KR102254401B1 - 분리막, 시트 유로재 및 분리막 엘리먼트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 양호한 조수 성능을 발휘하면서, 또한 취급성이나 공정 통과성이 우수한 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제공한다. 본 발명의 분리막은, 공급측 면과 투과측 면을 갖는 분리막 본체와, 상기 분리막 본체의 투과측 면에 고착하는 투과측 유로재를 구비하는 분리막이며, 상기 투과측 유로재는 고결정성 폴리프로필렌(A)를 적어도 포함하여 이루어지는 조성물로 구성되고, 또한 하기 요건 (a) 및 (b)를 만족한다. (a) 상기 고결정성 폴리프로필렌(A)의 함유량이 상기 조성물 중 40 내지 95중량％이다. (b) 상기 투과측 유로재의 융해 흡열량(ΔH)이 20 내지 70J/g이다.
Description
본 발명은 액체, 기체 등의 유체에 포함되는 성분을 분리하기 위해서 사용되는 분리막, 시트 유로재 및 분리막 엘리먼트에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 양호한 취급성을 갖는 분리막 또는 시트 유로재 및 안정된 성능을 갖는 분리막 엘리먼트에 관한 것이다.
액체, 기체 등의 유체에 포함되는 성분을 분리하기 위해서, 여러 가지 방법이 제안되어 있다. 예를 들어, 해수 또는 함수 등에 포함되는 이온성 물질을 제거하기 위한 기술에서는, 최근 들어, 에너지 절약 및 자원 절약을 위한 프로세스로서 분리막 엘리먼트에 의한 분리법의 이용이 확대되고 있다.
분리막 엘리먼트에 의한 분리법에 사용되는 분리막은, 그의 공경 및 분리 기능 등에 기초하여, 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막, 역침투막, 정침투막 등으로 분류된다. 이들 막은 예를 들어, 해수, 함수 또는 유해물을 포함한 물로부터의 음료수 제조, 공업용 초순수의 제조, 폐수 처리 또는 유가물의 회수 등에 사용되고 있고, 목적으로 하는 분리 성분 및 분리 성능에 따라 구분하여 사용되고 있다.
분리막 엘리먼트는 분리막의 한쪽 면에 원 유체를 공급하고, 다른 쪽 면으로부터 투과 유체를 얻는 점에서는 공통된다. 분리막 엘리먼트는 묶인 다수의 분리막을 구비함으로써 큰 막 면적을 확보하고 있어, 단위 엘리먼트당 많은 투과 유체를 얻을 수 있게 구성되어 있고, 용도나 목적에 맞춰, 스파이럴형, 중공사형, 플레이트·앤드·프레임형, 회전 평막형, 평막 집적형 등의 각종 엘리먼트가 제조되고 있다.
예를 들어, 역침투 여과에는, 스파이럴형 분리막 엘리먼트가 자주 사용된다. 스파이럴형 분리막 엘리먼트는, 유공 집수관, 분리막에 원 유체를 공급하는 공급측 유로재, 원 유체에 포함되는 성분을 분리하는 분리막 및 분리막을 투과한 투과 유체를 유공 집수관으로 유도하기 위한 투과측 유로재를 구비한다. 공급측 유로재, 분리막 및 투과측 유로재는, 유공 집수관 주위에 감긴다. 스파이럴형 분리막 엘리먼트는, 원 유체에 압력을 부여하여, 투과 유체를 많이 취출할 수 있으므로, 널리 사용되고 있다.
최근 들어, 분리막 엘리먼트에 조수 비용 절감의 필요성에서, 분리막 엘리먼트의 저비용화에 대한 요구가 높아지고 있어, 분리막, 각 유로 부재, 분리막 엘리먼트 부재의 개량에 의한 저비용화가 제안되었다. 예를 들어, 특허문헌 1 내지 3에서는, 스파이럴형 분리막 엘리먼트에 있어서, 평막의 표면 또는 이면에, 도트 형상 또는 스트라이프 형상으로 배치된 유로재가 설치되어 있다. 또한, 특허문헌 4에서는, 시트 상에 섬유상물로 형성된 유로재가 설치되어 있다.
그러나 특허문헌 1 내지 4에 기재된 분리막 엘리먼트는, 가압 조건 하에서 운전을 실시함으로써, 고조수화나 안정 운전을 달성할 수 있지만, 한편으로, 분리막 엘리먼트의 구성 부재인 분리막 또는 시트 유로재는 컬링되어 있고, 그 때문에 엘리먼트를 제작하는 공정에서는, 그 취급성에 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 가압 조건 하에서 운전을 실시해도 양호한 조수 성능을 발휘하면서, 분리막 또는 시트 유로재의 컬이 개선되어, 취급성이 우수한 분리막 또는 시트 유로재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기한 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 행한 결과, 분리막 또는 시트 유로재의 컬을 개선할 수 있고, 취급성이 우수한 분리막 또는 시트 유로재를 얻는 데 성공하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 이하의 구성을 요지로 하는 것이다.
제1 발명은, 공급측 면과 투과측 면을 갖는 분리막 본체와, 상기 분리막 본체의 상기 투과측 면에 고착하는 투과측 유로재를 구비하는 분리막이며, 상기 투과측 유로재는 고결정성 폴리프로필렌(A)를 적어도 포함하는 조성물로 구성되고, 또한 하기 요건 (a) 및 (b)를 만족하는 분리막이다.
(a) 상기 고결정성 폴리프로필렌(A)의 함유량이 상기 조성물 중 40 내지 95중량％이다.
(b) 상기 투과측 유로재의 융해 흡열량(ΔH)이 20 내지 70J/g이다.
제2 발명은, 상기 조성물이 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)를 포함하고, 상기 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량이 상기 조성물 중 5 내지 60중량%인, 상기 제1 발명에 기재된 분리막이다.
제3 발명은, 상기 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)가 저결정성 폴리프로필렌 또는 프로필렌·올레핀 공중합체인, 상기 제2 발명에 기재된 분리막이다.
제4 발명은, 상기 투과측 유로재의 인장 신도가 5% 이상이고, 또한 인장 탄성률이 0.2 내지 2.0GPa인, 상기 제1 내지 제3 발명 중 어느 하나에 기재된 분리막이다.
제5 발명은, 상기 분리막 본체가 기재, 상기 기재 상에 형성된 다공성 지지층 및 상기 다공성 지지층 상에 형성된 분리 기능층을 구비하는, 상기 제1 내지 제4 발명 중 어느 하나에 기재된 분리막이다.
제6 발명은, 상기 제1 내지 제5 발명 중 어느 하나에 기재된 분리막을 포함하는 분리막 엘리먼트이다.
제7 발명은, 돌기물이 시트 상에 고착되고, 상기 돌기물은 고결정성 폴리프로필렌(A)를 적어도 포함하는 조성물로 구성되고, 또한 하기 요건 (a) 및 (b)를 만족하는 시트 유로재이다.
(a) 상기 고결정성 폴리프로필렌(A)의 함유량이 상기 조성물 중 40 내지 95중량％이다.
(b) 상기 돌기물의 융해 흡열량(ΔH)이 20 내지 70J/g이다.
제8 발명은, 상기 조성물이 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)를 포함하고, 상기 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량이 상기 조성물 중 5 내지 60중량％ 인, 상기 제7 발명에 기재된 시트 유로재이다.
제9 발명은, 상기 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)가 저결정성 폴리프로필렌 또는 프로필렌·올레핀 공중합체인, 상기 제8 발명에 기재된 시트 유로재이다.
제10 발명은, 상기 돌기물의 인장 신도가 5% 이상이고, 또한 인장 탄성률이 0.2 내지 2.0GPa인, 상기 제7 내지 제9 발명 중 어느 하나에 기재된 시트 유로재이다.
제11 발명은 상기 제7 내지 제10 발명 중 어느 하나에 기재된 시트 유로재를 포함하는 분리막 엘리먼트이다.
본 발명에 따르면, 유로재를 구성하는 성분에 특정 범위의 고결정성 폴리프로필렌이 포함되고, 또한 상기 유로재의 융해열량을 특정 범위로 제어함으로써, 분리막 또는 시트 유로재의 컬을 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 분리막 또는 시트 유로재의 취급성이나 분리막 엘리먼트 제조 공정에서의 통과성이 양호해지는 동시에, 가압 조건 하에서의 운전에도, 안정된 성능을 나타내는 분리막 엘리먼트를 얻을 수 있다.
도 1은 분리막 엘리먼트의 개요를 나타내는 일부 전개 사시도이다.
도 2는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 3은 분리막 본체의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 4는 분리막 본체의 다른 예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 6은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 7은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 8은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 9는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 10은 도 5의 분리막의 A-A 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 11은 도 7의 분리막의 B-B 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 12는 도 8의 분리막의 C-C 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 13은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 14는 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 15는 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 16은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 17은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 18은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 19는 도 14의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 D-D 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 20은 도 16의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 E-E 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 21은 도 17의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 F-F 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 2는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 3은 분리막 본체의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 4는 분리막 본체의 다른 예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 6은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 7은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 8은 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 9는 투과측 유로재를 구비하는 분리막의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 10은 도 5의 분리막의 A-A 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 11은 도 7의 분리막의 B-B 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 12는 도 8의 분리막의 C-C 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 13은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 14는 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 15는 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 16은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 17은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 18은 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 19는 도 14의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 D-D 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 20은 도 16의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 E-E 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 21은 도 17의 시트 상에 돌기물이 고착된 시트 유로재의 F-F 화살표 방향으로 본 단면도이다.
이하, 본 발명의 분리막 및 분리막 엘리먼트에 대해서 상세하게 설명한다.
1. 분리막 엘리먼트
도 1에 도시한 바와 같이, 분리막 엘리먼트(1)는 집수관(6)과, 집수관(6)의 주위에 권회된 분리막(3)을 구비한다. 또한, 분리막 엘리먼트(1)는 공급측 유로재(2) 및 단부 판 등의 부재를 더 구비한다.
분리막(3)은 분리막 본체(30)와, 분리막 본체(30)의 투과측 면에 배치된 투과측 유로재(4)를 구비한다.
분리막(3)은 투과측 면을 내측을 향하게 한 직사각형의 봉투상 막(5)을 형성한다. 봉투상 막(5)은 투과수가 집수관(6)으로 흐르도록, 그의 한 변에서만 개구되고, 다른 세 변에서는 밀봉된다. 투과수는 이 봉투상 막(5)에 의해 공급수로부터 격리된다.
공급측 유로재(2)는 봉투상 막(5)끼리 사이, 즉 분리막(3)의 공급측 면 사이에 배치된다. 공급측 유로재(2) 및 복수의 봉투상 막(5)은 겹친 상태로 집수관(6) 주위에 감긴다.
분리막 엘리먼트(1)의 길이 방향으로의 일 단부로부터 공급된 원수(도면 중에 「공급수(7)」라고 나타냄)는 공급측 유로재(2)에 의해 형성된 유로를 통하여, 분리막 본체(30)에 공급된다.
분리막 본체(30)를 투과한 물(도면 중에 「투과수(8)」라고 나타냄)은 투과측 유로재(4)에 의해 형성된 유로를 통해서 집수관(6)으로 흘러든다. 이렇게 해서, 투과수(8)는 집수관(6)의 일 단부로부터 회수된다.
한편, 분리막 본체(30)를 투과하지 않은 물(도면 중에 「농축수(9)」라고 나타냄)은 분리막 엘리먼트(1)의 타 단부로부터 회수된다.
도 1에 도시하는 분리막 엘리먼트(1)는 집수관과, 집수관 주위에 권회된 분리막을 구비하는 스파이럴형 분리막 엘리먼트 구성의 일례이며, 본 발명은 이 형태에 한정되는 것은 아니다.
2. 분리막
상술한 분리막 엘리먼트에 사용되는 분리막(3)으로서는, 이하에 설명하는 각종 형태의 분리막을 적용할 수 있다. 도면을 참조하면서 각 형태에 대해서 설명하지만, 이하에서, 다른 도면을 참조하여 설명한 요소에 대해서는, 같은 부호를 달아서 그 설명을 생략 하는 경우가 있다.
(2-1) 개요
분리막이란, 분리막 표면에 공급되는 유체 중의 성분을 분리하고, 분리막을 투과한 투과 유체를 얻을 수 있는 막이다. 분리막은 분리막 본체와, 분리막 본체 상에 배치된 유로재를 구비한다.
이러한 분리막의 일례를 도 2에 도시한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 분리막(3)은 분리막 본체(30)와 투과측 유로재(4)를 구비한다. 분리막 본체(30)는 공급측 면(17)과 투과측 면(18)을 구비한다.
본 발명에서, 분리막 본체의 「공급측 면」이란, 분리막 본체의 2개의 면 중, 원 유체(공급수(7))가 공급되는 측의 표면을 의미한다. 「투과측 면」이란, 그 반대측 면을 의미한다. 분리막 본체가, 기재(11) 및 분리 기능층(13)을 구비하는 경우에는, 일반적으로, 분리 기능층(13)측 면이 공급측 면이며, 기재(11)측 면이 투과측 면이다.
(2-2) 분리막 본체
(2-2-1) 개요
분리막 본체(30)로서는, 사용 방법, 목적 등에 따른 분리 성능을 갖는 막이 사용된다. 분리막 본체(30)는 단층이어도, 기재 및 분리 기능층을 구비하는 복합막이어도 된다.
도 3 및 도 4에 복합막의 예를 나타낸다. 도 3에 도시하는 분리막 본체(30)는 기재(11), 다공성 지지층(12) 및 분리 기능층(13)을 구비한다. 한편, 도 4에 도시하는 분리막 본체(30A)는 기재(11) 및 분리 기능층(13)의 2개의 층을 포함한다. 이하에, 각 층에 대해서 설명한다.
(2-2-2) 분리 기능층
분리 기능층(13)의 두께는 구체적인 수치에 한정되지 않지만, 분리 성능과 투과 성능의 관점에서 5 내지 3000nm인 것이 바람직하다. 특히 역침투막, 정침투막, 나노 여과막에서는 5 내지 300nm인 것이 바람직하다.
분리 기능층의 두께는, 지금까지의 분리막의 막 두께의 측정법에 준할 수 있다. 예를 들어, 분리막을 수지에 의해 포매하고, 그것을 절단함으로써 초박 절편을 제작하고, 얻어진 절편에 염색 등의 처리를 행한다. 그 후, 투과형 전자현미경에 의해 관찰함으로써, 두께의 측정이 가능하다. 또한, 분리 기능층이 주름 구조를 갖는 경우, 다공성 지지층보다 위에 위치하는 주름 구조의 단면 길이 방향으로 50nm 간격으로 측정하고, 주름 수를 20개 측정하여, 그의 평균으로부터 구할 수 있다.
분리 기능층은 분리 기능 및 지지 기능의 양쪽을 갖는 층이어도 되고, 분리 기능만을 구비해도 된다. 또한, 「분리 기능층」이란, 적어도 분리 기능을 구비하는 층을 가리킨다.
분리 기능층이 분리 기능 및 지지 기능의 양쪽을 갖는 경우(도 4의 예), 분리 기능층으로서는, 셀룰로오스계 중합체, 폴리불화비닐리덴, 폴리에테르술폰 또는 폴리술폰을 주성분으로서 함유하는 층이 바람직하게 적용된다.
한편, 분리 기능층이 다공성 지지층과는 다른 층으로서 형성되는 경우(도 3의 예), 공경 제어가 용이하고, 또한 내구성이 우수하다고 하는 점에서, 다공성 지지층을 구성하는 재료로서, 가교 고분자가 바람직하게 사용된다. 특히, 원 유체 중의 성분의 분리 성능이 우수하다는 점에서, 다관능 아민과 다관능 산 할로겐화물을 중축합시켜 이루어지는 폴리아미드 분리 기능층, 유기 무기 하이브리드 기능층 등이 적절하게 사용된다. 이들 분리 기능층은 다공성 지지층 상에서 단량체를 중축합함으로써 형성 가능하다.
예를 들어, 분리 기능층은 폴리아미드를 주성분으로서 함유할 수 있다. 이러한 막은 공지된 방법에 의해, 다관능 아민과 다관능 산 할로겐화물을 계면 중축합함으로써 형성된다. 예를 들어, 다공성 지지층에 다관능 아민 수용액을 도포하고, 여분의 아민 수용액을 에어 나이프 등으로 제거하고, 그 후, 다관능 산 할로겐화물을 함유하는 유기 용매 용액을 도포함으로써, 폴리아미드 분리 기능층이 얻어진다.
또한, 분리 기능층은 규소 등을 갖는 유기-무기 하이브리드 구조를 가져도 된다. 유기-무기 하이브리드 구조를 갖는 분리 기능층은 예를 들어, 이하의 화합물(A), (B):
(A) 에틸렌성 불포화기를 갖는 반응성기 및 가수분해성기가 규소 원자에 직접 결합한 규소 화합물, 및
(B) 상기 화합물(A) 이외의 화합물이며 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물
을 함유할 수 있다.
구체적으로는, 분리 기능층은 화합물(A)의 가수분해성기의 축합물 및 화합물(A) 및/또는 화합물(B)의 에틸렌성 불포화기의 중합물을 함유해도 된다. 즉, 분리 기능층은
· 화합물(A)만이 축합 및/또는 중합함으로써 형성된 중합물,
· 화합물(B)만이 중합해서 형성된 중합물, 및
· 화합물(A)와 화합물(B)와의 공중합물
중 적어도 1종의 중합물을 함유할 수 있다. 또한, 중합물에는 축합물이 포함된다. 또한, 화합물(A)와 화합물(B)와의 공중합체 중에서, 화합물(A)는 가수분해성기를 개재해서 축합하고 있어도 된다.
하이브리드 구조는 공지된 방법으로 형성 가능하다. 하이브리드 구조의 형성 방법의 일례는 다음과 같다. 화합물(A) 및 화합물(B)를 함유하는 반응액을 다공성 지지층에 도포한다. 여분의 반응액을 제거한 후, 가수분해성기를 축합시키기 위해서는, 가열 처리하면 된다. 화합물(A) 및 화합물(B)의 에틸렌성 불포화기의 중합 방법으로서는, 열처리, 전자파 조사, 전자선 조사, 플라즈마 조사를 행하면 된다. 중합 속도를 빠르게 할 목적으로 분리 기능층 형성 시에 중합 개시제, 중합 촉진제 등을 첨가할 수 있다.
또한, 어느 분리 기능층에 대해서도, 사용 전에, 예를 들어, 알코올 함유 수 용액, 알칼리 수용액에 의해 막의 표면을 친수화시켜도 된다.
(2-2-3) 다공성 지지층
이하의 구성은 분리 기능과 지지 기능이 하나의 층으로 실현되는 경우에서의 분리 기능층(도 4 참조) 및 분리 기능과 지지 기능이 별도의 층으로 실현되는 경우에서의 다공성 지지층(도 3 참조)에 적용 가능하다.
다공성 지지층(12)에 사용되는 재료나 그 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 다공성 수지에 의해 기판 상에 형성되어도 된다. 다공성 지지층으로서는 폴리술폰, 아세트산 셀룰로오스, 폴리염화비닐, 에폭시 수지 또는 그들을 혼합, 적층한 것이 사용되고, 화학적, 기계적, 열적으로 안정성이 높고, 공경이 제어하기 쉬운 폴리술폰을 사용하는 것이 바람직하다.
다공성 지지층은 분리막에 기계적 강도를 부여하고, 또한 이온 등의 분자사이즈가 작은 성분에 대하여 분리막과 같은 분리 성능을 갖지 않는다. 다공성 지지층이 갖는 구멍의 사이즈 및 구멍의 분포는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 다공성 지지층은 균일하고 미세한 구멍을 가져도 되고, 또는 분리 기능층이 형성되는 측 표면부터 다른 한쪽 면에 걸쳐서 직경이 서서히 커지는 것 같은 공경 분포를 가져도 된다. 또한, 어느 경우에도, 분리 기능층이 형성되는 측 표면에서 원자간력 현미경 또는 전자현미경 등을 사용하여 측정된 세공의 투영 면적 원 상당 직경은 1 내지 100nm인 것이 바람직하다. 특히 계면 중합 반응성 및 분리 기능층의 유지성 면에서, 다공성 지지층에서 분리 기능층이 형성되는 측 표면에서의 구멍은, 3 내지 50nm의 투영 면적 원 상당 직경을 갖는 것이 바람직하다.
다공성 지지층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 분리막에 강도를 부여하기 때문 등의 이유에서, 20 내지 500㎛의 범위에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 내지 300㎛이다.
다공성 지지층의 형태는, 주사형 전자현미경이나 투과형 전자현미경, 원자간 현미경에 의해 관찰할 수 있다. 예를 들어, 주사형 전자현미경으로 관찰하는 것이면, 기재로부터 다공성 지지층을 박리한 후, 이것을 동결 할단법으로 절단해서 단면 관찰의 샘플로 한다. 이 샘플에 백금 또는 백금-팔라듐 또는 4염화루테늄, 바람직하게는 4염화루테늄을 얇게 코팅해서 3 내지 6kV의 가속전압에서, 고분해능 전계 방사형 주사 전자현미경(UHR-FE-SEM)으로 관찰한다. 고분해능 전계 방사형 주사 전자현미경은, 가부시키가이샤 히타치 세이사꾸쇼제 S-900형 전자현미경 등을 사용할 수 있다. 얻어진 전자현미경 사진에 기초하여, 다공성 지지층의 막 두께, 표면의 투영 면적 원 상당 직경을 측정할 수 있다.
다공성 지지층의 두께 및 공경은 평균값이며, 다공성 지지층의 두께는, 단면 관찰에서 두께 방향으로 직교하는 방향으로 20㎛ 간격으로 측정하여, 20점 측정의 평균값이다. 또한, 공경은 200개의 구멍에 대해서 측정된, 각 투영 면적 원 상당 직경의 평균값이다.
이어서, 다공성 지지층의 형성 방법에 대해서 설명한다. 다공성 지지층은 예를 들어, 상기 폴리술폰의 N,N-디메틸포름아미드(이후, DMF라고 기재) 용액을, 후술하는 기재, 예를 들어, 치밀하게 짠 폴리에스테르 직포 또는 부직포 위에 일정한 두께로 주형하고, 그것을 수중에서 습식 응고시킴으로써 제조할 수 있다.
다공성 지지층은 "오피스·오브·세일링·워터·리서치·앤드·디벨럽먼트·프로그레스·리포트" No. 359(1968)에 기재된 방법에 따라서 형성된다. 또한, 원하는 형태를 얻기 위해서, 중합체 농도, 용매의 온도, 빈용매는 적절히 조정 가능하다.
예를 들어, 소정량의 폴리술폰을 DMF에 용해하고, 소정 농도의 폴리술폰 수지 용액을 제조한다. 계속해서, 이 폴리술폰 수지 용액을 폴리에스테르 직포 또는 부직포를 포함하는 기재 상에 대략 일정한 두께로 도포한 후, 일정 시간 공기 중에서 표면의 용매를 제거한 후, 응고액 내에서 폴리술폰을 응고시킴으로써 얻을 수 있다.
(2-2-4) 기재
기재(11)로서는, 강도, 요철 형성능 및 유체 투과성의 점에서 섬유상 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 섬유상 기재로서는, 장섬유 부직포 및 단섬유 부직포를 모두 바람직하게 사용할 수 있다. 특히, 장섬유 부직포는, 우수한 제막성을 가지므로, 고분자 중합체의 용액을 유연했을 때에, 그 용액이 과침투에 의해 이면에 스미는 것, 다공성 지지층이 박리하는 것, 나아가 기재의 보풀 등에 의해 막이 불균일화되는 것 및 핀 홀 등의 결점 발생을 억제할 수 있다. 또한, 기재가 열가소성 장섬유로 구성되는 장섬유 부직포를 포함함으로써, 단섬유 부직포에 비하여, 고분자 용액 유연 시에 섬유의 보풀에 의해 일어나는 불균일화 및 막 결점의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 분리막은 연속 제막될 때에, 제막 방향에 대하여 장력이 걸리므로, 치수 안정성이 우수한 장섬유 부직포를 기재로서 사용하는 것이 바람직하다.
장섬유 부직포는, 성형성 및 강도의 관점에서, 다공성 지지층과는 반대측 표층에서의 섬유가, 다공성 지지층측 표층의 섬유보다도 세로배향인 것이 바람직하다. 그러한 구조에 의하면, 강도를 유지함으로써 막 파괴 등을 방지하는 높은 효과가 실현될 뿐만 아니라, 분리막에 요철을 부여할 때, 다공성 지지층과 기재를 포함하는 적층체로서의 성형성도 향상되고, 분리막 표면의 요철 형상이 안정되므로 바람직하다.
보다 구체적으로는, 장섬유 부직포의, 다공성 지지층과는 반대측 표층에서의 섬유배향도는 0° 내지 25°인 것이 바람직하고, 또한 다공성 지지층측 표층에서의 섬유배향도와의 배향도 차가 10° 내지 90°인 것이 바람직하다.
분리막의 제조 공정이나 엘리먼트의 제조 공정에서는 가열하는 공정이 포함되지만, 가열에 의해 다공성 지지층 또는 분리 기능층이 수축하는 현상이 일어난다. 특히 연속 제막에서 장력이 부여되지 않은 폭 방향에서, 수축은 현저하다. 수축에 의해, 치수 안정성 등에 문제가 발생하기 때문에, 기재로서는 열 치수 변화율이 작은 것이 요망된다. 부직포에서, 다공성 지지층과는 반대측 표층에서의 섬유배향도와 다공성 지지층측 표층에서의 섬유배향도와의 차가 10° 내지 90°이면, 열에 의한 폭 방향의 변화를 억제할 수도 있어, 바람직하다.
여기서, 섬유배향도란, 다공성 지지층을 구성하는 부직포 기재의 섬유 방향을 나타내는 지표이다. 구체적으로는, 섬유배향도란, 연속 제막을 행할 때의 제막 방향, 즉 부직포 기재의 길이 방향과, 부직포 기재를 구성하는 섬유 사이의 각도의 평균값이다. 즉, 섬유의 길이 방향이 제막 방향과 평행하면, 섬유배향도는 0°이다. 또한, 섬유의 길이 방향이 제막 방향과 직각이면, 즉 부직포 기재의 폭 방향에 평행하면, 그 섬유의 배향도는 90°이다. 따라서, 섬유배향도가 0°에 가까울수록 세로배향이며, 90°에 가까울수록 가로배향인 것을 나타낸다.
섬유배향도는 이하와 같이 측정된다. 먼저, 부직포로부터 랜덤하게 소편 샘플 10개를 채취한다. 이어서, 그 샘플의 표면을 주사형 전자현미경으로 100 내지 1000배로 촬영한다. 촬영상 중에서, 각 샘플당 10개를 선택하여, 부직포의 길이 방향(세로 방향, 제막 방향)을 0°로 했을 때의 각도를 측정한다. 즉, 1개의 부직포당 합계 100개의 섬유에 대해서, 각도의 측정이 행하여진다. 이렇게 해서 측정된 100개의 섬유에 대한 각도로부터 평균값을 산출한다. 얻어진 평균값의 소수점 이하 첫째 자리를 반올림해서 얻어지는 값이 섬유배향도이다.
기재의 두께는 기재와 다공성 지지층의 두께의 합계가, 30 내지 300㎛의 범위 내 또는 50 내지 250㎛의 범위 내로 되도록 설정되는 것이 바람직하다.
(2-3) 투과측 유로재
도 2에 도시한 바와 같이, 투과측 유로재(이하, 간단히 「유로재」라고도 함)(4)는 분리막 본체(30)의 투과측 면(18)에 고착한다. 구체적으로는, 투과측 유로재(4)는 투과측 유로(15)를 형성하도록 설치된다. 「투과측 유로를 형성하도록 설치된다」란, 분리막이 후술하는 분리막 엘리먼트에 내장되었을 때에, 분리막 본체를 투과한 투과 유체가 집수관에 도달할 수 있도록, 유로재가 설치되어 있는 것을 의미한다.
본 발명에서, 투과측 유로재는, 고결정성 폴리프로필렌(A)를 적어도 포함하는 조성물로 구성되고, 또한 하기 요건 (a) 및 (b)를 만족하는 것이 중요하다.
(a) 고결정성 폴리프로필렌(A)의 함유량이, 조성물 중, 40 내지 95중량％이다.
(b) 상기 투과측 유로재의 융해 흡열량(ΔH)이 20 내지 70J/g이다.
고결정성 폴리프로필렌(A)의 함유량을, 조성물 중, 95중량％ 이하로 함으로써, 투과측 유로가 형성된 분리막의 컬을 억제할 수 있다. 이로써, 분리막의 취급성이 향상되고, 예를 들어, 분리막 엘리먼트의 제조 공정의 하나인, 봉투상 막을 적층하는 공정에서의 통과성이 현저히 좋아진다. 고결정성 폴리프로필렌(A)의 함유량은 85중량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 75중량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 고결정성 폴리프로필렌(A)의 함유량을, 조성물 중, 40중량％ 이상으로 함으로써, 분리막의 컬이 개선될 뿐만 아니라, 예를 들어, 본 발명의 분리막 엘리먼트를, 2MPa를 초과하는 것 같은 가압 조건에서 운전해도, 투과측 유로재의 압축 변형을 억제할 수 있고, 그 결과, 분리막 엘리먼트 성능(특히 조수 성능)의 저하를 억제할 수 있고, 안정된 성능을 발현할 수 있다. 압축 변형량을 억제하는 점에서, 고결정성 폴리프로필렌(A)의 함유량은, 45중량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 50중량％인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 고결정성 폴리프로필렌(A)로는, 예를 들어, 프로필렌 단독중합체; 프로필렌 랜덤 공중합체; 프로필렌 블록 공중합체 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 고결정성 폴리프로필렌(A)의 융점은 140℃ 이상인 것이 바람직하고, 150℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 융점은 시차 주사 열량계(DSC)로 측정되는 값이며, 측정 방법의 상세에 대해서는 후술한다.
또한, 고결정성 폴리프로필렌(A)의 멜트 플로우 인덱스(MFR)는 10 내지 2000g/10분인 것이 바람직하다. MFR을 이러한 범위로 함으로써, 투과측 유로재의 용융 성형이 용이하게 된다. 또한, 용융 성형 온도를 낮게 설정하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 용융 성형 시의 분리막 본체의 열에 의한 손상이나 분리막 성능의 저하를 억제할 수 있고, 나아가 분리막 본체의 투과측 면에 대한 고착성이 양호해진다. 고결정성 폴리프로필렌(A)의 MFR은 30 내지 1800g/10분인 것이 보다 바람직하고, 50 내지 1500g/10분인 것이 더욱 바람직하다. 또한, MFR의 측정 방법의 상세에 대해서는 후술한다.
본 발명에서, 투과측 유로재의 융해 흡열량(ΔH)은 20 내지 70J/g인 것이 중요하다. 투과측 유로재의 ΔH가 20J/g보다 작은 경우, 분리막의 컬은 충분히 억제되지만, 한편, 투과측 유로재를 구성하는 조성물의 결정화가 매우 느려지기 때문에, 투과측 유로재가 끈적거리게 된다. 그 결과, 롤 반송 시, 투과측 유로재가 롤에 접착하거나, 롤과의 접촉에 의해 투과측 유로재가 변형되어버린다. 나아가, 권취기로 권취하고, 그 후, 권출했을 경우, 투과측 유로재가 분리막의 분리 기능층측에 부착되어버리는 등, 분리막 롤의 권출성이 현저하게 악화되고, 분리막의 취급성이 크게 저하된다. 또한, 가압 운전 하에서의 압축 변형량이 커져 버린다.
한편, 투과측 유로재의 ΔH가 70J/g보다 클 경우, 투과측 유로재를 구성하는 조성물의 결정화가 빠르기 때문에, 투과측 유로를 형성할 때, 조성물의 냉각, 고화에 수반하는 부피 변화량이 매우 커지고, 그 결과, 분리막은 크게 컬링해 버린다. 나아가, 투과측 유로재는 매우 물러져 버려, 롤 반송 시에 투과측 유로재의 파괴가 발생한다.
투과측 유로재의 ΔH는 25 내지 65J/g인 것이 보다 바람직하고, 30 내지 60J/g인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 융해 흡열량은 시차 주사 열량계(DSC)로 측정되는 수치이며, 측정 방법의 상세에 대해서는 후술한다.
본 발명에서, 투과측 유로재를 구성하는 조성물에는, 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)를 포함하는 것이 바람직하고, 그 함유량은 조성물 중, 5 내지 60중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 저결정성 α-올레핀계 중합체란, 비정질성 또는 저결정성의 α-올레핀계 중합체이며, 예를 들어, (B-1) 어택틱 폴리프로필렌이나 입체규칙성이 낮은 이소택틱 폴리프로필렌 등의 저결정성 폴리프로필렌; (B-2) 에틸렌 및 탄소수 3 내지 20의 α-올레핀으로 이루어지는 군에서 선택된 에틸렌·α-올레핀 공중합체(탄소수 3 내지 20의 α-올레핀으로서는, 직쇄상 및 분지상의 α-올레핀이 포함되고, 구체적으로는 직쇄상의 α-올레핀으로서는, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-트리데센, 1-테트라데센, 1-펜타데센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-노나데센, 1-에이코센 등이 예시되고, 분지상의 α-올레핀으로서는, 3-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 2-에틸-1-헥센, 2,2,4-트리메틸-1-펜텐 등을 들 수 있음); (B-3) 시판품으로서, 미쯔이 가가꾸 가부시끼가이샤 제조 「타프머」, 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 제조 「타프셀렌」 등의 프로필렌·올레핀 공중합체 등을 예시할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 그 중에서도 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)로서는, 고결정성 폴리프로필렌과의 양호한 상용성, 범용성, 분리막의 컬 개선 효과 등의 관점에서, (B-1) 저결정성 폴리프로필렌 및 (B-3) 프로필렌·올레핀 공중합체가 보다 바람직하다.
본 발명에서, 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량은, 투과측 유로재를 구성하는 조성물에 대하여, 5 내지 60중량％인 것이 바람직하다. 결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량을 5중량％ 이상으로 함으로써, 투과측 유로재에 유연성을 부여할 수 있고, 또한 고결정성 폴리프로필렌(A)의 결정화 속도를 지연시킬 수 있고, 그 결과, 분리막의 컬을 억제할 수 있다. 한편, 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량이 60중량％를 초과하면, 분리막의 컬을 크게 개선할 수 있지만, 투과측 유로재의 유연성이 현저하게 높아지고, 예를 들어, 2MPa를 초과하는 가압 조건에서 운전하면, 투과측 유로재의 압축 변형량이 커지고, 그 결과, 유로 폐색에 의해, 분리막 엘리먼트 성능(특히 조수 성능)이 크게 저하된다. 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량은, 투과측 유로재의 유연성 및 가압 하에서의 압축 변형성의 관점에서, 10 내지 55중량％인 것이 보다 바람직하고, 15 내지 50중량％인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에서, 분리막 본체의 투과측 면에 고착하는 유로재에는, 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 열 유동성 향상제, 필러, 산화 방지제, 활제 등의 첨가제를 1종 또는 2종류 이상 포함하고 있어도 된다.
열 유동성 향상제(C)로서는 예를 들어, (C-1) 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 어택틱 폴리프로필렌 왁스, 피셔 트롭쉬 왁스 등의 합성 왁스; (C-2) 파라핀 왁스, 마이크로왁스 등의 석유 왁스; (C-3) 카나우바 왁스, 밀랍 등의 천연 왁스; (C-4) 로진, 수소 첨가 로진, 중합 로진, 로진 에스테르 등의 로진계 수지; (C-5) 테르펜, 수소화 테르펜, 방향족 변성 테르펜, 방향족 변성 수소화 테르펜 등의 테르펜계 수지; (C-6) 이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조 「아이마브」(상품명), 아라까와 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조 「알콘」(상품명), 도소 가부시끼가이샤 제조 「페트콜」, 「페트로택」(모두 상품명) 등의 수소화 석유 수지 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다. 이들 중, 조성물의 열 유동성 향상 효과, 고결정성 폴리프로필렌(A)와의 상용성, 가열 용융시의 조성물의 내열 분해성의 관점에서, (C-1) 합성 왁스, (C-5) 테르펜계 수지, (C-6) 수소화 석유 수지가 바람직하다. 또한, 그 함유량은 투과측 유로재를 구성하는 조성물의 용융 점도를 조정하기 위해서, 적절히 설정할 수 있지만, 투과측 유로재의 내압성 저하나 유로재 표면에의 블리드 아웃의 발생을 방지하는 것을 고려하면, 조성물 중, 50중량％ 이하인 것이 바람직하고, 40중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
산화 방지제(D)로서는, 페놀계 화합물; 인계 화합물; 힌더드 아민계 화합물; 황계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 투과측 유로재의 성형 시, 조성물의 열분해를 억제하는 점에서, 함유량은 조성물에 대하여 0.001 내지 1중량％인 것이 바람직하다.
활제(E)로서는, 스테아르산 아미드, 올레산 아미드, 에루크산 아미드, 에틸렌 비스 스테아르산 아미드 등의 지방산 아미드계 화합물; 스테아르산 칼슘, 스테아르산 아연, 스테아르산 마그네슘, 스테아르산 아연 등의 금속 비누; 지방산 에스테르계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이들을 단독으로, 또한 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
필러(F)로서는, 탄산칼슘, 탈크, 알루미나, 실리카, 마이카, 클레이 등 무기계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이들을 단독으로, 또한 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 투과측 유로재의 성형성, 조성물의 증점, 가공 장치의 마모의 관점에서, 함유량은 조성물에 대하여 3 내지 30중량％인 것이 바람직하다.
본 발명에서, 분리막 본체의 투과측 면에 고착하는 투과측 유로재의 인장 신도는 5% 이상인 것이 바람직하다. 인장 신도가 5% 이상일 경우, 분리막을 롤 반송하거나, 권취기로 권취해도, 유로재의 파손이나 파괴를 억제할 수 있고, 고품질의 분리막을 얻을 수 있고, 또한 엘리먼트 제조 공정에서, 취급성이 양호해진다. 인장 신도는 7% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 인장 신도는 높을수록 파괴에 필요로 하는 에너지가 높아지고, 인성의 점에서는 바람직하지만, 과도하게 높게 하면, 정 응력 하에서의 변형량이 커져 버리기 때문에, 300% 이하가 바람직하고, 200% 이하가 보다 바람직하다.
본 발명에서, 분리막 본체의 투과측 면에 고착하는 투과측 유로재의 인장 탄성률은 0.2 내지 2.0GPa인 것이 바람직하다. 인장 탄성률을 0.2GPa 이상으로 함으로써 분리막 엘리먼트를 2.0MPa를 초과하는 것 같은 가압 조건 하에서 운전해도, 유로재의 압축 변형량을 억제할 수 있고, 그 결과, 조수 성능의 저하를 억제할 수 있다. 인장 탄성률은 0.25GPa 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.30GPa 이상인 것이 더욱 바람직하다. 인장 탄성률은 높으면 높을수록, 가압 운전 시의 유로재의 압축 변형량을 억제할 수 있지만, 실질적으로 2.0GPa 이상을 달성하는 것은 곤란하다.
투과측 유로재의 형상은 연속 형상이어도 되고, 불연속 형상이어도 된다. 「연속」의 유로재란, 유로재를 1매의 분리막 본체로부터 분리했을 때에, 복수의 부분으로 나뉘지 않고 일체의 형상을 갖는 부재로서 분리되는 유로재이다. 예를 들어, 망, 트리코트(편물) 및 필름 등의 부재는 연속의 유로재이다.
이에 비해, 「불연속」이란, 유로재를 분리막 본체로부터 박리하면, 유로재가 복수의 부분으로 나뉘는 상태이다. 편의상, 1매의 분리막 본체 상에서 나뉜 개개의 부분 및 1개의 분리막 본체 상에 설치된 유로재 전체를 모두 「유로재」라고 칭하는 경우가 있다.
예를 들어, 트리코트 등의 편물이 유로재로서 사용된 경우, 유로의 높이는 편물의 두께보다도 작아진다. 이에 비해, 불연속인 유로재의 두께는 모두, 유로의 높이로 활용되므로, 불연속인 유로재는 연속인 형상보다도, 유동 저항을 저감하고, 조수량을 증가시킬 수 있다.
도 5 내지 도 8에, 불연속 형상인 유로재의 예를 나타낸다.
도 5 및 도 10에 도시한 바와 같이, 유로재(42)는 상부가 대략 반구 형상인 원기둥형 부재이며, 분리막 본체(30) 위에 격자상으로 배치되어 있다. 도 6에 나타내는 개개의 유로재(43)의 형상은 도 5에 도시한 유로재(42)의 형상과 동일하지만, 도 6에서는 유로재(43)는 지그재그상으로 배치되어 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 유로재(44)는 평면에서 보아 타원상의 원기둥형 부재이며, 분리막 본체(30) 위에 지그재그상으로 배치되어 있다. 도 11에 도시하는 대로, 유로재(44)의 상면은 평평하고, 그의 단면 형상은 직사각형이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 유로재(45)는 평면 형상은 직선상의 벽상 부재이다. 벽상 부재는 서로 평행하게 배치되어 있다. 도 12에 도시한 바와 같이, 분리막 본체(30)의 막면에 수직인 평면에서의 유로재(45)의 단면은, 상부의 폭이 하부의 폭보다도 좁은 사다리꼴이다.
도 9에, 연속 형상인 유로재의 예를 나타낸다. 도 9에 도시한 바와 같이, 유로재(46)는 분리막 본체(30)의 막면 방향으로 연속하는 망상의 부재이다. 이 경우, 유로재가 교차하는 부분의 높이가 유로재의 두께에 상당하고, 교차하고 있지 않은 부분의 두께보다도 큰 것이다.
또한, 도 5 내지 도 9에 나타내는 유로재의 어떤 경우든, 그의 단면 형상은 도 10 내지 도 12에 나타낸 단면 형상으로 변경 가능하다. 즉, 다른 형태로서 설명한 유로재의 평면 형상 및 단면 형상, 및 배치는 서로 조합할 수 있다. 이와 같이, 유로재는 도 5 내지 도 9의 평면 형상 중 어느 하나를, 도 10 내지 도 12의 단면 형상 중 어느 하나와 임의로 조합함으로써 얻어지는 형태도, 본 발명의 실시 형태에 포함된다.
분리막 본체의 투과측 면에 고착하는 유로재는, 권회 방향에서의 시트의 내 측단부에서 외측 단부까지 연속하게 배치된다. 권회 방향의 내측이란, 분리막 본체에서, 집수관에 가까운 쪽이며, 권회 방향의 외측이란, 분리막 본체에서 집수관으로부터 먼 쪽이며, 유로재는 집수관의 길이 방향과 직교하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 분리막 엘리먼트를 사용한 가압 운전 시에서의 복수의 유로재간의 막 하강을 억제하는 관점에서, 인접하는 유로재의 간격은 0.05 내지 5.00mm인 것이 바람직하고, 0.10 내지 2.00mm인 것이 보다 바람직하고, 이 범위 내에서 적절히 설계하면 된다. 또한, 유로재의 간격이란, 고저 차가 존재하는 유로재에서의 높은 개소의 가장 높은 곳에서 근접하는 높은 개소의 가장 높은 개소까지의 수평 거리이다. 분리막 투과측의 고저 차, 즉 투과측 유로재의 두께는 50 내지 500㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 75 내지 450㎛, 더욱 바람직하게는 100 내지 400㎛이다. 유로재의 두께를 500㎛ 이하로 함으로써, 1개의 베셀에 충전할 수 있는 막 리프수를 많게 할 수 있다. 또한, 유로재의 두께를 50㎛ 이상으로 함으로써 유체의 유동 저항을 비교적 작게 할 수 있으므로, 양호한 분리 특성 및 투과 성능을 얻을 수 있다.
분리막 투과측의 고저 차는, 가부시키가이샤 키엔스제 디지털 마이크로스코프 「VHX-1000」(상품명) 등을 사용해서 단면 샘플로부터 계측할 수 있다. 측정은 임의의 고저 차가 존재하는 개소에 대해서 실시하고, 각 두께의 값을 총합한 값을 측정 총개소의 수로 나누어서 구할 수 있다.
또한, 분리막의 형태는 유로재가 분리막 본체의 테두리까지 설치되어 있는 형태이어도 되고, 테두리 근방에서 유로재가 설치되어 있지 않은 영역이 있는 형태이어도 된다. 즉, 유로재가 투과측의 유로를 형성할 수 있도록 배치되어 있으면, 분리막 본체에서 유로재가 설치되지 않는 부분이 있어도 된다. 예를 들어, 투과측 면에서의 다른 분리막과의 접착 부분에는, 유로재가 설치될 필요는 없다. 또한, 그 밖의 사용상 또는 제조상의 이유에 의해, 분리막의 단부 등의 일부 개소에, 유로재가 배치되지 않는 영역이 설치되어 있어도 된다.
(2-4) 돌기물이 고착된 시트 유로재
본 발명에서, 돌기물이 고착된 시트는 투과측 유로재로서 채용할 수 있다. 도 13에 도시한 바와 같이, 시트(19) 위에 돌기물(20)이 고착된 시트 유로재(47)는 투과측 유로재로서 2개의 분리막 본체(30B)의 투과측 면에 배치된다.
돌기물(20)을 시트(19)에 고착한 시트 유로재(47)의 경우, 시트 상에 돌기물을 형성시킬 때에 위치 정밀도 불량이나 가공 결점에 의해, 인접하는 돌기물끼리 결합하여, 투과수 유로(돌기물 간의 홈)가 폐색하는 것 같은 형상이 되었다고 해도, 시트 내부가 유로가 되고, 투과수는 시트를 통해 별도의 홈으로 이동할 수 있다. 나아가, 시트 상에 돌기물을 가공하고 있으므로, 돌기물을 형성시킬 때에 분리막 자체의 성능 저하가 발생하지 않는다.
시트로서는, 섬유상 기재, 다공성 필름 등을 들 수 있지만, 강도 및 수 투과성의 점에서 섬유상 기재를 사용하는 것이 바람직하다.
섬유상 기재로서는, 장섬유 부직포 및 단섬유 부직포 모두 바람직하게 사용할 수 있고, 돌기물의 시트에 대한 접착성, 2매의 분리막의 투과측 면 사이를 밀봉할 때의 시트에 대한 접착제의 함침성, 시트 반송에서의 시트 파열 방지의 관점에서, 섬유상 기재의 두께는 20 내지 150㎛, 단위 면적당 중량은 20 내지 100g/m2의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에서, 시트에 고착된 돌기물은 그의 융해 흡열량(ΔH)이 20 내지 70J/g인 것이 중요하다. 돌기물의 ΔH가 20J/g보다 작은 경우, 돌기물이 고착된 시트의 컬은 충분히 억제되지만, 한편, 돌기물을 구성하는 조성물의 결정화가 매우 느려지기 때문에, 돌기물이 끈적거리게 된다. 그 결과, 롤 반송 시, 돌기물이 롤에 접착하거나, 또한 롤과의 접촉에 의해 돌기물의 형상이 변형되어버린다. 나아가, 권취기로 권취하고, 그 후, 권출했을 경우, 돌기물이 시트(돌기물이 설치되어 있지 않은 면)에 접착해버리는 등, 돌기물이 고착된 시트 롤의 권출성이 현저하게 악화되고, 그 결과, 취급성이 크게 저하된다. 나아가, 엘리먼트 형태로 가압 운전했을 때, 돌기물의 압축 변형량이 커지고, 엘리먼트 성능이 저하되어버린다.
한편, 돌기물의 ΔH가 70J/g보다 클 경우, 시트에 고착된 돌기물을 구성하는 조성물의 결정화가 빠르기 때문에, 돌기물을 형성할 때, 조성물의 냉각, 고화에 수반하는 부피 변화량이 매우 커지고, 그 결과, 돌기물이 고착된 시트는 크게 컬링해버린다. 나아가, 돌기물은 매우 물러져 버려, 돌기물이 고착된 시트를 롤 반송할 때, 돌기물의 파괴나 파괴된 장소를 기점으로 하여, 돌기물의 시트로부터의 박리가 발생한다.
돌기물의 ΔH는 25 내지 65J/g인 것이 보다 바람직하고, 30 내지 60J/g인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 융해 흡열량은 시차 주사 열량계(DSC)로 측정되는 수치이며, 측정 방법의 상세에 대해서는 후술한다.
본 발명에서, 돌기물을 구성하는 조성물에는, 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)를 포함하는 것이 바람직하고, 그 함유량은 조성물 중, 5 내지 60중량％인 것이 바람직하다.
저결정성 α-올레핀계 중합체는 예를 들어, 상기한 (B-1) 저결정성 폴리프로필렌, (B-2) 에틸렌·α-올레핀 공중합체, (B-3) 프로필렌·올레핀 공중합체 등을 예시할 수 있다. 본 발명에서는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 그 중에서도 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)로서는, 고결정성 폴리프로필렌과의 양호한 상용성, 범용성, 시트 유로재의 컬 개선 효과 등의 관점에서, (B-1) 저결정성 폴리프로필렌 및 (B-3) 프로필렌·올레핀 공중합체가 보다 바람직하다.
본 발명에서, 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량은 돌기물을 구성하는 조성물에 대하여 5 내지 60중량％인 것이 바람직하다. 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량을 5중량％ 이상으로 함으로써 돌기물에 유연성을 부여할 수 있고, 또한 고결정성 폴리프로필렌(A)의 결정화 속도를 지연시킬 수 있고, 그 결과, 시트 유로재의 컬을 억제할 수 있다. 한편, 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량이 60중량％를 초과하면, 시트 유로재의 컬을 크게 개선할 수 있지만, 돌기물의 유연성이 현저하게 높아지고, 예를 들어, 2MPa를 초과하는 것 같은 가압 조건에서 운전하면, 돌기물의 압축 변형량이 커지고, 그 결과, 투과측 유로의 폐색에 의해, 분리막 엘리먼트 성능(특히 조수 성능)이 크게 저하된다. 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량은, 돌기물의 유연성 및 가압 하에서의 압축 변형성의 관점에서, 10 내지 55중량％인 것이 보다 바람직하고, 15 내지 50중량％인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에서, 시트 유로재에는 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 열 유동성 향상제, 필러, 산화 방지제, 활제 등의 첨가제를 1종 또는 2종류 이상 포함하고 있어도 된다.
열 유동성 향상제(C)로서는, 예를 들어, 상기한 (C-1) 합성 왁스, (C-2) 석유 왁스, (C-3) 천연 왁스, (C-4) 로진계 수지, (C-5) 테르펜계 수지, (C-6) 수소화 석유 수지 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다. 이들 중, 조성물의 열 유동성 향상 효과, 고결정성 폴리프로필렌(A)와의 상용성, 가열 용융시의 조성물의 내열 분해성의 관점에서, (C-1) 합성 왁스, (C-5) 테르펜계 수지, (C-6) 수소화 석유 수지가 바람직하다.
또한, 그 함유량은 돌기물을 구성하는 조성물의 용융 점도를 조정하기 위해서, 적절히 설정할 수 있지만, 돌기물의 내압성 저하나 돌기물 표면에의 블리드 아웃의 발생을 방지하는 것을 고려하면, 조성물 중, 50중량％ 이하인 것이 바람직하고, 40중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
산화 방지제(D)로서는, 상기한 페놀계 화합물, 인계 화합물, 힌더드 아민계 화합물, 황계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 돌기물을 시트에 고착시킬 때, 조성물의 열분해를 억제하는 점에서, 함유량은 조성물에 대하여 0.001 내지 1중량％인 것이 바람직하다.
활제(E)로서는, 상기한 지방산 아미드계 화합물, 금속 비누, 지방산 에스테르계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이들을 단독으로, 또한 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
필러(F)로서는, 상기한 무기계 화합물 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이들을 단독으로, 또한 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 돌기물의 성형성, 조성물의 증점, 가공 장치의 마모의 관점에서, 필러(F)의 함유량은 조성물에 대하여 3 내지 30중량％인 것이 바람직하다.
본 발명에서, 시트에 고착된 돌기물의 인장 신도는 5% 이상인 것이 바람직하다. 인장 신도가 5% 이상일 경우, 돌기물이 고착된 시트를 롤 반송하거나, 권취기로 권취해도, 돌기물의 파손이나 파괴를 억제할 수 있고, 고품질의 시트를 얻을 수 있고, 또한 엘리먼트 제조 공정에서, 취급성이 양호해진다. 인장 신도는 7% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 인장 신도는 높을수록 파괴에 필요로 하는 에너지가 높아지고, 인성의 점에서는 바람직하지만, 과도하게 높게 하면, 정 응력 하에서의 변형량이 커져 버리기 때문에, 300% 이하가 바람직하고, 200% 이하가 보다 바람직하다.
본 발명에서, 시트에 고착된 돌기물의 인장 탄성률은 0.2 내지 2.0GPa인 것이 바람직하다. 인장 탄성률을 0.2GPa 이상으로 함으로써 분리막 엘리먼트를 2.0MPa를 초과하는 것 같은 가압 조건 하에서 운전해도, 돌기물의 압축 변형량을 억제할 수 있고, 그 결과, 조수 성능의 저하를 억제할 수 있다. 인장 탄성률은 0.25GPa 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.30GPa 이상인 것이 더욱 바람직하다. 인장 탄성률은 높으면 높을수록, 가압 운전 시의 유로재의 압축 변형량을 억제할 수 있지만, 실질적으로 2.0GPa 이상을 달성하는 것은 곤란하다.
시트 상에 고착된 돌기물에 있어서, 돌기물의 형상은 연속 형상이어도 되고, 불연속 형상이어도 된다. 「연속」인 돌기물이란, 돌기물을 1매의 시트로부터 박리시켰을 때에, 복수의 부분으로 나뉘지 않고 일체의 형상을 갖는 것이다. 이에 비해, 「불연속」인 돌기물이란, 돌기물을 시트로부터 박리시켰을 때, 돌기물이 복수의 부분으로 나뉘는 것이다.
예를 들어, 시트 상에 연속 형상을 갖는 돌기물을 설치한 유로재의 경우, 유로의 높이는 연속 형상을 갖는 돌기물의 두께보다도 작아진다. 이에 비해, 불연속 형상을 갖는 돌기물을 설치한 유로재의 두께는 모두, 유로의 높이로서 활용되므로, 불연속 형상의 유로재는 연속 형상의 유로재보다도, 유동 저항을 저감할 수 있고, 그 결과, 조수량을 증가시킬 수 있다.
도 14 내지 도 17에, 불연속 형상의 돌기물의 예를 나타낸다.
도 14 및 도 19에 도시한 바와 같이, 돌기물(21)은 상부가 대략 반구 형상인 원기둥형 부재이며, 시트(19) 위에 격자상으로 배치되어 있다. 도 15에 도시하는 개개의 돌기물(22)의 형상은, 도 14에 도시한 돌기물(21)의 형상과 동일하지만, 도 15에서는, 돌기물(22)은 지그재그상으로 배치되어 있다.
도 16에 도시한 바와 같이, 돌기물(23)은 타원 기둥이며, 시트(19) 위에 지그재그상으로 배치되어 있다. 도 20에 단면을 나타낸 바와 같이, 돌기물(23)의 상면은 평평하고, 그의 단면 형상은 직사각형이다.
도 17에 도시한 바와 같이, 돌기물(24)은 평면 형상은 직선상의 벽상 부재이다. 벽상 부재는, 서로 평행한 스트라이프상으로 배치되어 있다. 도 21에 도시한 바와 같이, 시트면에 대하여 수직 방향으로의 돌기물(24)의 단면은 상부의 폭이 하부의 폭보다도 좁은 사다리꼴이다.
도(18)에, 연속 형상을 갖는 돌기물(25)의 예를 나타낸다. 도(18)에 도시한 바와 같이, 돌기물(25)은 시트면 방향으로 연속하는 망상의 부재이다. 이 경우, 돌기물이 교차하는 부분의 높이가 돌기물의 두께에 상당하고, 교차하지 않은 부분의 두께보다도 큰 것이다.
또한, 도 14 내지 도 18에 나타내는 유로재의 어떤 경우든, 그의 단면 형상은 도 19 내지 도 21에 나타낸 단면 형상으로 변경 가능하다. 즉, 다른 형태로서 설명한 유로재의 평면 형상 및 단면 형상, 및 배치는 서로 조합할 수 있다. 이와 같이, 유로재는 도 14 내지 도 18의 평면 형상 중 어느 하나를, 도 19 내지 도 21의 단면 형상 중 어느 하나와 임의로 조합함으로써 얻어지는 형태도, 본 발명의 실시 형태에 포함된다.
또한, 분리막 엘리먼트를 사용한 가압 운전 시의 복수의 돌기물 간의 막 하강을 억제하는 관점에서, 인접하는 돌기물의 간격은 0.05 내지 5.00mm인 것이 바람직하고, 0.10 내지 2.00mm인 것이 보다 바람직하고, 이 범위 내에서 적절히 설계하면 좋다. 또한, 돌기물의 간격이란, 고저 차가 존재하는 돌기물에서의 높은 개소의 가장 높은 곳에서 근접하는 높은 개소의 가장 높은 개소까지의 수평 거리이다.
시트에 고착된 돌기물의 두께는 50 내지 500㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 75 내지 450㎛, 더욱 바람직하게는 100 내지 400㎛이다. 돌기물의 두께를 500㎛ 이하로 함으로써, 1개의 베셀에 충전할 수 있는 막 리프수를 많게 할 수 있다. 또한, 돌기물의 두께를 50㎛ 이상으로 함으로써 유체의 유동 저항을 비교적 작게 할 수 있으므로, 양호한 분리 특성 및 투과 성능을 얻을 수 있다.
시트 상에 고착된 돌기물의 고저 차는, 가부시키가이샤 키엔스제 디지털 마이크로스코프 「VHX-1000」(상품명) 등을 사용해서 단면 샘플로부터 계측할 수 있다. 측정은 임의의 고저 차가 존재하는 개소에 대해서 실시하고, 각 두께의 값을 총합한 값을 측정 총 개소의 수로 나누어서 구할 수 있다.
시트 상에 고착된 돌기물은, 권회 방향에서의 시트의 내측 단부에서 외측 단부까지 연속하게 배치된다. 권회 방향의 내측이란, 시트에서 집수관에 가까운 쪽이며, 권회 방향의 외측이란, 시트에서 집수관에서 먼 쪽이며, 돌기물은 집수관의 길이 방향에 직교하고 있는 것이 바람직하다.
시트 상에 고착된 돌기물 형태는, 돌기물이 시트의 테두리까지 설치되어 있는 형태이어도 되고, 테두리 근방에서 돌기물이 설치되어 있지 않은 영역이 있는 형태이어도 된다. 즉, 시트 상에 고착된 돌기물이 투과측의 유로를 형성할 수 있도록 배치되어 있으면, 시트 상에 돌기물이 설치되지 않는 부분이 있어도 된다. 테두리 근방에서 돌기물이 설치되어 있지 않은 영역이 있는 형태에서는, 분리막 본체의 투과측 면을 접착재로 고착시킬 때, 접착면은 돌기물에 의한 요철이 없기 때문에, 분리막 본체끼리의 접착성이 향상된다. 또한, 접착면에 돌기물이 설치되어 있지 않을 경우, 당해 부분의 유로재 사용량을 삭감할 수 있다.
3. 분리막의 제조 방법
(3-1) 분리막 본체
분리막 본체의 제조 방법에 대해서는 상술했지만, 간단하게 정리하면 이하와 같다.
양용매에 수지를 용해하고, 얻어진 수지 용액을 기재에 캐스트해서 순수 중에 침지해서 다공성 지지층과 기재를 복합되게 한다. 그 후, 상술한 바와 같이, 다공성 지지층 위에 분리 기능층을 형성한다. 또한, 필요에 따라 분리 성능, 투과 성능을 높여야 하며, 염소, 산, 알칼리, 아질산 등의 화학 처리를 실시하고, 또한 단량체 등을 세정해 분리막 본체의 연속 시트를 제작한다. 또한, 화학처리 전 또는 후에, 엠보싱 가공 등에 의해 분리막 본체에 요철을 형성해도 된다.
(3-2) 투과측 유로재
(3-2-1) 분리막 본체의 투과 측면에 고착하는 유로재
투과측 유로재를 설치하는 공정은, 분리막 제조의 어느 시점에서 행하여져도 된다. 예를 들어, 유로재는 기재 상에 다공성 지지층이 형성되기 전에 설치되어도 되고, 다공성 지지층이 설치된 후이며 분리 기능층이 형성되기 전에 설치되어도 되고, 분리 기능층이 형성된 후, 상술한 화학처리가 실시되기 전 또는 후에 행하여져도 된다.
유로재에 포함되는 각 층을 형성하는 공정에는, 도포, 인쇄, 분무 등이 채용된다. 또한, 사용되는 기기로서는, 노즐형 핫 멜트 어플리케이터, 스프레이형 핫 멜트 어플리케이터, 플랫 노즐형 핫 멜트 어플리케이터, 롤형 코터, 압출형 코터, 그라비아 인쇄기, 분무기 등을 들 수 있다.
가열에 의해 수지 조성물을 가공해서 투과측 유로재를 형성하는 경우, 가공 온도는 수지를 용융 성형 가공할 수 있는 온도라면 특별히 한정되지 않지만, 가공 시의 열에 의한 분리막의 성능 저하를 억제하는 점에서 230℃ 이하인 것이 바람직하고, 200℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 가열에 의한 용융 성형 가공 시, 투과측 유로재를 구성하는 조성물의 용융 점도는, 1 내지 100Pa·s인 것이 바람직하다. 조성물의 용융 점도를 1Pa·s 이상으로 함으로써 투과측 유로재의 용융 성형성이 높아지고, 원하는 형상 부여가 가능하게 되고, 또한 유로재는 기계적 특성이 우수하고, 분리막의 취급성이 양호해진다. 한편, 용융 점도를 100Pa·s 이하로 함으로써 분리막 본체의 투과측 면에의 조성물의 함침이 빠르게 진행되어, 유로재의 고착성을 높일 수 있고, 분리막 본체로부터 유로재의 박리가 발생하지 않고, 취급성, 품질이 우수한 분리막을 얻을 수 있다. 조성물의 용융 점도는 3 내지 95Pa·s인 것이 보다 바람직하고, 5 내지 90Pa·s인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 용융 성형 가공에서는, 용융한 수지를 냉각 고화하는 과정에서, 냉풍이나 액체를 사용해서 수지를 강제적으로 냉각해도 된다.
(3-2-2) 시트 상에 돌기물이 설치된 유로재
시트 상에 돌기물을 설치하는 방법이나 가열에 의해 수지를 돌기물에 가공하는 경우, 상기 「(3-2-1) 분리막 본체의 투과측 면에 고착하는 유로재」의 항에 기재한 요건을 바람직하게 채용할 수 있다.
4. 분리막 엘리먼트의 제조 방법
(4-1) 개요
분리막 엘리먼트의 제조에는, 종래의 엘리먼트 제작 장치를 사용할 수 있다. 또한, 엘리먼트 제작 방법으로서는, 참고 문헌(일본 특허 공고 소 44-14216호 공보, 일본 특허 공고 평 4-11928호 공보, 일본 특허 공개 평 11-226366호 공보)에 기재되는 방법을 채용할 수 있다. 상세는 이하와 같다.
(4-2) 공급측 유로의 형성
공급측 유로재가, 망 등의 연속적으로 형성된 부재일 경우에는, 분리막과 공급측 유로재를 중첩함으로써 공급측 유로를 형성할 수 있다.
또한, 분리막에 수지를 직접 도포함으로써, 불연속인 또는 연속인 형상을 갖는 공급측 유로재를 형성할 수 있다. 분리막 본체에 고착된 공급측 유로재에 의해 형성되는 경우에도, 공급측 유로재의 배치가 분리막의 제조 방법의 일부로 간주되어도 된다.
또한, 분리막 본체를 요철 가공함으로써, 유로를 형성해도 된다. 요철 가공법으로서는, 엠보싱 성형, 수압 성형, 캘린더 가공과 같은 방법을 들 수 있다. 엠보싱 가공의 조건, 엠보싱 가공 형상 등은, 요구되는 분리막 엘리먼트의 성능 등에 따라서 적절히 설계하면 된다. 이 요철 가공은 분리막의 제조 방법의 일부로 간주되어도 된다.
(4-3) 분리막의 적층 및 권회
(4-3-1) 분리막 본체의 투과측 면에 고착하는 유로재
1매의 분리막을 투과측 면이 내측을 향하게 접어서 접합함으로써, 또는 2매의 분리막을 투과측 면이 내측을 향하도록 겹쳐서 접합함으로써, 도 1에 도시한 바와 같은 봉투상 막(5)이 형성된다. 상술한 바와 같이, 봉투상 막은 세 변이 밀봉된다. 밀봉은 접착제 또는 핫 멜트 등에 의한 접착, 열 또는 레이저에 의한 융착 등에 의해 실행할 수 있다.
봉투상 막의 형성에 사용되는 접착제는, 점도가 4 내지 15Pa·s의 범위 내인 것이 바람직하고, 또한 5 내지 12Pa·s가 보다 바람직하다. 분리막에 주름이 발생하면, 분리막 엘리먼트의 성능이 저하되는 경우가 있지만, 접착제 점도가 15Pa·s 이하인 것으로, 분리막을 집수관 주위에 권취할 때에, 주름이 발생하기 어려워진다. 또한, 접착제 점도가 4Pa·s 이상일 경우, 분리막 간에서의 접착제 유출이 억제되어, 불필요한 부분에 접착제가 부착될 위험성이 저하된다.
접착제의 도포량은 분리막이 집수관 주위에 권취된 후에, 접착제가 도포되는 부분의 폭이 10 내지 100mm인 바와 같은 양인 것이 바람직하다. 이에 의해, 분리막이 확실하게 접착되므로, 원 유체의 투과측으로의 유입이 억제된다. 또한, 유효 막 면적도 비교적 크게 확보할 수 있다.
접착제로서는 우레탄계 접착제가 바람직하고, 점도를 4 내지 15Pa·s의 범위로 하기 위해서는, 주제의 이소시아네이트와 경화제의 폴리올이, 이소시아네이트:폴리올=1:1 내지 1:5의 비율로 혼합된 것이 바람직하다. 접착제의 점도는 미리 주제, 경화제 단체 및 배합 비율을 규정한 혼합물의 점도를 B형 점도계(JIS K 6833)로 측정된다.
이렇게 해서 접착제가 도포된 분리막은, 봉투상 막의 폐구 부분이 권회 방향 내측에 위치하도록 배치되어, 집수관의 주위에 분리막을 둘러 감을 수 있다. 이렇게 해서, 분리막이 스파이럴상으로 권회된다.
(4-3-2) 시트 상에 돌기물이 설치된 유로재
1매의 분리막 본체를 투과측 면이 내측을 향하게 접어서 접합함으로써, 또는 2매의 분리막 본체를 투과측 면이 내측을 향하도록 겹치게 접합함으로써, 봉투상 막(5)이 형성된다. 그 사이에, 투과측 유로재를 구성하는, 돌기물이 고착된 시트(시트 유로재)가 삽입된다.
상술한 바와 같이, 봉투상 막은 세 변이 밀봉된다. 밀봉은 접착제 또는 핫 멜트 등에 의한 접착, 열 또는 레이저에 의한 융착 등에 의해 실행할 수 있다. 접착제의 점도, 도포량, 종류는, 상기 「(4-3-1) 분리막 본체의 투과측 면에 고착하는 유로재」의 항에 기재한 요건이 바람직하다.
이렇게 해서 접착제가 도포된 분리막은, 봉투상 막의 폐구 부분이 권회 방향 내측에 위치하도록 배치되어, 집수관의 주위에 분리막을 둘러 감을 수 있다.
(4-4) 기타 공정
분리막 엘리먼트의 제조 방법은, 상술한 바와 같이 형성된 분리막의 권회체의 외측에, 필름 및 필라멘트 등을 더 감는 것을 포함하고 있어도 되고, 집수관의 길이 방향으로의 분리막의 단을 가지런히 자르는 에지 커트, 단부 판의 설치 등의 추가 공정을 포함하고 있어도 된다.
5. 분리막 엘리먼트의 이용
분리막 엘리먼트는 또한 직렬 또는 병렬로 접속해서 압력 용기에 수납됨으로써, 분리막 모듈로서 사용되어도 된다.
또한, 상기한 분리막 엘리먼트, 모듈은, 그들에 유체를 공급하는 펌프나, 그 유체를 전처리하는 장치 등과 조합하여, 유체 분리 장치를 구성할 수 있다. 이 분리 장치를 사용함으로써, 예를 들어, 공급수를 음료수 등의 투과수와 막을 투과하지 않은 농축수로 분리하여, 목적으로 한 물을 얻을 수 있다.
유체 분리 장치의 조작 압력은 높은 쪽이 제거율은 향상되지만, 운전에 필요한 에너지도 증가하는 것, 분리막 엘리먼트의 공급 유로, 투과 유로의 유지성도 고려하면, 막 모듈에 원 유체를 투과할 때의 조작 압력은, 0.2 내지 8MPa의 범위가 바람직하다. 원 유체 온도는 높아지면 염 제거율이 저하되지만, 낮아짐에 따라 막투과 유속도 감소하므로, 5 내지 45℃의 범위가 바람직하다. 또한, 원 유체 pH는 높아지면 해수 등의 고 염 농도의 공급수의 경우, 마그네슘 등의 스케일이 발생할 우려가 있고, 또한 고 pH 운전에 의한 막의 열화가 우려되기 때문에, 중성 영역에서의 운전이 바람직하다.
분리막 엘리먼트에 의해 처리되는 유체는 특별히 한정되지 않지만, 수 처리에 사용하는 경우, 공급수로서는, 해수, 함수, 배수 등의 500mg/L 내지 100g/L의 TDS(Total Dissolved Solids: 총 용해 고형분)를 함유하는 액상 혼합물을 들 수 있다. 일반적으로, TDS는 총 용해 고형분량을 가리키고, 「중량÷부피」 또는 「중량비」로 표현된다. 정의에 의하면, 0.45㎛의 필터로 여과한 용액을 39.5 내지 40.5℃의 온도로 증발시켜 잔류물의 무게로부터 산출할 수 있지만, 보다 간편하게는 실용 염분(S)으로부터 환산할 수 있다.
실시예
이하에 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 하등 한정되는 것은 아니다.
A. 분리막, 시트 유로재의 컬 평가
분리막 본체의 기재측에 투과측 유로재를 고착시킨 분리막 또는 돌기물이 고착된 시트(시트 유로재)를 세로 50cm, 가로 50cm 크기로 절단해서 시험편으로 하였다. 이 시험편을 정반 위에 올리고, 시험편 네 구석의 부상량을 측정하고, 그의 평균값을 시험편의 컬 높이로 하였다. 이 측정에 제공한 시험편은 5장이며, 시험편 5장의 평균값을, 분리막 또는 시트 유로재의 컬 높이(h)로 하고, 하기 기준에 의해 컬성을 평가하였다. 또한 「◎」 및 「○」를 합격이라 하고, 분리막 또는 시트 유로재의 취급성이 우수하다고 평가하였다.
<평가 기준>
◎: 컬 높이(h)≤2cm
○: 2cm<컬 높이(h)≤5cm
△: 5cm<컬 높이(h)≤10cm
×: 10cm<컬 높이(h)
B. 멜트 플로우 레이트(MFR)
JIS K7210: 1999에 준거하여, 온도 230℃, 가중 21.18N의 조건에서 MFR [g/10분]을 측정하였다. 측정 횟수는 3회이며, 그의 평균값을 MFR로 하였다.
C. 투과측 유로재의 융해 흡열량 측정
투과측 유로재의 융해 흡열량은, 퍼킨 엘머사제 시차 주사 열량계 DSC-7형을 사용하여 측정하였다. 즉, 투과측 유로재를 분리막 본체 또는 시트로부터 박리시킨 시료 10mg을 승온 속도 10℃/분으로 200℃까지 승온하고, 얻어진 DSC 곡선의 흡열 피크 면적으로부터 융해 흡열량을 산출하였다. 측정 횟수는 3회이며, 그의 평균값을 융해 흡열량[J/g]으로 하였다.
D. 고결정성 폴리프로필렌의 융점
고결정성 폴리프로필렌(A)의 융점은, 퍼킨 엘머사제 시차 주사 열량계 DSC-7형을 사용하여 측정하였다. 즉 폴리프로필렌 시료 10mg을 승온 속도 10℃/분으로 220℃까지 승온하고, 220℃에서 5분간 유지한 후, 실온까지 15℃/분으로 강온시켰다. 그 후, 220℃까지 승온 속도 10℃/분으로 다시 승온하고, 이때, 100 내지 200℃의 범위로 출현한 흡열 피크의 톱 온도를 융점으로 하였다. 측정 횟수는 3회이며, 그의 평균값을 고결정성 폴리프로필렌(A)의 융점[℃]으로 하였다.
E. 용융 점도
가부시키가이샤 도요 세끼 세이사꾸쇼제 캐필러리 레오미터 「캐필로그래프 1B」(상품명)를 사용하고, L=40mm, D=1mm의 다이를 사용하여, 온도 200℃, 전단 속도 24sec-1로 측정한 값을 용융 점도[Pa·s]로 하였다. 용융 점도 측정에 제공한 펠릿은, 측정 전에 100℃의 온도에서 8시간의 진공 건조를 행하고, 용융시간 5분으로서 측정하였다.
F. 투과측 유로재의 두께·간격
주사형 전자현미경 「S-800」(상품명, 가부시키가이샤 히타치 세이사꾸쇼제)을 사용해서 10개의 임의의 투과측 유로재의 단면을 500배로 사진 촬영하였다. 촬영된 화상에 있어서, 투과측 유로재의 두께, 및 인접하는 투과측 유로재의 간격을 측정하였다.
G. 투과측 유로재의 신도 및 인장 탄성률
투과측 유로재를 분리막 본체로부터 박리시킨 시료 또는 돌기물을 시트로부터 박리시킨 시료를, 온도 20℃, 습도 65%의 환경 하에서, 가부시키가이샤 시마즈 세이사꾸쇼제 오토그래프 「AG-50NISMS」(상품명)를 사용하고, 시료 길이 10cm, 인장 속도 10cm/min의 조건에서 인장 시험을 행하였다. 최대 하중이 나타내는 점의 신도를 유로재의 신도[%]로 하고, 또한 측정에서 얻어진 응력-왜곡 곡선으로부터 인장 탄성률[GPa]을 측정하였다. 측정 횟수는 5회로 하고, 그의 평균값을 신도, 인장 탄성률로 하였다.
H. 분리막 시트, 시트 유로재의 권출성 평가
분리막 본체의 기재측에 투과측 유로재를 고착시키는 가공 공정에서, 또는 시트 상에 돌기물을 고착시키는 가공 공정에서, 길이 10m의 가공을 실시하고, 권취기로 권취하여, 분리막 롤 또는 시트 롤을 얻었다. 그 후, 분리막 롤 또는 시트 롤로부터 2m/분의 속도로 분리막 시트 또는 돌기물이 고착된 시트(시트 유로재) 10m를 권출하고, 하기 기준에 따라, 분리막 시트 또는 시트 유로재의 권출성을 평가하였다. 또한, 「◎」 및 「○」를 합격으로 하고, 분리막 또는 시트 유로재의 권출성이 우수하다고 평가하였다.
<평가 기준>
◎: 분리막 기능층에의 투과측 유로재의 고착 개소, 또는 시트(돌기물 미고착면)에의 돌기물의 고착 개소가 0 내지 2군데/10m
○: 분리막 기능층에의 투과측 유로재의 고착 개소, 또는 시트(돌기물 미고착면)에의 돌기물의 고착 개소가 3 내지 5군데/10m
△: 분리막 기능층에의 투과측 유로재의 고착 개소, 또는 시트(돌기물 미고착면)에의 돌기물의 고착 개소가 6 내지 10군데/10m
×: 분리막 기능층에의 투과측 유로재의 고착 개소, 또는 시트(돌기물 미고착면)에의 돌기물의 고착 개소가 11군데 이상/10m
I. 분리막 시트, 시트 유로재의 품질평가
분리막 본체의 기재측에 투과측 유로재를 고착시키는 가공 공정에서 또는 시트 상에 돌기물을 고착시키는 가공 공정에서, 길이 10m의 가공을 실시하고, 권취기로 권취하여, 분리막 롤 또는 시트 롤을 얻었다. 그 후, 분리막 롤 또는 시트 롤로부터 2m/분의 속도로 분리막 시트 또는 돌기물이 고착된 시트(시트 유로재) 10m를 권출하고, 유로재가 파괴되어 있는 개소의 수를 세어, 하기 기준에 따라, 분리막 시트 또는 시트 유로재의 취급성을 평가하였다. 또한 「◎」 및 「○」를 합격이라 하고, 분리막 또는 시트 유로재의 품질이 우수하다고 평가하였다.
<평가 기준>
◎: 투과측 유로재의 파괴 개소가 0 내지 2군데/10m
○: 투과측 유로재의 파괴 개소가 3 내지 5군데/10m
△: 투과측 유로재의 파괴 개소가 6 내지 10군데/10m
×: 투과측 유로재의 파괴 개소가 11군데 이상/10m
J. 조수량 및 탈염률(TDS 제거율)
스파이럴형 분리막 엘리먼트에, 공급수로서 농도 500mg/L, pH 6.5, 온도 25℃의 식함수를 사용하여, 조작 압력 1.5MPa 및 2.5MPa의 조건 하에서 1시간 운전하고, 그 후, 동일한 조건에서 10분간의 운전을 행함으로써 투과수를 얻었다. 얻어진 투과수량으로부터, 분리막 엘리먼트당, 또한 1일당 투수량(세제곱 미터)을 조수량[m3/일]으로 하였다.
또한, 공급수, 얻어진 투과수의 전기 전도도를, 도아 덴파 고교 가부시끼가이샤 제조 전기 전도도계를 사용하여 측정하고, 실용 염분(S)을 측정하였다. 이렇게 해서 얻어진 실용 염분을 염 농도로 간주하여, 하기 식을 사용함으로써 TDS 제거율을 구하였다. 본 평가는 엘리먼트 3개에 대해서 실시하고, 그의 평균값을 조수량, TDS 제거율로 하였다.
TDS 제거율(%)=100×{1- (투과수 중의 TDS 농도/공급수 중의 TDS 농도)}
(분리막 시트의 제조)
폴리에틸렌 테레프탈레이트 장섬유를 포함하는 부직포(섬도: 1.1dtex, 두께: 90㎛, 통기도: 1cc/cm2/sec, 섬유배향도: 다공성 지지층측 표층 40°, 다공성 지지층과는 반대측 표층 20°) 상에 폴리술폰 15.0중량％의 디메틸포름아미드(DMF) 용액을 180㎛의 두께로 실온(25℃)에서 캐스트하고, 바로 순수 중에 침지해서 5분간 방치하고, 두께 130㎛의 섬유 보강 폴리술폰 다공성 지지 막 롤을 제작하였다.
그 후, 다공성 지지 막의 폴리술폰이 캐스트된 면에, 메타페닐렌디아민(1.8중량％)·ε-카프로락탐(4.5중량％) 수용액을 도포하고, 계속해서, 에어 노즐로부터 질소를 분사해 지지막 표면으로부터 여분의 수용액을 제거한 후, 트리메신산 클로라이드 0.06중량％를 함유하는 25℃의 n-데칸 용액을 막 표면이 완전히 젖게 도포하였다. 그 후, 막으로부터 여분의 용액을 에어 블로우로 제거하고, 열수 세정(80℃) 후, 에어 블로우로 물기 제거해서 분리막 본체를 얻었다.
(투과측 유로재를 구성하는 수지의 제작)
고결정성 폴리프로필렌(PP)(A), 저결정성 α-올레핀계 중합체(B) 및 첨가제(C, D)를 표 1 내지 표 5에 나타내는 중량 비율로, 미리 블렌드한 후, 2축 압출기(테크노 벨사제 KZW-15)를 사용해서 200℃에서 용융 혼련하였다. 압출기 다이로부터 토출된 수지는 수조 내에서 충분히 냉각시키고, 계속해서 5mm 정도로 커팅해서 조성물 펠릿을 얻었다.
(실시예 1)
고결정성 PP(MFR 1000g/10분, 융점 161℃) 55중량％와 저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 폴리프로필렌 「L-MODU·S400」(상품명)) 45중량％를 함유하는 조성물 펠릿을 200℃에서 용융시킨 후, 기어 펌프에 의해, 빗형 심(슬릿 폭 0.4mm, 피치 0.8mm)이 장전된 어플리케이터에 용융 수지를 공급하였다.
계속해서, 빗형 심으로부터 용융 수지를 토출시켜, 분리막 본체의 투과측에 투과측 유로재를 스트라이프상으로 10m/분의 속도로 가공하고, 프리 롤을 통하여, 권취기로 권취하고, 분리막 롤을 얻었다(권취 장력 15N/m, 권취에 사용한 코어 직경 3인치). 분리막 롤로부터 시트 10m를 권출하여, 분리막 시트를 얻었다.
얻어진 분리막 시트로부터 투과측 유로재를 분리하고, 유로재의 각종 특성 평가를 측정한 결과, 융해 흡열량(ΔH)은 46J/g, 인장 신도는 25%, 인장 탄성률은 0.31GPa이었다.
다음으로, 분리막 시트로부터 세로 50cm, 가로 50cm 크기의 시험편을 제작하고, 컬 높이를 평가한 결과, 컬 높이는 1.9cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 분리막이었다. 유로재 중의 고결정성 PP의 함유량 및 ΔH가 바람직한 범위로 제어되어 있기 때문이라고 생각된다.
분리막 시트의 권출성 평가를 실시한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착하지 않고, 원활한 권출이 가능하였다. 또한 유로재의 파손 개소를 평가한 결과, 파손 개소는 발견되지 않았고, 분리막 시트의 권출성 및 품질은 극히 양호하였다.
또한, 분리막 시트를 재단하고, 한 변이 개구되도록 접어진 분리막 시트 사이에, 공급측 유로재로서 망(두께: 800㎛, 피치 5mm×5mm)을 연속적으로 적층하고, 분리막 시트의 유공 집수관의 길이 방향으로 양측 단부에 우레탄계 접착제(이소시아네이트:폴리올=1:3)를 도포한 후, 중첩하여, 분리막 엘리먼트에서의 유효 면적이 37m2가 되게, 폭 930mm의 봉투상 막 26장을 제작하였다.
그 후, 봉투상 막의 개구부측의 소정 부분을 유공 집수관의 외주면에 접착하고, 또한 스파이럴상으로 주위에 권취함으로써 권위체를 제작하였다. 권위체의 외주면에 필름을 감고, 테이프로 고정한 후에, 에지 커트, 단부 판 설치, 필라멘트 와인딩을 행하여, 직경 8인치 엘리먼트를 제작하였다.
해당 분리막 엘리먼트를 섬유 강화 플라스틱제 통형 압력 용기에 넣어, 조작 압력 1.5MPa 조건으로, 탈염률 및 조수량을 측정한 결과, 엘리먼트 성능은 탈염률 98.8%, 조수량 34.5m3/일이었다. 또한, 조작 압력 2.5MPa 조건에서는, 탈염률 99.0%, 조수량 58.5m3/일이며, 고압 운전 조건 하에서도 극히 양호한 성능을 나타냈다. 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 2)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 92중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명)) 8중량％로 변경한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
ΔH가 높기 때문에, 컬 높이는 4.7cm로 약간 높았지만, 취급성이 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있지 않고, 원활한 권출이 가능하였다. 한편, 유로재의 파손 개소를 평가한 결과, 유로재의 인장 신도가 작은 것에 기인하여 길이 10m당 5군데의 파손 개소가 보였지만, 품질이 우수한 분리막 시트였다.
(실시예 3)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 65중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명)) 20중량％/열 유동성 향상제(야스하라 케미컬 가부시끼가이샤 제조; 테르펜 수지 수소화물 「클리어론 P125」(상품명)) 15중량％로 변경한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
컬 높이는 1.5cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있지 않고, 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 분리막 시트에 파손 개소는 눈에 띄지 않았고, 분리막 시트의 권출성 및 품질은 극히 양호하였다.
(실시예 4)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 40중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S600」(상품명)) 30중량％/열 유동성 향상제(야스하라 케미컬 가부시끼가이샤 제조; 테르펜 수지 수소화물 「클리어론 P115」(상품명)) 30중량％로 변경한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
컬 높이는 0.5cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있는 개소가 있었지만(5군데), 비교적 원활한 권출이 가능하고, 권출성은 양호하였다. 또한, 분리막 시트에 파손 개소는 눈에 띄지 않았고, 분리막 시트의 품질은 극히 양호하였다.
(실시예 5)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 75중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S600」(상품명)) 5중량％/열 유동성 향상제(아라까와 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조; 수소화 석유 수지 「지환족 포화 탄화수소 수지·알콘 P-100」(상품명)) 20중량％로 변경한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
컬 높이는 2.5cm로 낮고, 취급성이 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있지 않고, 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 분리막 시트에 파손 개소가 2군데 있었지만, 분리막 시트의 권출성 및 품질은 극히 양호하였다.
(실시예 6)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 85중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S600」(상품명)) 10중량％/열 유동성 향상제(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 수소화 석유 수지 「디시클로펜타디엔/방향족 공중합계 수소 첨가 석유 수지 아이마브 P125」(상품명)) 5중량％로 변경한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
ΔH가 높기 때문에, 컬 높이는 4.2cm로 약간 높았지만, 취급성이 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있지 않고, 원활한 권출이 가능하였다. 한편, 유로재의 파손 개소를 평가한 결과, 유로재의 인장 신도가 작은 것에 기인하여 길이 10m당 3군데의 파손 개소가 보였지만, 품질이 우수한 분리막 시트였다.
(실시예 7)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 70중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(미쯔이 가가꾸 가부시끼가이샤 제조; 프로필렌·올레핀 공중합체 「타프머 PN-20300」(상품명)) 30중량％로 변경한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
컬 높이는 2.0cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있지 않고, 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 분리막 시트에 파손 개소가 1군데 있었지만, 분리막 시트의 권출성 및 품질은 극히 양호하였다.
(실시예 8)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 50중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(미쯔이 가가꾸 가부시끼가이샤 제조; 프로필렌·올레핀 공중합체 「타프머 PN-20300」(상품명)) 20중량％/열 유동성 향상제(아라까와 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조; 수소화 석유 수지 「지환족 포화 탄화수소 수지·알콘 P-100」(상품명)) 20중량％/탈크(하야시 가세이 가부시끼가이샤 제조 「미크론 화이트(5000S)」(상품명)) 10중량％로 변경한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
컬 높이는 1.0cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있지 않고, 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 분리막 시트에 파손 개소가 1군데 있었지만, 분리막 시트의 권출성 및 품질은 극히 양호하였다.
(실시예 9)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 60중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 제조; 특수 프로필렌계 엘라스토머 「타프셀렌 H-5002」(상품명)) 10중량％/열 유동성 향상제(야스하라 케미컬 가부시끼가이샤 제조; 테르펜 수지 수소화물 「클리어론 P125」(상품명)) 30중량％로 변경한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
컬 높이는 0.7cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있는 개소가 4군데 있었지만, 비교적 원활한 권출이 가능하고, 권출성은 양호하였다. 또한, 분리막 시트에 파손 개소는 2군데 있었지만, 분리막 시트의 품질은 극히 양호하였다.
(실시예 10)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(가부시키가이샤 프라이프폴리머제, MFR 120g/10분, 융점 165℃) 60중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명)) 20중량％/열 유동성 향상제(가토 요코 가부시끼가이샤 제조; 피셔 트롭쉬 왁스 「사졸 왁스 H1」(상품명)) 20중량％로 변경하고, 가공 온도를 225℃로 한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
컬 높이는 1.0cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있는 개소가 2군데 있었지만, 비교적 원활한 권출이 가능하고, 권출성은 극히 양호하였다. 또한, 분리막 시트에 파손 개소는 4군데 있었지만, 분리막 시트의 품질은 양호하였다.
(실시예 11)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(닛폰 폴리프로 가부시끼가이샤 제조 「BC10HRF」(상품명), MFR 100g/10분, 융점 167℃) 45중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(미쯔이 가가꾸 가부시끼가이샤 제조; 프로필렌·올레핀 공중합체 「타프머 PN-20300」(상품명)) 15중량％/열 유동성 향상제(아라까와 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조; 수소화 석유 수지 「지환족 포화 탄화수소 수지·알콘 P-125」(상품명)) 20중량％/열 유동성 향상제(산요 가세이 가부시끼가이샤 제조; PP 왁스 「비스 콜 550P」(상품명)) 20중량％로 변경하고, 가공 온도를 230℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
컬 높이는 1.4cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있는 개소가 5군데 있었지만, 비교적 원활한 권출이 가능하고, 권출성은 양호하였다. 또한, 분리막 시트에 파손 개소는 2군데 있었지만, 분리막 시트의 품질은 극히 양호하였다.
(비교예 1)
투과측 유로재를 구성하는 수지를 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지)만으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
ΔH가 매우 큰 것에 기인하여 컬 높이는 10cm 이상이며 취급성은 극히 불량하였다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있는 개소는 보이지 않았고, 권출성은 극히 양호하였다. 한편, 유로재의 인장 신도가 매우 낮기 때문에, 분리막 시트에 파손 개소는 11군데 이상 있고, 분리막 시트의 품질은 매우 나쁜 것이었다.
(비교예 2)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 97중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명)) 3중량％로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
ΔH가 높기 때문에, 컬 높이는 9.5cm로 매우 높고, 취급성은 불량하였다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있지 않고, 원활한 권출이 가능하였다. 한편, 유로재의 파손 개소를 평가한 결과, 유로재의 인장 신도가 작은 것에 기인하여 길이 10m당 10군데의 파손 개소가 보였고, 저품질의 분리막 시트였다.
(비교예 3)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 35중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명)) 65중량％로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
컬 높이는 0.2cm로 매우 낮고, 취급성은 극히 양호하고, 또한 분리막 시트에는 파손 개소가 눈에 띄지 않고, 분리막 시트의 품질은 극히 양호하였다.
한편, 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 다수 고착해 있고(10군데), 권출 시, 분리막 기능층의 부분적인 박리가 발생하고, 원활한 권출은 매우 곤란하였다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 탈염률 및 조수량을 측정한 결과, 엘리먼트 성능은 탈염률 98.8%로 양호했지만, 조수량은 27.4m3/일이며, 상기 실시예와 비교해서 20% 이상 낮은 값이었다. 운전 종료 후에 투과측 유로재를 관찰했더니, 유로재가 압축 변형되고, 투과수 유로가 폐색되어 있었다. 유로재를 구성하는 수지의 내압성(탄성률)이 낮기 때문이라고 생각된다.
(비교예 4)
투과측 유로재를 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 20중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S600」(상품명)) 40중량％/열 유동성 향상제(야스하라 케미컬 가부시끼가이샤 제조; 테르펜 수지 수소화물 「클리어론 P115」(상품명)) 40중량％로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
컬 높이는 0.1cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 분리막이었다. 분리막 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 분리막 시트는 분리막 기능층 표면에 고착해 있는 개소가 다수 있고(11군데 이상), 권출 시, 분리막 기능층의 부분적인 박리가 발생하고, 원활한 권출은 매우 곤란하였다. 한편, 분리막 시트에 파손 개소는 눈에 띄지 않았고, 분리막 시트의 품질은 극히 양호하였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 탈염률 및 조수량을 측정했더니, 엘리먼트 성능은 탈염률 97.8%로 양호했지만, 조수량은 25.0m3/일이며, 상기 실시예 1과 비교해서 20% 이상 낮은 값이었다. 운전 종료 후에 투과측 유로재를 관찰한 결과, 유로재가 크게 압축 변형되고, 투과수 유로의 대부분이 폐색되어 있었다. 유로재를 구성하는 수지의 내압성(탄성률)이 낮기 때문이라고 생각된다.
(실시예 12)
고결정성 PP(MFR 1000g/10분, 융점 161℃, 실시예 1과 마찬가지) 45중량％와 저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 폴리프로필렌 「L-MODU·S400」(상품명)) 55중량％를 함유하는 조성물 펠릿을 210℃에서 용융시킨 후, 기어 펌프에 의해, 빗형 심(슬릿 폭 0.35mm, 피치 0.7mm)이 장전된 어플리케이터에 용융 수지를 공급하였다.
계속해서, 빗형 심으로부터 용융 수지를 토출시켜, 시트(폴리에틸렌 테레프탈레이트 장섬유 부직포, 단사 섬도 1.2dtex, 두께 55㎛, 단위 면적당 중량 28g/m2) 상에 돌기물을 스트라이프상으로 8.5m/분의 속도로 가공하고, 프리 롤을 통하여, 권취기로 권취하고, 시트 롤을 얻었다(권취 장력 15N/m, 권취에 사용한 코어 직경 3인치). 시트 롤로부터 시트 10m를 권출하고, 돌기물이 고착된 시트(시트 유로재)를 얻었다.
얻어진 시트로부터 돌기물을 분리하고, 유로재의 각종 특성 평가를 측정한 결과, 융해 흡열량(ΔH)은 33J/g, 인장 신도는 26%, 인장 탄성률은 0.23GPa이었다.
다음으로 시트 유로재로부터 세로 50cm, 가로 50cm 크기의 시험편을 제작하여, 컬 높이를 평가한 결과, 컬 높이는 0.8cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 분리막이었다. 유로재 중의 고결정성 PP의 함유량 및 ΔH가 바람직한 범위로 제어되어 있기 때문이라고 생각된다.
시트 유로재의 권출성 평가를 행한 결과, 돌기물은 권취된 상태로 접촉하는 별도의 시트면에 접착해 있지 않고, 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 유로재의 파손 개소를 평가한 결과, 파손 개소는 눈에 띄지 않았고, 시트 유로재의 권출성 및 품질은 극히 양호하였다.
또한, 시트 유로재를 재단하고, 한 변이 개구하게 접어진 분리막 시트 사이에, 공급측 유로재로서 망(두께: 800㎛, 피치 5mm×5mm)을 연속적으로 적층하고, 투과측 유로재로서 시트 유로재를 봉투상 막간에 삽입하고, 우레탄계 접착제(이소시아네이트:폴리올=1:3)를 도포한 후, 중첩하여, 분리막 엘리먼트에서의 유효 면적이 37m2가 되게, 폭 930mm의 봉투상 막 26장을 제작하였다.
그 후, 봉투상 막의 개구부측의 소정 부분을 유공 집수관의 외주면에 접착하고, 또한 스파이럴상으로 주위에 권취함으로써 권위체를 제작하였다. 권위체의 외주면에 필름을 감고, 테이프로 고정한 후에, 에지 커트, 단부 판 설치, 필라멘트 와인딩을 행하고, 직경 8인치 엘리먼트를 제작하였다.
해당 분리막 엘리먼트를 섬유 강화 플라스틱제 통형 압력 용기에 넣어, 탈염률 및 조수량을 측정한 결과, 엘리먼트 성능은 탈염률 98.9%, 조수량 33.9m3/일이며, 고압 운전 조건 하에서도 극히 양호한 성능을 나타냈다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 13)
고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 60중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명)) 30중량％/열 유동성 향상제(야스하라 케미컬 가부시끼가이샤 제조; 테르펜 수지 수소화물 「클리어론 P125」(상품명)) 10중량％로 변경한 것 이외에는, 실시예 12와 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
컬 높이는 1.1cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 시트였다. 돌기물이 고착된 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 시트에의 돌기물의 접착은 관찰되지 않았고, 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 돌기물이 고착된 시트에 파손 개소는 눈에 띄지 않았고, 시트의 권출성 및 품질은 극히 양호하였다.
(실시예 14)
돌기물을 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 40중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명)) 45중량％/열 유동성 향상제(야스하라 케미컬 가부시끼가이샤 제조; 테르펜 수지 수소화물 「클리어론 P145」(상품명) 15중량％)를 함유하는 조성물 펠릿을 180℃에서 용융시킨 후, 기어 펌프에 의해, 빗형 심(슬릿 폭 0.30mm, 피치 0.6mm)이 장전된 어플리케이터에 용융 수지를 공급하였다.
계속해서, 빗형 심으로부터 용융 수지를 토출시켜, 시트(폴리에틸렌 테레프탈레이트 장섬유 부직포, 단사 섬도 1.4dtex, 두께 50㎛, 단위 면적당 중량 33g/m2) 상에 돌기물을 스트라이프상으로 15m/분의 속도로 가공하고, 프리 롤을 통하여, 권취기로 권취하고, 시트 롤을 얻었다(권취 장력 15N/m, 권취에 사용한 코어 직경 3인치). 시트 롤로부터 시트 10m를 권출하고, 돌기물이 고착된 시트(시트 유로재)를 얻었다.
얻어진 시트 유로재를, 실시예 12와 마찬가지로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
컬 높이는 0.7cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 시트였다. 돌기물이 고착된 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 시트에의 돌기물의 접착 개소는 5군데 관찰되었지만, 경도의 접착 때문에, 비교적 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 돌기물이 고착된 시트에 파손 개소는 눈에 띄지 않았고, 시트의 권출성 및 품질은 극히 양호하였다.
(실시예 15)
돌기물을 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 10과 마찬가지) 45중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명)) 45중량％/열 유동성 향상제(아라까와 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조; 수소화 석유 수지 「지환족 포화 탄화수소 수지·알콘 P100」(상품명) 10중량％)을 함유하는 조성물 펠릿을 210℃에서 용융시킨 후, 기어 펌프에 의해, 빗형 심(슬릿 폭 0.30mm, 피치 0.6mm)이 장전된 어플리케이터에 용융 수지를 공급하였다.
계속해서, 빗형 심으로부터 용융 수지를 토출시켜, 시트(폴리에틸렌 테레프탈레이트 단섬유 부직포, 단사 섬도 1.2dtex, 두께 75㎛, 단위 면적당 중량 75g/m2) 상에 돌기물을 스트라이프상으로 4m/분의 속도로 가공하고, 프리 롤을 통하여, 권취기로 권취하고, 시트 롤을 얻었다(권취 장력 15N/m, 권취에 사용한 코어 직경 3인치). 시트 롤로부터 시트 10m를 권출하고, 돌기물이 고착된 시트(시트 유로재)를 얻었다.
얻어진 시트 유로재를, 실시예 12와 마찬가지로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
컬 높이는 0.9cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 시트였다. 돌기물이 고착된 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 시트에의 돌기물의 접착 개소는 4군데 관찰되었지만, 경도의 접착 때문에, 비교적 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 돌기물이 고착된 시트에 파손 개소는 2군데 있었고, 시트의 권출성 및 품질은 극히 양호하였다.
(실시예 16)
돌기물을 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 50중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(B-1)(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명)) 45중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(B-2)(미쯔이 가가꾸 가부시끼가이샤 제조; 프로필렌·올레핀 공중합체 「타프머 PN-20300」(상품명) 5중량％)를 함유하는 조성물 펠릿을 200℃에서 용융시킨 후, 기어 펌프에 의해, 빗형 심(슬릿 폭 0.4mm, 피치 0.8mm)이 장전된 어플리케이터에 용융 수지를 공급하였다.
계속해서, 빗형 심으로부터 용융 수지를 토출시켜, 시트(폴리에틸렌 테레프탈레이트 장섬유 부직포, 단사 섬도 1.2dtex, 두께 48㎛, 단위 면적당 중량 25g/m2) 상에 돌기물을 스트라이프상으로 6m/분의 속도로 가공하고, 프리 롤을 통하여, 권취기로 권취하고, 시트 롤을 얻었다(권취 장력 15N/m, 권취에 사용한 코어 직경 3인치). 시트 롤로부터 시트 10m를 권출하고, 돌기물이 고착된 시트(시트 유로재)를 얻었다.
얻어진 시트 유로재를, 실시예 12와 마찬가지로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
컬 높이는 0.6cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 시트였다. 돌기물이 고착된 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 시트에의 돌기물의 접착 개소는 관찰되지 않았고, 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 돌기물이 고착된 시트에 파손 개소는 눈에 띄지 않았고, 시트의 권출성 및 품질은 극히 양호하였다.
(실시예 17)
돌기물을 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 50중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(미쯔이 가가꾸 가부시끼가이샤 제조; 프로필렌·올레핀 공중합체 「타프머 PN-20300」(상품명) 25중량％)/열 유동성 향상제(야스하라 케미컬 가부시끼가이샤 제조; 테르펜 수지 수소화물 「클리어론 P145」(상품명) 25중량％)를 함유하는 조성물 펠릿을 210℃에서 용융시킨 후, 기어 펌프에 의해, 빗형 심(슬릿 폭 0.4mm, 피치 0.8mm)이 장전된 어플리케이터에 용융 수지를 공급하였다.
계속해서, 빗형 심으로부터 용융 수지를 토출시켜, 시트(폴리에틸렌 테레프탈레이트 장섬유 부직포, 단사 섬도 1.2dtex, 두께 73㎛, 단위 면적당 중량 50g/m2) 상에 돌기물을 스트라이프상으로 9m/분의 속도로 가공하고, 프리 롤을 통하여, 권취기로 권취하고, 시트 롤을 얻었다(권취 장력 15N/m, 권취에 사용한 코어 직경 3인치). 시트 롤로부터 시트 10m를 권출하고, 돌기물이 고착된 시트(시트 유로재)를 얻었다.
얻어진 시트 유로재를, 실시예 12와 마찬가지로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
컬 높이는 1.1cm로 낮고, 취급성이 매우 우수한 시트였다. 돌기물이 고착된 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 시트에의 돌기물의 접착 개소는 3군데 관찰되었지만, 경도의 접착 때문에, 비교적 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 돌기물이 고착된 시트에 파손 개소는 4군데 있었지만, 품질은 양호하였다.
(비교예 5)
돌기물을 구성하는 수지를, 고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지)만으로 한 것 이외에는, 실시예 12와 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
돌기물이 고착된 시트의 컬 높이는 10cm 이상으로 매우 높고, 취급성은 극히 불량하였다. 돌기물이 고착된 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 시트에의 돌기물의 접착 개소는 관찰되지 않았다. 또한 돌기물의 파손 개소는 11군데 이상 있었고, 시트의 품질은 매우 나쁜 것이었다.
(비교예 6)
고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 96중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명) 4중량％로 변경한 것 이외에는, 실시예 12와 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
시트의 컬 높이는 7.4cm로 높고, 취급성은 불량하였다. 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 시트에의 돌기물의 접착은 관찰되지 않았고, 원활한 권출이 가능하였다. 또한, 돌기물의 파손 개소는 7군데 있었고, 시트의 품질은 나쁜 것이었다.
(비교예 7)
고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 35중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명) 60중량％/탈크(하야시 가세이사제 「미크론 화이트 5000S」(상품명) 5중량％)로 변경한 것 이외에는, 실시예 12와 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
시트의 컬 높이는 0.3cm로 매우 낮고, 취급성은 극히 양호하였다. 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 시트에의 돌기물의 접착은 6군데 있었고, 원활한 권출이 곤란하였다. 또한, 돌기물의 파손 개소는 1군데였고, 시트의 품질은 극히 양호한 것이었다.
또한, 실시예 12와 마찬가지로 탈염률 및 조수량을 측정한 결과, 엘리먼트 성능은 탈염률 98.3%로 양호했지만, 조수량은 28.0m3/일(조작 압력 1.5MPa)이며, 상기 실시예 12와 비교해서 20% 이상 낮은 값이었다. 운전 종료 후에 시트상의 돌기물을 관찰한 결과, 돌기물이 압축 변형되고, 투과수 유로가 폐색되어 있었다. 돌기물을 구성하는 고결정성 PP 수지의 함유량이 적고, 또한 내압성(탄성률)이 낮기 때문이라고 생각된다.
(비교예 8)
고결정성 PP(실시예 1과 마찬가지) 30중량％/저결정성 α-올레핀계 중합체(이데미쯔 고산 가부시끼가이샤 제조; 저입체규칙성 PP 「L-MODU·S400」(상품명) 50중량％/열 유동성 향상제(야스하라 케미컬 가부시끼가이샤 제조; 테르펜 수지 수소화물 「클리어론 P125」(상품명) 20중량％)로 변경한 것 이외에는, 실시예 12와 마찬가지로 평가를 행하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
시트의 컬 높이는 0.2cm로 매우 낮고, 취급성은 극히 양호하였다. 시트의 권출성 평가를 행한 결과, 시트에의 돌기물의 접착은 10군데 이상 있었고, 원활한 권출이 곤란하였다. 한편, 돌기물의 파손 개소는 관찰되지 않았고, 시트의 품질은 극히 양호한 것이었다.
또한, 실시예 12와 마찬가지로 탈염률 및 조수량을 측정한 결과, 엘리먼트 성능은 탈염률 98.4%로 양호했지만, 조수량은 25.3m3/일(조작 압력 1.5MPa)이며, 상기 실시예 12와 비교해서 25% 이상 낮은 값이었다. 운전 종료 후에 시트상의 돌기물을 관찰한 결과, 돌기물이 압축 변형되고, 투과수 유로가 폐색되어 있었다. 돌기물을 구성하는 고결정성 PP 수지의 함유량이 적고, 또한 내압성(탄성률)이 낮기 때문이라고 생각된다.
본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 여러 변형이나 수정을 가할 수 있음은 당업자에 있어서 자명하다. 본 출원은 2013년 10월 30일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2013-225516호)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로 해서 도입된다.
본 발명의 분리막 및 분리막 엘리먼트는 특히 함수의 탈염에 적절하게 사용할 수 있다.
1 분리막 엘리먼트
2 공급측 유로재
3 분리막
30, 30A, 30B 분리막 본체
4 투과측 유로재
5 봉투상 막
6 집수관
7 공급수(원 유체)
8 투과수
9 농축수
11 기재
12 다공성 지지층
13 분리 기능층
15 투과측 유로
17 공급측 면
18 투과측 면
19 시트
20 내지 25 돌기물
42 내지 47 시트 유로재
2 공급측 유로재
3 분리막
30, 30A, 30B 분리막 본체
4 투과측 유로재
5 봉투상 막
6 집수관
7 공급수(원 유체)
8 투과수
9 농축수
11 기재
12 다공성 지지층
13 분리 기능층
15 투과측 유로
17 공급측 면
18 투과측 면
19 시트
20 내지 25 돌기물
42 내지 47 시트 유로재
Claims (11)
- 공급측 면과 투과측 면을 갖는 분리막 본체와, 상기 분리막 본체의 상기 투과측 면에 고착하는 투과측 유로재를 구비하는 분리막이며,
상기 투과측 유로재는 고결정성 폴리프로필렌(A)를 적어도 포함하는 조성물로 구성되고, 또한 하기 요건 (a) 및 (b)를 만족하는 분리막.
(a) 상기 고결정성 폴리프로필렌(A)의 함유량이 상기 조성물 중 40 내지 95중량％이다.
(b) 상기 투과측 유로재의 융해 흡열량(ΔH)이 20 내지 70J/g이다. - 제1항에 있어서, 상기 조성물이 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)를 포함하고, 상기 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량이 상기 조성물 중 5 내지 60중량％인, 분리막.
- 제2항에 있어서, 상기 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)가 저결정성 폴리프로필렌 또는 프로필렌·올레핀 공중합체인, 분리막.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과측 유로재의 인장 신도가 5% 이상이고, 또한 인장 탄성률이 0.2 내지 2.0GPa인, 분리막.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리막 본체가 기재, 상기 기재 상에 형성된 다공성 지지층, 및 상기 다공성 지지층 상에 형성된 분리 기능층을 구비하는, 분리막.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 분리막을 포함하는 분리막 엘리먼트.
- 공급측 면과 투과측 면을 갖는 분리막 본체를 구비하고, 상기 투과측 면이 내측을 향하도록 겹쳐지는 분리막을 구비한 분리막 엘리먼트에 사용되는 시트 유로재이며,
상기 분리막 본체의 상기 투과측 면 사이에 배치되고,
시트와 돌기물을 구비하고, 상기 돌기물이 상기 시트에 고착되고, 상기 돌기물은 고결정성 폴리프로필렌(A)를 적어도 포함하는 조성물로 구성되고, 또한 하기 요건 (a) 및 (b)를 만족하는 시트 유로재.
(a) 상기 고결정성 폴리프로필렌(A)의 함유량이 상기 조성물 중 40 내지 95중량％이다.
(b) 상기 돌기물의 융해 흡열량(ΔH)이 20 내지 70J/g이다. - 제7항에 있어서, 상기 조성물이 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)를 포함하고, 상기 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)의 함유량이 상기 조성물 중 5 내지 60중량％인, 시트 유로재.
- 제8항에 있어서, 상기 저결정성 α-올레핀계 중합체(B)가 저결정성 폴리프로필렌 또는 프로필렌·올레핀 공중합체인, 시트 유로재.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기물의 인장 신도가 5% 이상이고, 또한 인장 탄성률이 0.2 내지 2.0GPa인, 시트 유로재.
- 공급측 면과 투과측 면을 갖는 분리막 본체를 구비하고, 상기 투과측 면이 내측을 향하도록 겹쳐지는 분리막과,
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 시트 유로재를 포함하고,
상기 시트 유로재가 상기 투과측 면 사이에 배치되는 분리막 엘리먼트.
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