JPS6245318A - Preparation of gas separation membrane - Google Patents

Preparation of gas separation membrane

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JPS6245318A
JPS6245318A JP60183899A JP18389985A JPS6245318A JP S6245318 A JPS6245318 A JP S6245318A JP 60183899 A JP60183899 A JP 60183899A JP 18389985 A JP18389985 A JP 18389985A JP S6245318 A JPS6245318 A JP S6245318A
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stretching
membrane
coating
temp
hollow fiber
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穴沢 孝典
Kazuo Hasumi
蓮見 和夫
Yoshiyuki Ono
善之 小野
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Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a composite membrane having an ultrathin active layer free from a pinhole, by applying coating to a homogenous non-porous support before making said support porous by stretching. CONSTITUTION:A thermoplastic crystalline polymer with an arrival crystallization degree of 20% or more is formed into a hollow yarn shape at melting temp. of Tm-Tm+100 deg.C (wherein Tm is a crystal m.p.) by melt spinning. A draft ratio is set to 5-10,000. The formed hollow yarn is cooled in a temp. range of glass transition temp. Tg-50 deg.C-Tm-50 deg.C and subsequently subjected to heat treatment at temp. of Tg+20 deg.C-Tm-5 deg.C. A substance forming a polymer film is applied to the surface of the obtained membrane in a thickness of 0.001-50mum. The viscosity of the coating solution is 0.5-500cp and the concn. of the polymer is 0.01-10wt%. This membrane is subjected to cold stretching at a stretching magnification of 1.05-3 at temp. of Tg-50 deg.C-Tm-10 deg.C. A stretching speed is pref. 1-10,000%/sec. Thereafter the stretched membrane is thermally set for 0.1sec or more at temp. of cold stretching temp.-Tm at a stretching magnification rate of 0.9-2.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 近年、膜による混合気体の分離、即ち気体隔膜分汗挾術
は、省エネルギー化、分訃装f、¥、テ¥!作のIY+
iilバ1化S多くの点で注目され、空気からの酸素富
化ノど気もI〜くは室系冨1じ・空気の製造、CO7の
分唱回収、燃焼ガスからのCO,f(、の[す収、廃ガ
スからのNO2、S02の除去、C1化学における合成
ガスのH,/Co−の精製、調整、天然ガスからのHe
等の不活性ガスの分離、回収、等多(の分野での利用が
検討されている。これらの分野では気体分離能が高いこ
と、透過速度の大きいことが経済性等の面で実用化、普
及のポイントとなっており、これらの点で優れた膜の開
発が切望されている。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> In recent years, the separation of mixed gases using membranes, that is, the gas diaphragm separation technique, has been widely used for energy saving, separation devices, etc. Made by IY+
It has attracted attention in many respects, including oxygen enrichment from air, production of indoor air, fractional recovery of CO7, CO from combustion gas, f( , Removal of NO2 and S02 from waste gas, Purification and adjustment of H,/Co- of synthesis gas in C1 chemistry, He from natural gas
Its use in the fields of separation and recovery of inert gases such as This has become a key point for its widespread use, and there is a strong need for the development of membranes that are excellent in these respects.

本発明は、この様な要求に対応するもので、気体分間v
r能が高く、透過速度の高い、又力学的特性にも優れた
膜を能率よく製造する方法を提供するものである。
The present invention responds to such requirements, and the gas minute v
The object of the present invention is to provide a method for efficiently manufacturing a membrane that has high R capacity, high permeation rate, and excellent mechanical properties.

〈従来の技術〉 気体隔膜分離の技術分野においては、前述の様に気体分
離能が旨いことと同時に、経済性等の而から坊過速度の
大きいことが稜求されている。この目標を速成するため
には、気体分離nf:を有するニー材を厚さ数μm以下
に薄膜化する事が必須であり、これにより友用的な気体
透過速度を実現する事ができる。しかるに、かような薄
膜は機械的強度が非常に低い為、多孔質の支持体の上に
薄膜を形成したいわゆる複合膜の形態で用いられるのが
通常である。複合膜の製造方法には液面展開法(例えば
特開昭57−107204号)、溶液塗布法(例えば特
開昭57−122906号)、プラズマ重合法(例えば
特開昭56−24018号)、界面重合法(例えば特開
昭59−59221号)等が知られており、また複合膜
と類似の構造を持つが同一素材で多孔質層と非多孔質層
から成る。いわゆる不均質膜の製造方法として湿式法(
例えば特開昭59−59209号)や溶融法(例えば本
出願人の出願に係る特開昭59−196706および同
229320号)が知られている。
<Prior Art> In the technical field of gas diaphragm separation, as mentioned above, there is a demand for good gas separation performance and at the same time, for reasons such as economical efficiency, a high overflow rate. In order to rapidly achieve this goal, it is essential to reduce the thickness of the knee material having gas separation nf: to a thickness of several micrometers or less, thereby making it possible to achieve a reasonable gas permeation rate. However, since such a thin film has very low mechanical strength, it is usually used in the form of a so-called composite membrane in which the thin film is formed on a porous support. Methods for manufacturing composite membranes include liquid surface development method (e.g., JP-A No. 57-107204), solution coating method (e.g., JP-A-57-122906), plasma polymerization method (e.g., JP-A-56-24018), Interfacial polymerization methods (for example, JP-A No. 59-59221) are known, and have a structure similar to that of a composite membrane, but consist of a porous layer and a non-porous layer made of the same material. Wet method (
For example, JP-A-59-59209) and the melting method (for example, JP-A-59-196706 and JP-A-229320 filed by the present applicant) are known.

溶液塗布法(コーティング法)は、例えば特開昭50−
41958号公報記載のごとく多孔質膜に気体分離能を
持った素材の溶液を塗布し乾燥する事によって、多孔質
膜の表面に非多孔層を形成する方法であり、他のり金膜
及び不均質膜の製造方法と比較して次の様な長所を持っ
ている。
The solution application method (coating method) is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1987-
As described in Publication No. 41958, this method forms a non-porous layer on the surface of a porous membrane by applying a solution of a material with gas separation ability to the porous membrane and drying it. It has the following advantages compared to membrane manufacturing methods.

即ち■支持体となる多孔質膜やコーテイング物質に制約
が少なく選択の巾が広いので、目的に応じた分離膜を作
り易い■既存の塗布(コーティング)技術が応用できる
■製造設備費が安価で生産速度が高いので生産性が高い
■膜表面積を太き(とる事のできる中空糸型複合膜の製
造が容易である、等である。
In other words, ■ There are fewer restrictions on the porous membrane that serves as the support and coating materials, so there is a wide range of choices, so it is easy to create separation membranes that suit the purpose. ■ Existing coating technology can be applied. ■ Manufacturing equipment costs are low. High productivity due to high production rate; ■Easy to manufacture hollow fiber type composite membranes with large membrane surface area.

しかるに、コーティング法の短所は、気体透過率を向上
させるべく、コーティング膜厚を減少させれば、支持体
の細孔が完全には陰ぺいされず、ピンホールが発生し、
気体分離係数の低下を招くという点にある。従って実用
性のある分離係数を得る為には、コーティング層を厚(
せねばならず、他の複合膜の製造方法に比べて気体透過
率に劣った膜しか得られないという欠点を有している。
However, the disadvantage of the coating method is that when the coating thickness is reduced to improve gas permeability, the pores of the support are not completely covered, resulting in pinholes.
The problem is that this results in a decrease in the gas separation coefficient. Therefore, in order to obtain a practical separation factor, the coating layer must be thick (
However, this method has the disadvantage that only a membrane with inferior gas permeability can be obtained compared to other composite membrane manufacturing methods.

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、上述のコーティング法の長所を保有し、且つ
ピンホール発生防止と薄膜化の二律背反を克服した複合
膜の製造方法の確立を目的としたものである。
<Problems to be Solved by the Invention> The present invention aims to establish a method for manufacturing a composite film that possesses the advantages of the above-mentioned coating method and overcomes the trade-offs between preventing pinholes and thinning the film. be.

〈問題を解決する為の手段〉 本発明者らは、コーティング法による複合膜の製造方法
について詳細な検討を加えた結果、コーティング法によ
る膜性能向上の困難点は、コーティングによって多孔質
支持体の細孔を完全にふさがねばならない点にあると判
断し、この本質的な困難点を回避する事によって、ピン
ホールのない超薄膜層を形成できる事を見出し、本発明
を完成させるに至った。即ち本発明の特徴は、支持体を
多孔質化する前に、分離活性物質を支持体上にコーティ
ングし、しかる後に支持体のみを多孔質化する点にある
<Means for Solving the Problem> As a result of detailed studies on the method for manufacturing composite membranes by the coating method, the present inventors found that the difficulty in improving membrane performance by the coating method is that the porous support is By determining that the pores must be completely blocked, and by avoiding this essential difficulty, we have discovered that it is possible to form an ultra-thin film layer without pinholes, and have completed the present invention. That is, the feature of the present invention is that before making the support porous, a separation active substance is coated on the support, and then only the support is made porous.

多孔質支持体の細孔を完全にふさぐことの困難性を回縫
するという、本発明と類似の発1は、例えば特開昭59
−49802号や同じく59−120211号に於ても
見る事ができる。即ち、これらは支持多孔質膜に水や浴
剤を予め含浸させ、見掛上非多孔質化しておいてコーテ
ィング操作を行ない、しかる後に含浸液を除去するとい
うものである。
A similar idea to the present invention, which solves the difficulty of completely blocking the pores of a porous support, is disclosed in, for example, JP-A-59
It can also be seen in No. -49802 and No. 59-120211. That is, in these methods, a supporting porous membrane is pre-impregnated with water or a bath agent to make it appear non-porous, a coating operation is performed, and then the impregnating liquid is removed.

しかし、これらの方法に於ては、液体を含浸させた多孔
質の表面状態は、含浸液が揮発性液体の場合は勿論のこ
と、不揮発性液体であっても不安定であって、薄(均一
なコーティングを行うことは相当に困難である。またそ
ればかりか、これらの方法に於ては、後で含浸液の除去
操作を必要とし、特に中空糸型の支持体に不揮発性の含
浸液を用いた場合は、この操作が著しく困難であって実
際上実施不能である。
However, in these methods, the surface state of the porous material impregnated with liquid is unstable not only when the impregnating liquid is a volatile liquid, but even when it is a non-volatile liquid, It is quite difficult to achieve a uniform coating.Furthermore, these methods require a subsequent removal operation of the impregnating liquid, especially when using a non-volatile impregnating liquid on a hollow fiber type support. When using , this operation is extremely difficult and practically impossible.

これに対し本発明の製造方法は、均質な非多孔質の支持
体にコ・−ティングを行なった後、延伸によって支持体
を多孔質化する為、上記の欠点を全(有しない。
On the other hand, the manufacturing method of the present invention does not have all of the above-mentioned drawbacks, since a homogeneous non-porous support is coated and then the support is made porous by stretching.

また一般に、コーティングフィルムに於て、コーティン
グ層形成後に延伸を加える事によって、コーティング1
^を薄くできる車は公知である。例えばl特公昭41−
8470号に於ては、フィルムを縦方向に延伸し、次い
でコーティングを行ない、その後に横方向に延伸する事
でピンホールの無い、薄いコーティング層が得られると
している。しかし、この方法では延伸する事によって薄
くなる程度は、高々延伸倍率の逆数であり、本質的に薄
いコーティングが実施できるというものでは全くない。
In addition, in general, coating films are stretched after the coating layer is formed.
Cars with thinner ^ are known. For example:
No. 8470 states that a thin coating layer without pinholes can be obtained by stretching the film in the machine direction, then coating it, and then stretching it in the transverse direction. However, in this method, the extent to which the coating is thinned by stretching is at most the reciprocal of the stretching ratio, and it is not possible to achieve essentially thin coatings at all.

本発明は、コーティング時には、支持体を表面が平滑な
非多孔質体としておき、コーティング終了後の延伸処理
によって支持層のみを多孔化しようとするもので、技術
思想として従来技術とは異る発想に立脚した。従って本
発明は、多孔質の孔を完全にふさぐというコーティング
技術上の困難を回僻可能となり、その結果非常に薄いコ
ーティング層を形成できるのであって、単に延伸倍率の
逆数だけ薄くなるというものではない。
In the present invention, during coating, the support is made into a non-porous material with a smooth surface, and only the support layer is made porous through a stretching process after coating, which is a technical concept different from that of conventional technology. I stood on it. Therefore, the present invention makes it possible to overcome the difficulty in coating technology of completely blocking the pores of porous materials, and as a result, it is possible to form a very thin coating layer, which is not simply the reciprocal of the stretching ratio. do not have.

本発明に於ては、延伸によって支持体を多孔質化し、開
裂が発生しても、その上のコーティング層は破れる事無
く非多孔状態を保ち、かつ又ハクリも生じないという事
実は驚(べき事である。
In the present invention, it is surprising that even if the support is made porous by stretching and cleavage occurs, the coating layer thereon remains non-porous without tearing and does not peel off. That's a thing.

本発明の要旨とする点は、熱可塑性の結晶性重合体を、
(1)溶@温度Tm〜(Tm+100)℃(但し、Tm
は結晶融点)、ドラフト比Dfが、50≦Df≦100
00の条件にて溶融押出し製膜して中空糸状またはフィ
ルム状のプリカーサ−を形成し、(2)該プリカーサ−
を支持体としてその表面に、後続の延伸工程により貫通
微多孔を生じることのないコーテイング物質を塗布する
ことにより、コート層を形成し、(3)このコート層を
有する支持体を、(Tg+20 )〜(Tm−5)℃(
但し、Tgはガラス転移温度)の温度で熱処理し、また
は(6′)前記(2)の工程に先立ち(3)の工程にお
ける熱処理を行い、(4)その後(Tg−10)〜(T
m−10)0Cの温度で延伸し、(5)次いで(前段の
延伸温度+10)〜Tm℃の温度で熱固定することによ
り、支持体にのみ微多孔を形成し、かくして微多孔支持
体の表面に非多孔コートIMが′4層された膜をイ5る
ことを特徴とする、気体分離膜の製造方法である。
The gist of the present invention is that a thermoplastic crystalline polymer is
(1) Melting@Temperature Tm ~ (Tm+100)℃ (However, Tm
is crystal melting point), draft ratio Df is 50≦Df≦100
00 conditions to form a hollow fiber-like or film-like precursor, (2) the precursor
A coating layer is formed by using a support as a support and coating the surface thereof with a coating material that does not create penetrating microporosity in the subsequent stretching process, and (3) forming a support with this coating layer at (Tg+20). ~(Tm-5)℃(
However, Tg is the glass transition temperature), or (6') heat treatment in step (3) is performed prior to step (2), and (4) thereafter (Tg-10) to (T
m-10) Stretched at a temperature of 0C, (5) then heat-set at a temperature of (previous stretching temperature + 10) to Tm℃ to form micropores only in the support, thus forming microporous supports. This is a method for producing a gas separation membrane, characterized in that the membrane is coated with a non-porous coat IM on its surface.

本発明で用いる結晶性重合体は、到達結晶化度20%以
上の熱可塑性の結晶性重合体であり、例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ−6−メチル−ブテン−1
、ポリ−4−メチル−ペンテン−1、等のポリオレフィ
ン、ポリスチレン、ポリ−メチルメタクリレートなどの
ビニル重合体、ポリ弗化ビニリデン、ポリ弗化ビニルエ
チレン/H)q弗化エチレン共重合体などの弗素系重合
体、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12などのポ
リアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート
などのポリエステル、ボIJ−4.4’−ジオキシジフ
ェニル−2,2−7’ロバンカーボネートなどのポリカ
ーボネート、ポリオキシメチレン、ポリメチレンスルフ
ィドなどのポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリフエ
ニレンオキシド、ポリフエニレンスルフエーテルケトン
(PFJEK)等を挙げることができる。また、これら
の重合体相互のブレンドや共重合体で、到達結晶化度が
20%以上のものであっても良い。さらに、他の非晶質
ポリマーとのブレンドや無機物とのブレンド等、上記重
合物を70%以上含有する組成物も本発明に用いること
ができるし、酸化防止剤、帯電防止剤、防黴剤、滑剤、
表面活性剤等を必要に応じて適量含有することができる
The crystalline polymer used in the present invention is a thermoplastic crystalline polymer having an ultimate crystallinity of 20% or more, such as polyethylene, polypropylene, poly-6-methyl-butene-1
, polyolefins such as poly-4-methyl-pentene-1, polystyrene, vinyl polymers such as poly-methyl methacrylate, fluorine such as polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride ethylene/H)q fluorinated ethylene copolymers, etc. Polyamides such as nylon 6, nylon 66, and nylon 12, polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene-2,6-naphthalate, BoIJ-4.4'-dioxydiphenyl-2,2- Examples include polycarbonates such as 7'lovan carbonate, polyethers such as polyoxymethylene and polymethylene sulfide, polythioethers, polyphenylene oxides, polyphenylene sulfether ketones (PFJEK), and the like. Further, a blend or copolymer of these polymers may have an attained crystallinity of 20% or more. Furthermore, compositions containing 70% or more of the above polymers, such as blends with other amorphous polymers or blends with inorganic substances, can also be used in the present invention, and antioxidants, antistatic agents, and antifungal agents can also be used in the present invention. , lubricant,
A suitable amount of a surfactant or the like can be contained as required.

中空糸の溶融紡糸温度(もしくはフィルムの浴融押出温
度)(以下、説明の簡略化の為に時に断らない限り中空
糸膜の場合について話を進める。フィルム押出しやイン
フレーションの場合も話は同様である。)は重合体の融
点Tmより高(、融点を100°C以上越えないことが
好ましい。
Melt spinning temperature of hollow fiber (or bath melt extrusion temperature of film) (Hereinafter, to simplify the explanation, unless otherwise specified, we will discuss the case of hollow fiber membranes.The story is similar in the case of film extrusion and inflation. ) is higher than the melting point Tm of the polymer (it is preferable not to exceed the melting point by 100°C or more).

好適な紡糸温度は重合体の結晶化速度、重合体の分子量
、冷却条件、紡糸速度やドラフト比、それに後の工程の
処理条件によって異なり、一般的に言って、結晶化速度
の遅い重合体や低分子量の重合体を用いる場合、紡糸速
度やドラフト比が比較的小さい場合等には、(Tm+1
0)〜(Tm+50 )℃の低い温度が好ましい。一点
より100℃以上高い温度では気体の透過速度が大きな
膜を得ることは困難である。
The suitable spinning temperature varies depending on the crystallization rate of the polymer, the molecular weight of the polymer, the cooling conditions, the spinning speed and draft ratio, and the processing conditions of subsequent steps. When using a low molecular weight polymer, when the spinning speed and draft ratio are relatively low, (Tm+1
A low temperature of 0) to (Tm+50)°C is preferred. At a temperature 100° C. or more higher than one point, it is difficult to obtain a membrane with a high gas permeation rate.

ドラフト比(=引取速度/吐出速度)は5〜1ooo。The draft ratio (=take-up speed/discharge speed) is 5 to 1ooo.

が好ましい。紡糸温度に於ける溶融粘度が7000ボイ
ズ以上である様な高分子量の重合体の場合には5〜20
0の比較的低いドラフト比が適当であるが、一般的には
50以上が好ましい。時に溶融粘度が1000ボイズ以
下の低分子量の重合体を用いる場合には、500以上の
高ドラフトが必要である。また一般的に、吐出糸を急冷
する場合には、徐冷する場合に比べてドラフト比を低く
することができる。
is preferred. 5 to 20 in the case of high molecular weight polymers with a melt viscosity of 7000 voids or more at the spinning temperature.
A relatively low draft ratio of 0 is suitable, but 50 or higher is generally preferred. Sometimes, when using a low molecular weight polymer with a melt viscosity of 1000 voids or less, a high draft of 500 voids or higher is required. Additionally, in general, when the discharge yarn is rapidly cooled, the draft ratio can be lowered compared to when it is slowly cooled.

ドラフト比がこの範囲外でも、本発明の膜を製造するこ
とは可能であるが、高い気体透過性能が望めない他に、
製造が困難になるデメリットが生ずる。
Although it is possible to produce the membrane of the present invention even when the draft ratio is outside this range, high gas permeation performance cannot be expected and, in addition,
The disadvantage is that manufacturing becomes difficult.

押出し速度は、比較的任意に選択できる。遅禍ぎ、ある
いは速過ぎる条件て1ま糸切れが生じ易くなるが、装置
的な要求に合せて決定できる。
The extrusion speed can be chosen relatively arbitrarily. If the thread is too slow or too fast, thread breakage is likely to occur, but this can be determined depending on the equipment requirements.

中空糸紡糸用ノズルは、円環型、馬蹄型、ブリッジ型等
の通常の中空糸紡糸用ノズルを用いることができる。フ
ィルム押出用ダイはTダイやインフレーション用の円環
状ダイ等、通常用いられるフィルム、シート用ダイを用
いることができる。
As the hollow fiber spinning nozzle, a conventional hollow fiber spinning nozzle such as an annular type, a horseshoe type, a bridge type, etc. can be used. As the die for film extrusion, a commonly used film or sheet die such as a T die or an annular die for inflation can be used.

中空糸の外径は、ノズル寸法やドラフト等によって5〜
5000μmに設定することが好ましい。5μm以下お
よび5000μm以上では透過速度の大片な膜を得るこ
とが困難となる。中空糸又はフィルムの膜厚も、同様に
して1〜1000μmに設定することが好ましい。この
範囲外では良好な多孔質膜が生成しにくく、気体透過速
度が小さくなる。
The outer diameter of the hollow fiber varies from 5 to 5 depending on the nozzle dimensions, draft, etc.
It is preferable to set it to 5000 μm. If the thickness is less than 5 μm or more than 5000 μm, it becomes difficult to obtain a membrane with a large permeation rate. It is preferable that the thickness of the hollow fiber or film is similarly set to 1 to 1000 μm. Outside this range, it is difficult to form a good porous membrane and the gas permeation rate becomes low.

本発明により製造された膜を気体分離膜として用いる場
合には、フィルム(平膜)状より、表面積の大きくとれ
る中空糸が有利であり、その外径は20〜500μm、
 Pa7!f−は1〜50μmがより好ましい。
When using the membrane produced according to the present invention as a gas separation membrane, a hollow fiber having a larger surface area is advantageous than a film (flat membrane), and its outer diameter is 20 to 500 μm.
Pa7! f- is more preferably 1 to 50 μm.

ノズルより押出された吐出糸は冷却固化させる。冷却は
空気中を吐出糸が自走する事で自動的に行なわれるが、
さらに積極的な冷却操作を加える事がより好ましい。冷
却方法としては送風の他、チルロールや水(又は湯)に
よる冷却等通常の冷却方法を用いることができる。冷却
温度は、重合体の結晶化速度にもよるが、一般的には(
Tg−50)〜(Tm−50)℃が好ましい。
The thread extruded from the nozzle is cooled and solidified. Cooling is done automatically by the discharge thread running through the air,
It is more preferable to further add an active cooling operation. As a cooling method, in addition to blowing air, ordinary cooling methods such as cooling with a chill roll or water (or hot water) can be used. The cooling temperature depends on the crystallization rate of the polymer, but is generally (
Tg-50) to (Tm-50)°C is preferred.

以上の様にして得られた中空糸は熱処理を行う。ポリオ
レフィンの様に結晶化速度の速い重合体の場合には、徐
冷条件の紡糸工程に於て、結晶化が進行しているため、
必ずしも熱処理は必要ではないが、ポリエステルの様に
結晶化の遅い重合体では熱処理を行うことが必要である
。またポリオレフィン等の場合であっても紡糸条件では
冷却を行っておき、別工程として熱処理を行う方が膜性
能や製品の均一化の面からは有利である。熱処理温度は
(Tg+20)〜(Trn−5)℃が適当である。この
範囲外では透過速度の大きな膜は得られない。
The hollow fibers obtained as described above are subjected to heat treatment. In the case of polymers with a fast crystallization rate such as polyolefins, crystallization progresses during the spinning process under slow cooling conditions.
Heat treatment is not necessarily necessary, but it is necessary for polymers that crystallize slowly, such as polyester. Even in the case of polyolefin, it is advantageous in terms of membrane performance and product uniformity to perform cooling during spinning conditions and heat treatment as a separate step. The appropriate heat treatment temperature is (Tg+20) to (Trn-5)°C. Outside this range, a membrane with a high permeation rate cannot be obtained.

本発明では前記の方法で得られた中空糸又はフィルムに
コーテイング物質を塗布するζコーティングは熱処理の
前に行なう事もできる。
In the present invention, ζ coating, in which a coating substance is applied to the hollow fiber or film obtained by the above method, can also be performed before heat treatment.

本発明におけるコーテイング物質とは、コーティング又
はコーティングと他の手段を併用することにより高分子
塗膜を形成する物實一般を称し、塗布後乾燥することに
より塗膜を形成する重合体、塗布後熱、光、放射線等の
作用で重合して塗膜を形成する重合性モノマー等が含ま
れる。
In the present invention, the coating substance refers to a substance that forms a polymer coating film by coating or a combination of coating and other means. , polymerizable monomers that polymerize under the action of light, radiation, etc. to form a coating film.

しかし、この様なコーテイング物質は、後続の延伸工程
を経由した際貫通微多孔を生じるものであってはならな
い。
However, such a coating material must not produce through-hole microporosity during the subsequent stretching process.

またコーテイング物質は、天然または合成物質であって
よい。合成物質としては付加および縮合重合体の両者が
あげられる。コーティングを構成しうる有用な物質の典
型的な例は、気体分離条件下に固体または液体状の置換
または未置換重合体であり、合成ゴム、天然ゴム、比較
的高い分子量および/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(エビクロロヒドリン
)、ポリアミン、ポリイミン、ポリアミド、アクリロニ
トリル含有共重合体、ポリエステル(ポリラクタムを含
む)、ポリ(アルキルアクリレート)およびポリ(アル
キルメタクリレート)、ポリセパセード、ポリスクシネ
ートおよびアルキド樹脂、テルペノイド樹脂、セルロー
ス重合体、ポリスルホン、ポリ(アルキレングリコール
)その他、ポリ(アルキレン)ポリサルフェート、ポリ
ピロリドン、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,
6−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)及び共重合体、ポ
リ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルアルデヒド)〔
例えばポリ(ビニルホルマール)およびポリ(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(ビニルプロミド)〕、ポリ(ビニリ
デンハライド)、ポリ(ビニリデンカーボネート)、ポ
リ(N−ビニルマレイミド)、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
ンオキサイド)、ポリカーボネート、ポリホスフェート
、および前記のブロック共重合体を含む任意の共3!<
合体、グラフトおよびブレンドがそれらの例としてあげ
られる。これらの重合体は、あらかじめ重合させたもの
の溶液を中空糸又はフィルムに塗布しても良いし、モノ
マー又はプレポリマーをそのままもしくは溶液の形で塗
布後重合させたものでも良い。またコーテイング物質は
、界面活性剤、酸化防止剤、帯電防止剤、可塑剤、紫外
線吸収剤、着色剤等をその目的に応じて適量含有する事
ができる。
The coating material may also be natural or synthetic. Synthetic materials include both addition and condensation polymers. Typical examples of useful materials that may constitute coatings are substituted or unsubstituted polymers that are solid or liquid under gas separation conditions, such as synthetic rubber, natural rubber, relatively high molecular weight and/or high boiling point polymers, etc. liquids, organic prepolymers, poly(siloxanes) (silicone polymers), polysilazane, polyurethanes, poly(ebichlorohydrin), polyamines, polyimines, polyamides, acrylonitrile-containing copolymers, polyesters (including polylactams), poly(alkyl) acrylates) and poly(alkyl methacrylates), polysepersades, polysuccinates and alkyd resins, terpenoid resins, cellulose polymers, polysulfones, poly(alkylene glycols) and others, poly(alkylene) polysulfates, polypyrrolidones, polyolefins such as poly(ethylene) ,
Poly(propylene), poly(butadiene), poly(2,
6-dichlorobutadiene), poly(isoprene), poly(chloroprene), poly(styrene) and copolymers, poly(vinyl alcohol), poly(vinyl aldehyde) [
poly(vinyl formal) and poly(vinyl butyral)], poly(vinyl ketones) [e.g. poly(methyl vinyl ketone)], poly(vinyl esters) [e.g. poly(vinyl benzoate)], poly(vinyl halides) [e.g. (vinyl bromide)], poly(vinylidene halide), poly(vinylidene carbonate), poly(N-vinylmaleimide), poly(methyl isopropenyl ketone), fluorinated ethylene copolymer, polyarylene oxide), polycarbonate, polyphosphate, and any copolymer containing the block copolymer described above! <
Examples include coalescence, grafting and blending. These polymers may be polymerized in advance and applied as a solution to the hollow fiber or film, or monomers or prepolymers may be applied as they are or in the form of a solution and then polymerized. The coating material can also contain appropriate amounts of surfactants, antioxidants, antistatic agents, plasticizers, ultraviolet absorbers, colorants, etc. depending on the purpose.

コーティング層は、例えば流れに不当な低下を生ぜしめ
ることによって膜の性能に悪影響を及ぼす程に厚いもの
でないのが好ましい。コーティング層は約1]、001
〜50ミクロン範囲の平均厚さを有しうる。ある場合に
は、そのコーティング層の平均厚さは約1ミクロン以下
であり、そして約Q、5ミクロン以下の場合もおこりう
る。このコーティングは単層であってもよいし、または
同一物質かまたは異種物質からなる少くとも2個の別々
の;−からなっていてもよい。
Preferably, the coating layer is not so thick that it adversely affects the performance of the membrane, for example by causing an undue reduction in flow. The coating layer is approximately 1], 001
It may have an average thickness in the range of ~50 microns. In some cases, the average thickness of the coating layer is less than about 1 micron, and may be less than about Q, 5 microns. The coating may be a single layer or may consist of at least two separate layers of the same or different materials.

コーティングは、中空糸又はフィルムの表面の少なくと
も一方、好ましくはその一表面に施される。特に最終的
に分離膜として防用される際、塗布面と反対側が低い絶
対圧力下に保たれるのが望ましい。
The coating is applied to at least one, preferably one surface of the hollow fiber or film. Particularly when the membrane is ultimately used as a separation membrane, it is desirable that the side opposite to the coated side be kept under a low absolute pressure.

このコーティングは任意の適当な方法、例えばスプレー
、刷毛塗り、コーテイング物質を含有する本質的に液体
状の物質中への浸漬その他のコーティング操作によって
施すことができる。前記したように、コーテイング物質
を確す場合、本質的に液体であり、中空糸又はフィルム
に対しては実質的に非溶媒である溶剤中に溶解した溶液
として用いるのが好ましい。
The coating may be applied by any suitable method, such as spraying, brushing, dipping into an essentially liquid substance containing the coating material, or other coating operation. As mentioned above, when the coating material is specified, it is preferably used as a solution in a solvent that is liquid in nature and substantially non-solvent for the hollow fiber or film.

毛管粘度計で測定したコーテイング液の粘度は、コーテ
ィング温度に於て[15〜500センチポアズが好まし
く、3〜50センチポアズがより好ましい。コーテイン
グ液が重合体の溶液の場合、重合体の濃度は上記の浴液
粘度になる様調裂する事が好ましい。好ましい4度は重
合体の重合度によって太き(変わるがcL01〜10重
量バー辷ント、さらに好ましくはa1〜2重量パーセン
トである。
The viscosity of the coating liquid measured with a capillary viscometer is preferably 15 to 500 centipoise, more preferably 3 to 50 centipoise at the coating temperature. When the coating liquid is a polymer solution, it is preferable that the concentration of the polymer is adjusted to have the above-mentioned bath liquid viscosity. Preferably, 4 degrees is thick (depending on the degree of polymerization of the polymer, but it is cL01 to 10 weight percent, more preferably a1 to 2 weight percent).

コーテイング液を塗布されたフィルム又は中空糸は、乾
燥や重合あるいは架橋の操作を加えて固体のコーティン
グ層を形成させる。乾燥は送風、熱良赤外線その他任意
の方法を用い得る。重合あるいは架橋は、加熱、紫外線
照射、可視光照射、反応性気体又は液体との接触、プラ
ズマ処理等の方法を用いる事ができる。
The film or hollow fiber coated with the coating liquid is dried, polymerized, or crosslinked to form a solid coating layer. Drying may be performed using air blowing, heat, infrared rays, or any other method. For polymerization or crosslinking, methods such as heating, ultraviolet irradiation, visible light irradiation, contact with a reactive gas or liquid, and plasma treatment can be used.

コーティング操作を、本発明で云う熱処理の前に行なう
場合には、加熱によるコーティング層の固化操作をこの
熱処理で兼ねる事も可能である。またコーティング操作
を本発明でいう熱処理の後で行な5−%)合には、コー
ティング層の固化操作を冷延伸中又は冷延伸後に行な5
8も可能である。しかし、いづれの場合にも、非固化状
態でローラーに触れろ事は、分離係数の著しい低下を招
くので好ましくない。
When the coating operation is performed before the heat treatment referred to in the present invention, the heat treatment can also serve as the solidification operation of the coating layer by heating. In addition, when the coating operation is performed after the heat treatment in the present invention (5-%), the solidification operation of the coating layer is performed during or after the cold stretching.
8 is also possible. However, in any case, it is not preferable to touch the roller in an unsolidified state because this will result in a significant decrease in the separation coefficient.

またコーティング操作に先立ち、中空糸又はフィルムを
酸又はアルカリ処理したり、界面活性剤を塗布する等の
前処理を行なっても良いし、ピンホールの発生を抑制す
る為に、コーティング操作を複数回行なう事も好ましい
In addition, prior to the coating operation, the hollow fiber or film may be pretreated with acid or alkali treatment, or coated with a surfactant, or the coating operation may be repeated multiple times to suppress the occurrence of pinholes. It is also preferable to do so.

以上の処理をした中空糸もしくはフィルムは、延伸する
ことによって嗅内部に空隙を発生させ、多孔質を形成さ
せる(この工程を冷延伸工程と呼ぶことにする)。延伸
倍率は105〜3.0が適当である。冷延伸温度は、(
’rg−50)〜(Tm−10)℃が好ましい。この温
度範囲に於て、重合体の到達結晶化度が低い場合や、冷
却、熱処理条件によって、結晶が十分発達していない場
合はど、冷延伸はより低温で行う必要がある。重合体の
種類によっても異なるが、一般的に言って、結晶化度が
約60%以下ではTg+10°C以下で冷延伸を行う必
要がある。より高温での延伸は、ボイドを生成させず、
高い気体透過率が実現できない。
The hollow fiber or film subjected to the above treatment is stretched to generate voids in the olfactory interior and to form a porous structure (this process is referred to as a cold stretching process). A suitable stretching ratio is 105 to 3.0. The cold stretching temperature is (
'rg-50) to (Tm-10)°C is preferred. In this temperature range, when the ultimate crystallinity of the polymer is low, or when crystals are not sufficiently developed due to cooling and heat treatment conditions, cold stretching must be performed at a lower temperature. Although it varies depending on the type of polymer, generally speaking, if the degree of crystallinity is about 60% or less, it is necessary to cold stretch at Tg+10°C or less. Stretching at higher temperatures does not create voids and
High gas permeability cannot be achieved.

逆に、結晶化速度が速く、到達結晶化度が賜い重合体(
例えばアイソタクチックポリプロピレン)の場合や、熱
処理を比較的十分に行った場合には、Tg以上で延伸す
ることが好ましい。低温での延伸は中空糸又はフィルム
の切断を招き易い。また延伸温度はコーテイング物質の
Tg以上である事が好ましい。
On the other hand, the crystallization rate is fast and the crystallinity reached is high, making the polymer (
For example, in the case of isotactic polypropylene) or in the case of relatively sufficient heat treatment, it is preferable to stretch at Tg or higher. Stretching at low temperatures tends to cause breakage of the hollow fiber or film. Further, the stretching temperature is preferably higher than the Tg of the coating material.

さらに気体透過率を増す為に、冷延伸に引続いて緊張を
緩めることなく、冷延伸温度より高(Tm以下の温度で
延伸を行っても良い(この工程を熱延伸工程と呼ぶこと
にする)。熱延伸は1段又は多段である事ができる。延
伸倍率DRは冷延伸と熱延伸を合せてt1〜5.0が適
当である。
In order to further increase the gas permeability, stretching may be performed at a temperature higher than the cold stretching temperature (Tm or lower) without loosening the tension following the cold stretching (this process will be referred to as the hot stretching process). ).The hot stretching can be performed in one stage or in multiple stages.The appropriate stretching ratio DR for the cold stretching and hot stretching is t1 to 5.0.

フィルムの場合、冷・熱延伸は自由巾−軸延伸でも、一
定巾一軸延伸であっても良いし、中空糸又はフィルムを
ローラーにより連続的に延伸しても良い。一般には延伸
速度は1〜1oooo%/秒が好ましい。また連続延伸
に於ては延伸区間を短くする、直径の小さなローラーを
用いる、延伸バーを使用する等の方法により、蝿伸点を
固定、または延伸範囲を狭くすることが、製品の均一化
の点で有利である。
In the case of a film, the cold/hot stretching may be free width-axial stretching, constant width uniaxial stretching, or the hollow fiber or film may be continuously stretched with a roller. Generally, the stretching speed is preferably 1 to 100%/sec. In addition, in continuous stretching, it is possible to fix the stretching point or narrow the stretching range by shortening the stretching section, using rollers with a small diameter, using a stretching bar, etc. to make the product uniform. It is advantageous in this respect.

冷・熱延伸によっては、中空糸又はフィルムの断面積は
ほとんど低下しない。従って見掛は密度が低下すること
になる。これは膜内部に空隙が生じ、多孔質になったこ
とを示している。
The cross-sectional area of the hollow fiber or film hardly decreases depending on the cold/hot stretching. Therefore, the apparent density will decrease. This indicates that voids were created inside the membrane, making it porous.

冷・熱延伸により生じた支持体の細孔が、応力を解いて
も固定されるように、熱固定を行う。熱固定温度は冷延
伸温度+10℃以上、Tm以下であることが必要である
。熱固定時間は0.1秒以上延伸倍率[19〜2.0の
条件で行うことが望ましい。熱延伸を熱固定の条件下で
行った場合には、熱固定は必ずしも必要でない。この場
合は、熱延伸工程が即ち熱固定であることになる。また
、熱延伸を行った場合は無緊張下(自由収縮条件)で熱
固定を行っても性能上の劣下は僅少である。
Heat setting is performed so that the pores in the support produced by cold/hot stretching remain fixed even after the stress is released. The heat setting temperature needs to be higher than the cold stretching temperature +10°C and lower than Tm. The heat setting time is preferably 0.1 seconds or more and the stretching ratio is preferably 19 to 2.0. When hot stretching is performed under heat setting conditions, heat setting is not necessarily necessary. In this case, the hot stretching process is heat setting. In addition, when hot stretching is performed, there is little deterioration in performance even if heat setting is performed under no tension (free shrinkage conditions).

本発明の膜の形状は、使用目的に応じて任意に選ぶこと
ができる。例えば中空糸、チューブラ−1平膜状の形態
にすることが可能である。また、膜強度を向上させる為
の構造を導入したり、膜厚に変化をつける等、必要に応
じ種々の形態にすることができる。中空糸(チューブラ
−も含む)の外径は5〜5000μmが適当であり、2
0〜500μmがより好ましい。外径5μm以下あるい
は5000μm以上の中空糸状の不均質膜を製造するこ
とも可能であるが、製造コスト、膜性能等に於て劣った
ものとなり、メリットがない。
The shape of the membrane of the present invention can be arbitrarily selected depending on the intended use. For example, it can be in the form of a hollow fiber or a tubular 1 flat membrane. In addition, various forms can be made as necessary, such as by introducing a structure to improve the film strength or by changing the film thickness. The appropriate outer diameter of the hollow fiber (including tubular fibers) is 5 to 5000 μm, and 2
More preferably 0 to 500 μm. Although it is possible to produce a hollow fiber-like heterogeneous membrane with an outer diameter of 5 μm or less or 5000 μm or more, the production cost, membrane performance, etc. are inferior, and there is no advantage.

膜厚は1〜1000μmが適当である。1μm以下では
力学的強度が得にくく、1000μm以上では透過率の
低下を招く。膜厚に関して、平膜(フィルム)の場合も
同様である。
The appropriate film thickness is 1 to 1000 μm. If it is less than 1 μm, it is difficult to obtain mechanical strength, and if it is more than 1000 μm, the transmittance will decrease. Regarding the film thickness, the same applies to the case of a flat film.

作用 二種以上の気体の混合物から、隔膜分離法によって、選
ばれた気体を分離(濃縮や除去も含む)しようとする場
合、分離装置の性能として、好ましい気体選択性、良好
な濃縮率、高い透過速度等が要求されるが、これらの性
能は大部分、分離膜の性能によって決定される。本発明
の膜は、気体の分離膜として良好な性能を持つものであ
る。
Function: When attempting to separate (including concentration and removal) a selected gas from a mixture of two or more gases using a diaphragm separation method, the performance of the separation device should be favorable gas selectivity, good concentration ratio, and high Permeation rate, etc. are required, but these performances are largely determined by the performance of the separation membrane. The membrane of the present invention has good performance as a gas separation membrane.

本発明の膜を用いることのできる気体分離の糸としては
、例えば空気から酸素富化空気もしくは窒素富化空気の
製造、COlの分離回収、燃焼廃ガスからのCo、H,
の回収、廃ガスからのNo、、SO,の除去、C010
,の分離、H,/C0の分離、Htlotの分離、He
等の不活性気体の分離回収、メタン/エタンの分離等が
挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Gas separation threads in which the membrane of the present invention can be used include, for example, production of oxygen-enriched air or nitrogen-enriched air from air, separation and recovery of CO1, Co, H,
recovery, removal of NO, SO, from waste gas, C010
, separation of H, /C0 separation, separation of Htlot, He
Examples include, but are not limited to, separation and recovery of inert gases such as, methane/ethane separation, etc.

本発明の膜はまた、液体に俗解した気体の選択的除去、
混合気体中の選ばれた気体の、液体への選択的溶解、混
合液体からの選ばれた液体の分離(所謂ハーペーバレー
ション)等、非多孔薄膜の透過によって実現される分離
、濃縮に用いることができる。
The membrane of the present invention can also selectively remove gases from liquids,
Used for separation and concentration realized by permeation through a non-porous thin membrane, such as selective dissolution of a selected gas in a mixed gas into a liquid, separation of a selected liquid from a mixed liquid (so-called harperation), etc. be able to.

〈実施例〉 以下に実施例および比較例を示し、本発明を更に具体的
に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されな
いっ実施例1 密度α911/1cnt”のポリプロピレン(ASTM
 D−1238によるメルトインデックス6.0)を直
径9nのノズルから紡糸温度230℃、巻取速度250
 m/min 、  ドラフト比500で紡糸し、外径
214μm1膜厚2α5μmの中空糸を得た。この未延
伸中空糸を140℃、定長条件で30分間熱処理を行な
った。得られた中空糸の外表面及び内表面(傾めに切断
して観測)を走査型゛直子鵡微鏡(sgg)で観察した
が、細孔の存在は認められなかった(SEMの解像力約
1ooX)。この中空糸を、ローラー系を用いて連続的
に重音平均分子t32万のポリスチレンの15%トルエ
ン溶液に浸漬後100℃で熱風乾燥した。このコーティ
ング操作を6回繰返し、得られた複合中空糸を105℃
で延伸倍率(DR)2.0になる様にローラー系を用い
て連続的に延伸を行なった。次に延伸状態に保ったまま
、140℃の熱風循環恒温槽中に連続的に導入し、1分
間炉内に滞留させて熱固定を行なった。この中空糸をS
EMで観察すると、内表面には長径的15μm、短径約
a2μmの細孔が認められるが、外表面には細孔が認め
られなかった。
<Example> The present invention will be explained in more detail by showing Examples and Comparative Examples below, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 Polypropylene (ASTM
D-1238 (melt index 6.0) was spun from a nozzle with a diameter of 9n at a temperature of 230°C and a winding speed of 250.
The fibers were spun at a speed of m/min and a draft ratio of 500 to obtain hollow fibers with an outer diameter of 214 μm and a membrane thickness of 2α5 μm. This unstretched hollow fiber was heat treated at 140° C. for 30 minutes under constant length conditions. The outer and inner surfaces of the obtained hollow fibers (observed by cutting them at an angle) were observed using a scanning type Naoko Microscope (SGG), but no pores were observed (the resolution of the SEM was approximately 1ooX). This hollow fiber was continuously immersed using a roller system in a 15% toluene solution of polystyrene having an average molecular weight of 320,000, and then dried with hot air at 100°C. This coating operation was repeated 6 times, and the resulting composite hollow fiber was heated to 105°C.
Stretching was carried out continuously using a roller system so that the stretching ratio (DR) was 2.0. Next, while maintaining the stretched state, it was continuously introduced into a hot air circulation constant temperature oven at 140° C., and was retained in the oven for 1 minute to perform heat fixation. This hollow fiber is S
When observed by EM, pores with a major axis of 15 μm and a minor axis of about a2 μm were observed on the inner surface, but no pores were observed on the outer surface.

製造t7た中空糸の酸素及び窒素の透過率と分離係数を
測定した。測定条件は1 kl?/ar?−aの圧力で
中空糸の外側をX圧し、[11torr以下に減圧した
中空糸内側の圧力上昇速度を測定した。膜面積は中空糸
の断面の顕Nff1ffl写−αより求めた。その結果
、酸素透過率Q (Ot )=9.1 X 10−’ 
(R(S TP )/cri−sea −cyt*Hg
 )、酸素/窒素分離係数α(0,/N、 ) :5.
9であった。
The oxygen and nitrogen permeability and separation coefficient of the manufactured hollow fiber were measured. Is the measurement condition 1 kl? /ar? The outside of the hollow fiber was subjected to X pressure at a pressure of −a, and the pressure rise rate inside the hollow fiber was measured after the pressure was reduced to 11 torr or less. The membrane area was determined from the micrograph Nff1ffl of the cross section of the hollow fiber. As a result, oxygen permeability Q (Ot) = 9.1 x 10-'
(R(S TP )/cri-sea-cyt*Hg
), oxygen/nitrogen separation coefficient α(0,/N, ): 5.
It was 9.

比較例1 ポリスチレンのコーティングを、熱処理後には行なわず
、代りに熱固定後に行なった事以外は実施例1と同様の
方法で中空糸状膜を製造した。コーティング前(熱固定
後)の中空糸をSEMで観測すると中空糸の内、外表面
共に長径約C15μm1短径約a1μmの細孔が認めら
れた。コーチ・インク後の膜の気体透過試験の結果は表
1の様であった。
Comparative Example 1 A hollow fiber membrane was produced in the same manner as in Example 1, except that the polystyrene coating was not applied after heat treatment, but instead after heat setting. When the hollow fiber before coating (after heat fixation) was observed by SEM, pores with a major diameter of about C15 μm and a short diameter of about A1 μm were observed on both the inner and outer surfaces of the hollow fiber. The results of the gas permeation test of the membrane after coach ink were as shown in Table 1.

コーティングにより細孔(ピンホール)を完全にふさぐ
条件では実施例1に比べて気体透過率が1桁以上小さく
なる事がぢする。
Under conditions where the pores (pinholes) are completely blocked by coating, the gas permeability can be reduced by one order of magnitude or more compared to Example 1.

、/ ご// /″ 表1 1  (1511942,4X10づ 2  (17G、94  2.8x10−’3  tO
tl    1.lX10−’4 1.5  5.Ot
9x10−’ 5 2.5  5.9  7.7X10”実施例2 ポリプロピレン(ASTM D−1238によるタルト
インデックス6.0)を直径5nの円環型ノズルから紡
糸温度240℃、巻取速度800m/minドラフト比
1000で紡糸し、得られた中空糸をローラー糸を用い
、延伸倍率10(定長)で145℃の熱風炉に連続的に
導入し、滞留時間30秒間熱処理を行なった。この中空
糸をローラー系により連続的に、ポリ−4メチルペンテ
ン100.8%シクロヘキセン溶液(45℃)に浸漬後
80℃で熱風乾燥した。
, / / / /'' Table 1 1 (1511942,4X10zu2 (17G,94 2.8x10-'3 tO
tl 1. lX10-'4 1.5 5. Ot
9 x 10-' 5 2.5 5.9 7.7 The hollow fibers obtained by spinning at a draft ratio of 1000 were continuously introduced into a hot air oven at 145° C. using a roller yarn at a draw ratio of 10 (constant length), and heat-treated for a residence time of 30 seconds. was continuously immersed in a 100.8% poly-4 methylpentene cyclohexene solution (45°C) using a roller system, and then dried with hot air at 80°C.

このコーティング操作を6回くり返し得られた複合中空
糸を65℃にて延伸倍率1.2で冷延伸し、引続いて1
40℃にて延伸倍率t5で熱延伸し、さらに145℃に
て延伸倍率toで10秒間熱固定を行なった。得られた
複合中空糸の気体透過特性は表2の様であった。
This coating operation was repeated 6 times, and the resulting composite hollow fiber was cold-stretched at 65°C with a stretching ratio of 1.2, and then
Hot stretching was carried out at 40°C at a stretching ratio of t5, and further heat setting was carried out at 145°C for 10 seconds at a stretching ratio of to. The gas permeation properties of the composite hollow fibers obtained were as shown in Table 2.

表 2 1    N、     t7X10−5      
  t02    Ar     2.0X10−’ 
        t13    Co    3.1x
10−5       1.8402    6.5X
10”         3.75    H62,3
X 10−’        13.16    Co
、    3.4x10−’        19.6
7   1−it4.1x10−’        2
3.4比較例2 コーティングを熱処理後に行なうのでな(、熱固定後に
行なった事以外は実施例2と同様の方法で中空糸状膜を
製造した。コーティング前(熱固定後)の中空糸をSE
Mで観測すると中空糸の内外表面共に長径的CL4μm
、短径的α1μmの細孔が認められた。コーテイング後
の膜の気体透過試験の結果は表3の様であった。多孔質
中空糸にコーティングし、細孔(ピンホール)を完全に
ふさぐ為には多数回のコーティング操作を必要とし、気
体透過率の小さな膜しか得られない事が判る。
Table 2 1 N, t7X10-5
t02 Ar 2.0X10-'
t13 Co 3.1x
10-5 1.8402 6.5X
10” 3.75 H62,3
X 10-' 13.16 Co
, 3.4x10-' 19.6
7 1-it4.1x10-' 2
3.4 Comparative Example 2 A hollow fiber membrane was manufactured in the same manner as in Example 2 except that coating was performed after heat treatment (after heat setting).The hollow fibers before coating (after heat setting) were
When observed with M, the long diameter CL of both the inner and outer surfaces of the hollow fiber is 4 μm.
, pores with short diameter α1 μm were observed. The results of the gas permeation test of the membrane after coating were as shown in Table 3. It can be seen that coating the porous hollow fibers and completely closing the pores (pinholes) requires multiple coating operations, and that only a membrane with low gas permeability can be obtained.

表3 1 3  α94  7.7x10−32  5  1
:L94  2.lX10−’3  7  1.0  
4.8X10−’4 10  3.7  6.0X10
−’す石方頭例2      ろ          
6.7             6.5X10−’比
較例6 市販のポリプロピレン裂多孔質中空糸(ポリプラスチッ
クス■羨ジュラガード6112)をSEMにて観察する
と内外表面共に長径的15μm、短径的0.1μmの細
孔が認められた。この中空糸に、実施例2と同様のコー
ティング操作を行なって得られた複合中空糸の気体透過
試験の結果は表4の様であった。
Table 3 1 3 α94 7.7x10-32 5 1
:L94 2. lX10-'3 7 1.0
4.8X10-'4 10 3.7 6.0X10
-'Suishikatou example 2
6.7 6.5X10-' Comparative Example 6 When a commercially available polypropylene fissured porous hollow fiber (Polyplastics Juraguard 6112) was observed with an SEM, both the inner and outer surfaces were thin with a long diameter of 15 μm and a short diameter of 0.1 μm. A hole was observed. Table 4 shows the results of the gas permeation test of the composite hollow fiber obtained by coating this hollow fiber in the same manner as in Example 2.

市販の多孔質膜へのコーティングにより高性能の気体分
離膜を得る事は困難である事が判る。
It turns out that it is difficult to obtain a high-performance gas separation membrane by coating a commercially available porous membrane.

表4 1  3   [194a2X10−’2 5  α9
4  4.8X10−33  7   (1943,1
x10−’4 10   α96  7.6X10””
5   15     3.7     5.5x10
−’実施例3 ポリ−4−メチルペンテン−1(ASTM D−123
8によるメルトインデックス26)を直径5rtrxの
ノズルから紡糸温度300℃、巻き取り速度400 *
/min、  ドラフト比2000で紡糸した。この中
空糸にポリ(ジメチルシロキサン)のt5%トルエン溶
液を塗布し、50°Cで熱風乾燥するもコーティング操
作を3回行なって得られた複合中空糸を、190℃30
分間熱処理を行なった。次いで室温でもとの長さに対し
13倍の延伸倍率でローラー系を用いて連続的に延伸し
た後、引続き150℃にて延伸倍率t6だけ延伸し、そ
の後180°C1定長条件で10秒間熱固定を行なった
Table 4 1 3 [194a2X10-'2 5 α9
4 4.8X10-33 7 (1943,1
x10-'4 10 α96 7.6X10""
5 15 3.7 5.5x10
-'Example 3 Poly-4-methylpentene-1 (ASTM D-123
Melt index 26) according to 8 was spun from a nozzle with a diameter of 5rtrx at a temperature of 300°C and a winding speed of 400*
/min, and the draft ratio was 2000. A 5% toluene solution of poly(dimethylsiloxane) was applied to the hollow fibers, and the coating process was repeated three times at 50°C.
Heat treatment was performed for 1 minute. Next, it was continuously stretched using a roller system at a stretching ratio of 13 times the original length at room temperature, then stretched at a stretching ratio of t6 at 150°C, and then heated at 180°C for 10 seconds at a constant length condition. Fixed.

この中空糸を実施例1と同様の方法で酸素及び窒素の透
過率を測定するとQ (Ot)= 2.I X 10−
’ (cm’ (s’rp)/マ・5ee−α■ω、α
=2.1であった。
When the oxygen and nitrogen permeability of this hollow fiber was measured in the same manner as in Example 1, Q (Ot) = 2. IX10-
'(cm'(s'rp)/Ma・5ee−α■ω,α
=2.1.

実施例4 ポリ−4−メチルペンテン−1(ASTM D−123
8によるメルトインデックス26)を直径5nのノズル
から紡11Z。
Example 4 Poly-4-methylpentene-1 (ASTM D-123
Melt index 26) according to 8 was spun 11Z from a nozzle with a diameter of 5n.

糸温度280℃、巻取速度100 m/min、ドラ7
計イOOで紡糸した中空糸を200℃で1分間熱処理を
行なった。
Yarn temperature 280°C, winding speed 100 m/min, drag 7
The hollow fibers spun with OO were heat-treated at 200° C. for 1 minute.

この中空糸を、ローラー系を用いて連続的に40℃のポ
リ−4−メチルペンテン−1の15%シクロヘキセン溶
液ニ浸漬後ただちに50℃の熱風にて乾燥し、次いで3
5°CKて延伸倍率(DR)t3だけ延伸し、引続き1
50℃にてDR12だゆ延伸し、さらに190℃にてD
R195で滞留時間10秒間の熱固定を行なった。
This hollow fiber was continuously immersed in a 15% cyclohexene solution of poly-4-methylpentene-1 at 40°C using a roller system, and then immediately dried with hot air at 50°C, and then dried for 3
At 5°CK, stretch by the draw ratio (DR) t3, then continue to 1
DR12 stretching at 50°C and further D stretching at 190°C.
Heat fixation was carried out at R195 with a residence time of 10 seconds.

この中空糸の酸素、窒素の透過率はQ(Oz)=7.2
X10−’、Q (Nt)=2.OX 10−’ (c
m’ (STP)/i・sec・cmHg )であった
The oxygen and nitrogen permeability of this hollow fiber is Q (Oz) = 7.2
X10-', Q (Nt)=2. OX 10-' (c
m' (STP)/iseccmHg).

実施例5 メルトインデックス(ASTM D−1238)5.5
の高密度ポリエチレンを直径9tILの円環型ノズルを
用いて、紡糸温度150°C1巻取速度900m/mi
n、ドラフト比2000で紡糸し、外径184μm、膜
厚1a2μmの中空糸を得た。この中空糸をローラー系
を用いて110℃、1分間の熱処興を行った後、ポリシ
ロキサン誘導体クロロホルム溶液に連続的に浸漬後60
°Cで熱風乾燥を行ない、室温でDRt3だけ延伸し、
引続いて100℃にて1) Rt 6だけ延伸し、その
後110℃にて10秒間定長で熱固定を行なった。得ら
れた中空糸の気体透過特性は、Q(02)= tOXl
 0−’(i(STP)7cm”aec・cmHg)、
α(02/Nt ) = 2.3であった。
Example 5 Melt index (ASTM D-1238) 5.5
High-density polyethylene was spun using a circular nozzle with a diameter of 9tIL at a spinning temperature of 150°C and a winding speed of 900m/mi.
The fibers were spun at a draft ratio of 2000 to obtain hollow fibers with an outer diameter of 184 μm and a membrane thickness of 1×2 μm. This hollow fiber was heat-treated at 110°C for 1 minute using a roller system, and then continuously immersed in a polysiloxane derivative chloroform solution for 60 minutes.
Dry with hot air at °C, stretch by DRt3 at room temperature,
Subsequently, the film was stretched at 100° C. by 1) Rt 6, and then heat-set at a constant length of 110° C. for 10 seconds. The gas permeation property of the obtained hollow fiber is Q(02)=tOXl
0-'(i(STP)7cm"aec・cmHg),
α(02/Nt) = 2.3.

実施例6 コーティング剤として、ポリ酢酸ビニル15%のメチル
エチルケトン溶液を用いる以外は実施例1と同様の方法
で中空糸を製造した。この膜特性の測定値はP(0,)
=2.8X10−’ (c& (STP )/cm’ 
sec・cmHg )  α=6.6であった。
Example 6 Hollow fibers were produced in the same manner as in Example 1, except that a 15% polyvinyl acetate solution in methyl ethyl ketone was used as the coating agent. The measured value of this film property is P(0,)
=2.8X10-'(c&(STP)/cm'
sec・cmHg) α=6.6.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上実施例に示した様に本発明の製造方法によれば、多
孔質膜にコーティングする等従来の方法では二律背反す
る性質で両立させることが困難であったピンホールのな
い、超薄膜の活性5層を有する複合膜の製造が可能とな
る。従って、高い分離係数と透過速度を併せもつ分離用
高分子5模の製造が可能となり、気体分離、有機液体分
離に浸れた性能を有する高分子膜の製造を可能にする。
As shown in the examples above, according to the production method of the present invention, an ultra-thin film with no pinholes can be produced, which was difficult to achieve with conventional methods such as coating a porous film due to contradictory properties. It becomes possible to manufacture composite membranes with layers. Therefore, it becomes possible to produce a separation polymer 5 having both a high separation coefficient and permeation rate, and it becomes possible to produce a polymer membrane having excellent performance in gas separation and organic liquid separation.

また使用目的の系によって、要求される膜性能(例えば
気体透過率、分離係数、耐圧性、耐熱性、耐腐食性等)
が異なるが、本発明の製造方法では、支持体となる中空
糸の結晶性重合体及び分離活性層となるコーテイング物
質とを独立に、比較的自由に選択できる為、その目的に
応じた膜を設計、製造する事ができる。
Depending on the intended system, the required membrane performance (e.g. gas permeability, separation coefficient, pressure resistance, heat resistance, corrosion resistance, etc.)
However, in the production method of the present invention, the hollow fiber crystalline polymer that serves as the support and the coating material that serves as the separation active layer can be selected independently and relatively freely, so the membrane can be selected according to the purpose. Can be designed and manufactured.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、熱可塑性の結晶性重合体を、(1)溶融温度Tm〜
(Tm+100)℃(但し、Tmは結晶融点)、ドラフ
ト比Dfが、50≦Df≦10000の条件にて溶融押
出し製膜して中空糸状またはフィルム状のプリカーサー
を形成し、(2)該プリカーサーを支持体としてその表
面に、後続の延伸工程により貫通微多孔を生じることの
ないコーディング物質を塗布することにより、コート層
を形成し、(3)このコート層を有する支持体を、(T
g+20)〜(Tm−5)℃(但し、Tgはガラス転移
温度)の温度で熱処理し、または、(3′)前記(2)
の工程に先立ち(3)の工程における熱処理を行い、(
4)その後(Tg−10)〜(Tm−10)℃の温度で
延伸し、(5)次いで(前段の延伸温度+10)〜Tm
℃の温度で熱固定することにより、支持体にのみ微多孔
を形成し、かくして微多孔支持体の表面に非多孔コート
層が積層された膜を得ることを特徴とする、気体分離膜
の製造方法。 2、熱可塑性の結晶性重合体が、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリ−4−メチルペンテン−1またはポリオ
キシメチレンである特許請求の範囲第1項記載の方法。
[Claims] 1. A thermoplastic crystalline polymer having (1) a melting temperature Tm~
(Tm + 100)°C (where Tm is the crystal melting point) and a draft ratio Df of 50≦Df≦10000 to form a hollow fiber-like or film-like precursor; A coating layer is formed by coating the surface of the support with a coating material that does not create penetrating microporosity in the subsequent stretching process, and (3) the support having this coating layer is coated with (T
(3') above (2).
Prior to the step (3), heat treatment is performed to obtain (
4) Then stretched at a temperature of (Tg-10) to (Tm-10)°C, (5) then (stretching temperature of the previous stage + 10) to Tm
Production of a gas separation membrane characterized by forming micropores only in the support by heat-setting at a temperature of °C, thereby obtaining a membrane in which a non-porous coating layer is laminated on the surface of the microporous support. Method. 2. The method according to claim 1, wherein the thermoplastic crystalline polymer is polypropylene, polyethylene, poly-4-methylpentene-1 or polyoxymethylene.
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