JPS6097832A - 多孔膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多孔膜は，多くの分野に利用されているが，その中に，
表面濾材としてメンブレンフイルターがある。これは，
細孔分布が非常にシヤープで，特に放射線穿孔によるも
のは，真直な細孔故に理論解析にも適す極めて高い捕集
能力をもつ優れた精密濾材である。

一般に，濾過フイルターは，目づまりによる圧力損失を
防ぐため，ケークの払落し，洗浄等が不可欠であるが，
繊維製の濾布，微粒子状等のフイルターは，その構造か
ら清掃は極めて困難であり，又，清浄化を完全に行えば
，その直后の捕集能力が低下するというジレンマがある
。

メンブレン表面フイルターは，清掃が極めて行い易く，
その直后の捕集能力の低下も少ないが，目づまりし易い
，即ち，濾過サイクルが短かいという欠点がある。又，
その製法から，通常膜の厚さは１０〜１５０ミクロン程
度という制約があり，清掃時における機械的操返し負荷
により破損し易い。

本発明は，従来のメンブレンフイルターの欠点を除去し
た高精度の細孔径を有し，機械の強度の強い所望の肉厚
の多孔膜を製造する方法を提供するものである。

本発明の骨子とするところは，造膜性物質の基材で表面
コートした中空繊維，多条孔膜を集束，積層して一体と
し，円筒状又は，柱状等に成型し素材としたる后，連続
，又は一定長に薄く剥ぎ，多孔膜を得る方法である。

本発明を実施するには先ず，素材の構成単位である多数
の中空繊維，フイラメント等を集束した集合体を作るこ
とから始まる。以下図面により説明する。

第一図は，一例として，ポリエステル（以下，ＰＥＴ）
の中空繊維を用いて本発明を実施する場合を示し，１）
は，中空繊維押出ノズル，２）は，押出された中空繊維
，３）は，造膜性バインダーのウレタンエラストマー液
，３′）は，バインダー供給ローラーで，通常の紡糸工
程におけるオイリングローラーと同様の機構である。４
）は，ガイドローラー（ゴデツトローラー），５）は，
巻取ドラムである。

猶，中空繊維の紡糸工程における，冷却，引取り，延伸
，熱セツト，等の機構は公知であるので省略してある。

１）のノズルより押出された中空センイ２）は適当に硬
化剤を配合された３）のウレタンエラストマー液を，３
′）で塗布され，濡れた状態６）で，ガイドローラー４
）を経て，５）のドラム上に，正確にトラバースしなが
ら整然と巻取られる。バインダーの供給は，ローラーに
よらず，３）の液槽に浸しても良い。ドラム５）は，直
径１〜２メートルのやゝ大径がよく，表面は，ポリオレ
フイン，ポリアセタール，弗素樹脂等の不活性，非粘着
性物質でライニングされていることが望ましい。又，こ
の巻取工程で，図示しないが，余分の液，及び，気泡を
除去するため，吸引等の機構を設ける方がよい。

かくして，所望の厚さに巻取られた中空センイは，バイ
ンダーに配合された硬化剤により，架橋硬化，又は，取
出時に障害のない程度に半硬化された后，切開かれ，巻
取ドラムより取出される。

ウレタンエラストマーの硬化は，巻取りが終つた后，一
定の時間内に行われるように正確にコントロールされな
ければならないが，特に注意すべきは，硬化反応時の発
熱が，中空センイの融点以上に上昇しないようにすべき
である。又，場合により硬化時間を短縮するため，許容
温度範囲で加熱することもある。

第二図は，切開き取出された素材６）を，巻取時の内径
側を上にして展開した状態を示す。この時中空センイは
，水平方向に配列している，又，巻取時の内外径の周差
により台形をしているので，その一方の端部６′）を切
断し，他の一端に接合し，（点線で示す）四角形の厚板
を得る。次にえを７−７′線で多数に分割し，切断面が
上（下）面になるよう組替え接合する。これが第三図で
ある。この時中空センイは，板の表裏面を貫通するよう
に縦方向に並ぶ。すなわち７−７′線による切断間隔が
，この板の厚さとなる。次いでこれを，８−８′線で台
形状に切断し，組替え円筒状に接合し，第四図の円筒素
材９）を得る。次に之を薄剥機構（図示せず）により，
１０）のナイフで薄く剥ぎ，１１）の連続した本発明の
多孔膜とし，１２）の巻取装置により巻取り製品とする
。

猶，第二図−第四図の工程は，素材を軟化温度領域に保
ちつゝ実施する場合もある。

第五図は，斯くして得られた本発明の多孔膜１１）の実
態図で，２）は中空センイ，２′）は，その細孔，３）
は，バインダーの硬化したウレタンゴム膜である。

以上がＰＥＴ中空センイ，及びバインダーとしてウレタ
ンエラストマーを使用して紡糸より一貫して本発明を実
施するに就て説明したが，中空センイは，予め，通常の
紡糸により，ロービング，又は，トウ（ＴＯＷ）の形に
一たん巻取つた后，バインダー供給以降の本発明を実施
することもある。例えば，中空センイを，炭素センイ，
又は，ガラスセンイとし，バインダーを，弗素系樹脂等
とした場合等である。

次に，他の本発明の一実施例として，ポリプロピレン（
以下ＰＰ）の多条孔膜を用いて，本発明を実施するに就
て述べる。

これは，上述の多孔膜の細孔単位がＰＥＴ中空センイ孔
であつたのと異なり，多条孔膜によるものであるため，
隣接する孔同志隔壁を共有することにより，開口率及び
膜の強度を大きく上昇させると共に生産性を高めること
ができる。

第六図は，あたかも段ボール様の，この多条孔膜の断面
図で，１３）は波型のＰＰ膜，１４）は条孔，１５）は
平らなＰＰ膜，１６）は，最上（下）面膜で，１３）１
５）の中間の膜に比べて厚さは大なるＰＰ平膜である。

１７）は，バインダーとの接着性を改良した改質膜，又
は，共押出（ｃｏｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）又は，ｃｏｎｊ
ｕｇａｔｉｏｎ）した，アイオノマー，エチレン醋ビ共
重合樹脂等の膜である。

この，多段多条孔膜を製造するには，融着型の口金を用
い，ノズル直下でポリマ ーを融着させ外気を抱込んだまゝ固化させる方法が適し
ている　多条孔膜成型以降の工程は，前述のＰＥＴ中空
センイを用いる方法と同様であるが，ＰＰは不活性物質
であるため，そのまゝでは，バインダーのウレタンエラ
ストマーが接着しないので，適当な公知の方法，例えば
，酸化剤浴等による表面処理が必要である。又，アイオ
ノマー等の，ＰＰ，ウレタンエラストマー双方に親和性
ある樹脂を，ノズル内で積層共押出しし，コンジユゲー
トとする方が用いられる。

１６）の表面の膜を厚くするのは，極微細な多条孔膜の
成型時，ドラフト及び延伸時に切断するのを防止し，又
，表面処理を行い易くするためである。第七図は，他の
多条孔板の一例で，１８）は，のこぎり歯状の多条断面
，１８′）は，条孔である。この形状の多段積層方式が
成型し易く，開口率も大きい利点がある。

第八図は，連珠状の多段多孔板で，フイラメント１９）
を集束した断面形状で，フイラメントの円形断面に囲ま
れた空隙，１９′）が条孔となる。猶，フイラメントを
中空糸とすれば開口率は大となる。

第九図は，ハーモニカ状の断面を有する多孔板２０）を
示す。

以上，多条孔，多孔積層膜のユニツトに就て述べたが，
細孔の構成エレメントが，中空糸に比べて遥かに大きい
から，開口比率が大きく，濾過能が高くなるのみならず
，バインダーが付着しやすく，気泡の発生も少く本発明
の実施に適していると考へられる。又，多孔ユニツトの
表面となる位置又は，図示しなかつたが，ユニツトの一
部に断面積の大きい部分を設けることができ，極微細孔
を作る時切断防止が可能となる，この厚膜は，場合によ
り，多孔膜部となる樹脂を溶解又は膨潤させず，コンジ
ユゲートした部分のみを溶解する溶剤を用いて成型后該
膜を溶解除去させ，極めて微細な多孔ユニツトを作るこ
とができる。図示しないが，第八図の連珠状ユニツトの
場合，上下面をこの様な方法で厚膜で被い成型するとき
は，フイラメント部は，０．０１デニール以下，条孔部
は，０．２ミクロン程度，又はそれ以下のものが得られ
る。

集結剤バインダーは，ウレタンエラストマーに限定され
ることなく，エレメントの溶融軟化温度以下で硬化，又
はゲル化するものであれば何れも使用することができ，
例えば，シリコンエラストマー，ポリ塩化ビニル，プラ
スチゾル，反応型アクリル注型用樹脂，液状ナイロン，
ポリエステル，エポキシ等多くの合成樹脂が用いられる
。これらの樹脂は，溶剤を含まないものが使用し易いが
，揮発生溶剤と不揮発性可塑剤を共に含む例えば塩化ビ
ニルオルガノゾル，又，揮発性溶媒で希釈した樹脂でも
溶媒を揮散させつゝ，接着能を失わない未完乾燥時に巻
取り素材を造ることも可能であるが，残存溶媒が１５％
以下であることが望ましい。この残存溶媒は，第四図の
薄剥工程で，加熱，其他の方法で取除かれる。又，中空
センイ等が炭素センイ，ガラスセンイ等の耐熱性物質の
場合，バインダーを焼結，又は溶融により成型すること
もある。この場合，バインダーは，エマルジヨン，ペー
スト，粉末状として，センイ表面に付着させ集束するが
，この時，巻取ドラム方式以外に平箱状の容器内に並べ
積層し，第二図に示すような厚板を成型し，加熱，減圧
等により乾燥させ，必要に応じ高真空中でバインダーを
脱気（除気泡）しつゝ溶融し，厚板状の素材とし薄剥し
て本発明の多孔膜を得る。これらの方法は，例えば，炭
素センイと四弗化エチレン，石英ガラス等の高融点ガラ
スセンイと低融点ガラス等の組合せに適している。

本発明の構成単位の，中空センイ，多条孔膜等が高分子
物質である場合，一般の紡糸等と異なり，糸及び膜の強
度は要求されない。すなわち，普通の紡糸は，ドラフト
后，延伸により糸の強度を上げるが，線状高分子は，延
伸により配向し，多数の微細ボイドが出現する。メンブ
レンフイルターとしてこのボイドを利用することも多い
が，本発明に於てはこのボイドは，孔の内面部にピリン
グを発生させ易く，又，複雑な形状故に，流体抵抗を大
きくし，更に，ケークの付着，清掃を困難にさせ，濾過
能率を低下させる。それ故，本発明に於ては，センイ，
膜の成型時，普通の紡糸等に比べてドラフトを大きくし
，延伸比率を小さくし，表面を出来るだけ平滑にするよ
う留意すべきである。そのため，ノズル直下は，急激な
冷却よりむしろ保温チヤンバーを設ける等ドラフト率を
上げる様にした方が良い。

熱セツトは通常の程度で良い。但し，薄剥工程后の本発
明の多孔膜として更に加熱，熱セツトを行うことがある
。これは，いわゆる，細孔エレメント（島）と，バイン
ダー（海）との接着に於て，架橋，又，エレメントの成
型方向への収縮（横方向は膨張）により，強固な接合力
を得るためと，膜の強度を上げることができるためであ
る。

以上，本発明の多孔膜の用途の中，メンブレンフイルタ
ーの製法に就て述べたが，本発明は，これに限定されず
，防水，透湿材料にも用いられる。霧，雨滴の粒径は，
１００〜２，０００ミクロン程度であるので防水衣料と
しては，２〜３ミクロン径程度の多孔膜が適している。

本発明は，孔径が極めて揃つているため，最適な孔径の
通気透湿膜が所望の厚さでめることができる。又，いわ
ゆるムレを防ぐためには，センイの吸水性が必要である
。そのため，基材のバインダーに，吸水性物質をブレン
ドし，又，吸水性センイ，例えば，レーヨン，木綿，吸
水性多孔アクリルセンイ等を中空センイと混じてバイン
ダーを塗布しつゝ第一図の巻取ドラム５）上で一体とし
て巻取り，素材として多機能を持たせることができる。

これらは防水衣料のみならず，人造皮革として，靴の甲
皮として極めて有用である。

又，用途に応じ，帯電防止，通電，撥水，等の各種の特
性を有するセンイ等を用いることにより多くの分野に利
用される。

猶，以上の説明は主として長センイ状，長尺の多条孔膜
を使用することに就てゞあるが，短センイのスライバー
又はロービングを用いても実施されることは当然可能で
ある。

本発明は，このように，多くの素材の選択，組合せによ
り，極めて広範囲の分野にそれぞれ適合した多孔膜，多
機能膜を製造することのできる新らしい成型技術を提供
するものである。

実施例 ポリエステル中空糸　１．５デニール，開口率，２０％
，を，溶剤型フツソ樹脂１００，溶媒キシレン，５０，
ｎ−ブタノール，５０，触媒ｐトルエンスルフオン酸，
０．２５　硬化剤　メチル化メラミン，３の比率のバイ
ンダーに浸し，５０℃の温風で溶媒を揮散させつゝドラ
ム上に巻取り，８０℃のギヤオーブンで２時間乾燥后，
１４０℃３０分で硬化し，２０ミリ×３０ミリ断面の柱
状素材を得，これを，０．５ミリ厚に薄剥し，細孔径，
約２．５ミクロン　開口率１５％の本発明の多孔膜を得
た。

【図面の簡単な説明】

第一図は，中空糸の紡糸工程におけるバインダーの塗布
，及び巻取工程を示す説明図。 第二図は，第一図に於ける巻取ロールより素材を切開き
取出し，分割することの説明図。 第三図は，第二図の素材を，組替え接合し，更に台形に
分割切断することの説明図。 第四図は，第三図の素材を円筒形に組替え，薄剥する工
程の説明図。 第五図は，多孔膜の実体図。 第六図〜第九図は，多条孔膜数例の横断面図，である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中空繊維，多条孔膜が一定方向に配列するよう造膜基材
   で覆い，集結した素材を，孔が膜の両面を貫通するよう
   に薄剥することを特長とする多孔膜の製造方法。