KR102283221B1 - 분리막, 시트 유로재 및 분리막 엘리먼트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 고온 하에서도 양호한 조수 성능을 발휘하면서, 또한 취급성이나 품질이 우수한 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제공한다. 본 발명의 분리막은, 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막 본체와, 상기 분리막 본체의 상기 투과측의 면에 고착하는 투과측 유로재를 구비하고, 상기 투과측 유로재는 폴리프로필렌을 주된 성분으로 해서 구성하고, 또한 하기 요건 (a) 내지 (c)를 만족한다.
(a) 연화점 온도가 60℃ 이상이다.
(b) 표준 상태에 있어서의 인장 신도가 10% 이상이다.
(c) 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력이 2㎫ 이상이다.
(a) 연화점 온도가 60℃ 이상이다.
(b) 표준 상태에 있어서의 인장 신도가 10% 이상이다.
(c) 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력이 2㎫ 이상이다.
Description
본 발명은 액체, 기체 등의 유체에 포함되는 성분을 분리하기 위해 사용되는 분리막, 시트 유로재 및 분리막 엘리먼트에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 양호한 공정 통과성을 갖고, 또한 고온 조건 하에 있어서도 안정된 성능을 갖는 분리막, 시트 유로재 및 분리막 엘리먼트에 관한 것이다.
액체, 기체 등의 유체에 포함되는 성분을 분리하기 위해, 여러 가지 방법이 제안되고 있다. 예를 들어, 해수 또는 함수(鹹水) 등에 포함되는 이온성 물질을 제거하기 위한 기술에 있어서는, 근년, 에너지 절약 및 자원 절약을 위한 프로세스로서 분리막 엘리먼트에 의한 분리법의 이용이 확대되고 있다.
분리막 엘리먼트에 의한 분리법에 사용되는 분리막은 그의 구멍 직경 및 분리 기능 등에 기초하여, 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막, 역침투막, 정침투막 등으로 분류된다. 이들 막은, 예를 들어 해수, 함수 또는 유해물을 포함한 물로부터의 음료수의 제조, 공업용 초순수의 제조, 폐수 처리 또는 유가물의 회수 등에 사용되고 있고, 목적으로 하는 분리 성분 및 분리 성능에 따라 구분하여 사용되고 있다.
분리막 엘리먼트는 분리막의 한쪽 면에 원(原) 유체를 공급하고, 다른 쪽 면으로부터 투과 유체를 얻는 점에서는 공통되어 있다. 분리막 엘리먼트는 묶여진 다수의 분리막을 구비함으로써 큰 막 면적을 확보하고 있고, 단위 엘리먼트당 많은 투과 유체를 얻을 수 있도록 구성되어 있어, 용도나 목적에 맞추어, 스파이럴형, 중공사형, 플레이트·앤드·프레임형, 회전 평막형, 평막 집적형 등의 각종 엘리먼트가 제조되고 있다.
예를 들어, 역침투 여과에는, 스파이럴형 분리막 엘리먼트가 자주 사용된다. 스파이럴형 분리막 엘리먼트는 유공 집수관, 분리막에 원 유체를 공급하는 공급측 유로재, 원 유체에 포함되는 성분을 분리하는 분리막 및 분리막을 투과한 투과 유체를 유공 집수관에 유도하기 위한 투과측 유로재를 구비한다. 공급측 유로재, 분리막 및 투과측 유로재는 유공 집수관의 둘레에 감겨진다. 스파이럴형 분리막 엘리먼트는 원 유체에 압력을 부여하여, 투과 유체를 많이 취출할 수 있으므로, 널리 사용되고 있다.
근년, 조수(造水) 비용의 저감에 대한 고조로부터, 분리막 엘리먼트의 저비용화의 요구가 높아지고 있어, 분리막, 각 유로 부재, 분리막 엘리먼트 부재의 개량에 의한 저비용화가 제안되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 내지 3에서는, 스파이럴형 분리막 엘리먼트에 있어서, 평막의 표면 또는 이면에, 도트 형상 또는 스트라이프 형상으로 배치된 유로재가 설치되어 있다. 또한, 특허문헌 4에서는, 시트 상에 섬유상물로 형성된 유로재가 설치되어 있다.
그러나, 특허문헌 1 내지 4에 기재된 분리막 엘리먼트는 가압 조건 하에서 운전을 실시함으로써, 고조수화나 안정 운전을 달성할 수 있지만, 한편, 분리막 엘리먼트의 구성 부재인 분리막 또는 시트 유로재는 취성이 높아, 그 취급성이나 품질에 과제가 있고, 또한 고온 조건 하에서의 운전에 있어서는, 성능 변동이 과제로 되어 있다.
따라서, 본 발명은 저압력·고온 조건 하에서 운전을 실시해도 양호한 조수 성능을 발휘하면서, 또한 취급성이나 품질이 우수한 분리막 또는 시트 유로재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기한 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 행한 결과, 분리막 또는 시트 유로재의 취급성, 보관성이나 공정 통과성을 확보하면서, 고온 조건 하에서도 양호한 성능을 발휘하는 분리막 또는 시트 유로재를 얻는 것에 성공하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉 본 발명은 이하의 구성을 요지로 하는 것이다.
제1 발명은, 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막 본체와, 상기 분리막 본체의 상기 투과측의 면에 고착하는 투과측 유로재를 구비하는 분리막이며, 상기 투과측 유로재는 폴리프로필렌을 주된 성분으로 해서 구성하고, 또한 하기 요건 (a) 내지 (c)를 만족하는, 분리막이다.
(a) 연화점 온도가 60℃ 이상이다.
(b) 표준 상태에 있어서의 인장 신도가 10% 이상이다.
(c) 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력이 2㎫ 이상이다.
제2 발명은, 상기 투과측 유로재를 구성하는 조성물에 관해서, 하기 요건 (d) 또는 (e)를 만족하는, 상기 제1 발명에 기재된 분리막이다.
(d) 시차 주사 열량계(DSC)에서 측정되는 조성물의 결정화 피크 온도가 30℃ 이상이다.
(e) DSC에 의해 결정화에 기초하는 발열 피크를 확인할 수 없는 경우, 30℃에 있어서의 반결정화 시간이 10분 이하이다.
제3 발명은, 상기 분리막 본체가, 기재, 상기 기재 상에 형성된 다공성 지지층 및 상기 다공성 지지층 상에 형성된 분리 기능층을 구비하는, 상기 제1 또는 제2 발명에 기재된 분리막이다.
제4 발명은, 돌기물이 시트에 고착된 시트 유로재이며, 상기 돌기물은 폴리프로필렌을 주된 성분으로 해서 구성하고, 또한 하기 요건 (a) 내지 (c)를 만족하는, 시트 유로재이다.
(a) 연화점 온도가 60℃ 이상이다.
(b) 표준 상태에 있어서의 인장 신도가 10% 이상이다.
(c) 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력이 2㎫ 이상이다.
제5 발명은, 상기 돌기물을 구성하는 조성물에 관해서, 하기 요건 (d) 또는 (e)를 만족하는, 상기 제4 발명에 기재된 시트 유로재이다.
(d) 시차 주사 열량계(DSC)에서 측정되는 조성물의 결정화 피크 온도가 40℃ 이상이다.
(e) DSC에 의해 결정화에 기초하는 발열 피크를 확인할 수 없는 경우, 30℃에 있어서의 반결정화 시간이 10분 이하이다.
제6 발명은, 집수관과, 상기 집수관에 개구측으로부터 권회된 봉투상 막을 구비한 분리막 엘리먼트이며, 상기 봉투상 막은, 상기 제1 내지 제3 발명 중 어느 하나에 기재된 분리막이, 투과측의 면이 서로 대향하도록 배치되고, 상기 투과측의 면의 적어도 폭 방향 양 단부의 사이가 밀봉부에 의해 밀봉되어 형성되는 것인, 분리막 엘리먼트이다.
제7 발명은, 집수관과, 상기 집수관에 개구측으로부터 권회된 봉투상 막을 구비한 분리막 엘리먼트이며, 상기 봉투상 막은, 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막 본체를, 투과측의 면이 상기 제4 또는 제5 발명에 기재된 시트 유로재를 개재시켜서 서로 대향하도록 배치되고, 상기 투과측의 면의 적어도 폭 방향 양 단부의 사이가 밀봉부에 의해 밀봉되어 형성되는 것인, 분리막 엘리먼트이다.
제8 발명은, 상기 분리막 본체가, 기재, 상기 기재 상에 형성된 다공성 지지층 및 상기 다공성 지지층 상에 형성된 분리 기능층을 구비하는, 상기 제7 발명에 기재된 분리막 엘리먼트이다.
제9 발명은, 상기 밀봉부가 접착제에 의해 형성되는, 상기 제6 내지 제8 발명 중 어느 하나에 기재된 분리막 엘리먼트이다.
제10 발명은, 상기 밀봉부의 투영도가 복수의 요철을 포함하고, 또한 상기 요철의 폭의 변동 계수가 10% 이하인, 상기 제6 내지 제9 발명 중 어느 하나에 기재된 분리막 엘리먼트이다.
제11 발명은, 상기 밀봉부의 폭이 5㎜ 이상 60㎜ 이하인, 상기 제10 발명에 기재된 분리막 엘리먼트이다.
제12 발명은, 상기 봉투상 막을 길이 방향에 대하여 직교하도록 2 등분할했을 때, 분할선을 대칭의 축으로 해서 비교한 상기 분리막의 폭 방향 양 단부에 설치된 상기 밀봉부의 투영 면적의 차가 15% 이하인, 상기 제6 내지 제11 중 어느 하나의 발명에 기재된 분리막 엘리먼트이다.
제13 발명은, 상기 봉투상 막을 폭 방향에 대하여 직교하도록 2 등분할했을 때, 분할선을 대칭의 축으로 해서 비교한 상기 밀봉부의 투영 면적의 차가 15% 이하인, 상기 제6 내지 제12 중 어느 하나의 발명에 기재된 분리막 엘리먼트이다.
본 발명에 따르면, 투과측 유로재를 구성하는 성분에 폴리프로필렌이 포함되고, 또한 상기 유로재의 연화 온도, 인장 신도 및 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력이 특정 요건을 만족함으로써, 분리막 또는 시트 유로재의 취급성이나 보관성이 양호해짐과 함께, 고온 조건 하에서의 운전에 있어서도, 안정된 성능을 나타내는 분리막 엘리먼트를 얻을 수 있다.
도 1은 봉투상 막의 일 형태를 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 분리막 본체의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3은 분리막 본체의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 5는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 7은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 8은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 9는 도 4의 분리막 A-A 단면도이다.
도 10은 도 6의 분리막 B-B 단면도이다.
도 11은 도 7의 분리막 C-C 단면도이다.
도 12는 분리막 엘리먼트의 개요를 나타내는 일부 전개 사시도이다.
도 13은 밀봉부의 형태를 도시하는 모식도이다.
도 14는 밀봉부의 길이 방향에 있어서의 투영 면적차를 도시하는 모식도이다.
도 15는 밀봉부의 폭 방향에 있어서의 투영 면적차를 도시하는 모식도이다.
도 16은 분리막에 있어서의 밀봉부의 배치의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 17은 분리막에 있어서의 밀봉부의 배치의 또 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 18은 분리막에 있어서의 밀봉부의 배치의 또 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 19는 분리막에 있어서의 밀봉부의 배치의 또 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 20은 분리막에 있어서의 밀봉부의 배치의 또 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 21은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 22는 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 23은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 24는 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 25는 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 26은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 27은 도 22의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 D-D 화살표 단면도이다.
도 28은 도 24의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 E-E 화살표 단면도이다.
도 29는 도 25의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 F-F 화살표 단면도이다.
도 2는 분리막 본체의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3은 분리막 본체의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 5는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 7은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 8은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 9는 도 4의 분리막 A-A 단면도이다.
도 10은 도 6의 분리막 B-B 단면도이다.
도 11은 도 7의 분리막 C-C 단면도이다.
도 12는 분리막 엘리먼트의 개요를 나타내는 일부 전개 사시도이다.
도 13은 밀봉부의 형태를 도시하는 모식도이다.
도 14는 밀봉부의 길이 방향에 있어서의 투영 면적차를 도시하는 모식도이다.
도 15는 밀봉부의 폭 방향에 있어서의 투영 면적차를 도시하는 모식도이다.
도 16은 분리막에 있어서의 밀봉부의 배치의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 17은 분리막에 있어서의 밀봉부의 배치의 또 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 18은 분리막에 있어서의 밀봉부의 배치의 또 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 19는 분리막에 있어서의 밀봉부의 배치의 또 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 20은 분리막에 있어서의 밀봉부의 배치의 또 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 21은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 22는 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 23은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 24는 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 25는 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 26은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 27은 도 22의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 D-D 화살표 단면도이다.
도 28은 도 24의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 E-E 화살표 단면도이다.
도 29는 도 25의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 F-F 화살표 단면도이다.
이하, 본 발명의 분리막, 시트 유로재 및 분리막 엘리먼트에 대해서 상세하게 설명한다.
<제1 실시 형태>
1. 분리막
본 발명의 분리막 엘리먼트에 사용되는 분리막으로서는, 이하에 설명하는 각종 형태의 분리막을 적용할 수 있다. 도면을 참조하면서 각 형태에 대해서 설명하지만, 이하에 있어서, 다른 도면을 참조하여 설명한 요소에 대해서는, 같은 부호를 붙이고 그 설명을 생략하는 경우가 있다.
(1-1) 개요
분리막이란, 분리막 표면에 공급되는 유체 중의 성분을 분리하여, 분리막을 투과한 투과 유체를 얻을 수 있는 막이다. 분리막은 분리막 본체와, 분리막 본체 상에 배치된 유로재를 구비한다.
이러한 분리막의 예로서, 본 실시 형태의 일례를 포함하는 봉투상 막 및 분리막 리프(이하, 간단히 「리프」라고도 함)의 분해 사시도를 도 1에 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 분리막(3)은 분리막 본체(30)와 투과측 유로재(4)를 구비한다. 분리막 본체(30)는 공급측의 면(17)과 투과측의 면(18)을 구비하고, 투과측 유로재(4)는 분리막 본체(30)의 투과측의 면(18)에 고착된다.
본 발명에 있어서, 분리막 본체의 「공급측의 면」이란, 분리막 본체의 2개의 면 중, 원 유체(공급수)가 공급되는 측의 표면을 의미한다. 「투과측의 면」이란, 그의 반대측의 면을 의미한다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 분리막 본체(30)가 기재(11) 및 분리 기능층(13)을 구비하는 경우에는, 일반적으로, 분리 기능층(13)측의 면이 공급측의 면(17)이고 기재(11)측의 면이 투과측의 면(18)이다.
도면 중에 x축, y축, z축의 방향축을 나타낸다. 도 1 등에 도시한 바와 같이, 분리막 본체(30)는 직사각형이고, x축 방향 및 y축 방향은, 분리막 본체(30)의 외측 테두리에 평행하다. x축 방향은 분리막의 폭 방향에 상당하고, y축 방향이 길이 방향에 상당한다. 또한, 제막 시의 방향의 관점에서, 폭 방향을 CD(Cross direction), 길이 방향을 MD(Machine direction)라 칭하는 경우가 있다.
(1-2) 분리막 본체
(1-2-1) 개요
분리막 본체(30)로서는, 사용 방법, 목적 등에 따른 분리 성능을 갖는 막이 사용된다. 분리막 본체(30)는 단층이어도 되고, 기재 및 분리 기능층을 구비하는 복합막이어도 된다.
도 2 및 도 3에 복합막의 예를 나타낸다. 도 2에 도시하는 분리막 본체(30)는 기재(11), 다공성 지지층(12) 및 분리 기능층(13)을 구비한다. 한편, 도 3에 도시하는 분리막 본체(30A)는 기재(11) 및 분리 기능층(13)의 2개의 층을 포함한다. 이하에, 각 층에 대해서 설명한다.
(1-2-2) 분리 기능층
분리 기능층(13)의 두께는 구체적인 수치로 한정되지 않지만, 분리 성능과 투과 성능의 점에서 5 내지 3000㎚인 것이 바람직하다. 특히 역침투막, 정침투막, 나노 여과막에서는 5 내지 300㎚인 것이 바람직하다.
분리 기능층의 두께는 지금까지의 분리막의 막 두께 측정법에 준할 수 있다. 예를 들어, 분리막을 수지에 의해 포매하고, 그것을 절단함으로써 초박절편을 제작하고, 얻어진 절편에 염색 등의 처리를 행한다. 그 후, 투과형 전자 현미경에 의해 관찰함으로써, 두께의 측정이 가능하다. 또한, 분리 기능층이 주름 구조를 갖는 경우, 다공성 지지층보다 위에 위치하는 주름 구조의 단면 길이 방향으로 50㎚ 간격으로 측정하고, 주름의 수를 20개 측정하여, 그 평균으로부터 구할 수 있다.
분리 기능층은 분리 기능 및 지지 기능의 양쪽을 갖는 층이어도 되고, 분리 기능만을 구비하고 있어도 된다. 또한, 「분리 기능층」이란, 적어도 분리 기능을 구비하는 층을 가리킨다.
분리 기능층이 분리 기능 및 지지 기능의 양쪽을 갖는 경우(도 3의 예), 분리 기능층으로서는, 셀룰로오스, 폴리불화비닐리덴, 폴리에테르술폰 또는 폴리술폰을 주성분으로 해서 함유하는 층이 바람직하게 적용된다.
한편, 분리 기능층이 다공성 지지층과는 다른 층으로서 설치되는 경우(도 2의 예), 구멍 직경 제어가 용이하고, 또한 내구성이 우수하다고 하는 점에서, 가교 고분자가 바람직하게 사용된다. 특히, 원 유체 중 성분의 분리 성능이 우수하다고 하는 점에서, 다관능 아민과 다관능 산 할로겐화물을 중축합시켜서 이루어지는 폴리아미드 분리 기능층, 유기 무기 하이브리드 기능층 등이 적절하게 사용된다. 이들 분리 기능층은, 다공성 지지층 상에서 단량체를 중축합함으로써 형성 가능하다.
예를 들어, 분리 기능층은 폴리아미드를 주성분으로서 함유할 수 있다. 이러한 막은, 공지된 방법에 의해, 다관능 아민과 다관능 산 할로겐화물을 계면 중축합함으로써 형성된다. 예를 들어, 다공성 지지층에 다관능 아민 수용액을 도포하고, 여분의 아민 수용액을 에어나이프 등으로 제거하고, 그 후, 다관능 산 할로겐화물을 함유하는 유기 용매 용액을 도포함으로써, 폴리아미드 분리 기능층이 얻어진다.
또한, 분리 기능층은 Si 등을 갖는 유기-무기 하이브리드 구조를 가져도 된다. 유기-무기 하이브리드 구조를 갖는 분리 기능층은, 예를 들어 이하의 화합물 (A), (B):
(A) 에틸렌성 불포화기를 갖는 반응성기 및 가수 분해성기가 규소 원자에 직접 결합한 규소 화합물, 및
(B) 상기 화합물 (A) 이외의 화합물이며 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물
을 함유할 수 있다. 구체적으로는, 분리 기능층은, 화합물 (A)의 가수 분해성기의 축합물 그리고 화합물 (A) 및/또는 화합물 (B)의 에틸렌성 불포화기의 중합물을 함유해도 된다. 즉, 분리 기능층은,
·화합물 (A)만이 축합 및/또는 중합하는 것으로 형성된 중합물,
·화합물 (B)만이 중합해서 형성된 중합물, 및
·화합물 (A)와 화합물 (B)의 공중합물
중 적어도 1종의 중합물을 함유할 수 있다. 또한, 중합물에는 축합물이 포함된다. 또한, 화합물 (A)와 화합물 (B)의 공중합체 중에서, 화합물 (A)는 가수 분해성기를 개재시켜 축합하고 있어도 된다.
하이브리드 구조는 공지된 방법으로 형성 가능하다. 하이브리드 구조의 형성 방법의 일례는 다음과 같다. 화합물 (A) 및 화합물 (B)를 함유하는 반응액을 다공성 지지층에 도포한다. 여분의 반응액을 제거한 후, 가수 분해성기를 축합시키기 위해서는, 가열 처리하면 된다. 화합물 (A) 및 화합물 (B)의 에틸렌성 불포화기의 중합 방법으로서는, 열처리, 전자파 조사, 전자선 조사, 플라즈마 조사를 행하면 된다. 중합 속도를 빠르게 할 목적으로 분리 기능층 형성 시에 중합 개시제, 중합 촉진제 등을 첨가할 수 있다.
또한, 어느 분리 기능층에 대해서도, 사용 전에, 예를 들어 알코올 함유 수용액, 알칼리성 수용액에 의해 막의 표면을 친수화시켜도 된다.
(1-2-3) 다공성 지지층
이하의 구성은, 분리 기능과 지지 기능이 1개의 층으로 실현되는 경우에 있어서의 분리 기능층(도 3 참조) 및 분리 기능과 지지 기능이 별도의 층으로 실현되는 경우에 있어서의 다공성 지지층(도 2 참조)에 적용 가능하다.
다공성 지지층(12)에 사용되는 재료나 그 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 다공성 수지에 의해 기판 상에 형성되어도 된다. 다공성 지지층으로서는, 폴리술폰, 아세트산 셀룰로오스, 폴리염화비닐, 에폭시 수지 또는 그들을 혼합, 적층한 것이 사용되며, 화학적, 기계적, 열적으로 안정성이 높고, 구멍 직경이 제어되기 쉬운 폴리술폰을 사용하는 것이 바람직하다.
다공성 지지층은 분리막에 기계적 강도를 부여하고, 또한 이온 등의 분자 사이즈가 작은 성분에 대하여 분리막과 같은 분리 성능을 갖지 않는다. 다공성 지지층이 갖는 구멍의 사이즈 및 구멍의 분포는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 다공성 지지층은 균일하고 미세한 구멍을 가져도 되고, 또는 분리 기능층이 형성되는 측의 표면으로부터 다른 한쪽 면에 걸쳐서 직경이 서서히 커지는 구멍 직경 분포를 가져도 된다. 또한, 어느 경우에도, 분리 기능층이 형성되는 측의 표면에서 원자간력 현미경 또는 전자 현미경 등을 사용하여 측정된 세공의 투영 면적 원 상당 직경은 1 내지 100㎚인 것이 바람직하다. 특히 계면 중합 반응성 및 분리 기능층의 유지성의 점에서, 다공성 지지층에 있어서 분리 기능층이 형성되는 측의 표면에 있어서의 구멍은 3 내지 50㎚의 투영 면적 원 상당 직경을 갖는 것이 바람직하다.
다공성 지지층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 분리막에 강도를 부여하기 위한 것 등의 이유에서, 20 내지 500㎛의 범위에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 내지 300㎛이다.
다공성 지지층의 형태는 주사형 전자 현미경이나 투과형 전자 현미경, 원자간 현미경에 의해 관찰할 수 있다. 예를 들어 주사형 전자 현미경으로 관찰하는 것이면, 기재로부터 다공성 지지층을 박리한 후, 이것을 동결 할단법으로 절단해서 단면 관찰의 샘플로 한다. 이 샘플에 백금 또는 백금-팔라듐 또는 4염화루테늄, 바람직하게는 4염화루테늄을 얇게 코팅해서 3 내지 6㎸의 가속전압으로, 고분해능 전계 방사형 주사 전자 현미경(UHR-FE-SEM)으로 관찰한다. 고분해능 전계 방사형 주사 전자 현미경은 가부시키가이샤 히타치세이사꾸쇼 제조 S-900형 전자 현미경 등을 사용할 수 있다. 얻어진 전자 현미경 사진에 기초하여, 다공성 지지층의 막 두께, 표면의 투영 면적 원 상당 직경을 측정할 수 있다.
다공성 지지층의 두께 및 구멍 직경은 평균값이고, 다공성 지지층의 두께는 단면 관찰에 의해 두께 방향으로 직교하는 방향으로 20㎛ 간격으로 측정하고, 20점 측정의 평균값이다. 또한, 구멍 직경은 200개의 구멍에 대해서 측정된, 각 투영 면적 원 상당 직경의 평균값이다.
이어서, 다공성 지지층의 형성 방법에 대해서 설명한다. 다공성 지지층은 예를 들어 상기 폴리술폰의 N,N-디메틸포름아미드(이후, DMF라 기재) 용액을, 후술하는 기재, 예를 들어 조밀하게 짠 폴리에스테르 직포 또는 부직포 위에 일정한 두께로 주형하고, 그것을 수중에서 습식 응고시킴으로써 제조할 수 있다.
다공성 지지층은 "오피스·오브·세이린·워터·리서치·앤드·디벨럽먼트·프로그레스·리포트" No. 359(1968)에 기재된 방법에 따라서 형성된다. 또한, 원하는 형태를 얻기 위해, 중합체 농도, 용매의 온도, 빈용매는 적절히, 조정 가능하다.
예를 들어, 소정량의 폴리술폰을 DMF에 용해하고, 소정 농도의 폴리술폰 수지 용액을 제조한다. 계속해서, 이 폴리술폰 수지 용액을 폴리에스테르 직포 또는 부직포를 포함하는 기재 상에 대략 일정한 두께로 도포한 후, 일정 시간 공기 중에서 표면의 용매를 제거한 후, 응고액 중에서 폴리술폰을 응고시킴으로써 얻을 수 있다.
(1-2-4) 기재
기재(11)로서는, 강도, 요철 형성능 및 유체 투과성의 점에서 섬유상 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 섬유상 기재로서는, 장섬유 부직포 및 단섬유 부직포 모두 바람직하게 사용할 수 있다. 특히, 장섬유 부직포는 우수한 제막성을 가지므로, 고분자 중합체의 용액을 유연했을 때에, 그 용액이 과침투에 의해 배어나는 것, 다공성 지지층이 박리하는 것, 게다가 기재의 보풀 일기 등에 의해 막이 불균일화하는 것, 및 핀 홀 등의 결점 발생을 억제할 수 있다. 또한, 기재가 열가소성 장섬유로 구성되는 장섬유 부직포를 포함함으로써, 단섬유 부직포와 비교해서, 고분자 용액 유연 시에 섬유의 보풀 일기에 의해 생기는 불균일화 및 막 결점의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 분리막은 연속 제막될 때, 제막 방향에 대해 장력을 걸 수 있으므로, 치수 안정성이 우수한 장섬유 부직포를 기재로서 사용하는 것이 바람직하다.
장섬유 부직포는 성형성 및 강도의 점에서, 다공성 지지층과는 반대측의 표층에 있어서의 섬유가 다공성 지지층측의 표층의 섬유보다 세로 배향인 것이 바람직하다. 그러한 구조에 의하면, 강도를 유지하는 것으로 막 파괴 등을 방지하는 높은 효과가 실현될 뿐만 아니라, 분리막에 요철을 부여할 때, 다공성 지지층과 기재를 포함하는 적층체로서의 성형성도 향상되어, 분리막 표면의 요철 형상이 안정되므로 바람직하다.
보다 구체적으로는, 장섬유 부직포의, 다공성 지지층과는 반대측의 표층에 있어서의 섬유 배향도는 0° 내지 25°인 것이 바람직하고, 또한 다공성 지지층측 표층에 있어서의 섬유 배향도와의 배향도차가 10° 내지 90°인 것이 바람직하다.
분리막의 제조 공정이나 엘리먼트의 제조 공정에 있어서는 가열하는 공정이 포함되지만, 가열에 의해 다공성 지지층 또는 분리 기능층이 수축하는 현상이 일어난다. 특히 연속 제막에 있어서 장력이 부여되어 있지 않은 폭 방향에 있어서, 수축은 현저하다. 수축에 의해, 치수 안정성 등에 문제가 발생하기 때문에, 기재로서는 열 치수 변화율이 작은 것이 요망된다. 부직포에 있어서, 다공성 지지층과는 반대측의 표층에 있어서의 섬유 배향도와 다공성 지지층측 표층에 있어서의 섬유 배향도의 차가 10° 내지 90°이면, 열에 의한 폭 방향의 변화를 억제할 수도 있어, 바람직하다.
여기서, 섬유 배향도란, 다공성 지지층을 구성하는 부직포 기재의 섬유의 방향을 나타내는 지표이다. 구체적으로는, 섬유 배향도란, 연속 제막을 행할 때의 제막 방향, 즉 부직포 기재의 길이 방향과, 부직포 기재를 구성하는 섬유 사이의 각도의 평균값이다. 즉, 섬유의 길이 방향이 제막 방향과 평행하면, 섬유 배향도는 0°이다. 또한, 섬유의 길이 방향이 제막 방향에 직각이면, 즉 부직포 기재의 폭 방향에 평행하면, 그 섬유의 배향도는 90°이다. 따라서, 섬유 배향도가 0°에 가까울수록 세로 배향이고, 90°에 가까울수록 가로 배향인 것을 나타낸다.
섬유 배향도는 이하와 같이 측정된다. 먼저, 부직포로부터 랜덤하게 소편 샘플 10개를 채취한다. 이어서, 그 샘플의 표면을 주사형 전자 현미경으로 100 내지 1000배로 촬영한다. 촬영상 중에서, 각 샘플당 10개를 선택하여, 부직포의 길이 방향(세로 방향, 제막 방향)을 0°로 했을 때의 각도를 측정한다. 즉 1개의 부직포당 계 100개의 섬유에 대해서, 각도의 측정이 행해진다. 이와 같이 해서 측정된 100개의 섬유에 관한 각도로부터 평균값을 산출한다. 얻어진 평균값의 소수점이하 첫 번째 자리를 반올림해서 얻어지는 값이 섬유 배향도이다.
기재의 두께는 기재와 다공성 지지층과의 두께의 합계가, 30 내지 300㎛의 범위 내 또는 50 내지 250㎛의 범위 내가 되도록 설정되는 것이 바람직하다.
(1-2-4) 분리막 본체의 제조 방법
분리 기능층을 구비한 분리막 본체의 제조 방법으로서는, 예를 들어, 양용매에 수지를 용해하고, 얻어진 수지 용액을 기재에 캐스트해서 순수 중에 침지해서 다공성 지지층과 기재를 복합시키고, 그 후, 상술한 바와 같이, 다공성 지지층 상에 분리 기능층을 형성한다. 또한, 필요에 따라서 분리 성능, 투과 성능을 높이기 위해, 염소, 산, 알칼리, 아질산 등의 화학 처리를 실시하고, 또한 단량체 등을 세정하여 분리막 본체의 연속 시트를 제작한다.
또한, 화학 처리 전 또는 후에, 분리막 본체를 요철 가공함으로써, 유로를 형성해도 된다. 요철 가공법으로서는, 엠보싱 성형, 수압 성형, 캘린더 가공과 같은 방법을 들 수 있다. 엠보싱 가공의 조건, 엠보싱 가공 형상 등은 요구되는 분리막 엘리먼트의 성능 등에 따라서 적절히 설계하면 된다. 이 요철 가공은 분리막의 제조 방법의 일부라고 간주되어도 된다.
(1-3) 투과측 유로재
도 1에 도시한 바와 같이, 투과측 유로재(이하, 간단히 「유로재」라고도 함)(4)는, 분리막 본체(30)의 투과측의 면(18)에 고착하고 있다. 구체적으로는, 투과측 유로재(4)는 투과측 유로(15)를 형성하도록 설치된다. 「투과측 유로를 형성하도록 설치된다」란, 분리막이 후술하는 분리막 엘리먼트에 편입되었을 때에, 분리막 본체를 투과한 투과 유체가 집수관에 도달할 수 있도록, 유로재가 형성되어 있는 것을 의미한다.
본 발명에 있어서, 투과측 유로재는 폴리프로필렌 (A)를 주된 성분으로서 함유하는 조성물로 구성되고, 또한 하기 요건 (a) 내지 (c)를 만족한다.
(a) 연화점 온도가 60℃ 이상이다.
(b) 표준 상태에 있어서의 인장 신도가 10% 이상이다.
(c) 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력이 2㎫ 이상이다.
또한, 본서에 있어서, 「투과측 유로재」란, 유로재로서 성형된 후의 상태뿐만 아니라, 그것을 구성하는 조성물을 가리키는 경우가 있다.
본 발명에 있어서, 분리막 본체의 투과측의 면에 고착하는 투과측 유로재의 연화점 온도는 60℃ 이상인 것이 긴요하다.
투과측 유로재의 연화점 온도를 60℃ 이상으로 함으로써, 예를 들어 분리막을 적층한 상태, 또는 지관 등으로 권취한 상태에서, 고온 환경 하에서 보관한 경우에도, 유로재는 연화 변형되기 어렵다. 그로 인해, 고온 환경 하에서 보관한 경우에도, 분리막의 품질 변동을 억제하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 보관한 분리막을 사용해서 엘리먼트를 작성할 때, 투과측 유로재와 마주 보는 면(원수측의 면)에 대한 유로재의 접착이 억제되어, 분리막 엘리먼트 제작 공정에서의 취급성이 양호해진다. 게다가, 분리막 엘리먼트를 고온 하에서 장기간 가압 운전해도, 투과측 유로재의 연화 변형을 억제할 수 있어, 분리막 엘리먼트의 성능이 안정된다. 연화점 온도는 70℃ 이상인 것이 바람직하고, 80℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 투과측 유로재의 표준 상태에 있어서의 인장 신도는 10% 이상인 것이 긴요하다. 또한, 본 발명에 있어서, 「표준 상태에 있다」란, 대기압 하에 있어서 온도가 20℃이고, 습도가 65%인 상태를 나타낸다.
투과측 유로재의 표준 상태에 있어서의 인장 신도가 10% 이상인 경우, 투과측 유로재는 충분한 유연성을 갖고 있기 때문에, 분리막을 롤 반송하거나, 권취기로 권취해도, 유로재의 파손이나 파괴를 억제할 수 있다. 즉 취급성이 양호해서 고품질의 분리막을 얻을 수 있다. 인장 신도는 15% 이상인 것이 바람직하고, 20% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 인장 신도는 높을수록 파괴에 필요로 하는 에너지가 높아져서, 인성의 점에서는 바람직하지만, 과도하게 높게 하면, 일정 응력 하에서의 변형량이 커져 버리기 때문에, 1000% 이하가 바람직하고, 800% 이하가 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 분리막 본체의 투과측의 면에 고착하는 투과측 유로재의 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력은 2㎫ 이상인 것이 긴요하다. 또한, 본 발명에 있어서, 「50℃ 습윤 하」란 50℃에 있어서 물질이 물로 젖어 있는 상태를 의미한다. 또한, 「항복점」이란, 탄성 변형으로부터 소성 변형으로의 경계점을 의미하고, 「항복점 응력」이란 물질이 탄성 변형으로부터 소성 변형으로 변화되었을 때의 응력을 의미한다.
투과측 유로재의 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력을 2㎫ 이상으로 함으로써 분리막 엘리먼트를 고온 가압 조건 하에서 운전해도, 유로재의 변형을 크게 억제할 수 있기 때문에, 분리막 엘리먼트의 성능은 양호해진다. 변형량을 억제하기 위해서는, 재료의 탄성률을 지표로 해서 논의하는 경우가 많지만, 재료의 탄성률이 높아도, 항복점 응력이 낮은 경우도 충분히 있을 수 있다. 즉 탄성률이 낮아도, 항복점 응력이 높으면, 변형량을 억제할 수 있다. 따라서 본 발명자들은 항복점 응력에 착안하여, 항복점 응력과 분리막 엘리먼트 성능(유로재의 변형량)의 관계를 예의 검토한 결과, 본원 발명을 완성하기에 이르렀다. 항복점 응력은 3㎫ 이상인 것이 바람직하고, 4㎫ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 변형량 억제의 관점에서, 항복점 응력은 높으면 높을수록 바람직하지만, 실질적으로 20㎫ 이상을 달성하는 것은 곤란하다.
본 발명에 있어서, 투과측 유로재의 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점에서의 신도는 30% 이하인 것이 바람직하다. 투과측 유로재의 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점에서의 신도를 30% 이하로 함으로써, 가압 하에서의 과도한 변형량을 억제할 수 있어, 분리막 엘리먼트의 안정된 성능을 발현할 수 있다. 항복점에서의 신도는 25% 이하인 것이 보다 바람직하고, 20% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
투과측 유로재를 구성하는 폴리프로필렌 (A)로서는, 예를 들어 프로필렌 단독 중합체(아이소택틱 폴리프로필렌, 신디오택틱 폴리프로필렌, 어택틱 폴리프로필렌); 프로필렌 랜덤 공중합체; 프로필렌 블록 공중합체; 및 2종 이상의 이들 재료의 혼합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 범용성, 가공 공정에서의 취급성, 분리막 엘리먼트의 성능 관점에서, 저~고입체 규칙성 아이소택틱 폴리프로필렌이 바람직하다. 유로재에 있어서의 폴리프로필렌의 함유량은 상기 요건 (a) 내지 (c)를 만족하도록 적절히 설정하면 되지만, 고온 하에서의 보관성, 각 공정에서의 통과성이나 엘리먼트 성능의 관점에서, 조성물 중 60중량% 이상인 것이 바람직하고, 70중량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 분리막 본체의 투과측의 면에 고착하는 유로재에는, 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 열 유동성 향상제 (B), 필러 (C), 결정핵제 (D), 산화 방지제 (E), 활재 (F) 등의 첨가제를 1종류 또는 2종류 이상 포함하고 있어도 된다.
열 유동성 향상제 (B)로서는, 예를 들어,
(B-1) 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 어택틱 폴리프로필렌 왁스, 피셔 트롭쉬 왁스 등의 합성 왁스;
(B-2) 테르펜, 수소화 테르펜, 방향족 변성 테르펜, 방향족 변성 수소화 테르펜 등의 테르펜계 수지;
(B-3) 이데미쓰 고산 가부시끼가이샤 제조 「아이마브」(상품명), 아라까와가가꾸고교 가부시끼가이샤 제조 「알콘」(상품명), 도소 가부시끼가이샤 제조 「페트콜」, 「페트로택」(모두 상품명) 등의 수소화 석유 수지;
(B-4) 파라핀 왁스, 마이크로왁스 등의 석유 왁스;
(B-5) 카르나우바 왁스, 밀랍 등의 천연 왁스;
(B-6) 로진, 수소 첨가 로진, 중합 로진, 로진 에스테르 등의 로진계 수지;
등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.
이들 중, 조성물의 열 유동성 향상 효과, 폴리프로필렌 (A)와의 상용성, 가열 용융 시의 조성물의 내열 분해성의 관점에서, (B-1) 합성 왁스, (B-2) 테르펜계 수지, (B-3) 수소화 석유 수지가 바람직하다. 또한 그 함유량은 투과측 유로재를 구성하는 조성물의 용융 점도를 조정하기 위해, 적절히 설정할 수 있는데, 고온 하에 있어서의 내압성, 인장 신도의 저하나 유로재 표면에 대한 블리드 아웃의 발생을 방지하는 것을 고려하면, 조성물 중, 폴리프로필렌 함유량보다 적은 것이 바람직하고, 구체적으로는 40중량% 이하인 것이 바람직하고, 35중량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 30중량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
필러 (C)로서는, 탄산칼슘, 탈크, 알루미나, 실리카, 마이카, 클레이 등 무기계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한 이들을 단독으로, 또한 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 투과측 유로재의 성형성, 조성물의 증점 억제, 가공 장치의 마모의 관점에서, 필러 (C)의 함유량은 조성물에 대하여, 3 내지 30중량%인 것이 바람직하다.
결정핵제 (D)로서는, 유기 카르복실산 금속염계 화합물 (D-1); 유기 인산 금속염계 화합물 (D-2); 소르비톨계 화합물 (D-3); 로진의 금속염계 화합물; 아미드계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
유기 카르복실산 금속염계 화합물 (D-1)로서는, 예를 들어 벤조산알루미늄, 벤조산칼륨, 벤조산나트륨, 벤조산리튬, 디-파라-t-부틸벤조산알루미늄, 디-파라-t-부틸벤조산티타늄, 디-파라-t-부틸벤조산크롬, 히드록시-디-t-부틸벤조산알루미늄, 알루미늄-p-부틸벤조에이트, 6-나프토산나트륨 등의 방향족 카르복실산 금속염을 바람직하게 들 수 있다.
유기 인산 금속염계 화합물 (D-2)로서는, 예를 들어 비스(4-t-부틸페닐)인산나트륨염, 비스(4-t-부틸페닐)인산리튬염, 비스(4-t-부틸페닐)인산알루미늄염, 2,2'-메틸렌-비스(4,6-디-t-부틸페닐)인산나트륨염, 2,2'-메틸렌-비스(4,6-디-t-부틸페닐)인산리튬염, 2,2'-메틸렌-비스(4,6-디-t-부틸페닐)인산알루미늄염, 2,2'-메틸리덴-비스(4,6-디-t-부틸페닐)인산칼슘염, 2,2'-에틸리덴-비스(4,6-디-t-부틸페닐)인산나트륨염, 2,2'-에틸리덴-비스(4,6-디-t-부틸페닐)인산리튬염, 2,2'-에틸리덴-비스(4,6-디-t-부틸페닐)인산알루미늄염, 비스-(4-t-부틸페닐)인산칼슘염 등의 방향족 카르복실산 금속염을 바람직하게 들 수 있다. 이들은 시판되고 있는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 ADEKA사 제조상품명 「아데카 스탭 NA-11」(인산2,2'-메틸렌비스(4,6-디-t-부틸페닐)나트륨염), 동 「아데카 스탭 NA-21」(인산-2,2'-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)알루미늄염) 등을 바람직하게 들 수 있다.
소르비톨계 화합물 (D-3)으로서는, 예를 들어 디벤질리덴소르비톨, 1,3-디(메틸벤질리덴)소르비톨, 2,4-디(메틸벤질리덴)소르비톨, 1,3-디(에틸벤질리덴)소르비톨, 2,4-디(에틸벤질리덴)소르비톨, 1,3-디(부틸벤질리덴)소르비톨, 2,4-디(부틸벤질리덴)소르비톨, 1,3-디(메톡시벤질리덴)소르비톨, 2,4-디(메톡시벤질리덴)소르비톨, 1,3-디(에톡시벤질리덴)소르비톨, 2,4-디(에톡시벤질리덴)소르비톨, 1,3-클로르벤질리덴-2,4-메틸벤질리덴소르비톨, 모노(메틸)디벤질리덴소르비톨 등을 바람직하게 들 수 있다. 이들은 시판되고 있는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 신니혼리까사 제조상품명 「겔 올 MD」 등을 바람직하게 들 수 있다.
투과측 유로재에 있어서의 결정핵제 (D)의 바람직한 함유량은 0.01 내지 1.00중량%의 범위이다. 결정핵제의 함유량을 0.01중량% 이상으로 함으로써 투과측 유로재를 구성하는 조성물의 결정화 속도를 촉진할 수 있기 때문에, 예를 들어 유로재의 용융 성형 공정에서의 성형성이나 취급성 및 유로재의 기계적 특성이나 내열성을 향상시킬 수 있다. 한편, 결정핵제의 함유량이 1.00중량%를 초과하면, 이미 결정화 속도의 향상 효과를 기대할 수 없어, 경제성의 관점에서 바람직하지 않다. 결정핵제의 함유량은 0.02 내지 0.80중량%인 것이 보다 바람직하고, 0.04 내지 0.60중량%인 것이 더욱 바람직하다.
산화 방지제 (E)로서는, 페놀계 화합물; 인계 화합물; 힌더드 아민계 화합물; 황계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 투과측 유로재의 성형 시, 조성물의 열분해를 억제하는 점에서, 함유량은 조성물에 대하여, 0.001 내지 1중량%인 것이 바람직하다.
활재 (F)로서는, 스테아르산아미드, 올레산아미드, 에루크산아미드, 에틸렌비스스테아르산아미드 등의 지방산 아미드계 화합물; 스테아르산칼슘, 스테아르산아연, 스테아르산마그네슘, 스테아르산아연 등의 금속 비누; 지방산 에스테르계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이들을 단독으로, 또한 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 투과측 유로재의 성형 시에 있어서의, 조성물과 가공기 또는 조성물끼리의 마찰 경감의 관점, 또한 성형 안정성의 관점에서, 함유량은 조성물에 대하여, 1 내지 30중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 투과측 유로재를 구성하는 수지 조성물의 결정화 피크 온도는 30℃ 이상인 것이 바람직하다. 조성물의 결정화 피크 온도는 시차 주사 열량계(DSC)에서 측정되는 수치이며, 측정 방법의 상세에 대해서는, 후술한다.
조성물의 결정화 피크 온도를 30℃ 이상으로 함으로써 분리막 본체에 투과측 유로재를 성형하는 경우, 냉각 과정에 있어서, 수지 조성물의 결정화가 빠르게 진행된다. 그로 인해, 유로재를 성형 가공한 후, 분리막을 적층한 경우나 지관 등에 권취한 경우에도, 투과측 유로재가 마주 보는 면(원수측)에 접착하지 않기 때문에, 분리막 엘리먼트 제조 공정에 있어서의 취급성이나 분리막 품질이 양호해진다. 게다가 투과측 유로재가 형성된 분리막을 롤 반송했을 때, 투과측 유로재와 롤이 접촉해도, 유로재의 변형이나 롤에 대한 유로재의 부착이 억제된다. 조성물의 결정화 피크 온도는 35℃ 이상인 것이 바람직하고, 40℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한 DSC에 의해 결정화에 기초하는 발열 피크를 확인할 수 없는 경우, 30℃에 있어서의 반결정화 시간은 10분 이하인 것이 바람직하다. 반결정화 시간이란, DSC에서 요구되는 수치이며, 상세에 대해서는 후술한다.
반결정화 시간을 10분 이하로 함으로써, 투과측 유로재의 결정화(고화)가 충분히 진행되기 때문에, 전술과 마찬가지로, 분리막을 적층한 경우나 권취한 경우에 투과측 유로재의 변형이나 롤에 대한 부착을 억제할 수 있는 등, 공정 통과성이 양호해진다. 또한 가공 속도의 향상 등, 생산성 향상의 관점에서, 조성물의 30℃에 있어서의 반결정화 시간은 7분 이하인 것이 바람직하고, 5분 이하인 것이 더욱 바람직하다.
투과측 유로재의 형상은 연속 형상이어도 되고, 불연속 형상이어도 된다. 「연속」의 유로재란, 유로재를 1매의 분리막 본체로부터 분리했을 때에, 복수의 부분으로 나누어지지 않고 일체의 형상을 갖는 부재로서 분리되는 유로재이다. 예를 들어, 네트, 트리코트(편물) 및 필름 등의 부재는 연속의 유로재이다.
이에 대해, 「불연속」이란, 유로재를 분리막 본체로부터 박리하면, 유로재가 복수의 부분으로 나누어지는 상태이다. 편의상, 1매의 분리막 본체 상에서 나누어진 개개의 부분, 및 1개의 분리막 본체 상에 설치된 유로재 전체 모두, 「유로재」라고 칭하는 경우가 있다.
예를 들어 트리코트 등의 편물이 유로재로서 사용된 경우, 유로의 높이는 편물의 두께보다 작아진다. 이에 비해, 불연속의 유로재의 두께는 모두, 유로의 높이로서 활용되므로, 불연속의 유로재는 연속의 형상보다, 유동 저항을 저감하여, 조수량을 증가시킬 수 있다.
도 4 내지 도 7 및 도 9 내지 도 11에, 불연속 형상의 유로재의 예를 나타낸다.
도 4 및 도 9에 도시한 바와 같이, 유로재(42)는 상부가 대략 반구 형상인 원기둥형의 부재이며, 격자 형상으로 배치되어 있다. 도 5에 도시하는 개개의 유로재(43)의 형상은 도 4에 도시한 유로재(42)의 형상과 동일하지만, 도 5에서는, 유로재(43)는 지그재그 형상으로 배치되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 유로재(44)는, 평면에서 볼 때 타원 형상의 원기둥형의 부재이며, 지그재그 형상으로 배치되어 있다. 도 10에 단면을 나타내는 바와 같이, 유로재(44)의 상면은 평평하고, 그의 단면 형상은 직사각형이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 유로재(45)는, 평면 형상은 직선 형상의 벽형상 부재이다. 벽형상 부재는 서로 평행하게 배치되어 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 막면에 수직한 평면에 있어서의 유로재(45)의 단면은 상부의 폭이 하부의 폭보다 좁은 사다리꼴이다.
도 8에, 연속 형상의 유로재의 예를 나타낸다. 도 8에 도시한 바와 같이, 유로재(46)는 막면 방향으로 연속하는 네트 형상의 부재이다.
또한, 도 4 내지 도 8에 나타내는 유로재의 어느 것에 있어서도, 그의 단면 형상은 도 9 내지 도 11에 도시한 단면 형상으로 변경 가능하다. 즉, 다른 형태로서 설명한 유로재의 평면 형상 및 단면 형상, 그리고 배치는 서로 조합할 수 있다. 이와 같이, 유로재는 도 4 내지 도 8에 나타난 평면 형상 중 어느 하나를, 도 9 내지 도 11에 도시된 단면 형상 중 어느 하나와 임의로 조합함으로써 얻어지는 형태도, 본 발명의 실시 형태에 포함된다.
도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 투과측 유로재(42, 44, 45)에 의해 투과측 유로(15)가 형성된다.
또한, 분리막 엘리먼트를 사용한 가압 운전 시에 있어서의 복수의 유로재 사이의 막 꺼짐을 억제하는 관점에서, 인접하는 유로재의 간격, 즉 투과측 유로는 50 내지 5000㎛인 것이 바람직하고, 100 내지 2000㎛인 것이 보다 바람직하며, 이 범위 내에서 적절히 설계하면 된다. 또한 유로재의 간격이란, 고저차가 존재하는 유로재에 있어서의 높은 개소의 가장 높은 곳에서부터 근접하는 높은 개소의 가장 높은 개소까지의 수평 거리를 말한다.
분리막의 투과측의 고저차, 즉 투과측 유로재의 두께는 50 내지 500㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 75 내지 450㎛, 더욱 바람직하게는 100 내지 400㎛이다. 유로재의 두께를 500㎛ 이하로 함으로써, 1개의 베슬에 충전할 수 있는 분리막수를 많게 할 수 있다. 또한, 유로재의 두께를 50㎛ 이상으로 함으로써 투과 유체의 유동 저항을 비교적 작게 할 수 있으므로, 양호한 분리 특성 및 투과 성능을 양립시킬 수 있다.
분리막의 투과측의 고저차는 가부시키가이샤 키엔스 제조 디지털 현미경 「VHX-1000」(상품명) 등을 사용해서 단면 샘플로부터 계측할 수 있다. 측정은 임의의 고저차가 존재하는 개소에 대해서 실시하여, 각 두께의 값을 총합한 값을 측정 총 개소의 수로 나누어서 구할 수 있다.
또한, 분리막의 형태는 유로재가 분리막 본체의 테두리까지 설치되어 있는 형태여도 되고, 테두리 근방에 있어서 유로재가 설치되어 있지 않은 영역이 있는 형태여도 된다. 즉, 유로재가 투과측의 유로를 형성할 수 있도록 배치되어 있으면, 분리막 본체에 있어서 유로재가 설치되지 않는 부분이 있어도 된다. 예를 들어, 투과측의 면에 있어서의 다른 분리막과의 접착 부분에는, 유로재가 설치될 필요는 없다. 또한, 그 외의 사용상 또는 제조상의 이유에 의해, 분리막의 단부 등의 일부의 개소에, 유로재가 배치되지 않은 영역이 설치되어 있어도 된다.
(1-4) 투과측 유로재의 형성
투과측 유로재를 분리막 본체에 설치하는 공정은 분리막 제조의 어느 시점에서 행해져도 된다. 예를 들어, 유로재는 기재 상에 다공성 지지층이 형성되기 전에 설치되어도 되고, 다공성 지지층이 설치된 후이며 분리 기능층이 형성되기 전에 설치되어도 되고, 분리 기능층이 형성된 후, 상술한 화학 처리가 실시되기 전 또는 후에 행해져도 된다.
유로재에 포함되는 각 층을 형성하는 공정에는, 도포, 인쇄, 분무 등이 채용된다. 또한, 사용되는 기기로서는, 노즐형 핫 멜트 어플리케이터, 스프레이형 핫 멜트 어플리케이터, 플랫 노즐형 핫 멜트 어플리케이터, 롤형 코터, 압출형 코터, 그라비아 인쇄기, 분무기 등을 들 수 있다.
용융 성형에 의해 투과측 유로재를 가공하는 경우, 가공 온도는 수지를 용융 성형 가공할 수 있는 온도이면 특별히 한정되지 않지만, 용융 수지가 분리막 기재측에 착지했을 때의 열에 의해, 분리막 성능의 저하를 억제하는 점 및 용융 수지의 열분해를 억제하는 점에서, 190℃ 이하인 것이 바람직하고, 180℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한 용융 성형 가공 시, 투과측 유로재를 구성하는 조성물의 용융 점도(측정 온도 180℃)는 1 내지 40㎩·s인 것이 바람직하다. 조성물의 용융 점도를 1㎩·s 이상으로 함으로써 투과측 유로재의 용융 성형성이 높아져, 원하는 형상 부여가 가능하게 되고, 또한 유로재는 기계적 특성이 우수하여, 분리막의 취급성이 양호해진다. 한편, 용융 점도를 40㎩·s 이하로 함으로써 분리막 본체의 투과측의 면에 대한 조성물의 함침이 빠르게 진행되어, 유로재의 고착성을 높일 수 있고, 예를 들어 분리막을 권취하거나, 절곡하거나 해도, 분리막 본체로부터 유로재의 박리가 발생하지 않아, 취급성, 품질이 우수한 분리막을 얻을 수 있다. 조성물의 용융 점도는 3 내지 35㎩·s인 것이 보다 바람직하고, 5 내지 30㎩·s인 것이 더욱 바람직하다.
용융 성형 가공에서는, 용융한 수지를 냉각 고화하는 과정에 있어서, 냉풍이나 액체를 사용해서 투과측 유로재를 구성하는 조성물을 강제적으로 냉각해도 된다. 또한 투과측 유로재를 구성하는 조성물의 결정화를 촉진시키기 때문에, 예를 들어 권취기에 권취할 때까지의 사이에, 결정화가 가장 촉진되는 온도 하에서 등온 열처리를 실시해도 된다. 그 때, 열처리 시간은 생산성의 점에서 10분 이하인 것이 바람직하고, 7분 이하인 것이 보다 바람직하고, 5분 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한 용융 성형 가공 공정에서는, 투과측 유로재를 연속적으로 가공하고, 롤 반송 후, 권취기에 권취해도 되고, 또한 투과측 유로재를 매엽 가공해도 된다.
2. 분리막 엘리먼트
(2-1) 개요
분리막 엘리먼트의 제조에는, 종래의 엘리먼트 제작 장치를 사용할 수 있다. 또한, 엘리먼트 제작 방법으로서는, 참고문헌(일본특허공고 소44-14216호 공보, 일본특허공고 평4-11928호 공보, 일본특허공개 평11-226366호 공보)에 기재되는 방법을 채용할 수 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 분리막 엘리먼트(1)는 집수관(6)과, 집수관(6) 주위에 권회된 분리막(3)을 구비한다. 또한, 분리막 엘리먼트(1)는 공급측 유로재(2) 및 단부판 등의 부재를 더 구비한다.
분리막(3)은 상기한 바와 같이, 분리막 본체(30)와, 분리막 본체(30)의 투과측의 면에 고착된 투과측 유로재(4)를 구비한다.
분리막(3)은 투과측의 면을 내측에 향한 직사각형상의 봉투상 막(5)을 형성한다. 봉투상 막(5)은, 투과수가 집수관(6)에 흐르도록, 그 한 변에 있어서만 개구하고, 다른 세 변에 있어서는 밀봉된다. 투과수는 이 봉투상 막(5)에 의해 공급수로부터 격리된다.
공급측 유로재(2)는 봉투상 막(5)끼리의 사이, 즉 분리막(3)의 공급측의 면의 사이에 배치된다. 공급측 유로재(2) 및 복수의 봉투상 막(5)은 겹친 상태에서 집수관(6) 주위에 감겨진다.
분리막 엘리먼트(1)의 길이 방향에 있어서의 일단부로부터 공급된 원수(도면 중에 「공급수(7)」라고 나타냄)는 공급측 유로재(2)에 의해 형성된 유로를 통하여, 분리막 본체(30)에 공급된다.
분리막 본체(30)를 투과한 물(도면 중에 「투과수(8)」라고 나타냄)은 투과측 유로재(4)에 의해 형성된 유로를 통해서 집수관(6)으로 흘러 들어간다. 이와 같이 해서, 투과수(8)는 집수관(6)의 일단부로부터 회수된다.
한편, 분리막 본체(30)를 투과하지 않은 물(도면 중에 「농축수(9)」라고 나타냄)은 분리막 엘리먼트(1)의 타단부로부터 회수된다.
도 12에 나타내는 분리막 엘리먼트(1)는 집수관과, 집수관 주위에 권회된 분리막을 구비하는 스파이럴형 분리막 엘리먼트의 구성의 일례이며, 본 발명은 이 형태에 한정되는 것은 아니다.
(2-2) 봉투상 막
(2-2-1) 개요
봉투상 막은 상기한 분리막이 투과측의 면이 서로 대향하도록 배치되며, 분리막의 투과측의 면의 적어도 폭 방향 양 단부의 사이가 밀봉부에 의해 밀봉됨으로써 봉투상으로 형성된다.
봉투상 막은 집수관(6) 주위에 권회되어 있고, 폭 방향이 집수관(6)의 길이 방향을 따르도록 배치된다. 그 결과, 분리막(3)은 길이 방향이 권회 방향을 따르도록 배치된다.
따라서, 벽형상물인 투과측 유로재(4)는 분리막(3)을 구성하는 분리막 본체(30)의 투과측의 면(18)에 있어서, 적어도 집수관(6)의 길이 방향을 따라서 불연속 형상으로 배치된다. 즉, 투과측 유로(15)는 권회 방향에 있어서 분리막(3)의 외측 단부로부터 내측 단부까지 연속하도록 형성된다. 그 결과, 투과수(8)가 집수관(6)의 중심 파이프에 도달하기 쉬워, 즉 유동 저항이 작아지므로, 큰 조수량이 얻어진다.
「권회 방향의 내측」 및 「권회 방향의 외측」은 도 13 등에 나타내는 바와 같다. 즉, 「권회 방향의 내측 단부」 및 「권회 방향의 외측 단부」는 각각, 분리막(3)에 있어서 집수관(6)에 가까운 쪽의 단부, 및 먼 쪽의 단부에 해당한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 분리막(3)은 분리막 리프(51) 및 봉투상 막(5)을 형성한다. 봉투상 막(5)에 있어서 분리막(3)은 그의 투과측의 면(18)이, 투과측 유로재(4)를 끼워서 다른 분리막(3)의 투과측의 면(18)과 대향하도록, 배치된다. 봉투상 막(5)에 있어서, 서로 마주 보는 분리막(3)의 투과측의 면(18) 사이에는 투과측 유로(15)가 형성된다.
또한, 1개의 리프(51)에 있어서, 서로 대향하는 분리막의 공급측의 면의 사이는, 권회 방향 내측 단부(일점쇄선으로 나타내는 부분)에서, 절첩 또는 밀봉에 의해, 폐쇄되어 있다.
분리막의 공급측의 면이 절첩되어 있는 것이 아니고 밀봉되어 있으면, 분리막의 단부에 있어서의 휨이 발생하기 어렵다. 접음선 근방에서의 휨의 발생이 억제됨으로써, 권회했을 때의 분리막 사이에서의 공극의 발생 및 이 공극에 의한 누설의 발생이 억제된다. 또한, 절첩에 의해 분리막 리프를 형성하는 경우, 리프가 길수록(즉 원래의 분리막이 길수록) 분리막의 절첩에 필요로 하는 시간은 길다. 그러나, 분리막의 공급측면을, 절첩이 아니라 밀봉함으로써, 리프가 길어도 제조 시간의 증대를 억제할 수 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 분리막 리프(51)를 겹칠 수 있다. 마주 보는 투과측의 면의 사이는, 투과수가 집수관(6)에 흐르도록, 분리막의 직사각형상에 있어서, 권회 방향 내측의 한 변에 있어서만 개방되고, 다른 세 변에 있어서는 밀봉된다(도면 중에 2점쇄선으로 나타냄). 투과수는 이 밀봉부(31)에 의해 원수로부터 격리된다.
투과측의 면의 밀봉부의 형태로서는, 접착제(핫 멜트 등도 포함함) 등의 수지에 의한 접착, 가열 또는 레이저 등에 의한 융착 및 고무제 시트가 끼워지는 것에 의한 밀봉 등을 들 수 있다. 접착에 의한 밀봉은 가장 간편하고 효과가 높기 때문에 특히 바람직하다. 이들 방법은, 공급측의 면의 밀봉에도 적용되어도 된다. 단, 투과측의 면과 공급측의 면에서, 밀봉의 방법은 동일해도 되고, 달라도 된다.
상술한 바와 같이, 분리막의 공급측면이 절첩되어 있는 것이 아니고 밀봉되어 있음으로써, 분리막의 단부에 있어서의 휨이 발생하기 어렵다. 그 결과, 누설의 발생이 억제된다.
구체적인 에어 리크 테스트(air leak test)의 방법은 이하와 같다. 분리막 엘리먼트의 중심 파이프의 단부를 밀봉하고, 다른 한쪽 단부로부터 공기를 주입한다. 주입된 공기는 집수관의 구멍을 통과해서 분리막의 투과측에 도달하지만, 상기와 같이 분리막의 절첩이 불충분해서 접음선 근방에서 휨이 발생하는 등의 이유에 의해, 투과측의 면에 있어서, 밀봉 부분에 공극이 존재하면, 공기가 분리막의 공급측으로 이동한다. 그러면, 분리막 엘리먼트의 단부로부터, 즉 공급측의 면의 사이에서, 수중에 공기가 누설된다. 이때의 에어 리크를 기포의 발생으로서 확인할 수 있다.
또한, 봉투상 막에 있어서, 서로 대향하는 분리막은 동일한 구성을 구비해도 되고, 다른 구성을 구비해도 된다. 즉, 분리막 엘리먼트에 있어서, 마주 보는 2매의 투과측의 면 중 적어도 한쪽에 상술한 투과측 유로재가 설치되어 있으면 되므로, 투과측 유로재를 구비하는 분리막과, 구비하지 않은 분리막이 교대로 겹쳐져 있어도 된다. 단, 설명의 편의상, 분리막 엘리먼트 및 그에 관계하는 설명에 있어서는, 「분리막」은 투과측 유로재를 구비하지 않은 분리막(예를 들어 분리막 본체와 동일한 구성을 구비하는 막)을 포함한다.
투과측의 면에 있어서 또는 공급측의 면에 있어서, 서로 대향하는 분리막은 2매의 다른 분리막이어도 되고, 1매의 막이 절첩된 것이어도 된다.
또한, 봉투상 막은 분리막의 투과측의 면이 내측을 향하도록 분리막을 절첩하는 것으로 형성되어도 되고, 별도의 2매의 분리막을 투과측의 면을 대향시켜서 접합하는 것으로 형성되어도 된다.
(2-2-2) 밀봉부
<밀봉부의 형태>
이하, 봉투상 막의 밀봉부에 대해서 설명한다. 분리막의 투과측의 면의 사이를 밀봉하는 밀봉부는 그의 적어도 일부가 막면 방향(x-y 평면 방향)에 있어서 유로재보다 외측에 배치되어 있어도 된다.
밀봉부는 적어도 분리막 본체의 폭 방향 양 단부에 띠 형상으로 설치되고, 보다 바람직하게는 분리막 본체의 폭 방향 양 단부와 권회 방향 외측 단부에 각각 띠 형상으로 설치된다. 이하, 권회 방향 외측 단부의 밀봉부를 제1 밀봉부(311)라 칭하고, 폭 방향의 양측에 설치된 부분을 제2 밀봉부(312, 313)라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 제2 밀봉부는 원수의 공급 방향에 있어서 상류측 단부, 하류측 단부에 각각 설치되므로, 각각을 상류측 밀봉부(312), 하류측 밀봉부(313)라고 칭한다. 제1 밀봉부(311) 및 제2 밀봉부(312, 313)의 범위는 각각 도 13에 나타내는 바와 같다.
<밀봉부의 폭>
도 13에 도시한 바와 같이, 분리막 본체의 투과측의 면의 권회 방향의 외측 단부와 폭 방향의 양 단부에 접착제를 도포해서 구성된 분리막(3)을 권회하면, 접착제가 분리막 사이에 퍼져, 제2 밀봉부(312, 313)의 투영도(접착 영역)에는 복수의 요철이 존재하게 된다. 이것은, 접착제의 도포량의 불균일에서 유래하는 것이다. 「복수의 요철이 존재한다」란, 볼록부와 오목부 중 어느 하나 또는 양쪽을 포함하고, 볼록부와 오목부의 높이의 차가 0.5㎜ 이상을 갖는 상태의 구조가 2개 이상 존재하는 것을 의미한다. 제2 밀봉부의 투영도가 복수의 요철을 포함할 때, 접착제는 양호하게 퍼져 있어, 접착제의 높이가 균일해지고, 그 결과 봉투상 막 전체의 밀봉성도 균일해지고 있다. 이때, 제2 밀봉부의 폭(요철부의 폭)의 변동 계수는 10% 이하이면 바람직하고, 5% 이하이면 더욱 바람직하다. 요철부의 폭의 변동 계수가 10% 이하임으로써, 막의 무효화 부분을 최소한으로 억제할 수 있어, 높은 조수량이 얻어진다. 요철부의 폭의 변동 계수는 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정 가능하다.
단, 4인치 사이즈의 분리막 엘리먼트나 8인치 사이즈의 분리막 엘리먼트, 16인치 사이즈의 분리막 엘리먼트처럼, 리프수가 복수매가 되는 경우에는, 일부 리프가 본 범위 밖이어도 전체에 대한 영향이 작아지기 때문에, 장전된 리프수의 4할 이하가 본 범위 밖이어도 된다.
또한, 밀봉부의 폭(띠 형상의 접착 영역의 폭)은 5㎜ 이상 60㎜ 이하의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하고, 10㎜ 이상 45㎜ 이하의 범위이면 더욱 바람직하다. 밀봉부의 폭을 이 범위로 함으로써, 본 발명의 효과를 높일 수 있다. 밀봉부의 폭이 5㎜ 미만이면 엘리먼트의 밀봉성이 불충분해져서, 염 제거성의 저하로 이어진다. 한편, 밀봉부의 폭이 60㎜를 초과하면, 충분한 유효막 면적을 얻지 못하게 되어, 조수량이 저하된다.
도 14에 도시한 바와 같이, 봉투상 막의 제2 밀봉부(312, 313)를, 길이 방향에 대하여 직교하도록 2 등분할했을 때, 분할선 X를 대칭의 축으로서 비교한 제2 밀봉부(312, 313)의 투영 면적을 권회 방향의 내측으로부터 각각 S1, S2라 한다. 분리막에 의해 여과된 투과수는, 리프 내를 권회 방향 외측으로부터 내측을 향해서 이동하지만, 이들 제2 밀봉부의 투영 면적의 대소 관계가 S1＞S2일 때, 투과수를 유입할 수 있는 범위가 좁기 때문에, 리프의 권회 방향 외측 부분에서 높은 유동 저항이 발생한다. 반대로, S1＜S2이면, 투과수의 이동 범위가 서서히 좁아지기 때문에, 역시 유동 저항의 상승으로 이어진다. 어떻든간에, 장시간 안정된 엘리먼트 성능을 발현하는 것이 곤란해진다. 이러한 점에서, S1 및 S2는 균등한 것이 바람직하다. 구체적으로는, 양자의 차는 15% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 도 15에 도시한 바와 같이, 봉투상 막을 폭 방향에 대하여 직교하도록 2 등분할했을 때, 분할선 X를 대칭의 축으로서 비교한, 제1 밀봉부(311)와 제2 밀봉부(312)의 투영 면적 S3과 제1 밀봉부(311)와 제2 밀봉부(313)의 투영 면적 S4의 차가 15% 이하이면, 원수를 분리막의 상류측 및 하류측에 균등하게 공급할 수 있기 때문에, 선속도가 일정하게 유지된다. 이에 의해, 장기간 안정된 엘리먼트 성능을 발현할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 제1 밀봉부(311)의 폭의 변동 계수는 특별히 한정되지 않는다.
<밀봉부의 형성>
밀봉부를 설치하는 방법으로서, 토출 노즐을 권회 방향 측단부를 따라 이동시키면서 접착제를 토출시켜 가서, 권위(卷圍)해서 접착제를 경화시키는 방법 등, 종래 공지된 방법을 들 수 있다. 접착제의 도포폭을 변경하는 방법으로서는, 토출 노즐을 일정 속도로 이동시키면서, 서서히 토출량을 변경하는 방법이나, 토출량을 일정하게 해서 이동 속도를 변경하는 방법을 들 수 있다. 또한, 토출 노즐을 단부로부터 멀리 떨어지게 해가는 방법, 접근해가는 방법, 또는 그의 조합에 의해서도 달성할 수 있다.
밀봉 공정으로서는, 봉투상 막을 적층해서 권위할 때에 내주측보다 외주측의 폭이 넓어지도록 접착제를 도포한 후, 접착·경화시킴으로써 밀봉부를 얻을 수 있다. 접착제로서는, 우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 핫 멜트 접착제 등, 종래 공지된 어느 접착제도 사용할 수 있다.
또한, 접착제의 점도는 15㎩·s 이하의 범위 내인 것이 바람직하고, 12㎩·s 이하가 보다 바람직하다. 접착제의 점도가 15㎩·s 이하임으로써, 봉투상 막을 집수관에 권회할 때에, 주름의 발생이 생기기 어렵다. 또한, 분리막에 충분히 접착제를 함침시킬 수 있으므로, 접착제가 분리막의 주연부에 있어서, 기재 중의 공극을 매립할 수 있어, 원수의 유입을 방지할 수 있다. 그리고, 접착제의 점도는 4㎩·s 이상인 것이 바람직하고, 5㎩·s 이상인 것이 보다 바람직하다. 점도가 4㎩·s 이상인 것으로, 봉투상 막의 단부로부터 접착제의 유출을 억제할 수 있고, 그 결과, 접착제가 밀봉해야 할 부분 이외의 불필요한 개소에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
이러한 접착제로서는, 예를 들어 주제(主劑)인 이소시아네이트와 경화제인 폴리올을, 이소시아네이트:폴리올=1:1 내지 1:5의 비율로 혼합한 것이 바람직하다. 접착제의 점도는 미리 주제, 경화제 단체(單體) 및 배합 비율을 규정한 혼합물의 점도를 B형 점도계(ISO15605:2000)로 측정할 수 있다.
또한, 접착제로서, 반응계의 접착제뿐만 아니라, 용매가 기화함으로써 고화하는 접착제, 핫 멜트 및 히트 시일 등의 열가소성 수지, 자외선 경화 수지, 열경화성 수지 등도 들 수 있다.
또한, 유로재가 봉투상 막의 내주측으로부터 외주측을 향해서 연속하는 홈을 포함하고 있으면, 권회에 의해 밀봉재가 찌부러져도 유로재가 벽이 되어 밀봉재의 확대를 억제할 수 있어, 밀봉재 두께의 균일화로 이어진다. 즉, 밀봉재 두께를 균일화할 수 있으므로, 엘리먼트의 외경이 균일해지는 경향이 있고, 실제로 운전을 위해서 압력 용기에 충전시키는 경우에도 엘리먼트를 파손시키는 일이 없어진다.
<접착 지지체>
밀봉부의 적어도 일부는, 분리막의 투과측의 면 상에 배치된 접착 지지체 및 접착 지지체 상에 배치된 접착제층을 구비하고 있어도 된다. 특히 밀봉부의 형성으로서 액상의 접착제를 사용하는 경우, 접착 지지체를 구비함으로써, 여분의 접착제를 흡수하여, 접착제의 과도한 확대를 억제하는 효과가 있다. 접착 지지체를 설치하는 위치, 수, 그 형상 등은 구체적인 구성으로 한정되는 것은 아니다.
이하, 밀봉부가 접착 지지체와 접착제층을 구비하는 구성의 구체예에 대해서 설명한다.
도 16에 나타내는 구성에서는, 접착 지지체(10)가 제1 밀봉부(311), 제2 밀봉부(312, 313)의 전체에 걸쳐서 설치된다. 본 형태에서는, 밀봉부(31)의 폭, 즉 접착제층의 폭의 최댓값과, 접착 지지체(10)의 폭은 일치하고 있다.
밀봉부(31)에 있어서의 접착 지지체(10)의 위치는 특별히 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 밀봉부(31) 중의 일부에만, 접착 지지체(10)가 설치되어 있어도 된다.
도 17에서는, 이러한 예로서, 접착 지지체(10)가 제1 밀봉부(311) 및 상류측 밀봉부(312)에만 설치되고, 하류측 밀봉부(313)에는 설치되어 있지 않다.
도 18에서는, 이러한 예로서, 접착 지지체(10)가 제1 밀봉부(311)에만 설치되고, 상류측 밀봉부(312) 및 하류측 밀봉부(313)에는 설치되어 있지 않다.
도 19에서는, 이러한 예로서, 접착 지지체(10)가 밀봉부(31)의 내측, 즉 분리막(3)에 있어서의 유효막 부분의 전체를 덮도록 설치되어 있다. 이때, 접착 지지체로서, 후술하는 돌기물이 고착된 시트와 같은 투과측 유로재를 사용할 수도 있다.
이와 같이, 접착 지지체는 집수관 길이 방향의 띠 형상 단부의 편측 또는 양측, 권회 방향의 외측 단부의 어느 위치에 설치되어도 되고, 분리막(3)의 투과측의 유효막 부분의 전체를 덮도록 설치되어도 된다.
또한, 접착 지지체는 불연속이어도 된다. 도 20에서는, 이러한 예로서, 접착 지지체(10)가 제2 밀봉부(312, 313)에 있어서, 2개소에 나누어서 설치되어 있다.
어느 형태에 있어서도, 접착 지지체(10)는, 분리막(3) 위에 접착제를 도포한 후에 배치되어도 되고, 미리 접착제를 함침시킨 지지체를 배치함으로써, 설치되어도 된다. 접착 지지체(10) 위에 접착제가 더 도포됨으로써, 접착제층이 형성된다.
접착 지지체는 접착제가 유지되는 효과, 접착제의 사용량을 저감하는 효과, 접착제의 확대를 억제하는 효과 모두, 또는 이들 중 어느 하나를 실현할 수 있는 것이 바람직하다.
접착 지지체의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 접착 지지체가 다공질체이면 접착제의 접착 지지체에 대한 함침이 진행되기 때문에, 분리막 본체에 접착 지지체를 배치한 후에 접착제를 도포할 수 있어, 공정이 간편해지는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 또한, 접착제의 접착 지지체에 대한 함침량은 본 발명의 효과가 얻어지는 범위이면 특별히 한정되지 않는다.
접착 지지체는 필름, 테이프, 분리막, 수지제 시트상물, 종이, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 실리카 섬유, 알루미나 섬유, 금속 섬유, 금속 박판, 고무, 직물, 트리코트 등의 편물, 부직포, 스펀지, 다공성 실리콘, 다공질 시트상물, 네트 등이 바람직하고, 이들을 단독 또는 2종류 이상을 병용해서 사용할 수 있다.
접착 지지체의 두께는 유로재의 높이와 동등하거나 또는 그 이하인 것이 바람직하다. 접착 지지체의 두께가 이 범위에 있으면, 분리막 엘리먼트에 충전할 수 있는 막 면적을 유지할 수 있기 때문이다.
또한, 접착 지지체의 두께는 0.02㎜ 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 봉투상 막을 집수관에 권회했을 때에, 접착제가 유동해서 유효막 면적이 저하되는 것을 억제할 수 있음과 함께, 접착제의 사용량을 억제하면서, 막 사이를 효과적으로 밀봉할 수 있다는 이점이 얻어진다.
<제2 실시 형태>
상기한 바와 같이, 제1 실시 형태의 봉투상 막은 투과측 유로재를 구비한 분리막 본체에 의해 구성되지만, 분리막 본체와 투과측 유로재를 일체화하지 않고 각각의 다른 부재로 구성할 수도 있다. 이하에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다.
3. 분리막
(3-1) 분리막 본체
제2 실시 형태에 있어서의 분리막 본체는 제1 실시 형태에서 사용할 수 있는 것과 마찬가지의 성분 및 구성에 의해 형성할 수 있다.
(3-2) 돌기물이 고착된 시트 유로재
제2 실시 형태에 있어서, 돌기물이 고착된 시트(이하, 「돌기물 고착 시트」라고도 함)는 투과측 유로재로서 채용할 수 있다. 도 21에 도시한 바와 같이, 시트(19) 상에 돌기물(20)이 고착된 시트 유로재(47)는, 투과측 유로재로서 2개의 분리막 본체(30B)의 투과측의 면(18)에 배치된다.
돌기물(20)을 시트(19)에 고착한 시트 유로재(47)의 경우, 시트 상에 돌기물을 형성시킬 때 위치 정밀도 불량이나 가공 결점에 의해, 인접하는 돌기물끼리 결합하여, 투과수 유로(돌기물 사이의 홈)가 폐색되는 형상이 되었다 하더라도, 시트 내부가 유로로 되어, 투과수는 시트를 통해서 별도의 홈으로 이동할 수 있다. 게다가, 시트 상에 돌기물을 고착시키고 있으므로, 돌기물을 형성시킬 때에 분리막 자체의 성능 저하가 발생하지 않는다.
시트로서는, 섬유상 기재, 다공성 필름 등을 들 수 있지만, 강도 및 물의 투과성의 점에서 섬유상 기재를 사용하는 것이 바람직하다.
섬유상 기재로서는, 장섬유 부직포 및 단섬유 부직포 모두 바람직하게 사용할 수 있고, 돌기물의 시트에 대한 접착성, 2매의 분리막 본체의 투과측의 면의 사이를 밀봉할 때의 시트에 대한 접착제의 함침성, 시트 반송에 있어서의 시트 찢어짐의 방지의 관점에서, 섬유상 기재의 두께는 20 내지 150㎛, 단위 면적당 중량은 20 내지 100g/㎡의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 돌기물은 폴리프로필렌 (A)를 주된 성분으로서 함유하는 조성물로 구성되고, 또한 하기 요건 (a) 내지 (c)를 만족한다.
(a) 연화점 온도가 60℃ 이상이다.
(b) 표준 상태에 있어서의 인장 신도가 10% 이상이다.
(c) 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력이 2㎫ 이상이다.
본 발명에 있어서, 시트에 고착된 돌기물의 연화점 온도는 60℃ 이상인 것이 긴요하다.
돌기물의 연화점 온도를 60℃ 이상으로 함으로써, 예를 들어 돌기물 고착 시트를 적층한 상태, 또는 지관 등으로 권취한 상태에서, 고온 환경 하에서 보관한 경우에도, 돌기물은 연화 변형되기 어렵다. 그로 인해, 고온 환경 하에서 보관한 경우에도, 돌기물 고착 시트의 품질 변동을 억제하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 보관한 돌기물 고착 시트를 사용해서 엘리먼트를 작성할 때, 돌기물과 마주 보는 면(원수측의 면)에 대한 돌기물의 접착이 억제되어, 분리막 엘리먼트 제작 공정에서의 취급성이 양호해진다. 게다가, 분리막 엘리먼트를 고온 하에서 장기간 가압 운전해도, 돌기물의 연화 변형을 억제할 수 있어, 분리막 엘리먼트의 성능이 안정된다. 연화점 온도는 70℃ 이상인 것이 바람직하고, 80℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 시트에 고착된 돌기물의 표준 상태에 있어서의 인장 신도는 10% 이상인 것이 긴요하다.
돌기물의 인장 신도가 10% 이상인 경우, 돌기물은 충분한 유연성을 갖고 있기 때문에, 돌기물 고착 시트를 롤 반송하거나, 권취기로 권취해도, 돌기물의 파손이나 파괴를 억제할 수 있다. 즉 취급성이 양호해서 고품질의 돌기물 고착 시트를 얻을 수 있다. 인장 신도는 15% 이상인 것이 바람직하고, 20% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 인장 신도는 높을수록 파괴에 필요로 하는 에너지가 높아져서, 인성의 점에서는 바람직하지만, 과도하게 높게 하면, 일정 응력 하에서의 변형량이 커져 버리기 때문에, 1000% 이하가 바람직하고, 800% 이하가 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 시트에 고착된 돌기물의 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력은 2㎫ 이상인 것이 긴요하다.
돌기물의 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력을 2㎫ 이상으로 함으로써 분리막 엘리먼트를 고온 가압 조건 하에서 운전해도, 돌기물의 변형을 크게 억제할 수 있기 때문에, 분리막 엘리먼트의 성능은 양호해진다. 항복점 응력은 3㎫ 이상인 것이 보다 바람직하고, 4㎫ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 변형량 억제의 관점에서, 항복점 응력은 높으면 높을수록 바람직하지만, 실질적으로 20㎫ 이상을 달성하는 것은 곤란하다.
본 발명에 있어서, 돌기물의 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점에서의 신도는 30% 이하인 것이 바람직하다. 돌기물의 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점에서의 신도는 30% 이하로 함으로써, 가압 하에서의 과도한 변형량을 억제할 수 있어, 분리막 엘리먼트가 안정된 성능을 발현할 수 있다. 항복점에서의 신도는 25% 이하인 것이 보다 바람직하고, 20% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서의, 시트에 고착된 돌기물을 구성하는 조성물의 주된 성분인 폴리프로필렌 (A)로서는, 예를 들어 프로필렌 단독중합체(아이소택틱 폴리프로필렌, 신디오택틱 폴리프로필렌, 어택틱 폴리프로필렌); 프로필렌랜덤 공중합체; 프로필렌 블록 공중합체; 및 2종 이상의 이들 재료의 혼합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 범용성, 가공 공정에서의 취급성, 분리막 엘리먼트의 성능 관점에서, 저~고입체 규칙성 아이소택틱 폴리프로필렌이 바람직하다. 돌기물에 있어서의 폴리프로필렌의 함유량은 상기 요건을 충족시키도록 적절히 설정하면 되지만, 고온 하에서의 보관성, 각 공정에서의 통과성이나 엘리먼트 성능의 관점에서, 조성물 중 70중량% 이상인 것이 바람직하고, 75중량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 시트에 고착된 돌기물에는, 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 열 유동성 향상제 (B), 필러 (C), 결정핵제 (D), 산화 방지제 (E), 활재 (F) 등의 첨가제를 1종류 또는 2종류 이상 포함하고 있어도 된다.
열 유동성 향상제 (B)로서는, 예를 들어 상기한 (B-1) 합성 왁스; (B-2) 테르펜계 수지; (B-3) 수소화 석유 수지; (B-4) 석유 왁스; (B-5) 천연 왁스; (B-6) 로진계 수지; 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.
이들 중, 조성물의 열 유동성 향상 효과, 폴리프로필렌 (A)와의 상용성, 가열 용융 시의 조성물의 내열 분해성의 관점에서, (B-1) 합성 왁스, (B-2) 테르펜계 수지, (B-3) 수소화 석유 수지가 바람직하다. 또한 그 함유량은 돌기물을 구성하는 조성물의 용융 점도를 조정하기 때문에, 적절히 설정할 수 있지만, 고온 하에 있어서의 내압성, 인장 신도의 저하나 돌기물 표면에 대한 블리드 아웃의 발생을 방지하는 것을 고려하면, 조성물 중, 폴리프로필렌 함유량보다 적은 것이 바람직하고, 구체적으로는 40중량% 이하인 것이 바람직하고, 35중량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 30중량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
필러 (C)로서는, 상기한 무기계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한 이들을 단독으로, 또한 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 돌기물의 성형성, 조성물의 증점 억제, 가공 장치의 마모의 관점에서, 필러 (C)의 함유량은 조성물에 대하여, 3 내지 30중량%인 것이 바람직하다.
결정핵제 (D)로서는, 상기한 유기 카르복실산 금속염계 화합물 (D-1); 유기 인산 금속염계 화합물 (D-2); 소르비톨계 화합물 (D-3); 로진의 금속염계 화합물; 아미드계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
시트에 고착된 돌기물에 있어서의 결정핵제 (D)의 바람직한 함유량은 0.01 내지 1.00중량%의 범위이다. 결정핵제의 함유량을 0.01중량% 이상으로 함으로써 돌기물을 구성하는 조성물의 결정화 속도를 촉진할 수 있기 때문에, 예를 들어 돌기물의 용융 성형 공정에서의 성형성이나 취급성 및 돌기물의 기계적 특성이나 내열성을 향상시킬 수 있다. 한편, 결정핵제의 함유량이 1.00중량%를 초과하면, 이미 결정화 속도의 향상 효과를 기대할 수 없어, 경제성의 관점에서 바람직하지 않다. 결정핵제의 함유량은 0.02 내지 0.80중량%인 것이 보다 바람직하고, 0.04 내지 0.60중량%인 것이 더욱 바람직하다.
산화 방지제 (E)로서는, 상기한 페놀계 화합물; 인계 화합물; 힌더드 아민계 화합물; 황계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 돌기물의 성형 시, 조성물의 열분해를 억제하는 점에서, 함유량은 조성물에 대하여, 0.001 내지 1중량%인 것이 바람직하다.
활재 (F)로서는, 상기한 지방산 아미드계 화합물; 금속 비누; 지방산 에스테르계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이들을 단독으로, 또한 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 돌기물의 성형 시에 있어서의, 조성물과 가공기 또는 조성물끼리의 마찰 경감의 관점, 또한 성형 안정성의 관점에서, 함유량은 조성물에 대하여, 1 내지 30중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 시트에 고착된 돌기물을 구성하는 수지 조성물의 결정화 피크 온도는 30℃ 이상인 것이 바람직하다.
조성물의 결정화 피크 온도를 30℃ 이상으로 함으로써 시트에 돌기물을 성형하는 경우, 냉각 과정에 있어서, 수지 조성물의 결정화가 빠르게 진행된다. 그로 인해, 돌기물을 성형 가공한 후, 돌기물 고착 시트를 적층한 경우나 지관 등에 권취한 경우에도, 돌기물이 마주 보는 면(원수측)에 접착하지 않기 때문에, 분리막 엘리먼트 제조 공정에 있어서의 취급성이나, 돌기물 고착 시트의 품질이 양호해진다. 게다가 돌기물 고착 시트를 롤 반송했을 때, 돌기물과 롤이 접촉해도, 돌기물의 변형이나 롤에 대한 돌기물의 부착이 억제된다. 조성물의 결정화 피크 온도는 35℃ 이상인 것이 바람직하고, 40℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한 DSC에 의해 결정화에 기초하는 발열 피크를 확인할 수 없는 경우, 30℃에 있어서의 반결정화 시간은 10분 이하인 것이 바람직하다.
반결정화 시간을 10분 이하로 함으로써, 돌기물의 결정화(고화)가 충분히 진행되기 때문에, 전술과 마찬가지로, 돌기물 고착 시트를 적층한 경우나 권취한 경우에 돌기물의 변형이나 롤에 대한 부착을 억제할 수 있는 등, 공정 통과성이 양호해진다. 또한 가공 속도의 향상 등, 생산성 향상의 관점에서, 조성물의 30℃에 있어서의 반결정화 시간은 7분 이하인 것이 바람직하고, 5분 이하인 것이 더욱 바람직하다.
돌기물의 형상은 연속 형상이어도 되고, 불연속 형상이어도 된다. 상기한 바와 같이, 「연속」의 돌기물이란, 돌기물을 1매의 시트로부터 분리했을 때에, 복수의 부분으로 나누어지지 않고 일체의 형상을 갖는 부재로서 분리되는 돌기물이다. 이에 대해, 「불연속」이란, 돌기물을 시트로부터 박리하면, 돌기물이 복수의 부분으로 나누어지는 상태이다.
예를 들어 시트 상에 연속 형상을 갖는 돌기물을 설치한 유로재의 경우, 유로의 높이는 연속 형상을 갖는 돌기물의 두께보다 작아진다. 이에 비해, 불연속 형상을 갖는 돌기물을 설치한 유로재의 두께는 모두, 유로의 높이로서 활용되므로, 불연속 형상의 유로재는 연속 형상의 유로재보다, 유동 저항을 저감할 수 있고, 그 결과, 조수량을 증가시킬 수 있다.
도 22 내지 도 25 및 도 27 내지 도 29에, 불연속 형상의 유로재의 예를 나타낸다.
도 22 및 도 27에 도시한 바와 같이, 돌기물(21)은 상부가 대략 반구 형상인 원기둥형의 부재이며, 격자 형상으로 배치되어 있다. 도 23에 나타내는 개개의 돌기물(22)의 형상은 도 22에 나타낸 돌기물(21)의 형상과 동일하지만, 도 23에서는, 돌기물(22)은 지그재그 형상으로 배치되어 있다.
도 24에 도시한 바와 같이, 돌기물(23)은, 평면에서 볼 때 타원 형상의 원기둥형의 부재이며, 지그재그 형상으로 배치되어 있다. 도 28에 단면을 나타내는 대로, 돌기물(23)의 상면은 평평하고, 그의 단면 형상은 직사각형이다.
도 25에 도시한 바와 같이, 돌기물(24)은, 평면 형상은 직선 형상의 벽형상 부재이다. 벽형상 부재는 서로 평행하게 배치되어 있다. 도 29에 도시한 바와 같이, 막면에 수직한 평면에 있어서의 돌기물(24)의 단면은 상부의 폭이 하부의 폭보다 좁은 사다리꼴이다.
도 26에, 연속 형상의 돌기물(25)의 예를 나타낸다. 도 26에 도시한 바와 같이, 돌기물(25)은 막면 방향으로 연속하는 네트 형상의 부재이다.
또한, 도 22 내지 도 26에 나타내는 돌기물의 어느 것에 있어서도, 그의 단면 형상은 도 27 내지 도 29에 나타낸 단면 형상으로 변경 가능하다. 즉, 다른 형태로서 설명한 돌기물의 평면 형상 및 단면 형상, 그리고 배치는 서로 조합할 수 있다. 이와 같이, 돌기물은 도 22 내지 도 26에 나타난 평면 형상 중 어느 하나를, 도 27 내지 도 29에 나타난 단면 형상 중 어느 하나와 임의로 조합함으로써 얻어지는 형태도, 본 발명의 실시 형태에 포함된다.
도 27 내지 도 29에 나타난 바와 같이, 돌기물(21, 23, 24)에 의해 투과측 유로(15)가 형성된다.
또한, 분리막 엘리먼트를 사용한 가압 운전 시에 있어서의 복수의 돌기물 사이의 막 꺼짐을 억제하는 관점에서, 인접하는 돌기물의 간격은 50 내지 5000㎛인 것이 바람직하고, 100 내지 2000㎛인 것이 보다 바람직하고, 이 범위 내에서 적절히 설계하면 된다. 또한 돌기물의 간격이란, 고저차가 존재하는 돌기물에 있어서의 높은 개소의 가장 높은 곳으로부터 근접하는 높은 개소의 가장 높은 개소까지의 수평 거리를 말한다.
시트에 고착된 돌기물의 두께는 50 내지 500㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 75 내지 450㎛, 더욱 바람직하게는 100 내지 400㎛이다. 돌기물의 두께를 500㎛ 이하로 함으로써, 1개의 베슬에 충전할 수 있는 분리막수를 많게 할 수 있다. 또한, 돌기물의 두께를 50㎛ 이상으로 함으로써 투과 유체의 유동 저항을 비교적 작게 할 수 있으므로, 양호한 분리 특성 및 투과 성능을 양립시킬 수 있다.
시트에 고착된 돌기물의 고저차는 가부시키가이샤 키엔스 제조 디지털 현미경 「VHX-1000」(상품명) 등을 사용해서 단면 샘플로부터 계측할 수 있다. 측정은 임의의 고저차가 존재하는 개소에 대해서 실시하여, 각 두께의 값을 총합한 값을 측정 총 개소의 수로 나누어서 구할 수 있다.
시트 상에 고착된 돌기물은 권회 방향에 있어서의 시트의 내측 단부로부터 외측 단부까지 연속하도록 배치된다. 또한, 돌기물은 집수관의 길이 방향에 직교하고 있는 것이 바람직하다.
시트 상에 고착된 돌기물 형태는 돌기물이 시트의 테두리까지 설치되어 있는 형태여도 되고, 테두리 근방에 있어서 돌기물이 설치되어 있지 않은 영역이 있는 형태여도 된다. 즉, 시트 상에 고착된 돌기물이 투과측의 유로를 형성할 수 있도록 배치되어 있으면, 시트 상에 돌기물이 설치되지 않는 부분이 있어도 된다. 테두리 근방에 있어서 돌기물을 설치되어 있지 않은 영역이 있는 형태에서는, 분리막 본체의 투과 측면을 접착제로 고착시킬 때, 접착면은 돌기물에 의한 요철이 없기 때문에, 분리막 본체끼리의 접착성이 향상된다. 게다가 접착면에 돌기물을 설치되어 있지 않은 경우, 당해 부분의 유로재 사용량을 삭감할 수 있다.
또한, 돌기물 고착 시트는 도 19에 도시한 바와 같이, 밀봉부(31)의 내측, 즉 유효막 부분의 전체를 덮는 크기로 사용함으로써, 투과측 유로재로서 뿐만 아니라, 접착 지지체(10)로서의 역할도 행할 수 있다.
접착 지지체의 역할을 겸비하고, 돌기물로서 상술한 바와 같은 바람직한 조성물을 포함하는 돌기물 고착 시트를 사용한 분리막 엘리먼트는 고온 하에서 장기간 가압 운전을 행한 경우에도, 돌기물의 연화 변형이 억제되어, 투과수의 유로가 장시간 확보됨과 함께, 분리막 본체끼리 충분히 접착되어 있기 때문에, 투과수의 원수측에의 유출 및 원수의 투과측에의 유입이 억제된다. 즉, 고온 가압 조건에 있어서, 장기간에 걸쳐 안정된 조수량 및 제거율을 유지할 수 있기 때문에 바람직하다.
(3-3) 시트 상에 돌기물이 설치된 유로재의 형성
시트 상에 돌기물을 설치하는 방법이나 가열에 의해 수지를 돌기물에 가공하는 경우, 상기 「(1-4) 투과측 유로재의 형성」의 항에 기재한 요건을 바람직하게 채용할 수 있다.
4. 분리막 엘리먼트의 제조 방법
제2 실시 형태에 있어서, 분리막 엘리먼트의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(4-1) 분리막 리프 및 봉투상 막의 제작
제2 실시 형태에 있어서, 봉투상 막은 분리막 본체의 투과측의 면과, 돌기물이 고착된 시트 유로재를 개재시켜서 서로 대향하도록 배치되고, 분리막 본체의 투과측의 면의 적어도 폭 방향 양 단부의 사이가 밀봉부에 의해 밀봉됨으로써 봉투 상으로 형성된다.
분리막 엘리먼트의 제조 방법은 분리막의 권회 방향에 있어서의 내측 단부를, 공급측의 면에 있어서 밀봉하는 공정을 구비하는 것이 바람직하다. 밀봉하는 공정에 있어서는, 2매의 분리막을, 서로의 공급측의 면이 마주 보도록 겹친다. 또한, 겹쳐진 2매의 분리막의 권회 방향에 있어서의 내측 단부, 즉 도 13 등에 있어서의 좌측 단부를 밀봉한다(분리막 리프의 제작).
「밀봉」하는 방법으로서는, 접착제 또는 핫 멜트 등에 의한 접착, 가열 또는 레이저 등에 의한 융착 및 고무제 시트를 끼우는 방법을 들 수 있다. 접착에 의한 밀봉은 가장 간편하고 효과가 높기 때문에 특히 바람직하다.
분리막 리프의 제작 시, 겹쳐진 분리막끼리의 사이에, 분리막과는 별도로 형성된 공급측 유로재를 배치해도 된다. 상술한 바와 같이, 엠보싱 또는 수지 도포 등에 의해 분리막 본체의 공급측의 면에 미리 고저차를 두는 것으로, 공급측 유로재의 배치를 생략할 수도 있다.
공급측의 면의 밀봉(분리막 리프의 제작)과 투과측의 면의 밀봉(봉투상 막의 제작)은, 어느 쪽이 먼저 행해져도 상관없고, 분리막을 겹치면서, 공급측의 면의 밀봉과 투과측의 면의 밀봉을 병행해서 행해도 된다. 단, 권회 시에 있어서의 분리막에서의 주름의 발생을 억제하기 위해서는, 인접하는 분리막 본체가 권회에 의해 길이 방향으로 어긋나는 것을 허용하도록, 폭 방향 단부에 있어서의 접착제 또는 핫 멜트의 고화 등, 즉 봉투상 막을 형성하기 위한 고화 등을, 권회의 종료 후에 완료시키는 것이 바람직하다.
(4-2) 봉투상 막의 권회
집수관 주위에 봉투상 막(분리막)을 권회할 때는, 봉투상 막을, 리프가 닫혀진 단부, 즉 봉투상 막의 개구 부분이 집수관을 향하도록 배치한다. 이러한 배치로 집수관 주위에 분리막을 감는 것으로, 분리막을 스파이럴 형상으로 권회한다.
집수관에 트리코트나 기재와 같은 스페이서를 권회해 두면, 엘리먼트 권회 시에 집수관에 도포한 접착제가 유동하기 어려워, 누설의 억제로 이어지고, 나아가서 집수관 주변의 유로가 안정적으로 확보된다. 또한, 스페이서는 집수관의 원주보다 길게 권회해 두면 된다.
집수관에 트리코트를 권회해 두면, 엘리먼트 권회 시에 집수관에 도포한 접착제가 유동하기 어려워, 누설의 억제로 이어지고, 나아가서 집수관 주변의 유로가 안정적으로 확보된다. 또한, 트리코트는 집수관의 원주보다 길게 권회해 두면 된다.
(4-3) 그 외의 공정
분리막 엘리먼트의 제조 방법은 상술한 바와 같이 형성된 분리막의 권회체의 외측에, 필름 및 필라멘트 등을 더 감는 것을 포함하고 있어도 되고, 집수관의 길이 방향에 있어서의 분리막 끝을 가지런히 자르는 에지 커트, 단부판의 설치 등의 가일층의 공정을 포함하고 있어도 된다.
5. 분리막 엘리먼트의 이용
분리막 엘리먼트는 또한 직렬 또는 병렬로 접속해서 압력 용기에 수납됨으로써, 분리막 모듈로서 사용되어도 된다.
또한, 상기 분리막 엘리먼트, 모듈은 그들에 유체를 공급하는 펌프나, 그 유체를 전처리하는 장치 등과 조합하여, 유체 분리 장치를 구성할 수 있다. 이 분리 장치를 사용함으로써, 예를 들어 공급수를 음료수 등의 투과수와 막을 투과하지 않은 농축수로 분리하여, 원하는 물을 얻을 수 있다.
유체 분리 장치의 조작 압력은 높은 쪽이 제거율은 향상되지만, 운전에 필요한 에너지도 증가하는 것, 분리막 엘리먼트의 공급측 유로, 투과측 유로의 유지성을 고려하면, 분리막 모듈에 원 유체를 투과할 때의 조작 압력은 0.1 내지 2.0㎫의 범위가 바람직하다. 원 유체 온도는 높아지면 염 제거율이 저하되지만, 낮아짐에 따라 막 투과 유속도 감소하므로, 5 내지 50℃의 범위가 바람직하다. 또한, 원 유체 pH는 높아지면 해수 등의 고염농도의 공급수의 경우, 마그네슘 등의 스케일이 발생할 우려가 있고, 또한 고pH 운전에 의한 막의 열화가 우려되기 때문에, 중성 영역에서의 운전이 바람직하다.
분리막 엘리먼트에 의해 처리되는 유체는 특별히 한정되지 않지만, 수처리에 사용하는 경우, 공급수로서는, 해수, 함수, 배수 등의 500㎎/L 내지 100g/L의 TDS(Total Dissolved Solids: 총 용해 고형분)를 함유하는 액상 혼합물을 들 수 있다. 일반적으로, TDS는 총 용해 고형분량을 가리키며, 「중량÷부피」 또는 「중량비」로 표현된다. 정의에 의하면, 0.45㎛의 필터로 여과한 용액을 39.5 내지 40.5℃의 온도에서 증발시켜 잔류물의 무게로부터 산출할 수 있지만, 보다 간편하게는 실용 염분(S)로부터 환산할 수 있다.
[실시예]
이하에 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 하등 한정되는 것은 아니다.
A. 투과측 유로재의 연화점 온도
투과측 유로재를 분리막 본체로부터 박리시킨 시료를, 세이코 인스트루먼츠사 제조 열기계적 장치 TMA/SS-6000을 사용하여, 프로브: 침입(針入) 프로브, 측정 하중: 10g, 승온 속도: 5℃/분의 조건에서 연화점 온도를 측정했다. 측정 횟수는 5회로 하고, 그 평균값을 연화점 온도라 하였다.
B. 투과측 유로재의 인장 신도
투과측 유로재를 분리막 본체로부터 박리시킨 시료를, 온도 20℃, 습도 65%의 환경 하에 있어서, 가부시키가이샤 시마즈세이사꾸쇼 제조 오토그래프 「AG-50NISMS」(상품명)를 사용하여, 시료 길이 10㎝, 인장 속도 10㎝/min의 조건에서 인장 시험을 행하였다. 최대 하중이 나타내는 점의 신도를 유로재의 신도[%]로 하였다. 측정 횟수는 5회로 해서 그 평균값을 신도로 하였다.
C. 투과측 유로재의 항복점 응력 및 신도
투과측 유로재를 분리막 본체로부터 박리시킨 시료를, 별도로 설치한 용기에 넣고, 물(50±2℃) 안에 10분간 침지시켰다. 그 후, 시료를 용기로부터 끌어 올린 후, 빠르게, 가부시키가이샤 시마즈세이사꾸쇼 제조 오토그래프 「AG-50NISMS」(상품명)를 사용하여, 시료 길이 10㎝, 인장 속도 10㎝/min의 조건에서, 인장 시험을 행하였다. 얻어진 응력-왜곡선으로부터, 항복 시의 응력을 측정에 제공한 시료의 단면적으로 나눈 값을 항복점 응력으로 하고, 그때의 신도를 항복점에 있어서의 신도로 하였다. 측정 횟수는 5회로 하고 그의 평균값을 항복점 응력 및 항복점에 있어서의 신도로 하였다.
D. 결정화 온도
퍼킨엘머사 제조 시차 주사 열량계 DSC-7형을 사용하여 측정했다. 투과측 유로재를 구성하는 수지 조성물 시료 10㎎을, 승온 속도 10℃/분에서 20℃에서부터 220℃까지 승온하고, 220℃에서 10분간 유지한 후, 강온 속도 10℃/분에서 20℃까지 강온시켰다. 이 측정에 있어서, 강온했을 때에 관측되는, 결정화에 기초하는 발열 피크의 피크 톱 온도를 결정화 온도로 하였다. 측정 횟수는 3회이고, 그의 평균값을 결정화 온도로 하였다.
E. 반결정화 시간
퍼킨엘머사 제조 시차 주사 열량계 DSC-7형을 사용하여 측정했다. 투과측 유로재를 구성하는 수지 조성물 시료 10㎎을, 승온 속도 10℃/분에서 20℃에서부터 220℃까지 승온하고, 계속해서 220℃에서 10분간 유지한 후, 강온 속도 10℃/분에서 30℃까지 강온시키고, 그 후, 30℃에서 30분간 유지시켰다. 이 때 얻어지는 전체 결정화 열량의 1/2에 도달할 때까지의 시간을 반결정화 시간으로 하였다. 측정 횟수는 3회이고, 그의 평균값을 반결정화 시간으로 하였다. 또한, 예를 들어 30℃에서 결정화하지 않는 경우에는, 편의적으로 30℃ 이외의 등온 결정화 온도에서 측정을 수점 실시하여, 그의 외삽값으로부터 반결정화 시간을 구하였다.
F. 분리막 시트의 품질·취급성 평가
분리막 본체의 기재측에 투과측 유로재를 고착시키는 가공 공정에 있어서, 가공 속도 2m/분으로 길이 1m의 가공을 5회 실시했다. 구체적으로는, 용융한 수지를 분리막 본체 기재측에 도포하고, 그 후, 직경 50㎜의 롤을 통해 반송하고(포위각 180도), 가공부가 롤을 통과한 후, 반송을 정지했다.
이어서, 투과측 유로재가 가공된 분리막의 길이 방향의 중심부에서 180도 절 곡해서 1분간 유지하고, 그 후, 절곡을 해제하여, 원래의 상태로 되돌려서, 유로재의 결점 개소(파손 개소, 박리 개소)를 하나하나 세었다.
마찬가지 시험을 다른 샘플에 대해서도 실시하여, 합계 5 샘플에 대해서 평가하고, 각 샘플에서 발생한 결점 개소의 평균값을 사용하여, 하기 「우수」, 「양호」 및 「불량」의 3개의 기준에 의해 품질·취급성을 평가했다. 또한 「우수」 및 「양호」를 합격이라 하여, 분리막의 품질, 취급성이 우수하다고 평가했다.
<평가 기준>
우수: 0≤결점 개소≤2
양호 : 2＜결점 개소≤5
불량: 5＜결점 개소
G. 고온 환경 하에서 보관한 분리막 및 시트 유로재의 평가
분리막 본체의 기재측에 투과측 유로재를 고착시키는 가공 공정에 있어서, 또는 시트 상에 돌기물을 고착시키는 가공 공정에 있어서, 가공 속도 2m/분으로 길이 1m의 가공을 실시했다. 구체적으로는, 용융한 수지를 분리막 본체 기재측 또는 시트 상에 도포하고, 그 후, 직경 50㎜의 롤을 통해 반송하고(포위각 180도), 가공부가 롤을 통과한 후, 반송을 정지했다. 또한 평가에 제공한 수지가 결정화 피크 온도를 갖고 있지 않은 경우에는, 반송 정지 후, 슬릿 히터로 열처리를 10분간 실시했다.
그 후, 빠르게 투과측 유로재가 가공된 분리막 또는 시트 유로재를 잘라내어, 10㎝사방의 샘플편을 2매 제작해서 적층하고, 그 샘플편에 0.05㎏f/㎠의 하중을 부여하여, 온도 50℃, 습도 95%RH로 설정된 항온 항습조에 24시간 보관했다.
투과측 유로재가 가공된 분리막 또는 시트 유로재에 대해서는, 보관 전후에서, 두께 측정기를 사용하여, 유로재 10군데의 높이를 측정하여, 하기 식을 사용해서 높이 변동률을 산출했다.
높이 변동률[%]={(보관 후의 높이-보관 전의 높이)/(보관 전의 높이)}×100
이어서, 산출한 높이 변동률의 평균값을 구하고, 또한 보관 후, 적층한 샘플편끼리의 분리 평가를 실시하여, 하기 「우수」, 「양호」 및 「불량」의 3개의 기준에 의해 고온 환경 하에서의 보관성을 평가했다. 또한 「우수」 및 「양호」를 합격이라 하여, 분리막 또는 시트 유로재의 보관성이 우수하다고 평가했다.
<평가 기준>
우수: 0%≤높이 변동률≤2%이고, 샘플편끼리 고착되어 있지 않다
양호 : 2%＜높이 변동률≤5%, 또는 샘플편끼리 경도(輕度)로 고착되어 있다
불량: 5%＜높이 변동률 또는 샘플편끼리 고착되어 있다
H. 투과측 유로재의 간격
주사형 전자 현미경 「S-800」(상품명, 가부시키가이샤 히타치세이사꾸쇼 제조)을 사용해서 10개의 임의의 투과측 유로재의 단면을 500배로 사진 촬영했다. 촬영된 화상에 있어서, 인접하는 투과측 유로재의 간격을 측정했다.
I. 용융 점도
가부시키가이샤 도요세끼세이사꾸쇼 제조 캐필러리 레오미터「캐피로그래프 1B」(상품명)를 사용하여, L=40㎜, D=1㎜의 다이를 사용하여, 온도 180℃, 전단 속도 24sec-1로 측정한 값을 용융 점도[㎩·s]로 하였다. 용융 점도 측정에 제공한 펠릿은, 측정 전에 100℃의 온도에서 8시간의 진공 건조를 행하고, 또한 용융 시간 5분으로서 측정했다.
J. 밀봉부 폭의 변동 계수
분리막 투과측의 폭 방향 양 단부에 있어서의 밀봉부의 폭은, 얻어진 분리막 엘리먼트를 해체하고, 각 단부의 밀봉부의 폭을 막 길이 방향으로 1㎜ 단위로 메저로 측정해 가고, 그의 평균값과 표준 편차를 산출하여, 표준 편차/평균값으로 한 값을 밀봉부 폭의 변동 계수로 하였다.
K. 길이 방향 및 폭 방향의 밀봉부의 투영 면적차
운전을 마친 분리막 엘리먼트를 해체하고, 도 14에 도시한 바와 같이, 각 분리막에 있어서의 제2 밀봉부(312, 313)를 길이 방향에 대해 직교하도록 2 등분할하고, 각각의 부분에 있어서의 제2 밀봉부의 면적 S1 및 S2를 메저에 의해 구하였다. 계속해서 각각의 부분에 있어서의 값의 차를 구하고, 한쪽 면적으로 나눈 값을, 제2 밀봉부의 투영 면적차로 하였다.
또한, 도 15에 도시한 바와 같이, 각 분리막을 폭 방향에 대하여 직교하도록 2 등분할하고, 각각의 부분에 있어서의 밀봉부(311, 312, 313)의 면적의 합을 메저에 의해 구하여, 각각 S3, S4로 하였다. 계속해서 S3, S4의 차를 구하고, 한쪽 면적으로 나눈 값을, 밀봉부의 투영 면적차로 하였다.
L. 유효막 면적
운전을 마친 분리막 엘리먼트를 해체하고, 각 분리막에 있어서 여과에 사용된 부분의 면적을, 메저를 사용해서 구하였다.
M. 초기 조수량 및 초기 탈염률(TDS 제거율)
스파이럴형 분리막 엘리먼트에, 공급수로서 농도 500㎎/L, pH 6.5의 식염수를 사용하여, 실시예에 기재된 압력 조건 하에서 24시간 운전(온도 25℃)하고, 그 후, 동일한 조건에서 10분간의 운전을 행함으로써 투과수(p1)를 얻었다. 계속해서 온도를 50℃로 변경하고, 또한 24시간 연속 운전을 행하고, 그 후, 동일한 조건에서 10분간의 운전을 행함으로써 투과수(p2)를 얻었다. 얻어진 투과수량(p1, p2)으로부터, 분리막 엘리먼트당, 또한 1일당의 투수량(세제곱미터)을 조수량[㎥/일](25℃ 조건: P1, 50℃ 조건: P2)으로 하고, 하기 식에 의해 조수량비를 산출했다.
조수량비=P2/P1
또한, 공급수, 얻어진 투과수의 전기 전도도를, 도아덴파고교 가부시끼가이샤 제조 전기 전도도계를 사용하여 측정하고, 실용 염분(S)을 측정했다. 이와 같이 해서 얻어진 실용 염분을 염 농도로 간주하여, 하기 식을 사용함으로써 TDS 제거율(25℃ 조건: R1, 50℃ 조건: R2)을 구하였다.
TDS 제거율(%)=100×{1-(투과수 중의 TDS 농도/공급수 중의 TDS 농도)}
N. 장기 평가
초기 조수량 및 초기 탈염률 평가를 실시한 엘리먼트에 대해서, 농도 500㎎/L, pH 6.5의 식염수를 사용하고, 온도 50℃, 실시예에 기재된 압력 조건 하에서, 1분간 운전해서 운전을 종료하는 사이클(발진 정지)을 5000회 반복했다. 그리고, 온도 25℃, 실시예에 기재된 압력 조건 하에서 10분간의 운전을 행함으로써 투과수(p3)을 얻어, 장기 평가 후의 조수량[㎥/일] P3를 구하였다. 또한, 공급수 및 투과수의 전기 전도도를 측정하여, 상기 식으로부터, 장기 평가 후의 TDS 제거율 R3을 구하였다.
(분리막 시트의 제조)
폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유를 포함하는 부직포(섬도: 1.1dtex, 두께: 90㎛, 통기도: 1cc/㎠/sec, 섬유 배향도: 다공성 지지층측 표층 40°, 다공성 지지층과는 반대측의 표층 20°) 위에, 폴리술폰 15.0중량%의 디메틸포름아미드(DMF) 용액을 180㎛의 두께로 실온(25℃)에서 캐스트하고, 바로 순수 중에 침지해서 5분간 방치하여, 두께 130㎛의 섬유 보강 폴리술폰 다공성 지지막 롤을 제작하였다.
그 후, 다공성 지지막의 폴리술폰이 캐스트된 면에, 메타페닐렌디아민(1.8중량%)·ε-카프로락탐(4.5중량%) 수용액을 도포하고, 계속해서, 에어 노즐로부터 질소를 분사하여 지지막 표면으로부터 여분의 수용액을 제거한 후, 트리메스산 클로라이드 0.06중량%를 포함하는 25℃의 n-데칸 용액을 막 표면이 완전히 젖도록 도포하였다. 그 후, 막으로부터 여분의 용액을 에어 블로우로 제거하고, 열수세정(80℃) 후, 에어 블로우로 물기 제거(또는 습기 제거)해서 분리막 본체인 분리막 연속 시트를 얻었다.
(투과측 유로재를 구성하는 수지의 제작)
폴리프로필렌 및 첨가제를 표에 나타내는 중량 비율로, 미리 블렌드한 후, 2축 압출기(테크노벨사 제조 KZW-15)를 사용해서 180℃에서 용융 혼련했다. 압출기 다이로부터 토출된 스트랜드 형상의 수지는 수조 안에서 충분히 냉각시켜, 계속해서 5㎜ 정도로 커팅해서 조성물 펠릿을 얻었다.
(실시예 1)
아이소택틱 폴리프로필렌(프라임폴리머사 제조, 온도 230℃, 하중 2.16㎏ 조건에서의 MFR1000g/10분), 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」), 필러(닛본탈크사 제조 미분 탈크 「마이크로에이스 P-3」)를 포함하는 조성물 펠릿을 170℃에서 용융시킨 후, 기어 펌프에 의해, 빗형 심(슬릿 폭 0.4㎜, 피치 0.8㎜)이 장전된 어플리케이터에 용융 수지를 공급했다.
계속해서, 빗형 심으로부터 용융 수지를 토출시키고, 분리막 본체 시트의 투과측에 투과측 유로재를 스트라이프 형상으로 2m/분의 속도로 가공하고, 그 후, 직경 50㎜의 롤을 개재시켜 반송하고(포위각 180도), 가공부가 롤을 통과한 후, 반송을 정지했다.
얻어진 분리막 시트로부터 투과측 유로재를 분리하고, 유로재의 각종 특성 평가를 측정한 결과, 연화점 온도는 130℃, 결정화 온도는 103℃, 인장 신도는 22%, 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점에서의 응력 및 그 신도는 각각 6.1㎫, 9%였다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 높고, 유연성이 우수하기 때문에, 결점 개소는 1군데이고, 매우 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다.
또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 1.9%(평가 전: 270㎛, 평가 후: 265㎛), 또한 고착은 하고 있지 않아, 보관성은 매우 양호했다.
다음에 분리막 시트를 재단하고, 한 변이 개구하도록 공급측의 면을 내측으로 해서 절첩하여 제작된 분리막 리프 사이에, 공급측 유로재로서 네트(두께: 800㎛, 피치5㎜×5㎜)를 연속적으로 적층하고, 중첩하여, 폭 930㎜의 봉투상 막 26매를 제작했다. 또한, 리프간의 밀봉은, 리프의 폭 방향 단부로부터 40㎜ 내측으로 우레탄계 접착제(이소시아네이트: 폴리올=1:3)를 도포함으로써 실시했다.
그 후, 봉투상 막의 개구부측의 소정 부분을 유공 집수관의 외주면에 접착하고, 또한 스파이럴 형상으로 권위함으로써 권위체를 제작했다. 권위체의 외주면에 필름을 감고, 테이프로 고정한 후에, 에지 커트, 단부판 설치, 필라멘트 와인딩을 행하여, 직경 8인치 엘리먼트를 제작했다.
해당 분리막 엘리먼트를 섬유 강화 플라스틱제 통형 압력 용기에 넣고, 운전 압력 1.5㎫의 조건 하에서 조수량을 측정하여, 조수량비를 구한 결과, P2/P1=1.35였다. 투과측 유로재가 트리코트인 경우(참고예 1)와 동일 정도의 비이기 때문에, 고온·고압 운전 조건 하에서도 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 1과 같았다.
(참고예 1)
실시예 1에 있어서, 투과측 유로재를 폴리에스테르계 편물(트리코트)로 변경하고, 실시예 1과 마찬가지로 분리막 엘리먼트(직경 8인치 엘리먼트)를 제작했다. 해당 분리막 엘리먼트를 사용해서 실시예 1의 조건에서 조수량 평가를 행한 결과, 조수량비는 1.43이었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 3과 같았다.
(실시예 2)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 아이소택틱 폴리프로필렌(프라임폴리머사 제조, 온도 230℃, 하중 2.16㎏ 조건에서의 MFR1000g/10분), 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」), 테르펜계 수소화 수지(야스하라케미컬사 제조 「클리어론 P-125」)를 포함하는 조성물에, 및 우레탄계 접착제의 도포폭을 변경하고, 분리막 사이의 밀봉으로서 접착제를 도포한 후, 접착 지지체로서 폴리에틸렌테레프탈레이트제 단섬유 부직포(단위 면적당 중량: 75g/㎡, 두께: 280㎛, 겉보기 밀도: 0.27g/㎤, 폭: 30㎜)를, 도포한 접착제의 내측, 즉 유효막측에 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 결점 개소는 3군데였지만, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 1.2%(평가 전: 255㎛, 평가 후: 252㎛), 또한 고착은 하고 있지 않아, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.45이고, 고온 고압 하에서도 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 1과 같았다.
(실시예 3)
이하를 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 엘리먼트를 제작했다.
즉, 투과측 유로재를 구성하는 수지를, 아이소택틱 폴리프로필렌(프라임폴리머사 제조, 온도 230℃, 하중 2.16㎏ 조건에서의 MFR1000g/10분), 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S600)」), 수소화 석유 수지(아라까와가가꾸고교사 제조 「알콘 P-140」, 결정핵제(ADEKA사 제조 「아데카 스탭 NA-21」)를 포함하는 조성물로 변경했다. 또한, 리프로서 한 변이 개구하도록 공급측의 면을 내측으로 해서 절첩된 폭 300㎜ 또한 길이 1100㎜인 것을 1매 제작하고, ABS 집수관으로서 폭 300㎜, 직경 17㎜, 구멍수 12개×직선 형상 1열인 것을 사용하여, 2인치의 엘리먼트를 제작했다. 또한, 우레탄계 접착제의 도포 위치를, 분리막 폭 방향 단부로부터 30㎜ 내측으로 변경했다.
해당 분리막 엘리먼트를 섬유 강화 플라스틱제 통형 압력 용기에 넣고, 운전 압력 0.5㎫의 조건 하에서 평가를 행하였다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 낮기 때문에, 결점 개소는 5군데였지만, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 1.7%(평가 전: 283㎛, 평가 후: 278㎛), 또한 고착은 하고 있지 않아, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.40이고, 투과측 유로재가 트리코트인 경우(참고예 2)와 동일 정도의 비인 점부터, 고온 고압 하에서도 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 1과 같았다.
(참고예 2)
실시예 3에 있어서, 투과측 유로재를 폴리에스테르계 편물(트리코트)로 변경하고, 실시예 3과 마찬가지로 분리막 엘리먼트(직경 2인치 엘리먼트)를 제작했다. 해당 분리막 엘리먼트를 사용해서 실시예 3의 조건에서 조수량 평가를 행한 결과, 조수량비는 1.43이었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 3과 같았다.
(실시예 4)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」), 결정핵제(ADEKA사 제조 「아데카 스탭 NA-11」)를 포함하는 조성물로 변경하고, 또한 우레탄계 접착제의 도포 위치를, 분리막의 폭 방향 단부보다 35㎜ 내측으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 매우 높기 때문에, 결점 개소는 없어, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 3.0%(평가 전: 301㎛, 평가 후: 292㎛), 또한 경도로 고착은 하고 있었지만, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.23이고, 고온 고압 하에서도 양호한 성능을 갖고 있었다. 단, 참고예와 비교해서 약간 낮은 값이고, 이것은 분리막 엘리먼트 운전 중에 연화 변형되어 있기 때문이라고 생각된다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 1과 같았다.
(실시예 5)
이하를 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 마찬가지로 하여, 분리막 엘리먼트를 제작했다.
즉, 투과측 유로재를 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」), 필러(닛본탈크사 제조 미분 탈크 「마이크로에이스 P-3」)를 포함하는 조성물로 변경했다. 분리막 시트간의 밀봉으로서 접착제를 도포한 후, 접착 지지체로서 폴리에틸렌테레프탈레이트제 단섬유 부직포(단위 면적당 중량: 75g/㎡, 두께: 280㎛, 겉보기 밀도: 0.27g/㎤, 폭: 30㎜)를, 도포한 접착제의 내측, 즉 유효막측으로 배치했다.
해당 분리막 엘리먼트를 섬유 강화 플라스틱제 통형 압력 용기에 넣고, 운전 압력 0.5㎫의 조건 하에서 평가를 행하였다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 매우 높기 때문에, 결점 개소는 없어, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 2.5%(평가 전: 295㎛, 평가 후: 288㎛), 또한 경도로 고착은 하고 있었지만, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.28이고, 고온 고압 하에서도 양호한 성능을 갖고 있었다. 단, 참고예 2와 비교해서 약간 낮은 값이고, 이것은 분리막 엘리먼트 운전 중에 유로재가 연화 변형되었기 때문이라고 생각된다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 1과 같았다.
(실시예 6)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S600)」), 테르펜계 수소화 수지(야스하라케미컬사 제조 「클리어 론 P-125」)를 포함하는 조성물 펠릿을 160℃에서 용융시킨 후, 기어 펌프에 의해, 빗형 심(슬릿 폭 0.4㎜, 피치 0.8㎜)이 장전된 어플리케이터에 용융 수지를 공급했다.
계속해서, 빗형 심으로부터 용융 수지를 토출시켜, 분리막 본체 시트의 투과측에 투과측 유로재를 스트라이프 형상으로 2m/분의 속도로 가공하고, 그 후, 직경 50㎜의 롤을 개재시켜 반송하여(포위각 180도), 가공부가 롤을 통과한 후, 반송을 정지했다. 계속해서 슬릿 히터(30℃)로 10분간 열처리를 실시했다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 매우 높기 때문에, 결점 개소는 없어, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 4.0%(평가 전: 310㎛, 평가 후: 298㎛), 또한 경도로 고착은 하고 있었지만, 보관성은 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.15이고, 고온 고압 하에서도 양호한 성능을 갖고 있었다. 단, 참고예나 비교예 4, 5와 비교해서 약간 낮은 값이고, 이것은 연화점 온도가 낮아, 분리막 엘리먼트 운전 중에 유로재가 연화 변형되었기 때문이라고 생각된다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 1과 같았다.
(실시예 7)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」)에, 및 우레탄계 접착제의 도포폭을 변경한 것 이외에는, 실시예 6과 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 매우 높기 때문에, 결점 개소는 없어, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다.
또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 2.8%(평가 전: 285㎛, 평가 후: 277㎛), 또한 경도로 고착은 하고 있었지만, 보관성은 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.26이고, 고온 고압 하에서도 양호한 성능을 갖고 있었다. 단, 참고예와 비교해서 약간 낮은 값이고, 이것은 분리막 엘리먼트 운전 중에 유로재가 연화 변형되었기 때문이라고 생각된다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 1과 같았다.
(실시예 8)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S600)」), 수소화 석유 수지(아라까와가가꾸고교사 제조 「알콘 P-140」를 포함하는 조성물로 변경하고, 또한 우레탄계 접착제의 도포 위치를, 분리막의 폭 방향 단부보다 35㎜ 내측으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 결점 개소는 5군데였지만, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 4.6%(평가 전: 260㎛, 평가 후: 248㎛), 또한 경도로 고착은 하고 있었지만, 보관성은 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.35이고, 고온 고압 하에서도 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 1과 같았다.
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(실시예 9)
아이소택틱 폴리프로필렌(온도 230℃, 하중 2.16㎏ 조건에서의 MFR1000g/10분), 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(「L-MODU(S400)」), 필러(「마이크로에이스 P-3」)를 포함하는 조성물 펠릿을 170℃에서 용융시킨 후, 기어 펌프에 의해, 빗형 심(슬릿 폭 0.4㎜, 피치 0.8㎜)이 장전된 어플리케이터에 용융 수지를 공급했다.
계속해서, 빗형 심으로부터 용융 수지를 토출시키고, 시트(폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유 부직포, 단사 섬도 1.2dtex, 두께 55㎛, 단위 면적당 중량 28g/㎡) 위에 돌기물을 스트라이프 형상으로 8.5m/분의 속도로 가공하고, 프리 롤을 개재시켜, 권취기에 권취하여, 시트 롤을 얻었다(권취 장력 15N/m, 권취에 사용한 코어 직경 3인치). 시트 롤로부터 시트 10m를 권출하여, 돌기물 고착 시트(시트 유로재)를 얻었다.
얻어진 시트로부터 돌기물을 분리하고, 유로재의 각종 특성 평가를 측정한 결과, 연화점 온도는 130℃, 결정화 온도는 103℃, 인장 신도는 22%, 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점에서의 응력 및 그 신도는 각각 6.1㎫, 9%였다.
시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 높고, 유연성이 우수하기 때문에, 결점 개소는 1군데이고, 매우 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다.
또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 1.9%(평가 전: 270㎛, 평가 후: 265㎛), 또한 고착은 하고 있지 않아, 보관성은 매우 양호했다.
또한, 시트 유로재를 재단하고, 한 변이 개구하도록 공급측의 면을 내측으로 해서 절첩된 분리막 시트 사이에, 공급측 유로재로서 네트(두께: 800㎛, 피치 5㎜×5㎜)를 연속적으로 적층하고, 투과측 유로재로서 돌기물 고착 시트를 봉투상 막 사이에 삽입하고, 중첩하여, 폭 930㎜의 봉투상 막 26매를 제작했다. 또한, 분리막 시트간의 밀봉은, 분리막 시트의 폭 방향 단부보다 30㎜ 내측으로 우레탄계 접착제(이소시아네이트:폴리올=1:3)를 도포함으로써 실시했다.
그 후, 봉투상 막의 개구부측의 소정 부분을 유공 집수관의 외주면에 접착하고, 또한 스파이럴 형상으로 권위함으로써 권위체를 제작했다. 권위체의 외주면에 필름을 감고, 테이프로 고정한 후에, 에지 커트, 단부판 설치, 필라멘트 와인딩을 행하여, 직경 8인치 엘리먼트를 제작했다.
해당 분리막 엘리먼트를 섬유 강화 플라스틱제 통형 압력 용기에 넣고, 운전 압력 1.5㎫의 조건에서 조수량을 측정하고, 조수량비를 구한 결과, P2/P1=1.35이고, 고온·고압 운전 조건 하에서도 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 2와 같았다.
(실시예 10)
이하를 변경한 것 이외에는, 실시예 9와 마찬가지로 하여, 분리막 엘리먼트를 제작했다.
즉, 돌기물을 구성하는 수지를, 아이소택틱 폴리프로필렌(프라임폴리머사 제조, 온도 230℃, 하중 2.16㎏ 조건에서의 MFR1000g/10분), 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」), 테르펜계 수소화 수지(야스하라케미컬사 제조 「클리어 론 P-125」)를 포함하는 조성물로 변경했다. 또한, 시트 유로재로서 폭 300㎜ 또한 시트길이 1100㎜인 것을 1매 제작하고, ABS 집수관으로서 폭 300㎜, 직경 17㎜, 구멍수 12개×직선 형상 1열인 것을 사용하여, 2인치의 엘리먼트를 제작했다. 이때, 시트 유로재의 폭은 230㎜로 하였다. 또한, 우레탄계 접착제의 도포 위치를, 분리막 시트의 폭 방향 단부로부터 30㎜ 내측으로 변경했다.
돌기물 고착 시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 결점 개소는 3군데였지만, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 1.2%(평가 전: 255㎛, 평가 후: 252㎛), 또한 고착은 하고 있지 않아, 보관성은 매우 양호했다.
해당 분리막 엘리먼트를 섬유 강화 플라스틱제 통형 압력 용기에 넣고, 운전 압력 0.5㎫의 조건 하에서 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.45이고, 고온 고압 하에서도 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 2와 같았다.
(실시예 11)
돌기물을 구성하는 수지를, 아이소택틱 폴리프로필렌(프라임폴리머사 제조, 온도 230℃, 하중 2.16㎏ 조건에서의 MFR1000g/10분), 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S600)」), 수소화 석유 수지(아라까와가가꾸고교사 제조 「알콘 P-140」, 결정핵제(ADEKA사 제조 「아데카 스탭 NA-21」)를 포함하는 조성물로 변경하고, 또한 우레탄계 접착제의 도포 위치를, 분리막 시트의 폭 방향 단부보다 35㎜ 내측으로 변경한 것 이외에는, 실시예 9와 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
돌기물 고착 시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 낮기 때문에, 결점 개소는 5군데였지만, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 1.7%(평가 전: 283㎛, 평가 후: 278㎛), 또한 고착은 하고 있지 않아, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.40이고, 고온 고압 하에서도 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 2와 같았다.
(실시예 12)
돌기물을 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」), 결정핵제(ADEKA사 제조 「아데카 스탭 NA-11」)를 포함하는 조성물로 변경하고, 또한 우레탄계 접착제의 도포 위치를, 분리막 시트의 폭 방향 단부보다 45㎜ 내측으로 변경한 것 이외에는, 실시예 9와 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
돌기물 고착 시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 매우 높기 때문에, 결점 개소는 없어, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 3.0%(평가 전: 301㎛, 평가 후: 292㎛), 또한 경도로 고착은 하고 있었지만, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.23이고, 고온 고압 하에서도 양호한 성능을 갖고 있었다. 단, 참고예와 비교해서 약간 낮은 값이고, 이것은 분리막 엘리먼트 운전 중에 연화 변형되어 있기 때문이라고 생각된다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 2와 같았다.
(실시예 13)
돌기물을 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」), 필러(닛본탈크사 제조 미분 탈크 「마이크로에이스 P-3」)를 포함하는 조성물에, 및 우레탄계 접착제의 도포폭 및, 시트의 폭을 918㎜로 변경한 것 이외에는, 실시예 9와 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
돌기물 고착 시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 매우 높기 때문에, 결점 개소는 없어, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 2.5%(평가 전: 295㎛, 평가 후: 288㎛), 또한 경도로 고착은 하고 있었지만, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.28이고, 고온 고압 하에서도 양호한 성능을 갖고 있었다. 단, 참고예와 비교해서 약간 낮은 값이고, 이것은 분리막 엘리먼트 운전 중에 유로재가 연화 변형되었기 때문이라고 생각된다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 2와 같았다.
(실시예 14)
돌기물을 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S600)」), 테르펜계 수소화 수지(야스하라케미컬사 제조 「클리어 론 P-125」)를 포함하는 조성물 펠릿을 160℃에서 용융시킨 후, 기어 펌프에 의해, 빗형 심(슬릿 폭 0.4㎜, 피치 0.8㎜)이 장전된 어플리케이터에 용융 수지를 공급했다.
계속해서, 빗형 심으로부터 용융 수지를 토출시켜, 분리막 본체 시트의 투과측에 투과측 유로재를 스트라이프 형상으로 2m/분의 속도로 가공하고, 그 후, 직경 50㎜의 롤을 개재시켜 반송하고(포위각 180도), 가공부가 롤을 통과한 후, 반송을 정지했다. 계속해서 슬릿 히터(30℃)로 10분간 열처리를 실시했다.
돌기물 고착 시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 매우 높기 때문에, 결점 개소는 없어, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 4.0%(평가 전: 310㎛, 평가 후: 298㎛), 또한 경도로 고착은 하고 있었지만, 보관성은 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.15이고, 고온 고압 하에서도 양호한 성능을 갖고 있었다. 단, 참고예나 비교예 4, 5와 비교해서 약간 낮은 값이고, 이것은 연화점 온도가 낮아, 분리막 엘리먼트 운전 중에 유로재가 연화 변형되었기 때문이라고 생각된다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 2와 같았다.
(실시예 15)
돌기물을 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」)에, 시트 유로재의 폭을 300㎜로 변경한 것 이외에는, 실시예 10과 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
돌기물 고착 시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 매우 높기 때문에, 결점 개소는 없어, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다.
또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 2.8%(평가 전: 285㎛, 평가 후: 277㎛), 또한 경도로 고착은 하고 있었지만, 보관성은 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.26이고, 고온 고압 하에서도 양호한 성능을 갖고 있었다. 단, 참고예와 비교해서 약간 낮은 값이고, 이것은 분리막 엘리먼트 운전 중에 유로재가 연화 변형되었기 때문이라고 생각된다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 2와 같았다.
(실시예 16)
돌기물을 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S600)」), 수소화 석유 수지(아라까와가가꾸고교사 제조 「알콘 P-140」를 포함하는 조성물로 변경하고, 또한 우레탄계 접착제의 도포 위치를, 분리막 시트의 폭 방향 단부보다 35㎜ 내측으로 변경한 것 이외에는, 실시예 9와 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
돌기물 고착 시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 결점 개소는 5군데였지만, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 4.6%(평가 전: 260㎛, 평가 후: 248㎛), 또한 경도로 고착은 하고 있었지만, 보관성은 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.35이고, 고온 고압 하에서 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 2와 같았다.
(비교예 1)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S600)」), 테르펜계 수소화 수지(야스하라케미컬사 제조 「클리어 론 P-125」)를 포함하는 조성물로 변경한 것 이외에는, 실시예 6과 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 결점 개소는 2군데이고, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 6.2%(평가 전: 304㎛, 평가 후: 285㎛), 또한 강고하게 고착되어 있어, 보관성은 불량하였다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 0.50이고, 고온 고압 하에서는, 엘리먼트 성능이 현저하게 저하되었다. 이것은 투과측 유로재의 연화점 온도가 매우 낮고, 또한 항복점 응력도 매우 낮기 때문에, 분리막 엘리먼트 운전 중에 유로재가 크게 연화 변형되었기 때문이라고 생각된다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 3과 같았다.
(비교예 2)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 아이소택틱 폴리프로필렌(프라임폴리머사 제조, 온도 230℃, 하중 2.16㎏ 조건에서의 MFR1000g/10분), 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」), 수소화 석유 수지(아라까와가가꾸고교사 제조 「알콘 P-100」)를 포함하는 조성물로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 낮기 때문에, 결점 개소는 17군데이고, 품질·취급성은 불량하였다. 또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 2.3%(평가 전: 289㎛, 평가 후: 282㎛), 또한 샘플편은 경도로 고착은 하고 있지 않아, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.30이고, 고온 가압 하에서도 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 3과 같았다.
(비교예 3)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 아이소택틱 폴리프로필렌(프라임폴리머사 제조, 온도 230℃, 하중 2.16㎏ 조건에서의 MFR1000g/10분)으로 변경하고, 분리막 사이의 밀봉으로서 접착제를 도포한 후, 접착 지지체로서 폴리에틸렌테레프탈레이트제 단섬유 부직포(단위 면적당 중량: 75g/㎡, 두께: 280㎛, 겉보기 밀도: 0.27g/㎤, 폭: 30㎜)를, 도포한 접착제의 내측, 즉 유효막측에 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
분리막의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 매우 낮기 때문에, 결점 개소는 20군데 이상 있고, 또한 결점(파괴) 개소를 기점으로, 부분적으로 유로재가 기재로부터 박리되어 있어, 품질·취급성은 매우 불량하였다. 또한, 분리막의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 0.1%(평가 전: 265㎛, 평가 후: 264㎛), 또한 고착은 하고 있지 않아, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.46이고, 고온 가압 하에서도 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 3과 같았다.
(비교예 4)
돌기물을 구성하는 수지를, 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S600)」), 테르펜계 수소화 수지(야스하라케미컬사 제조 「클리어 론 P-125」)를 포함하는 조성물로 변경한 것 이외에는, 실시예 14와 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
돌기물 고착 시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 결점 개소는 2군데이고, 양호한 품질·취급성을 갖고 있었다. 또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 6.2%(평가 전: 304㎛, 평가 후: 285㎛), 또한 강고하게 고착되어 있어, 보관성은 불량하였다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 0.50이고, 고온 고압 하에서는, 엘리먼트 성능이 현저하게 저하되었다. 이것은 투과측 유로재의 연화점 온도가 매우 낮고, 또한 항복점 응력도 매우 낮기 때문에, 분리막 엘리먼트 운전 중에 유로재가 크게 연화 변형되었기 때문이라고 생각된다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 3과 같았다.
(비교예 5)
돌기물을 구성하는 수지를, 아이소택틱 폴리프로필렌(프라임폴리머사 제조, 온도 230℃, 하중 2.16㎏ 조건에서의 MFR1000g/10분), 저입체 규칙 아이소택틱 폴리프로필렌(이데미쓰 고산사 제조 「L-MODU(S400)」), 수소화 석유 수지(아라까와가가꾸고교사 제조 「알콘 P-100」)를 포함하는 조성물로 변경한 것 이외에는, 실시예 9와 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
돌기물 고착 시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 낮기 때문에, 결점 개소는 17군데이고, 품질· 취급성은 불량하였다. 또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 2.3%(평가 전: 289㎛, 평가 후: 282㎛), 또한 샘플편은 경도로 고착은 하고 있지 않아, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.30이고, 고온 가압 하에서도 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 3과 같았다.
(비교예 6)
돌기물을 구성하는 수지를, 아이소택틱 폴리프로필렌(프라임폴리머사 제조, 온도 230℃, 하중 2.16㎏ 조건에서의 MFR1000g/10분)으로 변경한 것 이외에는, 실시예 10과 마찬가지로 분리막 엘리먼트를 제작하여, 평가를 행하였다.
돌기물 고착 시트의 품질·취급성 평가를 실시한 바, 인장 신도가 매우 낮기 때문에, 결점 개소는 20군데 이상 있고, 또한 결점(파괴) 개소를 기점으로, 부분적으로 유로재가 기재로부터 박리되어 있어, 품질·취급성은 매우 불량하였다. 또한, 돌기물 고착 시트의 보관성 평가를 실시한 바, 높이 변동률은 0.1%(평가 전: 265㎛, 평가 후: 264㎛), 또한 고착은 하고 있지 않아, 보관성은 매우 양호했다.
분리막 엘리먼트에서의 성능 평가를 실시한 결과, 조수량비는 1.46이고, 고온 가압 하에서도 매우 양호한 성능을 갖고 있었다.
운전 후, 분리막 엘리먼트를 해체한 바, 제2 밀봉부의 투영도는 복수의 요철을 포함하였다. 상술한 방법으로 밀봉부의 폭의 변동 계수, 제2 밀봉부의 길이 방향의 투영 면적차, 밀봉부의 폭 방향의 투영 면적차 및 분리막의 유효막 면적을 각각 측정했다. 엘리먼트 성능 및 각 파라미터는 표 3과 같았다.
본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명확하다. 본 출원은, 2014년 1월 31일 출원된 일본특허출원(일본특허출원 제2014-016973호 및 일본특허출원 제2014-017889호)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.
본 발명의 분리막은 충분한 유연성과 내열성을 갖고 있고, 또한 분리막 엘리먼트는 고온·저압 운전 하에서도 양호한 엘리먼트 성능을 발휘할 수 있고, 특히 수돗물이나 함수의 탈염에 적절하게 사용할 수 있다.
1 : 분리막 엘리먼트
2 : 공급측 유로재
3 : 분리막
30, 30A, 30B : 분리막 본체
31 : 밀봉부
311 : 권회 방향 외측 단부의 밀봉부(제1 밀봉부)
312 : 폭 방향 외측의 밀봉부(제2 밀봉부)의 상류측 부분
313 : 폭 방향 외측의 밀봉부(제2 밀봉부)의 하류측 부분
4, 42 내지 46 : 투과측 유로재
5 : 봉투상 막
51 : 분리막 리프
6 : 집수관
7 : 공급수(원 유체)
8 : 투과수
9 : 농축수
10 : 접착 지지체
11 : 기재
12 : 다공성 지지층
13 : 분리 기능층
15 : 투과측 유
17 : 공급측의 면
18 : 투과측의 면
19 : 시트
20 내지 25 : 돌기물
47: 시트 유로재
2 : 공급측 유로재
3 : 분리막
30, 30A, 30B : 분리막 본체
31 : 밀봉부
311 : 권회 방향 외측 단부의 밀봉부(제1 밀봉부)
312 : 폭 방향 외측의 밀봉부(제2 밀봉부)의 상류측 부분
313 : 폭 방향 외측의 밀봉부(제2 밀봉부)의 하류측 부분
4, 42 내지 46 : 투과측 유로재
5 : 봉투상 막
51 : 분리막 리프
6 : 집수관
7 : 공급수(원 유체)
8 : 투과수
9 : 농축수
10 : 접착 지지체
11 : 기재
12 : 다공성 지지층
13 : 분리 기능층
15 : 투과측 유
17 : 공급측의 면
18 : 투과측의 면
19 : 시트
20 내지 25 : 돌기물
47: 시트 유로재
Claims (13)
- 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막 본체와, 상기 분리막 본체의 상기 투과측의 면에 고착하는 투과측 유로재를 구비하는 분리막이며,
상기 투과측 유로재는 폴리프로필렌을 포함하고, 또한 하기 요건 (a) 내지 (c)를 만족하고, 상기 투과측 유로재를 구성하는 조성물에 관해서, 하기 요건 (d) 또는 (e)를 만족하는, 분리막.
(a) 연화점 온도가 60℃ 이상이다.
(b) 표준 상태에 있어서의 인장 신도가 10% 이상이다.
(c) 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력이 2㎫ 이상이다.
(d) 시차 주사 열량계(DSC)에서 측정되는 조성물의 결정화 피크 온도가 30℃ 이상이다.
(e) DSC에 의해 결정화에 기초하는 발열 피크를 확인할 수 없는 경우, 30℃에 있어서의 반결정화 시간이 10분 이하이다. - 제1항에 있어서, 상기 분리막 본체가, 기재, 상기 기재 상에 형성된 다공성 지지층 및 상기 다공성 지지층 상에 형성된 분리 기능층을 구비하는, 분리막.
- 돌기물이 시트에 고착된 시트 유로재이며, 상기 돌기물은 폴리프로필렌을 포함하고, 또한 하기 요건 (a) 내지 (c)를 만족하고, 상기 돌기물을 구성하는 조성물에 관해서, 하기 요건 (d) 또는 (e)를 만족하는, 시트 유로재.
(a) 연화점 온도가 60℃ 이상이다.
(b) 표준 상태에 있어서의 인장 신도가 10% 이상이다.
(c) 50℃ 습윤 하에 있어서의 항복점 응력이 2㎫ 이상이다.
(d) 시차 주사 열량계(DSC)에서 측정되는 조성물의 결정화 피크 온도가 30℃ 이상이다.
(e) DSC에 의해 결정화에 기초하는 발열 피크를 확인할 수 없는 경우, 30℃에 있어서의 반결정화 시간이 10분 이하이다. - 집수관과, 상기 집수관에 개구측으로부터 권회된 봉투상 막을 구비한 분리막 엘리먼트이며,
상기 봉투상 막은, 제1항에 기재된 분리막이, 투과측의 면이 서로 대향하도록 배치되고, 상기 투과측의 면의 적어도 폭 방향 양 단부의 사이가 밀봉부에 의해 밀봉되어 형성되는 것인, 분리막 엘리먼트. - 집수관과, 상기 집수관에 개구측으로부터 권회된 봉투상 막을 구비한 분리막 엘리먼트이며,
상기 봉투상 막은, 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막 본체를, 상기 투과측의 면이 제3항에 기재된 시트 유로재를 개재시켜서 서로 대향하도록 배치되고, 상기 투과측의 면의 적어도 폭 방향 양 단부의 사이가 밀봉부에 의해 밀봉되어 형성되는 것인, 분리막 엘리먼트. - 제5항에 있어서, 상기 분리막 본체가, 기재, 상기 기재 상에 형성된 다공성 지지층 및 상기 다공성 지지층 상에 형성된 분리 기능층을 구비하는, 분리막 엘리먼트.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉부가 접착제에 의해 형성되는, 분리막 엘리먼트.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉부의 투영도가 복수의 요철을 포함하고, 또한 상기 요철의 폭의 변동 계수가 10% 이하인, 분리막 엘리먼트.
- 제8항에 있어서, 상기 밀봉부의 폭이 5㎜ 이상 60㎜ 이하인, 분리막 엘리먼트.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 봉투상 막을 길이 방향에 대하여 직교하도록 2 등분할했을 때, 분할선을 대칭의 축으로 해서 비교한 상기 분리막의 폭 방향 양 단부에 설치된 상기 밀봉부의 투영 면적의 차가 15% 이하인, 분리막 엘리먼트.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 봉투상 막을 폭 방향에 대하여 직교하도록 2 등분할했을 때, 분할선을 대칭의 축으로 해서 비교한 상기 밀봉부의 투영 면적의 차가 15% 이하인, 분리막 엘리먼트.
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