JP6160720B2 - 編紐供給装置及び編紐供給方法 - Google Patents
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Description
組紐を高密度かつ収納安定化を阻害する捻りをかけずに巻取る方法としては、以下のような方法が用いられている。
すなわち、組紐の中心軸回りの捻りの形態で蓄積されたエネルギーが増大してゆくと、捻りより小さなエネルギーレベルでより多くのエネルギーを蓄積可能な形態と考えられる、組紐の一部が輪を形成し、その輪を形成した組紐同士が撚れて撚り線のような二重螺旋状の撚りコブ部に変化する。それによってそれまで組紐に捻りの形で蓄積されていた多くのエネルギーが撚りコブ部の形態に転換され、組紐は再び組紐の中心軸回りの捻りの形態でエネルギーを蓄積し始める、といった現象を繰り返しているものと考えられる。
この撚りコブ部が形成されると、固定ガイドや紡糸ノズルにおいて撚りコブ部が引っ掛かり、多孔質膜製造装置の運転停止の原因となる。
そこで、組紐を収納容器から引き出す際にもこの方法が採用され、ターンテーブルに収納容器を乗せ、組紐の収納時と同じ回転速度かつ逆方向に収納容器を回転させながら、組紐を引き出していた。
中心部に芯棒が設けられた筒状の収納容器をターンテーブルに載せて回転させつつ、該収納容器内に支持体を供給する。このとき、収納容器の中心とターンテーブルの回転中心とをある程度ずらす。これにより、収納容器の底部から上部に向かって、支持体が前記芯棒を囲むようにループ状の配置軌跡を描きながら積層収納される(特許文献5)。
また、一度に複数本の多孔質膜を製造する際には、その本数に応じた数の紡糸ノズルに中空紐を同時に供給するため、紡糸ノズルの個数分の収納容器を乗せることができるターンテーブルが必要となる。さらに、中空紐を接続する際は、収納容器の数が増えた分、接続回数も増える。特に、引き出し速度が速まるほど、収納容器内の中空紐の1つのループが解ける時間は短くなるため、より短時間で中空紐の接続を完了しなければならない。
このように、中空紐を連続的に供給する場合は、運転上に問題があった。
支持体が絡まると、支持体供給張力が急激に上昇、支持体送り機構部で支持体がスリップし支持体を下流に供給できなくなったり、収納容器が吊り上り、支持体ガイドに衝突し破損したり、絡まった部分が外れて下流に送られた場合は、支持ガイドや紡糸ノズルに引っ掛かって走行が停止する等の不具合が発生する。
まず、30gの錘をぶら下げた状態で、30cmの紐を5回捻る。
捻った状態で30秒間保持する。捻った紐を反動で過回転しないように手で保持しながら捻りを自然に戻す。最初に捻ったところから、戻った回数を測定した(n=4)。
結果を表1に示す。
まず、30gの錘をぶら下げた状態で、30cmの紐を5回捻る。
錘に固定された指示棒がロードセルに及ぼす荷重を測定、ロードセル作用点と紐の中心の距離(12cm)を掛けた値を捻りトルク(g・cm)とした(n=4)。
結果を表2に示す。
用いた組紐A、B、編紐A、Bについて、捻り引き出し安定度(捻り復元率×捻りトルク)を求めた。その結果を表3に示す。
本発明の多孔質膜(多孔質中空糸膜ともいう)の製造方法の第一の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
第一の実施形態にかかる本発明の多孔質膜の製造方法は、巻取り具として収納容器を用い、該収納容器から中空状の編紐支持体を引き出す工程(引き出し工程)と、引き出された編紐支持体の外周面に製膜原液を塗布し、凝固させることによって、編紐支持体の外周面に多孔質膜層を形成する工程(凝固工程)とを有する。
(編紐支持体)
図1に本発明に用いる編紐支持体110の構造を示す。
編紐支持体110は、1本の糸111を丸編した円筒状(中空状)の編紐である。
丸編とは、丸編機を用いて筒状のよこメリヤス生地を編成することであり、図1に示すように、糸111を湾曲させて螺旋状に伸びる連続したループ112を形成し、これらループ112を上下左右につなげたものであり、ループ112内およびループ112同士の接続部に編目113を有する。
編紐支持体110は、図16に示すような、複数の糸11,11,・・・を組打ちした構造の組紐支持体12とはその構造が異なるものである。
糸111を構成する繊維としては、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、天然繊維が挙げられる。糸111は、複数種類の繊維を組み合わせたものであってもよい。
再生繊維の例としては、ビスコース法、銅−アンモニア法、有機溶剤法により得られるセルロース系再生繊維(レーヨン、キュプラ、ポリノジックなど。)等が挙げられる。
編目113の数の上限は、編紐支持体110の外径、糸111の繊度、編目113の大きさ(ループ112の大きさ)に等により決まる。編目113が大きい場合、後述する製膜原液を編紐支持体110に塗布する際に、製膜原液が編紐支持体110の内部に流入して中空部が閉塞するおそれがある。従って、同じ外径の編紐支持体110を製造する場合、糸111の繊度が高いと編目の数は少なく、繊度が低いと編目の数は多く設定する必要がある。
多孔質膜の外径は、多孔質膜を束ねてなる膜モジュールにおける必要濾過面積から、0.9〜6.0mmが好ましく、1.0〜3.5mmがより好ましい。従って、編紐支持体110の外径は、0.7〜5.0mmが好ましく、0.9〜3.0mmがより好ましい。
(a)多孔質膜の支持体
(b)プレカーサーを製紐後に耐炎化、又は耐炎化した後炭素化した中空状の耐炎化紐やカーボンファイバー紐
(c)繊維補強パイプ(例えば、カーボンファイバーを筒編みしたもの、高強度PETなどを熱可塑、あるいは熱硬化性樹脂で固めたもの)
(d)人工血管骨格(例えば、チタン繊維、PTFE繊維筒編み、PET樹脂バインドなど)
(e)繊維補強ホース(例えば、ブレードホースなど)
これらの中でも、編紐を多孔質膜の製造に使用することが好ましい。
図2、に本発明に用いる収納容器120の一例を示す。
この例の収納容器120は、円筒状であり、中心部に芯棒121が取り付けられている。
収納容器120に編紐支持体を一定速度で収納していく際、編紐支持体の柔軟性によって編紐支持体が自然に描くループの最小径は大凡決定される。詳しくは後述するが、編紐支持体をループ上の配置軌跡を描かせながら、収納容器120の底部122から上部123に向かって積層収納する場合、編紐支持体の柔軟性によっては、収納容器120の中心部に編紐支持体が配置されない空間が生じる場合もある。収納容器120に芯棒121が取り付けられていれば、その編紐支持体が配置されない部分を埋めることができ、収納形態がより安定する。
収納容器120の内径および深さは、編紐支持体110の収納量等によって適宜決定できる。
収納容器120の芯棒121の外径および高さは、編紐支持体110の収納量等によって適宜決定できる。
収納容器120への編紐支持体の収納方法の一例について、図4を参照しながら説明する。
図4は、編紐支持体を収納する際に用いられる収納装置の一例を示す概略構成図である。
この例の収納装置130は、編紐支持体110を収納する円筒状の収納容器120と、該収納容器120回転させるターンテーブル131と、編紐支持体110の供給位置を固定する供給ガイド132とを具備している。
供給ガイド132は、編紐支持体110を通すことができ、編紐支持体110の供給位置を固定できる形態であれば特に限定はされないが、編紐支持体110の外径よりも大きいリング状の形態が好ましい。さらには、リング状の表面はバリ等がない滑らかな形状であることがより好ましい。
また、編紐支持体110の配置軌跡が芯棒121を囲むように編紐支持体110が収納されれば、輸送中や容器取り扱い時にループがずれて上下が入れ替わり、引き出し時に編紐支持体が絡まるのを抑制する効果もある。
収納容器120に編紐支持体110を収納する方法は、引き出し時に編紐支持体が絡まるのを抑制する方法であればよく、図5の方法に限定されることはない。
上述のようにして収納容器120に収納した編紐支持体110を、収納容器120から引き出す方法の一例について、図6を参照しながら説明する。
本実施形態例では、収納容器120を静止させた状態で、収納容器120から編紐支持体110を巻軸方向に引き出す。具体的には、図6に示すように、収納容器120の軸方向を鉛直方向に向け、鉛直方向上向きに編紐支持体110を引き出すのが好ましい。
なお、編紐支持体110は、収納容器120への収納の終わり端(巻取り終了端)から引き出される。
引き出しガイド124は、編紐支持体110を通すことができ、引き出された編紐支持体110の水平方向における位置を固定できる形態であれば特に限定されないが、編紐支持体110の外径よりも大きいリング状の形態が好ましい。さらには、リング状の表面はバリ等がない滑らかな形状であることがより好ましい。
支持体をループ状の配置軌跡を描くように収納容器内に収納し、そのまま引き出すと、組紐のループが1つ解けながら引き出される毎に組紐に1回の捻りが発生し、組紐支持体では、このような捻りが蓄積すると、不定期に撚りコブ部が形成され、組紐に移動とともにその撚りコブ部が下流に移動し、紡糸ノズルに引っ掛かかることがある。この撚りを解消する方法としては、ターンテーブル等を用いて収納容器を収納時と逆方向に回転させながら支持体を引き出す方法が挙げられるが、該方法を採用すると設備が大掛かりになる上、スペースを有効活用できない。一方、編紐支持体110は、前述したように組紐支持体8とは異なり、耐伸縮性が優れているにも関わらず、編紐を捻った際に組紐のような大きな捻り反力が発生しないので、静止状態の収納容器120からそのまま引き出すことで捻れが発生しても、その捻れが特定部位に蓄積されず、紐の移動とともに捻れた状態の編紐が安定して運び去られるため、撚りコブ部が形成され難い。
なお、収納容器120をターンテーブル上に載せ、編紐支持体110を引き出す際に収納容器120を収納時と逆方向に回転させるようにしてもよい。
ガイド部材214としては、例えば、金属製またはセラミック製のガイドロール、ポリエチレン、PET、テフロン(登録商標)等のプラスチック製ガイドロール等が挙げられる。
なお、ガイド部材214の高さとは、収納容器120の底部122からガイド部材214までの距離を意味する。
収納容器120から引き出された編紐支持体110は、次の凝固工程へ供給される。
なお、収納容器120に収納された編紐支持体110は有限長であるため、編紐支持体110を連続的に引き出し凝固工程へ供給するためには、複数の収納容器に収納された各編紐支持体を接続して用いればよい。
このように複数の収納容器120に収納された各編紐支持体110を接続すれば、任意の収納容器120aから編紐支持体110aが全て引き出された後、次の収納容器120bから編紐支持体110bが引き出され、この編紐支持体110bが全て引き出された後、その次の収納容器120cから編紐支持体110cが引き出される、といった連続的な引き出し操作が可能となる。
(1)接続する2本の編紐支持体の端部同士を数mmから十数mm重ね合わせ、重ね合わせた部分を超音波により融着させて接続する方法。
(2)接続する2本の編紐支持体の中空部に、1本の屈曲性に優れた紐状物をそれぞれ十数mm挿入し、編紐支持体の表面から紐状物が挿入されている十数mmの部分に繊維などを巻付け、紐状物表面と中空状編紐(編紐支持体)中空部内面の摩擦によって締結(接続)する方法。
(3)屈曲性に優れた紐状物の外周に弾性接着剤を塗布し、該紐状物の接着剤塗布部を接続する2本の編紐支持体の中空部に挿入し、接着によって接続する方法。
(4)接続する2本の編紐支持体の端部同士を突合せ、ホッチキスのような金属製の接続部材で両端を接続する方法。
この例の接続装置140は、超音波ホーン141と接続ジグ142とを具備している。
超音波ホーン141は、下面141aが編紐支持体に接触する面になっており、下面から編紐支持体に超音波を伝達させるものである。
接続ジグ142は、矩形状のプレートであって、プレートの一辺からその辺に対向する辺に向かって直線的に溝142aが形成され、その溝142aの深さが、一対の編紐支持体を重ねて収納可能になっているものである。
上記超音波ホーン141を用いて編紐支持体110a,110b同士を融着して接続する場合には、編紐支持体110a,110bに摩擦による局所発熱が生じて被接続部分が変形するため、編紐支持体110a,110bの繊維間や多孔質部等に水等の液体が存在して濡れていても構わない。
凝固工程では、上述した引き出し工程により供給された編紐支持体の外周面に製膜原液を塗布し、凝固させることによって、図9に示すような編紐支持体110の外周面に多孔質膜層151が形成された多孔質膜150を得る。
疎水性ポリマーは、凝固工程により多孔質膜を形成し得るものであればよく、そのようなものであれば特に制限なく使用できるが、ポリスルホンやポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース誘導体、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレートなどが挙げられる。また、これらの樹脂の共重合体を使用してもよいし、これら樹脂や共重合体の一部に置換基を導入したものも使用できる。また、分子量などが異なる同種のポリマーをブレンドして用いても構わないし、2種以上の異なる種類の樹脂を混合して使用してもよい。
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、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。
この例の多孔質膜層形成装置160は、収納容器(図示略)から引き出された編紐支持体110に、製膜原液を塗布する環状の紡糸ノズル161と、該紡糸ノズル161に製膜原液を供給する原液供給手段162と、編紐支持体110に塗布された製膜原液を凝固させる凝固液が入った凝固槽163と、製膜原液が塗布された編紐支持体110を凝固槽163に導入するガイドロール164とを具備している。
管路の内径は、編紐支持体110の外径より若干大きく、紡糸ノズル161の管路の内周面と編紐支持体110とは一定の間隙を有する。該間隙は、塗膜の厚さ、製膜原液の粘度、編紐支持体110の走行速度などによって決まり、通常、0.15〜0.25mmである。
なお、管路の途中に、管路の円周方向にスリット状の製膜原液吐出口が上流側および下流側に2箇所形成された紡糸ノズルを用いれば、組成の異なる2種類の製膜原液を編紐支持体110に塗布できる。
なお、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。
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が多量に残存しているため、このままでは十分な高透水性を発揮することが困難となる場合がある。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、通常、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を行い、さらにその後で多孔質膜を乾燥する。
凝固工程で得られた多孔質膜には、親水性ポリマーが高濃度の溶液の状態で、膜(多孔質部)中に残存している。このような高濃度の親水性ポリマーは、ある程度までは、多孔質膜を洗浄液に浸漬することで比較的容易に除去される。よって、除去工程では、まず始めに多孔質膜を洗浄液により多孔質膜を洗浄し、ついで、酸化剤を使用して親水性ポリマーを低分子量化した後、低分子量化された親水性ポリマーを除去するのが好ましい。
多孔質膜の洗浄で使用する洗浄液としては、清澄で親水性ポリマーが分散または溶解する液体であれば特に限定されるものではないが、洗浄効果が高いことから水が好ましい。
使用する水としては、水道水、工業用水、河川水、井戸水等が挙げられ、これらにアルコール、無機塩類、酸化剤、界面活性剤等を混合して使用してもよい。また、洗浄液としては、疎水性ポリマーの良溶媒と水との混合液を用いることもできる。
洗浄温度は、親水性ポリマーの溶液の粘度を低く抑えて、拡散移動速度の低下を防ぐため、高い方が好適であり、50℃以上が好ましく、より好ましくは80℃以上である。さらに、洗浄液を沸騰させながら洗浄を行うと、沸騰によるバブリングによって多孔質膜の外表面を掻き取ることもできるため、効率のよい洗浄が可能となる。
なお、凝固工程により形成された多孔質膜には、親水性ポリマーの他、製膜原液に用いた溶媒も残存しているが、多孔質膜の洗浄工程によって多孔質膜に残存する溶媒は除去される。
親水性ポリマーの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、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、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。
低分子量化された親水性ポリマーを除去する方法としては、上述した多孔質膜の洗浄工程と同様の条件にて、多孔質膜を洗浄液により洗浄する方法が挙げられる。
なお、低分子量化された親水性ポリマーを除去してもなお親水性ポリマーが残存している場合には、多孔質膜の外周側を減圧する減圧工程をさらに行ってもよい。
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、より効果的に親水性ポリマーを除去することができる。
親水性ポリマーを除去した後の多孔質膜は、乾燥工程によって乾燥され、ボビンやカセ等に巻取る。
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。
本実施形態例における多孔質膜の製造方法によれば、静止した状態の収納容器から編紐支持体を引き出すので、ターンテーブルなどの回転手段を用いる必要がない。従って、簡易な機構で編紐支持体を供給できる。加えて、収納容器を床に直接置くことができるので、多数の収納容器を設置でき、スペースを有効活用できる。また、一度に複数本の多孔質膜を製造する場合であっても、その本数に応じた数の編紐支持体を同時に供給することが容易である。
なお、多孔質膜の支持体として編紐(編紐支持体110)を用いるので、収納容器を回転させずそのまま引き出しても、組紐の場合、すなわち、組紐支持体12を採用する場合とは異なり、支持体の特定部位に捻れが蓄積せず、発生した捻れは編紐の走行とともに移動するため、撚りが発生しにくく、撚りコブ部が形成されにくい。
これは、組紐(組紐支持体12)は捻れる際の反力である捻りトルクが大きいのに対し、編紐(編紐支持体110)は捻りトルクが小さいため、収納容器120から引き出されるときに編紐(編紐支持体110)自体が弱い力で捻れ、その形態を維持でき、捻れた状態のまま編紐の走行とともに安定的に下流に送られやすいことによるものと考えられる。
従って、本発明であれば安定して多孔質膜を製造できる。
しかし、本発明であれば、編紐支持体が収納された多数の収納容器を予め所定の場所に設置しておくことができ、これらの収納容器に収納された編紐支持体を一度に接続することができる。そして、任意の収納容器から全ての編紐支持体が引き出された後は、必要に応じてその収納容器をどかし、次の収納容器を任意の収納容器が置かれた場所にずらせばよいので、作業が簡便である。
上述のようにして収納容器120に収納した編紐支持体110を、図11に示すように、収納容器212から、収納容器212上に設けられたガイド部材214の方へと引き出す。このとき、ガイド部材214が設けられていることで、編紐支持体110が収納容器120の胴部や芯棒121に引っ掛かる等して編紐支持体110が絡まることが抑制される。
設備がより簡便にでき、スペースを有効利用できる点から、収納容器120を静止させた状態で編紐支持体110を引き出すことが好ましい。
なお、編紐支持体110は、収納容器120に収納する際の収納終了端から引き出される。
なお、収納容器120に収納される編紐支持体110は有限長である。編紐支持体110を連続的に紡糸ノズル220に供給するためには、複数の収納容器120に収納された各編紐支持体110をそれぞれ接続して用いればよい。
これにより、製膜原液25が凝固して多孔質中空糸膜26が形成される。その後、洗浄、乾燥等の工程を経ることで多孔質中空糸膜26が得られる。
膜形成性樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
開孔剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
溶媒は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、製膜原液25には、相分離の制御を阻害しない範囲で、任意成分として開孔剤以外の他の樹脂や添加剤を用いることもできる。
製膜原液25(100質量%)中における開孔剤の含有量は、多孔質膜の形成が容易になる点から、1質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。また、開孔剤の含有量は、製膜原液の取扱性の点から、20質量%以下が好ましく、12質量%以下がより好ましい。
これに対し、本発明の編紐供給装置にあっては、収納容器上にガイド部材を設け、該ガイド部材に向かって収納容器から編紐支持体を引き出すことで、編紐支持体が収納容器の本体や芯棒等に引っ掛かる等して絡まることが抑制される。そのため、多孔質中空糸膜の製造において、優れた工程安定性が得られる。
次に、本発明の多孔質膜の製造方法の第二の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
第二の実施形態にかかる本発明の多孔質膜の製造方法では、巻取り具としてボビンを用いる点で上述した第一の実施形態と異なる。その他の構成は第一の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
ボビンへの編紐支持体の巻付け方法の一例について、図12Aおよび図12Bを参照しながら説明する。
図12Aは、編紐支持体をボビンに巻付ける際に用いられる巻付け装置の一例を示す概略構成図である。この例の巻付け装置180aは、編紐支持体110を巻付けるボビン170と、該ボビン170を回転可能に支持するボビン固定ジグ181と、ボビン170に編紐支持体を供給する供給ガイド182とを具備している。
巻付け部171の直径は、編紐支持体110の巻付け量、編紐支持体の引き出し形態等によって適宜選択される。
供給ガイド182は、ボビン170の中心軸方向に往復移動しながら、ボビン170に編紐支持体110を供給できるものであれば特に限定されない。
なお、ボビン170への編紐支持体110の巻付けを開始する際は、編紐支持体110の端(巻取り開始端)がボビン170の巻付け部171に巻付けられないように出しておくことが好ましい。開始端がボビン170から出ていれば、後述する編紐支持体の接続において、次のボビンに収納された編紐支持体を接続しやすい。
上述のようにしてボビン170に巻付けた編紐支持体110を、ボビン170から引き出す方法の一例について、図13を参照しながら説明する。
本実施形態例では、ボビン170を静止させた状態で、ボビン170から編紐支持体110を巻軸方向、すなわちボビン170の中心軸方向に引き出す。具体的には、図10に示すように、ボビン170の中心軸方向が鉛直方向になるように、ボビン170の一方のフランジ部172を下に向けてボビン170を床や台座などに配置する。そして、鉛直方向上向きに編紐支持体110を引き出すのが好ましい。
なお、編紐支持体110を引き出す際は、ボビン170の他方のフランジ部は巻付け部171から外しておく。
また、編紐支持体110は、ボビン170への巻付けの終わり端(巻取り終了端)から引き出される。
ボビン170から引き出された編紐支持体110は、次の凝固工程へ供給される。
なお、ボビン170に巻付けられた編紐支持体110は有限長であるため、編紐支持体110を連続的に引き出し凝固工程へ供給するためには、複数のボビンに巻付けられた各編紐支持体を接続して用いればよい。
このように複数のボビン170に巻付けられた各編紐支持体110を接続すれば、任意のボビン170aから編紐支持体110aが全て引き出された後、次のボビン170bから編紐支持体110bが引き出され、この編紐支持体110bが全て引き出された後、その次のボビン170cから編紐支持体110cが引き出される、といった連続的な引き出し操作が可能となる。
編紐支持体の接続方法としては、第一の実施形態において説明した接続方法が挙げられる。特に、(1)の超音波により接続する方法が好ましい。
本実施形態例における多孔質膜の製造方法によれば、静止した状態のボビンから編紐支持体を引き出すので、ボビンを回転させるためのジグ(回転手段)を用いる必要がない。
従って、簡易な機構で編紐支持体を供給できる。
第二の実施形態において、ボビンへの編紐支持体の巻付けは、上述した方法に限定されない。図12Aに示す巻付け装置180aを用いた方法では、ボビン170の中心軸方向を水平にして編紐支持体110を巻付けたが、例えば図12Bに示す巻付け装置180bを用い、ボビン170の中心軸方向を垂直にして、以下のようにして編紐支持体110を巻付けてもよい。
この巻付け装置180bを用いてボビン170に編紐支持体110を巻付ける方法では、まず、ボビン170の中心軸方向が鉛直方向になるように、ボビン170の一方のフランジ部172を下に向けてボビン170を床や台座などに配置する。その際、ボビン170の他方のフランジ部は巻付け部171から外しておく。ついで、ボビン固定ジグ183によってボビン170の周囲に沿って回転しつつ、かつボビン170の中心軸方向へ往復移動する供給ガイド182を経由して、編紐支持体110をボビン170の巻付け部171に一定速度で供給しながら、ボビン170に巻付ける。
<多孔質膜の製造装置>
多孔質膜の製造装置として、図15に示す多孔質膜製造装置1100を用いた。
この多孔質膜製造装置1100は、編紐支持体110が巻取られた巻取り具(収納容器120)と、収納容器120から引き出された編紐支持体110に製膜原液を塗布し多孔質膜層を形成する多孔質膜層形成装置160と、編紐支持体と多孔質膜層からなる多孔質膜150から親水性ポリマーを除去する除去手段1110と、親水性ポリマーが除去された多孔質膜150を乾燥する乾燥手段1120と、乾燥された多孔質膜150を巻取る巻取り手段1130を具備している。
また、収納容器120と多孔質膜層形成装置160との間には、編紐支持体110を多孔質膜層形成装置160の紡糸ノズル161内を一定張力で通過させるためのダンサー機構1140が設けられている。また、多孔質膜層形成装置160と除去手段1110との間には、多孔質膜150を多孔質膜層形成装置160から一定速度で引き取り、除去手段1110へと移送する製膜ロール1150が設けられている。
(編紐支持体)
編紐支持体110として、ポリエステル繊維(繊度:420dtex、フィラメント数:180本)を丸編機で丸編した後、200℃に加熱した金属ダイスで約3m/分の速度で連続的に引き抜き、熱的特性、寸法安定性、機械特性を向上させた中空状の編紐支持体(外径:約2.5mm、中空部径:約1.5mm、1周あたりの編目数:12個)を用いた。
編紐の捻り引き出し安定値Xは1.9(g・cm)だった。
収納容器120として、紙製の円筒状ペーパードラム(ドラム内径:450mm、深さ:800mm)を用いた。なお、ドラム内には、中央部に芯棒121(外径:130mm、ドラムの底部からの高さ770mm)が設けられている。
図4に示す収納装置130を用い、ターンテーブル131に設置した収納容器120へ、供給速度3m/分の条件で編紐支持体110を供給した。また、編紐支持体110の供給と同時に、ターンテーブル131を約30秒で1回転させながら、1回転中の回転速度を周期的に変化させて、図5に示すように、編紐支持体110がループ状の配置軌跡を描くように、かつ該配置軌跡が芯棒121を囲みつつ、隣り合うループが収納容器120の回転軸周りの方向にずれるように、収納容器120の底部から上部に向かって編紐支持体110を積層収納した。
なお、収納容器120への編紐支持体110の収納を開始する際は、編紐支持体110の端(巻取り開始端)を収納容器120の外側へ出しておいた。
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、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質量とを混合して、製膜原液(2)を調製した。
図15に示す多孔質膜製造装置1100を用い、以下のようにして多孔質膜を製造した。
編紐支持体110が収納された収納容器120の軸方向を鉛直方向に向け、静止させた状態で、収納容器120から編紐支持体110を引き出し速度10m/分の条件で鉛直方向上向きに編紐支持体110を引き出した。引き出された編紐支持体110は、収納容器120の上方に設置されたリング状の引き出しガイド124を通過し、回転ガイド125により方向転換され、さらに支持体供給ロール126によって走行速度を調整されながら、ダンサー機構1140へと供給された。
ついで、ダンサー機構1140にて、編紐支持体110が多孔質膜層形成装置160の紡糸ノズル161内を一定張力で通過できるように編紐支持体の張力を調整した後、編紐支持体110は多孔質膜層形成装置160へ供給された。
ついで、紡糸ノズル161として、中心に中空部(管路)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、中空部に編紐支持体を導入した。これと同時に、原液供給手段162から製膜原液(1)、(2)を紡糸ノズル161に供給して、編紐支持体110の外周に製膜原液(2)、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)が入った凝固槽163中で凝固させた。このようにして、図7に示すように、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膜層151が編紐支持体110にコーティングされた多孔質膜150を得た。なお、塗布された製膜原液(1)および(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。
ついで、多孔質膜150を製膜ロール1150により一定速度で引き取り、除去手段1110にて親水性ポリマーを除去した。具体的には、まず、多孔質膜150を98℃の熱水中で3分間洗浄し、残存するDMAcとポリビニルピロリドンの一部を除去した。その後、多孔質膜150を50000mg/Lの次亜塩素酸ナトリウム水溶液に浸漬する工程と、多孔質膜150を90℃のスチーム槽中で2分間加熱する工程と、多孔質膜150を90℃の熱水中で3分間洗浄する工程を2回繰り返し、残存するポリビニルピロリドンを、多孔質膜層に対する質量比で2%未満まで除去した。
ついで、乾燥手段1120にて多孔質膜150を85℃で10分間加熱した後、巻取り手段1130にてボビンに巻取った。
収納容器120から編紐支持体110を引き出す際の引き出し速度を20m/分に変更した以外は、実施例A1−1と同様にして多孔質膜を製造した。
その結果、収納容器120から編紐支持体110を引き出し開始後、6時間経過した後も、編紐支持体110に撚りコブ部が形成されることなく、安定して収納容器120から引き出すことができた。
収納容器120から編紐支持体110を引き出す際の引き出し速度を50m/分に変更した以外は、実施例A1−1と同様にして多孔質膜を製造した。
その結果、収納容器120から編紐支持体110を引き出し開始後、6時間経過した後も、編紐支持体110に撚りコブ部が形成されることなく、安定して収納容器120から引き出すことができた。
巻取り具として収納容器120に代えてボビンを用い、図12Aに示す巻付け装置180aを用いて、ボビン170の中心軸方向に往復移動する供給ガイド182を経由して、編紐支持体110を回転するボビン170の巻付け部171(外径:190mm)に一定速度で供給しながら、ボビン170に巻付けた。なお、ボビン170への編紐支持体110の巻付けを開始する際は、編紐支持体110の端(巻取り開始端)がボビン170の巻付け部171に巻付けられないように出しておいた。
このようにして編紐支持体110を巻付けたボビン170から、引き出し速度15m/分の条件で編紐支持体110を引き出した以外は、実施例A1−1と同様にして多孔質膜を製造した。
その結果、ボビン170から編紐支持体110を引き出し開始後、6時間経過した後も、編紐支持体110に撚りコブ部が形成されることなく、安定してボビン170から引き出すことができた。
ボビン170から編紐支持体110を引き出す際の引き出し速度を30m/分に変更した以外は、実施例A2−1と同様にして多孔質膜を製造した。
その結果、ボビン170から編紐支持体110を引き出し開始後、6時間経過した後も、編紐支持体110に撚りコブ部が形成されることなく、安定してボビン170から引き出すことができた。
実施例A1−1と同様にして、編紐支持体110が収納された収納容器120を2つ用意した。一方の収納容器に収納された編紐支持体110の巻取り開始端と、他方の収納容器に収納された編紐支持体110の巻取り終了端とを、超音波により接続した。
このようにして編紐支持体110を接続させた2つの収納容器120から、引き出し速度30m/分の条件で連続的に編紐支持体110を引き出した以外は、実施例A1−1と同様にして多孔質膜を製造した。
その結果、収納容器120から編紐支持体110を引き出し開始後、12時間経過した後も、編紐支持体110に撚りコブ部が形成されることなく、安定して収納容器120から引き出すことができた。
実施例A2−1と同様にして、編紐支持体110が巻付けられたボビン170を2つ用意した。一方のボビンに巻付けられた編紐支持体110の巻取り開始端と、他方のボビンに巻付けられた編紐支持体110の巻取り終了端とを、超音波により接続した。
このようにして編紐支持体110を接続させた2つのボビン170から、引き出し速度30m/分の条件で連続的に編紐支持体110を引き出した以外は、実施例A1−1と同様にして多孔質膜を製造した。
その結果、ボビン170から編紐支持体110を引き出し開始後、12時間経過した後も、編紐支持体110に撚りコブ部が形成されることなく、安定してボビン170から引き出すことができた。
[実施例B1]
図11に例示した編紐供給装置210を使用して、以下のようにして多孔質中空糸膜を製造した。
収納容器120としては、紙製の円筒状ペーパードラム(ドラム内径:450mm、深さ:900mm)を用いた。なお、ドラム内には、中央部に芯棒121(外径:130mm、ドラムの底部122からの高さ880mm)が設けられている。
ガイド部材214としては、ガイドロール(ポリエチレン製、ローラー溝径80mm、外径100mm)を使用した。ガイド部材214の、収納容器120の底部122からの高さは、2.8mとした。また、ガイド部材214と、収納容器120におけるガイド部材214から最も遠い下隅212dとを結ぶ直線を直線mとしたときの、該直線mと収納容器120の底部122とがなす角度θは、80°とした。
編紐支持体110としては、編紐(三菱レイヨン社製、商品名M1205)を使用した。
製膜原液25としては、膜形成性樹脂であるアルケマ社製ポリフッ化ビニリデンPVDF301Fの29.7kgと、開孔剤である日本触媒社製ポリビニルピロリドンPVP−K79の15.6kgを、溶媒であるN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc、サムソンファインケミカル社製)の112.2Lに溶解し、脱泡して調製したものを使用した。
なお、収納容器120への編紐支持体110の収納を開始する際は、編紐支持体110の収納開始端を収納容器120の外側へ出しておいた。
編紐支持体の代わりに、16本のポリエステル繊維(繊度:830dtex、フィラメント数:96本)を組打ちして編成した中空状の組紐支持体(外径:約2.2mm、中空部径:約1.0mm)を用いた以外は、実施例A1−1と同様にして多孔質膜を製造した。
組紐支持体の捻り引き出し安定値Xは14.7(g・cm)だった。
その結果、収納容器120から組紐支持体を引き出し開始後、約5分経過したころから、組紐支持体の引き出し速度が変化し始め、収納容器120から引き出される組紐支持体に弱い撚りが形成された。また、約10分経過後には撚りコブ部が発生し、収納容器120の上方に設置された引き出しガイド124に撚りコブ部が到達した。撚りコブ部が到達してから数分後、引き出しガイド124に撚りコブ部が引っ掛かり、引き出しガイド124のアームが変形し、支持体供給ロール126の駆動モーター(図示略)がオーバーロード(過負荷)で停止した。
再度、改めて組紐支持体の引き出しを試みたところ、収納容器120から組紐支持体を引き出し開始後、約15分経過したころから、組紐支持体が収納容器120の芯棒121に絡みつき、収納容器120が上方に引き上げられ始めたため、多孔質膜製造装置1100の運転を緊急停止した。
120、120a、120b、120c 収納容器
121 芯棒
150 多孔質膜
151 多孔質膜層
170、170a、170b、170c ボビン
a11、b11 巻取り開始端
b12、c12 巻取り終了端
111 糸
112ループ
113 編目
25 製膜原液
26 多孔質中空糸膜
210 編紐供給装置
214、218 ガイド部材
216 張力付与手段
216a、216b 金属棒
161、220 紡糸ノズル
230a 凝固浴
230b 凝固液
Claims (4)
- 中空状の多孔質膜用編紐支持体の外周面に、多孔質膜層を形成する製膜原液を塗布するように紡糸する紡糸ノズルに、前記多孔質膜用編紐支持体を供給する編紐供給装置であって、
前記多孔質膜用編紐支持体を収納する収納容器と、
前記収納容器上に設けられたガイド部材と、
前記ガイド部材と前記紡糸ノズルとの間に設けられ、前記収納容器から引き出した前記多孔質膜用編紐支持体に張力を付与する張力付与手段とを有し、
前記多孔質膜用編紐支持体が、静止した状態の前記収納容器から前記ガイド部材に向かって引き出されて前記紡糸ノズルに供給される編紐供給装置。 - 前記張力付与手段が、前記ガイド部材と前記紡糸ノズルとの間で前記多孔質膜用編紐支持体の走行を規制する2つのガイド部材の間に設けられた金属棒である、請求項1に記載の編紐供給装置。
- 請求項1又は2に記載の編紐供給装置を用いて多孔質膜用編紐支持体を紡糸ノズルに供給する編紐供給方法であって、
任意の収納容器に収納された多孔質膜用編紐支持体の収納開始端と、次の収納容器に収納された多孔質膜用編紐支持体の収納終了端とを接続し、
それら収納容器にそれぞれ収納された多孔質膜用編紐支持体を、それら収納容器を静止させた状態で連続的に引き出して紡糸ノズルに供給する、編紐供給方法。 - 前記収納開始端と前記収納終了端とを、互いに数mmから十数mm重ね合わせ、重ね合わせた部分を超音波で融着させて接続する、請求項3に記載の編紐供給方法。
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