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公開番号2024156859
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2024126513,2022576815
出願日2024-08-02,2022-09-26
発明の名称多孔質膜及び多孔質膜の製造方法
出願人東レ株式会社
代理人
主分類B01D 69/00 20060101AFI20241029BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】高い耐汚れ性と高精度の除去性を有する多孔質膜を提供する。
【解決手段】少なくとも一方の表面において、表面から厚み10μmまでの表面部が、内部より緻密で、重量平均分子量4万Daのデキストラン除去率:Tが60～95%で、前記表面部の表面において観察される表面孔の単位面積あたりの数が200個/μm²～2000個/μm²である多孔質膜を提供する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも一方の表面において、表面から厚み１０μｍまでの表面部が内部より緻密で、重量平均分子量４万Ｄａのデキストラン除去率：Ｔが６０％～９５％であり、前記表面部の表面において観察される孔（以下、表面孔とする）の単位面積あたりの数が２００個／μｍ
２
～２０００個／μｍ
２
であり、前記表面部の表面孔径［ｎｍ］の平均値が５．０ｎｍ～１２ｎｍであり、前記表面部の表面から厚み２μｍまでの最表面部に、前記最表面部の断面において観察される孔（以下、断面孔とする）の単位面積あたりの数が１００個／μｍ
２
～１０００個／μｍ
２
であり、かつ、断面孔径［ｎｍ］の平均値が１ｎｍ～９９ｎｍであるナノ網目構造を有する、多孔質膜。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記表面孔の単位面積あたりの数［個／μｍ
２
］を前記表面部の表面孔径［ｎｍ］の平均値で除した値：Ｘが３０～１００個／μｍ
２
／ｎｍである請求項１に記載の多孔質膜。
【請求項３】
前記断面孔の単位面積あたりの数［個／μｍ
２
］を前記最表面部の断面孔径［ｎｍ］の平均値で除した値：Ｙが３～１０個／μｍ
２
／ｎｍである請求項１または２に記載の多孔質膜。
【請求項４】
前記最表面部の前記断面孔径［ｎｍ］の標準偏差が１．０ｎｍ～５０ｎｍである請求項１または２に記載の多孔質膜。
【請求項５】
前記表面部の前記表面孔径［ｎｍ］の標準偏差が０．５ｎｍ～５．０ｎｍである請求項１または２に記載の多孔質膜。
【請求項６】
請求項１または２に記載の多孔質膜を用いた液体のろ過方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質膜及び多孔質膜の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、精密ろ過膜や限外ろ過膜等の多孔質膜は、浄水又は排水処理等の水処理分野、血液浄化等の医療分野、食品工業分野等、様々な分野で利用されている。最近では、ろ過が難しいとされてきた「汚れやすいろ過原液」に対して、効率よくろ過できる汚れ耐性が高い多孔質膜が求められている。多孔質膜が汚れやすいろ過原液とは、ろ過原液中に含まれる汚れ物質が、従来よりも多いことが特徴である。汚れ物質の中には、除去対象となる粗大な成分（ストークス径：１３ｎｍ以上）と、除去対象ではなく有用物等で透過することが好ましい微細な成分（分子量：１万Ｄａ以下）が含まれていることが多い。
【０００３】
多孔質膜の汚れ耐性とは、高精度な除去を行う場合に、汚れ物質または除去対象物である粗大な成分および微細な成分のいずれに対しても、多孔質膜の空孔に詰まる等の問題を軽減し、除去対象物の除去効率および透水性が長時間安定に維持できることである。
【０００４】
耐汚れ性を示す多孔質膜としては、特許文献１には、巨大孔を有する三次元網目構造とすることで、対象物の高い除去率と、水の高い透過係数を合わせ有する多孔質膜が開示されている。
【０００５】
また特許文献２には、三次元網目構造の孔径を微細化することで、ウイルス等の対象物の除去率を向上させる技術が開示されている。特許文献２に開示の三次元網目構造は、平均直径が０．０１μｍ以上１μｍ以下で、実質的に５μｍ以上のマクロボイドを有しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
日本国特開２００６－８２００６号公報
日本国特開２０１０－９４６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のような巨大孔を有する三次元網目構造では、平均孔径は大きく、クモの巣状の三次元構造を有するため、粗大な成分は多孔質膜に侵入し多孔質膜を汚す。また、絡み合った微細な糸状体構造の隙間に、微粒子が補足されるので、多孔質膜が目詰まりしやすく、耐汚れ性が十分でなかった。特許文献２に記載の多孔質膜は、ウイルス等の比較的大きな成分を除去対象物とし、除去性を向上させるに留まっており、網目構造は比較的大きな孔径で孔数が少ない。よって、多孔質膜内に汚れ物質が蓄積しやすく、汚れやすいろ過原液に対しては耐汚れ性が犠牲となっていた。
【０００８】
一方で、上述のような汚れやすいろ過原液に対しては、多孔質膜の汚れが著しく起こるため、ろ過が難しい。このような汚れやすいろ過原液に対しても、ろ過を可能とする高い耐汚れ性を有する多孔質膜が求められている。
【０００９】
そこで、本発明は、粗大な成分は多孔質膜の外表面で除去し、微細な成分は効率的に多孔質膜を透過させることで、優れた耐汚れ性を有する多孔質膜を提供することを目的とする。外表面とは、多孔質膜の表面部、言い換えると表面層において、内部と反対側にあたる外側の表面である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の構成からなる多孔質膜を提供する。
１．少なくとも一方の表面において、表面から厚み１０μｍまでの表面部が、内部より緻密で、重量平均分子量４万Ｄａのデキストラン除去率：Ｔが６０％～９５％であり、前記表面部の表面において観察される孔（以下、表面孔とする）の単位面積あたりの数が２００個／μｍ
２
～２０００個／μｍ
２
である多孔質膜である。
２．前記表面部の表面孔径［ｎｍ］の平均値が５．０ｎｍ～１２ｎｍである１に記載の多孔質膜である。
３．前記表面孔の単位面積あたりの数［個／μｍ
２
］を前記表面孔径［ｎｍ］の平均値で除した値：Ｘが３０～１００個／μｍ
２
／ｎｍである１または２に記載の多孔質膜である。
４．前記表面部の式（１）で示す曲路率：Ｒが１．０～８．０である１～３のいずれかに記載の多孔質膜である。
Ｒ＝（ε／２ｋ）
１／２
・Ｖ／Ｓ・・・・・式（１）
ε：空隙率ｋ：透過係数［ｍ
２
］
Ｖ：細孔比容積［ｍ
３
／ｇ］Ｓ：比表面積［ｍ
２
／ｇ］
ここで、ｋ：透過係数は、２５℃で、圧力：Ｐ［Ｐａ］における膜面積：Ａ［ｍ
２
］の純水透水量：Ｑ［ｃｍ
３
／ｓｅｃ］から式（２）で算出する係数
ｋ＝８．７６×Ｑ／Ａ／Ｐ×１０
－１５
・・・・・式（２）
５．前記表面部の表面から厚み２μｍまでの最表面部に、前記最表面部の断面において観察される孔（以下、断面孔とする）の単位面積あたりの数が１００個／μｍ
２
～１０００個／μｍ
２
であり、かつ、断面孔径［ｎｍ］の平均値が１ｎｍ～９９ｎｍであるナノ網目構造を有する１～４のいずれかに記載の多孔質膜である。
６．前記断面孔の単位面積あたりの数［個／μｍ
２
］を前記断面孔径［ｎｍ］の平均値で除した値：Ｙが３～１０個／μｍ
２
／ｎｍである５に記載の多孔質膜である。
７．前記最表面部の前記断面孔径［ｎｍ］の標準偏差が１．０ｎｍ～５０ｎｍである５または６に記載の多孔質膜である。
８．前記表面部の前記表面孔径［ｎｍ］の標準偏差が０．５ｎｍ～５．０ｎｍである２～７のいずれかに記載の多孔質膜である。
９．前記曲路率：Ｒにおける前記式（２）で示す透過係数：ｋ［ｍ
２
］が、０．５×１０
－１７
ｍ
２
～５．０×１０
－１７
ｍ
２
である４～８のいずれかに記載の多孔質膜である。
（【００１１】以降は省略されています）

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