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技術 膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体、濾過膜及びモジュール

出願人 三菱製紙株式会社
発明者 野上由理
出願日 2017年9月22日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2017-182968
公開日 2019年4月18日 (4ヶ月経過) 公開番号 2019-058840
状態 未査定
技術分野 半透膜を用いた分離 不織物
主要キーワード 管状基体 複合式 延伸ポリプロピレン繊維 溶剤処理後 多孔質性樹脂 クロス方向 上型材 タテヨコ
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課題

本発明の課題は、耐溶剤性に優れ、半透膜支持体上に半透膜を形成するための塗布液が塗布された際に強度が低下しにくい膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体を提供することである。

解決手段

延伸ポリエステル繊維と、バインダー繊維としてエチレンビニルエステル共重合体部とする芯鞘型複合繊維及び湿熱接着性繊維とを含有してなる膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体であり、半透膜用支持体に含まれる繊維全体に対し、バインダー繊維の含有量が20〜60質量%であり、湿熱接着性繊維の含有量が1〜10質量%であることが好ましい。

概要

背景

海水淡水化浄水器食品濃縮廃水処理血液濾過に代表される医療用半導体洗浄用超純水製造等の分野で、半透膜が広く用いられている。半透膜の分離機能層としては、セルロース系樹脂ポリスルホン系樹脂ポリアクリロニトリル系樹脂フッ素系樹脂ポリエステル系樹脂等の多孔質性樹脂で構成されている。しかし、これら多孔質性樹脂単体では機械的強度に劣るため、不織布や織布などの繊維基材からなる半透膜用支持体の片面に半透膜が設けられた複合体の形態である濾過膜が使用されている。半透膜用支持体において、半透膜が設けられる面を「塗布面」と称する。

これら半透膜や濾過膜の使用形態の一つに、膜分離活性汚泥処理法(Membrane Bioreactor、MBR)が挙げられる。膜分離活性汚泥処理法は、有機性汚水の処理に際し、処理水質が安定していることや、維持管理が容易なことから、広く普及している。膜分離活性汚泥処理法では、汚水中夾雑物を除去した後、生物処理槽曝気槽)で活性汚泥により汚水中の有機物質分解除去し、生物処理槽に浸漬設置した浸漬型膜分離装置混合液固液分離し、透過した濾過液処理水として放流する。こうした膜分離装置中の膜分離部は、使用中に砂のような無機物汚泥、その他の固形物激しく衝突したり、活性汚泥への酸素の供給や目詰まり防止のために行うエアレーション操作による気泡が膜面に激しく衝突したりするので、そのような衝撃にも十分に耐える強度が要求される。

一般的な半透膜用支持体として、ポリエチレンポリプロピレン等のオレフィン繊維を含有する半透膜用支持体が挙げられる。例えば、ポリプロピレンを芯材、ポリエチレンを鞘材とした複合繊維熱処理した半透膜用支持体(例えば、特許文献1参照)や、ポリプロピレン単繊維から形成された不織布層を表面に有する半透膜用支持体(例えば、特許文献2参照)等が提案されているが、これら、オレフィン繊維から形成される半透膜用支持体は、半透膜に用いられる樹脂によっては、半透膜支持体と半透膜との接着性が不十分となる場合があった。

別の一般的な半透膜用支持体として、延伸ポリエステル繊維バインダーポリエステル繊維を含有する半透膜用支持体が挙げられる。例えば、延伸ポリエステル繊維と未延伸ポリエステル繊維とから形成された不織布を加熱加圧処理した半透膜用支持体(例えば、特許文献3参照)、半透膜用延伸ポリエステル繊維と芯鞘型ポリエステル複合繊維を含有する半透膜用支持体(例えば、特許文献4参照)、延伸ポリエステル繊維と未延伸ポリエステル繊維と芯鞘型ポリエステル複合繊維とを含有する半透膜用支持体(例えば、特許文献5参照)等が提案されている。

特許文献3で提案されている半透膜用支持体は、延伸ポリエステル繊維と未延伸ポリエステル繊維とから形成され、加熱加圧処理後の引張強度タテヨコ比を特定の範囲とすることにより、均一な半透膜が得られるという効果を達成している。しかし、これらの半透膜用支持体では、加熱加圧処理による未延伸ポリエステル繊維の溶融により半透膜用支持体表面が皮膜化しやすく、半透膜溶液が半透膜支持体内部に浸透しにくくなり、半透膜と半透膜支持体との接着性が不十分となる場合があった。

特許文献4で提案されている半透膜用支持体は、延伸ポリエステル繊維と芯鞘型ポリエステル複合繊維を含有することによって、強度と地合が良くなるという効果を達成しているが、半透膜と半透膜用支持体との接着性については、何ら検討されていなかった。

特許文献5の半透膜用支持体では、融点が125℃以上160℃以下であるポリエステル共重合体部とする芯鞘型ポリエステル複合繊維を含有することによって、十分な強度を保ちつつ、不織布の通気度特定範囲にすることが可能となり、製膜時における幅の収縮及び皺の発生が抑制できるという効果を達成している。また、未延伸ポリエステル繊維を併用することによって、強度を向上させるという効果を達成している。しかし、本発明の発明者が検討したところ、特許文献5の半透膜用支持体では、半透膜用支持体上に半透膜を形成するための塗布液が塗布された際に、芯鞘型ポリエステル複合繊維の鞘部の一部が半透膜溶液に溶解し、半透膜用支持体の強度が低下する場合があった。

概要

本発明の課題は、耐溶剤性に優れ、半透膜用支持体上に半透膜を形成するための塗布液が塗布された際に強度が低下しにくい膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体を提供することである。延伸ポリエステル繊維と、バインダー繊維としてエチレンビニルエステル共重合体を鞘部とする芯鞘型複合繊維及び湿熱接着性繊維とを含有してなる膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体であり、半透膜用支持体に含まれる繊維全体に対し、バインダー繊維の含有量が20〜60質量%であり、湿熱接着性繊維の含有量が1〜10質量%であることが好ましい。なし

目的

本発明の課題は、耐溶剤性に優れ、半透膜用支持体上に半透膜溶液を形成するための塗布液が塗布された際に強度が低下しにくい膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体を提供する

効果

実績

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請求項1

膜分離活性汚泥処理半透膜支持体において、該半透膜用支持体は、延伸ポリエステル繊維を含有し、バインダー繊維として、エチレンビニルエステル共重合体部とする芯鞘型複合繊維及び湿熱接着性繊維を含有していることを特徴とする膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体。

請求項2

エチレン−ビニルエステル共重合体が、エチレン−酢酸ビニル共重合体である請求項1に記載の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体。

請求項3

湿熱接着性繊維が、ビニルアルコール系繊維及びエチレン−ビニルアルコール系繊維の群から選ばれる少なくとも一種である請求項1又は2に記載の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体。

請求項4

半透膜用支持体に含まれる繊維全体に対し、バインダー繊維の含有量が20〜60質量%であり、湿熱接着性繊維の含有量が1〜10質量%である請求項1〜3いずれかに記載の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体。

請求項5

請求項1〜4のいずれかに記載の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体に、半透膜が設けられてなる膜分離活性汚泥処理用濾過膜

請求項6

請求項5記載の膜分離活性汚泥処理用濾過膜を用いてなるモジュール

技術分野

0001

本発明は、膜分離活性汚泥処理半透膜支持体濾過膜及びモジュールに関する。

背景技術

0002

海水淡水化浄水器食品濃縮廃水処理血液濾過に代表される医療用半導体洗浄用超純水製造等の分野で、半透膜が広く用いられている。半透膜の分離機能層としては、セルロース系樹脂ポリスルホン系樹脂ポリアクリロニトリル系樹脂フッ素系樹脂ポリエステル系樹脂等の多孔質性樹脂で構成されている。しかし、これら多孔質性樹脂単体では機械的強度に劣るため、不織布や織布などの繊維基材からなる半透膜用支持体の片面に半透膜が設けられた複合体の形態である濾過膜が使用されている。半透膜用支持体において、半透膜が設けられる面を「塗布面」と称する。

0003

これら半透膜や濾過膜の使用形態の一つに、膜分離活性汚泥処理法(Membrane Bioreactor、MBR)が挙げられる。膜分離活性汚泥処理法は、有機性汚水の処理に際し、処理水質が安定していることや、維持管理が容易なことから、広く普及している。膜分離活性汚泥処理法では、汚水中夾雑物を除去した後、生物処理槽曝気槽)で活性汚泥により汚水中の有機物質分解除去し、生物処理槽に浸漬設置した浸漬型膜分離装置混合液固液分離し、透過した濾過液処理水として放流する。こうした膜分離装置中の膜分離部は、使用中に砂のような無機物汚泥、その他の固形物激しく衝突したり、活性汚泥への酸素の供給や目詰まり防止のために行うエアレーション操作による気泡が膜面に激しく衝突したりするので、そのような衝撃にも十分に耐える強度が要求される。

0004

一般的な半透膜用支持体として、ポリエチレンポリプロピレン等のオレフィン繊維を含有する半透膜用支持体が挙げられる。例えば、ポリプロピレンを芯材、ポリエチレンを鞘材とした複合繊維熱処理した半透膜用支持体(例えば、特許文献1参照)や、ポリプロピレン単繊維から形成された不織布層を表面に有する半透膜用支持体(例えば、特許文献2参照)等が提案されているが、これら、オレフィン繊維から形成される半透膜用支持体は、半透膜に用いられる樹脂によっては、半透膜支持体と半透膜との接着性が不十分となる場合があった。

0005

別の一般的な半透膜用支持体として、延伸ポリエステル繊維バインダーポリエステル繊維を含有する半透膜用支持体が挙げられる。例えば、延伸ポリエステル繊維と未延伸ポリエステル繊維とから形成された不織布を加熱加圧処理した半透膜用支持体(例えば、特許文献3参照)、半透膜用延伸ポリエステル繊維と芯鞘型ポリエステル複合繊維を含有する半透膜用支持体(例えば、特許文献4参照)、延伸ポリエステル繊維と未延伸ポリエステル繊維と芯鞘型ポリエステル複合繊維とを含有する半透膜用支持体(例えば、特許文献5参照)等が提案されている。

0006

特許文献3で提案されている半透膜用支持体は、延伸ポリエステル繊維と未延伸ポリエステル繊維とから形成され、加熱加圧処理後の引張強度タテヨコ比を特定の範囲とすることにより、均一な半透膜が得られるという効果を達成している。しかし、これらの半透膜用支持体では、加熱加圧処理による未延伸ポリエステル繊維の溶融により半透膜用支持体表面が皮膜化しやすく、半透膜溶液が半透膜支持体内部に浸透しにくくなり、半透膜と半透膜支持体との接着性が不十分となる場合があった。

0007

特許文献4で提案されている半透膜用支持体は、延伸ポリエステル繊維と芯鞘型ポリエステル複合繊維を含有することによって、強度と地合が良くなるという効果を達成しているが、半透膜と半透膜用支持体との接着性については、何ら検討されていなかった。

0008

特許文献5の半透膜用支持体では、融点が125℃以上160℃以下であるポリエステル共重合体部とする芯鞘型ポリエステル複合繊維を含有することによって、十分な強度を保ちつつ、不織布の通気度特定範囲にすることが可能となり、製膜時における幅の収縮及び皺の発生が抑制できるという効果を達成している。また、未延伸ポリエステル繊維を併用することによって、強度を向上させるという効果を達成している。しかし、本発明の発明者が検討したところ、特許文献5の半透膜用支持体では、半透膜用支持体上に半透膜を形成するための塗布液が塗布された際に、芯鞘型ポリエステル複合繊維の鞘部の一部が半透膜溶液に溶解し、半透膜用支持体の強度が低下する場合があった。

先行技術

0009

特開2001−17842号公報
特開昭56−152705号公報
特開2002−95937号公報
特開2010−194478号公報
特開2013−220382号公報

発明が解決しようとする課題

0010

本発明の課題は、耐溶剤性に優れ、半透膜用支持体上に半透膜溶液を形成するための塗布液が塗布された際に強度が低下しにくい膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体を提供することである。

課題を解決するための手段

0011

上記課題を解決するために鋭意検討した結果、下記発明を見出した。

0012

(1)膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体において、該半透膜用支持体は、延伸ポリエステル繊維を含有し、バインダー繊維として、エチレンビニルエステル共重合体を鞘部とする芯鞘型複合繊維及び湿熱接着性繊維を含有していることを特徴とする膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体。

0013

(2)エチレン−ビニルエステル共重合体が、エチレン−酢酸ビニル共重合体である、上記(1)に記載の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体。

0014

(3)湿熱接着性繊維が、ビニルアルコール系繊維及びエチレン−ビニルアルコール系繊維の群から選ばれる少なくとも一種である、上記(1)又は(2)に記載の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体。

0015

(4)半透膜用支持体に含まれる繊維全体に対し、バインダー繊維の含有量が20〜60質量%であり、湿熱接着性繊維の含有量が1〜10質量%である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体。

0016

(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体に、半透膜が設けられてなる膜分離活性汚泥処理用濾過膜。

0017

(6)上記(5)記載の膜分離活性汚泥処理用濾過膜を用いてなるモジュール。

発明の効果

0018

本発明の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体は、耐溶剤性に優れ、半透膜用支持体上に半透膜溶液を形成するための塗布液が塗布された際に強度が低下しにくいという効果を達成できる。

0019

本発明において、濾過膜とは、膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体の片面である塗布面に、分離機能層の原料となる塗布液が塗布され、水処理用の半透膜が形成され、半透膜用支持体の片面に半透膜が設けられた複合体の形態を有する。分離機能層の原料としては、例えば、塩化ビニル樹脂PVC)系、ポリスルホン(PS)系、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)系、ポリエチレン(PE)系、酢酸セルロース(CA)系、ポリアクリロニトリル(PAN)系、ポリビニルアルコール(PVA)系、ポリイミド(PI)系等の種々の高分子材料が用いられる。特に、膜分離活性汚泥処理用半透膜では、PVC系が利用されるようになってきている。半透膜用支持体上に、原料となる高分子材料を溶かした溶液である塗布液を塗布し、ゲル化させて微多孔膜を形成させる。以下では、このように半透膜用支持体上に分離機能層を塗布形成する処理は「製膜」と称される。

0020

濾過膜はモジュール化されて使用される。シート状の濾過膜における代表的なモジュールは、平膜型モジュールとスパイラル型モジュールである。管状の濾過膜における代表的なモジュールは、管型/チューブラー型モジュールである。

0021

平膜型モジュールでは、半透膜用支持体における塗布面の反対面である非塗布面をフレーム材接着面として、ポリプロピレンやアクリロニトリル(Acrylonitrile)・ブタジエン(Butadiene)・スチレン(Styrene)共重合合成樹脂ABS樹脂)等の樹脂からなるフレーム材に、濾過膜を接着・固定して用いられる。フレーム材への接着・固定には加熱融着処理超音波融着処理等が行われるのが一般的である。

0022

管型/チューブラー型モジュールでは、管状基体マンドレルを使用して、半透膜用支持体の側縁部を相互に一部重ね合わせて、テープ状半透膜用支持体を螺旋状に巻き、重ね合わせた部分を加熱融着処理、超音波融着処理等によって融着して、管状半透膜用支持体を製造し、この管状半透膜用支持体の外部又は内部に半透膜が設けられた濾過膜を、複数本束ねてモジュール化している。

0023

本発明の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体においては、延伸ポリエステル繊維を含有し、バインダー繊維として、エチレン−ビニルエステル共重合体を鞘部とする芯鞘型複合繊維及び湿熱接着性繊維を含有していることを特徴とする。本発明の半透膜用支持体に含有する延伸ポリエステル繊維と、エチレン−ビニルエステル共重合体を鞘部とする芯鞘型複合繊維と、湿熱接着性繊維は、半透膜との密着性に優れ、加えて、バインダー繊維とする該芯鞘複合繊維延伸ポリエステル熱接着する際に皮膜を形成しにくいことから、バインダー繊維の皮膜化が原因である半透膜用支持体と半透膜との接着性を損なうことなく、十分な強度を有する半透膜用支持体を得ることができる。また、本発明の半透膜用支持体のバインダー繊維とするエチレン−ビニルエステル共重合体を鞘部とした芯鞘型複合繊維は、半透膜支持体へ半透膜を塗布形成するような短時間の溶剤処理ではバインダー性能は損なわれにくく、半透膜用支持体上に半透膜を形成するための塗布液が塗布された際に強度が低下しにくいという効果を達成できる。さらに、本発明の半透膜用支持体のバインダー繊維として湿熱接着性繊維を含有させることにより、半透膜用支持体のヤンキードライヤーシリンダーへの貼りつきが抑制され、加工速度を上げても断紙が起こらず操業性を上げることができる。

0024

本発明の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体においては、主体繊維として延伸ポリエステル繊維を用いる。不織布がバインダー繊維を含有している場合、バインダー繊維の軟化点又は溶融温度(融点)以上まで温度を上げる工程を、膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体の製造方法に組み入れることで、バインダー繊維が膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体の機械的強度を向上させる。この温度を上げる工程において、延伸ポリエステル繊維は軟化又は溶融せず、主体繊維として、半透膜用支持体の骨格を形成する。該延伸ポリエステル繊維としては、主たる繰り返し単位アルキレンテレフタレートであるポリエステルが挙げられるが、耐熱性の高いポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。また、繊維の断面形状は円形が好ましい。ただし、T型、Y型、三角等の異形断面を有する繊維も、裏抜け防止や、塗布面平滑性のために、他の特性を阻害しない範囲内で含有できる。

0025

延伸ポリエステル繊維の繊維径は、2〜30μmが好ましく、5〜27μmがより好ましく、7〜25μmが更に好ましい。繊維径が2μm未満の繊維を使用した場合には、半透膜用支持体の強度が不十分となる場合がある。一方、繊維径が30μmを超える繊維を使用した場合には、抄紙の際の繊維分散が悪くなり、半透膜用支持体の地合が不均一となりやすく、分離機能層の製膜性を損なう場合がある。

0026

延伸ポリエステル繊維の繊維長は、特に限定しないが、好ましくは1〜15mmであり、より好ましく3〜12mmであり、更に好ましくは3〜10mmである。繊維長が1mm未満の場合には、半透膜用支持体の強度が低下する場合があり、15mmを超える場合には、繊維分散性が低下しやすく、半透膜用支持体の地合が不均一となりやすく、半透膜の製膜性を損なう場合がある。

0027

本発明において、バインダー繊維として用いられる芯鞘型複合繊維の鞘部はエチレン−ビニルエステル共重合体であり、エチレン単位ビニルエステル単位を含む共重合体である。ここで、ビニルエステル単位としては、例えば、イソノナン酸ビニル酢酸ビニルピバリン酸ビニルプロピオン酸ビニルラウリン酸ビニル酪酸ビニルなどのアルキルビニルエステルなどが挙げられ、本発明においてはエチレン−酢酸ビニル共重合体が好ましい。

0028

本発明において、バインダー繊維として用いられる芯鞘型複合繊維の鞘部は、融点が70〜120℃のエチレン−ビニルエステル共重合体であることが好ましい。芯鞘型複合繊維の鞘部におけるエチレン−ビニルエステル共重合体の融点が70℃以上である場合、鞘部の機械的強度が高くなるため、該融点が70℃未満の場合と比較して、半透膜用支持体の強度が高くなり好ましい。一方、融点が120℃以下である場合、本発明の半透膜用支持体に係わる不織布を湿式抄造法により作製した際、湿式不織布の強度が向上することから好ましい。なお、本発明における芯鞘型複合繊維の融点は、示差走査熱量計パーキンエルマー社製、装置名:DSC8500)を用いて、昇温速度10℃/分で測定した際に得られるDSC曲線において、鞘部に該当する融解ピークピーク温度を指す。

0029

本発明において、バインダー繊維として用いられる芯鞘型複合繊維の芯部の樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレンLLDPE)等のオレフィン系樹脂ポリアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂等が挙げられる。これらの内、本発明においては、ポリプロピレン系繊維、又はポリエステル系繊維であることが好ましい。

0030

本発明において、バインダー繊維として用いられる芯鞘型複合繊維の断面形状は特に限定しないが、円形が好ましい。また、芯部と鞘部の比率は、体積比で芯/鞘=30/70〜70/30の範囲が好ましく、40/60〜60/40がより好ましい。

0031

本発明において、バインダー繊維として用いられる湿熱接着性繊維としては、ビニルアルコール系繊維、エチレン−ビニルアルコール系繊維が挙げられる。ビニルアルコール系繊維、エチレン−ビニルアルコール系繊維としては、ビニルアルコール系単繊維、エチレン−ビニルアルコール系単繊維、ビニルアルコールとそれ以外の樹脂からなる複合繊維、エチレン−ビニルアルコールとそれ以外の樹脂からなる複合繊維等が挙げられる。複合繊維としては、芯鞘型コアシェルタイプ)、並列型サイドバイサイドタイプ)、放射分割型等の複合繊維が挙げられる。

0032

複合繊維の場合、ビニルアルコール系繊維、エチレン−ビニルアルコール系繊維と組み合わされる樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)等のオレフィン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂等が挙げられる。これらの内、ビニルアルコール系単繊維、エチレン−ビニルアルコール系単繊維、ポリプロピレン系繊維を芯とし、エチレン−ビニルアルコール系繊維を鞘とする芯鞘型複合繊維、ポリエステル系繊維を芯とし、エチレン−ビニルアルコール系繊維を鞘とする芯鞘型複合繊維が好ましく使用される。

0033

本発明において、バインダー繊維の含有量は20〜60質量%であることが好ましく、20〜50質量%であることがより好ましい。バインダー繊維の含有量が20質量%未満では、繊維間の接着強度が不十分となりやすく、半透膜用支持体の表面が毛羽立ちやすくなり、半透膜の塗布性が損なわれる場合がある。一方、バインダー繊維の含有量が60質量%を超えると、半透膜用支持体の表面が皮膜化しやすく、浸透性が低下し、塗布液の半透膜用支持体と半透膜との接着性が低下する場合がある。

0034

本発明において、湿熱接着性繊維の含有量は1〜10質量%であることが好ましく、2〜5質量%であることがより好ましい。湿熱接着性繊維の含有量が1質量%未満では、半透膜支持体がヤンキードライヤーシリンダーに貼りつきやすくなり、加工速度を上げると半透膜支持体に含有する繊維のヤンキードライヤーシリンダーへの取られや半透膜支持体の断紙が起こる場合がある。一方、10質量%を超えると、湿熱接着性繊維の溶融によって半透膜用支持体の表面が皮膜化しやすく、浸透性が低下し、塗布液の半透膜用支持体と半透膜との接着性が低下する場合がある。

0035

本発明において、バインダー繊維の繊維径は2〜30μmが好ましく、5〜27μmがより好ましく、7〜25μmが更に好ましい。繊維径が2μm未満のバインダー繊維を使用した場合には、半透膜用支持体の強度が不十分となる場合がある。一方、繊維径が30μmを超えるバインダー繊維を使用した場合には、抄紙の際の繊維分散が悪くなり、半透膜用支持体の地合が不均一となりやすく、分離機能層の製膜性を損なう場合がある。

0036

本発明において、バインダー繊維の繊維長は、好ましくは1〜15mmであり、より好ましくは3〜12mmであり、更に好ましくは3〜10mmである。繊維長が1mm未満の場合には、半透膜用支持体の強度が低下する場合があり、15mmを超える場合には、繊維分散性が低下しやすく、半透膜用支持体の地合が不均一となりやすく、分離機能層の製膜性を損なう場合がある。

0037

本発明の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体においては、必要に応じて、前記した延伸ポリエステル繊維及びバインダー繊維以外の繊維を加えても良い。具体的には、合成繊維としては、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリアクリル系、ビニロン系、ビニリデンポリ塩化ビニルベンゾエートポリクラールフェノール系などの繊維が挙げられる。天然繊維としては、皮膜の少ない麻パルプコットンリンターリント再生繊維としては、リヨセル繊維レーヨンキュプラ半合成繊維としては、アセテートトリアセテートプロミックス無機繊維としては、アルミナ繊維アルミナシリカ繊維ロックウールガラス繊維マイクロガラス繊維ジルコニア繊維チタン酸カリウム繊維、アルミナウィスカホウ酸アルミウィスカなどの繊維が挙げられる。上記の繊維の他に、植物繊維として、針葉樹パルプ広葉樹パルプなどの木材パルプや藁パルプ竹パルプケナフパルプなどの木本類草本類を使用することもできる。また、上記の繊維は、通液性通気性を阻害しない範囲であれば、フィブリル化されていてもなんら差し支えない。さらに、古紙、損紙などから得られるパルプ繊維等も使用することができる。また、断面形状がT型、Y型、三角等の異形断面を有する繊維も含有できる。

0038

本発明の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体の坪量は、30〜250g/m2が好ましく、40〜230g/m2がより好ましく、50〜200g/m2が更に好ましい。30g/m2未満の場合には、半透膜用支持体の強度が不十分となる場合がある。また、250g/m2を超えた場合には、通液抵抗が高くなる場合や、半透膜用支持体の厚みが増して、規定量の半透膜を収納するには、モジュールやユニットを大型化する必要が発生する。

0039

本発明の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体の厚みは、60〜300μmであることが好ましく、70〜270μmであることがより好ましく、80〜250μmであることが更に好ましい。厚みが300μmを超えると、ユニットに組み込める半透膜の面積が小さくなってしまい、結果として、半透膜のライフが短くなってしまうことがある。一方、厚みが60μm未満の場合には、十分な強度が得られない場合がある。

0040

本発明の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体の密度は、0.30〜1.00g/cm3であることが好ましく、0.35〜0.98g/cm3がより好ましく、0.40〜0.95g/cm3が更に好ましい。密度が0.30g/cm3未満の場合には、分離機能層を半透膜用支持体上に設ける際に、塗布液の半透膜用支持体への染み込みが大きくなってしまい、分離機能層の均一性を損なう場合がある。一方、密度が1.00g/cm3よりも大きい場合には、塗布液の浸透性が低下し、半透膜用支持体と半透膜の接着性が低下する場合がある。

0041

本発明の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体に係わる不織布は、乾式法、又は湿式抄造法により製造することができる。湿式抄造法により形成された湿式不織布であることが好ましい。

0042

湿式抄造法では、まず、延伸ポリエステル繊維(主体繊維)、エチレン−ビニルエステルを鞘部とする芯鞘型複合繊維と湿熱接着性繊維(バインダー繊維)を均一に水中に分散させ、その後、スクリーン異物、塊等除去)等の工程を通り、最終の繊維濃度を0.01〜0.50質量%に調整されたスラリー抄紙機で抄き上げられ、湿紙が得られる。繊維の分散性を均一にするために、工程中で分散剤消泡剤親水剤帯電防止剤高分子粘剤、離型剤抗菌剤殺菌剤等の薬品を添加する場合もある。

0043

抄紙機としては、例えば、長網円網傾斜ワイヤー等の抄紙網が単独で設置されている抄紙機、同種又は異種の2種以上の抄紙網がオンラインで設置されているコンビネーション抄紙機等を使用することができる。また、本発明の半透膜用支持体が2層以上の多層構造の場合には、各々の抄紙機で抄き上げた湿紙を積層する抄き合わせ法や、一方の層を形成した後に、該層上に繊維を分散したスラリーを流延して積層とする方法のいずれでも良い。繊維を分散したスラリーを流延する際に、先に形成した層は湿紙状態であっても、乾燥状態であってもいずれでも良い。また、2枚以上の層を熱融着させて、多層構造の不織布とすることもできる。

0044

本発明の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体において、不織布が多層構造である場合、各層の繊維配合が同一である多層構造であっても良く、膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体内の厚さ方向での液体の浸透性を制御する目的で、各層の繊維配合が異なっている多層構造であっても良い。多層構造の場合、各層の坪量が下がることにより、スラリーの繊維濃度を下げることができるため、不織布の地合が良くなり、その結果、塗布面の平滑性や均一性が向上する。また、各層の地合が不均一であった場合でも、積層することで補填できる。さらに、抄紙速度を上げることができ、操業性が向上する。

0045

抄紙網で製造された湿紙を、ヤンキードライヤー、エアードライヤーシリンダードライヤーサクションドラムドライヤー赤外方式ドライヤー等で乾燥することにより、シート(原紙)を得る。湿紙の乾燥の際に、ヤンキードライヤー等の熱ロール密着させて熱圧乾燥させることによって、密着させた面の平滑性が向上する。熱圧乾燥とは、タッチロール等で熱ロールに湿紙を押しつけて乾燥させることをいう。熱ロールの表面温度は、100〜140℃が好ましく、105〜135℃がより好ましく、110〜130℃が更に好ましい。圧力は、好ましくは5〜100kN/m、より好ましくは10〜80kN/mである。

0046

本発明において、不織布(原紙)には、熱カレンダー処理が更に施されていることが好ましい。熱カレンダー処理においては、金属ロール−金属ロール、金属ロール−弾性ロール、金属ロール−コットンロール、金属ロール−シリコンロールなどのロール構成カレンダーユニットを単独、又は組み合わせて用いることができる。カレンダーユニットの少なくとも一方の金属ロールが加熱される。本発明においては、不織布に充分な熱量を付与させることができて、強度の高い半透膜用支持体を得ることができるため、金属ロール−弾性ロールのカレンダーユニットを用いることが好ましい。

0047

熱カレンダー処理時の金属ロール温度は、芯鞘型複合繊維の芯部の融点又は軟化点よりも低く、鞘部の融点又は軟化温度に対して0〜+120℃であることが好ましく、+30〜+100℃であることがより好ましい。金属ロールの温度が芯鞘型複合繊維の鞘部の融点又は軟化温度に対して0℃より低い場合では、繊維間の接着強度が不十分となりやすく、半透膜用支持体の表面が毛羽立ちやすくなり、半透膜の塗布性が損なわれる場合がある。一方、金属ロールの温度が芯鞘型複合繊維の鞘部の融点又は軟化温度に対して+120℃より高い場合には、半透膜用支持体が金属ロールに貼り付きやすくなり、半透膜用支持体の表面が不均一となる場合がある。また、金属ロールの温度が芯鞘型複合繊維の芯部の融点又は軟化温度より高い場合には、半透膜用支持体の表面が皮膜化しやすく、浸透性が低下し、塗布液の半透膜用支持体と半透膜との接着性が低下する場合がある。

0048

熱カレンダー処理時のニップのニップ圧力は、好ましくは19〜180kN/mであり、より好ましくは39〜150kN/mである。加工速度は、好ましくは5〜150m/minであり、より好ましくは10〜80m/minである。

0049

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。なお、実施例中における部や百分率は断りのない限り、すべて質量によるものである。

0050

延伸PET繊維1>
ポリエチレンテレフタレート(融点260℃)からなる、繊維径13μm、繊維長5mmの延伸ポリエステル繊維を延伸PET繊維1とした。

0051

<延伸PET繊維2>
ポリエチレンテレフタレート(融点260℃)からなる、繊維径18μm、繊維長10mmの延伸ポリエステル繊維を延伸PET繊維2とした。

0052

延伸PP繊維
ポリプロピレン(融点165℃)からなる、繊維径10μm、繊維長5mmの延伸ポリプロピレン繊維を延伸PP繊維とした。

0053

<芯鞘型複合繊維1>
芯部がポリプロピレン(融点:165℃)、鞘部がエチレン−酢酸ビニル共重合体(融点:90℃)であり、繊維径15μm、繊維長5mm、芯部/鞘部の体積比が50/50の芯鞘型複合繊維を、芯鞘型複合繊維1とした。

0054

<芯鞘型複合繊維2>
芯部がポリエチレンテレフタレート(融点:260℃)、鞘部がエチレン−酢酸ビニル共重合体(融点:120℃)であり、繊維径13μm、繊維長5mm、芯部/鞘部の体積比が50/50の芯鞘型複合繊維を、芯鞘型複合繊維2とした。

0055

<芯鞘型複合繊維3>
芯部がポリエチレンテレフタレート(融点:260℃)、鞘部がポリエチレンテレフタレートとイソフタル酸からなる非晶性のポリエステル共重合体(PEs、ガラス転移点:72℃)であり、繊維径15μm、繊維長5mm、芯部/鞘部の体積比が50/50の芯鞘型複合繊維を、芯鞘型複合繊維3とした。

0056

<芯鞘型複合繊維4>
芯成分がポリプロピレン(融点:165℃)、鞘成分が高密度ポリエチレン(融点130℃)であり、繊維径10μm、繊維長5mm、芯部/鞘部の体積比が50/50の芯鞘型複合繊維を、芯鞘型複合繊維4とした。

0057

<湿熱接着性繊維1>
ポリビニルアルコールからなる、繊維径10μm、繊維長3mmの単繊維を、湿熱接着性繊維1とした。

0058

<湿熱接着性繊維2>
芯成分がポリエチレンテレフタレート、鞘成分がエチレン−ビニルアルコール共重合体であり、繊維径13μm、繊維長5mm、芯部/鞘部の体積比が50/50の芯鞘型複合繊維を、湿熱接着性繊維2とした。

0059

<未延伸PET繊維>
ポリエチレンテレフタレートからなる、繊維径11μm、繊維長5mmの未延伸ポリエステル繊維(融点:260℃)を未延伸PET繊維とした。

0060

実施例1〜7、比較例1〜4の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体を、以下の条件で製造した。

0061

(原紙の製造)
2m3の分散タンクに水を投入後、表1に示す原料配合比率(%)で配合し、分散濃度0.2質量%で5分間分散して、傾斜/円網複合式抄紙機を用い、傾斜ワイヤー上及び円網ワイヤー上で形成した両湿紙を乾燥させる前に積層させた後に、表面温度130℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、表1に示す坪量を目標にして、幅1000mmの湿式不織布(原紙1〜11)を得た。

0062

0063

(熱カレンダー処理)
得られた原紙1〜11に対して、金属ロール−弾性ロールのカレンダーユニットにて、表2に記載する条件で熱カレンダー処理を行い、実施例1〜7及び比較例1〜4の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体を得た。なお、1回目の処理で傾斜層表面が金属ロールに当たり、2回目の処理で円網層表面が金属ロールに当たるように処理し、円網層表面を塗布面、傾斜層表面を非塗布面とした。

0064

0065

実施例及び比較例で得られた膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体に対して、以下の測定及び評価を行い、結果を表3及び4に示した。

0066

[坪量]
JIS L1913:2010『単位面積当たりの質量』に準拠して、坪量を測定した。

0067

[膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体の厚みと密度]
定圧厚さ測定器商品名:PG−14J(最小表示量:0.001mm)、TECLCK社製)を用いて、JIS L1086に準拠して、厚みを測定した。次に、坪量を厚みで除して密度を算出した。

0068

[半透膜用支持体の耐溶剤性]
半透膜用支持体を、N−メチルピロリドンに10秒間浸漬した後、純水にて洗浄し、23℃、湿度50%の雰囲気下で24時間乾燥し、溶剤処理後の半透膜用支持体とした。溶剤処理前後の半透膜用支持体のMD方向及びCD方向について、卓上型材試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)を用いて、つかみ間隔100mm、引張速度100mm/分の条件で半透膜用支持体が破断するまで上チャック引き上げた時の最大荷重を測定し、MD方向とCD方向それぞれの最大荷重の合計を半透膜用支持体の強度として、耐溶剤性を以下の指標で評価した。

0069

(溶剤処理後の半透膜用支持体の強度/溶剤処理前の半透膜用支持体の強度)×100

0070

A:80%以上。
B:80%未満、70%以上。
C:70%未満。

0071

[ヤンキードライヤーシリンダーへの貼りつき]
半透膜用支持体のヤンキードライヤーによる乾燥工程において、ヤンキードライヤーシリンダーへの貼りつき状態を以下の指標で評価した。

0072

A:半透膜用支持体はヤンキードライヤーから良好に剥がれ、ヤンキードライヤーへの繊維の取られがまったく見られない。
B:半透膜用支持体はヤンキードライヤーから剥がれたものの、ヤンキードライヤーへの繊維の取られが確認された。
C:半透膜用支持体はヤンキードライヤーに貼りつき気味となり、操業の途中で断紙が発生した。

0073

[半透膜用支持体の半透膜接着性]
一定のクリアランスを有する定速塗工装置(商品名:TQC全自動フィルムアプリケーター、コーテック社)を用いて、半透膜用支持体の塗布面にマジックインキ登録商標)で着色したポリフッ化ビニリデン(PVDF)のN−メチルピロリドン溶液(濃度:13%、B型粘度:950mPa・s)を塗布し、水洗、乾燥を行い、半透膜用支持体の塗布面上にPVDF膜を形成させ、半透膜を作製した。

0074

半透膜作製1日後、幅24mm(塗布方向に対してクロス方向)×長さ50mm(塗布方向)に断裁して試料とする。断裁した半透膜用支持体の非塗布面に幅24mm、長さ30mmに切ったセロハン粘着テープ(ニチバン社製、商品名:エルパック(登録商標)LP24)を長さ10mm部分のみ貼り付け、残りの幅24mm、長さ20mm部分は粘着部分として残す。次に、セロハン粘着テープを貼り付けた非塗布面の対称となる半透膜面の幅24mm×長さ10mm部分に、幅24mm、長さ30mmに切ったグリップシート(株式会社マイクロサポート製、商品名:グリップシートHG50−58)を貼り付ける。セロハン粘着テープの粘着部分(24mm×20mm)の先端と、グリップシートの半透膜面に貼り付けていない部分の先端を持ち、半透膜と半透膜用支持体とが剥離する方向に手で引っ張って、力をかけた時の状態によって、半透膜接着性を判断した。試料を5枚準備して、5回のテストを行った。

0075

セロハン粘着テープを半透膜面及び非塗布面に貼って、両方のセロハン粘着テープを引っ張った場合、ほとんどの場合において、半透膜と半透膜用支持体との間で剥離が起こり、半透膜接着性を評価することが困難であった。セロハン粘着テープと比較して粘着性が低いグリップシートを使用して、どこが剥離したかを確認することによって、半透膜と半透膜用支持体の接着性を判断できる。以下の判断基準にて「半透膜用支持体と半透膜との接着性」を評価した。

0076

判断基準
A:5回全てのテストで、半透膜とグリップシート間で剥離が起こった。
B:3〜4回のテストで、半透膜とグリップシート間で剥離が起こった。
C:1〜2回のテストで、半透膜とグリップシート間で剥離が起こった。
D:5回全てのテストで、半透膜と半透膜用支持体間で剥離が起こった。

0077

[半透膜用支持体の半透膜塗布性評価]
『半透膜用支持体の半透膜接着性評価』で作製した半透膜について、半透膜の幅10cm、長さ10cmの正方形内に存在する、半透膜用支持体表面の毛羽立ちによって半透膜が損傷した部分(損傷部)の個数倍率10倍のルーペにより観測し、以下の評価基準にて「半透膜用支持体の半透膜塗布性」を評価した。

0078

評価基準
A:損傷部の個数が3個以下であり、良好なレベル
B:損傷部の個数が5個以下であり、実用可能なレベル。
C:損傷部の個数が5個より多く、実用不可レベル。

0079

0080

0081

表4に示すとおり、実施例1〜実施例7の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体は、延伸ポリエステル繊維を含有し、バインダー繊維としてエチレン−ビニルエステル共重合体を鞘部とする鞘部とする芯鞘型複合繊維及び湿熱接着性繊維を含有してなる不織布であることから、耐溶剤性に優れ、半透膜用支持体と半透膜との接着性も良好であった。

0082

実施例1と実施例7との比較から、バインダー繊維の含有量が20質量%以上である実施例1の半透膜用支持体は、バインダー繊維の含有量が20質量%未満である実施例7の半透膜用支持体よりも、半透膜用支持体表面の毛羽立ちによって半透膜が損傷した部分(損傷部)の個数が少なく、半透膜の塗布性が優れていた。

0083

実施例2と実施例6との比較から、バインダー繊維の含有量が60質量%以下である実施例2の半透膜用支持体は、バインダー繊維の含有量が60質量%を超える実施例6の半透膜用支持体よりも、半透膜用支持体と半透膜との接着性が良好であった。

0084

また、実施例2と実施例6との比較から、湿熱接着性繊維の含有量が1質量%以上である実施例2の半透膜用支持体は、湿熱接着性繊維の含有量が1質量%未満である実施例6の半透膜用支持体よりも、半透膜用支持体のヤンキードライヤーシリンダーへの貼りつきが良好であった。

0085

実施例1〜5の比較から、湿熱接着性繊維の含有量が10質量%以下である実施例1〜4の半透膜用支持体は、湿熱接着性繊維の含有量が10質量%を超える実施例5の半透膜用支持体よりも、半透膜用支持体と半透膜との接着性が良好であった。

0086

バインダー繊維として、エチレン−ビニルエステル共重合体を鞘部とする芯鞘型複合繊維と湿熱接着性繊維を含有せず、未延伸ポリエステル繊維と、鞘部がポリエステル共重合体である芯鞘型複合繊維を含有する比較例1の半透膜用支持体は、実施例1〜7の半透膜用支持体と比較して、耐溶剤性が非常に劣る結果となった。

0087

バインダー繊維として、エチレン−ビニルエステル共重合体を鞘部とする芯鞘型複合繊維と湿熱接着性繊維とを含有せず、未延伸ポリエステル繊維のみを含有する比較例2の半透膜用支持体は、実施例1〜7の半透膜用支持体と比較して、半透膜用支持体と半透膜との接着性が非常に劣る結果となった。

0088

延伸ポリプロピレン繊維と、鞘成分が高密度ポリエチレン(融点130℃)の芯鞘型複合繊維とからなる比較例3の半透膜用支持体は、実施例1〜7の半透膜用支持体と比較して、半透膜用支持体と半透膜との接着性が非常に劣る結果となった。

実施例

0089

バインダー繊維として、エチレン−ビニルエステル共重合体を鞘部とする芯鞘型複合繊維のみを含有し、湿熱接着性繊維を含有しない比較例4の半透膜用支持体は、実施例1〜7の半透膜用支持体と比較して、半透膜用支持体がヤンキードライヤーシリンダーへ貼りつき気味となり、操業性が劣る結果となった。

0090

本発明の膜分離活性汚泥処理用半透膜用支持体は、膜分離活性汚泥処理法による汚水処理の分野で利用することができる。

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