(57)【要約】本発明は、超薄、高強度、非対称ミクロろ過および超ろ過セルロース性メンブランに関する。メンブランは内部的に親水性である。このようなメンブランを調製する方法、および生物学的液体からのたんぱく質の分離におけるその使用も提供する。
2004538143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース性メンブランであって、セルロース性ポリマーおよび溶媒を含有するドープから成形されたメンブランであり、第１の平均細孔直径を有する第１の多孔性表面と第２の平均細孔直径を有する第２の多孔性表面とその間の多孔性支持構造とを有するメンブランであって、支持構造は流れ経路の網状ネットワークを有し、第１および第２の平均細孔直径は少なくとも約２：１の非対称性を有し、多孔性表面および多孔性支持構造はフィルターの流れと接触することができる構造的表面のネットワークを含有するメンブラン。
【請求項２】
第１の多孔性表面と第２の多孔性表面の平均細孔直径間の非対称性が少なくとも約５：１である請求項１のメンブラン。
【請求項３】
第１の多孔性表面と第２の多孔性表面の平均細孔直径間の非対称性が少なくとも約１０：１である請求項１のメンブラン。
【請求項４】
第１の多孔性表面と第２の多孔性表面の平均細孔直径間の非対称性が少なくとも約２０：１である請求項１のメンブラン。
【請求項５】
メンブランが約１０ｋダルトン〜約３００ｋダルトンの範囲の分画分子量を有する請求項４のメンブラン。
【請求項６】
メンブランが約１０ｋダルトン〜約５０ｋダルトンの範囲の分画分子量を有する請求項４のメンブラン。
【請求項７】
メンブランが約１０ｋダルトン〜約３０ｋダルトンの範囲の分画分子量を有する請求項４のメンブラン。
【請求項８】
セルロース性ポリマーがセルロースエステルを含有する請求項１のメンブラン。
【請求項９】
セルロースエステルがセルロースアセテートを含有する請求項１のメンブラン。
【請求項１０】
セルロースアセテートがセルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースニトレート、メチルセルロースおよびその混合物からなる群から選択される請求項１のメンブラン。
【請求項１１】
メンブランの表面上のセルロース性ポリマーはセルロースを含有する請求項１のメンブラン。
【請求項１２】
セルロースがメンブランの加水分解を介して製造される請求項１のメンブラン。
【請求項１３】
セルロースがメンブランのけん化を介して製造される請求項１のメンブラン。
【請求項１４】
ドープがセルロース性ポリマーの溶媒中への分散体を含有する請求項１のメンブラン。
【請求項１５】
ドープがセルロース性ポリマーの溶媒中への均一な溶液を含有する請求項１のメンブラン。
【請求項１６】
セルロース性メンブランを調製する方法であって：
セルロース性ポリマー、非溶媒および溶媒を含有する成形ドープを提供し；
ドープを成形して薄膜を形成し；
表面の細孔が形成するのに十分な期間、多湿環境に薄膜を曝し；
凝固浴中で薄膜を凝固させ；かつ
凝固浴からセルロース性メンブランを取り出すことを含有する方法であり、
メンブランは、第１の平均細孔直径を有する第１の多孔性表面と第２の平均細孔直径を有する第２の多孔性表面とその間の多孔性支持構造を有し、第１および第２の平均細孔直径は少なくとも約２：１の非対称性を有し、多孔性表面および多孔性支持構造はフィルターの流れと接触することができる構造的表面のネットワークを含有し、構造的表面は親水性部分を含有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
メンブランをすすぎ浴中ですすぎ、すすぎ工程は凝固工程の後に行われることをさらに含有する請求項１６の方法。
【請求項１８】
高温でメンブランを乾燥することをさらに含有する請求項１６の方法。
【請求項１９】
室温でメンブランを乾燥することをさらに含有する請求項１６の方法。
【請求項２０】
ドープが均一な溶液を含有する請求項１６の方法。
【請求項２１】
ドープが分散体を含有する請求項１６の方法。
【請求項２２】
非溶媒がアルコール、アルカン、ケトン、カルボン酸、エーテル、エステルおよびその混合物からなる群から選択される請求項１６の方法。
【請求項２３】
非溶媒が、２−メトキシエタノール、プロピオン酸、ｔ−アミルアルコール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、アセトン、ブチルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルアセテート、アミルアセテート、グリセロール、ジエチレングリコール、ジ（エチレングリコール）ジエチルエーテル、ジ（エチレングリコール）ジブチルエーテル、ポリエチレングリコール、プロピオン酸、ヘキサン、プロパン、ニトロプロパン、ヘプタン、オクタンおよびその混合物からなる群から選択される請求項１６の方法。
【請求項２４】
非溶媒が水を含有する請求項１６の方法。
【請求項２５】
非溶媒がアルコールを含有する請求項１６の方法。
【請求項２６】
アルコールがメタノール、エタノールおよびその混合物からなる群から選択される請求項１６の方法。
【請求項２７】
非溶媒が水と、メタノール、エタノールおよびその混合物からなる群から選択されるアルコールとの混合物を含有する請求項１６の方法。
【請求項２８】
溶媒が、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジオキサン、ジメチルスルホキシド、クロロホルム、テトラメチル尿素、テトラクロロエタンおよびその混合物からなる群から選択される請求項１６の方法。
【請求項２９】
溶媒はＮ−メチルピロリドンを含有する請求項１６の方法。
【請求項３０】
溶媒は塩化メチレンを含有する請求項１６の方法。
【請求項３１】
ドープはさらにトリエチレングリコールを含有する請求項１６の方法。
【請求項３２】
ドープは約２重量％〜約６０重量％の非溶媒を含有する請求項１６の方法。
【請求項３３】
ドープは約４０重量％〜約７５重量％の溶媒を含有する請求項１６の方法。
【請求項３４】
ドープは約３重量％〜約２０重量％のセルロース性ポリマーを含有する請求項１６の方法。
【請求項３５】
ドープは約５重量％以下のトリエチレングリコールを含有する請求項１６の方法。
【請求項３６】
ドープはさらに親水性成分を含有する請求項１６の方法。
【請求項３７】
凝固浴は水を含有する請求項１６の方法。
【請求項３８】
凝固浴はさらにメタノールを含有する請求項３７の方法。
【請求項３９】
すすぎ浴は水を含有する請求項１７の方法。
【請求項４０】
液体からたんぱく質を分離する方法であって：
たんぱく質を含有する液体を提供し；
セルロース性メンブランであって、セルロース性ポリマーおよび溶媒を含有するドープから成形されたメンブランを提供し、ここで、メンブランは第１の平均細孔直径を有する第１の多孔性表面と第２の平均細孔直径を有する第２の多孔性表面とその間の多孔性支持構造を有し、支持構造は流れ経路の網状ネットワークを有し、第１および第２の平均細孔直径は少なくとも約２：１の非対称性を有し、多孔性表面および多孔性支持構造はフィルターの流れと接触することができる構造的表面のネットワークを含有し、メンブランはセルロース性ポリマーを含有し、構造的表面は親水性部分を含有し、かつメンブランは約１０ｋダルトン〜約３００ｋダルトンの範囲の分画分子量を有し；かつ
液体をメンブランと接触させ、これによって濾液はメンブランを通過し実質的な量のたんぱく質がメンブランに保持される；
ことを含有する方法。
【請求項４１】
液体が乳製品またはバイオプロセスの流れを含有する請求項４０の方法。
【請求項４２】
乳製品が牛乳を含有する請求項４１の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超薄、高強度、非対称ミクロろ過および超ろ過セルロース性メンブランに関する。メンブランは内部的に親水性である。このようなメンブランを調製する方法および生物学的液体からのたんぱく質の分離におけるその利用をも提供する。
【背景技術】
【０００２】
親水性非対称ミクロろ過および超ろ過メンブランは、多くの用途で有用である。例えば、このようなメンブランを、種々のろ過用途（例えば、精製）および食品および乳製品産業における試験的用途、バイオテクノロジー用途、薬学用途、医学的実験室、エレクトロニクス産業用の超純水、および注射液用の水（ＷＦＩ）用に使用してもよい。これらの用途は典型的に、水性環境中でのメンブラン操作を必要とする。メンブランを種々の形状、例えば、ディスク、カートリッジ等で使用してもよい。非対称メンブランは、大きい細孔側と、微細多孔性または超多孔性の表面とを有する。固形分含有液試料を大きい細孔表面に適用し、大きい固形分のない液体が微細多孔性表面から出る。
【０００３】
水性環境での使用に好適なメンブランを調製する方法の１つは、疎水性メンブランを親水性にする方法を含む。水は一般に、ルーチン操作条件下で疎水性メンブランを通過しない。従って、水性環境でのメンブランの取り扱いを必要とする用途では、メンブランへの組み立ての前に、メンブランまたはポリマーを、得られたメンブランを親水性にするようなものとそれぞれ反応させてもよく、または混合してもよい。いくつかの異なった方法および反応剤を用いて、始めに親水性メンブランを親水性にしていた。これらには、最終メンブランの表面処理、メンブラン成形溶液中に親水性成分を含めること、これらをメンブランとして成形する前に疎水性ポリマーを官能化、例えばスルホネート化すること、メンブラン全体に親水性部分を架橋またはグラフトすること、および種々の他の親水性コーティング方法がある。
【０００４】
セルロースはその親水性のために、一般に、このようなメンブランの調製に好ましい出発材料である。セルロースメンブランを調製する従来の先行技術の方法には、ポリエチレングリコールまたは他の可塑剤、例えばスルホランを用いた溶融押出法がある。例えば、米国特許第５，８９７，８１７号公報および米国特許第５，８９７，８１７号公報はセルロースアセテートから半透性メンブランを形成する方法を開示している。この方法では、セルロースアセテートを含有する溶融状態の液体を押出して、メンブランを製造し、次に溶媒、例えば、ポリエチレングリコールおよび非溶媒をメンブランから除去し、半透性メンブランを製造する。米国特許第４，９３３，０８４号公報は、銅−アンモニア溶液から再生されたセルロースからなる多孔性ファイバーの形状の透析メンブランを開示している。米国特許第４，５４３，２２１号公報は、人工透析または血液ろ過処理時に血液を解毒するのに有用なセルロース半透性多孔ファイバーを開示している。セルロースファイバーを、ある種のセルロースエステルポリオール溶融紡糸組成物の溶融押出によって自己支持型ゲル化ファイバーにする。セルロースエステルゲル化ファイバーを次に、アルカリ水溶液中で脱アセチル化によって化学的にセルロースファイバーに変移させる。米国特許第４，２７６，１７３号公報は、人工腎臓に使用して好適なセルロースアセテート半透性多孔ファイバーおよびセルロースアセテート、グリセリンおよびポリエチレングリコールの混合物からこれを製造する方法を開示している。米国特許第３，５３２，５２７号公報および米国特許第３，４９４，７８０号公報は、テトラメチレンスルホンタイプの適合性のある可塑剤からなる溶融紡糸組成物から、セルロースエステル、特にセルローストリアセテートおよびセルロースアセテートを溶融紡糸する方法を記載している。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、非対称ミクロろ過および超ろ過セルロース性メンブランからなるメンブランおよびこれを調製する方法を提供する。メンブランは内部的に親水性であり、食品および乳製品またはバイオテクノロジー用途に使用されてもよい。
【０００６】
第１の実施態様では、セルロース性メンブランであって、セルロース性ポリマーおよび溶媒を含有するドープから成形されたメンブランであり、第１の平均細孔直径を有する第１の多孔性表面と第２の平均細孔直径を有する第２の多孔性表面とその間の多孔性支持構造とを有するメンブランであって、支持構造は流れ経路の網状ネットワークを有し、第１および第２の平均細孔直径は少なくとも約２：１の非対称性を有し、多孔性表面および多孔性支持構造はフィルターの流れと接触することができる構造的表面のネットワークを含有するメンブランが提供される。
【０００７】
この実施態様の種々の観点では、第１の多孔性表面と第２の多孔性表面の平均細孔直径間の非対称性が少なくとも約５：１、少なくとも約１０：１、または少なくとも約２０：１である。
【０００８】
この実施態様の他の観点では、メンブランは約１０ｋダルトン〜約３００ｋダルトン、約１０ｋダルトン〜約５０ｋダルトン、または約１０ｋダルトン〜約３０ｋダルトンの範囲の分画分子量を有する。
【０００９】
この実施態様の別の観点では、セルロース性ポリマーがセルロースエステルを含有してもよい。セルロースエステルはセルロースアセテート、例えば、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースニトレート、メチルセルロースおよびその混合物のようなセルロースアセテートを含有してもよい。
【００１０】
この実施態様のさらなる観点では、メンブランの表面上のセルロース性ポリマーはセルロースを含有する。セルロースはメンブランの加水分解を介してまたはメンブランのけん化を介して製造されうる。
【００１１】
この実施態様の他の観点では、ドープはセルロース性ポリマーの溶媒中への分散体、またはセルロース性ポリマーの溶媒中への均一な溶液を含有する。
【００１２】
第２の実施態様では、セルロース性メンブランを調製する方法であって：
セルロース性ポリマー、非溶媒および溶媒を含有する成形ドープを提供し；
ドープを成形して薄膜を形成し；
表面の細孔が形成するのに十分な期間、多湿環境に薄膜を曝し；
凝固浴中で薄膜を凝固させ；
凝固浴からセルロース性メンブランを取り出すことを含有する方法であり、
メンブランは、第１の平均細孔直径を有する第１の多孔性表面と第２の平均細孔直径を有する第２の多孔性表面とその間の多孔性支持構造とを有し、第１および第２の平均細孔直径は少なくとも約２：１の非対称性を有し、多孔性表面および多孔性支持構造はフィルターの流れと接触することができる構造的表面のネットワークを含有し、構造的表面は親水性部分を含有することを特徴とする方法が提供される。
【００１３】
この実施態様の観点では、方法はメンブランをすすぎ浴中ですすぎ、すすぎ工程は凝固工程の後に行われることをさらに含有してもよい。
【００１４】
この実施態様のさらなる観点では、方法は高温でまたは室温でメンブランを乾燥することをさらに含有してもよい。
【００１５】
この実施態様の他の観点では、ドープは均一な溶液または分散体を含有してもよい。
【００１６】
この実施態様のさらなる観点では、非溶媒は、アルコール、アルカン、ケトン、カルボン酸、エーテル、エステルおよびその混合物を含有してもよい。非溶媒は、２−メトキシエタノール、プロピオン酸、ｔ−アミルアルコール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、アセトン、ブチルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルアセテート、アミルアセテート、グリセロール、ジエチレングリコール、ジ（エチレングリコール）ジエチルエーテル、ジ（エチレングリコール）ジブチルエーテル、ポリエチレングリコール、プロピオン酸、ヘキサン、プロパン、ニトロプロパン、ヘプタン、オクタンまたはその混合物を含有してもよい。非溶媒は水、アルコールまたはその混合物を含有してもよい。アルコールはメタノール、エタノールまたはその混合物を含有してもよい。
【００１７】
この実施態様の他の観点では、溶媒は、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジオキサン、ジメチルスルホキシド、クロロホルム、テトラメチル尿素、テトラクロロエタンおよびその混合物を含有してもよい。溶媒はＮ−メチルピロリドンまたは塩化メチレンを含有してもよい。
【００１８】
この実施態様のさらなる観点では、ドープはさらにトリエチレングリコールまたは親水性成分を含有する。
【００１９】
この実施態様の種々の観点では、ドープは約２重量％〜約６０重量％の非溶媒、約４０重量％〜約７５重量％の溶媒、約３重量％〜約２０重量％のセルロース性ポリマー、または約５重量％以下のトリエチレングリコールを含有する。
【００２０】
この実施態様のさらなる観点では、凝固浴は水を含有する。凝固浴はさらに、メタノールを含有してもよい。
【００２１】
この実施態様の別の観点では、すすぎ浴は水を含有する。
【００２２】
第３の実施態様では、液体からたんぱく質を分離する方法であって：
たんぱく質を含有する液体を提供し；
セルロース性メンブランであって、セルロース性ポリマーおよび溶媒を含有するドープから成形されたメンブランを提供し、ここで、メンブランは第１の平均細孔直径を有する第１の多孔性表面と第２の平均細孔直径を有する第２の多孔性表面とその間の多孔性支持構造を有し、支持構造は流れ経路の網状ネットワークを有し、第１および第２の平均細孔直径は少なくとも約２：１の非対称性を有し、多孔性表面および多孔性支持構造はフィルターの流れと接触することができる構造的表面のネットワークを含有し、メンブランはセルロース性ポリマーを含み、構造的表面は親水性部分を含有し、かつメンブランは約１０ｋダルトン〜約３００ｋダルトンの範囲の分画分子量を有し；かつ
液体をメンブランと接触させ、これによって濾液はメンブランを通過し実質的な量のたんぱく質がメンブランに保持される；
ことを含有する方法が提供される。
【００２３】
この実施態様のある観点では、液体が乳製品、例えば牛乳またはバイオプロセスの流れを含有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下の記載および例は本発明の好ましい実施態様を詳細に例示している。当業者は、本発明の数的変更および改良はその範囲に含まれることを理解している。従って、好ましい実施態様の記載は本発明の範囲を限定すると考えるべきではない。
【００２５】
セルロースアセテートファイバーを調製する従来の方法は、典型的に、低流速で劣悪な機械特性という不都合に苦しめられている。従って、十分な流速と良好な機械特性を有するメンブランを得るセルロースアセテートメンブランを調製する方法が望ましい。
【００２６】
（導入）
支持された超薄、高強度、非対称ミクロろ過および超ろ過セルロース性メンブランを、溶融押出による溶融セルロース性材料において、例えば、約１６５℃〜約１８０℃の温度での溶融セルロースアセテートにおいて、熱誘発型相分離法を用いることなく調製してもよい。このようなメンブランは内部的に親水性であり、強い機械特性、例えば、高い引っ張り強度を有し、高いたんぱく質流速および良好な構造的完全性を有する。このメンブランは、加水分解時に良好な湿潤強度を示し、セルロースエステルから再生セルロースへの変移を示す。ある好ましい実施態様のメンブランは、市販入手可能セルロース性メンブランより薄くなりうるが、一般に従来セルロース性メンブランより改良された機械特性を示す。好ましいメンブランは典型的に、約１０μｍ〜約１２０μｍの厚さであり、乳製品およびバイオテクノロジー産業での使用に特に好適である。
【００２７】
（セルロースエステル）
好ましい実施態様のメンブランを、メンブランを形成しうる１以上のセルロース材料、例えば、セルロースポリマー、セルロースエステルまたはその誘導体から調製してもよい。好適なセルロースエステルには、セルロースモノ−、ジ−およびトリ−アセテートおよびその混合物、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースプロピオネートおよびセルロースブチレート、そのいずれか２つ以上の混合物、またはいずれか他の好適なセルロースのエステルがある。セルロースニトレートおよびエチルセルロースを使用してもよい。セルロースアセテート、特にセルロースジアセテートが好ましい。セルロースジアセテート混合物は典型的に、少なくとも低割合の１以上の他のセルロースアセテートを含む。好適なセルロースアセテートは、エストマン・ケミカル・カンパニー（Ｅｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（キングスポーツ、テネシー）から得てもよい。
【００２８】
種々の実施態様では、セルロースエステルを単独でまたは他の好適な材料と組み合わせて用いてもよい。成形ドープを形成する前に、材料に前処理、例えば、グラフトまたは官能化を施してもよい。有用な材料には特に分子量範囲の制限はない。
【００２９】
（メンブラン）
好ましい実施態様にしたがって調製されうるメンブランには、超ろ過およびミクロろ過非対称セルロース性メンブランがある。ここで使用される「非対称」という用語は、細孔サイズ勾配を有するメンブランに関する。即ち、非対称メンブランは、メンブランの一方表面中にまたは隣接してその最も小さいまたは最も細かい細孔を有し、これは一般にメンブランの「スキン」表面または「光沢」側面と呼ばれる。メンブランのスキン表面と反対表面の間での細孔サイズの増加は一般に、スキン表面の最も近くで最小の細孔サイズで、反対側の粗い細孔表面に面してまたは隣接して最大の細孔（これは一般にメンブランの「開口」表面または「つや消し」側面と呼ばれる）となる勾配がある。「ネック付き漏斗」構造を有するものとして通常記載されている別の種類の非対称メンブランは、非対称領域と等方性領域の両方を有し、等方性領域は均一な細孔サイズを有する。等方性領域は典型的に、メンブランのスキン表面から約５〜８０％のメンブランの厚さ方向に、より好ましくは約１５〜５０％のメンブランの厚さ方向に伸びている。対称メンブランは実質的に、メンブランの厚さ方向全体にわたって一様な細孔サイズ有する。ろ過用途には非対称メンブランが一般に好ましいが、ある実施態様では、対称メンブランが好ましい場合もある。
【００３０】
あるろ過メンブランは、一方側（ここでは「スキン」と呼ぶ）上に、他方側に比べて比較的小さい細孔の層を有するが、一方で別のメンブランはこのタイプの層を含まない（ここでは「スキンレス」と呼ぶ）。スキン化されたメンブランは典型的に、強力な非溶媒中で十分なポリマー濃度のポリマー状成形溶液をクエンチすることによって製造される。得られたメンブランは、反対側表面上よりも「スキン」表面上の方が極めて小さい細孔を有する。
【００３１】
好ましい実施態様のメンブランは、メンブランの２つの側面の間に多孔性支持構造を有する。メンブランの多孔性支持構造の性質は、成形ドープの組成と凝固浴に依存しうる。支持構造は、閉口セル、メンブランの一方側から他方側まで実質的に同じ細孔サイズの開口セル、メンブランの一方側から他方側まで段階変化する細孔サイズの開口セル、または一般に「マクロボイド」と呼ばれる指型構造を含んでもよい。典型的に、マクロボイドは実質的に周囲の細孔率とはサイズにおいて異なり、一般に表面細孔と連絡しない。好ましい実施態様では、多孔性支持構造は、フィルター流れと接触しうる構造的表面のネットワークを含み、ここではフィルター流れとは、多孔性支持構造を介してメンブランを通過する液体および気体を含むいずれかの流体を含むものとして規定される。好ましい実施態様では、支持構造は流れ経路の網状ネットワークを含む。特に好ましい実施態様では、支持構造はマクロボイドを含まない、またはほとんどマクロボイドを含まない。
【００３２】
メンブランが非対称構造を有するかネック付き漏斗構造を有するかは、ポリマー、溶媒および非溶媒のタイプおよび濃度；成形条件、例えば、ナイフ間隔およびドープ温度；環境要因、例えば、成形とクエンチ間の暴露時間、暴露大気の湿度；クエンチ浴の組成および温度を含むメンブランの調製において含まれる種々の要因に依存しうる。
【００３３】
特に好ましい実施態様では、メンブランは非対称構造を有し、細孔サイズの増加は、メンブランの一方側から他方側まで見られる。種々の実施態様では、メンブランのスキン側とつや消し側間の細孔サイズにおける非対称性は約１：１．５、１：２、１：５、１：１０、１：２０またはそれ以上の範囲でもよい。
【００３４】
好適なメンブランは典型的に、超ろ過またはミクロろ過メンブランの細孔率特性を有しうる。超ろ過範囲内にあるメンブランは好ましくは、約１０，０００ダルトン〜約１，０００，０００ダルトンの分画分子量を有し、メンブランのスキン側で約０．００１μｍ〜約０．０５０μｍの細孔直径を有しうる。ミクロろ過メンブランは典型的に、メンブランのスキン側で少なくとも約０．０１または約０．０５μｍ〜約５、８、１０または２０μｍの細孔直径を有する。
【００３５】
好ましい実施態様により調製されうるセルロース性メンブランは、これに限定されないが、シートおよび多孔性ファイバー成形ポリマーメンブランを含むいずれかの好適な形状または状態にしてもよい。好適なメンブランはさらに、単一のポリマー溶液またはドープから成形されたメンブラン（「一体」メンブランと呼ばれる）だけでなく、１以上のポリマー溶液またはドープから成形されて、層状またはコンポジットメンブランを形成した非一体またはコンポジットメンブランをも含む。コンポジットメンブランは成形後の２以上の完全に形成されたメンブランから組み立ててもよい。好ましい実施態様では、メンブランは支持体に直接、ポリマー溶液またはドープから成形され、その後ポリマー溶液またはドープを凝固してメンブランを得る。
【００３６】
（成形ドープ）
好ましい実施態様のセルロース性メンブランは好ましくは、安定で、透明な均一溶液および／または安定なコロイド分散体から調製される。溶液または分散体は溶媒単独の使用で、または非溶媒と組み合わせて調製されうる。
【００３７】
メンブランは一般に、所定の濃度のポリマー溶媒と非溶媒を用いたセルロース性ポリマーの成形溶液または分散体から調製される。成形溶液中でのポリマーの濃度は、実質的に全体的な網状構造を形成する程度に低いが、一貫性のあるメンブランを製造する程度に高くする。ポリマー濃度が低すぎれば、得られるメンブランは不適当な一貫性を有しうり、極端な場合には、単なるゴミとなる。ポリマー濃度が高すぎれば、メンブラン構造は実質的に網状でなくなり、少なくともいくらかの粒状構造を含有しうる。
【００３８】
セルロース性ポリマーの適当な濃度は、使用される所定の条件（例えば、溶媒等）に依存して幾分変化するが、一般にセルロース性ポリマーの濃度は約３重量％〜約２０重量％である。典型的に、成形溶液は約５重量％〜約１５重量％のセルロース性ポリマーを含有し、好ましくは、成形溶液は約８重量％〜約１２重量％のセルロース性ポリマーを含有し、最も好ましくは、ポリマーは約９重量％、約１０重量％、または約１１重量％のセルロースアセテートである。
【００３９】
より大きい表面細孔率は、好ましい実施態様のメンブランでは、１以上の任意の親水性成分、例えば、親水性ポリマーまたはオリゴマーまたは界面活性剤とともにセルロース性ポリマーを共成形することを通じて得られうる。好ましい実施態様では、任意の親水性成分は、トリエチレングリコールである。他の好適な任意の親水性ポリマーには、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドンおよびポリビニルアセテートがある。任意の親水性ポリマーまたは界面活性剤の好適な濃度はドープ混合物の所定の組成および使用される成形およびクエンチ条件に依存して変化しうる。しかし、任意の親水性成分が成形ドープ中に存在する場合には、濃度は一般に、溶液の約０．１重量％〜約１０重量％、好ましくは溶液の約０．２重量％〜約６重量％、より好ましくは溶液の約０．３重量％〜約５重量％であり、さらに好ましくは溶液の約０．３〜２重量％であり、最も好ましくは、任意の親水性成分がトリエチレングリコールであり、溶液の約０．３重量％で存在する。
【００４０】
好ましい実施態様では、メンブラン中のセルロースアセテートをセルロースに再生するために、以下に記載するようなアルカリ浴中での加水分解またはけん化を含む前処理工程を、メンブランに施す。得られたセルロースメンブランは一般に、対応するセルロースアセテートメンブランに比べて改良された溶媒耐性を有する。他の前処理、例えば、親水性成分をグラフトまたは架橋することを行ってもよい。
【００４１】
安定で透明な均一成形溶液または安定なコロイド分散体が、好適な溶媒、例えば、塩化メチレンまたはＮ−メチルピロリドン中にポリマーを溶解することによって得られうることが見いだされている。いずれの好適な溶媒を使用してもよいが、好ましい溶媒の他の例には、双極性非プロトン性溶媒、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジオキサン、ジメチルスルホキシド、クロロホルム、テトラメチル尿素またはテトラクロロエタンおよびその混合物がある。
【００４２】
好ましいメンブランを調製するために使用してもよい溶媒の量は、約３０重量％〜約８０重量％、好ましくは約３５重量％〜約７５重量％、より好ましくは約４０重量％〜約７５重量％、好ましくは約４０重量％〜約７１重量％であり、最も好ましくは、溶媒がＮ−メチルピロリドンであり、溶液の約４１または４６重量％で存在し、または塩化メチレンであり、溶液の約７０または７１重量％で存在する。使用される溶媒の正確な量は所定のポリマー、非溶媒を含む所定の成形溶液、および目的の所定のメンブランの調製方法の他の条件によって決定される。
【００４３】
非溶媒を成形溶液に添加しても良い。好ましい実施態様では、非溶媒には水および／またはメタノールまたはエタノールがある。成形溶液の成分はいずれの好適な順番で添加しても良い。しかし、セルロース性ポリマーを溶媒に溶解するのと同時に、非溶媒を成形溶液に添加するのが好ましい。好適な非溶媒のさらなる例には、アルコール、例えば、イソプロパノール、２−メトキシエタノール、アミルアルコール、例えば、ｔ−アミルアルコールヘキサノール、ヘプタノール、およびオクタノール；アルカン、例えば、ヘキサン、プロパン、ニトロプロパン、ヘプタン、およびオクタン；およびケトン、カルボン酸、エーテルおよびエステル、例えば、アセトン、プロピオン酸、ブチルエーテル、エチルアセテート、およびアミルアセテート、ジ（エチレングリコール）ジエチルエーテル、ジ（エチレングリコール）ジブチルエーテル、ポリエチレングリコール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、グリセロール、ジエチレングリコールおよびその混合物がある。
【００４４】
メンブランを調製するために使用してもよい非溶媒の全量は、非溶媒の違いによって変化する。例えば、非溶媒の好ましい量は水に対してとアルコールに対してとでは異なりうる。非溶媒の好ましい量は典型的に、成形溶液の約５重量％または約１０重量％〜約５５重量％；好ましくは約２０重量％〜約５０重量％；より好ましくは約２３重量％〜約４９重量％；最も好ましくは、成形溶液の約２３、２３．５，４４．６または４９重量％である。好ましい実施態様では、メタノールは成形溶液の約２０．９または２１．４重量％で、水は約２．１重量％である。しかし、使用される非溶媒の正確な量の選択は、所定のポリマー、溶媒を含む所定の成形溶液および目的の所定のメンブランの調製方法の他の条件に基づく。
【００４５】
（成形方法）
一般に、好ましいセルロース性メンブランの調製方法はすべて、溶液または安定なコロイド分散体を含有する成形ドープを提供する工程を含む。好ましい実施態様では、成形ドープを薄膜として成形し、気体環境に暴露する。成形ドープを気体環境に暴露したら、クエンチ浴中で凝固させる。凝固後、得られたセルロース性メンブランを好適な溶媒ですすぎ、次に空気−またはオーブン−乾燥してもよい。次に、セルロース性メンブランに加水分解またはけん化を施してもよい。
【００４６】
好ましい実施態様のセルロース性メンブランはいずれかの従来の手順を用いて成形されうり、成形溶液または分散体を多孔性または非多孔性支持体上に層にして延ばし、クエンチ後、そこから先のメンブランを分離することができ、またはその上にメンブランを保持してもよい。メンブランを、手作業で成形表面上に注ぎ、成形し、広げ、次に成形表面上にクエンチ液を適用することによって成形することができる。場合によっては、メンブランを、自動的に可動ベルト上に溶液を注ぎまたは成形することによって成形してもよい。成形溶液または分散体はいずれの好適な温度、即ち、室温または成形ドープが成形可能であるいずれの温度でもよい。好ましくは、温度は約１０℃〜約３８℃、より好ましくは約１６℃〜約３２℃、最も好ましくは約２１℃〜約２６℃である。好ましい実施態様では、好ましくは、温度はほぼ室温である。
【００４７】
あるタイプの可動ベルト支持体はポリエチレン−コート紙である。成形、特に自動成形では、機械的なスプレッダーを用いることができる。機械的スプレッダーには、スプレッディングナイフ、ドクターブレード、またはスプレイ／加圧システムがある。好ましいスプレッディング装置は押出ダイまたはスロットコーターであり、これはチャンバーを有し、そこに成形配合物を導入することができる。成形溶液を次に、加圧下で狭いスロットを通してチャンバーから押し出す。メンブランは、好ましくは約１５０μｍ（６ｍｉｌ）未満、約１５０μｍ（６ｍｉｌ）または約１７５μｍ（７ｍｉｌ）〜約２５０μｍ（１０ｍｉｌ）、約３００μｍ（１２ｍｉｌ）以上；より好ましくは約１５０μｍ（６ｍｉｌ）〜約３００μｍ（１２ｍｉｌ）；最も好ましくは約１７５μｍ（７ｍｉｌ）〜約２５０μｍ（１０ｍｉｌ）のナイフ間隔を有するドクターブレードによって成形してもよい。成形時のナイフ間隔とメンブランの最終的な厚さとの関係は、成形溶液の組成および温度、気体環境（例えば湿潤空気）への暴露時間、暴露時の空気の相対湿度の関数である。さらに、クエンチ浴の温度および多くの他の要因が最終メンブランの厚さ全体に影響しうる。典型的にメンブランはゲル化時に収縮し、その厚さの約２０％〜８０％を失う。
【００４８】
好ましい実施態様では、成形されたフィルムは気体環境、例えば空気に、表面細孔の形成を起こす程度の時間、曝される。好ましい実施態様のメンブランの製造に重要な別の要因は、成形溶液の成形とクエンチとの間に存在する暴露時間および暴露条件である。好ましくは、成形後でクエンチ前に、成形溶液または分散体を湿潤空気に曝す。大気湿度は他の湿度条件と同様に適当である。好ましい実施態様では、気体環境は、約５０％〜約７５％、好ましくは約５５％〜約７０％、より好ましくは約６０％〜約６５％、最も好ましくは約６０％の相対湿度を有する。さらに好ましくは、空気を循環させて成形された溶液または分散体との接触を向上させる。気体環境はいずれの好適な温度でもよいが、典型的には、約１０℃〜約３０℃、好ましくは約１５℃〜約２５℃、より好ましくは約２０℃〜約２５℃である。最も好ましくは、温度はほぼ室温から室温よりわずかに高温である。
【００４９】
好ましい実施態様のメンブランの調製方法は典型的に、成形後でクエンチ前に気体環境に暴露する期間を含む。気体環境への暴露時間は好ましくは、約０秒〜約１０秒以上である。より好ましくは、暴露時間は約１秒〜約５秒、最も好ましくは約１秒〜約２秒である。この範囲を超えて空気暴露時間を増加させることは、得られるメンブランの浸透性および細孔サイズを増加させることになる。
【００５０】
成形および空気等の気体環境への暴露後、成形された分散体または溶液をクエンチしまたは凝固させる。好ましい実施態様では、クエンチは可動ベルト上の成形されたメンブランをクエンチ液、例えば、水浴またはメタノールと水の混合物中へと輸送することによって達成される。最も一般的には、クエンチまたは凝固液は水であるが、得られるセルロース性メンブラン用の溶媒でないいずれかの好適な液体または液体混合物を用いてもよい。クエンチまたは凝固浴では、ポリマーは沈殿しまたは凝固して所望の多孔性網状構造を形成する。
【００５１】
クエンチ浴の温度はメンブランの細孔率に影響しうる。一般に、温かいクエンチ浴ほどより多孔性のメンブランを生じる。一般に、幅広い温度範囲、約−２℃〜約４０℃、好ましくは約５℃〜約３０℃、より好ましくは約１０℃〜約２５℃の範囲をクエンチ工程で使用してもよい。低温の制限は所定のクエンチ液の凝固点によって決定される。好ましくは、クエンチ液は水またはメタノールと水の混合物であり、クエンチ温度は約２０℃である。クエンチ浴の温度はメンブランの細孔の直径に顕著な変化をもたらしうる。高いクエンチ温度を用いるほど、メンブランはより大きい細孔を有する。逆に、低温を用いるほど、より小さい細孔を形成する。
【００５２】
メンブランを物理的除去による従来の方法でクエンチ浴から取り出す。得られたセルロース性メンブランは典型的に、溶媒を含まないように洗浄され、乾燥されてさらに加えられた溶媒、希釈液およびクエンチ液を追い出してもよい。洗浄液は、得られるセルロース性メンブラン用の溶媒ではないいずれかの好適な液体を含む。好ましい実施態様では、すすぎ液は脱イオン水である。メンブランを空気乾燥またはオーブン乾燥してもよい。好ましい実施態様では、セルロース性メンブランは室温で空気乾燥される。高温、例えば、オーブン中で乾燥することが好ましい場合には、典型的に、その温度にメンブランを曝すことが、例えば、メンブランを含有するポリマーを融解させることによって、メンブランの機能性に実質的に影響することのないように、温度は選択される。好ましくは、約５０℃〜約１００℃、より好ましくは約６０℃〜約９０℃、最も好ましくは約７０℃〜約８０℃の範囲の乾燥温度を用いる。オーブン中の空気を循環させて早急で均一な乾燥を確保するのが好ましい。オーブン中の空気の湿度を制御する必要はない。しかし、乾燥は、湿度レベルが低いほど速い傾向にある。
【００５３】
前述の方法によって製造されたセルロース性メンブランは約５μｍ〜約５００μｍ以上の厚さでもよい。好ましくは、メンブランの厚さは約１０μｍ〜約２００μｍである。より好ましくは、メンブランの厚さは約２０μｍ〜約１２０μｍである。しかし、有用なメンブランの厚さは、ここでの教示に従うプロセスパラメータを変更することによって調製されうる。
【００５４】
（加水分解またはけん化）
好ましい実施態様では、セルロースアセテートメンブランを、アルカリ浴中で加水分解またはけん化してセルロースアセテートをセルロースに再生する。好ましくは、浴は、水性またはアルコール性溶液を含有するが、いずれかの好適な溶媒システムを用いてもよい。１以上のアルカリ材料、例えば、水酸化ナトリウムを溶媒システム中に溶解する。アルカリの効果的な濃度、好ましくは約１重量％〜約２０重量％、より好ましくは約５重量％〜約１０重量％を用いてもよい。アルカリ浴の温度は、浴へのメンブランの暴露が実質的にメンブランの構造的完全性に影響しない温度である限り、まさに溶液の凝固点以上から、溶液の沸点までの範囲でよい。好ましくは、室温のアルカリ浴を用いる。メンブランは一般に、メンブランの実質的なけん化または加水分解を生じるのに十分な期間、浴に浸漬され、これによってメンブランを内部的に親水性にする。典型的に、約１分〜約５分の浸漬時間が好ましい実施態様のメンブランには適当である。しかし、より長いまたはより短い浸漬時間が、ある実施態様にとって好ましい場合がある。
【００５５】
浸漬後、メンブランを好適な溶液ですすぎ、空気−またはオーブン−乾燥してもよい。加水分解またはけん化は、成形溶液のクエンチ後のいずれかの時、例えば、すすぎ前、乾燥前、またはコンポジットメンブランの形成前または後に行われてもよい。好ましくは、メンブランを保存前にグリセリンに浸漬する、またはグリセリン下に保存して、表面細孔の高密度化または崩壊を最小限にする。しかし、ある実施態様では、グリセリン中へのメンブランの浸漬または保存を行わないことが望ましい場合がある。
【００５６】
（メンブラン構造）
好ましい実施態様のセルロース性メンブランは典型的に、セルロースアセテートから形成される。細孔サイズにおける非対称性は約１：１．５以上の範囲でもよい。好ましくは、非対称性は約１：１．５〜約１：２０、より好ましくは約１：１．５〜約１：１０、および最も好ましくは約１：２〜約１：５の範囲である。好ましくは、細孔サイズは約０．００１μｍ以下〜約２０μｍ以上、より好ましくは約０．００５μｍ〜約１０μｍ、最も好ましくは約０．００５μｍ〜約５μｍの範囲である。
【００５７】
好ましいセルロース性メンブランにおける細孔直径は一般に、ポロメトリー分析（ｐｏｒｏｍｅｔｒｙ  ａｎａｌｙｓｉｓ）によって、および別の泡立ち点の測定（泡立ち点が高いほどよりタイトな細孔を示す）によって推定される。ポロメトリーは、湿ったメンブランに徐々に増加させた圧力を印加し、そのガス流速を乾燥メンブランのガス流速と比較することからなり、細孔直径だけでなく、泡立ち点のデータを得る。泡立ち点試験手順を用いて通常、最大の細孔サイズを決定する。ポロメトリー測定は、メンブランの「平均流れ細孔直径」（ＭＦＰ直径、ＭＦＰサイズとも呼ばれる）を与える。ＭＦＰ直径はメンブラン中の限定した細孔の平均サイズである。ＭＦＰ直径は、予め湿ったメンブランを通過する空気流速が乾燥時の同じメンブランを通過する空気流速の半分である圧力（平均流れ細孔圧力）と比べた、空気流が予め湿ったメンブランを通過し始める圧力（泡立ち点圧力）に基づく。ベックマン・コールター（Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ）社（フラートン、カリフォルニア）によって製造されたコールター・ポロメーターが典型的に、ＭＦＰ直径および最小細孔サイズの分析に用いられる。好ましくは、好ましい実施態様のメンブランは約０．００５以下〜約２０以上、より好ましくは約０．００５〜約１０、最も好ましくは約０．００５〜約５の範囲のＭＦＰ直径を有する。しかし、ある実施態様では、より高いまたはより低いＭＦＰ直径が好ましい場合がある。
【００５８】
多孔性メンブランの特性の１つは最小細孔サイズであり、これは粒子保持試験法を用いて決定されてもよい。粒子保持は典型的に、ラテックス保持試験を用いて決定される。この試験では、所定のサイズ、例えば、０．０９１μｍ、０．１９８μｍまたは０．４６μｍのラテックスビーズを含有する溶液をメンブランと接触させ、濾液を回収する。次に濾液の光学密度をブランクと比較し、濾液中のラテックスの割合を決定する。この値を用いて、一定サイズのラテックスビーズに対する粒子保持割合を計算しうる。徐々により小さい粒子サイズを用いてメンブランを連続的に試験することによって、実質的にメンブランによって保持される最小粒子サイズに対応して、メンブランの最小細孔サイズを決定しうる。
【００５９】
（セルロース性メンブランを含むコンポジット）
好ましい実施態様では、セルロース性メンブランを、コンポジットメンブランまたはフィルターへと組み立てる。このようなコンポジットは複数層を有し、種々の分離用途において有用である。多くの場合、コンポジットメンブランまたはフィルターのいろいろな層はそれぞれ、異なった所望の特性を有する。例えばいくつかの用途では、非常に薄いメンブランが非常に小さい粒子、気体等の分離では有益な流速を有しうる。しかし、このような薄いメンブランは壊れやすく、取り扱いまたはカートリッジへのパッケージが困難である場合がある。このような場合、壊れやすい薄層メンブランを基材としての支持材料と組み合わせ、薄層メンブランの分離特性を犠牲にすることなく、改良された強度および取り扱い特性を有するコンポジットを形成してもよい。コンポジットメンブランを形成することによって与えられる他の望ましい特性には、破裂強度の増加、引っ張り強度の増加、厚さの増加および優れた前ろ過能力がありうる。
【００６０】
好ましい実施態様のメンブランを導入したコンポジットメンブランまたはフィルターは、ラミネーション技術を用いて調製されてもよい。典型的なラミネーション法では、例えば、メンブランと１以上の追加のシートをいっしょに積層してスタックを形成し、次にこれを熱または圧力の印加のもとに一体のコンポジットへとラミネートする。粘着性の物質を、ラミネーションの前にメンブランと隣接するシートの間に配置し、メンブランとシートのお互いの接着とラミネーションを促進してもよい。
【００６１】
コンポジットメンブランを調製する別の試みは、あるメンブラン層をそのまま別の層、例えば、布地または不織布支持体の表面上に成形または形成することである。場合によっては、メンブランを別の層、例えば、メンブランまたは他の基材材料の表面上に成形または形成してもよい。好ましい実施態様では、好ましい実施態様のメンブランをそのままポリエステル不織布支持体（例えば、アセンス、ジョージアのベラテック（Ｖｅｒａｔｅｃ）から入手可能なＲＯ支持体）の表面上に成形する。
【００６２】
好ましい実施態様に従って成形または他の方法によって調製されうるセルロース性メンブランはいずれも、前述の細孔サイズ基準を有し、内部的に親水性であり、一般に本発明における使用に好適である。一般に、親水性は水に対する親和性がある材料の特性である。親水性材料は容易に水に吸着し、高い表面張力値を有する。好ましい実施態様では、開発されたセルロース性メンブランを水性またはアルコールアルカリ浴中で加水分解またはけん化する。加水分解処理は最終メンブランに高度の親水性を与える。
【００６３】
（抗体またはたんぱく質回収）
好ましい実施態様のメンブランは特に、生物学的液体、例えば牛乳を含む液体からの抗体またはたんぱく質の回収および／または除去での使用に適している。好ましくはこのようなメンブランは超ろ過メンブランの細孔特性、即ち、約１０，０００ダルトン〜約１，０００，０００ダルトンの分画分子量とメンブランのスキン側で約０．００１μｍ〜約０．０５０μｍの細孔直径を有する。メンブランが乳製品用途、例えば、抗体を回収する牛乳の処理に用いられるためのものである場合には、好ましくは、分画分子量は、約１０，０００ダルトン以下〜約３００，０００ダルトン以上；より好ましくは約１０，０００ダルトン〜約３００，０００ダルトン、約２００，０００ダルトン、または約１００，０００ダルトンであり；最も好ましくは約１０，０００ダルトン〜約３０，０００ダルトンまたは約５０，０００ダルトンである。このようなメンブランは一般に、たんぱく質、ポリペプチドおよび抗体の回収または除去での使用に好適である。このような物質の例には、これに限定されないが、ウシ血清アルブミン、免疫グロブリンおよびキモトリプシンがある。好ましい実施態様では、メンブランを用いて乳清たんぱく質から抗体を分離する。
【００６４】
好ましくは、抗体回収用メンブランはある程度の非対称性、より好ましくは少なくとも約１：２の非対称性、最も好ましくは約１：２〜約１：５の非対称性を有する。非対称メンブランは、典型的に等方性（対称）メンブランより優れた流速を有するので、好ましい。しかし、ある抗体ろ過法では、等方性メンブランが好ましく、または十分な結果をもって使用される場合がある。
【００６５】
内部構造と親水性の組み合わせのために、好ましい実施態様のメンブランは多くの場合、疎水性ポリマー、例えば、スルホンポリマーから成形されたメンブラン、または従来のセルロース性メンブランと比べて優れた流速を有する。好ましい実施態様のメンブランでは９０ｍｍディスクに対する１０ｐｓｉ（６９ｋＰａ）の圧力での流速（ｍｌ／分）は０．５、０．７５、１、１．２５、１．５、１．６７、１．６８、１．７５、２、２．２５、２．５、２．７５、３、３．５、４、４．５、５、１０、２０、３０、４０、５０、１００、１８０、２３０、２８０、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１２５０、１５００、１７５０、２０００、２５００、３０００、３６００、４０００、〜５０００以上の範囲でもよい。
【実施例】
【００６６】
（実施例１  ０．６μｍ非対称ミクロろ過メンブラン）
２．５重量％のセルローストリアセテートＣＡ４３６−８０Ｓ（４３．６重量％のアセチル含有量、３０４Ｐｏｉｓｅの粘度、キングスポーツ、テネシーのエストマン・ケミカル社から購入）、１．６重量％のセルロースアセテートＣＡ３９４−６０Ｓ（３９．５重量％のアセチル含有量、２２８Ｐｏｉｓｅの粘度、エストマン・ケミカル社から購入）、１．６重量％のＣＡ３９８−３０（３９．７重量％のアセチル含有量、１１４Ｐｏｉｓｅの粘度、エストマン・ケミカル社から購入）、２０．９重量％のメタノール（ミルウォーキー、ウィスコンシンのアルドリッチから購入）、２．１重量％の脱イオン水、７１重量％の塩化メチレン（アルドリッチから購入）、および０．３重量％のトリエチレングリコール（アルドリッチから購入）を含有する溶液を調製した。室温で成形溶液を、成形ナイフを用いてポリエチレンコートされた紙の可動ベルト上に成形した。成形後、成形された溶液を、７５体積％のメタノールと２５体積％の水を含有する浴中でクエンチした。成形された溶液をクエンチ前に約３〜４秒空気に曝した。空気は室温で、約６０％の相対湿度を有していた。クエンチ浴は約２０℃の温度を有していた。得られたメンブランを脱イオン水ですすぎ、空気乾燥した。メンブランは内部的に親水性であり、これに加水分解またはけん化を施した。
【００６７】
メンブランは約７０μｍの厚さを有し、スキン表面とつや消し表面間の細孔サイズの非対称は約１：２０であった。図１Ａはメンブランの断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を提供する。図１Ｂはメンブランのスキン表面のＳＥＭ画像を提供する。図１Ｃはメンブランのつや消し表面のＳＥＭ画像を提供する。メンブランに水流試験を施した。最大細孔サイズ、最小細孔サイズおよびＭＦＰサイズは前述のように決定した。試験データを以下の表１に提供する。
【００６８】
（実施例２  ０．１μｍ非対称ミクロろ過メンブラン）
２．５重量％のセルロースアセテートＣＡ４３６−８０Ｓ、１．８重量％のセルロースアセテートＣＡ３９４−６０Ｓ、１．８重量％のＣＡ３９８−３０、２１．４重量％のメタノール、２．１重量％の水、７０重量％の塩化メチレン、および０．３重量％のトリエチレングリコールを含有する溶液を調製した。室温で成形溶液を、成形ナイフを用いてポリエチレンコートされた紙の可動ベルト上に成形した。成形後、成形された溶液を、８２体積％のメタノールと１８体積％の水を含有する浴中でクエンチした。クエンチ浴は約２０℃の温度を有していた。成形された溶液をクエンチ前に約１〜２秒空気に曝した。空気は室温で、約６０％の相対湿度を有していた。得られたメンブランを脱イオン水ですすぎ、空気乾燥した。メンブランは内部的に親水性であり、これには加水分解またはけん化を施さなかった。
【００６９】
メンブランは約５５μｍの厚さを有し、スキン表面とつや消し表面間の細孔サイズの非対称は約１：３であった。図２Ａはメンブランの断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を提供する。図２Ｂはメンブランのスキン表面のＳＥＭ画像を提供する。図２Ｃはメンブランのつや消し表面のＳＥＭ画像を提供する。メンブランに水流試験を施した。最大細孔サイズ、最小細孔サイズおよびＭＦＰサイズは前述のように決定した。試験データを以下の表１に提供する。
【００７０】
（実施例３  ０．１μｍ対称ミクロろ過メンブラン）
４．５５重量％のセルロースアセテートＣＡ３９４−６０、４．５５重量％のＣＡ３９８−３０、４４．６重量％のメタノール、４６重量％のＮ−メチルピロリドン（ロサンゼルス、カリフォルニアのＳＯＣＯ−リンチ（Ｌｙｎｃｈ）社から購入）、および０．３重量％のトリエチレングリコール（アルドリッチから購入）を含有する溶液を調製した。約２０℃の温度で成形溶液を、約１８０μｍ（７ｍｉｌ）のナイフ間隔を有する成形ナイフを用いて、ポリエチレンコートされた紙の可動ベルト上に成形した。成形後、成形された溶液を、８２体積％のメタノールと１８体積％の水を含有する浴中でクエンチした。成形された溶液をクエンチ前に約２〜３秒空気に曝した。空気の温度は約２０℃で、相対湿度は約６０％であった。クエンチ浴は約２０℃の温度を有していた。得られたメンブランを脱イオン水ですすぎ、空気乾燥した。メンブランは内部的に親水性であり、これには加水分解またはけん化を施さなかった。
【００７１】
メンブランは約７５μｍの厚さを有し、スキン側とつや消し側でほぼ同じ平均細孔サイズであった。図３Ａはメンブランの断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を提供する。図３Ｂはメンブランのスキン表面のＳＥＭ画像を提供する。図３Ｃはメンブランのつや消し表面のＳＥＭ画像を提供する。メンブランに水流試験を施した。最大細孔サイズ、最小細孔サイズおよびＭＦＰサイズは前述のように決定した。試験データを以下の表１に提供する。
【００７２】
【表１】
2004538143.tif 000003
【００７３】
実施例１〜３の各メンブランは、水流試験結果が示すように、内部的に親水性であった。
好ましい実施態様により高非対称メンブランを調製するためには、低セルロースアセテート含有量と高粘度を有する溶媒を含有する成形溶液が好ましい。等方性メンブランを調製するためには、高セルロースアセテート含有量と低粘度溶媒を有する成形溶液が好ましい。一般に、成形溶液中のセルロースアセテート含有量が低いほど、または溶媒粘度が高いほど、得られるメンブランに見られる非対称性が大きくなる。セルロースアセテート用の溶媒と非溶媒の混合物をクエンチ液として使用する場合には、超ろ過メンブランよりむしろミクロろ過メンブランが一般に形成される。一般に、クエンチ液中の溶媒の濃度が大きいほど、得られるメンブランのスキン表面上の細孔サイズは大きくなる。小さい細孔のためには、クエンチ液として強力な非溶媒を用いることが好ましい。
【００７４】
（実施例４  非対称超ろ過メンブラン）
５重量％のセルロースアセテートＣＡ３９４−６０S、５重量％のＣＡ３９８−３０、４９重量％のメタノール、４１重量％のＮ−メチルピロリドンを含有する溶液を調製した。成形溶液を、成形ナイフを用いて、ポリエステル不織布の可動ベルト上に成形した。不織布支持体はアテンス、ジョージアのベラテックによってRO支持体として市販されている。成形溶液の温度は約４５℃であった。成形後、成形された溶液を、約２０℃の温度の水浴中でクエンチした。成形された溶液をクエンチ前に約１秒空気に曝した。空気の温度は約２０℃で、相対湿度は約６５％であった。得られたメンブランを脱イオン水ですすぎ、１２％のグリセリン水溶液で処理した。
【００７５】
メンブランは約３５μｍの厚さを有し、非対称構造であった。非対称性は約１：５であった。図４Ａはメンブランの断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を提供する。
【００７６】
メンブランに水流試験およびＭＦＰサイズ用の試験を施した。メンブランは＜０．０５μｍのＭＦＰサイズ（コールター・ポロメーターの試験範囲以下）を有していた。また、メンブランに、約３．８ｃｍ２の表面積を有する直径２５ｍｍのディスクにおいて２０ｐｓｉｇ（１３８ｋＰａ）で、たんぱく質溶液浸透性およびたんぱく質保持試験を施した。試験溶液は、ＰＢＳ／Ａｚｉｄｅ緩衝溶液（１００Ｋのろ過水を５８０．６ｇのＫ２ＨＰＯ４に添加し、２２６．８ｇのＫＨ２ＰＯ４を添加して１リットルの溶液を得、ｐＨをＫ２ＨＰＯ４およびＫＨ２ＰＯ４の添加によって、７．０〜７．２に調節した）中に０．０２５重量％のウシ血清アルブミン(ＢＳＡ)を含み、およびＰＢＳ／Ａｚｉｄｅ緩衝溶液中に０．０２５重量％の免疫グロブリンＧ（ｌｇＧ）を含有していた。試験結果を表２に提供する。
【００７７】
試験後、メンブランを、約１〜約１０分間約５〜１０重量％の水酸化カリウムのエタノール溶液中に浸漬することによって再生した。再生後、メンブランを脱イオン水ですすぎ、グリセリン溶液で処理して細孔の崩壊を防いだ。再度メンブランに、前述のような水流試験およびたんぱく質溶液浸透性およびたんぱく質保持試験を施した。試験結果を表２に提供する。図４Ｂは再生メンブランの断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を提供する。
【００７８】
【表２】
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【００７９】
メンブランは、再生前も再生後もともに内部的に親水性であった。再生処理は水流、ＢＳＡ保持、ｌｇＧ保持において測定可能な効果を有さなかった。
【００８０】
メンブランは簡単に湿潤可能で、繰り返しの使用と再生のサイクルを経てもその親水性を保持していることが確認され、親水性が永久的で非溶出性であることを示した。
【００８１】
前述の記載は本発明のいくつかの方法および材料を開示している。本発明はその方法および材料における変更だけでなく、組み立て方法および装置における変更にも影響されやすい。このような変更はこの開示またはここで開示した発明の実施の考慮から当業者には明らかである。従って、本発明はここで開示した特定の実施態様に限定されることを意図するのではなく、添付した請求の範囲に記載するように、発明の真の範囲および精神に由来するすべての改良および変更を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１Ａ〜Ｃは、実施例１の０．６μｍの非対称ミクロろ過メンブランの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を提供する。図１Ａはメンブランの断面の画像である。図１Ｂはメンブランのスキン表面の画像である。図１Ｃはメンブランのつや消し表面の画像である。
【図２】図２Ａ〜Ｃは、実施例２の０．１μｍの非対称ミクロろ過メンブランのＳＥＭ画像を提供する。図２Ａはメンブランの断面の画像である。図２Ｂはメンブランのスキン表面の画像である。図２Ｃはメンブランのつや消し表面の画像である。
【図３】図３Ａ〜Ｃは、実施例３の０．１μｍの対称ミクロろ過メンブランのＳＥＭ画像を提供する。図３Ａはメンブランの断面の画像である。図３Ｂはメンブランのスキン表面の画像である。図３Ｃはメンブランのつや消し表面の画像である。
【図４】図４Ａは、再生前の実施例４の非対称超ろ過メンブランの断面のＳＥＭ画像を提供する。図４Ｂは、再生後の実施例４の非対称超ろ過メンブランの断面のＳＥＭ画像を提供する。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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