JP4442088B2

JP4442088B2 - 分離膜

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Application number: JP2002356163A
Authority: JP
Inventors: 善文尾▲だか▼; 修中松; 雲　　一郎
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Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2010-03-31
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔性支持体の一方の面に分離機能膜を形成した分離膜に関するものである。本発明の分離膜は、ナノろ過分離や逆浸透分離に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ナノろ過分離や逆浸透分離に用いられる分離膜は、多孔性支持体上に、製膜原液を塗布して分離機能膜を形成することにより製造される。
【０００３】
このような分離膜としては、多孔性支持体の一方の面のみに分離機能膜を設けるものと、多孔性支持体の両面に分離機能膜を設けるものとに分類される。両者とも一長一短があり、一般に前者は分離機能膜と多孔性支持体との接着性が弱いため分離機能膜が剥がれやすく、後者は膜厚が大きくなるためエレメント、モジュールとしての分離・除去性能が低下するなどの問題がある。近年は、分離膜を用いたモジュールにおける膜面積の増加が望まれている。分離膜の膜厚が小さいほど、体積あたりの膜面積を大きくできるため、薄膜化しやすい前者の分離膜が主流となってきている。
【０００４】
多孔性支持体の一方の面のみに分離機能膜を設けた分離膜においては、製膜原液を多孔性支持体へ十分に浸透させることで、分離機能膜と多孔性支持体の接着性を向上させることができる。しかしながら、製膜原液を過剰に浸透させると、多孔性支持体の裏側表面まで製膜原液が到達してしまう。裏側に抜けた製膜原液は、製膜装置を汚して後に製造される分離膜の欠点の原因となったり、また、分離膜の巻取時に隣接する分離膜の表面状態を悪化させる原因となるなどの問題を引き起こす。
【０００５】
これらの問題を解決する方法としては、特公平４−２１５２６号公報に、製膜原液を塗布する多孔性支持体として、粗度の大きい表層と緻密な構造の裏層とを有する二層構造の多孔性支持体を用いる発明が開示されている。この方法では、表層に製膜原液を十分に浸透させることにより、分離機能膜と多孔性支持体の接着性を向上させつつ、緻密な裏層により製膜原液が多孔性支持体の裏側表面に到達することを防止する。
【０００６】
しかしながら、この方法では、多孔性支持体の厚さが増大し、近年望まれている分離膜の薄膜化を十分に達成することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、製膜工程における製膜原液の多孔性支持体裏面側への到達を防ぐことができ、分離機能膜と多孔性支持体との接着性が高く、さらに薄膜化が可能な分離膜を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、裏側が粗い多孔性支持体の表側表面上に分離機能膜が形成され、かつ、前記分離機能膜は前記多孔性支持体の内部にまで延在している分離膜によって達成される。
【０００９】
また、上記において、多孔性支持体は織布、不織布、またはネットであり、多孔性支持体の裏側表面には多数の凹部が形成され、かつ、前記分離機能膜は、前記多孔性支持体の裏側表面の凹部にまで延在し、その凹部に係着されていることが好ましい。上記において、多孔性支持体は織布、不織布、またはネットであり、多孔性支持体の裏側の密度が表側の密度に比べて低いことも好ましい。
【００１０】
また、上記において、多孔性支持体の裏側表面から全厚さの５０％までの領域の平均密度が、多孔性支持体の表側表面から全厚さの５０％までの領域の平均密度に対して５〜９０％の範囲内であることが好ましい。
【００１１】
上記の分離膜を、透過液流路材および原液流路材と共に集水管の周囲にスパイラル状に巻囲した流体分離素子も本発明に含まれる。また、該流体分離素子を圧力容器に収納してなる流体分離膜モジュールも本発明に含まれる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１、図２および図３は、本発明の実施態様を示す分離膜の断面図である。図５は本発明の多孔性支持体として用いられる不織布の一例を示す断面写真である。図６は従来の分離膜の多孔性支持体として用いられる不織布の一例を示す断面写真である。図４は、本発明の分離膜を用いた流体分離素子の一部展開斜視図である。
【００１３】
本発明の分離膜は、多孔性支持体の上に分離機能膜が形成され、かつ、前記分離機能膜は前記多孔性支持体の内部にまで延在している。このような分離膜は、逆浸透分離やナノろ過等に好適に用いられる。
【００１４】
多孔性支持体は、分離機能を有さない多孔性の基材であり、分離膜の強度を向上させる機能がある。分離機能膜は、分離機能を有する膜であり、非対称膜と複合膜があげられる。
【００１５】
多孔性支持体としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド等を素材とする織布、不織布、ネット等が挙げられるが、製膜性およびコスト面から不織布が好適に用いられる。不織布は、例えば、水に均一に分散した主体繊維とバインダー繊維を円網や長網等で抄造し、ドライヤーで乾燥することにより製造できる。また、毛羽を除去したり機械的性質を向上させたり等の目的で、不織布を２本のロール挟んで圧熱加工を施すことも好ましい。
【００１６】
非対称膜は、単一の素材からなる分離機能膜である。非対象膜は、多孔性支持体の上に分離機能膜の製膜液を流延し、製膜することによって製造される。このような分離機能膜の材料としては、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフッ化ビニリデン、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン等を用いることができる。
【００１７】
複合膜は、微多孔性支持膜と実質的に膜分離をつかさどる膜とからなる分離機能膜である。複合膜は、多孔性支持体の上に、まず微多孔性支持膜を形成し、次に該微多孔性支持膜の上に実質的に膜分離をつかさどる膜を形成することによって製造される。このような微多孔性支持膜の材料としては、たとえば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミドなどが挙げられる。実質的に膜分離をつかさどる膜としては、たとえば、ポリアミド、ポリイミド、酢酸セルロースなどの半透膜が挙げられる。微多孔性支持膜および実質的に膜分離をつかさどる膜の各々に種々の素材を選択することが可能であり、製膜技術も種々の方法を選択できる。
【００１８】
図１に本発明の分離膜の一例を示す。分離膜１において、多孔性支持体２の表側表面２ａに分離機能膜１ａが形成され、かつ、分離機能膜１ａは多孔性支持体２の内部にまで延在している。このような分離膜１は、多孔性支持体２の表側表面２ａに分離機能膜の製膜原液を塗布し、固化させることにより得られる。
【００１９】
この際、製膜原液は多孔性支持体２の孔部２ｅを通って多孔性支持体２の内部に浸透し、固化する。これによって、分離機能膜１ａは多孔性支持体２の内部にまで延在するようになり、分離機能膜１ａと多孔性支持体２の接着性が高くなる。製膜原液の浸透が少ないと、分離機能膜１ａと多孔性支持体２の接着性が低くなり、はがれやすくなる。一方、製膜原液の浸透が多いと、両者の接着性は高くなる。しかし、製膜原液の浸透が多すぎると、裏側表面２ｂに製膜原液が到達してしまう。そのため、製膜原液が製膜装置を汚して、後に製造される分離膜に欠点を生じさせる原因となる。また、巻囲時など分離膜を重ね合わせたときに、裏側表面に到達して固化した製膜原液が隣接する分離膜の膜表面を損傷し、欠点を生じさせる原因となる。特に、分離膜の薄膜化のために、多孔性支持体を薄くすると、これらの問題を生じやすくなる。
【００２０】
本発明では、多孔性支持体２として、裏側が粗い多孔性支持体を用いる。ここで、裏側が粗い多孔性支持体の一態様は、図１に示すように裏側表面２ｂに多数の凹部２ｄが形成されたものである。
【００２１】
図１に示す態様では、多孔性支持体２の裏側表面２ｂに多数の凹部２ｄが分散形成されており、分離機能膜１ａは、多孔性支持体２の裏側表面２ｂの凹部２ｄまで延在し、その凹部２ｄに係着されている。ここで、「裏側表面の凹部にまで延在し、その凹部に係着されている」とは、製膜原液が凹部２ｄには到達しているが、裏側の最外表面となる凸面２ｃには到達しないで固化した状態をいう。
【００２２】
すなわち、表側に塗布された製膜原液は、多孔性支持体２の孔部２ｅを通って裏側表面２ｂの凹部２ｄにまで浸透して固化する。製膜原液は、凹部２ｄに到達すると、図１に示すように、横方向に広がるので、凸面２ｃには到達しにくくなる。
【００２３】
また、凹部２ｄ内で固化した製膜原液は、周辺の多孔性支持体２の凸面２ｃよりも窪んだ状態となる。したがって、裏側表面に到達して固化した製膜原液が分離膜に欠点を生じさせることを防止できる。さらに、凹部２ｄ内で固化した製造原液は、アンカー部１ｂを形成し、凹部２ｄに係着する。したがって、多孔性支持体２と分離機能膜１ａとの接着性が高くなる。
【００２４】
図２に本発明の別の実施態様を示す。本発明に用いる多孔性支持体は、裏側表面が粗くなっていれば、図２に示すように、表側表面にも凹部が形成されていてもよい。ただし、表側と裏側の両方に凹部を形成すると、多孔性支持体の強度が低くなり、ひいては分離膜の強度が低くなる傾向がある。したがって、多孔性支持体の表側表面は平滑である方が好ましい。
【００２５】
また、裏側が粗い多孔性支持体の別の一態様は、図３に示すように裏側表面に明確な凹部が形成されておらず、裏側の密度が表側の密度に比べて低くなったものである。このような態様でも、上記の凹部を形成した場合と同じ効果が得られる。
【００２６】
すなわち、多孔性支持体２の表側に塗布された製膜原液は、孔部２ｅを通って、裏側の密度が低い層２ｆ（以下、粗層と呼ぶ）にまで浸透して固化する。製膜原液は、粗層２ｆに到達すると、図３に示すように、横方向に広がるので、裏側表面２ｂまで到達しにくくなる。したがって、裏側表面に到達して固化した製膜原液が分離膜に欠点を生じさせることを防止できる。
【００２７】
さらに、粗層２ｆ内で固化した製造原液は、アンカー部１ｂを形成し、粗層２ｆに係着する。したがって、多孔性支持体２と分離機能膜１ａとの接着性が高くなる。
【００２８】
本発明においては、多孔性支持体の裏側表面から全厚さの５０％までの領域（以下、裏側領域とよぶ）の平均密度が、多孔性支持体の表側表面から全厚さの５０％までの領域（以下、表側領域とよぶ）の平均密度に対して５〜９０％の範囲内であることが重要である。裏側領域の平均密度が、表側領域の平均密度に対して９０％以下であることにより、裏側表面に到達して固化した製膜原液が分離膜に欠点を生じさせることを防止できる。裏側領域の平均密度は、表側領域の平均密度に対して８０％以下がより好ましく、７０％以下がさらに好ましい。また、裏側領域の平均密度が、表側領域の平均密度に対し５％以上であることにより、分離膜の強度を高くできる。裏側領域の平均密度は、表側領域の平均密度に対して１５％以上がより好ましく、３０％以上がさらに好ましい。
【００２９】
ここで、表面と垂直に多孔性支持体を切断し、断面を光学顕微鏡等で拡大撮影した測定領域内に占める多孔性支持体の断面積の割合、すなわち、多孔性支持体の断面積を測定領域の面積で割った値、を平均密度と定義する。平均密度の測定方法の詳細については後述する。
【００３０】
また、分離機能膜は多孔性支持体の裏側表面から全厚みの５０％までの領域、すなわち裏側領域、にまで延在していることが好ましい。ここで、裏側領域にまで延在しているとは、製膜原液が、裏側領域にまで到達しているが、裏側表面２ｂには到達しないで固化した状態をいう。分離機能膜が多孔性支持体の裏側領域にまで延在していることにより、多孔性支持体２と分離機能膜１ａとの接着性が高くなる。
【００３１】
本発明の多孔性支持体としては、裏側が粗いものを用いる。このような多孔性支持体の製造方法は、特に限定されないが、多孔性支持体を圧熱加工する方法が好ましい。また、不織布を用いる場合には、不織布製造時の圧熱加工により裏側を粗く加工することが、生産性およびコスト面から好ましい。
【００３２】
圧熱加工としては、エンボス加工やカレンダー加工があげられる。カレンダー加工を用いる場合は、多孔性支持体をはさむ２本のロールの表面温度と、これらのロールの挟着力と、多孔性支持体の移送速度、すなわち、押圧時間とを調節することにより、多孔性支持体の平滑度を制御できる。ロールの表面温度が高く、ロールとの接触時間が長いほど、多孔性支持体の表面は平滑になる。逆に、ロールの表面温度が低く、ロールとの接触時間が短いほど、多孔性支持体の表面は粗くなる。すなわち、多孔性支持体の裏側表面に接触するロールの温度を表側表面に接触するロールの温度よりも低くするか、または、多孔性支持体の裏側表面とロールとの接触時間を表側表面との接触時間より短くすることにより、望ましい多孔性支持体が得られる。また、エンボス加工を用いる場合は、多孔性支持体の裏側表面に、表面に凹凸を設けたロールを接触させることにより、望ましい多孔性支持体が得られる。
【００３３】
多孔性支持体の厚さは、４０μｍ〜１５０μｍの範囲内にあることが好ましい。多孔性支持体の厚さが４０μｍよりも薄いと、分離膜の強度が低くなる。また、多孔性支持体の厚さが１５０μｍを越えると、分離膜の薄膜化が難しくなる。多孔性支持体の厚さは４０μｍ〜８０μｍの範囲内にあることがより好ましい。
【００３４】
多孔性支持体の裏側表面は、ＪＩＳＰ８１１９にしたがって測定した平滑度が１〜２０ｓの範囲内にあることが好ましい。多孔性支持体裏側表面の凹部の深さを大きくし、製膜原液が凸面２ｃに到達せず、確実に凹部２ｄ内で固化するようにするためには、平滑度は２０ｓ以下が好ましく、１５ｓ以下がより好ましく、１０ｓ以下が最も好ましい。一方、多孔性支持体の平滑度が低すぎると、膜厚を厚くしなければならず、また、巻囲時など分離膜を重ね合わせたときに、多孔性支持体裏側表面の凹凸が隣接する分離膜の膜表面を損傷するおそれがあるので、平滑度は１ｓ以上が好ましく、３ｓ以上がより好ましく、５ｓ以上が最も好ましい。
【００３５】
上述のような分離膜は、図４に示すように、透過液流路材１０２を挟みこむように折り畳んで封筒状膜１０４とし、その封筒状膜１０４と供給液流路材１０６とを交互に積層して集水管１０５の周囲にスパイラル状に巻囲して流体分離素子１００として使用される。使用時の形態安定性を高めるため、流体分離素子１００の軸方向端部には端板１１０が、外周にはフィラメントワインディング層１１２が設けられている。
【００３６】
この流体分離素子において、原液１０７は、一方の軸方向端部から流入し、供給液流路材によって形成された流路を通りながら分離膜１を透過し、透過液流路材１０２によって形成された流路を通って集水管に集められ、他方の軸方向端部から透過液１０９として取り出される。分離膜１を透過しなかった原液１０７は、濃縮液１０８として取り出される。このような流体分離素子は、圧力容器に収納され流体分離膜モジュールとして用いられる。
【００３７】
【実施例】
本発明に示す物性は次のようにして求めた。
＜厚さの測定方法＞
ＪＩＳＰ８１１８にしたがって以下のように測定した。直径１６．０ｍｍ以上の固定加圧面および垂直に稼動する直径１６．０ｍｍの可動加圧面からなる二つの平行な円形の加圧面を持つマイクロメータを使用した。マイクロメータを防振性の水平面上に置き、測定試料をマイクロメータの加圧面の間に入れた。可動加圧面を３ｍｍ／ｓ以下の速度で操作し、加圧面間の圧力を１００ｋＰａとした。測定試料が加圧面間で保持されていることを確認し、安定直後に値を読み取った。２０ヶ所測定し、平均値を厚さとした。
＜平均密度の測定方法＞
表面と垂直に多孔性支持体を切断し、断面を光学顕微鏡で倍率７００倍で撮影した。撮影した写真から、多孔性支持体の画像をトレースにより普通紙に複写した。画像において、多孔性支持体の表側表面と裏側表面を平行な２本の直線ではさんだ。表側表面と裏側表面を示す２本の平行線は、それぞれ表側表面と裏側表面の最も突出した部分に接するように引いた。次に、表側表面と裏側表面を示す２本の平行線と垂直に、かつ、間隔が、表側表面と裏側表面を示す２本の平行線の間隔の３倍となるように２本の平行線を引いた。これらの４本の直線に囲まれた矩形の領域を測定領域とした。ここで表側表面と裏側表面を示す平行線の間隔を多孔性支持体の全厚さとした。
【００３８】
次に、上記の表側表面と裏側表面を示す２本の平行線のちょうど真ん中に、表面に平行な直線、すなわち中心線、を引いた。測定領域のうち、表側表面から中心線までの領域を「表側表面から全厚さの５０％までの領域」、すなわち「表側領域」と定義した。また、裏側表面から中心線までの領域を「裏側表面から全厚さの５０％までの領域」、すなわち「裏側領域」と定義した。
【００３９】
表側領域において、領域内に占める多孔性支持体の断面積の割合を、領域全体の面積で割った比率を、表側領域の平均密度とした。
【００４０】
同様に、裏側領域において、領域内に占める多孔性支持体の断面積の割合を、領域全体の面積で割った比率を、裏側領域の平均密度とした。
＜平滑度の測定方法＞
ＪＩＳＰ８１１９にしたがって以下のように測定した。真空容器につながる円孔を中央に持ち、外径３７．４ｍｍ±０．０５ｍｍ、有効平面積１０ｃｍ²±０．０５ｃｍ²、光学的平面仕上げを施したリング状のガラス面上に多孔性支持体の試験片を置いた。該試験片の上に直径４５ｍｍ以上、厚さ４ｍｍ±０．２ｍｍ、最大厚さ変化±０．０５ｍｍ、ＩＳＯ４８による硬さが４０ＩＲＨＤ±５ＩＲＨＤ、ＩＳＯ４６６２による反発弾性が６２％以上の円形ゴム製押さえ板、および、直径４５ｍｍ以上の円形の平らな面を持ち、加圧装置に取り付けられた金属製の加圧板を置き、該加圧板に加圧装置によって１００ｋＰａの圧力をかけて、試験片をガラス面に押さえつけた。前記真空容器内の圧力を５０．７ｋＰａより低くした後、静置すると、ガラス面と試験片の接触面の間から空気が吸い込まれることにより、真空容器内の圧力が徐々に上昇する。真空容器内の圧力が５０．７ｋＰａから４８．０ｋＰａに変化するまでの時間を測定し、この時間を平滑度とした。
＜分離機能膜と多孔性支持体との接着性の測定方法＞
幅１５ｍｍの試料を作成し、測定接着面の一部を剥がし、測定長さ１５０ｍｍで引張試験機にＴ状態にセットした。２５℃、６５％相対湿度において、毎分５０ｍｍの速度で引張試験を行い、測定長さ間の引張り力の平均値を剥離強度とした。
＜実施例１＞
多孔性支持体として、カレンダー加工に際して、裏側のロールの温度を表側よりも低くして、表側表面の平滑度を２１ｓ、裏側表面の平滑度を７ｓに調節したポリエステル製不織布（坪量６０ｇ／ｍ²、厚さ８０μｍ、幅２５０ｍｍ）を用いた。分離機能膜の素材として、ポリスルフォン（ソルベイアドバンストポリマーズ株式会社のＵｄｅｌ（登録商標）Ｐ−３５００）を用いた。このポリスルフォンをジメチルホルムアミドに溶解したポリスルフォン溶液（濃度１６重量％、温度２０℃）を製膜原液として用いた。この製膜原液を前記の不織布の表側に塗布幅２００ｍｍ、塗布厚さ２００μｍで塗布した。このとき、ポリスルホン溶液を塗布しない不織布の裏側にはドラムを配置し、不織布が搬送されるようにした。
【００４１】
ポリスルホン溶液が塗布された不織布を、塗布後０．５秒後に２０℃の純水に浸し、ポリスルホンを凝固させて、微多孔性ポリスルホン膜と不織布の複合膜を得た。該複合膜を水洗槽にて水洗し、膜中に残留した溶媒を除去した後、巻取装置にて巻き取った。得られた複合膜をｍ−フェニレンジアミンの２重量％水溶液に１分間浸漬した。ポリスルホン膜表面から余分な該水溶液を取り除いた後、熱風乾燥機で８０℃、１分間の条件で、水溶液の濃縮を行った。引き続いて、該ポリスルホン膜にトリメシン酸クロライドの０．１重量％ｎ−デカン溶液を表面が完全に濡れるようにコーティングした後、１分間静置することにより、ポリスルホン膜の上に、実質的に膜分離をつかさどるポリアミド膜を形成し、分離膜（厚さ１７０μｍ）を得た。
【００４２】
ポリスルホン膜の製膜後、ドラムには製膜原液による汚れは全くなかった。巻取後の分離膜表面に肉眼で観察しうる欠点はなく、極めて良好な膜面状態であった。さらに、分離膜の断面を光学顕微鏡で観察したところ、不織布の裏側表面には凹部が観測された。また、ポリスルホン膜は、不織布の裏側表面付近まで延在しており、凹部に係着していた。この分離膜における分離機能膜と多孔性支持体との接着性を測定したところ、１９．６Ｎ／ｍであり、分離膜として十分であることが確認できた。
＜実施例２＞
多孔性支持体として、カレンダー加工に際して、裏側のロールの温度を表側よりも低くして、表側表面の平滑度を２０ｓ、裏側表面の平滑度を１６ｓに調節したポリエステル製不織布（坪量８４ｇ／ｍ²、厚さ９５μｍ、幅２５０ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして分離膜（厚さ１７５μｍ）を得た。
【００４３】
ポリスルホン膜の製膜後、ドラムには製膜原液による汚れはほとんどなかった。巻取後の分離膜表面に肉眼で観察しうる欠点はわずかであり、実用上問題ない程度であった。さらに、分離膜の断面を光学顕微鏡で観察したところ、不織布の裏側表面には凹部が観測された。また、ポリスルホン膜は、不織布の裏側表面付近まで延在しており、凹部に係着していた。この分離膜における分離機能膜と多孔性支持体との接着性を測定したところ、２２．９Ｎ／ｍであり、分離膜として十分であることが確認できた。
＜実施例３＞
多孔性支持体として、カレンダー加工に際して、裏側のロールの温度を表側よりも低くして、表側領域の平均密度が６９％、裏側領域の平均密度が４５％、すなわち、表側領域の平均密度に対する裏側領域の平均密度が６６％に調節したポリエステル製不織布（坪量６５ｇ／ｍ²、厚さ７２μｍ、幅２５０ｍｍ、図５を参照）を用いた以外は実施例１と同様にして分離膜（厚さ１３０μｍ）を得た。該ポリエステル製不織布の表側表面の平滑度は１０ｓ、裏側表面の平滑度は５ｓであった。
【００４４】
ポリスルホン膜の製膜後、ドラムには製膜原液による汚れは全くなかった。巻取後の分離膜表面に肉眼で観察しうる欠点はなく、極めて良好な膜面状態であった。さらに、分離膜の断面を光学顕微鏡で観察したところ、不織布の裏側表面には凹部が観測された。また、ポリスルホン膜裏面付近まで延在しており、凹部に係着していた。この分離膜における分離機能膜と多孔性支持体との接着性を測定したところ、１９．６Ｎ／ｍであり、分離膜として十分であることが確認できた。
＜比較例１＞
多孔性支持体として、カレンダー加工に際して、裏側のロールの温度を表側よりも高くして、表側表面の平滑度を７ｓ、裏側表面の平滑度を２１ｓに調節した、裏側が平滑なポリエステル製不織布（坪量６０ｇ／ｍ²、厚さ８０μｍ、幅２５０ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして分離膜（厚さ１７０μｍ）を得た。
【００４５】
ポリスルホン膜の製膜後、ドラムに製膜原液による汚れがみられた。すなわち、製膜原液は、不織布の裏側表面まで到達していた。巻取後の分離膜表面には、隣接する多孔性支持体の裏側へ抜けた分離膜との接触による欠点が肉眼で観測された。この分離膜における分離機能膜と多孔性支持体との分離膜の接着性を測定したところ、２２．９Ｎ／ｍであった。
＜比較例２＞
多孔性支持体として、カレンダー加工に際して、裏側のロールの温度を表側よりも高くして、表側領域の平均密度が４５％、裏側領域の平均密度が６９％、すなわち、表側領域の平均密度に対する裏側領域の平均密度が１５２％に調節した、裏側が平滑なポリエステル製不織布（坪量６５ｇ／ｍ²、厚さ７２μｍ、幅２５０ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして分離膜（厚さ１３０μｍ）を得た。
【００４６】
ポリスルホン膜の製膜後、ドラムに製膜原液による汚れがみられた。すなわち、製膜原液は、不織布の裏側表面まで到達していた。巻取後の分離膜表面には、隣接する多孔性支持体の裏側へ抜けた分離膜との接触による欠点が肉眼で観測された。この分離膜における分離機能膜と多孔性支持体との接着性を測定したところ、２２．９Ｎ／ｍであった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の分離膜は、製膜工程における製膜原液の多孔性支持体裏側表面への到達を防ぎつつ、分離機能膜と多孔性支持体との接着性を高くできる。そのため、製膜装置を清潔に保つことが可能になり、製膜装置のメンテナンス性が良好となる。さらに、分離膜巻取工程等において、隣接する分離膜の表面を傷つけることを防止できることにより、分離膜の欠点の発生を防止できる。これにより、高機能の分離膜をより安価に提供することができる。また、本発明の分離膜は薄膜化が可能となるので、本発明の分離膜を用いた流体分離素子やモジュールは、充填膜面積を増大することができる。本発明の分離膜は、ナノろ過分離や逆浸透分離に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示す分離膜の断面図である。
【図２】本発明の他の一実施態様を示す分離膜の断面図である。
【図３】本発明の他の一実施態様を示す分離膜の断面図である。
【図４】本発明の分離膜を用いた流体分離素子の一部展開斜視図である。
【図５】本発明の分離膜の多孔性支持体として用いられる不織布の一例を示す断面写真である。
【図６】従来の分離膜の多孔性支持体として用いられる不織布の一例を示す断面写真である。
【符号の説明】
１分離膜
１ａ分離機能膜
１ｂアンカー部
２多孔性支持体
２ａ表側表面
２ｂ裏側表面
２ｃ凸面
２ｄ凹部
２ｅ孔部
２ｆ粗層
１００流体分離素子
１０２透過液流路材
１０４封筒状膜
１０５集水管
１０６供給液流路材
１０７原液
１０８濃縮液
１０９透過液
１１０端板
１１２フィラメントワインディング層

Claims

裏側が粗い多孔性支持体の表側表面上に、分離機能膜が形成され、かつ、分離機能膜は多孔性支持体の内部にまで延在している分離膜であって、多孔性支持体は織布、不織布、またはネットであり、多孔性支持体の裏側表面には多数の凹部が形成されており、さらに分離機能膜は、多孔性支持体の裏側表面の凹部にまで延在し、その凹部に係着している分離膜。
多孔性支持体の裏側表面から全厚さの５０％までの領域の平均密度が、多孔性支持体の表側表面から全厚さの５０％までの領域の平均密度に対して５〜９０％の範囲内である請求項１に記載の分離膜。
分離機能膜は、多孔性支持体の裏側表面から全厚さの５０％までの領域にまで延在している請求項１または２に記載の分離膜。
多孔性支持体が、圧熱加工されている、請求項１〜３のいずれかに記載の分離膜。
多孔性支持体の裏側表面は、ＪＩＳＰ８１１９にしたがって測定した平滑度が１〜２０ｓの範囲内にある、請求項１〜４のいずれかに記載の分離膜。
多孔性支持体の厚さが４０μｍ〜１５０μｍの範囲内にある、請求項１〜５のいずれかに記載の分離膜。
請求項１〜６のいずれかに記載の分離膜を、透過液流路材および原液流路材と共に集水管の周囲にスパイラル状に巻囲した流体分離素子。
請求項７に記載の流体分離素子を圧力容器に収納してなる流体分離膜モジュール。