(57)【要約】【課題】本発明は、細孔内が均一に親水化され、蒸気滅菌における熱安定性が高い多孔膜を提供することを目的とする。【解決手段】平均孔径０．０１〜５μｍであり、透水量が１０〜３０００×１０−１１ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａで、細孔内表面がウシ血漿のγグロブリンに対して８０ｗｔ％以上の透過率を有する多孔膜であって、セルロース系高分子を９０ｗｔ％未満で１０ｗｔ％以上、熱可塑性高分子を１０ｗｔ％以上で９０ｗｔ％未満含有し、且つ両高分子が分子レベルで複合化された状態を含むことを特徴とするセルロース複合多孔膜。【選択図】  選択図なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース系高分子と熱可塑性高分子が分子レベルで複合化された状態である複合体からなる多孔膜であって、該セルロース系高分子を９０ｗｔ％以下、１０ｗｔ％以上、熱可塑性高分子を１０ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以下含有し、且つ平均孔径が０．０１〜５μｍ、透水量が５×１０−１１〜３０００×１０−１１ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａで、ウシ血漿のγグロブリンに対して８０ｗｔ％以上の透過率を有することを特徴とするセルロース複合多孔膜。
【請求項２】
セルロース系高分子、熱可塑性高分子及び沸点２００℃未満であって該セルロース系高分子に親和性を有する添加剤を含む混合物に、機械的に粉砕する操作を行なって複合体を得る工程、該複合体から該添加剤を除去する工程、該複合体に沸点２００℃以上で且つ親水性の添加剤をを添加した後、該複合体に含まれる該熱可塑性高分子の融点より高く、親水性の添加剤の沸点より低い温度で溶融混錬し、混錬物を得る工程、さらに、該混錬物に対して、圧縮あるいは押し出しによって成形し、さらに、該成形体から、添加剤の少なくとも一部を抽出し多孔膜を形成する工程、さらに該多孔膜を延伸する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の複合多孔膜の製造方法。
【請求項３】
セルロース系高分子及び熱可塑性高分子に、該セルロース系高分子に親和性を有する沸点２００℃以上で親水性である添加剤を加えた混合物に、機械的に粉砕する操作を行なって複合体を得る工程、該複合体に沸点２００℃以上の親水性の添加剤を添加し、該複合体に含まれる該熱可塑性高分子の融点より高く、添加剤の沸点より低い温度で溶融混錬し、混練物を得る工程、さらに、該混錬物に対して、圧縮あるいは押し出しによって成形し、さらに、該成形体から、添加剤の少なくとも一部を抽出し多孔膜を形成する工程、さらに該多孔膜を延伸する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の複合多孔膜の製造方法。
【請求項４】
セルロース系高分子、熱可塑性高分子及び、該セルロース系高分子に親和性を有する沸点２００℃以上で疎水性である添加剤を加えた混合物に、機械的に粉砕する操作を行なって複合体を得る工程、引き続いて該複合体に含まれる該熱可塑性高分子の融点より高く、該添加剤の沸点より低い温度で溶融混錬し、混錬物を得る工程、さらに、該混錬物に対して、圧縮あるいは押し出しによって成形体を形成し、引き続いて該成形体を延伸する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の複合多孔膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルロース系高分子と熱可塑性高分子を含有する複合多孔膜およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
様々な異物を含有する液体の濾過に適用される多孔膜として、平均孔径が０．０１μｍ未満の限外濾過膜、０．０１〜０．０５μｍのナノフィルター、０．０５〜５μｍの精密濾過膜、さらに５μｍ以上の濾過材料等があるが、この中で、表面の孔径によって濾過するスキン濾過タイプよりも、膜断面方向の入り口側から出口側への液の流れの中で多段的にあるいは連続的に微粒子を除去するディプス濾過タイプの膜において、細孔内表面における微粒子付着による目詰まりは、大きな問題である。このようなディプス濾過タイプの膜に対応するのは、孔径０．０１〜５μｍの領域、すなわちナノフィルターあるいは精密濾過膜の領域であり、液中の懸濁物や、濁質、あるいはウィルスや雑菌等の有害物除去や、有用蛋白、有用酵素の回収など有用物質の濃縮、回収等の各種液処理において、広く使われている。
【０００３】
このような領域の膜においては、目詰まりを防ぐため、疎水性多孔膜において、該多孔膜の細孔内表面を均一に親水化する技術に対する要望が高い。目詰まりを引き起こす微粒子は主としてさまざまな種類の有機物質であるが、用途によって、これら有機物質の形態は異なり、求められる親水性の機能も異なる。例えば、上水製造における水処理や下水処理などのように大量に水をろ過し、濁質を除去するような用途では、水中の疎水性の有機物質が細孔の内表面に付着することによって、濾過抵抗を増大させる現象、すなわち、ファウリングと呼ばれる目詰まり現象が起こり、安定な運転を阻害するのであるが、この用途においては、ファウリングを緩和し、洗浄回復性を上げるために親水化が試みられている。この場合は、表面の疎水性を緩和することによって、一定の効果を得ることができ、コロナ放電やアルカリ処理による表面酸化によってある程度の耐ファウリング性を得ている。しかし、さらにファウリングに対する耐性を向上させる要望は強く、細孔内表面に親水性の高分子を導入し、親水性の層によって細孔内表面を覆うことも検討されている。
【０００４】
医療用途では、蛋白の精製や血球分離あるいはウィルス除去など、ディプス濾過タイプの多孔膜の用途が多い。このような多孔膜の細孔内表面においては、高精度の化学構造制御が求められている。たとえば、多孔膜を医療用途の濾過膜として展開する場合、対象となる液は血液、血漿、その他の生体関連の液体となるが、その場合、表面の親水性は、単なる液中の有機物質の付着を防ぐにとどまらず、液中の蛋白等の生体物質を変性させないこと、すなわち液中の生体物質と相互作用がないことが求められる。濾過膜の場合は、生体液との接触面積が大きいことから、細孔内表面の生体適合性としては、散漫層と呼ばれる通常の水と変わらない程度の親水性の層を膜の細孔内表面に形成することが求められている。また、医療用途においては、加圧蒸気による滅菌が一般的に行われており、滅菌時の構造変化がないこと、すなわち、熱に対する構造安定性を有することも必要な条件である。
【０００５】
ところで、セルロース系高分子は、耐熱性を有し、且つ親水性であり、しかも水不溶性であることから、多くの医療用途に使われている。
しかしながら、セルロース系高分子は、水に対する膨潤性が高く、必ずしも構造が堅固でないため、例えば、濾過に際して、０．１ＭＰａ以上の圧力をかけることができないといった制限を受け、そのためにあるレベル以上の処理量を得ることができない。また、セルロース系高分子単独での製膜には、大量の薬剤や溶液を用いて溶解後、湿式で製膜するため、多量の廃液が出るという環境調和上の問題があるばかりでなく、工程の複雑さから立体成形性、すなわち、３次元的に均一あるいは制御された傾斜構造を有する安定な多孔構造を成形する自由度に限界がある。セルロースのそのような限界を打破するため、セルロース系高分子と熱可塑性高分子との複合材料を用いた多孔膜の製造がいくつか試みられてきた。
【０００６】
特許文献１には、親水性素材と疎水性素材とを混合して複合材料を形成した上で多孔化する方法が開示されており、親水性素材としてセルロース系高分子も例示されている。また、複合化の方法として、両者を混合して溶融する方法、両者を溶解しうる液に溶解させる方法、あるいはいずれか一方を溶融しその溶融液中に他方の微粒子を分散させる方法などが紹介されている。しかし、該特許文献１に開示されている親水性素材と疎水性素材との複合材料の製造方法では、親水性素材と疎水性素材の間で海島構造を誘起して親水性部分と疎水性部分との界面に細孔を形成させる方法となっており、この製造方法では、セルロース系高分子と熱可塑性高分子が分子レベルで複合化された状態である複合体からなる多孔膜は得られない。
【０００７】
特許文献２には疎水性重合体（１）、親水性重合体（２）及びこれら重合体の繰返し単位からなる共重合体（３）の３種の重合体を含有する水溶液から濃度誘起型の相分離によって製膜する方法が開示されており、親水性重合体の例として、セルロース系高分子が記載されているものの、セルロース系高分子の繰返し単位と疎水性重合体の繰り返し単位からなる共重合体（３）を作成する方法は開示されておらず、また、明細書本文５頁には「ミクロ的に不均一な親水−疎水相分離構造を有する膜」との記載があり、該文献に開示されている膜はセルロース系高分子と熱可塑性高分子が分子レベルで複合化された状態である複合体からなる膜ではない。
【０００８】
特許文献３には、セルロース系高分子、非水溶性熱可塑性高分子、及び水溶性物質を溶融混練して、吸水性のシートを得る方法が開示されている。添加剤として水溶性物質の他、相溶化剤、酸化防止剤の添加が開示されており、また、混練後、水溶性物質を抽出することにより、表面にセルロース系高分子を露出させることに成功している。しかし、セルロース系高分子と非水溶性熱可塑性高分子を含む組成物を混錬する方法として、溶融混錬しか記載されていない。本発明の比較例１に記載のように溶融混錬のみでは分子レベルの複合体を得ることはできない。
特許文献４では、セルロース系高分子と熱可塑性高分子を分子レベルで複合化させる試みがなされているが、多孔膜の形成に関する記載はない。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５８−２０５５０３号公報
【特許文献２】
特開昭０２−１６００２６号公報
【特許文献３】
特開２０００−３５１８５４号公報
【特許文献４】
特開２０００−１６９５９４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、セルロース系高分子と熱可塑性高分子とが分子レベルで複合化された状態の複合体からなる多孔膜であって、該多孔膜の細孔内表面が蛋白非吸着性であり、且つ熱安定性に優れた複合多孔膜を提供すことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意研究の結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、
［１］  セルロース系高分子と熱可塑性高分子が分子レベルで複合化された状態である複合体からなる多孔膜であって、該セルロース系高分子を９０ｗｔ％以下、１０ｗｔ％以上、熱可塑性高分子を１０ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以下含有し、且つ平均孔径が０．０１〜５μｍ、透水量が５×１０−１１〜３０００×１０−１１ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａで、ウシ血漿のγグロブリンに対して８０ｗｔ％以上の透過率を有することを特徴とするセルロース複合多孔膜、
［２］  セルロース系高分子、熱可塑性高分子及び沸点２００℃未満であって該セルロース系高分子に親和性を有する添加剤を含む混合物に、機械的に粉砕する操作を行なって複合体を得る工程、該複合体から該添加剤を除去する工程、該複合体に沸点２００℃以上で且つ親水性の添加剤をを添加した後、該複合体に含まれる該熱可塑性高分子の融点より高く、親水性の添加剤の沸点より低い温度で溶融混錬し、混錬物を得る工程、さらに、該混錬物に対して、圧縮あるいは押し出しによって成形し、さらに、該成形体から、添加剤の少なくとも一部を抽出し多孔膜を形成する工程、さらに該多孔膜を延伸する工程を含むことを特徴とする［１］記載の複合多孔膜の製造方法、
［３］  セルロース系高分子及び熱可塑性高分子に、該セルロース系高分子に親和性を有する沸点２００℃以上で親水性である添加剤を加えた混合物に、機械的に粉砕する操作を行なって複合体を得る工程、該複合体に沸点２００℃以上の親水性の添加剤を添加し、該複合体に含まれる該熱可塑性高分子の融点より高く、添加剤の沸点より低い温度で溶融混錬し、混練物を得る工程、さらに、該混錬物に対して、圧縮あるいは押し出しによって成形し、さらに、該成形体から、添加剤の少なくとも一部を抽出し多孔膜を形成する工程、さらに該多孔膜を延伸する工程を含むことを特徴とする［１］記載の複合多孔膜の製造方法、
［４］  セルロース系高分子、熱可塑性高分子及び、該セルロース系高分子に親和性を有する沸点２００℃以上で疎水性である添加剤を加えた混合物に、機械的に粉砕する操作を行なって複合体を得る工程、引き続いて該複合体に含まれる該熱可塑性高分子の融点より高く、該添加剤の沸点より低い温度で溶融混錬し、混錬物を得る工程、さらに、該混錬物に対して、圧縮あるいは押し出しによって成形体を形成し、引き続いて該成形体を延伸する工程を含むことを特徴とする［１］記載の複合多孔膜の製造方法、
である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、詳細に本発明を説明する。
本発明の複合多孔膜は、平均孔径が０．０１〜５μｍの精密濾過膜あるいはナノフィルターの領域に相当する濾過膜であり、透水量が５×１０−１１〜３０００×１０−１１ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａの濾過膜である。この平均孔径範囲において、透水量が、５×１０−１１ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａ以上であれば膜断面方向に孔が有効に貫通しており、濾過膜として使用可能である。液体濾過に適した構造を有する多孔膜として、透水量は５×１０−１１ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａ以上が必須であり、好ましくは１００×１０−１１ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａ以上である。平均孔径が０．０１〜５μｍの範囲にある場合、透水量が３０００××１０−１１ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａ以下であれば、濾過時の構造安定性や孔径の均一性などにおいて顕著な欠陥がないと判断できる。一定の膜強度、孔径の均一性を確保するために、透水量は３０００×１０−１１ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａ以下であることが必須であり、好ましくは１０００×１０−１１ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａ以下である。
【００１３】
本発明の複合多孔膜は、透過前と透過後の溶液中のγグロブリン濃度を測定し、８０ｗｔ％以上のγグロブリン透過量が得られることが必須である。これは、細孔内表面がウシ血漿のγグロブリンに対する非吸着性を有することを意味する。ウシ血漿のγグロブリンの透過率は８０ｗｔ％以上が必須であるが、好ましくは９０ｗｔ％以上であり、さらに好ましくは、９５ｗｔ％以上である。該蛋白透過量は、ウシ血漿のγグロブリンを１００ｗｔｐｐｍ溶存させた生理食塩水を膜１ｍ２あたり０．０１〜０．０２ｍ３の割合で透過させ、透過前と透過後の溶液の濃度変化を測定することによって評価する。
【００１４】
本発明の複合多孔膜は、セルロース系高分子を１０ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以下、熱可塑性高分子を１０ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以下、含有することが必須である。セルロース系高分子の含有率が１０ｗｔ％以上であれば、ウシ血漿のγグロブリンの８０ｗｔ％以上の透過率を実現するのに充分な親水性を発現することができる。さらに、医療用途におけるヒト血漿中の蛋白を変性させないレベルを想定するならば、セルロース系高分子の含有率は２０ｗｔ％以上が好ましく、さらに好ましくは３０ｗｔ％以上である。熱可塑性高分子の含有率が１０ｗｔ％以上であれば、膜差圧に対する構造安定性を確保することができる。これについても、より高粘度の液体に対して加圧に対する安定な構造を保持することを想定するならば、２０ｗｔ％以上が好ましく、より好ましくは３０ｗｔ％以上である。
【００１５】
ここでいうセルロース系高分子とは、セルロース系高分子全般を指すものであり、セルロース、キチン、キトサン、微生物産生多糖類、及びこれらの置換度０．１モル以下の極低置換度誘導体のほか、セルロース系天然複合体も含まれる。セルロースには、レーヨン繊維、キュプラアンモニウム繊維、セロハン等の再生セルロースや、木綿、木材由来のパルプあるいはバクテリアセルロースなどの天然セルロースが含まれる。また、置換度０．１モル以下の極低置換度誘導体とは、構成糖残基あたりの置換度が０．１モル以下の誘導体を指し、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、セルロースアセテート及びこれらが混合した複合誘導体等が挙げられる。セルロース系天然複合体としては、リグノセルロース等が挙げられる。セルロース系高分子としてどの種類を選ぶかは、目的とする多孔膜の要求性能によって変わるが、特に医療用途などのように生体適合性が求められる場合、天然セルロースが好適に採用される。
【００１６】
ここでいう、熱可塑性高分子とは、熱可塑性を有する高分子一般をいう。ポリオレフィン系化合物、ポリアミド系化合物、ポリエステル系化合物、ポリアクリル系化合物、ポリビニル系化合物、ポリエーテル系化合物、ポリスチレン系化合物、ポリウレタン系化合物、ポリエーテルアミド系化合物、ポリエステルアミド系化合物、ポリスルホン系化合物、ポリエーテルスルホン系化合物、ポリフェニレンエーテル系化合物等が挙げられる。特に、均質な構造を確保し、医療用途を想定して、蒸気滅菌に耐える耐熱性と膜差圧に耐える構造安定性を得るためには、熱誘起型相分離法による製膜が好ましく、それに対応する素材としては、結晶性の高分子、すなわち、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン等を含むポリオレフィン系高分子が好ましい。分子量としては、高すぎると成形性に劣り、低すぎると構造安定性が得られなくなる。メルトインデックスにおいて、１９０℃、０．５ＭＰａの値が０．２〜１５が好ましく、より好ましくは０．３〜１０、特に好ましくは０．３〜３である。
【００１７】
本発明の多孔膜は、セルロース系高分子と熱可塑性高分子が分子レベルで複合化された状態である複合体からなることが必要である。本発明において、セルロース系高分子と熱可塑性高分子が分子レベルで複合化された状態である複合体からなるとは、一部では複合化されていない部分が含まれていても良いが、多孔膜の素材としての物性が、セルロース系高分子と熱可塑性高分子が分子レベルで複合化された部分によって規定されている状態を指す。該状態は熱可塑性高分子のガラス転移点あるいは融点の変化によって確認することができる。すなわち、示差走査熱量計による熱分析において、ガラス転移点あるいは融点が熱可塑性高分子単独の値より５℃以上低下していれば、セルロース系高分子と熱可塑性高分子とが分子レベルで複合化された状態である複合体を形成しており、該複合体が多孔膜の素材の物性を規定している状態であるとする。
【００１８】
セルロース系高分子と熱可塑性高分子とから、両者が分子レベルで複合化された状態の複合体を製造するためには、セルロース系高分子及び熱可塑性高分子を含む混合物を混錬する工程において、セルロース系高分子に該高分子に親和性を有する添加剤を加えて膨潤させた状態で、セルロース系高分子及び熱可塑性高分子を含む混合物を機械的に粉砕する操作を加えて混練することが必要である。
セルロース系高分子に親和性を有する添加剤とは、セルロース系高分子を膨潤させ、セルロース系高分子に運動性を付与する添加剤である。
【００１９】
セルロース系高分子に対する運動性の付与の指標は、たとえば動的粘弾性測定（ｔａｎδ−温度曲線）における主分散ピーク温度の低下から得ることができる。セルロースの動的粘弾性測定を行なうと、乾燥状態で２１０℃以上３００℃以下に観測される主分散ピークは、水分の存在で１００℃以下まで低下し、乾燥状態で１２０℃以上２００℃以下に観測される主分散ピークは、疎水性溶液又は両親媒性溶液の存在で１００℃以下まで低下する。前者は、水で運動する水素結合による分子凝集構造単位、後者は、疎水性溶液で運動する分子凝集構造単位における運動性の変化に対応している。
【００２０】
セルロース系高分子に運動性を付与した状態とは、上記の主分散ピークの温度が有意に低下した場合に対応する。温度低下が１０℃以上であれば、運動性を付与したと判断することができ、このような添加剤を加えて、熱可塑性高分子と共に機械的に粉砕する操作を行なうことによって、少なくとも一部が分子レベルで複合化した状態の複合体を形成している組成物を得ることができる。より均一かつ安定な複合化を実現するためには、添加剤の添加による主分散ピークの温度低下は、２０℃以上が好ましく、さらに好ましくは、３０℃以上である。
セルロース系高分子は、分子内に親水性部分と疎水性部分の両者を有することから、セルロース系高分子に親和性を有する添加剤としては、セルロース系高分子に親和性を有する親水性の添加剤及びセルロース系高分子に親和性を有する疎水性の添加剤、さらにセルロース系高分子に親和性を有する両親媒性の添加剤を挙げることができる。
【００２１】
セルロース系高分子に親和性を有する親水性の添加剤としては、水、アルコール、アルキレングリコール、炭素数９以下の低級脂肪酸、重合度２０以下の低重合度ポリアルキレングリコール、グリセロール、芳香族カルボン酸、フェノール系化合物等が挙げられる。アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール等、アルキレングリコールとしては、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール等が挙げられる。炭素数９以下の低級脂肪酸としては、酢酸、プロピオン酸等が挙げられる。重合度２０以下の低重合度ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。芳香族カルボン酸としては、安息香酸、アミノ安息香酸、ベンゼンカルボン酸等、フェノール系化合物としては、フェノール、アミノフェノール、ジヒドロキシベンゼン等が挙げられる。
【００２２】
セルロース系高分子に親和性を有する疎水性の添加剤としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、可塑剤等が使用可能であり、脂肪族炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ケロシン、シクロヘキサン、デカリン等、芳香族炭化水素としてはベンゼン、トルエン、キシレン等、可塑剤としては、一般の熱成形に使用されるフタル酸系可塑剤やリン酸系可塑剤のほか、流動パラフィン等も挙げられる。
【００２３】
また、セルロース系高分子に親和性を有する両親媒性の添加剤として、アミド、スルホキシド、スルホラン、ピロリドン等が挙げられ、アミドとしては、酸アミド、ラクタム等、スルホキシドとしては、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等、ピロリドンとしては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が挙げられる。
セルロース系高分子、及び熱可塑性高分子に、セルロース系高分子に対する親和性を有する添加剤を加え、セルロース系高分子を膨潤させた状態で、機械的に粉砕する操作を行なうことにより、セルロース系高分子と熱可塑性高分子が分子レベルで複合化した状態である複合体を好適に作製することができる。
【００２４】
ここでいう機械的に粉砕する操作とは、衝撃力、せん断力、摩擦力及び／又は圧縮力などの多様な力で、セルロース系高分子及び熱可塑性高分子にそれぞれが凝集している状態を破壊するエネルギーを付加することを意味する。回転ボールミル、振動型ボールミル、遊星ボールミル等の媒体型の粉砕機、バンバリーミキサー等の攪拌羽根による粉砕混合機等によって実現することができる。
以下、本発明の複合多孔膜の製造方法について説明する。該複合多孔膜の製造方法は、複合体の製造に使用するセルロース系高分子に対する親和性を有する添加剤の種類によって以下の３通りの製造方法がある。以下、順次、製造方法１、製造方法２、製造方法３という。
【００２５】
まず、製造方法１について説明する。まず複合体を製造する。該製造の際に添加するセルロース系高分子に対する親和性を有する添加剤として、沸点２００℃未満の添加剤（以下、添加剤１という。）を用いる。該添加剤１として水、アルコール、トルエンなどの比較的低沸点の溶剤を選択した場合は、機械的な粉砕に伴う発熱による温度の上昇を防ぐために冷却や間欠操作を行って、該添加剤１の沸点未満の温度に維持することが必要となる。機械的な粉砕の後、得られた複合体から該添加剤１は蒸発によって除去する。蒸発は、風乾やオーブン乾燥を含む一般の乾燥方法によって行なうことができる。オーブン乾燥の場合は、４０℃以上、好ましくは６０℃以上であるが、該添加剤１の沸点より低い温度で行う。該添加剤１の沸点が高く、蒸発による除去に時間が掛かる場合は、蒸発に先立って、複合体に含有される添加剤１を、より低沸点の溶剤に置換する操作を行うことが好ましい。例えば、添加剤１として水を用いた場合は、複合体をアルコールやメチルエチルケトン等の液中に浸漬し、複合体中の水を該浸漬液と置換した後に蒸発の操作を行うことが好ましい。
【００２６】
該添加剤１は、該セルロース系高分子の投入量に対して３ｗｔ％以上の添加量が好ましく、さらに好ましくは５ｗｔ％以上の添加量によって、セルロース系高分子に分子運動性を付与し分子レベルでの複合化を好適に達成することができる。また、添加剤１の添加量の上限は、添加剤１中にセルロース系高分子あるいは熱可塑性高分子が分散し、両高分子の接触が不充分となるようなことがない範囲であれば差し支えない。該添加剤１の添加量は１００ｗｔ％以下、すなわちセルロース系高分子の投入量に対して等量以下が好ましく、さらに好ましくは６０ｗｔ％以下、最も好ましくは４０ｗｔ％以下である。なお、該添加剤１として水を選択した場合は、セルロース系高分子の投入量に対して１２ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の範囲で添加することが好ましい。
【００２７】
複合体を製造した後、引き続いて該複合体に沸点２００℃以上の親水性の添加剤（以下、添加剤２という。）を加えて溶融混錬を行なった後、該添加剤２を抽出除去して、該混錬物内部に空孔を形成させる。添加剤２としては、ポリアルキレングリコールなどが好適に採用でき、中でもポリエチレングリコールが好ましい。ポリエチレングリコールの分子量は、溶融混練中に顕著な蒸発がなく、また、混練後、効率よく抽出できる範囲として、６００〜６０００のものが好適に用いることができる。
【００２８】
また、添加剤２を加える際に、該添加剤２以外に沸点２００℃以上の疎水性の添加剤あるいは両親媒性の添加剤を添加することができ、添加することが好ましい。該添加剤２と共に添加することができる疎水性の添加剤としては、フタル酸系やリン酸系あるいは流動パラフィンなどの一般的な可塑剤などが挙げられる。両親媒性の添加剤としては、ジメチルスルホキシドやＮメチル２ピロリドン等が挙げられる。
【００２９】
上記の添加剤２と共に加えることができる沸点２００℃以上の疎水性あるいは両親媒性の添加剤と、添加剤２との合計の添加剤量は、これらの添加剤と、セルロース系高分子と熱可塑性高分子の複合体とを合わせた全重量に対して１０〜９０ｗｔ％が好ましく、より好ましくは４０〜８０ｗｔ％、特に好ましくは５０〜７０ｗｔ％である。該添加剤の合計量が、添加剤と複合体の合計量に対して１０〜９０ｗｔ％であれば、溶融混練物が濾過膜形成に有効な内部空孔を有し、安定な多孔体を形成することができる。これら添加剤の中でも添加剤２の添加量が、得られる多孔膜の空孔率に直接影響することから、添加剤の全量に対する添加剤２の比率は５０％〜９５％が好ましく、さらに好ましくは７０〜９０％である。
【００３０】
溶融混錬の温度は、熱可塑性高分子の融点より高いことが必要であり、また、添加剤２、即ち沸点２００℃以上の親水性の添加剤の沸点より低くなるように、該添加剤２の選択及び溶融混錬温度の設定を行なう必要がある。たとえば、熱可塑性高分子として、ポリプロピレンを選択した場合、溶融温度は１７０〜２３０℃、好ましくは１８０〜２２０℃が選択される。たとえば、溶融混錬温度として１８０℃を選択した場合、該添加剤２は沸点２００℃以上のものを好適に用いることができる、また、添加剤２以外に加える沸点２００℃以上の疎水性あるいは両親媒性の添加剤の選定についても添加剤２と同様に、溶融混錬温度として１８０℃を選択した場合、沸点２００℃以上の疎水性あるいは両親媒性の添加剤が好適に選択される。
【００３１】
溶融混錬後、該混錬物は、圧縮あるいは押し出しによって成形する工程を経る。これは、加熱し溶融させた状態での成形によってシート状の成形体を得る工程である。温度設定は溶融し混錬する際と同様な条件が選択できる。
該成形体から、添加剤２を抽出する。水、アルコールなどのような親水性の溶媒を用いることによって、添加剤２の親水性の添加剤を効率的に抽出することができる。親水性の添加剤である添加剤２が抜けた後に形成される細孔の内表面は、セルロース系高分子の親水性部分となっている。すなわち、細孔の内表面が好適に親水化された多孔膜を得ることができる。
【００３２】
該多孔膜を延伸することによって、目的に応じた細孔直径を有する均一な細孔構造を得ると共に、薄膜化を実現することができる。
添加剤２の沸点２００℃以上の親水性の添加剤の他に、沸点２００℃以上の疎水性の添加剤あるいは両親媒性の添加剤を加えた場合、該成形体に対して、親水性の溶媒による抽出のみを行ない、疎水性の添加剤の多くあるいは両親媒性の添加剤の一部を該多孔膜中に積極的に残留させることができる。親水性の溶媒による抽出を行った後に、該多孔膜を延伸することによって、上記したように細孔内表面がより好適に親水化された薄膜を得ることができるが、疎水性の添加剤の多くあるいは両親媒性の添加剤の一部を該多孔膜中に積極的に残留させた状態で延伸すると、残留添加剤の効果によって、延伸時の応力が緩和され、高い延伸倍率をとることが可能となり、より薄く且つ均一な多孔膜を得ることができる。この場合、疎水性の添加剤は、延伸後、メチルエチルケトンや塩化メチレンなどの疎水性の溶媒によって抽出される。また、両親媒性の添加剤はアルコールやメチルエチルケトンなどによって抽出される。
【００３３】
親水性の溶媒による抽出工程に続き、延伸操作を行って薄膜化した後の膜厚としては、０．１ＭＰａの膜差圧に耐える強度を有し、実用的な液体透過量を得るためには、２０μｍ〜２００μｍが好ましく、さらに好ましくは３０μｍ〜１５０μｍである。
延伸時は、加温することが好ましい。設定温度は該多孔膜の組成によって変わるが、延伸時の破断を防ぎ、延伸倍率として、たとえば３倍〜７倍を得るためには、５０℃以上、好ましくは７０℃以上が好適である。高温による構造変化を防止し、安定に薄膜化、多孔化するためには、熱可塑性樹脂の融点未満であることが必要であり、好ましくは融点より１０℃以下、さらに好ましくは２０℃以下である。
【００３４】
次に、製造方法２について説明する。セルロース系高分子に親和性を有する添加剤として、沸点２００℃以上でセルロース系高分子に親和性を有する親水性の添加剤（以下、添加剤３という。）を用いた場合は、機械的に粉砕する操作によって複合体を得た後、該複合体中に含まれる添加剤の量が充分であれば、添加剤を追添することなく、溶融混錬を行なうことができる。複合体を製造する際に添加する添加剤３の添加量は、製造方法１の添加剤１の場合と同様な範囲が好適に選択される。すなわち、セルロース系高分子に対して３〜１００ｗｔ％が好適であり、好ましくは５〜６０ｗｔ％、さらに好ましくは５〜４０ｗｔ％である。
【００３５】
また、複合体を得た後溶融混練に際し、添加剤３の他に、沸点２００℃以上の親水性の添加剤（添加剤２）、疎水性の添加剤、両親媒性の添加剤を添加することができる。該添加剤はこれらの中から選択された１種又は２種以上を添加することができる。添加量は、添加剤３と上記のその他の添加剤を合わせた量が、添加剤３、その他の添加剤及び複合体を合わせた全重量に対して１０〜９０ｗｔ％、好ましくは４０〜８０ｗｔ％、さらに好ましくは５０〜７０ｗｔ％である。
【００３６】
また、添加剤３とその他の添加剤を合わせた全添加剤中、親水性の添加剤の比率は、溶融混練に際して複合体中に含まれる添加剤の全重量に対して５０ｗｔ％〜９５ｗｔ％が好ましく、さらに好ましくは７０ｗｔ％〜９０ｗｔ％である。
溶融混錬後、製造方法１と同様に、成形、抽出、延伸の工程を経ることによって、親水性の複合多孔膜を好適に得ることができる。
製造方法３について説明する。セルロース系高分子、熱可塑性高分子及び、該セルロース系高分子に親和性を有する沸点２００℃以上の疎水性の添加剤（以下、添加剤４という。）を含む混合物に、機械的に粉砕する操作を行なって複合体を得る。添加剤４としては、前記複合体の製造において用いられる疎水性のセルロース系高分子に親和性を有する添加剤のうち沸点２００℃以上の疎水性の添加剤が挙げられる。中でもフタル酸系やリン酸系あるいは流動パラフィンなどの一般的な可塑剤などが好適に採用される。添加剤４の添加量は、製造方法１及び２と同様に、セルロース系高分子に対して３〜１００ｗｔ％が好ましく、より好ましくは５〜６０ｗｔ％、さらに好ましくは５〜４０ｗｔ％である。引き続いて該複合体に含まれる該熱可塑性高分子の融点より高い温度で溶融混錬を行なう。ここで新たに添加剤を加える操作を行なう場合、添加量は、添加剤４とその他の添加剤を合わせた量が、添加剤４、その他の添加剤及び複合体を合わせた全重量に対して１〜５０ｗｔ％、好ましくは３〜４０ｗｔ％となるように添加する。製造方法１と同様に、溶融混練、及び圧縮あるいは押し出しによる成形を行った後、抽出操作を行なわずに、該成形体を延伸する。抽出による多孔化の工程がないため、構造安定性、好適な延伸性を得るために、添加剤の総添加量は上述のように、製造方法１あるいは２より少ない範囲で設定される。
【００３７】
圧縮あるいは押し出し後の該成形体は、抽出を行なっていないため多孔性となっていない。セルロース系高分子の親水性部分は、該親水性部分と親和性の高い添加剤が含まれていないため、該親水性部分同士が接触した状態となっているが、この部分は延伸によって開孔しやすい。すなわち、抽出による多孔化を行なわなくても、延伸によって、セルロース系高分子の親水性部分による細孔形成が可能となる。添加した疎水性の添加剤４は、延伸後、抽出する。
【００３８】
なお、製造方法１，２，３に共通して、セルロース系高分子に対する親和性を有する添加剤以外の添加剤を添加することは、セルロース系高分子と熱可塑性高分子との分子レベルでの複合体の性能の発現を著しく妨げるものでなければ差しつかえない。たとえば、相溶性を上げるための添加剤として、エチレン−ビニルアルコール共重合体に代表される、親水性高分子と疎水性高分子とのブロック共重合体や、ヒンダードフェノールに代表される酸化防止剤などは好適に用いることができる。
【００３９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
実施例に用いた測定方法を以下に示す。
（１）透水量
温度２５℃の純水の透過流束（ｍ３）を測定し、試料面積（ｍ２ ）、差圧（Ｐａ）、及び測定時間（秒）より、次式の通りに計算して透水量Ｗ（ｍ３／ｍ２  ／秒／Ｐａ）とした。
透水量＝透過流束÷（試料面積×差圧×測定時間）
【００４０】
（２）親水性評価（蛋白透過率測定）
ウシ免疫グロブリンを使用する。ウシ免疫グロブリンは、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製のウシ免疫グロブリン溶液を、０．１５Ｎ  ＮａＣｌ溶液（ＮａＣｌ：和光純薬製  試薬特級）で希釈して１００ｗｔｐｐｍとしたものを用いた。膜差圧０．１Ｍｐａで１００ｗｔｐｐｍの該ウシ免疫グロブリン溶液を膜に透過させ、透過前後の液中のγグロブリンの濃度を吸光度法によって測定することによって蛋白透過率を求めた。
【００４１】
（３）熱安定性評価（耐蒸気滅菌性）
１０ｃｍ四方のサンプルについて、オートクレーブによる１２１℃、２０分の滅菌処理を行い、処理後の４辺それぞれの長さを測定し、各辺の長さの平均をＬｃｍとして、下記式より求めた。
寸法変化率＝１００×（１０−Ｌ）／１０
処理前の長さ１０ｃｍに対する減少率から求めた。
【００４２】
（４）融点の測定
示差走査熱量計（ＤＳＣ２１０型、セイコー電子社製）によって、試料約１ｍｇを窒素雰囲気下で、１０℃／ｍｉｎで、室温より昇温して測定し、吸熱ピーク温度を融点とした。
（５）平均孔径
ＡＳＴＭＦ３１６−８６に準じて測定する。測定用の溶媒としてエタノールを用いる。
【００４３】
［実施例１］
セルロース（ワットマン社製  ＣＦ１１；綿花由来、天然セルロース）、ポリプロピレン樹脂（三井住友ポリオレフィン（株）製  Ｄ１０１：メルトインデックス＝０．５）に対して、トルエン（和光純薬製  試薬特級）をそれぞれ３０／６０／１０の重量比率で混合し、さらに該混合物２０ｇに酸化防止剤（チバガイギー社製  イルガノックス１０１０）０．２ｇを投入し、振動型ボールミル（型式Ｐ６、フリッチュジャパン（株）製、実験用遠心式ボールミル）で２４時間、粉砕処理した。粉砕には、直径２０ｍｍのジルコニアビーズを使用した。また、冷却しつつ断続的に粉砕し、温度は４０℃以下に維持した。得られた複合体を室温で３時間風乾し、引き続いて４０℃で２時間、オーブンによる乾燥を行なった。乾燥後、複合体について、示差走査熱量計によって融点を測定したところ、ポリプロピレン単独の融点１７８℃に比べて、１４℃低下していた。以上の操作を繰り返し、約１００ｇ複合化し、引き続いて、得られた複合体２５ｇにポリエチレングリコール（和光純薬製ＰＥＧ６００）５０ｇ及びフタル酸ジエチルヘキシル（ゴードー溶剤（株）  業務用グレード）５ｇを加え、ラボプラストミル（東洋精機社製  ラボプラストミルＣ型）で混錬した。温度２００℃、回転数５０ｒｐｍとして、１０分間の混錬を行なった。得られた混錬物を圧縮成形機（東洋精機社製）によって、２００℃、１０Ｍｐａで１０分間加熱圧縮を行い、厚さ８００μｍの原反を得た。
【００４４】
さらに、該原反に対して、９０℃熱水に３０分浸漬を３回繰り返し行なった。この操作によって、ポリエチレングリコールを優先的に抽出した。引き続いて、延伸を行なった。延伸温度は１３０℃、延伸倍率は３×３の同時二軸、延伸速度は２０％／秒とした。延伸後、エチルアルコール（和光純薬（株）製、試薬１級）に浸漬し、フタル酸ジエチルヘキシル及び残存ポリエチレングリコールを抽出した。
【００４５】
以上のようにして、セルロース系高分子及びポリプロピレンによる複合体からなる多孔膜を得た。得られた多孔膜について１２１℃２０分間のオートクレーブ滅菌を行い、寸法変化率を求めたところ６％であった。平均孔径は０．０７μｍであった。透水量を測定したところ、２５℃雰囲気で１４０ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａであった。さらに、１００ｗｔｐｐｍのγグロブリン溶液を透過させて、蛋白に対する吸着特性を評価した。蛋白透過率は９９％であり、膜内の細孔内表面が均一に親水化されていることが確認された。
【００４６】
［実施例２］
セルロース（ワットマン社製  ＣＦ１１；綿花由来、天然セルロース）及びポリプロピレン樹脂（ワットマン社製  ＣＦ１１；綿花由来、天然セルロース）に対して、ポリエチレングリコール（和光純薬（株）製  ＰＥＧ６００）及びフタル酸ジエチルヘキシル（ゴードー溶剤（株）  業務用グレード）をそれぞれ３２／４８／１６／４の重量比率で混合し、さらに該混合物２０ｇに酸化防止剤（チバガイギー社製  イルガノックス１０１０）０．２ｇを投入し、振動型ボールミル（型式Ｐ６、フリッチュジャパン（株）製、実験用遠心式ボールミル）で２４時間、粉砕処理した。粉砕には、直径２０ｍｍのジルコニアビーズを使用した。得られたポリプロピレン／セルロース／ポリエチレングリコール／フタル酸ジエチルヘキシルについて、示差走査熱量計によって融点を測定したところ、ポリプロピレン単独の融点１７８℃に比べて、１２℃低下していた。以上の操作を繰り返し、約１００ｇ複合化した。引き続いて、この得られたポリプロピレン／セルロース／ポリエチレングリコール／フタル酸ジエチルヘキシル複合体混合物５０ｇに更にポリエチレングリコール２４ｇ、及びフタル酸ジエチルヘキシル６ｇを加え、ラボプラストミル（東洋精機社製  ラボプラストミルＣ型）で混錬した。温度２００℃、回転数５０ｒｐｍとして、１０分間の混錬を行なった。得られた混錬物を圧縮成形機（東洋精機社製）によって、２００℃、１０Ｍｐａで１０分間加熱圧縮を行い、厚さ８００μｍの原反を得た。
【００４７】
さらに、該原反に対して、９０℃熱水に３０分浸漬を３回繰り返し行なった。この操作によって、ポリエチレングリコールを優先的に抽出した。引き続いて、延伸を行なった。延伸温度は１３０℃、延伸倍率は３×３の同時二軸、延伸速度は２０％／秒とした。延伸後、エチルアルコール（和光純薬（株）製、試薬１級）に浸漬し、フタル酸ジエチルヘキシル及び残存ポリエチレングリコールを抽出した。
【００４８】
以上のようにして、セルロース系高分子及びポリプロピレンによる複合体からなる多孔膜を得た。得られた多孔膜について、１２１℃２０分間のオートクレーブ滅菌を行ない、寸法変化率を求めたところ５％であった。平均孔径は０．０６μｍであった。透水量を測定したところ、２５℃雰囲気で１７０ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａであった。さらに、１００ｗｔｐｐｍのγグロブリン溶液を透過させて、蛋白に対する吸着特性を評価した。蛋白透過率は９７％であり、膜内の細孔内表面が均一に親水化されていることが確認された。
【００４９】
［実施例３］
セルロース（ワットマン社製  ＣＦ１１；綿花由来、天然セルロース）、ポリプロピレン樹脂（ワットマン社製  ＣＦ１１；綿花由来、天然セルロース）及びフタル酸ジエチルヘキシル（ゴードー溶剤（株）  業務用グレード）をそれぞれ３０／５０／２０の重量比率で混合し、さらに該混合物２０ｇに酸化防止剤（チバガイギー社製  イルガノックス１０１０）０．２ｇを投入し、振動型ボールミル（型式Ｐ６、フリッチュジャパン（株）製、実験用遠心式ボールミル）で２４時間、粉砕処理した。粉砕には、直径２０ｍｍのジルコニアビーズを使用した。得られたポリプロピレン／セルロース／フタル酸ジエチルヘキシルについて、示差走査熱量計によって融点を測定したところ、ポリプロピレン単独の融点１７８℃に比べて、９℃低下していた。以上の操作を繰り返し、約１００ｇ複合化し、引き続いて、実施例１と同様にラボプラストミルによる混錬を行なった。得られた混錬物をやはり実施例１と同様な条件で圧縮成形し、厚さ８００μｍの原反を得た。
【００５０】
該原反をそのまま延伸した。延伸温度は１３０℃、延伸倍率は３×３の同時二軸、延伸速度は２０％／秒とした。延伸後、エチルアルコール（和光純薬（株）製、試薬１級）に浸漬し、フタル酸ジエチルヘキシルを抽出した。
以上のようにして、セルロース系高分子及びポリプロピレンによる複合体からなる多孔膜を得た。得られた多孔膜について、１２１℃２０分間のオートクレーブ滅菌を行い、寸法変化率を求めたところ９％であった。平均孔径は０．１５μｍであった。透水量を測定したところ、２５℃雰囲気で１１０ｍ３／ｍ２・秒・Ｐａであった。さらに、１００ｐｐｍのγグロブリン溶液を透過させて、蛋白に対する吸着特性を評価した。蛋白透過率は９９％であり、膜内の細孔内表面が均一に親水化されていることが確認された。
【００５１】
［比較例１］
実施例２に示された溶融混錬後の混練物と同様な組成になるようにセルロース、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレングリコール、フタル酸ジエチルヘキシルをそれぞれ２０／３０／４０／１０の重量比率で混合し、機械的な粉砕による複合体形成を経ずに、混合物の状態で、ラボプラストミルによる溶融混錬を行なった。混錬条件は実施例１に従った。得られたポリプロピレン／セルロース／ポリエチレングリコール／フタル酸ジエチルヘキシル混合物について、示差走査熱量計によって融点を測定したところ、１７６℃であり、ポリプロピレン単独の融点１７８℃に比べて有意差は認められず、分子レベルでの複合化を達成していないことを確認した。以下の圧縮成形、熱水浸漬を同様な操作で行い、さらに延伸操作をやはり実施例１と同様な条件で行なった。延伸温度は１３０℃、延伸倍率は３×３の同時二軸延伸で、延伸速度は２０％／秒としたところ、１．５〜２倍延伸のところで破断した。延伸倍率を１．５×１．５として再度延伸し、残留添加剤を抽出後，実施例１と同様な評価を行なった。
【００５２】
１２１℃２０分間のオートクレーブ滅菌を行い、寸法変化率を求めたところ１４％であった。平均孔径が、測定限界を超えており、５μｍ以上であることがわかった。１００ｗｔｐｐｍのγグロブリン溶液を透過させて、蛋白に対する吸着特性を評価した。蛋白透過率は６６％であった。セルロース／ポリプロピレンの複合化が不充分のため、構造が不均一となり、熱安定性、蛋白非吸着性共に不充分な結果となったと考えられる。
【００５３】
【発明の効果】
セルロース系高分子と熱可塑性高分子とによる複合体からなる多孔膜を提供するものであり、親水性表面を有する熱安定性の高い多孔膜を提供することが可能であることから、産業上大いに有用である。