JP2000288369A - Gas separation membrane - Google Patents
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- JP2000288369A JP2000288369A JP11095168A JP9516899A JP2000288369A JP 2000288369 A JP2000288369 A JP 2000288369A JP 11095168 A JP11095168 A JP 11095168A JP 9516899 A JP9516899 A JP 9516899A JP 2000288369 A JP2000288369 A JP 2000288369A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、混合気体から酸素
や窒素等を選択的に分離するための気体分離膜、あるい
は、アルコール、水、印刷用インク、インクジェットプ
リンタインク等の液体中に溶存するガス(酸素、窒素等)
を脱気するための気体分離膜に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas separation membrane for selectively separating oxygen, nitrogen and the like from a mixed gas, or a gas separation membrane which is dissolved in a liquid such as alcohol, water, printing ink and ink jet printer ink. Gas (oxygen, nitrogen, etc.)
A gas separation membrane for degassing the gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の気体透過性チューブの素材として
は、例えば、熱可塑性セグメント化ポリウレタン、ポリ
4−メチルペンテン−1、ポリテトラフルオロエチレ
ン、シリコンゴムが知られている(特開平2−1644
25号、同5−267149号、同8−153675
号、同8−243306号、同9−57008号、同9
−187602号、同8−124825号公報等)。2. Description of the Related Art As materials for conventional gas-permeable tubes, for example, thermoplastic segmented polyurethane, poly-4-methylpentene-1, polytetrafluoroethylene, and silicone rubber are known (Japanese Patent Laid-Open No. 2-1644).
No. 25, No. 5-267149, No. 8-153675
Nos. 8-243306, 9-57008, 9
187602, 8-124825, etc.).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記素材のうち、シリ
コンゴムおよび熱可塑性セグメント化ポリウレタンは、
水蒸気透過係数が大きい。したがって、シリコンゴムま
たは熱可塑性セグメント化ポリウレタンからなるチュー
ブを用いて水蒸気を含む空気から酸素や窒素の分離を行
う場合、膜透過側(減圧側)に水蒸気が透過し、水蒸気
結露を生じ易い。例えば、減圧ポンプへ水蒸気が混入す
ると、減圧ポンプの故障が生じることもある。Among the above materials, silicone rubber and thermoplastic segmented polyurethane are:
Large water vapor transmission coefficient. Therefore, when oxygen or nitrogen is separated from air containing water vapor using a tube made of silicone rubber or thermoplastic segmented polyurethane, water vapor permeates to the membrane permeation side (pressure reduction side), and water vapor condensation easily occurs. For example, if water vapor is mixed into the pressure reducing pump, the pressure reducing pump may fail.
【0004】また上記素材のうち、ポリ4−メチルペン
テン−1は、ガラス転移点温度が約30℃であり、低温
度(例えば室温(20℃))ではガラス状態である。一
般に室温(20℃)におけるポリ4−メチルペンテン−
1からなるチューブの引っ張りに対する破断伸度は、肉
厚にもよるが試料長の約50〜100%であり、ゴム状
態の高分子チューブに比べて低い。Among the above materials, poly-4-methylpentene-1 has a glass transition temperature of about 30 ° C. and is in a glassy state at a low temperature (for example, room temperature (20 ° C.)). Generally, poly 4-methylpentene at room temperature (20 ° C.)
The elongation at break of the tube made of No. 1 in tension is about 50 to 100% of the sample length, depending on the wall thickness, and is lower than that of the polymer tube in a rubber state.
【0005】図2は、ポリ4−メチルペンテン−1から
なるチューブのstress-strain curveを示すグラフであ
り、降伏応力1、降伏伸度2、破断応力3、破断伸度4
(50〜100%)を各符号にて示している。このグラ
フから分かるように、ポリ4−メチルペンテン−1から
なるチューブは、降伏点を越えると直ぐに破断してしま
う。すなわち、分離膜として使用する場合、降伏応力1
を越える引っ張り応力に対してその応力を伸びによって
吸収する能力が不足しており、実使用の耐久性の点で十
分でない。FIG. 2 is a graph showing a stress-strain curve of a tube made of poly-4-methylpentene-1. Yield stress 1, yield elongation 2, breaking stress 3, breaking elongation 4
(50 to 100%) is indicated by each symbol. As can be seen from this graph, the tube made of poly-4-methylpentene-1 breaks immediately above the yield point. That is, when used as a separation membrane, the yield stress 1
The ability to absorb the tensile stress exceeding elongation by elongation is insufficient, and is not sufficient in terms of the durability in actual use.
【0006】また上記素材のうち、ポリテトラフルオロ
エチレンは、20℃での酸素透過係数が3.75×10
-14〜7.5×10-14cm3(STP)・cm/(cm2・sec・Pa)と低
い。したがって、チューブとした場合、その気体透過フ
ラックスが低く、分離膜として用いるには気体透過性能
の点で不十分である。また、ポリテトラフルオロエチレ
ンは他の素材と比較して高価である。Among the above materials, polytetrafluoroethylene has an oxygen permeability coefficient at 20 ° C. of 3.75 × 10
-14 to 7.5 × 10 -14 cm 3 (STP) · cm / (cm 2 · sec · Pa). Therefore, when a tube is used, its gas permeation flux is low, and the gas permeation performance is insufficient for use as a separation membrane. In addition, polytetrafluoroethylene is more expensive than other materials.
【0007】本発明は、これら従来技術の課題を解決す
べくなされたものであり、水蒸気が透過し難く、引っ張
りに対する破断伸度および気体透過性能に優れ、かつ安
価な気体透過性チューブ等の気体分離膜を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and it is difficult to transmit water vapor, is excellent in elongation at break against tensile strength and gas permeation performance, and is inexpensive. It is intended to provide a separation membrane.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、ス
チレン系熱可塑性エラストマーと、ポリオレフィンとの
ポリマーブレンドからなる気体分離膜により達成され
る。The above object of the present invention is achieved by a gas separation membrane comprising a polymer blend of a styrene-based thermoplastic elastomer and a polyolefin.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below.
【0010】本発明の気体分離膜は、スチレン系熱可塑
性エラストマーと、ポリオレフィンとのポリマーブレン
ドから得られる。具体的には、両者をメルトブレンドし
て、チューブ状(中空管状)、平膜状など、所望の形状
に成形する。The gas separation membrane of the present invention is obtained from a polymer blend of a styrene-based thermoplastic elastomer and a polyolefin. Specifically, both are melt-blended and formed into a desired shape such as a tubular shape (hollow tubular shape) or a flat film shape.
【0011】このポリマーブレンドのモルフォロジー
は、スチレン系熱可塑性エラストマーとポリオレフィン
が共連続構造(相互貫通に近い相構造)である場合と、
一方が海、他方が島という二相構造である場合とがあ
る。The morphology of this polymer blend is as follows: when the styrene-based thermoplastic elastomer and the polyolefin have a co-continuous structure (phase structure close to mutual penetration);
There may be a two-phase structure in which one is the sea and the other is the island.
【0012】ガス透過性は、主にスチレン系熱可塑性エ
ラストマーが担っている。ここで、気体分離膜の表から
裏へガス透過の経路が連続して存在する点では、共連続
構造が好ましい。一方、液体中の脱気を行う用途におい
て、脱気対象の液体とスチレン系エラストマーとの親和
性が高い場合、共連続構造では表から裏へ脱気対象の液
体で膨潤し易く、すなわち耐薬品性に劣ることがある。
したがって、脱気対象の液体とスチレン系エラストマー
との親和性が高い場合は、海・島二相構造の方が膨潤度
を低くできる点から望ましい。ただし、共連続構造は、
気体透過性の経路が途切れ難いので、気体透過性の点で
は優れている。The gas permeability is mainly borne by the styrene thermoplastic elastomer. Here, a co-continuous structure is preferable in that there is a continuous gas permeation path from the front to the back of the gas separation membrane. On the other hand, in applications where degassing is performed in liquid, if the liquid to be degassed has high affinity with the styrene-based elastomer, the bicontinuous structure easily swells with the liquid to be degassed from front to back, that is, chemical resistance May be inferior in sex.
Therefore, when the affinity between the liquid to be degassed and the styrene-based elastomer is high, the sea-island two-phase structure is preferable because the degree of swelling can be reduced. However, the bicontinuous structure is
Since the gas permeable path is hard to be interrupted, it is excellent in gas permeability.
【0013】このように、本発明の気体分離膜のモルフ
ォロジーは、その用途等に応じて共連続構造、海・島二
相構造等を適宜選定すればよく、そのモルフォロジーに
関し特に制限は無い。As described above, the morphology of the gas separation membrane of the present invention may be appropriately selected from a co-continuous structure, a sea-island two-phase structure, and the like according to the use and the like, and there is no particular limitation on the morphology.
【0014】本発明で用いるスチレン系熱可塑性エラス
トマーとしては、代表的には、次のトリブロック共重合
体[a]と、ランダム共重合体[b]が挙げられる。Typical examples of the styrene thermoplastic elastomer used in the present invention include the following triblock copolymer [a] and random copolymer [b].
【0015】[a] スチレン重合体(S)とブタジエ
ン重合体を水素添加した重合体(EB)からなる(S)-
(EB)-(S)トリブロック共重合体、もしくは、スチレ
ン重合体(S)とブタジエン重合体(BU)からなる
(S)-(BU)-(S)トリブロック共重合体、[b] スチ
レン単量体とブタジエン単量体からなるランダム共重合
体を水素添加した重合体、もしくは、スチレン単量体と
ブタジエン単量体とのランダム共重合体。[A] (S)-comprising a polymer (EB) obtained by hydrogenating a styrene polymer (S) and a butadiene polymer.
(EB)-(S) triblock copolymer or styrene polymer (S) and butadiene polymer (BU)
(S)-(BU)-(S) triblock copolymer, [b] a polymer obtained by hydrogenating a random copolymer composed of a styrene monomer and a butadiene monomer, or a styrene monomer and a butadiene Random copolymer with monomer.
【0016】トリブロック共重合体[a]の市販品とし
ては、例えばシェル化学(株)製、商品名クレイトンG
が挙げられる。ランダム共重合体[b]の市販品として
は、例えば、日本合成ゴム(株)製、商品名HSBRが
挙げられる。上記共重合体[a]、[b]において、水
素添加率は、80%以上が好ましい。このように水素添
加率を大きくすることによって、成形物の耐光性が良く
なる。クレイトンG、HSBRは、何れも水素添加率が
90〜99%と大きいことが従来より知られている。Commercial products of the triblock copolymer [a] include, for example, Kraton G, manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.
Is mentioned. Commercial products of the random copolymer [b] include, for example, HSBR (trade name, manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.). In the copolymers [a] and [b], the hydrogenation rate is preferably 80% or more. By increasing the hydrogenation rate in this way, the light resistance of the molded product is improved. It has been conventionally known that both Clayton G and HSBR have a large hydrogenation rate of 90 to 99%.
【0017】本発明で用いるポリオレフィンは、ガラス
転移温度が室温より低く、低密度、低結晶性のポリオレ
フィンであることが、柔軟性、気体透過性の高いチュー
ブが得られる点で好ましい。具体的には、ポリオレフィ
ンの密度は0.92g/cm3以下が好ましく、結晶化度
は50%以下が好ましい。このようなポリオレフィンと
しては、例えば線状低密度ポリエチレン(liner low de
nsity polyethylene、三井化学(株)製、商品名ウルト
ゼックス等)、メタロセン触媒に基づく分岐の多い超低
密度ポリエチレン(very low density polyethylene、
デュポンダウエラストマー社製、商品名ENGAGE
等)、アタクティクポリプロピレン等が挙げられる。ま
た、エチレンとプロピレンとの共重合体(三井化学
(株)製、商品名タフマー等)を用いてもよい。The polyolefin used in the present invention is preferably a low-density, low-crystalline polyolefin having a glass transition temperature lower than room temperature, since a tube having high flexibility and high gas permeability can be obtained. Specifically, the density of the polyolefin is preferably 0.92 g / cm 3 or less, and the crystallinity is preferably 50% or less. Such polyolefins include, for example, linear low density polyethylene (liner low de polyethylene).
nsity polyethylene, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. under the trade name of Ultex, etc.) and very low density polyethylene with very many branches based on metallocene catalyst (very low density polyethylene,
Dupont Dow Elastomer Co., Ltd., brand name ENGAGE
Etc.), atactic polypropylene and the like. Further, a copolymer of ethylene and propylene (trade name: Tuffmer, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) may be used.
【0018】これらスチレン系熱可塑性エラストマーと
ポリオレフィンとをブレンドし、このポリマーブレンド
をチューブ状等の所望の形状に成形することによって、
室温(20℃)における酸素透過係数が3.75×10
-13cm3(STP)・cm/(cm2・sec・Pa)〜2.25×10-12cm3(S
TP)・cm/(cm2・sec・Pa)という優れた酸素透過性能を示す
気体分離膜を得ることができる。By blending the styrenic thermoplastic elastomer and polyolefin, and molding the polymer blend into a desired shape such as a tube,
Oxygen permeability coefficient at room temperature (20 ° C.) is 3.75 × 10
-13 cm 3 (STP) · cm / (cm 2 · sec · Pa) ~2.25 × 10 -12 cm 3 (S
A gas separation membrane exhibiting excellent oxygen permeation performance of (TP) · cm / (cm 2 · sec · Pa) can be obtained.
【0019】気体分離膜の厚さ(チューブ状の場合は肉
厚)は特に限定されないが、50μm以上であることが
実用上の耐圧性(1MPa以上)を確保する点で好まし
い。また、500μm以下であることが、実用水準以上
の酸素透過フラックス(7.5×10-12cm3(STP)/(cm2・
sec・Pa)以上)を得る点で好ましい。The thickness (thickness in the case of a tube) of the gas separation membrane is not particularly limited, but is preferably 50 μm or more from the viewpoint of ensuring practical pressure resistance (1 MPa or more). Further, it is preferable that the oxygen permeation flux is 500 μm or less (7.5 × 10 −12 cm 3 (STP) / (cm 2.
sec · Pa) or more).
【0020】図2を用いて説明したように、室温にてガ
ラス状態であるポリ4−メチルペンテン−1からなるチ
ューブでは、破断伸度が低く(50〜100%)、降伏
応力を越える引っ張り応力が加わった場合、その応力を
伸びによって吸収する能力が不足しており、破断に至り
易く、実使用の耐久性の点で不十分である。As described with reference to FIG. 2, the tube made of poly-4-methylpentene-1 which is in a glassy state at room temperature has a low breaking elongation (50 to 100%) and a tensile stress exceeding the yield stress. When added, the ability to absorb the stress by elongation is insufficient, and it is easy to break, which is insufficient in terms of the durability in actual use.
【0021】一方、本発明の気体分離膜は、スチレン系
熱可塑性エラストマーを素材の一つとして用いているの
で、スチレン系熱可塑性エラストマー中に存在する室温
にてゴム状態である高分子鎖が、降伏応力を越える引っ
張り応力に対してその応力を伸びによって吸収し、高い
破断伸度(200%以上)が得られる。図1は、本発明
の気体分離膜(気体透過性チューブ)のstress-strain
curveを示すグラフである。このグラフから分かるよう
に、本発明の気体分離膜(気体透過性チューブ)は、降
伏点を越えても直ぐには破断せず実使用の耐久性が優れ
ている。On the other hand, since the gas separation membrane of the present invention uses a styrene-based thermoplastic elastomer as one of the materials, the polymer chains present in the styrene-based thermoplastic elastomer and in a rubber state at room temperature are: A tensile stress exceeding the yield stress is absorbed by elongation, and a high breaking elongation (200% or more) is obtained. FIG. 1 shows the stress-strain of the gas separation membrane (gas permeable tube) of the present invention.
It is a graph showing a curve. As can be seen from this graph, the gas separation membrane (gas permeable tube) of the present invention does not break immediately even after exceeding the yield point, and has excellent durability in actual use.
【0022】また、本発明の気体分離膜(気体透過性チ
ューブ)は、ポリオレフィンを素材の一つとして用いて
いるので、図1のグラフに示すように、降伏点までのSt
ress-Strainカーブが、ポリ4−メチルペンテン−1か
らなるチューブに近い挙動を示し、降伏応力もポリ4−
メチルペンテン−1からなるチューブとほぼ同じ値であ
る。Further, since the gas separation membrane (gas permeable tube) of the present invention uses polyolefin as one of the raw materials, as shown in the graph of FIG.
The ress-Strain curve shows a behavior close to that of a tube made of poly-4-methylpentene-1, and the yield stress is
The value is almost the same as that of the tube made of methylpentene-1.
【0023】このように、本発明の気体分離膜(気体透
過性チューブ)は、破断伸度が試料長の200%以上に
することができ、同時にシリコンゴムや熱可塑性セグメ
ント化ポリウレタンに近い柔軟性を付与することもでき
る。As described above, the gas separation membrane (gas permeable tube) of the present invention can have a breaking elongation of 200% or more of the sample length, and at the same time, has a flexibility close to that of silicone rubber or thermoplastic segmented polyurethane. Can also be given.
【0024】さらに本発明の気体分離膜は、水蒸気透過
係数が1×10-2g・m/(m2・day)以下と、シリコンゴムや
熱可塑性セグメント化ポリウレタンの約1/100とい
う低い値にできる。これにより、従来技術の課題の一つ
である減圧ポンプへの水蒸気混入トラブルも解決でき
る。Further, the gas separation membrane of the present invention has a water vapor transmission coefficient of 1 × 10 −2 g · m / (m 2 · day) or less, which is as low as about 1/100 of that of silicone rubber or thermoplastic segmented polyurethane. Can be. As a result, the problem of water vapor mixing into the decompression pump, which is one of the problems of the prior art, can be solved.
【0025】スチレン系熱可塑性エラストマーとポリオ
レフィンの組成比は、上述の各点を考慮して所望に応じ
て決定すればよく、本発明において特に制限は無い。た
だし両成分の合計100重量部を基準に、スチレン系熱
可塑性エラストマー20〜95重量部、ポリオレフィン
80〜5重量部であることが好ましく、スチレン系熱可
塑性エラストマー40〜90重量部、ポリオレフィン6
0〜10重量部であることがより好ましい。The composition ratio of the styrene-based thermoplastic elastomer to the polyolefin may be determined as desired in consideration of the above-mentioned points, and is not particularly limited in the present invention. However, the styrene-based thermoplastic elastomer is preferably 20 to 95 parts by weight and the polyolefin is preferably 80 to 5 parts by weight, and the styrene-based thermoplastic elastomer is 40 to 90 parts by weight, and the polyolefin 6 is based on 100 parts by weight of both components.
More preferably, the amount is 0 to 10 parts by weight.
【0026】本発明の気体分離膜の形状については特に
制限は無く、必要に応じて、チューブ状、平膜状、その
他の所望形状に成形すればよい。例えば、気体透過性チ
ューブとする場合は、ポリマーブレンドを中空口金から
溶融状態で押し出し、冷却後巻き取るなど、従来より知
られている方法に従い成形すればよい。この気体透過性
チューブは、非多孔性かつ中空円筒状の形態を有する気
体分離膜である。The shape of the gas separation membrane of the present invention is not particularly limited, and may be formed into a tube shape, a flat film shape, or any other desired shape as required. For example, in the case of forming a gas-permeable tube, the polymer blend may be extruded in a molten state from a hollow die, cooled, wound up, or the like, and may be molded according to a conventionally known method. The gas permeable tube is a gas separation membrane having a non-porous and hollow cylindrical shape.
【0027】本発明の気体分離膜は、例えば、混合気体
から酸素や窒素等を選択的に分離する用途、あるいは、
アルコール、水、印刷用インク、インクジェットプリン
タインク等の液体中に溶存するガス(酸素、窒素等)を
脱気するための用途など、各種の気体分離用途に有用で
ある。The gas separation membrane of the present invention is used, for example, for selectively separating oxygen, nitrogen and the like from a mixed gas, or
It is useful for various gas separation applications such as applications for degassing gases (oxygen, nitrogen, etc.) dissolved in liquids such as alcohol, water, printing inks and ink jet printer inks.
【0028】[0028]
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。以下の記載において「部」は特記の無い限り「重
量部」を示す。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. In the following description, “parts” means “parts by weight” unless otherwise specified.
【0029】以下の実施例において、酸素透過係数はA
STM D−1434、D−2684に準じ、水蒸気透
過係数はASTM E96に準じて測定した。また脱気
効率(%)は、下記式In the following examples, the oxygen permeability coefficient is A
The water vapor permeability coefficient was measured according to ASTM E96 according to STM D-1434 and D-2684. The degassing efficiency (%) is calculated by the following formula.
【0030】[0030]
【数1】 に従って算出した。(Equation 1) It calculated according to.
【0031】<実施例1>スチレン系熱可塑性エラスト
マーとして、シェル化学(株)製商品名クレイトンG−
1652を10部、および、商品名クレイトンG−16
57を80部、ポリオレフィンとして、デュポンダウエ
ラストマー社製商品名ENGAGE8400(密度0.
870g/cm3)を10部秤量して、2軸混練機でメルト
ブレンドした。このメルトブレンドポリマー(ガラス転
移温度Tg=−45℃)を、190℃で中空状の口金か
ら押し出し、ドラフト比600にて巻き取り、気体透過
性チューブを得た。<Example 1> As a styrene-based thermoplastic elastomer, Kraton G-, trade name, manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.
1652 and Clayton G-16
57 as 80 parts, and as polyolefin, ENGAGE8400 (trade name, manufactured by Dupont Dow Elastomer Co., Ltd.)
870 g / cm 3 ) were weighed and melt-blended with a twin-screw kneader. This melt-blended polymer (glass transition temperature Tg = −45 ° C.) was extruded from a hollow die at 190 ° C. and wound up at a draft ratio of 600 to obtain a gas-permeable tube.
【0032】この気体透過性チューブの寸法(内径、外
径、肉厚)、室温(20℃、以下同様)での酸素透過係
数、室温での窒素透過係数、室温での酸素透過フラック
ス、室温での窒素透過フラックス、室温での水蒸気透過
係数、室温での破断伸度、水中溶存酸素の脱気実験結果
等を表1に示す。The dimensions (inner diameter, outer diameter, wall thickness) of this gas-permeable tube, oxygen permeability at room temperature (20 ° C., the same applies hereinafter), nitrogen permeability at room temperature, oxygen permeation flux at room temperature, Table 1 shows the nitrogen permeation flux, water vapor transmission coefficient at room temperature, elongation at break at room temperature, and the results of degassing experiments for dissolved oxygen in water.
【0033】また、このチューブ長手方向に垂直な面で
薄片を切り出し、RuO4で染色し、透過型電子顕微鏡
で観察したところ、スチレン系熱可塑性エラストマーが
海、ポリオレフィンが島のモルフォロジーであった(な
お、スチレン系熱可塑性エラストマーはRuO4により
黒色に染まることが知られている)。Further, a slice was cut out on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the tube, stained with RuO 4 , and observed with a transmission electron microscope. As a result, the morphology of the styrene thermoplastic elastomer was sea and that of the polyolefin was islands ( It is known that a styrene-based thermoplastic elastomer is dyed black by RuO 4 ).
【0034】<実施例2>スチレン系熱可塑性エラスト
マーとして、日本合成ゴム(株)製商品名HSBR13
90P(スチレン含量30重量%)を90部、ポリオレ
フィンとして、デュポン−ダウエラストマー社製商品名
ENGAGE8400(密度0.870g/cm3)10部
を秤量し、2軸混練機でメルトブレンドした。このメル
トブレンドポリマー(ガラス転移温度Tg=−45℃)
を、190℃で中空状の口金から押し出し、ドラフト比
800にて巻き取り、気体透過性チューブを得た。実施
例1と同様にして評価した結果を表1に示す。また、本
実施例のチューブは、実施例1と同様に、スチレン系熱
可塑性エラストマーが海、ポリオレフィンが島のモルフ
ォロジーであった。Example 2 As a styrene-based thermoplastic elastomer, HSBR13 (trade name, manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.)
90 parts of 90P (styrene content 30% by weight) and 10 parts of ENGAGE8400 (trade name: 0.870 g / cm 3 ) manufactured by Dupont-Dow Elastomer Co., Ltd. as a polyolefin were weighed and melt-blended by a twin-screw kneader. This melt blend polymer (glass transition temperature Tg = -45 ° C)
Was extruded from a hollow die at 190 ° C. and wound up at a draft ratio of 800 to obtain a gas-permeable tube. Table 1 shows the results of evaluation performed in the same manner as in Example 1. Further, in the tube of this example, as in Example 1, the morphology was such that the styrene-based thermoplastic elastomer was sea and the polyolefin was islands.
【0035】<実施例3>スチレン系熱可塑性エラスト
マーとポリプロピレンからなるポリマーブレンドとして
市販されている大日本プラスチック(株)製商品名MK
樹脂 MK−2Fを使用し、このポリマーブレンド(T
g=−35℃、組成比=スチレン系熱可塑性エラストマ
ーとしてスチレン重合体(S)とブタジエン重合体を水
素添加した重合体(EB)からなる(S)-(EB)-(S)ト
リブロック共重合体50部、ポリオレフィンとしてアタ
クティックポリプロピレン50部)を190℃で中空状
の口金から押し出し、ドラフト比700にて巻き取り、
気体透過性チューブを得た。実施例1と同様にして評価
した結果を表1に示す。Example 3 MK (trade name, manufactured by Dainippon Plastics Co., Ltd.) which is commercially available as a polymer blend comprising a styrene-based thermoplastic elastomer and polypropylene
Using resin MK-2F, this polymer blend (T
g = −35 ° C., composition ratio = (S)-(EB)-(S) triblock consisting of a styrene polymer (S) and a hydrogenated polymer (EB) of a butadiene polymer as a styrene thermoplastic elastomer 50 parts of a polymer and 50 parts of atactic polypropylene as a polyolefin) are extruded at 190 ° C. from a hollow die and wound up at a draft ratio of 700,
A gas permeable tube was obtained. Table 1 shows the results of evaluation performed in the same manner as in Example 1.
【0036】また、本実施例のチューブについて実施例
1と同様にして透過型電子顕微鏡で観察したところ、ス
チレン系熱可塑性エラストマーとポリオレフィンが共連
続構造のモルフォロジーであった。When the tube of this example was observed with a transmission electron microscope in the same manner as in Example 1, the morphology of the styrene-based thermoplastic elastomer and the polyolefin was a bicontinuous structure.
【0037】<比較例1>日東電工(株)製の脱気装置
(商品名ニトセップ)に内蔵されているテトラフルオロ
エチレンからなるチューブの酸素透過係数を測定したと
ころ3.75×10-14cm3(STP)・cm/(cm2・cmHg・Pa)であ
った。このテトラフルオロエチレンからなるチューブの
内側に流量1L/min.にて水を流し、チューブ外側を1.
3×104Paに維持して脱気を試みたところ、脱気後
の溶存酸素除去効率は約1%であり、大部分の溶存酸素
は脱気後も水中に溶解したままであった。<Comparative Example 1> The oxygen permeation coefficient of a tube made of tetrafluoroethylene incorporated in a deaerator (trade name Nitosep) manufactured by Nitto Denko Corporation was measured to be 3.75 × 10 -14 cm. 3 (STP) · cm / (cm 2 · cmHg · Pa). Water is flowed at a flow rate of 1 L / min. Into the inside of the tube made of tetrafluoroethylene, and 1.
When degassing was attempted while maintaining the pressure at 3 × 10 4 Pa, the efficiency of removing dissolved oxygen after degassing was about 1%, and most of dissolved oxygen remained dissolved in water even after degassing.
【0038】<比較例2>ポリ4−メチルペンテン−1
からなるチューブ(内径24μm、外径43μm、肉厚
10μm)を試作した。このチューブの酸素透過フラッ
クスは2.0×10-9cm3(STP)/(cm2・cmHg・Pa)、酸素透
過フラックス/窒素透過フラックス=3.7、破断伸度
93%、耐圧力0.7MPaであった。このチューブ
(長さ10cm、本数1000本)を用い、チューブの
内側に流量5L/min.にて水(水温20℃)を流し、チュ
ーブ外側を1.3×104Paにて維持して脱気を試みた
ところ、チューブ壁面に無数の亀裂が入っていた。Comparative Example 2 Poly-4-methylpentene-1
(Inner diameter: 24 μm, outer diameter: 43 μm, wall thickness: 10 μm). The oxygen transmission flux of this tube is 2.0 × 10 −9 cm 3 (STP) / (cm 2 · cmHg · Pa), oxygen transmission flux / nitrogen transmission flux = 3.7, breaking elongation 93%, pressure resistance 0 It was 0.7 MPa. Using this tube (length: 10 cm, number of tubes: 1,000), water (water temperature: 20 ° C.) is flowed into the tube at a flow rate of 5 L / min, and the outside of the tube is maintained at 1.3 × 10 4 Pa to remove the tube. When I tried to do that, there were countless cracks in the tube wall.
【0039】<比較例3>シリコンゴムからなるチュー
ブ(内径100μm、外径300μm、肉厚100μ
m)を試作した。このチューブの酸素透過フラックスは
4.5×10-9cm3(STP)/(cm2・sec・Pa)、酸素透過フラッ
クス/窒素透過フラックス=1.3、破断伸度250
%、耐圧力1MPaであった。このチューブ(長さ10
cm、本数1000本)を用い、チューブ内側に流量5
L/min.にて水(水温20℃)を流し、チューブ外側を
1.3×104Paにて維持して脱気を試みた。脱気時間
は30分、脱気効率は65%であった。また、チューブ
の水蒸気係数は1.8×10-1g・m/(m2・day)であった。Comparative Example 3 A tube made of silicone rubber (inner diameter 100 μm, outer diameter 300 μm, wall thickness 100 μm)
m) was prototyped. The oxygen permeation flux of this tube is 4.5 × 10 −9 cm 3 (STP) / (cm 2 · sec · Pa), oxygen permeation flux / nitrogen permeation flux = 1.3, elongation at break 250
% And a withstand pressure of 1 MPa. This tube (length 10
cm, 1000 pieces) and flow rate 5
Water (water temperature: 20 ° C.) was flowed at L / min., And degassing was attempted while maintaining the outside of the tube at 1.3 × 10 4 Pa. The degassing time was 30 minutes, and the degassing efficiency was 65%. The water vapor coefficient of the tube was 1.8 × 10 −1 g · m / (m 2 · day).
【0040】<比較例4>熱可塑性セグメント化ポリウ
レタンであるThermedics Inc.製商品名T
ecoflex EG80Aからなるチューブ(内径1
00μm、外径300μm、肉厚100μm)を試作し
た。このチューブの酸素透過フラックスは4.5×10
-11cm3(STP)/(cm2・sec・Pa)、酸素透過フラックス/窒素
透過フラックス=4.0、破断伸度250%、耐圧力1
0Kg/cm2であった。このチューブ(長さ10cm、本数
1000本)を用い、チューブ内側に流量5L/min.にて
水(水温20℃)を流し、チューブ外側を1.3×104
Paにて維持して水中の溶存酸素脱気を試みた。脱気
時間は30分、脱気効率は70%であった。このチュー
ブの水蒸気係数は3.0×10-1g・m/(m2・day)であっ
た。COMPARATIVE EXAMPLE 4 A thermoplastic segmented polyurethane, trade name T from Themedics Inc.
Ecoflex EG80A tube (1 inner diameter)
(00 μm, outer diameter 300 μm, wall thickness 100 μm). The oxygen permeation flux of this tube is 4.5 × 10
-11 cm 3 (STP) / (cm 2 · sec · Pa), oxygen transmission flux / nitrogen transmission flux = 4.0, elongation at break 250%, pressure resistance 1
It was 0 kg / cm 2 . Using this tube (length 10 cm, number 1000), water (water temperature 20 ° C.) is flowed inside the tube at a flow rate of 5 L / min., And 1.3 × 10 4 outside the tube.
Degassing of dissolved oxygen in water was attempted while maintaining the pressure at Pa. The deaeration time was 30 minutes, and the deaeration efficiency was 70%. The water vapor coefficient of this tube was 3.0 × 10 −1 g · m / (m 2 · day).
【0041】[0041]
【表1】 [Table 1]
【0042】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の気体分離
膜(透過性チューブ等)は、ポリテトラフルオロエチレ
ン等のフッ素樹脂からなるチューブに比べて安価であ
り、気体透過性能が優れている。さらに、シリコンゴム
や熱可塑性セグメント化ポリウレタンからなるチューブ
に比べて水蒸気透過性が低く、膜透過側での水蒸気結露
が低減される。また、ポリ4−メチルペンテン−1から
なるチューブに比べて引っ張りに対する破断伸度が高く
柔軟性があるので、耐圧性の点で優れており、かつ破断
応力も同程度に高いので安全性、信頼性の点でも優れて
いる。As described above, the gas separation membrane (permeable tube etc.) of the present invention is inexpensive and has excellent gas permeation performance as compared with a tube made of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene. . Furthermore, compared with a tube made of silicone rubber or thermoplastic segmented polyurethane, the water vapor permeability is low, and the water vapor condensation on the membrane transmission side is reduced. In addition, compared to a tube made of poly-4-methylpentene-1, it has a high elongation at break with respect to tension and is flexible, so it is excellent in pressure resistance, and has a high breaking stress, so that it is safe and reliable. Excellent in terms of sex.
【図1】本発明の気体分離膜(気体透過性チューブ)の
stress-strain curveを示すグラフである。FIG. 1 shows the gas separation membrane (gas permeable tube) of the present invention.
It is a graph which shows a stress-strain curve.
【図2】従来のポリ4−メチルペンテン−1からなるチ
ューブのstress-strain curveを示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a stress-strain curve of a conventional tube made of poly-4-methylpentene-1.
1 降伏応力 2 降伏伸度 3 破断応力 4 破断伸度 1 Yield stress 2 Yield elongation 3 Breaking stress 4 Elongation at break
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA32 GA41 KE02P KE08Q KE12P KE13P KE16P KE28P MA02 MA03 MA30 MA31 MA33 MB03 MB04 MB16 MC22X MC23X MC24X MC68X MC81 MC83 MC84 MC87 NA21 PA01 PB17 PB19 PB20 PB62 PB63 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4D006 GA32 GA41 KE02P KE08Q KE12P KE13P KE16P KE28P MA02 MA03 MA30 MA31 MA33 MB03 MB04 MB16 MC22X MC23X MC24X MC68X MC81 MC83 MC84 MC87 NA21 PA01 PB17 PB19 PB63 PB62
Claims (6)
リオレフィンとのポリマーブレンドからなる気体分離
膜。1. A gas separation membrane comprising a polymer blend of a styrene-based thermoplastic elastomer and a polyolefin.
チレン重合体(S)とブタジエン重合体を水素添加した
重合体(EB)からなる(S)-(EB)-(S)トリブロック
共重合体、もしくは、スチレン重合体(S)とブタジエ
ン重合体(BU)からなる(S)-(BU)-(S)トリブロッ
ク共重合体である請求項1記載の気体分離膜。2. An (S)-(EB)-(S) triblock copolymer, wherein the styrene-based thermoplastic elastomer comprises a hydrogenated styrene polymer (S) and a butadiene polymer (EB). 2. The gas separation membrane according to claim 1, wherein the gas separation membrane is an (S)-(BU)-(S) triblock copolymer composed of a styrene polymer (S) and a butadiene polymer (BU).
チレン単量体とブタジエン単量体からなるランダム共重
合体を水素添加した重合体、もしくは、スチレン単量体
とブタジエン単量体とのランダム共重合体である請求項
1記載の気体分離膜。3. A polymer obtained by hydrogenating a random copolymer comprising a styrene monomer and a butadiene monomer, or a random copolymer of a styrene monomer and a butadiene monomer. The gas separation membrane according to claim 1, wherein the gas separation membrane is combined.
200%以上である請求項1〜3の何れか一項記載の気
体分離膜。4. The gas separation membrane according to claim 1, wherein the elongation at break against tensile is 200% or more of the sample length.
day)以下であり、室温での酸素透過係数が、3.75×
10-13cm3(STP)・cm/(cm2・sec・Pa)〜2.25×10-12c
m3(STP)・cm/(cm2・sec・Pa)である請求項1〜4の何れか
一項記載の気体分離膜。5. A water vapor transmission coefficient of 1 × 10 −2 g · m / (m 2 ·
day) or less, and the oxygen permeability coefficient at room temperature is 3.75 ×
10 -13 cm 3 (STP) cm / (cm 2 sec Pa)-2.25 x 10 -12 c
The gas separation membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein m 3 (STP) · cm / (cm 2 · sec · Pa).
れか一項記載の気体分離膜。6. The gas separation membrane according to claim 1, which is in the form of a tube.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP11095168A JP2000288369A (en) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | Gas separation membrane |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005305432A (en) * | 2001-03-22 | 2005-11-04 | Celgard Inc | System for debubbling ink |
WO2016031713A1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | 三菱レイヨン株式会社 | Hollow fiber membrane and hollow fiber membrane module |
-
1999
- 1999-04-01 JP JP11095168A patent/JP2000288369A/en active Pending
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