JPH0722690B2 - 芳香族ポリスルホン中空糸膜およびその製法 - Google Patents

芳香族ポリスルホン中空糸膜およびその製法

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JPH0722690B2
JPH0722690B2 JP61248155A JP24815586A JPH0722690B2 JP H0722690 B2 JPH0722690 B2 JP H0722690B2 JP 61248155 A JP61248155 A JP 61248155A JP 24815586 A JP24815586 A JP 24815586A JP H0722690 B2 JPH0722690 B2 JP H0722690B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は芳香族ポリスルホン中空糸膜およびその製法に
関する。とくに、精密濾過または血漿分離などの分野に
効果的に使用しうる芳香族ポリスルホン中空糸膜および
その製法に関する。
[従来の技術・発明が解決しようとする問題点] 既に多数の芳香族ポリスルホン中空糸膜およびその製法
が知られている。これらのうち、とくに精密濾過または
血漿分離などの分野に使用されうる芳香族ポリスルホン
中空糸膜およびその製法については、特開昭58−114702
号公報、特開昭58−91822号公報、特開昭59−183761号
公報、特開昭60−222112号公報などに開示されている。
しかし、これらの公報に記載されている中空糸膜の内面
に存在する孔の形は、スリット状、紡錘状または形を特
定できない不定形状であり、いずれもなめらかな周を有
する楕円形〜円形ではない。
このように、孔の大きさが方向によって著しく異なる
と、孔の大きさを特定することが困難であるだけでな
く、溶質成分の形によって濾過特性なども複雑に変わ
る。それゆえ、大きさだけでなく形も異なっている複数
の溶質を含む液体を濾過するばあい、シャープな分画特
性を示さないという問題が生じやすい。
また、孔の大きさが方向によって著しく異なるだけでな
く、さらにその周がなめらかでない孔を有する膜を用い
て血漿分離を行なおうとして血液と接触せしめ、膜面上
での血液の剪断速度を大きくしたり濾過量を多くするな
どして、血球成分と孔の周辺との摩擦を激しくすると、
血球成分が局部的な力を受けて溶血などの損傷をうけや
すくなる。
これらの問題点は、処理すべき液体と接する面、すなわ
ち中空糸膜にあっては、中空糸膜の内面の孔形をなめら
かな周を有する円形〜円形に近い楕円形にすることによ
って解決しうると考えられるが、内面の孔形がなめらか
な周を有する円形〜楕円形で所定の孔径を有する芳香族
ポリスルホン中空糸膜はえられていない。
この理由は、芳香族ポリスルホンは耐熱性エンジニアリ
ングプラスチックとしても用いられているように、結晶
性が高く、分子間の凝集力が比較的強い高分子物質であ
り、このような高分子物質の溶液をその高分子物質の非
溶剤であって、その溶剤と相溶性を有する液体、すなわ
ち凝固液と接触させると、その接触面で高分子物質の結
晶核が多数生じ、各々の結晶核を中心にしてさらに高分
子物質の凝集が進み、形成される孔の周辺にはこれらの
凝集体の不規則な凹凸が生ずるためであることが、本発
明者の検討の結果判明してきている。すなわち従来の中
空糸膜製造技術では、いずれも凝固液を芯液にして中空
糸を形成させているため、いずれの中空糸膜の内面の孔
の周辺も複雑な凹凸を有し、本発明の目的とするような
孔形の孔を内面に有する中空糸膜はえられていないので
ある。
さらに本発明者による検討の結果、 親和力が芳香族ポリスルホンの溶液に近くて凝固作用
の弱い凝固液を芯液に用いることによって結晶核の発生
数を少なくし、なめらかな周を有する孔を形成させよう
とする方法でも、弱いとはいえ芯液が凝固作用を有する
限り、このような形の孔を形成させることができないこ
と、 芯液のかわりに、凝固液に比べて凝固作用が格段に小
さい気体を用いる方法でも、芳香族ポリスルホン溶液の
粘度を数千cP以上にしないかぎり、通常の乾湿式紡糸法
では中空糸が形成されず、またこのような高粘度溶液か
らは、内面に少なくとも0.01μmの孔を有する中空糸は
えられないことが判明している。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記のごとき従来技術における問題点を解決
するためになされたものであり、芳香族ポリスルホンか
らなる中空糸膜であって、その内面に存在する孔の形が
なめらかな周を有する楕円形〜円形で、孔の最大長径が
少なくとも0.1μmであり、その外面にはスキン層がな
く、最大長径が少なくとも0.1μmの孔を有し、その断
面は少なくとも最大長径が0.1μm以上の孔からなるマ
クロボイドを有さないスポンジ状構造である芳香族ポリ
スルホン中空糸膜、および芳香族ポリスルホンからなる
中空糸膜であって、その内面に存在する孔の形がなめら
かな周を有する楕円形〜円形で、孔の最大長径が少なく
とも0.1μmであり、その外面にはスキン層がなく、最
大長径が少なくとも0.1μmの孔を有し、その断面は少
なくとも最大長径が0.1μm以上の孔からなるマクロボ
イドを有さないスポンジ状構造である芳香族ポリスルホ
ン中空糸膜を製造する方法であって、二重管状ノズルの
内側のノズルから気体を送りながら、該二重管状ノズル
のリング状ノズルから室温以上の曇点を有する芳香族ポ
リスルホン溶液を、該溶液に対して弱い凝固作用を有す
る凝固液中に直接押出すことを特徴とする芳香族ポリス
ルホン中空糸膜の製法に関する。
[実施例] 本発明に用いる芳香族ポリスルホンとしては、たとえば
下記繰返し単位を有するものがあげられる。
本発明の中空糸膜は、前記芳香族ポリスルホンから製造
された中空糸状の膜であり、その内面に存在する孔の形
はなめらかな周を有する楕円形〜円形で、孔の最大長径
が少なくとも0.1μm、好ましくは0.1〜5μmであるこ
とが必要である。また孔の最大長径が0.1μm未満のば
あいには、従来の方法でも前記の凹凸の寸法と孔の大き
さが接近し、本発明との相異が乏しくなる。さらに孔の
長径が約5μmをこえるもので充分な物理的特性などを
有するものは、通常製造することができない。
なお本明細書にいう楕円形とは、円形、楕円形、卵型の
ごとき形状をさし、必ずしも完全な楕円形である必要は
ないが、孔の最大長径/最小短径が約3以下のものをい
う。また孔の最大長径とは、該当する面の任意の場所を
電子顕微鏡によって観察し、その中の径のうち最大のも
のである。
前記中空糸膜の内径、外径、膜厚、膜の密度などには特
別な限定はないが、圧力損失、有効膜面積、機械的強度
などの点から、内径は200〜1000μm、外径は250〜1500
μm、膜厚は20〜300μm、膜の密度は0.2〜0.4g/cm3
度であるのが好ましい。
また中空糸膜の外面にはスキン層がなく、少なくとも最
大長径が0.1μmの孔を有するものが、精密濾過や血漿
分離などの分野に用いるばあいには好ましい。
さらに中空糸膜の内面と外面との間の部分は、下記のご
とき方法により中空糸膜を製造すると、通常スポンジ状
となる。このスポンジ状の部分の孔径も最大長径が少な
くとも0.1μmであるのが、圧力損失を小さくし、この
部分での目詰りを少なくする点から好ましい。
つぎに本発明の中空糸膜の製法について説明する。
本発明の中空糸膜は、たとえば芳香族ポリスルホン溶液
をリング状ノズルから、内側のノズルからの気体ととも
に芳香族ポリスルホン溶液の凝固液中に直接押出すこと
により製造される。
芳香族ポリスルホン溶液の調製に使用する溶剤として、
たとえばN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルアセト
アミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、トリクロロエタンなどがあげられるが、これらに限
定されるものではない。またこれらの溶剤に、たとえば
高沸点アルコール、多価アルコールなどの非溶剤、ポリ
エチレングリコールやポリビニルピロリドンのような水
溶性高分子、無機塩類などを、本発明に使用する芳香族
ポリスルホン溶液を調製しうる範囲で加えて使用しても
よい。
押出時の芳香族ポリスルホン溶液の温度、粘度、濃度な
どについて特別な限定はないが、20〜70℃程度で100〜1
000cP程度の溶液であるのが中空糸膜を製造する際の紡
糸が行ないやすい。また溶液濃度は10〜20%程度にする
のが、中空糸の内面の孔の長径を0.1μm以上にし、か
つ実用的な強度を有する中空糸膜をうるなどの点から好
ましい。一般に溶液濃度が高くなると孔径が小さくな
り、低くなると孔径が大きくなる傾向にあり、たとえば
溶液濃度が約10%のばあいには中空糸膜の内面に生ずる
孔の最大長径が約数μmという大きなものになる。しか
し、いずれの濃度のばあいにも本発明の方法により中空
糸膜を製造すると、内面に存在する孔の形はなめらかな
周を有する円形または楕円形になる。
なお芳香族ポリスルホン溶液を押出す速度としては、た
とえば10〜100m/分程度の条件が採用される。
内側のノズルから送り出す気体としては、たとえば空
気、チッ素、水蒸気、さらにはメタノール、エタノー
ル、アセトンなどの有機溶剤の蒸気などがあげられる
が、これらに限定されるものではない。またこの気体の
温度についてもとくに限定はなく、気体として使用しう
る温度であるかぎり採用されうる。しかし、常温で気体
として使用しうる空気などを常温で使用するのがコスト
などの面から好ましい。
該気体は定量ポンプを用いて定量的に送り出される。
前記凝固液は、ノズルから押出した芳香族ポリスルホン
の溶液を外側から凝固するために用いられるものであ
り、一般に芳香族ポリスルホンの非溶剤であって芳香族
ポリスルホンの良溶剤と相溶する溶剤であれば使用しう
る。具体的には、水または凝固作用を調整するために加
える水と芳香族ポリスルホンの良溶剤との混合液が通常
用いられる。
本発明の中空糸膜の外面および断面の構造は、芳香族ポ
リスルホン溶液の溶剤組成と中空糸状に押出された芳香
族ポリスルホン溶液に対する凝固液の親和性とに主に依
存する。
たとえば芳香族ポリスルホン溶液の溶剤が芳香族ポリス
ルホンの良溶剤だけからなるとき、または芳香族ポリス
ルホンに対する親和力が小さくて強い凝固作用を有す
る、たとえば水などの凝固液を使用するときには、中空
糸の外面には緻密なスキン層が形成され、スキン層に続
いて数μm〜10数μmの大きさを有するマクロボイドが
形成される。
一方、芳香族ポリスルホン溶液の溶剤として、芳香族ポ
リスルホンの良溶剤に前記の非溶剤や無機塩類などを加
えて曇点が室温以上になるようにした混合溶剤を使用
し、強い凝固作用を有する凝固液を使用すると、中空糸
の外面に緻密なスキン層は形成されるが、スキン層に続
く断面はマクロボイトを有さない均一な網目状構造にす
ることができる。
さらに、凝固液に芳香族ポリスルホンの良溶剤の濃い水
溶液などのように弱い凝固作用を有するものを使用する
と、中空糸の外面にスキン層を形成させず、多孔性にす
ることができる。
このようにして中空糸膜の内面に最大長径が0.1μm以
上の孔を有し、好ましくは外面にも最大長径が0.1μm
以上の孔を有し、断面が好ましくは均一な網目状組織か
らなる精密濾過や血漿分離などの分野に有効に使用する
ことができる中空糸膜が、芳香族ポリスルホン溶液、好
ましくは芳香族ポリスルホンをその良溶剤と非溶剤との
混合溶剤に溶解させた10〜20%溶液を、芳香族ポリスル
ホンに対して凝固作用、好ましくは弱い凝固作用を有す
る凝固剤中に、芯部に気体、好ましくは空気を送りなが
ら、二重管状ノズルから直接押出すことによってえられ
る。
次に本発明の中空糸膜およびその製法を実施例に基づき
説明するが、本発明にはこれらに限定されるものではな
い。
実施例1 ジメチルスルフォキシドの86%水溶液を60℃に保温し、
中空糸の外側凝固液(弱い凝固作用を有する凝固液)と
した。この中に芯径200μm、内径400μm、外径600μ
mの二重管状ノズルを浸し、芳香族ポリスルホン(ユニ
オンカーバイト社製、P−3500)の14%ジメチルスルフ
ォキシド溶液(曇点約60℃)を前記管状ノズルから毎分
6.7gの流量で直接外側凝固液中に押出した。この押出し
と同時に芯部に空気を毎分5ml供給しながら中空糸を形
成させ、50m/分の速度で上記外側凝固液中を約3m走行さ
せたのち、45℃の水浴中で巻き取った。
この巻き取った中空糸膜を熱水で洗ったのち、40℃で1
昼夜風乾させてから、走査型電子顕微鏡で100〜10000倍
で観察したところ、内径320μm、肉厚50μmで、中空
糸の外面には最大長径が約0.5μmで、これ以下の長径
を有するなめらかな周を有するほぼ円形の孔が多数存在
し、断面は網目の最大長径がおよそ2μm程度のほぼ均
一な網目状組織からなり、内面には最大長径が約0.6μ
mで、これ以下の長径を有するなめらかな周を有するほ
ぼ円形の孔が多数存在していた。
実施例2 芳香族ポリスルホンの17%ジメチルスルフォキシド溶液
(曇点約60℃)を用いた以外は実施例1と同様にして中
空糸膜を作製した。
この中空糸膜の断面、外面および内面を走査型電子顕微
鏡で100〜20000倍で観察したところ、内径、肉厚および
断面の構造は実施例1の中空糸膜と同様であったが、外
面には最大長径0.3μmで、これ以下の長径を有するな
めらかな周を有するほぼ円形の孔が多数存在し、内面に
は最大長径0.3μmで、これ以下の長径を有するなめら
かな周を有するほぼ円形の孔が多数存在していた。
[発明の効果] 本発明のポリスルホン中空糸膜は、その内面に孔の最大
長径が0.1μm以上のなめらかな周を有する円形〜楕円
形の孔を有し、その外面にはスキン層がなく、最大長径
が少なくとも0.1μmの孔を有し、その断面は少なくと
も最大長径が0.1μm以上の孔からなるマクロボイドを
有さないスポンジ状構造である新規な中空糸膜であり、
前記のごとき特徴を有する中空糸膜であるため、精密濾
過や血漿分離などの分野に効果的に使用することができ
る。
また該中空糸膜は本発明の方法により容易に製造しう
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族ポリスルホンからなる中空糸膜であ
    って、その内面に存在する孔の形がなめらかな周を有す
    る楕円形〜円形で、孔の最大長径が少なくとも0.1μm
    であり、その外面にはスキン層がなく、最大長径が少な
    くとも0.1μmの孔を有し、その断面は少なくとも最大
    長径が0.1μm以上の孔からなるマクロボイドを有さな
    いスポンジ状構造である芳香族ポリスルホン中空糸膜。
  2. 【請求項2】芳香族ポリスルホンからなる中空糸膜であ
    って、その内面に存在する孔の形がなめらかな周を有す
    る楕円形〜円形で、孔の最大長径が少なくとも0.1μm
    であり、その外面にはスキン層がなく、最大長径が少な
    くとも0.1μmの孔を有し、その断面は少なくとも最大
    長径が0.1μm以上の孔からなるマクロボイドを有さな
    いスポンジ状構造である芳香族ポリスルホン中空糸膜を
    製造する方法であって、二重管状ノズルの内側のノズル
    から気体を送りながら、該二重管状ノズルのリング状ノ
    ズルから室温以上の曇点を有する芳香族ポリスルホン溶
    液を、該溶液に対して弱い凝固作用を有する凝固液中に
    直接押出すことを特徴とする芳香族ポスルホン中空糸膜
    の製法。
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