JP2003001074A - セルロース誘導体多孔質膜及びその製造法 - Google Patents
セルロース誘導体多孔質膜及びその製造法Info
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Abstract
ース誘導体多孔質膜の提供。 【解決手段】 セルロース誘導体から得られる多孔質膜
で、表面及び内部に空孔を有しているものであり、少な
くとも一方の表面にある空孔の平均孔径が0.1〜20
μmで、膜内部に存在する空孔が、一方の表面から他方
の表面にわたって均一に形成されており、膜内部にある
空孔の最大平均空孔径(A)に対する表面にある空孔の
平均空孔径(B)の比(B/A)が0.2〜5.0であ
るセルロース誘導体多孔質膜。
Description
多孔質膜及びその製造法に関する。
ルロース膜は、古くから海水淡水化用の非対称逆浸透膜
や血液透析膜として利用されており、これらの用途に向
けた中空糸膜タイプの酢酸セルロース膜が開発されてい
る(例えば、特開昭54−88881号公報、特開昭6
1−185305号公報、特開昭60−29763号公
報、特開昭63−17922号公報、特開平5−228
208号公報、特開平6−343842号公報)。ま
た、酢酸セルロース膜の生体適合性や透水性を改善する
ために、酢酸セルロース膜以外のセルロース誘導体又は
セルロースエステル膜も検討されている。例えば、特開
昭57−133211号公報、特開昭60−43442
号公報、特開昭60−5202号公報、特開昭62−2
90468号公報、特開平1−20245号公報、特開
平2−12611号公報、特開平2−211228号公
報、特開平6−277473号公報、特開平6−311
44号公報等には、酢酸プロピオン酸セルロースを対象
としたセルロース誘導体膜が開示されている。
媒誘起相分離法により製造されるため、非対称膜となり
やすく、更に10μm程度の大孔径のものが製造し難
く、水処理用途に適用した場合に高い透過流束を有する
膜が得られないという問題がある。
い透過流束と、高精度の分画能を示すセルロース誘導体
多孔質膜と、その製造法を提供することを課題する。
ス誘導体から得られる多孔質膜の製造法として非溶媒誘
起相分離法に替えて熱誘起相分離法を適用すると共に、
その処理条件を選定することにより、上記課題を解決で
きることを見出し、本発明を完成したものである。
て、セルロース誘導体から得られる多孔質膜で、表面及
び内部に空孔を有しているものであり、少なくとも一方
の表面にある空孔の平均孔径が0.1〜20μmで、膜
内部に存在する空孔が、一方の表面から他方の表面にわ
たって均一に形成されており、膜内部にある空孔の最大
平均空孔径(A)に対する表面にある空孔の平均空孔径
(B)の比(B/A)が0.2〜5.0であるセルロー
ス誘導体多孔質膜を提供する。
して、セルロース誘導体と高沸点溶媒との混合物を、前
記高沸点溶媒の沸点未満で、かつバイノーダル温度以上
で溶解させて混合物溶液を得る工程、前記溶解温度と同
じか又は近似した温度雰囲気中で、前記混合物溶液から
成形体を得る工程、前記成形体を冷却して液−液相分離
を生じさせる工程、成形体中に残存する高沸点溶媒を除
去する工程を具備するセルロース誘導体多孔質膜の製造
法を提供する。
は、セルロース誘導体から得られる多孔質膜で、表面及
び内部に空孔を有しており、これらの空孔が下記の要件
を満たしているものである。
平均孔径が0.1〜20μm、好ましくは0.2〜10
μm、より好ましくは0.3〜5μmであること。
顕微鏡写真(100〜10,000倍)を等間隔に10
箇所撮影し、各箇所の写真上に見られる10個の孔の径
を平均化し、この平均値を10箇所の撮影部に対して平
均化したものである。
面から他方の表面にわたって均一に形成されているこ
と、即ち膜断面を見たとき、空孔の分布状態に偏りがな
く、均一であること。
(A)に対する表面にある空孔の平均空孔径(B)の比
(B/A)が0.2〜5.0、好ましくは0.4〜3.
0、より好ましくは0.5〜2.0であること。
及び膜内部の空孔径が均一に近いことを意味し、水処理
用途に適用した場合、高い透過流束と高精度の分画能を
示すことになる。
顕微鏡写真(100〜10,000倍)を膜内表面から
膜外表面にわたり等間隔に10箇所撮影し、各箇所の写
真上に見られる10個の孔の径を平均化し、この平均値
を10箇所の撮影部に対して平均化したものであり、
「最大平均空孔径」とは、10箇所撮影部において最も
平均空孔径の大きいものを示す。
ある空孔が、円形乃至楕円形又はそれらに近似した形状
のものあることが好ましく、円形又はそれに近似した形
状であるものがより好ましい。
導体は、酢酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロー
ス、酢酸酪酸セルロース等を挙げることができ、これら
の共重合体からなるものでもよい。
の製造法を工程ごとに説明するが、本発明の製造法は下
記の製造工程を必須工程として具備するものであれば、
各工程の前後において、当業者により通常なされる工程
の付加等を行ってもよい。
媒との混合物を、前記高沸点溶媒の沸点未満で、かつバ
イノーダル温度以上で溶解させて混合物溶液を得る工程
である。バイノーダル温度とは、セルロース誘導体を高
沸点溶媒に混合させた場合、高温で融解させた熱力学的
に均一な混合物溶液の液相(1相)領域と、セルロース
誘導体の濃厚相と希薄相からなる2相領域の境界の温度
をいう。
00℃以上のものが好ましく、2−メチル−2,4−ペ
ンタンジオール(沸点197℃)、2−エチル−1,3
−ヘキサンジオール(沸点245℃)等を挙げることが
できる。
ノーダル温度以上で、好ましくはバイノーダル温度から
50℃以内高い温度、より好ましくはバイノーダル温度
から30℃以内高い温度範囲である。
は、酢酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢
酸酪酸セルロース等を挙げることができ、これらの共重
合体からなるものであってもよい。
似した温度雰囲気中で、前記混合物溶液から成形体を得
る工程である。
おける溶解温度と同温度であるか、又は前記溶解温度±
20℃の範囲が好ましく、溶解温度と同温度であること
がより好ましい。
とする成形体の形状、用途に応じて適宜選択することが
でき、ガラス板等に流延してフィルム状に成形する方法
や、乾式紡糸法により、中空糸状に成形する方法等を適
用することができる。
冷却して液−液相分離を生じさせる工程であり、この工
程の処理により、1相(混合物溶液相)から2相(セル
ロース誘導体溶液の濃厚相と希薄相)に相分離させる。
形直後の温度から、好ましくは50〜200℃低い温度
まで、より好ましくは70〜150℃低い温度まで冷却
する。このときの成形体の温度は、例えばガラス板(ホ
ットステージ)上に流延してフィルム状の成形体を得た
場合は、ガラス板(ホットステージ)の温度に等しいと
見なすことができる。
じて適宜選択することができ、周囲温度を冷却する方法
のほか、流延法を適用した場合にはガラス板(ホットス
テージ)自体を冷却する方法を適用できる。
却速度は、0.1〜500℃/分が好ましく、0.5〜
400℃/分がより好ましい。この冷却速度を大きくす
ることで空孔径を小さくすることができ、冷却速度を小
さくすることで空孔径を大きくすることができる。
媒を除去する工程である。溶媒の除去方法は特に制限さ
れるものではなく、他の溶媒を用いた液液抽出、減圧下
における常温乃至は加熱乾燥等の方法を適用することが
できる。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。
学工業(株)製)20質量%、2−メチル−2,4−ペ
ンタンジオール(MPD)80質量%の混合物を150
℃で加熱溶解させ、混合物溶液を得た。 (第2工程)次に、この混合物溶液を150℃のホット
ステージ上に流延した後、溶液表面からの溶媒蒸発を防
ぐため、露出表面をカバーグラスで覆った。 (第3工程)次に、10℃/分の冷却速度でホットステ
ージを冷却し、最終的には25℃まで冷却して相分離さ
せて多孔質膜を形成させた。 (第4工程)次に、ホットステージと共に多孔質膜を水
中に24時間浸漬して、MPDを除去した。
質膜の一表面及び断面を含む斜視図のSEM写真を図1
に示す。この多孔質膜は、厚さが180μmで、膜表面
の平均孔径(A)が3.1μm、膜内部の最大平均孔径
(B)が3.5μm、B/A=0.9であり、図1から
明らかなとおり、ほぼ円形の空孔を有していた。
1と同様にして、多孔質膜を得た。この多孔質膜断面の
SME写真を図2に示す。この多孔質膜は、厚さが15
0μmで、膜表面の平均孔径(A)が10μm、膜内部
の最大平均孔径(B)が14μm、B/A=0.7であ
り、図2から明らかなとおり、ほぼ円形の空孔を有して
いた。
製)15質量%をジメチルスルホキシド85質量%に混
合し、60℃で溶解させて、混合物溶液を得た。次に、
この混合物溶液を常温でガラス板上に流延した後、40
℃の水浴中に浸漬して相分離させて膜を得た。
称構造であり、1万倍のSEM観察でも実施例1、2と
同様のほぼ円形の空孔は観察されなかった。
製)20質量%、MPD15質量%、アセトン65質量
%を混合し、30℃で溶解させて、混合物溶液を得た。
次に、この混合物溶液を常温でガラス板上に流延した
後、40℃の乾燥機内に入れてアセトンを蒸発除去させ
て膜を得た。
mの空孔が存在していたが、この空孔は膜の長さ方向に
長軸を持つ楕円でああった。またこの膜は表面が緻密な
構造の非対称膜で、膜内部には、1万倍のSEM観察で
も実施例1、2と同様のほぼ円形の空孔は観察されなか
った。
膜表面と膜内部において孔径の揃ったほぼ円形の空孔を
有しているため、水処理用途に適用した場合、高い透過
流束と、高精度の分画能を発揮することができるもので
ある。また本発明の製造方法によれば、前記多孔質膜に
おける性質の発現及び調整が容易となる。
含む斜視図のSEM写真である。
ある。
Claims (12)
- 【請求項1】 セルロース誘導体から得られる多孔質膜
で、表面及び内部に空孔を有しているものであり、少な
くとも一方の表面にある空孔の平均孔径が0.1〜20
μmで、膜内部に存在する空孔が、一方の表面から他方
の表面にわたって均一に形成されており、膜内部にある
空孔の最大平均空孔径(A)に対する表面にある空孔の
平均空孔径(B)の比(B/A)が0.2〜5.0であ
るセルロース誘導体多孔質膜。 - 【請求項2】 膜表面及び膜内部にある空孔が、円形乃
至楕円形又はそれらに近似した形状のものである請求項
1記載のセルロース誘導体多孔質膜。 - 【請求項3】 セルロース誘導体が酢酸セルロースであ
る請求項1又は2記載のセルロース誘導体多孔質膜。 - 【請求項4】 セルロース誘導体と高沸点溶媒との混合
物を、前記高沸点溶媒の沸点未満で、かつバイノーダル
温度以上で溶解させて混合物溶液を得る工程、前記溶解
温度と同じか又は近似した温度雰囲気中で、前記混合物
溶液から成形体を得る工程、前記成形体を冷却して液−
液相分離を生じさせる工程、成形体中に残存する高沸点
溶媒を除去する工程を具備するセルロース誘導体多孔質
膜の製造法。 - 【請求項5】 混合物溶液を得る工程で用いる高沸点溶
媒が、沸点が100℃以上のものである請求項4記載の
セルロース誘導体多孔質膜の製造法。 - 【請求項6】 混合物溶液を得る工程で用いる高沸点溶
媒が、2−メチル−2,4−ペンタンジオール又は2−
エチル−1,3−ヘキサンジオールである請求項4又は
5記載のセルロース誘導体多孔質膜の製造法。 - 【請求項7】 混合物溶液を得る工程における溶解温度
が、バイノーダル温度以上で、バイノーダル温度から5
0℃以内高い温度範囲である請求項4〜6のいずれか1
記載のセルロース誘導体多孔質膜の製造法。 - 【請求項8】 成形体を得る工程における成形温度が、
前工程における溶解温度と同温度であるか又は前記溶解
温度±20℃の範囲である請求項4〜7のいずれか1記
載のセルロース誘導体多孔質膜の製造法。 - 【請求項9】 成形体を冷却して液−液相分離を生じさ
せる工程において、成形体の温度を、成形直後の温度か
ら50〜200℃低い温度まで冷却する請求項4〜8の
いずれか1記載のセルロース誘導体多孔質膜の製造法。 - 【請求項10】 成形体を冷却して液−液相分離を生じ
させる工程において、0.1〜500℃/分の速度で冷
却する請求項4〜9のいずれか1記載のセルロース誘導
体多孔質膜の製造法。 - 【請求項11】 成形体を冷却して液−液相分離を生じ
させる工程において、最低温度まで冷却した後、同温度
で保持する請求項4〜10のいずれか1記載のセルロー
ス誘導体多孔質膜の製造法。 - 【請求項12】 セルロース誘導体が酢酸セルロースで
ある請求項4〜11のいずれか1記載のセルロース誘導
体多孔質膜の製造法。
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JP2001191829A JP2003001074A (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | セルロース誘導体多孔質膜及びその製造法 |
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