KR20080108916A

KR20080108916A - 스파이럴형 막 엘리먼트 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20080108916A
Application number: KR1020080054444A
Authority: KR
Inventors: 신이치 지쿠라; 유우지 니시다; 야스히로 우다
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2008-12-16
Also published as: CN101322918A; JP5204994B2; JP2008302344A; KR100981902B1; US9604179B2; US20080302719A1

Abstract

과제

보강 섬유층과 강화 섬유층을 갖는 섬유 보강 수지층을 형성함으로써, 길이 방향의 치수 증가를 저감시킬 수 있는 스파이럴형 막 엘리먼트를 제공하는 것에 있다. 또, 보강 섬유층과 강화 섬유층을 갖는 섬유 보강 수지층을 형성하는 공정을 갖는 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

해결 수단

분리막 (1) 과 공급측 유로재 (2) 와 투과측 유로재 (3) 가 적층 상태에서 유공의 중심관 주위에 스파이럴상으로 돌려 감긴 원통상 권회체 (R) 를 구비함과 함께, 공급측 유체와 투과측 유체의 혼합을 방지하기 위한 밀봉부가 형성되어 있는 스파이럴형 막 엘리먼트로서, 원통상 권회체 (R) 의 외주측에, 동일한 수지로 포매된 보강 섬유층 (101) 및 강화 섬유층 (102) 을 갖는 섬유 보강 수지층 (100) 을 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

스파이럴형 막 엘리먼트 및 그 제조 방법{SPIRAL MEMBRANE ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME }

본 발명은 분리막과 공급측 유로재 (流路材) 와 투과측 유로재가 적층 상태에서 유공 (有孔) 의 중심관 주위에 스파이럴상으로 돌려 감겨져 있고, 여러 가지 유체 (액체 혹은 기체) 중에 존재하는 특정 성분을 분리할 수 있는 스파이럴형 막 엘리먼트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 역침투 여과, 정밀 여과 등에 사용되는 유체 분리 엘리먼트로서, 예를 들어 도 6 에 나타내는 바와 같이, 분리막 (1) 과 공급측 유로재 (2) 와 투과측 유로재 (3) 가 적층 상태에서 유공의 중심관 (5) 주위에 스파이럴상으로 돌려 감긴 원통상 권회체 (R) 를 구비함과 함께, 공급측 유체와 투과측 유체의 혼합을 방지하기 위한 밀봉부 (11, 12, 13) 가 형성되어 있는 스파이럴형 막 엘리먼트가 알려져 있다.

이 스파이럴형 막 엘리먼트에서는, 공급측 유체 (원수) 가 공급측 유로재 (2) 에 의해 분리막 (1) 표면으로 유도되고, 분리막 (1) 을 투과하여 분리된 후, 투과측 유체 (투과수) 가 투과측 유로재 (3) 를 따라 중심관 (5 : 집수관) 까지 유 도된다. 그리고, 이와 같은 스파이럴형 막 엘리먼트에는, 가압 운전시의 내압성 및 형상 유지성을 부여할 목적에서, 외장재로서 섬유 강화 수지 (FRP) 를 외주에 입히는 경우가 있다.

이와 같은 스파이럴형 막 엘리먼트는, 도 7 의 (a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 일반적으로 분리막 (1) 을 두 번 접은 사이에 공급측 유로재 (2) 를 배치하고, 투과측 유로재 (3) 를 쌓아 올려, 공급측 유체와 투과측 유체의 혼합을 방지하는 밀봉부를 형성하기 위하여 접착제 (4, 6) 를 분리막 주변부 (3 가장자리) 에 위치하는 투과측 유로재 (3) 에 도포하여 분리막 유닛 (U) 을 제조하고, 이 유닛 (U) 의 단수 또는 복수를 중심관 (5) 주위에 스파이럴상으로 감고, 추가로 분리막 주변부를 밀봉함으로써 제조된다. 이 예는, 막 리프 (밀봉된 봉투상 막) 가 복수인 경우인데, 막 리프가 단수인 경우도 존재한다.

또, 외장재의 형성은, 예를 들어 중심관에 막 리프를 돌려 감은 후에, 원통상 권회체의 외주면에, 에폭시 수지를 함침시킨 폴리프로필렌 섬유 (다른 예로서, 내열성 알칼리플라스틱 재료 섬유) 를 감고, 이것을 경화시켜 섬유 보강 수지 (FRP) 로서 형성하는 방법이 알려져 있다 (특허 문헌 1, 도 3, 단락 번호 0037 참조). 또, 원통상 또는 평면상의 넷트상물 (내열성 알칼리플라스틱 재료) 을 감고, 에폭시 수지 등으로 포매 (包埋 : 경화 지지) 시키는 방법도 알려져 있다 (특허 문헌 1, 도 4, 5, 단락 번호 0038, 0039 참조).

또, 외장재의 형성 방법으로서, 원통상 권회체의 외주면에, 유리 섬유를 감고 에폭시 수지로 포매한 후, 표면에 노출된 유리 섬유의 보호를 위하여 에폭시 수 지층을 추가로 형성하는 방법이 알려져 있다 (특허 문헌 2, 청구항 1, 도 1 참조).

[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 2000-354742호

[특허 문헌 2] 일본 공개특허공보 2001-17840호

그러나, 상기 공지된 외장재로 형성된 스파이럴형 막 엘리먼트의 경우, 에폭시 수지의 흡습 (흡수) 성의 영향에 의해 외장재 전체가 팽윤되고, 특히 스파이럴형 막 엘리먼트의 길이 방향으로 치수 증가한 경우에, 스파이럴형 막 엘리먼트를 베셀에 장전할 때에 베셀을 밀봉하기 위한 단판을 완전히 닫을 수 없는 상태가 되는 경우가 있어 문제였다.

그래서, 본 발명의 목적은, 보강 섬유층과 강화 섬유층을 갖는 섬유 보강 수지층을 형성함으로써, 길이 방향의 치수 증가를 저감시킬 수 있는 스파이럴형 막 엘리먼트를 제공하는 것에 있다. 또, 보강 섬유층과 강화 섬유층을 갖는 섬유 보강 수지층을 형성하는 공정을 갖는 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적은, 하기와 같은 본 발명에 의해 달성할 수 있다.

본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 분리막과 공급측 유로재와 투과측 유로재가 적층 상태에서 유공의 중심관 주위에 스파이럴상으로 돌려 감긴 원통상 권회체를 구비함과 함께, 공급측 유체와 투과측 유체의 혼합을 방지하기 위한 밀봉부가 형성되어 있는 스파이럴형 막 엘리먼트로서, 동일한 수지로 포매된 보강 섬유층 및 강화 섬유층을 갖는 섬유 보강 수지층을 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트에 의하면, 원통상 권회체의 외주측에, 당 해 원통상 권회체를 보강 지지하기 위하여 섬유 보강 수지층이 형성되어 있다. 이 섬유 보강 수지층은, 섬유로 형성된 보강 섬유층과, 이 보강 섬유층을 강고하게 지지하기 위한, 섬유로 형성된 강화 섬유층을 갖고 구성되어 있다. 또한, 보강 섬유층 및 강화 섬유층은 동일한 수지로 포매되어 있다. 그리고, 이 수지가 미리 강화 섬유층에 부착 및/또는 함침되어 있는 경우, 이 수지가 보강 섬유층의 섬유 사이를 포매하도록 구성되는 것이 바람직하다. 당해 수지가 보강 섬유층의 섬유 사이 및 섬유 내부에 모세관 현상에 의해 스며들어 포매됨으로서, 경화 후 수지와 섬유가 일체가 되어 보강 섬유층의 강도가 증가한다. 혹은, 수지의 흡습 팽윤을 억제함으로써, 스파이럴형 막 엘리먼트의 길이 방향의 치수 증가를 저감시킬 수 있다고 생각된다. 또, 수지가 보강 섬유층의 섬유 (예를 들어, 월스판 등) 내부에 스며들지 않는 경우도 있는데, 섬유 사이가 포매되기 때문에 보강 섬유층의 강도가 증가하게 된다.

또, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례로서, 보강 섬유층에 수지가 함침되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 보강 섬유층의 섬유 내부에도 수지가 함침되기 때문에, 섬유 사이가 포매되는 구성보다 효과가 높다.

또, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례로서, 원통상 권회체와 섬유 보강 수지층 사이에, 수지 시트 또는 수지 필름이 개재되어 있는 구성이 있다. 수지 재료로는, 예를 들어 각종 플라스틱을 예시할 수 있다. 시트인지 필름인지의 판단은, 그 두께가 100㎛ 를 초과하는 경우가 시트이고, 그 두께가 100㎛ 이하인 경우가 필름이다. 또, 수지 시트로서, 유리 섬유로 형성된 시트상체 (로빙된 형태를 포함한다) 를 예시할 수 있다.

유리 섬유로 형성된 시트상체를 사용하는 경우, 스파이럴형 막 엘리먼트의 길이 방향의 치수 증가를 더욱 저감시킬 수 있다.

또, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례로서, 보강 섬유층의 섬유층 두께가 0.1㎜ 이상인 구성이 있다. 0.1㎜ 미만인 경우, 스파이럴형 막 엘리먼트의 길이 방향의 치수 증가를 충분히 저감시킬 수 없기 때문이다. 예를 들어, 스파이럴형 막 엘리먼트를 베셀에 장착할 수 없게 된다. 또, 보강 섬유층의 섬유층 두께가 0.6㎜ 를 초과한 경우, 수지가 침투하기 어려워진다.

또, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례로서, 보강 섬유층에 있어서의 섬유의 일방향이 당해 스파이럴형 막 엘리먼트의 길이 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 길이 방향은, 흐름 방향과 대략 평행이다. 또, 길이 방향으로 배치된 섬유는, 전체 길이를 종단하고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 스파이럴형 막 엘리먼트의 신장을 더욱 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례로서, 원통상 권회체의 외주측에 섬유 보강 수지층이 형성되는 경우에, 보강 섬유층을 내층으로 하고, 강화 섬유층을 외층으로 하는 구성이 있다. 또, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례로서, 원통상 권회체의 외주측에 섬유 보강 수지층이 형성되는 경우에, 보강 섬유층을 외층으로 하고, 강화 섬유층을 내층으로 하는 구성이 있다. 또, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례로서, 원통상 권회체의 외주측에 섬유 보강 수지층이 형성되는 경우에, 보강 섬유층을 사이에 끼우도록 강화 섬유층을 다층 구조로 하는 구성이 있다.

이들 구성에 의해, 스파이럴형 막 엘리먼트의 길이 방향의 치수 증가를 충분히 저감시킬 수 있다. 본 발명에 있어서, 보강 섬유층의 섬유 (포) 의 용량 (주로 길이 방향의 섬유) 에 의존하여 효과에 차이가 나타난다. 예를 들어, 섬유 (포) 의 질량, 두께, 밀도에 의존한다.

또, 그 밖의 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법은, 분리막과 공급측 유로재와 투과측 유로재가 적층 상태에서 유공의 중심관 주위에 스파이럴상으로 돌려 감긴 원통상 권회체를 구비함과 함께, 공급측 유체와 투과측 유체의 혼합을 방지하기 위한 밀봉부가 형성되고, 원통상 권회체의 외주측에 외장부가 형성되어 있는 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법으로서, 상기 원통상 권회체의 외주측에, 당해 원통상 권회체를 보강 지지하는 섬유로 형성된 보강 섬유층과, 상기 보강 섬유층의 섬유를 포매하는 수지가 부착 및/또는 함침된 섬유로 형성된 강화 섬유층을 갖는 섬유 보강 수지층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기한 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법의 섬유 보강 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 원통상 권회체의 외주측에 보강 섬유층을 내층으로서 형성한 후, 상기 수지를 부착 및/또는 함침시킨 직후의 섬유를 당해 보강 섬유층의 외주측을 피복하도록 감음으로써 강화 섬유층을 외층으로서 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

또, 다른 섬유 보강 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 상기 수지를 부착 및 /또는 함침시킨 직후의 섬유를 원통상 권회체의 외주측을 피복하도록 감음으로써 강화 섬유층을 내층으로서 형성하는 공정과, 상기 강화 섬유층 형성 공정의 직후에, 보강 섬유층을 외층으로서 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

또, 다른 섬유 보강 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 상기 수지를 부착 및/또는 함침시킨 직후의 섬유를 원통상 권회체의 외주측을 피복하도록 감음으로써 제 1 강화 섬유층을 형성하는 공정과, 상기 제 1 강화 섬유층 형성 공정의 직후에, 보강 섬유층을 형성하는 공정과, 상기 보강 섬유층 형성 공정 후에, 상기 수지를 부착 및/또는 함침시킨 직후의 섬유를 보강 섬유층의 외주측을 피복하도록 감음으로써 제 2 강화 섬유층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

이상의 제조 방법에 의해 제조된 스파이럴형 막 엘리먼트는, 상기 기재와 동일한 작용 효과를 발휘한다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트의 일례를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 외장부의 형성 방법 및 그 구조만이 종래의 것과 상이하고, 다른 구조는 상기 서술한 종래의 스파이럴형 막 엘리먼트의 구성을 모두 적용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 분리막 (1), 공급측 유로재 (2), 및 투과측 유로재 (3) 가 적층 상태로 유공의 중 심관 (5) 주위에 스파이럴상으로 권회된 원통상 권회체 (R) 를 구비함과 함께, 공급측 유체와 투과측 유체의 혼합을 방지하기 위한 밀봉부가 형성되어 있다. 밀봉부에는, 예를 들어 양단 밀봉부 (11) 와 외주측 밀봉부 (12) 가 포함되고, 또한 중심관 (5) 주위의 밀봉을 실시하기 위하여 밀봉부 (13) 를 형성해도 된다.

본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 분리막 (1) 과 공급측 유로재 (2) 와 투과측 유로재 (3) 를 적층 상태로 유공의 중심관 (5) 주위에 스파이럴상으로 돌려 감아 원통상 권회체 (R) 를 형성하는 공정과, 공급측 유체와 투과측 유체의 혼합을 방지하기 위한 밀봉부 (11, 12) 를 형성하는 공정을 포함하는 방법으로 제조할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 도 7 의 (a), (b) 에 나타내는 공정을 실시함으로써 제조할 수 있다.

도 7 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 먼저 분리막 (1) 을 두 번 접은 사이에 공급측 유로재 (2) 를 배치하고, 투과측 유로재 (3) 를 쌓아 올리고, 공급측 유체와 투과측 유체의 혼합을 방지하는 밀봉부를 형성하기 위한 접착제 (4, 6) 를, 투과측 유로재 (3) 의 축방향 양단부 및 권회 종단부에 도포한 유닛을 준비한다. 이 때, 분리막 (1) 의 접힌 부분에 보호 테이프를 붙여도 된다.

분리막 (1) 에는, 역침투막, 한외 여과막, 정밀 여과막, 가스 분리막, 탈가스막 등을 사용할 수 있다. 공급측 유로재 (2) 에는 넷트상 재료, 메시상 재료, 홈 부착 시트, 파형 시트 등을 사용할 수 있다. 투과측 유로재 (3) 에는 부직포, 직포, 편포 등의 섬유포, 넷트상 재료, 메시상 재료, 홈 부착 시트, 파형 시트 등을 사용할 수 있다.

유공의 중심관 (5) 은, 관 주위에 개공을 갖는 것이면 되고, 종래의 것을 모두 사용할 수 있다. 일반적으로는, 중심관 (5) 은 ABS 수지, 폴리페닐렌에테르 (PPE), 폴리술폰 (PSF) 등의 재질로 형성되고, 그 직경은 막 엘리먼트의 크기에 따라 상이한데, 예를 들어 20 ∼ 100㎜ 이다.

접착제 (4, 6) 로는 우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 핫멜트 접착제 등, 종래 공지된 어느 접착제도 사용할 수 있다. 단, 가열에 의한 경화 반응을 실시하는 데에 있어서, 우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제 등의 열경화성 수지를 함유하는 접착제가 바람직하다.

이어서, 도 7 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 이 분리막 유닛 (U) 의 복수를 적층시키고, 유공의 중심관 (5) 주위에 스파이럴상으로 돌려 감은 후, 접착제를 경화시키거나 하여 밀봉부 (11, 12, 13) 를 형성한다. 그 때, 점착 테이프를 코일상으로 감아, 원통상 권회체 (R) 의 형상을 유지해도 된다.

분리막 유닛 (U) 을 적층할 때의 수량은, 필요시되는 투과 유량에 따라 결정되는 것으로서 1 층 이상이면 되는데, 조작성을 고려하면 100 층 정도가 상한이다. 또한, 분리막 유닛 (U) 의 길이가 길수록 적층 수량은 적어진다.

(섬유 보강 수지층 및 그 형성 공정)

본 발명의 섬유 보강 수지층은, 원통상 권회체를 보강 지지하는 섬유로 형성된 보강 섬유층과, 보강 섬유층의 섬유를 포매하는 수지가 부착 및/또는 함침된 섬유로 형성된 강화 섬유층을 갖고 형성된다. 또한, 원통상 권회체와 보강 섬유층 사이에, 수지 시트 또는 수지 필름을 개재시켜 구성할 수도 있다.

보강 섬유층의 섬유는, 예를 들어 섬유의 집합체로서 구성해도 되고, 포상 (布狀) 으로 형성되어 있어도 되며, 개구부를 형성한 클로스상으로서 구성해도 된다. 섬유 재료로는 유리 섬유, 혹은 PET, PP, PE, PSF (폴리술폰), 아크릴 수지 등의 각종 플라스틱 섬유 등을 들 수 있다.

포상으로 구성한 섬유포의 경우, 예를 들어 PET, PSF, 아크릴 수지 등의 각종 플라스틱, 폴리페닐렌술파이드 (PPS) 등의 수지로 이루어지는 섬유포 이외에, 유리 클로스 등의 유리 섬유포, 금속 메시 스크린 등의 금속 섬유포 등을 사용할 수도 있다. 표시 라벨을 내측에 형성하는 경우, 그 시인성을 높이는 관점에서, 유리 클로스 등의 유리 섬유포나 투명 수지로 이루어지는 섬유포를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 섬유포의 두께는 0.1 ∼ 0.6㎜ 의 범위를 예시할 수 있고, 바람직하게는 0.13 ∼ 0.35㎜ 의 범위이다. 이 경우, 수지의 함침성과 신장 억제의 관점에서 설정되어, 두께에 비례하여 필요 수지량이 증가하고, 또 두께가 지나치게 얇으면 신장 억제의 효과가 낮아진다 (그 밖에 질량, 밀도에 의해서도 변동한다).

또, 섬유포의 질량은 80 ∼ 500g/m² 의 범위를 예시할 수 있고, 바람직하게는 100 ∼ 350g/m² 의 범위이다. 이 경우, 수지의 함침성과 신장 억제의 관점에서 설정되어, 질량에 비례하여 필요 수지량이 증가하고, 또한 질량이 작으면 신장 억제의 효과가 낮아진다 (그 밖에 두께, 밀도에 의해서도 변동한다).

또, 섬유포의 밀도 (1 개의 섬유 다발의 밀도) 는 10 ∼ 50 개/인치의 범위 를 예시할 수 있고, 바람직하게는 15 ∼ 25 개/인치의 범위이다. 신장 억제의 관점에서 설정되어, 밀도가 작으면 신장 억제의 효과가 낮아진다 (그 밖에 질량, 두께에 의해서도 변동한다).

또, 섬유포의 인장 강도는, 200 ∼ 2000N/인치의 범위를 예시할 수 있고, 바람직하게는 400 ∼ 1500N/인치이다. 이 경우, 신장 억제의 관점에서 설정되고, 강도가 작으면 신장 억제의 효과가 낮아진다. 보강 섬유층의 섬유 구성은, 이음새가 있는 타입, 이음새가 없는 타입 중 어느 것이나 사용할 수 있다.

또, 섬유포의 개구율은 1 ∼ 80％ 의 범위를 예시할 수 있고, 바람직하게는 10 ∼ 30％ 이다. 수지의 투과성 (이면으로의 빠짐성), 보강 섬유층 (안) 과 권회체의 접착성 등의 관점에서 설정할 수 있다. 개구율이 낮은 경우, 이면 (권회체측) 으로 수지가 충분히 이행하지 않고, 접착력이 낮아져 바람직하지 않다. 예를 들어, 권회체에 섬유포를 감고, 그 위로부터 강화 섬유층을 형성시킨 경우, 권회체 또는 제품 라벨과, 섬유포 (층) 계면을 접착하기 위하여 강화 섬유층측의 수지가 섬유포를 투과하여 권회체 (또는 제품 라벨)/섬유포 (층) 계면에 충전된다. 이 때문에, 섬유포의 개구율은 10％ 이상이 필요하다. 또, 제품 라벨이 권회체에 붙여져 있는 경우, 시인성이 요구된다. 이 경우, 권회체 (제품 라벨) 와 섬유포의 밀착성이 요구되고, 밀착되어 있지 않으면 공기층이 개재되어 버려 시인성이 현저하게 저하된다. 권회체 표면의 시인성이 요구되지 않는 경우, 상기한 제법에서는 개구율 10％ 이하에서도 가능하다.

섬유포의 종류로는 부직포, 직포, 편포 등을 들 수 있고, 보강 효과와 시인 성의 관점에서 평직물, 능직물, 주자 직물, 모사 직물, 익직물 등의 직포가 바람직하다.

강화 섬유층의 섬유는, 보강 섬유층의 섬유를 포매하기 위한 수지가 부착 및/또는 함침되어 있다. 이 섬유로는, 멀티 필라멘트나 모노 필라멘트에, 필요에 따라 꼬임을 가한 것이나, 그 집속체를 사용할 수 있는데, 각종 로빙을 바람직하게 사용할 수 있다. 또, 섬유의 종류로는, 예를 들어 PET, PP, PE, PSF, 폴리페닐렌술파이드 (PPS), 아라미드 등의 수지 섬유 이외에, 유리 등의 무기계 섬유, 스틸와이어 등의 금속 섬유 등을 사용할 수도 있다. 단, 표시 라벨을 내측에 형성하는 경우, 그 시인성을 높이는 관점에서, 유리 섬유나 투명 수지로 이루어지는 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 강도의 관점에서 섬유의 직경은 큰 편이 바람직한데, 지나치게 크면 외장부층의 두께가 커져 바람직하지 않다. 그래서, 이들 관점에서 적절히 설계할 수 있다. 또, 강화 섬유층으로서 유리 섬유를 감아 형성한 감음체의 경우, 그 두께는 0.5 ∼ 4.0㎜ 의 범위를 예시할 수 있다.

보강 섬유층의 섬유를 포매하기 위한 수지로는, 예를 들어 열경화성 수지를 예시할 수 있고, 특히 시인성을 향상시키는 수지로는 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지를 들 수 있다.

수지 시트 또는 수지 필름의 수지 재료로는, 예를 들어 각종 플라스틱을 예시할 수 있다. 또, 수지 시트로서, 유리 섬유로 형성된 시트상체 (로빙된 형태를 포함한다), 유리 클로스 등을 예시할 수 있다. 수지 시트 또는 수지 필름은, 이음새가 있는 타입, 이음새가 없는 타입 중 어느 것이나 사용할 수 있다.

(실시형태 1)

섬유 보강 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 원통상 권회체의 외주측에 보강 섬유층 (예를 들어, 유리 클로스) 을 내층으로서 형성한 후 (예를 들어, 평면상의 유리 클로스를 1 ∼ 수회 감은 후), 수지 (예를 들어, 에폭시 수지) 를 부착 및/또는 함침시킨 직후의 섬유 (예를 들어, 유리 로빙) 를 당해 보강 섬유층의 외주측을 피복하도록 나선상으로 간극없이 감아 강화 섬유층을 외층으로서 형성한다. 보강 섬유층의 섬유 (유리 클로스 섬유) 는, 원통상 권회체의 길이 방향에 대하여, 전체 길이를 종단하여 배치하는 것이 바람직하다.

이 때, 섬유 (유리 로빙) 에 수지 (에폭시 수지) 를 부착 및/또는 함침시키는 공정을 형성하고, 그 직후 (경화되기 전) 에 보강 섬유층의 외주측에 감을 필요가 있다. 부착 및/또는 함침시키는 수지량은, 보강 섬유층의 두께와 섬유 (유리 로빙) 에 의존하여, 적절히 설정할 수 있다.

섬유 (유리 로빙) 에 부착 또는 함침되어 있던 수지 (에폭시 수지) 가, 보강 섬유층 (유리 클로스) 의 섬유 사이, 섬유 중에 침입하여 경화된다. 경화 공정으로는, 실온 (예를 들어, 12 ∼ 27℃) 에서 정치시키는 방법이 있는데, 가온시킴으로써 경화 시간을 단축시킬 수 있다. 가온 온도로는, 수지 재료에 따라 다르기도 하지만, 30 ∼ 130℃ 의 범위를 예시할 수 있고, 바람직하게는 50 ∼ 90℃ 이다.

도 2 의 (a) 에 상기 방법으로 형성된, 원통상 권회체 (R)/보강 섬유층 (101 : 내층)/강화 섬유층 (102 : 외층) 의 구성예를 모식적으로 나타낸다. 보 강 섬유층 (101 : 내층)/강화 섬유층 (102 : 외층) 의 전체 두께는, 0.5 ∼ 4.0㎜ 의 범위가 바람직하다.

(실시형태 2)

섬유 보강 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 수지 (예를 들어, 에폭시 수지) 를 부착 및/또는 함침시킨 직후의 섬유 (예를 들어, 유리 로빙) 를 원통상 권회체의 외주측을 피복하도록 간극없이 감아 강화 섬유층을 내층으로서 형성하고, 강화 섬유층 형성 직후 (경화되기 전) 에, 보강 섬유층 (유리 클로스) 을 외층으로서 형성한다.

섬유 (유리 로빙) 에 부착 또는 함침되어 있던 수지 (에폭시 수지) 가, 보강 섬유층 (유리 클로스) 의 섬유 사이, 섬유 중에 침입하여 경화된다.

도 2 의 (b) 에 상기 방법으로 형성된, 원통상 권회체 (R)/강화 섬유층 (102 : 내층)/보강 섬유층 (101 : 외층) 의 구성예를 모식적으로 나타낸다. 원통상 권회체 (R)/강화 섬유층 (102 : 내층)/보강 섬유층 (101 : 외층) 의 전체 두께는, 0.5 ∼ 4.0㎜ 의 범위가 바람직하다.

(실시형태 3)

섬유 보강 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 수지 (예를 들어, 에폭시 수지) 를 부착 및/또는 함침시킨 직후 (경화 전) 의 섬유 (예를 들어, 유리 로빙) 를 원통상 권회체의 외주측을 피복하도록 간극없이 감아 제 1 강화 섬유층을 형성하고, 이어서 제 1 강화 섬유층 형성 공정의 직후 (경화 전) 에, 보강 섬유층 (예를 들어, 유리 클로스를 감는다) 을 형성한다. 이 때, 섬유 (유리 로빙) 에 부착 또는 함침되어 있던 수지 (에폭시 수지) 가 보강 섬유층 (유리 클로스) 의 섬유 사이, 섬유 중에 침입하여 경화된다.

그러나, 경화 후, 경화 전 혹은 완전하게 경화되기 전에 (보강 섬유층 형성 공정 후에), 수지 (에폭시 수지) 를 부착 및/또는 함침시킨 직후 (경화 전) 의 섬유 (유리 로빙) 를 보강 섬유층 (유리 클로스) 의 외주측을 피복하도록 간극없이 감아 제 2 강화 섬유층을 형성한다.

섬유 (유리 로빙) 에 부착 또는 함침되어 있던 수지 (에폭시 수지) 가 보강 섬유층 (유리 클로스) 측으로 이행하여 경화된다.

도 2 의 (c) 에 상기 방법으로 형성된, 원통상 권회체 (R)/제 1 강화 섬유층 (102a)/보강 섬유층 (101)/제 2 강화 섬유층 (102b) 의 구성예를 모식적으로 나타낸다. 원통상 권회체 (R)/제 1 강화 섬유층 (102a)/보강 섬유층 (101)/제 2 강화 섬유층 (102b) 의 전체 두께는 0.5 ∼ 4.0㎜ 의 범위가 바람직하다.

(실시형태 4)

원통상 권회체의 외주측에, 먼저 수지 시트 (또는 수지 필름) 를 돌려 감는다. 그 후, 상기 실시형태 1 ∼ 3 의 제조 방법을 사용하여 수지 시트의 외주측에 섬유 보강 수지층을 형성한다. 도 2 의 (d) 에 원통상 권회체 (R)/수지 시트 (103)/섬유 보강 수지층 (100) 의 구성예를 모식적으로 나타낸다. 수지 시트/섬유 보강 수지층의 전체 두께는 0.5 ∼ 4.0㎜ 의 범위가 바람직하다.

(실시형태 5)

원통상 권회체의 외주측에, 수지 (예를 들어, 에폭시 수지) 를 부착 및/또는 함침시킨 직후 (경화 전) 의 보강 섬유층 (예를 들어, 평면상의 유리 클로스를 1 회 감아) 을 형성한다. 단부끼리의 이음새는 접착제 등으로 붙여도 되고, 점착 테이프로 가고정시켜, 수지의 경화 후에 박리해도 된다. 섬유포 (평면상의 유리 클로스) 의 폭은, 원통상 권회체의 폭에 맞추는 것이 바람직하다. 섬유포를 단층으로 하는 경우, 그 두께를 크게 설정하는 것이 바람직하다. 그 두께로는 0.5 ∼ 4.0㎜ 의 범위를 예시할 수 있다. 도 2 의 (e) 에 원통상 권회체 (R)/보강 섬유층 (101 : 단층) 의 구성예를 모식적으로 나타낸다.

(실시형태 6)

원통상 권회체의 외주측에, 수지 (예를 들어, 에폭시 수지) 를 부착 및/또는 함침시킨 직후 (경화 전) 의 보강 섬유층 (예를 들어, 평면상의 유리 클로스를 복수회 감아) 을 형성한다. 단부끼리의 이음새는 접착제 등으로 붙여도 되고, 점착 테이프로 가고정시켜, 수지의 경화 후에 박리해도 된다. 섬유포 (평면상의 유리 클로스) 의 폭은, 원통상 권회체의 폭에 맞추는 것이 바람직하다. 섬유포를 복수층으로 하는 경우, 그 전체의 층 두께를 크게 설정하는 것이 바람직하다. 그 두께로는 0.5 ∼ 4.0㎜ 의 범위를 예시할 수 있다. 도 2 의 (f) 에 원통상 권회체 (R)/보강 섬유층 (101 : 복수층) 의 구성예를 모식적으로 나타낸다.

또, 섬유 보강 수지층의 두께는 예를 들어 0.5 ∼ 4㎜ 의 범위인데, 시인성을 높이기에는 0.5 ∼ 2㎜ 가 바람직하다.

(다른 실시형태)

분리막 유닛 (U : 원통상 권회체 (R)) 의 수지 밀봉과, 섬유 보강 수지층 (26) 등의 수지의 경화는 따로 따로 실시해도 되지만, 본 발명에서는 분리막 유닛 (U : 원통상 권회체 (R)) 의 수지 밀봉과, 섬유 보강 수지층 (26) 등의 수지의 경화를 동시에 실시해도 된다. 그 경우, 양자의 수지로서 동종의 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 가열에 의한 경화 반응을 실시하는 데에 있어서, 우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제 등의 열경화성 수지를 함유하는 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 스파이럴형 막 엘리먼트는, 수지 밀봉 후의 원통상 권회체 (R) 를, 축방향의 길이를 조정하기 위하여 양단부의 트리밍 등을 실시해도 된다. 또한, 변형 (망원경 등) 을 방지하기 위한 유공의 단부재나, 시일재, 보강재 등을 필요에 따라 형성할 수 있다.

또, 수지 시트 등으로는, 원통상 권회체 (R) 와의 밀착성이 양호하고, 추종성이 있는 것이 바람직하며, 예를 들어 PP, PE, 폴리 염화 비닐 (PVC), 폴리스티렌 (PS), 고무 등의 시트, 필름 등을 들 수 있다. 이와 같은 수지 시트는, 약 1 주분이 감겨 들어가는데, 점착제층을 갖는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구성과 효과를 구체적으로 나타내는 실시예 등에 대하여 설명한다.

(실시예 1)

(1) 닛토 전공 제조 RO 막 ES20 과 두께 0.7㎜ 의 PP 제 공급측 유로재로 이루어지는 막 리프 유닛을 준비하였다. 이어서, 직경 32㎜ 의 PPE 제 중공상 중심관에 두께 0.3㎜ 의 PET 제 투과측 유로재의 선단을 고정시키고, 투과측 유로재 상에 막 리프 유닛을 밀봉부에 해당되는 부분에서 폴리우레탄 수지를 도포하면서 적재하였다. 이어서, 중공상 중심관을 축으로 회전시켜 텐션을 가하면서 적재한 막 리프 유닛을 감아 넣어 권회체로 하였다. 이어서, 이 권회체에, 점착 테이프 (폭 75㎜) 를 코일상으로 간극없이 감아 형상 유지시키고, 추가로 그 표면에 제품명을 인쇄한 표시 라벨을 붙였다.

(2) 권회체의 외주면 전역에 두께 0.3㎜, 질량 340g/m², 밀도 (1 개의 섬유 다발 당의 밀도) 15 개/인치, 인장 강도 1300N/인치의 유리 클로스 (닛토보 제조, 평직물) 를 접착제를 사용하여 붙였다. 여기서의 유리 클로스 (섬유포) 는 보강 섬유층에 상당한다. 이어서, 에폭시 수지를 함침 (또는 부착) 시킨 섬도 1150TEX, 인장 강도 0.245N/TEX 의 유리 로빙 (아사히 화이버 글래스 제조) 을 감고, 감은 두께를 1.5㎜ 로 하였다. 여기서의 유리 로빙의 감음체는, 강화 섬유층에 상당한다. 그 후, 에폭시 수지를 25℃ 에서 경화시켜, 스파이럴형 막 엘리먼트를 제조하였다. 도 4 에, 보강 섬유층 (유리 클로스) 과 강화 섬유층의 단면 사진 및 그 모식도를 나타낸다. 도 4 의 모식도에 의하면, 에폭시 수지가 경화 전에 유리 클로스측으로 이동하고, 유리 클로스로 이동한 에폭시 수지가 유리 클로스와 일체가 되어 경화되어 있다고 생각된다. 또한, 보강 섬유층의 섬유 (유리 클로스 섬유) 는, 원통상 권회체의 길이 방향에 대하여 전체 길이를 종단하여 배치되어 있다.

(실시예 2)

실시예 1 에 있어서, 유리 클로스의 사양을 변경 (두께 0.15㎜, 질량 100g/m², 밀도 19 개/인치, 인장 강도 500N/인치) 한 것 이외에, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스파이럴형 막 엘리먼트를 제조하였다.

(실시예 3)

실시예 1 에 있어서, 유리 클로스 대신 두께 0.25㎜, 질량 55g/m², 밀도 9 개/인치, 인장 강도 170N/인치의 수속 (收束) 처리제로 처리된 유리 섬유 테이프 (제품명 : 월스판 (뉴욕 와이어사 제조), 보강 섬유층에 상당한다) 로서, 폭 48㎜ 의 띠형상물을 나선상으로 감은 것 이외에, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스파이럴형 막 엘리먼트를 제조하였다. 도 5 에, 보강 섬유층 (월스판) 과 강화 섬유층의 단면 사진 및 그 모식도를 나타낸다. 도 5 의 모식도에 의하면, 강화 섬유층측의 에폭시 수지가, 경화 전에 월스판측을 피복 (포매) 하도록 이동하여 경화됨으로써, 월스판의 길이 방향의 성장을 억제하고 있다고 생각된다.

(비교예)

실시예 1 에 있어서, 유리 클로스를 형성하지 않은 것 이외에, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스파이럴형 막 엘리먼트를 제조하였다.

(평가 방법)

실시예 1 ∼ 3 및 비교예에서 얻어진 스파이럴형 막 엘리먼트를, 습윤 상태에 있는 폴리에틸렌 주머니 속에 밀폐하여 40℃ 의 환경에 두고, 엘리먼트 전체 길이의 변화를 관찰하였다. 도 3 에 전체 길이에 대한 신장률의 시간 경과적 변 화의 그래프를 나타낸다.

(결과)

보관 3 개월 후에, 실시예 1 은, 길이 방향의 치수 신장률은 0.05％ 이하였다. 실시예 2 는 0.07％ 였다. 실시예 3 은 0.14％ 였다. 비교예는 0.42％ 였다.

도 4 의 모식도를 참조하여 설명하면, 실시예 1 ∼ 3 은, 유리 클로스 (또는 월스판) 로 이동한 에폭시 수지가 유리 클로스 (또는 월스판) 와 일체가 되어 경화됨으로써, 이 부분의 에폭시 수지의 흡습 팽윤이 억제되어 있다고 추측된다. 또한, 외층 (또는 내층) 을 유리 로빙의 감음체로서 구성함으로써, 에폭시 수지의 흡습 팽윤을 상승 효과적으로 억제하고 있다고 추측된다. 이 결과, 스파이럴형 막 엘리먼트의 보관 및 사용시에 있어서, 형상은 안정되고 치수 상의 문제가 발생하지 않는다.

도 1 은 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 2 는 섬유 보강 수지층의 예를 나타내는 단면도이다.

도 3 은 전체 길이에 대한 신장률의 시간 경과적 변화의 그래프를 나타내는 도면이다.

도 4 는 보강 섬유층 (유리 클로스) 및 강화 섬유층의 단면 사진 및 모식도이다.

도 5 는 보강 섬유층 (월스판) 및 강화 섬유층의 단면 사진 및 모식도이다.

도 6 은 종래 (본 발명) 의 스파이럴형 막 엘리먼트의 일례를 나타내는 부분 파단된 사시도이다.

도 7 은 종래 (본 발명) 의 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법의 일례를 나타내는 공정도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 분리막 2 : 공급측 유로재

3 : 투과측 유로재 4 : 접착제

5 : 중심관 6 : 접착제

100 : 섬유 보강 수지층 101 : 보강 섬유층

102 : 강화 섬유층 R : 원통상 권회체

U : 분리막 유닛

Claims

분리막과 공급측 유로재와 투과측 유로재가 적층 상태로 유공의 중심관 주위에 스파이럴상으로 돌려 감긴 원통상 권회체를 구비함과 함께, 공급측 유체와 투과측 유체의 혼합을 방지하기 위한 밀봉부가 형성되어 있는 스파이럴형 막 엘리먼트에 있어서,

상기 원통상 권회체의 외주측에, 동일한 수지로 포매된 보강 섬유층 및 강화 섬유층을 갖는 섬유 보강 수지층을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 스파이럴형 막 엘리먼트.
제 1 항에 있어서,

상기 보강 섬유층에 상기 수지가 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 스파이럴형 막 엘리먼트.
제 1 항에 있어서,

상기 원통상 권회체와 상기 섬유 보강 수지층 사이에, 수지 시트 또는 수지 필름을 개재시키고 있는 스파이럴형 막 엘리먼트.
제 1 항에 있어서,

상기 보강 섬유층의 섬유층 두께가 0.1㎜ 이상인 스파이럴형 막 엘리먼트.
제 1 항에 있어서,

상기 보강 섬유층에 있어서의 섬유의 일방향이 당해 스파이럴형 막 엘리먼트의 길이 방향으로 배치되는 스파이럴형 막 엘리먼트.
제 1 항에 있어서,

상기 원통상 권회체의 외주측에 섬유 보강 수지층이 형성되는 경우에, 보강 섬유층을 내층으로 하고, 강화 섬유층을 외층으로 하는 스파이럴형 막 엘리먼트.
제 1 항에 있어서,

상기 원통상 권회체의 외주측에 섬유 보강 수지층이 형성되는 경우에, 보강 섬유층을 외층으로 하고, 강화 섬유층을 내층으로 하는 스파이럴형 막 엘리먼트.
제 1 항에 있어서,

상기 원통상 권회체의 외주측에 섬유 보강 수지층이 형성되는 경우에, 보강 섬유층을 사이에 끼우도록, 강화 섬유층을 다층 구조로 하는 스파이럴형 막 엘리먼트.
분리막과 공급측 유로재와 투과측 유로재가 적층 상태에서 유공의 중심관 주위에 스파이럴상으로 돌려 감긴 원통상 권회체를 구비함과 함께, 공급측 유체와 투 과측 유체의 혼합을 방지하기 위한 밀봉부가 형성되고, 원통상 권회체의 외주측에 외장부가 형성되어 있는 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법으로서,

상기 원통상 권회체의 외주측에, 당해 원통상 권회체를 보강 지지하는 섬유로 형성된 보강 섬유층과, 상기 보강 섬유층의 섬유를 포매하는 수지가 부착 및/또는 함침된 섬유로 형성된 강화 섬유층을 갖는 섬유 보강 수지층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 섬유 보강 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 원통상 권회체의 외주측에 보강 섬유층을 내층으로서 형성한 후, 상기 수지를 부착 및/또는 함침시킨 직후의 섬유를 당해 보강 섬유층의 외주측을 피복하도록 감음으로써 강화 섬유층을 외층으로서 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 섬유 보강 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 상기 수지를 부착 및/또는 함침시킨 직후의 섬유를 원통상 권회체의 외주측을 피복하도록 감음으로써 강화 섬유층을 내층으로서 형성하는 공정과,

상기 강화 섬유층 형성 공정의 직후에, 보강 섬유층을 외층으로서 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 섬유 보강 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 상기 수지를 부착 및/또는 함침시킨 직후의 섬유를 원통상 권회체의 외주측을 피복하도록 감음으로써 제 1 강화 섬유층을 형성하는 공정과,

상기 제 1 강화 섬유층 형성 공정의 직후에, 보강 섬유층을 형성하는 공정과,

상기 보강 섬유층 형성 공정 후에, 상기 수지를 부착 및/또는 함침시킨 직후의 섬유를 보강 섬유층의 외주측을 피복하도록 감음으로써 제 2 강화 섬유층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 방법.