JPH082413B2 - 除湿膜 - Google Patents
除湿膜Info
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- JPH082413B2 JPH082413B2 JP63013516A JP1351688A JPH082413B2 JP H082413 B2 JPH082413 B2 JP H082413B2 JP 63013516 A JP63013516 A JP 63013516A JP 1351688 A JP1351688 A JP 1351688A JP H082413 B2 JPH082413 B2 JP H082413B2
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- membrane
- ion exchange
- water vapor
- dehumidifying
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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、混合流体より特定成分を、膜を用いて透過
分離せしめる分離膜に関する。
分離せしめる分離膜に関する。
更に詳しくは、建物の空調や計装用圧縮空気等の湿度
を低減させた空気の製造や、天然ガス中の水分除去、な
らびに化学工業をはじめ、電気・電子産業，精密機械工
業，食品工業，繊維工業等広い分野で使用れる温度をコ
ントロールされた気体の製造において、水分を含有する
気体をイオン交換膜を用いて、水，水蒸気を選択的に透
過分離する方法に関する。
を低減させた空気の製造や、天然ガス中の水分除去、な
らびに化学工業をはじめ、電気・電子産業，精密機械工
業，食品工業，繊維工業等広い分野で使用れる温度をコ
ントロールされた気体の製造において、水分を含有する
気体をイオン交換膜を用いて、水，水蒸気を選択的に透
過分離する方法に関する。
［従来の技術］ 気体中の水蒸気を除去する方法として大別して次の４
方法が知られている。
方法が知られている。
（１）圧縮法 （２）冷却法 （３）吸着法 （４）膜分離法 （１）の圧縮法では、圧縮により露点温度を高かめた
後、冷却等により水蒸気を凝縮除去する方法であるが、
相対温度を低下せしめる為、再度加熱するか、または圧
縮度を低減させるため、過度のエネルギーが必要となる
欠点がある。
後、冷却等により水蒸気を凝縮除去する方法であるが、
相対温度を低下せしめる為、再度加熱するか、または圧
縮度を低減させるため、過度のエネルギーが必要となる
欠点がある。
（２）の冷却法は、気体を冷却することにより飽和水
蒸気圧を低下させ、過飽和水蒸気を水や氷に凝縮除去す
る方法である。気体の冷却と水蒸気の除去の２つの機能
が要求される建物の冷房等空気調和装置として使用され
ているが、水分除去され冷却気体の相対温度は高いの
で、相対温度の低減のため、使用前に気体の温度を高め
る必要があり、この温度調整に過分なエネルギーを必要
とする欠点がある。
蒸気圧を低下させ、過飽和水蒸気を水や氷に凝縮除去す
る方法である。気体の冷却と水蒸気の除去の２つの機能
が要求される建物の冷房等空気調和装置として使用され
ているが、水分除去され冷却気体の相対温度は高いの
で、相対温度の低減のため、使用前に気体の温度を高め
る必要があり、この温度調整に過分なエネルギーを必要
とする欠点がある。
（３）吸着法は、シリカゲル，モレキュラーシーブ，
濃硫酸，グリセリン等の水分吸着剤と気体を接触させる
ことにより、気体中の水分を除去する方法であるが、吸
着剤の吸湿量には限界があり、一台の乾燥器では連続操
作を行うことは不可能であり、しかも吸着剤の再生操作
が必要となる。又、吸着剤が気体に混入し純度の低下や
再生操作時、処理気体の損失等の欠点もある。
濃硫酸，グリセリン等の水分吸着剤と気体を接触させる
ことにより、気体中の水分を除去する方法であるが、吸
着剤の吸湿量には限界があり、一台の乾燥器では連続操
作を行うことは不可能であり、しかも吸着剤の再生操作
が必要となる。又、吸着剤が気体に混入し純度の低下や
再生操作時、処理気体の損失等の欠点もある。
（４）膜分離法は、水蒸気を含有する気体を、隔膜の
一面に接触させ、もう一面から水蒸気を選択的に透過分
離せしめる方法であり、原理的に上記３法と比べ、ラン
ニングコストが安価、装置構造が簡単、気体を汚染する
ことなく連続的に乾燥気体が得られる等の利点を持つ
が、従来、水蒸気透過性の優れた隔膜がないため、ほと
んど実用化されていない。
一面に接触させ、もう一面から水蒸気を選択的に透過分
離せしめる方法であり、原理的に上記３法と比べ、ラン
ニングコストが安価、装置構造が簡単、気体を汚染する
ことなく連続的に乾燥気体が得られる等の利点を持つ
が、従来、水蒸気透過性の優れた隔膜がないため、ほと
んど実用化されていない。
例えば、特開昭53−86684,特開昭53−97246,特開昭54
−11481,特開昭54−152679,特開昭60−261503,特開昭62
−42722,特開昭62−42723に吸水性高分子薄膜や、酸素
分離，水素分離に使用された膜状素材による除湿膜が記
載されているが、水蒸気透過量が小さく、また水蒸気−
気体との分離係数も充分でない。
−11481,特開昭54−152679,特開昭60−261503,特開昭62
−42722,特開昭62−42723に吸水性高分子薄膜や、酸素
分離，水素分離に使用された膜状素材による除湿膜が記
載されているが、水蒸気透過量が小さく、また水蒸気−
気体との分離係数も充分でない。
一方、燃料電池用隔膜や電解用隔膜に使用されている
側鎖にスルホン酸基を含有するパーフルオロイオン交換
膜は、吸水性が高く、ポリマー中の水の透過速度が大き
いことから、除湿膜素材として有効と考えられ、パーフ
ルオロスルホン酸の中空チューブを用いた除湿器がUSP3
735558に記載され、パーマピュアドライ として入手で
きる。しかしながら、これは水蒸気透過量が小さいた
め、多量の気体を処理する工業用用途では、従来の冷凍
法や吸着法に代替できない欠点がある。
側鎖にスルホン酸基を含有するパーフルオロイオン交換
膜は、吸水性が高く、ポリマー中の水の透過速度が大き
いことから、除湿膜素材として有効と考えられ、パーフ
ルオロスルホン酸の中空チューブを用いた除湿器がUSP3
735558に記載され、パーマピュアドライ として入手で
きる。しかしながら、これは水蒸気透過量が小さいた
め、多量の気体を処理する工業用用途では、従来の冷凍
法や吸着法に代替できない欠点がある。
更に、特開昭62−7417では、パーフルオロスルホン酸
中空糸を加熱処理することで、露点温度が低い気体を製
造する除湿膜が記載されているが、加熱処理により膜内
の水分が除去されるため水蒸気透過性が著しく低下する
欠点がある。
中空糸を加熱処理することで、露点温度が低い気体を製
造する除湿膜が記載されているが、加熱処理により膜内
の水分が除去されるため水蒸気透過性が著しく低下する
欠点がある。
また、特公昭60−39014,特開昭56−151558及び56−15
1559に、パーフルオロイオン交換膜と多孔性支持体との
複合材料が記載されているが、これらは水蒸気選択透過
性衣料の製造で、本発明の除湿膜とは目的が異なり、又
透湿性も大きくない。
1559に、パーフルオロイオン交換膜と多孔性支持体との
複合材料が記載されているが、これらは水蒸気選択透過
性衣料の製造で、本発明の除湿膜とは目的が異なり、又
透湿性も大きくない。
［発明の解決しようとする問題点］ 本発明は、従来技術が有していた前述の欠点を解消し
ようとするものであり、水蒸気透過速度、水蒸気選択透
過係数の大きな除湿膜を提供することを目的とする。
ようとするものであり、水蒸気透過速度、水蒸気選択透
過係数の大きな除湿膜を提供することを目的とする。
本発明は、従来技術による空気調和装置や計装用圧縮
空気の製造に代替できる他、天然ガスの除湿，従来技術
では使用できない腐蝕性ガスの除湿等に使用できる除湿
膜を提供することを目的とする。
空気の製造に代替できる他、天然ガスの除湿，従来技術
では使用できない腐蝕性ガスの除湿等に使用できる除湿
膜を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の上記目的は、固定イオン濃度が１〜6N,吸水
率が20〜250重量％，イオン交換容量が1.05〜2.5ミリ当
量/g樹脂、膜厚が0.1〜100μｍのイオン交換膜からな
り、水蒸気透過速度が、50m3/m2・hr・atm以上，好まし
くは80m3/m2・hr・atm以上，水蒸気／窒素の選択透過係
数が、5,000以上，好ましくは10,000以上を有する除湿
膜によって達成せしめられる。
率が20〜250重量％，イオン交換容量が1.05〜2.5ミリ当
量/g樹脂、膜厚が0.1〜100μｍのイオン交換膜からな
り、水蒸気透過速度が、50m3/m2・hr・atm以上，好まし
くは80m3/m2・hr・atm以上，水蒸気／窒素の選択透過係
数が、5,000以上，好ましくは10,000以上を有する除湿
膜によって達成せしめられる。
本発明の除湿膜は、基本的には、イオン交換膜の固定
イオン濃度，吸水率，イオン交換容量，膜圧をある特定
の範囲に制御したものである。
イオン濃度，吸水率，イオン交換容量，膜圧をある特定
の範囲に制御したものである。
イオン交換膜が除湿膜として使用できるが、水蒸気透
過率が小さく不充分であることは前述した通りである。
過率が小さく不充分であることは前述した通りである。
本発明者は、除湿膜として、気体中の水蒸気を選択的
に透過しうる膜の研究開発を鋭意努力した結果、従来の
イオン選択透過性イオン交換膜と、膜構成，膜物性の異
なるイオン交換膜が除湿膜として極めて有効であること
を見い出し本発明を完成せしめたものである。
に透過しうる膜の研究開発を鋭意努力した結果、従来の
イオン選択透過性イオン交換膜と、膜構成，膜物性の異
なるイオン交換膜が除湿膜として極めて有効であること
を見い出し本発明を完成せしめたものである。
本発明の除湿膜に使用するイオン交換膜として固定イ
オン濃度が１〜6Nが使用される。固定イオン濃度は、膜
に吸水した水1000gあたりのイオン交換基当量で表示し
たものである。従来のイオン選択透過性イオン交換膜の
開発においては、イオン選択透過性がドナンの平衡式か
ら、固定イオン濃度を高める方向で進められ、通常、固
定イオン濃度が6N以上が好ましく使用されている。本発
明者の研究から水蒸気透過性イオン交換膜としては、固
定イオン濃度が6Nを超えると水蒸気透過速度が著しく低
下し、また、1N以上では、水蒸気透過速度と水蒸気の分
離係数が低下するので、固定イオン濃度が１〜6N,特に
は、２〜5Nが水蒸気透過速度と水蒸気の分離係数のバラ
ンスから好ましい。ここで水蒸気の分離係数とは、水蒸
気の透過速度と、他の気体、例えば、窒素，酸素，メタ
ン等の透過速度の比でαとして表わしたものである。
オン濃度が１〜6Nが使用される。固定イオン濃度は、膜
に吸水した水1000gあたりのイオン交換基当量で表示し
たものである。従来のイオン選択透過性イオン交換膜の
開発においては、イオン選択透過性がドナンの平衡式か
ら、固定イオン濃度を高める方向で進められ、通常、固
定イオン濃度が6N以上が好ましく使用されている。本発
明者の研究から水蒸気透過性イオン交換膜としては、固
定イオン濃度が6Nを超えると水蒸気透過速度が著しく低
下し、また、1N以上では、水蒸気透過速度と水蒸気の分
離係数が低下するので、固定イオン濃度が１〜6N,特に
は、２〜5Nが水蒸気透過速度と水蒸気の分離係数のバラ
ンスから好ましい。ここで水蒸気の分離係数とは、水蒸
気の透過速度と、他の気体、例えば、窒素，酸素，メタ
ン等の透過速度の比でαとして表わしたものである。
固定イオン濃度が何故、水蒸気の透過性に重要である
から、解明されていないが、おそらく以下の理由と考え
られる。
から、解明されていないが、おそらく以下の理由と考え
られる。
イオン交換膜内の水は、イオン交換基との相互作用に
より、通常の水とは異なった性質を有しており、相互作
用の強さで、不凍水，拘束水，自由水が存在していると
考えられている。固定イオン濃度が6N以上では、吸着し
た水がイオン交換基に強固に結合され、水の膜内移動が
低下し、一方固定イオン濃度が1N以下では自由水が多
く、自由水層を、他の気体が透過するため、水蒸気分離
係数が低下するものと説明される。
より、通常の水とは異なった性質を有しており、相互作
用の強さで、不凍水，拘束水，自由水が存在していると
考えられている。固定イオン濃度が6N以上では、吸着し
た水がイオン交換基に強固に結合され、水の膜内移動が
低下し、一方固定イオン濃度が1N以下では自由水が多
く、自由水層を、他の気体が透過するため、水蒸気分離
係数が低下するものと説明される。
本発明において固定イオン濃度が１〜6Nに加えて、吸
水率とイオン交換容量が特定の範囲のイオン交換膜であ
ることが、水蒸気透過量が大きく、水蒸気分離係数が高
い膜を得るためには、必要である。吸水率が20重量％以
下では水蒸気透過速度の低下を招き、又、250重量％を
超えると膜形態保持能力が損なわれるため吸水率は20〜
250重量％、特には22〜100重量％が、この膜を用いてモ
ジュールを製作、使用するうえで、使用的強度を有する
ので好ましい。一方、イオン交換容量は、1.05〜2.5ミ
リ当量/g樹脂、特には、1.1〜2.0ミリ当量/g樹脂が、水
蒸気の透過速度，分離係数の優れた膜を得るあと、膜強
度の大きな高分子重合体を得るために好ましい。イオン
交換容量が1.0以下の膜でも、本発明の固定イオン濃度
１〜6N,吸水率20重量％以上にすることができるが、水
蒸気透過性の点で、イオン交換容量が1.05以上とイオン
交換基の量が多いことが好ましい。
水率とイオン交換容量が特定の範囲のイオン交換膜であ
ることが、水蒸気透過量が大きく、水蒸気分離係数が高
い膜を得るためには、必要である。吸水率が20重量％以
下では水蒸気透過速度の低下を招き、又、250重量％を
超えると膜形態保持能力が損なわれるため吸水率は20〜
250重量％、特には22〜100重量％が、この膜を用いてモ
ジュールを製作、使用するうえで、使用的強度を有する
ので好ましい。一方、イオン交換容量は、1.05〜2.5ミ
リ当量/g樹脂、特には、1.1〜2.0ミリ当量/g樹脂が、水
蒸気の透過速度，分離係数の優れた膜を得るあと、膜強
度の大きな高分子重合体を得るために好ましい。イオン
交換容量が1.0以下の膜でも、本発明の固定イオン濃度
１〜6N,吸水率20重量％以上にすることができるが、水
蒸気透過性の点で、イオン交換容量が1.05以上とイオン
交換基の量が多いことが好ましい。
本発明において、前述した特定の固定イオン濃度，吸
水率，イオン交換容量を有するイオン交換膜を用いて水
蒸気を選択的に透過分離する際において、イオン交換膜
の膜厚も重要である。本発明の除湿用イオン交換膜は、
興味深いことに水蒸気透過性が膜厚に反比例せず、次式
の関係がある。
水率，イオン交換容量を有するイオン交換膜を用いて水
蒸気を選択的に透過分離する際において、イオン交換膜
の膜厚も重要である。本発明の除湿用イオン交換膜は、
興味深いことに水蒸気透過性が膜厚に反比例せず、次式
の関係がある。
このため膜厚が厚くなっても透過量の減少は少なく、
ある特定の厚み以下にならないと透過量の増加が顕著で
ない。
ある特定の厚み以下にならないと透過量の増加が顕著で
ない。
一方、水蒸気以外の窒素，酸素等の気体の透過速度
は、膜厚に反比例するので、水蒸気の分離係数は低下す
るので過度の膜厚低減は好ましくない。
は、膜厚に反比例するので、水蒸気の分離係数は低下す
るので過度の膜厚低減は好ましくない。
又、膜厚を過度に厚くすると、水蒸気透過速度は、あ
まり低下してないのにもかかわらず、湿潤気体を除湿し
ても露点温度の低い気体が得られないという欠点があ
る。
まり低下してないのにもかかわらず、湿潤気体を除湿し
ても露点温度の低い気体が得られないという欠点があ
る。
かくして除湿膜としての膜圧は、好ましくは、0.1〜1
00μm,特には,1〜50μｍが水蒸気透過速度，分離係数，
低湿度の気体製造の観点から望ましい。
00μm,特には,1〜50μｍが水蒸気透過速度，分離係数，
低湿度の気体製造の観点から望ましい。
膜厚の厚いイオン交換膜を使用すると、何故低湿度の
気体が得られないかは、解明されていないが、おそらく
以下の理由と考えられる。
気体が得られないかは、解明されていないが、おそらく
以下の理由と考えられる。
除湿器として使用する前のイオン交換膜は、通常、湿
度10〜80％の空気と平衡した水分を吸着している。かか
る膜を除湿器に組立て、片面に除湿気体を、もう一方か
ら乾燥空気を接触あるいは、減圧により水蒸気を透過さ
せ除湿気体を乾燥せしめる時、膜厚が厚すぎると、使用
前に吸着した水分が膜内にあるため、低湿度気体が得ら
れにくくなると説明される。しかしかかる説明は本発明
の助けのために述べたものであり、何ら本発明を限定す
るものではない。
度10〜80％の空気と平衡した水分を吸着している。かか
る膜を除湿器に組立て、片面に除湿気体を、もう一方か
ら乾燥空気を接触あるいは、減圧により水蒸気を透過さ
せ除湿気体を乾燥せしめる時、膜厚が厚すぎると、使用
前に吸着した水分が膜内にあるため、低湿度気体が得ら
れにくくなると説明される。しかしかかる説明は本発明
の助けのために述べたものであり、何ら本発明を限定す
るものではない。
かくして、本発明において使用されるイオン交換膜と
しては、固定イオン濃度，吸水率，イオン交換容量，膜
厚が、前述した物性を有する膜であれば、なんら制限な
く使用することが出来き、イオン交換基の型としては、
スルホン酸，スルホン酸塩，カルボン酸，カルボン酸
塩，リン酸，リン酸塩，酸性水酸基，酸性水酸塩，等の
カチオン交換基の他、１〜３級アミノ基,4級アンモニウ
ム基等のアニオン交換基が例示できるが、なかでも、ス
ルホン酸が、吸水性が高く、耐熱性，耐薬品性に優れ、
本発明のイオン交換膜を容易に製造できるので特に好ま
しい。
しては、固定イオン濃度，吸水率，イオン交換容量，膜
厚が、前述した物性を有する膜であれば、なんら制限な
く使用することが出来き、イオン交換基の型としては、
スルホン酸，スルホン酸塩，カルボン酸，カルボン酸
塩，リン酸，リン酸塩，酸性水酸基，酸性水酸塩，等の
カチオン交換基の他、１〜３級アミノ基,4級アンモニウ
ム基等のアニオン交換基が例示できるが、なかでも、ス
ルホン酸が、吸水性が高く、耐熱性，耐薬品性に優れ、
本発明のイオン交換膜を容易に製造できるので特に好ま
しい。
スルホン酸膜の材質としては、スチレン系樹脂，エチ
レン系樹脂，ポリスルホン系樹脂，含フッ素樹脂等、な
んら制限なく使用することが出来るが、耐熱性，耐薬品
性，成形加工性の点から含フッ素樹脂からなるスルホン
酸膜，特には、一般式 （ｍ＝０または1:n＝２〜５の整数） を含有した含フッ素系共重合体が好ましい。
レン系樹脂，ポリスルホン系樹脂，含フッ素樹脂等、な
んら制限なく使用することが出来るが、耐熱性，耐薬品
性，成形加工性の点から含フッ素樹脂からなるスルホン
酸膜，特には、一般式 （ｍ＝０または1:n＝２〜５の整数） を含有した含フッ素系共重合体が好ましい。
上記含フッ素系共重合体としては、テトラフロロエチ
レン，トリフロロエチレン，ビニリデンフロライド，フ
ッ化ビニル等のフッ素化オレフィンと一般式 （ｍ＝０または1,n＝２〜５の整数） として表わされる−SO2F基含有パーフロロビニルエーテ
ルモノマーを共重合して得られるものが好ましい。更に
必要により、エチレン，プロピレン，パーフルオロアセ
トン，パーフルオロビニルエーテル，パーフルオロジビ
ニルエーテル，パーフルオロアリルビニルエーテル等の
第三成分を添加することもできる。
レン，トリフロロエチレン，ビニリデンフロライド，フ
ッ化ビニル等のフッ素化オレフィンと一般式 （ｍ＝０または1,n＝２〜５の整数） として表わされる−SO2F基含有パーフロロビニルエーテ
ルモノマーを共重合して得られるものが好ましい。更に
必要により、エチレン，プロピレン，パーフルオロアセ
トン，パーフルオロビニルエーテル，パーフルオロジビ
ニルエーテル，パーフルオロアリルビニルエーテル等の
第三成分を添加することもできる。
なお、上記共重合体の組成比は、含フッ素共重合体
が、イオン交換容量1.05〜2.5ミリ当量/g樹脂を形成す
るように選ばれる。
が、イオン交換容量1.05〜2.5ミリ当量/g樹脂を形成す
るように選ばれる。
本発明の除湿膜としては、上記共重合体を、既知の手
段により膜状にしたままでも使用できるが、モジュール
化成型性，耐圧性の観点から多孔性基材との複合化膜と
することが好ましく、膜厚30μｍ以下の透過性の大きな
除湿膜を得るには特に好ましい。
段により膜状にしたままでも使用できるが、モジュール
化成型性，耐圧性の観点から多孔性基材との複合化膜と
することが好ましく、膜厚30μｍ以下の透過性の大きな
除湿膜を得るには特に好ましい。
本発明で使用される多孔性基材としては、織布，不織
布，微孔性多孔質膜等、気体透過性を有し、強度が高い
材料であればなんら制限なく使用できるが、モジュール
化時の気密性から表面平滑性が高く、又、イオン交換膜
の薄膜支持性から、孔径100μｍ以下好ましくは、10μ
ｍ以下の多孔性不織布，微孔性多孔質膜が特に好まし
い。そのような多孔性基材として、ポリプロ不織布，ポ
リエステル不織布，ポリエチレン多孔膜，ポリプロピレ
ン多孔膜，ポリテトラエチレン多孔膜の気孔率30〜90
％，膜厚30〜500μｍが、材料の入手や価格の点で好ま
しく使用される。又、微孔質多孔体と織布、または微孔
質多孔体と不織布との積層型多孔性基材も、有用なもの
と例示できる。
布，微孔性多孔質膜等、気体透過性を有し、強度が高い
材料であればなんら制限なく使用できるが、モジュール
化時の気密性から表面平滑性が高く、又、イオン交換膜
の薄膜支持性から、孔径100μｍ以下好ましくは、10μ
ｍ以下の多孔性不織布，微孔性多孔質膜が特に好まし
い。そのような多孔性基材として、ポリプロ不織布，ポ
リエステル不織布，ポリエチレン多孔膜，ポリプロピレ
ン多孔膜，ポリテトラエチレン多孔膜の気孔率30〜90
％，膜厚30〜500μｍが、材料の入手や価格の点で好ま
しく使用される。又、微孔質多孔体と織布、または微孔
質多孔体と不織布との積層型多孔性基材も、有用なもの
と例示できる。
多孔性基材とイオン交換樹脂との複合方法としては、
イオン交換樹脂を膜状とした後、多孔性基材と積層する
か、イオン交換樹脂を溶液、懸濁溶液又は乳化重合ラテ
ックスまたは、乳化重合ラテックスの水を有機溶媒と置
換せしめた有機溶媒系ディスパージョン等を多孔性基材
に含浸、乾燥する方法が例示される。
イオン交換樹脂を膜状とした後、多孔性基材と積層する
か、イオン交換樹脂を溶液、懸濁溶液又は乳化重合ラテ
ックスまたは、乳化重合ラテックスの水を有機溶媒と置
換せしめた有機溶媒系ディスパージョン等を多孔性基材
に含浸、乾燥する方法が例示される。
特にイオン交換樹脂又はイオン交換基に変換できる樹
脂を含有する液体を多孔性基材に含浸・乾燥する場合
は、孔内にイオン交換樹脂が充填される事もあるので、
膜厚より、膜面積1m2あたりの付着量で表示することが
望ましく、１〜100gの付着量が好ましい。
脂を含有する液体を多孔性基材に含浸・乾燥する場合
は、孔内にイオン交換樹脂が充填される事もあるので、
膜厚より、膜面積1m2あたりの付着量で表示することが
望ましく、１〜100gの付着量が好ましい。
更に本発明の除湿膜は、中空糸として使用することも
出来るが、特に中空状多孔性基材に上記した樹脂含有溶
液を含浸・乾燥する方法により透過量の大きな除湿中空
糸を得ることも出来る。
出来るが、特に中空状多孔性基材に上記した樹脂含有溶
液を含浸・乾燥する方法により透過量の大きな除湿中空
糸を得ることも出来る。
かくして得られた膜は、イオン交換基に変換されてい
ない場合には、アルカリ性溶液で加水分解した後、酸性
溶液に侵漬することによりスルホン酸型除湿膜とする。
ない場合には、アルカリ性溶液で加水分解した後、酸性
溶液に侵漬することによりスルホン酸型除湿膜とする。
本発明において、得られる除湿膜の固定イオン濃度，
吸水率をある特定の範囲とするには、膜の加水分解条
件，酸性溶液処理，またスルホン酸樹脂溶液をキャスト
被膜する場合には、乾燥条件が、重要になる場合が多
い。
吸水率をある特定の範囲とするには、膜の加水分解条
件，酸性溶液処理，またスルホン酸樹脂溶液をキャスト
被膜する場合には、乾燥条件が、重要になる場合が多
い。
イオン交換容量が1.1ミリ当量/g樹脂程度であれば、1
0〜20wt％アルカリ水溶液で加水分解後、0.1〜5N酸性水
溶液で酸型化せしめた後、室温水洗した後、風乾する程
度で本発明の除湿膜が得られる。またスルホン酸ポリマ
ー溶液からのキャストの場合では、100℃以下の乾燥加
熱処理が好ましい。
0〜20wt％アルカリ水溶液で加水分解後、0.1〜5N酸性水
溶液で酸型化せしめた後、室温水洗した後、風乾する程
度で本発明の除湿膜が得られる。またスルホン酸ポリマ
ー溶液からのキャストの場合では、100℃以下の乾燥加
熱処理が好ましい。
またイオン交換容量が1.5ミリ当量/g樹脂以上では、
加水分解・酸型化・水洗処理後、膜を50℃好ましくは10
0℃以上で加熱することが好ましい。
加水分解・酸型化・水洗処理後、膜を50℃好ましくは10
0℃以上で加熱することが好ましい。
いずれにせよ、本発明の固定イオン濃度，吸水率が得
られるように、便宜処理条件を選択することにより、高
性能の除湿膜が得られる。
られるように、便宜処理条件を選択することにより、高
性能の除湿膜が得られる。
次に本発明を実施例により説明するが、本発明はかか
る実施例に限定されるものではない。
る実施例に限定されるものではない。
実施例に先だち、以下の実施例で用いた各種測定法に
関して、まとめて述べる。
関して、まとめて述べる。
（１）吸水率Ｗの測定 透過性を測定する膜と同一条件下で製作した膜、若く
は測定膜の一部から採取した膜を、純水中、25℃に侵漬
平衡した膜重量をW1,該膜を真空乾燥した乾燥重量W2よ
り、次式より求める。
は測定膜の一部から採取した膜を、純水中、25℃に侵漬
平衡した膜重量をW1,該膜を真空乾燥した乾燥重量W2よ
り、次式より求める。
Ｗ＝100（W1−W2）/W2 （２）固定イオン濃度AWの算出 イオン交換容量（m eq/g樹脂）ARと、上記の吸水率Ｗ
から、次式により求める。
から、次式により求める。
AW＝AR/（W/100） （３）水蒸気透過速度Ｑ（m3（STP）/m2・hr・atm）の
測定 図−１の装置により、純度100％の水蒸気透過速度を
算出する。
測定 図−１の装置により、純度100％の水蒸気透過速度を
算出する。
（４）水蒸気分離係数αＡの測定 気体Ａの透過速度QAを製科研式ガス透過測定機で求
め、次式により算出する。
め、次式により算出する。
αＡ＝Q/QA ［実施例］ 実施例1. テトラフルオロエチレンと CF2＝CFOCF2CF（CF3）Ｏ（CF2）2SO2Fとを共重合せし
めて、イオン交換容量1.10m eq/g樹脂の共重合体Ａを得
た。
めて、イオン交換容量1.10m eq/g樹脂の共重合体Ａを得
た。
共重合体Ａを、溶融押し出し成形により、30μｍ厚の
膜を得た。
膜を得た。
該膜を、20重量％の苛性カリ水溶液でスルホン酸カリ
塩に加水分解した後、１規定の塩酸に侵漬し、−SO3H型
に変換し、水洗した後、風乾せしめた。
塩に加水分解した後、１規定の塩酸に侵漬し、−SO3H型
に変換し、水洗した後、風乾せしめた。
次いで、風乾膜を５分割し、１枚はそのままとし、残
り４枚を、各々、100℃,150℃，の熱風乾燥処理，およ
び、純水にて100℃,120℃の熱水処理を行なった。
り４枚を、各々、100℃,150℃，の熱風乾燥処理，およ
び、純水にて100℃,120℃の熱水処理を行なった。
かくして得た５種類の膜は、風乾後、吸水率，水蒸気
透過速度，水蒸気／窒素選択透過係数を求めた。
透過速度，水蒸気／窒素選択透過係数を求めた。
結果を表−１に示す。
比較例１ 実施例１における熱風乾燥処理を、200℃,250℃とし
た以外は全く同様にして２種類の膜の吸水率，水蒸気透
過性を求めた。結果を表−１及び図−２に示す。
た以外は全く同様にして２種類の膜の吸水率，水蒸気透
過性を求めた。結果を表−１及び図−２に示す。
実施例２ 実施例１で得た共重合体Ａを溶融押出しにより、10μ
m,20μm,30μm,70μm,100μm,200μｍの膜厚を有する膜
を得た。次に、該膜を実施例１と同様に加水分解・酸型
化せしめ、吸水率32重量％，固定イオン濃度3.4Nの膜を
得た。
m,20μm,30μm,70μm,100μm,200μｍの膜厚を有する膜
を得た。次に、該膜を実施例１と同様に加水分解・酸型
化せしめ、吸水率32重量％，固定イオン濃度3.4Nの膜を
得た。
かくして得られた該膜の水蒸気透過速度を測定した。
水蒸気透過速度と膜厚から水蒸気透過率Ｐ（cm3・cm/cm
2,sec,cmHg）を求めた。結果を図−３に示す。
水蒸気透過速度と膜厚から水蒸気透過率Ｐ（cm3・cm/cm
2,sec,cmHg）を求めた。結果を図−３に示す。
図−３より水蒸気透過速度Ｑと膜厚ｔ（cm）との間
に、次式が成立しており、 Ｑ＝（60.1t＋0.096）/t 水蒸気透過量Ｑを増加せしめるには、100μｍ以下の膜
厚が好ましいことがわかる。
に、次式が成立しており、 Ｑ＝（60.1t＋0.096）/t 水蒸気透過量Ｑを増加せしめるには、100μｍ以下の膜
厚が好ましいことがわかる。
実施例３ 実施例２で得た、50μｍ厚膜（Ｑ＝78）を有効膜面積
55cm2の二室型のセルに組み込み、片側の室に17℃の飽
和水蒸気空気（1kg/cm2）を流通し、もう片面に、乾燥
空気を流通させた。湿潤空気の流通速度を変え、湿潤空
気出口側の露点温度を求めた。湿潤空気の流通速度が低
下するに従がい露点温度が低下し、露点温度−20℃の乾
燥空気が得られた。結果を表−２に示す。
55cm2の二室型のセルに組み込み、片側の室に17℃の飽
和水蒸気空気（1kg/cm2）を流通し、もう片面に、乾燥
空気を流通させた。湿潤空気の流通速度を変え、湿潤空
気出口側の露点温度を求めた。湿潤空気の流通速度が低
下するに従がい露点温度が低下し、露点温度−20℃の乾
燥空気が得られた。結果を表−２に示す。
比較例３ 共重合体Ａからなり、吸水率32重量％，固定イオン濃
度3.4Nを有する厚さ400μｍ膜（Ｑ＝62）を使用して実
施例３と同様にして、一方に飽和湿潤空気を、もう一方
に乾燥空気を流通させ湿潤空気の除湿を行なった。湿潤
空気の流通速度を低下させても、露点温度５℃以下の乾
燥空気が得られなかった。結果を表−２に示す。
度3.4Nを有する厚さ400μｍ膜（Ｑ＝62）を使用して実
施例３と同様にして、一方に飽和湿潤空気を、もう一方
に乾燥空気を流通させ湿潤空気の除湿を行なった。湿潤
空気の流通速度を低下させても、露点温度５℃以下の乾
燥空気が得られなかった。結果を表−２に示す。
実施例４ テトラフルオロエチレンと CF2＝CFOCF2CF（CF3）Ｏ（CF2）2SO2Fとを共重合せし
めて、イオン交換容量1.41m eq/g樹脂の共重合体Ｂと、
イオン交換容量1.72m eq/g樹脂の共重合体Ｃを得た。
めて、イオン交換容量1.41m eq/g樹脂の共重合体Ｂと、
イオン交換容量1.72m eq/g樹脂の共重合体Ｃを得た。
共重合体Ｂおよび共重合体Ｃを加熱圧縮成型により、
各々70μｍ厚の膜を得た。
各々70μｍ厚の膜を得た。
上記膜を実施例１と同様にして加水分解・酸型化せし
め次いで、熱風乾燥処理，または熱水処理せしめた。
め次いで、熱風乾燥処理，または熱水処理せしめた。
かくして得た膜の吸水率，固定イオン濃度，水蒸気透
過速度を測定した。結果を表−３に示す。
過速度を測定した。結果を表−３に示す。
実施例５ 実施例１で得たイオン交換容量1.10ミリ当量/g樹脂の
共重合体Ａを、加水分解し、次いで酸型にせしめた。次
いで、酸型ポリマーをアルコールに溶解し、固形分濃度
10重量％のスルホン酸共重合体溶液を得た。
共重合体Ａを、加水分解し、次いで酸型にせしめた。次
いで、酸型ポリマーをアルコールに溶解し、固形分濃度
10重量％のスルホン酸共重合体溶液を得た。
該共重合体溶液を孔径0.2μ，気孔率80％，膜厚20μ
のポリテトラフルオロエチレン製多孔膜とポリエステル
不織布との積層膜の多孔膜側に塗布、60℃で乾燥せしめ
た。重量増加から、膜面積1m2あたり30gの共重合体が塗
布されていた。
のポリテトラフルオロエチレン製多孔膜とポリエステル
不織布との積層膜の多孔膜側に塗布、60℃で乾燥せしめ
た。重量増加から、膜面積1m2あたり30gの共重合体が塗
布されていた。
かくして得られた複合膜の水蒸気透過速度Ｑは、116m
3/m2・hr・atmであった。
3/m2・hr・atmであった。
一方、共重合体溶液をガラス板上に流廷し、60℃の乾
燥膜は、吸水率33重量％，固定イオン濃度3.3Nであっ
た。
燥膜は、吸水率33重量％，固定イオン濃度3.3Nであっ
た。
実施例６ 実施例５で得た固形分濃度10重量％のスルホン酸共重
合体溶液を、内径280μm,肉厚72μm,気孔率72％のポリ
エチレン製多孔体中空糸に塗布，乾燥し、共重合体が膜
面積1m2あたり20g付着した複合中空糸を得た。
合体溶液を、内径280μm,肉厚72μm,気孔率72％のポリ
エチレン製多孔体中空糸に塗布，乾燥し、共重合体が膜
面積1m2あたり20g付着した複合中空糸を得た。
かくして得た複合中空糸を長さ10cm,60本を束ねた中
空糸モジュール（膜有効面積50cm2）を作成し、中空糸
の内側に、17℃の飽和水蒸気を11/minで流通し、中空糸
の外側を2mmHgに減圧せしめたところ、露点温度−20℃
の乾燥空気が、ほぼ11/minで得られた。
空糸モジュール（膜有効面積50cm2）を作成し、中空糸
の内側に、17℃の飽和水蒸気を11/minで流通し、中空糸
の外側を2mmHgに減圧せしめたところ、露点温度−20℃
の乾燥空気が、ほぼ11/minで得られた。
図−１は、水蒸気透過速度の測定装置の概略図、図−２
は、実施例１及び比較例１における水蒸気透過速度と固
定イオン濃度，水蒸気透過速度と吸水率との関係を示
す。図−３は、実施例２における水蒸気透過速度，水蒸
気透過係数と膜厚との関係を示す。
は、実施例１及び比較例１における水蒸気透過速度と固
定イオン濃度，水蒸気透過速度と吸水率との関係を示
す。図−３は、実施例２における水蒸気透過速度，水蒸
気透過係数と膜厚との関係を示す。
Claims (6)
- 【請求項１】固定イオン濃度が１〜6N、吸水率が20〜25
0重量％、イオン交換容量が1.05〜2.5ミリ当量/g樹脂、
膜厚が0.1〜100μｍのイオン交換膜からなり、水蒸気透
過速度が、50m3/m2・hr・atm以上、水蒸気／窒素の選択
透過係数が、5,000以上を有することを特徴とする除湿
膜。 - 【請求項２】イオン交換膜が、一般式 （式中ｍ＝０または1:n＝２〜５の整数） を含有する含フッ素系共重合体からなる特許請求の範囲
第１項記載の除湿膜。 - 【請求項３】イオン交換膜が、気体透過性多孔体基材と
の複合膜である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
除湿膜。 - 【請求項４】複合膜が、イオン交換樹脂を膜面積1m2あ
たり１〜100g含有する特許請求の範囲第３項記載の除湿
膜。 - 【請求項５】イオン交換膜が、中空糸状のイオン交換膜
である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の除湿膜。 - 【請求項６】中空糸状のイオン交換膜が、気体透過性多
孔性基材中空糸に、イオン交換基又はイオン交換基に変
換できる樹脂溶液を含浸、乾燥し、多孔性中空糸の表面
および／または孔内にイオン交換樹脂を膜面積1m2あた
り１〜100g被覆されてなるものである特許請求の範囲第
５項記載の除湿膜。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013516A JPH082413B2 (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 除湿膜 |
| DE68915554T DE68915554T2 (de) | 1988-01-26 | 1989-01-24 | Für Dampf permselektive Membran. |
| EP89101201A EP0326083B1 (en) | 1988-01-26 | 1989-01-24 | Vapor permselective membrane |
| US07/301,826 US4909810A (en) | 1988-01-26 | 1989-01-26 | Vapor permselective membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013516A JPH082413B2 (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 除湿膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01189326A JPH01189326A (ja) | 1989-07-28 |
| JPH082413B2 true JPH082413B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=11835316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63013516A Expired - Fee Related JPH082413B2 (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 除湿膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH082413B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01194927A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-04 | Japan Gore Tex Inc | 水蒸気選択透過膜 |
| JPH0312224A (ja) * | 1989-06-08 | 1991-01-21 | Japan Gore Tex Inc | 選択透過膜 |
| EP1924334A4 (en) * | 2005-09-13 | 2009-11-11 | Rasirc | METHOD FOR PRODUCING A HIGH-PURITY FLOW |
-
1988
- 1988-01-26 JP JP63013516A patent/JPH082413B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01189326A (ja) | 1989-07-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |