KR20150035802A - 분리막 및 분리막 엘리먼트 - Google Patents

Abstract

본 발명에 있어서, 분리막(31)은 공급측 면(17)과 투과측 면(18)을 구비한 적어도 기재(11) 및 분리 기능층(13)을 갖는 분리막 본체와, 상기 분리막 본체와는 상이한 조성을 갖고, 상기 기재(11)의 두께 방향에 있어서 상기 분리 기능층(13)과는 반대측에 접합된 유로재(40)를 구비하는 분리막에 있어서, 상기 유로재는 2 이상의 층을 포함한다. 장기간에 걸쳐 고압 조건 하에서 반복 운전을 실시했을 때의 안정 성능에 유효한 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제공한다.

Description

분리막 및 분리막 엘리먼트{SEPARATION MEMBRANE AND SEPARATION MEMBRANE ELEMENT}

본 발명은 액체, 기체 등의 유체에 포함되는 성분을 분리하기 위하여 사용되는 분리막 엘리먼트에 관한 것이다.

액체, 기체 등의 유체에 포함되는 성분을 분리하기 위해서, 여러가지 방법이 제안되어 있다. 예를 들어, 해수 또는 간수 등에 포함되는 이온성 물질을 제거하기 위한 기술에 있어서는, 최근 들어 에너지 절약 및 자원 절약을 위한 프로세스로서 분리막 엘리먼트에 의한 분리법의 이용이 확대하고 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. 이 막은, 예를 들어 해수, 간수 또는 유해물을 포함한 물로부터의 음료수의 제조, 공업용 초순수의 제조, 폐수 처리 또는 유가물의 회수 등에 사용되고 있고, 목적으로 하는 분리 성분 및 분리 성능에 의해 구분지어 사용되고 있다.

분리막 엘리먼트는 분리막의 한쪽 면에 원 유체를 공급하고, 다른 쪽 면으로부터 투과 유체를 얻는다는 점에서는 공통된다. 분리막 엘리먼트는 묶인 다수의 분리막을 구비함으로써 큰 막 면적을 확보하고 있어, 단위 엘리먼트당 많은 투과 유체를 얻을 수 있도록 구성되어 있다. 분리막 엘리먼트로서는, 용도나 목적에 맞춰, 스파이럴형, 중공사형, 플레이트·앤드·프레임형, 회전 평막형, 평막 집적형 등의 각종 엘리먼트가 사용되고 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 주위에 감는다. 스파이럴형 분리막 엘리먼트는 원 유체에 압력을 부여하여, 투과 유체를 많이 취출할 수 있으므로, 널리 사용되고 있다.

최근 들어, 분리막 엘리먼트에 조수(造水) 비용의 저감에 대한 고조 때문에, 분리막 엘리먼트의 저비용화의 요구가 높아지고 있고, 분리막, 각 유로 부재, 분리막 엘리먼트 부재의 개량에 의한 저비용화가 제안되어 있고, 예를 들어 특허문헌 1 및 2에서는, 스파이럴형 분리막 엘리먼트에 있어서, 평막의 표면 또는 이면에, 도트 또는 스트라이프 형상으로 이루어지는 유로재가 형성되어 있다.

WO2011-152484호 공보 일본 특허 공개 제2012-40487호 공보

특허문헌 1 및 2에 개시된 기술에 있어서, 장기간에 걸친 반복 운전이 이루어질 때의 안정 성능은 반드시 충분하지는 않았다.

따라서, 고효율이면서 안정된 투과측 유로를 형성함과 동시에, 장기간에 걸친 반복 운전 및 고압 조건 하에서의 운전에 있어서도, 안정된 성능을 발휘하는 분리막 엘리먼트의 제공을 본 발명의 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 분리막은 다음 구성을 갖는다. 즉,

공급측 면과 투과측 면을 갖는 분리막 본체와, 분리막 본체의 투과측 면에 고착되는 유로재를 구비하는 분리막이며, 상기 유로재는 2개 이상의 층을 포함하는 분리막이다.

또한, 본 발명의 분리막 엘리먼트는 다음 구성을 갖는다. 즉,

상기 분리막을 포함하는 분리막 엘리먼트이다.

본 발명의 분리막은, 상기 유로재에 있어서 층간이 접합되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 분리막은, 상기 분리막 본체에 1N/m 이상의 접착력으로 고착되는 것이 바람직하다.

본 발명의 분리막은, 상기 분리막 본체에 접착되는 접착층과, 상기 접착층에 적층된 고탄성층을 갖고, 상기 고탄성층의 압축 탄성률은 0.1㎬ 이상 5.0㎬ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 분리막은, 상기 유로재가 열가소성 수지로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 분리막은, 상기 분리막은 기재, 상기 기재 상에 형성된 다공성 지지층 및 상기 다공성 지지층 상에 형성된 분리 기능층을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 분리막은, 상기 기재가 장섬유 부직포인 것이 바람직하다.

상기 분리막은 스파이럴형 분리막 엘리먼트에 바람직하게 적용된다.

본 발명에 따르면, 고효율 또한 안정된 투과측 유로를 형성함과 동시에, 반복 운전 및 고압 조건 하에서의 운전에 있어서도, 안정된 성능을 나타내는 분리막 엘리먼트를 얻을 수 있다.

도 1은 분리막 엘리먼트의 개요를 도시하는 일부 전개 사시도이다.
도 2는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 3은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 다른 예를 도시하는 단면도이다.
도 4는 분리막 본체의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 5는 분리막 본체의 다른 예를 도시하는 단면도이다.
도 6은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 7은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 8은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 9는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 10은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 11은 도 6의 분리막 A-A 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 12는 도 8의 분리막 A-A 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 13은 도 9의 분리막 A-A 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 14는 투과측 유로재의 다른 형태를 도시하는 단면도이다.
도 15는 투과측 유로재의 또한 다른 형태를 도시하는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.

〔1. 분리막 엘리먼트〕

도 1에 도시하는 바와 같이, 분리막 엘리먼트(1)는, 집수관(6)과, 집수관(6)의 주위에 권회된 분리막(3)을 구비한다. 또한, 분리막 엘리먼트는 공급측 유로재(2) 및 단부판 등의 부재를 더 구비한다.

분리막(3)은 분리막 본체(30)와, 분리막 본체(30)의 투과측 면에 배치된 투과측 유로재(4)를 구비한다.

분리막(3)은 투과측 면을 내측을 향하게 한 직사각형상의 봉투상막(5)을 형성한다. 봉투상막(5)은 투과수가 집수관(6)에 흐르도록, 그의 한 변에 있어서만 개구되고, 다른 세 변에 있어서는 밀봉된다. 투과수는 이 봉투상막에 의해 공급수로부터 격리된다.

공급측 유로재(2)는, 봉투상막(5) 사이, 즉 분리막의 공급측 면 사이에 배치된다. 공급측 유로재(2) 및 복수의 봉투상막(5)은, 겹친 상태에서, 집수관(6)의 주위에 감긴다.

분리막 엘리먼트(1)의 길이 방향에 있어서의 일단으부로부터 공급된 원수(도면 중에 「공급수(7)」라고 나타냄)는, 공급측 유로재(2)에 의해 형성된 유로를 통과하여, 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 통과하여 집수관(6)에 흘러들어간다. 이렇게 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 1에 도시하는 분리막 엘리먼트(1)는, 집수관과, 집수관 주위에 권회된 분리막을 구비하는 스파이럴형 분리막 엘리먼트의 구성 일례이며, 본 발명은 이 형태로 한정되는 것은 아니다.

〔2. 분리막〕

상술한 분리막 엘리먼트에 사용되는 분리막(3)으로서는, 이하에 설명하는 각종 형태의 분리막을 적용할 수 있다. 도면을 참조하면서 각 형태에 대하여 설명하겠지만, 이하에 있어서, 다른 도면을 참조하여 설명한 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략하는 경우가 있다.

(2-1) 개요

분리막이란, 분리막 표면에 공급되는 유체 중의 성분을 분리하고, 분리막을 투과한 투과 유체를 얻을 수 있는 막이다. 분리막은 분리막 본체와, 분리막 본체 상에 배치된 유로재를 구비한다.

이러한 분리막의 일례를 도 2에 도시한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 분리막(31)은 분리막 본체(301)와 투과측 유로재(40)를 구비한다. 분리막 본체(301)는 공급측 면(17)과 투과측 면(18)을 구비하고 있다.

본원에 있어서, 분리막 본체의 「공급측 면」이란, 분리막 본체의 2개의 면 중, 원 유체가 공급되는 측의 표면을 의미한다. 「투과측 면」이란, 그 반대측 면을 의미한다. 분리막 본체가 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 기재(11, 15) 및 분리 기능층(13, 16)을 구비하는 경우에는, 일반적으로 분리 기능층측 면이 공급측 면이며 기재측 면이 투과측 면이다.

(2-2) 분리막 본체

<개요>

분리막 본체(30)로서는, 사용 방법, 목적 등에 따른 분리 성능을 갖는 막이 사용된다. 분리막 본체(30)는, 단층일 수도, 기재 및 분리 기능층을 구비하는 복합막일 수도 있다.

도 4 및 도 5에 복합막의 예를 도시한다. 도 4에 도시하는 분리막 본체(301)는 기재(11), 다공성 지지층(12) 및 분리 기능층(13)을 구비한다. 한편, 도 5에 도시하는 분리막 본체(302)는 기재(15) 및 분리 기능층(16)의 2개의 층으로 이루어진다. 이하에, 각 층에 대하여 설명한다.

<분리 기능층>

분리 기능층의 두께는 구체적인 수치로 한정되지 않지만, 분리 성능과 투과 성능의 점에서 5 내지 3,000㎚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 초박 절편을 제조하고, 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㎚ 간격에서 측정하고, 주름의 수를 20개 측정하고, 그 평균으로부터 구할 수 있다.

분리 기능층은 분리 기능 및 지지 기능의 양쪽을 갖는 층일 수도 있고, 분리 기능만을 구비하고 있을 수도 있다. 또한, 「분리 기능층」이란, 적어도 분리 기능을 구비하는 층을 가리킨다.

분리 기능층이 분리 기능 및 지지 기능의 양쪽을 갖는 경우(예를 들어 도 5의 형태), 분리 기능층으로서는, 셀룰로오스, 폴리불화비닐리덴, 폴리에테르술폰 또는 폴리술폰을 주성분으로서 함유하는 층이 바람직하게 적용된다.

또한, 본원에 있어서, 「X가 Y를 주성분으로서 함유한다」라는 것은, X에 있어서의 Y의 함유율이 50질량％ 이상, 70질량％ 이상, 80질량％ 이상, 90질량％ 이상, 또는 95질량％ 이상인 것을 의미한다. 또한, Y에 해당하는 복수의 성분이 존재하는 경우에는, 그들 복수 성분의 합계량이 상술한 범위를 만족하면 된다.

한편, 분리 기능층이 다공성 지지층과는 다른 층으로서 형성되는 경우(예를 들어 도 4의 형태), 구멍 직경 제어가 용이하고, 또한 내구성이 우수하다는 점에서, 다공성 지지층을 구성하는 재료로서, 가교 고분자가 바람직하게 사용된다. 특히, 원 유체 중의 성분의 분리 성능이 우수하다는 점에서, 다관능 아민과 다관능 산할로겐화물을 중축합시켜 이루어지는 폴리아미드 분리 기능층, 유기 무기 하이브리드 기능층 등이 적절하게 사용된다. 이 분리 기능층은 다공성 지지층 상에서 단량체를 중축합함으로써 형성할 수 있다.

예를 들어, 분리 기능층은 폴리아미드를 주성분으로서 함유할 수 있다. 이러한 막은, 공지된 방법에 의해, 다관능 아민과 다관능 산할로겐화물을 계면 중축합함으로써 형성된다. 예를 들어, 다공성 지지층에 다관능 아민 수용액을 도포하고, 여분의 아민 수용액을 에어나이프 등으로 제거하고, 그 후 다관능 산할로겐화물을 함유하는 유기 용매 용액을 도포함으로써, 폴리아미드 분리 기능층이 얻어진다.

또한, 분리 기능층은 Si 원소 등을 갖는 유기-무기 하이브리드 구조를 가질 수도 있다. 유기 무기 하이브리드 구조를 갖는 분리 기능층은, 예를 들어 이하의 화합물(A), (B)를 함유할 수 있다.

(A) 에틸렌성 불포화기를 갖는 반응성기 및 가수분해성기가 규소 원자에 직접 결합된 규소 화합물,

(B) 상기 화합물(A) 이외의 화합물이며 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물

구체적으로는, 분리 기능층은 화합물(A)의 가수분해성기의 축합물 및 화합물(A) 및/또는 (B)의 에틸렌성 불포화기의 중합물을 함유할 수도 있다. 즉, 분리 기능층은

·화합물(A)만이 축합 및/또는 중합됨으로써 형성된 중합물,

·화합물(B)만이 중합되어 형성된 중합물, 및

·화합물(A)과 화합물(B)과의 공중합물

중 적어도 1종의 중합물을 함유할 수 있다. 또한, 중합물에는 축합물이 포함된다. 또한, 화합물(A)과 화합물(B)과의 공중합체 중에서, 화합물(A)은 가수분해성기를 개재하여 축합되어 있을 수도 있다.

하이브리드 구조는 공지된 방법으로 형성할 수도 있다. 하이브리드 구조의 형성 방법의 일례는 다음과 같다. 화합물(A) 및 화합물(B)를 함유하는 반응액을 다공성 지지층에 도포한다. 여분의 반응액을 제거한 후, 가수분해성기를 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 쪽의 분리 기능층에 대해서도, 사용 전에 예를 들어 알코올 함유 수용액, 알칼리 수용액에 의해 막의 표면을 친수화시킬 수도 있다.

<다공성 지지층>

이하의 구성은, 분리 기능과 지지 기능이 1개의 층으로 실현되는 경우에 있어서의 분리 기능층(도 5) 및 분리 기능과 지지 기능이 별도의 층으로 실현되는 경우에 있어서의 다공성 지지층(도 4)에 적용 가능하다.

다공성 지지층에 사용되는 재료나 그 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 다공성 수지에 의해 기판 상에 형성될 수도 있다. 다공성 지지층으로서는, 폴리술폰, 아세트산 셀룰로오스, 폴리염화비닐, 에폭시 수지 또는 그들을 혼합, 적층한 것이 사용되고, 화학적, 기계적, 열적으로 안정성이 높고, 구멍 직경을 제어하기 쉬운 폴리술폰을 사용하는 것이 바람직하다.

다공성 지지층은 분리막에 기계적 강도를 부여하고, 또한 이온 등의 분자 크기가 작은 성분에 대하여 분리막과 같은 분리 성능을 갖지 않는다. 다공성 지지층이 갖는 구멍의 크기 및 구멍의 분포는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 다공성 지지층은 균일하고 미세한 구멍을 가질 수도 있고, 또는 분리 기능층이 형성되는 측의 표면으로부터 다른 한쪽 면에 걸쳐서 직경이 서서히 커지는 구멍 직경의 분포를 가질 수도 있다. 또한, 어느 경우에도, 분리 기능층이 형성되는 측의 표면에서 원자간력 현미경 또는 전자 현미경 등을 사용하여 측정된 세공의 투영 면적 원 상당 직경은, 1㎚ 이상 100㎚ 이하인 것이 바람직하다. 특히 계면 중합 반응성 및 분리 기능층의 유지성의 면에서, 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 위해서라는 등의 이유로부터, 20㎛ 이상 500㎛ 이하의 범위에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상 300㎛ 이하이다.

다공성 지지층의 형태는, 주사형 전자 현미경이나 투과형 전자 현미경, 원자간 현미경에 의해 관찰할 수 있다. 예를 들어 주사형 전자 현미경으로 관찰하는 것이라면, 기재로부터 다공성 지지층을 박리한 후, 이것을 동결할단법으로 절단하여 단면 관찰의 샘플로 한다. 이 샘플에 백금 또는 백금-팔라듐 또는 4염화르테늄, 바람직하게는 4염화르테늄을 얇게 코팅해서 3 내지 6㎸의 가속 전압으로, 고분해능 전계 방사형 주사 전자 현미경(UHR-FE-SEM)으로 관찰한다. 고분해능 전계 방사형 주사 전자 현미경은, 히타치제 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, 구멍 직경은 평균값이며, 다공성 지지층의 두께는 단면 관찰로 두께 방향과 직교하는 방향으로 20㎛ 간격으로 측정하고, 20점 측정의 평균값이다. 또한, 구멍 직경은 200개의 구멍에 대하여 측정된, 각 투영 면적 원 상당 직경의 평균값이다.

이어서, 다공성 지지층의 형성 방법에 대하여 설명한다. 다공성 지지층은 예를 들어 상기 폴리술폰의 N,N-디메틸포름아미드(이후, DMF라고 기재) 용액을, 후술하는 기재, 예를 들어 조밀하게 짠 폴리에스테르천 또는 부직포 상에 일정한 두께로 주형하고, 그것을 수중에서 습식 응고시킴으로써 제조할 수 있다.

다공성 지지층은 문헌 ["오피스·오브·세이린·워터·리서치·앤드·디벨럽먼트·프로그레스·리포트" No.359(1968)]에 기재된 방법에 따라서 형성된다. 또한, 원하는 형태를 얻기 위해서, 중합체 농도, 용매의 온도, 빈용매는 조정 가능하다.

예를 들어, 소정량의 폴리술폰을 DMF에 용해시키고, 소정 농도의 폴리술폰 수지 용액을 제조한다. 계속해서, 이 폴리술폰 수지 용액을 폴리에스테르천 또는 부직포로 이루어지는 기재 상에 대략 일정한 두께로 도포한 후, 일정 시간 공기 중에서 표면의 용매를 제거한 후, 응고액 중에서 폴리술폰을 응고시킴으로써 얻을 수 있다.

<기재>

기재로서는, 강도, 요철 형성능 및 유체 투과성의 점에서 섬유 형상 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 섬유 형상 기재로서는, 장섬유 부직포 및 단섬유 부직포 모두 바람직하게 사용할 수 있다. 특히, 장섬유 부직포는 우수한 제막성을 가지므로, 고분자 중합체의 용액을 유연했을 때, 그 용액이 과침투에 의해 뒤로 스며나오는 것, 다공성 지지층이 박리되는 것, 나아가서는 기재의 보풀일기 등에 의해 막이 불균일화되는 것, 및 핀 홀 등의 결점이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 기재가 열가소성 연속 필라멘트로 구성되는 장섬유 부직포로 이루어지는 것에 의해, 단섬유 부직포와 비교하여, 고분자 용액 유연시에 섬유의 보풀일기에 의해 일어나는 불균일화 및 막결점의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 분리막은 연속 제막될 때, 제막 방향에 대하여 장력이 걸리므로, 치수 안정성이 우수한 장섬유 부직포를 기재로서 사용하는 것이 바람직하다.

장섬유 부직포는, 성형성, 강도면에서, 다공성 지지층과는 반대측의 표층에 있어서의 섬유가 다공성 지지층측의 표층의 섬유보다도 세로 배향인 것이 바람직하다. 그러한 구조에 의하면, 강도를 유지함으로써 막 파괴 등을 방지하는 높은 효과가 실현될 뿐만 아니라, 분리막에 요철을 부여할 때의, 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 수축되는 현상이 일어난다. 특히 연속 제막에 있어서 장력이 부여되어 있지 않은 폭 방향에 있어서, 수축은 현저하다. 수축함으로써, 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 배향도와의 차가 10° 내지 90°이면, 열에 의한 폭 방향의 변화를 억제할 수도 있어 바람직하다.

여기서, 섬유 배향도란, 다공성 지지층을 구성하는 부직포 기재의 섬유 방향을 나타내는 지표이다. 구체적으로는, 섬유 배향도란, 연속 제막을 행할 때의 제막 방향, 즉 부직포 기재의 길이 방향과, 부직포 기재를 구성하는 섬유와의 사이의 각도의 평균값이다. 즉, 섬유의 길이 방향이 제막 방향과 평행하면, 섬유 배향도는 0°이다. 또한, 섬유의 길이 방향이 제막 방향과 직각이면, 즉 부직포 기재의 폭 방향과 평행하면, 그 섬유의 배향도는 90°이다. 따라서, 섬유 배향도가 0°에 가까울수록 세로 배향이며, 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 1,000배로 촬영한다. 촬영상 중에서, 각 샘플당 10개를 선택하고, 부직포의 길이 방향(세로 방향, 제막 방향)을 0°로 했을 때의 각도를 측정한다. 즉 1개의 부직포당 합계 100개의 섬유에 대해서, 각도의 측정이 행하여진다. 이렇게 하여 측정된 100개의 섬유에 대한 각도로부터 평균값을 산출한다. 얻어진 평균값의 소수점 이하 첫번째 자리를 반올림하여 얻어지는 값이 섬유 배향도이다.

기재의 두께는, 기재와 다공성 지지층과의 두께의 합계가 30 내지 300㎛의 범위 내 또는 50 내지 250㎛의 범위 내가 될 정도로 설정되는 것이 바람직하다.

(2-3) 투과측 유로재

투과측 유로재(이하, 간단히 「유로재」라고 칭하는 경우가 있음)는, 분리막 본체의 투과측 면에, 투과측 유로를 형성하도록 형성된다. 「투과측의 유로를 형성하도록 형성된다」라는 것은, 분리막이 후술하는 분리막 엘리먼트에 조립되었을 때, 분리막 본체를 투과한 투과 유체가 집수관에 도달할 수 있도록, 유로재가 형성되어 있는 것을 의미한다.

투과측 유로재는 2개 이상의 층을 포함한다. 「투과측 유로재가 2개 이상의 층을 포함한다」라는 것은, 유로재에 있어서, 적어도 2종류의 상이한 조성을 갖는 재료가 서로 겹쳐 있는 것을 가리킨다. 또한, 「다른 조성을 갖는다」라는 것은, 화학적인 조성이 상이한 것을 의미하며, 예를 들어 함유하는 성분의 적어도 일부가 상이한 것 및 함유하는 성분이 동일해도 그의 함유율이 상이한 것을 포함한다.

또한, 층간에는, 명확한 경계가 존재할 수도 있고, 존재하지 않을 수도 있다. 명확한 경계가 존재하지 않는 경우에도, 각 층의 조성이 상이한 경우에는, 「투과측 유로재가 2개 이상의 층을 포함한다」라고 하는 조건을 만족시킨다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 유로재(40)에 포함되는 층 중, 분리막 본체의 공급측 면에 가장 가까운 층(21)은, 그 위의 층(22)을 분리막 본체에 접착시키는 접착층으로서 기능한다. 이 접착층(21)에 의해, 유로재는 분리막 본체에 고착된다.

접착층은, 피착재인 기재의 요철에 함침하고, 경화하여 앵커와 같이 작용하거나(투묘 효과), 접착층의 볼록부가 피착제(기재)의 오목부로 파고 들어감으로써 탄성적인 체결력을 발휘하거나 할(파스너 효과) 수 있다.

유로재와 기재와의 접착력은 1N/m 이상인 것이 바람직하고, 10N/m 이상인 것이 더욱 바람직하다. 접착력이 이 범위에 있음으로써, 분리막 엘리먼트의 제조시 등의 분리막의 취급 시 및 장기간에 걸친 고압 조건 하에서 반복 운전 시 등, 유로재에 응력이 부하될 때, 기재와 유로재 사이에서의 박리를 억제할 수 있다.

기재와 유로재와의 사이의 접착력은 JIS Z 0237(점착 테이프·점착 시트 시험 방법) 및 JIS K 6854-3(T형 박리)에 기초하여 설정한 방법으로 측정할 수 있다. 측정 방법의 구체적인 수순에 대해서는, 실시예에서 설명한다.

또한, 접착력을 측정할 때 유로재를 기재로부터 박리하면, 기재의 일부도 유로재에 부수하여 박리되는 경우가 있다. 이와 같이 기재가 박리되었다고 해도, 그때 측정된 값은 접착력이라고 간주된다.

접착층(21)의 조성으로서는 특별히 한정되지 않지만, 접착성 및 내약품성의 면에서, 에틸렌아세트산 비닐 공중합체 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 또는 공중합 폴리올레핀; 폴리에스테르; 우레탄; 에폭시 등의 중합체 등이 바람직하다. 유로재의 형성이 용이하다는 점에서 열가소성 수지가 바람직하게 채용되지만, 열 또는 광에 의한 경화성을 갖는 중합체도 적용 가능하다. 또한, 상기 수지에 점착 부여제(점착 부여제), 천연 왁스 및 합성 왁스(점도 조정제), 및 각종 첨가제의 첨가에 의해 유로재로 되는 용융 수지의 표면 자유 에너지를 크게 함으로써, 유로재의 기재에의 접합성을 더 높일 수 있다. 수지 및 첨가제는 1종류로 또는 2종류 이상으로 이루어지는 혼합물로서 사용할 수 있다.

접착성을 실현하기 위해서, 접착층(21)을 구성하는 재료의 용융 점도는, 180℃의 조건 하에서 200 내지 3,000mPa·s의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 400 내지 1, 500mPa·s이다. 용융 점도는, 예를 들어 JIS K 6862에 기재되어 있는 방법에 따라서 측정할 수 있다. 또한, 용융 점도를 상기 범위로 하기 위한 구체적인 조성의 일례로서, 접착층을 구성하는 재료는, 수지 20 내지 95중량％, 점착 부여제 2 내지 60중량％, 왁스 2 내지 30중량％, 첨가제 5％ 이하를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 접착층을 구성하는 재료의 조성비는 이것에 한정되는 것은 아니다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 접착층(21)의 성분은, 분리막 본체 중에, 보다 구체적으로는 기재 중에 함침되어 있을 수도 있다. 분리막의 기재측, 즉 투과측에 유로재를 배치하고, 핫 멜트법 등으로 기재측에서 가열하면, 분리막의 이측으로부터 표측을 향하여 유로재의 함침이 진행된다. 함침이 진행됨에 따라서 유로재와 기재와의 접착이 강고해져, 가압 여과해도 유로재가 기재로부터 박리되기 어려워진다. 기재 중에서, 유로재의 성분이 함침되어 있는 부분을, 도 2 중에 함침부로서 참조 부호 201을 부여하여 나타내고 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 「함침」이란, 유로재가 기재 내에 스며들어 있는 상태를 가리킨다. 구체적으로는, 「함침」이란, 기재가 섬유 재료로 형성되어 있는 경우에는, 유로재가 기재의 섬유 간극에 스며들어 있는 상태를 가리킨다.

단, 분리막이, 유로재의 성분이 분리 기능층의 근방까지 함침되어 있으면, 가압 여과했을 때 함침된 유로재가 분리 기능층을 파괴한다. 그로 인해, 유로재의 성분이 기재에 함침되어 있는 경우, 기재의 두께에 대한 함침 두께 (T2)의 비율(즉 함침률)은 5％ 이상 95％ 이하의 범위인 것이 바람직하고, 10％ 이상 80％ 이하의 범위인 것이 보다 바람직하고, 20％ 이상 60％ 이하의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 함침 두께 (T2)란 유로재 최대 함침 두께 (T2)를 가리키고, 유로재 최대 함침 두께 (T2)란, 1개의 단면에 있어서, 그 유로재에 대응하는 함침부(201)의 두께 최댓값을 의미한다.

유로재의 함침 두께 (T2)는, 예를 들어 유로재를 구성하는 재료의 종류(보다 구체적으로는 수지의 종류) 및/또는 재료의 양을 변경함으로써 조정 가능하다. 또한, 유로재를 핫 멜트법에 의해 형성하는 경우에는, 처리 온도 등을 변경하는 것에 의해서도, 함침 두께 (T2)를 조정할 수 있다.

또한, 함침부(201)를 포함하는 기재를 시차 주사 열량 측정과 같은 열분석에 제공함으로써, 기재와는 별도로 유로재의 성분에 기인하는 피크가 얻어지면, 유로재의 성분이 기재에 함침되어 있는 것을 확인할 수 있다.

유로재의 기재에의 함침률은, 주사형 전자 현미경이나 투과형 전자 현미경, 원자간 현미경에 의해, 유로재가 존재하는 분리막의 단면을 관찰하여 유로재 함침 두께 (T2)와 기재 두께 (T1)을 산출할 수 있다. 예를 들어 주사형 전자 현미경으로 관찰하는 것이라면 분리막을 유로재와 함께 깊이 방향으로 절단하고, 단면을 주사형 전자 현미경으로 관찰하고, 유로재 함침 두께 (T2)와 기재 두께 (T1)을 측정한다. 그리고, 기재 중의 유로재가 가장 함침되어 있는 유로재 최대 함침 두께 (T2)와 기재 두께 (T1)의 비로부터 산출할 수 있다. 또한, 함침 두께 (T2)를 산출할 경우의 「기재 두께 (T1)」이란, 최대 함침 두께 (T2)를 측정한 부분과 동일 개소에 있어서의 기재의 두께이다. 도 2에서는, 설명의 편의상, 기재 두께 (T1)을 나타내는 화살표와 최대 함침 두께 (T2)를 나타내는 화살표는 어긋나게 그려져 있다.

접착층(21)과, 그 위에 형성된 층(22)은 접합되어 있다. 즉, 층(21)과 층(22) 사이가 접착됨으로써, 2개의 층은 일체화되어 있다. 이와 같이, 유로재에 있어서, 모든 층이 일체화되어 있는 것이 바람직하다. 전체층이 일체화됨으로써, 분리막의 권회 시나 분리막 엘리먼트의 운전 시의 유로재의 어긋남에 의한 성능 저하를 억제할 수 있다.

층(22)은 접착층(21)보다도 높은 압축 탄성률을 갖는 것이 바람직하다. 특히 층(22)의 압축 탄성률은 0.1㎬ 이상인 것이 바람직하고, 5.0㎬ 이하인 것이 바람직하다. 해수 담수화에서는 고압에 의한 운전이 행하여진다. 고압 하에서는 유로재가 압밀화되어 투과측 유로가 좁아지므로, 유동 저항이 증가하여 조수(造水)량이 저하되기 쉽다. 유로재의 압축 탄성률이 0.1㎬ 이상인 것에 의해, 이러한 조수량의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 유로재의 압축 탄성률이 극단적으로 높으면, 분리막을 감을 때 유로재가 파괴되기 쉽다. 이에 비해, 압축 탄성률이 5.0㎬ 이하인 것에 의해, 유로재의 파괴를 억제하여, 유로를 안정적으로 형성할 수 있다.

또한, 유로재의 압축 탄성률은, 유로재가 탄성 변형되는 응력 범위 내에 있어서의, 응력 변형 곡선의 직선부의 기울기로부터 구할 수 있다.

층(22)의 조성으로서는 특별히 한정되지 않지만, 유로재를 구성하는 성분으로서는 특별히 한정되지 않지만, 수지가 바람직하게 사용된다. 구체적으로는, 내약품성 면에서, 에틸렌아세트산 비닐 공중합체 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 또는 공중합 폴리올레핀 등이 바람직하다. 또한, 우레탄 수지, 에폭시 수지 등의 중합체도 적용 가능하다. 또한, 이들 수지는 단독으로 또는 2종류 이상을 포함하는 혼합물로서 사용된다. 특히, 열가소성 수지는 성형이 용이하기 때문에, 유로재의 형상을 균일하게 형성할 수 있다는 이점을 갖는다.

층(22)을 형성하는 재료로서, 모재로서 상술한 수지를 함유하고, 충전재를 더 함유하는 복합재도 적용할 수 있다. 유로재의 압축 탄성률은 모재에 다공질 무기물 등의 충전재를 첨가함으로써 높인다. 구체적으로는 규산나트륨, 규산칼슘, 규산마그네슘 등의 알칼리토류 금속의 규산염, 실리카, 알루미나, 산화티타늄 등의 금속 산화물, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 등의 알칼리토류 금속의 탄산염 등을 충전재로서 사용할 수 있다.

또한, 접착층을 구성하는 유로재와 마찬가지로 상기 수지에 점착 부여제(tackifier)나 천연 및 또는 합성 왁스(점도 조정제), 산화 방지제 등의 첨가제를 혼합할 수도 있다. 또한, 충전재나 점착 부여제, 왁스, 산화 방지제 등의 첨가량은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 수지 및 충전제, 각종 첨가제는 단독으로 또는 2종류 이상을 포함하는 혼합물로서 사용할 수 있다

상기 범위의 압축 탄성률을 만족하는 고탄성층은, 구체적으로는, 수지 40 내지 100중량％, 점착 부여제 0 내지 50중량％, 왁스 0 내지 30중량％, 충전제 0 내지 50중량％, 첨가제 5％ 이하를 함유하는 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 도 2에 도시하는 2층 구조는 분리막 본체에 접착되는 접착층과, 접착층에 적층되고, 높은 압축 탄성률을 갖는 고탄성층을 포함하는 유로재의 구성 일례이지만, 「적층」이란, 2개의 층이 접하는 형태뿐만 아니라, 2개의 층이 다른 층을 통하여 겹쳐 있는 상태를 포함한다.

예로서, 도 3에 3층 구조의 유로재(41)를 구비하는 분리막(32)을 나타낸다. 유로재(41)는 접착층(21)을 구비하고, 접착층(21) 상에는, 층(22) 및 층(23)이 순서대로 겹쳐져 있다. 도 3의 예에서는, 층(22) 또는 층(23) 중 적어도 한쪽의 압축 탄성률이 상술한 범위를 만족하고 있으면 된다.

또한, 도 2 및 도 3에서는, 접착층(21)만이 분리막 본체의 투과측 면(18)에 접하고 있지만, 그 밖에도 1개 이상의 층이 기재에 접하고 있을 수도 있다. 예를 들어, 도 14에 도시하는 바와 같이 층(22)이 투과측 면(18)에 접하고 있을 수도 있다. 또한, 도 15에 도시하는 바와 같이, 층(23)이 투과측 면(18)에 접하고 있을 수도 있다. 또한, 도시하지 않지만, 층(22) 및 층(23)의 양쪽이 투과측 면(18)에 접하고 있을 수도 있다.

또한, 각 층의 두께는, 그의 합계값은 유로재의 두께 (T3)이 후술하는 바람직한 범위를 만족시키도록 변경할 수 있다. 어떠한 형태에 있어서도, 고탄성층의 두께는 접착층의 두께보다도 큰 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 고탄성층에 의한 효과가 보다 발휘된다.

그밖에, 투과측 유로재의 형상, 크기, 소재 등은 구체적인 구성에 한정되는 것이 아니라, 투과 유체가 유공(有孔) 집수관에 도달할 수 있도록 구성되어 있으면 된다.

투과측 유로재는, 분리막 본체와는 상이한 조성을 갖는다. 「분리막과는 상이한 조성을 갖는다」라는 것은, 분리막이 분리 기능층, 다공성 지지층 및 기재의 3층 구조를 구비하는 경우에, 유로재의 조성이 어떠한 층의 조성과도 상이한 것을 의미한다. 또한, 「상이한 조성을 갖는다」라는 것은, 화학적인 조성이 상이한 것을 의미하는 것이며, 함유하는 성분의 적어도 일부가 상이한 것 및 함유하는 성분이 동일해도 그의 함유율이 상이한 것을 포함한다. 특히, 유로재의 주성분인 화합물과, 분리막의 각 층의 주성분인 화합물이 상이할 수도 있다. 또한, 유로재가 지지층을 구성하는 성분의 적어도 일부와, 기재를 구성하는 성분의 적어도 일부를 함유하는 경우 등도, 「조성이 상이한」 형태에 포함된다.

투과측 유로재는 분리막과 상이한 조성을 가짐으로써, 압력에 대하여 분리막보다도 높은 내성을 나타낼 수 있다. 구체적으로는, 유로재는 후술하는 바와 같이 특히 분리막의 면 방향과 수직인 방향에 있어서의 압력에 대하여, 분리막보다도 높은 형상 유지력을 갖는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 유로재는 반복 통수(通水) 또는 고압 하에서의 통수를 거쳐도, 투과측 유로를 확보할 수 있다.

또한, 유로재는 분리막에 의한 유체의 분리가 진행되도록 형성되어 있으면 된다. 즉, 분리막의 일부가 유체에 접촉되도록 노출시키고, 유체가 분리막에 접촉되면서 이동할 수 있도록, 유로재가 형성되어 있으면 된다. 즉, 유로재는 분리막의 면 방향에 있어서, 분리막과는 상이한 형상을 갖는다.

예를 들어, 투과측 유로재로서, 직물, 편물(네트 등), 부직포, 다공성 시트(다공성 필름 등), 입상물, 선상물, 반구상물, 주상물(원주상, 각주상 등을 포함함), 또는 벽상물 등, 그들의 조합 등을 사용할 수 있다.

투과측 유로재는 연속 형상일 수도 있고, 불연속 형상일 수도 있다.

「연속」인 유로재란, 유로재를 1매의 분리막 본체로부터 분리했을 때, 복수의 부분으로 나눠지지 않고 일체의 형상을 갖는 부재로서 분리되는 유로재이다. 예를 들어, 네트, 트리코트 및 필름 등의 부재는 연속인 유로재이다.

이에 비해, 「불연속」이란, 유로재를 분리막 본체로부터 박리하면, 유로재가 복수의 부분으로 나뉘는 상태이다. 편의상, 1매의 분리막 본체 상에서 나뉜 개개의 부분 및 1개의 분리막 본체 상에 형성된 유로재 전체 모두, 「유로재」라고 칭하는 경우가 있다.

예를 들어 편물이 유로재로서 사용된 경우, 유로의 높이는 편물의 두께보다도 작아진다. 이에 비해, 불연속인 유로재의 두께는 모두, 유로의 높이로서 활용되므로, 불연속인 유로재는 연속인 형상보다도 유동 저항을 저감시켜, 조수량을 증가시킬 수 있다.

도 6 내지 도 9 등에, 불연속 형상의 유로재의 예를 도시한다.

도 6 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 유로재(42)는 상부가 대략 반구상인 원주형의 부재이며, 격자 형상으로 배치되어 있다. 도 7에 도시하는 개개의 유로재(43)의 형상은 유로재(42)와 동일하지만, 도 7에서는 유로재(43)는 지그재그상으로 배치되어 있다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 유로재(44)는 타원주이며, 지그재그 형상으로 배치되어 있다. 도 12에 단면을 도시하는 바와 같이, 유로재(44)의 상면은 평평하고, 그 단면 형상은 직사각형이다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 유로재(45)는 평면 형상은 직선상의 벽상 부재이다. 벽상 부재는, 서로 평행한 스트라이프상으로 배치되어 있다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 막면과 수직인 평면에 있어서의 유로재(46)의 단면은 상부 폭이 하부 폭보다도 좁은 사다리꼴이다.

도 10에 연속 형상의 유로재의 예를 도시한다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 유로재(46)는 막면 방향으로 연속되는 네트 형상의 부재이다.

도 6 내지 도 10 중 어느 하나에 나타내는 유로재의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도도, 도 11 내지 도 13의 형상으로 변경할 수 있다. 즉, 상이한 형태로서 설명한 유로재의 평면 형상 및 단면 형상, 및 배치는 서로 조합할 수 있다. 이와 같이, 유로재는 도 6 내지 도 10의 평면 형상 중 어느 하나를, 도 11 내지 도 13의 단면 형상 중 어느 하나와 임의로 조합함으로써 얻어지는 형태도, 본 발명의 실시 형태에 포함된다.

또한, 가압 여과 시에 있어서의 복수의 유로재간의 막 빠짐을 억제하는 관점에서, 인접하는 유로재의 피치(간격)는 0.05㎜ 이상 5㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.1㎜ 이상 2㎜ 이하의 사이로 적절히 설계하면 된다. 피치란, 고저차가 존재하는 유로재에 있어서의 높은 개소의 가장 높은 곳부터 근접하는 높은 개소의 가장 높은 개소까지의 수평 거리이다.

분리막의 투과측의 고저차, 즉 유로재의 두께 (T3)은 30㎛ 이상 800㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50㎛ 이상 500㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 100㎛ 이상 400㎛ 이하이다. 유로재의 두께가 800㎛ 이하인 것에 의해, 1개의 베셀에 충전할 수 있는 막 리프수를 많게 할 수 있다. 또한, 두께가 30㎛ 이상인 것에 의해 유동 저항을 비교적 작게 할 수 있으므로, 양호한 분리 특성 및 투과 성능을 얻을 수 있다.

분리막의 투과측의 고저차는, (주) 키엔스제 디지털 현미경 VHX-1000 등을 사용하여 단면 샘플로부터 계측할 수 있다. 측정은 임의의 고저차가 존재하는 개소에 대하여 실시하고, 각 두께의 값을 총합한 값을 측정 총 개소의 수로 나누어 구할 수 있다.

유로재의 분리막 투과측 면에 대한 투영 면적비는 0.03 이상 0.85 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.2 이상 0.75 이하, 특히 바람직하게는, 0.3 이상 0.6 이하이다. 또한, 투영 면적비란 분리막을 5㎝×5㎝로 잘라내고, 분리막의 면 방향과 평행한 평면에 투영했을 때 얻어지는 유로재의 투영 면적을, 잘라낸 면적(25㎠)으로 나눈 값이다. 투영 면적비가 0.03 이상인 것에 의해 투과측 유로의 유동 저항이 낮게 억제되고, 투영 면적비가 0.85 이하인 것에 의해 유로가 안정적으로 형성된다.

또한, 분리막의 형태는, 유로재가 분리막 본체의 가장자리까지 형성되어 있는 형태일 수도 있고, 가장자리 근방에 있어서 유로재가 형성되어 있지 않은 영역이 있는 형태일 수도 있다. 즉, 유로재가 투과측의 유로를 형성할 수 있도록 배치되어 있으면, 분리막 본체에 있어서 유로재가 형성되지 않는 부분이 있을 수도 있다. 예를 들어, 투과측 면에 있어서의 다른 분리막과의 접착 부분에는, 유로재가 형성될 필요는 없다. 또한, 그밖의 사용상 또는 제조상의 이유에 의해, 분리막의 단부 등의 일부의 개소에, 유로재가 배치되지 않는 영역이 형성되어 있을 수도 있다.

〔3. 분리막의 제조 방법〕

(3-1) 분리막 본체

분리막 본체의 제조 방법에 대해서는 상술했지만, 간단하게 정리하면 이하와 같다.

양용매에 수지를 용해시키고, 얻어진 수지 용액을 기재에 캐스팅하여 순수 중에 침지하여 다공성 지지층과 기재를 복합시킨다. 그 후, 상술한 바와 같이, 다공성 지지층 상에 분리 기능층을 형성한다. 또한, 필요에 따라 분리 성능, 투과 성능을 높이기 위해, 염소, 산, 알칼리, 아질산 등의 화학 처리를 실시하고, 또한 단량체 등을 세정하여 분리막 본체의 연속 시트를 제조한다.

또한, 화학 처리 전 또는 후에, 엠보싱 등에 의해 분리막 본체에 요철을 형성할 수도 있다.

(3-2) 투과측 유로재

투과측 유로재를 형성하는 공정은 분리막 제조의 어떤 시점에서 행해져도 된다. 예를 들어, 유로재는 기재 상에 다공성 지지층이 형성되기 전에 형성될 수도 있고, 다공성 지지층이 형성된 후이며 분리 기능층이 형성되기 전에 형성될 수도 있고, 분리 기능층이 형성된 후, 상술한 화학 처리가 실시되기 전 또는 후에 행할 수도 있다.

유로재에 포함되는 각 층을 형성하는 공정에는, 도포, 인쇄, 분무 등이 채용된다. 또한, 사용되는 기재로서는, 노즐형의 핫 멜트 어플리케이터, 스프레이형의 핫 멜트 어플리케이터, 플랫 노즐형의 핫 멜트 어플리케이터, 롤형 코터, 압출형 코터, 요판 인쇄기, 분무기 등을 들 수 있다.

2개 이상의 층을 적층하기 위해서는, 상기 공정에 의한 층 형성을 2회 이상 반복해서 실시하는 방법 또는, 공주(共注)형 어플리케이터를 사용하여 2개 이상의 층을 한번에 형성하는 방법 모두 적용 가능하다. 어떠한 방법을 채용할지는, 형성하는 유로재의 크기, 형상, 유로재 조성에 따라 선택된다. 특히, 공주형 어플리케이터를 사용해서 2종류 이상의 유로재를 동시에 접합하는 방법은, 가공 정밀도가 높고, 각 층의 두께 제어가 용이하고, 장치 스페이스도 작게 할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.

투과측 유로재의 접착층 및 고탄성층을 구성하는 재료로서 바람직한 조성은 상술한 바와 같다.

가열에 의해 수지를 가공하여 투과측 유로재를 형성하는 경우, 가공 온도는, 수지를 용융, 가공할 수 있는 온도라면 특별히 한정되지 않지만, 열수축에 의한 막 성능 저하를 억제하는 점에서 250℃ 이하인 것이 바람직하다.

〔4. 분리막 엘리먼트의 제조 방법〕

(4-1) 개요

분리막 엘리먼트의 제조에는, 종래의 엘리먼트 제조 장치를 사용할 수 있다. 또한, 엘리먼트 제조 방법으로서는, 참고 문헌(일본 특허 공고 (소)44-14216, 일본 특허 공고 평4-11928, 일본 특허 공개 (평)11-226366)에 기재되는 방법을 사용할 수 있다. 상세하게는 이하와 같다.

(4-2) 공급측 유로의 형성

공급측 유로재가 네트 등의 연속적으로 형성된 부재인 경우에는, 분리막과 공급측 유로재를 서로 겹침으로써 공급측 유로를 형성할 수 있다.

또한, 분리막에 수지를 직접 도포함으로써, 불연속인 또는 연속인 형상을 갖는 공급측 유로재를 형성할 수 있다. 분리막 본체에 고착된 공급측 유로재에 의해 형성되는 경우도, 공급측 유로재의 배치가 분리막의 제조 방법의 일부라고 간주될 수도 있다.

또한, 분리막 본체를 요철 가공함으로써, 유로를 형성할 수도 있다. 요철 가공법으로서는, 엠보싱 성형, 수압 성형, 캘린더 가공과 같은 방법을 들 수 있다. 엠보스 가공의 조건, 엠보스 가공 형상 등은 요구되는 분리막 엘리먼트의 성능 등에 따라서 변경할 수 있다. 이 요철 가공은 분리막의 제조 방법의 일부라고 간주될 수 있다.

(4-3) 분리막의 적층 및 권회

1매의 분리막을 투과 측면이 내측을 향하도록 절첩해서 접합함으로써, 또는 2매의 분리막을 투과 측면이 내측을 향하도록 겹쳐서 접합함으로써, 봉투상막(5)이 형성된다. 상술한 바와 같이, 봉투상막은 3변이 밀봉된다. 밀봉은 접착제 또는 핫 멜트 등에 의한 접착, 열 또는 레이저에 의한 융착 등에 의해 실행할 수 있다.

봉투상막의 형성에 사용되는 접착제는, 점도가 40PS 이상 150PS 이하의 범위내인 것이 바람직하고, 또한 50PS 이상 120PS 이하가 보다 바람직하다. 분리막에 주름이 발생하면, 분리막 엘리먼트의 성능이 저하되는 경우가 있지만, 접착제 점도가 150PS 이하인 것에 의해, 분리막을 집수관에 권회할 때 주름이 발생하기 어려워진다. 또한, 접착제 점도가 40PS 이상인 경우, 분리막간으로부터의 접착제의 유출이 억제되어, 불필요한 부분에 접착제가 부착될 위험성이 저하된다.

접착제의 도포량은, 분리막이 집수관에 감긴 후에, 접착제가 도포되는 부분의 폭이 10㎜ 이상 100㎜ 이하인 양인 것이 바람직하다. 이에 의해, 분리막이 확실하게 접착되므로, 원 유체의 투과측에의 유입이 억제된다. 또한, 유효 막 면적도 비교적 크게 확보할 수 있다.

접착제로서는 우레탄계 접착제가 바람직하고, 점도를 40PS 이상 150PS 이하의 범위로 하기 위해서는, 주제의 이소시아네이트와 경화제의 폴리올이, 이소시아네이트:폴리올=1:1 내지 1:5의 비율로 혼합된 것이 바람직하다. 접착제의 점도는 미리 주제, 경화제 단체 및 배합 비율을 규정한 혼합물의 점도가 B형 점도계(JIS K6833)로 측정된다.

이렇게 하여 접착제가 도포된 분리막은, 봉투상막의 폐구 부분이 권회 방향 내측에 위치하도록 배치되고, 집수관의 주위에 분리막이 감겨진다. 이렇게 해서, 분리막이 나선상으로 권회된다.

(4-4) 그밖의 공정

분리막 엘리먼트의 제조 방법은 상술한 바와 같이 형성된 분리막의 권회체의 외측에, 필름 및 필라멘트 등을 더 감는 것을 포함하고 있을 수도 있고, 집수관의 길이 방향에 있어서의 분리막의 단을 잘라내는 엣지 커트, 단부판의 부착 등의 공정을 더 포함하고 있을 수도 있다.

〔5. 분리막 엘리먼트의 이용〕

분리막 엘리먼트는 또한 직렬 또는 병렬로 접속하여 압력 용기에 수납됨으로써, 분리막 모듈로서 사용될 수도 있다.

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, 목적에 적합한 물을 얻을 수 있다.

유체 분리 장치의 조작 압력은 높은 쪽이 제거율은 향상되지만, 운전에 필요한 에너지도 증가하는 것, 분리막 엘리먼트의 공급 유로, 투과 유로의 유지성도 고려하면, 막 모듈에 원 유체를 투과할 때의 조작 압력은 0.2㎫ 이상, 8㎫ 이하가 바람직하다. 원 유체 온도는 높아지면 염 제거율이 저하되지만, 낮아짐에 따라 막투과 유속도 감소하므로, 5℃ 이상 45℃ 이하가 바람직하다. 또한, 원 유체 pH는, 높아지면 해수 등의 고염 농도의 공급수의 경우, 마그네슘 등의 스케일이 발생할 우려가 있고, 또한 고 pH 운전에 의한 막의 열화가 우려되기 때문에, 중성 영역에서의 운전이 바람직하다.

분리막 엘리먼트에 의해 처리되는 유체는 특별히 한정되지 않지만, 수처리에 사용하는 경우, 공급수로서는, 해수, 간수, 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 가리키고, 「질량÷체적」 또는 「질량비」로 표현된다. 정의에 의하면, 0.45㎛의 필터로 여과한 용액을 39.5 내지 40.5℃의 온도로 증발시켜 잔류물의 무게로부터 산출할 수 있지만, 보다 간편하게는 실용 염분(S)으로부터 환산할 수 있다.

<실시예>

이하에 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하겠지만, 본 발명은 이 실시예에 의해 하등 한정되는 것은 아니다.

(투과측 유로재의 투영 면적비)

유로재가 접합된 분리막을 5㎝×5㎝로 잘라내고, 레이저 현미경(배율 10 내지 500배 정도 중에서 선택)을 사용하고, 스테이지를 이동시켜, 상기 유로재의 전체 투영 면적을 측정하였다. 상기 유로재를 분리막 투과측 또는 공급측에서 투영했을 때 얻어지는 투영 면적을 잘라낸 면적으로 나눈 값을 투영 면적비로 하였다.

(투과측 유로재의 두께)

(주) 키엔스제 디지털 현미경 VHX-1000을 사용하여, 유로재를 접합한 분리막 단면 샘플로부터 평균 두께를 해석하였다. 30㎛ 이상의 투과측 유로재가 존재하는 개소를 측정하고, 각 두께 값의 총합을 측정 총 개소의 수(30개소)로 나누어, 평균값을 구하였다.

(투과측 유로재의 함침률)

분리막을 투과측 유로재와 함께 깊이 방향으로 절단하고, 단면을 주사형 전자 현미경(S-900)((주) 히타치 세이사꾸쇼제)을 사용해서 30개의 임의의 함침부를 500배로 사진 촬영하였다. 촬영된 사진에 있어서 최대 함침 두께 (T2) 및 기재 두께 (T1)을 측정하고, 함침률을, 함침률(％)=(기재 중의 유로재의 최대 함침 두께 (T2)/기재 두께 (T1))×100의 식에 기초하여 산출한 후에, 1개의 함침부당의 평균값을 구하였다. 이하, 얻어진 평균값을 「함침률」이라고 표기한다.

(투과측 유로재의 피치)

(주) 키엔스제 고정밀도 형상 측정 시스템 KS-1100을 사용하여, 분리막 이면의 측정 결과로부터 투과측 유로재의 피치를 해석하였다. 30㎛ 이상의 투과측 유로재가 존재하는 개소를 측정하고, 유로재에 있어서의 높은 개소의 가장 높은 곳에서 근접하는 높은 개소의 가장 높은 개소까지의 수평 거리의 총합을 측정 총 개소의 수(30개소)로 나누어, 평균값을 구하였다.

(접착력)

접착력의 측정은 투과측 면에 있어서의 다른 분리막과의 접착 부분 이외(즉 접착제가 도포되어 있지 않은 개소)에서 행한다. 폭 25㎜ 길이 200㎜로 재단한 분리막 샘플의 투과측 유로재 상에, 분리막 샘플과 동일 크기의 알루미늄박 테이프(상품명: "스카치(Scotch)"(등록 상표) 알루미늄박 테이프 425 스미또모 쓰리엠(주)제)를 수동식 롤러 압착 장치로 부착하여 시험편을 제조하였다. 계속해서 시험편의 폭 방향으로부터 알루미늄박 테이프 접합면을 50㎜ 박리하고(기재로부터 박리한 알루미늄박 테이프 점착면에 투과측 유로재가 접착된 상태), 측정 길이가 150㎜가 되도록 인장 시험기에 T 상태가 되도록 세팅하였다. 25℃, 65％ 상대 습도에 있어서, 매분 50㎜의 속도로 인장 시험을 행하고, 측정 길이간의 인장력의 평균값을 박리 강도로 하였다. 시험편의 수는 10개로 하였다. 또한, 알루미늄박 테이프 접합면을 박리시킬 때, 기재측에 투과측 유로재가 잔존한 경우 및 유로재의 일부가 파괴된 경우에는, 접착력이 1N/m 이상이라고 판단하였다.

(압축 탄성률)

유로재를 형성하는 재료를 직경 10㎜, 두께 25㎜의 원주상으로 용융 성형하고, 텐실론 만능 재료 시험기(RTF-2430)((주)에이·앤드·디제)를 사용하여 압축 속도 10㎜/분, 25℃ 하에서 압축 응력과 변형의 관계를 조사하고, 얻어진 곡선의 초기 구배를 압축 탄성률로 하였다.

(탈염률(TDS 제거율))

스파이럴형 분리막 엘리먼트에, 온도 25℃, pH6.5로 조정한 해수(TDS 농도 3.5％)를 조작 압력 5.5㎫로 공급하였다. 얻어진 투과수의 전기 전도도를 도아덴파고교가부시끼가이샤 제조 전기 전도도계에 의해 측정함으로써, 실용 염분(S)을 측정하였다. 이렇게 하여 얻어진 실용 염분을 염 농도라고 간주하고, 다음 식을 사용함으로써, TDS 제거율을 구하였다.

TDS제거율(％)=100×{1-(투과수 중의 TDS 농도/공급수 중의 TDS 농도)}

(조수량)

탈염률의 측정과 동일한 조건에서 분리막 엘리먼트를 운전했을 때의 투과수의 양을, 분리막 엘리먼트당 1일당 투수량(입방 미터)을 조수량(㎥/일)으로서 나타냈다.

(내구성)

스파이럴형 분리막 엘리먼트에, 온도 25℃, pH6.5로 조정한 해수(TDS 농도 3.5％)를 압력 5.5㎫로 1분간 운전한 후, 운전을 종료하였다. 이 사이클(운전/정지(發停))을 2,000회 반복하고, 그 후의 탈염률, 조수량을 측정하였다.

(실시예 1)

폴리에스테르 장섬유를 포함하는 부직포(실 직경: 1데시텍스, 두께: 약 90㎛, 통기도: 1cc/㎠/sec, 섬유 배향도: 다공성 지지층측 표층 40°, 다공성 지지층과는 반대측의 표층 20°) 상에 폴리술폰의 15.0중량％, 디메틸포름아미드(DMF) 용액을 180㎛의 두께로 실온(25℃)에서 캐스팅하고, 즉시 순수 중에 침지해서 5분간 방치하였다. 이렇게 해서, 섬유 보강 폴리술폰 지지막으로 이루어지는 다공성 지지막(두께 130㎛) 롤을 제조하였다.

그 후, 다공성 지지막의 폴리술폰이 캐스팅된 면에, 다관능 아민 전체에서 6.5중량％, 메타페닐렌디아민/1,3,5-트리아미노벤젠=60/40몰비가 되도록 제조한 다관능 아민 수용액을 도포하였다. 에어 노즐로부터 질소를 분사하고 지지막 표면으로부터 여분의 수용액을 제거한 후, 다관능산 클로라이드 전체에서 0.17중량％, 트리메신산 클로라이드/테레프탈산 클로라이드=90/10몰비가 되도록 제조한 다관능산 클로라이드의 n-데칸 용액(25℃)을, 막 표면이 완전히 젖도록 도포하였다. 그 후, 막으로부터 여분의 용액을 에어 블로우로 제거하고, 70℃의 열수로 세정함으로써, 분리막 본체인 분리막 연속 시트를 얻었다.

계속해서, 분리막의 투과측에 슬릿 폭 0.5㎜, 피치 1.0㎜의 빗형의 심을 장전한 2액 공주형 핫 멜트 어플리케이터를 사용하여, 이하의 조건에서, 주행 속도 6m/min으로 2층을 동시에 도포함으로써, 투영 면적비가 0.55이며, 단면 형상이 대략 사다리꼴이며, 평면 형상이 스트라이프인 유로재를 분리막 본체 상에 형성하였다.

제1층:

재료: 에틸렌아세트산 비닐 공중합체계 핫 멜트 수지(상품명: 701A, 텍스 이어 인더스트리스 인크.(TEX YEAR INDUSTRIES INC.)제, 압축 탄성률: 0.04㎬)

수지 온도: 130℃

두께: 30㎛

제2층:

재료: 폴리올레핀계 핫 멜트 수지(상품명: PHC9275, 세끼스이 풀러(주)제, 압축 탄성률: 0.18㎬)

수지 온도: 150℃

두께: 250㎛

또한, 제1층은 분리막 본체 상에 접하게 도포된 층이며, 제2층은 제1층 상에 겹치게 도포된 층이다. 이하, 다른 실시예 및 비교예에서도, 「제1」, 「제2」, 「제3」이란, 분리막 본체 상에 배치된 층의 순서를 나타낸다.

그 후, 분리막 시트를 재단하고, 한 변이 개구되도록 절첩된 분리막 시트 사이에 공급측 유로재로서 네트(두께: 800㎛, 피치 5㎜×5㎜)를 연속적으로 적층하고, 분리막 시트의 유공 집수관의 길이 방향 양측 단부에 우레탄계 접착제(이소시아네이트: 폴리올=1:3)를 도포한 후, 서로 겹쳐서, 분리막 엘리먼트에서의 유효 면적이 8㎡가 되도록, 폭 930㎜의 봉투상막 6매를 제조하였다.

그 후, 봉투상막의 개구부측의 소정 부분을 유공 집수관의 외주면에 접착하고, 또한 나선상으로 권회함으로써 권회체를 제조하였다. 권회체의 외주면에 필름을 감고, 테이프로 고정한 후, 엣지 커트, 단부판 부착, 필라멘트 와인딩을 행하여, 4인치 엘리먼트를 제조하였다.

상기 분리막 엘리먼트를 섬유 강화 플라스틱제 통형 압력 용기에 넣고, 상술한 방법으로 탈염률 및 조수량을 측정한 바, 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에 있어서는, 초기 성능은 탈염률 99.4％, 조수량 5.9㎥/일이었다. 또한, 동일한 조건에서 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 99.6％, 조수량 5.2㎥/일이며 내구성은 양호하였다.

(실시예 2)

제1층의 수지 온도를 110℃로 하고, 투과측 유로재의 함침률을 20％로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다.

그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.4％, 조수량 6.0㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 99.5％, 조수량 5.2㎥/일이며 내구성은 양호하였다.

(실시예 3)

제1층의 수지 온도를 100℃로 하고, 투과측 유로재의 함침률을 7％로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다.

그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.3％, 조수량 6.0㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 99.4％, 조수량 5.1㎥/일이며 내구성은 양호하였다.

(실시예 4)

제1층의 수지 온도를 90℃로 하고, 투과측 유로재의 함침률을 3％로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다.

그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.5％, 조수량 6.1㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 99.5％, 조수량 4.8㎥/일이며, 일부에서 유로재의 어긋남이 발생했기 때문에 조수량의 저하율이 커졌다.

(실시예 5)

빗형 심의 형상을 슬릿 폭 0.6㎜, 피치 1.0㎜로 함으로써, 투과측 유로재의 투영 면적비를 0.80으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다.

그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.5％, 조수량 5.4㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 99.6％, 조수량 5.0㎥/일이며, 초기 조수량은 약간 저하되었지만 내구성은 양호하였다.

(실시예 6)

빗형 심의 형상을 슬릿 폭 0.2㎜, 피치 1.0㎜로 하고, 투과측 유로재의 투영 면적비를 0.25로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다. 그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.4％, 조수량 6.0㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 99.3％, 조수량 4.0㎥/일이며, 분리막이 유로재간의 간극에 떨어져 일부 유로가 폐색되었기 때문에 조수량의 저하율이 커졌다.

(실시예 7)

제1층의 스트라이프 두께를 150㎛, 제2층의 스트라이프 두께를 100㎛로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다.

그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.3％, 조수량 5.7㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 99.4％, 조수량 3.8㎥/일이며, 제1층의 수지가 압축 변형되어 일부 유로가 폐색되었기 때문에 조수량의 저하율이 커졌다.

(실시예 8)

제2층으로서, 폴리프로필렌 수지(상품명: F219DA, (주) 프라임폴리머제, 압축 탄성률: 1.3㎬)를 수지 온도 170℃로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다. 그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.3％, 조수량 5.6㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은 탈염률 99.4％, 조수량 5.1㎥/일이며, 내구성은 양호하였다.

(실시예 9)

노즐형 핫 멜트 어플리케이터를 사용하여, 이하의 조건 또한 주행 속도 3m/min으로, 제1층을 형성한 후, 제2층을 순차 형성함으로써, 투영 면적비가 0.50이고, 단면 형상이 대략 반타원형인 도트를 형성하였다.

제1층:

재료: 에틸렌아세트산 비닐 공중합체계 핫 멜트 수지(상품명: 701A, 텍스 이어 인더스트리스 인크.제, 압축 탄성률: 0.04㎬)

수지 온도: 130℃

두께: 30㎛

제2층:

재료: 폴리올레핀계 핫 멜트 수지(상품명: PHC9275, 세끼스이 풀러(주)제, 압축 탄성률: 0.18㎬)

수지 온도: 150℃

두께: 250㎛

그 후, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다.

그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.3％, 조수량 5.7㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 99.4％, 조수량 5.1㎥/일이며, 내구성은 양호하였다.

(실시예 10)

실시예 10에서는, 분리막의 기재를 장섬유 부직포로부터 초지법으로 얻어진 부직포로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다. 그 결과, 분리막의 투과 유로재 접합시의 가공성이 저하되었기 때문에, 초기 성능은 탈염률 98.9％, 조수량 5.6㎥/일이며 탈염률이 약간 저하되었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 98.5％, 조수량 5.0㎥/일이며 탈염률이 더 저하되었다.

(실시예 11)

실시예 11에서는, 3액 공주형 핫 멜트 어플리케이터를 사용하여, 다음의 조건 또한 주행 속도 6m/min으로, 3층을 동시에 도포함으로써, 막에 대한 투영 면적비가 0.55이며, 단면 형상이 대략 사다리꼴이며, 평면 형상이 스트라이프인 유로재를 형성하였다.

제1층:

재료: 에틸렌아세트산 비닐 공중합체계 핫 멜트 수지(상품명: 701A, 텍스 이어 인더스트리스 인크.제, 압축 탄성률: 0.04㎬)

수지 온도: 130℃

스트라이프 두께: 30㎛

제2층:

재료: 폴리올레핀계 핫 멜트 수지(상품명: PHC9275, 세끼스이 풀러(주)제, 압축 탄성률: 0.18㎬)

수지 온도: 150℃

두께: 100㎛

제3층:

재료: 폴리프로필렌 수지(상품명: F219DA, (주) 프라임폴리머제, 압축 탄성률: 1.3㎬)

수지 온도: 170℃

두께: 150㎛

그 후, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다.

그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.3％, 조수량 5.4㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 99.4％, 조수량 5.1㎥/일이며, 내구성은 양호하였다.

(비교예 1)

비교예 1에서는, 투과측 유로재로서 종래부터 사용되고 있는 트리코트를, 분리막과 접착시키지 않고 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다.

그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.4％, 조수량 5.3㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 99.5％, 조수량 4.8㎥/일이며, 실시예 1에 비해 투과측의 유동 저항이 높고 초기 조수량이 낮은 값이었다.

(비교예 2)

2액 공주형 핫 멜트 어플리케이터의 한쪽 노즐만을 사용하여, 이하의 조건 또한 주행 속도 6m/min으로, 투영 면적비가 0.55이며, 단면 형상이 대략 사다리꼴인, 단층의 스트라이프 형상의 유로재를 형성하였다.

재료: 에틸렌아세트산 비닐 공중합체계 핫 멜트 수지(상품명: 701A, 텍스 이어 인더스트리스 인크.제, 압축 탄성률: 0.04㎬)

수지 온도: 130℃

두께: 280㎛

그 후, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다.

그 결과, 초기 성능은 탈염률 98.9％, 조수량 3.2㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 98.8％, 조수량 2.9㎥/일이며, 제1층의 수지가 압축 변형하여 일부 유로가 폐색되었기 때문에 조수량의 저하율이 커졌다.

(비교예 3)

2액 공주형 핫 멜트 어플리케이터의 한쪽 노즐만을 사용하여, 이하의 조건 또한 주행 속도 6m/min으로, 투영 면적비가 0.55이며, 단면 형상이 대략 사다리꼴의 스트라이프인, 단층의 유로재를 형성하였다.

재료: 폴리올레핀계 핫 멜트 수지(상품명: PHC9275, 세끼스이 풀러(주)제, 압축 탄성률: 0.18㎬)

수지 온도: 150℃

두께: 280㎛

그 후, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다.

그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.2％, 조수량 5.2㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 98.4％, 조수량 3.6㎥/일이며, 제1층의 수지가 기재로부터 일부 박리되어, 어긋남이 발생했기 때문에 유로가 폐색되어 조수량의 저하율이 커졌다.

(비교예 4)

2액 공주형 핫 멜트 어플리케이터의 한쪽 노즐만을 사용하여, 이하의 조건 또한 주행 속도 6m/min으로, 투영 면적비가 0.55이며, 단면 형상이 대략 사다리꼴의 스트라이프인, 단층의 유로재를 형성하였다.

재료: 폴리프로필렌 수지(상품명: F219DA, (주) 프라임폴리머제, 압축 탄성률: 1.3㎬)

수지 온도: 170℃

두께: 280㎛

그 후, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 분리막 엘리먼트를 제조하여 평가를 행하였다. 그 결과, 초기 성능은 탈염률 99.2％, 조수량 5.4㎥/일이었다. 또한, 압력 5.5㎫로 1분간×2,000회 반복하여 통수한 내구성 시험 후의 성능은, 탈염률 97.6％, 조수량 3.0㎥/일이며, 제1층의 수지가 기재로부터 박리되어, 어긋남이 발생했기 때문에 유로가 폐색되어 조수량의 저하율이 커졌다.

본 발명의 분리막 및 분리막 엘리먼트는 특히 간수나 해수의 탈염에 적절하게 사용할 수 있다.

1 분리막 엘리먼트
2 공급측 유로재
3, 31, 32 분리막
30, 301, 302 분리막 본체
4, 40 내지 49 투과측 유로재
11, 15 기재
12 다공성 지지층
13, 16 분리 기능층
5 봉투상막
6 유공 집수관
7 공급수(원 유체)
8 투과수
9 농축물
17 공급측 면
18 투과측 면
21 접착층(제1층)
22 다른 층(제2층)
23 다른 층(제3층)

Claims (8)

1. 공급측 면과 투과측 면을 갖는 분리막 본체와, 상기 분리막 본체의 투과측 면에 고착되는 유로재를 구비하는 분리막이며, 상기 유로재가 2개 이상의 층을 포함하는 분리막.
2. 제1항에 있어서, 상기 유로재에 있어서 층간이 접합하고 있는 분리막.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유로재는 상기 분리막 본체에 1N/m 이상의 접착력으로 고착되는 분리막.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로재는 상기 분리막 본체에 접착되는 접착층과, 상기 접착층에 적층된 고탄성층을 갖고, 상기 고탄성층의 압축 탄성률은 0.1㎬ 이상 5.0㎬ 이하인 분리막.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로재가 열가소성 수지로 형성되어 있는 분리막.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리막은 기재, 상기 기재 상에 형성된 다공성 지지층 및 상기 다공성 지지층 상에 형성된 분리 기능층을 구비하는 분리막.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재가 장섬유 부직포인 분리막.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 분리막을 포함하는 분리막 엘리먼트.

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