JPS61283305A - 多孔質中空糸膜 - Google Patents

多孔質中空糸膜

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JPS61283305A
JPS61283305A JP60121797A JP12179785A JPS61283305A JP S61283305 A JPS61283305 A JP S61283305A JP 60121797 A JP60121797 A JP 60121797A JP 12179785 A JP12179785 A JP 12179785A JP S61283305 A JPS61283305 A JP S61283305A
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porous
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亀井 衛一
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下村 泰志
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体特に水の浄化のための分離膜として好適
な中空糸膜に関するものであり、更に詳しくは親水性を
飛躍的に向上させ、またエチレンオキサイドグラフトナ
イロンの被膜状態を変化させるだけで精密濾過から限外
濾過までの広範囲の濾過能を有する中空糸に関するもの
である。
〔従来の技術〕
高分子材料からなる中空糸膜製精密濾過膜、限外濾過膜
は水、溶液の分離精製、処理等の分野や医療分野で利用
されている。
水又は水溶液を精密濾過、あるいは、限外濾過する場合
、膜は親水性を有することが必要であり、従来、親水性
を有する精密濾過膜、限外濾過膜を製造するための方法
として、高分子膜素材を溶媒および膨潤剤、または非溶
媒の混合溶媒系に溶解して均一溶液としたものを原液と
し、この原液を膜状にキャストし、揮発性溶媒を一部あ
るいは完全に蒸発させた後、凝固浴中に浸漬して溶媒を
抽出除去して多孔質膜とする等の相転換による方法や、
高分子膜素材に被溶出物質を混合して成膜した後、膜中
から被溶出物質を溶出させて多孔質膜とする抽出による
方法等が知られている。(以下、従来方法1とする。) 一方、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4
−メチル−ペンテン−1)等の熱可塑性樹脂からなる多
孔質膜は、前記の方法の外、中空原糸を紡糸した後、特
定温度範囲及び/又は特定媒体中で延伸により多孔質化
する方法により製造することができ、力学的特性に優れ
た多孔質中空糸膜を得ることが可能となっている。(以
下、従来方法2とする。) 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、親水性を付与するための従来方法1にあ
っては、前記の通り極めて複雑な処理工程を必要とし、
その結果、コスト面で難点がある。
また従来方法2においても、製造される多孔質中空糸膜
自体は疎水性であって、水又は水溶液の濾過に使用する
際、アルコール等により親水化処理する必要があり、且
つ常に湿潤状態を保持する必要があること等、その維持
管理が煩雑となっている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記した従来の多孔質膜の改良を目的とする
もので、貫通微細孔を有する中空糸基体にエチレンオキ
サイドグラフトナイロンを被覆することにより、水、又
は水溶液の濾過に必要かつ十分な親水性を有し、更に精
密濾過から限外濾過までの広範囲に亘る濾過能を有する
多孔質中空糸膜が得られることを見出し、本発明に到達
した。
即ち、本発明によれば、周壁部に多数の貫通微細孔を有
する中空糸基体であって、その周壁部内外表面及び微細
孔内表面をエチレンオキサイドグラフトナイロンにより
被覆してなる多孔質中空糸膜が提供される。
本発明において用いられる周壁部に多数の貫通微細孔を
有する中空糸基体の材質については特に制限されるもの
ではない。高分子材料を素材とするものの例としては、
ポリオレフィン(高密度ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリ(4−メチル−ペンテン−1)など)、フッ素含
有高分子化合物、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポ
リ塩化ビニル、などの多孔質中空糸を挙げることができ
る。また無機材料を素材とするものの例としては、ガラ
ス、セラミックス、炭素などの多孔質中空・糸又は多孔
質チューブを挙げることができる。多孔質中空糸基体の
外径、周壁部厚さ、孔径も特に制限されるものではない
が、一般には外径が10〜1000μya、周壁部厚さ
が10〜500u7FL、孔径が0.01〜50μmの
ものが好ましい。
本発明で用いられるエチレンオキサイドグラフトナイロ
ンは、ナイロンにエチレンオキサイドを無触媒下又は、
アルカリ触媒を用いてグラフト化することにより得られ
る。
本発明でいうエチレンオキサイドグラフトナイロンにお
けるナイロン成分1モルに対するエチレンオキサイド成
分のモル数で表わされるグラフト率は、NMRスペクト
ルで測定したものであり、ナイロン成分の+Go−CH
2千に対応する2、7DI)I11近傍のピークの面積
(SN)に対するに対応する4、01)DIl+近傍の
ピークの面積(SE)との比(SE/SN)で示される
エチレンオキサイドグラフトナイロンを多孔質中空糸基
体に被覆した場合の親水性能と耐熱性から、該グラフト
率が1〜10の範囲、好ましくは3〜6の範囲のものが
好適に用いられる。
尚、エチレンオキサイドグラフトナイロンにおけるナイ
ロン成分としてはナイロン6、ナイロン66、ナイロン
12、ナイロン610、ナイロン11、ナイロン6T、
芳香族ポリアミド等が使用されるが、エチレンオキサイ
ドとのグラフト反応の反応性の良好なこと、副反応が比
較的少ないこと、精製が容易なこと、得られたポリマー
の溶剤が比較的多種類であること、その溶解性が比較的
良好なこと、また得られたポリマーの融点が低すぎない
こと等により、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン1
2が好ましく用いられる。
次に本発明の多孔質中空糸膜の製造方法を説明する。
まず、エチレンオキサイドグラフトナイロンを硫酸、硫
酸−アルコール、ギ酸、ギ酸−アルコール、又はエチル
アルコール−塩化力ルシュウム等の溶媒に溶解する。
次いで、生成したエチレンオキサイドグラフトナイロン
溶液に多孔質中空糸基体を浸漬し、多孔質中空糸基体の
微細孔内にも十分、該エチレンオキサイドグラフトナイ
ロン溶液を行渡らせた後、水により該エチレンオキサイ
ドグラフトナイロンを多孔質中空糸基体上に析出させた
後、十分に水洗する。
このようにして得られた、エチレンオキサイドグラフト
ナイロンによって被覆された多孔質中空糸は、エチレン
オキサイドグラフトナイロン溶液の濃度、多孔質中空糸
基体の微細孔内でのエチレンオキサイドグラフトナイロ
ン溶液の濃度勾配(多孔質中空糸基体を該溶液に浸漬す
る際、濃度の異なる該溶液に二回以上浸漬する等により
濃度勾配を作る)等の条件及び、該溶液への浸漬−析出
一水洗一乾燥等の工程の複数回実施等を適宜調節、変化
させることにより、中空糸基体の周壁部内外表面及びそ
の微細孔内表面のみが極薄膜に覆われ、十分な親水性を
示すが、その孔径が元の多孔質中空糸基体の孔径とほと
んど変りがないものから、中空糸基体周壁部の内外表面
のうち少なくともその一表面側に非孔性シート層を有す
るもの、さらには微細孔内がエチレンオキサイドグラフ
トナイロンで閉塞されているものまで得ることができる
次に本発明の多孔質中空糸膜の構造を第1〜3図にもと
づいて説明する。
図中、1は中空糸膜を軸方向に直角に切断した一部断面
部を示す。
第1図は一部拡大断面図であって、周壁部2に多数の貫
通微細孔7を有する中空糸基体4であって、その周壁部
2及び微細孔7内表面がエチレンオキサイドグラフトナ
イロン層3により被覆され 。
たちのを示している。即ち、第1図はエチレンオキサイ
ドグラフトナイロンの被覆状態として薄膜の状態を示す
第2図は第1図と異なり、中空糸膜周壁部の内外表面の
うち、少なくともその一表面側をエチレンオキサイドグ
ラフトナイロンの非孔性シート層5で被覆したものを示
す。
第3図は、微細孔7内をエチレンオキサイドグラフトナ
イロンで閉塞(図中、6)した場合を示す。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが
、本発明が、これら実施例に限定されないことは、明ら
かであろう。
〔実施例1〕 ポリプロピL/ ン(UBE−PP−J109G、商品
名:宇部興産■製、MF l−9g/l 0分)を、直
径33履、内径27amの気体供給管を備えた中空糸製
造用ノズルを使用し、紡糸温度200℃、引取り速度1
16m/分の条件で紡糸した。得られたポリプロピレン
中空糸を145℃の加熱空気槽で6分間加熱処理し、次
いで液体窒素(−195℃)中で、初期長さに対し20
%延伸し、延伸状態を保ったまま145℃の加熱空気槽
内で2分間熱処理を行なった。
この中空糸を145℃の空気雰囲気で400%の熱延伸
を行なった後、延伸状態を保ったまま145℃の加熱空
気槽内で15分間熱処理を行ない多孔質ポリプロピレン
中空糸を製造した。
行なった。以下同様)で測定したところ、0.55μm
であり、空隙率は75.2%であった。
上記の多孔質ポリプロピレン中空糸の周壁部を電子顕微
鏡により観察したところ、周壁部に多数の大きな透孔が
均一に形成されており、また透孔径も全体にわたってほ
ぼ一定していた。
この多孔質ポリプロピレン中空糸の外形は400μ雇、
内径は300μmであった。
また、t イロン6 (UBE−NYLON−plol
lF、商品名:宇部興産■製)に、エチレンオキサイド
(日本触媒化学工業■製、b、11.10゜7℃)を常
法によりグラフト化した。得られたエチレンオキサイド
グラフトナイロンをNMRで測定したところ、グラフト
率は4.76であった。
次に、上記多孔質ポリプロピレン中空糸を先ずエチルア
ルコールに浸漬し、次いで塩化カルシウム3%及びエチ
レンオキサイドグラフトナイロン3%をそれぞれ溶解し
たエチルアルコール溶液に浸漬した後、水によりエチレ
ンオキサイドグラフトナイロンを析出し、水洗後乾燥し
た。
このようにして得られた中空糸膜の周壁部の内外表面、
及び側壁部断面を電子顕微鏡で観察したところ、周壁部
、側壁部断面も本質的に、原多孔質中空糸と同一の多数
の大きな透孔が保持された形態が観察された。
得られた中空糸膜をアルコール等で前処理することなし
に水を濾過した際の透水量は281 /min −Tr
y2− atll テアツtC0〔比較例〕 実施例1に記載されている多孔質ポリプロピレン中空糸
のみをアルコール等で前処理することなしに、水を圧力
1 、5 K9/ Q112で濾過することを試みたが
透水量はOであった。また、アルコールで親水化処理し
た後、水を濾過するとその透水量は251 /m2− 
win −atm テアツタ。
〔実施例2〕 実施例1で得られた中空糸を更にもう一回、エチレンオ
キサイドグラフトナイロン溶液に浸漬し、水により析出
させ、水洗後乾燥させる工程を追加した以外は実施例1
と同様の工程を行なった。
得られた中空糸膜の周壁部の内外表面及び側壁部断面を
電子顕微鏡で観察したところ、外側周壁部表面及び側壁
部断面は本質的に原多孔質中空糸と同一の多数の大きな
透孔が保持された形態が観察されたが、内側周壁部表面
には、非孔性シート膜が形成されていた。
得られた中空糸をアルコール等で前処理することなしに
水を濾過した際の透水量は0.351/TrL2−IN
n −atl テアッた。また0、1%のアルブミンの
生理食塩水溶液を濾過したところ、アルブミンは完全に
遮断されていた。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る多孔質中空糸膜は多
孔質中空糸基体の周壁部及び微細孔内をエチレンオキサ
イドグラフトナイロンによって被覆したことにより、水
又は水溶液の濾過に必要かつ十分な親水性を有し、さら
に前記のエチレンオキサイドグラフトナイロンの被覆状
態を調節、変化させることにより、精密濾過から限外濾
過までの広範囲の濾過、分離を達成することができる。
また、従来の中空系に比べ、簡単な処理により十分な親
水性付与が可能であり、更に水等の濾過に際し、湿潤状
態にすることなく濾過処理に使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る多孔質中空糸膜の一実施、 例を
示す一部拡大断面説明図、第2図及び第3図は各々本発
明の他の実施例を示す一部拡大断面説明図を示す。 2・・・中空糸の周壁部 3・・・エチレンオキサイドグラフトナイロン層4・・
・中空糸基体 5・・・エチレンオキサイドグラフトナイロンの非孔性
シート層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)周壁部に多数の貫通微細孔を有する中空糸基体で
    あつて、その周壁部内外表面及び該微細孔内表面をエチ
    レンオキサイドグラフトナイロンにより被覆してなるこ
    とを特徴とする多孔質中空糸膜。
  2. (2)該中空糸基体周壁部の内外表面のうち、少なくと
    もその一表面側をエチレンオキサイドグラフトナイロン
    の非孔性シート層で被覆したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の多孔質中空糸膜。
  3. (3)該中空糸基体の微細孔内をエチレンオキサイドグ
    ラフトナイロンで閉塞したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の多孔質中空糸膜。
  4. (4)エチレンオキサイドグラフトナイロンにおけるナ
    イロン成分がナイロン6、ナイロン66又はナイロン1
    2であることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2
    項又は第3項記載の多孔質中空糸膜。
  5. (5)エチレンオキサイドグラフトナイロンにおけるナ
    イロン成分1モルに対するエチレンオキサイド成分のモ
    ル数で表わされるグラフト率が1〜10の範囲であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項又は第3
    項記載の多孔質中空糸膜。
  6. (6)エチレンオキサイドグラフトナイロンにおけるナ
    イロン成分1モルに対するエチレンオキサイド成分のモ
    ル数で表わされるグラフト率が3〜6の範囲であること
    を特徴とする特許請求の範囲第5項記載の多孔質中空糸
    膜。
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