分離膜支撐體的制作方法

專利名稱：分離膜支撐體的制作方法
技術領域：
本發明涉及超濾膜、逆滲透膜等分離膜的支撐體。
背景技術：
作為超濾、逆滲透過濾中使用的膜，存在將平板膜狀的分離膜卷成螺旋狀的螺旋類型、將多個中空絲狀分離膜進行合絲的類型、將平板膜狀的分離膜加工成圓筒狀的管狀類型，任何一種類型都可以收納于具有一定容積的濾筒內使用。
在這些分離膜中，平板膜狀的分離膜是通過在無紡布等的支撐體上涂布具有分離功能的樹脂制造成片狀得到的。在制造分離膜時，要想制造出均勻的膜，作為支撐體使用的無紡布要具有作為涂布基布的功能，在使用時要具有防止由過濾介質的壓力引起分離膜破裂的保持強度這種基本功能。因此，可使用能得到高度均勻性的短纖維抄漿無紡布。
近年來，逐漸廣泛使用這樣的分離膜，與此同時提高對于濾筒的處理效率成為重要課題。因此，為了在濾筒內配置盡可能多的分離膜，并且，為了降低分離膜的壓力損失增大透水量，期望含有支撐體的分離膜較薄。
即，為了得到較薄、均勻的涂布膜，支撐體本身在保持表面平滑性和強度的基礎上，還期望其變薄。但是，為了使支撐體變薄而減少纖維量，則涂布時樹脂浸出到支撐體的里面，產生所謂滲漏問題。滲出到支撐體里側的樹脂污染制膜裝置，成為連續制造的分離膜的缺陷的原因。
另外，當降低纖維量使支撐體變薄時，雖然通過液體的能力提高，但支撐體的厚度不均勻變得顯著，容易發生滲漏的部分增多。并且，強度下降也是個很大的問題，特別是為短纖維抄漿無紡布的情況下，由于降低纖維量發生強度極度降低。并且，也有降低纖維直徑，提高表觀密度的薄型化方法，但是為了使在抄漿原液中的纖維不纏繞而使其均勻分散，需要將纖維直徑(D)和纖維長度(L)的比例(L/D)設定在一定的范圍內，因此必須將纖維長度縮短，引起無紡布的強度極度降低。
在日本特開2002-095937號公報以及美國US6156680號中，提出了以提高熱粘合性為目的，使用低結晶性聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的方法、合用低熔點纖維的方法等。但是，根據上述理由，由于短纖維在4.5μm以下時強度顯著降低，不能充分滿足薄型化以及滲漏防止性。
另外，在美國US2005-6301號中，記載了混合纖維長度不同的短纖維的方法，但是不能獲得較薄并且具有充分的滲漏防止性以及較高強度的支撐體。
在日本特開昭60-238103號公報中，提出了為了使涂布樹脂的滲漏防止性提高，使用由抄漿法得到的粗密雙層結構的無紡布。該粗密雙層結構，將樹脂涂布的面作為纖維直徑17～54μm，纖維長度3～50mm的較粗的層，將里面作為纖維直徑2.7～17μm，纖維長度3～50mm的致密的層。
但是，由較細的纖維構成的致密層，由于L/D較大，因此在抄漿時容易發生纖維之間的纏繞，得到的無紡布容易發生突起物狀的缺點。另外，為了使纖維之間的纏繞減少，如果縮短纖維長度，就存在強度降低等問題。
而在上述的日本特開昭60-238103號公報中，雖然也提出了在用于保持強度的致密的層的背面，進一步將設置有較粗纖維層的粗密三層結構，但是厚度變大，不能滿足。
在日本特開昭61-222506號公報中，記載了利用短纖維干式法，通過層壓無紡布和熔噴無紡布，熱粘合形成粗密結構。但是，在該方法中，不能消除在短纖維干式法中的不均勻性的問題。另外，熔噴無紡布或極細纖維抄漿無紡布，由于拉伸強度或表面磨損強度顯著降低，因此在使用短纖維時，纖維量為70g/m2以上是必要的，利用干式法在無紡布中的纖維量為100g/m2是必要的。為此，支撐體的厚度變大，不能滿足薄型化。
在日本特開2003-245530號公報中，提出了通過將非涂布面作為較粗的結構設置空隙，將厚度為80μm以下的薄型化的無紡布用作支撐體，使滲漏防止性提高的分離膜。該支撐體，在涂布樹脂由較密的層向較粗的層滲透時，由于較粗層充滿了空隙，因此需要大量的樹脂，為此，利用向厚度方向的滲透速度降低等效果.
在上述的日本特開2003-245530號公報中，作為粗密結構的例子，記載了兩種結構的短纖維抄漿無紡布。其中之一，使用具有溫度差的壓延，形成如下結構的無紡布通過高溫粘合形成接合強度較高的高密度涂布面和通過低溫粘合形成在面方向均勻結構的低密度的非涂布面，另外一種是通過使用壓花接合在非涂布面形成凹凸，在面方向具有不均勻性或周期不均勻性結構的無紡布。
但是，對于前者結構的無紡布，在成為纖維的50wt％以上較弱的接合狀態，由于強度不足或者剛性較低，因此在分離膜的制造工序中存在產生褶皺等問題。另外，由于涂布面是較弱的接合，因此在樹脂涂布工序中，容易產生由與導輥的接觸引起起絨毛，存在樹脂涂布時的穩定性欠缺等問題。
至于在后者結構的無紡布，由于凹部纖維密度較高難以浸透，涂布樹脂優先向凸部浸透，因此涂布樹脂在浸透到凹部之前，就到達凸部的前端，不能得到均勻的涂布。
為了避免這樣的問題，雖然也有打孔無紡布或通過起皺等其他工序制成凹凸形狀的無紡布層壓后的支撐體，但此時里面的凹凸成為樹脂涂布的厚度不均勻的原因，存在膜性能的穩定性欠缺等問題。即使在壓花接合的情況下也同樣發生這樣的樹脂涂布的厚度不均勻，另外，越是將無紡布薄型化，發生厚度不均勻越顯著。
另外，在本發明人申請的WO2004-94316號中，記載了由熱塑性長纖維無紡布/熔噴無紡布/熱塑性長纖維無紡布這三層構成的支撐體，但是涉及該支撐體的使用方法，沒有具體記載。

發明內容
本發明的目的在于，解決上述這樣現有技術的問題，提供一種用較薄并且滲漏防止性以及與涂布樹脂的一體性優良，具有實用強度的由層壓無紡布構成的分離膜支撐體。
本發明人對于上述課題進行專心研究，結果發現，將以往考慮到由于缺乏均勻性而難以使用的熱塑性長纖維無紡布作為上下層，在它們之間設置纖維直徑為5μm以下的少量的熔噴纖維，通過層壓熱粘合進行復合從而成為特定的表觀密度，實現高強度以及優良的滲漏防止性，得到適合于樹脂涂布的層壓無紡布，從而完成本發明。
即，本發明如下所述。
1.一種分離膜支撐體，其特征在于，由成為樹脂的涂布面的表面層、中間層以及里面層經熱粘合一體化的層壓無紡布構成，且滿足下述(1)～(5)，(1)表面層至少具有一層纖維直徑為7～30μm的熱塑性樹脂長纖維的層，(2)中間層至少具有一層由纖維直徑為5μm以下的熔噴纖維構成的層，纖維量在1g/m2以上，且為全部纖維量的30質量％以下，(3)里面層至少具有一層由纖維直徑為7～20μm的熱塑性樹脂長纖維構成的層，纖維量為3～40g/m2，(4)層壓無紡布的表觀密度為0.67～0.91g/cm3，(5)層壓無紡布的厚度為45～110μm。
2.如上述1所述的分離膜支撐體，其特征在于，以KES表面粗糙度SMD計，成為涂布面的表面的平滑度為0.2～2μm。
3.如上述1或2所述的分離膜支撐體，其特征在于，在表面層所使用的熱塑性樹脂長纖維的纖維直徑為7～20μm。
4.如上述1～3中任一項所述的分離膜支撐體，其特征在于，熔噴纖維的纖維直徑為1～3μm。
5.如上述1～4中任一項所述的分離膜支撐體，其特征在于，熱塑性樹脂長纖維和熔噴纖維的熔點為180℃以上。
6.如上述1～5中任一項所述的分離膜支撐體，其特征在于，熱塑性樹脂長纖維和/或熔噴纖維的主要成分為聚酯纖維或聚酯共聚物的纖維，或者是聚酯和聚酯共聚物的混合物的纖維。
7.如上述6所述的分離膜支撐體，其特征在于，熔噴纖維是使用溶液粘度ηsp/c為0.2～0.8的聚對苯二甲酸乙二醇酯制成的。
8.如上述1～7中任一項所述的分離膜支撐體，其特征在于，層壓無紡布經熱粘合一體化后，對其進行壓延處理。
9.一種分離膜支撐體的制造方法，其特征在于滿足下述(a)～(d)，(a)在傳送帶上將使用熔點為180℃以上的熱塑性樹脂的熱塑性樹脂長纖維進行紡絲，形成至少一層的無紡布，(b)然后，在其上，利用熔噴法至少層壓一層使用熔d點為180℃以上的熱塑性樹脂的、結晶度為15～40％、纖維直徑為5μm以下的纖維層，
(c)進而，至少層壓一層使用熔點為180℃以上的熱塑性樹脂的熱塑性樹脂長纖維的無紡布，(d)在比熱塑性樹脂長纖維的熔點低50～120℃的溫度、且線性壓力為100～1000N/cm下使用平輥進行熱粘合之后，在比前述熱粘合溫度高10℃以上、比熱塑性樹脂長纖維的熔點低10～100℃的溫度，且線性壓力為100～1000N/cm下進行壓延處理。
10.如上述9所述的分離膜支撐體的制造方法，其特征在于熱塑性樹脂為聚酯類樹脂。
以下，對本發明進行詳細說明。
本發明的分離膜支撐體，是由將少量的熔噴纖維(中間層)層壓于表面層和里面層的熱塑性樹脂長纖維無紡布之間而熱粘合的層壓無紡布構成的。對于這樣結構的層壓無紡布，通過將表觀密度設定在特定的范圍，即使對于較少的纖維量的較薄無紡布，也可以同時滿足與涂布樹脂的密合性以及滲漏防止性這兩個相互相反的性能，并且能夠實現較高強度。
即，本發明的第一特征在于，支撐體，是由熱塑性樹脂長纖維作為主體構成的層壓無紡布構成的。
為了使用較細纖維的得到較薄短纖維無紡布，需要將纖維長度縮短，由于每根纖維的接合點變少，無紡布的強度降低。因此，為了得到能耐得住樹脂的涂布工序的足夠的強度，需要將纖維直徑定為16μm以上。
另一方面，熱塑性樹脂長纖維無紡布，由于幾乎沒有由于細化纖維引起的強度降低，因此即使是纖維直徑為7～20μm也可以得到充分的較高強度。另外，在減少纖維量時，短纖維無紡布強度大幅降低，與此相對，熱塑性樹脂長纖維無紡布則由于纖維量減少部分的程度的強度降低停止，因此即使較少的纖維量，也能實現較高的強度。
本發明中，由于在涂布面使用長纖維，因此纖維的端面較少，絨毛的產生極少，因此可以得到平滑的涂布面。
本發明的第二特征在于，在中間層設置熔噴纖維無紡布，經熱壓等方法進行熱粘合。對于這樣的結構，由于結晶性較低的熔噴纖維也能作為熱塑性樹脂長纖維層的粘合劑發揮作用，因此，得到更高強度的無紡布。具體而言，通過收集紡絲的熔噴纖維，使其直接打入到熱塑性樹脂長纖維層上的制造方法，可以得到顯著高強度的無紡布。
本發明的第三特征在于，層壓無紡布的表觀密度為0.67～0.91g/cm3。通過設定為該表觀密度，充分減少熔噴纖維層中的纖維間隙，并且，位于其上下的表面層和里面層的熱塑性樹脂長纖維由于被強力固定，因此，中間層的細微纖維的錯位很難產生，為此，涂布樹脂能有效防止滲漏。
另外，本發明的支撐體中，涂布樹脂滯留固化于作為中間層的熔噴纖維層上，由于獲得了打入錨這樣的結構(以下稱為錨固效果)，因此，纖維和樹脂的界面難以剝離，可以得到較高的粘合性。對于這樣的結構，錨部分，即，結合含浸于熔噴纖維層的樹脂和存在于表面的涂布樹脂的鏈部分的剪切強度，是作為對于界面剝離強度的增加部分添加的，因此可以得到極其高的剝離強度。
本發明中，層壓無紡布的表觀密度0.67～0.91g/cm3，因此可以向熔噴纖維層和涂布面存在的空隙中填入足夠量的樹脂，可以得到較高的剝離強度。并且，可以同時滿足滲漏防止性以及密合性這兩個相互相反的性能。
對于構成本發明的支撐體的層壓無紡布，為了獲得特定的表觀密度，一般優選使用由加熱輥等進行熱粘合。
在由加熱輥等進行熱粘合時，支撐體的上層和下層與直接熱源接觸，因此，容易形成由于軟化引起的變形或由熱熔引起的部分膜狀的不透液部分。這樣的不透液部分由于難以得到由涂布樹脂得到的錨固效果，因此，成為損壞與樹脂粘合性的原因，在分離膜接受壓力變動或反沖洗時，容易成為產生剝離或破損的原因。
但是，對于本發明的支撐體，由于在中間層存在熱粘合性良好的熔噴纖維層，因此即使在低溫的熱處理條件下，也容易與上下層的熱塑性樹脂長纖維層熱粘合，層壓一體化，得到上下層的纖維的膜化較少的層壓無紡布。
下面，對本發明的分離膜支撐體的結構作以說明。
圖1是表示本發明的分離膜支撐體的截面的一例的模式圖。圖1中，1為表面層，2為中間層，3為里面層。
在用于逆滲透膜等的情況，由于有時會接受180℃以上的熱處理，因此要求耐熱性。為此，在本發明中，優選熱塑性樹脂長纖維以及熔噴纖維的熔點為180℃以上。
本發明中，表面層為至少具有一層熱塑性樹脂長纖維層的長纖維無紡布，通過紡粘法得到。
作為用于表面層的熱塑性樹脂長纖維，優選使用以耐熱性高的PET、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯等為代表的聚酯類纖維，尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍612等聚酰胺類纖維，或者，是以這些樹脂為主體的共聚物或者它們的混合物等纖維。其中，聚酯類纖維由于強度或者尺寸穩定性較高，因此優選使用。另外，在不影響實用強度的范圍內，可以通過添加少量的聚烯烴等低熔點成分進行改性。
用于表面層的熱塑性樹脂長纖維的纖維直徑，一般使用30μm以下的。當纖維直徑超過30μm時，表面的平滑性較低，樹脂涂布變得不穩定，因此不優選。另外，此時，如果提高由于熱壓引起的表面平滑性，則粗纖維被壓壞，變成膜化部分較多的表面結構，因此涂布樹脂變得難以浸透。纖維直徑優選為7～30μm，更優選為7～20μm的范圍。
中間層至少具有一層由熔噴纖維組成的層。
在分離膜的制造工序中，由于有時也需要熱處理，因此作為熔噴纖維，優選使用以耐熱性高的PET、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯等為代表的聚酯類纖維，尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍612等聚酰胺類纖維，或者，是以這些樹脂為主體的共聚物或者它們的混合物等纖維。其中，聚酯類纖維由于強度或者尺寸穩定性較高，因此優選使用。另外，在不影響實用強度的范圍內，可以通過添加少量的聚烯烴等的低熔點成分進行改性。
對于中間層，需要熔噴纖維的纖維直徑為5μm以下，纖維量為1g/m2以上，并且，占支撐體整體的纖維量的比例為30wt％以下。當纖維直徑超過5μm時，纖維間隙變得過大，涂布樹脂的滲漏防止性不充分。優選纖維直徑為1～3μm。
當纖維量不足1g/m2時，不能獲得足夠的滲漏防止性。另外，熔噴纖維相對于支撐體整體的纖維量超過30wt％時，熱塑性樹脂長纖維占支撐體的量過少。熱塑性樹脂長纖維由于發揮了保持支撐體的主要強度功能，因此中間層的熔噴纖維即使作為粘合劑功能，也導致支撐體強度降低的結果，而不優選。在中間層中，纖維量優選為3～25g/m2，并且優選相對于支撐體整體的纖維量為1.5wt％以上，更優選為3～25wt％。
在本發明中，里面層為至少具有一層熱塑性樹脂長纖維層的長纖維無紡布，通過紡粘法得到。
作為用于里面層的熱塑性樹脂長纖維，可以使用與表面層的熱塑性樹脂長纖維同樣的樹脂，優選使用以耐熱性高的PET、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯等為代表的聚酯類纖維，尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍612等聚酰胺類纖維，或者，是以這些樹脂為主體的共聚物或者它們的混合物等纖維。其中，聚酯類纖維由于強度或者濕潤時的尺寸穩定性較高，因此更加優選使用。另外，在不影響實用強度的范圍內，可以通過添加少量的聚烯烴等低熔點成分進行改性。
對于里面層，熱塑性樹脂長纖維的纖維直徑為7～20μm。纖維直徑不足7μm時，纖維間隙接近于熔噴纖維層(中間層)，滯留于熔噴層的涂布樹脂由于毛細力吸引的力增強，因此不能得到充分的滲漏防止性能。
另外，纖維直徑超過20μm時，長纖維之間的纖維間隙變得過寬，不能將熔噴纖維充分固定，由于涂布時產生的壓力，使熔噴纖維移動，中間層的纖維間隙變大，結果是滲漏防止性降低。優選纖維直徑為10～15μm。
在里面層中，所使用的熱塑性樹脂長纖維的纖維量為3 g/m2以上。里面層的熱塑性樹脂長纖維發揮著固定中間層的熔噴纖維的作用，因此當熱塑性樹脂長纖維的纖維量低于3g/m2時，熔噴纖維的固定不充分，熔噴纖維容易移動，滲漏防止性降低，因此不優選。纖維量的優選的范圍是3～40g/m2。
另外，上述的表面層、中間層、里面層都可以使用同種的熱塑性樹脂，但是由于層壓無紡布整體的粘合性較高，因此，其中優選統一使用聚酯類樹脂，得到良好的尺寸穩定性、較高的強度。
本發明的支撐體，具有層壓表面層的熱塑性樹脂長纖維氈(S1)、中間層的熔噴纖維氈(M)以及里面層的熱塑性樹脂長纖維氈(S2)的S1/M/S2結構。表面層、中間層、里面層由至少一層構成，例如可以是中間層為兩層的S1/M/M’/S2結構。并且表面層、中間層、里面層分別為兩層的S1/S1’/M/M’/S2/S2’結構。
本發明的支撐體，由表觀密度為0.67～0.91g/cm3的層壓無紡布構成。當表觀密度不足0.67g/cm3時，由于熔噴纖維的纖維間隙變大，與此同時與熱塑性樹脂長纖維的粘合也變弱，因此滲漏防止性變差而不優選。另外，當表觀密度超過0.91g/cm3時，密度變得過大，涂布樹脂所侵入的空隙變少，樹脂與支撐體的一體化變得不充分，因此不優選。表觀密度優選為0.69～0.83g/cm3。
要想得到充分熱粘合到無紡布的內部，這樣高的表觀密度的層壓無紡布，就需要在高溫和/或高壓下進行熱粘合。但是在高溫和/或高壓下進行時，表面的纖維容易變形或者膜化，并且在低溫、高壓下進行熱粘合時，纖維間的粘合較弱，容易起絨毛。
但是，在本發明中，結晶取向較低，在玻璃轉化點以上的溫度下開始粘合，熔噴纖維用于中間層，因此在以往更低的溫度下也可以容易地實現充分熱粘合到內部，未發生表面纖維變形、膜化或者起絨毛。
本發明中，需要將層壓無紡布整體的厚度定為45～110μm。不足45μm時，即使提高表觀密度，樹脂的滲漏防止性也不充分，而當超過110μm時，支撐體變得過厚，不能達到作為薄型化目的的本發明的目的。厚度優選在60～100μm的范圍。
本發明的支撐體，通過熱粘合而層壓一體化的。即，由于僅將熱塑性樹脂的自身粘合作為接合力，因此沒有雜質從支撐體流出，不存在雜質混入由分離膜分離的精制液體的情況。
本發明的支撐體，成為涂布面的表面的平滑度，用KES表面粗糙度SMD，優選為0.2～2μm。表面的平滑度在該范圍時，涂布樹脂的針點減少。
本發明的支撐體，優選勻度指數為120以下。勻度指數為均勻性指標，當在120以下時，涂布樹脂的局部滲漏減少。
本發明中，用于涂布的樹脂，只要是發揮作為分離膜性能即可，沒有特殊限定。例如，可列舉聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚苯硫醚砜、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、醋酸纖維、聚氨酯、聚烯烴等。
下面，詳述本發明的支撐體優選的制造方法。
構成本發明的支撐體的無紡布，通過滿足下述(a)～(d)的制造方法得到(a)在傳送帶上將使用熔點為180℃以上的熱塑性樹脂的熱塑性樹脂長纖維進行紡絲，形成至少一層的無紡布，(b)然后，在其上，利用熔噴法至少層壓一層使用熔點為180℃以上的熱塑性樹脂的、結晶度為15～40％、纖維直徑為5μm以下的纖維層，(c)進而，至少層壓一層使用熔點為180℃以上的熱塑性樹脂的熱塑性樹脂長纖維的無紡布，(d)在比熱塑性樹脂長纖維的熔點低50～120℃的溫度、且線性壓力為100～1000N/cm下使用平輥進行熱粘合之后，在比前述熱粘合溫度高10℃以上、比熱塑性樹脂長纖維的熔點低10～100℃的溫度，且線性壓力為100～1000N/cm下進行壓延處理。
熱塑性樹脂長纖維的紡絲方法，優選適合使用已知的紡粘法。
本發明的制造方法最大的特點在于，在熱塑性樹脂長纖維氈上，通過熔噴法，直接吹附微細的纖維層，使熔噴纖維侵入到熱塑性樹脂長纖維氈內。如上所述，考慮到通過熔噴纖維侵入到熱塑性樹脂長纖維氈內，使各層被強力固定，不僅層壓無紡布的強度提高，而且中間層的微細纖維通過外力難以移動，因此得到優良的滲漏防止性。
為了對比上述侵入程度，優選使用如下方法將熔噴紡絲噴嘴和傳送帶上的熱塑性樹脂長纖維氈表面的相對距離設定為12cm左右，調整來自傳送帶的內側的吸引的吸引力。
更加意外的是，雖然理由不明，但是卻明確了作為構成熔噴纖維的熱塑性樹脂，越是使用熔點比較高的樹脂，熔融纖維就越容易侵入。因此，作為熱塑性樹脂，優選PET、聚酰胺等具有180℃以上較高熔點的樹脂。另外，當熔噴纖維的結晶度為15～40％時，粘合性或侵入性變好，因此優選。
PET的情況，通過優選使用溶液粘度(ηsp/c)為0.2～0.8，更優選為0.2～0.6的樹脂，在一般的熔噴紡絲條件下，可以調整熔噴纖維的結晶度在15～40％的范圍。
另外，聚酰胺的情況，通過優選使用相對粘度(ηrel)1.8～2.7，更優選為1.8～2.2的樹脂，在一般的熔噴紡絲條件下，可以調整熔噴纖維的結晶度在15～40％的范圍。
本發明的支撐體，由于優選濕潤時的尺寸穩定性較高的樹脂，因而一般優選使用聚酯樹脂。具體而言，構成熔噴纖維的樹脂，一般優選使用溶液粘度(ηsp/c)為0.2～0.8的PET，更優選的熔噴纖維的結晶度為15～40％。
熔噴纖維的侵入形態，具體而言，是單纖維變成絨毛狀或者帶有結的形狀，不是侵入到熱塑性樹脂長纖維層，而是作為多個纖維的集合，形成侵入的部分，侵入的層采取包埋或纏繞的設置來包圍長纖維的一部分。另外，該侵入的熔噴纖維的一部分與熱塑性樹脂長纖維粘合的結構，作為熔噴纖維和熱塑性樹脂長纖維的混合層，成為存在于全面的形態。
通過在比熱塑性樹脂長纖維的熔點低50～120℃的溫度、且線性壓力為100～1000N/cm下使用平輥進行接合之后，在比前述熱粘合溫度高10℃以上、并且比熱塑性樹脂長纖維的熔點低10～100℃的溫度，線性壓力為100～1000N/cm下進行壓延處理，可以得到充分的強度，表觀密度在本發明的范圍內。
壓延處理的溫度，在比熱塑性樹脂長纖維的熔點低并且其差值不足10℃的情況下，表觀密度變得過高，而在比熱塑性樹脂長纖維的熔點低并且其差值超過100℃的情況下，不僅不能得到充分的強度，而且表面發生起絨毛，在涂布層產生缺點。
當熱粘合工序以及壓延處理中的線性壓力不足100N/cm時，不能獲得充分的粘合，并且不能體現足夠的強度。而當超過1000N/cm時，纖維的變形變得過大，表觀密度變得過高，不能設定在本發明的范圍內。


圖1是表示本發明的分離膜支撐體的截面的一例的模式圖。
具體實施例方式
以下，列舉實施例進一步說明本發明，但本發明不受這些的限制。
另外，測定方法以及評價方法如下。
(1)纖維量(g/m2)根據JIS-L-1906。將縱20cm×橫25cm的試驗片，在樣品寬度的每隔1m采取三個位置測定質量，將該平均值換算成每單位面積的質量求得。
(2)厚度(μm)根據JIS-L-1906。使用按壓荷重100g/m2，在寬度方向10個位置測定，將其平均值作為厚度。厚度計使用PEACOCK制造的No.207。由于最小刻度是0.01，因此讀取到小數點第三位平均后，取有效數字2位換算成μm。
(3)表觀密度(g/m3)使用上述(1)測定的纖維量(g/m2)、上述(2)測定的厚度(μm)，由下式算出。
表觀密度＝(纖維量)/(厚度)(4)纖維直徑(μm)除去樣品(無紡布)的兩端部分10cm，從樣品的寬度每20cm的區域開始，各自切下1cm見方的試驗片。對于各試驗片，用顯微鏡測定纖維的直徑30點，算出測定值的平均值(將小數點第2位四舍五入)，作為構成樣品的纖維的纖維直徑。
(5)拉伸強度(kg/5cm)除去樣品(無紡布)的兩端部分10cm，切得寬3cm×長20cm的試驗片。施加荷重至試驗片斷裂，求出在MD方向(機器方向)試驗片的最大荷重時的強度的平均值。
(6)結晶度(％)稱量樣品(纖維)約8mg，放入樣品盤，使用樣品密封器調整樣品。
使用SII納米科技公司制造的DSC210，在下述條件下進行測定。
測定環境氮氣50ml/min升溫速度10℃/min測定溫度范圍25～300℃聚酯纖維由于具有冷結晶化部分，用下式求出結晶度(小數點第2位四舍五入)。
結晶度(％)＝[(熔融部分的熱量)-(冷結晶化部分的熱量)]/(完全結晶的熱量)另外，熱量值使用下述文獻中記載的值。
PET完全結晶的熱量126.4J/g(“Macromol Physics”AcademicPress，New York&London Vol.1，P389(1973))PP完全結晶的熱量165J/g(J.Chem.Phys.Ref.Data，10(4)1981 1051)尼龍66完全結晶的熱量190.8J/g(J.plymer Scial，12697(1963))(7)熔點(℃)和上述(6)同樣進行測定，將熔融峰的導入部分中拐點的漸近線和比Tg高的溫度區域的基線相交的溫度作為熔點。
(8)溶液粘度(ηsp/c)將0.025g的樣品溶解于25ml的鄰氯苯酚(OCP)中。加熱至90℃(如果不溶解的話，加熱至120℃)溶解。在測定溫度35℃下，通過粘度管測定，用下式計算。將樣品數3個的測定值進行算數平均，將小數點第3位四舍五入算出。
ηsp/c＝[(t-t0)t0]/c式中，t表示溶液通過時間(秒)，t0表示溶劑通過時間(秒)，c表示每1000ml的溶質(g)。
(9)相對粘度(ηrel)在常溫下將0.025g的樣品溶解于25ml的98％硫酸。在測定溫度25℃下，通過粘度管測定，用下式計算。將樣品數3個的測定值進行算數平均，將小數點第2位四舍五入算出。
ηrel＝t/t0式中，t表示溶液通過時間(秒)，t0表示溶劑通過時間(秒)。
(10)滲漏防止性作為涂布樹脂的原液，使用溶解有聚砜的二甲基甲酰胺(DMF)的聚砜溶液(20％wt濃度)。將該原液涂布于在固定于不銹鋼板上的支撐體上使其厚度為200μm，2秒后浸漬于20℃的純水中，使其凝固，經洗凈脫水后，通過在80℃的熱風干燥機中干燥，得到分離膜。
評價用下面的標準進行。
良好沒有發現樹脂附著在不銹鋼板上不良樹脂附著在不銹鋼板上(11)密合性(剝離強度N/1.5cm)將上述(10)中得到的分離膜作為樣品，測定涂布樹脂膜的剝離強度。使用拉伸試驗機，以寬1.5cm、200mm/min的速度，測定使支撐體和涂布樹脂膜剝離時所需要的應力。測定在樣品數3個下實施，將該平均值作為密合性的指標(小數點第2位四舍五入)。
(12)表面粗糙度SMD(μm)使用カトウテツク公司制造的KES FB-4，對成為支撐體的涂布面的表面的平滑度進行測定。在標準條件(布張力400gf/20cm，初期荷重10gf)下，測定樣品數3個的MD方向的表面粗糙度SMD，并且平均。該數值越小，表面的平滑性越優良。
(13)勻度指數使用formation tester FMT-MIII(野村商事株式會社日本專利No.1821351)在CD方向，每隔1m測定4點，得到勻度指數。該數值越小，勻度就均勻，沒有斑。
實施例1～14、18，比較例2、4～6、8～12使用通用的PET，利用紡粘法，在紡絲溫度300℃下移動細絲組面向于收集網面擠出，在紡絲速度3500m/min下紡絲，用電暈放電使其帶電為3μC/g左右，使纖維充分開松，在收集網上制備熱塑性樹脂長纖維氈作為里面層。纖維直徑的調整通過改變輸出量進行。
然后，使用PET(溶液粘度ηsp/c＝0.50)，在紡絲溫度300℃、加熱空氣1000Nm3/hr/m的條件下，通過熔噴法進行紡絲，吹附于上述的熱塑性樹脂長纖維氈上。此時，從熔噴嘴到熱塑性樹脂長纖維氈的距離為100mm，將熔噴嘴下面的收集面中的吸引力定為0.2kPa，風速為7m/sec。纖維直徑和結晶度的調整通過改變輸出量進行。
然后，在上述得到的層壓氈上，與最初的熱塑性樹脂長纖維氈同樣的方法，直接層壓使熱塑性樹脂長纖維為規定的纖維直徑和纖維量作為表面層，得到由表面層熱塑性樹脂長纖維(S1)/中間層熔噴纖維(M)/里面層熱塑性樹脂長纖維(S2)組成的層壓氈。將得到的層壓氈在表2所示的條件下使用平輥進行熱粘合后，在如表2所示的條件下，使用砑光輥調整厚度、表觀密度，成為如表2所示的表觀密度，得到層壓無紡布。
由所得到的層壓無紡布構成的支撐體以及其評價結果如表1、2所示。
加粗表面層或者里面層纖維直徑的比較例2、比較例9、表面層纖維較細的比較例8、以及里面層纖維量較少的比較例10滲漏防止性都較差。
比較例2中產生滲漏的原因，推測是表面層的纖維直徑較大，涂布面有顯著疏松的部分。另外，在熔噴層的纖維直徑較大的比較例4和纖維直徑較小的比較例5中滲漏防止性也不良。
熔噴纖維層的比率過高的比較例6拉伸強度不足。
表觀密度過低的比較例11滲漏防止性不良。推測這是由于熔噴纖維引起的固定不充分的緣故。另外，表觀密度過高的比較例12由于涂布樹脂的浸透性較低，因此密合性不良。
實施例15和實施例1同樣，得到由熱塑性樹脂長纖維/熔噴纖維/熱塑性樹脂長纖維組成的層壓無紡布。但是，利用平輥的熱粘合條件是線性壓力367N/cm、輥溫度為表面側(涂布面)225℃，里面側215℃。
由所得到的層壓無紡布構成的支撐體及其評價結果表示于表1、2。
實施例16除了砑光輥溫度和表里面都為231℃，線性壓力為570N/cm以外，和實施例1同樣操作，得到層壓無紡布。由所得到的層壓無紡布構成的支撐體的表面平滑性與實施例1得到支撐體表面平滑性一起示于表3。
實施例1的表面平滑性優良。另外，在實施例16中，涂布面存在極少的由于微小的凹凸引起的紋理，表面平滑性良好，為涂布方面沒有問題的水平。
實施例17
除了電暈帶電量1.7μc/g以外，和實施例1同樣得到層壓無紡布。由所得到的層壓無紡布構成的支撐體的勻度指數和實施例1得到支撐體的勻度指數一起示于表4。實施例1、實施例17勻度指數都是120以下，勻度均勻，滲漏防止性良好。
比較例1使用抄漿法將纖維直徑16μm、纖維長度5mm的PET短纖維收集于網上使其為16g/m2，脫水干燥后，用平輥壓合到纖維不散開的程度，得到短纖維氈作為表面層。
然后，在其上，和實施例1同樣的吹附熔噴纖維，作為中間層，另外，在其上層壓熱塑性樹脂長纖維氈作為里面層。將所得到的層壓氈用平輥以及砑光輥進行熱粘合，得到層壓無紡布。
由得到的層壓無紡布構成的支撐體及其評價結果表示于表1、2。用該層壓無紡布構成的支撐體，發生涂布樹脂的滲漏，與此同時，拉伸強度也較低。考慮這是由于中間層的熔噴纖維不能強力固定于PET短纖維層，熔噴纖維層不能耐受涂布壓力，發生滲漏的緣故。
比較例3使用通用的PET，利用紡粘法，在紡絲溫度300℃下移動細絲組面向于收集網面擠出，在紡絲速度3500m/min下紡絲，用電暈放電使其帶電為3μC/g左右，使纖維充分開松，在收集網上制備熱塑性樹脂長纖維氈作為里面層。纖維直徑的調整通過改變輸出量進行。
另一方面，使用抄漿法將纖維直徑5μm、纖維長度3mm的PET短纖維收集于網上使其為12g/m2，經脫水干燥后，用平輥壓合到纖維不散開的程度，得到短纖維氈作為中間層。
首先將該短纖維氈層壓于制備好的熱塑性樹脂長纖維氈上，然后在這些層壓物上，和先前的熱塑性樹脂長纖維氈同樣操作，作為表面層，將熱塑性樹脂長纖維氈紡絲成為規定的纖維直徑以及纖維量然后層壓，得到由熱塑性樹脂長纖維/熔噴纖維/熱塑性樹脂長纖維組成的層壓氈。將所得到的層壓氈用平輥以及砑光輥進行熱壓合，得到層壓無紡布。
將由得到的層壓無紡布構成的支撐體及其評價結果表示于表1、2。
用該層壓無紡布構成的支撐體，拉伸強度較低，發生涂布樹脂的滲漏。考慮這是由于中間層的短纖維極細粘合性較低，不能耐受涂布時的壓力，發生滲漏的緣故。
比較例7使用通用的PET，利用紡粘法，在紡絲溫度300℃下移動細絲組面向于收集網面擠出，在紡絲速度3500m/min下紡絲，用電暈放電使其帶電為3μC/g左右，使纖維充分開松，在收集網上制備熱塑性樹脂長纖維氈作為里面層。纖維直徑的調整通過改變輸出量進行。
然后，將使用PET(溶液粘度ηsp/c＝0.50)，在紡絲溫度300℃、加熱空氣1000Nm3/hr/m的條件下，通過熔噴法進行紡絲的纖維，吹附于上述的熱塑性樹脂長纖維氈上。此時，從熔噴嘴到熱塑性樹脂長纖維氈的距離為100mm，熔噴嘴下面的收集面中，將吸引力定為0.2kPa，風速為7m/sec。纖維直徑和結晶度的調整通過改變輸出量進行。
然后，使用抄漿法將纖維直徑16μm、纖維長度5mm的PET短纖維收集于網上使其為16g/m2，脫水干燥后，用平輥壓合到纖維不散開的程度，得到短纖維氈作為里面層。
將該短纖維氈層壓于制備好的熱塑性樹脂長纖維氈/熔噴纖維氈上，然后用平輥以及砑光輥進行熱壓合，得到層壓無紡布。
將由所得到的層壓無紡布構成的支撐體及其評價結果表示于表1、2。
用該層壓無紡布構成的支撐體，發生涂布樹脂的滲漏，與此同時，拉伸強度也較低。考慮這是由于中間層的熔噴纖維不能強力固定于PET短纖維層，產生由于涂布時的壓力引起的熔噴纖維的錯位，發生滲漏。
比較例13使用抄漿法將纖維直徑16μm、纖維長度5mm的PET短纖維收集于網上使其為70g/m2，脫水干燥后，用平輥使其熱壓合得到無紡布。
將得到的無紡布及其評價結果表示于表1、2。
由該無紡布構成的支撐體，平滑性沒有問題，但是拉伸強度較低，多發生滲漏。
比較例14使用抄漿法將纖維直徑5μm、纖維長度3mm的PET短纖維收集于網上使其為12g/m2，經脫水干燥后，用平輥壓合到纖維不散開的程度，用砑光輥使其熱壓合得到無紡布。將得到的無紡布及其評價結果表示于表1、2。
由該無紡布構成的支撐體，由于纖維的纏繞引起的突起物較多，不適合于樹脂涂布。
以上的結果表示于表1～4。
另外，在表1～4中，PET表示聚對苯二甲酸乙二醇酯、NY表示尼龍、MB表示熔噴氈、SB表示紡粘氈、SL表示水刺氈。
表1

表2

表3

表4

工業利用可能性本發明的分離膜支撐體較薄并且具有實用的強度，滲漏防止性以及樹脂涂布適合性優良，因此分離膜的生產率增高。另外，可以增加模塊內的分離膜的用量，每個模塊的處理能力可以提高，壽命可以延長、可以小型化。
另外，本發明的分離膜支撐體由于與涂布樹脂的密合性較高，因此在伴有反沖洗用途的分離膜中也可以使用。為此，使用本發明的分離膜支撐體的分離膜在廢液處理、純水制造、海水淡化、食品濃縮、化學品提純等較廣范圍的領域利用價值較高。
權利要求
1.一種分離膜支撐體，其特征在于，由成為樹脂的涂布面的表面層、中間層以及里面層經熱粘合一體化的層壓無紡布構成，且滿足下述(1)～(5)，(1)表面層至少具有一層纖維直徑為7～30μm的熱塑性樹脂長纖維的層，(2)中間層至少具有一層由纖維直徑為5μm以下的熔噴纖維構成的層，纖維量在1g/m2以上，且為全部纖維量的30質量％以下，(3)里面層至少具有一層由纖維直徑為7～20μm的熱塑性樹脂長纖維構成的層，纖維量為3～40g/m2，(4)層壓無紡布的表觀密度為0.67～0.91g/cm3，(5)層壓無紡布的厚度為45～110μm。
2.如權利要求1所述的分離膜支撐體，其特征在于，以KES表面粗糙度SMD計，成為涂布面的表面的平滑度為0.2～2μm。
3.如權利要求1或2所述的分離膜支撐體，其特征在于，在表面層所使用的熱塑性樹脂長纖維的纖維直徑為7～20μm。
4.如權利要求1～3中任一項所述的分離膜支撐體，其特征在于，熔噴纖維的纖維直徑為1～3μm。
5.如權利要求1～4中任一項所述的分離膜支撐體，其特征在于，熱塑性樹脂長纖維和熔噴纖維的熔點為180℃以上。
6.如權利要求1～5中任一項所述的分離膜支撐體，其特征在于，熱塑性樹脂長纖維和/或熔噴纖維的主要成分為聚酯纖維或聚酯共聚物的纖維，或者是聚酯和聚酯共聚物的混合物的纖維。
7.如權利要求6所述的分離膜支撐體，其特征在于，熔噴纖維是使用溶液粘度ηsp/c為0.2～O.8的聚對苯二甲酸乙二醇酯制成的。
8.如權利要求1～7中任一項所述的分離膜支撐體，其特征在于，層壓無紡布經熱粘合一體化后，對其進行壓延處理。
9.一種分離膜支撐體的制造方法，其特征在于滿足下述(a)～(d)，(a)在傳送帶上將使用熔點為180℃以上的熱塑性樹脂的熱塑性樹脂長纖維進行紡絲，形成至少一層的無紡布，(b)然后，在其上，利用熔噴法至少層壓一層使用熔點為180℃以上的熱塑性樹脂的、結晶度為15～40％、纖維直徑為5μm以下的纖維層，(c)進而，至少層壓一層使用熔點為180℃以上的熱塑性樹脂的熱塑性樹脂長纖維的無紡布，(d)在比熱塑性樹脂長纖維的熔點低50～120℃的溫度、且線性壓力為100～1000N/cm下使用平輥進行熱粘合之后，在比前述熱粘合溫度高10℃以上、比熱塑性樹脂長纖維的熔點低10～100℃的溫度，且線性壓力為100～1000N/cm下進行壓延處理。
10.如權利要求9所述的分離膜支撐體的制造方法，其特征在于熱塑性樹脂為聚酯類樹脂。
全文摘要
一種分離膜支撐體，其特征在于，由成為樹脂的涂布面的表面層、中間層以及里面層經熱粘合一體化的層壓無紡布構成，且滿足下述(1)～(5)(1)表面層至少具有一層纖維直徑為7～30μm的熱塑性樹脂長纖維的層；(2)中間層至少具有一層由纖維直徑為5μm以下的熔噴纖維構成的層，纖維量在1g/m
文檔編號D06C15/00GK101084055SQ20058004403
公開日2007年12月5日 申請日期2005年12月19日 優先權日2004年12月21日
發明者吉田實, 鈴鹿隆治 申請人:旭化成纖維株式會社