イオン交換膜用布帛及びその製造方法
【課題】良好な品質を有するイオン交換膜用布帛を高速且つ安定して製造することが可能なイオン交換膜用布帛の製造方法を提供すること。
【解決手段】合成繊維布帛を予め伸張処理した後、イオン交換樹脂を含浸する。
【解決手段】合成繊維布帛を予め伸張処理した後、イオン交換樹脂を含浸する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換膜用布帛及びその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、良好な品質を有するイオン交換膜用布帛を高速且つ安定して製造することが可能なイオン交換膜用布帛の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、イオン交換膜は水質の改善や食品の分野で多く用いられている。この膜は合成繊維などからなる布帛を基布としてこれにイオン交換能がある樹脂を含浸せしめることにより製造される。例えば特開平８−１２７７５号公報には、一方面側を合成樹脂製ファブリックで補強する複合イオン交換膜が記載されている。
【０００３】
近年、このようなイオン交換膜の生産効率を高めることが試みられており、その際、製造工程の高速化が図られているが、この場合、布帛に掛かる張力が従来よりも高くなるため、製造工程を通過する間に布帛の一部が伸張固定化され、樹脂含浸加工のムラができたり、設定した樹脂付着量とならなかったりするという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するためには、製造の各工程において、精密な張力制御を行う等の設備的な改良が必要となるが、設備の改良を行なうと今度はコスト高となってしまうという問題が発生するため、イオン交換膜の安定した性能を確保しつつ、生産効率を可及的に高める方法が切望されてきた。
【特許文献１】特開平８−１２７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解消し、良好な品質を有するイオン交換膜用布帛を高速且つ安定して製造することが可能なイオン交換膜用布帛の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、イオン交換膜用の合成繊維布帛を樹脂の含浸に先立ち伸張処理するとき、上記目的が達成できることを究明し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明によれば、合成繊維布帛にイオン交換樹脂を含浸してなるイオン交換膜用布帛であって、該合成繊維布帛が、イオン交換樹脂の含浸に先立ち伸張処理された布帛であることを特徴とするイオン交換膜用布帛が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、合成繊維布帛を予め伸張処理した後、イオン交換樹脂を含浸することを特徴とするイオン交換膜用布帛の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、良好な品質を有するイオン交換膜用布帛を高速且つ安定して製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明における合成繊維とは、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニリデンなどの合成高分子を繊維化したものを指し、織物や編物などの形態をとらしめることによりイオン交換膜用の基布となる。
【００１１】
合成繊維の種類は特に限定されないが、イオン交換樹脂の含浸性などの点からポリ塩化ビニルがより好適に用いられる。ポリ塩化ビニル繊維はポリ塩化ビニルを繊維形態としたもので、帝人テクノプロダクツ株式会社製の商標名「テビロン」などを具体的に挙げることができる。
【００１２】
本発明においては、上記布帛を、イオン交換樹脂を含浸するに先立ち予め伸張処理することが肝要である。この処理を経ることにより布帛の潜在伸張性能が減少し、イオン交換樹脂を含浸する工程およびその後の仕上げの工程での伸張による品質のばらつきなどが抑えられるので、高速でも品質の安定したイオン交換膜の製造が可能となる。
【００１３】
このような潜在伸張性能が減少された布帛の破断伸度は、布帛の製造工程内での走行中の安定性の点から小さいほうが好ましく、具体的には１０％以下であることが好ましく、５％以下であることが更に好ましい。
【００１４】
また、このような伸張処理は布帛の製造工程内での走行方向(マシン・ディレクション)、即ち経方向に施すことが重要であるが、幅方向、即ち緯方向にも施すと布帛の走行安定性が更に増すのでより好ましい。
【００１５】
上記方法により伸張された合成繊維布帛は、次いでイオン交換樹脂を含浸され、イオン交換膜用布帛とされる。ここで、使用されるイオン交換樹脂としては、例えばスチレン系樹脂、エチレン系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、含フッ素系樹脂等が例示され、加熱溶融又は溶媒に溶解するなどの方法で液状化できるものなら特に限定されない。特にスルフォン酸基を有する含フッ素重合体は耐熱性、耐薬品性、成形加工性、機械的性質の面で良好な性質を持っており電解用の隔膜として適している。例えばスルフォン酸基を有する含フッ素重合体では、イオン交換容量０．６５〜２．５ミリ当量／ｇ樹脂のものが好ましい。
【００１６】
上記イオン交換樹脂の量が多すぎると緻密層の厚みが必要以上に大きくなり電気抵抗が上昇する場合がある。一方イオン交換樹脂の量が少ないと布帛に欠陥が発生したりする場合がある。そのため充填するイオン交換樹脂量は、布帛重量に対して５〜１００重量％、好ましくは１０〜６０重量％がよい。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。尚、実施例中の各特性は、以下の方法に従って評価した。
【００１８】
（１）品質安定性
得られたイオン交換膜用布帛３０ｍを１ｍごとに切断し、その重量を測定して平均値および標準偏差を算出し、標準偏差を平均値で除した値である変動率(以下、「膜重量変動率」と称する)が５％以内の場合を合格とした。
【００１９】
［実施例１］
レピア織機を用い、帝人テクノプロダクツ株式会社製のポリ塩化ビニル繊維（商品名「テビロン」、繊度１２２ｄｔｅｘ）を経糸及び緯糸ともに７８本／インチの密度で配して平織物を得た。得られた平織物の破断伸度は経緯方向とも１６％であった。
【００２０】
次いで、該織物を非加熱のセッターに通し、フィード速度を巻き取り速度よりも１０％遅くすることにより伸張処理を行なった。得られた平織物の破断伸度は経方向が８％、緯方向が１６％であった。
【００２１】
得られた織物を、常法に従い含フッ素重合体からなるイオン交換樹脂を含浸する工程に通し、樹脂を５２重量％含浸させてイオン交換膜用布帛を得た。該布帛の品質安定性は４％であった。
【００２２】
［比較例１］
実施例１において、伸張処理を行なわなかった以外は実施例１と同様に実施した。得られたイオン交換膜用布帛の品質安定性は１２％と不合格であった。
【００２３】
［実施例２］
実施例１においてフィード速度を巻き取り速度よりも１５％遅くした以外は実施例１と同様に実施した。得られた平織物の破断伸度は経方向が４％、緯方向が１８％であった。得られたイオン交換膜用布帛の品質安定性は２％と合格であった。
【００２４】
［実施例３］
実施例１において、伸張処理時に緯方向への拡幅を同時に行なった以外は実施例１と同様に実施した。得られた平織物の破断伸度は経方向が６％、緯方向が６％であった。得られたイオン交換膜用布帛の品質安定性は１％と合格であった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、良好な品質を有するイオン交換膜用布帛を高速且つ安定して製造することが可能となるので、イオン交換膜の用途に好適に使用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換膜用布帛及びその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、良好な品質を有するイオン交換膜用布帛を高速且つ安定して製造することが可能なイオン交換膜用布帛の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、イオン交換膜は水質の改善や食品の分野で多く用いられている。この膜は合成繊維などからなる布帛を基布としてこれにイオン交換能がある樹脂を含浸せしめることにより製造される。例えば特開平８−１２７７５号公報には、一方面側を合成樹脂製ファブリックで補強する複合イオン交換膜が記載されている。
【０００３】
近年、このようなイオン交換膜の生産効率を高めることが試みられており、その際、製造工程の高速化が図られているが、この場合、布帛に掛かる張力が従来よりも高くなるため、製造工程を通過する間に布帛の一部が伸張固定化され、樹脂含浸加工のムラができたり、設定した樹脂付着量とならなかったりするという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するためには、製造の各工程において、精密な張力制御を行う等の設備的な改良が必要となるが、設備の改良を行なうと今度はコスト高となってしまうという問題が発生するため、イオン交換膜の安定した性能を確保しつつ、生産効率を可及的に高める方法が切望されてきた。
【特許文献１】特開平８−１２７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解消し、良好な品質を有するイオン交換膜用布帛を高速且つ安定して製造することが可能なイオン交換膜用布帛の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、イオン交換膜用の合成繊維布帛を樹脂の含浸に先立ち伸張処理するとき、上記目的が達成できることを究明し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明によれば、合成繊維布帛にイオン交換樹脂を含浸してなるイオン交換膜用布帛であって、該合成繊維布帛が、イオン交換樹脂の含浸に先立ち伸張処理された布帛であることを特徴とするイオン交換膜用布帛が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、合成繊維布帛を予め伸張処理した後、イオン交換樹脂を含浸することを特徴とするイオン交換膜用布帛の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、良好な品質を有するイオン交換膜用布帛を高速且つ安定して製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明における合成繊維とは、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニリデンなどの合成高分子を繊維化したものを指し、織物や編物などの形態をとらしめることによりイオン交換膜用の基布となる。
【００１１】
合成繊維の種類は特に限定されないが、イオン交換樹脂の含浸性などの点からポリ塩化ビニルがより好適に用いられる。ポリ塩化ビニル繊維はポリ塩化ビニルを繊維形態としたもので、帝人テクノプロダクツ株式会社製の商標名「テビロン」などを具体的に挙げることができる。
【００１２】
本発明においては、上記布帛を、イオン交換樹脂を含浸するに先立ち予め伸張処理することが肝要である。この処理を経ることにより布帛の潜在伸張性能が減少し、イオン交換樹脂を含浸する工程およびその後の仕上げの工程での伸張による品質のばらつきなどが抑えられるので、高速でも品質の安定したイオン交換膜の製造が可能となる。
【００１３】
このような潜在伸張性能が減少された布帛の破断伸度は、布帛の製造工程内での走行中の安定性の点から小さいほうが好ましく、具体的には１０％以下であることが好ましく、５％以下であることが更に好ましい。
【００１４】
また、このような伸張処理は布帛の製造工程内での走行方向(マシン・ディレクション)、即ち経方向に施すことが重要であるが、幅方向、即ち緯方向にも施すと布帛の走行安定性が更に増すのでより好ましい。
【００１５】
上記方法により伸張された合成繊維布帛は、次いでイオン交換樹脂を含浸され、イオン交換膜用布帛とされる。ここで、使用されるイオン交換樹脂としては、例えばスチレン系樹脂、エチレン系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、含フッ素系樹脂等が例示され、加熱溶融又は溶媒に溶解するなどの方法で液状化できるものなら特に限定されない。特にスルフォン酸基を有する含フッ素重合体は耐熱性、耐薬品性、成形加工性、機械的性質の面で良好な性質を持っており電解用の隔膜として適している。例えばスルフォン酸基を有する含フッ素重合体では、イオン交換容量０．６５〜２．５ミリ当量／ｇ樹脂のものが好ましい。
【００１６】
上記イオン交換樹脂の量が多すぎると緻密層の厚みが必要以上に大きくなり電気抵抗が上昇する場合がある。一方イオン交換樹脂の量が少ないと布帛に欠陥が発生したりする場合がある。そのため充填するイオン交換樹脂量は、布帛重量に対して５〜１００重量％、好ましくは１０〜６０重量％がよい。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。尚、実施例中の各特性は、以下の方法に従って評価した。
【００１８】
（１）品質安定性
得られたイオン交換膜用布帛３０ｍを１ｍごとに切断し、その重量を測定して平均値および標準偏差を算出し、標準偏差を平均値で除した値である変動率(以下、「膜重量変動率」と称する)が５％以内の場合を合格とした。
【００１９】
［実施例１］
レピア織機を用い、帝人テクノプロダクツ株式会社製のポリ塩化ビニル繊維（商品名「テビロン」、繊度１２２ｄｔｅｘ）を経糸及び緯糸ともに７８本／インチの密度で配して平織物を得た。得られた平織物の破断伸度は経緯方向とも１６％であった。
【００２０】
次いで、該織物を非加熱のセッターに通し、フィード速度を巻き取り速度よりも１０％遅くすることにより伸張処理を行なった。得られた平織物の破断伸度は経方向が８％、緯方向が１６％であった。
【００２１】
得られた織物を、常法に従い含フッ素重合体からなるイオン交換樹脂を含浸する工程に通し、樹脂を５２重量％含浸させてイオン交換膜用布帛を得た。該布帛の品質安定性は４％であった。
【００２２】
［比較例１］
実施例１において、伸張処理を行なわなかった以外は実施例１と同様に実施した。得られたイオン交換膜用布帛の品質安定性は１２％と不合格であった。
【００２３】
［実施例２］
実施例１においてフィード速度を巻き取り速度よりも１５％遅くした以外は実施例１と同様に実施した。得られた平織物の破断伸度は経方向が４％、緯方向が１８％であった。得られたイオン交換膜用布帛の品質安定性は２％と合格であった。
【００２４】
［実施例３］
実施例１において、伸張処理時に緯方向への拡幅を同時に行なった以外は実施例１と同様に実施した。得られた平織物の破断伸度は経方向が６％、緯方向が６％であった。得られたイオン交換膜用布帛の品質安定性は１％と合格であった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、良好な品質を有するイオン交換膜用布帛を高速且つ安定して製造することが可能となるので、イオン交換膜の用途に好適に使用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成繊維布帛にイオン交換樹脂を含浸してなるイオン交換膜用布帛であって、該合成繊維布帛が、イオン交換樹脂の含浸に先立ち伸張処理された布帛であることを特徴とするイオン交換膜用布帛。
【請求項２】
合成繊維布帛の引張破断伸度が１０％以下である請求項１記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項３】
合成繊維布帛の引張破断伸度が５％以下である請求項１記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項４】
合成繊維布帛がポリ塩化ビニル繊維からなる織物である請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項５】
合成繊維布帛がポリプロピレン繊維からなる織物である請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項６】
合成繊維布帛がポリエチレン繊維からなる織物である請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項７】
合成繊維布帛がポリ塩化ビニリデン繊維からなる織物である請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項８】
合成繊維布帛を予め伸張処理した後、イオン交換樹脂を含浸することを特徴とするイオン交換膜用布帛の製造方法。
【請求項１】
合成繊維布帛にイオン交換樹脂を含浸してなるイオン交換膜用布帛であって、該合成繊維布帛が、イオン交換樹脂の含浸に先立ち伸張処理された布帛であることを特徴とするイオン交換膜用布帛。
【請求項２】
合成繊維布帛の引張破断伸度が１０％以下である請求項１記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項３】
合成繊維布帛の引張破断伸度が５％以下である請求項１記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項４】
合成繊維布帛がポリ塩化ビニル繊維からなる織物である請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項５】
合成繊維布帛がポリプロピレン繊維からなる織物である請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項６】
合成繊維布帛がポリエチレン繊維からなる織物である請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項７】
合成繊維布帛がポリ塩化ビニリデン繊維からなる織物である請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン交換膜用布帛。
【請求項８】
合成繊維布帛を予め伸張処理した後、イオン交換樹脂を含浸することを特徴とするイオン交換膜用布帛の製造方法。
【公開番号】特開２００６−２０７０３６（Ｐ２００６−２０７０３６Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６５６２（Ｐ２００５−１６５６２）
【出願日】平成１７年１月２５日（２００５．１．２５）
【出願人】（３０３０１３２６８）帝人テクノプロダクツ株式会社 (504)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２５日（２００５．１．２５）
【出願人】（３０３０１３２６８）帝人テクノプロダクツ株式会社 (504)
【Ｆターム（参考）】
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