JP2019006056A - Composite membrane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は複合膜に関する。 The present invention relates to a composite membrane.
従来からフィルムなどの膜構造部分を備えた複合膜は、例えば、水処理膜などの液体分離膜や気体分離膜、燃料電池の高分子電解質膜、キャパシタや一次/二次電池など電気化学素子用セパレータ、医療用材料、イオン交換膜、透析膜などといった様々な産業用途に使用されている。
そして、様々な産業用途に使用する際の機能向上を目的として、膜構造部分の薄膜化が検討されている。
しかしながら、膜構造部分を薄膜化しようとする場合、膜構造部分の強度が弱いため寸法変化あるいは亀裂や破断が生じやすいという物性上の問題、例えば、膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を製造するのが困難であるという製造上の問題、そして、ハンドリング性が悪いという取り扱い上の問題などが発生すると考えられた。
Conventionally, a composite membrane having a membrane structure such as a film is used for an electrochemical element such as a liquid separation membrane such as a water treatment membrane, a gas separation membrane, a polymer electrolyte membrane of a fuel cell, a capacitor, and a primary / secondary battery. It is used in various industrial applications such as separators, medical materials, ion exchange membranes, and dialysis membranes.
And, for the purpose of improving the function when used for various industrial applications, the film structure portion has been studied to be thin.
However, when trying to reduce the thickness of the film structure portion, the strength of the film structure portion is so weak that it is likely to cause dimensional changes or cracks and breaks, for example, an extremely thin film structure portion having a film thickness of 10 μm or less. It was thought that the manufacturing problem that it was difficult to manufacture and the handling problem that the handling property was poor occurred.
このような問題を解決し得ると考えられる、膜構造部分を備えた複合膜およびその製造方法として、例えば、以下の従来技術が知られている。
特開2016−182701号公報(特許文献1)には、基材上に繊維堆積層を備えた積層体の該繊維堆積層へ、熱硬化性樹脂溶液を付与することで製造されたフィルム材が開示されている。特許文献1の膜構造部分は、繊維堆積層を構成する繊維によって補強されてなるため、膜構造部分を薄膜化した場合であっても、上述の問題が発生し難いと考えられる。
なお、特許文献1には、その具体的な態様として、
・基材の材質として、樹脂シート、紙シート、布シート、ガラス繊維シートなどを用いることができ、基材の厚さは10〜100μmであるのが好ましいこと、
・繊維堆積層の構成繊維は、特に限定されず各種樹脂を使用して製造できるものであり、電界紡糸法により繊維堆積層を製造する場合、使用する樹脂はPESが好ましいこと、
・繊維堆積層の平均繊維径は例えば1μm以下であり、繊維堆積層の厚さは1〜3μmであるのが好ましいこと、
・熱硬化性樹脂の種類は特に限定されないものであり、使用する樹脂はエポキシ樹脂が好ましいこと、
・膜材における、繊維堆積層の空隙中に熱硬化性樹脂溶液が浸透してなる層の厚さは5〜100μmであること、
が開示されている。
For example, the following conventional techniques are known as a composite membrane having a membrane structure portion and a method for manufacturing the composite membrane, which are considered to solve such a problem.
JP-A-2006-182701 (Patent Document 1) discloses a film material produced by applying a thermosetting resin solution to a fiber deposition layer of a laminate having a fiber deposition layer on a substrate. It is disclosed. Since the membrane structure portion of Patent Document 1 is reinforced by the fibers constituting the fiber deposition layer, the above-described problem is unlikely to occur even when the membrane structure portion is thinned.
In addition, in patent document 1, as the specific aspect,
-As the material of the base material, a resin sheet, a paper sheet, a cloth sheet, a glass fiber sheet or the like can be used, and the thickness of the base material is preferably 10 to 100 µm.
The constituent fibers of the fiber accumulation layer are not particularly limited and can be produced using various resins, and when the fiber accumulation layer is produced by an electrospinning method, the resin used is preferably PES,
The average fiber diameter of the fiber accumulation layer is, for example, 1 μm or less, and the thickness of the fiber accumulation layer is preferably 1 to 3 μm.
-The type of thermosetting resin is not particularly limited, and the resin used is preferably an epoxy resin,
-The thickness of the layer formed by the thermosetting resin solution permeating into the voids of the fiber deposition layer in the membrane material is 5 to 100 m.
Is disclosed.
本願発明者らは、特許文献1などの従来技術を参考に、第一繊維層と第二繊維層を備える積層体、および、膜構成樹脂を有しており、前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を有する、複合膜の調製を検討した。
しかし、例えば、厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を備えた複合膜を提供しようとした際に、調製した複合膜における第一繊維層側の主面に、膜化していない部分(例えば、繊維形状が存在している部分や意図せず開孔が存在している部分があるなど)があった。
そして、この問題は上述のとおり、第一繊維層と第二繊維層を備える積層体と膜構成樹脂を用いて複合膜を提供しようとする際に生じ易いものであった。
The inventors of the present application have a laminate including a first fiber layer and a second fiber layer, and a film-constituting resin, with reference to the prior art such as Patent Document 1, and the constituent fibers of the first fiber layer The preparation of a composite membrane having a membrane structure portion in which the membrane-constituting resin is present was examined.
However, for example, when trying to provide a composite membrane having a very thin membrane structure portion with a uniform thickness and a thickness of 10 μm or less, the main surface of the prepared composite membrane on the first fiber layer side is formed into a membrane. There were portions that were not (for example, there were portions where the fiber shape was present, or portions where there was an unintended opening).
And as above-mentioned, this problem was easy to arise when it was going to provide a composite film using the laminated body provided with a 1st fiber layer and a 2nd fiber layer, and film | membrane structure resin.
問題の発生原因を本願発明者らが検討したところ、膜構造部分を構成し得る第一繊維層の構成繊維間に膜構成樹脂が十分に存在できない結果、上述の現象が発生したものであると考えられた。
そのため従来技術を参照する限りでは、膜化していない部分が存在するのを防止し、例えば、厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えることで、様々な産業用途に有用な複合膜を提供することが困難であった。
The inventors of the present invention have examined the cause of the problem, and as a result of the fact that the above-mentioned phenomenon has occurred as a result of the insufficient film-forming resin between the constituent fibers of the first fiber layer that can constitute the membrane structure portion. it was thought.
Therefore, as long as the prior art is referred to, it is possible to prevent the presence of a non-filmed portion. For example, by providing a very thin film structure portion having a uniform thickness and a thickness of 10 μm or less, it can be used in various industrial applications. It has been difficult to provide useful composite membranes.
本発明は、膜化していない部分が存在するのを防止し、例えば、厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えることで、様々な産業用途に有用な複合膜の提供を目的とする。
The present invention prevents the presence of a non-filmed portion. For example, by providing an extremely thin film structure portion having a uniform thickness and a film thickness of 10 μm or less, a composite film useful for various industrial applications can be provided. For the purpose of provision.
本発明の請求項1に係る発明は、
「第一繊維層と第二繊維層を備える積層体、および、膜構成樹脂を有しており、
前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を有する、複合膜であって、
前記第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径は3μm以下であり、
前記第一繊維層は前記第二繊維層よりも親水性が低い、複合膜。」
である。
また、本発明の請求項2に係る発明は、
「(1)繊維集合体を用意する工程、
(2)前記繊維集合体における一方の主面上に別の繊維集合体を形成することで、前記別の繊維集合体由来の第一繊維層ならびに前記繊維集合体由来の第二繊維層を備える積層体を調製する工程、
(3)前記積層体における前記第二繊維層が露出している主面に、親水性樹脂溶液を付与する工程、
(4)前記付与した親水性樹脂溶液から溶媒を除去することで、前記第二繊維層の構成繊維間に前記親水性樹脂を存在させる工程、
(5)前記積層体における前記第一繊維層が露出している主面に、膜構成樹脂溶液を付与する工程、
(6)前記付与した膜構成樹脂溶液から溶媒を除去することで、前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を形成する工程、
(7)前記親水性樹脂を溶解可能な溶媒を用いて、前記第二繊維層の構成繊維間に存在する前記親水性樹脂を除去する工程、
を備える、前記積層体における前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を有する複合膜の製造方法であって、
前記第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径は3μm以下であり、
前記第一繊維層は前記第二繊維層よりも親水性が低い、複合膜の製造方法。」
である。
The invention according to claim 1 of the present invention is
“It has a laminate comprising a first fiber layer and a second fiber layer, and a film-constituting resin,
A composite membrane having a membrane structure portion in which the membrane-constituting resin is present between constituent fibers of the first fiber layer,
The average fiber diameter of the fibers constituting the first fiber layer is 3 μm or less,
The first fiber layer is a composite membrane having a lower hydrophilicity than the second fiber layer. "
It is.
The invention according to claim 2 of the present invention is
“(1) Step of preparing a fiber assembly,
(2) By forming another fiber assembly on one main surface of the fiber assembly, the first fiber layer derived from the other fiber assembly and the second fiber layer derived from the fiber assembly are provided. Preparing a laminate,
(3) A step of applying a hydrophilic resin solution to the main surface where the second fiber layer in the laminate is exposed,
(4) The step of causing the hydrophilic resin to exist between constituent fibers of the second fiber layer by removing the solvent from the imparted hydrophilic resin solution,
(5) A step of applying a film-constituting resin solution to the main surface where the first fiber layer in the laminate is exposed,
(6) A step of forming a membrane structure part in which the membrane constituent resin is present between constituent fibers of the first fiber layer by removing a solvent from the applied membrane constituent resin solution;
(7) A step of removing the hydrophilic resin present between constituent fibers of the second fiber layer using a solvent capable of dissolving the hydrophilic resin,
A method for producing a composite membrane having a membrane structure part in which the membrane-constituting resin is present between constituent fibers of the first fiber layer in the laminate,
The average fiber diameter of the fibers constituting the first fiber layer is 3 μm or less,
The method for producing a composite membrane, wherein the first fiber layer is less hydrophilic than the second fiber layer. "
It is.
本発明は、「第一繊維層と第二繊維層を備える積層体、および、膜構成樹脂を有しており、前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を有する、複合膜」に係る発明である。
そして、「第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径は3μm以下」であることによって、第一繊維層の厚さが均一かつ薄いものであるため、厚さが均一かつ薄い膜構造部分を備えた複合膜を提供できる。
更に、本願発明者らは上述の課題を解決するため検討を続けた結果、第一繊維層と第二繊維層の関係性が、「前記第一繊維層は前記第二繊維層よりも親水性が低い」という組み合わせを満足するときに、膜化していない部分が存在するのを防止し、例えば、厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えた複合膜を提供できることを見出した。
以上から、本発明は、様々な産業用途に有用な複合膜を提供できる。
The present invention provides a “laminate comprising a first fiber layer and a second fiber layer, and a membrane-constituting resin, wherein the membrane-constituting resin is present between constituent fibers of the first fiber layer. The invention relates to a “composite membrane having a structural portion”.
And, since the average fiber diameter of the fibers constituting the first fiber layer is 3 μm or less, the thickness of the first fiber layer is uniform and thin. The composite membrane provided can be provided.
Furthermore, as a result of continuing investigations to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the relationship between the first fiber layer and the second fiber layer is “the first fiber layer is more hydrophilic than the second fiber layer. When the combination of “low” is satisfied, it is possible to prevent the presence of a non-filmed portion, and to provide a composite film having a very thin film structure portion having a uniform thickness and a film thickness of 10 μm or less, for example. I found.
As described above, the present invention can provide composite membranes useful for various industrial applications.
特に、本発明の複合膜は上述した構成を備えているため、例えば水などの液体や、二酸化炭素、アンモニア、水蒸気、塩化水素などの気体といった親水性の流体用分離膜として有用である。
つまり、本発明の複合膜は、以下の機能が発揮される複合膜であると考えられる。
・複合膜を構成している積層体のうち第一繊維層は親水性が低く、親水性の流体によって溶解や膨潤あるいは収縮などの変形が発生し難い構成部材である。そのため、変形が発生し難い第一繊維層により複合膜を構成する膜構造部分が補強されていることで、複合膜が親水性の流体に曝されても、複合膜に寸法変化あるいは亀裂や破断が生じやすいという物性上の問題や、ハンドリング性が悪いという取り扱い上の問題などが発生するのを防止できる。
・第二繊維層は繊維で構成されている部材であるため、通気性と通液性を備えている。そして、複合膜を構成している積層体のうち第二繊維層は親水性が高く、親水性の流体との親和性が高い構成部材である。そのため、第二繊維層は親水性の流体を保持しやすく膜構造部分へ流体を供給しやすい。
更に、第二繊維層は膜構造部分を外側からも補強する役割を担うことができる部材であり、複合膜に寸法変化あるいは亀裂や破断が生じやすいという物性上の問題や、ハンドリング性が悪いという取り扱い上の問題などが発生するのを防止できる。
In particular, since the composite membrane of the present invention has the above-described configuration, it is useful as a separation membrane for a hydrophilic fluid such as a liquid such as water or a gas such as carbon dioxide, ammonia, water vapor, or hydrogen chloride.
That is, the composite membrane of the present invention is considered to be a composite membrane that exhibits the following functions.
The first fiber layer of the laminate constituting the composite membrane is a component that has low hydrophilicity and hardly undergoes deformation such as dissolution, swelling, or shrinkage due to the hydrophilic fluid. For this reason, the membrane structure part constituting the composite membrane is reinforced by the first fiber layer that is unlikely to be deformed, so that even if the composite membrane is exposed to a hydrophilic fluid, the composite membrane may undergo dimensional changes, cracks or fractures. It is possible to prevent the occurrence of problems such as physical properties, which are likely to occur, and handling problems, such as poor handling.
-Since the 2nd fiber layer is a member comprised with the fiber, it has air permeability and liquid permeability. And the 2nd fiber layer among the laminated bodies which comprise the composite film is a structural member with high hydrophilicity and high affinity with a hydrophilic fluid. For this reason, the second fiber layer easily holds a hydrophilic fluid and easily supplies the fluid to the membrane structure portion.
Furthermore, the second fiber layer is a member that can play a role to reinforce the membrane structure part from the outside, and it is said that the composite membrane is prone to dimensional changes or cracks and breaks, and the handling property is poor. It is possible to prevent problems in handling.
また、別の本発明は、上述した本発明に係る複合膜の製造方法である。
本製造方法は、「(1)繊維集合体を用意する工程、
(2)前記繊維集合体における一方の主面上に別の繊維集合体を形成することで、前記別の繊維集合体由来の第一繊維層ならびに前記繊維集合体由来の第二繊維層を備える積層体を調製する工程、
(3)前記積層体における前記第二繊維層が露出している主面に、親水性樹脂溶液を付与する工程、
(4)前記付与した親水性樹脂溶液から溶媒を除去することで、前記第二繊維層の構成繊維間に前記親水性樹脂を存在させる工程、
(5)前記積層体における前記第一繊維層が露出している主面に、膜構成樹脂溶液を付与する工程、
(6)前記付与した膜構成樹脂溶液から溶媒を除去することで、前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を形成する工程、
(7)前記親水性樹脂を溶解可能な溶媒を用いて、前記第二繊維層の構成繊維間に存在する前記親水性樹脂を除去する工程、
を備える、前記積層体における前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を有する複合膜の製造方法」に係る発明である。
そして、「前記第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径は3μm以下」であることによって、厚さが均一かつ薄い第一繊維層を調製できるため、厚さが均一かつ薄い膜構造部分を備えた複合膜を提供できる。
更に、本発明の製造方法は「前記第一繊維層は前記第二繊維層よりも親水性が低い」という製造条件を有していると共に、上述した複合膜の製造方法において(3)と(4)および(7)の製造工程を上述した工程順で備えているため、膜化していない部分が存在するのを防止し、例えば、厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えた複合膜を提供できる。
Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a composite membrane according to the present invention described above.
This manufacturing method is “(1) a step of preparing a fiber assembly,
(2) By forming another fiber assembly on one main surface of the fiber assembly, the first fiber layer derived from the other fiber assembly and the second fiber layer derived from the fiber assembly are provided. Preparing a laminate,
(3) A step of applying a hydrophilic resin solution to the main surface where the second fiber layer in the laminate is exposed,
(4) The step of causing the hydrophilic resin to exist between constituent fibers of the second fiber layer by removing the solvent from the imparted hydrophilic resin solution,
(5) A step of applying a film-constituting resin solution to the main surface where the first fiber layer in the laminate is exposed,
(6) A step of forming a membrane structure part in which the membrane constituent resin is present between constituent fibers of the first fiber layer by removing a solvent from the applied membrane constituent resin solution;
(7) A step of removing the hydrophilic resin present between constituent fibers of the second fiber layer using a solvent capable of dissolving the hydrophilic resin,
And a manufacturing method of a composite membrane having a membrane structure portion in which the membrane-constituting resin exists between constituent fibers of the first fiber layer in the laminate.
And since the first fiber layer having a uniform and thin thickness can be prepared by “the average fiber diameter of the fibers constituting the first fiber layer is 3 μm or less”, a membrane structure portion having a uniform and thin thickness can be prepared. The composite membrane provided can be provided.
Furthermore, the manufacturing method of the present invention has a manufacturing condition that “the first fiber layer is lower in hydrophilicity than the second fiber layer”, and (3) and ( Since the manufacturing steps of 4) and (7) are provided in the order of the steps described above, it is possible to prevent the presence of a non-filmed portion, for example, an extremely thin film structure having a uniform thickness and a film thickness of 10 μm or less. A composite membrane provided with a portion can be provided.
本発明の製造方法が、本発明にかかる複合膜を製造できる理由は完全に明らかになっていないが、以下の効果が発揮されているためだと考えられる。
つまり、上述の工程(3)(4)を経た後の積層体は、第二繊維層の構成繊維間に親水性樹脂が存在していることで、膜構成樹脂溶液が第二繊維層の構成繊維間に進入し難い態様を備えている。
そのため、上述の工程(3)(4)を経た後の積層体における、第一繊維層が露出している主面に膜構成樹脂溶液を付与する工程(5)において、膜構成樹脂溶液が第一繊維層から第二繊維層へ移動するのが防止されており、付与された膜構成樹脂溶液は第一繊維層の構成繊維間に留まり易いという効果が発揮される。
特に、本効果は、第二繊維層よりも第一繊維層に対する親和性が高い膜構成樹脂溶液を採用した場合のみならず、例えば、第一繊維層と第二繊維層の双方に対し同等に親和性を有する膜構成樹脂溶液や、第一繊維層よりも第二繊維層に対する親和性が高い膜構成樹脂溶液を採用した場合であっても(換言すれば、第一繊維層から第二繊維層へ移動し易い膜構成樹脂溶液を採用した場合であっても)、膜構成樹脂溶液が第一繊維層から第二繊維層へ移動するのが防止されていることで、付与された膜構成樹脂溶液は第一繊維層の構成繊維間に留まり易いという効果が発揮される。
そのため、第一繊維層の構成繊維間に膜構成樹脂溶液が十分かつ潤沢に存在した状態で、膜構成樹脂溶液が付与された積層体を、次の工程である溶媒を除去して膜構造部分を形成する工程(6)へ供することができる。その後、親水性樹脂を溶解可能な溶媒を用いて、第二繊維層の構成繊維間に存在する親水性樹脂を除去する工程(7)を経ることで、本発明にかかる複合膜を提供できる。
その結果、第一繊維層の構成繊維間に膜構成樹脂が十分に存在していることで、膜化していない部分が存在するのを防止して、例えば、厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えた複合膜を提供できる。
The reason why the production method of the present invention can produce the composite membrane according to the present invention is not completely clarified, but it is considered that the following effects are exhibited.
That is, in the laminate after the above steps (3) and (4), the hydrophilic resin is present between the constituent fibers of the second fiber layer, so that the membrane-constituting resin solution is the constituent of the second fiber layer. It has a mode in which it cannot easily enter between fibers.
Therefore, in the step (5) of applying the film-constituting resin solution to the main surface where the first fiber layer is exposed in the laminate after the steps (3) and (4) described above, the film-constituting resin solution is the first one. The movement from the one fiber layer to the second fiber layer is prevented, and the applied membrane-constituting resin solution is easily retained between the constituent fibers of the first fiber layer.
In particular, this effect is not limited to the case where a membrane-constituting resin solution having a higher affinity for the first fiber layer than the second fiber layer is employed. For example, this effect is equivalent to both the first fiber layer and the second fiber layer. Even when a membrane-constituting resin solution having affinity or a membrane-constituting resin solution having higher affinity for the second fiber layer than the first fiber layer is employed (in other words, from the first fiber layer to the second fiber Even when a membrane-constituting resin solution that easily moves to the layer is adopted), the membrane-constituting resin solution is prevented from moving from the first fiber layer to the second fiber layer. The effect that the resin solution tends to stay between the constituent fibers of the first fiber layer is exhibited.
Therefore, in the state in which the membrane constituent resin solution is sufficiently and abundant between the constituent fibers of the first fiber layer, the film structure portion is obtained by removing the solvent, which is the next step, from the laminate provided with the membrane constituent resin solution. It can be used for the step (6) of forming. Then, the composite film concerning this invention can be provided by passing through the process (7) which removes the hydrophilic resin which exists between the constituent fibers of a 2nd fiber layer using the solvent which can melt | dissolve hydrophilic resin.
As a result, the film-constituting resin is sufficiently present between the constituent fibers of the first fiber layer to prevent the presence of a non-filmed portion. For example, the thickness is uniform and the film thickness is 10 μm. A composite membrane provided with the following extremely thin membrane structure can be provided.
以上から、本発明は、様々な産業用途に有用な複合膜を提供できる。
As described above, the present invention can provide composite membranes useful for various industrial applications.
本発明では、例えば以下の構成など、各種構成を適宜選択できる。 In the present invention, various configurations such as the following configurations can be selected as appropriate.
本発明の複合膜は、第一繊維層と第二繊維層を備える積層体、および、膜構成樹脂を有している。
本発明でいう第一繊維層および第二繊維層(以降、合わせて各繊維層と称することがある)とは、例えば、繊維ウェブや不織布、あるいは、織物や編み物などのシート状の布帛由来の繊維からなる層である。
The composite film of the present invention includes a laminate including a first fiber layer and a second fiber layer, and a film constituent resin.
The first fiber layer and the second fiber layer (hereinafter sometimes referred to as each fiber layer) in the present invention are derived from, for example, a fiber web, a nonwoven fabric, or a sheet-like fabric such as a woven fabric or a knitted fabric. It is a layer made of fibers.
各繊維層を構成する繊維の調製方法は適宜選択できるが、例えば、溶融紡糸法、乾式紡糸法、湿式紡糸法、直接紡糸法(メルトブロー法、スパンボンド法、紡糸液に電界を作用させ紡糸する方法である静電紡糸法、遠心力を用いて紡糸する方法、特開2011−012372号公報などに記載の随伴気流を用いて紡糸する方法、特開2005−264374号公報などに記載の静電紡糸法の一種である中和紡糸法など)、複合繊維から一種類以上の樹脂成分を除去することで繊維径が細い繊維を抽出する方法など公知の方法を使用することができる。 The method for preparing the fibers constituting each fiber layer can be selected as appropriate. For example, the melt spinning method, the dry spinning method, the wet spinning method, the direct spinning method (melt blow method, spun bond method, spinning by applying an electric field to the spinning solution) Electrospinning method, spinning method using centrifugal force, spinning method using accompanying airflow described in JP2011-012372A, electrostatic method described in JP2005-264374A, etc. A known method such as a neutral spinning method, which is a kind of spinning method, or a method of extracting a fiber having a small fiber diameter by removing one or more kinds of resin components from a composite fiber can be used.
上述した方法を用いて調製した繊維を、例えば、乾式法、湿式法へ供することで繊維ウェブを調製でき、調製した繊維ウェブの構成繊維を絡合および/または一体化させて不織布を調製できる。
構成繊維同士を絡合および/または一体化させる方法として、例えば、ニードルや水流によって絡合する方法、繊維ウエブを加熱処理へ供するなどしてバインダあるいは接着繊維によって構成繊維同士を接着一体化あるいは溶融一体化させる方法などを挙げることができる。
加熱処理の方法は適宜選択できるが、例えば、カレンダーロールにより加熱加圧する方法、熱風乾燥機により加熱する方法、無圧下で赤外線を照射して含まれている有機樹脂を加熱する方法などを用いることができる。
A fiber web can be prepared by subjecting the fiber prepared using the above-described method to, for example, a dry method or a wet method, and a non-woven fabric can be prepared by entanglement and / or integration of constituent fibers of the prepared fiber web.
As a method of entanglement and / or integration of constituent fibers, for example, a method of entanglement with a needle or a water stream, a method of subjecting the fiber to a heat treatment or the like, and bonding or integrating the constituent fibers with a binder or adhesive fiber The method of making it integrated can be mentioned.
The heat treatment method can be appropriately selected. For example, a method of heating and pressurizing with a calender roll, a method of heating with a hot air dryer, a method of heating an organic resin contained by irradiating infrared rays under no pressure, and the like are used. Can do.
あるいは、直接紡糸法を用いて、紡糸を行うと共に繊維を捕集して繊維ウェブや不織布を調製してもよい。
なお、直接紡糸法を用いて紡糸した繊維を捕集することで、平均繊維径が細いと共に繊維径の均一な繊維からなる繊維ウェブや不織布を調製でき好ましい。特に、静電紡糸法を用いることで、より平均繊維径が細いと共により繊維径の均一な繊維からなる繊維ウェブや不織布を調製でき好ましい。
静電紡糸法を採用する場合には、曳糸性を有する紡糸液を用いるのが好ましい。曳糸性を有する紡糸液を用いることで、より繊維径が均一かつ細い繊維を調製でき好ましい。なお、紡糸溶液が曳糸性を有するか否かは、特開2017−053078号公報に記載の方法で判別することができる。
Alternatively, a fiber web or a nonwoven fabric may be prepared by spinning using a direct spinning method and collecting fibers.
It is preferable to collect fibers spun using the direct spinning method so that a fiber web or a nonwoven fabric composed of fibers having a small average fiber diameter and a uniform fiber diameter can be prepared. In particular, it is preferable to use an electrospinning method because a fiber web or a nonwoven fabric made of fibers having a smaller average fiber diameter and a more uniform fiber diameter can be prepared.
When the electrostatic spinning method is employed, it is preferable to use a spinning solution having spinnability. Use of a spinning solution having a spinnability is preferable because a fiber having a more uniform and fine fiber diameter can be prepared. Whether the spinning solution has spinnability can be determined by the method described in JP-A-2017-053078.
上述のようにして調製した繊維を織るあるいは編むことで、織物や編物を調製できる。 A woven fabric or a knitted fabric can be prepared by weaving or knitting the fibers prepared as described above.
なお、繊維ウェブ以外にも不織布あるいは織物や編物など布帛を、上述した構成繊維同士を絡合および/または一体化させる方法へ供しても良い。 In addition to the fiber web, a non-woven fabric or a fabric such as a woven fabric or a knitted fabric may be used for the above-described method of intertwining and / or integrating the constituent fibers.
第一繊維層は膜構成樹脂と共に膜構造部分を構成する部材であって、膜構成樹脂中に第一繊維層の構成繊維が存在する(換言すれば、第一繊維層の構成繊維間に膜構樹脂が存在する)ことで、膜構造部分を補強でき、膜構造部分を薄膜化した際に生じる上述の各種問題が発生するのを防止できる部材である。
第一繊維層を構成する繊維は、膜化していない部分が存在するのを防止し、厚さが均一かつ薄い膜構造部分を実現できるよう、その平均繊維径は3μm以下であり、2μm以下であるのが好ましく、1μm以下であるのが好ましく、800nm以下であるのが好ましい。平均繊維径の下限値は適宜選択するが、10nm以上であるのが現実的である。
The first fiber layer is a member that forms a membrane structure portion together with the film-constituting resin, and the constituent fibers of the first fiber layer are present in the film-constituting resin (in other words, a film between the constituent fibers of the first fiber layer. It is a member that can reinforce the membrane structure part and prevent the above-mentioned various problems that occur when the film structure part is thinned.
The fibers constituting the first fiber layer have an average fiber diameter of 3 μm or less and 2 μm or less so that a non-filmed portion can be prevented and a membrane structure portion having a uniform thickness can be realized. It is preferably 1 μm or less, more preferably 800 nm or less. The lower limit value of the average fiber diameter is appropriately selected, but it is realistic that it is 10 nm or more.
第二繊維層は第一繊維層と積層してなる積層体を構成する部材であって、膜構造部分を外側からも補強する役割を担うことができる部材である。
第二繊維層を構成する繊維の平均繊維径は適宜選択でき、平均繊維径が細いほど薄い複合膜を提供し易いことから、第二繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、15μm以下であるのが好ましく、10μm以下であるのが好ましく、5μm以下であるのが好ましく、3μm以下であるのが好ましく、2μm以下であるのが好ましく、1μm以下であるのが好ましく、800nm以下であるのが好ましい。平均繊維径の下限値は適宜選択するが、10nm以上であるのが現実的である。
A 2nd fiber layer is a member which comprises the laminated body formed by laminating | stacking with a 1st fiber layer, Comprising: It is a member which can bear the role which reinforces a membrane structure part also from the outside.
The average fiber diameter of the fibers constituting the second fiber layer can be selected as appropriate, and the thinner the average fiber diameter, the easier it is to provide a thin composite membrane. Therefore, the average fiber diameter of the fibers constituting the second fiber layer is 15 μm or less. It is preferably 10 μm or less, preferably 5 μm or less, preferably 3 μm or less, preferably 2 μm or less, preferably 1 μm or less, and 800 nm or less. Is preferred. The lower limit value of the average fiber diameter is appropriately selected, but it is realistic that it is 10 nm or more.
ここでいう「平均繊維径」は、複合膜の表面や断面など繊維を含む測定対象部分を撮影した5000倍の電子顕微鏡写真をもとに測定した、50点の繊維における各繊維径の算術平均値をいう。なお、繊維の断面形状が非円形である場合には、断面積と同じ面積の円の直径を繊維径とみなす。 The “average fiber diameter” as used herein is an arithmetic average of the fiber diameters of 50 fibers measured based on a 5000-fold electron micrograph of a measurement target portion including fibers such as the surface and cross section of the composite membrane. Value. When the cross-sectional shape of the fiber is non-circular, the diameter of a circle having the same area as the cross-sectional area is regarded as the fiber diameter.
各繊維層を構成する繊維の繊維長は適宜選択するが、特定長を有する短繊維や長繊維、あるいは、実質的に繊維長を測定することが困難な程度の長さの繊維長を有する連続繊維であることができる。
第一繊維層に含まれている繊維端部の数が少ないことで、表面が平滑で厚さが均一かつ薄い膜構造部分を実現し易いことから、第一繊維層は構成繊維として連続長を有する繊維を含んでいるのが好ましく、第一繊維層の構成繊維が連続長を有する繊維のみであるのがより好ましい。
また、第二繊維層に含まれている繊維端部の数が少ないことで、厚さが均一かつ薄い複合膜を提供し易いことから、第二繊維層は構成繊維として連続長を有する繊維を含んでいるのが好ましく、第二繊維層の構成繊維が連続長を有する繊維のみであるのがより好ましい。
このような連続長を有する繊維は、直接紡糸法(特に、静電紡糸法)を用いて調製することができる。
The fiber length of the fibers constituting each fiber layer is appropriately selected, but short fibers or long fibers having a specific length, or continuous fiber lengths that are substantially difficult to measure the fiber length. Can be fiber.
The first fiber layer has a continuous length as a constituent fiber because the number of fiber end portions contained in the first fiber layer is small, and it is easy to realize a membrane structure portion with a smooth surface and a uniform thickness. It is preferable that the fiber which has is included, and it is more preferable that the constituent fiber of a 1st fiber layer is only the fiber which has continuous length.
In addition, since the number of fiber end portions contained in the second fiber layer is small, it is easy to provide a composite film having a uniform thickness and a thin thickness. Therefore, the second fiber layer is a fiber having a continuous length as a constituent fiber. It is preferable to include, and it is more preferable that the constituent fibers of the second fiber layer are only fibers having a continuous length.
A fiber having such a continuous length can be prepared by using a direct spinning method (particularly, an electrostatic spinning method).
ここでいう「繊維長」は、複合膜の表面や断面など繊維を含む測定対象部分を撮影した5000倍の電子顕微鏡写真をもとに測定でき、繊維の繊維長が長すぎて測定が困難である場合には、5000倍より低い倍率の電子顕微鏡写真をもとに測定できる。 The “fiber length” here can be measured based on a 5000 × electron micrograph of the measurement target portion including the fiber such as the surface and cross section of the composite membrane, and the fiber length of the fiber is too long to be measured. In some cases, it can be measured based on an electron micrograph with a magnification lower than 5000 times.
各繊維層を構成する繊維は、例えば、ポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、炭化水素の一部をシアノ基またはフッ素或いは塩素といったハロゲンで置換した構造のポリオレフィン系樹脂など)、スチレン系樹脂、ポリエーテル系樹脂(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル、芳香族ポリエーテルケトンなど)、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ユリア系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリ乳酸、全芳香族ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂など)、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド系樹脂(例えば、アラミド樹脂などの芳香族ポリアミド樹脂、芳香族ポリエーテルアミド樹脂、ナイロン樹脂など)、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスルホン系樹脂(ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルスルホンなど)、フッ素系樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、パーフルオロスルホン酸樹脂など)、多糖類(デンプン、セルロース系樹脂プルラン、アルギン酸、ヒアルロン酸など)、たんぱく質類(ゼラチン、コラーゲンなど)、ビニルアルコール系樹脂(ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルなど)、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリビニルピロリドンポリベンゾイミダゾール樹脂、アクリル系樹脂(例えば、アクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルなどを共重合したポリアクリロニトリル系樹脂、アクリロニトリルと塩化ビニルまたは塩化ビニリデンを共重合したモダアクリル系樹脂など)など、公知の樹脂を備えた繊維であることができ、一種類の樹脂のみで構成された繊維であっても、混合樹脂など複数種類の樹脂で構成された繊維であってもよい。
これらの樹脂は、直鎖状ポリマーまたは分岐状ポリマーのいずれからなるものでも構わず、また樹脂がブロック共重合体やランダム共重合体でもよい。また、樹脂の立体構造や結晶性の有無がいかなるものでもよい。
The fibers constituting each fiber layer include, for example, polyolefin resins (polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polyolefin resins having a structure in which a part of hydrocarbon is substituted with a cyano group or a halogen such as fluorine or chlorine), styrene Resin, polyether resin (polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyether ether ketone, polyacetal, modified polyphenylene ether, aromatic polyether ketone, etc.), phenol resin, melamine resin, urea resin, epoxy resin, polyester resin Resin (polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polycarbonate, polyarylate, polymilk , Wholly aromatic polyester resins, unsaturated polyester resins, etc.), polyimide resins, polyamideimide resins, polyamide resins (for example, aromatic polyamide resins such as aramid resins, aromatic polyetheramide resins, nylon resins, etc.), urethane Resin, epoxy resin, polysulfone resin (polysulfone, polyethersulfone, sulfonated polyethersulfone, etc.), fluorine resin (polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, perfluorosulfonic acid resin, etc.), polysaccharide (starch) Cellulose resin pullulan, alginic acid, hyaluronic acid, etc.), proteins (gelatin, collagen, etc.), vinyl alcohol resins (polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, etc.), polycaprolactone, polyglycolic acid, Vinylpyrrolidone polybenzimidazole resin, acrylic resin (for example, polyacrylonitrile resin copolymerized with acrylate or methacrylate ester, modacrylic resin copolymerized with acrylonitrile and vinyl chloride or vinylidene chloride, etc.) It may be a fiber provided with a resin, and may be a fiber composed of only one type of resin or a fiber composed of a plurality of types of resins such as a mixed resin.
These resins may be either a linear polymer or a branched polymer, and the resin may be a block copolymer or a random copolymer. The resin may have any three-dimensional structure or crystallinity.
また、各繊維層を構成する繊維は単繊維であっても、フィブリル状の繊維であっても、複合繊維でも構わない。複合繊維として、例えば、芯鞘型、海島型、サイドバイサイド型、オレンジ型、バイメタル型などの繊維であることができる。
各繊維層を構成する繊維は横断面の形状が、略円形の繊維や楕円形の繊維以外にも異形断面繊維であってもよい。なお、異形断面繊維として、中空形状、三角形形状などの多角形形状、Y字形状などのアルファベット文字型形状、不定形形状、多葉形状、アスタリスク形状などの記号型形状、あるいはこれらの形状が複数結合した形状などの繊維断面を有する繊維を例示できる。
The fibers constituting each fiber layer may be single fibers, fibrillar fibers, or composite fibers. As the composite fiber, for example, a core-sheath type, a sea-island type, a side-by-side type, an orange type, a bimetal type, or the like can be used.
The fibers constituting each fiber layer may have irregular cross-sections in addition to substantially circular fibers and elliptical fibers. As the irregular cross-section fibers, hollow shapes, polygonal shapes such as triangular shapes, alphabetic character shapes such as Y shapes, indeterminate shapes, multi-leaf shapes, symbolic shapes such as asterisk shapes, or a plurality of these shapes Examples thereof include fibers having a fiber cross section such as a bonded shape.
各繊維層を構成する繊維の種類や混在比率は適宜選択でき、一種類の繊維のみで構成された繊維層であっても、複数種類の繊維が混在してなる繊維層であってもよい。 The types and mixing ratios of the fibers constituting each fiber layer can be selected as appropriate, and may be a fiber layer composed of only one type of fiber or a fiber layer composed of a plurality of types of fibers.
本発明でいう積層体とは、第二繊維層の一方の主面上に第一繊維層を備えた構造体を指す。
第一繊維層と第二繊維層の積層態様は適宜選択でき、第一繊維層と第二繊維層がただ重ね合わされているだけの態様、第一繊維層と第二繊維層の層間がバインダで一体化している態様、第一繊維層と第二繊維層の構成繊維同士が両繊維層間を超え絡合する(例えば、ニードルパンチ処理、水流絡合処理、第二繊維層の主面上に第一繊維層を構成する繊維を抄き上げることで、第一繊維層の構成繊維を第二繊維層中へ入り込ませる方法など)ことで一体化している態様、構成繊維が熱溶融することで繊維間接着がなされ第一繊維層と第二繊維層の層間が一体化している態様、第一繊維層と第二繊維層の層間が超音波接着などにより一体化している態様などであることができる。
特に、直接紡糸法(特に、静電紡糸法)を用いて紡糸した繊維を第二繊維層の一方の主面上に捕集することで第一繊維層を形成して積層体を調製すると、バインダによる接着や構成繊維の熱溶融による接着をすることなく第一繊維層と第二繊維層の層間が一体化してなる積層体を調製できることから、バインダや溶融した構成繊維により通気度など物性が意図せず変化するのを防止して、第一繊維層と第二繊維層の層間を一体化でき好ましい。
The laminated body as used in the field of this invention points out the structure provided with the 1st fiber layer on one main surface of the 2nd fiber layer.
The lamination mode of the first fiber layer and the second fiber layer can be selected as appropriate, the mode in which the first fiber layer and the second fiber layer are simply overlapped, and the interlayer between the first fiber layer and the second fiber layer is a binder. In an integrated mode, the constituent fibers of the first fiber layer and the second fiber layer are entangled beyond both fiber layers (for example, needle punching, hydroentanglement, first on the main surface of the second fiber layer A mode in which the constituent fibers of the first fiber layer are integrated into the second fiber layer by making up the fibers constituting the one fiber layer, and the constituent fibers are melted by heat melting. An embodiment in which the interlayer between the first fiber layer and the second fiber layer is integrated and an interlayer between the first fiber layer and the second fiber layer is integrated by ultrasonic bonding or the like can be employed. .
In particular, when a fiber is spun using a direct spinning method (particularly, electrostatic spinning method) is collected on one main surface of the second fiber layer to form a first fiber layer to prepare a laminate, Since it is possible to prepare a laminate in which the layers of the first fiber layer and the second fiber layer are integrated without bonding by binder or heat melting of the constituent fibers, physical properties such as air permeability can be obtained by the binder and the molten constituent fibers. It is preferable that the first fiber layer and the second fiber layer can be integrated by preventing unintentional changes.
本発明でいう膜構成樹脂は、本発明の複合膜における第一繊維層の構成繊維間に存在することで、第一繊維層の構成繊維と共に後述する膜構造部分を形成できる樹脂をいう。
膜構成樹脂の種類は、複合膜やその膜構造部分に求める特性、第一繊維層の構造やその構成繊維との親和性などによって、適宜選択することができる。例えば、各繊維層を構成可能な樹脂として挙げた上述の樹脂を、単体樹脂あるいは混合樹脂で膜構成樹脂として使用できる。また、これらの樹脂は、直鎖状ポリマーまたは分岐状ポリマーのいずれからなるものでも構わず、また樹脂がブロック共重合体やランダム共重合体でもよい。更に、樹脂の立体構造や結晶性の有無がいかなるものでもよい。
The membrane-constituting resin referred to in the present invention refers to a resin that can form a membrane structure portion described later together with the constituent fibers of the first fiber layer by being present between the constituent fibers of the first fiber layer in the composite membrane of the present invention.
The type of the membrane-constituting resin can be appropriately selected depending on the characteristics required for the composite membrane and its membrane structure, the structure of the first fiber layer, the affinity with the constituent fibers, and the like. For example, the above-mentioned resins listed as resins capable of constituting each fiber layer can be used as a film-constituting resin by a single resin or a mixed resin. These resins may be either linear polymers or branched polymers, and the resin may be a block copolymer or a random copolymer. Further, the resin may have any three-dimensional structure or crystallinity.
本発明でいう膜構造部分とは、第一繊維層の構成繊維間に膜構成樹脂が存在することで、膜状の態様をなしている部分をいう。なお、膜構造部分は、第一繊維層の構成繊維間のみに膜構成樹脂が存在してなる態様であっても、第一繊維層の構成繊維間に膜構成樹脂が存在してなる態様に加えて第二繊維層の構成繊維間にも膜構成樹脂が存在してなる態様であってもよい。また、前述の態様に加え膜構成樹脂のみからなる層を備えていてもよい。 The membrane structure part as used in the field of this invention means the part which has comprised the membrane | film | coat aspect by film-forming resin existing between the constituent fibers of a 1st fiber layer. In addition, even if the membrane structure portion is an embodiment in which the membrane constituent resin exists only between the constituent fibers of the first fiber layer, the membrane constituent resin is in an embodiment in which the membrane constituent resin exists between the constituent fibers of the first fiber layer. In addition, an embodiment in which a film-constituting resin is present between constituent fibers of the second fiber layer may be employed. Moreover, in addition to the above-mentioned aspect, you may provide the layer which consists only of film structure resin.
膜構造部分には、膜性能を向上させる為の粒子や機能材を添加あるいは充填することができる。充填する方法は、粒子や機能材を含んだ膜構成樹脂溶液を利用して成膜しても、第一繊維層に粒子や機能材を充填したあとに膜構成樹脂溶液を利用して成膜しても良い。粒子の種類は適宜選択できるが、例えば、シリカ粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子、イットリア安定化ジルコニア粒子、アルミナ粒子、金属有機構造体(MOF)、各種ポリマー粒子が利用できる。また、これらの粒子の表面が改質されていてもよい。
粒子形状も適宜選択でき、繊維状、扁平状、球状、数珠状、棒状などであることができる。また、粒子は中実粒子でも中空粒子でもよく、多孔を有する粒子形状であってもよい。
Particles or functional materials for improving the membrane performance can be added or filled in the membrane structure portion. The filling method uses a membrane-constituting resin solution after filling the first fiber layer with particles or a functional material, even if the membrane-constituting resin solution containing particles and functional materials is used. You may do it. Although the kind of particle | grain can be selected suitably, For example, a silica particle, a titania particle, a zirconia particle, a yttria stabilized zirconia particle, an alumina particle, a metal organic structure (MOF), and various polymer particles can be utilized. Moreover, the surface of these particles may be modified.
The particle shape can also be selected as appropriate, and can be fibrous, flat, spherical, beaded, rod-shaped, or the like. The particles may be solid particles or hollow particles, and may have a porous particle shape.
繊維層の構成繊維間に膜構成樹脂が存在することで、膜構造部分が膜状の態様をなしているか否かは、以下の方法で判断することができる。
(膜状の態様をなしているか否かの判断方法(ピンホール簡易検査))
(1) 複合膜の一方の主面を上面にして、メッシュ基材上に複合膜を配置する。
(2) 先端に円形(直径:25mm)の吸気部を有する、0mlの目盛り位置から10mLの目盛り位置まで1mlごとに目盛りのある10mLシリンジを用意する。シリンジの吸気部の円周には、Oリングが付属されている。
(3) 吸気部を複合膜の主面に40Nの力で密着させた状態でシリンジのピストンに力を作用させ、ピストンにおける複合膜側端部を、0mlの目盛り位置から10mLの目盛り位置まで引き上げる。
(4) シリンジのピストンに作用させている力を解放する。
(5) 上述した(1)〜(4)の工程を、測定対象の複合膜における両主面に対し各々行った結果、両主面のうち少なくとも一方の主面において、シリンジのピストンに作用させている力を解放した後に、ピストンにおける複合膜側端部が0ml〜1mlの目盛り範囲まで戻った場合には、複合膜は膜状の態様をなす膜構造部分を有している(換言すれば、複合膜は膜化していない部分が存在するのが防止されてなる膜構造部分を有している)と判断する。
一方、両主面のいずれにおいても、ピストンにおける複合膜側端部が0ml〜1mlの目盛り範囲まで戻らなかった場合には、複合膜は膜状の態様をなす膜構造部分を有していない(換言すれば、複合膜は膜化していない部分が存在するのが防止されてなる膜構造部分を有していない)と判断する。
It can be judged by the following method whether the film | membrane structure part has comprised the film-like aspect because film | membrane structure resin exists between the structure fibers of a fiber layer.
(Judgment method of whether or not it is in the form of a film (pinhole simple inspection))
(1) The composite membrane is disposed on the mesh substrate with one main surface of the composite membrane as the upper surface.
(2) A 10 mL syringe having a scale for each 1 ml is prepared from a 0 ml scale position to a 10 mL scale position having a circular (diameter: 25 mm) suction portion at the tip. An O-ring is attached to the circumference of the intake part of the syringe.
(3) A force is applied to the syringe piston in a state where the suction part is in close contact with the main surface of the composite membrane with a force of 40 N, and the composite membrane side end of the piston is pulled up from the 0 ml scale position to the 10 mL scale position. .
(4) Release the force acting on the syringe piston.
(5) As a result of performing the above-described steps (1) to (4) on both main surfaces of the composite membrane to be measured, at least one main surface of both main surfaces is allowed to act on the piston of the syringe. When the composite membrane side end portion of the piston returns to the scale range of 0 ml to 1 ml after releasing the force, the composite membrane has a membrane structure portion that forms a membrane shape (in other words, The composite film has a film structure portion that prevents the non-filmed portion from being present).
On the other hand, when the composite membrane side end portion of the piston does not return to the scale range of 0 ml to 1 ml on either of the main surfaces, the composite membrane does not have a membrane structure portion that forms a membrane shape ( In other words, it is determined that the composite film does not have a film structure part that prevents the non-filmed part from existing.
第一繊維層が第二繊維層よりも親水性が低いか否かは、以下の方法で判断することができる。
(親水性の判断方法)
(1)導電率が10μS/cm以下の水(以降、水と称する)を用意する。
(2)第一繊維層あるいは第一繊維層を構成する繊維集合体の主面上に、水を3μL滴下し、液滴設置後15秒経過後における液滴がなす接触角を、接触角装置(DM500、協和界面科学(株)製)を用い、θ/2法により測定する。
(3)第二繊維層あるいは第二繊維層を構成する繊維集合体の主面に対し、(2)の項目の方法を用いて接触角を測定し、各測定結果を比較する。
上述した方法において、第一繊維層あるいは第一繊維層を構成する繊維集合体の主面に対し水が為す接触角が、第二繊維層あるいは第二繊維層を構成する繊維集合体の主面に対し水が為す接触角よりも大きい場合、第一繊維層は第二繊維層よりも親水性が低いと判断する。
Whether the first fiber layer is less hydrophilic than the second fiber layer can be determined by the following method.
(How to determine hydrophilicity)
(1) Water having a conductivity of 10 μS / cm or less (hereinafter referred to as water) is prepared.
(2) 3 μL of water is dropped on the first fiber layer or the main surface of the fiber assembly constituting the first fiber layer, and the contact angle formed by the liquid droplets after 15 seconds from the installation of the liquid droplets is determined. (DM500, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) and measured by the θ / 2 method.
(3) The contact angle is measured using the method of item (2) on the main surface of the second fiber layer or the fiber aggregate constituting the second fiber layer, and the measurement results are compared.
In the method described above, the contact angle formed by water with respect to the first fiber layer or the main surface of the fiber assembly constituting the first fiber layer is the main surface of the fiber assembly constituting the second fiber layer or the second fiber layer. On the other hand, when it is larger than the contact angle made by water, the first fiber layer is judged to be less hydrophilic than the second fiber layer.
好適には、上述した(2)の工程において、液滴設置後15秒経過後における液滴がなす接触角が80°以上の第一繊維層(第一繊維層を構成する繊維集合体)であるのが好ましく、90°以上の第一繊維層(第一繊維層を構成する繊維集合体)であるのがより好ましく、100°以上の第一繊維層(第一繊維層を構成する繊維集合体)であるのがより好ましい。 Preferably, in the step (2) described above, in the first fiber layer (fiber assembly constituting the first fiber layer) having a contact angle of 80 ° or more after 15 seconds from the installation of the droplet. It is preferable that the first fiber layer is 90 ° or more (fiber assembly constituting the first fiber layer), and the first fiber layer is 100 ° or more (fiber assembly constituting the first fiber layer). Body).
また、上述した(3)の工程において、液滴設置後15秒経過後における液滴がなす接触角が50°以下の第二繊維層(第二繊維層を構成する繊維集合体)であるのが好ましく、40°以下の第二繊維層(第二繊維層を構成する繊維集合体)であるのがより好ましく、30°以下の第二繊維層(第二繊維層を構成する繊維集合体)であるのがより好ましい。 Further, in the above-described step (3), the second fiber layer (fiber assembly constituting the second fiber layer) having a contact angle of 50 ° or less after 15 seconds from the installation of the droplet is formed. The second fiber layer (fiber assembly constituting the second fiber layer) of 40 ° or less is more preferred, and the second fiber layer (fiber assembly constituting the second fiber layer) of 30 ° or less is more preferred. It is more preferable that
本発明の複合膜は上述した構成に加えて、第二繊維層よりも膜構成樹脂溶液と親和性が高い第一繊維層を備える複合膜であると、更に、膜化していない部分が存在するのを防止し、例えば、厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えた複合膜を提供でき好ましい。 In addition to the above-described configuration, the composite membrane of the present invention is a composite membrane having a first fiber layer having a higher affinity for the membrane-constituting resin solution than the second fiber layer. For example, it is preferable to provide a composite film provided with an extremely thin film structure portion having a uniform thickness and a film thickness of 10 μm or less.
第一繊維層が第二繊維層よりも膜構成樹脂溶液と親和性が高いものか否かは、以下の方法で判断することができる。
(親和性の判断方法)
(1)膜構成樹脂を溶解可能な溶媒に濃度1〜20質量%となるように溶解させ、膜構成樹脂溶液を用意する。
(2)第一繊維層あるいは第一繊維層を構成する繊維集合体の主面上に、膜構成樹脂溶液を3μL滴下し、液滴設置後15秒経過後における液滴がなす接触角を、接触角装置(DM500、協和界面科学(株)製)を用い、θ/2法により測定する。
(3)第二繊維層あるいは第二繊維層を構成する繊維集合体の主面に対し、(2)の項目の方法を用いて接触角を測定し、各測定結果を比較する。
上述した方法において、第一繊維層あるいは第一繊維層を構成する繊維集合体の主面に対し膜構成樹脂溶液が為す接触角が、第二繊維層あるいは第二繊維層を構成する繊維集合体の主面に対し膜構成樹脂溶液が為す接触角よりも小さい場合、第一繊維層は第二繊維層よりも膜構成樹脂溶液と親和性が高いと判断する。
Whether or not the first fiber layer has higher affinity for the membrane-constituting resin solution than the second fiber layer can be determined by the following method.
(How to determine affinity)
(1) A film-constituting resin solution is prepared by dissolving the film-constituting resin in a solvent capable of dissolving it so as to have a concentration of 1 to 20% by mass.
(2) 3 μL of the membrane-constituting resin solution is dropped on the main surface of the first fiber layer or the fiber assembly constituting the first fiber layer, and the contact angle formed by the liquid droplets after 15 seconds from the installation of the liquid droplets, Using a contact angle device (DM500, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), measurement is performed by the θ / 2 method.
(3) The contact angle is measured using the method of item (2) on the main surface of the second fiber layer or the fiber aggregate constituting the second fiber layer, and the measurement results are compared.
In the method described above, the contact angle formed by the membrane-constituting resin solution with respect to the first fiber layer or the main surface of the fiber aggregate constituting the first fiber layer is the fiber aggregate constituting the second fiber layer or the second fiber layer. When the contact angle made by the membrane constituent resin solution with respect to the main surface is smaller than that of the second fiber layer, the first fiber layer is judged to have higher affinity with the membrane constituent resin solution.
好適には、上述した(2)の工程において、液滴設置後15秒経過後における液滴がなす接触角が50°以下の第一繊維層(第一繊維層を構成する繊維集合体)であるのが好ましく、40°以下の第一繊維層(第一繊維層を構成する繊維集合体)であるのがより好ましく、30°以下の第一繊維層(第一繊維層を構成する繊維集合体)であるのがより好ましい。
特に、膜構成樹脂溶液が第一繊維層(第一繊維層を構成する繊維集合体)に浸透し易いほど、更に、膜化していない部分が存在するのを防止し、例えば、膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えた複合膜を提供し易い。そのため、上述した(2)の工程において、液滴設置後15秒経過後における液滴がなす接触角が0°である、換言すれば、液滴設置後15秒経過後には膜構成樹脂溶液が浸透して、主面上に膜構成樹脂溶液の液滴が存在しなくなる第一繊維層(第一繊維層を構成する繊維集合体)であるのが最も好ましい。
また、膜構成樹脂溶液が第二繊維層(第二繊維層を構成する繊維集合体)に浸透し難いほど、更に、膜化していない部分が存在するのを防止し、例えば、膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えた複合膜を提供し易い。そのため、上述した(3)の工程において、液滴設置後15秒経過後における液滴がなす接触角が80°以上の第二繊維層(第二繊維層を構成する繊維集合体)であるのが好ましく、90°以上の第二繊維層(第二繊維層を構成する繊維集合体)であるのがより好ましく、100°以上の第二繊維層(第二繊維層を構成する繊維集合体)であるのが最も好ましい。
Preferably, in the above-described step (2), the first fiber layer (fiber aggregate constituting the first fiber layer) having a contact angle of 50 ° or less formed by the liquid droplets after 15 seconds have elapsed after the liquid droplets are placed. It is preferable that the first fiber layer is 40 ° or less (fiber assembly constituting the first fiber layer), and the first fiber layer is 30 ° or less (fiber assembly constituting the first fiber layer). Body).
In particular, the more easily the membrane-constituting resin solution penetrates into the first fiber layer (fiber aggregate constituting the first fiber layer), the more the portion that is not formed into a film is prevented, for example, the film thickness is 10 μm. It is easy to provide a composite membrane provided with the following extremely thin membrane structure. Therefore, in the above-described step (2), the contact angle formed by the liquid droplets after 15 seconds has elapsed after the liquid droplets are set is 0 °. Most preferably, it is the first fiber layer (fiber assembly constituting the first fiber layer) that penetrates and no droplets of the membrane-constituting resin solution exist on the main surface.
Further, the more difficult the membrane-constituting resin solution penetrates into the second fiber layer (fiber aggregate constituting the second fiber layer), the more the portion not formed into a film is prevented, for example, the film thickness is 10 μm. It is easy to provide a composite membrane provided with the following extremely thin membrane structure. Therefore, in the above-mentioned step (3), the contact angle formed by the liquid droplets after 15 seconds from the installation of the liquid droplets is a second fiber layer (fiber aggregate constituting the second fiber layer) having a contact angle of 80 ° or more. More preferably, the second fiber layer is 90 ° or more (fiber assembly constituting the second fiber layer), and the second fiber layer is 100 ° or more (fiber assembly constituting the second fiber layer). Most preferably.
複合膜の厚さは適宜選択するが、30μm以下であることができ、20μm以下であることができ、15μm以下であることができる。一方、厚さの下限値は適宜調整するが、1μm以上であるのが現実的である。
複合膜における膜構造部分の厚さは適宜選択するが、10μm以下であることができ、8μm以下であることができ、6μm以下であることができる。一方、厚さの下限値は適宜調整するが、0.1μm以上であるのが現実的である。
複合膜における第二繊維層の厚さは適宜選択するが、30μm以下であることができ、20μm以下であることができ、10μm以下であることができる。一方、厚さの下限値は適宜調整するが、1μm以上であるのが現実的である。
The thickness of the composite film is appropriately selected, but can be 30 μm or less, 20 μm or less, and 15 μm or less. On the other hand, the lower limit of the thickness is adjusted as appropriate, but it is practical that the thickness is 1 μm or more.
The thickness of the membrane structure portion in the composite membrane is appropriately selected, but can be 10 μm or less, 8 μm or less, and 6 μm or less. On the other hand, the lower limit value of the thickness is appropriately adjusted, but it is realistic that the thickness is 0.1 μm or more.
The thickness of the second fiber layer in the composite membrane is appropriately selected, but can be 30 μm or less, 20 μm or less, and 10 μm or less. On the other hand, the lower limit of the thickness is adjusted as appropriate, but it is practical that the thickness is 1 μm or more.
複合膜における膜構造部分の厚さは、複合膜を厚さ方向で切断した断面の電子顕微鏡写真を用いて測定できる。具体的には、複合膜の厚さ方向における膜構造部分の長さを測定し、これを複合膜における膜構造部分の厚さとする。
また、複合膜における該反対側の主面から、該反対側の主面を構成する繊維のみからなる部分の、厚さ方向の長さを測定し、これを複合膜における第二繊維層の厚さとする。
なお、厚さ方向とは、一方の主面(最も広い面)と対抗する反対側の主面間の最短距離をなす方向をいい、厚さとは両主面間における厚さ方向の長さをいう。
The thickness of the film structure portion in the composite film can be measured using an electron micrograph of a cross section obtained by cutting the composite film in the thickness direction. Specifically, the length of the film structure portion in the thickness direction of the composite film is measured, and this is defined as the thickness of the film structure portion in the composite film.
Further, from the main surface on the opposite side in the composite membrane, the length in the thickness direction of the portion consisting only of the fibers constituting the main surface on the opposite side is measured, and this is the thickness of the second fiber layer in the composite membrane. Say it.
The thickness direction refers to the direction that forms the shortest distance between the opposite main surface against one main surface (the widest surface), and the thickness refers to the length in the thickness direction between the two main surfaces. Say.
上述の複合膜は、そのまま使用してもよいが、別途補強層などの部材を設けてなる複合膜であってもよい。また、複合膜は用途や使用態様に合わせて形状を打ち抜いたり、プリーツ形状や巻回形状を取り得るように加工されたものであってもよい。 The above-mentioned composite membrane may be used as it is, but may be a composite membrane provided with a member such as a reinforcing layer separately. Further, the composite film may be processed so as to be punched in shape or to have a pleated shape or a wound shape in accordance with the application or usage.
次に、本発明に係る複合膜の製造方法について説明する。なお、上述の複合膜について説明した項目と構成を同じくする点については説明を省略する。 Next, the manufacturing method of the composite film which concerns on this invention is demonstrated. In addition, description is abbreviate | omitted about the point which is the same as the item demonstrated about the above-mentioned composite film.
本発明にかかる複合膜の製造方法は適宜選択することができるが、一例として、
(1)繊維集合体を用意する工程、
(2)前記繊維集合体における一方の主面上に別の繊維集合体を形成することで、前記別の繊維集合体由来の第一繊維層ならびに前記繊維集合体由来の第二繊維層を備える積層体を調製する工程、
(3)前記積層体における前記第二繊維層が露出している主面に、親水性樹脂溶液を付与する工程、
(4)前記付与した親水性樹脂溶液から溶媒を除去することで、前記第二繊維層の構成繊維間に前記親水性樹脂を存在させる工程、
(5)前記積層体における前記第一繊維層が露出している主面に、膜構成樹脂溶液を付与する工程、
(6)前記付与した膜構成樹脂溶液から溶媒を除去することで、前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を形成する工程、
(7)前記親水性樹脂を溶解可能な溶媒を用いて、前記第二繊維層の構成繊維間に存在する前記親水性樹脂を除去する工程、
を備える、前記積層体における前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を有する複合膜の製造方法であって、
前記第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径は3μm以下であり、
前記第一繊維層は前記第二繊維層よりも親水性が低い、複合膜の製造方法を挙げることができる。
The method for producing the composite membrane according to the present invention can be appropriately selected.
(1) preparing a fiber assembly;
(2) By forming another fiber assembly on one main surface of the fiber assembly, the first fiber layer derived from the other fiber assembly and the second fiber layer derived from the fiber assembly are provided. Preparing a laminate,
(3) A step of applying a hydrophilic resin solution to the main surface where the second fiber layer in the laminate is exposed,
(4) The step of causing the hydrophilic resin to exist between constituent fibers of the second fiber layer by removing the solvent from the imparted hydrophilic resin solution,
(5) A step of applying a film-constituting resin solution to the main surface where the first fiber layer in the laminate is exposed,
(6) A step of forming a membrane structure part in which the membrane constituent resin is present between constituent fibers of the first fiber layer by removing a solvent from the applied membrane constituent resin solution;
(7) A step of removing the hydrophilic resin present between constituent fibers of the second fiber layer using a solvent capable of dissolving the hydrophilic resin,
A method for producing a composite membrane having a membrane structure part in which the membrane-constituting resin is present between constituent fibers of the first fiber layer in the laminate,
The average fiber diameter of the fibers constituting the first fiber layer is 3 μm or less,
The said 1st fiber layer can mention the manufacturing method of a composite film whose hydrophilicity is lower than said 2nd fiber layer.
まず、(1)繊維集合体を用意する工程、について説明する。
繊維集合体は積層体における第二繊維層を構成可能な部材であって、例えば、繊維ウェブや不織布、織物や編み物などのシート状の布帛を使用することができる。
繊維集合体は、乾式絡合や湿式抄造あるいは直接紡糸法を用いて形成することができるが、表面が平滑な布帛であることによって、厚さが均一かつ薄い複合膜を提供し易いことから、湿式抄造や直接紡糸法を用いてなる布帛であるのが好ましい。特に、直接紡糸法としては静電紡糸法を用いてなる布帛であると、平均繊維径が細いと共に繊維径の均一な繊維からなる繊維ウェブや不織布を調製でき、より厚さが均一かつ薄い複合膜を提供し易いため好ましい。
First, (1) the step of preparing a fiber assembly will be described.
The fiber assembly is a member that can constitute the second fiber layer in the laminate, and for example, a sheet-like fabric such as a fiber web, a nonwoven fabric, a woven fabric, or a knitted fabric can be used.
The fiber assembly can be formed using dry entanglement, wet papermaking, or direct spinning, but because the fabric has a smooth surface, it is easy to provide a composite film having a uniform and thin thickness. A fabric formed by wet papermaking or direct spinning is preferable. In particular, a fabric using an electrostatic spinning method as a direct spinning method can be used to prepare a fiber web or a nonwoven fabric made of fibers having a uniform average fiber diameter and a uniform fiber diameter. It is preferable because a film can be easily provided.
繊維集合体を構成する繊維の平均繊維径は適宜選択できるが、15μm以下であるのが好ましく、10μm以下であるのが好ましく、5μm以下であるのが好ましく、3μm以下であるのが好ましく、2μm以下であるのが好ましく、1μm以下であるのが好ましく、800nm以下であるのが好ましい。平均繊維径の下限値は適宜選択するが、10nm以上であるのが現実的である。 The average fiber diameter of the fibers constituting the fiber assembly can be appropriately selected, but is preferably 15 μm or less, preferably 10 μm or less, preferably 5 μm or less, and preferably 3 μm or less, 2 μm. Is preferably 1 μm or less, and more preferably 800 nm or less. The lower limit value of the average fiber diameter is appropriately selected, but it is realistic that it is 10 nm or more.
繊維集合体の目付は適宜選択できるが、目付は0.5〜20g/m2であるのが好ましく、0.8〜18g/m2であるのが好ましく、1〜16g/m2であるのが好ましい。なお、本発明では、目付とは主面の面積1m2あたりの質量をいう。 Although the basis weight of the fiber aggregate may be appropriately selected and a basis weight is preferably from 0.5 to 20 g / m 2, it is preferably from 0.8~18g / m 2, in the range of 1~16g / m 2 Is preferred. In the present invention, the basis weight refers to the mass per 1 m 2 area of the main surface.
繊維集合体の厚さは適宜選択できるが、厚さは30μm以下であるのが好ましく、20μm以下であるのが好ましく、10μm以下であるのが好ましい。一方、厚さは1μm以上であるのが現実的である。 Although the thickness of the fiber aggregate can be selected as appropriate, the thickness is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and preferably 10 μm or less. On the other hand, it is realistic that the thickness is 1 μm or more.
繊維集合体の空隙率は適宜選択するが、複合膜における通気性や通液性が低下し過ぎることがないよう、空隙率は30%以上であるのが好ましく、35%以上であるのが好ましく、40%以上であるのが好ましい。一方、空隙率は98%以下であるのが現実的である。 The porosity of the fiber assembly is appropriately selected, but the porosity is preferably 30% or more, and preferably 35% or more so that the air permeability and liquid permeability in the composite membrane do not deteriorate too much. 40% or more is preferable. On the other hand, it is realistic that the porosity is 98% or less.
繊維集合体のガーレ透気度は適宜選択できるが、複合膜における通気性や通液性が低下し過ぎることがないよう、ガーレ透気度は300s/100mL以下であるのが好ましく、200s/100mL以下であるのが好ましく、100s/100mL以下であるのが好ましい。 The Gurley permeability of the fiber assembly can be selected as appropriate, but the Gurley permeability is preferably 300 s / 100 mL or less, and 200 s / 100 mL so that the air permeability and liquid permeability in the composite membrane do not deteriorate too much. Or less, preferably 100 s / 100 mL or less.
なお、本発明でいうガーレ透気度とは、例えば繊維集合体などの測定対象物をJIS P 8117:2009(紙及び板紙−透気度試験方法−ガーレー試験機法)に規定されている方法に供し測定された透気抵抗度をいう。なお、ガーレ値は低いほど通気性に優れていることを意味し、その値は0より大きい値となる。 The Gurley air permeability referred to in the present invention is a method defined in JIS P 8117: 2009 (paper and paperboard-air permeability test method-Gurley test machine method) for measuring objects such as fiber aggregates, for example. It refers to the air resistance measured by the measurement. In addition, it means that it is excellent in air permeability, so that the Gurley value is low, and the value becomes a value larger than zero.
次いで、(2)前記繊維集合体における一方の主面上に別の繊維集合体を形成することで、前記別の繊維集合体由来の第一繊維層ならびに前記繊維集合体由来の第二繊維層を備える積層体を調製する工程、について説明する。
別の繊維集合体は積層体における第一繊維層を構成可能な部材であって、例えば、繊維ウェブや不織布、織物や編み物などのシート状の布帛を使用することができる。
Next, (2) by forming another fiber assembly on one main surface of the fiber assembly, the first fiber layer derived from the other fiber assembly and the second fiber layer derived from the fiber assembly. The step of preparing a laminate comprising: will be described.
Another fiber assembly is a member that can constitute the first fiber layer in the laminate, and for example, a sheet-like fabric such as a fiber web, a nonwoven fabric, a woven fabric, and a knitted fabric can be used.
繊維集合体における一方の主面上に別の繊維集合体を形成する方法は適宜選択でき、
・繊維集合体における少なくとも一方の主面上に、別途調製した別の繊維集合体を積層する方法、
・繊維集合体の一方の主面上に、別の繊維集合体を構成可能な繊維を抄造するあるいは直接紡糸することで堆積させ、該繊維の堆積層(別の繊維集合体)を形成する方法、
などの方法によって、積層体を調製することができる。
このうち、直接紡糸法(特に、静電紡糸法)を用いて紡糸した繊維を繊維集合体の一方の主面上に捕集することで積層体を調製すると、バインダによる接着や構成繊維の熱溶融による接着をすることなく繊維集合体と別の繊維集合体の層間が一体化してなる積層体を調製できることから、バインダや溶融した構成繊維により透気度など物性が意図せず変化するのを防止して、繊維集合体と別の繊維集合体の層間を一体化でき好ましい。更に、厚さが均一かつ薄い膜構造部分を供える複合膜を提供でき好ましい。
A method of forming another fiber assembly on one main surface of the fiber assembly can be appropriately selected,
A method of laminating another fiber assembly separately prepared on at least one main surface of the fiber assembly,
A method of forming a fiber deposition layer (another fiber assembly) on one main surface of the fiber assembly by forming fibers that can form another fiber assembly or by directly spinning the fibers. ,
A laminate can be prepared by a method such as
Among these, when a laminate is prepared by collecting fibers spun using a direct spinning method (particularly, electrostatic spinning method) on one main surface of a fiber assembly, adhesion by a binder or heat of constituent fibers Since it is possible to prepare a laminate in which the layers of a fiber assembly and another fiber assembly are integrated without adhesion by melting, the physical properties such as air permeability change unintentionally depending on the binder and the melted constituent fibers. Therefore, it is preferable that the layers of the fiber assembly and another fiber assembly can be integrated. Further, it is preferable to provide a composite film having a uniform and thin film structure portion.
別の繊維集合体を構成する繊維の平均繊維径は適宜選択できるが、平均繊維径は3μm以下であり、2μm以下であるのが好ましく、1μm以下であるのが好ましく、800nm以下であるのが好ましい。平均繊維径の下限値は適宜選択するが、10nm以上であるのが現実的である。 The average fiber diameter of fibers constituting another fiber assembly can be selected as appropriate, but the average fiber diameter is 3 μm or less, preferably 2 μm or less, preferably 1 μm or less, and 800 nm or less. preferable. The lower limit value of the average fiber diameter is appropriately selected, but it is realistic that it is 10 nm or more.
別の繊維集合体の目付は適宜選択できるが、目付は4g/m2以下であるのが好ましく、3g/m2以下であるのが好ましく、2g/m2以下であるのが好ましい。一方、目付は0.1g/m2以上であるのが現実的である。 The basis weight of another fiber aggregate can be selected as appropriate, but the basis weight is preferably 4 g / m 2 or less, more preferably 3 g / m 2 or less, and preferably 2 g / m 2 or less. On the other hand, the basis weight is practically 0.1 g / m 2 or more.
別の繊維集合体の厚さは適宜選択できるが、厚さは10μm以下であるのが好ましく、8μm以下であるのが好ましく、6μm以下であるのが好ましい。一方、厚さは0.4μm以上であるのが現実的である。 The thickness of another fiber assembly can be selected as appropriate, but the thickness is preferably 10 μm or less, preferably 8 μm or less, and preferably 6 μm or less. On the other hand, it is realistic that the thickness is 0.4 μm or more.
別の繊維集合体の空隙率は適宜選択するが、空隙率は50%以上であるのが好ましく、60%以上であるのが好ましく、70以上%であるのが好ましい。一方、空隙率は98%以下であるのが現実的である。 The porosity of another fiber assembly is appropriately selected. The porosity is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and preferably 70% or more. On the other hand, it is realistic that the porosity is 98% or less.
本工程において、第二繊維層よりも膜構成樹脂溶液と親和性が高い第一繊維層を備えた積層体を調製すると、更に、膜化していない部分が存在するのを防止し、例えば、厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えた複合膜を提供でき好ましい。
この理由は完全に明らかになっていないが、後述する工程(5)および(6)において、以下の効果が発揮されているためだと考えられる。
つまり、第一繊維層と第二繊維層を備える積層体に対し、後述の第一繊維層が露出している主面に膜構成樹脂溶液を付与する工程(5)において、第二繊維層よりも親和性が高い第一繊維層に対して膜構成樹脂溶液を付与することになり、膜構成樹脂溶液が第一繊維層に留まり易い。
そのため、第一繊維層の構成繊維間に膜構成樹脂溶液が十分かつ潤沢に存在した状態で、膜構成樹脂溶液が付与された積層体を、次の工程である溶媒を除去する工程(6)へ供することができる。
In this step, when preparing a laminate comprising a first fiber layer having a higher affinity for the membrane-constituting resin solution than the second fiber layer, it further prevents the presence of a non-filmed portion, A composite film having a very thin film structure portion having a uniform thickness and a film thickness of 10 μm or less is preferable.
Although this reason is not completely clear, it is considered that the following effects are exhibited in the steps (5) and (6) described later.
That is, in the step (5) of applying the film-constituting resin solution to the main surface where the first fiber layer described later is exposed to the laminate including the first fiber layer and the second fiber layer, the second fiber layer In other words, the membrane-constituting resin solution is applied to the first fiber layer having high affinity, and the membrane-constituting resin solution tends to stay on the first fiber layer.
Therefore, in the state in which the membrane-constituting resin solution is sufficiently and abundant between the constituent fibers of the first fiber layer, the step (6) of removing the solvent, which is the next step, from the laminate provided with the membrane-constituting resin solution Can be used.
そして、(3)前記積層体における前記第二繊維層が露出している主面に、親水性樹脂溶液を付与する工程、および、(4)前記付与した親水性樹脂溶液から溶媒を除去することで、前記第二繊維層の構成繊維間に前記親水性樹脂を存在させる工程、について説明する。
親水性樹脂溶液は、親水性樹脂を溶解可能な溶媒に溶解させてなる溶液である。溶媒の種類は、親水性樹脂の種類に伴い適宜選択できる。なお、該溶媒は第一繊維層や第二繊維層に含まれている成分を溶解し難い溶媒であるのが好ましく、該成分を溶解しない溶媒であるのがより好ましい。このような溶媒を採用すると、構成部材の形状変形や機能低下などが意図せず発生するのを防止して複合膜を提供でき好ましい。なお、本発明において溶解するとは25℃の溶媒100gに対して測定対象物が0.5gよりも多く飽和して溶けることを指す。
And (3) a step of applying a hydrophilic resin solution to the main surface of the laminate in which the second fiber layer is exposed, and (4) removing the solvent from the applied hydrophilic resin solution. The step of causing the hydrophilic resin to exist between the constituent fibers of the second fiber layer will be described.
The hydrophilic resin solution is a solution obtained by dissolving a hydrophilic resin in a solvent that can be dissolved. The kind of solvent can be suitably selected according to the kind of hydrophilic resin. In addition, it is preferable that this solvent is a solvent which is hard to melt | dissolve the component contained in a 1st fiber layer or a 2nd fiber layer, and it is more preferable that it is a solvent which does not melt | dissolve this component. Employing such a solvent is preferable because it can prevent unintentional occurrence of shape deformation or functional deterioration of the constituent members and provide a composite membrane. In the present invention, dissolution means that the measurement object is saturated more than 0.5 g and dissolved in 100 g of a solvent at 25 ° C.
親水性樹脂溶液に含まれている親水性樹脂の種類やその濃度は、所望する膜構造部分を有する複合膜を提供できるよう適宜選択する。
具体的には親水性樹脂として、水溶性多糖類(例えば、プルラン、アミロース、デンプン、変性デンプン、ヒアルロン酸、キサンタンガムなど)、水溶性高分子たんぱく質(例えば、コラーゲン、ゼラチンなど)、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリ−N−イソプロピルアクリルアミド、水溶性ポリアミド、水溶性ポリアミドイミド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルメチルエーテルなどのエーテル結合した水溶性高分子、ポリアクリル酸などを採用することができる。なお、後述する親水性樹脂を溶解可能な溶媒を用いる工程(7)において、該溶媒による親水性樹脂の除去に伴い膜構成樹脂が除去されるのが防止されるよう、親水性樹脂は膜構成樹脂と異なる樹脂であるのが好ましい。
親水性樹脂溶液の温度は、構成部材の形状変形や機能低下などが意図せず発生し難いよう、適宜選択できる。具体的には、25℃の親水性樹脂溶液を採用することができる。
The kind and concentration of the hydrophilic resin contained in the hydrophilic resin solution are appropriately selected so that a composite film having a desired film structure portion can be provided.
Specific examples of hydrophilic resins include water-soluble polysaccharides (eg, pullulan, amylose, starch, modified starch, hyaluronic acid, xanthan gum), water-soluble polymer proteins (eg, collagen, gelatin, etc.), polyvinyl alcohol, polyvinyl Employs water-soluble polymers such as pyrrolidone, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, poly-N-isopropylacrylamide, water-soluble polyamide, water-soluble polyamideimide, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvinyl methyl ether, and polyacrylic acid. can do. In the step (7) using a solvent capable of dissolving the hydrophilic resin, which will be described later, the hydrophilic resin has a film structure so that the film-forming resin is prevented from being removed along with the removal of the hydrophilic resin by the solvent. A resin different from the resin is preferable.
The temperature of the hydrophilic resin solution can be selected as appropriate so that the shape deformation and functional deterioration of the constituent members are not easily caused. Specifically, a hydrophilic resin solution at 25 ° C. can be employed.
親水性樹脂溶液を付与する方法は適宜選択できるが、スプレーやスピンコート、グラビアコート、バーコート、ダイコート、ブレードコート、エアナイフコート、ロールコーティング、リップコート、フロートコート、コンマロールコート、キスコート、スクリーン印刷、インクジェット印刷、などを用いて親水性樹脂溶液を散布あるいは塗布する方法、積層体における第二繊維層が露出している主面側を親水性樹脂溶液中に浸漬する方法などを採用することができる。 The method for applying the hydrophilic resin solution can be selected as appropriate, but spray, spin coating, gravure coating, bar coating, die coating, blade coating, air knife coating, roll coating, lip coating, float coating, comma roll coating, kiss coating, screen printing It is possible to employ a method of spraying or applying a hydrophilic resin solution using inkjet printing, a method of immersing the main surface side where the second fiber layer in the laminate is exposed in the hydrophilic resin solution, or the like. it can.
第二繊維層へ付与する親水性樹脂溶液の量も、所望する膜構造部分を有する複合膜を提供できるよう適宜選択する。なお、第二繊維層の構成繊維間の全体に親水性樹脂溶液が存在する量となるように第二繊維層へ親水性樹脂溶液を付与すると、第二繊維層の全体に親水性樹脂が存在することで膜構成樹脂溶液が第一繊維層から第二繊維層へ移動するのを防止して、付与された膜構成樹脂溶液を第一繊維層の構成繊維間に留める効果が発揮され易くでき好ましい。
このようにして、積層体における第二繊維層の主面側から親水性樹脂溶液を吸液させることで、第二繊維層の構成繊維間に親水性樹脂溶液を存在させる。
The amount of the hydrophilic resin solution applied to the second fiber layer is also appropriately selected so that a composite membrane having a desired membrane structure portion can be provided. In addition, when the hydrophilic resin solution is applied to the second fiber layer so that the amount of the hydrophilic resin solution is present between the constituent fibers of the second fiber layer, the hydrophilic resin exists in the entire second fiber layer. This prevents the membrane constituent resin solution from moving from the first fiber layer to the second fiber layer, and can easily exert the effect of retaining the applied membrane constituent resin solution between the constituent fibers of the first fiber layer. preferable.
Thus, a hydrophilic resin solution is made to exist between the constituent fibers of the second fiber layer by absorbing the hydrophilic resin solution from the main surface side of the second fiber layer in the laminate.
親水性樹脂溶液に含まれている溶媒を除去する方法は適宜選択できるが、例えば、オーブンドライヤー、遠赤外線ヒーター、乾熱乾燥機などの加熱機へ供し加熱する、室温雰囲気下や減圧雰囲気下に静置するなどして、親水性樹脂溶液を付与した積層体から溶媒を蒸発させることで除去できる。溶媒を除去する際の加熱温度は溶媒が揮発可能な温度であると共に、構成部材(第一繊維層や第二繊維層、親水性樹脂など)の形状や機能などが意図せず低下することがないよう、加熱温度の上限を選択する。 The method for removing the solvent contained in the hydrophilic resin solution can be selected as appropriate. For example, it is supplied to a heating machine such as an oven dryer, far-infrared heater, or dry heat dryer, and heated in a room temperature atmosphere or a reduced pressure atmosphere. It can be removed by evaporating the solvent from the laminate to which the hydrophilic resin solution has been applied, for example by standing still. The heating temperature at the time of removing the solvent is a temperature at which the solvent can be volatilized, and the shape and function of the constituent members (first fiber layer, second fiber layer, hydrophilic resin, etc.) may be unintentionally lowered. Select the upper limit of the heating temperature.
更に、(5)前記積層体における前記第一繊維層が露出している主面に、膜構成樹脂溶液を付与する工程、および、(6)前記付与した膜構成樹脂溶液から溶媒を除去することで、前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を形成する工程、について説明する。
膜構成樹脂溶液は、膜構成樹脂を溶解可能な溶媒に溶解させてなる溶液である。溶媒の種類は、膜構成樹脂の種類に伴い適宜選択できる。なお、該溶媒は第一繊維層や第二繊維層、親水性樹脂に含まれている成分を溶解し難い溶媒であるのが好ましく、該成分を溶解しない溶媒であるのがより好ましい。このような溶媒を採用すると、構成部材の形状変形や機能低下などが意図せず発生するのを防止して複合膜を提供でき好ましい。
Furthermore, (5) a step of applying a film constituent resin solution to the main surface of the laminate in which the first fiber layer is exposed, and (6) removing the solvent from the applied film constituent resin solution. The step of forming a membrane structure portion in which the membrane-constituting resin is present between constituent fibers of the first fiber layer will be described.
The membrane constituent resin solution is a solution obtained by dissolving the membrane constituent resin in a solvent capable of dissolving. The kind of solvent can be suitably selected according to the kind of film constituent resin. In addition, it is preferable that this solvent is a solvent which is hard to melt | dissolve the component contained in a 1st fiber layer, a 2nd fiber layer, and hydrophilic resin, and it is more preferable that it is a solvent which does not melt | dissolve this component. Employing such a solvent is preferable because it can prevent unintentional occurrence of shape deformation or functional deterioration of the constituent members and provide a composite membrane.
膜構成樹脂溶液の温度は、構成部材の形状変形や機能低下などが意図せず発生し難いよう、適宜選択できる。具体的には、25℃の膜構成樹脂溶液を採用することができる。
膜構成樹脂溶液を付与する方法は適宜選択できるが、スプレーやスピンコート、グラビアコート、バーコート、ダイコート、ブレードコート、エアナイフコート、ロールコーティング、リップコート、フロートコート、コンマロールコート、キスコート、スクリーン印刷、インクジェット印刷、などを用いて膜構成樹脂溶液を散布あるいは塗布する方法、積層体における第一繊維層が露出している主面側を膜構成樹脂溶液中に浸漬する方法などを採用することができる。
このようにして、積層体における第一繊維層の主面側から膜構成樹脂溶液を吸液させることで、第一繊維層の構成繊維間に膜構成樹脂溶液を存在させる。
The temperature of the membrane-constituting resin solution can be selected as appropriate so that shape deformation and functional deterioration of the constituent members do not occur unintentionally. Specifically, a film constituent resin solution at 25 ° C. can be employed.
The method of applying the film-constituting resin solution can be selected as appropriate, but spraying, spin coating, gravure coating, bar coating, die coating, blade coating, air knife coating, roll coating, lip coating, float coating, comma roll coating, kiss coating, screen printing It is possible to adopt a method of spraying or applying a film-forming resin solution using inkjet printing, a method of immersing the main surface side where the first fiber layer in the laminate is exposed in the film-forming resin solution, or the like. it can.
In this way, the membrane constituent resin solution is present between the constituent fibers of the first fiber layer by absorbing the membrane constituent resin solution from the main surface side of the first fiber layer in the laminate.
膜構成樹脂溶液に含まれている膜構成樹脂の種類やその濃度は、所望する膜構造部分を有する複合膜を提供できるよう適宜選択する。また、第一繊維層へ付与する膜構成樹脂溶液の量も、所望する膜構造部分を有する複合膜を提供できるよう適宜選択する。 The kind and concentration of the membrane constituent resin contained in the membrane constituent resin solution are appropriately selected so that a composite membrane having a desired membrane structure portion can be provided. The amount of the membrane-constituting resin solution applied to the first fiber layer is also appropriately selected so that a composite membrane having a desired membrane structure portion can be provided.
膜構成樹脂溶液に含まれている溶媒を除去する方法は適宜選択できるが、例えば、オーブンドライヤー、遠赤外線ヒーター、乾熱乾燥機などの加熱機へ供し加熱する、室温雰囲気下や減圧雰囲気下に静置するなどして、膜構成樹脂溶液を付与した積層体から溶媒を蒸発させることで除去できる。溶媒を除去する際の加熱温度は溶媒が揮発可能な温度であると共に、構成部材(第一繊維層や第二繊維層、親水性樹脂や膜構成樹脂など)の形状や機能などが意図せず低下することがないよう、加熱温度の上限を選択する。 The method for removing the solvent contained in the membrane-constituting resin solution can be selected as appropriate.For example, it is supplied to a heating machine such as an oven dryer, a far-infrared heater, a dry heat dryer, etc. It can be removed by evaporating the solvent from the laminate to which the membrane-constituting resin solution has been applied, for example by standing still. The heating temperature when removing the solvent is a temperature at which the solvent can be volatilized, and the shape and function of the constituent members (first fiber layer, second fiber layer, hydrophilic resin, membrane constituent resin, etc.) are not intended. The upper limit of the heating temperature is selected so as not to decrease.
最後に、(7)前記親水性樹脂を溶解可能な溶媒を用いて、前記第二繊維層の構成繊維間に存在する前記親水性樹脂を除去する工程、について説明する。
本工程で使用する溶媒は親水性樹脂を溶解可能なものであれば良く、適宜選択できるが、工程(3)で使用した親水性樹脂溶液を構成している溶媒を採用するのが好ましい。溶媒の具体例として、上述した(親水性の判断方法)の項目で使用した導電率が10μS/cm以下の水を採用できる。
なお、該溶媒は複合膜の構成部材(第一繊維層や第二繊維層、膜構成樹脂など)に含まれている成分を溶解し難い溶媒であるのが好ましく、該成分を溶解しない溶媒であるのがより好ましい。このような溶媒を採用し親水性樹脂を除去すると、構成部材の形状変形や機能低下などが意図せず発生するのを防止して複合膜を提供でき好ましい。好ましい態様としては、該溶媒が水の場合、複合膜の構成部材が非水溶性の成分のみから構成されているのが好ましい。
Finally, (7) the step of removing the hydrophilic resin present between the constituent fibers of the second fiber layer using a solvent capable of dissolving the hydrophilic resin will be described.
The solvent used in this step is not particularly limited as long as it can dissolve the hydrophilic resin, and can be appropriately selected. However, it is preferable to employ the solvent constituting the hydrophilic resin solution used in step (3). As a specific example of the solvent, water having an electric conductivity of 10 μS / cm or less used in the above-described (Hydrophilicity determination method) item can be employed.
The solvent is preferably a solvent that hardly dissolves the components contained in the constituent members of the composite membrane (the first fiber layer, the second fiber layer, the membrane constituent resin, etc.), and is a solvent that does not dissolve the components. More preferably. When such a solvent is used and the hydrophilic resin is removed, it is preferable that the composite member can be provided by preventing the deformation of the constituent members and the deterioration of the function of the component members without intention. As a preferred embodiment, when the solvent is water, it is preferable that the constituent members of the composite membrane are composed only of water-insoluble components.
親水性樹脂の除去に使用する該溶媒の温度は、構成部材の形状変形や機能低下などが意図せず発生し難いよう、適宜選択できる。例えば、工程(3)で使用した親水性樹脂溶液の温度と同じ温度の該溶媒や、それよりも低音あるいは高温の該溶媒を採用することができる。特に、工程(3)で使用した親水性樹脂溶液の温度よりも高温の該溶媒を採用すると、第二繊維層の構成繊維間に存在する親水性樹脂を効率良く除去でき好ましい。具体的には、25℃よりも高温の該溶媒を採用することができる。 The temperature of the solvent used for the removal of the hydrophilic resin can be appropriately selected so that shape deformation and functional deterioration of the constituent members are not generated unintentionally. For example, the solvent having the same temperature as that of the hydrophilic resin solution used in the step (3), or the solvent having a lower or higher temperature than that can be employed. In particular, it is preferable to employ the solvent having a temperature higher than that of the hydrophilic resin solution used in the step (3) because the hydrophilic resin existing between the constituent fibers of the second fiber layer can be efficiently removed. Specifically, the solvent having a temperature higher than 25 ° C. can be employed.
該溶媒を用いて親水性樹脂を除去する方法は適宜選択でき、親水性樹脂を含んだ積層体を該溶媒に浸漬する方法、親水性樹脂を含んだ積層体を流水などの流れている該溶媒に接触させる方法、親水性樹脂を含んだ積層体に該溶媒を付与した後にサクション装置などにより親水性樹脂が溶解した溶媒をサクション除去する方法、該溶媒の蒸気に親水性樹脂を含んだ積層体を接触させて親水性樹脂を除去する方法などを採用することができる。 A method for removing the hydrophilic resin using the solvent can be selected as appropriate, a method of immersing a laminate containing the hydrophilic resin in the solvent, and a solvent flowing through the laminate containing the hydrophilic resin such as running water. , A method of removing the solvent in which the hydrophilic resin is dissolved by a suction device after applying the solvent to the laminate containing the hydrophilic resin, and a laminate containing the hydrophilic resin in the vapor of the solvent A method of removing the hydrophilic resin by bringing the resin into contact with each other can be employed.
なお、第一繊維層および/または第一繊維層を構成可能な布帛を撥水・撥油・疎水化処理工程などの非親水化加工工程へ供してもよい。この撥水・撥油・疎水化処理工程としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンやシリコーンなどの撥水・撥油性樹脂のコーティング、撥油・撥水化剤の利用などを挙げることができる。
また、第二繊維層および/または第二繊維層を構成可能な布帛を親水化処理工程などの親水化加工工程へ供してもよい。この親水化処理工程としては、例えば、スルホン化処理、フッ素ガス処理、ビニルモノマーのグラフト重合処理、界面活性剤処理、放電処理、あるいは親水性樹脂付与処理などを挙げることができる。
The first fiber layer and / or the fabric that can form the first fiber layer may be subjected to a non-hydrophilic processing step such as a water repellent / oil repellent / hydrophobic treatment step. Examples of the water repellency / oil repellency / hydrophobization treatment step include coating of water / oil repellency resins such as polytetrafluoroethylene and silicone, and the use of oil / water repellency agents.
Moreover, you may use the fabric which can comprise a 2nd fiber layer and / or a 2nd fiber layer for hydrophilic treatment processes, such as a hydrophilic treatment process. Examples of the hydrophilic treatment step include sulfonation treatment, fluorine gas treatment, vinyl monomer graft polymerization treatment, surfactant treatment, discharge treatment, and hydrophilic resin application treatment.
また、本発明の複合膜の製造方法の各工程において、繊維集合体や積層体あるいは複合膜を取り扱う際に単独での取り扱いが難しい場合、必要であれば、別途用意したメッシュなどの多孔体やフィルムといったサポート基材に繊維集合体や積層体あるいは複合膜を載せた状態で、あるいは、別途用意したメッシュなどの多孔体といったサポート基材で挟んだ状態で各工程へ供してもよい。 Also, in each step of the method for producing a composite membrane of the present invention, if handling alone is difficult when handling a fiber assembly, laminate or composite membrane, if necessary, a porous material such as a separately prepared mesh or You may use for each process in the state which put the fiber aggregate, the laminated body, or the composite film on the support base materials, such as a film, or was pinched | interposed with support base materials, such as porous bodies, such as a mesh prepared separately.
上述の製造方法を用いることで、本発明に係る複合膜を製造することができる。
本発明の製造方法が、膜化していない部分が存在するのを防止し、例えば、厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えた複合膜を製造できる理由は完全に明らかになっていないが、以下の効果が発揮されているためだと考えられる。
By using the above manufacturing method, the composite film according to the present invention can be manufactured.
The manufacturing method of the present invention prevents the existence of a non-filmed portion, and for example, it is completely possible to manufacture a composite film having a very thin film structure portion having a uniform thickness and a film thickness of 10 μm or less. Although it is not clear, it is thought that the following effects are being demonstrated.
つまり、上述の工程(3)(4)を経た後の積層体は、第二繊維層の構成繊維間に親水性樹脂が存在していることで、膜構成樹脂溶液が第二繊維層の構成繊維間に進入し難い態様を備えている。
そのため、上述の工程(3)(4)を経た後の積層体における、第一繊維層が露出している主面に膜構成樹脂溶液を付与する工程(5)において、膜構成樹脂溶液が第一繊維層から第二繊維層へ移動するのが防止されており、付与された膜構成樹脂溶液は第一繊維層の構成繊維間に留まり易いという効果が発揮される。
That is, in the laminate after the above steps (3) and (4), the hydrophilic resin is present between the constituent fibers of the second fiber layer, so that the membrane-constituting resin solution is the constituent of the second fiber layer. It has a mode in which it cannot easily enter between fibers.
Therefore, in the step (5) of applying the film-constituting resin solution to the main surface where the first fiber layer is exposed in the laminate after the steps (3) and (4) described above, the film-constituting resin solution is the first one. The movement from the one fiber layer to the second fiber layer is prevented, and the applied membrane-constituting resin solution is easily retained between the constituent fibers of the first fiber layer.
特に、本効果は、第二繊維層よりも第一繊維層に対する親和性が高い膜構成樹脂溶液を採用した場合のみならず、例えば、第一繊維層と第二繊維層の双方に対し同等に親和性を有する膜構成樹脂溶液や、第一繊維層よりも第二繊維層に対する親和性が高い膜構成樹脂溶液を採用した場合であっても(換言すれば、第一繊維層から第二繊維層へ移動し易い膜構成樹脂溶液を採用した場合であっても)、膜構成樹脂溶液が第二繊維層へ移動するのが防止されていることで、付与された膜構成樹脂溶液は第一繊維層の構成繊維間に留まり易いという効果が発揮される。
そのため、第一繊維層の構成繊維間に膜構成樹脂溶液が十分かつ潤沢に存在した状態で、膜構成樹脂溶液が付与された積層体を、次の工程である溶媒を除去して膜構造部分を形成する工程(6)へ供することができる。その後、親水性樹脂を溶解可能な溶媒を用いて、第二繊維層の構成繊維間に存在する親水性樹脂を除去する工程(7)を経ることで、本発明にかかる複合膜を提供できる。
In particular, this effect is not limited to the case where a membrane-constituting resin solution having a higher affinity for the first fiber layer than the second fiber layer is employed. For example, this effect is equivalent to both the first fiber layer and the second fiber layer. Even when a membrane-constituting resin solution having affinity or a membrane-constituting resin solution having higher affinity for the second fiber layer than the first fiber layer is employed (in other words, from the first fiber layer to the second fiber (Even when a membrane-constituting resin solution that is easy to move to the layer is employed), the membrane-constituting resin solution is prevented from moving to the second fiber layer. The effect of easily staying between the constituent fibers of the fiber layer is exhibited.
Therefore, in the state in which the membrane constituent resin solution is sufficiently and abundant between the constituent fibers of the first fiber layer, the film structure portion is obtained by removing the solvent, which is the next step, from the laminate provided with the membrane constituent resin solution. It can be used for the step (6) of forming. Then, the composite film concerning this invention can be provided by passing through the process (7) which removes the hydrophilic resin which exists between the constituent fibers of a 2nd fiber layer using the solvent which can melt | dissolve hydrophilic resin.
その結果、第一繊維層の構成繊維間に膜構成樹脂が十分に存在していることで、膜化していない部分が存在するのを防止して、例えば、厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えた複合膜を提供できる。 As a result, the film-constituting resin is sufficiently present between the constituent fibers of the first fiber layer to prevent the presence of a non-filmed portion. For example, the thickness is uniform and the film thickness is 10 μm. A composite membrane provided with the following extremely thin membrane structure can be provided.
更に、本願発明者らは上述した複合膜の製造方法において、上述した(3)および(4)の工程を経て形成される、第二繊維層の構成繊維間に親水性樹脂が存在してなる層の厚さを調整することによって、複合膜が備える膜構造部分の膜厚を制御して、所望する膜厚であると共に厚さが均一な膜構造部分を有する複合膜を提供できることを見出した。
例えば、
・厚さが10μm以下の第一繊維層を備える積層体を用いると共に、第二繊維層の構成繊維間全体に親水性樹脂が存在してなる積層体を用いて複合膜を製造することで、あるいは、
・第二繊維層の構成繊維間全体に親水性樹脂が存在していると共に、第一繊維層における第二繊維層側にも親水性樹脂が存在していることで、親水性樹脂が存在していない部分の厚さが10μm以下の第一繊維層を備える積層体を用いて複合膜を製造することで、
厚さが均一で膜厚が10μm以下の極めて薄い膜構造部分を供えた複合膜を提供できる。
Further, the inventors of the present invention have a hydrophilic resin between the constituent fibers of the second fiber layer, which is formed through the steps (3) and (4) described above, in the method for manufacturing a composite membrane described above. It has been found that by adjusting the thickness of the layer, the film thickness of the film structure portion provided in the composite film can be controlled to provide a composite film having a film structure portion having a desired thickness and a uniform thickness. .
For example,
-By using a laminate comprising a first fiber layer having a thickness of 10 µm or less and producing a composite membrane using a laminate in which a hydrophilic resin is present between the constituent fibers of the second fiber layer, Or
-The hydrophilic resin is present between the constituent fibers of the second fiber layer, and the hydrophilic resin is also present on the second fiber layer side of the first fiber layer. By manufacturing a composite film using a laminate including a first fiber layer having a thickness of 10 μm or less,
A composite film provided with an extremely thin film structure portion having a uniform thickness and a film thickness of 10 μm or less can be provided.
また、第二繊維層の構成繊維間に親水性樹脂が存在してなる層の厚さが薄い積層体を採用することで、より厚さが厚い膜構造部分を備えた複合膜を提供し得る。このように、第二繊維層の構成繊維間に親水性樹脂が存在してなる層の厚さを調整することで、複合膜が備える膜構造部分の膜厚を制御して、所望する膜厚であると共に厚さが均一な膜構造部分を有する複合膜を提供できる Further, by employing a laminate in which the hydrophilic resin is present between the constituent fibers of the second fiber layer and the layer is thin, a composite membrane having a thicker membrane structure can be provided. . Thus, by adjusting the thickness of the layer in which the hydrophilic resin is present between the constituent fibers of the second fiber layer, the film thickness of the film structure portion provided in the composite film is controlled, and the desired film thickness And a composite film having a film structure portion having a uniform thickness
なお、本発明でいう複合膜の膜構造部分の厚さが均一か否かは、複合膜の断面を撮影した5000倍の電子顕微鏡写真を撮影し、ランダムに選択した10点の複合膜における膜構造部分の厚さを測定することで評価できる。つまり、測定して得られた各厚さのうち最小の値と最大の値が共に、前記10点で測定して得られた膜構造部分の厚さから算出される平均値(膜構造部分の平均厚さ)の±20%以内に収まる場合、複合膜は厚さが均一な膜構造部分を供えるものである。 Whether the thickness of the film structure portion of the composite film referred to in the present invention is uniform or not is determined by taking a 5000 times electron micrograph of a cross section of the composite film and randomly selecting 10 films of the composite film. It can be evaluated by measuring the thickness of the structural part. That is, the minimum value and the maximum value of each thickness obtained by the measurement are both average values calculated from the thickness of the film structure portion obtained by measurement at the 10 points (the film structure portion When the average thickness is within ± 20%, the composite film provides a film structure portion having a uniform thickness.
上述の複合膜の製造方法では、更に、別途補強層などの部材を設けて複合膜を調製する工程、用途や使用態様に合わせて形状を打ち抜いたり、プリーツ形状や巻回形状を取り得るように加工する工程、などの、各種二次工程を備えた複合膜の製造方法であってもよい。 In the above-described method for manufacturing a composite membrane, the shape of the composite membrane can be punched out according to the process, application, and usage, and a pleated shape and a wound shape can be obtained. The manufacturing method of the composite film provided with various secondary processes, such as a process to process, may be sufficient.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but these do not limit the scope of the present invention.
(紡糸液の調製方法)
ポリビニルアルコール樹脂(完全鹸化、重合度:900〜1000、和光純薬社製)を導電率が10μS/cm以下の水へ完全に溶解させることで、ポリビニルアルコール樹脂濃度が15質量%の水溶液aを調製した。また、メチルビニルエーテル―無水マレイン酸コポリマー樹脂(ALDRICH社製)を導電率が10μS/cm以下の水へ完全に溶解させることで、メチルビニルエーテル―無水マレイン酸コポリマー樹脂濃度が濃度15質量%の水溶液bを調製した。
水溶液a80質量部と水溶液b20質量部を混合して、第一紡糸液を調製した。
また、第一紡糸液に対し濃度が1質量%となるように疎水化剤であるドデシルアミン塩酸塩を混合して、第二紡糸液を調製した。
(Method for preparing spinning solution)
A polyvinyl alcohol resin (completely saponified, degree of polymerization: 900 to 1000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is completely dissolved in water having an electric conductivity of 10 μS / cm or less, whereby an aqueous solution a having a polyvinyl alcohol resin concentration of 15% by mass is obtained. Prepared. Further, by completely dissolving methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer resin (manufactured by ALDRICH) in water having a conductivity of 10 μS / cm or less, an aqueous solution b having a methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer resin concentration of 15% by mass is obtained. Was prepared.
A first spinning solution was prepared by mixing 80 parts by mass of the aqueous solution a and 20 parts by mass of the aqueous solution b.
Further, dodecylamine hydrochloride as a hydrophobizing agent was mixed so that the concentration was 1% by mass with respect to the first spinning solution to prepare a second spinning solution.
(静電紡糸条件)
・金属製ノズル(紡糸液吐出部分)における、紡糸液吐出部分の形状:内径0.44mmの円形状
・金属製ノズルの先端と、ドラム(繊維捕集体)との距離:8cm
・紡糸液へ印加した電圧:15〜25kV
・金属製ノズルから吐出された紡糸液:1cc/時間
・静電紡糸環境の雰囲気:温度25℃、湿度50%RH
(Electrostatic spinning conditions)
-Shape of spinning solution discharge part in metal nozzle (spinning solution discharge part): Circular shape with inner diameter of 0.44 mm-Distance between tip of metal nozzle and drum (fiber collector): 8 cm
・ Voltage applied to spinning solution: 15 to 25 kV
-Spinning liquid discharged from metal nozzle: 1 cc / hour-Atmosphere of electrostatic spinning environment: temperature 25 ° C, humidity 50% RH
(実施例1)
上述した静電紡糸条件のもと第一紡糸液を用いて静電紡糸を行い、紡糸された繊維をドラムの主面上に捕集することで、ドラムの主面上に厚さ10μm、目付2.3g/m2の繊維集合体を形成した。
次いで、上述した静電紡糸条件のもと第二紡糸液を用いて静電紡糸を行い、紡糸された繊維をドラム上の繊維集合体における露出している主面上に捕集することで、繊維集合体の主面上に厚さ1μm、目付0.2g/m2の別の繊維集合体を形成した。
このようにして形成した繊維集合体と別の繊維集合体を備えた積層体をドラムから剥離し、上述した「親水性の判断方法」へ供した結果、液滴設置後15秒経過後における別の繊維集合体の接触角は105°、繊維集合体の接触角は0°であり、別の繊維集合体は繊維集合体よりも親水性が低いことが判明した。
なお、積層体の構成は、別の繊維集合体由来の第一繊維層の厚さが1μm、繊維集合体由来の第二繊維層の厚さが10μm、第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径が0.3μm、第二繊維層を構成する繊維の平均繊維径が0.3μmであった。
親水性樹脂溶液として、プルラン(林原工業社製)を導電率が10μS/cm以下の水へ完全に溶解させてなる、プルラン濃度が20質量%のプルラン水溶液を用意した。
スリット塗工装置(クリアランス:60μm)を用いて、表面平滑なガラス板の一方の主面上に25℃に調整したプルラン水溶液を塗工した。そして、積層体における第二繊維層の露出している主面を、該プルラン水溶液と接触させることで、積層体における第二繊維層が露出している主面にプルラン水溶液を付与した。
ガラス板と積層体が積層した態様のまま、80℃雰囲気下に30分間静置することで、プルラン水溶液の溶媒である水を除去し、積層体における第二繊維層の構成繊維間に親水性樹脂としてプルランを存在させた。
次いで、ガラス板と積層体が積層した態様のまま、積層体における第一繊維層が露出している主面にスリット塗工装置(クリアランス:30μm)を用いて、膜構成樹脂溶液として25℃に調整したスルホン化ポリエーテルスルホンのジメチルアセトアミド溶液(スルホン化ポリエーテルスルホン濃度:20質量%)を塗布することで付与した。
そして、ガラス板と積層体が積層した態様のまま、膜構成樹脂溶液を塗布した積層体を120℃雰囲気下に30分間静置し、その後、140℃雰囲気下に30分間静置することで、膜構成樹脂溶液の溶媒であるジメチルアセトアミドを除去した。
最後に、上述のジメチルアセトアミドを除去した後の積層体をガラス板から剥離し、得られた積層体を60℃に調整した導電率が10μS/cm以下の水中へ浸漬させることで、第二繊維層の構成繊維間に存在するプルランを水中へ溶出させ除去した。
水中から積層体を取り出した後、80℃雰囲気下に30分間静置することで水を除去して、複合膜(厚さ:10μm、別の繊維集合体由来の第一繊維層の構成繊維間にスルホン化ポリエーテルスルホンが存在している)を調製した。
Example 1
Electrospinning is performed using the first spinning solution under the above-described electrospinning conditions, and the spun fibers are collected on the main surface of the drum, resulting in a thickness of 10 μm on the main surface of the drum. A fiber aggregate of 2.3 g / m 2 was formed.
Next, by performing electrostatic spinning using the second spinning solution under the above-described electrostatic spinning conditions, and collecting the spun fibers on the exposed main surface of the fiber assembly on the drum, Another fiber assembly having a thickness of 1 μm and a basis weight of 0.2 g / m 2 was formed on the main surface of the fiber assembly.
As a result of peeling off the laminate including the fiber assembly formed in this way from the drum and providing it to the above-described “hydrophilicity determination method”, it is The contact angle of the fiber assembly was 105 °, the contact angle of the fiber assembly was 0 °, and it was found that the other fiber assembly was less hydrophilic than the fiber assembly.
In addition, the structure of a laminated body is 1 micrometer in thickness of the 1st fiber layer derived from another fiber assembly, 10 micrometers in thickness of the 2nd fiber layer derived from a fiber assembly, and the average of the fiber which comprises a 1st fiber layer The fiber diameter was 0.3 μm, and the average fiber diameter of the fibers constituting the second fiber layer was 0.3 μm.
As a hydrophilic resin solution, an aqueous pullulan solution having a pullulan concentration of 20% by mass was prepared by completely dissolving pullulan (manufactured by Hayashibara Kogyo Co., Ltd.) in water having a conductivity of 10 μS / cm or less.
Using a slit coating device (clearance: 60 μm), an aqueous pullulan solution adjusted to 25 ° C. was applied on one main surface of a glass plate having a smooth surface. And the pullulan aqueous solution was provided to the main surface where the 2nd fiber layer in a laminated body has exposed the main surface which the 2nd fiber layer in a laminated body is made to contact with this pullulan aqueous solution.
The glass plate and the laminated body are left in a laminated state in an atmosphere at 80 ° C. for 30 minutes to remove water that is a solvent of the pullulan aqueous solution, and hydrophilicity between the constituent fibers of the second fiber layer in the laminated body. Pullulan was present as the resin.
Next, with the state in which the glass plate and the laminate are laminated, a slit coating device (clearance: 30 μm) is used on the main surface where the first fiber layer in the laminate is exposed, and the film-constituting resin solution is kept at 25 ° C. The sulfonated polyethersulfone dimethylacetamide solution thus prepared (sulfonated polyethersulfone concentration: 20% by mass) was applied by coating.
And, with the glass plate and the laminate laminated, the laminate coated with the film-forming resin solution is allowed to stand for 30 minutes in a 120 ° C. atmosphere, and then left in a 140 ° C. atmosphere for 30 minutes. Dimethylacetamide, which is a solvent for the membrane constituent resin solution, was removed.
Finally, the laminate after removing the above-mentioned dimethylacetamide is peeled off from the glass plate, and the resulting laminate is immersed in water adjusted to 60 ° C. and having an electric conductivity of 10 μS / cm or less, whereby the second fiber Pullulan present between the constituent fibers of the layer was eluted and removed into water.
After taking out the laminate from the water, the composite film (thickness: 10 μm, between the constituent fibers of the first fiber layer derived from another fiber assembly is removed by leaving it in an 80 ° C. atmosphere for 30 minutes. In the presence of a sulfonated polyethersulfone).
実施例1で調製した複合膜における、膜構成樹脂溶液を付与した側の主面を1000倍で撮影した、電子顕微鏡写真を図1に示す。
図1に示した電子顕微鏡写真を確認したところ、複合膜における膜構成樹脂溶液を付与した側の主面には、繊維形状が存在している部分および意図せず開孔が存在している部分の存在が認められなかった。
調製した複合膜を、上述した「膜状の態様をなしているか否かの判断方法」へ供した結果、実施例1に係る複合膜は膜状の態様をなす膜構造部分を有しているものであった。
なお、実施例1の複合膜における、膜構造部分の平均厚さは1.8μm(膜構造部分の最大厚さ:2.1μm、膜構造部分の最小厚さ:1.6μm)であった。
FIG. 1 shows an electron micrograph of the composite film prepared in Example 1, taken at 1000 times the main surface on the side to which the membrane-constituting resin solution was applied.
When the electron micrograph shown in FIG. 1 was confirmed, the main surface on the side of the composite membrane to which the membrane-constituting resin solution was applied had a portion where a fiber shape was present and a portion where an unintended opening was present. The presence of was not recognized.
As a result of subjecting the prepared composite membrane to the above-mentioned “determination method for determining whether or not the membrane-like aspect is formed”, the composite membrane according to Example 1 has a membrane structure portion that forms the membrane-like aspect. It was a thing.
In the composite film of Example 1, the average thickness of the film structure portion was 1.8 μm (maximum thickness of the film structure portion: 2.1 μm, minimum thickness of the film structure portion: 1.6 μm).
(実施例2)
上述した静電紡糸条件のもと第一紡糸液を用いて静電紡糸を行い、紡糸された繊維をドラムの主面上に捕集することで、ドラムの主面上に厚さ10μm、目付2.3g/m2の繊維集合体を形成した。
次いで、上述した静電紡糸条件のもと第二紡糸液を用いて静電紡糸を行い、紡糸された繊維をドラム上の繊維集合体における露出している主面上に捕集することで、繊維集合体の主面上に厚さ2μm、目付0.5g/m2の別の繊維集合体を形成した。
このようにして形成した繊維集合体と別の繊維集合体を備えた積層体をドラムから剥離し、上述した「親水性の判断方法」へ供した結果、液滴設置後15秒経過後における別の繊維集合体の接触角は112°、繊維集合体の接触角は0°であり、別の繊維集合体は繊維集合体よりも親水性が低いことが判明した。
なお、積層体の構成は、別の繊維集合体由来の第一繊維層の厚さが2μm、繊維集合体由来の第二繊維層の厚さが10μm、第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径が0.3μm、第二繊維層を構成する繊維の平均繊維径が0.3μmであった。
このようにして調製した積層体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複合膜(厚さ:10μm、別の繊維集合体由来の第一繊維層の構成繊維間にスルホン化ポリエーテルスルホンが存在している)を調製した。
(Example 2)
Electrospinning is performed using the first spinning solution under the above-described electrospinning conditions, and the spun fibers are collected on the main surface of the drum, resulting in a thickness of 10 μm on the main surface of the drum. A fiber aggregate of 2.3 g / m 2 was formed.
Next, by performing electrostatic spinning using the second spinning solution under the above-described electrostatic spinning conditions, and collecting the spun fibers on the exposed main surface of the fiber assembly on the drum, Another fiber assembly having a thickness of 2 μm and a basis weight of 0.5 g / m 2 was formed on the main surface of the fiber assembly.
As a result of peeling off the laminate including the fiber assembly formed in this way from the drum and providing it to the above-described “hydrophilicity determination method”, it is The contact angle of the fiber assembly was 112 °, the contact angle of the fiber assembly was 0 °, and it was found that the other fiber assembly was less hydrophilic than the fiber assembly.
In addition, as for the structure of the laminated body, the thickness of the 1st fiber layer derived from another fiber assembly is 2 micrometers, the thickness of the 2nd fiber layer derived from a fiber assembly is 10 micrometers, and the average of the fiber which comprises a 1st fiber layer The fiber diameter was 0.3 μm, and the average fiber diameter of the fibers constituting the second fiber layer was 0.3 μm.
A composite membrane (thickness: 10 μm, between the constituent fibers of the first fiber layer derived from another fiber assembly was used in the same manner as in Example 1 except that the laminate thus prepared was used. Ether sulfone is present).
実施例2で調製した複合膜における、膜構成樹脂溶液を付与した側の主面を1000倍で撮影した、電子顕微鏡写真を図2に示す。
図2に示した電子顕微鏡写真を確認したところ、複合膜における膜構成樹脂溶液を付与した側の主面には、繊維形状が存在している部分および意図せず開孔が存在している部分の存在が認められなかった。
調製した複合膜を、上述した「膜状の態様をなしているか否かの判断方法」へ供した結果、実施例2に係る複合膜は膜状の態様をなす膜構造部分を有しているものであった。
なお、実施例2の複合膜における、膜構造部分の平均厚さは3.2μm(膜構造部分の最大厚さ:3.6μm、膜構造部分の最小厚さ:2.7μm)であった。
FIG. 2 shows an electron micrograph of the composite film prepared in Example 2, taken at 1000 times the main surface on the side to which the membrane-constituting resin solution was applied.
When the electron micrograph shown in FIG. 2 was confirmed, the main surface on the side of the composite membrane to which the membrane-constituting resin solution was applied had a portion where a fiber shape was present and a portion where an unintended opening was present. The presence of was not recognized.
As a result of subjecting the prepared composite film to the above-described “determination method for determining whether or not the film-like aspect is formed”, the composite film according to Example 2 has a film structure portion that forms the film-like aspect. It was a thing.
In the composite film of Example 2, the average thickness of the film structure portion was 3.2 μm (maximum thickness of the film structure portion: 3.6 μm, minimum thickness of the film structure portion: 2.7 μm).
(実施例3)
上述した静電紡糸条件のもと第一紡糸液を用いて静電紡糸を行い、紡糸された繊維をドラムの主面上に捕集することで、ドラムの主面上に厚さ10μm、目付2.3g/m2の繊維集合体を形成した。
次いで、上述した静電紡糸条件のもと第二紡糸液を用いて静電紡糸を行い、紡糸された繊維をドラム上の繊維集合体における露出している主面上に捕集することで、繊維集合体の主面上に厚さ4μm、目付1.1g/m2の別の繊維集合体を形成した。
このようにして形成した繊維集合体と別の繊維集合体を備えた積層体をドラムから剥離し、上述した「親水性の判断方法」へ供した結果、液滴設置後15秒経過後における別の繊維集合体の接触角は118°、繊維集合体の接触角は0°であり、別の繊維集合体は繊維集合体よりも親水性が低いことが判明した。
なお、積層体の構成は、別の繊維集合体由来の第一繊維層の厚さが4μm、繊維集合体由来の第二繊維層の厚さが10μm、第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径が0.2μm、第二繊維層を構成する繊維の平均繊維径が0.2μmであった。
このようにして調製した積層体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複合膜(厚さ:12μm、別の繊維集合体由来の第一繊維層の構成繊維間にスルホン化ポリエーテルスルホンが存在している)を調製した。
(Example 3)
Electrospinning is performed using the first spinning solution under the above-described electrospinning conditions, and the spun fibers are collected on the main surface of the drum, resulting in a thickness of 10 μm on the main surface of the drum. A fiber aggregate of 2.3 g / m 2 was formed.
Next, by performing electrostatic spinning using the second spinning solution under the above-described electrostatic spinning conditions, and collecting the spun fibers on the exposed main surface of the fiber assembly on the drum, Another fiber assembly having a thickness of 4 μm and a basis weight of 1.1 g / m 2 was formed on the main surface of the fiber assembly.
As a result of peeling off the laminate including the fiber assembly formed in this way from the drum and providing it to the above-described “hydrophilicity determination method”, it is The contact angle of the fiber assembly was 118 °, the contact angle of the fiber assembly was 0 °, and it was found that the other fiber assembly was less hydrophilic than the fiber assembly.
The laminated body has a structure in which the thickness of the first fiber layer derived from another fiber assembly is 4 μm, the thickness of the second fiber layer derived from the fiber assembly is 10 μm, and the average of the fibers constituting the first fiber layer The fiber diameter was 0.2 μm, and the average fiber diameter of the fibers constituting the second fiber layer was 0.2 μm.
A composite membrane (thickness: 12 μm, sulfonated poly (polystyrene) between constituent fibers of the first fiber layer derived from another fiber assembly) was used in the same manner as in Example 1 except that the laminate thus prepared was used. Ether sulfone is present).
実施例3で調製した複合膜における、膜構成樹脂溶液を付与した側の主面を1000倍で撮影した、電子顕微鏡写真を図3に示す。
図3に示した電子顕微鏡写真を確認したところ、複合膜における膜構成樹脂溶液を付与した側の主面には、繊維形状が存在している部分および意図せず開孔が存在している部分の存在が認められなかった。
調製した複合膜を、上述した「膜状の態様をなしているか否かの判断方法」へ供した結果、実施例3に係る複合膜は膜状の態様をなす膜構造部分を有しているものであった。
なお、実施例3の複合膜における、膜構造部分の平均厚さは4.8μm(膜構造部分の最大厚さ:5.2μm、膜構造部分の最小厚さ:4.2μm)であった。
FIG. 3 shows an electron micrograph of the composite film prepared in Example 3, taken at 1000 times the principal surface on the side to which the membrane-constituting resin solution was applied.
When the electron micrograph shown in FIG. 3 was confirmed, the main surface on the side to which the membrane-constituting resin solution was applied in the composite membrane had a portion where a fiber shape was present and a portion where an unintended opening was present. The presence of was not recognized.
As a result of subjecting the prepared composite membrane to the above-described “method for determining whether or not the membrane-like aspect is formed”, the composite membrane according to Example 3 has a membrane structure portion that forms the membrane-like aspect. It was a thing.
In the composite film of Example 3, the average thickness of the film structure portion was 4.8 μm (maximum thickness of the film structure portion: 5.2 μm, minimum thickness of the film structure portion: 4.2 μm).
(比較例1)
上述した静電紡糸条件のもと第二紡糸液を用いて静電紡糸を行い、紡糸された繊維をドラムの主面上に捕集することで、ドラムの主面上に厚さ10μm、目付2.3g/m2の繊維集合体を調製した。なお、繊維集合体由来の繊維層を構成する繊維の平均繊維径は0.3μmであった。
親水性樹脂溶液として、プルラン(林原工業社製)を導電率が10μS/cm以下の水へ完全に溶解させてなる、プルラン濃度が20質量%のプルラン水溶液を用意した。
スリット塗工装置(クリアランス:60μm)を用いて、表面平滑なガラス板の一方の主面上に25℃に調整したプルラン水溶液を塗工した。そして、繊維集合体における一方の露出している主面を、該プルラン水溶液と接触させることで、繊維集合体における該一方の露出している主面にプルラン水溶液を付与した。
ガラス板と繊維集合体が積層した態様のまま、80℃雰囲気下に30分間静置することで、プルラン水溶液の溶媒である水を除去し、繊維集合体における該一方の露出している主面側の構成繊維間に親水性樹脂としてプルランを存在させた。
次いで、ガラス板と繊維集合体が積層した態様のまま、繊維集合体におけるもう一方の露出している主面にスリット塗工装置(クリアランス:30μm)を用いて、膜構成樹脂溶液として25℃に調整したスルホン化ポリエーテルスルホンのジメチルアセトアミド溶液(スルホン化ポリエーテルスルホン濃度:20質量%)を塗布することで付与した。
そして、ガラス板と繊維集合体が積層した態様のまま、膜構成樹脂溶液を塗布した繊維集合体を120℃雰囲気下に30分間静置し、その後、140℃雰囲気下に30分間静置することで、膜構成樹脂溶液の溶媒であるジメチルアセトアミドを除去した。
最後に、上述のジメチルアセトアミドを除去した後の繊維集合体をガラス板から剥離し、得られた繊維集合体を60℃に調整した導電率が10μS/cm以下の水中へ浸漬させることで、繊維集合体における該一方の露出している主面側の構成繊維間に存在するプルランを水中へ溶出させ除去した。
水中から積層体を取り出した後、80℃雰囲気下に30分間静置することで水を除去して、複合膜(厚さ:9μm、繊維集合体におけるもう一方の露出している主面側の構成繊維間にスルホン化ポリエーテルスルホンが存在している)を調製した。
(Comparative Example 1)
Electrospinning is performed using the second spinning solution under the above-described electrospinning conditions, and the spun fibers are collected on the main surface of the drum, resulting in a thickness of 10 μm on the main surface of the drum. A 2.3 g / m 2 fiber assembly was prepared. In addition, the average fiber diameter of the fiber which comprises the fiber layer derived from a fiber assembly was 0.3 micrometer.
As a hydrophilic resin solution, an aqueous pullulan solution having a pullulan concentration of 20% by mass was prepared by completely dissolving pullulan (manufactured by Hayashibara Kogyo Co., Ltd.) in water having a conductivity of 10 μS / cm or less.
Using a slit coating device (clearance: 60 μm), an aqueous pullulan solution adjusted to 25 ° C. was applied on one main surface of a glass plate having a smooth surface. And the pullulan aqueous solution was provided to this one exposed main surface in a fiber assembly by making one exposed main surface in a fiber assembly contact with this pullulan aqueous solution.
While the glass plate and the fiber assembly are laminated, the water is removed from the pullulan aqueous solution by leaving it at 80 ° C. for 30 minutes, and the one exposed main surface of the fiber assembly is removed. Pullulan was present as a hydrophilic resin between the constituent fibers on the side.
Next, in a state where the glass plate and the fiber assembly are laminated, the other exposed main surface of the fiber assembly is subjected to 25 ° C. as a film-forming resin solution using a slit coating device (clearance: 30 μm). The sulfonated polyethersulfone dimethylacetamide solution thus prepared (sulfonated polyethersulfone concentration: 20% by mass) was applied by coating.
And the fiber assembly which apply | coated the membrane constituent resin solution is left still for 30 minutes in 120 degreeC atmosphere with the aspect which laminated | stacked the glass plate and the fiber assembly, and is left still for 30 minutes under 140 degreeC atmosphere after that. Then, dimethylacetamide, which is the solvent of the membrane constituent resin solution, was removed.
Finally, the fiber assembly after removing the above dimethylacetamide is peeled from the glass plate, and the resulting fiber assembly is immersed in water adjusted to 60 ° C. and having a conductivity of 10 μS / cm or less. Pullulan existing between the constituent fibers on the one exposed main surface side of the aggregate was eluted into water and removed.
After taking out the laminate from the water, the composite film (thickness: 9 μm, on the other exposed main surface side of the fiber assembly is removed by leaving it in an atmosphere of 80 ° C. for 30 minutes to remove water. A sulfonated polyethersulfone is present between the constituent fibers).
比較例1で調製した複合膜における、膜構成樹脂溶液を付与した側の主面を1000倍で撮影した、電子顕微鏡写真を図4に示す。
図4に示した電子顕微鏡写真を確認したところ、複合膜における膜構成樹脂溶液を付与した側の主面には、繊維形状が存在している部分および意図せず開孔が存在している部分の存在が認められた。
調製した複合膜を、上述した「膜状の態様をなしているか否かの判断方法」へ供した結果、比較例1に係る複合膜は膜状の態様をなす膜構造部分を有していないものであった。
FIG. 4 shows an electron micrograph of the composite film prepared in Comparative Example 1 taken at 1000 times the principal surface on the side to which the membrane-constituting resin solution was applied.
When the electron micrograph shown in FIG. 4 was confirmed, the main surface of the composite membrane on which the membrane-constituting resin solution was applied had a portion where a fiber shape was present and a portion where an unintended opening was present. The existence of
As a result of subjecting the prepared composite film to the above-described “determination method for determining whether or not the film-like aspect is formed”, the composite film according to Comparative Example 1 does not have a film structure portion that forms the film-like aspect. It was a thing.
(比較例2)
上述した静電紡糸条件のもと第二紡糸液を用いて静電紡糸を行い、紡糸された繊維をドラムの主面上に捕集することで、ドラムの主面上に厚さ10μm、目付2.2g/m2の繊維集合体を調製した。
次いで、上述した静電紡糸条件のもと第一紡糸液を用いて静電紡糸を行い、紡糸された繊維をドラム上の繊維集合体における露出している主面上に捕集することで、繊維集合体の主面上に厚さ1μm、目付0.2g/m2の別の繊維集合体を形成した。
このようにして形成した繊維集合体と別の繊維集合体を備えた積層体をドラムから剥離し、上述した「親水性の判断方法」へ供した結果、液滴設置後15秒経過後における別の繊維集合体の接触角は0°、繊維集合体の接触角は105°であり、別の繊維集合体は繊維集合体よりも親水性が高いことが判明した。
なお、積層体の構成は、別の繊維集合体由来の第一繊維層の厚さが1μm、繊維集合体由来の第二繊維層の厚さが10μm、第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径が0.3μm、第二繊維層を構成する繊維の平均繊維径が0.3μmであった。
親水性樹脂溶液として、プルラン(林原工業社製)を導電率が10μS/cm以下の水へ完全に溶解させてなる、プルラン濃度が20質量%のプルラン水溶液を用意した。
スリット塗工装置(クリアランス:60μm)を用いて、表面平滑なガラス板の一方の主面上に25℃に調整したプルラン水溶液を塗工した。そして、積層体における第二繊維層の露出している主面を、該プルラン水溶液と接触させることで、積層体における第二繊維層が露出している主面にプルラン水溶液を付与した。
ガラス板と積層体が積層した態様のまま、80℃雰囲気下に30分間静置することで、プルラン水溶液の溶媒である水を除去た。
次いで、ガラス板と積層体が積層した態様のまま、積層体における第一繊維層が露出している主面にスリット塗工装置(クリアランス:30μm)を用いて、膜構成樹脂溶液として25℃に調整したスルホン化ポリエーテルスルホンのジメチルアセトアミド溶液(スルホン化ポリエーテルスルホン濃度:20質量%)を塗布することで付与した。
そして、ガラス板と積層体が積層した態様のまま、膜構成樹脂溶液を塗布した積層体を120℃雰囲気下に30分間静置し、その後、140℃雰囲気下に30分間静置することで、膜構成樹脂溶液の溶媒であるジメチルアセトアミドを除去した。
最後に、上述のジメチルアセトアミドを除去した後の積層体をガラス板から剥離し、得られた積層体を60℃に調整した導電率が10μS/cm以下の水中へ浸漬させることで、第二繊維層の構成繊維間に存在するプルランを水中へ溶出させ除去した。
水中から積層体を取り出した後、80℃雰囲気下に30分間静置することで水を除去して、複合膜(厚さ:9μm、別の繊維集合体由来の第一繊維層の構成繊維間にスルホン化ポリエーテルスルホンが存在している)を調製した。
(Comparative Example 2)
Electrospinning is performed using the second spinning solution under the above-described electrospinning conditions, and the spun fibers are collected on the main surface of the drum, resulting in a thickness of 10 μm on the main surface of the drum. A fiber assembly of 2.2 g / m 2 was prepared.
Next, by performing electrospinning using the first spinning solution under the electrospinning conditions described above, and collecting the spun fibers on the exposed main surface of the fiber assembly on the drum, Another fiber assembly having a thickness of 1 μm and a basis weight of 0.2 g / m 2 was formed on the main surface of the fiber assembly.
As a result of peeling off the laminate including the fiber assembly formed in this way from the drum and providing it to the above-described “hydrophilicity determination method”, it is The contact angle of the fiber assembly was 0 °, the contact angle of the fiber assembly was 105 °, and it was found that the other fiber assembly was more hydrophilic than the fiber assembly.
In addition, the structure of a laminated body is 1 micrometer in thickness of the 1st fiber layer derived from another fiber assembly, 10 micrometers in thickness of the 2nd fiber layer derived from a fiber assembly, and the average of the fiber which comprises a 1st fiber layer The fiber diameter was 0.3 μm, and the average fiber diameter of the fibers constituting the second fiber layer was 0.3 μm.
As a hydrophilic resin solution, an aqueous pullulan solution having a pullulan concentration of 20% by mass was prepared by completely dissolving pullulan (manufactured by Hayashibara Kogyo Co., Ltd.) in water having a conductivity of 10 μS / cm or less.
Using a slit coating device (clearance: 60 μm), an aqueous pullulan solution adjusted to 25 ° C. was applied on one main surface of a glass plate having a smooth surface. And the pullulan aqueous solution was provided to the main surface where the 2nd fiber layer in a laminated body has exposed the main surface which the 2nd fiber layer in a laminated body is made to contact with this pullulan aqueous solution.
The water which is the solvent of the pullulan aqueous solution was removed by leaving still at 80 degreeC atmosphere for 30 minutes with the aspect which the glass plate and the laminated body laminated | stacked.
Next, with the state in which the glass plate and the laminate are laminated, a slit coating device (clearance: 30 μm) is used on the main surface where the first fiber layer in the laminate is exposed, and the film-constituting resin solution is kept at 25 ° C. The sulfonated polyethersulfone dimethylacetamide solution thus prepared (sulfonated polyethersulfone concentration: 20% by mass) was applied by coating.
And, with the glass plate and the laminate laminated, the laminate coated with the film-forming resin solution is allowed to stand for 30 minutes in a 120 ° C. atmosphere, and then left in a 140 ° C. atmosphere for 30 minutes. Dimethylacetamide, which is a solvent for the membrane constituent resin solution, was removed.
Finally, the laminate after removing the above-mentioned dimethylacetamide is peeled off from the glass plate, and the resulting laminate is immersed in water adjusted to 60 ° C. and having an electric conductivity of 10 μS / cm or less, whereby the second fiber Pullulan present between the constituent fibers of the layer was eluted and removed into water.
After removing the laminate from the water, it is left to stand in an 80 ° C. atmosphere for 30 minutes to remove the water, and the composite membrane (thickness: 9 μm, between the constituent fibers of the first fiber layer derived from another fiber assembly) In the presence of a sulfonated polyethersulfone).
比較例2で調製した複合膜における、膜構成樹脂溶液を付与した側の主面を1000倍で撮影した、電子顕微鏡写真を図5に示す。
図5に示した電子顕微鏡写真を確認したところ、複合膜における膜構成樹脂溶液を付与した側の主面には、繊維形状が存在している部分および意図せず開孔が存在している部分の存在が認められた。
調製した複合膜を、上述した「膜状の態様をなしているか否かの判断方法」へ供した結果、比較例2に係る複合膜は膜状の態様をなす膜構造部分を有していないものであった。
FIG. 5 shows an electron micrograph of the composite membrane prepared in Comparative Example 2 taken at 1000 times the main surface on the side to which the membrane-constituting resin solution was applied.
When the electron micrograph shown in FIG. 5 was confirmed, the main surface on the side of the composite membrane to which the membrane-constituting resin solution was applied had a portion where a fiber shape was present and a portion where an unintended opening was present. The existence of
As a result of subjecting the prepared composite film to the above-described “determination method for determining whether or not the film-like aspect is formed”, the composite film according to Comparative Example 2 does not have a film structure portion that forms the film-like aspect. It was a thing.
本発明の複合膜は、例えば、水処理膜などの液体分離膜や気体分離膜、燃料電池の高分子電解質膜、キャパシタや一次/二次電池など電気化学素子用セパレータ、医療用材料、イオン交換膜、透析膜などといった様々な産業用途に使用できる。 The composite membranes of the present invention include, for example, liquid separation membranes such as water treatment membranes and gas separation membranes, polymer electrolyte membranes for fuel cells, separators for electrochemical devices such as capacitors and primary / secondary batteries, medical materials, ion exchange It can be used for various industrial applications such as membranes and dialysis membranes.
Claims (2)
前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を有する、複合膜であって、
前記第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径は3μm以下であり、
前記第一繊維層は前記第二繊維層よりも親水性が低い、複合膜。
Having a laminate comprising a first fiber layer and a second fiber layer, and a membrane-constituting resin;
A composite membrane having a membrane structure portion in which the membrane-constituting resin is present between constituent fibers of the first fiber layer,
The average fiber diameter of the fibers constituting the first fiber layer is 3 μm or less,
The first fiber layer is a composite membrane having a lower hydrophilicity than the second fiber layer.
(2)前記繊維集合体における一方の主面上に別の繊維集合体を形成することで、前記別の繊維集合体由来の第一繊維層ならびに前記繊維集合体由来の第二繊維層を備える積層体を調製する工程、
(3)前記積層体における前記第二繊維層が露出している主面に、親水性樹脂溶液を付与する工程、
(4)前記付与した親水性樹脂溶液から溶媒を除去することで、前記第二繊維層の構成繊維間に前記親水性樹脂を存在させる工程、
(5)前記積層体における前記第一繊維層が露出している主面に、膜構成樹脂溶液を付与する工程、
(6)前記付与した膜構成樹脂溶液から溶媒を除去することで、前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を形成する工程、
(7)前記親水性樹脂を溶解可能な溶媒を用いて、前記第二繊維層の構成繊維間に存在する前記親水性樹脂を除去する工程、
を備える、前記積層体における前記第一繊維層の構成繊維間に前記膜構成樹脂が存在してなる膜構造部分を有する複合膜の製造方法であって、
前記第一繊維層を構成する繊維の平均繊維径は3μm以下であり、
前記第一繊維層は前記第二繊維層よりも親水性が低い、複合膜の製造方法。 (1) a step of preparing a fiber assembly;
(2) By forming another fiber assembly on one main surface of the fiber assembly, the first fiber layer derived from the other fiber assembly and the second fiber layer derived from the fiber assembly are provided. Preparing a laminate,
(3) A step of applying a hydrophilic resin solution to the main surface where the second fiber layer in the laminate is exposed,
(4) removing the solvent from the imparted hydrophilic resin solution, thereby allowing the hydrophilic resin to exist between constituent fibers of the second fiber layer;
(5) A step of applying a film-constituting resin solution to the main surface where the first fiber layer in the laminate is exposed,
(6) a step of forming a film structure portion in which the film-constituting resin is present between constituent fibers of the first fiber layer by removing a solvent from the applied film-constituting resin solution;
(7) using a solvent capable of dissolving the hydrophilic resin, removing the hydrophilic resin present between the constituent fibers of the second fiber layer;
A method for producing a composite membrane having a membrane structure part in which the membrane-constituting resin is present between constituent fibers of the first fiber layer in the laminate,
The average fiber diameter of the fibers constituting the first fiber layer is 3 μm or less,
The method for producing a composite membrane, wherein the first fiber layer is less hydrophilic than the second fiber layer.
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