(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合する２本のブレイド端部の中空部分にゴム製芯材を挿入して２本のブレイドを繋いだ後、接合部分を熱収縮性チューブで覆い、熱収縮性チューブを120〜160℃で加熱して収縮せしめることによりブレイド端部同士を接合させることを特徴とするブレイド強化中空糸膜用ブレイドの接合方法。
【請求項２】
中空部を有するゴム製芯材を用いた請求項１記載のブレイド強化中空糸膜用ブレイドの接合方法。
【請求項３】
ゴム製芯材が、ＥＰＤＭ、クロロプレンゴム、シリコーン系ゴムまたはフッ素系ゴム製芯材である請求項１記載のブレイド強化中空糸膜用ブレイドの接合方法。
【請求項４】
熱収縮性チューブ材料が、ポリオレフィン樹脂系、フッ素樹脂系、ポリ塩化ビニル系、エチレンプロピレンゴム系またはシリコーン樹脂系である請求項１記載のブレイド強化中空糸膜用ブレイドの接合方法。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載のブレイド強化中空糸膜用ブレイドの接合方法により端部が接合されたブレイドを、二重環状紡糸ノズルの内側ノズル内を通過させ、二重環状紡糸ノズルの内側ノズルを通過した接合ブレイドの外表面に二重環状紡糸ノズルの外側ノズルから吐出させた製膜原液を塗布し、含浸させた後、凝固液中で凝固させ、ボビンへの巻取りが行われることにより製造されるブレイド強化多孔質中空糸膜の製造方法。
【請求項６】
紡糸工程で、接合ブレイドの長軸方向に、紡糸ノズルから巻取機に至るまで、2〜30Nの張力をかけて接合ブレイドを延伸させながら紡糸が行われる請求項５記載のブレイド強化多孔質中空糸膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレイド強化中空糸膜用ブレイドの接合方法およびブレイド強化多孔質中空糸膜の製造方法に関する。さらに詳しくは、浄水処理や下廃水処理等の処理膜として有効に用いられるブレイド強化中空糸膜用ブレイドの接合方法およびブレイド強化多孔質中空糸膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への関心が高まり、排水や浄水など水処理分野において水質の規制が厳しくなっている中、高分離性、省エネルギーの面から分離膜、就中中空糸状多孔質膜の研究開発、実用化が進められている。【０００３】
膜ろ過による浄水処理(除菌)や下廃水処理(除菌、除濁)は、これまでの凝集沈殿のろ過方式と比較し、運転の維持や管理が容易であり、処理水質も良好であることから、精密ろ過膜、限外ろ過膜などを用いた膜ろ過が排水処理装置や膜分離活性汚泥法(MBR)などの水処理分野で幅広く用いられている。ここで、近年の水資源確保の観点より、高強度で単位容積当りの膜面積が大きい多孔質中空糸膜モジュールが多く用いられている。【０００４】
例えば廃水処理の場合、一般的には単位容積当りの膜面積が約50〜100m2の多孔質中空糸膜モジュールが用いられ、かかる膜モジュールに毎分数十リットルから数百リットルといった量の水が供給されることとなる。また、膜分離活性汚泥法では、中空糸膜の両端を接着したエレメントを活性汚泥に浸漬して活性汚泥の生物処理能力を高めたり、膜面洗浄のために暴気されることとなる。これらの場合、発生する荷重影響により、多孔質中空糸膜が破断するおそれがある。また、多孔質中空糸膜モジュールが工業用途に用いられる場合には、通常数年〜10年といった長期間にわたって使用されることから、疲労による多孔質中空糸膜の破断を回避する必要もある。【０００５】
このように多孔質中空糸膜には、透過性能や分離性能はもちろんのこと、長期間破断せずに継続的に使用するために力学的特性も求められることとなる。具体的には、下廃水処理では、膜分離活性汚泥法に用いる膜には、ミクロンからサブミクロンオーダーの孔径をもつことが望ましいとされることに加えて、表面に汚れの付着を防ぐエアレーションに耐えられることが必要とされる。【０００６】
ここで、樹脂単体では強度的に不十分であることが多く、強度を満足させる膜を作製する方法として膜厚を大きくすることが考えられるものの、透過性能を小さくしてしまうため好ましくない。かかる課題に対して、組紐あるいは編紐などの中空状の支持体の外表面に多孔質膜層を形成した中空糸膜が提案されている(特許文献１〜６)。【０００７】
これらの中空糸膜の製造に用いられるブレイドは、通常500mあるいは1000m単位のボビンやかせ巻きで市販されていることから、連続して紡糸を行うにあたっては、これら500mあるいは1000m単位のブレイドをその端部同士で接続しておく必要がある。【０００８】
かかるブレイドの接合方法としては、２本のブレイド端面を接着する方法(特許文献７)、一方のブレイド端面に面一となるようにブレイドの中空部に芯ゴムを挿入したものと他方のブレイド端面の中空部の少し中側まで芯ゴムを挿入したものとを接着し、接着箇所を片方のブレイド端で覆う方法(特許文献８)などが提案されている。しかるに、これらの方法では、接着に時間を要する他、紡糸で使用される溶剤の影響で接着が不十分となってしまうといった問題がある。また、熱融着により接着させる場合には、ブレイドの繊維状部分を交互に熱融解させて接着することとなるため、接着箇所が熱で破断する場合があり、信頼性が低いといった問題がある。【０００９】
ブレイド双方の中空部に、芯材の両端を挿入し、芯材挿入部分にあたるブレイドの外周面に糸を巻きつけて芯材を固定する方法も提案されてはいるものの、かかる固定方法では信頼性が高くないといった課題が残る(特許文献９)。【００１０】
さらに２本のブレイド端面を外周面で接触させて、その接触箇所の端部全体を圧縮変形させて接合する方法もあるものの(特許文献１０)、ブレイド自体が柔らかいため、熱による接着は困難であり、加熱冶具に接着箇所が癒着してしまうといった問題もみられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５２−８１０７６号公報
【特許文献２】ＵＳＰ５，４７２，６０７
【特許文献３】特開２００８−１６８２２４号公報
【特許文献４】特開平５−７７４６号公報
【特許文献５】特開２０１２−１７９６０３号公報
【特許文献６】特開２０１６−１０７９２号公報
【特許文献７】特許第２，９３６，０９２号公報
【特許文献８】特許第３，８４９，１１４号公報
【特許文献９】特許第４，９４２，５８８号公報
【特許文献１０】特許第５，４３０，４０５号公報
【特許文献１１】特開２０１６−０１０７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、ブレイド強化中空糸膜に用いられるブレイドであって、紡糸の際に加えられる荷重や、多孔質中空糸膜が浄水処理や下廃水処理等の処理膜として用いられた場合にも十分な接合部強度を示し得るブレイドの接合方法およびブレイド強化多孔質中空糸膜の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる本発明の第１の目的は、接合する２本のブレイド端部の中空部分にゴム製芯材を挿入して２本のブレイドを繋いだ後、接合部分を熱収縮性チューブで覆い、熱収縮性チューブを120〜160℃で加熱して収縮せしめることにより、ブレイド端部同士を接合させることによって達成される。
【００１４】
本発明の第２の目的は、上記方法により端部が接合されたブレイドを二重環状紡糸ノズルの内側ノズル内を通過させ、二重環状紡糸ノズルの内側ノズルを通過した接合ブレイドの外表面に二重環状紡糸ノズルの外側ノズルから吐出させた製膜原液を塗布し、含浸させた後、凝固液中で凝固させ、ボビンへの巻取りが行われることにより製造されるブレイド強化多孔質中空糸膜の製造方法によって達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る方法を用いて接続されたブレイドは、接着剤のように紡糸の際の溶剤の影響を受けることがなく物理的に強固に接合しているので、紡糸の際に加えられる荷重に対しても、あるいはそれを用いて得られた多孔質中空糸膜が浄水処理や下廃水処理等の処理膜として用いられた場合にも、十分な接合部強度を示すといったすぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】２本のブレイドを接合する前のブレイド、ゴム製芯材、熱収縮性チューブを示す図である
【図２】２本のブレイドの中空部分にゴム製芯材を挿入した状態を示す斜視図である
【発明を実施するための形態】
【００１７】
２本のブレイドの接合は、接合を行う各ブレイドの端部中空部分にゴム製芯材を挿入してブレイド同士を繋いだ後、この継ぎ目部分を覆うように、熱収縮性チューブを配し、この熱収縮性チューブを120〜160℃で加熱して、収縮したチューブによりブレイド同士を強固に固定することにより行われる。
【００１８】
ブレイドとしては、従来用いられている円筒状組紐であれば丸編、斜編などの編み方を問わず特に制限なく用いることができる。例えば、モノフィラメント、マルチフィラメント、紡績糸などの筒状ネットが用いられ、具体的にはその厚みが約0.15〜0.5mm、糸繊度約200〜600デシテックス(dtex)、打数16〜48のポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、レーヨン、ビニロン、ポリアミド、ポリイミド、アラミドなどの有機繊維基材製のものが挙げられ、好ましくはポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル製のものが用いられる。
【００１９】
芯材としては、熱収縮性チューブの加熱温度、例えば120〜160℃程度で熱変形しない耐熱性を有するものであれば特に限定されないが、好ましくは耐熱性に加え、剛性が高すぎず、しかもしなやかである材料が用いられる。また、中空部を有していることが好ましい。具体的には、品質および価格からみて、ＥＰＤＭ、クロロプレンゴム、シリコーン系ゴム、フッ素系ゴムなどのゴム素材が用いられる。また、その大きさは長軸方向に対する断面積が、ブレイドの中空部分の断面積の約85〜97％程度のものが用いられる。
【００２０】
熱収縮性チューブは、加熱により収縮する特性を有する筒状体であり、その素材としてはポリオレフィン樹脂系、フッ素樹脂系、ポリ塩化ビニル系、エチレンプロピレンゴム系、シリコーン樹脂系等の市販のもの、例えばミスミ製品(ポリオレフィン樹脂系)、住友電工製品スミチューブ(ポリオレフィン樹脂系、フッ素樹脂系、ポリ塩化ビニル系)、三菱樹脂製品ヒシチューブ(ポリ塩化ビニル系)、テルマックス製品ニシチューブ(エチレンプロピレンゴム、ポリ塩化ビニル系)、信越化学工業製STシリーズ(シリコーン樹脂系)などをそのまま使用することができる。
【００２１】
２本のブレイドの具体的な接合方法は、図１〜２に斜視図で示される。ブレイド１、１’の接合を行う端部の中空部分に、例えば長さ約10〜30mmのゴム製芯材２を挿入してブレイド１、１’同士を繋いだ後、この継ぎ目部分を覆うように熱収縮性チューブ３を配し、熱収縮性チューブ３を熱収縮性チューブ加熱器などを用いて120〜160℃で加熱して、収縮したチューブにより押圧されて、ブレイドの外周面に当接し、ブレイド同士を強固に結合せしめることとなる。
【００２２】
端部が接合されたブレイドは、例えば二重環状紡糸ノズルの内側ノズル内を通過させ、二重環状紡糸ノズルの内側ノズルを通過したブレイドの外表面に二重環状紡糸ノズルの外側ノズルから吐出させた製膜原液を塗布し、含浸させた後凝固液中で凝固させ、乾燥することによりブレイド強化多孔質中空糸膜が製造される。
【００２３】
具体的には、ブレイド強化多孔質中空糸膜は、端部が接合されたブレイド(接合ブレイド)を二重環状紡糸ノズルの内側ノズル内を通過させ、二重環状紡糸ノズルの内側ノズルを通過した接合ブレイドの外表面に二重環状紡糸ノズルの外側ノズルから吐出させた製膜原液を塗布し、含浸させた後、凝固液中で凝固させ、ボビンへの巻取りが行われることにより製造されるブレイド強化多孔質中空糸膜の製造方法において、好ましくは
紡糸工程で、接合ブレイドの長軸方向に、紡糸ノズルから巻取機に至るまで、2〜30Nの張力をかけて接合ブレイドを延伸させながら紡糸が行われるものであり、得られるブレイド強化多孔質中空糸膜は、外径形状が安定化し、膜厚を均一化することができ、ひいては中空糸膜軸方向への割れの起点が形成されず、膜割れをなくすことができる。
【００２４】
接合ブレイドの外周面には、多孔質中空糸膜形成用製膜原液の付着が行われる。製膜原液の接合ブレイドの外周面への付着は、二重環状紡糸ノズルの内側ノズル内を通過した接合ブレイド外表面に二重環状紡糸ノズルの外側ノズルから吐出させた製膜原液を塗布する方法が用いられる。
【００２５】
膜形成性樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアミドが用いられ、好ましくは耐熱性、強度、分離性などの観点からポリフッ化ビニリデンまたはポリスルホン等が用いられる。
【００２６】
製膜原液としては、例えばポリフッ化ビニリデン樹脂の可溶性溶媒にポリフッ化ビニリデンが濃度約16〜27重量％、好ましくは約18〜25重量％となるように溶解した溶液が用いられる。ポリフッ化ビニリデン濃度がこれより低くなると、膜孔径が大きくなりすぎるようになり、一方濃度がこれより高くなるとポリフッ化ビニリデンの溶解が困難になる。ポリフッ化ビニリデン樹脂の可溶性溶媒としては各種アルコールやジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン等の非プロトン性極性溶媒、リン酸トリエチル等が用いられる。
【００２７】
多孔質中空糸膜形成用製膜原液が付着された接合ブレイドは、乾湿式紡糸法または湿式紡糸法により、凝固液を用いた凝固が行われ、洗浄、乾燥を経てブレイド強化多孔質中空糸膜が形成される。
【００２８】
かかる紡糸工程において、本発明では好ましくは接合ブレイドの長軸方向に、紡糸ノズルから巻取機、例えばボビンに至るまで、2〜30N、好ましくは4〜15Nの張力をかけて接合ブレイドを延伸させながら紡糸が行われる。張力は、例えば巻取速度を送出速度よりも速くして、送出速度と巻取速度とに差をつけることなどにより調節される。これより小さい張力では、得られるブレイド強化多孔質中空糸膜の外径形状が安定化せず、膜厚を均一化することができないので、中空糸膜軸方向への割れの起点が形成され、膜割れを起こす場合がある。かかる張力を加えることで、1〜50m/分の速度での紡糸を行うことができる。
【００２９】
なお、特許文献１１では、ブレイド(円筒状組紐)を二重環状紡糸ノズルの内側ノズルを通過させる際には、一般にはブレイドに対して4〜50N程度の張力がかけられるとされているが、本発明では接合ブレイドに対する張力は、二重環状紡糸ノズルの内側ノズルを通過させる際のみではなく、さらに紡糸ノズルからボビンに至るまでかけられる。接合ブレイドに対する張力が、二重環状紡糸ノズルの内側ノズルを通過させる際のみにかけられた場合には、外径形状が安定せず、膜割れを起こす場合があり好ましくない。
【実施例】
【００３０】
次に、実施例について本発明を説明する。【００３１】
実施例
外径2.1mm、内径1.7mm、打ち数24のポリエチレンテレフタレート製ブレイド２本の片端部に、外径1.5mm、長さ10mmのチューブ状EPDM製芯材を、２本のブレイドを接続せしめるように挿入し、この接続部分を覆うようにブレイドの外側に熱収縮性チューブ(ミスミ製HSTT09-YK1)を配して、当該箇所に150℃、30秒間加熱処理して、熱収縮性チューブを圧着させて、２本のブレイドを接合させた。【００３２】
ブレイド同士の接合箇所を、引張試験器(島津製作所製品小型卓上試験器EZTest)に設置し、接合箇所を室温下で20mm／分の速度で引っ張ったところ、最大荷重は22Nであった。
【符号の説明】
【００３３】
１、１’  ブレイド
２        ゴム製芯材
３        熱収縮性チューブ
【要約】
接合する２本のブレイド端部の中空部分に芯材を挿入して２本のブレイドを繋いだ後、接合部分を熱収縮性チューブで覆い、熱収縮性チューブを120〜160℃で加熱して収縮せしめることにより、ブレイド端部同士を接合させることによる、ブレイド強化中空糸膜に用いられるブレイドであって、紡糸の際に加えられる荷重や、多孔質中空糸膜が浄水処理や下廃水処理等の処理膜として用いられた場合にも十分な接合部強度を示し得るブレイドの接合方法。この方法により端部が接合されたブレイドを二重環状紡糸ノズルの内側ノズル内を通過させ、二重環状紡糸ノズルの内側ノズルを通過した接合ブレイドの外表面に二重環状紡糸ノズルの外側ノズルから吐出させた製膜原液を塗布し、含浸させた後、凝固液中で凝固させ、ボビンへの巻取りが行われることによりブレイド強化多孔質中空糸膜が製造される。【図１】
0006399262.tif 000002
【図２】
0006399262.tif 000003