(57)【要約】【課題】中空糸膜を紡糸する吐出口金に改良を加えることにより、空気や水の透過特性に優れ、しかも所要の耐圧強度や引張強度を満足する溶融紡糸中空糸膜を提供するとともに、それを用いたエアー抜き用カートリッジを提供する。【解決手段】管状の中心軸部のボス軸部５から放射状に等角度で複数の補強リブ部３を隔壁状に設け、それら隣り合う補強リブ部３間が空気または水が透過する長い空所部４になっている。それにより、空気や水の透過量による特性を高めるために、膜厚を極限まで薄くでき、そうした薄膜化による耐圧強度や引張強度の不足を内部に等配角度で設けた補強リブ部３で補強する。得られた溶融紡糸中空糸膜は、良好な空気透過性を有するので、それをモジュール化することにより、エアー抜き用膜カートリッジとして有効に用いることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の中心軸部から放射状に複数の補強リブ部を隔壁状に設け、それら隣り合う補強リブ部間が長い空所部を形成していることを特徴とする溶融紡糸中空糸膜。
【請求項２】
隔壁状に設けられた複数の補強リブ部が放射状に等角度で設けられた請求項１記載の溶融紡糸中空糸膜。
【請求項３】
請求項１または２記載の溶融紡糸中空糸膜をＵ字型に折曲げ、モジュール化して膜カートリッジを形成し、該カートリッジの底部または胴部にエアー抜きを要する容器または配管と接続される接続部を設けてなるエアー抜き用膜カートリッジ。
【請求項４】
浄水カートリッジに接続して用いられる請求項４記載のエアー抜き用膜カートリッジ。
【請求項５】
口金本体の中心部から放射状に複数の空所部形成駒を配置して設け、隣り合う空所部形成駒間に溶融樹脂が押し出される狭い空隙の補強リブ部形成スリットを設けるとともに、それら補強リブ形成スリットの外端同士を連結して溶融樹脂が押し出される環状の外周壁形成空所を設けていることを特徴とする中空糸膜を溶融紡糸する溶融紡糸用吐出口金。
【請求項６】
複数の空所部形成駒が放射状に等角度で設けられた請求項５記載の溶融紡糸用吐出口金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気や水のろ過用、そして脱気などに使用される溶融紡糸中空糸膜に関し、またそれを用いたエアー抜き用カートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、中空糸膜は膜形成性高分子物質を有機溶媒溶液にして乾湿式紡糸したり、また溶融状態にして吐出口金から押し出すことにより得られている。そうした中空糸膜の多数を束ねて膜モジュール化し、飲料水の抗菌や不純物の除去を行う浄水装置では着脱交換される水浄化カートリッジとして使用され、また空気清浄装置においては空気浄化カートリッジとして用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、成形金型の吐出口金から材料を溶融押出後に延伸させて中空糸膜を紡糸する場合、得られる中空糸膜の特性として空気や水の良好な透過量が求められるが、そうした透過特性は膜厚に大きく影響される。膜厚は薄いほうが透過量に優れるが、反面耐圧強度や引張強度が低下するので、薄膜化には限界がある。
【０００４】
本発明の目的は、中空糸膜を溶融紡糸する吐出口金に改良を加えることにより、空気や水の透過特性に優れ、しかも所要の耐圧強度や引張強度を満足する溶融紡糸中空糸膜を提供するとともに、それを用いたエアー抜き用カートリッジを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の溶融紡糸中空糸膜は、管状の中心軸部から放射状に、好ましくは等角度で複数の補強リブ部を隔壁状に設け、それら隣り合う補強リブ部間が空気または水が透過する長い空所部を形成していることを特徴とする。
【０００６】
以上の構成により、空気や水の透過量による特性を高めるために、膜厚を極限まで薄くでき、そうした薄膜化による耐圧強度や引張強度の不足を内部に等配角度で設けた補強リブ部で補強した中空糸膜が得られる。
【０００７】
また、本発明に係る請求項３記載のエアー抜き用カートリッジは、この溶融紡糸中空糸膜をＵ字型に折曲げ、モジュール化して膜カートリッジを形成し、このカートリッジの底部または胴部にエアー抜きを要する容器または配管と接続させる接続部を設けて構成される。
【０００８】
以上の構成により、この溶融紡糸中空糸膜の有する良好な空気透過性を利用して、浄水カートリッジ等のエアー抜きを要する容器または配管からのエアー抜きを行うことができるばかりではなく、これらの容器や配管内の圧力を一定に保たせるという働きをも達成させる。
【０００９】
さらに、本発明に係る請求項５に記載の中空糸膜を紡糸する溶融紡糸用吐出口金は、口金本体の中心部から放射状に、好ましくは等角度で複数の空所部形成駒を配置して設け、隣り合う空所部形成駒間に溶融樹脂が押し出される狭い空隙の補強リブ部形成スリットを設けるとともに、それら補強リブ形成スリットの外端同士を連結して溶融樹脂が押し出される環状の外周壁形成空所を設けていることを特徴とする。
【００１０】
以上の構成により、溶融紡糸口金本体の中心部に中空糸膜内部に補強リブ部を形成するための空所部形成駒や補強リブ部形成スリットを設けた特殊形状とすることで、従来のようなストロー状の中空糸膜紡糸口金に代えて、耐圧強度と引張強度に優れた中空糸膜を効率的に押出し成形することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る溶融紡糸中空糸膜およびそれを紡糸するのに用いられる吐出口金のそれぞれ実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１および図２は、溶融紡糸中空糸膜１を示す斜視図と溶融紡糸用吐出口金１０を示す正面図である。図１において、紡糸後の中空糸膜１は本体ともいうべき外周壁部２が略円形となっており、その内部中心軸上のボス軸部５から複数本の補強リブ部３が隔壁状に放射状に等角度で形成され、それら補強リブ部３同士の間は長い空所部４になっている。
【００１２】
そうした形状の溶融紡糸中空糸膜１を、図２に示す溶融紡糸用吐出口金１０によって押し出して溶融紡糸する。溶融紡糸用吐出口金１０は、本体１１の中心部に断面円形のボス軸部形成空所１２が穿設され、このボス軸部形成空所１２の外側に、同軸状に環状の外周壁部形成空所１３が穿設されている。それら内外二重空所１２，１３間には、空所部形成駒（中子）１４が放射状に等間隔に配置され、その空所部形成駒１４間は幅の狭い補強リブ部形成スリット１５となっている。
【００１３】
このような吐出口金を用いて溶融紡糸される樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリアミド等が用いられ、溶融紡糸され、巻き取られた中空糸膜は必要に応じて定長熱処理を行って未延伸糸とした後、二次転移点以上の温度で行われる分子配向および結晶化度を高めるための延伸処理および寸法安定性を高めるための熱緩和処理などの一連の工程が適用される。
【００１４】
このようにして得られる溶融紡糸中空糸膜は、複数本の補強リブ部の本数にもよるが、一般に３〜８本程度、例えば８本のリブ部を形成させた場合にあっては、中空糸膜の厚さは約１０〜１００μｍ程度とすることができ、その場合のリブ部の厚さは約１〜５μｍ程度に設定される。また、その膜形成部は、孔径が約０．２μｍ以下、好ましくは約０．１μｍ以下の多孔質体を形成している。
【００１５】
この溶融紡糸中空糸膜は、良好な空気透過性を有するので、浄水力カートリッジ等のエアー抜きを要する容器または配管からエアー抜きを行うエアー抜き用膜カートリッジに用いられる。この膜カートリッジは、溶融紡糸中空糸膜をＵ字型に折曲げて筒状容器に収容し、その中空糸膜群両端部をポッティングしてモジュール化し、このようにして形成させる膜カートリッジの底部または胴部にエアー抜きを要する容器または配管と接続される接続部が設けられている。
【００１６】
エアー抜きは、エアー抜きを要する容器内または配管内のエアーが接続部を経て膜カートリッジ内に導かれ、空気透過性にすぐれた溶融紡糸中空糸膜の外面側から内面側へと透過し、中空糸膜内部から排出される。また、容器内または配管内の圧力を一定に保つためにも用いられる。すなわち、容器内または配管内の圧力が加圧状態になった場合には、エアー抜きの場合と同様にして中空糸膜を通しての排気が行われ、逆に減圧状態になった場合には、中空糸膜を通しての外気（エアー）の取り込みが行われ、容器内または配管内の圧力を一定に保つように作用する。
【００１７】
従来のエアー抜き方式には、ボール式エアー抜きやノックスブリーザのような平膜式エアー抜きがあるが、前者は空気の流れが一方向に制限され、また後者はエアー流量が少なく、エアー流量を上げるため平膜の孔径を大きくすると一般細菌が通過してしまうなどの欠点がみられたが、本発明に係るエアー抜き方式ではこのような欠点がみられない。
【００１８】
【発明の効果】
溶融紡糸中空糸膜には、空気や水の透過量による特性を高める特性として薄膜化が求められるが、本発明に係る中空糸膜では、薄膜化による耐圧強度や引張強度の不足を内部に等配角度で設けた補強リブ部で補強することで、透過特性と強度を兼備した優れたものが得られる。
【００１９】
また、本発明に係る溶融紡糸中空糸膜を用いたエアー抜き用カートリッジは、この中空糸膜が空気透過性にすぐれているので、浄水カートリッジ等のエアー抜きを要する容器または配管に接続してエアー抜きを十分に行うことができるばかりではなく、容器内または配管内の圧力を一定に保つためのエアーの排出や取り組みにも有効に使用することができる。さらに、高空気流量が得られるので、疎水性中空糸膜の充填量の低減を図ることもできる。
【００２０】
さらに、本発明に係る中空糸膜を紡糸するのに用いられる溶融紡糸用吐出口金は、口金本体の中心部に中空糸膜内部に補強リブ部を形成するための空所部形成駒や補強リブ部形成スリットを設けた特殊形状とすることで、従来のようなストロー状の中空糸膜紡糸口金に代えて、耐圧強度と引張強度に優れた中空糸膜を効率的に押出し成形するのに有効である。
【００２１】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００２２】
実施例１
メルトフローインデックス３．０のポリプロピレン樹脂を２２０℃で溶融したものを、中空糸膜１の紡糸材料として準備する。吐出口金１０における空所部形成駒１４の数を８つとし、放射状等角度の補強リブ部形成スリット１５を８つ設けた８等配口金とした。この８等配口金によって溶融材料を線速度０．１ｍ／分で押し出し、２００ｍ／分の巻取速度で巻き取った。このときのドラフト比は２０００である。次いで、その巻取糸を１４０℃で３０時間定長熱処理を行い、未延伸糸とした。続いて、その未延伸糸を室温で長さ方向へ１１０％に延伸させた後、さらに１４０℃で２００％まで延伸させてから、１５０℃で熱緩和処理して巻き取った。そのようにして巻き取った中空糸は、最終的に当初の未延伸糸の長さの２．５倍のものとした。
【００２３】
図１に示すように、得られた中空糸膜１は、外周壁部２の外径が３７０μｍ、内径３１０μｍで膜厚３０μｍ、孔径０．０１μｍを有し、中心部のボス軸部５から補強隔壁として８本の補強リブ部（膜厚２μｍ）３が放射状に８等配角度で形成され、それら補強リブ部３間に長い空所部４を有するものであった。耐圧測定を行った結果、後記表に示すように、この実施例１の中空糸膜１の耐水圧（外圧）は０．５ＭＰａ以上であった。
【００２４】
実施例２
上記実施例１の場合と同様に、メルトフローインデックス３．０のポリプロピレン樹脂を２２０℃で溶融したものを、中空糸膜１の紡糸材料として準備した。この場合の吐出口金１０における空所部形成駒１４の数は４つとし、放射状等角度で４つの補強リブ部形成スリット１５を設けた４等配口金とした。この４等配口金によって溶融材料を実施例１と同じ条件でもって未延伸糸の長さの２．５倍の中空糸膜１を得た。
【００２５】
得られた中空糸膜１は、外周壁部２の外径が実施例１と同じく３７０μｍ、内径３１０μｍで膜厚３０μｍ、孔径０．０１μｍを有し、中心部のボス軸部５から４本の補強リブ部（膜厚３μｍ）３が放射状に４等配角度で形成されている。耐圧測定を行った結果、後記表に示すように、この実施例２の中空糸膜１の耐水圧は０．４ＭＰａであった。
【００２６】
比較例１
上記実施例１，２の場合と同様に、メルトフローインデックス３．０のポリプロピレン樹脂を２２０℃で溶融したものを、中空糸膜の紡糸材料として準備した。吐出口金としては、図１で示せば環状の外周壁部形成空所１３のみという従前型のものを用いた。この従前型吐出口金を用いて、溶融材料を実施例１と同じ条件で溶融紡糸し、未延伸糸の長さの２．５倍の中空糸膜を得た。
【００２７】
得られた中空糸膜は、外周壁部の外径が実施例１と同じく平均３７０μｍ、内径が平均３１０μｍで、膜厚３０μｍ、孔径０．０１μｍを有する通常の「ストロー状」のものである。耐圧測定を行った結果、後記表に示すように、この比較例１の中空糸膜の耐水圧は０．２ＭＰａであった。
【００２８】
比較例２
上記比較例１の場合と同様に、メルトフローインデックス３．０のポリプロピレン樹脂を２２０℃で溶融したものを、中空糸膜の紡糸材料として準備し、樹脂吐出量のみの微調整を行って、外径３７０μｍ、内径２７０μｍで、膜厚５０μｍ、孔径０．０１μｍを有する通常のストロー状の中空糸膜を得た。耐圧測定を行った結果、下記表に示すように、この比較例２の中空糸膜の耐水圧は０．５ＭＰａ以上であった。
【００２９】
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なお、表中の空気透過量は０．１ＭＰａ時の値である。
【００３０】
以上の結果から明らかなように、実施例１，２の中空糸膜１は本体ともいうべき外周壁部２の膜厚を３０μｍに薄く抑え、それを補強する隔壁として内部に放射状に８等配または４等配で補強リブ部３を設けたことにより、空気透過量に優れ、しかも耐水圧性能にも優れた中空糸膜が得られた。これに対して、比較例１，２として示す従来型の中空糸膜の場合、例えば比較例２のように所要の耐水圧を得るためには、膜厚を厚く５０μｍにする必要があり、膜厚を厚くした結果空気透過量が６．８ｃｃ／分／ｃｍといったように低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる実施の形態の中空糸膜を示す斜視図である。
【図２】その中空糸膜を溶融紡糸するための形状的に改良された本実施の形態の吐出口金を示す正面図である。
【符号の説明】
１　　　　　中空糸膜
２　　　　　外周壁部
３　　　　　補強リブ部
４　　　　　空所部
５　　　　　ボス軸部
１０　　　　吐出口金
１１　　　　口金本体
１２　　　　ボス軸部形成空所
１３　　　　外周壁部形成空所
１４　　　　空所部形成駒
１５　　　　補強リブ部形成スリット
【図１】
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【図２】
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