[发明专利]多孔中空丝膜

说明书

本发明的目的在于提供一种在维持高的纯水透过性能的同时具有高强度的多孔中空丝膜。本发明的多孔中空丝膜是包含氟树脂系高分子的多孔中空丝膜，具有沿多孔中空丝膜的纵向取向的柱状组织，氟树脂系高分子的分子链沿多孔中空丝膜的纵向取向。

技术领域

本发明涉及适于饮用水制造、工业用水制造、净水处理、排水处理、 海水淡化等各种水处理的多孔中空丝膜。

背景技术

近年来，多孔膜已在净水处理、排水处理等水处理领域、血液净化等 医疗用途、食品工业领域、电池用隔膜、带电膜、燃料电池用电解质膜等 多个方面被利用。

尤其是在饮用水制造领域及工业用水制造领域、即净水处理用途、排 水处理用途及海水淡化用途等水处理领域中，作为以往的沙过滤、凝集沉 淀、蒸发法等的代替，或为了提高处理水质，已逐渐使用多孔膜。在这些 领域中，处理水量大，因此，若多孔膜的透水性能优异，则可减少膜面积， 装置变得紧凑，因而能节约设备费，从膜更换费用、设置面积方面考虑也 变得有利。

对于水处理用的多孔膜而言，使用与被处理水中含有的分离对象物质 的大小对应的膜。通常，由于自然水含有大量的浊质成分，因此，通常使 用用于除去水中的浊质成分的微滤膜、超滤膜。

在水处理中，出于将透过水进行杀菌、防止分离膜的生物污损 (biofouling)的目的，有时向分离膜组件部分中添加次氯酸钠等杀菌剂； 或者作为分离膜的药液清洗，用盐酸、柠檬酸、草酸等酸、氢氧化钠水溶 液等碱、氯、表面活性剂等对分离膜进行清洗。因此，近年来，作为耐化 学药品性高的原材料，开发并利用了使用了以聚偏二氟乙烯为代表的氟树 脂系高分子的分离膜。

另外，在净水处理领域中，隐孢子虫等具有耐氯性的病原性微生物混 入饮用水的问题从20世纪末开始显露出来，对于多孔中空丝膜，要求不发 生膜破裂而混入原水这样的高强度。

此前，为了得到高透水性且高伸长性的耐化学药品性高的多孔中空丝 膜，已提出了多种方法。例如，专利文献1中公开了使用了氟树脂系高分 子的湿式溶液法。具体而言，专利文献1中，在远低于氟树脂系高分子的 熔点的温度下，将使氟树脂系高分子溶解于良溶剂中而得到的聚合物溶液 从喷丝头挤出，使该聚合物溶液与含有氟树脂系高分子的非溶剂的液体接 触，从而通过非溶剂致相分离而形成非对称多孔结构。

然而，对于湿式溶液法而言，存在下述这样的问题：难以在膜厚方向 均匀地引起相分离，形成包含大孔的非对称三维网络结构的膜，因而强度 不充分。另外，存在以下这样的缺点：影响膜结构、膜性能的制膜条件因 素多，因此，难以进行制膜工序的控制，也缺乏再现性。

专利文献2中公开了一种熔融取出法。具体而言，专利文献2中记载 了以下的方法。通过在氟树脂系高分子中熔融混炼无机微粒和有机液状物， 从而得到制膜原液。在氟树脂系高分子的熔点以上的温度下，将该制膜原 液从喷丝头挤出并进行冷却固化。然后，通过提出有机液状物和无机微粒 从而形成多孔结构。在熔融提出法的情况下，容易进行空孔性的控制，不 形成大孔，可得到比较均匀的三维网络结构的膜。然而，强度不充分，另外，在无机微粒的分散性差的情况下，存在产生针孔之类的缺陷的可能性。 此外，熔融提出法还具有制造成本非常高这样的缺陷。

专利文献3中也公开了一种熔融提出法。专利文献3中，使用重均分 子量不同的2种氟树脂系高分子，添加增塑剂和良溶剂，熔融挤出成中空 丝膜状，进行冷却固化后，将增塑剂提出，进一步进行拉伸，从而得到确 认到结晶取向部和结晶非取向部混合存在的多孔中空丝膜。

专利文献4中公开了一种将含有氟树脂系高分子及其不良溶剂、且温 度为相分离温度以上的氟树脂系高分子溶液吐出至相分离温度以下的冷却 浴中而使其凝固、从而得到中空丝膜的方法。

此外，专利文献5中，通过使由氟树脂系高分子形成的多孔中空丝膜 的沿长度方向取向的直径为0.9μm以上3μm以下的纤维状组织占多孔中空 丝膜整体的30％以上，从而得到强度、纯水透过性能优异的多孔中空丝膜。