JPS62136212A - 選択透過性複合膜の製造方法 - Google Patents
選択透過性複合膜の製造方法Info
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- JPS62136212A JPS62136212A JP27583385A JP27583385A JPS62136212A JP S62136212 A JPS62136212 A JP S62136212A JP 27583385 A JP27583385 A JP 27583385A JP 27583385 A JP27583385 A JP 27583385A JP S62136212 A JPS62136212 A JP S62136212A
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- JP
- Japan
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- siloxane compound
- membrane
- irradiation
- porous support
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（Ａ＞産業上の利用分野
本発明は選択性透過複合膜に関するものであり、特に空
気から酸素富化空気を得るための酸素富化膜の製造方法
に関するものであり、この膜を通して得られた酸素富化
空気は燃焼、医療、醗酵等に利用される。
気から酸素富化空気を得るための酸素富化膜の製造方法
に関するものであり、この膜を通して得られた酸素富化
空気は燃焼、医療、醗酵等に利用される。
（Ｂ）従来の技術
混合気体からある特定の気体を選択的に分離、濃縮する
手段として高分子薄膜を用いた連続法が近年注目されて
いる。
手段として高分子薄膜を用いた連続法が近年注目されて
いる。
高分子薄膜を用いた連続的気体分離法は従来の蒸留法、
深冷法などに比べて省エネルギー的であるが、実用化の
遅れている理由として、特定気体の透過性が大ぎく、か
つ他の気体をほとんど通さないほど選択性が高いような
優秀な膜が未だ開発されていないことが挙げられる。一
般に選択性を大きくすると気体透過性が悪くなる。この
関係を改善するために高分子膜を薄膜化し支持体と複合
化させた複合膜の製造方法が数多く検討されている。ガ
ス透過性については数多くの高分子が検討されているが
、中でもシリコンゴムと略称されるシロキサン化合物が
ジメチルシロキサン、メチルビニルシロキサン、メチル
フェニルシロキサン及びその他の変性化合物も含めて特
に秀れている。
深冷法などに比べて省エネルギー的であるが、実用化の
遅れている理由として、特定気体の透過性が大ぎく、か
つ他の気体をほとんど通さないほど選択性が高いような
優秀な膜が未だ開発されていないことが挙げられる。一
般に選択性を大きくすると気体透過性が悪くなる。この
関係を改善するために高分子膜を薄膜化し支持体と複合
化させた複合膜の製造方法が数多く検討されている。ガ
ス透過性については数多くの高分子が検討されているが
、中でもシリコンゴムと略称されるシロキサン化合物が
ジメチルシロキサン、メチルビニルシロキサン、メチル
フェニルシロキサン及びその他の変性化合物も含めて特
に秀れている。
例えばポリジメチルシロキサンは酸素の透過係数が１Ｏ
−８ＣＩｒｔ（ＳＴＤ）・ｃｍ／Ｃｒｉ・Ｓｅｃ−ｃｍ
Ｈｇ台であり、従来知られている高分子膜の中では最大
の部類に属する。しかしながらこの膜は機械的強度が小
ざく比較的厚い膜を用いる必要があり、従って透過係数
が大きくしても透過速度を大きくする事ができない。
−８ＣＩｒｔ（ＳＴＤ）・ｃｍ／Ｃｒｉ・Ｓｅｃ−ｃｍ
Ｈｇ台であり、従来知られている高分子膜の中では最大
の部類に属する。しかしながらこの膜は機械的強度が小
ざく比較的厚い膜を用いる必要があり、従って透過係数
が大きくしても透過速度を大きくする事ができない。
これを解決する方法として米国特許３，１８９，６６２
号にはポリジメチルシロキサン／ポリカーボネ−１〜ブ
ロック共重合体が報告されているが、ポリカーボネート
構造を含むために耐薬品性に劣る。
号にはポリジメチルシロキサン／ポリカーボネ−１〜ブ
ロック共重合体が報告されているが、ポリカーボネート
構造を含むために耐薬品性に劣る。
また主鎖に芳香環を有するフェノール系樹脂とα。
ω−２官能性ポリシロキサンから得られる架橋型共重合
体く特開昭５６−２４０１９）においては機械的強度の
改善はされているが気体透過能は低下している。
体く特開昭５６−２４０１９）においては機械的強度の
改善はされているが気体透過能は低下している。
シロキサン化合物の低い機械的強度という問題は十分な
機械的強度を有する支持体との複合膜化という方法で解
決しノ得る。しかしこの場合でもシロキサン化合物と支
持体との接着性を考慮する必要があると同時に高い気体
透過性を維持するためにシロキサン化合物の膜は可能な
限り薄く均一である事が必要である。
機械的強度を有する支持体との複合膜化という方法で解
決しノ得る。しかしこの場合でもシロキサン化合物と支
持体との接着性を考慮する必要があると同時に高い気体
透過性を維持するためにシロキサン化合物の膜は可能な
限り薄く均一である事が必要である。
従来、気体選択透過性複合膜の製造方法としては支持体
上にポリマー溶液を塗布した後に溶媒を乾燥除去する方
法、多孔質支持体をシリコーン含有の半浸透性膜形成剤
および架橋剤を含有するハロゲン置換エタン溶液に浸漬
後、加硫する方法（特開昭５９−３２０１号）、ポリオ
ルガノシロキサン系重合体の非水系溶媒溶液を水面上に
展開して薄膜化し、多孔質支持体に付着せしめる方法（
例えば米国特許３８７４９８６号）及びざらに加硫処理
を施す方法（特開昭５８−９２４３０＞、しかしながら
、これらの方法ではシロキサン化合物の層を非常に薄く
するため欠点を生じやすいばかりでなく膜厚の不均一性
を生じやすい。また水面展開法に関しては装置及び操作
の煩雑さといった欠点が存在し良好な物性を有する複合
膜を工業的に得るための製造方法として必ずしも満足さ
れるものではなかった。
上にポリマー溶液を塗布した後に溶媒を乾燥除去する方
法、多孔質支持体をシリコーン含有の半浸透性膜形成剤
および架橋剤を含有するハロゲン置換エタン溶液に浸漬
後、加硫する方法（特開昭５９−３２０１号）、ポリオ
ルガノシロキサン系重合体の非水系溶媒溶液を水面上に
展開して薄膜化し、多孔質支持体に付着せしめる方法（
例えば米国特許３８７４９８６号）及びざらに加硫処理
を施す方法（特開昭５８−９２４３０＞、しかしながら
、これらの方法ではシロキサン化合物の層を非常に薄く
するため欠点を生じやすいばかりでなく膜厚の不均一性
を生じやすい。また水面展開法に関しては装置及び操作
の煩雑さといった欠点が存在し良好な物性を有する複合
膜を工業的に得るための製造方法として必ずしも満足さ
れるものではなかった。
（Ｃ）発明が解決しようとする問題点
本発明は、選択分離性、透過性、強度のすべての物性を
満足する素材を得る事を目的とする。シロキサン化合物
の溶液を直接多孔質支持体上に塗布する場合、シロキサ
ン化合物の溶液の粘度が低いと多孔性の空間に毛管現象
により吸い込まれ、その結果多孔質支持体の内部で濃度
ムラを生じる。
満足する素材を得る事を目的とする。シロキサン化合物
の溶液を直接多孔質支持体上に塗布する場合、シロキサ
ン化合物の溶液の粘度が低いと多孔性の空間に毛管現象
により吸い込まれ、その結果多孔質支持体の内部で濃度
ムラを生じる。
その結果、乾燥後に生成するシロキサン化合物の被膜は
膜厚のムラが生じ均一膜とならないばかりか、被膜の厚
い部分は気体の透過能力が低く、実質的な気体分離膜の
有効面積を減少させる。
膜厚のムラが生じ均一膜とならないばかりか、被膜の厚
い部分は気体の透過能力が低く、実質的な気体分離膜の
有効面積を減少させる。
一方、シロキサン化合物の粘度の高い溶液を多孔質支持
体上に塗布する場合、毛管現象による吸引は少なくなり
、多孔質支持体内部の濃度ムラは小さくなるものの薄膜
化が難しいという欠点を有する。このような相反する性
質がある中で本発明においては、多孔質支持体にシロキ
サン化合物を薄く、均一に塗布し気体透過性に優れた膜
を生成する方法を鋭利追求した結果、放射線重合法を用
いて良好な性質を有する膜の製法の開発に成功した。
体上に塗布する場合、毛管現象による吸引は少なくなり
、多孔質支持体内部の濃度ムラは小さくなるものの薄膜
化が難しいという欠点を有する。このような相反する性
質がある中で本発明においては、多孔質支持体にシロキ
サン化合物を薄く、均一に塗布し気体透過性に優れた膜
を生成する方法を鋭利追求した結果、放射線重合法を用
いて良好な性質を有する膜の製法の開発に成功した。
（Ｄ）問題点を解決するための手段
本発明は、放射線照射により硬化可能な不飽和結合を有
する液状のシロキサン化合物を多孔性支持体上に塗布し
、紫外線照射または電子線照射により表面層のシロキサ
ン化合物を架橋により硬化することを特徴とする選択透
過性複合膜の製造方法である。
する液状のシロキサン化合物を多孔性支持体上に塗布し
、紫外線照射または電子線照射により表面層のシロキサ
ン化合物を架橋により硬化することを特徴とする選択透
過性複合膜の製造方法である。
本発明における選択透過性複合膜は選択性、透過性を受
けもつ層と強度を受けもつ層が別々に構成されている。
けもつ層と強度を受けもつ層が別々に構成されている。
すなわち選択性、透過性を受は持つ層はシロキサン化合
物による薄膜であり、強度を受は持つ層は適度の多孔性
を持つ支持体である。
物による薄膜であり、強度を受は持つ層は適度の多孔性
を持つ支持体である。
この支持体は強度の他に耐薬品性、耐熱性を有する素材
でおる事が好ましく、市販の多孔性高分子素材や紙、不
織布などから目的に、合ったものを選ぶ。
でおる事が好ましく、市販の多孔性高分子素材や紙、不
織布などから目的に、合ったものを選ぶ。
上記の多孔質支持体上に塗布するシロキサン化合物とし
ては末端にビニル基、アクリル酸エステル基やメタクリ
ル酸エステル基のような不飽和カルボキシエステル基、
アクリルアミド基などを１個以上有する高分子材料を用
いる。このような高分子材料は多孔性支持体上に塗布し
た後で電子線を照射する事により、または光開始剤と共
に紫外線照射する事により容易に重合反応が進み硬化し
成膜化する。電子線照射による硬化においては加速電圧
と有効塗膜厚さの間には、はぼ直線関係が成立している
。ざらに照射量をコントロールすれば、任意の厚さの膜
を得る事ができる。原料となるシロキサン化合物は単独
でも、また数種類混合しても硬化させることができるし
、ざらに他にスチレンなどの低分子量のモノマーを加え
ても硬化可能である。膜厚及び重合度をコントロールす
る為の加速電圧、照射量などの条件は使用するシロキサ
ン化合物によって異なるが、今回の実施例においては加
速電圧１７０〜３００ＫＶ、照射量１〜２０Ｍｒａｄの
範囲内で硬化可能である。このようにして放射線硬化に
より作成した複合膜はこのままでも使用可能であるが、
多孔質支持体開孔部にしみ込んだ過剰のシロキサン化合
物は直ちに、おるいはざらに積層膜を生成した後で溶媒
抽出により除去する事が膜厚を小ざくしで透過性を高く
する意味から好ましい。
ては末端にビニル基、アクリル酸エステル基やメタクリ
ル酸エステル基のような不飽和カルボキシエステル基、
アクリルアミド基などを１個以上有する高分子材料を用
いる。このような高分子材料は多孔性支持体上に塗布し
た後で電子線を照射する事により、または光開始剤と共
に紫外線照射する事により容易に重合反応が進み硬化し
成膜化する。電子線照射による硬化においては加速電圧
と有効塗膜厚さの間には、はぼ直線関係が成立している
。ざらに照射量をコントロールすれば、任意の厚さの膜
を得る事ができる。原料となるシロキサン化合物は単独
でも、また数種類混合しても硬化させることができるし
、ざらに他にスチレンなどの低分子量のモノマーを加え
ても硬化可能である。膜厚及び重合度をコントロールす
る為の加速電圧、照射量などの条件は使用するシロキサ
ン化合物によって異なるが、今回の実施例においては加
速電圧１７０〜３００ＫＶ、照射量１〜２０Ｍｒａｄの
範囲内で硬化可能である。このようにして放射線硬化に
より作成した複合膜はこのままでも使用可能であるが、
多孔質支持体開孔部にしみ込んだ過剰のシロキサン化合
物は直ちに、おるいはざらに積層膜を生成した後で溶媒
抽出により除去する事が膜厚を小ざくしで透過性を高く
する意味から好ましい。
このようにして得られた複合膜はこのまま選択性分離膜
として用いる事もできるし、要求に応じて他の材料をシ
ロキサン化合物の薄膜の上に積層する事も可能である。
として用いる事もできるし、要求に応じて他の材料をシ
ロキサン化合物の薄膜の上に積層する事も可能である。
放射線重合による薄膜が多孔質支持体の開孔部を覆って
無孔性となるため積層すべき材料の粘性が低くても毛管
現象による濃度ムラや材料の損失はおこらない。また特
に積層すべき材料がシロキサン化合物の場合には放射線
硬化した薄膜とのなじみが良く接着性が良いという利点
がある。
無孔性となるため積層すべき材料の粘性が低くても毛管
現象による濃度ムラや材料の損失はおこらない。また特
に積層すべき材料がシロキサン化合物の場合には放射線
硬化した薄膜とのなじみが良く接着性が良いという利点
がある。
（Ｅ）作用
上記のように作成された選択性透過性複合膜は強固な支
持体層の働きで衝激力、破断力に対して強い耐性を有す
る。また放射線重合によりシロキサン化合物が均一な薄
膜を形成しているため高い透過性を持ち、空気に関して
言えば窒素に比べて酸素の透過性が大きいために酸素富
化作用がある。
持体層の働きで衝激力、破断力に対して強い耐性を有す
る。また放射線重合によりシロキサン化合物が均一な薄
膜を形成しているため高い透過性を持ち、空気に関して
言えば窒素に比べて酸素の透過性が大きいために酸素富
化作用がある。
また多孔性支持体の表面を放射線重合により生成した薄
膜が覆い無孔性となっているため、ざらに積層膜を生成
する際に均一膜を作りやすくしている。
膜が覆い無孔性となっているため、ざらに積層膜を生成
する際に均一膜を作りやすくしている。
また多孔質支持体の片側にのみ薄膜が形成されるだめに
反対側は開孔のままであり、内部の過剰な材料を抽出に
よって除去できるという作用をする。
反対側は開孔のままであり、内部の過剰な材料を抽出に
よって除去できるという作用をする。
（Ｆ）実施例
実施例１
多孔性支持体としてシェラガード２５００ （ハイフラ
ックスタイプ、ポリプラスチック社製ポリプロピレンマ
イクロポーラスフィルム）を支持用ガラス板上に密着さ
せ末端ビニル変性ポリジメチルシロキサン（ＰＳＩ社製
ＰＳ４４５）をバーコーダ−で薄く塗布し、次に電子線
照射装置（ＥＳＩ社製、エレクトロカーテン）内に支持
用ガラス板ごと導入し、照射室内を窒素で置換し酸素濃
度を１５０ｐＩ）ｍとし、１７５ＫＶで５〜２０Ｍｒａ
ｄの電子線を照射した。このようにして得られた複合膜
から未架橋のシロキサン化合物をメチレンジクロライド
を用いてソックスし一抽出して除去し第１図に示すよう
な積層膜を得た。この積層膜の気体透過係数をｃｍ （
Ｓ Ｔ Ｐ ） ・ｃｍ／ｃｉ−ｓｅｃ”ＣｍＨｔ；Ｊ
の単位で表わすと０２は３．６４Ｘ１０−”、Ｎ２は１
．７６Ｘ１０−”であった。
ックスタイプ、ポリプラスチック社製ポリプロピレンマ
イクロポーラスフィルム）を支持用ガラス板上に密着さ
せ末端ビニル変性ポリジメチルシロキサン（ＰＳＩ社製
ＰＳ４４５）をバーコーダ−で薄く塗布し、次に電子線
照射装置（ＥＳＩ社製、エレクトロカーテン）内に支持
用ガラス板ごと導入し、照射室内を窒素で置換し酸素濃
度を１５０ｐＩ）ｍとし、１７５ＫＶで５〜２０Ｍｒａ
ｄの電子線を照射した。このようにして得られた複合膜
から未架橋のシロキサン化合物をメチレンジクロライド
を用いてソックスし一抽出して除去し第１図に示すよう
な積層膜を得た。この積層膜の気体透過係数をｃｍ （
Ｓ Ｔ Ｐ ） ・ｃｍ／ｃｉ−ｓｅｃ”ＣｍＨｔ；Ｊ
の単位で表わすと０２は３．６４Ｘ１０−”、Ｎ２は１
．７６Ｘ１０−”であった。
実施例２
シリコンゴム（ＬＳ６３ｕ、トーレシリコーン製）に過
酸化物（トーレＲＣ−２＞を１．５重量％添加し、その
ものにトルエンを８５重量％になるように加え１０時間
攪拌して均一溶液を得る。実施例１で得られた電子線処
理した複合膜の表面にバーコーダ−で塗布した後、１２
０℃で１０分間加硫する。このようにして得られた複合
膜から未架橋のシロキサン化合物をメチレンジクロライ
ドを用い、ソックスし一抽出して除去し第２図に示すよ
うな積層膜を得た。この積層膜の気体透過係数をｃｔｉ
（ＳＴＰ） ・ｃｍ／ｃｉ−ｓｅｃ ６ ｃｍＨ（Ｊ
の単位で表示すると０２は３．２２Ｘ１０−”、Ｎ２は
１．７１Ｘ１０””であった。
酸化物（トーレＲＣ−２＞を１．５重量％添加し、その
ものにトルエンを８５重量％になるように加え１０時間
攪拌して均一溶液を得る。実施例１で得られた電子線処
理した複合膜の表面にバーコーダ−で塗布した後、１２
０℃で１０分間加硫する。このようにして得られた複合
膜から未架橋のシロキサン化合物をメチレンジクロライ
ドを用い、ソックスし一抽出して除去し第２図に示すよ
うな積層膜を得た。この積層膜の気体透過係数をｃｔｉ
（ＳＴＰ） ・ｃｍ／ｃｉ−ｓｅｃ ６ ｃｍＨ（Ｊ
の単位で表示すると０２は３．２２Ｘ１０−”、Ｎ２は
１．７１Ｘ１０””であった。
実施例３
シェラガード２５００を支持用ガラス板上に密着させ、
末端メタクリロキシプロピル変性ポリジメチルシロキサ
ン（ＰＳＩ社製Ｐｓ５８３）をバーコーダ−で薄く塗布
し含浸させた。
末端メタクリロキシプロピル変性ポリジメチルシロキサ
ン（ＰＳＩ社製Ｐｓ５８３）をバーコーダ−で薄く塗布
し含浸させた。
窒素雰囲気下で電子線照射（’１７５ＫＶ、］ＯＭｒａ
ｄ）Ｌ、て硬化させ複合膜を得た。この複合膜の表面に
ざらに上記の末端メタクリロキシプロピル変性ジメチル
シロキサンを塗布し同様に電子線硬化し積層した。
ｄ）Ｌ、て硬化させ複合膜を得た。この複合膜の表面に
ざらに上記の末端メタクリロキシプロピル変性ジメチル
シロキサンを塗布し同様に電子線硬化し積層した。
未架橋のシロキサン化合物をメチレンジクロラ′イドで
ソックスし一抽出して除去し積層膜を得た。
ソックスし一抽出して除去し積層膜を得た。
この積層膜の気体透過係数をｃｍ（ＳＴＰ）・ｃｍ／ｃ
ｒＩｔ−ｓｅｃ−ｃｍＨｇの単位で表示すると０２は３
．４６ｘｉｏ−”、ＮＺは１．５３Ｘ１０’であった。
ｒＩｔ−ｓｅｃ−ｃｍＨｇの単位で表示すると０２は３
．４６ｘｉｏ−”、ＮＺは１．５３Ｘ１０’であった。
（Ｇ）発明の効果
本発明の方法に基づいて作成した積層膜をステンレス製
の気体透過測定セルに保持し一方から酸素２１％、窒素
７９％の標準空気を’ＩＫ’Ｊ／ｃｒｉの圧力で加圧し
膜を透過した気体をガスクロマトグラフィーにより分析
したところ酸素の濃度が３５％以上に高められている事
が確認され酸素富化の効果を有する事が確かめられた。
の気体透過測定セルに保持し一方から酸素２１％、窒素
７９％の標準空気を’ＩＫ’Ｊ／ｃｒｉの圧力で加圧し
膜を透過した気体をガスクロマトグラフィーにより分析
したところ酸素の濃度が３５％以上に高められている事
が確認され酸素富化の効果を有する事が確かめられた。
第１図は本発明の実施例１における気体選択性複合膜の
断面図を示す。 第２図は本発明の実施例２における気体選択透′過性複
合膜の断面図を示す。 １・・・・・・多孔質支持体 ２・・・・・・放射線硬化型薄膜層 ３・・・・・・放射線硬化法またはそれ以外の方法によ
って積層される膜 第１図 第Ｓ２図 手続ネｍ正書（自発） 昭和６１年 ３月２０日
断面図を示す。 第２図は本発明の実施例２における気体選択透′過性複
合膜の断面図を示す。 １・・・・・・多孔質支持体 ２・・・・・・放射線硬化型薄膜層 ３・・・・・・放射線硬化法またはそれ以外の方法によ
って積層される膜 第１図 第Ｓ２図 手続ネｍ正書（自発） 昭和６１年 ３月２０日
Claims (1)
- （１）放射線照射により硬化可能な不飽和結合を有する
液状のシロキサン化合物を多孔性支持体上に塗布し、紫
外線照射または電子線照射により表面層のシロキサン化
合物を架橋により硬化することを特徴とする選択透過性
複合膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27583385A JPS62136212A (ja) | 1985-12-07 | 1985-12-07 | 選択透過性複合膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27583385A JPS62136212A (ja) | 1985-12-07 | 1985-12-07 | 選択透過性複合膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62136212A true JPS62136212A (ja) | 1987-06-19 |
| JPH035207B2 JPH035207B2 (ja) | 1991-01-25 |
Family
ID=17561061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27583385A Granted JPS62136212A (ja) | 1985-12-07 | 1985-12-07 | 選択透過性複合膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62136212A (ja) |
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1985
- 1985-12-07 JP JP27583385A patent/JPS62136212A/ja active Granted
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