JP2018144005A - Porous hollow fiber membrane and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多孔性中空糸膜及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a porous hollow fiber membrane and a method for producing the same.
上水処理および下水処理などのように、被処理液体の除濁操作に中空糸膜を用いた膜ろ過法が普及しつつある。膜ろ過に用いられる中空糸膜の製造方法として熱誘起相分離法が知られている。 Membrane filtration methods using hollow fiber membranes are becoming widespread for turbidity operations of liquids to be treated, such as water treatment and sewage treatment. As a method for producing a hollow fiber membrane used for membrane filtration, a heat-induced phase separation method is known.
熱誘起相分離法では熱可塑性樹脂と有機液体を用いる。有機液体として、熱可塑性樹脂を室温では溶解しないが、高温では溶解する溶剤、すなわち潜在的溶剤(貧溶剤)を用いる熱誘起相分離法は、熱可塑性樹脂と有機液体を高温で混練し、熱可塑性樹脂を有機液体に溶解させた後、室温まで冷却することで相分離を誘発させ、更に有機液体を除去して多孔体を製造する方法である。この方法は以下の利点を持つ。
(a)室温で溶解できる適当な溶剤のないポリエチレン等のポリマーでも製膜が可能になる。
(b)高温で溶解したのち冷却固化させて製膜するので、特に熱可塑性樹脂が結晶性樹脂である場合、製膜時に結晶化が促進され高強度膜が得られやすい。
In the thermally induced phase separation method, a thermoplastic resin and an organic liquid are used. As an organic liquid, a thermoplastic resin does not dissolve at room temperature, but a solvent that dissolves at high temperatures, that is, a latent solvent (poor solvent), is a heat-induced phase separation method in which a thermoplastic resin and an organic liquid are kneaded at a high temperature and heated. This is a method for producing a porous body by dissolving a plastic resin in an organic liquid and then inducing phase separation by cooling to room temperature and further removing the organic liquid. This method has the following advantages.
(A) Film formation is possible even with a polymer such as polyethylene without an appropriate solvent that can be dissolved at room temperature.
(B) Since the film is melted at a high temperature and then cooled and solidified to form a film, particularly when the thermoplastic resin is a crystalline resin, crystallization is promoted during film formation, and a high-strength film is easily obtained.
上記の利点から、熱誘起相分離法は多孔性膜の製造方法として多用されている。しかしながら、ある種の結晶性樹脂では、膜構造が球晶になりやすく、強度は高いものの伸度が低くもろいため、実用上の耐久性に問題がある。
従来、クエン酸エステルの中から選択される熱可塑性樹脂の貧溶剤を用いて製膜する技術が開示されている(特許文献1参照)。
From the above advantages, the thermally induced phase separation method is frequently used as a method for producing a porous membrane. However, certain crystalline resins have a problem in practical durability because the film structure tends to be spherulite and the strength is high but the elongation is low.
Conventionally, a technique for forming a film using a poor solvent of a thermoplastic resin selected from citrate esters has been disclosed (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の方法で製造した膜も、やはり球晶構造であるいう課題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、3次元網目構造を有し、耐薬品性、および機械的強度に優れた多孔性中空糸膜及びその製造方法を提供する。
However, the film manufactured by the method described in Patent Document 1 also has a problem of having a spherulite structure.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a porous hollow fiber membrane having a three-dimensional network structure and excellent in chemical resistance and mechanical strength, and a method for producing the same.
公知の技術では、多孔性中空糸膜を作製する場合、熱誘起相分離のため、熱可塑性樹脂を含む原材料に貧溶剤を用いるが、本発明者は、鋭意検討した結果、熱可塑性樹脂にエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を用い、溶液に非溶剤を少なくとも1種混合させることで、耐薬品性、および機械的強度に優れた3次元網目構造の膜を作製することができることを見出し、本発明に至った。 In a known technique, when a porous hollow fiber membrane is produced, a poor solvent is used as a raw material containing a thermoplastic resin for heat-induced phase separation. -It has been found that a film having a three-dimensional network structure excellent in chemical resistance and mechanical strength can be produced by mixing at least one non-solvent into a solution using a tetrafluoroethylene copolymer. Invented.
本発明は以下の発明を提供する。
本発明の多孔性中空糸膜(以下、便宜的に第1の多孔性中空糸膜と記載する)は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む多孔性中空糸膜であって、
多孔性中空糸膜が、第1の溶剤を含み、
第1の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であり、
多孔性中空糸膜が3次元網目構造を有するものである。
The present invention provides the following inventions.
The porous hollow fiber membrane of the present invention (hereinafter referred to as the first porous hollow fiber membrane for convenience) is a porous hollow fiber membrane containing an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The porous hollow fiber membrane comprises a first solvent;
The first solvent is selected from sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, fatty acid having 6 to 30 carbon atoms, and epoxidized vegetable oil At least one kind
The porous hollow fiber membrane has a three-dimensional network structure.
本発明の第1の多孔性中空糸膜は、第1の溶剤と異なる第2の溶剤をさらに含み、
第2の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
The first porous hollow fiber membrane of the present invention further includes a second solvent different from the first solvent,
The second solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms And at least one selected from epoxidized vegetable oils.
本発明の多孔性中空糸膜(以下、便宜的に第2の多孔性中空糸膜と記載する)は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む多孔性中空糸膜であって、
多孔性中空糸膜は、第1の溶剤および第2の溶剤を含み、
第1の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であり、
第2の溶剤は、第1の溶剤と異なり、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種である。
The porous hollow fiber membrane of the present invention (hereinafter referred to as a second porous hollow fiber membrane for convenience) is a porous hollow fiber membrane containing an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The porous hollow fiber membrane includes a first solvent and a second solvent,
The first solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms A fatty acid, and at least one selected from epoxidized vegetable oils,
Unlike the first solvent, the second solvent is sebacic acid ester, citrate ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester , A fatty acid having 6 to 30 carbon atoms, and at least one selected from epoxidized vegetable oils.
本発明の第2の多孔性中空糸膜において、第1の溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第1の溶剤との比率が20:80の第1の混合液において、第1の混合液の温度を第1の溶剤の沸点まで上げても、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第1の溶剤に均一に溶解しない非溶剤であることが好ましい。 In the second porous hollow fiber membrane of the present invention, the first solvent is the first solvent in the first mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the first solvent is 20:80. Even if the temperature of the mixed solution is raised to the boiling point of the first solvent, it is preferably a non-solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer does not dissolve uniformly in the first solvent.
本発明の第2の多孔性中空糸膜において、第2の溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する溶剤であることが好ましい。 In the second porous hollow fiber membrane of the present invention, the second solvent is a second mixture in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80. The solvent is preferably a solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is uniformly dissolved in the second solvent at any temperature higher than 25 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent.
ここで、「第2の溶剤に均一に溶解する」とは、目視で溶液が二層に分かれず、溶液が透明になることを意味する。 Here, “dissolves uniformly in the second solvent” means that the solution is not visually separated into two layers and the solution becomes transparent.
第2の溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃ではエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解せず、第2の混合液の温度が100℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する貧溶剤であることが、さらに好ましい。 The second solvent is an ethylene-tetrafluoroethylene in a second mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80 and the temperature of the second mixed liquid is 25 ° C. The copolymer is not uniformly dissolved in the second solvent, and the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not dissolved in the second mixture at a temperature higher than 100 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent. More preferably, it is a poor solvent that dissolves uniformly in the second solvent.
本発明の多孔性中空糸膜(以下、便宜的に第3の多孔性中空糸膜と記載する)は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む多孔性中空糸膜であって、
多孔性中空糸膜は、第1の溶剤を含み、
第1の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第1の溶剤との比率が20:80の第1の混合液において第1の混合液の温度を第1の溶剤の沸点まで上げても、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第1の溶剤に均一に溶解しない非溶剤である。
The porous hollow fiber membrane of the present invention (hereinafter referred to as a third porous hollow fiber membrane for convenience) is a porous hollow fiber membrane containing an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The porous hollow fiber membrane includes a first solvent,
The first solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms Of the first mixed liquid in the first mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the first solvent is 20:80. Even if the temperature is raised to the boiling point of the first solvent, the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is a non-solvent that does not uniformly dissolve in the first solvent.
本発明の第3の多孔性中空糸膜は、第1の溶剤と異なる第2の溶剤を含んでもよく、
第2の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、
エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃ではエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解せず、第2の混合液の温度が100℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する貧溶剤であることが好ましい。
The third porous hollow fiber membrane of the present invention may contain a second solvent different from the first solvent,
The second solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms And at least one selected from epoxidized vegetable oils,
In the second mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80, the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is second when the temperature of the second mixed liquid is 25 ° C. The ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is uniformly dissolved in the second solvent at a temperature higher than 100 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent. A poor solvent that dissolves is preferred.
本発明の多孔性中空糸膜は無機物を含んでもよい。 The porous hollow fiber membrane of the present invention may contain an inorganic substance.
無機物は、シリカ、塩化リチウム、および酸化チタンから選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。 The inorganic substance is preferably at least one selected from silica, lithium chloride, and titanium oxide.
本発明の多孔性中空糸膜の製造方法は、
エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む多孔性中空糸膜の製造方法であって、
エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を、少なくとも第1の溶剤と第2の溶剤とを含む溶媒に溶解する工程と、
溶解したエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む溶液を相分離する工程と、を有し、
第1の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第1の溶剤との比率が20:80の第1の混合液において、第1の混合液の温度を第1の溶剤の沸点まで上げても、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第1の溶剤に均一に溶解しない非溶剤であり、
第2の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する溶剤である。
The method for producing the porous hollow fiber membrane of the present invention comprises:
A method for producing a porous hollow fiber membrane comprising an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
Dissolving an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer in a solvent containing at least a first solvent and a second solvent;
Separating the solution containing the dissolved ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The first solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms In the first liquid mixture, the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the first solvent is 20:80, and the first liquid mixture is at least one selected from: A non-solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not uniformly dissolved in the first solvent even if the temperature of the first solvent is raised to the boiling point of the first solvent,
The second solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms In the second mixed liquid, the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80, and the second mixed liquid. Is a solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is uniformly dissolved in the second solvent at any temperature higher than 25 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent.
本発明の多孔中空糸膜の製造方法において、第2の溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃ではエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解せず、第2の混合液の温度が100℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する貧溶剤であることが好ましい。 In the method for producing a porous hollow fiber membrane of the present invention, the second solvent is a second mixed liquid in a second liquid mixture in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80. When the temperature of the liquid is 25 ° C., the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not uniformly dissolved in the second solvent, and the temperature of the second mixed liquid is higher than 100 ° C. and any of the boiling points of the second solvent and lower. It is preferable that the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is a poor solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is uniformly dissolved in the second solvent at a temperature.
相分離する工程は、液−液相分離であることが好ましい。 The step of phase separation is preferably liquid-liquid phase separation.
本発明によれば、膜構造が3次元網目構造を形成し、開孔性がよく、耐薬品性、および機械的強度が高い多孔性中空糸膜が提供される。 According to the present invention, there is provided a porous hollow fiber membrane in which the membrane structure forms a three-dimensional network structure, the pores are good, the chemical resistance and the mechanical strength are high.
本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
<多孔性中空糸膜>
以下、本発明の多孔性中空糸膜について説明する。
図1は、本発明に係る多孔性中空糸膜の外表面を模式的に示したものである。
本発明の多孔性中空糸膜は、熱可塑性樹脂として、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含んでなるものである。図1に示す多孔性中空糸膜10の外表面は、球晶構造ではなく、3次元網目構造である。3次元網目構造を取ることにより、引張破断伸度が高くなり、また膜の洗浄剤として多用されるアルカリ(水酸化ナトリウム水溶液など)等に対する耐性が強くなる。
<Porous hollow fiber membrane>
Hereinafter, the porous hollow fiber membrane of the present invention will be described.
FIG. 1 schematically shows the outer surface of a porous hollow fiber membrane according to the present invention.
The porous hollow fiber membrane of the present invention comprises an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer as a thermoplastic resin. The outer surface of the porous hollow fiber membrane 10 shown in FIG. 1 is not a spherulite structure but a three-dimensional network structure. By adopting a three-dimensional network structure, the tensile elongation at break is increased, and resistance to alkalis (such as aqueous sodium hydroxide) frequently used as a film cleaning agent is increased.
なお、多孔性中空糸膜10はエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体以外の成分(不純物等)を5質量%程度まで含み得る。例えば、多孔性中空糸膜には製造時に用いる溶剤が含まれ、後述するように、多孔性中空糸膜10には、製造時に溶剤として用いた少なくとも非溶剤(第1の溶剤)を含み、さらに溶剤もしくは貧溶剤(第2の溶剤)を含んでいてもよい。これらの溶剤は、熱分解GC−MS(ガスクロマトグラフィー質量分析法)により検出することが可能である。 The porous hollow fiber membrane 10 can contain up to about 5 mass% of components (impurities and the like) other than the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer. For example, the porous hollow fiber membrane contains a solvent used at the time of production, and as described later, the porous hollow fiber membrane 10 contains at least a non-solvent (first solvent) used as a solvent at the time of production, A solvent or a poor solvent (second solvent) may be included. These solvents can be detected by pyrolysis GC-MS (gas chromatography mass spectrometry).
例えば、本発明の多孔性中空糸膜(第1の多孔性中空糸膜)は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む多孔性中空糸膜であって、多孔性中空糸膜は非溶剤として第1の溶剤を含み、第1の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であり、多孔性中空糸膜が3次元網目構造を有すものである。 For example, the porous hollow fiber membrane of the present invention (first porous hollow fiber membrane) is a porous hollow fiber membrane containing an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, and the porous hollow fiber membrane is a non-solvent. The first solvent includes a sebacic acid ester, a citric acid ester, an acetyl citric acid ester, an oleic acid ester, a palmitic acid ester, a stearic acid ester, a phosphoric acid ester, and a fatty acid having 6 to 30 carbon atoms. And at least one selected from epoxidized vegetable oils, and the porous hollow fiber membrane has a three-dimensional network structure.
炭素数6以上30以下の脂肪酸としては、カプリン酸、ラウリン酸、オレイン酸等が挙げられる。
また、エポキシ化植物油としては、エポキシ大豆油、エポキシ化亜麻仁油等が挙げられる。
Examples of fatty acids having 6 to 30 carbon atoms include capric acid, lauric acid, and oleic acid.
Examples of the epoxidized vegetable oil include epoxy soybean oil and epoxidized linseed oil.
また、第1の多孔性中空糸膜は、第1の溶剤と異なる第2の溶剤をさらに含んでもよい。第2の溶剤としては、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 Moreover, the first porous hollow fiber membrane may further include a second solvent different from the first solvent. Examples of the second solvent include sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms. It is preferably at least one selected from the following fatty acids and epoxidized vegetable oils.
また、本発明の多孔性中空糸膜(第2の多孔性中空糸膜)は、
エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む多孔性中空糸膜であって、
多孔性中空糸膜は、第1の溶剤および第2の溶剤を含み、
第1の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であり、
第2の溶剤は、第1の溶剤と異なり、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種である。
The porous hollow fiber membrane of the present invention (second porous hollow fiber membrane)
A porous hollow fiber membrane comprising an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The porous hollow fiber membrane includes a first solvent and a second solvent,
The first solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms A fatty acid, and at least one selected from epoxidized vegetable oils,
Unlike the first solvent, the second solvent is sebacic acid ester, citrate ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester , A fatty acid having 6 to 30 carbon atoms, and at least one selected from epoxidized vegetable oils.
第1の溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第1の溶剤との比率が20:80の第1の混合液において、第1の混合液の温度を第1の溶剤の沸点まで上げても、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第1の溶剤に均一に溶解しない非溶剤であることが好ましい。 The first solvent is a first mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the first solvent is 20:80, and the temperature of the first mixed liquid is raised to the boiling point of the first solvent. However, it is preferable that the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is a non-solvent that does not uniformly dissolve in the first solvent.
第2の溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する溶剤であることが好ましい。 The second solvent is a second solvent in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80 and the temperature of the second mixture is higher than 25 ° C. It is preferable that the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is a solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is uniformly dissolved in the second solvent at any temperature below the boiling point.
第2の溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃ではエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解せず、第2の混合液の温度が100℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する貧溶剤であることが、さらに好ましい。 The second solvent is an ethylene-tetrafluoroethylene in a second mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80 and the temperature of the second mixed liquid is 25 ° C. The copolymer is not uniformly dissolved in the second solvent, and the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not dissolved in the second mixture at a temperature higher than 100 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent. More preferably, it is a poor solvent that dissolves uniformly in the second solvent.
本発明における非溶剤、溶剤、および貧溶剤の判定方法については、後述する多孔性中空糸膜の製造方法において説明する。 The determination method of the non-solvent, the solvent, and the poor solvent in the present invention will be described in the method for producing a porous hollow fiber membrane described later.
本発明の多孔性中空糸膜(第3の多孔性中空糸膜)は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む多孔性中空糸膜であって、
多孔性中空糸膜は、第1の溶剤を含み、
第1の溶剤が、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第1の溶剤との比率が20:80の第1の混合液において第1の混合液の温度を第1の溶剤の沸点まで上げても、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第1の溶剤に均一に溶解しない非溶剤である。
The porous hollow fiber membrane of the present invention (third porous hollow fiber membrane) is a porous hollow fiber membrane containing an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The porous hollow fiber membrane includes a first solvent,
The first solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms Of the first mixed liquid in the first mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the first solvent is 20:80. Even if the temperature is raised to the boiling point of the first solvent, the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is a non-solvent that does not uniformly dissolve in the first solvent.
またさらに、第3の多孔性中空糸膜は、第1の溶剤と異なる第2の溶剤を含んでもよい。第2の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、
エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃ではエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解せず、第2の混合液の温度が100℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する貧溶剤であることが好ましい。
Furthermore, the third porous hollow fiber membrane may contain a second solvent different from the first solvent. The second solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms And at least one selected from epoxidized vegetable oils,
In the second mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80, the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is second when the temperature of the second mixed liquid is 25 ° C. The ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is uniformly dissolved in the second solvent at a temperature higher than 100 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent. A poor solvent that dissolves is preferred.
(多孔性中空糸膜の物性)
次に、本発明多孔性中空糸膜が有する物性について説明する。
多孔性中空糸膜の引張破断伸度の初期値は60%以上であることが好ましく、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは100%以上、特に好ましくは120%以上である。引張破断伸度は後述の実施例における測定方法により測定することができる。
(Physical properties of porous hollow fiber membrane)
Next, physical properties of the porous hollow fiber membrane of the present invention will be described.
The initial value of the tensile elongation at break of the porous hollow fiber membrane is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 100% or more, and particularly preferably 120% or more. The tensile elongation at break can be measured by the measuring method in the examples described later.
アルカリ耐性は、アルカリ浸漬前後の破断伸度によって測定することができ、4%NaOH水溶液に10日間浸漬させた後の引張破断伸度が初期値に対して60%以上保持していることが好ましい。より好ましくは65%以上、さらに好ましくは70%以上である。 The alkali resistance can be measured by the elongation at break before and after immersion in alkali, and the tensile elongation at break after being immersed in a 4% NaOH aqueous solution for 10 days is preferably maintained at 60% or more with respect to the initial value. . More preferably, it is 65% or more, More preferably, it is 70% or more.
実用上の観点から、多孔性中空糸膜10の圧縮強度は0.2MPa以上であり、好ましくは0.3〜1.0MPaであり、更に好ましくは0.4〜1.0MPaである。 From a practical viewpoint, the compressive strength of the porous hollow fiber membrane 10 is 0.2 MPa or more, preferably 0.3 to 1.0 MPa, more preferably 0.4 to 1.0 MPa.
多孔性中空糸膜10の表面の開口率(表面開口率)は、20〜60%であり、好ましくは25〜50%であり、更に好ましくは25〜45%である。処理対象液と接触する側の表面の開口率が20%以上である膜をろ過に用いることにより、目詰まりによる透水性能劣化も膜表面擦過による透水性能劣化もともに小さくし、ろ過安定性を高めることができる。しかし、開口率が高くても孔径が大きすぎては、求める分離性能を発揮できないおそれがある。そのため、外表面における細孔径は、1,000nm以下であり、好ましくは10〜800nmであり、より好ましくは100〜700nmである。この細孔径が1,000nm以下であれば処理対象液に含まれる阻止したい成分を阻止でき、10nm以上であれば十分に高い透水性能を確保できる。 The aperture ratio (surface aperture ratio) of the surface of the porous hollow fiber membrane 10 is 20 to 60%, preferably 25 to 50%, and more preferably 25 to 45%. By using a membrane with an opening ratio of 20% or more on the surface in contact with the liquid to be treated for filtration, both the water permeability degradation due to clogging and the water permeability degradation due to membrane surface abrasion are reduced, and the filtration stability is improved. be able to. However, even if the aperture ratio is high, if the pore diameter is too large, the required separation performance may not be exhibited. Therefore, the pore diameter on the outer surface is 1,000 nm or less, preferably 10 to 800 nm, and more preferably 100 to 700 nm. If the pore diameter is 1,000 nm or less, the component to be blocked contained in the liquid to be treated can be blocked, and if it is 10 nm or more, sufficiently high water permeability can be secured.
多孔性中空糸膜10の厚さは、好ましくは80〜1,000μmであり、より好ましくは100〜300μmである。厚さが80μm以上であると強度が高く、他方、1,000μm以下であると膜抵抗による圧損が小さくなる。 The thickness of the porous hollow fiber membrane 10 is preferably 80 to 1,000 μm, more preferably 100 to 300 μm. When the thickness is 80 μm or more, the strength is high, and when it is 1,000 μm or less, the pressure loss due to the membrane resistance is small.
多孔性中空糸膜10の空孔率は、好ましくは50〜80%であり、より好ましくは55〜65%である。この空孔率が50%以上であると透水性能が高く、他方、80%以下であると機械的強度が高い。 The porosity of the porous hollow fiber membrane 10 is preferably 50 to 80%, more preferably 55 to 65%. When the porosity is 50% or more, the water permeability is high, and when it is 80% or less, the mechanical strength is high.
多孔性中空糸膜10の形状としては、円環状の単層膜をあげることができるが、分離層と分離層を支持する支持層とで違う孔径を持つ多層膜であってもよい。また、外表面および内表面は、突起を持つなど異形断面構造でもよい。 An example of the shape of the porous hollow fiber membrane 10 is an annular single layer membrane, but it may be a multilayer membrane having different pore sizes between the separation layer and the support layer supporting the separation layer. Further, the outer surface and the inner surface may have an irregular cross-sectional structure such as having protrusions.
(処理対象液)
多孔性中空糸膜10による処理対象液は懸濁水と工程プロセス液である。多孔性中空糸膜10は、懸濁水をろ過する工程を備える浄水方法に好適に使用される。
(Process target liquid)
The liquids to be treated by the porous hollow fiber membrane 10 are suspension water and process process liquids. The porous hollow fiber membrane 10 is suitably used in a water purification method including a step of filtering suspended water.
懸濁水とは、天然水、生活排水、及びこれらの処理水などである。天然水としては、河川水、湖沼水、地下水、および海水が例として挙げられる。これら天然水に対し沈降処理、砂ろ過処理、凝集沈殿砂ろ過処理、オゾン処理、および活性炭処理などの処理を施した天然水の処理水も、処理対象の懸濁水に含まれる。生活排水の例は下水である。下水に対してスクリーンろ過や沈降処理を施した下水1次処理水や、生物処理を施した下水2次処理水、更には凝集沈殿砂ろ過、活性炭処理、およびオゾン処理などの処理を施した3次処理(高度処理)水も、処理対象の懸濁水に含まれる。これらの懸濁水にはμmオーダー以下の微細な有機物、無機物及び有機無機混合物から成る濁質(腐植コロイド、有機質コロイド、粘土、および細菌など)が含まれる。 Suspended water includes natural water, domestic wastewater, and treated water thereof. Examples of natural water include river water, lake water, groundwater, and seawater. Natural water treated water obtained by subjecting these natural waters to sedimentation treatment, sand filtration treatment, coagulation sedimentation sand filtration treatment, ozone treatment, activated carbon treatment and the like is also included in the suspension water to be treated. An example of domestic wastewater is sewage. Sewage primary treated water subjected to screen filtration and sedimentation treatment, sewage secondary treated water subjected to biological treatment, and further processing such as coagulation sedimentation sand filtration, activated carbon treatment, and ozone treatment 3 The next treatment (advanced treatment) water is also included in the suspension water to be treated. These suspended waters include turbid substances (humus colloids, organic colloids, clays, bacteria, etc.) composed of fine organic substances, inorganic substances and organic-inorganic mixtures of the order of μm or less.
懸濁水(上述の天然水、生活排水、及びこれらの処理水など)の水質は、一般に、代表的な水質指標である濁度及び有機物濃度の単独又は組み合わせにより表現できる。濁度(瞬時の濁度ではなく平均濁度)で水質を区分すると、大きくは、濁度1未満の低濁水、濁度1以上10未満の中濁水、濁度10以上50未満の高濁水、濁度50以上の超高濁水などに区分できる。また、有機物濃度(全有機炭素濃度(Total Organic Carbon(TOC)):mg/L)(これも瞬時の値ではなく平均値)で水質を区分すると、大きくは、1未満の低TOC水、1以上4未満の中TOC水、4以上8未満の高TOC水、8以上の超高TOC水などに区分できる。基本的には、濁度又はTOCの高い水ほどろ過膜を目詰まりさせやすいため、濁度又はTOCの高い水ほど多孔性中空糸膜10を使用する効果が大きくなる。 The water quality of suspended water (such as the above-mentioned natural water, domestic wastewater, and treated water thereof) can be generally expressed by turbidity and organic substance concentration, which are representative water quality indicators, alone or in combination. When the water quality is classified by turbidity (average turbidity, not instantaneous turbidity), it is roughly divided into low turbid water with turbidity less than 1, turbid water with turbidity of 1 to less than 10, high turbidity with turbidity of 10 to less than 50, It can be classified into ultra-turbid water with turbidity of 50 or more. Moreover, when the water quality is classified by organic substance concentration (total organic carbon (TOC): mg / L) (this is not an instantaneous value but an average value), the water quality is generally less than 1, low TOC water, 1 It can be classified into medium TOC water of less than 4 or more, high TOC water of 4 or more and less than 8, and ultra-high TOC water of 8 or more. Basically, the higher the turbidity or TOC, the more easily the clogging of the filtration membrane. Therefore, the higher the turbidity or TOC, the greater the effect of using the porous hollow fiber membrane 10.
工程プロセス液とは、食品、医薬品、および半導体製造などで有価物と非有価物とを分離するときの被分離液のことを指す。食品製造では、例えば、日本酒およびワインなどの酒類と酵母とを分離する場合などに、多孔性中空糸膜10が使用される。医薬品の製造では、例えば、タンパク質の精製する際の除菌などに、多孔性中空糸膜10が使用される。半導体製造では、例えば、研磨廃水から研磨剤と水との分離などに、多孔性中空糸膜10が使用される。 The process process liquid refers to a liquid to be separated when separating valuables from non-valuables in foods, pharmaceuticals, and semiconductor manufacturing. In food production, the porous hollow fiber membrane 10 is used when, for example, separating alcoholic beverages such as sake and wine from yeast. In the manufacture of pharmaceuticals, for example, the porous hollow fiber membrane 10 is used for sterilization when purifying proteins. In semiconductor manufacturing, for example, the porous hollow fiber membrane 10 is used for separation of abrasive and water from polishing wastewater.
<多孔性中空糸膜10の製造方法>
次に、多孔性中空糸膜10の製造方法について説明する。多孔性中空糸膜の製造方法は、(a)溶融混練物を準備する工程と、(b)溶融混練物を多重構造の紡糸ノズルに供給し、紡糸ノズルから溶融混練物を押し出すことによって中空糸膜を得る工程と、(c)可塑剤を中空糸膜から抽出する工程とを備える。溶融混練物が添加剤を含む場合には、多孔性中空糸膜10の製造方法は、工程(c)の後に、(d)添加剤を中空糸膜から抽出する工程を備える。
<Method for Producing Porous Hollow Fiber Membrane 10>
Next, the manufacturing method of the porous hollow fiber membrane 10 is demonstrated. A method for producing a porous hollow fiber membrane includes: (a) a step of preparing a melt-kneaded product; and (b) supplying the melt-kneaded product to a multi-structure spinning nozzle and extruding the melt-kneaded product from the spinning nozzle. A step of obtaining a membrane, and (c) a step of extracting the plasticizer from the hollow fiber membrane. When the melt-kneaded product contains an additive, the method for producing the porous hollow fiber membrane 10 includes a step (d) of extracting the additive from the hollow fiber membrane after the step (c).
溶融混練物の熱可塑性樹脂の濃度は好ましくは20〜60質量%であり、より好ましくは25〜45質量%であり、更に好ましくは30〜45質量%である。この値が20質量%以上であると機械的強度が高く、他方、60質量%以下であると透水性能が良好である。溶融混練物は添加剤を含んでもよい。 The concentration of the thermoplastic resin in the melt-kneaded product is preferably 20 to 60% by mass, more preferably 25 to 45% by mass, and still more preferably 30 to 45% by mass. When this value is 20% by mass or more, the mechanical strength is high, and when it is 60% by mass or less, the water permeability is good. The melt-kneaded product may contain an additive.
溶融混練物は、熱可塑性樹脂及び溶剤の二成分からなるものであってもよく、熱可塑性樹脂、添加剤及び溶剤の三成分からなるものであってもよい。溶剤は、後述するように、少なくとも非溶剤を含む。 The melt-kneaded product may be composed of two components of a thermoplastic resin and a solvent, or may be composed of three components of a thermoplastic resin, an additive and a solvent. As will be described later, the solvent contains at least a non-solvent.
工程(c)で使用する抽出剤には、塩化メチレンや各種アルコールなど熱可塑性樹脂は溶けないが可塑剤と親和性が高い液体を使用することが好ましい。 As the extractant used in the step (c), it is preferable to use a liquid that does not dissolve thermoplastic resins such as methylene chloride and various alcohols but has high affinity with the plasticizer.
なお、添加剤を含まない溶融混練物を使用する場合、工程(c)を経て得られる中空糸膜を多孔性中空糸膜10として使用してもよい。添加剤を含む溶融混練物を使用して多孔性中空糸膜10を製造する場合、本発明に係る製造方法は工程(c)後に、中空糸膜から(d)添加剤を抽出除去して多孔性中空糸膜10を得る工程を更に備えることが好ましい。工程(d)における抽出剤には、湯あるいは、酸やアルカリなど使用した添加剤を溶解できるが熱可塑性樹脂は溶解しない液体を使用することが好ましい。 In addition, when using the melt-kneaded material which does not contain an additive, you may use the hollow fiber membrane obtained through a process (c) as the porous hollow fiber membrane 10. FIG. When the porous hollow fiber membrane 10 is produced using a melt-kneaded product containing an additive, the production method according to the present invention is performed by extracting and removing (d) the additive from the hollow fiber membrane after the step (c). It is preferable to further include a step of obtaining the porous hollow fiber membrane 10. As the extractant in the step (d), it is preferable to use a liquid which can dissolve hot water or an additive such as acid or alkali but does not dissolve the thermoplastic resin.
添加剤に無機物を使用してもよい。無機物は無機微粉が好ましい。溶融混練物に含まれる無機微粉の一次粒径は好ましくは50nm以下であり、より好ましくは5nm以上30nm未満である。無機微粉の具体例としては、シリカ、微粉シリカ、酸化チタン、塩化リチウム、塩化カルシウム、有機クレイ等が挙げられ、これらのうち、コストの観点から微粉シリカが好ましい。上述の「無機微粉の一次粒径」は電子顕微鏡写真の解析から求めた値を意味する。すなわち、まず無機微粉の一群をASTM D3849の方法によって前処理を行う。その後、透過型電子顕微鏡写真に写された3000〜5000個の粒子直径を測定し、これらの値を算術平均することで無機微粉の一次粒径を算出する。 An inorganic substance may be used as an additive. The inorganic substance is preferably inorganic fine powder. The primary particle size of the inorganic fine powder contained in the melt-kneaded product is preferably 50 nm or less, more preferably 5 nm or more and less than 30 nm. Specific examples of the inorganic fine powder include silica, fine powder silica, titanium oxide, lithium chloride, calcium chloride, and organic clay. Among these, fine powder silica is preferable from the viewpoint of cost. The above-mentioned “primary particle size of inorganic fine powder” means a value obtained from analysis of an electron micrograph. That is, a group of inorganic fine powder is first pretreated by the method of ASTM D3849. Thereafter, the diameter of 3000 to 5000 particles copied in the transmission electron micrograph is measured, and the primary particle diameter of the inorganic fine powder is calculated by arithmetically averaging these values.
多孔性中空糸膜内の無機微粉は、蛍光X線等により存在する元素を同定することで、その無機微粉の材料を判断することができる。 The inorganic fine powder in the porous hollow fiber membrane can determine the material of the inorganic fine powder by identifying the element present by fluorescent X-rays or the like.
添加剤に有機物を使用する場合には、ポリビニルピロリドンやポリエチレングリコールなどの親水性高分子を使用すると中空糸膜に親水性を付与することができる。また、グリセリン、エチレングリコールなど粘度の高い添加剤を使用すると溶融混練物の粘度をコントロールすることができる。 When an organic substance is used as an additive, hydrophilicity can be imparted to the hollow fiber membrane by using a hydrophilic polymer such as polyvinyl pyrrolidone or polyethylene glycol. Moreover, the viscosity of the melt-kneaded product can be controlled by using an additive having a high viscosity such as glycerin or ethylene glycol.
次に、多孔性中空糸膜の製造方法における(a)溶融混練物を準備する工程の詳細、すなわち、本発明の製造方法について説明する。
本発明の多孔性中空糸膜の製造方法は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む多孔性中空糸膜の製造方法であって、
エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を、少なくとも第1の溶剤と第2の溶剤とを含む溶媒に溶解する工程と、
溶解したエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む溶液を相分離する工程と、を有し、
第1の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第1の溶剤との比率が20:80の第1の混合液において、第1の混合液の温度を第1の溶剤の沸点まで上げても、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第1の溶剤に均一に溶解しない非溶剤であり、
第2の溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、エポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する溶剤である。
Next, details of the step (a) of preparing the melt-kneaded product in the method for producing a porous hollow fiber membrane, that is, the production method of the present invention will be described.
The method for producing a porous hollow fiber membrane of the present invention is a method for producing a porous hollow fiber membrane containing an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
Dissolving an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer in a solvent containing at least a first solvent and a second solvent;
Separating the solution containing the dissolved ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The first solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms In the first liquid mixture, the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the first solvent is 20:80, and the first liquid mixture is at least one selected from: A non-solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not uniformly dissolved in the first solvent even if the temperature of the first solvent is raised to the boiling point of the first solvent,
The second solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms In the second liquid mixture, the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80. This is a solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is uniformly dissolved in the second solvent at any temperature higher than 25 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent.
第2の溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃ではエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解せず、第2の混合液の温度が100℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する貧溶剤であってもよい。 The second solvent is an ethylene-tetrafluoroethylene in a second mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80 and the temperature of the second mixed liquid is 25 ° C. The copolymer is not uniformly dissolved in the second solvent, and the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not dissolved in the second mixture at a temperature higher than 100 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent. The poor solvent which melt | dissolves uniformly in 2 solvents may be sufficient.
本発明の多孔性中空糸膜の製造方法は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体の非溶剤を原材料に用いるものである。このように膜の原材料に非溶剤を用いると、3次元網目構造を持つ多孔性中空糸膜が得られる。その作用機序は必ずしも明らかではないが、非溶剤を混合させて、より溶解性を低くした溶剤を用いた方がポリマーの結晶化が適度に阻害され、3次元網目構造になりやすいと考えられる。例えば、非溶剤、貧溶剤、および溶剤は、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる。より好ましくは、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種である。 The method for producing a porous hollow fiber membrane of the present invention uses a non-solvent of an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer as a raw material. Thus, when a non-solvent is used for the raw material of the membrane, a porous hollow fiber membrane having a three-dimensional network structure is obtained. The mechanism of action is not necessarily clear, but it is considered that the use of a solvent with a lower solubility by mixing a non-solvent moderately inhibits the crystallization of the polymer and tends to form a three-dimensional network structure. . For example, non-solvents, poor solvents, and solvents include sebacic acid ester, citrate ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, It is selected from fatty acids having 6 to 30 carbon atoms and epoxidized vegetable oil. More preferably, at least selected from sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, fatty acid having 6 to 30 carbon atoms, and epoxidized vegetable oil One type.
エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を常温で溶解させることができるものを溶剤、常温では溶解できないが高温にして溶解させることができる溶剤をそのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体の貧溶剤、高温にしても溶解させることができない溶剤を非溶剤と呼ぶが、本発明においては、貧溶剤および非溶剤は次のようにして判定することができる。 Solvent that can dissolve ethylene-tetrafluoroethylene copolymer at normal temperature, solvent that cannot be dissolved at normal temperature but can be dissolved at high temperature, poor solvent of ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, high temperature A solvent that cannot be dissolved even though is called a non-solvent, in the present invention, a poor solvent and a non-solvent can be determined as follows.
非溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第1の溶剤との比率が20:80の第1の混合液において第1の混合液の温度を第1の溶剤の沸点まで上げても、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第1の溶剤に均一に溶解しないものである。 The non-solvent, even if the temperature of the first mixed solution is raised to the boiling point of the first solvent in the first mixed solution in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the first solvent is 20:80, The ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not uniformly dissolved in the first solvent.
また、溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃より高く2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解する溶剤である。 Further, the solvent is a boiling point of the second solvent having a temperature of the second mixed liquid higher than 25 ° C. in the second mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80. It is a solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is uniformly dissolved in the second solvent at any of the following temperatures.
また、貧溶剤は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、第2の混合液の温度が25℃ではエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解せず、第2の混合液の温度が100℃より高く第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が第2の溶剤に均一に溶解するものである。 Further, the poor solvent is ethylene-tetrafluoroethylene in a second mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80 and the temperature of the second mixed liquid is 25 ° C. The copolymer is not uniformly dissolved in the second solvent, and the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not dissolved in the second mixture at a temperature higher than 100 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent. It dissolves uniformly in the second solvent.
溶剤、貧溶剤、および非溶剤のいずであるかの判定は、具体的には、試験管に2g程度のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と8g程度の溶剤を入れ、試験管用ブロックヒーターにて10℃刻み程度でその溶剤の沸点まで加温し、スパチュラなどで試験管内を混合し、上記のような温度範囲における溶解性を判断する。 To determine whether the solvent, poor solvent, or non-solvent, specifically, about 2 g of ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and about 8 g of solvent are put in a test tube, and the test tube block heater is used. Then, heat up to the boiling point of the solvent in steps of 10 ° C., mix the inside of the test tube with a spatula or the like, and judge the solubility in the above temperature range.
なお、上記エステルの具体例とその沸点は以下の通りである。アセチルクエン酸トリブチルの沸点は343℃であり、セバシン酸ジブチルは345℃であり、アジピン酸ジブチルは305℃であり、アジピン酸ジイソブチルは293℃であり、アジピン酸ビス2−エチルヘキシルは335℃であり、アジピン酸ジイソノニルは250℃以上であり、アジピン酸ジエチルは251℃であり、クエン酸トリエチルは294℃であり、トリフェニル亜リン酸は360℃である。 In addition, the specific example of the said ester and its boiling point are as follows. The boiling point of acetyl tributyl citrate is 343 ° C., dibutyl sebacate is 345 ° C., dibutyl adipate is 305 ° C., diisobutyl adipate is 293 ° C., and bis-2-ethylhexyl adipate is 335 ° C. Diisononyl adipate is 250 ° C or higher, diethyl adipate is 251 ° C, triethyl citrate is 294 ° C, and triphenylphosphorous acid is 360 ° C.
例えば、溶剤にアジピン酸ジエチルを用いると、200℃程度でエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体は均一に混ざり合い溶解する。一方、溶剤にアジピン酸ビス2−エチルヘキシルを用いると溶解しない。 For example, when diethyl adipate is used as the solvent, the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is uniformly mixed and dissolved at about 200 ° C. On the other hand, when bis-2-ethylhexyl adipate is used as the solvent, it does not dissolve.
本発明の多孔性中空糸膜を用いて上記処理対象液のろ過を行ことによって、高効率にろ過を行うことができる。 Filtration can be performed with high efficiency by filtering the liquid to be treated using the porous hollow fiber membrane of the present invention.
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
[実施例1]
溶融混練物を2重管構造の紡糸ノズルを用いて押し出し、実施例1の多孔性中空糸膜を得た。熱可塑性樹脂としてエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)樹脂(旭硝子社製、TL−081)40質量%、微粉シリカ(一次粒径:16nm)23質量%、溶剤としてアジピン酸ビス2−エチルヘキシル(DOA,沸点335℃)32.9質量%およびアジピン酸ジイソブチル(DIBA,沸点293℃)4.1質量%を用いて溶融混練物を調製した。
[Example 1]
The melt-kneaded product was extruded using a spinning nozzle having a double-pipe structure to obtain a porous hollow fiber membrane of Example 1. 40% by mass of ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) resin (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., TL-081), 23% by mass of fine silica (primary particle size: 16 nm) as a thermoplastic resin, and bis-2-ethylhexyl adipate as a solvent A melt-kneaded product was prepared using 32.9% by weight (DOA, boiling point 335 ° C.) and 4.1% by weight of diisobutyl adipate (DIBA, boiling point 293 ° C.).
押し出した中空糸状成型物は、120mmの空走距離を通した後、30℃の水中で固化させ、熱誘起相分離法により多孔性中空糸膜を作製した。5m/分の速度で引き取り、かせに巻き取った。得られた2層中空糸状押出し物をイソプロピルアルコール中に浸漬させて溶剤を抽出除去した。続いて、水中に30分間浸漬し、中空糸膜を水置換した。続いて、20質量%NaOH水溶液中に70℃にて1時間浸漬し、更に水洗を繰り返して微粉シリカを抽出除去した。なお、多孔性中空糸膜は、膜構造は、図1に示すような3次元網目構造を示した。
[実施例2]
溶剤としてアジピン酸ビス2−エチルヘキシル(DOA,沸点335℃)32.9質量%の代わりにアジピン酸ジイソノニル(DINA,沸点250℃以上)32.9質量%を用いて溶融混練物を調製した以外は、実施例1と同様に多孔性中空糸膜を作製した。
The extruded hollow fiber-shaped molded article passed through an idle running distance of 120 mm, and then solidified in water at 30 ° C. to produce a porous hollow fiber membrane by a heat-induced phase separation method. It was taken up at a speed of 5 m / min and wound up in a skein. The obtained two-layer hollow fiber extrudate was immersed in isopropyl alcohol to extract and remove the solvent. Subsequently, the hollow fiber membrane was replaced with water by immersing in water for 30 minutes. Subsequently, it was immersed in a 20 mass% NaOH aqueous solution at 70 ° C. for 1 hour, and further washed with water to extract and remove fine powder silica. The porous hollow fiber membrane had a three-dimensional network structure as shown in FIG.
[Example 2]
Except for preparing a melt-kneaded material using 32.9% by mass of diisononyl adipate (DINA, boiling point of 250 ° C. or higher) instead of 32.9% by mass of bis-2-ethylhexyl adipate (DOA, boiling point: 335 ° C.) as a solvent. A porous hollow fiber membrane was produced in the same manner as in Example 1.
多孔性中空糸膜は、膜構造は、図1に示すような3次元網目構造を示した。
[実施例3]
溶剤としてアジピン酸ジイソブチル(DIBA,沸点293℃)4.1質量%の代わりにアジピン酸ジエチル(DEA,沸点251℃)4.1質量%を用いて溶融混練物を調製した以外は、実施例1と同様に多孔性中空糸膜を作製した。
The porous hollow fiber membrane has a three-dimensional network structure as shown in FIG.
[Example 3]
Example 1 except that a melt kneaded material was prepared using 4.1% by mass of diethyl adipate (DEA, boiling point 251 ° C.) instead of 4.1% by mass of diisobutyl adipate (DIBA, boiling point 293 ° C.) as a solvent. A porous hollow fiber membrane was prepared in the same manner as described above.
多孔性中空糸膜は、膜構造は、図1に示すような3次元網目構造を示した。 The porous hollow fiber membrane has a three-dimensional network structure as shown in FIG.
[比較例1]
溶剤をDIBAのみとし、微粉シリカを除いた以外は、実施例1と同様にして比較例1の多孔性中空糸膜を得た。膜構造は、図2に示すような球晶構造を示した。
[Comparative Example 1]
A porous hollow fiber membrane of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the solvent was only DIBA and fine silica was removed. The film structure showed a spherulite structure as shown in FIG.
実施例および比較例における各物性値は以下の方法で各々求めた。 Each physical property value in Examples and Comparative Examples was determined by the following methods.
(1)膜の外径、内径
中空糸膜をカミソリで薄くスライスし、100倍拡大鏡にて、外径と内径を測定した。一つのサンプルについて、30mm間隔で60箇所の測定を行った。この時に標準偏差と平均値を算出し、(標準偏差)/(平均値)を変動係数とした。
(1) Outer diameter and inner diameter of membrane The hollow fiber membrane was sliced thinly with a razor, and the outer diameter and inner diameter were measured with a 100 × magnifier. One sample was measured at 60 points at intervals of 30 mm. At this time, a standard deviation and an average value were calculated, and (standard deviation) / (average value) was used as a coefficient of variation.
(2)表面開口率、細孔径、細孔構造観察
HITACHI製電子顕微鏡SU8000シリーズを使用し、加速電圧3kVで膜の表面及び断面の電子顕微鏡(SEM)画像を5000倍で撮影した。断面の電子顕微鏡サンプルは、エタノール中で凍結した膜サンプルを輪切りに割断して得た。次に画像解析ソフトWinroof6.1.3を使って、SEM画像の「ノイズ除去」を数値「6」によって行い、更に単一しきい値による二値化により、「しきい値:105」によって二値化を行った。こうして得た二値化画像における孔の占有面積を求めることにより、膜表面の開口率を求めた。
(2) Surface aperture ratio, pore diameter, pore structure observation Using an electron microscope SU8000 series manufactured by HITACHI, an electron microscope (SEM) image of the surface and cross section of the film was taken at 5000 times with an acceleration voltage of 3 kV. A cross-sectional electron microscope sample was obtained by cutting a membrane sample frozen in ethanol into round slices. Next, using the image analysis software Winroof 6.1.3, “noise removal” of the SEM image is performed with a numerical value “6”, and further binarized with a single threshold value, and then with a “threshold value: 105” Pricing was performed. The aperture ratio of the film surface was determined by determining the occupied area of the holes in the binarized image thus obtained.
孔径は、表面に存在した各孔に対し、孔径の小さい方から順に各孔の孔面積を足していき、その和が、各孔の孔面積の総和の50%に達する孔の孔径で決定した。 The hole diameter was determined by adding the hole area of each hole in order from the smallest hole diameter to each hole existing on the surface, and the sum of the holes reached 50% of the total hole area of each hole. .
膜構造は、5000倍で撮影した膜表面および断面の様子を観察して、球晶がなくポリマー幹が3次元的にネットワーク構造を発現しているものを3次元網目構造と判定した。 By observing the film surface and cross-sectional state photographed at a magnification of 5000 times, the film structure was determined to be a three-dimensional network structure without a spherulite and having a three-dimensional network structure.
(3)透水性
エタノール浸漬した後、数回純水浸漬を繰り返した約10cm長の湿潤中空糸膜の一端を封止し、他端の中空部内に注射針を挿入し、25℃の環境下にて注射針から0.1MPaの圧力で25℃の純水を中空部内に注入し、外表面から透過してくる純水量を測定し、下記式により純水フラックスを決定し、透水性を評価した。
純水フラックス[L/m2/h]=60×(透過水量[L])/{π×(膜外径[m])×(膜有効長[m])×(測定時間[min])}
(3) Water permeability After dipping in ethanol, one end of a wet hollow fiber membrane having a length of about 10 cm, which was dipped in pure water several times, was sealed, and an injection needle was inserted into the hollow part at the other end. Inject pure water at 25 ° C. into the hollow part from the injection needle at a pressure of 0.1 MPa, measure the amount of pure water permeating from the outer surface, determine the pure water flux by the following formula, and evaluate the water permeability did.
Pure water flux [L / m 2 / h] = 60 × (permeated water amount [L]) / {π × (membrane outer diameter [m]) × (membrane effective length [m]) × (measurement time [min]) }
なお、ここで膜有効長とは、注射針が挿入されている部分を除いた、正味の膜長を指す。 Here, the effective membrane length refers to the net membrane length excluding the portion where the injection needle is inserted.
(4)引張破断伸度(%)
引張り破断時の荷重と変位を以下の条件で測定した。
JIS K7161の方法に従い、サンプルには中空糸膜をそのまま用いた。
測定機器:インストロン型引張試験機(島津製作所製AGS-5D)
チャック間距離:5cm
引張り速度:20cm/分
得られた結果から引張破断伸度は、JIS K7161に従って算出した。
(4) Tensile elongation at break (%)
The load and displacement at the time of tensile fracture were measured under the following conditions.
According to the method of JIS K7161, a hollow fiber membrane was used as it was for the sample.
Measuring instrument: Instron type tensile testing machine (AGS-5D manufactured by Shimadzu Corporation)
Distance between chucks: 5cm
Tensile speed: 20 cm / min From the obtained results, the tensile elongation at break was calculated according to JIS K7161.
(5)懸濁水ろ過時の透水性能保持率
目詰まり(ファウリング)による透水性能劣化の程度を判断するための1指標である。エタノール浸漬した後、数回純水浸漬を繰り返した湿潤中空糸膜を、膜有効長11cmにて外圧方式によりろ過を行った。まず初めに純水を、膜外表面積1m2当たり1日当たり10m3透過するろ過圧力にてろ過を行って透過水を2分間採取し、初期純水透水量とした。次いで、天然の懸濁水である河川表流水(富士川表流水:濁度2.2、TOC濃度0.8ppm)を、初期純水透水量を測定したときと同じろ過圧力にて10分間ろ過を行い、ろ過8分目から10分目までの2分間透過水を採取し、懸濁水ろ過時透水量とした。懸濁水ろ過時の透水性能保持率を、下記式で定義した。操作は全て25℃、膜面線速0.5m/秒で行った。
懸濁水ろ過時の透水性能保持率[%]=100×(懸濁水ろ過時透水量[g])/(初期純水透水量[g])
なお、式中の各パラメーターは下記式で算出される。
ろ過圧力={(入圧)+(出圧)}/2
膜外表面積[m2]=π×(糸外径[m])×(膜有効長[m])
膜面線速[m/s]=4×(循環水量[m3/s])/{π×(チューブ径[m])2−π×(膜外径[m])2}
(5) Permeability performance retention during suspension water filtration This is one index for judging the degree of permeation performance deterioration due to clogging (fouling). After dipping in ethanol, the wet hollow fiber membrane that had been dipped in pure water several times was filtered by an external pressure method at an effective membrane length of 11 cm. First, pure water was filtered at a filtration pressure that permeated 10 m 3 per day per 1 m 2 of the outer membrane surface area, and the permeated water was collected for 2 minutes to obtain the initial pure water permeation amount. Next, the river surface water (Fuji River surface water: turbidity 2.2, TOC concentration 0.8 ppm), which is natural suspended water, is filtered for 10 minutes at the same filtration pressure as when the initial pure water permeability was measured. The permeated water was collected for 2 minutes from the 8th to the 10th minutes of filtration, and was used as the water permeation amount during filtration of the suspension water. The water permeability retention rate during suspension water filtration was defined by the following formula. All operations were performed at 25 ° C. and a film surface linear velocity of 0.5 m / sec.
Permeability retention rate during suspension water filtration [%] = 100 × (water permeability during suspension water filtration [g]) / (initial pure water permeability [g])
Each parameter in the formula is calculated by the following formula.
Filtration pressure = {(input pressure) + (output pressure)} / 2
Surface area outside the membrane [m 2 ] = π × (thread outer diameter [m]) × (membrane effective length [m])
Membrane surface linear velocity [m / s] = 4 × (circulated water amount [m 3 / s]) / {π × (tube diameter [m]) 2 −π × (membrane outer diameter [m]) 2 }
本測定においては懸濁水のろ過圧力を各膜同一ではなく、初期純水透水性能(懸濁水ろ過開始時点での透水性能でもある)が膜外表面積1m2当たり1日当たり10m3透過するろ過圧力に設定した。これは、実際の上水処理や下水処理においては、膜は定量ろ過運転(一定時間内に一定のろ過水量が得られるようろ過圧力を調整してろ過運転する方式)で使用されるのが通常であるため、本測定においても中空糸膜1本を用いた測定という範囲内で、定量ろ過運転の条件に極力近い条件での透水性能劣化の比較ができるようにしたためである。 In this measurement, the filtration pressure of the suspended water is not the same for each membrane, but the initial pure water permeability (also the permeability at the start of suspension filtration) is 10 m 3 per day per 1 m 2 of membrane surface area. Set. This is because in actual water treatment and sewage treatment, the membrane is usually used in quantitative filtration operation (a method in which the filtration pressure is adjusted so that a constant amount of filtered water is obtained within a certain period of time). Therefore, in this measurement, the deterioration of water permeability performance can be compared under conditions as close as possible to the conditions of quantitative filtration operation within the range of measurement using one hollow fiber membrane.
(6)NaOH浸漬後伸度保持率
湿潤した多孔性中空糸膜を10cmにカットし、20本を500mlの4%水酸化ナトリウム水溶液に浸漬させ、10日間40℃に保持した。水酸化ナトリウム水溶液に浸漬前後の膜の引張破断伸度をn20で測定し、その平均値を算出した。伸度保持率を100×(浸漬後の伸度)/(浸漬前の伸度)で定義し、耐薬品性を評価した。
(6) Elongation retention after immersion in NaOH Wet porous hollow fiber membranes were cut into 10 cm, and 20 were immersed in 500 ml of 4% aqueous sodium hydroxide and held at 40 ° C. for 10 days. The tensile elongation at break of the membrane before and after immersion in an aqueous sodium hydroxide solution was measured at n20, and the average value was calculated. The elongation retention was defined as 100 × (elongation after immersion) / (elongation before immersion), and chemical resistance was evaluated.
表1に、得られた実施例および比較例の多孔性中空糸膜の配合組成及び製造条件並びに各種性能を示す。 Table 1 shows the composition, production conditions, and various performances of the porous hollow fiber membranes of the obtained Examples and Comparative Examples.
表1に示すように、実施例1〜3は、熱誘起相分離よる製膜において非溶剤を製膜原液に混合させることで、開孔性がよく、耐薬品性、および機械的強度が高い多孔性中空糸膜が提供されることがわかる。
一方、非溶剤を含まない比較例1は、細孔構造が球晶構造であり、開孔性、耐薬品性、および機械的強度に劣ることがわかる。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 3, the non-solvent is mixed with the film-forming stock solution in the film formation by thermally induced phase separation, so that the opening property is good, the chemical resistance, and the mechanical strength are high. It can be seen that a porous hollow fiber membrane is provided.
On the other hand, it can be seen that Comparative Example 1 containing no non-solvent has a spherulite pore structure and is inferior in openness, chemical resistance and mechanical strength.
本発明によれば、多孔性中空糸膜が非溶剤を含んで製膜されるので、開孔性がよく、耐薬品性、機械的強度が高いエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む多孔性中空糸膜が提供される。 According to the present invention, since the porous hollow fiber membrane is formed containing a non-solvent, the porosity is good, and the porosity includes an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer having good chemical resistance and high mechanical strength. A hollow fiber membrane is provided.
10 多孔性中空糸膜 10 Porous hollow fiber membrane
Claims (13)
該多孔性中空糸膜が、第1の溶剤を含み、
該第1の溶剤が、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であり、
前記多孔性中空糸膜が3次元網目構造を有する多孔性中空糸膜。 A porous hollow fiber membrane comprising an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The porous hollow fiber membrane comprises a first solvent;
The first solvent is composed of sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citric acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, fatty acid having 6 to 30 carbon atoms, and epoxidized vegetable oil. At least one selected,
A porous hollow fiber membrane in which the porous hollow fiber membrane has a three-dimensional network structure.
該第2の溶剤が、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種である請求項1記載の多孔性中空糸膜。 The porous hollow fiber membrane further includes a second solvent different from the first solvent;
The second solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms. The porous hollow fiber membrane according to claim 1, which is at least one selected from the following fatty acids and epoxidized vegetable oils.
該多孔性中空糸膜が、第1の溶剤および第2の溶剤を含み、
前記第1の溶剤が、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であり、
前記第2の溶剤が、前記第1の溶剤と異なり、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種である多孔性中空糸膜。 A porous hollow fiber membrane comprising an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The porous hollow fiber membrane comprises a first solvent and a second solvent;
The first solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citric acid ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms. And at least one selected from the following fatty acids and epoxidized vegetable oils:
Unlike the first solvent, the second solvent is sebacic acid ester, citrate ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphorus A porous hollow fiber membrane which is at least one selected from an acid ester, a fatty acid having 6 to 30 carbon atoms, and an epoxidized vegetable oil.
該多孔性中空糸膜が、第1の溶剤を含み、
該第1の溶剤が、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と前記第1の溶剤との比率が20:80の第1の混合液において、該第1の混合液の温度を前記第1の溶剤の沸点まで上げても、前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が前記第1の溶剤に均一に溶解しない非溶剤である多孔性中空糸膜。 A porous hollow fiber membrane comprising an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The porous hollow fiber membrane comprises a first solvent;
The first solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citrate ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms. In the first mixed liquid of at least one selected from the following fatty acids and epoxidized vegetable oil, wherein the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the first solvent is 20:80, A porous hollow fiber membrane which is a non-solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not uniformly dissolved in the first solvent even if the temperature of the mixed solution of 1 is increased to the boiling point of the first solvent.
前記第2の溶剤が、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、
前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と前記第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、該第2の混合液の温度が25℃では前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が前記第2の溶剤に均一に溶解せず、前記第2の混合液の温度が100℃より高く前記第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度で前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が前記第2の溶剤に均一に溶解する貧溶剤である請求項7記載の多孔性中空糸膜。 The porous hollow fiber membrane includes a second solvent different from the first solvent;
The second solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citric acid ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms. At least one selected from the following fatty acids and epoxidized vegetable oils:
In the second mixed liquid in which the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80, when the temperature of the second mixed liquid is 25 ° C., the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer The ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not uniformly dissolved in the second solvent, and the temperature of the second mixed solution is higher than 100 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent. Is a poor solvent that uniformly dissolves in the second solvent.
前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を、少なくとも第1の溶剤と第2の溶剤とを含む溶媒に溶解する工程と、
溶解したエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を含む溶液を相分離する工程と、を有し、
前記第1の溶剤が、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と前記第1の溶剤との比率が20:80の第1の混合液において、該第1の混合液の温度を前記第1の溶剤の沸点まで上げても、前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が前記第1の溶剤に均一に溶解しない非溶剤であり、
前記第2の溶剤が、セバシン酸エステル、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、リン酸エステル、炭素数6以上30以下の脂肪酸、およびエポキシ化植物油から選ばれる少なくとも1種であって、前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体と前記第2の溶剤との比率が20:80の第2の混合液において、該第2の混合液の温度が25℃より高く前記第2の溶剤の沸点以下のいずれかの温度で前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が前記第2の溶剤に均一に溶解する溶剤である多孔性中空糸膜の製造方法。 A method for producing a porous hollow fiber membrane comprising an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
Dissolving the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer in a solvent containing at least a first solvent and a second solvent;
Separating the solution containing the dissolved ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
The first solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citric acid ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms. In the first mixed liquid of at least one selected from the following fatty acids and epoxidized vegetable oil, wherein the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the first solvent is 20:80, 1 is a non-solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is not uniformly dissolved in the first solvent even when the temperature of the mixed liquid 1 is increased to the boiling point of the first solvent.
The second solvent is sebacic acid ester, citric acid ester, acetyl citric acid ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, oleic acid ester, palmitic acid ester, stearic acid ester, phosphoric acid ester, 6 to 30 carbon atoms. In the second mixed solution of at least one selected from the following fatty acids and epoxidized vegetable oil, wherein the ratio of the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and the second solvent is 20:80, 2 is a porous solvent in which the ethylene-tetrafluoroethylene copolymer is uniformly dissolved in the second solvent at a temperature higher than 25 ° C. and lower than the boiling point of the second solvent. A method for producing a hollow fiber membrane.
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