KR101031220B1

KR101031220B1 - 막 부재

Info

Publication number: KR101031220B1
Application number: KR1020077019315A
Authority: KR
Inventors: 겐이치 사이토; 시로 단소
Original assignee: 가부시키가이샤 지에스 유아사
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2011-04-27
Also published as: JP5079984B2; US20080251440A1; KR20070106532A; KR20100043112A; WO2006090566A1; JP2006231139A; US7776214B2; KR101035527B1; KR20090094177A

Abstract

막의 파단이나 열화시에 있어서, 열가소성 수지제 여과판을 재이용하여 막의 교체 접합을 실시할 수 있는 막 부재를 얻는다. 열가소성 수지제 여과판 (2) 의 둘레가장자리의 평활면에, 합성 수지 섬유로 이루어지는 부직포를 지지체 (11) 로 한, 미공을 형성한 미공성 여과막 (1) 을 접합시킨 막 부재로서, 상기 수지제 여과판 (2) 의 둘레가장자리의 평활면에 오목부가 형성되도록, 둘레가장자리의 형상에 대응한 열판 (3) 을 맞닿게 하여, 그 온도, 상기 지지체 (11) 가 되는 부직포의 융점 이하에서, 열가소성 수지제 여과판 (2) 의 비카트 연화 온도 이상으로 제어하고, 이 열판 (3) 에 의해 미공성 여과막 (1) 을 개재시켜 열가소성 수지제 여과판 (2) 을 가압하여 접합시킨다.

막 부재

Description

막 부재{MEMBRANE ELEMENT}

본 발명은 상수나 폐수 등의 여과 또는 농축에 사용되는 막 분리 장치의 막 부재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하면, 단변이 0.5m 정도, 장변이 1m 정도인 대형인 것에 적용해도 안정된 성능을 유지할 수 있는 막 부재에 관한 것이다.

이런 종류의 막 분리 장치로는 복수의 막 부재를 소정 간격 (5 ∼ 10㎜) 으로 평행하게 배치한 침지형 막 분리 장치가 알려져 있다. 이러한 막 부재에는, 예를 들어, 직사각형 평판 형상의 수지제 여과판에, 일단이 상기 여과판의 표면에 개구함과 동시에 타단이 여과 처리수 흡인관에 연통하는 여과 처리수 유로를 형성하고, 이 수지제 여과판의 표면을 덮어 유기 여과막을 형성한 것이 있고, 상기 여과판과 유기 여과막 사이에는 소정 간극을 형성할 수 있도록 스페이서가 배치되어 있다.

막 분리 장치는 전술한 막 부재를 복수 개, 각 막 부재의 여과 처리수 흡인관을 공통으로 접속시켜 막 유닛으로 하여, 피처리 수조내의 피처리수 중에 침지되어 이루어지고, 여과 처리수 유로에 부압을 부여함으로써, 유기 여과막으로 피처리수를 여과하여 여과 처리수를 얻는다. 또한, 상기 막 분리 장치에서는 기포를 발생시키는 산기 장치가 막 유닛의 하방에 설치되어 있어, 발생한 기포가 막 부재 사이를 상승함으로써 크로스 플로우 (cross flow) 를 생성시키고, 이 크로스 플로우에 의해 여과의 진행에 수반하여 막면에 형성되는 케이크층을 제거하도록 하고 있다. 이러한 막 분리 장치는 막 부재의 개수를 증감시키거나 유효 막 면적을 증감시킴으로써, 다양한 여과 용량에 대응할 수 있기 때문에, 소규모의 여과에서부터 대규모의 폐수 처리 시설에 있어서의 여과에 이르기까지 다양한 용도로 사용되고 있다.

이러한 막 부재에서는 상기한 크로스 플로우에 수반하는 압력을 받기 때문에, 수지제 여과판의 표면을 덮어 형성되는 유기 여과막이 박리되지 않도록, 종래부터 수지제 여과판의 둘레가장자리부에 있어서 유기 여과막을 접착제로 고착시키는 방법이 사용되어 왔지만, 이러한 고착 방법은 유기 여과막의 지지체가 되는 부직포에 접착제가 함침함으로써 수지제 여과판에 고착되기 때문에, 고화된 접착제의 강도, 내구성, 내약품성 등에 따라 고착의 강도가 좌우되므로, 비교적 고착 강도가 약하다는 문제나, 용제에 의해 작업 환경이 악화되거나 건조·고화에 시간이 걸리는 등의 문제가 있다. 또한, 테이프에 의해 고착시키는 방법도 사용되어 왔지만, 물리적인 고정이기 때문에, 상기 여과막이 박리되기 쉽다는 문제가 있다. 그 때문에 일본 특허 제3028900호 및 일본 공개특허공보 2001-120958호와 같은 제조 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 제3028900호

특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2001-120958호

특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 평5-68943호 (제 3 페이지 [0002] 란)

특허문헌 4 :일본 공개특허공보 소58-30378호 (제 2 페이지 우상부 제15행 ∼ 좌하부 제7행)

상기 일본 특허 제3028900호에는 열가소성 수지제 여과판과 유기 여과막을 초음파를 사용하여 용착시키는 방법이 개시되고, 상기 일본 공개특허공보 2001-120958호에는 용착부의 열가소성 수지제 여과판에 복수의 볼록부를 형성하고, 각 볼록부에 있어서 용착 강도에 차이를 형성함으로써, 용착시에 미공성 유기 여과막에 가해지는 열에 의한 피로 파괴를 억제하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 일본 특허 제3028900호에서는, [0010] 단락에 포화 폴리에스테르 등으로 이루어지는 부직포를 여과막 (2) 의 지지재로 하고, 이 지지재를 ABS 수지 등으로 이루어지는 여과판 (1) 에 초음파로 융착시킬 때에, 140℃ 보다 낮은 온도이면, 여과판 (1) 이 용융되고, 용융된 수지가 부직포에 함침하여 여과판 (1) 에 여과막 (2) 을 고정시킬 수 있고, 140℃ 보다 높은 온도이면, 여과판 (1) 과 부직포가 함께 용융되어 여과판 (1) 에 여과막 (2) 을 고정시킬 수 있다고 되어 있지만, 가열이 불균일해지는 초음파의 융착에 있어서 140℃ 보다 낮은 온도로 제어하는 것은 막 부재의 안정된 성능을 확보하는 점에서 바람직하지 않아, 140℃ 보다 높은 온도로 제어되었다고 생각된다. 이것은 일본 공개특허공보 2001-120958호에, 초음파 용착시에 있어서, 기재가 되는 합성 수지 섬유로 이루어지는 부직포의 일부가 용융되어 피로 파괴가 발생된다고 되어 있는 점에서도 분명하다. 또한, 일본 공개특허공보 2001-120958호에서는 단락 [0007] ∼ [0008], 도 10 및 도 11 에 종래 기술로서 회전하는 로터리 호른 (31) 에 의해, 여과막 (22B) 을 여과판 (22A) 에 가압하고, 초음파를 사용하여 용착시키는 것이 개시되고, 지수부 (S) 에 있어서, 여과판 (22A) 을 용융시켜 홈 형상으로 움푹 패이게 하여, 여과막 (22B) 을 여과판 (22A) 에 용착시키는 것의 기재가 있지만, 피로 파괴가 일어나기 쉽다는 기재로부터, 기재가 되는 합성 수지 섬유로 이루어지는 부직포의 일부가 용융되는 것으로 생각된다.

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

상기한 일본 특허 제3028900호나 일본 공개특허공보 2001-120958호에 개시된 방법은 모두 열가소성 수지제 여과판과 여과막을 초음파를 사용하여 용착시키는 것으로서, 기재가 되는 합성 수지 섬유로 이루어지는 부직포의 용융에 의한 피로 파괴를 방지하려는 것은 아니다. 일본 공개특허공보 2001-120958호에서는 열가소성 수지제 여과판에 볼록부를 형성하고 이 볼록부에서 초음파 용착시키면, 피로 파괴의 방지 효과는 인정되지만, 여과막이 파단된 경우에는 초음파 용착시에 열가소성 수지제 여과판의 볼록부가 변형되기 때문에, 막을 교체 접합시킬 수 없어, 막 부재 전체를 교환해야 하므로, 비용이나 폐기물 처리 면에서 바람직하지 않다는 문제가 있었다. 또한, 이러한 초음파 용착에 의해 전술한 바와 같은 대형의 막 부재를 제조하는 것은, 설비가 대형화되어 비용이 높아진다는 문제가 있었다 (일본 공개특허공보 평5-68943호, 일본 공개특허공보 소58-30378호).

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명은 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 열가소성 수지제 여과판과 미공성 유기 여과막을 용이하게 또한 확실하게 고정시킬 수 있고, 막의 교체 접합에 의한 막 부재의 재생이 가능한 막 부재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 합성 수지 섬유로 이루어지는 부직포를 지지체로 하여, 미공을 형성한 미공성 여과막을, 열가소성 수지제 여과판의 둘레가장자리의 평활면에 접합시킨 막 부재 (청구항 1) 이고, 상기 막 부재에 있어서, 열가소성 수지제 여과판의 둘레가장자리는, 지지체가 되는 부직포를 용융시키지 않고 미공성 여과막과 접합된 것에 의해 평활면에 오목부가 형성된 막 부재 (청구항 2) 이며, 상기 각 막 부재에 있어서, 미공성 여과막과 열가소성 수지제 여과판의 둘레가장자리의 평활면은 온도 제어된 열판에 의해, 미공성 여과막을 개재시켜 열가소성 수지제 여과판을 가압하여 접합시킨 것 (청구항 3) 이고, 상기 (청구항 3) 의 막 부재에 있어서, 미공성 여과막과 열가소성 수지제 여과판의 접합부의 형상에 대응한 프레임 형상의 열판에 의해 미공성 여과막을 개재시켜 열가소성 수지제 여과판을 가압하여 접합시킨 것 (청구항 4) 이며, 상기 프레임 형상의 열판은 네 모서리에 R 을 형성하여, 미공성 여과막과 열가소성 수지제 여과판의 접합부의 네 모서리에 R 이 형성된 것 (청구항 5) 이고, 상기 (청구항 3) 의 막 부재에 있어서, 열판은 지지체가 되는 부직포의 융점 이하에서, 열가소성 수지제 여과판의 비카트 연화 온도 이상으로 온도 제어한 것 (청구항 6) 이며, 상기 열판은 지지체가 되는 부직포의 하중 휨 온도 이하의 온도로 제어한 것 (청구항 7) 이고, 상기 각 막 부재에 있어서, 지지체가 되는 부직포의 재질은 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌이고, 열가소성 수지제 여과판의 재질은 폴리에틸렌, ABS 또는 폴리염화비닐인 것을 특징으로 하는 것 (청구항 8) 이다.

발명의 효과

상기한 발명 (청구항 1) 은 미공성 여과막을 열가소성 수지제 여과판 둘레가장자리의 평활면에 접합시키고 있기 때문에, 상기 여과판에 미공성 여과막을 접합시키기 위한 가공을 필요로 하지 않아, 막 부재의 비용 저감에 기여할 수 있다. 또한, 상기한 발명 (청구항 2) 는 전술한 효과에 더하여, 지지체가 되는 부직포를 용융시키지 않고 미공성 여과막과 가소성 수지제 여과판의 둘레가장자리를 접합시키고, 평활면에 오목부를 형성하도록 하고 있기 때문에, 오목부로 여과막을 끌어들여 여과막의 긴장 상태로 유지할 수 있어, 여과 성능의 균일화에 기여할 수 있는 막 부재를 얻을 수 있다. 또한, 상기한 발명 (청구항 3) 은 열판에 의한 가압에 의해, 여과막을 긴장 상태로 하여 열가소성 수지제 여과판의 둘레가장자리에 접합시킬 수 있는 막 부재를 얻을 수 있다. 또한, 상기한 발명 (청구항 4) 은 전술한 효과에 더하여, 열판에 의한 가압을 1 동작으로 실시할 수 있어 제조 공정의 간소화에 기여할 수 있으며, 대형의 막 부재의 제조시에도 유리하다. 또한, 상기한 발명 (청구항 5) 은 전술한 효과의 향상에 기여할 수 있다. 또한, 상기한 발명 (청구항 6) 은 지지체가 되는 부직포를 용융시키지 않고, 열가소성 수지제 여과판을 연화시키는 온도 범위이기 때문에, 부직포 및 열가소성 수지제 여과판이 용융되어 혼합된 상태가 되지 않고, 연화된 열가소성 수지제 여과판에 부직포에 의한 표면의 요철이 압입된 상태로 접합시킬 수 있으며, 부직포의 강도를 유지한 채로, 열가소성 수지제 여과판의 표면도 형상도 크게 변형되지 않고 열가소성 수지제 여과판과 미공성 여과막을 접합시킬 수 있어, 미공성 여과막의 파단이나 열화시에 있어서, 열가소성 수지제 여과판을 재이용하여 고분자 여과막의 교체 접합도 가능하다. 또한, 상기한 발명 (청구항 7) 은 부직포의 강도를 보다 양호한 상태로 유지할 수 있는 막 부재를 얻을 수 있다. 또한, 상기한 발명 (청구항 8) 은 전술한 효과를 나타내는 여러 가지 막 부재를 얻을 수 있다.

도 1 은 본 발명에 관련되는 막 부재의 도면.

도 2 는 본 발명에 관련되는 막 부재의 제조 순서를 설명하기 위한 도면.

도 3 은 본 발명에 관련되는 막 부재의 제조 순서의 요부를 나타내는 도면.

도 4 는 종래의 막 부재의 제조 순서의 요부를 나타내는 도면.

도 5 는 본 발명에 관련되는 막 부재에 있어서의 미공성 여과막의 교체 접합을 설명하기 위한 도면.

도 6 은 종래의 막 부재에 있어서의 미공성 여과막의 교체 접합을 설명하기 위한 도면.

도 7 은 본 발명의 막 부재의 용착부의 단면도.

도 8 은, 종래의 막 부재의 용착부의 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 설명

1 : 미공성 여과막

2 : 열가소성 수지제 여과판

3 : 열판

11 : 지지체

12 : 열가소성 수지

21 : 위치 결정 라인

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 그 실시형태에 기초하여 설명한다.

도 1(a) 는 본 발명에 관련되는 막 부재의 사시도이다. 즉, 동일 도면에 나타낸 바와 같이, 열가소성 수지제 여과판 (2) 의 표리 양면에, 합성 수지 섬유로 이루어지는 부직포를 지지체로 하여 미공을 형성한 미공성 여과막 (1) 이, 여과판 (2) 의 둘레가장자리에 정한 위치 결정 라인 (21) 을 표적으로 하여 장설(張設)된 것이다. 이 위치 결정 라인 (21) 이 형성되어 있는 여과판 (2) 의 둘레가장자리는 표리 양면 모두 평활면으로 되어 있고, 상기 둘레가장자리의 내측이 되는 중앙부에는 피처리수가 지면과 수직 방향으로 미공성 여과막 (1) 을 통과하여, 여과액을 얻기 위한 여과액 유로가 형성되어 있다. 상기 위치 결정 라인 (21) 은 반드시 형성할 필요는 없지만, 형성하는 경우에는 마커 등으로 라인을 긋는 것이 좋다. 또한, 여과판 (2) 의 둘레가장자리는 표리 양면 모두 평활면이라고 했지만, 미공성 여과막 (1) 을 초음파 용착시키기 위한 여과판과 같이 둘레가장자리에 볼록부가 형성된 것이어도, 볼록부의 정상부가 평활면이면, 이하에 서술하는 접합 방법에 따라 미공성 여과막 (1) 을 장설할 수 있다. 상기 미공성 여과막 (1) 은 도 1(b) 에 나타낸 도 1(a) 의 A-A’부의 단면도와 같이, 합성 수지 섬유로 이루어지는 부직포를 지지체 (11) 로 하고, 이 지지체 (11) 에 열가소성 수지 (12) 를 함침시킴으로써 미공이 형성되어 있다.

상기 미공성 여과막 (1) 을 여과판 (2) 에 장설하는 것은, 지지체 (11) 가 되는 부직포를 용융시키지 않고, 여과판 (2) 의 둘레가장자리와 미공성 여과막 (1) 을 접합시킨다. 즉, 도 2(a) 에 나타낸 바와 같이, 위치 결정 라인 (21) 을 따라 배치한 선 형상의 열판에 의해 가압하면, 여과판 (2) 이 연화되어 오목부가 형성되고, 화살표로 나타낸 바와 같이, 오목부에 미공성 여과막 (1) 이 끌려들어간다. 도 2(b) 는 상기 위치 결정 라인 (21) 을 따라 선 형상의 열판 (3) 을 위치시킨 상태를 나타내고, 도 2(c) 는 상기 열판 (3) 에 의해 미공성 여과막 (1) 을 개재시켜 여과판 (2) 을 가압한 상태를 나타내고 있다. 이로써, 여과판 (2) 의 오목부에 의해 미공성 여과막 (1) 을 장설할 수 있다.

상기한 바와 같이, 위치 결정 라인 (21) 을 따라 선 형상의 열판을 배치하고, 열판에 의한 가압에 의해 미공성 여과막 (1) 을 장설하는 것은 사각형의 위치 결정 라인 (21) 에 대응한 사각형의 열판을 사용하면, 1 회의 동작으로 여과판 (2) 에 미공성 여과막 (1) 을 장설할 수 있음과 동시에, 그 위치 결정 라인 (21) 을 따라 형성되는 오목부에 미공성 여과막 (1) 이 끌려들어가기 때문에 장설의 효과를 높일 수 있다. 또한, 이러한 장설의 효과를 더욱 높이고, 네 모서리에 주름이 생기지 않도록 하려면, 사각형 열판의 네 모서리에 R 을 형성하여, 미공성 여과막 (1) 과 열가소성 수지제 여과판 (2) 의 접합부의 네 모서리에 R 을 가진 오목부가 형성되도록 하면 된다. 이에 대하여, 초음파를 사용한 경우에는 사각형의 호른을 사용할 수는 없기 때문에, 각 변마다 여러 차례 동작시켜 용착시켜야 하고, 초음파 용착을 위한 볼록부의 네 모서리에 R 을 형성하는 것의 의미가 없어, 장설의 효과를 높이거나 네 모서리에 주름이 생기지 않도록 하는 것은 기대할 수 없다. 따라서, 초음파 용착으로 제조하면 비용이나 미공성 여과막 (1) 의 장설 면에서 성능상의 문제가 고려되는, 단변이 0.5m 정도, 장변이 1m 정도인 대형 막 부재로도 제조하는 것이 가능해져, 대규모 폐수 처리 시설용 막 부재를 저렴하게 제조할 수 있다.

상기한 오목부는 50 ∼ 500㎛ 의 깊이 (부직포 두께의 30 ∼ 300％) 이고, 0.5 ∼ 25㎜ 의 폭이면 되고, 바람직하게는 100 ∼ 300㎛ 의 깊이이고, 1.5 ∼ 5㎜ 의 폭이면 된다. 또한, 네 모서리에 R 을 형성하는 경우에는, 곡률 반경을 2 ∼ 20㎜ 로 하는 것이 좋고, 바람직하게는 3 ∼ 10㎜ 로 하는 것이 좋다. 오목부의 깊이가 500㎛ 보다 크면, 압입에 수반하는 기계적인 스트레스에 의해 부직포가 열화되는 경우가 있고, 50㎛ 보다 작으면, 열가소성 수지제 여과판 (2) 에 대한 부직포의 압입이 충분하지 않아 용착 강도를 확보할 수 없게 된다는 문제가 있으며, 오목부의 폭이 0.5㎜ 보다 작으면, 용착시에 열판의 온도가 저하되어 적정한 온도에서의 용착이 곤란해진다는 문제가 있고, 25㎜ 보다 크면, 압입에 수반하는 변위가 커져 미공성 여과막 (1) 의 네 모서리에 주름이 발생하는 경우가 있으며, 곡률 반경이 2㎜ 보다 작으면, 미공성 여과막 (1) 의 네 모서리에 주름이 발생한다는 문제가 고려되고, 20㎜ 보다 크면, 주름의 발생은 방지할 수 있지만, 미공성 여 과막 (1) 의 유효 여과 면적이 저하된다는 문제가 고려된다. 또한, 오목부 깊이의 측정 방법은 후술한다.

상기한 미공성 여과막 (1) 으로는, 예를 들어, 평균 구멍 직경 0.4㎛ 의 미공이 다수 형성된, 주식회사 유아사 코퍼레이션 제조의 유미크론막을 사용할 수 있다. 또한, 이러한 평균 구멍 직경의 미공성 여과막 (1) 은, JIS K 3802 의 정의로부터 정밀 여과막이라 불린다. 또한, 상기 여과판 (2) 에는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합 (ABS) 수지제인 것을 사용하였다.

상기한 미공성 여과막은 지지체가 되는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 융점이 약 250℃ 이고, 여과판으로서 ABS 수지를 사용하면, 그 비카트 연화 온도는 약 110℃ 이기 때문에, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 위치 결정 라인의 형상에 대응한 선 형상의 열판을 상기 미공성 여과막의 상방에 위치시키고, 상기 열판의 온도를, 상기 지지체가 되는 부직포의 융점 이하에서, 상기 여과판의 열가소성 수지의 비카트 연화 온도 이상의 온도로 제어하여 미공성 여과막을 개재시켜 여과판을 가압하면, 미공성 여과막과 여과판이 연화되고, 연화된 여과판의 수지 중에 지지체가 압입되어 오목부가 형성되고, 여기서 가압을 종료시킴으로써, 미공성 여과막과 여과판을 접합시킬 수 있다. 또한, 상기한 여과판의 재질인 ABS 수지의 비카트 연화 온도는, JIS K 7206 (열가소성 플라스틱의 비카트 연화 온도 시험 방법) 에 그 시험 방법이 규정되어 있기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 이에 대하여, 초음파 용착에서는, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 여과판의 볼록부 상에서 미공성 여과막을 개재시켜 초음파 호른을 작동시켜, 그 볼록부에서 미공성 여과막과 여과판을 접합 시킬 수 있다.

상기한 선 형상의 열판에 의해 미공성 여과막과 여과판에 용착시킨 경우에는 부직포는 도 7(a) 의 단면 사진과 같이 오목부가 형성되지만, 오목부의 저부 (단면 사진 도 7(b) 로 나타낸 도 7(a) 의 B 부의 확대 사진) 와 오목부의 가장자리부 (단면 사진 도 7(c) 로 나타낸 도 7(a) 의 C 부의 확대 사진) 에서 알 수 있듯이, 부직포 섬유가 조밀하게 되어 있는지 여부의 차이는 있지만, 부직포 섬유의 단면 형상은 변화되어 있지 않다. 이에 대하여, 초음파에 의해 지지체가 되는 부직포 여과판에 용착된 경우에는, 부직포는 도 8(a) 의 단면 사진과 같이 볼록부에 접합되는 부분 (단면 사진 도 8(b) 로 나타낸 도 8(a) 의 B 부의 확대 사진) 과 접합되지 않는 부분 (단면 사진 도 8(c) 로 나타낸 도 8(a) 의 C 부의 확대 사진) 에서 알 수 있듯이, 부직포 섬유의 단면 형상이 변화되어 있다. 이와 같이 부직포 섬유의 단면 형상에 차이가 인정되는 것은, 열판에 의한 용착에서 열판의 온도가 부직포의 용융 온도보다 낮기 때문에 열에 의한 부직포의 열화가 발생하지 않는 반면, 초음파에 의한 용착에서는 이러한 온도 제어가 되어 있지 않기 때문에 열에 의한 부직포의 열화가 발생됨에 의한 것으로 생각된다. 또한, 열판에 의해 부직포를 여과판에 용착시킨 경우의 오목부의 깊이는 전자 현미경으로 단면을 관찰하여, 오목부 저부의 상면 (도 7(a) 의 X 부) 과 오목부의 가장자리부의 상면 (도 7(a) 의 Y 부) 사이를 거리로 측정하였다. 또한, 도 7(a) 와 도 8(a) 의 부직포의 상방과 하방에는 미공성 여과막을 점착 테이프 상에 수직 형성시켜 그 단면 사진을 촬영하였기 때문에, 점착 테이프에 뚫려 있는 구멍이 비추어지고 있지만, 이것은 본 발명과 관계되는 것은 아니다.

실시예 1

폭이 20㎜, 길이가 500㎜ 인 선 형상의 열판을 사용하여 ABS 수지로 이루어지는 판에 상기 미공성 여과막을 선 형상으로 접합시키는 데에, 열판의 온도를 약 250℃ 이하, 약 110℃ 이상으로 제어하는 경우, 즉 지지체가 되는 부직포의 융점 > 열판의 온도 ≥ 열가소성 수지제 여과판의 비카트 연화 온도로 하는 경우에 있어서, 열판의 온도를 210℃, 180℃ 및 150℃ 로 제어하여 미공성 여과막에 0.5㎫ 의 압력을 약 10 초간 가하여 판에 미공성 여과막을 접합시킨 후, 미공성 여과막이 여과판으로부터 박리되는지의 여부를 인장 시험으로 조사하였다. 결과는 어느 온도의 경우에도 20㎜ 폭에서 15N 까지는 미공성 여과막이 수지제 여과판으로부터 박리되지 않고, 막 부재로서 실용에 이용할 수 있는 값인 것을 알 수 있었다. 이러한 점에서, 열판의 온도를 상기한 범위로 제어하면, 여과판의 열가소성제 수지와 미공성 여과막의 수지의 혼합 수지 (여과판의 수지가 주체) 가 접합부에 형성되고, 여과판에 지지체의 부직포에 의한 표면의 요철이 압입된 상태가 되어, 지지체의 강도를 저하시키지 않고 접합부의 강도 확보가 도모된 것으로 생각된다. 또한, 상기한 인장 시험시에, JIS L 1913 (일반 단섬유 부직포 시험 방법) 에 기초하여 인장 강도를 측정한 결과, 열판을 사용하여 용착시킨 본 발명품은 초음파로 용착시킨 종래품에 대하여 약 30％ 강도가 향상되어 있는 것을 알 수 있었다.

실시예 2

상기한 실시예 1 에서는 열판의 온도를 지지체가 되는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 부직포의 융점인 약 250℃ 이하로 하고 있지만, 열판의 가압에 의해 형성된 오목부에서는 미공성 여과막과 여과판이 열적인 스트레스와 기계적인 스트레스를 받고 있다. 열적인 스트레스에 의한 지지체의 열화에 대해서는 열판의 온도를 전술한 온도로 제어함으로써 영향을 억제하고 있지만, 기계적인 스트레스에 의한 지지체의 열화에 대해서는 고려하고 있지 않다. 그래서, 본 실시예 2 에서는 이러한 기계적인 스트레스에 의한 지지체의 열화를 억제하기 위하여, 지지체와 동일 재질의 시험편에 JIS K 7191-2 (플라스틱-하중 휨 온도의 시험 방법-제 2 부 : 플라스틱 및 에보나이트) 를 적용하여 그 하중 휨 온도를 구하고, 열판의 온도를 이 하중 휨 온도 이하로 제어한다. 즉, 상기한 폴리에틸렌테레프탈레이트로 제조한 시험편을, 상기 JIS 규정의 B 법에 따라 시험한 결과, 하중 휨 온도는 약 195℃ 이었다. 이 하중 휨 온도로부터, 상기한 실시예 1 에 있어서는 열판의 온도를 지지체가 되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포의 융점인 약 250℃ 이하, 바람직하게는 약 195℃ 이하로 하는 것이 좋다.

다음으로, 제조한 막 부재의 미공성 여과막을 교체 접합시키는 경우에 대하여 설명한다. 본 발명에 있어서는, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 여과판으로부터 낡은 미공성 여과막을 벗겨내도 접합면은 평활면이기 때문에 벗겨낸 위치와는 상이한 위치에 위치 결정 라인을 형성하여, 이 위치 결정 라인에 열판을 맞추어 새로운 미공성 여과막을 접합시키면 되고, 미공성 여과막을 교체 접합시킴으로써 막 부재를 재생시킬 수 있다. 이에 대하여, 초음파 용착에서는, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 여과판으로부터 낡은 미공성 여과막을 벗겨내면 벗겨낸 위치에 변형된 볼록부가 남아, 재생을 위해서는 이러한 볼록부를 초음파 용착시킬 수 있도록 정형(整形)하는 것이 필요하다 (또한, 전술한 볼록부를 위치 결정 라인으로서 열판을 사용하여 용착시킨 경우에도, 볼록부를 평면으로 한 후에 미공성 여과막을 교체 접합시키게 된다). 이 때문에, 재생을 위한 비용 면에서 바람직하지 않고, 폐기하여 신품과 교환하는 경우에 있어서도, 폐기물 처리나 비용 면에서 바람직하지 않다.

상기한 바와 같이, 본 발명과 종래부터 실시되어 온 초음파 용착을 비교하면, 모두 열적인 용착이라는 점에서는 공통되지만, 본 발명에서는, 미공성 여과막을 긴장 상태로 하여 여과판에 접합시킬 수 있고, 미공성 여과막의 장설을 1 회의 동작으로 실시할 수 있으며, 미공성 여과막의 교체 접합을 할 수 있다는 초음파에 의한 용착에서는 얻을 수 없는 효과가 있다.

상기한 실시예에서는, 지지체에 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 사용하였지만, 다른 폴리에스테르계나 폴리프로필렌 등의 합성 섬유로 이루어지는 부직포를 사용할 수 있다. 폴리프로필렌을 사용한 경우에는, 그 융점이 170℃ 이기 때문에, 열판의 온도는 170℃ 이하, 바람직하게는 그 하중 휨 온도인 130℃ 이하로 하는 것이 좋다. 또한, 여과판에 ABS 수지를 사용하였지만, 폴리염화비닐이나 폴리에틸렌계인 것이어도 된다. 폴리염화비닐인 경우, 열판의 온도를 그 비카트 연화 온도인 80℃ 이상으로 하는 것이 좋고, 폴리에틸렌계인 경우, 예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌이면 열판의 온도를 그 융점인 100℃ 이상으로 하는 것이 좋다. 어느 경우이어도, 조합하는 재질에 따라, 지지체가 되는 부직포의 융점 이하 (혹은 그 재료가 융점을 갖지 않는 비결정성인 것에서는 비카트 연화 온도로 하여 그 온도 이하) 에서 열가소성 수지제 여과판의 비카트 연화 온도 이상 (혹은 그 재료가 융점을 갖는 경우에는 그 융점 이상) 으로 열판의 온도를 제어하면 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 막 부재를 재생시킬 수 있는 등의 특징을 갖기 때문에 산업상의 이용 가능성이 크다.

Claims

합성 수지 섬유로 이루어지는 부직포를 지지체로 한 미공을 형성한 미공성 여과막을 열가소성 수지제 여과판의 둘레가장자리에 접합시키는 공정을 포함하는 막 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 미공성 여과막과 상기 열가소성 수지제 여과판의 접합은, 온도 제어된 열판에 의해 상기 미공성 여과막을 통해 상기 열가소성 수지제 여과판을 가압함으로써 이루어지고, 상기 온도 제어된 열판의 온도는 상기 부직포를 용융시키지 않고 상기 열가소성 수지제 여과판을 연화시키도록 제어되고, 상기 온도 제어된 열판이 상기 미공성 여과막을 통해 상기 열가소성 수지제 여과판을 가압할 때의 압력 조건은 상기 열가소성 수지제 여과판에 깊이 50 ㎛ 이상의 오목부가 형성되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 막 부재의 제조 방법.
제 1 항에 기재된 막 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 온도 제어된 열판의 온도는 상기 부직포의 융점 이하에서, 상기 열가소성 수지제 여과판의 비카트 연화 온도 이상의 온도로 온도 제어된 것임을 특징으로 하는 막 부재의 제조 방법.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 막 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 오목부의 깊이는 50 ~ 500μm 인 것을 특징으로 하는 막 부재의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 막 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 오목부의 폭은 1.5 ~ 25 mm 인 것을 특징으로 하는 막 부재의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 막 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 가압의 조건 및 상기 열판의 온도는 상기 오목부의 저부에 위치하는 부분의 합성 수지 섬유의 단면 형상이 상기 오목부의 가장자리부에 위치하는 부분의 합성 수지 섬유의 단면 형상과 동일해지도록 제어되는 것을 특징으로 하는 막 부재의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 막 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 가압의 조건 및 상기 열판의 온도는 상기 여과판에 상기 부직포에 의한 표면의 요철이 압입된 상태가 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 막 부재의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 막 부재의 제조 방법에 있어서, 합성 수지 섬유로 이루어지는 부직포의 재질은 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 막 부재의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 막 부재의 제조 방법에 있어서, 열가소성 수지제 여과판의 재질은 폴리에틸렌, ABS 또는 폴리염화비닐인 것을 특징으로 하는 막 부재의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 막 부재의 제조 방법에 있어서, 미공성 여과막은 상기 열가소성 수지제 여과판의 평활면에 접합되는 것을 특징으로 하는 막 부재의 제조 방법.