JPH10263373A - Polyacrylonitrile based membrane - Google Patents

Polyacrylonitrile based membrane

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JPH10263373A
JPH10263373A JP6843697A JP6843697A JPH10263373A JP H10263373 A JPH10263373 A JP H10263373A JP 6843697 A JP6843697 A JP 6843697A JP 6843697 A JP6843697 A JP 6843697A JP H10263373 A JPH10263373 A JP H10263373A
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JP
Japan
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membrane
film
length
dense layer
performance
Prior art date
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Application number
JP6843697A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruhiko Oishi
輝彦 大石
Noboru Kubota
昇 久保田
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a polyacrylonitrile based membrane excellent in balance between a high filter performance and a fraction performance. SOLUTION: In the membrane having a dense layer at one surface of the membrane, plural voids having 50-500 μm length and 30-150 μm width are present in a cross section in the membrane thickness direction of a layer having a reticular structure succeeding to the dense layer and the length of the largest void among them is more than 1/2 of the membrane thickness. The membrane has the excellent performance capable of being used widely in the general industry since the membrane is excellent in balance between the high filter performance and the fraction performance.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、透水性能と分画性
能とのバランスに優れたポリアクリロニトリル系膜に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyacrylonitrile-based membrane having an excellent balance between water permeability and fractionation performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、分離操作において選択的な濾過性
を有する膜を用いる技術の進展はめざましく、現在、食
品工業、製薬工業、電子工業、医療、飲料水、原子力発
電復水処理などの分野において実用化されている。膜の
素材としては、セルロース系、ポリアミド系、ポリアク
リロニトリル系、ポリカーボネート系、ポリスルホン系
等の樹脂が使用されているが、その中でもポリアクリロ
ニトリル系樹脂は、膜の孔径を制御しやすく、膜の親水
性及び透水性に優れる上、機械的特性も良いという利点
がある。ポリアクリロニトリル系膜としては、分離性
能、透水性能又は機械的強度に重点を置いて開発されて
おり、その目的に応じて様々な膜構造や化学組成が提案
されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the technology of using a membrane having a selective filtration property in a separation operation has been remarkably advanced, and is currently used in fields such as food industry, pharmaceutical industry, electronics industry, medical treatment, drinking water, and nuclear power condensate treatment. Has been put to practical use. As the material of the membrane, cellulose-based, polyamide-based, polyacrylonitrile-based, polycarbonate-based, and polysulfone-based resins are used. It has the advantages of excellent heat resistance and water permeability and good mechanical properties. Polyacrylonitrile-based membranes have been developed with emphasis on separation performance, water permeation performance, or mechanical strength, and various membrane structures and chemical compositions have been proposed according to the purpose.

【0003】例えば、特公昭60ー39404号公報に
は、緻密層、多孔質層、巨大空孔とからなる膜構造が開
示されている。この構造の膜は、分画性能に優れている
が透水量が低いため、上水道等の水などを大量に浄化す
るような用途においては、膜モジュールを多く使用しな
ければならず、結果として装置の大型化につながり、処
理コストが高くなってしまう。
[0003] For example, Japanese Patent Publication No. 60-39404 discloses a film structure comprising a dense layer, a porous layer, and huge pores. The membrane of this structure has excellent fractionation performance but low water permeability, so in applications where large quantities of water, such as waterworks, are purified, a large number of membrane modules must be used. And the processing cost increases.

【0004】これに対し、特開昭63ー190012号
公報には、超高重合度のアクリロニトリル重合体を用
い、膜外表面にのみ緻密層を有し、巨大空孔を含まない
構造が開示されている。この膜は機械的強度においては
優れているが、透水量は十分でない。また、特開平6ー
65809号公報には、同様に超高重合度のアクリロニ
トリル重合体を用い、緻密層、巨大空孔とからなる膜構
造が記載されているが、緻密層の孔径が大きく、透水性
能と分画性能とのバランスに劣る。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-190012 discloses a structure using an acrylonitrile polymer having a very high degree of polymerization, having a dense layer only on the outer surface of the film, and containing no macropores. ing. This membrane is excellent in mechanical strength, but has insufficient water permeability. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-65809 also describes a membrane structure composed of a dense layer and huge pores using an acrylonitrile polymer having a very high degree of polymerization, but the pore diameter of the dense layer is large. Poor balance between water permeability and fractionation performance.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、分子
量の小さい物質を阻止できる緻密層を有しているにもか
かわらず、高い透水性を示す膜、すなわち透水性能と分
画性能とのバランスに優れたポリアクリロニトリル系膜
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a membrane having high water permeability despite having a dense layer capable of blocking a substance having a small molecular weight, that is, a membrane having high water permeability and fractionation performance. An object of the present invention is to provide a polyacrylonitrile-based film having an excellent balance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決したものである。すなわちこの発明は、(1)膜の一
表面に緻密層を有する膜であって、緻密層に続く網目構
造の層の膜厚方向の断面に、長さが50μm〜500μ
m、幅が30μm〜150μmからなるボイドを複数有
し、そのなかの最大ボイドの長さが膜厚の2分の1以上
の大きさであることを特徴とするポリアクリロニトリル
系膜、(2)膜が中空糸状膜である上記(1)のポリア
クリロニトリル系膜、(3)膜の最外層に緻密層を有す
る上記(2)のポリアクリロニトリル系膜、(4)ボイ
ドの長さが100μm〜500μmである上記(1)〜
(3)のポリアクリロニトリル系膜、に関する。
The present invention has solved the above-mentioned problems. That is, the present invention provides (1) a film having a dense layer on one surface of a film, wherein a cross-section in the thickness direction of a layer having a network structure following the dense layer has a length of 50 μm to 500 μm.
m, a polyacrylonitrile-based film having a plurality of voids each having a width of 30 μm to 150 μm, wherein the maximum void length is at least half the thickness of the film, (2) (1) the polyacrylonitrile-based membrane of (1) above, wherein the membrane is a hollow fiber membrane; (3) the polyacrylonitrile-based membrane of (2) above, which has a dense layer as the outermost layer of the membrane; (1) to above
(3) A polyacrylonitrile-based film.

【0007】以下、本発明の膜の構造について説明す
る。本発明の膜は、膜の一方の表面から他方の表面まで
一体的に連続した構造からなる。膜の一表面に緻密層を
有しており、緻密層から他表面までの間は、連続した網
目構造を示す。そして、この網目構造層の膜厚方向の断
面に、長さが50μm〜500μm、幅が30μm〜1
50μmからなるボイドを複数有し、そのなかの面積が
最大のボイドの長さが、膜厚の2分の一以上の大きさで
あることを特徴とする構造を有している。網目構造の層
中に巨大ボイドを設けることにより、膜の分離性能を低
下させることなく、膜の透水性を向上させることができ
る。また、膜の形状は問わないが、中空糸状であること
が好ましい。中空糸状膜は、平面状膜と比較して単位体
積当たりの有効膜面積を大きくすることができるので、
膜濾過装置を小型化することができるメリットがある。
Hereinafter, the structure of the film of the present invention will be described. The film of the present invention has a structure integrally and continuously from one surface to the other surface of the film. The film has a dense layer on one surface, and has a continuous network structure from the dense layer to the other surface. The cross section of the network structure layer in the film thickness direction has a length of 50 μm to 500 μm and a width of 30 μm to 1 μm.
It has a structure in which a plurality of voids each having a thickness of 50 μm are provided, and the length of the void having the largest area is half or more of the film thickness. By providing the huge voids in the layer of the network structure, the water permeability of the membrane can be improved without lowering the separation performance of the membrane. The shape of the membrane is not limited, but is preferably a hollow fiber shape. Hollow fiber membranes can increase the effective membrane area per unit volume compared to planar membranes,
There is an advantage that the size of the membrane filtration device can be reduced.

【0008】さらに、中空糸状膜の場合、膜の最外層に
緻密層が有ることが好ましい。たとえば、大容量の水を
濾過する場合、外表面から内表面へと水を濾過する
(「外圧式濾過」と呼ばれる)方式を用いれば、モジュ
ール内の濾過膜面積は外表面となるために、内圧式濾過
と比べ有効膜面積をさらに大きくすることができる。外
圧式濾過の場合、膜のファウリングを低減するために
は、膜の緻密層が膜の最外層もしくは最外層近傍に有る
ことが好ましい。
Further, in the case of a hollow fiber membrane, it is preferable that the outermost layer of the membrane has a dense layer. For example, when filtering a large volume of water, if a method of filtering water from the outer surface to the inner surface (called “external pressure filtration”) is used, the filtration membrane area in the module becomes the outer surface, The effective membrane area can be further increased as compared with internal pressure filtration. In the case of external pressure filtration, in order to reduce fouling of the membrane, it is preferable that the dense layer of the membrane is located at or near the outermost layer of the membrane.

【0009】さらに、膜の透水性能を向上させるには、
ボイドの長さが100μm〜500μmであることが好
ましい。本発明の膜の代表的な例について、図面を用い
てさらに詳細に説明する。図1は、中空糸状膜の長さ方
向に対して垂直な断面、すなわち膜厚方向の断面の一部
を示す電子顕微鏡写真であり、図2は、膜の外表面の様
子を示す電子顕微鏡写真である。この膜は、図1に示さ
れるように膜の外表面が緻密であり、この緻密層に続く
網目構造の層の膜厚方向の断面にボイドを複数有し、そ
のなかで最大のボイドの長さが膜厚の2分の一以上の大
きさである構造からなっている。
Further, in order to improve the water permeability of the membrane,
It is preferable that the length of the void is 100 μm to 500 μm. Representative examples of the film of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. 1 is an electron micrograph showing a cross section perpendicular to the length direction of the hollow fiber membrane, that is, a part of a cross section in the film thickness direction, and FIG. 2 is an electron micrograph showing a state of the outer surface of the membrane. It is. As shown in FIG. 1, this film has a dense outer surface, and has a plurality of voids in a cross section in the thickness direction of a layer having a network structure following the dense layer. Has a structure that is at least half the thickness of the film.

【0010】本発明でいう緻密層とは、ミクロ的に見る
と膜厚方向の断面において膜を構成するポリマーの空隙
部分、すなわち孔が小さく、膜の分画性能に寄与する層
をいう。図1においては、隣接する層に比べて孔径が格
段に小さい外表面がこれに該当する。緻密層の孔径は、
電子顕微鏡では観察されないが、分子量5700のイン
シュリンを100%阻止できる極めて小さなものから、
電子顕微鏡で観察される0.1μmの大きさの孔径まで
広範囲に調整できる。また、緻密層の厚みは任意である
が、厚すぎると透水性が低下するので、通常30μm以
下、好ましくは10μm以下である。
The dense layer referred to in the present invention refers to a layer which has small pores, ie, small pores, of the polymer constituting the film in a cross section in the film thickness direction when viewed microscopically, and contributes to the fractionation performance of the film. In FIG. 1, this corresponds to an outer surface whose pore size is much smaller than that of an adjacent layer. The pore size of the dense layer is
Although not observed with an electron microscope, the extremely small one that can block 100% of insulin with a molecular weight of 5700,
It can be adjusted over a wide range up to a pore size of 0.1 μm observed with an electron microscope. Further, the thickness of the dense layer is optional, but if it is too thick, the water permeability decreases. Therefore, it is usually 30 μm or less, preferably 10 μm or less.

【0011】本発明の膜は、緻密層の平均孔径の値から
従来期待される透水量よりも、大きな透水量を示すとい
う優れた効果を有している。一般的には、膜の透水量を
大きくするためには緻密層の平均孔径も大きくせざるを
得ない。したがって、分画分子量が小さく、かつ透水量
が大きい、という性能を満足する膜を得ることは困難で
あった。これに対して本発明の膜は、緻密層の孔径が、
分子量5700のインシュリンを100%阻止できる極
めて小さなものから0.1μmという小さな値の範囲で
ありながら、その平均孔径が大きくなるにしたがって3
00〜30,000リットル/hr・m2 ・atm(2
5℃で測定)という大きな透水量の値を示し、分画性能
と透水性能とのバランスに優れている。
The membrane of the present invention has an excellent effect of exhibiting a larger water permeability than conventionally expected from the value of the average pore diameter of the dense layer. Generally, in order to increase the water permeability of the membrane, it is necessary to increase the average pore diameter of the dense layer. Therefore, it has been difficult to obtain a membrane that satisfies the performance of a small molecular weight cut-off and a high water permeability. In contrast, the membrane of the present invention has a pore diameter of the dense layer,
Although the range is from a very small value that can inhibit 100% of the insulin having a molecular weight of 5700 to a small value of 0.1 μm, as the average pore size increases, 3
00 to 30,000 liters / hr · m 2 · atm (2
(Measured at 5 ° C.), indicating a good balance between fractionation performance and water permeability.

【0012】ボイドの長さは、50μm〜500μm、
好ましくは、100μm〜500μmであることが必要
である。この長さが50μm未満の場合には、膜の透水
性を良好なものとすることは難しく、500μmよりも
長くなると膜の強度が低下する傾向にあるので好ましく
ない。ボイドの幅は、30μm〜150μmであること
が必要であり、この幅が30μm以下では膜の透水性が
低下するので好ましくなく、一方、この幅が150μm
を越えて大きい場合には、膜の目詰まりを起こしやすい
傾向にあるので好ましくない。
The length of the void is 50 μm to 500 μm,
Preferably, it is necessary to be 100 μm to 500 μm. If the length is less than 50 μm, it is difficult to improve the water permeability of the membrane. If the length is longer than 500 μm, the strength of the membrane tends to decrease, which is not preferable. The width of the void is required to be 30 μm to 150 μm, and if the width is 30 μm or less, the water permeability of the membrane is unpreferably reduced. On the other hand, the width is 150 μm.
When it is larger than the above, it is not preferable because the film tends to be clogged.

【0013】本発明でいう「長さ」とは膜厚方向での最
大長を示し、「幅」とは長さに垂直で最大の幅を示す。
たとえば、膜厚方向の断面において、膜表面間に位置す
るボイドが図3に示すような形状のボイドの場合、長さ
はaであり、幅はbである。同様に、図4に示すような
形状のボイドでは、長さはcであり、幅はdである。図
5に示すような形状のボイドでは、長さはeであり、幅
はfである。また、図6に示すような形状のボイドで
は、長さはgであり、幅はhである。
In the present invention, "length" indicates the maximum length in the film thickness direction, and "width" indicates the maximum width perpendicular to the length.
For example, in the cross section in the film thickness direction, when the void located between the film surfaces is a void having a shape as shown in FIG. 3, the length is a and the width is b. Similarly, a void having a shape as shown in FIG. 4 has a length c and a width d. In the void having the shape shown in FIG. 5, the length is e and the width is f. In a void having a shape as shown in FIG. 6, the length is g and the width is h.

【0014】また、膜の透水性をさらに向上させるため
に、ボイドを緻密層を有さない側の表面に開口させる場
合がある。このような場合、たとえば図7に示すような
形状のボイドでは、長さはiであり、幅はjである。以
上のように、この発明の膜のボイドは大きく、膜厚方向
の断面で観察したときに、面積が最大のボイドの長さは
膜厚の二分の一以上の大きさである。
Further, in order to further improve the water permeability of the membrane, voids may be opened on the surface having no dense layer. In such a case, for example, in a void having a shape as shown in FIG. 7, the length is i and the width is j. As described above, the voids of the film of the present invention are large, and the length of the void having the largest area when observed in a cross section in the film thickness direction is one half or more of the film thickness.

【0015】以下、本発明の膜の製造方法の例を説明す
る。中空糸状膜は、ポリアクリロニトリル系重合体を有
機溶剤に溶解した製膜原液を、内部液とともに2重環状
ノズルから凝固浴中に同時に吐出させ、凝固させること
により製造される。平面状膜の場合は、上記製膜原液
を、表面の平滑な平板上、またはエンドレスベルト上、
または回転ドラム上にナイフエッジ等を用いて均一に薄
膜状に流延し、凝固浴で凝固させることにより製造され
る。
Hereinafter, an example of the method for producing a film of the present invention will be described. The hollow fiber membrane is manufactured by simultaneously discharging a film-forming stock solution obtained by dissolving a polyacrylonitrile-based polymer in an organic solvent from a double annular nozzle into a coagulation bath together with an internal solution, and coagulating the same. In the case of a flat film, the film-forming stock solution is placed on a flat plate with a smooth surface, or on an endless belt,
Alternatively, it is produced by uniformly casting a thin film on a rotating drum using a knife edge or the like and coagulating it in a coagulation bath.

【0016】本発明に用いられるポリアクリロニトリル
系重合体としては、少なくとも70重量%、好ましくは
85重量%〜100重量%のアクリロニトリルと、アク
リロニトリルに対して共重合性を有するビニル化合物の
一種又は二種以上が30重量%以下、好ましくは0重量
%〜15重量%以下のアクリロニトリル単独重合体、も
しくはアクリロニトリル系共重合体である。アクリロニ
トリル系重合体の極限粘度は、0.4以上2.0未満が
好ましい。極限粘度が0.4未満では、膜の強度が弱
く、2.0以上では溶解性が悪い傾向にある。
As the polyacrylonitrile polymer used in the present invention, at least 70% by weight, preferably 85% to 100% by weight of acrylonitrile and one or two kinds of vinyl compounds copolymerizable with acrylonitrile. These are 30% by weight or less, preferably 0% to 15% by weight or less of acrylonitrile homopolymer or acrylonitrile copolymer. The intrinsic viscosity of the acrylonitrile polymer is preferably 0.4 or more and less than 2.0. If the intrinsic viscosity is less than 0.4, the strength of the film tends to be low, and if it is 2.0 or more, the solubility tends to be poor.

【0017】上記ビニル化合物としては、アクリロニト
リルに対して共重合性を有する公知の化合物であれば良
く、特に限定されないが、好ましい共重合成分として
は、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、イタコン酸、酢酸ビニル、アクリルスルホン酸ソー
ダ、メタリルスルホン酸ソーダ、p(パラ)−スチレン
スルホン酸ソーダ、ヒドロキシエチルメタクリレート、
メタアクリル酸エチルトリエチルアンモニウムクロライ
ド、メタアクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド、ビニルピロリドン等を例示することができる。
The vinyl compound is not particularly limited, as long as it is a known compound having copolymerizability with acrylonitrile. Preferred copolymerization components include acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate and itacone. Acid, vinyl acetate, sodium acrylsulfonate, sodium methallylsulfonate, sodium p (para) -styrenesulfonate, hydroxyethyl methacrylate,
Examples thereof include ethyl triethyl ammonium methacrylate, ethyl trimethyl ammonium methacrylate, and vinylpyrrolidone.

【0018】アクリロニトリル系重合体を溶解する有機
溶剤としては、N,Nージメチルホルムアミド、N,N
ージメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γー
ブチロラクトン、エチレンカーボネート、N−メチルー
2ーピロリドン、2ーピロリドン、ヘキサメチレンホス
ホアミド等を挙げることができる。また、上記2種類以
上の混合溶剤でも良い。
As the organic solvent for dissolving the acrylonitrile polymer, N, N-dimethylformamide, N, N
-Dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, hexamethylenephosphamide and the like. Further, a mixed solvent of the above two or more types may be used.

【0019】製膜原液中のアクリロニトリル系重合体濃
度は、製膜可能でかつ得られた膜が膜としての性能を有
するような濃度の範囲であれば特に制限されず、5〜3
5重量%、好ましくは10〜30重量%である。高い透
水性能又は大きな分画分子量を達成するためには、アク
リロニトリル系重合体濃度は低い方が良く、10〜25
重量%が好ましい。また、原液粘度、溶解状態を制御す
る目的で水、塩類、グリコール類等の非溶剤を複数添加
することも可能であり、その種類、添加量は組み合わせ
により随時行えばよい。
The concentration of the acrylonitrile polymer in the stock solution is not particularly limited as long as it can be formed into a film and the obtained film has the performance as a film.
It is 5% by weight, preferably 10 to 30% by weight. In order to achieve high water permeation performance or a high molecular weight cut-off, the lower the acrylonitrile-based polymer concentration, the better.
% By weight is preferred. It is also possible to add a plurality of non-solvents such as water, salts and glycols for the purpose of controlling the viscosity of the stock solution and the state of dissolution, and the type and the amount of addition may be determined as needed depending on the combination.

【0020】中空糸状膜の製造の際に用いられる内部液
は、中空糸状膜の中空部を形成させるために用いるもの
である。外表面に緻密層を形成させる場合は、内部液と
してN,Nージメチルホルムアミド、N,Nージメチル
アセトアミド、ジメチルスルホキシド、γーブチロラク
トン、エチレンカーボネート、N−メチルー2ーピロリ
ドン等のアクリロニトリル系重合体を溶解する良溶剤の
水溶液が用いられる。内表面に緻密層を形成させる場合
は、内部液には後述する凝固浴に記載したものが採用さ
れる。
The internal liquid used in the production of the hollow fiber membrane is used for forming the hollow part of the hollow fiber membrane. When a dense layer is formed on the outer surface, an acrylonitrile-based polymer such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, N-methyl-2-pyrrolidone is used as the internal liquid. An aqueous solution of a good solvent that dissolves is used. When a dense layer is formed on the inner surface, those described in a coagulation bath described later are employed as the internal liquid.

【0021】良溶剤の水溶液は、良溶剤を30重量%以
上、好ましくは良溶剤を50重量%以上含有する水溶液
が良い。ボイドを内表面に開口させて膜をより高透水性
にするには75重量%以上がより好ましい。また、内部
液の粘性を制御する目的でテトラエチレングリコール、
ポリエチレングリコール等のグリコール類及びグリセリ
ン等の非溶剤を加えることも可能である。
The aqueous solution of a good solvent is preferably an aqueous solution containing 30% by weight or more of a good solvent, preferably 50% by weight or more of a good solvent. In order to open the voids on the inner surface to make the membrane more water-permeable, the content is more preferably 75% by weight or more. Also, for the purpose of controlling the viscosity of the internal liquid, tetraethylene glycol,
It is also possible to add glycols such as polyethylene glycol and non-solvents such as glycerin.

【0022】中空糸状膜は、公知のチューブインオリフ
ィス型の2重環状ノズルを用いて製膜することができ
る。より具体的には、前述の製膜原液と内部液とをこの
2重環状ノズルから凝固浴中に同時に吐出させ、凝固さ
せることにより本発明の中空糸状膜を得ることができ
る。また、ノズルと凝固浴との間に隙間(エアギャッ
プ)を設けて製造することも可能である。
The hollow fiber membrane can be formed using a known tube-in-orifice type double annular nozzle. More specifically, the hollow fiber membrane of the present invention can be obtained by simultaneously discharging the above-mentioned stock solution and the internal solution into the coagulation bath from the double annular nozzle and coagulating the same. It is also possible to manufacture by providing a gap (air gap) between the nozzle and the coagulation bath.

【0023】凝固浴としては、例えば、水;メタノー
ル、エタノール等のアルコール類;エーテル類;n−ヘ
キサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素類などポリマ
ーを溶解しない液体が用いられるが、水を用いることが
好ましい。また、凝固浴に前記良溶剤を添加することに
より凝固速度をコントロールすることも可能である。平
面状膜の場合、凝固浴に触れた側の膜表面に緻密層が形
成される。
As the coagulation bath, for example, a liquid that does not dissolve the polymer such as water; alcohols such as methanol and ethanol; ethers; aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane is used. Preferably, it is used. The solidification rate can also be controlled by adding the good solvent to the coagulation bath. In the case of a planar film, a dense layer is formed on the surface of the film on the side contacting the coagulation bath.

【0024】凝固浴の温度は、ー30℃〜90℃、好ま
しくは0℃〜90℃、さらに好ましくは0℃〜80℃で
ある。凝固浴の温度が90℃を越えたり、又は、ー30
℃未満であると、凝固浴中の膜の表面の状態が安定しに
くい。
The temperature of the coagulation bath is from -30 ° C to 90 ° C, preferably from 0 ° C to 90 ° C, more preferably from 0 ° C to 80 ° C. The temperature of the coagulation bath exceeds 90 ° C or -30
If the temperature is lower than ℃, the state of the surface of the film in the coagulation bath is difficult to be stabilized.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施例を示す
が、これに限定されるものではない。各測定方法は、下
記のとおりである。なお、測定サンプルとして使用した
中空糸状膜及び平面状膜は、すべて十分に水を含浸させ
た状態のものを用いた。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments. Each measuring method is as follows. In addition, the hollow fiber membrane and the planar membrane used as the measurement samples were all completely impregnated with water.

【0026】中空糸状膜の透水量は、25℃の限外濾過
水を長さ50mmの中空糸状膜のサンプルの内表面から
外表面へ透過させ、その量をリットル/hr・m2 ・a
tmで表した。ただし、有効膜面積は内表面換算した。
平面状膜の透水量は、25℃の限外濾過水を直径25m
mに打ち抜いた平面状膜のサンプルに透過させ、その量
をリットル/hr・m2 ・atmで表した。
The amount of water permeation of the hollow fiber membrane is determined by permeating ultrafiltration water at 25 ° C. from the inner surface to the outer surface of the hollow fiber membrane sample having a length of 50 mm, and the amount is liter / hr · m 2 · a.
tm. However, the effective film area was converted to the inner surface.
The water permeability of the flat membrane is 25 m in ultrafiltration water with a diameter of 25 m.
The sample was permeated through a sample of a flat membrane punched out to a diameter of m, and the amount was expressed in liter / hr · m 2 · atm.

【0027】膜強度は、(株)島津製作所製のオ−トグ
ラフAGS−5Dを使用し、サンプル長さ50mm、引
っ張りスピード10mm/分で測定した。破断強度は、
中空糸状膜1本当たりの破断時の荷重を、引っ張る前の
膜断面積当たりの算出(kgf/cm2 )で表し、伸度
(伸び)は、元の長さに対する破断までに伸びた長さ
(%)で表した。
The film strength was measured using an Autograph AGS-5D manufactured by Shimadzu Corporation at a sample length of 50 mm and a pulling speed of 10 mm / min. The breaking strength is
The load at break per hollow fiber membrane is expressed as the calculation per kg of the cross-sectional area of the membrane before pulling (kgf / cm 2 ), and the elongation (elongation) is the length of the original length up to the break. (%).

【0028】分画性能は、中空糸状膜の場合、0.02
5重量%の牛血清アルブミン(分子量67、000)の
リン酸バッファー(リン酸バッファー濃度=6×10ー3
mol/リットル)水溶液を、70mmの中空糸状膜に
対して、入り圧と出圧との平均圧力を0.5kgf/c
2 、流体線速=1m/秒なるクロスフローの条件で外
表面から内表面へと濾過した時の40分後の阻止率を示
す。流体線速は、円筒状の容器の断面積から、中空糸状
膜の外径から算出した断面積を差し引いた面積(図8参
照)を用いて算出した。
The fractionation performance was 0.02 for the hollow fiber membrane.
Phosphate buffer 5 wt% of bovine serum albumin (molecular weight 67,000) (phosphate buffer concentration = 6 × 10 -3
mol / liter) aqueous solution, with respect to a 70 mm hollow fiber membrane, the average pressure of the input pressure and the output pressure is 0.5 kgf / c
The rejection after 40 minutes when filtering from the outer surface to the inner surface under the condition of cross flow of m 2 and fluid linear velocity = 1 m / sec is shown. The fluid linear velocity was calculated using the area (see FIG. 8) obtained by subtracting the cross-sectional area calculated from the outer diameter of the hollow fiber membrane from the cross-sectional area of the cylindrical container.

【0029】平面状膜の場合、直径25mmに打ち抜い
た平面状膜をフィルターホルダーに組み込み、上記牛血
清アルブミン水溶液を膜差圧間0.5kgf/cm2
供給した時の2分後の阻止率を示す。アクリロニトリル
系重合体の極限粘度は、Journal of pol
ymer Science(Aー1)第6巻、147〜
157(1968)に記載されている測定法に準じて、
N,Nージメチルホルムアミドを溶剤とし30℃で測定
した。
In the case of a flat membrane, the flat membrane punched out to a diameter of 25 mm was incorporated into a filter holder, and the rejection after 2 minutes when the above bovine serum albumin aqueous solution was supplied at a membrane differential pressure of 0.5 kgf / cm 2. Is shown. The intrinsic viscosity of the acrylonitrile-based polymer is determined by Journal of pol
ymer Science (A-1) Vol. 6, 147-
157 (1968),
The measurement was performed at 30 ° C. using N, N-dimethylformamide as a solvent.

【0030】ボイドの大きさは、電子顕微鏡写真により
測定した。
The size of the void was measured by an electron micrograph.

【0031】[0031]

【実施例1】アクリロニトリル91.5重量%、アクリ
ル酸メチル8.0重量%、メタリルスルホン酸ソーダ
0.5重量%、極限粘度[η]=1.2の共重合体を
N,Nージメチルホルムアミドに溶解し、20重量%の
製膜原液を調整した。この溶液を40℃に保ち、N,N
ージメチルホルムアミド85重量%と水15重量%との
混合溶液からなる内部液とともに、紡口(2重環状ノズ
ル0.5mm−0.7mm−1.3mm)から吐出さ
せ、80℃の水からなる凝固浴中に吐出し、凝固を完結
させた。紡速は、10m/分に固定した。得られた中空
糸状膜は、外表面に緻密層を有し、網目構造の層の膜厚
方向の断面には多数のボイドを有しており、いづれのボ
イドの大きさも長径50μm以上、短径30μm以上の
大きさを有していた。この膜の構造と性能を表1に示
す。
EXAMPLE 1 A copolymer having 91.5% by weight of acrylonitrile, 8.0% by weight of methyl acrylate, 0.5% by weight of sodium methallylsulfonate and an intrinsic viscosity [η] = 1.2 was prepared as N, N- It was dissolved in dimethylformamide to prepare a 20% by weight stock solution. The solution is kept at 40 ° C.
-Discharged from a spinneret (double annular nozzle 0.5 mm-0.7 mm-1.3 mm) together with an internal solution consisting of a mixed solution of 85% by weight of dimethylformamide and 15% by weight of water and made of water at 80 ° C. The mixture was discharged into a coagulation bath to complete coagulation. The spinning speed was fixed at 10 m / min. The obtained hollow fiber membrane has a dense layer on the outer surface, a large number of voids in the cross section in the thickness direction of the layer of the network structure, and the size of each void has a major axis of 50 μm or more and a minor axis of It had a size of 30 μm or more. Table 1 shows the structure and performance of this film.

【0032】[0032]

【実施例2】実施例1で用いた共重合体16重量%と、
重量平均分子量が8,000のポリエチレングリコール
(関東化学社製 PEG6000)1.5重量%とを、
N−メチルー2ーピロリドン82.5重量%に溶解して
均一な溶液とした。これを60℃に保ち、N−メチルー
2ーピロリドン90重量%と水10重量%との混合溶液
からなる内部液とともに紡口(2重環状ノズル0.5m
m−0.7mm−1.3mm)から吐出させ、10mm
のエアギャップを通過させて80℃の水からなる凝固浴
中に吐出し、凝固を完結させた。紡速は、10m/分に
固定した。この膜の構造と性能を表1に示す。
Example 2 16% by weight of the copolymer used in Example 1
1.5 weight% of polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 8,000 (PEG6000 manufactured by Kanto Chemical Co.)
It was dissolved in 82.5% by weight of N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a uniform solution. This was kept at 60 ° C. and spun (with a double annular nozzle 0.5 m
m-0.7 mm-1.3 mm)
And discharged into a coagulation bath consisting of water at 80 ° C. to complete the coagulation. The spinning speed was fixed at 10 m / min. Table 1 shows the structure and performance of this film.

【0033】[0033]

【実施例3】実施例1で使用した製膜原液をガラス板上
に厚さ400μmに流延し、N,Nージメチルホルムア
ミド85重量%と水15重量%との混合溶液からなる8
0℃の溶液中に流延面を浸漬し、凝固させて平面状膜を
得た。得られた膜の透水量は2100リットル/hr・
2 ・atm(25℃で測定)であり、分画性能は10
0%であった。また、膜厚方向における最大ボイドの大
きさは、長さ260μm、幅60μmであった。
Example 3 The stock solution used in Example 1 was cast on a glass plate to a thickness of 400 μm, and was made of a mixed solution of 85% by weight of N, N-dimethylformamide and 15% by weight of water.
The casting surface was immersed in a solution at 0 ° C. and solidified to obtain a planar film. The water permeability of the obtained membrane is 2100 liter / hr ·
m 2 · atm (measured at 25 ° C.) and a fractionation performance of 10
It was 0%. The maximum void size in the film thickness direction was 260 μm in length and 60 μm in width.

【0034】[0034]

【比較例1】内部液に水を用いた以外は、実施例1と同
様の操作を行なって中空糸状膜を得た。得られた中空糸
状膜の膜構造及び性能を表1に示す。
Comparative Example 1 A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that water was used as the internal liquid. Table 1 shows the membrane structure and performance of the obtained hollow fiber membrane.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【発明の効果】この発明によれば、透水性能と分画性能
とのバランスにおいて非常に優れたポリアクリロニトリ
ル系膜が得られる。
According to the present invention, it is possible to obtain a polyacrylonitrile-based membrane having a very good balance between water permeability and fractionation performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の中空糸状濾過膜の一態様の横断面(一
部)を示す電子顕微鏡写真(倍率200倍)である。
FIG. 1 is an electron micrograph (× 200) showing a cross section (part) of one embodiment of the hollow fiber filtration membrane of the present invention.

【図2】図1に示す中空糸状濾過膜の外表面の電子顕微
鏡写真(倍率50、000倍)である。
FIG. 2 is an electron micrograph (magnification: 50,000 times) of the outer surface of the hollow fiber filtration membrane shown in FIG.

【図3】膜厚方向の断面におけるボイドの形状の一例で
ある。
FIG. 3 is an example of a void shape in a cross section in a film thickness direction.

【図4】膜厚方向の断面におけるボイドの形状の一例で
ある。
FIG. 4 is an example of a void shape in a cross section in a film thickness direction.

【図5】膜厚方向の断面におけるボイドの形状の一例で
ある。
FIG. 5 is an example of a void shape in a cross section in a film thickness direction.

【図6】膜厚方向の断面におけるボイドの形状の一例で
ある。
FIG. 6 is an example of a void shape in a cross section in a film thickness direction.

【図7】膜厚方向の断面におけるボイドの形状の一例で
ある。
FIG. 7 is an example of a void shape in a cross section in a film thickness direction.

【図8】流体線速を測定する際の、中空糸状膜と容器の
位置付けを示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the positioning of the hollow fiber membrane and the container when measuring the fluid linear velocity.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成9年4月8日[Submission date] April 8, 1997

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 膜の一表面に緻密層を有する膜であっ
て、緻密層に続く網目構造の層の膜厚方向の断面に、長
さが50μm〜500μm、幅が30μm〜150μm
からなるボイドを複数有し、そのなかの最大ボイドの長
さが膜厚の2分の一以上の大きさであることを特徴とす
るポリアクリロニトリル系膜。
1. A film having a dense layer on one surface of a film, wherein a cross section in a thickness direction of a layer having a network structure following the dense layer has a length of 50 μm to 500 μm and a width of 30 μm to 150 μm.
A polyacrylonitrile-based film having a plurality of voids, wherein the length of the largest void among the voids is at least half the thickness of the film.
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