酸性气体分离用复合体的制造方法_3

文档序号:9331707阅读:来源:国知局
促进输送膜、并且可以得到良好的膜,优选使次 层形成工序中所涂布的液膜的厚度为2. Omm以上3. Omm以下。
[0084] 为了进行厚度调整,有时也可以在次层形成工序中涂布0.3_左右的薄液膜层。
[0085] 次层形成工序中的干燥也与初期层形成工序同样,在次层形成工序中涂布比初期 层厚的超过1.0 mm的液膜时,容易因进行急剧干燥而在表面产生斑点或不均匀等干燥故 障。因此,次层形成工序的干燥更优选在比初期层形成工序的干燥时的温度低的温度下进 行干燥。
[0086] 根据本发明的酸性气体分离用复合体的制造方法,由于通过多次涂布、干燥工序 来形成酸性气体分离促进输送膜,因此可以得到膜厚更厚的酸性气体分离促进输送膜。通 过具有膜厚厚的酸性气体分离促进输送膜,可以充分降低供给气体(原气体)中所含的规 定酸性气体以外的气体的透过性。
[0087] 通过使用带状(网状)的支撑体的辊对辊(Roll-to-Roll)方式的制造装置,可以 通过生产效率高、并且生产成本低的方法来制造具有膜缺陷少、膜厚厚的酸性气体分离促 进输送膜的酸性气体分离用复合体。
[0088] 需要说明的是,上述以在酸性气体分离促进输送膜的形成用涂布液的制备工序制 备一种涂布液、将同一涂布液分成多次进行涂布的实施方式进行了说明,但也可以在形成 用涂布液的制备工序中制备酸性气体载体的浓度不同的多种形成用涂布液,在次层形成工 序中使用酸性气体载体的浓度与形成先前所形成的酸性气体分离促进输送膜时的所述形 成用涂布液不同的形成用涂布液来形成次层酸性气体分离促进输送膜。此时,优选在次层 形成工序中使用酸性气体载体浓度比形成先前所形成的酸性气体分离促进输送膜时的形 成用涂布液低的形成用涂布液。
[0089] 使用金属碳酸盐作为酸性气体载体时,由于酸性气体分离促进输送膜在膜中含有 大量的金属碳酸盐,因此即使是干燥后的膜,也会因膜中的少许水分或膜保存时的温湿度 变化而引起的含水量变化,导致在膜表面容易析出金属碳酸盐的晶体。因此,优选通过预先 降低最上层上涂布形成的膜的载体浓度来在时间上推迟载体析出到表面。
[0090] 进一步地,可以在涂布液制备工序中制备亲水性化合物不同的多种形成用涂布液 作为酸性气体分离促进输送膜的形成用涂布液,在次层形成工序中形成亲水性化合物与形 成先前所形成的酸性气体分离促进膜时的形成用涂布液不同的酸性气体分离促进输送膜。 例如最初的酸性气体分离促进输送膜的形成用涂布液的亲水性化合物为聚乙烯醇-聚丙 烯酸共聚物时,可以使用包含共聚比不同的聚乙烯醇-聚丙烯酸共聚物的亲水性化合物作 为次层酸性气体分离促进输送膜的形成用涂布液。
[0091] 需要说明的是,在酸性气体分离促进输送膜的形成用涂布液的制备工序中,还可 以制备增稠剂或添加剂等的添加量不同的形成用涂布液,在形成最初的酸性气体分离促进 输送膜时和形成次层的酸性气体分离促进输送膜时使用不同的形成用涂布液。进一步地, 还可以制备酸性气体载体的浓度、亲水性化合物的浓度、增稠剂或添加物等的添加量的浓 度中的多种不同的形成用涂布液,在形成最初的酸性气体分离促进输送膜时和形成次层的 酸性气体分离促进输送膜时使用不同的形成用涂布液。
[0092] 涂布形成3层以上的酸性气体分离促进输送膜时,可以在最初、第2层使用同一形 成用涂布液形成,第3层使用不同的形成用涂布液形成等。
[0093] <酸性气体分离用复合体的制造装置>
[0094] 利用图6说明实施本发明酸性气体分离用复合体的制造方法的本发明实施方式 涉及的制造装置的一个实施方式。
[0095] 图6示意性示出本发明中的酸性气体分离用复合体的制造工序中所用的装置构 成的一例。该装置100具备涂布部、干燥部和卷绕工序部5,所述涂布部具备将带状的支撑 体12送出的送出辊10和将酸性气体分离层形成用涂布液30涂布于支撑体12上的涂布机 20 (在图6中,由按图中箭头方向进行旋转的涂布辊21、计量辊22和兼具带状的支撑体12 的传送的支承辊62构成的3辊涂布机),所述干燥部具备使形成于支撑体12上的涂布液 30的液膜(未图示)干燥的干燥炉40,所述卷绕工序部5具备对得到的酸性气体分离用复 合体52进行卷绕的卷绕辊50。此外,各部20、40、50处配置有用于传送支撑体12的传送辊 62 (在图1中,也作为辊涂布机的支承辊发挥功能)、64~69。
[0096] 通过使用具有这样的结构的装置100,能够以辊对辊(Roll-to-Roll)、即由送出 辊10送出支撑体12、一边传送该支撑体12 -边依次进行涂布工序和干燥工序,并将形成了 促进输送膜的支撑体52卷绕到卷绕辊50上,能够连续且高效率地形成促进输送膜。
[0097] 支撑体12的传送速度也取决于支撑体12的种类或组合物(涂布液)的粘度等, 但支撑体的传送速度过高时涂布工序中涂布膜的膜厚均匀性有降低的可能性,过低时生产 性降低。支撑体12的传送速度可以在考虑上述方面的基础上根据支撑体12的种类或组合 物的粘度等来决定,优选为Im/分钟以上。更优选为5m/分钟以上IOOm/分钟以下。
[0098] 对于初期层形成工序和次层形成工序,在如图1所示的制造装置1中进行初期层 形成工序,将暂时卷绕了的卷绕物再次装到同一涂布机的送出侧进行次层形成工序的方法 是最简便的。
[0099] 另一方面,也可以使用具有多个涂布部和干燥炉的涂布机,在初期层形成后不进 行卷绕就进行次层的形成。
[0100] 在制造装置1中,由送出辊10送出带状的支撑体12、传送到涂布部的涂布机20, 上述涂布液以在15°C以上35°C以下的温度、并且在B型粘度测定中在60rpm转速下的粘度 测定值为〇. 5Pa · s以上5Pa · s以下的粘度涂布在支撑体12上,从而在支撑体12上设置 上述涂布液的液膜。涂布工序中涂布液的温度、和粘度中的至少一方偏离上述范围时,有可 能上述涂布液的液膜中会发生沉降、或者涂布装置的涂布机20的涂布液30会流出、或亲水 性聚合物析出(盐析)而难以涂布到支撑体上、膜厚的偏差变大。
[0101] 作为将本发明的涂布液涂布到支撑体上的涂布机,特别优选辊涂机或刮涂机。
[0102] 辊涂机为如下的涂布机:为单辊或多辊组合,对配置于距支撑体最近的位置的辊 (涂布辊)表面上保持的涂布液的量进行控制,将(涂布辊)上的涂布液的一定比例量转移 至支撑体表面。
[0103] 合适的辊涂机包括直接凹版涂布机(夂4 U外夕7匕' 7 3 -夕一)、胶印凹版 涂布机(才7七7卜夕7匕、7 3-夕一)、单辊吻合涂布机(一本口一;P ?3 -夕一)、 三辊逆辊式涂布机(3本卩只一只口一;1/3-夕一)、正转辊涂机(正回転口一少3-夕 一)等,优选三辑逆辑式涂布机,其适于在B型粘度测定中在60rpm转速下的粘度测定值为 0. 5Pa · s以上5Pa · s以下的中粘度到高粘度的涂布液的涂布。
[0104] 刮涂机是在支撑体上涂布过量的涂布液后,用刮刀将支撑体上过剩的涂布液刮落 的涂布机。
[0105] 在制造装置1的干燥炉40中,在涂布工序中在支撑体上形成的二氧化碳分离层形 成用涂布液的涂膜中所含的作为溶剂的水的至少一部分被除去。这样的干燥工序通过将保 持有涂膜的支撑体加热或对涂膜吹干燥风、或者这两种方式来进行。
[0106] 为了不发生支撑体的变形等、并且能使涂布液的液膜迅速干燥,优选将干燥炉的 温度设定在60°C以上120°C以下的范围。更优选温度为60°C以上90°C以下、进一步优选为 70°C以上80°C以下。
[0107] 在干燥炉40出口到卷绕辊50之间设置的传送辊中,辊67、69与所形成的促进输 送膜面接触,因此必须使促进输送膜预先干燥至不会发生与辊接触时促进输送膜附着到辊 上而使辊污染或在促进输送膜表面产生缺陷的情形的程度。在辊对辊方式的装置中,作为 传送辊,为了吸收送出和卷绕的速度(圆周速度)或调整张力,必需为与涂布面接触的传送 辊。
[0108] 以下对酸性气体分离促进输送膜形成用涂布液进行详细说明。
[0109] 在本发明的优选方式中,涂布工序是将酸性气体分离促进输送膜形成用涂布液按 照在15°C以上35°C以下的范围、并且以在B型粘度测定中在60rpm转速下的粘度测定值 为0. 5Pa · s以上5Pa · s以下的粘度涂布到支撑体上,在特别优选的方式中,是在15°C以 上35°C以下的范围、并且以在B型粘度测定中在60rpm转速下的粘度测定值为IPa · s以 上5Pa · s以下的粘度涂布到支撑体上。由此可以更加容易并且稳定地得到没有气泡混入 等缺陷、具有均匀膜厚的酸性气体分离促进输送膜。
[0110] (亲水性化合物)
[0111] 作为涂布液中所含的亲水性化合物,可以列举亲水性聚合物。亲水性聚合物起粘 合剂的的作用,将水分保持在酸性气体分离促进输送膜中从而发挥酸性气体载体分离酸性 气体的功能。从酸性气体分离促进输送膜具有高吸水性(保持性)的观点考虑,亲水性聚 合物优选吸水性高的物质,优选具有生理盐水的吸水量为0. 5g/g以上的吸水性,更优选具 有lg/g以上的吸水性,进一步优选具有5g/g以上的吸水性,特别优选具有10g/g以上的吸 水性,最优选具有20g/g以上的吸水性。
[0112] 作为涂布液所含的亲水性聚合物,可以使用以往公知的亲水性高分子,但从吸水 性、成膜性、强度等方面考虑,可以优选使用例如聚乙烯醇类、聚丙烯酸类、聚环氧乙烷类、 水溶性纤维素类、淀粉类、海藻酸类、几丁质类、聚磺酸类、聚羟基甲基丙烯酸酯类、聚乙烯 基吡咯烷酮类、聚-N-乙烯基乙酰胺类、聚丙烯酰胺类、聚乙烯亚胺类、聚烯丙基胺类、聚乙 烯基胺类等,也可以优选使用这些物质的共聚物。
[0113] 特别优选聚乙烯醇-聚丙烯酸盐共聚物。聚乙烯醇-聚丙烯酸盐共聚物吸水能力 高,而且在高吸水时水凝胶的强度也大。聚乙烯醇-聚丙烯酸盐共聚物中聚丙烯酸盐的含 有比率为例如1~95摩尔%、优选为2~70摩尔%、更优选为3~60摩尔%、特别优选为 5~50摩尔%。作为聚丙烯酸盐,可以列举钠盐、钾盐等碱金属盐、以及铵盐或有机铵盐等。
[0114] 作为市售的聚乙稀醇-聚丙稀酸盐共聚物(钠盐),可以列举例如Kurastomer AP20(商品名:Kuraray公司制造)。
[0115] 亲水性聚合物也可以两种以上混合使用。
[0116] 涂布液中亲水性聚合物的含量也取决于其种类,但从作为粘合剂形成膜、可以使 酸性气体分离促进输送膜充分保持水分的观点考虑,优选为〇. 5质量%以上50质量%以 下,更优选为1质量%以上30质量%以下,特别优选为2质量%以上15质量%以下。
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