JP2003245530A

JP2003245530A - 分離膜

Info

Publication number: JP2003245530A
Application number: JP2002356163A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Odaka; 善文尾▲だか▼; Osamu Nakamatsu; 修中松; Ichiro Kumo; 雲　　一郎
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2022-12-09
Also published as: JP4442088B2

Abstract

(57)【要約】【課題】製膜工程における製膜原液の多孔性支持体裏面
側への到達を防ぐことができ、分離機能膜と多孔性支持
体との接着性が高く、さらに薄膜化が可能な分離膜を提
供する。【解決手段】裏側が粗い多孔性支持体の表側表面上に分
離機能膜が形成され、かつ、前記分離機能膜は前記多孔
性支持体の内部にまで延在している分離膜。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔性支持体の一
方の面に分離機能膜を形成した分離膜に関するものであ
る。本発明の分離膜は、ナノろ過分離や逆浸透分離に用
いられる。

【０００２】

【従来の技術】通常、ナノろ過分離や逆浸透分離に用い
られる分離膜は、多孔性支持体上に、製膜原液を塗布し
て分離機能膜を形成することにより製造される。

【０００３】このような分離膜としては、多孔性支持体
の一方の面のみに分離機能膜を設けるものと、多孔性支
持体の両面に分離機能膜を設けるものとに分類される。
両者とも一長一短があり、一般に前者は分離機能膜と多
孔性支持体との接着性が弱いため分離機能膜が剥がれや
すく、後者は膜厚が大きくなるためエレメント、モジュ
ールとしての分離・除去性能が低下するなどの問題があ
る。近年は、分離膜を用いたモジュールにおける膜面積
の増加が望まれている。分離膜の膜厚が小さいほど、体
積あたりの膜面積を大きくできるため、薄膜化しやすい
前者の分離膜が主流となってきている。

【０００４】多孔性支持体の一方の面のみに分離機能膜
を設けた分離膜においては、製膜原液を多孔性支持体へ
十分に浸透させることで、分離機能膜と多孔性支持体の
接着性を向上させることができる。しかしながら、製膜
原液を過剰に浸透させると、多孔性支持体の裏側表面ま
で製膜原液が到達してしまう。裏側に抜けた製膜原液
は、製膜装置を汚して後に製造される分離膜の欠点の原
因となったり、また、分離膜の巻取時に隣接する分離膜
の表面状態を悪化させる原因となるなどの問題を引き起
こす。

【０００５】これらの問題を解決する方法としては、特
公平４−２１５２６号公報に、製膜原液を塗布する多孔
性支持体として、粗度の大きい表層と緻密な構造の裏層
とを有する二層構造の多孔性支持体を用いる発明が開示
されている。この方法では、表層に製膜原液を十分に浸
透させることにより、分離機能膜と多孔性支持体の接着
性を向上させつつ、緻密な裏層により製膜原液が多孔性
支持体の裏側表面に到達することを防止する。

【０００６】しかしながら、この方法では、多孔性支持
体の厚さが増大し、近年望まれている分離膜の薄膜化を
十分に達成することができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、製膜工程に
おける製膜原液の多孔性支持体裏面側への到達を防ぐこ
とができ、分離機能膜と多孔性支持体との接着性が高
く、さらに薄膜化が可能な分離膜を提供することを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、裏側が
粗い多孔性支持体の表側表面上に分離機能膜が形成さ
れ、かつ、前記分離機能膜は前記多孔性支持体の内部に
まで延在している分離膜によって達成される。

【０００９】また、上記において、多孔性支持体の裏側
表面には多数の凹部が形成され、かつ、前記分離機能膜
は、前記多孔性支持体の裏側表面の凹部にまで延在し、
その凹部に係着されていることが好ましい。

【００１０】また、上記において、多孔性支持体の裏側
表面から全厚さの５０％までの領域の平均密度が、多孔
性支持体の表側表面から全厚さの５０％までの領域の平
均密度に対して５〜９０％の範囲内であることが好まし
い。

【００１１】上記の分離膜を、透過液流路材および原液
流路材と共に集水管の周囲にスパイラル状に巻囲した流
体分離素子も本発明に含まれる。また、該流体分離素子
を圧力容器に収納してなる流体分離膜モジュールも本発
明に含まれる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１、図２および図３は、本発明の
実施態様を示す分離膜の断面図である。図５は本発明の
多孔性支持体として用いられる不織布の一例を示す断面
写真である。図６は従来の分離膜の多孔性支持体として
用いられる不織布の一例を示す断面写真である。図４
は、本発明の分離膜を用いた流体分離素子の一部展開斜
視図である。

【００１３】本発明の分離膜は、多孔性支持体の上に分
離機能膜が形成され、かつ、前記分離機能膜は前記多孔
性支持体の内部にまで延在している。このような分離膜
は、逆浸透分離やナノろ過等に好適に用いられる。

【００１４】多孔性支持体は、分離機能を有さない多孔
性の基材であり、分離膜の強度を向上させる機能があ
る。分離機能膜は、分離機能を有する膜であり、非対称
膜と複合膜があげられる。

【００１５】多孔性支持体としては、ポリエステル、ポ
リプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド等を素材とす
る織布、不織布、ネット等が挙げられるが、製膜性およ
びコスト面から不織布が好適に用いられる。不織布は、
例えば、水に均一に分散した主体繊維とバインダー繊維
を円網や長網等で抄造し、ドライヤーで乾燥することに
より製造できる。また、毛羽を除去したり機械的性質を
向上させたり等の目的で、不織布を２本のロール挟んで
圧熱加工を施すことも好ましい。

【００１６】非対称膜は、単一の素材からなる分離機能
膜である。非対象膜は、多孔性支持体の上に分離機能膜
の製膜液を流延し、製膜することによって製造される。
このような分離機能膜の材料としては、ポリアクリロニ
トリル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフ
ェニレンスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホ
ン、ポリフッ化ビニリデン、酢酸セルロース、ポリエチ
レン、ポリプロピレン等を用いることができる。

【００１７】複合膜は、微多孔性支持膜と実質的に膜分
離をつかさどる膜とからなる分離機能膜である。複合膜
は、多孔性支持体の上に、まず微多孔性支持膜を形成
し、次に該微多孔性支持膜の上に実質的に膜分離をつか
さどる膜を形成することによって製造される。このよう
な微多孔性支持膜の材料としては、たとえば、ポリスル
ホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィ
ドスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレン
オキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアクリ
ロニトリル、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミドな
どが挙げられる。実質的に膜分離をつかさどる膜として
は、たとえば、ポリアミド、ポリイミド、酢酸セルロー
スなどの半透膜が挙げられる。微多孔性支持膜および実
質的に膜分離をつかさどる膜の各々に種々の素材を選択
することが可能であり、製膜技術も種々の方法を選択で
きる。

【００１８】図１に本発明の分離膜の一例を示す。分離
膜１において、多孔性支持体２の表側表面２ａに分離機
能膜１ａが形成され、かつ、分離機能膜１ａは多孔性支
持体２の内部にまで延在している。このような分離膜１
は、多孔性支持体２の表側表面２ａに分離機能膜の製膜
原液を塗布し、固化させることにより得られる。

【００１９】この際、製膜原液は多孔性支持体２の孔部
２ｅを通って多孔性支持体２の内部に浸透し、固化す
る。これによって、分離機能膜１ａは多孔性支持体２の
内部にまで延在するようになり、分離機能膜１ａと多孔
性支持体２の接着性が高くなる。製膜原液の浸透が少な
いと、分離機能膜１ａと多孔性支持体２の接着性が低く
なり、はがれやすくなる。一方、製膜原液の浸透が多い
と、両者の接着性は高くなる。しかし、製膜原液の浸透
が多すぎると、裏側表面２ｂに製膜原液が到達してしま
う。そのため、製膜原液が製膜装置を汚して、後に製造
される分離膜に欠点を生じさせる原因となる。また、巻
囲時など分離膜を重ね合わせたときに、裏側表面に到達
して固化した製膜原液が隣接する分離膜の膜表面を損傷
し、欠点を生じさせる原因となる。特に、分離膜の薄膜
化のために、多孔性支持体を薄くすると、これらの問題
を生じやすくなる。

【００２０】本発明では、多孔性支持体２として、裏側
が粗い多孔性支持体を用いる。ここで、裏側が粗い多孔
性支持体の一態様は、図１に示すように裏側表面２ｂに
多数の凹部２ｄが形成されたものである。

【００２１】図１に示す態様では、多孔性支持体２の裏
側表面２ｂに多数の凹部２ｄが分散形成されており、分
離機能膜１ａは、多孔性支持体２の裏側表面２ｂの凹部
２ｄまで延在し、その凹部２ｄに係着されている。ここ
で、「裏側表面の凹部にまで延在し、その凹部に係着さ
れている」とは、製膜原液が凹部２ｄには到達している
が、裏側の最外表面となる凸面２ｃには到達しないで固
化した状態をいう。

【００２２】すなわち、表側に塗布された製膜原液は、
多孔性支持体２の孔部２ｅを通って裏側表面２ｂの凹部
２ｄにまで浸透して固化する。製膜原液は、凹部２ｄに
到達すると、図１に示すように、横方向に広がるので、
凸面２ｃには到達しにくくなる。

【００２３】また、凹部２ｄ内で固化した製膜原液は、
周辺の多孔性支持体２の凸面２ｃよりも窪んだ状態とな
る。したがって、裏側表面に到達して固化した製膜原液
が分離膜に欠点を生じさせることを防止できる。さら
に、凹部２ｄ内で固化した製造原液は、アンカー部１ｂ
を形成し、凹部２ｄに係着する。したがって、多孔性支
持体２と分離機能膜１ａとの接着性が高くなる。

【００２４】図２に本発明の別の実施態様を示す。本発
明に用いる多孔性支持体は、裏側表面が粗くなっていれ
ば、図２に示すように、表側表面にも凹部が形成されて
いてもよい。ただし、表側と裏側の両方に凹部を形成す
ると、多孔性支持体の強度が低くなり、ひいては分離膜
の強度が低くなる傾向がある。したがって、多孔性支持
体の表側表面は平滑である方が好ましい。

【００２５】また、裏側が粗い多孔性支持体の別の一態
様は、図３に示すように裏側表面に明確な凹部が形成さ
れておらず、裏側の密度が表側の密度に比べて低くなっ
たものである。このような態様でも、上記の凹部を形成
した場合と同じ効果が得られる。

【００２６】すなわち、多孔性支持体２の表側に塗布さ
れた製膜原液は、孔部２ｅを通って、裏側の密度が低い
層２ｆ（以下、粗層と呼ぶ）にまで浸透して固化する。
製膜原液は、粗層２ｆに到達すると、図３に示すよう
に、横方向に広がるので、裏側表面２ｂまで到達しにく
くなる。したがって、裏側表面に到達して固化した製膜
原液が分離膜に欠点を生じさせることを防止できる。

【００２７】さらに、粗層２ｆ内で固化した製造原液
は、アンカー部１ｂを形成し、粗層２ｆに係着する。し
たがって、多孔性支持体２と分離機能膜１ａとの接着性
が高くなる。

【００２８】本発明においては、多孔性支持体の裏側表
面から全厚さの５０％までの領域（以下、裏側領域とよ
ぶ）の平均密度が、多孔性支持体の表側表面から全厚さ
の５０％までの領域（以下、表側領域とよぶ）の平均密
度に対して５〜９０％の範囲内であることが重要であ
る。裏側領域の平均密度が、表側領域の平均密度に対し
て９０％以下であることにより、裏側表面に到達して固
化した製膜原液が分離膜に欠点を生じさせることを防止
できる。裏側領域の平均密度は、表側領域の平均密度に
対して８０％以下がより好ましく、７０％以下がさらに
好ましい。また、裏側領域の平均密度が、表側領域の平
均密度に対し５％以上であることにより、分離膜の強度
を高くできる。裏側領域の平均密度は、表側領域の平均
密度に対して１５％以上がより好ましく、３０％以上が
さらに好ましい。

【００２９】ここで、表面と垂直に多孔性支持体を切断
し、断面を光学顕微鏡等で拡大撮影した測定領域内に占
める多孔性支持体の断面積の割合、すなわち、多孔性支
持体の断面積を測定領域の面積で割った値、を平均密度
と定義する。平均密度の測定方法の詳細については後述
する。

【００３０】また、分離機能膜は多孔性支持体の裏側表
面から全厚みの５０％までの領域、すなわち裏側領域、
にまで延在していることが好ましい。ここで、裏側領域
にまで延在しているとは、製膜原液が、裏側領域にまで
到達しているが、裏側表面２ｂには到達しないで固化し
た状態をいう。分離機能膜が多孔性支持体の裏側領域に
まで延在していることにより、多孔性支持体２と分離機
能膜１ａとの接着性が高くなる。

【００３１】本発明の多孔性支持体としては、裏側が粗
いものを用いる。このような多孔性支持体の製造方法
は、特に限定されないが、多孔性支持体を圧熱加工する
方法が好ましい。また、不織布を用いる場合には、不織
布製造時の圧熱加工により裏側を粗く加工することが、
生産性およびコスト面から好ましい。

【００３２】圧熱加工としては、エンボス加工やカレン
ダー加工があげられる。カレンダー加工を用いる場合
は、多孔性支持体をはさむ２本のロールの表面温度と、
これらのロールの挟着力と、多孔性支持体の移送速度、
すなわち、押圧時間とを調節することにより、多孔性支
持体の平滑度を制御できる。ロールの表面温度が高く、
ロールとの接触時間が長いほど、多孔性支持体の表面は
平滑になる。逆に、ロールの表面温度が低く、ロールと
の接触時間が短いほど、多孔性支持体の表面は粗くな
る。すなわち、多孔性支持体の裏側表面に接触するロー
ルの温度を表側表面に接触するロールの温度よりも低く
するか、または、多孔性支持体の裏側表面とロールとの
接触時間を表側表面との接触時間より短くすることによ
り、望ましい多孔性支持体が得られる。また、エンボス
加工を用いる場合は、多孔性支持体の裏側表面に、表面
に凹凸を設けたロールを接触させることにより、望まし
い多孔性支持体が得られる。

【００３３】多孔性支持体の厚さは、４０μｍ〜１５０
μｍの範囲内にあることが好ましい。多孔性支持体の厚
さが４０μｍよりも薄いと、分離膜の強度が低くなる。
また、多孔性支持体の厚さが１５０μｍを越えると、分
離膜の薄膜化が難しくなる。多孔性支持体の厚さは４０
μｍ〜８０μｍの範囲内にあることがより好ましい。

【００３４】多孔性支持体の裏側表面は、ＪＩＳＰ８
１１９にしたがって測定した平滑度が１〜２０ｓの範囲
内にあることが好ましい。多孔性支持体裏側表面の凹部
の深さを大きくし、製膜原液が凸面２ｃに到達せず、確
実に凹部２ｄ内で固化するようにするためには、平滑度
は２０ｓ以下が好ましく、１５ｓ以下がより好ましく、
１０ｓ以下が最も好ましい。一方、多孔性支持体の平滑
度が低すぎると、膜厚を厚くしなければならず、また、
巻囲時など分離膜を重ね合わせたときに、多孔性支持体
裏側表面の凹凸が隣接する分離膜の膜表面を損傷するお
それがあるので、平滑度は１ｓ以上が好ましく、３ｓ以
上がより好ましく、５ｓ以上が最も好ましい。

【００３５】上述のような分離膜は、図４に示すよう
に、透過液流路材１０２を挟みこむように折り畳んで封
筒状膜１０４とし、その封筒状膜１０４と供給液流路材
１０６とを交互に積層して集水管１０５の周囲にスパイ
ラル状に巻囲して流体分離素子１００として使用され
る。使用時の形態安定性を高めるため、流体分離素子１
００の軸方向端部には端板１１０が、外周にはフィラメ
ントワインディング層１１２が設けられている。

【００３６】この流体分離素子において、原液１０７
は、一方の軸方向端部から流入し、供給液流路材によっ
て形成された流路を通りながら分離膜１を透過し、透過
液流路材１０２によって形成された流路を通って集水管
に集められ、他方の軸方向端部から透過液１０９として
取り出される。分離膜１を透過しなかった原液１０７
は、濃縮液１０８として取り出される。このような流体
分離素子は、圧力容器に収納され流体分離膜モジュール
として用いられる。

【００３７】

【実施例】本発明に示す物性は次のようにして求めた。＜厚さの測定方法＞ＪＩＳＰ８１１８にしたがって以
下のように測定した。直径１６．０ｍｍ以上の固定加圧
面および垂直に稼動する直径１６．０ｍｍの可動加圧面
からなる二つの平行な円形の加圧面を持つマイクロメー
タを使用した。マイクロメータを防振性の水平面上に置
き、測定試料をマイクロメータの加圧面の間に入れた。
可動加圧面を３ｍｍ／ｓ以下の速度で操作し、加圧面間
の圧力を１００ｋＰａとした。測定試料が加圧面間で保
持されていることを確認し、安定直後に値を読み取っ
た。２０ヶ所測定し、平均値を厚さとした。＜平均密度の測定方法＞表面と垂直に多孔性支持体を切
断し、断面を光学顕微鏡で倍率７００倍で撮影した。撮
影した写真から、多孔性支持体の画像をトレースにより
普通紙に複写した。画像において、多孔性支持体の表側
表面と裏側表面を平行な２本の直線ではさんだ。表側表
面と裏側表面を示す２本の平行線は、それぞれ表側表面
と裏側表面の最も突出した部分に接するように引いた。
次に、表側表面と裏側表面を示す２本の平行線と垂直
に、かつ、間隔が、表側表面と裏側表面を示す２本の平
行線の間隔の３倍となるように２本の平行線を引いた。
これらの４本の直線に囲まれた矩形の領域を測定領域と
した。ここで表側表面と裏側表面を示す平行線の間隔を
多孔性支持体の全厚さとした。

【００３８】次に、上記の表側表面と裏側表面を示す２
本の平行線のちょうど真ん中に、表面に平行な直線、す
なわち中心線、を引いた。測定領域のうち、表側表面か
ら中心線までの領域を「表側表面から全厚さの５０％ま
での領域」、すなわち「表側領域」と定義した。また、
裏側表面から中心線までの領域を「裏側表面から全厚さ
の５０％までの領域」、すなわち「裏側領域」と定義し
た。

【００３９】表側領域において、領域内に占める多孔性
支持体の断面積の割合を、領域全体の面積で割った比率
を、表側領域の平均密度とした。

【００４０】同様に、裏側領域において、領域内に占め
る多孔性支持体の断面積の割合を、領域全体の面積で割
った比率を、裏側領域の平均密度とした。＜平滑度の測定方法＞ＪＩＳＰ８１１９にしたがって
以下のように測定した。真空容器につながる円孔を中央
に持ち、外径３７．４ｍｍ±０．０５ｍｍ、有効平面積
１０ｃｍ²±０．０５ｃｍ²、光学的平面仕上げを施した
リング状のガラス面上に多孔性支持体の試験片を置い
た。該試験片の上に直径４５ｍｍ以上、厚さ４ｍｍ±
０．２ｍｍ、最大厚さ変化±０．０５ｍｍ、ＩＳＯ４８
による硬さが４０ＩＲＨＤ±５ＩＲＨＤ、ＩＳＯ４６６
２による反発弾性が６２％以上の円形ゴム製押さえ板、
および、直径４５ｍｍ以上の円形の平らな面を持ち、加
圧装置に取り付けられた金属製の加圧板を置き、該加圧
板に加圧装置によって１００ｋＰａの圧力をかけて、試
験片をガラス面に押さえつけた。前記真空容器内の圧力
を５０．７ｋＰａより低くした後、静置すると、ガラス
面と試験片の接触面の間から空気が吸い込まれることに
より、真空容器内の圧力が徐々に上昇する。真空容器内
の圧力が５０．７ｋＰａから４８．０ｋＰａに変化する
までの時間を測定し、この時間を平滑度とした。＜分離機能膜と多孔性支持体との接着性の測定方法＞幅
１５ｍｍの試料を作成し、測定接着面の一部を剥がし、
測定長さ１５０ｍｍで引張試験機にＴ状態にセットし
た。２５℃、６５％相対湿度において、毎分５０ｍｍの
速度で引張試験を行い、測定長さ間の引張り力の平均値
を剥離強度とした。＜実施例１＞多孔性支持体として、カレンダー加工に際
して、裏側のロールの温度を表側よりも低くして、表側
表面の平滑度を２１ｓ、裏側表面の平滑度を７ｓに調節
したポリエステル製不織布（坪量６０ｇ／ｍ²、厚さ８
０μｍ、幅２５０ｍｍ）を用いた。分離機能膜の素材と
して、ポリスルフォン（ソルベイアドバンストポリ
マーズ株式会社のＵｄｅｌ（登録商標）Ｐ−３５００）
を用いた。このポリスルフォンをジメチルホルムアミド
に溶解したポリスルフォン溶液（濃度１６重量％、温度
２０℃）を製膜原液として用いた。この製膜原液を前記
の不織布の表側に塗布幅２００ｍｍ、塗布厚さ２００μ
ｍで塗布した。このとき、ポリスルホン溶液を塗布しな
い不織布の裏側にはドラムを配置し、不織布が搬送され
るようにした。

【００４１】ポリスルホン溶液が塗布された不織布を、
塗布後０．５秒後に２０℃の純水に浸し、ポリスルホン
を凝固させて、微多孔性ポリスルホン膜と不織布の複合
膜を得た。該複合膜を水洗槽にて水洗し、膜中に残留し
た溶媒を除去した後、巻取装置にて巻き取った。得られ
た複合膜をｍ−フェニレンジアミンの２重量％水溶液に
１分間浸漬した。ポリスルホン膜表面から余分な該水溶
液を取り除いた後、熱風乾燥機で８０℃、１分間の条件
で、水溶液の濃縮を行った。引き続いて、該ポリスルホ
ン膜にトリメシン酸クロライドの０．１重量％ｎ−デカ
ン溶液を表面が完全に濡れるようにコーティングした
後、１分間静置することにより、ポリスルホン膜の上
に、実質的に膜分離をつかさどるポリアミド膜を形成
し、分離膜（厚さ１７０μｍ）を得た。

【００４２】ポリスルホン膜の製膜後、ドラムには製膜
原液による汚れは全くなかった。巻取後の分離膜表面に
肉眼で観察しうる欠点はなく、極めて良好な膜面状態で
あった。さらに、分離膜の断面を光学顕微鏡で観察した
ところ、不織布の裏側表面には凹部が観測された。ま
た、ポリスルホン膜は、不織布の裏側表面付近まで延在
しており、凹部に係着していた。この分離膜における分
離機能膜と多孔性支持体との接着性を測定したところ、
１９．６Ｎ／ｍであり、分離膜として十分であることが
確認できた。＜実施例２＞多孔性支持体として、カレンダー加工に際
して、裏側のロールの温度を表側よりも低くして、表側
表面の平滑度を２０ｓ、裏側表面の平滑度を１６ｓに調
節したポリエステル製不織布（坪量８４ｇ／ｍ²、厚さ
９５μｍ、幅２５０ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同
様にして分離膜（厚さ１７５μｍ）を得た。

【００４３】ポリスルホン膜の製膜後、ドラムには製膜
原液による汚れはほとんどなかった。巻取後の分離膜表
面に肉眼で観察しうる欠点はわずかであり、実用上問題
ない程度であった。さらに、分離膜の断面を光学顕微鏡
で観察したところ、不織布の裏側表面には凹部が観測さ
れた。また、ポリスルホン膜は、不織布の裏側表面付近
まで延在しており、凹部に係着していた。この分離膜に
おける分離機能膜と多孔性支持体との接着性を測定した
ところ、２２．９Ｎ／ｍであり、分離膜として十分であ
ることが確認できた。＜実施例３＞多孔性支持体として、カレンダー加工に際
して、裏側のロールの温度を表側よりも低くして、表側
領域の平均密度が６９％、裏側領域の平均密度が４５
％、すなわち、表側領域の平均密度に対する裏側領域の
平均密度が６６％に調節したポリエステル製不織布（坪
量６５ｇ／ｍ²、厚さ７２μｍ、幅２５０ｍｍ、図５を
参照）を用いた以外は実施例１と同様にして分離膜（厚
さ１３０μｍ）を得た。該ポリエステル製不織布の表側
表面の平滑度は１０ｓ、裏側表面の平滑度は５ｓであっ
た。

【００４４】ポリスルホン膜の製膜後、ドラムには製膜
原液による汚れは全くなかった。巻取後の分離膜表面に
肉眼で観察しうる欠点はなく、極めて良好な膜面状態で
あった。さらに、分離膜の断面を光学顕微鏡で観察した
ところ、不織布の裏側表面には凹部が観測された。ま
た、ポリスルホン膜裏面付近まで延在しており、凹部に
係着していた。この分離膜における分離機能膜と多孔性
支持体との接着性を測定したところ、１９．６Ｎ／ｍで
あり、分離膜として十分であることが確認できた。＜比較例１＞多孔性支持体として、カレンダー加工に際
して、裏側のロールの温度を表側よりも高くして、表側
表面の平滑度を７ｓ、裏側表面の平滑度を２１ｓに調節
した、裏側が平滑なポリエステル製不織布（坪量６０ｇ
／ｍ²、厚さ８０μｍ、幅２５０ｍｍ）を用いた以外は
実施例１と同様にして分離膜（厚さ１７０μｍ）を得
た。

【００４５】ポリスルホン膜の製膜後、ドラムに製膜原
液による汚れがみられた。すなわち、製膜原液は、不織
布の裏側表面まで到達していた。巻取後の分離膜表面に
は、隣接する多孔性支持体の裏側へ抜けた分離膜との接
触による欠点が肉眼で観測された。この分離膜における
分離機能膜と多孔性支持体との分離膜の接着性を測定し
たところ、２２．９Ｎ／ｍであった。＜比較例２＞多孔性支持体として、カレンダー加工に際
して、裏側のロールの温度を表側よりも高くして、表側
領域の平均密度が４５％、裏側領域の平均密度が６９
％、すなわち、表側領域の平均密度に対する裏側領域の
平均密度が１５２％に調節した、裏側が平滑なポリエス
テル製不織布（坪量６５ｇ／ｍ²、厚さ７２μｍ、幅２
５０ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして分離膜
（厚さ１３０μｍ）を得た。

【００４６】ポリスルホン膜の製膜後、ドラムに製膜原
液による汚れがみられた。すなわち、製膜原液は、不織
布の裏側表面まで到達していた。巻取後の分離膜表面に
は、隣接する多孔性支持体の裏側へ抜けた分離膜との接
触による欠点が肉眼で観測された。この分離膜における
分離機能膜と多孔性支持体との接着性を測定したとこ
ろ、２２．９Ｎ／ｍであった。

【００４７】

【発明の効果】本発明の分離膜は、製膜工程における製
膜原液の多孔性支持体裏側表面への到達を防ぎつつ、分
離機能膜と多孔性支持体との接着性を高くできる。その
ため、製膜装置を清潔に保つことが可能になり、製膜装
置のメンテナンス性が良好となる。さらに、分離膜巻取
工程等において、隣接する分離膜の表面を傷つけること
を防止できることにより、分離膜の欠点の発生を防止で
きる。これにより、高機能の分離膜をより安価に提供す
ることができる。また、本発明の分離膜は薄膜化が可能
となるので、本発明の分離膜を用いた流体分離素子やモ
ジュールは、充填膜面積を増大することができる。本発
明の分離膜は、ナノろ過分離や逆浸透分離に好適に用い
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す分離膜の断面図であ
る。

【図２】本発明の他の一実施態様を示す分離膜の断面図
である。

【図３】本発明の他の一実施態様を示す分離膜の断面図
である。

【図４】本発明の分離膜を用いた流体分離素子の一部展
開斜視図である。

【図５】本発明の分離膜の多孔性支持体として用いられ
る不織布の一例を示す断面写真である。

【図６】従来の分離膜の多孔性支持体として用いられる
不織布の一例を示す断面写真である。

【符号の説明】

１分離膜１ａ分離機能膜１ｂアンカー部２多孔性支持体２ａ表側表面２ｂ裏側表面２ｃ凸面２ｄ凹部２ｅ孔部２ｆ粗層１００流体分離素子１０２透過液流路材１０４封筒状膜１０５集水管１０６供給液流路材１０７原液１０８濃縮液１０９透過液１１０端板１１２フィラメントワインディング層

フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA03 GA07 HA61 JA05A JA06A JA25A JB09 MA04 MA09 MA10 MA31 MB19 MC18 MC22 MC23 MC39 MC46 MC48 MC54 MC58 MC61 MC62 MC62X MC63 NA25 NA46 NA62 NA64

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】裏側が粗い多孔性支持体の表側表面上に分
離機能膜が形成され、かつ、前記分離機能膜は前記多孔
性支持体の内部にまで延在している分離膜。
【請求項２】多孔性支持体の裏側表面には多数の凹部が
形成され、かつ、前記分離機能膜は、前記多孔性支持体
の裏側表面の凹部にまで延在し、その凹部に係着されて
いる請求項１に記載の分離膜。
【請求項３】多孔性支持体の裏側表面から全厚さの５０
％までの領域の平均密度が、多孔性支持体の表側表面か
ら全厚さの５０％までの領域の平均密度に対して５〜９
０％の範囲内である請求項１または２に記載の分離膜。
【請求項４】分離機能膜は、多孔性支持体の裏側表面か
ら全厚さの５０％までの領域にまで延在している請求項
１〜３のいずれかに記載の分離膜。
【請求項５】多孔性支持体が、圧熱加工されている、請
求項１〜４のいずれかに記載の分離膜。
【請求項６】多孔性支持体が不織布である、請求項１〜
５のいずれかに記載の分離膜。
【請求項７】多孔性支持体の裏側表面は、ＪＩＳＰ８
１１９にしたがって測定した平滑度が１〜２０ｓの範囲
内にある、請求項１〜６のいずれかに記載の分離膜。
【請求項８】多孔性支持体の裏側表面は、ＪＩＳＰ８
１１９にしたがって測定した平滑度が５〜２０ｓの範囲
内にある、請求項７に記載の分離膜。
【請求項９】多孔性支持体の厚さが４０μｍ〜１５０μ
ｍの範囲内にある、請求項１〜８のいずれかに記載の分
離膜。
【請求項１０】多孔性支持体の厚さが４０μｍ〜８０μ
ｍの範囲内にある、請求項９に記載の分離膜。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載の分離
膜を、透過液流路材および原液流路材と共に集水管の周
囲にスパイラル状に巻囲した流体分離素子。
【請求項１２】請求項１１に記載の流体分離素子を圧力
容器に収納してなる流体分離膜モジュール。