JP2000176260A - 高分子複合体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、多孔質基体の孔を塞ぐ高分子溶液
を簡単な工程で取り除くことができる高分子複合体の製
造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の高分子複合体の製造方法は、高
分子ゲル膜によって表面が被覆された多孔質基体１から
成るもので多数の透過孔４を有する高分子複合体を得る
ために、高分子溶液２を多孔質基体１上に塗布する工程
と、該多孔質基体１に通風する工程と、該多孔質基体１
上の前記高分子溶液２をゲル化する工程とから成ること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細な透過孔を多
数有する高分子複合体とその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】微細な透過孔を多数有する高分子複合体
は、流体中の微細な固形物の除去を行う目的として様々
な用途で使用されている。例えば、水道水及び河川水等
から０.１ミクロン以上の鉄錆、菌類等の不純物を取り
除く業務用のフィルタや、家庭用浄水器に用いる中空糸
膜フィルタなどである。

【０００３】上記高分子複合体は、多孔質基体を高分子
ゲル膜で被覆して成るものである。そこで、接触する流
体のｐＨ変化や温度変化により体積の膨潤・収縮挙動を
示す高分子物質を高分子ゲル膜に用いたならば、高分子
複合体の透過孔は膨潤・収縮する高分子ゲル膜によって
その孔径を変化させることができる。従って、フィルタ
として用いたときに不純物の捕集能力や流量を制御する
ことができて便利である。

【０００４】この高分子複合体は、多孔質基体上にゲル
膜形成性の高分子溶液を塗布し、その高分子溶液の膜を
ゲル化処理することによって得られる。このとき、多孔
質基体の孔は塗布された高分子溶液によって塞がれる。
故に、それを取り除いて孔を開通させながら、孔内も一
様に高分子溶液の膜に被覆させる必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５９−８０３０
５号公報には、高分子物質によって多孔質構造の膜を製
造する方法が示されている。これによると、先ずポリビ
ニールアルコールやポリアクリロニトリルなどから成る
ゲル膜形成性の溶液に、ジメチルホルムアミドやジメチ
ルアセトアミドなどの溶剤を混ぜた高分子溶液をガラス
板などの基体上に流延する。そして、高分子溶液の膜面
に対して水平方向に送風した後、膜をゲル化処理する。
この高分子ゲル膜を乾燥の後、基体から剥離する。

【０００６】上記従来技術では、高分子溶液の膜面に対
して水平方向に送風する工程がある。これは膜面と接す
る空気を流動させることで、膜からのジメチルホルムア
ミドやジメチルアセトアミドなどの溶剤の蒸発を促進し
ている。溶剤は分子の大きさで蒸発するので、膜には多
数の微細な孔が形成される。

【０００７】前記高分子複合体の製造に上記従来技術の
送風工程を適用しても、膜に微細孔が形成されるだけで
多孔質基体の孔を塞いだ高分子液体を取り除くことはで
きない。また、高分子液体の膜に多数の微細孔が形成さ
れるので、均一な厚みを有する高分子ゲル膜が得られに
くく、フィルタとしての性質に影響を与えることとな
る。

【０００８】本発明は、上記課題をかんがみて成された
ものであり、多孔質基体の孔を塞ぐ高分子溶液を簡単な
工程で取り除くことができる高分子複合体の製造方法を
提供することを目的とする。また、そのほかの目的は、
多孔質基体上に高分子ゲル膜が均一に形成された高分子
複合体を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の高分子複合体の製造方法は、高分子ゲル
膜によって表面が被覆された多孔質基体から成るもので
多数の透過孔を有する高分子複合体を得るために、高分
子溶液を多孔質基体上に塗布する工程と、該多孔質基体
に通風する工程と、該多孔質基体上の高分子溶液をゲル
化する工程とから成ることを特徴とする。

【００１０】上記製造方法では、高分子溶液が塗布され
た多孔質基体に通風することから、多孔質基体の孔を塞
いでいた高分子溶液は、該孔を吹き抜けようとする風に
よって押し出される。このとき、多孔質基体の表面では
風の流速は遅くなるため、孔以外の部分では高分子溶液
の膜が残る。

【００１１】また、上記請求項１の製造方法によって得
られた高分子複合体は、多孔質基体の孔内も含めた全表
面が一様に高分子ゲル膜に被覆されたものとなる。

【００１２】請求項２の高分子複合体の製造方法は、高
分子ゲル膜によって表面が被覆された多孔質基体から成
るもので多数の透過孔を有する高分子複合体を得るため
に、高分子溶液を多孔質膜上に塗布する工程と、該多孔
質基体に通風する工程とを交互に繰り返し行った後、多
孔質基体上の高分子溶液をゲル化する工程を行うことを
特徴とする。

【００１３】上記製造方法では、多孔質基体上に高分子
溶液を繰り返し塗布することにより、その膜を厚くする
ことができる。故に、工程を繰り返す回数によって最終
的に得られる高分子ゲル膜の厚さが決まる。

【００１４】従って、請求項２の製造方法によって得ら
れた高分子複合体は、所望の孔径を有する透過孔を備え
たものになる。

【００１５】請求項３の高分子複合体の製造方法は、請
求項１又は請求項２に記載の高分子複合体の製造方法に
おいて、高分子溶液が塗布された多孔質基体に通風する
工程では多孔質基体の面に対して垂直に風をあてること
を特徴とする。この製造方法では、多孔質基体の孔内を
塞ぐ高分子溶液のちょうど中央が取り除かれ、孔内には
均一な厚みの高分子溶液の膜が残る。

【００１６】故に、請求項３の製造方法によって得られ
た高分子複合体は、多孔質基体の孔内も含めた全表面が
一様に均一な厚みの高分子ゲル膜によって被覆されてお
り、透過孔の孔径はほぼ揃ったものとなる。

【００１７】請求項４の高分子複合体の製造方法は、請
求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高分子複合体の
製造方法において、高分子溶液にはポリビニルアルコー
ルが含まれることを特徴とする。この製造方法によって
得られた高分子複合体では、高分子ゲル膜は力学的に強
靭なものとなる。

【００１８】請求項５の高分子複合体の製造方法は、請
求項４に記載の高分子複合体の製造方法において、多孔
質基体上の高分子溶液の膜をゲル化する工程では高分子
溶液の膜を凍結及び解凍することを特徴とする。ここで
は、ポリビニルアルコールを含んだ高分子溶液の膜につ
いて凍結及び解凍を複数回行うとよい。これによって得
られた高分子複合体では、高分子ゲル膜は力学的に強靭
なものとなる。

【００１９】また、請求項６の高分子複合体は請求項１
乃至請求項５のいずれかに記載の製造方法にて製造され
たもので、それぞれ上述したとおりである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００２１】第１実施形態について説明する。先ず、多
孔質基体上に高分子溶液を塗布する。図１はこの多孔質
基体の状態を示した模式図であって、同図(ａ)は正面か
ら見た場合、同図(ｂ)は断面を見た場合である。多孔質
基体１は多数の孔１ａを有する平膜フィルタである。こ
のような多孔質基体１としては、ポリカーボネイト、ポ
リプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、
セルロースアセテートなどがある。

【００２２】この多孔質基体１には、ゲル膜形成性の高
分子溶液が塗布されて膜２を形成している。このゲル膜
形成性の高分子溶液にアクリル酸、メタクリル酸、スル
ホン酸、アクリルアミドなどの電解質を含んだ高分子を
用いると、ｐＨ刺激に応答する高分子ゲル膜が形成され
る。また、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドやポリビニ
ルメチルエーテルなどを用いると、温度変化に応答する
高分子ゲル膜が形成される。

【００２３】上記高分子溶液の塗布方法としては、キャ
スト法、ディップ法、スピンコート法などを用いるとよ
い。一般に、ゲル化に達する濃度の高分子溶液ではその
粘度が高いため、多孔質基体１上に流延したときには厚
みにむらができたり孔１ａ内に侵入できないことがあ
る。そのときは、適当に希薄な濃度にまで高分子溶液を
水や有機溶媒などで希釈し、多孔質基体１に流延した後
にゲル化濃度に至るまで乾燥させる。

【００２４】次に、高分子溶液の膜２で被覆された多孔
質基体１に通風する。図２はこの多孔質基体１の状態を
示す模式図であって、(ａ)は正面から見た場合、(ｂ)は
断面を見た場合である。図２(ｂ)に示すように、送風部
材３を用いて上記多孔質基体１に通風している(図中、矢
印Ａは風の流れ)。これによって、多孔質基体１の孔１
ａを塞いでいた高分子溶液は吹き飛ばされ、透過孔４を
開通させる。

【００２５】このときの風の強さは、多孔質基体１の孔
１ａの大きさや密度、高分子溶液の粘度により決まる。
また、送風部材３としてはファン、アスピレータ、真空
ポンプを用いればよい。尚、真空ポンプを用いる場合
は、高分子溶液が真空ポンプ中に入る場合があるのでト
ラップを設置する必要がある。

【００２６】最後に、この高分子溶液の膜２をゲル化す
る。ゲル化には光架橋、化学架橋、物理架橋などの公知
の適当な方法で架橋させるとよい。

【００２７】上記工程により製造された高分子複合体
は、不純物をろ過するためのフィルタとして用いられ
る。特に、ｐＨ刺激や温度変化に応答する高分子物質を
高分子ゲル膜に用いた場合、高分子複合体の透過孔４を
通る流体のｐＨ変化や温度変化により高分子ゲル膜は体
積の膨潤・収縮挙動を示す。これによって、透過孔４の
孔径は変化するので、フィルタとしては不純物の捕集能
力や流量を制御することができて便利である。

【００２８】また、上記製造方法において高分子溶液に
ポリビニルアルコールが含まれると、得られる高分子ゲ
ル膜は力学的に強靭なものとなる。特に、このポリビニ
ルアルコールを含む高分子溶液を用いた場合、ゲル化処
理には放射線架橋などを用いることもできるが、凍結解
凍法による架橋を行うのがよい。

【００２９】即ち、高分子溶液の膜を繰り返し凍結、解
凍させることで、さらに強靭な高分子ゲル膜が得られ
る。このように、高分子ゲル膜が強靭な高分子複合体
は、フィルタとして用いると流体から受ける圧力に強
く、寿命の長いものとなる。

【００３０】次に、第２実施形態について説明する。こ
の高分子複合体の製造方法は上記第１実施形態におい
て、多孔質基体１上に高分子溶液を塗布する工程と、高
分子溶液の膜２が形成された多孔質基体１に通風する工
程とを繰り返し行う。この後、高分子溶液の膜をゲル化
することで高分子ゲル膜を得ることができる。

【００３１】ここでは、高分子溶液の塗布の回数によっ
て、多孔質基体１上に形成される高分子ゲル膜が厚くな
り、透過孔４の孔径が決まる。故に、所望の孔径の透過
孔４を備えた高分子複合体を得ることができる。

【００３２】次に、第３実施形態について説明する。こ
の高分子複合体の製造方法は上記第１実施形態におい
て、多孔質基体１に通風する工程では多孔質基体１の面
に対して垂直に風を吹き付ける。

【００３３】図３はこの工程の状態を示す模式図であ
る。送風部材３からの風(図中、矢印Ａ)を整流部材５に
通すことで、多孔質基体１の面に対して垂直に吹き付け
られる(図中、矢印Ａ′)。これによって、多孔質基体１
の孔１ａを塞いでいる高分子溶液は孔１ａのほぼ中央が
取り除かれ、孔内表面には均一な厚みの高分子溶液の膜
が残る。上記整流部材５にはハニカム機構を用いるとよ
い。

【００３４】故に、得られた高分子複合体は、多孔質基
体１の孔内も含めた全表面が一様に均一な厚みの高分子
ゲル膜によって被覆されたものとなる。つまり、透過孔
４の孔径がほぼ揃うことから、この製造方法によって常
に特性にむらのない安定したフィルタが得られる。

【００３５】次に、多孔質基体として中空糸膜フィルタ
を用いた実施形態について説明する。図４(ａ)は中空糸
モジュールの通風工程の状態を示す模式図であり、同図
(ｂ),(ｃ)には中空糸膜フィルタが拡大して示されてい
る。図４(ｂ),(ｃ)に示すように、中空糸膜フィルタ６
はストロー状であって表面に孔６ａが多数形成されてい
る。

【００３６】ここでは、中空糸膜フィルタ６を多数束ね
た中空糸モジュール７を多孔質基体とし、上記第１乃至
第４実施形態のいずれかと同様にして表面に高分子ゲル
膜を形成する。図４(ａ)に示す通風工程では、通風管８
内に中空糸モジュール７が挿入されていて、送風部材３
により管８内に風(図中、矢印Ａ)が通っている。これに
よって、中空糸膜フィルタ６の孔６ａを塞いでいた高分
子溶液が吹き飛ばされ、透過孔４が開通される。

【００３７】次に、本発明の高分子複合体の製造方法の
実施例を示す。多孔質基体には、孔径８ミクロンの透過
孔を有する厚さ７ミクロンのポリカーボネイトフィルタ
を用いる。また、高分子溶液は、重合度１４００、ケン
化度９９.５％以上のポリビニルアルコールと重合度８
４００のポリアクリル酸による重量比９:１の混合高分
子溶液の１０％水溶液である。このポリアクリル酸によ
って、ｐＨ刺激応答性の高分子ゲル膜が得られる。

【００３８】高分子溶液の塗布はディップ法にて行われ
る。即ち、ポリカーボネイトフィルタを高分子溶液に浸
漬して引き上げる。そして、通風処理としてアスピレー
タ配管中にポリカーボネイトフィルムを挿入して通風を
約１秒間行う。このときの配管中の真空度は５０mmHgで
ある。この後、ゲル化処理としてポリカーボネイトフィ
ルタを−２０℃にて凍結させ解凍させる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の高分子
複合体の製造方法では、多孔質基体上にゲル膜形成性の
高分子溶液を塗布すると多孔質基体の孔は高分子溶液に
よって塞がれるが、これを多孔質基体に通風することで
取り除いている。故に、工程が簡単なのでコストが安く
生産性もよい。また、これにより得られた高分子複合体
は多孔質基体の全表面に一様に高分子ゲル膜が形成され
たものとなる。

【００４０】請求項２の高分子複合体の製造方法では、
高分子溶液の塗布の回数に応じて所望の孔径の透過孔を
有する高分子複合体が得られる。故に、フィルタとして
用いたときの不純物の補修能力や流量などが制御でき
る。

【００４１】請求項３の高分子複合体の製造方法では、
多孔質基体に垂直に風を吹き付けることで、多孔質基体
の孔内も含めた全表面には均一な厚みの高分子ゲル膜が
形成される。従って、得られた高分子複合体は透過孔の
孔径がほぼ揃ったものとなり、この製造方法では常に特
性にむらのない安定した高分子複合体が得られる。

【００４２】請求項４の高分子複合体の製造方法ではポ
リビニルアルコールを含む高分子溶液を用い、また請求
項５の高分子複合体の製造方法ではポリビニルアルコー
ルを含んだ高分子溶液の膜を凍結及び解凍してゲル化さ
せている。このような簡易な工程により力学的に強靭な
高分子ゲル膜が得られる。従って、高分子複合体として
はフィルタとして用いたときに寿命の長いものとなる。

【００４３】請求項６の高分子複合体は、請求項１乃至
請求項５のいずれかに記載の製造方法によって得られた
ものであって、上述した通りである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態の高分子複合体の製
造方法の工程を示す模式図。

【図２】本発明に係る第１実施形態の高分子複合体の製
造方法の工程を示す模式図。

【図３】本発明に係る第３実施形態の高分子複合体の製
造方法の工程を示す模式図。

【図４】本発明に係る中空糸膜を用いた高分子複合体の
製造方法の工程を示す模式図。

【符号の説明】

１ 多孔質基体 ２ 高分子溶液 ３ 送風部材 ４ 透過孔 ５ 整流部材 ６ 中空糸膜フィルター ７ 中空糸モジュール ８ 通風管

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA03 MA01 MA03 MA06 MA22 MA31 MB16 MC18 MC23 MC33 MC36 MC38 MC39 MC44 MC49 MC62 MC83 MC88 NA41 NA46 NA61 PA01 PB04 PB06 PB22 PB24 PC52 4D019 AA01 AA03 BA13 BB01 BB08 BB10 BD01 CA03 CB06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子ゲル膜によって表面が被覆された
   多孔質基体から成るもので多数の透過孔を有する高分子
   複合体を得るために、高分子溶液を前記多孔質基体上に
   塗布する工程と、該多孔質基体に通風する工程と、該多
   孔質基体上の前記高分子溶液をゲル化する工程とから成
   ることを特徴とする高分子複合体の製造方法。
2. 【請求項２】 高分子ゲル膜によって表面が被覆された
   多孔質基体から成るもので多数の透過孔を有する高分子
   複合体を得るために、高分子溶液を前記多孔質膜上に塗
   布する工程と、該多孔質基体に通風する工程とを交互に
   繰り返し行った後、前記多孔質基体上の高分子溶液をゲ
   ル化する工程を行うことを特徴とする高分子複合体の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記高分子溶液が塗布された前記多孔質
   基体に通風する工程では前記多孔質基体の面に対して垂
   直に風をあてることを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載の高分子複合体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記高分子溶液にはポリビニルアルコー
   ルが含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
   いずれかに記載の高分子複合体の製造方法。
5. 【請求項５】 前記多孔質基体上の前記高分子溶液をゲ
   ル化する工程では前記高分子溶液を凍結及び解凍するこ
   とを特徴とする請求項４に記載の高分子複合体の製造方
   法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の製造方法にて製造されることを特徴とする高分子複合
   体。