JPS5896633A - 疎水性膜の親水化方法 - 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】 本発明は疎水性多孔質膜を効率的に親水化する方法に関
するものであり、同時に疎水性多孔質膜からなる医療用
機器類の親水化と滅菌方法を提供するものである。

近年、膜を使用する分離、ｅ過、抽出、接触などの技術
は工業分野、医療分野に広く利用されている。また、こ
こで使用される膜の種類も多種・多様であり、夫々の特
性を活かした利用がなされている。

高分子膜を界面特性からみて分類すれば、親水性膜と疎
水性膜に分類することができるが、これらの膜鉱水を対
象とする場合には利用技術内容において明確に区別され
るものである。

例えば疎水性多孔質膜を隔てて水と気体が存在する場合
には、水は膜内へ浸入することができず、したがって膜
面な介して、水と気体を安定して接触させることが可能
であり、かかる応用例としてポリオレフィン系多孔質中
空糸を使用した人工肺、あるいは廃水処理槽中の水中へ
の空気散気材を挙げることができる。

一方、親水性多孔質膜を同じ用途に用いることは、体液
の洩漏を起こしたり、あるいは廃水が膜内へ浸入し散気
が行なえ゛なくなるなどの理由から実用に供することは
困難である。

しかしながら、疎水性多孔質膜を水又は水溶液の濾過膜
として利用する場合に鉱、水又は水溶液が疎水性多孔質
膜の細孔の中へは浸入することが極めて困難であるため
に、そのま〜では濾過膜としては使用できず、これを濾
過膜として利用するためには、親水化処理を予め施こす
必要がある。

かかる親水化処理法としては、例えばプルロニック型非
イオン界面活性剤を多孔質膜の細孔内へ含浸させる方法
あるいは水と混合可能な有機溶剤に層全体を浸漬し、こ
れを湿潤状態を保ったまへ水と置換する方法が、かかる
疎水性膜の後処理的親水化方法として当業者に公知の方
法である。

ここに述べた方法を用いることにより疎水性多孔質膜も
親水性多孔質膜と何ら変らない濾過膜として利用できる
。

しかしながら、有機溶剤に層全体を浸漬し、これを湿潤
状態を保ったま〜水と置換する方法は、膜で隔てられた
二つの空間の、いずれの側にも、予め有機溶剤を導入し
、しかる後に水と置換するために親水化処理に使用する
溶剤量と溶剤を置換する水蓄が多量に必要となり、かつ
一度使用した有機溶剤は水と混合希釈されるために、そ
のまへでは再び親水化処理に使えないという欠点を有し
ていた。

また、有機溶剤の使用蓋を減らすために、疎水性膜を有
機溶剤中に浸漬した後、溶剤を大部分除去し、しかる後
に水と接触させる方法もとりうるが、溶剤除去の量のコ
ントロールが難しく、また溶剤の蒸発も起こるため、溶
剤の付着斑を避けることができず、親水化斑を生じやす
い。

本発明者らは、かかる現状を鑑み、上記欠点を解決すべ
く鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本
発明は疎水性多孔質膜を親水化する方法に関し、疎水性
多孔質膜によって隔てられた二空間のうち、一方に予め
水又は水溶液（以下液体Ａと略す）を存在させておき、
しかるのち他方の空間に疎水性多孔質膜の細孔内へ浸透
可能で、かつ液体入と混合しうる液体（以下液体Ｂと略
す）を導入することを特徴とする親水化方法であり、親
水化に要する液体Ａ。

液体Ｂの使用量を減少させ、かつ短時間操作が可能であ
り、さらに親水化処理効果の変動の少ない極め゛ＣＣ未
来な親水化方法である。

−以下、本発明をさらに詳しく説明する。

本発明において使用される疎水性多孔Ｉｊ［膜とは、水
あるいは水浴液によって濡れない膜であり、かかる代表
的な膜としてはポリエチレ／、ポリプロピレン、ポリ弗
化ビニリゾ／、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチ
レン、ポリスルフォノ、ポリジメチルシロキサン、ポリ
ブチレンテレフタレートなどを主成分とする膜であり、
界面特性からみれば純水に対する接触角が７０°以上を
示す素材からなる膜である。水との接触角が９０°以上
であれば、水の細孔内への浸透には圧力が必要であり、
細孔径が１μ以下の多孔質膜では、水の圧力が１気圧以
下では、水の浸透は全く起こらない。また接触角が９０
°未満でも、接触角が９０°に近いと実質的に水の浸透
は起こらず実用的な意味で水の浸透が起こるためには接
触角は６０°以下が必要であり、従つて７０°以上の素
材からなる多孔質膜が本発明の対象となる。また本発明
に云う液体入は膜素材に対する接触角が７０°以上にな
る液体であり、Ｍ！膜素材同一であっても、水溶液の場
合には溶質の性質、一度に応じて接触角が変わるが、接
触角が７０°以上なら本発明に使用しうる液体である。

かかる液体Ａとしては蒸留水、無菌水、生理食塩水、２
＊ホルマリン水、１０％アルコール水、その他一般水が
例として挙げることができる。

以上の疎水性膜によって隔てられた二つの空間、すなわ
ち空間１、空間２のうち、一方の空間１に液体Ａを存在
させた系は、他方の空間２に気体あるいは膜との接触角
が７０°以上の液体が存在する場合には液体Ａの膜内部
への浸透は全く起こらず、１過膜としては使用できない
。

これに対して、空間２に疎水性膜の細孔内へ浸透可能で
かつ、液体Ａと混合しうる液体（液体Ｂ）を導入すると
、液体Ｂは膜内を透過し、ある時間経過後に空間１に到
達する。液体Ｂが膜内部へ浸透するために紘接触角が６
０’以下、好ましくは４０°以下である必要がある。ま
た、親水化のために液体Ｂが具備すべき性質としては、
液体Ａと混合しうる性質が挙げられる。

かかる液体Ｂとしては多くの有機溶剤類が含まれる。例
えばアルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類
、有機酸類、アンド系溶剤などが用いることのできる溶
剤である。これらは単一成分とし【用いてもよく、二種
以上の混合物でもかまわない。また、有機溶剤類が１０
０チでなくても高濃度水溶液でもかまわない。液体Ｂと
しては水と相溶性の良いメチルアルコール、エチルアル
コール、エチレングリコール、グリセリン等のアルコー
ル類が好ましく、特に５０チ以上のエチルアルコールを
含むエチルアルコール水溶、液が好ましい。

本発明による親水化方法の特徴は、液体Ｂが疎水性多孔
質膜を透過した瞬間に完了することであり、親水化処理
時間の短縮が可能であること、また従来の方法の如く、
疎水性多孔質膜によって隔てられた二つの空間夫々を液
体Ｂで充填する必要がないために溶剤使用量が少なくて
済むことである。特にこの％徴は中空糸膜の如く、膜で
隔”〔られた空間の一方の容積が大きく異なる場合に顕
著であり、液体入を容積の大きい空間−に充填し、液体
Ｂを容積の小さい空間から導入する方法が、本発明の効
果を大きくする。

本発明の親水化方法において、親水化処理は、液体Ａと
Ｂが混合して完了するが、膜全体が同時に親水化完了す
る場合には、特に問題はないが、広い面積の平膜や多数
本あるいは長い中空糸膜の如く、親水化処理に時間差が
あって同時に完了しない場合には、親水化が完了した部
分において液体Ａ、Ｂが混合し、その結果、液体Ａを多
く含む液が液体Ｂ側へ浸入して液体Ｂを希釈し、液体Ｂ
の表面張力が高くなると、以後の十分な親水化が行なえ
ない場合がある。このような好ましくない現象を避ける
ためには、膜全体の親水化が完了するまで、液体Ｂを液
体Ａよりも圧力を高くすれば効果的である。

また、液体Ｂは水を含んでいてもかまわないし、また単
独では水と実質的に混合しない有機溶剤を含んでいても
、残りの大部分の有機溶剤が水溶性であれば、水と混合
可能であることが多く、この場合も本発明に用いること
ができる。

以上の如く、本発明における親水化方法においては、疎
水性膜の一方の空間に水又は水溶液（液体入）を存在さ
せておき、しかるのちに他方の空間に疎水性膜の細孔内
へ浸透可能でかつ液体Ａと混合可能な液体Ｂを導入する
ために、液体Ａは膜内には入り得ないが層界面の極く近
傍に存在しており、液体Ｂが゛膜内を浸透し、液体Ａの
存在する層界面に到達すると直ちに液体ＡとＢの混合が
起り、親水化処理が完了する。

すなわち、液体ＡとＢの混合直後に於いては、膜内に存
在す・る液体は未だ液体Ｂとｔｔ　ｘ等しい組成である
５ものの、そのま〜放置するか、もしくは液体Ａ１１ｌ
ｌを加圧してやれば液体Ａは膜内へ浸透することが可能
であり、親水化が達成できる。

上に述べた如くシ【親水化処理が完了すれば、以後膜を
液体に浸漬したま〜保持しておくことにより親水化処理
の効果は保持される。また必要ならば腺を浸漬したまｋ
Ａ、Ｂが混合した液体を所望の別の液体Ｃに置き換える
こともできる。

この液体Ｃは液体入と同じでもよく、又全く別の液体で
も構わない。液体Ｃは空間１、空間２のいずれ側から通
液しても構わない。しかし、液体Ｂ成分を系外に放出す
るためには液体Ｃは空間１＠の空間から通液することが
効率的である。疎水性膜が中空糸膜のときには特に効率
が高い。かくして親水化処理を施され、必要に応じて所
望の水又は水溶液に置換された膜は、医療用途あるいは
水処理用途に十分利用されうるものである。

以下実施例で本発明をさらに説′明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。

実施例１ 高密度ポリエチレン（ＭＩ値５．０、密度（Ｌ９６８　
ｆ／ＣＣ）を円形ノズルを用いて紡糸し、得られた未延
伸糸を室温で５０％延−伸し、さらに熱延伸を４００％
施こし、内径３００μ、膜厚６０μ、空孔率６５ｃＩｋ
の多孔質ポリエチレン中空糸を得た。この中空糸を外筒
に充填し、端部な接着剤で固定し、図に示すｆ１通用モ
ジュールを作成した。このモジュールの中空糸内部空間
（１）の容積と中空糸外部と外筒との間の空間（２）の
容積は夫々５２ｄと１６０−であった。

このモジュールを親水化するにあたり、空間（２）の入
口（３）より水を通水し、出口（４）より流出させ、気
泡を追い出しながら中空糸外部と外筒の間の空間に水を
充填した。この間中空糸内部空間（１）と連通ずる入口
（５）、出口（６）からは水は流出せず、膜は疎水性で
あることを示した。次に入口（５）よりエタノールを通
液し、出口（６）より流出させた。この間入口（３）の
コック（７）を閉じ、出口（４）は開放した。エタノー
ルが出口（６）より流出しはじめてからコック（８）を
閉じ、引き続き５秒間エタノールを通液した後コック（
９）を閉じた。数分後コック（７）を開いて入口（３）
より通水しながらコック（９）を開けるとエタノールを
含んだ水が入口（６）より流出し続けたので疎水性の多
孔質膜が親水化されていた。この処理に必要なエタノー
ルは８０−であった。

比較例１ 実施例１に使用した同型のモジュールを用いて、入口（
３）よりエタノールを通液し、中空糸内部空間と、中空
糸外部空間の双方にエタノールを充填した。数分後、入
口（５）より水を通液するとモジュールの出入口（３）
、（４）より水が流出しつづけ、親−水化が行なわれて
いた。

この処理に必要なアルコールは２２０−であり、実施例
１よりも多く要した。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の親水化方法を示す中空糸膜を用いた１過装
置である。 １・・・・中空糸膜（中空糸膜内部空間）２・・・・中
空糸膜外部空間 ！ｔ、　４．５．６・・・・ｒ過装置出入口Ｚ８，９・
・・・コック

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　疎水性多孔膜によって隔てられた二空間のうち、一
   方の空間に予め水または水溶液（液体入）を存在させて
   おき、しかるのち他方の空間に疎水性多孔質膜の細孔内
   へ浸透可能で、かつ液体入と混合し５る液体Ｂを導入す
   ることを特徴とする疎水性多孔質膜の親水化方法。 ２、疎水性多孔質膜が、ポリエチレン、ポリプロピレン
   、ポリ弗化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンで
   ある特許請求の範囲第１項記載の親水化方法。 １　疎水性多孔質膜が中空糸である特許請求の範囲第１
   項又は第゛２項記載の親水化方法。 ４、　液体Ａを存在させておく空間が中空糸の外部空間
   である特許請求の範囲第６項記載の親水化方法。 ５　液体Ａが生理的食塩水、無菌水又は滅菌剤入りの水
   溶液である特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項
   又は第４項記載の親水化方法。 ＆　液体Ｂがアルコール類である特許請求の範囲第１項
   又は第２項又は第３項又は第４項又は第５項記載の親水
   化方法。 ｌ　液体Ｂがエチルアルコールを主成分とする水溶液で
   ある特許請求の範囲第１項又は繍２項又は第６項又は第
   ４項又は第５項記載の親水化方法。 ＆　液体Ｂの圧力を液体入の圧力よりも為い状態で操作
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の親水
   化方法。