JPH0780263A - ポリプロピレン多孔質中空糸膜の製造方法 - Google Patents

ポリプロピレン多孔質中空糸膜の製造方法

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JPH0780263A
JPH0780263A JP22916293A JP22916293A JPH0780263A JP H0780263 A JPH0780263 A JP H0780263A JP 22916293 A JP22916293 A JP 22916293A JP 22916293 A JP22916293 A JP 22916293A JP H0780263 A JPH0780263 A JP H0780263A
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JP
Japan
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hollow fiber
polypropylene
stretching
porous
fiber membrane
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JP22916293A
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English (en)
Inventor
Takayuki Hirai
孝之 平井
Jun Kamo
純 加茂
Michiharu Uenishi
理玄 上西
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 多孔質ポリプロピレン中空糸膜を製造する
際、熱延伸を120〜160℃で3段以上の多段で実施
し、各段の変形速度を前段の変形速度よりも大きく且
つ、最終の変形速度が平均の変形速度の1.5倍以上と
なるように行う事により、孔径が大きい等の特性を有す
る膜を製造することができる。 【効果】 本発明によれば、タクティシティーが97%
未満のアイソタクティックポリプロピレンを用いても容
易に効率よく従来の孔径よりも大きな孔径を有する多孔
質中空糸膜が得られる。更にタクティシティーが97%
以上のアイソタクティックポリプロピレンを用いて本発
明の製造方法によれば、精密濾過及び空気の浄化等の極
めて高い濾過流速と耐熱性が要求される分野に適用可能
な細孔径、空孔率も非常に大きい多孔質中空糸膜が容易
に効率よく得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
【0001】本発明は、精密濾過及び空気の浄化等の極
めて高い濾過流速と耐熱性が要求される分野に適する新
規なアイソタクティックポリプロピレン多孔質中空糸膜
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリプロピレンよりなる多孔質中空糸膜
は従来より知られており、その技術の詳細は、例えば特
開昭52−15627号、特開昭52−137026
号、特開昭53−38715号、特開昭54−6841
4号、特開昭54−138623号、特開昭55−13
14号、特開昭57−5914号及び特公昭60−18
329号各公報に開示されている。
【0003】これらに開示されている多孔質ポリプロピ
レン中空糸膜の製造方法は、その殆んどが、紡糸した未
延伸ポリプロピレン中空糸を先ず熱処理した後、ガラス
転移温度以上、110℃以下の温度、その多くは室温付
近の温度で延伸して微細孔を形成し、更にその後、11
0℃以上の温度で再度延伸し、次いで、熱処理を再度行
うことにより多孔質体を熱固定する方法である。
【0004】更に、特開昭61−146308号公報、
特開平1−270907号公報には、延伸工程の条件が
110〜155℃の温度、且つ10%/分未満であっ
て、延伸工程の最終段階では5%/分未満の延伸歪み速
度で行うことを特徴とする多孔質ポリプロピレン中空糸
膜の製造技術が開示されている。未延伸糸の特性用件と
して、50%伸長時の弾性回復率は30〜95%が好ま
しいとの記載が公報の詳細な説明中にある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の室温付近での延
伸、更に、より高温(110℃以上)で再度延伸する多
孔質ポリプロピレン中空糸の製造方法に於ては、細孔径
が小さく精密濾過及び空気の浄化等の比較的大きな孔径
を必要とする分野への利用には必ずしも満足できるもの
ではなく、性能の面で問題があった。
【0006】一方、延伸工程の条件で110〜155℃
の温度、且つ10%/分未満であって、延伸工程の最終
段階では5%/分未満の延伸歪み速度で行う多孔質ポリ
プロピレン中空糸の製造方法は、比較的大きな孔径及び
膜性能を得る事が可能であるが、延伸工程での延伸歪み
速度が10%/分未満であって、更に最終段階では5%
/分未満であり非常に延伸歪み速度が遅く生産性に問題
がある。
【0007】本発明は、上記のような従来技術による多
孔質ポリプロピレン中空糸の製造方法の改良を目的とし
て研究を行った結果、特定温度範囲、特定変形速度分布
で未延伸ポリプロピレン中空糸を延伸した結果、生産性
を落さず効率よく、空孔率が高く、平均孔径が大きく、
且つ細孔分布がシャープな多孔質ポリプロピレン中空糸
が得られることを見出し、本発明に到達した。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、中空糸
製造用ノズルを用いてアイソタクティックポリプロピレ
ンを溶融紡糸し、得られた未延伸糸をアニール処理した
後に冷延伸し、次いで熱延伸することにより多孔質化す
る多孔質ポリプロピレン中空糸膜の製造方法に於て、熱
延伸を120〜160℃の温度で、熱延伸段数が3段以
上であって、各段の変形速度が前段の変形速度よりも大
きく、且つ最終変形速度が平均変形速度の1.5倍以上
で行うことを特徴とするポリプロピレン多孔質中空糸膜
の製造方法にある。
【0009】以下、本発明を更に詳しく説明する。本発
明に用いるポリマーはアイソタクティックポリプロピレ
ンであり、タクティシティーが97%以上のアイソタク
ティックポリプロピレンがより好ましい。
【0010】タクティシティーが97%に達しない場合
は、結晶化度が約60%以下と低く、延伸した場合大き
な孔径を効率よく得ることが難しい。又、結晶化度が低
いため剛性が小さく且つ熱変形温度は90〜110℃で
あるため、膜の形態をとった場合にはオートクレーブ滅
菌(121℃)や熱水滅菌に充分耐えられず、中空糸膜
が偏平化したり、長手方向に大きく収縮したりして、膜
としての実用特性が大きく低下する問題がある。
【0011】タクティシティーとは側鎖メチル基の配列
の度合を示す物理量である。アイソタクティックとはこ
のメチル基が同方向に配列したものであり、このタクテ
ィシティーが高い程ポリマーの結晶性は高くなる。タク
ティシティーが97%以上となると、結晶化度は約70
%以上となり、剛性は2倍以上、熱変形温度は20℃以
上高くなる。
【0012】本発明に用いるポリプロピレンのメルトイ
ンデックス(MI)値は0.1〜30の範囲にあること
が好ましい。MI値が30を越えるポリプロピレンを用
いた場合には、溶融粘度が低く冷却不足を生じ、安定な
紡糸が難しい。0.1未満のポリプロピレンでは溶融粘
度が高過ぎて安定して紡糸が困難であり、伸度の大きな
未延伸糸を得ることも難しい。
【0013】本発明は、上記のようなポリプロピレンを
中空糸製造用ノズルを用いて溶融紡糸し、高配向結晶性
の未延伸中空糸を製造する。ノズルは二重管構造を有す
るものが偏肉が少なくて好ましいが、馬蹄型その他の構
造を有するものでも差し支えない。二重管構造のノズル
で紡糸する際、中空形態を保持するために中空糸内部へ
供給する気体の供給は、自然吸入であっても強制吸入で
あっても差し支えない。
【0014】本発明の多孔質中空糸膜を安定して得るた
めには、紡糸温度はポリマーの融点より20〜100℃
高い範囲の温度に設定するのが好ましい。この温度範囲
より低温領域で紡糸した場合は、ポリマーの溶融が不完
全となりメルトフラクチャーが起こりやすく、延伸工程
での安定性が低下する。逆にこの温度範囲より高い温度
領域で紡糸を行う場合は、多孔質中空糸の細孔孔径を大
きくし且つ空孔率を高くすることが困難となる。
【0015】適当な紡糸温度で吐出されたポリマーは、
紡糸ドラフト5〜5000の範囲で引き取るのが好まし
い。紡糸ドラフトが5000を越えると、4倍以上の総
延伸倍率を可能とする未延伸中空糸が得られない。紡糸
ドラフトが5未満では高配向の未延伸中空糸が得られ
ず、延伸多孔化が不可能である。
【0016】かくして得られた未延伸中空糸は、繊維軸
方向に高度に配向した未延伸中空糸であり、内径は10
0〜2000μm、膜厚は15〜800μm程度であ
る。この未延伸中空糸は120〜160℃、より好まし
くは130〜155℃の温度条件下でアニール処理し延
伸に供される。
【0017】必要なアニール処理時間は3分以上であ
る。このアニール処理により結晶構造はより完全なもの
となり、50%伸長時の弾性回復率は95%以上が達成
される。
【0018】本発明の製造方法に於ては、延伸は冷延伸
に引き続いて熱延伸を行う。冷延伸では結晶構造を破壊
させ均一にミクロクレーズを発生させるために延伸点を
固定させることが好ましく、又変形速度が1秒につき4
0%以上の高延伸速度で冷延伸を行うことが好ましい。
更に結晶構造を緩和させることなく破壊させ、ミクロク
レーズを発生させるためには冷延伸温度は80℃以下と
するのが好ましい。
【0019】このようにして5〜120%程度の冷延伸
を行った後、120〜160℃の温度領域に於て熱延伸
を行う。熱延伸温度がこの温度を越えると中空糸が透明
化し、望ましい多孔質構造は得られ難く、逆に120℃
を下回ると多孔質構造が細かくなって空孔率が低下し、
目的とする大きな細孔孔径を有するものが得られない。
【0020】更に熱延伸段数が3段以上であって、各段
の変形速度が前段の変形速度よりも高い多段熱延伸を行
うことが本発明の重要なポイントであり、好ましくは最
終変形速度が平均の変形速度の1.5倍以上、より好ま
しくは2.0倍以上の条件で延伸される。平均の変形速
度は特に限定されないが大きな細孔径を得るためには、
好ましくは毎分0.5倍以下、より好ましくは毎分0.
3倍以下の条件で延伸される。
【0021】平均の変形速度が毎分0.5倍を越える変
形速度では孔径が小さいものしか得られない場合や、空
孔が全く生じないことが起こる。平均の変形速度が毎分
0.5倍以下であると細孔の平均孔径、空孔率は、延伸
倍率とともに大きくなり、大孔径の中空糸膜を得ること
ができる。延伸段数が2段までの熱延伸では不安定な延
伸となり大孔径の中空糸膜を得ることが難しい。好まし
くは5段以上の多段熱延伸である。
【0022】各段の変形速度が前段の変形速度と同じ場
合や前段の変形速度より遅い場合は、非常に小さい変形
速度領域で延伸を行わなければ比較的大きな細孔径を得
ることが難しい。各段の変形速度が前段の変形速度より
も大きい場合は、比較的高い変形速度領域で効率よく大
孔径中空糸膜を得ることができる。総延伸倍率は、未延
伸中空糸の長さに対して200〜900%、好ましくは
300〜700%である。総延伸倍率が900%を越え
ると中空糸は切断することがある。
【0023】本発明の延伸工程を経て得られた多孔質ポ
リプロピレン中空糸膜は、熱延伸温度と同じ温度領域1
20〜160℃で緊張下に定長で又は収縮させつつ熱セ
ット(緩和熱セット)を行うことが好ましい。より好ま
しくは、140〜160℃の温度領域で3秒以上の緩和
熱セットである。熱セット温度が160℃を越えると形
成された微細空孔が閉鎖することがあり、又、温度が1
20℃未満か、或は熱セット時間が3秒より短いと熱固
定が不充分となりやすく、後に空孔が閉鎖し、又使用に
際しての温度変化により熱収縮を起こし易くなる。
【0024】
【実施例】次に以下実施例により本発明を具体的に説明
する。「平均孔径」、「空孔率」はCARLOERBA
社(イタリア)製POROSIMETER−2000で
水銀圧入法により測定した。
【0025】実施例1 タクティシティーが98.8%、MI値が8のアイソタ
クティックポリプロピレンを吐出口径16mm、円環ス
リット幅2.0mmの中空糸賦型用紡糸ノズルを用い、
紡糸温度200℃、巻取速度52m/min、紡糸ドラ
フト比900の条件で紡糸した。得られた未延伸中空糸
の寸法は内径320μm、膜厚が70μmであった。
【0026】この未延伸中空糸を145℃の加熱空気中
で8時間熱処理した。この未延伸糸の弾性回復率は97
%であった。続いて室温で初期長さに対して20%延伸
した後、140℃に加熱した11個の加熱函中で総延伸
倍率が500%になるまで熱延伸時の平均の変形速度が
毎分0.1倍、且つ最終変形速度が毎分0.3倍で各段
の変形速度が前段の変形速度より高くなるように11段
の多段延伸を行い、続いて150℃に加熱した加熱函中
で定長で1分間熱セットを行い、連続的に多孔質中空糸
膜の製造を行った。
【0027】得られたポリプロピレン多孔質中空糸膜
は、内径が293μm、膜厚が64μmであり、平均孔
径は1.82μm、空孔率は79%であった。
【0028】比較例1 実施例1と同一の未延伸中空糸を室温で初期長さに対し
て20%延伸した後、140℃に加熱した11個の加熱
函中で総延伸倍率が500%になるまで熱延伸時の平均
の変形速度が毎分0.1倍で各段の変形速度が前段と同
じになるように11段の多段延伸を行い、続いて150
℃に加熱した加熱函中で定長で1分間熱セットを行い、
連続的に多孔質中空糸膜の製造を行った。
【0029】得られたポリプロピレン多孔質中空糸膜
は、内径が290μm、膜厚が62μmであり、平均孔
径は1.58μm、空孔率は77%であった。
【0030】比較例2 実施例1と同一の未延伸中空糸を室温で初期長さに対し
て20%延伸した後、140℃に加熱した11個の加熱
函中で総延伸倍率が500%になるまで熱延伸時の平均
の変形速度が毎分0.1倍、且つ最終変形速度が毎分
0.05倍で各段の変形速度が前段の変形速度より遅く
なるように11段の多段延伸を行い、続いて150℃に
加熱した加熱函中で定長で1分間熱セットを行い、連続
的に多孔質中空糸膜を製造した。
【0031】得られたポリプロピレン多孔質中空糸膜
は、内径が288μm、膜厚が60μm、平均孔径は
1.34μm、空孔率は75%であった。
【0032】実施例2 タクティシティーが95.9%、MI値が9のアイソタ
クティックポリプロピレンを用いて実施例1と同一の条
件で紡糸を行い、更に実施例1と同一の条件でアニール
処理と延伸を行い、連続的に多孔質中空糸膜を製造し
た。得られたポリプロピレン多孔質中空糸膜の寸法は内
径が308μm、膜厚が67μmであり、アニール処理
後の弾性回復率は94%であった。
【0033】得られたポリプロピレン多孔質中空糸膜は
内径が277μm、膜厚が60μmであり、平均孔径は
0.92μm、空孔率は72%であった。
【0034】比較例3 実施例2と同一の条件で紡糸、アニール処理した未延伸
中空糸を用いて、比較例1と同一の条件で延伸を行い、
連続的に多孔質中空糸膜の製造を行った。得られたポリ
プロピレン多孔質中空糸膜は内径が273μm、膜厚が
58μmであり、平均孔径は0.78μm、空孔率は7
0%であった。
【0035】比較例4 実施例2と同一の条件で紡糸、アニール処理した未延伸
中空糸を用いて、比較例2と同一の条件で延伸を行い、
連続的に多孔質中空糸膜の製造を行った。得られたポリ
プロピレン多孔質中空糸膜は内径が271μm、膜厚が
55μmであり、平均孔径は0.53μm、空孔率は6
8%であった。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、タクティシティーが9
7%未満のアイソタクティックポリプロピレンを用いて
も容易に効率よく従来の孔径よりも大きな孔径を有する
多孔質中空糸膜が得られる。更にタクティシティーが9
7%以上のアイソタクティックポリプロピレンを用いて
本発明の製造方法によれば、精密濾過及び空気の浄化等
の極めて高い濾過流速と耐熱性が要求される分野に適用
可能な細孔径、空孔率も非常に大きい多孔質中空糸膜が
容易に効率よく得られる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空糸製造用ノズルを用いてアイソタク
    ティックポリプロピレンを溶融紡糸し、得られた未延伸
    糸をアニール処理した後に冷延伸し、次いで熱延伸する
    ことにより多孔質化する多孔質ポリプロピレン中空糸膜
    の製造方法に於て、熱延伸を120〜160℃の温度
    で、熱延伸段数が3段以上であって、各段の変形速度が
    前段の変形速度よりも大きく、且つ最終変形速度が平均
    の変形速度の1.5倍以上で行うことを特徴とするポリ
    プロピレン多孔質中空糸膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 アイソタクティックポリプロピレンのタ
    クティシティーが97%以上であることを特徴とする請
    求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 延伸工程に供する前に、アイソタクティ
    ックポリプロピレン中空糸を120〜160℃の温度で
    熱処理し、その時の伸長時の弾性回復率が95%以上で
    あることを特徴とする請求項1記載の製造方法。
JP22916293A 1993-09-14 1993-09-14 ポリプロピレン多孔質中空糸膜の製造方法 Pending JPH0780263A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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