JPH05209313A - 中空繊維 - Google Patents
中空繊維Info
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- JPH05209313A JPH05209313A JP4184741A JP18474192A JPH05209313A JP H05209313 A JPH05209313 A JP H05209313A JP 4184741 A JP4184741 A JP 4184741A JP 18474192 A JP18474192 A JP 18474192A JP H05209313 A JPH05209313 A JP H05209313A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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- C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
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- C08G65/48—Polymers modified by chemical after-treatment
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ヒドロキシ−エチル化ポリ−(2,6−ジメ
チル−p−オキシフェニレン)を原料として中空繊維を
製造する。 【効果】 得られる中空繊維は、マクロ細孔性支持体上
に形成された緻密なミクロ多孔性層でなり、ガス混合物
の分離に使用される。
チル−p−オキシフェニレン)を原料として中空繊維を
製造する。 【効果】 得られる中空繊維は、マクロ細孔性支持体上
に形成された緻密なミクロ多孔性層でなり、ガス混合物
の分離に使用される。
Description
【0001】本発明は、無定形のヒドロキシ−エチル化
ポリ−(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレン)(PPO
−OH)の中空繊維、該中空繊維の製法及びガス混合物の
分離処理における該中空繊維の使用に係る。
ポリ−(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレン)(PPO
−OH)の中空繊維、該中空繊維の製法及びガス混合物の
分離処理における該中空繊維の使用に係る。
【0002】事実、ガス混合物の分離処理で使用される
ガス透過性の重合体膜は公知である。かかる目的に有用
な重合体は、広い範囲、たとえばS.A.Stern,ACHEMA
1985,Plenary Lecture;H.B.Hopfenberg及びV.T.S
tannet,Materials Scienceof Synthetic Membrans,AC
S Symposium,Series No.269,2章;T.A.Barbari,
W.J.Koros及びD.R.Paul,Journal of Membrane Sci
ence,42(1989),69−86に開示されているように、シ
リコーンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、低密度ポリエチ
レン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリ−(2,6
−ジメチル−p−オキシフェニレン)、ポリアリーレー
ト、ポリスチレン及びセルロースアセテートの中から選
ばれる。これらの重合体の中でも、ポリ−(2,6−ジメ
チル−p−オキシフェニレン)は、この物質自体に固有
の透過性及び選択性の如き興味ある性質を発揮する。し
かしながら、膜ガス分離装置におけるかかる重合体の使
用は、水と混和する極性の非プロトン性溶媒に対する溶
解性が乏しいこと(このような溶解性は、凝固剤として
水を使用する相逆転によって非対称膜を製造する際の必
須の条件である)により制限される。相逆転による析出
法は、分離において活性な膜の厚さをミクロン単位の値
又はそれ以下に容易に低減でき、しかも分離において活
性でない大きい孔の多孔領域が支持体としての機能を果
たしている膜を製造するための技術である。
ガス透過性の重合体膜は公知である。かかる目的に有用
な重合体は、広い範囲、たとえばS.A.Stern,ACHEMA
1985,Plenary Lecture;H.B.Hopfenberg及びV.T.S
tannet,Materials Scienceof Synthetic Membrans,AC
S Symposium,Series No.269,2章;T.A.Barbari,
W.J.Koros及びD.R.Paul,Journal of Membrane Sci
ence,42(1989),69−86に開示されているように、シ
リコーンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、低密度ポリエチ
レン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリ−(2,6
−ジメチル−p−オキシフェニレン)、ポリアリーレー
ト、ポリスチレン及びセルロースアセテートの中から選
ばれる。これらの重合体の中でも、ポリ−(2,6−ジメ
チル−p−オキシフェニレン)は、この物質自体に固有
の透過性及び選択性の如き興味ある性質を発揮する。し
かしながら、膜ガス分離装置におけるかかる重合体の使
用は、水と混和する極性の非プロトン性溶媒に対する溶
解性が乏しいこと(このような溶解性は、凝固剤として
水を使用する相逆転によって非対称膜を製造する際の必
須の条件である)により制限される。相逆転による析出
法は、分離において活性な膜の厚さをミクロン単位の値
又はそれ以下に容易に低減でき、しかも分離において活
性でない大きい孔の多孔領域が支持体としての機能を果
たしている膜を製造するための技術である。
【0003】ヨーロッパ特許公開第360,318号には、水
と混和する通常の非プロトン性溶媒に対する溶解性によ
って上述の問題点を解消し、これにより、相逆転技術に
よる非対称膜の調製に使用されるヒドロキシ−エチル化
ポリ−(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレン)が開
示されている。しかしながら、このようなヒドロキシ−
エチル化ポリ−(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレ
ン)を原料とする中空繊維の製造は、ガス混合物の分離
処理におけるかかる物理的形状の要求性にも拘わらず、
当分野では開示されていない。透析、限外濾過及びガス
混合物の分離の各処理で使用される中空繊維自体は当分
野で知られている。これら繊維の一般的製法も、米国特
許第4,830,796号及びヨーロッパ特許公開第131,559号に
開示されている如く公知である。しかしながら、これら
の一般的方法をヒドロキシ−エチル化ポリ−(2,6−ジ
メチル−p−オキシフェニレン)からの中空繊維の製造
に応用する場合、必ずしも満足できる生成物を得ること
ができない(特に、繊維の形態に関して及び構造上の欠
陥が存在する)。
と混和する通常の非プロトン性溶媒に対する溶解性によ
って上述の問題点を解消し、これにより、相逆転技術に
よる非対称膜の調製に使用されるヒドロキシ−エチル化
ポリ−(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレン)が開
示されている。しかしながら、このようなヒドロキシ−
エチル化ポリ−(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレ
ン)を原料とする中空繊維の製造は、ガス混合物の分離
処理におけるかかる物理的形状の要求性にも拘わらず、
当分野では開示されていない。透析、限外濾過及びガス
混合物の分離の各処理で使用される中空繊維自体は当分
野で知られている。これら繊維の一般的製法も、米国特
許第4,830,796号及びヨーロッパ特許公開第131,559号に
開示されている如く公知である。しかしながら、これら
の一般的方法をヒドロキシ−エチル化ポリ−(2,6−ジ
メチル−p−オキシフェニレン)からの中空繊維の製造
に応用する場合、必ずしも満足できる生成物を得ること
ができない(特に、繊維の形態に関して及び構造上の欠
陥が存在する)。
【0004】従って、本発明の目的は、上述した従来技
術に関連する欠点を解消することにある。さらに詳述す
れば、本発明の目的は、ヒドロキシ−エチル化ポリ−
(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレン)の中空繊維
を提供することにあり、該繊維は、良好な幾何特性が付
与され、構造上の欠陥を有しておらず、又は実質的に有
しておらず、しかもガス混合物の分離処理における良好
なパーミアンス(permeance)値が付与されている。本
発明の他の目的は、該中空繊維の製法にある。本発明の
さらに他の目的は、ガス混合物の分離処理における該中
空繊維の使用にある。本発明の他の目的は下記の記載よ
り明白になるであろう。
術に関連する欠点を解消することにある。さらに詳述す
れば、本発明の目的は、ヒドロキシ−エチル化ポリ−
(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレン)の中空繊維
を提供することにあり、該繊維は、良好な幾何特性が付
与され、構造上の欠陥を有しておらず、又は実質的に有
しておらず、しかもガス混合物の分離処理における良好
なパーミアンス(permeance)値が付与されている。本
発明の他の目的は、該中空繊維の製法にある。本発明の
さらに他の目的は、ガス混合物の分離処理における該中
空繊維の使用にある。本発明の他の目的は下記の記載よ
り明白になるであろう。
【0005】本発明による中空繊維は、ガラス転移温度
(Tg)180ないし200℃を有し、分子中に次のユニット を有する[ここで、単量体ユニットは高分子鎖に沿って
ランダムに分布し、総100ユニット(x+y+z+w=1
00)当たり、xユニット30ないし40、yユニット10ない
し20、zユニット30ないし60、wユニット0ないし10で
ある]無定形のヒドロキシ−エチル化ポリ−(2,6−ジ
メチル−p−オキシフェニレン)(PPO−OH)の中空繊維
であって、該繊維は、マクロ細孔性支持体上に形成され
た薄い緻密な層でなり、外径450ないし550μm、内径25
0ないし400μmを有することを特徴とする中空繊維であ
る。好適な1具体例によれば、PPO−OHにおける総100ユ
ニット当たり、xユニットが33ないし38であり、yユニ
ットが13ないし18であり、xユニットが39ないし54であ
り、wユニットが0ないし5である。本発明によるPPO
−OHから調製した中空繊維は、通常、酸素に関するパー
ミアンス値≧0.5×10-6[STP]cm3/cm2・s・cmHg、窒
素に関するパーミアンス値≧0.2×10-6[STP]cm3/cm2
・s・cmHg、二酸化炭素に関するパーミアンス値≧2×
10-6[STP]cm3/cm2・s・cmHg、メタンに関するパー
ミアンス値≧0.4×10-6[STP]cm3/cm2・s・cmHgを示
す。他の態様によれば、本発明は、PPO−OHの中空繊維
の製法において、(a)上述の特性を有するPPO−OHの1
−ホルミル−ピペリジン溶液(ビスコース)を調製し、
(b)このビスコースを、環状断面を有し、環状スリッ
トの内部にボアを有する紡糸口金を介して押出し、
(c)紡糸口金の中央ボアに水を供給して部分凝固を生
じさせると共に、外部を凝固浴に接触させて中空繊維前
駆体を形成させ、(d)延伸の不存在下又は実質的に不
存在下で操作して前記前駆体を水性浴に供給し、凝固を
完了させてPPO−OHの中空繊維を形成し、(e)凝固した
繊維を、同じ凝固浴又は他の水性浴内で操作して延伸処
理に供し、延伸されたPPO−OHの中空繊維を回収するこ
とを特徴とする中空繊維の製法に係る。
(Tg)180ないし200℃を有し、分子中に次のユニット を有する[ここで、単量体ユニットは高分子鎖に沿って
ランダムに分布し、総100ユニット(x+y+z+w=1
00)当たり、xユニット30ないし40、yユニット10ない
し20、zユニット30ないし60、wユニット0ないし10で
ある]無定形のヒドロキシ−エチル化ポリ−(2,6−ジ
メチル−p−オキシフェニレン)(PPO−OH)の中空繊維
であって、該繊維は、マクロ細孔性支持体上に形成され
た薄い緻密な層でなり、外径450ないし550μm、内径25
0ないし400μmを有することを特徴とする中空繊維であ
る。好適な1具体例によれば、PPO−OHにおける総100ユ
ニット当たり、xユニットが33ないし38であり、yユニ
ットが13ないし18であり、xユニットが39ないし54であ
り、wユニットが0ないし5である。本発明によるPPO
−OHから調製した中空繊維は、通常、酸素に関するパー
ミアンス値≧0.5×10-6[STP]cm3/cm2・s・cmHg、窒
素に関するパーミアンス値≧0.2×10-6[STP]cm3/cm2
・s・cmHg、二酸化炭素に関するパーミアンス値≧2×
10-6[STP]cm3/cm2・s・cmHg、メタンに関するパー
ミアンス値≧0.4×10-6[STP]cm3/cm2・s・cmHgを示
す。他の態様によれば、本発明は、PPO−OHの中空繊維
の製法において、(a)上述の特性を有するPPO−OHの1
−ホルミル−ピペリジン溶液(ビスコース)を調製し、
(b)このビスコースを、環状断面を有し、環状スリッ
トの内部にボアを有する紡糸口金を介して押出し、
(c)紡糸口金の中央ボアに水を供給して部分凝固を生
じさせると共に、外部を凝固浴に接触させて中空繊維前
駆体を形成させ、(d)延伸の不存在下又は実質的に不
存在下で操作して前記前駆体を水性浴に供給し、凝固を
完了させてPPO−OHの中空繊維を形成し、(e)凝固した
繊維を、同じ凝固浴又は他の水性浴内で操作して延伸処
理に供し、延伸されたPPO−OHの中空繊維を回収するこ
とを特徴とする中空繊維の製法に係る。
【0006】本発明の目的に有用なPPO−OHは、上述し
たヨーロッパ特許公開第360,318号に一般的に開示され
た方法に従って得られる。さらに詳述すれば、該方法に
より、数平均分子量15000ないし25000を有するPPO[ポ
リ−(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレン)]を、
アルカリ金属−C1-12アルキル、又はアルカリ金属ヒド
リッド又はアミドでなるメタル化剤により、メタル化剤
のモル数:PPO巨大分子中の単量体ユニットの比0.1:1
ないし1:1、不活性有機溶媒中、温度−30ないし80℃
で操作することによってメタル化させ、メタル化PPOを
得る。このメタル化PPOを、不活性有機溶媒中、温度−3
0ないし80℃において操作することにより、該メタル化P
PO中のアルカリ金属に少なくとも等しい量のエチレンオ
キシドと反応させ、繊維への変換に使用されるPPO−OH
を得る。このPPO−OHは、メチル基上でヒドロキシエチ
ル化したxユニット、環がヒドロキシエチル化したyユ
ニット、未変化のzユニットを含有し、処理条件に応じ
て、環に結合したビニル基を有するwユニットを含有し
うる。ただし、各ユニットは上述の相互比で存在する。
本発明の製法の実施に当たっては、PPO−OHの1−ホル
ミル−ピペリジン溶液(ビスコース)を調製する。発明
者らは、所望の特性を有する中空繊維を得るためには、
溶媒として1−ホルミル−ピペリジンを使用することが
重要であるとの知見を得ている。実際のところ、PPO−O
Hを溶解でき、相逆転法によって非対称膜を製造できる
他の極性の非プロトン性溶媒(たとえばジメチルアセト
アミド、ジオキサン、メチルピロリジン、テトラメチル
尿素及びホルミルモルホリン)では、本発明による方法
で使用する場合、所望の特性を有する中空繊維を得るこ
とができず、特にマクロ細孔性支持体を有する中空繊維
を得ることはできない。
たヨーロッパ特許公開第360,318号に一般的に開示され
た方法に従って得られる。さらに詳述すれば、該方法に
より、数平均分子量15000ないし25000を有するPPO[ポ
リ−(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレン)]を、
アルカリ金属−C1-12アルキル、又はアルカリ金属ヒド
リッド又はアミドでなるメタル化剤により、メタル化剤
のモル数:PPO巨大分子中の単量体ユニットの比0.1:1
ないし1:1、不活性有機溶媒中、温度−30ないし80℃
で操作することによってメタル化させ、メタル化PPOを
得る。このメタル化PPOを、不活性有機溶媒中、温度−3
0ないし80℃において操作することにより、該メタル化P
PO中のアルカリ金属に少なくとも等しい量のエチレンオ
キシドと反応させ、繊維への変換に使用されるPPO−OH
を得る。このPPO−OHは、メチル基上でヒドロキシエチ
ル化したxユニット、環がヒドロキシエチル化したyユ
ニット、未変化のzユニットを含有し、処理条件に応じ
て、環に結合したビニル基を有するwユニットを含有し
うる。ただし、各ユニットは上述の相互比で存在する。
本発明の製法の実施に当たっては、PPO−OHの1−ホル
ミル−ピペリジン溶液(ビスコース)を調製する。発明
者らは、所望の特性を有する中空繊維を得るためには、
溶媒として1−ホルミル−ピペリジンを使用することが
重要であるとの知見を得ている。実際のところ、PPO−O
Hを溶解でき、相逆転法によって非対称膜を製造できる
他の極性の非プロトン性溶媒(たとえばジメチルアセト
アミド、ジオキサン、メチルピロリジン、テトラメチル
尿素及びホルミルモルホリン)では、本発明による方法
で使用する場合、所望の特性を有する中空繊維を得るこ
とができず、特にマクロ細孔性支持体を有する中空繊維
を得ることはできない。
【0007】この方法で使用するビスコースは、温度40
ないし60℃で操作して、生成する溶液中における該重合
体の含量が25ないし30重量%となるまで1−ホルミル−
ピペリジン中にPPO−OHを溶解させることによって調製
される。得られたビスコースを濾過及び脱ガス処理に供
し、同じ温度において紡糸口金に供給する。この目的に
好適な紡糸口金は、環状オリフィス(該オリフィスを通
ってビスコースが押出される)でなり、かつさらに水供
給用の中央ボアを収容する「チューブ−イン−オリフィ
ス」タイプの中空繊維用紡糸口金である。該紡糸口金
は、代表的には、環状オリフィスの外径600μm及び該
環状オリフィスの内径約400μmを有し、その中央ボア
は直径200μmを有する。本発明によれば、凝固浴の外
部で操作して、重合体を部分的に凝固させ、中空繊維前
駆体を生成させるため、紡糸口金の中央ボアに水を供給
する。紡糸口金の中央ボアに供給する水は温度25ないし
35℃であることが有利であり、繊維の部分凝固は空気
中、室温(20−25℃)において約1−2秒の時間で行わ
れる。本発明によれば、上述の如き操作法に従って行わ
れる繊維の予凝固は、最終的に、構造上の欠陥を持たな
い又は実質的に持たない中空繊維を得るために重要であ
る。
ないし60℃で操作して、生成する溶液中における該重合
体の含量が25ないし30重量%となるまで1−ホルミル−
ピペリジン中にPPO−OHを溶解させることによって調製
される。得られたビスコースを濾過及び脱ガス処理に供
し、同じ温度において紡糸口金に供給する。この目的に
好適な紡糸口金は、環状オリフィス(該オリフィスを通
ってビスコースが押出される)でなり、かつさらに水供
給用の中央ボアを収容する「チューブ−イン−オリフィ
ス」タイプの中空繊維用紡糸口金である。該紡糸口金
は、代表的には、環状オリフィスの外径600μm及び該
環状オリフィスの内径約400μmを有し、その中央ボア
は直径200μmを有する。本発明によれば、凝固浴の外
部で操作して、重合体を部分的に凝固させ、中空繊維前
駆体を生成させるため、紡糸口金の中央ボアに水を供給
する。紡糸口金の中央ボアに供給する水は温度25ないし
35℃であることが有利であり、繊維の部分凝固は空気
中、室温(20−25℃)において約1−2秒の時間で行わ
れる。本発明によれば、上述の如き操作法に従って行わ
れる繊維の予凝固は、最終的に、構造上の欠陥を持たな
い又は実質的に持たない中空繊維を得るために重要であ
る。
【0008】ついで、予凝固した繊維を、1−ホルミル
−ピペリジン含量1重量%より小の水性凝固浴に供給す
る。この水性浴を温度25ないし35℃に維持し、繊維の凝
固を延伸の不存在下、又は実質的に不存在下で完了させ
る。本発明によれば、凝固の完了工程の間において、延
伸の不存在は、構造上の欠陥を持たない中空繊維を得る
ことに関して貢献するとの知見を得ている。得られた中
空繊維を、つづいて、部分的に水性浴中に浸漬され、繊
維に延伸を与えるに好適な速度で回転する2つのローラ
ーによる延伸比1.1ないし1.15での延伸処理に供給す
る。この延伸処理は同じ凝固浴中で、又は凝固浴とは異
なる延伸浴内で行われる。このようにして、本発明によ
るPPO−OHの中空繊維が得られる。該繊維を集め、水で
洗浄し、乾燥させる。この中空繊維は、メタン、二酸化
炭素、窒素、酸素、水素及び硫化水素の如きガスの分離
において高度に透過性かつ選択性である。従って、本発
明による中空繊維は好適なモジュールとして整えられ、
ガス混合物の分離の技術分野に用途を有する。
−ピペリジン含量1重量%より小の水性凝固浴に供給す
る。この水性浴を温度25ないし35℃に維持し、繊維の凝
固を延伸の不存在下、又は実質的に不存在下で完了させ
る。本発明によれば、凝固の完了工程の間において、延
伸の不存在は、構造上の欠陥を持たない中空繊維を得る
ことに関して貢献するとの知見を得ている。得られた中
空繊維を、つづいて、部分的に水性浴中に浸漬され、繊
維に延伸を与えるに好適な速度で回転する2つのローラ
ーによる延伸比1.1ないし1.15での延伸処理に供給す
る。この延伸処理は同じ凝固浴中で、又は凝固浴とは異
なる延伸浴内で行われる。このようにして、本発明によ
るPPO−OHの中空繊維が得られる。該繊維を集め、水で
洗浄し、乾燥させる。この中空繊維は、メタン、二酸化
炭素、窒素、酸素、水素及び硫化水素の如きガスの分離
において高度に透過性かつ選択性である。従って、本発
明による中空繊維は好適なモジュールとして整えられ、
ガス混合物の分離の技術分野に用途を有する。
【0009】本発明をさらに説明するために実施例を示
す。これらの実施例では、ガラス転移温度215℃、数平
均分子量約20000、100単量体ユニット当たりx=36、y
=16、z=45、w=3の無定形PPO−OHを使用してい
る。 実施例1−14 ブレード型撹拌機を具備するガラス反応器(容積2リット
ル)に、PPO−OH及び1−ホルミル−ピペリジン(溶媒)
を充填し、得られた混合物を加熱、撹拌して、該重合体
の溶媒溶液(ビスコース)を得た。得られた溶液を1cm
2当たり約32000メッシュのステンレス鋼ネットを介して濾過
し、10−15分間放置し、脱気した。表1に下記の値を報
告する。 −重合体を溶媒中に溶解させる際の温度(溶解温度:
℃) −溶媒中に重合体を溶解させるに要する時間(溶解時
間:時間) −ビスコースの濃度(ビスコース濃度:重量%) −ビスコースを濾過する際の温度(濾過温度:℃) −脱気時間(時間) −脱気温度(℃)
す。これらの実施例では、ガラス転移温度215℃、数平
均分子量約20000、100単量体ユニット当たりx=36、y
=16、z=45、w=3の無定形PPO−OHを使用してい
る。 実施例1−14 ブレード型撹拌機を具備するガラス反応器(容積2リット
ル)に、PPO−OH及び1−ホルミル−ピペリジン(溶媒)
を充填し、得られた混合物を加熱、撹拌して、該重合体
の溶媒溶液(ビスコース)を得た。得られた溶液を1cm
2当たり約32000メッシュのステンレス鋼ネットを介して濾過
し、10−15分間放置し、脱気した。表1に下記の値を報
告する。 −重合体を溶媒中に溶解させる際の温度(溶解温度:
℃) −溶媒中に重合体を溶解させるに要する時間(溶解時
間:時間) −ビスコースの濃度(ビスコース濃度:重量%) −ビスコースを濾過する際の温度(濾過温度:℃) −脱気時間(時間) −脱気温度(℃)
【表1】
【0010】脱気処理が完了したところで、ビスコース
を計量ポンプによって約32000メッシュ/cm2のステンレス鋼
ネットでなるフィルターを通過させ、凝固浴上に、これ
に対して垂直方向で配置されたステンレス鋼製の紡糸口
金を介して押出し処理した。紡糸口金の底面(浴に面す
る)には、2つの同心開口[すなわち凝固液の通路用の
中央ボア(直径200μm)及びビスコース押出し用の外
方開口(直径600μm)]が設けてある。凝固液は蒸留水
でなり、所定の温度に維持されたタンクから計量ポンプ
によって紡糸口金の中央ボアに供給される。このように
して、凝固液及びビスコースは紡糸口金の出口で接触
し、繊維前駆体を形成し、水性浴に浸漬させる前に、こ
の前駆体を通路の長さ100cmにわたって空気中、室温(2
0−25℃)に所定時間維持する。前記水性凝固浴は未処
理の水道水でなり、該浴内に部分的に浸漬された3つの
繊維駆動ローラーを収容しており、所定の回転速度で回
転される。凝固は、実質的に延伸の不存在下で行われ
る。延伸(延伸比は約1.1−1.15である)は、第2及び
第3ローラーの間の凝固された繊維にかけられる。凝固
浴を出た際、凝固されかつ延伸された繊維を、一部水道
水に浸漬された8つのアームを有するリールに巻取る。
テストの終了後、繊維かせをリールから取出し、切断
し、切断片を集めて1つの束とした。繊維束(切断装置
上で長さ35cmに切断)を、流れる水道水中に一夜放置し
て溶媒を完全に除去した。ついで、束を、雰囲気湿度40
%の25℃に温度制御した室内で4−5時間乾燥させた。
乾燥した繊維束をアルミ箔でなるラップで包み、閉止容
器内に室温で保存した。表2に下記の値を報告する。 −紡糸口金に供給する重合体の速度(重合体供給速度:
g/時間) −紡糸口金に供給したビスコースの温度(ビスコース温
度:℃) −紡糸口金の中央ボアに供給する凝固液の速度(液供給
速度:g/時間) −紡糸口金の中央ボアに供給した凝固液の温度(液温
度:℃) −繊維前駆体の空気中における滞留時間(前駆体滞留時
間:秒) −水性凝固浴の温度(浴温度:℃) −凝固浴内の3つのローラーの表面速度(R1,m/分;
R2,m/分;R3,m/分) −リールの収束速度(リール速度:m/分)
を計量ポンプによって約32000メッシュ/cm2のステンレス鋼
ネットでなるフィルターを通過させ、凝固浴上に、これ
に対して垂直方向で配置されたステンレス鋼製の紡糸口
金を介して押出し処理した。紡糸口金の底面(浴に面す
る)には、2つの同心開口[すなわち凝固液の通路用の
中央ボア(直径200μm)及びビスコース押出し用の外
方開口(直径600μm)]が設けてある。凝固液は蒸留水
でなり、所定の温度に維持されたタンクから計量ポンプ
によって紡糸口金の中央ボアに供給される。このように
して、凝固液及びビスコースは紡糸口金の出口で接触
し、繊維前駆体を形成し、水性浴に浸漬させる前に、こ
の前駆体を通路の長さ100cmにわたって空気中、室温(2
0−25℃)に所定時間維持する。前記水性凝固浴は未処
理の水道水でなり、該浴内に部分的に浸漬された3つの
繊維駆動ローラーを収容しており、所定の回転速度で回
転される。凝固は、実質的に延伸の不存在下で行われ
る。延伸(延伸比は約1.1−1.15である)は、第2及び
第3ローラーの間の凝固された繊維にかけられる。凝固
浴を出た際、凝固されかつ延伸された繊維を、一部水道
水に浸漬された8つのアームを有するリールに巻取る。
テストの終了後、繊維かせをリールから取出し、切断
し、切断片を集めて1つの束とした。繊維束(切断装置
上で長さ35cmに切断)を、流れる水道水中に一夜放置し
て溶媒を完全に除去した。ついで、束を、雰囲気湿度40
%の25℃に温度制御した室内で4−5時間乾燥させた。
乾燥した繊維束をアルミ箔でなるラップで包み、閉止容
器内に室温で保存した。表2に下記の値を報告する。 −紡糸口金に供給する重合体の速度(重合体供給速度:
g/時間) −紡糸口金に供給したビスコースの温度(ビスコース温
度:℃) −紡糸口金の中央ボアに供給する凝固液の速度(液供給
速度:g/時間) −紡糸口金の中央ボアに供給した凝固液の温度(液温
度:℃) −繊維前駆体の空気中における滞留時間(前駆体滞留時
間:秒) −水性凝固浴の温度(浴温度:℃) −凝固浴内の3つのローラーの表面速度(R1,m/分;
R2,m/分;R3,m/分) −リールの収束速度(リール速度:m/分)
【表2】
【0011】上述の如くして得られた中空繊維を幾何特
性、すなわち内径(μm)、外径(μm)及び壁の厚さ
(μm)の測定に供した。詳述すれば、直径及び壁の厚
さは、繊維サンプル10個の光学顕微鏡(NIKON顕微鏡40
×)下での読みから得られた平均値に変換ファクターを
掛けることによって算定される。表3に、実施例1−14
の中空繊維に関して得られた幾何特性の値を報告する。
性、すなわち内径(μm)、外径(μm)及び壁の厚さ
(μm)の測定に供した。詳述すれば、直径及び壁の厚
さは、繊維サンプル10個の光学顕微鏡(NIKON顕微鏡40
×)下での読みから得られた平均値に変換ファクターを
掛けることによって算定される。表3に、実施例1−14
の中空繊維に関して得られた幾何特性の値を報告する。
【表3】 さらに、実施例1−14で得られた中空繊維を、番手及び
機械的特性の測定に供した。さらに詳述すれば、一定長
さの繊維の乾燥重量の平均値を算定することにより番手
を決定する。測定の単位は「テックス」であり、繊維1
Kmに相当する重合体の量(g)として定義される。番手
の値を予測することを可能にする法則は、簡単な物質バ
ランスから得られる。実際、重合体の供給速度Qp、重合
体の濃度Xp、第3ローラーの表面速度をV3とすると、繊
維の番手は、一貫した測定単位を使用することにより次
式で表される。 実施例1−14で得られた繊維の番手の測定値を表4に報
告する。
機械的特性の測定に供した。さらに詳述すれば、一定長
さの繊維の乾燥重量の平均値を算定することにより番手
を決定する。測定の単位は「テックス」であり、繊維1
Kmに相当する重合体の量(g)として定義される。番手
の値を予測することを可能にする法則は、簡単な物質バ
ランスから得られる。実際、重合体の供給速度Qp、重合
体の濃度Xp、第3ローラーの表面速度をV3とすると、繊
維の番手は、一貫した測定単位を使用することにより次
式で表される。 実施例1−14で得られた繊維の番手の測定値を表4に報
告する。
【0012】さらに、繊維の機械的特性を、各繊維のサ
ンプル10個を動力計FAREGRAF−Mによる軸方向引張応力
テストに供することによって測定した。この装置(通
常、織物工業における引張テストに使用される)は、破
壊時の繊維の伸び率(%)(負荷25g)以外に、最大引張
強さ(Kg/cm2)の平均値及び伸び率10%における引張
応力を示す。表4に機械的特性の値を報告する。
ンプル10個を動力計FAREGRAF−Mによる軸方向引張応力
テストに供することによって測定した。この装置(通
常、織物工業における引張テストに使用される)は、破
壊時の繊維の伸び率(%)(負荷25g)以外に、最大引張
強さ(Kg/cm2)の平均値及び伸び率10%における引張
応力を示す。表4に機械的特性の値を報告する。
【表4】 実施例 番手 引張強さ 破壊時の伸び率 (番号) (g/Km) (Kg/cm2) (%) 1 51.1 183 32 2 48.8 281 35 3 62.7 342 35 4 67.8 186 42 5 51.8 201 5 6 40.6 7 47.3 165 16 8 43.3 164 14 9 51.7 169 15 10 60.9 171 10 11 64.4 148 12 43.0 149 18 13 58.7 164 9 14 40.2 最後に、実施例1−14で得られた繊維のいくつかを、輸
送特性、すなわちO2に関するパーミアンス、N2に関する
パーミアンス、CO2に関するパーミアンス、CH4に関する
パーミアンス、O2/N2選択性、CH4/CO2選択性の測定に
供した。物質の特定のガスに対する透過性は、係数、す
なわち透過率(P)によって定義される。かかる係数
(固有の物性)は、所定の温度において単位圧力低下を
与えた際、単位表面積及び単位厚さを有する膜を通過し
たガスの量で表される。透過率を表わす測定単位は、一
般に[cm3・cm/cm2・cmHg・s]である。一般に測定さ
れる値が小さいことを考慮して、下記の如く定義される
「Barrer」で示される単位を採用する。 10-10・cm3・cm/cm2・cmHg・s=1Barrer
送特性、すなわちO2に関するパーミアンス、N2に関する
パーミアンス、CO2に関するパーミアンス、CH4に関する
パーミアンス、O2/N2選択性、CH4/CO2選択性の測定に
供した。物質の特定のガスに対する透過性は、係数、す
なわち透過率(P)によって定義される。かかる係数
(固有の物性)は、所定の温度において単位圧力低下を
与えた際、単位表面積及び単位厚さを有する膜を通過し
たガスの量で表される。透過率を表わす測定単位は、一
般に[cm3・cm/cm2・cmHg・s]である。一般に測定さ
れる値が小さいことを考慮して、下記の如く定義される
「Barrer」で示される単位を採用する。 10-10・cm3・cm/cm2・cmHg・s=1Barrer
【0013】走査電子顕微鏡で得られた繊維の断面のマ
イクロ写真は、大きい孔の多孔領域(マクロ細孔性支持
体)及び緻密な領域(活性層又はスキン層と称する)の
存在を示していた。この活性層の厚さは、その測定が容
易でなく、このため、透過性の代わりに、膜の「パーミ
アンス」を使用する。中空繊維のパーミアンスは、所定
温度において単位圧力低下を与えた際、単位時間内に該
膜の単位表面積を通過した気体の量である。このパーミ
アンスは[cm3・cm/cm2・cmHg・s]で表される。表5
に、上述の実施例で得られた繊維のいくつかに関する下
記の値を示す。 −O2に関するパーミアンス(P O2) −N2に関するパーミアンス(P N2) −CO2に関するパーミアンス(P CO2) −CH4に関するパーミアンス(P CH4) −O2/N2の選択性(α O2/N2) −CH4/CO2の選択性(α CH4/CO2)
イクロ写真は、大きい孔の多孔領域(マクロ細孔性支持
体)及び緻密な領域(活性層又はスキン層と称する)の
存在を示していた。この活性層の厚さは、その測定が容
易でなく、このため、透過性の代わりに、膜の「パーミ
アンス」を使用する。中空繊維のパーミアンスは、所定
温度において単位圧力低下を与えた際、単位時間内に該
膜の単位表面積を通過した気体の量である。このパーミ
アンスは[cm3・cm/cm2・cmHg・s]で表される。表5
に、上述の実施例で得られた繊維のいくつかに関する下
記の値を示す。 −O2に関するパーミアンス(P O2) −N2に関するパーミアンス(P N2) −CO2に関するパーミアンス(P CO2) −CH4に関するパーミアンス(P CH4) −O2/N2の選択性(α O2/N2) −CH4/CO2の選択性(α CH4/CO2)
【表5】 実施例 P P α P P α (番号) O2* N2* O2/N2 CO2* CH4* CH4/CO2 2 3.1 1.5 2.1 8.2 2.1 4 4 0.85 0.38 2.2 2.3 0.44 5.2 5 0.61 0.24 2.5 2.5 0.41 6.1 6 5.2 2.4 2.1 19.1 4.1 4.7 6** 4.6 1.4 3.3 16.8 1.0 16.8 9 1.25 0.5 2.5 3.62 0.88 4.1 * 10-6・cm3/cm2・cmHg・sとして表示 ** この実施例では、次の如く操作することによって繊
維をシリコーンタイプのエラストマーでプレコーティン
グしている。すなわち、前記実施例6で得られた長さ約
10cmの繊維の一端を、パラフィン系ののりで支持体に接
合する。この接着剤による接合を、開口を残し、繊維の
内部空間を通過できるように行う。他端を閉止する。こ
のように調製した繊維をイソペンタン中にシリコーンタ
イプのエラストマー2重量%を含有するコーティング溶
液中に温度約21℃で浸漬する。開口端において、減圧
(160mmHg)を7分間与える。つづいて、繊維を空気
中、室温で乾燥させる。
維をシリコーンタイプのエラストマーでプレコーティン
グしている。すなわち、前記実施例6で得られた長さ約
10cmの繊維の一端を、パラフィン系ののりで支持体に接
合する。この接着剤による接合を、開口を残し、繊維の
内部空間を通過できるように行う。他端を閉止する。こ
のように調製した繊維をイソペンタン中にシリコーンタ
イプのエラストマー2重量%を含有するコーティング溶
液中に温度約21℃で浸漬する。開口端において、減圧
(160mmHg)を7分間与える。つづいて、繊維を空気
中、室温で乾燥させる。
【0014】中空繊維の調製に使用した重合体物質の透
過率は、CO2=25.4barrer,CH4=1.6barrer,O2=4.7ba
rrer,N2=1.4barrerであり、選択性は、CO2/CH4=15.
9及びO2/N2=3.4である。実施例6**の中空繊維によっ
て発揮される選択性は、材料の選択性に等しい。この場
合、透過率を同じ気体に関する繊維のパーミアンスによ
って割ることにより、活性層の厚さを算定でき、これに
よれば約1−1.5μmである。
過率は、CO2=25.4barrer,CH4=1.6barrer,O2=4.7ba
rrer,N2=1.4barrerであり、選択性は、CO2/CH4=15.
9及びO2/N2=3.4である。実施例6**の中空繊維によっ
て発揮される選択性は、材料の選択性に等しい。この場
合、透過率を同じ気体に関する繊維のパーミアンスによ
って割ることにより、活性層の厚さを算定でき、これに
よれば約1−1.5μmである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウディオ・バレンチーニ イタリー国ローマ市ビア・ジョリッチ101 (72)発明者 ラファエロ・シスト イタリー国ローマ市ビア・アントニーノ・ ロ・スルド41 (72)発明者 ウーゴ・ペドレッチ イタリー国ミラノ市ビア・パボーニ5
Claims (9)
- 【請求項1】ガラス転移温度(Tg)180ないし200℃を有
し、分子中に次のユニット を有する[ここで、単量体ユニットは高分子鎖に沿って
ランダムに分布し、総100ユニット(x+y+z+w=1
00)当たり、xユニット30ないし40、yユニット10ない
し20、zユニット30ないし60、wユニット0ないし10で
ある]無定形のヒドロキシ−エチル化ポリ−(2,6−ジ
メチル−p−オキシフェニレン)(PPO−OH)の中空繊維
であって、該繊維は、マクロ細孔性支持体上に形成され
た薄い緻密な層でなり、外径450ないし550μm、内径25
0ないし400μmを有することを特徴とする、中空繊維。 - 【請求項2】請求項1記載のものにおいて、前記PPO−O
Hにおける総100ユニット当たり、xユニットが33ないし
38であり、yユニットが13ないし18であり、xユニット
が39ないし54であり、wユニットが0ないし5である、
中空繊維。 - 【請求項3】請求項1又は2記載のものにおいて、酸素
に関するパーミアンス値≧0.5×10-6[STP]cm3/cm2・
s・cmHg、窒素に関するパーミアンス値≧0.2×10-6[S
TP]cm3/cm2・s・cmHg、二酸化炭素に関するパーミア
ンス値≧2×10-6[STP]cm3/cm2・s・cmHg、メタン
に関するパーミアンス値≧0.4×10-6[STP]cm3/cm2・
s・cmHgを示す、中空繊維。 - 【請求項4】請求項1−3記載のPPO−OHの中空繊維の
製法において、(a)PPO−OHの1−ホルミル−ピペリジ
ン溶液(ビスコース)を調製し、(b)このビスコース
を、環状断面を有し、環状スリットの内部にボアを有す
る紡糸口金を介して押出し、(c)紡糸口金の中央ボア
に水を供給して部分凝固を生じさせると共に、外部を凝
固浴に接触させて中空繊維前駆体を形成させ、(d)延
伸の不存在下又は実質的に不存在下で操作して前記前駆
体を水性浴に供給し、凝固を完了させてPPO−OHの中空
繊維を形成し、(e)凝固した繊維を同じ凝固浴又は他
の水性浴内で操作して延伸処理に供し、延伸されたPPO
−OHの中空繊維を回収することを特徴とする、中空繊維
の製法。 - 【請求項5】請求項4記載の製法において、前記ビスコ
ースがPPO−OH25ないし30重量%を含有しており、これ
を温度40ないし60℃の凝固浴に供給する、中空繊維の製
法。 - 【請求項6】請求項4記載の製法において、紡糸口金の
中空ボアに温度25ないし35℃の水を供給し、繊維の部分
凝固を空気中、室温(20−25℃)、時間約1−2秒の条
件下で行う、中空繊維の製法。 - 【請求項7】請求項4記載の製法において、前記凝固浴
が、1−ホルミル−ピペリジン含量1重量%より小を有
し、温度25ないし35℃に維持した水性凝固浴である、中
空繊維の製法。 - 【請求項8】請求項4記載の製法において、繊維に対し
て延伸比1.1ないし1.15で延伸処理を行う、中空繊維の
製法。 - 【請求項9】ガス混合物の分離処理における請求項1−
3記載の中空繊維の使用法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT91A001697 | 1991-06-20 | ||
| ITMI911697A IT1248093B (it) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | Fibre cave in poli(2,6-dimetil-p-ossifenilene) modificato |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05209313A true JPH05209313A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=11360166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4184741A Withdrawn JPH05209313A (ja) | 1991-06-20 | 1992-06-19 | 中空繊維 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5175196A (ja) |
| EP (1) | EP0521544A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05209313A (ja) |
| CA (1) | CA2070967A1 (ja) |
| IT (1) | IT1248093B (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5698325A (en) * | 1990-08-15 | 1997-12-16 | National Research Council Of Canada | Method of manufacturing a surface layer modified, molded article of aromatic polymer and the article so produced |
| US5298206A (en) * | 1992-02-04 | 1994-03-29 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Method and apparatus for casting hollow fiber membranes |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3522326A (en) * | 1967-10-05 | 1970-07-28 | Gen Electric | Graft copolymers of polyphenylene ethers |
| US3402144A (en) * | 1967-10-05 | 1968-09-17 | Gen Electric | Alkali metal-containing polyphenylene ethers |
| US3442858A (en) * | 1967-10-05 | 1969-05-06 | Gen Electric | Products obtained by cleaving polyphenylene ethers |
| ATE31146T1 (de) * | 1983-06-30 | 1987-12-15 | Monsanto Co | Membranen auf der basis von amorphen polyarylaethern,welche an die arylgruppen substituiert sind. |
| JPH0621373B2 (ja) * | 1985-09-04 | 1994-03-23 | 住友電気工業株式会社 | 多孔性中空糸膜及びその製造方法 |
| IT1227052B (it) * | 1988-09-09 | 1991-03-14 | Eniricerche Spa | Poli(2,6 dimetil p ossifenilene)modificato, procedimento per la sua preparazione e utilizzazione in membrane per la separazione dei gas . |
-
1991
- 1991-06-20 IT ITMI911697A patent/IT1248093B/it active IP Right Grant
-
1992
- 1992-06-10 CA CA002070967A patent/CA2070967A1/en not_active Abandoned
- 1992-06-11 EP EP92201699A patent/EP0521544A1/en not_active Withdrawn
- 1992-06-12 US US07/897,884 patent/US5175196A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-19 JP JP4184741A patent/JPH05209313A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ITMI911697A0 (it) | 1991-06-20 |
| IT1248093B (it) | 1995-01-05 |
| CA2070967A1 (en) | 1992-12-21 |
| EP0521544A1 (en) | 1993-01-07 |
| US5175196A (en) | 1992-12-29 |
| ITMI911697A1 (it) | 1992-12-20 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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