JPS6291543A - 多層の微孔性膜の製造方法 - Google Patents

多層の微孔性膜の製造方法

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JPS6291543A
JPS6291543A JP60232726A JP23272685A JPS6291543A JP S6291543 A JPS6291543 A JP S6291543A JP 60232726 A JP60232726 A JP 60232726A JP 23272685 A JP23272685 A JP 23272685A JP S6291543 A JPS6291543 A JP S6291543A
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JP
Japan
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solvent
microporous membrane
layer
solution
cellulose
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JP60232726A
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English (en)
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Yukimitsu Urawa
浦和 幸光
Teppei Ikeda
池田 鉄平
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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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
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1213Laminated layers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (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) 本発明は改良された特性を有する微孔性膜の製造方法に
関するものである。
(従来の技術) 微孔性シート及びその製造法は、例えば米国特許第1.
421,341号、同3,133,132号、同2,9
44,017号、特公昭43−15698号、同45−
33313号、同48−39586号、同4 B−40
050号、同56−1347号、及びR,Kestin
g著″5ynthetic PolymerMembr
anes ″McGraw−11i11社発行(197
1)等に記載があり、ことにセルロースエステルを原料
とした微孔性シートは古くから知られている。    
゛これらの微孔性シートは濾過フィルターとして用いる
場合、孔径が均一であるため目的物を完全に濾取でき、
且つ濾紙に比べて空孔率が著しく大きいため濾過速度が
極めて早い。従って微孔性シートは、一般の精澄濾過、
ビール、ワイン、清酒、ジュース等の食品の除菌安定化
、空気の浄化、医薬品の完全濾過除菌、蛋白質の限外濾
過、フォトレジストの濾過、菌類の検出及び分析、廃水
の検査等に有利に用いられる他、電気泳動膜や逆浸透膜
にも応用される。
一方、微細粒子を含む多量の濾別粒子を濾過しようとす
ると早く目づまりを起こすという欠点を有している。
係る欠点を改良し、濾過量を多(するために、より粗い
目の前段濾過材を用いる方法が常用されている。しかし
ながら、この方法を用いた場合には濾材層の組立に手数
がかかったり濾材間に空隙を生じ、有効濾過面積が小さ
くなる等の欠点があった。
このような欠点を克服するために濾紙や濾布の如きプレ
フィルタ−となるような多孔体に、前記微孔性膜用の高
分子溶液を含浸させた後乾燥させ、プレフィルタ−と積
層を構成せしめた積層フィルターを作製するという工夫
がなされている(特公昭57−7765号)。
(発明が解決しようとする問題点) 一般に、高分子溶液を用いて微孔性膜を作製する場合、
透過粒子サイズをきめる微孔径は乾燥時の空気との界面
における乾燥の速度によって影響されるために乾燥は均
一に行われることが好ましい。それにもかかわらず、支
持体側にプレフィルタ−となる多孔性の支持体となるも
のを使用する場合には、その表面の凹凸のために、支持
体上に流延された高分子溶液の膜の厚みが均一とならず
、従って、溶剤の乾燥時の通過性も均一とならな(なり
、微孔性膜の空気界面での孔径が“均一となり難い”と
いう欠点があった。
又、従来の方法によっては、乾燥中にカーリングが生ず
るという欠点があった。
更に、濾材として微孔性膜を使用して濾過する場合でも
、濾過される溶液には、通常の濾材や布等でプレフィル
タリングできるような粒子を含む場合も多い。このよう
な場合には、粗大粒子のケーキが形成されて早期に濾過
詰りか生ずる。そこで、かかる不都合を解決するために
、プレフィルタ−の機能をも有する微孔性膜であって、
微孔性膜としての性能の良好な濾材の開発が望まれてい
た。
従って、本発明の第1の目的は、粒子分布の広い溶液の
濾過に適した微孔′性膜を提供することである。
本発明の第2の目的は、濾過詰まりしにくく寿命の長い
微孔性膜を提供することにある。
本発明の第3の目的は、粒子分布の広い溶液の濾過に適
すると同時に微孔径が均一で微孔性膜としての性能も良
好な多孔性濾材を製造する方法を提供することである。
(問題を解決するための手段) 本発明の上記の諸口的は、ニトロセルローズ、セルロー
ズ脂肪酸エステル、セルローズ脂肪酸混合エステル、ポ
リアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル
樹脂及びセルロースエーテル樹脂から選ばれる1種の高
分子材料又は混和性の良い2種以上の高分子材料と、溶
剤として該高分子材料の良溶剤と貧溶剤及び/又は非溶
剤を含有する高分子溶液を支持体上に塗布又は流延し、
次いで乾燥することにより微孔性膜を製造する方法であ
って、異種の高分子溶液又は濃度の異なる同種の高分子
溶液を、同時又は逐次に多N積層塗布又は流延し、次い
で乾燥することを特徴とする多層の微孔性膜を製造する
方法によって達成された。
本発明で使用する高分子溶液は、構成溶剤中、良溶剤の
うち少なくとも一種を、同時に使用する貧溶剤や非溶剤
の何れよりも低沸点の溶剤とすることにより、短時間の
乾燥でこの良溶剤を蒸発せしめ、流延した液の表面層が
相分離を起こしてごく薄層の微孔性表皮を形成するよう
に調製する。
本発明はこの高分子溶液を支持体上に流延した後、流延
した液の表面に薄層の微孔性表皮を形成した状態で、更
に上記高分子溶液或いは他種の高分子溶液を重層して流
延し、必要に応じて僅かに乾燥をした後、更に第3の層
を流延塗布すると言うように、この操作を繰り返すこと
により多層構造物をつくり、その後全体を乾燥させて積
層された微孔性膜を製造する。
本発明において使用することのできる高分子とシテハ、
ニトロセルローズ、セルロース脂肪酸エステル、セルロ
ーズ脂肪#n混合エステル、ポリアミド樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂及びセルロースエー
テル樹脂の中から任意の1種を選択することも、又、例
えばニトロセルローズとセルローズアセテートのように
混和性の良い樹脂を2種類或いはそれ以上を混合して使
用することができる。
本発明において、混和性とは特開昭49−104964
号明細書第4項13行〜19行におけると同義である。
本発明で使用する高分子のうち、特に、相互に良好な混
和性を示すものは、セルロースエステル樹脂、セルロー
スエーテル樹脂及びポリウレタン樹脂であり、従ってこ
れらの高分子を使用することが好ましい。特に、本発明
の目的のために多用されるものはセルロースエステル類
であり、中でもアセチルセルロースは好ましく用いられ
る。
本発明において高分子を溶解している溶剤は、良溶剤と
貧溶剤の三者を含有したもの、又は良溶剤、貧溶剤及び
非溶剤の三者を含有したものである。ここで良溶剤とは
高分子材料を熔解するものを言い、貧溶剤とは良溶剤と
の相溶性があるが、実質通に高分子材料を溶解せず、膨
潤させ得る溶剤を言う。又、非溶剤とは良溶剤又は貧溶
剤と相溶性があるが、高分子材料を溶解も膨潤もしない
ものを言い、このような非溶剤としては多くの場合水が
用いられる。
良溶剤の具体例としては、例えばアセチルセルロースに
対しては、塩化メチレン、アセトン、蟻酸メチル等、ニ
トロセルロースに対しては、ジエチルエーテル、酢酸メ
チル、アセトン1.酢酸等、ポリアルギネート又はゼラ
チンに対しては水等、ポリアミド樹脂に対しては、メタ
ノール、エタノール等がある。
貧溶剤の具体例としては、例えばアセチルセルロースに
対しては、メタノール等、ニトロセルロースに対しては
、ブタノール、エタノール等、ポリアルギネート又はゼ
ラチンに対しては、ブタノール、ペンタノール等、ポリ
アミド樹脂に対しては、ジオキサン、酢酸エチル等があ
る。
貧溶剤の中には良溶剤と混合すると樹脂の溶解性を一層
良好にするものや樹脂に対する選択的な吸着性が強いも
のが存在し、微孔性膜の作製に重要な役割を果たしてい
る溶剤が含まれている。
従って、高分子材料の物理的或いは化学的性質を充分に
把握し、上記3種の溶剤の量を適宜調節することにより
、本発明の微孔性膜を製造するに都合の良い高分子溶液
を適宜調製することができる。
本発明においては、高分子材料、良溶剤、貧溶剤及び非
溶剤の溶解混合方法は特に制限されることがない。例え
ば高分子材料を良溶剤に溶解した後、貧溶剤と非溶剤を
加える方法、高分子材料を良溶剤と貧溶剤の一部の混合
物に加えて溶解し、この溶液に残りの貧溶剤を加え、更
に非溶剤を加える方法等の数10種類の方法の中から任
意に選択して用いることができる。又、各溶剤の混合比
率、混合時の温度1剤の沸点以下という条件は別として
)等の条件にも何等制約はない、しかしながら、調製さ
れたセルロースエステル溶液が安定であれば、以後の操
作が簡単になるので、安定な溶液となる様に溶解、混合
を行うことが望ましい。ここで安定な溶液とは、高分子
材料が溶液中でゲル化が起こることのない溶液であり、
そのためには溶剤中の良溶剤の量を他の溶剤のそれぞれ
の量より多くしたり、或いは高分子材料を良溶剤の全部
と貧溶剤の一部との混合物に加えて熔解させる等の手段
を採用すればよい。
本発明においては、高分子材料をこれら溶剤に溶かした
溶液に、必要に応じて、フタル酸エステル(例えばジエ
チルフタレート等)、リン酸エステル(例えばトリエチ
ルホスフェート、トリフェニルホスフェート等)、多価
アルコール(例えばグリセリン、ポリエチレングリコー
ル等)等の可塑剤、高級カルボン酸塩、高級アルコール
硫酸工ステル塩、ポリエチレングリコール硫酸エステル
塩、アルキルアリルスルホン酸塩、リン酸エステル塩の
如きアニオン系界面活性剤、アミン塩、第4アンモニウ
ム塩の如きカチオン系界面活性剤、ドデシルアミノエチ
ル°グリシン硫酸塩の如き両性界面活性剤、アルキルエ
ーテル、アルキルアリルエーテル、ソルビタンモノフル
キルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポ
リオキシエチレンアルキルアマイド、ポリエチレンイミ
ン、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、グラ
イコールエステル、サッカローズエステル、脂肪酸エタ
ノールアミド、メチロールアミド、グルコシドの如き非
イオン系界面活性剤、特に界面活性剤としては、ステア
リン酸モノグリセライド、ポリオキシエチレンソルビタ
ンモノステアレート、ポリオキシエチレンオクチルフェ
ノールエーテル、プロピレングリコールモノオレエート
の如き食品に添加される非イオン系の化合物、塩化カル
シウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、硫酸ナト
リウムの如き無機塩の発泡助剤、澱粉の如き孔径調節剤
、及びセルロースエーテル等の種々の添加剤を加えるこ
とができる。これらの添加剤の具体例については特公昭
46−40426号、同48−40050号に記載され
ている。
例えば2層重層効果の場合で説明すると、第1層を形成
する溶液を流延し殆ど同時に第2層を形成する同種の溶
液を流延した場合には、単層流延によって得られる微孔
性膜の性状と同様の性状を有する微孔性膜を製造するこ
とが可能である。しかしながら、同様な製造条件であっ
ても、第1層として流延する溶液の中に例えば活性炭の
粉末を重量でセルローズ樹脂の重量の1/100量加え
て分散させておくことにより、濾過と同時にその濾過液
中の例えば着色物のような活性炭吸着性の物質をより有
効に吸着させることができるような微孔性膜を作製する
ことができる。
前記の如くして調製された高分子材料の溶液はガラス、
金属板、プラスチックフィルムの如き支持体上に流延さ
れる。この場合、最終的に得られる微孔性膜の厚味が1
0〜500ミクロン好ましくは50〜200ミクロンの
乾燥厚となるように塗布乃至流延される。
多層に流延される場合の第1層の厚み、乾燥条件、乾燥
時間、第2層以上の厚み、乾燥条件及び乾燥時間等は最
終的に得られる微孔性膜の公称ポアサイズ(バブルポイ
ント測定器で規定されるような)や、フィルター寿命を
決める上で重要である。
例えば、第1層を形成する高分子溶液を一定の厚さで流
延し、一定時間乾燥することによりその表面に薄く相分
離層表面を形成せしめた後第2層を形成せしめる高分子
溶液を重層流延して、全体を一定の条件下で静置乾燥し
た場合には、形成された微孔性膜のポアサイズを、単層
流延によって得られる微孔性膜に比べて小さくして、よ
り微細な粒子まで濾別することができるようにしたり、
濾過寿命を長くすることができる。係る効果は、第1層
と第2層の界面に生ずる微孔を、空気との界面(自由表
面)に生ずる微孔のサイズより小さくすることができる
ことに起因する。更に、上記眉間の界面(以後、単に界
面とする)における微孔は自由表面に生ずる微孔を規定
する薄層の厚みよりも、管長が長いため多くの微細粒子
を保持することができるものとも考えられる。
一般に、上記界面に生ずる微孔のサイズは、次の溶液を
流延する迄の時間(例えば重層構造の場合、第1層の溶
液を流延乾燥し、第2層の溶液を流延する迄の時間)に
依存し、長時間乾燥する程微孔のサイズは小さくなる。
即ち、上記界面の微孔サイズの大きさは組み合わされる
第1層溶液と第2層溶液の種類(組成、濃度)、流延(
或いは塗布)の厚み、逐次流延間のタイミング、乾燥条
件等によって変化する。同様に、3重層以上の積層微孔
性膜の場合においても、各層間の界面での微孔の性質は
異なるが、その再現性は一般の用途(例えば食品の除菌
、廃水の検査)に対し良好である。
(発明の効果) 本発明の方法は、凝固浴を使用する所謂湿式法と異なり
、溶剤を蒸発せしめる乾式法であるので、均−な微孔を
形成するのに好都合である。又、重層流延であるために
、表面に凹凸のある多孔性の支持体上に流延した場合に
も均一な微孔を形成せしめることができるのみならず、
最小の微孔を流延した眉間の界面に設定した非対象腺を
製造することができるので破損しにくく、しかも濾過寿
命の長い微孔性膜を製造するのに通している。更に、微
孔性膜の製造装置も湿式法に比して単純化することがで
きる。
以下に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1゜ 高酢化度セルローズアセテート(結合酢酸量60%)2
0gと低酢化度セルローズアセテート(結合酢酸量52
%)10gをメチレンクロライド275g、メタノール
30gに熔解し、この溶液に水25gとメタノール12
0gの混合液を攪拌化に滴下して加えて均一な溶液■を
調製した。
上記溶液Iを600ミクロンの厚みにポリエステルフィ
ルム支持体(犀み100ミクロン)上に流延し、60秒
間(相対湿度65%、温度23℃)無風放置した。次に
、同じI液をこの未乾燥フィルムの上に500ミクロン
の厚みで流延し、上記と同じ雰囲気上無風状態で5分間
放置し、その後通風乾燥して重層微孔性膜を作製した。
得られた微孔性膜の微孔サイズは0.8μ、バブルポイ
ントは1. 5Kg/cd、水流量(実施例中、全部水
流量に統一しましたがOK?)は5.  :l!/10
0 cll−m i nであった。
但しバブルポイントは、水に湿潤させた微孔性膜を一方
゛から加圧し、水膜を破って他方に空気が通る点(圧力
)を水中に出る泡で検出した。
実施例2゜ 第1II用溶液及び第2層用溶液として、それぞれ次表
の組成を有する溶液を調製した。
第11iiif4液      I   ■   ■セ
ルローズアセテート   20   20   20(
結合酢酸量61%) セルローズアセテート   15   15   15
(結合酢酸量53%) グリセリン        1  1  0メチレンク
ロライド   300  270  270メタノール
       220  180  150水    
             30    27    
24第2層溶液      In セルローズアセテート   2220 (結合酢酸量61%) セルローズアセテート   13    i。
(結合節#n量53%) グリセリン        10 メチレンクロライド   270  240メタノール
       160  130水         
       2420ポリ工ステルフイルム支持体の
上に第1層として夫々1−1、l−■及びt−m溶液を
塗布厚みで700ミクロンになるように流延し、第1層
を流延してから60秒の間隔をおいて2−、 I溶液又
は2−11溶液を重ねて流延し、全塗布厚みを1100
ミクロンになるように流延塗布した。乾燥条件は実施例
1と同様にした。
得られた6種類の微孔性膜の微孔サイズ(μ)及び水流
量(l/100−・分)は次の通りであった。
比較例 1−1液を用い、ポリエステルフィルムを支持体として
塗布厚みが1100ミクロンとなるように流延し、相対
湿度68%、温度23℃で乾燥して微孔性膜を調製した
。その特性は微孔サイズ3゜0μ、水流量0.9β/1
00−・分であり、本発明の場合に比して水流量が著し
く少ないことは明らかである。
実施例3゜ 第1層溶液として、実施例2で使用した1−I[液(2
−1−■液とする)を用い、第2層溶液としては下記の
組成の溶液(3−2−1液)を用いて微孔性膜を製造し
た。
まず、2−1−II液をポリエステルフィルム支持体上
に塗布厚みを800μとして流延し、60秒後、更に3
−2−1液を、全塗布厚みがTOOμとなるように流延
した。乾燥は、最初に23℃、相対湿度65%の雰囲気
中で約10分間放置することにより行い、更に40℃で
通風乾燥して行った。
得られた微孔性膜の微孔径は0.5μ、水流量は3. 
017100cd・分であり、良好な微孔性膜であった
実施例4.。
次の組成の溶液を調製した。
第11i用溶液 ナイロンCM−4Q OO・・・ 18g(東し株式会
社製メタノール/トリクレン= 1/120%溶液) メタノール       ・・・ 57gテトラヒドロ
フラン   ・・・ 12g水           
   ・ ・ ・  13g第2層用溶液 ニトロセルロース    、・、 15g(ダイセル化
学工業株式会社製 R5I/2)アセチルセルロース 
  ・・・ 20g(結合酢酸il:52%) アセトン        ・・・L 10gメチレンク
ロライド   ・・・110gメタノール      
 ・・・195g水               ・
 ・ ・  18g第1IIi用溶液をガラス板上に塗
布厚み400μとなるように流延し、25℃、相対湿度
65%の雰囲気で無風状態で2分間乾燥した後、第2層
用溶液をその上から塗布厚み300μとなるように流延
した。次に、全体を25℃、相対湿度60%の雰囲気、
無風状態の中で30分間乾燥した後、更に温度65℃で
10分間乾燥した。
得られた微孔性膜の微孔サイズは0.13μ、水流量は
0.51/100−・分、バブル・ポイント・テストの
結果は5.5Kg/cdであり、微孔サイズに比して大
きな水流量を有する良好な微孔性膜であった。
実施例5゜ 実施例2の迎1の組成の第1層用溶液700μ及び第2
層用溶液400μを同時流延し、相対湿度65%、23
℃の雰囲気で5分間乾燥した。
得られた微孔性膜の微孔サイズは、4.5μ、水流量は
2.5J/100cd・分であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ニトロセルローズ、セルローズ脂肪酸エステル、セ
    ルローズ脂肪酸混合エステル、ポリアミド樹脂、ポリカ
    ーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂及びセルロースエ
    ーテル樹脂から選ばれる1種の高分子材料又は混和性の
    良い2種以上の高分子材料と、溶剤として該高分子材料
    の良溶剤と貧溶剤及び/又は非溶剤を含有する高分子溶
    液を支持体上に塗布又は流延し、次いで乾燥することに
    より微孔性膜を製造する方法であって、異種の高分子溶
    液又は濃度の異なる同種の高分子溶液を、同時又は逐次
    に多層積層塗布又は流延し、次いで乾燥することを特徴
    とする多層の微孔性膜の製造方法。 2)高分子溶液の構成が同種である特許請求の範囲第1
    項に記載の多層の微孔性膜の製造方法。 3)構成が全く同一の高分子溶液を、時間をおいて多層
    積層流延し次いで乾燥することを特徴とする特許請求の
    範囲第2項に記載の多層の微孔性膜の製造方法。
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