(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ポリエステル系重合体からなる繊維から構成された不織布からなり、かつポリスルホン膜を支持する分離膜支持体であって、不織布の長さ方向(縦方向)の沸騰水中で5分間処理した沸騰水収縮率が0.4〜1.8%であるスパンボンド不織布からなることを特徴とする、分離膜支持体。
前記の不織布は、JIS L 1907:2010「繊維製品の吸水性試験方法」の、7.1(吸水速度法)の7.1.1(滴下法)に基づいて測定される吸水時間が15秒以上である、請求項1に記載の分離膜支持体。
前記の不織布の裏面は、JIS P 8119:1998「紙及び板紙―ベック平滑度試験機による平滑度試験方法」に基づいて測定されるベック平滑度が5〜35秒である、請求項1または2に記載の分離膜支持体。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明の分離膜支持体は、その表面上に分離機能を有する膜を形成させる分離膜支持体である。
本発明の分離膜支持体は、不織布からなる。本発明において不織布を構成する繊維のポリマーとしては、例えば、ポリエステル系重合体、ポリアミド系重合体、ポリオレフィン系重合体、あるいはこれらの混合物や共重合体等を挙げることができる。なかでもポリエステル系重合体が、より機械的強度や、耐熱性、耐水性、耐薬品性等の耐久性に優れた分離膜支持体を得ることができることから、好ましく用いられる。
【0022】
ポリエステル系重合体は、酸成分とアルコール成分からなるポリエステルである。酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸、アジピン酸やセバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、あるいはシクロヘキサンカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸等を用いることができる。また、アルコール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール等を用いることができる。
ポリエステル系重合体の例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート等、またこれらの共重合体を挙げることができる。
【0023】
また、生分解性樹脂も、用済み後の廃棄が容易であり環境負荷が小さいことから、不織布を構成する繊維のポリマーとして好ましく用いられる。生分解性樹脂としては、例えば、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン、ポリエチレンサクシネート、ポリグリコール酸、ポリヒドロキシブチレート等が挙げられる。なかでもポリ乳酸は、石油資源を枯渇させない植物由来の樹脂であり、力学特性や耐熱性も比較的高く、製造コストの低い生分解性樹脂であり好ましく用いられる。本発明で好ましく用いられるポリ乳酸としては、ポリ(D−乳酸)、ポリ(L−乳酸)、D−乳酸とL−乳酸との共重合体、あるいはこれらのブレンド体が挙げられる。
【0024】
また、本発明の分離膜支持体を構成する不織布を構成する繊維は、単一成分からなる繊維でも、複数成分からなる複合型繊維でも、複数種の繊維を混合したいわゆる混繊型でもよいが、本発明の分離膜支持体においては、高融点重合体の周りに当該高融点重合体の融点よりも低い融点を有する低融点重合体を配した複合型繊維が好ましく用いられる。かかる複合型繊維を用いることにより、熱圧着により不織布における繊維同士が強固に接着するため、不織布を分離膜支持体として使用した際、毛羽立ちによる高分子重合体溶液流延時の不均一化や、膜欠点を抑制することができる。また、上記の複合型繊維を用いる場合は、高融点重合体のみからなる繊維と低融点重合体のみからなる繊維を混合した混繊型に比べ、接着点の数も多くなるため、分離膜支持体として用いた際の機械的強度の向上につながる。
【0025】
高融点重合体と低融点重合体の融点差は、10〜140℃であることが好ましい。融点差を好ましくは10℃以上、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは30℃以上とすることにより、内部に配した高融点重合体の強度を損なうことなく、機械的強度の向上に資する熱接着性を得ることができる。一方、融点差を好ましくは140℃以下、より好ましくは120℃以下、さらに好ましくは100℃以下とすることにより、熱ロールを用いた熱圧着時に該ロールに低融点重合体成分が融着して生産性が低下することを抑制できる。
【0026】
高融点重合体の融点は、本発明の分離膜支持体上に分離膜を形成する際の製膜性が良好であり耐久性に優れる分離膜を得ることができる点から、160〜320℃であることが好ましい。高融点重合体の融点を好ましくは160℃以上、より好ましくは170℃以上、さらに好ましくは180℃以上とすることにより、分離膜または流体分離素子製造時に熱が加わる工程を通過しても寸法安定性に優れる。一方、高融点重合体の融点を好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下、さらに好ましくは280℃以下とすることにより、不織布製造時に溶融するための熱エネルギーを多大に消費し生産性が低下することを抑制できる。
また、低融点重合体の融点は、120〜250℃が好ましく、より好ましくは140〜240℃であり、さらに好ましくは230〜240℃である。低融点重合体の融点が120℃以上であれば、熱圧着した不織布が変形しにくく、巻取りまでに不織布にかかる長さ方向の張力による伸びや歪みを抑制することができる。
【0027】
また、高融点重合体および低融点重合体の組み合わせ(高融点重合体/低融点重合体)としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート/ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタレート/共重合ポリエチレンテレフタレート等を挙げることができる。また、上記の共重合ポリエチレンテレフタレートの共重合成分としては、イソフタル酸等が好ましく用いられる。
【0028】
複合型繊維における低融点重合体の占める割合は、分離膜支持体に適した不織布を得る点から10〜70質量%であることが好ましい。低融点重合体の占める割合を好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上とすることにより、分離膜支持体としての使用に堪える熱接着性を得ることができる。一方、低融点重合体の占める割合を好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下とすることにより、高融点重合体が減少することにより繊維強度が低下することを抑制し、また熱ロールによる熱圧着時に当該ロールに低融点重合体成分が融着し生産性が低下することを抑制できる。
【0029】
不織布には、本発明の効果を損なわない範囲で、結晶核剤、艶消し剤、滑剤、顔料、防カビ剤、抗菌剤あるいは難燃剤等の添加剤を添加してもよい。なかでも、酸化チタン等の金属酸化物は繊維の表面摩擦を低減し繊維同士の融着を防ぐことで紡糸性を向上し、また不織布の熱ロールによる熱圧着成形の際、熱伝導性を増すことで不織布の接着性を向上させる効果があり、またエチレンビスステアリン酸アミド等の脂肪族ビスアミド、および/またはアルキル置換型の脂肪族モノアミドは熱ロールとウエブ間の離型性を増すことで接着安定性を向上させる効果がある。
【0030】
複合型繊維の複合形態としては、効率的に繊維同士の熱接着点を得られる点から、例えば、同心芯鞘型、偏心芯鞘型あるいは海島型等を挙げることができる。
また、不織布を構成する繊維の横断面形状としては、円形断面、扁平断面、多角形断面、多葉断面、中空断面等を挙げることができる。
なかでも、複合形態としては同心芯鞘型とし、繊維の横断面形状としては円形断面や扁平断面とすることが、熱圧着により繊維同士を強固に接着させることができ、さらには得られる分離膜支持体の厚さを低減し、流体分離素子ユニットあたりの分離膜面積を増大させることができる。
【0031】
不織布を構成する繊維の平均単繊維直径は、3〜30μmであることが好ましい。繊維の平均単繊維直径を好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは7μm以上とすることにより、不織布製造時に紡糸性が低下することが少なく、また分離膜支持体内部の空隙を維持できるため製膜時に流延させた高分子重合体溶液が分離膜支持体内部に速やかに浸透し、強固に接着することで膜剥離強度に優れた分離膜を得ることができる。一方、繊維の平均単繊維直径を好ましくは30μm以下、より好ましくは25μm以下、さらに好ましくは20μm以下とすることにより、均一性に優れた不織布および分離膜支持体を得ることができ、また分離膜支持体を高密度化できるため高分子重合体溶液の流延時の過浸透等が少なく、良好な製膜性を得ることができる。
【0032】
本発明の分離膜支持体を構成する不織布としては、スパンボンド法によって製造したスパンボンド不織布が好ましく用いられる。熱可塑性フィラメントから構成された長繊維不織布であるスパンボンド不織布を用いることにより、短繊維不織布を用いたときに起こりやすい、毛羽立ちによって生じる高分子重合体溶液流延時の不均一化や、膜欠点を抑制することができる。また、スパンボンド不織布は機械的強度により優れていて、分離膜支持体としての使用における製膜性が良好であり、耐久性に優れる分離膜を得ることもできるからである。
【0033】
また、本発明の分離膜支持体を複数の不織布層からなる積層体とすることにより、より均一性に優れた分離膜支持体を得ることができ、さらに支持体の厚さ方向の密度分布の調整も容易にできる。積層体の態様としては、例えば、2層のスパンボンド不織布の積層体や、2層のスパンボンド不織布の層間にメルトブロー不織布を配した3層構造の積層体等を挙げることができ、少なくとも1層はスパンボンド不織布であることが好ましく、スパンボンド不織布のみからなることがより好ましい態様である。
【0034】
本発明の分離膜支持体を構成する不織布の目付は、20〜150g/m
2であることが好ましい。目付を好ましくは20g/m
2以上、より好ましくは30g/m
2以上、さらに好ましくは40g/m
2以上とすることにより、高分子重合体溶液流延時の過浸透等が少なく良好な製膜性を得ることができ、寸法安定性にも優れ、高い膜剥離強度および機械的強度を有し耐久性に優れた分離膜を得ることができる。一方、目付を好ましくは150g/m
2以下、より好ましくは120g/m
2以下、さらに好ましくは90g/m
2以下とすることにより、分離膜の厚さを低減し、流体分離素子ユニットあたりの分離膜面積を増大させることができる。
【0035】
本発明の分離膜支持体を構成する不織布の厚さは、0.03〜0.20mmであることが好ましい。不織布の厚さを好ましくは0.03mm以上、より好ましくは0.04mm以上、さらに好ましくは0.05mm以上とすることにより、高分子重合体溶液流延時の過浸透等が少なく良好な製膜性を得ることができ、また高い寸法安定性を有するため分離膜製造工程中の寸法変化が小さく、製膜後のカールや折れ曲がりを抑制し流体分離素子製造時の優れた加工性を得ることができ、高い膜剥離強度および機械的強度を有し耐久性に優れた分離膜を得ることができる。一方、不織布の厚さを好ましくは0.20mm以下、より好ましくは0.16mm以下、さらに好ましくは0.12mm以下とすることにより、分離膜の厚さを低減し、流体分離素子ユニットあたりの分離膜面積を増大させることができる。
【0036】
本発明の分離膜支持体を構成する不織布は、長さ方向(縦方向)の沸騰水収縮率が−0.2〜2.0%であることが重要である。不織布の長さ方向(縦方向)の沸騰水収縮率を−0.2%以上、好ましくは−0.1%以上、より好ましくは0.0%以上とすることにより、分離膜製造工程中でかかる熱により分離膜支持体が伸びて弛むことを防ぎ、安定して分離膜を製造することができる。一方、不織布の長さ方向(縦方向)の沸騰水収縮率を2.0%以下、好ましくは1.0%以下、より好ましくは0.5%以下とすることにより、分離膜製造工程中の長さ方向の寸法変化(収縮)が小さいため、高い歩留まりで安定して分離膜を製造することが可能となり、さらに分離膜支持体上に固着した分離膜との接着性を維持できることにより、高い膜剥離強度を有する分離膜を得ることができる。
【0037】
本発明でいう沸騰水収縮率とは、不織布の任意の部分から縦25cm×横25cmのサンプルを4個採取し、幅方向(横方向)の3カ所に、それぞれ長さ方向へ20cmの長さを表す印を付け、沸騰水中に5分間浸漬してから取り出し、自然乾燥した後、4個のサンプルについて、印を付けた3カ所の長さを0.01cm単位まで測定して、寸法変化を収縮率として求めたものである。
【0038】
ここで不織布の長さ方向(縦方向)の沸騰水収縮率を−0.2〜2.0%とするには、不織布を一体化するための熱圧着用ロールの後に冷却ロールを設け、表面温度が20〜100℃の冷却ロールに0.5〜2.0秒間接触させ、熱圧着用ロールの速度に対する冷却ロールの速度比を0.98〜1.02とする、などが好ましい態様である。この熱圧着用ロールは例えば上下1対のフラットロール等が用いられる。またこの冷却ロールは例えば上下1対の金属製ロールに、「S」の字を描くように不織布を通す等の形態で用いられる。冷却ロールの表面温度を制御する方法としては、冷却ロール内部に冷却水を循環させる方法や、冷却ロール表面に冷却風を吹きつける方法などを用いることができるが、より均一に温度制御が可能なことから、冷却ロール内部に冷却水を循環させる方法がより好ましく用いられる。この熱圧着用ロールに対する上記の冷却ロールの速度比は、例えば熱圧着用ロールの速度を一定とし、冷却ロールの速度を調整することなどで任意に変更できる。
【0039】
本発明の分離膜支持体を構成する不織布は、親水性を有さないことが好ましい。分離膜支持体として親水性を有さない不織布を用いることにより、高い膜剥離強度を有する分離膜を得ることができる。そのメカニズムとしては、次のようなことを推測している。すなわち、分離膜と分離膜支持体は、分離膜支持体上に分離膜の原料となる高分子溶液を流延し、固着させる方法により一体化されることが多いが、分離膜支持体上に高分子溶液を固着させるにあたっては、流延させた高分子溶液を分離膜支持体ごと、水を主成分とする凝固液に浸漬し固着させる方法が広く用いられている。このとき、分離膜支持体として本発明の態様、すなわち親水性を有さない不織布を用いることにより、高分子溶液を流延させた反対側の面から分離膜支持体内部への凝固液の浸透を適度に抑制し、分離膜支持体内部へ高分子溶液が十分に浸透することにより、分離膜と分離膜支持体が強固に接着することができるものである。
【0040】
本発明の分離膜支持体を構成する不織布は、不織布上に水を滴下したときの水滴が不織布に浸透するまでの時間、すなわち吸水時間が、JIS L 1907:2010「繊維製品の吸水性試験方法」の、7.1(吸水速度法)の7.1.1(滴下法)を用いて測定したときに15秒以上であることが好ましい。不織布の吸水時間を好ましくは15秒以上、より好ましくは20秒以上、さらに好ましくは25秒以上とすることにより、分離膜製造時に水を主成分とする凝固液の分離膜支持体内部への過度の浸透を抑制し、支持体上に流延した高分子溶液が支持体内部へ十分に浸透した後に凝固させ、形成した分離膜の膜剥離強度を向上させることができる。
【0041】
ここで、不織布の吸水時間を15秒以上とするためには、不織布を構成する繊維のポリマーとしてポリエステル系重合体、中でもポリエチレンテレフタレートやその共重合体を用いることが好ましい。また、不織布や不織布を構成する繊維の製造時に油剤類を使用しない、スパンボンド法やメルトブロー法が不織布の製造方法として好ましく用いられる。またさらに、油剤類を使用する場合にはその使用量を極力少なくしたり、製造後の洗浄や乾燥により油剤類を除去したりすることにより、不織布中に存在する油剤類の量を0.1質量%以下とすることが好ましい。
【0042】
本発明の分離膜支持体を構成する不織布の裏面(製膜面とは反対側の面)は、JIS P 8119:1998「紙及び板紙―ベック平滑度試験機による平滑度試験方法」に基づいて測定されるベック平滑度が5〜35秒であることが好ましい。不織布の裏面のベック平滑度を好ましくは5秒以上、より好ましくは10秒以上、さらに好ましくは15秒以上とすることにより、分離膜製造時に、水を主成分とする凝固液の分離膜支持体裏面から内部への過度の浸透を抑制し、支持体上に流延した高分子重合体溶液が支持体内部へ十分に浸透した後に凝固させ、形成した分離膜の膜剥離強度を向上させることができ、また、分離膜製造時の巻取工程において、製膜面と裏面が擦過することにより生じる分離膜面の傷を抑制できる。一方、不織布の裏面のベック平滑度を好ましくは35秒以下、より好ましくは30秒以下、さらに好ましくは25秒以下とすることにより、分離膜製造時に分離膜支持体内部の空気を速やかに排出でき、部分的な膜剥離強度の低下を抑制し、またピンホール等の製膜欠点の発生を抑制することができる。
【0043】
ここで不織布の裏面のベック平滑度を5〜35秒とするためには、不織布を一体化するための熱圧着の方法として、上下1対のフラットロールにより不織布を熱圧着し、一体化する方法が好ましく用いられる。また上下1対のフラットロールとしては金属製ロールと弾性ロールを対にして用い、弾性ロールに接触する面を不織布の裏面とすることが好ましい。またさらに、弾性ロールの硬度(Shore D)を70〜99とすることも、不織布の裏面のベック平滑度を5〜35秒とするために好ましい態様である。
【0044】
次に、本発明の分離膜支持体の製造方法について説明する。
本発明において、不織布を構成する繊維として芯鞘型等の複合型繊維とする場合は、通常の複合方法を採用することができる。
【0045】
不織布を製造する方法として、スパンボンド法の場合は、溶融した熱可塑性重合体をノズルから押し出し、これを高速吸引ガスにより吸引延伸して紡糸した後、移動コンベア上に繊維を捕集して繊維ウエブとし、さらに連続的に熱圧着等を施すことにより一体化して、長繊維不織布を製造することができる。その際、分離膜製造工程中にかかる熱に対し高い寸法安定性を有するという観点から、繊維ウエブを構成する繊維をより高度に配向結晶化させるため、紡糸速度は2000m/分以上が好ましく、より好ましくは3000m/分以上であり、さらに好ましくは4000m/分以上である。
【0046】
不織布を製造する方法としてメルトブロー法を用いる場合は、溶融した熱可塑性重合体に加熱高速ガス流体を吹き当てることにより、該熱可塑性重合体を引き伸ばして極細繊維化し、捕集して長繊維不織布を製造することができる。
また、短繊維不織布であれば、長繊維をカットして短繊維とし、乾式法や湿式法により不織布とする方法が好ましく用いられる。
【0047】
また、前述した不織布の積層体の製造方法としては、例えば、2層の不織布からなる積層体の製造方法の場合は、1対のロールで得た仮接着状態の不織布を2層重ね合わせた後、熱圧着により一体化する方法を好ましく用いることができる。
また、2層のスパンボンド不織布の層間にメルトブロー不織布を配した3層構造の積層体の製造方法としては、1対のロールで得た仮接着状態のスパンボンド不織布2層の間に、別ラインで製造したメルトブロー不織布を挟むように重ね合わせた後、熱圧着により一体化する方法や、一連の捕集コンベア上部に配されたスパンボンド用ノズル、メルトブロー用ノズル、スパンボンド用ノズルからそれぞれ押し出され、繊維化されたウエブを順に捕集、積層し、熱圧着する方法を好ましく用いることができる。
乾式短繊維不織布や抄紙不織布の場合は、一旦巻き取った不織布を複数層重ね合わせた後、熱圧着により一体化する方法を好ましく用いることができる。
【0048】
ここで、不織布を一体化するための熱圧着の方法としては、分離膜製造工程中の寸法変化が小さく、分離膜を形成した際に製膜性が良好であり、機械的強度と耐久性に優れ、さらには膜剥離強度に優れる分離膜を得るために、表面が平滑であり機械的強度に優れる点で、上下1対のフラットロールにより不織布全面を均一に熱圧着し、一体化する方法を好ましく用いることができる。このフラットロールとは、ロールの表面に凹凸のない金属製ロールや弾性ロールのことであり、金属製ロールと金属製ロールを対にしたり、金属製ロールと弾性ロールを対にしたりして用いることができる。特に、不織布の表面の繊維の融着を抑え、形態を保持することにより、分離膜製造工程中の寸法変化が小さく、分離膜支持体として使用した際に分離膜の膜剥離強度を向上できることから、不織布を、加熱した金属製ロールと弾性ロールにより熱圧着する方式が好ましく用いられる。さらに、分離膜の膜剥離強度を向上させると共に、分離膜製造時に支持体上に流延した高分子重合体溶液の過浸透を抑制できることから、不織布の金属製ロールと接触した面を分離膜支持体の製膜面に、弾性ロールと接触した面を分離膜支持体の裏面に用いることが好ましい。
【0049】
ここで弾性ロールとは、金属製ロールと比較して弾性を有する材質からなるロールのことである。弾性ロールの材質としては、ペーパー、コットン、アラミドペーパー等のいわゆるペーパーロールや、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂、硬質ゴム等や、これらの混合物からなる樹脂製ロール等が挙げられる。
【0050】
弾性ロールの硬度(Shore D)は、70〜99であることが好ましい。弾性ロールの硬度(Shore D)を好ましくは70以上、より好ましくは75以上、さらに好ましくは80以上とすることにより、不織布の弾性ロールと接触した面を裏面に用いた際に、分離膜支持体の裏面の平滑性を向上させ、分離膜製造時に水を主成分とする凝固液の分離膜支持体裏面から内部への過度の浸透を抑制し、支持体上に流延した高分子重合体溶液を、支持体内部へ十分に浸透した後に凝固させ、形成した分離膜の膜剥離強度を向上させることができる。一方、弾性ロールの硬度(Shore D)を好ましくは99以下、より好ましくは95以下、さらに好ましくは91以下とすることにより、不織布の弾性ロールと接触した面を裏面に用いた際に、分離膜支持体の裏面の平滑性の過度の向上を抑制することで、分離膜製造時に水を主成分とする凝固液が分離膜支持体内部へ浸透することが可能となり、製膜面に流延した高分子重合体溶液の過浸透、すなわち裏抜けを抑制することができる。
【0051】
また、2本以上のフラットロールの構成としては、金属/弾性ロールの組み合わせを製造工程中で連続して、または非連続で2組以上用いる2本ロール×2組方式、2本ロール×3組方式や、弾性/金属/弾性ロール、弾性/金属/金属ロール、金属/弾性/金属ロール等の3本ロール方式等も好ましく用いることができる。
【0052】
2本ロール×2組方式の場合、不織布に対して2度熱と圧力を加えることができるため、不織布の特性のコントロールが容易になり、製造する際の速度を上げることも可能となり、また例えば1組目の2本ロールの下側を弾性ロールとし、2組目の2本ロールの上側を弾性ロールとするなど、弾性ロール接触面の反転が容易なため不織布の表裏面の表面特性のコントロールもしやすくなる。
一方、3本ロール方式の場合、例えば、弾性1/金属/弾性2ロールの弾性1/金属ロール間で熱圧着した不織布を折り返して金属/弾性2ロール間でさらに熱圧着することにより、上記2本ロール×2組方式と同じように不織布に対して2度熱と圧力を加えることができる上、連続した2本ロール×2組方式に比べ設備費の抑制や省スペース化が可能となる。
これらの弾性ロールを2本以上使用する製造方法においては、不織布と1段目に接触する弾性ロールと2段目に接触する弾性ロールの硬度(Shore D)を変更させても構わない。
【0053】
金属ロールの表面温度は、150〜210℃であることが好ましい。金属ロールの表面温度を好ましくは150℃以上、さらに好ましくは170℃以上とすることにより、不織布を構成する繊維同士を強固に接着させ、また不織布を高密度化することにより機械的強度に優れた分離膜支持体を得ることができる。一方、金属ロールの表面温度を好ましくは210℃以下、より好ましくは190℃以下とすることにより、不織布表面繊維の過度の融着を抑制することができ、高分子重合体溶液が浸透しやすくなり、膜剥離強度に優れた分離膜支持体を得ることができる。また、上下1対のフラットロール等により熱圧着し不織布を一体化した後に冷却ロールにより不織布を冷却する場合、金属ロールの表面温度を好ましくは210℃以下、より好ましくは190℃以下とすることにより、冷却ロールにより不織布を十分に冷却固化させることができ、巻取りまでに不織布にかかる長さ方向の張力による伸びや歪みを抑制することができる。
【0054】
また、金属ロールの表面温度は、不織布を構成する繊維の少なくとも表面を構成する高分子重合体の融点よりも20〜80℃低いことが好ましい。金属ロールの表面温度が不織布を構成する繊維の少なくとも表面を構成する高分子重合体の融点よりも20℃以上低ければ、不織布表面繊維の過度の融着を抑制することができ、高分子重合体溶液が浸透しやすくなり、膜剥離強度に優れた分離膜支持体を得ることができる。一方、金属ロールの表面温度と不織布を構成する繊維の少なくとも表面を構成する高分子重合体の融点の差を好ましくは80℃以下、より好ましくは40℃以下とすることにより、不織布を構成する繊維同士を強固に接着させ、また不織布を高密度化することにより機械的強度に優れた分離膜支持体を得ることができ、また、分離膜製造工程中の寸法変化が小さく、高分子重合体溶液の流延時の過浸透等が少ない、良好な製膜性を得ることができる。
【0055】
さらに、金属ロールと弾性ロールの間に温度差を設け、弾性ロールの表面温度を金属ロールの表面温度よりも10〜120℃低い温度とすることも好ましい態様である。
【0056】
金属ロールの加熱方式としては、誘導発熱方式や熱媒循環方式等を好ましく用いることができるが、均一性に優れた分離膜支持体が得られることから、不織布幅方向の温度差は中心値に対して±3℃以内であることが好ましく、より好ましくは±2℃以内である。
【0057】
弾性ロールの加熱方式としては、加圧時に加熱した金属ロールと接触することで加熱される接触加熱方式や、より厳密に弾性ロールの表面温度をコントロールできる、赤外線ヒーター等を使用した非接触加熱方式等を好ましく用いることができる。弾性ロールの不織布幅方向の温度差は、中心値に対して±10℃以内であることが好ましく、±5℃以内であることがより好ましい。弾性ロールの不織布幅方向の温度差をさらに厳密にコントロールするには、赤外線ヒーター等を幅方向に分割して設置し、それぞれの出力を調整するなどすればよい。
【0058】
また、フラットロールの線圧は、196〜4900N/cmであることが好ましい。フラットロールの線圧を好ましくは196N/cm以上、より好ましくは490N/cm以上、さらに好ましくは980N/cm以上とすることにより、不織布を構成する繊維同士を強固に接着させ、また不織布を高密度化することにより、機械的強度に優れた分離膜支持体を得ることができ、また、分離膜製造工程中の寸法変化が小さく、高分子重合体溶液の流延時の過浸透等が少なく良好な製膜性を得ることができる。一方、フラットロールの線圧を好ましくは4900N/cm以下とすることにより、不織布表面繊維の過度の融着を抑制することができ、高分子重合体溶液の不織布内部への浸透を妨げず、膜剥離強度に優れた分離膜支持体を得ることができる。
【0059】
また、上下1対のフラットロール等により熱圧着し不織布を一体化した後に、冷却ロールにより不織布を冷却する態様も、本発明の分離膜支持体の製造方法として好ましい態様である。このときの冷却ロールの温度は、20〜100℃であることが好ましい。冷却ロールの温度を好ましくは20℃以上、より好ましくは25℃以上、さらに好ましくは30℃以上、一層好ましくは40℃以上とすることにより、不織布の厚さの斑が大きいとき等に不織布が不均一に急冷されることにより生じる歪みを抑制することができる。一方、冷却ロールの温度を好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下、さらに好ましくは80℃以下、さらにより好ましくは60℃以下、一層好ましくは50℃以下とすることにより、不織布を冷却固化することで巻取りまでに不織布にかかる長さ方向の張力による伸びや歪みを抑制することができる。
【0060】
また、このときの不織布と冷却ロールの接触時間は、0.5〜2.0秒であることが好ましい。不織布と冷却ロールの接触時間を好ましくは0.5秒以上、より好ましくは0.7秒以上、さらに好ましくは0.9秒以上とすることにより、熱圧着した不織布を十分に冷却固化させ、巻取りまでに不織布にかかる長さ方向の張力による伸びや歪みを抑制することができる。一方、不織布と冷却ロールの接触時間を好ましくは2.0秒以下、より好ましくは1.9秒以下、さらに好ましくは1.8秒以下とすることにより、不織布の製造速度が低下したり、冷却ロール径を過剰に大きくしたりすることがなく、不織布の製造コストを抑制することができる。
【0061】
また、上下1対のフラットロール等の熱圧着用ロールと、冷却ロールの速度比を任意に変更する態様も、本発明の分離膜支持体の製造方法として好ましい態様である。このときの熱圧着用ロールの速度に対する冷却ロールの速度比は、0.98〜1.02であることが好ましい。熱圧着用ロールの速度に対する冷却ロールの速度比を好ましくは0.98以上、より好ましくは0.99以上とすることにより、熱圧着後に不織布が弛んだり熱圧着用ロールに巻き付いたりすることがなく、不織布を安定して製造することができる。一方、熱圧着用ロールの速度に対する冷却ロールの速度比を好ましくは1.02以下、より好ましくは1.01以下とすることにより、熱圧着した不織布の長さ方向の伸びや歪みを抑制することで、不織布の長さ方向(縦方向)の沸騰水収縮率を2.0%以下とすることができ、分離膜製造工程中の長さ方向の寸法変化(収縮)が小さいため、高い歩留まりで安定して分離膜を製造することが可能となり、さらに分離膜支持体上に固着した分離膜との接着性を維持できることにより、高い膜剥離強度を有する分離膜を得ることができる。
【0062】
本発明の分離膜支持体の製造方法は、2〜5層積層された不織布層を熱圧着により一体化することが好ましい。積層数が2層以上であれば、単層時に比べて地合いが向上し、十分な均一性が得られる。また、積層数が5層以下であれば、積層時にシワが入ることを抑制し、そして層間の剥離を抑制することができる。
【0063】
また、スパンボンド不織布の熱圧着方法としては、1対のフラットロールのみで不織布を熱圧着するのではなく、より精密に不織布の特性をコントロールするために、2段階接着方式を採用することもできる。すなわち、不織布を1対のフラットロール間で予備熱圧着して、または1本のフラットロールと繊維ウエブの捕集に用いられる捕集コンベア間で予備熱圧着して、仮接着状態の不織布を得た後に、連続工程であるいは仮接着状態の不織布を巻き取った後に、さらにそれをもう1度フラットロール間で熱圧着するような2段階接着方式も好ましく用いることができる。
【0064】
この2段階接着方式での1段階目の予備熱圧着においては、2段階目の熱圧着時に不織布をより高密度化できることから、その仮接着の状態の不織布の充填密度を0.1〜0.3とすることが好ましい。その際の1段階目の予備熱圧着に用いられるフラットロールの温度は、不織布を構成する繊維の融点よりも20〜120℃低く、線圧は49〜686N/cmであることが好ましい。
【0065】
本発明の分離膜とは、上記の分離膜支持体の上に、分離機能を有する膜を形成してなる分離膜である。そのような分離膜の例として、浄水場での水処理や工業プロセス用水の製造等に利用される精密ろ過膜、限外ろ過膜や、半導体製造用水、ボイラー用水、医療用水あるいはラボ用純水等の処理や、海水淡水化処理に利用されるナノろ過膜、逆浸透膜等の半透膜が挙げられる。分離膜の製造方法としては、上記の分離膜支持体の少なくとも片方の表面上に、高分子重合体溶液を流延して分離機能を有する膜を形成させ分離膜とする方法が好ましく用いられる。また、分離膜が半透膜の場合は、分離機能を有する膜を支持層と半透膜層を含む複合膜とし、この複合膜を分離膜支持体の少なくとも片方の表面上に積層することも好ましい形態である。
【0066】
本発明の分離膜支持体に流延する高分子重合体溶液は、膜となった際に分離機能を有するものを含み、例えば、ポリスルホンやポリエーテルスルホンのようなポリアリールエーテルスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデンあるいは酢酸セルロース等の溶液が好ましく用いられる。なかでも特に、化学的、機械的および熱的な安定性の点で、ポリスルホンとポリアリールエーテルスルホンの溶液が好ましく用いられる。溶媒は、膜形成物質に応じて、適宜選定することができる。また、分離膜が支持層と半透膜層を含む複合膜の場合の半透膜として、多官能酸ハロゲン化物と多官能アミンとの重縮合等によって得られる架橋ポリアミド膜等が好ましく用いられる。
【0067】
本発明の分離膜は、膜剥離強度が20〜75cN/15mmであることが好ましい。膜剥離強度が好ましくは20cN/15mm以上、より好ましくは30cN/15mm以上、さらに好ましくは35cN/15mm以上とすることにより、流体分離素子として使用した際の運転圧力の変動や、分離膜の洗浄のためのいわゆる逆洗操作により分離膜が支持体から剥離することを防止することができる。一方、膜剥離強度が好ましくは75cN/15mm以下、より好ましくは70cN/15mm以下、さらに好ましくは65cN/15mm以下とすることにより、分離膜製造時の高分子重合体溶液の過度の消費を抑制することができる。なお、分離膜が支持層と半透膜層を含む複合膜の場合の膜剥離強度とは、分離膜支持体と直接的に接着している支持層と分離膜支持体の間の剥離強度のことである。
【0068】
本発明の流体分離素子とは、例えば、海水淡水化装置に組み込む際に取り扱いを容易にするため、上記の分離膜を筐体に納めた流体分離素子である。その形態としては、平膜のプレートフレーム型、プリーツ型、スパイラル型等のものが挙げられ、なかでも特に、分離膜が透過液流路材と供給液流路材と共に集水管の周りにスパイラル状に巻き付けられた、スパイラル型のものが好ましく用いられる。そして、複数の流体分離素子を直列あるいは並列に接続して、分離膜ユニットとすることができる。
【実施例】
【0069】
[測定方法]
(1)融点(℃)
パーキンエルマ社製示差走査型熱量計DSC−2型を用い、昇温速度20℃/分の条件で測定し、得られた融解吸熱曲線において極値を与える温度を融点とした。また、示差走査型熱量計において、融解吸熱曲線が極値を示さない樹脂については、ホットプレート上で加熱し、顕微鏡観察により樹脂が完全に溶融した温度を融点とした。
【0070】
(2)固有粘度IV
ポリエチレンテレフタレート樹脂の固有粘度IVは、次の方法で測定した。オルソクロロフェノール100mlに対し試料8gを溶解し、温度25℃においてオストワルド粘度計を用いて相対粘度η
rを、下記式により求めた。
η
r=η/η
0=(t×d)/(t
0×d
0)
ここで、η:ポリマー溶液の粘度
η
0:オルソクロロフェノールの粘度
t:溶液の落下時間(秒)
d:溶液の密度(g/cm
3)
t
0:オルソクロロフェノールの落下時間(秒)
d
0:オルソクロロフェノールの密度(g/cm
3)
次いで、相対粘度η
rから下記式により、固有粘度IVを算出した。
IV=0.0242η
r+0.2634
【0071】
(3)平均単繊維直径(μm)
不織布からランダムに小片サンプル10個を採取し、走査型電子顕微鏡で500〜3000倍の写真を撮影し、各サンプルから10本ずつ、計100本の単繊維の直径を測定し、それらの平均値を、小数点以下第一位を四捨五入して求めた。
【0072】
(4)不織布の目付(g/m
2)
30cm×50cmの不織布を3個採取して、各試料の質量をそれぞれ測定し、得られた値の平均値を単位面積当たりに換算し、小数点以下第一位を四捨五入した。
【0073】
(5)不織布の厚さ(mm)
JIS L 1906:2000「一般長繊維不織布試験方法」の5.1に基づいて、直径10mmの加圧子を使用し、荷重10kPaで不織布の幅方向1mあたり等間隔に10点での厚さを0.01mm単位で測定し、その平均値の小数点以下第三位を四捨五入した。
【0074】
(6)不織布の沸騰水収縮率(%)
不織布の任意の部分から縦25cm×横25cmのサンプルを4個採取し、幅方向(横方向)の3カ所に、それぞれ長さ方向(縦方向)へ20cmの長さを表す印を付け、沸騰水中に5分間浸漬してから取り出し自然乾燥する。4個のサンプルについて、印を付けた3カ所の長さを0.01cm単位まで測定し、4個のサンプルの合計を次式に当てはめ、小数点以下第一位を四捨五入して熱収縮率を算出した。
沸騰水収縮率(%)=((L1−L2)/L1)×100
ここで、L1とL2は次のとおりである。
L1:浸漬前の3線の長さの合計(サンプル4個の合計)(cm)
L2:浸漬後の3線の長さの合計(サンプル4個の合計)(cm)
【0075】
(7)不織布の吸水時間(秒)
不織布の親水性として、JIS L 1907:2010「繊維製品の吸水性試験方法」の、7.1(吸水速度法)の7.1.1(滴下法)に基づき吸水時間を測定した。即ち、20cm×20cmの不織布を5個採取して、採取した試料を直径15cm×高さ1cmの保持枠に固定した。固定した試料の上方に、試料表面からの距離が1cmになるようにビュレットの先端を設置し、ビュレットから水を1滴滴下した。水滴が試料面に達したときから、試料が水滴を吸収するにつれ鏡面反射が消え、湿潤だけが残った状態になるまでの時間を、ストップウォッチを用い1秒単位で測定した。5個の各試料の表面と裏面について時間をそれぞれ測定し、得られた値の平均値の小数点以下第二位を四捨五入した値を、それぞれ不織布の表面と裏面の吸水時間とし、15秒未満の場合を親水性有り、15秒以上の場合を親水性無しとした。ここで、分離膜支持体として用いる際の、製膜面を表面とし、非製膜面を裏面とした。
【0076】
(8)不織布のベック平滑度(秒)
ベック平滑度試験機を用い、JIS P 8119:1998「紙及び板紙―ベック平滑度試験機による平滑度試験方法」に基づいて、不織布の表面、裏面についてそれぞれ5点の測定を実施した。5点の平均値の小数点以下第一位を四捨五入した値を、表面と裏面のベック平滑度とした。ここで分離膜支持体として用いる際の、製膜面を表面とし、非製膜面を裏面とした。
【0077】
(9)製膜時のキャスト液裏抜け性
作製したポリスルホン膜の裏面を目視で観察し、キャスト液の裏抜け性について、次の5段階で評価し、評価点が4点以上のものを合格とした。
5点:キャスト液の裏抜けが全く見られない。
4点:わずかにキャスト液の裏抜けが見られる(面積比率5%未満)。
3点:キャスト液の裏抜けが見られる(面積比率5〜50%)。
2点:大部分でキャスト液の裏抜けが見られる(面積比率51〜80%)。
1点:ほぼ全面でキャスト液の裏抜けが見られる。
【0078】
(10)膜剥離強度(cN/15mm)
作製したポリスルホン膜を幅15mmに切り出し、その一端のポリスルホン層を分離膜支持体から引き剥がし、定速伸長型引張試験機のつかみ部の一方にポリスルホン層を、もう一方に分離膜支持体を固定し、つかみ間隔が50mmで、引張速度50mm/minの条件で、縦方向および横方向それぞれ5点について強力を測定し、強力が安定した点からつかみ間隔が65mmとなるまでの強力の平均値を計算し、少数点以下第一位を四捨五入した値を縦方向と横方向の膜剥離強度とし、縦方向と横方向の平均値の小数点以下第一位を四捨五入した値を、分離膜の膜剥離強度とした。
【0079】
(11)分離膜落ち込み量(μm)
ポリプロピレン製のネットからなる供給液流路材、海水淡水化用逆浸透膜、耐圧シート、および下記の透過液流路材を用い、有効膜面積40m
2のスパイラル型の流体分離素子(エレメント)を作製した。
[透過液流路材]
溝幅が200μmで、溝深さが150μmで、溝密度が40本/インチで、そして厚さが200μmのポリエステル製シングルトリコット(ダブルデンビー編)を用いた。
【0080】
次に、作製した流体分離素子について、逆浸透圧が7MPaで、海水塩分濃度が3wt%で、運転温度が40℃の各条件で耐久性試験を実施し、1000時間運転後に流体分離素子を解体し、膜と支持体の接着状態を観察するとともに、分離膜の透過液流路材への落ち込み量を測定した。落ち込み量は、1つの流体分離素子における任意の3点の分離膜断面について、走査型電子顕微鏡で500〜3000倍の写真を撮影して測定し(単位:μm)、それらの平均値の小数点以下第一位を四捨五入して求めた。分離膜支持体と透過液流路材の重ね合わせる方向は、透過液流路材の溝方向に対し、分離膜支持体の不織布幅方向(横方向)が直交するようにした。
【0081】
[実施例1]
(芯成分)
固有粘度IV0.65、融点260℃、酸化チタンの含有量0.3質量%のポリエチレンテレフタレート樹脂であって、水分率10ppmに乾燥したものを芯成分として用いた。
(鞘成分)
固有粘度IV0.66、イソフタル酸共重合率11モル%、融点230℃、酸化チタンの含有量0.2質量%の共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂であって、水分率10ppmに乾燥したものを鞘成分として用いた。
【0082】
(紡糸・繊維ウエブ捕集)
上記の芯成分および鞘成分を、それぞれ295℃と270℃の温度で溶融し、口金温度300℃、芯/鞘の質量比率80/20で同心芯鞘型(断面円形)に複合して細孔から紡出した後、エジェクターにより紡糸速度4400m/分で紡糸して、移動するネットコンベアー上に繊維ウエブとして捕集した。
【0083】
(予備熱圧着)
捕集した繊維ウエブを、上下1対の金属製フラットロール間に通し、各フラットロール表面温度が140℃で、線圧が588N/cmで予備熱圧着し、繊維径が10μm、目付が38g/m
2で、厚さが0.16mmの仮接着状態のスパンボンド不織布(a)を得た。
【0084】
(積層熱圧着)
得られた仮接着状態のスパンボンド不織布(a)を2枚重ね合わせ、
図1に示すようにその積層不織布(1)を、上が硬度(Shore D)91の樹脂製の弾性ロール(2)で、中が金属ロール(3)で、下が硬度(Shore D)75の樹脂製の弾性ロール(4)の1組の3本フラットロールの、中−下ロール間に通し熱圧着し、さらにその積層不織布(1)を折り返して上−中ロール間を通し熱圧着し、熱圧着した積層不織布(1)を、表面温度が60℃の上下1対の金属製冷却ロール(5・6)に「S」の字を描くように通し、まず上側のロール(5)に、熱圧着した積層不織布(1)の弾性ロール(2・4)と接触させた面(裏面)(7)を0.5秒間接触させ、続いて下側のロール(6)に、熱圧着した積層不織布(1)の金属ロール(3)と接触させた面(表面)(8)を0.5秒間接触させ(即ち、冷却ロールに合計1.0秒接触させている。)、目付が76g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が0.4%、吸水時間が60秒以上、裏面のベック平滑度が15秒のスパンボンド不織布を製造し、分離膜支持体を得た。このときの3本フラットロールの表面温度は、上ロール(2)が100℃、中ロール(3)が180℃、下ロール(4)が130℃とし、線圧は1715N/cmとした。また3本フラットロール(2・3・4)に対する冷却ロール(5・6)の速度比は、1.00とした。
【0085】
(分離膜形成)
[ポリスルホン膜]
得られた分離膜支持体50cm幅×10m長を、12m/minの速度で巻き出し、その上にポリスルホン(ソルベイアドバンスドポリマーズ社製の“Udel”(登録商標)−P3500)の16質量%ジメチルホルムアミド溶液(キャスト液)を50μm厚みで、室温(20℃)でキャストし、ただちに純水中に室温(20℃)で10秒間浸漬した後、75℃の温度の純水中に120秒間浸漬し、続いて90℃の温度の純水中に120秒間浸漬し、100N/全幅の張力で巻き取り、ポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けが全く見られず、また分離膜製膜長/支持体巻出長は0.998であり、また作製した分離膜の膜剥離強度は、54cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0086】
[実施例2]
積層熱圧着において、3本フラットロールに対する冷却ロールの速度比を1.02とした他は、実施例1と同様にして目付が76g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が1.0%、吸水時間が60秒以上、裏面のベック平滑度が14秒のスパンボンド不織布を製造し、分離膜支持体を得て、当該分離膜支持体に実施例1と同様にしてポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けは全く見られず、また分離膜製膜長/支持体巻出長は0.995であり、また作製した分離膜の膜剥離強度は、44cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0087】
[実施例3]
積層熱圧着において、冷却ロールの表面温度を90℃、3本フラットロールに対する冷却ロールの速度比を1.02とした他は、実施例1と同様にして目付が76g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が1.8%、吸水時間が60秒以上、裏面のベック平滑度が13秒のスパンボンド不織布を製造し、分離膜支持体を得て、当該分離膜支持体に実施例1と同様にしてポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けは全く見られず、また分離膜製膜長/支持体巻出長は0.992であり、また作製した分離膜の膜剥離強度は、36cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0088】
[実施例4]
(抄紙不織布)
融点が260℃のポリエチレンテレフタレート樹脂からなる、繊維径が11μmで、目付が36g/m
2で、厚さが0.15mmの抄紙不織布(b)と、融点が260℃のポリエチレンテレフタレート樹脂からなる、繊維径が14μmで、目付が36g/m
2で、厚さが0.17mmの抄紙不織布(c)を用意した。
【0089】
(積層熱圧着)
上記のとおり用意した抄紙不織布(b)と抄紙不織布(c)を、抄紙不織布(b)が上になるように1枚ずつ重ね合わせ、それを
図2に示すように、上が金属ロール(3)で、下が硬度(Shore D)85のコットンペーパー製の弾性ロール(9)の、1組の2本フラットロールの間に通し熱圧着し、熱圧着した積層不織布(1)を、表面温度が90℃の上下1対の金属製冷却ロール(5・6)に「S」の字を描くように通し、まず上側のロール(5)に、熱圧着した積層不織布(1)の弾性ロール(9)と接触させた面(裏面)(7)を0.3秒間接触させ、続いて下側のロール(6)に、熱圧着した積層不織布(1)の金属ロール(3)と接触させた面(表面)(8)を0.3秒間接触させ(即ち、冷却ロールに合計0.6秒接触させている。)、目付が72g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が1.1%、油剤残量が0.04%で吸水時間が18秒、裏面のベック平滑度が18秒の積層抄紙不織布を製造し、分離膜支持体を得た。このときの2本フラットロールの表面温度は、上ロール(3)が230℃、下ロール(9)が120℃とし、線圧は1274N/cmとした。また2本フラットロール(3・9)に対する冷却ロール(5・6)の速度比は、1.01とした。得られた分離膜支持体を用い、実施例1と同様にしてポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けは全く見られず、また分離膜製膜長/支持体巻出長は0.994であり、また作製した分離膜の膜剥離強度は21cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0090】
[実施例5]
(紡糸・繊維ウエブ捕集)
水分率10ppmに乾燥した固有粘度IVが0.65で、融点が260℃であり、酸化チタンを0.3質量%含むポリエチレンテレフタレート樹脂を、295℃の温度で溶融し、口金温度300℃で細孔から紡出した後、不織布幅方向にスリットを有する矩形エジェクターにより紡糸速度4400m/分で紡糸して、フィラメント(断面円形)とし、該フィラメント群を噴射させ、移動するネットコンベアー上に繊維ウエブとして捕集した。このスパンボンド不織布層(d)の目付は、30g/m
2となるように吐出量を調整した。
続いて、水分率10ppmに乾燥した固有粘度IVが0.50で、融点が260℃であるポリエチレンテレフタレート樹脂を、295℃の温度で溶融し、口金温度300℃で細孔から紡出した後、1000Nm
3/hr/mの加熱空気を吹き当てることにより紡糸して、噴射させ、移動するネットコンベアー上のスパンボンド不織布層(d)の上にメルトブロー不織布層(e)を捕集した。このメルトブロー不織布層(e)の目付は、10g/m
2となるように吐出量を調整した。
さらに、スパンボンド不織布層(d)と同様の条件とし、メルトブロー不織布層(e)の上にスパンボンド不織布層(f)を捕集した。このスパンボンド不織布層(f)の目付は、30g/m
2となるように吐出量を調整した。
【0091】
(予備熱圧着)
捕集した積層繊維ウエブを、金属フラットロールとネットコンベアーの間に通し、フラットロール表面温度が180℃で、線圧が294N/cmで予備熱圧着し目付が70g/m
2で、厚さが0.35mmの仮接着状態のスパンボンド/メルトブロー/スパンボンド複合不織布を製造した。
【0092】
(積層熱圧着)
得られた仮接着状態の複合不織布を、
図2に示すように上が金属ロール(3)で、下が硬度(Shore D)75の樹脂製の弾性ロール(9)の、1組の2本フラットロールの間に通し熱圧着し、熱圧着した積層不織布(1)を、表面温度が40℃の上下1対の金属製冷却ロール(5・6)に「S」の字を描くように通し、まず上側のロール(5)に、熱圧着した積層不織布(1)の弾性ロール(9)と接触させた面(裏面)(7)を0.5秒間接触させ、続いて下側のロール(6)に、熱圧着した積層不織布(1)の金属ロール(3)と接触させた面(表面)(8)を0.5秒間接触させ(即ち、冷却ロールに合計1.0秒接触させている。)、目付が70g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が1.0%、吸水時間が60秒以上、裏面のベック平滑度が20秒の複合不織布を製造し、分離膜支持体を得た。このときの2本フラットロールの表面温度は、上ロール(3)が230℃、下ロール(9)が130℃とし、線圧は1519N/cmとした。また、2本フラットロール(3・9)に対する冷却ロール(5・6)の速度比は、1.01とした。
【0093】
(分離膜形成)
[ポリスルホン膜]
得られた分離膜支持体を用い、実施例1と同様の方法でポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けが全く見られず、また分離膜製膜長/支持体巻出長は0.994であり、また作製した分離膜の膜剥離強度は30cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0094】
[実施例6]
鞘成分を、融点220℃で水分率10ppmに乾燥したポリブチレンテレフタレート樹脂とした他は、実施例1と同様にして目付が76g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が0.8%、吸水時間が60秒以上、裏面のベック平滑度が17秒のスパンボンド不織布を製造し、分離膜支持体を得て、当該分離膜支持体に実施例1と同様にしてポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けは全く見られず、また分離膜製膜長/支持体巻出長は0.992であり、また作製した分離膜の膜剥離強度は、34cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0095】
[実施例7]
積層熱圧着において、3本フラットロールの金属ロールの温度を190℃とした他は、実施例1と同様にして目付が76g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が0.5%、吸水時間が60秒以上、裏面のベック平滑度が15秒のスパンボンド不織布を製造し、分離膜支持体を得て、当該分離膜支持体に実施例1と同様にしてポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けは全く見られず、また分離膜製膜長/支持体巻出長は0.996であり、また作製した分離膜の膜剥離強度は、51cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0096】
[実施例8]
積層熱圧着において、3本フラットロールの金属ロールの温度を200℃とした他は、実施例1と同様にして目付が76g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が0.6%、吸水時間が60秒以上、裏面のベック平滑度が15秒のスパンボンド不織布を製造し、分離膜支持体を得て、当該分離膜支持体に実施例1と同様にしてポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けは全く見られず、また分離膜製膜長/支持体巻出長は0.994であり、また作製した分離膜の膜剥離強度は、42cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0097】
[比較例1]
積層熱圧着において、冷却ロールの表面温度を90℃、3本フラットロールに対する冷却ロールの速度比を1.03とした他は、実施例1と同様にして目付が76g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が2.3%、吸水時間が60秒以上、裏面のベック平滑度が12秒のスパンボンド不織布を製造し、分離膜支持体を得て、当該分離膜支持体に実施例1と同様にしてポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けは全く見られず、また分離膜製膜長/支持体巻出長は0.988であり、また作製した分離膜の膜剥離強度は、18cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0098】
[比較例2]
(抄紙不織布)
融点が260℃のポリエチレンテレフタレート樹脂からなる、繊維径が11μmで、目付が37g/m
2で、厚さが0.16mmの抄紙不織布(g)と、融点が260℃のポリエチレンテレフタレート樹脂からなる、繊維径が10μmで、目付が37g/m
2で、厚さが0.17mmの抄紙不織布(h)を用意した。
【0099】
(積層熱圧着)
用意した抄紙不織布(g)と抄紙不織布(h)を、抄紙不織布(g)が上になるように1枚ずつ重ね合わせ、それを、
図2に示すように上が金属ロール(3)で、下が硬度(Shore D)85のコットンペーパー製の弾性ロール(9)の1組の2本フラットロールの間に通し熱圧着し、熱圧着した積層不織布(1)を、表面温度が110℃の上下1対の金属製冷却ロール(5・6)に「S」の字を描くように通し、まず上側のロール(5)に、熱圧着した積層不織布(1)の弾性ロール(9)と接触させた面(裏面)(7)を0.3秒間接触させ、続いて下側のロール(6)に、熱圧着した積層不織布(1)の金属ロール(3)と接触させた面(表面)(8)を0.3秒間接触させ(即ち、冷却ロールに合計0.6秒接触させている。)、目付が74g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が2.4%、油剤残量が0.1%で吸水時間が16秒、裏面のベック平滑度が18秒の積層抄紙不織布を製造し、分離膜支持体を得た。このときの2本フラットロールの表面温度は、上ロール(3)が235℃、下ロール(9)が130℃とし、線圧は1176N/cmとした。また2本フラットロール(3・9)に対する冷却ロール(5・6)の速度比は、1.02とした。得られた分離膜支持体を用い、実施例1と同様にしてポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けは全く見られず、また作製した分離膜の膜剥離強度は15cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0100】
[比較例3]
積層熱圧着において、冷却ロールを使用しない他は、実施例1と同様にして目付が76g/m
2、厚さが0.09mm、長さ方向の沸騰水収縮率が2.2%、吸水時間が60秒以上、裏面のベック平滑度が12秒のスパンボンド不織布を製造し、分離膜支持体を得て、当該分離膜支持体に実施例1と同様にしてポリスルホン膜を作製した。このときキャスト液の裏抜けは全く見られず、また分離膜製膜長/支持体巻出長は0.989であり、また作製した分離膜の膜剥離強度は、19cN/15mmであった。結果を表1と表2に示す。
【0101】
【表1】
【0102】
【表2】
【0103】
得られた分離膜支持体と分離膜の特性は、表1と表2に示すとおりであり、比較例1と比較例2と比較例3の分離膜を用いて、段落[0079]に記載したようにスパイラル型の流体分離素子を作製したところ、加工性は良好であった。しかし、作製した流体分離素子について、段落[0080]に記載したように耐久性試験を実施した結果、部分的に膜剥離が見られた。そして、比較例1、2、3の分離膜の透過液流路材への落ち込み量は、それぞれ39μm、48μm、38μmであった。
【0104】
これに対し本発明の実施例1〜8の分離膜を用いて、段落[0079]に記載したようにスパイラル型の流体分離素子を作製したところ、加工性は良好であった。さらに作製した流体分離素子について、段落[0080]に記載したように耐久性試験を実施した結果、いずれも膜接着状態は良好であり、分離膜の透過液流路材への落ち込みも少なく、耐久性に優れたものであった。