JPH0226627A - ポリスルホン系中空糸膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、中空糸状分離膜として有用なポリスルホン系
中空糸膜に関し、更に詳しくは、優れた濾過特性と機械
強度とを有するとともに、一定の分画性能を維持しなが
ら高透水性能を有するポリスルホン系中空糸膜に関する
ものである。

（ロ）従来の技術 一般に、ポリスルホン系中空糸膜は、主に限外濾過膜と
して優れた特性を示すことが知られている。その他、逆
浸透膜やガス分離膜の支持膜としても使用されている。

これは、ポリスルホン系樹脂が耐熱性、耐薬品性、機械
的強度に優れた性能を有しており、この特性が分離膜に
なっても保持され生かされるためである。このため限外
濾過膜としても食品工業、医療分野、電子工業用などそ
の用途は多岐にわたっている。

一方、従来より一般的に用いられているポリスルホン系
分離膜は膜壁を厚くして機械強度を維持していた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような構造を有する分離膜は、機械的
強度には優れるものの膜壁が通液の抵抗になるため、単
位面積当りの膜濾過速度が小さいという欠点があった。

本発明者らは、以上のような従来使用されている分離膜
の欠点を解決し、機械強度を高くでき、かつ濾過速度を
大きくできる分離膜について鋭意研究を進めた結果、中
空糸の内径と膜厚の比を一定の比の間に保つことで上記
問題を解決できることを見出し、更にこの知見に基づき
、種々の検討を進めた結果、本発明に至った。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用すなわち、本
発明は、中空糸の内径に対する膜厚の比が０．２２〜０
．３５であるポリスルホン系中空糸膜である。

以下、詳細に本発明の説明を行う。

本発明で使用されるポリスルホン系中空糸は、それ自体
公知のものが利用できる。ポリスルホン系樹脂は下記の
構造からなるポリスルホン系樹脂およびその誘導体から
作られるものである。

＄ｓｏ、÷龜 このようなポリスルホン樹脂を用いて中空糸膜を製造す
るが、この時得られる中空糸の内径に対する膜厚の比が
０．２２〜０．３５の範囲にあれば、どのような方法に
よって製造しても良い。

本発明のポリスルホン系中空糸膜は、たとえば原料のポ
リスルホン系樹脂を適当な添加剤（例：ポリエチレング
リコール）の存在下で極性有機溶媒（例ニジメチルホル
ムアミド、ジメチルスルホキシド）に溶解して紡糸原液
を作り、この原液を内部凝固液（例ニジメチルスルホキ
シドと水の混液）とともに、二重環ノズルを通して押出
し、空気中を走行させた後、外部凝固液（例：水あるい
は有機・無機水溶液）中に導くことによって得ることが
できる。

ここで中空糸の内径に対する膜厚の比とは、膜厚みを内
径で除算した値を指して言い、この比が０．２２より小
さいと機械的強度が小さいか、あるいは膜の欠陥の多い
ものとなり、実用上問題がある。

一方、比が０．３５より大きい場合には、機械的強度に
は優れるものの、濾過速度の小さな膜となるだけでなく
、膜厚みが大きいために、同じ膜面積をもつ膜モジュー
ルを作成する時、コンパクト性に欠けるものとなってし
まう。しかも、内径と膜厚の比を０．２２〜０．３５の
範囲にした時、濾過速度を高めるためには、膜の断面構
造を外表面層、外指状構造層、内指状構造層、中間層、
内表面層からなる５層構造をＭる膜、あるいは、外表面
層、指状構造層、内表面層からなる３層構造を有する膜
であることが望ましい。ここで言う外指状構造層ならび
に内指状構造層とは、それぞれ主に中空糸膜構造の維持
に寄与する層である。一方、外表面層、中間層、内表面
層は比較的緻密な構造を有し、分離特性や透水性が決定
される層である。また、中空糸膜の中間層は、紡糸原液
中の溶媒と添加剤が中空糸の中空側へぬけるものと外表
面側にぬけるものがあるためにその境界層として形成さ
れる。

中間層の厚みは、両方向への移動速度によって決定され
、紡糸溶液組成、内部、外部凝固液組成、紡糸原液組成
、凝固液温度および空中走行距離によって変化する。

また、中空糸の内径は、２重環ノズルの口径、中空糸の
巻き取り速度および紡糸原液の吐出速度によって変化す
る。従って上記のことを考慮し、適宜これらの条件の設
定をすることにより所望の中空糸膜を形成することがで
きる。

このような構造を有する膜では、発達した指状構造層が
透過流速を高め、指状構造層におけるボイド周囲の組織
が機械強度に優れるため中空糸膜の機械強度も合わせ持
つことになる。

又、工業的に限外濾過膜として使用される中空糸膜は引
張り強度でｔｏ０９／本以上であることが望ましく、さ
らに望ましくは、１２０９／本以上である。

（ホ）実施例 以下、本発明を具体例によって示し、さらに詳細な説明
するが本発明はこれに同等限定されない。

実施例１ ポリエーテルスルホン（ＩＣ１社製、　Ｖｉｃｔｒｅｘ
５２００Ｐ　）を２０重量％、溶媒剤としてジメチルホ
ルムアミドを６０重量％、添加剤としてポリエチレング
リコール（三洋化成製　分子量４００）を２０重量％の
割合でそれぞれ混合し、均一溶液とした。そして、この
紡糸原液は、内部凝固液としてのジメチルホルムアミド
５０％水溶液を２重環ノズルの中央口から吐出しながら
、２重環ノズルの外側環状口から空中を３０ｃｍ走行さ
せた後、水からなる凝固液へ浸漬するようにして導かれ
るものである。この際、巻き取り速度を１０屑／分で行
い、内径５００μｍ、肉厚１１０μｍの中空糸膜とした
。

得られた中空糸膜は、純水透過速度が５３０（！／Ｉ’
・ｈ＋”ｋｇ７Ｂ’　（２５℃）と高いものであり、分
子量２８．０００のトリブシノインヒビター（ｌｏｏｐ
ｐｍ）を９８％以上排除した。また、引張り強度はＨＯ
９／本であった。この中空糸膜は内表面にスキン層を有
する、断面３層構造の膜であった。

実施例２ 紡糸原液および内部凝固液の各溶媒をジメチルホルムア
ミドからジメチルスルホキシドに変えた他は上記実施例
Ｉと同様の操作により中空糸を紡糸した。得られた中空
糸の性能を表１にまとめて示す。

実施例３〜４ 中空糸のサイズおよび空中飛行時間を変化させた池は上
記実施例２と同様の操作により中空糸を紡糸した。得ら
れた中空糸の性能を表１にまとめて示す。

実施例５ 上記実施例２で用いたドープを用い、芯液としてジメチ
ルスルホキシド５０重量部、水５０重量部からなる混合
溶液を使用して、６０℃の温水から成る外部凝固槽中へ
２重環ノズルから押し出した。得られた中空糸は膜厚１
４０μｍ１内径４００μｍの中空糸膜であり、断面は５
層構造であった。この膜の純水透水速度は１１２０１２
／ｘ！・ｈｒ−ｋｇ／ａｍ’　（水温２５℃）と高く、
また、分子ｆｆ１８４，０００のコンアルブミンを９０
％排除する膜であった。機械強度も引張り強度で１２０
ｇ／本であり、工業的に充分実用化できるものであった
。

（以下余白） ２　　４０　　　５００　１１０　　０．２２３　　１
７　　　５００　１５０　　０．３０４　　１３　　１
１００　２５０　　０．３１但し、注１）：中空糸内圧
測定、内表面積基準にて算出。

注２）　：　１００Ｐ９−リン酸緩衝液を用いて評価。

注３）：１０本の平均値として表示。

そして、実施例１〜５における各断面構造は実施例１．
２がそれぞれ３層構造で、実施例３〜５がそれぞれ５層
構造であった。いずれの膜も、内表面層のみにスキン層
を有する膜であった。

比較例１ 上記実施例５と全く同じ操作により、内径４００μｍ、
膜厚８０μｍ１従って内径に対する膜厚の比が０．２０
の中空糸膜を得た。この膜の純水透水速度は１１２０（
２／ｘ”ｈｒ−ａｔｍ　（２５°Ｃ）であったが、引張
り強度が７０９／本と低いしのであり、工業的に長期に
亘って信頼して使用できるものではないことが分かった
。

（へ）発明の効果 以上述べた様に、本発明により、中空糸の内径に対する
膜厚の比を０．２２〜０．３５に設定したので、高透水
性と実用上必要な強度を有する中空糸膜を得ることがで
きる効果がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中空糸の内径に対する膜厚の比が０．２２〜０．３
   ５であるポリスルホン系中空糸膜。 ２、断面が外表面層、外指状構造層、中間層、内指状構
   造層、内表面層の５層構造からなる請求項１記載のポリ
   スルホン系中空糸膜。 ３、断面が外表面層、指状構造層、内表面層の３層構造
   からなる請求項１記載のポリスルホン系中空糸膜。 ４、中空糸の引張り破断強度が１００ｇ／本以上である
   請求項１記載のポリスルホン系中空糸膜。