JPH07171360A - 異形断面多層複合分離膜 - Google Patents
異形断面多層複合分離膜Info
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- JPH07171360A JPH07171360A JP32470493A JP32470493A JPH07171360A JP H07171360 A JPH07171360 A JP H07171360A JP 32470493 A JP32470493 A JP 32470493A JP 32470493 A JP32470493 A JP 32470493A JP H07171360 A JPH07171360 A JP H07171360A
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- separation
- membrane
- separation layer
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
- B01D69/082—Hollow fibre membranes characterised by the cross-sectional shape of the fibre
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
本発明は分離機能を受け持つ分離層Ａと補強機能を受け
持つ多孔質層Ｂとが交互に積層され、その両表面が多孔
質層Ｂからなる多層複合分離膜に於て、分離層Ａがその
断面が波形を有する形態の層として多孔質層Ｂ中に収納
されており、且つ多層複合分離膜の外周部に分離機能を
受け持つ分離層Ａを含んだ突起を少なくとも１条有する
ことを特徴とする異形断面多層複合分離膜に関する。
持つ多孔質層Ｂとが交互に積層され、その両表面が多孔
質層Ｂからなる多層複合分離膜に於て、分離層Ａがその
断面が波形を有する形態の層として多孔質層Ｂ中に収納
されており、且つ多層複合分離膜の外周部に分離機能を
受け持つ分離層Ａを含んだ突起を少なくとも１条有する
ことを特徴とする異形断面多層複合分離膜に関する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス分離、溶剤分離、
脱気等に用いられる新規な異形断面多層複合分離膜に関
する。
脱気等に用いられる新規な異形断面多層複合分離膜に関
する。
【０００２】
【従来の技術】物質を分離精製する技術は、古くから数
多くの方法が開発され改良が重ねられてきた。膜分離技
術もその一つであるが、その改良の経過を見ると、優れ
た膜素材の開発と分離効率を高めるための薄膜化技術、
賦形技術の開発が大きな流れであった。
多くの方法が開発され改良が重ねられてきた。膜分離技
術もその一つであるが、その改良の経過を見ると、優れ
た膜素材の開発と分離効率を高めるための薄膜化技術、
賦形技術の開発が大きな流れであった。
【０００３】分離効率を高めるための技術開発の一つと
して多層複合分離膜の外観形態を従来と同様に保ちなが
ら、分離層をその断面が波形を有する形態の層とするこ
とにより、その有効膜面積を増大させ、透過速度を高く
した構造のものとして特開平４−４０２２２号公報に開
示された多層複合分離膜などが知られている。又、多孔
質膜の外周に突起を設け、ハウジングに収納した時、均
一に分散して多孔質膜外部での流体の流れを良好にし、
多孔質膜同士の密着を防止するものとして、特開昭６２
−２２５２０６号公報などが知られている。
して多層複合分離膜の外観形態を従来と同様に保ちなが
ら、分離層をその断面が波形を有する形態の層とするこ
とにより、その有効膜面積を増大させ、透過速度を高く
した構造のものとして特開平４−４０２２２号公報に開
示された多層複合分離膜などが知られている。又、多孔
質膜の外周に突起を設け、ハウジングに収納した時、均
一に分散して多孔質膜外部での流体の流れを良好にし、
多孔質膜同士の密着を防止するものとして、特開昭６２
−２２５２０６号公報などが知られている。
【０００４】これらの複合膜、多孔質膜の膜構造は図
２、図３に示すような構造であり、図２は分離機能を受
け持つ分離層１がその断面が波形を有する形態の層とし
て、補強機能を受け持つ多孔質層２中に収納された構造
となっている。図３は多孔質膜の外周部に突起を設けた
構造となっている。
２、図３に示すような構造であり、図２は分離機能を受
け持つ分離層１がその断面が波形を有する形態の層とし
て、補強機能を受け持つ多孔質層２中に収納された構造
となっている。図３は多孔質膜の外周部に突起を設けた
構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然乍、これらの複合膜
の膜構造は図２から明らかなように、分離機能を受け持
つ分離層１が補強機能を受け持つ円筒状の多孔質層２中
に収納されていた。多層複合分離膜としての性能指標の
１つに透過速度があるが、膜素材が同じであれば透過速
度を高くするためには、分離層をより薄膜化するととも
に、分離層の膜面積を増大させることが重要である。更
に、補強機能を受け持つ多孔質層の孔径、空孔率、膜厚
を透過の抵抗にならないように設定することも重要であ
る。
の膜構造は図２から明らかなように、分離機能を受け持
つ分離層１が補強機能を受け持つ円筒状の多孔質層２中
に収納されていた。多層複合分離膜としての性能指標の
１つに透過速度があるが、膜素材が同じであれば透過速
度を高くするためには、分離層をより薄膜化するととも
に、分離層の膜面積を増大させることが重要である。更
に、補強機能を受け持つ多孔質層の孔径、空孔率、膜厚
を透過の抵抗にならないように設定することも重要であ
る。
【０００６】分離層を薄膜化していくと、膜欠陥の発生
率が大きくなるため、薄膜化には限界がある。一方、膜
面積を増加させる方法として、従来と同径の円筒状の多
孔質層中に波形を有する分離層を配置する方法がある
が、円筒状内の配置には限界がある上、円筒状の多孔質
層中に波形を有する分離層を均一に形成することは、技
術上非常に難しいと考えられる。
率が大きくなるため、薄膜化には限界がある。一方、膜
面積を増加させる方法として、従来と同径の円筒状の多
孔質層中に波形を有する分離層を配置する方法がある
が、円筒状内の配置には限界がある上、円筒状の多孔質
層中に波形を有する分離層を均一に形成することは、技
術上非常に難しいと考えられる。
【０００７】又、従来と同径の複合膜での外周表面積で
は、増加した分離層からのガス透過量を抵抗なく有効に
放出することが難しくなる。従って従来の中空糸形態を
保ちながらガス透過性能を更に向上させるためには、同
径内の円筒状内に配置された分離層の有効膜面積を更に
増加させ、且つ均一に形成させる手段を開発することが
重要なポイントである。
は、増加した分離層からのガス透過量を抵抗なく有効に
放出することが難しくなる。従って従来の中空糸形態を
保ちながらガス透過性能を更に向上させるためには、同
径内の円筒状内に配置された分離層の有効膜面積を更に
増加させ、且つ均一に形成させる手段を開発することが
重要なポイントである。
【０００８】本発明は上記のような従来技術の欠点を改
良する目的で研究を行なった結果、複合膜外周部に突起
を形成させることで、分離層の有効膜面積と外周表面積
の増大を同時に実現させ、且つ安定に薄膜形成させるこ
とができることを見出し、本発明に到達した。
良する目的で研究を行なった結果、複合膜外周部に突起
を形成させることで、分離層の有効膜面積と外周表面積
の増大を同時に実現させ、且つ安定に薄膜形成させるこ
とができることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、分離機
能を受け持つ分離層Ａと補強機能を受け持つ多孔質層Ｂ
とが交互に積層され、その両表面が多孔質層Ｂからなる
多層複合分離膜に於て、分離層Ａがその断面が波形を有
する形態の層として多孔質層Ｂ中に収納されており、且
つ多層複合分離膜の外周部に分離機能を受け持つ分離層
Ａを含んだ突起を少なくとも１条有することを特徴とす
る異形断面多層複合分離膜である。
能を受け持つ分離層Ａと補強機能を受け持つ多孔質層Ｂ
とが交互に積層され、その両表面が多孔質層Ｂからなる
多層複合分離膜に於て、分離層Ａがその断面が波形を有
する形態の層として多孔質層Ｂ中に収納されており、且
つ多層複合分離膜の外周部に分離機能を受け持つ分離層
Ａを含んだ突起を少なくとも１条有することを特徴とす
る異形断面多層複合分離膜である。
【００１０】
【作用】本発明は、多層複合分離膜の外表面に突起を設
け、分離層がその突起を含めた断面内に波形を有する形
態の層として配置することにより、分離層が均一に形成
され、且つその有効膜面積をも増大させ、透過速度及び
処理効率を従来の多層複合分離膜のそれよりも高くした
異形断面多層複合分離膜を提供するものである。
け、分離層がその突起を含めた断面内に波形を有する形
態の層として配置することにより、分離層が均一に形成
され、且つその有効膜面積をも増大させ、透過速度及び
処理効率を従来の多層複合分離膜のそれよりも高くした
異形断面多層複合分離膜を提供するものである。
【００１１】以下、図面を参照しつつ本発明の異形断面
多層複合分離膜（以下、「複合膜」と略称する）につい
て説明する。図１は、中空糸状の複合膜の断面図の例で
ある。内表面と外表面或は、両外表面には補強機能を有
する多孔質層Ｂが配され、多孔質層の外表面には突起が
あり、多孔質層Ｂの間に分離機能を有する分離層Ａがそ
の断面が波形を有する形態の層として形成されその分離
層Ａが多孔質層の外表面に形成された突起の内部にまで
存在した形で積層された膜構造を有している。
多層複合分離膜（以下、「複合膜」と略称する）につい
て説明する。図１は、中空糸状の複合膜の断面図の例で
ある。内表面と外表面或は、両外表面には補強機能を有
する多孔質層Ｂが配され、多孔質層の外表面には突起が
あり、多孔質層Ｂの間に分離機能を有する分離層Ａがそ
の断面が波形を有する形態の層として形成されその分離
層Ａが多孔質層の外表面に形成された突起の内部にまで
存在した形で積層された膜構造を有している。
【００１２】即ち、本発明の複合膜は少なくとも三層構
造からなっている。基本的には分離層Ａは一層で充分で
あるが目的に応じて二層以上の多層構造としてもよい。
分離膜に於ては、分離機能を行う層が最も重要であり、
この分離層が最外層にあると取り扱い時等に表面に傷が
生ずるおそれがあるが、本発明の複合膜では多孔質層中
に収納された形で分離層が配されているためにこのよう
な危険性が無い。
造からなっている。基本的には分離層Ａは一層で充分で
あるが目的に応じて二層以上の多層構造としてもよい。
分離膜に於ては、分離機能を行う層が最も重要であり、
この分離層が最外層にあると取り扱い時等に表面に傷が
生ずるおそれがあるが、本発明の複合膜では多孔質層中
に収納された形で分離層が配されているためにこのよう
な危険性が無い。
【００１３】複合膜としての膜性能（分離性能）は、多
孔質層の空孔率、孔径、厚みが同じであれば、多孔質層
中に収納された分離層Ａの膜厚と膜面積によって決定さ
れる。従って、分離層Ａを薄膜化し、収納される膜面積
を大きくすることにより膜性能は高くなる。
孔質層の空孔率、孔径、厚みが同じであれば、多孔質層
中に収納された分離層Ａの膜厚と膜面積によって決定さ
れる。従って、分離層Ａを薄膜化し、収納される膜面積
を大きくすることにより膜性能は高くなる。
【００１４】通常この様な複合膜はモジュール化しハウ
ジングの中に収納して使用されるが、ハウジングに収納
した時に均一に分散して複合膜外部での流体の流れを良
好にし、且つ複合膜同士の密着を防止する方法として複
合膜の外表面に突起を設けてやることで処理効率は向上
する。膜厚を薄くする方法は、製造方法或は素材等によ
り限界がある。又、薄膜化すればするほど膜欠陥発生の
危険性が増加する。
ジングの中に収納して使用されるが、ハウジングに収納
した時に均一に分散して複合膜外部での流体の流れを良
好にし、且つ複合膜同士の密着を防止する方法として複
合膜の外表面に突起を設けてやることで処理効率は向上
する。膜厚を薄くする方法は、製造方法或は素材等によ
り限界がある。又、薄膜化すればするほど膜欠陥発生の
危険性が増加する。
【００１５】従って薄膜化が限界に近くなった場合或は
膜欠陥発生の危険性を少なくし、複合膜としての膜性能
及び処理効率を高度なものとするには、多孔質層中に収
納されている分離層の膜面積を増加させ複合膜外表面に
その内部に分離層を有する突起を設けることが有効であ
る。
膜欠陥発生の危険性を少なくし、複合膜としての膜性能
及び処理効率を高度なものとするには、多孔質層中に収
納されている分離層の膜面積を増加させ複合膜外表面に
その内部に分離層を有する突起を設けることが有効であ
る。
【００１６】分離層の膜面積を増加させるために、従来
はその横断面で観察した場合に円筒状の多孔質層中に波
形を有する図２に示す形態で分離層が収納されていたも
のを、本発明ではその断面に於て分離層が波形を有し、
且つ外表面の突起内部にまで分離層を形成している。
はその横断面で観察した場合に円筒状の多孔質層中に波
形を有する図２に示す形態で分離層が収納されていたも
のを、本発明ではその断面に於て分離層が波形を有し、
且つ外表面の突起内部にまで分離層を形成している。
【００１７】ここで、波形を有する形態とは、正弦波が
代表的なものであるが例えば図４に示したパルス状波、
図５に示した三角状波のような形態のものであってもよ
い。外表面の突起についても、図６、図７に示すように
矩形、三角波形のいずれでもよい。
代表的なものであるが例えば図４に示したパルス状波、
図５に示した三角状波のような形態のものであってもよ
い。外表面の突起についても、図６、図７に示すように
矩形、三角波形のいずれでもよい。
【００１８】図１に示すように、分離層の断面は波形を
有しつつ全体としては閉じた層を形成するものをいう。
尚、本発明についてその断面が波形を有する形態とは、
必ずしも複合膜の任意の切断面に於て波形及び突起が表
われる必要はなく、特定の切断面に於て波形及び突起が
表われればよい。
有しつつ全体としては閉じた層を形成するものをいう。
尚、本発明についてその断面が波形を有する形態とは、
必ずしも複合膜の任意の切断面に於て波形及び突起が表
われる必要はなく、特定の切断面に於て波形及び突起が
表われればよい。
【００１９】通常は本発明の複合膜を製造する際の延伸
方向に対して垂直な切断面に於て波形及び突起が表われ
る。更に、分離層Ａが多孔質層Ｂ中に収納されていると
は、多孔質層Ｂの分離層との境界面も分離層とほぼ同形
の波形を有する表面形態で、且つ両層がほぼ密着する状
態で形成されており、多孔質層と分離層との間に、特別
な空隙部が存在しない状態というものとする。
方向に対して垂直な切断面に於て波形及び突起が表われ
る。更に、分離層Ａが多孔質層Ｂ中に収納されていると
は、多孔質層Ｂの分離層との境界面も分離層とほぼ同形
の波形を有する表面形態で、且つ両層がほぼ密着する状
態で形成されており、多孔質層と分離層との間に、特別
な空隙部が存在しない状態というものとする。
【００２０】分離層Ａは分離機能を有する部分であり、
透過速度を高い値に維持するにはできるだけ薄いことが
好ましい。従って、この分離層の厚みが２．０μｍを超
えると複合膜による薄膜化の意味が薄れる。一方、分離
層の厚みの下限値は特に限定されないが、およそ０．０
０５μｍ以上であることが好ましく、０．０１μｍ以上
であることがより好ましい。
透過速度を高い値に維持するにはできるだけ薄いことが
好ましい。従って、この分離層の厚みが２．０μｍを超
えると複合膜による薄膜化の意味が薄れる。一方、分離
層の厚みの下限値は特に限定されないが、およそ０．０
０５μｍ以上であることが好ましく、０．０１μｍ以上
であることがより好ましい。
【００２１】分離層Ａが多孔質層Ｂ中に収納される位置
範囲としては、分離層Ａを取り扱い時等の外傷から保護
するためにも、多孔質層Ｂの外表面より１μｍ、より好
ましくは２μｍ以上内側の部分に収納することが好まし
い。
範囲としては、分離層Ａを取り扱い時等の外傷から保護
するためにも、多孔質層Ｂの外表面より１μｍ、より好
ましくは２μｍ以上内側の部分に収納することが好まし
い。
【００２２】補強機能を有する多孔質層Ｂは、補強、保
護を受け持つ以外に分離層Ａを薄膜化させる際に膜欠陥
の発生防止に効果を発揮する層である。複合膜に於て分
離層Ａを薄くする場合、分離層Ａが薄膜になればなるほ
ど多孔質層Ｂの孔径を小さく設定しなければ分離層Ａに
欠陥が発生しやすくなる。
護を受け持つ以外に分離層Ａを薄膜化させる際に膜欠陥
の発生防止に効果を発揮する層である。複合膜に於て分
離層Ａを薄くする場合、分離層Ａが薄膜になればなるほ
ど多孔質層Ｂの孔径を小さく設定しなければ分離層Ａに
欠陥が発生しやすくなる。
【００２３】従って、分離層Ａの分離機能を膜欠陥の発
生がない状態で充分発現でき、更に分離層Ａの分離機能
発現のための抵抗にならないような多孔質層Ｂの好まし
い多孔質構造は、孔径が０．００５〜０．５μｍ、好ま
しくは０．０１〜０．３μｍ、空孔率が２０〜９０％、
好ましくは３０〜７０％、複合膜全体の膜厚が１０〜１
０００μｍ、好ましくは２０〜５００μｍである。
生がない状態で充分発現でき、更に分離層Ａの分離機能
発現のための抵抗にならないような多孔質層Ｂの好まし
い多孔質構造は、孔径が０．００５〜０．５μｍ、好ま
しくは０．０１〜０．３μｍ、空孔率が２０〜９０％、
好ましくは３０〜７０％、複合膜全体の膜厚が１０〜１
０００μｍ、好ましくは２０〜５００μｍである。
【００２４】孔径が０．００５μｍ未満では分離対象物
質の透過の抵抗が増大し、０．５μｍを超えると分離層
の膜欠陥発生の原因となりやすい。空孔率が２０％未満
では多孔質層の細孔の開口部に臨む分離層の割合が少な
すぎて分離層の有効利用率が著しく減少し、９０％を超
えると複合膜の補強保持が難しくなる。複合膜の膜厚が
１０μｍ未満では強度的に不十分となりやすい。
質の透過の抵抗が増大し、０．５μｍを超えると分離層
の膜欠陥発生の原因となりやすい。空孔率が２０％未満
では多孔質層の細孔の開口部に臨む分離層の割合が少な
すぎて分離層の有効利用率が著しく減少し、９０％を超
えると複合膜の補強保持が難しくなる。複合膜の膜厚が
１０μｍ未満では強度的に不十分となりやすい。
【００２５】多孔質層中に波状に収納された分離層の膜
面積を増加させるには、複合膜の膜厚が大きい方が有利
であるが、１０００μｍを超えると分離対象物質の多孔
層での抵抗が過大となりやすい。尚、ここでいう細孔の
孔径とは、水銀ポロシメーターで測定し、細孔径と細孔
容量の関係から細孔容量が１／２となる孔径をいう。
面積を増加させるには、複合膜の膜厚が大きい方が有利
であるが、１０００μｍを超えると分離対象物質の多孔
層での抵抗が過大となりやすい。尚、ここでいう細孔の
孔径とは、水銀ポロシメーターで測定し、細孔径と細孔
容量の関係から細孔容量が１／２となる孔径をいう。
【００２６】本発明の複合膜に於て分離層Ａに用いられ
る重合体Ａ′としては、シリコーンゴム、シリコーンと
ポリカーボネートの共重合体等シリコーン系重合体；ポ
リ４−メチルペンテン−１、線状低密度ポリエチレン等
のポリオレフィン系重合体；パーフロロアルキル系フッ
素含有重合体；ポリウレタン系重合体；エチルセルロー
ス等のセルロース系重合体；ポリフェニレンオキシド、
ポリ４−ビニルピリジン；及びこれら重合体を構成する
モノマーの共重合体；及びこれらの混合物が挙げられ
る。
る重合体Ａ′としては、シリコーンゴム、シリコーンと
ポリカーボネートの共重合体等シリコーン系重合体；ポ
リ４−メチルペンテン−１、線状低密度ポリエチレン等
のポリオレフィン系重合体；パーフロロアルキル系フッ
素含有重合体；ポリウレタン系重合体；エチルセルロー
ス等のセルロース系重合体；ポリフェニレンオキシド、
ポリ４−ビニルピリジン；及びこれら重合体を構成する
モノマーの共重合体；及びこれらの混合物が挙げられ
る。
【００２７】多孔質層Ｂに用いられる重合体Ｂ′として
は、延伸操作によって多孔化が可能な素材であればどの
重合体を使用してもよいが、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリ４−メチルペンテン−１等のポリオレフィ
ン；及びポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン
等ハロゲン含有ポリオレフィン等の結晶性ポリマーが好
ましい。
は、延伸操作によって多孔化が可能な素材であればどの
重合体を使用してもよいが、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリ４−メチルペンテン−１等のポリオレフィ
ン；及びポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン
等ハロゲン含有ポリオレフィン等の結晶性ポリマーが好
ましい。
【００２８】本発明の複合膜は、例えば次のようにして
製造される。重合体Ｂ′及び重合体Ａ′を交互に積層
し、かつ重合体Ａ′層の断面が波形を有し、重合体Ｂ′
の外表面側に突起を有する形態を呈するようにして積層
した複合膜の先駆体を、溶融賦形温度１５０℃〜３００
℃の範囲、ドラフト比５〜９０００の範囲で形成する。
製造される。重合体Ｂ′及び重合体Ａ′を交互に積層
し、かつ重合体Ａ′層の断面が波形を有し、重合体Ｂ′
の外表面側に突起を有する形態を呈するようにして積層
した複合膜の先駆体を、溶融賦形温度１５０℃〜３００
℃の範囲、ドラフト比５〜９０００の範囲で形成する。
【００２９】溶融形成された複合膜先駆体は、必要に応
じてアニール処理した後、延伸処理により重合体Ｂ′の
層を多孔化する。延伸多孔化の方法としては、ポリオレ
フィンで行われている公知の方法が採用できる。即ち、
常温付近での少量の延伸によって重合体Ｂ′層にミクロ
クラックを発生させて白化させ、続いて加熱延伸によっ
て孔の拡大と孔形状の安定化を図ることができる。この
間、重合体Ａ′は多孔化されないので延伸倍率の増加に
伴い薄膜化される。
じてアニール処理した後、延伸処理により重合体Ｂ′の
層を多孔化する。延伸多孔化の方法としては、ポリオレ
フィンで行われている公知の方法が採用できる。即ち、
常温付近での少量の延伸によって重合体Ｂ′層にミクロ
クラックを発生させて白化させ、続いて加熱延伸によっ
て孔の拡大と孔形状の安定化を図ることができる。この
間、重合体Ａ′は多孔化されないので延伸倍率の増加に
伴い薄膜化される。
【００３０】延伸条件も特に限定されず、重合体の種類
に応じて最適条件を設定しうるが、例えば重合体Ｂ′に
ポリエチレンを用いる場合には、冷延伸条件としては常
温下で４０〜２００％、熱延伸条件としては８０〜１２
５℃、好ましくは９０〜１２０℃で全延伸倍率が１００
〜３００％程度とする条件が採用される。更に、熱安定
性を改良するために、８０〜１３０℃、好ましくは１０
５〜１２５℃で定長若しくは緩和熱処理してもよい。
に応じて最適条件を設定しうるが、例えば重合体Ｂ′に
ポリエチレンを用いる場合には、冷延伸条件としては常
温下で４０〜２００％、熱延伸条件としては８０〜１２
５℃、好ましくは９０〜１２０℃で全延伸倍率が１００
〜３００％程度とする条件が採用される。更に、熱安定
性を改良するために、８０〜１３０℃、好ましくは１０
５〜１２５℃で定長若しくは緩和熱処理してもよい。
【００３１】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例１ 外層の外表面に中間層（分離層）を含んだ突起を有し、
外層と内層の間に中間層（分離層）が波形を有する閉じ
た層を形成するように配置された３つの吐出口を有する
中空糸製造用ノズルに対し、外層と内層に供給するポリ
マー素材として、密度０．９６８ｇ／ｃｃ、メルトイン
デックス値が５．５の高密度ポリエチレン（三井石油化
学工業（株）製、ハイゼックス２２００Ｊ）を、中間層
（分離層）に供給するポリマー素材としてセグメント化
ポリウレタン（サーメデックス社製、テコフレックスＥ
Ｇ−８０Ａ）を用い、吐出温度１６５℃、巻取り速度２
０５ｍ／ｍｉｎで溶融紡糸した。
る。 実施例１ 外層の外表面に中間層（分離層）を含んだ突起を有し、
外層と内層の間に中間層（分離層）が波形を有する閉じ
た層を形成するように配置された３つの吐出口を有する
中空糸製造用ノズルに対し、外層と内層に供給するポリ
マー素材として、密度０．９６８ｇ／ｃｃ、メルトイン
デックス値が５．５の高密度ポリエチレン（三井石油化
学工業（株）製、ハイゼックス２２００Ｊ）を、中間層
（分離層）に供給するポリマー素材としてセグメント化
ポリウレタン（サーメデックス社製、テコフレックスＥ
Ｇ−８０Ａ）を用い、吐出温度１６５℃、巻取り速度２
０５ｍ／ｍｉｎで溶融紡糸した。
【００３２】得られた中空未延伸糸は、図１のような膜
形態を有し、中間層が波形を有しながら外表面の突起内
部に存在する閉じた層としてポリエチレン層内に収納さ
れた三層構造であり、内径２３０μｍ、最小膜厚３５μ
ｍ、最大膜厚６０μｍ、突起数２６、突起幅２５μｍ、
最内表面側及び最外表面側に位置する中間層の内、外表
面からの距離はそれぞれ５μｍであり、中間層の膜厚は
１．０μｍであった。
形態を有し、中間層が波形を有しながら外表面の突起内
部に存在する閉じた層としてポリエチレン層内に収納さ
れた三層構造であり、内径２３０μｍ、最小膜厚３５μ
ｍ、最大膜厚６０μｍ、突起数２６、突起幅２５μｍ、
最内表面側及び最外表面側に位置する中間層の内、外表
面からの距離はそれぞれ５μｍであり、中間層の膜厚は
１．０μｍであった。
【００３３】この中空未延伸糸を１１５℃で１時間アニ
ール処理をした。次いでアニール処理糸を常温下で１４
０％冷延伸を行い、引き続き１０５℃に加熱された加熱
炉中で総延伸倍率が１７０％になるまで熱延伸を行い、
更に１２０℃の加熱された加熱炉中で総延伸倍率が１０
０％になるように緩和熱セットを行った。
ール処理をした。次いでアニール処理糸を常温下で１４
０％冷延伸を行い、引き続き１０５℃に加熱された加熱
炉中で総延伸倍率が１７０％になるまで熱延伸を行い、
更に１２０℃の加熱された加熱炉中で総延伸倍率が１０
０％になるように緩和熱セットを行った。
【００３４】このようにして得られた複合中空糸膜の膜
性能を評価した結果、空孔率は４０．２％、平均孔径
０．１５５μｍ、内径２００μｍ、最小膜厚３０μｍ、
最大膜厚５２μｍ、突起幅２１μｍ、中間層の膜厚０．
７μｍ、最内表面側及び最外表面側に位置する中間層の
内、外表面からの距離はそれぞれ３．０μｍであった。
性能を評価した結果、空孔率は４０．２％、平均孔径
０．１５５μｍ、内径２００μｍ、最小膜厚３０μｍ、
最大膜厚５２μｍ、突起幅２１μｍ、中間層の膜厚０．
７μｍ、最内表面側及び最外表面側に位置する中間層の
内、外表面からの距離はそれぞれ３．０μｍであった。
【００３５】また、得られた複合中空糸膜の空気透過速
度を測定したところ、室温で酸素透過速度（ＱＯ2 ）は
２．５３×１０-5ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ、
窒素透過速度（ＱＮ2 ）は９．２４×１０-6ｃｍ3 ／ｃ
ｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇであり、分離係数（ＱＯ2 ／Ｑ
Ｎ2 ）は２．７であった。空孔率と平均孔径は水銀ポロ
シメーターで測定し、細孔径と細孔容量の関係から細孔
容量が１／２のときの細孔径を平均孔径とした。中間層
の膜厚は電子顕微鏡観察で測定した。
度を測定したところ、室温で酸素透過速度（ＱＯ2 ）は
２．５３×１０-5ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ、
窒素透過速度（ＱＮ2 ）は９．２４×１０-6ｃｍ3 ／ｃ
ｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇであり、分離係数（ＱＯ2 ／Ｑ
Ｎ2 ）は２．７であった。空孔率と平均孔径は水銀ポロ
シメーターで測定し、細孔径と細孔容量の関係から細孔
容量が１／２のときの細孔径を平均孔径とした。中間層
の膜厚は電子顕微鏡観察で測定した。
【００３６】比較例１ 外層の外表面と内層の内表面とが同心円を形成し、この
外層と内層の間に中間層（分離層）が波形を有する閉じ
た円型層を形成するように配置された３つの吐出口を有
する中空糸製造用ノズルで実施例１と同様のポリマーを
用いて、同様の紡糸条件で紡糸した。
外層と内層の間に中間層（分離層）が波形を有する閉じ
た円型層を形成するように配置された３つの吐出口を有
する中空糸製造用ノズルで実施例１と同様のポリマーを
用いて、同様の紡糸条件で紡糸した。
【００３７】得られた中空未延伸糸は内径２３０μｍ、
膜厚３５μｍ、最内表面側及び最外表面側に位置する中
間層の内、外表面からの距離はそれぞれ５μｍであり、
中間層の膜厚が１．０μｍで波形を有する図２のような
三層からなっている。この中空未延伸糸を実施例１と同
様のアニール、冷延伸、熱延伸、緩和熱セットを行い、
膜性能を評価した。
膜厚３５μｍ、最内表面側及び最外表面側に位置する中
間層の内、外表面からの距離はそれぞれ５μｍであり、
中間層の膜厚が１．０μｍで波形を有する図２のような
三層からなっている。この中空未延伸糸を実施例１と同
様のアニール、冷延伸、熱延伸、緩和熱セットを行い、
膜性能を評価した。
【００３８】得られた複合中空糸膜を評価した結果、空
孔率４０．２％、平均孔径０．１５５μｍ、内径２００
μｍ、膜厚３０μｍ、中間層の膜厚０．７μｍ、最内表
面側及び最外表面側に位置する中間層の内、外表面から
のそれぞれの距離は３．０μｍであった。
孔率４０．２％、平均孔径０．１５５μｍ、内径２００
μｍ、膜厚３０μｍ、中間層の膜厚０．７μｍ、最内表
面側及び最外表面側に位置する中間層の内、外表面から
のそれぞれの距離は３．０μｍであった。
【００３９】得られた複合中空糸膜の空気透過速度を測
定したところ、室温で酸素透過速度（ＱＯ2 ）は１．４
７×１０-5ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ、窒素透
過速度（ＱＮ2 ）は５．３７×１０-6ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・
ｓｅｃ・ｃｍＨｇであり、分離係数（ＱＯ2 ／ＱＮ2 ）
は２．７であった。
定したところ、室温で酸素透過速度（ＱＯ2 ）は１．４
７×１０-5ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ、窒素透
過速度（ＱＮ2 ）は５．３７×１０-6ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・
ｓｅｃ・ｃｍＨｇであり、分離係数（ＱＯ2 ／ＱＮ2 ）
は２．７であった。
【００４０】
【発明の効果】本発明の異形断面多層複合分離膜は、突
起内部にも分離膜が波形を有する形態の層として収納さ
れているので、分離層が均一に形成され、且つ有効膜面
積が増加しており、従来の同心円状内に波形を有する分
離層を収納した多層複合膜より１．７倍程度のガス透過
性能の向上が図られた。
起内部にも分離膜が波形を有する形態の層として収納さ
れているので、分離層が均一に形成され、且つ有効膜面
積が増加しており、従来の同心円状内に波形を有する分
離層を収納した多層複合膜より１．７倍程度のガス透過
性能の向上が図られた。
【００４１】又、外表面に有する突起により、ハウジン
グ収納時の膜同士の密着も防止が可能となった。又、本
発明の複合膜を用いることで、従来の複合膜を用いた各
種の膜モジュールを更に小型化することが可能となる。
グ収納時の膜同士の密着も防止が可能となった。又、本
発明の複合膜を用いることで、従来の複合膜を用いた各
種の膜モジュールを更に小型化することが可能となる。
【図１】分離層が突起も含めた多孔質層中に波状に収納
された本発明の膜の模式断面図である。
された本発明の膜の模式断面図である。
【図２】従来の多層複合分離膜の模式断面図である。
【図３】従来の異形断面多孔質中空糸膜の模式断面図で
ある。
ある。
【図４】分離層が突起も含めた多孔質層中にパルス状波
の形で収納された本発明の膜の模式断面図である。
の形で収納された本発明の膜の模式断面図である。
【図５】分離層が突起も含めた多孔質層中に三角状波の
形で収納された本発明の膜の模式断面図である。
形で収納された本発明の膜の模式断面図である。
【図６】分離層が突起も含めた多孔質層中に波状に配さ
れ、その突起の形状が波状である本発明の膜の模式断面
図である。
れ、その突起の形状が波状である本発明の膜の模式断面
図である。
【図７】分離層が突起も含めた多孔質層中に波状に配さ
れ、その突起の形状が三角状である本発明の膜の模式断
面図である。
れ、その突起の形状が三角状である本発明の膜の模式断
面図である。
１ 多孔質層 ２ 分離層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年２月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】ここで、波形を有する形態とは、正弦波が
代表的なものであるが例えば図４に示したパルス状波、
図５に示した三角状波のような形態のものであってもよ
い。外表面の突起形状についても、図４、図７に示すよ
うに矩形、三角波形のいずれでもよい。
代表的なものであるが例えば図４に示したパルス状波、
図５に示した三角状波のような形態のものであってもよ
い。外表面の突起形状についても、図４、図７に示すよ
うに矩形、三角波形のいずれでもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】尚、本発明についてその断面が波形を有す
る形態とは、必ずしも複合膜の任意の切断面に於て波形
及び突起が表われる必要はなく、特定の切断面に於て波
形及び突起が表われればよい。
る形態とは、必ずしも複合膜の任意の切断面に於て波形
及び突起が表われる必要はなく、特定の切断面に於て波
形及び突起が表われればよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】本発明の複合膜は、例えば次のようにして
製造される。重合体Ｂ′及び重合体Ａ′を交互に積層
し、かつ重合体Ａ′層の断面が波形を有し、重合体Ｂ′
の外表面側に波形を有するＡ′層を含んだ突起を有する
形態を呈するようにして積層した複合膜の先駆体を、溶
融賦型温度１５０℃〜３００℃の範囲、ドラフト比５〜
９０００の範囲で形成する。
製造される。重合体Ｂ′及び重合体Ａ′を交互に積層
し、かつ重合体Ａ′層の断面が波形を有し、重合体Ｂ′
の外表面側に波形を有するＡ′層を含んだ突起を有する
形態を呈するようにして積層した複合膜の先駆体を、溶
融賦型温度１５０℃〜３００℃の範囲、ドラフト比５〜
９０００の範囲で形成する。
Claims (1)
- 【請求項１】 分離機能を受け持つ分離層Ａと補強機能
を受け持つ多孔質層Ｂとが交互に積層され、その両表面
が多孔質層Ｂからなる多層複合分離膜に於て、分離層Ａ
がその断面が波形を有する形態の層として多孔質層Ｂ中
に収納されており、且つ多層複合分離膜の外周部に分離
機能を受け持つ分離層Ａを含んだ突起を少なくとも１条
有することを特徴とする異形断面多層複合分離膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32470493A JPH07171360A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 異形断面多層複合分離膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32470493A JPH07171360A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 異形断面多層複合分離膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07171360A true JPH07171360A (ja) | 1995-07-11 |
Family
ID=18168784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32470493A Pending JPH07171360A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 異形断面多層複合分離膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07171360A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006026531A (ja) * | 2004-07-15 | 2006-02-02 | Nitto Denko Corp | エアフィルタ濾材およびそれを用いたエアフィルタユニット |
| US7735660B2 (en) | 2002-10-23 | 2010-06-15 | Sumitomo Electric Fine Polymer, Inc. | Porous multilayered hollow fiber and filtration module, and method of manufacturing porous multilayered hollow fiber |
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| JP2015016400A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | 三菱レイヨン株式会社 | 中空糸膜及び脱気用中空糸膜モジュール |
| KR20170076665A (ko) | 2014-10-28 | 2017-07-04 | 도레이 카부시키가이샤 | 다공질 섬유, 흡착 재료 및 정화 칼럼 |
| WO2017126504A1 (ja) | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 東レ株式会社 | 流体分離用炭素膜および流体分離用炭素膜モジュール |
| KR20180137483A (ko) | 2016-04-27 | 2018-12-27 | 도레이 카부시키가이샤 | 다공질 섬유, 흡착 재료 및 정화 칼럼 |
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-
1993
- 1993-12-22 JP JP32470493A patent/JPH07171360A/ja active Pending
Cited By (22)
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| KR20170076665A (ko) | 2014-10-28 | 2017-07-04 | 도레이 카부시키가이샤 | 다공질 섬유, 흡착 재료 및 정화 칼럼 |
| EP3738668A1 (en) | 2014-10-28 | 2020-11-18 | Toray Industries, Inc. | Porous fibers, adsorbent material, and purification column |
| CN108472599A (zh) * | 2016-01-22 | 2018-08-31 | 东丽株式会社 | 流体分离用碳膜及流体分离用碳膜组件 |
| JPWO2017126504A1 (ja) * | 2016-01-22 | 2018-11-08 | 東レ株式会社 | 流体分離用炭素膜および流体分離用炭素膜モジュール |
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