JP2759339B2 - 親水化多孔質膜の製法 - Google Patents

親水化多孔質膜の製法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は浄水分野、工業用分野等の水処理分野に使用
される親水化ポリオレフイン多孔質膜及びその製法に関
する。
(従来の技術) ポリオレフイン多孔質膜は、その基質の化学的安定性
からメデイカル分野、半導体分野、浄水分野など多方面
の産業分野で使用されている。
しかし、ポリオレフイン多孔質膜は疎水性であり、そ
のままでは水性液体を透過させるのが難しく、従つて水
性液体を透過させるためにはポリオレフイン多孔質膜を
親水化する必要がある。
ポリオレフイン多孔質膜の親水化法としては、疎水−
親水のバランスの観点から親水化剤を選定し、ポリオレ
フイン多孔質膜に接着性があり、かつ恒久的な親水性を
付与することを目的としてポリオレフイン多孔質膜にエ
チレン−ビニルアセテート共重合体の薄膜を形成させた
のちケン化処理する方法(特開昭61−125408号公報)や
エチレン−ビニルアルコール共重合体を被覆する方法
(特開昭61−271003号公報)等が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前者の方法においては、ポリオレフイ
ン多孔質膜にエチレン−ビニルアセテート共重合体を付
着させた後、ケン化処理し、ビニルアセテートをビニル
アルコールとするため、プロセスが複雑であり、特に多
孔質微細孔部近傍に残存する反応生成物及びアルカリ液
を十分に洗浄しなければならないという問題点を有して
いる。又、後者の方法の場合、エチレン−ビニルアルコ
ールを水混和性有機溶剤と水との混合溶剤に溶解しポリ
オレフイン多孔質膜に付着・乾燥するだけで親水性を付
与できるが、水混和性有機溶剤としてエタノールを使用
する場合、該共重合体の溶解状態を維持するには、50℃
以上の温度に保持する必要があり、作業性の点で問題が
あつた。又、水混和性有機溶剤としてジメチルスルホキ
シドを用いる場合は室温下で処理することも可能である
が、ジメチルスルホキシドはエタノールと比較し蒸気圧
が低く脱溶剤の乾燥工程に時間を要する点、更には該共
重合体中に取り込まれたジメチルスルホキシドを除去す
ることは非常に困難であり、十分な乾燥を行つてもジメ
チルスルホキシドが残存する可能性があり、ジメチルス
ルホキシドが残存した状態で、特に飲み水用浄水器に使
用した場合、過中即ち飲料水中にジメチルスルホキシ
ドが溶出してくることになり安全性の点で問題となる。
本発明の目的は、特別の前処理なしに、室温近辺での
簡便な取り扱いができ、しかも恒久性を有し、溶出物の
点であ前な親水性高分子の薄膜がポリオレフイン多孔質
膜の微細孔表面上に保持されてなる親水化ポリオレフィ
ン多孔質膜の製法を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明の要旨は、エチレン含量が少なくとも20モル%
以上、ビニルアルコール含量(bモル%)が少なくとも
10モル%以上であつて、エチレン及びビニルアルコール
以外の成分含量をaモル%とした時のb/(a+b)が0.
125〜0.75の範囲にある3成分以上からなる共重合体を
水混和性有機溶剤と水との混合溶剤に溶解しポリオレフ
イン多孔質膜を該共重合体溶液で処理したのち、乾燥す
ることを特徴とする親水化多孔質膜の製法にある。
本発明に用いるポリオレフイン多孔質膜を構成するポ
リオレフイン素材としては、エチレン、プロピレン、4
−メチル−1−ペンテンおよび3−メチル−1−ブテン
からなる群から選ばれる一種以上の単量体を主成分とす
る重合体または共重合体あるいはこれらのフツ素化合物
を挙げることができる。
本発明に用いる多孔質膜としては、中空糸膜、平膜、
管状膜等の任意の形態のものを用いることができ、また
用途に応じて種々の細孔径のものを使用することができ
るが、好ましい例として、膜厚がおよそお20〜200μm
程度、空孔率がおよそ20〜90%程度、細孔径が0.01〜5
μm程度のものを挙げることができる。
多孔質膜としては、溶融賦形後延伸する方法、無機物
もしくはエステル等を混入して溶融賦形後、混入物を抽
出する方法を始めとして種々の方法によつて得られる細
孔構造のものを用いることができるが、その中でも空孔
率が大きくて目詰りによる性能低下が少なく、混入物を
含んでいないという点から溶融賦形後延伸する方法(延
伸法)によつて得られる多孔質膜が好ましい。延伸法に
よる多孔質膜とは、ミクロフイブリルと節部とによつて
形成されるスリツト状の微小空間(空孔)が3次元的に
相互に連通した細孔構造を有する多孔質膜であり、例え
ば特公昭56−52123号公報、特開昭57−42919号公報等に
記載された方法によつて製造することができる。
又、多孔質膜の形態としては単位容積当たりの膜面積
が大きいことから中空糸状のものが好ましい。
本発明の親水化多孔質膜の製法においては、ポリオレ
フィン多孔質膜に、実質的に親水性が向上されるように
共重合体が保持されていればよく、必ずしも全ての表面
に共重合体が保持されている必要はない。
保持されてなるとは保存中や使用中に容易に脱離しな
い程度に共重合体が細孔表面に強固に結合ないし密着さ
れていることをいう。
特に多孔質膜として前述の延伸法によつて多孔質化さ
れたものを用いるとミクロフイブリルを包むようにして
共重合体を強固に保持させることができるので、多孔質
膜としては延伸法によつて多孔質化さたものを用いるこ
とが好ましい。
本発明に用いる少なくともエチレンとビニルアルコー
ルとを含む3成分以上からなる共重合体は、ランダム、
ブロツク、グラフト等いずれのタイプの共重合体であつ
てもよい。該共重合体中に占めるエチレン含量が20モル
%未満では該共重合体のポリオレフインに対する接着性
が概して不十分であり、剥離をおこす可能性があり好ま
しくない。
又、ビニルアルコール含量が10モル%未満ではポリオ
レフイン多孔質膜が充分な親水性を示さず好ましくな
く、一方更に良好な親水性を発現させるにはビニルアル
コール含量を20モル%以上とすることが特に好ましい。
ところで、該共重合体をポリオレフイン多孔質膜の細
孔表面上及び外表面上に付着する方法は、エアガンで該
共重合体溶液を吹きつける方法、ロールコーターやカレ
ンダーを用いてコーテイングする方法等があるが、ポリ
オレフイン多孔質膜の細孔表面上に該共重合体の薄膜を
均一に固着させるためには浸漬法が特に好適である。
該共重合体は溶液状態で使用するので、作業性の点か
ら室温近辺の温度で溶解状態を維持していることが好ま
しい。ここでいう室温近辺とは約30℃〜10℃を指す。
この観点からエチレン−ビニルアルコール系共重合体
について鋭意検討した結果、エチレンとビニルアルコー
ル以外の成分を共重合体成分として添加することにより
その溶解特性が大きく変化すること、しかも添加する成
分の含有量がビニルアルコールの含有量との間で特定の
範囲にある時に、ある特定の溶剤に対して室温近辺での
溶解状態を維持できることを見い出し本発明に到達した
ものである。
即ち、エチレン含量が20モル%以上、ビニルアルコー
ル含量(bモル%)が10モル%以上という条件下でエチ
レンとビニルアルコール以外の成分含量をaモル%とし
た時のb/(a+b)を0.125〜0.75の範囲にすることに
より、更に好ましくは、0.30〜0.75の範囲にすることに
より、室温近辺での溶解状態を維持することができるの
である。
ここでエチレンとビニルアルコール以外の成分として
用いられる化合物としては、例えば酢酸ビニル、アクリ
ル酸、メタアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリ
ル酸エステル、ビニルアルコールの脂肪酸エステル等の
ビニル化合物、ビニルアルコールをフオルマール化もし
くはブチラール化したもの等を挙げることができ、これ
らが1種以上含まれていればよいが、特に好ましい成分
は酢酸ビニルである。
本発明に用いる該共重合体の溶剤としては、水混和性
有機溶剤と水との混合溶剤を用いる。水混和性有機溶剤
としてはメタノール、エタノール、n−プロパノール、
イソプロピルアルコール等のアルコール類、ジメチルス
ルホキシド、ジメチルホルムアミド等を挙げることがで
きるが、乾燥工程による脱溶剤の容易さ、人体に対する
低毒性の点から特にエタノールが好ましい。溶剤として
エタノール/水混和系を用いることにより該共重合体溶
液は室温においても安定であり作業性の点で優れたもの
となる。
尚、比率b/(a+b)が本発明の範囲外にあるとき該
共重合体はエタノール/水混和系溶剤に対して加熱状態
では膨潤あるいは溶解するものの、室温下では析出する
ので好ましくない。
エタノールと水の混合割合は、ポリオレフインへの浸
透性を阻害せず、該共重合体の室温近辺での溶解性を阻
害しない範囲であればよく、用いられる該共重合体の成
分比率により異なるがエタノール/水の割合は90/10〜5
0/50vol%が好ましい。
該共重合体溶液の濃度は、通常0.1〜10重量%程度で
あり、好ましくは0.5〜5重量%程度である。濃度が0.1
%未満では均一な厚みの保持層を得ることが難かしく、
又、10重量%を超えると溶液粘度が大きくなりすぎてポ
リオレフイン多孔質膜の微細孔を閉塞して付着されるこ
とになり親水化膜の過特性が低下するので好ましくな
い。また本発明において、該共重合体溶液を付着する方
法としては同じ濃度の共重合体溶液を用いて2回以上行
つてもよく、濃度の異なる溶液を用いて2回以上行つて
もよい。
基材であるポリオレフイン多孔質膜に対する該共重合
体の保持量は過特性の点からおよそ1〜40重量%好ま
しくは5〜30重量%である。
ポリオレフイン多孔質膜に付着した該共重合体溶液
は、真空乾燥、熱風乾燥等公知の乾燥方法によつて乾燥
することができる。乾燥温度は、ポリオレフイン多孔質
膜が熱によつて変形を受けない温度であればよく、例え
ば、ポリエチレン多孔質膜の場合には120℃以下の温度
で加熱乾燥させることにより多孔質膜の外表面及び微細
孔内表面上に該共重合体を均一に固着させることができ
る。
(実施例) 以下、本発明を実施例によつて説明する。
実施例1〜5 500mlのメタノール中において、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体20gを苛性ソーダ触媒(0.12g)を用いて撹拌
下45℃でケン化反応を行い、貧溶媒を加えてケン化物を
析出させ洗浄乾燥した。用いたエチレン−酢酸ビニル共
重合体のエチレン含量は27.5モル%、30モル%、56.8モ
ル%であつた。ケン化時間を変更させることにより、ビ
ニルアルコールと酢酸ビニルの含量比率の異なるエチレ
ン−ビニルアルコール−酢酸ビニル共重合体を得た。共
重合体中に占める酢酸ビニル含量はJISK6730に準拠して
求めた。
該共重合体1重量部をエタノール/水(70/30vol%)
99重量部に加温下で溶解させ、25℃になるまで放冷し溶
液の安定性を濁度で判断した。
ポリエチレン多孔質中空糸膜(三菱レイヨン(株)
製、EHF−270T、内径270μm、外径380μm)を該共重
合体溶液に3分間浸漬した後、60度の熱風乾燥にて3時
間乾燥して溶剤の除去を行い、該共重合体の保持量を求
めた。この中空糸膜を100本束ねて端部をウレタン樹脂
で固め有効膜面積70cm2の膜モジユールを製作した。こ
の膜モジユールに水圧1kg/cm2をかけて水を過し、そ
の時の透水量を測定し、次いで5の水を水圧1kg/cm2
で透水したのち完全に乾燥させた。この水過、乾燥を
10回繰り返した後、水圧1kg/cm2にて透水量を測定し
た。
以上の結果を第1表に示した。第1表より該共重合体
のエタノール/水溶液は室温における安定性があり、モ
ジユールは高い透水量を示すとともに恒久性があること
がわかる。
尚、いずれの実施例においても、該共重合体は中空糸
膜の微細孔表面のほゞ全体にわたつてほゞ均一に固着し
ていた。
実施例6〜8 実施例3に用いた共重合体を使用し、エタノール/水
の混合比率を変えて該共重合体の1重量%溶液を調製
し、約30℃になるまで放冷した。実施例1〜5に記載の
方法により膜モジユールを製作し、透水量を測定した。
第2表に示すようにエタノール/水の混合比を変えても
溶液は安定であり、高い透水性を示した。
比較例1 エチレン含量30モル%のエチレン−酢酸ビニル共重合
体を用いて実施例1と同様の手法によりエチレン含量30
モル%、ビニルアルコール59.7モル%(b)、酢酸ビニ
ル10.3モル%(a)、b/(a+b)=0.85の共重合体を
得た。この共重合体をエタノール/水の混合溶媒(それ
ぞれ90/10、80/20、70/30、60/40、又は50/50vol%)に
1重量%になるように加温下で溶解し、室温近辺まで放
冷したところ、いずれのエタノール/水溶媒系において
も白濁化現象があり、共重合体の析出が認められ、室温
下における溶液の安定性が認められなかつた。
比較例2 エチレン含量27.6モル%でケン化率99%以上のエチレ
ン−ビニルアルコール共重合体(本発明のb/(a+b)
=0.99以上)をエタノール/水(75/25vol%)に該共重
合体が1重量%になるように70℃で加熱溶解したのち、
放冷すると液温が50℃より低くなる温度から、溶液が白
濁化し始め、30℃では完全な白濁をおこし、共重合体の
析出が認められた。
(発明の効果) 本発明の親水化多孔質膜の製法によれば、水濡れ性が
よく、透水乾燥を繰り返しても、透水性の低下が認めら
れず、耐久性のある親水性が付与された多孔質膜が得ら
れるとともに、室温下での溶液安定性が良好な親水化剤
が使用されるため、ポリオレフイン多孔質膜の親水化処
理を均一かつ確実に行うことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−132489(JP,A) 特開 昭61−161103(JP,A) 特開 昭50−54578(JP,A) 特開 昭63−17686(JP,A) 特開 昭61−42301(JP,A) 特開 昭61−125408(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 71/38 B01D 71/26 C08J 9/36 D06M 15/333

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレン含量が少なくとも20モル%以上、
    ビニルアルコール含量(bモル%)が少なくとも10モル
    %以上であって、エチレン及びビニルアルコール以外の
    成分含量をaモル%とした時のb/(a+b)が、0.125
    〜0.75の範囲にある3成分以上からなる共重合体を水混
    和性有機溶剤と水との混合溶剤に溶解し、ポリオレフィ
    ン多孔質膜を該共重合体溶液で処理したのち乾燥するこ
    とを特徴とする親水化多孔質膜の製法。
  2. 【請求項2】水混和性有機溶剤がエタノールである請求
    項1記載の親水化多孔質膜の製法。
  3. 【請求項3】エチレン、ビニルアルコール以外の成分が
    酢酸ビニルであることを特徴とする請求項1記載の親水
    化多孔質膜の製法。
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