CN107074427A - 包装体、亚纳米膜结构体的保管或输送方法及亚纳米膜结构体 - Google Patents

包装体、亚纳米膜结构体的保管或输送方法及亚纳米膜结构体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够抑制亚纳米膜结构体的膜性能降低的亚纳米膜结构体的包装体、亚纳米膜结构体的保管或输送方法及亚纳米膜结构体。包装体(10)包括密闭容器(20)和亚纳米膜结构体(30)。密闭容器(20)的氧气渗透率为15ml/m2dMPa以下，水蒸汽渗透率为2g/m2d以下。亚纳米膜结构体(30)被收纳在密闭容器(20)内。亚纳米膜结构体(30)包含多孔质支撑体(31)和平均细孔径为1nm以下的亚纳米膜(32)。

Description

包装体、亚纳米膜结构体的保管或输送方法及亚纳米膜结 构体
技术领域
本发明涉及包含亚纳米膜结构体的包装体、亚纳米膜结构体的保管或输送方法及亚纳米膜结构体。
背景技术
包括形成在多孔质支撑体上的沸石膜的陶瓷过滤器与高分子膜相比，机械强度、耐久性优异，因此，非常适合于液体分离或气体分离(例如参见专利文献1)。
此处，为了抑制振动所导致的损伤，提出了以将陶瓷过滤器固定于包装用托架的状态进行保管或输送的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/054794号
专利文献2：日本特开2011－136758号公报
发明内容
但是，在保管或输送中，如果有机物或水分附着于沸石膜，则有可能导致沸石膜的膜性能降低。该问题不限于沸石膜，也可能发生在平均细孔径为1nm以下的亚纳米膜中。
本发明是鉴于上述状况而进行的，其目的是提供一种能够抑制亚纳米膜结构体的膜性能降低的包装体、亚纳米膜结构体的保管或输送方法及亚纳米膜结构体。
本发明所涉及的包装体包括密闭容器和收纳在密闭容器内的亚纳米膜结构体，该密闭容器的氧气渗透率为15ml/m2dMPa以下，水蒸汽渗透率为2g/m2d以下。亚纳米膜结构体包含多孔质支撑体和亚纳米膜，该亚纳米膜的平均细孔径为1nm以下，且形成在多孔质支撑体上。
根据本发明，能够提供一种可抑制亚纳米膜结构体的膜性能降低的包装体、亚纳米膜结构体的保管或输送方法及亚纳米膜结构体。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的包装体的构成的外观图。
图2是图1的A－A截面图。
图3是密闭容器的放大截面图。
图4是表示第二实施方式所涉及的密闭容器的构成的外观图。
图5是表示将第二实施方式所涉及的密闭容器打开的状态的外观图。
图6是表示密闭容器的构成的截面图。
图7是表示密闭容器的构成的截面图。
具体实施方式
接下来，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。以下附图的记载中，对相同或类似的部分赋予相同或类似的符号。但是，附图是示意图，各尺寸的比率等有时与实际上的比率不同。因此，应当参考以下的说明来判断具体的尺寸等。另外，当然在附图彼此之间还包含尺寸关系、比率互不相同的部分。
1.第一实施方式
图1是表示第一实施方式所涉及的包装体10的构成的外观图。图2是图1的A－A截面图。
包装体10包括密闭容器20和亚纳米膜结构体30。包装体10将被包装体亦即亚纳米膜结构体30保持在与外部空气隔离开来的状态。因此，包装体10非常适合于亚纳米膜结构体30的搬运、保管。
(密闭容器20的构成)
密闭容器20是用于将亚纳米膜结构体30密闭的容器。本实施方式所涉及的密闭容器20被形成为袋状。密闭容器20具有气密性和液密性。密闭容器20的氧气渗透率为15ml/m2dMPa以下，优选为10ml/m2dMPa以下。氧气渗透率较低意味着：有机物不易从外部侵入。密闭容器20的水蒸汽渗透率为2g/m2d以下，优选为1g/m2d以下。
本实施方式所涉及的密闭容器20由第一片材21和第二片材22构成。第一片材21和第二片材22的、整个外周被热封口(热封)。由此，在密闭容器20的内侧形成有用于收纳亚纳米膜结构体30的密闭空间20S。可以在密闭空间20S中填充大气，优选填充不活泼气体(例如氮、氩等)或者为真空状态(优选为－0.1kPa以下)。优选在密闭空间20S中配置有吸附水分的吸附材料和吸附活性气体的吸附材料。
此处，图3是第一片材21的放大截面图。本实施方式所涉及的第一片材21构成为：自内侧依次层叠有第一合成树脂层21a、保护层21b、第二合成树脂层21c。应予说明，第二片材22的构成与第一片材21相同。
第一合成树脂层21a为密闭容器20的最内层。第一合成树脂层21a与亚纳米膜结构体30相接触。构成第一合成树脂层21a的合成树脂没有特别限制，可以使用尼龙(NY、聚酰胺(PA))、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯腈(PAN)、乙烯－醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯－乙烯醇共聚物(EVOH)、乙烯－甲基丙烯酸共聚物(EMAA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酯、玻璃纸、酰亚胺及这些物质的聚合物。
第一合成树脂层21a的厚度没有特别限制，例如可以使其为5μm～500μm，如果考虑强度(破裂难易度)、操作性及成本，则优选为10μm～200μm。通常，如果使其较厚，则不易破裂，但是存在密封性降低的倾向，如果使其较薄，则容易操作，并且存在成本下降的倾向。第一合成树脂层21a的尺寸没有特别限制，只要能够覆盖亚纳米膜结构体30即可。
保护层21b被形成在第一合成树脂层21a上。本实施方式所涉及的保护层21b被第一合成树脂层21a和第二合成树脂层21c夹持。保护层21b使密闭容器20的密闭性得到提高，并且遮住了外部光线。
保护层21b可以通过将金属材料或陶瓷材料蒸镀到第一合成树脂层21a的外表面来形成。作为金属材料，例如可以举出：铝、铬、锌、金、银、铂、镍等。作为陶瓷材料，例如可以举出氧化铝、二氧化硅等。作为形成保护层21b的蒸镀法，可以使用物理蒸镀、化学蒸镀(等离子CVD、热CVD等)。保护层21b的厚度没有特别限制，例如可以使其为10nm～100nm，优选为10nm～50nm。
第二合成树脂层21c配置在保护层21b上。第二合成树脂层21c为密闭容器20的最外层。第二合成树脂层21c与外部空气相接触。构成第二合成树脂层21c的合成树脂没有特别限制，可以使用与上述的第一合成树脂层21a同样的材料。第二合成树脂层21c的厚度没有特别限制，例如可以使其为5μm～30μm，可以考虑强度(破裂难易度)、操作性及成本进行设定。
(亚纳米膜结构体30的构成)
如图2所示，亚纳米膜结构体30具有多孔质支撑体31和亚纳米膜32。
多孔质支撑体31具有使亚纳米膜32以膜状形成(例如晶化或者析出)在表面这样的化学稳定性。作为构成多孔质支撑体31的材料，例如可以使用陶瓷烧结体、金属、有机高分子、玻璃及碳等。作为陶瓷烧结体，可以举出：氧化铝、二氧化硅、多铝红柱石、氧化锆、二氧化钛、三氧化二钇、氮化硅、碳化硅等。作为金属，可以举出：铝、铁、青铜、银、不锈钢等。作为有机高分子，可以举出：聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚砜、聚酰亚胺等。
本实施方式所涉及的多孔质支撑体31被形成为整体(monolith)状。即，多孔质支撑体31具有与圆柱体的两端面相连的多个贯通孔30a。多孔质支撑体31的两端面优选被玻璃密封层被覆。但是，多孔质支撑体31只要为能够将作为分离对象的气体混合物或液体混合物供给到亚纳米膜32这样的形状即可，例如可以使其为平板状、管状、圆筒状、圆柱状或者棱柱状。
多孔质支撑体31为具有细孔的多孔质体。多孔质支撑体31的平均细孔径只要为透过亚纳米膜32的渗透成分能够通过的程度的大小即可。多孔质支撑体31可以为单层结构，也可以为具有不同平均细孔径的多层结构。多孔质支撑体31为多层结构的情况下，各层可以由上述材料中不同的材料构成，也可以由相同的材料构成。
亚纳米膜32被形成在多孔质支撑体31的表面上。本实施方式中，多孔质支撑体31被形成为具有多个贯通孔的一体型结构体状，因此，亚纳米膜32被形成在各贯通孔30a的内表面上。
亚纳米膜32的平均细孔径为1nm以下。亚纳米膜32为气体分离膜、用于渗透汽化法的渗透汽化膜或者用于蒸汽渗透法的蒸汽渗透膜。作为该亚纳米膜32，可以举出：公知的一氧化碳分离膜(例如参见日本特许第4006107号公报)、氦分离膜(例如参见日本特许第3953833号公报)、氢分离膜(例如参见日本特许第3933907号公报)、碳膜(例如参见日本特开2003－286018号公报)、沸石膜(例如参见日本特开2004－66188号公报)、二氧化硅膜(例如参见国际公开第2008/050812号小册子)等。特别是如果考虑分离精度和耐腐蚀性，则DDR型沸石膜非常适合作为亚纳米膜32。
(来自亚纳米膜结构体30的有机物的产生量)
如上所述，亚纳米膜结构体30收纳在氧气渗透率为15ml/m2dMPa以下的密闭容器20中，因此，可抑制有机物的吸附。
具体而言，将亚纳米膜结构体30于80℃进行8小时加热的情况下，有机物的产生量被抑制在0.2g/m2以下。有机物的产生量为在加热中产生的有机物的质量除以亚纳米膜32的表面积得到的值。有机物的产生量为吸附于亚纳米膜32的有机物的量，有机物的产生量较低意味着：密闭容器20的密闭性较高。
另外，亚纳米膜结构体30收纳在水蒸汽渗透率为2g/m2d以下的密闭容器20中，因此，还可以抑制水分吸附到亚纳米膜结构体30上。
由于像以上那样通过密闭容器20来抑制有机物及水分吸附到亚纳米膜结构体30上，所以可以长期保持亚纳米膜32本来的膜性能。
2.第二实施方式
以下，对第二实施方式所涉及的包装体进行说明。与第一实施方式所涉及的包装体的不同点在于：密闭容器60为金属制的牢固组件。以下，主要对该不同点进行说明。
(密闭容器60的构成)
图4是表示第二实施方式所涉及的密闭容器60的构成的外观图。图5是表示将密闭容器60打开的状态的外观图。图5中，还给出被收纳在密闭容器60内的亚纳米膜结构体30。
密闭容器60包括：收纳部61(第一部分)、盖部62(第二部分)以及O形环63(密封部件)。
收纳部61具有筒状的筒部611和盖状的密封部612。密封部612将筒部611的一端部密封。收纳部61具有用于收纳亚纳米膜结构体30的密闭空间60S。可以在密闭空间60S中填充大气，优选填充不活泼气体或者为真空状态。优选在密闭空间60S中配置有吸附水分的吸附材料和吸附活性气体的吸附材料。
收纳部61由金属材料构成。金属材料没有特别限定，例如可以使用不锈钢、铝、钢等。
盖部62与收纳部61连接，以便封堵收纳部61的开口部。本实施方式所涉及的盖部62以旋入式与收纳部61连接。
O形环63安装在盖部62的内侧。如果盖部62旋于收纳部61，则O形环63被夹在收纳部61与盖部62之间。由此，O形环63将收纳部61和盖部62的间隙密封。O形环63可以由丁腈橡胶、氟橡胶(Viton)、苯乙烯·丁二烯橡胶、氟系橡胶及全氟橡胶等构成。
具有以上构成的密闭容器60的氧气渗透率为15ml/m2dMPa以下，水蒸汽渗透率为2g/m2d以下。因此，通过密闭容器60能够充分抑制有机物及水分吸附到亚纳米膜结构体30上，所以能够长期保持亚纳米膜32本来的膜性能。
3.其它实施方式
(1)上述第一实施方式中，密闭容器20由第一合成树脂层21a、保护层21b以及第二合成树脂层21c构成，但并不限定于此。密闭容器20只要能够确保15ml/m2dMPa以下的氧气渗透率和2g/m2d以下的水蒸汽渗透率即可，还可以由单一的合成树脂层构成。另外，密闭容器20还可以包括多个保护层。
(2)上述第一实施方式中，第一合成树脂层21a的整周被热封口，但是，第一合成树脂层21a被形成为袋状的情况下，有时仅将外周的一部分热封口就能够确保密闭性。
(3)上述第二实施方式中，密闭容器60包括收纳部61和盖部62，但并不限定于此。密闭容器60只要通过将2个部件(第一部分和第二部分)连接而能够将亚纳米膜结构体30密闭即可，例如可以由形状相同的2个杯状部件构成。
(4)上述第二实施方式中，盖部62以旋入式与收纳部61连接，但并不限定于此。例如图6所示，盖部62a(第二部分)可以隔着O形环63a而固定于形成在收纳部61a(第一部分)的两端的凸缘部。另外，也可以如图7所示，利用合页以能够平开的方式连接于收纳部61b(第一部分)的盖部62b(第二部分)隔着O形环63b通过夹紧部件64被固定于收纳部61b(第一部分)。
(5)上述第二实施方式中，收纳部61具有筒状的筒部611和盖状的密封部612，但是，收纳部61只要形成密闭空间60S即可，对其形状没有特别限制。因此，收纳部61例如可以形成为杯状。
实施例
以下，对本发明所涉及的包装体的实施例进行说明。但是，本发明并不限定于以下说明的实施例。
(样品No.1～No.10)
首先，准备氧化铝制的整体(monolith)型支撑体。接下来，通过日本特开2004－083375号公报中记载的方法制作在各贯通孔的内表面形成有DDR型沸石膜的亚纳米膜结构体。
接下来，准备表1所示的密闭容器。如表1所示，样品No.1～3、5～7是多层结构的袋子，样品No.4是图4所示的形态的不锈钢制组件，样品No.9是单层结构的袋子，样品No.10是PP容器(密封箱)。应予说明，样品No.8中没有使用密闭容器。
接下来，基于依据JIS K7126的压差法测定以袋子为密闭容器的样品的氧气渗透率。然后，依据JIS K7129测定以袋子为密闭容器的样品的水蒸汽渗透率。将测定结果示于表1。
接下来，在各密闭容器内分别收纳1个亚纳米膜结构体。
(包装体的空运模拟)
为了确认空运各样品时的膜性能保持率，进行以下模拟。
首先，为了测定各样品的膜性能，向各亚纳米膜结构体供给CO2气体而计算出渗透系数。
接下来，在被密闭的箱中配置各样品，使箱内为标准状态(100kPa、298.15K)。
接下来，将有机物(每1个分子包含2个以上碳原子的有机物)导入箱内。此时，为了明确膜性能的降低，相对于每单位面积的DDR型沸石膜，导入0.4g以上的有机物。
接下来，在将气压维持为200hPa的状态下，将气温于－15℃保持24小时，然后，于80℃保持24小时。
接下来，为了再次测定各样品的膜性能，向各亚纳米膜结构体供给CO2气体而计算出渗透系数。将模拟后的渗透系数相对于模拟前的渗透系数的比例作为膜性能保持率示于表1。
(来自亚纳米膜结构体的有机物的产生量)
空运模拟后，将各样品的亚纳米膜结构体于80℃进行8小时加热，测定加热中产生的有机物的质量。然后，将有机物的质量除以亚纳米膜的表面积，计算出每单位膜面积的有机物的产生量。将计算结果示于表1。
表1
如表1所示，使用了氧气渗透率为15ml/m2dMPa以下且水蒸汽渗透率为2g/m2d以下的密闭容器的样品No.1～7的包装体中，在模拟前后能够保持膜性能。这是因为：由于密闭容器的密闭性充分，所以能够抑制有机物及水分吸附到亚纳米膜结构体上。这也与样品No.1～7中有机物的产生量少相符。
另外，使收纳空间为真空气氛的样品No.3和在收纳空间中放入了气体吸附剂的样品No.5、使收纳空间为氮(不活泼气体)气氛的样品No.7中，能够使来自亚纳米膜结构体的有机物的产生量特别少。
应予说明，样品No.1～No.10中，使用DDR型沸石膜作为亚纳米膜，但是，通过实验确认了即使是二氧化硅膜、碳膜，也具有同样的效果。
符号说明
10 包装体
20 密闭容器
21 第一片材
21a 第一合成树脂层
21b 保护层
21c 第二合成树脂层
22 第二片材
30 亚纳米膜结构体
30a 贯通孔
31 多孔质支撑体
32 亚纳米膜
60 密闭容器
61 收纳部(第一部分)
62 盖部(第二部分)
63 O形环

Claims (12)

1.一种包装体，其包括密闭容器和收纳在所述密闭容器内的亚纳米膜结构体，
所述密闭容器的氧气渗透率为15ml/m2dMPa以下，水蒸汽渗透率为2g/m2d以下，
所述亚纳米膜结构体包含多孔质支撑体和亚纳米膜，
所述亚纳米膜的平均细孔径为1nm以下，且形成在所述多孔质支撑体上。
2.根据权利要求1所述的包装体，其中，
所述密闭容器为合成树脂制袋子。
3.根据权利要求2所述的包装体，其中，
所述密闭容器的开口被热封口。
4.根据权利要求2或3所述的包装体，其中，
所述密闭容器包含形成在所述合成树脂层上的保护层，
所述保护层由金属或陶瓷构成。
5.根据权利要求1所述的包装体，其中，
所述密闭容器包括：
金属制的第一部分，
金属制的第二部分，以及
密封部件，所述密封部件将所述第一部分和所述第二部分的间隙密封。
6.根据权利要求5所述的包装体，其中，
所述第一部分和所述第二部分由不锈钢制成。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的包装体，其中，
所述密闭容器内为真空状态。
8.根据权利要求1～6中的任意一项所述的包装体，其中，
在所述密闭容器内填充有不活泼气体。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的包装体，其中，
所述包装体包括吸附材料，所述吸附材料吸附水分或气体，且被收纳在所述密闭容器内。
10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的包装体，其中，
所述亚纳米膜为气体分离用的沸石膜。
11.一种亚纳米膜结构体的保管或输送方法，其包括以下工序：
将亚纳米膜结构体收纳在密闭容器内，所述亚纳米膜结构体包含平均细孔径为1nm以下且形成在多孔质支撑体上的亚纳米膜，所述密闭容器的氧气渗透率为15ml/m2dMPa以下且水蒸汽渗透率为2g/m2d以下。
12.一种亚纳米膜结构体，该亚纳米膜结构体被收纳在密闭容器内，其中，所述亚纳米膜结构体包含多孔质支撑体和亚纳米膜，
所述亚纳米膜的平均细孔径为1nm以下，且形成在所述多孔质支撑体上，
于80℃进行8小时加热时产生的有机物的质量除以所述亚纳米膜的表面积得到的值为0.2g/m2以下。
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