JPH0829242B2 - 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
- Publication number
- JPH0829242B2 JPH0829242B2 JP17435788A JP17435788A JPH0829242B2 JP H0829242 B2 JPH0829242 B2 JP H0829242B2 JP 17435788 A JP17435788 A JP 17435788A JP 17435788 A JP17435788 A JP 17435788A JP H0829242 B2 JPH0829242 B2 JP H0829242B2
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- JP
- Japan
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- layer
- hollow fiber
- finger
- fiber membrane
- thickness
- 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
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
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、ポリスルホン系中空糸膜に関し、さらに詳
しくは、優れた濾過特性と機械特性を併せもつ中空糸状
ポリスルホン系限外濾過膜に関するものである。
しくは、優れた濾過特性と機械特性を併せもつ中空糸状
ポリスルホン系限外濾過膜に関するものである。
（ロ）従来の技術 従来、ポリスルホン系中空糸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あまり多くな
い。
在するが、膜構造について開示する文献はあまり多くな
い。
（ハ）発明が解決しようとする課題 内・外表面層、内・外指状構造層、中間層という５つ
の層からなる膜もJournal of Applied Polymer Science
（J.Appl.Polym.Sci.）21巻165ページ〜180ページ（197
9）など、以前より知られていたが、中間層がいずれも
厚いために透水速度に劣る膜しか知られていなかった。
の層からなる膜もJournal of Applied Polymer Science
（J.Appl.Polym.Sci.）21巻165ページ〜180ページ（197
9）など、以前より知られていたが、中間層がいずれも
厚いために透水速度に劣る膜しか知られていなかった。
本発明では、５層構造からなるポリスルホン系中空糸
膜であって、濾過速度が大きく、かつ機械強度の高い膜
について鋭意研究を進め、中間層の大きさを規定するこ
とにより上記問題点を解決できることを見い出し本発明
に至った。
膜であって、濾過速度が大きく、かつ機械強度の高い膜
について鋭意研究を進め、中間層の大きさを規定するこ
とにより上記問題点を解決できることを見い出し本発明
に至った。
（ニ）課題を解決するための手段 すなわち、本発明は、断面が内表面層、内指状構造
層、中間層、外指状構造層、外表面層の５つの層からな
り、内指状構造層の厚さに対し、中間層の厚みが0.1〜
0.2倍で、外指状構造層の厚みが0.6〜1.5倍であること
を特徴とするポリスルホン系中空糸膜である。
層、中間層、外指状構造層、外表面層の５つの層からな
り、内指状構造層の厚さに対し、中間層の厚みが0.1〜
0.2倍で、外指状構造層の厚みが0.6〜1.5倍であること
を特徴とするポリスルホン系中空糸膜である。
本発明のポリスルホン系中空糸膜を形成するポリスル
ホン樹脂は、それ自体公知のものが利用できる。ポリス
ルホン樹脂は、下記の一般式で表される芳香族ポリスル
ホン、又はポリエーテルスルホンであり、およびこれら
の誘導体をも含めるものである。
ホン樹脂は、それ自体公知のものが利用できる。ポリス
ルホン樹脂は、下記の一般式で表される芳香族ポリスル
ホン、又はポリエーテルスルホンであり、およびこれら
の誘導体をも含めるものである。
なお、これらのポリスルホン、ポリエーテルスルホン
系樹脂は、耐熱性、耐薬品性に優れたエンジニアリング
プラスチックスであり、従って中空糸膜も優れた特性を
与え得る。
系樹脂は、耐熱性、耐薬品性に優れたエンジニアリング
プラスチックスであり、従って中空糸膜も優れた特性を
与え得る。
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。
本発明の中空糸膜は、中空糸の断面構造において、外
表面層、外指状構造層、中間層、内指状構造層、内表面
層からなる５層構造を有する。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。ここで、内表面層あるいは外表
面層は、どちらか一方に分離のためのふるいの大きさを
規定するより緻密な層部分を有し、中空糸膜全体の分画
特性を決定する層である。この緻密な層部分は、内表面
層における最も内側寄りの表面、あるいは外表面層にお
ける最も外側寄りの表面にある必要はなく、どちらの表
面層でも表面層内ならばどこにあっても良い。
表面層、外指状構造層、中間層、内指状構造層、内表面
層からなる５層構造を有する。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。ここで、内表面層あるいは外表
面層は、どちらか一方に分離のためのふるいの大きさを
規定するより緻密な層部分を有し、中空糸膜全体の分画
特性を決定する層である。この緻密な層部分は、内表面
層における最も内側寄りの表面、あるいは外表面層にお
ける最も外側寄りの表面にある必要はなく、どちらの表
面層でも表面層内ならばどこにあっても良い。
この緻密な層部分は、紡糸原液中の溶媒が水と交換す
る際にポリスルホン系ポリマーが凝固して表面層に形成
される。この時ポリマーが凝縮してできるポリマー粒子
が小さい程、より緻密な層部分が形成されることにな
る。また、ポリスルホン系高分子膜の形成においては凝
固液中の水分量が多いほど、またポリマーの相分離速度
を抑え、凝固粒子径が小さくなる様に凝固温度を低くし
たり、紡糸原液組成を変化させるほど緻密な相部分がで
きやすくなる。そして、これら内・外表面層は薄い程透
水速度の大きい膜であると言える。
る際にポリスルホン系ポリマーが凝固して表面層に形成
される。この時ポリマーが凝縮してできるポリマー粒子
が小さい程、より緻密な層部分が形成されることにな
る。また、ポリスルホン系高分子膜の形成においては凝
固液中の水分量が多いほど、またポリマーの相分離速度
を抑え、凝固粒子径が小さくなる様に凝固温度を低くし
たり、紡糸原液組成を変化させるほど緻密な相部分がで
きやすくなる。そして、これら内・外表面層は薄い程透
水速度の大きい膜であると言える。
内指状構造層、外指状構造層は中空糸膜の断面で見
て、中心から半径方向に伸びた指状の形をした空洞が並
んだ層である。この２つの指状構造層に挟まれた層を中
間層と呼ぶが、この層は、膜の強度を維持するのに重要
な役目を果たすだけでなく、透水速度にも大なる影響を
与えている。
て、中心から半径方向に伸びた指状の形をした空洞が並
んだ層である。この２つの指状構造層に挟まれた層を中
間層と呼ぶが、この層は、膜の強度を維持するのに重要
な役目を果たすだけでなく、透水速度にも大なる影響を
与えている。
上記の製膜過程において、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、外部凝固液の組成、
紡糸原液の組成、凝固液温度及び空中走行距離によって
変化する。中間層の厚みは、厚くなる程透水速度を低下
させるが、内指状構造層の厚みに対して0.1〜0.2倍程度
であれば機械強度を保持したまま透水速度を高めること
ができる。これは、同じ紡糸原液から同サイズの中空糸
を作成した場合に中間層が薄くなっても、指状構造層の
樹脂部分（空隙部分でない所）の密度が高まり、ここで
強度が保持されるためである。中間層の厚みが内指状構
造層の厚みに対して0.1倍以下になると、５層構造が部
分的に保持できず、強度も低下する。又、0.2倍以上で
は透水速度の低下が著しい。
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、外部凝固液の組成、
紡糸原液の組成、凝固液温度及び空中走行距離によって
変化する。中間層の厚みは、厚くなる程透水速度を低下
させるが、内指状構造層の厚みに対して0.1〜0.2倍程度
であれば機械強度を保持したまま透水速度を高めること
ができる。これは、同じ紡糸原液から同サイズの中空糸
を作成した場合に中間層が薄くなっても、指状構造層の
樹脂部分（空隙部分でない所）の密度が高まり、ここで
強度が保持されるためである。中間層の厚みが内指状構
造層の厚みに対して0.1倍以下になると、５層構造が部
分的に保持できず、強度も低下する。又、0.2倍以上で
は透水速度の低下が著しい。
本発明における内・外指状構造層の厚みは同じ程度が
良い。従って、中間層は膜厚のほぼ中央にある事が望ま
しく、両指状構造層の比、すなわち、外指状構造層／内
指状構造層は0.6〜1.5であることが好ましい。最も好ま
しいのは1.0である。
良い。従って、中間層は膜厚のほぼ中央にある事が望ま
しく、両指状構造層の比、すなわち、外指状構造層／内
指状構造層は0.6〜1.5であることが好ましい。最も好ま
しいのは1.0である。
（ホ）実施例 以下、本発明を具体例によって示し、さらに詳細に説
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 溶媒としてのジメチルスルホキシド60重量部に、ポリ
エチレングリコール20重量部、ポリエーテルスルホン
（ICI社製5200Pパウダー）20重量部を添加剤のして溶解
し、均一なポリマー溶液とした。このポリマー溶液を、
25℃の一定温度に保ち、同様に25℃に温度調節されたジ
メチルスルホキシド50％水溶液と同時に40℃の水浴中に
吐出させた。この時、空中走行距離を13cmとし、巻き取
り速度を7m/分で行った。
エチレングリコール20重量部、ポリエーテルスルホン
（ICI社製5200Pパウダー）20重量部を添加剤のして溶解
し、均一なポリマー溶液とした。このポリマー溶液を、
25℃の一定温度に保ち、同様に25℃に温度調節されたジ
メチルスルホキシド50％水溶液と同時に40℃の水浴中に
吐出させた。この時、空中走行距離を13cmとし、巻き取
り速度を7m/分で行った。
得られた中空糸膜は、外径1300μｍ、内径800μｍで
断面は５層構造を有しており、その構成は、内表面層は
20μｍ、内指状構造層が100μｍ、中間層15μｍ（内指
状構造層の厚みに対し0.15倍）、外指状構造層が80μ
ｍ、外表面層が35μｍであった。
断面は５層構造を有しており、その構成は、内表面層は
20μｍ、内指状構造層が100μｍ、中間層15μｍ（内指
状構造層の厚みに対し0.15倍）、外指状構造層が80μ
ｍ、外表面層が35μｍであった。
この中空糸膜は内表面層に緻密層が存在し、タンパク
質であるトリプシンインヒビターを60％透過した。中空
糸膜の性能は純水透水性能が400/m2・hr・kg/cm2であ
り、引張り強度が350g/本であった。
質であるトリプシンインヒビターを60％透過した。中空
糸膜の性能は純水透水性能が400/m2・hr・kg/cm2であ
り、引張り強度が350g/本であった。
比較例１ 空中走行距離を20cmに変えた他は上記実施例１と同じ
条件下で中空糸を紡糸し、断面５層構造の中空糸膜を得
た。この５層構造の構成は、内表面層が20μｍ、内指状
構造層が90μｍ、中間層が30μｍ、外指状構造層が70μ
ｍ、外表面層が40μｍであった。即ち、内指状構造層の
厚みに対し、中間層の厚みは0.3倍、外指状構造層のそ
れは0.78倍であった。そして、緻密な層部分は内表面層
にあり、分画性能は上記実施例１と実質的に同じであっ
た。
条件下で中空糸を紡糸し、断面５層構造の中空糸膜を得
た。この５層構造の構成は、内表面層が20μｍ、内指状
構造層が90μｍ、中間層が30μｍ、外指状構造層が70μ
ｍ、外表面層が40μｍであった。即ち、内指状構造層の
厚みに対し、中間層の厚みは0.3倍、外指状構造層のそ
れは0.78倍であった。そして、緻密な層部分は内表面層
にあり、分画性能は上記実施例１と実質的に同じであっ
た。
この膜の純水透水性能を測定したところ、210/m2・
hr・kg/cm2であり、引張り強度が380g/本であった。
hr・kg/cm2であり、引張り強度が380g/本であった。
実施例２ 上記実施例１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。
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。その中間層の厚み
は35μｍであり、内指状構造層の厚みは215μｍであ
り、中間層との比は0.16であった。また、外指状構造層
の厚みは200μｍであり、内指状構造層に対する比が0.9
であった。
膜であり、断面は５層構造であった。その中間層の厚み
は35μｍであり、内指状構造層の厚みは215μｍであ
り、中間層との比は0.16であった。また、外指状構造層
の厚みは200μｍであり、内指状構造層に対する比が0.9
であった。
この膜の純水透水速度は、1120/m2・hr・kg/cm
2（水温25℃）と高く、また、分子量84,000の蛋白質
（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/本あり、工業的に充分実用化で
きるものであった。
2（水温25℃）と高く、また、分子量84,000の蛋白質
（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/本あり、工業的に充分実用化で
きるものであった。
（ヘ）発明の効果 以上のように、本発明のポリスルホン系中空糸膜は５
つの層から成り、内指状構造層の厚みに対し、中間層の
厚みを0.1〜0.2倍で、外指状構造層の厚みを0.6〜1.5倍
に設定したので、透水性能と機械強度を共に併せ持つ中
空糸膜を得ることができる。すなわち、長期間の使用に
も安定して使用でき、かつ、膜分離における生産性を向
上できるポリスルホン系中空糸膜を提供できる効果があ
る。
つの層から成り、内指状構造層の厚みに対し、中間層の
厚みを0.1〜0.2倍で、外指状構造層の厚みを0.6〜1.5倍
に設定したので、透水性能と機械強度を共に併せ持つ中
空糸膜を得ることができる。すなわち、長期間の使用に
も安定して使用でき、かつ、膜分離における生産性を向
上できるポリスルホン系中空糸膜を提供できる効果があ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】断面が内表面層、内指状構造層、中間層、
外指状構造層、外表面層の５つの層からなり、内指状構
造層の厚みに対し、中間層の厚みが0.1〜0.2倍で、外指
状構造層の厚みが0.6〜1.5倍であることを特徴とするポ
リスルホン系中空糸膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17435788A JPH0829242B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP17435788A JPH0829242B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | ポリスルホン系中空糸膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0226628A JPH0226628A (ja) | 1990-01-29 |
| JPH0829242B2 true JPH0829242B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=15977212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17435788A Expired - Lifetime JPH0829242B2 (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) | JPH0829242B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103406033A (zh) * | 2013-09-09 | 2013-11-27 | 南京大学 | 壳聚糖－聚砜中空纤维膜的制备方法 |
| CN105013357A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-11-04 | 浙江工业大学 | 聚合物嵌入的金属有机骨架膜，其制备方法、装置与应用 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE487533T1 (de) * | 2006-10-18 | 2010-11-15 | Gambro Lundia Ab | Hohlfasermembran und verfahren zu ihrer herstellung |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP17435788A patent/JPH0829242B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103406033A (zh) * | 2013-09-09 | 2013-11-27 | 南京大学 | 壳聚糖－聚砜中空纤维膜的制备方法 |
| CN105013357A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-11-04 | 浙江工业大学 | 聚合物嵌入的金属有机骨架膜，其制备方法、装置与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0226628A (ja) | 1990-01-29 |
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