JPH0924261A - ポリスルホン系多孔質中空糸膜の製造方法 - Google Patents

ポリスルホン系多孔質中空糸膜の製造方法

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JPH0924261A
JPH0924261A JP17252795A JP17252795A JPH0924261A JP H0924261 A JPH0924261 A JP H0924261A JP 17252795 A JP17252795 A JP 17252795A JP 17252795 A JP17252795 A JP 17252795A JP H0924261 A JPH0924261 A JP H0924261A
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JP
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hollow fiber
polysulfone
water
fiber membrane
membrane
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JP17252795A
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Akira Hajikano
彰 初鹿野
Kei Murase
圭 村瀬
Jun Kamo
純 加茂
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】水溶性高分子の溶出量が低く、しかも中空糸膜
からの微粒子の脱離の少ない、耐熱性に優れたポリスル
ホン系多孔質分離膜を得ること。 【構成】ポリスルホン系ポリマーと水溶性高分子のみを
溶剤に混和溶解した溶液を紡糸原液として湿式法により
製膜して得た多孔質中空糸膜中の水溶性高分子の架橋処
理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリスルホン系多孔質
中空糸膜の製造方法に係り、特に耐湿熱性及び透水性能
に優れ、限外濾過、精密濾過に好適に用いられるポリス
ルホン系多孔質中空糸膜の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】限外濾過、精密濾過等に用いられる多孔
質中空糸膜は、その素材として種々のポリマーを用いた
ものが上市されているが、これらの内、ポリスルホン系
ポリマーを素材に用いた多孔質中空糸膜は、高い透水性
に加えて、耐熱性及び耐溶剤性においても優れた特性を
有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】通常、ポリスルホン系
ポリマーを用いた多孔質中空糸膜の製造は、ポリスルホ
ン系ポリマー、水溶性高分子と、非溶剤及び/又は膨潤
剤とを溶剤に溶解させた紡糸原液を、環状ノズルより凝
固剤中で吐出し、凝固させることにより多孔化を行う湿
式紡糸法、或いは上記紡糸原液を、エアギャプを設けて
凝固剤中に導入させる乾湿式紡糸法により製膜されてい
る。
【0004】前記水溶性高分子は、紡糸原液の粘度を向
上させることにより紡糸安定性の向上を図るとともに、
得られるポリスルホン系多孔質中空糸膜に親水性を付与
させる目的で添加されるもので、通常水溶性高分子とし
ては、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール
等が用いられている。
【0005】また、前記非溶剤、膨潤剤は、一般的に紡
糸原液の相分離状態をコントロールすることにより、得
られるポリスルホン系多孔質中空糸膜の孔径調節を行う
目的で紡糸原液に添加される。これら非溶剤、膨潤剤
は、溶剤と相溶性を持ち、水溶性高分子に対しては良溶
剤であるが、ポリスルホン系ポリマーに対して非溶剤ま
たは膨潤剤として作用する液体であって、通常、水、ア
ルコール、ポリオール、ポリアルキレングリコール等が
用いられている。
【0006】これら紡糸原液中に添加した膨潤剤や非溶
剤は、凝固を行う凝固浴中に溶出し、凝固浴よりの溶剤
の回収工程を複雑なものとするとともに、得られるポリ
スルホン系多孔質中空糸膜中に残存した膨潤剤や非溶剤
も、洗浄により除去する必要があり、これら膨潤剤、非
溶剤を用いないポリスルホン系中空糸膜の製法の出現が
待たれている。
【0007】また、上記の方法により得られた中空糸膜
においては、製膜後の中空糸膜の洗浄を長時間行って
も、紡糸原液中に添加した水溶性高分子を膜中から完全
に除去することは困難であり、その一部は中空糸膜中に
残留する。中空糸膜中に残留した水溶性高分子は、中空
糸膜使用時に濾液中へ溶出してくるため、中空糸膜の用
途を著しく制約させることとなる。
【0008】このような不都合を防止する目的で、特公
平5−3331号公報に示される如く、製膜後にポリス
ルホン系中空糸膜中に残留した水溶性高分子を架橋する
ことにより、水溶性高分子を不溶化し、濾液中への溶出
を防止する試みもなされている。
【0009】しかしながら、前記公報に示された方法に
よりポリスルホン系多孔質中空糸膜の製造を行うと、そ
の凝固時に、膜中あるいは膜表面にポリスルホン系ポリ
マーからなる多量の微粒子が発生する。発生した微粒子
は製膜後に膜の洗浄を行っても除去しにくい。また、ポ
リスルホン系多孔質中空糸膜中の水溶性高分子の架橋処
理を行っても完全には膜中に生じたポリスルホン系ポリ
マー微粒子を膜に固着できないため、中空糸膜使用時に
膜から該微粒子が脱離し、濾液中にこの微粒子が混合し
てくるという不都合があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らはこの
様な不都合のないポリスルホン系多孔質中空糸膜の製造
方法を見出すべく検討した結果、ポリスルホン系多孔質
中空糸膜であって、その濾液中への水溶性高分子の溶出
量が低く、しかも中空糸膜からの微粒子の脱離の少な
い、耐熱性に優れたポリスルホン系多孔質分離膜の製造
方法を見出したのである。
【0011】即ち、本発明の要旨は、ポリスルホン系ポ
リマーと水溶性高分子のみを溶剤に混和溶解した溶液を
紡糸原液として湿式法にて製膜して得た多孔質中空糸膜
中の水溶性高分子を不溶化処理することを特徴とするポ
リスルホン系多孔質中空糸膜の製造方法にある。
【0012】
【作用】本発明において用いられるポリスルホン系ポリ
マーとしては、一般式(1)で示されるポリスルホン、
一般式(2)で示されるポリアリルスルホン、一般式
(3)で示されるポリエーテルスルホン等の公知のポリ
スルホン系ポリマーを用いることができる。
【0013】
【化1】
【0014】好ましくは、用いるポリスルホン系ポリマ
ーとして、ポリアリルスルホンとポリエーテルスルホン
が、1/9〜9/1、更に好ましくは3/7〜7/3
(重量比)で配合された配合ポリマーを用いて得た中空
糸膜は透水量が高く、より耐湿熱性の高い多孔質中空糸
膜を得ることができる。
【0015】本発明において用いる水溶性高分子は、特
に限定されるものではなく、ポリビニルピロリドン、ポ
リエチレングリコール等を用いることができ、ポリビニ
ルピロリドン、特に分子量が100万〜300万の高分
子量ポリビニルピロリドンを用いた場合、その原液への
添加量を少なくして、紡糸原液への増粘効果を大きくす
ることができるので好ましい。
【0016】本発明に用いる溶剤は、用いるポリスルホ
ン系ポリマー及び水溶性高分子を溶解しうるものであれ
ば特に限定されるものではなく、N−メチルピロリド
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド(D
MAc)等より適宜選択して用いることができる。特に
非溶剤、膨潤剤を用いずに紡糸原液を作る際には、ポリ
スルホンの溶剤として、ジメチルアセトアミドを用いる
のがよい。
【0017】多孔質中空糸膜の製膜は、上記ポリスルホ
ン系ポリマーと水溶性高分子のみを溶剤に溶解させた紡
糸原液を用いて、公知の湿式賦形法又は乾湿式賦形法に
より行う。即ち、芯鞘型の二重環状ノズルを用いて、鞘
側より紡糸原液を、芯側より上記紡糸原液の凝固液(以
後内部凝固液という。)又は気体を吐出させ、これをエ
アギャップを介さず/或いは介して凝固液(以後外部凝
固液という。)中に導くことにより、中空糸膜の多孔化
を行う。
【0018】凝固液としては、ポリスルホン系ポリマー
の非溶剤、或いは非溶剤と溶剤との混合溶剤を用いるこ
とができるが、凝固液として、ポリスルホン系ポリマー
の溶剤と水との混合溶液を用いると、これらの混合比を
調節することにより、得られる中空糸膜の孔径や孔径分
布を調節することができるので好ましく、特に内部凝固
液、外部凝固液ともにDMAcと水との混合液を用いた
場合、これらの効果を効率よく引き出すことができる。
また、この混合溶液を用いることにより、その後の溶剤
回収も容易に行うことができる。
【0019】本発明においては、中空糸膜を製膜した
後、膜中に残存する水溶性高分子を不溶化処理させるた
め、中空糸膜に熱処理及び/又は放射線処理を行う。熱
処理及び/又は放射線処理を行うことにより、水溶性高
分子が架橋され、膜中に固定化されるため、中空糸膜の
使用時にこれら水溶性高分子が濾液中に溶出するのを防
止することができる。
【0020】熱処理、放射線処理は、ポリスルホン系ポ
リマーからなる多孔質中空糸膜が、形態、構造、機械的
特性において、著しく変化しない範囲であって、かつ水
溶性高分子を十分架橋するのに十分な条件であればよ
く、どちらか一方のみの処理を行ってもよいし、その両
方の処理を行ってもよい。
【0021】例えばポリスルホン系ポリマーとしてポリ
スルホン、水溶性高分子としてポリビニルピロリドンを
用いて紡糸原液とし、製膜して得た中空糸膜の熱処理に
よりポリビニルピロリドンの架橋を行う場合には、処理
温度150〜190℃の範囲で行うのが好ましく、処理
時間は、膜中に残存したポリビニルピロリドンの量によ
り、適宜設定される。また、ポリスルホン系ポリマーと
して、ポリエーテルスルホンとポリアリルスルホンとの
混合物を用いた場合には、より高温かつ短時間での熱処
理が可能である。
【0022】また、ポリスルホン系多孔質中空糸膜の放
射線処理を行う場合は、放射線としてα線、β線、γ
線、X線、又は電子線での処理を行うことができる。こ
の場合、ポリスルホン系多孔質中空糸膜中に抗酸化剤含
有水を含浸させた状態で行うことにより、膜のダメージ
をよりよく防止することができる。
【0023】本発明は、ポリスルホン系ポリマーと水溶
性高分子のみを溶剤に溶解した溶液を紡糸原液として用
いるものであり、従来紡糸原液に添加混合されて用いら
れていた、非溶剤または膨潤剤を使用しない点に大きな
特徴を有する。非溶剤、膨潤剤を添加していない紡糸原
液を用いて中空糸膜の製造を行うと、これらを添加して
中空糸膜の製造を行った場合に比較して、中空糸膜の凝
固時における膜中への微粒子の発生が抑制され、よって
製膜後に水溶性高分子の不溶化処理を行った後の膜から
の微粒子の脱離が低減されるのである。
【0024】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、実施例における各種評価は次の方法により行
った。
【0025】1)耐湿熱性 試料をオートクレーブにて150℃の加圧熱水中に21
日間浸漬し、浸漬処理前後の試料の破断伸度の維持率
(浸漬処理後の破断伸度/浸漬処理前の破断伸度×10
0)を測定した。
【0026】2)透水速度 ポリスルホン系多孔質中空糸膜を用いて、有効長70m
mのミニモジュールを作成し、膜をエタノール中に十分
浸漬した後、水に置換する親水処理を行った。このモジ
ュールに差圧2kg/cm2となるように中空糸膜の外
側から加圧通水し、加圧後1分から2分までの透水量を
測定し、透水速度を算出した。
【0027】3)溶出物試験 中空糸膜0.2gを蒸留水20ccに浸漬して、80℃
で24時間の加熱を行った。得られた液体の、波長30
0nmにおける(ポリスルホン系ポリマーの微粒子の吸
収に対応)UV透過率並びに、JIS K0102.2
2に従って、TOCを測定した。
【0028】[実施例1]ポリスルホン系ポリマーとし
てポリスルホン(帝人アモコ社製商品名UDELP−3
500)を、水溶性高分子としてポリビニルピロリドン
(K−90、ISP社製)を用い、ポリスルホンが12
重量%、ポリビニルピロリドンが3重量%となるようD
MAcに溶解した紡糸原液を、二重環状ノズルの鞘側か
ら吐出させるとともに、内部凝固液(DMAcと水と
を、DMAc:水=70:30重量%なる比率で混合し
た混合液)を二重管ノズルの芯側から吐出させた。
【0029】吐出させた糸条は、一旦空中を10mm通
過させた後に、50℃に保たれた外部凝固液(DMAc
と水とを、DMAc:水=50:50重量%なる比率で
混合した混合液)中に導き、その凝固を行った。得られ
た中空糸膜を、ボビンに巻き取り、80℃の温水中で流
水下3時間洗浄して、溶剤の除去を行った。
【0030】得られた中空糸膜を、170℃にて4時間
熱処理を行い、ポリビニルピロリドンの架橋を行った。
処理後の中空糸膜は、その外径が500μm、膜厚が1
00μmであった。表1に、得られた中空糸膜の評価結
果を示す。本実施例により得られた中空糸膜はその溶出
物試験の結果より、微粒子の発生が極めて少なく、かつ
ポリビニルピロリドンの溶出が少ないものであることが
わかるとともに、優れた耐湿熱特性を有していた。
【0031】
【表1】
【0032】[実施例2]膜中のポリビニルピロリドン
の架橋処理として、170℃、4時間の熱処理を行った
膜に、γ線処理を行ったこと以外は、実施例1と同様の
条件により、多孔質膜の製造を行った。得られた中空糸
膜の、外径は500μm、膜厚は100μmであった。
得られた中空糸膜の評価結果を表1に示す。
【0033】[実施例3]膜中のポリビニルピロリドン
の架橋処理として、熱架橋処理に代えて、γ線処理を行
ったこと以外は、実施例1と同様の条件により、多孔質
中空糸膜の製造を行った。得られた膜の外径は500μ
m、膜厚は100μmであった。得られた中空糸膜の評
価結果を表1に示した。
【0034】[比較例1]紡糸原液中に、非溶剤とし
て、1重量%の水を加えたこと以外は、実施例1と同様
の条件により多孔質膜の製造を行った。得られた中空糸
膜の外径は500μm、膜厚は100μmであった。こ
の中空糸膜の評価結果を結果を表1に示す。本比較例に
より得られた中空糸膜は、溶出物試験における透過率の
値が低く、微粒子が中空糸膜より多量に脱離してきてい
ることがわかる。
【0035】[実施例4]ポリスルホン系ポリマーとし
てポリアリルスルホン(帝人アモコ社製 REDEL
R−5000)及びポリエーテルスルホン(帝人アモコ
社製 REDELA−100)を、水溶性高分子として
ポリビニルピロリドン(K−90、ISP社製)を用
い、ポリアリルスルホン10重量%、ポリエーテルスル
ホン7重量%、ポリビニルピロリドンが3重量%となる
ようにDMAcに溶解した紡糸原液を、二重環状ノズル
の鞘側から吐出させると共に、内部凝固液(DMAcと
水とを、DMAc:水=70:30重量%の比率で混合
した混合液)を芯側から吐出させる。
【0036】吐出された糸条は、一旦空中を10mm通
過させた後に、50℃に保たれた外部凝固液中(DMA
c:水=40:60重量%なる比率で混合した混合液)
中に導いた。得られた中空糸膜を、実施例1と同様の方
法にて洗浄し、溶剤の除去を行った。
【0037】この中空糸膜に、ポリビニルピロリドンの
架橋処理として、γ線処理を行った。得られた中空糸膜
は、外径500μm、膜厚100μmであった。この中
空糸膜の評価結果を表1に示す。ポリスルホン系ポリマ
ーとして、ポリアリルスルホンとポリエーテルスルホン
のブレンド物を用いると、中空糸膜からの微粒子の脱離
が少なく、更に耐湿熱性の非常に高い中空糸膜が得られ
ることがわかる。
【0038】[比較例2]紡糸原液に、非溶剤として水
を1.5重量%加えた以外は、実施例4と同様にして中
空糸膜の製造を行った。得られた中空糸膜の外径は50
0μm、膜厚は100μmであった。得られた中空糸膜
の評価結果を表1に示す。
【0039】
【発明の効果】本発明のポリスルホン系多孔質中空糸膜
の製造方法によれば、中空糸膜使用時に水溶性高分子の
溶出が極めて少なく、なおかつ膜からの微粒子の脱離の
極めて少ない、ポリスルホン製中空糸膜を得ることがで
きる。更に、用いるポリスルホン系ポリマーとして、ポ
リアリルスルホンとポリエーテルスルホンのブレンド物
を用いると、高い透水量に加えて耐湿熱性に非常に優れ
た多孔質中空糸膜を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 81/06 LRF C08L 81/06 LRF 101/00 LTA 101/00 LTA // D01D 5/24 D01D 5/24 B

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリスルホン系ポリマーと水溶性高分子の
    みを溶剤に混和溶解した溶液を紡糸原液として製膜した
    多孔質中空糸膜中の水溶性高分子を不溶化処理すること
    を特徴とするポリスルホン系多孔質中空糸膜の製造方
    法。
  2. 【請求項2】ポリスルホン系ポリマーが、ポリアリルス
    ルホンとポリエーテルスルホンの混合物であることを特
    徴とする請求項1記載のポリスルホン系多孔質中空糸膜
    の製造方法。
  3. 【請求項3】水溶性高分子の不溶化処理として、中空糸
    膜を熱処理及び/又は放射線処理に付することを特徴と
    する請求項1又は請求項2記載のポリスルホン系多孔質
    中空糸膜の製造方法。
JP17252795A 1995-07-07 1995-07-07 ポリスルホン系多孔質中空糸膜の製造方法 Pending JPH0924261A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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