JPS5825371B2 - Anisotropic membrane and its manufacturing method - Google Patents

Anisotropic membrane and its manufacturing method

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JPS5825371B2
JPS5825371B2 JP55039644A JP3964480A JPS5825371B2 JP S5825371 B2 JPS5825371 B2 JP S5825371B2 JP 55039644 A JP55039644 A JP 55039644A JP 3964480 A JP3964480 A JP 3964480A JP S5825371 B2 JPS5825371 B2 JP S5825371B2
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hollow fiber
polymer
fiber membrane
membrane
gas
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ジエイ・マイルズ・スチユア−ト・ヘニス
ジエイムズ・エツカ−ド・クルツ
マイク・コ−ルドウエル・リ−ドリング
メリ−・キヤスリン・トリポジ
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Monsanto Co
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    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/24Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、異方性膜特に中空繊維膜を製造する方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing anisotropic membranes, particularly hollow fiber membranes.

特に本発明の重要な見地は、中空繊維膜の物質が選択的
透過による分離を達成するような気体の分離に適当した
ポリスルホン中空繊維膜を製造する方法及び異方性ポリ
スルホン中空繊維膜を包含する。
In particular, important aspects of the present invention include anisotropic polysulfone hollow fiber membranes and methods of making polysulfone hollow fiber membranes suitable for the separation of gases such that the material of the hollow fiber membrane achieves separation by selective permeation. .

吸収、吸着及び液化のような他の分離操作方法に比較し
て、流体分離に対する膜の使用の能力は、しばしば、装
置のコスト及びエネルギー消費、望まれる分離の選択性
の程度、分離操作を行う装置により起る許容全圧力の損
失、このような装置の有用な寿命並びにこのような装置
の大きさ及び使用の容易さを包含する装置の操作によっ
てきまって(る。
Compared to other separation operation methods such as absorption, adsorption, and liquefaction, the ability of using membranes for fluid separation is often influenced by the cost and energy consumption of the equipment, the degree of separation selectivity desired, and the performance of the separation operation. It depends on the operation of the equipment, including the allowable total pressure loss experienced by the equipment, the useful life of such equipment, and the size and ease of use of such equipment.

その結果、望ましい分離の選択性、流量(フラックス)
及び強度を与える膜が要求されている。
As a result, the desired separation selectivity, flow rate (flux)
There is a need for a membrane that provides strength and strength.

更に、経済性を基にして商業的に有望であるために&L
膜は、好適には、確実な製品品質を達成しながら大量製
造することができそして容易に且つ比較的安価に透過装
置に組み立てることのできるものでなげればならない。
Furthermore, because it is commercially viable on the basis of economics, &L
The membrane should preferably be of a type that can be manufactured in large quantities while achieving reliable product quality and that can be easily and relatively inexpensively assembled into a permeation device.

特に有利な膜は、分離作用層に対する支持を与えそしで
あるにしても流体の通過に対してほとんど抵抗のない多
孔性構造と一体となっている比較的薄い層(しばしば分
離層、バリア一層または活性層と称される)を有する単
一異方性中空繊維膜である。
Particularly advantageous membranes include a relatively thin layer (often a separation layer, barrier layer or It is a single anisotropic hollow fiber membrane with an active layer (referred to as an active layer).

これらの一体となった異方性膜を製造するためには、直
径の方向に対立した構造を有する単一膜構造を形成せし
めなげればならない。
In order to produce these integral anisotropic membranes, a single membrane structure with diametrically opposed structures must be formed.

分離層は、それが薄くそして孔またはその他の欠損をほ
とんど有しないように形成せねばならない。
The separation layer must be formed so that it is thin and has few pores or other defects.

他方、一体となった異方性膜を製造する条件は、また、
流体の流れに対して小さな抵抗を与えるように高度に開
口した支持構造を与えるものでなければならない。
On the other hand, the conditions for manufacturing an integrated anisotropic film are also:
It must provide a highly open support structure to provide low resistance to fluid flow.

膜は、フィルム形態及び中空繊維形態で製造されている
Membranes have been manufactured in film and hollow fiber form.

フィルム形態の一体となった異方性膜の製造に関しては
多くの提案がなされている。
Many proposals have been made regarding the production of integral anisotropic membranes in film form.

一般に、異方性フィルム膜(ζ溶剤中の膜を形成する重
合体の溶液を表面例えばみがかれたガラス表面に流延す
ることによって製造される。
Generally, anisotropic film membranes are produced by casting a solution of the membrane-forming polymer in a ζ solvent onto a surface, such as a polished glass surface.

重合体は、空気またはガス状または蒸気状雰囲気中で少
なくとも部分的に凝固しそしてそれから普通液状凝固剤
中に浸漬される。
The polymer is at least partially coagulated in air or a gaseous or vaporous atmosphere and then usually immersed in a liquid coagulant.

異方性フィルム膜の製造においては、かなりな融通性が
存する。
Considerable flexibility exists in the manufacture of anisotropic film membranes.

例えば、重合体溶液は支持体上におかれるので、膜プレ
カーサー構造は少な(とも凝固が完了するまで自己支持
される必要がない。
For example, because the polymer solution is placed on a support, the membrane precursor structure is small (and does not need to be self-supported until solidification is complete).

同様に、流延された膜の一つの表面は支持体と接触して
いるので、膜のそれぞれの面は異なる凝固条件に付され
、それによって膜のそれぞれの表面において実質的に異
なる構造が達成されるのを可能にする。
Similarly, since one surface of the cast membrane is in contact with the support, each side of the membrane is subjected to different solidification conditions, thereby achieving substantially different structures on each surface of the membrane. make it possible to be

従って、フィルムの一つの面においては実質的に孔が存
在しない比較的薄い層を有する膜が得られ、他方、膜の
残りの面は比較的多孔性である。
Thus, a membrane is obtained with a relatively thin layer that is substantially free of pores on one side of the film, while the remaining side of the membrane is relatively porous.

更に、フィルム膜プレカーサーは支持されているので、
凝固時間を含めて凝固条件を広く変化して所望のフィル
ム膜構造を達成することができる。
Furthermore, since the film membrane precursor is supported,
The coagulation conditions, including the coagulation time, can be varied widely to achieve the desired film structure.

しかしながら、ある場合においては、フィルム膜は操作
条件によく耐えるように支持することが必要でありそし
てまたフィルム膜を有する装置の全体の複雑さのために
、フィルム膜は他の気体分離装置程には魅力あるもので
はない。
However, in some cases, film membranes need to be supported to better withstand operating conditions, and also because of the overall complexity of devices with film membranes, film membranes are not as effective as other gas separation devices. is not attractive.

中空繊維の形状における膜は、多くの分離操作に対する
フィルム膜の欠点の若干を克服する。
Membranes in the form of hollow fibers overcome some of the disadvantages of film membranes for many separation operations.

中空繊維は、一般に、操作条件下においても自己支持さ
れており、そして、フィルム膜によって与えられるもの
よりも一層大なる量の分離装置の単位容量当りの膜表面
を与える。
Hollow fibers are generally self-supporting even under operating conditions and provide a greater amount of membrane surface per unit volume of the separation device than that provided by film membranes.

このように、中空繊維を有する分離装置は、便利さ、大
きさ及び設計の減少された複雑さの見地から魅力あるも
のである。
Separation devices with hollow fibers are thus attractive from the standpoint of convenience, size and reduced complexity of design.

フィルム膜の製造においては、中空繊維膜を製造すると
きに含まれる考慮とは異なる多くの種々の考慮が含まれ
る。
The manufacture of film membranes involves many different considerations than those involved when manufacturing hollow fiber membranes.

例えば、中空繊維膜を紡糸する方法においては、固体の
支持体または界面を与えることはできない。
For example, in methods of spinning hollow fiber membranes, it is not possible to provide a solid support or interface.

更に、紡糸操作方法においては、重合体溶液は凝固前及
び凝固中自己支持性押出し物を与えるのに充分な粘度を
有していなければならず、そして凝固は押出し後に中空
繊維膜が悪影響をうけないようにすみやかに行わねばな
らない。
Additionally, in the spinning process, the polymer solution must have sufficient viscosity to provide a self-supporting extrudate before and during coagulation, and coagulation must ensure that the hollow fiber membrane is not adversely affected after extrusion. This must be done promptly to avoid this.

一体となった異方性膜を形成する方法は、一体となった
異方性中空繊維膜を形成することに対する基準を満足し
なげればならないのみならず、中空繊維紡糸能と適合し
なげればならない。
The method for forming an integrated anisotropic membrane must not only meet the criteria for forming an integrated anisotropic hollow fiber membrane, but must also be compatible with hollow fiber spinning capabilities. Must be.

それ故に、一体となった異方性中空繊維膜を製造するた
めに利用される技術に対して多くの制約がある。
Therefore, there are many limitations to the techniques utilized to produce monolithic anisotropic hollow fiber membranes.

普通、中空繊維膜紡糸操作方法においては、溶剤中の中
空繊維膜を形成する重合体の溶液を中空繊維構造を形成
するのに適した紡糸口金を通して押出しそして中空繊維
形状が維持され得るように空気または液体を中空繊維押
出し物の孔中に維持する。
Typically, in hollow fiber membrane spinning operations, a solution of the polymer forming the hollow fiber membrane in a solvent is extruded through a spinneret suitable to form the hollow fiber structure and air is added so that the hollow fiber shape can be maintained. or maintain the liquid in the pores of the hollow fiber extrudate.

中空繊維押出し物は、例えば、中空繊維形状が維持され
得るようにして重合体に対する非溶剤と接触させること
によって、すみやかに凝固しなげればならない。
Hollow fiber extrudates must be rapidly solidified, for example, by contacting with a non-solvent for the polymer in such a way that the hollow fiber shape can be maintained.

中空繊維紡糸方法は、紡糸口金から押出すときの重合体
溶液の条件、中空繊維膜押出し物の孔の中に維持される
流体の性質、中空繊維押出し物の外面がうける環境、中
空繊維押出し物中の重合体の凝固の速度などのような中
空繊維膜の構造または形態に影響を及ぼす多くの変化要
素を含有する。
Hollow fiber spinning methods depend on the conditions of the polymer solution as it is extruded from the spinneret, the nature of the fluid maintained within the pores of the hollow fiber membrane extrudate, the environment to which the outer surface of the hollow fiber extrudate is exposed, and the conditions of the polymer solution as it is extruded from the spinneret. There are many variables that affect the structure or morphology of hollow fiber membranes, such as the rate of coagulation of the polymers therein.

中空繊維形成方法は重合体溶液から重合体を凝固する一
つの方法であるので、重合体に対する溶剤の性質は、中
空繊維膜の形態及びその分離性質の決定に高度な影響を
与える。
Since the hollow fiber formation process is a method of coagulating the polymer from a polymer solution, the nature of the solvent for the polymer has a high impact on determining the morphology of the hollow fiber membrane and its separation properties.

溶剤は、異方性膜(特に異方性中空繊維膜)を形成する
ように適当であるために多(の性質を有していなければ
ならない。
The solvent must have polymorphic properties to be suitable for forming anisotropic membranes, especially anisotropic hollow fiber membranes.

例えば、溶剤(または溶剤を含有する液状担体)は中空
繊維膜を形成するための重合体を溶解することができ、
しかも重合体を容易に凝固させて異方性構造を形成する
ことを可能にするものでなければならない。
For example, a solvent (or a liquid carrier containing a solvent) can dissolve a polymer to form a hollow fiber membrane;
Furthermore, the polymer must be able to be easily solidified to form an anisotropic structure.

更に、中空繊維膜が望ましい場合は、溶剤(または溶剤
を含有する液状担体)は、中空繊維膜形成に対する適度
な粘度を有する重合体溶液を製造することを可能にする
ものでなければならず、そして有利にはこれらの粘度は
重合体の過度に高度な濃度を使用することなしに得るこ
とができる。
Furthermore, if hollow fiber membranes are desired, the solvent (or liquid carrier containing the solvent) must be one that allows the production of a polymer solution with a suitable viscosity for hollow fiber membrane formation; And advantageously these viscosities can be obtained without using excessively high concentrations of polymer.

有利な中空繊維膜は、しばしば押出し物が紡糸口金を出
るときに顕著な温度降下を起す場合に得られるので、液
状担体は上昇された温度で中空繊維形成に対して適当な
粘度を与えることができるものでなければならない。
Advantageous hollow fiber membranes are often obtained when the extrudate undergoes a significant temperature drop as it exits the spinneret, so that the liquid carrier can provide a suitable viscosity for hollow fiber formation at elevated temperatures. It has to be possible.

この上昇された温度は、顕著な温度降下の達成を容易に
する。
This increased temperature facilitates achieving a significant temperature drop.

溶剤または液状担体の他の成分は、このような上昇され
た温度で劣化されるものであってはならない。
The solvent or other components of the liquid carrier must not be degraded at such elevated temperatures.

溶剤は使用される非溶剤と混和性重合体の凝固を助ける
ためにでなければならず、そしてまた、膜が溶剤によっ
て不当に可塑化されそれによって弱化されることのない
ように凝固構造物から例えば洗滌によって除去できるも
のでなげればならない。
The solvent must be miscible with the non-solvent used to aid in the coagulation of the polymer, and also be removed from the coagulated structure so that the membrane is not unduly plasticized by the solvent and thereby weakened. For example, it must be removed with something that can be removed by washing.

更に、溶剤(または溶剤を含有する液状担体)は、重合
体の凝固を助けるために使用される非溶剤中で過度な稀
釈□熱を示すものであってはならない。
Additionally, the solvent (or liquid carrier containing the solvent) must not exhibit excessive heat of dilution in the non-solvent used to aid coagulation of the polymer.

操作方法を商業的な量の膜を生産する魅力あるものにす
るためには、操作方法が安全でしかも経済的であるとい
うことが望ましい。
In order to make the process attractive for producing membranes in commercial quantities, it is desirable that the process be both safe and economical.

このように、溶剤は不当に毒性であってはならず、そ゛
して有利には、溶剤は吸入及び(または)空気汚染の危
険を最小ならしめるような非常に低い蒸気圧を示す。
Thus, the solvent must not be unduly toxic, so advantageously the solvent exhibits a very low vapor pressure so as to minimize the risk of inhalation and/or air contamination.

更に、非常に低い蒸気圧を有する溶剤は、また、爆発及
び火災の危険を最小にする。
Additionally, solvents with very low vapor pressures also minimize the risk of explosion and fire.

紡糸方法からの撥物質は、経済的にそしてまた安全に捨
てるかまたは再循環することができねばならない。
The repellent material from the spinning process must be able to be disposed of or recycled economically and also safely.

溶剤は紡糸操作方法に使用される異なる一つの成分であ
るので、中空繊維押出し物の孔の中の流体、凝固を行う
ことを助ける非溶剤、中空繊維膜から溶剤を除去する洗
滌流体などのような他の成分もまた、経済的で且つまた
安全でなければならない。
Solvents are one of the different components used in the spinning process, such as the fluid in the pores of the hollow fiber extrudate, the non-solvent that helps perform coagulation, the washing fluid that removes the solvent from the hollow fiber membrane, etc. The other ingredients must also be economical and safe.

これまで、米国特許第4127625号に説明されてい
るように、凝固剤としてまたは乾燥を助けるために紡糸
操作方法に例えばガソリン、溶油または他の炭化水素物
質を使用することが提案された。
In the past, it has been proposed to use, for example, gasoline, solvent oils or other hydrocarbon materials in the spinning process as a coagulant or to aid in drying, as described in US Pat. No. 4,127,625.

このような物質は、明らかに、毒性及び火災の危険並び
に処分の問題を提起する。
Such materials clearly pose toxicity and fire hazards as well as disposal problems.

更に、例えば凝固、洗滌などを行うのに必要な量におい
て、炭化水素系物質の費用は紡糸方法の経済性の一つの
因子である。
Additionally, the cost of the hydrocarbon material, in the amounts required to perform coagulation, washing, etc., is a factor in the economics of the spinning process.

従って、紡糸方法において、特に凝固の実施を助ける非
溶剤として及び中空繊維膜から溶剤を除去する洗滌にお
いて使用可能な水のような高度に安全な容易に入手でき
る物質を使用することが望ましい。
It is therefore desirable to use highly safe and readily available substances in the spinning process, such as water, which can be used particularly as a non-solvent to aid in coagulation and in washes to remove solvent from the hollow fiber membranes.

水を使用する可能性は犬なる程度に水についての溶剤の
性質例えば水中の溶解度、水中の稀釈熱、水中の安定度
などに関係してくる。
The possibility of using water depends to some extent on the properties of the solvent for water, such as solubility in water, heat of dilution in water, stability in water, etc.

本発明によれば、ある種の有利な溶剤を利用する異方性
膜の製造方法が提供される。
In accordance with the present invention, a method of making anisotropic membranes is provided that utilizes certain advantageous solvents.

本発明の方法を気流体流れに対してほとんど抵抗のない
開口した細胞状構造を有する下層部分上に比較的孔の少
ない非常に薄い分離層を有することを特徴とする異方性
膜を提供しうるものである。
The method of the present invention provides an anisotropic membrane characterized by having a very thin separating layer with relatively few pores on a lower part having an open cell-like structure with little resistance to gas-fluid flow. It is something that can be used.

これらの膜は、特に気体分離に対して有用である。These membranes are particularly useful for gas separation.

更に、膜を与えるために本発明によって利用し得る重合
体は、望ましい強度及び化学的抵抗性並びに流量及び選
択性に関して望ましい透過性を示すポリスルホンを包含
する。
Additionally, polymers that can be utilized by the present invention to provide membranes include polysulfones that exhibit desirable strength and chemical resistance as well as desirable permeability with respect to flux and selectivity.

有利には、本発明の方法は、重合体の凝固を助ける非溶
剤として及び膜から溶剤を洗滌する非溶剤として水を利
用することができる。
Advantageously, the method of the present invention may utilize water as a non-solvent to aid in coagulation of the polymer and as a non-solvent to wash solvent from the membrane.

更に、溶剤は低い蒸気圧を有し、爆発または火災の不当
な危険を招かずそして経済的且つ完全に捨てるかまたは
再循環することができる。
Furthermore, the solvent has a low vapor pressure, does not pose an unreasonable risk of explosion or fire, and can be economically and completely disposed of or recycled.

本発明によれば、異方性膜は、次の構造式によって示す
ことができるN−アシル化複素環式溶剤からなる液状担
体中の膜形成性重合体の溶液から製造される。
According to the present invention, an anisotropic membrane is prepared from a solution of a membrane-forming polymer in a liquid carrier consisting of an N-acylated heterocyclic solvent that can be represented by the following structural formula:

式中、Xは−CH2−3−N(R’)−または−〇−で
ある。
In the formula, X is -CH2-3-N(R')- or -0-.

Rは水素、メチルまたはエチルである。R is hydrogen, methyl or ethyl.

R′は水素またはメチルである。重合体溶液&i。プレ
カーサーの形態で与えられそしてそれから水からなる液
状凝固剤中で凝固して異方性膜を形成させる。
R' is hydrogen or methyl. Polymer solution &i. It is provided in the form of a precursor and then coagulated in a liquid coagulant consisting of water to form an anisotropic film.

異方性膜はフィルムまたは好適には中空繊維であり得る
The anisotropic membrane may be a film or preferably a hollow fiber.

代表的なN−アシル化複素環式溶剤は、1−ホルミルピ
ペリジン、■−アセチルピペリジン、1−ホルミルモル
ホリン及び1−アセチルモルホリンを包含する。
Representative N-acylated heterocyclic solvents include 1-formylpiperidine, -acetylpiperidine, 1-formylmorpholine, and 1-acetylmorpholine.

好適なN−アシル化複素環式溶剤は、1−ホルミルピペ
リジンからなる。
A preferred N-acylated heterocyclic solvent consists of 1-formylpiperidine.

レイリー・タール・アンドケミカル・コーポレーション
(Re1lly Tar&ChemicalCorp、
) 「1−ホルミルピペリジン」と題する小冊子におい
て、1−ホルミルピペリジンは約222℃の沸点、25
℃で0.111朋Hgの蒸気圧、約102℃の引火点及
び体重1kg当り約0.88fのLD50(ラット経口
)を有することを報告している。
Reilly Tar & Chemical Corp.
) In the booklet entitled ``1-Formylpiperidine'', 1-formylpiperidine has a boiling point of about 222°C, 25°C.
It has been reported to have a vapor pressure of 0.111 hg at 0.99 °C, a flash point of about 102 °C, and an LD50 (rat oral) of about 0.88 f/kg body weight.

中空繊維膜を製造することに関する本発明の方法におい
ては、重合体溶液は、実質的に繊維形成性重合体を溶液
状態に維持しそして中空繊維プレカーサーの押出し前の
繊維形成性粘度にある重合体溶液を提供するのに充分な
温度にある。
In the method of the present invention for producing hollow fiber membranes, the polymer solution maintains substantially the fiber-forming polymer in solution and at a fiber-forming viscosity prior to extrusion of the hollow fiber precursor. be at a temperature sufficient to provide a solution.

重合体溶液は環状紡糸口金を通して押出されて中空繊維
プレカーサーを形成する。
The polymer solution is extruded through an annular spinneret to form hollow fiber precursors.

重合体溶液を紡糸口金から押出しながら、開口した中空
繊維プレカーサーの孔を維持するのに充分な速度で流体
を中空繊維プレカーサーの孔に射出する。
While extruding the polymer solution from the spinneret, fluid is injected into the hollow fiber precursor pores at a rate sufficient to maintain the hollow fiber precursor pores open.

射出流体は、好適には、液状担体と高度に混和性であり
そしてそ□れ故にしばしば水からなる。
The injection fluid is preferably highly miscible with the liquid carrier and therefore often consists of water.

次に、中空繊維プレカーサーを、重合体溶液中の重合体
に対する非溶剤である液状凝固剤と接触させる。
The hollow fiber precursor is then contacted with a liquid coagulant that is a non-solvent for the polymer in the polymer solution.

液状凝固剤は、好適には、液状担体と高度に混和性であ
りそして射出流体である。
The liquid coagulant is preferably highly miscible with the liquid carrier and is the injection fluid.

普通、液状凝固剤の温度は、充分に低(そして該温度に
おける重合体溶液は非常に粘稠であってそしてゲルでさ
えあり得る。
Usually, the temperature of the liquid coagulant is sufficiently low (and the polymer solution at that temperature can be very viscous and even a gel).

液状凝固剤と中空繊維プレカーサーとの接触は、液状凝
固剤の条件下において中空繊維プレカーサー中の重合体
が実質的に完全に凝固しそしてそれによって中空繊維を
与えるのに充分な時間なされる。
The contact of the liquid coagulant with the hollow fiber precursor is for a time sufficient to substantially completely coagulate the polymer in the hollow fiber precursor under the conditions of the liquid coagulant and thereby provide hollow fibers.

次に、中空繊維を、液状担体と混和性である重合体に対
する水からなる非溶剤で洗滌すなわち接触させて、中空
繊維中の液状担体の含量を中空繊維中の重合体の重量を
基にして約5重量%より少ない量に減少する。
The hollow fibers are then washed or contacted with a non-solvent consisting of water for a polymer that is miscible with the liquid carrier to determine the content of liquid carrier in the hollow fibers based on the weight of the polymer in the hollow fibers. The amount is reduced to less than about 5% by weight.

次に、洗滌した中空繊維を、中空繊維によって示される
選択性または流量に不利な影響を与えない温度で乾燥す
る。
The washed hollow fibers are then dried at a temperature that does not adversely affect the selectivity or flux exhibited by the hollow fibers.

本発明の見地においては、中空繊維膜は、好適には円形
の同心の孔をもつ比較的円形の横断面を有している。
In an aspect of the present invention, the hollow fiber membrane preferably has a relatively circular cross-section with circular concentric holes.

多くの場合において、中空繊維膜は。適当な紡糸口金を
つ(るのに必要な機械工作の許容限度内の円形及び同心
となし得る。
In many cases, hollow fiber membranes. It can be circular and concentric within the tolerances of the machining necessary to create a suitable spinneret.

中空繊維膜の外部直径(ζ例えば100または150な
いし1000ミクロンまたはそれ以上に広(変化し得る
The external diameter of the hollow fiber membrane (ζ may vary, for example from 100 or 150 to 1000 microns or more).

しばしば、中空繊維膜の外部直径は約200または30
0ないし800ミクロンである。
Often, the external diameter of hollow fiber membranes is about 200 or 30
0 to 800 microns.

中空繊維膜の壁の厚さ/外部直径の比は、また所定の分
離操作に対して示されねばならない必要な崩壊圧力によ
って広(変化し得る。
The wall thickness/external diameter ratio of the hollow fiber membrane can also vary widely depending on the required collapse pressure that must be exhibited for a given separation operation.

細胞状支持部分は開口しているので、壁厚さの増大は、
膜壁を通る流量の不当な減少をきたさない。
Since the cellular supports are open, the increase in wall thickness is
No undue reduction in flow rate through the membrane wall.

厚さ/外径の代表的な比は、約0.1または0.15〜
約0.45そしてもつともしばしば約0.15〜0.4
である。
Typical thickness/outer diameter ratios range from about 0.1 or 0.15 to
about 0.45 and often about 0.15 to 0.4
It is.

中空繊維膜の空隙(ボイド)容量すなわち中空繊維膜の
物質の空所となっている中空繊維膜の壁中の部分は実質
的である。
The void volume of the hollow fiber membrane, ie the portion of the wall of the hollow fiber membrane that is void of material in the hollow fiber membrane, is substantial.

この空隙容量は、中空繊維膜の壁と同じ面積の全体的な
物理的寸法及び形状の中空繊維に相当するバルク重合体
(または中空繊維の他の物質)との密度の比較によって
測定することができる。
This void volume can be measured by comparing the density with a bulk polymer (or other material for hollow fibers) that corresponds to the same overall physical dimensions and shape of the hollow fibers as the walls of the hollow fiber membrane. can.

中空繊維の細胞状支持部分は開口しているので、異方性
中空繊維膜に対する比較的低い空隙容量が、不当な透過
流量の低下を起すことなしに達成できる。
Because the cellular support portions of the hollow fibers are open, relatively low void volumes for anisotropic hollow fiber membranes can be achieved without unduly reducing the permeate flux.

しばしば、空隙容量は、少なくとも約30〜35容量%
、例えば少なくとも40容量%、更に例えば約45また
は50容量%より犬であってそして65または7o容量
%またはそれ以上までめ範囲になし得る。
Often the void volume is at least about 30-35% by volume.
eg at least 40% by volume, further eg from about 45 or 50% by volume and up to 65 or 7% by volume or more.

液状担体は、本質的に溶剤からなるかまたは溶剤を1種
またはそれ以上の他の成分と混合して液状担体を与える
ことができる。
The liquid carrier may consist essentially of a solvent or a solvent may be mixed with one or more other ingredients to provide a liquid carrier.

他の成分は室温で固体または液体であるが、液状担体中
にあるときは溶解している。
Other ingredients are solid or liquid at room temperature, but are dissolved when in the liquid carrier.

多くの場合において、特にプレカーサーを重合体の凝固
前に雰囲気にさらす場合は、液状担体(任意の稀釈剤を
含めて)は比較的非揮発性である。
In many cases, the liquid carrier (including any diluent) is relatively non-volatile, especially if the precursor is exposed to the atmosphere before solidification of the polymer.

例えば、液状担体は、有利には、押出し時における重合
体溶液の温度において約0.8気圧以上例えば0.6気
圧以上の蒸気圧を有する成分(溶剤または稀釈剤)を有
していない。
For example, the liquid carrier advantageously does not have components (solvents or diluents) that have a vapor pressure greater than about 0.8 atmospheres, such as greater than 0.6 atmospheres, at the temperature of the polymer solution during extrusion.

しかしながら、液状担体中に一層揮発性の成分を使用し
そしてプレカーサーを液状凝固剤と接触させる前に雰囲
気にさらす場合は、その雰囲気はプレカーサーからの成
分の損失を遅延するためにそのような一層揮発性の成分
の実質的な量を含有するのが有利である。
However, if a more volatile component is used in the liquid carrier and the precursor is exposed to an atmosphere prior to contacting the liquid coagulant, the atmosphere may contain such a more volatile component to retard the loss of component from the precursor. Advantageously, it contains a substantial amount of sterile ingredients.

ガス状成分は一般には避けられるが、特にプレカーサー
を直接液状凝固剤と接触せしめる場合には使用し得る。
Gaseous components are generally avoided, but may be used, particularly when the precursor is brought into direct contact with the liquid coagulant.

成分は好適には溶剤及び液状凝固剤と相容性である。The ingredients are preferably compatible with the solvent and the liquid coagulant.

しばしばその他の成分はN−アシル化複素環式溶剤に高
度に可溶性であり、例えば室温(約25℃)で少な(と
も約50重量部好適には少なくとも約100重量部をN
−アシル化複素環式溶剤に溶解することができ、そして
その他の成分はN−アシル化複素環式溶剤及び液状凝固
剤とすべての割合において混和性であるのが好適である
Often the other components are highly soluble in the N-acylated heterocyclic solvent, e.g., at room temperature (about 25°C) a small amount (about 50 parts by weight, preferably at least about 100 parts by weight) of N-acylated heterocyclic solvents is present.
- acylated heterocyclic solvent, and the other components are preferably miscible in all proportions with the N-acylated heterocyclic solvent and the liquid coagulant.

液状担体中に有利なN−アシル化複素環式溶剤以外の成
分は、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、
N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシドなどのよ
うな溶剤、イソプロピルアミンのような粘度調節剤、表
面活性剤及び可塑剤などを包含する。
Preferred components other than the N-acylated heterocyclic solvent in the liquid carrier include dimethylacetamide, dimethylformamide,
These include solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide and the like, viscosity modifiers such as isopropylamine, surfactants and plasticizers.

液状担体に対して特に有用な成分は、重合体に対する溶
剤または非溶剤である稀釈剤である。
A particularly useful component for liquid carriers is a diluent that is a solvent or non-solvent for the polymer.

好適にはN−アシル化複素環式溶剤は液状担体の少なく
とも約50重量%例えば少な(とも約60重量%を構成
する。
Preferably, the N-acylated heterocyclic solvent comprises at least about 50%, such as as little as about 60%, by weight of the liquid carrier.

稀釈剤の使用は、しばしば、エネルギーの変化をほとん
ど伴なわずに重合体が重合体溶液から凝固またはゲル化
であるような個々の重合体分子とのある種の溶剤活性を
示す特に魅力ある液状担体な提供することができる。
The use of diluents is often used to obtain particularly attractive liquid solutions that exhibit some type of solvent activity with individual polymer molecules such that the polymer coagulates or gels from a polymer solution with little change in energy. A carrier can be provided.

溶液中の重合体分子の挙動は、重合体分子間の相互作用
のみでな(、重合体分子に対する溶剤(及び液状担体)
の作用によっても影響されることが理論づげられている
The behavior of polymer molecules in solution is determined not only by interactions between polymer molecules (but also by interactions between polymer molecules and solvent (and liquid carrier)).
It is theorized that it is also influenced by the action of

参照として本明細書に引用する[Pr1nciples
of Polymer ChemistryJ (19
53年)第Mv章第595〜639頁におけるフローリ
ー(Flory)氏によって説明されている理論によれ
ば、ある与えられた温度における一定溶剤一重合体系に
おいては、重合体の分子寸法は分子内相互作用によって
かき乱されない。
[Pr1nciples], which is incorporated herein by reference.
of Polymer ChemistryJ (19
According to the theory explained by Mr. Flory in Chapter Mv, pp. 595-639, in a constant solvent monopolymer system at a given temperature, the molecular dimensions of the polymers are close to each other within the molecule. unperturbed by action.

温度がこの与えられた温度(シータ一温度)から増大す
るにつれて、重合体は溶液中で膨潤する。
As the temperature increases from this given temperature (theta-temperature), the polymer swells in solution.

基準温度における重合体分子の「膨潤(swellin
g ) Jが犬なる程、溶剤はその温度において重合体
に対してより良好である。
The “swelling” of polymer molecules at a reference temperature
g) The higher the J, the better the solvent is for the polymer at that temperature.

温度がシータ一温度から減少する場合は、無数の分子量
の重合体分子がゲルまたは沈澱する。
If the temperature decreases from the theta temperature, polymer molecules of countless molecular weights gel or precipitate.

すなわち、重合体分子の分子間力は溶剤と重合体分子と
の間の力より犬である。
That is, the intermolecular forces of the polymer molecules are stronger than the forces between the solvent and the polymer molecules.

液状担体−重合体系の意義ある評価は、固有粘度(溶液
の粘度を強化する重合体の能力(例えば一貫性のために
約25℃におけるものとするが矛盾のない限り他の温度
も使用できる)及びシータ温度における重合体の固有粘
度(固有シータ−粘度)を測定するために、液状担体中
の重合体の非常に薄い溶液の粘度測定をすることによっ
てなすことができる。
A meaningful evaluation of a liquid carrier-polymer system is its intrinsic viscosity (the ability of the polymer to enhance the viscosity of a solution (e.g. at about 25°C for consistency, but other temperatures can be used unless consistent). In order to determine the intrinsic viscosity of the polymer at the and theta temperature (intrinsic theta viscosity), this can be done by making viscosity measurements of very dilute solutions of the polymer in a liquid carrier.

固有粘度/固有シータ−粘度の比(以下固有粘度比と称
す)は、重合体分子に対する溶剤(液状担体)の作用の
指標である。
The ratio of intrinsic viscosity/intrinsic theta viscosity (hereinafter referred to as intrinsic viscosity ratio) is an indicator of the effect of the solvent (liquid carrier) on the polymer molecules.

ある液状担体−重合体系に対する固有粘度は、いくつか
の種々な稀薄重合体濃度における重合体溶液の粘度(η
)を測定することによって得られる。
The intrinsic viscosity for a liquid carrier-polymer system is determined by the viscosity of the polymer solution (η
) can be obtained by measuring.

また。液状担体の粘度(η。Also. Viscosity of the liquid carrier (η.

)を、同じ温度で測定する6η:η。) is measured at the same temperature 6η:η.

の比は、相対粘度でありそして重合体ゼロ濃度に補性し
た場合の重合体濃度に対する重合体濃度で除した相対粘
度の自然対数のプロットは固有粘度を与える。
is the relative viscosity and a plot of the natural logarithm of the relative viscosity divided by the polymer concentration versus the polymer concentration when complemented to zero polymer concentration gives the intrinsic viscosity.

有利には、使用される種重合体溶液は約1.1〜2.5
の相対粘度を与えるように選択する。
Advantageously, the seed polymer solution used is about 1.1 to 2.5
chosen to give a relative viscosity of

シータ一温度における重合体の固有粘度を測定するため
には、前述した文献の第612〜622頁においてフロ
ーリー氏によって説明されているようないくつかの技術
を使用し得る。
To measure the intrinsic viscosity of a polymer at the theta temperature, several techniques can be used, such as those described by Mr. Flory on pages 612-622 of the reference cited above.

例えば、シータ一温度におけるシータ−溶剤中の重合体
の固有粘度は、前述したような粘度測定によって測定す
ることができる。
For example, the intrinsic viscosity of a polymer in a theta-solvent at one theta temperature can be measured by viscosity measurements as described above.

多くの重合体に対するシータ−溶剤及びシータ一温度は
文献に見出すことができる。
Theta-solvents and theta-temperatures for many polymers can be found in the literature.

例えば、参照として本明細書に引用する[Polyme
r Handbook J第2版(1975年)第1V
−157頁におけるブランドランプ氏等の説明を参照さ
れたい。
For example, [Polyme
r Handbook J 2nd edition (1975) 1V
- See the explanation by Brandlamp et al. on page 157.

もし必要ならば、シータ−溶剤及び温度は第1V−15
7〜IV−159頁にブランドランプ氏等によって説明
されている技術によって測定することができる。
If necessary, theta solvent and temperature should be adjusted to 1 V-15.
It can be measured by the technique described by Brandlamp et al. on pages 7-IV-159.

粘度測定中の重合体溶液の温度は、可能な限りシータ一
温度に近く正確に維持しなければならない。
The temperature of the polymer solution during viscosity measurements must be maintained precisely as close to the theta temperature as possible.

何故ならば、多くの重合体溶液の固有粘度はシータ一温
度に近い温度で急速に変化するからである。
This is because the intrinsic viscosity of many polymer solutions changes rapidly at temperatures close to the theta temperature.

このようにする代りに、固有シータ−粘度は、種々な温
度における溶剤中の重合体の第二ビリアル(viria
l)係数を測定する光散乱技術の使用によって評価され
る。
Alternatively, the intrinsic theta viscosity can be determined by measuring the second virial viscosity of the polymer in solvent at various temperatures.
l) Evaluated by the use of light scattering techniques to measure the coefficients.

適当な方法は、rAnalytical Chemis
tryJ第45巻(1973年)第221〜225頁の
「低角レーザー光散乱」なる論文においてケー(Kay
e)氏によって説明されておりそしていくつかの温度に
おいて重合体溶液を通して通過するレーザービームの光
散乱の量を測定することからなる。
A suitable method is rAnalytical Chemis
In the paper entitled "Low Angle Laser Light Scattering" in tryJ Vol. 45 (1973), pp. 221-225, Kay
e) and consists of measuring the amount of light scattering of a laser beam passing through a polymer solution at several temperatures.

例えば、光散乱と第二ビリアル係数との間の関係を説明
した[Light Scattering 1nPhy
sical Chemistry J (1956年)
第117頁以下におけるステイシー(Stacy)氏の
説明を参照されたい。
For example, the relationship between light scattering and the second virial coefficient was described [Light Scattering 1nPhy
sical Chemistry J (1956)
See Stacy's explanation on pages 117 et seq.

光散乱データに影響を与える固体を例えば沢過によって
重合体溶液から除去するように注意しなげればならない
Care must be taken to remove solids from the polymer solution, such as by filtration, that would affect the light scattering data.

重合体の固有粘度はそれぞれの温度で得られる。The intrinsic viscosity of the polymer is obtained at each temperature.

これらの温度において第二ビリアル係数を測定しそして
固有粘度及び第二ビリアル係数のプロットをつくりそし
て第二ビリアル係数がOである点まで補性する。
The second virial coefficient is measured at these temperatures and a plot of intrinsic viscosity and second virial coefficient is made and complemented to the point where the second virial coefficient is O.

この点における固有粘度は固有シータ−粘度である。The intrinsic viscosity at this point is the intrinsic theta viscosity.

固有シータ−粘度を測定する方法は近似値である。The method of measuring intrinsic theta viscosity is an approximation.

しかしながら、このような近似値は、重合体から中空繊
維膜をつくるために本発明によって使用される適当な重
合体−液状担体系を与えるに際して有用である。
However, such approximations are useful in providing suitable polymer-liquid carrier systems for use in accordance with the present invention to make hollow fiber membranes from polymers.

一般に本発明による液状担体中の適当した重合体は約1
.05〜1.7、例えば約1.05〜1.5そしてもつ
ともしばしば約1.1〜1.5の1固有粘度比」を示す
稀薄溶液を与える。
Generally, suitable polymers in liquid carriers according to the present invention are about 1
.. 05 to 1.7, such as about 1.05 to 1.5, and often even about 1.1 to 1.5.

□ 液状担体−重合体系の第二ビリアル係数は、同様に
、適当な液状担体−重合体系の決定において有用である
□ The second virial coefficient of a liquid carrier-polymer system is also useful in determining a suitable liquid carrier-polymer system.

多くの有用な液状担体−重合体系によって示される第二
ビリアル係数は、しばしば、約15 X 10 ’
mol −cryt−/? m’(25℃)以下、例え
ば12X 10 ’ mol−i77m(25℃)以
下、更に例えば約10 X 10−4mol −cal
/?rrl(25℃)以下である。
The second virial coefficient exhibited by many useful liquid carrier-polymer systems is often about 15 x 10'
mol-cryt-/? m' (25°C) or less, for example, 12X 10' mol-i77m (25°C) or less, further for example about 10 X 10' mol-cal
/? rrl (25°C) or less.

液状担体−重合体系に対する第二ビリアル係数は、しば
しば約0.5×10 ’ mol −crit/?
m (25℃)以上、例えばI X 10−4mol
−cyj、/ ?rri” (25℃)以上そしてとき
おり3 X 10 ’ mol −crit/7 m
(25℃以上例えば約3〜8 X 10 ’ mol
−cyyt/ff rt?(25℃で)の間である。
The second virial coefficient for liquid carrier-polymer systems is often about 0.5 x 10' mol -crit/?
m (25°C) or more, for example I x 10-4 mol
-cyj,/? rri" (25℃) and occasionally 3 X 10' mol-crit/7 m
(25°C or higher, e.g. about 3-8 x 10' mol
-cyyt/ff rt? (at 25°C).

本発明の方法による中空繊維膜に対して有利な液状担体
−重合体系を決定する他の有用な方法は、参照として本
明細書に引用するハリス(Harris )氏等編「S
tructure −8olubi 1ityRel
ationships in Polymers l
(1977年)第111〜122頁における「スチレン
−アクリロニトリル共重合体の溶解度」と題するブラン
クス(Blanks )氏等の論稿において説明されて
いる相互作用パラメーター(interactionp
arameter )である。
Other useful methods for determining advantageous liquid carrier-polymer systems for hollow fiber membranes according to the method of the invention are described in Harris et al., eds.
structure -8olubi 1ityRel
ationships in Polymers l
(1977), pp. 111-122, in the article by Blanks et al. entitled "Solubility of Styrene-Acrylonitrile Copolymers".
parameter).

相互作用パラメーター(A12)は次の通り定義するこ
とができる。
The interaction parameter (A12) can be defined as follows.

式中、Vmは1モル当りの溶剤のモル容量(=)である
In the formula, Vm is the molar capacity (=) of the solvent per mole.

Rはガス定数(約12 cal / 0K mol )
である。
R is the gas constant (approximately 12 cal/0K mol)
It is.

Tは温度0にである。δd1.及びδd、8は重合体及
び溶剤それぞれの溶解度パラメーターの(ロンドン)分
散力成分(cal/cc)%である。
T is at temperature 0. δd1. and δd, 8 are the (London) dispersion power components (cal/cc) % of the solubility parameters of the polymer and solvent, respectively.

δp1.及びδps 8は重合体及び溶剤それぞれの溶
解度パラメーターの極性結合項(pnlar bon
ding terms ) (cal / CC)%
である。
δp1. and δps 8 are the polar bond terms of the solubility parameters of the polymer and solvent, respectively.
ding terms) (cal/CC)%
It is.

δh1.及びδh、8は重合体及び溶剤それぞれの溶解
度パラメーターの水素結合項 (hydrogen bonding terms )
である。
δh1. and δh, 8 are the hydrogen bonding terms of the solubility parameters of the polymer and solvent, respectively.
It is.

全溶解度パラメーター(δT)は次の通り定義される。The total solubility parameter (δT) is defined as follows.

溶解度パラメーターは、液状担体及び溶質を特徴づける
ために有利に使用され、そして溶解度パラメーター及び
成分に対する値はしばしば文献に見出される。
Solubility parameters are advantageously used to characterize liquid carriers and solutes, and values for solubility parameters and components are often found in the literature.

例えば[J、 Applied PolymerSci
enceJ第18巻449〜472頁(1974年)の
「2次元の溶解度パラメーター近似値を使用せる重合体
−重合体溶解度の研究」におけるシャク(Shaw)氏
の説明及び(The PolymerHandbook
」第2版第1V−337〜IV−359頁におけるブ
ランドラップ(B randrup)氏等の説明(ブラ
ンドランプ氏はまた溶解度パラメーター及び成分を得る
実験的技術を説明している)を参照されたい。
For example, [J, Applied Polymer Sci
enceJ Vol. 18, pp. 449-472 (1974), "Polymer Using Two-Dimensional Solubility Parameter Approximations - Study of Polymer Solubility" and Mr. Shaw's explanation in (The Polymer Handbook)
2nd Edition, pp. 1V-337-IV-359, Brandrup et al. (Brandrup also describes experimental techniques for obtaining solubility parameters and components).

1種より以上の成分からなる液状担体に対する相互作用
パラメーターを計算するために使用される溶解度パラメ
ーターの成分は、容積分率平均を基にして評価できる。
The components of solubility parameters used to calculate interaction parameters for liquid carriers of one or more components can be evaluated on the basis of volume fraction averages.

多くの場合において、液状担体の成分の容量は相加的で
ないので、この評価は近似値である。
In many cases, the volumes of the components of the liquid carrier are not additive, so this estimate is an approximation.

しばしば、重合体及び液状担体の20〜30℃における
相互作用パラメーターは約0.5より以下、例えば約0
,3より以下である。
Often, the interaction parameter of the polymer and liquid carrier at 20-30°C is less than about 0.5, such as about 0.
, 3.

一般に相互作用パラメーターは少なくとも約0.01、
好適には少なくとも約0,02例えば少なくとも約0.
05である。
Generally the interaction parameter is at least about 0.01;
Preferably at least about 0.02, such as at least about 0.02.
It is 05.

また、液状担体は、有利に大軍合体の溶解度パラメータ
ーに大体等しい(すなわち5または10%の範囲)かま
たはそれ以上の溶解度パラメーターを有している。
Also, the liquid carrier advantageously has a solubility parameter that is approximately equal to (ie in the range of 5 or 10%) or greater than the solubility parameter of the macromolecule.

多くの場合において、溶解度パラメーターの極性結合項
及び水素結合項の少なくとも一方及び時としてその両方
は、重合体に対する相当する項以下にして0.5 (c
al /CC)%より犬(すなわち0.5より多(ない
)、例えば0−3 (cal /cc ) 3Aより犬
である。
In many cases, at least one, and sometimes both, of the polar bond and hydrogen bond terms of the solubility parameter are less than or equal to the corresponding term for the polymer by 0.5 (c
al /CC)% more canine (i.e. no more than 0.5, for example 0-3 (cal /cc) more than 3A).

有利な膜は、液状凝固剤の添加が、非常に少量において
さえも、重合体を溶解する溶剤の能力を実質的に改善し
ない重合体溶液から製造することができる。
Advantageous membranes can be made from polymer solutions where the addition of a liquid coagulant, even in very small amounts, does not substantially improve the ability of the solvent to dissolve the polymer.

しばしば、液状担体の溶解度パラメーターの極性結合項
及び水素結合項は、それぞれ重合体の溶解度パラメータ
ーの相当する項より犬である。
Often, the polar bond and hydrogen bond terms of the solubility parameter of the liquid carrier are each more significant than the corresponding terms of the solubility parameter of the polymer.

しばしば、液状担体の表面張力は、室温(25℃)での
重合体の表面張力の約10ダイン/Cr1L、例えば5
または7ダイン/CTLの範囲にある。
Often, the surface tension of the liquid carrier is about 10 dynes/L of Cr, e.g.
or in the range of 7 dynes/CTL.

一般に、稀薄重合体溶液における場合、液状担体−重合
体系が適当な固有粘度比、第二ビリアル係数及び相互作
用パラメーターを示す場合は、液状担体はまた、重合体
の表面張力に近い表面張力を示す。
Generally, in dilute polymer solutions, if the liquid carrier-polymer system exhibits suitable intrinsic viscosity ratios, second virial coefficients, and interaction parameters, the liquid carrier will also exhibit a surface tension close to that of the polymer. .

しばしば、特に有用な液状担体は、重合体の表面張力以
上約3または5ダイン/crfL小さい室温(25℃)
における表面張力を示す。
Particularly useful liquid carriers are often about 3 or 5 dynes/crfL less than the surface tension of the polymer at room temperature (25°C).
Shows the surface tension at .

重合体に対する表面張力は、何れかの普通の操作方法に
よって実験的に測定できる。
Surface tension for polymers can be determined experimentally by any conventional procedure.

一つのこのような操作方法は、rJ、Applied
Polymer 5cience l第18巻第215
3〜2154頁(1974年)にタニー(T anny
)氏によって説明されている。
One such method of operation is rJ, Applied
Polymer 5science l Volume 18 No. 215
Tanny on pages 3-2154 (1974).
) is explained by Mr.

しばしば、本発明の方法に使用される液状担体は、重合
体に対して非溶剤である稀釈剤を含有する。
Often, the liquid carrier used in the method of the invention contains a diluent that is a non-solvent for the polymer.

非溶剤は、一般に重合体を溶解する能力のほとんどない
ことによって特徴づけられる。
Non-solvents are generally characterized by little ability to dissolve polymers.

例えば。重合体の溶解度は非溶剤100TLl当り約1
01より小、例えば21より小、しばしば約0.!l’
より小である。
for example. The solubility of the polymer is approximately 1 per 100 TL of non-solvent.
less than 0.01, such as less than 21, often about 0.01. ! l'
It is smaller.

非溶剤は、好適に未重合体に対してほとんど膨潤作用を
示さない。
The non-solvent preferably has little swelling effect on the unpolymer.

非溶剤はもし充分な量で加える場合は、通常は重合体溶
液の相分離を生じうる。
Nonsolvents, if added in sufficient amounts, can usually cause phase separation of the polymer solution.

好適には、非溶剤は重合体溶液がプレカーサーを形成さ
せる前の処理条件下において不当に不安定であるような
量では添加されない。
Preferably, the non-solvent is not added in such an amount that the polymer solution is unduly unstable under the processing conditions prior to forming the precursor.

しばしば、液状担体中の非溶剤の量は、液状担体100
重量部当り少な(とも約2重量部、例えば少なくとも約
5重量部である。
Often, the amount of non-solvent in the liquid carrier is 100% of the liquid carrier.
parts by weight (about 2 parts by weight, such as at least about 5 parts by weight).

適当な非溶剤(ζ液状凝固剤かまたは液状凝固剤の1種
またはそれ以上の成分を包含することができる。
A suitable non-solvent (ζ liquid coagulant or one or more components of a liquid coagulant) may be included.

若干の望ましい溶剤は、溶剤の重量を基にして液状凝固
剤少なくとも約5重量%例えば少なくとも約10重量%
の存在下において(例えば25℃において)重合体を溶
液に維持することができる。
Some desirable solvents include at least about 5% by weight liquid coagulant, such as at least about 10% by weight, based on the weight of the solvent.
The polymer can be maintained in solution (for example at 25° C.) in the presence of.

しかしながら、好適には、液状担体中の重合体の溶液に
対する比較的少量の液状凝固剤の添加は重合体溶液の相
分離またはゲル化を生ずる。
Preferably, however, the addition of a relatively small amount of liquid coagulant to a solution of the polymer in a liquid carrier results in phase separation or gelation of the polymer solution.

非溶剤を含めて代表的な稀釈剤は、ホルムアミド、アセ
トアミド、エチレングリコール、水、トリメチルアミン
、トリエチルアミン、イソプロピルアミン、イソプロパ
ツール、メタノール、ニトロメタン、2−ピロリドン、
酢酸、蟻酸、水性アンモニア、メチルエチルケトン、ア
セトン、グリ七ロールなどを包含する。
Typical diluents, including non-solvents, include formamide, acetamide, ethylene glycol, water, trimethylamine, triethylamine, isopropylamine, isopropanol, methanol, nitromethane, 2-pyrrolidone,
Includes acetic acid, formic acid, aqueous ammonia, methyl ethyl ketone, acetone, glycerol, and the like.

塩化リチウム、臭化リチウム、塩化亜鉛、過塩素酸マグ
ネシウム、硝酸リチウムなどのような低分子量の無機塩
も、また液状担体に有用である。
Low molecular weight inorganic salts such as lithium chloride, lithium bromide, zinc chloride, magnesium perchlorate, lithium nitrate, and the like are also useful in liquid carriers.

プレカーサーを形成させることができる充分な量の重合
体が、重合体溶液中に含有せしめられる中空繊維膜を製
造する場合、重合体濃度は、重合体溶液が中空繊維プレ
カーサーに形成(すなわち押出し)されるときの重合体
の温度において繊維形成性粘度にあるような充分な濃度
である。
When producing hollow fiber membranes in which a sufficient amount of polymer is included in the polymer solution to form precursors, the polymer concentration is such that the polymer solution is formed (i.e., extruded) into hollow fiber precursors. The concentration is sufficient so that the polymer is at a fiber-forming viscosity at the temperature of the polymer when it is heated.

不当に低い粘度は、中空繊維プレカーサーの破損を生じ
そして望ましい中空繊維形状を維持することができない
An unduly low viscosity results in failure of the hollow fiber precursor and inability to maintain the desired hollow fiber shape.

高粘度が望ましいが、重合体溶液を押出すのに必要な圧
力のために過度に高い粘度は望ましくない。
Although high viscosity is desirable, excessively high viscosity is undesirable due to the pressure required to extrude the polymer solution.

しばしば、押出される重合体溶液の粘度は、少なくとも
約5000センチポイズ、しばしば少なくとも約1oo
ooセンチポイズであってそして押出しの温度において
500000または1000000センチポイズのよう
に高くてもよい。
Often the viscosity of the extruded polymer solution is at least about 5000 centipoise, often at least about 100 centipoise.
oo centipoise and may be as high as 500,000 or 1,000,000 centipoise at the temperature of extrusion.

多くの魅力ある中空繊維膜は、押出し温度において約1
0000〜500000センチポイズの重合体溶液粘度
を使用して製造される。
Many attractive hollow fiber membranes are available at extrusion temperatures of approximately 1
It is manufactured using a polymer solution viscosity of 0,000 to 500,000 centipoise.

いくつかの場合においては、液状凝固剤の温度において
、重合体溶液が実質的に非流動性構造物となり、例えば
非常に粘稠となるかまたは物理的変化をうけて例えばゲ
ル(すなわち重合体の少なくとも若干が液状担体に不溶
性でありそして液状担体がすき間に捕捉された弾性構造
物)を形成しまたは相分離を生ずるような充分な量の重
合体を重合体溶液に含有せしめることができる。
In some cases, at the temperature of the liquid coagulant, the polymer solution becomes a substantially non-flowing structure, e.g. becomes very viscous or undergoes a physical change, e.g. A sufficient amount of polymer can be included in the polymer solution such that at least some of the polymer is insoluble in the liquid carrier and the liquid carrier forms an interstitially entrapped elastic structure or undergoes phase separation.

重合体溶液の重合体濃度は、有利には、膜が膜に望まし
い高強度を与えるのに充分な量の重合体を含有すること
を確保するために、充分に高度なものである。
The polymer concentration of the polymer solution is advantageously sufficiently high to ensure that the membrane contains a sufficient amount of polymer to give the membrane the desired high strength.

もし重合体溶液の重合体濃度が、過度に低い場合は、大
きな細胞及び巨大空隙(マクロボイド)を包含する大き
な空隙が膜壁の中に生じ、それによって強度の低い壁構
造が得られる。
If the polymer concentration of the polymer solution is too low, large voids containing large cells and macrovoids will form in the membrane wall, resulting in a weak wall structure.

高い重合体濃度においては、得られる中空繊維壁は一般
により密でありそして巨大空隙は一般により稀れであっ
て、それ故に中空繊維膜はより犬なる強度を示すことが
できる。
At high polymer concentrations, the resulting hollow fiber walls are generally denser and macrovoids are generally more rare, so the hollow fiber membrane can exhibit greater strength.

巨大空隙は、約3ミクロンより犬なる長径の寸法を有す
る犬なる空隙である。
A macrovoid is a canine void having a major axis dimension of less than about 3 microns.

好適には、凝固条件下において、もしあったとしても巨
大空隙がほとんど形成されないように充分に高い重合体
濃度が使用される。
Preferably, a sufficiently high polymer concentration is used so that under solidification conditions few, if any, macrovoids are formed.

本発明は、有利には膜壁中に開口した細胞状構造を与え
るので、重合体密度の増加は、膜壁のマトリック・スな
通過する流量の減少をほとんどなしに達成できる。
Because the present invention advantageously provides an open cellular structure in the membrane wall, an increase in polymer density can be achieved with little reduction in flux through the membrane wall matrix.

重合体溶液に使用できる最高の重合体濃度は、一般に高
度な粘稠な重合体溶液から膜を形成する普通の装置の能
力による実際の実施を基にして決定される。
The highest polymer concentration that can be used in a polymer solution is generally determined based on practical practice due to the ability of common equipment to form films from highly viscous polymer solutions.

重合体溶液中の重合体の最高の好適な濃度はまた、重合
体の性質及び液状担体の性質によってきまってくる。
The highest suitable concentration of polymer in the polymer solution will also depend on the nature of the polymer and the liquid carrier.

例えば、低分子量の重合体を使用する場合は、高分子量
の重合体を使用する場合よりも高度な重合体濃度をより
望ましく使用することができる。
For example, higher polymer concentrations may be more desirably used when using low molecular weight polymers than when using high molecular weight polymers.

しばしば、重合体濃度を気乗合体溶液の少なくとも約2
5重量%である。
Often, the polymer concentration is at least about 2% of the polymer solution.
It is 5% by weight.

45または50重量%のような高い重合体濃度もある場
合においては有用である。
High polymer concentrations, such as 45 or 50% by weight, are also useful in some cases.

約28または30〜38または40重量%の重合体濃度
がもつともしばしば望ましい。
It is often desirable to have a polymer concentration of about 28 or 30 to 38 or 40% by weight.

しばしば、本発明によって使用される重合体溶液の粘度
に′!、比較的高い活性化エネルギーを有するものであ
る。
Often, the viscosity of the polymer solution used according to the present invention '! , which has relatively high activation energy.

活性化エネルギーは、温度と粘度との間の関係でありそ
してこの関係は として表わされる。
Activation energy is the relationship between temperature and viscosity and this relationship is expressed as.

ηは重合体溶液の粘度である。Eは活性化エネルギーで
ある。
η is the viscosity of the polymer solution. E is activation energy.

Rは気体定数(約2 cal / 0K、モル)である
R is the gas constant (approximately 2 cal/0K, mole).

Tは温度(0K)である。T is temperature (0K).

参照として本明細書に引用した[1fthIntern
ational Symposium on Fres
hWater from the Sea」第4巻(1
976年)におけるクソス) (Kunst )氏等の
説明を参照されたい。
[1fthIntern
ational Symposium on Fres
hWater from the Sea” Volume 4 (1
Please refer to the explanation by Kunst et al. in 976).

絶対温度逆数(0に−1)に対する粘度(ポイズ)の対
数のプロットの勾配は一般に直線状でありそしてこの勾
配から活性化エネルギーの近似直を得ることができる。
The slope of a plot of the logarithm of viscosity (poise) against the reciprocal absolute temperature (0 to -1) is generally linear and from this slope an approximate direct line to the activation energy can be obtained.

しばしば、活性化エネルギーは、少な(とも8 K c
al 1モル、例えば約8.5〜15Kca11モル、
更に例えば9〜12K cal 1モルそしてもつとも
しばしば約9.5〜12Kca11モルである。
Often the activation energy is small (sometimes 8 K c
al 1 mol, for example about 8.5-15Kca 11 mol,
Further, for example, 1 mole of 9-12 Kcal and often at least 11 mole of about 9.5-12 Kcal.

普通、稀釈剤として非溶剤を含有する望ましい液状担体
を使用する場合は、活性化エネルギーは非溶剤の増加濃
度につれて増大する。
Typically, when using a desirable liquid carrier containing a non-solvent as a diluent, the activation energy increases with increasing concentration of the non-solvent.

重合体溶液は、普通の方法で製造することができる。Polymer solutions can be prepared in a conventional manner.

例えば液状担体を重合体に加えるかまたは重合体を液状
担体に加えるかまたは重合体及び液状担体を同時に合す
ることができる。
For example, the liquid carrier can be added to the polymer, or the polymer can be added to the liquid carrier, or the polymer and liquid carrier can be combined simultaneously.

勿論、■成分より多(の成分からなる場合は、液状担体
は、成分ごとに重合体と混合し得る。
Of course, if the liquid carrier is composed of more than (2) components, the liquid carrier can be mixed with the polymer for each component.

例えば、もし液状担体が溶剤及び非溶剤からなる場合は
、有利には重合体を、非溶剤の添加前に、溶剤と混合す
ることができる。
For example, if the liquid carrier consists of a solvent and a non-solvent, the polymer can advantageously be mixed with the solvent before addition of the non-solvent.

重合体を溶剤に溶解した後に非溶剤を加える場合は、一
般に、非溶剤の集中帯域における重合体の凝固または沈
澱をさけるために、増大された非溶剤濃度の集中帯域を
最小にするように非溶剤を徐々に加える。
When adding a non-solvent after dissolving the polymer in a solvent, the non-solvent is generally added in a manner that minimizes the concentrated zone of increased non-solvent concentration to avoid coagulation or precipitation of the polymer in the concentrated zone of the non-solvent. Add solvent gradually.

重合体及び液状担体の混合を容易にするために上昇され
た温度を使用することができる。
Elevated temperatures can be used to facilitate mixing of the polymer and liquid carrier.

しかしながら、温度は形成される溶液の成分に有害に影
響する程高くてはならない。
However, the temperature must not be so high as to detrimentally affect the components of the solution formed.

重合体溶液を与えるために混合を行うのに必要な時間は
、成分の溶解速度、温度、混合装置の効率、製造される
重合体溶液の粘度などに関係する。
The time required to perform mixing to provide a polymer solution is related to the rate of dissolution of the components, temperature, efficiency of the mixing equipment, viscosity of the polymer solution produced, etc.

望ましくは、重合体溶液の混合は、実質的に一様な組成
が重合体溶液全体に存在するまでつづけねばならない。
Desirably, mixing of the polymer solution should continue until a substantially uniform composition exists throughout the polymer solution.

任意の適当な混合装置が本発明による使用に適用した重
合体溶液の製造に使用されることが判った。
It has been found that any suitable mixing equipment may be used to prepare the polymer solutions adapted for use in accordance with the present invention.

好適には、混合装置&L重合体溶液の後の脱ガスを容易
にするために重合体溶液中に過度な空気の捕捉をしない
ものである。
Preferably, the mixing device & L does not trap excessive air in the polymer solution to facilitate degassing after the polymer solution.

しばしば、重合体溶液の成分は混合の条件下において認
め得べきほどに揮発性である。
Often, the components of the polymer solution are appreciably volatile under the conditions of mixing.

これらの揮発性成分は、火災及び健康保全の見地から過
度な危険を与えそして揮発された成分の損失はまた、重
合体溶液の組成を変化する。
These volatile components pose an undue risk from a fire and health safety standpoint and the loss of volatile components also changes the composition of the polymer solution.

従って、多くの場合においては、重合体及び液状担体の
混合は、実質的に密閉された容器中で実施される。
Therefore, in many cases, mixing of the polymer and liquid carrier is carried out in a substantially closed vessel.

不活性雰囲気がこのような密閉容器中に設けられてもよ
い。
An inert atmosphere may be provided in such a closed container.

雰囲気条件(例えば周囲空気)にさらした場合に重合体
溶液が不利に影響されることがありうる。
Polymer solutions can be adversely affected when exposed to atmospheric conditions (eg, ambient air).

混合容器中の雰囲気の全圧は、重合体溶液の形成中の重
合体溶液中の不活性雰囲気の溶解または捕捉を最小にす
るために比較的低いことが好ましい。
The total pressure of the atmosphere in the mixing vessel is preferably relatively low to minimize dissolution or entrapment of inert atmosphere in the polymer solution during formation of the polymer solution.

たいていの場合においては、約2または3気圧以下の圧
力が使用される。
In most cases, pressures of about 2 or 3 atmospheres or less are used.

しばしば、重合体溶液は捕捉または溶解されたガスを含
有している。
Often, polymer solutions contain trapped or dissolved gases.

これらのガスは、膜中に異常例えば巨大空隙の形成を生
ずる。
These gases cause abnormalities in the membrane, such as the formation of large voids.

従って、重合体溶液を脱ガス操作に付すことが一般に望
ましい。
Therefore, it is generally desirable to subject the polymer solution to a degassing operation.

重合体溶液は、中空繊維プレカーサーを押出す前に実質
的に捕捉または溶融されたガスを含有していないことが
好ましい。
Preferably, the polymer solution is substantially free of trapped or melted gas prior to extrusion of the hollow fiber precursor.

任意の適当な脱ガス装置及び条件も所望の脱ガスを行う
のに有用である。
Any suitable degassing equipment and conditions are also useful to effect the desired degassing.

例えば、充分な脱ガスは、捕捉または溶解されたガスを
重合体から逸出させるのに充分な時間重合体溶液を密閉
容器中で保持することによって達成し得る。
For example, sufficient degassing may be achieved by maintaining the polymer solution in a closed container for a sufficient period of time to allow trapped or dissolved gases to escape from the polymer.

J管、遠心脱ガス機、超音波脱ガス機などのような普通
の脱ガス装置を、重合体溶液の脱ガスに使用し得ること
が判った。
It has been found that common degassers such as J-tubes, centrifugal degassers, ultrasonic degassers, etc. can be used to degas the polymer solution.

本発明に対して有用な重合体溶液の多くは比較的高粘度
を有するものであるので、脱ガス機中の重合体溶液は、
その粘度を減少させそして捕捉または溶解されたガスの
放出を容易にするために、上昇された温度になされる。
Since many of the polymer solutions useful for this invention have relatively high viscosities, the polymer solution in the degasser is
It is brought to an elevated temperature in order to reduce its viscosity and facilitate the release of trapped or dissolved gases.

重合体をうけしめる上昇された温度及び重合体溶液がこ
のような上昇された温度にある時間は、重合体溶液また
はその成分に有害な影響を与えるほど過大であってはな
らない。
The elevated temperature at which the polymer is subjected and the time that the polymer solution is at such elevated temperature should not be so excessive as to have a deleterious effect on the polymer solution or its components.

脱ガスは、比較的低い絶対圧力(すなわち真空)でかま
たは例えば重合体溶液の成分の不当な蒸発を防止するよ
うな高い圧力で実施することができる。
Degassing can be carried out at relatively low absolute pressures (ie, vacuum) or at high pressures, such as to prevent undue evaporation of components of the polymer solution.

圧力は、脱ガス機からのガスの過度な溶解または再溶解
を生ずるほど高くあってはならない。
The pressure must not be so high as to cause excessive dissolution or redissolution of the gas from the degasser.

一般に、脱ガスは、好適には約2気圧以下の絶対圧力で
行われ、そして、しばしば脱ガスは大気圧以下の圧力で
行われる。
Generally, degassing is preferably performed at an absolute pressure of less than about 2 atmospheres, and often degassing is performed at a pressure less than atmospheric pressure.

脱ガスは密閉容器中で実施することができる。Degassing can be carried out in a closed container.

脱ガス操作中に不活性雰囲気を使用し得る。次に、脱ガ
スした重合体溶液は、膜プレカーサーの形成に対して使
用することができる。
An inert atmosphere may be used during the degassing operation. The degassed polymer solution can then be used for membrane precursor formation.

重合体溶液を移送する場合は、パイプ及びポンプ移送装
置は、ガス(例えば空気)が移送系に入りそして重合体
溶液に入らないように設計するのが好適である。
When transporting polymer solutions, the piping and pumping equipment is preferably designed to prevent gases (eg air) from entering the transport system and from entering the polymer solution.

重合体溶液は、膜に不利に影響する固体不純物、例えば
ごみ、重合体オリゴマーなどを含有していることがある
The polymer solution may contain solid impurities such as dirt, polymer oligomers, etc. that adversely affect the membrane.

それ故に、しばしば、重合体溶液は紡糸口金に入る前に
沢過される。
Therefore, the polymer solution is often filtered before entering the spinneret.

好適には、p過は例えば長径寸法において約50ミクロ
ンより犬なる実質的にすべての固体粒子を除去するのに
充分でありそしてしばしば最長寸法において約0.5ミ
クロンより犬なる実質的にすべての粒子が沢過によって
除去される。
Preferably, the filtration is sufficient to remove substantially all solid particles that are, for example, greater than about 50 microns in the longest dimension, and often substantially all that are greater than about 0.5 microns in the longest dimension. Particles are removed by filtration.

上昇された温度を使用して重合体の溶液の移送及び沢過
を容易にすることができる。
Elevated temperatures can be used to facilitate transport and sifting of the polymer solution.

しかしながら、このような上昇された温度は、重合体溶
液またその成分に対して有害な作用を与えるほど高度で
あってはならない3しばしば、水は重合体凝固を行う適
当な強度の非溶剤を与えるに充分な液状凝固剤の大割合
を構成する。
However, such elevated temperatures must not be so high as to have a deleterious effect on the polymer solution or its components. Often, water provides a non-solvent of suitable strength to effect polymer coagulation. constitutes a large proportion of the liquid coagulant sufficient to

例えば、液状凝固剤は、少なくとも約50重量%、例え
ば少なくとも約75重量%そしてもつともしばしば少な
くとも約85重量%の水を含有する。
For example, the liquid coagulant contains at least about 50% water by weight, such as at least about 75% and often at least about 85% water.

有利にQ気液状凝固剤は重合体の認め得る膨潤を起さな
い。
Preferably, the Q gas-liquid coagulant does not cause appreciable swelling of the polymer.

水はしばしば液状凝固剤の大割合を占めるので、重合体
は水中においてほとんど膨潤を示さないのが好ましい。
Since water often constitutes a large proportion of the liquid coagulant, it is preferred that the polymer exhibit little swelling in water.

望ましくは、液状凝固剤の組成は、液状凝固剤中の液状
担体の稀釈熱が1モル当り約−3,5キロカロリーより
犬。
Preferably, the composition of the liquid coagulant is such that the heat of dilution of the liquid carrier in the liquid coagulant is less than about -3.5 kcal per mole.

例えば約−3キロカロリーより犬、更に例えば約−2,
5キロカロリーより犬そしてしばしば約−2キロカロリ
ーより犬であるような組成である。
For example, about -3 kcal for dogs, and for example about -2,
The composition is such that it is less than 5 kcal and often more than about -2 kcal.

液状凝固剤中の液状担体の稀釈熱の絶対値は、しばしば
1モル当り約3カロリーより小さい。
The absolute value of the heat of dilution of the liquid carrier in the liquid coagulant is often less than about 3 calories per mole.

多くの場合において、稀釈熱は、1モル当り約−0,5
〜−2キロカロリーの範囲内にある。
In most cases, the heat of dilution is approximately -0.5 per mole.
It is within the range of ~-2 kilocalories.

稀釈熱は、普通の操作方法を使用して測定することがで
きそして一般に約25℃で測定される。
Heat of dilution can be measured using conventional procedures and is generally measured at about 25°C.

特に連続的方法で中空繊維膜を製造する場合、液状凝固
剤は、プレカーサーから除去される液状担体を含有する
であろう。
Particularly when producing hollow fiber membranes in a continuous process, the liquid coagulant will contain a liquid carrier which is removed from the precursor.

この液状担体は液状凝固剤の非溶剤強度を減する。This liquid carrier reduces the non-solvent strength of the liquid coagulant.

それ故に、液状凝固剤は液状担体をほとんど含有しない
新らしいかまたは再循環された液状凝固剤で置換される
のが望ましい。
Therefore, it is desirable to replace the liquid coagulant with fresh or recycled liquid coagulant containing substantially no liquid carrier.

しばしば、液状凝固剤中の液状担体の濃度は、約10重
量%より以下、好適には約5重量%より以下そして例え
ば約2重量%より以下である。
Often, the concentration of liquid carrier in the liquid coagulant is less than about 10% by weight, preferably less than about 5% by weight, and for example less than about 2% by weight.

液状凝固剤は、表面活性剤、重合体に関する液状凝固剤
の非溶剤強度を増大または減少する物質、液状凝固剤中
の液状担体の成分の溶解度を強化する物質、液状凝固剤
中の液状担体の稀釈熱を減少する物質、凝固点降下剤な
どのような追加的成分を含有し得る。
Liquid coagulants include surfactants, substances that increase or decrease the non-solvent strength of the liquid coagulant with respect to the polymer, substances that enhance the solubility of components of the liquid carrier in the liquid coagulant, substances that enhance the solubility of the components of the liquid carrier in the liquid coagulant, Additional ingredients may be included, such as substances that reduce heat of dilution, freezing point depressants, and the like.

膜の製造に使用し得ることが判った液状凝固剤に対する
有用な追加的成分は、メタノール、イソプロパツールな
どのような低分子量のアルコール、塩化ナトリウム、硝
酸ナトリウム、塩化リチウムなどのような塩、蟻酸、酢
酸などのような有機酸を包含する。
Useful additional components to the liquid coagulant that have been found to be useful in membrane preparation include low molecular weight alcohols such as methanol, isopropanol, etc., salts such as sodium chloride, sodium nitrate, lithium chloride, etc. Includes organic acids such as formic acid, acetic acid, and the like.

液状凝固剤は重合体溶液が実質的に非流動性である温度
に維持されることが望ましい。
Desirably, the liquid coagulant is maintained at a temperature at which the polymer solution is substantially non-flowing.

適当な温度は一般に低いけれども、若干の重合体溶液は
室温またはそれより若干高い温度で実質的に非流動性で
ある。
Although suitable temperatures are generally low, some polymer solutions are substantially non-flowing at room temperature or slightly above.

それ故に、約90℃までかまたはそれより若干高い温度
の液状凝固剤温度を使用し得ることが判った。
Therefore, it has been found that liquid coagulant temperatures up to about 90°C or slightly higher can be used.

しかしながら、しばしば、液状凝固剤温度は約35℃以
下でありそして高度に望ましい膜はしばしば約20℃以
下、例えば約10℃以下の液状凝固剤温度を使用して製
造される。
However, often liquid coagulant temperatures are below about 35°C and highly desirable membranes are often produced using liquid coagulant temperatures below about 20°C, such as below about 10°C.

もつともしばしば、便利上その温度は、約0℃以上例え
ば約O℃〜10℃である。
Often, however, the temperature is conveniently above about 0<0>C, such as about 0<0>C to 10<0>C.

しかしながら、適当な冷却機を使用しそして液状凝固剤
中に凝固点降下剤を存在せしめる場合は、−15℃及び
それ以下の温度を達成し得る。
However, if a suitable chiller is used and a freezing point depressant is present in the liquid coagulant, temperatures of -15 DEG C. and below can be achieved.

液状凝固剤中のプレカーサーの帯留時間は、液状凝固剤
の温度における凝固量が更に後で処理される膜に充分な
強度を与えるのに充分な時間である。
The residence time of the precursor in the liquid coagulant is such that the amount of coagulation at the temperature of the liquid coagulant is sufficient to provide sufficient strength to the membrane to be further processed.

しばしば、プレカーサー中の重合体の凝固が数秒で起っ
てその結果凝固工程に対する装置の大きさが不当に大き
くならないことが望まれる。
It is often desired that coagulation of the polymer in the precursor occur in a matter of seconds so that the size of the equipment for the coagulation process is not unduly large.

例えば中空繊維プレカーサーの外部は直接液状凝固剤と
接触するので、それは一般にほとんど即時に凝固する。
For example, since the exterior of the hollow fiber precursor is in direct contact with the liquid coagulant, it generally coagulates almost immediately.

ある場合においては液状凝固剤の条件下におけるプレカ
ーサー中の重合体の実質的に完全な凝固は、はとんど即
時に起る。
In some cases, substantially complete coagulation of the polymer in the precursor under liquid coagulant conditions occurs almost immediately.

更にしばしば。プレカーサーは、液状凝固剤中において
澄明または半透明な構造から不透明な構造への観察でき
る変化を示す。
Even more often. The precursor exhibits an observable change from a clear or translucent structure to an opaque structure in the liquid coagulant.

この変化は徐々であってそして時々変化の進行を観察す
ることができる。
This change is gradual and the progression of the change can be observed from time to time.

液状凝固剤の条件下におけるこの変化の時間は、広く変
化し得るが、多(の場合において少なくとも約0.00
1秒、例えば約0,01〜1秒、更に例えば約0.02
〜0.5秒である。
The time of this change under liquid coagulant conditions can vary widely, but in cases of at least about 0.00
1 second, e.g. about 0.01 to 1 second, more e.g. about 0.02
~0.5 seconds.

一般に、プレカーサーの凝固後であっても、膜はなお実
質的な量の液状担体を含有している。
Generally, even after solidification of the precursor, the membrane still contains a substantial amount of liquid carrier.

この液状担体は、膜の強度性質に不利な影響を与えそし
て凝固した重合体を再溶解することさえあり得る。
This liquid carrier can adversely affect the strength properties of the membrane and even redissolve the coagulated polymer.

それ故に、しばしば膜を少なくとも1回洗滌工程に付て
更に液状担体な除去する。
Therefore, the membrane is often subjected to at least one washing step to further remove the liquid carrier.

しばしば、膜の洗滌は、凝固が起る条件と実質的に同じ
条件(例えば温度)下ではじめる。
Often, cleaning of the membrane begins under conditions (eg, temperature) that are substantially the same as those under which coagulation occurs.

洗滌に対して使用される温度は、しばしば、液状担体を
含有する膜ノ強度、洗滌液体をうけせしめることのでき
る温度の有用な範囲及びこのような温度で洗滌液体を得
る便利さなどに基づ(。
The temperature used for cleaning is often based on the strength of the membrane containing the liquid carrier, the useful range of temperatures at which it can be subjected to the cleaning liquid, and the convenience of obtaining the cleaning liquid at such temperatures. (.

一般に、膜表面の望ましくないアンニーリング(焼きな
まし)を生ずるような温度は、洗滌中道けねばならない
Generally, temperatures that would result in undesirable annealing of the membrane surface should be avoided during cleaning.

しばしば、洗滌の温度は、約0〜50℃好適には約0〜
35℃の範囲にある。
Frequently, the washing temperature will be between about 0 and 50°C, preferably between about 0 and 50°C.
It is in the range of 35°C.

有利には、特に液状担体及び液状凝固剤が水と混和性で
ある場合は、水を洗滌流体として使用し得る。
Advantageously, water may be used as the washing fluid, especially if the liquid carrier and liquid coagulant are miscible with water.

洗滌流体は、例えば液状担体の除去を強化する添加剤を
含有し得る。
The cleaning fluid may contain additives that enhance the removal of liquid carriers, for example.

例えば、水が洗滌流体である場合は、水混和性有機物質
(例えばメタノール、イングロパノールなど)は液状担
体の除去を容易にするのを助けることができる。
For example, if water is the wash fluid, water-miscible organic substances (eg, methanol, ingropanol, etc.) can help facilitate removal of the liquid carrier.

しばしば、膜の液状担体含量は、例えば約20重量%よ
り少ない量の液状担体に容易に減少することができる(
例えば中空繊維を洗滌液体に2〜5分通すことによって
)。
Often, the liquid carrier content of the membrane can be easily reduced to less than about 20% by weight of liquid carrier, for example.
(e.g. by passing the hollow fibers through a cleaning liquid for 2-5 minutes).

しかしながら、望ましい低い程度例えば約5重量%より
少ない量そしてときおり約2重量%より少ない量の液状
担体に膜の液状担体含量を減少するためには、比較的長
い時間の洗滌を必要とする。
However, relatively long washing times are required to reduce the liquid carrier content of the membrane to desirable low levels, such as less than about 5% by weight and sometimes less than about 2% by weight of liquid carrier.

この洗滌は、しばしば少な(とも3時間でありそして2
0日までまたはそれ以上の範囲であり得る。
This wash is often short (both 3 hours and 2 hours).
It can range up to 0 days or more.

洗滌は、液状担体をほとんど含有しない洗滌液体を膜上
に連続的に通す(すすぎ)ことによるかまたは洗滌液体
中での浸漬または貯蔵によって実施することができる。
Washing can be carried out by continuously passing a washing liquid substantially free of liquid carrier over the membrane (rinsing) or by immersion or storage in the washing liquid.

一般にはすすぎ及び貯蔵の組合せを使用して膜から液状
担体が除去される。
The liquid carrier is removed from the membrane, generally using a combination of rinsing and storage.

膜を洗滌液体中で貯蔵する場合は、もし洗滌液体中の液
状担体の濃度が望ましくない程度に高(なるときは、洗
滌液体を定期的に取り換えるのが有利である。
If the membrane is stored in a wash liquid, it is advantageous to periodically replace the wash liquid if the concentration of liquid carrier in the wash liquid becomes undesirably high.

膜は20日より長い期間洗滌液体中に貯蔵できるけれど
も、普通このような長い貯蔵期間後において追加の液状
担体はほとんど除去されない。
Although membranes can be stored in the wash liquid for periods longer than 20 days, usually little additional liquid carrier is removed after such long storage periods.

もっともしばしば膜の洗滌は、膜の液状担体含量が膜の
約4または5重量%より少ない量になるまでつづけられ
る。
Most often, washing of the membrane is continued until the liquid carrier content of the membrane is less than about 4 or 5% by weight of the membrane.

洗滌後、膜を乾燥して洗滌液体を除去する。After washing, the membrane is dried to remove the washing liquid.

異方性膜中の液体の存在は、膜を透過する透過物質例え
ばガスの流量を顕著に減少しそしてそれ故に一般に望ま
しくない。
The presence of liquid in an anisotropic membrane significantly reduces the flow rate of permeate, such as gas, through the membrane and is therefore generally undesirable.

適当な乾燥は、ガス状雰囲気にさらすことによって達成
できる。
Adequate drying can be achieved by exposure to a gaseous atmosphere.

普通、空気が適当なガス雰囲気である。Air is usually a suitable gas atmosphere.

有用な乾燥条件は広く変化することができる。Useful drying conditions can vary widely.

例えば、適当な乾燥条件は一15°Cまたはそれ以下な
いし90℃またはそれ以上の範囲の温度及び約0〜95
%例えば約5〜60%の範囲の相対湿度を包含する。
For example, suitable drying conditions include temperatures ranging from -15°C or less to 90°C or more and about 0 to 95°C.
% relative humidity in the range of, for example, about 5-60%.

しばしば、温度は約O〜80℃の範囲にあり、他方絶対
湿度は約20または30P/iより以下例えば約5〜1
5P/iである多くの場合において、周囲実験条件例え
ば約20〜25℃及び40〜60%の相対湿度下におけ
る膜乾燥が使用される。
Frequently, the temperature will be in the range of about 0 to 80°C, while the absolute humidity will be less than about 20 or 30 P/i, for example about 5 to 1
In many cases, 5P/i, membrane drying under ambient experimental conditions such as about 20-25° C. and 40-60% relative humidity is used.

異方性膜を製造するのに有用な物質は、有機重合体であ
るかまたは無機物質例えば充填剤、補強剤などと混合さ
れた有機重合体である。
Materials useful for making anisotropic membranes are organic polymers or organic polymers mixed with inorganic materials such as fillers, reinforcing agents, and the like.

このように、本発明の方法は、参照として本明細書に引
用する米国特許第4175153号の教示による金属中
空繊維膜の製造に有利に適用し得ることが判った。
It has thus been found that the method of the present invention can be advantageously applied to the production of metal hollow fiber membranes according to the teachings of US Pat. No. 4,175,153, which is incorporated herein by reference.

適当な重合体は、本発明の方法によって使用されるN−
アシル化複素環式溶剤に可溶である6望ましくは、25
℃で少な(とも約50重量部好適には少なくとも約10
0重量部の重合体がN−アシル化複素環式溶剤100重
量部に溶解しそしてもつともしばしばN−アシル化複素
環式溶剤及び重合体はすべての割合で混和性である。
Suitable polymers include N-
6 desirably 25 soluble in the acylated heterocyclic solvent
at least about 50 parts by weight, preferably at least about 10
Even though 0 parts by weight of the polymer is dissolved in 100 parts by weight of the N-acylated heterocyclic solvent, the N-acylated heterocyclic solvent and the polymer are often miscible in all proportions.

しかしながら、N−アシル化複素環式溶剤は重合体に対
する良好な溶剤でありそして液状凝固剤と混和性である
けれども、もし溶剤が凝固後膜から容易に除去できない
場合は、重合体を使用して膜を製造することはできない
However, although N-acylated heterocyclic solvents are good solvents for polymers and are miscible with liquid coagulants, if the solvent cannot be easily removed from the membrane after coagulation, using a polymer Membranes cannot be manufactured.

もし重合体が溶剤を保持する場合は、膜の重合体構造は
、異方性構造の過度な緻密化をきたすほど弱化され、そ
れによって透過物質例えばガスを透過する膜の透過性の
望ましくない減少をきたす。
If the polymer retains solvent, the polymeric structure of the membrane is weakened to the point of excessive densification of the anisotropic structure, thereby undesirably reducing the permeability of the membrane for permeable substances such as gases. cause

更に、もし溶剤の過度な量が乾燥後であっても保持され
る場合は、得られた膜は操作条件に耐える充分な構造強
度を有していない。
Furthermore, if excessive amounts of solvent are retained even after drying, the resulting membrane will not have sufficient structural strength to withstand the operating conditions.

しばしば、N−アシル化複素環式溶剤中において稀釈溶
液状態にある適当な重合体に対する「固有粘度比」は少
な(とも約1.05、好適には少なくとも約1.3であ
る。
Often, the "intrinsic viscosity ratio" for suitable polymers in dilute solution in N-acylated heterocyclic solvents is small (both about 1.05, preferably at least about 1.3).

しばしば「固有粘度比」は約2まで、例えば1.3〜1
.75または1.5〜1.75である。
Often the "intrinsic viscosity ratio" is up to about 2, e.g. 1.3-1
.. 75 or 1.5 to 1.75.

しばしば、N−アシル化複素環式溶剤中に適当な重合体
を含有する重合体溶液に対する第二ビリアル係数は、約
20 x 10−4mol −cyit/ ?2(25
℃)以下例えば約15 X 10 ’mol −cr
it/ ff2(25°C)以下である。
Often, the second virial coefficient for a polymer solution containing the appropriate polymer in an N-acylated heterocyclic solvent is about 20 x 10-4 mol-cyit/? 2 (25
°C) or less, e.g. about 15 x 10' mol -cr
It/ff2 (25°C) or less.

多(の場合において、第二ビリアル係数は、少な(とも
約0.5×10 ’ mol −crit/ ?2(
25℃)、例えば少なくとも約I X 10 ’ m
ol −crit、/ ?2(25℃)、更に例えば少
なくとも約3×10−4mol−crV12(25℃)
である。
In the case of many (, the second virial coefficient is small (both about 0.5 × 10' mol -crit/?2 (
25°C), e.g. at least about I x 10' m
ol-crit,/? 2 (25°C), further e.g. at least about 3 x 10-4 mol-crV12 (25°C)
It is.

しばしば、約20〜30℃におけるN−アシル化複素環
式溶剤を有する適当な重合体に対する相互作用パラメー
ターは、約0.5より以下、例えば約0.3より以下、
そしてもっともしばしば少なくとも約0005、例えば
少なくとも約0.01そして時として少なくとも約0.
02である。
Often, the interaction parameter for suitable polymers with N-acylated heterocyclic solvents at about 20-30°C is less than about 0.5, such as less than about 0.3,
and most often at least about 0.005, such as at least about 0.01 and sometimes at least about 0.00.
It is 02.

一般に結晶性重合体は普通低度な透過性係数を示すので
、重合体は実質的に非結晶性例えば約25重量%より小
なる結晶性そしてしばしば約1または2重量%より小な
る結晶性であるべきことが好適である。
In general, crystalline polymers usually exhibit low permeability coefficients, so that the polymers are substantially amorphous, e.g., less than about 25% crystalline and often less than about 1 or 2% crystalline, by weight. It is preferable that it should be.

しかしながら、実質的な結晶化度を含有する重合体が時
として望ましい。
However, polymers containing substantial crystallinity are sometimes desirable.

また重合体は、しばしば異方性膜の製造を容易にするた
めに非イオン性である。
Polymers are also often non-ionic to facilitate the production of anisotropic membranes.

重合体物質は、好適には、その分離能力すなわち特に膜
を使用して処理すべ(企図した流体流れの成分に関して
の適当な透過流出物強度及び化学的抵抗性において所望
の分離選択性を与える重合体物質の能力を基にして選択
される。
The polymeric material preferably has a high separation capacity, i.e., a polymer that provides the desired separation selectivity at an appropriate permeate effluent strength and chemical resistance with respect to the components of the intended fluid stream. Selected based on the ability of the merging material.

重合体は、例えば中空繊維の形成のための充分な分子量
を有していなければならない。
The polymer must have sufficient molecular weight for the formation of hollow fibers, for example.

一般に、ある一定種類の重合体に対しては、重合体鎖が
長いほど、重合体によって示される引張り強度は犬であ
りそして重合体のガラス転移温度は高い。
Generally, for a given type of polymer, the longer the polymer chain, the greater the tensile strength exhibited by the polymer and the higher the glass transition temperature of the polymer.

増大する分子量を伴なうこれらの物理的性質における増
大は、しばしば重合体の分離能力のほとんど変化なしに
達成することができる。
Increases in these physical properties with increasing molecular weight can often be achieved with little change in the separation ability of the polymer.

このように、高分子量の重合体を与えることによって、
異方性膜をより強いものにしそして重合体に有害に影響
する供給流れの成分をより犬なる程度に許容することが
できる。
Thus, by providing a high molecular weight polymer,
The anisotropic membrane can be made stronger and more tolerant of components of the feed stream that would adversely affect the polymer.

しかしながら、増大した重合体分子量(ζ一般に、プレ
カーサーを形成する重合体溶液の粘度を増大する。
However, increased polymer molecular weight (ζ) generally increases the viscosity of the polymer solution forming the precursor.

それ故に、重合体が粘度の過度な増大なしに高度な強度
性を示すように狭い分子量分布を有する重合体を利用す
ることがしばしば望ましい。
Therefore, it is often desirable to utilize polymers that have a narrow molecular weight distribution so that the polymer exhibits a high degree of strength without undue increase in viscosity.

例えば広い分子量分布を有する場合は、重合体は、実質
的に高分子量の重合体分子の存在による高溶液粘度を与
える以外に、顕著な量の低分子量重合体分子を含有する
For example, when having a broad molecular weight distribution, the polymer contains significant amounts of low molecular weight polymer molecules in addition to providing high solution viscosity due to the presence of substantially high molecular weight polymer molecules.

重合体の分子量分布を特徴づける有利な方法は、重合体
の数平均分子量に対する重合体の重量平均分子量の比に
よる。
An advantageous way of characterizing the molecular weight distribution of a polymer is by the ratio of the weight average molecular weight of the polymer to its number average molecular weight.

高度な比は分子量分布が広いことを示す。A high ratio indicates a broad molecular weight distribution.

しばしばこの比は約3より小である。Often this ratio is less than about 3.

重合体の強度は、膜の製造、膜を含有する透過機の製造
並びに透過機の据えつげ及び使用において予期される取
扱い及び輸送中の分離層に対する損傷を防止するのに充
分なものでなければならない。
The strength of the polymer must be sufficient to prevent damage to the separation layer during handling and transportation expected in the manufacture of membranes, the manufacture of permeators containing the membranes, and the installation and use of permeators. No.

また重合体は、膜がガラス分離操作条件に耐えることが
できるように充分な強度を示すものでなげればならない
The polymer must also exhibit sufficient strength so that the membrane can withstand the glass separation operating conditions.

重合体の強度は例えば引張り強度、ヤング弾性率などに
よって示すことができる。
The strength of a polymer can be expressed, for example, by tensile strength, Young's modulus, and the like.

これらの機械的性質はそれぞれ膜の全強度に影響するも
のであるが、しばしば重合体が充分な強度を有するか否
かは重合体の引張り強度を考慮することによって得るこ
とができる。
Although each of these mechanical properties affects the overall strength of the membrane, whether a polymer has sufficient strength can often be determined by considering the tensile strength of the polymer.

一般に、膜に適当な重合体は少なくとも約350kg/
cni、例えば少なくとも約400 kg/cfL、好
適には少な(とも約500kg/CfL、更に例えば少
なくとも約600kg/cstの引張り強度を示す。
Generally, polymers suitable for membranes contain at least about 350 kg/kg
cni, such as at least about 400 kg/cfL, preferably less (both about 500 kg/CfL, and more such as at least about 600 kg/cst).

引張り強度は達成し得るかぎりにおいて高くてよいが、
膜物質として有利であるいくつかの重合体は約2000
kg/crtt以上の引張り強度を示す。
The tensile strength may be as high as is achievable, but
Some polymers that are advantageous as membrane materials are about 2000
It shows a tensile strength of kg/crtt or more.

重合体の強度は、例えば重合体を溶解、可塑化または膨
潤する物質によって不利に影響され得る。
The strength of a polymer can be adversely affected, for example by substances that dissolve, plasticize or swell the polymer.

しばしば、膜製造のために適当な多くの重合体は1種ま
たは数種の物質によって溶解されるか、可塑化されるか
、膨潤されるかまたはその他の様式で不利に影響される
のであろう。
Often, many polymers suitable for membrane production may be dissolved, plasticized, swollen, or otherwise adversely affected by one or more substances. .

ある場合においては、分離用膜を使用して処理される工
業的な流れ例えばガス流れは、膜物質に対して悪い作用
をする1種またはそれ以上の成分を含有している。
In some cases, industrial streams, such as gas streams, that are processed using separation membranes contain one or more components that have an adverse effect on the membrane material.

高度な強度を示す膜物質の使用によって、供給混合物中
のこのような有害な成分の存在による膜の強度の減少が
許容される。
The use of membrane materials exhibiting a high degree of strength allows for a reduction in membrane strength due to the presence of such deleterious components in the feed mixture.

何故ならば、もつと弱い膜がなお分離操作条件に耐え得
るからである。
This is because even weaker membranes can still withstand the separation operating conditions.

多くの重合体において気体を含めて多くの流体の選択的
透過が報告されている。
Selective permeation of many fluids, including gases, has been reported in many polymers.

これらの報告された透過においては、分離機構は明らか
に膜の物質との相互作用を含んでいる。
In these reported permeations, the separation mechanism clearly involves interaction with membrane materials.

それ故に、種々な重合体の使用によって広い種々な分離
能力を達成することができる。
Therefore, a wide variety of separation capacities can be achieved through the use of different polymers.

例えば、ポリアクリロニトリルは窒素がメタンより10
倍速く透過することを可能にする。
For example, polyacrylonitrile contains 10 more nitrogen than methane.
Allows for twice as fast penetration.

これに反して、ポリスルホン膜の場合においては、メタ
ン状窒素よりもわずかに速(透過する。
In contrast, in the case of polysulfone membranes, it permeates slightly more rapidly than methane nitrogen.

文献は重合体の透過性に関する情報で満ちている。The literature is full of information regarding the permeability of polymers.

例えば[5eparation 5cience l第
9巻第461〜478頁(1974年)の「膜における
ガス移動係数」におけるワンプ(Hwang )氏等の
説明及び[polymer Handbook l第2
版第m項(1975年)におけるプランドラップ(Br
andrup )氏等の説明を参照されたい。
For example, the explanation by Hwang et al. in ``Gas Transfer Coefficient in Membranes'' in [5eparation 5science I Vol. 9, pp. 461-478 (1974)] and [Polymer Handbook I Vol.
Planned Wrap (Br
Please refer to the explanation by Andrup et al.

例えば気体分離に対する重合体の適合性は、例えば「T
echnlques of ChemistryJ第■
巻第12章第296〜322頁(1975年)の「分離
における膜」と題する論文においてワンプ(Hw an
g )氏等によって説明されているように、透過定数、
透過度及び分離ファクターを測定する普通の技術を使用
して容易に決定することができる。
For example, the suitability of a polymer for gas separation can be determined by e.g.
Echnlques of Chemistry J No.
In a paper entitled "Membranes in Separations" in Vol. 12, pp. 296-322 (1975), Hw an
g) the transmission constant, as explained by et al.
Permeability and separation factors can be readily determined using common techniques for measuring permeability and separation factors.

一体となった異方性膜の製造に対して適当な代表的な重
合体は、ポリスルホン、アクリロニトリル−スチレン共
重合体及ヒスチレンービニルベンジル・・ライド共重合
体のようなセチレン含有共重合体を含めてポリ(スチレ
ン)、ポリカーボネート、セルローズアセテートブチレ
ート、セルローズプロピオネート、エチルセルローズ、
メチルセルローズ、ニトロセルローズなどのようなセル
ローズ性重合体、アリールポリアミド及びアリールポリ
イミドを含めてポリアミド及びポリイミド、ポリエーテ
ル、ポリアセタール、ポリ(フェニレンオキシド)及び
ポリ(キシレンオキシド)のようなポリ(アリーレンオ
キシド)、ポリ(エステルアミド−ジイソシアネート)
、ポリウレタン、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポ
リ(アルキルメタクリレート)、ポリ(アルキルアクリ
レート)、ポリ(フェニレンテレフタレート)などのよ
うなポリエステル(ポリアクリレートを包含する)、ポ
リスルフィド、ポリビニル例えばポリ(塩化ビニル)、
ポリ(弗化ビニル)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリ(
弗化ビニリデン)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(
ビニルエステル)例えばポリ(酢酸ビニル)及びポリ(
プロピオン酸ビニル)、ポリ(ビニルピリジン)、ポリ
(ビニルピロリドン)、ポリ(ビニルチーチル)、ポリ
(ビニルケトン)、ポリ(ビニルアルデヒド)例エバポ
リ(ビニルホルマル)及びポリ(ビニルブチラール)、
ポリ(ビニルアミン)、ポリ(ビニルホスフェート)及
びポリ(ビニルサルフェート)のような前述したもの以
外のアルファーオレフィン性不飽和を有する単量体から
の重合体、ポリアリル、ポリ(ベンゾベンズイミダゾー
ル)、ポリヒドラジド、ポリオキサジアゾール、ポリト
リアゾール、ポリ(ベンズイミダゾール)、ポリカルボ
ジイミド、ポリホスファジンなど、及びアクリロニトリ
ル−臭化ビニル−パラスルホフェニルメタクリルエーテ
ルナトリウム塩のターポリマーのような前述したものか
らの反復単位を含有するブロックインターポリマーを包
含するインターポリマー及び前述したもののいずれかを
含有するグラフト及び混和物から選択された置換された
及び置換されない重合体を包含する。
Typical polymers suitable for the production of monolithic anisotropic membranes are cetylene-containing copolymers such as polysulfone, acrylonitrile-styrene copolymers, and histyrene-vinylbenzyl-lide copolymers. Including poly(styrene), polycarbonate, cellulose acetate butyrate, cellulose propionate, ethyl cellulose,
Cellulosic polymers such as methylcellulose, nitrocellulose etc., polyamides and polyimides including aryl polyamides and aryl polyimides, poly(arylene oxides) such as polyethers, polyacetals, poly(phenylene oxides) and poly(xylene oxides) , poly(esteramide-diisocyanate)
, polyesters (including polyacrylates) such as polyurethane, poly(ethylene terephthalate), poly(alkyl methacrylate), poly(alkyl acrylate), poly(phenylene terephthalate) etc., polysulfide, polyvinyl e.g. poly(vinyl chloride),
Poly(vinyl fluoride), poly(vinylidene chloride), poly(
vinylidene fluoride), poly(vinyl alcohol), poly(vinylidene fluoride), poly(vinyl alcohol),
vinyl ester) such as poly(vinyl acetate) and poly(vinyl ester)
poly(vinyl propionate), poly(vinyl pyridine), poly(vinyl pyrrolidone), poly(vinyl chytyl), poly(vinyl ketone), poly(vinyl aldehyde) e.g. Evapoly(vinyl formal) and poly(vinyl butyral),
Polymers from monomers with alpha-olefinic unsaturation other than those mentioned above, such as poly(vinylamine), poly(vinyl phosphate) and poly(vinyl sulfate), polyallyl, poly(benzobenzimidazole), polyhydrazide , polyoxadiazole, polytriazole, poly(benzimidazole), polycarbodiimide, polyphosphazine, etc., and terpolymers of acrylonitrile-vinyl bromide-parasulfophenyl methacrylic ether sodium salt. and substituted and unsubstituted polymers selected from interpolymers, including block interpolymers, and grafts and blends containing any of the foregoing.

置換された重合体を与える代表的な置換分は弗素、塩素
及び臭素のようなハロゲン、ヒドロキシ基、低級アルキ
ル基、低級アルコキシ基、単環状アリール基、低級アシ
ル基などを包含する。
Typical substituents that provide substituted polymers include halogens such as fluorine, chlorine, and bromine, hydroxy groups, lower alkyl groups, lower alkoxy groups, monocyclic aryl groups, lower acyl groups, and the like.

多くの気体分離に対して魅力ある一つの級の重合体は、
スチレン及びアクリロニトリルの共重合体またはスチレ
ン及びアクリロニトリルを含有するターポリマーである
One class of polymers that is attractive for many gas separations is
It is a copolymer of styrene and acrylonitrile or a terpolymer containing styrene and acrylonitrile.

しばしば、スチレンは重合体中の全単量体の約60また
は70モル%まで。
Often, styrene is up to about 60 or 70 mole percent of the total monomers in the polymer.

例えば約10〜50モル%である。For example, about 10 to 50 mol%.

有利には、アクリロニトリル単量体は、重合体の少なく
とも約20モル%、例えば約20〜90モル%、しばし
ば約30〜80モル%である。
Advantageously, the acrylonitrile monomer is at least about 20 mole% of the polymer, such as about 20 to 90 mole%, often about 30 to 80 mole%.

スチレン及びアクリロニトリルと共に例えばターポリマ
ーを与えるために使用し得る他の単量体は、オレフィン
性単量体例えばブテン、ブタジェン、メチルアクリレー
ト、メチルメタクリレート、マレイン酸無水物などを包
含する。
Other monomers that may be used with styrene and acrylonitrile, for example to provide the terpolymer, include olefinic monomers such as butene, butadiene, methyl acrylate, methyl methacrylate, maleic anhydride, and the like.

使用し得る他の成分は塩化ビニルを包含する。Other components that may be used include vinyl chloride.

スチレン及びアクリロニトリルの共重合体またはターポ
リマーは、しばしば少な(とも約25000または50
000例えば約75000〜500000またはそれ以
上の重量平均分子量を有する。
Copolymers or terpolymers of styrene and acrylonitrile are often used in small amounts (both about 25,000 or 50
000, for example, about 75,000 to 500,000 or more.

異方性膜のための好適な重合体の一つは、強度、化学的
抵抗性及び比較的良好な気体分離能力の故にポリスルホ
ンである。
One suitable polymer for anisotropic membranes is polysulfone because of its strength, chemical resistance, and relatively good gas separation ability.

代表的なポリスルホンは、次の反復構造単位からなる重
合体基幹(バックボーン)を有することによって特徴づ
けられる。
Typical polysulfones are characterized by having a polymeric backbone consisting of the following repeating structural units:

式中、R1及びR2は同一または異なりそして例えば約
1〜40個の炭素原子を有する脂肪族または芳香族ヒド
ロカルビル含有部分である。
where R1 and R2 are the same or different and are aliphatic or aromatic hydrocarbyl-containing moieties having, for example, about 1 to 40 carbon atoms.

スルホニル基の硫黄は脂肪族または芳香族炭素原子に結
合している。
The sulfur of the sulfonyl group is attached to an aliphatic or aromatic carbon atom.

ポリスルホンはしばしば少なくとも8000または10
000のフィルムまたは繊維形成に適当した平均分子量
を有している。
Polysulfones often have at least 8000 or 10
000, which is suitable for film or fiber formation.

ポリスルホンが交叉結合されていない場合は、ポリスル
ホンの分子量は一般に約500000より小さくそして
しばしば約100000より小さい。
When the polysulfone is not cross-linked, the molecular weight of the polysulfone is generally less than about 500,000 and often less than about 100,000.

反復単位は結合されていてもよ(、すなわちR1および
R2は炭素対炭素結合によってかまたはなどのような種
々な結合基を介して結合されていてもよい。
The repeating units may be linked (ie, R1 and R2 may be linked by a carbon-to-carbon bond or through various linking groups, such as or the like).

特に有利なポリスルホンは、R1及びR2の少なくとも
1個が芳香族ヒドロカルビル含有部分からなりそしてス
ルホニル部分が少なくとも1個の炭素原子に結合されて
いるものである。
Particularly preferred polysulfones are those in which at least one of R1 and R2 consists of an aromatic hydrocarbyl-containing moiety and the sulfonyl moiety is bonded to at least one carbon atom.

芳香族ヒドロカルビル含有部分は、フェニレン及び置換
フェニレン部分、ビスフェニル及ヒ置換ビスフェニル部
分、核 を有スるビスフェニルメタン及び置換ビスフェニルメタ
ン部分、式 の置換及び非置換ビスフェニルエーテルなどからなる。
Aromatic hydrocarbyl-containing moieties include phenylene and substituted phenylene moieties, bisphenyl and arsenic-substituted bisphenyl moieties, bisphenylmethane with a nucleus and substituted bisphenylmethane moieties, substituted and unsubstituted bisphenyl ethers of the formula, and the like.

式中、Xは酸素または硫黄である。前述したビスフェニ
ルメタン及ヒビスフェニルエーテル部分において、R3
−R12は同一または異なりて構造 を有する置換分を示す。
In the formula, X is oxygen or sulfur. In the bisphenylmethane and hibisphenyl ether moieties mentioned above, R3
-R12 represents a substituent having the same or different structure.

式中、Xl及びX2は同一または異なりてそして水素ま
たはハロゲン(例えば弗素、塩素及び臭素である)であ
る。
where Xl and X2 are the same or different and are hydrogen or halogen (eg fluorine, chlorine and bromine).

pは0または例えば約1〜6の整数である。p is 0 or an integer, such as about 1-6.

Zは、水素、ハロゲン(例えば弗素、塩素及び臭素であ
る)、(−YiR13(式中、qは0または1である。
Z is hydrogen, halogen (eg fluorine, chlorine and bromine), (-YiR13, where q is 0 or 1).

−C−であり、そしてR13は水素、例えば約1〜8個
の炭素原子を有する置換または未置換アルキル例えば約
6〜15個の炭素原子の単環状または二環状の置換され
たかまたは置換されないアリールである)、異種原子が
窒素、酸素及び硫黄の少なくとも1個でありそして約5
〜15個の環原子を有する単環状または二環状である複
素環式基、スルファト及びスルホノ特に低級アルキル含
有または単環状または二環状アリール含有スルファトま
たはスルホノ、ホスフィノ及びホスファト及びホスホノ
のような燐含有部分特に低級アルキル含有または単環状
または二環状アリール含有ホスファトまたはホスホノ、
しばしば低級アルキルまたは単環状または二環状アリー
ル部分を含有する第1級、第2級、第3級及び第4級ア
ミンを包含するアミン、インチオウレイル、チオウレイ
ル、グアニジル、トリアルキルシリル、トリアルキルス
タニル、トルアルキルブランビル、シアルキルスチビニ
ルなどである。
-C- and R13 is hydrogen, such as substituted or unsubstituted alkyl of about 1 to 8 carbon atoms, such as monocyclic or bicyclic substituted or unsubstituted aryl of about 6 to 15 carbon atoms. ), the heteroatom is at least one of nitrogen, oxygen and sulfur, and about 5
Heterocyclic groups that are monocyclic or bicyclic with ~15 ring atoms, sulfato and sulfono, especially lower alkyl-containing or monocyclic or bicyclic aryl-containing sulfato or phosphorus-containing moieties such as sulfono, phosphino and phosphato and phosphono. especially lower alkyl-containing or monocyclic or bicyclic aryl-containing phosphatos or phosphonos,
Amines, including primary, secondary, tertiary and quaternary amines often containing lower alkyl or monocyclic or bicyclic aryl moieties, thioureyl, thioureyl, guanidyl, trialkylsilyl, trialkylsta Nyl, tolualkylbranbyl, sialkylstivinyl, etc.

しばしば、ビスフェニルメタン及びビスフェニルエーテ
ル部分のフェニレン基上の置換分はR3−R6の少な(
とも1個として与えられ、そしてR7〜R10は水素で
ある。
Often, the substituents on the phenylene group of the bisphenylmethane and bisphenyl ether moieties are
Both are given as one, and R7 to R10 are hydrogen.

芳香族ヒドロカルビル含有部分を有するポリスルホンは
、一般に良好な熱安定性を有し、化学薬品攻撃に対して
抵抗性でありそして強靭さ及び可撓性のすぐれた組合せ
を有している。
Polysulfones with aromatic hydrocarbyl-containing moieties generally have good thermal stability, are resistant to chemical attack, and have an excellent combination of toughness and flexibility.

有用なポリスルホンは、ユニオン・カーバイド社によっ
てrP−1700J及び「P−3500」のような商品
名で販売されている。
Useful polysulfones are sold by Union Carbide under trade names such as rP-1700J and "P-3500."

いずれの商業的製品も一般式 の線状鎖を有するビスフェノールメタン誘導されたポリ
スルホン(特にビスフェノールAから誘導されたポリス
ルホン)である。
Both commercial products are bisphenolmethane-derived polysulfones (particularly bisphenol A-derived polysulfones) with linear chains of the general formula.

式中nは重合度を示しそして約50〜80である。In the formula, n represents the degree of polymerization and is about 50-80.

これらの商業的に入手されるビスフェノールA誘導され
たポリスルホンはしばしばオリゴマーであると信じられ
る結晶化されたフラクションを含有している。
These commercially available bisphenol A-derived polysulfones often contain crystallized fractions that are believed to be oligomers.

ジメチルホルムアミド及びジメチルアセトアミドのよう
なポリスルホンに対する溶剤に関して、この結晶化され
たフラクションは未溶解でありそして結晶大きさ及びフ
ラクションの増大さえあり得る。
With solvents for polysulfones such as dimethylformamide and dimethylacetamide, this crystallized fraction remains undissolved and there may even be an increase in crystal size and fraction.

この結晶化されたフラクションは、望ましい異方性中空
繊維膜を得ることの困難性を増大する。
This crystallized fraction increases the difficulty in obtaining the desired anisotropic hollow fiber membranes.

本発明の方法に使用されるN−アシル化複素環式溶剤は
、もし存在するにしても非常に小割合しかこれら結晶を
有しないポリスルホン重合体を含有する溶液を与えるよ
うである。
The N-acylated heterocyclic solvents used in the process of the present invention appear to give solutions containing polysulfone polymers that have a very small proportion, if any, of these crystals.

更に、重合体溶液は過度な結晶形成に対して良好な安定
度を示す。
Furthermore, the polymer solution exhibits good stability against excessive crystal formation.

それ故に、重合体溶液は使用前に貯蔵することさえでき
る。
Therefore, the polymer solution can even be stored before use.

この安定性は充分な脱ガスを行うための充分な重合体溶
液寿命を与える。
This stability provides sufficient polymer solution life for sufficient degassing.

ポリスルホン重合体例えばP−3500に関して、表A
は本発明によって膜特に中空繊維膜を製造するときに魅
力ある溶剤及び稀釈剤のリストを示す。
For polysulfone polymers such as P-3500, Table A
presents a list of solvents and diluents that are attractive when producing membranes, particularly hollow fiber membranes, according to the present invention.

本発明の方法は、中空繊維膜の製造に対して特に有利で
ある。
The method of the invention is particularly advantageous for the production of hollow fiber membranes.

本発明のこの見地に関して、重合体溶液は紡糸口金を通
して押出されて中空繊維膜を形成する。
For this aspect of the invention, the polymer solution is extruded through a spinneret to form a hollow fiber membrane.

任意の適当な中空繊維紡糸口金が本発明の中空繊維の製
造に使用し得るけれども、紡糸口金がオリフィス中の管
(チューブ・イン・オリフィス)型のものであるのが好
適である。
Although any suitable hollow fiber spinneret may be used to produce the hollow fibers of the present invention, it is preferred that the spinneret be of the tube-in-orifice type.

チューブ・イン・オリフィス型の紡糸口金は、内部射出
管をとりまく連続環状環を有することによって特徴づけ
られる。
Tube-in-orifice type spinnerets are characterized by having a continuous annular ring surrounding an internal injection tube.

もつとも望ましくは、射出管は、同じ量の重合体溶液が
環状環のすべての点において押出されそして得られる中
空繊維ブレカーサ−が実質的に一様な壁厚さを有するよ
うにオリフィス中に同心的に位置せしめられる。
Most preferably, the injection tube is concentric in the orifice so that the same amount of polymer solution is extruded at all points of the annular ring and the resulting hollow fiber breaker has a substantially uniform wall thickness. It is located in

大抵のチューブ・イン・オリフィス型の紡糸口金におい
ては、重合体溶液は、環状環の周囲の重合体溶液の分布
を助けるために環状環の後方の空所に入る。
In most tube-in-orifice type spinnerets, the polymer solution enters a cavity behind the annular ring to aid in distribution of the polymer solution around the annular ring.

しばしば、少なくとも約4個好適には少なくとも約5個
の重合体溶液入口が設けられそしてそれらは望ましくは
等間隔におかれている。
Often, at least about four, preferably at least about five, polymer solution inlets are provided and are desirably equally spaced.

重合体溶液を紡糸する場合においては、望ましい紡糸条
件を与えるために重合体溶液を上昇された温度に維持す
るのが好適である。
When spinning a polymer solution, it is preferred to maintain the polymer solution at an elevated temperature to provide the desired spinning conditions.

このような場合においては、紡糸口金を望まれる押出し
温度に維持するための加熱装置を設けることが望ましい
In such cases, it may be desirable to provide a heating device to maintain the spinneret at the desired extrusion temperature.

適当な加熱装置は電気的または流動体加熱ジャケット、
埋込まれた電気加熱コイルなどを包含する。
Suitable heating devices include electrical or fluid heating jackets;
Includes embedded electrical heating coils, etc.

紡糸口金中の重合体の滞留時間は比較的短かいので、し
ばしば重合体溶液を、紡糸口金に入る前に望ましい押出
し温度またはそれに近い温度に加熱する。
Because the residence time of the polymer in the spinneret is relatively short, the polymer solution is often heated to or near the desired extrusion temperature before entering the spinneret.

しばしば、紡糸口金中の重合体溶液の温度は少な(とも
約20℃であるが、しかし重合体溶液の滞留時間中に重
合体溶液が不当に感作用されるような高い温度ではない
Often, the temperature of the polymer solution in the spinneret is low (about 20° C.), but not so high that the polymer solution is unduly sensitized during its residence time.

しばしば、紡糸口金中の重合体溶液は約20〜90℃、
例えば約25〜80℃の範囲の温度にある。
Often, the polymer solution in the spinneret is at about 20-90°C;
For example, at a temperature in the range of about 25-80°C.

紡糸口金の大きさは、要求される中空繊維膜の所望の内
部及び外部直径に応じて変化する。
The size of the spinneret will vary depending on the desired internal and external diameters of the hollow fiber membranes required.

一つの級の紡糸口金は、約300〜1000ミクロンの
オリフィス直径(外部直径)及び約100〜500ミク
ロンの内部オリフィス直径(しばしば射出管の外部直径
)を有し、射出管中に射出毛細管を有している。
One class of spinnerets has an orifice diameter (external diameter) of about 300-1000 microns and an internal orifice diameter (often the external diameter of the injection tube) of about 100-500 microns, with an injection capillary in the injection tube. are doing.

射出毛細管の直径は射出管によって規制された限界内に
おいて変化し得る。
The diameter of the injection capillary can vary within limits set by the injection tube.

射出管は普通紡糸口金オリフィスの面に突出している。The injection tube typically projects into the face of the spinneret orifice.

普通、紡糸口金は環状環への入口の形状及び紡糸口金の
環状環部分の長さ対幅の比によって示される。
Typically, a spinneret is indicated by the shape of the entrance to the annular ring and the length to width ratio of the annular portion of the spinneret.

紡糸口金の環状環部分への入口形状は例えば紡糸口金の
環状環部分中の重合体溶液の流れ方向に対して約80°
より犬なる角度で断絶されてもよいし、または例えば環
状紡糸口金を通る重合体溶液流れの方向から約80°以
下例えば約75゜〜30°の角度において紡糸口金の環
状部分に傾斜した形状であってもよい。
The shape of the entrance to the annular portion of the spinneret is, for example, about 80° with respect to the flow direction of the polymer solution in the annular portion of the spinneret.
The annular portion of the spinneret may be truncated at a more dogmatic angle, or be sloped into the annular portion of the spinneret at an angle of less than about 80°, such as from about 75° to 30°, from the direction of polymer solution flow through the annular spinneret. There may be.

紡糸口金の正面における環状環の幅に対する環状環部分
が紡糸口金の正面から延びている長さの比は、広範囲に
わたつて変化し得る。
The ratio of the length that the annular portion extends from the front of the spinneret to the width of the annular ring at the front of the spinneret may vary over a wide range.

しかしながら、紡糸口金の環状環部分の長さは、重合体
溶液が紡糸口金を通って通過する間に不当な圧力低下が
起るほど過度であってはならない。
However, the length of the annular ring portion of the spinneret should not be so excessive that an undue pressure drop occurs during passage of the polymer solution through the spinneret.

しばしば、こうした長さ対幅の比は約0.7〜2.5、
例えば約1〜2である。
Often, such length-to-width ratios are about 0.7 to 2.5;
For example, about 1-2.

中空繊維プレカーサーの寸法は、例えば紡糸口金の寸法
、紡糸口金を通る重合体溶液の流速、中空繊維プレカー
サーのジェット伸張(jetstretch )及び中
空繊維プレカーサーの孔に射出される流体の速度及び圧
力によってきまってくる。
The dimensions of the hollow fiber precursor are determined by, for example, the dimensions of the spinneret, the flow rate of the polymer solution through the spinneret, the jetstretch of the hollow fiber precursor, and the velocity and pressure of the fluid injected into the holes of the hollow fiber precursor. .

紡糸口金を通る重合体溶液の流速は、中空繊維の巻取り
速度によって広く変化することができる。
The flow rate of the polymer solution through the spinneret can vary widely depending on the winding speed of the hollow fibers.

しかしながら、流速は中空繊維プレーカーサ−の破断を
起すほど犬であってはならない。
However, the flow rate should not be so great as to cause breakage of the hollow fiber precursor.

しばしば中空繊維の大きさは例えば外部直径において約
100または150ミクロンないし1000ミクロンま
たはそれ以上の大きさに広(変化しそして単位時間当り
製造される中空繊維の長さく紡糸速度または巻取り速度
)もまた例えば1分当り約5〜100m(繊維が不当に
伸張されずそして後の。
Frequently, the size of the hollow fibers may vary, for example from about 100 or 150 microns in external diameter to 1000 microns or more (depending on the length of hollow fiber produced per unit time, spinning speed or winding speed). Also, for example, about 5 to 100 m per minute (if the fibers are not unduly stretched and after).

処理工程で充分な滞留時間が与えられるならばより高度
な紡糸速度を使用し得る)に広(変化し得るので、紡糸
操作はしばしばジェット伸張によって説明される。
Spinning operations are often described in terms of jet elongation, since higher spinning speeds can be used if sufficient residence time is allowed in the processing step.

紡糸(ジェット)伸張は、(i)環状押出し帯域の横断
面積(c4)で除した紡糸口金を通って押出された重合
体溶液の1分当りのCaと(ii)1分当り押出された
中空繊維プレカーサーの長さくcrIl、)(すなわち
巻取り速度)との比として定義される。
The spinning (jet) elongation is defined as (i) the Ca per minute of the polymer solution extruded through the spinneret divided by the cross-sectional area of the annular extrusion zone (c4) and (ii) the hollow extruded per minute. It is defined as the ratio of the length of the fiber precursor crIl, ) (i.e. the winding speed).

紡糸伸張はしばしば、約0.6〜2、例えば約0.7〜
1.8、好適には約0.75〜1.5である。
The spin elongation is often between about 0.6 and 2, such as between about 0.7 and 2.
1.8, preferably about 0.75 to 1.5.

射出流体は、中空繊維プレカーサーの孔を開口に維持す
るのに充分な量で中空繊維プレカーサーの孔に導入され
る。
The injection fluid is introduced into the pores of the hollow fiber precursor in an amount sufficient to maintain the pores of the hollow fiber precursor open.

射出流体は中空繊維の紡糸の条件においてガス状または
好適には液状である。
The injection fluid is gaseous or preferably liquid under the conditions of hollow fiber spinning.

射出流体は液状凝固剤及び液状担体と混和性(そして好
適にはすべての割合で混和性)でなければならない。
The injection fluid must be miscible (and preferably miscible in all proportions) with the liquid coagulant and the liquid carrier.

しばしば、射出流体は実質的に重合体に対する非溶剤で
ある。
Often, the injection fluid is substantially a non-solvent for the polymer.

多くの場合において、射出流体は重合体に対する強力な
非溶剤である必要はない。
In many cases, the injection fluid does not need to be a strong non-solvent for the polymer.

射出流体は1種またはそれ以上の成分を含有でき、そし
てしばしば液状凝固剤と射出流体との混和性を強化する
ために液状凝固剤の少なくとも一つの成分を含有する。
The injection fluid can contain one or more components, and often contains at least one component of a liquid coagulant to enhance the miscibility of the liquid coagulant and the injection fluid.

しばしば、射出流体はまた、重合体に対する溶剤または
弱溶剤を含有する。
Often, the injection fluid also contains a solvent or weak solvent for the polymer.

射出流体の温度は、一般に紡糸口金中に位置せしめられ
た射出毛細管の壁を通る熱伝達のために、大体押出され
る重合体溶液の温度及び紡糸口金の温度付近である。
The temperature of the injection fluid is generally around the temperature of the extruded polymer solution and the temperature of the spinneret due to heat transfer through the walls of the injection capillary located in the spinneret.

しかしながら、紡糸口金中の射出流体による熱伝達を最
小にする適当な絶縁または他の準備及び紡糸口金に通さ
れる前に冷却された射出流体の使用により、射出流体を
押出される重合体溶液の温度より有意に冷たくなし得る
However, with suitable insulation or other preparations to minimize heat transfer by the injection fluid in the spinneret and with the use of cooled injection fluid before being passed through the spinneret, the injection fluid can be removed from the extruded polymer solution. It can be made significantly cooler than the temperature.

中空繊維プレカーサーの孔に導入される射出流動体の速
度及び圧力は、中空繊維膜の分離能力または構造に有害
な作用を生ずるのには不充分でなければならない。
The velocity and pressure of the injection fluid introduced into the pores of the hollow fiber precursor must be insufficient to cause a deleterious effect on the separation capacity or structure of the hollow fiber membrane.

しばしば、射出流体の速度及び圧力は中空繊維の内部直
径と紡糸口金の内部オリフィス直径との比が約2.5よ
り小さくそして好適にはこの比が約0.5〜1.5また
は2であるようなものである。
Often, the velocity and pressure of the injection fluid is such that the ratio of the internal diameter of the hollow fiber to the internal orifice diameter of the spinneret is less than about 2.5 and preferably this ratio is about 0.5 to 1.5 or 2. It's something like this.

紡糸口金は、液状凝固剤の液面下に(湿式ジェット)ま
たは好適には液状凝固剤の上方に(乾式ジェット)位置
せしめ得る。
The spinneret may be located below the surface of the liquid coagulant (wet jet) or preferably above the liquid coagulant (dry jet).

乾式ジェット紡糸技術を使用する場合は、液状担体の成
分が実質的に非揮発性であるのが好適である。
When using dry jet spinning techniques, it is preferred that the components of the liquid carrier are substantially non-volatile.

紡糸口金が位置せしめられる液状凝固剤上の距離(間隔
)は、中空繊維膜の性質に対して目立った影響を与える
ことなしにかなり変化し得る。
The distance above the liquid coagulant at which the spinneret is positioned can be varied considerably without appreciably affecting the properties of the hollow fiber membrane.

しばしば、紡糸口金は約20または3OcrIL以内に
位置せしめられる。
Often, the spinneret is positioned within about 20 or 3 OcrIL.

望ましい中空繊維は、紡糸口金の面が液状凝固剤の約0
.5crfLまたはそれ以内にある場合に製造され得る
Desirable hollow fibers have a spinneret face with approximately zero liquid coagulant.
.. 5 crfL or less.

便利のために、紡糸口金はしばしば液状凝固剤の約0.
5〜15crrL以内に位置せしめられる。
For convenience, the spinneret is often filled with about 0.0% of the liquid coagulant.
It is located within 5 to 15 crrL.

乾式ジェット紡糸技術はまた重合体溶液が上昇された温
度で押出されねばならない場合に便利上好適であり、そ
して凝固液体は、押出し時の重合体の温度より実質的に
以下、例えば少なくとも25℃以下、例えば少なくとも
30℃以下の温度に維持される。
Dry jet spinning techniques are also conveniently preferred when the polymer solution must be extruded at an elevated temperature, and the coagulating liquid is kept at a temperature substantially below the temperature of the polymer at the time of extrusion, such as at least 25°C below. , for example maintained at a temperature of at least 30°C or less.

本発明の方法は、特にポリスルホン特にビスフェニルメ
タン(置換されたビスフェニルメタンを包含する)及び
ビスフェニルエーテル(置換されたビスフェニルエーテ
ルを包含する)部分を含有;するポリスルホンの異方性
中空繊維膜を製造するのに有利である。
The method of the invention is particularly characterized in that the anisotropic hollow fibers of polysulfones, in particular containing bisphenylmethane (including substituted bisphenylmethane) and bisphenyl ether (including substituted bisphenyl ether) moieties; Advantageous for producing membranes.

本発明のポリスルホン中空繊維膜は、有利な流体分離と
組合された望ましい強度性質を可能にするい(つかの有
意な構造的特性を示す。
The polysulfone hollow fiber membranes of the present invention exhibit several significant structural properties that enable desirable strength properties combined with advantageous fluid separation.

本発明のポリスルホン膜はガス分離を行うのに特に有用
である。
The polysulfone membranes of the present invention are particularly useful for performing gas separations.

本発明によるポリスルホンの乾燥した一体となった異方
性中空繊維膜は、開口した細胞状支持部分上に薄い外部
皮(スキン)を有する壁を有している。
The dry monolithic anisotropic hollow fiber membrane of polysulfone according to the invention has a wall with a thin outer skin over the open cellular support portion.

外部皮はもしあるとしてもごく小数の孔(すなわち外部
皮を通る流動体流れに対する連続した溝)しか有してい
ない。
The outer skin has few, if any, pores (ie, continuous channels for fluid flow through the outer skin).

中空繊維壁の細胞状支持部分中の細胞は好適にはすべて
の寸法において比較的小さい。
The cells in the cellular support portion of the hollow fiber wall are preferably relatively small in all dimensions.

望ましくは、細胞状支持部分は、約10より以上好適に
は5より犬なる最大長さ対最大幅の比を有する巨大空隙
を実質的に欠如している。
Desirably, the cellular support portion is substantially devoid of macrovoids having a maximum length to maximum width ratio of greater than about 10, preferably greater than 5.

本発明の好適なポリスルホン中空繊維膜は実質的に巨大
空隙を有していない。
Preferred polysulfone hollow fiber membranes of the present invention are substantially free of macrovoids.

気体分離のだめの中空繊維膜は、しばしばその気体分離
特性、すなわち気体混合物の少なくとも1種の他の気体
に比較して1種の気体を通過するその選択性及び膜壁を
通して選択的に透過する気体の流量そしてまたその強度
によって評価される。
Hollow fiber membranes in gas separation vessels are often characterized by their gas separation properties, i.e. their selectivity for passage of one gas compared to at least one other gas in a gas mixture and the selective permeation of gases through the membrane wall. is evaluated by its flow rate and also its intensity.

これらの性質は、中空繊維の材料の化学的及び物理的性
質並びに中空繊維の構造によってきまってくる。
These properties are determined by the chemical and physical properties of the hollow fiber material and the structure of the hollow fiber.

中空繊維膜の気体分離特性の測定において重要な役割を
果す形態学的構造は、寸法において数十オングストロー
ムまたはそれ以下の程度にあるので、このような構造は
入手できる最良の光学的顕微鏡を使用してさえ視覚的に
認識できない。
Because the morphological structures that play an important role in determining the gas separation properties of hollow fiber membranes are on the order of tens of angstroms or less in dimension, such structures can be easily detected using the best available optical microscopy. I can't even visually recognize it.

このような小さな構造は準顕微鏡的構造 (submicroscopis 5tructur
e )と称される。
Such small structures are called submicroscopic structures (submicroscopic structures).
e).

全体的基準及び準顕微鏡基準で中空繊維膜構造を特徴づ
けるにあたっての顕微鏡技術(特に走査電子顕微鏡及び
透過電子顕微鏡)および観察可能な特性の組合せは非常
に有用である。
The combination of microscopic techniques (particularly scanning electron microscopy and transmission electron microscopy) and observable properties in characterizing hollow fiber membrane structures on a gross and sub-microscopic basis is very useful.

中空繊維膜構造を特徴づけるために特に有用な顕微鏡技
術は走査電子顕微鏡である。
A particularly useful microscopy technique for characterizing hollow fiber membrane structures is scanning electron microscopy.

本発明による中空繊維膜を規定するに際して走査電子顕
微鏡の使用を理解することを助けるために、添付図面が
参照される。
To aid in understanding the use of scanning electron microscopy in defining hollow fiber membranes according to the present invention, reference is made to the accompanying drawings.

第1図及び第2図は中空繊維膜の走査電子顕微鏡写真で
ある。
Figures 1 and 2 are scanning electron micrographs of hollow fiber membranes.

第1a図〜第1゜図はポリスルホン(p−3500)3
2重量%、ホルムアミド約7重量%及び1−ホルミルピ
ペリジン約61重量%を含有する重合体溶液から製造し
た中空繊維膜を示す。
Figures 1a to 1° are polysulfone (p-3500) 3
2% by weight, about 7% by weight formamide, and about 61% by weight 1-formylpiperidine.

第1a図は約300倍の倍率における中空繊維の横断面
を示す。
Figure 1a shows a cross-section of the hollow fiber at a magnification of approximately 300x.

第1b図は中空繊維の外部縁における中空繊維の横断面
の一部を示しそして約20000倍の倍率におけるもの
である。
FIG. 1b shows a portion of the cross-section of the hollow fiber at its outer edge and at a magnification of approximately 20,000 times.

第1c図は繊維の壁のほぼ中央における領域の中空繊維
の横断面の構造を示しそして約20000倍の倍率にお
けるものである。
FIG. 1c shows the structure of a cross-section of a hollow fiber in an area approximately in the middle of the fiber wall and at a magnification of approximately 20,000 times.

第2図はポリスルホン(p−3500)36重量%及び
1−ホルミルピペリジン64重量%を含有する重合体溶
液から製造された中空繊維膜の横断面を示しそして約3
00倍の倍率におけるものである。
FIG. 2 shows a cross section of a hollow fiber membrane prepared from a polymer solution containing 36% by weight polysulfone (p-3500) and 64% by weight 1-formylpiperidine and approximately 3% by weight.
00x magnification.

走査電子顕微鏡による検査のための中空繊維膜(図面に
示されるような)の試料は、便利には中空繊維を充分に
乾燥し、この中空繊維をヘキサン中に浸漬しそして直ち
に中空繊維が破断され得るように液体窒素中に入れるこ
とによって調製される。
Samples of hollow fiber membranes (as shown in the drawings) for examination by scanning electron microscopy are conveniently prepared by thoroughly drying the hollow fibers, dipping the hollow fibers in hexane, and immediately causing the hollow fibers to rupture. It is prepared by placing it in liquid nitrogen to obtain.

中空繊維のきれいな破片が得られたら、試料をのせそし
て次に金及びパラジウム混合物で蒸着被覆(例えば・・
マー■蒸着被覆機を使用して)する。
Once a clean piece of hollow fiber is obtained, the sample is mounted and then vapor coated with a gold and palladium mixture (e.g....
(using a vapor deposition coating machine).

被覆操作は普通中空繊維試料上約50〜75オングスト
ロームの被膜をおくことになる。
The coating operation typically results in a coating of about 50 to 75 angstroms on the hollow fiber sample.

従って、非常に小さな特徴の寸法は被膜によってかくさ
れることができる。
Therefore, very small feature dimensions can be hidden by the coating.

特に第1図から判るように、中空繊維膜の構造は、下層
開口細胞状支持部分を有する外部表面に隣接した比較的
緻密な構造を有することを特徴としている。
As can be seen in particular from FIG. 1, the structure of the hollow fiber membrane is characterized by a relatively dense structure adjacent to the external surface with an underlying open cellular support portion.

中空繊維壁中の細胞サイズの増大は、外部表面からの距
離が中空繊維壁内の中央部分において一般に最大のサイ
ズまで増加するにつれて増大することが認められる。
It is observed that the increase in cell size in the hollow fiber wall increases as the distance from the external surface increases to a generally maximum size in the central portion within the hollow fiber wall.

中空繊維壁の断面の中央帯域にある細胞の主要構造は相
互に連絡する細胞(隣接細胞への気体流れのための開口
通路を有する細胞)、すなわち開口した細胞状構造であ
ることが観察される。
It is observed that the main structure of cells in the central zone of the cross section of the hollow fiber wall is interconnecting cells (cells with open passages for gas flow to neighboring cells), i.e. open cell-like structures. .

しかしながら、細胞間の相互連絡(ζ細胞が非常に小さ
い場合例えば長径寸法において0.1ミクロンより小さ
い場合は、視覚的に認識することはできない。
However, cell-to-cell interconnections (ζ cells) are very small, e.g. smaller than 0.1 micron in major dimension, and cannot be visually discerned.

この開口した細胞状構造は、流体が最近の抵抗をもって
容易に中空繊維壁を通って通過することを可能にする。
This open cellular structure allows fluid to easily pass through the hollow fiber walls with little resistance.

有利には、外部皮(及びもしあるときは内部皮)は、膜
壁を通る流体の流れに対する抵抗の主な部分を与える。
Advantageously, the outer skin (and inner skin, if present) provides the major portion of resistance to fluid flow through the membrane wall.

細胞特にしばしば中空繊維壁の中央帯域にある犬なる細
胞の寸法は、しばしば例えば走査電子顕微鏡を使用して
評価することができる。
The dimensions of cells, particularly canine cells, often in the central zone of the hollow fiber wall, can often be assessed using, for example, scanning electron microscopy.

細胞の大体のサイズ及び形状の評価において、個々の細
胞間の観察できる通路は細胞壁における欠損であるとみ
なされそしてそれ故に細胞寸法はこれらの通路を通して
は延長されない。
In assessing the gross size and shape of cells, observable passageways between individual cells are considered defects in the cell wall and therefore cell dimensions are not extended through these passageways.

膜の強度の評価において重要である細胞の他の特徴は、
中空繊維膜壁中の犬なる細胞を規制する細胞壁の物質の
厚さである。
Other characteristics of cells that are important in assessing membrane strength are:
It is the thickness of the cell wall material that regulates the canine cells in the hollow fiber membrane wall.

これらの評価は、細胞構造の写真を視覚的に検査するか
または像解析機のような利用できるコンピューター走査
技術を用いて写真を検査及び分析することによって実施
できる。
These evaluations can be performed by visually inspecting photographs of cellular structures or by examining and analyzing the photographs using available computer scanning techniques, such as an image analyzer.

適当な像解析機は米国クアンチメッ) (Quanti
met)社から入手できるクアンチメッ)720−2像
解析機のような普通の織物繊維の分析において有用な像
解析機を包含する。
A suitable image analyzer is the American company Quanti.
These include image analyzers useful in the analysis of common textile fibers, such as the MET 720-2 image analyzer available from MET Corporation.

特にしばしば中空繊維壁の中央帯域に存在する大形細胞
の細胞形状は広く変化し得る。
The cell shape of the large cells, which are often present in the central zone of the hollow fiber wall, can vary widely.

細胞の形状を特徴づける有利な方法は、横断面における
細胞の周辺の平方によって横断面細胞面積を除して形状
比(configuration ratio)を与え
ることによる方法である。
An advantageous method of characterizing the shape of a cell is by dividing the cross-sectional cell area by the square of the cell's perimeter in cross-section to give the configuration ratio.

完全な円の形状比は約0.8であり、正方形のそれは約
0.06、そして棒(ロッド:のそれは0.01または
それ以下である。
The shape ratio of a perfect circle is about 0.8, that of a square is about 0.06, and that of a rod is 0.01 or less.

形状比が0.03〜004の範囲にある場合は、細胞の
横断面はしばしば外観において大体多角形である。
When the shape ratio is in the range 0.03-004, the cross section of the cell is often roughly polygonal in appearance.

このような解析は、中空繊維壁の細胞構造の写真を視覚
的に検査することによるか、または像解析機を使用して
写真を検査することによって行うことができる。
Such an analysis can be performed by visually inspecting a photograph of the cellular structure of the hollow fiber wall or by examining the photograph using an image analyzer.

有利には、形状比は、検査されるに充分な大きさを有す
る細胞を含有しそして巨大空隙の存在しない中空繊維壁
の横断面の任意のセグメントを解析することによって測
定することができる。
Advantageously, the shape ratio can be determined by analyzing any segment of the cross-section of the hollow fiber wall that contains cells of sufficient size to be examined and is free of macrovoids.

代表するために検査されるセグメントの面積は、一般に
少なくとも約25平方ミクロン(例えば少なくとも約5
ミクロンの最小寸法を有するセグメント)である。
The area of the segment examined for representativeness is generally at least about 25 square microns (e.g., at least about 5
segments with minimum dimensions of microns).

本発明による多くの望ましい中空繊維膜において、平均
形状比は少なくとも約0.025でありそして多くの場
合において少な(とも約0.03または少なくとも約0
.035でさえある。
In many desirable hollow fiber membranes according to the present invention, the average shape ratio is at least about 0.025, and in many cases less than about 0.03 or at least about 0.
.. Even 035.

好適には、もつとも犬なる細胞(巨大空隙を除く)を含
有する中空繊維の横断面のセグメントは少なくとも約0
.03例えば少なくとも約0.035の平均形状比を有
する。
Preferably, the segments of the cross-section of the hollow fibers containing even canine cells (excluding macrovoids) are at least about 0.
.. 03, such as having an average shape ratio of at least about 0.035.

中空繊維壁の横断面のセグメントにおける細胞サイズが
約0.1より大例えば0.2ミクロンより犬である場合
は、例えば走査電子顕微鏡により認識されるような細胞
構造の写真の分析は、また、平均壁厚さ対平均細胞横断
面積の比を測定するのに有用である。
If the cell size in the cross-sectional segment of the hollow fiber wall is greater than about 0.1 μm, e.g. more than 0.2 μm, photographic analysis of the cell structure, as recognized e.g. by scanning electron microscopy, also Useful for measuring the ratio of average wall thickness to average cell cross-sectional area.

一般に、細胞を支持する重合体の厚さ対細胞の横断面積
の比が犬なるほど、中空繊維は強力である。
Generally, the higher the ratio of the thickness of the polymer supporting the cells to the cross-sectional area of the cells, the stronger the hollow fibers.

しばしば、特に中空繊維膜横断面中のもつとも犬なる細
胞に対するこの比は、少なくとも約0.05例えば少な
くとも約1そしてときおり2〜20crIl’ の範囲
にある。
Frequently, this ratio, particularly in the hollow fiber membrane cross section, will be at least about 0.05, such as at least about 1, and sometimes in the range from 2 to 20 crIl'.

より小なる細胞及びより小なる壁厚さの走査電子顕微鏡
像の写真の分析においては、反射性被膜の厚さが有意と
なりそして考慮に入れられねばならない。
In the photographic analysis of scanning electron micrographs of smaller cells and smaller wall thicknesses, the thickness of the reflective coating becomes significant and must be taken into account.

しばしば、このような写真で観察できる細胞の少なくと
も大多数はまた隣接する細胞と相互連絡する観察可能な
通路を有する。
Often, at least a majority of the cells visible in such photographs also have observable passageways that interconnect with neighboring cells.

好適には、中空繊維の壁の大容量(横断面積によって測
定される)害拾は、約2ミクロンより小さい平均長径寸
法を有する細胞からなる。
Preferably, the bulk (as measured by cross-sectional area) of the hollow fiber wall consists of cells having an average major dimension of less than about 2 microns.

しばしば、壁の少なくとも約75容量%、例えば少なく
とも約90容量%は約2ミクロンより以下好適には1.
5ミクロンより以下そして例えば1ミクロンより以下の
長径寸法を有する細胞からなる。
Often, at least about 75% by volume of the wall, such as at least about 90% by volume, is less than or equal to about 2 microns, preferably less than 1.
It consists of cells having a major axis dimension of less than 5 microns and, for example, less than 1 micron.

ある有利な中空繊維膜においては、2または1.5ミク
ロンより犬なる長径寸法を有する細胞は実質的に存在し
ない。
In certain advantageous hollow fiber membranes, there are substantially no cells having a major axis dimension greater than 2 or 1.5 microns.

前述したように、中空繊維膜の壁中の細胞のサイズ範囲
は通常実質的に、走査電子顕微鏡によって解像されるの
には小さすぎるサイズから2ミクロンまたはそれより犬
なる長径寸法を有する細胞まで変化する。
As previously mentioned, the size range of cells in the walls of hollow fiber membranes is usually substantial, from sizes too small to be resolved by scanning electron microscopy to cells with major dimensions of 2 microns or more. Change.

本発明によろい(っかの中空繊維においては、中空繊維
壁中の犬なる細胞の主たる長径寸法は約0.75ミクロ
ンより小さく、そしである場合においては、中空繊維膜
壁中のもつとも大きい細胞の帯域における細胞の実質的
にすべては約0.1〜0.7ミクロンの長径寸法を有す
る。
In the hollow fibers of the present invention, the major major dimension of the canine cells in the hollow fiber wall is less than about 0.75 microns; Substantially all of the cells in the zone have a major dimension of about 0.1 to 0.7 microns.

しばしば、もつとも大きい細胞のこの帯域は、中空繊維
の壁の少なくとも約30容量%、例えば少なくとも約4
0容量%例えば約50または75容量%までである。
Often, this zone of very large cells will occupy at least about 30% by volume of the hollow fiber wall, such as at least about 4%.
0% by volume, for example up to about 50 or 75% by volume.

しばしば、望ましい中空繊維膜は、中空繊維壁の少なく
とも大容量割合(例えば少なくとも約75容量%)にお
いて観察されるセグメント(例えば少なくとも約5ミク
ロンの最小寸法をもつ少なくとも約25平方ミクロンの
面積のセグメント)に関係な(、比較的一様である平均
長径寸法の細胞を有す。
Often, desirable hollow fiber membranes include segments (e.g., segments of area at least about 25 square microns with a minimum dimension of at least about 5 microns) that are observed in at least a large volume fraction (e.g., at least about 75% by volume) of the hollow fiber walls. (with cells of average major axis dimension that is relatively uniform).

若干の場合においては、中空繊維膜は巨大空隙が存在す
るときでも、崩壊に対して充分な抵抗を示すことができ
る。
In some cases, hollow fiber membranes can exhibit sufficient resistance to collapse even when large voids are present.

巨大空隙が中空繊維中にある場合は、巨大空隙は形状及
び中空繊維壁内の位置の点で広く変化できる。
If macrovoids are present in the hollow fibers, the macrovoids can vary widely in shape and location within the hollow fiber wall.

円の形状に非常に近い巨大空隙は、一般に長い相様の巨
大空隙よりも、崩壊に対する抵抗性の不当な減少なしに
非常に許容し得るものである。
A macrovoid that closely approximates the shape of a circle is generally much more acceptable than a long phase-like macrovoid without undue reduction in resistance to collapse.

望ましくは、巨大空隙が存在する場合は、巨大空隙は実
質的に内部表面から外部壁へ約0.5または0.75の
距離までの中空繊維膜の厚さにおいてのみ存在する。
Desirably, macrovoids, if present, are present substantially only in the thickness of the hollow fiber membrane up to a distance of about 0.5 or 0.75 from the interior surface to the exterior wall.

好適には、中空繊維膜は、約10より以上例えば約5よ
り犬なる最大長さ対最大幅の比を有する巨大空隙を実質
的に有していない。
Preferably, the hollow fiber membrane is substantially free of macrovoids having a maximum length to maximum width ratio of greater than about 10, such as greater than about 5.

巨大空隙の長径寸法は、好適には中空繊維壁の厚さの約
0.4倍以下例えば03倍以下である。
The major dimension of the giant void is preferably about 0.4 times or less, such as about 0.3 times or less, the thickness of the hollow fiber wall.

走査電子顕微鏡は時により中空繊維膜の内部(孔側)皮
の多孔性を検査するのに有用である。
Scanning electron microscopy is sometimes useful for examining the porosity of the inner (pore side) skin of hollow fiber membranes.

好適には、内部皮は高度に多孔性であって、はとんど抵
抗なしに透過性気体をして中空繊維の孔を通過せしめ得
る。
Preferably, the inner skin is highly porous to allow permeable gases to pass through the pores of the hollow fibers with little resistance.

極度に小さい構造的特徴例えば中空繊維膜の外部表面(
及びできれば内部表面)の多孔性を検査するのに有用な
顕微鏡技術は、表面レプリケート技術である。
Extremely small structural features such as the external surface of hollow fiber membranes (
A useful microscopy technique for examining porosity (and preferably internal surfaces) is the surface replicate technique.

この技術においては、金属被膜例えば白金被膜を表面に
適用し、それから重合体中空繊維を金属被膜から溶解す
る。
In this technique, a metal coating, such as a platinum coating, is applied to the surface and then the polymeric hollow fibers are dissolved from the metal coating.

次に、金属被膜を、例えば50000倍またはそれ以上
の倍率で透過電子顕微鏡を使用して分析して、金属被膜
によってレプリケートされた中空繊維の表面特性を測定
する。
The metal coating is then analyzed using a transmission electron microscope, for example at a magnification of 50,000x or more, to determine the surface properties of the hollow fibers replicated by the metal coating.

一般に、本発明のもつとも好適な中空繊維膜は、約10
0オングストロームより以上、しばしば、約75オング
ストロームより以上または50オングストロームより犬
なる異常または不規則さくこれは孔を示すことができる
)が実質的に存在しない外部表面の平滑な表面レプリケ
ートを与える。
Generally, the most preferred hollow fiber membranes of the present invention will have about 10
It provides a smooth surface replica of the external surface that is substantially free of abnormalities or irregularities greater than 0 angstroms, often greater than about 75 angstroms or greater than 50 angstroms (which may indicate pores).

中空繊維膜の動力学的評価に対して特に価値ある手段は
、膜を通る気体の透過性である。
A particularly valuable tool for kinetic evaluation of hollow fiber membranes is the gas permeability through the membrane.

ある厚さの膜を通るある気体の透過性(1)は、膜を通
過する標準温度及び圧力(STP)における気体の容量
/膜の単位面積/単位時間/単位分圧差である。
The permeability (1) of a gas through a membrane of a given thickness is the volume of gas at standard temperature and pressure (STP) across the membrane/unit area of the membrane/unit time/unit partial pressure difference.

透過性を記録する一つの方法は、膜を横切る1cr/′
LHgの分圧差に対して1(STP)/膜面積のd/秒
(cut、/crtt−sec −mug )である。
One way to record permeability is to measure 1 cr/' across the membrane.
The difference in partial pressure of LHg is 1 (STP)/d/sec of membrane area (cut,/crtt-sec-mug).

別に断わらない限り、透過性はすべて標準温度及び圧力
で記録されそして純粋な気体を使用して測定される。
Unless otherwise noted, all permeabilities are recorded at standard temperature and pressure and measured using pure gas.

透過性はcwt (S T P ) /crj、〜se
e−CrILHg X10−6である気体透過単位(G
PU)で記録される。
The permeability is cwt (S T P ) /crj, ~se
Gas permeation unit (G
PU).

IGPUはI X 10−6CC(STP’)/Crl
LSee−CrILHgである。
IGPU is I x 10-6CC(STP')/Crl
LSee-CrILHg.

透過性及び透過定数〔例えばある厚さの膜物質を通って
通過するガスの容量(STP)/単位面積/単位時間/
厚さについての単位圧力差〕を測定するために使用され
る多くの技術のいくつかは、本明細書に参照として引用
する「Techniques of Chemistr
y 」第■巻(ジョン・ウィリー・アンド・サンズ19
75年)[Membranes in 5eparat
ions l第12章第296〜322頁にソング(H
wang )氏等によって説明されている。
Permeability and permeation constant [e.g. capacity of gas passing through a membrane material of a certain thickness (STP)/unit area/unit time/
Some of the many techniques used to measure unit pressure difference over thickness are described in Techniques of Chemistry, which is incorporated herein by reference.
y” Volume ■ (John Willey and Sons 19
1975) [Membranes in 5eparat
ions l Chapter 12, pages 296-322 has a song (H
Wang et al.

与えられた気体の透過性は、気体が膜を通過する機構に
関係なく、膜を通る気体の透過を示す。
A given gas permeability indicates the permeation of gas through a membrane, regardless of the mechanism by which the gas passes through the membrane.

分離層すなわちバリア一層中の孔からの解放及びバリア
一層中の孔のサイズの範囲の表示である一つの有用な動
力学的関係は、実質的に異なる分子量の種々な分子量の
気体例えば低分子量の気体を分離する膜の能力を測定す
ることによる。
One useful kinetic relationship, which is an indication of the release from the pores in the separating layer or barrier layer and the range of pore sizes in the barrier layer, is that gases of various molecular weights of substantially different molecular weights, e.g. By measuring the ability of a membrane to separate gases.

この分析に対する適当な気体対はしばしば分子状水素及
びヘリウムの1種と分子状窒素、一酸化炭素または二酸
化炭素の1種を包含する。
Suitable gas pairs for this analysis often include one of molecular hydrogen and helium and one of molecular nitrogen, carbon monoxide or carbon dioxide.

好適には、選択される気体対の高分子量気体は、ポリス
ルホン中の低分子量気体の固有透過定数より少な(とも
約10借手なるポリスルホンの透過定数(すなわち固有
透過定数)を有する。
Preferably, the high molecular weight gas of the selected gas pair has a permeation constant (i.e., an intrinsic permeation constant) of the polysulfone that is less than the intrinsic permeation constant of the low molecular weight gas in the polysulfone (both about 10% less).

分析は、有利には中空繊維膜の外部側面に対しては約7
.8絶対気圧、そして中空繊維膜の孔側面に対しては約
1絶対気圧の圧力で周囲温度(例えば約25℃の室温)
で行うことができる。
The analysis is advantageously carried out on the external side of the hollow fiber membrane at approximately 7
.. 8 atm absolute and, for the pore side of the hollow fiber membrane, at a pressure of about 1 atm absolute at ambient temperature (e.g. room temperature of about 25°C).
It can be done with

本発明のポリスルホン中空繊維膜は、少なくとも1対の
気体に対して、少なくとも約6、しばしば少な(とも約
7,5の(1)高分子量気体の透過性(p/1 )Hに
よって除した低分子量気体の透過性(P/1斤/(ji
)高分子量気体の分子量の平方根ハ包謂で除した低分子
量気体の分子量の平方根/MW「の透過の比を示す。
The polysulfone hollow fiber membranes of the present invention have a permeability (p/1) for high molecular weight gases of at least about 6 and often less than about 7.5 divided by (1) H for at least one pair of gases. Molecular weight gas permeability (P/1 catty/(ji
) The square root of the molecular weight of a high molecular weight gas divided by the square root of the molecular weight of a low molecular weight gas/MW.

理論的に最大の透過比は、高分子量気体の分子量の平方
根で除した低分子量気体の分子量の平方根の商に対する
気体対に対する固有分離ファクターの比である。
The theoretical maximum permeation ratio is the ratio of the intrinsic separation factor for the gas pair to the quotient of the square root of the molecular weight of the low molecular weight gas divided by the square root of the molecular weight of the high molecular weight gas.

本明細書で言及する固有分離ファクターは、物質を横切
るガス流れのための溝(チャンネル)を有していない物
質に対する分離ファクターでありそして物質に対するも
つとも高い達成可能な分離ファクターである。
Intrinsic separation factors as referred to herein are separation factors for materials that do not have channels for gas flow across the material and are the highest achievable separation factors for materials.

このような物質は連続的または非多孔性であると称し得
る。
Such materials may be referred to as continuous or non-porous.

物質の固有分離ファクターは、物質の緻密な膜の分子フ
ァクターを測定することによって近似値を得ることがで
きる。
The intrinsic separation factor of a substance can be approximated by measuring the molecular factor of a dense membrane of the substance.

しかしながら、孔の存在、緻密な膜中の微粒子の存在、
膜製造における変動による未確定の分子的順序などのよ
うな緻密な膜の製造において導入される不完全性を含め
ていくつかの難点が固有分離ファクターの測定において
存在する。
However, the presence of pores, the presence of fine particles in the dense membrane,
Several difficulties exist in measuring intrinsic separation factors, including imperfections introduced in the fabrication of dense membranes, such as undefined molecular order due to variations in membrane fabrication.

その結果、測定された固有分離ファクターは、固有分離
ファクターとは異なる。
As a result, the measured intrinsic separation factor is different from the intrinsic separation factor.

従って、本明細書において使用される「測定した固有分
離ファクター」とは物質の乾燥した緻密な膜の分離ファ
クターをいう。
Thus, as used herein, "measured intrinsic separation factor" refers to the separation factor of a dry, dense film of materials.

動力学を基にして中空繊維膜を特徴づける他の有用な方
法は、一方の気体が、他方の気体の透過定数よりも少な
くとも約5倍、好適には約10倍大きいポリスルホン中
の透過定数を有している以外は、大体同じ分子量を有す
る一対の低分子量気体の透過性を測定することによる。
Another useful method of characterizing hollow fiber membranes based on kinetics is that one gas has a permeation constant in polysulfone that is at least about 5 times greater, preferably about 10 times greater than the permeation constant of the other gas. By measuring the permeability of a pair of low molecular weight gases that have approximately the same molecular weight, except that they have the same molecular weight.

中空繊維膜に適した多くのポリスルホンに対する透過定
数において実質的に異なる以外は大体同じ分子量を有し
ている代表的な気体対は、アンモニア及びメタン、二酸
化炭素及びプロパンなどを包含する。
Representative gas pairs having approximately the same molecular weight, except for substantially different permeation constants for many polysulfones suitable for hollow fiber membranes, include ammonia and methane, carbon dioxide and propane, and the like.

この関係はCP/l)Sによって除した容易に透過され
た気体の透過度(P/l)F及び容易に透過されない気
体の透過度(P/1)sの差〕×〔容易に通過した気体
の透過定数PFで除した容易に透過されない気体の透過
定数Ps)の商として示すことができる。
This relationship is the difference between the permeability of easily permeated gas (P/l) F and the permeability of gas that is not easily permeated (P/1) s divided by CP/l) S It can be expressed as the quotient of the permeation constant Ps for gases that are not easily permeated divided by the gas permeation constant PF.

多くの場合において、この関係は少なくとも約0.00
1、例えば少なくとも約0.01そして好適には少な(
とも約0.02である。
In many cases, this relationship is at least about 0.00
1, such as at least about 0.01 and preferably less than (
Both are about 0.02.

この関係は分離の少なくとも一部を行う中空繊維膜の物
質の指標である。
This relationship is indicative of the material of the hollow fiber membrane that performs at least a portion of the separation.

中空繊維膜の他の有用な動力学的分析は、気体の透過度
/気体に対するポリスルホンの透過定数の比である。
Another useful kinetic analysis of hollow fiber membranes is the ratio of gas permeability/permeation constant of polysulfone to gas.

この関係を決定するために使用される気体は好適には容
易に膜を透過するものであり例えば水素、ヘリウム、ア
ンモニアなどである。
The gas used to determine this relationship is preferably one that readily permeates the membrane, such as hydrogen, helium, ammonia, and the like.

しばしば、この比は少なくとも5×104crrL−1
、例えば少なくとも約I X 105CrrL ’、
好適には少なくとも約2×105crrL−1にして約
1×106CrfL−1まで、例えば約1×105〜0
.6×106CfrL−1である。
Often this ratio is at least 5 x 104 crrL-1
, such as at least about I x 105 CrrL',
Preferably at least about 2 x 105 crrL-1 and up to about 1 x 106 CrfL-1, such as about 1 x 105 to 0
.. It is 6×106CfrL−1.

この関係は、中空繊維膜構造を通る気体流れに対する低
い抵抗性、そしてその結果達成できる所望の透過気体の
高度な透過性の指標である。
This relationship is indicative of the low resistance to gas flow through the hollow fiber membrane structure and the resulting high degree of permeation gas permeability that can be achieved.

本発明の中空繊維膜の構造はまた、他の動力学的評価に
よって観察することもできる。
The structure of the hollow fiber membranes of the present invention can also be observed by other kinetic evaluations.

例えば、乾燥した中空繊維膜は、分離層またはバリア一
層中のもしあったとしても極めて少数の孔の存在のため
に、非常に小さな液状水透過度を示す。
For example, dry hollow fiber membranes exhibit very low liquid water permeability due to the presence of very few, if any, pores in the separation or barrier layer.

水透過度は、しばしば、約0.5X 10−6ctA
(液体)/crii −sec−cIrLHgより小さ
く、または約0.2×1o−6c4(液体) 7cm
−see−crIIHgより小さくさえある。
Water permeability is often around 0.5X 10-6 ctA
(liquid) / crii -sec-cIrLHg or about 0.2 x 1o-6c4 (liquid) 7 cm
-see-crIIHg.

例えば約0.lX10 ’i(液体)/cvz −s
ec−C111Hgより小さくそしてときおり〔室温(
25℃)の水に4日間浸漬した後でさえ〕0.01X1
0 ”crit (液体)/crA−8ec−Cr
rLHgより小さい。
For example, about 0. lX10'i (liquid)/cvz -s
smaller than ec-C111Hg and sometimes [room temperature (
Even after soaking in water at 25°C for 4 days] 0.01X1
0”crit (liquid)/crA-8ec-Cr
rLHg.

水透過度の測定は、有利には、供給側で約4.4気圧の
絶対圧力において供給側から膜の透過側への3.4気圧
の圧力降下を使用して室温で行われる。
Water permeability measurements are advantageously carried out at room temperature using a pressure drop of 3.4 atmospheres from the feed side to the permeate side of the membrane at an absolute pressure of about 4.4 atmospheres on the feed side.

しばしば、最大の孔サイズは約250オングストローム
より小さくそしてしばしば約150オングストロームよ
り小さく、例えば約100オングストロームより小さい
Often, the maximum pore size is less than about 250 Angstroms and often less than about 150 Angstroms, such as less than about 100 Angstroms.

細胞状支持体のサイズ及び開口性(開放性)を評価する
方法は、中空繊維膜を、表面積を測定する普通のプルナ
ウアー、エメット及びテラー(BET)吸着分析に付す
る方法である。
A method for evaluating the size and openness of cellular supports is to subject hollow fiber membranes to a conventional Prunauer, Emmett, and Teller (BET) adsorption assay to measure surface area.

BET分析においては、気体例えば窒素の実質的に単層
を中空繊維の有効内部表面上に吸着せしめそして吸着し
た気体の量を測定する。
In BET analysis, a substantially monolayer of gas, such as nitrogen, is adsorbed onto the effective internal surface of the hollow fiber and the amount of gas adsorbed is measured.

吸着した気体の量は有効表面積に比例すると信じられる
It is believed that the amount of gas adsorbed is proportional to the effective surface area.

本明細書ニ説明したBET分析技術においては、分析は
開放していない細胞の内部表面は有効表面積の測定に有
意に寄与しないようにして実施される。
In the BET analysis techniques described herein, the analysis is performed such that the internal surfaces of the cells that are not open do not contribute significantly to the measurement of effective surface area.

より小さな細胞はより犬なる細胞よりも重合体12当り
一層犬なる表面積を与える。
Smaller cells provide more surface area per polymer 12 than smaller cells.

その結果、BET分析は、例えば走査電子顕微鏡によっ
て解像するには小さすぎる細胞の開口性の指標である。
As a result, BET analysis is an indicator of cellular patency that is too small to be resolved by, for example, scanning electron microscopy.

本発明による多(の中空繊維膜は、12当り少なくとも
約18または20m′好適には少なくとも約22m20
BET法によって測定される表面積を示す。
Poly(hollow fiber membranes according to the invention) preferably have at least about 18 or 20 m' per 12 m'20
The surface area measured by the BET method is shown.

非常に高いBET測定表面積例えば11当り約50また
は70m2においては、中空繊維は細胞状構造の代りに
フィブリル構造を有することがしばしば観察される。
At very high BET measurement surface areas, for example about 50 or 70 m2 per 11, it is often observed that the hollow fibers have a fibrillar structure instead of a cellular structure.

フィブリル構造は、時として細胞状構造に比較して比較
的弱い。
Fibrillar structures are sometimes relatively weak compared to cellular structures.

普通、BET分析によって測定される中空繊維膜内部表
面積は、11当り約18または22〜30m2の範囲に
ある。
Typically, the hollow fiber membrane internal surface area, as measured by BET analysis, is in the range of about 18 in 11 or 22 to 30 m2.

主として閉鎖した細胞構造を有する中空繊維は、しばし
ば12当り約18または20m2以下のBET測定表面
積を示す。
Hollow fibers with a predominantly closed cellular structure often exhibit a BET measured surface area of less than about 18 or 20 m2 per 12.

BET分析によって測定された表面積を評価する他の有
用な方法は、中空繊維壁の単位容量当りの表面積である
Another useful way to evaluate the surface area measured by BET analysis is the surface area per unit volume of the hollow fiber wall.

しばしば、本発明の望ましい中空繊維膜は、中空繊維壁
容量ICd当り約10〜30m2、例えば約10〜20
m′のBET分析によって測定される表面積を示す。
Often, the preferred hollow fiber membranes of the present invention have a hollow fiber wall volume of about 10 to 30 m2, such as about 10 to 20 m2 per ICd.
Shows the surface area measured by BET analysis of m'.

本発明のポリスルホン中空繊維膜の構造は、中空繊維を
、中空繊維膜の孔に対する外部からの犬なる圧力差に対
して耐え得るものにすることができる。
The construction of the polysulfone hollow fiber membranes of the present invention allows the hollow fibers to withstand significant external pressure differentials across the pores of the hollow fiber membrane.

すなわち、中空繊維膜は高い崩壊圧力を示す。That is, hollow fiber membranes exhibit high collapse pressures.

このように、中空繊維膜は、望ましい構造強度を維持し
ながら厚さく壁)/外部直径の比較的小さい比を有する
ことができ、そしてそれによって孔内を通る気体に対す
る圧力降下を最小にする有利に犬なる孔直径を与えるこ
とができる。
Thus, hollow fiber membranes can be thick while maintaining desirable structural strength, have a relatively small wall/external diameter ratio, and thereby have the advantage of minimizing pressure drop for gas passing within the pores. can be given the dog hole diameter.

発泡壁構造を有する管の外部圧力からの崩壊強度は、膜
物質の強度、管の壁厚さ、発泡壁構造の性質、管の外部
直径、気泡(フオーム)の密度及び中空繊維形状(すな
わち外部及び内部形状が同心的でありそして円形である
か否か)の一様性によってきまって(る。
The collapse strength from external pressure of a tube with a foam wall structure depends on the strength of the membrane material, the wall thickness of the tube, the nature of the foam wall structure, the external diameter of the tube, the density of the foam, and the hollow fiber shape (i.e., the external and whether the internal shape is concentric and circular.

一般に、本発明の中空繊維膜の崩壊圧力は、大体中空繊
維の物質の強度及び中空繊維の外部直径によって除した
壁厚さくt/D)に対して近似関係を示す。
In general, the collapse pressure of the hollow fiber membranes of the present invention is approximately related to the strength of the material of the hollow fibers and the wall thickness (t/D) divided by the external diameter of the hollow fibers.

この近似関係は、中空繊維物質の引張り強度及び壁厚さ
/外部直径の比の三乗によって表わすことができる。
This approximate relationship can be expressed by the cube of the hollow fiber material's tensile strength and wall thickness/external diameter ratio.

同様な関係は、弾性率などのような中空繊維の物質のそ
の他の強度性に関して存在する。
Similar relationships exist with respect to other strength properties of hollow fiber materials such as modulus of elasticity and the like.

しばしば、本発明の中空(kg/crA)を示す。Often the hollowness (kg/crA) of the invention is indicated.

’rsはkg/c4で示される降伏時(もしも適当なら
ば破壊時)における引張り強度である。
'rs is the tensile strength at yield (or failure, if appropriate) in kg/c4.

本発明によるより有利な中空繊維膜は壊圧力を示す。A more advantageous hollow fiber membrane according to the invention exhibits a crushing force.

式中、φは中空繊維膜の壁中の中空繊維膜物質の容積分
率である。
where φ is the volume fraction of hollow fiber membrane material in the wall of the hollow fiber membrane.

それ故に、中空繊維膜物質の容積分率φは、1−空隙容
量の量(容量%)/100である。
Therefore, the volume fraction φ of the hollow fiber membrane material is 1 - amount of void volume (% by volume)/100.

異方性膜は本発明の方法によって製造して分離層すなわ
ちバリア一層の厚さを最小にすることができる。
Anisotropic membranes can be produced by the method of the present invention to minimize the thickness of the separation or barrier layer.

しばしば、膜中に孔を形成する傾向Qζバリア一層が減
少されるときに増大する。
Often, the tendency to form pores in the membrane increases when the Qζ barrier layer is reduced.

参照として本明細書に引用される米国特許出願第742
157号及び米国特許出願第832481号のへニス(
Hen1 s )氏等の教示によれば、被膜を孔を含有
する気体分離膜と吸蔵接触 (Qccluding Contact )せしめて気
体分離膜によって示される分離選択性を強化することが
できる。
U.S. Patent Application No. 742, incorporated herein by reference.
No. 157 and Hennis of U.S. Patent Application No. 832,481 (
According to the teachings of Hen1s et al., a coating can be brought into occlusion contact with a gas separation membrane containing pores to enhance the separation selectivity exhibited by the gas separation membrane.

被膜物質は有意には分離を行わない。普通、ヘニス(H
en1s )氏等の発明による被覆するのに適当した膜
は、少なくとも約6.5そしてしばしば少なくとも約7
.5の前述したような透過比を示す。
Coating materials do not cause significant separation. Normal, Hennis (H
Membranes suitable for coating according to the invention of E.D. en1s et al.
.. 5 and the transmission ratio as described above.

多くの場合において、もっとも有利に被覆される未被覆
膜は、約40より以下、例えば約20または50より以
下の透過比を示す。
In many cases, the most advantageously coated uncoated membranes exhibit a transmission ratio of less than about 40, such as less than about 20 or 50.

気体(好適には膜物質を容易に透過する気体)の透過度
/気体に対する膜物質の透過定数の比は、少なくとも約
IX I Q”CrrLl、好適には少なくとも約2×
105crfL−1、例えば1×105CrrL−1ま
でである。
The ratio of the permeability of the gas (preferably a gas that readily permeates the membrane material)/the permeation constant of the membrane material to the gas is at least about IX I Q"CrrLl, preferably at least about 2×
105 crfL-1, for example up to 1x105 CrrL-1.

例えば、被覆するのに有利なポリスルホン(例えば)中
空繊維膜(及び多くのその他の繊維膜)は約100〜1
200GPUまたはそれ以上の水素流量を示しそして約
1.5または2ないし約10例えば約2〜7の水素透過
度/メタン透過度の比を示す。
For example, polysulfone (for example) hollow fiber membranes (and many other fibrous membranes) which are advantageous for coating are about 100 to 1
It exhibits a hydrogen flow rate of 200 GPUs or more and exhibits a hydrogen permeability/methane permeability ratio of about 1.5 or 2 to about 10, such as about 2-7.

多くの場合において、膜の被覆後の少なくとも一対の気
体に対する分離選択性は、同じ物質の本質的に非多孔性
膜すなわちガスが膜物質との相互作用によってのみ通過
する非多孔性膜によって示されるそれの少なくとも約4
0%、例えば約50%である。
In many cases, the separation selectivity for at least one pair of gases after coating the membrane is demonstrated by an essentially non-porous membrane of the same material, i.e. a non-porous membrane through which the gas passes only by interaction with the membrane material. at least about 4 of it
0%, for example about 50%.

被覆された膜の分離選択性は、本質的に非多孔性膜の形
態にあるときの被膜物質によって与え得る一対の気体に
対する分離選択性よりも少なくとも約35%、例えば少
な(とも約50または100%犬である。
The separation selectivity of the coated membrane is at least about 35%, such as less (both about 50 or 100 % dog.

更にそのうえに被覆後、被覆した膜を使用して得ること
のできる流量は不当に減少されない。
Moreover, after coating, the flow rates obtainable using the coated membrane are not unduly reduced.

例えば、気体の透過度/膜物質の透過定数の比は好適に
は少な(とも約5×104crn−1、好適には少なく
とも約1×105CrIL−1である。
For example, the gas permeability/membrane material permeation constant ratio is preferably small (both about 5 x 104 crn-1, preferably at least about 1 x 105 CrIL-1).

膜の分離選択性を強化するのに被膜に特に有利な物質は
、膜の壁を通って透過されることが望まれる1種または
複数種の気体の透過速度(流量)を不当に減少しないも
のである。
Materials that are particularly advantageous in coatings for enhancing the separation selectivity of the membrane are those that do not unduly reduce the permeation rate (flow rate) of the gas or gases that are desired to be permeated through the membrane wall. It is.

しばしば、被膜物質は、比較的高い透過定数を有してい
る。
Often the coating material has a relatively high permeation constant.

被覆物質は、膜の外部表面との吸蔵接触を与えることの
できるものでなければならない。
The coating material must be capable of providing occlusion contact with the external surface of the membrane.

例えば被膜を適用する場合は、被膜は吸蔵接触を起する
ために充分に湿潤しておりそして中空繊維に対して粘着
性であらねばならない。
For example, if a coating is applied, the coating must be sufficiently wet and tacky to the hollow fibers to cause occlusion contact.

被膜物質の湿潤性は、単独または溶剤中の被膜物質を膜
物質と接触せしめることによって容易に測定することが
できる。
The wettability of a coating material can be easily measured by contacting the coating material alone or in a solvent with the coating material.

更に、膜の分離層の厚さ中の平均孔直径の評価を基にし
て、適当な分子サイズの被膜物質を選定することができ
る。
Additionally, a coating material of appropriate molecular size can be selected based on an evaluation of the average pore diameter in the thickness of the separation layer of the membrane.

もし被膜物質の分子サイズが孔に適応させるのにあまり
に大きい場合は、この物質は吸蔵接触を与えるのに有用
でない。
If the molecular size of the coating material is too large to accommodate the pores, the material is not useful for providing occlusion contacts.

もし他方において被膜物質の分子サイズが過度に小さい
場合は、それは被覆及び(または)分離操作中に膜の孔
を通して引き出される。
If, on the other hand, the molecular size of the coating material is too small, it will be drawn out through the pores of the membrane during the coating and/or separation operation.

孔が広範囲な種々のサイズにある場合は、膜に適用した
後に重合する被覆物質に対する重合性物質を使用するか
、または例えば分子サイズの増大する順序で被膜物質を
適用することによって2種またはそれ以上の種々な分子
サイズの被覆物質を使用することが望ましい6被膜用物
質は天然または合成物質そしてしばしば重合体でありそ
して有利には膜との吸蔵接触を与える適当な性質を示す
If the pores are of a wide range of different sizes, one can use a polymerizable material for the coating material, which polymerizes after application to the membrane, or two or more, for example by applying the coating materials in order of increasing molecular size. It is desirable to use coating materials of various molecular sizes as described above.6 The coating materials are natural or synthetic and often polymeric and exhibit suitable properties that advantageously provide occlusion contact with the membrane.

この合成物質は付加及び縮合重合体を包含する。This synthetic material includes addition and condensation polymers.

被膜に使用し得る代表的な有用な物質は、置換または非
置換でそしてガス分離条件下で固体または液体である重
合体でありそして合成ゴム、天然ゴム、比較的高分子量
及び(または)高沸点の液体、有機プレポリマー、ポリ
(シロキサン)(シリコーン重合体)、ポリシラザン、
ポリウレタン、ポリ(エピクロルヒドリン)、ポリアミ
ン、ポリイミン、ポリアミド、例えばポリ(α−クロロ
アクリロニトリル)共重合体のようなアクリロニトリル
含有共重合体、ポリエステル(ポリラクタム及びポリア
クリレートを包有する)例えばポリ(アルキルアクリレ
ート)及びポリ(アルキルメタクリレート)(但しアル
キル基は例えば約1〜8個の炭素を有する)、ポリセバ
ケート、ポリサクシネート及びアルキド樹脂、チルピノ
イド樹脂、亜麻仁油、セルローズ共重合体、ポリスルホ
ン特に脂肪族含有ポリスルホン、例えばポリ(エチレン
グリコール)、ポリ(プロピレングリコール)などのよ
うなポリ(アルキレングリコール)、ポリ(アルキレン
)ポリサルフェート、ポリピロリドン、α−オレフィン
性不飽和を有する単量体からの重合体例えばポリ(オレ
フィン)例えばポリ(エチレン)、ポリ(プロピレン)
、ポリ(ブタジェン)、ポリ(2・3−ジクロロブタジ
ェン)、ポリ(イソプレン)、ポリ(クロロプレン)、
ポリ(スチレン)共重合体を包含するポリ(スチレン)
例えばスチレン−ブタジェン共重合体、ポリビニル例え
ばポリ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルアルテヒト
)〔例えばポリ(ビニルホルマル)及びポリ(ビニルブ
チラール)〕、ポリ(ビニルケトン)〔例えばポリ(メ
チルビニルケトン)〕、ポリ(ビニルエステル)〔例え
ばポリ(ビニルベンゾエート)〕、ポリ(ビニルハライ
ド)〔例えばポリ(ビニルブロマイド)〕、ポリ(ビニ
リデンカーボネート)、ポリ(N−ビニルマレイミド)
など、ポリ(1・5−シクロオクタジエン)、ポリ(メ
チルイソプロペニルケトン)、弗素化エチレン共重合体
、ポリ(アリーレンオキシド)例えばポリ(キシレンオ
キシド)、ポリカーボネート、ポリホスフェート例えば
ポリ(エチレンメチルホスフェート)など、そして前述
したものからの反復単位を含有するブロックインターポ
リマーを包含するインターポリマー及び前述したいずれ
かを含有するグラフト及び混合物を包含する重合体は膜
に適用した後、重合されてもよいしまたは重合されな(
てもよい。
Typical useful materials that can be used in coatings are polymers that are substituted or unsubstituted and are solid or liquid under gas separation conditions and include synthetic rubbers, natural rubbers, relatively high molecular weights and/or high boiling points. liquid, organic prepolymer, poly(siloxane) (silicone polymer), polysilazane,
Polyurethanes, poly(epichlorohydrin), polyamines, polyimines, polyamides, acrylonitrile-containing copolymers such as poly(α-chloroacrylonitrile) copolymers, polyesters (including polylactams and polyacrylates) such as poly(alkyl acrylates) and Poly(alkyl methacrylates) (wherein the alkyl group has, for example, about 1 to 8 carbons), polysebacates, polysuccinates and alkyd resins, tilpinoid resins, linseed oil, cellulose copolymers, polysulfones, especially aliphatic-containing polysulfones, e.g. Polymers from monomers with α-olefinic unsaturation, such as poly(alkylene glycol), poly(alkylene) polysulfate, polypyrrolidone, such as poly(ethylene glycol), poly(propylene glycol), etc. e.g. poly(olefin) ) e.g. poly(ethylene), poly(propylene)
, poly(butadiene), poly(2,3-dichlorobutadiene), poly(isoprene), poly(chloroprene),
Poly(styrene) including poly(styrene) copolymers
For example, styrene-butadiene copolymers, polyvinyl such as poly(vinyl alcohol), poly(vinyl artecht) [e.g. poly(vinyl formal) and poly(vinyl butyral)], poly(vinyl ketone) [e.g. poly(methyl vinyl ketone)] , poly(vinyl ester) [e.g. poly(vinyl benzoate)], poly(vinyl halide) [e.g. poly(vinyl bromide)], poly(vinylidene carbonate), poly(N-vinylmaleimide)
poly(1,5-cyclooctadiene), poly(methyl isopropenyl ketone), fluorinated ethylene copolymers, poly(arylene oxides) such as poly(xylene oxide), polycarbonates, polyphosphates such as poly(ethylene methyl phosphate), etc. ), and interpolymers including block interpolymers containing repeating units from those mentioned above, and polymers including grafts and mixtures containing any of the above may be polymerized after application to the membrane. not polymerized (
It's okay.

被覆に対して特に有用な物質はポリ(シロキサン)から
なる。
Particularly useful materials for coating consist of poly(siloxanes).

代表的なポリ(シロキサン)は脂肪族または芳香族部分
からなりそしてしばしば約1〜20個の炭素原子を含有
する反復単位を有している。
Typical poly(siloxanes) consist of aliphatic or aromatic moieties and often have repeating units containing about 1 to 20 carbon atoms.

ポリ(シロキサン)の分子量は広(変化し得るが、一般
に少なくとも約1000である。
The molecular weight of the poly(siloxane) can vary widely, but is generally at least about 1000.

しばしば、ポリ(シロキサン)は膜に適用した場合に約
1000〜300000またはそれ以上の分子量を有す
る。
Often, poly(siloxanes) have molecular weights of about 1000 to 300000 or more when applied to membranes.

普通の脂肪族及び芳香族ポリ(シロキサン)は、ポリ(
モノ置換及びジ置換シロキサン)を包含する。
Common aliphatic and aromatic poly(siloxanes) are poly(
mono- and di-substituted siloxanes).

この場合、例えば置換分は低級脂肪族基例えばシクロア
ルキル基を含めて低級アルキル、特にメチル、エチル及
びプロピル、低級アルコキシ、ビスフェニレン、ナフタ
レンなどを含む単環式または二環式アリールを包含する
アリール、低級単環式及び二環式アリールオキシ、低級
脂肪族及び低級芳香族アシルを包含するアシルなとであ
る。
In this case, for example, substituents include lower aliphatic groups such as lower alkyl, including cycloalkyl groups, in particular aryl, including monocyclic or bicyclic aryl, including methyl, ethyl and propyl, lower alkoxy, bisphenylene, naphthalene, etc. , lower monocyclic and bicyclic aryloxy, lower aliphatic and lower aromatic acyl.

脂肪族及び芳香族置換分は、例えばハロゲン例えば弗素
、塩素及び臭素、ヒドロキシ基、低級アルキル基、低級
アルコキシ基、低級アシル基、グリシジル基、アミン基
、ビニル基などで置換されていてもよい。
Aliphatic and aromatic substituents may be substituted, for example, with halogens such as fluorine, chlorine and bromine, hydroxy groups, lower alkyl groups, lower alkoxy groups, lower acyl groups, glycidyl groups, amine groups, vinyl groups, and the like.

ポリ(シロキサン)は交叉結合剤の存在下で交叉結合し
てシリコーンゴムを与えることができそしてポリ(シロ
キサンCはα−メチルスチレンのような交叉結合できる
コポリマーと共重合して交叉結合を助けることができる
Poly(siloxane) can be cross-linked in the presence of a cross-linking agent to give silicone rubber and poly(siloxane C can be copolymerized with a cross-linkable copolymer such as alpha-methylstyrene to aid in cross-linking. I can do it.

交叉結合を促進する代表的な触媒は有機及び無機過酸化
物を包含する。
Typical catalysts that promote cross-linking include organic and inorganic peroxides.

交叉結合はポリ(シロキサン)を膜に適用する前に起っ
てもよいが、好適にはポリ(シロキサン)は膜に適用さ
れた後に交叉結合せしめられる。
Although cross-linking may occur before applying the poly(siloxane) to the membrane, preferably the poly(siloxane) is cross-linked after it has been applied to the membrane.

しばしば、ポリ(シロキサン)は交叉結合前に約100
0〜1oooo。
Often, poly(siloxanes) have about 100
0-1oooo.

の分子量を有する。It has a molecular weight of

特に有利なポリ(シロキサン)はポリ(ジメチルシロキ
サン)、ポリ(ハイドロジエンメチルシロキサン)、ポ
リ(フェニルメチルシロキサン)、ポリ(トリフルオロ
プロピルメチルシロキサン)、α−メチルスチレン及び
ジメチルシロキサンの共重合体、及び交叉結合前に約1
000〜50000またはそれ以上の分子量を有する後
硬化された( post cured )ポリ(ジメチ
ルシロキサン)含有シリコーンゴムからなる。
Particularly preferred poly(siloxanes) are poly(dimethylsiloxane), poly(hydrodienemethylsiloxane), poly(phenylmethylsiloxane), poly(trifluoropropylmethylsiloxane), copolymers of α-methylstyrene and dimethylsiloxane, and about 1 before cross-linking
It consists of a post cured poly(dimethylsiloxane) containing silicone rubber having a molecular weight of 000 to 50000 or more.

若干のポリ(シロキサン)は所望される程度の吸蔵接触
を与えるに充分な程に中空繊維の物質を充分に湿潤しな
い。
Some poly(siloxanes) do not wet the hollow fiber material sufficiently to provide the desired degree of occlusion contact.

しかしながら、ポリ(シロキサン)を実質的に膜物質に
影響を与えない溶剤に溶解または分散した場合は、吸蔵
接触を容易に得ることができる。
However, occluding contacts can be easily obtained if the poly(siloxane) is dissolved or dispersed in a solvent that does not substantially affect the membrane material.

適当な溶剤は常態で液状のアルカン例工ばペンタン、イ
ソペンタン、シクロヘキサンなど脂肪族アルコール例え
ばメタノール、若干のハロゲン化アルカン及びジアルキ
ルエーテル、ジアルキルエーテルなど及びそれらの混合
物を包含する。
Suitable solvents include normally liquid alkanes such as pentane, isopentane, cyclohexane, aliphatic alcohols such as methanol, some halogenated alkanes and dialkyl ethers, dialkyl ethers, etc., and mixtures thereof.

被膜は異方性膜と接触状態にある本質的に中断されてい
ない膜すなわち本質的に非多孔性膜の形態であってもよ
いし、または被膜は不連続または中断された形態であっ
てもよい。
The coating may be in the form of an essentially uninterrupted or essentially non-porous film in contact with the anisotropic membrane, or the coating may be in the form of a discontinuous or interrupted film. good.

好適には、被膜は、例えば流量の不当な減少を起すかま
たは被覆された膜の分離ファクターが実質的に被膜の分
離ファクターであるような気体流れに対する抵抗を起す
ことによって膜の性能に不利な影響を与えるほどに厚く
はない。
Preferably, the coating does not adversely affect the performance of the membrane, for example by causing an undue reduction in flow rate or by creating a resistance to gas flow such that the separation factor of the coated membrane is substantially that of the coating. It's not thick enough to have any impact.

しばしば、被膜は約50ミクロンまでの平均厚さを有し
ている。
Often the coating has an average thickness of up to about 50 microns.

勿論、被膜が中断されている場合は、被覆物質を有して
いない領域がある。
Of course, if the coating is interrupted, there will be areas without coating material.

被膜はしばしば約0.001〜50ミクロンの範囲の平
均厚さを有している。
The coating often has an average thickness in the range of about 0.001 to 50 microns.

若干の場合においては、被膜の平均厚さは約1ミクロン
より薄くそして約5000オングストロームより薄い場
合もある。
In some cases, the average thickness of the coating is less than about 1 micron and even less than about 5000 Angstroms.

被膜は一つの層であるかまたは同じ物質かまたはそうで
ない少な(とも2個の分離層からなり得る。
The coating may be one layer or consist of two separate layers, either of the same material or not.

被膜は適当な方法で例えば被膜物質などからなる本質的
に液状の物質を使用して噴霧処理、刷毛塗り、浸漬のよ
うな被覆操作によって適用することができる。
The coating may be applied in any suitable manner, for example by coating operations such as spraying, brushing, or dipping using an essentially liquid substance comprising the coating material.

被膜物質は、適用する場合、本質的に液状の物質に含有
されておりそして膜物質に対して実質的に非溶剤である
被膜物質に対する溶剤を使用して溶液となし得る。
The coating material, when applied, may be brought into solution using a solvent for the coating material that is contained in an essentially liquid material and is substantially non-solvent for the coating material.

有利には、被膜は被覆された膜の取扱いを最小にするた
めに、透析機中で後で据えつげるための膜の集成後か、
または透析機中での据えつけ後にさえも適用し得る。
Advantageously, the coating is applied after assembly of the membrane for later installation in the dialysis machine, in order to minimize handling of the coated membrane.
or even after installation in the dialysis machine.

膜の外部表面を濃密化剤(densifying ag
ent )例えば可塑剤、膨潤剤、非溶剤、異方性膜物
質に対する溶剤(好適には弱溶剤)で処理して膜の外部
表面を濃密化することがしばしば可能である。
The external surface of the membrane is coated with a densifying agent.
ent) It is often possible to densify the external surface of the membrane by treatment with, for example, plasticizers, swelling agents, non-solvents, solvents for anisotropic membrane materials (preferably weak solvents).

適当な濃密化剤の選定は膜の重合体による。Selection of the appropriate thickening agent depends on the membrane polymer.

適用し得ることの判った濃密化剤はアンモニア、硫化水
素、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、イン
ペンクン、シクロヘキサン、ヘキサン、イソプロパツー
ル、重合体に対する非溶剤中の重合体に対する溶剤(例
えばトルエン、ベンゼン、塩化メチレン)の稀薄混合物
などのような液体及び気体を包含する。
Thickening agents found to be applicable include ammonia, hydrogen sulfide, acetone, methyl ethyl ketone, methanol, impencune, cyclohexane, hexane, isopropanol, solvents for the polymer in non-solvents for the polymer (e.g. toluene, benzene, chloride). liquids and gases, such as dilute mixtures of methylene).

処理は、膜を乾燥する前または後に行うことができそし
て広範囲な温度で行うことができる。
Treatment can occur before or after drying the membrane and can occur over a wide range of temperatures.

普通的0〜50℃、例えば約10〜35℃の温度が使用
される。
Temperatures of 0-50°C, for example about 10-35°C, are commonly used.

選択性を増大せしめるために被覆前に膜を濃密化剤で処
理することは若干の場合においては有利である。
It is advantageous in some cases to treat the membrane with a thickening agent before coating to increase selectivity.

本発明の膜は、透過する気体と膜物質との相互作用によ
って気体分離操作特に低分子量の気体の分離に広く適用
できる。
The membrane of the present invention can be widely applied in gas separation operations, particularly in the separation of low molecular weight gases, due to the interaction of the permeating gas with the membrane material.

気体分離操作に使用し得る気体混合物は、気体状物質、
または常態では液体または固体であるが分離を行う温度
において気体である物質からなる。
Gas mixtures that can be used in gas separation operations include gaseous substances,
or consists of a substance that is liquid or solid under normal conditions but is a gas at the temperature at which the separation is carried out.

望ましい代表的な気体分離操作は例えば窒素からの酸素
の分離、一酸化炭素、二酸化炭素、ヘリウム、窒素、酸
素、アルゴン、硫化水素、亜酸化窒素、アンモニア及び
約1〜5個の炭素原子の炭化水素特にメタン、エタン及
びエチレンの少なくとも1種からの水素の分離、水素、
窒素、アルゴン、及び約1〜5個の炭素原子の炭化水素
例えばメタンの少な(とも1種からのアンモニアの分離
、−酸化炭素及び約1〜5個の炭素原子の炭化水素例え
ばメタンの少なくとも1種からの二酸化炭素の分離、約
1〜5個の炭素原子の炭化水素例えばメタンからのヘリ
ウムの分離、約1〜5個の炭素原子の炭化水素例えばメ
タン、エタンまたはエチレンからの硫化水素の分離、及
び水素、ヘリウム、窒素及び約1〜5個の炭素原子の炭
化水素の少なくとも1種からの一酸化炭素の分離を包合
する。
Typical gas separation operations that are desirable include, for example, the separation of oxygen from nitrogen, the carbonization of carbon monoxide, carbon dioxide, helium, nitrogen, oxygen, argon, hydrogen sulfide, nitrous oxide, ammonia, and the carbonization of about 1 to 5 carbon atoms. separation of hydrogen, especially from at least one of methane, ethane and ethylene;
Separation of ammonia from nitrogen, argon, and at least one of a hydrocarbon of about 1 to 5 carbon atoms, such as methane, - carbon oxide and at least one of a hydrocarbon of about 1 to 5 carbon atoms, such as methane. Separation of carbon dioxide from species, separation of helium from hydrocarbons of about 1 to 5 carbon atoms, such as methane, separation of hydrogen sulfide from hydrocarbons of about 1 to 5 carbon atoms, such as methane, ethane or ethylene. and separation of carbon monoxide from at least one of hydrogen, helium, nitrogen and hydrocarbons of about 1 to 5 carbon atoms.

本発明による膜は他の気体混合物を使用する分離操作に
有利に適用し得る。
The membrane according to the invention can be advantageously applied to separation operations using other gas mixtures.

以下の例は、本発明の理解を助けるために与えるもので
あってそして本発明を限定するために与えるものではな
い。
The following examples are given to aid in understanding the invention and are not given to limit the invention.

別に記載しない限りは気体(ガス)の部及び%はすべて
容量部及び容量%でありそして液体の部及び%はすべて
重量部及び重量%である。
Unless otherwise stated, all parts and percentages of gases are parts and percentages by volume and all parts and percentages of liquids are parts and percentages by weight.

別に記載しない限’l&’!、気体透過度はすべて約7
0絶対気圧のシェル(外皮)側圧及び中空繊維膜の孔側
における約1気圧でもって実質的に純粋なガスを使用し
て測定される。
'l&' unless otherwise stated! , the gas permeability is all about 7
Measured using substantially pure gas with a shell side pressure of 0 atmospheres absolute and about 1 atmosphere on the hole side of the hollow fiber membrane.

例1 ポリスルホン(ユニオン・カーバイト・コーポレーショ
ンから得られるP−3500)32重量部、及び1−ホ
ルミルピペリジン90重量部及びホルムアミド(試薬級
)10重量部からなる液状担体68重量部を、乾燥窒素
雰囲気を有する加熱されたドープ混合機に入れる。
Example 1 68 parts by weight of a liquid carrier consisting of 32 parts by weight of polysulfone (P-3500 obtained from Union Carbide Corporation), 90 parts by weight of 1-formylpiperidine and 10 parts by weight of formamide (reagent grade) were mixed in a dry nitrogen atmosphere. into a heated dope mixer with a

ドープ混合機に入れる前に、ポリスルホン重合体は真空
(例えば約10または20 mrnHgより低い絶対圧
力)下で約125℃で5〜7日間乾燥される。
Before entering the dope mixer, the polysulfone polymer is dried under vacuum (eg, less than about 10 or 20 mrnHg absolute pressure) at about 125°C for 5 to 7 days.

ホルミルピペリジンは100m1当り約0.45fの水
分含量そしてホルムアミドは100m1当り約0.15
fの水分含量を有する。
Formylpiperidine has a water content of about 0.45 f/100 ml and formamide has a water content of about 0.15 f/100 ml.
It has a water content of f.

ホルムアミドの劣化を避けるために、加熱されたドープ
混合機に充填する間ホルムアミドを空気にさらすのを最
小にする。
To avoid degradation of the formamide, minimize exposure of the formamide to air while filling the heated dope mixer.

加熱されたドープ混合機中において、重合体溶液はポリ
スルホンを完全に溶解するのに充分な時間(一般に約8
時間の滞留時間が使用される)約80〜100℃に維持
される。
The polymer solution is heated in a heated dope mixer for a sufficient time (generally about 8
The temperature is maintained at about 80-100<0>C.

重合体溶液は、約80℃に加熱した乾燥窒素雰囲気を有
する脱気機(デエアレータ)に移す。
The polymer solution is transferred to a deaerator with a dry nitrogen atmosphere heated to about 80°C.

脱気機は、バーチジョンの頂部にカップを有する円錐状
バーチジョン (partition )を有する。
The deaerator has a conical partition with a cup at the top of the partition.

保持タンクに供給される場合の重合体溶液はカップ中の
重合体溶液の液面以下においてカップ中に導入される。
The polymer solution when fed to the holding tank is introduced into the cup below the level of the polymer solution in the cup.

重合体溶液はカップの縁からあふれてそして薄膜の形態
で円錐状バーチジョンを下方に流れる。
The polymer solution overflows the rim of the cup and flows down the conical version in the form of a thin film.

重合体溶液は円錐状バーチジョンの下部縁からワイヤメ
ツシュ上にいきそして次に脱気機中の重合体溶液に至る
The polymer solution passes from the lower edge of the conical version onto the wire mesh and then to the polymer solution in the degasser.

脱気機中の重合体溶液の再循環流れが脱気中維持される
A recycle flow of the polymer solution in the degasser is maintained during degassing.

脱気機は約250〜300 mmHgの絶対圧力に維持
する。
The deaerator maintains an absolute pressure of approximately 250-300 mmHg.

満足な脱ガスはまた脱気機中に実質的に大気圧を使用し
て達成し得る。
Satisfactory degassing may also be achieved using substantially atmospheric pressure in the degasser.

充分な脱気は一般に脱気機中の約7時間以下の滞留時間
で達成される。
Adequate deaeration is generally achieved with a residence time in the deaerator of about 7 hours or less.

脱気された重合体溶液は、ゼニス型Hポンプによって1
分当り8.62の速度で533ミクロンのオリフィス直
径、203ミクロンの射出管外部直径及び127ミクロ
ンの射出毛細管直径を有するチューブ・イン・オリフィ
ス型の紡糸口金にポンプ移送される。
The degassed polymer solution was pumped by a Zenith type H pump.
It is pumped at a rate of 8.62 per minute into a tube-in-orifice type spinneret having an orifice diameter of 533 microns, an exit tube diameter of 203 microns, and an exit capillary diameter of 127 microns.

紡糸口金は、環状押出し帯域の後方に位置した5個の等
距離重合体溶液入口を有しそして外部の電気的加熱ジャ
ケットの使用によって約50〜58℃の温度に維持され
ており、そして重合体溶液の温度はこの温度付近である
The spinneret has five equidistant polymer solution inlets located behind the annular extrusion zone and is maintained at a temperature of approximately 50-58°C by the use of an external electrical heating jacket, and The temperature of the solution is around this temperature.

約周囲温度(20〜25℃)の脱イオン化水を1分当り
約1.2TLlの速度で紡糸口金に供給する。
Deionized water at about ambient temperature (20-25°C) is fed to the spinneret at a rate of about 1.2 TLl per minute.

紡糸口金中にある間、脱イオン化水は熱伝達によって加
温される。
While in the spinneret, the deionized water is heated by heat transfer.

紡糸口金+’3凝固浴の上方約10.2crrLに位置
されている。
The spinneret +'3 is located approximately 10.2 crrL above the coagulation bath.

中空繊維プレカーサーは1分当り約42.7mの速度で
押出される。
The hollow fiber precursor is extruded at a rate of about 42.7 meters per minute.

中空繊維プレカーサーは紡糸口金から下方向に移行して
細長い凝固浴中に入る。
The hollow fiber precursor migrates downwardly from the spinneret into an elongated coagulation bath.

凝固浴は実質的に水道水を含有しており、そして充分な
量の新しい水道水が加えられそして凝固浴液(液状凝固
剤〕は凝固浴中01−ホルミルピペリジンの濃度を約1
重量%より少ない量に維持するようにパージされる。
The coagulation bath contains substantially tap water, and sufficient fresh tap water is added to adjust the coagulation bath liquid (liquid coagulant) to bring the concentration of 01-formylpiperidine in the coagulation bath to about 1
Purge to maintain less than % by weight.

液状凝固液は約2〜4℃の温度に維持される。The liquid coagulation liquid is maintained at a temperature of about 2-4°C.

中空繊維プレカーサーは約7.8crn、の距離を経て
液状凝固剤中に垂直下方向に移行し、ローラーの周囲を
通って液状凝固剤を経てわずかに上方向に傾斜された経
路を通りそして次に凝固浴を出る。
The hollow fiber precursor migrates vertically downward into the liquid coagulant over a distance of about 7.8 crn, passes through the liquid coagulant around the rollers in a slightly upwardly sloped path, and then Exit the coagulation bath.

凝固浴中の浸漬の距離は約1.4mである。The distance of immersion in the coagulation bath is approximately 1.4 m.

次に、凝固浴からの中空繊維は3個の連続したボデー(
godet )浴中で水道水で洗滌される。
The hollow fibers from the coagulation bath then form three consecutive bodies (
godet) is washed with tap water in a bath.

第1のボデー浴においては中空繊維は約7.3mの距離
浸漬される。
In the first body bath the hollow fibers are immersed for a distance of approximately 7.3 m.

第1のボデー浴は約2〜4℃の温度に維持されそして浴
中01−ホルミルピペリジンの濃度は新しい水の添加そ
して洗滌媒質のパージによって約3重量%以下に維持さ
れる。
The first body bath is maintained at a temperature of about 2-4 DEG C. and the concentration of 01-formylpiperidine in the bath is maintained below about 3% by weight by adding fresh water and purging the wash medium.

第2及び第3のボデー浴は周囲温度(例えば水道水の温
度及び実験室の室温によって約15〜25℃)にありそ
して新しい水をボデー浴に絶えず加えられている。
The second and third body baths are at ambient temperature (e.g., about 15-25 DEG C. depending on the temperature of the tap water and the room temperature of the laboratory) and fresh water is constantly added to the body baths.

湿潤した中空繊維は約440ミクロンの外部直径及び約
155ミクロンの内部直径を有している。
The wet hollow fibers have an outer diameter of about 440 microns and an inner diameter of about 155 microns.

水で湿潤されている間に中空繊維は可能な限り小さい張
力を有するリーゾナ(Leesona )糸巻き機を使
用してボビン上に巻かれる。
While moistened with water, the hollow fibers are wound onto a bobbin using a Leesona winder with the lowest possible tension.

ボビンは中空繊維膜3600mを包含し、そして、ボビ
ン上に巻取られた中空繊維の厚さは約2cmより小さい
The bobbin contains 3600 m of hollow fiber membrane and the thickness of the hollow fiber wound on the bobbin is less than about 2 cm.

ボビンを水道水を含有する容器に入れそして水道水温度
(10〜20℃)で1個のボビンについて1時間当り約
4〜51の速度で約24時間水道水を加えそして容器か
らパージする。
The bobbins are placed in a container containing tap water and the tap water is added and purged from the container at a rate of about 4-51 per hour per bobbin at tap water temperature (10-20° C.) for about 24 hours.

次にボビンを大体周囲温度(20〜25℃)で水道水を
含有する容器中で数日貯蔵する。
The bobbin is then stored for several days at approximately ambient temperature (20-25°C) in a container containing tap water.

貯蔵後、中空繊維を、湿潤を維持している間に、かぜ機
(スヵイナー)に巻いて長さ約3mの中空繊維のがせを
形成させる。
After storage, the hollow fibers, while remaining moist, are wound on a Skyner to form a strand of hollow fibers approximately 3 m long.

かぜ機上の中空繊維の巻取りは、糸巻きを行うのに必要
な最小の張力を使用して行われる。
Winding of the hollow fibers on a wind machine is done using the minimum tension necessary to effect the winding.

中空繊維のかぜを、中空繊維の孔が下部において開口し
ているようにして垂直につるしそして周囲実験条件(約
20〜25℃及び50%相対湿度)において少なくとも
約3日間乾燥せしめる。
The hollow fiber winds are hung vertically with the hollow fiber holes open at the bottom and allowed to dry at ambient experimental conditions (about 20-25° C. and 50% relative humidity) for at least about 3 days.

乾燥した中空繊維は約390ミクロンの外部直径及び約
140ミクロンの内部直径を有しそして走査電子顕微鏡
下において第1図に示した中空繊維と同様であるように
みえる。
The dried hollow fibers have an external diameter of about 390 microns and an internal diameter of about 140 microns and appear similar to the hollow fibers shown in FIG. 1 under a scanning electron microscope.

それぞれ長さ約15crrLの10本の中空繊維の試験
ループを製造する。
Ten hollow fiber test loops, each approximately 15 crrL in length, are manufactured.

一方の末端においては、試験ループを管状シートにとり
つける。
At one end, the test loop is attached to the tubular sheet.

このシートを通して中空繊維の孔は連絡できるようにな
っている。
The pores of the hollow fibers can communicate through this sheet.

他の末端はふさぐ。それぞれの試験ループの中空繊維の
孔を約10分真空(約50〜100mmHg絶対圧力)
にうけしめる。
The other ends are closed. Vacuum the hollow fiber hole of each test loop for approximately 10 minutes (approximately 50-100 mmHg absolute pressure).
Congratulations.

約10分真空に維持しながら、それぞれの試験ループを
インペンクン中の後硬化できるポリジメチルシロキサン
(ダウ・コーニング社から得られるシルガード184)
の約2重量%の被覆溶液中に浸漬し次に被覆内液から取
出す。
Polydimethylsiloxane (Sylgard 184, available from Dow Corning) allows each test loop to be post-cured in a vacuum while maintaining vacuum for approximately 10 minutes.
2% by weight of the coating solution and then removed from the coating solution.

試験ループを被覆溶液から除去した後真空を約10分間
保持し次に試験ループを周囲実験条件(20〜25℃及
び約40〜60%の相対湿度)で乾燥する。
After removing the test loop from the coating solution, the vacuum is maintained for about 10 minutes and the test loop is then dried at ambient laboratory conditions (20-25° C. and about 40-60% relative humidity).

中空繊維の外部の供給表面側(外皮側)は約70絶対気
圧にそして中空繊維の孔側は約1絶対気圧にあるように
して、水素及びメタンに対する試験ループの透過度が周
囲実験温度(約20〜25℃)で本質的に純粋なガスを
使用して測定される。
The external feed surface side (skin side) of the hollow fiber is at approximately 70 atmospheres absolute and the hole side of the hollow fiber is at approximately 1 atmosphere absolute so that the permeability of the test loop for hydrogen and methane is at ambient experimental temperature (approximately (20-25°C) using essentially pure gas.

測定した透過度は、一般に試験ループごとに若干変化し
そして若干の変化は管状シートにおける漏出、取扱いに
よる中空繊維に対する損傷などによると考えられる。
The measured permeability generally varied slightly from test loop to test loop, and some variation is believed to be due to leakage in the tubular sheet, damage to the hollow fibers from handling, etc.

平均水素透過度はしばしば約75〜150GPU(1x
106cc(STP )/crti−see −cr
rLHg 〕の範囲にありそして平均メタン透過度はし
ばしば約1〜2GPUの範囲にある。
Average hydrogen permeability is often around 75-150 GPU (1x
106cc (STP)/crti-see-cr
rLHg] and the average methane permeability is often in the range of about 1-2 GPU.

メタンに対する水素ニツイての透過度(分離ファクター
)の比は、しばしば約50〜60である。
The ratio of permeability (separation factor) of hydrogen to methane is often about 50-60.

中空繊維の破壊圧力は110 kg/crA (平方イ
ンチ当り1600ポンド)以上であると測定される。
The hollow fiber burst pressure is measured to be greater than 110 kg/crA (1600 pounds per square inch).

例2 ポリスルホンP−350032重量%及び1−ホルミル
ピペリジン及びホルムアミドからなる液状担体な含有す
る脱ガスされた重合体溶液を、第1表に示した操作方法
によって、列1に説明した型式の紡糸口金(ジェット)
を通して紡糸して中空繊維膜を得る。
Example 2 A degassed polymer solution containing 2 wt. (jet)
A hollow fiber membrane is obtained by spinning through the fiber.

実験操作885−1.533−1−7及び537−1に
対する重合体溶液(ドープ)温度は直接測定されずそし
て60〜70℃である。
The polymer solution (dope) temperature for Experimental Runs 885-1.533-1-7 and 537-1 was not directly measured and is 60-70°C.

脱イオン化水はジェット流体として使用されそして中空
繊維の内側直径を維持するのに充分な速度で与えられる
Deionized water is used as a jet fluid and is applied at a velocity sufficient to maintain the inner diameter of the hollow fibers.

凝固浴は水からなりそして凝固浴中の1−ホルミルピペ
リジンの濃度はパージによって約1重量%以下に維持さ
れる。
The coagulation bath consists of water and the concentration of 1-formylpiperidine in the coagulation bath is maintained below about 1% by weight by purging.

中空繊維は約1rrLの距離の間凝固浴に浸漬される。The hollow fibers are immersed in the coagulation bath for a distance of approximately 1 rrL.

3個の洗滌浴(第1、第2及び第3ゴデー浴)のそれぞ
れ中の中空繊維の滞留時間は次の通りである。
The residence time of the hollow fibers in each of the three washing baths (first, second and third Godet baths) is as follows.

中空繊維を湿潤状態に維持されている間にボビンに巻き
そしてボビンを約16〜24時間冷たい流動水道水中で
洗滌し、次に水で満したバケツ中に7日間貯蔵する。
The hollow fibers are wound onto a bobbin while kept moist and the bobbin is rinsed in cold running tap water for about 16-24 hours and then stored in a bucket filled with water for 7 days.

次に中空繊維を周囲実験条件(22〜25℃及び約40
〜60%相対湿度)下で乾燥し、そして次に1重量%の
シルガード184溶液を使用しそして20本の中空繊維
を試験ループに使用する以外は例1において述べたよう
にして試験ループを製造し、被覆し次に試験する。
The hollow fibers were then heated under ambient experimental conditions (22-25°C and about 40°C).
~60% relative humidity) and then prepared a test loop as described in Example 1, except using 1% by weight Sylgard 184 solution and using 20 hollow fibers in the test loop. coated and then tested.

中空繊維の観察した性能は第■表に示す通りである。The observed performance of the hollow fibers is shown in Table 2.

例3 下記の点以外は例2の操作方法を実質的に反復する。Example 3 The procedure of Example 2 is substantially repeated with the following exceptions.

脱ガスした重合体溶液は実質的にポリスルホ7p−35
0035重量%及び1−ホルミルピペリジン64重量%
からなり、紡糸口金は533ミクロンの外部直径、20
3ミクロンの内部直径及び127ミクロンの射出毛細管
直径を有す。
The degassed polymer solution is essentially polysulfo 7p-35.
0035% by weight and 64% by weight of 1-formylpiperidine
The spinneret has an external diameter of 533 microns, 20
It has an internal diameter of 3 microns and an exit capillary diameter of 127 microns.

紡糸口金は凝固浴中の液体表面より上方約10.2Cr
rLに位置しており、紡糸口金に対する重合体溶液供給
速度は1分当り約11.8cdでありそして紡糸速度は
1分当り約42.7mである。
The spinneret is approximately 10.2 Cr above the liquid surface in the coagulation bath.
rL, the polymer solution feed rate to the spinneret is about 11.8 cd per minute and the spinning speed is about 42.7 m per minute.

紡糸口金から押出される重合体溶液の温度は約54℃で
ある。
The temperature of the polymer solution extruded from the spinneret is approximately 54°C.

凝固浴は約1〜2℃の温度にあり、第1のボデー浴は約
1〜2℃そして第2及び第3のボデー浴は約20℃であ
る。
The coagulation bath is at a temperature of about 1-2°C, the first body bath at about 1-2°C and the second and third body baths at about 20°C.

それぞれのボデー浴中の中空繊維の滞留時間は約40.
6秒である。
The residence time of the hollow fibers in each body bath is approximately 40.
It is 6 seconds.

中空繊維は乾燥前においては445ミクロンの外部直径
及び166ミクロンの内部直径を有している。
The hollow fibers have an external diameter of 445 microns and an internal diameter of 166 microns before drying.

この例による乾燥した中空繊維の走査電子顕微鏡写真は
第2図に示される通りである。
A scanning electron micrograph of dried hollow fibers according to this example is shown in FIG.

中空繊維によって示される崩壊圧力は約170 kg/
crrtである。
The collapse pressure exhibited by the hollow fibers is approximately 170 kg/
It is crrt.

例1におけるようにして中空繊維から試験ループをつく
り、被覆(2重量%のシルガード184溶液を使用)し
そして次に試験する。
Test loops are made from hollow fibers as in Example 1, coated (using 2% by weight Sylgard 184 solution) and then tested.

被覆しない中空繊維の水素及びメタン透過度は約39G
PU及′び2.IGPUである。
The hydrogen and methane permeability of uncoated hollow fibers is approximately 39G.
PU and 2. It is an IGPU.

凝固浴の温度が約5℃である以外の同様にして製造した
中空繊維は約190ミクロンの内部直径(湿潤)を有し
そして約100〜150 kg/crAの崩壊圧力を示
し、そして被覆し且つ試験ループにした場合は約100
GPUの水素透過度及び約3.3 G P Uのメタン
透過度を示す。
Hollow fibers made similarly except that the temperature of the coagulation bath was about 5°C had an internal diameter (wet) of about 190 microns and exhibited a collapse pressure of about 100-150 kg/crA, and were coated and Approximately 100 when using a test loop
The hydrogen permeability of GPU and the methane permeability of about 3.3 GPU are shown.

例4 下記の点以外は例2の操作方法を実質的に反復する。Example 4 The procedure of Example 2 is substantially repeated with the following exceptions.

ポリスルホン(P−3500) 36重fc%及び1−
ホルミルピペリジン87重量部及びホルムアミド13重
量部の混合物64重量%の脱ガスした重合体溶液を、約
52℃の温度で、5crt!、7分の速度で457ミク
ロンの外部直径、127ミクロンの内部直径及び76ミ
クロンの射出毛細管直径を有する紡糸口金を通して紡糸
する。
Polysulfone (P-3500) 36 fc% and 1-
A 64% by weight degassed polymer solution of a mixture of 87 parts by weight of formylpiperidine and 13 parts by weight of formamide was added at a temperature of about 52°C to 5crt! , at a speed of 7 minutes through a spinneret having an external diameter of 457 microns, an internal diameter of 127 microns, and an exit capillary diameter of 76 microns.

紡糸口金は凝固浴中の液体表面から10.2crILの
ところに位置している。
The spinneret is located 10.2 crIL from the liquid surface in the coagulation bath.

紡糸速度は1分当り約30.5mである。The spinning speed is approximately 30.5 m per minute.

凝固浴及び第1のボデー浴は約3℃でありそして第2及
び第3のボデー浴は大体室温である。
The coagulation bath and first body bath are at about 3° C. and the second and third body baths are at about room temperature.

3つのボデー浴のそれぞれにおける滞留時間は約50.
9秒である。
The residence time in each of the three body baths is approximately 50.
It is 9 seconds.

中空繊維を貯蔵ノ号ツ中の水の中で7日の代りに1日、
2日及び24日貯蔵する。
Store the hollow fibers in water for 1 day instead of 7 days,
Store for 2 and 24 days.

中空繊維の試料を貯蔵期間後の水素及びメタン透過度、
崩壊圧力及び溶剤含量について分析する。
Hydrogen and methane permeability after storage period of hollow fiber samples,
Analyze for collapse pressure and solvent content.

被覆しない中空繊維の試料を含有する試験ループの水素
及びメタン透過度を、約7.8絶対気圧の外皮(シェル
)側圧力及び約4.4絶対気圧の孔圧力を使用して1日
貯蔵後の中空繊維についてそしてまた約70絶対気圧の
外皮(シェル)側圧力及び約1絶対気圧の孔圧力を使用
してIB、2日及び24日貯蔵した被覆した中空繊維に
ついて測定する。
Hydrogen and methane permeability of test loops containing uncoated hollow fiber samples after one day of storage using a shell side pressure of about 7.8 atmospheres absolute and a pore pressure of about 4.4 atmospheres absolute. Measurements are made on hollow fibers stored at IB, 2 days and 24 days using a shell side pressure of about 70 atmospheres absolute and a pore pressure of about 1 atmosphere absolute.

乾燥したときの中空繊維は456ミクロンの外部直径及
び188ミクロンの内部直径を有している。
When dry, the hollow fibers have an external diameter of 456 microns and an internal diameter of 188 microns.

結果は第■表に示す通りである。例5 紡糸速度が1分当り約45.7mでありそしてそれぞれ
のボデー浴中の滞留時間が約38秒である以外は例4の
操作方法を実質的に反復する。
The results are shown in Table ■. Example 5 The procedure of Example 4 is substantially repeated except that the spinning speed is about 45.7 meters per minute and the residence time in each body bath is about 38 seconds.

一つの方法においては、飽和雰囲気がチムニ−内に存在
するように紡糸口金と凝固浴中の液体表面との間にチム
ニ−を位置せしめる。
In one method, a chimney is positioned between the spinneret and the surface of the liquid in the coagulation bath such that a saturated atmosphere exists within the chimney.

紡糸口金は凝固浴中の液体表面から10.2(1177
1のところに位置している。
The spinneret is 10.2 (1177
It is located at 1.

他の方法はチムニ−を使用しないこと及び紡糸口金が凝
固浴中の液体表面上5.1cIrLのところに位置せし
められていることを除いては、実質的に同じである。
The other methods are essentially the same except that no chimney is used and the spinneret is positioned 5.1 cIrL above the surface of the liquid in the coagulation bath.

例6 下記の点板外は例2の操作方法を実質的に反復する。Example 6 The following points substantially repeat the procedure of Example 2.

ポリスルホンP−350038重i%及び1−ホルミル
ピペリジン87重量部及びホルムアミド13重量部の液
状担体62重量%からなる脱ガスした重合体溶液を、約
70℃で1分当り6cJの速度で、635ミクロンの外
部直径、228ミクロンの内部直径及び152ミクロン
の射出毛細管直径を有する紡糸口金を通して紡糸する。
A degassed polymer solution consisting of 62% by weight of a liquid carrier of i% polysulfone P-350038 and 87 parts by weight of 1-formylpiperidine and 13 parts by weight of formamide was heated to 635 microns at a rate of 6 cJ per minute at about 70°C. The yarn is spun through a spinneret having an external diameter of 228 microns, an internal diameter of 228 microns, and an exit capillary diameter of 152 microns.

紡糸口金は凝固浴中の液体表面上膜2.5(Z772の
ところに位置しており、そして紡糸速度は1分当り約3
0.5mである。
The spinneret is located at membrane 2.5 (Z772) above the liquid surface in the coagulation bath, and the spinning speed is approximately 3 per minute.
It is 0.5m.

凝固浴及び第1のボデー浴は約3℃でありそして第2及
び第3のボデー浴は大体室温である。
The coagulation bath and first body bath are at about 3° C. and the second and third body baths are at about room temperature.

3個のボデー浴のそれぞれの中の中空繊維の滞留時間は
約56.9秒である。
The residence time of the hollow fibers in each of the three body baths is approximately 56.9 seconds.

凝固浴は7.5重量%の酢酸を含有している。The coagulation bath contains 7.5% by weight acetic acid.

乾燥した中空繊維は444ミクロンの外部直径及び17
1ミクロンの内部直径を有している。
The dry hollow fibers have an external diameter of 444 microns and a
It has an internal diameter of 1 micron.

中空繊維は約180 kg/cmの崩壊圧力を示す。The hollow fibers exhibit a collapse pressure of approximately 180 kg/cm.

中空繊維の試料から試験ループをつくりそして被覆前及
び被覆後の水素及びメタン透過度を測定する〔被覆しな
い膜の透過度は約7.8絶対気圧の外皮(シェル)圧力
及び1絶対気圧の孔圧力で測定する〕。
A test loop is constructed from a hollow fiber sample and the hydrogen and methane permeability is measured before and after coating (the permeability of the uncoated membrane is approximately 7.8 atm absolute shell pressure and 1 atm absolute pore pressure). Measured by pressure].

結果は次の通りである。The results are as follows.

例7 紡糸口金が483ミクロンの外部直径、152ミクロン
の内部直径及び76ミクロンの射出毛細管直径を有しそ
して中空繊維を第■表に示した種種な条件下でバケツ中
で貯蔵する以外は例6の操作方法を実質的に実施する。
Example 7 Example 6 except that the spinneret had an external diameter of 483 microns, an internal diameter of 152 microns and an exit capillary diameter of 76 microns and the hollow fibers were stored in buckets under the various conditions shown in Table 1. substantially implement the operating method.

例8 下記の点以外は例2の操作方法を実質的に反復する。Example 8 The procedure of Example 2 is substantially repeated with the following exceptions.

重合体溶液はポリスルホンP−350032重量%及び
1−ホルミルピペリジン85重量部及びエチレングリコ
ール15重量部の液状担体68重量%を含有しており、
そして約70℃で1分当り7.2 cniの速度で63
5ミクロンの外部直径、229ミクロンの内部直径及び
152ミクロンの射出毛細管直径を有する紡糸口金を通
して紡糸される。
The polymer solution contained 32% by weight of polysulfone P-3500 and 68% by weight of a liquid carrier of 85 parts by weight of 1-formylpiperidine and 15 parts by weight of ethylene glycol;
and 63 at a rate of 7.2 cni per minute at approximately 70°C.
The yarn is spun through a spinneret having an external diameter of 5 microns, an internal diameter of 229 microns, and an exit capillary diameter of 152 microns.

紡糸速度は1分子当り約42.7mである。紡糸口金は
凝固浴中の液体表面から約10.2mである。
The spinning speed is approximately 42.7 m per molecule. The spinneret is approximately 10.2 meters from the liquid surface in the coagulation bath.

凝固浴及び第1のボデー浴は約3℃でiりそして第2及
び第3ゴデー浴は大体室温である。
The coagulation bath and first body bath are at about 3° C. and the second and third baths are at about room temperature.

3個のボデー浴のそれぞれ中の中空繊維の滞留時間は約
40.6秒である。
The residence time of the hollow fibers in each of the three body baths is approximately 40.6 seconds.

中空繊維の外部直径は約456ミクロンでありそして内
部直径は約205ミクロンである。
The outer diameter of the hollow fibers is about 456 microns and the inner diameter is about 205 microns.

被覆した中空繊維の水素透過性は約64GPUでありそ
して一酸化炭素透過性は約0.65GPUである。
The hydrogen permeability of the coated hollow fibers is about 64 GPU and the carbon monoxide permeability is about 0.65 GPU.

例9 下記の通りにする以外は例2の操作方法を実質的に反復
する。
Example 9 The procedure of Example 2 is substantially repeated, except as follows.

重合体溶液はポIJスルホンP−350032重量%及
び1−ホルミルピペリジン90重量部及びエチレングリ
コール5重量部及び水5重量部を有する液状担体68重
量%を含有する。
The polymer solution contains 2% by weight of PoIJ sulfone P-35003 and 68% by weight of a liquid carrier having 90 parts by weight of 1-formylpiperidine and 5 parts by weight of ethylene glycol and 5 parts by weight of water.

重合体溶液は65〜70℃で、508ミクロンの外部直
径、152ミクロンの内部直径及び102ミクロンの射
出毛細管直径を有する紡糸口金を通して紡糸される。
The polymer solution is spun at 65-70°C through a spinneret having an external diameter of 508 microns, an internal diameter of 152 microns, and an exit capillary diameter of 102 microns.

紡糸速度は1分当り43.5mである。The spinning speed is 43.5 m per minute.

紡糸口金は凝固浴中の液体表面から約17cInである
The spinneret is approximately 17 cIn from the liquid surface in the coagulation bath.

凝固浴及び第1のボデー浴は約5℃でありそして第2及
び第3のボデー浴は約室温である。
The coagulation bath and first body bath are at about 5°C and the second and third body baths are at about room temperature.

3個のボデー浴のそれぞれ中における中空繊維の滞留時
間は約38秒である。
The residence time of the hollow fibers in each of the three body baths is approximately 38 seconds.

中空繊維の外部直径は約450ミクロンそして内部直径
は約236ミクロンである。
The hollow fibers have an external diameter of about 450 microns and an internal diameter of about 236 microns.

被覆した中空繊維の水素透過度は約100GPUであり
そして一酸化炭素透過性は約2.3 G P Uである
The hydrogen permeability of the coated hollow fibers is about 100 GPU and the carbon monoxide permeability is about 2.3 GPU.

透過度は約150myrtHgの外皮(シェル)側圧力
及び中空繊維の孔側については実験的真空を使用して水
素約25モル%及び一酸化炭素75モル%の気体混合物
で測定する。
Permeability is measured in a gas mixture of about 25 mole percent hydrogen and 75 mole percent carbon monoxide using a shell side pressure of about 150 myrtHg and an experimental vacuum on the hole side of the hollow fiber.

例10 下記の通りにする以外は例2の操作方法を実質的に反復
する。
Example 10 The procedure of Example 2 is substantially repeated, except as follows.

ポリスルホンP−350032重量%及び1−ホルミル
ピペリジン80重量部、。
32% by weight of polysulfone P-35000 and 80 parts by weight of 1-formylpiperidine.

エチレングリコール10重量部及びアセトン10重量部
を有する液状担体68重量%から重合体溶液を製造する
A polymer solution is prepared from 68% by weight of liquid carrier with 10 parts by weight of ethylene glycol and 10 parts by weight of acetone.

アセトンの濃度は脱ガス後に測定されない。Acetone concentration is not measured after degassing.

重合体溶液は約80℃で635ミクロンの外部直径、2
28ミクロンの内部直径及び 。
The polymer solution has an external diameter of 635 microns at approximately 80°C, 2
28 micron internal diameter and .

152ミクロンの射出毛細管直径を有する紡糸口金を通
して紡糸される。
The yarn is spun through a spinneret with an exit capillary diameter of 152 microns.

紡糸速度は1分当り26.2mである。The spinning speed is 26.2 m per minute.

紡糸口金は凝固浴中の液体表面から約20.3crr1
.である。
The spinneret is approximately 20.3 crr1 from the liquid surface in the coagulation bath.
.. It is.

凝固浴及び第1のボデー浴は約0℃でありそして第2及
び第3のボデー浴は約14℃である。
The coagulation bath and first body bath are at about 0°C and the second and third body baths are at about 14°C.

3個のボデー浴のそれぞれ中の中空繊維の滞留時間は約
66秒である。
The residence time of the hollow fibers in each of the three body baths is approximately 66 seconds.

中空繊維の孔は中心からそれておりそして中空繊維(湿
潤)の外部直径は約342ミクロンでありそして内部直
径は約165ミクロンである。
The pores of the hollow fibers are offset and the outer diameter of the hollow fibers (wet) is about 342 microns and the inner diameter is about 165 microns.

被覆されていない中空繊維の水素透過度は約225GP
Uでありそして被覆後は約82GPUである。
Hydrogen permeability of uncoated hollow fibers is approximately 225GP
U and approximately 82 GPUs after coating.

被覆されていない中空繊維のメタン透過度は約50GP
Uでありそして被覆後は約1.6GPUである。
The methane permeability of uncoated hollow fibers is approximately 50 GP
U and approximately 1.6 GPU after coating.

例11 下記の通りする以外は例2の操作方法を実質的に反復す
る。
Example 11 The procedure of Example 2 is substantially repeated, except as follows.

重合体溶液はポリスルホンp −17O0(低分子量の
ポリスルホンである点を除いてはユニオン・カーバイド
社から入手できるP−3500と同様である)40重量
%及び1−ホルミルピペリジン87重量部及びホルムア
ミド13重量部を有する液状担体60重量%を含何する
The polymer solution was 40% by weight of polysulfone P-17O0 (similar to P-3500 available from Union Carbide, except that it is a lower molecular weight polysulfone), 87 parts by weight of 1-formylpiperidine, and 13 parts by weight of formamide. Contains 60% by weight of liquid carrier with

重合体溶液は約70℃で、1分当り9crilの速度に
おいて、635ミクロンの外部直径、229ミクロンの
内部直径及び152ミクロンの射出毛細管直径を有する
紡糸口金を通して紡糸される。
The polymer solution is spun at about 70°C at a rate of 9 cril per minute through a spinneret having an external diameter of 635 microns, an internal diameter of 229 microns, and an exit capillary diameter of 152 microns.

紡糸口金は凝固浴中の液体表面から約7.6crfLで
ある。
The spinneret is approximately 7.6 crfL from the liquid surface in the coagulation bath.

紡糸速度は1分当り30.5 mである。凝固浴及び第
1のボデー浴は約4℃でありそして第2及び第3のボデ
ー浴は大体室温である。
The spinning speed is 30.5 m per minute. The coagulation bath and first body bath are at about 4° C. and the second and third body baths are at about room temperature.

3個のボデー浴のそれぞれ中の中空繊維の滞留時間は約
56.9秒である。
The residence time of the hollow fibers in each of the three body baths is approximately 56.9 seconds.

中空繊維の外部直径は約439ミクロンでありそして内
部直径は約154ミクロンである。
The outer diameter of the hollow fibers is about 439 microns and the inner diameter is about 154 microns.

中空繊維によって示される崩壊圧力は約175 kg/
crtrである。
The collapse pressure exhibited by the hollow fibers is approximately 175 kg/
It is crtr.

中空繊維の試料を水中で7日または23日貯蔵し、乾燥
し次に試験ループをつくる。
Hollow fiber samples are stored in water for 7 or 23 days, dried and then made into test loops.

試験ループをいくつかの方法で処理する。Handle test loops in several ways.

被覆前の若干の試験ループはイソペンタンでフラッシュ
処理する。
Some test loops are flushed with isopentane before coating.

この操作方法においては、中空繊維の孔が約10分間真
空に付され、中空繊維の孔側に真空を維持しながら室温
(約20〜25℃)で10分間インペンタン中で浸漬さ
れ次にイソペンタンから除去しそして次に真空を更に1
0分間維持する。
In this method of operation, the pores of the hollow fibers are subjected to a vacuum for about 10 minutes, immersed in inpentane for 10 minutes at room temperature (about 20-25°C), and then soaked in isopentane while maintaining the vacuum on the pore side of the hollow fibers. and then apply vacuum one more time.
Maintain for 0 minutes.

また、試験ループ(被覆した膜及び被覆しな℃・膜)を
室温及び約18kL;j/cmの圧力下でガス状アンモ
ニアの密閉した容器中で墨す。
The test loops (coated and uncoated membranes) are also inked in a closed container of gaseous ammonia at room temperature and under a pressure of approximately 18 kL;j/cm.

被覆した及び被覆しない中空繊維をこのアンモニア処理
に付する。
The coated and uncoated hollow fibers are subjected to this ammonia treatment.

水素及びメタンに対する中空繊維の透過性を種々な外皮
(シェル)側圧力を使用して測定する。
The permeability of hollow fibers to hydrogen and methane is measured using various shell side pressures.

孔側圧力は、約1絶対気圧である。The hole side pressure is about 1 atmosphere absolute.

結果は第V表に示される通りである。例12 下記の通りする以外は例2の操作方法を実質的に反復す
る。
The results are shown in Table V. Example 12 The procedure of Example 2 is substantially repeated, except as follows.

重合体溶液はポリスルホンP −350034重量%及
び溶液10100O当り実質的に無水の塩化リチウム4
2.4fと1−ホルミルピペリジンとの混合物からなる
液状担体66重量%を含有する。
The polymer solution contains 4% by weight of polysulfone P-350 and 4% by weight of substantially anhydrous lithium chloride per 10,100 O of solution.
It contains 66% by weight of a liquid carrier consisting of a mixture of 2.4f and 1-formylpiperidine.

重合体溶液は約70〜80℃で635ミクロンの外部直
径、228ミクロンの内部直径及び152ミクロンの射
出毛細管直径を有する紡糸口金を通して紡糸される。
The polymer solution is spun at about 70-80°C through a spinneret having an external diameter of 635 microns, an internal diameter of 228 microns, and an exit capillary diameter of 152 microns.

紡糸口金は凝固浴中の液体表面上3.5mにある。The spinneret is 3.5 m above the liquid surface in the coagulation bath.

紡糸速度は1分当り約20mである。The spinning speed is approximately 20 m per minute.

凝固浴は5℃であり、第1のボデー浴は5℃でありそし
て第2及び第3のボデー浴は大体室温である。
The coagulation bath is at 5°C, the first body bath is at 5°C and the second and third body baths are at about room temperature.

3個のボデー浴のそれぞれ中の滞留時間は約86秒であ
る。
The residence time in each of the three body baths is approximately 86 seconds.

中空繊維の外部直径は約685ミクロンでありそして内
部直径は約380ミクロンである。
The outer diameter of the hollow fibers is about 685 microns and the inner diameter is about 380 microns.

透過度は例9に説明した方法を使用して測定される。Permeability is measured using the method described in Example 9.

被覆した膜の水素透過度は約80GPUでありそして被
覆した膜の一酸化炭素透過度は約2.9GPUである。
The hydrogen permeability of the coated membrane is about 80 GPU and the carbon monoxide permeability of the coated membrane is about 2.9 GPU.

中空繊維は走査電子顕微鏡写真から観察されるように微
細な節のある構造を有しそしてBET分析を使用して測
定して約75 rrl/ ffの内部表面積を示す。
The hollow fibers have a fine knotty structure as observed from scanning electron micrographs and exhibit an internal surface area of approximately 75 rrl/ff as measured using BET analysis.

例13 下記の通りする以外は例2の操作方法を実質的に反復す
る。
Example 13 The procedure of Example 2 is substantially repeated, except as follows.

脱ガスした重合体溶液は英国のICI社から入手できる
ポリ(フェニレンエーテル)スルホン32重量%及び1
−ホルミルピペリジン90重量%及びホルムアミド10
重量%から芝なる液状担体68重量%を含有する。
The degassed polymer solution contained 32% by weight poly(phenylene ether) sulfone and 1% by weight poly(phenylene ether) sulfone available from ICI Ltd.
- 90% by weight of formylpiperidine and 10% formamide
Contains 68% by weight of liquid carrier consisting of grass.

紡糸口金寸法は外部直径533ミクロン、内部直径20
3Eクロン及び射出毛細管直径134ミクロンである。
Spinneret dimensions are external diameter 533 microns, internal diameter 20
3E micron and injection capillary diameter 134 micron.

紡糸口金を通る重合体溶液速度は約7.1c4/分であ
りそして巻取り速度は1分当り約42.4mである。
The polymer solution velocity through the spinneret is about 7.1 c4/min and the winding speed is about 42.4 m/min.

凝固浴及び第1の洗滌浴は約1〜2℃でありそして第2
及び第3洗滌浴は約19℃である。
The coagulation bath and the first washing bath are at about 1-2°C and the second
and the third washing bath at about 19°C.

大体の重合体溶液の濃度は約40〜55℃に変化しそし
て乾燥前の中空繊維膜の寸法は外部直径約435ミクロ
ン及び内部直径約150ミクロンである。
The approximate polymer solution concentration varies from about 40-55°C and the dimensions of the hollow fiber membrane before drying are about 435 microns outside diameter and about 150 microns inside diameter.

しかしながら、1個の試料は長円形の孔形状を有する。However, one sample has an oblong pore shape.

中空繊維膜の観察された性能は第■表に与えられる通り
である。
The observed performance of the hollow fiber membranes is as given in Table II.

例14 下記の通りする以外は実質的に例2の操作方法を反復す
る。
Example 14 The procedure of Example 2 is essentially repeated, except as follows.

脱ガスした重合体溶液はポリスルホン(p−3500)
32重量%及び1−アセチルピペリジン約90重量%及
びホルムアミド10重量%からなる液状担体68重量%
を含有する。
The degassed polymer solution is polysulfone (p-3500).
32% by weight and 68% by weight of a liquid carrier consisting of about 90% by weight of 1-acetylpiperidine and 10% by weight of formamide.
Contains.

紡糸口金寸法は外部直径584ミクロン、内部直径17
8ミクロン及び射出毛細管直径101ミクロンである。
Spinneret dimensions are external diameter 584 microns, internal diameter 17
8 microns and the injection capillary diameter is 101 microns.

紡糸口金は液状凝固剤の液面上大体5儒のところに位置
しておりそして約57℃の温度にある。
The spinneret is located approximately 5 degrees above the level of the liquid coagulant and is at a temperature of about 57°C.

巻取り速度は1分当り約42.4mである。凝固浴及び
第1の洗滌浴は約2℃でありそして第2及び第3の洗滌
浴は約16℃である。
The winding speed is approximately 42.4 m per minute. The coagulation bath and first wash bath are at about 2°C and the second and third wash baths are at about 16°C.

詳細は第■表に示される通りである。Details are shown in Table ①.

例15 中空繊維を水中で7日間にわたって貯蔵する以外は実質
的に例2の実験操作番号533−1に示した操作方法に
よって中空繊維を製造する。
Example 15 Hollow fibers are prepared by the procedure substantially as set forth in Experimental Run No. 533-1 of Example 2, except that the hollow fibers are stored in water for 7 days.

中空繊維の試料を種々な条件下における温度及び湿度調
整雰囲気(空気)中で乾燥し次に試験ループを製造する
Hollow fiber samples are dried in a temperature and humidity controlled atmosphere (air) under various conditions and then test loops are produced.

被覆した及び被覆しない中空繊維の水素及びメタン透過
度を測定する。
Measure the hydrogen and methane permeability of coated and uncoated hollow fibers.

結果は第■表に示す通りである。The results are shown in Table ■.

例16 下記の通りする以外は実質的に例1の操作方法を反復す
る。
Example 16 The procedure of Example 1 is essentially repeated, except as follows.

ポリスルホンを強制乾燥空気雰囲気下において大気圧下
で約2日間乾燥する。
The polysulfone is dried at atmospheric pressure in a forced dry air atmosphere for about 2 days.

重合体の脱気は乾燥した空気の雰囲気下において大気圧
下で行われる。
Degassing of the polymer is carried out at atmospheric pressure in an atmosphere of dry air.

重合体溶液は1分当り約s、 1 crAで紡糸口金を
通して押出されそして巻取り速度は1分当り約42.4
mである。
The polymer solution was extruded through the spinneret at about s, 1 crA per minute and the winding speed was about 42.4 crA per minute.
It is m.

湿った中空繊維の外部直径は約450ミクロンそして内
部直径は約155ミクロンである。
The wet hollow fibers have an external diameter of about 450 microns and an internal diameter of about 155 microns.

中空繊維のかぜを乾燥するためにつるす場合は中空繊維
はループ状であり。
When hanging hollow fibers for drying, the hollow fibers are looped.

すなわち下部において開口していない。That is, it is not open at the bottom.

乾燥した中空繊維膜は約400ミクロンの外部直径及び
約140ミクロンの内部直径を有している。
The dried hollow fiber membrane has an outer diameter of about 400 microns and an inner diameter of about 140 microns.

例17 下記の通りにする以外は例12の操作方法を実質的に反
復する。
Example 17 The procedure of Example 12 is substantially repeated, except as follows.

重合体溶液は1−ホルミルピペリジン75重量%及びホ
ルムアミド25重量%を含有する液状担体66重量%中
のアクリロニトリル33重量%及びスチレン67重量%
の懸濁重合した共重合体34重量%を含有する。
The polymer solution was 33% by weight acrylonitrile and 67% by weight styrene in a 66% by weight liquid carrier containing 75% by weight 1-formylpiperidine and 25% by weight formamide.
Contains 34% by weight of suspension polymerized copolymer.

紡糸口金は液状凝固剤の液面上的0.6篩にありそして
巻取り速度は1分当り約13〜14mである。
The spinneret is at 0.6 sieve above the liquid coagulant level and the winding speed is about 13-14 meters per minute.

凝固浴及び第1の洗滌浴は約2〜3℃でありそして第2
及び第3の洗滌浴は約17℃である。
The coagulation bath and the first washing bath are at about 2-3°C and the second
and a third wash bath at about 17°C.

中空繊維を乾燥しそしてメタノールまたはペンタンに浸
漬し次に曝露して低分圧で気化させる。
The hollow fibers are dried and soaked in methanol or pentane and then exposed to vaporize at low partial pressures.

次に中空繊維膜をペンタン中のシリガードの約3重量%
の溶液で被覆する。
Next, the hollow fiber membrane was added to approximately 3% by weight of Siligad in pentane.
Cover with a solution of

被覆したものの水素透過度は約20〜40GPUであり
そして一酸化炭素に対して水素についての分離ファクタ
ーは約20〜40である。
The hydrogen permeability of the coating is about 20-40 GPU and the separation factor for hydrogen versus carbon monoxide is about 20-40.

例18 下記の通りにする以外は例12の方法を実質的に反復す
る。
Example 18 The method of Example 12 is substantially repeated, except as follows.

重合体溶液は1−ホルミルピペリジン70重量%中のメ
チル臭素化ポリ(フェニレンオキシド)(約45モル%
臭素化)30重量%を含有する。
The polymer solution was methylbrominated poly(phenylene oxide) (approximately 45 mol%) in 70% by weight 1-formylpiperidine.
(brominated) 30% by weight.

紡糸口金は液状凝固剤の液面上的2.6αでありそして
巻取り速度は1分当り約13〜14mである。
The spinneret has a liquid coagulant level of 2.6α and the winding speed is about 13-14 meters per minute.

凝固浴及び第1の洗滌浴は約46〜48℃でありそして
第2及び第3の洗滌浴は約14℃である。
The coagulation bath and first wash bath are at about 46-48C and the second and third wash baths are at about 14C.

被覆した場合、中空繊維膜は約90〜100GPUの水
素透過度及び約13の一酸化炭素に対して水素の分離フ
ァクターを示す。
When coated, the hollow fiber membrane exhibits a hydrogen permeability of about 90-100 GPU and a hydrogen separation factor of about 13 to carbon monoxide.

【図面の簡単な説明】 第1a−c図及び第2図は中空繊維膜の走査電子顕微鏡
写真である。 第1a図は約300倍の倍率における中空繊維の横断面
を示す。 第1b図は約20000倍の倍率における中空繊維の外
部縁の横断面を示す。 第1c図は約20000倍の倍率における中空繊維の中
央部分の横断面を示す。 第2図は約300倍の倍率における他の中空繊維の横断
面を示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figures 1a-c and 2 are scanning electron micrographs of hollow fiber membranes. Figure 1a shows a cross-section of the hollow fiber at a magnification of approximately 300x. FIG. 1b shows a cross section of the outer edge of the hollow fiber at a magnification of approximately 20,000 times. FIG. 1c shows a cross-section of the central part of the hollow fiber at a magnification of approximately 20,000 times. Figure 2 shows a cross section of another hollow fiber at a magnification of about 300x.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 膜形成性重合体に対する溶剤を含有する液状担体中
の膜形成性重合体の溶液をプレカーサーの形態で与えそ
して次に水を包含する液状凝固剤中で凝固させることよ
りなり、而して前記液状担体が構造式 (式中、Xは−CH2−l−N(R’)−または−0−
であり、Rは水素、メチルまたはエチルであり、そして
R′は水素またはメチルである)を有するN−アシル化
複素環式溶剤を含有することを特徴とする、異方性膜の
改良された製造方法。 2(a)押出し中の重合体溶液が重合体を溶液状態に実
質的に維持するのに充分な温度にあるようにして重合体
溶液を環状紡糸口金を通して押出して中空繊維プレカー
サーを形成させ、(b) 中空繊維プレカーサーが紡
糸口金から押出されるにつれて中空繊維プレカーサーの
孔に中空繊維プレカーサーの孔を開放状態に維持するの
に充分な速度で液状担体と混和性である流体を射出し、 (c) 中空繊維プレカーサーの外部を、本質的に水
からなり且つ約5重量%より少ない量の前記液状担体を
含有ししかも液状担体および射出流体と混和性である液
状凝固剤と接触せし・め且つその際接触が液状凝固剤の
条件下において中空繊維プレカーサー中の重合体を凝固
せしめるのに充分であるようにして中空繊維を与え、そ
して次に (d) 中空繊維を重合体に対する非溶剤で洗滌して
中空繊維中の液状担体の含量を中空繊維中の重合体の重
量を基にして約5重量%より少ない量に減少させる ことからなる異方性中空繊維膜を製造する前記特許請求
の範囲第1項記載の方法。 3 N−アシル化複素環式溶剤が1−ホルミルモルリン
、1−アセチルピペリジン、1−ホルミルモルホリン及
び1−アセチルモルホリンの少なくとも1種からなる前
記特許請求の範囲第1項または第2項記載の方法。 4 重合体に関して液状担体および重合体系が25℃で
約15 X 10 ’ mol −crit/ f”
までの第二ビリアル係数を有する前記特許請求の範囲
第1〜3項のいずれか1つに記載の方法。 5 液体担体が1モル当り約−3,5キロカロリーより
犬なる液状凝固剤中25℃における希釈熱を有する前記
特許請求の範囲第1〜4項のいずれか1つに記載の方法
。 6 重合体がポリスルホンからなる前記特許請求の範囲
第1〜5項のいずれか1つに記載の方法。 7 ポリスルホンが反復構造単位 (式中、R1およびR2は同一または異なりてそして1
〜約40個の炭素原子の脂肪族または芳香族ヒドロカル
ビル含有部分であり、そしてスルホニル基は脂肪族また
は芳香族炭素原子に結合されている)を有するポリスル
ホンからなる前記特許請求の範囲第6項記載の方法。 s R1およびR2の少な(とも1個が芳香族ヒドロ
カルビル含有部分からなる前記特許請求の範囲第7項記
載の方法。 9 ポリスルホンが (式中、nは約50〜80である)によって示される構
造式を有する前記特許請求の範囲第7項記載の方法。 10 液状担体が非溶剤を含有する前記特許請求の範
囲第1〜9項のいずれか1つに記載の方法。 11 洗滌された中空繊維を、中空繊維膜によって示
される選択性または流量に不当に悪影響を与えない温度
で乾燥する前記特許請求の範囲第1〜10項のいずれか
1つに記載の方法。 12 液状凝固剤が少な(とも約75重量%の水を含
有する前記特許請求の範囲第1〜11項のいずれか1つ
に記載の方法。 13 液状凝固剤の温度が約−15℃以上ないし約2
0℃以下である前記特許請求の範囲第1〜12項のいず
れか1つに記載の方法。 14 液状凝固剤の温度が約0〜10℃である前記特
許請求の範囲第13項記載の方法。 15 環状紡糸口金が液状凝固剤の表面の上に位置さ
れている前記特許請求の範囲第1〜14項のいずれか1
つに記載の方法。 16 重合体溶液が少なくとも約25重量%の重合、
体を含有する前記特許請求の範囲第1〜15項のいずれ
か1つに記載の方法。 17 重合体溶液が約28〜40重量%の重合体を含
有する前記特許請求の範囲第1〜16項のいずれか1つ
に記載の方法。 18 重合体溶液が押出しの温度において約1000
0〜500000センチポイズの粘度を有する前記特許
請求の範囲第1〜17項のいずれか1つに記載の方法。 19 液状担体が非溶剤を含有しそして非溶剤がホル
ムアミド、エチレングリコールおよび水の少なくとも1
種からなる前記特許請求の範囲第1〜18項のいずれか
1つに記載の方法。 20 開口細胞状支持部分上の均一に形成された薄い
外部分離層からなり且つポリスルホンからなり。 しかも中空繊維膜の壁の容量の大部分が約2ミクロンよ
り小なる平均長径寸法を有する細胞(セル)からなりそ
して開口した細胞状支持部分が約3ミクロンより犬なる
長径寸法および約10より犬なる最大長さ/最大幅の比
を有する巨大空隙を実質的に欠除しており、そして中空
繊維膜が少なくとも約5 X 10’cm ’の水素
、ヘリウムおよびアンモニアの少なくとも1種の透過度
上その気体に対する中空繊維膜物質の透過定数の比、少
な(とも約6の(1)高分子量気体の透過度によって除
した低分子量気体の透過度と(11)高分子量気体の分
子量の平方根によって除した低分子量気体の分子量の平
方根との透過比(ここで低分子量気体は水素およびヘリ
ウムの1種でありそして高分子量気体は窒素、一酸化炭
素および二酸化炭素の1種でありそしてポリスルホン中
の低分子量気体の透過定数よりも少なくとも約10借手
さいポリスルホン中の透過定数を有する)および少なく
とも約4(Ts)(t/D)3 (式中、Tsはポリス
ルホンの引張り強度であり、tは壁厚さであり、そして
Dは中空繊維膜の外部直径である)の崩壊圧力を有する
ことを特徴とする、ガス混和物の少なくとも1種のガス
を分離するための乾燥した一体となった異方性中空繊維
膜。 21 実質的に巨大空隙(マクロボイド)が存在しな
い前記特許請求の範囲第20項に記載のポリスルホン中
空繊維膜。 22 中空繊維膜の壁の少なくとも約90容量%が約
2ミクロンより小なる長径寸法を有する細胞(セル)か
らなる前記特許請求の範囲第20項または第21項に記
載の中空繊維膜。 23 中空繊維膜の壁の少な(とも約90容量%が約
1ミクロンより小なる長径寸法を有する細胞からなる前
記特許請求の範囲第20〜22項いずれか1つに記載の
中空繊維膜。 24 もっとも犬なる平均長径寸法を有する細胞を含
有しそして巨大空隙の存在しない中空繊維膜の壁の部分
の平均形状比が少なくとも約0.03である前記特許請
求の範囲第20〜23項のいずれが1つに記載の中空繊
維膜。 25 中空繊維膜の壁が0.2ミクロンより犬なる長
径寸法を有する細胞を含有しそして平均壁厚さ/最大細
胞の平均細胞横断面積の比が少な(とも約1cIrL−
1である前記特許請求の範囲第20〜24項のいずれか
1つに記載の中空繊維膜。 26 中空繊維膜の壁の空隙容量が少なくとも約40
容量%から約70容量%までである前記特許請求の範囲
第20〜25項のいずれか1つに記載の中空繊維膜。 27 中空繊維膜の壁の空隙容量が約45容量%より
犬でそして約65容量%までである前記特許請求の範囲
第20〜26項のいずれか1つに記載の中空繊維膜。 28 中空繊維膜の崩壊圧力が約10(φ)(Ts)
(t/D)3(式中、φは中空繊維膜の壁の中の中空繊
維膜物質の容積分率である)より大である前記特許請求
の範囲第20〜27項のいずれか1つに記載の中空繊維
膜。 29 少なくとも約0.01の(1)容易に透過しな
い気体の透過度によって除した容易に透過する気体およ
び容易に透過しない気体の透過度の差の商x(ii)容
易に透過する気体の透過定数に対する容易に透過しない
気体の透過定数の比の関係を示し、そして容易に透過す
る気体は容易に透過しない気体の透過定数より少なくと
も約5倍大なる透過定数を有しそして容易に透過する気
体および容易に透過しない気体は大体同じ分子量を有し
ている前記特許請求の範囲第20〜28項のいずれが1
つに記載の中空繊維膜。 蜀 外部皮が約1000オングストロームより薄い前記
特許請求の範囲第20〜29項のいずれか1つに記載の
中空繊維膜。 31外部皮が約500オングストロームより薄い前記特
許請求の範囲第20〜30項のいずれか1つに記載の中
空繊維膜。 32 透過比が少なくとも約7.5である前記特許請
求の範囲第20〜31項のいずれか1つに記載の中空繊
維膜。 33 約150オングストロームより小さい最大孔サ
イズを有する前記特許請求の範囲第20〜32項のいず
れか1つに記載の中空繊維膜。 馴 ポリスルホンが反復構造単位 (式中、R1およびR2は同一または異なりてそして1
〜約40個の炭素原子を有する脂肪族または芳香族ヒド
ロカルビル含有部分であり、そしてスルホニル基は脂肪
族または芳香族炭素原子に結合されている)を有するポ
リスルホンからなる前記特許請求の範囲第20〜33項
のいずれか1つに記載の中空繊維膜。 35R1およびR2の少な(とも1個が芳香族ヒドロカ
ルビル含有部分からなる前記特許請求の範囲第20〜3
4項のいずれか1つに記載の中空繊維膜。 36 ポリスルホンが (式中、nは約50〜80である)によって示される構
造を有するポリスルホンからなる前記特許請求の範囲第
20〜35項のいずれか1つに記載の中空繊維膜。 37 中空繊維膜の物質が少なくとも約350kg/
cdの引張り強度を示す前記特許請求の範囲第20〜3
6項のいずれか1つに記載の中空繊維膜。
[Scope of Claims] 1. By providing a solution of a film-forming polymer in a liquid carrier containing a solvent for the film-forming polymer in the form of a precursor and then coagulating in a liquid coagulant containing water. Therefore, the liquid carrier has the structural formula (wherein, X is -CH2-l-N(R')- or -0-
, R is hydrogen, methyl or ethyl, and R' is hydrogen or methyl). Production method. 2(a) extruding the polymer solution through an annular spinneret to form a hollow fiber precursor such that the polymer solution during extrusion is at a temperature sufficient to substantially maintain the polymer in solution; b) injecting a fluid that is miscible with the liquid carrier into the pores of the hollow fiber precursor at a rate sufficient to maintain the pores of the hollow fiber precursor open as the hollow fiber precursor is extruded from the spinneret; ) contacting the exterior of the hollow fiber precursor with a liquid coagulant consisting essentially of water and containing less than about 5% by weight of said liquid carrier, and which is miscible with the liquid carrier and the injection fluid; providing the hollow fibers such that the contact is sufficient to coagulate the polymer in the hollow fiber precursor under conditions of the liquid coagulant, and then (d) washing the hollow fibers with a non-solvent for the polymer. to reduce the content of liquid carrier in the hollow fibers to less than about 5% by weight based on the weight of the polymer in the hollow fibers. The method described in paragraph 1. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the N-acylated heterocyclic solvent comprises at least one of 1-formylmorpholine, 1-acetylpiperidine, 1-formylmorpholine, and 1-acetylmorpholine. Method. 4 For the polymer, the liquid carrier and the polymer system are approximately 15
4. A method according to any one of the preceding claims, having a second virial coefficient of up to. 5. A method according to any one of the preceding claims, wherein the liquid carrier has a heat of dilution at 25 DEG C. in the liquid coagulant of less than about -3.5 kilocalories per mole. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the polymer comprises polysulfone. 7 Polysulfone is a repeating structural unit (wherein R1 and R2 are the same or different and 1
an aliphatic or aromatic hydrocarbyl-containing moiety of ~40 carbon atoms, and the sulfonyl group is attached to the aliphatic or aromatic carbon atom. the method of. s A method according to claim 7 in which R1 and R2 are small (one of which is an aromatic hydrocarbyl-containing moiety). 9 The polysulfone has a structure represented by 10. A method according to any one of claims 1 to 9, wherein the liquid carrier contains a non-solvent. 11. Washed hollow fibers. 11. A method according to any one of the preceding claims, wherein the hollow fiber membrane is dried at a temperature that does not unduly adversely affect the selectivity or flux exhibited by the hollow fiber membrane. 12. A method according to any one of claims 1 to 11, wherein the liquid coagulant has a temperature of about -15°C or above to about 2°C.
The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the temperature is 0°C or lower. 14. The method of claim 13, wherein the temperature of the liquid coagulant is about 0 to 10C. 15. Any one of the preceding claims, wherein the annular spinneret is located above the surface of the liquid coagulant.
The method described in. 16 Polymerization of at least about 25% by weight of the polymer solution;
16. A method according to any one of the preceding claims, comprising: 17. A method according to any one of the preceding claims, wherein the polymer solution contains about 28-40% by weight of polymer. 18 The polymer solution has a temperature of about 1000 at the extrusion temperature.
18. A method according to any one of the preceding claims, having a viscosity of 0 to 500,000 centipoise. 19 The liquid carrier contains a non-solvent and the non-solvent comprises at least one of formamide, ethylene glycol and water.
19. A method according to any one of the preceding claims, comprising seeds. 20 consisting of a uniformly formed thin outer separating layer on an open cellular support portion and consisting of polysulfone. Moreover, the bulk of the wall volume of the hollow fiber membrane is comprised of cells having an average major axis dimension of less than about 2 microns, and the open cellular support portion has a major axis dimension of less than about 3 microns and an average major axis dimension of less than about 10 microns. substantially devoid of macroporosity having a maximum length/maximum width ratio of The ratio of the permeability constant of a hollow fiber membrane material to that gas is the ratio of the permeability of low molecular weight gases divided by (1) the permeability of high molecular weight gases divided by (11) the square root of the molecular weight of high molecular weight gases of approximately 6. The permeability ratio of the low molecular weight gases (where the low molecular weight gases are one of hydrogen and helium and the high molecular weight gases are one of nitrogen, carbon monoxide and carbon dioxide and the low molecular weight gas in polysulfone is (Ts) (t/D)3 (where Ts is the tensile strength of the polysulfone and t is the wall thickness). a dry monolithic anisotropic membrane for separating at least one gas of a gas mixture, characterized in that it has a collapse pressure of Hollow fiber membrane. 21. The polysulfone hollow fiber membrane of claim 20, which is substantially free of macrovoids. 22. At least about 90% by volume of the walls of the hollow fiber membrane are larger than about 2 microns. 22. A hollow fiber membrane according to claim 20 or claim 21 consisting of cells having a small major axis dimension. 23. A hollow fiber membrane according to any one of claims 20 to 22, comprising cells having a small major axis dimension. 24. A hollow fiber membrane according to any one of the preceding claims, wherein the average shape ratio of the wall portion of the fiber membrane is at least about 0.03.25. It contains cells with major axis dimensions of more than a micron, and the ratio of average wall thickness/average cell cross-sectional area of the largest cell is small (both about 1 cIrL-
25. The hollow fiber membrane according to any one of claims 20 to 24, which is 1. 26 The hollow fiber membrane wall has a void volume of at least about 40
Hollow fiber membrane according to any one of the preceding claims 20 to 25, wherein the hollow fiber membrane is from % by volume to about 70% by volume. 27. A hollow fiber membrane according to any one of the preceding claims 20 to 26, wherein the void volume of the hollow fiber membrane wall is greater than about 45% by volume and up to about 65% by volume. 28 The collapse pressure of the hollow fiber membrane is approximately 10 (φ) (Ts)
(t/D)3, where φ is the volume fraction of the hollow fiber membrane material in the wall of the hollow fiber membrane. The hollow fiber membrane described in . 29 of at least about 0.01 (1) the quotient of the difference in the permeability of an easily permeable gas and a gas that does not permeate divided by the permeability of a gas that does not permeate x (ii) the permeation of a gas that does not permeate easily; showing the relationship of the ratio of the permeation constant of a gas that does not permeate easily to a constant, and the gas that permeates easily having a permeation constant that is at least about 5 times greater than the permeation constant of a gas that does not permeate easily; and the gas that does not easily permeate has approximately the same molecular weight.
Hollow fiber membrane described in. A hollow fiber membrane according to any one of the preceding claims 20 to 29, wherein the outer skin is less than about 1000 angstroms. 31. A hollow fiber membrane according to any one of the preceding claims, wherein the outer skin is less than about 500 Angstroms. 32. A hollow fiber membrane according to any one of the preceding claims, having a permeability ratio of at least about 7.5. 33. A hollow fiber membrane according to any one of claims 20 to 32 having a maximum pore size of less than about 150 angstroms. Polysulfone is a repeating structural unit (wherein R1 and R2 are the same or different and 1
Claim 20 consisting of a polysulfone having an aliphatic or aromatic hydrocarbyl-containing moiety having ~40 carbon atoms, and the sulfonyl group is attached to the aliphatic or aromatic carbon atom. Hollow fiber membrane according to any one of clause 33. Claims 20 to 3 of Claims 20 to 3, in which a small number of R1 and R2 (one of which is an aromatic hydrocarbyl-containing moiety)
Hollow fiber membrane according to any one of Item 4. 36. A hollow fiber membrane according to any one of claims 20 to 35, wherein the polysulfone comprises a polysulfone having a structure represented by: where n is about 50 to 80. 37 Hollow fiber membrane material weighing at least about 350 kg/
Claims 20 to 3 indicate the tensile strength of CD.
Hollow fiber membrane according to any one of item 6.
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