WO2012018089A1 - 隔膜およびこれを用いた熱交換器 - Google Patents

隔膜およびこれを用いた熱交換器 Download PDF

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WO2012018089A1
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moisture
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和弘 丸谷
今井　隆
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日本ゴア株式会社
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    • B01D2313/22—Cooling or heating elements
    • B01D2313/221—Heat exchangers

Definitions

  • the present invention uses a diaphragm useful as a heat (total heat) exchange membrane, a humidifying membrane, a dehumidifying membrane, a pervaporation membrane (for example, a membrane for separating water and other liquids (such as ethanol)), and the like. It relates to a heat exchanger.
  • a paper diaphragm impregnated with a hydrophilic flame retardant As a conventional total heat exchange membrane, a paper diaphragm impregnated with a hydrophilic flame retardant is used.
  • paper diaphragms have low water resistance. For example, dew condensation water may adhere to the diaphragm depending on how the heat exchanger is used. The condensed water may freeze and damage the diaphragm.
  • the flame retardant was included in the diaphragm is eluted by condensation, flame retardant or the latent heat exchange performance of the membrane is sometimes lowered.
  • Patent Documents 1 and 2 describe the use of a laminate in which a continuous layer of moisture-permeable resin is formed on the surface of a porous fluororesin film for the purpose of preventing the tearing of the diaphragm due to condensed water. .
  • This laminate is usually reinforced with a nonwoven fabric or the like.
  • Patent Document 2 describes that a flame retardant is included in the moisture-permeable resin layer in order to increase the flame retardancy of the laminate.
  • Patent Document 3 describes a dust removal filter composed of an electret filter and a flame retardant nonwoven fabric, and a flame retardant can also be added to an adhesive for bonding the electret filter and the flame retardant nonwoven fabric.
  • the diaphragm used in various fields has improved flameproofing by using a flame retardant in order to minimize damage in the event of a fire.
  • technologies using flame retardants have entered a certain range of maturity, and in order to further improve the flameproofing properties, it is also required to take other technical approaches besides the use of flame retardants.
  • no effective countermeasure has been found at present.
  • the present invention was created specifically for a diaphragm using a porous polytetrafluoroethylene membrane, and more specifically, a composite membrane of a porous polytetrafluoroethylene membrane and a moisture-permeable resin layer, and a reinforcing material
  • stacked was improved.
  • the object of the present invention is to improve the flameproofing property of the entire diaphragm more than ever by using another solution together with a flame retardant resin layer in the moisture permeable resin layer.
  • the diaphragm of the present invention that has solved the above problems is a diaphragm in which a composite film of a porous polytetrafluoroethylene film and a moisture-permeable resin layer and a reinforcing material are laminated, and the porous polytetrafluoroethylene film
  • the basis weight of the resin is 0.5 g / m 2 or more and 7 g / m 2 or less, and the moisture-permeable resin layer contains 5 to 60 parts by mass of a flame retardant with respect to 100 parts by mass of the moisture-permeable resin. It is.
  • the basis weight of the porous polytetrafluoroethylene film is set to 7 g / m 2 or less, even if a part of the diaphragm is ignited, the distance that the diaphragm spreads before the fire is extinguished becomes short. Specifically, it shall be verified by a test method of JIS-Z-2150-A method described later.
  • the reinforcing material is fixed to the moisture-permeable resin layer in the composite membrane.
  • a hydrophilic polyurethane resin as the moisture-permeable resin.
  • the reinforcing material is composed of fibers.
  • the fiber is a non-woven fabric.
  • an average pore diameter of the porous polytetrafluoroethylene membrane is 0.07 to 10 ⁇ m.
  • the flame retardant contains an inorganic compound.
  • an antimony compound or a metal hydroxide is included as the inorganic compound.
  • the flame retardant contains a phosphorus-based flame retardant.
  • the reinforcing material preferably includes a heat-meltable resin fiber.
  • polyester fiber As the heat-meltable resin fiber, it is preferable to use a polyester fiber as the heat-meltable resin fiber.
  • the reinforcing material preferably includes a non-heat-meltable fiber.
  • carbon fibers are preferably used as the non-thermomeltable fibers.
  • thermosetting resin fiber As the non-thermomeltable fiber, it is preferable to use a thermosetting resin fiber as the non-thermomeltable fiber.
  • thermosetting resin fiber is made of polyimide fiber.
  • a diaphragm is formed by laminating a porous polytetrafluoroethylene film and a moisture-permeable resin layer, the basis weight of the porous polytetrafluoroethylene film is 0.5 g / m 2 or more and 7 g / m 2 or less,
  • a flame retardant of 5 parts by mass or more and 60 parts by mass or less to 100 parts by mass of the moisture-permeable resin in the wet resin layer and laminating the reinforcing material, the flame resistance of the whole diaphragm is more than ever. Can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a diaphragm according to an embodiment of the present invention.
  • the diaphragm 12 in the embodiment of the present invention is a laminate of a composite film 30 of a porous polytetrafluoroethylene film 10 and a moisture permeable resin layer 20 and a reinforcing material 40.
  • a laminate of the reinforcing material 40 can be similarly implemented.
  • moisture-permeable resin layer 20 contains in addition to a flame retardant for moisture-permeable resin.
  • a flame retardant for moisture-permeable resin.
  • the content rate of a flame retardant is 5 to 60 mass parts with respect to 100 mass parts of moisture-permeable resin.
  • the inventors of the present invention have been carrying out research for enhancing the flameproofing property of the diaphragm 12 on the premise that a specific material called porous polytetrafluoroethylene is used as a component (membrane 10) of the diaphragm 12.
  • a specific material called porous polytetrafluoroethylene is used as a component (membrane 10) of the diaphragm 12.
  • the flameproofness of the diaphragm 12 is greatly enhanced when the basis weight of the porous polytetrafluoroethylene film 10 is 7 g / m 2 or less.
  • the improvement of flameproofness has been dependent solely on the blending of the flame retardant, but in the present invention, the basis weight of the porous polytetrafluoroethylene film 10 is specified while using the flame retardant in the moisture-permeable resin layer.
  • the flameproofness is an index based on the JIS-Z-2150-A method (flameproof test method for thin material (45 ° Meckel burner method)), and the material under test (diaphragm 12 in the present invention) was brought close to flame. It is determined from the carbonization length, afterflame, and residual dust. The test results are classified into flameproof grade 1, flameproof grade 2, and flameproof grade 3, with flameproof grade 1 having the highest flameproofness.
  • the basis weight of the porous polytetrafluoroethylene membrane 10 is preferably 6 g / m 2 or less, more preferably 5 g / m 2 or less, still more preferably It is desirable to be 4 g / m 2 or less.
  • the lower limit of the basis weight is not particularly limited from the viewpoint of flameproofness, but is 0.5 g / m 2 or more in order to prevent the porous polytetrafluoroethylene film 10 from being broken.
  • the basis weight is preferably 0.7 g / m 2 or more, more preferably 1.0 g / m 2 or more, and further preferably 1.5 g / m 2 or more.
  • porous polytetrafluoroethylene film 10 underlying components of the membrane 12, the moisture-permeable resin layer 20 will be described in more detail reinforcing member 40.
  • Porous polytetrafluoroethylene is a polytetrafluoroethylene (PTFE) material made porous by stretching.
  • the porous polytetrafluoroethylene film 10 can increase the porosity. In addition, extremely fine holes can be formed.
  • the porous polytetrafluoroethylene film 10 is formed by molding a paste obtained by mixing PTFE fine powder with a molding aid, removing the molding aid from the molded body, and then stretching at a high temperature and a high speed. Is obtained by firing according to the above. The details are described in, for example, Japanese Patent Publication No. 51-18991.
  • the stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching.
  • the uniaxially stretched porous polytetrafluoroethylene film 10 has fine island-like nodes (folded crystals) that are substantially orthogonal to the stretching direction in the microscopic manner, and interdigital fibrils (see above). folding crystal linear molecule bundles drawn melted by stretching) is characterized in that are oriented in the stretching direction.
  • the biaxially stretched porous polytetrafluoroethylene film 10 has a cobweb shape in which fibrils spread radially, nodes connecting the fibrils are dotted in islands, and there are many spaces divided by the fibrils and the nodes. There is a microscopic feature in that it has a fibrous structure. Since the biaxially stretched porous polytetrafluoroethylene film 10 is easier to widen than the uniaxially stretched film, it has an excellent balance of physical properties in the vertical and horizontal directions, and the production cost per unit area is reduced. Particularly preferably used.
  • the average pore diameter of the porous polytetrafluoroethylene membrane 10 is, for example, about 0.07 to 10 ⁇ m. If the average pore diameter is too small, the moisture permeability of the porous membrane 10 is lowered, so that the moisture permeability of the diaphragm 12 is lowered, and the heat exchange capability when the diaphragm 12 is used as a heat exchange membrane is lowered. A more preferable average pore diameter is 0.09 ⁇ m or more. When the average pore diameter is too large, the moisture-permeable resin layer 20 is made easily enter in the pores of the porous polytetrafluoroethylene membrane 10.
  • the substantial thickness of the moisture-permeable resin is increased, and the moisture transfer time is reduced due to longer moisture transfer time. More preferably, it is 5 ⁇ m or less.
  • the average pore diameter of the porous polytetrafluoroethylene film 10 means the average value of the pore diameters measured using a Coulter Porometer manufactured by Coulter Electronics.
  • the average pore diameter of the porous polytetrafluoroethylene film 10 can be appropriately controlled by the draw ratio or the like.
  • the porosity of the porous polytetrafluoroethylene film 10 can be appropriately set according to the average pore diameter, and is, for example, 50% or more (preferably 60% or more) or 98% or less (preferably 90% or less). It is recommended.
  • the thickness at which the volume V is calculated is based on the average thickness when measured with a dial thickness gauge (measured in a state where a load other than the main body spring load is applied using “SM-1201” manufactured by Teclock Co.).
  • Porosity (%) [1 ⁇ (D / Dstandard)] ⁇ 100
  • the air permeability of the porous polytetrafluoroethylene film 10 is, for example, 500 seconds or less, preferably 10 seconds or less.
  • the value of the air permeability is too large, the moisture permeability of the membrane is lowered, and the moisture permeability of the obtained diaphragm 12 becomes insufficient.
  • the diaphragm 12 is used as a heat exchange membrane or a pervaporation membrane, the heat exchange capacity and the separation efficiency are lowered. A method for measuring the air permeability will be described later. *
  • the moisture-permeable resin layer 20 is a non-porous film-like layer made of a moisture-permeable resin, and is a part that allows heat and moisture (water vapor) to pass therethrough but does not allow air to pass therethrough and functions as a diaphragm.
  • a water-insoluble resin may be used as the moisture-permeable resin
  • the membrane 12 of the present invention has increased dew resistance, so even a water-soluble resin can be used by making it hardly water soluble. .
  • As a method for making it difficult to dissolve in water for example, there is a method in which heat treatment and addition of a crosslinking agent are used in combination.
  • moisture permeable resins examples include hydrophilic polyurethane.
  • polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, and polyacrylic acid can be used.
  • the thickness of the moisture-permeable resin layer 20 is not particularly limited as long as the above functions can be exhibited.
  • the thickness is about 0.01 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably about 0.1 to 50 ⁇ m, and more preferably about 0.1 to 10 ⁇ m. If it is too thin, uneven coating or pinholes may occur. On the other hand, if it is too thick, the moisture permeability of the moisture permeable resin layer 20 is lowered.
  • the moisture permeable resin layer 20 contains a flame retardant.
  • the flame retardancy (flame proofing) of the moisture permeable resin layer 20 can be increased, and as a result, the flame retardance of the entire diaphragm 12 can be ensured to a certain level or more.
  • Content of a flame retardant is 5 to 60 mass parts with respect to 100 mass parts of moisture-permeable resin.
  • the lower limit of the flame retardant is 5 parts by mass from the viewpoint of ensuring the effectiveness of flame retardancy, more preferably 8 parts by mass, and even more preferably 10 parts by mass.
  • the upper limit of the flame retardant content is set to 60 parts by mass. More preferably, it is 50 mass parts, More preferably, it is 40 mass parts.
  • the method of adding the moisture-permeable resin layer 20, by adding a flame retardant to raw material moisture-permeable resin may be mixed together with synthetic resins mixer or the like.
  • the type of flame retardant is not particularly limited and can be appropriately determined according to the required flame retardant grade. In consideration of environmental impact, it is desirable to use a non-halogen flame retardant. More specifically, a flame retardant aromatic phosphoric ester-based flame retardant of phosphoric acid guanidine type, such as a flame retardant alicyclic phosphoric ester can be used.
  • the aromatic phosphate ester flame retardant is water-insoluble and is absorbed by the fiber when heated above the glass transition temperature of the fibrous resin constituting the reinforcing member 40. It does not elute and a stable flame retardant effect can be expected.
  • Flame retardant of the flame retardant or an alicyclic phosphoric ester of phosphoric acid guanidine type since it is absorbent, can be expected an effect as moisture absorbent.
  • an inorganic compound as a flame retardant.
  • an antimony compound or a metal hydroxide can be used as the inorganic compound.
  • the diaphragm 12 as a whole preferably satisfies the flame retardancy of about grade 3 flame retardant defined in the JIS-Z-2150-A method and the grade of VTM-2 prescribed in UL94.
  • the moisture-permeable resin layer 20 may further contain a hygroscopic agent.
  • a hygroscopic agent When the moisture absorbent is included, the water retention amount of the moisture permeable resin layer 20 can be increased, and the moisture permeability can be further improved.
  • a water-soluble salt can be used as the hygroscopic agent. Specifically, lithium salt, phosphate, or the like can be used.
  • the air permeability of the diaphragm 12 of the present invention is, for example, 3000 seconds or more. If the air permeability is too small, the fluid separated by the diaphragm may be mixed.
  • the upper limit of the air permeability is not particularly limited, and it is not necessary to vent at all.
  • Air permeability means Gurley number.
  • Gurley number is the time (seconds) required for 100 cm 3 of air to flow through an area per square inch (6.45 cm 2 ) at a pressure of 1.23 kPa (JIS-P-8117).
  • the water vapor transmission rate of the diaphragm 12 of this invention is 3000 g / m ⁇ 2 > / 24 hours or more, for example. If the water vapor transmission rate is too low, water vapor transmission is insufficient, moisture condenses on the surface of the diaphragm 12 and condensation occurs, causing deterioration of the film. Preferably 6000g / m 2/24 hours or more, more preferably 10000g / m 2/24 hours or more. The higher the moisture permeability, the better, and the upper limit is not limited. The moisture permeability is a value measured according to JIS-L-1099 (B-1 method).
  • the reinforcing member 40 has a void (breathability) that can reinforce the composite membrane 30 and does not block the fluid to be treated (for example, outside air to be subjected to heat exchange and humidity exchange) and the composite membrane 30. .
  • the porosity of the reinforcing material 40 is, for example, about 30 to 95%.
  • the reinforcing material 40 is usually formed of a fibrous resin. By using a fibrous resin, the reinforcing material 40 having a predetermined porosity can be easily manufactured.
  • the reinforcing material 40 formed of the fibrous resin may be any of a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, and a net.
  • a particularly preferable fibrous reinforcing material 40 is a nonwoven fabric. Since the nonwoven fabric has fine voids (gap between fibers) made of a large number of fibers, it can exhibit moisture permeability.
  • nonwoven fabric with a small basis weight as the nonwoven fabric, and use a non-flammable spunbond nonwoven fabric, a thermal bond nonwoven fabric, a wet nonwoven fabric, or a nonwoven fabric made by other methods such as a needle punch manufacturing method, spunlace, and melt blown. You can also.
  • the nonwoven fabric material may be a polyester, olefin, styrene, aramid, or polyphenylene sulfide (PPS).
  • a flame retardant nonwoven fabric in which a flame retardant is kneaded into the fiber can be used as the material of the reinforcing material 40.
  • a flame retardant nonwoven fabric in which a flame retardant is kneaded into the fiber
  • the flame-retardant nonwoven fabric using the raw cotton currently used for them can be used similarly. It is also possible to use a non-woven fabric using fibers such as nylon, acrylic and carbon that do not melt.
  • a method using an adhesive can be used for joining the composite film 30 and the reinforcing material 40.
  • a general-purpose adhesive can be used as the adhesive, but a moisture-permeable resin is preferably used. This is to maintain the moisture permeability of the entire diaphragm 12.
  • the moisture-permeable resin material include hydrophilic polyurethane as described above, and polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, and polyacrylic acid can be used.
  • As a method for applying such adhesives e.g., it is conceivable to bond the reinforcing member 40 before curing the moisture-permeable resin immediately after painting the composite layer 30.
  • a heat-meltable resin is used as the fiber material of the reinforcing material 40, a method by heat fusion can be adopted for joining to the composite film 30.
  • the manufacturing process of the diaphragm 12 can be simplified compared with the case where an adhesive is applied.
  • the adhesion between the porous polytetrafluoroethylene film 10 and the reinforcing material 40 is remarkably increased. Can be increased. This is because a part of the reinforcing material 40 penetrates into the pores of the porous polytetrafluoroethylene film 10.
  • the fibers forming the reinforcing material 40 can be used in combination with a heat-meltable resin and a non-heat-meltable resin.
  • the heat-meltable resin When the heat-meltable resin is used alone, the resin may be melted too much to form a dense film. As a result, moisture permeability may be reduced or wrinkles may be generated. By combining with a non-thermomeltable resin, formation of a dense film can be prevented.
  • deformation processing such as corrugation processing is performed in order to increase the surface area of the diaphragm 12
  • the reinforcing material 40 is formed of a heat-meltable resin and a non-heat-meltable resin, the deformation of the film due to the action of the heat-meltable resin. It becomes easy to form a mold, and it becomes easy to maintain its form by the action of the non-heat-meltable resin.
  • a mixed fiber in which a heat-meltable resin and a non-heat-meltable resin are mixed may be used.
  • a mixed fiber having a splittable structure covering the periphery of the heat-resistant resin may be used, or a fiber integrally formed with both the heat-meltable resin and the non-heat-meltable resin may be used.
  • Such integrated fibers e.g., fibers of core-sheath structure around the non-heat-meltable resin is covered with hot-melt resin.
  • fibers having a core-sheath structure formed of resins having different melting points and materials can be used.
  • the reinforcing member 40 it is also possible to use a hot-melt resin with integrated fiber group consisting of non-thermo-fusible resin used as a binder nonwoven.
  • a resin having a low hygroscopic property is recommended.
  • the low moisture absorbing resin for example, acrylic resins, nylon resins, polyester resins, polylactic acid resins, and polyolefin resins.
  • Reinforcing materials with high moisture absorption / release properties are also recommended because of their improved moisture permeability. Examples of highly hygroscopic resins include vinylon and urethane.
  • resins other than polyolefin resins for example, acrylic resins, nylon resins, vinylon resins, polyester resins, polylactic acid resins, etc.
  • the basis weight of the reinforcing material 40 is 2 to 100 g / m 2 , preferably 3 to 50 g / m 2 , more preferably 5 to 40 g / m 2 . This is because if the basis weight is too small, the effect of reinforcement cannot be achieved, and if the basis weight is too large, the total heat exchange efficiency is lowered. If the basis weight of the reinforcing material 40 becomes too large, the moisture permeability of the diaphragm 12 is lowered, and further, the apparatus (heat exchanger, humidifier, dehumidifier, etc.) using the diaphragm 12 is enlarged. Further, when the diaphragm 12 is used as a heat exchange membrane, the heat exchange capability is lowered. On the other hand, if the basis weight of the reinforcing material 40 is too small, the workability of the diaphragm 12 is impaired.
  • the reinforcing member 40 particularly, for example, more than 5 [mu] m (preferably at least 10 [mu] m), 1000 .mu.m or less (preferably 500 ⁇ m or less) is about.
  • FIG. 3 shows an example of a heat exchanger using the diaphragm 12.
  • 1 is a separator
  • 12 is a diaphragm used as a heat exchange membrane
  • 3 is a flow of exhaust air
  • 4 is a flow of intake air.
  • the separator 1 has a wave shape and is alternately laminated with the diaphragm 12. At this time, the waveform direction of the separator 1 is arranged so as to be orthogonal to the waveform direction of the other adjacent separators 1 to form a flow path for exhaust air and intake air.
  • the exhaust air 3 is warm and humidified air in the heating room and the intake air 4 is cold and dry air outside
  • the intake air 4 is warmed and sucked into the heating room in a humidified state. Therefore, the heating efficiency in the heating room is increased and the humidity of the room air can be adjusted.
  • Example 1 Five types of diaphragm samples (Sample Nos. 1A to 5A) having different basis weights of porous polytetrafluoroethylene membranes (porous PTFE membranes) were prepared, and a test for confirming the flameproofness of each sample was performed.
  • the basis weight of the porous PTFE membrane is 3 g / m 2 , 6 g / m 2 , 9 g / m 2 , 12 g / m 2 , and 20 g / m 2 , respectively.
  • a hydrophilic polyurethane resin (“Hipol 2000” manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) is used as the moisture-permeable resin material, and 100 parts by mass of the hydrophilic polyurethane resin is a phosphorous flame retardant manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd. ”) Was mixed on the porous PTFE membrane at a rate of about 10 g / m 2 to obtain a composite membrane of the porous PTFE membrane and the moisture-permeable resin layer.
  • a spunbonded nonwoven fabric (Hyme (registered trademark) H3201 manufactured by Toyobo Co., Ltd. (weight per unit area 20 g / m 2 , thickness 0.15 mm)) made of polyester fiber copolymerized with a phosphorus-based flame retardant was used. . Before the hydrophilic polyurethane resin was cured, the reinforcing material and the composite film were bonded together to form a diaphragm.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the basis weight of the porous PTFE membrane and the flameproofness in Table 1.
  • the sample 5A with a basis weight of the porous PTFE membrane of 20 g / m 2 had a carbonization length of the diaphragm of 17 cm and failed in flameproofing.
  • the porous PTFE membrane having a basis weight of 9g / m 2, 12g / m 2 of sample 3A, in 4A char length of the membrane was passed and the flame tertiary a 14 ⁇ 15cm.
  • the samples with a basis weight of 3 g / m 2 and 6 g / m 2 of the porous PTFE membrane are surprisingly reduced in the carbonization length of the diaphragm to 4 cm, and the flameproofness passes the first grade. Met.
  • the flame resistance did not decrease. From these results, it can be said that when the basis weight of the porous PTFE membrane is 7 g / m 2 or less (preferably 6 g / m 2 or less), the flameproof property is remarkably excellent.
  • Example 2 Six kinds of diaphragm samples (sample numbers 1B to 6B) having different basis weights of porous PTFE membranes or types of reinforcing materials were prepared, and a test for confirming the flameproofing property of each sample was performed.
  • the basis weight of the porous PTFE membrane is 3 g / m 2 , 3 g / m 2 , 6 g / m 2 , 9 g / m 2 , 12 g / m 2 , and 12 g / m 2 , respectively.
  • a hydrophilic polyurethane resin (“Hipol 2000” manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) is used as the moisture-permeable resin material, and 100 parts by mass of the hydrophilic polyurethane resin is a phosphorous flame retardant manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd. ”) Was mixed on the porous PTFE membrane at a rate of about 10 g / m 2 to obtain a composite membrane of the porous PTFE membrane and the moisture-permeable resin layer.
  • a spunbond nonwoven fabric made of polyester fiber not containing a flame retardant (Ecule (registered trademark) manufactured by Toyobo Co., Ltd .: product number 3151A (weight per unit area 15 g / m 2 , thickness 0.12 mm)) or product number 3201A (Weight per unit area 20 g / m 2 , thickness 0.15 mm)) was used.
  • Ecule registered trademark
  • product number 3151A weight per unit area 15 g / m 2 , thickness 0.12 mm
  • product number 3201A Weight per unit area 20 g / m 2 , thickness 0.15 mm
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the basis weight of the porous PTFE membrane and the flameproofing property of the samples (1B, 3B, 4B, 5B) using the product number 3151A (weight per unit area 15 g / m 2 ) in Table 2. Is.
  • the basis weight of the porous PTFE membrane is 7 g / m as in Example 1, as can be seen from Table 2 and FIG. When it is 2 or less (preferably 6 g / m 2 or less), the flameproofness is remarkably excellent.
  • Example 3 Five types of diaphragm samples (sample numbers 1C to 5C) having different basis weights of the porous PTFE membrane were prepared, and a test for confirming the flameproofing property and the like of each sample was performed.
  • the basis weight of the porous PTFE membrane is 3 g / m 2 , 6 g / m 2 , 9 g / m 2 , 12 g / m 2 , and 20 g / m 2 , respectively.
  • a hydrophilic polyurethane resin (“Hypol 2000” manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) is used as the moisture-permeable resin material, and the porous PTFE membrane is coated on the porous PTFE membrane at a rate of about 10 g / m 2 to allow the porous PTFE membrane to be transparent.
  • a composite film with a wet resin layer was obtained.
  • the flame retardant resin film is not mixed with the flame retardant resin film.
  • a spunbonded nonwoven fabric (Hyme (registered trademark) H3201 (weight per unit area 20 g / m 2 , thickness 0.18 mm) manufactured by Toyobo Co., Ltd.) made of polyester fiber copolymerized with a phosphorus flame retardant was used. . Before the hydrophilic polyurethane resin was cured, the reinforcing material and the composite film were bonded together to form a diaphragm. Table 3 shows the specifications and test results of each sample.
  • Example 4 Three types of diaphragm samples (sample numbers 1D to 3D) having different blending ratios of the flame retardant mixed in the moisture permeable resin film were prepared, and a test for confirming the flameproofing property and the like of each sample was performed.
  • the basis weight of the porous PTFE membrane is 3 g / m 2 .
  • a hydrophilic polyurethane resin (“Hipol 2000” manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) is used as the moisture-permeable resin material, and 100 parts by mass of the hydrophilic polyurethane resin is a phosphorous flame retardant manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd. )) Is mixed with 20 parts by mass (sample 2D), 40 parts by mass (sample 3D), and not mixed at all (sample 1D), each of which is about 10 g / m 2 on the porous PTFE membrane. By coating at a ratio, a composite membrane of a porous PTFE membrane and a moisture permeable resin layer was obtained.
  • a spunbonded nonwoven fabric (Hyme (registered trademark) H3201 manufactured by Toyobo Co., Ltd. (weight per unit area 20 g / m 2 , thickness 0.15 mm)) made of polyester fiber copolymerized with a phosphorus-based flame retardant was used. . Before the hydrophilic polyurethane resin was cured, the reinforcing material and the composite film were bonded together to form a diaphragm. Table 4 shows the specifications and test results of each sample.
  • Table 4 shows that Sample 2D and Sample 3D containing a flame retardant in a moisture-permeable resin film have a flameproof grade 1, and the moisture-permeable resin layer needs to contain a flame retardant. 3 was confirmed.
  • the air permeability of the diaphragm obtained in each of the above experimental examples was 10,000 seconds or more. Further, other physical properties of the diaphragm were evaluated as follows.
  • the diaphragm of the present invention can be used in general applications requiring flameproofing properties such as a heat exchanger, a humidifier, a dehumidifier, and a separation device using a pervaporation membrane. In addition, it can also be used for building materials, materials for vehicles, fire fighting clothes such as fire fighting clothes and combat clothes.

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Abstract

　隔膜の防炎性を一層改善することを目的として、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０と透湿性樹脂層２０との複合膜３０と、補強材４０とを積層した隔膜１２であって、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の目付量が０．５ｇ／ｍ２以上７ｇ／ｍ２以下であり、透湿性樹脂層２０は、透湿性樹脂と、該透湿性樹脂１００質量部に対して５質量部以上６０質量部以下の難燃剤を含有している隔膜１２を構成する。

Description

隔膜およびこれを用いた熱交換器
　本発明は、熱（全熱）交換膜、加湿膜、除湿膜、パーベーパレーション膜（例えば水と他の液体（エタノールなど）を分離するための膜）等として有用な隔膜およびこれを用いた熱交換器に関するものである。
　従来の全熱交換膜として、親水性の難燃剤が含浸された紙製の隔膜が用いられている。しかし、紙製の隔膜は、耐水性が低い。例えば、熱交換器の使用状況によっては結露水が隔膜に付着することがある。この結露水が凍結することによって隔膜に破損が生じることがある。また隔膜に含ませた難燃剤が結露水によって溶出し、隔膜の難燃性或いは潜熱交換性能が低下することもある。
　特許文献１、２には、結露水による隔膜の破れを防止することを目的として、多孔質フッ素樹脂膜の表面に透湿性樹脂の連続層を形成した積層体を使用することが記載されている。この積層体は、通常、不織布などで補強されている。特許文献２には、この積層体の難燃性を高めるため、透湿性樹脂層に難燃剤を含ませることが記載されている。
　他方、特許文献３には、エレクトレットフィルターと難燃不織布とから構成される除塵フィルターが記載されており、エレクトレットフィルターと難燃不織布とを接着するための接着剤にも難燃剤を配合することが記載されている。
特開平７－１３３９９４号公報 特開２００６－１５０３２３号公報 特開２００２－２９２２１４号公報
　上述したように、様々な分野において利用されている隔膜は、万一の火災時でもその被害を最小限に留めるため、難燃剤を使用することにより防炎性が向上されている。しかしながら、難燃剤を使用する技術はある程度の成熟域に入っており、防炎性をさらに向上させるためには難燃剤の使用のみではない他の技術的アプローチを採ることも求められる。しかし現在のところ有効な対策は見出されていない。
　本発明は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を使用した隔膜に特化して創案されたものであり、より詳しくは、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜と透湿性樹脂層との複合膜と、補強材とを積層した隔膜の防炎性を向上したものである。本発明では、透湿性樹脂層に難燃剤を使用しつつも、他の解決手段を併用することにより、隔膜全体での防炎性をこれまで以上に改善することを目的としている。
　上記課題を解決し得た本発明の隔膜は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜と透湿性樹脂層との複合膜と、補強材とを積層した隔膜であって、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の目付量を０．５ｇ／ｍ２以上７ｇ／ｍ２以下とし、前記透湿性樹脂層は、透湿性樹脂１００質量部に対して５質量部以上６０質量部以下の難燃剤を含有させたものである。特に多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の目付量を７ｇ／ｍ２以下とすることにより、隔膜の一部に着火しても、消火するまでに隔膜が延焼する距離が短くなる。詳しくは、後述するＪＩＳ－Ｚ－２１５０－Ａ法の試験方法によって検証されるものとする。
　上記隔膜において、前記複合膜のうち、前記補強材が前記透湿性樹脂層に固着されている態様とすることが好ましい。
　上記隔膜において、前記透湿性樹脂として親水性ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。
　上記隔膜において、前記補強材が繊維で構成されている態様とすることが好ましい。
　上記隔膜において、前記繊維を不織布とすることが好ましい。
　上記隔膜において、前記補強材にも難燃剤を添加することがより好ましい。
　上記隔膜において、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の平均細孔径を０．０７～１０μｍとすることが好ましい。
　上記隔膜において、前記難燃剤に無機系化合物が含まれている態様とすることが好ましい。
　上記隔膜において、前記無機系化合物としてアンチモン化合物または金属水酸化物が含まれている態様とすることが好ましい。
　上記隔膜において、前記難燃剤にリン系難燃剤が含まれている態様とすることが好ましい。
　上記隔膜において、前記補強材が熱溶融性樹脂繊維を含む態様とすることが好ましい。
　上記隔膜において、前記熱溶融性樹脂繊維としてポリエステル系繊維を使用することが好ましい。
　上記隔膜において、前記補強材が非熱溶融性繊維を含む態様とすることが好ましい。
　上記隔膜において、前記非熱溶融性繊維として炭素繊維を用いることが好ましい。
　上記隔膜において、前記非熱溶融性繊維として熱硬化性樹脂繊維を用いることが好ましい。
　上記隔膜において、前記熱硬化性樹脂繊維をポリイミド繊維で構成することが好ましい。
　上記隔膜を熱交換器に用いることにより、防炎性が向上した熱交換器を提供することが可能となる。
　なお、本明細書でいう「層」および「膜」は、いずれも、それらの厚みを区別するものではない。
　本発明では、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜と透湿性樹脂層と積層した隔膜を構成し、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の目付量を０．５ｇ／ｍ２以上７ｇ／ｍ２以下とし、透湿性樹脂層に、透湿性樹脂１００質量部に対して５質量部以上６０質量部以下の難燃剤を含有させ、補強材とを積層することにより、隔膜全体での防炎性をこれまで以上に改善することができる。
本発明の実施の形態における隔膜の断面図である。 本発明の実施の形態における他の隔膜の断面図である。 隔膜を用いた熱交換器の一例を示すものである。 実施例１における多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量と防炎性との関係を示すグラフである。 実施例２における多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量と防炎性との関係を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態にかかる隔膜について説明する。図１は、本発明の実施の形態における隔膜の断面図である。図１に示すように、本発明の実施の形態における隔膜１２は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０と透湿性樹脂層２０との複合膜３０と、補強材４０とを積層したものである。本発明の他の実施の形態として、図２に示すように、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０と透湿性樹脂層２０との積層順を、図１の例とは逆とした複合膜３０と、補強材４０とを積層したものも同様に実施可能である。
　隔膜１２が一定の防炎性能を満たすために、透湿性樹脂層２０は透湿性樹脂の他に難燃剤を含有している。詳細は後述するが、難燃剤の含有割合は透湿性樹脂１００質量部に対して５質量部以上６０質量部以下である。
　本発明者らは、隔膜１２の構成要素（膜１０）として多孔質ポリテトラフルオロエチレンという特定の材料を用いることを前提として隔膜１２の防炎性を高めるための研究を進めてきた。その結果、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の目付量が７ｇ／ｍ２以下である場合に、隔膜１２の防炎性が非常に高まることを発見した。これまでは防炎性の向上については専ら難燃剤の配合に依存してきたが、本発明では、透湿性樹脂層に難燃剤を使用しつつも多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の目付量を特定の範囲とすることにより、隔膜全体での防炎性をこれまで以上に改善することができるものである。防炎性は、ＪＩＳ－Ｚ－２１５０－Ａ法（薄い材料の防炎試験方法（４５°メッケルバーナ法））に基づく指標であり、被試験材料（本発明では隔膜１２）を炎に近づけたときの炭化長、残炎、残じんから決定される。試験結果は、防炎１級、防炎２級、防炎３級に分類され、防炎１級が最も防炎性の高いものである。
　本発明において隔膜１２の防炎性を一層確実に高めるためには、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の目付量を好ましくは６ｇ／ｍ２以下、より好ましくは５ｇ／ｍ２以下、さらに好ましくは４ｇ／ｍ２以下にすることが望ましい。一方、防炎性の面からは目付量の下限は特に制限されるものではないが、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の破れを防止するために０．５ｇ／ｍ２以上にする。目付量は、好ましくは０．７ｇ／ｍ２以上、より好ましくは１．０ｇ／ｍ２以上、さらに好ましくは１．５ｇ／ｍ２以上とすることが望ましい。
　以下、隔膜１２の基本的構成要素となる多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０、透湿性樹脂層２０、補強材４０について更に詳しく説明する。
［多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０］
　多孔質ポリテトラフルオロエチレンは、延伸により多孔質化したポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料である。多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０は、空孔率を高くすることが可能である。また極めて微細な孔を形成できる。
　多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０は、ＰＴＦＥのファインパウダーを成形助剤と混合して得られるペーストを成形し、該成形体から成形助剤を除去した後、高温高速度で延伸し、さらに必要に応じて焼成することにより得られる。その詳細は、例えば特公昭５１－１８９９１号公報に記載されている。なお、延伸は、１軸延伸であってもよいし、２軸延伸であってもよい。１軸延伸の多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０は、ミクロ的には延伸方向と略直交する細い島状のノード（折り畳み結晶）が存在し、このノード間を繋ぐようなすだれ状のフィブリル（前記折り畳み結晶が延伸により溶けて引き出された直鎖状の分子束）が延伸方向に配向している点に特徴がある。一方、２軸延伸の多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０は、フィブリルが放射状に拡がり、フィブリルを繋ぐノードが島状に点在してフィブリルとノードとで分画された空間が多数存在するクモの巣状の繊維質構造となっている点にミクロ的な特徴がある。２軸延伸の多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０は、１軸延伸のものよりも広幅化が容易であり、縦方向・横方向の物性バランスに優れ、単位面積あたりの生産コストが安くなるため、特に好適に用いられる。
　多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の平均細孔径は、例えば、０．０７～１０μｍ程度である。平均細孔径が小さすぎると多孔質膜１０の透湿性が低下するため、隔膜１２の透湿能力が低下、隔膜１２を熱交換膜として使用したときの熱交換能力が低下する。より好ましい平均細孔径は０．０９μｍ以上である。逆に平均細孔径が大きすぎると、透湿性樹脂層２０が多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の細孔内に入り込み易くなる。この結果、透湿性樹脂の実質的な厚さ（透湿樹脂部の厚さ＋多孔質膜内の透湿樹脂部の厚さ）が厚くなり、水分の移動時間が長くなって透湿性が低下する。より好ましくは５μｍ以下である。
　なお、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の平均細孔径は、コールターエレクトロニクス社のコールターポロメーターを用いて測定した孔径の平均値を意味する。多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の平均細孔径は延伸倍率等によって適宜制御できる。
　多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の空孔率は前記平均細孔径に応じて適宜設定できるが、例えば、５０％以上（好ましくは６０％以上）、９８％以下（好ましくは９０％以下）であることが推奨される。
　多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の空孔率は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の質量Ｗと、空孔部を含む見かけの体積Ｖとを測定することによって求まる嵩密度Ｄ（Ｄ＝Ｗ／Ｖ：単位はｇ／ｃｍ３）と、全く空孔が形成されていないときの密度Ｄｓｔａｎｄａｒｄ（ＰＴＦＥ樹脂の場合は２．２ｇ／ｃｍ３）を用い、下記式に基づいて算出できる。なお、体積Ｖを算出する際の厚みは、ダイヤルシックネスゲージで測定した（テクロック社製「ＳＭ－１２０１」を用い、本体バネ荷重以外の荷重をかけない状態で測定した）ときの平均厚みによる。
　空孔率（％）＝［１－（Ｄ／Ｄｓｔａｎｄａｒｄ）］×１００
　多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の通気度は、例えば、５００秒以下、好ましくは１０秒以下である。通気度の値が大きすぎると、膜の透湿性が低くなり、得られる隔膜１２の透湿性が不充分となる。また隔膜１２を熱交換膜やパーベーパレーション膜として使用したときに、熱交換能力の低下や分離効率の低下が生じる。通気度の測定法については後述する。　
［透湿性樹脂層２０］
　透湿性樹脂層２０は、透湿性樹脂よりなる無孔質の膜状の層であり、熱および湿気（水蒸気）は通過させるが空気は通さず、隔膜としての機能を発揮する部分である。透湿性樹脂としては非水溶性のものを使用してもよいが、本発明の隔膜１２は耐結露性が高められているため、水溶性のものであっても難水溶化することで使用できる。難水溶化の方法としては、例えば、熱処理と架橋剤の添加を併用する方法がある。
　透湿性樹脂としては、親水性ポリウレタンが挙げられる。そのほか、ポリビニルアルコールやポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸を使用することができる。
　上記機能を発揮できる限り透湿性樹脂層２０の厚みは特に限定されないが、例えば、０．０１μｍ～１００μｍ程度、好ましくは０．１～５０μｍ程度、さらに好ましくは０．１～１０μｍ程度である。薄すぎるとコーティングのむらやピンホールが発生する可能性がある。一方、厚すぎると、透湿性樹脂層２０の透湿性が低下してしまう。
　上記透湿性樹脂層２０は難燃剤を含有している。難燃剤を含むことにより透湿性樹脂層２０の難燃性（防炎性）を高めることができ、その結果、隔膜１２全体の難燃性を一定以上に確保することができる。難燃剤の含有量は、透湿性樹脂１００質量部に対して５質量部以上６０質量部以下である。難燃剤の下限値を５質量部としたのは、難燃性の実効性を担保する観点からであり、より好ましくは８質量部、さらに好ましくは１０質量部とする。一方、難燃剤が６０質量部を超えて含まれると透湿性樹脂の含有量が相対的に少なくなってしまうため、透湿性樹脂層２０としての機能が発揮されなくなる。そのため難燃剤の含有量の上限値を６０質量部とした。より好ましくは５０質量部、さらに好ましくは４０質量部とする。透湿性樹脂層２０への添加方法は、透湿性樹脂の原材料に難燃剤を添加し、合成樹脂混合機等でこれらを混合すればよい。
　難燃剤の種類は特に限定されず、必要とされる難燃性のグレードに応じて適宜決定できる。環境への影響を考慮すると、非ハロゲン系の難燃剤を用いることが望ましい。より具体的には、芳香族リン酸エステル系の難燃剤、リン酸グアニジン系の難燃剤、脂環式リン酸エステル系の難燃剤などを使用できる。芳香族リン酸エステル系の難燃剤は非水溶性であり、補強材４０を構成する繊維状樹脂のガラス転移温度以上に加熱されると繊維に吸収されるため、結露水などと接触しても溶出せず、安定した難燃効果が期待できる。リン酸グアニジン系の難燃剤や脂環式リン酸エステル系の難燃剤は、吸水性があるため、吸湿剤としての効果も期待できる。他方、難燃剤として無機系化合物を使用することも可能である。無機系化合物としては、アンチモン化合物または金属水酸化物を使用ことができる。
　隔膜１２全体としては、ＪＩＳ－Ｚ－２１５０－Ａ法に規定される防炎３級程度やＵＬ９４に規定されるＶＴＭ－２程度の難燃性を満たすことが望ましい。
　透湿性樹脂層２０は、さらに吸湿剤を含んでいてもよい。吸湿剤を含むと透湿性樹脂層２０の保水量を多くすることができ、透湿性を更に高めることができる。吸湿剤としては、水溶性の塩を使用できる。具体的には、リチウム塩やリン酸塩などを用いることができる。
　本発明の隔膜１２の通気度は、例えば、３０００秒以上である。通気度が小さすぎると、隔膜で隔てられている流体が混合する虞がある。なお、通気度の上限は特に限定されず、全く通気しなくてもよい。なお、通気度はガーレー数を意味する。ガーレー数とは、１００ｃｍ３の空気が１平方インチ（６．４５ｃｍ２）当たりの面積を１．２３ｋＰａの圧力で流れるのに要する時間（秒）である（ＪＩＳ－Ｐ－８１１７）。
　また本発明の隔膜１２の透湿度は、例えば、３０００ｇ／ｍ２／２４時間以上である。透湿度が低すぎると水蒸気の透過が不充分となり、隔膜１２表面で水分が凝集して結露が発生し、膜劣化の原因となる。好ましくは６０００ｇ／ｍ２／２４時間以上、より好ましくは１００００ｇ／ｍ２／２４時間以上である。透湿度は高いほどよく、上限は限定されない。なお、透湿度はＪＩＳ－Ｌ－１０９９（Ｂ－１法）に準拠して測定した値である。
［補強材４０］
　上記補強材４０は、上記複合膜３０を補強でき、かつ被処理流体（例えば熱交換および湿度交換すべき外気など）と複合膜３０とを遮断しない程度の空隙（通気性）を有するものである。上記補強材４０の空孔率は、例えば、３０～９５％程度である。
　補強材４０は、通常、繊維状の樹脂で形成されている。繊維状の樹脂を使用することによって、所定の空孔率を有する補強材４０を簡便に製造できる。繊維状樹脂によって形成される補強材４０は、織布、編布、不織布、ネットのいずれであってもよい。特に好ましい繊維状補強材４０は、不織布である。不織布は、多数の繊維からなる微細な空隙部分（繊維間の隙間）を有しているため、透湿性を発揮できる。
　不織布としては目付の小さい不織布を用いることが好ましく、難燃剤を含まないスパンボンド不織布、サーマルボンド不織布、湿式不織布、或いは、ニードルパンチ製法・スパンレース・メルトブロー等その他製法で作られた不織布を用いることもできる。不織布の材料にはポリエステル系・オレフィン系・スチレン系・アラミド系、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の溶融樹脂を用いたものでもよい。
　また、隔膜１２の難燃性を一層向上させるために、補強材４０の材料として、繊維に難燃剤を練り込んだ難燃不織布を用いることもできる。例えば、東洋紡績株式会社製のハイム（登録商標）、旭化成株式会社製のエルタスＦＲ（登録商標）がある。またそれらに使用されている原綿を使った難燃不織布も同様に使用することができる。また溶融しないナイロン、アクリル、炭素等の繊維を使った不織布を用いることも可能である。
　複合膜３０と補強材４０の接合には、例えば、接着剤を使用する方法を用いることができる。接着剤としては汎用の接着剤を用いることもできるが、透湿性樹脂を用いることが好ましい。隔膜１２全体の透湿度を保つためである。透湿性樹脂材料としては、上記のように親水性ポリウレタンが挙げられるほか、ポリビニルアルコールやポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸を使用することができる。このような接着剤の塗布方法としては、例えば、透湿性樹脂を複合膜３０に塗った直後に硬化前に補強材４０を貼り合わせることも考えられる。
　補強材４０の繊維材料として熱溶融性樹脂を使用すれば、複合膜３０との接合には熱融着による方法を採用することもできる。この場合は、接着剤を塗布する場合に比べて、隔膜１２の製造工程を簡略化することができる。
　例えば、上記した図２に示すように、補強材（樹脂）４０と多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０とを接合する場合は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０と補強材４０の固着性を著しく高めることができる。補強材４０の一部が多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜１０の細孔へと浸入するためである。
　補強材４０を形成する繊維は、熱溶融性樹脂と非熱溶融性樹脂とを組み合わせて使用することもできる。熱溶融性樹脂を単独で使用すると、樹脂が溶融し過ぎて緻密な膜を形成してしまう結果、透湿性が低下したり、シワが発生したりすることがある。非熱溶融性樹脂と組み合わせることにより緻密な膜の形成を防止できる。更に隔膜１２の表面積を大きくするためにコルゲート加工などの変形加工を施す場合、熱溶融性樹脂と非熱溶融性樹脂とで補強材４０を形成すれば、熱溶融性樹脂の作用により変形加工時に型が付き易くなり、非熱溶融性樹脂の作用によりその形態を維持しやすくなる。
　熱溶融性樹脂と非熱溶融性樹脂とを組み合わせて用いる場合、熱溶融性樹脂と非熱溶融性樹脂とを混合した混合繊維を使用してもよく、例えば、熱溶融性樹脂が非熱溶融性樹脂の周りを覆っている割繊可能な構造の混合繊維を使用してもよいし、熱溶融性樹脂と非熱溶融性樹脂の両方で一体成形された繊維を使用してもよい。このような一体型の繊維としては、例えば、非熱溶融性樹脂の周りを熱溶融性樹脂で覆った芯鞘構造の繊維が挙げられる。
　また、上記に限らず、融点及び材質が異なる樹脂で形成された芯鞘構造の繊維を使用することもできる。また、補強材４０として、熱溶融樹脂をバインダーとして用いて非熱溶融樹脂からなる繊維群を一体化した不織布を用いることも可能である。
　補強材４０を形成する繊維に用いる樹脂としては吸湿性の低い樹脂が推奨される。吸湿性が高い程、結露した際に強度が低下し、隔膜１２が変形したり破損したりしやすくなってしまう。吸湿性の低い樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂やナイロン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。吸放湿性が高い補強材もまた、透湿性能が上がるので推奨される。吸湿性の高い樹脂としてはビニロン、ウレタン等が挙げられる。なお、難燃剤を使用する場合、ポリオレフィン系樹脂の表面エネルギーは高いため、難燃剤の固定が困難となる。従って難燃剤を使用する場合には、ポリオレフィン系以外の樹脂（例えば、アクリル系樹脂やナイロン系樹脂、ビニロン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ乳酸系樹脂など）が好適に使用できる。
　補強材４０の目付量としては２～１００ｇ／ｍ２、好ましくは３～５０ｇ／ｍ２、さらに好ましくは５～４０ｇ／ｍ２とすることが望ましい。目付量が小さすぎると補強の実効を果たせず、他方、目付量が大きすぎると全熱交換効率が低下してしまうからである。補強材４０の目付が大きくなりすぎると隔膜１２の透湿能力が低下し、さらにはこの隔膜１２を使用する装置（熱交換器、加湿器、除湿器など）が大型化する。また隔膜１２を熱交換膜として使用したときには、熱交換能力が低下する。一方、補強材４０の目付が小さすぎると隔膜１２の加工性を損なう。
　補強材４０の厚みは特に限定されないが、例えば、５μｍ以上（好ましくは１０μｍ以上）、１０００μｍ以下（好ましくは５００μｍ以下）程度である。
［熱交換器］
　上記隔膜１２の用途の一例として、隔膜１２を用いた熱交換器について説明する。図３は、隔膜１２を用いた熱交換器の一例を示すものである。
　図３中、１はセパレータ、１２は熱交換膜として使用される隔膜、３は排出空気の流れ、４は吸入空気の流れを夫々示している。セパレータ１は波状を呈しており、隔膜１２と交互に積層されている。このとき、セパレータ１の波形方向は、隣り合う他のセパレータ１の波形方向と互いに直交するように配置して排出空気と吸入空気の流路を形成している。
　例えば、排出空気３が暖房室内の暖かく加湿された空気であり、吸入空気４が戸外の冷たい乾燥した空気の場合、両者がセパレータ１と隔膜１２で形成される各流路を通過する際に、隔膜１２を介して熱と湿気の交換が行なわれる。その結果、吸入空気４は暖められると共に、加湿された状態で暖房室内へ吸入される。従って、暖房室内の暖房効率が上昇すると共に室内の空気の調湿も可能となる。
　以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前記・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
　（実施例１）
　多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜（多孔質ＰＴＦＥ膜）の目付量が異なる５種類の隔膜試料（試料番号１Ａ～５Ａ）を準備して各試料の防炎性等を確認する試験を行った。多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量はそれぞれ、３ｇ／ｍ２，６ｇ／ｍ２，９ｇ／ｍ２，１２ｇ／ｍ２，２０ｇ／ｍ２である。
　透湿性樹脂材料として親水性ポリウレタン樹脂（ダウケミカル社製「ハイポール２０００」）を用い、親水性ポリウレタン樹脂１００質量部に対して日華化学（株）製リン系難燃剤（商品名「ニッカファイノン」）を４０質量部混合したものを多孔質ＰＴＦＥ膜に約１０ｇ／ｍ２の割合でコーティングすることにより多孔質ＰＴＦＥ膜と透湿性樹脂層との複合膜を得た。
　補強材として、リン系難燃剤を共重合したポリエステル繊維からなるスパンボンド不織布（東洋紡績株式会社製のハイム（登録商標）Ｈ３２０１（目付量２０ｇ／ｍ２、厚さ０．１５ｍｍ））を用いた。上記親水性ポリウレタン樹脂が硬化する前に補強材と複合膜と貼り合わせて隔膜とした。
　表１は、各試料の仕様と試験結果を示すものである。図４は、表１の中でも多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量と防炎性との関係をグラフにしたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１及び図４より、多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量が２０ｇ／ｍ２の試料５Ａは、隔膜の炭化長が１７ｃｍであり防炎性は不合格であった。これに対して、多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量が９ｇ／ｍ２，１２ｇ／ｍ２の試料３Ａ，４Ａでは、隔膜の炭化長が１４～１５ｃｍであり防炎３級に合格していた。そして多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量が３ｇ／ｍ２，６ｇ／ｍ２の試料は、驚くべきことに隔膜の炭化長が４ｃｍと格段に減少しており、防炎性が１級に合格する程であった。また難燃耐久性（温水浸責後の防炎性である。詳しくは後述する）も低下しなかった。これらの結果から多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量が７ｇ／ｍ２以下（好ましくは６ｇ／ｍ２以下）である場合には防炎性が格段に優れるといえる。
（実施例２）
　多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量又は補強材の種類が異なる６種類の隔膜試料（試料番号１Ｂ～６Ｂ）を準備して各試料の防炎性等を確認する試験を行った。多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量はそれぞれ、３ｇ／ｍ２，３ｇ／ｍ２，６ｇ／ｍ２，９ｇ／ｍ２，１２ｇ／ｍ２，１２ｇ／ｍ２である。
　透湿性樹脂材料として親水性ポリウレタン樹脂（ダウケミカル社製「ハイポール２０００」）を用い、親水性ポリウレタン樹脂１００質量部に対して日華化学（株）製リン系難燃剤（商品名「ニッカファイノン」）を４０質量部混合したものを多孔質ＰＴＦＥ膜に約１０ｇ／ｍ２の割合でコーティングすることにより多孔質ＰＴＦＥ膜と透湿性樹脂層との複合膜を得た。
　補強材として、難燃剤を含まないポリエステル繊維からなるスパンボンド不織布（東洋紡績（株）製のエクーレ（登録商標）：品番３１５１Ａ（目付量１５ｇ／ｍ２、厚さ０．１２ｍｍ）又は、品番３２０１Ａ（目付量２０ｇ／ｍ２、厚さ０．１５ｍｍ））を用いた。上記親水性ポリウレタン樹脂が硬化する前に補強材と複合膜と貼り合わせて隔膜とした。
　表２は、各試料の仕様と試験結果を示すものである。図５は、表２の中でも品番３１５１Ａ（目付量１５ｇ／ｍ２）を用いた試料（１Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂ）の多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量と防炎性との関係をグラフにしたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２より、多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量が９～１２ｇ／ｍ２の試料４Ｂ～６Ｂでは、隔膜の炭化長が１６～１８ｃｍであり防炎性が不合格であった。これに対して、多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量が３～６ｇ／ｍ２の試料１Ｂ～３Ｂでは、実施例１と同様に隔膜の炭化長が４～５ｃｍと格段に減少しており、防炎性が１級に合格するものであった。また難燃耐久性も低下しなかった。
　補強材として難燃剤を含まない繊維を用いているにもかかわらず、実施例２では、表２および図５から分かるように、実施例１と同様に多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量が７ｇ／ｍ２以下（好ましくは６ｇ／ｍ２以下）である場合には防炎性が格段に優れている。
（実施例３）
　多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量が異なる５種類の隔膜試料（試料番号１Ｃ～５Ｃ）を準備して各試料の防炎性等を確認する試験を行った。多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量はそれぞれ、３ｇ／ｍ２，６ｇ／ｍ２，９ｇ／ｍ２，１２ｇ／ｍ２，２０ｇ／ｍ２である。
　透湿性樹脂材料として親水性ポリウレタン樹脂（ダウケミカル社製「ハイポール２０００」）を用い、親水性ポリウレタン樹脂を多孔質ＰＴＦＥ膜に約１０ｇ／ｍ２の割合でコーティングすることにより多孔質ＰＴＦＥ膜と透湿性樹脂層との複合膜を得た。実施例３では、透湿性樹脂膜に難燃剤を混合していない。
　補強材として、リン系難燃剤を共重合したポリエステル繊維からなるスパンボンド不織布（東洋紡績株式会社製のハイム（登録商標）Ｈ３２０１（目付量２０ｇ／ｍ２、厚さ０．１８ｍｍ））を用いた。上記親水性ポリウレタン樹脂が硬化する前に補強材と複合膜と貼り合わせて隔膜とした。表３は、各試料の仕様と試験結果を示すものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３より、多孔質延伸ＰＴＦＥの目付量の大小にかかわらず、全ての試料において防炎性が不合格であった。このことから、隔膜の一部を構成する透湿性樹脂層には難燃剤を含有させる必要があることが確認される。
（実施例４）
　透湿性樹脂膜に混合する難燃剤の配合比率が異なる３種類の隔膜試料（試料番号１Ｄ～３Ｄ）を準備して各試料の防炎性等を確認する試験を行った。多孔質ＰＴＦＥ膜の目付量は、３ｇ／ｍ２である。
　透湿性樹脂材料として親水性ポリウレタン樹脂（ダウケミカル社製「ハイポール２０００」）を用い、親水性ポリウレタン樹脂１００質量部に対して日華化学（株）製リン系難燃剤（商品名「ニッカファイノン」）を２０質量部混合したもの（試料２Ｄ）、４０質量部混合したもの（試料３Ｄ）、全く混合しないもの（試料１Ｄ）の３種類を、それぞれ多孔質ＰＴＦＥ膜に約１０ｇ／ｍ２の割合でコーティングすることにより、多孔質ＰＴＦＥ膜と透湿性樹脂層との複合膜を得た。
　補強材として、リン系難燃剤を共重合したポリエステル繊維からなるスパンボンド不織布（東洋紡績株式会社製のハイム（登録商標）Ｈ３２０１（目付量２０ｇ／ｍ２、厚さ０．１５ｍｍ））を用いた。上記親水性ポリウレタン樹脂が硬化する前に補強材と複合膜と貼り合わせて隔膜とした。表４は、各試料の仕様と試験結果を示すものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４より、透湿性樹脂膜に難燃剤を含有させた試料２Ｄと試料３Ｄでは、防炎１級が得られており、透湿性樹脂層には難燃剤を含有させる必要があることが実施例３と同様に確認された。
　上記各実験例で得られた隔膜の通気度はいずれも１００００秒以上であった。また隔膜の他の物性を以下のようにして評価した。
　（１）防炎性
　ＪＩＳ－Ｚ－２１５０－Ａ法に準拠（加熱時間１０秒）して隔膜の防炎性を調べた。試験後の透湿性隔膜材料の炭化長を調べ、以下の基準で評価した。
　合格（防炎１級）：炭化長が５０ｍｍ以下
　合格（防炎２級）：炭化長が５０ｍｍ超、１００ｍｍ以下
　合格（防炎３級）：炭化長が１００ｍｍ超、１５０ｍｍ以下
　不合格　　　　　：炭化長が１５０ｍｍ超
　（２）難燃耐久性
　隔膜を５０℃の温水に５時間浸漬し乾燥した後に、上記ＪＩＳ－Ｚ－２１５０－Ａ法に従って試験をした場合の防炎性である。温水の浸漬後に再度防炎性を試験したのは、結露等を想定して、難燃剤流出による性能劣化の有無を調べるためである。
　本発明の隔膜は、熱交換器、加湿器、除湿器、パーベーパレーション膜を用いた分離装置など、防炎性を要求される用途全般に利用することが可能である。そのほか、建材用途、車両用の資材、消防服・戦闘服等の防火服用途にも用いることができる。
　１０　多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜
　２０　透湿性樹脂層
　３０　複合膜
　４０　補強材
　１２　隔膜
 

Claims (17)

  1. 　多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜と透湿性樹脂層との複合膜と、補強材とを積層した隔膜であって、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の目付量が０．５ｇ／ｍ２以上７ｇ／ｍ２以下であり、前記透湿性樹脂層は、透湿性樹脂と、該透湿性樹脂１００質量部に対して５質量部以上６０質量部以下の難燃剤を含有している隔膜。
  2. 　前記補強材が前記透湿性樹脂層に固着されている請求項１に記載の隔膜。
  3. 　前記透湿性樹脂が親水性ポリウレタン樹脂である請求項１または２に記載の隔膜。
  4. 　前記補強材が繊維で構成されている請求項１～３のいずれかに記載の隔膜。
  5. 　前記繊維が不織布である請求項４に記載の隔膜。
  6. 　前記補強材に難燃剤が添加されている請求項１～５のいずれかに記載の隔膜。
  7. 　前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の平均細孔径が０．０７～１０μｍである請求項１～６のいずれかに記載の隔膜。
  8. 　前記難燃剤に無機系化合物が含まれている請求項１～７のいずれかに記載の隔膜。
  9. 　前記無機系化合物としてアンチモン化合物または金属水酸化物が含まれている請求項８に記載の隔膜。
  10. 　前記難燃剤にリン系難燃剤が含まれている請求項１～９のいずれかに記載の隔膜。
  11. 　前記補強材が熱溶融性樹脂繊維を含む請求項１～１０のいずれかに記載の隔膜。
  12. 　前記熱溶融性樹脂繊維がポリエステル系繊維である請求項１１に記載の隔膜。
  13. 　前記補強材が非熱溶融性繊維を含む請求項１～１０のいずれかに記載の隔膜。
  14. 　前記非熱溶融性繊維が炭素繊維である請求項１３に記載の隔膜。
  15. 　前記非熱溶融性繊維が熱硬化性樹脂繊維である請求項１３に記載の隔膜。
  16. 　前記熱硬化性樹脂繊維がポリイミド繊維である請求項１５に記載の隔膜。
  17. 　請求項１～１６のいずれかに記載の隔膜を用いた熱交換器。
     
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