KR102437204B1 - 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재, 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

생산성의 향상이 가능하고, 저렴하고 고품질인 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재, 및 그 제조 방법, 그리고 상기 투과측 유로재를 사용한 막 엘리먼트를 제공한다.
복수 열로 평행하게 형성된 볼록조부 (31) 와, 그 볼록조부 (31) 사이에 각각 복수 형성된 개구 (32) 를 갖는 수지 시트로 이루어지는 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재, 및 그 제조 방법, 그리고 상기 투과측 유로재를 사용한 막 엘리먼트.

Description

스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재, 및 그 제조 방법{PERMEATION SIDE FLOW PATH MATERIAL FOR SPIRAL MEMBRANE ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 각종 액체로부터 특정 물질 등을 분리ㆍ농축하기 위한 스파이럴형 막 엘리먼트 (이하, 「막 엘리먼트」라고 약칭하는 경우가 있다) 에 사용되는 투과측 유로재, 및 그 제조 방법, 그리고 상기 투과측 유로재를 사용한 막 엘리먼트에 관한 것이다.

최근, 수자원을 안정적으로 확보하는 것이 어려운 건조ㆍ반건조 지역의 연안부 대도시에서는 해수를 탈염하여 담수화하는 것이 시도되고 있다. 또한, 중국이나 싱가폴 등 수자원이 부족한 지역에서는 공업 배수나 가정 배수를 정화하여 재이용하는 시도가 이루어지고 있다. 또한, 최근에는, 유전 플랜트 등으로부터 나오는 유분이 섞인 탁질도가 높은 배수로부터 유분이나 염분을 제거함으로써, 이와 같은 물을 재이용하는 것과 같은 대처도 시도되고 있다. 이와 같은 수처리에는 비용이나 효율 등의 면에서 복합 반투막을 사용한 막법이 유효한 것을 알고 있다.

이와 같은 수처리 방법에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 복합 반투막 (2), 공급측 유로재 (6) 및 투과측 유로재 (3) 를 포함하는 적층체와, 그 적층체를 권회 (卷回) 한 유공 (有孔) 의 중심관 (5) 과, 공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하는 봉지부 (21) 를 구비하는 스파이럴형 막 엘리먼트가 사용되는 경우가 많다 (특허문헌 1 참조). 막 엘리먼트 (1) 를 사용할 때에는, 공급액 (7) 은 막 엘리먼트 (1) 의 일방의 단면 (端面) 측으로부터 공급되고, 공급된 공급액 (7) 은, 공급측 유로재 (6) 를 따라 중심관 (5) 의 축심 방향 (A1) 에 평행한 방향으로 흘러, 막 엘리먼트 (1) 의 타방의 단면측으로부터 농축액 (9) 으로서 배출된다. 또, 공급액 (7) 이 공급측 유로재 (6) 를 따라 흐르는 과정에서 복합 반투막 (2) 을 투과한 투과액 (8) 은, 도면 중 파선 화살표로 나타내는 바와 같이 투과측 유로재 (3) 를 따라 개구 (5a) 로부터 중심관 (5) 의 내부로 흘러들어, 이 중심관 (5) 의 단부 (端部) 로부터 배출된다.

종래, 스파이럴형 막 엘리먼트의 투과측 유로재로는, 폴리에스테르 등의 열가소성 합성 섬유의 필라멘트를 트리코 짜기한 편물을 사용하여, 에폭시 함침하여 강직화시키거나, 혹은 심재로서 고융점 폴리에스테르를, 초재로서 저융점 폴리에스테르를 사용한 필라멘트로 짠 트리코 편지를 열처리함으로써 저융점 수지를 융착시켜 강직화시키는 등을 하여 제조하고 있었다 (특허문헌 1 ∼ 2).

일본 공개특허공보 소62-57609호 일본 특허공보 평3-66008호

하지만, 상기와 같이 트리코 편지를 사용하여 투과측 유로재를 제조하려면, 필라멘트의 방사 공정, 트리코 편직 공정, 열처리 공정 등 많은 제조 공정을 필요로 하기 때문에 생산성을 높이기 어렵고, 비용 저감도 곤란하였다. 또, 섬유를 구성 재료로 하기 때문에, 투과측 유로재의 표면 조도가 커지고, 이것이 투과측 유로의 압력 손실에도 영향을 줄 것으로 생각된다.

그래서, 본 발명의 목적은, 생산성의 향상이 가능하고, 저렴하고 고품질인 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재, 및 그 제조 방법, 그리고 상기 투과측 유로재를 사용한 막 엘리먼트를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 상기 목적은, 이하와 같은 본 발명에 의해 달성할 수 있다.

즉, 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재의 제조 방법은, 장척 (長尺) 의 수지 시트를 반송하면서, 그 길이 방향을 따르는 방향으로 복수 열의 볼록조부를 형성하는 볼록조 형성 공정과, 장척의 수지 시트를 반송하면서, 그 길이 방향을 따르는 방향으로 복수 열의 개구를 복수씩 형성하는 개구 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투과측 유로재의 제조 방법에 의하면, 장척의 수지 시트를 원료로 하기 때문에, 편물을 사용하는 경우와 비교하여, 방사 공정이나 편직 공정이 불필요해지기 때문에, 비용 저감이나 생산성의 향상이 가능해진다. 또, 볼록조 형성 공정과 개구 형성 공정을 포함하기 때문에, 트리코 편물에 에폭시 함침하여 강직화한 것과 동일한 기능을 안정적으로 부여할 수 있다. 그리고, 볼록조 형성 공정에서는 길이 방향을 따르는 방향으로 복수 열의 볼록조부를 형성하기 때문에, 간이한 장치로 연속적으로 실시할 수 있다. 또, 개구 형성 공정에서도, 그 길이 방향을 따르는 방향으로 복수 열의 개구를 복수씩 형성하기 때문에, 간이한 장치로 연속적으로 실시할 수 있다. 또한, 종래보다 투과측 유로재의 유로의 표면 조도가 작아지기 때문에, 압력 손실을 낮게 억제할 수 있다. 그 결과, 생산성의 향상이 가능하고, 저렴하고 고품질인 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재의 제조 방법을 제공할 수 있다.

상기에 있어서, 상기 볼록조 형성 공정이, 상기 수지 시트의 양측에 볼록조부를 형성하는 것인 것이 바람직하다. 이와 같이 수지 시트의 양측에 볼록조부를 형성함으로써, 분리막의 표면에 접촉하는 수지 시트의 면적이 작아지기 때문에, 보다 넓은 막면을 유효하게 활용할 수 있다. 또, 양측에 홈이 형성되기 때문에, 막 엘리먼트의 제조시 (특히 막 리프의 조립시) 에, 접착 수지가 충분히 고루 퍼지도록 할 수 있어, 막 리프로부터의 리크를 방지할 수 있다.

또, 상기 수지 시트의 양측에 형성된 볼록조부가, 양측에 있어서 높이가 상이한 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 얻어지는 투과측 유로재의 높은 쪽의 볼록조부에 의해 형성되는 홈을 주로 투과수가 흐르게 되어, 전체의 압력 손실을 낮출 수 있다.

또, 상기 볼록조 형성 공정 후에, 상기 볼록조부의 단면을 보다 사각형에 가깝게 하는 사각형화 공정을 추가로 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 사각형에 가까운 형상의 볼록조부를 형성함으로써, 내압성이 높아짐과 함께, 막면의 데미지를 잘 받지 않게 된다는 효과가 얻어진다.

한편, 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재는, 복수 열로 평행하게 형성된 볼록조부와, 그 볼록조부 사이에 각각 복수 형성된 개구를 갖는 수지 시트로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재에 의하면, 복수 열로 평행하게 형성된 볼록조부와, 그 볼록조부 사이에 각각 복수 형성된 개구를 갖는 수지 시트로 이루어지기 때문에, 저렴한 원료를 사용하여, 간이한 제조 공정으로 제조할 수 있으며, 안정적인 품질의 투과측 유로재가 얻어진다. 그 결과, 생산성의 향상이 가능하고, 저렴하고 고품질인 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재를 제공할 수 있다.

상기와 동일한 이유에서, 상기 볼록조부가, 상기 수지 시트의 양측에 형성된 것인 것이 바람직하다. 또, 상기 수지 시트의 양측에 형성된 볼록조부가, 양측에 있어서 높이가 상이한 것이 바람직하다. 또한, 상기 볼록조부의 단면이 사각형인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 복합 반투막, 공급측 유로재 및 투과측 유로재를 포함하는 적층체와, 그 적층체를 권회한 유공의 중심관과, 공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하는 봉지부를 구비하는 스파이럴형 막 엘리먼트에 있어서, 상기 투과측 유로재는, 상기 중 어느 것에 기재된 투과측 유로재인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트에 의하면, 생산성의 향상이 가능하고, 저렴하고 고품질인 투과측 유로재를 사용하기 때문에, 전체적인 비용 저감이나 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재의 제조 방법의 일례를 나타내는 공정도이다.
도 3 은 본 발명의 제조 방법에 사용되는 장치의 일례를 나타내는 개략 구성 도이다.
도 4 는 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트의 일례를 나타내는 일부 절결한 사시도이다.

(투과측 유로재)

본 발명의 투과측 유로재는, 스파이럴형 막 엘리먼트에 사용되는 것이다. 스파이럴형 막 엘리먼트의 전체 구성에 대해서는, 이후에 상세히 서술하겠지만, 투과측 유로재 이외의 구성에 대해서는, 종래 공지된 것을 어느 것이나 채용할 수 있다.

본 발명의 투과측 유로재는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 복수 열로 평행하게 형성된 볼록조부 (31) 와, 그 볼록조부 (31) 사이에 각각 복수 형성된 개구 (32) 를 갖는 수지 시트로 이루어진다. 요컨대, 개구 (32) 는 수지 시트의 박육부 (33) 에 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 볼록조부 (31) 는, 수지 시트의 양측에 형성되고, 형성된 상측의 볼록조부 (31a) 와 하측의 볼록조부 (31b) 가, 양측에 있어서 높이가 상이한 예를 나타낸다.

수지 시트의 재료로는 열가소성이면 특별히 제한은 없지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 등의 폴리에스테르 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지 등의 폴리올레핀계 수지, 나일론 수지 등의 폴리아미드 수지 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 본 발명에서는, 볼록조부 (31) 와 박육부 (33) 가 동일한 재료로 일체로 성형되어 있다.

투과측 유로재 (3) 의 전체 두께는, 볼록조부 (31) 의 총 두께와 박육부 (33) 의 두께에 의해 결정되지만, 충분한 강도와 투과측 유로를 확보하면서, 막 엘리먼트에 권회하였을 때의 막 면적을 확보하는 관점에서, 0.1 ∼ 1 ㎜ 인 것이 바람직하고, 0.2 ∼ 0.4 ㎜ 가 보다 바람직하다. 박육부 (33) 의 두께는, 투과측 유로를 확보하면서, 충분한 강도를 얻는 관점에서, 0.01 ∼ 0.1 ㎜ 가 바람직하고, 0.02 ∼ 0.05 ㎜ 가 보다 바람직하다.

볼록조부 (31) 가, 수지 시트의 양측에 형성되는 경우의 높이의 비율은, 투과측 유로 전체의 압력 손실을 낮추는 관점에서, 높은 쪽의 볼록조부 (31a) 의 높이가, 낮은 쪽의 볼록조부 (31b) 의 높이의 1.5 ∼ 10 배가 바람직하고, 2 ∼ 5 배가 보다 바람직하다.

볼록조부 (31) 사이에는 홈이 형성되는데, 그 홈의 폭 (상면부에 있어서의 폭) 은, 투과측 유로를 충분히 확보하면서, 막의 변형에 의한 성능의 저하를 억제하는 관점에서, 0.08 ∼ 0.6 ㎜ 가 바람직하고, 0.1 ∼ 0.45 ㎜ 가 보다 바람직하다.

볼록조부 (31) 의 상면에 있어서의 폭은, 막면의 보호의 관점에서, 0.1 ∼ 0.6 ㎜ 가 바람직하고, 0.15 ∼ 0.4 ㎜ 가 보다 바람직하다. 볼록조부 (31) 의 단면 형상으로는, 정방형, 장방형 등의 사각형 외에 사다리꼴 등이 바람직하고, 특히 단면 형상이 사각형인 경우가 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 사각형 등의 단면 형상에는, 모서리부가 모따기된 것도 포함된다.

박육부 (33) 에 형성되는 개구 (32) 의 형상은, 원형 이외에도, 타원이나 긴 구멍, 사각형 구멍이어도 가능하지만, 가공성과 강도의 관점에서, 원형 또는 대략 원형이 바람직하다.

박육부 (33) 에 형성되는 개구 (32) 의 직경 또는 폭 방향의 길이는, 홈 폭과 거의 동일하지만, 개구 (32) 의 형상에 따라 홈을 따르는 방향의 길이를 조정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 긴 구멍 등의 경우, 폭 방향의 길이의 1.1 ∼ 5 배로 하는 것도 가능하다. 또, 박육부 (33) 에 있어서의 개구 (32) 의 개구율로는, 강도와 조립시에 접착 수지를 널리 퍼지게 하기 쉽게 하는 관점에서 25 ∼ 75 ％ 가 바람직하다.

볼록조부 (31) 사이에 형성되는 개구 (32) 의 형성 위치는, 규칙적인 것이 가공성의 관점에서 바람직하고, 등피치로 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 또, 각 열에 있어서의 개구 (32) 의 형성 위치는 동일해도 되고 상이해도 된다.

개구 (32) 의 입체 형상은, 동일한 횡단면 형상이어도 되지만, 일방의 방향으로 확대 또는 축소되어 있어도 된다.

본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재는, 이하에서 설명하는 본 발명의 제조 방법에 의해 바람직하게 제조할 수 있다.

(투과측 유로재의 제조 방법)

본 발명의 제조 방법은, 도 2 ∼ 도 3 에 나타내는 바와 같이, 장척의 수지 시트 (30) 를 반송하면서, 그 길이 방향을 따르는 방향으로 복수 열의 볼록조부 (31) 를 형성하는 볼록조 형성 공정과, 장척의 수지 시트를 반송하면서, 그 길이 방향을 따르는 방향으로 복수 열의 개구 (32) 를 복수씩 형성하는 개구 형성 공정을 포함하는 것이다. 본 실시형태에서는, 볼록조 형성 공정 후에 개구 형성 공정을 실시하는 예를 나타내는데, 양자의 순서는 반대여도 된다.

볼록조 형성 공정에서는, 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이, 복수 열의 볼록조부 (31) 를 형성하는데, 그 방법으로는, 열가소성의 수지 시트 (30) 를 롤로부터 풀어내어 반송하면서, 가열 가압하여 소정의 형상으로 성형하는 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 둘레 방향에 복수의 홈을 형성한 엠보스 롤 (35) 과, 평활한 가열 롤 (36) 을 사용하여, 양자 사이를 연속적으로 통과시키는 엠보싱 가공에 의해 볼록조 형성 공정을 실시할 수 있다. 그 때의 가열 가압의 조건은, 수지 시트 (30) 의 재질이나 가공 속도에 따라 적절히 설정된다. 또, 엠보스 롤을 사용하는 대신에, 평면인 형 (型) 에 평행한 복수의 홈을 형성한 프레스 장치를 사용하여, 축차적으로 압축 성형 가공을 행함으로써 실시하는 것도 가능하다.

형성되는 볼록조부 (31) 의 형상은, 가공성의 관점에서, 사다리꼴, 삼각형 등과 같이 하측이 넓어지는 형상이 바람직하다. 또, 그 높이는 최종적인 볼록조부 (31) 의 높이보다 높게 형성하는 것이, 가공성의 관점에서 바람직하다.

본 실시형태에서는, 최초로 수지 시트 (30) 의 일방의 면에 볼록조부 (31) 를 형성하고, 이후의 공정에서 타방의 면에도 볼록조부 (31) 를 형성하는데, 1 회의 볼록조 형성 공정으로 이것을 실시하는 것도 가능하다. 그 경우, 대향하는 엠보스 롤을 사용하여 롤을 가열하면서 엠보싱 가공을 실시하면 된다. 단, 본 실시형태와 같이, 2 회로 나누어 실시함으로써, 천공 가공 후에 버 제거가 필요한 경우, 가공이 용이해진다는 효과가 얻어진다.

개구 형성 공정에서는, 도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 복수 열의 개구 (32) 가 복수씩 형성되는데, 그 방법으로는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사 장치 (37) 를 사용한 방법을 들 수 있다. 또, 프레스 등에 의한 타발 (打拔) 가공, 예리한 무늬의 엠보스 롤과 탄성 롤의 조합에 의한 천공 가공을 실시하는 것도 가능하다.

이어서, 본 실시형태에서는, 도 2(C) 에 나타내는 바와 같이, 캘린더 가공 등에 의해, 박육부 (33) 를 더욱 얇게 함으로써, 하측의 볼록조부 (31b) 를 형성한다. 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 둘레 방향에 복수의 홈을 형성한 엠보스 롤 (35) 과, 상측의 볼록조부 (31a) 를 수용하는 복수의 홈을 형성한 가열 롤 (38) 을 사용하여, 양자 사이를 연속적으로 통과시키는 엠보싱 가공에 의해 하측의 볼록조부 (31b) 를 형성할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 도 2(D) 에 나타내는 바와 같이, 양측의 볼록조부 (31a, 31b) 를 약간 편평화시킴과 함께, 소정의 두께가 되도록 두께의 조정을 실시한다. 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 둘레 방향에 복수의 홈을 형성한 2 개의 엠보스 롤 (35) 을 사용하여, 이것을 가열하면서, 양자 사이를 연속적으로 통과시키는 엠보싱 가공에 의해, 양측의 볼록조부 (31a, 31b) 를 약간 편평화시킬 수 있다. 또, 평활한 가열 롤끼리의 사이를 통과시킴으로써, 볼록조부 (31a, 31b) 의 편평화와 두께 조정을 실시하는 것이 가능하다.

그 후, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제조 후의 제품을 롤에 권취하도록 하는 것이, 생산성 면에서 바람직하다. 또, 롤에 권취하지 않고, 장척품의 재단을 실시하여, 소정의 형상을 갖는 투과측 유로재를 연속적으로 제조해도 된다. 또한, 수지 시트의 제조 공정에, 본 발명의 제조 공정을 연속시킴으로써, 일관 제조 라인으로 할 수도 있다.

(스파이럴형 막 엘리먼트)

본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 복합 반투막 (2), 공급측 유로재 (6) 및 투과측 유로재 (3) 를 포함하는 적층체와, 그 적층체를 권회한 유공의 중심관 (5) 과, 공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하는 봉지부 (21) 를 구비하고 있으며, 본 발명의 투과측 유로재 (3) 를 사용하는 것이 특징이다. 본 실시형태에서는, 복합 반투막 (2), 공급측 유로재 (6) 및 투과측 유로재 (3) 를 포함하는 복수의 분리막 유닛이, 중심관 (5) 의 둘레에 둘러 감겨져 있는 권회체 (R) 의 예를 나타낸다.

공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하기 위한 봉지부 (21) 는, 예를 들어, 투과측 유로재 (3) 의 양면에 복합 반투막 (2) 을 중첩하여 3 변을 접착시킴으로써 봉투상 막 (4) (주머니상 막) 을 형성하는 경우, 외주측 끝변의 봉지부 (21) 와 상류측 끝변 및 하류측 끝변에 봉지부 (21) 가 형성된다. 또, 상류측 끝변 및 하류측 끝변의 내주측 단부와 중심관 (5) 사이에도 봉지부 (21) 를 형성하는 것이 바람직하다.

봉투상 막 (4) 은, 그 개구부를 중심관 (5) 에 장착하고, 네트상 (망상) 의 공급측 유로재 (6) 와 함께 중심관 (5) 의 외주면에 스파이럴상으로 권회함으로써 권회체 (R) 가 형성된다. 이 권회체 (R) 의 상류측에는, 예를 들어, 시일 캐리어 등의 상류측 단부재 (10) 가 형성되고, 하류측에는, 필요에 따라 텔레스코프 방지재 등의 하류측 단부재 (20) 가 형성된다.

상기 막 엘리먼트 (1) 를 사용할 때에는, 공급액 (7) 은 막 엘리먼트 (1) 의 일방의 단면측으로부터 공급된다. 공급된 공급액 (7) 은, 공급측 유로재 (6) 를 따라 중심관 (5) 의 축심 방향 (A1) 에 평행한 방향으로 흘러, 막 엘리먼트 (1) 의 타방의 단면측으로부터 농축액 (9) 으로서 배출된다. 또, 공급액 (7) 이 공급측 유로재 (6) 를 따라 흐르는 과정에서 복합 반투막 (2) 을 투과한 투과액 (8) 은, 도면 중 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 투과측 유로재 (3) 를 따라 개공 (5a) 으로부터 중심관 (5) 의 내부로 흘러들어, 이 중심관 (5) 의 단부로부터 배출된다.

공급측 유로재 (6) 는 일반적으로, 막면에 유체를 골고루 공급하기 위한 간극을 확보하는 역할을 갖는다. 이와 같은 공급측 유로재 (6) 는, 예를 들어 네트, 편물, 요철 가공 시트 등을 사용할 수 있으며, 최대 두께가 0.1 ∼ 3 ㎜ 정도인 것을 적절히 필요에 따라 사용할 수 있다. 이와 같은 공급측 유로재 (6) 에서는, 압력 손실이 낮은 편이 바람직하고, 또한 적당한 난류 효과를 발생시키는 것이 바람직하다. 또, 유로재는 분리막의 양면에 설치하는데, 공급액측에는 공급측 유로재 (6), 투과액측에는 투과측 유로재 (3) 로서, 상이한 유로재를 사용하는 것이 일반적이다. 공급측 유로재 (6) 에서는 눈이 성기고 두꺼운 네트상의 유로재를 사용하는 한편, 투과측 유로재 (3) 에서는 눈이 촘촘한 직물이나 편물의 유로재를 사용한다.

상기 공급측 유로재 (6) 는, 해수 담수화나 배수 처리 등의 용도에 있어서, RO 막이나 NF 막을 사용하는 경우에, 상기의 절반으로 접은 복합 반투막의 내면측에 형성된다. 공급측 유로재 (6) 의 구조는, 일반적으로 선상물을 격자상으로 배열한 망목 구조인 것을 바람직하게 이용할 수 있다.

구성하는 재료로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등이 사용된다. 이들 수지는 살균제나 항균제를 함유하고 있어도 된다. 이 공급측 유로재 (6) 의 두께는, 일반적으로 0.2 ∼ 2.0 ㎜ 이고, 0.5 ∼ 1.0 ㎜ 가 바람직하다. 두께가 지나치게 두꺼우면 엘리먼트에 수용할 수 있는 막의 양과 함께 투과량이 줄어들어 버리고, 반대로 지나치게 얇으면 오염 물질이 부착되어, 막하기 쉬워지기 때문에, 투과 성능의 열화가 일어나기 쉬워진다.

특히 본 발명에서는, 0.6 ∼ 0.9 ㎜ 의 공급측 유로재 (6) 와 조합함으로써, 오염 물질이 퇴적되기 어려워짐과 함께, 바이오파울링도 일어나기 어려워지기 때문에, 연속 사용시에도 Flux 의 저하를 억제할 수 있다.

중심관 (12) 은, 관의 주위에 개공 (12a) 을 갖는 것이면 되어, 종래의 것을 어느 것이나 사용할 수 있다. 일반적으로 해수 담수화나 배수 처리 등에서 사용하는 경우에는, 복합 반투막 (2) 을 거친 투과수가 벽면의 구멍으로부터 중심관 (12) 중으로 침입하여, 투과수 유로를 형성한다. 중심관 (12) 의 길이는 엘리먼트의 축 방향 길이보다 긴 것이 일반적이지만, 복수로 분할하는 등 연결 구조의 중심관 (12) 을 사용해도 된다. 중심관 (12) 을 구성하는 재료로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 사용된다.

본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 수지 봉지 후의 권회체 (R) 를, 축심 방향 (A1) 의 길이를 조정하기 위해, 양 단부의 트리밍 등을 실시해도 된다. 또한, 변형 (텔레스코프 등) 을 방지하기 위한 유공의 단부재나, 시일재, 보강재, 외장재 등을 필요에 따라 형성할 수 있다.

복합 반투막으로는, 다공성 지지체의 표면에 분리 기능층을 갖는 것이 바람직하고, 다공성 지지체로는, 부직포에 폴리머 다공질층을 형성한 것이 바람직하다. 이와 같은 복합 반투막은, 그 여과 성능이나 처리 방법에 따라 RO (역침투) 막, NF (나노 여과) 막, FO (정침투) 막이라고 불리며, 초순수 제조나, 해수 담수화, 함수의 탈염 처리, 배수의 재이용 처리 등에 사용할 수 있다.

분리 기능층으로는, 폴리아미드계, 셀룰로오스계, 폴리에테르계, 실리콘계 등의 분리 기능층을 들 수 있지만, 폴리아미드계의 분리 기능층을 갖는 것이 바람직하다. 폴리아미드계의 분리 기능층으로는, 일반적으로, 시인할 수 있는 구멍이 없는 균질막으로서, 원하는 이온 분리능을 갖는다. 이 분리 기능층으로는 상기 폴리머 다공질층으로부터 잘 박리되지 않는 폴리아미드계 박막이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 다관능 아민 성분과 다관능 산할라이드 성분을 다공성 지지막 상에서 계면 중합시켜 이루어지는 폴리아미드계 분리 기능층이 잘 알려져 있다.

이와 같은 폴리아미드계 분리 기능층은 주름상의 미세 구조를 갖는 것이 알려져 있으며, 이 층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.05 ∼ 2 ㎛ 정도이고, 바람직하게는 0.1 ∼ 1 ㎛ 이다. 이 층이 지나치게 얇으면 막면 결함이 발생하기 쉬워지고, 지나치게 두꺼우면 투과 성능이 악화되는 것이 알려져 있다.

상기 폴리아미드계 분리 기능층을 폴리머 다공질층의 표면에 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않아, 모든 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 계면 중합법, 상 분리법, 박막 도포법 등의 방법을 들 수 있는데, 본 발명에서는 특히 계면 중합법이 바람직하게 사용된다. 계면 중합법은 예를 들어, 상기 폴리머 다공질층 상을 다관능 아민 성분 함유 아민 수용액으로 피복한 후, 이 아민 수용액 피복면에 다관능 산할라이드 성분을 함유하는 유기 용액을 접촉시킴으로써 계면 중합이 발생하여, 스킨층을 형성하는 방법이다.

부직포층으로는, 상기 복합 반투막의 분리 성능 및 투과 성능을 유지하면서, 적당한 기계 강도를 부여하는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니며, 시판되는 부직포를 사용할 수 있다. 이 재료로는 예를 들어, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 셀룰로오스 등으로 이루어지는 것이 사용되고, 복수의 소재를 혼합한 것도 사용할 수 있다. 특히 성형성 및 비용 면에서는, 폴리에스테르를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 적절히 장섬유 부직포나 단섬유 부직포를 사용할 수 있지만, 핀홀 결함의 원인이 되는 미세한 보풀이 일어나는 것이나 막면의 균일성의 면에서, 장섬유 부직포를 바람직하게 사용할 수 있다. 또, 이 때의 상기 부직포층 단체 (單體) 의 통기도로는, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 0.5 ∼ 10 ㎤/㎠ㆍs 정도인 것을 사용할 수 있으며, 1 ∼ 5 ㎤/㎠ㆍs 정도인 것이 바람직하게 사용된다.

상기 폴리머 다공질층으로는, 상기 폴리아미드계 분리 기능층을 형성할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로, 0.01 ∼ 0.4 ㎛ 정도의 구멍 직경을 갖는 미다공층이다. 상기 미다공층의 형성 재료는, 예를 들어, 폴리술폰, 폴리에테르술폰으로 예시되는 폴리아릴에테르술폰, 폴리이미드, 폴리불화비닐리덴 등 여러 가지의 것을 들 수 있다. 특히 화학적, 기계적, 열적으로 안정적이라는 점에서, 폴리술폰, 폴리아릴에테르술폰을 사용한 폴리머 다공질층을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 폴리머 다공질층의 폴리머가 폴리술폰인 경우의 제조 방법에 대하여 예시한다. 폴리머 다공질층은, 일반적으로 습식법 또는 건습식법이라고 불리는 방법에 의해 제조할 수 있다. 먼저, 폴리술폰과 용매 및 각종 첨가제를 용해한 용액 준비 공정과, 상기 용액으로 부직포 상을 피복하는 피복 공정과, 이 용액 중의 용매를 증발시켜 마이크로상 분리를 일으키는 건조 공정과, 수욕 등의 응고욕에 침지시킴으로써 고정화하는 고정화 공정을 거쳐, 부직포 상의 폴리머 다공질층을 형성할 수 있다. 상기 폴리머 다공질층의 두께는, 부직포층에 함침되는 비율도 계산상, 상기 용액 농도 및 피복량을 조정함으로써 설정할 수 있다.

(다른 실시형태)

(1) 전술한 실시형태에서는, 단면 형상이 사각형인 볼록조부 (31) 를 형성하는 예를 나타냈지만, 도 4(A) 에 나타내는 바와 같이, 단면 형상이 사다리꼴인 볼록조부 (31) 를 형성하는 것도 가능하다. 그 경우, 보다 간이한 공정으로 본 발명의 투과측 유로재를 제조하는 것이 가능하다. 또, 동일한 강도이면서, 분리막과의 접촉 면적을 저감시킬 수 있다.

(2) 전술한 실시형태에서는, 길이 방향으로 끊기지 않고 연속하는 볼록조부 (31) 를 형성하는 예를 나타냈지만, 도 4(B) 또는 도 4(C) 에 나타내는 바와 같이, 길이 방향에 횡단홈 (34) 이 형성된 볼록조부 (31) 를 형성하는 것도 가능하다. 이와 같은 횡단홈 (34) 은, 엠보스 롤에 대해 횡단홈 (34) 에 대응하는 볼록부를 형성하는 것이 가능하다. 이와 같이 횡단홈 (34) 을 형성하는 경우, 볼록조부 (31) 끼리 사이의 홈을 흐르는 투과액의 유속을 균일화할 수 있어, 토탈의 압력 손실을 보다 저감시킬 수 있게 된다. 또, 권회체를 둘러 감을 때, 투과측 유로재의 굽힘 강성이 작아지기 때문에, 감아올리는 작업이 용이해진다. 특히, 도 4(C) 에 나타내는 예에서는, 횡단홈 (34) 의 형성 피치 (즉, 홈의 간격) 가 보다 좁기 때문에, 권회시에 보다 균일한 곡률 반경에서 투과측 유로재를 구부릴 수 있다.

2 : 복합 반투막
3 : 투과측 유로재
5 : 중심관
6 : 공급측 유로재
21 : 봉지부
31 : 볼록조부
31a : 볼록조부 (상측)
31b : 볼록조부 (하측)
32 : 개구

Claims (9)

1. 복수 열로 평행하게 형성된 볼록조부와, 그 볼록조부 사이에 각각 복수 형성된 개구를 갖는 수지 시트로 이루어지는 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재의 제조 방법으로서,
   장척의 수지 시트를 반송하면서, 그 길이 방향을 따르는 방향으로 복수 열의 볼록조부를 형성하는 볼록조 형성 공정과,
   장척의 수지 시트를 반송하면서, 그 길이 방향을 따르는 방향으로 복수 열의 개구를 복수씩 형성하는 개구 형성 공정을 포함하는 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 볼록조 형성 공정이, 상기 수지 시트의 양측에 볼록조부를 형성하는 것인 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 수지 시트의 양측에 형성된 볼록조부가, 양측에 있어서 높이가 상이한 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재의 제조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 볼록조 형성 공정 후에, 상기 볼록조부의 단면을 보다 사각형에 가깝게 하는 사각형화 공정을 추가로 갖는 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재의 제조 방법.
5. 복수 열로 평행하게 형성된 볼록조부와,
   그 볼록조부 사이에 각각 복수 형성된 개구를 갖는 수지 시트로 이루어지는 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 볼록조부가, 상기 수지 시트의 양측에 형성된 것인 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 수지 시트의 양측에 형성된 볼록조부가, 양측에 있어서 높이가 상이한 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 볼록조부의 단면이 사각형인 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재.
9. 복합 반투막, 공급측 유로재 및 투과측 유로재를 포함하는 적층체와, 그 적층체를 권회한 유공의 중심관과, 공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하는 봉지부를 구비하는 스파이럴형 막 엘리먼트에 있어서,
   상기 투과측 유로재는, 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 스파이럴형 막 엘리먼트용 투과측 유로재인 것을 특징으로 하는 스파이럴형 막 엘리먼트.

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