编织物强化中空纤维膜用编织物的接合方法及编织物强化多孔中空纤维膜的制造方法与流程

本发明涉及编织物强化中空纤维膜用编织物的接合方法及编织物强化多孔中空纤维膜的制造方法。进一步详细地说，涉及被有效用作净水处理、下水道废水处理的处理膜的编织物强化中空纤维膜用编织物的接合方法及编织物强化多孔中空纤维膜的制造方法。

背景技术：

近年，对于环境的关注程度升高，在排水和净水等水处理领域中对水质的规定变得严格，在该过程中，从高分离性、节约能源的方面考虑，一直在推进分离膜、特别是中空纤维状多孔膜的研究开发、以及实用化。

关于通过膜过滤的净水处理(除菌)和下水道废水处理(除菌、除浊)，与目前的凝聚沉淀的过滤方式相比，运行的维持和管理都更容易，处理水质也更好，因此使用微滤膜、超滤膜等的膜过滤方法在排水处理装置、膜分离式活性污泥法(mbr)等水处理领域中得到广泛使用。此处，从近年的确保水资源的观点出发，大多使用高强度且单位容积的膜面积大的多孔中空纤维膜组件。

在例如进行废水处理时，一般使用每单位容积的膜面积为约50～100m²的多孔中空纤维膜组件，向该膜组件提供的水量为每分钟几十升至几百升。另外，在膜分离式活性污泥法中，将粘合了中空纤维膜两端而成的元件浸渍于活性污泥中以提高活性污泥的生物处理能力，并且为了清洗膜面而被进行曝气。在这种情况下，根据所产生的负载影响，存在多孔中空纤维膜断裂的担心。另外，多孔中空纤维膜组件在用于工业用途的情况下，由于通常经几年～10年的长时间使用，所以还需要避免由于疲劳而导致的多孔中空纤维膜的断裂。

在这样的多孔中空纤维膜中，当然要求渗透性能和分离性能，而且，为了长时间不断裂地持续使用，还要求力学上的特性。具体而言，在下水道废水处理中，希望用于膜分离式活性污泥法的膜具有从微米到亚微米(submicron)等级的孔径，除此之外还需要能够耐受用于防止在表面附着污垢的通风。

此处，树脂单体大多强度不足，作为制造能够满足强度的膜的方法，能够想到增大膜厚的方法，但是由于渗透性能变低所以并不理想。对于这样的课题，提出了在编带或者编绳等中空状支撑体的外表面形成多孔膜层而成的中空纤维膜(专利文献1～6)。在这样的中空纤维膜的制造中所使用的编织物，通常是以500m或者1000m为单位的绕线筒或线卷在市场上出售，因此，为了进行连续纺丝，需要将这些以500m或者1000m为单位的编织物的端部与端部之间进行连接。

作为这种编织物的接合方法，提出了粘合2根编织物端面的方法(专利文献7)，还提出了下述方法等：将芯橡胶以与一方的编织物端面成为一个面的方式插入于编织物的中空部分，将芯橡胶插入到另一方的编织物端面的中空部分的稍靠中侧，将这样形成的一方的端部与另一方的端部粘合，并用其中一方的编织物端部覆盖粘合位置(专利文献8)。然而，这些方法中，除了需要粘合时间，由于纺丝使用的溶剂的影响还存在粘合不充分的问题。另外，在通过热融合使其粘合的情况下，由于使编织物的纤维状部分相互热溶解而粘合，因此存在粘合位置因受热而破裂的情况，存在可靠性低的问题。

还提出了下述方法：将芯材的两端插入编织物双方的中空部分，并在与芯材插入部分对应的编织物的外周面卷绕丝线来固定芯材，但是这种固定方法依然存在可信赖性不高的课题(专利文献9)。

还提出了下述方法：使2根编织物端面在外周面接触，使该接触位置的整个端部压缩变形并进行接合(专利文献10)，但是，由于编织物本身是柔软的，因此热粘合是很困难的，还出现了粘合位置粘连在加热器具上的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭52-81076号公报

专利文献2：美国usp5,472,607

专利文献3：日本特开2008-168224号公报

专利文献4：日本特开平5-7746号公报

专利文献5：日本特开2012-179603号公报

专利文献6：日本特开2016-10792号公报

专利文献7：日本特开第2,936,092号公报

专利文献8：日本特开第3,849,114号公报

专利文献9：日本特开第4,942,588号公报

专利文献10：日本特开第5,430,405号公报

专利文献11：日本特开2016-010792号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种编织物的接合方法及编织物强化多孔中空纤维膜的制造方法，该编织物用于编织物强化中空纤维膜，并且在纺丝时施加负荷、在多孔中空纤维膜被用作净水处理及下水道废水处理等膜处理的情况下都能够展示出足够的接合部强度。

用于解决课题的技术手段

本发明的第1目的通过以下方法来达成，将芯材插入于要接合的2根编织物端部的中空部分将2根编织物连接后，用热缩性管覆盖接合部分，以120～160℃对热缩性管进行加热使其收缩，由此使编织物端部之间接合。

本发明的第2目的通过以下制造方法来达成，使通过上述方法而端部被接合的编织物在双环形纺丝喷嘴的内侧喷嘴内穿过，将从双环形纺丝喷嘴的外侧喷嘴中喷出的制膜原液涂敷于穿过双环形纺丝喷嘴的内侧喷嘴的接合编织物的外表面，使其浸渍后，在凝固液中凝固，并进行往绕线筒的缠绕，由此制成编织物强化多孔中空纤维膜。

发明效果

使用本发明的方法连接的编织物，不会像粘合剂那样受到纺丝时溶剂的影响，从而能够物理性地牢固地接合在一起，因此能够发挥下述优异的效果：针对纺丝时施加的负荷、或者在使用该编织物得到的多孔中空纤维膜被用作净水处理、下水道废水处理等的处理膜的情况下，都展示出了足够的接合部强度。

附图说明

图1是示出了接合2根编织物之前的编织物、芯材、热收缩性管的图；

图2是示出了将芯材插入于2根编织物的中空部分的状态的立体图。

具体实施方式

2根编织物的接合是通过以下方法来进行的，即：将芯材插入于要进行结合的各编织物的端部中空部分从而将2根编织物彼此连接后，配置热收缩性管并使其覆盖该接头部分，以120～160℃对该热收缩性管进行加热，通过收缩了的管将2根编织物彼此牢固地固定。

关于编织物，在是通常使用的圆筒状编带的情况下，不论是圆编还是斜编等编织方式均可，并无特别限制，都能够使用。例如使用单丝、多丝、纺线等的筒状网，具体来说，可以举出厚度约为0.15～0.5mm、纤维纤度约为200～600分特克斯(dtex)、打数为16～48的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、人造丝、维纶、聚酰胺、聚酰亚胺、芳纶等有机纤维基材制的编织物，优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚酯制的编织物。

关于芯材，没有特别限定，只要具有在热收缩性管的加热温度、例如120～160℃左右时不产生热变形的耐热性即可，优选使用除了具有耐热性之外、而且刚性不过高且柔软的材料。另外，优选具有中空部的材料。具体地说，从质量及价格上看，可以使用epdm、氯丁橡胶、硅类橡胶、氟类橡胶等橡胶素材。另外，关于其大小，可以使用相对于长轴方向的横截面积为编织物的中空部分的横截面积的约85～97％左右的芯材。

热收缩性管是具有通过加热而收缩的特性的筒状体，作为其原料，可以直接使用聚烯烃树脂类、氟树脂类、聚氯乙烯类、乙丙橡胶类、硅树脂类等市售的材料，例如misumi制品(聚烯烃树脂类)、住友电工制品sumitube(聚烯烃树脂类、氟树脂类、聚氯乙烯类)、三菱树脂制品hishitube(聚氯乙烯类)、telmax制品nishitube(乙丙橡胶类、聚氯乙烯类)、信越化学工业制st系列(硅树脂类)等。

2根编织物的具体接合方法如图1～图2的立体图所示。将例如长度约10～30mm的芯材2插入到进行编织物1、1’接合的端部的中空部分将编织物1、1’彼此之间连接后，配置热收缩性管3并使其覆盖该接头部分，使用热收缩性管加热器等以120～160℃对热收缩性管3进行加热，通过已收缩的管进行按压而抵接于编织物的外周面，从而使编织物彼此牢固地结合在一起。

使端部被接合的编织物在例如双环形纺丝喷嘴的内侧喷嘴内穿过，将从双环形纺丝喷嘴的外侧喷嘴中喷出的制膜原液涂敷于穿过了双环形纺丝喷嘴的内侧喷嘴的编织物的外表面，使其浸渍后，在凝固液中凝固，并进行干燥，由此，制成编织物强化多孔中空纤维膜。

具体地说，编织物强化多孔中空纤维膜通过如下方法制造，即：使端部被接合的编织物(接合编织物)在双环形纺丝喷嘴的内侧喷嘴内通过，将从双环形纺丝喷嘴的外侧喷嘴中喷出的制膜原液涂敷于穿过双环形纺丝喷嘴的内侧喷嘴的接合编织物的外表面，使其浸渍后，在凝固液中凝固，并进行往绕线筒的缠绕，在这样的编织物强化多孔中空纤维膜的制造方法中，优选：

在纺丝工序中，在接合编织物的长轴方向上，在从纺丝喷嘴到达卷绕机的期间，针对接合编织物一边施加2～30n的张力使其延伸一边进行纺丝，所得的编织物强化多孔中空纤维膜，外径形状稳定且能够使膜厚均匀，而且没有形成朝向中空纤维膜轴方向的裂纹的起点，能够消除膜裂纹。

在接合编织物的外周面中，进行多孔中空纤维膜形成用制膜原液的附着。制膜原液对接合编织物的外周面的附着采用如下方法：在穿过双环形纺丝喷嘴的内侧喷嘴内的接合编织物的外表面涂敷从双环形纺丝喷嘴的外侧喷嘴中喷出的制膜原液。

作为膜形成性树脂，使用聚偏二氟乙烯、聚砜、聚苯砜、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚酰胺，从耐热性、强度、分离性等观点来考虑，优选使用聚偏二氟乙烯或者聚砜等。

作为制膜原液，例如可以使用：在聚偏二氟乙烯树脂的可溶性溶剂中以约16～27质量％、优选约18～25质量％的浓度溶解了聚偏二氟乙烯而成的溶液。若聚偏二氟乙烯浓度低于该浓度，则膜孔径变得过大，另一方面，若浓度高于该浓度，则变得难以溶解聚偏二氟乙烯。作为聚偏二氟乙烯树脂的可溶性溶剂，可以使用各种醇、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二乙基乙酰胺、二甲基亚砜、n-甲基-2-吡咯烷酮等非质子极性溶剂、磷酸三乙酯等。

附着有多孔中空纤维膜形成用制膜原液的接合编织物通过干湿式纺丝法或者湿式纺丝法使用凝固液进行凝固，经过清洗、干燥后形成编织物强化多孔中空纤维膜。

在这样的纺丝工序中，本发明优选：在接合编织物的长轴方向上在从纺丝喷嘴到达卷绕机、例如到达绕线筒的期间，针对接合编织物一边施加2～30n、优选4～15n的张力使其延伸一边进行纺丝。张力是通过例如使卷绕速度快于输送速度从而对输送速度和卷绕速度之间赋予速度差等来进行调节。若为比其小的张力，则所得的编织物强化多孔中空纤维膜的外径形状不稳定，无法使膜厚均匀，因此存在形成朝向中空纤维膜轴方向的裂纹的起点从而引起膜裂纹的情况。通过施加这种张力，能够以1～50m/分钟的速度进行纺丝。

此外，专利文献11中，使编织物(圆筒状编带)穿过双环形纺丝喷嘴的内侧喷嘴时，通常对编织物施加4～50n左右的张力，但是本发明中针对接合编织物施加的张力，不只是在使其穿过双环形纺丝喷嘴的内侧喷嘴时施加，而且进一步地在从纺丝喷嘴到绕线筒的期间也施加。对接合编织物施加的张力只在穿过双环形纺丝喷嘴的内侧喷嘴时施加的情况下，外径形状不稳定，存在产生膜裂纹的情况，因此不理想。

实施例

接下来，通过实施例来说明本发明

实施例

将外径1.5mm、长度10mm的管状epdm制芯材插入2根外径2.1mm、内径1.7mm、打数为24的聚对苯二甲酸乙二醇酯制编织物的一端的端部，以使2根编织物连接，并在编织物的外侧配置热收缩性管(misumi制hstt09-yk1)以覆盖该连接部分，对该部位进行150℃、30秒的加热处理以使热收缩性管强力粘合，使2根编织物接合。

将编织物彼此之间的接合部位置于拉伸测试仪(岛津制作所制品，小型桌上试验器eztest)，在室温下以20mm/分钟的速度拉伸接合部位，结果，最大负荷为22n。

附图标记说明

1、1’编织物

2芯材

3热收缩性管