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JPH10314555A - Polyacrylonitrile-based membrane - Google Patents

Polyacrylonitrile-based membrane

Info

Publication number
JPH10314555A
JPH10314555A JP13139097A JP13139097A JPH10314555A JP H10314555 A JPH10314555 A JP H10314555A JP 13139097 A JP13139097 A JP 13139097A JP 13139097 A JP13139097 A JP 13139097A JP H10314555 A JPH10314555 A JP H10314555A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
membrane
film
pore size
weight
hollow fiber
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.)
Pending
Application number
JP13139097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruhiko Oishi
輝彦 大石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP13139097A priority Critical patent/JPH10314555A/en
Publication of JPH10314555A publication Critical patent/JPH10314555A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyacrylonitrile based precision filter membrane superior in water permeability and mechanical strength. SOLUTION: In a polyacrylonitrile based membrane composed of a sponge structure having no deficiency part such as voids within the membrane, a minimum hole diameter layer is provided with an average hole diameter of more than 0.05 μm and not more than 1 μm. Then, a precision filter membrane having a high mechanical strength and a high water permeability, which is suitable for preparing water such as city water required to be heated in a large quantity and collecting an enzyme from fermentation broth, is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、透水性および機械
的強度に優れたポリアクリロニトリル系精密濾過膜に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polyacrylonitrile-based microfiltration membrane having excellent water permeability and mechanical strength.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、分離操作において選択的な濾過性
を有する膜を用いる技術の進展はめざましく、現在、食
品工業、製薬工業、電子工業、医療、飲料水、原子力発
電復水処理などの分野において実用化されている。膜の
素材としては、セルロース系、ポリアミド系、ポリアク
リロニトリル系、ポリカーボネート系、ポリスルホン系
等の樹脂が使用されているが、その中でもポリアクリロ
ニトリル系樹脂は、膜の孔径を制御しやすく、膜の親水
性及び透水性に優れる上、機械的特性も良いという利点
がある。ポリアクリロニトリル系膜としては、分離性
能、透水性能又は機械的強度に重点を置いて開発されて
おり、その目的に応じて様々な膜構造や化学組成が提案
されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the technology of using a membrane having a selective filtration property in a separation operation has been remarkably advanced, and is currently used in fields such as food industry, pharmaceutical industry, electronics industry, medical treatment, drinking water, and nuclear power condensate treatment. Has been put to practical use. As the material of the membrane, cellulose-based, polyamide-based, polyacrylonitrile-based, polycarbonate-based, and polysulfone-based resins are used. It has the advantages of excellent heat resistance and water permeability and good mechanical properties. Polyacrylonitrile-based membranes have been developed with emphasis on separation performance, water permeation performance, or mechanical strength, and various membrane structures and chemical compositions have been proposed according to the purpose.

【0003】例えば、特公昭60ー39404号公報に
は、緻密層、多孔質層、巨大空孔とからなる膜構造が開
示されている。この構造の膜は、分画性能に優れている
が透水量が低いため、上水道等の水などを大量に浄化す
るような用途においては、膜モジュールを多く使用しな
ければならず、結果として装置の大型化につながり、処
理コストが高くなってしまう。
[0003] For example, Japanese Patent Publication No. 60-39404 discloses a film structure comprising a dense layer, a porous layer, and huge pores. The membrane of this structure has excellent fractionation performance but low water permeability, so in applications where large quantities of water, such as waterworks, are purified, a large number of membrane modules must be used. And the processing cost increases.

【0004】これに対し、特開昭63ー190012号
公報には、超高重合度のアクリロニトリル重合体を用
い、膜外表面にのみ緻密層を有し、空孔等の欠損部位を
含まない構造が記載されているが、この膜は機械的強度
においては優れているが、透水量は十分でない。また、
特開平6ー65809号公報には、同様に超高重合度の
アクリロニトリル重合体を用い、緻密層、巨大空孔とか
らなる膜構造が開示されているが、巨大空孔を含んだ構
造は膜強度および伸度が低く、好ましくない。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-190012 discloses a structure using an acrylonitrile polymer having a very high degree of polymerization, having a dense layer only on the outer surface of the film, and having no defective portions such as voids. Although this membrane is excellent in mechanical strength, it has insufficient water permeability. Also,
JP-A-6-65809 similarly discloses a membrane structure comprising a dense layer and huge pores using an acrylonitrile polymer having a very high degree of polymerization. Low strength and elongation are not preferred.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、大容
量の処理が必要な上水道等の水の浄化および発酵ブロス
からの酵素の回収に適した、機械的強度が高く、かつ透
水量の高い精密濾過膜を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a high mechanical strength and water permeation suitable for purifying water such as waterworks and recovering enzymes from fermentation broth which require a large volume of treatment. It is to provide a high precision filtration membrane.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決したものである。すなわちこの発明は、(1)膜内部
にボイド等の欠損部位を含まないスポンジ構造からなる
ポリアクリロニトリル系膜において、膜の最小孔径層の
平均孔径が0.05μmより大きく1μm以下であるこ
とを特徴とするポリアクリロニトリル系膜、(2)膜が
中空糸状膜である上記(1)のポリアクリロニトリル系
膜、(3)膜の最外層に最小孔径層を有する上記(2)
のポリアクリロニトリル系膜、に関する。
The present invention has solved the above-mentioned problems. That is, the present invention is characterized in that (1) in a polyacrylonitrile-based film having a sponge structure that does not include a defect part such as a void inside the film, the average pore size of the minimum pore size layer of the film is larger than 0.05 μm and 1 μm or less. (2) the polyacrylonitrile-based membrane of (1) above, wherein the membrane is a hollow fiber membrane; and (3) the outermost layer of the membrane (3) having a minimum pore size layer.
A polyacrylonitrile-based film.

【0007】以下、本発明の膜の構造について説明す
る。この発明の膜は、膜の一方の表面から他方の表面ま
で一体的に連続した、膜内部に実質上ボイド(空孔)等
の欠損部位を含まないスポンジ(網目)構造からなる。
ここにいうボイドとは、5μm以上さらには10μm以
上の直径を有する空洞をいう。そして、膜の最小孔径層
の平均孔径が、0.05μmより大きく1μm以下であ
ることを特徴とする構造を有している。膜の最小孔径層
の平均孔径を0.05μmより大きく1μm以下にする
ことにより、膜の透水性を向上させることができる。ま
た、膜の形状は問わないが、中空糸状であることが好ま
しい。中空糸状膜は、平面状膜と比較して単位体積当た
りの有効膜面積を大きくすることができるので、膜濾過
装置を小型化することができるメリットがある。
Hereinafter, the structure of the film of the present invention will be described. The film of the present invention has a sponge (mesh) structure which is integrally continuous from one surface to the other surface of the film and substantially does not contain a defect site such as a void (hole) inside the film.
The void referred to here is a cavity having a diameter of 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more. The membrane has a structure in which the average pore size of the minimum pore size layer of the membrane is greater than 0.05 μm and 1 μm or less. By setting the average pore diameter of the minimum pore diameter layer of the membrane to be larger than 0.05 μm and 1 μm or less, the water permeability of the membrane can be improved. The shape of the membrane is not limited, but is preferably a hollow fiber shape. Since the hollow fiber membrane can increase the effective membrane area per unit volume as compared with the flat membrane, there is an advantage that the membrane filtration device can be downsized.

【0008】さらに、中空糸状膜の場合、膜の最外層に
最小孔径層が有ることが好ましい。たとえば、大容量の
水を濾過する場合、外表面から内表面へと水を濾過する
(「外圧式濾過」と呼ばれる)方式を用いれば、モジュ
ール内の濾過膜面積は外表面となるために、内圧式濾過
と比べ有効膜面積をさらに大きくすることができる。な
お外圧式濾過の場合、膜の目詰まりを低減するために
は、膜の最小孔径層が膜の最外層もしくは最外層近傍に
有ることが好ましい。
Further, in the case of a hollow fiber membrane, it is preferable that the outermost layer of the membrane has a minimum pore size layer. For example, when filtering a large volume of water, if a method of filtering water from the outer surface to the inner surface (called “external pressure filtration”) is used, the filtration membrane area in the module becomes the outer surface, The effective membrane area can be further increased as compared with internal pressure filtration. In the case of external pressure filtration, in order to reduce clogging of the membrane, it is preferable that the minimum pore size layer of the membrane is located at or near the outermost layer of the membrane.

【0009】本発明の膜の代表的な例について、図面を
用いてさらに詳細に説明する。図1は、中空糸状膜の長
さ方向に対して垂直な断面、すなわち膜厚方向の断面の
一部を示す電子顕微鏡写真であり、図2は、膜の外表面
の様子を示す電子顕微鏡写真である。この膜は、図1に
示されるように、膜厚全体がボイドを含まないスポンジ
構造から成り、膜の最小孔径層が膜外表面にある。
A typical example of the film of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. 1 is an electron micrograph showing a cross section perpendicular to the length direction of the hollow fiber membrane, that is, a part of a cross section in the film thickness direction, and FIG. 2 is an electron micrograph showing a state of the outer surface of the membrane. It is. As shown in FIG. 1, the membrane has a sponge structure in which the entire thickness does not include voids, and the minimum pore size layer of the membrane is on the outer surface of the membrane.

【0010】本発明でいう膜の最小孔径層とは、ミクロ
的に見ると膜厚方向の断面において膜を構成するポリマ
ーの空隙部分すなわち孔が小さく、膜の分画性能に寄与
する層であり、膜の最小孔径層中に存在する孔の平均孔
径(以下、最小孔径層の平均孔径という)は、0.05
μmより大きく1μm以下である。最小孔径層の平均孔
径が0.05μm以下であると、膜の透水性能が低下す
る傾向にあり、1μmより大きいと微粒子の除去性能が
低下する傾向にある。好ましい最小孔径層の平均孔径
は、0.05μmより大きく0.5μm以下である。ま
た、最小孔径層の厚みは任意であるが、厚すぎると透水
性が低下するので、通常30μm以下、好ましくは10
μm以下である。
The minimum pore size layer of the membrane referred to in the present invention is a layer which has small pores, ie, small pores, of the polymer constituting the membrane in a cross section in the thickness direction when viewed microscopically, and contributes to the fractionation performance of the membrane. The average pore size of the pores present in the minimum pore size layer of the membrane (hereinafter referred to as the average pore size of the minimum pore size layer) is 0.05
It is larger than μm and 1 μm or less. If the average pore size of the minimum pore size layer is 0.05 μm or less, the water permeability of the membrane tends to decrease, and if it is more than 1 μm, the performance of removing fine particles tends to decrease. The average pore size of the preferred minimum pore size layer is more than 0.05 μm and 0.5 μm or less. Further, the thickness of the minimum pore size layer is arbitrary, but if it is too thick, water permeability is reduced, so that it is usually 30 μm or less, preferably 10 μm or less.
μm or less.

【0011】以下、本発明の膜の製造方法の例を説明す
る。中空糸状膜は、ポリアクリロニトリル系重合体をプ
ロピレンカーボネートと他の有機溶剤との混合溶剤に溶
解した製膜原液を、内部液とともに2重環状ノズルから
吐出させ、エアギャップを通過させた後、凝固浴で凝固
させることにより製造される。平面状膜の場合は、上記
製膜原液を、表面の平滑な平板上、またはエンドレスベ
ルト上、または回転ドラム上にナイフエッジ等を用いて
均一に薄膜状に流延し、凝固浴で凝固させることにより
製造される。
Hereinafter, an example of the method for producing a film of the present invention will be described. The hollow fiber membrane is discharged from a double annular nozzle together with the internal liquid from a film forming stock solution obtained by dissolving a polyacrylonitrile-based polymer in a mixed solvent of propylene carbonate and another organic solvent, passes through an air gap, and then solidifies. Manufactured by coagulation in a bath. In the case of a flat film, the film-forming stock solution is uniformly cast into a thin film on a flat plate having a smooth surface, on an endless belt, or on a rotating drum using a knife edge or the like, and is coagulated in a coagulation bath. It is manufactured by

【0012】本発明に用いられるポリアクリロニトリル
系重合体としては、少なくとも70重量%、好ましくは
85重量%〜100重量%のアクリロニトリルと、アク
リロニトリルに対して共重合性を有するビニル化合物の
一種又は二種以上が30重量%以下、好ましくは0重量
%〜15重量%以下のアクリロニトリル単独重合体、も
しくはアクリロニトリル系共重合体である。アクリロニ
トリル系重合体の極限粘度は、0.4以上2.0未満が
好ましい。極限粘度が0.4未満では、膜の強度が弱
く、2.0以上では溶解性が悪い傾向にある。
As the polyacrylonitrile polymer used in the present invention, at least 70% by weight, preferably 85% to 100% by weight of acrylonitrile and one or two kinds of vinyl compounds copolymerizable with acrylonitrile. These are 30% by weight or less, preferably 0% to 15% by weight or less of acrylonitrile homopolymer or acrylonitrile copolymer. The intrinsic viscosity of the acrylonitrile polymer is preferably 0.4 or more and less than 2.0. If the intrinsic viscosity is less than 0.4, the strength of the film tends to be low, and if it is 2.0 or more, the solubility tends to be poor.

【0013】上記ビニル化合物としては、アクリロニト
リルに対して共重合性を有する公知の化合物であれば良
く、特に限定されないが、好ましい共重合成分として
は、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、イタコン酸、酢酸ビニル、アクリルスルホン酸ソー
ダ、メタリルスルホン酸ソーダ、p(パラ)−スチレン
スルホン酸ソーダ、ヒドロキシエチルメタクリレート、
メタアクリル酸エチルトリエチルアンモニウムクロライ
ド、メタアクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド、ビニルピロリドン等を例示することができる。
The vinyl compound is not particularly limited as long as it is a known compound having copolymerizability with acrylonitrile. Preferred copolymerization components include acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate and itacone. Acid, vinyl acetate, sodium acrylsulfonate, sodium methallylsulfonate, sodium p (para) -styrenesulfonate, hydroxyethyl methacrylate,
Examples thereof include ethyl triethyl ammonium methacrylate, ethyl trimethyl ammonium methacrylate, and vinylpyrrolidone.

【0014】アクリロニトリル系重合体を溶解する有機
溶剤としては、プロピレンカーボネート、N,Nージメ
チルホルムアミド、N,Nージメチルアセトアミド、ジ
メチルスルホキシド、γーブチロラクトン、エチレンカ
ーボネート、N−メチルー2ーピロリドン、2ーピロリ
ドン、ヘキサメチレンホスホアミド等を挙げることがで
きる。また、本発明の膜を得るのに重要である、プロピ
レンカーボネートと他の有機溶剤との混合溶剤とは、プ
ロピレンカーボネートと、該溶剤(プロピレンカーボネ
ート)以外の1種類以上の有機溶剤とを混用してなるも
のである。また、プロピレンカーボネートを混用しない
と本発明の膜は得られにくい。
Examples of the organic solvent for dissolving the acrylonitrile polymer include propylene carbonate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, N-methyl-2-pyrrolidone, and 2-pyrrolidone. And hexamethylenephosphamide. The mixed solvent of propylene carbonate and another organic solvent, which is important for obtaining the film of the present invention, is a mixture of propylene carbonate and at least one organic solvent other than the solvent (propylene carbonate). It is. Further, unless propylene carbonate is used, the film of the present invention is difficult to obtain.

【0015】製膜原液中のアクリロニトリル系重合体濃
度は、製膜可能でかつ得られた膜が膜としての性能を有
するような濃度の範囲であれば特に制限されず、5〜3
5重量%、好ましくは10〜30重量%である。高い透
水性能又は大きな分画分子量を達成するためには、アク
リロニトリル系重合体濃度は低い方が良く、10〜25
重量%が好ましい。また、原液粘度、溶解状態を制御す
る目的で、水、塩類、ポリビニルピロリドン、グリコー
ル類等の非溶剤を複数添加することも可能であり、その
種類、添加量は組み合わせにより随時行えばよい。
The concentration of the acrylonitrile-based polymer in the film-forming stock solution is not particularly limited as long as it can be formed into a film and the obtained film has a performance as a film.
It is 5% by weight, preferably 10 to 30% by weight. In order to achieve high water permeation performance or a high molecular weight cut-off, the lower the acrylonitrile-based polymer concentration, the better.
% By weight is preferred. Further, for the purpose of controlling the viscosity of the stock solution and the dissolution state, it is also possible to add a plurality of non-solvents such as water, salts, polyvinylpyrrolidone, glycols and the like, and the kind and the addition amount may be determined as needed depending on the combination.

【0016】中空糸状膜の製造の際に用いられる内部液
は、中空糸状膜の中空部を形成させるために用いるもの
である。外表面に最小孔径層を形成させる場合は、内部
液としてN,Nージメチルホルムアミド、N,Nージメ
チルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γーブチロ
ラクトン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、N−メチルー2ーピロリドン等のアクリロニトリ
ル系重合体を溶解する良溶剤の水溶液が用いられる。内
表面に最小孔径層を形成させる場合は、内部液には後述
する凝固浴に記載したものが採用される。
The internal liquid used in the production of the hollow fiber membrane is used for forming a hollow portion of the hollow fiber membrane. When a minimum pore size layer is formed on the outer surface, acrylonitrile such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, N-methyl-2-pyrrolidone is used as the internal solution. An aqueous solution of a good solvent that dissolves the polymer is used. When a minimum pore size layer is formed on the inner surface, those described in a coagulation bath described later are employed as the internal liquid.

【0017】良溶剤の水溶液は、良溶剤を50重量%以
上、好ましくは良溶剤を75重量%以上含有する水溶液
が良い。さらに膜内表面層における濾過抵抗を少なくす
るためには、90重量%以上が好ましい。また、内部液
の粘性を制御する目的でテトラエチレングリコール、ポ
リエチレングリコール等のグリコール類及びグリセリン
等の非溶剤を加えることも可能である。
The aqueous solution of a good solvent is preferably an aqueous solution containing 50% by weight or more of a good solvent, preferably 75% by weight or more of a good solvent. In order to further reduce the filtration resistance in the inner surface layer of the membrane, the content is preferably 90% by weight or more. It is also possible to add glycols such as tetraethylene glycol and polyethylene glycol and non-solvents such as glycerin for the purpose of controlling the viscosity of the internal liquid.

【0018】中空糸状膜は、公知のチューブインオリフ
ィス型の2重環状ノズルを用いて製膜することができ
る。より具体的には、前述の製膜原液と内部液とをこの
2重環状ノズルから同時に吐出させ、エアギャップを通
過させた後、凝固浴で凝固させることにより本発明の中
空糸状膜を得ることができる。ここでいうエアギャップ
とは、ノズルと凝固浴との間の隙間を意味する。エアギ
ャップを円筒状の筒などで囲み、一定の温度と湿度を有
する気体を一定の流量でこのエアギャップに流すと、よ
り安定した状態で中空糸状膜を製造することができる。
The hollow fiber membrane can be formed using a known tube-in-orifice type double annular nozzle. More specifically, the hollow fiber-like membrane of the present invention is obtained by simultaneously discharging the above-mentioned stock solution and the internal solution from the double annular nozzle, passing through an air gap, and coagulating in a coagulation bath. Can be. Here, the air gap means a gap between the nozzle and the coagulation bath. When the air gap is surrounded by a cylindrical tube or the like and a gas having a certain temperature and humidity flows through the air gap at a certain flow rate, the hollow fiber membrane can be manufactured in a more stable state.

【0019】凝固浴としては、例えば、水;メタノー
ル、エタノール等のアルコール類;エーテル類;n−ヘ
キサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素類などポリマ
ーを溶解しない液体が用いられるが、水を用いることが
好ましい。また、凝固浴に前記良溶剤を添加することに
より凝固速度をコントロールすることも可能である。平
面状膜の場合、凝固浴に触れた側の膜表面に最小孔径層
が形成される。
As the coagulation bath, for example, a liquid that does not dissolve the polymer such as water; alcohols such as methanol and ethanol; ethers; and aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane is used. Preferably, it is used. The solidification rate can also be controlled by adding the good solvent to the coagulation bath. In the case of a planar membrane, a minimum pore size layer is formed on the membrane surface on the side contacting the coagulation bath.

【0020】凝固浴の温度は、ー30℃〜90℃、好ま
しくは0℃〜90℃、さらに好ましくは0℃〜80℃で
ある。凝固浴の温度が90℃を越えたり、又は、ー30
℃未満であると、凝固浴中の膜の表面の状態が安定しに
くい。
The temperature of the coagulation bath is from -30 ° C to 90 ° C, preferably from 0 ° C to 90 ° C, and more preferably from 0 ° C to 80 ° C. The temperature of the coagulation bath exceeds 90 ° C or -30
If the temperature is lower than ℃, the state of the surface of the film in the coagulation bath is difficult to be stabilized.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施例を示す
が、これに限定されるものではない。各測定方法は、下
記のとおりである。なお、測定サンプルとして使用した
中空糸状膜及び平面状膜は、すべて十分に水を含浸させ
た状態のものを用いた。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments. Each measuring method is as follows. In addition, the hollow fiber membrane and the planar membrane used as the measurement samples were all completely impregnated with water.

【0022】中空糸状膜の透水量は、25℃の限外濾過
水を長さ50mmの中空糸状膜のサンプルの内表面から
外表面へ透過させ、その量をリットル/hr・m2 ・a
tmで表した。ただし、有効膜面積は内表面換算した。
平面状膜の透水量は、25℃の限外濾過水を直径25m
mに打ち抜いた平面状膜のサンプルに透過させ、その量
をリットル/hr・m2 ・atmで表した。
The amount of water permeation of the hollow fiber membrane is determined by permeating ultrafiltration water at 25 ° C. from the inner surface to the outer surface of the hollow fiber membrane sample having a length of 50 mm, and the amount is liter / hr · m 2 · a.
tm. However, the effective film area was converted to the inner surface.
The water permeability of the flat membrane is 25 m in ultrafiltration water with a diameter of 25 m.
The sample was permeated through a sample of a flat membrane punched out to a diameter of m, and the amount was expressed in liter / hr · m 2 · atm.

【0023】膜強度は、(株)島津製作所製のオ−トグ
ラフAGS−5Dを使用し、サンプル長さ50mm、引
っ張りスピード10mm/分で測定した。破断強度は、
中空糸状膜1本当たりの破断時の荷重を、引っ張る前の
膜断面積当たりの算出(kgf/cm2 )で表し、伸度
(伸び)は、元の長さに対する破断までに伸びた長さ
(%)で表した。
The film strength was measured using an Autograph AGS-5D manufactured by Shimadzu Corporation at a sample length of 50 mm and a pulling speed of 10 mm / min. The breaking strength is
The load at break per hollow fiber membrane is expressed as the calculation per kg of the cross-sectional area of the membrane before pulling (kgf / cm 2 ), and the elongation (elongation) is the length of the original length up to the break. (%).

【0024】分画性能(A)は、中空糸状膜の場合、
0.2重量%のドデシル硫酸ナトリウム水溶液中に0.
132μmの粒径を有する均一なラテックス粒子(セラ
ダイン社製、PS粒子、0.132μm)が0.02体
積%の濃度で懸濁するように調整した原液を、70mm
の中空糸状膜に対して、入り圧と出圧との平均圧力を
0.5kgf/cm2 、流体線速=1m/秒なるクロス
フローの条件で外表面から内表面へと濾過した時の40
分後の阻止率を示す。流体線速は、円筒状の容器の断面
積から、中空糸状膜の外径から算出した断面積を差し引
いた面積(図3参照)を用いて算出した。また、原液濾
液中のラテックス粒子の濃度は、紫外可視分光器により
260nmの波長にて測定した。平面状膜の場合、直径
25mmに打ち抜いた平面状膜をフィルターホルダーに
組み込み、上記原液を膜差圧間0.5kgf/cm2
供給した時の2分後の阻止率を示す。
The fractionation performance (A) is as follows:
0.2% by weight of an aqueous solution of sodium dodecyl sulfate.
A stock solution prepared such that uniform latex particles having a particle size of 132 μm (PS particles, 0.132 μm, manufactured by Seradyne Co., Ltd.) were suspended at a concentration of 0.02% by volume was 70 mm
When the filtration from the outer surface to the inner surface is performed under the cross flow conditions of 0.5 kgf / cm 2 and the fluid linear velocity of 1 m / sec with respect to the hollow fiber membrane,
The rejection after minutes is shown. The fluid linear velocity was calculated using the area (see FIG. 3) obtained by subtracting the cross-sectional area calculated from the outer diameter of the hollow fiber membrane from the cross-sectional area of the cylindrical container. The concentration of latex particles in the undiluted filtrate was measured at a wavelength of 260 nm using an ultraviolet-visible spectrometer. In the case of a flat membrane, the rejection after 2 minutes is shown when a flat membrane punched to a diameter of 25 mm is incorporated in a filter holder and the stock solution is supplied at a membrane differential pressure of 0.5 kgf / cm 2 .

【0025】分画性能(B)は、0.1重量%デキスト
ランT−2000(Pharmacia Biotec
h社製 Dextran T−2000)の水溶液にし
た以外は、分画性能(A)と同様の操作により行った。
また、濃度の測定は、屈折計により25℃の温度にて測
定した。アクリロニトリル系重合体の極限粘度は、Jo
urnal of polymer Science
(Aー1)第6巻、147〜157(1968)に記載
されている測定法に準じて、N,Nージメチルホルムア
ミドを溶剤とし30℃で測定した。
The fractionation performance (B) was determined by using 0.1% by weight of dextran T-2000 (Pharmacia Biotec).
The procedure was the same as that for the fractionation performance (A), except that an aqueous solution of Dextran T-2000 manufactured by Company h was used.
The concentration was measured by a refractometer at a temperature of 25 ° C. The intrinsic viscosity of acrylonitrile polymer is Jo
urnal of polymer science
(A-1) According to the measurement method described in Volume 6, 147 to 157 (1968), measurement was carried out at 30 ° C. using N, N-dimethylformamide as a solvent.

【0026】最小孔径層の平均孔径において、最小孔径
層が膜の表面にある膜については、膜表面を電子顕微鏡
で観察して画像解析することにより最小孔径層の平均孔
径を求めた。平均孔径は、下記式で示される。
Regarding the average pore size of the minimum pore size layer, the average pore size of the film having the minimum pore size layer on the surface of the membrane was determined by observing the membrane surface with an electron microscope and analyzing the image. The average pore size is represented by the following equation.

【0027】[0027]

【数1】 (Equation 1)

【0028】また、最小孔径層が膜内部にある膜につい
ては、ASTM F316ー86に記載されているエア
ーフロー法により最小孔径層の平均孔径を測定した。
For the membrane having the minimum pore size layer inside the membrane, the average pore size of the minimum pore size layer was measured by the air flow method described in ASTM F316-86.

【0029】[0029]

【実施例1】アクリロニトリル91.5重量%、アクリ
ル酸メチル8.0重量%、メタリルスルホン酸ソーダ
0.5重量%、極限粘度[η]=1.2の共重合体16
重量%及び重量平均分子量9,000のポリビニルピロ
リドン(BASF社製、K17)12重量%を、N−メ
チルー2ーピロリドン54重量%とプロピレンカーボネ
ート18重量%の混合溶媒に溶解して均一な溶液とし
た。この溶液を60℃に保ち、Nーメチルー2ーピロリ
ドン90重量%と水10重量%との混合溶液からなる内
部液とともに、紡口(2重環状ノズル0.5mm−0.
7mm−1.3mm)から吐出させ、20mmのエアギ
ャップを通過させて80℃の水からなる凝固浴に浸漬し
て、凝固を完結させた。この時、紡口から凝固浴までを
円筒状の筒で囲み、筒の中のエアギャップの温度を60
℃、湿度を100%に制御した。紡速は、10m/分に
固定した。得られた中空糸状膜は、外表面に最小孔径層
を有し、膜厚方向の断面にはボイドが無く、スポンジ構
造であった。この膜の構造と性能を表1に示す。
Example 1 Copolymer 16 having 91.5% by weight of acrylonitrile, 8.0% by weight of methyl acrylate, 0.5% by weight of sodium methallylsulfonate and intrinsic viscosity [η] = 1.2
12% by weight of polyvinylpyrrolidone (K17, manufactured by BASF) having a weight% and a weight average molecular weight of 9,000 was dissolved in a mixed solvent of 54% by weight of N-methyl-2-pyrrolidone and 18% by weight of propylene carbonate to form a uniform solution. . This solution was maintained at 60 ° C., and a spinneret (a double annular nozzle 0.5 mm-0. 5 mm) was prepared together with an internal solution composed of a mixed solution of 90% by weight of N-methyl-2-pyrrolidone and 10% by weight of water.
(7 mm-1.3 mm) and immersed in a coagulation bath made of water at 80 ° C. through an air gap of 20 mm to complete coagulation. At this time, the area from the spinneret to the coagulation bath is surrounded by a cylindrical tube, and the temperature of the air gap in the tube is adjusted to 60 ° C.
The temperature and humidity were controlled at 100%. The spinning speed was fixed at 10 m / min. The obtained hollow fiber membrane had a minimum pore size layer on the outer surface, had no void in the cross section in the film thickness direction, and had a sponge structure. Table 1 shows the structure and performance of this film.

【0030】[0030]

【実施例2】実施例1で使用した製膜原液をガラス板上
に厚さ400μmに流延し、Nーメチルー2ーピロリド
ン90重量%と水10重量%との混合溶液からなる80
℃の溶液中に流延面を浸漬し、凝固させて平面状膜を得
た。得られた膜の透水量は3000リットル/hr・m
2 ・atm(25℃で測定)であり、膜厚方向の断面に
はボイドが無く、流延面側に最小孔径層を有する構造で
あった。この最小孔径層の平均孔径は、0.15μmで
あった。また、分画性能(A)は100%であり、分画
性能(B)は0%であった。
Example 2 The stock solution used in Example 1 was cast on a glass plate to a thickness of 400 μm, and a mixture of 90% by weight of N-methyl-2-pyrrolidone and 10% by weight of water was used.
The casting surface was immersed in a solution at a temperature of ° C. and solidified to obtain a planar film. The water permeability of the obtained membrane is 3000 liter / hr · m
It was 2 · atm (measured at 25 ° C.), had no voids in the cross section in the film thickness direction, and had a structure having a minimum pore diameter layer on the casting surface side. The average pore size of the minimum pore size layer was 0.15 μm. The fractionation performance (A) was 100%, and the fractionation performance (B) was 0%.

【0031】[0031]

【比較例1】実施例1で用いたポリマーを16重量%お
よび同じく実施例1で用いたポリビニルピロリドン12
重量%をN−メチルー2ーピロリドン72重量%に溶解
して均一溶液とした。この製膜原液を用いた以外は、実
施例1と同様の操作を行い、中空糸状膜を得た。得られ
た中空糸状膜の構造及び性能を表1に示す。
Comparative Example 1 16% by weight of the polymer used in Example 1 and polyvinylpyrrolidone 12 used in Example 1
% By weight was dissolved in 72% by weight of N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a homogeneous solution. A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that this stock solution was used. Table 1 shows the structure and performance of the obtained hollow fiber membrane.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【発明の効果】この発明によれば、透水性および機械的
強度に優れたポリアクリロニトリル系膜が得られる。
According to the present invention, a polyacrylonitrile-based film having excellent water permeability and mechanical strength can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の中空糸状濾過膜の一態様の横断面(一
部)を示す電子顕微鏡写真(倍率200倍)である。
FIG. 1 is an electron micrograph (× 200) showing a cross section (part) of one embodiment of the hollow fiber filtration membrane of the present invention.

【図2】図1に示す中空糸状濾過膜の外表面の電子顕微
鏡写真(倍率50,000倍)である。
FIG. 2 is an electron micrograph (magnification: 50,000) of the outer surface of the hollow fiber filtration membrane shown in FIG.

【図3】流体線速を測定する際の、中空糸状膜と容器の
位置付けを示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating positioning of a hollow fiber membrane and a container when measuring a fluid linear velocity.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成9年5月26日[Submission date] May 26, 1997

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 膜内部にボイド等の欠損部位を含まない
スポンジ構造からなるポリアクリロニトリル系膜におい
て、膜の最小孔径層の平均孔径が0.05μmより大き
く1μm以下であることを特徴とするポリアクリロニト
リル系膜。
1. A polyacrylonitrile-based film having a sponge structure which does not include a void or the like in the inside of the film, wherein the average pore size of the smallest pore size layer of the film is larger than 0.05 μm and 1 μm or less. Acrylonitrile film.
JP13139097A 1997-05-21 1997-05-21 Polyacrylonitrile-based membrane Pending JPH10314555A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018127754A (en) * 2017-02-08 2018-08-16 東レ株式会社 Sheath-core composite fiber and production method thereof

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