JPS6331502A - 複層多孔質中空糸膜 - Google Patents

複層多孔質中空糸膜

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JPS6331502A
JPS6331502A JP61172713A JP17271386A JPS6331502A JP S6331502 A JPS6331502 A JP S6331502A JP 61172713 A JP61172713 A JP 61172713A JP 17271386 A JP17271386 A JP 17271386A JP S6331502 A JPS6331502 A JP S6331502A
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hollow fiber
fiber membrane
porous
diameter
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Kazuo Toyomoto
豊本 和雄
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、一般発酵薬品の精製、除菌水等に使用される
、耐久性の良好な、かつ高精密に分離し得る複層多孔質
中空糸膜に関する。
(従来の技術) 従来、ポリオレフィンtベースとする中空糸状ミクロフ
ィルターは、一般発酵グロスの精製、除菌水、電子工業
用水の微粒子除去等に数多く使用され、それIで使用さ
れてきた平膜状ミクロフィルターを一部代替もしくはそ
れらが使用出来ない分野に数多く使用されて1次。
それらの実用化の例は、はとんど中空糸の内側よりフィ
ード液全通し、中空糸外部から、目的とする成分を分離
精製する方法が通例であった。
その理由はこの濾過方法の方が、膜の分離性能、ライフ
等の点でよジ中空糸膜の特長を生かせるからである。
一方それらの多孔質中空糸膜は、膜の剛性、クリープ特
性が比較的小さいために、低圧で使用しなければならな
い問題点を有していた。
その問題点を解決するため、膜厚を大きくしたり、膜の
寸法を小さくする事が試みられているtζ透過効率、液
性から不利になる事が多く、おのずと制限があった。
(発明が解決しようとする問題点) 前記のように、多孔質中空糸膜は、優れた濾過性能を有
するにもかかわらず、低圧でしか使用できず、使用方法
が限定され、そのメリットに充分に生かし得なかった。
(問題全解決するための手段) 本発明者は、前記の多孔質中空糸膜のもつ欠点を解決す
るため鋭意研究した結果、本発明に到達した。
すなはち本発明は、材質がポリオレフィン、またはオレ
フィンとノ・口rンとの共重合体よりなる外径0.5〜
10ミリ、厚み0.01〜4ミリ、平均孔径0.01〜
5μ、空孔率20〜80%の多孔質中空糸膜の外表面に
、径が0.5 ミリ以下の繊維を1本あるいは複数本束
ねて網状になるように複数組巻きつけられている事全特
徴とする複層多孔質中空糸膜に関する。
さらに好ましくは、該複層多孔質中空糸膜の膜構造が三
次元網目構造をしており、かつ該中空糸膜の電離性放射
線による処理前後の25℃における膜の引張弾性率の比
が、1.05から2.0の範囲にあるように架橋処理さ
れている多孔質中空糸膜が、特にすぐれた効果を有する
ことを見出した。
次艮本発明を具体的に詳しく説明する。
本発明に適用される多孔質中空糸膜外表面に巻きつけら
れる繊維は、強度ができるだけ高いものが好ましいが、
適用流体混合物にも充分耐性を示すものが好ましい。一
般的には、ポリエステル、ポリアミド、レーヨン、木綿
、ポリプロぎレン、弗素金倉んだ1合体、カーボン繊維
等が使用される。
さらに、使用条件によって、束ねられる繊維本数および
異なる接触角をもって捲き上げられる組数は変って(る
。また、その組み方についても、多くの多様化がはから
れてよい。具体的には、それぞれの繊維が中空糸軸に対
して常に一定の角度に、独立的に巻かれる場合もあ夛う
るし、お互いに父絡し合って変化して行く場合もあって
よい。
本発明において、多孔質中空糸膜の材質としては、ポリ
オレフィン、オレフィンとハロダン化オレフィンとの共
1合体等の疎水性多孔膜であることが必要で、これは中
空糸膜として必要な機械的性質の保持に役立つ。
ここで、前記のポリオレフィン、オレフィンとハロダン
化オレフィンとの共1合体の具体例としては、ポリオレ
フィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、〆
リプチレン又は前記の281以上の混合物又はエチレン
、プロぎレン、ブテン、ヘキセン、テトラフルオロエチ
レン、クロロトリフルオロエチレンの2種以上の混合物
よりなる共重合体等が採用される。
本発明で得られた多孔膜の孔構造としては、種々の成形
加工によって得ることができる。具体的には、所謂延伸
法も適用可能であるが、孔構造としては、延伸法やエツ
チング法など艮より得られた直孔貫通型の空孔構造より
も、例えば特公昭59−37292号、特公昭40−9
57号公報及び特公昭47−17460号公報に示され
たミクロ相分離法や混合抽出法などにより形成される三
次元網目構造を有するものが好ましい。特に、特開昭5
5−131028号公報に示された禍遺体の製造技術が
確立することによって本発明の意義が明確化し、従来技
術では得られない優れた性能を有する材料の製造方法を
達成することができた。
本発明による多孔膜は、平均孔径0.01μないし5μ
の範囲にある。ここで平均孔径とは、ASTMF316
−70に記載嘔れている方法で得られた値を指しており
、通常エアーフロー法と呼ばれ、空気圧を変えて乾燥膜
と湿潤膜の空気透過流束を測定し、その比から求めるも
のである。
本発明における平均孔径の範囲は実用性能上から設定き
れたものであジ、これ以外の範囲では透過速度もしくは
微粒子除去効果等の点で不適当である。
次に、本発明によって得られた多孔膜の空孔率は20な
いし80%の範囲にある。ここで、空孔率とは、あらか
じめ1lin−水等の液体に浸漬し、その後乾燥して、
その前後の重量変化から測定されたものである。空孔率
が本発明の範囲以外では、それぞれ透過速度、機械的性
質等の点で好ましくない。
多孔性中空糸膜の寸法は、本発明の目的としては外径0
.5ないし10ミリ、厚み0.01ないし4ミリなる形
状を有する中空糸タイプのものが好ましい。
妊らに本発明多孔質中空糸膜は、本質的に剛性クリープ
特性を改良するために、膜の少なくとも1部分が架橋さ
れてもよい。架橋で膜がもろくなるため、本発明によっ
て複層膜にする事は著るしく付加価値を高める。架橋は
、化学薬品処理によっても可能であるが、電離性放射線
によるほうが好ましく、放射線のタイプとしてα線、β
線、γ線、加速電子線、X線などがあるが、実用的には
電子線又はγ線が好ましい。
これらの架橋は、多孔質膜の引張弾性率の向上を導くが
、通常その効果から見て実用的に好ましい範囲は、処理
前の引張弾性率(YB)と処理後の引張弾性″4(Yc
)の比(Yc/YE)が、1.05ないし2.0の範囲
にある事が好ましい。
さらに本発明多孔質中空糸膜は、水に対する濡れ柱上改
良するため、その膜表面の少なくとも1部分が、ヒドロ
キシル基、スルホン酸基、カルボン酸基、カルボン酸き
アルコールのエステル基ヲ含む少(とも1つの反応性単
量体でグラフト処理されてもよい。グラフトされる反応
性単量体の具体例としては、アリルアルコール、ビニー
ルベンゼンスルホン酸、アクリル酸、2−ヒドロキシエ
チルメタクリレート等が単独もしくは混合物で使用でれ
る。
さらに、多孔性中空糸膜の剛性をアップさせるには、ト
リアリルイソシアヌレート、ポリアルキレンジ−メタア
クリレート(又はメタクリレートλトリメチロールプロ
パントリメタクリレート、(又はアクリレート)等tグ
ラフト架橋させてもよい。
これらの場合のグラフト方法の例は、いずれもこの単独
架橋方法と同じく、電離性放射線を用いてグラフトさせ
る事が出来る。
次に具体例によって本発明の詳細な説明する。
〔実施例〕
実施例1.2及び比較例1.2 微粉硅酸(二デシk ’VN 3 LP ) 24.1
1j量部、ジブチルフタレー) (DBP ) 54.
4重量部、ポリプロピレン樹脂粉床〔旭化成ポリプロぎ
レンーM8231 ) 21.5重量部の組成物tあら
かじめ予備混合した後、30ミlJ二軸押出機で外径6
.5絽、厚み0.5朋の中空糸状に押出した後、1.1
.1−トリクロルエタン〔クロロ七ンVG (i 品名
))中に60分間浸漬しDBP を抽出した後、更に温
度60℃の苛性ソーダ40%水溶液中に約20分浸漬し
て微粉硅酸を抽出したあと、水洗、乾燥した。
この膜の空孔率は65チ、平均孔径は0.15μであつ
大。
次にこの膜の外側に、0.05mの径を有するポリエス
テル繊維を10本束ね、それを8組みとし4組づつ軸に
対して接触角が左および右廻りに45度になるように巻
き上げた複層中空糸膜を作った(実施例膜1)。
この笑施例中空糸膜t1巻きとらない前の単層膜(比較
例膜1)と、その透過性能全比較したと 、ころ、表1
に示す結果−を得た。
表   1 濾過速度51)破裂強度52)中空糸膜比較例膜1  
  1.050     10     単鳩実m例J
igl     1.050     >30    
 *)m注1)水道水で加圧した初期透水量 単位は1時間、1m2当り、1 kfi’ / an”
当りのリットル量 注2)膜の内側より水圧で+0.5 kg / an2
/ mで加圧した場合の膜が破壊する時の最高圧さらに
、前記比較例および実施例中止糸膜を長さ1隅、本数3
00本に束ねて、両端をシールしたモジュールに組み立
て、それぞれの実用性能を比較評価した結果を表2に示
す。
表  2 運転条件 内圧4 kg / an”、流速21/cm
運転温度 30°C 原  水 0.2μ以上の微粒子を103ケ/に含んだ
水*) 結果 *〕直順法による評価 表2に示されるように、本発明の複層中止糸膜は、比較
例に比べ著るしく耐久性上地している。
次に、比較例膜を、0.1%以下の酸素を含む窒素雰囲
気でCo、 60−γ線を常温で照射し、その引張弾性
率を元の引張弾性率の1.25倍にしたのち、実施例膜
1の場合と同じくその外表面を繊維で複層化し、実施例
膜2を得た。この実施例膜2の性能は表3に8妊れる結
果を有する。なお比較のために、架橋単セ膜(比較例膜
2)も評価した。
表  3 1.000時間運転後     4050表3に示され
るように、架橋処理をされた本発明実施例膜2は、比較
例膜2に比してその耐久性の点で効果?有し、かつその
微粒子捕捉性能生変っていない。
実施例3.4及び比較例3 微粉硅酸にプシルVN3LP)22.1重量狐ジオチル
フタレート(DOP ) 55.4 TL量部、ポリエ
チレン樹脂粉末〔旭化成5H−800グレード1)22
.5重量部の組成物を予備混合した後、60ミリ2軸押
出機で外径2.7fl、厚み0.45n+の中空糸状に
押出した後、1.1.1−トリクロルエタン〔クロロセ
ンVG(商品名)〕中に60分間浸漬し、DOPt−抽
出した。更に温度60℃の苛性ソーダ40%水溶液中に
約20分浸漬して微粉硅酸を抽出したあと、水洗、乾燥
した。
得られた多孔の基材膜に、トリメチロールプロパントリ
メタクリレート金浸漬コーティングし、その後電子加速
器(加圧電圧1−5MeV、電子線電流1 mA )を
用いて窒素雰囲気下i [] Q KGYで電子線を照
射した後、未反応モノマーを洗滌除去した。乾燥後、さ
らに同条件下で電子線を照射し、グラフト量4%、平均
孔径0.12μ、空孔率62チの多孔膜3を得た。
前記条件で、グラフトモノマーを2−ヒドロキシエチル
メタクリレートにした以外は、まったく同じ条件で、グ
ラフト量8.5%、平均孔径0.12μ、空孔率639
6の多孔膜4を得た。
さらにグ″ラフトする以前の多孔膜の物性を測定し、平
均孔径0.14μ、空孔率62%の比較例膜約0.Oj
 utの径のポリアミド繊維を50本束ねたものt−7
,2組、半分づつが中空糸の軸に対して右および左廻り
に45度になるように巻きと9、複層複合中空糸M実施
例膜(3及び4)を得た。
次にこれらの複層中空糸実施例膜3及び4、および単層
中空糸膜(比較例膜3)の、内部からの加圧による耐久
時間は表4に示されるようであった。
表  4 (発明の効果〕 本発明の方法によって、従来、多孔質中空糸単層膜では
不可能とされた5kl!/σ2以上の内圧下でも、長期
間運転が可能で、その適用範囲を大巾に拡大することが
できるようになった。従来、適用不能とされていた高内
圧下で運転することができ、従来、不可能とされてきた
高精密な濾過分離が可能となった。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)材質がポリオレフイン、またはオレフインとハロ
    ゲンとの共重合体よりなる外径0.5〜10ミリ、厚み
    0.01〜4ミリ、平均孔径0.01〜5μ、空孔率2
    0〜80%の多孔質中空糸膜の外表面に、径が0.5ミ
    リ以下の繊維が1本あるいは複数本束ねて網状になるよ
    うに複数組巻きつけられていることを特徴とする複層多
    孔質中空糸膜
  2. (2)多孔質中空糸膜の膜構造が三次元網目構造をして
    おり、かつ中空糸膜が下記の範囲に架橋処理されたもの
    である特許請求の範囲第1項記載の複層多孔質中空糸膜 2.0≧Y_C/Y_B≧1.05 ここでY_C,Y_Bはそれぞれ架橋後または架橋前の
    膜の25℃における引張弾性率(kg/cm^2)を示
    す。
  3. (3)多孔質中空糸膜の膜表面の少なくとも1部分が、
    ヒドロキシル基、スルホン酸基、カルボン酸基、カルボ
    ン酸とアルコールとのエステル基の少なくとも1つを含
    む反応性単量体でグラフトされたものである特許請求の
    範囲第1項記載の複層多孔質中空糸膜
JP61172713A 1986-07-24 1986-07-24 複層多孔質中空糸膜 Expired - Lifetime JPH0794007B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009297642A (ja) * 2008-06-12 2009-12-24 Sepratek Inc 中空糸内部投入用の中空糸膜
JP2015205258A (ja) * 2014-04-22 2015-11-19 Nok株式会社 繊維補強多孔質中空糸膜およびその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5766137A (en) * 1980-10-09 1982-04-22 Asahi Medical Co Hoolow fiber

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