(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するバッキングロールの外周により支持、搬送される多孔性基材上に製膜溶液を塗布し、該多孔性基材を凝固液にて処理する分離膜の湿式製膜法において、第１バッキングロールに支持され移動する多孔性基材上に、良溶媒にポリマーを溶解した製膜溶液を第１コータで塗布した後、第２バッキングロール外周に支持搬送して製膜溶液の塗布面が下向きとなった位置において、下方より凝固液を第２コータであるボトム型のダイコーターで塗布し、ついで多孔性基材を水平に走行させながら前記製膜溶液塗布層を凝固させ、しかる後溶媒を水洗・除去することを特徴とするシート状分離膜の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明はシート状分離膜の製造法に関する。さらに詳しくは、本発明は限外濾過膜及び精密濾過膜などの多孔性分離膜、あるいは逆浸透膜の支持膜などとして好適に用いることのできるシート状分離膜の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
限外濾過膜や精密濾過膜などの分離膜は、超純水の製造、医薬品や食品工業における精製、濃縮、除菌、工業排水及び生活廃水の処理など様々な分野で広く用いられている。これらの分離膜には、管状、中空糸状、シート状等の種々の形状のものがある。これらのうち、織布や不織布などの多孔性基材により補強したシート状分離膜は、膜素材自身の強度が低くても製膜ができるため、セルロースアセテート、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド等の種々の膜素材を用いたシート状分離膜(多孔性分離膜)が製造され、スパイラル型、プレート＆フレーム型、回転平膜型などのモジュールに組み込まれ広い分野で利用されている。また、このようにして得られた多孔性分離膜を支持膜とする逆浸透膜も広く用いられている。
【０００３】
前記シート状分離膜は、通常、湿式法又は乾湿式法と言われる製膜法により製造される。すなわち、所定のポリマーを溶媒に溶解し、所望により非溶媒や膨潤剤など添加剤を加えた溶液を多孔性基材上に塗布又は含浸する。ついで必要に応じて空気中で溶媒の一部を蒸発させると同時に雰囲気中の水分により液膜表面にミクロ相分離を起こさせ、さらに水中に浸漬することによってシート状分離膜が得られる。
【０００４】
しかしながら、長時間製膜を行う場合、液膜からの脱溶媒により凝固液中の溶媒濃度が徐々に上昇するため分離膜性能が製膜長さ方向で変化することがある。このような問題は大量の凝固液を用いることにより解消し得るが、凝固液からの溶媒の回収が困難であったり、凝固液の廃液処理コストが増大する。また、従来の分離膜は、基材の多孔度や製膜溶液の粘度によっては膜の両側、すなわち、膜表面及び、基材と膜との界面又は基材の裏側に浸出した液膜面に緻密層が形成され、濾過抵抗が大きく好ましくない場合がある。このような問題を解決するため、従来、種々の検討がなされてはいるがいまだ充分な結果は得られていない。
【０００５】
【発明の目的及び概要】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、分離性能にバラツキの少ないシート状分離膜を工業的に安価に製造する方法及びその製造装置を提供することにある。本発明者はかかる課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、基材上に製膜溶液を塗布後、凝固浴槽に浸漬する替わりに凝固液を液膜上に均一塗布することにより極めて分離性能のバラツキの少ないシート状分離膜を安定して製造できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、回転するバッキングロールの外周により支持、搬送される多孔性基材上に製膜溶液を塗布し、該多孔性基材を凝固液にて処理する分離膜の湿式製膜法において、バッキングロールに支持され移動する多孔性基材上に、良溶媒にポリマーを溶解した製膜溶液を第１コータで塗布し、次いで凝固液を第２コータで塗布した後、溶媒を水洗・除去することを特徴とするシート状分離膜の製造法を提供するものである。
【０００７】
【発明の詳細な開示】
以下に本発明を図面を参照しながら詳細を説明する。図１は本発明のシート状分離膜の製造に用いる製造装置の一具体例を示す概略図である。多孔性基材１は基材巻出部２より巻き出され、搬送ロール３、４、５を経て、回転する第１バッキングロール６に送られる。ここで多孔性基材としては、従来、分離膜の補強材として用いられている公知の織布や不織布がいずれも用いられてよい。多孔性基材１は第１バッキングロール６の回転に伴い、その外周面に支持されつつ移動する。第１バッキングロール６の側方には、多孔性基材１の外面に製膜溶液を吐出する第１コータ７が配置され、製膜溶液が塗布される。かかる製膜溶液としては、従来、分離膜の製造に公知のポリマーをその良溶媒に溶解したものであってよい。第１コータ７により製膜溶液が供給され表面に液膜が形成された多孔性基材１は、つぎに第２バッキングロール８に送られる。
【０００８】
一方、第１バッキングロール６は、多孔性基材１が離れた後、後方(回転下流側)に設置されたクリーニングドクター９に向け回転移動する。クリーニングドクター９により、多孔性基材１の裏面に浸出して第１バッキングロール６の表面に付着凝固した製膜溶液が除去される。このようにして表面が清浄化された第１バッキングロール６表面は再び多孔性基材１との接触部に回転移動し多孔性基材１を保持し、再度第１コータ７を設けた塗布部に回転移動する。
【０００９】
第２バッキングロール８に送られた多孔性基材１はバッキングロールの回転に伴い、その外周面に支持されつつ移動する。第２バッキングロール８の下方には、先に多孔性基材１外面に形成された製膜溶液の液膜上に凝固液を吐出する第２コータ１０が配置され、凝固液が塗布され脱溶媒、凝固を生じて膜が形成される。つぎに、この多孔性基材は、水洗槽１１に導入されて残留溶媒が水洗除去され、最後に巻き取り部１２で巻き取りが行われる。
【００１０】
本発明に用いられる第１コータ(製膜溶液塗布用)としては、一般的湿式製膜では塗布厚が１００〜２００μｍ、製膜溶液の粘度が概ね１〜３００ポイズであることから厚膜塗布に適し、中高粘度用のコータが好ましい。また、湿式製膜用の製膜溶液は雰囲気湿度の影響でゲル化しやすいものが多く、特にポリスルホンを溶解した製膜用液は極めてゲル化しやすいため空気との接触が少ないコーティング方法が好ましい。
【００１１】
本発明に用いられる第１コータとしては、ファウンテンコータ、リップコータ、スロットルダイコ−タなどのダイコータが特に好ましく、コンマコータ、マイクロバーコータ等のバーコータが次いで好ましい。
【００１２】
また、第２コータとしては、ボトム方式のダイコータの一種であるビードコータが特に好ましい。かかるコータはリップ開度が比較的大きく、安定したビードが形成される。凝固液は一般に水または水と他の溶媒との混合溶液であることが多く、比較的低粘度であり、また、液膜上に凝固液を塗布するため非接触方式のできるだけ液膜を乱さないように配慮する必要がある。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
【００１４】
［実施例１］
ポリスルホン１６.５重量部(アモコ社製、Ｐ3500)を、ジメチルホルムアミド８３.５重量部に加えて加熱(８０℃)、溶解し、ついで濾過、脱泡して製膜溶液を調製した。多孔性基材としてポリエステル製不織布(坪量７０g／ｍ２、厚み１００μｍ、幅５００ｍｍ)を用いた。この製膜溶液を図１に示す製膜装置及びファウンテンコータを用い、スリット幅０.３ｍｍ、塗布厚１３０μｍ、幅４５０ｍｍ、製膜速度１０ｍ／分にて前記不織布に塗布した。ついで、不織布上にビードコータ（スリット幅２ｍｍ、コータギャップ０.５ｍｍ、幅４５０ｍｍ）により２５℃の純水を３００ｍＬ／ｍ２塗布し液膜を凝固させた。ついで水洗槽に導入して膜中の残留溶媒を水洗、除去し、巻き取り部で巻き取りシート状分離膜(厚み１５０μｍ)を得た。この膜の膜面には肉眼で観察しうる欠陥は全くなく、極めて良好な膜面状態であった。この膜の純水透過水量を圧力２kgf／cm２の条件で測定したところ、３５ｍ３／ｍ２・日であった。さらに、平均分子量２万のポリエチレングリコールの阻止率を原液濃度０.５％、圧力２kgf／cm２の条件で測定したところ、阻止率８７％であった。また、前記条件で連続約2000ｍの製膜を行ったが、前記膜性能は製膜の初期から終期にわたり変動なく維持されており、安定して連続製膜できることが確認できた。
【００１５】
[実施例２]
実施例１において、凝固液を純水の代わりに７０重量％のジメチルホルムアミド水溶液とした以外は実施例１と同様にして厚み１５０μｍのシート状分離膜を得た。この膜の純水透過水量及び平均分子量２万のポリエチレングリコールの阻止率を前記と同条件にて測定したところ、４３ｍ3／ｍ2・日及び３０％であった。以上のごとく本発明の方法によれば、同じ製膜溶液を用いて凝固液の種類を替えるだけで分離性能の異なる膜を容易に製造することができる。
【００１６】
[比較例１]
実施例１において、凝固水をビードコータで塗布する代わりに凝固水槽に浸漬することにより凝固させた以外は実施例１と同様にして厚み１５０μｍのシート状分離膜を得た。この膜の阻止率は８９％であり、実施例１で得た膜とほぼ同等であった。しかしながら、純水透過水量は２６ｍ3／ｍ2・日と実施例１で得た膜より遥かに低かった。これは凝固水槽で液膜の両側から凝固したことにより膜の両側に緻密層が形成されたためと推定される。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のシート状分離膿の製造方法によれば、分離性能のバラツキが極めて少ないシート状分離膜を安定して連続的に且つ安価に製造することができる。また、同じ製膜溶液を用いても凝固液の種類や組成を変えることによって、分離性能の異なるシート状分離膜を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシート状分離膜の製造法に用いる製膜装置の一具体例を示す概略図である。
【符号の説明】
１：多孔性基材
２：基材巻出部
３,４,５：搬送ロール
６：第１バッキングロール
７：第１コータ
８：第２バッキングロール
９：クリーニングドクター
１０：第２コータ
１１：水洗槽
１２：巻き取り部
【図１】
0003999367.tif 000002