中空状多孔膜的制作方法_3

文档序号:8268272阅读:来源:国知局
以下有时也仅称为内外径比)的值优选为0. 5?0. 9、更优选为0. 55?0. 85。内外 径比小于0. 5时,支撑体的内径值减小,或者因处理水流通支撑体内侧时产生的压力损耗 而流量降低,所以不优选。另外,内外径比大于〇. 9时,对于变形的强度降低,所以不优选。 即,如果是内外径比为〇. 5?0. 9的中空状多孔膜,则由于处理水的流量不会降低、对于变 形的强度不会降低,所以优选。此处,"变形"指的是不能确保截面的圆形,被处理液在中空 纤维膜的中空部位流通时的流路阻力增大的状态。
[0082] 本发明的其它方式如下所述。
[0083] 〈1> 一种中空状多孔膜,其具有多孔膜层和支撑体,所述多孔膜层由热塑性树脂形 成,所述支撑体是将具有1.0%以下卷曲率的丝加工成管状支撑体,所述中空状多孔膜的内 径值为0. 6?1. 8_,所述中空状多孔膜的外径值为1. 2?2. 0mm;
[0084] 〈2>根据〈1>所述的中空状多孔膜,其中,所述多孔膜层的膜厚为30?200ym;
[0085] 〈3>根据〈1>或〈2>所述的中空状多孔膜,其中,所述丝为选自由合成纤维、半合成 纤维、再生纤维和天然纤维中的至少一种纤维;
[0086] 〈4>根据〈1>或〈2>所述的中空状多孔膜,其中,所述丝为选自由聚酯纤维、丙烯酸 纤维、聚乙烯醇纤维、聚酰胺纤维、和聚烯烃纤维中的至少一种纤维;
[0087] 〈5>根据〈1>?〈4>中任一项所述的中空状多孔膜,其中,所述热塑性树脂为选自 由聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、和聚乙二醇中的至少一种树脂;
[0088] 〈6>根据〈1>?〈5>中任一项所述的中空状多孔膜,其中,所述多孔膜层为复合多 孔膜层。
[0089]〈支撑体的制造方法〉
[0090] 以下记载本发明的支撑体的具体制造方法的例子。
[0091] 图4为表示支撑体10的制造中使用的支撑体制造设备的一例的结构简图。支撑 体制造设备20具备:多个线轴21、对自线轴21拉出的具有1. 0%以下卷曲率的丝12进行 编织的针织圆炜机22、以恒定的张力拉伸通过针织圆炜机22编织而成的管状编织物11的 编织物编织物输送设备23、对管状编织物11进行热处理的模具24、牵引对管状编织物11 进行热处理而得到的支撑体10的牵引装置25、和将支撑体10卷取到线轴的卷取机26。
[0092] 针织圆炜机22具有能够旋转的圆管状的针筒、配置于所述针筒的内侧的不旋转 的锭子、和配置于所述锭子的外圆周上的多个舌针来构成。管状编织物11的外径R、内径 r、线圈的数目及尺寸如上所述根据丝的形态、纤度来确定,也受到舌针的数目、配置舌针的 锭子的圆周直径影响。
[0093] 另外,在本发明的一实施方式中,为了将管状编织物11的外径值以及内径值调节 至上述支撑体10的优选外径值以及内径值,优选将纤度为56?333dtex的复丝的丝在后 述工序(1)记载的条件下编织,并且如后述工序(II)所述,在具有1.0%以下卷曲率的丝 12的熔融温度以下的温度下进行热处理。
[0094] 模具24包含金属制的块、板等构成的主体,和加热设备。作为加热设备,可列举出 带式加热器、铝浇铸加热器等。模具24的主体形成有通过管状编织物11的贯通孔。
[0095] 作为编织物编织物输送设备23和牵引装置25,可列举出纳尔孙辊、夹持辊、压延 辊等。夹持辊存在使管状编织物11变形的可能,因此优选为纳尔孙辊或压延辊。
[0096] 以下,对使用了支撑体制造设备20的支撑体10的制造方法的例子进行说明。
[0097] 支撑体10可通过具有下述(I)工序和下述(II)工序的制造方法来制造。
[0098] (I)工序:将具有1. 0%以下卷曲率的丝12编织而编织成管状编织物11的工序。
[0099] (II)工序:在具有1.0 %以下卷曲率的丝12的熔融温度以下的温度下对所述管状 编织物11进行热处理的工序。
[0100] (I)工序:
[0101] 管状编织物11使用针织圆炜机22编织形成。
[0102] 编织物速度根据管状编织物11的形状而稍微改变,可以根据针筒的转速来决定。 针筒转速可设定为1?4000rpm,从可以稳定地编织方面考虑,优选为100?3000rpm。此 时的编织物速度为约6?200m/hr。
[0103] (II)工序:
[0104] 管状编织物11在其结构上具有伸缩性。因此,为了抑制因管状编织物11的伸缩 引起的支撑体的外径变化,优选对管状编织物11实施热处理。通过对管状编织物11实施 热处理,管状编织物11的伸缩性得到抑制,并且不易变形。管状编织物11的热处理通过模 具24进行。管状编织物11在通过模具24时被热处理而产生热收缩,伸缩性得到抑制。进 而,网眼变得致密,从而不易变形。
[0105] 热处理的温度t(°C)需要设定为具有1. 0%以下卷曲率的丝12的熔融温度以下, 优选为下式(1)所示范围内的温度t(°c)。
[0106] Tm-80°C^t<Tm(1)
[0107] (式中,Tm是具有1. 0%以下卷曲率的丝12的材料的熔融温度(°C)。)
[0108] 非卷曲丝12的材料为聚酯纤维的情况下,温度t优选为180?250°C,更优选为 190 ?230°C。
[0109] 需要说明的是,图4中,线轴21为3个,但线轴也可以为1个或4个以上。另外, 具有1.0%以下卷曲率的丝12可以由多个线轴供给后进行并丝。通过进行并丝,可以供给 所希望的纤度和形态的非卷曲丝。另外,即使为相同种类的非卷曲丝,通过将热收缩性等性 状不同的非卷曲丝并丝、或者将种类不同的非卷曲丝并丝,也可以改变管状编织物11的性 状。
[0110] 另外,具有1. 〇%以下卷曲率的丝12的热收缩率小时,也可以不设置编织物编织 物输送设备23。这种情况下,通过管状编织物11的热收缩而在针织圆炜机22与模具24之 间配置跳动辊等来确保张力恒定即可。
[0111] 〈中空状多孔膜的制造方法〉
[0112] 本发明的中空状多孔膜例如可以通过具有以下的(1)?(5)工序的制造方法来制 造。
[0113] (1)在支撑体的外周面涂覆铸膜液的工序。
[0114] (2)使(1)工序后的铸膜液凝固,从而形成多孔膜层,得到中空状多孔膜前驱体的 工序。
[0115] (3)洗涤中空状多孔膜前驱体的工序。
[0116] (4)将中空状多孔膜前驱体干燥,得到中空状多孔膜的工序。
[0117] (5)卷取⑷中得到的中空状多孔膜的工序。
[0118] 图3为表示(1)?(2)工序中使用的中空状多孔膜制造设备的一例的结构简图。
[0119] 中空状多孔膜制造设备30具备:向由卷出装置(省略图示)连续供给的支撑体 10连续地涂覆铸膜液的双重管纺丝喷嘴31、向双重管纺丝喷嘴31供给铸膜液的铸膜液输 送设备32、加入有使涂覆于支撑体10的铸膜液凝固的凝固液的凝固浴槽33、和将涂覆有铸 膜液的支撑体10连续地导入凝固浴槽33的导向辊34。
[0120] 工序(1):
[0121] 在双重管纺丝喷嘴31的中央形成有通过支撑体10的管路。在管路的中途形成下 述结构:于管路的圆周方向形成狭缝状的铸膜液排出口,排出铸膜液的结构。支撑体10通 过管路时,由铸膜液输送设备32供给一定量的第一铸膜液,在支撑体10的外周面涂覆第一 铸膜液而形成规定膜厚的多孔膜层。
[0122] 双重管纺丝喷嘴31的管路的内径比支撑体10的外径稍大,双重管纺丝喷嘴31的 管路的内周面与支撑体10具有一定的间隙。所述间隙通过多孔膜层的厚度、铸膜液的粘 度、支撑体10的外径、行进速度等而适当变更。
[0123]铸膜液指的是含有上述多孔膜层的材料树脂和溶剂的液体。即,多孔膜层为由热 塑性树脂构成的本发明的中空状多孔膜的铸膜液至少含有热塑性树脂和溶剂的多孔膜层。
[0124]作为溶剂,可列举出N,N_二甲基甲酰胺、N,N_二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲 基-2-吡咯烷酮等水溶性的溶剂,从可以形成透水性高的多孔膜层方面考虑,优选为 N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮。
[0125]在铸膜液中还可以添加聚乙烯吡咯烷酮等亲水性聚合物作为成孔剂。
[0126]铸膜液的总质量中的热塑性树脂浓度优选为5?50% (质量百分比)、更优选为 10?40% (质量百分比)。铸膜液的总质量中的热塑性树脂浓度为5?50% (质量百分 比)时,可以形成适宜的多孔膜结构,即孔之间的连接良好、透水性能高、并且具有良好的 分离性能的结构。另外,向铸膜液中添加成孔剂时,其添加量相对于铸膜液的总质量优选为 0?50% (质量百分比),更优选为5?40% (质量百分比)。
[0127]工序(2):
[0128] 使凝固浴槽33内的凝固液与涂覆于支撑体10的外周面的第一铸膜液接触,使第 一铸膜液凝固,从而形成第一多孔膜层,得到中空状多孔膜前驱体13。
[0129] 需要说明的是,在工序(2)与工序(3)之间,通过重复工序(1)、(2),还可以由第 二铸膜液、第三铸膜液形成具有第二多孔膜层、第三多孔膜层的中空状多孔膜前驱体13。本 发明的中空状多孔膜的一方式中,优选具有在支撑体10的外周面层叠有两层以上多孔膜 层而成的复合多孔膜层。
[0130]作为凝固液,优选为含有与铸膜液的溶剂相同溶剂的水溶液。铸膜液的溶剂例如 为N,N-二甲基乙酰胺或者N-甲基-2-吡咯烷酮的情况下,凝固液中的溶剂的浓度相对于 凝固液(100% (质量百分比))优选为1?50% (质量百分比),更优选为5?45% (质 量百分比)。凝固液的总质量中的溶剂浓度为1?50% (质量百分比)时,可以形成适宜 的多孔膜结构,即孔之间的连接良好、透水性能高、并且具有良好的分离性能的结构。
[0131] 另外,凝固液的温度优选为10?90°C,更优选为15?85°C。凝固液的温度为 10?90°C时,可以形成适宜的多孔膜结构,即孔之间的连接良好、透水性能高、并且具有良 好的分离性能的结构,所以优选。
[0132]工序(3):
[0133]例如,在水或热水中洗涤(2)中得到的中空状多孔膜前驱体,去除溶剂,接着用次 氯酸等化学试剂进行洗涤,进而,在水或热水中洗涤去除化学试剂的工序。其中,热水指的 是调整为60°C以上温度的水。
[0134] 工序⑷?(5):
[0135]所述中空状多孔膜前驱体在60°C以上且低于110°C下干燥1分钟以上且不足1小时,得到中空状多孔膜后,将所述中空状多孔膜卷取为筒纱、绞纱等。
[0136] 干燥中空状多孔膜前驱体时的温度为60°C以上且低于110°C时,中空状多孔膜前 驱体的干燥效率良好、并且不会因干燥工序中的与辊等的接触而产生热塑性变化,所以优 选。另外,干燥时间为1分钟以上且不足1小时时,不会降低生产效率,所以优选。
[0137] 如此制造的中空状多孔膜具有将非卷曲丝(直丝)加工成管状的管状物作为支撑 体,因此机械特性优异,并且即使中空状多孔膜的外径值为1. 〇?2. 0_这种小的直,因管 内阻力引起的压力损耗也得到抑制,可以维持良好的透水性能。进而,通过对管状编织物11 实施热处理,支撑体10的刚直性增加,可以进一步提高中空状多孔膜的断裂应力
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