JPS6357087B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6357087B2
JPS6357087B2 JP16735282A JP16735282A JPS6357087B2 JP S6357087 B2 JPS6357087 B2 JP S6357087B2 JP 16735282 A JP16735282 A JP 16735282A JP 16735282 A JP16735282 A JP 16735282A JP S6357087 B2 JPS6357087 B2 JP S6357087B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
membrane
layer
base material
ethylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP16735282A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5959207A (en
Inventor
Noriaki Yoshioka
Keisuke Nakagome
Yoshasu Kamyama
Naoki Tada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Electric Industrial Co Ltd filed Critical Nitto Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP16735282A priority Critical patent/JPS5959207A/en
Publication of JPS5959207A publication Critical patent/JPS5959207A/en
Publication of JPS6357087B2 publication Critical patent/JPS6357087B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は選択性透過膜及びその製造方法に関
し、詳しくはエチレン−ビニルアルコール共重合
体からなり、透水性及び溶質の選択的除去性にす
ぐれ、限外濾過膜として好適に用いることができ
る選択性透過膜、及びその製造方法に関する。 近年、産業排水の処理、食品や医薬品の製造に
おける分離、濃縮等を初めとする広範な分野で限
外濾過膜が多く用いられている。かかる限外濾過
膜としては、酢酸セルロース、ポリアクリロニト
リル、ポリスルホン、ポリアミド、ポリ塩化ビニ
ル、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルア
ルコール共重合体等、種々の重合体を素材とする
ものが既に知られている。これらの中でエチレン
−ビニルアルコール共重合体よりなる限外濾過膜
は、親水性であると共に、すぐれた耐久性、化学
的安定性等を有し、例えば、特開昭55−35969号
には、表面の緻密層がその下の多孔質層により支
持されている異方性の選択性透過膜が提案されて
いる。しかし、上記異方性膜を含め、従来より知
られているエチレン−ビニルアルコール共重合体
よりなる膜は、一般に透水性において十分に満足
できるものではない。特に、膜表面の緻密層は膜
の選択除去性及び透水性に支配的な影響を及ぼす
が、従来の膜はこの緻密層が厚く、通常、全膜厚
の1%を越えるので、透水性が尚低い。更に、多
孔質層が空洞を含む場合にも、この空洞と緻密層
との間に多孔質の重合体層が介在して、更に、膜
の透水性を引き下げている。透水性は膜分離の費
用を大きく左右し、緻密層を薄くすれば、透水性
を改善することはできるが、選択的除去性を低め
る。 本発明はエチレン−ビニルアルコール共重合体
よりなる選択性透過膜における上記した問題を解
決するためになされたものであつて、緻密層が薄
いながら、選択的除去性にすぐれ、更に、多孔質
層に含まれる空洞の少なくとも一部が上記緻密層
に直接に接し、かくして、透水性にもすぐれるエ
チレン−ビニルアルコール共重合体選択性透過
膜、及びその製造方法を提供することを目的とす
る。 本発明は、膜表面の緻密層と、この緻密層を支
持する多孔質層とがエチレン−ビニルアルコール
共重合体から一体に形成されていると共に、この
多孔質層が通水性基材に固定化されている選択性
透過膜において、上記緻密層が実質的に厚み0.01
〜0.5μであり、且つ、実質的に500Å以下の孔径
の微孔のみを有し、上記多孔質層が膜厚方向に延
び、且つ、膜厚方向を横断する径が実質的に1〜
100μである空洞と、この空洞を取り囲み、孔径
が実質的に0.1〜5μの範囲の細孔を有する多孔性
重合体壁とからなると共に、少なくとも一部の空
洞がその上端において前記緻密層に直接に接して
おり、更に、上記多孔性重合体壁がその下部にお
いて上記通水性基材に一体に固定化されているこ
とを特徴とする。本発明において用いるエチレン
−ビニルアルコール共重合体は、エチレン含有量
が5〜50モル%であるのが好ましく、特に、10〜
40モル%の範囲にあるのが好ましい。ケン化度は
80%以上、好ましくは90%以上であり、分子量は
約200000以上であるのが望ましい。エチレン含有
量が5モル%より少ないときは、得られる膜の水
安定性が悪くなり、特に、熱水に溶解するように
なるからであり、一方、50モル%を越えるとき
は、後に述べるような溶剤に溶解し難くなり、均
一な製膜溶液を調製することが困難となると共
に、得られる膜が一般の有機溶剤に対する抵抗性
が低下するからである。また、ケン化度が80%よ
り小さいときには、一般に製膜性が悪くなり、良
好な物性を有する膜を得ることが困難になる。特
に好ましいエチレン−ビニルアルコール共重合体
はケン化度が99%以上の実質的に完全ケン化物で
ある。 尚、本発明においては、エチレン−ビニルアル
コール共重合体は、他のビニル重合性単量体から
なる共重合性成分を含有していてもよく、かかる
ビニル重合性単量体として、例えば、アクリル
酸、アクリロニトリル、アクリルアミド、アクリ
ル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エス
テル、スチレン、塩化ビニル、ブタジエン、イソ
プレン、クロロプレン等をあげることができ、こ
れら単量体成分からなる共重合体量は、エチレン
−ビニルアルコール共重合体の結晶性を阻害しな
い範囲、通常、10モル%以下の範囲で含有されて
いてもよい。エチレン−ビニルアルコール共重合
体の結晶性が阻害されると、得られる膜が耐薬品
性に劣るようになるので好ましくない。 本発明による選択性透過膜は、後述する方法に
よつて製造され、構造的に以下に説明するような
特徴を有している。第1図は後述する実施例によ
り製造された膜を乾燥し、その膜厚方向の断面を
電子顕微鏡写真にて示す。第2図はその模式図で
ある。第3図及び第4図は膜表面の緻密層の断面
を拡大して示す。これらから明らかなように、本
発明による膜は、膜表面に実質的に0.01〜0.5μの
厚みの緻密層1が形成されている。但し、緻密層
は、部分的に上記範囲外の厚みを有することは許
容される。この緻密層は、第5図は膜表面の電子
顕微鏡写真を示すように、孔径が実質的に500Å
以下の微孔のみを有する。後に説明するように、
本発明の膜は重合体層2の全厚みが75〜1000μで
あるが、上記緻密層はこの重合体層の1%以下の
厚みを有する。緻密層を0.01μ以下とすることは、
膜の選択性除去率を低下させるので好ましくな
い。反対に0.5μ以上とすることは、選択性除去率
にはすぐれるが、膜の透水性を低下させるので好
ましくない。 上記緻密層はその下の多孔質層3に一体に連続
して、これによつて支持されている。この多孔質
層は、膜厚方向に延びる空洞4と、この空洞を取
り囲む多孔質の重合体壁5とからなる。本発明の
膜においては、空洞はその少なくとも一部が上端
において実質的に直接に前記緻密層に接している
点に一つの重要な特徴を有する。即ち、空洞と緻
密層との間に多孔質の重合体層が介在しない部分
をもつており、このために大きい透水性を有し、
しかも、その薄い緻密層によつて高い選択性除去
率を有するのである。更に、空洞は、膜厚を横断
する方向の径、即ち、短軸の最大長さが実質的に
1〜100μであつて、かかる空洞を形成するよう
に、多孔質の重合体壁が膜厚方向に延びており、
この重合体壁は孔径が実質的に0.1〜5μの細孔を
有する。尚、空洞の形態は厳密には規定されず、
2以上の空洞が相互に連絡して、一部膜厚方向を
横断する方向に延びる部分を含んでいてもよい。
尚、短軸の最大長さ及び細孔径が部分的に上記範
囲外にあることは許容される。 多孔質層は、その厚みが75〜1000μが適当であ
るが、特に100〜500μが好ましい。75μよりも小
さいときは、膜が欠陥を有しやすく、1000μより
も大きいときは、不必要に透水抵抗を高めること
となるので好ましくない。従つて、本発明の膜は
非常に大きい空隙率を有し、多孔質層に基づく透
水抵抗が著しく軽減されている。 上記のような多孔質層は、その重合体壁の下部
において、通水性基材6に一体に固定化されてい
る。即ち、重合体壁の下部が基材の組織内に入り
込んで、基材組織と共に複合した重合体層を形成
している。従つて、通水性基材もまた、多孔質で
あることを要し、例えば、織布、不織布、その他
の多孔質シート材料が好ましく用いられる。具体
例として、ポリオレフイン、ポリエステル、ポリ
アミド、ポリアクリル系、ポリ塩化ビニル、ポリ
ビニルアルコール、セルロース系等の材料よりな
るものを拳げることができる。 本発明においては、好ましくは、上記通水性基
材は、膜の透水性に大きい影響を与え、更には、
膜の耐久性にも関連するので、25℃において0.05
ml/cm2・秒・Kg/cm2以上の通水性を有し、特に好
ましくは、0.1ml/cm2・秒・Kg/cm2以上の通水性
を有する。但し、通水性が余りに大きいときは、
得られる膜が欠陥を有しやすく、また、その多孔
度の増大によつて機械的強度が低下し、膜の耐久
性を低めることとなる。更に、後述するように、
製膜溶液をこの基材に塗布した際に、製膜溶液が
容易に塗布面と反対側の面(以下、単に裏面とい
う。)に容易に達したり、或いは、製膜溶液を基
材に塗布した後、その裏面を凝固液に接触させる
際に、溶剤が容易に製膜溶液の塗布側に達したり
して、本発明による特徴を有する異方性膜を得難
くする傾向があるので好ましくない。従つて、用
いる製膜溶液中の重合体濃度や粘度等にもよる
が、通水性基材は、その通水性が上記下限よりも
大きく、且つ、上記した不都合の生じないように
選ぶ必要がある。 上に説明した選択性透過膜は、本発明に従つ
て、エチレン−ビニルアルコール共重合体を溶解
含有する炭素数1〜4の脂肪族アルコールと水と
の混合溶液を通水性基材の一面上に塗布した後、
先ず、この通水性基材の他面を水を主成分とする
凝固液に短時間接触させ、次いで、通水性基材を
凝固液中に浸漬して、重合体を凝固させることに
よつて製造される。 エチレン−ビニルアルコール共重合体を溶解さ
せて、製膜溶液を調製するための上記脂肪族アル
コールの好ましい具体例として、メタノール、エ
タノール、プロパノール、ブタノール等の1価ア
ルコールを例示することができる。更に、本発明
においては、エチレングリコール、プロピレング
リコール、グリセリン等の多価アルコールも上記
アルコールに含まれる。炭素数5以上の1価及び
多価アルコールは一般にエチレン−ビニルアルコ
ール共重合体を溶解し難いと共に、水を主体とす
る凝固液との相溶性に劣るので、用いるに適しな
い。アルコール−水混合溶剤における容積混合比
は、通常、9:1から1:9の間、好ましくは、
3:7から8:2の範囲である。尚、上記混合溶
剤は、少量の水溶性有機溶剤、例えば、約40容量
%以下のアセトン、ジオキサン、ジメチルスルホ
キシド、N,N−ジメチルアセトアミド等を含有
していてもよい。更に、必要に応じて、水溶性無
機塩を重合体の溶解を阻害しない範囲で含有して
いてもよい。 製膜溶液中の重合体の濃度は3〜40重量%が適
当であり、好ましくは5〜30重量%である。粘度
からみると、1〜1000ポイズが適当である。濃度
が大きすぎるとき、及び/又は、粘度が高すぎる
ときは、基材への均一な塗布が困難となり、反対
に濃度が小さすぎるときは、基材に塗布後、製膜
溶液が垂れることがあり、膜欠陥も生じやすくな
るので好ましくない。 この製膜溶液を塗布するための通水性基材につ
いては既に説明したとおりであるが、更に詳細に
は、製膜溶液に溶解若しくは膨潤しないことを要
すると共に、耐薬品性にすぐれることが望まし
い。 本発明の方法によれば、上記製膜溶液を基材の
一面に塗布した後、裏面を凝固液に短時間接触さ
せる。凝固液は、前記したように、水若しくは水
を主体とする溶剤であり、エチレン−ビニルアル
コール共重合体の凝固を阻害しない限りにおい
て、前記したアルコールや水溶性有機溶剤を含有
していてもよい。また、必要に応じて、凝固液に
水溶性塩を含有させてもよい。その量は通常、25
重量%以下である。凝固液の温度は、特に制限さ
れるものではなく、通常、常温でよいが、好まし
くは0〜20℃の範囲である。製膜溶液を塗布した
基材の裏面のみを凝固液に接触させるには、具体
的には、所定面積の膜をバツチ式にて製造する場
合には、例えば、基材の裏面を下にして、基材を
凝固液面上に静かに浮かべることにより行なうこ
とができる。また、長尺の連続した膜を製造する
場合には、基材を一定速度で走行させつつ、基材
の裏面に所定量の凝固液を流延、噴霧、散布等
し、基材裏面が短時間凝固液に接触するようにす
ればよい。 このように、基材の裏面を凝固液に接触させる
時間は、通常、1〜120秒が適当であり、好まし
くは2〜60秒である。接触時間が余りに短い場合
は、本発明による膜の独特の構造を実現させるの
が困難であり、一方、余りに長い場合は、特に膜
厚が小さいときに、基材裏面からの重合体の凝固
が進行しすぎるので、同様に本発明による独特の
膜構造を得るのが困難となる。 尚、必要に応じて、製膜溶液を構成する溶剤と
同じ溶剤を予め基材に含浸させ、この後にその一
面に製膜溶液を塗布してもよい。基材裏面を凝固
液に接触させるときの製膜溶液と凝固液との置換
速度を制御し、かくして、空洞の大きさや多孔質
層の細孔の大きさを調整するためである。 本発明の方法は、所定の面積の膜をバツチ式で
製造するために適用することができ、また、長尺
の基材を用いて、連続した膜を製造するために適
用することもできる。連続製膜する場合、基材裏
面に凝固液を接触させる速度は0.1/m2・分以
上が好ましい。 このように基材裏面のみを凝固液に接触させた
基材を、次いで、その全体を凝固液に浸漬する。
浸漬時間は特に制限されるものではなく、重合体
が凝固するに足る時間浸漬すればよい。通常、1
分乃至1時間程度である。また、連続式で製膜す
る場合、10m/分以上の速度で凝固液中に案内
し、浸漬するのがよい。 本発明において、膜の形態は何ら制限されず、
例えば、平膜状、管状、スパイラル状等任意であ
つてよい。 以上のように、本発明の方法は、通水性基材の
一面にエチレン−ビニルアルコール共重合体を含
有する製膜溶液を塗布し、基材の裏面のみを短時
間凝固液に接触させ、次いで、基材全体を凝固液
に浸漬させて製膜するものであり、かかる独特の
方法によつて得られる膜は、従来より知られてい
るエチレン−ビニルアルコール共重合体異方性膜
と異なり、膜表面の緻密層が非常に薄く、通常、
緻密層と多孔質層とからなる重合体層の厚みの1
%以下でありながら、選択的除去性にすぐれ、し
かも、この緻密層の下には空洞を有する多孔質層
が形成され、且つ、この空洞の少なくとも一部は
その上端において直接に上記緻密層と接している
ために、透水性も著しく改善されており、従来に
ない高性能の限外濾過膜として使用することがで
きる。 以下に実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例により何ら限定される
ものではない。 尚、以下において、除去率は次式により定義さ
れる。 除去率(%)=〔1−透過水溶質濃度/原液溶質濃度
〕×100 実施例 1 エチレン含有量20モル%のエチレン−ビニルア
ルコール共重合体(ケン化度99%、分子量約
200000)21.0重量部をイソプロピルアルコール−
水(容積比6:4)79.0重量部に溶解して製膜溶
液を調製し、これを0.1ml/cm2・秒・Kg/cm2(25
℃)の通水性を有するポリエステル系不織布基材
の一面に塗布した後、裏面を温度2℃の水面に10
秒間接触させた。次いで、この基材を水に浸漬
し、重合体を凝固させた。 得られた膜を温度25℃、圧力2.0Kg/cm2の条件
で純水を通過させ、その透水速度を求めた。ま
た、5000ppmのポリエチレングリコール(分子量
約20000、以下PEGと称する。)水溶液を上記と
同じ条件で通過させ、その透水速度を除去率を求
めた。結果を第1表に示す。 上で得られた膜の乾燥後の断面の電子顕微鏡写
真(230倍)を第1図に示す。第3図の電子顕微
鏡写真(2100倍)は膜表面の緻密層近傍を拡大し
て示し、第4図は緻密層を更に拡大して示す
(16000倍)。第5図は緻密層表面を示す(38000
倍)。 比較例 1 本比較例は従来の通常の浸漬法による膜の製造
を示す。即ち、実施例1と同じく、製膜溶液を基
材の一面に塗布した後、基材全体を水中に浸漬し
た。このようにして得られた膜について実施例1
と同じ条件で求めた膜性能を第1表に示す。 比較例 2 実施例1と同じく、製膜溶液を基材の一面に塗
布した後、製膜溶液の塗布側を水に10秒間接触さ
せ、次いで、基材全体を水中に浸漬した。このよ
うにして得られた膜について実施例1と同じ条件
で求めた膜性能を第1表に示す。
The present invention relates to a selectively permeable membrane and a method for producing the same, and more specifically, it is made of an ethylene-vinyl alcohol copolymer, has excellent water permeability and selective removal of solutes, and has a selectivity that allows it to be suitably used as an ultrafiltration membrane. This invention relates to a permeable membrane and its manufacturing method. In recent years, ultrafiltration membranes have been widely used in a wide range of fields including industrial wastewater treatment, separation and concentration in food and pharmaceutical manufacturing, and the like. As such ultrafiltration membranes, those made from various polymers such as cellulose acetate, polyacrylonitrile, polysulfone, polyamide, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, and ethylene-vinyl alcohol copolymer are already known. Among these, ultrafiltration membranes made of ethylene-vinyl alcohol copolymer are hydrophilic and have excellent durability and chemical stability. , an anisotropic selectively permeable membrane has been proposed in which a dense layer on the surface is supported by a porous layer below. However, conventionally known membranes made of ethylene-vinyl alcohol copolymers, including the above-mentioned anisotropic membrane, are generally not fully satisfactory in water permeability. In particular, the dense layer on the membrane surface has a dominant effect on the membrane's selective removability and water permeability, but in conventional membranes, this dense layer is thick and usually exceeds 1% of the total membrane thickness, so the water permeability is low. Even lower. Furthermore, even when the porous layer includes cavities, a porous polymer layer is interposed between the cavities and the dense layer, further reducing the water permeability of the membrane. Water permeability greatly influences the cost of membrane separation, and if the dense layer is made thinner, water permeability can be improved, but selective removal performance will be lowered. The present invention was made to solve the above-mentioned problems in a selectively permeable membrane made of an ethylene-vinyl alcohol copolymer. An object of the present invention is to provide an ethylene-vinyl alcohol copolymer selective permeable membrane in which at least a portion of the cavities contained in the membrane are in direct contact with the dense layer, and thus have excellent water permeability, and a method for producing the same. In the present invention, a dense layer on the membrane surface and a porous layer supporting this dense layer are integrally formed from an ethylene-vinyl alcohol copolymer, and this porous layer is immobilized on a water-permeable base material. In the selectively permeable membrane, the dense layer has a thickness of substantially 0.01 mm.
~0.5μ, and has only micropores with a pore size of substantially 500 Å or less, the porous layer extends in the film thickness direction, and has a diameter substantially 1 to 500μ in diameter across the film thickness direction.
100μ and a porous polymeric wall surrounding this cavity and having pores with a pore size substantially in the range of 0.1 to 5μ, with at least some of the cavities directly at the upper end of said compact layer. , and further characterized in that the porous polymer wall is integrally fixed to the water-permeable substrate at a lower portion thereof. The ethylene-vinyl alcohol copolymer used in the present invention preferably has an ethylene content of 5 to 50 mol%, particularly 10 to 50 mol%.
Preferably it is in the range of 40 mol%. The degree of saponification is
It is desirable that the molecular weight is 80% or more, preferably 90% or more, and the molecular weight is about 200,000 or more. If the ethylene content is less than 5 mol%, the water stability of the obtained membrane will be poor, especially because it will become soluble in hot water, while if it exceeds 50 mol%, This is because it becomes difficult to dissolve in organic solvents, making it difficult to prepare a uniform film-forming solution, and the resistance of the resulting film to common organic solvents decreases. Furthermore, when the degree of saponification is less than 80%, film forming properties generally deteriorate, making it difficult to obtain a film with good physical properties. A particularly preferred ethylene-vinyl alcohol copolymer is a substantially completely saponified product with a degree of saponification of 99% or more. In the present invention, the ethylene-vinyl alcohol copolymer may contain a copolymerizable component consisting of other vinyl polymerizable monomers, such as acrylic Acid, acrylonitrile, acrylamide, acrylic ester, methacrylic acid, methacrylic ester, styrene, vinyl chloride, butadiene, isoprene, chloroprene, etc. can be mentioned, and the amount of copolymer consisting of these monomer components is ethylene-vinyl The content may be within a range that does not inhibit the crystallinity of the alcohol copolymer, usually within a range of 10 mol% or less. If the crystallinity of the ethylene-vinyl alcohol copolymer is inhibited, the resulting film will have poor chemical resistance, which is not preferable. The selectively permeable membrane according to the present invention is manufactured by the method described below, and has structural features as described below. FIG. 1 is an electron micrograph showing a cross section in the film thickness direction of a dried film produced in an example described later. FIG. 2 is a schematic diagram thereof. FIGS. 3 and 4 show enlarged cross-sections of the dense layer on the membrane surface. As is clear from these, in the membrane according to the present invention, a dense layer 1 with a thickness of substantially 0.01 to 0.5 μm is formed on the membrane surface. However, it is permissible for the dense layer to partially have a thickness outside the above range. This dense layer has a pore diameter of substantially 500 Å, as shown in Figure 5, which is an electron micrograph of the membrane surface.
It has only the following micropores. As explained later,
In the membrane of the present invention, the total thickness of the polymer layer 2 is 75 to 1000 microns, but the dense layer has a thickness of 1% or less of this polymer layer. Setting the dense layer to 0.01 μ or less means that
This is not preferred because it lowers the selective removal rate of the membrane. On the other hand, a value of 0.5μ or more is not preferable because it lowers the water permeability of the membrane, although the selective removal rate is excellent. The dense layer is integrally continuous with and supported by the porous layer 3 below. This porous layer consists of a cavity 4 extending in the thickness direction and a porous polymer wall 5 surrounding this cavity. One important feature of the membrane of the present invention is that at least a portion of the cavity is in substantially direct contact with the dense layer at its upper end. That is, it has a part where no porous polymer layer is interposed between the cavity and the dense layer, and therefore has high water permeability.
Moreover, it has a high selective removal rate due to its thin dense layer. Further, the cavity has a diameter transverse to the membrane thickness, i.e., a maximum length of the minor axis, of substantially 1 to 100 μm, and the porous polymer wall is formed in the membrane thickness to form such a cavity. It extends in the direction of
The polymer wall has pores with a pore size of substantially 0.1 to 5 microns. Note that the form of the cavity is not strictly defined;
Two or more cavities may communicate with each other and include a portion extending in a direction transverse to the film thickness direction.
Note that it is permissible for the maximum length of the minor axis and the pore diameter to be partially outside the above range. The thickness of the porous layer is suitably 75 to 1000μ, particularly preferably 100 to 500μ. When it is smaller than 75μ, the membrane is likely to have defects, and when it is larger than 1000μ, it undesirably increases the water permeation resistance. Therefore, the membrane of the present invention has a very high porosity, and the water permeation resistance due to the porous layer is significantly reduced. The porous layer as described above is integrally fixed to the water-permeable substrate 6 at the lower part of its polymer wall. That is, the lower portion of the polymer wall penetrates into the structure of the substrate and forms a composite polymer layer with the structure of the substrate. Therefore, the water-permeable base material must also be porous, and for example, woven fabrics, nonwoven fabrics, and other porous sheet materials are preferably used. Specific examples include materials such as polyolefin, polyester, polyamide, polyacrylic, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, and cellulose. In the present invention, preferably, the water-permeable base material has a large influence on the water permeability of the membrane, and further,
0.05 at 25℃ as it is also related to the durability of the membrane.
It has a water permeability of ml/cm 2 ·sec·Kg/cm 2 or more, particularly preferably 0.1 ml/cm 2 ·sec·Kg/cm 2 or more. However, if the water permeability is too large,
The resulting membrane is likely to have defects, and the increased porosity reduces mechanical strength and reduces the durability of the membrane. Furthermore, as described below,
When the film-forming solution is applied to this base material, the film-forming solution easily reaches the surface opposite to the coated surface (hereinafter simply referred to as the back surface), or the film-forming solution is applied to the base material. After that, when the back side is brought into contact with the coagulation solution, the solvent tends to easily reach the side to which the membrane forming solution is applied, making it difficult to obtain an anisotropic membrane having the characteristics of the present invention, which is not preferable. . Therefore, although it depends on the polymer concentration and viscosity in the membrane-forming solution used, the water-permeable base material must be selected so that its water-permeability is greater than the above-mentioned lower limit and that the above-mentioned disadvantages do not occur. . The selectively permeable membrane described above, in accordance with the present invention, comprises a mixed solution of an aliphatic alcohol having 1 to 4 carbon atoms containing dissolved ethylene-vinyl alcohol copolymer and water on one side of a water-permeable substrate. After applying it to
First, the other side of this water-permeable base material is brought into contact with a coagulation liquid mainly composed of water for a short time, and then the water-permeable base material is immersed in the coagulation liquid to coagulate the polymer. be done. Preferred specific examples of the aliphatic alcohol for preparing the membrane forming solution by dissolving the ethylene-vinyl alcohol copolymer include monohydric alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol. Furthermore, in the present invention, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin are also included in the above alcohol. Monohydric and polyhydric alcohols having 5 or more carbon atoms are generally difficult to dissolve the ethylene-vinyl alcohol copolymer and have poor compatibility with a coagulating liquid mainly composed of water, so they are not suitable for use. The volume mixing ratio in the alcohol-water mixed solvent is usually between 9:1 and 1:9, preferably
It ranges from 3:7 to 8:2. The mixed solvent may contain a small amount of a water-soluble organic solvent, for example, about 40% by volume or less of acetone, dioxane, dimethyl sulfoxide, N,N-dimethylacetamide, etc. Furthermore, if necessary, a water-soluble inorganic salt may be contained within a range that does not inhibit dissolution of the polymer. The concentration of the polymer in the membrane forming solution is suitably 3 to 40% by weight, preferably 5 to 30% by weight. In terms of viscosity, 1 to 1000 poise is appropriate. If the concentration is too high and/or the viscosity is too high, it will be difficult to apply it uniformly to the substrate, and if the concentration is too small, the film forming solution may drip after being applied to the substrate. This is not preferable because film defects are likely to occur. The water-permeable base material for applying this film-forming solution has already been explained, but in more detail, it is required that it does not dissolve or swell in the film-forming solution, and it is desirable that it has excellent chemical resistance. . According to the method of the present invention, after the film-forming solution is applied to one side of the substrate, the back side is brought into contact with the coagulation liquid for a short time. As mentioned above, the coagulating liquid is water or a solvent mainly composed of water, and may contain the above-mentioned alcohol or water-soluble organic solvent as long as it does not inhibit the coagulation of the ethylene-vinyl alcohol copolymer. . Further, if necessary, the coagulating liquid may contain a water-soluble salt. The amount is usually 25
% by weight or less. The temperature of the coagulating liquid is not particularly limited, and may generally be room temperature, but is preferably in the range of 0 to 20°C. In order to bring only the back side of the base material coated with the membrane forming solution into contact with the coagulation liquid, specifically, when manufacturing a membrane of a predetermined area in batches, for example, place the back side of the base material facing down. This can be carried out by gently floating the substrate on the surface of the coagulating liquid. In addition, when manufacturing a long continuous film, a predetermined amount of coagulation liquid is cast, sprayed, or sprinkled on the back side of the base material while the base material is running at a constant speed, so that the back side of the base material is short. What is necessary is to contact the coagulation liquid for a period of time. As described above, the time period for which the back surface of the base material is brought into contact with the coagulation liquid is usually 1 to 120 seconds, preferably 2 to 60 seconds. If the contact time is too short, it will be difficult to achieve the unique structure of the membrane according to the invention, while if it is too long, the coagulation of the polymer from the back side of the substrate will occur, especially when the film thickness is small. This progress makes it likewise difficult to obtain the unique membrane structure according to the invention. Incidentally, if necessary, the base material may be impregnated in advance with the same solvent as that constituting the film-forming solution, and then the film-forming solution may be applied to one surface thereof. This is to control the replacement rate between the membrane forming solution and the coagulation liquid when the back surface of the base material is brought into contact with the coagulation liquid, and thus to adjust the size of the cavity and the size of the pores of the porous layer. The method of the present invention can be applied to produce films of a predetermined area in batches, and can also be applied to produce continuous films using long substrates. In the case of continuous film formation, the speed at which the coagulating liquid is brought into contact with the back surface of the substrate is preferably 0.1/m 2 ·min or more. The base material, in which only the back surface of the base material has been brought into contact with the coagulating liquid, is then immersed in its entirety in the coagulating liquid.
The immersion time is not particularly limited, and the immersion time may be sufficient to solidify the polymer. Usually 1
It takes about 1 minute to 1 hour. In addition, when forming a film in a continuous manner, it is preferable to guide and immerse it in a coagulation solution at a speed of 10 m/min or more. In the present invention, the form of the membrane is not limited at all,
For example, it may be in any shape such as a flat membrane, a tube, or a spiral. As described above, the method of the present invention involves applying a membrane-forming solution containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer to one side of a water-permeable substrate, bringing only the back side of the substrate into contact with the coagulating liquid for a short time, and then The film is formed by immersing the entire base material in a coagulating liquid, and the film obtained by this unique method is different from the conventionally known ethylene-vinyl alcohol copolymer anisotropic film. The dense layer on the membrane surface is very thin, and usually
1 of the thickness of the polymer layer consisting of a dense layer and a porous layer
% or less, it has excellent selective removability, and furthermore, a porous layer having a cavity is formed under this dense layer, and at least a part of this cavity is directly connected to the dense layer at its upper end. Because they are in contact with each other, water permeability is significantly improved, and it can be used as an ultrafiltration membrane with unprecedented high performance. EXAMPLES The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way. In addition, in the following, the removal rate is defined by the following formula. Removal rate (%) = [1-permeate water solute concentration / stock solution solute concentration] × 100 Example 1 Ethylene-vinyl alcohol copolymer with 20 mol% ethylene content (saponification degree 99%, molecular weight approx.
200000) 21.0 parts by weight of isopropyl alcohol
A film-forming solution was prepared by dissolving in 79.0 parts by weight of water (volume ratio 6:4), and this was added to 0.1 ml/ cm2・sec・Kg/ cm2 (25
After coating one side of a polyester nonwoven fabric substrate with water permeability of
Contact was made for a second. This substrate was then immersed in water to coagulate the polymer. Pure water was passed through the obtained membrane at a temperature of 25° C. and a pressure of 2.0 Kg/cm 2 to determine the water permeation rate. Further, an aqueous solution of polyethylene glycol (molecular weight approximately 20,000, hereinafter referred to as PEG) of 5,000 ppm was passed under the same conditions as above, and the removal rate was determined from the water permeation rate. The results are shown in Table 1. An electron micrograph (230x magnification) of the cross section of the membrane obtained above after drying is shown in Figure 1. The electron micrograph in FIG. 3 (2100x) shows the vicinity of the dense layer on the membrane surface enlarged, and FIG. 4 shows the dense layer further enlarged (16000x). Figure 5 shows the surface of the compact layer (38000
times). Comparative Example 1 This comparative example shows the production of a membrane by a conventional conventional dipping method. That is, as in Example 1, the film forming solution was applied to one surface of the base material, and then the entire base material was immersed in water. Example 1 about the membrane thus obtained
Table 1 shows the membrane performance determined under the same conditions. Comparative Example 2 As in Example 1, the membrane forming solution was applied to one side of the substrate, the side to which the membrane forming solution was applied was brought into contact with water for 10 seconds, and then the entire substrate was immersed in water. Table 1 shows the membrane performance of the membrane thus obtained, determined under the same conditions as in Example 1.

【表】 実施例 2 実施例1において、製膜溶液を塗布した後、裏
面を水に接触させる時間を3秒、30秒又は90秒に
変えた以外は、全く実施例1と同様にして膜を得
た。これら膜について実施例1と同じ条件で求め
た膜性能を第2表に示す。
[Table] Example 2 A membrane was formed in the same manner as in Example 1, except that after applying the membrane forming solution, the time for contacting the back side with water was changed to 3 seconds, 30 seconds, or 90 seconds. I got it. The membrane performances of these membranes determined under the same conditions as in Example 1 are shown in Table 2.

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるエチレン−ビニルアルコ
ール共重合体選択性透過膜の断面を示す電子顕微
鏡写真、第2図はその模式図、第3図は膜表面の
緻密層近傍を示す電子顕微鏡写真、第4図は緻密
層を拡大して示す電子顕微鏡写真、第5図は膜表
面の電子顕微鏡写真である。 1……緻密層、2……重合体層、3……多孔質
層、4……空洞、5……重合体壁、6……通水性
基材。
FIG. 1 is an electron micrograph showing a cross section of the ethylene-vinyl alcohol copolymer selective permeation membrane according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram thereof, and FIG. 3 is an electron micrograph showing the vicinity of the dense layer on the membrane surface. FIG. 4 is an electron micrograph showing an enlarged view of the dense layer, and FIG. 5 is an electron micrograph of the membrane surface. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Dense layer, 2... Polymer layer, 3... Porous layer, 4... Cavity, 5... Polymer wall, 6... Water-permeable base material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 膜表面の緻密層と、この緻密層を支持する多
孔質層とがエチレン−ビニルアルコール共重合体
からなる重合体層として一体に形成されていると
共に、この多孔質層が通水性基材に固定化されて
いる選択性透過膜の製造方法において、エチレン
含有量5〜50モル%、ケン化度80%以上のエチレ
ン−ビニルアルコール共重合体を濃度3〜40重量
%の範囲で溶解含有する炭素数1〜4の脂肪族ア
ルコールと水との混合溶液を、0.05ml/cm2・秒・
Kg/cm2以上の通水性を25℃において有する通水性
基材の一面上に塗布した後、先ず、この通水性基
材の他面を水を主成分とする凝固液に1〜120秒
間の範囲で接触させ、次いで、通水性基材を凝固
液中に浸漬し、重合体を凝固させて、上記緻密層
が実質的に厚み0.01〜0.5μであつて、前記重合体
層の厚みの1%以下であり、且つ、実質的に500
Å以下の孔径の微孔のみを有し、上記多孔質層が
膜厚方向に延び、且つ、膜厚方向を横断する径が
実質的に1〜100μである空洞と、この空洞を取
り囲み、孔径が実質的に0.1〜5μの範囲の細孔を
有する多孔性重合体壁とからなると共に、少なく
とも一部の空洞がその上端において前記緻密層に
直接に接しており、更に、上記多孔性重合体壁が
その下部において上記通水性基材に一体に固定化
されている選択性透過膜を得ることを特徴とする
選択性透過膜の製造方法。
1 The dense layer on the surface of the membrane and the porous layer supporting this dense layer are integrally formed as a polymer layer made of ethylene-vinyl alcohol copolymer, and this porous layer is formed on the water-permeable base material. In the method for producing a fixed selectively permeable membrane, an ethylene-vinyl alcohol copolymer with an ethylene content of 5 to 50 mol% and a degree of saponification of 80% or more is dissolved in a concentration range of 3 to 40% by weight. A mixed solution of aliphatic alcohol having 1 to 4 carbon atoms and water was heated at 0.05 ml/cm 2・sec.
After coating on one side of a water-permeable base material that has a water permeability of Kg/ cm2 or more at 25°C, first, the other side of this water-permeable base material is soaked in a coagulating liquid mainly composed of water for 1 to 120 seconds. Then, the water-permeable substrate is immersed in a coagulating liquid to coagulate the polymer, so that the dense layer has a thickness of substantially 0.01 to 0.5 μm, and is 1 μm thicker than the polymer layer. % or less and substantially 500
A cavity having only micropores with a pore diameter of Å or less, the porous layer extending in the film thickness direction, and having a diameter of substantially 1 to 100 μ across the film thickness direction; a porous polymer wall having pores substantially in the range of 0.1 to 5μ, at least some of the cavities are in direct contact with the dense layer at their upper ends, and A method for producing a selectively permeable membrane, characterized in that a selectively permeable membrane is obtained, the wall of which is integrally fixed to the water-permeable substrate at its lower part.
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