WO2007119850A1 - 高耐久性ｐｖｄｆ多孔質膜及びその製造方法、並びに、これを用いた洗浄方法及び濾過方法 - Google Patents

高耐久性ｐｖｄｆ多孔質膜及びその製造方法、並びに、これを用いた洗浄方法及び濾過方法 Download PDF

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Hiroyoshi Ohya
Noboru Kubota
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Definitions

  • the present invention relates to a PVDF porous membrane excellent in water permeability and chemical resistance, a method for producing the same, and a cleaning method and a filtration method using the same.
  • a filter medium used in such a filtration process a hollow fiber membrane in which a polymer having excellent processability is formed into a hollow tube, or a flat membrane in which a polymer is formed into a sheet shape are assembled.
  • a membrane module is used. However, when such a membrane module is used for water treatment or the like, the membrane surface is clogged by the turbidity separated by filtration, so that its water permeability is lowered.
  • An effective means for suppressing physical blockage is an air scrubbing process that vibrates the membrane by continuously or intermittently sending air into the raw water during filtration or backwash operation. It is used as.
  • a means for removing chemical blockage the accumulated organic matter is decomposed and removed using chemicals, for example, an oxidizing agent such as sodium hypochlorite or an alkali such as sodium hydroxide. Used as an effective means ing.
  • chemicals for example, an oxidizing agent such as sodium hypochlorite or an alkali such as sodium hydroxide. Used as an effective means ing.
  • such chemicals gradually decompose and degrade the polymers that make up the membrane, as well as the power to decompose the accumulated organic matter. Therefore, when chemical cleaning is repeated, membrane breakage occurs in the sheet-like membrane, and breakage occurs in the hollow fiber membrane. As a result, it becomes difficult to use the membrane module for a long time.
  • PVDF resin poly (vinylidene fluoride)
  • PVDF resin poly (vinylidene fluoride)
  • a porous membrane that can withstand long-term use with washing with alkali using PVDF resin.
  • PVDF resin is used for the production of porous membranes by a wet method or a dry-wet method!
  • Polymers generally used for example, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylo-tolyl, cellulose acetate, etc. Compared with, the solubility in an organic solvent is inferior. Therefore, in the case of producing a porous membrane by dry and wet methods using PVDF resin, it has been difficult to make the membrane pore size, water permeability, durability, etc. practically usable.
  • PVDF hollow fiber membranes made by such a manufacturing method are not only weak in physical strength but also low in water permeability, as described in the specification, so that high water permeability and pressure resistance ( Suitable for use in applications where durability is required.
  • porous membrane using a thermally induced phase separation method (see, for example, International Publication No. 2003Z031038).
  • the porous membrane obtained by such a production method has high crystallinity and high strength, and can be made highly permeable by performing a stretching treatment or the like.
  • the resulting porous membrane is made of spherical crystals in the porous material constituting the membrane, resulting in a large specific surface area, resulting in an excessively large wetted area.
  • the resistance to alkaline chemical cleaning which is a very effective cleaning method, is extremely low. For this reason, simple and effective chemical cleaning for removing the membrane blockage cannot be performed, and as a result, it is difficult to use the membrane module for a long time while keeping the water permeability of the membrane module high.
  • the present invention has high water permeability and high chemical resistance to cleaning chemicals that have been difficult to realize with conventional polymer porous membranes, and is used for a long time.
  • An object of the present invention is to provide a porous PVDF membrane and a method for producing the same, and a cleaning method and a filtration method using the PVDF porous membrane.
  • the present inventors have conducted intensive research, and as a result, the crystallinity of PVDF resin, which is the main component of the polymer component constituting the porous membrane, and the porous membrane Paying attention to the specific surface area, the porous membrane having a specific structure in which these are in a predetermined relationship is superior in water permeability and chemical resistance compared to conventional polymer membranes, and such a porous membrane
  • the present inventors have found that a membrane can be produced easily and stably and have completed the present invention.
  • the present invention provides the following (1) to (14).
  • polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 20,000 or more and 300,000 or less contains 0.01 part by weight or more and 3 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of PVDF resin.
  • the PVDF resin has a different sequence ratio in the molecule in 19 F-NMR measurement.
  • the polymer component has a network structure in which the trunk of the polymer component forms a network in the form of pores, and the thickness of the trunk of the polymer component is the densest of the front and back membrane surfaces.
  • the porous membrane according to any one of (1) to (5), wherein the thickness increases continuously or stepwise from the surface side to at least a film thickness of 1Z5.
  • a method for cleaning a porous membrane comprising contacting the porous membrane according to any one of (1) to (6) with an alkaline solution.
  • a film-forming stock solution containing at least a hydrophobic polymer component mainly composed of PVDF resin, a hydrophilic polymer component, and a common solvent for the hydrophobic and hydrophilic polymer components is formed.
  • a method for producing a porous membrane comprising extruding from a mold nozzle cartridge and coagulating in a solution containing water as a main component to produce a porous membrane comprising PVDF resin as a main component.
  • the film-forming stock solution contains a hydrophobic polymer component of 20% by weight to 35% by weight and a hydrophilic polymer component of 8% by weight to 30% by weight (9) or (10) The method for producing a porous membrane according to (10).
  • the temperature (Tb ° C) of the solution for coagulating the film-forming stock solution is higher than the temperature of the film-forming stock solution (Td ° C) and the turbidity point temperature (Tc ° C) of the film-forming stock solution.
  • the molding nozzle is a double-tubular nozzle, the film-forming stock solution is also extruded with a hollow agent together with the molding nozzle force, and coagulated in a solution containing water as a main component.
  • the porous membrane of the present invention since it has high water permeability and high! And chemical resistance, it can be used in contact with chemicals such as cleaning chemicals, and the water permeability of the membrane surface is blocked. Decreasing power can be easily recovered.
  • the porous membrane of the present invention it is possible to suppress a decrease in membrane strength against degradation due to chemicals such as cleaning chemicals, so that it can be used for a long period of time.
  • the porous membrane of the present invention can be produced easily and stably, it is excellent in productivity and economy.
  • the porous membrane of the present invention contains PVDF resin as a polymer component constituting the membrane.
  • PVDF resin is a homopolymer of vinylidene fluoride or vinylidene fluoride. It means a copolymer containing 50% or more by weight ratio.
  • PVDF resin is preferably a homopolymer from the viewpoint of excellent strength.
  • other copolymer monomers to be copolymerized with the vinylidene fluoride monomer can be appropriately selected and used, and are not particularly limited.
  • fluorine-based monomers and chlorine-based monomers can be preferably used.
  • the weight average molecular weight (Mw) of PVDF resin is not particularly limited, but is preferably 100,000 or more and 1,000,000 or less, more preferably 150,000 or more and 500,000 or less. .
  • the porous membrane contains PVDF resin as a main component of the polymer component.
  • “containing as a main component” means containing 50% by weight or more in terms of solid content of the polymer component.
  • the porous membrane is not particularly limited, but it is preferable to contain 80% by weight or more and 99.99% by weight or less of PVDF resin as a main component of the polymer component. More preferably, it contains 99% by weight or less.
  • the porous membrane may contain other polymer components.
  • Other polymer components are not particularly limited, but those that are compatible with PVDF resin are preferred.
  • fluorine-based resin having high chemical resistance like PVDF resin. Can be suitably used.
  • hydrophilic resin such as polyethylene glycol described later may be used as another polymer component.
  • the porous membrane has a crystallinity of PVDF resin constituting the membrane of 50% or more and 90% or less, and A value obtained by multiplying the crystallinity by the specific surface area of the porous membrane is 300 (% -mVg) or more and 2000 (% -mVg) or less.
  • porous material with excellent water permeability and chemical resistance As a film, the value obtained by multiplying the specific surface area of the film by the degree of crystallinity needs to be within the above range, preferably 300 (% .m 2 Zg) or more, 1500 (% .m 2 Zg) or less, More preferably, it is 300 (% -m 2 / g) or more and 1000 (% .m 2 / g) or less.
  • the specific surface area of the porous membrane is not particularly limited, but is preferably 3.5 (m 2 Zg) or more and 30 (m 2 Zg) or less 5.0 (m 2 Zg More preferably, it is 20 (m 2 Zg) or less.
  • 8 type structure crystal and ⁇ type in the crystal part of PVDF resin constituting the porous film The total amount of structural crystals is preferably 30% or less, more preferably 25% or less, and still more preferably 20% or less, based on the total amount of crystal parts.
  • PVDF resin with a crystallinity of 0% or more and 90% or less is used in the crystal part. May be included.
  • the lower limit of the total amount of the 8 type structure crystal and the ⁇ type structure crystal is not particularly limited, but it is preferably closer to 0%.
  • the PVDF resin may contain only one of a j8 type crystal and a ⁇ type crystal in its crystal part! /.
  • the PVDF resin contains a heterogeneous sequence in a certain ratio.
  • heterogeneous sequence is “CF” and “C” which are normal (standard) PVDF sequences.
  • the PVDF resin preferably has a heterogeneous sequence ratio of 8.8% or more and less than 30.0% in the molecule in 19 F-NMR measurement. Good.
  • the heterogeneous sequence ratio is low, that is, PVDF resin with high regularity of the PVDF molecular chain sequence, the deterioration due to the cleaning chemical tends to be accelerated.
  • the heterogeneous sequence ratio is high, that is, PVDF resin with low PVDF molecular chain sequence regularity, the crystallinity characteristic of PVDF resin is reduced and low strength porous It tends to be a film.
  • PVDF resin should have a heterogeneous sequence ratio in the molecule of 9.0% or more and less than 25% in 19 F-NMR measurement, more preferably 10% or more and less than 20%. Is particularly preferred.
  • the porous membrane contains polyethylene glycol having a weight average molecular weight (Mw) of 20,000 or more and 300,000 or less (sometimes referred to as polyethylene oxide) as a polymer component.
  • Mw weight average molecular weight
  • the porous membrane contains such polyethylene glycol, the hydrophilicity of the membrane surface is increased, and a water molecule layer is easily formed on the membrane surface when brought into contact with an aqueous solution. Therefore, the porous membrane is formed on the membrane surface.
  • the water molecule layer is presumed to reduce the contact frequency between the polymer component constituting the porous membrane and the cleaning chemical, and as a result, the chemical resistance of the porous membrane can be improved.
  • Mw weight average molecular weight
  • the porous material forming the porous film has a portion containing polyethylene glycol in a spherical shape, and the strength of the porous material decreases. There is a tendency.
  • the content of polyethylene glycol is less than 0.01 parts by weight, a water molecule layer tends to be difficult to form, and if it exceeds 3 parts by weight, polyethylene glycol attracts water molecules excessively, resulting in a membrane. It swells and water permeability tends to decrease.
  • the content of the polyethylene glycol is not particularly limited.
  • the coating may be such that polyethylene glycol molecules are present only in the surface layer of the porous material by graft polymerization or the like. It is more preferable that at least part of the polyethylene glycol molecule is embedded in the skeleton of the porous body from the viewpoint of maintaining the effect of improving chemical resistance for a long period of time. In any form, the effect of improving the chemical resistance is exerted.
  • the polyethylene glycol is applied to the surface layer of the porous body by coating or the like, the polyethylene glycol is gradually deteriorated when used in water.
  • the bonding site is cleaved by a cleaning chemical when the membrane is cleaned, and both of them are effective in improving chemical resistance. Tends to be difficult to maintain in the long term.
  • the porous membrane preferably has a hollow fiber membrane structure.
  • An empty fiber membrane means a membrane having a hollow annular shape. Since the porous membrane has a hollow fiber membrane structure, it is possible to increase the membrane area per unit module volume compared to a planar membrane. In addition, when the porous membrane has a hollow fiber membrane structure, the membrane can be washed by backwashing to remove clean deposits by passing clean liquid in the direction opposite to the filtration direction or introducing bubbles into the module. This is advantageous in that a method such as air scrubbing that shakes the film to remove deposits can be used effectively.
  • the hollow fiber membrane generally has an inner diameter of 0.10 mm to 5 mm and an outer diameter of 0.15 mm to 6 mm. Further, from the viewpoint of the balance between strength and water permeability as a hollow fiber membrane, the value of the outer diameter Z inner diameter is preferably 1.3 or more and 2.5 or less.
  • a crush when the differential pressure is 0.4 MPa is used as a hollow fiber membrane.
  • the time required for this is preferably 150 hours or more.
  • the membrane when the membrane is crushed, it means that the hollow fiber membrane cannot maintain an annular or elliptical ring, and in the case of an elliptical ring, the ratio of the major axis to the minor axis of the hollow fiber membrane exceeds 1.5. It becomes a state that becomes larger.
  • the time required for this crushing is short, the film tends to be crushed by repeatedly applying pressure during filtration or backwashing.
  • the time required for crushing when the differential pressure is 0.4 MPa is 150 hours or more, the (product) life required for the intended use of the membrane of the present invention can be sufficiently satisfied. It becomes.
  • the hollow fiber membrane has a pure water permeation per unit membrane area based on the inner surface of the hollow fiber membrane when pure water at 25 ° C is permeated through the hollow fiber membrane at a filtration pressure of 0. IMPa.
  • the amount is preferably 500 (LZm 2 'hr) or more.
  • the pure water used at this time is distilled water or water filtered through an ultrafiltration membrane or reverse osmosis membrane having a molecular weight cut-off of 10,000 or less.
  • the pure water permeation amount is low, the number of membrane modules required for processing a predetermined amount within a predetermined time increases, and the space occupied by the filtering equipment increases.
  • the pure water permeation amount Sig specifically preferred that a higher, 700 (LZm 2 'hr) or higher in which it is preferable instrument 1000 (LZm 2' hr) than More preferred to be above!
  • the above-mentioned porous membrane has a membrane structure in which the polymer component trunk forms a network in the form of a network, and in other words, the polymer component trunk of the hollow fiber has a membrane structure. It is preferable to have a porous membrane structure in which a network is three-dimensionally cross-linked and pores are provided between the trunks of the polymer component.
  • the porous membrane is a polymer component that forms pores continuously or stepwise from the most dense surface on at least one of the front and back membrane surfaces to at least a film thickness of 1Z5. It is preferable that the trunk is thick. By having such a structure, even when a part of the surface is deteriorated by chemicals, the film thickness portion has a thick trunk, so that damage to the entire film can be suppressed.
  • the most dense surface means a surface having a smaller average pore diameter per unit area among the front and back membrane surfaces of the porous membrane. For the purposes of this specification, It is determined by the measurement method used in the embodiment. At this time, the pore diameter of the densest surface is generally 0.001 m or more and 0.5 m or less.
  • the porous membrane By filtering from the densest surface side, the porous membrane is maintained while maintaining high water permeability. It is possible to more effectively suppress physical blockage to the inside.
  • the porous film having such a structure is a film that is particularly suitable for applications that are used repeatedly while performing physical or chemical cleaning. From the standpoint of obtaining safer and higher quality filtered water, the finest surface has a pore size of 0.001 ⁇ m or more and 0.05 ⁇ m or less.
  • the porous membrane described above can be suitably used for the filtration of aqueous solutions. However, since it has excellent water permeability and chemical resistance, it can be suitably used for applications involving contact with chemicals. it can. In particular, this porous membrane can be particularly suitably used in applications involving contact with alkali, which has been limited in application with conventional PVDF porous membranes. Here, the use with contact with alkali is not particularly limited.For example, when filtering an alkaline solution or repeatedly filtering a non-alkaline solution while washing with an alkaline solution, Sarako includes the case of simply washing with an alkaline solution.
  • the alkaline solution means a solution containing at least an alkaline substance, and a more preferable embodiment is a solution having an alkaline substance concentration of 0.001 wt% or more and 20 wt% or less.
  • the porous membrane of the present invention is preferably a product containing at least a hydrophobic polymer component mainly composed of PVDF resin, a hydrophilic polymer component, and a common solvent for these hydrophobic and hydrophilic polymer components.
  • a predetermined idle running section is secured after extruding the membrane stock solution (spinning stock solution) from the molding nozzle and coagulating it in a solution containing water as the main component, or the so-called wet film-forming method or by extruding from the molding nozzle. It is manufactured by a so-called dry and wet film forming method.
  • the hydrophobic polymer and the hydrophilic polymer in the present invention are those having a critical surface tension ( ⁇ c) at 20 ° C. of 50 (mN / m) or more. , Less than 50 (mN / m) is defined as a hydrophobic polymer.
  • a hydrophobic polymer component for forming a porous material mainly composed of PVDF resin and a hydrophilic polymer component as a hydrophilic component are combined. Then, a raw solution for forming a porous membrane dissolved in a common solvent for the hydrophobic and hydrophilic polymer components is prepared.
  • the polymer component for forming the porous membrane used at this time may be PVDF resin alone, or one or more other polymers may be mixed to improve the properties of the membrane.
  • the other polymers are not particularly limited as long as they are compatible with PVDF resin. If it is desired to increase the hydrophobicity of the molecule, a hydrophobic polymer, preferably a fluorine-based polymer may be used. When other polymers are mixed, it is preferable that the membrane forming stock solution contains 80% or more, preferably 90% or more of PVDF resin, as a solid conversion of all polymer components.
  • Weight average molecular weight of 2.5 be used ten thousand less polyethylene glycol, it is intended force present invention it is possible to prepare a porous membrane, difficult trend to meet the balance between crystallinity and the specific surface area It is in.
  • the weight average molecular weight exceeds 150,000, it tends to be difficult to uniformly dissolve the PVDF resin, which is the main component of the hydrophobic polymer component forming the porous membrane, and the spinning dope.
  • the weight average molecular weight of polyethylene glycol is more preferably 30,000 or more and 120,000 or less.
  • excellent film forming properties From the viewpoint of maintaining a balance between crystallinity and specific surface area, the proportion of polyethylene glycol in the hydrophilic polymer component is preferably 80% in terms of solid content of the hydrophilic polymer component. Or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 95% or more.
  • hydrophilic polymer component As described above, in the production method of the present invention, it is necessary to use at least one type of polyethylene glycol as the hydrophilic polymer component.
  • a hydrophilic polymer component may be used in combination.
  • the hydrophilic polymer component that can be used in combination is not particularly limited, and examples thereof include polyvinyl pyrrolidone and partially saponified polyvinyl alcohol.
  • Polyethylene glycol that satisfies the above requirements may be one that is used as an industrial product alone, may be prepared by mixing several types, and may have a higher weight average molecular weight.
  • the product may be produced as a weight average molecular weight adapted by chemical or physical treatment as a raw material.
  • the PVDF resin used in the film-forming stock solution preferably contains a different sequence at a certain ratio because a film having excellent chemical resistance can be obtained. , It is preferable to use those having a heterogeneous sequence ratio of 8.8% or more and less than 30.0% in the molecule in 19 F-NMR measurement.
  • the mixing ratio of the hydrophobic polymer component and the hydrophilic polymer component in the film-forming stock solution is not particularly limited, but the hydrophobic polymer component is 20% by weight or more and 35% by weight.
  • the hydrophilic polymer component is preferably 8% by weight or more and 30% by weight or less, the hydrophobic polymer component is preferably 25% by weight or more and 35% by weight or less, and the hydrophilic polymer component is preferably 25% by weight or less. More preferably, it is 10 wt% or more and 25 wt% or less, and the balance is a solvent.
  • the solution temperature (Tb ° C) of the solution tank containing water as a main component, which solidifies the film-forming stock solution during film formation is the temperature of the film-forming stock solution (Td ° C), the relationship of Td + 5 ⁇ Tb ⁇ Td + 30 is satisfied, and the turbid point temperature (Tc ° C) of the film forming stock solution is Td ⁇ Tc ⁇ It is preferable to satisfy the relationship of Tb.
  • a double tubular nozzle is used as a molding nozzle during film formation, and the film forming stock solution is extruded together with a hollow agent from the double tubular nozzle cover, with water as the main component. It is preferable to coagulate in a solution. By doing so, a porous membrane having a hollow fiber membrane structure can be easily produced.
  • the double tubular molding nozzle and hollow agent used here known ones commonly used in this type of field can be used without particular limitation.
  • a known solvent is not particularly limited as long as it dissolves the hydrophobic and hydrophilic polymer components described above, and a known solvent can be appropriately selected and used.
  • the common solvent is selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAC) and dimethyl sulfoxide (DMSO). It is preferable to use at least one solvent. From the viewpoint of easy handling and higher water permeability, it is particularly preferable to use dimethylacetamide.
  • a mixed solvent of at least one common solvent selected from the above group and another solvent may be used. In this case, it is preferable to use a mixed solvent in which the total amount of the common solvent selected from the above group is preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more based on the total amount of the mixed solvent.
  • DSC2920 (Differential Scanning Calorimetry) was performed under the following conditions using DSC2920 as a device.
  • the base line for calculating the endotherm was drawn from 60 ° C to the end of melting temperature (about 190 ° C), and the crystallinity was calculated with the crystal melting heat amount of PVDF being 104.7 (j / g).
  • a solid 19 F—N MR measurement was carried out under the following conditions using a DSX400 from Bull Tsukichi 'Biospin Corporation.
  • Measurement mode Single noise (Pulse mode: zgO)
  • the peak height ( ⁇ ) of the ⁇ -type structural crystal signal appears at 78.9ppm, and the combined signal peak height of the ⁇ -type, type, and ⁇ -type crystals that appear at 93.5ppm ( From (ii), the ratio of the j8-type crystal and the ⁇ -type crystal was calculated using the following formula.
  • Ratio of j8 type + ⁇ type structure crystal (%) ⁇ ( ⁇ — ⁇ ) / ( ⁇ + ⁇ ) ⁇ X 100
  • d-DMF was used as the solvent.
  • Both surfaces of the lyophilized porous membrane were observed with an electron microscope at a magnification allowing for observation of 10 or more pores in one field of view.
  • the diameter obtained from the area average value was defined as the pore diameter on the surface.
  • the one with the smaller pore diameter was defined as the most dense surface, and the pore diameter was defined as the pore diameter of the most dense surface.
  • the cross-section of the freeze-dried porous membrane was observed at a magnification of 10,000, and the thickness of the trunk on the opposite side of the densest surface side in the field of view was compared continuously up to a film thickness of 1Z5. , Confirmed that the trunk continuously and intermittently thickened.
  • the chemical resistance test of the porous membrane is performed by immersing the porous hollow fiber membrane in the chemical solution for a predetermined time and then conducting a tensile test! Measure the tensile rupture elongation before and after the immersion and determine the elongation retention rate (%) before immersion.
  • the elongation retention rate (%) (En / EO) X 100 calculated from the following equation by calculating the breaking elongation (E0) and breaking elongation (En) after chemical degradation after immersion for n days
  • a mixed aqueous solution containing 4% by weight of sodium hydroxide and 0.5% by weight of sodium hypochlorite at an effective chlorine concentration was immersed at a temperature of 25 ° C.
  • the tensile elongation is measured at a gripping interval of 50 mm and a pulling speed of lOOmmZmin. Carried out.
  • the weight average molecular weight as PVDF ⁇ is PVDF homopolymer is 350,000 (manufactured by Arkema, KYNAR741) 27% by weight, weight average molecular weight of 35,000 (manufactured by Merck, polyethylene glycol 35000) and polyethylene glycol 15 wt 0/0 Then, it was dissolved in 58% by weight of dimethylacetamide at 70 ° C. to obtain a film forming stock solution. The cloud point temperature of this stock solution was 75 ° C.
  • This film-forming stock solution was fed from a double ring spinning nozzle (outer diameter 1.3 mm, intermediate diameter 0.7 mm, inner diameter 0.5 mm: the same material was used in the following examples and comparative examples).
  • This membrane stock solution is extruded from the double ring spinning nozzle together with the water of the internal solution, passed through a free running distance of 200 mm, solidified in 80 ° C water, and then desolvated in 60 ° C water to remove the hollow fiber membrane. A porous membrane having a membrane structure was obtained.
  • This film-forming stock solution was extruded from the double ring spinning nozzle together with the water of the internal solution, passed through a free running distance of 200 mm, coagulated in 80 ° C water, then desolvated in 60 ° C water, and hollow fiber membrane A porous membrane having the following membrane structure was obtained.
  • PVDF homopolymer with a weight average molecular weight of 300,000 A porous membrane having a hollow fiber membrane structure was produced under the same conditions as in Example 1 except that SOLEF6010) manufactured by Kisys Corporation was used. At this time, the turbid point temperature of the stock solution was 75 ° C.
  • a porous membrane having a hollow fiber membrane structure was prepared under the same conditions as in Example 1 except that PVDF homopolymer having a weight average molecular weight of 290,000 was used as PVDF resin (Taleha, KF1000). . At this time, the turbid point temperature of the stock solution was 75 ° C.
  • PVDF homopolymer SOLEF 6012, manufactured by Solvay Isolexis
  • a membrane was prepared. At this time, the turbid point temperature of the stock solution was 75 ° C.
  • Example 2 Same as PVDF ⁇ 25 wt% as in Example 1, dissolved in 70 polyethylene Dali call (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., polyethylene glycol 6000) having a weight average molecular weight of 6000 and a 15 weight 0/0, the Jimechiruaseto amide 74 wt% A film-forming stock solution was prepared. The cloud point temperature of this stock solution was 100 ° C or higher.
  • This film-forming stock solution is extruded from the double-ring spinning nozzle together with the water of the internal solution, passed through a distance of 200 mm, coagulated in 80 ° C water, then desolvated in 60 ° C water, and hollow fiber A porous membrane having a membrane structure was obtained.
  • the cloud point temperature of this stock solution was 100 ° C or higher.
  • This film-forming stock solution was extruded from the double ring spinning nozzle together with the internal liquid water, passed through a free running distance of 200 mm, solidified in 30 ° C water, then desolvated in 60 ° C water, and then hollow fiber membrane A porous membrane having the following membrane structure was obtained.
  • This hollow fiber membrane has low pressure strength and is used for filtration. It was unbearable! /.
  • PVDF resin 25% by weight, polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 500,000 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., polyethylene glycol 500000) 10% by weight were mixed with 65% by weight of dimethylacetamide at 70 ° C.
  • a uniform membrane forming stock solution could not be obtained, and it was impossible to produce a hollow fiber membrane.
  • PVDF resin 40% by weight of the same PVDF homopolymer as in Example 5 was mixed with 60% by weight of gamma-butyrolacton and kneaded and dissolved at 170 ° C. to obtain a film forming stock solution. This stock solution had no turbidity temperature! /.
  • This film-forming stock solution is extruded from the double ring spinning nozzle together with the internal liquid gamma petit rataton, allowed to coagulate in an 80% aqueous solution of gamma-butyrolataton at 30 ° C through a free running distance of 50 mm, and then 60 ° Solvent removal in C water yielded a porous membrane with a hollow fiber membrane structure
  • FIG. 1 shows the 19 F-NMR ⁇ vector of PVDF resin used in Example 7 and having a heterogeneous sequence ratio of 9.4%.
  • This film-forming stock solution was extruded from the same double-ring spinning nozzle as in Example 1 together with the internal solution water, allowed to solidify in water at 80 ° C through an idle running distance of 200 mm, and then dissolved in water at 60 ° C. A porous membrane having a hollow fiber membrane structure was obtained.
  • FIG. 2 shows an electron micrograph (10,000 times) of the densest surface (outer surface) of the porous membrane of Example 7, and Fig. 3 shows an electron microscope near the center of the thickness of the porous membrane of Example 7. A photograph (10,000 times) is shown.
  • Example 7 The porous membrane has a dense surface with innumerable pores formed on the surface, and in the layer cross section, the trunk of the hollow annular polymer component is three-dimensionally cross-linked to form a network. As a result, it was confirmed to have a film structure provided with innumerable holes. In addition, it was confirmed that the trunk of the hollow annular polymer component became thicker from the most dense surface side shown in FIG. 2 toward the film thickness center shown in FIG.
  • a chemical resistance test was conducted using the porous membranes having a hollow fiber membrane structure obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1, 2, and 4. After dipping, the hollow fiber membrane was dipped on the 1st, 3rd, 7th, and 14th days. The tensile strength test was carried out after removing the chemical solution and thoroughly washing with water. The result obtained was 3 ⁇ 4kl.
  • the PVDF porous membrane of the present invention high chemical resistance is exhibited against cleaning chemicals while maintaining high water permeability, so that dirt such as turbidity that accumulates on the membrane surface by filtration can be prevented. It can also be used in applications involving cleaning using chemicals such as aqueous potassium solution, and can be used for a long period of time.
  • the PVDF porous membrane of the present invention can be easily and stably manufactured, which contributes to productivity and economy. Therefore, turbidity that accumulates on the membrane surface by filtration, such as water purification treatment at water purification plants, filtration treatment of river water and lake water, filtration and purification of industrial water and wastewater treatment, pretreatment of seawater desalination, etc. It can be used widely and effectively in fields where the membrane is required to have both high water permeability and chemical resistance, such as cleaning the quality with chemicals.
  • FIG. 1 is a graph showing 19 F-NMR ⁇ vector of the porous membrane of Example 7 in the present invention.
  • FIG. 2 is an electron micrograph (10,000 magnifications) of the most dense surface (outer surface) of the porous membrane of Example 7 according to the present invention.
  • FIG. 3 is an electron micrograph (magnified 10,000 times) near the center of the thickness of the porous membrane of Example 7 according to the present invention.

Abstract

　本発明は、高い透水性能及び従来の高分子多孔質膜では実現が困難であった洗浄薬品等に対する高い薬品耐性を有し、長期間の使用を可能とする、ＰＶＤＦ多孔質膜及びその製造方法等を提供する。すなわち、ＰＶＤＦ樹脂の結晶化度が、５０％以上、９０％以下であり、ＰＶＤＦ樹脂の結晶化度に膜の比表面積を乗じた値が、３００（％・ｍ２／ｇ）以上、２０００（％・ｍ２／ｇ）以下である多孔質膜を提供する。また、ＰＶＤＦ樹脂を主成分とする疎水性高分子成分、親水性高分子成分、並びに、疎水性及び親水性高分子成分の共通溶媒を少なくとも含有する製膜原液を、成型用ノズルから押し出し、水を主成分とする溶液中で凝固させて、ＰＶＤＦ樹脂を主成分とする多孔質膜を製造する、多孔質膜の製造方法であって、親水性高分子成分として、重量平均分子量が２万以上、１５万以下のポリエチレングリコールを用いる、多孔質膜の製造方法を提供する。

Description

明 細 書
高耐久性 PVDF多孔質膜及びその製造方法、並びに、これを用いた洗 浄方法及び濾過方法
技術分野
[0001] 本発明は、透水性及び薬品耐性に優れる PVDF多孔質膜及びその製造方法、並 びに、これを用いた洗浄方法及び濾過方法に関する。
背景技術
[0002] 濾過プロセスは、無菌水、高純度水或!、は飲料水の製造、空気の浄化等の産業分 野において、広く用いられてきた。また、近年においては、生活廃水や産業排水等の 下水処理場における二次処理或いは三次処理や、浄化槽における固液分離等の高 濁性水処理の分野等においても、その用途範囲が広がりつつある。
[0003] このような濾過プロセスに用いられる濾材としては、加工性に優れる高分子を中空 管状に形成した中空糸膜、或いは、高分子をシート状に形成した平膜等を、集合さ せてなる膜モジュールが用いられている。ところが、このような膜モジュールを水処理 等に用いる場合、濾過により分離された濁質によって膜面閉塞が生じるので、その透 水能力の低下が問題となる。
[0004] 例えば、この種の膜モジュールを浄ィ匕槽における固液分離に用いる場合、上述し たように、濾過により膜面の閉塞が発生し、その透水能力が大幅に低下するので、一 定時間或いは一定量を濾過した後、膜の洗浄を定期的に行う必要がある。一般に、 この種の膜の閉塞の原因は、微粒子等が膜面又は膜内部に堆積する物理的な閉塞 と、有機物等が吸着等して膜面又は膜内部に蓄積する化学的な閉塞とに分類される
[0005] 物理的な閉塞を抑える手段としては、濾過又は逆洗運転時において、原水中に空 気を連続的或いは断続的に送ることによって膜を振動させる、ェアースクラビング処 理が、有効な手段として用いられている。一方、化学的な閉塞を除く手段としては、 蓄積した有機物等を、化学薬品、例えば次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤や、水酸 化ナトリウム等のアルカリを用いて分解除去等することが、有効な手段として用いられ ている。しかし、このような化学薬品は、蓄積した有機物を分解するば力りでなぐ同 時に膜を構成する高分子をも徐々に分解劣化させる。そのため、薬品洗浄を繰り返 し行うと、シート状の膜においては膜破れが、中空糸膜においては破断が生じ、その 結果、膜モジュールの長期使用が困難となる。
[0006] 近年、このような薬品による膜の劣化を防ぐことを目的として、薬品耐性に優れる、 無機材料や PTFE (ポリ四フッ化工チレン)等のフッ素系高分子を材料とする膜が製 品化されている。し力しながら、これらの材料は、従来の高分子に比べ加工性に劣る ので、これらの材料を用いて、濾過に有効な膜形状や孔径等を作り分けることは困難 であった。
[0007] 一方、 PVDF榭脂（ポリフッ化ビ-リデン： poly (vinylidene fluoride) )は、フッ素 系高分子のなかでは比較的加工性に優れるので、多孔質膜の高分子成分として用 V、られて 、るが、他のフッ素系高分子と比較してアルカリに対する耐性が低 、と 、う 欠点がある。そのため、 PVDF榭脂を用いて、アルカリでの洗浄をともなう長期使用 に耐え得る多孔質膜を作製することは困難であった。
[0008] また、 PVDF榭脂は、湿式法或いは乾湿式法による多孔質膜の作製にお!、て一般 的に用いられる高分子、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロ- トリル或いはセルロースアセテート等と比較して、有機溶媒への溶解性が劣る。その ため、 PVDF榭脂を用いて乾湿式法にて多孔質膜を作製する場合において、膜孔 径、透水性能及び耐久性等を実使用可能なレベルにすることは困難であった。
[0009] これらの PVDF榭脂を用いた多孔質膜として、例えば、透析膜に用いるのに好適な PVDF中空糸膜の製造方法が開示されている（例えば、特許第 1988180号公報参 照)。ところが、このような製造方法で作られた PVDF中空糸膜は、その明細書中で 述べられているように、物理的な強度が弱いばかりか透水性も低いので、高い透水 性及び耐圧性 (耐久性）が求められる用途での使用に適さな ヽ。
[0010] このような低い物理的な強度を補うため、中空状の支持体上に膜を形成する方法 が開示されている（例えば、国際公開 2004Z043579号明細書参照)。しかしながら 、このような複合膜においては、長期の繰り返し使用により、支持体と膜の界面で剥 離が発生すると予想される。 [0011] また、 PVDF中空糸膜の物理強度を保っために、中空糸膜厚部に繊維を埋め込 むことが開示されている（例えば、特開 2005— 270845号公報参照)。ところが、この ような手法では、繊維を膜厚中に正確に埋め込むことが困難であると予想され、しか も、繊維が膜表面に露出すると膜の欠陥につながるので、高い完全性が要求される 飲料水の濾過等の用途に不適である。
[0012] さらに、物理強度を向上させるために、熱誘起相分離法を用いて多孔質膜を製造 することが開示されている（例えば、国際公開 2003Z031038号明細書参照)。この ような製造方法により得られる多孔質膜は、結晶化度が高く高強度であり、さらに延 伸処理等を施すことによって高透水化することも可能である。し力しながら、得られる 多孔質膜は、膜を構成する多孔質体が球状の結晶からなり、比表面積が大きぐ結 果として接液面積が大きくなりすぎるので、高い透水性が求められる用途において非 常に有効な洗浄方法であるアルカリ薬品洗浄への耐性が、著しく低いものとなる。そ のため、膜閉塞を取り除くための簡易且つ有効な薬品洗浄を実施することができず、 結果として、膜モジュールの透水性能を高く保ちながら長期間使用することは困難で ある。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0013] 本発明は、上記課題を解決するために、高い透水性能、及び、従来の高分子多孔 質膜では実現が困難であった洗浄薬品等に対する高い薬品耐性を有し、長期間の 使用を可能とする、 PVDF多孔質膜及びその製造方法、並びに、これを用いた洗浄 方法及び濾過方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0014] 上記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、多孔質膜を構 成する高分子成分の主成分である PVDF榭脂の結晶化度及び多孔質膜の比表面 積に着目し、これらが所定関係にある特定構造を有する多孔質膜が、従来の高分子 膜に比して透水性及び薬品耐性に優れるものであること、並びに、そのような多孔質 膜を簡易且つ安定して製造可能なことを見出し、本発明を完成するに至った。
[0015] すなわち、本発明は、以下（1)〜（14)を提供する。 (1) PVDF榭脂を主成分とする高分子成分を含む多孔質膜であって、前記 PVDF 榭脂の結晶化度が、 50%以上、 90%以下であり、前記 PVDF榭脂の結晶化度に膜 の比表面積を乗じた値力 300 (% .m2/g)以上、 2000 (% .m2/g)以下である、 多孔質膜。
[0016] (2) 前記 PVDF榭脂の結晶部における 型構造結晶と γ型構造結晶との合計量 力 前記 PVDF榭脂の結晶部全量に対し 30%以下である、（1)に記載の多孔質膜。
[0017] (3) 前記高分子成分として、重量平均分子量が 2万以上、 30万以下のポリエチレン グリコールを、 PVDF榭脂 100重量部に対し 0. 01重量部以上、 3重量部以下含むも のである、（1)又は（2)に記載の多孔質膜。
[0018] (4) 前記 PVDF榭脂は、 19F— NMR測定における分子中の異種シーケンス比率が
8. 8%以上、 30. 0%未満のものである、（1)から（3)のいずれか一項に記載の多孔 質膜。
[0019] (5) 中空糸膜の膜構造を有する、（1)から (4)のいずれか一項に記載の多孔質膜。
[0020] (6) 高分子成分の幹が網目状にネットワークを形成して孔が設けられた膜構造を有 し、前記高分子成分の幹の太さが、表裏の膜表面のうち最緻密表面側から少なくとも 膜厚 1Z5まで、連続的又は段階的に太くなる、（1)から（5)のいずれか一項に記載 の多孔質膜。
[0021] (7) (1)から（6)のいずれか一項に記載の多孔質膜を、アルカリ溶液と接触させる、 多孔質膜の洗浄方法。
[0022] (8) (1)から（6)のいずれか一項に記載の多孔質膜を、水溶液及びアルカリ溶液と 少なくとも交互に 1回接触させる、濾過方法。
[0023] (9) PVDF榭脂を主成分とする疎水性高分子成分、親水性高分子成分、並びに、 該疎水性及び親水性高分子成分の共通溶媒を少なくとも含有する製膜原液を、成 型用ノズルカゝら押し出し、水を主成分とする溶液中で凝固させて、 PVDF榭脂を主成 分とする多孔質膜を製造する、多孔質膜の製造方法であって、前記親水性高分子 成分として、重量平均分子量が 2万以上、 15万以下のポリエチレングリコールを用い る、多孔質膜の製造方法。
[0024] (10) 前記 PVDF榭脂として、 19F— NMR測定における分子中の異種シーケンス比 率力 8. 8%以上、 30. 0%未満のものを用いる、（9)に記載の多孔質膜の製造方 法。
[0025] (11) 前記製膜原液は、疎水性高分子成分を 20重量％以上、 35重量％以下、親 水性高分子成分を 8重量％以上、 30重量％以下含むものである、（9)又は（10)に 記載の多孔質膜の製造方法。
[0026] (12) 前記製膜原液を凝固させる溶液の温度 (Tb°C)が、製膜原液の温度 (Td°C) 及び製膜原液の濁り点温度 (Tc°C)に対し、 Td+ 5≤Tb≤Td+ 30の関係を満たし 、且つ、 Td≤Tc≤Tbの関係を満たす、（9)から（11)のいずれか一項に記載の多孔 質膜の製造方法。
[0027] (13) 前記成型用ノズルは、二重管状のノズルであり、前記製膜原液を中空剤ととも に前記成型用ノズル力も押し出し、水を主成分とする溶液中で凝固させて、中空糸 膜の膜構造を有する多孔質膜を作成する、 (9)から（12)の 、ずれか一項に記載の 多孔質膜の製造方法。
[0028] (14) 前記製膜原液は、前記共通溶媒として、ジメチルァセトアミドを少なくとも含有 するものである、（9)力 （13)の 、ずれか一項に記載の多孔質膜の製造方法。 発明の効果
[0029] 本発明の多孔質膜によれば、高 、透水性及び高!、薬品耐性を有するので、洗浄 薬品等の化学薬品との接触をともなう使用が可能となり、膜面閉塞による透水性能の 低下力も容易に回復させることができる。また、本発明の多孔質膜によれば、洗浄薬 品等の化学薬品による分解劣化に抗して膜強度の低下を抑制できるので、長期間に わたる使用が可能となる。しかも、本発明の多孔質膜は、簡易且つ安定に製造可能 であるので、生産性及び経済性に優れる。
発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発 明を説明するための例示であり、本発明は、この実施の形態のみに限定されるもので はなぐまた、その要旨を逸脱しない限り、種々の形態で実施することができる。
[0031] 本発明の多孔質膜は、膜を構成する高分子成分として、 PVDF榭脂を含有する。こ こで、 PVDF榭脂とは、フッ化ビ-リデンのホモポリマー、又は、フッ化ビ -リデンをモ ル比で 50%以上含有する共重合ポリマーを意味する。 PVDF榭脂は、強度に優れ る観点から、ホモポリマーであることが好ましい。 PVDF榭脂が共重合ポリマーである 場合、フッ化ビ-リデンモノマーと共重合させる他の共重合モノマーとしては、公知の ものを適宜選択して用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、フッ 素系モノマーや塩素系モノマー等を好適に用いることができる。なお、 PVDF榭脂の 重量平分子量 (Mw)は、特に限定されるものではないが、 10万以上、 100万以下で あることが好ましぐ 15万以上、 50万以下であることがより好ましい。
[0032] 多孔質膜は、高分子成分の主成分として、 PVDF榭脂を含む。ここで、「主成分とし て含む」とは、高分子成分の固形分換算で 50重量％以上含むことを意味する。また 、多孔質膜は、特に限定されるものではないが、高分子成分の主成分として、 PVDF 榭脂を 80重量％以上、 99. 99重量％以下含むことが好ましぐ 90重量％以上、 99 重量％以下含むことがより好ましい。一方、多孔質膜は、他の高分子成分を含むもの であってもよい。他の高分子成分としては、特に限定されるものではないが、 PVDF 榭脂と相溶するものが好ましぐ例えば、 PVDF榭脂と同様に高い薬品耐性を示すフ ッ素系の榭脂等を好適に用いることができる。また、後述するポリエチレングリコール のような親水性の榭脂を、他の高分子成分として用いてもょ 、。
[0033] そして、多孔質膜は、高 、薬品耐性と透水性能を具現ィ匕するために、膜を構成す る PVDF榭脂の結晶化度が 50%以上、 90%以下であり、且つ、この結晶化度に多 孔質膜の比表面積を乗じた値が 300 (% -mVg)以上、 2000 (% -mVg)以下であ ることを特徴とする。
[0034] ここで、 PVDF榭脂の結晶化度が 50%未満であると、膜の剛性が低ぐ濾過圧力 で変形してしまうので濾過に適さない。 PVDF榭脂の薬品による劣化は、柔軟性を発 現している非晶質部分力 生じるものと推定される。そのため、 PVDF榭脂の結晶化 度が 90%を超え、相対的に非晶質部分が少なくなると、洗浄薬品等によって非晶質 部分が分解劣化した際に、多孔質全体が脆くなり破損しやすくなる。一方、多孔質膜 の比表面積が小さすぎると、透水性が低下するので濾過用途には適さず、逆に大き くなると、透水性は向上するものの、薬品と接触する面積が増えるため、結果として薬 品耐性は低下してしまう。これらの知見から、透水性及び薬品耐性に優れる多孔質 膜として、膜の比表面積に結晶化度をかけた値が、上記の範囲である必要があり、好 ましくは 300 (% .m2Zg)以上、 1500 (% .m2Zg)以下、より好ましくは 300 (% -m2 /g)以上、 1000 (% .m2/g)以下である。なお、多孔質膜の比表面積は、特に限定 されるものではないが、 3. 5 (m2Zg)以上、 30 (m2Zg)以下であることが好ましぐ 5 . 0 (m2Zg)以上、 20 (m2Zg)以下であることがより好ましい。
[0035] さらに、薬品耐性、特に、 PVDF榭脂の劣化を促進させるアルカリに対する耐性を 向上させるために、多孔質膜を構成する PVDF榭脂の結晶部における、 |8型構造結 晶と γ型構造結晶の合計量が、結晶部全量に対し、 30%以下であることが好ましぐ 25%以下であることがより好ましぐ 20%以下であることがさらに好ましい。ここで、 Ρ VDF榭脂の結晶構造としては、 α型、 j8型、 γ型の 3つの構造が知られ、結晶化度 力 0%以上、 90%以下の PVDF榭脂はこれらを結晶部に含み得る。ところが、 β型 構造及び γ型構造の結晶構造は熱力学的に不安定であることから、結晶中にこれら を多く含むと、結晶部と非晶部の境界付近に薬品による劣化を受けやすい部分を有 することになると推定され、結果として、多孔質膜全体の薬品耐性が低下する傾向が ある。なお、）8型構造結晶と γ型構造結晶の合計量の下限は、特に限定されるもの ではないが、 0%に近いほど好ましい。また、 PVDF榭脂は、その結晶部に j8型構造 結晶及び γ型構造結晶の 、ずれか一方のみを含有するものであっても構わな!/、。
[0036] また、 PVDF榭脂は、ある割合で異種シーケンスを含むものであることが好ま 、。
ここで、異種シーケンスとは、通常の（標準的な） PVDFシーケンスである「CF」と「C
2
H」が交互に規則正しく結合した分子鎖中において、通常とは異なり、「CF」同士が
2 2 隣接して結合している部分のことであり、その比率は19 F— NMR測定力も求めること ができる。
[0037] そして、 PVDF榭脂は、耐久性及び膜強度の観点から、 19F— NMR測定における 分子中の異種シーケンス比率が 8. 8%以上、 30. 0%未満のものであることが好まし い。異種シーケンス比率が低い場合、すなわち、 PVDF分子鎖シーケンスの規則性 が高い PVDF榭脂の場合は、洗浄薬品による劣化の進行が早くなる傾向にある。異 種シーケンス比率が高い場合、すなわち、 PVDF分子鎖シーケンスの規則性が低い PVDF榭脂の場合は、 PVDF榭脂の特徴である結晶性が低下し、低強度の多孔質 膜となる傾向にある。 PVDF榭脂は、 19F— NMR測定における分子中の異種シーケ ンス比率が 9. 0%以上、 25%未満のものであることがより好ましぐ 10%以上、 20% 未満のものであることが特に好まし 、。
[0038] また、多孔質膜は、高分子成分として、重量平均分子量 (Mw)が 2万以上、 30万 以下のポリエチレングリコール (ポリエチレンオキサイドと呼ばれることもある。）を、 pv
DF榭脂 100重量部に対し重量部以上、 3重量部以下含むことが好ましい。多孔質 膜がこのようなポリエチレングリコールを含むことにより、膜表面の親水性が増し、水 溶液と接触させた際に膜表面に水分子層が形成されやすくなるので、この膜表面に 形成される水分子層により、多孔質膜を構成する高分子成分と洗浄薬品との接触頻 度が低減されるものと推定され、結果として、多孔質膜の薬品耐性を向上させること ができる。ここで、ポリエチレングリコールの重量平均分子量 (Mw)が 2万未満である と、膜からの溶出が増大する傾向にある。逆に、ポリエチレングリコールの重量平均 分子量 (Mw)が 30万を超えると、多孔質膜を形成する多孔質体にポリエチレングリコ ールが球状に含まれる部分が生じ、多孔質体の強度が低下する傾向にある。一方、 ポリエチレングリコールの含有量が 0. 01重量部未満であると、水分子層が形成され にくい傾向にあり、 3重量部を超えると、ポリエチレングリコールが水分子を過剰に引 き付けて膜が膨潤し、透水量が低下する傾向にある。
[0039] 上記のポリエチレングリコールの含有形態は、特に限定されるものではなぐ例えば 、コーティングゃグラフト重合等により多孔質体の表面層のみにポリエチレングリコー ル分子が存在するものであってもよいが、薬品耐性の向上効果を長期的に持続させ る観点から、ポリエチレングリコール分子の少なくとも一部が多孔質体の骨格中に埋 抱されていることがより好ましい。いずれの形態であっても、薬品耐性の向上効果は 奏される力 コーティング等でポリエチレングリコールを多孔質体の表面層に付与し た場合には、水中で使用した際に経時的にポリエチレングリコールが溶出し、また、 グラフト重合等でポリエチレングリコールを多孔質体の表面層に物理的に結合させた 場合には、膜の洗浄時に結合部位が洗浄薬品により切断され、いずれも、薬品耐性 の向上効果を長期的に維持することが困難な傾向にある。
[0040] そして、上記の多孔質膜は、中空糸膜の膜構造を有することが好ましい。ここで、中 空糸膜とは、中空環状の形態をもつ膜を意味する。多孔質膜が中空糸膜の膜構造を 有することにより、平面状の膜に比べて、モジュール単位体積当たりの膜面積を大き くすることが可能である。また、多孔質膜が中空糸膜の膜構造を有すると、膜の洗浄 方法として、濾過の方向と反対方向に清浄な液体を透過させ堆積物を除去する逆洗 や、モジュール内に気泡を導入することで膜を揺らして堆積物を除去するエアースク ラビング等の方法を、効果的に用いることができる点で有利である。中空糸膜は、一 般に、その内径が 0. 10mm以上、 5mm以下であり、その外径が 0. 15mm以上、 6 mm以下である。また、中空糸膜としての強度と透水性のバランスの点から、その外 径 Z内径の値は、 1. 3以上、 2. 5以下であることが好ましい。
[0041] また、中空糸膜としては、外表面側から所定の内外差圧をかけ続けて中空糸膜の 潰れる時間を測定する濾過圧クリープ試験において、差圧を 0. 4MPaとした際の潰 れに要する時間が 150時間以上であることが好ましい。ここで、膜が潰れるとは、中空 糸膜が円環又は楕円環を保てなくなること、さらに楕円環の場合は、中空糸膜の外 径の長径 Z短径の比率が 1. 5を超えて大きくなる状態となることである。この潰れに 要する時間が短い場合は、濾過又は逆洗時に繰り返し圧力をかけられることにより、 膜潰れを生じ易い傾向にある。そして、差圧を 0. 4MPaとした時の潰れに要する時 間が 150時間以上とすることにより、本発明の膜が意図する用途において必要とされ る (製品)寿命を十分に満たすことが可能となる。
[0042] さらに中空糸膜は、中空糸膜に 0. IMPaの濾過圧力で 25°Cの純水を透過させた 際に、中空糸膜内表面を基準とした単位膜面積辺りの純水透水量が 500 (LZm2'h r)以上であることが好ましい。このときに用いる純水は、蒸留水又は分画分子量 1万 以下の限外濾過膜又は逆浸透膜で濾過された水である。この純水透水量が低い場 合、所定量を一定時間内に処理する際に必要とされる膜モジュール数が多くなり、濾 過設備が占有するスペースが大きくなる。これを回避するため、濾過圧を高く設定す ることにより、所定量を一定時間内に処理することは可能であるが、この場合には膜 モジュールにより高い耐圧性が要求されるとともに、濾過に要するエネルギーコストも 大きくなり生産性が悪ィ匕する。このような観点から、純水透水量はより高いことが好ま しぐ具体的には、 700 (LZm2'hr)以上であることが好ましぐ 1000 (LZm2'hr)以 上であることがより好まし!/、。
[0043] さらに、上記の多孔質膜は、高分子成分の幹が網目状にネットワークを形成して孔 が設けられた膜構造を有すること、換言すれば、中空糸の高分子成分の幹が、網目 状に 3次元に架橋し、その高分子成分の幹の間に孔が設けられた多孔性のある膜構 造を有することが好ましい。
[0044] また、多孔質膜は、表裏の膜表面のうち少なくとも一方の表面にある最緻密表面か ら、少なくとも膜厚 1Z5までが、連続的又は段階的に、孔を形成する高分子成分の 幹が太くなる構造であることが好ましい。このような構造を持つことで、表面の一部が 薬品により劣化した場合であっても、膜厚部に太い幹を有するため、膜全体の破損を 抑制することができる。ここで、最緻密表面とは、多孔質膜の表裏の膜表面のうち、単 位面積あたりに存在する孔の平均孔径の小さな方の表面を意味し、本明細書にぉ 、 ては、後述する実施例で用いる測定方法によって決定されるものとする。このときの 最緻密表面の孔径は、一般的には 0. 001 m以上、 0. 5 m以下であり、この最緻 密表面側から濾過を行うことで、高い透水性を保ちながら多孔質膜内部への物理的 な閉塞をより効果的に抑制することが可能となる。また、このような構造を有する多孔 質膜は、物理的或いは化学的洗浄を行いながらの繰り返し使用する用途において、 特に適した膜となる。より安全で高い水質の濾過水を得る観点から、最緻密表面の孔 径は 0. 001 μ m以上、 0. 05 μ m以下であること力より好まし!/ヽ。
[0045] 上述した多孔質膜は、水溶液の濾過用途に好適において用いることができるが、 透水性及び耐薬品性に優れるため、薬品との接触をともなう用途にぉ ヽて好適に用 いることができる。とりわけ、この多孔質膜は、従来の PVDF多孔質膜では適応が限 られていたアルカリとの接触をともなう用途において特に好適に用いることができる。 ここで、アルカリとの接触をともなう用途とは、特に限定されるものではないが、例えば 、アルカリ溶液を濾過する場合や、アルカリ溶液を用いた洗浄を行いながら繰り返し 非アルカリ溶液を濾過する場合、さら〖こは、単にアルカリ溶液を用いて洗浄を行う場 合等が含まれる。なお、アルカリ溶液とは、少なくともアルカリ性物質を含む溶液中を 意味し、より好ましい態様としては、アルカリ性物質の濃度が 0. 001wt%以上、 20w t%以下の溶液である。 [0046] 以下、本発明の多孔質膜の製造方法について説明する。
本発明の多孔質膜は、好ましくは、 PVDF榭脂を主成分とする疎水性高分子成分 、親水性高分子成分、並びに、これら疎水性及び親水性高分子成分の共通溶媒を 少なくとも含有する製膜原液 (紡糸原液)を、成型用ノズルから押し出し、水を主成分 とする溶液中で凝固させる、いわゆる湿式製膜法、或いは、成形用ノズルカゝら押し出 した後に所定の空走区間を確保する、いわゆる乾湿式製膜法によって製造される。こ こで本発明における疎水性高分子及び親水性高分子とは、その高分子の 20°Cでの 臨界表面張力（ γ c)が 50 (mN/m)以上のものを親水性高分子と、 50 (mN/m) 未満のものを疎水性高分子と定義する。
[0047] この製造方法にお!ヽては、まず、 PVDF榭脂を主成分とする多孔質を形成するた めの疎水性高分子成分と、親水化成分としての親水性高分子成分とを、それら疎水 性及び親水性高分子成分の共通溶媒に溶解させた多孔質膜製膜原液を作製する。 このとき用いる多孔質膜を形成するための高分子成分は、 PVDF榭脂単独でもよぐ また膜の性質を改善するために 1種以上の他の高分子を混合してもよい。
[0048] 他の高分子を混合する場合、他の高分子は PVDF榭脂と相溶するものであれば特 に限定されるものではなぐ例えば、膜に親水性を付与したい場合は親水性高分子 を、疎水性をより高めたい場合は疎水性高分子、好ましくはフッ素系の高分子等を用 いればよい。他の高分子を混合する場合、製膜原液は、全高分子成分の固形分換 算で、 PVDF榭脂を 80%以上、好ましくは 90%以上含有することが好ましい。
[0049] 本発明の製造方法においては、製膜原液に配合する親水性高分子成分として、重 量平均分子量 (Mw)が 2万以上、 15万以下のポリエチレングリコール (ポリエチレン オキサイドと呼ばれることもある）を用いることを特徴とする。重量平均分子量が 2. 5 万未満のポリエチレングリコールを用いても、多孔質膜を作製することは可能である 力 本発明が意図する、結晶化度と比表面積のバランスを満たすことが困難な傾向 にある。また、重量平均分子量が 15万を超える場合は、多孔質膜を形成する疎水性 高分子成分の主成分である PVDF榭脂と紡糸原液中で均一に溶解することが困難 な傾向にある。製膜性に優れる紡糸原液を得る観点から、ポリエチレングリコールの 重量平均分子量は 3万以上、 12万以下であることがより好ましい。なお、製膜性に優 れる紡糸原液を得るとともに、結晶化度と比表面積のバランスを保つ観点から、ポリ エチレングリコールの親水性高分子成分に占める割合は、親水性高分子成分の固 形分換算で、好ましくは 80%以上、より好ましくは 90%以上、さらに好ましくは 95% 以上である。
[0050] 上記の通り、本発明の製造方法では、親水性高分子成分として少なくとも 1種のポリ エチレングリコールを用いることが必要である力 2種以上のポリエチレングリコールを 用いても、或いは、他の親水性高分子成分を併用しても構わない。併用可能な親水 性高分子成分としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリビニルピロリド ン、一部がケン化されたポリビニルアルコール等が挙げられる。
[0051] 上記の要件を満たすポリエチレングリコールは、工業製品として存在するものを単 独で用いる他、数種を混合して調整したものであってもよぐさらには、より重量平均 分子量の大き 、ものを原料として化学的或いは物理的処理によって適応した重量平 均分子量として生成させたものであってもよ 、。
[0052] さらに、上記製膜原液に用いる PVDF榭脂は、ある割合で異種シーケンスを含むも のであることが耐薬品性に優れた膜を得られるので好ましぐ上述した通り、 PVDF榭 脂として、 19F— NMR測定における分子中の異種シーケンス比率が 8. 8%以上、 30 . 0%未満のものを用いることが好ましい。
[0053] さらに、上記製膜原液における疎水性高分子成分及び親水性高分子成分の混合 比率としては、特に限定されるではないが、疎水性高分子成分が 20重量％以上、 3 5重量％以下、親水性高分子成分が 8重量％以上、 30重量％以下、残部が溶媒で あることが好ましぐ疎水性高分子成分が 25重量％以上、 35重量％以下、親水性高 分子成分が 10重量％以上、 25重量％以下、残部が溶媒であることがより好ましい。 この範囲の製膜原液を用いて多孔質膜を製膜することで、ポリエチレングリコールの 残量を所定の量に調整することが容易になるとともに、強度が高く薬品耐性及び透 水性に優れる多孔質膜を簡易に得ることが可能となる。
[0054] また、上記の製造方法において、その製膜時に、製膜原液を凝固させる、水を主成 分とする溶液槽の溶液温度 (Tb°C)が、製膜原液の温度 (Td°C)に対して、 Td+ 5≤ Tb≤Td+ 30の関係を満たし、且つ、製膜原液の濁り点温度 (Tc°C)が、 Td≤Tc≤ Tbの関係を満たすことが好ましい。このような温度範囲の関係を満たした条件下で 製膜することにより、高い透水性の多孔質膜が得られるとともに、凝固液の拡散速度 が上がるため、ポリエチレングリコール分子の少なくとも一部が多孔質体の骨格中に 埋抱された状態で凝固が完了するので、ポリエチレングリコールの残量を望ましい範 囲に調整することができる。
[0055] さらに、上記の製造方法において、製膜時の成型用ノズルとして二重管状のノズル を用い、製膜原液を中空剤とともにその二重管状のノズルカゝら押し出し、水を主成分 とする溶液中で凝固させることが好ましい。このようにすることで、中空糸膜の膜構造 を有する多孔質膜を簡易に製造することができる。ここで用いる二重管状の成型用ノ ズル及び中空剤は、この種の分野において常用されている公知のものを、特に制限 なく用いることができる。
[0056] さらに、製膜原液に用いる共通溶媒として、上記の疎水性及び親水性高分子成分 を溶かすものであれば特に限定されるものではなぐ公知の溶媒を適宜選択して用 いることができる。製膜原液の安定性を向上させる観点で、共通溶媒として、 N—メチ ルピロリドン（NMP)、ジメチルホルムアミド（DMF)、ジメチルァセトアミド（DMAC) 及びジメチルスルホキシド（DMSO)力 なる群より選択される少なくとも 1種の溶媒を 用いることが好ましい。取扱いの簡便性及びより高い透水性が得られる観点から、ジ メチルァセトアミドを用いることが特に好ましい。また、上記の群から選択される少なく とも 1種の共通溶媒と他の溶媒との混合溶媒を用いてもよい。この場合、前記の群か ら選択される共通溶媒の合計量が、混合溶媒全量に対し、好ましくは 80重量％以上 、より好ましくは 90重量％以上含む混合溶媒を用いることが好ま 、。
[0057] これらの本発明の製造方法を用いることによって、従来の多孔質膜では成し得なか つた、透水性及び薬品耐性に優れ、さらに耐久性に優れる多孔質膜を簡易且つ安 定に製造することができる。
実施例
[0058] 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。
[0059] 多孔質膜における、 PVDF榭脂の結晶化度測定、比表面積測定、 PVDF榭脂の 結晶部全量に対する β型構造結晶と γ型構造結晶の合計量の比率測定、 PVDF榭 脂 100重量部に対するポリエチレングリコール含有量測定、膜に含有されているポリ エチレングリコール (PEG)重量平均分子量測定、 PVDF榭脂の異種結合シーケン ス比率測定、最緻密表面と膜厚部の幹の太さ測定、 PVDF榭脂の重量平均分子量 測定、及び、多孔質膜の薬品耐性試験は、以下の方法で各々行った。
[0060] ( 1) PVDF榭脂の結晶化度測定
ティ一.エイ'インスツルメント ·ジャパン株式会社の DSC2920を装置として用い、以 下の条件で DSC測定 (示差走査熱量測定)を行った。吸熱量算出のベースラインは 、 60°C〜融解終了温度 (約 190°C)で引き、 PVDFの結晶融解熱量を 104. 7 (j/g )として結晶化度を算出した。
試料重量 ： 約 5mg
試料セル ： アルミパン
昇温速度 ： 5°C/min
パージガス ： ヘリウム
ガス流量 ： 20mlZmin
[0061] (2)比表面積測定
長さ 2mmに切断し、凍結乾燥した多孔質中空糸膜を lg準備し、 Coulter社の SA 3100測定器を用いて BET法により比表面積を求めた。
[0062] (3) PVDF榭脂の結晶部における β型構造結晶と γ型構造結晶をあわせた比率の 測定
ブル力一'バイオスピン株式会社の DSX400を用いて、下記の条件で固体19 F— N MR測定を実施した。
プローブ ： 2. 5mmMASプローブ
測定モード ： シングルノ ルス (パルスモード： zgO)
19F900 ノ レス幅： 5. sec
繰返し待ち時間 ： 4sec
MAS回転数 ： 32000Hz
測定温度 ： 室温 (25°C) 内部標準 ： C6F6 (— 163. 6ppm)
得られたスペクトルにおいて 78. 9ppmの位置に現れる α型構造結晶のシグナ ルのピーク高さ（Η )と、 93. 5ppmに現れる α型、 型、 γ型結晶の合わさった シグナルのピーク高さ（Η )から、次式を用いて j8型構造結晶と γ型構造結晶 をあわせた比率を算出した。
j8型 + γ型構造結晶の比率（％) = { (Η — Η ) / (Η +Η ) } X 100
J3 + J3 +
[0063] (4)多孔質膜中の PVDF榭脂 100重量％に対する PEG含有率測定
日本電子社の Lambda400を NMR測定装置として用い、溶媒に d— DMFを、内
6
部標準 (Oppm)にテトラメチルシランを各々用いて、多孔質膜の1 H— NMR測定を実 施した。得られたスペクトルにおいて、 3. 6ppm付近に現れるポリエチレングリコール 由来のシグナルの積分値（I )と、 2. 3〜2. 4と、 2. 9〜3. 2ppm付近に現れる PV
PEG
DF榭脂由来のシグナルの積分値 (I )とから、次式によって算出した。
PVDF
ポリエチレングリコール含有率 (重量％) = {44 (I /4) /60 (I /2) } X 100
PEG PVDF
[0064] (5)多孔質膜中の PEG重量平均分子量測定
多孔質膜 0. lgをアセトン 10mlに溶解し、その溶液を 100mlの水中に滴下し、膜 を構成する高分子は再沈殿させ、膜中に残存して 、たポリエチレングリコールは水溶 液として分離した。その後、 PEGを含む溶液をエバポレーターで濃縮し、その後、下 記の移動相液で溶解しポリエチレングリコール溶液とした。得られた溶液を 200ml用 V、、以下の条件で GPC測定を行 、その重量平均分子量 (PEG標準試料換算)を求 めた。
装置 ： HLC— 8220GPC (東ソ一株式会社）
カラム： Shodex SB- 803HQ
移動相： 0. 7ml/min KH PO (0. 02mM) +Na HPO
2 4 2 4
(0. 02mM)水溶液
検出器:示差屈折率検出器
[0065] (6) PVDF榭脂の異種シーケンス比率測定
日本電子社の Lambda400を NMR測定装置として、溶媒に d —DMF、内部標準
6
(Oppm)〖こ CFC1を用いて多孔質膜の19 F—NMR測定を実施した。得られたスぺク トルにぉ 、て 92〜一 97ppm付近に現れる正規シーケンス由来のシグナルの積分 値 (Ir)と 114〜一 117ppm付近に現れる異種シーケンス由来のシグナルの積分 値 (Ii)力 次式によって算出した。
異種シーケンス比率（％) = {Ii/ (lr+li) } X 100
[0066] (7)最緻密表面と膜厚部の幹の太さ測定
凍結乾燥した、多孔質膜の両表面を、電子顕微鏡を用いて 1視野において 10個以 上の孔が観測可能な倍率で観察し、得られた顕微鏡写真における細孔を円形近似 処理し、その面積平均値から求めた直径を、その表面での孔径とした。そして、多孔 質膜の両表面のうち、より小さな孔径である方を最緻密表面とし、その孔径を最緻密 表面の孔径とした。同様に、凍結乾燥した多孔質膜の断面を 1万倍の倍率で観察し 、その視野での最緻密表面側とその反対側の幹の太さを比べることを膜厚 1Z5まで 連続して行い、幹が連続的、断続的に太くなることを確認した。
[0067] (8) PVDF榭脂の重量平均分子量測定
PVDF榭脂を 1. OmgZmlの濃度で DMFに溶かした試料液を 50ml用い、以下の 条件で GPC測定を行 ヽその重量平均分子量 (PMMA換算）を求めた。
装置 ： HLC— 8220GPC (東ソ一株式会社）
カラム ： Shodex KF-606M, KF—601
移動相 ：0. 6ml/min DMF
検出器 ：示差屈折率検出器
[0068] (9)多孔質膜の薬品耐性試験
多孔質膜の薬品耐性試験は、多孔質中空糸膜を薬液に所定時間浸漬後、引張り 試験を行!、浸漬前後での引張り破断伸度を測定し、伸度保持率 (％)を浸漬前の破 断伸度 (E0)と n日浸漬による薬品劣化後の破断伸度 (En)を求め次式より算出した 伸度保持率 (％) = (En/EO) X 100
ここで、薬品耐性試験用の薬品としては、水酸化ナトリウムを 4重量％と次亜塩素酸 ナトリウムを有効塩素濃度で 0. 5重量％含む混合水溶液を用い、温度 25°Cで浸漬 した。また、引張り伸度の測定は、つかみ間隔 50mm、引張り速度 lOOmmZminで 実施した。
[0069] [実施例 1]
PVDF榭脂として重量平均分子量が 35万である PVDFホモポリマー（アルケマ社 製、 KYNAR741) 27重量％と、重量平均分子量 35000 (メルク社製、ポリエチレン グリコール 35000)のポリエチレングリコール 15重量0 /0とを、ジメチルァセトアミド 58 重量％に 70°Cで溶解させ製膜原液とした。この原液の濁り点温度は 75°Cであった。 この製膜原液を二重環紡糸ノズル (最外径 1. 3mm,中間径 0. 7mm,最内径 0. 5 mm:以下の実施例、比較例でも同じ物を用いた。）から内部液の水と共に押し出し、 200mmの空走距離を通し、 77°Cの水中で凝固させ、その後 60°Cの水中で脱溶媒 を行い、中空糸膜の膜構造を有する多孔質膜を得た。得られた膜の性質を、以降の f列を含め、表 1にまとめた。
[0070] [実施例 2]
実施例 1と同じ PVDF榭脂 30重量％と、実施例 1と同じポリエチレングリコール 13 重量％とを、ジメチルァセトアミド 57重量％に70でで溶解させ製膜原液とした。この 原液の濁り点温度は 76°Cであった。
この製膜原液を二重環紡糸ノズルから内部液の水と共に押し出し、 200mmの空走 距離を通し、 80°Cの水中で凝固させ、その後 60°Cの水中で脱溶媒を行い中空糸膜 の膜構造を有する多孔質膜を得た。
[0071] [実施例 3]
実施例 1と同じ PVDF榭脂 27重量％と、実施例 1と同じポリエチレングリコール 9重 量％と、重量平均分子量 150000のポリエチレングリコール（明成化学工業社製、 R — 150) 6重量％とを、ジメチルァセトアミド 58重量％に60でで溶解させ製膜原液とし た。この原液の濁り点温度は 75°Cであった。
この製膜原液を二重環紡糸ノズルから内部液の水と共に押し出し、 200mmの空走 距離を通し、 80°Cの水中で凝固させ、その後 60°Cの水中で脱溶媒を行い、中空糸 膜の膜構造を有する多孔質膜を得た。
[0072] [実施例 4]
PVDF榭脂として重量平均分子量が 30万である PVDFホモポリマー（ソルべイソレ キシス社製、 SOLEF6010)を用 、ること以外はすべて実施例 1と同じ条件で中空糸 膜の膜構造を有する多孔質膜を作製した。この時の製膜原液の濁り点温度は 75°C であった。
[0073] [実施例 5]
PVDF榭脂として重量平均分子量が 29万である PVDFホモポリマー（タレハ社製、 KF1000)を用いること以外はすべて実施例 1と同じ条件で中空糸膜の膜構造を有 する多孔質膜を作製した。この時の製膜原液の濁り点温度は 75°Cであった。
[0074] [実施例 6]
PVDF榭脂として重量平均分子量が 38万である PVDFホモポリマー（ソルべイソレ キシス社製、 SOLEF6012)を用 、ること以外はすべて実施例 1と同じ条件で中空糸 膜の膜構造を有する多孔質膜を作製した。この時の製膜原液の濁り点温度は 75°C であった。
[0075] [比較例 1]
実施例 1と同じ PVDF榭脂 25重量％と、重量平均分子量 6000のポリエチレンダリ コール（和光純薬社製、ポリエチレングリコール 6000) 15重量0 /0とを、ジメチルァセト アミド 74重量％に70でで溶解させ製膜原液とした。この原液の濁り点温度は、 100 °C以上であった。
この製膜原液を二重環紡糸ノズルから、内部液の水と共に押し出し、 200mmの空 走距離を通し、 80°Cの水中で凝固させ、その後 60°Cの水中で脱溶媒を行い、中空 糸膜の膜構造を有する多孔質膜を得た。
[0076] [比較例 2]
PVDF榭脂として重量平均分子量が 42万である PVDFホモポリマー（アルケマ社 製、 KYNAR301F) 20重量％と、比較例 1と同じポリエチレングリコール 6重量％とを 、ジメチルァセトアミド 74重量％に70でで溶解させ製膜原液とした。この原液の濁り 点温度は、 100°C以上であった。
この製膜原液を二重環紡糸ノズルから内部液の水と共に押し出し、 200mmの空走 距離を通し、 30°Cの水中で凝固させ、その後 60°Cの水中で脱溶媒を行い、中空糸 膜の膜構造を有する多孔質膜を得た。この中空糸膜は耐圧強度が低く濾過の実使 用に耐えな!/、ものであった。
[0077] [比較例 3]
実施例 1と同じ PVDF榭脂 25重量％と、重量平均分子量 500000のポリエチレン グリコール（和光純薬社製、ポリエチレングリコール 500000) 10重量％とを、ジメチ ルァセトアミド 65重量％と混合し、 70°Cで撹拌したが均一な製膜原液を得ることがで きず、中空糸膜を作製することができな力つた。また、均一な製膜原液を作成できな 力つたため、濁り点温度の測定は行えな力つた。
[0078] [比較例 4]
PVDF榭脂として実施例 5と同じ PVDFホモポリマー 40重量％を、ガンマブチロラ タトン 60重量％と混合し 170°Cで混練溶解させ製膜原液とした。この原液は、濁り点 温度を有さな!/、ものであった。
この製膜原液を二重環紡糸ノズルから内部液のガンマプチ口ラタトンと共に押し出 し、 50mmの空走距離を通し、 30°Cのガンマブチロラタトン 80%水溶液中で凝固さ せ、その後 60°Cの水中で脱溶媒を行い中空糸膜の膜構造を有する多孔質膜を得た
[0079] [実施例 7]
PVDF榭脂として実施例 1と同じ PVDFホモポリマーを 25重量％と、重量平均分子 ¾20000のポジエチレングジ 一ノレ（禾ロ ¾ ネ土 、ポジエチレングジ 一ノレ 20000) 15重量％とを、ジメチルァセトアミド 60重量％に70でで溶解させ製膜原液とした。こ の原液の濁り点温度は、 78°Cであった。図 1に、この実施例 7にて用いた、異種シー ケンス比率 9. 4%の PVDF榭脂の19 F— NMR ^ベクトルを示す。
この製膜原液を、実施例 1と同じ二重環紡糸ノズルから内部液の水と共に押し出し 、 200mmの空走距離を通し、 80°Cの水中で凝固させ、その後 60°Cの水中で脱溶 媒を行い、中空糸膜の膜構造を有する多孔質膜を得た。
[0080] [構造評価]
実施例 7の多孔質膜の構造評価を行った。図 2は、実施例 7の多孔質膜の最緻密 表面 (外表面)の電子顕微鏡写真（1万倍)を示し、図 3は、実施例 7の多孔質膜の膜 厚中央付近の電子顕微鏡写真（1万倍)を示す。図 2及び図 3に示すように、実施例 7 の多孔質膜は、表面に無数の孔が形成された緻密な表面を有し、また、層断面にお いて、中空環状の高分子成分の幹が、 3次元架橋し、網目状にネットワークを形成し て、無数の孔が設けられた膜構造を有することが確認された。また、中空環状の高分 子成分の幹は、その太さが、図 2に示す最緻密表面側から、図 3に示す膜厚中央へ 向けて、太くなつていることが確認された。
[0081] [薬品耐性評価]
実施例 1〜7及び比較例 1, 2, 4で得られた、中空糸膜の膜構造を有する多孔質膜 を用いて薬品耐性試験を行った。浸漬後、 1日、 3日、 7日、 14日で中空糸膜を浸漬 薬液力も抜き取り十分に水洗を行った後に引張り試験を実施した。得られた結果を ¾klに した。
[0082] [表 1]
Figure imgf000022_0001
産業上の利用可能性
[0083] 本発明の PVDF多孔質膜によれば、高い透水性能を保ちながら、洗浄薬品等に対 し高い薬品耐性が奏されるので、濾過によって膜面に蓄積する濁質等の汚れをアル カリ水溶液等の薬品を用いた洗浄をともなう用途においても使用でき、長期間にわた る使用が可能となる。し力も、本発明の PVDF多孔質膜は、簡易且つ安定に製造可 能であるので、生産性及び経済性に寄与する。そのため、浄水場での浄水処理や、 河川水や湖沼水の濾過処理、工業用水の濾過精製及び廃水処理、海水淡水化の 前処理等液体の濾過処理等の、濾過によって膜面に蓄積する濁質等の汚れを薬品 で洗浄するような、膜に高 、透水性と薬品耐性の両立が要求される分野にぉ 、て、 広く且つ有効に利用可能である。
図面の簡単な説明
[0084] [図 1]本発明における実施例 7の多孔質膜の19 F—NMR ^ベクトルを示すグラフであ る。
[図 2]本発明における実施例 7の多孔質膜の最緻密表面 (外表面)の電子顕微鏡写 真（1万倍)である。
[図 3]本発明における実施例 7の多孔質膜の膜厚中央付近の電子顕微鏡写真（1万 倍)である。

Claims

請求の範囲
[1] PVDF榭脂を主成分とする高分子成分を含む多孔質膜であって、
前記 PVDF榭脂の結晶化度が、 50%以上、 90%以下であり、
前記 PVDF榭脂の結晶化度に膜の比表面積を乗じた値力 300 (% -mVg)以上
、 2000 (% .m2Zg)以下である、
多孔質膜。
[2] 前記 PVDF榭脂の結晶部における 13型構造結晶と γ型構造結晶との合計量が、 前記 PVDF榭脂の結晶部全量に対し 30%以下である、請求項 1に記載の多孔質膜
[3] 前記高分子成分として、重量平均分子量が 2万以上、 30万以下のポリエチレンダリ コールを、 PVDF榭脂 100重量部に対し 0. 01重量部以上、 3重量部以下含むもの である、請求項 1又は 2に記載の多孔質膜。
[4] 前記 PVDF榭脂は、 19F— NMR測定における分子中の異種シーケンス比率が 8.
8%以上、 30. 0%未満のものである、請求項 1から 3のいずれか一項に記載の多孔 質膜。
[5] 中空糸膜の膜構造を有する、請求項 1から 4のいずれか一項に記載の多孔質膜。
[6] 高分子成分の幹が網目状にネットワークを形成して孔が設けられた膜構造を有し、 前記高分子成分の幹の太さが、表裏の膜表面のうち最緻密表面側から少なくとも 膜厚 1Z5まで、連続的又は段階的に太くなる、請求項 1から 5のいずれか一項に記 載の多孔質膜。
[7] 請求項 1から 6のいずれか一項に記載の多孔質膜を、アルカリ溶液と接触させる、 多孔質膜の洗浄方法。
[8] 請求項 1から 6のいずれか一項に記載の多孔質膜を、水溶液及びアルカリ溶液と少 なくとも交互に 1回接触させる、濾過方法。
[9] PVDF榭脂を主成分とする疎水性高分子成分、親水性高分子成分、並びに、該疎 水性及び親水性高分子成分の共通溶媒を少なくとも含有する製膜原液を、成型用ノ ズルカゝら押し出し、水を主成分とする溶液中で凝固させて、 PVDF榭脂を主成分とす る多孔質膜を製造する、多孔質膜の製造方法であって、 前記親水性高分子成分として、重量平均分子量が 2万以上、 15万以下のポリェチ レングリコールを用いる、多孔質膜の製造方法。
[10] 前記 PVDF榭脂として、 19F— NMR測定における分子中の異種シーケンス比率が 、 8. 8%以上、 30. 0%未満のものを用いる、請求項 9に記載の多孔質膜の製造方 法。
[11] 前記製膜原液は、疎水性高分子成分を 20重量％以上、 35重量％以下、親水性 高分子成分を 8重量％以上、 30重量％以下含むものである、請求項 9又は 10に記 載の多孔質膜の製造方法。
[12] 前記製膜原液を凝固させる溶液の温度 (Tb°C)が、製膜原液の温度 (Td°C)及び 製膜原液の濁り点温度 (Tc°C)に対し、 Td+ 5≤Tb≤Td+ 30の関係を満たし、且 つ、 Td≤Tc≤Tbの関係を満たす、請求項 9から 11のいずれか一項に記載の多孔 質膜の製造方法。
[13] 前記成型用ノズルは、二重管状のノズルであり、
前記製膜原液を中空剤とともに前記成型用ノズルカゝら押し出し、水を主成分とする 溶液中で凝固させて、中空糸膜の膜構造を有する多孔質膜を作成する、請求項 9か ら 12のいずれか一項に記載の多孔質膜の製造方法。
[14] 前記製膜原液は、前記共通溶媒として、ジメチルァセトアミドを少なくとも含有するも のである、請求項 9から 13のいずれか一項に記載の多孔質膜の製造方法。
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