JPS58104604A - 液体またはガス状多成分系を分離するフイルムおよびその製法ならびに薄膜分離装置の製法 - Google Patents

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】 本発明は溶液、または他の液体もしくはガス状多成分系
からその成分または１部の成分を分離する機能を有する
フィルムに関する。

種々の液体混合物とぐに溶液から個々の成分を分離する
ため半透膜を使用することはすｔに公知１ある。たとえ
ば半透膜は液体混合物から液体成分を分離するため、ガ
ス混合物からガス成分を分離するためおよび液体溶剤と
その中に溶解した材料を含む混合物から液体溶剤を分離
するため使用される。このような分離法はとぐに海水お
よび塩含有水から淡水を製造することド関連して次第に
重要性を増してきた。

これらの半透膜を製造する材料は一般にたとえば酢酸セ
ルロースのような有機ポリマー〒あるけれど、これは非
常に薄（形成しなければならず、したがって低い抗張力
しか有しない。構造的に弱い薄膜材料を液圧または機械
的作用による変形または損傷から保護するため、これら
の材料にキャリヤｔたは支持材料を備える手段が常用さ
れる。この形式の支持材料の例は西独特許公報第２６５
５０１４号明細書に記載され、通常多孔性の、しかし固
い織物様材料からなる。西独公開特許公報第２４５３１
２ｇ号および西独特許公報第２　３４２　２２６号明細
書にはさらに半透膜およびその製法が記載される。

液体混合物から液体成分を分離する場合、供給量の液体
と接触する薄膜の全表面積は１つの作業・ξラメ−タフ
あり、達成しつる通過量に影響する。単位体積に対しｆ
きるだけ大きい薄膜表面積を得るため、積層薄膜、薄膜
ノ々ッグまたは薄膜材料を巻いた管を含む種々の装置が
公知ｔある。西独特許第１　４４２　３６６号、第１４
４２４２０号および第１　５１７　９１５号にはたとえ
ばス・ξイラル形薄膜分離装置が記載される。

しかし薄膜の利用表面積はそれだけが薄膜分離装置設計
の重要ファクタでな（て、薄膜表面の流れの形式がこの
装置の第２パラメータとして考慮されなければならない
。最適に案内される流れにより閉塞を生ずる薄膜上の沈
積が避けられ、有効薄膜層上の濃度分、極が最少に低下
され、最高の透過が保証される。液体が侵入しうる流路
を形成するため、それゆえ薄膜スペーサが積層または巻
回薄膜分離装置に導入された。

このようなスペーサはたとえば西独公開特許公報第２　
８２９８９３号に記載される。

層の形またはス・ξイラルの形に巻いたこれらすべての
公知設計は平滑な平らな表面を有する薄膜フィルムを使
用し、このフィルムを液体が薄膜表面に接触することを
保証するため、目の粗い織物状スペーサと組合せている
こと）共通している。公知法のこのようなスペーサは間
隔保持機能を有するだけでなく、流れの中断および攪乱
促進器としての機能も有する。というのはスペーサは糸
の間の孔および糸の交差点の膨れ部を有する糸の網とし
て形成されているから〒ある。攪乱が薄膜上の沈積傾向
を減少することは明らかｔあるけれど、他面流速が十分
高くないデッドゾーンが形成され、かつ全装蓋は比較的
高い流動抵抗を有する。濃度分極の防止に有利な均一な
）−流はこのように平滑な薄膜と織物状スペーサの公癲
組合せ〒形成することはｔきない。ス被−サの挿入はス
ノξイラルまたは層構造を有する薄膜分離装置の製造を
複雑にし、製造費を高（する。積層したまたは巻いた薄
膜分離装置に流路を形成するもう１つの方法が西独公開
特許公報第２７２２０２５号に記載される。この文献に
開示される薄膜ユニットはその支持層およびこれに支持
される選択透過性薄膜がプロフィルを有する。この装置
の場合スペーサは膜ユニットを層の形に配置し、または
ユニットをス・にイラルの形に巻いた場合は使用する必
要がない。それは層の間の流路が支持材料のプロフィル
によってすｔにあらかじめ決定されるから１ある。しか
しこれらの薄膜ユニットは特定の吸着法たとえば医療用
にしか適さず、さらにこのように製造した薄膜ユニット
内に比較的大きく離れた部分が形成され、そのため一般
には他の用途の場合に濃度分極の減少が不十分〒ある。

したがって本発明の目的は層またはスノξイラルの形に
形成された液体またはガス状多成分系の分離に使用しう
る薄膜分離系の製造を別個のスペーサを除去することに
よって簡単にし、同時に薄膜ノー間の空間内の流れの状
態゛を改善し、それによってず↑にプロフィルの形を有
する支持材料の欠点を除去しつるフィルムを得ることｆ
ある。

この目的はその表面にプロフィルを有する半透膜からな
る、とくに液体またはガス状多成分系用のフィルムによ
り達成される。

本発明の有利な実施例によれば半透膜は流動性媒体に対
し透過性である両面平滑な支持層に被覆され、平滑支持
層と反対側の膜面がプロフィルを１する。

さらに本発明の特殊な実施例によればプロフィルは薄膜
層の平滑な表面に固く結合したプロフィル形成要素（第
１図）または薄膜層に１部埋込まれ、なお薄膜層より突
出しているプロフィル形成要素（第２図）、または薄膜
層と支持層の間に支持層に接し、かつ薄膜層によって蔽
われるように位置が固定されたプロフィル形成要素（第
３図）によって得られる。

半透膜はこのような目的にす１に使用されていル材料た
とえば再生セルロール、セルロースエステル、セルロー
スエーテル、炭水化物ケル、ポリベゾチド、タン白質、
ポリアミド、ポリスルホン、ポリカーゼネートとのブロ
ックコーポリマー、アクリル酸もしくはメタクリル酸の
誘導体たとえばニトリルおよびエステルの？リマーもし
くはコーポリマーまたはビニルアルコールとのポリマー
もしくはコーポリマーからなることがｆきる。半透膜の
孔サイズは２Ｘ１０’〜ｌＯμｍの範囲内！ある。

半透膜はとくに支持層上に配置され、この支持層は流動
性媒体に対し透過性ｆあり、透過物の収容およびその導
出に役立つ。支持層は薄膜を強化および支持するために
も役立つの〒、薄膜は取扱い容易！あり、損傷が避けら
れる。しかし半透膜は支持材料なし〒も同様良好に使用
す６　ｔ　ｋ　ｉｔ　ｖき６・　　　、、、、、。

支持層は両面平滑〒あ・す□、たとえば紙、織物、プラ
スチックまたは金属のウェブまたは網からなる。多孔性
または吸収性材料からなるシートまたはフィルムも支持
層として適当である。

支持層はたとえば焼結したポリエチレンからなるけれど
、吸収性スポンジ材料とぐにスポンジ布材料として公知
の再生セルロースからなることも１きる。平滑とは各面
が１平面内に拡がり、すなわち突起を有しないことを表
わす。

非常にコン・ξクトな薄膜ユニットを必要とする用途の
場合、支持層も除去することがマきるの〒、薄膜および
プロフィル形成要素のみが存在する。プロフィル形成要
素は薄膜の他の性質に悪影響を与えることなく薄膜と永
久的結合を形成しつる材料からなる。とくに押出成形可
能の熱可塑性プラスチックたとえばポリアミド、ポリエ
ステル、ポリエチレンまたはポリゾロピレンが使用され
る。たとえばこれらの材料からなる円形、３角形、矩形
または多角形断面の糸□ を押出し、溶接、接着または他の方法１薄膜の□ 表面に固定する゛ことが１きる。本発明の他の実施例に
よれば糸は１部薄膜層に埋込まれ、または薄膜層と支持
層の間に位置を固定して存在することが１きる。糸は基
材にその全接触面にわたって、または個々の離れたゾー
ンのみで固定することができる。糸は連続的または断続
的に配置し、一連の点状突起のチェーンからなることも
干きる。とくにこれらの糸または点のチェーンは互いに
平行に配置され、フィルムを重ね、または巻いた場合、
分離すべき混合物が流れつる通路が形成される。しかし
プロフィル形成要素は基材上に交差したネットワークを
形成するように配置することもｔき、それによって所望
により流れに攪乱を形成し、または曲線状に、もしくは
全面にわたって不規則な分布の点として配置することが
ｆきる。

本発明は本発明によるフィルムの製法にも関する。第１
の方法によれば薄膜形成性材料を含む溶液をプロフィル
を有する基材上に注型し、相変換法によって薄膜が生ず
るように変換する。相変換法の場合薄膜形成性材料を含
む液体層に沈澱液を作用させ、それによって薄膜形成性
材料は凝固する。沈澱液を除去した後、プロフィルを有
する基材から薄膜を剥離し、プロフィルは薄膜上にネガ
の形１得られる。薄膜形成性材料を含む溶液を注型する
基材は繰返し使用マきるのマ剥離（ｒｅｌｅａｓｅ　）
材料と称される。この方法〒支持体なしのプロフィル薄
膜が得られる。

本発明によるフィルムを製造するもう１つの方法によれ
ば薄膜形成性材料を含む溶液は１面が直線エツジ、他面
がゾロフィルエツジによって仕切られるスリットを有す
るダイを通して凝固浴へ紡糸され、相変換法によって薄
膜に変換される。この場合も相変換法は薄膜形成性材料
が凝固した後、液体を除去し、支持体なしの薄膜を得る
ように実施される。

流動性媒体に対し透過性の支持層へ直接ダイから押出し
、次に相変換法を実施する場合、表面にプロフィルを有
する薄膜層からなる、支持層に配置されたフィルムが得
られる。

本発明によるフィルムを製造するもう１つの方法によれ
ばプロフィル形成要素は場合により支持材料に結合しつ
る薄膜の表面に固く結合される。

これはたとえば熱可塑性材料を糸の形の融液として薄膜
の表面に押出し、凝固の際薄膜材料と固く結合する押出
法、またはプロフィル要素のあらかじめ押出成形した熱
可塑性材料を接着法により薄膜表面に固定する方法によ
って実施することが〒きる。接着剤としてはとぐに熱可
塑性接着剤たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リウレタンおよび公知の合成゛または天然ワックスが使
用される。

本発明によるフィルムのもう１つの製法によれば、プロ
フィル形成要素はまだ液体または１部液体の薄膜層へ１
部埋込まれ、層より上に所望の高さま〒十分に突出し、
薄膜が凝固する際プロフィル形成要素は薄膜層に固く結
合する。

使用するプ°フイ“形成要木・、・、％＝＝を糸または
網の１ずれでもよい。網の交差点は節状に拡大している
の〒１この方法で点状プロフィル形成要素を得ることが
ｔきる。

本発明によるフィルムを製造するもう１つの方法によれ
ばプロフィル形成要素として使用する糸は直接支持材料
上に配置され、そこに固定され、次に半透膜材料を支持
材料のプロフィル表面に被覆し、薄膜は与えられたプロ
フィルに順応し、その結果薄膜の外面は相当するプロフ
ィルを形成する。

本発明によるフィルムはスノξイラル形または層構造の
薄膜分離装置を製造するため使用することが１きる。こ
のような装置は当業者に公知１あるけれど、本発明によ
るフィルムは、このフィルムから公知薄膜分離装置を形
成する際に、分離すべき混合物が薄膜に接触しうるよう
にする特殊スペーサの挿入を必要としない利点を有する
。この利点は本発明によるプロフィルがフィルム表面に
配置され、それによって流路の形成がフィルムをス、ノ
ξイラルの形または層の形に配置する際に達成キ・れる
ことによって生ずる。

次に本発明を図面により説明する。

第１図は本発明によるフィルムの第１実施例の断面を示
し、プロフィル形成要素１は平滑な薄膜１−２の表面に
固く結合される。

第２図は本発明によるフィルムの第２実施例の断面を示
し、プロフィル形成要素ｌは１部薄膜層２に埋込まれ、
薄膜層に固く結合される。

第３図は本発明によるフィルムの第３実施例の断面を示
し、プロフィル形成要素１は支持層３と薄膜層２の間に
支持層に接して位置が固定される。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明によるフィルムの
３つの実施例の断面を示す図ｆある。 １・・・プロフィル形成要素、２・・・薄膜層、３・・
・支持層 ＦＩＧ、３　　　　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　表面にプロフィルを有するシート状牛透膜からなる
   ことを特徴とする液体またはガス状多成分系を分離する
   フィルム。 ２　両面平滑ｔあり、流動性媒体に対し透過性マある支
   持層へ半透膜のフィルムを被覆［１、その際平滑支持層
   と反対側のフィルム表面がプロフィルを備えている特許
   請求の範囲第１項記載のフィルム。 ３　薄膜層の表面に固く結合したプロフィル形成要素に
   よってプロフィルがつくられている特許請求の範囲第１
   項または第２項記載のフィルム。 ４１部薄膜層に埋込まれ、この層と固く結合しているプ
   ロフィルム形成要素によってゾロフィルがつくられてい
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載のフィルム。 ５　支持層と薄膜層の間に支持層に接して位置が固定さ
   れたプロフィル形成要素によってプロフィルがつくられ
   ている特許請求の範囲第１項または第２項記載のフィル
   ム。 ６、　プロフィル形成要素が互いに平行に配置した円形
   または多角形断面を有する糸からなる特許請求の範囲第
   １項〜第５項の１つに記載のフィルム。 ７、　プロフィル形成要素として使用する糸が流れの方
   向と平行に配置されている特許請求の範囲第１項〜第６
   項の１つに記載のフィルム。 ８　プロフィル形成要素として使用する糸がその支持面
   の全長にわたって半透膜に固く結合されている特許請求
   の範囲第１項〜第７項の１つに記載のフィルム。 ９　プロフィル形成要素として使用する糸がその支持面
   の離れた個々のゾーンｔのみ半透膜に固く結合されてい
   る特許請求の範囲第１項〜第７項の１つに記載のフィル
   ム。 ｌＯプロフィル形成要素として使用する糸が規則的間隔
   を中断されている特許請求の範囲第１項〜第８項の１つ
   に記載のフィルム。 １１　　プロフィルが互いに平行に走る点のチェーンに
   よって形成されている特許請求の範囲第１項〜第５項の
   １つに記載のフィルム。 １２　　プロフィルとして役立つ点のチェーンが流れの
   方向と平行に配置されている特許請求の範囲第１１項記
   載のフィルム。 １３、　　プロフィルが全フィルム表面にわたって不規
   則に分布する多数の点状突起からなる特許請求の範囲第
   １項〜第５項の１つに記載のフィルム。 １４　　表面にプロフィルを有する薄膜フィルムを製造
   する方法にＺ−Ｚ−Ｃ・・、・−膜形成性材料を含む溶
   液をプロフィルを右筆る基材上に注型し、相変換法によ
   って薄膜を得るように変換することを特徴とする液体ま
   たはガス状多成分系を分離するフィルムの製法。 １５、表面にプロフィルを有する薄膜フィルムを製造す
   る方法において、薄膜形成性材料を含む溶液を１面が直
   線的エツジ、他面がプロフィルエツジによって仕切られ
   るスリットを有するダイを通して凝固浴へ紡糸し、相変
   換法によって薄膜を得るように変換することを特徴とす
   る液体またはガス状多成分系を分離するフィルムの製法
   。 １６　　流動性媒体に対し透過性の支持層上にダイから
   押出９す特許請求の範囲第１５項記載の製法。 １７　　プロフィル形成要素によって形成されるプロフ
   ィルを表面に有する薄膜フィルムの製法において、プロ
   フィル形成要素が押出成形可能の熱可塑性プラスチック
   材料からなり、と′１： の材料を押出、成形法〒薄膜の表面に押出し、“　ｔ（ この表面と固く結合することを特徴とする液体またはガ
   ス状多成分系を分離するフィルムの製法。 １８、　　プロフィル形成要素を熱可塑性接着剤によっ
   て薄膜表面に固く結合する特許請求の範囲第１７項記載
   の製法。 １９、　　プロフィル形成要素をまだ液体の薄膜層に１
   部埋込み、この薄膜層が凝固する際この層に固く結合す
   る特許請求の範囲第１７項記載の製法。 ２０、半透膜をすｆにプロフィル形成要素を備える支持
   層の上に被覆する特許請求の範囲第１７項記載の製法。 ２１、　　表面にプロフィルを有するシート状半透膜を
   ス・ξイラル状に巻くことを特徴とする薄膜分離装置の
   製法。 ２２　　表面にプロフィルを有するシート状半透膜を層
   状に積層することを特徴とする薄膜分離装置の製法。