JP7023858B2 - 多層膜を製造するための方法、紡糸口金およびシステム - Google Patents
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Description
(1)有機溶媒に可溶な第1の芳香族イミドポリマーの第1の紡糸原液を、有機溶剤中に5質量%~35質量%の濃度で中空フィラメント紡糸ノズルの内側環状押出口に供給する工程。
(2)有機溶媒に可溶な第2の芳香族イミドポリマーの第2の紡糸原液を、有機溶媒中1質量%~25質量%の濃度で内側環状押出開口部の周囲に同心円状に形成された外側環状押出開口部に供給する工程。ここで、第1の紡糸原液中の第1の芳香族イミドポリマーの濃度は、第2の紡糸型溶液中の第2の芳香族イミドポリマーの濃度を上回る0.5質量%~10質量%である。
(3)第1および第2の紡糸原液を、それぞれ、内側および外側の環状押出開口部を通して同時に押出しながら、第1および第2の紡糸原液の押出された第1および第2の中空フィラメント流を同時にドラフトして、第1および第2の中空フィラメント流を互いに同心円状に一体化させて、二重層の中空フィラメント流にする工程。
(4)二重層中空フィラメント流を凝固液に接触させて、二重層流を固化し、芳香族ポリイミド二重層中空フィラメント膜を形成する工程。ここで、芳香族ポリイミド二重中空膜は10μm~500μmの厚さの内層を有し、中間層は2μm~200μmの厚さを有し、かつ緻密な外面層は1μm以下の厚さを有する。
(i)(a)非結晶性ポリマー、(b)ポリマー(B’)よりも低い融点を有する結晶性ポリマー、(c)ポリマー(B’)のメルトインデックスよりも高いメルトインデックスを有する結晶性ポリマーおよび(d)分離膜層を形成する溶媒または可塑剤と、紡糸ポリマー(B’)の2層間に紡糸ポリマー(A’)を挟む多重管構造の紡糸ノズルを通して多孔質層を形成する結晶性ポリマー(B’)とを含有する結晶性ポリマーからなる群から選択されるポリマー(A’)を共紡糸し、それによって複合中空糸を形成する工程と、
(ii)得られた中空糸を延伸し、それによって層(A)を非多孔質にしながら、層(B)に多孔性を付与する工程と、
を含む。
(a)基材の少なくとも1つの材料、機能層の少なくとも1つの材料およびボア流体を紡糸口金に同時に供給する工程と、
(b)膜を紡糸口金内で一段階の押出プロセスで管状ストリングとして形成する工程と、
(c)それによって基材の少なくとも1つの表面に適用された機能層に機能性を割り当てる工程と、
を含む、限外ろ過用途のための多層シングルボア膜または多層マルチボア膜の製造方法が開示される。
中央部分と、
円錐形部分と、
下側部分と、
を有する、本発明による方法を用いて多層シングルボア膜または多層マルチボア膜を製造するための紡糸口金であって、紡糸口金の部分の各々が個別の供給部を含む、紡糸口金が開示される。マルチボア紡糸口金の場合、この紡糸口金は、現行のマルチボア膜のバルク特性を変えることなく、一段階の押出プロセスを介して追加の機能層を製造する。基材上の追加の機能層には、防汚性の付与および孔径の制御の利点がある。マルチボア紡糸口金の場合、マルチボア膜上に機能層を追加するさらなる工程は、簡素化されて、わずか一段階のプロセスに削減される。さらに、マルチボア紡糸口金は、膜表面上に機能層の機能性を集中させることができる。
第1の材料分配ステーションと、
第2の材料分配ステーションと、
第3の材料分配ステーションと、
本発明による紡糸口金と、
沈殿浴および/または凝固浴と、
水スプレーと、
を含むシステムが開示される。
12 基材(支持体)(ポリマー1)
13 内面(12の)
14 機能層(ポリマー2)
15 追加の機能層
16 ボア(自由断面)
17 外面(12の)
18 流れ方向
20 多層マルチボア膜
30 紡糸口金(二重層)
32 ポリマー1の流れ
34 ポリマー2の流れ
36 ボア流体(第3の材料)
38 沈殿浴
40 機能性材料(親水性、イソポーラス性)
42 第1の材料分配ステーション(基材12)
44 第2の材料分配ステーション(機能層14)
46 第3の材料分配ステーション(ボア流体36)
48 第1の投与弁
50 第2の投与弁
52 凝固浴
54 管状ストリング
56 偏向要素
58 搬送方向
60 ローラー
62 ローラー表面
64 水スプレー
66 フラッシング浴
70 中央部(紡糸口金の)
72 円錐形部分(紡糸口金の)
74 下側部分(紡糸口金の)
76 第1の供給部(12/ポリマー1の場合74の)
78 第2の供給部(14/ポリマー2の場合72の)
80 中央供給部(第3の材料のボア流体36の場合70の)
82 内側漏斗部(14の場合)
84 外側漏斗部(12の場合)
86 管部(36の場合)
87 単一管
88 第1の環状チャネル(72の)
90 第2の環状チャネル(70の)
92 シール要素
94 センタリングロッド
96 固定要素
98 貫通口
V 交差線
Claims (11)
- 限外ろ過用途のための多層マルチボア膜(20)を製造する方法であって、
(a)基材(12)の少なくとも1つの材料、機能層(14)の材料、前記機能層の材料とは異なる追加の機能層(15)の材料およびボア流体(36)を紡糸口金(30)に同時に供給する工程と、
(b)膜(10、20)を、前記紡糸口金(30)で管状ストリング(54)として一段階のプロセスで形成する工程と、
(c)それによって前記機能層(14)及び前記追加の機能層(15)に機能性を割り当てる工程と、
を含み、
前記基材(12)の内面(13)に前記機能層(14)が適用され、前記基材(12)の外面(17)に前記追加の機能層(15)が適用され、その結果、前記機能層(14)が、液体を処理またはろ過するためのいくつかのボア(16)を取り囲んでいる、方法。 - 前記管状ストリング(54)は、沈殿浴(38)および/または凝固浴(52)を通って案内される、請求項1記載の方法。
- 前記管状ストリング(54)は、前記沈殿浴(38)および/または前記凝固浴(52)の下流に配置された水スプレー(64)に供給される、請求項2記載の方法。
- 前記基材(12)にはいくつかの孔が配列されており、
前記基材(12)の前記内面(13)は、前記孔の中心を向いた該孔の側面における面積の合計である、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。 - 前記基材(12)の前記材料は第1のポリマーを含み、前記機能層(14)の前記材料は第2のポリマーを含み、前記第1および第2のポリマーは互いに異なっている、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 前記機能層(14)の機能性及び前記追加の機能層(15)の機能性は、防汚機能および/またはイソポーラス機能である、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 多層マルチボア膜(20)を製造するための紡糸口金(30)であって、該紡糸口金(30)は、
ボア流体(36)のための中央供給部(80)を含む中央部分(70)と、
機能層(14)の材料のための第2の供給部(78)を含む円錐形部分(72)と、
基材(12)の材料のための第1の供給部(76)を含む下側部分(74)と、
を有し、前記紡糸口金(30)の前記部分(70、72、74)の各々は、個別の供給部(76、78、80)を含み、
前記紡糸口金(30)は、前記機能層(14)の材料とは異なる、追加の機能層(15)の材料のための第3の供給部を含む周囲部分を有し、
前記中央部分(70)、前記円錐形部分(72)、前記下側部分(74)および前記周囲部分は、前記ボア流体(36)のための管部(86)を形成し、
前記機能層(14)の材料を供給することができる内側漏斗部(82)が前記中央部分(70)と前記円錐形部分(72)との間に画成され、
前記基材(12)の材料を供給することができる外側漏斗部(84)が前記円錐形部分(72)と前記下側部分(74)との間に画成され、
前記追加の機能層(15)の材料を供給することができる周囲漏斗部が前記下側部分(74)と前記周囲部分との間に画成され、
前記管部(86)は、各々前記中央供給部(80)の下側から延び、前記下側部分(74)の下側で終わる複数の単一管(87)を含む、紡糸口金(30)。 - 前記円錐形部分(72)は、前記第1の供給部(76)の反対側に配置された第1の環状チャネル(88)を含む、請求項7記載の紡糸口金(30)。
- 前記中央部分(70)は、前記第2の供給部(78)の反対側に配置された第2の環状チャネル(90)を含む、請求項7または8記載の紡糸口金(30)。
- 請求項1から6までのいずれか1項記載の方法を用いて、多層マルチボア膜(20)を製造するためのシステムであって、
第1の材料分配ステーション(42)と、
第2の材料分配ステーション(44)と、
第3の材料分配ステーション(46)と、
請求項7から9までのいずれか1項記載の紡糸口金(30)と、
沈殿浴(38)および/または凝固浴(52)と、
水スプレー(64)と、
を含むシステム。 - 前記凝固浴(52)は、前記管状ストリング(54)の搬送方向(58)で前記紡糸口金(30)の下流に配置された偏向要素(56)を含む、請求項10記載のシステム。
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