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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine mikroporöse Membran und ein Verfahren
zum Herstellen derselben und spezieller eine mikroporöse Membran,
die zur Mikrofiltration verwendet werden kann und die einen ausgezeichneten
Widerstand gegenüber
Chemikalien hat.
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Technischer
Hintergrund
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Mikroporöse Membranen
sind seit langer Zeit bekannt (zum Beispiel R. Kesting, Synthetic
Polymeric Membranes, McGraw Hill) und haben weithin gedient als
Filter usw.
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Die
mikroporösen
Membranen werden verwendet für
die Filtration und Sterilisation von Waschwasser für Elektronik,
Wasser für
Arzneimittel, Wasser für
Herstellungsverfahren von Arzneimitteln und Wasser für Nahrungsmittel.
In den letzten Jahren wurde die Anwendung und der Verbrauch von
Membranen ausgeweitet und insbesondere empfangen hoch zuverlässige mikroporöse Membranen
Aufmerksamkeit und sind in breiter Verwendung für den Zweck des Einfangens
von Partikeln.
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JP-A-51-151275
ist gerichtet auf eine halbdurchlässige Membran, die durch die
Herstellung eines Films aus einem Polymer eines Norbornenderivats,
enthaltend ein Alkalimetallsalz, ein Ammoniumsalz oder ein Amiumsalz
einer Carboxylsäure
in dem Molekül,
oder aus einem Copolymer für
ein Norbornenderivat mit Cycloalken hergestellt wurde.
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JP-A-5-148413
offenbart einen Film, der durch Gießen einer Flüssigkeit
gebildet wurde, die durch Auflösen
oder Dispergieren von 50 bis 100 Gew.-% eines hydrierten Polymers,
das durch Ringöffnungspolymerisation
eines Monomers hergestellt wurde, das wenigstens ein Norbornenderivat
umfasst, und von 0 bis 50 Gew.-% eines gummiartigen Polymers und/oder
eines thermoplastischen Harzes hergestellt wurde.
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JP-A-53-048974
ist gerichtet auf ein Verfahren zum Herstellen einer Trennmembran,
umfassend das Gießen
einer Lösung
eines Polymers eines Norbornenderivats, enthaltend eine Carboxylgruppe
oder ein Copolymer eines Norbornenderivats mit einem Cycloalken,
das in dem Mono- oder Di-alkyl-N-Substituenten eines organischen
Säureamins
mit einem oder zwei Kohlenstoffatomen aufgelöst wurde, in die Form eines
dünnen
Films und anschließend
das Formen eines Films durch Eintauchen des gegossenen Produkts
in ein Nicht-Lösungsmittel
vor der vollständigen
Verdunstung des Lösungsmittels.
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Technisches
Problem
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Die
Entwicklung von Filtern, die einen hohen Widerstand gegen chemische
Flüssigkeiten
wie Säuren, Alkalien
und Oxidationsmittel haben und eine geringe Extraktion durchmachen,
wurde kürzlich
erwartet bei der Herstellung von Halbleitern. Aus Polytetrafluorethylen
(PTFE) als Material geformte Filter wurden kürzlich hauptsächlich verwendet
für die
Filtration von solchen chemischen Flüssigkeiten, siehe zum Beispiel
JP 61 249 502 A .
Da die PTFE-Filter jedoch eine ausgeprägte hydrophobe Natur aufweisen
und selbst wenn die Filter vor der Filtration mit 2-Propanol benetzt
werden, behindert eine Luftsperre (air lock) die Filtration, die
durch das Eindringen einer Spur von Luftblasen verursacht wurde.
Zusätzlich
haben die Filter den Nachteil, dass sie giftige Gase durch die Verbrennung
der verwendeten Filter bei der Abfallbeseitigung verursachen.
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Genauer
gesagt hat Polyethylen einen geringen thermischen Widerstand und
hat Polysulfonsäure
einen geringen Widerstand gegenüber
Chemikalien.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mikroporöse Membran
mit einem ausgezeichneten Widerstand gegenüber Chemikalien, einer erleichterten
Abfallbeseitigung und ausgezeichneten thermischen Widerstand bereitzustellen.
Es ist weiterhin die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Herstellen einer solchen Membran bereitzustellen.
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Offenbarung
der Erfindung
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Diese
Aufgaben wurden gelöst
durch eine mikroporöse
Membran, die einen Blasenbildungspunktwert im Bereich von 10 kPa
bis 1.000 kPa, vorzugsweise im Bereich von 10 kPa bis 500 kPa und
am stärksten
bevorzugt im Bereich von 100 kPa bis 300 kPa aufweist, der unter
Verwendung von Ethanol gemessen wurde, und die ein Polymer umfasst,
das durch Ringöffnungspolymerisation
einer Verbindung hergestellt wurde, die durch die chemische Formel
(I), wie in Anspruch 1 beschrieben, dargestellt ist.
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Konkrete
Mittel zum Erzielen der Aufgaben werden unten beschrieben.
- 1. Eine mikroporöse Membran, die einen unter
Verwendung von Ethanol nach dem Testverfahren JIS K3832 gemessenen
Blasenbildungspunktwert (bubble point value) hat, der in den Bereich
von 10 kPa bis 1.000 kPa fällt,
und die gebildet ist aus einem Polymer, das durch Ringöffnungspolymerisation
einer Verbindung, dargestellt durch die folgende chemische Formel
(I), hergestellt wurde: worin R1 und
R2 je ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen; X1 und
Y1 je ein Wasserstoffatom, eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, ein Halogenatom, eine halogensubstituierte
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, -(CH2)nCOOR11,
-(CH2)nCN, -(CH2)nCONR11R12, -(CH2)nCOOZ, -(CH2)nOZ, -(CH2)nW, oder (-CO)2O oder
(-CO)2NR14 gebildet
durch X1 und Y1 darstellen;
wenigstens eines aus X1 und Y1 eine
Gruppe ist, die anders ist als Gruppen, ausgewählt aus einem Wasserstoffatom
und Kohlenwasserstoffen;
R11, R12, R13 und R14 je eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1
bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen; Z eine Kohlenwasserstoffgruppe
oder eine halogensubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe darstellt;
W SiR15 pD3-p darstellt; R15 eine
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt;
D ein Halogenatom, -OCOR15 oder-OR15 darstellt; p eine ganze Zahl von 0 bis
3 darstellt; n eine ganze Zahl von 0 bis 10 darstellt.
- 2. Eine mikroporöse
Membran wie in dem vorangegangenen Punkt (1) beschrieben, in der
das Polymer ein durch Ringöffnung
erhaltenes Copolymer, dargestellt durch die folgende chemische Formel
(II), umfasst: worin
R1, R2, X1 und Y1 je dieselben
Bedeutungen haben, wie in der chemischen Formel (I) definiert; R3 bis R5 je ein Wasserstoffatom
oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen
darstellen; R6 bis R8 je
ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis
6 Kohlenstoffatomen darstellen; X2 und Y2 je ein Wasserstoffatom, eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, ein Halogenatom, eine halogensubstituierte
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, -(CH2)nCOOR11,
-(CH2)nCN, -(CH2)nCONR11R12, -(CH2)nCOOZ, -(CH2)nOZ, -(CH2)nW, oder (-CO)2O
oder (-CO)2NR14 gebildet
durch X2 und Y2 darstellen;
wenigstens eines aus X2 und Y2 eine
Gruppe ist, die anders ist als Gruppen, ausgewählt aus einem Wasserstoffatom
und Kohlenwasserstoffen;
R11, R12, R13 und R14 je eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1
bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen; Z eine Kohlenwasserstoffgruppe
oder eine halogensubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe darstellt;
W SiR15 pD3-P darstellt; R15 eine
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt;
D ein Halogenatom, -OCOR15 oder-OR15 darstellt; p eine ganze Zahl von 0 bis
3 ist; n eine ganze Zahl von 0 bis 10 darstellt; a eine ganze Zahl
von 1 bis 2.000 ist; b und c jeweils ganze Zahlen von 1 bis 2.000
sind; und zusätzlich
a, b und c die folgenden Relationen erfüllen: 0 < a/(a + b + c) < 1, 0 < b/(a + b + c) < 1, und 0 < c/(a + b + c) < 1.
- 3. Verfahren zum Herstellen einer mikroporösen Membran, in dem das Polymer,
das durch Ringöffnungspolymerisation
einer Verbindung hergestellt wurde, die durch die folgende chemische
Formel (I) dargestellt ist, erwärmt
und in einem Lösungsmittel
(a) aufgelöst
wird, in dem das Polymer löslich
ist, und die resultierende Lösung
gegossen wird, um eine Membran zu bilden, rasch abgekühlt wird,
um die Lösung
in zwei Phasen zu trennen, eine Phase mit hohen Harzkonzentrationen
und eine Phase mit niedrigen Harzkonzentrationen, anschließend geliert
und extrahiert wird mit einem Lösungsmittel
(b), in dem das Polymer unlöslich
ist, um das Lösungsmittel
(a) zu entfernen, um folglich eine mikroporöse Membran zu erhalten, deren Blasenbildungspunktwert
in einen Bereich von 10 kPa bis 1.000 kPa fällt, der unter Verwendung von
Ethanol nach dem Verfahren ASTM F316 gemessen wurde: worin R1 und
R2 je ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen; X1 und
Y1 je ein Wasserstoffatom, eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, ein Halogenatom, eine halogensubstituierte
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, -(CH2)nCOOR11,
-(CH2)nCN, -(CH2)nCONR11R12, -(CH2)nCOOZ, -(CH2)nOZ, -(CH2)nW, oder (-CO)2O oder
(-CO)2NR14 gebildet
durch X1 und Y1 darstellen;
wenigstens eines aus X1 und Y1 eine
Gruppe ist, die anders ist als Gruppen, ausgewählt aus einem Wasserstoffatom
und Kohlenwasserstoffen;
R11, R12, R13 und R14 je eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1
bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen; Z eine Kohlenwasserstoffgruppe
oder eine halogensubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe darstellt;
W SiR15 pD3-P darstellt; R15 eine
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt;
D ein Halogenatom, -OCOR15 oder-OR15 darstellt; p eine ganze Zahl von 0 bis
3 ist; n eine ganze Zahl von 0 bis 10 darstellt;
- 4. Verfahren zum Herstellen einer mikroporösen Membran wie im vorangegangenen
Punkt (3) beschrieben, in dem das Polymer ein durch Ringöffnung erhaltenes
Copolymer ist, dargestellt durch die folgende chemische Formel (II): in der
Formel haben R1, R2,
X1 und Y2 je die
selben Bedeutungen wie in der chemischen Formel (I) definiert; R3 bis R5 stellen
je ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis
10 Kohlenstoffatomen dar; R6 bis R8 stellen je ein Wasserstoffatom oder eine
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen dar; X2 und Y2 stellen
je ein Wasserstoffatom, eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen, ein Halogenatom, eine halogensubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, -(CH2)nCOOR11, -(CH2)nCN, -(CH2)nCONR11R12, -(CH2)nCOOZ, -(CH2)nOZ, -(CH2)nW, oder (-CO)2O
oder (-CO)2NR14 gebildet
durch X2 und Y2 dar;
wenigstens eines aus X2 und Y2 ist
eine Gruppe, die anders ist als Gruppen, ausgewählt aus einem Wasserstoffatom
und Kohlenwasserstoffen;
R11, R12, R13 und R14 stellen je eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen dar; Z stellt eine Kohlenwasserstoffgruppe
oder eine halogensubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe dar; W stellt SiR15 pD3-P dar;
R15 stellt eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen dar; D stellt ein Halogenatom, -OCOR15 oder -OR15 dar;
p ist eine ganze Zahl von 0 bis 3; n stellt eine ganze Zahl von
0 bis 10 dar; a ist eine ganze Zahl von 1 bis 2.000; b und c sind
jeweils ganze Zahlen von 1 bis 2.000; und a, b und c erfüllen zusätzlich die
folgenden Relationen: 0 < a/(a
+ b + c) < 1, 0 < b/(a + b + c) < 1, und 0 < c/(a + b + c) < 1.
- 5. Verfahren zum Herstellen einer mikroporösen Membran, in dem ein Polymer,
hergestellt durch Ringöffnungspolymerisation
einer Verbindung, die durch die folgende chemische Formel (I) dargestellt
ist, in einem guten Lösungsmittel
(c) für
dieses Polymer aufgelöst
wird, das einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser hat, ein schlechtes
Lösungsmittel
(d) für
das Polymer mit einem höheren
Siedepunkt als das gute Lösungsmittel
(c) und Wasser zugegeben werden und die Zugabe derselben sofort
gestoppt wird, bevor eine weiße Trübung oder
eine Ausfällung
erscheint, wobei die Lösung,
umfassend das Polymer, das gute Lösungsmittel (c), das schlechte
Lösungsmittel
(d) und Wasser, auf einen Träger
gegossen wird, um eine Membran zu bilden, und die Lösungsmittel
langsam verdunsten gelassen werden, um eine Phasentrennung in der
Lösung
zu verursachen, wobei nach vollständiger Verdunstung des guten
Lösungsmittels
(c) die Membran geliert und das schlechte Lösungsmittel (d) und übrig gebliebenes
Wasser durch Erwärmen
entfernt werden, um folglich eine mikroporöse Membran zu erhalten, deren
Blasenbildungspunktwert in den Bereich von 10 kPa bis 1.000 kPa
fällt,
der unter Verwendung von Ethanol nach dem Verfahren ASTM F316 gemessen
wurde: worin R1 und
R2 je ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen; X1 und
Y' je
ein Wasserstoffatom, eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, ein
Halogenatom, eine halogensubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe mit
1 bis 10 Kohlenstoffatomen, -(CH2)nCOOR11, -(CH2)nCN, -(CH2)nCONR11R12, -(CH2)nCOOZ, -(CH2)nOZ, -(CH2)nW, oder (-CO)2O
oder (-CO)2NR14 gebildet
durch X1 und Y1 darstellen;
wenigstens eines aus X1 und Y1 eine
Gruppe ist, die anders ist als Gruppen, ausgewählt aus einem Wasserstoffatom
und Kohlenwasserstoffen;
R11, R12, R13 und R14 je eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1
bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen; Z eine Kohlenwasserstoffgruppe
oder eine halogensubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe darstellt;
W SiR15 pD3-p darstellt; R15 eine
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt;
D ein Halogenatom, -OCOR15 oder -OR15 darstellt; p eine ganze Zahl von 0 bis
3 ist; n eine ganze Zahl von 0 bis 10 darstellt.
- 6. Verfahren zum Herstellen einer mikroporösen Membran wie im vorangegangen
Punkt (5) beschrieben, in dem das Polymer ein durch Ringöffnung erhaltenes
Copolymer ist, das durch die folgende chemische Formel (II) dargestellt
ist: worin
R1, R2, X1 und Y1 je dieselben
Bedeutungen haben, wie für
die chemische Formel (I) definiert; R3 bis R5 je ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen; R6 bis
R8 je ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen; X2 und
Y2 je ein Wasserstoffatom, eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, ein Halogenatom, eine halogensubstituierte
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, -(CH2)nCOOR11,
-(CH2)nCN, -(CH2)nCONR11R12, -(CH2)nCOOZ, -(CH2)nOZ, -(CH2)nW, oder (-CO)2O
oder (-CO)2NR14 gebildet
durch X2 und Y2 darstellen;
wenigstens eines aus X2 und Y2 eine
Gruppe ist, die anders ist als Gruppen, ausgewählt aus einem Wasserstoffatom
und Kohlenwasserstoffen;
R11, R12, R13 und R14 je eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1
bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen; Z eine Kohlenwasserstoffgruppe
oder eine halogensubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe darstellt;
W SiR15 pD3-p darstellt; R15 eine
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt;
D ein Halogenatom, -OCOR15 oder-OR15 darstellt; p eine ganze Zahl von 0 bis
3 ist; n eine ganze Zahl von 0 bis 10 darstellt; a eine ganze Zahl
von 1 bis 2.000 ist; b und c jeweils ganze Zahlen von 1 bis 2.000
sind; und zusätzlich
a, b und c die folgenden Relationen erfüllen: 0 < a/(a + b + c) < 1, 0 < b/(a + b + c) < 1, und 0 < c/(a + b + c) < 1.
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Um
die Polymere durch Ringöffnungspolymerisation
aus den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Verbindungen herzustellen,
die durch die chemische Formel (I) dargestellt sind, werden die
polycyclischen ungesättigten
Esterverbindungen, die in den durch die chemische Formel (I) dargestellten
Verbindungen beinhaltet sind, einer Metathese-Ringöffnungspolymerisation,
gefolgt von einer Hydrogenierung wie in JP-A-1-240517 (der Begriff „JP-A" wie hier verwendet, bedeutet eine "ungeprüfte veröffentlichte
japanische Patentanmeldung"),
JP-A-7-196736, JP-A-60-26024 oder JP-A-62-19801 offenbart, unterworfen.
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Die
Coexistenz einer zusätzlichen
polymerisierbaren Komponente in der Ringöffnungspolymerisation führt zur
Bildung des Copolymers. Solche copolymerisierbaren Komponenten beinhalten
die durch die chemische Formel (II) dargestellten polymerisierbaren
Verbindungen.
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Beispiele
dieser Polymere oder Copolymere sind Norbornenharze. Einige darin
beinhaltete Harze sind kommerziell erhältlich.
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Zum
Beispiel ist ein Verfahren zum Herstellen mikroporöser Membranen
aus Norbornenharzen geteilt in zwei Stufen; eine Stufe der Auflösung der
Harze in Lösungsmitteln
und eine Stufe der Streckung. Die Norbornenharze werden durch Japan
Synthetic Rubber Co. Ltd. unter den Handelsnamen Arton G and Arton
F und durch Nippon Zeon Co., Ltd. unter den Handelsnamen Zeonex
250 und Zeonex 280 auf den Markt gebracht.
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Lösungsmittel,
die zum Formen der Membranen durch das Lösungsmittel-Auflösungsverfahren
verwendet wurden, sind Lösungsmittel
(a), in denen Norbornenharze löslich
sind. Beispiele der Lösungsmittel
(a) beinhalten kettige und cyclische Kohlenwasserstoffe, wie Dekan,
Dekalin und Cyclohexan, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Xylen,
Naphthalen und Toluen, Phthalsäureester,
wie Dioctylphthalat, Dimethoxyoxyethylphthalat und Dimethylphthalat,
Phosphorsäureester,
wie Triphenylphosphat und Tricresylphosphat, mehrwertige Alkoholester,
wie Glyceroltriacetat, Ethylphthalylethylglycollat und Methylphthalylethylglycollat,
höhere aliphatische
Alkohole, wie Stearylalkohol und Cerylalkohol, Mineralöle, wie
Kohleöl
und Kerosin, Ketone, wie Methylethylketon und Metylisobutylketon,
halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Chloroform und
1,1-Dichlorethan, und Ester, wie Methylacetat und Ethylacetat.
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Diese
Lösungsmittel
können
alleine oder als Mischungen von zweien oder mehreren derselben verwendet
werden.
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Wenn
Methylenchlorid, Toluen oder Xylen als Lösungsmittel verwendet wird,
wird ein Norbornenharz in einem solchen Lösungsmittel in Coexistenz mit
einem schlechten Lösungsmittel,
in dem die Löslichkeit
des Harzes gering ist, wie Stearylalkohol, Cetylalkohol oder Methylpyrrolidon,
bei Temperaturen nahe den Siedepunkten der gemischten Lösungsmittel
aufgelöst.
Ein Lösungsmittel,
wie Ethanol, Methanol oder Wasser, in dem die Norbornenharze ziemlich
unlöslich
sind, kann in einer so geringen Menge wie 10% oder weniger der so
erhaltenen Lösung
zugegeben werden.
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Die
so hergestellte Norbornenharzlösung
wird einem Gießen
auf einen Träger,
wie Glasplatten, Kunststofffilme oder Metallplatten, mit der Hilfe
eines Auftragswerks (applicator) unterworfen, um eine Dicke von
50 bis 500 μm
zu erhalten. Wenn ein niedrig siedendes Lösungsmittel wie Methylenchlorid
verwendet wird, wird das Lösungsmittel
vorzugsweise durch Aussetzen der Lösungsmembran, nachdem diese
dem Gießen
unterzogen wurde, gegenüber
einem sanften Wind bei etwa Raumtemperatur verdunstet, um eine Phasentrennung in
der Lösung
zu verursachen, damit eine mikroporöse Membran geformt wird.
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Weiterhin
wird die Lösungsmembran,
die dem Gießen
unterzogen wurde, in ein Lösungsmittel,
wie 2-Propanol oder Ethanol, eingetaucht, in dem das Harz ziemlich
unlöslich
ist, um eine mikroporöse
Membran zu bilden.
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Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Herstellen der mikroporösen Norbornenharzmembranen
unter Verwendung von Lösungsmitteln
beschrieben, die die Norbornenharze bei einer Temperatur von 100°C oder weniger
nicht auflösen
können,
die die Harze jedoch bei einer erhöhten Temperatur von 100°C oder höher, zum Beispiel
genau 200°C
oder höher,
auflösen
können.
Beispiele solcher Lösungsmittel
beinhalten Phthalsäureester
wie Dioctylphthalat, höhere
aliphatische Alkohole wie Stearylalkohol, Mineralöle, wie
Kohleöl
und Kerosin, Methylpyrrolidon und 2-Pyrrolidon.
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Eine
Norbornenharzlösung,
die durch Erwärmen
des Harzes in Gegenwart eines Antioxidationsmittels (d.h. 2,6-Di-t-butyl-p-kresol
oder Tetrakis[Methylen-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat]methan) hergestellt
wurde, wird gestreckt auf einem Träger, wie Glasplatten, Kunststofffilmen
oder Metallplatten bei 200°C, um
eine Dicke von 50 bis 500 μm
zu erhalten und anschließend
rasch abgekühlt.
Für die
rasche Abkühlung
ist es wirksam, die Lösungsmembran
zusammen mit dem Träger
in eine Flüssigkeit
zu werfen, die eine große Wärmekapazität aufweist,
wie Wasser, Ethylenglycol oder Butanol, oder Mischungen derselben.
Der Temperaturabfall bei der raschen Abkühlung ist gewöhnlich von
20°C bis
200°G und
vorzugsweise von 50°C
bis 150°C.
Die Norbornenharzlösung,
in der das Harz in einem Lösungsmittel
aufgelöst
wurde, um eine gleichförmige
Lösung
zu erhalten, wird durch rasches Abkühlen in zwei Phasen getrennt,
eine Phase mit hohen Harzkonzentrationen und eine Phase mit niedrigen
Harzkonzentrationen; und geliert anschließend.
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Die
Gelmembran wird gewaschen, zum Beispiel in Isopropanol, das auf
70°C erwärmt wurde,
um das Lösungsmittel
vollständig
zu erwärmen,
wodurch eine aus dem Norbornenharz gebildete mikroporöse Membran
hergestellt wird. Es ist ziemlich notwendig, dass Waschlösungsmittel
(b) zum Entfernen der Membran bildenden Lösungsmittel (a) die Lösungsmittel
(a) auflösen
können,
jedoch nicht die Norbornenharze auflösen und es ist bevorzugt, dass
die Lösungsmittel
(b) niedrige Siedepunkte haben. Beispiele bevorzugter Lösungsmittel
(b) sind niedere Alkohole, wie Methanol, Ethanol oder 2-Propanol.
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Um
die Membranen herzustellen, wird die oben beschriebene Lösung durch
eine Düse
wie einen Spalt strömen
gelassen, der eine enge Breite in Form einer dünnen Membran hat, und rasch
abgekühlt,
um eine dünne
Membran zu bilden.
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Die
von den Lösungsmitteln
durch Waschen befreite Membran wird mit Hilfe von Wärme getrocknet. Die
so hergestellte Membran kann zum Filtrieren von fast allen Lösungen von
Säuren,
Alkalien und Oxidationsmitteln verwendet werden, mit der Ausnahme
von konzentrierter Schwefelsäure
und konzentrierter Salpetersäure.
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Für die Herstellung
der mikroporösen
Membranen aus Norbornenharzen gibt es zusätzlich zu den oben beschriebenen
Verfahren auch ein Verfahren des Auflösens von Harzen, nicht einfach,
sondern in einer Mischung von zwei Arten von Lösungsmitteln: eines, in dem
die Harze löslich
sind und ein anderes, in dem die Harze unlöslich sind. Dieses Verfahren
erleichtert die Auswahl von mikroporösen Bedingungen für die Membranen.
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Gute
Lösungsmittel
(c) für
die im Lösungsmittel-Auflösungsverfahren
verwendeten Harze (nachfolgend gelegentlich als „gute Lösungsmittel (c)" bezeichnet) beinhalten
kettige und cyclische Kohlenwasserstoffe, wie Heptan, Hexan und
Cyclohexan, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzen und Toluen,
Ketone, wie Methylethylketon und Aceton, halogenierte Kohlenwasserstoffe,
wie Methylchlorid, Chloroform und 1,1-Dichlorethan, und Ester wie
Methylformiat, Methylacetat und Ethylacetat. Diese guten Lösungsmittel
(c) können alleine
oder als Mischungen von zweien oder mehreren derselben verwendet
werden. Die guten Lösungsmittel (c)
sollten geeignet ausgewählt
werden in Abhängigkeit
der Arten der Substituentengruppen und der Polymerisationsgrade
der verwendeten Norbornenharze. Es ist bevorzugt, dass die guten
Lösungsmittel
(c) geringere Siedepunkte als Wasser haben und insbesondere Siedepunkte
von 70°C
oder darunter.
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Für die Harze
schlechte Lösungsmittel
(d), die in dem Lösungsmittel-Auflösungsverfahren
verwendet werden (nachfolgend gelegentlich als „schlechte Lösungsmittel
(c)" bezeichnet),
sind vorzugsweise Alkohole, wie Methanol, Ethanol, 2-Propanol und
Butanol. Es ist erforderlich, dass ein verwendetes schlechtes Lösungsmittel
(d) in allen Fällen
einen höheren
Siedepunkt aufweist als ein verwendetes gutes Lösungsmittel (c).
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Nachdem
ein Norbornenharz in einem guten Lösungsmittel (c) aufgelöst wurde,
werden ein schlechtes Lösungsmittel
(d) und Wasser langsam unter Rühren
zu der Lösung
zugegeben. Die Zugabe derselben wird sofort gestoppt, bevor eine
weiße
Trübung
oder Ausfällung
erscheint. Der Gehalt an Norbornenharzen in der gesamten Lösung ist
von 5 bis 20% und vorzugsweise von 8 bis 15%. Der Gehalt an schlechten
Lösungsmitteln
(d) ist von 15 bis 30% in vielen Fällen. Der Gehalt an Wasser
ist von 1 % bis 5% höchstens.
Als eine Selbstverständlichkeit
hängt der
Gehalt an schlechten Lösungsmitteln
(d) oder Wasser von den Arten an Norbornenharzen oder verwendeten
guten Lösungsmitteln
(c) ab.
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Ein
in solchen gemischten Lösungsmitteln
aufgelöstes
Norbornenharz wird einem Gießen
auf einen Träger
wie Glasplatten, Kunststofffilmen oder Metallplatten mit Hilfe eines
Auftragswerks unterworfen, um eine Dicke von 50 bis 500 μm aufzuweisen,
und die so hergestellte Lösungsmembran
wird sanft getrocknet durch Aussetzen der Membran gegenüber einer
Brise bei Raumtemperatur oder einer niedrigeren Temperatur. Dies führt zu einer
bevorzugten Verdunstung des niedrig siedenden guten Lösungsmittels
(c), um eine Phasentrennung in der Lösung zu verursachen. Weiterhin
geliert die Membran durch die vollständige Verdunstung des guten
Lösungsmittels
(c), um eine mikroporöse Membran
zu bilden. Die schlechten Lösungsmittel
(d) und übrig gebliebenes
Wasser werden durch Erwärmen
entfernt.
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Die
so hergestellte mikroporöse
Membran kann verwendet werden für
die Filtration von nahezu allen Lösungen von Säuren, Alkalien
und Oxidationsmitteln mit der Ausnahme konzentrierter Schwefelsäure und konzentrierter
Salpetersäure.
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Die
hier gebildete mikroporöse
Membran ist isotrop.
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Wenn
zur Filtration verwendet, haben die in der vorliegenden Erfindung
hergestellten mikroporösen Membranen
einen Blasenbildungspunktwert im Bereich von 10 kPa bis 1.000 kPa,
der unter Verwendung von Ethanol gemessen wurde. Der Blasenbildungspunktwert
wird gemessen durch das Testverfahren JIS K3832. Blasenbildungspunktwerte,
die durch dieses Verfahren gemessen werden, sind beinahe ähnlich denjenigen, die
durch das Verfahren ASTM F316 gemessen wurden.
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In
der vorliegenden Erfindung liegt der Blasenbildungspunktwert vorzugsweise
im Bereich von 10 kPa bis 500 kPa, stärker bevorzugt im Bereich von
100 kPa bis 300 kPa.
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Beste Art und Weise, um
die Erfindung zu erzielen
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Die
vorliegende Erfindung wird unten durch die folgenden Beispiele dargestellt.
Die Erfindung ist jedoch nicht durch diese Beispiele beschränkt.
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Beispiel 1
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15
Teile eines Norbornenharzes (ArtonTM G,
hergestellt von Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) wurden in 85 Teilen
Dioctylphthalat unter Erwärmen
bei 120°C
aufgelöst.
Diese Lösung
wurde einem Gießen
auf eine rostfreie Stahlplatte unterworfen, die bei 100°C oder darüber gehalten
wurde, um eine Dicke von etwa 200 μm zu erzielen, und die resultierende
Lösungsmembran
wurde sofort in Wasser bei 20°C
geworfen, um rasch abzukühlen.
Die gebildete weiße
Membran wurde in Ethanol gewaschen, das auf 60°C für eine Stunde erwärmt wurde,
und anschließend
zum Trocknen herausgenommen. Der Blasenbildungspunktwert dieser
Membran, der unter Verwendung von Ethanol gemes sen wurde (durch
das Verfahren JIS K3832) war 60 kPa und die Fließgeschwindigkeit der Wasserdurchlässigkeit
war 65 ml/cm2/min (Differenzdruck 0,1 MPa).
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Beispiel 2
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12
Teile eines Norbornenharzes (ArtonTM G,
hergestellt durch Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) wurden aufgelöst und in
einem Mineralöl
mit einer Viskosität
von 70 cP (40°C)
bei 220°C
geknetet und eine Membran wurde aus einer Extruderdüse bei 180°C extrudiert,
in Wasser bei 24°C
gekühlt,
in 2-Propanol bei 70°C für zwei Stunden
gewaschen und anschließend
zum Trocknen herausgenommen.
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Der
Blasenbildungspunktwert dieser Membran, der unter Verwendung von
Ethanol gemessen wurde, war 120 kPa und die Fließgeschwindigkeit der Wasserdurchlässigkeit
war 8 ml/cm2/min (Differenzdruck 0,1 MPa).
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Beispiel 3
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20
Teile eines Norbornenharzes (ArtonTM G,
hergestellt durch Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) wurden in 20
Teilen Toluen und 60 Teilen N-Methyl-2-pyrrolidon unter Erwärmen bei
70°C aufgelöst. Die
resultierende Lösung
wurde einem Gießen
auf eine Glasplatte mit Hilfe eines Auftragswerks unterworten und
die Lösungsmembran
zusammen mit der Platte wurde in Ethanol für eine Stunde eingetaucht.
Die gewaschene und getrocknete Membran hatte einen Ethanol-Blasenbildungspunkt
von 330 kPa (nach dem Verfahren JIS K3832) und die Fließgeschwindigkeit
der Wasserdurchlässigkeit
war 1,8 ml/cm2/min (Differenzdruck 0,1 MPa).
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Beispiel 4
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Eine
Lösung,
umfassend 12 Teile eines Norbornenharzes (ArtonTM G,
hergestellt durch Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.), 65 Teile Methylenchlorid,
21 Teile Methanol und 2 Teile Wasser wurde hergestellt und auf einer
Glasplatte in Form einer dünnen
Schicht mit Hilfe eines Auftragswerks gestreckt. Die resultierende
Membran wurde einer Brise ausgesetzt, die bei 25°C für etwa eine Stunde gehalten
wurde, um eine mikroporöse Membran
zu bilden und weiterhin einem starken Wind ausgesetzt, der bei 60°C gehalten
wurde, um zu trocknen.
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Der
Blasenbildungspunktwert der Membran, der unter Verwendung von Ethanol
gemessen wurde, war 120 kPa und die Fließgeschwindigkeit der Wasserdurchlässigkeit
war 7 ml/cm2/min (Differenzdruck 0,1 MPa).
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Industrielle
Anwendbarkeit
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In
der vorliegenden Erfindung widerstehen die mikroporösen Membranen
starken Säuren
wie konzentrierter Schwefelsäure
und konzentrierter Salpetersäure,
wodurch sie einen ausgezeichneten Widerstand gegenüber Chemikalien
zeigen. Weiterhin ist die Mikroporosität der Membranen geeignet zur
Filtration von Flüssigkeiten
und auch zur Mikrofiltration derselben. Zusätzlich verursachen die Membranen
kein Problem der Abfallbeseitigung.
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Die
mikroporösen
Membranen mit einer Mikroporosität,
die zur Mikrofiltration geeignet ist, können nach dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung leicht hergestellt werden.