(57)【要約】【課題】本発明は、半透膜支持体の製造において、半透膜支持体中への金属異物の混入を抑制することを目的としたものである。【解決手段】湿式抄紙法による半透膜支持体の製造において、抄紙用水として強磁性体の金網と永久磁石とを有する処理装置で処理した水を使用することを特徴とする半透膜支持体製造方法。【選択図】図１
2014159004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式抄紙法による半透膜支持体の製造において、抄紙用水として強磁性体の金網と永久磁石とを有する処理装置で処理した水を使用することを特徴とする半透膜支持体製造方法。
【請求項２】
該処理装置において、強磁性体の金網の材質が亜鉛引鉄であることを特徴とする、請求項１記載の半透膜支持体製造方法。
【請求項３】
該処理装置において、強磁性体の金網の材質がフェライト系ステンレスであることを特徴とする、請求項１記載の半透膜支持体製造方法。
【請求項４】
該処理装置において、強磁性体の金網の目開きが２ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半透膜支持体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透膜支持体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海水の淡水化、水の浄化、食品の濃縮、排水処理、血液濾過に代表される医療用、半導体洗浄用超純水製造等の分野で、半透膜が広く用いられている。半透膜は、セルロース系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂等の合成樹脂で構成されている。しかしながら、半透膜単体では機械的強度に劣るため、織布や不織布などの繊維基材からなる半透膜支持体の片面（以下、「半透膜塗布面」と称する）に半透膜が設けられた形態で使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
半透膜支持体に半透膜が設けられた形態は、上述したポリスルホン系樹脂等の合成樹脂を有機溶媒に溶解し、半透膜溶液を調製した後、この半透膜溶液を半透膜支持体上に塗布する方法が広く用いられている。そして、効率的に濾過を行うために、スパイラル状に半透膜エレメントが形成され、さらに、半透膜モジュールが組み立てられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
高い濾過効率を有する半透膜を得るためには、半透膜表面の凹凸が少なく、同時に半透膜支持体上に半透膜が均一な厚みで設けられることが必要である。また、半透膜モジュールを組み立てる際には、接着剤を用いて半透膜塗布面の反対側である半透膜非塗布面（以下、「非塗布面」と称する）同士を貼り合わせる工程が存在するため、この非塗布面同士の接着性に優れていることも要求されている。さらに、半透膜溶液が非塗布面に裏抜けしないことが要求されている。半透膜溶液の裏抜けが発生すると、半透膜の厚みが不均一になるのみでなく、非塗布面同士の接着性が低下するという問題が発生するからである。
【０００５】
半透膜支持体中に異物が存在すると、半透膜塗布時に半透膜表面の凹凸を増加させ、半透膜厚みの均一性を損なってしまう。また、半透膜支持体中の異物が半透膜支持体製造工程中や半透膜塗布工程中に脱落すると、異物脱落部位にピンホールが発生し、半透膜塗布時に半透膜溶液の裏抜けの要因となる。そのため、半透膜支持体中の異物混入を抑制することが、半透膜支持体製造においては重要である。
【０００６】
上述のように、半透膜支持体としては織布、不織布などの繊維基材が用いられるが、製織工程を経ずにシート状基材を得ることができる不織布がコスト的に有利であり、広く用いられている。
【０００７】
不織布の製造方法の一つとして、湿式抄紙法が挙げられる。湿式抄紙法は、繊維を水中に分散して均質な抄紙スラリーとし、得られたスラリーを抄紙機で抄き上げてシート状の繊維ウェブを得る方法であり、乾式法などの他の不織布製造方法と比べて生産速度が速いこと、同一工程で繊維径の異なる繊維や複数の種類の繊維を任意の割合で均一に混合できることなどの利点がある。
【０００８】
湿式抄紙法で用いられる抄紙用水中に異物が存在すると、繊維分散工程において異物が抄紙スラリー中に混入し、繊維と一緒に抄き上げられてしまい、多くの異物が存在した状態で繊維ウェブが形成されることとなる。そのため、半透膜支持体として湿式抄紙法で製造された不織布を用いる場合には、抄紙用水中の異物を十分に除去する必要がある。
【０００９】
用水中に含まれる異物の一つとして金属異物が挙げられる。金属異物としては鉄系異物が圧倒的に多いため、用水中の金属異物除去方法としては磁石を用いる方法が一般的に用いられている。磁石を用いて金属異物を除去する場合には、長時間使用していると、磁石表面に付着した金属異物が水流によって再度用水内に戻されるため、除去した金属異物は定期的に回収、廃棄する必要がある。磁石に吸着した金属異物は、磁力によって磁石表面に強く引き寄せられているため、回収には多くの工数が必要となるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５４−１４３７６号公報
【特許文献２】特開２００１−２５２５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、半透膜支持体の製造において、半透膜支持体中への金属異物の混入を抑制することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、この課題を解決するために鋭意検討を行った結果、強磁性体の金網と永久磁石とを有する処理装置で処理した抄紙用水を用いた湿式抄紙法によって、半透膜支持体中への金属異物の混入を抑制できることを見出し、本発明に至ったものである。
【００１３】
即ち、本発明は、湿式抄紙法による半透膜支持体の製造において、抄紙用水として強磁性体の金網と永久磁石とを有する処理装置で処理した水を使用することを特徴とする半透膜支持体製造方法である。
【００１４】
また、強磁性体の金網の材質が亜鉛引鉄、あるいはフェライト系ステンレスであるとより好ましい。
【００１５】
また、強磁性体の金網の目開きが２ｍｍ以下であるとより好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の製造方法によって製造された半透膜支持体は、製造時の金属異物混入が抑制されるため、半透膜厚みの均一性が高く、半透膜溶液の非塗布面への裏抜けが無い半透膜支持体を提供することが可能となる。また、本発明で使用している強磁性体の金網と永久磁石とを有する処理装置は、抄紙用水中の金属異物の除去性能が高い。さらに用水中から除去した金属異物を容易に回収、廃棄することができるため、除去した金属異物が再度用水中に混入することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明で使用される抄紙用水処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の半透膜支持体製造方法について説明する。本発明の半透膜支持体は、湿式抄紙法を用いて繊維ウェブを形成し、その繊維ウェブを接着・溶融・絡合させる方法によって製造された不織布から構成される。湿式抄紙法は、繊維を水中に分散して均質な抄紙スラリーとし、この抄紙スラリーを円網、長網、短網、傾斜式等のワイヤーの少なくとも１つを有する抄紙機を用いて繊維ウェブを形成する方法である。
【００１９】
本発明の半透膜支持体製造方法においては、湿式抄紙法で使用される抄紙用水として、強磁性体の金網と永久磁石とを有する処理装置で処理された水を使用する。抄紙用水は、繊維の分散、抄紙スラリーの希釈、抄紙機ワイヤー、ブランケットの洗浄水などの湿式抄紙法による抄紙工程で使用される水を指す。
【００２０】
本発明の半透膜支持体製造方法においては、全ての抄紙用水に強磁性体の金網と永久磁石とを有する処理装置で処理された水を使用することが好ましいが、処理装置を用いない水を併用することもできる。
【００２１】
本発明における抄紙用水処理装置の概略図を図１に示す。給水口１から装置内に入った抄紙用水は、強磁性体の金網３によって濾過される。永久磁石４は強磁性体の金網３と接触している。濾過された抄紙用水は出水口５から装置外に出される。
【００２２】
強磁性体の金網３は、用水流に対して略直角に接する面を有している。それ以外の形状は特に制限されず、円柱状、円筒篭状、多角柱状、多角錘篭状、平板状などの形状を取ることができる。
【００２３】
永久磁石４は強磁性体の金網３と接触しており、強磁性体の金網３、または処理装置本体２に固定されている。永久磁石４が強磁性体の金網３に固定されている場合、着脱可能な状態で固定されている。永久磁石４の個数は、金網３が１個に対して１個、または複数個であり、特に制限されない。永久磁石４は、用水流に対して略平行、略直交のどちらの方向に置かれても良い。永久磁石４を強磁性体の金網３から見て下流側に置いた場合には、用水中から除去した金属異物をより容易に回収することができるため好ましい。
【００２４】
永久磁石としては、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石などの磁石が使用可能であるが、これらに制限されるものではない。
【００２５】
本発明における抄紙用水処理装置は、抄紙用水配管に対して一段で、または複数段で使用される。複数段で使用した場合には、抄紙用水中の金属異物の除去性能が高くなるため好ましい。
【００２６】
強磁性体の金網の材質としては、鉄、亜鉛引鉄、フェライト系ステンレス、ニッケルなどが挙げられる。亜鉛引鉄、フェライト系ステンレスは耐腐食性が高く、強磁性体の金網の材質として使用した場合、金網自体の腐食による抄紙用水中での金属異物発生が抑制されるため、特に好ましい。
【００２７】
金網は、織金網、クリンプ金網、溶接金網、パンチングメタルなど、一般に用いられている方法で製造したものが使用できる。金網の目開きは、２００μｍから２ｍｍが好ましく、５００μｍから２ｍｍがさらに好ましい。金網の目開きが２ｍｍを超えると、永久磁石との接触により磁化された場合でも微小な金属異物の通過割合が増加するので好ましくない。一方、金網の目開きが２００μｍ未満になると、微小な金属異物の除去効率は良好になるが、砂等の金属異物以外の異物による目詰まりを誘発しやすくなるため好ましくない。
【００２８】
本発明で使用される抄紙用水処理装置においては、強磁性体の金網と永久磁石とを接触させて、金網を磁化させる。その金網をスクリーンとして使用することによって、抄紙用水中の金属異物のうち磁性を有するものが、磁化された金網に引きつけられ、金網に付着して、用水中から除去される。強磁性体の金網と永久磁石とを接触させることによって、金網全体が磁化されるため、永久磁石を単独で使用する場合に比べて用水との接触面積が大きくなり、金属異物の除去能力を向上させることができる。
【００２９】
金網から永久磁石を離すと、金網に付着している金属異物が金網から離れるため、磁石を単独で使用した場合に比べて、金属異物の回収、廃棄を容易に行うことができる。
【００３０】
本発明における半透膜支持体を構成する繊維については、セルロース系繊維、合成樹脂繊維、無機繊維など湿式抄紙法で繊維ウェブを形成できる繊維であれば適宜使用することができる。繊維は１種類を単独で使用しても、２種類以上の繊維を組み合わせて使用しても良い。
【００３１】
繊維ウェブから不織布を形成する方法としては、水流交絡法、ニードルパンチ法、サーマルボンド法など、一般に用いられている方法を適宜使用することができる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。なお以下に示す部、ならびに％はいずれも質量基準である。
【００３３】
（実施例１）
繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍの配向結晶化させたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系短繊維４０部と、繊度０．６ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍの配向結晶化させたＰＥＴ系短繊維３０部と、繊度１．２ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍの未延伸ＰＥＴ系熱融着性短繊維３０部とを一緒に混合し、パルパーにより水中で離解させ、アジテーターによる攪拌のもと、濃度３％の均一な抄造用スラリーを調製した。この抄造用スラリーを、円網抄紙機を用いた湿式抄紙法によって繊維ウェブに抄き上げた。抄造用スラリーの調製時、及び繊維ウェブの抄き上げ時には、図１に示した処理装置で処理した抄紙用水を使用した。金網３は鉄製、目開き５ｍｍのものを使用し、永久磁石４はネオジム磁石棒〔商品名：ＰＣＭＢ−１５  カネテック製〕を３本使用した。永久磁石４は、金網３に脱着可能な状態で固定した。
【００３４】
得られた繊維ウェブは、温度１３０℃のシリンダードライヤーによってＰＥＴ系熱融着性短繊維を接着させて強度を発現させ、坪量５０ｇ／ｍ２、幅５００ｍｍの不織布とした。さらに、この不織布を金属ロール−金属ロールからなる１ニップの熱カレンダーを使用して、ロール温度２００℃、線圧８０ｋＮ／ｍ、搬送速度２０ｍ／分の条件で加熱処理を実施して半透膜支持体を作製した。
【００３５】
（実施例２）
金網３の材質を亜鉛引鉄とした以外は、実施例１と同様にして半透膜支持体を作製した。
【００３６】
（実施例３）
金網３の材質をフェライト系ステンレス（ＳＵＳ４３０）とした以外は、実施例１と同様にして半透膜支持体を作製した。
【００３７】
（実施例４）
金網３の目開きを１ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして半透膜支持体を作製した。
【００３８】
（実施例５）
金網３の材質を亜鉛引鉄、目開きを１ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして半透膜支持体を作製した。
【００３９】
（実施例６）
金網３の材質をフェライト系ステンレス（ＳＵＳ４３０）、目開きを１ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして半透膜支持体を作製した。
【００４０】
（比較例１）
図１に示した処理装置から、金網３、及び永久磁石４を取り除いた以外は、実施例１と同様にして半透膜支持体を作製した。
【００４１】
（比較例２）
図１に示した処理装置から、金網３を取り除いた以外は、実施例１と同様にして半透膜支持体を作製した。永久磁石４は、処理装置本体２内側の抄紙用水が通過する部分に脱着可能な状態で固定した。
【００４２】
（比較例３）
図１に示した処理装置から、永久磁石４を取り除いた以外は、実施例１と同様にして半透膜支持体を作製した。
【００４３】
（比較例４）
金網３の材質をオーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４）とした以外は、実施例１と同様にして半透膜支持体を作製した。
【００４４】
＜評価＞
実施例１〜６、及び比較例１〜４で使用した抄紙用水処理装置と実施例、及び比較例で作製した半透膜支持体を、下記の評価に供した。評価結果を表１に示す。
【００４５】
［金属異物回収・廃棄性］
使用後の抄紙用水処理装置を分解し、永久磁石、及び金網で用水中から除去された金属異物の回収・廃棄性を評価した。評価基準は以下の指標に従った。
◎：用水中から除去された金属異物のほぼ全てを容易に回収・廃棄できる
○：用水中から除去された金属異物の一部は回収できないが、大半を回収・廃棄できる
△：用水中から除去された金属異物の多くを回収・廃棄できない
×：用水中から除去された金属異物の回収・廃棄が困難である
××：処理装置中に金属異物が存在せず、用水中から除去できていない
【００４６】
［鉄反応数評価］
半透膜支持体から５００ｍｍ×５００ｍｍの試験片を採取し、その試験片に５％塩酸水溶液を均一に噴霧した。続いて、５％フェロシアン化カリウム水溶液を試験片に均一に噴霧し、そのまま１時間放置して自然乾燥させた。半透膜支持体内に鉄分が存在する場合には、塩酸で溶解して鉄イオンが発生し、その鉄イオンがフェロシアン化カリウムによってプルシアンブルー発色を呈する。その発色数を目視によって計測し、試験片１ｍ２あたりの個数として評価した。
【００４７】
［半透膜溶液裏抜け評価］
一定のクリアランスを有する定速塗工装置（商品名：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｉｌｍ  Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ、安田精機社製）を用いて、半透膜支持体の半透膜塗布面に半透膜溶液としてポリスルホン樹脂（ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、重量平均分子量Ｍｗ＜３５０００、数平均分子量Ｍｎ＜１６０００、商品番号４２８３０２）のＤＭＦ溶液（濃度：１８％）を塗布し、水洗、乾燥を行い、半透膜支持体の表面にポリスルホン膜を形成させて、半透膜を作製した。
【００４８】
得られた半透膜の断面ＳＥＭ写真を撮影し、ポリスルホン樹脂の半透膜支持体へのしみ込み具合を評価した。評価基準は以下の指標に従った。◎及び○であれば、半透膜溶液の裏抜けは無いと評価できる。
◎：ポリスルホン樹脂が半透膜支持体の中心付近までしみ込んでいる
○：ポリスルホン樹脂が半透膜支持体の非塗布面にしみ出していない
△：ポリスルホン樹脂が半透膜支持体の非塗布面の一部にしみ出している
×：ポリスルホン樹脂が半透膜支持体の非塗布面にしみ出している
【００４９】
【表１】
2014159004.tif 000003
【００５０】
実施例１〜６は、比較例１〜４に比べて鉄反応数が少ない。強磁性体の金網と永久磁石とを有する処理装置で処理した抄紙用水を使用して作製された半透膜支持体中においては、そのような処理装置で処理されていない抄紙用水を使用して作製された半透膜支持体に比べて、金属異物の混入が抑制されていることを示している。
【００５１】
実施例２〜３、または実施例５〜６は、実施例１に比べて鉄反応数が少ない。強磁性体の金網の材質が亜鉛引鉄、あるいはフェライト系ステンレスであることによって、金網自体の腐食による抄紙用水中での金属異物発生が抑制されていることを示している。
【００５２】
実施例４〜６は実施例１に比べて鉄反応数が少ない。強磁性体の金網の目開きが２ｍｍ以下であることによって、本発明の抄紙用水処理装置による金属異物の除去性能が向上していることを示している。
【００５３】
実施例１〜６は、比較例１〜２、及び比較例４に比べて金属異物回収・廃棄性が良好であった。比較例３は、金属異物回収、廃棄性は良好であるが、実施例１〜６に比べて鉄反応数が多い。強磁性体の金網と永久磁石とを有する処理装置は、抄紙用水中の金属異物除去能力が高く、加えて抄紙用水から回収された金属異物の回収・廃棄が容易であることを示している。
【００５４】
実施例１〜６は、比較例１〜４に比べて半透膜溶液の裏抜けが抑制されていた。実施例１〜６では、比較例１〜４に比べて半透膜支持体中への金属異物の混入が抑制されており、半透膜支持体のピンホールの発生が少なくなっていることを示している。
【符号の説明】
【００５５】
１  抄紙用水給水口
２  抄紙用水処理装置本体
３  強磁性体金網
４  永久磁石
５  抄紙用水出水口
【図１】
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