JP2005313079A - Composite porous membrane and its manufacturing method - Google Patents

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勝彦 品田
Kei Murase
圭 村瀬
Teruyuki Yamada
輝之 山田
Hiroyuki Fujiki
浩之 藤木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite porous membrane that is excellent not only in filtration performance but also in adhesion between a filter medium and a supporter and has excellent mechanical properties. <P>SOLUTION: The composite porous membrane is prepared by forming a first porous layer having a dense layer and forming a second porous layer having a dense layer adjacent to the first porous layer on the surface of a supporter. The composite porous membrane having the polyol impregnation ratio of 50-100% is excellent in mechanical properties such as adhesion strength between the filter medium and the supporter. Therefore, it is usable under severe conditions such as applications of various types of water treatments to enhance the quality of the filtrate. Also, since the penetration performance are high, the membrane area to be used is getting smaller, thereby compacting the equipment. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水処理に適した複合多孔質膜及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a composite porous membrane suitable for water treatment and a method for producing the same.

近年、環境汚染に対する関心の高まりと規制の強化により、分離の完全性やコンパクト性などに優れた濾過膜を用いた膜法による水処理が注目を集めている。このような水処理の用途において、濾過膜には、優れた分離特性や透過性能のみならず、高い機械物性が要求されている。   In recent years, due to increasing interest in environmental pollution and stricter regulations, water treatment by a membrane method using a filtration membrane having excellent separation completeness and compactness has attracted attention. In such water treatment applications, filtration membranes are required to have not only excellent separation characteristics and permeation performance but also high mechanical properties.

従来、透過性能の優れた濾過膜として、湿式または乾湿式法により製造されるポリスルホン、ポリアクリロニトリル、セルロースアセテート、ポリフッ化ビニリデンなどの濾過膜が知られている。これらの濾過膜は、高分子溶液をミクロ相分離させた後、非溶媒中で凝固させて製造することにより、緻密層と支持層とからなり、高空孔率で且つ非対称な構造をもつ濾過膜が得られる。   Conventionally, filtration membranes such as polysulfone, polyacrylonitrile, cellulose acetate, and polyvinylidene fluoride produced by a wet or dry wet method are known as filtration membranes having excellent permeation performance. These filtration membranes are produced by microphase separation of a polymer solution and then coagulating in a non-solvent to form a dense layer and a support layer, and have a high porosity and an asymmetric structure. Is obtained.

中でもポリフッ化ビニリデン樹脂は、耐薬品性、耐熱性に優れているので、分離膜の素材として好適に用いられている。しかしながらこれまでに提案されているポリフッ化ビニリデン中空糸膜は、機械的強度が弱かった。   Among these, polyvinylidene fluoride resin is excellent in chemical resistance and heat resistance, and thus is suitably used as a material for the separation membrane. However, the polyvinylidene fluoride hollow fiber membranes proposed so far have low mechanical strength.

強度を上げる手法としては、中空組紐が多孔質半透膜内に完全に埋設された多孔質膜が提案されている(例えば特許文献1)。しかしながらこの多孔質膜は、組紐が多孔質半透膜内に完全に埋設されているがゆえに、透水性能が低いという問題があった。   As a technique for increasing the strength, a porous membrane in which a hollow braid is completely embedded in a porous semipermeable membrane has been proposed (for example, Patent Document 1). However, this porous membrane has a problem that its water permeability is low because the braid is completely embedded in the porous semipermeable membrane.

一方、透水性能を上げるために、中空組紐表面層に多孔質膜を有する多孔質膜も提案されている(例えば特許文献2)。しかしながらこの分離膜は、組紐の表面のみに濾過材を配置しているため、濾過材と組紐の剥がれが起こりやすいという問題があった。
特開昭52−81076号公報 米国特許第5472607号公報
On the other hand, in order to improve water permeability, a porous membrane having a porous membrane on a hollow braid surface layer has also been proposed (for example, Patent Document 2). However, this separation membrane has a problem that the filter medium and the braid easily peel off because the filter medium is disposed only on the braid surface.
Japanese Patent Laid-Open No. 52-81076 US Pat. No. 5,472,607

本発明は、濾過性能だけでなく、濾過材と支持体の接着性に優れ、優れた機械物性を有する複合多孔質膜およびその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a composite porous membrane excellent in not only filtration performance but also adhesiveness between a filter medium and a support and excellent mechanical properties, and a method for producing the same.

即ち本発明の第一の要旨は、支持体の表面に、緻密層を有する第一多孔質層が形成され、第一多孔質層に隣接して、緻密層を有する第二多孔質層が形成されてなる複合多孔質膜であって、
以下の(1)〜(7)の手順にて測定されるポリオール含浸率が、50〜100%である複合多孔質膜である。
(1)25℃において、粘度1300〜1500mPa/sec、表面張力60〜65dyn/cmのポリオールに、メチルレッド色素を0.1質量%溶解させたポリオール溶液を作成する。
(2)ポリオール溶液に、長さ30cmの複合多孔質膜を5分間浸漬させる。
(3)ポリオール溶液から複合多孔質膜を取り出し、表面に付着したポリオール溶液を拭う。
(4)複合多孔質膜から、第二多孔質層を除去し、第一多孔質層を露出させる。
(5)長さ方向に、1mm間隔で第一多孔質層を区画する。
(6)各区画について、メチルレッド色素による着色の有無を調べる。なお、一つの区画中で少しでも着色されていれば、着色有りとする。
(7)以下の式(A)に従って、ポリオール含浸率を求める。
式(A)・・・・・ポリオール含浸率(%)=メチルレッド色素で着色された区画数/全区画数×100
That is, the first gist of the present invention is that the first porous layer having a dense layer is formed on the surface of the support, and the second porous layer having the dense layer adjacent to the first porous layer. A composite porous membrane in which a layer is formed,
It is a composite porous membrane whose polyol impregnation rate measured in the following procedures (1) to (7) is 50 to 100%.
(1) A polyol solution in which 0.1% by mass of a methyl red dye is dissolved in a polyol having a viscosity of 1300 to 1500 mPa / sec and a surface tension of 60 to 65 dyn / cm at 25 ° C. is prepared.
(2) A composite porous membrane having a length of 30 cm is immersed in a polyol solution for 5 minutes.
(3) Remove the composite porous membrane from the polyol solution and wipe the polyol solution adhering to the surface.
(4) The second porous layer is removed from the composite porous membrane to expose the first porous layer.
(5) The first porous layer is partitioned at intervals of 1 mm in the length direction.
(6) For each section, the presence or absence of coloring with methyl red pigment is examined. In addition, if even a little is colored in one division, it will be considered as colored.
(7) The polyol impregnation rate is determined according to the following formula (A).
Formula (A): polyol impregnation ratio (%) = number of sections colored with methyl red dye / total number of sections × 100

本発明の第二の要旨は、環状ノズルを用いて支持体に製膜原液を塗布し、凝固液中で凝固させて第一多孔質層を形成させた後、環状ノズルを用いて該第一多孔質層の表面に製膜原液を塗布し、凝固液中で凝固させて第二多孔質層を形成させる複合多孔質膜の製造方法であって、
環状ノズルは、支持体が通過する支持体通路と、支持体通路の全周壁に開口する第一吐出口と、支持体通路の出口側であって、支持体通路と同心円状に、かつ支持体通路の外周に配された第二吐出口とを有すると共に、支持体通路の先端面が、第二吐出口の先端面よりも、環状ノズルの内方に位置するものであって、
第二多孔質層の形成時に、第一吐出口より、モノオール系親水性ポリマー、ジオール系親水性ポリマー、トリオール系親水性ポリマー、グリセリン、ポリビニルピロリドンの少なくとも一つから選ばれる緩凝固液を吐出させ、第二吐出口より製膜原液を吐出させると共に、
支持体通路の先端面から第二吐出口の先端面までの距離(m)をSとし、製膜速度(m/min)をVとしたとき、S/Vが1.0×10−5〜1.0×10−3である複合多孔質膜の製造方法である。
The second gist of the present invention is to apply a film-forming stock solution to a support using an annular nozzle, coagulate it in a coagulating liquid to form a first porous layer, and then use the annular nozzle to form the first porous layer. A method for producing a composite porous membrane in which a film-forming stock solution is applied to the surface of one porous layer and solidified in a coagulating liquid to form a second porous layer,
The annular nozzle includes a support passage through which the support passes, a first discharge port that opens to the entire peripheral wall of the support passage, and an outlet side of the support passage, concentrically with the support passage, and the support And a second discharge port disposed on the outer periphery of the passage, and the front end surface of the support passage is located inside the annular nozzle from the front end surface of the second discharge port,
At the time of forming the second porous layer, a slow coagulation liquid selected from at least one of monool hydrophilic polymer, diol hydrophilic polymer, triol hydrophilic polymer, glycerin, and polyvinylpyrrolidone is discharged from the first discharge port. And discharging the stock solution from the second discharge port,
When the distance (m) from the front end surface of the support passage to the front end surface of the second discharge port is S and the film forming speed (m / min) is V, S / V is 1.0 × 10 −5 to It is a manufacturing method of the composite porous membrane which is 1.0 * 10 <-3> .

本発明の複合多孔質膜は、ポリオール含浸率を50〜100%としているので、濾過材と支持体との接着強度などの機械物性に優れる。よって、各種水処理の用途などの過酷な使用条件においても使用可能となり、濾液の質を向上させることができる。また、透過性能が高いため、使用膜面積が少なくなり、設備をコンパクト化することができる。
また、本発明の多孔質膜の製造方法は、支持体通路の先端面から第二吐出口の先端面までの距離(m)をSとし、製膜速度(m/min)をVとしたとき、S/Vが1.0×10−5〜1.0×10−3とすることにより、濾過材と支持体との接着強度などの機械物性に優れた複合多孔質膜を製造することができる。
Since the composite porous membrane of the present invention has a polyol impregnation rate of 50 to 100%, it is excellent in mechanical properties such as adhesive strength between the filter medium and the support. Therefore, it can be used under severe use conditions such as various water treatment applications, and the quality of the filtrate can be improved. Moreover, since the permeation performance is high, the area of the membrane used is reduced and the equipment can be made compact.
In the method for producing a porous membrane of the present invention, when the distance (m) from the front end surface of the support passage to the front end surface of the second discharge port is S, and the film forming speed (m / min) is V. , By making S / V 1.0 × 10 −5 to 1.0 × 10 −3 , a composite porous membrane having excellent mechanical properties such as adhesive strength between the filter medium and the support can be produced. it can.

以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明の複合多孔質膜は、膜材が糸状の支持体に塗布された、複合多孔質中空糸膜であることが好ましい。水処理用途では、膜透過の一次側の液を膜面に対して流動させる場合が多い。この膜面流により膜が揺動し、引っ張られるため、十分な機械的強度が必要である。この機械的強度を支持体が担うことにより、優れた性能の複合多孔質膜が得られる。
Embodiments of the present invention will be described below.
The composite porous membrane of the present invention is preferably a composite porous hollow fiber membrane in which the membrane material is applied to a thread-like support. In water treatment applications, the liquid on the primary side of membrane permeation often flows against the membrane surface. Since the membrane is swung and pulled by this membrane surface flow, sufficient mechanical strength is required. When the support bears this mechanical strength, a composite porous membrane having excellent performance can be obtained.

本発明に使用する支持体は、機械的強度を有する多孔質体であれば使用することができるが、中でも組紐が好ましい。組紐は、例えば、8.6デシテックスのポリエステル繊維96フィラメント、トータル830デシテックスのマルチフィラメント16本を組紐機で10回転/分の速さで中空組紐状に編み織りして製作したものが挙げられる。   The support used in the present invention can be used as long as it is a porous body having mechanical strength, but braid is particularly preferable. Examples of the braid include a braid produced by knitting and weaving 96 filaments of 8.6 dtex polyester fibers and 16 multifilaments of a total of 830 dtex in a hollow braid shape at a speed of 10 revolutions / min.

本発明の複合多孔質膜は、支持体の表面に、緻密層を有する第一多孔質層が形成され、第一多孔質層に隣接して、緻密層を有する第二多孔質層が形成されてなる。   In the composite porous membrane of the present invention, the first porous layer having the dense layer is formed on the surface of the support, and the second porous layer having the dense layer adjacent to the first porous layer. Is formed.

多孔質膜を濾過に使用するにあたって、通常は多孔質膜をポッティング樹脂でハウジング等に固定し、多孔質膜の一時側と二次側とを液密に仕切った多孔質膜モジュールとして使用する。   When the porous membrane is used for filtration, it is usually used as a porous membrane module in which the porous membrane is fixed to a housing or the like with a potting resin, and the temporary side and the secondary side of the porous membrane are partitioned liquid-tightly.

ここで、多孔質膜として本発明の複合多孔質膜を用いる場合、第一多孔質層と第二多孔質層の間に隙間が広く開いていると、ポッティング樹脂が隙間で止まってしまい、第一多孔質層や支持体には十分に含浸しない場合がある。その場合、多孔質膜の固定強度が弱くなり破損し易くなる。   Here, when the composite porous membrane of the present invention is used as the porous membrane, if the gap is wide between the first porous layer and the second porous layer, the potting resin stops at the gap. The first porous layer and the support may not be sufficiently impregnated. In that case, the fixing strength of the porous membrane is weakened and easily damaged.

従って、第一多孔質層と第二多孔質層の間は、なるべく隙間が生じないようにすることが好ましい。その一方、隙間の広さを直接測定するのは必ずしも容易ではない。これは、例えば複合多孔質膜を切断し、断面を顕微鏡等で観察しようとしても、断面形成の際に隙間が広がったり潰れたりしてしまうため、元の状態を保っているとは限らないからである。   Therefore, it is preferable to avoid a gap as much as possible between the first porous layer and the second porous layer. On the other hand, it is not always easy to directly measure the width of the gap. This is because, for example, even if the composite porous membrane is cut and the cross section is observed with a microscope or the like, the gap is widened or crushed when the cross section is formed, so the original state is not always maintained. It is.

ここで、本発明者らは、以下の(1)〜(7)の手順にて測定されるポリオール含浸率に着目し、ポリオール含浸率が50〜100%である複合多孔質膜は、ポッティング樹脂による固定の工程において、ポッティング樹脂が複合多孔質膜全体に含浸し、固定強度を高めることができることを見出した。   Here, the inventors pay attention to the polyol impregnation rate measured by the following procedures (1) to (7), and the composite porous membrane having a polyol impregnation rate of 50 to 100% is a potting resin. It was found that the fixing strength can be increased by impregnating the entire composite porous membrane with the potting resin in the fixing step.

(1)25℃において、粘度1300〜1500mPa/sec、表面張力60〜65dyn/cmのポリオールに、メチルレッド色素を0.1質量%溶解させたポリオール溶液を作成する。
(2)ポリオール溶液に、長さ30cmの複合多孔質膜を5分間浸漬させる。
(3)ポリオール溶液から複合多孔質膜を取り出し、表面に付着したポリオール溶液を拭う。
(4)複合多孔質膜から、第二多孔質層を除去し、第一多孔質層を露出させる。
(5)長さ方向に、1mm間隔で第一多孔質層を区画する。
(6)各区画について、メチルレッド色素による着色の有無を調べる。なお、一つの区画中で少しでも着色されていれば、着色有りとする。
(7)以下の式(A)に従って、ポリオール含浸率を求める。
式(A)・・・・・ポリオール含浸率(%)=メチルレッド色素で着色された区画数/全区画数×100
(1) A polyol solution in which 0.1% by mass of a methyl red dye is dissolved in a polyol having a viscosity of 1300 to 1500 mPa / sec and a surface tension of 60 to 65 dyn / cm at 25 ° C. is prepared.
(2) A composite porous membrane having a length of 30 cm is immersed in a polyol solution for 5 minutes.
(3) Remove the composite porous membrane from the polyol solution and wipe the polyol solution adhering to the surface.
(4) The second porous layer is removed from the composite porous membrane to expose the first porous layer.
(5) The first porous layer is partitioned at intervals of 1 mm in the length direction.
(6) For each section, the presence or absence of coloring with methyl red pigment is examined. In addition, if even a little is colored in one division, it will be considered as colored.
(7) The polyol impregnation rate is determined according to the following formula (A).
Formula (A): polyol impregnation ratio (%) = number of sections colored with methyl red dye / total number of sections × 100

なお、25℃において上記の粘度及び表面張力を有するポリオールの例としては、グリセリン、或いはグリセリンと他のポリオールとの混合物が挙げられる。また、これらにポリオール以外の成分が混合されていても、上記の粘度及び表面張力を有するのであれば使用することができる。   In addition, as an example of the polyol which has said viscosity and surface tension at 25 degreeC, the mixture of glycerol or glycerol and another polyol is mentioned. Moreover, even if components other than polyol are mixed with these, they can be used as long as they have the above-mentioned viscosity and surface tension.

ポリオール含浸率は、第一多孔質層と第二多孔質層との隙間が小さいほど高くなる。これは、隙間が狭いと、第二多孔質層側から含浸したポリオールが隙間を通過し、更に第一多孔質層へ含浸するからである。この一方、第一多孔質層と第二多孔質層との隙間が広いと、隙間でポリオールの含浸が止まるから、第一多孔質層にはポリオールの含浸が起こり難くなる。   The polyol impregnation rate becomes higher as the gap between the first porous layer and the second porous layer is smaller. This is because if the gap is narrow, the polyol impregnated from the second porous layer side passes through the gap and further impregnates the first porous layer. On the other hand, if the gap between the first porous layer and the second porous layer is wide, the impregnation of the polyol stops in the gap, and therefore the impregnation of the polyol is less likely to occur in the first porous layer.

ポリオール含浸率は、50%以上であることが好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましい。ポリオール含浸率の上限は100%である。   The polyol impregnation rate is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and further preferably 80% or more. The upper limit of the polyol impregnation rate is 100%.

本発明の複合多孔質膜は、透水性能と分画孔径制御とを両立させる観点から、通水破裂圧が300kPa以上であることが好ましい。複合多孔質膜の通水破裂圧が300kPa未満であると、大腸菌などの細菌や、浮遊物質の透過を生じやすくなる傾向にある。通水破裂圧に上限はないが、実用的には1000kPaあれば十分である。なお、ここでいう通水破裂圧とは、複合多孔質膜の一方の表面側より他方の表面側へ(中空糸膜であれば、例えば中空部から中空糸外表面側に向かって)所定の圧力を印加して水を通水し、膜が破裂した圧力を測定する。   The composite porous membrane of the present invention preferably has a water passage burst pressure of 300 kPa or more from the viewpoint of achieving both water permeation performance and fractional pore size control. If the water burst pressure of the composite porous membrane is less than 300 kPa, bacteria such as Escherichia coli and suspended substances tend to easily permeate. Although there is no upper limit to the water burst pressure, 1000 kPa is sufficient for practical use. Note that the water-permeable burst pressure referred to here is a predetermined value from one surface side of the composite porous membrane to the other surface side (in the case of a hollow fiber membrane, for example, from the hollow part toward the outer surface side of the hollow fiber). Apply pressure to pass water and measure the pressure at which the membrane ruptures.

本発明の複合多孔質膜は、環状ノズルを用いて支持体に製膜原液を塗布し、凝固液中で凝固させて第一多孔質層を形成させた後、環状ノズルを用いて該第一多孔質層の表面に製膜原液を塗布し、凝固液中で凝固させて第二多孔質層を形成させる。   The composite porous membrane of the present invention is obtained by applying a film-forming stock solution to a support using an annular nozzle and coagulating it in a coagulating liquid to form a first porous layer, and then using the annular nozzle to form the first porous layer. A film-forming stock solution is applied to the surface of one porous layer and solidified in a coagulating liquid to form a second porous layer.

図1は、本発明に使用する環状ノズルの一例を示す断面図である。環状ノズルは、分配プレート10と、分配プレート10に隣接して組み立てられる第一分配ノズル9と、さらに第一分配ノズル9に隣接して組み立てられて管状ノズルの先端部をなす、第二分配ノズル8との3つの部材から構成される。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an annular nozzle used in the present invention. The annular nozzle includes a distribution plate 10, a first distribution nozzle 9 that is assembled adjacent to the distribution plate 10, and a second distribution nozzle that is assembled adjacent to the first distribution nozzle 9 to form the tip of the tubular nozzle. 8 and three members.

分配プレート10は円盤状の部材であり、その中心には支持体が通過する管路1が形成されている。さらに、分配プレート10は、管路1の周囲に、製膜原液を供給するための第一供給口6と、製膜原液又は後述する緩凝固液を供給するための第二供給口7とを有する。   The distribution plate 10 is a disk-shaped member, and a pipe line 1 through which the support passes is formed at the center thereof. Furthermore, the distribution plate 10 has a first supply port 6 for supplying a film-forming stock solution and a second supply port 7 for supplying a film-forming stock solution or a slow-coagulation solution described later around the pipe line 1. Have.

第一分配ノズル9は、断面形状が概略T字状の部材であり、平面形状が円盤形状の部材である。その中心には、上記第二分配ノズル8内へと突出する突出管状部13が形成されている。この突出管状部13の内部は中空部であり、この中空部は上記管路1と連通して支持体通路100を形成している。第一分配ノズル9と分配プレート10とを同心状に重ねると、それらの中心に支持体通路100が形成される。
第一分配ノズル9は、支持体通路100の周囲に、第一供給口6に連通する中空部と、第二供給口7に連通する中空部とをそれぞれ有する。
The first distribution nozzle 9 is a member having a substantially T-shaped cross section and a disk having a disk shape in plan view. At its center, a protruding tubular portion 13 is formed that protrudes into the second distribution nozzle 8. The inside of the protruding tubular portion 13 is a hollow portion, and this hollow portion communicates with the pipe line 1 to form a support passage 100. When the first distribution nozzle 9 and the distribution plate 10 are concentrically stacked, a support passage 100 is formed at the center thereof.
The first distribution nozzle 9 has a hollow portion communicating with the first supply port 6 and a hollow portion communicating with the second supply port 7 around the support passage 100.

分配プレート10及び第一分配ノズル9が同心状に重ねられた場合、上記第一供給口6に連通する第一液プール部11が形成されるように、それらには溝が形成されている。また、それらが同心状に重ねられた場合、支持体通路100の周壁の全周に渡って第一吐出口2が形成されるように、環状スリットも形成されている。この第一吐出口2は上記第一液プール部11と連通している。さらに、上記第一液プール部11と第一吐出口2とは連通している。
分配プレート10と第一分配ノズル9とを同心状に重ね、第一供給口6に液を供給すると、供給された液を第一プール部11に貯め、次いで第一吐出口2から支持体通路100に向かって液を吐出させることができる。
When the distribution plate 10 and the first distribution nozzle 9 are concentrically overlapped, grooves are formed so that the first liquid pool portion 11 communicating with the first supply port 6 is formed. An annular slit is also formed so that the first discharge ports 2 are formed over the entire circumference of the peripheral wall of the support passage 100 when they are concentrically stacked. The first discharge port 2 communicates with the first liquid pool portion 11. Further, the first liquid pool part 11 and the first discharge port 2 communicate with each other.
When the distribution plate 10 and the first distribution nozzle 9 are concentrically overlapped and the liquid is supplied to the first supply port 6, the supplied liquid is stored in the first pool portion 11, and then the support body passage from the first discharge port 2. The liquid can be discharged toward 100.

第二分配ノズル8も円盤状の部材であり、その中心には第二液プール部12が形成され、さらに第二液プール部12と連通する中空部が形成されている。この中空部は、第一分配ノズル9に形成された第二供給口7に連通する中空部を介して、上記第二供給口7に連通している。第二分配ノズル8と第一分配ノズル9とを同心円状に重ねることにより、第一分配ノズル9の突出管状部13の周囲に第二液プール部12が形成される。具体的には、第一分配ノズル9の突出環状部13が設けられている端面と、突出管状部13と、第二分配ノズル8とで形成された空間が第二液プール部12となる。上記第二液プール部12は、第一分配ノズル9の突出管状部13の先端方向に向かってその断面積が小さくなるように形成されている。つまり、第二分配ノズル8の内壁が突出環状部13に向かって徐々に張り出している。   The second distribution nozzle 8 is also a disk-shaped member, and a second liquid pool portion 12 is formed at the center thereof, and a hollow portion communicating with the second liquid pool portion 12 is further formed. The hollow portion communicates with the second supply port 7 through a hollow portion that communicates with the second supply port 7 formed in the first distribution nozzle 9. By overlapping the second distribution nozzle 8 and the first distribution nozzle 9 concentrically, a second liquid pool portion 12 is formed around the protruding tubular portion 13 of the first distribution nozzle 9. Specifically, the space formed by the end surface of the first distribution nozzle 9 where the protruding annular portion 13 is provided, the protruding tubular portion 13, and the second distribution nozzle 8 is the second liquid pool portion 12. The second liquid pool portion 12 is formed such that its cross-sectional area decreases toward the distal end of the protruding tubular portion 13 of the first distribution nozzle 9. That is, the inner wall of the second distribution nozzle 8 gradually protrudes toward the projecting annular portion 13.

さらに第二プール液部12の先端部には第二突出口3が形成されている。つまり、突出管状部13の先端部の外壁と、第二分配ノズル8の内壁とで第二吐出口3を形成している。特に、突出環状部13の先端面、つまり支持体通路100の先端面110は、第二吐出口3の先端面5、つまり第二分配ノズル8の先端面5よりも環状ノズルの内方に位置する。   Further, a second protruding port 3 is formed at the tip of the second pool liquid portion 12. That is, the second discharge port 3 is formed by the outer wall of the distal end portion of the protruding tubular portion 13 and the inner wall of the second distribution nozzle 8. In particular, the front end surface of the protruding annular portion 13, that is, the front end surface 110 of the support passage 100 is positioned more inward of the annular nozzle than the front end surface 5 of the second discharge port 3, that is, the front end surface 5 of the second distribution nozzle 8. To do.

この環状ノズルを用いて複合多孔質膜を製造する方法について更に説明する。
まず、支持体上に第一多孔質層を形成する際には、支持体中に含浸し易い薄い第一製膜原液を支持体に塗布し、その後に多孔質層の形成に好適な、第一製膜液よりも濃度の濃い第二製膜原液を前記支持体に塗布する。上記濃度が異なる第一製膜原液および第二製膜原液を使用することにより、支持体の主要部分に含浸させることができ、膜材の支持体からの剥がれを改善できる。
A method for producing a composite porous membrane using this annular nozzle will be further described.
First, when forming the first porous layer on the support, a thin first film-forming stock solution that is easily impregnated in the support is applied to the support, and then suitable for forming the porous layer. A second film-forming stock solution having a concentration higher than that of the first film-forming liquid is applied to the support. By using the first film-forming stock solution and the second film-forming stock solution having different concentrations, the main part of the support can be impregnated, and peeling of the film material from the support can be improved.

支持体中への含浸性を考慮すると、第一製膜原液中の膜材を形成するポリマー濃度は、12%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、7%以下が更に好ましい。このような濃度とすることにより、第一製膜液が支持体中へ容易に含浸する。これに加えて、膜とした際に、支持体の空隙中に占める膜材のポリマー濃度が、第一製膜液中のポリマー濃度と同程度になるため、濾過時の膜の透水性を高く保つことができる。さらに、膜材を十分な強度で支持体に付着させることができる。
膜材を形成するポリマーの種類は、耐薬品性、耐熱性を向上させる観点から、フッ素系樹脂を膜材として使用することが好ましい。中でもポリフッ化ビニリデン樹脂が特に好ましい。
Considering the impregnation property into the support, the polymer concentration for forming the membrane material in the first membrane forming stock solution is preferably 12% or less, more preferably 10% or less, and further preferably 7% or less. By setting it as such a density | concentration, a 1st film forming liquid impregnates a support body easily. In addition to this, when the membrane is used, the polymer concentration of the membrane material in the voids of the support is approximately the same as the polymer concentration in the first membrane-forming solution, so the water permeability of the membrane during filtration is increased. Can keep. Furthermore, the membrane material can be attached to the support with sufficient strength.
From the viewpoint of improving chemical resistance and heat resistance, it is preferable to use a fluorine-based resin as the film material for the type of polymer forming the film material. Of these, polyvinylidene fluoride resin is particularly preferable.

第二製膜原液も第一製膜原液と同様に、膜材となるポリマーを溶剤に溶解させたものを用いる。複合多孔質膜とした際、ボイド層が形成されにくく機械的強度を得るためには、上記第一製膜原液以上のポリマー濃度を有するポリマー溶液を使用することが好ましい。具体的には、第二製膜原液中の膜材を形成するポリマー濃度は、12%以上、より好ましくは15%以上の範囲とする。透過流量を上げるため、通常、ポリマー濃度は、25%を超えない範囲が好ましい。   Similarly to the first film-forming stock solution, the second film-forming stock solution is prepared by dissolving a polymer serving as a film material in a solvent. When a composite porous membrane is used, it is preferable to use a polymer solution having a polymer concentration equal to or higher than that of the first membrane forming stock solution in order to obtain a mechanical strength in which a void layer is hardly formed. Specifically, the polymer concentration forming the film material in the second film-forming stock solution is set to 12% or more, more preferably 15% or more. In order to increase the permeation flow rate, the polymer concentration is preferably in a range not exceeding 25%.

第一および第二製膜原液の溶媒としては、有機溶媒が好ましい。有機溶媒としてはジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどが用いられる。その中でも得られる多孔質体の透水流量が高いという点で、ジメチルアセトアミドを溶剤がより好ましい。
また、製膜原液には、相分離を制御するための添加剤として、ポリエチレングリコールによって代表されるモノオール系、ジオール系、トリオール系、ポリビニルピロリドンなどの親水性ポリマーを共に溶解させることが好ましい。親水性ポリマーの濃度下限は1質量%が好ましく、5質量%がより好ましい。また、上限は20質量%が好ましく、12質量%がより好ましい。
As the solvent for the first and second film-forming stock solutions, an organic solvent is preferable. As the organic solvent, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide and the like are used. Among them, dimethylacetamide is more preferably a solvent in that the porous body obtained has a high water permeation flow rate.
Moreover, it is preferable to dissolve together a hydrophilic polymer such as monool, diol, triol, and polyvinyl pyrrolidone represented by polyethylene glycol as an additive for controlling phase separation in the membrane forming stock solution. The lower limit of the concentration of the hydrophilic polymer is preferably 1% by mass, and more preferably 5% by mass. Further, the upper limit is preferably 20% by mass, and more preferably 12% by mass.

ノズルから突出される際の上記製膜原液の温度は、20℃未満であると、製膜原液が低温ゲル化するおそれがあり好ましくない。一方、40℃以上であると孔径制御が困難であり、その結果大腸菌などの細菌や浮遊物質の透過を生じ実用的に好ましくない。従って製膜原液の温度は20〜40℃の範囲が好ましい。   When the temperature of the film-forming stock solution when protruding from the nozzle is less than 20 ° C., the film-forming stock solution may be gelled at a low temperature, which is not preferable. On the other hand, when the temperature is 40 ° C. or higher, it is difficult to control the pore size, and as a result, bacteria such as Escherichia coli and suspended substances are permeated, which is not practically preferable. Therefore, the temperature of the film forming stock solution is preferably in the range of 20 to 40 ° C.

次いで支持体上に塗布された製膜原液を空走させた後、凝固液に浸漬させることにより第一多孔質層を形成する。
空走時間は0.01秒以下であると濾過性能が低くなり好ましくない。走行時間に上限はないが実用的には4秒あれば十分である。従って空走時間は0.01〜4秒の範囲が好ましい。
Next, the film-forming stock solution coated on the support is allowed to run idle, and then immersed in a coagulation solution to form the first porous layer.
If the idling time is 0.01 seconds or less, the filtration performance is lowered, which is not preferable. There is no upper limit to the travel time, but 4 seconds is sufficient for practical use. Therefore, the idle time is preferably in the range of 0.01 to 4 seconds.

凝固液としては、製膜原液に用いられる溶剤を含む水溶液が好適に用いられる。使用する溶剤の種類にも依存するが、例えば製膜原液の溶剤として、ジメチルアセトアミドを使用する場合、凝固液中のジメチルアセトアミドの濃度は1〜50%が好ましい。   As the coagulation liquid, an aqueous solution containing a solvent used for the film-forming stock solution is preferably used. Although depending on the type of solvent used, for example, when dimethylacetamide is used as the solvent for the film forming stock solution, the concentration of dimethylacetamide in the coagulation liquid is preferably 1 to 50%.

凝固液の温度は、機械的強度を上げる観点からは低い方が好ましい。しかしながら、凝固液の温度を下げすぎるとできあがった膜の透水流量が低下するため、通常、90℃以下、より好ましくは50℃以上85℃以下の範囲に選択する。   The temperature of the coagulation liquid is preferably lower from the viewpoint of increasing the mechanical strength. However, if the temperature of the coagulation liquid is lowered too much, the water permeation flow rate of the completed film is lowered, and therefore, it is usually selected within the range of 90 ° C. or less, more preferably 50 ° C. or more and 85 ° C. or less.

凝固させた後、60℃〜100℃の熱水中で溶剤を洗浄することが好ましい。この洗浄浴温度は、第一多孔質層同士が融着しない範囲で、できるだけ高温にすることが効果的である。この観点から、洗浄浴の温度は60℃以上が好ましい。   After solidifying, it is preferable to wash the solvent in hot water at 60 ° C to 100 ° C. It is effective to set the cleaning bath temperature as high as possible within the range in which the first porous layers are not fused. From this viewpoint, the temperature of the washing bath is preferably 60 ° C. or higher.

熱水洗洗浄の後に次亜塩素酸などで薬液洗浄を施すことが好ましい。次亜塩素酸ナトリウム水溶液を使用する場合、その濃度は10〜120000mg/Lの範囲であることが好ましい。次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度が10mg/L未満であるときはできあがった膜の透水流量が低下するため好ましくない。次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度に上限はないが、実用的には120000mg/Lあれば十分である。   It is preferable to perform chemical cleaning with hypochlorous acid after hot water cleaning. When using a sodium hypochlorite aqueous solution, the concentration is preferably in the range of 10 to 120,000 mg / L. When the concentration of the sodium hypochlorite aqueous solution is less than 10 mg / L, it is not preferable because the water flow rate of the completed membrane decreases. There is no upper limit to the concentration of the aqueous sodium hypochlorite solution, but 120,000 mg / L is sufficient for practical use.

次いで、薬液洗浄後の膜を60℃〜100℃の熱水中で洗浄することが好ましい。その後、60℃以上100℃未満で1分間以上24時間未満乾燥させることが好ましい。60℃未満では、乾燥処理時間がかかりすぎ,生産コストが上昇するため工業生産上好ましくない。100℃以上では,乾燥工程で膜が収縮しすぎ、膜表面に微小な亀裂が発生する恐れが有るので好ましくない。
乾燥後の膜は、ボビンまたはカセに巻き取ることが好ましい。カセに巻き取るとエレメント加工が容易になるため好ましい。
Next, it is preferable to wash the membrane after chemical cleaning in hot water at 60 ° C to 100 ° C. Thereafter, it is preferably dried at 60 ° C. or more and less than 100 ° C. for 1 minute or more and less than 24 hours. If it is less than 60 degreeC, since a drying process time will take too much and production cost will rise, it is unpreferable on industrial production. If the temperature is 100 ° C. or higher, the film shrinks excessively during the drying process, and there is a possibility that minute cracks are generated on the film surface, which is not preferable.
The dried film is preferably wound on a bobbin or a cassette. It is preferable to wind it on a casket because element processing becomes easy.

次いで、第一多孔質層の表面に第二製膜液を塗布して第二多孔質層を形成する。第二多孔質層の形成には、濃度の薄い第一製膜液は使用する必要はないが、第一多孔質層と第二多孔質層とが接着されて通水抵抗が増大することを防止するため、環状ノズルの第一吐出口2から、緩凝固液を吐出させる。   Next, a second film-forming solution is applied to the surface of the first porous layer to form a second porous layer. For the formation of the second porous layer, it is not necessary to use the first film-forming solution having a low concentration, but the first porous layer and the second porous layer are bonded to increase the water resistance. In order to prevent this, the slow coagulation liquid is discharged from the first discharge port 2 of the annular nozzle.

この緩凝固液としては、凝固液ほど急速に製膜原液を凝固させるものではないが、製膜原液を緩凝固液に長時間接触させると、製膜原液を凝固させる性質を有するものを使用する。具体的には、モノオール系親水性ポリマー、ジオール系親水性ポリマー、トリオール系親水性ポリマー、グリセリン、ポリビニルピロリドンの少なくとも一つから選ばれるものであり、これらの二種以上を混合して用いることもできる。   This slow coagulation liquid does not coagulate the film-forming stock solution as rapidly as the coagulation liquid. However, if the film-forming stock solution is brought into contact with the slow-coagulation liquid for a long period of time, a material having the property of coagulating the film-forming stock solution is used. . Specifically, it is selected from at least one of a monool-based hydrophilic polymer, a diol-based hydrophilic polymer, a triol-based hydrophilic polymer, glycerin, and polyvinylpyrrolidone, and a mixture of two or more of these is used. You can also.

そして、環状ノズルの第二吐出口3から、前述の第二製膜原液を吐出させる。
ここで、支持体通路100の先端面110から第二吐出口3の先端面5までの距離(以下これを液シール長と呼ぶ。図1において4で図示する距離)をS(m)とし、製膜速度、すなわち製膜原液が塗布された支持体が、環状ノズルから引き出される速度をV(m/min)としたとき、S/Vが1.0×10−5〜1.0×10−3であると、製膜原液のコーティング圧力を適正に制御することができるため、第一多孔質層と第二多孔質層との間の隙間を適切な間隔とすることができる。
And the above-mentioned 2nd film forming undiluted | stock solution is discharged from the 2nd discharge port 3 of an annular nozzle.
Here, the distance from the front end surface 110 of the support passage 100 to the front end surface 5 of the second discharge port 3 (hereinafter referred to as the liquid seal length; the distance illustrated by 4 in FIG. 1) is S (m), S / V is 1.0 × 10 −5 to 1.0 × 10, where V (m / min) is the film forming speed, that is, the speed at which the support coated with the film forming stock solution is drawn from the annular nozzle. Since the coating pressure of the film-forming stock solution can be appropriately controlled when -3 , the gap between the first porous layer and the second porous layer can be set to an appropriate interval.

S/Vの値の下限は、1.0×10−5以上であることがより好ましく、5.0×10−5以上であることがさらに好ましい。このS/Vが1.0×10−5mm未満である場合、第一多孔質層の表面にコーティングされる第二製膜原液は、コーティング圧力がほとんどかかることなく吐出される。このため第一多孔質層が形成された膜の外径に細い部分があっても、第二製膜原液は同じ径で吐出されることになる。 The lower limit of the value of S / V is more preferably 1.0 × 10 −5 or more, and further preferably 5.0 × 10 −5 or more. When this S / V is less than 1.0 × 10 −5 mm, the second film-forming stock solution coated on the surface of the first porous layer is discharged with almost no coating pressure. For this reason, even if there exists a thin part in the outer diameter of the film | membrane in which the 1st porous layer was formed, the 2nd film forming undiluted | stock solution will be discharged by the same diameter.

その結果、第一多孔質層と第二多孔質層との間に大きな隙間が発生する恐れがある。S/Vの値の上限は、コーティング圧力の観点からは特にないが、液シール長をあまり長くし過ぎると環状ノズルを製造し難くなる傾向にある。従ってS/Vの値の上限は1.0×10−3以下であることが好ましい。S/Vの値の上限は9.0×10−4以下であることが好ましく、8.0×10−4以下であることが更に好ましい。 As a result, a large gap may be generated between the first porous layer and the second porous layer. The upper limit of the value of S / V is not particularly limited from the viewpoint of coating pressure, but if the liquid seal length is too long, it tends to be difficult to produce an annular nozzle. Therefore, the upper limit of the S / V value is preferably 1.0 × 10 −3 or less. The upper limit of the value of S / V is preferably 9.0 × 10 −4 or less, and more preferably 8.0 × 10 −4 or less.

本発明に使用する緩凝固液は、透水性能を向上させる見地から、グリセリンを主成分とし、グリセリンにポリビニルピロリドンを0.5〜5質量%混合させたものを用いることが好ましい。グリセリン中のポリビニルピロリドン混合比率が0.5質量%未満であると、第一多孔質層と第二多孔質層の間に持ち込まれる緩凝固液が不足し、第二多孔質層の内層構造が緻密になって、透水性能が低下する傾向にある。
一方グリセリン中のポリビニルピロリドン混合比率が5質量%を超えると、第一多孔質層と第二多孔質層の間に持ち込まれる緩凝固液が多すぎるため、第一多孔質層と第二多孔質層の間の隙間が大きくなり、ポリオール含浸率が低下する傾向にある。
From the viewpoint of improving water permeability, the slow coagulation liquid used in the present invention is preferably a mixture of glycerin as a main component and glycerol mixed with 0.5 to 5% by mass of polyvinylpyrrolidone. When the mixing ratio of polyvinyl pyrrolidone in glycerin is less than 0.5% by mass, there is a shortage of slowly coagulating liquid brought between the first porous layer and the second porous layer, The inner layer structure becomes dense and the water permeability tends to decrease.
On the other hand, when the mixing ratio of polyvinyl pyrrolidone in glycerin exceeds 5% by mass, too much loosely coagulated liquid is brought between the first porous layer and the second porous layer. There is a tendency that the gap between the two porous layers becomes large and the polyol impregnation rate decreases.

また、緩凝固液の粘度は、透水性能を向上させる見地から、100〜3000mPa/secであることが好ましい。緩凝固液の粘度が100mPa/sec未満であると、第一多孔質層と第二多孔質層の間に持ち込まれる緩凝固液が不足し、第二多孔質層の内層構造が緻密になって、透水性能が低下する傾向にある。
一方緩凝固液の粘度が3000mPa/secを超えると、第一多孔質層と第二多孔質層の間に持ち込まれる緩凝固液が多すぎるため、第一多孔質層と第二多孔質層の間の隙間が大きくなり、ポリオール含浸率が低下する傾向にある。
Moreover, it is preferable that the viscosity of a slow solidification liquid is 100-3000 mPa / sec from the viewpoint of improving water permeability. When the viscosity of the slow solidification liquid is less than 100 mPa / sec, the slow solidification liquid brought between the first porous layer and the second porous layer is insufficient, and the inner layer structure of the second porous layer is dense. As a result, water permeability tends to decrease.
On the other hand, if the viscosity of the slow coagulation liquid exceeds 3000 mPa / sec, too much slow coagulation liquid is brought between the first porous layer and the second porous layer. There is a tendency for the gap between the porous layers to increase and the polyol impregnation rate to decrease.

緩凝固液の単位膜長さあたりの持込量は、透水性能を向上させる見地から、0.01〜1g/mであることが好ましい。緩凝固液の単位膜長さあたりの持込量とは、第一多孔質層と第二多孔質層の間の隙間に緩凝固液が持ち込まれる量を意味する。   From the viewpoint of improving the water permeability, the amount of the slowly coagulated liquid carried per unit film length is preferably 0.01 to 1 g / m. The amount of the slow coagulation liquid brought in per unit film length means the amount of the slow coagulation liquid brought into the gap between the first porous layer and the second porous layer.

緩凝固液の単位膜長さあたりの持込量は以下の式(B)により求められる。
式(B)・・・・・緩凝固液の持込量(g/m)=緩凝固液の吐出量(g/m)−緩凝固液オーバーフロー量(g/m)
ここで、緩凝固液の吐出量とは、第1吐出口2より吐出される緩凝固液の量を意味する。また、緩凝固液オーバーフロー量は、第1吐出口2から吐出される緩凝固液のうち第一多孔質層と第二多孔質層の間に持ち込まれる量を除いた余剰分が、管路1よりオーバーフローしてきた量を計量して求める。
The amount of the slow coagulation liquid brought in per unit film length is obtained by the following formula (B).
Formula (B): Amount of slowly coagulated liquid brought in (g / m) = Amount of slowly coagulated liquid discharged (g / m)-Amount of slowly coagulated liquid overflow (g / m)
Here, the discharge amount of the slow coagulation liquid means the amount of the slow coagulation liquid discharged from the first discharge port 2. Further, the amount of slow coagulation liquid overflow is the excess of the slow coagulation liquid discharged from the first discharge port 2 excluding the amount brought in between the first porous layer and the second porous layer. Measure the amount of overflow from path 1

緩凝固液の単位膜長さあたりの持込量が0.01g/m未満であると、第一多孔質層と第二多孔質層の間に持ち込まれる緩凝固液が不足し、第二多孔質層内面の構造が緻密になって、透水性能が低下する傾向にある。
一方緩凝固液の単位膜長さあたりの持込量が1g/mを超えると、第一多孔質層と第二多孔質層の間に持ち込まれる緩凝固液が多すぎるため、第一多孔質層と第二多孔質層の間の空隙が大きくなって、ポリオール含浸率が低下する傾向にある。
When the amount of the slow coagulation liquid carried per unit film length is less than 0.01 g / m, the slow coagulation liquid brought in between the first porous layer and the second porous layer is insufficient, The structure of the inner surface of the two porous layers becomes dense, and the water permeability tends to decrease.
On the other hand, if the amount of slowly coagulated liquid per unit film length exceeds 1 g / m, too much slowly coagulated liquid is brought between the first porous layer and the second porous layer. There is a tendency that the gap between the porous layer and the second porous layer becomes large and the polyol impregnation rate is lowered.

第二多孔質層を形成するための製膜原液を塗布した後は、前述の第一多孔質層の形成にて行った方法と同様に、凝固、洗浄、乾燥、巻取りを行って、複合多孔質膜を得る。   After applying the film-forming stock solution for forming the second porous layer, solidification, washing, drying and winding are performed in the same manner as the method for forming the first porous layer described above. To obtain a composite porous membrane.

なお、本発明のポリオール含浸率は、第一多孔質層と第二多孔質層間の隙間の大きさのみならず、製膜原液に添加したポリビニルピロリドン等の親水性ポリマーの、第一及び第二多孔質層への残存量の指標ともなる。すなわち、残存する親水性ポリマーが多いと、本発明のポリオール含浸率が低下する傾向にある。   The polyol impregnation rate of the present invention is not limited to the size of the gap between the first porous layer and the second porous layer, but the first and second hydrophilic polymers such as polyvinylpyrrolidone added to the film-forming stock solution. It also serves as an indicator of the remaining amount in the second porous layer. That is, when there are many remaining hydrophilic polymers, the polyol impregnation rate of the present invention tends to decrease.

具体的には、残存する親水性ポリマーが2質量%を超えると、ポリオール含浸率が50%未満となる。この場合、親水性ポリマーがポッティング樹脂の含浸を妨げるので、複合多孔質膜の固定強度が低下する傾向にある。
第一及び第二多孔質層に残存する親水性ポリマーの量は、2質量%以下が好ましく、1.5質量%以下がより好ましく、1質量%以下がさらに好ましい。
Specifically, when the remaining hydrophilic polymer exceeds 2% by mass, the polyol impregnation rate becomes less than 50%. In this case, since the hydrophilic polymer prevents impregnation with the potting resin, the fixing strength of the composite porous membrane tends to decrease.
The amount of the hydrophilic polymer remaining in the first and second porous layers is preferably 2% by mass or less, more preferably 1.5% by mass or less, and further preferably 1% by mass or less.

以下、実施例を基に本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples.

各物性値は以下に示す方法で測定した。   Each physical property value was measured by the following method.

<ポリオール含浸率>
ポリオール(商品名:クインネート3002S(バンティコ(株)製)、25℃における粘度1500mPa/sec、表面張力63dyn/cm)中にメチルレッド色素を0.1質量%となるように溶解し、ポリオール溶液を作成した。
そして、約30cmに切断した膜を、25℃に設定したポリオール溶液に浸した状態で5分間保持した。
その後膜を引き上げ、付着した液をふき取った。そして、複合多孔質膜から第二多孔質層を除去して第一多孔質層を露出させ、第一多孔質層の着色具合を判定した。
判定方法は、第一多孔質層の長さ方向に1mm刻みで目盛りを入れて、第一多孔質層を区画し、着色されている区画と、着色されていない区画の数を数えた。
なお、それぞれの区画で、一部でも着色されている箇所がある場合は、着色されているとカウントした。
そして、前述の式(A)に従い、ポリオール含浸率(%)=メチルレッド色素で着色された区画数/全区画数×100として計算した。
<Polyol impregnation rate>
In a polyol (trade name: Quinnate 3002S (manufactured by Bantico Co., Ltd.), a viscosity of 1500 mPa / sec at 25 ° C., a surface tension of 63 dyn / cm) was dissolved so that the methyl red dye was 0.1% by mass, and a polyol solution was obtained. Created.
And the film | membrane cut | disconnected to about 30 cm was hold | maintained for 5 minutes in the state immersed in the polyol solution set to 25 degreeC.
Thereafter, the membrane was pulled up and the adhered liquid was wiped off. And the 2nd porous layer was removed from the composite porous membrane, the 1st porous layer was exposed, and the coloring condition of the 1st porous layer was determined.
In the determination method, graduations were made in 1 mm increments in the length direction of the first porous layer, the first porous layer was partitioned, and the number of colored sections and uncolored sections were counted. .
In addition, it was counted that it was colored when there was a part which was colored even in one part in each division.
And according to the above-mentioned formula (A), it calculated as polyol impregnation rate (%) = number of sections colored with methyl red pigment / total number of sections × 100.

<最大孔径(μm)(バブルポイント法)>
JIS K 3832に従って、エチルアルコールを測定媒体として測定した。
<Maximum pore size (μm) (bubble point method)>
According to JIS K3832, ethyl alcohol was measured as a measurement medium.

<複合多孔質膜の製造>
ポリフッ化ビニリデンA(アトフィナジャパン製、商品名カイナー301F)、ポリフッ化ビニリデンB(アトフィナジャパン製、商品名カイナー9000LD)、ポリビニルピロリドン(ISP社製、商品名K−90)、N,N−ジメチルアセトアミドを用いて、表1に示す第一製膜原液及び第二製膜原液の組成に調整した。
<Manufacture of composite porous membrane>
Polyvinylidene fluoride A (manufactured by Atofina Japan, trade name Kyner 301F), polyvinylidene fluoride B (manufactured by Atofina Japan, trade name Kyner 9000LD), polyvinylpyrrolidone (manufactured by ISP, trade name K-90), N, N- Using dimethylacetamide, the composition of the first film-forming stock solution and the second film-forming stock solution shown in Table 1 was adjusted.

Figure 2005313079
Figure 2005313079

第一製膜原液を、外径2.5mm、内径2.4mmの、30℃に保温した図1に示す構造の二重環状ノズルの第一の吐出口2から吐出し、第二製膜原液を、前記ノズルの鞘部にある第二の吐出口3から吐出すると同時に、管路1にポリエステルマルチフィラメント単織組紐(マルチフィラメント;トータルデシテックス830/96フィラメント、16打ち)を導入して、組紐に第一及び第二製膜原液を塗布した後、N,N−ジメチルアセトアミド5質量部、水95質量部からなる80℃に保温した凝固浴中に導き、第一多孔質層を形成した。   The first film-forming stock solution is discharged from the first discharge port 2 of the double annular nozzle having the outer diameter of 2.5 mm and the inner diameter of 2.4 mm, which is kept at 30 ° C. and having the structure shown in FIG. Is discharged from the second discharge port 3 in the sheath of the nozzle, and at the same time, a polyester multifilament monowoven braid (multifilament; total decitex 830/96 filament, 16 strokes) is introduced into the pipe line 1 After applying the first and second film-forming stock solutions, the mixture was led into a coagulation bath kept at 80 ° C. composed of 5 parts by mass of N, N-dimethylacetamide and 95 parts by mass of water to form a first porous layer. .

次に、外径2.9mm、内径2.8mm、液シール長(S)2mmである、30℃に保温した図1に示す二重環状ノズルの管路1に、第一多孔質層が形成された組紐を導入して、前記ノズルの第一吐出口2から、緩凝固液としてポリビニルピロリドン2質量%(ISP社製、商品名K−30)/グリセリン98質量%(和光純薬工業製 一級)混合液(1300cP(測定温度:30℃)を吐出させた。
そして第二製膜原液を、前記ノズルの鞘部にある第二吐出口3から吐出し、第一多孔質層の上に第二製膜原液を塗布した後、N,N−ジメチルアセトアミド5質量%、水95質量%からなる80℃に保温した凝固浴中に導き、組紐上に第一及び第二多孔質層が形成された複合多孔質膜を得た。
このときの製膜速度(V)は4m/minであり、S/Vは5.0×10−4であった。
Next, the first porous layer is formed in the pipe 1 of the double annular nozzle shown in FIG. 1 having an outer diameter of 2.9 mm, an inner diameter of 2.8 mm, and a liquid seal length (S) of 2 mm, which is kept at 30 ° C. The formed braid is introduced, and from the first discharge port 2 of the nozzle, 2% by mass of polyvinyl pyrrolidone (trade name K-30, manufactured by ISP Co.) / 98% by mass of glycerin (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) A primary solution (1300 cP (measurement temperature: 30 ° C.)) was discharged.
And after discharging the 2nd film forming stock solution from the 2nd discharge port 3 in the sheath part of the said nozzle and apply | coating a 2nd film forming stock solution on a 1st porous layer, N, N- dimethylacetamide 5 The composite porous membrane in which the first and second porous layers were formed on the braid was obtained by being led into a coagulation bath kept at 80 ° C. composed of mass% and water 95 mass%.
The film formation speed (V) at this time was 4 m / min, and S / V was 5.0 × 10 −4 .

この複合多孔質膜を98℃の熱水中で3分間脱溶剤させた後、
(a)50000mg/Lの次亜塩素酸ナトリウム水溶液に浸漬させる。
(b)90℃のスチーム槽中で2分間加熱する。
(c)90℃の熱水中で3分間洗浄する。
以上の(a)〜(c)工程を2回繰り返した後、85℃で10分間乾燥させ、ワインダーで巻き取った。
After this composite porous membrane was desolvated in 98 ° C. hot water for 3 minutes,
(A) It is immersed in a 50000 mg / L sodium hypochlorite aqueous solution.
(B) Heat in a 90 ° C. steam bath for 2 minutes.
(C) Wash in hot water at 90 ° C. for 3 minutes.
The above steps (a) to (c) were repeated twice, then dried at 85 ° C. for 10 minutes, and wound with a winder.

得られた複合多孔質膜のポリオール含浸率は95%、外径/内径はそれぞれ約2.8/1.1mm、膜厚は850μm、組紐から表面までの多孔質層の厚みは400μm、バブルポイントは150kPa、透過性能は100m/m/h/MPa、通水破裂圧は500kPa、ポリビニルピロリドン/グリセリン持込量は0.05(g/m)であった。
この複合多孔質膜を用いてポッティング樹脂固定を行い、中空糸膜モジュールにしたところ、第二多孔質層のみならず第一多孔質層にまでポッティング樹脂が十分含浸しており、複合多孔質膜が十分な強度で固定されていた。
The resulting composite porous membrane had a polyol impregnation rate of 95%, an outer diameter / inner diameter of about 2.8 / 1.1 mm, a thickness of 850 μm, a thickness of the porous layer from the braid to the surface of 400 μm, a bubble point Was 150 kPa, the permeation performance was 100 m 3 / m 2 / h / MPa, the water burst pressure was 500 kPa, and the amount of polyvinylpyrrolidone / glycerin carried was 0.05 (g / m).
When the potting resin was fixed using this composite porous membrane to form a hollow fiber membrane module, the potting resin was sufficiently impregnated not only into the second porous layer but also into the first porous layer. The membrane was fixed with sufficient strength.

<実施例2>
第二多孔質層の形成の際に、緩凝固液として、ポリビニルピロリドン1質量%(ISP社製、商品名K−30)/グリセリン99質量%(和光純薬工業製 一級)混合液、粘度1000mPa/sec(測定温度:30℃)を用いた以外は、実施例1と同様にして複合多孔質膜を製膜した。
得られた複合多孔質膜のポリオール含浸率は98%、外径/内径はそれぞれ約2.8/1.2mm、膜厚は800μm、組紐から表面までの樹脂層の厚みは400μm、バブルポイントは180kPa、透過性能は110m/m/h/MPa、通水破裂圧は610kPa、ポリビニルピロリドン/グリセリン持込量は0.02(g/m)であった。
この複合多孔質膜を用いてポッティング樹脂固定を行い、中空糸膜モジュールにしたところ、第二多孔質層のみならず第一多孔質層にまでポッティング樹脂が十分含浸しており、複合多孔質膜が十分な強度で固定されていた。
<Example 2>
In the formation of the second porous layer, as a slow coagulation liquid, 1% by mass of polyvinylpyrrolidone (trade name K-30, manufactured by ISP) / 99% by mass of glycerin (first grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries), viscosity A composite porous membrane was formed in the same manner as in Example 1 except that 1000 mPa / sec (measurement temperature: 30 ° C.) was used.
The resulting composite porous membrane had a polyol impregnation rate of 98%, an outer diameter / inner diameter of about 2.8 / 1.2 mm, a thickness of 800 μm, a thickness of the resin layer from the braid to the surface of 400 μm, and a bubble point of The penetration performance was 180 kPa, the permeation performance was 110 m 3 / m 2 / h / MPa, the water burst pressure was 610 kPa, and the amount of polyvinylpyrrolidone / glycerin carried was 0.02 (g / m).
When the potting resin was fixed using this composite porous membrane to form a hollow fiber membrane module, the potting resin was sufficiently impregnated not only into the second porous layer but also into the first porous layer. The membrane was fixed with sufficient strength.

<実施例3>
第二多孔質層の形成の際に、緩凝固液として、ポリビニルピロリドン5質量%(ISP社製、商品名K−30)/グリセリン95質量%(和光純薬工業製 一級)混合液、粘度2600mPa/sec(測定温度:30℃)を吐出した以外は、実施例1と同様にして複合多孔質膜を製膜した。
得られた複合多孔質膜のポリオール含浸率は92%、外径/内径はそれぞれ約2.8/1.0mm、膜厚は800μm、組紐から表面までの樹脂層の厚みは400μm、バブルポイントは160kPa、透過性能は150m/m/h/MPa、通水破裂圧は450kPa、ポリビニルピロリドン/グリセリン持込量は0.1(g/m)であった。
この複合多孔質膜を用いてポッティング樹脂固定を行い、中空糸膜モジュールにしたところ、第二多孔質層のみならず第一多孔質層にまでポッティング樹脂が十分含浸しており、複合多孔質膜が十分な強度で固定されていた。
<Example 3>
In the formation of the second porous layer, a 5% by mass polyvinylpyrrolidone (manufactured by ISP, trade name K-30) / 95% by mass glycerin (primary grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries), viscosity as a slow coagulation liquid A composite porous membrane was formed in the same manner as in Example 1 except that 2600 mPa / sec (measurement temperature: 30 ° C.) was discharged.
The resulting composite porous membrane had a polyol impregnation rate of 92%, an outer diameter / inner diameter of about 2.8 / 1.0 mm, a thickness of 800 μm, a thickness of the resin layer from the braid to the surface of 400 μm, and a bubble point of The penetration performance was 160 kPa, the permeation performance was 150 m 3 / m 2 / h / MPa, the water burst pressure was 450 kPa, and the amount of polyvinylpyrrolidone / glycerin carried was 0.1 (g / m).
When the potting resin was fixed using this composite porous membrane to form a hollow fiber membrane module, the potting resin was sufficiently impregnated not only into the second porous layer but also into the first porous layer. The membrane was fixed with sufficient strength.

<比較例1>
液シール長Sを0.01mm、製膜速度を6m/min(S/V=1.7×10−6)とした以外は、実施例1と同様にして複合多孔質膜を製膜した。得られた複合多孔質膜のポリオール含浸率は10%であった。
この複合多孔質膜を用いて中空糸膜モジュールにしたところ、第一多孔質層にはポッティング樹脂が十分含浸しておらず、複合多孔質膜を引っ張ると、組紐と第一多孔質層がす抜ける等のトラブルが発生した。
<Comparative Example 1>
A composite porous membrane was formed in the same manner as in Example 1 except that the liquid seal length S was 0.01 mm and the film forming speed was 6 m / min (S / V = 1.7 × 10 −6 ). The resulting composite porous membrane had a polyol impregnation rate of 10%.
When this composite porous membrane was used to form a hollow fiber membrane module, the first porous layer was not sufficiently impregnated with potting resin, and when the composite porous membrane was pulled, the braid and the first porous layer Troubles such as slipping through occurred.

本発明に使用する環状ノズルの一例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of the annular nozzle used for this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 管路
2 第一吐出口
3 第二吐出口
4 液シール長
5 第二分配ノズルの先端面
6 第一供給口
7 第二供給口
8 第二分配ノズル
9 第一分配ノズル
10 分配プレート
11 第一液プール部
12 第二液プール部
13 突出管状部
100 支持体通路
110 支持体通路先端面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pipe line 2 1st discharge port 3 2nd discharge port 4 Liquid seal length 5 Front end surface 6 of 2nd distribution nozzle 1st supply port 7 2nd supply port 8 2nd distribution nozzle 9 1st distribution nozzle 10 Distribution plate 11 1st One liquid pool part 12 Second liquid pool part 13 Projecting tubular part 100 Support passage 110 Front face of support passage

Claims (2)

支持体の表面に、緻密層を有する第一多孔質層が形成され、第一多孔質層に隣接して、緻密層を有する第二多孔質層が形成されてなる複合多孔質膜であって、
以下の(1)〜(7)の手順にて測定されるポリオール含浸率が、50〜100%である複合多孔質膜。
(1)25℃において、粘度1300〜1500mPa/sec、表面張力60〜65dyn/cmのポリオールに、メチルレッド色素を0.1質量%溶解させたポリオール溶液を作成する。
(2)ポリオール溶液に、長さ30cmの複合多孔質膜を5分間浸漬させる。
(3)ポリオール溶液から複合多孔質膜を取り出し、表面に付着したポリオール溶液を拭う。
(4)複合多孔質膜から、第二多孔質層を除去し、第一多孔質層を露出させる。
(5)長さ方向に、1mm間隔で第一多孔質層を区画する。
(6)各区画について、メチルレッド色素による着色の有無を調べる。なお、一つの区画中で少しでも着色されていれば、着色有りとする。
(7)以下の式(A)に従って、ポリオール含浸率を求める。
式(A)・・・・・ポリオール含浸率(%)=メチルレッド色素で着色された区画数/全区画数×100
A composite porous membrane in which a first porous layer having a dense layer is formed on the surface of a support, and a second porous layer having a dense layer is formed adjacent to the first porous layer Because
The composite porous membrane whose polyol impregnation rate measured in the following procedures (1) to (7) is 50 to 100%.
(1) A polyol solution in which 0.1% by mass of a methyl red dye is dissolved in a polyol having a viscosity of 1300 to 1500 mPa / sec and a surface tension of 60 to 65 dyn / cm at 25 ° C. is prepared.
(2) A composite porous membrane having a length of 30 cm is immersed in a polyol solution for 5 minutes.
(3) Remove the composite porous membrane from the polyol solution and wipe the polyol solution adhering to the surface.
(4) The second porous layer is removed from the composite porous membrane to expose the first porous layer.
(5) The first porous layer is partitioned at intervals of 1 mm in the length direction.
(6) For each section, the presence or absence of coloring with methyl red pigment is examined. In addition, if even a little is colored in one division, it will be considered as colored.
(7) The polyol impregnation rate is determined according to the following formula (A).
Formula (A): polyol impregnation ratio (%) = number of sections colored with methyl red dye / total number of sections × 100
環状ノズルを用いて支持体に製膜原液を塗布し、凝固液中で凝固させて第一多孔質層を形成させた後、環状ノズルを用いて該第一多孔質層の表面に製膜原液を塗布し、凝固液中で凝固させて第二多孔質層を形成させる複合多孔質膜の製造方法であって、
環状ノズルは、支持体が通過する支持体通路と、支持体通路の全周壁に開口する第一吐出口と、支持体通路の出口側であって、支持体通路と同心円状に、かつ支持体通路の外周に配された第二吐出口とを有すると共に、支持体通路の先端面が、第二吐出口の先端面よりも、環状ノズルの内方に位置するものであって、
第二多孔質層の形成時に、第一吐出口より、モノオール系親水性ポリマー、ジオール系親水性ポリマー、トリオール系親水性ポリマー、グリセリン、ポリビニルピロリドンの少なくとも一つから選ばれる緩凝固液を吐出させ、第二吐出口より製膜原液を吐出させると共に、
支持体通路の先端面から第二吐出口の先端面までの距離(m)をSとし、製膜速度(m/min)をVとしたとき、S/Vが1.0×10−5〜1.0×10−3である複合多孔質膜の製造方法。
After forming the first porous layer by applying the film-forming stock solution to the support using an annular nozzle and coagulating it in the coagulating liquid, it is produced on the surface of the first porous layer using the annular nozzle. A method for producing a composite porous membrane in which a membrane stock solution is applied and solidified in a coagulating solution to form a second porous layer,
The annular nozzle includes a support passage through which the support passes, a first discharge port that opens to the entire peripheral wall of the support passage, and an outlet side of the support passage, concentrically with the support passage, and the support And a second discharge port disposed on the outer periphery of the passage, and the front end surface of the support passage is located inside the annular nozzle from the front end surface of the second discharge port,
At the time of forming the second porous layer, a slow coagulation liquid selected from at least one of monool hydrophilic polymer, diol hydrophilic polymer, triol hydrophilic polymer, glycerin, and polyvinylpyrrolidone is discharged from the first discharge port. And discharging the stock solution from the second discharge port,
When the distance (m) from the front end surface of the support passage to the front end surface of the second discharge port is S and the film forming speed (m / min) is V, S / V is 1.0 × 10 −5 to The manufacturing method of the composite porous membrane which is 1.0 * 10 <-3> .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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