(57)【要約】【課題】本発明の目的は、半透膜支持体用不織布として必要とされる湿潤時の強度を満足しながらも、熱圧加工時の熱収縮を抑制して厚さ及び通気性の均一な半透膜支持体用不織布を提供することである。【解決手段】本実施形態に係る半透膜支持体用不織布は、セルロース成分を主体とするパルプ繊維と有機合成繊維とを主体繊維とする不織布であり、該不織布の一方の面に半透膜を支持することとなる半透膜支持体用不織布において、前記不織布のセルロース成分を主体とするパルプ繊維の含有量が該不織布の全質量に対して５〜４０質量％である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース成分を主体とするパルプ繊維と有機合成繊維とを主体繊維とする不織布であり、該不織布の一方の面に半透膜を支持することとなる半透膜支持体用不織布において、
前記セルロース成分を主体とするパルプ繊維の含有量が前記不織布の全質量に対して５〜４０質量％であることを特徴とする半透膜支持体用不織布。
【請求項２】
前記セルロース成分が、天然セルロースであることを特徴とする請求項１に記載の半透膜支持体用不織布。
【請求項３】
前記不織布のどちらの面が前記半透膜の塗工面となってもよいことを特徴とする請求項１又は２に記載の半透膜支持体用不織布。
【請求項４】
前記半透膜支持体用不織布は１層抄きであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半透膜支持体用不織布。
【請求項５】
熱圧加工後の前記半透膜支持体用不織布を、厚さ方向に、前記半透膜を設けることとなる側の塗工層部位、中層部位及び前記半透膜を設ける面とは反対側の非塗工層部位とに区分けしたときに、前記中層部位の有機合成繊維の熱融解の程度が前記塗工層部位及び前記非塗工層部位の有機合成繊維の熱融解の程度よりも低いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半透膜支持体用不織布。
【請求項６】
熱圧加工後の前記半透膜支持体用不織布の２３５℃における縦方向と横方向との寸法変化率の平均値が−１．５％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の半透膜支持体用不織布。
【請求項７】
前記主体繊維としての有機合成繊維が一種類であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の半透膜支持体用不織布。
【請求項８】
バインダー繊維を更に含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の半透膜支持体用不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不織布に関し、詳しくは、限外濾過膜、精密濾過膜、逆浸透（ＲＯ）膜などの分離機能を有する半透膜の製造において、製膜のための支持体となり、半透膜を補強することを目的とした半透膜支持体用不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料／工業用水中の不純物の除去、海水の淡水化、食品中の雑菌の除去、排水処理、又は生化学分野などで、半透膜が広く用いられている。
【０００３】
半透膜は、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂など様々な高分子がその用途に合わせて選択される。しかし、半透膜自体は物理的強度（以下、単に「強度」と記載することがある。）が弱く、単独では限外濾過や逆浸透などに使用される際の１〜１０ＭＰａ以上という高圧には耐えられない。そこで、強度が強く通液性の高い不織布や織布などの支持体の片面に半透膜の樹脂液を塗工して半透膜が形成された形態で使用されている（以降、半透膜支持体用不織布において半透膜を塗工することとなる面を「半透膜の塗工面」又は単に「塗工面」ということもある。）。
【０００４】
一般的に、半透膜支持体用不織布を構成する繊維としては、合成繊維（熱可塑性樹脂）から成る主体繊維と、これよりも低融点のバインダー繊維が混合されたものが用いられる。これらの繊維から乾式法又は湿式法によって不織布を製造し、更にこの不織布を熱圧加工したものが半透膜支持体用不織布となる。熱圧加工は、強度の付与及び半透膜樹脂液の裏抜け防止の観点から、必要不可欠である。
【０００５】
ポリプロピレンを芯成分、高密度ポリエチレンを鞘成分とする芯鞘型複合繊維を含有する半透膜支持体が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１では、芯鞘型複合繊維の１３０℃加熱処理後における熱収縮率が８．０％以下であることが開示されている。
【０００６】
親水性の多孔性支持層と同支持層の上面に形成されたセルロース層又は再生セルロース層とからなる分離膜が開示されている（例えば、特許文献２を参照。）。特許文献２では、多孔性支持層が、内部に少なくとも疎水性繊維を混入し、かつ、熱処理によって隣接繊維間が融着されたものである旨が記載されている。
【０００７】
分離機能膜と微多孔性支持膜とからなる複合膜が開示されている（例えば、特許文献３を参照。）。特許文献３では、微多孔性支持膜は、布、不織布、紙などで裏うちされていてもよい旨が記載されている。
【０００８】
上層及び下層を含んで構成される多層構造を有し、下層又は上下両層に製紙用パルプを含むシート状物が開示されている（例えば、特許文献４〜６を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−１０６１７７号公報
【特許文献２】特開平０６−２５４３６２号公報
【特許文献３】特開平０９−１４１０７１号公報
【特許文献４】特開２００９−１７８９１５号公報
【特許文献５】特開２００９−２４０８９３号公報
【特許文献６】特開２００９−２４０８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、半透膜支持体用不織布では、熱圧加工を行うことで、主体繊維、及び、バインダー繊維が熱収縮を起こす。そうすると、半透膜支持体用不織布は、流れ方向及び幅方向に収縮し、厚さ方向に膨張する。流れ方向の収縮は、熱圧加工での不織布への張力を高くすることで抑制できるが、幅方向の収縮は抑制が難しい。さらに、幅方向の両端部では収縮力がより大きくなり、厚さが他の部分に比べ著しく厚くなる現象（ネッキング現象）が生じる。そのため、幅方向での厚さ及び通気度を均一にするのは困難であった。
【００１１】
特許文献１では、短繊維のみの熱収縮率が記載され、実施例ではすべてにおいて、繊維の熱収縮率が５．２％以上となっている。しかし、支持体全体としての熱収縮率は記載されていない。
【００１２】
特許文献２では、実施例に片面が木材パルプからなる多孔性支持層で他面が木材パルプとポリエチレン製合成パルプからなる抄き合わせ紙が記載されている。しかし、木材パルプの配合率及び抄き合わせ紙の熱収縮については一切言及されていない。また、この抄き合わせ紙は２層抄きである。
【００１３】
特許文献３では、具体的なパルプの配合率及び微多孔性支持膜の熱収縮に関しての記載が一切無い。
【００１４】
特許文献４〜６では、上層と下層とを熱圧加工によって熱接着させているが、支持体全体としての熱収縮に関する記載は無い。また、上層と下層との熱収縮率の違いによって発生するカールが問題となる。さらに、実施例で開示されているシートは、いずれもパルプ配合率が４０％を超えるものであり、パルプ配合量が多いため、耐水性の低下が懸念される。
【００１５】
本発明の目的は、半透膜支持体用不織布として必要とされる湿潤時の強度を満足しながらも、熱圧加工時の熱収縮を抑制して厚さ及び通気性の均一な半透膜支持体用不織布を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る半透膜支持体用不織布は、セルロース成分を主体とするパルプ繊維と有機合成繊維とを主体繊維とする不織布であり、該不織布の一方の面に半透膜を支持することとなる半透膜支持体用不織布において、前記セルロース成分を主体とするパルプ繊維の含有量が前記不織布の全質量に対して５〜４０質量％であることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る半透膜支持体用不織布では、前記セルロース成分が、天然セルロースであることが好ましい。断面形状が扁平であるため圧力損失を適度に大きくして、半透膜塗工液が不織布に浸透しすぎることなく、より均一な表面を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る半透膜支持体用不織布は、前記不織布のどちらの面が前記半透膜の塗工面となってもよい。
【００１９】
本発明に係る半透膜支持体用不織布では、前記半透膜支持体用不織布は１層抄きであることが好ましい。１層抄きとすることで、多層抄きに由来する層間剥離問題、すなわち上層と下層との熱収縮率の違いにより生じるカールの問題を防止することができる。
【００２０】
本発明に係る半透膜支持体用不織布は、熱圧加工後の前記半透膜支持体用不織布を、厚さ方向に、前記半透膜を設けることとなる側の塗工層部位、中層部位及び前記半透膜を設ける面とは反対側の非塗工層部位とに区分けしたときに、前記中層部位の有機合成繊維の熱融解の程度が前記塗工層部位及び前記非塗工層部位の有機合成繊維の熱融解の程度よりも低いことが好ましい。支持体の通気性を確保しつつ、半透膜の支持体への密着性、支持体の表面の平滑性を良好とし、かつ、塗工液の裏抜けを防止することができる。
【００２１】
本発明に係る半透膜支持体用不織布では、熱圧加工後の前記半透膜支持体用不織布の２３５℃における縦方向と横方向との寸法変化率の平均値が−１．５％以上あることが好ましい。この数値は、熱圧加工処理した不織布をさらに熱処理した際の寸法変化率の数値ではあるが、結果的にこのような範囲にあるものは、熱カレンダーで熱圧加工した際の熱による寸法変化、とりわけ幅方向における熱収縮が少なく、幅方向での物性が均一になる。
【００２２】
本発明に係る半透膜支持体用不織布では、前記主体繊維としての有機合成繊維が一種類であることが好ましい。主体繊維としての有機合成繊維が一種類であるという簡単な構造であったとしても、半透膜の支持体への密着性が良好で、かつ、厚さ及び通気性を均一にすることができる。
【００２３】
本発明に係る半透膜支持体用不織布は、バインダー繊維を更に含むことが好ましい。支持体の強度物性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、半透膜支持体用不織布として必要とされる湿潤時の強度を満足しながらも、熱圧加工時の熱収縮を抑制して厚さ及び通気性の均一な半透膜支持体用不織布を提供することができる。熱可塑性を有する有機合成繊維に、熱圧加工を行う温度で熱収縮の殆ど無いセルロース成分を主体とするパルプ繊維を加えることで、不織布全体の熱収縮を抑えることが可能となった。また、本発明は、有機合成繊維の一部をパルプ繊維に代えているため、再生可能資源を用いた環境低負荷型の材料となりうる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
【００２６】
本実施形態に係る半透膜支持体用不織布は、セルロース成分を主体とするパルプ繊維と有機合成繊維とを主体繊維とする不織布であり、該不織布の一方の面に半透膜を支持することとなる半透膜支持体用不織布において、前記不織布のセルロース成分を主体とするパルプ繊維の含有量が該不織布の全質量に対して５〜４０質量％である。
【００２７】
セルロース成分は、例えば、天然セルロース、再生セルロースである。天然セルロースとは、植物のセルロースを基本単位とする天然繊維である。再生セルロースとは、天然セルロースを溶剤に溶解させた後、再生した繊維である。天然セルロース成分を主体とするパルプ繊維としては、特に限定されるものではなく、例えば、広葉樹さらしクラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹さらしクラフトパルプ（ＮＢＫＰ）などの各種木材由来のクラフトパルプ、サルファイトパルプ、グランドパルプ（ＧＰ）、加圧式砕木パルプ（ＰＧＷ）、リファイナー砕木パルプ（ＲＭＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、ケミメカニカルパルプ（ＣＭＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）などの機械パルプなどが使用できる。また、天然セルロース成分を主体とするパルプ繊維としてケナフ、麻、イネ、バガス、竹、綿などの植物由来の非木材パルプも使用できる。さらには、レーヨン、リヨセルなどの再生セルロース繊維も使用できる。本実施形態では、セルロース成分が天然セルロースであることが好ましい。天然セルロースは断面形状が扁平であるため、圧力損失を適度に大きくして、半透膜塗工液が不織布に浸透しすぎることなく、より均一な表面を得ることができる。本実施形態は、パルプ繊維の原料及び製造方法に制限されない。ただし、パルプ繊維をフィブリル化させる叩解などのフィブリル化処理を行わないことが好ましい。また、パルプの叩解度は、例えば、カナダ標準ろ水度（フリーネス）（ＪＩＳ  Ｐ  ８１２１：１９９５「パルプのろ水度試験方法」に準拠）で、４００ｍｌＣＳＦ以上であることが好ましく、５００ｍｌＣＳＦ以上であることがより好ましい。
【００２８】
本実施形態に係る半透膜支持体用不織布では、セルロース成分を主体とするパルプ繊維の含有量が不織布の全質量に対して５〜４０質量％である。より好ましくは１５〜３０質量％である。更に好ましくは、２０質量％を超え２８質量％以下である。パルプ繊維の含有量が５質量％未満であると、熱収縮を抑制させる効果が弱くなってしまう。４０質量％を超えると、湿潤状態での強度が著しく弱くなる場合がある。なお、パルプの配合割合は絶乾質量を基準にして計算する。
【００２９】
半透膜支持体となる不織布の主な構成要素である有機合成繊維は、主体繊維とバインダー繊維とに分けられる。
【００３０】
有機合成繊維としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化エチレン、ポリアラミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ナイロンなどの合成樹脂から紡糸された繊維を例示することができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、アラミドなどの合成樹脂パルプ、又は近年生化学用途として活発に研究されているポリ乳酸、ポリ酪酸、ポリ琥珀酸などの天然物を原料ソースとした繊維も、有機合成繊維の範疇に含まれる。前記の合成繊維の中でも、ポリエステル繊維は、耐熱性、耐薬品性、繊維径や性状の種類の豊富さなどから、好適に用いられる。ここで、本実施形態では、有機合成繊維のうち、低温での溶融接着を目的としない通常の融点、例えば１４０〜３００℃の融点をもつ有機合成繊維を、「主体繊維」として用いる。主体繊維として用いる有機合成繊維の融点は、２５０〜３００℃であることがより好ましい。主体繊維とする有機合成繊維の形状によって、繊維径が細いものを用いれば、完成したシートの孔径がより小さくなり、繊維径が太いものを用いれば、シートの強度が増す。繊維が短いものを用いれば、湿式抄紙工程での水中での分散性が向上し、繊維が長いものを用いれば、シートの強度が増す。本実施形態においては、合成繊維の太さは０．０５〜５．０デシテックス、好ましくは０．１〜３．０デシテックス、長さ１〜８ｍｍ、好ましくは長さ３〜６ｍｍの範囲のものが好適に用いられる。また、繊維の断面の形状は、必要時に応じて適宜選択することが可能で、本実施形態においては限定されない。
【００３１】
本実施形態に係る半透膜支持体用不織布では、主体繊維としての有機合成繊維が一種類であることが好ましい。主体繊維としての有機合成繊維が一種類であるという簡単な構造であったとしても、半透膜の支持体への密着性が良好で、かつ、厚さ及び通気性を均一にすることができる。
【００３２】
主体繊維として用いるセルロースを主体とするパルプ繊維及び有機合成繊維の合計含有量が、不織布の全質量に対して４０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましい。４０質量％未満では、半透膜支持体用不織布として十分な強度が得られなくなる場合がある。
【００３３】
本実施形態に係る不織布においては、主体繊維とするパルプ繊維及び有機合成繊維の他に、バインダー繊維を用いてもよい。バインダー繊維は、製品の強度物性の向上や、シート化工程、巻取り工程の間に十分なシート強度を保たせることを目的に主体繊維に混合するものである。ここで「バインダー繊維」とは、繊維全体又は繊維表面（鞘部分）が主体繊維として用いる有機合成繊維よりも２０℃程度又は２０℃以上融点が低い有機合成繊維を指し、抄紙後の乾燥工程や熱圧工程による加熱で繊維表面あるいは繊維全体が溶融接着して、物理的強度をシートに付与する効果をもつ。
【００３４】
バインダー繊維は、その構成樹脂全ての融点が低いものや、内側と外側の二重構造いわゆる芯鞘構造と呼ばれる構造をもち表面だけが融着するタイプなどがあり、いずれも本実施形態において使用可能である。好適には融点２００〜２３０℃程度のポリエステル未延伸繊維が用いられる。また、太さ、長さ、断面の形状などは、主体繊維と同様に目的に応じて選択が可能である。例えば、本実施形態においては、バインダー繊維の太さは０．１〜５．０デシテックス、好ましくは０．５〜３．０デシテックス、長さ１〜８ｍｍ、好ましくは長さ３〜６ｍｍの範囲のものが好適に用いられる。バインダー繊維は主体繊維として用いる有機合成繊維と同じか又はこれに近い樹脂組成であることが好ましいが、要求特性に応じ異種の樹脂組成でも可能である。また、湿熱条件で溶解する特性をもつビニロンバインダー繊維も好適に用いられる。
【００３５】
本実施形態では、有機合成繊維を主体繊維としてのみ配合する場合と、主体繊維及びバインダー繊維の両方を配合する場合を含む。本実施形態においては、主体繊維としての有機合成繊維とバインダー繊維との配合量の比率（質量比）は、主体繊維としての有機合成繊維：バインダー繊維＝１００：０〜５０：５０の範囲が好ましい。バインダー繊維を混合せずに、主体繊維となる有機合成繊維だけを含有したシートを熱圧加工処理することで、主体繊維となる有機合成繊維同士及び／又はパルプ繊維と主体繊維となる有機合成繊維とを溶融接着させることが可能であるが、主体繊維となる有機合成繊維は、低温での溶融接着を目的としないため、熱圧加工処理時の加熱温度を主体繊維となる有機合成繊維の融点付近まで高める必要がある。主体繊維にバインダー繊維を配合した場合は、主体繊維となる有機合成繊維の融点より低温で各繊維同士を溶融接着させることが可能となる。ただし、主体繊維となる有機合成繊維に対するバインダー繊維の比率が５０％を超えるとバインダー繊維自体の物理的強度が主体繊維の物理的強度より弱いためにシートの物理的強度が低下してしまうおそれがある。
【００３６】
半透膜支持体用不織布としては、例えば湿式抄造法で製造される湿式不織布が用いられる。あるいは乾式不織布でも可能である。このうち、本実施形態においては乾式不織布よりも湿式不織布のほうがより本発明の効果が大きい。これは、連続長繊維が主な構成要素である乾式不織布に比べ、短繊維が主な構成要素である湿式不織布は、地合いのよい緻密な層を形成しやすく、また、セルロース成分を主体とするパルプ繊維の繊維間強度も発現しやすい。
【００３７】
湿式不織布を用いる場合の半透膜支持体用不織布の製造方法は、例えば次のとおりである。（１）パルプ繊維と有機合成繊維とを主体繊維として含む繊維スラリーを抄紙し、湿紙を得る工程、（２）湿紙をドライヤーで乾燥し、連続の巻取り原紙を得る工程、（３）熱カレンダー装置で原紙を熱圧加工処理して不織布を得る工程とを有する。
【００３８】
本実施形態では、半透膜支持体用不織布は１層抄きであることが好ましい。１層抄きであると、熱カレンダーで熱圧加工する前の半透膜支持体用不織布は１層構造である。このため、熱圧加工する際、厚さ方向での熱の伝わり方が一様であるので、加工条件による繊維溶融性のコントロールを行いやすい。２層以上の多層抄きであると層同士が接する断層部分で熱の伝わり方が変わることがあり、繊維溶融性のコントロールがうまくいかない場合や、各層での熱収縮率の差によりカールが発生する場合がある。
【００３９】
本実施形態では、熱圧加工後の半透膜支持体用不織布の２３５℃における縦方向と横方向との寸法変化率の平均値が−１．５％以上であることが好ましい。より好ましくは−１．０％以上である。−１．５％より小さいと、熱圧加工時の寸法安定性に劣り、幅方向で均質な不織布を得ることができない場合がある。熱圧加工後の半透膜支持体用不織布の２３５℃における縦方向と横方向との寸法変化率の平均値は０．０％未満であることが好ましい。より好ましくは−０．３％未満である。０．０％以上では、熱により溶融する成分が少なくなり、半透膜支持体用不織布としての強度が不足する場合がある。２３５℃における縦方向と横方向との寸法変化率を制御する方法として、常温から２３５℃に加熱しても寸法変化の少ない繊維を不織布の原料に加えることが挙げられる。本実施形態ではセルロース成分を主体とするパルプ繊維を用いている。また、セルロース成分を主体とするパルプ繊維以外に、常温から２３５℃に加熱しても寸法変化の少ない繊維を更に配合してもよい。そのような繊維としては、アラミド繊維、ガラス繊維であることが好ましい。
【００４０】
ここで、２３５℃における縦方向と横方向との寸法変化率は、予め２３５℃に設定した恒温空気中に、半透膜支持体用不織布のサンプルを１分間入れ、その前後の縦方向と横方向との寸法を測定し、下式（数１）により求める。
（数１）寸法変化率（％）＝（熱処理後の寸法−熱処理前の寸法）／熱処理前の寸法×１００
２３５℃で１分間という条件は、熱圧加工における熱収縮と相関のある条件であり、この温度は主にバインダー繊維が溶融し、かつ、主体繊維が溶融しにくい温度である。尚、縦方向とは不織布製造時、あるいは熱カレンダー加工時の流れ方向であり、横方向とはそれに直行する方向である。流れ方向の無い不織布の場合は、任意の方向を縦方向と定め、それに直交する方向を横方向とする。２３５℃の恒温空気は、例えば、恒温乾燥機、電気炉などで作ることができる。半透膜支持体用不織布のサンプルの寸法としては、恒温空気中に入る大きさであれば問題ないが、寸法が小さいと測定が困難になるので、縦横方向ともに１０ｃｍ以上であることが好ましい。２３５℃の恒温空気中に入れる時、扉の開閉によって温度低下が生じることがあるが、±１℃以内は２３５℃とみなす。つまり、温度表示が２３４℃以上になったらカウントを開始し、その後１分間２３４〜２３６℃の範囲内であれば、２３５℃で１分間熱処理したとみなす。
【００４１】
サンプルの恒温空気中での配置方法であるが、熱源に近いと温度ムラを生じる可能性があるので、熱源から遠ざけ、更には予め熱しておいた平面を有する金属板や陶器板などの上にサンプルを配置し、熱源からの熱線が直接サンプルに当らないようにする。サンプルは水平方向に配置させ、縦横方向に張力が掛からないようにする。また、折ったり曲げたりはせず、平面の状態で配置させる。
【００４２】
一般的に、熱可塑性樹脂から成る繊維は、熱溶融して繊維間を結合すると同時に収縮応力が発生し、不織布の縦方向及び横方向に収縮し、厚さ方向には膨張するという現象が発生する。これにより不織布強度は高まるが、寸法のコントロールは困難となる。そのため、不織布の収縮を抑制することは品質、さらには生産性の観点から重要である。
【００４３】
湿式不織布の製造方法としては、原材料の繊維を水中に分散したのち抄紙ワイヤ上に繊維を積層しワイヤ下方から脱水してシートを形成する、いわゆる湿式抄紙法が用いられる。このうち、湿式抄紙法による湿式不織布は構成繊維のネットワークが乾式不織布より均一になりやすく、特に好ましい。湿式抄紙法で用いる抄紙機の種類は、本実施形態では限定されず、例えば枚葉式抄紙装置、又は連続抄紙機であれば長網式抄紙機、短網式抄紙機、円網式抄紙機、傾斜ワイヤ式抄紙機、ギャップフォーマー、デルタフォーマーなどを用いることができる。
【００４４】
抄紙されたシートは多量の水分を含有しているので乾燥ゾーンで乾燥される。このときの乾燥方法は、特に限定されないが、熱風乾燥、赤外線乾燥、多筒シリンダードライヤー乾燥、ヤンキードライヤーによる乾燥などが好適に用いられる。乾燥温度としては、８０〜１４０℃が望ましく、１００〜１２０℃がより望ましい。
【００４５】
前述の方法で製造された湿式不織布はそのまま半透膜支持体用に使用される場合もあるが、多くの場合、半透膜支持体としての強度が不足している。そこで、半透膜支持体として十分な強度を得るために、主体繊維として用いる有機合成繊維の融点付近、あるいはバインダー繊維の融点付近の温度で熱圧加工処理することによって、繊維を熱溶着して強度を高めることが行われる。この処理は各種の熱圧加工装置が用いられるが、一般的には熱カレンダー装置が有効である。例えば、１６０℃以上の温度で処理可能な金属ロール／金属ロールのハードニップカレンダーを用いる方法や、一方のロールを高い耐熱性をもつ樹脂ロールにした金属ロール／樹脂ロールのソフトニップカレンダーを用いることも可能である。
【００４６】
熱圧加工処理の温度条件は、一般的には１６０℃〜２６０℃の範囲が好ましく、１８０℃〜２３５℃の範囲がより好ましいが、使用する合成繊維の種類によっては、より低い温度やより高い温度が望ましい場合もある。例えば、主体繊維とバインダー繊維とを配合する場合には、バインダー繊維の融点付近の温度で熱圧加工処理することによって、繊維同士を溶融接着して強度を高めることが行われる。線圧は、５０〜２５０ｋＮ／ｍ範囲が好ましく、１００〜２００ｋＮ／ｍの範囲がより好ましいが、これらの範囲に限定されるものではない。また、ウェブ全体で均一な性能を発現させるためには、できるだけ均一な温度プロファイル、線圧プロファイルで処理することが望ましい。熱カレンダー装置のロール径は、熱圧加工処理される基材、ニップ圧、速度などのパラメーターによって、適宜選定される。バインダー繊維を配合せず、主体繊維だけの場合、主体繊維として配合する有機合成繊維の融点付近の温度で熱圧加工処理される。
【００４７】
熱圧加工処理の複数回処理は１回目処理と２回目処理以降とで同じ熱圧装置を繰り返し使用してもよく、また複数台の熱圧装置を配して連続的に処理する方法や、熱カレンダーロールを高さ方向に多段に配したカレンダー装置も可能である。１回目処理と２回目処理以降の処理温度は、２回目以降が１回目と同じ温度かそれ以上の温度とすることが好ましい。
【００４８】
２回目処理以降の処理温度を１回目処理の処理温度よりも高くする場合には、１回目の熱圧加工温度より２回目以降の熱圧加工温度を１０℃以上高くすることが好ましく、１３℃以上高くすることがより好ましく、１５℃以上高くすることが更に好ましい。ただし、温度差の上限は、７０℃までとすることが好ましい。
【００４９】
本実施形態に係る半透膜支持体用不織布は、熱圧加工後の前記半透膜支持体用不織布を、厚さ方向に、半透膜を設けることとなる側の塗工層部位、中層部位及び半透膜を設ける面とは反対側の非塗工層部位とに区分けしたときに、中層部位の有機合成繊維の熱融解の程度が塗工層部位及び非塗工層部位の有機合成繊維の熱融解の程度よりも低いことが好ましい。中層部位での熱融解の程度を、塗工層部位及び非塗工層部位よりも低くすることで半透膜塗工液はアンカー効果によって支持体に食いつきやすくなって密着性を良好にすることができる。さらに、中層部位の緻密性が低下して、不織布の通気性を確保することができる。一方、塗工層部位での熱融解の程度を中層部位よりも多くすることで半透膜の塗工面の平滑性を維持することができる。また、非塗工層部位での熱融解の程度を中層部位よりも多くすることで半透膜塗工液の裏抜けを防ぐことができる。各部位での熱融解の程度は、例えば、熱圧加工後の不織布の断面状態を顕微鏡で観察することで確認できる。中層部位を形成する繊維の熱融解の程度が塗工層部位及び非塗工層部位を形成する繊維の熱融解の程度よりも低い構成となっているとき、不織布は、中層部位と塗工層部位及び非塗工層部位との熱融解の程度の違いによって擬似的に三層構造となっている。
【００５０】
このような擬似的に三層構造を有する不織布を得る方法としては、特に制限はないが、例えば、支持体（不織布）製造での有機合成繊維の熱融着加工における融着温度とライン速度との関係を利用する方法が挙げられる。ライン速度が比較的遅ければ、不織布厚さ方向において熱が内部まで伝導して塗工層部位、中層部位、非塗工層部位が均一に熱融着する。ラインがある一定速度を超えると、熱は不織布の内部まで伝導しにくくなり、中層部位での熱融着が進まず、半融解状態となる。ただし、ライン速度がさらに早くなると、中層部位での熱融着がさらに進まず、ほとんど未融解状態となる。この結果、塗工液が不織布に浸透しすぎて半透膜の形成を悪化させ、また、不織布自体が中層部位で剥離するなどの問題が引き起こる。中層部位の半融解状態については、厳重な工程管理をすべきである。熱融着工程の例としては、抄紙工程の乾燥工程、熱圧加工処理などが挙げられ、特に熱圧加工処理の諸条件が大きく影響するので重要である。
【００５１】
本実施形態に係る半透膜支持体用不織布は、不織布のどちらの面が半透膜の塗工面となってもよい。このとき、塗工層部位は、不織布の両面のうち任意に選択した面に半透膜を塗工した部位であり、非塗工層部位とはその反対の部位である。なお、半透膜を塗工する面は不織布の片面である。不織布のどちらの面も半透膜の塗工面となりうる構成とする方法は、例えば、不織布を１層抄きとする方法、熱圧加工を両面で均等に行う方法である。半透膜の塗工面を特定しないことで、不織布の裏表の管理が容易となる。また、裏表の実質的な差をつけないことで、熱収縮の裏表差により生じるカールをより抑制することができる。
【００５２】
不織布へは半透膜を設けるために半透膜塗工液を塗布するが、この塗工適性を良好にするためには、熱圧加工処理された後の不織布の通気性を制御することも必要である。本実施形態では通気性を圧力損失で示す。単位はＰａである。該湿式不織布の面風速５．３ｃｍ／秒時の圧力損失として５０Ｐａ以上３０００Ｐａ以下が好ましく、更に好ましくは８０Ｐａ以上１５００Ｐａ以下である。５０Ｐａ未満であると、半透膜塗工液が不織布に浸透しすぎてしまい半透膜の表面が不均一になったり、裏抜けを起こしたりするおそれがある。また、圧力損失が３０００Ｐａより大きくなると、逆に半透膜塗工液が湿式不織布のシート内部に浸透しづらくなるため半透膜の湿式不織布の表面への食いつきが悪くなるおそれがある。また、幅方向で圧力損失がばらつくと、半透膜塗工液の浸透が均一でなくなり、半透膜の厚さのばらつきが大きくなるおそれがある。
【００５３】
不織布への半透膜塗工液の塗工適性を良好にするためには、基材となる不織布のシート密度を高めることも必要である。シート密度は０．５ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、更に好ましくは０．６ｇ／ｃｍ３以上であり、最も好ましくは０．７ｇ／ｃｍ３以上である。０．５ｇ／ｃｍ３未満であると、半透膜塗工液が不織布に浸透しすぎてしまい半透膜の表面が不均一になったり、裏抜けを起こしたりするおそれがある。シート密度の上限は、例えば１．０ｇ／ｃｍ３である。
【００５４】
不織布の坪量は、３０〜２００ｇ／ｍ２が好ましく、５０〜１５０ｇ／ｍ２がより好ましい。不織布の坪量が２００ｇ／ｍ２よりも大きいと、製造された半透膜をモジュールにする際、厚すぎてモジュール当たりの面積が小さくなり濾過性能が低下するおそれがある。３０ｇ／ｍ２未満であると、厚みが薄すぎて製膜工程において半透膜塗工液の裏抜けが生ずるというおそれがある。また、不織布の厚さは、３０〜４００μｍが好ましく、５５〜３００μｍがより好ましい。不織布の厚さが４００μｍを超えると、製造された半透膜をモジュールにする際、厚すぎてモジュール当たりの面積が小さくなり濾過性能が低下するおそれがある。３０μｍ未満であると、厚みが薄すぎて製膜工程において半透膜塗工液の裏抜けが生ずるというおそれがある。また、幅方向で厚さがばらつくと、特に両端部で厚さが厚くなると、シートをロール状に巻取る際にシワが発生するおそれがある。
【００５５】
本実施形態では、半透膜支持体用不織布の湿潤状態における引張強度の縦横平均が２．３ｋＮ／ｍ以上であることが好ましい。より好ましくは３．３ｋＮ／ｍ以上である。２．３ｋＮ／ｍより小さいと、半透膜塗工工程や半透膜として使用する際のろ過水圧によって変形又は破断してしまう場合がある。半透膜は一般的に水中で用いられ、半透膜支持体用不織布としては濡れた状態での強度（湿潤強度）が高いことが好ましい。実際の使用場面を想定すると、乾燥時の引張強度より湿潤時の引張強度の方が重要である。
【実施例】
【００５６】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、例中の「部」、「％」は、特に断らない限りそれぞれ「質量部」、「質量％」を示す。なお、繊維原料の質量はすべて絶乾質量の値である。
【００５７】
（実施例１）
＜繊維原料スラリーの調製＞
太さ１．４５デシテックス、カット長さ５ｍｍの市販のポリエステル主体繊維（商品名：ＥＰ１３３、クラレ社製、融点２６０℃）１９．５ｋｇと、太さ１．２デシテックス、カット長さ５ｍｍの市販のポリエステルバインダー繊維（商品名：ＴＲ０７Ｎ、帝人ファイバー社製、融点２３０℃）９．０ｋｇと、１．５ｋｇの未叩解広葉樹さらしクラフトパルプ（ＬＢＫＰ）を水中に投入し、分散機で５分間分散し、繊維分濃度１質量％の繊維原料スラリーを得た。
【００５８】
＜シートの作製＞
繊維原料スラリーに、水を加えて繊維分濃度０．０３質量％に調整し、この繊維スラリーを短網式抄紙機のヘッドボックスに投入し繊維スラリーを抄紙したのち、表面温度１２０℃のヤンキードライヤーで乾燥し、幅１０００ｍｍ、目付重量７０ｇ／ｍ２の連続の巻取り原紙を得た。
【００５９】
＜熱圧加工処理１＞
金属ロール／金属ロールのハードニップで金属ロールの面長１１７０ｍｍ、ロール径４５０ｍｍの熱カレンダー装置を用い、前述の巻取り原紙をロール表面温度トップロール／ボトムロール：２２０℃／２２０℃、ロール間クリアランス５０μｍ、線圧１００ｋＮ／ｍ、ライン速度１７ｍ／分の条件にて熱圧加工処理して半透膜支持体用不織布を得た。
【００６０】
（実施例２）
実施例１の繊維原料スラリーの調製において、ポリエステル主体繊維を１８．０ｋｇ、ポリエステルバインダー繊維を９．０ｋｇ、未叩解ＬＢＫＰを３．０ｋｇとした以外は実施例１と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００６１】
（実施例３）
実施例１の繊維原料スラリーの調製において、ポリエステル主体繊維を１５．０ｋｇ、ポリエステルバインダー繊維を９．０ｋｇ、未叩解ＬＢＫＰを６．０ｋｇとした以外は実施例１と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００６２】
（実施例４）
実施例１の繊維原料スラリーの調製において、ポリエステル主体繊維を１２．０ｋｇ、ポリエステルバインダー繊維を９．０ｋｇ、未叩解ＬＢＫＰを９．０ｋｇとした以外は実施例１と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００６３】
（実施例５）
実施例１の繊維原料スラリーの調製において、ポリエステル主体繊維を９．０ｋｇ、ポリエステルバインダー繊維を９．０ｋｇ、未叩解ＬＢＫＰを１２．０ｋｇとした以外は実施例１と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００６４】
（実施例６）
実施例３の繊維原料スラリーの調製において、未叩解ＬＢＫＰを未叩解針葉樹さらしクラフトパルプ（ＮＢＫＰ）に代えた以外は実施例３と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００６５】
（実施例７）
実施例３の繊維原料スラリーの調製において、未叩解ＬＢＫＰを未叩解リンターパルプに代えた以外は実施例３と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００６６】
（実施例８）
実施例３の繊維原料スラリーの調製において、未叩解ＬＢＫＰをレーヨン（１．７ｄｔｅｘ×５ｍｍ  ダイワボウレーヨン社製）に代えた以外は実施例３と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００６７】
（実施例９）
実施例３で得られた半透膜支持体用不織布に、さらに熱圧加工処理２を行った。
＜熱圧加工処理２＞
金属ロール／弾性ロールのソフトニップで、ロールの面長１１７０ｍｍ、ロール径４５０ｍｍの熱カレンダー装置を用い、金属ロール表面温度２３０℃、線圧２００ｋＮ／ｍ、ライン速度１７ｍ／分の条件にて熱圧加工処理して半透膜支持体用不織布を得た。
【００６８】
（実施例１０）
実施例３で得られた半透膜支持体用不織布に、さらに熱圧加工処理３を行った。
＜熱圧加工処理３＞
金属ロール／金属ロールのハードニップで金属ロールの面長１１７０ｍｍ、ロール径４５０ｍｍの熱カレンダー装置を用い、前述の巻取り原紙をロール表面温度トップロール／ボトムロール：２３０℃／２３０℃、線圧５０ｋＮ／ｍ、ライン速度１７ｍ／分の条件にて熱圧加工処理して半透膜支持体用不織布を得た。
【００６９】
（実施例１１）
実施例１の繊維原料スラリーの調製において、ポリエステル主体繊維を１０．５ｋｇ、ポリエステルバインダー繊維を１３．５ｋｇ、未叩解ＬＢＫＰを６．０ｋｇとした以外は実施例１と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００７０】
（実施例１２）
実施例１の繊維原料スラリーの調製において、ポリエステル主体繊維を２１．０ｋｇ、ポリエステルバインダー繊維を９．０ｋｇとし、パルプを入れずに調整した繊維原料スラリーを上層に、実施例５にて調整した繊維原料スラリーを下層にして、円網式抄紙機にて繊維原料を抄紙したのち、表面温度１２０℃のヤンキードライヤーで乾燥し、上層及び下層の２層からなる目付重量７０ｇ／ｍ２の連続の巻取り原紙を得た。尚、上層及び下層の目付重量はそれぞれ３５ｇ／ｍ２とした。この原紙を実施例１と同様の熱圧加工処理１を行い、半透膜支持体用不織布を得た。
【００７１】
（実施例１３）
実施例３にて調整した繊維原料スラリーを上層と下層とに分けて、円網式抄紙機にて繊維原料を抄紙したのち、表面温度１２０℃のヤンキードライヤーで乾燥し、上層及び下層の２層からなる目付重量７０ｇ／ｍ２の連続の巻取り原紙を得た。尚、上層及び下層の目付重量はそれぞれ３５ｇ／ｍ２とした。この原紙を実施例１と同様の熱圧加工処理１を行い、半透膜支持体用不織布を得た。
【００７２】
（比較例１）
実施例１の繊維原料スラリーの調製において、ポリエステル主体繊維を２１．０ｋｇ、ポリエステルバインダー繊維を９．０ｋｇとし、パルプを入れなかった以外は実施例１と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００７３】
（比較例２）
実施例１の繊維原料スラリーの調製において、ポリエステル主体繊維を２０．４ｋｇ、ポリエステルバインダー繊維を９．０ｋｇとし、未叩解ＬＢＫＰを０．６ｋｇとした以外は実施例１と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００７４】
（比較例３）
実施例１の繊維原料スラリーの調製において、ポリエステル主体繊維を７．５ｋｇ、ポリエステルバインダー繊維を９．０ｋｇとし、未叩解ＬＢＫＰを１３．５ｋｇとした以外は実施例１と同様にして半透膜支持体用不織布を得た。
【００７５】
（比較例４）
比較例１で得られた半透膜支持体用不織布に、さらに熱圧加工処理３（実施例１０参照）を行った。
【００７６】
実施例で得られた半透膜支持体用不織布は以下の方法で評価を行った。
＜２３５℃寸法変化率の測定＞
半透膜支持体用不織布（熱圧加工処理後の不織布）から縦方向１００ｍｍ、横方向１００ｍｍのサンプルを採取し、縦方向と横方向との寸法を０．１ｍｍ単位で測定した。次にこれを、予め２３５℃に設定した電気炉（いすゞ製作所社製  マッフル炉）に１分間入れた。尚、電気炉内には予め熱源から５ｃｍ以上離れたところに陶器板を設置し、サンプルはその上に水平に置いた。サンプル取り出し時は、熱で軟化したサンプルが変形するおそれがあるので、寸法測定部分は掴んだりせず、力を加えないようにした。サンプルを平らな場所に置き、常温にまで放冷してから、再び縦方向と横方向との寸法を測定した。下式（数１）により縦方向と横方向との寸法変化率を計算し、両者の平均を２３５℃寸法変化率とした。この数値が小さい（マイナスの値が大きい）程、熱収縮が大きいことを意味する。
（数１）寸法変化率（％）＝（熱処理後の寸法−熱処理前の寸法）／熱処理前の寸法×１００
【００７７】
＜カール＞
半透膜支持体用不織布から縦方向１００ｍｍ、横方向１００ｍｍのサンプルを採取した。このサンプルを水平台上に水平に置き、カールにより浮き上がった部分の最も高い点を測定した。数値が大きいほどカールが大きいことを示す。
【００７８】
＜厚さの測定＞
ＪＩＳ  Ｐ  ８１１８：１９９８「紙及び板紙−厚さ及び密度の試験方法」に準じて行った。単位はμｍとした。また、幅方向における中央部分とそこから左右各１５ｃｍのところの厚さの平均値を、厚さ中央部平均とし、幅方向における左右端部の厚さの平均値を、厚さ両端部平均とした。さらに、（厚さ両端部平均）／（厚さ中央部平均）の値を厚さ上昇率と定義し、この値が１．１０以下であるものを厚さのばらつきが少ない良品と判断した。
【００７９】
＜圧力損失の測定＞
自製の装置を用いて、有効面積１００ｃｍ２の濾材に面風速５．３ｃｍ／秒で通風したときの圧力損失を微差圧計（山本電機製作所社製マノスターゲージ）で測定した。単位はＰａとした。また、幅方向における中央部分とそこから左右各１５ｃｍのところの圧力損失の平均値を圧力損失中央部平均とし、幅方向における左右端部の圧力損失の平均値を、圧力損失両端部平均とした。さらに、（圧力損失両端部平均）／（圧力損失中央部平均）の値を圧力損失上昇率と定義し、この値が１．４０以下であるものを圧力損失のばらつきが少ない良品と判断した。圧力損失のばらつきが少ないほど通気性の均一な半透膜支持体用不織布であるといえる。
【００８０】
＜湿潤引張強度の測定＞
ＪＩＳ  Ｐ  ８１３５：１９９８「紙及び板紙−湿潤引張強さ試験方法」に準じて行い、縦方向と横方向との平均値を湿潤引張強度縦横平均値とした。単位はｋＮ／ｍとした。この値が２．５ｋＮ／ｍ以上であるものを良品と判断した。
【００８１】
【表１】
2014151238.tif 000002
【００８２】
結果を表１に示した。実施例１〜５は半透膜支持体用不織布にセルロース成分を主体とするパルプ繊維の含有量が該不織布の全質量に対して５〜４０質量％と変化させたもので、２３５℃寸法変化率は−１．５％以上、厚さ上昇率は１．１０以下、圧力損失上昇率は１．４０以下で、熱収縮が少なく、幅方向での厚さや圧力損失のばらつきの少ない良品となった。パルプ繊維含有量を増加させることで、熱収縮と幅方向での厚みや圧力損失（通気性）のばらつきを低減できるが、湿潤引張強度が低下する傾向がある。実施例５では、パルプ繊維含有量４０％としているが、それでも湿潤引張強度は２．５ｋＮ／ｍを維持していた。また、実施例６〜１０はパルプの種類を変更したもの又は熱圧加工処理の条件を変更したものであるが、熱収縮、幅方向での厚みや圧力損失（通気性）のばらつき、湿潤引張強度とも問題のないレベルであった。実施例１１はポリエステルバインダー繊維の配合量を４５％に高めたため、２３５℃寸法変化率は−１．８％となり、熱収縮がやや大きくなった。その結果、他の実施例で得られた半透膜支持体用不織布よりも厚さ上昇率及び圧力損失上昇率がやや高くなった。これより２３５℃寸法変化率は−１．５％以上であるほうがより好ましいといえる。実施例１２は２層抄きとし、上下層の繊維配合を変えたものであり、熱収縮、幅方向での厚みや圧力損失（通気性）のばらつき、湿潤引張強度とも問題のないレベルであったが、上下層の熱収縮に差があるためカールが大きくなった。そのため、この半透膜支持体用不織布に半透膜を設ける際に問題が生じる可能性がある。実施例１３は２層抄きとし、上下層の繊維配合を同じとしたものであり、同じ繊維配合で１層抄きの実施例３とほぼ同様の物性であったが、繊維配向に若干差が生じるため、カールがやや大きくなった。これらより、半透膜支持体用不織布は、２層抄きより１層抄きであることがより好ましいといえる。
【００８３】
一方、比較例１はパルプを含有せず、比較例２はパルプ繊維含有量が少なかったため、２３５℃寸法変化率は−１．５％未満であり、熱収縮が大きくなった。また、幅方向での厚さや圧力損失のばらつきも大きいものであった。特に両端部での厚さの上昇率が高く、巻取ったシートにシワが発生したため、支持体に半透膜を設ける際に問題が生じるレベルと判断された。比較例３はパルプ繊維含有量が４５％と多く、湿潤引張強度が低くなり、水中での使用が問題となるレベルであった。比較例４は比較例１の熱圧加工処理を変更したものであるが、熱収縮、幅方向での厚さや圧力損失のばらつきに改善はみられなかった。
【００８４】
実施例及び比較例の不織布について、電子顕微鏡を用いて断面状態を観察した。その結果、実施例１〜１１及び比較例１〜４の不織布はいずれも擬似三層構造を有していた。実施例１２及び実施例１３の不織布は２層抄きであるため、擬似三層構造にはならなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明に係る半透膜支持体用不織布は、熱圧加工時の熱収縮を抑制して厚さや通気性の均一な半透膜支持体用不織布を提供することができる。熱による伸縮の少ないセルロースを主成分とするパルプ繊維を加えることで、熱圧加工を行う際の熱収縮を抑えることが可能となった。また、本発明は、有機合成繊維の一部をパルプ繊維に代えているため、再生可能資源を用いた環境低負荷型の材料となりうる。