JP2525037B2 - ポリスルホン系中空糸膜 - Google Patents
ポリスルホン系中空糸膜Info
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- JP2525037B2 JP2525037B2 JP63174356A JP17435688A JP2525037B2 JP 2525037 B2 JP2525037 B2 JP 2525037B2 JP 63174356 A JP63174356 A JP 63174356A JP 17435688 A JP17435688 A JP 17435688A JP 2525037 B2 JP2525037 B2 JP 2525037B2
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- Japan
- Prior art keywords
- hollow fiber
- membrane
- layer
- fiber membrane
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
- B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、中空糸状分離膜として有用なポリスルホン
系中空糸膜に関し、更に詳しくは、優れた濾過特性と機
械強度とを有するとともに、一定の分画性能を維持しな
がら高透水性能を有するポリスルホン系中空糸膜に関す
るものである。
系中空糸膜に関し、更に詳しくは、優れた濾過特性と機
械強度とを有するとともに、一定の分画性能を維持しな
がら高透水性能を有するポリスルホン系中空糸膜に関す
るものである。
（ロ）従来の技術 一般に、ポリスルホン系中空糸膜は、主に限外濾過膜
として優れた特性を示すことが知られている。その他、
逆浸透膜やガス分離膜の支持膜としても使用されてい
る。これは、ポリスルホン系樹脂が耐熱性、耐薬品性、
機械的強度に優れた性能を有しており、この特性が分離
膜になっても保持され生かされるためである。このため
限外濾過膜としても食品工業、医療分野、電子工業用な
どその用途は多岐にわたっている。
として優れた特性を示すことが知られている。その他、
逆浸透膜やガス分離膜の支持膜としても使用されてい
る。これは、ポリスルホン系樹脂が耐熱性、耐薬品性、
機械的強度に優れた性能を有しており、この特性が分離
膜になっても保持され生かされるためである。このため
限外濾過膜としても食品工業、医療分野、電子工業用な
どその用途は多岐にわたっている。
一方、従来より一般的に用いられているポリスルホン
系分離膜は膜壁を厚くして機械強度を維持していた。
系分離膜は膜壁を厚くして機械強度を維持していた。
（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような構造を有する分離膜は、機械
的強度には優れるものの膜壁が通液の抵抗になるため、
単位面積当りの膜濾過速度が小さいという欠点があっ
た。
的強度には優れるものの膜壁が通液の抵抗になるため、
単位面積当りの膜濾過速度が小さいという欠点があっ
た。
本発明者らは、以上のような従来使用されている分離
膜の欠点を解決し、機械強度を高くでき、かつ濾過速度
を大きくできる分離膜について鋭意研究を進めた結果、
中空糸の内径と膜厚の比を一定の比の間に保つことで上
記問題を解決できることを見出し、更にこの知見に基づ
き、種々の検討を進めた結果、本発明に至った。
膜の欠点を解決し、機械強度を高くでき、かつ濾過速度
を大きくできる分離膜について鋭意研究を進めた結果、
中空糸の内径と膜厚の比を一定の比の間に保つことで上
記問題を解決できることを見出し、更にこの知見に基づ
き、種々の検討を進めた結果、本発明に至った。
（ニ）課題を解決するための手段及び作用 すなわち、本発明は、中空糸の内径に対する膜厚の比
が0.22〜0.35であって、断面が外表面層、外指状構造
層、中間層、内指状構造層、内表面層の５層構造からな
り、前記内表面層のみにスキン層を有するポリスルホン
系中空糸膜を提供するものである。
が0.22〜0.35であって、断面が外表面層、外指状構造
層、中間層、内指状構造層、内表面層の５層構造からな
り、前記内表面層のみにスキン層を有するポリスルホン
系中空糸膜を提供するものである。
以下、詳細に本発明の説明を行う。
本発明で使用されるポリスルホン系中空糸は、それ自
体公知のものが利用できる。ポリスルホン系樹脂は下記
の構造からなるポリスルホン系樹脂およびその誘導体か
ら作られるものである。
体公知のものが利用できる。ポリスルホン系樹脂は下記
の構造からなるポリスルホン系樹脂およびその誘導体か
ら作られるものである。
このようなポリスルホン樹脂を用いて中空糸膜を製造
するが、この時得られる中空糸の内径に対する膜厚の比
が0.22〜0.35の範囲にあれば、どのような方法によって
製造しても良い。
するが、この時得られる中空糸の内径に対する膜厚の比
が0.22〜0.35の範囲にあれば、どのような方法によって
製造しても良い。
本発明のポリスルホン系中空糸膜は、たとえば原料の
ポリスルホン系樹脂を適当な添加剤（例：ポリエチレン
グリコール）の存在下で極性有機溶媒（例：ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルスルホキシド）に溶解して紡糸原
液を作り、この原液を内部凝固液（例：ジメチルスルホ
キシドと水の混液）とともに、二重環ノズルを通して押
出し、空気中を走行させた後、外部凝固液（例：水ある
いは有機・無機水溶液）中に導くことによって得ること
ができる。
ポリスルホン系樹脂を適当な添加剤（例：ポリエチレン
グリコール）の存在下で極性有機溶媒（例：ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルスルホキシド）に溶解して紡糸原
液を作り、この原液を内部凝固液（例：ジメチルスルホ
キシドと水の混液）とともに、二重環ノズルを通して押
出し、空気中を走行させた後、外部凝固液（例：水ある
いは有機・無機水溶液）中に導くことによって得ること
ができる。
ここで中空糸の内径に対する膜厚の比とは、膜厚みを
内径で除算した値を指して言い、この比が0.22より小さ
いと機械的強度が小さいか、あるいは膜の欠陥の多いも
のとなり、実用上問題がある。一方、比が0.35より大き
い場合には、機械的強度には優れるものの、濾過速度の
小さな膜となるだけでなく、膜厚みが大きいために、同
じ膜面積をもつ膜モジュールを作成する時、コンパクト
性に欠けるものとなってしまう。しかも、内径と膜厚の
比を0.22〜0.35の範囲にした時、濾過速度を高めるため
には、膜の断面構造を外表面層、外指状構造層、内指状
構造層、中間層、内表面層からなる５層構造を有する
膜、あるいは、外表面層、指状構造層、内表面層からな
る３層構造を有する膜であることが望ましい。ここで言
う外指状構造層ならびに内指状構造層とは、それぞれ主
に中空糸膜構造の維持に寄与する層である。一方、外表
面層、中間層、内表面層は比較的緻密な構造を有し、分
離特性や透水性が決定される層である。また、中空糸膜
の中間層は、紡糸原液中の溶媒と添加剤が中空糸の中空
側へぬけるものと外表面側にぬけるものがあるためにそ
の境界層として形成される。中間層の厚みは、両方向へ
の移動速度によって決定され、紡糸溶液組成、内部、外
部凝固液組成、紡糸原液組成、凝固液温度および空中走
行距離によって変化する。
内径で除算した値を指して言い、この比が0.22より小さ
いと機械的強度が小さいか、あるいは膜の欠陥の多いも
のとなり、実用上問題がある。一方、比が0.35より大き
い場合には、機械的強度には優れるものの、濾過速度の
小さな膜となるだけでなく、膜厚みが大きいために、同
じ膜面積をもつ膜モジュールを作成する時、コンパクト
性に欠けるものとなってしまう。しかも、内径と膜厚の
比を0.22〜0.35の範囲にした時、濾過速度を高めるため
には、膜の断面構造を外表面層、外指状構造層、内指状
構造層、中間層、内表面層からなる５層構造を有する
膜、あるいは、外表面層、指状構造層、内表面層からな
る３層構造を有する膜であることが望ましい。ここで言
う外指状構造層ならびに内指状構造層とは、それぞれ主
に中空糸膜構造の維持に寄与する層である。一方、外表
面層、中間層、内表面層は比較的緻密な構造を有し、分
離特性や透水性が決定される層である。また、中空糸膜
の中間層は、紡糸原液中の溶媒と添加剤が中空糸の中空
側へぬけるものと外表面側にぬけるものがあるためにそ
の境界層として形成される。中間層の厚みは、両方向へ
の移動速度によって決定され、紡糸溶液組成、内部、外
部凝固液組成、紡糸原液組成、凝固液温度および空中走
行距離によって変化する。
また、中空糸の内径は、２重環ノズルの口径、中空糸
の巻き取り速度および紡糸原液の吐出速度によって変化
する。従って上記のことを考慮し、適宜これらの条件の
設定をすることにより所望の中空糸膜を形成することが
できる。
の巻き取り速度および紡糸原液の吐出速度によって変化
する。従って上記のことを考慮し、適宜これらの条件の
設定をすることにより所望の中空糸膜を形成することが
できる。
このような構造を有する膜では、発達した指状構造層
が透過流速を高め、指状構造層におけるボイド周囲の組
織が機械強度に優れるため中空糸膜の機械強度も合わせ
持つことになる。
が透過流速を高め、指状構造層におけるボイド周囲の組
織が機械強度に優れるため中空糸膜の機械強度も合わせ
持つことになる。
又、工業的に限外濾過膜として使用される中空糸膜は
引張り強度で100g/本以上であることが望ましく、さら
に望ましくは、120g/本以上である。
引張り強度で100g/本以上であることが望ましく、さら
に望ましくは、120g/本以上である。
（ホ）実施例 以下、本発明を具体例によって示し、さらに詳細な説
明するが本発明はこれに何等限定されない。
明するが本発明はこれに何等限定されない。
実施例１〜２ ポリエーテルスルホン（ICI社製,Victrex5200P）を20
重量％、溶媒剤としてジメチルスルホキシドを60重量
％、添加剤としてポリエチレングリコール（三洋化成製
分子量400）を20重量％の割合でそれぞれ混合し、均
一溶液とした。そして、この紡糸原液は、内部凝固液と
してのジメチルスルホキシド50％水溶液を２重環ノズル
の中央口から吐出しながら、２重環ノズルの外側環状口
から空中を走行させた後、水からなる凝固液へ浸漬する
ようにして導かれるものである。この際、巻き取り速度
を10m/分で行い、内径500〜800μｍ、肉厚150〜250μｍ
の中空糸膜とした。
重量％、溶媒剤としてジメチルスルホキシドを60重量
％、添加剤としてポリエチレングリコール（三洋化成製
分子量400）を20重量％の割合でそれぞれ混合し、均
一溶液とした。そして、この紡糸原液は、内部凝固液と
してのジメチルスルホキシド50％水溶液を２重環ノズル
の中央口から吐出しながら、２重環ノズルの外側環状口
から空中を走行させた後、水からなる凝固液へ浸漬する
ようにして導かれるものである。この際、巻き取り速度
を10m/分で行い、内径500〜800μｍ、肉厚150〜250μｍ
の中空糸膜とした。
得られた中空糸の性能を表１にまとめて示す。
実施例３ 上記実施例１及び２で用いたドープを用い、芯液とし
てジメチルスルホキシド50重量部、水50重量部からなる
混合溶液を使用して、60℃の温水から成る外部凝固槽中
へ２重環ノズルから押し出した。得られた中空糸は膜厚
140μｍ、内径400μｍの中空糸膜であり、断面は５層構
造であった。この膜の純水透水速度は1120/m2・hr・k
g/cm2（水温25℃）と高く、また、分子量84,000のコン
アルブミンを90％排除する膜であった。機械強度も引張
り強度で120g/本であり、工業的に充分実用化できるも
のであった。
てジメチルスルホキシド50重量部、水50重量部からなる
混合溶液を使用して、60℃の温水から成る外部凝固槽中
へ２重環ノズルから押し出した。得られた中空糸は膜厚
140μｍ、内径400μｍの中空糸膜であり、断面は５層構
造であった。この膜の純水透水速度は1120/m2・hr・k
g/cm2（水温25℃）と高く、また、分子量84,000のコン
アルブミンを90％排除する膜であった。機械強度も引張
り強度で120g/本であり、工業的に充分実用化できるも
のであった。
そして、実施例１〜３の各断面構造はそれぞれ５層構
造であった。いずれの膜も、内表面層のみにスキン層を
有する膜であった。
造であった。いずれの膜も、内表面層のみにスキン層を
有する膜であった。
比較例１ 上記実施例１及び２と全く同じ操作により、内径400
μｍ、膜厚80μｍ、従って内径に対する膜厚の比が0.20
の中空糸膜を得た。この膜の純水透水速度は1120/m2
・hr・atm（25℃）であったが、引張り強度が70g/本と
低いものであり、工業的に長期に亘って信頼して使用で
きるものではないことが分かった。
μｍ、膜厚80μｍ、従って内径に対する膜厚の比が0.20
の中空糸膜を得た。この膜の純水透水速度は1120/m2
・hr・atm（25℃）であったが、引張り強度が70g/本と
低いものであり、工業的に長期に亘って信頼して使用で
きるものではないことが分かった。
（ヘ）発明の効果 以上述べた様に、本発明により、中空糸の内径に対す
る膜厚の比を0.22〜0.35に設定したので、高透水性と実
用上必要な強度を有する中空糸膜を得ることができる効
果がある。
る膜厚の比を0.22〜0.35に設定したので、高透水性と実
用上必要な強度を有する中空糸膜を得ることができる効
果がある。
Claims (2)
- 【請求項１】中空糸の内径に対する膜厚の比が0.22〜0.
35であって、断面が外表面層、外指状構造層、中間層、
内指状構造層、内表面層の５層構造からなり、前記内表
面層のみにスキン層を有することを特徴とするポリスル
ホン系中空糸膜。 - 【請求項２】中空糸の引張り破断強度が100g/本以上で
ある請求項１記載のポリスルホン系中空糸膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63174356A JP2525037B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | ポリスルホン系中空糸膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63174356A JP2525037B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | ポリスルホン系中空糸膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0226627A JPH0226627A (ja) | 1990-01-29 |
| JP2525037B2 true JP2525037B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=15977195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63174356A Expired - Lifetime JP2525037B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | ポリスルホン系中空糸膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2525037B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990058927A (ko) * | 1997-12-30 | 1999-07-26 | 구광시 | 폴리설폰 중공사막 및 그의 제조 방법 |
| JP7475186B2 (ja) * | 2020-04-14 | 2024-04-26 | Nok株式会社 | ポリスルホン系中空糸膜および中空糸膜モジュール |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60246812A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-06 | Daicel Chem Ind Ltd | ポリスルホン系樹脂製中空糸 |
| JPS61103504A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-22 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 中空繊維状分離膜の製造方法 |
| JPS61164602A (ja) * | 1985-01-17 | 1986-07-25 | Daicel Chem Ind Ltd | ポリスルホン系樹脂製中空糸膜 |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP63174356A patent/JP2525037B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0226627A (ja) | 1990-01-29 |
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Legal Events
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