JPS58156018A - ポリスルホン系樹脂中空糸 - Google Patents
ポリスルホン系樹脂中空糸Info
- Publication number
- JPS58156018A JPS58156018A JP1286382A JP1286382A JPS58156018A JP S58156018 A JPS58156018 A JP S58156018A JP 1286382 A JP1286382 A JP 1286382A JP 1286382 A JP1286382 A JP 1286382A JP S58156018 A JPS58156018 A JP S58156018A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hollow fiber
- layer
- membrane
- thickness
- polysulfone
- 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.)
- Granted
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (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。
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、限外濾過膜として有用な、透水性が大で、破
裂強度の大きい、新規構造を仔するポリスルホン系樹脂
中空糸膜に関する。
裂強度の大きい、新規構造を仔するポリスルホン系樹脂
中空糸膜に関する。
従来、芳香族ポリスルホン及び芳香族ポリエーテルスル
ホン膜に関する文献は多数存在するか、膜構造(こつい
て開示する文献は限られている。表向層及びボイド層よ
りなる支持層を持った膜Gこ関しては、アミコン・コー
ポレーションの特開昭1I9−23/ざ3号公報、ガル
7・ザウスリサーチインスチチュートの、L Appl
、 Po1y、 Sci、、 20.2377〜239
’1頁及び239.5′−2’lO乙頁<iq7を年)
、同じ< J、 Appl、 Po1y。
ホン膜に関する文献は多数存在するか、膜構造(こつい
て開示する文献は限られている。表向層及びボイド層よ
りなる支持層を持った膜Gこ関しては、アミコン・コー
ポレーションの特開昭1I9−23/ざ3号公報、ガル
7・ザウスリサーチインスチチュートの、L Appl
、 Po1y、 Sci、、 20.2377〜239
’1頁及び239.5′−2’lO乙頁<iq7を年)
、同じ< J、 Appl、 Po1y。
Sci、、 2/、 1g13− /900k (/9
77年)等かあるo 1lj1者の中空糸膜は、内側に
表面層を持つか、外側Gこは表面層を持たず、重合体が
70μm以上の大きさGこ欠落した空洞が外表面に開1
」シている。その為、ヴ)機械的強度が小で、Q)逆洗
かできない、■目詰まりが生じやすい、等の欠点を持つ
。後者は、逆浸6膜用支持体として開発されたものであ
り、表面Gこ平均孔径、2!;OA〜OII弘μmの大
きさの孔を有するが、その透水率は、高々i 3 m7
m”・daY’atmと小さく、限外濾過膜としては実
用性Gこ乏しいものである。
77年)等かあるo 1lj1者の中空糸膜は、内側に
表面層を持つか、外側Gこは表面層を持たず、重合体が
70μm以上の大きさGこ欠落した空洞が外表面に開1
」シている。その為、ヴ)機械的強度が小で、Q)逆洗
かできない、■目詰まりが生じやすい、等の欠点を持つ
。後者は、逆浸6膜用支持体として開発されたものであ
り、表面Gこ平均孔径、2!;OA〜OII弘μmの大
きさの孔を有するが、その透水率は、高々i 3 m7
m”・daY’atmと小さく、限外濾過膜としては実
用性Gこ乏しいものである。
特開昭5tt−13777v、 M 開田5ll−/y
s3yq 号の公報Gこ記載されている芳香族ポリスル
ホン及び芳香族ポリエーテルスルホン中空糸膜は、いず
れも内外表面層、内外ボイド層、中間層からできている
が、機械的性質か弱いし、中間層の連通か不十分な為に
透水性能が劣る。 さらに、これらU)中空糸膜は内外
ボイドの長さが等しくなく、内側ボイドの長さが外側ボ
イドの長さくこ比べ長い。又外表面近傍の透過抵抗は太
きく、ポリマー1が外+1111に多く内側に少なくな
り、内側からの加圧に対する機械的強度は低い。
s3yq 号の公報Gこ記載されている芳香族ポリスル
ホン及び芳香族ポリエーテルスルホン中空糸膜は、いず
れも内外表面層、内外ボイド層、中間層からできている
が、機械的性質か弱いし、中間層の連通か不十分な為に
透水性能が劣る。 さらに、これらU)中空糸膜は内外
ボイドの長さが等しくなく、内側ボイドの長さが外側ボ
イドの長さくこ比べ長い。又外表面近傍の透過抵抗は太
きく、ポリマー1が外+1111に多く内側に少なくな
り、内側からの加圧に対する機械的強度は低い。
本発明の中空糸膜は、基本的には特開昭5グ一/1I3
39号公報Gこ開示されているものに似た構造をもつが
、内側及び外側のボイドの厚みがほぼ等しく、ポリマー
鼠が均一に分散されて抵抗が少なくなり、適当な厚みの
三次元的連通の良く発達した構造の中間層を有している
点で異なっており、この特徴GこよってrD−水性が大
きく、破裂強度の大きな優れた中空糸膜となっている。
39号公報Gこ開示されているものに似た構造をもつが
、内側及び外側のボイドの厚みがほぼ等しく、ポリマー
鼠が均一に分散されて抵抗が少なくなり、適当な厚みの
三次元的連通の良く発達した構造の中間層を有している
点で異なっており、この特徴GこよってrD−水性が大
きく、破裂強度の大きな優れた中空糸膜となっている。
即ち、本発明は、外表面層・外ボイド層・中間層・内ボ
イド層・内光101Nの5N構造を自し、かつ、内・外
ボイド層の厚さの比が/S以下であることを釉徴とする
ポリスルポン系樹脂中空糸膜Gこ関するものである。
イド層・内光101Nの5N構造を自し、かつ、内・外
ボイド層の厚さの比が/S以下であることを釉徴とする
ポリスルポン系樹脂中空糸膜Gこ関するものである。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明のポリスルポン系樹脂中空糸膜を形成するポリス
ルホン糸樹脂は、下記の一般式(Il又は(II)で表
わされる繰り返し単位を有する芳香族ポリスルホン又は
ポリエーテルスルホン (但し、x、x′、X″ x” x” x’−はメチ
ル、エチル基等のアルギル基、クロル、ブロム等のハロ
ゲン基なと非Mili性1a挾基、1slnsn、o−
plqは/又はグリ下の整数、又は−C00、〜So、
H、−N層2等の解tlj M: M換基を表わす。)
を包含し、これらのホリスルホンー!f、樹脂は、耐熱
性、耐酸アルカリ性、耐薬品性、機械的強度の優れた中
空糸膜を与え得る。
ルホン糸樹脂は、下記の一般式(Il又は(II)で表
わされる繰り返し単位を有する芳香族ポリスルホン又は
ポリエーテルスルホン (但し、x、x′、X″ x” x” x’−はメチ
ル、エチル基等のアルギル基、クロル、ブロム等のハロ
ゲン基なと非Mili性1a挾基、1slnsn、o−
plqは/又はグリ下の整数、又は−C00、〜So、
H、−N層2等の解tlj M: M換基を表わす。)
を包含し、これらのホリスルホンー!f、樹脂は、耐熱
性、耐酸アルカリ性、耐薬品性、機械的強度の優れた中
空糸膜を与え得る。
本発明の中空糸膜は、前記ポリスルホン糸樹j指からな
る5層構造、即ち、外表面層(Ao)・外ボイド層(B
o)・中間層(C)・内ボイド層(B、)・内&面層(
Ai)のA。BoCBi Aiの3N構造を有する。
る5層構造、即ち、外表面層(Ao)・外ボイド層(B
o)・中間層(C)・内ボイド層(B、)・内&面層(
Ai)のA。BoCBi Aiの3N構造を有する。
中空糸膜の(膜厚、外径、内径は特Gこ規定しないが、
膜厚が大となれば破裂強度は大となるが、透水率は当然
低トする。本発明の中空糸の膜厚は大体700〜100
μmであり、外径、内径は膜厚と中空糸としての形状か
ら適当な値番こきまる。
膜厚が大となれば破裂強度は大となるが、透水率は当然
低トする。本発明の中空糸の膜厚は大体700〜100
μmであり、外径、内径は膜厚と中空糸としての形状か
ら適当な値番こきまる。
本発明中空糸の表面層のA。層、A1層は本質的(こは
同じものであり、その厚さはA。層、A1層でほぼ等し
く、OO/μm〜IOμmであり、通常/〜qμ程度で
ある。例えば、oO/μm程度の小さなポリマー粒子の
数珠状連結からなり、粒子の間隔は内外表面近傍では非
常に狭く非常に密に詰まっており、表向から遠ざかるに
つれて粒子間隔が大きくなると共に粒子の大きさも大き
くなる。内外表面層の表面のごく近くでは電子顕微鏡で
見ても孔が観察できない程平滑に見えるが、種々の異な
るデキストラン水溶液及び蛋白質水溶液を流した際の透
過阻止率の測定により、孔の大きさは10′A〜100
大であると推定される。
同じものであり、その厚さはA。層、A1層でほぼ等し
く、OO/μm〜IOμmであり、通常/〜qμ程度で
ある。例えば、oO/μm程度の小さなポリマー粒子の
数珠状連結からなり、粒子の間隔は内外表面近傍では非
常に狭く非常に密に詰まっており、表向から遠ざかるに
つれて粒子間隔が大きくなると共に粒子の大きさも大き
くなる。内外表面層の表面のごく近くでは電子顕微鏡で
見ても孔が観察できない程平滑に見えるが、種々の異な
るデキストラン水溶液及び蛋白質水溶液を流した際の透
過阻止率の測定により、孔の大きさは10′A〜100
大であると推定される。
このN層、A8層は、透過分子の大きさの遺択透過機能
を果す層である。この層が薄い程透水性は良い。本発明
の中空糸では、表面層が内外2層ある為、たとえ一方に
何らかの理由Gこよって欠陥が−乙 − 生したとしてもカットすべき分子の漏洩が防止できる為
、表+f+j層か7層の場合に比べて中空糸膜使用上の
安全性が増し、かつ分画分子量をシャープGこすること
ができるという利点がある。
を果す層である。この層が薄い程透水性は良い。本発明
の中空糸では、表面層が内外2層ある為、たとえ一方に
何らかの理由Gこよって欠陥が−乙 − 生したとしてもカットすべき分子の漏洩が防止できる為
、表+f+j層か7層の場合に比べて中空糸膜使用上の
安全性が増し、かつ分画分子量をシャープGこすること
ができるという利点がある。
本発明中空糸のB。層、B1層は、中空糸横断向で見る
と、中心から半径方向にまっすぐOこ伸びた細い円錐状
の空洞が非常Oこ狭い間隔で並んだ層であり、糸軸方向
の形状は円形であり、横断面の円錐形状は、中空糸の表
面側が細く、内部に向けて太くなり、最内部の木端は丸
くなっている。ボイドの長さは70〜500μm程度で
ある。このボイド層の長さは膜厚Oこおいて主要な長さ
を占めているが、余りボイドが長すぎると破裂強度は低
下する。本発明の中空糸は甲聞層力)ある為に破裂強度
は大であるが、内外ボイド層のボイドは半径方向Gこ長
い為、この膜厚部分では透過液は何らの抵抗なしGこ短
絡して透過し、表向層から中間層・表面層へと到達する
ことができるので透水率は大である。従ってこの氏層、
B層層は中空糸膜の強度と透水率の向上(こ大いに寄与
している部分であると言うことができよう。
と、中心から半径方向にまっすぐOこ伸びた細い円錐状
の空洞が非常Oこ狭い間隔で並んだ層であり、糸軸方向
の形状は円形であり、横断面の円錐形状は、中空糸の表
面側が細く、内部に向けて太くなり、最内部の木端は丸
くなっている。ボイドの長さは70〜500μm程度で
ある。このボイド層の長さは膜厚Oこおいて主要な長さ
を占めているが、余りボイドが長すぎると破裂強度は低
下する。本発明の中空糸は甲聞層力)ある為に破裂強度
は大であるが、内外ボイド層のボイドは半径方向Gこ長
い為、この膜厚部分では透過液は何らの抵抗なしGこ短
絡して透過し、表向層から中間層・表面層へと到達する
ことができるので透水率は大である。従ってこの氏層、
B層層は中空糸膜の強度と透水率の向上(こ大いに寄与
している部分であると言うことができよう。
ボイドの内壁表面には無数のC9孔(Cp孔については
後述する)が開口している。
後述する)が開口している。
B1層、Bo層の厚みは等しい程良い。従って、中間層
は膜厚の中心付近にある程良いことになる。
は膜厚の中心付近にある程良いことになる。
この厚みが異なると、機械的強度が低下するばかりでな
く、破裂、圧縮番こ対してボイド長の長いボイド層を持
つ側の表面層が厚密化現象を起こしやすく好ましくない
。内外ボイド層の厚さの比(eB1/eBo)(以後単
に内外ボイド比という)は/S以下であることが好まし
く、/Sを超えると機械的強度の低下が着しいはかりで
なく透水率も低下する。
く、破裂、圧縮番こ対してボイド長の長いボイド層を持
つ側の表面層が厚密化現象を起こしやすく好ましくない
。内外ボイド層の厚さの比(eB1/eBo)(以後単
に内外ボイド比という)は/S以下であることが好まし
く、/Sを超えると機械的強度の低下が着しいはかりで
なく透水率も低下する。
又、内外ボイド比が06以下でも良くない。
本発明の中空糸には、中間層(0層)が存在する。0層
は3次元方向Gこよく連通したcpfLをもつ網目構造
的ポリマ一層であり、ポリマーが3次元的に強固に結び
つき破裂強度、圧縮強度、引張強度などの機械的特性を
著しく増大させるのに貢献している層である。孔の大き
さは独立的に見ると平均孔径で005〜10μmである
。0層の厚みは5〜70μmである。この厚さはA。層
、A、1曽の厚みに比べると非常に大きい。中空糸膜の
ボイド以外のC1孔は連通孔であるが、膜の内外衣1n
1から内部に行くにしたがって大きくなって行き中央の
0層で最大となる。従って、0層の存在によっても中空
糸膜の透水率は大きい(aに保持し得るが、それでもC
mはB層に比べて透過抵抗が大で、0層の厚みに比例し
て透水率がかなり低下することは免れない。0層か70
μm以上の厚みになると、透水率は3 m7m’ −d
ay−a tmを切るようになる。一方C層の厚みは中
空糸膜の破裂強度と密接な関係を有し、5μm以下にな
ると破裂強度は/ 5 kg/cl以下となる。
は3次元方向Gこよく連通したcpfLをもつ網目構造
的ポリマ一層であり、ポリマーが3次元的に強固に結び
つき破裂強度、圧縮強度、引張強度などの機械的特性を
著しく増大させるのに貢献している層である。孔の大き
さは独立的に見ると平均孔径で005〜10μmである
。0層の厚みは5〜70μmである。この厚さはA。層
、A、1曽の厚みに比べると非常に大きい。中空糸膜の
ボイド以外のC1孔は連通孔であるが、膜の内外衣1n
1から内部に行くにしたがって大きくなって行き中央の
0層で最大となる。従って、0層の存在によっても中空
糸膜の透水率は大きい(aに保持し得るが、それでもC
mはB層に比べて透過抵抗が大で、0層の厚みに比例し
て透水率がかなり低下することは免れない。0層か70
μm以上の厚みになると、透水率は3 m7m’ −d
ay−a tmを切るようになる。一方C層の厚みは中
空糸膜の破裂強度と密接な関係を有し、5μm以下にな
ると破裂強度は/ 5 kg/cl以下となる。
従来の中空糸膜の中間層構造と本発明の中間層構造のC
p孔の/単位を模式的に第77図(支)、(B)にボし
た。本発明の中空糸では、■に示すようGこ3次元内達
通が(B)に示す従来のものに比べ著しく改善されてい
る為、」ニガ矢印から人ってきた透過液体は、立方体の
いずれの方向の出口(5個所のCp孔)からも出る事が
できる。一方、従来のものでは連通性が悪い為上方から
人ってきた液体は、透過する出口をもとめ限定されたC
9孔からのみ出る事ができる。このような理由で本発明
の中空糸膜の中間層の透過抵抗は著しく減少している。
p孔の/単位を模式的に第77図(支)、(B)にボし
た。本発明の中空糸では、■に示すようGこ3次元内達
通が(B)に示す従来のものに比べ著しく改善されてい
る為、」ニガ矢印から人ってきた透過液体は、立方体の
いずれの方向の出口(5個所のCp孔)からも出る事が
できる。一方、従来のものでは連通性が悪い為上方から
人ってきた液体は、透過する出口をもとめ限定されたC
9孔からのみ出る事ができる。このような理由で本発明
の中空糸膜の中間層の透過抵抗は著しく減少している。
以上Gこ本発明中空糸の5層構造につき各層の性質・機
能を概説したが、次Gこ本発明の実施例として、走査型
電子顕微鏡写真を示して、本発明中空糸の具体的な姿を
明らかにする。
能を概説したが、次Gこ本発明の実施例として、走査型
電子顕微鏡写真を示して、本発明中空糸の具体的な姿を
明らかにする。
第7図は本発明の中空糸膜の横断面をモデル的に示した
図である。図にはそれぞれAOlBoXC。
図である。図にはそれぞれAOlBoXC。
B1、A1層を示している。
第2図は本発明中空糸膜の7例の全横断面を示す凍結側
横断面走査型電子顕微鏡写真であり、図下部の面線(約
グアc1n)は500μmを表わす。即ち、/1厨は約
70乙μmを示す。
横断面走査型電子顕微鏡写真であり、図下部の面線(約
グアc1n)は500μmを表わす。即ち、/1厨は約
70乙μmを示す。
第3図は全膜厚の一部を拡大して示した凍結割断面の走
査型電子顕6a鏡写真であり、図下部の直線(約2 c
m’)は50μmを表わす。即ち、/喘はりSμm を
示す。
査型電子顕6a鏡写真であり、図下部の直線(約2 c
m’)は50μmを表わす。即ち、/喘はりSμm を
示す。
第1図はA1層と81層の一部を拡大して示した凍結割
断面の走査型電子顕微鏡写真であり、図下部の直線(約
1 m+n )はSμmを表わし、即ち、/rranは
約O乙2μmを示す。
断面の走査型電子顕微鏡写真であり、図下部の直線(約
1 m+n )はSμmを表わし、即ち、/rranは
約O乙2μmを示す。
第S図は内光…1A1層の7例の凍結割断面走査型電子
顕微鏡写真であり、F部面糎(約g■)は05μmを表
わし、即ち、/1rrmは約00Zμmを示す。
顕微鏡写真であり、F部面糎(約g■)は05μmを表
わし、即ち、/1rrmは約00Zμmを示す。
第3図は外表面A。血の7例の凍結割断面走査型電子顕
微鏡写真であり、F部直線(約ざ馴l)はO5μmを表
わし、従って/咽は約OO乙μmを示す。
微鏡写真であり、F部直線(約ざ馴l)はO5μmを表
わし、従って/咽は約OO乙μmを示す。
第7図は中空糸を図示のように斜に凍結割断した円内部
分の走査型′電子顕微鏡写真であり、下部直線(約10
cm、)は50μmを表わし、従って/咽は約jμmを
示す。写真に見えているのは外ボイドの内壁表向であり
、膜の外部表面から内部番こ行く番こつれてC層孔の孔
径が次第に大きくなっている様子及びC層孔の存在密度
の模様がよく現われている。
分の走査型′電子顕微鏡写真であり、下部直線(約10
cm、)は50μmを表わし、従って/咽は約jμmを
示す。写真に見えているのは外ボイドの内壁表向であり
、膜の外部表面から内部番こ行く番こつれてC層孔の孔
径が次第に大きくなっている様子及びC層孔の存在密度
の模様がよく現われている。
第g図は中間層(C層)の7例をボす凍結割断面走査型
電子顕微鏡写真であり、F部1u線(約Oざcm)はS
μmを表わし、従って/順は約O62μmを示す。
電子顕微鏡写真であり、F部1u線(約Oざcm)はS
μmを表わし、従って/順は約O62μmを示す。
第9図は中間層(C層)の非常に大きな凍結割断面の走
査型電子igl微鋭写真であり、下部直線(約/3cm
)はo、sltm を表わし、従って、7mmは約o
、ottμmB示す。この写真によってC層のC層孔が
3次元的に極めて良く発達した連通孔であり、C層はむ
しろ3次元的網目構造をなしていることが分る。
査型電子igl微鋭写真であり、下部直線(約/3cm
)はo、sltm を表わし、従って、7mmは約o
、ottμmB示す。この写真によってC層のC層孔が
3次元的に極めて良く発達した連通孔であり、C層はむ
しろ3次元的網目構造をなしていることが分る。
以」二の第、2〜q図の写真に示した実施例中空糸Gこ
ついて各層の厚さ及び平均孔径及び膜厚及び外径のデー
ターを第1表に示す。
ついて各層の厚さ及び平均孔径及び膜厚及び外径のデー
ターを第1表に示す。
第 / 表
(但し、馬、Bi層の平均孔径は、ボイド以外のC層孔
を走査型電子顕微鏡写真により測定したものである。] 第70図には、2つの実施例中空糸についてC層孔の半
径が中空糸内表面から外表面Oこかけてどのように変っ
ているかを示した。内外表面より中央に行くGこ従って
孔径が増大していることが分る。本発明中空糸の製造法
については後記するが、曲線−〇−はポリマー濃度77
0重量%、曲線−×−はポリマー濃度、200重鮒%の
場合を示している。ポリマー濃度の高い20重置%のほ
うが孔径が小さく、中空糸膜壁の組織が緻密なことが分
る。この為、ポリマー濃度をあげると機械的性質は向上
する。
を走査型電子顕微鏡写真により測定したものである。] 第70図には、2つの実施例中空糸についてC層孔の半
径が中空糸内表面から外表面Oこかけてどのように変っ
ているかを示した。内外表面より中央に行くGこ従って
孔径が増大していることが分る。本発明中空糸の製造法
については後記するが、曲線−〇−はポリマー濃度77
0重量%、曲線−×−はポリマー濃度、200重鮒%の
場合を示している。ポリマー濃度の高い20重置%のほ
うが孔径が小さく、中空糸膜壁の組織が緻密なことが分
る。この為、ポリマー濃度をあげると機械的性質は向上
する。
第1/図には、本発明の芳香族ポリスルホン中空糸−こ
つき、種々の膜厚のものを作って膜厚と透水率との関係
をプロットしである。又、第12図には、芳香族ポリエ
ーテルスルホン中空糸につき、同様に膜厚と透水率との
関係をプロットした。この両実施例においては、膜厚と
透水率の間には正比例的関係が成立し、膜厚0乙脳以上
では透水率は殆んど無くなっている。
つき、種々の膜厚のものを作って膜厚と透水率との関係
をプロットしである。又、第12図には、芳香族ポリエ
ーテルスルホン中空糸につき、同様に膜厚と透水率との
関係をプロットした。この両実施例においては、膜厚と
透水率の間には正比例的関係が成立し、膜厚0乙脳以上
では透水率は殆んど無くなっている。
第73図には、本発明の中空糸Oこつき、種々の中間層
厚みのものを作って、中間層厚みと透水率及び破裂強度
との関係を示した。中間層の厚みが増すにつれて破裂強
度6ま増加し、透水率は厚みが増すと共に減少し、特に
ある厚さからその減少が顕著になる事が示されている。
厚みのものを作って、中間層厚みと透水率及び破裂強度
との関係を示した。中間層の厚みが増すにつれて破裂強
度6ま増加し、透水率は厚みが増すと共に減少し、特に
ある厚さからその減少が顕著になる事が示されている。
73−
なお、前記C2孔とは、高分子論文集Vol−J ’1
. Nα320!;−2/l (/977) &こ記
載されている水中油滴塘(Oi l in Water
)のような100A位の非常に小さなエマルジョンを
考え、Oll又はWa terをポリマー濃厚相又は希
薄相が占めている場合Oこ形成される孔構造で、表面又
はllr面から見た形が丸い円である孔を言う。これに
対して、細長い孔の場合をUp孔と呼ぶ。
. Nα320!;−2/l (/977) &こ記
載されている水中油滴塘(Oi l in Water
)のような100A位の非常に小さなエマルジョンを
考え、Oll又はWa terをポリマー濃厚相又は希
薄相が占めている場合Oこ形成される孔構造で、表面又
はllr面から見た形が丸い円である孔を言う。これに
対して、細長い孔の場合をUp孔と呼ぶ。
本発明において内外ボイド比とは、次のようGこ定義さ
れる。中空糸を長さ方向と自負の而で切断した横#面の
電子顕微鏡写真(倍率SO〜300)から最大の長さを
持つ内外ボイドを見いたし、中空糸の中心とこれらのボ
イドの頂点とを結んだ直線が、ボイドの上下端を切る線
分を内外ボイド長lB1、zB。とし、この比zB、
/A1 を内外ボイド比とする。
れる。中空糸を長さ方向と自負の而で切断した横#面の
電子顕微鏡写真(倍率SO〜300)から最大の長さを
持つ内外ボイドを見いたし、中空糸の中心とこれらのボ
イドの頂点とを結んだ直線が、ボイドの上下端を切る線
分を内外ボイド長lB1、zB。とし、この比zB、
/A1 を内外ボイド比とする。
以上に本発明の中空糸膜についての具体的実施例につき
、具体的な構造写真及びデーターを示したが、これらの
具体的データーは、本発明中空糸膜の製造法と無関係で
はない。
、具体的な構造写真及びデーターを示したが、これらの
具体的データーは、本発明中空糸膜の製造法と無関係で
はない。
次(こ、本発明の中空糸膜を製造する方法の例について
記載する。
記載する。
本発明のポリスルホン糸樹脂中空糸膜は、(ポリ)エチ
レングリコールを含むポリマー濃度15重量%以上のポ
リスルホン系重合体の極性有機溶媒溶液を環状ノズルか
ら中空糸状しこ吐出させ、該溶媒と混和するがポリスル
ホン系重合体を溶解しない液体を内外凝固液として用い
、ノズル内部に適当な圧力で凝固液を注入して空気中を
0.!;Cm以上の距離走行せしめた後外部凝固液を通
用して中空糸膜厚が100〜乙00μmとなるように紡
糸する事を特徴とするポリスルホン糸樹脂中空糸膜の製
造法によって得られる。
レングリコールを含むポリマー濃度15重量%以上のポ
リスルホン系重合体の極性有機溶媒溶液を環状ノズルか
ら中空糸状しこ吐出させ、該溶媒と混和するがポリスル
ホン系重合体を溶解しない液体を内外凝固液として用い
、ノズル内部に適当な圧力で凝固液を注入して空気中を
0.!;Cm以上の距離走行せしめた後外部凝固液を通
用して中空糸膜厚が100〜乙00μmとなるように紡
糸する事を特徴とするポリスルホン糸樹脂中空糸膜の製
造法によって得られる。
本製汝法Gこおいては、(ポリ)エチレングリコールの
紡糸原液への添加、紡糸原液のポリマー濃度、空中走行
距離、中空糸膜厚等の各因子が相互に密接に関連し、そ
の結合が極めて重要であり、その一つが欠けても本発明
の中空糸膜は得られない。
紡糸原液への添加、紡糸原液のポリマー濃度、空中走行
距離、中空糸膜厚等の各因子が相互に密接に関連し、そ
の結合が極めて重要であり、その一つが欠けても本発明
の中空糸膜は得られない。
極性有機溶媒としては、ポリスルホン糸樹t)?t 全
溶解し得るものなら用い得るか、N−メチルピロリドン
、ジメチルホルムアミド、特にジメチルアセトアミド、
ジエチルアセトアミドが好ましく用いられる。
溶解し得るものなら用い得るか、N−メチルピロリドン
、ジメチルホルムアミド、特にジメチルアセトアミド、
ジエチルアセトアミドが好ましく用いられる。
本発明中空糸の製造法においては、紡糸原液への(ポリ
)エチレングリコールの添加は極めて重要である。ポリ
スルホン系重合体と極性有機溶媒とをけからなるポリマ
ー溶液の場合は勿論、特開昭51−/グ3777号、特
開昭5グ一/LtJ7q号公報の発明におけるような塩
の水溶液を添加する場合やポリビニルピロリドンを加え
る場合には、5層構造の中空糸が得られても、本発明の
中空糸膜が持つような内外ボイド層比が/j以下で連通
性の極めて良い中間層を持ち、破裂強度が大きく透水性
の格段に優れた中空糸膜は得られない。又、ポリエチレ
ングリコールの添加は透過抵抗の著しく低い構造の中間
層の形成に関係している。これにより従来技術に比べて
高濃度ポリマーの原液から中空糸膜の紡糸ができるよう
になり中空糸膜の機械的強度も著しく向−ヒさせる事が
できたものである。
)エチレングリコールの添加は極めて重要である。ポリ
スルホン系重合体と極性有機溶媒とをけからなるポリマ
ー溶液の場合は勿論、特開昭51−/グ3777号、特
開昭5グ一/LtJ7q号公報の発明におけるような塩
の水溶液を添加する場合やポリビニルピロリドンを加え
る場合には、5層構造の中空糸が得られても、本発明の
中空糸膜が持つような内外ボイド層比が/j以下で連通
性の極めて良い中間層を持ち、破裂強度が大きく透水性
の格段に優れた中空糸膜は得られない。又、ポリエチレ
ングリコールの添加は透過抵抗の著しく低い構造の中間
層の形成に関係している。これにより従来技術に比べて
高濃度ポリマーの原液から中空糸膜の紡糸ができるよう
になり中空糸膜の機械的強度も著しく向−ヒさせる事が
できたものである。
本発明の方法で用いられる(ポリ)エチレングリコール
としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール
、トリエチレングリコール、テトラエチレンクリコール
、ポリエチレングリコール(分子量200,6001.
!000、乙000)など 、プロピレングリコール、
ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、
ポリプロピレングリコール(分子量、200 、乙00
、2000 、乙000 )など、グリセリン、トリ
メチロールプロパン、ポリテトラエチレングリコール、
及びエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレン
グリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール七
ツメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエー
テル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の
エチレングリコールメチルエーテル誘導体、プロピレン
グリコールモノメチルエーテル等のプロピレングリコー
ル誌導体が挙げられる。中でもテトラエチレングリコー
ル程度の分子量のものが好ましい。
としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール
、トリエチレングリコール、テトラエチレンクリコール
、ポリエチレングリコール(分子量200,6001.
!000、乙000)など 、プロピレングリコール、
ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、
ポリプロピレングリコール(分子量、200 、乙00
、2000 、乙000 )など、グリセリン、トリ
メチロールプロパン、ポリテトラエチレングリコール、
及びエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレン
グリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール七
ツメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエー
テル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の
エチレングリコールメチルエーテル誘導体、プロピレン
グリコールモノメチルエーテル等のプロピレングリコー
ル誌導体が挙げられる。中でもテトラエチレングリコー
ル程度の分子量のものが好ましい。
(ポリ)エチレングリコールの添加割合は、ポリマー溶
液の均一な溶解状態を保持できる範囲ならどのような割
合でも良く、ポリマー濃度、用いる極性溶媒の種類等G
こよっても変るが、約05〜30重量%の範囲で用いら
れる。05%未満では効果が少なく、30%を超えると
原液が不安定となり失透したり製膜が困難となったりし
、良い膜は得られない。好ましくはj−20重石%であ
る。
液の均一な溶解状態を保持できる範囲ならどのような割
合でも良く、ポリマー濃度、用いる極性溶媒の種類等G
こよっても変るが、約05〜30重量%の範囲で用いら
れる。05%未満では効果が少なく、30%を超えると
原液が不安定となり失透したり製膜が困難となったりし
、良い膜は得られない。好ましくはj−20重石%であ
る。
製膜用原液のポリマー濃度は75重量%以上、好ましく
は75〜30重重%、更に好ましくは/f〜、23重鼠
%である。39重量%を超えると、得られる半透膜の透
水性能が実用的な意味を持たない程度Gこ小さくなり、
又、/夕重漬%より低い濃度では中間層の厚みが十分で
なく、機械的強度の弱いものしか得ることができない。
は75〜30重重%、更に好ましくは/f〜、23重鼠
%である。39重量%を超えると、得られる半透膜の透
水性能が実用的な意味を持たない程度Gこ小さくなり、
又、/夕重漬%より低い濃度では中間層の厚みが十分で
なく、機械的強度の弱いものしか得ることができない。
製膜用原液中のポリマー濃度は、それから得られる中空
糸構造と密接な関係を持っている。即ち平膜の場合、/
j重社%未満の低濃度原液を用いると、ボイド層が長く
膜の厚み方向Gこ発達した表…J層(4)とボイド層(
Blからなる構造を持つ膜が得られる。一方、/S重指
頭以上の高濃度原液を用いると、ポリマー濃度の増大と
共に中間層が発達し、衣曲層囚、ボイド層(Bl及び中
間層(C)よりなる3層構造が形成される。参考の為に
走査型電子顕微鏡写真を第1グ図に示した。しかし、い
ずれの構造においても平膜では透水性が著しく低く、大
きな透水性を持つ膜を得る串はできない。参考の為第7
j図(こABCJ層構造平膜の膜厚と透水率との関係を
示した。透水率は非常Gこ小さい事が分る。
糸構造と密接な関係を持っている。即ち平膜の場合、/
j重社%未満の低濃度原液を用いると、ボイド層が長く
膜の厚み方向Gこ発達した表…J層(4)とボイド層(
Blからなる構造を持つ膜が得られる。一方、/S重指
頭以上の高濃度原液を用いると、ポリマー濃度の増大と
共に中間層が発達し、衣曲層囚、ボイド層(Bl及び中
間層(C)よりなる3層構造が形成される。参考の為に
走査型電子顕微鏡写真を第1グ図に示した。しかし、い
ずれの構造においても平膜では透水性が著しく低く、大
きな透水性を持つ膜を得る串はできない。参考の為第7
j図(こABCJ層構造平膜の膜厚と透水率との関係を
示した。透水率は非常Gこ小さい事が分る。
一方、中空糸では低濃度原液を使用し、中空糸の内外表
面から両面凝固させると、極端に中間層の薄いボイドか
不規則Gこ並んだ表向層(A)とボイド層(B)よりな
るA、 Bi BoAoの順Gこ並んだ中空糸が得られ
るか、このような中空糸は、機械的強度が弱く逆洗を用
いた連続運転には耐え得ない。
面から両面凝固させると、極端に中間層の薄いボイドか
不規則Gこ並んだ表向層(A)とボイド層(B)よりな
るA、 Bi BoAoの順Gこ並んだ中空糸が得られ
るか、このような中空糸は、機械的強度が弱く逆洗を用
いた連続運転には耐え得ない。
又、+1iII+m凝固ではなく片側のみ凝固液と接触
させる事Gこより、内側又は外側に表1m層のある表向
層(4)とボイド層(B)よりなるAB又はBAの順に
並んだ構造を持つ2層構造の中空糸が得られる。しかし
、これらの2層構造を持つ中空糸はいずれも機械的強度
が弱く、逆洗を用いた長ル]運転(こは耐えられない。
させる事Gこより、内側又は外側に表1m層のある表向
層(4)とボイド層(B)よりなるAB又はBAの順に
並んだ構造を持つ2層構造の中空糸が得られる。しかし
、これらの2層構造を持つ中空糸はいずれも機械的強度
が弱く、逆洗を用いた長ル]運転(こは耐えられない。
75重口%以上の高濃度原液を用い、両面から凝固させ
る串Gこより2つの表面層、2つのボイド層及び適当な
厚みの1つの中間層を持つ5層構造で、適当な機械的強
度及び高い透水性を合わせ持つ中空糸を得る事ができる
。なお、参考図として、第7乙図にはN Ao BOC
B1A4のS層構造とA、B構造及びBA層構造中空糸
の膜厚と破裂強度との関係を示した。S層構造中空糸の
破裂強度か断然優れていることか分る。
る串Gこより2つの表面層、2つのボイド層及び適当な
厚みの1つの中間層を持つ5層構造で、適当な機械的強
度及び高い透水性を合わせ持つ中空糸を得る事ができる
。なお、参考図として、第7乙図にはN Ao BOC
B1A4のS層構造とA、B構造及びBA層構造中空糸
の膜厚と破裂強度との関係を示した。S層構造中空糸の
破裂強度か断然優れていることか分る。
凝固液としては、水が最も一般的Gこ用いられるか、ポ
リマーを浴解しない有fEA溶媒メタノール、エタノー
ルなどを用いてもよく、又、これらの非溶媒を2柚以−
1乙混合して用いてもよい。又、内部及び外部凝固液を
異f(つた液体又は異なった液体組成の凝固浴を用いる
串も11能である。
リマーを浴解しない有fEA溶媒メタノール、エタノー
ルなどを用いてもよく、又、これらの非溶媒を2柚以−
1乙混合して用いてもよい。又、内部及び外部凝固液を
異f(つた液体又は異なった液体組成の凝固浴を用いる
串も11能である。
中空糸紡糸の際Gこは、凝固浴は中空糸内外Gこ用い両
面凝固を行なわなけれはならない。内外ボイドをOg〜
/jに保持するには、外側凝固浴との接触を遅らせる為
空中走行距離を設ける事が必要であり、空中走行距離は
他の紡糸条件Gこよって多少変化し、例えは、中空糸径
が太く、膜厚が厚くなればなる程大きくする必要かある
が、0..5’ −,20csの距離が必要である。i
j;am程良が特Gこ好ましい。
面凝固を行なわなけれはならない。内外ボイドをOg〜
/jに保持するには、外側凝固浴との接触を遅らせる為
空中走行距離を設ける事が必要であり、空中走行距離は
他の紡糸条件Gこよって多少変化し、例えは、中空糸径
が太く、膜厚が厚くなればなる程大きくする必要かある
が、0..5’ −,20csの距離が必要である。i
j;am程良が特Gこ好ましい。
QJc、v以下では内外ボイド比か/Sを超え易< 1
.20onを超えると製膜が困難となる。
.20onを超えると製膜が困難となる。
更に、−ヒ記各条件を規定範囲内にして中空糸の製造を
行なっても、中空糸の厚みを700μ未満Gこすると、
本発明の製造法によっては、本発明の5層構造2仔する
中空糸は得られ/lcい。厚みは700μ〜乙OOμ、
好ましく番ま700μ〜グ00fiLである。
行なっても、中空糸の厚みを700μ未満Gこすると、
本発明の製造法によっては、本発明の5層構造2仔する
中空糸は得られ/lcい。厚みは700μ〜乙OOμ、
好ましく番ま700μ〜グ00fiLである。
第70図は、より具体的に(i、ポリスルホン(ユニオ
ン・カーバイド社製)をジメチルアセトアミド−テトラ
エチレンクリフール糸溶媒に浴解し、ポリスルホン濃度
を/70重鼠係入び20重車%とし。
ン・カーバイド社製)をジメチルアセトアミド−テトラ
エチレンクリフール糸溶媒に浴解し、ポリスルホン濃度
を/70重鼠係入び20重車%とし。
た原液を紡糸したハQ厚300μmの中空糸(こついて
内外表面からの距離<2+と存在【7ている細孔の径け
)との関係をプロットした7例を示したものである。
内外表面からの距離<2+と存在【7ている細孔の径け
)との関係をプロットした7例を示したものである。
Cp孔半径は表面から中央に行くにつれて次第に大きく
なっている串、及びポリマー濃度/70%孔径Gこ比べ
て20%の場合の孔径が相対的Gこかなり小さくなって
いる事が分る。
なっている串、及びポリマー濃度/70%孔径Gこ比べ
て20%の場合の孔径が相対的Gこかなり小さくなって
いる事が分る。
次に実施例として、製造条件とその条件で得られた中空
糸の性質を示す。本発明は、これら多数の実施例によっ
てより具体的に理解される筈であるか、本発明の範囲は
勿論これらの実施例のみに限定されるものでない。
糸の性質を示す。本発明は、これら多数の実施例によっ
てより具体的に理解される筈であるか、本発明の範囲は
勿論これらの実施例のみに限定されるものでない。
実施例/
溶媒としてジメチルアセトアミド、添加剤としてデトラ
エチレングリコールを選定し、ポリマーとして、 で表わされる繰返し単位を有するポリスルホン(以ドポ
リスルポンと記す)をそれぞれ、7/:9=20重1f
t%の割合で混合し均一な浴液とした。本ホリマー溶液
を中空糸製造用の環状ノズルから押し出し、内部及び外
部凝固液として精製水を用い、該ポリマー浴液を内外面
から凝固させ、中空状多孔膜を紡糸した。この時、中空
糸紡糸条件は以下のとおりとした。
エチレングリコールを選定し、ポリマーとして、 で表わされる繰返し単位を有するポリスルホン(以ドポ
リスルポンと記す)をそれぞれ、7/:9=20重1f
t%の割合で混合し均一な浴液とした。本ホリマー溶液
を中空糸製造用の環状ノズルから押し出し、内部及び外
部凝固液として精製水を用い、該ポリマー浴液を内外面
から凝固させ、中空状多孔膜を紡糸した。この時、中空
糸紡糸条件は以下のとおりとした。
ノズルから外部凝固液までの距離(以下空中走行距離と
記す)7.5′馴、 得られた中空糸の性質は以下のとおり、内径0.73+
arn、外径/3 !; nan、膜厚Q、3nm、透
水率/ 、:l m’/m’ ・day−atm・水温
2K”C、破裂強度3 / kg/crd、デキストラ
ン分I−量104、’I×10’ 、7×10’ [こ
対するカット率は、それぞれ、2ii、o%、go、o
%、に30%であり、得られた中空糸の111t而構造
は不発明の!;層構造(AoBn CBi Ai )を
示しており、内外ボイド比は/3であった。
記す)7.5′馴、 得られた中空糸の性質は以下のとおり、内径0.73+
arn、外径/3 !; nan、膜厚Q、3nm、透
水率/ 、:l m’/m’ ・day−atm・水温
2K”C、破裂強度3 / kg/crd、デキストラ
ン分I−量104、’I×10’ 、7×10’ [こ
対するカット率は、それぞれ、2ii、o%、go、o
%、に30%であり、得られた中空糸の111t而構造
は不発明の!;層構造(AoBn CBi Ai )を
示しており、内外ボイド比は/3であった。
実施例2〜/S
実施例/と同様なやり方で、柚々の添加剤を加え中空糸
紡糸を行なった。中空糸原液に加えた添加剤及び得られ
た中空糸の性質を第2表に示す。
紡糸を行なった。中空糸原液に加えた添加剤及び得られ
た中空糸の性質を第2表に示す。
得られた中空糸の断面構造はずべて本発明の5層構造で
あり、内外ボイド比は10〜/3であった。
あり、内外ボイド比は10〜/3であった。
(以下余白)
比較例/
実施例/と同一のポリマー溶液を用い、原液湿度rs”
ccこてドクタープレイド膜厚tiooμmnでカラス
板上にキャスiした後、/分間放iM シュ。2!;−
Cσ〕水中で凝固させた。碍られた多孔1模平膜の開性
質は以下のと」3す、j換部300μmX透水率00/
m”/m’ day−atm・水温、!s’c、弾性
率/ 3 / / kqAnl 、強度乙Orqlcr
!以−ト。
ccこてドクタープレイド膜厚tiooμmnでカラス
板上にキャスiした後、/分間放iM シュ。2!;−
Cσ〕水中で凝固させた。碍られた多孔1模平膜の開性
質は以下のと」3す、j換部300μmX透水率00/
m”/m’ day−atm・水温、!s’c、弾性
率/ 3 / / kqAnl 、強度乙Orqlcr
!以−ト。
得られた平膜の構造はABCの3層構造であ1)た。
比較例−13
ポリスルホン 109、N−メチルピロリドン90すを
30°CGこて混合し均一な溶液とした。この流し込み
液をカラス板−FOこ、ドクタープレイドを用い膜厚2
50μmで流廷し水中で凝固させた。得られた多孔膜平
膜の猪性質は以下のとおり、膜厚100μm、di水率
3 m”/m’ day−atm・水濡25°C1弾性
率、231kQAT!、強度10kgAM以下。得られ
た平膜の構造はAB膜構造あった。
30°CGこて混合し均一な溶液とした。この流し込み
液をカラス板−FOこ、ドクタープレイドを用い膜厚2
50μmで流廷し水中で凝固させた。得られた多孔膜平
膜の猪性質は以下のとおり、膜厚100μm、di水率
3 m”/m’ day−atm・水濡25°C1弾性
率、231kQAT!、強度10kgAM以下。得られ
た平膜の構造はAB膜構造あった。
本溶液を用い内部凝固液に水を用いて中空糸紡糸用環状
ノズルから空中に紡糸し、ポリマーを中空糸内側より水
により凝固させ、空中走行距離1525− 側で中空糸を紡糸した。
ノズルから空中に紡糸し、ポリマーを中空糸内側より水
により凝固させ、空中走行距離1525− 側で中空糸を紡糸した。
得られた中空糸膜は、内径Q、 7 j; MJJI、
外径/3!;mm。
外径/3!;mm。
膜厚Q、3Tmn、透水率!; m7m’ day−a
rm ・水温、25′C1価裂強度/31・g/cイ、
強度10kg〆、イ、弾性率2 !;2149/rJで
あった。
rm ・水温、25′C1価裂強度/31・g/cイ、
強度10kg〆、イ、弾性率2 !;2149/rJで
あった。
得らねた中空糸の構造はABA構造であった。
比較例+、r
ポリマーとしてポリスルホン20g、溶媒としてジメチ
ルアセトアミドgot)を混合し均一な溶液とした。本
M液を用い涼液湛度j、t”cにてドクタープレイドを
用いて膜厚3夕0μInでガラス板上Gこキャストした
伐、7分間放置し2 J”C水中で凝固させた。
ルアセトアミドgot)を混合し均一な溶液とした。本
M液を用い涼液湛度j、t”cにてドクタープレイドを
用いて膜厚3夕0μInでガラス板上Gこキャストした
伐、7分間放置し2 J”C水中で凝固させた。
得られた多孔膜平膜は、膜厚300μm z dQ水率
0.003 m”/m’ day−atm・水温25″
Cであり、膜構造はA Hc構造であった。
0.003 m”/m’ day−atm・水温25″
Cであり、膜構造はA Hc構造であった。
本溶液を用いて実施例/と同一の中空糸紡糸条件下で中
空糸を紡糸したところ、得られた中空糸のm性質は、内
径Q、7 j 111m、外径/33 ran 、膜厚
Q、3m1ll、透水率0.0 / m7m’・day
−atm・水rM2fc 、破裂強度2/ kg/cr
! %強度33に9/cイ、弾性率/ 3.2/ l+
y、4M であった。本中空糸の構造はA。BoCBi
Aiの5層構造であったが、本−2乙− 発明の5層構造ではなかった。内外ボイド比は/7であ
った。
空糸を紡糸したところ、得られた中空糸のm性質は、内
径Q、7 j 111m、外径/33 ran 、膜厚
Q、3m1ll、透水率0.0 / m7m’・day
−atm・水rM2fc 、破裂強度2/ kg/cr
! %強度33に9/cイ、弾性率/ 3.2/ l+
y、4M であった。本中空糸の構造はA。BoCBi
Aiの5層構造であったが、本−2乙− 発明の5層構造ではなかった。内外ボイド比は/7であ
った。
比較例乙
ポリスルホン溶媒としてジメチルアセトアミド、添加剤
としてテトラエチレングリコールをそれぞれ10:ざ/
:9重bt%の割合で混合し均一な浴液とした。本溶液
をドクタープレイドを用いてガラス板上Gこキャストし
た後、7分間放置し25°C水中で凝固させた。得られ
た多孔膜平膜は膜厚30011m、透水率3 m’/m
’−day−atrrr水IM2j゛C1弾性率、2
/ !; kg/l:nl 、強度9 ky/cr&
であった。得られた平11りの構造はAB層構造あった
。
としてテトラエチレングリコールをそれぞれ10:ざ/
:9重bt%の割合で混合し均一な浴液とした。本溶液
をドクタープレイドを用いてガラス板上Gこキャストし
た後、7分間放置し25°C水中で凝固させた。得られ
た多孔膜平膜は膜厚30011m、透水率3 m’/m
’−day−atrrr水IM2j゛C1弾性率、2
/ !; kg/l:nl 、強度9 ky/cr&
であった。得られた平11りの構造はAB層構造あった
。
ポリマー原液を用い種々の膜厚の平膜を上記方法でキャ
ストし、その透水率と膜厚の関係を第7S図に示した。
ストし、その透水率と膜厚の関係を第7S図に示した。
比較例7
sott&%の硝酸ナトリウム水溶液ざ0−2ジメチル
アセトアミド2t20mlとジメチルスルホキシド/3
00 mlの混合溶媒に加え、更Gこ実施例のポリスル
ホン7!;09を加えて均一な溶液とした。本ポリマー
溶液から実施例1と同様な方法で、中空糸状半透膜を得
た。中空糸の内径Q、 73 fl、外径733關、透
水率/Q m7rTE′−day−a(rrr水温25
°C1破裂強度/5rcy/cl。
アセトアミド2t20mlとジメチルスルホキシド/3
00 mlの混合溶媒に加え、更Gこ実施例のポリスル
ホン7!;09を加えて均一な溶液とした。本ポリマー
溶液から実施例1と同様な方法で、中空糸状半透膜を得
た。中空糸の内径Q、 73 fl、外径733關、透
水率/Q m7rTE′−day−a(rrr水温25
°C1破裂強度/5rcy/cl。
弾性率12/ ’qA! 、強度30 kg/ciであ
った。又、分子量7X#)4のデキストランに対するカ
ット率は1%であった。1換構造はAOBOCBj A
iの51曽構造であったか、内外ボイド比は/7で、本
発明のものではなかった。
った。又、分子量7X#)4のデキストランに対するカ
ット率は1%であった。1換構造はAOBOCBj A
iの51曽構造であったか、内外ボイド比は/7で、本
発明のものではなかった。
実施例/6
ポリスルホン(PS)、ジメチルアセトアミド(DMA
c)、テトラエチレングリコール(TEG )をそれぞ
れ1.20=77=9wt%の割合で混合し均一な溶液
とした後、柚々の孔径のノズル力)ら押し出す串(こよ
り、内径o、 73 rrtrnで外径が種々異なる膜
厚変化した中荒糸を紡糸した。その他の条件は、実施例
/と同様である。
c)、テトラエチレングリコール(TEG )をそれぞ
れ1.20=77=9wt%の割合で混合し均一な溶液
とした後、柚々の孔径のノズル力)ら押し出す串(こよ
り、内径o、 73 rrtrnで外径が種々異なる膜
厚変化した中荒糸を紡糸した。その他の条件は、実施例
/と同様である。
得られた中空糸膜はいずれも不発明の5層構造を示し、
内外ボイド比は10〜/3で、優れた破裂強度、弾性率
及び強度をボした。これらの中空糸の膜厚と透水率の関
係を第//図Oこ示す。
内外ボイド比は10〜/3で、優れた破裂強度、弾性率
及び強度をボした。これらの中空糸の膜厚と透水率の関
係を第//図Oこ示す。
実施例77〜2/
ポリマーとしてポリスルポン、添加剤としてテトラエチ
レングリフール、各梱溶媒を用いて均一な紡糸用原液を
作り中空糸を紡糸した。紡糸条件は実施例/と同様であ
った。得られた中空糸の各種分子量の異なるデキストラ
ンに対するカット率は実施例/とほぼ同等であった。他
の性質を第3表(こ示す。中空糸の構造は本発明のS層
構造(A。
レングリフール、各梱溶媒を用いて均一な紡糸用原液を
作り中空糸を紡糸した。紡糸条件は実施例/と同様であ
った。得られた中空糸の各種分子量の異なるデキストラ
ンに対するカット率は実施例/とほぼ同等であった。他
の性質を第3表(こ示す。中空糸の構造は本発明のS層
構造(A。
BOCBi A4 )であり、内外ボイド比は、10〜
/3であった。
/3であった。
第3表
MMfH原液、ポリスルホン:各権溶媒:テトラエチレ
ングリコール−20ニア/:9m[11%中空糸の内外
径0.73//33熊n 14水率: m”/m’ day・atm・水温、!5
°C29一 実施例22〜25、比較例g ポリスルホン溶媒としてDMAc 、添加剤としてTE
Gを用い、ポリスルホン及びD M A cの割合を変
化させて、ポリスルホン濃度の異なる製膜用原液を作り
、実施例/と同様な方法で、中空糸を紡糸した。Nられ
た中空糸の諸性質を第1表Gこ示ず。
ングリコール−20ニア/:9m[11%中空糸の内外
径0.73//33熊n 14水率: m”/m’ day・atm・水温、!5
°C29一 実施例22〜25、比較例g ポリスルホン溶媒としてDMAc 、添加剤としてTE
Gを用い、ポリスルホン及びD M A cの割合を変
化させて、ポリスルホン濃度の異なる製膜用原液を作り
、実施例/と同様な方法で、中空糸を紡糸した。Nられ
た中空糸の諸性質を第1表Gこ示ず。
膜構造はいずれもA。BoCBiAiの5層構造であっ
たが、比較例ざのみはC層の厚さが2μmと薄く、C層
が均一でなく、ボイド層(Bi層、Bo層)がC層と接
する付近では、ボイド層の乱れが生じていた。
たが、比較例ざのみはC層の厚さが2μmと薄く、C層
が均一でなく、ボイド層(Bi層、Bo層)がC層と接
する付近では、ボイド層の乱れが生じていた。
実施例2.2−.2jのものは、C層の厚みがいずれも
lO〜70μと厚く、ボイド層、C層共にポリマ一部分
は均一な構造であり、内外ボイド比は10〜/llであ
った。
lO〜70μと厚く、ボイド層、C層共にポリマ一部分
は均一な構造であり、内外ボイド比は10〜/llであ
った。
(以下余白)
=30−
第グ表 ポリスルホン濃度の影響
空中走行距離1!;cm
中空糸の内外径0.75Wn、 /、3 jttan、
膜厚Q、3m淳透水率: m’/m’・day−atm
・水温23″C実施例26〜3/、比較例9、IO ポリスルホン(PS ) 、ジメチルアセトアミド(D
MAc)、テトラエチレングリコール(TEG)をそれ
ぞれ20ニア/”、9 の割合で混合し均一な溶液と
した後、ポリマー溶液を環状ノズルから押し出し、内部
及び外部凝固液として精製水を用い、該ポリマーを内外
面から凝固させ中空状多孔膜を紡糸した。この時中空糸
紡糸用ノズルから外部凝固液までの空中走行距離を種々
変化させ、得られた糸の性質を検討した。結果を第5表
に示す。得られた中空糸の膜構造はいずれもS層構造(
AoBocBiA4)であったが、比較例9のものは内
外ボイド比が20と大きく、C層の厚みもに2μで大き
かった。
膜厚Q、3m淳透水率: m’/m’・day−atm
・水温23″C実施例26〜3/、比較例9、IO ポリスルホン(PS ) 、ジメチルアセトアミド(D
MAc)、テトラエチレングリコール(TEG)をそれ
ぞれ20ニア/”、9 の割合で混合し均一な溶液と
した後、ポリマー溶液を環状ノズルから押し出し、内部
及び外部凝固液として精製水を用い、該ポリマーを内外
面から凝固させ中空状多孔膜を紡糸した。この時中空糸
紡糸用ノズルから外部凝固液までの空中走行距離を種々
変化させ、得られた糸の性質を検討した。結果を第5表
に示す。得られた中空糸の膜構造はいずれもS層構造(
AoBocBiA4)であったが、比較例9のものは内
外ボイド比が20と大きく、C層の厚みもに2μで大き
かった。
比較例10のものは空中走行距離が長ずぎた為糸形状が
中空とはならなかった。
中空とはならなかった。
第 j 表
紡糸原液、ポリスルホン:DMAc:TEG=J□ニア
/:9中空糸外径/3!;wm、内径0.73μMn、
、、膜厚0.3 ntm比較例9のC層の厚みは、12
μであった。
/:9中空糸外径/3!;wm、内径0.73μMn、
、、膜厚0.3 ntm比較例9のC層の厚みは、12
μであった。
*透水率: m7m′・day−atnr水f)xn、
2s”(2実施例3.!、33 実施例26〜3/と同一の紡糸用原液を用い、環状ノズ
ルにて空中走行距離73cm、内部及び外部凝固液とし
てメタノールを用い、ポリマー全凝固させた。得られた
中空糸は、内外径0.751祖、/3!;mm、破裂強
度、透水率、弾性率、強度共に良好なものが得られた。
2s”(2実施例3.!、33 実施例26〜3/と同一の紡糸用原液を用い、環状ノズ
ルにて空中走行距離73cm、内部及び外部凝固液とし
てメタノールを用い、ポリマー全凝固させた。得られた
中空糸は、内外径0.751祖、/3!;mm、破裂強
度、透水率、弾性率、強度共に良好なものが得られた。
膜構造はいずれも本発明のS層構造であった。
同様に内部凝固液(こメタノール、外部凝固液に水を用
いても破裂強度、透水率、弾性率、強度共に良好なもの
が得られた。膜構造はいずれも本発明のS層構造であっ
た。
いても破裂強度、透水率、弾性率、強度共に良好なもの
が得られた。膜構造はいずれも本発明のS層構造であっ
た。
比較例//
ポリスルホン、ジメチルアセトアミド、テトラエチレン
グリコールをそれぞれ1.2o:65二/s重量%の割
合で混合した均一な溶液を製膜用原液として、本ポリマ
ーを種々の大きさの中空糸製造用環状ノズルから押し出
し、凝固液に水を用いて両面凝固(内部及び外部より凝
固)させ、AoBocBiAlのS層構造を持つ膜厚の
種々異なる中空糸を、33− 内側に空気、外側に水を用いた片面凝固により81%、
内側に水、外側に空気を用いる事によりAi B。
グリコールをそれぞれ1.2o:65二/s重量%の割
合で混合した均一な溶液を製膜用原液として、本ポリマ
ーを種々の大きさの中空糸製造用環状ノズルから押し出
し、凝固液に水を用いて両面凝固(内部及び外部より凝
固)させ、AoBocBiAlのS層構造を持つ膜厚の
種々異なる中空糸を、33− 内側に空気、外側に水を用いた片面凝固により81%、
内側に水、外側に空気を用いる事によりAi B。
の2層構造を持っ膜厚の種々異なる中空糸を製膜し、そ
の破裂強度を測定し第1乙図に示した。
の破裂強度を測定し第1乙図に示した。
実施例317
溶媒としてジメチルアセトアミド(DMAc) 、添加
剤としてテトラエチレングリコール(TEG )ヲ選定
し、ポリマーとして+o−C5−8o20で表わされる
#!返し単位を有するポリエーテルスルホン(以下ポリ
エーテルスルホンと記す)をそれぞれ乙s:/s:2o
(%)の割合で混合し均一な溶液とした。
剤としてテトラエチレングリコール(TEG )ヲ選定
し、ポリマーとして+o−C5−8o20で表わされる
#!返し単位を有するポリエーテルスルホン(以下ポリ
エーテルスルホンと記す)をそれぞれ乙s:/s:2o
(%)の割合で混合し均一な溶液とした。
このボ’Jマー浴液を中空糸製造用の環状ノズルから押
し出し、内部及び外部凝固液として精製水を用い、該ポ
リマー溶液を内外面から凝固させ、中空状多孔膜を紡糸
した。この詩、中空糸紡糸条件は以下のとおりとした。
し出し、内部及び外部凝固液として精製水を用い、該ポ
リマー溶液を内外面から凝固させ、中空状多孔膜を紡糸
した。この詩、中空糸紡糸条件は以下のとおりとした。
ノズルから外部凝固液までの距離(以下空中走行距離と
記す)/A;tyn。
記す)/A;tyn。
得られた中空糸の性質は以下のとおりであった。
内径Q、 7 j; mn、外径/33m、膜厚0.3
1nJB、透水率/Jm7m’ day−atm ・水
iQ、2!;″C1破裂強度J3 kqAr&、づ1張
弾性率/ 700 kgAr!、強度70rxgA1d
、 チーT−ス) 5 ン分千量10’、’I×10
’、7X#)4に対するカット率は、それぞれ20%、
tS%、r2%。膜構造は本発明のS層構造であり、内
外ボイド比は/3であった。
1nJB、透水率/Jm7m’ day−atm ・水
iQ、2!;″C1破裂強度J3 kqAr&、づ1張
弾性率/ 700 kgAr!、強度70rxgA1d
、 チーT−ス) 5 ン分千量10’、’I×10
’、7X#)4に対するカット率は、それぞれ20%、
tS%、r2%。膜構造は本発明のS層構造であり、内
外ボイド比は/3であった。
実施例35〜グに
実施例341と同様な条件で、柚々の添加剤を加え中空
糸紡糸を行なった。中空糸原液に加えた添加剤及び得ら
れた中空糸の性質を第4表に示す。膜構造はいずれも本
発明のS層構造であり、内外ボイド比は10〜15であ
った。
糸紡糸を行なった。中空糸原液に加えた添加剤及び得ら
れた中空糸の性質を第4表に示す。膜構造はいずれも本
発明のS層構造であり、内外ボイド比は10〜15であ
った。
(以下余白)
比較例/2
実施例3グのポリマー溶液を用い、原液温度25″Cに
てドクタープレイド膜厚4100μmでガラス板−I−
にギヤストした後7分間放置し、25″C水中で凝固さ
せた。得られた多孔膜平膜の諸性質は以壬のとおりであ
った。膜厚300μm、 a水率0.00 / m7m
’ day−atm・水温、2S″C0平膜の構造はA
BC構造であった。
てドクタープレイド膜厚4100μmでガラス板−I−
にギヤストした後7分間放置し、25″C水中で凝固さ
せた。得られた多孔膜平膜の諸性質は以壬のとおりであ
った。膜厚300μm、 a水率0.00 / m7m
’ day−atm・水温、2S″C0平膜の構造はA
BC構造であった。
比較例/3、/4’
ポリエーテルスルホン109、N−メチルビロリドンワ
09を30°C1こて混合し均一な溶液とした。この流
し込み液をガラス板」二Oこドクタープレイドを用い膜
厚2JO7tmで流延した。得られた多孔膜平膜の諸性
質は以下のとおりであった。膜厚100μm1透水率3
m7m’ ・day−atm・水温25″01弾性率
、!、2 / kqler! 、強度10kg/cイ以
丁。平1摸の構造はAB層構造あった。
09を30°C1こて混合し均一な溶液とした。この流
し込み液をガラス板」二Oこドクタープレイドを用い膜
厚2JO7tmで流延した。得られた多孔膜平膜の諸性
質は以下のとおりであった。膜厚100μm1透水率3
m7m’ ・day−atm・水温25″01弾性率
、!、2 / kqler! 、強度10kg/cイ以
丁。平1摸の構造はAB層構造あった。
この溶液を用い内部凝固液に水を用いて中空糸紡糸用環
状ノズルから空中OこfJJ糸し、ポリマーを中空糸内
側より凝固させ、中空糸を紡糸した。
状ノズルから空中OこfJJ糸し、ポリマーを中空糸内
側より凝固させ、中空糸を紡糸した。
得られた中空糸膜は、内径0.7.!;mn、外径/3
j;mm、膜厚0.3mX+、透水率3 m’/m’d
ay−atm−水温25°C1弾性率323kg1cr
l X破裂強度10 kg/cr!以Fであった。中空
糸膜構造はAlB AO層構造あった。
j;mm、膜厚0.3mX+、透水率3 m’/m’d
ay−atm−水温25°C1弾性率323kg1cr
l X破裂強度10 kg/cr!以Fであった。中空
糸膜構造はAlB AO層構造あった。
比較例/j1/乙
ポリマーとしてポリエーテルスルポン20’J、fj4
媒としてジメチルアセトアミド109を混合し均一な溶
液とした。この浴液を用い原液温度25°Cにてドクタ
ープレイド膜厚り00μmでガラス板」二にキャストし
た後7分間放置し、2!;”C水中で凝固させた。
媒としてジメチルアセトアミド109を混合し均一な溶
液とした。この浴液を用い原液温度25°Cにてドクタ
ープレイド膜厚り00μmでガラス板」二にキャストし
た後7分間放置し、2!;”C水中で凝固させた。
得られた多孔膜平膜は、膜厚300μm1透水率000
J m’7m’−day−aむm’水濡2fc であっ
た。平膜構造はABC構造であった。
J m’7m’−day−aむm’水濡2fc であっ
た。平膜構造はABC構造であった。
この溶液を用いて実施例31Iと同一の中空糸紡糸条件
下で中空糸全紡糸したところ、得られた中空糸の諸性質
は、内径Q、?j;rnm、外径/35間、膜厚03胴
、透水率0.0 / 71’/m’−day−atm・
水温23’c 、破裂強度3(Slr!であった。中空
糸膜構造は5層構造であったが、本発明のものではな力
)つた。
下で中空糸全紡糸したところ、得られた中空糸の諸性質
は、内径Q、?j;rnm、外径/35間、膜厚03胴
、透水率0.0 / 71’/m’−day−atm・
水温23’c 、破裂強度3(Slr!であった。中空
糸膜構造は5層構造であったが、本発明のものではな力
)つた。
実施例グ9
実施例3’lと同一のポリマー溶液を用いて、柚々の環
状ノズルを用いて内外径、膜厚の異なる中空糸膜を紡糸
した。この中空糸膜のろ水率と膜厚の関係を第72図G
こがす。中空糸11泉構造はいずれも本発明の、5層構
造であり、内外ボイド比は/3であった0 比較例/7 30%の硫酸ナトリウムボM液をジメチルスルホキシド
IIq□m14こ加え、均−m液とする。この俗液有す
るポリエーテルスルホン/25ノを浴解しポリマー溶液
とした。このポリマー溶液粘度は7900センチボイズ
(20”C)である。このポリマー溶液を中空糸製造用
環状ノズルから押し出し、水を凝固液として内外側から
凝固させた。
状ノズルを用いて内外径、膜厚の異なる中空糸膜を紡糸
した。この中空糸膜のろ水率と膜厚の関係を第72図G
こがす。中空糸11泉構造はいずれも本発明の、5層構
造であり、内外ボイド比は/3であった0 比較例/7 30%の硫酸ナトリウムボM液をジメチルスルホキシド
IIq□m14こ加え、均−m液とする。この俗液有す
るポリエーテルスルホン/25ノを浴解しポリマー溶液
とした。このポリマー溶液粘度は7900センチボイズ
(20”C)である。このポリマー溶液を中空糸製造用
環状ノズルから押し出し、水を凝固液として内外側から
凝固させた。
中空糸の内外径は0.7 !; 111111 % 7
35 mmで、透水率2m7m’−day−atm・水
712に−CI、破裂強度/ 3 ”9AM Thつた
。又分子量7ooooのテキストランに対するカット率
は70%であった。中空糸膜構造はS層構造であったが
、内外ボイド比は/7であった。
35 mmで、透水率2m7m’−day−atm・水
712に−CI、破裂強度/ 3 ”9AM Thつた
。又分子量7ooooのテキストランに対するカット率
は70%であった。中空糸膜構造はS層構造であったが
、内外ボイド比は/7であった。
実施例30−5!;
実施例3グと同様な方法で、ポリマー浴液とじてポリエ
ーテルスルホン、添加剤テトラエチレングリコールGこ
各権溶媒を用いて中空糸紡糸した。
ーテルスルホン、添加剤テトラエチレングリコールGこ
各権溶媒を用いて中空糸紡糸した。
得られた中空糸の諸性質を第7表Gこ示す。中空糸1模
構造はいずれも本発明の5増構竹であり、内、外ボイド
比は10〜/3であった。
構造はいずれも本発明の5増構竹であり、内、外ボイド
比は10〜/3であった。
第 7 表
実施例S乙〜jヲ、比較例/Ir
ポリエーテルスルホン溶媒としてDMAc 、 (lx
加剤としてTEGを用い、ポリエーテルスルホン及び1
)M A cの割合を変化させて、ポリエーテルスルホ
ン濃度の異なる製膜用原液を作り、実施例3Ilと同様
な方法で、中空糸を紡糸した。得られた中空糸の諸性質
を第1r表Oこボず。実施例5乙〜S9の中空糸膜構造
はいずれも本発明の5層構造をボし、内外ボイド比は1
0〜ljであった。
加剤としてTEGを用い、ポリエーテルスルホン及び1
)M A cの割合を変化させて、ポリエーテルスルホ
ン濃度の異なる製膜用原液を作り、実施例3Ilと同様
な方法で、中空糸を紡糸した。得られた中空糸の諸性質
を第1r表Oこボず。実施例5乙〜S9の中空糸膜構造
はいずれも本発明の5層構造をボし、内外ボイド比は1
0〜ljであった。
第r表 ポリエーテルスルホン濃度の影響空中走行距離
llCm 中空糸の内外径0.73+縮、/3!;rtrm、膜厚
Q、3TTm辛透水率 rn”/rn’ ・d ay−
a tm ・水温25℃実施例60−≦5.′比較例/
9、′20ポリエーテルスルホンDMAc゛、T:EG
ヲ、それぞれ、20=77:9(%)の割合で混合6均
−な溶液とし、゛ り後、ポリマー溶液を環状ノズルから押し出し、内部及
び外部凝固液として精製水を用い、該ポリーグ/− マーを内外向から凝固さゼ中空状多孔膜を紡糸した。こ
の時、中空糸紡糸用ノズルから外部凝固液までの空中走
行距離を種々変化させ、得られた糸の性質を検討した。
llCm 中空糸の内外径0.73+縮、/3!;rtrm、膜厚
Q、3TTm辛透水率 rn”/rn’ ・d ay−
a tm ・水温25℃実施例60−≦5.′比較例/
9、′20ポリエーテルスルホンDMAc゛、T:EG
ヲ、それぞれ、20=77:9(%)の割合で混合6均
−な溶液とし、゛ り後、ポリマー溶液を環状ノズルから押し出し、内部及
び外部凝固液として精製水を用い、該ポリーグ/− マーを内外向から凝固さゼ中空状多孔膜を紡糸した。こ
の時、中空糸紡糸用ノズルから外部凝固液までの空中走
行距離を種々変化させ、得られた糸の性質を検討した。
結果を第9表に示す。実施例乙o−4sの中空糸膜構造
Gま本発明のS層構造であった。
Gま本発明のS層構造であった。
第 9 表
紡糸原液 ポリエーテルスルホン:DMAc :TEG
=、20ニア/ :9(%)中空糸外径733市、内径
(11,7,5’順、膜厚03鮒淳6水率 m7rn’
−day−atm−水温、2s″C実施例6乙、乙7 実施例乙O〜乙Sと同一の紡糸川原数を用い、環状ノズ
ルにて空中走行距離/S礪、内部及び外部凝固液として
メタノールを用い、ポリマーを凝固させた。得られた中
空糸は、内外径0.7!;1rrIn、、 /3夕順、
破裂強度、透水率、弾性率、強度共Oこ良好なものが得
られた。膜構造は本発明の5層構造であり、内外ボイド
比は10〜/jであった。
=、20ニア/ :9(%)中空糸外径733市、内径
(11,7,5’順、膜厚03鮒淳6水率 m7rn’
−day−atm−水温、2s″C実施例6乙、乙7 実施例乙O〜乙Sと同一の紡糸川原数を用い、環状ノズ
ルにて空中走行距離/S礪、内部及び外部凝固液として
メタノールを用い、ポリマーを凝固させた。得られた中
空糸は、内外径0.7!;1rrIn、、 /3夕順、
破裂強度、透水率、弾性率、強度共Oこ良好なものが得
られた。膜構造は本発明の5層構造であり、内外ボイド
比は10〜/jであった。
同様に内部凝固液にメタノール、外部凝固液Gこ水を用
いても破裂強度、透水率、弾性率、強度共に良好なもの
が得られた。膜構造は本発明の5層構造であり、内外ボ
イド比は10〜/jであった。
いても破裂強度、透水率、弾性率、強度共に良好なもの
が得られた。膜構造は本発明の5層構造であり、内外ボ
イド比は10〜/jであった。
第1図番ま本発明中空糸膜のモデル横断面図、第2図〜
第9図は本発明中空糸膜実施例の走行型顕微鏡写真で、
第2図は全横断面、第3図は全膜厚の一部の横断面図、
第j図はA0層、81層の一部拡大横断面図、第5図は
A11断面図、第6図は部層断面図、第7図は中空糸を
斜に割断したボイド内壁表面図、第g図はC層積断面図
、第9図はC層構造を示す拡大横断面図である。 第70図は中空糸内外表向からの距離と存在C9孔径と
の関係を示すグラフである。 第1/図はポリスルホン中空糸の膜厚と透水率との関係
を示すグラフ、第1.2図はポリエーテルスルホン中空
糸の膜厚と透水率との関係を示すグラフである。 第73図は中空糸中間層の厚みと透水率及び破裂強度の
関係を示すグラフである。 第111図はABCJ層構造の平膜の断面の電子顕微鏡
写真を示す参考図、第1j図はABC乎膜の膜厚と透水
率との関係を示す参考図、第/乙図はA、 B。 CB1A15層構造中空糸膜とAB又はBAの2層構造
中空糸膜Gこついての膜厚と破裂強度との関係を示す参
考図である。 第17図は本発明中空糸の中間層構造のCp孔の7単位
を、従来のものとの対応において模式的に示した斜視図
であり、囚は本発明、(B)は従来のものを示す。 才1図 才2図 才3図 才斗口 才5の 才6図 オフ0 才8図 オ″1 図 +50 300 +を手、内光6b)ら9 眉勾給Ll (/’)才14
図 MU 厚 (F気) 十17図 (B) (A) 手続補正書(方式) %式% 昭和よ7年 特許 願第12♂乙3号 2、発明の名称 ポリスルホン系樹脂中空糸3、 補正
をする者 事件との関係 特許出願人 4代理人 ヶ ヶ 東京都新宿区四谷3丁目7番地かつ新ビルi6
補正により増加する発明の数 7 補正の対象 補正の内容 (1) 明細書第1/13頁13行〜第弘≠頁最終行
(4、図面の簡単な説明)を次のとおり補正する。 弘 図面の簡単な説明 第1図は本発明中空糸膜のモデル横断面図、第2図〜第
り図は本発明中空糸膜実施例の走行型顕微鏡写真で、第
1図は全横断面、第3図は全膜厚の一部の横断面図、第
グ図はAi層、B、層の一部拡大横断面図、第5図はA
11断面図、第6図はA。J軸断面図、第7図は中空糸
を斜に割断したボイド内壁表面図、第g図はC層積断面
図、第7図はC層構造を示す拡大横断面図である。 第70図は中空糸内外表面からの距離と存在C1孔径と
の関係を示すグラフである。 第1/図はホ′リスルホン中空糸の膜厚と透水率との関
係を示すグラフ、第72図はポリエーテルスルホン中空
糸の膜厚と透水率との関係を示すグラフである。 第13図は中空糸中間層の厚みと透水率及び破裂強度の
関係を示すグラフである。 第1グ図は本発明中壁糸の中間層構造のC9孔の/単位
を、従来のものとの対応において模式的に示した斜視図
であり、(A)は本発明、(B)は従来のものを示す。 第1j図はA。BoCBiAij層構造中空糸膜とAB
又はBAの2層構造中空糸膜についての膜厚と破裂強度
どの関係を示す図である。 (II) 図面の補正 第1I/−1/に #、、、/7、図全削除り、、添H
ノ第14を図、第1j図と差替える。 特許出願人 旭化成f二業株式会社 代理人弁理士 星 野 透 (巳) ′1十図 (A) 特許庁長官若杉相夫 殿 1.事件の表示 昭和57年特許 願第121乙3号 2 発明の名称 ポリスルホン系樹脂中空糸3、 補正
をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 住 所東京都新宿区四谷3丁目7番地かつ新ビルjB6
補正により増加する発明の数 なし7、補正の対象 明細書の「発明の詳、?の欄 補正の内容 明細書の記載を次のとおり補iEする。 (1) 第り頁/4を行目 「第17図」を「第111t図」と訂正する。 (2) 第’l7120行〜8193j / 行「参
考の為に走査型電子顕微鏡写真を第7弘図に示した。」
の記載を削除する。 (3) 第1り頁3行〜j行 「参考の為第1j図にABC・・・・・・・・・・・小
さい事が分る。」の記載を削除する。 (4) 第、20頁2行〜3行 「なお、参考図として、第16図には、」を「第is図
に、」と訂正する。 (5) 第27頁13行〜lj行 [ボIJ w−原液な−・・・・・・・第1j図に示し
た。」の記載を削除する。 (6) 第3≠頁グ行目 [第11図−1を「第1j図」と訂iEする。 特許出願人 旭化成工業株式会社 代理人弁理士 星 野 透 手続補正書(自発) 1.事件の表示 昭和57年 特 許 願第12863号2 発明の名称
ポリスルホン系樹脂中空糸3、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 住所 東京都新宿区四谷3丁目7番地かつ新ビル5B
6 補正により増加する発明の数なし 7、補正の対象 明細書全文、図面 8 補正の内容(別紙のとおり) 補正の内容 ■、明細書 添付の全文訂正明細書のとおりに補正する。 ■0図面 第11図、第12図、第14図、第15図を削除し、添
付の第11図、第12図、第14図、第15図、第16
図、第17図を追加する。 但し、第14図及び第15図は、夫々願書に最初に添付
した第14図、第15図を援用する。 以上 明 細 書 A 発明の名称 ポリスルホン系樹脂中空糸 λ、特許請求の範囲 (1)、外表面層・外ボイド層・中間層・内ボイド層・
内表面層のS層構造を有し、かつ内・外ボイド層の厚さ
の比がis以下であることを特徴とするポリスルホン系
樹脂中空糸膜。 (2)8 中間層の厚みがspm以上70μm以下で
ある特許請求の範囲第1項記載のポリスルホン系樹脂中
空糸膜。 (3)、全膜厚が/ 00p8− A 007anであ
る特許請求の範囲第7項記載のポリスルホン系樹脂中空
糸膜。 (4)、膜の透水率が3 m”/@”−day−atm
以上である特許請求の範囲第1項記載のポリスルホン系
樹脂中空糸膜。 (6)、ポリスルホン系樹脂が芳香族ポリスルホン又は
芳香族ポリエーテルスルホンである特許請求の一/− 範囲第7項記載のポリスルホン系樹脂中空糸膜。 (7)、グリコール類を含むポリマー濃度が/左重量%
以上のポリスルホン系重合体の極性有機溶媒溶液を環状
ノズルから中空糸状に吐出させ、該溶媒と混和するが、
ポリスルホン系重合体を溶解しない液体を内外凝固液と
して用い、ノズル内側から適当圧力で凝固液を注入して
、空気中を0. !i cm以上の距離走行せしめた後
外部凝固液中に入れ、中空糸膜厚が約/θO〜AOOμ
mとなるように紡糸することを特徴とするポリスルホン
系樹脂中空糸膜の製造法。 3、発明の詳細な説明 本発明は、限外沢過膜として有用な、透水性が大で、破
裂強度の大きい、新規構造を有するポリスルホン系樹脂
中空糸膜及びその製造方法に関する。 従来、芳香族ポリスルホン及び芳香族ポリエーテルスル
ホン膜に関する文献は多数存在するが、膜構造について
開示する文献は限られている。表面層及びボイド層より
なる支持層を持った膜に関しては、アミコン・コーポレ
ーションの特開昭Q9−.23/13号公報、ガルフ・
サウスリサーチインスチチュートのJ、 Appl、
Po1y、 Sci、、 20.2377〜23タダ頁
及び239!i〜2’IOA頁(tqqt、年)、同じ
< 、LAppl、Po1y、Sci、。 品/gg3〜i’yoo頁(/97?年)等がある。前
者の中空糸膜は、内側に表面層を持つが、外側には表面
層を持たず、重合体が/Qlnn以上の大きさに欠落し
た空洞が外表面に開口している。その為、■機械的強度
が小で、■逆洗ができない、■目詰まりが生じやすい、
等の欠点を持つ。後者は、逆浸透膜用支持体として開発
されたものであり、表面に平均孔径コ50A〜Oクダ戸
の大きさの孔を有するが、その透水率は、高々i 3
vtr”7m”−day−atmと小さく、限外p過膜
としては実用性に乏しいものである。 特開昭Sダーツ93フフフ号、特開昭Sダー/ダ537
9号の公報に記載されている芳香族ポリスルホン及び芳
香族ポリエーテルスルホン中空糸膜は、いずれも内外表
面層、内外ボイド層、中間層から出来ているが、機械的
性質が弱いし、中間層の連通が不十分な為に透水性能が
劣る。さらに、これらの中空糸膜は内外ボイド層の厚さ
の比が75倍より大きく、内側ボイド層の厚さが外側ボ
イド層の厚さに比べ大きい。したがって、ポリマー量が
外側に多く、内側に少ないので外表面近傍の透過抵抗は
大きく、内側からの加圧に対する機械的強度は低い。 本発明の中空糸膜は、基本的には特開昭sy −/’I
!r379号公報に開示されているものに似た構造をも
つが、内側及び外側のボイド層の厚みに大きな差がなく
、ポリマー量がほぼ均一に分散されているので抵抗が少
なく、さらに適当な平均孔直径の孔が三次元的に連通し
て良く発達した構造を持ち、かつ適当な厚みの中間層を
有している点で異なっており、この特徴によって透水性
が大きく、破裂強度の大きな優れた中空糸膜となってい
る。 即ち、本発明は、膜厚が100−1.00pmで、外表
面層・外ボイド層・中間層・内ボイド層及び内表面層の
5層構造を有し、かつ、内・外ボイド層の厚さの比が7
S以下06以上であることを特徴とするポリスルホン系
樹脂中空糸膜に関するものである。 以下に本発明の詳細な説明する。 本発明のポリスルホン系樹脂中空糸膜を形成するポリス
ルホン系樹脂は、下記の一般式(1)又は(I[)で表
わされる繰り返し単位を有する芳香族ポリスルホン又は
芳香族ポリエーテルスルホン(但し、x、x’、X′、
X″、X″″、XJmlはそれぞれ独tにメチル、エチ
ル、n−プロピル、n−ブチルより選ばれた低級アルキ
ル基、F、CI、I及びBrより選ばれたハロゲン基な
ど非解離性置換基又はC0OH−5OsH、NH2等の
解離性置換基、l、01 % n −0% p −qは
Oからグまでの整数を表わす。)で表わされるものであ
る。これらの芳香族ポリスルホン系樹脂は、浸透圧法に
よって測定し S − た数平均分子量がs、ooo〜100,000のものが
適当である。これらの芳香族ポリスルホン系樹脂は、耐
熱性、耐酸アルカリ性、耐薬品性、機械的強度の優れた
中空糸膜を与え得る。 本発明の中空糸膜は、前記ポリスルホン系樹脂からなる
5層構造、即ち、外表面層(Ao)・外ボイド層(Bo
)・中間層(C)・内ボイド層(B、)・内表面層(A
i )のA。BocBIAlの5層構造を有する。膜厚
が大となれば破裂強度は大となるが、透水率は当然低下
する。本発明の中空糸の膜厚は大体100〜AOOpm
であり、好ましくハ/θ0−50011mであり、本発
明による中空糸の外径及び内径は臨界的ではないが、一
般に外径は内径の約2倍前後であるのが好ましく、シた
がって本発明中空糸の好ましい外径は約30θ〜5oo
oμmである0外径、内径は膜厚と中空糸としての形状
から適当な値にきまる。 本発明中空糸の表面層のA。層、A1層は、その層構造
がほぼ同じものであり、その厚さはA。層、Ai層でほ
ぼ等しく、007〜70戸であり、通常/〜qμm程度
である。例えば、OQ/IEn 程度の小さなポリマ
ー粒子の数珠状連結からなり、粒子の間隔は内外表面近
傍では非常に狭く非常に密に詰まっており、表面から遠
ざかるにつれて粒子間隔が大きくなると共に粒子の大き
さも大きくなる。内外表面層の表面のごく近くでは走査
型電子顕微鏡で見ても孔が観察できない程平滑に見える
が、種々の異なるデキストラン水溶液及び蛋白質水溶液
を流した際の透過阻止率の測定により球状蛋白質で測っ
た分画分子量/3,000以下の孔を有し、その孔の大
きさはおよそ10A〜10o Xの限外p過膜の領域に
存在すると推定される。このことは、平均分子量り万の
デキストランを70%以上カットすることを意味する。 この人。層、Aid Ld 、透過分子の大きさの選択
透過機能を果す層である。この層が薄い程透水性は良い
。本発明の中空糸では、表面層が内外2層ある為、たと
え一方に何らかの理由によって欠陥が生じたとしてもカ
ットすべき分子の漏洩が防止できる為、表面層が7層の
場合に比べて中空糸膜使用上の安全性が増し、かつ分画
分子量をシャープにすることができるという利点がある
。 A1層に接して、無数のボイ1゛が存在する。ボイドは
ポリマーが欠落した部分であり、円錐形状を有している
。中空糸横断面で見ると、このボイドは中空糸中心から
半径方向にまっすぐに伸びた細い円錐縦断面形状を示し
、したがって、中空糸長さ方向の断面で見るとほぼ円形
状に観察される。 A1層に接したボイドはすべてA4層側に頂点をむけ、
中空糸内部に向かって太くなり、中空糸内部側の末端は
丸みをおびた形となっている。中空糸横断面でこれらの
ボイドの全体としての存在状態を観察すると、ボイドは
A1層をとりまいたほぼ同一の厚みを有する環状状態を
なして存在している。このボイドが形成する環を、本発
明ではボイド層(B1層)とよぶ。部層に接して、上記
と同様な無数のボイドが別に存在し、もう一つのボイド
層(Bo層)を形成している。このボイド層においては
、各ボイドはすべて九層側に頂点をむけて存在している
。 各ボイド層の厚さとは、中空糸の糸軸に直角な面で切っ
た中空糸横断面の走査型電子顕微鏡写真において、中空
糸の中心から半径方向にひいた直線と、各ボイド層に存
在する多数のボイドが形成する環の内周外周とが交差す
る一点間の距離をいう。 内周、外周は、以下のように定める。まず、Bi層につ
いてその外周は次のようにして求める。中空糸全横断面
の走査型電子顕微鏡写真(sO〜300倍)において、
中空部中心から放射状に延びるAc1を/分画とする6
つの放射分画を描き、1つの放射分画中に存在するボイ
ドの中で最も深く層内に向かって延びたボイl゛の層内
側端部と該中空部中心との距離を測定し、これを6つの
放射分画の各々について行ない6個の値を得る。次に、
各分画の位相を時組方向に一〇°ずらせた別の6つの放
射分画を描き、上記と同様にして6個の値を得、さらに
もう一度各分画の位相を時計方向にコθ0ずらせ、上記
と同様にしてさらに6個の値を得る。 このようにして得た合計1g個の値の算術平均を半径と
し、上記走査型電子顕微鏡写真の中空糸横断面の中空部
中心を中心として掃いた円をもってBi層の外周とする
。上記と同様な方法によりBo層の内周を得る。Bi層
の内周及びB。層の外周は、前者について[A、層との
境界線、後者についてはA。 層との境界線をもってそれぞれの内周及び外周とする。 この境界線は明確であり容易に識別できる。 ボイドの厚さFi10〜370μm程度である。このボ
イド層の厚さは膜厚において主要な部分を占めているが
、余りボイドが厚すぎると破裂強度は低下する。本発明
の中空糸は中間層がある為に破裂強度は大であるが、内
外ボイド層のボイドは半径方向に長い為、この膜厚部分
では透過液は何らの抵抗なしに短絡して透過し、表面層
から中間層・表面層へと到達することができるので透水
率は犬である。したがって、このB。層、Bi層は中空
糸膜の機械的強度と透水率の向上に大いに寄与している
部分であると言うことができよう。 ボイドの内壁表面には無数のCp孔(C,孔については
後述する)が開口している。 Bi層、Bo層の厚みの比#r!/に近い程好ましい。 したがって、中間層は膜厚の中心付近にある程良いこと
になる。この厚みが異なると、機械的強度が低下するば
かりでなく、破裂し易く、かつ、ボイド長の長いほうの
ボイド層が厚密化現象を起こし易く好ましくない。内外
ボイド層の厚さの比(A!Bi/j!’Bo) (以後
単に内外ボイド層比という)tttis以下であること
が好ましく、15を超えると機械的強度の低下が著しい
ばかりでなく透水率も低下する。又、内外ボイド層比が
0.6未満でも透水率が低下し使用に耐えない。 本発明の中空糸には、中間層(6層)が存在する。6層
とは、Bi層に存在するボイドとB。層に存在するボイ
ドによって定義される中間の層を意味し、その層の最も
薄い部分の厚さを6層の厚さと定義し、その6層の厚さ
は5〜70μmである。6層の厚さの測定は、糸軸に直
角な面で切った中空糸全横断面の走査型電子顕微鏡写真
(ho〜3,000倍)において行なわれる。 6層は3次元方向によく連通したCp孔をもつ網目構造
的ポリマ一層であり、ポリマーが3次元的に強固に結び
つき破裂強度、圧縮強度、引張強度、などの機械的特性
を著しく増大させるのに貢献している層である。孔の大
きさは独立的に見ると、平均孔直径で07〜9μmであ
る。6層の厚みは5〜70μmである。この厚さはA0
層、Ai層の厚みに比べると非常に大きい。中空糸膜の
ボイド以外の9孔は連通孔であるが、膜の内外表面から
内部に行くにしたがって大きくなって行き中央の6層で
最大となる。したがって、6層の存在によっても中空糸
膜の透水率は大きい値に保持し得るが、それでも6層は
B層に比べて透過抵抗が大で、6層の厚みに比例して透
水率がかなり低下することは免れない。6層が70μm
を超えた厚みになると、透水率u j tr+7m’−
day−atmを切るようになる。一方、6層の厚みは
中空糸膜の破裂強度と密接な関係を有し、3戸m未満に
なると破裂強度u /s kqAnI未満となる。破裂
強度が/ !; kg/cJ未満では長期連続運転に耐
えられない。 前述のA1XB1% C、Bo s Ao各層の厚さの
定義より明らかなように、A1、B1、CXBo、、A
o各層の厚さの合計は必ずしも膜厚とは一致しない。 従来の中空糸膜の中間層構造と本発明の中間層構造のC
p孔のl単位を模式的に第77図仏)、(B)に示した
。本発明の中空糸でハ、(A)に示すように3次元内達
通が(B)に示す従来のものに比べ著しく改善されてい
る為、上方矢印から入ってきた透過液体は、立方体のい
ずれの方向の出口(3−個所のCp孔)からも出ること
ができる。一方、従来のものでFi連通性が悪い為、上
方から入ってきた液体は透過する出口をもとめ限定され
たC9孔からのみ出ることができる。このような理由で
本発明の中空糸膜の中間層の透過抵抗は著しく減少して
いる。 以上に本発明中空糸の5層構造につき各層の性質・機能
を概説したが、次に、後に述べる本発明の実施例で得ら
れる中空糸膜の断面の走査型電子顕微鏡写真を示して、
本発明中空糸の具体的な姿を明らかにする。 第1図は本発明の中空糸膜の横断面をモデル的に示した
図である。図にはそれぞれA。、Bo、C。 Bi、Ai層を示している。 第2図は後述する実施例/によって得られた本73− 発明中空糸膜の7例の糸軸に直角な面で切った全横断面
を示す凍結側横断面走査型電子顕微鏡写真(倍率ご3倍
)であり、図下部の直線(約ダ。7crn)は500μ
mを表わす。即ち、/■は約10.Aμmを示す。 第3図は全膜厚の一部を拡大して示1〜だ凍結割断面の
走査型電子顕微鏡写真(倍率330倍)であり、図下部
の直線(約26n)は3(7戸を表わす。 即ち、/關はコ。5μmを示す。 第7図はA1層とBi層の一部を拡大して示した凍結割
断面の走査型電子顕微鏡写JIC(倍率i、yoo倍)
であり、図下部の直線(約g fl ) ij 、j−
戸を表わし、即ち、/Wは約06コμmを示す。 第S図は内表面A1層の7例の凍結割断面走査型電子顕
微鏡写真(倍率i4!ooo倍)であり、下部型IIi
!(約g 111M ) l;j Q j; pm 2
表ワシ、即チ、/■ハ約0.04μmを示す。 第6図は外表面札層の7例の凍結割断面走査型電子顕微
鏡写真(倍率/ @000倍)であり、下部直線(約g
wa ) Vios ptr+を表わし、したがッテ
/III+は約0.01μmを示す。 −fl− 第7図は中空糸を図示のように斜めに凍結割断した円内
部分の走査型電子顕微鏡写真(倍率/90倍)であり、
下部直線(約lθcIn)は50pnrを表わし、した
がって、/l1llIは約5PI11を示す。写真に見
えているのは外ボイドの内壁表面であり、膜の外部表面
から内部に行くにつれてC2孔の孔径が次第に大きくな
っている様子及びC9孔の存在密度の模様がよく現われ
ている。 第3図は中間層(6層)の7例を示す凍結割断面走査型
電子顕微鏡写真(倍率illθO倍)であり、下部直線
(約θg cm )はkptmを表わし、したがって/
−は約062μ票を示す。 第9図は中間層(6層)の非常に大きな凍結割断面の走
査型電子顕微鏡写真(倍率/ 1A000倍)であり、
下部直線(約13m)uo、sp*を表わし、したがっ
て、/Wは約θθダPを示す。この写真によって6層の
C9孔が3次元的に極めて良く発達した連通孔であり、
6層はむしろ3次元的網目構造をなしていることが分る
。 以上の第2〜9図の写真に示した実施例中空糸について
各層の厚さ及び平均孔直径及び膜厚及び外径のデーター
を第1表に示す。 第 / 表 (但し、B1、電層の平均孔直径は、ボイド層中のボイ
ド間に存在するC1孔を走査型電子顕微鏡写真により測
定したものである。) 第10図にハ、2つの実施例中空糸についてCp孔の半
径が中空糸内表面から外表面にかけてどのように変って
いるかを示した。内外表面より中央に行くに従って孔径
が増大していることが分る。 本発明中空糸の製造法については後記するが、曲線−〇
−はポリマー濃度/’10重量%、曲線−×−はポリマ
ー濃度20.0重量%の場合を示している。 ポリマー濃度の高い20@@%のほうが孔径が小さく、
中空糸膜の細孔が緻密なことが分る。この為、ポリマー
濃度をあげると機械的性質は向上する。 第1I図には、本発明及び比較例の芳香族ポリスルホン
中空糸につき、種々の膜厚のものを作って膜厚と透水率
との関係をプロットしである。第11図において曲線−
O−はポリマー濃度20.0重量%、曲線−△−はポリ
マー濃度15.0重量%の場合を示し、本発明の中空糸
についてのものである。 一方、曲線−・−はポリマー濃度13.0重量%で、グ
リコール類を添加せずに紡糸して得た比較例の中空糸に
ついてのものである。 第12図には、本発明の芳香族ポリエーテルスルホン中
空糸につき、膜厚と透水率との関係をプロットした。 第1I図及び第1コ図から、本発明の中空糸の場合には
膜厚と透水率の間に正比例的関係が成り立つことが分る
。 第73図には、本発明の中空糸につき、種々の中間層厚
みのものを作って、中間層厚みと透水率及び破裂強度と
の関係を示した。第13図において、曲線−×−は透水
率、曲線−0−は破裂強度17− を示す。中間層の厚みが増すにつれて破裂強度は増加し
、透水率は厚みが増すと共に減少し、特にある厚さから
その減少が顕著になることが示されている。 なお、前記Cp孔とは、高分子論文集Vo1..?4!
、t4nJコθ左〜2/A(/977)に記載されてい
る水中油滴型(Oil in Water)のようなi
oo 1位の非常に小さなエマルジョンを考え、Oil
又はVhterをポリマー濃厚相又は希薄相が占めてい
る場合に形成される孔構造で、表面又は断面から見た形
が丸い円である孔を言う。これに対して、細長い孔の場
合をUp孔と評ぶ。 本発明において、内外ボイド層比とは、本発明の芳香族
ポリスルホン系樹脂中空糸膜の内ボイド層の厚さく1B
i)と外ボイド層の厚さく1Bo)の比、即ち、eB、
/ IBoのことである。41 及びlB。 は前述の方法によって求められる。本発明の芳香族ポリ
スルホン系樹脂中空糸膜の内外ボイド層比Fi13〜θ
6であり、好ましくdl’l〜lOである。 以上に本発明の中空糸膜についての具体的実施−ig:
− 例につき、具体的な構造写真及びデーターを示したが、
これらの具体的データーは、本発明中空糸膜の製造法と
無関係ではない。 次に、本発明の中空糸膜を製造する方法の例について記
載する。 本発明のポリスルホン系樹脂中空糸膜は、グリコール類
を含むポリスルホン樹脂濃度がlり〜35重量%の芳香
族ポリスルホン系樹脂の極性有機溶媒溶液を、吐出面に
おけるポリマー吐出環状溝の内のり幅が/10〜700
praである環状ノズルから空気中に中空糸状に吐出さ
せ、同時に上記溶媒と混和するが、ポリスルホン系樹脂
を溶解しない液体を内部凝固液としてノズル内側から注
入し、その後上記溶媒と混和するが、芳香族ポリスルホ
ン系樹脂を溶解しない液体からなる凝固液浴中へ該中空
糸状吐出体を導くことを包含する芳香族ポリスルホン系
樹脂中空糸膜の製造法が提供される。 本製造法においては、グリコール類の紡糸原液への添加
、紡糸原液のポリマー濃度、空中走行距離、中空糸膜厚
等の各因子が相互に密接に関連し、その結合が極めて重
要であり、その一つが欠けても本発明の中空糸膜は得ら
れない。 極性有機溶媒としては、ポリスルホン系樹脂を溶解し得
るものなら用い得るが、N−メチルピロリドン、ジメチ
ルホルムアミド、特にジメチルアセトアミド、ジエチル
アセトアミドが好ましく用いられる。 本発明中空糸の製造法においては、紡糸原液へのグリフ
ール類の添加は極めて重要である。ポリスルホン系重合
体と極性有機溶媒とだけからなるポリマー溶液の場合は
勿論、特開昭!;II−/113777号、特開昭5グ
一/’13379号公報の発明におけるような無機酸の
金属塩、又は有機酸の金属塩の水溶液を添加する場合や
ポリビニルピロリドンを加える場合に!、5層構造の中
空糸が得られても、本発明の中空糸膜が持つような内外
ボイド層比が/S以下で連通性の極めて良い中間層を持
ち、破裂強度が大きく透水性の格段に優れた中空糸膜は
得られない。又、グリフール類の添加は透過抵抗の著し
く低い構造の中間層の形成に関係している。これにより
従来技術に比べて高濃度ポリマーの原液から中空糸膜の
紡糸ができるようになり中空糸膜の機械的強度も著しく
向上させることができたものである。 このようにして得られる本発明による中空糸膜は、透水
率3 d/la”・day−atm以上、破裂強度/
!; kg7tt1以上、引張り強度26 )9/cI
J以上〔高滓オートグラフ 1M−10θ(日本国高滓
製作所製引張り試験機)で測定〕の優れた特性を有する
。 本発明の方法で用いられるグリコール類としては、エチ
レングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレン
グリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレン
グリコール(分子量コθθ〜booo )など、プロピ
レングリコール、ジプロピレングリコール、トリプルピ
レングリコール、ポリプロピレングリフール(分子量−
〇〇−AOOO)なト、クリセリン、トリメチロールプ
ロパン及ヒエチレングリコールモノメチルエーテル、エ
チレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコ
ール七ツメチルエーテル、ジエチレングリコール21− ジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチル
エーテル等のエチレングリコールメチルエーテル誘導体
、フロピレンゲリコールモノメチルエーテル等のプロピ
レングリコール誘導体が挙げられる。上記グリフール類
は単独あるいけ混合物であってもよい。中でもテトラエ
チレングリコール程度の分子量のものが好ましい。 グリフール類の添加割合は、ポリマー溶液の均一な溶解
状態を保持できる範囲ならどのような割合でも良く、ポ
リマー濃度、用いる極性溶媒の種類等によっても変るが
、約05〜30重量%の範囲で用いられる。0.5%未
満では効果が少なく、30%を超えると原液が不安定と
なり失透したり製膜が困難となったりし、良いlId得
られない。好ましく#i3〜20重量%であり、さらに
好ましくは5〜75重量%である。 製膜用原液のポリマー濃度#1/S〜35重量%以上、
好ましく t;j 1g−23mlli%である。35
重量%を超えると、得られる半透膜の透水性能が実用的
な意味を持たない程度に小さくなり、又、is重量%よ
り低い濃度では中間層の厚みが十分でなく、さらに中間
層の平均孔直径が97Jnを超え、機械的強度の弱いも
のしか得ることができない。 製膜用原液中のポリマー濃度は、それから得られる中空
糸構造と密接な関係を持っている。即ち平膜の場合、7
3重量%未満の低濃度原液を用いると、ボイド層が長く
膜の厚み方向に発達した表面層(AI)とボイド層(B
)からなる構造を持つ膜が得られる。一方、/j重重量
板以上高濃度原液を用いると、ポリマー濃度の増大と共
に中間層が発達し、表面層(A)、ボイド層(B)及び
中間層(0よりなる3層構造が形成される。この構造を
走査型電子顕微鏡写真の第1グ図に示した。しかし、い
ずれの構造においても平膜では透水性が著しく低く、大
きな透水性を持つ膜を得ることはできない。第7S図に
ABCJ層構造平膜の膜厚と透水率との関係を示した。 第1S図から膜厚がiooμm以上の場合、透水率は非
常に小さいことがわかる。 一方、中空糸では低濃度原液を使用し、中空糸の内外表
面から両面凝固させると、極端に中間層の薄いボイドが
不規則に並んだ表面層(A)とボイド層(B)よりなる
Ai Bi BoAoの順に並んだ中空糸が得られるが
、このような中空糸は、機械的強度が弱く逆洗を用いた
連続運転には副え得ない。 又、両面凝固ではなく片側のみ凝固液と接触させること
により、内側又は外側に表面層のある表面層(A)とボ
イド層(B)よりなるAB又HBAの順に並んだ構造を
持つ2層構造の中空糸が得られる。 しかし、これらの2層構造を持つ中空糸はいずれも機械
的強度が弱く、逆洗を用いた長期運転には耐えられない
、/S重i%以上の高濃度原液を用い、両面から凝固さ
せることによりλつの表面層、一つのボイド層及び適当
な厚みの7つの中間層を持つ5層構造で、適当な機械的
強度及び高い透水性を合わせ持つ中空糸を得ることがで
きる。なお第1を図には、AoBoCB、 Aiの5層
構造とAB層構造びBA層構造中空糸の膜厚と破裂強度
との関係を示した。S層構造中空糸の破裂強度が断然優
れていることが分る。 製膜用原液は、吐出面におけるポリマー吐出環状溝の内
のり幅が/10〜700pm である環状ノズルから
空気中に中空糸状に吐出される。中空糸の膜厚げ、使用
する環状ノズルの吐出環状溝幅によりほぼ決定され、他
の紡糸条件によってはあまり影響をうけない。膜厚は、
通常、上記溝幅より薄い幅となるのが普通であり、上記
/10〜? 00 pmのポリマー吐出環状溝の内のり
幅を有する環状ノズルを用いることによりlθO〜A0
0 pTnの膜厚を有する中空糸を得ることができる。 凝固液として汀、水が最も一般的に用いられるが、ポリ
マーを溶解しない有機溶媒メタノール、エタノールなど
を用いてもよく、又、これらの非溶媒を一種以上混合し
て用いてもよい。又、内部及び外部凝固液を異なった液
体又は異なった液体組成の凝固浴を用いることも可能で
あるが、好ましくは内部凝固液と凝固浴液は同じものが
用いられる。 中空糸紡糸の際には、凝固浴は中空糸内外に用い、両面
凝固を行なわなければならない。内外ボイド層比をθ乙
〜15に保持するには、外側凝固浴との接触を遅らせる
為空中走行距離を設けることが必要であり、空中走行距
離は他の紡糸条件によって多少変化し、例えば、中空糸
径が太く、膜厚が厚くなわばなる程小さくする必要があ
り、にぼO/〜、jOcmの範囲が好ましい。01cm
未満では内外ボイド層比が/、5を超え易く、30I:
Inを超えると変形のない中空糸を製膜することが困難
となる。 本発明のS層構造を肩する中空糸を得る為には、膜厚ハ
10θ〜Aoopm 、好ましくは100−’1001
1mに設計される。上記各条件を規定範囲内にして中空
糸の製造を行なっても、中空糸の厚みを100μm未満
にすると、本発明の製造法によっては、本発明の5層構
造を有する中空糸は得られない。 第7θ図は、より具体的には、ポリスルホン(ユニオン
・カーバイド社製)をジメチルアセトアミド−テトラエ
チレングリコール系溶媒に溶解し、ポリスルホン濃度を
770重量%及び、20Mj1%とした原液を紡糸した
膜厚300μmの中空糸について内外表面からの距離(
1)と存在している細孔の径(r)との関係をプロット
した7例を示したものである。 −コ乙− C9孔半径は表面から中央に行くにつれて次第に大きく
なっていること、及びポリマー濃度/’10%孔径に比
べて20%の場合の孔径が相対的にかなり小さくなって
いることが分る。 本発明に係る芳香族ポリスルホン系樹脂中空糸膜は、球
状蛋白質で分子!/aθOO未満のものは通すことはで
きるが、それ以上のもの、例えば、体液中に含まれるア
ルブミン、グロブリン、ノくイロジエン物質、細菌(/
〜λμmK)、酵母(−〜1μm)、病原性ウイールス
(分子量コyo万)は通さない性質を持つ為、注射液中
、輸液中からの・くイロジエン物質の除去、超純水製造
、蛋白物質の濃縮などに用いられ、又、膜による精製に
際して膜の高温殺菌、酸、アルカリなどによる殺菌をく
りかえし行なう必要のある用途、即ち、医薬、食品の精
製や超純水製造などに特に有利に用いられる。 次に実施例として、製造条件とその条件で得られた中空
糸の性質を示す。本発明は、これら多数の実施例によっ
てより具体的に理解される筈であるが、本発明の範囲は
勿論これらの実施例のみに限定されるものでない。 なお、本実施例中における芳香族ポリスルホン系樹脂中
空糸膜の透水率、分画分子量及び破裂強度は次の方法に
より測定した。 (1) 透水率の測定 外径及び内径をあらかじめ測定した中空糸束の一端部を
封じてモジュールを作り、他端部分を接着し、接着した
側を注水側とする。有効長さを2S口とし、中空糸内外
の圧力差を/気圧として2S°Cの蒸留水の透過量(m
”/m’−day−atm )を測定する。 (2) 分画分子量の測定 分画分子量の測定は、外径、内径をあらかじめ測定した
1本の中空糸の両端をそれぞれ注水側及び排水側とする
。 有効長さを2Sα、入口圧カフ、2 kglcrl以下
、出口圧力0. g kg/cJ以上、入口及び出口圧
力の平均値10kg7ca、線速度10yHy優で、蒸
留水に溶かした各種分子の水溶液25°Cを注水側より
導入し、lO分後p水0.Slをとり、この中に含まれ
る各種分子の量よりカット率を求める。分画分子量の測
定にデキストラン分子を用いる場合には5重量%の濃度
のものを、又、球状蛋白質を用いる場合には02S重量
%の濃度のものを用いる。 但し、球状蛋白質を中空糸に注入する前に、中空糸を注
入する分子水溶液(5”C)であらかじめ/、2時間浸
漬し吸着の影響をなくした後、測定を行なう。 (8) 破裂強度の測定 中空糸両端をループ状に曲げ固定する。2S″Cで両端
より同一空気圧力をかけ、その後70 kg/r、t1
4ninで昇圧してゆく。中空糸の破裂した圧力を破裂
強度(kg/cJ)とする。 実施例/ 溶媒としてジメチルアセトアミド、添加剤としてテトラ
エチレングリコールを選定し、ポリマーとじて、 で表わされる繰返し単位を有するポリスルホン(以下ポ
リスルホンと記す)をそれぞれ、7/:q:10重量%
の割合で混合し均一な溶液とした。本ポリマー溶液を中
空糸製造用の環状ノズル(33゜//l11)から押し
出し、内部及び外部凝固液として精製水を用い、該ポリ
マー溶液を内外面から凝固させ、中空状多孔膜を紡糸し
た。この時、中空糸紡糸条件は以下のとおりとした。 ノゼルから外部凝固液までの距離(以下空中走行距離と
記す) /、!i cm 。 得られた中空糸の性質は以下のとおり、内径oqsws
、外径/、331ull 、膜厚θJ rim 、透水
率/2w?/m’day−atrrr水温u5°c、破
裂強度3i ki/ca、デキストラン分子量/θ4、
’I×10’、?X/θ4に対するカット率は、それぞ
れ2ダθ%、go、o%、gao%であり、又、球状蛋
白質チトクロームC(分子量/、200(1) )を9
S%以上のカット率を示した。 得られた中空糸の断面構造は本発明の3層構造(AoB
oCB1A1 )を示しており、内外ボイド層比は/、
3であった。 得られた中空糸のC1孔の半径が中空糸内表面から外表
面にかけてどのように変化しているがを調べた結果を第
7θ図の曲線・・・×・・・に示す。 ジメチルアセトアミド、テトラエチレングリコール、ポ
リスルホン(Udel )をり4I:9ニア7の重量比
で混合し均一なポリマー溶液としたものを用いた以外は
上記と同様な方法で中空糸を得た。得られた中空糸のC
1孔の半径が中空糸内表面から外表面にかけてどのよう
に変化しているかを調べた結果を第10図の曲線−〇−
に示す。 実施例−〜1.S′ 実施例/と同様なやり方で、種々の添加剤を加え中空糸
紡糸を行なった。中空糸原液に加えた添加剤及び得られ
た中空糸の性質を第1表に示す。 得られた中空糸の断面構造はすべて本発明のS層構造で
あり、内外ボイド層比はlO〜13であった。 (以下余白) 比較例/ 実施例/と同一のポリマー溶液を用い、原液温度25°
Cにてドクターズレイド膜厚yoopmでガラス板上に
キャストした後、1分間放置し、25″Cの水中で凝固
させた。得られた多孔膜平膜の諸性質は以下のとおり、
膜厚300 pm、透水率θ0 / m7♂・day−
atm・水温2S℃、弾性率/ 、? / / kg7
cd 、強度b OkiAtl以下。得られた平膜の構
造はABCの3層構造であった。又、上記と同様のポリ
マー溶液を用い種々の膜厚の平膜を上記と同様の方法で
キャストして得た。得られた平膜の膜厚と透水率との関
係を第1S図に示す。これらの平膜の構造はABCの3
層構造であった。 比較例コ、3 ポリスルホンlθt、N−メチルピロリドン909を3
0”Cにて混合し均一な溶液とした。この流し込み液を
ガラス板上に、ドクタープレイドを用い膜厚、2 !r
Opmで流延し水中で凝固させた。得られた多孔膜平
膜の諸性質は以下のとおり、膜厚/ 00 pm 、透
水率5 m”/ln’−d ay −a trrr水温
ss”c)、、弾性率23g=33− 転讐、強度/ Okg/crl以下。得られた平膜の構
造はAB層構造あった。 本溶液を用い内部凝固液に水を用いて中空糸紡糸用環状
ノズル(、y3opm)から空中に紡糸し、ポリマーを
中空糸内側より水により凝固させ、空中走行距離/、
S onで中空糸を紡糸した。得られた中空糸膜は、内
径θ7SIE111外径/、3S■、膜厚03■、透水
率!; m’/m”・day−atm・水温コS℃、破
裂強度/ 31g74+7 、強度/θky/cJ 、
弾性率コ5コkqA−であった。又、得られた中空糸膜
の構造を走査型電子顕微鏡で調べたところ、本発明に特
有の5層構造を有する中空糸ではなかった。 比較例q1S ポリマーとしてポリスルホンλθv1溶媒としてジメチ
ルアセトアミドざOfを混合し均一な溶液とした。本溶
液を用い原液温度25″Cにてドクタープレイドを用い
て膜厚3!;0ptxでガラス板上にキャス トした後
、1分間放置し、2j″C水中で凝固させた。 得られた多孔膜平膜は、膜厚3θθμm1透水率0.0
0!r m”/m’day−atrrr水温2.fCで
あり、膜構造はABC構造であった。 本溶液を用いて真施例/と同一の中空糸紡糸条件下で中
空糸を紡糸したところ、得られた中空糸の鰭性質は、内
径θ7511I+、外径i3s■、膜厚03■、透水率
00 / m”/m’day−atnr水温、l”C,
破裂強度コ/に9/crl1強度k k’9/c、rl
、弾性率isλ/ I=yAJであった。本中空糸の
構造はAoBOCBi Aiの5層構造であったが、本
発明の5層構造ではなかった。内外ボイド層比は7.7
であった。 比較例乙 ポリスルホンとしてUdelを用い溶媒としてジメチル
アセトアミド、添加剤としてテトラエチレングリコール
をそれぞれ10二g/:9重量%の割合で混合し均一な
溶液とした。本溶液をドクタープレイドを用いてガラス
板上にキャストした後、7分間放置し25°C水中で凝
固させた。得られた多孔膜平膜は膜厚300 pm 、
透水率S m’/+u’・day−atm・水温25″
C1弾性率、2/、4−kp/cr4、強度? kg7
f、!であった。得られた平膜の構造はAB層構造あっ
た。 比較例7 50重量%の硝酸ナトリウム水溶液g Omlをジメチ
ルアセトアミド、2620m1とジメチルスルホキシド
/300m1の混合溶媒に加え、さらに実施例のポリス
ルホン(Udel ) 7301を加えて均一な溶液と
した。本ポリマー溶液から実施例/と同様な方法で、中
空糸状半透膜を得た。中空糸の内径o7s■、外径/3
!wg、透水率10 m”/m’−day−atm・水
温sfc、 。 破裂強度/ !;ky/crl 、弾性率g2/に9/
crl、強度、30 kgAdであった。又、分子量7
×/θ4のデキストランに対するカット率はり3%であ
った。膜構造はA。BocBi Aiの5層構造であっ
たが、内外ボイド層比は/7で、本発明のものではなか
った。 上記と同様の組成のポリマー溶液を用いて種々の膜厚の
中空糸を紡糸しその膜厚と透水率との関係を第11図の
曲線−・−で示す。 実施例/6 、 ポリスルホン(PS)、ジメチルアセトアミド(DMA
c ) 、テトラエチレングリコール(TEG)をそれ
ぞれ、20:?/:9wt%の割合で混合し均一な溶液
とした後、種々の孔径のノズルから押し出すことにより
、内径θqswsmで外径が種々異なる膜厚変化した中
空糸を紡糸した。その他の条件は、実施例/と同様であ
る。 得られた中空糸膜はいずれも本発明のS層構造を示し、
内外ボイド層比は10〜13で、優れた破裂強度、弾性
率及び強度を示した。これらの中空糸の膜厚と透水率の
関係を第1/図に一〇−で示す。 又、ポリスルホン(Udel ) 、ジメチルアセトア
ミド、テトラエチレングリコールをそれぞれ/s:q。 二/Sの重量比で混合した均一なポリマー溶液を上記と
同様な方法で紡糸して得た中空糸の膜厚と透水率の関係
を第1/図の曲線−△−で示す。 実施例77〜21 ポリマーとしてポリスルホン(Udel ) 、添加剤
としてテトラエチレングリコール、各種溶媒を20=7
7=9の重量比で混合して均一な紡糸用原液を作り中空
糸を紡糸した。紡糸条件は実施例/と同様であった。得
られた中空糸の各種分子量の異なるデキストランに対す
るカット率は実施例/と37− はぼ同等であった。他の性質を第3表に示す。中空糸の
構造は本発明の5層構造(AoBoCB、 A、 ’)
であり、内外ボイド層比はlO〜/3であった。 第 3 表 製膜用原液、ポリスルホン:各種溶媒:テトラエチレン
グリコづレーコo:り/:9(重!”1中空糸の内外径
0.757i3増 * 透水率: m7m’ da)+−atnr水温uj
’c実施例−一〜23.比較例g ポリスルホン溶媒としてDMAc 、添加剤としてTE
Gを用い、ポリスルホン及びDMAc の割合を変化さ
せて、ポリスルホン濃度の異なる製膜用原液を作り、実
施例/と同様な方法で、中空糸を紡糸した。得られた中
空糸の諸性質を第グ表に示す。 膜構造はいずれもA。BoCBi Aiの5層構造であ
ったが、比較例gのみはC層の厚さが一μmと薄く、C
層が均一でなく、ボイド層(B、層、馬層)がC層と接
する付近ではボイド層の乱れが生じていた。 実施例22〜2Sのものは、C層の厚みがいずれも10
〜70μmと比較例gのものに比べて厚く、ボイド層、
C層共にポリマ一部分は均一な構造であり、内外ボイド
層比は10〜/4fであった。 空中走行距離/Sm 中空糸の内外径 0.751111.1351+11
、 膜厚03闘* 透水率: m”/m’day−a
trrr水温2!;”C実施例2A〜3/、比較例9、
IO ポリスルホン(PS)、ジメチルアセトアミド(DMA
c ) 、テトラエチレングリコール(TEG )をそ
れぞれ20ニア/:9の割合で混合し均一な溶液とした
後、ポリマー溶液を環状ノズルから押し出し、内部及び
外部凝固液として精製水を用い、該ポリマーを内外面か
ら凝固させ中空状多孔膜を紡糸した。この時中空糸紡糸
用ノズルから外部凝固液までの空中走行距離を種々変化
させ、得られた糸の性質を検討した。結果を第5表に示
す。得られた中空糸の膜構造はいずれもS層構造(Ao
BoCBi Ai )であったが、比較例9のものは内
外ボイド層比が2.0と大きく、C層の厚みも32μm
で大きかった。比較例/θのものは空中走行距離が長す
ぎた為糸形状が中空とはならなかった。実施例コロ〜3
1 で得られたC層の厚みはS〜qopm の範囲内で
あった。 −Jγ − 紡糸原液、ポリスルホン: DMAc : TEG−,
20: 7/ : 9 (重t)中空糸外径/33;1
ftI+、内径oqsvx、膜厚0.3Tm比較例9の
C層の厚みは、g−μmであった。 *透水率: m’/iI+”−day−atnr水温:
13’C実施例3+2.33 実施例21〜3/と同一の紡糸用原液を用い、環状ノズ
ルにて空中走行路H11!i′cm %内部及び外部凝
固液としてメタノールを用い、ポリマーを凝固させた。 得られた中空糸は、内外径θ75tm、/3S■、破裂
強度、透水率、弾性率、強度共に良好な−l/ − 一ダO− ものが得らねた。膜構造はいずれも本発明の5層構造で
あった。 同様に内部凝固液にメタノール、外部凝固液に水を用い
ても破裂強度、透水率、弾性率、強度共に良好なものが
得られた。膜構造はいずれも本発明の5層構造であった
。 比較例// ポリスルホン、ジメチルアセトアミド、テトラエチレン
グリコールをそれぞれ、uO:A5:15重量%の割合
で混合した均一な溶液を製膜用原液と ・して、本ポ
リマーを種々の大きさの中空糸製造用環状ノズルから拝
し出し、凝固液に水を用いて両面凝固(内部及び外部よ
り凝固)させ、AoBoCBiAiの5層構造を持つ膜
厚の種々異なる中空糸を、内側に空気、外側に水を用い
た片面凝固によりBiん、内側に水、外側に空気を用い
ることに上りA1Bof7)、2層構造を持つ膜厚の種
々異なる中空糸を製膜し、その破裂強度を測定し、第1
A図に示した。 実施例3ダ 溶媒としてジメチルアセトアミド(DMAc) 、添−
4’、2− 加削としてテトラエチレングリコール(TEG )をさ
れる繰返し単位を有するポリエーテルスルホン(以下ポ
リエーテルスルホン ICI社製VICTREXと記す
)をそれぞれ6.5′=75:、20(%)の割合で混
合し均一な溶液とした。このポリマー溶液を中空糸製造
用の環状ノズル(330μm)から押し出し、内部及び
外部凝固液として精製水を用い、該ポリマー溶液を内外
面から凝固させ、中空状多孔膜を紡糸した。この時、中
空糸紡糸条件は以下のとおりとした。 ノズルから外部凝固液までの距離(以下空中走行距離と
記す)/Sα0 得られた中空糸の性質は以下のとおりであった。 内径θ7S關、外径/、75m、膜厚Q、 3 m+1
1.透水率/ 、!; m’/m’day−atm・水
温u5″C1破裂強度33 kqAd 、引張弾性率/
700 kg/cl 、強度? Okg、/cJ 、
デキストラン分子量104、ダ×104.7×104に
対するカット率は、それぞれユO%、65%、g、2%
。 膜構造は本発明の5層構造であり、内外ボイド比ば
/3であった。 実施例、7に一グg 実施例3グと同様な条件で、種々の添加剤を加え中空糸
紡糸を行なった。中空糸原液に加えた添加剤及び得られ
た中空糸の性質を第6表に示す。 膜構造はいずれも本発明のS層構造であり、内外ボイド
層比は/θ〜15であった。 (以下余白) 一73= 鄭 匂 裕 匂 θ )匂 斗 ト 斗 か)ト)
〜雇ゞ 鵠 褐 ト 鴫 ゝ ゝ ゝ Q 匂 喝
〈 褐 s 7冊 60 〜 t−to 〜
)暮 し 匂 )斗 Q \ 〜 (馴 鴛虞≧?
六詐;==2六九ン霧 東雁 \ \ \ \ \
\ \ \ \ \ \ \ \ \ 斗lJ/1句
Okc′−6−oJ/1)イイシ↑ト ξ JQ 6o h匂ct−or−rot’rso→匂
η WE−1( ミ、 応 、 *6o”+0”)S’Q 斗斗”I ”)
’O”I S HE ゝ ゝ ’i ’i
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匂 も 妬 喝 斗 −\ 〆\yr”xr”x
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\bbbb’)≧七七、臂ゝ)〜\\′ニー蚕ム
ム、、。。−“ ≧訃青、g 3 、、。 V、、州冑弦i宿幅 丑\iζ幅 翠 昏 −勺 鵠 も −か (\ ) 〜 斗 匂 喝
ト Q−lグー 比較例/コ 実施例3qのポリマー溶液を用い、原液温度、2k°C
にてドクタープレイド膜厚t、tooμmでガラス板上
にキャストした後7分間放置し1.:25°C水中で凝
固させた。得られた多孔膜平膜の諸性質は以下のとおり
であった。膜厚300 /rm、透水率00θ/ m’
/ln’day−atm・水温、25’Co平膜の構造
はABC構造であった。 比較例/3、il ポリエーテルスルホン /θf、N−メチルピロリドン
901を、30’Cにて混合し均一な溶液とした。こ
の流し込み液をガラス板−トにドクタープレイドを用い
膜厚230μmで流延した。得られた多孔膜平膜の諸性
質は以下のとおりであった。膜厚10θμm1透水率5
m”/m’ day−atr+r水温、2.5−℃、
弾性率、2:l/kg/cJ 、強度/θkiA−以F
0平膜の構造はAB$$l造であった。 この溶液を用い内部凝固液に水を用いて中空糸紡糸用環
状ノズルから空中に紡糸し、ポリマーを中空糸内側より
凝固させ、中空糸を紡糸した。 得られた中空糸膜は、内径07SII11、外径/3!
Km、膜厚θ3wr、透水率k m’/m’day・a
tnr水温u5°c、弾性Ig J 231ai/r、
rl 、、破裂強度/ OkgAtl以下であった。走
査型電子顕微鏡で調べた結果、この中空糸は本発明に特
有のS層構造を有する中空糸ではなかった。 比較例/!;、/6 ポリマーとしてポリエーテルスルホンコof、溶媒とし
てジメチルアセトアミド govを混合し均一な溶液と
した。この溶液を用い原液温度2.S′℃にてドクター
プレイド膜厚り00μmでガラス板上にキャストした後
7分間放置し、2!;”C水中で凝固させた。 得られた多孔膜平膜は、膜厚300 pm 、透水率0
.00!; m’/m’・day−atm H水温コ5
’Cであった。平膜構造はABC構造であった。 この溶液を用いて実施例3グに同一の中空糸紡糸条件下
で中空糸を紡糸したところ、得られた中空糸の諸性質は
、内径ols闘、外径i3!;1111.膜厚03w5
、透水率0.0 / m’/+++’day−atm−
水温uA°c、破裂強度3θkq/ctlであった。内
外ボイド層比は/7であり、本発明に特有の5層構造で
はなかった。 実施例グ9 実施例3qと同一のポリマー溶液を用いて、種々の環状
ノズルを用いて内径が02層μmで外径、膜厚の異なる
中空糸膜を紡糸した。この中空糸膜の透水率と膜厚の関
係を第12図に示す。中空糸膜構造はいずれも本発明の
5層構造であり、内外ボイド層比は/3であった。 比較例17 30%の硫酸ナトリウム水溶液をジメチルスルホキシド
47qQmlに加え、均一溶液とする。この溶。 を有するポリエーテルスルホン/2!rfを溶解しポリ
マー溶液とした。このポリマー溶液粘度は/900セン
チポイズ(20″C)である。このポリマー溶液を中空
糸製造用環状ノズル(33(1)Pn’)から押し出し
、水を凝固液として内外側から凝固させた。 中空糸の内外径は07左鯨、/3左關で、透水率2 m
”/m’−day−atm・水温、2j’C,破裂強度
/ll#A−であった。 又、分子量to、oooのデキストランに対するカット
率は70%であった。中空糸膜構造は5層構造であった
が、内外ボイド層比は/7であった。 実施例5oNti 実施例3ダと同様な方法で、ポリマー溶液としてポリエ
ーテルスルホン、添加剤テトラエチレングリコールに各
種溶媒を用いて中空糸紡糸[また。 得られた中空糸の諸性質を第7表に示す。中空糸膜構造
はいずれも本発明の5層構造であり、内外ボイド層比は
10〜/3であった 第 7 表 :/S *透水率 m’/ln”−day−atrrr水温25
°C実施例!;t NJ−?、比較例7g ポリエーテルスルホン溶媒としてDMAc % 添加
119− 剤としてTEGを用い、ポリエーテルスルホン及びDM
Ac の割合を変化させて、ポリエーテルスルホン濃度
の異なる製膜用原液を作り、実施例3qと同様な方法で
、中空糸を紡糸した。得られた中空糸の諸性質を第g表
に示す。実施例5A〜S9の中空糸膜構造はいずれも本
発明の5層構造を示し、内外ボイド層比は’zo−is
であった。 比較例/gの中空糸はC層の厚さがコμmと薄くC層が
均一でなく、ボイド層(B、層、88層)がC層と接す
る付近では、ボイド層の乱れが生じていた。実施例56
〜S9のものは、C層の厚みがいずれも/θ〜70Pの
範囲内で比較例/gのものに比して厚く、ボイド層、C
層共にポリマ一部分は均一な構造であった。 (以下余白) SO− *透水率 m7m’−day−atm ・水温u5’c
実施例60〜63.比較例19、ユ0 ポリエーテルスルホンDMAc 、 TEGを、それぞ
れコθニア/:?(%)の割合で混合し均一な溶液とし
た後、ポリマー溶液を環状ノズルから押し出し、内部及
び外部凝固液として精製水を用い、該ポリマーを内外面
から凝固させ中空状多孔膜を紡糸した。この時、中空糸
紡糸用ノズルから外部凝固液までの空中走行距離を椎々
変化させ、得られた糸の性質を検討した。結果を第を表
に示す。実施例60〜6sの中空糸膜構造は本発明の5
層構造であつた。一方、実施例tO〜A、S′の中空糸
の6層の厚みはS〜り0μm の範囲内であった。 第9表 紡糸原液ポリエーテルスルホン:DMAc :TEG=
、2θニア/:?中空糸外径/J5m!11、内径0
.75肩、膜厚03霞*透水率 m”/m”−day−
atm−水温ss”C実施例66.67 実施例AO−45と同一の紡糸用原液を用い、環状ノズ
ルにて空中走行距離1 j tan %内部及び外部凝
固液としてメタノールを用い、ポリマーを凝固させた。 得られた中空糸は、内外径0.’15m、733襲、破
裂強度、透水率、弾性率、強度共に良好なものが得られ
た。膜構造は本発明のS層構造であり、内外ボイド層比
は10〜/Sであった。 同様に内部凝固液にメタノール、外部凝固液に水を用い
ても破裂強度、透水率、弾性率、強度共に良好なものが
得られた。膜構造は本発明のS層構造であり、内外ボイ
ド層比は/、θ〜/Sであった。 久 図面の簡単な説明 第1図は本発明の中空糸膜の横断面をモデル的に示した
図である。図にはそれぞれA。、BO% C%Bi X
Ai各層を示す。 第2図は本発明中空糸膜の糸軸に直角な面で切った全横
断面を示す凍結割断面の走査型電子顕微鏡写真(倍率ざ
コ倍)である。 第3図は第2図の中空糸膜の横断面の一部を拡大して示
した走査型電子顕微鏡写真(倍率330倍)である。 第9図は第2図の中空糸膜の横断面のAi層とBi層の
一部を拡大して示した走査型電子顕微鏡写真−!iJ− 倍率(1’100倍)である。 第S図は第2図の中空糸膜の横断面の内表面A。 層の走査型電子顕微鏡写真(倍率/41.000倍)で
ある。 第6図は第2図の中空糸膜の横断面の外表面A。 層の凍結割断面走査型電子顕微鏡写真(倍率/’AOO
O倍)である。 第7図は本発明の中空糸を図示のように斜めに凍結割断
した円内部分の走査型電子顕微鏡写真(倍率/90倍)
である。 第S図は第2図の中空糸膜の横断面の中間層(6層)を
示す走査型電子顕微鏡写真(倍率1900倍)である。 第を図は第S図の中間層(6層)の倍率を非常に大きく
した走査型電子顕微鏡写真(倍率1t6oo。 倍)である。 第7θ図は中空糸内外表面からの距離と存在C1孔半径
との関係を示すグラフである。 第1/図は本発明及び比較例の芳香族ポリスルホン中空
糸の膜厚と透水率との関係を示すグラフである。 第12図は本発明の芳香族ポリエーテルスルホン中空糸
の膜厚と透水率との関係を示すグラフである。 第13図は本発明の中空糸中間層の厚みと透水率及び破
裂強度の関係を示すグラフである。 第1グ図はABC3層構造の平膜の断面の走査型電子顕
微鏡写真である。 第1S図はABC乎膜の膜厚と透水率との関係を示す図
である。 第1乙図はA。BoCBi Ai 3層構造中空糸膜と
AB又はBAの2層構造中空糸膜についての膜厚と破裂
強度との関係を示す図である。 第77図は本発明中空糸の中間層構造のC4孔の/単位
を、従来のものとの比較において模式的に示した斜視図
であり、(A)は本発明、(B)は従来のものを示す。 特許出願人 旭化成工業株式会社 代理人弁理士 星 野 透55− 全 第17図 (A) (8) 手続補正書 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第12863号2、
発明の名称 ポリスルホン系樹脂中空糸3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 大阪府大阪市北区堂島浜1丁目2番6号(OO3)旭化
成工業株式会社 代表取締役社長 宮 崎 輝 4、代理人 東京都新宿区四谷3丁目7番地かつ新ビル5B6、補正
の対象 昭和58年2月15日付提出の手続補正書の補正の内容
の■1図面の欄 7、補正の内容(別紙のとおり) 補正の内容 1.明細書 添付の全文訂正明細書のとおりに補正する。 ■0図面 図面の第11図、第12図及び第16図、第17図を別
紙のとおり補正する。 特許出願人 旭化成工業株式会社 代理人 弁理士 星 野 透
第9図は本発明中空糸膜実施例の走行型顕微鏡写真で、
第2図は全横断面、第3図は全膜厚の一部の横断面図、
第j図はA0層、81層の一部拡大横断面図、第5図は
A11断面図、第6図は部層断面図、第7図は中空糸を
斜に割断したボイド内壁表面図、第g図はC層積断面図
、第9図はC層構造を示す拡大横断面図である。 第70図は中空糸内外表向からの距離と存在C9孔径と
の関係を示すグラフである。 第1/図はポリスルホン中空糸の膜厚と透水率との関係
を示すグラフ、第1.2図はポリエーテルスルホン中空
糸の膜厚と透水率との関係を示すグラフである。 第73図は中空糸中間層の厚みと透水率及び破裂強度の
関係を示すグラフである。 第111図はABCJ層構造の平膜の断面の電子顕微鏡
写真を示す参考図、第1j図はABC乎膜の膜厚と透水
率との関係を示す参考図、第/乙図はA、 B。 CB1A15層構造中空糸膜とAB又はBAの2層構造
中空糸膜Gこついての膜厚と破裂強度との関係を示す参
考図である。 第17図は本発明中空糸の中間層構造のCp孔の7単位
を、従来のものとの対応において模式的に示した斜視図
であり、囚は本発明、(B)は従来のものを示す。 才1図 才2図 才3図 才斗口 才5の 才6図 オフ0 才8図 オ″1 図 +50 300 +を手、内光6b)ら9 眉勾給Ll (/’)才14
図 MU 厚 (F気) 十17図 (B) (A) 手続補正書(方式) %式% 昭和よ7年 特許 願第12♂乙3号 2、発明の名称 ポリスルホン系樹脂中空糸3、 補正
をする者 事件との関係 特許出願人 4代理人 ヶ ヶ 東京都新宿区四谷3丁目7番地かつ新ビルi6
補正により増加する発明の数 7 補正の対象 補正の内容 (1) 明細書第1/13頁13行〜第弘≠頁最終行
(4、図面の簡単な説明)を次のとおり補正する。 弘 図面の簡単な説明 第1図は本発明中空糸膜のモデル横断面図、第2図〜第
り図は本発明中空糸膜実施例の走行型顕微鏡写真で、第
1図は全横断面、第3図は全膜厚の一部の横断面図、第
グ図はAi層、B、層の一部拡大横断面図、第5図はA
11断面図、第6図はA。J軸断面図、第7図は中空糸
を斜に割断したボイド内壁表面図、第g図はC層積断面
図、第7図はC層構造を示す拡大横断面図である。 第70図は中空糸内外表面からの距離と存在C1孔径と
の関係を示すグラフである。 第1/図はホ′リスルホン中空糸の膜厚と透水率との関
係を示すグラフ、第72図はポリエーテルスルホン中空
糸の膜厚と透水率との関係を示すグラフである。 第13図は中空糸中間層の厚みと透水率及び破裂強度の
関係を示すグラフである。 第1グ図は本発明中壁糸の中間層構造のC9孔の/単位
を、従来のものとの対応において模式的に示した斜視図
であり、(A)は本発明、(B)は従来のものを示す。 第1j図はA。BoCBiAij層構造中空糸膜とAB
又はBAの2層構造中空糸膜についての膜厚と破裂強度
どの関係を示す図である。 (II) 図面の補正 第1I/−1/に #、、、/7、図全削除り、、添H
ノ第14を図、第1j図と差替える。 特許出願人 旭化成f二業株式会社 代理人弁理士 星 野 透 (巳) ′1十図 (A) 特許庁長官若杉相夫 殿 1.事件の表示 昭和57年特許 願第121乙3号 2 発明の名称 ポリスルホン系樹脂中空糸3、 補正
をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 住 所東京都新宿区四谷3丁目7番地かつ新ビルjB6
補正により増加する発明の数 なし7、補正の対象 明細書の「発明の詳、?の欄 補正の内容 明細書の記載を次のとおり補iEする。 (1) 第り頁/4を行目 「第17図」を「第111t図」と訂正する。 (2) 第’l7120行〜8193j / 行「参
考の為に走査型電子顕微鏡写真を第7弘図に示した。」
の記載を削除する。 (3) 第1り頁3行〜j行 「参考の為第1j図にABC・・・・・・・・・・・小
さい事が分る。」の記載を削除する。 (4) 第、20頁2行〜3行 「なお、参考図として、第16図には、」を「第is図
に、」と訂正する。 (5) 第27頁13行〜lj行 [ボIJ w−原液な−・・・・・・・第1j図に示し
た。」の記載を削除する。 (6) 第3≠頁グ行目 [第11図−1を「第1j図」と訂iEする。 特許出願人 旭化成工業株式会社 代理人弁理士 星 野 透 手続補正書(自発) 1.事件の表示 昭和57年 特 許 願第12863号2 発明の名称
ポリスルホン系樹脂中空糸3、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 住所 東京都新宿区四谷3丁目7番地かつ新ビル5B
6 補正により増加する発明の数なし 7、補正の対象 明細書全文、図面 8 補正の内容(別紙のとおり) 補正の内容 ■、明細書 添付の全文訂正明細書のとおりに補正する。 ■0図面 第11図、第12図、第14図、第15図を削除し、添
付の第11図、第12図、第14図、第15図、第16
図、第17図を追加する。 但し、第14図及び第15図は、夫々願書に最初に添付
した第14図、第15図を援用する。 以上 明 細 書 A 発明の名称 ポリスルホン系樹脂中空糸 λ、特許請求の範囲 (1)、外表面層・外ボイド層・中間層・内ボイド層・
内表面層のS層構造を有し、かつ内・外ボイド層の厚さ
の比がis以下であることを特徴とするポリスルホン系
樹脂中空糸膜。 (2)8 中間層の厚みがspm以上70μm以下で
ある特許請求の範囲第1項記載のポリスルホン系樹脂中
空糸膜。 (3)、全膜厚が/ 00p8− A 007anであ
る特許請求の範囲第7項記載のポリスルホン系樹脂中空
糸膜。 (4)、膜の透水率が3 m”/@”−day−atm
以上である特許請求の範囲第1項記載のポリスルホン系
樹脂中空糸膜。 (6)、ポリスルホン系樹脂が芳香族ポリスルホン又は
芳香族ポリエーテルスルホンである特許請求の一/− 範囲第7項記載のポリスルホン系樹脂中空糸膜。 (7)、グリコール類を含むポリマー濃度が/左重量%
以上のポリスルホン系重合体の極性有機溶媒溶液を環状
ノズルから中空糸状に吐出させ、該溶媒と混和するが、
ポリスルホン系重合体を溶解しない液体を内外凝固液と
して用い、ノズル内側から適当圧力で凝固液を注入して
、空気中を0. !i cm以上の距離走行せしめた後
外部凝固液中に入れ、中空糸膜厚が約/θO〜AOOμ
mとなるように紡糸することを特徴とするポリスルホン
系樹脂中空糸膜の製造法。 3、発明の詳細な説明 本発明は、限外沢過膜として有用な、透水性が大で、破
裂強度の大きい、新規構造を有するポリスルホン系樹脂
中空糸膜及びその製造方法に関する。 従来、芳香族ポリスルホン及び芳香族ポリエーテルスル
ホン膜に関する文献は多数存在するが、膜構造について
開示する文献は限られている。表面層及びボイド層より
なる支持層を持った膜に関しては、アミコン・コーポレ
ーションの特開昭Q9−.23/13号公報、ガルフ・
サウスリサーチインスチチュートのJ、 Appl、
Po1y、 Sci、、 20.2377〜23タダ頁
及び239!i〜2’IOA頁(tqqt、年)、同じ
< 、LAppl、Po1y、Sci、。 品/gg3〜i’yoo頁(/97?年)等がある。前
者の中空糸膜は、内側に表面層を持つが、外側には表面
層を持たず、重合体が/Qlnn以上の大きさに欠落し
た空洞が外表面に開口している。その為、■機械的強度
が小で、■逆洗ができない、■目詰まりが生じやすい、
等の欠点を持つ。後者は、逆浸透膜用支持体として開発
されたものであり、表面に平均孔径コ50A〜Oクダ戸
の大きさの孔を有するが、その透水率は、高々i 3
vtr”7m”−day−atmと小さく、限外p過膜
としては実用性に乏しいものである。 特開昭Sダーツ93フフフ号、特開昭Sダー/ダ537
9号の公報に記載されている芳香族ポリスルホン及び芳
香族ポリエーテルスルホン中空糸膜は、いずれも内外表
面層、内外ボイド層、中間層から出来ているが、機械的
性質が弱いし、中間層の連通が不十分な為に透水性能が
劣る。さらに、これらの中空糸膜は内外ボイド層の厚さ
の比が75倍より大きく、内側ボイド層の厚さが外側ボ
イド層の厚さに比べ大きい。したがって、ポリマー量が
外側に多く、内側に少ないので外表面近傍の透過抵抗は
大きく、内側からの加圧に対する機械的強度は低い。 本発明の中空糸膜は、基本的には特開昭sy −/’I
!r379号公報に開示されているものに似た構造をも
つが、内側及び外側のボイド層の厚みに大きな差がなく
、ポリマー量がほぼ均一に分散されているので抵抗が少
なく、さらに適当な平均孔直径の孔が三次元的に連通し
て良く発達した構造を持ち、かつ適当な厚みの中間層を
有している点で異なっており、この特徴によって透水性
が大きく、破裂強度の大きな優れた中空糸膜となってい
る。 即ち、本発明は、膜厚が100−1.00pmで、外表
面層・外ボイド層・中間層・内ボイド層及び内表面層の
5層構造を有し、かつ、内・外ボイド層の厚さの比が7
S以下06以上であることを特徴とするポリスルホン系
樹脂中空糸膜に関するものである。 以下に本発明の詳細な説明する。 本発明のポリスルホン系樹脂中空糸膜を形成するポリス
ルホン系樹脂は、下記の一般式(1)又は(I[)で表
わされる繰り返し単位を有する芳香族ポリスルホン又は
芳香族ポリエーテルスルホン(但し、x、x’、X′、
X″、X″″、XJmlはそれぞれ独tにメチル、エチ
ル、n−プロピル、n−ブチルより選ばれた低級アルキ
ル基、F、CI、I及びBrより選ばれたハロゲン基な
ど非解離性置換基又はC0OH−5OsH、NH2等の
解離性置換基、l、01 % n −0% p −qは
Oからグまでの整数を表わす。)で表わされるものであ
る。これらの芳香族ポリスルホン系樹脂は、浸透圧法に
よって測定し S − た数平均分子量がs、ooo〜100,000のものが
適当である。これらの芳香族ポリスルホン系樹脂は、耐
熱性、耐酸アルカリ性、耐薬品性、機械的強度の優れた
中空糸膜を与え得る。 本発明の中空糸膜は、前記ポリスルホン系樹脂からなる
5層構造、即ち、外表面層(Ao)・外ボイド層(Bo
)・中間層(C)・内ボイド層(B、)・内表面層(A
i )のA。BocBIAlの5層構造を有する。膜厚
が大となれば破裂強度は大となるが、透水率は当然低下
する。本発明の中空糸の膜厚は大体100〜AOOpm
であり、好ましくハ/θ0−50011mであり、本発
明による中空糸の外径及び内径は臨界的ではないが、一
般に外径は内径の約2倍前後であるのが好ましく、シた
がって本発明中空糸の好ましい外径は約30θ〜5oo
oμmである0外径、内径は膜厚と中空糸としての形状
から適当な値にきまる。 本発明中空糸の表面層のA。層、A1層は、その層構造
がほぼ同じものであり、その厚さはA。層、Ai層でほ
ぼ等しく、007〜70戸であり、通常/〜qμm程度
である。例えば、OQ/IEn 程度の小さなポリマ
ー粒子の数珠状連結からなり、粒子の間隔は内外表面近
傍では非常に狭く非常に密に詰まっており、表面から遠
ざかるにつれて粒子間隔が大きくなると共に粒子の大き
さも大きくなる。内外表面層の表面のごく近くでは走査
型電子顕微鏡で見ても孔が観察できない程平滑に見える
が、種々の異なるデキストラン水溶液及び蛋白質水溶液
を流した際の透過阻止率の測定により球状蛋白質で測っ
た分画分子量/3,000以下の孔を有し、その孔の大
きさはおよそ10A〜10o Xの限外p過膜の領域に
存在すると推定される。このことは、平均分子量り万の
デキストランを70%以上カットすることを意味する。 この人。層、Aid Ld 、透過分子の大きさの選択
透過機能を果す層である。この層が薄い程透水性は良い
。本発明の中空糸では、表面層が内外2層ある為、たと
え一方に何らかの理由によって欠陥が生じたとしてもカ
ットすべき分子の漏洩が防止できる為、表面層が7層の
場合に比べて中空糸膜使用上の安全性が増し、かつ分画
分子量をシャープにすることができるという利点がある
。 A1層に接して、無数のボイ1゛が存在する。ボイドは
ポリマーが欠落した部分であり、円錐形状を有している
。中空糸横断面で見ると、このボイドは中空糸中心から
半径方向にまっすぐに伸びた細い円錐縦断面形状を示し
、したがって、中空糸長さ方向の断面で見るとほぼ円形
状に観察される。 A1層に接したボイドはすべてA4層側に頂点をむけ、
中空糸内部に向かって太くなり、中空糸内部側の末端は
丸みをおびた形となっている。中空糸横断面でこれらの
ボイドの全体としての存在状態を観察すると、ボイドは
A1層をとりまいたほぼ同一の厚みを有する環状状態を
なして存在している。このボイドが形成する環を、本発
明ではボイド層(B1層)とよぶ。部層に接して、上記
と同様な無数のボイドが別に存在し、もう一つのボイド
層(Bo層)を形成している。このボイド層においては
、各ボイドはすべて九層側に頂点をむけて存在している
。 各ボイド層の厚さとは、中空糸の糸軸に直角な面で切っ
た中空糸横断面の走査型電子顕微鏡写真において、中空
糸の中心から半径方向にひいた直線と、各ボイド層に存
在する多数のボイドが形成する環の内周外周とが交差す
る一点間の距離をいう。 内周、外周は、以下のように定める。まず、Bi層につ
いてその外周は次のようにして求める。中空糸全横断面
の走査型電子顕微鏡写真(sO〜300倍)において、
中空部中心から放射状に延びるAc1を/分画とする6
つの放射分画を描き、1つの放射分画中に存在するボイ
ドの中で最も深く層内に向かって延びたボイl゛の層内
側端部と該中空部中心との距離を測定し、これを6つの
放射分画の各々について行ない6個の値を得る。次に、
各分画の位相を時組方向に一〇°ずらせた別の6つの放
射分画を描き、上記と同様にして6個の値を得、さらに
もう一度各分画の位相を時計方向にコθ0ずらせ、上記
と同様にしてさらに6個の値を得る。 このようにして得た合計1g個の値の算術平均を半径と
し、上記走査型電子顕微鏡写真の中空糸横断面の中空部
中心を中心として掃いた円をもってBi層の外周とする
。上記と同様な方法によりBo層の内周を得る。Bi層
の内周及びB。層の外周は、前者について[A、層との
境界線、後者についてはA。 層との境界線をもってそれぞれの内周及び外周とする。 この境界線は明確であり容易に識別できる。 ボイドの厚さFi10〜370μm程度である。このボ
イド層の厚さは膜厚において主要な部分を占めているが
、余りボイドが厚すぎると破裂強度は低下する。本発明
の中空糸は中間層がある為に破裂強度は大であるが、内
外ボイド層のボイドは半径方向に長い為、この膜厚部分
では透過液は何らの抵抗なしに短絡して透過し、表面層
から中間層・表面層へと到達することができるので透水
率は犬である。したがって、このB。層、Bi層は中空
糸膜の機械的強度と透水率の向上に大いに寄与している
部分であると言うことができよう。 ボイドの内壁表面には無数のCp孔(C,孔については
後述する)が開口している。 Bi層、Bo層の厚みの比#r!/に近い程好ましい。 したがって、中間層は膜厚の中心付近にある程良いこと
になる。この厚みが異なると、機械的強度が低下するば
かりでなく、破裂し易く、かつ、ボイド長の長いほうの
ボイド層が厚密化現象を起こし易く好ましくない。内外
ボイド層の厚さの比(A!Bi/j!’Bo) (以後
単に内外ボイド層比という)tttis以下であること
が好ましく、15を超えると機械的強度の低下が著しい
ばかりでなく透水率も低下する。又、内外ボイド層比が
0.6未満でも透水率が低下し使用に耐えない。 本発明の中空糸には、中間層(6層)が存在する。6層
とは、Bi層に存在するボイドとB。層に存在するボイ
ドによって定義される中間の層を意味し、その層の最も
薄い部分の厚さを6層の厚さと定義し、その6層の厚さ
は5〜70μmである。6層の厚さの測定は、糸軸に直
角な面で切った中空糸全横断面の走査型電子顕微鏡写真
(ho〜3,000倍)において行なわれる。 6層は3次元方向によく連通したCp孔をもつ網目構造
的ポリマ一層であり、ポリマーが3次元的に強固に結び
つき破裂強度、圧縮強度、引張強度、などの機械的特性
を著しく増大させるのに貢献している層である。孔の大
きさは独立的に見ると、平均孔直径で07〜9μmであ
る。6層の厚みは5〜70μmである。この厚さはA0
層、Ai層の厚みに比べると非常に大きい。中空糸膜の
ボイド以外の9孔は連通孔であるが、膜の内外表面から
内部に行くにしたがって大きくなって行き中央の6層で
最大となる。したがって、6層の存在によっても中空糸
膜の透水率は大きい値に保持し得るが、それでも6層は
B層に比べて透過抵抗が大で、6層の厚みに比例して透
水率がかなり低下することは免れない。6層が70μm
を超えた厚みになると、透水率u j tr+7m’−
day−atmを切るようになる。一方、6層の厚みは
中空糸膜の破裂強度と密接な関係を有し、3戸m未満に
なると破裂強度u /s kqAnI未満となる。破裂
強度が/ !; kg/cJ未満では長期連続運転に耐
えられない。 前述のA1XB1% C、Bo s Ao各層の厚さの
定義より明らかなように、A1、B1、CXBo、、A
o各層の厚さの合計は必ずしも膜厚とは一致しない。 従来の中空糸膜の中間層構造と本発明の中間層構造のC
p孔のl単位を模式的に第77図仏)、(B)に示した
。本発明の中空糸でハ、(A)に示すように3次元内達
通が(B)に示す従来のものに比べ著しく改善されてい
る為、上方矢印から入ってきた透過液体は、立方体のい
ずれの方向の出口(3−個所のCp孔)からも出ること
ができる。一方、従来のものでFi連通性が悪い為、上
方から入ってきた液体は透過する出口をもとめ限定され
たC9孔からのみ出ることができる。このような理由で
本発明の中空糸膜の中間層の透過抵抗は著しく減少して
いる。 以上に本発明中空糸の5層構造につき各層の性質・機能
を概説したが、次に、後に述べる本発明の実施例で得ら
れる中空糸膜の断面の走査型電子顕微鏡写真を示して、
本発明中空糸の具体的な姿を明らかにする。 第1図は本発明の中空糸膜の横断面をモデル的に示した
図である。図にはそれぞれA。、Bo、C。 Bi、Ai層を示している。 第2図は後述する実施例/によって得られた本73− 発明中空糸膜の7例の糸軸に直角な面で切った全横断面
を示す凍結側横断面走査型電子顕微鏡写真(倍率ご3倍
)であり、図下部の直線(約ダ。7crn)は500μ
mを表わす。即ち、/■は約10.Aμmを示す。 第3図は全膜厚の一部を拡大して示1〜だ凍結割断面の
走査型電子顕微鏡写真(倍率330倍)であり、図下部
の直線(約26n)は3(7戸を表わす。 即ち、/關はコ。5μmを示す。 第7図はA1層とBi層の一部を拡大して示した凍結割
断面の走査型電子顕微鏡写JIC(倍率i、yoo倍)
であり、図下部の直線(約g fl ) ij 、j−
戸を表わし、即ち、/Wは約06コμmを示す。 第S図は内表面A1層の7例の凍結割断面走査型電子顕
微鏡写真(倍率i4!ooo倍)であり、下部型IIi
!(約g 111M ) l;j Q j; pm 2
表ワシ、即チ、/■ハ約0.04μmを示す。 第6図は外表面札層の7例の凍結割断面走査型電子顕微
鏡写真(倍率/ @000倍)であり、下部直線(約g
wa ) Vios ptr+を表わし、したがッテ
/III+は約0.01μmを示す。 −fl− 第7図は中空糸を図示のように斜めに凍結割断した円内
部分の走査型電子顕微鏡写真(倍率/90倍)であり、
下部直線(約lθcIn)は50pnrを表わし、した
がって、/l1llIは約5PI11を示す。写真に見
えているのは外ボイドの内壁表面であり、膜の外部表面
から内部に行くにつれてC2孔の孔径が次第に大きくな
っている様子及びC9孔の存在密度の模様がよく現われ
ている。 第3図は中間層(6層)の7例を示す凍結割断面走査型
電子顕微鏡写真(倍率illθO倍)であり、下部直線
(約θg cm )はkptmを表わし、したがって/
−は約062μ票を示す。 第9図は中間層(6層)の非常に大きな凍結割断面の走
査型電子顕微鏡写真(倍率/ 1A000倍)であり、
下部直線(約13m)uo、sp*を表わし、したがっ
て、/Wは約θθダPを示す。この写真によって6層の
C9孔が3次元的に極めて良く発達した連通孔であり、
6層はむしろ3次元的網目構造をなしていることが分る
。 以上の第2〜9図の写真に示した実施例中空糸について
各層の厚さ及び平均孔直径及び膜厚及び外径のデーター
を第1表に示す。 第 / 表 (但し、B1、電層の平均孔直径は、ボイド層中のボイ
ド間に存在するC1孔を走査型電子顕微鏡写真により測
定したものである。) 第10図にハ、2つの実施例中空糸についてCp孔の半
径が中空糸内表面から外表面にかけてどのように変って
いるかを示した。内外表面より中央に行くに従って孔径
が増大していることが分る。 本発明中空糸の製造法については後記するが、曲線−〇
−はポリマー濃度/’10重量%、曲線−×−はポリマ
ー濃度20.0重量%の場合を示している。 ポリマー濃度の高い20@@%のほうが孔径が小さく、
中空糸膜の細孔が緻密なことが分る。この為、ポリマー
濃度をあげると機械的性質は向上する。 第1I図には、本発明及び比較例の芳香族ポリスルホン
中空糸につき、種々の膜厚のものを作って膜厚と透水率
との関係をプロットしである。第11図において曲線−
O−はポリマー濃度20.0重量%、曲線−△−はポリ
マー濃度15.0重量%の場合を示し、本発明の中空糸
についてのものである。 一方、曲線−・−はポリマー濃度13.0重量%で、グ
リコール類を添加せずに紡糸して得た比較例の中空糸に
ついてのものである。 第12図には、本発明の芳香族ポリエーテルスルホン中
空糸につき、膜厚と透水率との関係をプロットした。 第1I図及び第1コ図から、本発明の中空糸の場合には
膜厚と透水率の間に正比例的関係が成り立つことが分る
。 第73図には、本発明の中空糸につき、種々の中間層厚
みのものを作って、中間層厚みと透水率及び破裂強度と
の関係を示した。第13図において、曲線−×−は透水
率、曲線−0−は破裂強度17− を示す。中間層の厚みが増すにつれて破裂強度は増加し
、透水率は厚みが増すと共に減少し、特にある厚さから
その減少が顕著になることが示されている。 なお、前記Cp孔とは、高分子論文集Vo1..?4!
、t4nJコθ左〜2/A(/977)に記載されてい
る水中油滴型(Oil in Water)のようなi
oo 1位の非常に小さなエマルジョンを考え、Oil
又はVhterをポリマー濃厚相又は希薄相が占めてい
る場合に形成される孔構造で、表面又は断面から見た形
が丸い円である孔を言う。これに対して、細長い孔の場
合をUp孔と評ぶ。 本発明において、内外ボイド層比とは、本発明の芳香族
ポリスルホン系樹脂中空糸膜の内ボイド層の厚さく1B
i)と外ボイド層の厚さく1Bo)の比、即ち、eB、
/ IBoのことである。41 及びlB。 は前述の方法によって求められる。本発明の芳香族ポリ
スルホン系樹脂中空糸膜の内外ボイド層比Fi13〜θ
6であり、好ましくdl’l〜lOである。 以上に本発明の中空糸膜についての具体的実施−ig:
− 例につき、具体的な構造写真及びデーターを示したが、
これらの具体的データーは、本発明中空糸膜の製造法と
無関係ではない。 次に、本発明の中空糸膜を製造する方法の例について記
載する。 本発明のポリスルホン系樹脂中空糸膜は、グリコール類
を含むポリスルホン樹脂濃度がlり〜35重量%の芳香
族ポリスルホン系樹脂の極性有機溶媒溶液を、吐出面に
おけるポリマー吐出環状溝の内のり幅が/10〜700
praである環状ノズルから空気中に中空糸状に吐出さ
せ、同時に上記溶媒と混和するが、ポリスルホン系樹脂
を溶解しない液体を内部凝固液としてノズル内側から注
入し、その後上記溶媒と混和するが、芳香族ポリスルホ
ン系樹脂を溶解しない液体からなる凝固液浴中へ該中空
糸状吐出体を導くことを包含する芳香族ポリスルホン系
樹脂中空糸膜の製造法が提供される。 本製造法においては、グリコール類の紡糸原液への添加
、紡糸原液のポリマー濃度、空中走行距離、中空糸膜厚
等の各因子が相互に密接に関連し、その結合が極めて重
要であり、その一つが欠けても本発明の中空糸膜は得ら
れない。 極性有機溶媒としては、ポリスルホン系樹脂を溶解し得
るものなら用い得るが、N−メチルピロリドン、ジメチ
ルホルムアミド、特にジメチルアセトアミド、ジエチル
アセトアミドが好ましく用いられる。 本発明中空糸の製造法においては、紡糸原液へのグリフ
ール類の添加は極めて重要である。ポリスルホン系重合
体と極性有機溶媒とだけからなるポリマー溶液の場合は
勿論、特開昭!;II−/113777号、特開昭5グ
一/’13379号公報の発明におけるような無機酸の
金属塩、又は有機酸の金属塩の水溶液を添加する場合や
ポリビニルピロリドンを加える場合に!、5層構造の中
空糸が得られても、本発明の中空糸膜が持つような内外
ボイド層比が/S以下で連通性の極めて良い中間層を持
ち、破裂強度が大きく透水性の格段に優れた中空糸膜は
得られない。又、グリフール類の添加は透過抵抗の著し
く低い構造の中間層の形成に関係している。これにより
従来技術に比べて高濃度ポリマーの原液から中空糸膜の
紡糸ができるようになり中空糸膜の機械的強度も著しく
向上させることができたものである。 このようにして得られる本発明による中空糸膜は、透水
率3 d/la”・day−atm以上、破裂強度/
!; kg7tt1以上、引張り強度26 )9/cI
J以上〔高滓オートグラフ 1M−10θ(日本国高滓
製作所製引張り試験機)で測定〕の優れた特性を有する
。 本発明の方法で用いられるグリコール類としては、エチ
レングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレン
グリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレン
グリコール(分子量コθθ〜booo )など、プロピ
レングリコール、ジプロピレングリコール、トリプルピ
レングリコール、ポリプロピレングリフール(分子量−
〇〇−AOOO)なト、クリセリン、トリメチロールプ
ロパン及ヒエチレングリコールモノメチルエーテル、エ
チレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコ
ール七ツメチルエーテル、ジエチレングリコール21− ジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチル
エーテル等のエチレングリコールメチルエーテル誘導体
、フロピレンゲリコールモノメチルエーテル等のプロピ
レングリコール誘導体が挙げられる。上記グリフール類
は単独あるいけ混合物であってもよい。中でもテトラエ
チレングリコール程度の分子量のものが好ましい。 グリフール類の添加割合は、ポリマー溶液の均一な溶解
状態を保持できる範囲ならどのような割合でも良く、ポ
リマー濃度、用いる極性溶媒の種類等によっても変るが
、約05〜30重量%の範囲で用いられる。0.5%未
満では効果が少なく、30%を超えると原液が不安定と
なり失透したり製膜が困難となったりし、良いlId得
られない。好ましく#i3〜20重量%であり、さらに
好ましくは5〜75重量%である。 製膜用原液のポリマー濃度#1/S〜35重量%以上、
好ましく t;j 1g−23mlli%である。35
重量%を超えると、得られる半透膜の透水性能が実用的
な意味を持たない程度に小さくなり、又、is重量%よ
り低い濃度では中間層の厚みが十分でなく、さらに中間
層の平均孔直径が97Jnを超え、機械的強度の弱いも
のしか得ることができない。 製膜用原液中のポリマー濃度は、それから得られる中空
糸構造と密接な関係を持っている。即ち平膜の場合、7
3重量%未満の低濃度原液を用いると、ボイド層が長く
膜の厚み方向に発達した表面層(AI)とボイド層(B
)からなる構造を持つ膜が得られる。一方、/j重重量
板以上高濃度原液を用いると、ポリマー濃度の増大と共
に中間層が発達し、表面層(A)、ボイド層(B)及び
中間層(0よりなる3層構造が形成される。この構造を
走査型電子顕微鏡写真の第1グ図に示した。しかし、い
ずれの構造においても平膜では透水性が著しく低く、大
きな透水性を持つ膜を得ることはできない。第7S図に
ABCJ層構造平膜の膜厚と透水率との関係を示した。 第1S図から膜厚がiooμm以上の場合、透水率は非
常に小さいことがわかる。 一方、中空糸では低濃度原液を使用し、中空糸の内外表
面から両面凝固させると、極端に中間層の薄いボイドが
不規則に並んだ表面層(A)とボイド層(B)よりなる
Ai Bi BoAoの順に並んだ中空糸が得られるが
、このような中空糸は、機械的強度が弱く逆洗を用いた
連続運転には副え得ない。 又、両面凝固ではなく片側のみ凝固液と接触させること
により、内側又は外側に表面層のある表面層(A)とボ
イド層(B)よりなるAB又HBAの順に並んだ構造を
持つ2層構造の中空糸が得られる。 しかし、これらの2層構造を持つ中空糸はいずれも機械
的強度が弱く、逆洗を用いた長期運転には耐えられない
、/S重i%以上の高濃度原液を用い、両面から凝固さ
せることによりλつの表面層、一つのボイド層及び適当
な厚みの7つの中間層を持つ5層構造で、適当な機械的
強度及び高い透水性を合わせ持つ中空糸を得ることがで
きる。なお第1を図には、AoBoCB、 Aiの5層
構造とAB層構造びBA層構造中空糸の膜厚と破裂強度
との関係を示した。S層構造中空糸の破裂強度が断然優
れていることが分る。 製膜用原液は、吐出面におけるポリマー吐出環状溝の内
のり幅が/10〜700pm である環状ノズルから
空気中に中空糸状に吐出される。中空糸の膜厚げ、使用
する環状ノズルの吐出環状溝幅によりほぼ決定され、他
の紡糸条件によってはあまり影響をうけない。膜厚は、
通常、上記溝幅より薄い幅となるのが普通であり、上記
/10〜? 00 pmのポリマー吐出環状溝の内のり
幅を有する環状ノズルを用いることによりlθO〜A0
0 pTnの膜厚を有する中空糸を得ることができる。 凝固液として汀、水が最も一般的に用いられるが、ポリ
マーを溶解しない有機溶媒メタノール、エタノールなど
を用いてもよく、又、これらの非溶媒を一種以上混合し
て用いてもよい。又、内部及び外部凝固液を異なった液
体又は異なった液体組成の凝固浴を用いることも可能で
あるが、好ましくは内部凝固液と凝固浴液は同じものが
用いられる。 中空糸紡糸の際には、凝固浴は中空糸内外に用い、両面
凝固を行なわなければならない。内外ボイド層比をθ乙
〜15に保持するには、外側凝固浴との接触を遅らせる
為空中走行距離を設けることが必要であり、空中走行距
離は他の紡糸条件によって多少変化し、例えば、中空糸
径が太く、膜厚が厚くなわばなる程小さくする必要があ
り、にぼO/〜、jOcmの範囲が好ましい。01cm
未満では内外ボイド層比が/、5を超え易く、30I:
Inを超えると変形のない中空糸を製膜することが困難
となる。 本発明のS層構造を肩する中空糸を得る為には、膜厚ハ
10θ〜Aoopm 、好ましくは100−’1001
1mに設計される。上記各条件を規定範囲内にして中空
糸の製造を行なっても、中空糸の厚みを100μm未満
にすると、本発明の製造法によっては、本発明の5層構
造を有する中空糸は得られない。 第7θ図は、より具体的には、ポリスルホン(ユニオン
・カーバイド社製)をジメチルアセトアミド−テトラエ
チレングリコール系溶媒に溶解し、ポリスルホン濃度を
770重量%及び、20Mj1%とした原液を紡糸した
膜厚300μmの中空糸について内外表面からの距離(
1)と存在している細孔の径(r)との関係をプロット
した7例を示したものである。 −コ乙− C9孔半径は表面から中央に行くにつれて次第に大きく
なっていること、及びポリマー濃度/’10%孔径に比
べて20%の場合の孔径が相対的にかなり小さくなって
いることが分る。 本発明に係る芳香族ポリスルホン系樹脂中空糸膜は、球
状蛋白質で分子!/aθOO未満のものは通すことはで
きるが、それ以上のもの、例えば、体液中に含まれるア
ルブミン、グロブリン、ノくイロジエン物質、細菌(/
〜λμmK)、酵母(−〜1μm)、病原性ウイールス
(分子量コyo万)は通さない性質を持つ為、注射液中
、輸液中からの・くイロジエン物質の除去、超純水製造
、蛋白物質の濃縮などに用いられ、又、膜による精製に
際して膜の高温殺菌、酸、アルカリなどによる殺菌をく
りかえし行なう必要のある用途、即ち、医薬、食品の精
製や超純水製造などに特に有利に用いられる。 次に実施例として、製造条件とその条件で得られた中空
糸の性質を示す。本発明は、これら多数の実施例によっ
てより具体的に理解される筈であるが、本発明の範囲は
勿論これらの実施例のみに限定されるものでない。 なお、本実施例中における芳香族ポリスルホン系樹脂中
空糸膜の透水率、分画分子量及び破裂強度は次の方法に
より測定した。 (1) 透水率の測定 外径及び内径をあらかじめ測定した中空糸束の一端部を
封じてモジュールを作り、他端部分を接着し、接着した
側を注水側とする。有効長さを2S口とし、中空糸内外
の圧力差を/気圧として2S°Cの蒸留水の透過量(m
”/m’−day−atm )を測定する。 (2) 分画分子量の測定 分画分子量の測定は、外径、内径をあらかじめ測定した
1本の中空糸の両端をそれぞれ注水側及び排水側とする
。 有効長さを2Sα、入口圧カフ、2 kglcrl以下
、出口圧力0. g kg/cJ以上、入口及び出口圧
力の平均値10kg7ca、線速度10yHy優で、蒸
留水に溶かした各種分子の水溶液25°Cを注水側より
導入し、lO分後p水0.Slをとり、この中に含まれ
る各種分子の量よりカット率を求める。分画分子量の測
定にデキストラン分子を用いる場合には5重量%の濃度
のものを、又、球状蛋白質を用いる場合には02S重量
%の濃度のものを用いる。 但し、球状蛋白質を中空糸に注入する前に、中空糸を注
入する分子水溶液(5”C)であらかじめ/、2時間浸
漬し吸着の影響をなくした後、測定を行なう。 (8) 破裂強度の測定 中空糸両端をループ状に曲げ固定する。2S″Cで両端
より同一空気圧力をかけ、その後70 kg/r、t1
4ninで昇圧してゆく。中空糸の破裂した圧力を破裂
強度(kg/cJ)とする。 実施例/ 溶媒としてジメチルアセトアミド、添加剤としてテトラ
エチレングリコールを選定し、ポリマーとじて、 で表わされる繰返し単位を有するポリスルホン(以下ポ
リスルホンと記す)をそれぞれ、7/:q:10重量%
の割合で混合し均一な溶液とした。本ポリマー溶液を中
空糸製造用の環状ノズル(33゜//l11)から押し
出し、内部及び外部凝固液として精製水を用い、該ポリ
マー溶液を内外面から凝固させ、中空状多孔膜を紡糸し
た。この時、中空糸紡糸条件は以下のとおりとした。 ノゼルから外部凝固液までの距離(以下空中走行距離と
記す) /、!i cm 。 得られた中空糸の性質は以下のとおり、内径oqsws
、外径/、331ull 、膜厚θJ rim 、透水
率/2w?/m’day−atrrr水温u5°c、破
裂強度3i ki/ca、デキストラン分子量/θ4、
’I×10’、?X/θ4に対するカット率は、それぞ
れ2ダθ%、go、o%、gao%であり、又、球状蛋
白質チトクロームC(分子量/、200(1) )を9
S%以上のカット率を示した。 得られた中空糸の断面構造は本発明の3層構造(AoB
oCB1A1 )を示しており、内外ボイド層比は/、
3であった。 得られた中空糸のC1孔の半径が中空糸内表面から外表
面にかけてどのように変化しているがを調べた結果を第
7θ図の曲線・・・×・・・に示す。 ジメチルアセトアミド、テトラエチレングリコール、ポ
リスルホン(Udel )をり4I:9ニア7の重量比
で混合し均一なポリマー溶液としたものを用いた以外は
上記と同様な方法で中空糸を得た。得られた中空糸のC
1孔の半径が中空糸内表面から外表面にかけてどのよう
に変化しているかを調べた結果を第10図の曲線−〇−
に示す。 実施例−〜1.S′ 実施例/と同様なやり方で、種々の添加剤を加え中空糸
紡糸を行なった。中空糸原液に加えた添加剤及び得られ
た中空糸の性質を第1表に示す。 得られた中空糸の断面構造はすべて本発明のS層構造で
あり、内外ボイド層比はlO〜13であった。 (以下余白) 比較例/ 実施例/と同一のポリマー溶液を用い、原液温度25°
Cにてドクターズレイド膜厚yoopmでガラス板上に
キャストした後、1分間放置し、25″Cの水中で凝固
させた。得られた多孔膜平膜の諸性質は以下のとおり、
膜厚300 pm、透水率θ0 / m7♂・day−
atm・水温2S℃、弾性率/ 、? / / kg7
cd 、強度b OkiAtl以下。得られた平膜の構
造はABCの3層構造であった。又、上記と同様のポリ
マー溶液を用い種々の膜厚の平膜を上記と同様の方法で
キャストして得た。得られた平膜の膜厚と透水率との関
係を第1S図に示す。これらの平膜の構造はABCの3
層構造であった。 比較例コ、3 ポリスルホンlθt、N−メチルピロリドン909を3
0”Cにて混合し均一な溶液とした。この流し込み液を
ガラス板上に、ドクタープレイドを用い膜厚、2 !r
Opmで流延し水中で凝固させた。得られた多孔膜平
膜の諸性質は以下のとおり、膜厚/ 00 pm 、透
水率5 m”/ln’−d ay −a trrr水温
ss”c)、、弾性率23g=33− 転讐、強度/ Okg/crl以下。得られた平膜の構
造はAB層構造あった。 本溶液を用い内部凝固液に水を用いて中空糸紡糸用環状
ノズル(、y3opm)から空中に紡糸し、ポリマーを
中空糸内側より水により凝固させ、空中走行距離/、
S onで中空糸を紡糸した。得られた中空糸膜は、内
径θ7SIE111外径/、3S■、膜厚03■、透水
率!; m’/m”・day−atm・水温コS℃、破
裂強度/ 31g74+7 、強度/θky/cJ 、
弾性率コ5コkqA−であった。又、得られた中空糸膜
の構造を走査型電子顕微鏡で調べたところ、本発明に特
有の5層構造を有する中空糸ではなかった。 比較例q1S ポリマーとしてポリスルホンλθv1溶媒としてジメチ
ルアセトアミドざOfを混合し均一な溶液とした。本溶
液を用い原液温度25″Cにてドクタープレイドを用い
て膜厚3!;0ptxでガラス板上にキャス トした後
、1分間放置し、2j″C水中で凝固させた。 得られた多孔膜平膜は、膜厚3θθμm1透水率0.0
0!r m”/m’day−atrrr水温2.fCで
あり、膜構造はABC構造であった。 本溶液を用いて真施例/と同一の中空糸紡糸条件下で中
空糸を紡糸したところ、得られた中空糸の鰭性質は、内
径θ7511I+、外径i3s■、膜厚03■、透水率
00 / m”/m’day−atnr水温、l”C,
破裂強度コ/に9/crl1強度k k’9/c、rl
、弾性率isλ/ I=yAJであった。本中空糸の
構造はAoBOCBi Aiの5層構造であったが、本
発明の5層構造ではなかった。内外ボイド層比は7.7
であった。 比較例乙 ポリスルホンとしてUdelを用い溶媒としてジメチル
アセトアミド、添加剤としてテトラエチレングリコール
をそれぞれ10二g/:9重量%の割合で混合し均一な
溶液とした。本溶液をドクタープレイドを用いてガラス
板上にキャストした後、7分間放置し25°C水中で凝
固させた。得られた多孔膜平膜は膜厚300 pm 、
透水率S m’/+u’・day−atm・水温25″
C1弾性率、2/、4−kp/cr4、強度? kg7
f、!であった。得られた平膜の構造はAB層構造あっ
た。 比較例7 50重量%の硝酸ナトリウム水溶液g Omlをジメチ
ルアセトアミド、2620m1とジメチルスルホキシド
/300m1の混合溶媒に加え、さらに実施例のポリス
ルホン(Udel ) 7301を加えて均一な溶液と
した。本ポリマー溶液から実施例/と同様な方法で、中
空糸状半透膜を得た。中空糸の内径o7s■、外径/3
!wg、透水率10 m”/m’−day−atm・水
温sfc、 。 破裂強度/ !;ky/crl 、弾性率g2/に9/
crl、強度、30 kgAdであった。又、分子量7
×/θ4のデキストランに対するカット率はり3%であ
った。膜構造はA。BocBi Aiの5層構造であっ
たが、内外ボイド層比は/7で、本発明のものではなか
った。 上記と同様の組成のポリマー溶液を用いて種々の膜厚の
中空糸を紡糸しその膜厚と透水率との関係を第11図の
曲線−・−で示す。 実施例/6 、 ポリスルホン(PS)、ジメチルアセトアミド(DMA
c ) 、テトラエチレングリコール(TEG)をそれ
ぞれ、20:?/:9wt%の割合で混合し均一な溶液
とした後、種々の孔径のノズルから押し出すことにより
、内径θqswsmで外径が種々異なる膜厚変化した中
空糸を紡糸した。その他の条件は、実施例/と同様であ
る。 得られた中空糸膜はいずれも本発明のS層構造を示し、
内外ボイド層比は10〜13で、優れた破裂強度、弾性
率及び強度を示した。これらの中空糸の膜厚と透水率の
関係を第1/図に一〇−で示す。 又、ポリスルホン(Udel ) 、ジメチルアセトア
ミド、テトラエチレングリコールをそれぞれ/s:q。 二/Sの重量比で混合した均一なポリマー溶液を上記と
同様な方法で紡糸して得た中空糸の膜厚と透水率の関係
を第1/図の曲線−△−で示す。 実施例77〜21 ポリマーとしてポリスルホン(Udel ) 、添加剤
としてテトラエチレングリコール、各種溶媒を20=7
7=9の重量比で混合して均一な紡糸用原液を作り中空
糸を紡糸した。紡糸条件は実施例/と同様であった。得
られた中空糸の各種分子量の異なるデキストランに対す
るカット率は実施例/と37− はぼ同等であった。他の性質を第3表に示す。中空糸の
構造は本発明の5層構造(AoBoCB、 A、 ’)
であり、内外ボイド層比はlO〜/3であった。 第 3 表 製膜用原液、ポリスルホン:各種溶媒:テトラエチレン
グリコづレーコo:り/:9(重!”1中空糸の内外径
0.757i3増 * 透水率: m7m’ da)+−atnr水温uj
’c実施例−一〜23.比較例g ポリスルホン溶媒としてDMAc 、添加剤としてTE
Gを用い、ポリスルホン及びDMAc の割合を変化さ
せて、ポリスルホン濃度の異なる製膜用原液を作り、実
施例/と同様な方法で、中空糸を紡糸した。得られた中
空糸の諸性質を第グ表に示す。 膜構造はいずれもA。BoCBi Aiの5層構造であ
ったが、比較例gのみはC層の厚さが一μmと薄く、C
層が均一でなく、ボイド層(B、層、馬層)がC層と接
する付近ではボイド層の乱れが生じていた。 実施例22〜2Sのものは、C層の厚みがいずれも10
〜70μmと比較例gのものに比べて厚く、ボイド層、
C層共にポリマ一部分は均一な構造であり、内外ボイド
層比は10〜/4fであった。 空中走行距離/Sm 中空糸の内外径 0.751111.1351+11
、 膜厚03闘* 透水率: m”/m’day−a
trrr水温2!;”C実施例2A〜3/、比較例9、
IO ポリスルホン(PS)、ジメチルアセトアミド(DMA
c ) 、テトラエチレングリコール(TEG )をそ
れぞれ20ニア/:9の割合で混合し均一な溶液とした
後、ポリマー溶液を環状ノズルから押し出し、内部及び
外部凝固液として精製水を用い、該ポリマーを内外面か
ら凝固させ中空状多孔膜を紡糸した。この時中空糸紡糸
用ノズルから外部凝固液までの空中走行距離を種々変化
させ、得られた糸の性質を検討した。結果を第5表に示
す。得られた中空糸の膜構造はいずれもS層構造(Ao
BoCBi Ai )であったが、比較例9のものは内
外ボイド層比が2.0と大きく、C層の厚みも32μm
で大きかった。比較例/θのものは空中走行距離が長す
ぎた為糸形状が中空とはならなかった。実施例コロ〜3
1 で得られたC層の厚みはS〜qopm の範囲内で
あった。 −Jγ − 紡糸原液、ポリスルホン: DMAc : TEG−,
20: 7/ : 9 (重t)中空糸外径/33;1
ftI+、内径oqsvx、膜厚0.3Tm比較例9の
C層の厚みは、g−μmであった。 *透水率: m’/iI+”−day−atnr水温:
13’C実施例3+2.33 実施例21〜3/と同一の紡糸用原液を用い、環状ノズ
ルにて空中走行路H11!i′cm %内部及び外部凝
固液としてメタノールを用い、ポリマーを凝固させた。 得られた中空糸は、内外径θ75tm、/3S■、破裂
強度、透水率、弾性率、強度共に良好な−l/ − 一ダO− ものが得らねた。膜構造はいずれも本発明の5層構造で
あった。 同様に内部凝固液にメタノール、外部凝固液に水を用い
ても破裂強度、透水率、弾性率、強度共に良好なものが
得られた。膜構造はいずれも本発明の5層構造であった
。 比較例// ポリスルホン、ジメチルアセトアミド、テトラエチレン
グリコールをそれぞれ、uO:A5:15重量%の割合
で混合した均一な溶液を製膜用原液と ・して、本ポ
リマーを種々の大きさの中空糸製造用環状ノズルから拝
し出し、凝固液に水を用いて両面凝固(内部及び外部よ
り凝固)させ、AoBoCBiAiの5層構造を持つ膜
厚の種々異なる中空糸を、内側に空気、外側に水を用い
た片面凝固によりBiん、内側に水、外側に空気を用い
ることに上りA1Bof7)、2層構造を持つ膜厚の種
々異なる中空糸を製膜し、その破裂強度を測定し、第1
A図に示した。 実施例3ダ 溶媒としてジメチルアセトアミド(DMAc) 、添−
4’、2− 加削としてテトラエチレングリコール(TEG )をさ
れる繰返し単位を有するポリエーテルスルホン(以下ポ
リエーテルスルホン ICI社製VICTREXと記す
)をそれぞれ6.5′=75:、20(%)の割合で混
合し均一な溶液とした。このポリマー溶液を中空糸製造
用の環状ノズル(330μm)から押し出し、内部及び
外部凝固液として精製水を用い、該ポリマー溶液を内外
面から凝固させ、中空状多孔膜を紡糸した。この時、中
空糸紡糸条件は以下のとおりとした。 ノズルから外部凝固液までの距離(以下空中走行距離と
記す)/Sα0 得られた中空糸の性質は以下のとおりであった。 内径θ7S關、外径/、75m、膜厚Q、 3 m+1
1.透水率/ 、!; m’/m’day−atm・水
温u5″C1破裂強度33 kqAd 、引張弾性率/
700 kg/cl 、強度? Okg、/cJ 、
デキストラン分子量104、ダ×104.7×104に
対するカット率は、それぞれユO%、65%、g、2%
。 膜構造は本発明の5層構造であり、内外ボイド比ば
/3であった。 実施例、7に一グg 実施例3グと同様な条件で、種々の添加剤を加え中空糸
紡糸を行なった。中空糸原液に加えた添加剤及び得られ
た中空糸の性質を第6表に示す。 膜構造はいずれも本発明のS層構造であり、内外ボイド
層比は/θ〜15であった。 (以下余白) 一73= 鄭 匂 裕 匂 θ )匂 斗 ト 斗 か)ト)
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ト Q−lグー 比較例/コ 実施例3qのポリマー溶液を用い、原液温度、2k°C
にてドクタープレイド膜厚t、tooμmでガラス板上
にキャストした後7分間放置し1.:25°C水中で凝
固させた。得られた多孔膜平膜の諸性質は以下のとおり
であった。膜厚300 /rm、透水率00θ/ m’
/ln’day−atm・水温、25’Co平膜の構造
はABC構造であった。 比較例/3、il ポリエーテルスルホン /θf、N−メチルピロリドン
901を、30’Cにて混合し均一な溶液とした。こ
の流し込み液をガラス板−トにドクタープレイドを用い
膜厚230μmで流延した。得られた多孔膜平膜の諸性
質は以下のとおりであった。膜厚10θμm1透水率5
m”/m’ day−atr+r水温、2.5−℃、
弾性率、2:l/kg/cJ 、強度/θkiA−以F
0平膜の構造はAB$$l造であった。 この溶液を用い内部凝固液に水を用いて中空糸紡糸用環
状ノズルから空中に紡糸し、ポリマーを中空糸内側より
凝固させ、中空糸を紡糸した。 得られた中空糸膜は、内径07SII11、外径/3!
Km、膜厚θ3wr、透水率k m’/m’day・a
tnr水温u5°c、弾性Ig J 231ai/r、
rl 、、破裂強度/ OkgAtl以下であった。走
査型電子顕微鏡で調べた結果、この中空糸は本発明に特
有のS層構造を有する中空糸ではなかった。 比較例/!;、/6 ポリマーとしてポリエーテルスルホンコof、溶媒とし
てジメチルアセトアミド govを混合し均一な溶液と
した。この溶液を用い原液温度2.S′℃にてドクター
プレイド膜厚り00μmでガラス板上にキャストした後
7分間放置し、2!;”C水中で凝固させた。 得られた多孔膜平膜は、膜厚300 pm 、透水率0
.00!; m’/m’・day−atm H水温コ5
’Cであった。平膜構造はABC構造であった。 この溶液を用いて実施例3グに同一の中空糸紡糸条件下
で中空糸を紡糸したところ、得られた中空糸の諸性質は
、内径ols闘、外径i3!;1111.膜厚03w5
、透水率0.0 / m’/+++’day−atm−
水温uA°c、破裂強度3θkq/ctlであった。内
外ボイド層比は/7であり、本発明に特有の5層構造で
はなかった。 実施例グ9 実施例3qと同一のポリマー溶液を用いて、種々の環状
ノズルを用いて内径が02層μmで外径、膜厚の異なる
中空糸膜を紡糸した。この中空糸膜の透水率と膜厚の関
係を第12図に示す。中空糸膜構造はいずれも本発明の
5層構造であり、内外ボイド層比は/3であった。 比較例17 30%の硫酸ナトリウム水溶液をジメチルスルホキシド
47qQmlに加え、均一溶液とする。この溶。 を有するポリエーテルスルホン/2!rfを溶解しポリ
マー溶液とした。このポリマー溶液粘度は/900セン
チポイズ(20″C)である。このポリマー溶液を中空
糸製造用環状ノズル(33(1)Pn’)から押し出し
、水を凝固液として内外側から凝固させた。 中空糸の内外径は07左鯨、/3左關で、透水率2 m
”/m’−day−atm・水温、2j’C,破裂強度
/ll#A−であった。 又、分子量to、oooのデキストランに対するカット
率は70%であった。中空糸膜構造は5層構造であった
が、内外ボイド層比は/7であった。 実施例5oNti 実施例3ダと同様な方法で、ポリマー溶液としてポリエ
ーテルスルホン、添加剤テトラエチレングリコールに各
種溶媒を用いて中空糸紡糸[また。 得られた中空糸の諸性質を第7表に示す。中空糸膜構造
はいずれも本発明の5層構造であり、内外ボイド層比は
10〜/3であった 第 7 表 :/S *透水率 m’/ln”−day−atrrr水温25
°C実施例!;t NJ−?、比較例7g ポリエーテルスルホン溶媒としてDMAc % 添加
119− 剤としてTEGを用い、ポリエーテルスルホン及びDM
Ac の割合を変化させて、ポリエーテルスルホン濃度
の異なる製膜用原液を作り、実施例3qと同様な方法で
、中空糸を紡糸した。得られた中空糸の諸性質を第g表
に示す。実施例5A〜S9の中空糸膜構造はいずれも本
発明の5層構造を示し、内外ボイド層比は’zo−is
であった。 比較例/gの中空糸はC層の厚さがコμmと薄くC層が
均一でなく、ボイド層(B、層、88層)がC層と接す
る付近では、ボイド層の乱れが生じていた。実施例56
〜S9のものは、C層の厚みがいずれも/θ〜70Pの
範囲内で比較例/gのものに比して厚く、ボイド層、C
層共にポリマ一部分は均一な構造であった。 (以下余白) SO− *透水率 m7m’−day−atm ・水温u5’c
実施例60〜63.比較例19、ユ0 ポリエーテルスルホンDMAc 、 TEGを、それぞ
れコθニア/:?(%)の割合で混合し均一な溶液とし
た後、ポリマー溶液を環状ノズルから押し出し、内部及
び外部凝固液として精製水を用い、該ポリマーを内外面
から凝固させ中空状多孔膜を紡糸した。この時、中空糸
紡糸用ノズルから外部凝固液までの空中走行距離を椎々
変化させ、得られた糸の性質を検討した。結果を第を表
に示す。実施例60〜6sの中空糸膜構造は本発明の5
層構造であつた。一方、実施例tO〜A、S′の中空糸
の6層の厚みはS〜り0μm の範囲内であった。 第9表 紡糸原液ポリエーテルスルホン:DMAc :TEG=
、2θニア/:?中空糸外径/J5m!11、内径0
.75肩、膜厚03霞*透水率 m”/m”−day−
atm−水温ss”C実施例66.67 実施例AO−45と同一の紡糸用原液を用い、環状ノズ
ルにて空中走行距離1 j tan %内部及び外部凝
固液としてメタノールを用い、ポリマーを凝固させた。 得られた中空糸は、内外径0.’15m、733襲、破
裂強度、透水率、弾性率、強度共に良好なものが得られ
た。膜構造は本発明のS層構造であり、内外ボイド層比
は10〜/Sであった。 同様に内部凝固液にメタノール、外部凝固液に水を用い
ても破裂強度、透水率、弾性率、強度共に良好なものが
得られた。膜構造は本発明のS層構造であり、内外ボイ
ド層比は/、θ〜/Sであった。 久 図面の簡単な説明 第1図は本発明の中空糸膜の横断面をモデル的に示した
図である。図にはそれぞれA。、BO% C%Bi X
Ai各層を示す。 第2図は本発明中空糸膜の糸軸に直角な面で切った全横
断面を示す凍結割断面の走査型電子顕微鏡写真(倍率ざ
コ倍)である。 第3図は第2図の中空糸膜の横断面の一部を拡大して示
した走査型電子顕微鏡写真(倍率330倍)である。 第9図は第2図の中空糸膜の横断面のAi層とBi層の
一部を拡大して示した走査型電子顕微鏡写真−!iJ− 倍率(1’100倍)である。 第S図は第2図の中空糸膜の横断面の内表面A。 層の走査型電子顕微鏡写真(倍率/41.000倍)で
ある。 第6図は第2図の中空糸膜の横断面の外表面A。 層の凍結割断面走査型電子顕微鏡写真(倍率/’AOO
O倍)である。 第7図は本発明の中空糸を図示のように斜めに凍結割断
した円内部分の走査型電子顕微鏡写真(倍率/90倍)
である。 第S図は第2図の中空糸膜の横断面の中間層(6層)を
示す走査型電子顕微鏡写真(倍率1900倍)である。 第を図は第S図の中間層(6層)の倍率を非常に大きく
した走査型電子顕微鏡写真(倍率1t6oo。 倍)である。 第7θ図は中空糸内外表面からの距離と存在C1孔半径
との関係を示すグラフである。 第1/図は本発明及び比較例の芳香族ポリスルホン中空
糸の膜厚と透水率との関係を示すグラフである。 第12図は本発明の芳香族ポリエーテルスルホン中空糸
の膜厚と透水率との関係を示すグラフである。 第13図は本発明の中空糸中間層の厚みと透水率及び破
裂強度の関係を示すグラフである。 第1グ図はABC3層構造の平膜の断面の走査型電子顕
微鏡写真である。 第1S図はABC乎膜の膜厚と透水率との関係を示す図
である。 第1乙図はA。BoCBi Ai 3層構造中空糸膜と
AB又はBAの2層構造中空糸膜についての膜厚と破裂
強度との関係を示す図である。 第77図は本発明中空糸の中間層構造のC4孔の/単位
を、従来のものとの比較において模式的に示した斜視図
であり、(A)は本発明、(B)は従来のものを示す。 特許出願人 旭化成工業株式会社 代理人弁理士 星 野 透55− 全 第17図 (A) (8) 手続補正書 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第12863号2、
発明の名称 ポリスルホン系樹脂中空糸3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 大阪府大阪市北区堂島浜1丁目2番6号(OO3)旭化
成工業株式会社 代表取締役社長 宮 崎 輝 4、代理人 東京都新宿区四谷3丁目7番地かつ新ビル5B6、補正
の対象 昭和58年2月15日付提出の手続補正書の補正の内容
の■1図面の欄 7、補正の内容(別紙のとおり) 補正の内容 1.明細書 添付の全文訂正明細書のとおりに補正する。 ■0図面 図面の第11図、第12図及び第16図、第17図を別
紙のとおり補正する。 特許出願人 旭化成工業株式会社 代理人 弁理士 星 野 透
Claims (6)
- (1)、外表面層・外ボイド層・中間層・内ボイド層・
内表面層の5層構造を有し、かつ内・外ボイド層の厚さ
の比が15以下であることを特徴とするポリスルホン系
樹脂中空糸膜。 - (2) 中間層の厚みがSμm以上70μm以下であ
る特許請求の範囲第1項記載のポリスルホン系樹脂中空
糸膜。 - (3)、全膜厚が100μm−tooμm である特許
請求の範囲第1項記載のポリスルホン系樹胆中生糸膜。 - (4)、膜の透水率が3 m7’&−day−atm以
上である特許請求の範囲第1rJi記載のポリスルホン
系樹脂中空糸膜。 - (5)、 ポリスルホン糸樹脂が芳香族ポリスルポン
又は芳香族ポリエーテルスルホンである特許請求の範囲
第1項記載のポリスルホン系樹脂中空糸膜。 - (6)、 (ボ1ハエチレングリコールを含むポリマー
濃度−/− が/!;重置重置上以上リスルホン糸重合体の極性有機
溶媒溶液を環状ノズルから中空糸状に吐出させ、該溶媒
と混和するが、ポリスルポン系重合体を俗解しない液体
を内外凝固液として用い、ノズル内側から適当圧力で凝
固液を注入して、空気中をO5錦以上の距離走行せしめ
た後外部凝固液中番こ入れ、中空糸膜厚が約100〜6
00μmとなるように紡糸することを特徴とするポリス
ルホン系樹脂中空糸膜の製造法。
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|---|---|---|---|
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