CN115551625A - 多孔膜层叠体、过滤元件以及多孔膜层叠体的制造方法 - Google Patents

多孔膜层叠体、过滤元件以及多孔膜层叠体的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115551625A
CN115551625A CN202180034433.7A CN202180034433A CN115551625A CN 115551625 A CN115551625 A CN 115551625A CN 202180034433 A CN202180034433 A CN 202180034433A CN 115551625 A CN115551625 A CN 115551625A
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous membrane
porous
laminate
pore diameter
membrane laminate
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
CN202180034433.7A
Other languages
English (en)
Inventor
赤间三浩
铃木良昌
林文弘
桥本隆昌
片山宽一
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.)
Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Sumitomo Electric Industries 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 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Publication of CN115551625A publication Critical patent/CN115551625A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0023Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
    • B01D67/0025Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching
    • B01D67/0027Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching by stretching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0023Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
    • B01D67/003Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by selective elimination of components, e.g. by leaching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/105Support pretreatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/106Membranes in the pores of a support, e.g. polymerized in the pores or voids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/107Organic support material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/108Inorganic support material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1213Laminated layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/30Polyalkenyl halides
    • B01D71/32Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/36Polytetrafluoroethene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/32Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed at least two layers being foamed and next to each other
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/49Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/521Esters of phosphoric acids, e.g. of H3PO4
    • C08K5/523Esters of phosphoric acids, e.g. of H3PO4 with hydroxyaryl compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/49Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/524Esters of phosphorous acids, e.g. of H3PO3
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/28Pore treatments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/64Use of a temporary support
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/021Pore shapes
    • B01D2325/0212Symmetric or isoporous membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/0283Pore size
    • B01D2325/028321-10 nm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/0283Pore size
    • B01D2325/02833Pore size more than 10 and up to 100 nm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/04Characteristic thickness
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2379/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
    • C08J2379/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2425/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2425/18Homopolymers or copolymers of aromatic monomers containing elements other than carbon and hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2479/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2461/00 - C08J2477/00
    • C08J2479/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明的多孔膜层叠体具有多孔性的支承层以及层叠在上述支承层的单面且以聚四氟乙烯为主成分的多孔膜,上述多孔膜为单轴拉伸材料,上述多孔膜的平均孔径为25nm以上且35nm以下,且上述多孔膜的最大孔径为49nm以下,上述多孔膜的平均厚度为0.6μm以上且3.5μm以下。

Description

多孔膜层叠体、过滤元件以及多孔膜层叠体的制造方法
技术领域
本发明涉及多孔膜层叠体、过滤元件以及多孔膜层叠体的制造方法。本申请要求2020年5月22日提交的日本专利申请第2020-089970号的优先权,引用上述日本专利申请所记载的全部内容。
背景技术
使用聚四氟乙烯(PTFE)的多孔过滤器具有PTFE的高耐热性、化学稳定性、耐候性、不燃性、高强度、非粘接性、低摩擦系数等特性、以及多孔所带来的挠性、分散介质透过性、颗粒俘获性、低介电常数等特性。因此,PTFE制的多孔过滤器多用作半导体相关领域、液晶相关领域以及食品医疗相关领域的分散介质和气体的精密过滤器。作为这样的过滤器,近年来提出有使用能够俘获粒径小于0.1μm的微粒的PTFE制的多孔片的多孔过滤器(日本特开2010-94579号公报)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-94579号公报。
发明内容
本发明的一个方面的多孔膜层叠体具有多孔性的支承层以及层叠在上述支承层的单面且以聚四氟乙烯为主成分的多孔膜,上述多孔膜为单轴拉伸材料,上述多孔膜的平均孔径为25nm以上且35nm以下,且上述多孔膜的最大孔径为49nm以下,上述多孔膜的平均厚度为0.6μm以上且3.5μm以下。
在本发明的另一方面的多孔膜层叠体的制造方法中,上述多孔膜层叠体具有多孔性的支承层以及层叠在上述支承层的单面的多孔膜,该多孔膜层叠体的制造方法包括:将以聚四氟乙烯为主成分的多孔膜形成用组合物涂敷在金属箔的表面的工序,将通过上述涂敷的工序涂敷的多孔膜形成用组合物烧结的工序,将在上述烧结的工序后形成的无孔膜层叠在上述支承层的单面的工序,从通过上述层叠的工序形成的无孔膜层叠体除去上述金属箔的工序,在上述除去的工序后的无孔膜层叠体中选择对氟系溶剂的耐压性为101.325kPa以上的无孔膜层叠体的工序,以及将通过上述选择的工序选择的无孔膜层叠体在常温进行单轴拉伸的工序,上述氟系溶剂的沸点为130℃以下且表面张力为15mN/m以下,在上述单轴拉伸的工序后形成的多孔膜层叠体的多孔膜的平均厚度为0.6μm以上且3.5μm以下且最大孔径为49nm以下。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的多孔膜层叠体的示意性局部剖视图。
具体实施方式
[本发明要解决的问题]
在上述的领域中,由于进一步的技术革新、要求的不断提高,需要更高性能的精密过滤器。
本发明是基于这样的情况而完成的,其目的在于提供一种微粒的俘获性能和过滤处理效率优异的多孔膜层叠体。
[本发明的效果]
本发明的一个方面的多孔膜层叠体的微粒的俘获性能和过滤处理效率优异。
[本发明的实施方式的说明]
首先,列举本发明的实施方式进行说明。
本发明的一个方面的多孔膜层叠体具有多孔性的支承层以及层叠在上述支承层的单面且以聚四氟乙烯为主成分的多孔膜,上述多孔膜为单轴拉伸材料,上述多孔膜的平均孔径为25nm以上且35nm以下,上述多孔膜的最大孔径为49nm以下,上述多孔膜的平均厚度为0.6μm以上且3.5μm以下。
该多孔膜层叠体具有以聚四氟乙烯(以下也称为PTFE)为主成分的作为单轴拉伸材料的多孔膜,上述多孔膜的俯视时的每623.7cm2的面积的平均孔径、最大孔径以及平均厚度在上述范围,由此上述多孔膜的微粒的俘获性能和过滤处理效率优异。另外,“主成分”是指以质量换算计含量最大的成分,例如,是指含量为50质量%以上、优选为70质量%以上、更优选为90质量%以上的成分。“平均孔径”是指支承层的外表面的孔穴的平均直径,能够通过细孔直径分布测量装置(例如,PMI公司的Perm Porometer“CFP-1200A”)进行测定。“平均厚度”是指任意十处的厚度的平均值。
该多孔膜层叠体优选异丙醇泡点为600kPa以上。通过像这样使该多孔膜层叠体的异丙醇泡点在上述范围内,该多孔膜层叠体能够进一步提高微粒的俘获性能。在此,“异丙醇泡点”是指使用异丙醇、按照ASTM-F316-86测定的值,表示从孔挤出分散介质所需的最小的压力,是与平均孔径对应的指标。
优选该多孔膜层叠体的俯视时的面积为623.7cm2以上。根据该实施方式,在上述多孔膜的面积为623.7cm2以上的区域中,平均孔径为25nm以上且35nm以下,最大孔径为49nm以下,因此,在大范围的区域内微粒的俘获性能和过滤处理效率优异。
在现有的多孔膜层叠体中,无法在平均孔径为25nm以上且35nm以下、最大孔径为49nm以下的同时确保623.7cm2以上的面积。换言之,微粒的俘获性能和过滤处理效率优异的区域的面积极小。
本发明的多孔膜层叠体具有平均孔径为25nm以上且35nm以下、最大孔径为49nm以下的表面,并且多孔膜层叠体的面积为623.7cm2以上,因此,在大范围的区域内微粒的俘获性能和过滤处理效率优异。
此外,本发明的另一方面是使用了该多孔膜层叠体的过滤元件。该过滤元件使用了该多孔膜层叠体,因此能够提供微粒的俘获性能和过滤处理效率优异的精密过滤器。
在本发明的另一方面的多孔膜层叠体的制造方法中,在本发明的另一方面的多孔膜层叠体的制造方法中,该多孔膜层叠体具有多孔性的支承层以及层叠在上述支承层的单面的多孔膜,该多孔膜层叠体的制造方法包括:将以聚四氟乙烯为主成分的多孔膜形成用组合物涂敷在金属箔的表面的工序,将通过上述涂敷的工序涂敷的多孔膜形成用组合物烧结的工序,将在上述烧结的工序后形成的无孔膜层叠在上述支承层的单面的工序,从通过上述层叠的工序形成的无孔膜层叠体除去上述金属箔的工序,在上述除去的工序后的无孔膜层叠体中选择对氟系溶剂的耐压性为101.325kPa以上的无孔膜层叠体的工序,以及将通过上述选择的工序选择的无孔膜层叠体在常温进行单轴拉伸的工序,上述氟系溶剂的沸点为130℃以下且表面张力为15mN/m以下,在上述单轴拉伸的工序后形成的多孔膜层叠体的多孔膜的平均厚度为0.6μm以上且3.5μm以下且最大孔径为49nm以下。
在以PTFE为主成分的膜的厚度非常薄的情况下,断裂伸长率小,拉伸加工变得非常困难。特别是在形成气孔的拉伸工序前的以PTFE为主成分的无孔膜中存在针孔等缺陷孔的情况下,拉伸工序后形成的多孔膜的气孔大小的控制变得非常困难。另一方面,以PTFE为主成分的多孔膜是透明的,因此缺陷孔的检测困难,在利用了通常的透射光的缺陷检查装置中,缺陷检测极限直径为约30μm。但是,在该多孔膜层叠体的制造方法中,在拉伸由PTFE形成的无孔膜之前,通过具有使用对沸点为130℃以下且表面张力为15mN/m以下的氟系溶剂的耐压性评价来选择无孔膜层叠体的工序,能够容易地高精度地检测出针孔等缺陷孔。其结果是,能够将由单轴拉伸的工序形成的气孔的平均孔径和最大孔径控制在良好的范围。此外,通过使上述单轴拉伸的工序后形成的多孔膜层叠体的多孔膜的平均厚度为0.6μm以上且3.5μm以下且最大孔径为49nm以下,能够提高上述多孔膜层叠体的过滤处理的效率和精度。因此,该多孔膜层叠体的制造方法能够容易且可靠地制造微粒的俘获性能和过滤处理效率优异的多孔膜层叠体。
通过上述选择的工序选择的无孔膜层叠体的无孔膜包含缺陷孔,优选该缺陷孔的最大孔径为600nm以下。通过上述选择的工序选择的无孔膜层叠体的无孔膜的缺陷孔的最大孔径为600nm以下,因此能够将无孔膜的单轴拉伸工序后形成的气孔的平均孔径和最大孔径控制在良好的范围。当无孔膜层叠体的无孔膜的缺陷孔的最大孔径大于600nm时,在单轴拉伸的工序后容易出现无数孔径为50nm以上的孔散布的情况,因此,孔径的控制可能会变得困难。
优选通过上述选择的工序选择的无孔膜层叠体的无孔膜不包含缺陷孔。通过上述选择的工序选择的无孔膜层叠体的无孔膜不包含缺陷孔,因此能够将无孔膜的单轴拉伸工序后形成的气孔的平均孔径和最大孔径控制在良好的范围。
[本发明的实施方式的细节]
以下,一边参照附图一边对本发明的优选的实施方式进行说明。
<多孔膜层叠体>
图1所示的多孔膜层叠体10具有多孔性的支承层1以及层叠在上述支承层1的单面的多孔膜2。在多孔膜层叠体10中,多孔膜2被层叠、支承在支承层1的单面,因此能够提高强度。此外,多孔膜层叠体10也能够作为过滤元件使用。
[多孔膜]
多孔膜2以聚四氟乙烯(PTFE)为主成分。多孔膜2在防止细小的杂质透过的同时使过滤液在厚度方向透过。
多孔膜2为单轴拉伸材料。单轴拉伸材料是指被实施了单轴拉伸的材料。单轴拉伸是指仅沿一个方向进行拉伸,多孔膜2沿短边方向(与长边方向(输送方向)垂直的压延辊的轴向)被横轴拉伸。
作为多孔膜2的主成分的PTFE的熔解热,优选为25J/g以上且29J/g以下。通过上述PTFE的熔解热在上述范围,易于将多孔膜2的平均孔径的范围控制在良好的范围。
多孔膜2的俯视时的每623.7cm2的面积的平均孔径的下限为25nm。另一方面,上述平均孔径的上限为35nm,优选为30nm。在多孔膜2的平均孔径小于上述下限的情况下,该多孔膜层叠体的压力损失可能会增加。另一方面,在多孔膜2的平均孔径大于上述上限的情况下,该多孔膜层叠体的微粒的俘获性能可能会变得不充分。
多孔膜2的俯视时的每623.7cm2的面积的最大孔径的上限为49nm,优选为46nm。在多孔膜2的最大孔径大于上述上限的情况下,该多孔膜层叠体的微粒的俘获性能可能会变得不充分。通过多孔膜2的平均孔径和最大孔径在上述范围,该多孔膜层叠体的微粒的俘获性能和过滤处理效率优异。
多孔膜2的平均厚度的下限为0.6μm。另一方面,多孔膜2的平均厚度的上限为3.5μm,优选为3.0μm。当上述平均厚度不满足上述下限时,多孔膜2的强度可能会变得不充分。另一方面,当上述平均厚度大于上述上限时,多孔膜2可能会不必要地变厚,使过滤液透过时的压力损失可能会变大。通过多孔膜2的平均厚度在上述范围,能够兼顾多孔膜2的强度和过滤处理效率。
多孔膜2的气孔率的上限优选为90%,更优选为85%。另一方面,多孔膜2的气孔率的下限优选为70%,更优选为75%。在多孔膜2的气孔率大于上述上限的情况下,该多孔膜层叠体的微粒的俘获性能可能会变得不充分。另一方面,在多孔膜2的气孔率小于上述下限的情况下,该多孔膜层叠体的压力损失可能会增加。另外,“气孔率”是指孔穴的总体积相对于对象物的体积的比例,能够通过按照ASTM-D-792测定对象物的密度来求出。
多孔膜2除了含有PTFE以外,也可以在不损害本发明的期望的效果的范围内含有其他氟树脂、添加剂。
[支承层]
作为用于多孔性的支承层1的物质,只要是多孔体就没有特别限制。作为支承层1,具体地能够举出发泡体、无纺布、拉伸多孔体等,作为构成它们的材料,能够举出:聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂;PTFE、PFA等氟系树脂;聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等聚酰亚胺系树脂等。
支承层1的平均厚度的下限优选为0.02mm,更优选为0.03mm。另一方面,支承层1的平均厚度的上限优选为0.06mm,更优选为0.05mm。进而,从兼顾支承层1的机械强度和多孔膜层叠体10的过滤效率的观点出发,上述平均厚度优选为0.020mm以上且0.040mm以下,更优选为0.025mm以上且0.035mm以下。当上述平均厚度不满足上述下限时,支承层1的机械强度可能会变得不充分。另一方面,当上述平均厚度大于上述上限时,多孔膜层叠体10可能会不必要地变厚,使过滤液透过时的压力损失可能会变大。
支承层1的平均孔径的下限优选为0.5μm,更优选为1μm。
另一方面,上述平均孔径的上限优选为5μm,更优选为3μm。在支承层1的平均孔径小于上述下限的情况下,多孔膜层叠体10的压力损失可能会增加。另一方面,在多孔膜2的平均孔径大于上述上限的情况下,支承层1的强度可能会变得不充分。
在不损害本发明的期望的效果的范围内,支承层1也可以含有其他树脂、添加剂。作为上述添加剂,能够举出例如:用于着色的颜料,用于改善耐磨损性、防止低温流动、易于生成孔穴的无机填充剂、金属粉、金属氧化物粉、金属硫化物粉等。
多孔膜层叠体10的平均厚度的上限优选为60μm,更优选为50μm。另一方面,多孔层叠体1的平均厚度的下限优选为20μm,更优选为25μm。在多孔层叠体1的平均厚度大于上述上限的情况下,多孔膜层叠体10的压力损失可能会增加。另一方面,在多孔层叠体1的平均厚度小于上述下限的情况下,多孔膜层叠体10的强度可能会变得不充分。
多孔膜层叠体10的异丙醇泡点优选为600kPa以上且1310kPa以下。在多孔膜层叠体10的异丙醇泡点小于上述下限的情况下,多孔膜层叠体10的分散介质保持力可能会变得不充分。在多孔膜层叠体10的异丙醇泡点大于上述上限的情况下,气体透过性可能会变小,多孔膜层叠体10的脱气效率可能会下降。异丙醇泡点越接近平均孔径时的值越好,通过多孔膜层叠体10的异丙醇泡点在上述范围内,多孔膜层叠体10能够进一步提高微粒的俘获性能。
根据多孔层叠体10,微粒的俘获性能和过滤处理效率优异。因此,适合作为半导体相关领域、液晶相关领域以及食品医疗相关领域中的清洗、剥离、药液供给等用途中使用的分散介质和气体的精密过滤器。
<过滤元件>
该过滤元件使用上述的该多孔膜层叠体。该过滤元件由于使用有该多孔膜层叠体,所以微粒的俘获性能和过滤处理效率优异。特别是适合作为要求精密性的半导体相关领域的清洗、剥离用的纯净水的提纯。
<多孔膜层叠体的制造方法>
接着,对该多孔膜层叠体的制造方法的一个实施方式进行说明。该多孔膜层叠体的制造方法为具有多孔性的支承层以及层叠在上述支承层的单面的多孔膜的多孔膜层叠体的制造方法。该多孔膜层叠体的制造方法包括:将多孔膜形成用组合物涂敷在金属箔的表面的工序,将多孔膜形成用组合物烧结的工序,将形成的多孔膜层叠在上述支承层的单面的工序,除去上述金属箔的工序,在上述除去的工序后的无孔膜层叠体中选择对氟系溶剂的耐压性为101.325kPa以上的无孔膜层叠体的工序,以及将多孔膜层叠体在常温进行单轴拉伸的工序。
[涂敷多孔膜形成用组合物的工序]
在本工序中,将以聚四氟乙烯为主成分的多孔膜形成用组合物涂敷在金属箔的表面。金属箔的表面优选平滑。上述多孔膜形成用组合物是使PTFE粉末分散于分散介质的分散液。在本工序中,在多孔膜形成用组合物的涂敷后,使其干燥以除去分散介质。作为上述分散介质,通常可使用水等水性介质。
作为金属箔的金属,可举出例如铝、镍。在它们中,从柔软性、易除去性和易获得性的观点出发,尤其优选铝。此外,金属箔平滑是指在本工序中与PTFE分散液接触的一侧的金属箔表面未观察到孔、凹凸。作为金属箔的厚度没有特别限定,优选具有柔软性的厚度,该柔软性是能够容易进行涂敷的操作以使得在PTFE分散液的涂敷膜中不混入气泡的柔软性,并且该厚度是不会使得在之后进行的金属箔的除去变得困难的厚度。
形成多孔膜2的PTFE粉末的数均分子量的下限优选为100万,更优选为120万。另一方面,形成多孔膜2的PTFE粉末的数均分子量的上限优选为500万。在形成多孔膜2的PTFE粉末的数均分子量小于上述下限的情况下,多孔膜2的气孔率、强度可能会变得不充分。另一方面,在形成多孔膜的PTFE粉末的数均分子量大于上述上限的情况下,膜的形成可能会变得困难。另外,“数均分子量”是指用凝胶过滤色谱法测量的值。
分散介质的干燥能够通过加热到与分散介质的沸点接近的温度或沸点以上来进行。
[烧结的工序]
在本工序中,将通过上述涂敷的工序涂敷的多孔膜形成用组合物烧结。通过本工序形成以PTFE为主成分的无孔膜。在本工序中,通过将由多孔膜形成用组合物形成的涂敷膜加热至氟树脂的熔点以上进行烧结,从而能够得到PTFE的无孔膜。另外,也可以通过本工序进行上述的分散介质的干燥和烧结的加热。
[层叠的工序]
在本工序中,将在上述烧结的工序后形成的无孔膜层叠在上述支承层的单面。通过将上述无孔膜层叠在上述支承层的单面,从而形成无孔膜层叠体。
作为将上述无孔膜固定在上述支承层的方法,能够举出例如使用粘接剂或粘合剂进行粘接的方法、通过加热进行熔接的方法等。作为粘接剂、粘合剂,从耐热性、耐化学品性等观点出发,优选具有可溶于溶剂性或热塑性的氟树脂或氟橡胶。
[除去金属箔的工序]
在本工序中,从通过上述层叠的工序形成的无孔膜层叠体除去上述金属箔。作为除去上述金属箔的方法,可举出例如利用酸等的溶解除去、机械剥离。在上述金属箔的除去不充分的情况下,可能会产生针孔,因此优选在上述金属箔的除去后进行水洗,完全除去上述金属箔。像这样,通过在金属箔上涂敷将PTFE粉末分散在分散介质中而得到的氟树脂分散液,然后进行上述分散介质的干燥和烧结,除去金属箔,从而能够得到无孔膜层叠体。
[选择的工序]
在本工序中,在上述除去的工序后的无孔膜层叠体中,选择对氟系溶剂的耐压性为101.325kPa以上的无孔膜层叠体。即,通过对氟系溶剂的耐压性评价来选择上述无孔膜层叠体。上述101.325kPa为大气压的值。
作为上述氟系溶剂,优选表面张力、粘度和速干性低、不对材料造成影响的氟系溶剂,具体地,使用沸点为130℃以下且表面张力为15mN/m以下的氟系溶剂。作为这样的氟系溶剂,能够使用例如具有全氟碳骨架的氟系溶剂。作为商品名,可举出例如3M公司的全氟溶剂(Fluorinert FC-3283)等。
上述无孔膜层叠体的对上述氟系溶剂的耐压性评价具体能够通过以下步骤进行。首先,在室温、大气压下的状态下,将氟系溶剂滴落在无孔膜层叠体的无孔膜表面。在无孔膜不存在针孔等缺陷孔的情况下,在无孔膜表面氟系溶剂被排斥,氟系溶剂不渗入无孔膜层叠体的无孔膜和支承层。另一方面,当无孔膜存在针孔等缺陷孔时,在将氟系溶剂滴落在无孔膜层叠体的无孔膜表面的情况下,氟系溶剂立刻从上述无孔膜表面渗入支承层。该氟系溶剂是否渗透能够根据上述无孔膜层叠体的背面的支承层表面通过目视进行判断。
优选将通过上述选择的工序选择的无孔膜层叠体的无孔膜不包含缺陷孔,或者虽然包含缺陷孔但上述缺陷孔的最大孔径为600nm以下。在单轴拉伸前的无孔膜存在最大孔径大于600nm的孔的情况下,该孔为在制造工序中产生的缺陷孔。另外,该最大孔径能够通过利用普通的透射光的缺陷检查装置进行测定。因此,通过在单轴拉伸工序前以无孔膜层叠体的无孔膜的最大孔径为600nm以下的方式进行选择,能够将无孔膜在单轴拉伸工序后形成的气孔的平均孔径和最大孔径控制在良好的范围。当无孔膜层叠体的无孔膜的最大孔径大于600nm时,在单轴拉伸的工序后容易出现无数孔径为50nm以上的孔散布的情况,因此,孔径的控制可能会变得困难。
[单轴拉伸的工序]
在本工序中,将通过上述选择的工序选择的无孔膜层叠体在常温进行单轴拉伸。通过本工序形成气孔。此外,也可以分成多段进行单轴拉伸。
在以PTFE为主成分的膜的厚度非常薄的情况下,断裂伸长率小,拉伸加工变得非常困难。特别是在形成气孔的拉伸工序前的以PTFE为主成分的无孔膜中存在针孔等缺陷孔的情况下,拉伸工序后形成的多孔膜的气孔大小的控制变得非常困难。另一方面,以PTFE为主成分的多孔膜是透明的,因此缺陷孔的检测困难,在利用了通常的透射光的缺陷检查装置中,缺陷检测极限直径为约30μm。但是,在该多孔膜层叠体的制造方法中,在拉伸由PTFE形成的无孔膜之前具有使用对沸点为130℃以下且表面张力为15mN/m以下的氟系溶剂的耐压性评价来选择无孔膜层叠体的工序,由此,能够容易地高精度地检测出针孔等缺陷孔。其结果是,能够将由单轴拉伸的工序形成的气孔的平均孔径和最大孔径控制在良好的范围。
在本工序中,在常温进行单轴拉伸。通过在常温进行,能够提高对因单轴拉伸而产生的断裂、针孔等的抑制效果。此外,在分多段进行单轴拉伸的情况下,优选在常温进行单轴拉伸后,在小于30℃的温度进行单轴拉伸。通过使拉伸温度小于30℃,能够将形成的多孔膜2的平均孔径保持得小。
如上所述,制造的多孔膜层叠体的多孔膜2的平均厚度的下限为0.6μm。另一方面,多孔膜2的平均厚度的上限为3.5μm,优选为3.0μm。当上述平均厚度不满足上述下限时,多孔膜2的强度可能会变得不充分。另一方面,当上述平均厚度大于上述上限时,多孔膜2可能会不必要地变厚,在使过滤液透过时的压力损失可能会变大。通过上述多孔膜2的平均厚度在上述范围,能够兼顾多孔膜2的强度和过滤处理效率。
制造的多孔膜层叠体的多孔膜和支承层的其他结构如上所述,因此省略重复的说明。
根据该多孔膜层叠体的制造方法,通过在拉伸由PTFE形成的无孔膜之前,具有使用对沸点为130℃以下且表面张力为15mN/m以下的氟系溶剂的耐压性评价来选择无孔膜层叠体的工序,能够容易地高精度地检测出针孔等缺陷孔。其结果是,能够将由单轴拉伸的工序形成的气孔的平均孔径和最大孔径控制在良好的范围。此外,通过使上述单轴拉伸的工序后形成的多孔膜层叠体的多孔膜的平均厚度为0.6μm以上且3.5μm以下且最大孔径为49nm以下,能够提高上述多孔膜层叠体的过滤处理的效率和精度。因此,该多孔膜层叠体的制造方法能够容易且可靠地制造微粒的俘获性能和过滤处理效率优异的多孔膜层叠体。
[其他实施方式]
应当认为,本次所公开的实施方式在各方面都是示例,而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书所表示,而不限定于上述实施方式的结构,旨在包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。
附图标记说明
1:支承层;
2:多孔膜;
10:多孔膜层叠体。

Claims (7)

1.一种多孔膜层叠体,具有:
多孔性的支承层,以及
多孔膜,其层叠在所述支承层的单面且以聚四氟乙烯为主成分,
所述多孔膜为单轴拉伸材料,
所述多孔膜的平均孔径为25nm以上且35nm以下,且所述多孔膜的最大孔径为49nm以下,
所述多孔膜的平均厚度为0.6μm以上且3.5μm以下。
2.根据权利要求1所述的多孔膜层叠体,其异丙醇泡点为600kPa以上。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的多孔膜层叠体,所述多孔膜层叠体的俯视时的面积为623.7cm2以上。
4.一种过滤元件,其使用权利要求1至权利要求3中任一项所述的多孔膜层叠体。
5.一种多孔膜层叠体的制造方法,所述多孔膜层叠体具有多孔性的支承层以及层叠在所述支承层的单面的多孔膜,
所述多孔膜层叠体的制造方法包括:
将以聚四氟乙烯为主成分的多孔膜形成用组合物涂敷在金属箔的表面的工序,
将通过所述涂敷的工序涂敷的多孔膜形成用组合物烧结的工序,
将在所述烧结的工序后形成的无孔膜层叠在所述支承层的单面的工序,
从通过所述层叠的工序形成的无孔膜层叠体除去所述金属箔的工序,
在所述除去的工序后的无孔膜层叠体中选择对氟系溶剂的耐压性为101.325kPa以上的无孔膜层叠体的工序,以及
将通过所述选择的工序选择的无孔膜层叠体在常温进行单轴拉伸的工序,
所述氟系溶剂的沸点为130℃以下且表面张力为15mN/m以下,
所述单轴拉伸的工序后形成的多孔膜层叠体的多孔膜的平均厚度为0.6μm以上且3.5μm以下且最大孔径为49nm以下。
6.根据权利要求5所述的多孔膜层叠体的制造方法,通过所述选择的工序选择的无孔膜层叠体的所述无孔膜包含缺陷孔,所述缺陷孔的最大孔径为600nm以下。
7.根据权利要求5所述的多孔膜层叠体的制造方法,通过所述选择的工序选择的无孔膜层叠体的所述无孔膜不包含缺陷孔。
CN202180034433.7A 2020-05-22 2021-04-05 多孔膜层叠体、过滤元件以及多孔膜层叠体的制造方法 Pending CN115551625A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020089970 2020-05-22
JP2020-089970 2020-05-22
PCT/JP2021/014445 WO2021235118A1 (ja) 2020-05-22 2021-04-05 多孔質膜積層体、フィルターエレメント及び多孔質膜積層体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115551625A true CN115551625A (zh) 2022-12-30

Family

ID=78708855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180034433.7A Pending CN115551625A (zh) 2020-05-22 2021-04-05 多孔膜层叠体、过滤元件以及多孔膜层叠体的制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230182085A1 (zh)
JP (1) JPWO2021235118A1 (zh)
KR (1) KR20230015902A (zh)
CN (1) CN115551625A (zh)
WO (1) WO2021235118A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010094579A (ja) 2008-10-14 2010-04-30 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc 多孔質フッ素樹脂薄膜の製造方法及び多孔質フッ素樹脂薄膜
US20140339155A1 (en) * 2011-12-05 2014-11-20 Sumitomo Electric Fine Polymer, Inc. Porous polytetrafluoroethylene membrane, porous-polytetrafluoroethylene-membrane composite, and separation membrane element
JP5830782B2 (ja) * 2012-01-27 2015-12-09 住友電工ファインポリマー株式会社 変性ポリテトラフルオロエチレン製微細孔径膜の製造方法、及び変性ポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜複合体の製造方法
JP5873389B2 (ja) * 2012-05-16 2016-03-01 住友電工ファインポリマー株式会社 変性ポリテトラフロオロエチレン製微細孔径膜の製造方法
JP2015009219A (ja) * 2013-07-01 2015-01-19 住友電工ファインポリマー株式会社 ポリテトラフルオロエチレン製多孔質複合体及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230015902A (ko) 2023-01-31
JPWO2021235118A1 (zh) 2021-11-25
US20230182085A1 (en) 2023-06-15
WO2021235118A1 (ja) 2021-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9463420B2 (en) Manufacturing methods for a porous fluororesin composite
CA2650680C (en) Gas separation membrane
TWI526243B (zh) Porous multi - layer filter
JP4939124B2 (ja) フッ素樹脂多孔質膜
JP6069221B2 (ja) ポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜、ポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜複合体、及び分離膜エレメント
JP5211410B2 (ja) 多孔質複層フィルター
JP2014042869A (ja) 多孔質複層フィルター
CN103561851B (zh) 改性聚四氟乙烯微孔膜、改性聚四氟乙烯多孔膜复合体及其制造方法、以及分离膜元件
JP6561380B2 (ja) 積層体及び積層体の製造方法
CN115551625A (zh) 多孔膜层叠体、过滤元件以及多孔膜层叠体的制造方法
JP2013237808A (ja) 変性ポリテトラフルオロエチレン製微細孔径膜及びその製造方法、並びに多孔質樹脂膜複合体及びフィルターエレメント
CN111655358B (zh) 基于氟的树脂多孔膜及其制备方法
KR102145535B1 (ko) 불소 수지 다공성 막의 제조 방법 및 불소 수지 다공성 막
CN112423869B (zh) 包括多孔聚对二甲苯膜或多孔聚对二甲苯/聚四氟乙烯复合膜的高流量液体过滤装置
EP3363528B1 (en) Semipermeable membrane and method for producing semipermeable membrane
WO2023139869A1 (ja) 多孔質膜及び多孔質膜積層体
WO2023139868A1 (ja) 多孔質膜、多孔質膜積層体及び多孔質膜の製造方法
WO2023162368A1 (ja) 多孔質膜積層体
JPWO2021235118A5 (zh)
JP2015009227A (ja) フッ素樹脂製微小孔径膜、その製造方法、及び多孔質フッ素樹脂膜複合体
JP5564018B2 (ja) フッ素樹脂多孔質膜
WO2017065150A1 (ja) 半透膜及び半透膜の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination