JPS6214904A - 疎水性の微孔性濾過膜の表面親水化方法 - Google Patents

疎水性の微孔性濾過膜の表面親水化方法

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JPS6214904A
JPS6214904A JP60155721A JP15572185A JPS6214904A JP S6214904 A JPS6214904 A JP S6214904A JP 60155721 A JP60155721 A JP 60155721A JP 15572185 A JP15572185 A JP 15572185A JP S6214904 A JPS6214904 A JP S6214904A
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JP
Japan
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water
filtration membrane
hydrophilic
microporous filtration
hydrophobic
Prior art date
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Pending
Application number
JP60155721A
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English (en)
Inventor
Sumio Otani
純生 大谷
Kyoichi Naruo
成尾 匡一
Jun Sasaki
純 佐々木
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6214904A publication Critical patent/JPS6214904A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0093Chemical modification
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/30Cross-linking

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

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) 本発明は水系の微孔性濾過膜の製造方法に関する。史に
詳しくは、本発明は疎水性濾過膜の表面を親水化する方
法に関する。
(従来技術) 微孔性濾過膜は古くから知られており、(例えばアール
・ケスティング(R,Kesting)著シンセテイン
ク・ポリマー・メンプラン(Synthetic  P
olymerM e m b r a n e 、マグ
ロウヒル(McGraw−Hill)社発行)濾過層フ
ィルターなどに広く利用されている。微孔性濾過膜は、
例えば米国特許第1.421.341号、同3. 13
3. 132号、同2,944,017号、特公昭43
−15698号、特公昭45−33313号、同48−
39586号、同48−40050号などに記載されて
いるように、酢酸セルローズを原料として製造されるも
の、米国特許2,783.894号、同3.408.3
15号、同4,340゜479号、同4,340.48
0号、同4,450.126号、ドイツ特許DE3,1
38.525号、特開昭58−37842号などに記載
されているように脂肪族ポリアミドを原料として製造さ
れるもの、米国特許4,196.070号、同4.20
3.847号、同4,203,848号、同4,340
.482号、特開昭48−1287     。
1号、特開昭49−126572号、特開昭55−99
934号、特開昭58−91732号などに記載されて
いるようにポリ弗化ビニリデンを原料として製造されて
Goするもの、特開昭54−26283号、特開昭56
−154051号、特開昭56−86941号、特開昭
56−126407号などに記載されているようにポリ
スルホンを原料とするもの、ドイツ特許0LS3,00
3.400号などに記載されているポリプロピレンを原
料とするものなどがある。これら微孔性濾過膜は電子工
業用洗浄水、医薬用水、医薬製造用工程水、食品用水等
の滅菌濾過及び微粒子濾過に用いられており、近年その
用途と使用量は拡大している。
(本発明が解決しようとする問題点) しかしながらこれらの微孔性濾過膜のためのポリマーの
多くは疎水性ポリマーであるために、これらの微孔性濾
過膜を使用して水を濾過しようとしても、そのままでは
水がはじかれてうまく濾過することができないので、水
を濾過する前にまずアルコール等を濾過し微孔性濾過膜
の表面をよく水に濡れるようにした後、純水を濾過して
微孔性濾過膜を洗浄し、これらの工程を経て初めて濾過
したい水を濾過することができるという無駄と煩雑さを
余儀なくされていた。そこで微孔性濾過膜の親水性を改
善する目的で、微孔性濾過膜の中に界面活性剤、グリセ
リンやエチレングリコールの如き多価アルコール等を添
加することが通常行われている。しかしながらこのよう
な方法で微孔性濾過膜に親水性を付与した場合には、濾
過に際して濾液中にこれら添加剤が溶は出して濾液を汚
すという欠点があった。そこで、従来からこのような欠
点を解決するために以下に述べるような種々の方法が開
示されている。
特開昭58−35862号には、疎水性微孔性濾過膜の
親水化方法として、ポリスルホンから成る微孔性濾過膜
を真空放電雰囲気中にてスパッタエツチングする方法が
開示されている。しかしながら、この方法では親水化処
理後の微孔性濾過膜が着色したり、機械的強度が著しく
低下すると言う欠点を有している。
特開昭50−32198号には、弗素系樹脂から成る微
孔性濾過膜上にエポキシ樹脂層を形成し、その後このエ
ポキシ樹脂層をスルホン化あるいはニトロ化することに
より親水化を行う方法が開示されている。しかしながら
スルホン化やニトロ化に際しては濃硫酸や濃硝酸を用い
るため、エポキシ樹脂のみならず微孔性濾過膜自身も劣
化してしまい、微孔性濾過膜の機械的強度の低下や変色
がおこると言う欠点があった。
特開昭53−80378号においては、塩基の存在下で
ポリアルキレンオキシドを作用させる方法が開示されて
いる。しかしながらこの方法で親水化された微孔性濾過
膜は、徐々にではあるが、濾液中にポリアルキレンオキ
シドが溶出すると言う欠点がある。
特公昭56−16187号では、疎水性の微孔性濾過膜
に水溶性ポリマーを浸漬塗布し、その後電子線照射や加
熱結晶化及びホルムアルデヒドやグリオキサールによる
化学反応によって水不溶性にする方法が開示されている
。しかしながらこの方法の場合には、少し過酷な条件下
、たとえば80℃の熱水や121℃の飽和水蒸気による
滅菌処理によって、不溶化されたはずのポリマーが溶出
すると言う欠点があった。
従って、本発明の第1の目的は、疎水性ポリマーからな
る微孔性濾過膜を親水化するための方法を提供すること
にある。
本発明の第2の目的は、微孔性濾過膜の性能を劣化させ
ることなく、疎水性ポリマーからなる微孔性濾過膜を親
水化するための方法を提供することにある。
更に本発明の第3の目的は、水の濾過に通した生物学的
に安全な微孔性濾過膜を製造する方法を提供することに
ある。
(問題を解決するための手段) 上記の諸口的は、水不溶性の親水性ポリマーをその溶媒
に熔解し、この溶液を疎水性の微孔性濾過膜に含浸せし
めた後架橋することを特徴とする、疎水性の微孔性濾過
膜の表面親水化方法によって達成された。
本発明で使用する水不溶性の親水性ポリマーとは、水に
膨潤はしても溶解しない水に濡れやすいポリマーである
。このようなポリマーには、例えハ酢酸セルローズ、硝
酸セルローズ、エチルセルローズ、ヒドロキシエチルセ
ルローズの如き水酸基を有するセルローズエステル類及
びセルローズエーテル順ミケン化度10%から70%の
ポリ酢酸ビニル、ポリヒドロキシエチルアクリレート、
アクリル酸エステルとの共重合物、メタクリル酸とメタ
クリル酸エステルとの共重合物の如きビニルポリマー類
がある。
本発明においては、上記のような水不溶性の親水性ポリ
マーを架橋剤と共にその溶媒に溶解して、予め用意した
疎水性の微孔性濾過膜に含浸塗布し次いで架橋するか、
又は、ポリマーを含浸塗布した後、架橋剤を別途含浸塗
布した後架橋せしめることにより親水性ポリマーを不溶
化する。
本発明で使用することのできる架橋剤は、下記一般式で
表されるような、官能基が2価以上の多官能化合物であ
る。
一般式 ここでnは2以上の整数であり。Rは連結基、Aは以下
に示す官能基を表している。
−N=C=O1−N=C=S、  ’C=C=O1一3
O2CH=CH2、−COCH=CH2、〆 −C−NHCOO−1 −CON3、 l −CH2CH2X、   −cH2cH2oso3−1
−CH2CH2SSO3−1 −N)(CH2CH2X、   −CH2CH2H2X
昌 −NHCH2CH20SO3−1−C−X。
一3O2X、    −NHCH20H−3O2CH=
CHX。
ゝさ  /                 S  
     X。
−CONHCH20H,−NHCH20H。
−NHCH20−、5iX2   、 5i(OH)2 但し上記中、Xはハロゲン原子を表す。
前記一般式において、連結基Rは、置換又は未置換のア
ルキル、アルケニル、アリールの2価以上の基を表す、
このような2価の連結基の具体例としては、例えば、 (−CH2+ −CH2CH2− 一0÷CH2CH20÷ ρ などが挙げられる。ここでDは一〇−2−S −1p、
ml、m2はO〜10の整数を表す。
R1は水素原子又はアルキル基を表す。
3価の連結基の具体例としては例えば、−co−勺一〇
H2C0O− 一3O2N−CH2Coo− H2O− CH3CH2C−CH20− H2O− 0−CH2CH2−0− 0=P−0−CH2CH2−0− 0−CH2CH2−0− ここでpは整数を表す。
以下に、本発明で使用することのできる架橋剤の具体例
を示す。
拳□・ φ = Φ CN これらの架橋剤のうち、ジグリシジルエチレングリコー
ルの如きエポキシ系架橋剤が特に好ましい。
本発明においては、水不溶性の親水性ポリマーと架橋剤
とを、微孔性濾過膜を熔解しない溶媒に、0.1重量%
から20重量%の範囲で溶解し、予め用意した、疎水性
の微孔性濾過膜(平均孔径:、0.01μ〜5μ)に含
浸塗布する。その後60℃以上の温度で乾燥、加熱硬化
することによって、架橋反応をおこさせる。この時、水
不溶性の親水性ポリマーと架橋剤との比率は当量比で1
00対0.1から100対10であることが好ましい。
本発明においては、前述の如く、水不溶性の親水性ポリ
マーを微孔性濾過膜に塗布し乾燥した後、その上から架
橋剤を含浸塗布し、その後加熱架橋することも可能であ
る。
(作用) 水不溶親水性ポリマーを塗布し架橋した微孔性濾過膜は
、そのままでも親水性は持っているものの、水の濾過に
用いるには不充分なこともある。
そこで親水性を増すために、この水不溶性の親水性ポリ
マーを塗布架橋した微孔性濾過膜を更に温水又は水蒸気
で処理することが好ましい場合がある。処理に用いる温
水又は水蒸気の温度は、塗布した親水性ポリマーのガラ
ス転移点以上である必要がある。多くの水不溶性の親水
性ポリマーは水の可塑化作用により、乾燥状態よりもガ
ラス転移点が低くなるので、40℃〜120℃好ましく
は60℃〜120℃の温度で1分以上、好ましくは1分
から5分間処理すれば、水に対する濡れは格段に改良さ
れる。このような温水又は水蒸気処理によって、何故こ
のように水に対する濡れが大きく改善されるかは必ずし
も明確ではないが、これ−らの処理によって、親水性ポ
リマーの親木基の多数が外側に向くためと推定される。
このようにして作製された親水性の微孔性濾過膜を、8
0℃の熱水や121℃の飽和水蒸気による滅菌処理にさ
らしても、その後の濾過において濾液中に殆ど溶出物は
検出されない。
(発明の効果) 本発明によれば、橿めて容易に疎水性の微孔性濾過膜の
表面を親水化することができる。又親水化のための処理
条件は厳しいものではないので、当初の疎水性の微孔性
濾過膜の物理的性能を劣化させることがない、このよう
にして作製された親水性の微孔性濾過膜を、更に温水又
は水蒸気で処理した場合には一段と表面の親水性を改善
することができるので、本発明は極めて有意義である。
以下本発明を実施例により更に詳述するが、本発明はこ
れによって限定されるものではない。
(実施例) 実施例1゜ の繰り返し単位からなるポリスルホン(商品名ニーデル
P−3500)100gをジメチルホルムアミド350
gに熔解し、更に平均分子量3000のポリエチレング
リコール130gを添加してこれも熔解した。この溶液
をガラス板上に流延し、次いで20℃の水中にガラス板
ごと浸漬した。微孔を形成し凝固した膜を更に水洗いし
た後乾燥した。
得られた膜を水面にそっと浮かべたところ、膜は完全な
疎水性を示し、全く水を吸わなかった。
実施例2゜ ポリ弗化ビニリデン(県別化学製KF100O)15重
量%、平均分子量200のポリエチレングリコール15
重量%及びジメチルアセトアミド70重量%を混合溶解
し、更にこのポリマー溶液100gに対してポリオキシ
エチレンソルビタンモノオレート1gを添加した。次い
でこの溶液をガラス板上に流延し、直ちにメタノールが
満たされた槽に浸漬し凝固させた。
得られた膜を水面にそっと浮かべたところ、膜は完全な
疎水性を示し、全く水を吸わなかった。
実施例3゜ ポリヒドロキシエチルメタクリレート20g及びトリレ
ンジイソシアネート0.5gを、11のアセトンに溶解
した。この液に実施例1で使用したポリスルホン微孔性
濾過膜を浸漬した後、120℃の空気清音槽中で10分
間加熱した。その後80℃の熱水中で10分間処理した
このようにして作製した微孔性濾過膜を水面上に浮かべ
たところ、殆ど瞬間的に水が膜中の孔に吸い上がる程の
親水性が認められた。又圧力釜中にて121℃の熱水処
理を行っても、溶出物は何も検出されなかった。
実施例4゜ ケン化度35%のポリ酢酸ビニル10g及びジグリシジ
ルエチレングリコール2.5gを1!のメタノールに溶
解した。この液に実施例2で使用したポリ弗化ビニリデ
ン微孔性濾過膜を浸漬した後、135℃の空気清音槽中
で10分間加熱した。
その後80℃の温水中に30分間浸漬した後乾燥した。
このようにして作製した微孔性濾過膜を水面上に浮かべ
たところ、殆ど瞬間的に水が膜中の孔に吸い上がる程の
親水性が認められた。又圧力釜中にて121℃の熱水処
理を行っても、溶出物は何も検出されなかった。
実施例5゜ 酢化度54%の酢酸セルローズ20g及びヘキサメチレ
ンジイソシアネート0.2gを、11のアセトンに溶解
した。この液に実施例1で使用したポリスルホン微孔性
濾過膜を浸漬した後、120℃の空気清音槽中で10分
間加熱した。その後圧力釜中にて125℃熱水で5分間
処理した。
このようにして作製した微孔性濾過膜を水面上に浮かべ
たところ、殆ど瞬間的に水が膜中の孔に吸い上がる程の
親水性が認められた。又圧力釜中にて121℃の熱水処
理を行っても、溶出物は検出されなかった。
実施例6゜ ケン化度35%のポリ酢酸ビニル10g及びジグリシジ
ルエチレングリコール0.5gを1にのメタノールに溶
解した。この液に実施例2で使用したポリ弗化ビニリデ
ン微孔性濾過膜を浸漬した後、135℃の空気清音槽中
で10分間加熱した。
このようにして作製した微孔性濾過膜を水面上に浮かべ
ると、約4秒で水が膜中の孔に吸い上がる程の親水性が
認められた。又圧力釜中にて121℃の熱水処理を行っ
ても、溶出物は何も検出されなかった。
これらの結果は、本発明の方法が疎水性の微孔性濾過膜
の表面を親水化する方法として極めて有効であり、しか
も、得られた膜の安全性も十分良好であることを実証す
るものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)水不溶性の親水性ポリマーをその溶媒に溶解し、こ
    の溶液を疎水性の微孔性濾過膜に含浸せしめた後架橋す
    ることを特徴とする、疎水性の微孔性濾過膜の表面親水
    化方法
JP60155721A 1985-07-15 1985-07-15 疎水性の微孔性濾過膜の表面親水化方法 Pending JPS6214904A (ja)

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