JP3537539B2 - ビニルアルコール系共重合体中空糸膜の製造方法 - Google Patents
ビニルアルコール系共重合体中空糸膜の製造方法Info
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合体中空糸膜の製造方法に関する。さらに詳しくは、2
重管型紡糸ノズルを用いた湿式法又は乾湿式法によるビ
ニルアルコール系共重合体中空糸膜の製造方法におい
て、複数のホ−ルを円状に配列した2重管型紡糸ノズル
の外側を流れる外部凝固液の流れに併行してノズルの内
側に外部凝固液を流して紡糸するビニルアルコール系共
重合体中空糸膜の製造方法に関する。
を用い、中心に気体、または液体を注入しつつ、紡糸原
液をノズルより凝固液中へ押し出して凝固させることに
より製造されている。例えば、特公昭54−40654
号公報明細書に、ノズル孔径とニ−ドル外径の差及びバ
スドラフトを規定して紡糸する方法が、また特公昭55
−22563号公報明細書に、紡糸原液の吐出量と中空
糸内部に導入する気体の吐出量との比を規定して紡糸す
る方法が開示されている。
常は単ホールよりむしろ複数のホールを備えた2重管型
紡糸ノズルが使用される。そして各ホールから押し出さ
れた中空糸が均一に凝固するように、複数のホ−ルは円
形に配列され、その回りから凝固液を供給させている。
そして、各ホールから紡出された中空糸を引き取る場
合、一本一本をノズルに対して垂直に引き取ることはさ
れず、大体は数本を一つの束にして一点に集めて引き取
られれながら、紡糸されている。
コール系共重合体のように、凝固が緩慢に進行するよう
な樹脂を原液として使用した場合は、2重管ノズルの中
心合わせを充分に行っても、従来技術のような方法、す
なわち凝固液が2重管ノズルの外側からのみ供給される
方法で紡糸されると、紡出された中空糸膜はノズル面に
対して完全には垂直にならず、中心部へ少し傾いて紡糸
されるようになってしまい、膜厚の不均一性を生じてし
まう。
合、長時間紡糸を続けていると、凝固液が外側からしか
供給されていないため、ノズル近辺では中空糸膜をはさ
んで、内側と外側の凝固液の濃度に濃度差が生じて、中
空糸膜の凝固斑がおこり、これによって膜厚の不均一化
が助長される。膜厚の不均一になると、薄膜部が生じ、
圧力に対して弱くなり、リークしやすくなる。したがっ
て、本発明の目的は、中空糸膜の膜厚斑を生じないビニ
ルアルコール系共重合体中空糸膜の製造方法を提供する
ことにある。
を解決するため鋭意検討し、円状に配列された複数の2
重管型紡糸ノズルを用いて中空糸膜を紡糸する際、複数
のホ−ルを円状に配列された複数の2重管型紡糸ノズル
の外側を流れる外部凝固液の流れに併行して内側にも外
部凝固液を流すことにより、膜厚斑、凝固斑のない中空
糸膜を提供できることを見い出し、本発明に至った。
を用いた湿式法又は乾湿式法によるビニルアルコール系
共重合体中空糸膜の製造方法において、複数のホ−ルを
円状に配列した2重管型紡糸ノズルの外側を流れる外部
凝固液の流れに併行してノズルの内側に外部凝固液を流
すことを特徴とするビニルアルコール系共重合体中空糸
膜の製造方法である。以下、本発明において使用される
複数のホ−ルを円状に配列した2重管型紡糸ノズルを単
に2重管型紡糸ノズルという。
重合体は、ビニルアルコール単位を30モル%以上、好
ましくは50モル%以上含む重合体であり、具体的に
は、ビニルエステル類の単独重合体のケン化物や、エチ
レン、プロピレン、アクリロニトリル、塩化ビニル、ビ
ニルピロリドン等のビニル単量体を含有するビニルアル
コール系共重合体(ランダム、ブロック、グラフト共重
合体を含む)等を例示することができる。
共重合体は、溶出物が非常に少ないため、医療分野にお
いて使用される分離膜の素材として好適である。とく
に、血液透析、血漿分離等の血液処理に使用される分離
膜の素材としては通常、重合度800以上、エチレン含
量10〜60モル%、ケン化度96モル%以上のエチレ
ン−ビニルアルコール系共重合体が使用される。なお、
かかるエチレン−ビニルアルコール系共重合体として
は、例えば、メタクリル酸、ビニルクロライド、メチル
メタクリレート、アクリロニトリル等の共重合可能な重
合性単量体が15モル%以下の範囲内で共重合されてい
てもよい。
及びその溶媒からなる。溶媒としてはビニルアルコール
系共重合体を溶解するものであれば特に制限はなく、例
えば、メタノール、エタノール、プロパノール、N,N
−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、水
等やこれらの混合物を例示することができる。なお、紡
糸原液には、硼酸、酸化珪素、酸化チタン、エチレング
リコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、テトラエチレングリコール、トリエチレング
リコール、グリセリン、ブタンジオ−ル等の多価アルコ
−ル類、デキストラン等の添加剤を必要に応じて含有さ
せてもよい。
の濃度は、該製膜原液が膜として形成できる範囲の濃度
とする必要があり、通常5〜40重量%の範囲に設定さ
れる。特に、中空糸膜を製造する場合には紡糸原液中の
ビニルアルコール系共重合体の濃度を10〜30モル%
の範囲に設定することが好ましい。紡糸原液中のビニル
アルコール系共重合体の濃度が上記の範囲を外れると膜
として成形することが困難となる場合がある。
くは30〜80℃の範囲に調整される。紡糸原液の温度
が上記の範囲より高温になれば、ビニルアルコール系共
重合体自体が変性する恐れがあり、また上記の範囲より
低温であれば製膜原液の粘度が高くなりすぎて製膜が困
難となる場合がある。
溶媒と混和性があり、かつビニルアルコール系共重合体
を凝固させる作用を有するものであれば特に制限はない
が、通常水性の媒体が使用される。かかる凝固液として
は例えば、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルア
セトアミド、N−メチルピロリドン、アルコール等の水
に可溶性の有機溶媒と水との混合物、あるいは水酸化ナ
トリウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、硫酸ナ
トリウム、硫酸アンモニウム等の無機塩を含有する水溶
液、アンモニア水などをあげることができる。
囲に設定される。凝固浴の温度は、上記凝固液の種類と
相侯って、得られる膜の構造を決定する因子である。例
えば血液透析に使用される均質構造の膜を製造する場合
のように比較的緩慢な凝固を必要とする場合は、凝固浴
の温度は例えば−20〜10℃のように低めに設定する
ことが好ましい。また、血漿分離に使用されるポ−ラス
構造の膜を製造する場合のようにそれほど緩慢な凝固を
必要としない場合は、凝固浴の温度は例えば10〜40
℃のように高めに設定することが好ましい。
ては、複数のホ−ルを円状に配列したノズルが用いられ
る。円状とは、円形の他、概ね円の形状にあるものも含
まれる。複数とは2個以上であるが、多い方が本発明の
効果がよく発現するので好ましい。通常はホ−ル数10
個以上で実施される。
固液とは、図1に示されるように、複数のホ−ルを円状
に配列したノズルの外側から導入される外部凝固液であ
り、2重管型紡糸ノズルの内側を流れる外部凝固液と
は、図1に示されるように、複数のホ−ルを円状に配列
したノズルの内側を流れる外部凝固液である。これらの
流れは併行して流れることが必要である。
ルから直接凝固浴へ紡出される。また、乾湿式法による
場合は、紡糸原液は紡糸ノズルから紡出され、一旦大気
中を走行した後、凝固浴へ導入される。本発明において
は、垂直上向きにノズルを固定して、紡出された紡糸原
液を直接凝固浴へ紡出する湿式法が好適である。
マ−の形状を中空糸状に保持する目的で、2重管型紡糸
ノズルの内側に流体が導入される。かかる流体として
は、通常、窒素、空気等の気体の他、ヘキサン等の紡糸
原液に対して非凝固性の溶剤が内部凝固液として使用さ
れるが、上記の非凝固性の溶剤のみならず、ジメチルス
ルホキシド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチ
ルピロリドン、アルコール等の水に可溶性の有機溶剤と
水の混和物、あるいは塩化ナトリウム、塩化カルシウ
ム、硫酸ナトリウム等の無機塩を含有する水溶液など、
製膜原液に対して凝固性を有する液体を使用することも
できる。
られる膜の表面の構造に影響を与える。凝固液あるいは
注入液として凝固性の良い液体を使用すると、膜の表面
には緻密層が形成され易く、まこれとは逆に凝固液ある
いは注入液として凝固性の低い液体を使用すると、膜の
表面に大きな孔径の微孔を有する膜を製造することがで
きる。このように凝固液あるいは注入液の凝固性を調整
することにより、得られる膜の表面の構造を制御するこ
とができる。
側を流れる外部凝固液の流れに併行して内側にも外部凝
固液を流すことが重要である。外部凝固液の供給方法の
例としては、ノズルの外周部から外部凝固液を流すと
ともに、中央部に円筒状のパイプを固定して、上部より
凝固液を供給し反転させることによりノズルの外側及び
内側に併行して外部凝固液を流す方法(図1)、ド−
ナツ型ノズルを用いて、ノズルの外側及び内側に併行し
て外部凝固液を流す方法、及びこれらを組み合わせた
方法などがあげられる。の方法において、液の流れを
効果的にするために図1に示すような堰を設けてもよ
い。
固液(内側凝固液)の流れの速度をVin、外側を流れ
る外部凝固液(外側凝固液)の流れの速度をVout、
中空糸膜の引き取り速度をVfとするとき、外側凝固液
の速度Voutが、内側凝固液の速度Vinより速いと
中空糸膜は外側から内側中央部へ傾斜するようになるた
め、内側の膜厚が薄くなった膜厚斑のある膜になる傾向
がある。また、速度の遅い内側では凝固液の濃度が外側
に比べ、相対的に濃くなってしまい、内側の凝固が緩慢
になってしまうので凝固斑が起こりやすい。逆に内側の
速度Vinが外側の速度Voutの2倍より速くなると
中空糸膜は内側から外側へ押され、広がるように傾斜す
るため、外側の膜厚が薄くなった膜厚斑のある膜になる
傾向があり、また速度の遅い外側の凝固液の濃度が相対
的に濃くなって凝固班も起こりやすい。さらに、凝固液
の速度Vinは中空糸膜の速度Vfより幾分速くする方
が好ましく、内側へ中空糸膜が傾くのを防ぐ役目をす
る。Vinが中空糸膜の引き取り速度Vfの5倍より速
くなると凝固液の流れによって中空糸膜が激しく引っ張
られるようになり、断糸しやすくなる。
2×Vout、かつVf<Vin<5×Vfを満足して
紡糸する方が本発明の効果が著しく、好ましい。Vin
及びVoutは、紡糸筒の断面積と流量から計算によっ
て求められる値であり、Vfは中空糸膜の引き取り速度
から直接求められる。
構造、表面に緻密層を有する不均質構造、膜内部に大き
な空隙を有するフィンガーライク構造等種々の構造があ
るが、本発明においてはいずれの構造のものであっても
良い。中空糸膜の膜厚は通常、外径40〜3000μ
m、膜厚10〜1000μm程度のものが使用される。
たは温水によって洗浄される。また、必要に応じて延
伸、熱処理などが施される。このようにして得られた膜
は、湿潤状態のままか、あるいは乾燥されるが、取扱い
の便利さと言う観点からみれば、膜を乾燥状態とするこ
とが好ましい。膜の乾燥方法としてはビニルアルコール
系共重合体のガラス転移点以下の温度、好ましくは室温
付近で常圧ないし減圧乾燥する方法、湿潤膜を液体窒素
によって凍結し、減圧下に水分を昇華する凍結乾燥、メ
タノール、エタノール、アセトン等の水と混和性の有機
溶剤にて水分を置換し、しかる後に有機溶剤を蒸発乾燥
させる有機溶剤置換法などを上げることができる。乾燥
状態の膜は所望により公知の方法に従って熱処理が行わ
れる。
により適宜、モジュール等に形成され、血液透析、血漿
分離等の医療用途、蛋白水溶液の脱塩、分画、濃縮、果
汁の濃縮等の食品用途、排水処理等の工業用途などの各
種用途に使用される。
るが、本発明はこれにより何ら限定されるものではな
い。 [実施例1〜3、比較例1〜3]エチレン含量33モル
%、重合度1300、ケン化度99モル%のエチレン・
ビニルアルコール共重合体(株式会社クラレ製EVAL
(登録商標)ECF100A)をDMSOに溶解し、1
7重量%の紡糸原液とした。円筒形の紡糸筒に、ホール
数100、ホール間隔1.5mmで円形に配列したノズ
ルを垂直上向きに固定し、外側凝固液はノズル外周部よ
り上向きに吹き出させ、内側凝固液はノズル中央部に内
筒を固定してノズル中央部に凝固液を供給し液の流れを
反転させて外側凝固液と併行に流れるようにした。凝固
液の液面高さを50cmに保ち、中空糸膜の内部に窒素
を注入しながら紡糸原液を吐出させ、0℃でDMSO2
0重量%含有の水溶液へ原液を押し出し、凝固させた。
厚25μm、平均内径200μmの乾燥中空糸膜を得
た。Vin、Vout及びVfの速度を変化させて中空
糸膜を製造した。得られた中空糸膜全部について膜厚を
顕微鏡で観察して、膜厚の最も厚いところと、薄いとこ
ろを求めた。また、中空糸100本を束にしてモジュー
ル1000本を組立て、湿潤化後、中空糸内側に空気圧
2Kg/cm2 を10分間かけてその時のリーク率を求
めた。結果を表1に示す。
て、窒素の代わりに塩化カルシウム20重量%水溶液を
20℃で注入しつつ、10℃の10重量%DMSO水溶
液中へ原液を押し出し、凝固させ、平均膜厚55μmの
乾燥中空糸膜を得た。内側と外側に凝固液を流した場合
と外側のみ凝固液を流した場合の膜の断面を観察したと
ころ、両側に凝固液を流した場合はフィンガーライク構
造が均一に生成するのに対し、外側だけに流した場合は
フィンガーライク構造が偏って生成した。この結果から
本発明の効果は明らかである。
紡糸ノズルを使用して湿式法又は乾湿式法により中空糸
膜を製造する場合、ノズルの外側を流れる外部凝固液の
流れに併行して内側にも外部凝固液を流すことにより、
中空糸膜の凝固斑、膜厚斑の少ない中空糸膜を得ること
ができる。
概略図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 2重管型紡糸ノズルを用いた湿式法又は
乾湿式法によるビニルアルコール系共重合体中空糸膜の
製造方法において、複数のホ−ルを円状に配列した2重
管型紡糸ノズルの外側を流れる外部凝固液の流れに併行
してノズルの内側に外部凝固液を流すことを特徴とする
ビニルアルコール系共重合体中空糸膜の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載のビニルアルコール系共重
合体中空糸膜の製造方法において、複数のホ−ルを円状
に配列した2重管型紡糸ノズルの内側を流れる外部凝固
液の速度をVin、外側を流れる外部凝固液の速度をV
out、中空糸の引き取り速度をVfとするとき、Vo
ut<Vin<2×Vout及びVf<Vin<5×V
fの条件を満足して紡糸することを特徴とするビニルア
ルコール系共重合体中空糸膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14321895A JP3537539B2 (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | ビニルアルコール系共重合体中空糸膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14321895A JP3537539B2 (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | ビニルアルコール系共重合体中空糸膜の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08332361A JPH08332361A (ja) | 1996-12-17 |
JP3537539B2 true JP3537539B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=15333644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14321895A Expired - Lifetime JP3537539B2 (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | ビニルアルコール系共重合体中空糸膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3537539B2 (ja) |
-
1995
- 1995-06-09 JP JP14321895A patent/JP3537539B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08332361A (ja) | 1996-12-17 |
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