(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に、ポリ塩化ビニル樹脂または塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の少なくとも一方と親水性高分子とを含有させた親水化多孔質高分子膜であって、前記親水性高分子は疎水性基が導入されたセルロースあるいは疎水性基が導入されたヒドロキシプロピルメチルセルロースであることを特徴とする親水化多孔質高分子膜。
【請求項２】
セルロースに導入された疎水性基はアセチル基およびヘキサヒドロフタレート基の少なくとも一つであり、ヒドロキシプロピルメチルセルロースに導入された疎水性基はカルボキシベンゾイル基、アセチル基、サクシネート基およびヘキサヒドロフタレート基の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の親水化多孔質高分子膜。
【請求項３】
親水性高分子はセルロースアセテートヘキサヒドロフタレートあるいはヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレートであることを特徴とする請求項１に記載の親水化多孔質高分子膜。
【請求項４】
親水性高分子は樹脂材料の少なくとも３重量％含有させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の親水化多孔質高分子膜。
【請求項５】
溶剤に、ポリ塩化ビニル樹脂または塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の少なくとも一方と親水性高分子としての疎水性基が導入されたセルロースあるいは疎水性基が導入されたヒドロキシプロピルメチルセルロースとを溶解させ、これにイソプロピルアルコール、メチルアルコールまたはエチルアルコールを添加して混合し、得られた混合液を基材に塗布して乾燥させることを特徴とする親水化多孔質高分子膜の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の親水化多孔質高分子膜の製造方法において、セルロース誘導体は樹脂材料の少なくとも３重量％含有させることを特徴とする親水化多孔質高分子膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は親水化多孔質高分子膜とその製造方法に関するもので、さらに詳しく言えば、医療用の無菌水の製造、飲料水または食品製造用の精製水の製造に適した親水化多孔質高分子膜とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療用の無菌水の製造、飲料水または食品製造用の精製水の製造に適した親水化多孔質高分子膜は、これらの製造過程の濾過や電解で使用され、乾燥と湿潤を反復させても親水性を維持することが必須とされている。
【０００３】
上記した用途に用いられる親水化多孔質高分子膜には素材が親水性材料からなるものと撥水性材料からなるものとがあり、前者のものとしては酢酸セルロース膜等があり、後者のものとしてはポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系のもの、ポリ塩化ビニルやポリフッ化ビニリデンなどのビニル系のもの、ポリスルホンなどのエンジニアリングプラスチック系のもの等がある。
【０００４】
親水性材料からなるものは、素材自体が親水性を有しているため、特別な処理を施さずに使用できるという長所があるが、素材の物理的、化学的強度が小さいため、取扱いに注意を要するという欠点がある。また、撥水性材料からなるものは、素材の物理的、化学的強度が大きく、使用目的に応じて種々の選択ができるという長所があるが、素材に親水性を付与するための処理を行わなければならないという欠点がある。そして、このような素材に親水性を付与するのにも多様な方法がある。たとえば、撥水性材料からなる素材に界面活性剤を塗布して乾燥させることによって親水化する方法、ポリビニルアルコールやポリエチレングリコールのような水溶性高分子を膜の細孔内に含浸させ、該高分子を熱処理、アセタール化処理、エステル化処理、重クロム酸処理、電離性放射線照射によって親水化する方法などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
親水性材料を素材とするものは、素材の物理的、化学的強度が小さいため、長期間の使用に耐えられないという問題があり、撥水性材料を素材とするものに、界面活性剤を塗布して乾燥させることによって親水性を付与したものでは、長期間の使用によって界面活性剤が溶出して親水性が失われるという問題があり、水溶性高分子を膜の細孔内に含浸させ、該高分子を熱処理、アセタール化処理、エステル化処理、重クロム酸処理、電離性放射線照射することによって親水性を付与したものでは、親水化のための工程が複雑であり、コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、基材に樹脂材料と親水性高分子を含有させたことを特徴とする親水化多孔質高分子膜であり、これにより、複雑な親水化のための工程を必要とせず、長期間の使用に耐えることができる親水化多孔質高分子膜を得ることができる。
【０００７】
また、本発明においては、樹脂材料はポリ塩化ビニル樹脂または塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の少なくとも一方であり、これにより、物理的、化学的強度が大きい親水化多孔質高分子膜を得ることができる。
【０００８】
また、本発明においては、親水性高分子はセルロース誘導体であり、これにより、長期間使用しても、親水性が保持できる親水化多孔質高分子膜を得ることができる。
【０００９】
また、本発明においては、基材は織布または不織布であることが好ましく、これにより、物理的強度が大きく、柔軟性にすぐれた親水化多孔質高分子膜を得ることができる。
【００１０】
また、本発明においては、親水性高分子は樹脂材料の少なくとも３重量％含有させることが好ましく、これにより、医療用の無菌水の製造過程、飲料水または食品製造用の精製水の製造過程の濾過や電解に対応できる程度の親水性を確保することができ、長期間の使用や乾燥と湿潤を反復させても親水性が保持できる親水化多孔質高分子膜を得ることができる。
【００１１】
また、本発明は、溶剤に、ポリ塩化ビニル樹脂または塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の少なくとも一方と親水性高分子としての疎水性基が導入されたセルロースあるいは疎水性基が導入されたヒドロキシプロピルメチルセルロースとを溶解させ、これにイソプロピルアルコール、メチルアルコールまたはエチルアルコールを添加して混合し、得られた混合液を基材に塗布して乾燥させることを特徴とする親水化多孔質高分子膜の製造方法であり、これにより、親水性高分子としてのセルロース誘導体を均一に保持させた親水化多孔質高分子膜を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の製造方法においては、セルロース誘導体は樹脂材料の少なくとも３重量％含有させたことが好ましく、これにより、医療用の無菌水の製造過程、飲料水または食品製造用の精製水の製造過程の濾過や電解に対応できる程度の親水性が確保でき、長期間の使用や乾燥と湿潤を反復させても親水性が保持できる親水化多孔質高分子膜を容易に製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態に基づいて説明する。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る親水化多孔質高分子膜の特徴は、基材に樹脂材料と親水性高分子を含有させたことである。
【００１５】
前記樹脂材料はポリ塩化ビニル樹脂または塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の少なくとも一方からなり、前記親水性高分子には、セルロースにアセチル基、ヘキサヒドロフタレート基のような疎水性基が導入されたセルロースアセテートヘキサヒドロフタレート、水溶性セルロース誘導体の一つであるヒドロキシプロピルメチルセルロースの基本骨格にカルボキシベンゾイル基、アセチル基、サクシネート基、ヘキサヒドロフタレート基のような疎水性基が導入された、水溶性でないセルロース誘導体等が用いられる。
【００１６】
また、本発明の実施の形態に係る親水化多孔質高分子膜の製造方法の特徴は、溶剤に樹脂材料と親水性高分子としてのセルロース誘導体とを溶解させ、これに非溶剤を添加して混合し、得られた混合液を基材に塗布して乾燥させることである。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る親水化多孔質高分子膜Ａ１として、４０℃の温度下で、溶剤としてのテトラヒドロフラン１２６．０ｇに、樹脂材料としての塩素化ポリ塩化ビニル樹脂１８ｇ．０と親水性高分子としてのヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート０．２７ｇ（親水性高分子は樹脂材料の１．５重量％に相当）とを溶解させ、これに非溶剤としてのイソプロピルアルコール５６．０ｇを徐々に添加し、３０℃の温度下で、２４時間攪拌して混合させ、得られた混合液を、厚さが０．０８ｍｍ、目付けが４０ｇ／ｍ2 のポリエステル製不織布に塗布し、温度が３０℃、湿度が７５％の雰囲気下で乾燥させたものを、同Ａ２として、親水性高分子としてのヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレートを０．５４ｇ（親水性高分子は樹脂材料の３．０重量％に相当）溶解させたものを、同Ａ３として、親水性高分子としてのヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレートを０．８１ｇ（親水性高分子は樹脂材料の４．５重量％に相当）溶解させたものを、同Ａ４として、親水性高分子としてのヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレートを１．０８ｇ（親水性高分子は樹脂材料の６．０重量％に相当）溶解させたものをそれぞれ準備し、従来の親水化多孔質高分子膜Ｂとして、４０℃の温度下で、溶剤としてのテトラヒドロフラン１２６．０ｇに、樹脂材料としての塩素化ポリ塩化ビニル樹脂１８．０ｇを添加し、４８時間攪拌して溶解させ、これに非溶剤としてのイソプロピルアルコール５６．０ｇを徐々に添加し、３０℃の温度下で、２４時間攪拌して混合させ、得られた混合液を、厚さが０．０８ｍｍ、目付けが４０ｇ／ｍ2 のポリエステル製不織布に塗布し、温度が３０℃、湿度が７５％の雰囲気下で乾燥させた後、界面活性剤としてのショ糖脂肪酸エステルを溶解させたイソプロピルアルコール中に浸漬して親水化処理したものを準備した。
【００１８】
（評価試験１）
上記した本発明の実施の形態に係る親水化多孔質高分子膜Ａ３と従来の親水化多孔質高分子膜Ｂとについて、膜からの溶出物を比較するため、各々を、２ミリリットル／ｃｍ2 の割合で、温度が６０℃の蒸留水に３０分間浸漬し、浸漬液の過マンガン酸カリウム消費量を測定した。
【００１９】
この評価試験１によれば、親水化多孔質高分子膜Ａ３では過マンガン酸カリウムの消費量が０．６ｍｇ／リットルであったのに対し、親水化多孔質高分子膜Ｂではそれが５．５ｍｇ／リットルであった。同様の試験を親水化処理をしていない従来の膜で行ったところ、０．６ｍｇ／リットルであった。
【００２０】
（評価試験２）
上記した本発明の実施の形態に係る親水化多孔質高分子膜Ａ３と従来の親水化多孔質高分子膜Ｂとについて、膜からの溶出物を比較するため、各々を、２ミリリットル／ｃｍ2 の割合で、沸騰した蒸留水に３０分間浸漬し、浸漬液の過マンガン酸カリウム消費量を測定した。
【００２１】
この評価試験２によれば、親水化多孔質高分子膜Ａ３では過マンガン酸カリウムの消費量が０．６ｍｇ／リットルであったのに対し、親水化多孔質高分子膜Ｂではそれが４．１ｍｇ／リットルであった。同様の試験を親水化処理をしていない従来の膜で行ったところ、０．６ｍｇ／リットルであった。
【００２２】
（評価試験３）
上記した本発明の実施の形態に係る親水化多孔質高分子膜Ａ３と従来の親水化多孔質高分子膜Ｂとについて、乾燥と湿潤とを反復させたことによる親水性の劣化を比較するため、各々を、常温の水道水を５リットル／分で流した流水中に１２時間浸漬し、その後４０℃に設定した温風乾燥機中で３０分間乾燥させ、その後常温の水道水中に浮かせる過程を反復させた。
【００２３】
この評価試験３によれば、親水化多孔質高分子膜Ｂでは８４時間後に濡れなくなったのに対し、親水化多孔質高分子膜Ａ３では９６時間後も一瞬にして濡れることがわかった。
【００２４】
（評価試験４）
上記した本発明の実施の形態に係る親水化多孔質高分子膜Ａ３と従来の親水化多孔質高分子膜Ｂとについて、乾燥と湿潤とを反復させたことによる親水性の劣化を比較するため、各々を、網籠に入れて７５℃の水道水を満たした攪拌器付の恒温水槽中に浸漬して６時間攪拌し、その後４０℃に設定した温風乾燥機中で３０分間乾燥させ、その後常温の水道水中に浮かせる過程を反復させた。
【００２５】
この評価試験４によれば、親水化多孔質高分子膜Ｂでは１８時間後に濡れなくなったのに対し、親水化多孔質高分子膜Ａ３では２４時間後も一瞬にして濡れることがわかった。
【００２６】
（評価試験５）
上記した本発明の実施の形態に係る親水化多孔質高分子膜Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４と従来の親水化多孔質高分子膜Ｂとを電解隔膜として使用した場合の親水性の劣化を比較するため、各々に電極、スペーサーを配して電解セルを組み立て、これらを互いに並列に接続し、水道水の電解に供した。電解の条件は直流１０Ｖの定電圧を印加し、１０分ごとに各電解セルの電流値を測定するとともに、１時間ごとに電解セルをビーカーから取り出し、４０℃に設定した温風乾燥機中で６０分間乾燥させた後再度ビーカー内に浸漬して電解を継続するという過程を反復させた。
【００２７】
この評価試験５によれば、親水化多孔質高分子膜Ｂでは、最初の電解開始直後の電流は０．０８０Ａであり、３０分後の電流は０．０６４Ａであり、２回目の電解開始直後の電流は０．０４０Ａであり、３回目の電解開始直後の電流は０．０３６Ａで、その後１時間はほぼ一定に推移したのに対し、親水化多孔質高分子膜Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４では、いずれも３回目の電解が終了するまでほぼ一定に推移したが、親水化多孔質高分子膜Ａ１は、親水化多孔質高分子膜Ａ２，Ａ３，Ａ４に比較して親水性高分子の含有量が小さいために電解時の電流は小さく推移したことがわかった。なお、電解に使用した水道水の電導度は０．３３ｍＳ／ｃｍ2 で、ほぼ一定であった。
【００２８】
上記した評価試験１〜５から、本発明に係る親水化多孔質高分子膜Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、種々の過酷な試験によっても親水性は失われないことがわかるとともに、評価試験５から、電解に対応できる程度の親水性を得るためには、親水性高分子は少なくとも３重量％含有させるとよいことがわかる。
【００２９】
また、上記した評価試験１〜５では、塩素化ポリ塩化ビニル樹脂１８．０ｇを用いて平均孔径が０．９μｍの親水化多孔質高分子膜を作製したが、樹脂を多くすれば作製しようとする膜の平均孔径を小さくすることができ、樹脂を少なくすれば作製しようとする膜の平均孔径を大きくすることができるので、必要に応じて増減すればよいことは言うまでもない。また、塩素化ポリ塩化ビニル樹脂に代えてポリ塩化ビニル樹脂を用いてもよく、これらを混合させてもよい。
【００３０】
また、上記した評価試験１〜５に供した親水化多孔質高分子膜は、溶剤としてテトラヒドロフランを用いたが、ジメチルホルムアミドやジメチルスルホキシド等を用いてもよく、非溶剤としてイソプロピルアルコールを用いたが、メチルアルコールやエチルアルコール等を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
上記した如く、本発明の親水化多孔質高分子膜は、基材に樹脂材料と親水性高分子を含有させ、該親水性高分子にセルロース誘導体を使用しているので、長期間使用しても親水性を維持することができるとともに、濾液中に親水性高分子が溶出することもなく、医療用の無菌水の製造や飲料水または食品製造用の精製水の製造といった高純度の水を得るのに寄与することができる。
【００３２】
また、本発明の親水化多孔質高分子膜の製造方法は、溶剤に樹脂材料と親水性高分子としてのセルロース誘導体とを溶解させ、これに非溶剤を添加して混合し、得られた混合液を基材に塗布しているから、親水性高分子を均一に保持させた膜を、複雑な工程を経ることなく作製することができ、コストの削減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る親水化多孔質高分子膜Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４と従来の親水化多孔質高分子膜Ｂとを電解に用いた時の電流値の推移を示す図である。
【図１】
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