[发明专利]多孔性多层中空纤维膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔性中空纤维膜及其稳定的制造方法，所述多孔性中空纤维膜由热塑性树脂形成，适用于过滤用途，其同时具有致密的细孔和高透水性能，并且强度优异。

背景技术

近年来，作为对江河水进行去污而用作自来水等的方法，利用多孔性中空纤维膜的过滤方法具有处理水的安全性高、设备空间小等优点，这种方法逐渐得到了广泛的普及。要求多孔性中空纤维膜具有下述3个性能：能够确实除去隐孢子虫等细菌和浊质成分的高阻止性能；处理大量水的高透水性能；在包括试剂清洗、高运转压力在内范围较宽的运转条件下具有能够长期使用的高强度。

例如专利文献1公开了一种方案，其中，通过将小孔径的阻止层和大孔径的强度支持层贴合来得到同时具有高阻止性能和高透水性能的多孔性多层中空纤维膜。具体地说，公开了一种制造方法，其中，对聚乙烯等结晶性热塑性树脂在不添加溶剂的情况下进行熔融挤出，通过拉伸开孔法将中空纤维状挤出物制成多孔性多层中空纤维膜。拉伸开孔法是指，通过在中空纤维状挤出物的长度方向进行高倍拉伸来使层状结晶堆开裂而使其开孔从而制作多孔膜的方法(非专利文献1)。专利文献1中，从配置成同心圆状的2个圆环状喷嘴分别进行具有不同的MI(熔融指数)值的结晶性热塑性树脂的熔融挤出。其理由是由于利用了MI值不同即通常是分子量不同的树脂在进行拉伸开孔后形成不同的孔径的性质。结果会得到中空纤维膜的外层与内层的孔径不同的多孔性2层中空纤维膜。但是，由于该制造方法具有下述的困难而没能得到高强度的多孔性多层中空纤维膜。

(1)高倍拉伸后，拉伸轴向的强度增强。但是，作为进行过滤方面的关键，与拉伸轴垂直方向上的强度即破裂强度和压缩强度反而容易降低；

(2)原理上，对于外层与内层，不得不改变分子量或聚合物种类。但是，通常耐试剂性、机械强度等必要的物性会随着分子量、聚合物种类的不同而不同。因此，使用强度低的树脂的情况下，膜整体的强度会降低；

由于存在这些等困难而没能得到高强度的膜。并且，以该制造方法得到的膜的结构是中空纤维长度方向的孔径大于膜厚方向的孔径的结构，从而成为破裂强度和压缩强度低的膜。

因此，迄今尚未得到同时具有高阻止性能、高透水量和高强度这3种性能的多孔性多层中空纤维膜及其稳定的制造方法。

另一方面，作为多孔性膜的制造方法，已知有热致相分离法，其是与上述的拉伸开孔法不同的制造方法。该制造方法中使用热塑性树脂和有机液体。该有机液体使用在室温不溶解该热塑性树脂但在高温下溶解该热塑性树脂的溶剂即潜在溶剂。在高温下对热塑性树脂和有机液体进行混炼，将热塑性树脂溶解到有机液体中后，将其冷却到室温，由此诱发相分离，然后除去有机液体，制造多孔体，这种方法(热致相分离法)具有下述的优点。(a)即使对于不存在可在室温下将其溶解的适当的溶剂的聚乙烯等聚合物也可进行制膜；

(b)由于是高温溶解后进行冷却固化来进行制膜，所以特别是当热塑性树脂为结晶性树脂的情况下，制膜时促进了结晶化，容易得到高强度膜。

由于上述的优点，多孔性膜的制造方法常采用这种热致相分离法(例如参见非专利文献1～4)。

专利文献1：日本特开昭60-139815号公报

专利文献2：日本特开平3-215535号公报

专利文献3：日本特开2002-56979号公报

专利文献4：日本特开4-065505号公报

非专利文献1：塑料-功能性高分子材料事典编集委员会，《塑料-功能性高分子材料事典(プラスチツク·機能性高分子材料事典)》，产业调查会，2004年2月，672-679页

非专利文献2：松山秀人著，《利用热致相分离法(TIPS法)进行的高分子系多孔膜的制作(熱誘起相分離法(TIPS法)による高分子系多孔膜の作製)》，ケミカル·エンジニアリンゲ志，1998年6月号，45-56页，化学工业社刊

非专利文献3：泷泽章著，《膜》，平成4年1月发行，404-406页，IPC社刊

非专利文献4：D.R.Lloyd，et.al.，Jounal of Membrane Science，64(1991)1-11

发明内容

本发明的目的是提供一种由热塑性树脂形成的多孔性多层中空纤维膜及其稳定的制造方法，所述多孔性多层中空纤维膜适用于过滤用途，其同时具有致密的细孔和高的透水性能，并且强度优异。