入ったビーカーに投入し、15秒間浸漬して洗浄処理を行った。洗浄処理中は、純水の温度が98℃を保つようにホットスターラーにて加温した。洗浄処理後、ビーカーから多孔質膜を取り出し、多孔質膜の単位長さ当たりの質量(W1’)を測定した。これと、自然乾燥後の多孔質膜の単位長さ当たりの質量(W2)とから、洗浄処理後の多孔質膜が保持していた液体の質量(W3’)を下記式(III)より求めた。
W3’=W1’−W2 ・・・(III)
DMAc濃度の測定値と、希釈倍率(抽出処理に用いた純水の質量及び先に求めた質量(W3’)から算出)との比(DMAc濃度/希釈倍率)から、洗浄処理後の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C1)を求めた。
各滞在時間と多孔質膜中の残存溶媒濃度の関係を図7に示す。
洗浄液の温度を88℃に変更した以外は、試験例2と同様にして洗浄処理前の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C0)、及び洗浄処理後の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C1)〜(C4)を求めた。結果を図7に示す。
洗浄液の温度を78℃に変更した以外は、試験例2と同様にして洗浄処理前の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C0)、及び洗浄処理後の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C1)〜(C4)を求めた。結果を図7に示す。
洗浄処理中、洗浄液を撹拌した以外は、試験例2と同様にして洗浄処理前の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C0)、及び洗浄処理後の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C1)〜(C4)を求めた。結果を図7に示す。
また、洗浄液温度は高い方が優れた洗浄効果が得られたが、その効果は多孔質膜中の残存溶媒濃度が低くなるにつれて顕著であった。
また、洗浄液を撹拌した方が優れた洗浄効果が得られた。
これらの結果より、多孔質膜の表面に接する洗浄液を交換(表面更新)することで、短時間で効率よく多孔質膜中に残存する溶媒を除去できることが分かった。
試験例1と同様にして多孔質膜を形成した。
ついで、熱交換器により70℃に加温された温水を1mの高さから流量2.0L/分の条件で落下させ、その水流に接触するように、錘を付けた多孔質膜を投入して洗浄処理を行った。
前記洗浄処理を30秒間、60秒間、又は120秒間行った後の多孔質膜をそれぞれ半分に切断して上流部と下流部に分け、試験例2と同様にして洗浄処理前の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C0)、及び洗浄処理後の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C2)〜(C4)を求めた。結果を図8に示す。
実施例2〜4の洗浄液の温度は、80℃になるように熱交換器で温度調整し、ポンプで循環させた。また、純水を2L/minで供給又は追添することで、洗浄液の一部は排出した。
前記洗浄液に含まれる溶剤の濃度を測定したところ、0.5%であった。
前記洗浄液は貯蔵タンク(容器)に送液され、前記貯蔵タンク底部には6mmの孔が10mmピッチで24個、空けられており、その孔が多孔質膜のロール折り返し部の上になるように設置した。前記洗浄液の循環流量を測定したところ、27.6L/minであり、その時の前記貯蔵タンク底部の孔から落下する洗浄液の流量は1.2L/minであった。したがって多孔質膜に沿って流れる洗浄液の流量は0.6L/min程度である。
多孔質膜はロール外径80mmの二つのロール間を、多孔質膜が10mmピッチで23回往復するように、配置し、落下する洗浄液と接触させた。落下する洗浄液と接触するロール間の距離は1150mmであった。
円筒状回転体114aにおける多孔質膜へ洗浄液が接触する接触開始点での洗浄液の落下速度v0、及び円筒状回転体114bにおける多孔質膜から洗浄液が分離する分離点での洗浄液の落下速度v1をそれぞれ高速度カメラの記録より算出した。
試験例1と同様にして凝固工程後の多孔質膜を形成した。
ついで、得られた多孔質膜を速度10m/minで走行させ、洗浄処理を行った。処理後の多孔質膜を長さ50cmになるように切断し、試験例1と同様にして質量(W1)、質量(W2)、質量(W3)、および残存溶媒濃度(C0)を求めた。なお、この残存溶媒濃度(C0)を洗浄処理前(洗浄液中の滞在時間:0秒間)の多孔質膜中の残存溶媒濃度とした。
ついで、質量を測定した洗浄処理後の多孔質膜を50mLの純水(常温)に半日浸漬させ、多孔質膜中に残存するDMAcを純水に拡散及び抽出した(抽出処理)。抽出処理後の純水を採取し、試験例1と同じ方法でGCにより純水中のDMAc濃度の測定値と、希釈倍率(抽出処理に用いた純水の質量、及び先に求めた質量(W3’)から算出)との比(DMAc濃度/希釈倍率)から、洗浄処理後の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C)を求めた。結果を表1に示す。また、落下部のみの合計の洗浄長を多孔質膜の走行速度で割ったものを滞在時間とした。
走行速度を30m/minに変更した以外は、実施例2と同様にして、洗浄処理後の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C)を求めた。結果を表1に示す。
走行速度を50m/minに変更した以外は、実施例2と同様にして、洗浄処理後の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C)を求めた。結果を表1に示す。
走行速度を70m/minに変更した以外は、実施例2と同様にして、洗浄処理後の多孔質膜中の残存溶媒濃度(C)を求めた。結果を表1に示す。
これらの結果より、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を走行させた場合でも、短時間で効率よく溶媒を除去できることが容易に推測できる。
111 洗浄液
112 落下手段
112a 貯蔵タンク
112b 吐出口
112c 供給ライン
113 多孔質膜
114 走行手段
114a〜114n 円筒状回転体
115 回収手段
115a 回収タンク
115b 排出ライン
116 返送ライン
117 樋
120 洗浄装置
121 熱水
122 洗浄槽
123 多孔質膜
210、220 洗浄装置
211 洗浄液
212 落下手段
212a 貯蔵タンク
212b 吐出口
212c 供給ライン
213 多孔質膜
214 走行手段
214a〜214j 円筒状回転体
215 回収手段
215a 回収タンク
215b 排出ライン
216 返送ライン
310 洗浄装置
311 洗浄液
312 落下手段
312a 貯蔵タンク
312b 吐出口
312c 供給ライン
313 多孔質膜
314 走行手段
314a、314b 円筒状回転体
315 回収手段
315a 回収タンク
315b 排出ライン
316 返送ライン
410、420 洗浄装置
411 洗浄液
412 落下手段
412a 貯蔵タンク
412b 吐出口
412c 供給ライン
413 多孔質膜
414 走行手段
414a 円筒状回転体
415 回収手段
415a 回収タンク
415b 排出ライン
416 返送ライン
430 洗浄装置
510 洗浄装置
511 洗浄液
512 落下手段
512a 貯蔵タンク
512b 流路
512c 第一の供給ライン
512d 第二の供給ライン
513 多孔質膜
514 走行手段
514a ガイド部材
515 回収手段
515a 回収タンク
515b 排出ライン
516 返送ライン
F 落下部
Claims (10)
- 疎水性ポリマーと親水性ポリマーと溶媒とを含む製膜原液を凝固液により凝固させて多孔質膜を形成する凝固工程と、
前記多孔質膜を洗浄して多孔質膜中に残存する物質を除去する洗浄工程と、
前記多孔質膜中に残存する親水性ポリマーを除去する除去工程と、
前記多孔質膜を乾燥する乾燥工程とを有する多孔質膜の製造方法であって、
前記洗浄工程は、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を走行させつつ、互い違いに配置された2以上の円筒状回転体の間を折り返しながら、多孔質膜を上流側の円筒状回転体から下流側の円筒状回転体へ移動させることを含む、前記多孔質膜の製造方法。 - 前記洗浄工程は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と平行に走行させることを含む、請求項1に記載の多孔質膜の製造方法。
- 前記洗浄工程は、多孔質膜を洗浄液の落下方向に対して直交方向に走行させることを含む、請求項1に記載の多孔質膜の製造方法。
- 疎水性ポリマーと親水性ポリマーと溶媒とを含む製膜原液を凝固液により凝固させて多孔質膜を形成する凝固工程と、
前記多孔質膜を洗浄して多孔質膜中に残存する物質を除去する洗浄工程と、
前記多孔質膜中に残存する親水性ポリマーを除去する除去工程と、
前記多孔質膜を乾燥する乾燥工程とを有する多孔質膜の製造方法であって、
前記洗浄工程は、落下する洗浄液に接触するように、多孔質膜を洗浄液の落下方向と同一方向及び反対方向に走行させつつ、軸方向が互いに非平行な1対の円筒状回転体の間を往復するように走行させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させることを含む、前記多孔質膜の製造方法。 - 疎水性ポリマーと親水性ポリマーと溶媒とを含む製膜原液を凝固液により凝固させて多孔質膜を形成する凝固工程と、
前記多孔質膜を洗浄して多孔質膜中に残存する物質を除去する洗浄工程と、
前記多孔質膜中に残存する親水性ポリマーを除去する除去工程と、
前記多孔質膜を乾燥する乾燥工程とを有する多孔質膜の製造方法であって、
前記洗浄工程は、落下する洗浄液に接触するように、かつ、洗浄液の落下方向と多孔質膜の走行方向とが交差するように、多孔質膜を走行させつつ、1対の円筒状回転体の間を往復するように走行させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させることを含む、前記多孔質膜の製造方法。 - 疎水性ポリマーと親水性ポリマーと溶媒とを含む製膜原液を凝固液により凝固させて得られた多孔質膜を洗浄し、多孔質膜中に残存する物質を除去する洗浄装置であって、
洗浄液を落下させる落下手段と、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を走行させる走行手段とを備え、
前記走行手段は、互い違いに配置された2以上の円筒状回転体を有し、これらの円筒状回転体の間を折り返しながら、多孔質膜を上流側の円筒状回転体から下流側の円筒状回転体へ移動させる手段である、前記洗浄装置。 - 前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と平行に走行させる手段である、請求項6に記載の洗浄装置。
- 前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向に対して直交方向に走行させる手段である、請求項6に記載の洗浄装置。
- 疎水性ポリマーと親水性ポリマーと溶媒とを含む製膜原液を凝固液により凝固させて得られた多孔質膜を洗浄し、多孔質膜中に残存する物質を除去する洗浄装置であって、
洗浄液を落下させる落下手段と、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を走行させる走行手段とを備え、
前記走行手段は、多孔質膜を洗浄液の落下方向と同一方向及び反対方向に走行させる走行手段であり、
前記走行手段は、軸方向が互いに非平行な1対の円筒状回転体を有し、この1対の円筒状回転体の間を往復するように走行させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させる手段である、前記洗浄装置。 - 疎水性ポリマーと親水性ポリマーと溶媒とを含む製膜原液を凝固液により凝固させて得られた多孔質膜を洗浄し、多孔質膜中に残存する物質を除去する洗浄装置であって、
洗浄液を落下させる落下手段と、落下する洗浄液に接触するように多孔質膜を走行させる走行手段とを備え、
前記走行手段は、洗浄液を落下させる落下手段と、落下する洗浄液に接触するように、かつ、洗浄液の落下方向と多孔質膜の走行方向とが交差するように、多孔質膜を走行させる走行手段であり、かつ
1対の円筒状回転体を有し、この1対の円筒状回転体の間を往復するように走行させながら、多孔質膜を円筒状回転体の軸方向へ移動させる手段である、前記洗浄装置。
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